(57)【要約】【課題】一本のコイル線でコイル束を巻回させ、整列精度が高いコイル束とすることができると共に、複数のコイル線を並列させて巻回させた場合と同様に電気抵抗値の小さなコイル束とすることもできる巻線装置を提供すること。【解決手段】コイル線の整列精度が高くかつ並列巻のコイル束も巻線できるように、一本のコイル線を案内させるノズル部を巻枠の軸体に沿って往復動させ、複数の巻枠部の間に渡ってコイル線を巻線させる巻線装置とした。コイル束は、ノズル部から案内されたコイル線が、各々の巻枠部に巻回されて各層をなすと共に、前記各層をなしたコイル線が区画壁を渡る渡り線につながって、複数層をなすコイル束とされる。【選択図】図１
2019163072.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動子をなすコイル束を巻回させる巻線装置において、
軸体の回りに軸動される巻枠と、コイル線供給手段と、巻枠軸動手段とを含み、
前記巻枠は、並んで配列される複数の巻枠部と、各々の前記巻枠部を区画する区画壁とを有し、
前記コイル線供給手段は、一本のコイル線を前記巻枠部に向けて案内させるノズル部と、前記ノズル部を前記軸体に沿って往復動させる移動手段とを有し、
前記巻枠軸動手段が、前記複数の巻枠部を同期させて軸動させ、
前記移動手段が、前記軸体に沿って前記複数の巻枠部の間を渡って前記ノズル部を往復動させ、
前記ノズル部から案内されたコイル線が、各々の巻枠部に巻回されて各層をなすと共に、前記各層をなしたコイル線が、前記区画壁を越えてつながり、前記コイル束が複数層とされる、
ことを特徴とする巻線装置。
【請求項２】
前記区画壁は、その周縁にコイル線を巻回させる凹部を有し、
前記凹部が、隣り合う巻枠部を渡るコイル線の渡り線を周回させる周回部とされている、
ことを特徴としている請求項１に記載の巻線装置。
【請求項３】
前記コイル線供給手段が、離間距離調整手段を含み、
前記離間距離調整手段が、前記巻枠部と前記ノズル部の先端との離間距離を調整させる、
ことを特徴としている請求項１又は請求項２に記載の巻線装置。
【請求項４】
前記コイル線供給手段が、前記ノズル部の先方部を揺動させる揺動手段を備え、
前記ノズル部の先端においてコイル線を屈曲させないように案内させる、
ことを特徴としている請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の巻線装置。
【請求項５】
前記巻枠が一対の巻枠部材を有し、
各々の前記巻枠部材は、前記軸体を挟んで等しい距離に配設され、前記距離が変更可能とされている、
ことを特徴としている請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の巻線装置。
【請求項６】
前記巻枠軸動手段は、前記巻枠の軸動方向を逆転させる逆転手段を含み、
前記逆転手段が、往復動の切り替わりの際に、前記巻枠の軸動方向を逆転させ、往動において巻回されるコイル線の向きと、復動において巻回されるコイル線の向きが揃えられている、
ことを特徴としている請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の巻線装置。
【請求項７】
前記巻枠の少なくともいずれか一方の端部に、コイル線保持部材を有し、
前記コイル線保持部材が、前記移動手段の往復動の切り替わりの際にコイル線を保持させる、
ことを特徴としている請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の巻線装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動子をなすコイル束を巻回させる巻線装置に関する。より詳細には、一本のコイル線でコイル束を巻回させ、整列精度が高いコイル束とすることができると共に、複数のコイル線を並列させて巻回させた場合と同様に電気抵抗値の小さなコイル束とすることもでき、更にコイル線の残量管理、結線処理も容易な巻線装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、巻枠の周囲にコイル線を巻回させてコイル束を形成させる巻線装置が知られている。巻線装置によるコイル束の巻線形態には、単線巻と並列巻の２つの形態がある。単線巻は、巻枠に単線のコイル線を巻回させてコイル束を形成させ、電動機の駆動時には単線のコイル線に電流が流される巻線形態である。並列巻は、予め複数本のコイル線を並列にして、巻枠に複数本のコイル線を同時に巻回させてコイル束を形成させ、電動機の駆動時にはコイル線の各々に電流が並列して流される巻線形態である。【０００３】
単線巻は、単線のコイル線が巻回されてコイル束が形成されているため、コイル束の末端から延びるリード線の本数が少なく結線処理が容易となる、コイル線貯蔵器が一つでよく巻線装置の床面積を少なくできる、単線のため巻線が捩れにくい等の利点がある。そのため、量産される小型の電動機に好適に利用されている。【０００４】
一方、電気自動車等に用いられる大型の電動機においては、コイル束の電気抵抗値を低くし、電動機の性能を向上させることが求められている。コイル束の電気抵抗値を小さくするためには、コイル線一本あたりの断面積が大きくなるように、線径の太いコイル線が使用されるとよい。しかし、線径の太いコイル線は剛性が高く、巻線が困難である。そのため、大型の電動機に電気抵抗値が低い太いコイル線を使おうとしても、太いコイル線は使うことができなかった。【０００５】
そこで、従来からコイル線の線径を太くすることなく、コイル束の電気抵抗値を低減させる方法として、並列巻によりコイル束が形成されている（図１３参照）。図１３（Ａ）図は、並列巻により巻線がされた巻枠２００を示し、図１３（Ｂ）図は、下方のコイル線２０２の上に、上方のコイル線２０３が乗り上げた状態の一部の断面図を示している。図１３（Ｂ）図では、理解を容易にするため、下方のコイル線２０２を黒塗りで示している。並列巻においては、コイル線供給部から供給される複数のコイル線を束ねた状態で、一つの巻枠部にコイル線の束２０１が所望の巻回数となるように巻線されている（図１３（Ａ）図及び図１３（Ｂ）図参照）。【０００６】
そして、電動機を駆動させる際に、並列させたコイル線の各々に、電流が並列されて流れるように結線されている。そうすると、並列巻におけるコイル束の電気抵抗値は、コイル線一本あたりの断面積に本数を乗算させた断面積の合計値に等しい断面積のコイル線と同等とされる。すなわち、多数のコイル線を束ねて並列巻のコイル束とさせることにより、線径の太いコイル線によらなくてもコイル束の電気抵抗値を低減させている。【０００７】
ところが、従来は、並列巻とさせるためには、コイル線がコイル線貯蔵器から直接引き出されていたため、並列させるコイル線の本数と同数のコイル線貯蔵器を用意させる必要があった。並列させるコイル線の本数は、電動機に要求される性能に応じて異なるが、例えば、２０本といった多数のコイル線が並列されてコイル束が製造されている。そのため、多数のコイル線貯蔵器により巻線装置全体の占有床面積が大きなものとなるという課題があった。【０００８】
更に、並列巻では、コイル線を束ねた状態で、一つの巻枠部に複数回巻線させるため、コイル線を重ねて巻線させる際に、下方のコイル線２０２に乗り上げた上方のコイル線２０３が捩れやすく（図１３（Ｂ）図参照）、コイル束をなすコイル線の整列精度が低くなりやすいという課題があった（図１３（Ａ）図参照）。【０００９】
また、巻線工程の途中で、並列させたコイル線のいずれかが途切れた場合には、巻枠から正常に巻線されていたコイル線を含み、すべてのコイル線を除去し、コイル束を最初から巻き直させる必要があり、コイル線の除去作業にも手間が掛かっていた。【００１０】
特許文献１には、ボビンの周囲に単線のコイル線を巻回させる巻線装置の技術が開示されている。特許文献１に記載の技術によれば、芯をなす円盤状の巻線治具を一直線状に配列させると共に、巻線治具にボビンを嵌めている。そして、ボビンに巻線供給ノズルを向かわせておいて、ボビンを中心軸の周りに軸動させることにより、ボビンの周囲に巻線がされている。【００１１】
一つのボビンに巻線が完了されてから、巻線治具が軸方向にスライドされ、巻線供給ノズルと次のボビンとが向い合うようにされて巻線がされる。これが全てのボビンについて繰り返されて、単線巻によるコイル束が巻回され、各々のボビンに巻線されたコイル線の結線が不要とされている。しかし、特許文献１に記載の技術によれば、始端のボビンから終端のボビンに向けて、巻線治具が一方向のみにスライドされコイル束が巻回されている。そのため、隣り合うボビンの間に掛け渡される渡り線をなすコイル線は一本に過ぎず、単線巻のコイル束しか製造させることができなかった。【００１２】
特許文献２には、複数のコイル線を並列させた状態で巻線させる巻線装置の技術が開示されている。特許文献２に記載の技術によれば、予め複数の単素線ボビンにコイル線を巻回させている。すなわち、並列させて巻回させるコイル線の数と、同一数の単素線ボビンを直線状に並べておき、コイル線貯蔵器から引き出したコイル線を各々の単素線ボビンに巻回させておく。そして、複数の単素線ボビンから、複数のコイル線が同時に引き出され、並列されるように、一つの集合素線ボビンに巻回される。【００１３】
この集合素線ボビンから、複数のコイル線が並列されて引き出され、巻枠に巻線がされて並列巻がされる。これにより、従来はコイル線の数と同じ数が必要であったコイル線貯蔵器の数を減らすことができ、巻線装置の占有床面積が小さくなるとされている。【００１４】
しかし、特許文献２に記載の技術によれば、予め単素線ボビンの数だけ巻線をしておく必要があることに加えて、集合素線ボビンにも巻線をしておくことが必要であり、並列巻の準備段階において二重に手間がかかるという課題があった。更に、並列巻をなすコイル線のいずれかに弛みが発生された場合、巻線途中で途切れた場合などには、電動子に不良が発生されるため、並列巻をなす各々のコイル線の張力管理、コイル線の残量管理が困難であるという課題があった。【００１５】
特許文献３には、高出力の電動子において、巻線の絶縁耐力を向上させる巻線技術が開示されている。特許文献３に記載の技術によれば、巻枠に単線のコイル線を巻線させる巻線装置において、一つの巻枠部の幅の中でコイル線を往復させながら巻線させている。より詳細には、コイル線を供給させるノズル部が往動される際に、巻線されるコイル線を、コイル線一本分の隙間をあけて巻線し、ノズル部が復動される際に、巻線されるコイル線が、前記隙間に嵌まり込むように巻線されている。【００１６】
しかし、特許文献３に記載の技術によれば、一つの巻枠部の幅の中でノズル部が往復動されているに過ぎず、巻枠部を区画させている区画壁を渡る渡り線のコイル線の本数は単線とされている。そうすると、特許文献１に記載の技術と同様に、特許文献３の技術を使っても並列巻のコイル束を形成させることはできなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
特許文献１：特開２００３−７０２１６号公報
特許文献２：特開平１１−３３２１８４号
特許文献３：特開２００６−１５８１７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明が解決しようとする課題は、電動子をなすコイル束を巻回させる巻線装置を提供することである。より詳細には、一本のコイル線でコイル束を巻回させ、整列精度が高いコイル束とすることができると共に、複数のコイル線を並列させて巻回させた場合と同様に電気抵抗値の小さなコイル束とすることもでき、更にコイル線の残量管理、結線処理も容易な巻線装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の第１の発明の巻線装置は、電動子をなすコイル束を巻回させる巻線装置において、軸体の回りに軸動される巻枠と、コイル線供給手段と、巻枠軸動手段とを含み、前記巻枠は、並んで配列される複数の巻枠部と、各々の前記巻枠部を区画する区画壁とを有し、前記コイル線供給手段は、一本のコイル線を前記巻枠部に向けて案内させるノズル部と、前記ノズル部を前記軸体に沿って往復動させる移動手段とを有し、前記巻枠軸動手段が、前記複数の巻枠部を同期させて軸動させ、前記移動手段が、前記軸体に沿って前記複数の巻枠部の間を渡って前記ノズル部を往復動させ、前記ノズル部から案内されたコイル線が、各々の巻枠部に巻回されて各層をなすと共に、前記各層をなしたコイル線が、前記区画壁を越えてつながり、前記コイル束が複数層とされることを特徴としている。【００２０】
移動手段は、ノズル部を巻枠の軸方向に沿って往復動できればよく、移動機構は限定されない。巻枠軸動手段は、巻枠を軸周りに軸動させる駆動手段を有し、巻枠部が軸動されることにより、コイル線を巻回させることができればよい。また、軸動方向の正転・逆転が可能とされてもよい。【００２１】
具体的には、巻枠軸動手段により巻枠が一回転軸動する時間にあわせて、移動手段によりノズル部がコイル線一本分の距離を移動させるようにし、ノズル部が区画壁を跨ぐ際には、巻枠の軸動を一時的に停止又は減速させた状態で、ノズル部を移動させるようにすればよい。【００２２】
ノズル部の往動により、始端の巻枠部から終端の巻枠部まで、一層目のコイル線を巻回させ、ノズル部の移動方向を反転させ、ノズル部の復動により、二層目のコイル線を巻回させる。これを所望の積層数、すなわち並列させるコイル線の本数だけ繰り返させ、コイル束が形成される。【００２３】
複数の巻枠部が巻枠軸動手段により軸体の回りに軸動されると共に、ノズル部が移動手段により軸体に沿って往動されて、各々の巻枠部にコイル線が巻回されると共に、コイル線同士が隣の巻枠部のコイル線とつながった状態に、コイル線が一層巻回される。【００２４】
ノズル部が軸体に沿って、復動されても、同様に隣の巻枠部に層をなしたコイル線同士がつながった状態とされる。各々の巻枠部に巻回されるコイル線の巻回数及び層数は電動子に要求される性能に応じて決定されればよい。ノズル部が複数の巻枠に渡って往動と復動を繰り返す毎に、各々の巻枠部には、渡り線によりつながった往復動の数と同じ層数のコイル線が積層される。【００２５】
ノズル部の往復動の移動方向が切り替わった巻枠の両端部において、コイル束をなすコイル線の各々の折り返し部分を切断させる。そして、両端部のコイル線の複数の切断端部同士を、コイル線を並列させるように結線させると、複数本のコイル線を束ねた状態として、並列に電流を流すことができる。そうすると、コイル束の渡り線の数とコイル線の断面積を乗じた断面積に等しい太いコイル線を使ってコイル束を形成させ、並列巻の場合と同じ小さな電気抵抗値となるコイル束とすることができる。【００２６】
前記のようにコイル束を形成させた場合には、一つの巻枠の各層の巻線数が、並列巻における巻回数とされ、並列巻と同様に電気抵抗値が低いコイル束により、電動子を製造させることができる。複数本を同時に巻回させる並列巻と比べて、コイル線が捩れにくく、整列精度が高い電動子を形成させることができるという有利な効果を奏する。【００２７】
また、巻線工程の途中でコイル線が途切れた場合であっても、コイル線が途切れた層のみを除去させ、コイル線が途切れた層以降の巻線をすればよい。例えば、いずれかの巻枠部において、三層目の巻線中にコイル線が途切れた場合には、三層目のノズル部の移動方向が切り替わる部分、すなわちコイル線の折り返し部分において三層目のコイル線を切断させ、三層目のコイル線のみを巻枠部から除去させる。そして、前記折り返し部分から巻線を再開させれば、既に巻回された一層目と二層目のコイル線を有効に利用できる。【００２８】
これにより、コイル線が巻線途中で途切れた場合であっても、既に巻回された各層をなすコイル線を有効に利用しつつ、コイル束を形成させることができ、コイル線の残量管理が容易になるという有利な効果を奏する。また、一本のコイル線により巻線がされるため、コイル線貯蔵器が一つでよく、大きなスペースを必要としないことは勿論のことである。【００２９】
本発明の第２の発明は、第１の発明の巻線装置であって、前記区画壁は、その周縁にコイル線を巻回させる凹部を有し、前記凹部が、隣り合う巻枠部を渡るコイル線の渡り線を周回させる周回部とされていることを特徴としている。【００３０】
区画壁の周縁にコイル線の渡り線を周回させることにより、コイル線の渡り線の長さを変えることができる。第２の発明によれば、一つの巻枠であっても、電動子をなすステータコアの大きさ、分布巻又は集中巻といった電動子の巻線形態に応じて、渡り線の長さを適合させることができ、多様な電動子用のコイル束を製造させることができるという有利な効果を奏する。【００３１】
本発明の第３の発明は、第１又は第２の発明の巻線装置であって、前記コイル線供給手段が、離間距離調整手段を含み、前記離間距離調整手段が、前記巻枠部と前記ノズル部の先端との離間距離を調整させることを特徴としている。【００３２】
コイル線を巻回させる際に、ノズル部を巻枠から遠ざけると、引き出されるコイル線が長くなり、コイル線が負担する張力が分散される。また、区画壁の周縁に形成された、コイル線が巻枠から外れやすい凹部に巻回される際、移動手段の移動方向が反転される際などにおいて、ノズル部を凹部に近接させるように離間距離を調整させると、コイル線が外れにくく、コイル線の巻枠精度が粗くならない。第３の発明によれば、コイル線の巻線精度を向上させることができる。【００３３】
本発明の第４の発明は、第１から第３の発明の巻線装置であって、前記コイル線供給手段が、前記ノズル部の先方部を揺動させる揺動手段を備え、前記ノズル部の先端においてコイル線が屈曲されないように案内されることを特徴としている。【００３４】
第４の発明によれば、ノズル部からコイル線が供給される際に、ノズル部の先端の周囲とコイル線が擦れ合わないようにされるため、コイル線表面の絶縁被覆が損傷されにくく、電動子にコイル束が組み込まれた際に、絶縁不良の発生を抑制させることができる。【００３５】
本発明の第５の発明は、第１から第４の発明の巻線装置であって、前記巻枠が一対の巻枠部材を有し、各々の前記巻枠部材は、前記軸体を挟んで等しい距離に配設され、前記距離が変更可能とされていることを特徴としている。巻枠部材が、軸体を挟んで等しい距離とされているため、コイル線に加わる張力が均一である。【００３６】
巻枠が、一対の巻枠部材のみからなる場合には、各々の巻枠部材はコイル束の両端のコイルエンド部を形成させる円弧形状とされた巻枠部材とさせればよい。一対の巻枠部材の距離を変更させることにより、コイル束の一周の長さをステータコアの高さに応じた長さに変更することができる。また、コイル線の巻線完了後に、一対の巻枠部材の距離を近接させれば、巻枠を分解させなくても巻枠からコイル束を外しやすい。第５の発明によれば、一つの巻枠を使って、異なる大きさのコイル束を巻線させることができると共に、コイル束を巻枠から外しやすいという効果を奏する。【００３７】
本発明の第６の発明は、第１から第５の発明の巻線装置であって、前記巻枠軸動手段は、前記巻枠の軸動方向を逆転させる逆転手段を含み、前記逆転手段が、往復動の切り替わりの際に、前記巻枠の軸動方向を逆転させ、往動において巻回されるコイル線の向きと、復動において巻回されるコイル線の向きが揃えられていることを特徴としている。【００３８】
巻枠が一周される間に、コイル線の線径の幅だけノズル部が移動されて、コイル線が巻回されるため、コイル線は巻枠の軸に対して傾斜される。そのため、ノズル部が反転されて復動される際に、巻枠を往動と同一方向に軸動させた場合には、復動で巻回されるコイル線の傾斜が往動とは逆になり、コイル線が交差された状態となる。渡り線の部分においても、同様である。【００３９】
これに対し、ノズル部が反転されて復動される際に、巻枠を往動と逆方向に軸動させれば、復動で巻回されるコイル線の傾斜が、往動で巻回されるコイル線の傾斜と揃えられる。第６の発明によれば、ステータコアのスロットにコイル線が挿入された際の、コイルエンド部に突出される状態となるコイル線の渡り線や、結線を行うコイル線の端部のリード線の向きが揃えられ、結線処理が容易となるという有利な効果を奏する。【００４０】
本発明の第７の発明は、第１から第６の発明の巻線装置であって、前記巻枠の少なくともいずれか一方の端部に、コイル線保持部材を有し、前記コイル線保持部材が、前記移動手段の往復動の切り替わりの際にコイル線を保持させることを特徴としている。【００４１】
保持部材は、少なくとも巻枠の端部のいずれかに備えられていればよく、始端側と終端側の両端部に備えられても良い。保持部材の形状は限定されない。第７の発明によれば、コイル線の保持部材に、コイル線の折り返し部分を保持させておき、コイル束がゆるまないようにして下層のコイル線の上に上層のコイル線を巻線することができる。また、コイル線の切断させる折り返し部分を特定する作業が容易である。
【発明の効果】
【００４２】
・本発明の第１の発明によれば、コイル線が捩れにくく、整列精度が高い電動子を形成させることができるという有利な効果を奏する。また、コイル線が巻線途中で途切れた場合であっても、既に巻回された各層をなすコイル線を有効に利用しつつ、コイル束を形成させることができ、コイル線の残量管理が容易になるという有利な効果を奏する。
・本発明の第２の発明によれば、一つの巻枠であっても、電動子をなすステータコアの大きさ、分布巻又は集中巻といった電動子の巻線形態に応じて、渡り線の長さを適合させることができ、多様な電動子用のコイル束を製造させることができるという有利な効果を奏する。【００４３】
・本発明の第３の発明によれば、コイル線の巻線精度を向上させることができる。
・本発明の第４の発明によれば、コイル線表面の絶縁被覆が損傷されにくく、電動子にコイル束が組み込まれた際に、絶縁不良の発生を抑制させることができる。
・本発明の第５の発明によれば、一つの巻枠を使って、異なる大きさのコイル束を巻線させることができると共に、コイル束を巻枠から外しやすいという効果を奏する。【００４４】
・本発明の第６の発明によれば、ステータコアのスロットにコイル線が挿入された際の、コイルエンド部に突出される状態となるコイル線の渡り線や、結線を行うコイル線の端部のリード線の向きが揃えられ、結線処理が容易となるという有利な効果を奏する。
・本発明の第７の発明によれば、コイル線の保持部材に、コイル線の折り返し部分を保持させておき、コイル束がゆるまないようにして下層のコイル線の上に上層のコイル線を巻線することができる。また、コイル線の切断させる折り返し部分を特定する作業が容易であり、並列巻のコイル束の生産効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】巻線装置の正面図及び平面図（実施例１）。
【図２】巻枠の側面図及び断面端面図（実施例１）。
【図３】巻枠の側面図（実施例１）。
【図４】移動手段を説明する説明図（実施例１）。
【図５】離間距離調整手段を説明する説明図（実施例１）。
【図６】揺動手段を説明する説明図（実施例１）。
【図７】コイル線の折り返し部分を説明する説明図（実施例１）。
【図８】コイル線保持部材を説明する説明図（実施例１）。
【図９】コイル線の積層工程を説明する説明図（実施例１）。
【図１０】逆転手段を説明する説明図（実施例１）。
【図１１】小型の電動子用の巻枠を説明する説明図（実施例２）。
【図１２】巻枠軸動手段が一方向のみに軸動された場合を説明する説明図（比較例）。
【図１３】従来技術を説明する説明図（従来例）。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
コイル線の整列精度が高くかつ並列巻のコイル束も巻線できるように、一本のコイル線を案内させるノズル部を巻枠の軸体に沿って往復動させ、複数の巻枠部の間に渡ってコイル線を巻線させる巻線装置とした。本発明の巻線装置によれば、コイル束は、ノズル部から案内されたコイル線が、各々の巻枠部に巻回されて各層をなすと共に、前記各層をなしたコイル線が区画壁を渡る渡り線につながって、複数層をなすコイル束とされる。
【実施例１】
【００４７】
実施例１では、電動子をなすコイル束を巻線させる巻線装置１を、図１から図１０を参照し、図１２を参考図として説明する。また、各々の図において、移動手段の移動方向、巻枠の軸動方向、離間距離調整手段の進退方向を矢印で示している。【００４８】
巻線装置１の全体構成を、図１に示している。図１（Ａ）図は正面図を示し、図１（Ｂ）図は平面図を示している。巻枠１０の構成を、図２に示している。図２（Ａ）図は側面図を示し、図２（Ｂ）図は図のＡ−Ａ位置における断面端面図を示している。巻枠１０とコイル束１０１の関係を、図３に示している。図３（Ａ）図はコイル束１０１を巻線した状態を示し、図３（Ｂ）図はコイル束１０１を外す状態を説明する図である。巻線工程を、図４、図５に示している。【００４９】
ノズル部３１の先方部を揺動させる揺動手段３７の作用を、図６に示している。コイル線の巻線方向が巻枠の先端側で切り替わる際の説明図を図７に示し、巻枠の基端側で切り替わる際の説明図を図８に示している。巻枠１０にコイル束が積層されていく工程の説明を、図９に示している。巻枠軸動手段４０の軸動方向を往動と復動とで逆転させた場合のコイル線の巻線方法を、図１０に示し、逆転させない場合の比較例として図１２を示している。【００５０】
実施例１の巻線装置１は、軸体の回りに軸動される巻枠１０と、コイル線供給手段３０と、巻枠軸動手段４０とを備えている。巻枠１０が軸動されることにより、コイル線貯蔵器１１０からコイル線１００が引き出される。引き出されたコイル線１００は、コイル線供給手段３０に案内され、巻枠１０にコイル束が巻線される。コイル線供給手段３０は、一本のコイル線１００を巻枠部に向けて案内させるノズル部３１と、ノズル部を軸体１３に沿って、平行に往復動させる移動手段３２とを有している（図１参照）。【００５１】
巻枠１０は、並んで配列される５か所の巻枠部２０と、巻枠部同士を区画する４か所の区画壁２１と、両端の巻枠部の外方にコイル線が外れないようにする立設壁２４とからなっている（図２参照）。巻枠１０は、巻枠軸動手段４０をなすサーボモータ（図示を省略している）により駆動されて軸動される。【００５２】
巻線装置１において、コイル線貯蔵器１１０から引き出された一本のコイル線１００を、ノズル部３１を通して巻枠１０に向けて案内させるように、コイル線供給手段３０を巻枠１０の側方に配設させ、巻枠軸動手段４０を、各々の巻枠部２０を同期させて軸動させるように、巻枠部１０の軸部の後方に備えさせている。【００５３】
巻枠１０は、長円形状をなすコイル束の側方の直線部分を巻線させる中央巻枠１１と、コイル束の周縁の円弧部分を巻線させる一対の巻枠部材１６とからなっている（図２参照）。中央巻枠１１及び一対の巻枠部材１６の各々には、巻枠部２０と、区画壁２１とが備えられている。一対の巻枠部材１６は、同期して軸動されるように中央巻枠１１の基端において、交差する軸体１７に装着されている。また、中央巻枠１１の基端部１２の表面と裏面には、コイル線の折り返し部を引っ掛けるコイル線保持部材１４と、コイル線の始端部を保持させる始端保持部材１５（図１（Ａ）図参照）が備えられている。【００５４】
一対の巻枠部材１６の基端部は、交差する軸体１７に、中央巻枠１１に向けてスライド可能に装着されている（図３参照）。一対の巻枠部材の外端１８が拡縮されることにより、大きさの異なるコイル束に適用可能とされる。一対の巻枠部材の各々は、軸体１３を挟んで、等しい距離になるようにスライドされ、巻線の際のコイル線の張力が均一にされている。また、コイル束１０１を巻線させた後は、一対の巻枠部材１６を中央巻枠１１に近づけて、コイル束１０１と一対の巻枠部材１６との間に隙間があけられ、容易にコイル束が巻枠１０から外される（図３（Ｂ）図参照）。【００５５】
コイル線が各々の巻枠部２０に巻線されて、長円形状のコイル束１０１が形成される。５か所の巻枠部２０には、電動子においてステータコアのスロットに挿入されるコイル束１０１が巻回される（図３（Ｂ）図参照）。中央巻枠１１の基端部側において、コイル線保持部材１４に引っ掛けられたコイル線の折り返し部１０４（図３（Ｂ）図）の端部を切断させたコイル線と、中央巻枠の裏面の始端保持部材１５に引っ掛けられていた始端部分のコイル線１０６とがコイル束の右側のリード線とされる。中央巻枠の先端面２９に引っ掛けられたコイル線の折り返し部１０２の端部を切断させたコイル線が、コイル束の左側のリード線とされる。【００５６】
４か所の区画壁２１は、その周縁にコイル線を巻回させる湾曲した断面形状の凹部２２を有している（図２（Ａ）図、図９参照）。凹部２２が、隣り合う巻枠部のコイル線の渡り線１０３を周回させる周回部とされる。また、４か所の区画壁２１には、コイル線が区画壁２１を渡る際に、コイル線が区画壁から滑らないように、コイル線を引っ掛ける切欠き部２３が備えられている（図２（Ｂ）図参照）。本実施例では、各層ごとに、凹部２１にコイル線を１回周回させる例を示しているが、電動子の大きさ、形状、集中巻、分布巻等の電動子の形態に応じて、コイル線が複数回周回されてもよいことは勿論のことである。【００５７】
コイル線の始端１０６は、中央巻枠１１の基端部にＬ字形状をなすように形成されたコイル線の始端保持部材１５に巻回されて係止される（図１（Ａ）図参照）。コイル線の折り返し部は、中央巻枠の基端部側においては、始端保持部材１５の裏面に形成された先方が膨出された軸体からなるコイル線保持部材１４（図１（Ａ）図参照）に引っ掛けられる。一方、中央巻枠の先端部側においては、後に詳述するように中央巻枠の先端面２９に接するように引っ掛けられる（図３（Ａ）図、図７参照）。【００５８】
コイル線供給手段３０は、中空軸体とされてコイル線を通すノズル部３１と、コイル線を折り曲げないようにゆるやかに湾曲させて案内する複数のプーリ３４を備えた案内部３３と、軸体に沿ってコイル線供給手段を往復動させる移動手段３２（図４参照）と、巻枠１０からのノズル部３１の離間距離を調整する離間距離調整手段３５（図５参照）と、ノズル部を揺動させる揺動手段３７とを有している（図６参照）。【００５９】
コイル線貯蔵器１１０からコイル線供給手段３０に案内された一本のコイル線１００（図１参照）は、案内部３３に備えられた各々のプーリ３４に掛けて案内されて、屈曲されないようにして、案内部の先方に備えられたノズル部３１に案内される。更に、ノズル部３１から巻枠１０に案内される位置でも、コイル線が折れ曲がらないように、ノズル部の先端は揺動手段３７により揺動され、ノズル部をなす中空軸体から真っ直ぐにコイル線が引き出される（図１（Ａ）図、図６参照）。巻枠１０が軸動されることにより、コイル線１００はノズル部の先端から引き出されて、巻枠に巻回される。【００６０】
次に、移動手段３２について図４を参照し、離間距離調整手段３５について図５を参照して説明する。図４では、主としてコイル線供給手段３０の全体を軸体に沿って往復動させる移動手段３２の動作を示している。移動手段３２の往動が開始された状態を、図４（Ａ）図に示し、移動手段３２の移動方向が切り替わり、復動が開始された状態を、図４（Ｂ）図に示し、再び往動に切り替わる状態を、図４（Ｃ）図に示している。【００６１】
図５では、主としてノズル部と巻枠の距離を調整させる離間距離調整手段３５の動作を示している。離間距離調整手段３５が進出される前の状態を、図５（Ａ）図に示し、離間距離調整手段３５が進出されて区画壁２１とノズル部３１の先端との離間距離が短くなった状態を、図５（Ｂ）図に示し、離間距離調整手段３５が後退されて前記離間距離が長くなった状態を、図５（Ｃ）図に示している。【００６２】
移動手段３２は、コイル線供給手段３０に備えられたノズル部３１を、軸体１３に沿って複数の巻枠部２０に渡るように往復動させる。なお、コイル線１００が折れないようにゆるやかに湾曲される筒体にコイル線を案内させ、ノズル部３１の先端だけを移動させてもよいことは勿論のことである。また、コイル線供給手段３０には、巻枠２０とノズル部３１の先端との離間距離を調整可能とさせる離間距離調整手段３５が備えられる（図４（Ｃ）図、図５参照）。【００６３】
巻枠部２０において各層をなすコイル線が重ならないように（図９参照）、巻枠が一周される間に、移動手段３２がノズル部３１と共にコイル線供給手段３０の全体を、コイル線１００の線径の幅だけ軸体１３の軸方向（図４（Ａ）図参照）に沿って移動させている。区画壁２１を渡る際には、コイル線が区画壁の凹部２２から外れないように、離間距離調整手段３５がノズル部３１を区画壁２１に近づけて、巻枠がゆっくり軸動される。【００６４】
区画壁２１を跨いでからは、離間距離調整手段３５がノズル部３１を巻枠部２０から遠ざけ、コイル線に加わる張力を小さくしている（図５（Ｃ）図参照）。ノズル部３１の先端から、巻枠部２０又は区画壁の周縁の凹部２２までの離間距離が調整されることにより、渡り線１０３（図２参照）が凹部から外れず、均一な張力で、高速であっても巻線精度よく、コイル線が巻枠に巻線される（図４、図５参照）。【００６５】
これを、５か所の巻線部２０において繰り返えさせ、渡り線１０３がつながった一層目のコイル束１０５を形成させる（図９（Ａ）図参照）。そして、巻枠１０の軸動方向が逆転され、移動手段の移動方向が切り替えられ復動が開始され（図４（Ｂ）図参照）、二層目のコイル束１０９が巻回される（図９（Ｂ）図参照）。復動から、再び往動に切り替えられる際には、コイル線保持部材１４にコイル線が引っ掛けられ、三層目からのコイル束の巻回が繰り返される（図４（Ｃ）図参照）。コイル線の折り返し部分の巻線については、後に図７、図８を参照して詳述する。理解を容易にするために巻枠部の一方を黒色としている。【００６６】
離間距離調整手段３５は、コイル線供給手段３０の本体から出没可能に軸動される軸体３６と、ノズル部が装着されている案内部３３とからなっている。軸体３６は、エアシリンダーやサーボモータにより進退されればよい。軸体３６を進退させると、軸体３６と一体をなしている案内部３３と共に、ノズル部３１が巻枠１０に向けて進退され、ノズル部の先端と巻枠との離間距離が調整される（図５参照）。【００６７】
具体的には、区画壁の凹部２２に渡り線を巻線させる際（図５（Ｂ）図）には、ノズル部３１の先端を巻枠１０に近接させて、コイル線１００が巻枠から外れないようにしている。一方、巻枠部２０に巻線させる際には、コイル線が巻枠から外れにくいため、ノズル部３１の先端を後退させ、ノズル部から引き出されたコイル線を長くして、コイル線１００に加わる張力を小さくしている（図５（Ｃ）図参照）。また、コイル線の折り返し部分をコイル線保持部材１４に引っ掛ける際においても、ノズル部３１の先端を巻枠に近接させ、コイル線を引っ掛けやすくさせている（図４（Ｃ）図参照）。【００６８】
次に、揺動手段３７について、図６を参照して説明する。揺動手段３７は、コイル線供給手段の案内部３３の先方位置で、ノズル部３１を揺動可能に軸支させている。揺動手段３７によりノズル部３１が揺動される前の状態を、図６（Ａ）図に示し、揺動手段３７によりノズル部３１が上方に揺動されている状態を、図６（Ｂ）図に示している。【００６９】
巻枠１０に向けて案内部３３からコイル線１００が真っすぐに引き出されている場合には、ノズル部３１は揺動されていない（図６（Ａ）図参照）。コイル線が向かっている巻枠部材１６が案内部３３の上方に位置する状態では、案内部３３先端においてノズル部３１が上方に向くように揺動される（図６（Ｂ）図参照）。更に巻枠部が軸動され、コイル線１００が真っすぐに引き出される状態に戻る際には、ノズル部３１は原位置に戻るように揺動される（図６（Ａ）図参照）。【００７０】
巻枠軸動手段４０は、正転・逆転が可能なサーボモータと、逆転手段と、連動手段を有している。巻枠軸動手段４０は、入力装置４１（図１参照）に入力された一つの巻枠部あたりの巻回数、往復動の回数、並べられた巻枠部の数に基づいて巻枠１０を軸動させる。逆転手段は、移動手段の移動方向の切り替わりに合せてサーボモータの軸動方向を逆転させている。連動手段は、移動手段とサーボモータの軸動動作を連動させて、コイル線の折り返し部分の巻線をさせている。【００７１】
次に、コイル線の巻線工程について、図７から図９を参照して詳細に説明する。理解を容易にするために、図７、図８においては、各工程の状態を示す各図に対応して枝番号を付した図を示し、枝番号を付した図には白抜き矢印の方向から各図を看た巻線状態を示している。図９（Ａ）図は一層目のコイル束１０５が巻回された状態を示し、図９（Ｂ）図は二層目のコイル束１０９が巻回された状態を示し、図９（Ｃ）図は複数層をなすコイル束１０１が巻回された状態を示している。【００７２】
コイル線の巻線方向が、巻枠の先端側で切り替わる際の説明図を図７に示している。図７（Ａ）図は巻枠１０の先端まで一層目の巻線がされた状態を示し、図７（Ａ−１）図は、白抜き矢印の方向から巻枠１０を看た図を示している。以下の各図において、枝番号を示した図も同様である。図７（Ｂ）図は巻枠１０の先方まで、コイル線を引き出した状態を示している。図７（Ｃ）図は、コイル線を巻枠部２８に引っ掛けて逆転させる状態を示している。【００７３】
コイル線の巻線方向が、巻枠の基端側で切り替わる際の説明図を図８に示している。図８（Ｄ）図は、巻枠の基端側で、コイル線がコイル線保持部材１４を超えて、ノズル部３１を移動させた状態を示している。図８（Ｅ）図は、コイル線がコイル線保持部材１４の周面に接するようにノズル部３１を移動させた状態を示している。図８（Ｆ）図は、コイル線がコイル線保持部材１４に折り返されるように引っ掛けられ、ノズル部３１が往動を再開させる状態を示している。【００７４】
コイル線の巻線工程は、まず、コイル線貯蔵器１１０からコイル線が引き出され、コイル線供給手段のノズル部３１の先端からコイル線が引き出される（図１（Ａ）図参照）。次いで、コイル線の始端保持部材１５にコイル線の始端１０６が結束されて保持される（図２（Ａ）図参照）。そして、ノズル部３１と始端の巻枠部２６とが向かい合うように位置合わせされ（図４（Ａ）図参照）、巻枠１０が時計回りに軸動され、コイル線の巻回が開始される（図７（Ａ）図参照）。【００７５】
コイル線が巻枠部２０と凹部２２とに巻回され、ノズル部３１が一層目の往動をすると、各々の巻枠部に一層目のコイル束１０５が巻線された状態となる（図７（Ａ−１）図及び図９（Ａ）図参照）。次に、巻枠１０の軸動を一旦停止させると共に、コイル線が中央巻枠１１の先端部を超えるように、ノズル部３１を外に移動させる（図７（Ｂ−１）図参照）。そうすると、コイル線は、一対の巻枠部材のうち、上方に位置された巻枠部材の端部２７から中央巻枠１１の外方に引っ張り出された状態とされる。【００７６】
そしてノズル部３１を巻枠の基端部１２に向けて内方に移動させ、コイル線を一対の巻枠部材のうち、図７（Ｃ）図において下方側に位置される巻枠部材の巻枠部２８の上方から引っ掛ける。この状態としてから、逆転手段により巻枠１０の軸動方向を反転させ反時計回りに軸動させる。コイル線１００は、中央巻枠の先端面２９に接して引っ掛けられた状態とされる。この中央巻枠の先端面２９に接したコイル線がコイル束の折り返し部分１０２とされる。なお、上記の方法に代えて、後述する基端部側と同様に、中央巻枠の先端部側にもコイル線保持部材を設けておき、これにコイル線を引っ掛けて、折り返してもよいことは勿論のことである。【００７７】
次いで、反時計回りに巻枠が軸動されたまま、ノズル部３１の復動が開始され、二層目のコイル束１０９が巻線される（図４（Ｂ）図及び図９（Ａ）図参照）。二層目のコイル束が巻き終わると、巻枠１０の軸動を一旦停止させると共に、ノズル部から延びているコイル線を、中央巻枠の基端部に形成されているコイル線保持部材１４を超えるように、ノズル部を基端側に移動させる（図８（Ｄ）図及び図８（Ｄ―１）図参照）。【００７８】
そして、巻枠１０を反時計回りに軸動させたまま、コイル線保持部材１４をなす先方が膨出された軸部２５の膨出部に、コイル線１００を接しさせて引っ掛けるようにし、ノズル部３１を巻枠に沿って左に移動させる（図８（Ｅ）図及び図８（Ｅ−１）図参照）。この状態から、巻枠の軸動方向を逆転させ、巻枠を時計回りに軸動させる（図８（Ｆ）図参照）。コイル線は、軸部２５の膨出部に引っ掛けられて折り返されて折り返し部分１０４が形成され、時計回りに巻枠が軸動される（図８（Ｆ−１）図参照）。そして、再度ノズル部の往動が開始される。以上の工程が、所望の積層数となるように繰り返されることにより、複数層をなすコイル束１０１が形成される（図９（Ｃ）図参照）。【００７９】
図１０は、逆転手段を備えた巻枠軸動手段４０により巻回されたコイル束１２０を説明する説明図である。図１２は、巻枠が一方向のみに軸動される場合のコイル束１３０を比較例として示している。図１０（Ａ）図は、往動において巻回されるコイル線１２１のみを示し、図１０（Ｂ）図は、復動において巻回されるコイル線１２２のみを示し、図１０（Ｃ）図は、図１０（Ａ）図と図１０（Ｂ）図を重ねた状態を示している。図１２も同様としている。【００８０】
巻枠が一方向のみに軸動される場合には、往動において巻回されるコイル線１３１の向きと、復動において巻回されるコイル線１３２の向きが反対となるため、巻枠に巻かれたコイル線の傾斜は逆になり、渡り線は交差された状態とされる（図１２（Ｃ）図参照）。これに対し、巻枠が往動と復動において逆転される場合には、往動において巻回されるコイル線１２１の向きと、復動において巻回されるコイル線１２２の向きが揃えられた状態とされると共に、渡り線の方向も揃ったものとなる（図１０（Ｃ）図参照）。そのため、逆転手段を設けた場合の方が、コイル線の整列精度をより高いものとさせることができる。
【実施例２】
【００８１】
実施例２では、分離可能とされた複数の巻枠部品からなる巻枠５０を、図１１を参照して説明する。実施例１の巻枠５０以外の構成は、実施例１の場合と共通する構成であり、説明を省略している。図１１（Ａ）図は、巻枠の側面図を示している。図１１（Ｂ）図は、図１１（Ａ）図のＡ−Ａ位置断面図を示している。図１１（Ｃ）図は、コイル線を巻線させた状態を示している。図１１（Ｄ）図は、軸体５６から各々の巻枠部品５１を抜き出した状態を示している。図１１（Ｅ）図は、各々の巻枠部品５１を分離させて、巻枠部５２からコイル束１４０を外す状態を示している。【００８２】
各々の巻枠部品５１は、一つの巻枠部５２と、前記巻枠部の端部から起立される一つの区画壁５４とを有している（図１１（Ａ）図参照）。巻枠部５２の断面形状は、略長円形状とされ、中央部には軸体５６を挿通させる貫通孔５３が設けられている（図１１（Ｂ）図参照）。前記貫通孔５３に軸体５６が挿通されることにより、各々の巻枠部品５１が同期して軸動される。【００８３】
区画壁５４には、コイル線が区画壁を越える際に引っ掛けられる切欠き部５５が設けられている。また、巻枠の両端部のいずれにもコイル線保持部材５７，５７が設けられている。実施例２の巻枠においては、移動手段の移動方向が往動から復動に反転される際においても、復動から往動に反転される際と同様に、コイル線の折り返し部１０２がコイル線保持部５７に引っ掛けられる。【００８４】
コイル線の巻線が完了されたら（図１１（Ｃ）図参照）、始端と終端のコイル線保持部材５７，５７に巻き付けられたコイル線の折り返し部１０２，１０４を切断させてコイル線保持部から外させる。そして、軸体５６から各々の巻枠部品５１を纏めて引き抜いている（図１１（Ｄ）図参照）。最後に各々の巻枠部品５１を分離させ、巻枠部品の区画壁のない端部５８側から、コイル束１４０がバラバラにならないように結束しながら取り外させる（図１１（Ｅ）図）。【００８５】
（その他）
・前記の巻枠部を５か所とした実施例を示したが、巻枠部の数が限定されないことは勿論のことである。また、５か所の巻枠部のうちの中央側の３か所にコイル線を巻回させ、両端の巻枠部にリード線を巻くようにしてもよい。
・本発明の巻線装置は、並列巻をなすコイル束を巻線させるに好適であるが、単線巻のコイル束を巻線させるように使用されてもよいことは勿論のことである。
・本実施例では、コイル線の始端部を始端保持部に係止させる例を示したが、コイル線の始端部もコイル線保持部に保持させてもよいことは勿論のことである。
・今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の技術的範囲は、上記した説明に限られず特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００８６】
１…巻線装置、１０…巻枠、３０…コイル線供給手段、４０…巻枠軸動手段、
１１…中央巻枠、１２…基端部、１３…軸体、１４…コイル線保持部材、
１５…始端保持部材、１６…一対の巻枠部材、１７…交差する軸体、
１８…外端、１９…巻枠の端部、
２０…巻枠部、２１…区画壁、２２…凹部、２３…切欠き部、
２４…立設壁、２５…軸部、２６…始端の巻枠部、２７…端部、
２８…巻枠部、２９…先端面、３１…ノズル部、３２…移動手段、
３３…案内部、３４…プーリ、３５…離間距離調整手段、３６…軸体、
３７…揺動手段、４１…入力装置、
５０…巻枠、５１…巻枠部品、５２…巻枠部、５３…貫通孔、
５４…区画壁、５５…切欠き部、５６…軸体、５７…コイル線保持部材、
５８…区画壁のない端部、
１００…コイル線、１０１…コイル束、１０２，１０４…折り返し部、
１０３…渡り線、１０５…一層目のコイル束、１０６…コイル線の始端部、
１０７…コイルエンド部、１０８…直線部、１０９…二層目のコイル束、
１１０…コイル線貯蔵器、１２０…コイル束，１２１，１２２…コイル線、
１３０…コイル束，１３１，１３２…コイル線、１４０…コイル束、
２００…コイル線の束、２０１…下方のコイル線、２０２…上方のコイル線
【図１】
2019163072.tif 000003
【図２】
2019163072.tif 000004
【図３】
2019163072.tif 000005
【図４】
2019163072.tif 000006
【図５】
2019163072.tif 000007
【図６】
2019163072.tif 000008
【図７】
2019163072.tif 000009
【図８】
2019163072.tif 000010
【図９】
2019163072.tif 000011
【図１０】
2019163072.tif 000012
【図１１】
2019163072.tif 000013
【図１２】
2019163072.tif 000014
【図１３】
2019163072.tif 000015
【国際調査報告】
2019163072.tif 000016
2019163072.tif 000017