(57)【要約】【課題】  ステータコアの内歯に導線を正確に整列させて巻き付けることにより、スロット内に占める導線のスペースファクタを高めることができるようにした巻線方法及び巻線装置を提供する。【解決手段】  ステータコアの中心に導線導入筒１２を配置し、この導線導入筒１２の上端には、導線を半径方向に繰り出すノズル１５ａを設け、導線導入筒１２をクランク機構（１９）によって上下動作させると共に、カム機構（１７）によって揺動させることにより、ノズルをステータコアの内歯の回りに周回させ、このノズルから繰り出される導線がステータコアの内歯に整列して巻き付けられるように、前記ノズルを半径方向に往復移動させて、導線をステータコアの内歯に整列させて複数層に巻き付けるステータコアへの巻線方法において、導線の線径をｄｍｍとしたとき、ｄ２×９ｋｇ以上のテンションを掛けて導線を巻き付ける。【選択図】  図１
2006094632.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータコアの中心に導線導入筒を配置し、
この導線導入筒の上端には、導線を半径方向に繰り出すノズルを設け、
導線導入筒をクランク機構によって上下動作させると共に、カム機構によって揺動させることにより、前記ノズルをステータコアの内歯の回りに周回させ、
このノズルから繰り出される導線がステータコアの内歯に整列して巻き付けられるように、前記ノズルを半径方向に往復移動させて、導線をステータコアの内歯に整列させて複数層に巻き付けるステータコアへの巻線方法において、
導線の線径をｄｍｍとしたとき、ｄ２×９ｋｇ以上のテンションを掛けて導線を巻き付けることを特徴とするステータコアへの巻線方法。
【請求項２】
導線の伸びによって縮小した断面積が許容される値に入るように、銅線の初期断面積を設定する請求項１記載のステータコアへの巻線方法。
【請求項３】
前記クランク機構の上死点及び下死点に対して、前記カム機構の揺動中心点が遅れるように設定された軌跡により、前記ノズルを周回させる請求項１又は２記載のステータコアへの巻線方法。
【請求項４】
前記カム機構の揺動の傾斜部割付角を９０°以下とする請求項３記載のステータコアへの巻線方法。
【請求項５】
ステータコアの中心に配置され、その上端に導線を半径方向に繰り出すノズルが設けられた導線導入筒と、
駆動軸の回転に連動して導線導入筒を上下動作させるクランク機構と、
前記駆動軸の回転に連動して、前記導線導入筒を揺動させるカム機構と、
前記ノズルを半径方向に往復移動させる半径方向移動機構とを備え、
前記クランク機構及び前記カム機構の合成した動作によって、前記ノズルをステータコアの内歯の回りに周回させると共に、
このノズルから繰り出される導線がステータコアの内歯に整列して複数層に巻き付けられるように、往復移動機構によって前記ノズルを半径方向に往復移動させるように構成したステータコアへの巻線装置において、
導線の線径をｄｍｍとしたとき、ｄ２×９ｋｇ以上のテンションを掛けて導線を巻き付けるように構成したたことを特徴とするステータコアへの巻線装置。
【請求項６】
前記クランク機構の上死点及び下死点に対して、前記カム機構の揺動中心点が遅れるように前記ノズルの軌跡を設定した請求項５記載のステータコアへの巻線装置。
【請求項７】
前記カム機構の揺動の傾斜部割付角が９０°以下である請求項６記載のステータコアへの巻線方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステータコアの内歯に導線を直接巻き付けてコイルを形成するための巻線方法及び巻線装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ステータコアの内歯に直接巻線してコイルを形成する巻線装置は、一般に、ステータコアの中心に同軸的に配置され、所定角度で揺動すると共に、軸方向に往復移動する導線導入筒と、この導線導入筒の先端に装着され、導線を前記導線導入筒に対してほぼ直交する方向に繰り出すノズルとを備えている。そして、上記導線導入筒の動きによってノズル先端を巻線すべきステータコアの内歯の回りに周回させ、ノズルから繰り出される導線を内歯に直接巻付けてコイルを形成するようになっている。
【０００３】
このような巻線装置として、下記特許文献１には、一方から導入した導線を他方に設けたノズルから供出する導線導入筒と、この導線導入筒を軸方向へ往復動作させる往復動作部と、この導線導入筒を軸周方向へ設定角度揺動させる揺動部とを備え、ステータコアに上記ノズルを臨ませると共に上記導線導入筒の往復動作及び揺動により上記ノズルから供出する導線をステータコアの内歯に巻付けてコイルを形成するステータコアへの巻線装置において、上記揺動部は、上記導線導入筒に直交する方向へ配設され、上記往復動作部と同期回転するカム軸と、このカム軸の外周に周回状に形成されたリブ状のカムと、上記導線導入筒の軸方向移動を許容し、上記導線導入筒の回転に対して係合するように、上記導線導入筒の外周に配置された揺動スリーブと、この揺動スリーブに二股をなして取付けられ、上記リブ状のカムをバックラッシ０の状態で挟持するカムフォロワとで構成されており、上記カムは、上記導線導入筒を揺動させるカム曲線部と、反転の際に一旦揺動を停止させるカム直線部とを連続させて周回状に形成した形状をなし、上記カム直線部に上記カムフォロワが位置したときに、上記ノズルが上記ステータコアのスロット内を通過するように設定されていることを特徴とするステータコアへの巻線装置が開示されている。
【０００４】
また、下記特許文献２には、ステータコアの中心に同軸的に配置され、所定角度で揺動すると共に、軸方向に往復移動する導線導入筒と、この導線導入筒の先端に装着されたヘッドと、このヘッドを介して前記導線導入筒に取付けられ、導線を前記導線導入筒に対してほぼ直交する方向に繰り出すノズルとを備え、前記導線導入筒の作動によって前記ノズルをステータコアの内歯に対して周回させて導線を巻付けるようにしたステータコアへの巻線装置において、前記ノズルは前記ヘッドに対して半径方向に摺動可能に装着されると共に、その基端部にカムフォロアが取付けられており、このカムフォロアが嵌入するカム溝を有するカム板が前記ヘッドに回転可能に内蔵され、このカム板を前記導線導入筒に対して相対回転させるカム板回転手段を有しており、前記カム板回転手段は、前記導線導入筒に連動する回転軸と、この回転軸に装着された主動プーリと、前記導線導入筒に対して回転可能に装着され、前記カム板に連動するカム板回転用プーリと、前記導線導入筒の駆動手段とは別の駆動手段によって移動する少なくとも一対の可動プーリと、これらのプーリ群に張設されたベルトとを有し、前記可動プーリは、前記プーリ群を周回するベルト経路長を変えないように移動して、前記主動プーリから前記カム板回転用プーリに至る部分のベルトの長さと、前記カム板回転用プーリから前記主動プーリに至る部分のベルトの長さとを変化させることを特徴とするステータコアへの巻線装置が開示されている。
【０００５】
上記特許文献１，２に記載された技術を用いることにより、ステータコアの内歯に導線を整列させて複数層に巻き付けることが可能となり、ステータコアのスロット内に占める導線の占有率（スペースファクタ）を高めて、ステータコアを利用したモータの性能を向上させることが可能となる。
【特許文献１】特許第２８１３５５６号公報
【特許文献２】特開２０００−２４５１２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、自動車に搭載するパワーステアリングや、電気自動車用のモータとして、よりコンパクトで高性能なものが望まれており、ステータコアの内歯に巻線される導線のスペースファクタを更に高めることが求められている。
【０００７】
しかしながら、スペースファクタを更に高めるためには、ステータコアのスロット内に導線ができるだけ高密度に配置されるように、導線をより正確に整列させて巻き付ける必要があった。
【０００８】
ところが、図１２に示されるように、ステータコア１の内歯２の周りに導線Ｗを巻き付けるとき、巻線装置のノズルが内歯２の両側のスロットを通るとき、ノズルから導出される導線Ｗがノズル先端から直ちに屈曲して９０度曲げられるわけではなく、ノズルの前方に突出した後に曲げられて巻き付くため、スロット内の導線の長さ方向中央部が内径側に寄った、弓形に屈曲した形状になって巻き付けられる。
【０００９】
その結果、内歯２の最も基部側に巻き付けられるべき導線Ｗａが巻き付けられる前に、隣接する導線Ｗｂの弓形に湾曲した中央部がステータコア１の壁面に接触してしまい、最も基部側に巻き付けられるべき導線Ｗａが、一周前に巻き付けられた隣接する導線Ｗｂに乗り上げてしまう。このため、その上層に巻き付けられる導線の巻き始めが乱れてしまい、一旦整列が乱れるとそれに続く部分も乱れを生じ、その更に上層に巻付けられる導線の整列は更に乱れることになる。
【００１０】
また、図１３、１４に示すように、従来の巻線装置における内歯２を周回するノズルの軌跡Ｔは、その上下端部において、例えばスロット３ａから突出した後、揺動して反対側のスロット３ｂに入る際、揺動の中心Ｏで、上下動の上死点又は下死点がくるように設定されていた。なお、図中１４は内歯２の周りに被されたインシュレータである。このとき、導線は、インシュレータ４の角部４ａを支点とする半径ｒの長さで、ノズルの回動と一緒に回動する。
【００１１】
しかしながら、例えばステータコアのスロット数が１２以上になると、ノズルは、比較的狭い揺動幅で一方のスロット３ａから反対側のスロット３ｂに移動しなければならなくなり、軌跡Ｔが上下に長く潰れた円弧状となる。その結果、インシュレータ４の角部４ａを支点とする半径ｒは、反対側のスロット３ｂに入る途中の、ある回動角での半径ｒｍを最大とし、それ以降はむしろ短くなってしまう。その結果、半径ｒｍの円周Ｃに対して、ノズルの軌跡Ｔが内側に入り込み、半径ｒｍで引き出された導線がたるみを生じることになる。このたるみによって、導線の配列に乱れが生じてしまい、導線を整列させて巻き付けることが困難となっていた。
【００１２】
したがって、従来の巻線方法では、導線を正確に整列させて予定される位置に巻き付けることができないため、ステータコアの内歯に巻線される導線のスペースファクタを更に高めることが困難であった。
【００１３】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、ステータコアの内歯に導線を正確に整列させて巻き付けることにより、ステータコアのスロット内に占める導線のスペースファクタを更に高めることができるようにしたステータコアへの巻線方法及び巻線装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するため、本発明によるステータコアへの巻線方法は、
ステータコアの中心に導線導入筒を配置し、
この導線導入筒の上端には、導線を半径方向に繰り出すノズルを設け、
導線導入筒をクランク機構によって上下動作させると共に、カム機構によって揺動させることにより、前記ノズルをステータコアの内歯の回りに周回させ、
このノズルから繰り出される導線がステータコアの内歯に整列して巻き付けられるように、前記ノズルを半径方向に往復移動させて、導線をステータコアの内歯に整列させて複数層に巻き付けるステータコアへの巻線方法において、
導線の線径をｄｍｍとしたとき、ｄ２×９ｋｇ以上のテンションを掛けて導線を巻き付けることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明によるステータコアへの巻線装置は、
ステータコアの中心に配置され、その上端に導線を半径方向に繰り出すノズルが設けられた導線導入筒と、
駆動軸の回転に連動して導線導入筒を上下動作させるクランク機構と、
前記駆動軸の回転に連動して、前記導線導入筒を揺動させるカム機構と、
前記ノズルを半径方向に往復移動させる半径方向移動機構とを備え、
前記クランク機構及び前記カム機構の合成した動作によって、前記ノズルをステータコアの内歯の回りに周回させると共に、
このノズルから繰り出される導線がステータコアの内歯に整列して複数層に巻き付けられるように、往復移動機構によって前記ノズルを半径方向に往復移動させるように構成したステータコアへの巻線装置において、
導線の線径をｄｍｍとしたとき、ｄ２×９ｋｇ以上のテンションを掛けて導線を巻き付けるように構成したたことを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、導線の線径をｄｍｍとしたとき、ｄ２×９ｋｇ以上のテンションを掛けて導線を巻き付けるようにした（従来は通常ｄ２×５ｋｇである）ので、ノズルがステータコアのスロット内を通るとき、ノズルから繰り出された導線が湾曲することなく真直ぐに張られた状態で、ステータコアの内歯に巻き付けられる。また、内歯に巻き付けられた後も直線状態を維持し、弾性的に形状復帰して湾曲することもない。
【００１７】
このため、内歯の基端部に巻き付けられる導線が、その前に巻き付けられた隣接する導線に乗り上げることなく、整列して巻き付けることができる。その結果、ステータコアのスロット内に導線がより高密度で配置されるように予定した配列に従って、導線を正確に整列させて巻き付けることができる。
【００１８】
本発明の巻線方法においては、導線の伸びによって縮小した断面積が許容される値に入るように、銅線の初期断面積を設定することが好ましい。
【００１９】
このような態様によれば、導線の線径をｄｍｍとしたとき、ｄ２×９ｋｇ以上のテンションを掛けて導線を巻き付けることにより、導線が伸ばされてその断面積が縮小したとしても、必要とされる断面積を確保して、電気抵抗の増大を実用上の支障がない範囲に抑えることができる。
【００２０】
本発明の巻線方法及び巻線装置においては、前記クランク機構の上死点及び下死点に対して、前記カム機構の揺動中心点が遅れるように設定された軌跡により、前記ノズルを周回させることが好ましい。
【００２１】
このような態様によれば、ノズルがステータコアのスロットから抜け出て、導線導入筒の揺動によって隣接するスロットに入るように移動する際、導線がノズルから常に繰り出されるようにして移動するため、ノズルと内歯との間で導線がたるむことがなく、導線を常に引っ張った状態で巻き付けることができる。その結果、巻線途中の一時的な導線のたるみによって整列が乱れることを防止できる。
【００２２】
また、本発明の巻線方法及び巻線装置においては、前記カム機構の揺動の傾斜部割付角を９０°以下とすることが好ましい。
【００２３】
ステータコアのスロット数が多く、ステータコアの積厚が高くなるほど、巻線装置におけるカム機構の揺動の傾斜部割付角（カムが一周する間にノズルの揺動動作に割り当てられる角度）は狭くなる。そして、傾斜部割付角が狭いほど、巻線の途中で導線がたるみやすくなる。したがって、クランク機構の上死点及び下死点に対して、カム機構の揺動中心点が遅れるように設定された軌跡を採用することは、上記傾斜部割付角が９０°以下である場合に特に有効である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、導線を正確に整列させて巻き付けることができるので、ステータコアのスロット内に占める導線のスペースファクタを高めて、該ステータコアを利用したモータ等の性能を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明する。図９に示すように、本実施例で採用するステータコア１は、例えばＤＣブラシレスモータに採用されるもので、その内周に複数の内歯２が一定間隔置きに形成されており、この各内歯２間にスロット３が形成されている。なお、内歯２の外周であってスロット３の内周には、インシュレータ４が装着されている。そして、図３に示すように、巻線装置１０のノズル１５ａは、この内歯２を周回して、内歯２に対して導線Ｗを巻付けてコイルＢを形成する。
【００２６】
図１に示すように、巻線装置１０は周囲がフレーム１１で覆われており、導線導入筒１２が図の上下方向に貫通されている。この導線導入筒１２は、上記フレーム１１の底面と上面に固設した軸受け１３，１４を介して上下方向及び回転方向へ摺動自在に支持されている。この導線導入筒１２の下端に上記導線Ｗを取入れる導入口１２ａが開口され、また上端にヘッダ１５が装着されている。このヘッダ１５の側面にノズル１５ａが開口され、上記導入口１２ａから導入され、導線導入筒１２内に導かれた上記導線Ｗは上記ノズル１５ａから供出されて、上記ステータコア１の内歯２に巻付けられる。
【００２７】
また、上記フレーム１１の内部には、上記導線導入筒１２を図の上下方向へ往復動作させる往復動作部１６を内装する往復動作室１１ａと、この往復動作室１１ａの上部に設けられて上記導線導入筒１２を軸周方向へ揺動させる揺動部１７を内装する揺動室１１ｂとが形成されている。
【００２８】
上記往復動作部１６の回転軸１８が、図１の紙面の奥の方へ延出されて、図示しない駆動装置に、同じく図示しないタイミングベルトを介して連設されており、また、この回転軸１８の先端にクランク１９が軸着されている。一方、上記往復動作室１１ａには、上記導線導入筒１２を挟む両側にガイドレール２０が併設され、このガイドレール２０に両側をスライド自在に支持するスライダ２１の中央に上記導線導入筒１２が貫通固定され、さらに、このスライダ２１と上記クランク１９とがクランクアーム２２を介して連設されている。
【００２９】
また、上記揺動室１１ｂには、ブラケット１１ｃが立設され、このブラケット１１ｃに、上記揺動部１７の揺動スリーブ２３が上記揺動室１１ｂに立設されたブラケット１１ｃに回転自在に支持されていると共に、上記導線導入筒１２にスプライン係合されている。さらに、上記揺動室１１ｂには、上記導線導入筒１２に直交する方向（図１では、紙面の手前から奥の方向）へカム軸２４が延出され、このカム軸２４が図示しないタイミングベルトを介して上記回転軸１８に連設されて同期回転される。
【００３０】
図２に示すように、上記カム軸２４にはカムスリーブ２５が軸着され、このカムスリーブ２５にカム２６が形成されている。このカム２６は、上記カムスリーブ２５の外周に周回状に形成されており、カム曲線部２６ａとカム直線部２６ｂとが交互に連続されている。このカム２６に、上記揺動スリーブ２３に二股に取付けられている一対のカムフォロワ２７が摺接されている。この一対のカムフォロワ２７は上記カム２６のテーパリブ２６ｃを常に当接した状態、すなわちバックラッシ０の状態で挟持しており、上記カム２６に対して常に拘束された状態にある。この場合、カム軸２４を、図２中の矢印Ａ方向に移動させることにより、カム２６とカムフォロワ２７とのバックラッシを取ることができる。なお、バックラッシ０でも、カム２６とカムフォロワ２７との回転方向が一方向なので回転することができる。
【００３１】
したがって、駆動装置によりタイミングベルト（いずれも図示せず）を介して、往復動作部１６の回転軸１８を回転させると、この回転軸１８に固設されたクランク１９が回転し、このクランク１９にクランクアーム２２を介して連設されたスライダ２１が、その両側をガイドレール２０に支持されて、図の上下方向へ往復動作する。
【００３２】
一方、上記回転軸１８の回転は、図示しないタイミングベルトを介して揺動部１７のカム軸２４に伝達される。したがって、このカム軸２４は上記回転軸１８と同期回転する。このカム軸２４が回転すると、このカム軸２４に軸着するカムスリーブ２５の外周に形成したカム２６が、上記導線導入筒１２に軸着されている揺動スリーブ２３に取付けられているカムフォロワ２７を介して上記導線導入筒１２を揺動させる。
【００３３】
そして、導線導入筒１２の上下方向への往復動作と揺動動作とによって、導線導入筒１２のノズル１５ａが、ステータコア１の内歯２を周回してコイルＢを形成するようになっている。なお、上記往復動作部１６が本発明におけるクランク機構を構成し、上記揺動部１７が本発明におけるカム機構を構成している。
【００３４】
この場合、ノズル１５ａは、例えば前記特開２０００−２４５１２１号公報に示されるような機構によって、ノズル１５ａが一周する毎に、ほぼ線幅に相当する距離だけ半径方向に移動して、導線を内歯２に整列させて巻き付け、更に内歯２に対して半径方向に往復移動させることにより、複数層に重ねて巻き付けるようになっている。上記往復移動機構については、上記公報に示されるように既に公知であるため、その説明を省略することにする。
【００３５】
一方、上記導線導入筒１２の導入口１２ａに挿入される導線Ｗは、例えば図４，５に示されるような導線供給装置２００によって供給される。すなわち、この導線供給装置２００の下方には、複数のボビン２０１が設置されている。そして、このボビン２０１の設置箇所に立設されたスタンド２０２を有し、このスタンド２０２の上部には、水平に伸びるアーム２０３が接続され、その両端部に第１ガイドリール２０４がそれぞれ取付けられている。また、スタンド２０２の上端には、支持パネル２０５が取付けられている。
【００３６】
支持パネル２０５には、上記第１ガイドリール２０４から延出される導線Ｗを１本ずつ平行に配列させるための複数の第２ガイドリール２０６が取付けられている。
【００３７】
また、支持パネル２０５には、水平方向に伸びるスリット２０７が、上記並列した導線Ｗに対応して複数平行に形成されている。図５に示すように、これらのスリット２０７には、スライド板２０８がスライド可能に挿入されている。支持パネル２０５の背面側には、上記スライド板２０８のスライドをガイドするガイド板２０９が、支持パネル２０５と平行に取付けられている。
【００３８】
また、支持パネル２０５の背面側には、エアシリンダ２１０が取付けられ、その作動ロッド２１１は、上記スライド板２０８に連結されている。エアシリンダ２１０は、作動ロッド２１１及びスライド板２０８を常時引き戻す方向（図５における右方向）に付勢している。スライド板２０８には、第３ガイドリール２１２が取付けられている。
【００３９】
なお、第３ガイドリール２１２の手前には、導線Ｗのロック装置２１３が設置されている。ロック装置２１３は、導線Ｗの経路を挟んで、一方には固定板２１４が配置され、他方にはエアシリンダ２１５で作動する可動板２１６が設置されている。固定板２１４には凹部、可動板２１６には凸部が設けられ、エアシリンダ２１５の作動で可動板２１６を固定板２１５に押し付けることにより、上記凹凸が嵌合して、それらの間に導線Ｗが挟まれて固定されるようになっている。
【００４０】
また、支持パネル２０５の上記第３ガイドリール２１２の更に前方には、第４ガイドリール２１７が取付けられている。導線Ｗは、上記第３ガイドリール２１２と第４ガイドリール２１７との間を、少なくとも１周巻き付けられた後、支持パネル２０５の先端に設置されたポール２１８に設けたガイド孔に挿通される。なお、ポール２１８の更に前方には、延長板２２０を介してポール２１９が設置されており、導線Ｗは、最終的にこのポール２１９に設けたガイド孔を挿通されて、巻線装置１０の導線導入筒１２の導入口１２ａに送られるようになっている。
【００４１】
したがって、複数のボビン２０１から繰出された導線Ｗは、第１ガイドリール２０４と第２ガイドリール２０６とを介して、支持パネル２０５に沿って平行に配列される。この導線Ｗは更に、第３ガイドリール２１２と、第４ガイドリール２１７との間を少なくとも１周巻き付けられた後、ポール２１８に設けたガイド孔を通り、巻線装置１０の導線導入筒１２の導入口１２ａに送られる。そして、巻線装置１０での巻線操作によって導線Ｗが引っ張られて、複数のボビン２０１から導線Ｗが引き出されるようになっている。
【００４２】
この場合、導線Ｗが巻線装置１０によって強く引っ張られたときは、第３ガイドリール２１２が、エアシリンダ２１０による引張力に抗して、第４ガイドリール２１７に近接する方向にスライドし、導線Ｗに過剰な引張力が作用することを防止している。また、導線Ｗが巻線装置１０の動作中に緩んだ場合には、エアシリンダ２１０による引張力によって、第３ガイドリール２１２が第４ガイドリール２１７から離れる方向に移動し、導線Ｗが巻線操作中に弛んでしまうことを防止する。このように、第３ガイドリール２１２と第４ガイドリール２１７との間隔が伸縮自在に変化することによって、巻線操作に伴って導線Ｗの引き出し速度が変化しても、適度な引張力を常に付与するようにしている。
【００４３】
また、巻線操作においては、導線Ｗをピンと張った状態にして、導線Ｗの受け渡しをすることがあるが、このような場合に、導線Ｗがボビン２０１から引き出されてしまうのを防止するため、導線Ｗのロック装置２１３が設置されている。すなわち、上記のような場合に、ロック装置２１３のエアシリンダ２１５の作動で可動板２１６が固定板２１４に押し付けられ、導線Ｗが可動板２１６と固定板２１４との間に挟圧固定されて、導線Ｗがボビン２０１から引き出されてしまうことを防止することができる。
【００４４】
そして、本発明の巻線装置１０の特徴は、上記導線供給装置２００におけるエアシリンダ２１０による引張力を調整することによって、巻線操作中に、ノズル１５ａから引き出される導線Ｗに、導線の線径をｄｍｍとしたとき、ｄ２×９ｋｇ以上のテンションを掛けて、導線Ｗを巻き付けるようにしたことにある。なお、上記テンションは、ｄ２×９ｋｇ以上であって、ｄ２×１２ｋｇ以下であることが好ましい。このテンションは、例えば上記電線供給装置２００におけるエアシリンダ２１０による引張り力を調整することによって、設定することができる。なお、本発明において、導線としては、銅線を用いることが特に好ましい。
【００４５】
上記のようなテンションを掛けて巻線を行うことにより、後述する試験例に示されるように、導線Ｗの整列度を飛躍的に向上させることができ、それによってステータコア１のスロット３内における導線Ｗのスペースファクタを高めることができる。
【００４６】
なお、導線Ｗに上記のようなテンションを掛けることにより、導線Ｗの伸びが生じて、その断面積が減少する場合がある。その場合には、減少した後の断面積が、目的とする用途において適合する断面積となるように、導線Ｗの初期断面積を設定すればよい。なお、ステータコア１に巻線される導線Ｗの表面には、絶縁被膜が形成されているが、上記テンションによって導線Ｗが伸びたとしても、その絶縁被膜の絶縁性には実用上の支障が生じないことがわかった。
【００４７】
また、この実施形態では、導線Ｗに上記テンションを掛けるだけでなく、ノズル１５ａをステータコア１の内歯２の周りに周回させる軌跡についても、次のような工夫を行っている。
【００４８】
すなわち、前述した図１３、１４に示すように、従来の巻線装置における内歯２を周回するノズルの軌跡Ｔは、その上下端部において、例えばスロット３ａから突出した後、揺動して反対側のスロット３ｂに入る際、揺動の中心Ｏで、上下動の上死点又は下死点がくるように設定されていた。この場合には、前述したように、例えばステータコアのスロット数が増えて、揺動の傾斜部割付角が狭くなると、ノズルがステータコアの端面から突出して反対側のスロットに入るように移動する際、導線Ｗが緩んでしまうことがあり、これが導線Ｗの整列を乱す１つの原因となっていた。
【００４９】
そこで、この実施形態では、クランク機構（往復動作部１６）の上死点及び下死点に対して、前記カム機構（揺動部１７）の揺動中心点が遅れるように設定された軌跡により、前記ノズルを周回させるようにしている。
【００５０】
図６は、揺動部１７のカム２６のカム曲線を表している。そこで、図２と合わせて参照すると、導線導入筒１２にスプライン係合されている揺動スリーブ２３に設けたカムフォロワ２７がカム２６のカム直線部２６ｂの位置（図６では中央の９０°前後の位置）にあるとき、導線導入筒１２の揺動は停止されており、ここからカム軸２４が回転すると、上記カムフォロワ２７がカム曲線部２６ａにかかり、このカム曲線部２６ａにガイドされて上記導線導入筒１２が、図の反時計回り方向（図６では揺動角が増大する方向）へ回動する。そして、設定揺動角に達すると、上記カムフォロワ２７が上記カム２６の反対側のカム直線部２６ｂ上（図６では両側の位置）を転動するため、導線導入筒１２の揺動が停止される。上記カム軸２４が更に回転して、上記カムフォロワ２７が反対側のカム曲線部２６ａ上を転動すると、上記導線導入筒１２の回動方向が反転し、最初の方向（図６では揺動角が減少する方向）へ回動されて初期位置に戻り、１サイクルが終了する。
【００５１】
上記カムフォロワ２７が上記カム２６のカム直線部２６ｂの位置にあるとき、上記導線導入筒１２は上記往復動作部１６により、図１の上下方向へ往復動作され、また、カム曲線部２６ａの位置にあるとき、上記ノズル１５ａは、上記ステータコア１の端面の外側に露呈されている。
【００５２】
その結果、上記往復動作部１６と揺動部１７との同期回転により、上記回転軸１８及び上記カム軸２４が１回転すると、上記導線導入筒１２に装着されているヘッダ１５のノズル１５ａから供出されている導線Ｗがステータコア１の内歯２に１巻され、これを所定回数繰返すことでコイルＢが形成される（図３参照）。
【００５３】
図６において、ａは巻線できるステータコアの最大積厚であり、ｂはカム２６のカム曲線部２６ａに割り当てられる揺動の傾斜部割付角である。図６中の（Ａ）は揺動の傾斜部割付角が１２０°の場合のカム曲線、（Ｂ）は９０°の場合のカム曲線、（Ｃ）は６０°の場合のカム曲線、（Ｄ）は４５°の場合のカム曲線を表している。
【００５４】
また、図６の曲線イは、往復動作部１６の動作を概念的に示しており、その両端が上死点Ｈ及び下死点Ｌとなっている。
【００５５】
図６において、揺動の傾斜部割付角が１２０°の（Ａ）の場合、及び９０°の（Ｂ）場合の場合は、往復動作部１６の上死点Ｈ及び下死点Ｌが、揺動部１７の揺動中心Ｏと一致しているような軌跡であっても、巻線の途中で導線Ｗが緩むことはない。
【００５６】
しかしながら、揺動の傾斜部割付角が６０°の（Ｃ）の場合、及び４５°の（Ｄ）の場合は、往復動作部１６の上死点Ｈ及び下死点Ｌが、揺動部１７の揺動中心Ｏと一致させると、図１４で示したように、導線Ｗにたるみが発生する。この巻線途中の導線Ｗのたるみは、前記導線供給装置２００のエアシリンダ２１５の引張り力等によって、ある程度は解消できるが、巻線が高速でなされると、上記引張り力だけでは追従せず、導線Ｗのたるみを解消することができなくなる。
【００５７】
そこで、揺動の傾斜部割付角が６０°の（Ｃ）の場合や、４５°の（Ｄ）の場合は、クランク機構の上死点及び下死点に対して、カム機構の揺動中心点が遅れるように設定することにより、巻線途中の導線Ｗのたるみを防止することができる。
【００５８】
すなわち、上記のようにクランク機構の上死点及び下死点に対して、カム機構の揺動中心点が遅れるように設定すると、ノズル１５ａの軌跡は、例えば図７，８で示されるような軌跡となる。すなわち、ノズル１５ａがステータコア１の上下端面から抜け出たとき、揺動部１７の揺動の中心０に至る前に、往復動作部１６の上死点Ｈ及び下死点Ｌに至るような軌跡となる。
【００５９】
このような軌跡Ｔにおいては、例えばインシュレータ４の角部４ａを支点とする半径ｒを、カムの回動が進行する方向に向かって所定角度毎にｒ１、ｒ２、ｒ３、ｒ４、ｒ５…とすると、ｒ１＜ｒ２＜ｒ３＜ｒ４＜ｒ５＜…という関係が発生する。すなわち、導線Ｗは常にノズル１５ａから繰り出されるようになり、ノズル１５ａから一旦繰り出された導線Ｗが、軌跡Ｔの途中で余ってしまってたるむのを防止できる。
【００６０】
このような軌跡Ｔをとるのは、揺動部１７の揺動の傾斜部割付角が好ましくは９０°以下、より好ましくは６０〜４５°のときに、特に有効である。また、ステータコア１のスロット３（又は内歯２）の数が好ましくは１２以上、より好ましくは１８〜３６のときに有効である。
【００６１】
なお、往復動作部１６の上死点Ｈ及び下死点Ｌに対する、揺動部１７の揺動の中心０の遅れ角度は、上記揺動の傾斜部割付角に対して３〜５％の角度とすることが好ましい。
【００６２】
また、カム形状を変形させることによって、ノズル１５ａが上記のような軌跡、すなわち導線Ｗが常にノズル１５ａから繰り出されるようになる軌跡をとるようにすることも可能である。
【００６３】
図１０には、本発明の巻線方法によって巻線される導線Ｗの巻線順序の好ましい一例が示されている。図１０に示されるコイル断面内に記載された数字は、その位置での巻数を表している。すなわち、巻数０〜７．５が１層目、巻数８．０〜１４．５が２層目、巻数１５．０〜２０．５が３層目のコイルを形成している。この巻線方法では、全スロット３に同時に巻線ノズル１５ａを挿入し、全内歯２に同時に巻線を施すことにより、３層目のコイルは巻線ノズル１５ａを後退させながら、巻線ノズル１５ａが通る幅内にも巻線を施している。その結果、スロット３内におけるスペースファクタを最大限に高めることができる。
【００６４】
そして、本発明の巻線方法によれば、前述したように、導線Ｗに導線の線径をｄｍｍとしたとき、ｄ２×９ｋｇ以上のテンションを掛けて巻線を行い、更に好ましい態様においては、クランク機構（往復動作部１６）の上死点Ｈ及び下死点Ｌに対して、カム機構（揺動部１７）の揺動中心点Ｏが遅れるように設定された軌跡Ｔにより、ノズル１５ａを周回させるようにしたことにより、導線Ｗを正確に整列させて巻き付けることができるので、上記のような予め設定された配列に沿って導線Ｗを巻付け、スロット３内におけるスペースファクタを最大限に高めたコイルＢを形成することが可能となる。
【００６５】
図１２は、こうして巻線されたステータコア１の一例が示されている。同図（ａ）は一方の端面から見た平面図、（ｂ）は断面図、（ｃ）は他方の端面から見た底面図である。このように、本発明の巻線方法によれば、例えば１８スロットというようなスロット数の多いステータコア１であっても、スロット３内におけるスペースファクタを最大限に高めたコイルＢを形成することができ、それによってステータコアを利用したモータの性能を高めることができる。
【実施例】
【００６６】
図１〜５に示した巻線装置を用い、導線Ｗに掛けるテンションを変えて、ステータコアへの巻線を行った。使用した導線は、表面に絶縁被膜を形成した線径１ｍｍの銅線（商品名「１ＵＴＺ」、住友電工ウインテック株式会社製）である。
【００６７】
上記導線にかけるテンションを６ｋｇ、７ｋｇ、８ｋｇ、９ｋｇ、１０ｋｇと変化させて、絶縁試験と、導体抵抗及び伸びの測定を行った。絶縁試験は、巻線後の導線を塩水に浸漬して電流を流すことにより、ピンポールが生じているかどうかで判断した。伸びは、下記式で計算した。
【００６８】
伸び＝（（導体抵抗／初期導体抵抗）−１）×１００％
【００６９】
【表１】
2006094632.tif 000003
【００７０】
また、導線にかけるテンションを４ｋｇ、５ｋｇ、６ｋｇ、７ｋｇ、８ｋｇ、９ｋｇ、１０ｋｇと変化させて、ステータコアの内歯（分離したもの）に対して巻線を行い、導線の整列状態を撮影した。導線の整列状態を示す写真を図１５〜２１に示す。図１５は４ｋｇ、図１６は５ｋｇ、図１７は６ｋｇ、図１８は７ｋｇ、図１９は８ｋｇ、図２０は９ｋｇ、図２１は１０ｋｇの結果を示す。それぞれの写真は、左右1枚ずつからなっている。
【００７１】
上記図１５〜２１から、導線にかけるテンションを高くするほど、導線の整列状態が良好になることが分かる。
【００７２】
また、上記巻線において導線がクロスした数を測定した結果を下記表２に示す。
【００７３】
【表２】
2006094632.tif 000004
【００７４】
表２の結果から、導線にかかるテンションを９ｋｇ以上とすることにより、導線のクロスを完全に抑制できることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明は、ステータコアの内歯に導線を直接巻き付けてコイルを形成するための巻線方法及び巻線装置を提供するものであり、特に自動車のパワーステアリング、電気自動車のモータ等のコンパクトで高性能であることが要求されるモータ用のステータコアの巻線に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明による巻線装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】同巻線装置のカム機構を示す説明図である。
【図３】同巻線装置による巻線態様を示す説明図である。
【図４】同巻線装置に用いられる導線供給装置を示す正面図である。
【図５】同導線供給装置の平面図である。
【図６】同巻線装置におけるカム機構のカム曲線を示す説明図である。
【図７】同巻線装置におけるノズルの軌跡を示す説明図である。
【図８】同ノズルの軌跡の部分拡大図である。
【図９】本発明に適用されるステータコアの一例を示す平面図である。
【図１０】同ステータコアの内歯に巻線を行う際の巻線順序の一例を示す説明図である。
【図１１】同ステータコアに巻線を施したコイル付きのステータコアを示す説明図である。
【図１２】ステーコアの内歯に従来の巻線方法で巻線した状態を示す説明図である。
【図１３】従来の巻線装置におけるノズルの軌跡を示す説明図である。
【図１４】同ノズルの軌跡の部分拡大図である。
【図１５】導線にかけるテンションを４ｋｇとして、ステータコアの内歯に対して巻線を行い、導線の整列状態を撮影した写真である。
【図１６】導線にかけるテンションを５ｋｇとして、ステータコアの内歯に対して巻線を行い、導線の整列状態を撮影した写真である。
【図１７】導線にかけるテンションを６ｋｇとして、ステータコアの内歯に対して巻線を行い、導線の整列状態を撮影した写真である。
【図１８】導線にかけるテンションを７ｋｇとして、ステータコアの内歯に対して巻線を行い、導線の整列状態を撮影した写真である。
【図１９】導線にかけるテンションを８ｋｇとして、ステータコアの内歯に対して巻線を行い、導線の整列状態を撮影した写真である。
【図２０】導線にかけるテンションを９ｋｇとして、ステータコアの内歯に対して巻線を行い、導線の整列状態を撮影した写真である。
【図２１】導線にかけるテンションを１０ｋｇとして、ステータコアの内歯に対して巻線を行い、導線の整列状態を撮影した写真である。
【符号の説明】
【００７７】
１     ステータコア
２     内歯
３、３ａ、３ｂスロット
４     インシュレータ
４ａ   角部
１０   巻線装置
１２   導線導入筒
１２ａ 導入口
１５ａ ノズル
１６   往復動作部
１７   揺動部
１８   回転軸
１９   クランク
２０   ガイドレール
２１   スライダ
２２   クランクアーム
２３   揺動スリーブ
２４   カム軸
２５   カムスリーブ
２６   カム
２６ａ カム曲線部
２６ｂ カム直線部
２７   カムフォロワ
２００ 導線供給装置
２０１ ボビン
２０２ スタンド
２０３ アーム
２０４ ガイドリール
２０５ 支持パネル
２０６ ガイドリール
２０７ スリット
２０８ スライド板
２０９ ガイド板
２１０ エアシリンダ
２１１ 作動ロッド
２１２ ガイドリール
２１３ ロック装置
２１４ 固定板
２１５ エアシリンダ
２１６ 可動板
２１７ ガイドリール
２１８、２１９ポール
Ｂ     コイル
Ｈ     上死点
Ｌ     下死点
Ｏ     揺動中心
ｒ     半径
Ｔ     軌跡
Ｗ、Ｗａ、Ｗｂ導線
【図１】
2006094632.tif 000005
【図２】
2006094632.tif 000006
【図３】
2006094632.tif 000007
【図４】
2006094632.tif 000008
【図５】
2006094632.tif 000009
【図６】
2006094632.tif 000010
【図７】
2006094632.tif 000011
【図８】
2006094632.tif 000012
【図９】
2006094632.tif 000013
【図１０】
2006094632.tif 000014
【図１１】
2006094632.tif 000015
【図１２】
2006094632.tif 000016
【図１３】
2006094632.tif 000017
【図１４】
2006094632.tif 000018
【図１５】
2006094632.tif 000019
【図１６】
2006094632.tif 000020
【図１７】
2006094632.tif 000021
【図１８】
2006094632.tif 000022
【図１９】
2006094632.tif 000023
【図２０】
2006094632.tif 000024
【図２１】
2006094632.tif 000025