(57)【要約】【課題】インシュレータを使用しないで多極電機子に巻線するための巻線装置および巻線方法を提供する。【解決手段】多極電機子（６）の磁極（７）に線材（３０）を巻線する方法において、前記磁極の端面（７ｂ）に沿って配置された巻線冶具（１、２、３）と、前記巻線冶具を前記多極電機子の径方向に移動させる移動手段（４、５）と、を用い、前記巻線冶具は、巻線時に、前記磁極と前記線材との間に配置され、巻線後に、前記磁極と前記線材との間から抜き取られることを構成とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多極電機子の磁極の回りに線材を巻き回して製造するステータにおいて、
前記磁極の端面に沿って配置された巻線冶具と、
前記巻線冶具を前記多極電機子の径方向に移動させる移動手段と、を用い、
前記巻線冶具は、巻線時に、前記磁極と前記線材との間に配置され、巻線後に、前記磁極と前記線材との間から抜き取られて製造されることを特徴とするステータ。
【請求項２】
多極電機子の磁極の回りに線材を巻き回す巻線方法において、
前記磁極の端面に沿って配置された巻線冶具と、
前記巻線冶具を前記多極電機子の径方向に移動させる移動手段と、を用い、
前記巻線冶具は、巻線時に、前記磁極と前記線材との間に配置され、巻線後に、前記磁極と前記線材との間から抜き取られることを特徴とした巻線方法。
【請求項３】
多極電機子の磁極の回りに線材を巻き回す巻線する巻線装置において、
前記磁極の端面に沿って配置される巻線冶具と、
前記巻線冶具を前記多極電機子の径方向に移動させる移動手段と、を備え、
前記巻線冶具は、巻線時に、前記磁極と前記線材との間に配置され、巻線後に、前記磁極と前記線材との間から抜き取られる構成としたことを特徴とした巻線装置。
【請求項４】
前記巻線冶具は、その先端から突出して前記線材を案内する内径ガイド部を有し、前記移動手段は、前記内径ガイド部を前記線材から離れる方向に移動させた後、前記巻線冶具を多極電極子の径方向に移動させる構成としたことを特徴とする請求項３に記載の巻線装置。
【請求項５】
前記巻線冶具は、前記内径ガイド部を有して前記線材を案内するガイド冶具と、前記内径ガイド部を前記線材から離れる方向に移動可能に支持する支持部材と、を備え、前記移動手段は前記支持部材を前記磁極の径方向に移動する構成としたことを特徴とする請求項４に記載の巻線装置。
【請求項６】
前記支持部材は前記線材を案内する外径ガイド部を備えたことを特徴とする請求項５に記載の巻線装置。
【請求項７】
前記巻線冶具は、巻線時に前記ガイド冶具と前記磁極との間に挿入されるカムを備え、
前記移動手段は、巻線終了後に前記カムを前記ガイド冶具と前記磁極との間から抜き取るカム移動機構と、前記内径ガイド部が前記磁極と前記線材との間から抜けるように、前記支持部材を介して前記ガイド冶具を前記電極子の径方向に移動させるガイド移動機構と、を備える、
ことを特徴とする請求項６に記載の巻線装置。
【請求項８】
前記ガイド冶具と前記カムの少なくとも一方に前記磁極の端面に対して傾斜した摺接面を有することを特徴とする請求項７に記載の巻線装置。
【請求項９】
前記支持部材は前記ガイド冶具の前記内径ガイド部が前記線材から離れるように押圧するばねを備え、前記ガイド冶具は前記支持部材にヒンジで支持される構成としたことを特徴とする請求項８に記載の巻線装置。
【請求項１０】
前記ガイド冶具は、前記支持部材との接続部に、前記ガイド部材の前記内径ガイド部が前記線材から離れるよう付勢する弾性部材を備えることを特徴とする請求項８に記載の巻線装置。
【請求項１１】
前記ガイド冶具は、その先端に前記内径ガイド部を有した中央部で屈曲したアーム型のリンク機構であり、前記移動手段は、前記リンク機構を前記支持部材に対して回動させるアクチュエータと、前記支持部材を介して前記ガイド冶具の内径ガイド部を前記磁極と前記線材との間を通して前記磁極の径方向に移動させるガイド移動機構と、を備えることを特徴とする請求項６に記載の巻線装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多極電機子に巻線する巻線方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多極電機子の磁極への巻線において、多極電機子の磁極とこれに巻線される線材との絶縁を保つため、線材が収容される磁極間のスロット内に絶縁紙を挿入するとともに、磁極の両端には、線材と磁極の絶縁とともに、磁極の先端部を越えて線材が多極電機子の内周側に突出しないように線材の突出を規制するインシュレータを配置して巻線するようにしていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１１１３６４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このようなインシュレータは、巻線時に磁極の端面に固定しなくてはならず、そのため、多極電機子との間に固定の為の形状的な工夫が必要であった。また、インシュレータを用いないで巻線ができれば、コスト低減に貢献することができる。
【０００５】
本発明の目的は、インシュレータを必要としない巻線装置および巻線方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明による多極電機子の磁極の回りに線材を巻き回す巻線方法は、前記磁極の端面に沿って配置される巻線冶具と、前記巻線冶具を前記多極電機子の径方向に移動させる移動手段と、を用い、前記巻線冶具は、巻線時に、前記磁極と線材との間に配置され、巻線後に、前記磁極と線材との間から抜き取られることを構成とする。
【０００７】
【発明の効果】
巻線冶具を介して巻線し、巻線完了時に巻線冶具を除去することにより、磁極と線材とを絶縁するのに必要な間隙を形成することができ、従来技術で磁極と線材との間に取り付けていた高価なインシュレータを使用せずに済む。また、インシュレータを固定するための形状を多極電機子に加工する手間も省け、多極電機子の構造の簡素化も図ることができる。これらにより、コストを大幅に低減することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本巻線装置は、磁極の端面に沿って配置される巻線冶具と、巻線冶具を多極電機子の外径方向に移動させる移動手段と、を備える。
【０００９】
まず、図１および図２を参照して、本発明の第１の実施形態による巻線装置を説明する。本実施形態によると、巻線冶具は、内径ガイド部１２を有したガイド冶具１、外径ガイド部２ｂを有した支持部材２、およびガイド冶具１と磁極７との間に挿入されて磁極７側からガイド冶具１を押圧するカム３から構成される。移動手段は、カム３を多極電機子６の径方向に移動するカム移動機構４、および支持部材２を多極電機子６の径方向に移動するガイド移動機構５から構成される。
【００１０】
支持部材２は平面な底面２ｃを有し、多極電機子６のリング部８の軸方向端面８ａに当接する。支持部材２は曲線状に形成された段部２ａを有し、この段部２ａは多極電機子６のリング部８の外周面と当接する。このように、軸方向および径方向の双方向から支持部材２を多極電機子６のリング部８に当接させることにより、支持部材２の位置決めをする。
【００１１】
支持部材２の外径ガイド部２ｂは、多極電機子６の半径方向に対し、多極電機子６の磁極７の基部７ａとほぼ同じ位置に半径方向と略垂直になるように形成される。これにより、巻線する線材を案内し、磁極７のまわりに巻線したとき、線材が外周側に突出しないように、支持部材２の外径ガイド部２ｂを超えて巻線されるのを防止する。
【００１２】
支持部材２の外径ガイド部２ｂには所定の奥行きの孔１０が形成され、この孔１０の内部にガイド冶具１の一部とカム３の一部が収容される。ガイド冶具２の孔１０内の端部１ａは、ガイド冶具１がヒンジ１１を中心として所定の範囲内で上下に移動できるよう、ヒンジ１１で支持部材２に取り付けられる。支持部材１の孔１０の上部には、ガイド冶具１をカム３方向に押圧するバネ２０を収容する孔が設けられる。
【００１３】
ガイド冶具１の下面１ｃは端部１ｂに近づくほど下方に傾斜するように形成される。ガイド冶具１の内周側の端部１ｂには、線材の内周側の端を規定する内径ガイド部１２が設けられる。
【００１４】
ガイド冶具１の下側には、ガイド冶具１を磁極７側から押圧するカム３が配置される。カム３のガイド冶具１との接合する斜面３ａは、ガイド冶具１の下面１ｂと密接するよう、カム３の内周側端部３ｂに近づくほど下方に傾斜した形状をなす。カム３の下面３ｃは磁極７の軸方向端面７ｂと当接するようにほぼ水平に形成される。
【００１５】
ガイド冶具１とカム３は、一体で、従来の巻線装置に使用されていたインシュレータとほぼ同じ形状を有する。したがって、本装置を用いて巻線しても、従来のインシュレータを用いて巻線する場合と同様のコイル形状を得ることができる。
【００１６】
カム３にはカム移動機構４が接続される。本実施形態によると、カム移動機構４は、支持部材２に固定された駆動シリンダ１３、カム３に固定されたロッド１５、および駆動シリンダ１３とロッド１５を固定するプレート１４から構成される。駆動シリンダ１３を動作させることにより、カム３を磁極７の軸方向端部７ｂに沿って水平方向に摺動させ、ガイド冶具１の下部から引き抜く。
【００１７】
支持部材２にはガイド移動機構５が接続される。本実施形態によると、ガイド移動機構５は、駆動モータ１７、支持柱１６、およびボールねじ１８から構成される。駆動モータ１７が固定された支持柱１６は、多極電機子６と所定の間隔をもって図示しない巻線装置本体に固定される。支持部材２の段部２ｄにはねじ孔が切られており、駆動モータ１７からボールねじ１８がこのねじ孔を通って延びる。駆動モータ１７を回転させることにより、支持部材２を多極電機子６の外周方向に所定の距離移動させ、支持部材２が支持するガイド冶具１の内径ガイド部１２をコイル３０と磁極７との間を通過させてを引き抜く。
【００１８】
上述の構成は多極電機子６の軸方向上端に設ける構成であるが、同様の構成を多極電機子６に軸方向下端にも設ける。
【００１９】
図３を参照して、カム移動機構４とガイド移動機構５による支持部材２、ガイド冶具１、およびカム３の動作を詳細に説明する。
【００２０】
図３（Ａ）は巻線時のガイド冶具１およびカム３の位置を示す。この状態では、支持部材２は多極電機子６のリング部８と接触している。カム３は多極電機子６の磁極７とガイド冶具１との間に挿入される。これにより、ガイド冶具１と支持部材２とが画定する空間に、図示しないノズルが巻線してコイル３０を形成することができる。
【００２１】
図３（Ｂ）は巻線が終了し、カム移動機構４を作動させてカム３を引き抜くときの状態を示す。駆動シリンダ１３を伸ばし、カム３をガイド冶具１と磁極７との間から引き抜く。ガイド冶具１はバネ２０により上部から押圧されているため、カム３からの押圧を失ったとき、ガイド冶具１は磁極７側へ押され、カム３を引き抜くことにより形成されたコイル３０と磁極７の端面７ｂとの間の間隙内に移動する。これにより、ガイド冶具１の内径ガイド部１２がコイル３０より離れる。
【００２２】
図３（Ｃ）は、ガイド移動機構５を作動させ、支持部材２を多極電機子６から離した状態を示す。これにより、ガイド冶具１は、コイル３０と磁極７との間隙を通り多極電機子６の外径方向に引き抜かれる。
【００２３】
次に、本発明による巻線装置の動作を説明する。
【００２４】
まず、コイル３０をする多極電機子６を巻線機６の多極電機子支持台に固定する。多極電機子支持台の多極電機子収容部は、多極電機子６が周方向に回転しないように規制する構造となっており、支持台は、巻線機の図示しないベース板に取り付けられている。
【００２５】
多極電機子支持台の周囲には、多極電機子６の磁極７の数に一致する数の装置が固定して設けられている。
【００２６】
なお、多極電機子支持台の中心軸の垂直方向には、その先端に水平方向に前後に移動する複数のノズルを取り付けたスピンドル軸が設けられており、このスピンドル軸が上下動および、水平方向に回動することにより、多極電機子６の磁極７の周囲に線材を巻き付けるようになっている。
【００２７】
多極電機子６を支持台に固定したのち、多極電機子の磁極間のスロットに、線材と磁極を絶縁する絶縁紙を挿入する。この作業は、手作業でも自動で行ってもよい。
【００２８】
次に、各磁極７の周囲に設けられたガイド冶具１と支持部材２を、ガイド移動機構５により、磁極外径側より磁極内径側に向け前進させ、磁極先端部７ｃにガイド冶具１の内径ガイド部１２が位置するところで、ガイド冶具１を停止させる。つぎに、ガイド冶具１の傾斜した下面１ｃに接合する斜面３ａを持ったカム３をカム移動機構４により前進させ、ガイド冶具１の傾斜面１ｃにカム３の斜面３ａが接合させてガイド冶具１を上方に押し上げ、ガイド冶具１が巻線位置に位置決めされる。なお、これらの動作を同時に行ってもよい。
【００２９】
このような状態で、スピンドル軸の先端部に水平方向に取り付けられたノズルを磁極７の周囲に回動させて、ノズル先端から繰り出される線材を磁極７の周囲に巻き付ける。
【００３０】
所定回数巻き終えたら、ノズルが次に巻線される磁極７に向け回転して、対向する磁極７に同様に巻線する。
【００３１】
このように、所定の磁極に巻線を終えたら、ノズル先端の線材をクランプにて保持し、クランプと磁極間の線材をカットして、巻線を終える。
【００３２】
なお、上述の説明では、ノズルを旋回するようにしたが、多極電機子の支持台を軸中心に回転するようにしてもよい。
【００３３】
各磁極７への巻線を終えたら、カム３をカム移動機構４により磁極の外径方向に向け移動させる。すると、カム３の斜面３ａと、ガイド冶具１の傾斜面１ｃの接合が外れ、ガイド冶具１が下方に移動する。
【００３４】
そして、ガイド冶具１の内径ガイド１２が磁極７に巻かれた線材によるコイル３０の内周側より下方に位置する状態で、ガイド冶具１を支持部材２とともにガイド移動機構５により後退させると、ガイド冶具１は、コイル３０の内周側に接触しないで、磁極７の外径方向に向け移動して、コイル３０から抜ける。
【００３５】
この後は、ガイド冶具１が抜かれたコイル３０を必要によりひもで縛ったり、コイル３０に通電加熱して固着する等して、ばらけないように処置して、多極電機子６の磁極７への巻線作業を終える。
【００３６】
なお、本実施形態では、カム３の斜面３ａが、ガイド冶具１の傾斜面１ｃに接合してガイド冶具１を、押し上げるような構成としたが、このような構成に限るものではなく、例えば、カム３とガイド冶具１の傾斜方向を逆にしたり、あるいは水平にしたり、また、ガイド冶具１を軸中心に回動可能にして、ガイド冶具１の位置を、巻線位置と下方の移動位置とに切り替えるように構成してもよい。
【００３７】
本発明による効果を以下に列挙する。
【００３８】
ガイド冶具１を介して巻線し、巻線完了時にガイド冶具１を除去することにより、磁極７とコイル３０とを絶縁するのに必要な間隙を形成することができ、従来技術で磁極７とコイル３０との間に取り付けていた高価なインシュレータを使用せずに済む。また、インシュレータを固定するための形状を多極電機子６に加工する手間も省け、多極電機子６の構造の簡素化も図ることができる。これらにより、コストを大幅に低減することができる。
【００３９】
次に、図４を参照して本発明の第２の実施形態を説明する。なお、第１の実施形態と同一の構成には同一の参照符号を付す。
【００４０】
第１の実施形態ではガイド冶具１はヒンジ１１により支持部材２と接続され、ばね２０により磁極７方向に押圧されていた。この実施形態では、ばね２０とヒンジ１１に替え、ガイド冶具１と支持部材２の接続部に弾性部材部５１が設けられる。他の構成は第１の実施形態と同じである。
【００４１】
弾性部材部５１は、外力がかからない状態でガイド冶具１の内径ガイド部１２が磁極７側に沈むよう、予めプレストレス状態される。これにより、ガイド冶具１を磁極７側から押圧するカム３が磁極７とガイド冶具１との間から引き抜かれたとき、内径ガイド部１２は線材から離れる。次に、ガイド駆動機構を作動させ、支持部材２を多極電機子６の外径方向に移動させ、ガイド冶具１をコイル３０と磁極７との間を通して引き抜く。したがって、第１の実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。
【００４２】
次に、図５を参照して本発明の第３の実施形態を説明する。なお、第１の実施形態と同一の構成には同一の参照符号を付す。
【００４３】
本実施形態によると、ガイド冶具１は中央部で曲折したアーム部材に形成され、多極電機子内径側の端部には内径ガイド部１２が設けられる。ガイド冶具１は、その中間部でヒンジ１１により支持部材２に接続され、他端には支持部材２に固定されたアクチュエータ６３が接続される。アクチュエータ６３は多極電極子８の軸方向に伸縮するように配置される。この構成により、アクチュエータ６３が伸縮したとき、ガイド冶具１はヒンジ１１を基点にして回動する。支持部材２にはガイド移動機構５が接続される。
【００４４】
巻線時には、アクチュエータ６３は収縮し、ガイド冶具１の内径ガイド１２側を持ち上げる。これにより、内径ガイド部１２は巻線する線材と接触しながら案内する。
【００４５】
巻線が終了したら、アクチュエータ６３を伸張し、ガイド冶具１の内径ガイド部１２側を磁極７側に押し下げる。これにより、内径ガイド部１２は形成されたコイル３０から離れる。次に、ガイド移動機構５を作動し、支持部材２を多極電機子６の外径方向に移動させ、ガイド冶具１をコイル３０と磁極７との間を通して引き抜く。これにより、第１の実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。
【００４６】
本発明を、構造的と方法的特徴に関してある程度特定的な言葉で説明したが、本明細書に開示した手段は本発明を実施する好ましい形態を含むものであり、本発明はこれら図示し記載された特定の特徴に制限されない。したがって、本発明は、均等の原則に従って適切に解釈される特許請求の範囲に記載された範囲内におけるいかなる形態または変更についても含むものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による装置の概略構成図である。
【図２】図１の装置の断面図である。
【図３】本装置の動作を説明する図である。
【図４】本発明の第２の実施形態を説明する図である。
【図５】本発明の第３の実施形態を説明する図である。
【符号の説明】
１  ガイド冶具
２  支持部材
３  カム
４  カム移動機構
５  ガイド移動機構
６  多極電機子
７  磁極
７ｂ  磁極の軸方向端面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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