(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
各歯毎に分割構成されるステータコアへ複数本の導線を並列させて巻線する方法において、複数個の分割歯を折曲可能な治具に取付け、巻線を施すべき分割歯に対する巻線ラインが他の分割歯と干渉しないように、該治具を折曲させた状態で回転装置に装着し、前記巻線を施すべき分割歯の軸心を回転中心として回転させて、前記分割歯の外周に巻線を施した後、前記治具を折曲方向に回動させて巻線が施されていない別の分割歯を前記回転中心に位置させて巻線を施す工程を繰り返すことにより、前記複数個の分割歯に順次巻線を施すことを特徴とするステータコアへの巻線方法。
【請求項２】
前記治具を折曲させた状態でホルダに保持し、このホルダを巻線用の回転軸に対して直交する支軸によって前記回転軸に回動可能に支持させ、巻線を施すべき分割歯の軸心が前記回転軸と一致するように前記ホルダの回動位置を規制し、その状態で前記回転軸を回転させて巻線を施し、次いで前記ホルダを前記支軸を中心に回動させて巻線が施されていない別の分割歯の軸心が前記回転軸と一致するように位置させて巻線を施す工程を繰り返す請求項１記載のステータコアへの巻線方法。
【請求項３】
各歯毎に分割構成されるステータコアへ複数本の導線を並列させて巻線する装置において、巻線用の回転軸と、この回転軸に対して直交する支軸によって前記回転軸に回動可能に支持されたホルダと、前記複数個の分割歯を各分割歯の間で折曲可能に保持し、前記ホルダに着脱可能に取付けられる治具とを備え、前記ホルダの回動位置を変更することによって、前記治具に保持された前記複数個の分割歯の軸心が、前記回転軸と一致する位置に順次移動するように構成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。
【請求項４】
前記回転軸の外周に回転筒が装着され、この回転筒に連設された歯車を介して前記ホルダが回転するように構成され、巻線中は、前記回転軸と前記回転筒とが一体回転し、前記ホルダの回動位置を変更するときには前記回転筒が前記回転軸に対して相対回転するように構成されている請求項３記載のステータコアへの巻線装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、回転電気機械に用いられるステータコアへの巻線方法及び巻線装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
モータ等の回転電気機械に用いられるステータコアにコイルを形成する方法としては、予め巻線されたコイルをコイルインサータによって挿入する方法や、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方法など、各種の方法が採用されている。
【０００３】
ところが、近年、モータ等の小型化と出力の向上がより一層求められていることから、ステータコアを各歯毎に分割構成し、分割された歯にそれぞれ巻線した後、これらの分割歯を組み合わせてステータコアを組立てる方法が検討されつつある。この分割歯としては、各歯毎に完全に分離したものもあるが、各歯の連設部で折曲可能に構成されたものもある。
【０００４】
図８には、このような巻線方法の一例が示されている。すなわち、ステータコアの分割歯１０をホルダ１１に保持し、回転軸１２に支持されたフライヤ１３を回転させ、そのノズル１４から導線Ｌを繰出して、分割歯１０の外周に巻線し、コイルＣを形成する。
【０００５】
このように分割された歯にコイルを巻く場合には、隣接する歯に対して干渉する虞れがないので、整列度を高めて巻線することができ、しかも巻線後に各分割歯を組み付けてステータコアを形成するので、歯と歯の間のスロット内に高密度にコイルを収容させることができる。
【０００６】
また、近年、自動車のパワーステアリングなどの動力源としてモータを使用することが行われつつあり、更にモータで走行する電気自動車の開発も積極的になされている。このような自動車搭載のモータは、例えば１２Ｖ等のバッテリーで動かす必要があるため、出力を高めるためには大容量の電流を流す必要があり、モータのコイルを形成する導線を太くする必要がある。
【０００７】
ところが、太い導線は、巻線が困難であると共に、巻線したときの空隙が大きくなるので、ステータコアのスロット内に導線を高密度で収容させること、すなわちスペースファクタを高めることができない。このため、比較的細い導線を複数本並列させて巻き付ける（パラ巻きする）ことにより、上記問題を解決しようとしている。
【０００８】
しかし、図８に示したような巻線方法でパラ巻きしようとすると、複数本の導線が互いにねじれてしまい、巻線することができない。
【０００９】
このため、複数本の導線をねじれないように並列させて巻線する方法として、図９に示す巻線方法が提案されている。すなわち、この巻線方法では、ステータコアの分割歯１０を回転するホルダ１５に保持させ、ノズル１６から複数本の並列した導線Ｌを繰出しつつ、ホルダ１５と共に分割歯１０を回転させて巻き付けて、コイルを形成する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記図９に示す巻線方法では、分割歯１０の1個毎に巻線を施して、これらの分割歯１０を後工程で組み付けてステータコアを形成するため、分割歯１０の取付け、取外し、各導線Ｌの端末の処理などが必要となり、巻線作業性が悪いという問題点があった。
【００１１】
したがって、本発明の目的は、ステータコアの分割歯に複数本の導線を並列させて巻線する際の作業性をより向上させ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ことにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の巻線方法は、各歯毎に分割構成されるステータコアへ複数本の導線を並列させて巻線する方法において、複数個の分割歯を折曲可能な治具に取付け、巻線を施すべき分割歯に対する巻線ラインが他の分割歯と干渉しないように、該治具を折曲させた状態で回転装置に装着し、前記巻線を施すべき分割歯の軸心を回転中心として回転させて、前記分割歯の外周に巻線を施した後、前記治具を折曲方向に回動させて巻線が施されていない別の分割歯を前記回転中心に位置させて巻線を施す工程を繰り返すことにより、前記複数個の分割歯に順次巻線を施すことを特徴とする。
【００１３】
本発明の巻線方法によれば、複数個の分割歯を折曲可能な治具に取付け、巻線を施すべき分割歯に対する巻線ラインが他の分割歯と干渉しないように、該治具を折曲させた状態で巻線を行うので、整列度を高めて巻線することができる。また、１つの分割歯に対する巻線が終了したら、前記治具を折曲方向に回動させて巻線が施されていない別の分割歯を回転中心に位置させることにより、巻線操作を連続して作業性よく行うことができる。
【００１４】
本発明の巻線方法においては、前記治具を折曲させた状態でホルダに保持し、このホルダを巻線用の回転軸に対して直交する支軸によって前記回転軸に回動可能に支持させ、巻線を施すべき分割歯の軸心が前記回転軸と一致するように前記ホルダの回動位置を規制し、その状態で前記回転軸を回転させて巻線を施し、次いで前記ホルダを前記支軸を中心に回動させて巻線が施されていない別の分割歯の軸心が前記回転軸と一致するように位置させて巻線を施す工程を繰り返すことが好ましい。
【００１５】
この態様によれば、巻線用の回転軸に対して直交する支軸によって回動可能に支持したホルダに、前記分割歯が取付けられた治具を取付けて巻線するようにしたので、複数個の分割歯を治具毎移動させることができ、巻線装置への分割歯の取付け取外しが容易となる。
【００１６】
また、本発明の巻線装置は、各歯毎に分割構成されるステータコアへ複数本の導線を並列させて巻線する装置において、巻線用の回転軸と、この回転軸に対して直交する支軸によって前記回転軸に回動可能に支持されたホルダと、前記複数個の分割歯を各分割歯の間で折曲可能に保持し、巻線を施すべき分割歯に対する巻線ラインが他の分割歯と干渉しないように折曲させた状態で前記ホルダに着脱可能に取付けられる治具とを備え、前記ホルダの回動位置を変更することによって、前記治具に保持された前記複数個の分割歯の軸心が、前記回転軸と一致する位置に順次移動するように構成されていることを特徴とする。
【００１７】
本発明の巻線装置においては、治具に複数個の分割歯を取付け、この治具をホルダに取付けて、ホルダを所定位置に回動させることにより、巻線すべき分割歯の軸心を回転軸と一致させ、その状態で回転軸を回転させることにより、ホルダと一緒に分割歯を回転させて巻線を施すことができる。また、１つの分割歯に対する巻線終了後、ホルダを回転させることにより巻線が施されていない別の分割歯の軸心を回転軸と一致させ、引き続いて巻線を行うことができる。こうして、複数の分割歯に連続して巻線を施すことができ、また、分割歯のホルダへの着脱は治具を介して一度に行えるので、巻線作業性を向上させることができる。
【００１８】
本発明の巻線装置においては、前記回転軸の外周に回転筒が装着され、この回転筒に連設された歯車を介して前記ホルダが回転するように構成され、巻線中は、前記回転軸と前記回転筒とが一体回転し、前記ホルダの回動位置を変更するときには前記回転筒が前記回転軸に対して相対回転するように構成されていることが好ましい。
【００１９】
この態様によれば、回転軸と回転筒とを一体回転させることにより、回転軸に対するホルダの回転位置を変えないで巻線することができ、巻線終了後に回転軸に対して回転筒を相対回転させることにより、回転軸に対してホルダを回転させて、巻線されていない別の分割歯を巻線すべき位置に配置することができる。
【００２０】
【実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の一実施の形態を説明する。図１〜７には本発明による巻線装置の一実施形態が示されている。図１は同巻線装置の要部を示す正面図、図２は同巻線装置の要部を示す側面図、図３は分割歯を保持した状態の治具の平面図、図４は分割歯を保持した状態の治具の斜視図、図５は該治具を保持するホルダの斜視図、図６は複数本の導線を並列させて供給する装置の平面図、図７は巻線された分割歯を連結して構成されたステータコアの平面図である。
【００２１】
この巻線装置は、各歯毎に分割構成されるステータコアへ複数本の導線を並列させて巻線する方法に適用されるものであり、図３、４に示すように、複数個、この実施形態の場合、３個の分割歯２０を着脱可能に保持する治具３０を有している。各分割歯２０は、分割された外周部２１と、この外周部２１の中央から内側に伸びる歯柄部２２と、この歯柄部２２の先端からフランジ状に広がる歯先部２３とを有している。
【００２２】
治具３０は、３つの支持板３１、３２、３３をヒンジ３４、３５で折曲可能に連設してなり、各支持板３１、３２、３３には、分割歯２０を着脱可能に保持する図示しない固定手段が設けられている。この固定手段としては、分割歯の形状により、分割歯２０と支持板３１、３２、３３との間の凹凸による嵌合手段や、分割歯２０の上下端部をクランプする手段などが採用される。また、各支持板３１、３２、３３の背面側には、先端部の幅が基端部に比べて広がったあり型凸部３６がそれぞれ設けられている。
【００２３】
この治具３０は、後述する回転枠に取付けられるホルダ４０に着脱可能に取付けられる。ホルダ４０は、角柱状（この実施形態では五角柱状）をなし、外周の３つの面には、軸方向に沿ってあり溝４３が形成されている。そして、上記治具３０は、各支持板３１、３２、３３の背面に形成されたあり型凸部３６を上記あり溝４３に挿入することにより、ホルダ４０に着脱可能に取付けられるようになっている。
【００２４】
また、図５には、治具３０を保持して搬送するための搬送用パレット８０が示されている。このパレット８０は、基台８１に立設された角柱８２を有し、この角柱８２は、外周の３つの面に軸方向に沿ってあり溝８３が形成され、上記ホルダ４０と同様な形状をなしている。そして、上記治具３０は、各支持板３１、３２、３３の背面に形成されたあり型凸部３６を上記あり溝８３に挿入することにより、パレット８０に着脱可能に取付けられるようになっている。
【００２５】
図６に示すように、この巻線装置５０は、基台５１上に設置された駆動部５２と、巻線部５３と、この巻線部５３に導線を供給する導線供給部５４とを有している。導線供給部５４は、複数の導線リール５５を支持するリール台５６と、導線リール５５から引き出された導線Ｌを引き揃えて巻線部５３に供給する複数のガイド５７を有している。なお、本発明において、導線とは、外周に絶縁被覆が施された導電性の線材を意味し、実質的に電線と同じ意味である。
【００２６】
図１、２に示すように、巻線部５３は、巻線用の回転軸６１と、この回転軸６１の外周に配置され、回転軸６１とは独立して回転できる回転筒６２とを有している。これらの回転軸６１、回転筒６２は、前記駆動部５２（図６参照）によって後述する巻線方法に従って回転するようになっている。
【００２７】
回転軸６１の先端には、コ字状の回転枠６３が取付けられている。この回転枠６３に、支軸６４を介して、前記ホルダ４０が回動可能に取付けられている。そして、ホルダ４０には、前記の態様によって、治具３０が取付けられ、この治具３０に合計３つの分割歯２０が取付けられている。
【００２８】
一方、前記回転筒６２の先端には、フランジ６５が取付けられ、このフランジ６５の周縁部には、回転筒６２の軸方向先端に向いた環状の面歯車６６が形成されている。また、前記回転枠６３には、前記支軸６４と平行に、従動軸６７が取付けられている。
【００２９】
そして、従動軸６７には、前記面歯車６６に歯合する第１従動歯車７１と、それに隣接する第２従動歯車７２とが装着され、前記支軸６４には、前記第２従動歯車７２に歯合するインデックス歯車７３が装着されている。第１従動歯車７１と、それに隣接する第２従動歯車７２とは、前記従動軸６７に固着されていて一体に回転する。
【００３０】
なお、分割歯２０には、図示を省略したが、その巻線される部分を被うように絶縁枠（インシュレータ）が装着されており、導線Ｌは、この絶縁枠の外周に巻線されるようになっている。また、図１中の１６はノズルであり、このノズル１６を通して複数本の並列された導線Ｌが引き出されるようになっている。なお、ノズル１６は、図示しない駆動手段によって、図１中の矢印Ｃで示すように往復移動し、分割歯２０に導線Ｌを整列させて巻き付けるようになっている。
【００３１】
次に、この巻線装置を用いた、本発明の巻線方法の一実施形態を説明する。
まず、ステータコアの分割歯２０を治具３０に取付ける。この実施形態の場合は、治具３０が３つの支持板３１、３２、３３をヒンジ３４、３５で折曲可能に連設してなるので、各支持板３１、３２、３３に１つずつ、合計３つの分割歯２０を取付けるようになっている。
【００３２】
そして、この治具３０のあり型凸部３６をホルダ４０のあり溝４３に挿入することにより、治具３０をホルダ４０に取付ける。その結果、治具３０は分割歯２０を放射状に突出させた状態でホルダ４０上に支持する。
【００３３】
この状態で、回転軸６１に対して回転筒６２が相対回転し、面歯車６６、第１従動歯車７１、第２従動歯車７２を介して、インデックス歯車７３が回動し、ホルダ４０が図１中の矢印Ａで示すように回動する。そして、巻線すべき分割歯２０が回転軸６１と同軸上に配置されたとき、上記回転筒６２の回転が停止する。また、ノズル１６から引き出された複数本の導線Ｌの端部を、分割歯２０又は治具３０のいずれかの個所に固定する。
【００３４】
次いで、回転軸６１及び回転筒６２を、図１中の矢印Ｂで示すように一体に回転させ、ノズル１６から引き出された複数本の導線Ｌを、分割歯２０の周りに巻き付ける。その際、前述したように、巻線操作中にノズル１６が図１中の矢印Ｃで示すように往復移動し、導線Ｌが整列して多重に巻き付けられる。また、巻線ラインに隣接する分割歯２０が干渉することがないので、整列度を高めて巻線を行うことができる。その結果、導線Ｌは、ねじれることなく、分割歯２０にパラ巻されてコイルＣが形成される。
【００３５】
こうして１つの分割歯２０に巻線が施されると、回転軸６１及び回転筒６２の回転が停止し、再び回転軸６１に対して回転筒６２が相対回転し、面歯車６６、第１従動歯車７１、第２従動歯車７２、及びインデックス歯車７３を介して、ホルダ４０が所定角度回動し、巻線が施されていない別の分割歯２０が回転軸６１と同軸上に配置される。
【００３６】
この状態で、再び回転軸６１及び回転筒６２が図１中の矢印Ｂで示すように一体に回転し、上記別の分割歯２０に対して巻線が施される。このような操作を順次繰り返して、ホルダ４０に治具３０を介して取付けられた３つの分割歯２０に対して連続して巻線を施すことができ、巻線作業を効率的に行うことができる。
【００３７】
こうして３つの分割歯２０に対してそれぞれ巻線を行った後、治具３０をホルダ４０から取外して、治具３０と一緒に分割歯２０を次の工程に移動させる。また、別の治具３０に取付けられた分割歯２０に対して、上記工程を繰り返して巻線を行う。
【００３８】
なお、ホルダ４０へ治具３０を取付ける際には、分割歯２０を取付けた治具３０を図５に示した搬送用パレット８０に前述した態様で取付け、このパレット８０の角柱４２をホルダ４０の下方に互いの形状を上下に整合させて配置し、その状態で治具３０を上方にスライドさせることにより、そのままホルダ４０に移行させることができる。また、ホルダ４０から治具３０を取外すときには、ホルダ４０の下方にパレット８０を上記の態様で待機させておき、治具３０を下方にスライドさせることにより、そのままパレット８０に移行させることができる。そして、治具３０は、パレット８０に取付けられた状態で、次の工程に運ばれる。
【００３９】
そして、巻線された分割歯２０を、図７に示すように組み合わせ、分割歯２０の外周部２１どうしを溶接等の手段で連結して、ステータコアＳを得る。この場合、治具３０を分割歯２０どうしが互いに近接する方向（図３の想像線とは反対方向）に折曲させると、図７に示すような角度に自動的に配置されるようにすることもできる。
【００４０】
こうして得られるステータコアＳは、分割歯２０に巻線を施してから組立てられるので、コイルＣのスロット内における密度（スペースファクタ）を可能な限り高めることができる。また、隣接する分割歯２０の歯先部２３どうしをほぼ当接する程度まで近接配置することができる。したがって、このステータコアＳを用いて得られるモータ等の回転電気機械の性能を高めることができる。
【００４１】
なお、上記実施形態では、ステータコアＳの分割歯２０が鉄芯とその外周に被覆された絶縁枠とで構成されているが、例えば分割歯２０として絶縁枠だけを用いることもでき、その場合には、絶縁枠に上記の態様で巻線を施した後、この絶縁枠内に鉄芯を挿入して分割歯を構成することができる。このように、本発明における分割歯とは、分割されたステータコアに被せられる絶縁枠であって、巻線後に鉄芯を挿入されて分割歯となるようなものも含むものとする。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、複数個の分割歯を折曲可能な治具に取付け、巻線を施すべき分割歯に対する巻線ラインが他の分割歯と干渉しないように、該治具を折曲させた状態で巻線を行うので、整列度を高めて巻線を行うことができる。また、１つの分割歯に対する巻線が終了したら、前記治具を折曲方向に回動させて巻線が施されていない別の分割歯を回転中心に位置させることにより、巻線操作を連続して作業性よく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による巻線装置の要部を示す正面図である。
【図２】同巻線装置の要部を示す側面図である。
【図３】同巻線装置における分割歯を保持した状態の治具の平面図である。
【図４】同巻線装置における分割歯を保持した状態の治具の斜視図である。
【図５】該治具を保持するホルダの斜視図である。
【図６】同巻線装置における複数本の導線を並列させて供給する装置の平面図である。
【図７】巻線された分割歯を連結して構成されたステータコアの平面図である。
【図８】従来の巻線方法の一例を示す説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【図９】従来の巻線方法の他の例を示す説明図である。
【符号の説明】
１６  ノズル
２０  分割歯
３０  治具
３１、３２、３３  支持板
３４、３５  ヒンジ
３６  あり型凸部
４０  ホルダ
４３  あり溝
５０  巻線装置
５２  駆動部
５３  巻線部
５４  導線供給部
６１  回転軸
６２  回転筒
６３  回転枠
６４  支軸
６５  フランジ
６６  面歯車
６７  従動軸
７１  第１従動歯車
７２  第２従動歯車
７３  インデックス歯車
Ｌ  導線
Ｃ  コイル
Ｓ  ステータコア
【図１】
0003934414.tif 000002
【図２】
0003934414.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003934414.tif 000005
【図５】
0003934414.tif 000006
【図６】
0003934414.tif 000007
【図７】
0003934414.tif 000008
【図８】
0003934414.tif 000009
【図９】
0003934414.tif 000010