CN101257239A

CN101257239A - 多极电枢的绕线装置及绕线方法

Info

Publication number: CN101257239A
Application number: CNA2008100083649A
Authority: CN
Inventors: 野地薰
Original assignee: Nittoku Engineering Co Ltd
Current assignee: Nittoku Engineering Co Ltd
Priority date: 2007-02-26
Filing date: 2008-02-26
Publication date: 2008-09-03
Anticipated expiration: 2028-02-26
Also published as: TW200843292A; EP1962411A3; US20080203213A1; TWI360935B; JP2008211899A; JP5075429B2; KR20080079206A; KR100929272B1; EP1962411B1; US7735768B2; CN101257239B; EP1962411A2

Abstract

本发明提供一种多极电枢的绕线装置及绕线方法，该多极电枢的绕线装置(1)对多个卷芯(9)排列成环状而成的铁芯(7)同时卷绕多根线材(5)，具有分度机构(11)、喷嘴(3)与喷嘴移动机构(12)，该分度机构(11)使铁芯(7)绕其中心轴线旋转，该喷嘴(3)放出多根线材(5)，该喷嘴移动机构(12)使喷嘴(3)移动，喷嘴(3)每绕卷芯(9)周围1周，分度机构(11)使铁芯(7)绕其中心轴线(T)旋转1圈，并在铁芯(7)旋转1圈的过程中喷嘴移动机构(12)使喷嘴(3)追随卷芯(9)，由此，将在线材(5)上产生的扭曲(6)解开。

Description

多极电枢的绕线装置及绕线方法

技术领域

本发明涉及在定子、转子等多极电枢上卷绕线材的绕线装置及绕线方法。

背景技术

众所周知，通常，同时卷绕多根线材来代替卷绕一根线材，由此提高绕线的占空系数(space factor)(密度)。

作为同时卷绕多根线材的装置，在日本特开2003-204659号公报中公开了如下装置：该装置具有喷嘴，该喷嘴具有供线材穿过的多个引导孔，通过使该喷嘴在铁芯的各极齿(卷芯)周围移动，将从喷嘴放出的多根线材成束地卷绕在定子的各极齿上。

在该种装置中，当喷嘴绕极齿周围旋转时，在不使喷嘴自身旋转地进行绕线的情况下，喷嘴每绕极齿周围一周在线材上产生与旋转一圈的量相应的扭曲。若在极齿之间的槽内产生该线材的扭曲，则线材的占空系数显著降低，因此电动机的性能降低。

因此，本申请人提出将喷嘴每绕极齿周围一周所产生的扭曲解开的装置，并提出专利申请(日本特开2006-81372号公报)。

在日本特开2006-81372号公报中公开的绕线装置是这样的装置：喷嘴每绕极齿周围一周，使铁芯以缠绕线材的部位为中心进行回旋，由此解开在线材上产生的扭曲。

但是，在日本特开2006-81372号公报中公开的绕线装置除了需要使铁芯绕其中心轴线旋转的分度机构之外，还需要使铁芯以缠绕线材的部位为中心回旋的铁芯回旋机构，因此，装置变得非常庞大。

发明内容

本发明是鉴于上述问题点而做成的，其目的在于提供一种可以用简便的结构消除线材扭曲的多极电枢的绕线装置与绕线方法。

本发明是对多个卷芯排列成环状而成的铁芯同时卷绕多根线材的多极电枢的绕线装置，该绕线装置具有分度机构、喷嘴与喷嘴移动机构，该分度机构使上述铁芯绕其中心轴线旋转，该喷嘴放出多根线材，该喷嘴移动机构使该喷嘴移动，上述喷嘴每绕卷芯周围1周，上述分度机构使上述铁芯绕其中心轴线旋转1圈，并且在该铁芯旋转1圈的过程中，上述喷嘴移动机构使上述喷嘴追随卷芯，由此来解开在线材上产生的扭曲。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的绕线装置的立体图。

图2是表示本发明的实施方式的绕线装置的剖视图。

图3A～图3G是按时间序列顺序表示绕线动作的图。

图4是表示将在线材上产生的扭曲解开的动作的图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

首先，参照图1及图2，对本发明实施方式的绕线装置1的结构进行说明。图1是表示绕线装置1的立体图，图2是表示绕线装置1的剖视图。

另外，在以下中，设定相互正交的X、Y、Z这三轴，设X轴为大致水平前后方向、Y轴为大致水平横向、Z轴为大致垂直方向来进行说明。

绕线装置1是相对于铁芯7同时卷绕多根线材的装置，该铁芯7构成内转子式电动机的定子(多极电枢)。

铁芯7具有圆环状的磁轭8与极齿9，该极齿9被配置于磁轭8的内周、作为向磁轭8中心突出的多个卷芯，在各极齿9之间有向内侧开口的槽10。绕线装置1对排列成环状的各个极齿9自动地卷绕线材5。

绕线装置1具有分度机构11(参照图2)、喷嘴3、喷嘴移动机构12，该分度机构11使铁芯7绕其中心轴线旋转，该喷嘴3放出多根线材5，该喷嘴移动机构12使该喷嘴3在三轴方向上移动，分度机构11及喷嘴移动机构12被配置于台架2上。

台架2由腿部2a与由腿部2a支承的基台2b构成。

分度机构11具有铁芯支承台13与驱动机构14，该铁芯支承台13大致为环状形状的构件，用于支承铁芯7，该驱动机构14旋转驱动铁芯支承台13。

铁芯7被载置于环状突设部13b上，该环状突设部13b形成于铁芯支承台13的内周下部，并且，形成在铁芯支承台13内周的键13a与形成在铁芯7外周的键槽7a相嵌合，由此，将铁芯7支承在铁芯支承台13上。

在基台2b上形成沿Z轴方向贯通的圆形开口部2c。铁芯支承台13通过轴承15与轴承16可自由旋转地配置在开口部2c内，该轴承15被配置在开口部2c内周，该轴承16被配置在环状突设部2d上，该环状突设部2d形成在开口部2c内周下部。

驱动机构14具有电动机18、皮带轮19、皮带20，该电动机18被配置在基台2b的下表面，该皮带轮19与穿过基台2b的电动机18的输出轴端部接合，该皮带20将皮带轮19与铁芯支承台13连接起来。因此，通过电动机18进行旋转驱动，电动机18的旋转通过皮带轮19及皮带20被传递至铁芯支承台13，从而铁芯7绕其中心轴线进行旋转。

喷嘴移动机构12具有一对X轴移动机构23、Y轴移动机构24与Z轴移动机构25，该一对X轴移动机构23被支承于竖立在基台2b上的支柱22上、且沿X轴方向延伸，该Y轴移动机构24被设于一对X轴移动机构23之间、且沿Y轴方向延伸，该Z轴移动机构25与Y轴移动机构24连接、且沿Z轴方向延伸。

X轴移动机构23具有框体26、X轴驱动电动机27、滚珠丝杠28与从动件29；该框体26被支承在两根支柱22上，该X轴驱动电动机27被配置在框体26的端部，该滚珠丝杠28与X轴驱动电动机27的输出轴连接、且沿X轴方向延伸，该从动件29与滚珠丝杠28螺纹连接。

Y轴移动机构24具有X轴方向移动台31、Y轴驱动电动机32、滚珠丝杠33、导轨34与从动件35；该X轴方向移动台31的两端部与X轴移动机构23的一对从动件29接合，该Y轴驱动电动机32被配置在X轴方向移动台31上，该滚珠丝杠33与Y轴驱动电动机32的输出轴连接、且沿Y轴方向延伸，该导轨34被配置在X轴方向移动台31上、且沿Y轴方向延伸，该从动件35与滚珠丝杠33螺纹连接、且可沿导轨34移动。

Z轴移动机构25具有框体37、Z轴驱动电动机38、滚珠丝杠39与从动件40；该框体37与Y轴移动机构24的从动件35接合，该Z驱动电动机38被配置在框体37的上端部，该滚珠丝杠39与Z轴驱动电动机38的输出轴连接、且沿Z轴方向延伸，该从动件40与滚珠丝杠39螺纹连接。

在Z轴移动机构25的从动件40上连接有平板状的L字型构件41。在L字型构件41的一端设置多个滑轮42，在另一端通过轴43支承可绕X轴转动的倾动台44。

在倾动台44上设置多个滑轮45、并且固定有喷嘴3，通过驱动在喷嘴移动机构12中的各驱动电动机27、32、38，喷嘴3可以在正交的3轴方向上自由移动。

喷嘴3是形成为板状的构件，使其可穿过极齿9之间的槽10，该喷嘴3具有贯通Y轴方向地形成的、供各线材5穿过的多个引导孔4。各引导孔4被配置成以规定间隔排列于Z轴方向上。

将从线材供给装置(省略其图示)供给的多根线材5(在本实施方式中为3根)通过L字型构件41的滑轮42及倾动台44的滑轮45引导至喷嘴3的各引导孔4。另外，由张紧装置(省略其图示)对从线材供给装置供给的各线材5施加规定张力。

在L字型构件41上可自由摆动地安装有气缸47。在气缸47中插入利用空气压力进退的杆48，将杆48的前端可自由摆动地安装在倾动台44上。因此，通过驱动气缸47来使倾动台44以轴43为中心进行转动，因此，可以使喷嘴3摆动。

即，由气缸47控制喷嘴3的朝向。具体来说，在一边放出各线材5一边使喷嘴3通过槽10下降时，控制喷嘴3使喷嘴3的前端3a朝上。另外，在上升时，控制喷嘴3使喷嘴3的前端3a朝下。这样，喷嘴3使从各引导孔4放出的各线材5向相互分离的方向转动。

另外，使倾动台44转动、且使喷嘴3摆动的结构并不限于上述那样的连杆机构，也可以使用例如由齿轮等构成的机构。

绕线装置1除了具有分度机构11及喷嘴移动机构12之外，还具有用于在绕线过程中保持从喷嘴3放出的各线材5的一对导销50(50a、50b)。

如图2所示，导销50由配置在铁芯7上方的上部导销50a、与配置在铁芯7下方的下部导销50b构成，导销50被配置成夹着极齿9且与喷嘴3平行。导销50可借助分别配置在基台2b的上表面与下表面的导销移动机构51而向Y轴方向及Z轴方向这2轴方向移动。

各导销移动机构51具有2个电动机52、由电动机52旋转驱动的2个滚珠丝杠53和与滚珠丝杠53螺纹配合的2个从动件54，各导销移动机构51是使支承导销50的支承板55向Y轴方向及Z轴方向这两轴方向移动的机构。

接着，参照图3及图4，对绕线装置1的动作进行说明。图3是按时间序列顺序表示绕线动作的图，图4是表示将在线材上产生的扭曲解开的图。在图3及图4中，将喷嘴3的各引导孔4从上到下设为4a、4b、4c，将分别从引导孔4a、4b、4c放出的线材5设为5a、5b、5c。另外，以下所示的绕线装置1的动作由控制器(省略其图示)自动控制。

作为绕线前的准备，将铁芯7载置在铁芯支承台13上，并将铁芯7设定在规定位置，并且，用夹具(省略其图示)保持从喷嘴3前端3a放出的线材5的端部。

然后，驱动分度机构11与喷嘴移动机构12，使喷嘴3在极齿9周围相对于极齿9进行相对移动，将从喷嘴3前端3a放出的各线材5卷绕在极齿9周围。以下，参照图3，对该绕线动作进行详细描述。

图3A所示的喷嘴3的位置是绕线动作的开始位置。从喷嘴3最上面的引导孔4a放出的线材5a位于极齿9的基端侧，从喷嘴3的中央引导孔4b放出的线材5b位于极齿9的中央，从喷嘴3最下面的引导孔4c放出的线材5c位于极齿9的前端侧。

首先，如图3B所示，通过驱动分度机构11来使铁芯7旋转，使槽10位于喷嘴3的正下方。在该状态下，如图3B所示，从喷嘴3最上面的引导孔4a放出的线材5a与从喷嘴3最下面的引导孔4c放出的线材5c交叉，因此，在线材5上产生扭曲部6。线材5的扭曲部6为喷嘴3的前端3a与极齿9的角部9a之间的大致中央。这样，线材5的扭曲部6为约束线材5的2个部位的大致中央。

在此，如果从如图3B那样线材5交叉的状态继续进行绕线动作时，则使得扭曲部6卷绕在极齿9周围。此时，线材5不能整列地卷绕在极齿9周围，因此，绕线的占空系数降低了。

因此，如图3C所示，使上部导销50a前进将上部导销50a配置在线材5下方，并且使上部导销50a向上方移动，由此，将线材5向上方抬起并保持。这样，从喷嘴3放出的线材5呈挂绕并保持在上部导销50a的状态。由此，约束线材5的部位从极齿9的角部9a变化为上部导销50，因此，线材5的扭曲部6向喷嘴3的前端3a与上部导销50a的大致中央移动、即向喷嘴3侧移动。这样，通过由上部导销50a保持从喷嘴3放出的线材5，使得扭曲部6的位置远离极齿9、在线材5上的极齿9角部9a与上部导销50a之间没有扭曲部。

接着，如图3D所示，使上部导销50a后退、从线材5拔出上部导销50a。即使拔出上部导销50a，因为线材5具有刚性，所以移动到喷嘴3侧的扭曲部6的位置得以维持。因此，通过驱动喷嘴移动机构12，使喷嘴3下降，由此，在极齿9上表面整列卷绕线材5。另外，若线材5的刚性较小，从线材5拔出上部导销50a，则扭曲部6的位置返回到原来的位置，在这样的情况下，同步降低喷嘴3与上部导销50a，在极齿9上表面整列卷绕了线材5之后再拔出上部导销50a即可。

在喷嘴3穿过槽10位于铁芯7下方的状态下，如图3D所示，从喷嘴3最上面的引导孔4a放出的线材5a与从喷嘴3最下面的引导孔4c放出的线材5c交叉，由此，成为在线材5上产生了与半圈旋转量相应的扭曲的状态。

另外，在喷嘴3一边放出线材5一边向下方穿过槽10时，转动倾动台44使喷嘴3的前端3a朝上。由此，可以减少从喷嘴3放出的各线材5之间的摩擦，可以防止线材5互相缠绕。

接着，如图3E所示，通过驱动分度机构11来使铁芯7旋转、并使槽10位于喷嘴3的正上方。由此，在极齿9的一侧面上整列卷绕线材5。

在图3E的状态中，线材5的扭曲部6为喷嘴3的前端3a与极齿9角部9b的大致中央。如果从该状态继续进行绕线动作时，则使得扭曲部6被卷绕在极齿9周围。

因此，如图3F所示，使下部导销50b前进而将下部导销50b配置在线材5的上方，并使下部导销50b向下方移动，由此，将线材5向下方压下并加下保持。这样，从喷嘴3放出的线材5呈挂绕并保持在下部导销50b上的状态。由此，线材5的扭曲部6向喷嘴3前端3a与下部导销50b的大致中央移动、即向喷嘴3侧移动。这样，通过由下部导销50b保持从喷嘴3放出的线材5，使得扭曲部6的位置远离极齿9、在线材5上的极齿9角部9b与下部导销50b之间没有扭曲部。

接着，如图3G所示，使下部导销50b后退，从线材5拔出下部导销50b，并且驱动喷嘴移动机构12来使喷嘴3上升。由此，在极齿9的下表面整列卷绕线材5。在该图3G的状态下，喷嘴3完成了绕极齿9周围1周。

另外，在喷嘴3一边放出线材5一边向上方通过槽10时，转动倾动台44使喷嘴3的前端3a朝下。由此，可以减少从喷嘴3放出的各线材5之间的摩擦，可以防止线材5互相缠绕。

喷嘴3穿过槽10向铁芯7上方上升，由此，线材5a与线材5c再次产生与半圈旋转量相应的扭曲。因此，如图3G所示，通过喷嘴3绕极齿9周围1周，在线材5上总计产生与1圈旋转量相应的扭曲。

如以上那样，线材5相对于极齿9的卷绕动作通过组合如下动作来进行：由分度机构11使铁芯7旋转的动作、和由喷嘴移动机构12使喷嘴3穿过槽10的动作。

从而，在喷嘴3在极齿9周围进行相对移动时，喷嘴3相对于极齿9的朝向不变。即，喷嘴3的引导孔4a总是在最上面，引导孔4c总是在最下面。因此，在喷嘴3绕极齿9周围1周的情况下，在线材5上产生与1圈旋转量相应的扭曲。

接着，参照图4，对将线材5的扭曲解开的动作进行说明。在图4中，位置(A)与图3G对应。另外，在图4中只图示正在进行绕线的极齿9，省略了其他极齿的图示。

如图3所示那样，使喷嘴3在极齿9周围相对于极齿9进行相对移动，在极齿9周围卷绕了1圈线材5之后，如图4所示，驱动分度机构11，使铁芯7绕其中心轴线T旋转。另外，驱动喷嘴移动机构12，使喷嘴3追随极齿9的旋转地动作。这样，随着铁芯7的旋转、使喷嘴3追随极齿9，这是为了：在铁芯7的旋转中使喷嘴3与极齿9的距离总是保持恒定，使喷嘴3与极齿9之间的线材5的张力保持恒定。

图4所示位置(B)是铁芯7旋转了90度的状态，位置(C)是铁芯7旋转了180度的状态，位置(D)是铁芯7旋转了270度的状态，位置(E)是铁芯7即将完成360度旋转的状态。

由从位置(A)向位置(E)变化可知：通过铁芯7绕其中心轴线T旋转1圈来解开在线材5上产生的与1圈旋转量相应的扭曲。

这样，喷嘴3每绕极齿9周围1周，铁芯7绕其中心轴线T旋转1圈，并且，在铁芯7的旋转过程中喷嘴3追随极齿9，由此，在绕线动作时解开在线材5上产生的扭曲。

通过重复进行图3所示的绕线动作与图4所示的解开扭曲的动作，将线材5整列卷绕在极齿9周围。

另外，以上对对1个极齿9卷绕线材5的情况进行了说明，但也可以适用于跨多个极齿9地卷绕线材5的情况。

另外，以上对在构成内转子式电动机的定子的铁芯上进行绕线的内式绕线装置进行了说明。但是，本发明不限于此，也可以适用于在构成外转子式电动机的定子的铁芯上进行绕线的外式绕线装置。

根据以上的本实施方式，可起到如下所示的作用效果。

使铁芯7绕其中心轴线旋转1圈，并且在铁芯7的旋转过程中使喷嘴3追随极齿9，由此使喷嘴3每绕极齿9周围1周所产生的线材的扭曲解开。而且，用于解开线材5扭曲的铁芯7的旋转使用分度机构11，该分度机构11用于线材5的绕线动作。这样，不需要为了解开线材5的扭曲而使铁芯7旋转的专用机构，可以用简便的机构使线材5的扭曲解开。

另外，向极齿9卷绕线材5以如下方式进行：通过用导销50暂时保持从喷嘴3放出的线材5来使线材5的扭曲部6向喷嘴3侧移动之后，拔出导销50，使线材5落在极齿9上。通过这样在使线材5的扭曲部6远离极齿9的状态下进行绕线，可以防止线材5的扭曲部6卷绕在极齿9的周围。另外，在欲不使用导销50而相对于极齿9整列卷绕线材5的情况下，为了使扭曲部6远离极齿9，需要加长极齿9与喷嘴3的距离地进行绕线。但是，通过使用导销50可以使扭曲部6的位置远离极齿9，因此，可以无需加长极齿9与喷嘴3的距离而将绕线装置自身紧凑化。

不言而喻，本发明不限定于上述的实施方式，可以在其技术思想范围内进行各种变更。

Claims

1.一种多极电枢的绕线装置，对多个卷芯排列成环状而成的铁芯同时卷绕多根线材，

该绕线装置具有分度机构、喷嘴与喷嘴移动机构，

该分度机构使上述铁芯绕其中心轴线旋转，

该喷嘴放出多根线材，

该喷嘴移动机构使该喷嘴移动，

上述喷嘴每绕卷芯周围1周，上述分度机构使上述铁芯绕其中心轴线旋转1圈，并在该铁芯旋转1圈的过程中上述喷嘴移动机构使上述喷嘴追随卷芯，由此，将在线材上产生的扭曲解开。

2.根据权利要求1所述的多极电枢的绕线装置，

该绕线装置还具有导销，在往卷芯上卷绕线材时，该导销保持从上述喷嘴放出的线材，从而使线材的扭曲远离卷芯。

3.一种多极电枢的绕线方法，对多个卷芯排列成环状而成的铁芯同时卷绕多根线材，

该绕线方法具有如下工序：

绕线工序，通过使放出多根线材的喷嘴在卷芯周围进行相对移动来将线材卷绕于卷芯上；

解开工序，上述喷嘴每绕卷芯周围1周，使上述铁芯绕其中心轴线旋转1圈，并且，在该铁芯旋转1周的过程中使上述喷嘴追随卷芯，由此，将在线材上产生的扭曲解开。

4.根据权利要求3所述的多极电枢的绕线方法，

在上述绕线工序中，通过用导销保持从上述喷嘴放出的线材来使线材的扭曲远离卷芯，在该状态下将线材卷绕在卷芯上。