JP2000228851A - コイル形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 導線を整列させて巻き付けコイルを形成する
装置において、導線をある列から次の列に移行させる際
に、すでに巻き付けられた導線がずれないように巻き付
ける。 【解決手段】 導線１０を芯金１２に巻き付ける際にお
いて、ある列から次の列へ巻き付けを移行するときに、
すでに巻き付けられた導線を導線押さえ２６ａにより保
持する。この状態でノズル１１を次の列の方向に移動さ
せ、続いて逆方向に移動させる。このノズルの動きによ
って、列の移行区間の導線形状が定められ、そして導線
１０が次の列の位置に合わせられる。導線押さえ２６ａ
により、すでに巻き付け終わった導線１０を保持してい
るので、この部分の導線が、ノズル１１の移動によりず
れることがない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、導線を芯金に巻き
付けて所望の形状のコイルを形成する装置に関し、特に
導線間の隙間を低減させるために、導線を整列させて巻
き付けるコイル形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電動機や発電機など回転電機において、
高出力化のために、コイルの巻き回数を増加することが
行われるが、単純にこの回数を増加すると回転電機の大
型化を招く。そこで、回転電機の磁極間の、コイルを納
めるスロットの断面積に対するコイルを形成する導線の
断面積の総和の割合（以下、占積率と記す）を高めるこ
とが行われる。占積率を高めるとは、すなわち導線を隙
間なく配列することであり、このために導線を整列させ
て巻くコイル成形方法およびコイル成形装置が開発され
ている。このような装置に、特開平７−１８３１５２号
公報がある。

【０００３】このようなコイル成形は、回転電機の磁極
またはこれに相当する形状を有する芯金に、導線を一列
ずつ隣接する導線と透き間を空けずに巻き、コイルの全
長分を巻き終わると、その上の層を同様に巻き付け、所
定数の層を形成して行われる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述のコイル成形の導
線の巻き付けにおいて、ある列から次の列へ導線の巻き
付けを移行する際に、これから巻き付ける導線を成形さ
れるコイルの軸方向にずらす必要がある。このとき、す
でに巻き付けが終了している導線が引かれてずれてしま
い、導線間に隙間ができるという問題があった。そし
て、このような隙間が生じると、その層の最後の巻き付
けの列の導線が当該層内に納まらず、所定の巻き回数を
得ることができないという問題があった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに、本発明にかかるコイル形成装置は、ノズルから繰
り出される導線を、芯金に整列させつつ巻き付けて、所
定の形状のコイルを形成するコイル生成装置であり、前
記導線を、形成されるコイルのある列から次の列に移行
させるときに、この移行区間の始点位置で、当該導線を
前記ある列の位置に保持する保持手段と、前記保持部材
により導線が保持された状態で、ノズルと芯金を相対移
動させて、導線を次の列に移行させる列移行手段と、を
有している。そして、前記保持手段は、導線を第１の方
向に列を形成していくときに対応する第１保持手段と、
第１の方向と反対の向きの第２の方向に列を形成してい
くときに対応する第２保持手段を含み、さらに、導線の
巻き付けを、形成されるコイルのある層から次の層に移
行するときに、前記次の層の列を形成する方向に対応す
る前記第１または第２の保持手段を芯金から離れる方向
に退避させる退避手段も有している。

【０００６】導線の巻き列移行時に、保持手段により導
線を保持することにより、導線の形成されるコイルの軸
方向の移動を抑えることができる。また、退避手段によ
り、巻き層が変わった際に保持手段を形成されるコイル
の半径方向に移動させることにより、次の層の巻き付け
に対応することができる。

【０００７】さらに、前記芯金は、ベース上に回転可能
に設けられ、この回転によって導線をその周囲に巻き付
けるものとすることができる。また、前記保持手段は、
導線に当接し、前記芯金と共に回転する押さえ部材と、
前記ベース上に、前記芯金軸方向に移動可能に配置さ
れ、前記押さえ部材の一部が当接し、押さえ部材の芯金
軸方向の動きを規制する規制手段と、を有するものとす
ることができる。さらに、前記退避手段は、前記ベース
上に配置されるものとすることができる。

【０００８】前記押さえ部材の動きを定める規制手段と
退避手段を、芯金と共に回転しないようにすることによ
り、全体の構成を簡易にすることができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態（以下
実施形態という）を、図面に従って説明する。図１から
図３には、本実施形態のコイル形成装置の概略構成が示
されている。図１は全体を示す正面図、図２は要部を示
す正面図、図３は要部を示す平面図である。

【００１０】導線１０は、図１中右方向のノズル１１
（図５参照）から、芯金１２に向けて供給される。芯金
１２は、回転電機においてコイルが巻き付けられる磁極
とほぼ同一の断面形状を有する。また芯金１２の図中上
下の端には、端部板１４が配置され、形成されるコイル
の軸方向の寸法を規制している。芯金１２は、芯金軸１
６を介して回転テーブル１８上に固定され、この回転テ
ーブル１８と一体となって、軸Ａを中心に回転する。こ
の回転によって、繰り出されてくる導線１０を、その周
囲に巻き取り、所定の形状のコイルを形成する。この形
状は、芯金１２の軸直交断面の形状、端部板１４の間隔
で定まり、取り付け対象となる回転電機の磁極の形状に
対応して定められている。

【００１１】芯金１２の上方の端部板１４には、軸Ｂま
わりに揺動する揺動アーム２０が支持されている。その
揺動アーム２０の先端には、ボールスプライン２２を介
して、押さえロッド２４が図中上下方向に摺動可能に配
置されている。押さえロッド２４の下端には、その下端
が導線１０に当接することによって、導線１０の図中上
方向への移動を押さえる導線押さえ２６が設けられてい
る。また、押さえロッド２４の上端には自在キャスタ２
８が配置され、この自在キャスタ２８はばね３０の付勢
力によって常に規制板３２に当接している。規制板３２
は、リニアガイド３４上を上下方向に移動可能となって
いる。

【００１２】図３に示すように、揺動アーム２０は、ば
ね３６の付勢力により、その先端が芯金に向かう方向に
付勢されている。また、退避用アクチュエータ３８が備
えられている。後述するようにアクチュエータ３８は、
伸張してその先端が揺動アーム２０を押し、ばね３６の
付勢力に抗するように回転させる。これによって、導線
押さえ２６が芯金１２から離れる方向に移動する。

【００１３】なお、端部板１４、導線押さえ２６および
これを支持する揺動アーム２０、押さえロッド２４など
の構成は、芯金１２に対し、上下に対称に設けられてい
る。以降の説明において、上下の構成を区別する場合
は、上方の構成に添え字「ａ」を、下方の構成に添え字
「ｂ」を付す。

【００１４】次に、導線を巻き付ける行程について詳細
に説明する。図４には、導線１０の巻き付け開始の状態
が示されている。図２にも示されるように、導線１０の
先端は、下方の端部板１４ｂに設けられた孔を通して下
方に延び、反対側はノズル１１（図５参照）に向かっ
て、下方の端部板１４ｂに沿って延びる。図５は、図４
に示す芯金１２などの構成を、図４中下方より見た状態
を示す模式図である。

【００１５】この状態から、芯金１２、端部板１４およ
び導線押さえ２６は、一体となって図４中右回りに回転
する。このとき、導線押さえ２６は、押さえロッド２
４、ばね３０および自在キャスタ２８を介して規制板３
２により上下方向の動きを規制されているので、回転平
面内でのみ運動する。言い換えれば、規制板３２の、自
在キャスタ２８が当接する面は、その形状によって導線
押さえ２６の上下方向の動きを定めており、本実施形態
の場合この面は平面となっている。図６は、図４の状態
から９０°回転した状態を示し、さらに図７は、図４の
状態から２７０°回転した状態を示す。この状態で、コ
イルの第１層の第１列の巻き付けがほぼ終了する。図７
の状態において、上下の導線押さえ２６ａ，２６ｂは、
それぞれ、図５に示すように芯金１２の上下端より外側
に位置するので、これらが巻き付け途中の導線１０と干
渉することはない。

【００１６】１回転が終了する直前において、規制板３
２が下方に移動する。規制板３２の移動に伴って、上方
の導線押さえ２６ａが、すでに芯金１２に巻き付けられ
た第１層第１列の導線１０の上方に当接する。ここか
ら、図示しないノズル移動機構によってノズル１１が芯
金１２に対して上方に移動し、図８に示すように、導線
１０を、導線押さえ２６ａにより押さえた位置から屈曲
させる。この状態から、芯金１２を図４に示す位置ま
で、すなわち１回転させる。次に、図９に示すように、
ノズルが芯金１２に対して下方に移動し、導線１０をす
でに巻き付けられている第１列の導線１０の隣に密着さ
せる。この導線の位置が第１層第２列の位置となる。上
方の導線押さえ２６ａにより、導線１０が第１列の位置
に確実に保持され、図８に示すようにノズル１１が上方
に移動しても、これに引きずられて、導線１０の位置が
ずれてしまうことがない。また、導線押さえ２６ａによ
り押さえられている位置から導線１０の巻き始め位置ま
でである移行区間、すなわち形成されるコイルのある列
から次の列に導線を移行させる区間の形状が、巻き付け
と同時に定まるので、この部分のたるみや逆に長さが不
足して導線に余計な張力がかかるなどの問題が発生しな
い。

【００１７】第２列の巻き付けは、導線押さえ２６ａに
より導線１０を保持した状態で、芯金１２、導線押さえ
２６ａなどを一体とした状態で回転させて行う。巻き付
け中の導線１０が導線押さえ２６ａと干渉する前に、規
制板３２が上方に移動し、これとともに導線押さえ２６
も上方に移動する。そして、芯金１２の２回転終了直前
に、すなわちすでに巻き付けられている第２列の導線１
０の上に、現在巻き付け中の導線１０が重なる直前に、
導線押さえ２６ａが前記移行区間開始点の位置で第２列
の導線に当接するように、再び規制板３２を下降させ
る。これにより、導線押さえ２６ａによりすでに巻き付
けられた導線１０が保持される。この状態でノズル１１
を芯金１２に対して上方に移動させ、さらに芯金１２を
ちょうど２回転となる位置まで回転させる。そして、ノ
ズル１１を導線１０が第３列の位置となるまで下降させ
る。以下、同様の動作を繰り返す。

【００１８】第１層の巻き付けが終了した状態が図１０
に示されている。この後、第２層の巻き付けに移るが、
第２層の第１列は、第１層の最終列の外側に巻き付けら
れ、巻き付けの列の移行区間手前まで巻き付けられる。
このとき、導線押さえ２６ａ，２６ｂは、第１層の導線
を押さえるのに適切な位置にあるので、このままでは第
２層の導線を適切に保持することができない。言い換え
れば、第１層の外側に巻き付けられる第２層の導線を保
持するためには、少なくとも導線押さえ２６ｂは、より
外側に、すなわち芯金１２から離れる方向に移動する必
要がある。そこで、アクチュエータ３８を伸張して、そ
の先端を揺動アーム２０に当接させてこれを押す。これ
によって、ばね３６の付勢力に抗して、導線押さえ２６
ｂが芯金１２から離れる方向に移動する。その後、規制
板３２を上方に移動させて導線押さえ２６ｂを第１層の
導線の外周に当接する位置まで上方に移動させ、アクチ
ュエータ３８を収縮させることによって実際に導線押さ
え２６ｂを第１層の導線の外周に当接させる。さらに、
規制板３２が上方に移動して、導線押さえ２６ｂが第２
層の第１列に巻き付けられた導線の下方から当接する。
そして、導線押さえ２６ｂですでに巻き付けられた導線
を保持した状態で、ノズル１１を一旦下方に、続いて上
方に移動させることによって、移行区間の導線１０の形
状を定め、次の列の巻き付けに移行する。このノズル１
１の移動は、図８および図９などに移動のちょうど反対
向きの移動となる。このように、第２層は第１層とは逆
向きに上から下へと導線を巻き付ける。これを繰り返し
て、所望の層数導線を巻き付けてコイルが形成される。

【００１９】以上のように、本実施形態においては、す
でに巻き付けられた導線１０が、ノズル１１の移動によ
りずれてしまうことを、確実に防止できる。また、列の
移行区間における導線の形状を、導線を巻き付けつつ定
めることができる。このことは、導線を概略形状で巻き
付けた後、所定の型をコイルの軸方向から押圧して導線
の移行区間の形状を整形する場合に対し次の点で有利と
なる。一つには、巻き付けられた導線に伸びを発生させ
ることがない。また、型と導線間で生じていた相対移動
がなくなるので、導線表面に被覆された絶縁層を破壊す
ることを防止できる。さらに、列の移行区間では、各層
の導線が交差することになり、この部分がだんだんと外
側に膨らんでくるが、導線押さえ２６はこの移行区間に
おいて導線を保持しているのではないので、この膨らみ
に対応する形状を考慮しなくてよい。型により列の移行
区間の形状を整形する場合には、それまでに巻き付けら
れた層の導線の膨らみにより、微妙に型の形状を変更す
ることが必要となり、層が変わるたびに、型を換える必
要が生じる場合がある。本実施形態によれば、この型の
交換の工数が削減される。

【００２０】なお、本実施形態において導線押さえによ
り導線を保持する位置は、芯金の、導線の巻き始めと同
一の辺上で押さえたが、その手前の辺上で押さえること
も可能である。すなわち、図３において、芯金１２の左
側の辺上で押さえることも可能である。また、導線押さ
えの形状は、円形に限定されるものでなく、例えば長方
形であってもよい。

【００２１】以上のように、本実施形態において、導線
押さえ２６、押さえロッド２４、ボールスプライン２２
および規制板３２などが保持手段を構成し、ノズル１１
を芯金１２に対して相対移動させる機構が、移行手段を
構成する。さらに、芯金１２の上下に配置された前記保
持手段の一方が第１の保持手段を、他方が第２の保持手
段を構成する。また、揺動アーム２０、アクチュエータ
３８などが退避手段を構成する。また、保持手段におい
て、導線押さえ２６が押さえ部材として機能し、規制板
３２が規制手段として機能する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本実施形態の全体構成を示す正面図である。

【図２】 本実施形態の要部構成を示す正面図である。

【図３】 本実施形態の要部構成を示す平面図である。

【図４】 本実施形態の装置によるコイル形成の説明図
であり、巻き付け始めの状態を示す平面図である。

【図５】 本実施形態の装置によるコイル形成の説明図
であり、巻き付け始めの状態を模式的に示す正面図であ
る。

【図６】 本実施形態の装置によるコイル形成の説明図
であり、図４の状態から９０°回転した状態を示す平面
図である。

【図７】 本実施形態の装置によるコイル形成の説明図
であり、図４の状態から２７０°回転した状態を示す平
面図である。

【図８】 本実施形態の装置によるコイル形成の説明図
であり、導線の巻き付けにおける列移行時の動作説明図
である。

【図９】 本実施形態の装置によるコイル形成の説明図
であり、導線の巻き付けにおける列移行時の動作説明図
である。

【図１０】 本実施形態の装置によるコイル形成の説明
図であり、第１層の導線の巻き付けが終了した状態を示
す図である。

【図１１】 本実施形態の装置によるコイル形成の説明
図であり、層移行の際の導線押さえの退避動作を説明す
るための図である。

【符号の説明】

１０ 導線、１１ ノズル、１２ 芯金、２０ 揺動ア
ーム、２４ 押さえロッド、２６ 導線押さえ、２８
自在キャスタ、３２ 規制板、３８ アクチュエータ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ノズルから繰り出される導線を、芯金に
   整列させつつ巻き付けて、所定の形状のコイルを形成す
   るコイル形成装置であって、 前記導線を、形成されるコイルのある列から次の列に移
   行させるときに、この移行区間の始点位置で、当該導線
   を前記ある列の位置に保持する保持手段と、 前記保持部材により導線が保持された状態で、ノズルと
   芯金を相対移動させて、導線を次の列に移行させる列移
   行手段と、を有し、 前記保持手段は、導線を第１の方向に列を形成していく
   ときに対応する第１保持手段と、第１の方向と反対の向
   きの第２の方向に列を形成していくときに対応する第２
   保持手段を含み、 さらに、導線の巻き付けを、形成されるコイルのある層
   から次の層に移行するときに、前記次の層の列を形成す
   る方向に対応する前記第１または第２の保持手段を芯金
   から離れる方向に退避させる退避手段、を有するコイル
   形成装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のコイル形成装置におい
   て、 前記芯金は、ベース上に回転可能に設けられ、この回転
   によって導線をその周囲に巻き付け、 前記保持手段は、 導線に当接し、前記芯金と共に回転する押さえ部材と、 前記ベース上に、前記芯金軸方向に移動可能に配置さ
   れ、前記押さえ部材の一部が当接し、押さえ部材の芯金
   軸方向の動きを規制する規制手段と、を有し、 前記退避手段は、前記ベース上に配置されている、コイ
   ル形成装置。