JP2001086711A - 集中巻コイル巻線装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 分割した巻枠を用いることなく三次元形状の
集中巻コイルを製造すると共に巻き付けられる素線の損
傷を防止する。 【解決手段】 回転軸が軸方向および軸に垂直な方向に
移動可能な一体の略矩形の巻枠２４と、素線２２の巻枠
２４への巻き付け動作に連動して素線２２をガイドする
４つのローラ３２〜３８を有するガイド装置３０とを備
える。巻枠２４の一対の長辺または一対の短辺のいずれ
かに素線２２を巻き付けるときには、第２ローラ３４と
第３ローラ３６とをその間隔を開いて巻枠２４の両端に
位置するように移動し、その後、素線２２が第１ローラ
３２と第４ローラ３８とによりガイドされた状態で所定
の曲率を描くように巻枠２４や各ローラ３２〜３８を移
動させる。こうした動作により、三次元形状の集中巻コ
イルを成形する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、集中巻コイル巻線
装置に関し、詳しくは、三次元形状の集中巻コイルを製
造する集中巻コイル巻線装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の集中巻コイル巻線装置と
しては、素線を巻枠に倣わせて巻き付けるものが提案さ
れている（例えば、特開平９−３２２４９１号公報な
ど）。この装置では、巻枠は凹型部材と凸型部材とから
構成されており、素線を巻枠の凹型部材と凸型部材との
隙間に巻き付けることにより三次元形状の集中巻コイル
を形成している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、こうし
た集中巻コイル巻線装置では、巻き付けられる素線に傷
が生じる場合がある。この装置では、前述したように、
素線は凹型部材と凸型部材との隙間に巻き付けられる
が、素線をガイドする部材がないから、部材の縁に当接
して傷を生じることがある。また、この装置では、巻き
付けたコイルを巻枠から取り外す際には、巻枠を分割さ
せる必要があり、その作業性が低下してしまう。

【０００４】本発明の集中巻コイル巻線装置は、分割し
た巻枠を用いることなく三次元形状の集中巻コイルを製
造することによる生産性の向上を目的の一つとする。ま
た、本発明の集中巻コイル巻線装置は、巻き付けられる
素線の損傷を防止することを目的の一つとする。

【０００５】

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】本
発明の集中巻コイル巻線装置は、上述の目的の少なくと
も一部を達成するために以下の手段を採った。

【０００６】本発明の集中巻コイル巻線装置は、三次元
形状の集中巻コイルを製造する集中巻コイル巻線装置で
あって、巻線動作に伴って回転軸を三次元に水平移動可
能な巻枠と、該巻枠の巻線動作に連動して、該巻枠に巻
き付けられる素線に一部が当接すると共に該巻枠の周回
上の所定範囲の前記素線に所定の曲率が生じるよう該素
線をガイドするガイド手段とを備えることを要旨とす
る。

【０００７】この本発明の集中巻コイル巻線装置では、
巻線動作に伴って回転軸を三次元に水平移動する巻枠の
この動作に連動して、巻枠に巻き付けられる素線に一部
が当接するガイド手段が、巻枠の周回上の所定範囲の素
線に所定の曲率が生じるよう素線をガイドする。

【０００８】こうした本発明の集中巻コイル巻線装置に
よれば、周回上の所定範囲に所定の曲率を有する三次元
形状の集中巻コイルを製造することができる。しかも、
ガイド手段が素線を常にガイドするから、素線に損傷が
生じるのを防止することができる。また、製造されるコ
イルの周回上の所定範囲に所定の曲率を形成するから、
巻枠を分割せずにコイルを巻枠から取り外すことができ
る。この結果、コイルの取り外しの際に巻枠を分割する
タイプの装置に比して、作業性、即ち生産性を向上させ
ることができる。

【０００９】本発明の集中巻コイル巻線装置において、
前記ガイド手段は、前記巻枠の回転軸に垂直な回転軸を
有し前記巻き付けられる素線または素線が巻き付けられ
ている層をガイドする第１ローラと、該第１ローラと平
行な回転軸を有し該第１ローラが巻き付けられる素線を
ガイドするときには該素線が巻き付けられている層をガ
イドし該第１ローラが素線が巻き付けられている層をガ
イドするときには巻き付けられる素線をガイドする一対
の第２ローラとを備える手段であるものとすることもで
きる。この態様の本発明の集中巻コイル巻線装置におい
て、前記第１のローラは、前記所定範囲に前記素線を巻
き付けるとき、前記巻枠の巻線動作に伴って該第１ロー
ラの回転軸が前記所定の曲率で移動するよう該回転軸を
移動させる第１回転軸移動手段を備え、前記一対の第２
ローラは、前記所定範囲に前記素線を巻き付けるとき、
該一対のローラの回転軸の間隔が該所定範囲の両端に一
致するよう該回転軸を移動させる第２回転軸移動手段を
備えるものとすることもできる。こうすれば、第１ロー
ラと一対の第２ローラにより、素線をガイドしながら容
易に周回上の所定範囲に所定の曲率を設けることができ
る。

【００１０】また、本発明の集中巻コイル巻線装置にお
いて、前記ガイド手段は、前記巻枠の回転軸と平行な回
転軸を有し、前記巻き付けられる素線に当接して該素線
をガイドする第３ローラを備えるものとすることもでき
る。こうすれば、巻き付けられる素線のガイド性を向上
させることができる。

【００１１】さらに、本発明の集中巻コイル巻線装置に
おいて、前記巻枠は回転軸に対する断面が略矩形形状に
形成されており、前記所定範囲は前記巻枠の前記略矩形
形状における対向する一対の長辺または対向する一対の
短辺の少なくとも一方の一対の辺であるものとすること
もできる。こうすれば、略矩形形状でその一対の長辺ま
たは一対の短辺の少なくとも一方の一対の辺に所定の曲
率を有する集中巻コイルを成型することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を実施
例を用いて説明する。図１は本発明の一実施例である集
中巻コイル巻線装置２０の巻枠２４とガイド装置３０と
の関係を斜視図的に例示する構成図であり、図２は実施
例の集中巻コイル巻線装置２０の構成を模式的に例示す
る模式図である。実施例の集中巻コイル巻線装置２０
は、図示するように、素線２２が巻き付けられる巻枠２
４と、巻枠２４に素線２２が巻き付けられる際に巻枠２
４の回転駆動に伴って所定の動作をしながら素線２２を
ガイドするガイド装置３０と、集中巻コイル巻線装置２
０全体をコントロールする電子制御ユニット４０とを備
える。

【００１３】巻枠２４には、巻枠２４を回転駆動（図１
中のΘ方向の駆動）すると共にその回転軸を回転軸方向
（図１中Ｚ方向）および回転軸と垂直な方向（図１中Ｘ
Ｙ方向）に水平移動可能に軸支する巻枠アクチュエータ
２６が取り付けられている。この巻枠アクチュエータ２
６は、制御信号ラインによって電子制御ユニット４０に
接続されており、電子制御ユニット４０による駆動制御
を受ける。また、巻枠２４の回転軸には、その回転角を
検出する回転角センサ２８が取り付けられている。

【００１４】ガイド装置３０は、図１に示すように、巻
枠２４の回転軸に垂直な回転軸を有し巻き付けられる素
線２２または巻き付けられた素線２２をガイドする３つ
のローラ３２，３４，３６と、巻枠２４の回転軸と平行
な回転軸を有し巻き付けられる素線２２をガイドするロ
ーラ３８とを備える。第１ローラ３２の回転軸は、図１
中のＺ方向に平行移動可能に第１アクチュエータ３３に
軸支されており、第２ローラ３４および第３ローラ３６
の回転軸は、図１中Ｘ方向およびＺ方向に平行移動可能
に第２アクチュエータ３５および第３アクチュエータ３
７にそれぞれ軸支されている。また、第４ローラ３８の
回転軸は、第１ローラ３２の動作と連動して動作するよ
う、即ち、図１中Ｚ方向に平行移動可能に第４アクチュ
エータ３９に軸支されている。これら第１〜第４アクチ
ュエータ３３，３５，３７，３９は、それぞれ制御信号
ラインによって電子制御ユニット４０に接続されてお
り、電子制御ユニット４０による駆動制御を受ける。な
お、実施例では、巻枠アクチュエータ２６や第１〜第４
アクチュエータ３３，３５，３７，３９の回転部分とし
てサーボモータを用いている。

【００１５】電子制御ユニット４０は、ＣＰＵ４２を中
心として構成されたマイクロプロセッサとして構成され
ており、処理プログラムを記憶したＲＯＭ４４と、一時
的にデータを記憶するＲＡＭ４６と、入出力ポート（図
示せず）とを備える。この電子制御ユニット４０には、
回転角センサ２８からの巻枠２４の回転角が入力ポート
を介して入力されており、電子制御ユニット４０から
は、巻枠アクチュエータ２６や第１〜第４アクチュエー
タ３３，３５，３７，３９などに駆動信号が出力ポート
を介して出力されている。

【００１６】次に、こうして構成された実施例の集中巻
コイル巻線装置２０の動作について説明する。図３は、
巻枠２４が１８０度回転するまでの各部の動作の様子を
模式的に示す説明図である。図３（ａ）は、巻枠２４の
一対の長辺の一方に素線２２が巻き付けられた状態であ
る。この状態では、第３ローラ３６は、第１ローラ３２
と整合した位置、即ち巻枠２４に巻き付けられた素線２
２を挟んで対峙する位置にある。通常、第１ローラ３２
と第３ローラ３６と第４ローラ３８は、この状態を保持
しながら巻枠２４に素線２２を巻き付ける。なお、第２
ローラ３４は、第３ローラ３６から離れた（第２ローラ
３４と第３ローラ３６のローラ間の距離が巻枠２４に巻
き付いているコイルの外径以上となる）位置で動作する
よう制御されている。

【００１７】この図３（ａ）の状態になると、電子制御
ユニット４０は、巻枠２４の回転軸が第１ローラ３２の
中央を中心として図３（ａ）〜（ｃ）において反時計周
りに９０度回転するよう巻枠アクチュエータ２６を駆動
制御する。そしてラジアル成形処理を行なって図３
（ｄ）の状態とする。

【００１８】ラジアル成形処理は、図４に例示するラジ
アル成形処理ルーチンにより行なわれる。このルーチン
は、素線２２の巻き付け開始と同時に繰り返し実行され
る。このルーチンでは、電子制御ユニット４０は、巻枠
２４の回転角が第１または第２の所定角度になったか否
かを判定する（ステップＳ１００）。ここで、第１また
は第２の回転角は、実施例では、図３（ｃ）の状態の回
転角とこの状態と１８０度異なる回転角である。なお、
巻枠２４の回転角は回転角センサ２８によって検出され
るものを用いている。

【００１９】巻枠２４の回転角が第１または第２の所定
角度になると、即ち図３（ｃ）の状態になると、第２ロ
ーラ３４の中心と第３ローラ３６の中心が図３（ｃ）の
巻枠２４の左の辺の両端に位置するよう第２アクチュエ
ータ３５と第３ローラ３６を駆動制御する（ステップＳ
１０２）。この状態では、第１ローラ３２と第３ローラ
３６とが巻き付けられた素線２２を挟んで対峙するよう
になる。次に、素線２２が所定の曲率の弧を描くよう巻
き付けるラジアル成形処理を行なう（ステップＳ１０
４）。図５は、このラジアル成形処理における各部の動
作を示す説明図である。このラジアル成形処理は、図示
するように第２ローラ３４と第３ローラ３６とが巻枠２
４に対して同じ位置を保持するよう巻枠２４と第２ロー
ラ３４と第３ローラ３６とを水平に移動させると共に第
１ローラ３２と第４ローラ３８とを素線２２が所定の曲
率で弧を描くよう移動させることにより行なわれる。こ
のラジアル成形処理が終了した状態が図３（ｄ）であ
る。

【００２０】そして、図３（ｄ）の状態になると、電子
制御ユニット４０は、巻枠２４の回転軸が第１ローラ３
２の中央を中心として図３（ｄ）〜（ｇ）において反時
計周りに９０度回転するよう巻枠アクチュエータ２６を
駆動制御する（ステップＳ１０６）。巻枠２４が回転し
ている途中、即ち成形部が第３ローラ３６の動作軌道上
からずれた状態に至ったときに（ステップＳ１０８）、
第２ローラ３４と第３ローラ３６が図３（ｅ）の状態を
経て図３（ｇ）の状態となるよう第２アクチュエータ３
５と第３アクチュエータ３７とを駆動制御して（ステッ
プＳ１１０）、本ルーチンを終了する。このラジアル成
形処理ルーチンが終了すると、巻枠２４を図３（ｇ）中
下方に移動させて図３（ａ）の状態とする。この状態
は、巻枠２４において１８０度の巻線動作が終了しただ
けで３６０度の巻線動作を終了したわけではないが、巻
線動作は１８０度でもって完了し、これを繰り返すか
ら、３６０度の巻線動作を説明するには及ばない。な
お、実施例では、断面が矩形の巻枠２４を用い、その一
対の短辺に素線２２が所定の曲率をもって巻き付けられ
るようにしたが、一対の長辺に素線２２が所定の曲率を
もって巻き付けられるようにしてもよく、或いは、一対
の長辺と一対の短辺のいずれにも所定の曲率をもって巻
き付けられるようにしてもよい。この際、曲率は成形す
る集中巻コイルに応じて設定するものとすることができ
る。

【００２１】図６は、素線２２が第１ローラ３２に当接
しながら巻枠２４に巻き付けられる際の動作を説明する
説明図であり、図７は、素線２２が第２ローラ３４や第
３ローラ３６に当接しながら巻枠２４に巻き付けられる
際の動作を説明する説明図である。図６に示すように、
素線２２が第１ローラ３２に当接しながら巻枠２４に巻
き付けられるときには、巻線の方向は、図６（ｂ）に示
すように図中上方向になる。このとき、第１ローラ３２
と第４ローラ３８は、ラジアル成形処理時以外は、図１
中Ｚ方向への移動はせず、素線２２が周回する毎に巻枠
２４と第２ローラ３４とがＺ方向に素線２２分だけ移動
する動作を行なう。逆に、素線２２が第２ローラ３４や
第３ローラ３６に当接しながら巻枠２４に巻き付けられ
るときには、図７に示すように、巻線の方向は、図７
（ｂ）に示すように図中下方向になる。このとき、第２
ローラ３４および第３ローラ３６と第４ローラ３８は、
ラジアル成形処理時以外は、図１中Ｚ方向への移動はせ
ず、素線２２が周回する毎に巻枠２４と第１ローラ３２
とがＺ方向に素線２２分だけ移動する動作を行なう。こ
のように動作させることにより、素線２２を折り返し巻
き付けることができる。

【００２２】こうして成形された集中巻コイル５０は、
巻枠２４の一対の短辺にラジアルが成形されているか
ら、このラジアルを撓ませることにより、巻枠２４から
容易に取り外すことができる。図８に、巻枠２４から集
中巻コイル５０を取り外す様子を例示する。こうして形
成された集中巻コイル５０は、図９に例示するように、
断面が矩形で、その一対の短辺に所定の曲率をもって巻
き付けられたものとなる。

【００２３】以上説明した実施例の集中巻コイル巻線装
置２０によれば、三次元形状の集中巻コイル５０を製造
することができる。しかも、ガイド装置３０により常に
素線２２を上下左右方向からガイドするから、整列性の
よい集中巻コイル５０を成形することができる。また、
実施例の集中巻コイル巻線装置２０によれば、双方向か
らの巻線が可能なので、素線２２によるクロス線のない
占積率の高い集中巻コイル５０を成形することができ
る。さらに、実施例の集中巻コイル巻線装置２０によれ
ば、分割された部材を用いない一体の巻枠２４を用いる
ことができ、成形された集中巻コイル５０の取り外しも
容易に行なうことができる。この結果、巻線における作
業性、生産性を向上させることができる。

【００２４】また、実施例の集中巻コイル巻線装置２０
によれば、素線２２の巻き付けと成形とを同時に行なう
から、生産性を向上させることができる。あるいは、実
施例の集中巻コイル巻線装置２０によれば、第１ローラ
３２の上下方向（Ｚ方向）の動作量や速度，第２ローラ
３４と第３ローラ３６との間隔を変化させて成形形状を
変えることができるから、素線２２の巻き付け回転毎に
形状が変化しても対応することができる。加えて、実施
例の集中巻コイル巻線装置２０によれば、ガイド装置３
０により素線２２をガイドして巻き付けるから、成形力
を最小限にすることができると共に素線２２の被覆に剥
離を生じるなどの損傷を防止することができる。また、
実施例の集中巻コイル巻線装置２０によれば、素線２２
の巻付けの際、素線２２を上下左右のいずれの方向にも
移動させないから、比較的硬い素線や平角の素線を使用
して集中巻コイルを成形することができる。

【００２５】実施例の集中巻コイル巻線装置２０では、
回転軸に垂直な断面が略矩形の巻枠２４を用いて集中巻
コイル５０を成形したが、巻枠２４の形状は如何なる形
状でも差し支えない。この場合、用いる巻枠の形状と成
形するコイルの形状とによって、巻枠やガイド装置の動
作を設定すればよい。こうすれば、形状の異なる巻枠を
用いて、形状の異なる集中巻コイルを成形することがで
きる。

【００２６】実施例の集中巻コイル巻線装置２０では、
ガイド装置３０は、４つのローラにより構成したが、素
線２２を傷つけることなくガイドできればよいから、ロ
ーラに限定されるものではない。また、実施例の集中巻
コイル巻線装置２０では、第４ローラ３８により側面か
ら素線２２をガイドするものとしたが、第１ローラ３２
や第２ローラ３４の素線２２に当接する部位が素線２２
をホールドする形状である場合や素線２２の張力により
素線２２が巻枠２４に押し付けられるように巻枠２４や
第１ローラ３２等を配置する場合などには、第４ローラ
３８がない構成としても差し支えない。

【００２７】実施例の集中巻コイル巻線装置２０では、
第３ローラ３６はラジアル成形処理の際に巻き付けられ
た素線２２を支持するものであるから、ローラである必
要はなく、例えば押さえ棒等としても差し支えない。

【００２８】以上、本発明の実施の形態について実施例
を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限
定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例である集中巻コイル巻線装
置２０の巻枠２４とガイド装置３０との関係を斜視図的
に例示する構成図である。

【図２】 実施例の集中巻コイル巻線装置２０の構成を
模式的に例示する模式図である。

【図３】 巻枠２４が１８０度回転するまでの各部の動
作の様子を模式的に示す説明図である。

【図４】 実施例の電子制御ユニット４０により実行さ
れるラジアル成形処理ルーチンの一例を示すフローチャ
ートである。

【図５】 ラジアル成形処理における各部の動作を示す
説明図である。

【図６】 素線２２が第１ローラ３２に当接しながら巻
枠２４に巻き付けられる際の動作を説明する説明図であ
る。

【図７】 素線２２が第２ローラ３４や第３ローラ３６
に当接しながら巻枠２４に巻き付けられる際の動作を説
明する説明図である。

【図８】 巻枠２４から集中巻コイル５０を取り外す様
子を例示する説明図である。

【図９】 集中巻コイル５０の外観を例示する説明図で
ある。

【符号の説明】

２０ 集中巻コイル巻線装置、２２ 素線、２４ 巻
枠、２６ 巻枠アクチュエータ、２８ 回転角センサ、
３０ ガイド装置、３２ 第１ローラ、３３ 第１アク
チュエータ、３４ 第２ローラ、３５ 第２アクチュエ
ータ、３６ 第３ローラ、３７ 第３アクチュエータ、
３８ 第４ローラ、３９ 第４アクチュエータ、４０
電子制御ユニット、４２ ＣＰＵ、４４ ＲＯＭ、４６
ＲＡＭ、５０ 集中巻コイル。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 米多 等 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 5H615 AA01 PP17 QQ02 QQ19 QQ25 QQ26 QQ27 SS10 SS57

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 三次元形状の集中巻コイルを製造する集
   中巻コイル巻線装置であって、 巻線動作に伴って回転軸を三次元に水平移動可能な巻枠
   と、 該巻枠の巻線動作に連動して、該巻枠に巻き付けられる
   素線に一部が当接すると共に該巻枠の周回上の所定範囲
   の前記素線に所定の曲率が生じるよう該素線をガイドす
   るガイド手段とを備える集中巻コイル巻線装置。
2. 【請求項２】 前記ガイド手段は、前記巻枠の回転軸に
   垂直な回転軸を有し前記巻き付けられる素線または素線
   が巻き付けられている層をガイドする第１ローラと、該
   第１ローラと平行な回転軸を有し該第１ローラが巻き付
   けられる素線をガイドするときには該素線が巻き付けら
   れている層をガイドし該第１ローラが素線が巻き付けら
   れている層をガイドするときには巻き付けられる素線を
   ガイドする一対の第２ローラとを備える手段である請求
   項１記載の集中巻コイル巻線装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の集中巻コイル巻線装置で
   あって、 前記第１のローラは、前記所定範囲に前記素線を巻き付
   けるとき、前記巻枠の巻線動作に伴って該第１のローラ
   の回転軸が前記所定の曲率で移動するよう該回転軸を移
   動させる第１回転軸移動手段を備え、 前記一対の第２ローラは、前記所定範囲に前記素線を巻
   き付けるとき、該一対のローラの回転軸の間隔が該所定
   範囲の両端に一致するよう該回転軸を移動させる第２回
   転軸移動手段を備える集中巻コイル巻線装置。
4. 【請求項４】 前記ガイド手段は、前記巻枠の回転軸と
   平行な回転軸を有し、前記巻き付けられる素線に当接し
   て該素線をガイドする第３ローラを備える請求項１ない
   し３いずれか記載の集中巻コイル巻線装置。
5. 【請求項５】 請求項１ないし４いずれか記載の集中巻
   コイル巻線装置であって、 前記巻枠は、回転軸に対する断面が略矩形形状に形成さ
   れており、 前記所定範囲は、前記巻枠の前記略矩形形状における対
   向する一対の長辺または対向する一対の短辺の少なくと
   も一方の一対の辺である集中巻コイル巻線装置。