JP2006304525A - 巻線装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来より短時間で素線を巻回可能な巻線装置の提供を目的とする。
【解決手段】 本発明によれば、コアピース１０と屈曲成形ローラ４０とを共に連続回転すると、螺旋成形溝４１を通過して素線２０がコアピース１０によって巻き取られて巻回される。そして、螺旋成形溝４１のうち横クランク成形部４２Ｘ，４２Ｙを素線２０が通過したときにクランク形屈曲部２１Ｘ，２１Ｙが成形され、そのクランク形屈曲部２１Ｘ，２１Ｙがコアピース１０に巻き取られたときに、コアピース１０における素線２０の巻回位置が巻回軸方向にシフトする。このように本発明によれば、コアピース１０と屈曲成形ローラ４０とを連続回転させて巻回動作を連続して行うことが可能になり、従来より短時間で素線２０を巻回することができる。そして、素線２０が整列して巻回された構造の巻線を短時間で製造することが可能になる。
【選択図】 図６

Description

本発明は、回転した被巻回部材に素線を巻き取らせて巻回すると共に、予め素線に間隔を空けて形成したクランク形屈曲部を巻回軸方向に重ねることで被巻回部材における素線の巻回位置を巻回軸方向に順次シフトさせる巻線装置に関する。

図１５に示した従来の巻線装置は、素線１の送給経路の途中に圧延機２とプレス機３とを備え、圧延機２にて素線１の断面が矩形状になるように圧延し、プレス機３にて素線１を両側方からプレスしてクランク形屈曲部１Ａ（図１６参照）を形成するようになっている。そして、回転した巻枠４にて素線１を巻き取って巻回し、図１６に示すように、１巻き毎にクランク形屈曲部１Ａを備えて素線１を巻回軸方向にシフトさせることで、素線１を整列させている（例えば、特許文献１参照）
特開２０００−２１７３１５号公報（請求項１、段落［００３９］、第１図、第２図）

しかしながら、上記した従来の巻線装置では、プレス機３がクランク形屈曲部１Ａを成形するときに素線１の送給が一時的に停止するので巻回動作が間欠的になり、素線の巻回時間に長時間を要していた。また、従来の巻線装置により製造された巻線は、図１６に示すように、複数のクランク形屈曲部１Ａが巻回軸方向と並行に並びかつ隣り合った素線１，１同士が密接している。素線１をこのような構造に巻回するには、クランク形屈曲部１Ａの幅Ｌ１をそれ以外の部分の幅Ｌ２より狭くする必要がある。仮に、図１７に示すように、クランク形屈曲部１Ａの幅Ｌ１とそれ以外部分の幅Ｌ２とを同じにして複数のクランク形屈曲部１Ａを巻回軸方向と並行に並べると、隣り合った素線１，１同士の間に隙間１Ｃが生じることが幾何学的に容易に確認できる。従って、従来の巻線装置では、クランク形屈曲部１Ａの幅Ｌ１がそれ以外の部分の幅Ｌ２より狭くなるようにプレス機３にて素線１を押し潰す必要があり、このためプレス機３による加圧時間に長時間を要し、この点においても、素線の巻回時間に長時間が必要になっていた。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、従来より短時間で素線を巻回することが可能な巻線装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するためになされた請求項１の発明に係る巻線装置は、回転した被巻回部材に素線を巻き取らせて巻回すると共に、予め素線に間隔を空けて形成したクランク形屈曲部を巻回軸方向に重ねることで被巻回部材における素線の巻回位置を巻回軸方向に順次シフトさせる巻線装置において、素線の送給に連動して回転する屈曲成形ローラと、屈曲成形ローラの外周面に形成されて、素線が押し込まれる螺旋成形溝と、螺旋成形溝の複数箇所を略クランク状に屈曲させて、素線にクランク形屈曲部を形成可能とした横クランク成形部とを備えたところに特徴を有する。

請求項２の発明は、請求項１に記載の巻線装置において、屈曲成形ローラに押し付けられる前の素線を側方から挟持し、素線を断面矩形に成形する矩形成形ローラを備えたところに特徴を有する。

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の巻線装置において、複数のクランク形屈曲部が被巻回部材の周方向で順次ずらされ、屈曲成形ローラの中心軸と斜めに交差する方向に並ぶように横クランク成形部同士の間隔を設定したところに特徴を有する。

請求項４の発明は、請求項１乃至３の何れかに記載の巻線装置において、螺旋成形溝のうち素線が押し込まれている部分と被巻回部材との対峙状態が保持されるように、屈曲成形ローラの回転に連動してその屈曲成形ローラを被巻回部材に対して軸方向に相対移動するスライド移動機構を備えたところに特徴を有する。

請求項５の発明は、請求項４に記載の巻線装置において、被巻回部材における素線の巻回位置が巻回軸方向にシフトするように、屈曲成形ローラの１回転に対するスライド移動機構による屈曲成形ローラの移動量である送りピッチと、螺旋成形溝のリードとを互いに相違する設定にしたところに特徴を有する。

請求項６の発明は、請求項５に記載の巻線装置において、送りピッチを一定値とし、螺旋成形溝には、送りピッチより横クランク成形部によるシフト分だけ螺旋成形溝のリードが小さい順方向巻回部と、送りピッチより横クランク成形部によるシフト分だけ螺旋成形溝のリードが大きい逆方向巻回部とが備えられたところに特徴を有する。

請求項７の発明は、請求項１乃至６の何れかに記載の巻線装置において、被巻回部材に巻回された素線の外側に後続の素線が乗り上がって巻回される部分に対応して、螺旋成形溝を屈曲成形ローラの径方向で略クランク状に屈曲させてなる縦クランク成形部が設けられたところに特徴を有する。

請求項８の発明は、請求項１乃至７の何れかに記載の巻線装置において、屈曲成形ローラの外周面における螺旋成形溝の１周の長さを、被巻回部材に巻回される素線の１巻分の長さと同じにしたところに特徴を有する。

請求項９の発明は、請求項１乃至８の何れかに記載の巻線装置において、屈曲成形ローラと対称的に回転し、屈曲成形ローラとの間に素線を挟んで素線を螺旋成形溝に押し込む押圧ローラを備えたところに特徴を有する。

請求項１０の発明は、請求項１乃至９の何れかに記載の巻線装置において、屈曲成形ローラと被巻回部材とが相互に逆回転するように配置したところに特徴を有する。

［請求項１の発明］
請求項１の構成によれば、被巻回部材と屈曲成形ローラとを共に連続回転すると、螺旋成形溝を通過して素線が被巻回部材によって巻き取られて巻回される。そして、螺旋成形溝のうち横クランク成形部を素線が通過したときにクランク形屈曲部が成形され、そのクランク形屈曲部が被巻回部材に巻き取られたときに、被巻回部材における素線の巻回位置が巻回軸方向にシフトする。このように本発明によれば、被巻回部材と屈曲成形ローラとを連続回転させて巻回動作を連続して行うことが可能になり、従来より短時間で素線を巻回することができる。そして、素線が整列して巻回された構造の巻線を短時間で製造することが可能になる。

［請求項２の発明］
請求項２の構成によれば、素線の断面形状が矩形になり、円形である場合に比べ、被巻回部材において素線の整列が容易になる。

［請求項３の発明］
請求項３の巻線装置により製造された巻線は、複数のクランク形屈曲部が被巻回部材の周方向で順次ずらされ、巻回軸方向と斜めに交差する方向に並んだ状態になる。これにより、素線のうちクランク形屈曲部の幅をそれ以外の部分の幅と同じにしても、巻回軸方向で隣り合った素線同士の間に隙間が生じないようにすることができる。従って、従来のようにクランク形屈曲部を押し潰す必要がなくなり、この点においても、従来より短時間で素線を巻回することが可能になる。

［請求項４の発明］
屈曲成形ローラを回転させると螺旋成形溝のリードにより螺旋成形溝のうち素線が押し込まれている部分が屈曲成形ローラの軸方向に移動していく。請求項４の構成によれば、そのリードによる移動分をスライド移動機構によって逆側に移動することで、螺旋成形溝のうち素線が押し込まれている部分と被巻回部材との対峙状態を保持することができる。

［請求項５の発明］
請求項５の構成によれば、屈曲成形ローラの送りピッチと螺旋成形溝のリードとを相違させた設定にすることで、屈曲成形ローラを回転及び直動した際に、螺旋成形溝のうち素線が押し込まれている部分が屈曲成形ローラの軸方向でシフトしていき、被巻回部材における素線の巻回位置を巻回軸方向にシフトすることができる。

［請求項６の発明］
請求項６の構成によれば、螺旋成形溝のうち順方向巻回部を通過した素線が被巻回部材に巻回されたときには、被巻回部材における素線の巻回位置が巻回軸方向の一端側から他端側に向かってシフトし、逆方向巻回部を通過した素線が被巻回部材に巻回されると、被巻回部材における素線の巻回位置が巻回軸方向の他端側から一端側にシフトする。これにより、素線を複数層に重ねて巻回することが可能になる。

［請求項７の発明］
請求項７の構成によれば、螺旋成形溝における縦クランク成形部に素線が押し込まれると、素線が巻回軸と直交する方向で略クランク状に屈曲した形状になる。これにより、被巻回部材に巻回された素線の段差部分に容易に素線を重ねて巻回することができる。

［請求項８の発明］
請求項８の構成では、屈曲成形ローラの外周面における螺旋成形溝の１周の長さを、被巻回部材に巻回される素線の１巻分の長さと同じにしたことにより、被巻回部材が１回転する間に屈曲成形ローラが１回転することになり、螺旋成形溝の設計が容易になる。

［請求項９の発明］
請求項９の構成によれば、押圧ローラを備えたことにより、素線を確実に螺旋成形溝に押し込むことができる。

［請求項１０の発明］
請求項１０の構成によれば、屈曲成形ローラと被巻回部材とが逆回転するように配置したことにより、屈曲成形ローラにより、素線を被巻回部材において湾曲させる側とは逆側に反らせることができる。これにより、素線が被巻回部材から離れるように膨らむことを防ぐことができる。特に、被巻回部材の断面形状が、矩形や長円形のように直線部分を有した形状の場合に、被巻回部材の断面形状における直線部分での膨らみを防ぐことができる。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図１４に基づいて説明する。
図１には、本発明の「被巻回部材」に相当するコアピース１０が示されている。このコアピース１０は、円筒形のステータコア１５を周方向で複数に分割したものであって、円弧状の外周壁１１からステータコア１５の内側にティース１２が突出した構造になっている。なお、コアピース１０の中間部分は珪素鋼板を積層してなり、両端部分は磁性粉体の成形品になっている。

図２に示すようにコアピース１０のティース１２は、外周壁１１から立ち上がった電線巻回部１３と、その電線巻回部１３の先端から側方に張り出した内周壁１４とからなる。また、電線巻回部１３は、両端部に半円弧面を備えている。そして、この電線巻回部１３に素線２０が巻回される。図３〜図５には、素線２０が巻回される過程が示されている。図３に示すように素線２０は、断面が矩形（例えば、略正方形）になっている。図３〜５においては、素線２０の矩形断面内に記された符号１〜１２が、素線２０の巻回順序を指しており、例えば、符号１が付された部分は、第１巻目になっている。

その第１巻目の素線２０は、図３に示すように、コアピース１０における電線巻回部１３と外周壁１１との角部に宛がわれた状態で巻回されている。そして、第１巻目の素線２０の終端部分にはクランク形屈曲部２１Ｘが形成され、これにより後続の素線２０が第１巻目の素線２０に対して内周壁１４側の隣にシフトして第２巻目が巻回され、以下、同様にして第４巻目まで巻回されている。そして、これら第１巻目〜第４巻目の素線２０により第１巻回層２０Ａが構成されている。ここで、素線２０のうちクランク形屈曲部２１Ｘの幅Ｌ１０は、それ以外の部分の幅Ｌ１１と同じ大きさになっている。また、複数（例えば、３つ）のクランク形屈曲部２１Ｘはコアピース１０の巻回軸Ｊ１に対して傾斜する方向に並べられ、これにより、図１７を用いて説明した問題点が解消され、隣り合った素線２０，２０同士が密着されている。

図４に示すように、第５巻目の素線２０は第４巻目の素線２０の外側に重ねて巻回されている。ここで、第４巻目の素線２０の終端部には、図１３（Ｂ）に示すように、巻回軸と直交する方向でクランク状に屈曲した段差用クランク形屈曲部２１Ｚが形成されている。この段差用クランク形屈曲部２１Ｚにより後続の素線２０が第４巻目の素線２０と電線巻回部１３（図２参照）との段差部分に容易に重ねられ、第５巻目の素線２０が巻回されている。第５巻目の終端部分には、クランク形屈曲部２１Ｙが形成され、これにより後続の素線２０が第５巻目の素線２０に対して外周壁１１側の隣にシフトして第６巻目が巻回され、以下、同様にして第８巻目まで形成されている。そして、これら第５巻目〜第８巻目の素線２０により第２巻回層２０Ｂが構成されている。なお、素線２０のうちクランク形屈曲部２１Ｙの幅もそれ以外の部分の幅と同じ大きさになっており、巻回軸Ｊ１に対して傾斜する方向に複数のクランク形屈曲部２１Ｙが並べられ、これにより、隣り合った素線２０，２０同士が密着されている。

図５に示すように、第９巻目の素線２０は第８巻目の素線２０の外側に重ねて巻回され、第８巻目の終端部にも第４巻目の終端部と同様に段差用クランク形屈曲部２１Ｚ（図１３（Ｂ）参照）が形成されている。この段差用クランク形屈曲部２１Ｚにより後続の素線２０が第８巻目の素線２０と第１巻目の素線２０との段差部分に容易に重ねられ、第９巻目の素線２０が巻回されている。そして、第１巻回層２０Ａと同様に、第９巻目〜第１２巻目の素線２０が巻回されて第３巻回層２０Ｃが構成され、これら第１巻回層２０Ａ〜第３巻回層２０Ｃにより巻線２５が構成されている。

図６には、上記した巻線２５を製造するための巻線装置３０の全体が示されている。同図において符号３３は、矩形成形ローラであって、断面円形の素線２０Ｍを上下方向で挟持する１対の縦ローラ３３Ａ，３３Ａ（図９、図１０参照）と、縦ローラ３３Ａ，３３Ａを通過した素線２０Ｍを水平方向で挟持する１対の横圧延ローラ３３Ｂ，３３Ｂ（図６参照）とを備えてなり、断面円形の素線２０Ｍがこれら縦横の圧延ローラ３３Ａ，３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｂを通過することで断面矩形（例えば、略正方形）の素線２０に成形される。

図６において符号３２はワーク回転機であって、水平方向に延びた回転駆動シャフト３１Ｊの先端にワークホルダ３１を備えている。図８に示すように、ワークホルダ３１は、前面に受容溝３１Ａを有し、ここにコアピース１０の外周壁１１が収容されて保持される。すると、コアピース１０の電線巻回部１３が、ワークホルダ３１の前面から突出した状態になる。この状態で、ワーク回転機３２にてワークホルダ３１を回転駆動すると、図９及び図１０に示すようにコアピース１０がその縦横の中心を回転中心にして回転駆動される。このとき、素線２０の始端部をコアピース１０に係止しておくと、コアピース１０に素線２０が巻き取られて巻回される。また、ワーク回転機３２は、図９に示すように、後述する屈曲成形ローラ４０と同じ方向（同図の反時計回り方向）にコアピース１０を回転させて、コアピース１０の上部で素線２０を引っ張って巻き取る第１の回転方式と、図１０に示すように、屈曲成形ローラ４０の回転方向と異なる方向（同図の時計回り方向）にコアピース１０を回転させて、コアピース１０の下部で素線２０を引っ張って巻き取る第２の回転方式との何れか一方を選ぶことができる。

巻線装置３０のうちワーク回転機３２と矩形成形ローラ３３との間には屈曲成形ローラ４０が設けられている。屈曲成形ローラ４０は、円柱体の外周面に螺旋成形溝４１を成形してなる。屈曲成形ローラ４０は、素線２０に側方から押し付けられている。ここで、「素線２０の側方」とは素線２０と軸線方向と直交する全方向をいい、その全方向のうち本実施形態では、素線２０の下方から屈曲成形ローラ４０が押し付けられている。これにより、素線２０は屈曲成形ローラ４０の上側部分に押し付けられ、螺旋成形溝４１に押し込まれている。また、素線２０を螺旋成形溝４１に確実に押し込むために、素線２０を屈曲成形ローラ４０との間で挟持する押圧ローラ３５が設けられている（図９又は図１０を参照）。なお、押圧ローラ３５は、屈曲成形ローラ４０と対称的に回転する。

図６に示すように、屈曲成形ローラ４０の中心軸Ｊ２は巻回軸Ｊ１に対して若干傾けられ、これにより、屈曲成形ローラ４０の上側部分における螺旋成形溝４１の接線がコアピース１０の巻回軸Ｊ１と直交する方向に向けられている。また、屈曲成形ローラ４０は、素線２０の送給動作に連動して回転し、これにより螺旋成形溝４１内で素線２０が送給方向にずれないようになっている。さらに、螺旋成形溝４１の深さ（図１２のｈ１参照）は、素線２０の厚さと略同じになっており、これにより、螺旋成形溝４１の底面と押圧ローラ３５との間で素線２０が挟持されるようになっている。

前述したように、ワーク回転機３２は、第１と第２の回転方式の螺旋成形溝４１の何れか一方を選ぶことができる。本実施形態では、図９に示したように屈曲成形ローラ４０とコアピース１０とを同じ方向に回転駆動する第１の回転方式の構成について説明する。

なお、図１０に示した第２の回転方式の構成では、図１１に示すように、素線２０が屈曲成形ローラ４０を通過する際に、素線２０がコアピース１０にて湾曲変形される方向とは逆側に湾曲変形される。これにより、電線巻回部１３の断面長円形の直線部分１３Ｓに対して素線２０が押し付けられ、その直線部分１３Ｓで素線２０が外側に膨らんだ状態に巻回されることが防がれるという効果を奏する。

図６に示すように、屈曲成形ローラ４０の一端には屈曲成形ローラ４０を回転駆動するためのサーボモータ３９が備えられている。また、前記したワーク回転機３２は別のサーボモータ３２Ｓを駆動源として備えている。そして、サーボ制御装置３９Ｃが、これら両サーボモータ３２Ｓ，３９を協働させて、コアピース１０の１回転に対して屈曲成形ローラ４０が１回転するように制御している。詳細には、コアピース１０の電線巻回部１３が長円形であるから、コアピース１０の回転位置により素線２０の巻き取り量が異なる。そこで、サーボ制御装置３９Ｃは、素線２０の巻き取り量が一定になるようにサーボモータ３２Ｓを駆動制御し、屈曲成形ローラ４０が一定の回転速度で回転するようにサーボモータ３９を駆動制御している。

巻線装置３０には、屈曲成形ローラ４０の回転に連動してその屈曲成形ローラ４０を軸方向に移動するスライド移動機構３７が備えられている。スライド移動機構３７は、屈曲成形ローラ４０の軸方向に延びたレールガイド３７Ａと、レールガイド３７Ａに沿って直動するスライダ３７Ｂとを備えており、スライダ３７Ｂの上面に前記したサーボモータ３９が取り付けられている。また、レールガイド３７Ａとスライダ３７Ｂとの間には図示しないボールネジ機構が設けられ、このボールネジ機構を図示しないサーボモータにより作動させることで、スライダ３７Ｂと共に屈曲成形ローラ４０が直動する。さらに、屈曲成形ローラ４０に沿った複数箇所には屈曲成形ローラ４０に下方から宛がわれ、屈曲成形ローラ４０を直動可能に支持する軸受部３６，３６が設けられている。

ここで、屈曲成形ローラ４０を回転させると、螺旋成形溝４１のリード（即ち、螺旋成形溝４１の１周する間に螺旋成形溝４１が軸方向にずれる量）により素線２０と螺旋成形溝４１との係合部分（即ち、螺旋成形溝４１に素線２０が押し込まれている部分）の位置が屈曲成形ローラ４０の軸方向において推移していく。これに対し、スライド移動機構３７は、素線２０と螺旋成形溝４１との係合部分とコアピース１０の電線巻回部１３との対峙状態が保持されるように、屈曲成形ローラ４０を一定速度で直動させる。具体的には、屈曲成形ローラ４０を図６に示した始端位置に配置しておき、この始端位置から屈曲成形ローラ４０を一方（図６における上方）に一定速度で直動させて図７に示した終端位置まで移動する。この間に、コアピース１０が例えば１２回転し、これによりコアピース１０に素線２０が第１巻目〜第１２巻目（図５参照）まで巻回される。

螺旋成形溝４１には、巻線２５の第１〜第３の巻回層２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃに対応した第１〜第３の巻回層成形部４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃが設けられている。そして、屈曲成形ローラ４０が始端位置から終端位置まで移動する間に、これら第１〜第３の巻回層成形部４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃが順番にコアピース１０の電線巻回部１３と対峙する。また、第１〜第３の各巻回層成形部４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃには、それぞれ４周分の螺旋成形溝４１が形成されている。即ち、螺旋成形溝４１の１周分がコアピース１０における素線２０の１巻回分に相当している。さらに、第２巻回層２０Ｂが第１巻回層２０Ａの外側に重ねて巻回されることに対応して、図１３（Ａ）に示すように、屈曲成形ローラ４０のうち第２巻回層成形部４０Ｂを備えた部分の外径Ｄ２は、屈曲成形ローラ４０のうち第１巻回層成形部４０Ａを備えた部分の外径Ｄ１より素線２０の厚さ分だけ大きくなっている。これと同様に、第３巻回層２０Ｃが第２巻回層２０Ｂの外側に重ねて巻回されることに対応して、屈曲成形ローラ４０のうち第３巻回層成形部４０Ｃを備えた部分の外径は、屈曲成形ローラ４０のうち第２巻回層成形部４０Ｂを備えた部分の外径Ｄ２より素線２０の厚さ分だけ大きくなっている。

図１２に拡大して示すように、第１巻回層成形部４０Ａには、螺旋成形溝４１を屈曲成形ローラ４０の軸方向で略クランク状に屈曲させた横シフト成形部４２Ｘが３つ設けられている。そして、螺旋成形溝４１のうち横シフト成形部４２Ｘを挟んだ両側部分が、屈曲成形ローラ４０の軸方向において素線２０の幅だけシフトしている。また、これら複数の横シフト成形部４２Ｘは、隣り合った螺旋成形溝４１の間で周方向に所定量ずつずらされて、屈曲成形ローラ４０の軸方向（図１２のＪ２の方向）に対して傾斜した方向（図１２のＪ３の方向）に並んでいる。そして、これら横シフト成形部４２Ｘに素線２０が押し込まれることで、第１巻回層２０Ａにおける３つのクランク形屈曲部２１Ｘ（図３参照）が形成される。

第１巻回層成形部４０Ａにおける螺旋成形溝４１のリードＬ６０（図１２参照）は、屈曲成形ローラ４０が１回転する間に屈曲成形ローラ４０が直動する量（これを、以下、「送りピッチ」という）に対し、所定量だけ大きくなっている。詳細には、螺旋成形溝４１のうち横シフト成形部４２Ｘを除いた部分のリードは、屈曲成形ローラ４０の送りピッチと同じになっており、第１巻回層成形部４０Ａ全体では、横シフト成形部４２Ｘによるシフト量分だけ螺旋成形溝４１のリードＬ６０が屈曲成形ローラ４０の送りピッチより大きくなっている。これにより、第１巻回層成形部４０Ａにおける螺旋成形溝４１のうち横シフト成形部４２Ｘ以外の部分に素線２０が係合した状態で、屈曲成形ローラ４０が一定速度で回転駆動されている間は、その係合部分がコアピース１０の巻回軸方向で一定位置に保持され、横シフト成形部４２Ｘに素線２０が係合したときに、その係合部分の位置がコアピース１０の巻回軸方向で素線２０の幅分だけ屈曲成形ローラ４０の送り方向とは逆側にシフトする。この点において、第１巻回層成形部４０Ａは、後述する第３巻回層成形部４０Ｃと共に、本発明に係る「逆方向巻回部」に相当する。

図１４に拡大して示すように、第２巻回層成形部４０Ｂには、前記第１巻回層成形部４０Ａにおける横シフト成形部４２Ｘと逆側に螺旋成形溝４１を屈曲させた横シフト成形部４２Ｙが３つ設けられている。そして、螺旋成形溝４１のうち横シフト成形部４２Ｙを挟んだ両側部分が、屈曲成形ローラ４０の軸方向において素線２０の幅だけシフトしている。また、これら複数の横シフト成形部４２Ｙは、隣り合った螺旋成形溝４１の間で周方向に所定量ずつずらされ、屈曲成形ローラ４０の軸方向に対し、前記第１巻回層成形部４０Ａの横シフト成形部４２Ｘの場合とは逆側に傾斜した方向に並んでいる。そして、これら横シフト成形部４２Ｙに素線２０が押し込まれることで、第２巻回層２０Ｂの素線２０に前記したクランク形屈曲部２１Ｙが形成される。

第２巻回層成形部４０Ｂにおける螺旋成形溝４１のリードＬ６１（図１４参照）は、屈曲成形ローラ４０の送りピッチに対し、所定量だけ小さくなっている。詳細には、螺旋成形溝４１のうち横シフト成形部４２Ｙを除いた部分のリードは、スライド移動機構３７による送りピッチと同じになっており、第２巻回層成形部４０Ｂ全体では、横シフト成形部４２Ｙによるシフト量分だけ螺旋成形溝４１のリードＬ６１が屈曲成形ローラ４０の送りピッチより小さくなっている。これにより、第２巻回層成形部４０Ｂにおける螺旋成形溝４１のうち横シフト成形部４２Ｙ以外の部分に素線２０が係合した状態で、屈曲成形ローラ４０が一定速度で回転駆動されている間は、その係合部分がコアピース１０の巻回軸方向で一定位置に保持され、横シフト成形部４２Ｙに素線２０が係合したときに、その係合部分の位置がコアピース１０の巻回軸方向で素線２０の幅分だけ屈曲成形ローラ４０の送り方向にシフトする。この点において、第２巻回層成形部４０Ｂは、本発明に係る「順方向巻回部」に相当する。

第３巻回層成形部４０Ｃの螺旋成形溝４１に関しては、屈曲成形ローラ４０の外径が大きくなって周長が大きくなった点を除いては、第１巻回層成形部４０Ａの螺旋成形溝４１と同じ構成になっている。

上述の如く、屈曲成形ローラ４０と素線２０との係合位置がシフトすることに対応して、巻線装置３０には、図６に示すように、矩形成形ローラ３３をスライドさせる副スライド機構３４が設けられている。この副スライド機構３４は、互いに噛合したラック３４Ｂとピニオン３４Ａとからなる。

図１３（Ａ）に示すように第１と第２の巻回層成形部４０Ａ，４０Ｂの境界部分には、螺旋成形溝４１を屈曲成形ローラ４０の径方向で略クランク状に屈曲させた縦シフト成形部４３が形成されている。図１３（Ｂ）に示すように、螺旋成形溝４１のうち縦シフト成形部４３を挟んだ両側部分は、屈曲成形ローラ４０の径方向において素線２０の厚さ分だけシフトしている。これにより縦シフト成形部４３に押し込められた素線２０に段差用クランク形屈曲部２１Ｚが成形される。第２と第３の巻回層成形部４０Ｂ，４０Ｃの境界部分にも同様に縦シフト成形部４３が設けられている。

次に、上記構成からなる本実施形態の動作を説明する。巻線装置３０でコアピース１０に素線２０を巻回するには、その準備として、図６に示すように、素線２０が巻回されていないコアピース１０をワーク回転機３２のワークホルダ３１に取り付ける。次いで、ドラム２９から引き出した断面円形の素線２０Ｍを矩形成形ローラ３３における１対の横圧延ローラ３３Ａ，３３Ａの間と１対の縦圧延ローラ３３Ｂ，３３Ｂの間に通す。次いで、図９に示すように、素線２０を屈曲成形ローラ４０と押圧ローラ３５との間に挿通させ、このとき素線２０を図６に示すように第１巻回層成形部４０Ａにおける一端の螺旋成形溝４１に押し込む。そして、素線２０の先端をコアピース１０における外周壁１１の一端面に固定する。

この状態で図示しない起動スイッチをオン操作する。すると、ワーク回転機３２によりコアピース１０が図９における反時計回り方向に回転駆動され、コアピース１０が素線２０を巻き取っていく。また、屈曲成形ローラ４０はサーボモータ３９によりコアピース１０と同方向に回転駆動され、素線２０のうち螺旋成形溝４１内に係合していた部分が螺旋成形溝４１から離脱してコアピース１０側に送られ、後続の素線２０が新たに螺旋成形溝４１内に押し込まれ、コアピース１０側に送給される素線２０は必ず螺旋成形溝４１内を通過していく。

また、屈曲成形ローラ４０はコアピース１０が１回転する間に１回転しかつ軸方向に所定の大きさの送りピッチ分だけ直進する。ここで、第１巻回層成形部４０Ａにおける螺旋成形溝４１のうち横シフト成形部４２Ｘ以外の部分に素線２０が係合している間は、その係合位置がコアピース１０の巻回軸方向において変化しないから、コアピース１０における素線２０の巻回位置も変わらず、コアピース１０の外周壁１１に隣接して第１巻目が巻回される。

屈曲成形ローラ４０の回転及び直動が更に進むと、後続の素線２０が第１巻回層成形部４０Ａにおける１番目の横シフト成形部４２Ｘに押し込まれ、素線２０にクランク形屈曲部２１Ｘが形成される。ここで、横シフト成形部４２Ｘの幅とそれ以外の部分の幅とは同じであるので、従来のようにクランク形屈曲部を押し潰すための成形加圧が不要になり、迅速に成形を行うことができる。

また、素線２０が横シフト成形部４２Ｘに係合すると、その係合位置が横シフト成形部４２Ｘのシフト量分だけコアピース１０の内周壁１４側に移動する。このとき、コアピース１０の電線巻回部１３と素線２０とが密着して摩擦係止しているので、素線２０はコアピース１０において巻回軸方向にずれることはない。そして、クランク形屈曲部２１Ｘがコアピース１０に巻き取られたところで、コアピース１０における素線２０の巻回位置が巻回軸Ｊ１に沿ってクランク形屈曲部２１Ｘのシフト量分、内周壁１４側に移動し、第１巻目から第２巻目に移行する。

屈曲成形ローラ４０の回転及び直動が更に進むと、後続の素線２０が第１巻回層成形部４０Ａにおける２番目の横シフト成形部４２Ｘ内に押し込まれる。これにより、素線２０に２つ目のクランク形屈曲部２１Ｘが形成され、そのクランク形屈曲部２１Ｘがコアピース１０に巻き取られたところで、コアピース１０における素線２０の巻回位置が巻回軸Ｊ１に沿ってクランク形屈曲部２１Ｘのシフト量分だけ内周壁１４側に移動し、第２巻目から第３巻目に移行する。ここで、１番目の横シフト成形部４２Ｘに対して２番目の横シフト成形部４２Ｘは螺旋成形溝４１の周方向でずらされているので、コアピース１０においても、第１巻目と第２巻目との間のクランク形屈曲部２１Ｘに対し、第２巻目と第３巻目との間のクランク形屈曲部２１Ｘが周方向でずれた配置となる。これにより、図３に示すように、素線２０のうちクランク形屈曲部２１Ｘの幅Ｌ１０とそれ以外の部分の幅Ｌ１１と同じであっても、隣り合った第１巻目、第２巻目、第３巻目における素線２０同士を密着させることができる。

屈曲成形ローラ４０の回転及び直動が更に進み、上記第１巻目〜第３巻目の場合と同様にして、コアピース１０に第４巻目が巻回され、螺旋成形溝４１における素線２０の係合位置が第１巻回層成形部４０Ａと第２巻回層成形部４０Ｂの境界部分に至る。すると、その境界部分に備えた縦シフト成形部４３に素線２０が押し込まれて、図１３（Ｂ）に示すように、素線２０が屈曲成形ローラ４０の径方向でクランク状に成形されて段差用クランク形屈曲部２１Ｚが成形される。そして、段差用クランク形屈曲部２１Ｚがコアピース１０に巻き取られると、段差用クランク形屈曲部２１Ｚにより第４巻目の素線２０とコアピース１０における電線巻回部１３の外面との段差部分に素線２０が容易に乗り上がり、第５巻目が巻回されていく。

ここで、第２巻回層成形部４０Ｂでは、螺旋成形溝４１のうち横シフト成形部４２Ｙ以外の部分に素線２０が係合すると、その係合部分の位置は、コアピース１０の巻回軸方向において変化せず、コアピース１０の第４巻目の外側に重ねて第５巻目が巻回される。そして、屈曲成形ローラ４０の回転及び直動が更に進み、後続の素線２０が第２巻回層成形部４０Ｂにおける１番目の横シフト成形部４２Ｙ内に押し込まれると、素線２０にクランク形屈曲部２１Ｙが形成される。ここで、横シフト成形部４２Ｙは第１巻回層成形部４０Ａの横シフト成形部４２Ｘとは逆側にシフトしているので、クランク形屈曲部２１Ｙがコアピース１０に巻き取られて第５巻目から第６巻目に移行する際には、第１巻回層成形部４０Ａの場合とは逆に、コアピース１０における素線２０の巻回位置が内周壁１４側から外周壁１１側にシフトする。そして、屈曲成形ローラ４０の回転及び直動が更に進み、同様に、第５巻目〜第８巻目まで形成され、素線２０の係合位置が第２巻回層成形部４０Ｂと第１巻回層成形部４０Ａの境界部分に至る。すると、その境界部分に備えた縦シフト成形部４３に素線２０が押し込まれ、素線２０に２つ目の縦シフト成形部４３が形成される。そして、段差用クランク形屈曲部２１Ｚがコアピース１０に巻き取られることで、第８巻目の素線２０と第１巻目の素線２０との段差部分に素線２０が容易に乗り上がり、第９巻目が巻回されていく。そして、第１巻回層成形部４０Ａの場合と同様にして第３巻回層成形部４０Ｃの螺旋成形溝４１を素線２０が通過し、第９巻目〜第１２巻目が形成されて、素線２０が完成する。

このように本実施形態によれば、コアピース１０と屈曲成形ローラ４０とを連続回転させて巻回動作を連続して行うことが可能になり、従来より短時間で素線２０を巻回することができる。そして、素線２０が整列して巻回された構造の巻線を短時間で製造することが可能になる。また、コアピース１０に巻回される素線２０の断面形状が矩形であるから、断面形状が円形である場合に比べて、コアピース１０において素線２０を容易に整列することができる。

［他の実施形態］
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）前記実施形態では被巻回部材としてコアピース１０を例示したが、ボビン、棒体に素線を巻回する巻線装置に本発明を適用してもよい。

（２）また、被巻回部材のうち素線が巻回される部分の断面形状は、前記実施形態のコアピース１０のように長円形に限定されるものではなく、円形、楕円形、矩形等であってもよい。

（３）さらに、断面円形の素線を巻回する巻線装置に本発明を適用してもよい。

（４）前記実施形態の巻線装置３０では螺旋成形溝４１の円弧の一部に素線２０を押し込んでからコアピース１０に送給する構成になっていたが、素線を１巻き又は複数巻き分の螺旋成形溝に押し込んでから被巻回部材に送給する構成にしてもよい。

本発明の一実施形態に係る素線を複数組み付けてなるステータの斜視図 コアピースの斜視図 第１巻回層まで素線が巻回された状態の素線の平面図 第２巻回層まで素線が巻回された状態の素線の平面図 第３巻回層まで素線が巻回された状態の素線の平面図 屈曲成形ローラが始端位置に配置された状態の巻線装置の平面図 屈曲成形ローラが終端位置に配置された状態の巻線装置の平面図 ワークホルダにコアピースが保持された状態の斜視図 第１の回転方式の巻線装置の側面図 第２の回転方式の巻線装置の側面図 第２の回転方式の巻線装置で巻回された素線の概念図 第１巻回層成形部を備えた部分の拡大平面図 （Ａ）第１と第２の巻回層成形部との境界部分の平面図（Ｂ）その断面図 屈曲成形ローラのうち第２巻回層成形部を備えた部分の拡大平面図 従来の巻線装置の平面図 従来の巻線装置で巻回された巻線の側面図 従来の巻線装置の問題点を示した巻線の側面図

符号の説明

１０ コアピース
２０ 素線
２１Ｘ，２１Ｙ クランク形屈曲部
２１Ｚ 縦シフト屈曲部
２５ 巻線
３０ 巻線装置
３３ 矩形成形ローラ
３５ 押圧ローラ
３７ スライド移動機構
３９Ｃ サーボ制御装置
４０ 屈曲成形ローラ
４１ 螺旋成形溝
４２Ｘ，４２Ｙ 横シフト成形部
４３ 縦シフト成形部

Claims (10)

1. 回転した被巻回部材に素線を巻き取らせて巻回すると共に、予め前記素線に間隔を空けて形成したクランク形屈曲部を巻回軸方向に重ねることで前記被巻回部材における前記素線の巻回位置を巻回軸方向に順次シフトさせる巻線装置において、
   前記素線の送給に連動して回転する屈曲成形ローラと、
   前記屈曲成形ローラの外周面に形成されて、前記素線が押し込まれる螺旋成形溝と、
   前記螺旋成形溝の複数箇所を略クランク状に屈曲させて、前記素線に前記クランク形屈曲部を形成可能とした横クランク成形部とを備えたことを特徴とする巻線装置。
2. 前記屈曲成形ローラに押し付けられる前の前記素線を側方から挟持し、前記素線を断面矩形に成形する矩形成形ローラを備えたことを特徴とする請求項１に記載の巻線装置。
3. 複数の前記クランク形屈曲部が前記被巻回部材の周方向で順次ずらされ、前記屈曲成形ローラの中心軸と斜めに交差する方向に並ぶように前記横クランク成形部同士の間隔を設定したことを特徴とする請求項１又は２に記載の巻線装置。
4. 前記螺旋成形溝のうち前記素線が押し込まれている部分と前記被巻回部材との対峙状態が保持されるように、前記屈曲成形ローラの回転に連動してその屈曲成形ローラを前記被巻回部材に対して軸方向に相対移動するスライド移動機構を備えたことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の巻線装置。
5. 前記被巻回部材における前記素線の巻回位置が巻回軸方向にシフトするように、前記屈曲成形ローラの１回転に対する前記スライド移動機構による前記屈曲成形ローラの移動量である送りピッチと、前記螺旋成形溝のリードとを互いに相違する設定にしたことを特徴とする請求項４に記載の巻線装置。
6. 前記送りピッチを一定値とし、前記螺旋成形溝には、前記送りピッチより前記横クランク成形部によるシフト分だけ前記螺旋成形溝のリードが小さい順方向巻回部と、前記送りピッチより前記横クランク成形部によるシフト分だけ前記螺旋成形溝のリードが大きい逆方向巻回部とが備えられたことを特徴とする請求項５に記載の巻線装置。
7. 前記被巻回部材に巻回された前記素線の外側に後続の前記素線が乗り上がって巻回される部分に対応して、前記螺旋成形溝を前記屈曲成形ローラの径方向で略クランク状に屈曲させてなる縦クランク成形部が設けられたことを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の巻線装置。
8. 前記屈曲成形ローラの外周面における前記螺旋成形溝の１周の長さを、前記被巻回部材に巻回される前記素線の１巻分の長さと同じにしたことを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載の巻線装置。
9. 前記屈曲成形ローラと対称的に回転し、前記屈曲成形ローラとの間に前記素線を挟んで前記素線を前記螺旋成形溝に押し込む押圧ローラを備えたことを特徴とする請求項１乃至８の何れかに記載の巻線装置。
10. 前記屈曲成形ローラと前記被巻回部材とが相互に逆回転するように配置したことを特徴とする請求項１乃至９の何れかに記載の巻線装置。
    

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