JP2006340543A - 巻線装置及び巻線方法 - Google Patents

Abstract

【課題】各コイル間で導線が連続して集中巻きされて渡り線を形成するとともに、巻回作業に要する時間を短縮する。
【解決手段】巻線装置５０は、導線１８を規定長さ毎に異なる向きに予め連続して仮巻きする回転ドラム１２ａ〜１２ｃと、導線１８の巻回向きが反転する箇所で導線１８を保持する仮巻保持ピン２４ａ〜２４ｇと、導線１８を巻回するために回転軸８２に挿入、配列された３つのコア８０ａ〜８０ｃと、回転軸８２上でコア８０ｂとコア８０ｃとの間に設けられた巻回保持ピン８９ｂ、８９ｃとを有する。回転ドラム１２ａ〜１２ｃに仮巻きされた導線１８を仮巻保持ピン２４ｄ、２４ｅで保持された箇所から引き出して巻回保持ピン８９ｂ、８９ｃに移し替えた後、回転軸８２を回転させることにより回転ドラム１２ａ〜１２ｃに仮巻きされた導線１８をコア８０ａ〜８０ｃに同時に巻き取る。
【選択図】図２

Description

本発明は、集中巻きしたコイルの一端から他のコイルの端部に向けて渡り線でつながれている連続コイルを形成するための巻線装置及び巻線方法に関する。

回転電気の複数のコイル間は相に応じて渡り線で接続されている。このような回転電気のコイルを形成するために、コア（又は、巻枠、ボビン等）に対して導線を整列するように集中巻線してコイルを形成するとともに、隣接配置された他のコアに連続して巻線する技術が知られている。この種の連続巻きした集中巻線方法の中には、コアを回転させて導線を巻回することでコイルを形成するものがある（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

このようにコアを回転させて導線を巻回する方法は、ノズルを回転させる方法と比較して、複数本の導線を一度に巻回する場合や断面多角形の導線を巻回する場合において巻回する導線に捩れ等が生じないため巻線の占積率が向上する。

特開２０００−１４０９５号公報 特開２００２−０３４２１０号公報

ところで、上記の従来技術では、必要とされる個数のコアを直線状に配列させておき各コアに対して順次導線を巻回しているので、巻回作業に要する時間はコアの個数に応じて比例的に長くなってしまう。

本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、各コイル間で導線が連続して集中巻きされて渡り線を形成するとともに、巻回作業に要する時間を短縮することができる巻線装置及び巻線方法を提供することを目的とする。

本発明に係る巻線装置は、導線を規定長さ毎に異なる向きに予め連続して仮巻きする回転ドラムと、前記回転ドラム上で前記導線の巻回向きが反転する箇所毎に前記導線を保持する第１導線保持部と、導線を巻回するために回転軸に挿入、配列された複数のコアと、前記回転軸上で前記コアの間について隔間毎に設けられ、導線を保持可能な第２導線保持部と、前記回転軸を回転させる回転手段とを有し、前記第１導線保持部のうち、前記回転ドラムに対して導線を反転させる向きが規定の向きである箇所から該導線を引き出して前記第２導線保持部に移し替えた後、前記回転手段により前記回転軸を回転させ、前記回転ドラムに仮巻きされた導線を複数の前記コアに同時に巻き取り、それぞれコイルを形成することを特徴とする。

このように、複数のコアに巻回するための導線を規定長さ毎に異なる向きに予め回転ドラムに仮巻きしておき、第１導線保持部からコア間の第２導線保持部に移し替えることにより、その後コアを回転させると回転ドラムに仮巻きされた導線がコアに対して同時に巻回される。したがって、コアに対する巻回作業の時間を短縮することができ、しかも、各コイル間をつなぐ渡り線が形成され、回転電機の組立が容易である。この場合、回転ドラムは従動的に回転させるだけでなく、所定のトルク保持手段によりトルクを制御すると、導線に適度で均一な張力を与えながら巻回することができる。なお、ここでいうコアとはコイルを形成するための被巻回部を示す広義の意味であり、巻枠、ボビン等を含む。

また、前記コアと前記回転ドラムとの間で前記コアの夫々に対応して設けられ、前記回転手段に同期して前記回転軸の延在方向と平行に変位し、前記導線を案内するノズルを有するとよい。さらに、前記回転ドラムは、表面に前記導線が配置される螺旋溝を備え、前記回転手段に同期して前記回転ドラムを前記回転軸の延在方向と平行に変位させ、導出される導線を前記螺旋溝に基づいて案内するドラム変位手段を有していてもよい。このようなノズルや螺旋溝によれば、回転ドラムから導出される導線をコアに対して正しく案内することができ、整列性よく巻回することができる。

本発明に係る巻線方法は、導線を規定長さ毎に前記回転ドラム上の第１導線保持部で保持させて異なる向きに反転させながら連続して巻回する工程と、前記第１導線保持部のうち、前記回転ドラムに対して導線を反転させる向きが規定の向きである箇所から該導線を引き出す工程と、導線を巻回するために回転軸に挿入、配列された複数のコアの間について隔間毎に設けられた第２導線保持部に対して、回転ドラムから引き出された導線を移し替える工程と、回転手段により前記回転軸を回転させ、前記回転ドラムに仮巻きされた導線を複数の前記コアに同時に巻き取り、それぞれコイルを形成する工程とを有することを特徴とする。

このような巻線方法によれば、各コアに対して同時に導線が巻回されることからコアに対する巻回作業に要する時間を短縮することができ、しかも、各コイル間をつなぐ渡り線が形成され、回転電機の組立が容易である。

本発明に係る巻線装置及び巻線方法によれば、複数のコアに巻回するための導線を規定長さ毎に異なる向きに予め回転ドラムに仮巻きしておき、第１導線保持部からコア間の第２導線保持部に移し替えることにより、その後コアを回転させると回転ドラムに仮巻きされた導線がコアに対して同時に巻回される。したがって、コアに対する巻回作業に要する時間を短縮することができ、しかも、各コイル間をつなぐ渡り線が形成され、その後の回転電機の組立が容易である。

以下、本発明に係る巻線装置及び巻線方法について実施の形態を挙げ、添付の図１〜図１２を参照しながら説明する。本実施の形態に係る巻線方法は、ドラム仮巻装置１０（図１参照）及び巻線装置５０（図２〜図４参照）を用いて行われる。このうち、先ずドラム仮巻装置１０について説明する。

図１に示すように、ドラム仮巻装置１０は、３つの回転ドラム１２ａ、１２ｂ及び１２ｃを相互に仮固定したまま回転自在に保持する回転軸１４と、該回転軸１４を正逆両方向に回転させるモータ１６と、回転ドラム１２ａ〜１２ｃに対して導線１８を案内するノズル部２０と、該ノズル部２０を回転軸１４の回転と同期しながら回転軸１４と平行に移動させるノズル移動機構２２とを有する。回転ドラム１２ａ〜１２ｃは後述するコア８０よりも相当に大径であって、それぞれ外径方向に突出した仮巻保持ピン（第１導線保持部）２４ａ〜２４ｇ（代表的に仮巻保持ピン２４ともいう。）を備えている。具体的には、モータ３０から近い順に、回転ドラム１２ａは軸方向両端に仮巻保持ピン２４ａ，２４ｂを備え、回転ドラム１２ｂは軸方向両端に仮巻保持ピン２４ｃ，２４ｄを備える。また、回転ドラム１２ｃは仮巻保持ピン２４ｅ、２４ｆ及び２４ｇを備え、このうち仮巻保持ピン２４ｅ、２４ｇは軸方向両端部に設けられ、仮巻保持ピン２４ｆは略中央部に設けられている。これらの仮巻保持ピン２４ａ〜２４ｇ（及び後述する巻回保持ピン８９ａ〜８９ｃ）は導線１８が緩み、又は巻回が解かれることがないように保持できるものであればよく、所定のクランプ機構等でもよい。

各回転ドラム１２ａ〜１２ｃの間には、間隔を規定するとともに相互に仮固定するスペーサ２６が配設されており、各仮巻保持ピン２４ａ〜２４ｇは直線上に配置されている。また、回転ドラム１２ａ〜１２ｃの軸方向端面には、本体部よりやや小径のギア２８がそれぞれ設けられており、巻線装置５０における回転時に従動ギアとして作用する。

ノズル移動機構２２はモータ３０と、該モータ３０によって回転する長尺なねじ３２とを有し、ねじ３２がノズル部２０に螺合している。したがって、モータ１６とモータ３０とを協動的に回転させることにより、ノズル部２０が軸方向に移動して回転ドラム１２ａ、１２ｂ又は１２ｃに対して適切な軸方向位置に導線１８を案内することができる。モータ１６は、正逆方向に回転することにより、回転ドラム１２ａ〜１２ｃに対して導線１８を規定長さ毎に異なる向きに巻回させる。導線１８の巻回向きが反転する箇所、つまり回転ドラム１２ａ〜１２ｃとの各間では、それぞれ仮巻保持ピン２４ａ〜２４ｇにより導線１８が保持される。モータ１６の回転が反転する際には、図示しない所定の係合手段により導線１８を反転箇所に応じて仮巻保持ピン２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ、２４ｅに係合させる。回転軸１４はチャック３４の操作により着脱自在であり、モータ１６から取り外した後、導線１８が巻回された回転ドラム１２ａ〜１２ｃが抜かれる。回転軸１４から引き抜かれた回転ドラム１２ａ〜１２ｃは巻線装置５０に組み込まれる。

次に、本実施の形態に係る巻線装置５０について図２、図３及び図４を参照しながら説明する。図２〜図４に示すように、巻線装置５０は主に導線供給部５２と、導線巻回部５４と、統括的な制御を行うコントローラ５５からなり、テーブル５６上に構成されている。また、導線供給部５２及び導線巻回部５４は、テーブル５６上のボックス５７をベースに構成されている。

導線供給部５２は、導線巻回部５４のコア８０に対して導線１８を供給する部分であり、前記の回転ドラム１２ａ〜１２ｃを直線状に配列してそれぞれ独立的に回転自在に保持する固定軸５８と、該固定軸５８に対して平行配列された３つの張力調整モータ６０ａ、６０ｂ、６０ｃと、これらの固定軸５８及び張力調整モータ６０ａ、６０ｂ、６０ｃが固定配置された移動テーブル６２と、該移動テーブル６２を導線巻回部５４の方向（以下、Ｙ方向という。）に前進・後退させる移動機構６４とを有する。

固定軸５８は、移動テーブル６２の両側板６２ａに保持されており、所定の機構により着脱自在となっている。つまり、固定軸５８を両側板６２ａから取り外した状態で回転ドラム１２ａ〜１２ｃが交換可能となっている。回転ドラム１２ａ〜１２ｃはそれぞれ独立的にベアリング（図示せず）によって回転自在に支持され、個別に回転可能である。張力調整モータ６０ａ、６０ｂ、６０ｃは、その出力軸に駆動ギア６６がそれぞれ設けられており、回転ドラム１２ａ〜１２ｃのギア２８に噛合する。

移動機構６４は、ボックス５７の上部に設けられＹ方向に延在するボールねじ７０と、該ボールねじ７０に螺合して前進・後退するナットボックス７２と、プーリ機構７４を介してボールねじ７０を回転駆動する移動用モータ７６とを有する。ナットボックス７２は、移動テーブル６２の下面に接続されており、移動用モータ７６を回転駆動することにより、プーリ機構７４、ボールねじ７０、ナットボックス７２を介して移動テーブル６２が前進及び後退可能となる。移動テーブル６２が最も前進したとき（図３の二点鎖線部参照）には回転ドラム１２ａ〜１２ｃがコア８０の略上方に配置され、後退方向には回転ドラム１２ａ〜１２ｃの外径と略等しい距離だけ後退可能である。

次に、導線巻回部５４は、３つのコア８０ａ、８０ｂ、８０ｃ（代表的にコア８０ともいう。）を直線状に配列して保持する回転軸８２と、該回転軸８２の両端を回転自在に保持する支持部８４ａ、８４ｂと、支持部８４ａに設けられたプーリ機構８６を介して該回転軸８２を一方向に回転させる巻回モータ８８とを有する。回転軸８２は固定軸５８と平行に配列されている。

３つのコア８０ａ〜８０ｃは導線１８を巻回してコイルを形成する被巻回部であり、コイル形成後に回転電機（図示せず）ティースに組み付けて円環状のステータを形成することから、ステータからみた内径方向部より外径方向部が大きく構成されている。これらのコア８０ａ〜８０ｃを回転軸８２に挿入する際には、支持部８４ａからみて回転軸８２が延在する方向（以下、矢印Ｘ１方向といい、逆方向を矢印Ｘ２方向という。）に順に、前記の回転ドラム１２ａ〜１２ｃに対向する箇所に配列されている。コア８０ａ及びコア８０ｃについてはティース組み付け時の外径方向部が矢印Ｘ１方向を指向し、コア８０ｂについては逆向きであって外径方向部が矢印Ｘ２方向を指向するように挿入保持される。コア８０ａ〜８０ｃはティースに組み付けられるため、中空部はティース形状に合わせて断面四角形状となっており、回転軸８２についてもこれに対応した断面四角形状である。

回転軸８２における矢印Ｘ２方向の端部近傍及び、コア８０ｂとコア８０ｃとの間には導線１８を保持する手段としての巻回保持ピン８９ａ〜８９ｃ（第２導線保持部）が設けられている。このうち、支持部８４ａの近傍の巻回保持ピン８９ａには、回転ドラム１２ａから導線１８の端部が引き出されて係止される。また、コア８０ｂと８０ｃとの間の巻回保持ピン８９ｂ、８９ｃに対しては、回転ドラム１２ｂと回転ドラム１２ｃが対向する端部の仮巻保持ピン２４ｄ、２４ｅから導線１８が引き出されて係止される。この巻回保持ピン８９ｂ、８９ｃで保持される導線１８はコイル形成後に渡り線として作用する箇所であり、渡り線として必要長さが得られるように配置位置を設定するとよい。巻回保持ピン８９ｂ、８９ｃは１つのピンで構成されていてもよい。巻回保持ピン８９ａ〜８９ｃは、コア８０ａ〜８０ｃを挿入する際に支障とならないように着脱式又は折り畳み格納式等にしてもよい。

なお、コア８０ａと８０ｂとの間には導線１８を保持する手段は設けられていない。つまり、コア８０ａ〜８０ｃの取り付け向きに応じて各１つの導線保持手段が設けられており、コア８０ａから８０ｃの間について隔間毎に設けられることになる。コアの数が４つ以上の場合も同様である。

支持部８４ｂには回転軸８２を着脱するためのレバー９０と、該レバー９０の傾動に連動してＸ方向に進退するクランプ部９２とを有する。クランプ部９２は、矢印Ｘ１方向に移動すると回転軸８２から離れ、該回転軸８２は取り外し可能となり、矢印Ｘ２方向に移動したときには回転軸８２の端部を回転自在に保持する。

導線巻回部５４は、さらに、コア８０ａ〜８０ｃに対して導線１８を案内するための案内機構１００を有する。該案内機構１００は、コア８０ａ〜８０ｃと回転ドラム１２ａ〜１２ｃとの間に設けられた３つのノズルユニット１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃと、該ノズルユニット１０２ａ〜１０２ｃを螺合により矢印Ｘ１方向又はＸ２方向に移動させるボールねじ１０４と、プーリ機構１０６を介して該ボールねじ１０４を正逆方向に回転させる送り用モータ１０８とを有する。

各ノズルユニット１０２ａ〜１０２ｃは、回転ドラム１２ａ〜１２ｃから供給される導線１８に当接して挙動を安定させるローラ１１０と、該ローラ１１０よりも下流側に設けられ、導線１８をコア８０ａ、８０ｂ又は８０ｃに案内するノズル１１２と、ノズル１１２を昇降させるシリンダ１１４と、ボールねじ１０４と螺合するナット部１１６とを有する。また、ノズルユニット１０２ａ〜１０２ｃは水平レール１１７ａ及び垂直レール１１７ｂ（図９参照）によって摺動自在に支持されており、揺れや傾きがなく安定した状態でスライド可能である。

ローラ１１０は板ばねによって支持されており、その上面が導線１８に対して弾性的に軽く接触し、該導線１８を安定させた状態でノズル１１２に供給する。ノズル１１２の上面には導線１８が通過する溝１１２ａ（図９参照）が設けられている。該溝１１２ａは、導線１８が導入される側の幅が広く、反対の導出側の幅が狭く設定されており、導線１８の導入がＸ方向でややずれている場合でも、確実に導入されて、正しい位置から導出されるように案内作用を奏する。また、溝１１２ａの導線１８の導入側端部及び導出側の端部は、それぞれ下方に向かって円弧形状に面取りされており、導線１８をスムーズに通過させることができる。なお、ノズル１１２はシリンダ１１４によって上昇しているときに導線１８に接触して挙動の安定及び案内作用を奏し、下降しているときには導線１８に対して非接触となる。なお、ここでいうノズル１１２は導線１８の案内作用を奏するものであればよく、狭義の筒形状体に限定されるものでない。

ボールねじ１０４は、ノズルユニット１０２ａ〜１０２ｃを移動させるために対応した送りねじ部１１８ａ、１１８ｂ、１１８ｃ（図４参照）を有する。送りねじ部１１８ａ及び１１８ｃは正方向のねじであり、送りねじ部１１８ｂは逆ねじとなっている。これにより、送り用モータ１０８を所定の正方向に回転させるときノズルユニット１０２ａ及び１０２ｃは矢印Ｘ１方向、ノズルユニット１０２ｂは矢印Ｘ２方向に移動し、送り用モータ１０８を逆方向に回転させるときにはノズルユニット１０２ａ及び１０２ｃは矢印Ｘ２方向、ノズルユニット１０２ｂは矢印Ｘ１方向に移動することになる。

送り用モータ１０８は、コントローラ５５の作用下に巻回モータ８８と同期的に回転し、ノズル１１２から供給される導線１８がそれぞれコア８０におけるコイルの形成部の幅で往復運動するように正逆方向に回転が切り替えられる。つまり、回転軸８２が１回転する間にノズル１１２は導線１８の線径と略等しい距離だけ移動し、導線１８がコイルの形成部の両端に達する度に移動方向が反転するように送り用モータ１０８が回転制御される。なお、プーリ機構１０６及び前記のプーリ機構８６には滑りを防止するためにタイミングベルトが用いられており、正確な同期が保たれる。

次に、このように構成されるドラム仮巻装置１０及び巻線装置５０を用いて複数のコア８０に導線１８を巻回してコイルを形成する巻線方法について図５〜図９を参照しながら説明する。

先ず、ステップＳ１において、ドラム仮巻装置１０により回転ドラム１２ａ〜１２ｃに導線１８を仮巻きする。具体的には、導線１８をノズル部２０を通して仮巻保持ピン２４ｇ及び仮巻保持ピン２４ｆに係合させ、モータ１６を正方向に回転させることにより回転ドラム１２ｃの側面に正方向に巻回させる。このとき、モータ３０をモータ１６に同期回転させてノズル部２０を移動させ、導線１８を仮巻保持ピン２４ｅの方向に向かって規定間隔で螺旋状に巻回させることになる。

導線１８が回転ドラム１２ｃにおける仮巻保持ピン２４ｅの位置まで巻回された後、仮巻保持ピン２４ｅ及び仮巻保持ピン２４ｄにより導線１８を所定の係合手段により係合・保持させる。さらに、モータ１６を逆方向に回転させることにより回転ドラム１２ｂの側面に逆方向に巻回させる。この場合も、モータ３０をモータ１６に同期回転させてノズル部２０を移動させ、導線１８を仮巻保持ピン２４ｃの方向に向かって規定間隔で螺旋状に巻回させる。導線１８が仮巻保持ピン２４ｃの位置まで巻回された後、仮巻保持ピン２４ｃ及び２４ｂで導線１８を係合・保持させ、導線１８を回転ドラム１２ａの側面に正方向に巻回させる。導線１８が仮巻保持ピン２４ａの位置まで巻回されたときにモータ１６及び３０を停止させ、導線１８をノズル部２０の近傍で切断するとともに、仮巻保持ピン２４ａに係合・保持させる。

このようにして、導線１８は回転ドラム１２ａ〜１２ｃに対して規定長さ毎に仮巻保持ピン２４ａ〜２４ｄで保持して巻回され、その巻回の向きは隣接するドラム同士で異なる向きに巻回される。また、回転ドラム１２ａ〜１２ｃに巻回された導線１８は、巻回の途中で切断されることなく連続して巻回されている。

次に、ステップＳ２において、回転ドラム１２ａ〜１２ｃを巻線装置５０の固定軸５８に装着する。この際、スペーサ２６を取り外し、装着された回転ドラム１２ａ〜１２ｃを固定軸５８に対して独立的に軸支させる。また、コイルが未形成のコア８０ａ〜８０ｃがセットされた回転軸８２を各巻回保持ピン８９ａ、８９ｂ、８９ｃが上向きとなる状態で、レバー９０の操作により支持部８４ａ、８４ｂに装着する。なお、固定軸５８は移動機構６４によって回転軸８２の上方に配置され、さらにノズル１１２は所定の下降位置に配置されている。

ステップＳ３において、仮巻保持ピン２４ａ〜２４ｇのうち回転ドラム１２ａ〜１２ｃに対して導線１８を反転させる向きが規定の向きである箇所から該導線１８を引き出す。この規定の向きである箇所とは、図４において、導線１８が下向きとなるように保持されている箇所であり、具体的には仮巻保持ピン２４ａ、２４ｄ及び２４ｅとして特定され、それぞれの導線１８は回転ドラム１２ａ〜１２ｃの各下面側から引き出される。

ステップＳ４において、回転ドラム１２ａ〜１２ｃから引き出された導線１８をコア８０ａ〜８０ｃの巻回保持ピン８９ａ〜８９ｃに移し替える（図６参照）。具体的には、仮巻保持ピン２４ａから引き出された導線１８を巻回保持ピン８９ａに保持・係合させ、仮巻保持ピン２４ｄ、２４ｅから引き出された導線１８を巻回保持ピン８９ｂ及び８９ｃに保持・係合させる。このとき、回転ドラム１２ａ〜１２ｃは、回転軸８２の上方で比較的近い位置に配置されていることから、導線１８を不必要に長く引き出すことなく簡便に移し替えが行われる。

ステップＳ５において、図７に示すように、移動機構６４の作用下に移動テーブル６２を規定位置まで後退させる。これにより、後退する移動距離に応じて導線１８がさらに引き出され、コア８０ａ、８０ｂ及び８０ｃから移動後の回転ドラム１２ａ、１２ｂ及び１２ｃとの間に横架される。また、後退時には張力調整モータ６０ａ、６０ｂ及び６０ｃを作用させることにより回転ドラム１２ａ、１２ｂ及び１２ｃに導線引出回転方向と逆方向のトルクを発生させて引き出された各導線１８に適度な張力を与えておき、弛みを防止する。この後、張力調整モータ６０ａ〜６０ｃに対する通電を継続し、導線１８に張力を与え続ける。

ステップＳ６において、図８に示すように、シリンダ１１４の作用下にノズル１１２上昇させ、各ローラ１１０の上面に導線１８を接触させるとともにノズル１１２の溝１１２ａに導線１８を挿通させる。このとき、導線１８はローラ１１０及びノズル１１２により緩い角度で曲げられる。

導線１８は回転ドラム１２ａ〜１２ｃの下側から引き出されていることから導線１８の延在距離が短くなり、安定的な供給が可能となるとともにノズル１１２を適切に当接させることができる。

ステップＳ７において、コア８０ａ〜８０ｃに対する導線１８の巻回処理を開始する。すなわち、図９に示すように、回転軸８２とコア８０ａ、８０ｂ及び８０ｃを回転させ、導線１８を回転ドラム１２ａ〜１２ｃから引き出しながらコア８０ａ〜８０ｃに同時に巻回させる。なお、巻回モータ８８の始動時には、所定速度となるまでは適度な一定の加速度で加速するように回転制御を行い、巻回開始時の導線１８の動きや張力を安定化させるとよい。

また、巻回処理時には送り用モータ１０８を巻回モータ８８に同期させながら正逆方向に回転し、ノズルユニット１０２ａ〜１０２ｃを矢印Ｘ１及びＸ２方向に往復運動させ、移動する各ノズル１１２により導線１８をコア８０ａ〜８０ｃの適切な巻回位置に案内する。導線１８は予めローラ１１０の上面に当接していることから、挙動が安定した状態でノズル１１２に挿入される。

なお、この巻回処理時には、回転ドラム１２ａ〜１２ｃは導線１８が引き出されることにより従動的に回転するが、導線１８を巻き取るコア８０ａ〜８０ｃが断面四角形状であることから回転ドラム１２ａ、１２ｂ及び１２ｃの回転速度は変動することになる。このように変動する回転速度に対しても、張力調整モータ６０ａ、６０ｂ、６０ｃに適度に通電しておくことにより導線１８の張力を一定に保つことができ、コア８０ａ〜８０ｃに対して隙間なく、且つ安定的に巻回を行うことができる。

さらに、回転ドラム１２ａ、１２ｂ及び１２ｃは固定軸５８にそれぞれ独立的に軸支されており、個別に張力調整モータ６０ａ、６０ｂ及び６０ｃに接続されている。したがって、コア８０ａ、８０ｂ及び８０ｃに対して巻き取られる導線１８は独立的に張力管理されることになり、個体差の影響等が排除されて適切な張力が維持される。

なお、ノズルユニット１０２ａ〜１０２ｃは、当初はコア８０ａ〜８０ｃの幅内で往復して導線１８を巻回してコイルの下層及び中層部を形成するが、巻回の終盤でコイルの上層部を形成する際には、ティースに組み付け後のステータからみた外径方向部（例えば、コア８０ａの矢印Ｘ１方向）のみを重複的に巻回するように往復する位置を調整する。このような導線１８の巻回は、送り用モータ１０８の正逆方向のそれぞれの回転数を適当に調整することによりノズル１１２が適切な位置に導線１８を案内することによりなされる。

ステップＳ８において巻終わり処理を行う。すなわち、回転ドラム１２ａ〜１２ｃに仮巻きされた導線１８がほとんど全て引き出された後、巻回モータ８８の回転速度を下げ又は一度停止させ、シリンダ１１４の作用下にノズル１１２を下降させる。さらに、巻回モータ８８を低速で回転させるとともに、移動機構６４の作用下に移動テーブル６２を前進させ、当初の位置（図６参照）に戻る。これにより、回転ドラム１２ａ〜１２ｃは、コア８０ａ〜８０ｃに接近し、仮巻きされた導線１８は、ほとんど全てがコア８０ａ〜８０ｃに巻回されることになり、導線１８の無駄がない。また、この場合も張力調整モータ６０ａ〜６０ｃにより導線１８の張力が一定に保たれ、弛みや緩みが防止される。

この後、巻回モータ８８、送り用モータ１０８及び張力調整モータ６０ａ、６０ｂ、６０ｃを停止させ、回転軸８２を支持部８４ａ、８４ｂから取り外し、コイルが形成されたコア８０ａ〜８０ｃを引き出す。また、回転ドラム１２ａ〜１２ｃは必要に応じてドラム仮巻装置１０に再装着する。

このように、巻線装置５０を用いることによりコア８０ａ〜８０ｃに形成されたコイルは、１本の導線１８を途中工程で切断することなく巻回されたものとなり、各コイル間が渡り線により接続された状態として形成される。したがって、回転電機のステータに組み付けた後の渡り線の接続処理が不要であり、組み立て工程が簡便化されるとともに電気抵抗の低減が図られる。また、渡り線の接続用の接続具が不要であり、ステータの合理化及び軽量化を図ることができる。さらに、各コア８０ａ〜８０ｃに対して導線１８は同時に巻回されることから、巻回処理に要する時間はコア８０ａ〜８０ｃの数に影響されず、短時間で行われる。

また、ノズル１１２によれば回転ドラム１２ａ〜１２ｃから導出される導線１８をコア８０ａ〜８０ｃに対して正確に案内することができ、整列性よく巻回することができる。

なお、上記の例では、３つのコア８０ａ、８０ｂ及び８０ｃについて３つの独立的な回転ドラム１２ａ、１２ｂ及び１２ｃを対応させて導線１８の張力を個別に調整可能な構成について示したが、個体差等の影響がほとんどないと想定される場合には、図１０に示すように、１つの回転ドラム２００を用いてもよい。この回転ドラム２００は、回転ドラム１２ａ〜１２ｃを１つの円筒体にまとめた形状であり、回転ドラム１２ａ〜１２ｃと同様に仮巻保持ピン２４ａ〜２４ｇが設けられている。また、端部には張力調整モータ６０ｃにより駆動されるギア２０２が設けられている。回転ドラム２００に対してトルクを与える手段としては張力調整モータ６０ｃだけで足りることから、張力調整モータ６０ａ及び６０ｂは、巻線装置５０から取り外しておくとよい。また、回転ドラム２００は、回転ドラム１２ａ、１２ｂ及び１２ｃと同様に、ドラム仮巻装置１０を用いることにより導線１８を仮巻きすることができる。

さらに、回転ドラム１２ａ、１２ｂ、１２ｃに代えて、図１１に示すような回転ドラム２０６を用いてもよい。この回転ドラム２０６は回転ドラム２００の表面に導線１８が配置される細く浅い螺旋溝２０８ａ、２０８ｂ、２０８ｃが設けられたものである。螺旋溝２０８ａ〜２０８ｃの螺旋の方向は導線１８が仮巻きされる向きに応じて設定されており、螺旋溝２０８ａ、２０８ｃが正方向、螺旋溝２０８ｂが逆方向である。

また、このような回転ドラム２０６は、図１２に示す巻線装置２２０に装着され、コア８０ａ〜８０ｃに対する導線１８の巻回に供せられる。巻線装置２２０では、さらに、コア８０ａ〜８０ｃを回転軸８２に対して摺動自在に保持しておくとともに、螺旋溝２０８ａ〜２０８ｃからの導線１８の導出位置に対応してコア８０ａ〜８０ｃを矢印Ｘ１、Ｘ２方向に移動させるコア送り機構２２２ａ、２２２ｂ、２２２ｃを有する。コア送り機構２２２ａ、２２２ｂ、２２２ｃは、それぞれ送り用モータ２２４と、該送り用モータ２２４により回転するボールねじ２２６と、該ボールねじ２２６に螺合して矢印Ｘ１、Ｘ２方向に移動するフォーク部２２８とを有する。フォーク部２２８はコア８０ａ〜８０ｃの両端側面に隙間なく接触する２本のアームを有しており、フォーク部２２８の移動にともなってコア８０ａ〜８０ｃが矢印Ｘ１、Ｘ２方向に移動可能となる。各送り用モータ２２４はコントローラ５５によって回転制御され、螺旋溝２０８ａ〜２０８ｃからのその時点の導線１８の導出位置に対応してコア８０ａ〜８０ｃを個別に適切な位置に設定する。

この巻線装置２２０では、導線１８は螺旋溝２０８ａ〜２０８ｃによって導出位置が正しく規定されていることから、前記巻線装置５０におけるノズルユニット１０２ａ〜１０２ｃ等を含む案内機構１００がなくても、導線１８を整列性よく巻回することができる。

なお、上記の説明では、３つのコア８０ａ〜８０ｃにコイルを形成する例について説明したが、導線１８を巻回するコアの数は４つ以上であってもよいことはもちろんである。この場合、回転ドラムについてもコアの数に応じて適度な長さに設定するとともに導線を巻回する。また、回転軸８２上の巻回保持ピン８９はコアの間について隔間毎に設けられ、仮巻保持ピン２４のうち回転ドラムに対して導線１８を反転させる向きが規定の向きである箇所から該導線１８を引き出して巻回保持ピン８９に移し替えるとよい。

さらに、上記の巻線方法では工程に応じてドラム仮巻装置１０と巻線装置５０とを用いて行う例について説明したが、例えば、ドラム仮巻装置１０のノズル移動機構２２等を巻線装置５０に設け、ステップＳ１の仮巻工程を巻線装置５０で行うようにしてもよい。

巻回保持ピン８９ａ〜８９ｃは、回転軸８２上に設けられるものでなくとも導線１８を保持できる機構であればよく、例えば、コア８０ａ〜８０ｃの一部を用いて保持させてもよい。

本発明に係る巻線装置及び巻線方法は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

ドラム仮巻装置の斜視図である。 本実施の形態に係る巻線装置の平面図である。 本実施の形態に係る巻線装置の側面図である。 本実施の形態に係る巻線装置の正面図である。 本実施の形態に係る巻線方法の手順を示すフローチャートである。 回転ドラムから引き出した導線をコアのピンに保持させた状態を示す模式側面図である。 回転ドラムを後退させた状態を示す模式側面図である。 ノズルを上昇させた状態を示す模式側面図である。 巻回処理時における回転軸、コア、ノズル及びノズルユニット等の斜視図である。 １つの回転ドラムを用いる巻線装置の平面図である。 螺旋溝が設けられた回転ドラムの斜視図である。 螺旋溝が設けられた回転ドラムを用いる巻線装置の平面図である。

符号の説明

１０…ドラム仮巻装置
１２ａ〜１２ｃ、２００、２０６…回転ドラム
１８…導線
２４ａ〜２４ｇ…仮巻保持ピン（第１導線保持部）
５０、２２０…巻線装置 ６０ａ〜６０ｃ…張力調整モータ
６２…移動テーブル ６４…移動機構
７６…移動用モータ ８０ａ〜８０ｃ…コア
８２…回転軸 ８８…巻回モータ
８９、８９ａ〜８９ｃ…巻回保持ピン（第２導線保持部）
１００…案内機構 １０２ａ〜１０２ｃ…ノズルユニット１０８、２２４…送り用モータ １１０…ローラ
１１２…ノズル １１２ａ…溝
２０８ａ〜２０８ｃ…螺旋溝

Claims (4)

1. 導線を規定長さ毎に異なる向きに予め連続して仮巻きする回転ドラムと、
   前記回転ドラム上で前記導線の巻回向きが反転する箇所毎に前記導線を保持する第１導線保持部と、
   導線を巻回するために回転軸に挿入、配列された複数のコアと、
   前記回転軸上で前記コアの間について隔間毎に設けられ、導線を保持可能な第２導線保持部と、
   前記回転軸を回転させる回転手段と、
   を有し、
   前記第１導線保持部のうち、前記回転ドラムに対して導線を反転させる向きが規定の向きである箇所から該導線を引き出して前記第２導線保持部に移し替えた後、前記回転手段により前記回転軸を回転させ、前記回転ドラムに仮巻きされた導線を複数の前記コアに同時に巻き取り、それぞれコイルを形成することを特徴とする巻線装置。
2. 請求項１記載の巻線装置において、
   前記コアと前記回転ドラムとの間で前記コアの夫々に対応して設けられ、前記回転手段に同期して前記回転軸の延在方向と平行に変位し、前記導線を案内するノズルを有することを特徴とする巻線装置。
3. 請求項１記載の巻線装置において、
   前記回転ドラムは、表面に前記導線が配置される螺旋溝を備え、
   前記回転手段に同期して前記回転ドラムを前記回転軸の延在方向と平行に変位させ、導出される導線を前記螺旋溝に基づいて案内するドラム変位手段を有することを特徴とする巻線装置。
4. 導線を規定長さ毎に前記回転ドラム上の第１導線保持部で保持させて異なる向きに反転させながら連続して巻回する工程と、
   前記第１導線保持部のうち、前記回転ドラムに対して導線を反転させる向きが規定の向きである箇所から該導線を引き出す工程と、
   導線を巻回するために回転軸に挿入、配列された複数のコアの間について隔間毎に設けられた第２導線保持部に対して、回転ドラムから引き出された導線を移し替える工程と、
   回転手段により前記回転軸を回転させ、前記回転ドラムに仮巻きされた導線を複数の前記コアに同時に巻き取り、それぞれコイルを形成する工程と、
   を有することを特徴とする巻線方法。

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