JP2009033887A - 巻線装置 - Google Patents

Abstract

【課題】巻芯に線材を巻き付けてコイルを形成する巻線装置において、線材の多様な巻き付け方を可能とする。
【解決手段】巻芯に線材を巻き付けてコイルを形成する巻線装置であって、前記巻芯を着脱自在に固定して回転させる回転手段と、前記線材を前記巻芯に供給するプーリと、前記プーリを前記巻芯の軸線方向に移動させる第１移動手段と、前記プーリを前記巻芯の軸直角方向に移動させ、前記プーリと前記巻芯との軸直交方向の距離を調整可能としている第２移動手段と、を備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は巻線装置に関し、巻芯に線材を巻き付けてコイルを形成する巻線装置において、線材の捩れを防止すると共に、複数の線材を同時に巻芯に巻き付け且つ層状に整列巻きが出来るようにするものである。

従来、この種の巻線装置として、特許第３１４０７２９号公報（特許文献１）の巻線装置が提供されている。該巻線装置は、図１１に示すように、複数のノズル１から繰り出される複数の線材２を軸周りで回転する巻芯３の外周に巻きつけるもので、略平行に設けられた複数のノズル１を保持するノズル保持部４を回転させることにより、巻芯３の軸方向に対して線材２の径と等しい幅ずつずれた状態で線材２を巻き付けて、巻芯３に線材２を整列巻き出来る構成とされている。

特許第３１４０７２９号公報

前記特許文献１の巻線装置では、複数のノズルをノズル保持部に保持しているため、これらノズルから供給される複数の線材は常に同一ピッチで平行に巻芯に供給されているため、複数の線材２を隣同士として巻芯３の軸線方向に同時に巻き付けることはできる。しかしながら、複数の線材間のピッチを変えたり、上下方向に変位させることができず、よって、線材を層状に巻き付ける場合、層上がり時に１本の線材を下層、他方の線材を上層とする場合や、上下層で１本飛ばして斜めに２本同時に巻いていく場合には、前記巻線装置では対応することができない。
また、線材として断面正六角線や断面平角線などの異形線を用いた場合、線材の形状に応じて線材間の供給ピッチを変える必要があるため、ノズル保持手段にノズルを一定ピッチで保持している特許文献１の巻線装置では対応できない。

また、線材供給用のノズル１を保持するノズル保持部４が回転するため、線材２がノズル１の回転に応じて捩れる問題がある。このように、線材が捩れて巻芯３に供給され、巻芯３に捩れた状態で巻き付けられ、所謂巻太りが生じると、コイルの占積率が低下する。
前記コイルの占積率とはコイル配置空間の断面における線材面積の比率を指す。
さらに、ノズル保持部４を回転させることによって、ノズル保持部４に設けられたノズル１内に挿通している線材２がノズル１の内周面と接触して、線材２の絶縁皮膜に損傷が生じやすい問題もある。

コイルの占有率を高めるためには、線材を巻芯に整列巻きで層状に巻き付けることが好ましいが、其の際、前記層上がりの際や上下層で１本飛ばして斜めに２本同時に巻くことが必要となる場合が多い。また、線材として、丸電線ではなく、六角形や四角形等の異形の線材を用いると層間の隙間を低減してコイルの占有率をより高めることができる。

コイルがステータコアに巻き付けられるモータにおいて、コイルの占有率が低下するとモータ特性が低下するため、コイルを形成する巻線装置の改良が強く要望されている。
ロータの外周に配置されるステータは、巻き線のしやすさ等の理由から、リング状のステータを所定角度に分割した分割ステータとされ、該分割ステータを環状に配置して締結して構成される場合が多い。よって、分割ステータの場合、線材が巻き付けられる巻芯は分割ステータコアとなり、該分割ステータコアのティース部の外周面で、外周側のバックヨーク部と内周側の鍔部とからなる軸線方向両側の両側壁に囲まれた環状凹部（スロット部）に線材が整列巻きされることとなる。
該分割ステータコアのスロット部に線材を整列巻する際、軸線方向の先端の両側壁の位置で、２本の同時に巻き付けている線材のうち、一方の線材が下層、他方の線材が上層となる場合が多々あり、かつ、上下層で１本飛ばして斜めに２本同時に巻く必要もある。
さらに、前記分割ステータのコイルを形成する線材としては、従来は丸電線が用いられているが、丸線を用いて整列巻きすると隣接する線材間に隙間が生じ、コイルの占積率が低くなりモータ特性を低下させるため、断面形状が正六角形または四角形の異形の線材を用いることが好ましい。

本発明は、前記した点に鑑みてなされたものであり、巻芯に線材を巻き付けてコイルを形成する巻線装置において、同時に複数本の線材を巻芯に巻き付けながら上下層に分けて巻き付けができる等の多様や整列巻きが可能で、かつ、供給する線材の捩れを防止して巻太りによるコイルの占有率の低下を抑制し、特に、分割ステータのコイルの形成に有効な
巻線装置を提供することを課題としている。

前記課題を解決するために、本発明は、巻芯に線材を巻き付けてコイルを形成する巻線装置であって、
前記巻芯を着脱自在に固定して回転させる回転手段と、
前記線材を前記巻芯に供給するプーリと、
前記プーリを前記巻芯の軸線方向に移動させる第１移動手段と、
前記プーリを前記巻芯の軸直角方向に移動させ、前記プーリと前記巻芯との軸直交方向の距離を調整可能としている第２移動手段と、
を備えていることを特徴とする巻線装置を提供している。

本発明の巻線装置は、前記したように、ノズルを通して線材を巻芯へ供給するのではなく、プーリを通して線材を巻芯へ供給し、該プーリを巻芯の軸線方向に移動させて線材を巻き付け、あるいは巻芯を軸線方向へ移動させながら回転して線材を巻芯に軸線方向に連続的に巻き付け、軸線方向の一端まで巻き付け後に上層へと巻き付け位置を変えて逆方向の軸線方向に巻き付けていく。
前述したように、プーリを巻芯の軸線方向に移動させて線材を巻き付けていくことで、線材の向きを一定に保ちながら、プーリから巻芯に線材を供給することができるため、線材に捩れを発生させず、コイルの巻き太りを防止することができると共に、スムーズに層状巻きすることができる。

なお、巻芯を回転しながら且つ軸線方向に移動させても良いが、この場合、巻芯の支持機構が複雑となると共に、プーリの支持材を軸線方向に移動させることで、プーリが複数の場合のプーリのピッチ間調整が可能となる点で、プーリを軸線方向に移動させる方が好ましい。

本発明の巻線装置は、特に、線材を同時に２本等の複数本巻き付ける場合に好適に用いられるものであり、その場合には、前記プーリを複数個設け、複数のプーリを個別に軸直角方向に移動可とし、且つ、軸線方向のピッチを調整可能としている。

具体的には、それぞれ線材を前記巻芯に供給する複数の前記プーリを備え、各プーリを夫々ガイドアームに取り付け、これらガイドアームを前記第１移動手段を構成する駆動手段により前記軸線方向に移動されるシャフトに取り付け、
前記各ガイドアームに、前記第２移動手段を構成するガイド溝を前記軸直角方向に設け、前記プーリの主軸を回転自在に支持したプーリ取付材を前記ガイド溝内に夫々摺動自在に支持し、複数のプーリ取付材を個別に移動可とし、
前記ガイドアームの軸方向の移動で前記複数の線材を前記巻芯に軸方向に同時に並列に巻き付けていくと共に、軸線方向の巻付端に前記線材が位置すると層上がりをして層状に巻き付ける構成としている。

前記構成のように、複数のプーリを個別に軸直角方向に移動可能で、かつ、軸線方向のプーリ間のピッチも調整可能とすると、巻芯へ供給する複数の線材を個別に巻付位置を制御することができる。よって、層間で斜め位置に巻き付けて整列巻きしたり、巻端位置で２本の線材を上下層に分けて同時巻き付けや等、多様な巻き付け方をすることができる。
また、プーリを個別に第２移動手段で軸直交方向に移動させることで、プーリから巻芯へと供給する線材の屈曲角度を同じとすることができる。よって、複数のプーリの場合でもプーリと線材との接触長さ、張力を同じにすることができるため、コイルを形成した際の隙間の発生を防止することができると共に、線材の太さや硬度に応じて逆反り具合を変えることができる。

前記１つのプーリを支持する前記ガイドアームは前記シャフトに固定すると共に他のプーリのガイドアームにシャフトに移動自在に設け、複数のプーリから供給する線材のピッチを調節可としていることが好ましい。
前記シャフトはプーリをガイドアームを介してプーリを支持し、軸線方向に移動するシャフトでも良いが、巻芯側を軸線方向に移動させる場合には、プーリをガイドアームを介して支持するシャフトは固定シャフトでよい。

また、前記各ガイドアームで支持する前記プーリ取付材の長さを変えて、前記ガイドアーム間のピッチ調節時に軸線方向における複数のプーリの配列を変更可能としていることが好ましい。
このように、プーリの配列を変えると巻芯に巻き付けられる線材の配列を変えることができ、例えば、巻付端で１本が下層、他の１本が上層に位置させて巻き付けた場合に、上層位置で下層の線材の配列順序と逆にすると線材に捩れを発生させずに巻き付けていくことができる。

また、本発明では、前記第２移動手段により前記プーリを前記巻芯に対して偏心した位置に配置し、前記巻芯への巻き付け方向と逆方向に線材をプーリに沿わせ、前記巻芯へ線材を屈曲させて供給している。
また、前記複数のプーリは前記ガイドアームに上下高さを変えて支持し、かつ、前記第２移動手段により前記各プーリと巻芯までの距離を変え、前記各プーリから巻芯へ供給される線材の屈曲角度を同一としている。
このように、線材を逆反りさせて巻芯へ供給しているため、巻芯に線材が巻き付く際にも、巻芯から線材が浮き上がらず、線材間の隙間をなくすことができるため、巻き太りを防止することができる。

前記プーリに供給する線材の張力を調整するバックテンション手段を設け、プーリから巻芯へ供給する線材に同一の張力を負荷して、巻芯に巻き付けて線材が浮き上ったり、巻き太りを防止できる。

前記線材は断面円形、断面正六角形、または断面扁平六角形とし、
前記プーリに、前記線材の形状に対応した線材嵌合溝を設けている。
このようにプーリに線材に沿った線材嵌合溝を設けることで、線材の向きを一定に保つことができると共に、線材の角部に応力が集中せず、絶縁皮膜の損傷を防止することができる。
特に、断面正六角形、断面扁平六角形、断面四角形等の線材を用いて整列巻きで巻き付けると隙間なく整列巻きすることができるため、コイルの占積率を向上させることができる。

前記巻芯は断面矩形状で、前記線材の巻層の移動は巻芯の特定の隅部または特定の一面でなされるように前記第２移動手段を制御している。
前述したように、巻層の移動を特定の一面で行うことで、下層の線材間の隙間に上層の線材を正確に配線して整列巻きすることができ、層間における線材隙間を減少させてコイルの占積率を向上させることができる。

前記巻芯は、ステータを構成する分割ステータのコアからなり、前記回転手段で前記コアを支持して回転させて、該コアの断面矩形状のティース部に前記線材を巻き付け、該線材で巻き付けたコイルを形成している。
本発明の巻線装置により、前記モータの分割ステータのコアに線材を巻き付けてコイルを形成すると、断面六角形等の異形電線を正確に整列巻きすることができ、コイルの占有率を高めることができ、モータ特性を向上させることができると共に、絶縁信頼性の高いモータを作製することができる。

前述したように、本発明によれば、プーリを巻芯の軸線方向に移動させて線材を巻き付けていくことで、線材の向きを一定に保ちながら、プーリから巻芯に線材を供給することができるため、線材に捩れを発生させず、コイルの巻き太りを防止することができると共に、スムーズに層状巻きすることができる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１乃至図７に本発明の巻線装置の第１実施形態を示す。
本実施形態の巻線装置は、図１に示すモータの分割ステータ５０のステータコア５１（以下、コア５１と略称する）に２本の線材６０（６１、６２）を同時に巻き付けてコイル５２を形成している。即ち、分割ステータコアを巻芯としている。

まず、コイル５２が形成される分割ステータ５０を図１により説明する。
前記コア５１は、断面矩形状のティース部５１ａと、該ティース部５１ａの軸線方向の両端にバックヨーク部５１ｂと鍔部５１ｃが突設し、ティース部５１ａの外周面とバックヨーク部５１ｂと鍔部５１ｃに囲まれた環状凹部がコイル形成用のスロット部５５となり、該スロット部５５の表面を絶縁樹脂カバー５３で被覆している。
コイル５２を形成する線材６１、６２は、本実施形態では断面正六角形状の六角線としており、前記絶縁樹脂カバー５３には断面三角形状の線材嵌合溝５３ａを設けている。
なお、線材６０の形状は特に限定されないが、整列巻時に上下層間での隙間を発生させない断面矩形の異形状が好ましい。
前記線材６１、６２は同時に巻き付けて整列巻きしており、ティース部５１ａの一面を線材のトラバース面５１ｄとし、該トラバース面５１ｄで線材６０を上層列へと移行させている。なお、矩形状のティース部５１ａの一隅部でトラバースさせてもよい。
前記コイル５２を備えた分割ステータ５０を円環状に順次配置して締結して一体化している。

図２〜図６に前記コア５１に２本の線材６１、６２を同時に巻き付けて、コイル５２を形成する巻線装置１０を示す。

全体構成を概略的に示す図２の平面図において、Ａはコア５１を着脱自在に固定して回転させる回転手段、Ｂは線材６０（６１、６２）を夫々コア５１へと供給する第１プーリ３１、第２プーリ３２からなる線材供給手段Ｃは第１、第２プーリ３１、３２は回転手段Ａに固定されたコア５１の軸線方向Ｘへ移動させるシャフト４１を含む第１移動手段、Ｄは第１、第２プーリ３１、３２を軸線方向Ｘと直交する軸直角方向Ｙへ移動可とする第２移動手段である。

前記回転手段Ａは、図２に示すように、コア５１を保持して回転させるセットブロック２０を備え、該セットブロック２０をセットホルダ２１で保持し、該セットホルダ２１から突出させた回転主軸２２を背面支持フレーム１１に回転自在支持したスプロケット２３に連結している。該スプロケット２３はモータ２６で回転駆動されるスプロケット２４によりベルト２５を介して回転している。回転主軸２２の回転で、セットブロック２０に着脱自在に固定するコア５１を軸線Ｌを中心として回転させる構成としている。

前記セットブロック２０は、図３（Ａ）に示すように左右両側にコア狭持片２１ａ、２１ｂを備え、該コア狭持片２１ａと２１ｂとでコア５１のバックヨーク部５１ｂの周方向の両端を狭持している。一方のコア狭持片２１ｂはセットブロック２０から突設すると共に、他方のコア狭持片２１ａをネジ２８で固定し、該コア狭持片２１ａによる締結でコア５１のバックヨーク部５１ｂを着脱自在にセットブロック２０に狭持固定している。

前記第１、第２プーリ３１、３２は、図２〜図４に示すように、略Ｌ形状とした第１プーリ取付板３３、第２プーリ取付板３４の垂直部３３ａ、３４ａの先端に回転自在に軸支している。該第１、第２プーリ取付板３３、３４の水平部３３ｂ、３４ｂにガイドローラ３５、３６を取り付けている。
前記第１、第２プーリ取付板３３、３４の水平部３３ｂ、３４ｂの長さを変えて、第１プーリ取付板３３は第２プーリ取付板３４より大としている。

前記第１、第２プーリ取付板３３、３４の水平部３３ｂ、３４ｂは夫々第１、第２ガイドアーム４６、４７の上面に載置し、該第１、第２ガイドアーム４６、４７に設けたガイド溝４６ａ、４７ａ内に前記ガイドローラ３５、３６を移動自在に挿入して、該第１、第２ガイドアーム４６、４７で第１、第２プーリ取付板３３、３４を支持している。

前記第１、第２ガイドアーム４６、４７は、前記セットブロック２０で支持されるコア５１の軸線方向Ｘに配置したシャフト４１に対して軸直角方向Ｙに突出させて、軸線方向Ｘに並列に取り付けている。この状態で、第１、第２ガイドアーム４６、４７のガイド溝４６ａ、４７ａは軸直角方向Ｙに延在し、第１、第２プーリ取付板３３、３４に固定した第１、第２プーリ３１、３２は軸直角方向Ｙに移動自在としている。

前記第１ガイドアーム４６と第２ガイドアーム４７とは、図２（Ａ）（Ｂ）に示すように、第２ガイドアーム４７をシャフト４１の先端側（Ｘ１側）とし、第１ガイドアーム４６は奥側（Ｘ２側）として配列している。
しかしながら、前記のように、第１プーリ取付板３３の軸線方向Ｘに突出する水平部３３ｂの長さを第２プーリ取付板３４の長さよりも大とするため、第１プーリ取付板３３に取り付けた第１プーリ３１を第２プーリ３２よりも図中先端側のＸ１側とし、第１、第２ガイドアーム４６、４７の配列順序と第１、第２プーリ３１、３２の配列順序を軸線方向Ｘで逆としている。
なお、後述する第１プーリ取付板３３を支持する第１ガイドアーム４６をＸ２方向に移動させると、図２（Ｃ）に示すように、第２プーリ３２をＸ１側、第１プーリ３１をＸ２側として軸線方向Ｘの配列順序を入れ替え可能としている。

前記軸線方向Ｘに並列している第１、第２ガイドアーム４６、４７は図３の正面図に示すように、第１ガイドアーム４６を上方、第２ガイドアーム４７は下方として上下方向Ｚに段差をあけて配置してシャフト４１に取り付けている。

前記第１、第２ガイドアーム４６、４７は、それぞれコア配置側の一側部に前記ガイド溝４６ａ、４７ａを設け、他側部に穿設した取付穴に前記シャフト４１を貫通している。該シャフト４１の先端を第２ガイドアーム４７にネジ止めで固定している一方、第１ガイドアーム４６はシャフト４１に対して移動可能として、後述する如く第１プーリ３１と第２プーリ３２との軸線方向Ｘのピッチをピッチ調節手段Ｅで調節可能としている。

前記シャフト４１の他端は駆動源４２により軸線方向Ｘの往復移動を自動制御し、該シャフト４１の移動に第１、第２ガイドアーム４６、４７、第１、第２プーリ取付板３３、３４を連動させ、第１、第２プーリ３１、３２を軸線方向Ｘへ移動している。
前記シャフト４１を軸線方向Ｘへ往復移動させる駆動源４２はモータで回転駆動されるネジ筒にシャフト４１の外周面に形成したネジを螺嵌し、ネジ筒の回転でシャフトを移動させる構成としているが、特に限定されない。また、シャフト４１をＸ方向に往復移動させる代わりに、前記コア５１を固定するセットブロック２０を軸線方向Ｘに往復移動させてもよい。

前記第１、第２プーリ３１、３２の外周面には、図４（Ｂ）に示すように、両側の誘い込みテーパ部３１ｂ、３２ｂの間の中央部に、断面正六角形の線材６０（６１、６２）の形状に沿わせた断面五角形状の線材嵌合溝３１ａ、３２ａを設けている。

前記第１、第２プーリ３１、３２の軸線方向Ｘのピッチ調整機構Ｅは、前記第２ガイドアーム４７にピッチ調整シャフト４８を回転自在に貫通し、該ピッチ調整シャフト４８の一端に回転操作ノブ４８ａを取り付けると共に、他端側をスベリネジ筒４９と螺嵌し、該スベリネジ筒４９を第１ガイドアーム４６と固定している。
よって、回転操作ノブ４８ａを回転すると、ピッチ調整シャフト４８が回転してスベリネジ筒４９が軸線方向Ｘ１またはＸ２へ移動し、該スベリネジ筒４９と連結した第１ガイドアーム４６を軸線方向Ｘ１またはＸ２へ移動している。
このように、回転操作ノブ４８ａを正逆方向へ回転することで、第１ガイドアーム４６を第２ガイドアーム４７に近接離反させ、その間のピッチを調整している。
なお、前記ピッチ調整機構Ｅは回転操作ノブ４８ａの回転操作によらずに、自動制御で行ってもよい。

前記第１、第２ガイドアーム４６、４７のガイド溝４６ａ、４７ａ内に第１、第２プーリ取付板３３、３４のガイドローラ３５、３６をＹ方向に移動させる第２移動手段として、第１、第２プーリ取付板３３、３４に伝動材３７、３８を取り付け、これら伝動材３７、３８を駆動源３９Ａ、３９ＢによってＹ方向へ自動制御で往復移動させている。

前記第１、第２プーリ３１、３２へ供給する線材６１、６２は、図５の概略正面図に示すように、ボビン６８より繰り出す線材６１、６２をバックテンション装置６５、６６を通して張力を調整して第１、第２プーリ３１、３２へと供給している

前記構成からなる巻線装置１０において、巻芯となる分割ステータのコア５１は図２、３に示すように、略垂直方向に配置したセットブロック２０に対して、軸線方向Ｘを水平方向として固定される。該コア５１に対して、図３に示すように左側の下方に第１、第２プーリ３１、３２を支持する第１、第２ガイドアーム４６、４７が配置されている。
即ち、コア５１の中心軸線Ｌに対して第１、第２プーリ３１、３２の中心Ｌ２、Ｌ３は下方の偏心した位置にある。

前記第１、第２プーリ３１、３２に対して、図５に示すように、線材６１、６２を反時計回り方向の巻き付け方向Ｒ１で巻き付けて、コア５１へと屈曲させて供給し、コア５１に前記巻き付け方向Ｒ１と逆方向の時計回り方向の巻き付け方向Ｒ２で巻き付けている。
このように、第１、第２プーリ３１、３２に対する線材６１、６２の巻き付け方向Ｒ１とコア５１での巻き付け方向Ｒ２とを逆とし、第１、第２プーリ３１、３２で所謂逆反りさせ、該第１、第２プーリ３１、３２から角度αで屈曲させてコア５１へと供給することで、線材６１、６２の巻太りを防止している。

次に、コア５１に２本の線材６０（６１、６２）を整列巻きしていく工程について説明する。

まず、コア５１をセットブロック２０のコア狭持片２１ａ、２１ｂで狭持固定する。
ついで、図６（Ａ）に示すように、バックヨーク側巻付端５２Ａから第２プーリ３２の線材６２、第１プーリ３１の線材６１の順で絶縁樹脂カバー５３の嵌合溝５３ａに沿わせて線材６１、６２を巻き付ける。
このとき、駆動源３９Ａ、３９Ｂでプーリ取付板３３、３４をＹ方向に移動させ、第１プーリ３１、第２プーリ３２で屈曲する線材６１、６２の角度α（図５参照）が同一となるように、第１プーリ３１と第２プーリ３２のＹ方向位置を調節する。
このとき、図２（Ａ）（Ｂ）に示すように、第１プーリ３１は第２プーリ３２よりもコア５１のＸ１側に位置し、図６（Ａ）に示すように、バックヨーク側巻付端５２Ａでは線材６２がＸ２側、線材６１がＸ１側に並設する。

ついで、コア５１を固定したセットブロック２０を駆動源２６で回転させると共に、シャフト４１をコア５１の鍔部５１ｃ側（Ｘ１）方向へと移動させ、第１、第２ガイドアーム４６、４７を介して第１、第２プーリ３１、３２を軸線方向のＸ１に移動させ、線材６２、６１を並列状態を保持しながらバックヨーク側の巻付端５２Ａから鍔部側の巻付端５２Ｂに向けて同時に巻き付けていく。その際、２本一組の巻列の軸線方向Ｘの移動はコア５１の前記トラバース面５１ｄで行っている。

本実施形態で形成するコイル５２の最下層の１層目５２ａでは線材は奇数となっている。このため、図６（Ｂ）（Ｃ）に示すように、鍔部側の巻付端５２Ｂまで巻き付けていくと、最後に１層目に巻き付ける線材６２ａと２層目に層上がりする線材６１ｂとになる。
この時点で、第２層目に巻き付ける線材６１ａの第１プーリ３１をＸ方向に移動させ、線材６２ａの第２プーリ３２と上下方向の位置を揃え、第１プーリ３１からの線材６１ｂと第２プーリ３２からの線材６２ａの軸線方向Ｘの位置を同一とし、第１層目の線材６２ａと第２層目の線材６１ｂとを、鍔部側の巻付端５２Ｂの下層の第１層目５２ａと上層の第２層目５２ｂに同時に層状に巻き付ける。

ついで、第２層目５２ｂにおいて、第１プーリ３１をＸ２方向へ移動させ、第１プーリ３１と第２プーリ３２とのＸ方向の配列順序を第１層目とは逆とし軸線方向に並列させる。
この状態で、シャフト４２を鍔部５１ｃ側からバックヨーク５１ｂ側へとＸ２方向に復路移動させ、第１、第２プーリ３１、３２から供給する線材６１、６２とを並列に巻き付けていく。其の際、第１層目５２ａの線材６１ａ、６２ａの間に第２層目５２ｂの線材６１ｂ、６２ｂを巻き付けて整列巻きとなるようにシャフト４１の移動を制御している。

第２層目のバックヨーク５１ｂ側の巻付端５２Ａにおいて、並列巻きした２本の線材６１、６２を同時に第３層目に層上がりする時は、そのまま、第３層目で並列に巻き付けている。
一方、第１層目の巻き付け端と同様に２本の線材６１、６２を上下層に分けて巻き付ける必要がある場合は、前記第１層目の巻き付け端側と同様な処理をする。

これを繰り返して、軸線方向Ｘ１、Ｘ２の往復を繰り返し、かつ、バックヨーク部５１ｂの巻付端５２Ａと鍔部５１ｃ側の巻付端５２Ｂで層上がり行い、図７に示すように最上層まで線材６１、６２を巻き付けてコイル５２を形成する。
また、層を重ねていくにつれて、コア５１と第１、第２プーリ３１、３２との距離を離反させていき、第１、第２プーリ３１、３２での線材６０の屈曲角度αを同じにしながら、コア５１に層状に巻き付けていってもよい。

図８に線材６０の巻き付け方の第１変形例を示す。
該巻き付け方は、線材６１ｂ、６２ｂを上層５２ｄと下層５２ｃとの斜め方向に巻き付けている。
この場合、前記ピッチ調整機構Ｅで、第１プーリ３１と第２プーリ３２とＸ方向の位置をずらせて配置することで、前記上下層５２ｃ、５２ｄの線材６１、６２をコア５１に同時に巻き付けることで、前記斜め方向の巻き付け方ができる。

図９に線材６０の巻き付け方の第２変形例を示す。
該巻き付け方は、第１変形例と同様に、線材６１ｃ、６２ｃを上層５２ｄと下層５２ｃとの斜め方向に巻き付けているが、上層５２ｄと隣接する下層５２ｃの線材ではなく、１本分離れて位置する上層５２ｄと下層５２ｃの線材６１ｃ、６２ｃを同時に巻き付けている。
この場合も、第１プーリ３１と第２プーリ３２のＸ方向の位置をずらせることで対応することができる。

前記構成からなる第１実施形態の巻線装置１０では、線材供給手段として各線材６１、６２を夫々ガイドしてコア５１へと供給する第１、第２プーリ３１、３２を用い、これら第１、第２プーリ３１、３２を軸線方向Ｘのプーリ間のピッチも調節自在としている。
このように、線材６１、６２をコア５１へ供給する第１、第２プーリ３１、３２の軸線方向Ｘ、軸直角方向Ｙへの移動を独立して行えるため、軸線方向Ｘに並列に同時に巻き付けることができ、スムーズに層状巻きができる。さらに、第１、第２プーリ３１、３２を独立してＹ方向に移動できるため上下層に巻き付ける線材６１、６２の角度αを同じにして反り量を同じにすることができると共に、前記第１変形例および第２変形例に示す多様な巻き付けを行うことができる。

また、前記のように、コア５１の軸線方向Ｘで第１、第２プーリ３１、３２の並列順序を逆とできるため、線材６１、６２を巻付端５２Ａ、５２Ｂまで巻き付けた後、層を上げる際にも、線材６１、６２を捻ることなく線材６１、６２をコア５１に巻き付けることができる。

また、線材６１、６２を第１、第２プーリ３１、３２で逆反りさせてコア５１へ供給しているため、コア５１に線材６１、６２が巻き付く際に、コア５１から線材６１、６２が浮き上がらず、線材６１、６２間の隙間をなくすことができるため、巻き太りを防止することができる。
さらに、第１、第２プーリ３１、３２を個別に軸直交方向Ｙに移動させることでると共に、第１、第２プーリ３１、３２を上下方向に段差をあけて配置しているため、第１、第２プーリ３１、３２からコア５１へと供給する線材６１、６２の屈曲角度αを同じとすることができる。よって、各第１、第２プーリ３１、３２と線材６１、６２との接触長さを同じにすることで張力を同じにすることができ、コイル５２を形成した際の隙間の発生を防止することができると共に、線材６１、６２の太さや硬度に応じて逆反り具合を変えることができる。

さらに、第１、第２プーリ３１、３２に線材６１、６２に沿った線材嵌合溝３１ａ、３２ａを設けているため、線材６１、６２の向きを一定に保つことができ、線材６１、６２の捩れ発生を防止することができると共に、線材６０の角部に応力が集中せず、絶縁皮膜の損傷を防止することができる。

図１０に本発明の巻線装置の第２実施形態を示す。
本実施形態２の巻線装置１００は、プーリを第１プーリ３１のみとして線材６１を１本としコア５１に整列巻きしている。
また、線材６１を平角線としており、よって、第１プーリ３１の線材嵌合溝３１ａは断面矩形状としている。
他の構成は前記第１実施形態と同様であり、第１プーリ３１をプーリ取付板、ガイドアームを介してシャフトに取り付け、該シャフトの軸線方向の移動でコアに線材６１を軸線方向に巻き付け、巻付端の層上がり時には、第１プーリ３１をＸ方向に移動させて、コア５１と第１プーリ３１との距離を離反させて線材６１を層状に巻き付けている。
前記構成とすると、線材６１が平角線の場合にも、線材６１を捩ることなくコア５１に整列巻きしていくことできる。

なお、本発明の巻線装置はモータの分割ステータにコイルを形成する場合に限らず、他の用途のコイル形成にも好適に用いることができる。
本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の特許請求の範囲内の種々の形態が含まれるものである。

本発明の巻線装置で形成するコイルを備えた分割ステータの斜視図である。 （Ａ）は第１実施形態の巻線装置を示す平面図、（Ｂ）は（Ａ）の要部拡大図、（Ｃ）は動作説明図である。 （Ａ）は第１実施形態の巻線装置の正面図、（Ｂ）は（Ａ）の要部拡大図である。 （Ａ）はプーリとプーリ取付材の断面図、（Ｂ）はプーリの断面図である。 プーリへの線材の供給部分を示す概略図である。 （Ａ）〜（Ｃ）はコアへの配線の巻き付け状況を示す図面である。 コイルが形成された分割ステータの断面図である。 コアへの線材の巻き付け方の第１変形例を示す断面図である。 コアへの線材の巻き付け方の第２変形例を示す断面図である。 （Ａ）は本発明の第２実施形態の巻線装置を示す正面図、（Ｂ）は該巻線装置のプーリを示す断面図である。 従来例を示す図である。

符号の説明

１０ 巻線装置
２０ セットブロック
３１ 第１プーリ
３１ａ 第１線材嵌合溝
３２ 第２プーリ
３２ａ 第２線材嵌合溝
３３ 第１プーリ取付材
３４ 第２プーリ取付材
４１ シャフト
４６ 第１ガイドアーム
４６ａ ガイド溝
４７ 第２ガイドアーム
４７ａ ガイド溝
５０ 分割ステータ
５１ コア（巻芯）
５１ａ ティース部
５２ コイル
６０（６１、６２） 線材

Claims (10)

1. 巻芯に線材を巻き付けてコイルを形成する巻線装置であって、
   前記巻芯を着脱自在に固定して回転させる回転手段と、
   前記線材を前記巻芯に供給するプーリと、
   前記プーリを前記巻芯の軸線方向に移動させる第１移動手段と、
   前記プーリを前記巻芯の軸直角方向に移動させ、前記プーリと前記巻芯との軸直交方向の距離を調整可能としている第２移動手段と、
   を備えていることを特徴とする巻線装置。
2. それぞれ線材を前記巻芯に供給する複数の前記プーリを備え、各プーリを夫々ガイドアームに取り付け、これらガイドアームを前記第１移動手段を構成する駆動手段により前記軸線方向に移動されるシャフトに取り付け、
   前記各ガイドアームに、前記第２移動手段を構成するガイド溝を前記軸直角方向に設け、前記プーリの主軸を回転自在に支持したプーリ取付材を前記ガイド溝内に夫々摺動自在に支持し、複数のプーリ取付材を個別に移動可とし、
   前記ガイドアームの軸方向の移動で前記複数の線材を前記巻芯に軸方向に同時に並列に巻き付けていくと共に、軸線方向の巻付端に前記線材が位置すると層上がりをして層状に巻き付ける構成としている請求項１に記載の巻線装置。
3. 前記１つのプーリを支持する前記ガイドアームは前記シャフトに固定すると共に他のプーリのガイドアームにシャフトに移動自在に設け、複数のプーリから供給する線材のピッチを調節可としている請求項２に記載の巻線装置。
4. 前記各ガイドアームで支持する前記プーリ取付材の長さを変えて、前記ガイドアーム間のピッチ調節時に軸線方向における複数のプーリの配列を変更可能としている請求項３に記載の巻線装置。
5. 前記第２移動手段により前記プーリを前記巻芯に対して偏心した位置に配置し、前記巻芯への巻き付け方向と逆方向に線材をプーリに沿わせ、前記巻芯へ線材を屈曲させて供給している請求項１乃至求項４のいずれか１項に記載の巻線装置。
6. 前記ガイドアームは上下高さを変えてプーリを支持し、かつ、前記第２移動手段により前記各プーリと巻芯までの距離を変え、前記各プーリから巻芯へ供給される線材の屈曲角度を同一としている請求項５に記載の巻線装置。
7. 前記プーリに供給する線材の張力を調整するバックテンション手段を設けている請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の巻線装置。
8. 前記線材は断面円形、断面正六角形、または断面扁平六角形とし、
   前記プーリに、前記線材の形状に対応した線材嵌合溝を設けている請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の巻線装置。
9. 前記巻芯は断面矩形状で、前記層状巻きする線材の層間移動は前記巻芯の特定の隅部または特定の一面でなされるように前記第２移動手段を制御している請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の巻線装置。
10. 前記巻芯は、ステータを構成する分割ステータのコアからなり、前記回転手段で前記コアを支持して回転させて、該コアの断面矩形状のティース部に前記線材を巻き付け、該線材で巻き付けたコイルを形成している請求項１乃至請求項９のいずれ１項に記載の巻線装置。

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