JP2020058155A - 線材の巻線装置及びその巻線方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】ノズルから繰出された線材に癖を付与するとともに、その癖の程度を変更する。【解決手段】線材の巻線装置10は、被巻線部材13bを支持する支持具18と、線材操出孔11aが形成されたノズル11と、支持具18に対してノズルを相対移動させる相対移動機構とを有し、ノズルに隣接して設けられた癖付け棒29と、線材操出孔11aを中心として癖付け棒29を回転移動させる癖付け棒回転移動機構とを備える。相対移動機構が、ノズルを少なくとも被巻線部材13bの軸に直交する方向に移動させるノズル移動機構42と、被巻線部材13bの軸とノズルの移動方向の双方と直交する方向に被巻線部材13bを移動させる部材移動機構19とを備え、癖付け棒回転移動機構が、ノズル11と癖付け棒29を保持するノズルホルダ27と、ノズルの線材操出孔11aを回転中心としてノズルホルダ27を回転させるモータ25とを備える。【選択図】 図1

Description

本発明は、ノズルの線材操出孔を通過して繰出される線材を断面が方形を成すような被巻線部材に巻回する線材の巻線装置及びその巻線方法に関するものである。
従来、インナーロータ型モータのステータは、環状の部材を複数積層してなるステータコアの内周側に突出する磁極に線材を巻回して形成され、アウターロータ型モータのステータは、そのステータコアの外周側から放射状に突出する複数の磁極に線材を巻回して形成される。そして、このステータコアの各磁極への巻線のために、線材操出孔が形成されたノズルと、そのノズルを移動させるノズル移動機構とを有する巻線装置が提案されている。
一方、磁極の断面は方形を成しており、このように断面が方形を成す被巻線部材の周囲にノズルを周回させ、そのノズルの線材操出孔を通過して繰出された線材を、断面方形を成す被巻線部材の周囲に巻回すると、被巻線部材の隅部において線材が直角に折り曲がらずに、隅部と隅部の間の平面部分に線材が密着しないで浮き上がるような、いわゆる線材が膨らむ現象を生じさせる。このように線材が膨らむと、被巻線部材がステータの磁極であれば、隣接する磁極への巻線が困難になるとともに、その隣接する磁極への線材の巻数を減少させるような不具合を生じさせる。
このような断面が方形状を成す被巻線部材に巻回された線材の膨らみを防止するために、ノズルの両側に2本のピンを設け、交互に出し入れすることで線材に癖をつけつつ巻線を行う方法が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。この方法では、ピンにより線材に癖が付けられた状態で被巻線部材に巻回されるので、周囲の平面部分からの線材の浮きを抑制できるとしている。
特表2013−507898号公報
しかし、上記従来の巻線装置では、線材に対するピンの位置は変更できないため、線材への癖の付け方を調整することはできなかった。このため、被巻線部材に複数層に亘って巻線が成されるとなると、1層目と最終層では線材の膨らみ方に違いが出る。けれども、上記従来の巻線装置では、線材に付与される癖は常に一定と成り、線材に付与される癖の強弱を付けることができない不具合があった。
本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、その目的は、ノズルから繰出された線材に癖を付与するとともに、その癖の程度を変更し得る巻線装置を提供するところにある。
本発明は、被巻線部材を支持する支持具と、線材操出孔が形成されたノズルと、支持具に対してノズルを相対移動させる相対移動機構とを有し、ノズルの線材操出孔を通過して繰出された線材を被巻線部材の周囲に巻回する巻線装置の改良である。
その特徴有る構成は、ノズルに隣接して設けられた癖付け棒と、線材操出孔を中心として癖付け棒を線材操出孔の周囲に回転移動させる癖付け棒回転移動機構とを備えたところにある。
この巻線装置では、相対移動機構が、ノズルを少なくとも被巻線部材の軸に直交する方向に移動させるノズル移動機構と、被巻線部材の軸とノズルの移動方向の双方と直交する方向に被巻線部材を移動させる部材移動機構とを備えることが好ましく、癖付け棒回転移動機構が、ノズルと癖付け棒を保持するノズルホルダと、ノズルの線材操出孔を回転中心としてノズルホルダを回転させるモータとを備えたことが更に好ましい。
別の本発明は、被巻線部材の周囲にノズルを相対移動させて、ノズルから繰出された線材を被巻線部材の周囲に巻回する巻線方法の改良である。
その特徴有る点は、被巻線部材の周囲において相対移動するノズルに癖付け棒を追随させ、ノズルから繰出された後に癖付け棒に接触して被巻線部材側に転向した線材を被巻線部材に巻回するところにある。
本発明の線材の巻線装置では、癖付け棒をノズルに隣接して設け、その癖付け棒を回転移動させる癖付け棒回転移動機構を備えたので、線材を巻線する場合、被巻線部材の周囲にノズルを相対移動させることになるけれども、被巻線部材の周囲において相対移動するノズルに癖付け棒を追随させることが可能となる。
すると、ノズルから繰出された線材は、その後に癖付け棒に接触することになり、その線材を被巻線部材側に転向させれば、その線材はノズルから湾曲して被巻線部材に向かうことに成り、線材に予めに癖を付けた状態で被巻線部材に巻回させることが可能となる。
そして、ノズルの進行方向が変更されても、癖付け棒回転移動機構によりノズルに対する癖付け棒の位置をノズルの進行方向後方に回転移動させることにより、進行方向が変更されたノズルに確実に癖付け棒を追随させることができる。
また、ノズルの進行方向後方に有る癖付け棒の位置を、癖付け棒回転移動機構により進行方向の幅方向にずらすことにより、その癖付け棒に当接して被巻線部材側に転向する線材の湾曲の程度を変更することが可能となり、ノズルから繰出されて線材に付与される癖の程度を容易に変更させることも可能となる。すると、被巻線部材に巻回される線材の膨らみの程度を調整することが可能となる。
本発明実施形態の巻線装置を示す側面図である。 その巻線装置のノズル部分を示す図1のB部拡大図である。 図2のC−C線断面図である。 その巻線される磁極とその一方に隣接する磁極の間のスロットをノズルが直線的に移動する状態を示す図1のA−A線断面図である。 その巻線される磁極とその他方に隣接する磁極の間のスロットをノズルが直線的に移動する状態を示す図4に対応する断面図である。 その磁極に対するノズルの動きを示す図である。 その巻線装置により巻線がなされたアウターロータ型のステータコアの断面図である。 本発明の別の実施形態の巻線装置を示す斜視図である。 その別の巻線装置により線材を磁極に巻回させる状態を示す図8のD−D線断面図である。 その別のステータコアの磁極に対するノズルの動きを示す図である。 その別の巻線装置により巻線がなされたインナーロータ型のステータコアの断面図である。 それらの巻線装置において線材の癖付け強度を変化させる状態を示す図である。
次に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
図1に本発明における線材の巻線装置10を示す。各図において、互いに直交するX、Y及びZの三軸を設定し、X軸が略水平前後方向、Y軸が略水平横方向、Z軸が鉛直方向に延びるものとし、この巻線装置10の構成について説明する。
この巻線装置10は、ノズル11から繰出された線材12をステータコア13の断面が方形を成す磁極13bに巻回するものである。即ち、この実施の形態における被巻線部材はステータコア13の断面が方形を成す磁極13b(図6)である場合を示す。そして、図7に示すように、この実施の形態におけるステータコア13はアウターロータ型のものが用いられ、円環状の環状部13aと、この環状部13aの外周面からその環状部13aの外側に向けて放射状に突出している複数の磁極13bとを備えるものである。
図1に示すように、この巻線装置10は、設置場所に設置される機台14を備える。機台14にはテーブル16が設けられ、そのテーブル16にはステータコア13を支持する支持具18が設けられる。テーブル16には、回転軸19aがZ軸方向にある揺動用サーボモータ19と、その揺動用サーボモータ19からY軸方向にずれてその揺動用サーボモータ19に隣接する取付板21が設けられる。ステータコア13を支持する支持具18は、ステータコア13を上端縁に水平に載置する鉛直方向に伸びた棒状芯材18aと、その芯材18aの上端縁に載置されたステータコア13を上方から押させる押さえ部材18bとを有する。
棒状芯材18aは揺動用サーボモータ19の回転軸19aにその下端が取付けられ、上部はステータコア13の環状部13a(図7)の外径より僅かに小さな外径に形成される。取付板21の揺動用サーボモータ19に臨む側には直線運動ガイドレール23が鉛直方向に伸びて取付けられ、このガイドレール23に昇降部材22が上下動可能に取付けられる。
押さえ部材18bは、中心の鉛直軸を棒状芯材18aの中心軸に一致させかつその鉛直軸を回転中心として回転可能にその昇降部材22に取付けられる。棒状芯材18aの上端縁に載置されたステータコア13を上方から実際に押させる押さえ部材18bの下部にあっては、ステータコア13の環状部13aの外径より僅かに小さな外径に形成され(図4及び図5)、棒状芯材18aと押さえ部材18bによりステータコア13はその環状部13aが挟まれ、その環状部13aからその外側に磁極13bが放射状に突出して各磁極13bの周囲にノズル11が周回可能に構成される。
棒状芯材18aは揺動用サーボモータ19の回転軸19aにその下端が取付けられるので、サーボモータ19の回転軸19aが回転すると、棒状芯材18aはその回転軸19aとともに回転し、棒状芯材18aと押さえ部材18bにより挟まれたステータコア13は棒状芯材18aと押さえ部材18bから成る支持具18の中心軸を中心として回転する。そして、ステータコア13は棒状芯材18aの上端縁に載置されてその中心が支持具18の中心軸に一致するように構成され、ステータコア13の周囲における磁極13bは、ステータコア13の回転により揺動可能に構成される。
このため、この揺動用サーボモータ19は、磁極13bが揺動するようにステータコア13を動作させる部材移動機構として機能するように構成される。そして、その昇降部材22の上方の取付板21にはこの昇降部材22を押さえ部材18bとともに昇降させる昇降用シリンダ24が設けられる。
また、この巻線装置10には、ノズル11が設けられた移動台43を三軸方向に移動させるノズル移動機構42が設けられる。この実施の形態におけるノズル移動機構42は、この移動台43と、この移動台43を三軸方向に移動させるためのX軸、Y軸、及びZ軸方向伸縮アクチュエータ44〜46の組み合わせにより構成される。これらの伸縮アクチュエータ44〜46は、サーボモータ44a〜46aによって回動駆動されるボールネジ44b〜46bと、このボールネジ44b〜46bに螺合して平行移動する従動子44c〜46c等によって構成される。
この実施の形態では、移動台43をX軸方向に移動可能にX軸方向伸縮アクチュエータ44の従動子44cに取付け、そのX軸方向伸縮アクチュエータ44をZ軸方向に移動可能にZ方向伸縮アクチュエータ46の従動子46cに取付け、そのZ軸方向伸縮アクチュエータ46をY軸方向に移動可能にY軸方向伸縮アクチュエータ45の従動子45cに取付け、そのY軸方向伸縮アクチュエータ45が機台14に取付けられる。
それらの各伸縮アクチュエータ44〜46におけるサーボモータ44a〜46aは図示しないコントローラの制御出力に接続される。そして、このノズル移動機構42は、図示しないコントローラからの指令に基づいて移動台43に設けられたノズル11を、その移動台43と共に三軸方向に任意に移動可能に構成される。
線材12はリール47に巻回され、このリール47が線材12の供給源となる。このリール47はノズル移動機構42から離れた別な場所の例えば機台14の上等に置かれ、その機台14には、供給源であるリール47から繰出された線材12を真直ぐに伸ばす癖取り装置51が設けられる。
この癖取り装置51はリール47から繰出された線材12を八の字状に繰り回す一対の繰り回しプーリ52,53と、その一対の繰り回しプーリ52,53を通過した線材12をS字状に旋回させる固定プーリ54と可動プーリ56とを備える。固定プーリ54と可動プーリ56を旋回した線材12が移動台43方向に向かうように構成され、可動プーリ56はコイルスプリング57により移動台43より遠ざかる方向に付勢される。コイルスプリング57は、その可動プーリ56を付勢することにより移動台43が移動する際に線材12が弛むようなことを防止するものである。
移動台43のステータコア13に臨む先端には、サーボモータ25を介してノズル11が設けられる。図2及び図3に詳しく示すように、移動台43のステータコア13に臨む先端には支持壁26が立設され、この支持壁26にサーボモータ25が、その回転軸25aを水平にして取付けられる。このサーボモータ25は回転軸25aの中心に貫通孔25bが形成されたものが用いられ、その回転軸25aのステータコア13に臨む先端にはノズルホルダ27が取付けられる。
図2に示すノズルホルダ27は、有底の筒状部材であって、その筒部27aの断面は長方形状を成し(図3)、底部27bの中央には筒部27aの中心軸に連通する通孔27cが形成される。また、筒部27aが連続する底部27bの筒部27aの反対側には、サーボモータ25の回転軸25aが嵌入可能な筒状の取付部27dが通孔27cを包囲するように形成される。そして、この筒状の取付部27dを回転軸25aに嵌入させてネジ止めすることにより、底部27bに形成された通孔27cを回転軸25aの貫通孔25bに連続させつつ、そのノズルホルダ27がサーボモータ25の回転軸25aの先端に取付けられる。
ノズル11はノズルホルダ27の筒部27aに挿入可能な大きさのものであって、そのノズル11には線材操出孔11aが中央に貫通して設けられる。そして、サーボモータ25の回転軸25aの貫通孔25bと線材操出孔11aは連続するようにノズル11がノズルホルダ27に収容される。
ノズルホルダ27の断面が長方形状を成す筒部27aには、その断面が長手方向両側における短片に雌ねじ孔27eがそれぞれ形成され、その雌ねじ孔27eは通孔27cに直交する方向に延びて形成される。そして、ノズルホルダ27の外側から雄ねじ28をそれぞれの雌ねじ孔27eに螺合して、その雄ねじ28の端部を筒部27aに収容されたノズル11に当接させることにより、ノズル11をノズルホルダ27に固定するように構成される。
また、サーボモータ25の回転軸25aにはノズル11に隣接して癖付け棒29が設けられる。この癖付け棒29は、金属からなる断面が円形を成す棒状部材であって、その外径はノズルホルダ27における筒部27aに挿入可能な大きさのものが用いられる。そして、この癖付け棒29はノズル11の線材操出孔11aに平行に、かつその線材操出孔11aから偏倚してノズルホルダ27に収容されて、線材操出孔11aと交差する方向の両側から締結される雄ねじ28により、ノズル11と共にノズルホルダ27に取付けられる。
また、癖付け棒29は、その突出端がノズル11の先端縁より突出して設けられ、ノズル11の線材操出孔11aから繰出された線材12がノズル11の先端縁において折り曲げられた場合、その折り曲げられた線材12がノズル11の先端縁から更に突出した癖付け棒29に当接可能に構成される。このため、癖付け棒29のノズル11の先端縁から突出する突出量Pは少なくとも線材12の外径よりも多くなるように調節される。そして、線材12が当接する先端部分の外表面は、線材12が摺動可能に研磨して仕上げられるものとする。
そして、癖付け棒29は、ノズルホルダ27に、線材操出孔11aと同軸の貫通孔25bが形成された回転軸25aに偏倚して設けられるので、このノズルホルダ27及びサーボモータ25は、ノズル11の線材繰出孔11aを中心として癖付け棒29を線材操出孔11aの周囲に回転移動させる癖付け棒回転移動機構を構成するものとなる。
図1に示すように、移動台43には通過版31が設けられ、通過版31には癖取り装置51を介してリール47から供給された線材12が通過する孔が形成される。この図示しない孔を介して通過版31を通過した線材12がその移動台43に設けられたサーボモータ25に至り、その貫通孔25aを通過してノズル11に挿通されることになる。そして、この通過版31を通過した線材12を把持可能なチャック装置32がその通過版31に設けられる。
次に、このような線材の巻線装置を用いた線材の巻線方法について説明する。
この巻線装置10を用いた巻線方法にあっては、先ず、ステータコア13を支持具18により支持させる。この支持に際して、ノズル移動機構42はノズル11を支持具18から遠ざける。その状態で、取付板21に設けられた昇降用シリンダ24のロッド24aを没入させて昇降部材22を上昇させ、その昇降部材22に取付けられた押さえ部材18bを図1の一点鎖線矢印で示すように上昇させて、その下方に棒状芯材18aとの間に空間を形成する。
そして、その空間を介してステータコア13を棒状芯材18aの上縁に水平に載置する。そして、昇降用シリンダ24のロッド24aを突出させて昇降部材22を図1の二点鎖線矢印で示すように下降させ、その昇降部材22とともに下降する押さえ部材18bにより、棒状芯材18aの上縁に載置されたステータコア13を図1に示すように上方から押さえる。
その後、ノズル11を少なくともZ軸方向に移動可能なノズル移動機構42、及び磁極13bが揺動するようにステータコア13を動作させる部材移動機構として機能する揺動用サーボモータ19により、ステータコア13に対してノズル11を3次元方向に移動させ、線材操出孔11aを介してノズル11の先端から繰出された線材12の端部を図示しない絡げピン又は線クランプ装置に絡げて固定しておく。
次に、実際の巻線が行われることになるけれども、この実際の巻線にあっては、ノズル移動機構42によりノズル11をZ軸方向に往復移動するとともに、巻線される磁極13bが揺動するように揺動用サーボモータ19によりステータコア13の正回転及び逆回転を交互に行う。これらの動作の組み合わせにより、ノズル11を磁極13bの断面形状に沿ってその磁極13bの周囲に方形状に回転移動させる。
この方形状の回転移動を具体的に説明すると、図4に示すように、ステータコア13の磁極13bとその一方に隣接する磁極13bの間に形成されるスロット13cにノズル11の先端を進入させた状態から始まる場合、先ず、揺動用サーボモータ19による磁極13bの揺動は行わずに、そのノズル11のみを上昇させる。
そして、そのノズル11の先端がそのスロット13cから抜け出たならば、そのノズル11の上昇を停止させて、図4の実線矢印で示す様に磁極13bの揺動を開始し、図5に示すように、そのノズル11の先端が巻線する磁極13bとその他方に隣接する磁極13bとの間のスロット13cの上方に位置した段階でその揺動を終了させる。これによりノズル11の先端は、そのスロット13cの外側において、磁極13bの端縁に沿うように移動することになる。
そして、ノズル11の先端がその磁極13bと他の磁極13bにより挟まれる隣接するスロット13cに達して磁極13bの揺動を停止させた後には、次にそのノズル11を下降させ、そのノズル11の先端がその隣接するスロット13cから下方に抜け出たときにその下降を停止させる。
そして、次に磁極13bを破線矢印で示す逆方向に揺動させ、そのノズル11の先端が最初のスロット13cの下方に位置した段階でその揺動を終了させる。
即ち、隣接するスロット13cから下方にノズル11が抜け出た後、そのノズル11の下降を停止し、次に磁極13bの揺動を開始し、ノズル11の先端が最初のスロット13cの下方に達した段階でその揺動を終了させる。これにより、ノズル11の先端は、図6に示すように、断面が方形を成す磁極13bの周囲において、その外周に沿うように方形状に移動することになる。
図6に示すように、断面が方形状を成す被巻線部材である磁極13bの周囲にノズル11を方形状に移動させると、ノズル11の線材操出孔11aを介して繰出される線材12はその磁極13bに巻回されることになる。
一方、ノズル11の線材操出孔11aを通過して繰出された線材12を、断面方形を成す被巻線部材である磁極13bの周囲に巻回すると、その隅部において線材12が直角に折り曲がらずに、隅部と隅部の間の平面部分に線材12が密着しないで浮き上がるような、いわゆる線材12が膨らむ現象を生じさせる。
けれども、ノズル11には癖付け棒29が隣接して設けられる。このため、ノズル11の後に癖付け棒29がそのノズル11を追いかけるように、その癖付け棒29をノズル11と共に移動させ、その癖付け棒29をノズル11に追随させる。すると、線材操出孔11aを介してノズル11の先端から繰出される線材12は、そのノズル11に追随する癖付け棒29に当接し、その癖付け棒29の移動方向に直交する側方、即ち磁極13b側に折り曲げられた後にその磁極13bの外面に沿うことになる。
よって、この線材12には、ノズル11の先端から磁極13bの外面に沿うまでの間に癖付け棒29に当接して湾曲し、そのように湾曲するような癖が付与される。従って、ノズル11に癖付け棒29を隣接して設けた本発明の巻線装置10では、ノズル11の後を追いかけるように癖付け棒29をノズル11に追随させることにより線材12に癖を付けることが可能となる。そして、その癖付け棒29により線材12に予め癖が付けられた状態で被巻線部材である磁極13bに線材12を巻回することにより、磁極13bの周囲の平面部分からの線材12の浮きを抑制することが可能となるのである。
また、この巻線装置10は、線材繰出孔11aを中心として癖付け棒29を線材操出孔11aの周囲に回転移動させる癖付け棒回転移動機構であるサーボモータ25を備えるので、断面が方形状を成す被巻線部材となる磁極13bの周囲にノズル11を方形状に移動させても、線材操出孔11aに対する癖付け棒29の位置を回転移動させることにより、そのノズル11に癖付け棒29を確実に追随させることが可能となる。
即ち、図6に示すように、この癖付け棒回転移動機構であるサーボモータ25を備える巻線装置10では、スロット13cを通過するノズル11に癖付け棒29を追随させる場合に限らず、スロット13cを通過した磁極13bの外側を、その磁極13bに沿うように移動するノズル11に対しても癖付け棒29を追随させることができる。
すると、スロット13cを通過するノズル11から繰出された線材12や、スロット13cを通過した後に磁極13bの外側を沿うように移動するノズル11から繰出された線材12の双方に癖を付与することが可能となり、断面が方形を成す被巻線部材である磁極13bの、各周面からの線材12の浮きを効果的に抑制することが可能となるのである。
また、線材12を磁極13bに整列巻きさせるためには、ノズル11を磁極13bの周囲に回転移動させるとともに、線材12の一巻きごとに線材12の直径分だけ磁極13bに対するノズル11の位置をX軸方向にずらすことにより、磁極13bに線材12を有効に整列巻きすることが可能となる。ここで、この実施の形態における巻線装置10では、ノズル11のX軸方向に移動は、ノズル移動機構42により行うことができる。
なお、このような巻線を全ての磁極13bに対して行い、全ての磁極13bへの巻線が終了した後には、ステータコア13を支持具18から取外す。この取外しに際して、ノズル移動機構42は、ノズル11をステータコア13から遠ざける。その状態で、取付板21に設けられた昇降用シリンダ24のロッド24aを没入させ、昇降部材22とともに押さえ部材18bを図1の一点鎖線矢印で示すように上昇させて、その押さえ部材18bによるステータコア13の押さえを解除するとともにそのステータコア13の上方に空間を形成する。そして棒状芯材18aの上端に載置されたステータコア13をその空間を介して棒状芯材18aから取外し、一連の巻線方法を終了させる。
図8〜図11に本発明の別の実施の形態を示す。この別の実施の形態において、先の実施の形態における装置と同一符号は同一部品を示し、繰り返しての説明を省略する。
図11に示すように、この別の実施の形態における巻線装置60において、巻線するステータコア63は、インナーロータ型のものが用いられ、円環状の環状部63aと、この環状部63aの内周面からその環状部63aの中心に向けて突出している複数の磁極63bとを備える。
図8に示すように、巻線装置60における機台14には、このようなステータコア63を搭載する支持具68が備えられる。この支持具68は、機台14に配された固定台68aと、その固定台68aに水平面内で回転可能に取付けられ上側にステータコア63を搭載固定可能な回転台68bと、この回転台68bを回転させる図示しない揺動用サーボモータを備える。
この別の実施の形態における巻線装置60は、上記支持具68が備えられて設置場所に設置される機台14と、その機台14に設けられてノズル11を三軸方向に駆動するためのノズル移動機構70を備える。ノズル移動機構70は、三軸方向の駆動部71,72,73を組み合わせてなり、前後方向駆動部71と、左右方向駆動部72と、上下方向駆動部73とを具備するものとされる。これらの駆動部71,72,73は、駆動方向X,Y,Zに沿って略同一の駆動機構とされる。
先ず、上下方向駆動部73について説明すると、この上下方向駆動部73は、駆動方向Zに沿って配された上下方向ガイド73aと、該上下方向ガイド73aに平行に配され表面に雄ねじが配される上下方向回転軸73bと、その上下方向回転軸73bにボールねじにより螺合され上下方向ガイド73aに沿って移動可能な上下方向移動部73cと、その上下方向移動部73cに接続される上下方向接続部73dと、上下方向回転軸73bを回転駆動する上下方向駆動源73eとが配される。上下方向回転軸73bは、ユニバーサルジョイント73fにより上下方向駆動源73eに接続される。上下方向移動部73cは、上下方向回転軸73bに配された雄ねじの範囲によって、駆動方向Zの移動範囲が設定される。
前後方向駆動部71と左右方向駆動部72とは、上下方向駆動部73と同様の構造として図8に示す駆動方向X,Yに沿って配される。前後方向駆動部71は、機台14に固定されて前後方向駆動源71eを具備するものとされ、かつ、左右方向駆動部72が、前後方向接続部71dを介して前後方向駆動部71に対して前後方向移動可能に配される。左右方向駆動部72は、左右方向駆動源72eを具備するものとされ、かつ、上下方向駆動部73が、左右方向接続部72dを介して左右方向駆動部72に対して左右方向移動可能に配される。そして、それぞれの駆動源71e,72e,73eとしては、例えば、高精度制御可能なサーボモータが用いられる。
上下方向駆動部73の上下方向接続部73dの先端には、鉛直方向に長くステータコア63に挿通可能な支持板76の上端が取付けられる。図9に示す様に、支持板76の下部には回転体77がその回転軸を水平方向にして枢支され、この回転体77にはプーリ78が同軸に設けられ、このプーリ78には前述した実施の形態におけるノズルホルダ27が更に同軸に設けられる。
回転体77及びプーリ78には、その回転中心軸に連続する第一及び第二通孔77a,78aが形成され、ノズルホルダ27の通孔27cがこれら第一及び第二通孔77a,78aに連続するように構成される。そして、上述した実施の形態と同様に、ノズルホルダ27には、その筒部27aにノズル11が線材操出孔11aを通孔27cに連通させて挿入され、そのノズル11に隣接して癖付け棒29がその筒部27aに更に挿入される。そして、このノズル11及び癖付け棒29は、その筒部27aに、雄ねじ28により取付けられる。
支持板76の上部には、ノズル11の線材操出孔11aを中心に癖付け棒29を回転移動させるサーボモータ75が設けられ、このサーボモータ75の回転軸75aにはプーリ79が設けられる。そして、このプーリ79とノズルホルダ27が連結されたプーリ78との間にはベルト80が架設される。
先の実施の形態と同様に、ノズルホルダ27の筒部27aには、線材操出孔11aが中央に貫通したノズル11と癖付け棒29が挿通され、ノズルホルダ27の通孔27cとノズル11における線材操出孔11aは連続するように、ノズル11及び癖付け棒29をノズルホルダ27に固定して設けられる。
このため、癖付け棒29は、ノズル11における線材操出孔11aに偏倚して設けられ、サーボモータ75を駆動するとベルト80を介してプーリ78と共にノズルホルダ27を回転させるので、このノズルホルダ27及びサーボモータ75は、ノズル11の線材繰出孔11aを中心として癖付け棒29を線材操出孔11aの周囲に回転移動させる癖付け棒回転移動機構を構成するものとなる。
図9に示すように、支持板76にはノズル11の線材操出孔11aに貫通した線材12を転向させる第1プーリ81が設けられ、上下方向接続部73dには線材12が貫通する孔73gが形成され、上下方向接続部73dにはノズル11に貫通して第1プーリ81により転向した線材12を孔73gに向けて更に転向させる第2プーリ82が設けられる。そして、図示しない線材供給源から繰出された線材12は、上下方向接続部73dに形成された孔73gを通過して第二プーリ82により転向し、第一プーリ81により更に転向して、ノズル11の線材操出孔11aを貫通するように構成される。
次に、このような巻線装置を用いた線材の巻線方法について説明する。
先ず、線材12をノズル11に貫通させてノズル11の先端から繰出す。そして、巻線を始めるに当たり、ノズル移動機構70はノズル11を3次元方向に移動させ、線材12の端部を図示しない絡げピン又は線クランプ装置に絡げて固定する。
その後、ノズル移動機構70を駆動して、図9に示すように、水平位置にあるノズル11をステータコア63における巻線を行おうとする磁極63bとそれに隣接する磁極63bとの間のスロット63cに移動させる。
そして、次に実際の巻線が行われることになるけれども、この実際の巻線にあっては、ノズル移動機構70によりノズル11をZ軸方向に往復移動するとともに、巻線される磁極63bが揺動するように支持具68の図示しない揺動用サーボモータにより回転台68bをステータコア63とともに正回転及び逆回転させる。これらの動作の組み合わせにより、ノズル11を磁極63bの断面形状に沿ってその磁極63bの周囲に方形状に回転移動させる。
図10に示すように、この方形状の回転移動は、ノズル11の先端が巻線する磁極63bとそれに隣接する磁極63bにより挟まれるスロット63cにある場合に支持具68における図示しない揺動用サーボモータによる磁極63bの揺動は行わずに、そのノズル11のみを下降又は上昇させる。
そして、そのノズル11の先端がそのスロット63cから抜け出たときに磁極63bの揺動を開始し、そのノズル11の先端が巻線する磁極63bとそれに隣接する磁極63bとの間の隣接するスロット63cの下方又は上方に位置した段階でその揺動を終了させる。
即ち、最初のスロット63cから下方又は上方に抜け出た状態で磁極63bの揺動を開始し、ノズル11の先端が隣接する別のスロット63cに達した段階でその揺動を終了させる。これにより、ノズル11を磁極63bの断面形状に沿ってその磁極63bの周囲に方形状に回転移動させることができる。
このように、断面が方形状を成す被巻線部材である磁極63bの周囲にノズル11を方形状に移動させると、ノズル11の線材操出孔11aを介して繰出される線材12はその磁極63bに巻回されることになる。
一方、ノズル11の線材操出孔11aを通過して繰出された線材12を、断面方形を成す被巻線部材である磁極63bの周囲に巻回すると、その隅部において線材12が直角に折り曲がらずに、隅部と隅部の間の平面部分に線材12が密着しないで浮き上がるような、いわゆる線材12が膨らむ現象を生じさせる。
けれども、ノズル11には癖付け棒29が隣接して設けられる。このため、図10に示す様に、ノズル11の後に癖付け棒29がそのノズル11を追いかけるように、その癖付け棒29をノズル11と共に移動させ、その癖付け棒29をノズル11に追随させる。
すると、線材操出孔11aを介してノズル11の先端から繰出される線材12は、そのノズル11に追随する癖付け棒29に当接し、その癖付け棒29の移動方向に直交する側方、即ち磁極63b側に折り曲げられた後にその磁極63bの外面に沿うことになる。よって、この線材12には、ノズル11の先端から磁極63bの外面に沿うまでの間に癖付け棒29に当接して湾曲し、そのように湾曲するような癖が付与される。
従って、インナーロータ型のステータコア63に巻線するこの巻線装置60においても、ノズル11に癖付け棒29を隣接して設け、ノズル11の後を追いかけるように癖付け棒29を移動させることにより線材12に癖を付けることが可能となる。そして、その癖付け棒29により線材12に予め癖が付けられた状態で被巻線部材である磁極63bに線材12を巻回することにより、磁極63bの周囲の平面部分からの線材12の浮きを抑制することが可能となるのである。
そして、この巻線装置60は、ノズル11の線材繰出孔11aを中心として癖付け棒29を線材操出孔11aの周囲に回転移動させる癖付け棒回転移動機構であるサーボモータ75を備えるので、断面が方形状を成す被巻線部材となる磁極63bの周囲にノズル11を方形状に移動させても、線材操出孔11aに対する癖付け棒29の位置を回転移動させることにより、そのノズル11に癖付け棒29を確実に追随させることが可能となる。
よって、スロット63cを通過するノズル11に癖付け棒29を追随させる場合に限らず、スロット63cを通過した磁極63bの外側を、その磁極63bに沿うように移動するノズル11に対しても癖付け棒29を追随させることができる。すると、スロット63cを通過するノズル11から繰出された線材12や、スロット63cを通過した後に磁極63bの外側を沿うように移動するノズル11から繰出された線材12の双方に癖を付与することが可能となり、断面が方形を成す被巻線部材である磁極63bの、各周面からの線材12の浮きを効果的に抑制することが可能となるのである。
また、線材12を磁極63bに整列巻きさせるためには、ノズル11を磁極63bの周囲に回転移動させるとともに、線材12の一巻きごとに線材12の直径分だけ磁極63bに対するノズル11の位置をX軸方向にずらすことにより、磁極63bに線材12を有効に整列巻きすることが可能となる。ここで、この別の実施の形態における巻線装置60においてノズル11をX軸方向に移動させるには、前後方向駆動部71の前後方向駆動源71eを駆動して前後方向接続部71dをX軸方向に移動させることにより行うことができる。
ここで、上記双方の実施の形態における磁極13b,63bの断面形状はそれぞれ矩形であり、磁極13b,63bに巻回された線材12に接触しない範囲で、巻線がなされる磁極13b,63bのなるべく近くにノズル11を通すと、ノズル11と巻線がなされる磁極13b,63bの間に生じる隙間を減少させることができる。すると、癖付け棒29により曲率半径の比較的小さな湾曲状の癖を線材12に付与することなり、それと共に、その線材12をノズル11近傍の磁極13bに巻回するので、巻線に巻乱れが生じるようなことを回避することが可能となる。
けれども、上記巻線装置10,60は、線材繰出孔11aを中心として癖付け棒29を線材操出孔11aの周囲に回転移動させる癖付け棒回転移動機構であるサーボモータ25,75を備えるので、図12に示す様に、ノズル11の進行方向後方に有る癖付け棒29の位置を、癖付け棒回転移動機構25,72により進行方向の幅方向にずらすことにより、その癖付け棒29に当接して被巻線部材13b,63b側に転向する線材12の湾曲の程度を変更することが可能となる。
例えば、図12(b)にノズル11の進行方向後方に癖付け棒29を同一の経路で追随させる場合を示すけれども、図12(a)に示す様に、ノズル11と被巻線部材13b,63bとの間隔が変化しない状態において、ノズル11の進行方向後方に有る癖付け棒29の位置を、破線矢印で示す様に、癖付け棒回転移動機構25,72により被巻線部材13b,63b側にずらして実線矢印で示す様にノズル11に追随させると、癖付け棒29により線材12に付与される湾曲状の癖の曲率半径は比較的小さくなり、比較的強い湾曲状の癖を線材12に付与することができる。
逆に、例えば、図12(c)に示す様に、ノズル11と被巻線部材13b,63bとの間隔が変化しない状態において、ノズル11の進行方向後方に有る癖付け棒29の位置を、破線矢印で示す様に、癖付け棒回転移動機構25,72により被巻線部材13b,63bから遠ざかる方向にずらして実線矢印で示す様にノズル11に追随させると、癖付け棒29により線材12に付与される湾曲状の癖の曲率半径は比較的大きくなり、比較的弱く、なだらかな湾曲状の癖を線材12に付与することができる。
よって、ノズル11の進行方向後方に有る癖付け棒29の位置を進行方向に直交する幅方向にずらすことにより、その癖付け棒29に当接して被巻線部材13b,63b側に転向する線材12の湾曲の程度が変更することになり、これにより、ノズル11から繰出されて線材12に付与される癖の程度を容易に変更させることも可能となる。すると、被巻線部材13b,63bに巻回される線材12の膨らみの程度を調整することが可能となるのである。
また、上述した実施の形態では、ノズル移動機構42,70によりノズル11をZ軸方向に往復移動するとともに、巻線される磁極13b,63bが揺動するようにステータコア13,63を正回転及び逆回転させ、これらの動作の組み合わせにより、ノズル11を磁極13b,63bの周囲において方形状に回転移動させて線材12を巻回する場合を説明した。
これは被巻線部材が磁極13b,63bのように放射状を成して複数形成されている場合に有効であって、その被巻線部材である磁極13b,63bを揺動させることにより、ノズル11の進入するスロット13c,63cをノズル11に常に平行にすることが可能となり、ノズル11とスロット13c,63cが交差して、そのスロット13c,63cへのノズル11の進入が困難になるような事態を回避することができる。
この場合、ノズル移動機構42,70として、ノズル11を三軸方向に駆動するものを説明したが、ノズルをZ軸方向に往復移動し得る限り、ノズル移動機構42,70はノズル11を一軸又は二軸方向に移動しうるようなものであっても良い。
けれども、被巻線部材が磁極13b,63bのように放射状を成して複数形成されている場合であっても、そのスロット13c,63cへのノズル11の進入が可能であれば、ノズル11を三軸方向に移動可能なノズル移動機構42,70を用い、そのノズル11を上下移動とともにY軸方向へも移動させ、これらの動作の組み合わせによりノズル11を方形状に回転移動させることによって、線材12を磁極63b,63bに巻き付けるようにしても良い。
また、上記巻線装置10,60では、ノズルホルダ27に別々に形成されたノズル11と癖付け棒29の双方を取付ける場合を説明した。このため、被巻線部材である磁極13b,63bへ巻回する線材12の線径が変更されて、異なる内径の線材挿通孔11aを有するノズル11に変更する場合や、異なる外径の癖付け棒29に変更する場合であっても、それらの双方を又はいずれか一方をノズルホルダ27において付け替えるだけであるので、その交換が容易となる。
けれども、ノズル11や癖付け棒29の交換を要しないようであれば、癖付け棒29をノズル11に一体的に形成して、それらが別に独立して交換するようなことを回避するようにしても良い。
更に、上述した実施の形態では、駆動源として、サーボモータを用いる場合を説明したが、駆動源としてステッピングモータを用いることもできる。
10,60 巻線装置
11 ノズル
11a 線材操出孔
12 線材
13b,63b 被巻線部材(磁極)
19 サーボモータ(部材移動機構)
18,68 支持具
25,75 サーボモータ(癖付け棒回転移動機構)
27 ノズルホルダ(癖付け棒回転移動機構)
29 癖付け棒
42,70 ノズル移動機構(相対移動機構)

Claims (4)

  1. 被巻線部材(13b,63b)を支持する支持具(18,68)と、線材操出孔(11a)が形成されたノズル(11)と、前記支持具(18,68)に対して前記ノズル(11)を相対移動させる相対移動機構(19,42,70)とを有し、前記ノズル(11)の前記線材操出孔(11a)を通過して繰出された線材(12)を前記被巻線部材(13b,63b)の周囲に巻回する巻線装置において、
    前記ノズル(11)に隣接して設けられた癖付け棒(29)と、
    前記線材操出孔(11a)を中心として前記癖付け棒(29)を前記線材操出孔(11a)の周囲に回転移動させる癖付け棒回転移動機構(25,27,75)と
    を備えたことを特徴とする線材の巻線装置。
  2. 相対移動機構が、ノズル(11)を少なくとも被巻線部材(13b,63b)の軸に直交する方向に移動させるノズル移動機構(42,70)と、前記被巻線部材(13b,63b)の軸と前記ノズル(11)の移動方向の双方と直交する方向に前記被巻線部材(13b,63b)を移動させる部材移動機構(19)とを備える請求項1記載の線材の巻線装置。
  3. 癖付け棒回転移動機構が、ノズル(11)と癖付け棒(29)を保持するノズルホルダ(27)と、前記ノズル(11)の線材操出孔(11a)を回転中心として前記ノズルホルダ(27)を回転させるモータ(25,75)とを備えた請求項1又は2記載の線材の巻線装置。
  4. 被巻線部材(13b,63b)の周囲にノズル(11)を相対移動させて、前記ノズル(11)から繰出された線材(12)を前記被巻線部材(13b,63b)の周囲に巻回する巻線方法において、
    前記被巻線部材(13b,63b)の周囲において相対移動する前記ノズル(11)に癖付け棒(29)を追随させ、
    前記ノズル(11)から繰出された後に前記癖付け棒(29)に接触して前記被巻線部材(13b,63b)側に転向した前記線材(12)を前記被巻線部材(13b,63b)に巻回する
    ことを特徴とする線材の巻線方法。
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