JP3169347B2 - 巻線装置およびコイル - Google Patents

巻線装置およびコイル

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、モータのステータ
の磁極等に装着されるコイルおよびこのようなコイルを
製造するための巻線装置の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】モータのステータ等の磁極にはコイルが
備えられるが、このようなコイルの占積率を上げるため
には、丸線を巻線するよりも、平角線を巻線してコイル
を形成することが望ましい。ところが、平角線は丸線と
違ってステータ等の磁極に直接に巻線することが技術的
に難しい。このため、平角線からなるコイルを磁極に装
着するときには、巻線装置において磁極とは別の巻線治
具に平角線を巻線してコイルを形成し、その後、このコ
イルを磁極に挿入するようにしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、ステータ等
において磁極が設けられる面、すなわち磁極にコイルが
装着されたときにコイルが当接する座面は、例えば円弧
状に湾曲していることがある(図9のステータ6、磁極
7、座面8参照)。この場合には、磁極に装着されたコ
イルは、磁極外周の座面に密着せず、コイルとステータ
との間に隙間が生じてしまう。この結果、コイルの占積
率が悪くなり、モータ特性が低下してしまっていた。
【0004】本発明は、このような問題点に着目してな
されたもので、コイル座面に密着状態で装着し得るコイ
ルおよびこのようなコイルを巻線し得る巻線装置を提供
することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】第1の発明では、巻芯外
周に線材を巻線してコイルを形成する巻線装置におい
て、少なくとも一対の押圧部材を備え、これらの押圧部
材のそれぞれに所定の形状で凹凸逆に形成された押圧面
を形成し、これらの押圧面を対向させるように前記巻芯
の軸方向の両側に前記一対の押圧部材を配置し、前記巻
芯に巻回されたコイルを挟み込むように前記一対の押圧
部材を互いに近づける方向に前記一対の押圧部材の少な
くとも一方を移動させる移動手段を備えるとともに、前
記押圧部材の一方の押圧面から延び出す軸部材を備え、
前記押圧部材の他方の押圧面に前記軸部材が嵌合するよ
うに嵌合穴を形成し、前記軸部材を前記巻芯とした
【0006】第2の発明では、前記コイルはコイル座面
に装着されるものであり、前記一対の押圧部材の押圧面
は前記コイル座面と同一形状で凹凸逆に形成される。
【0007】
【0008】第3の発明では、先端を対向させるように
同軸上に配設された少なくとも一対の回転軸と、これら
の回転軸を同期的に回転させる駆動手段とを備えるとと
もに、各回転軸の先端にそれぞれ前記押圧部材を取り付
けた。
【0009】第4の発明では、前記移動手段として前記
回転軸の少なくとも一方の少なくとも先端部分を互いに
近づける方向に移動させる手段を備えた。
【0010】第5の発明では、前記押圧部材で押圧され
た状態のコイルに熱風を吹きかけ被覆膜の融着によりコ
イル形状を固定させる熱風装置を備えた。
【0011】第6の発明では、第1から第5のいずれか
のひとつの発明の巻線装置により線材を巻線してコイル
を形成する。
【0012】第7の発明では、第1から第5のいずれか
ひとつの発明の巻線装置により前記線材としての平角線
を巻線してコイルを形成した。
【0013】第8の発明では、第1から第5のいずれか
ひとつの発明の巻線装置により形成された複数のコイル
を、重なり合うコイルの巻方向が逆となるように重ね合
わせるとともに、これら重ね合わされたコイルを一つお
きに内周側の線材端部同士または外周側の線材端部同士
で接続して一体とした。
【0014】
【発明の作用および効果】本発明では、巻芯の外周に線
材(第8の発明では平角線)を巻線した後、移動手段に
より押圧部材を移動させることにより、巻芯外周のコイ
ルは、両側から押圧部材の押圧面で押圧される。これに
より、巻芯外周のコイルの側面、すなわちコイル座面に
装着される面は、所定の形状に整えられる。特に、第2
の発明では、コイルはコイル座面と同一形状に整えられ
る。したがって、本発明の巻線装置により製造されたコ
イルは、コイル座面に隙間なく当接する形状とでき、コ
イルの占積率を向上させることができる。
【0015】また、本発明では、一対の押圧部材は、軸
部材と嵌合穴の嵌合により、巻芯である軸部材に対して
正しい位置関係に配置され、軸部材への線材の巻回後
に、移動部材により押圧部材を移動させると、押圧部材
はコイルを側面から正しい位置関係で押圧する。したが
って、コイルの成形を高い精度で行い得る。
【0016】また、第3、第4の発明では、一対の押圧
部材は一対の回転軸の先端に取り付けられているので、
巻線装置の構成を簡略化できる。
【0017】また、第5の発明では、熱風装置が備えら
れるので、押圧部材で形状を整えられたコイルは、直ち
にその形状に固定され、その後の工程でコイル形状が崩
れてしまうことがない。
【0018】また、第8の発明のように、第1から第5
のいずれかひとつの発明の巻線装置により製造された複
数のコイルを重ね合わせて一体にするときには、コイル
の重ね合わせ面は押圧部材の押圧面と同一の形状になっ
ており、隙間なく重ね合わせることができるので、一体
となったコイルの占積率が高められる。さらに、この場
合、重ね合わせるコイルを、一つおきに巻方向を逆に
し、さらに、例えば1層目と2層目のコイルを内周側の
線材端部同士で接続したら2層目と3層目のコイルは外
周側の線材端部同士で接続するというように、一つおき
に内周側の線材端部同士または外周側の線材端部同士で
接続することにより、容易に、複数のコイルを直列に接
続して、全体として一体のコイルとできる。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいて、本発
明の実施の形態について説明する。
【0020】図1には、本発明の巻線装置1の全体構成
を示す。また、図2には、この巻線装置1に備えられる
巻線治具10を、特に取り出して示す。
【0021】図示されるように、巻線治具10は、凹面
2Aを備えた凹部材2と、凸面3Aを備えた凸部材3と
から構成される。この凹面2Aと凸面3Aは、コイル5
(図6〜図8参照)が取り付けられるステータ6の座面
8(図9参照)と同一形状を持ち、凹凸逆に形成されて
いる。また、凸部材3の凸面3A中央からは軸部材3B
が延び出し、凹部材4の凹面2A中央に形成された嵌合
穴2Bに嵌合するようになっている。
【0022】巻線装置1は、一対の回転軸12、13を
同軸上に備え、これらの回転軸12、13は、互いに先
端側を対向させている。この回転軸12先端の取り付け
穴12Aには、凹部材2の凹面2Aと反対側に備えられ
た取り付け軸2Cが嵌合して固定される。また、回転軸
13先端の取り付け軸13Aが、凸部材3の凸面3Aと
反対側に備えられた取り付け穴3Cに嵌合して固定され
る。
【0023】これにより、凹部材2と凹面2Aと、凸部
材3の凸面3Aとは、互いに対向するようになってい
る。さらに、凸部材3の軸部材3Bは、先端が凹部材2
の嵌合穴2Bに嵌合する一方、基端側が嵌合穴2Bの外
に露出するようになっており、この軸部材3Bの露出部
分が、平角線4が巻回される巻芯となる。
【0024】回転軸12は、スプライン軸14と、この
スプライン軸14の外周に軸受15A、15Bを介して
配設されるスリーブ16とから構成される。そして、巻
線装置1の基台11上には、この回転軸12を支持する
支持台17が備えられ、回転軸12は、支持台17に形
成された貫通穴17Aを貫通し、軸受18A、18Bを
介して回転自在に支持されている。
【0025】回転軸12のスプライン軸14は、基端側
(図1の左側)の外周にスプライン部14Aを備える。
スプライン部14Aは、その一部がスリーブ16から後
方に突出し、後述するように、この突出部分でモータ3
0のモータ軸31と連係している。また、スプライン部
14Aがスリーブ16内に収容されている部分は、スリ
ーブ16の内周とスプライン結合している。これによ
り、スプライン軸14は、スリーブ16と一体に回転す
るとともに、軸方向には相対移動可能となっている。
【0026】また、支持台17上には、ロッド20Aが
回転軸14と平行に延び出すシリンダ20が備えられ
る。このシリンダ20が収縮すると、ロッド20Aの先
端に固定された連係部材21を介してスプライン軸14
の基端が押され、スプライン軸14はスリーブ16に対
して前方(図1の右方向)に相対移動する。なお、スリ
ーブ16に固定の軸受15Aとスプライン軸14の間に
は、スプライン軸14を後方(図1の左方向)に付勢す
るスプリング22が設けられ、通常、スプライン軸14
はスリーブ16側に引き込まれた状態を維持している。
【0027】一方、回転軸13は、移動支持台23に形
成された貫通穴23Aを貫通して、軸受24A、24B
を介して回転自在に支持されている。移動支持台23
は、基台11上に固定された固定支持台25の上に、モ
ータ26の駆動によるボールネジ27の回転とともに回
転軸13の軸方向に移動可能であるように配設されてい
る。すなわち、回転軸13は、移動支持台23とともに
軸方向に移動可能となっている。
【0028】これにより、軸部材3Bへの巻線作業の終
了後に、シリンダ20とモータ26の少なくとも一方を
駆動して、回転軸12、13を互いに近づける方向に移
動させることにより、軸部材3B外周に巻き付けられた
状態のコイル5を、巻線治具10の凹面2Aと凸面3A
の間に挟み込んで押圧し、凹面2A、凸面3Aと同一形
状、すなわち、コイル座面8と同一形状に湾曲させるこ
とができる。
【0029】なお、軸部材3B付近には、図示されない
熱風装置が備えられ、凹面2A、凸面3Aにより形状を
整えられたコイル5に熱風を吹きかけ、コイル5の形状
を熱風融着により固定することができるようになってい
る。
【0030】さて、回転軸13の基端側下方には、モー
タ30が設けられ、基台11に固定されている。このモ
ータ30のモータ軸31は、固定支持台25に形成され
た貫通穴25Aに軸受28A、28Bを介して回転自在
に支持され、また支持台17に形成された貫通穴17B
に軸受29A、29Bを介して回転自在に支持される。
このモータ軸31は、これらの貫通穴25A、貫通穴1
7Bを貫通して回転軸12、13と平行に延び、その先
端部が、回転軸12(スプライン軸14)の基端下方に
達している。
【0031】そして、モータ軸31の先端外周にはプー
リ33が設けられ、このプーリ33は、スプライン軸1
4基端のスプライン部14A外周に設けられたプーリ3
2と、タイミングベルト34を介して連結されている。
また、回転軸13の基端側にはスプライン部13Aが備
えられ、このスプライン部13A外周に設けられたプー
リ35が、モータ軸31の基端側外周に設けられたプー
リ36と、タイミングベルト37を介して連結されてい
る。
【0032】これにより、回転軸12、13は、モータ
軸31の回転にしたがって同期的に回転し、この同期的
回転とともに、軸部材(巻芯)3Bの外周に平角線4が
巻き込まれ、コイル5が形成されるようになっている。
なお、モータ軸31は正逆両回転方向に回転可能であ
り、この回転方向に対応して、コイル5の巻方向を逆膜
とできるようになっている。
【0033】つぎに作用を説明する。
【0034】巻線装置1により、平角線4を巻線するに
は、図3に示すように、巻線治具10の凹部材2と凸部
材3とに所定の間隔を持たせた状態で、軸部材(巻芯)
3B外周に平角線4を配置し、モータ30の駆動で回転
軸12(スプライン軸14)と回転軸13を同期回転さ
せる。これにより、平角線4は軸部材3Bの回りに巻き
込まれ、コイル5が形成される。
【0035】ところで、ここまでの工程でのコイル5
は、図5(A)〜(C)に示すように、ステータ6に取
り付けるときに座面8に当接する当接面5Aが真っすぐ
な状態となっている。
【0036】そこで、シリンダ20とモータ26のいず
れか一方または両方の駆動により、スプライン軸14と
回転軸13のいずれか一方または両方を、それぞれコイ
ル5を挟み込む方向に移動させ、図4に示すように、コ
イル5を両側から押圧する。これにより、コイル5は、
凹面2Aおよび凸面3Aに沿った形状に整えられ、図6
〜図8に示すようなものとなる。すなわち、コイル5の
当接面5Aは、凸面3Aと同一形状、したがってステー
タ6におけるコイル座面8と同一形状に湾曲したものと
なる。
【0037】なお、コイル5はこのように形状を整えら
れた後、熱風装置により熱風をかけられ、巻線外周の被
覆膜の溶着により形状が固定され、成形される。
【0038】このように成形されたコイル5は、軸部材
3Bから取り外され、軸部材3Bを取り外した抜け跡の
中空部5Bにおいて、図9に示すように、ステータ6の
磁極7に挿入される。このように磁極7に装着されたコ
イル5は、当接面5Aにおいて座面8に隙間なく当接す
るので、コイル5の占積率は高いものとできる。
【0039】また、図示されるように、ステータ6は、
円形の外周上に複数の磁極7を備えており、コイル5
は、一つの磁極7に対して複数個(この実施の形態では
2個)づつ挿入される。
【0040】この場合、一つの磁極7に挿入されるため
に重ね合わされたコイル5の重ね面は、同一形状の凹面
2Aおよび凸面3Bで成形されたものであるので、コイ
ル5はぴったり重ね合わされ、コイルの占積率が高めら
れる。
【0041】また、この場合、重ね合わされたコイルを
直列に接続するために、図10に示すように、重ね合わ
されるコイル5は互いに巻方向を逆とされたうえで、コ
イル5内周側の線材端部5C同士を接続するようにす
る。これにより、重ね合わされたコイル5を容易に直列
接続することができる。
【0042】また、コイル5を3個以上重ね合わせて磁
極7に挿入するときには、重ね合わされるコイル5の巻
方向を一つおきに逆巻きにし、さらに、重なり合う1層
目のコイル5と2層目のコイル5の内周側線材端部5C
同士を接続したら、2層目のコイル5と3層目のコイル
5では外周側線材端部5D同士を接続するというよう
に、一つおきに内周側線材端部5C同士または外周側線
材端部5D同士を接続して行くようにする。これによ
り、コイル5を複数個重ね合わせて一体とする場合に
も、容易に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示す断面図である。
【図2】同じく巻線治具を示す側面図である。
【図3】同じく巻線方法を示す説明図である。
【図4】同じく巻線方法を示す説明図である。
【図5】同じく製造工程途中におけるコイルを示す図で
あり、(A)は正面図、(B)は(A)のB−B断面
図、(C)は(A)のC−C断面図である。
【図6】同じく完成したコイルを示す正面図である。
【図7】同じくD−D断面図である。
【図8】同じくE−E断面図である。
【図9】同じくステータの磁極にコイルを装着した状態
を示す正面図である。
【図10】同じく複数のコイルの接続方法を示す説明図
である。
【符号の説明】
1 巻線装置 2 凹部材 2A 凹面 2B 嵌合穴 2C 取り付け軸 3 凸部材 3A 凸面 3B 軸部材 3C 取り付け穴 4 平角線 5 コイル 5A 当接面 5B 中空部 5C 内周側線材端部 5D 外周側線材端部 6 ステータ 7 磁極 8 座面 10 巻線治具 11 基台 12 回転軸 13 回転軸 14 スプライン軸 16 スリーブ 20 シリンダ 26 モータ 30 モータ 31 モータ軸
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−9245(JP,A) 特開 昭50−151305(JP,A) 特開 平6−105506(JP,A) 特開 昭58−49069(JP,A) 特開 昭52−143402(JP,A) 特開 昭56−107549(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02K 15/04

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】巻芯外周に線材を巻線してコイルを形成す
    る巻線装置において、 少なくとも一対の押圧部材を備え、 これらの押圧部材のそれぞれに所定の形状で凹凸逆に形
    成された押圧面を形成し、 これらの押圧面を対向させるように前記巻芯の軸方向の
    両側に前記一対の押圧部材を配置し、 前記巻芯に巻回されたコイルを挟み込むように前記一対
    の押圧部材を互いに近づける方向に前記一対の押圧部材
    の少なくとも一方を移動させる移動手段を備えるととも
    に、 前記押圧部材の一方の押圧面から延び出す軸部材を備
    え、前記押圧部材の他方の押圧面に前記軸部材が嵌合す
    るように嵌合穴を形成し、前記軸部材を前記巻芯とした
    ことを特徴とする巻線装置。
  2. 【請求項2】前記コイルはコイル座面に装着されるもの
    であり、前記一対の押圧部材の押圧面は前記コイル座面
    と同一形状で凹凸逆に形成されることを特徴とする請求
    項1に記載の巻線装置。
  3. 【請求項3】 先端を対向させるように同軸上に配設され
    た少なくとも一対の回転軸と、これらの回転軸を同期的
    に回転させる駆動手段とを備えるとともに、各回転軸の
    先端にそれぞれ前記押圧部材を取り付けたことを特徴と
    する請求項1または請求項2に記載の巻線装置。
  4. 【請求項4】 前記移動手段として前記回転軸の少なくと
    も一方の少なくとも先端部分を互いに近づける方向に移
    動させる手段を備えたことを特徴とする請求項3に記載
    の巻線装置。
  5. 【請求項5】 前記押圧部材で押圧された状態のコイルに
    熱風を吹きかけ被覆膜の融着によりコイル形状を固定さ
    せる熱風装置を備えたことを特徴とする請求項1から
    求項4のいずれかひとつに記載の巻線装置。
  6. 【請求項6】 請求項1から請求項5のいずれかひとつに
    記載した巻線装置により線材を巻線して形成したことを
    特徴とするコイル。
  7. 【請求項7】 請求項1から請求項5のいずれかひとつに
    記載した巻線装置により前記線材としての平角線を巻線
    して形成したことを特徴とするコイル。
  8. 【請求項8】 請求項1から請求項5のいずれかひとつに
    記載した巻線装置により形成された複数のコイルを、重
    なり合うコイルの巻方向が逆となるように重ね合わせる
    とともに、これら重ね合わされたコイルを一つおきに内
    周側の線材端部同士または外周側の線材端部同士で接続
    して一体としたことを特徴とするコイル。
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