JP3328592B2 - 巻線製造装置、巻線製造システムおよび巻線製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、巻線製造装置、巻
線製造システムおよび巻線製造方法に関し、特に、所定
パラ数の素線をまとめて巻枠に巻き付けることにより巻
線を形成するものに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の一般的な巻線製造装置では、巻枠
に電線（素線）を巻き付けることによってコイル（巻
線）が製造される。電線は、ノズルを用いて巻枠に導か
れる。ノズルにはノズル穴が開けられており、電線は、
このノズル穴を通って巻枠に導かれる。この種の装置
は、例えば、特開昭６１−２２７６５７号公報に記載さ
れている。巻線製造装置には、フライヤ型とスピンドル
型がある。フライヤ型装置では、巻枠が固定されてお
り、ノズルが巻枠の周りを公転する。一方、スピンドル
型装置では、ノズルが固定されており、巻枠が自転する
（その場で位置を変えずに回転する）。

【０００３】上記の特開昭６１−２２７６５７号公報に
記載の装置では、数本の電線が一緒に巻枠に巻き付けら
れる。これに対し、例えば電気自動車の駆動モータに組
み込むステータコイルを製造する場合には、より多くの
本数の電線が束ねて巻枠に巻き付けられる。図１のモー
タステータコイルを参照すると、極数ｐのコイルが連結
されており、各極のコイルでは、所定のパラ本数ｎの電
線がターン数ｍだけターンしている。ｎ本の電線を束ね
て巻枠にｍ回巻き付けることにより１極のコイルが形成
され、このコイルを巻枠から取り外してから次のコイル
が形成され、この作業を繰り返すことにより図１のコイ
ルが形成される。なお、図１には、１相分のコイルが示
されている。モータ製造のためには、モータの相数に対
応する数だけ、図１のコイルが用意される。

【０００４】図２は、従来のパラ巻コイル製造装置の一
例を概略的に示している。電線ボビンパック２には、大
量の電線４が収納されている。パラ本数ｎのコイルを作
るためには、ｎ個の電線ボビンパック２、すなわち、パ
ラ本数ｎと同数の電線ボビンパック２が床に並べられ
る。ｎ個の電線ボビンパック２から引き出されたｎ本の
電線４はノズル６のノズル穴を通され、電線４の先端は
巻枠８に引っかけられる。そして、ノズル６が巻枠８の
周りをｍ回公転することにより、コイル８が形成され
る。ｍ回のターンが終わると、完成したコイル１２は巻
枠から取り外され、所定の位置に保持される。そして、
再びノズル６が巻枠８の周りを公転して次のコイル１０
が形成される。このようにして、互いに連結された極数
ｐのコイルが次々と形成される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図２に示されるよう
に、従来の巻線製造装置では、ｎ個の電線ボビンパック
２、すなわちパラ本数ｎと同数のボビンパックを並べて
配置しなければならず、そのために電線ボビンパック２
の設置面積が膨大になり、その結果、製造装置が要する
スペースも大きいという問題がある。工場内のスペース
はある程度限られているので、工場内のスペースによっ
てパラ本数ｎの上限が制約を受けてしまう。

【０００６】また、従来は、パラ本数ｎの多いパラ巻コ
イルを製造する装置は、図２に示すようなフライヤ型装
置であった。図２の装置では、電線４を巻枠８に巻き付
けるメカニズムに対して、電線４のテンションによって
多大な負荷がかかるという問題があった。

【０００７】特に、図２の装置では、床上に配置された
電線ボビンパック２からノズル６へ直接に電線４が供給
されている。電線ボビンパック２から電線４を引き出す
ときの抵抗力は相当に大きいので、電線４のテンション
も大きくなる。ノズル６は、自身の移動する力によって
電線４を電線ボビンパック２から引き出しており、した
がって、ノズル６にはｎ本の電線４のテンションがかか
る。その結果、ノズル６には特に多大な負荷がかかる。

【０００８】従来の実際の装置では、上記のような電線
ボビンパックの設置スペース上の制約や、メカニズムの
剛性上の制約があるために、パラ本数の上限が２０本程
度に制限されていた。近年、モータの高性能化等の観点
から、パラ本数の増大（例えば５０本程度）が要求され
るが、このような要求には従来の製造技術では応えるこ
とができなかった。

【０００９】本発明は上記課題に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、装置の小型化および装置にかかる負
荷の軽減を図ることが可能な巻線製造装置、巻線製造シ
ステムおよび巻線製造方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】（１）本発明は、所定パ
ラ数の素線をまとめて巻枠に巻き付けることにより巻線
を形成する巻線製造装置において、前記パラ数より少な
い数の素線供給手段と、素線供給手段から供給された素
線を分割して前記パラ数の素線を得る素線分割手段と、
分割によって得られた前記パラ数の素線を前記巻枠に導
くノズルと、ノズルを通った前記パラ数の素線を前記巻
枠に巻き付ける巻付手段と、を含むことを特徴とする。

【００１１】上記の素線供給手段は、例えば前述の電線
ボビンパックである。本発明によれば、パラ本数より少
ない数の素線供給手段が用意される。この素線供給手段
から供給された素線がパラ本数に分割される。分割によ
って得られたパラ本数の素線を用いて巻線が形成され
る。

【００１２】このように、本発明によれば、パラ本数の
素線からなる巻線を製造するにあたり、パラ本数より少
ない素線供給手段、例えば、１または少数の電線ボビン
パックを用意すればよい。従来のようにパラ本数と同数
の素線供給手段を用意する必要がない。したがって、素
線供給手段の数を削減することができ、装置の要するス
ペースが小さくなり、装置を小型化することが可能とな
る。

【００１３】（２）また、本発明は、所定パラ数の素線
を巻枠に導くノズルと、ノズルを通った前記パラ数の素
線を巻枠に巻き付けて巻線を形成する巻付手段と、を含
む巻線製造装置において、前記パラ数の素線がまとめて
単一の回転可能な集合素線ボビンに巻き付けられてお
り、この単一の集合素線ボビンから前記ノズルへ前記パ
ラ数の素線が直接に供給されることを特徴とする。

【００１４】本発明によれば、素線ボビンからノズルへ
直接に素線が供給される。素線ボビンは回転可能である
ので、ノズルへ供給される素線には大きなテンションが
かからない。電線ボビンパックからノズルへ直接に素線
を供給する従来構成と比べて、特に素線の数が多い場合
にテンションが大幅に低減する。これにより、ノズルに
かかる負荷を小さくすることが可能となる。

【００１５】好ましくは、前記パラ数の素線がまとめて
単一の集合素線ボビンに巻き付けられており、この単一
の集合素線ボビンから前記ノズルへ前記パラ数の素線が
直接に供給される。これにより、パラ本数の素線が一つ
にまとめられてからノズルへ供給されるので、ノズルに
かかる負荷がさらに小さくなり、生産性の向上やコスト
の低減を図ることが可能となる。

【００１６】

【００１７】

【００１８】（３）また、本発明は、巻枠への所定パラ
本数の素線の巻付けによる巻線形成、および、巻枠から
の巻線の取外しを繰り返すことにより、互いに連結され
た所定数の極の巻線を形成する巻線製造システムにおい
て、前記パラ数より少ない数の素線供給手段と、素線供
給手段から供給された素線を分割して前記パラ数の素線
を得る素線分割手段と、分割によって得られた前記パラ
数の素線が巻き付けられる回転可能な素線ボビンと、前
記素線ボビンから供給される前記パラ数の素線を前記巻
枠に導くノズルと、巻枠を回転させることにより、ノズ
ルを通った前記パラ数の素線を前記巻枠に巻き付けて巻
線を形成する巻付手段と、巻付けが完了し巻枠から取り
外された巻線を、その巻線の極に対応する所定の保持位
置に保持する巻線保持手段と、前記巻枠の回転に合わせ
て前記巻線保持手段を動かすことにより、前記巻線保持
手段に保持された巻線と、他の極の巻線を形成中の巻枠
との相対位置関係の乖離を抑制する相対位置維持手段
と、を含むことを特徴とする。この態様に示されるよう
に、上記の（１）（２）の態様を一つの装置にて実現す
ることが好適である。

【００１９】さらにまた、特許請求の範囲に示されるよ
うに、巻線製造方法というかたちで本発明を実現するこ
とも好適であり、上述したような良好な効果が得られ
る。

【００２０】以上に説明したように、本発明によれば、
巻線製造のために要するスペースを削減でき、また、ノ
ズル等のメカニズムにかかる負荷を低減できる。このこ
とを利用して、従来は２０本程度に抑えられていたパラ
本数の上限を引き上げることが可能となる。例えば、従
来は困難であった５０本程度のパラ本数の巻線を製造す
ることも可能となる。

【００２１】（５）本発明の好ましい一態様では、ノズ
ルの前段に、前記パラ数の素線に張力を与えるテンショ
ナーが設けられる。

【００２２】パラ数の素線を巻枠に巻き取る最中に素線
のたるみが発生すると、巻付け後のコイルでは素線が乱
れた状態となり、目標とする整列度（素線の整列状態の
良好さの程度）を確保することが困難になる。しかし、
本発明によれば、テンショナーを設けることにより、巻
枠での素線巻取り時のたるみが防止され、これにより多
数本パラコイルの整列度が大幅によくなり、従って、生
産性の向上が図れる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
（以下、実施形態という）を図面を参照し説明する。図
３には、本実施形態の巻線製造システムが示されてい
る。このシステムでは、パラ本数の多いパラ巻きコイル
が製造され、このコイルはモータステータコイルとして
利用される。例えば、パラ本数ｎは５０程度であり、タ
ーン数ｍは４〜５程度であり、極数ｐは４である。

【００２４】図３において、第１ステップでは、「素線
の供給および分割」が行われる。床上には、単一の電線
ボビンパック２０が置かれており、この電線ボビンパッ
ク２０には大量の電線２２が収納されている。電線ボビ
ンパック２０の上方には、連結ボビン２４が、図示しな
い支持手段によって、極小さな力で滑らかに回転可能に
支持されている。連結ボビン２４は、その長手方向に沿
って互いに連結された複数の小型の単素線ボビン２６を
有する。単素線ボビン２６の数は、パラ本数と同じｎで
ある。電線ボビンパック２０と連結ボビン２４の間に
は、電線２２を切断するための切断機２８が設けられて
いる。

【００２５】第１ステップでは、電線２２が電線ボビン
パック２０から引き出され、その先端が一の単線ボビン
２６にひっかけられる。連結ボビン２４を回転すること
により、電線２２は電線ボビンパック２０から引き出さ
れ、単素線ボビン２６に巻き取られる。必要な長さの電
線２２を巻き取るために、所定回数だけ連結ボビン２４
が回転される。一の単素線ボビン２６についての巻き取
りが終わると、切断機２８により電線２２が切断され
る。そして、次の単素線ボビン２６に対して、同様の作
業により電線２２が巻付けられる。上記の作業が繰り返
され、ｎ個のすべての単素線ボビン２６に電線２２が巻
付けられる。このようにして、電線ボビンパック２０内
の非常に長い１本の電線２２から、必要な長さの電線が
個々に順次切り出される。その結果、パラ本数ｎの電線
が、回転可能なｎ個のボビンに個別に巻き取られた状態
で、第２ステップのために用意される。

【００２６】次に、第２ステップでは、「素線の集合」
が行われる。連結ボビン２４は、第１ステップと同じ場
所に配置されてもよく、別の場所に移動されてもよい。
別の場所に移動した場合には、第１ステップと同様に、
連結ボビン２４は、極小さな力で滑らかに回転可能に支
持される。連結ボビン２４から適当な距離を隔てて単一
の集合素線ボビン３０が配置されている。集合素線ボビ
ン３０は、単素線ボビン２６よりも大型のボビンであ
る。また、集合素線ボビン３０も、図示しない支持手段
によって、極小さな力で滑らかに回転可能に支持されて
いる。

【００２７】第２ステップでは、図示されるように、連
結ボビン２４からｎ本の電線３１が引き出され、電線３
１の先端が集合素線ボビン３０にひっかけられ、そし
て、集合素線ボビン３０が回転される。集合素線ボビン
３０が回転すると、電線３１が引っ張られ、連結ボビン
２４も回転する。これにより、ｎ本の電線３１は、連結
ボビン２４から引き出され、まとめて集合素線ボビン３
０に巻き取られる。このようにして、ｎ本の電線３１が
集合され、回転可能なボビンに巻き取った状態で、次の
第３ステップのために用意される。

【００２８】第３ステップでは、巻線形成装置３２によ
りコイルの形成が行われる。集合素線ボビン３０は、巻
線形成装置３２の近傍に配置され、図示しない支持手段
によって、ここでも極小さな力で回転可能に支持されて
いる。集合素線ボビン３０は、第２ステップと同じ場所
に配置されてもよく、また、別の場所に移動されてもよ
い。

【００２９】図４および図５は、それぞれ、図３の巻線
形成装置３２をラインＸ−ＸおよびラインＹ−Ｙで切断
した断面図である。固定テーブル３４には壁３６が立設
され、壁３６は、固定テーブル３４と平行な天井３８へ
続いている。天井３８には巻枠４０が吊り下げられてい
る。巻枠４０には巻枠軸４２が連結されており、この巻
枠４０がボールベアリング４４によって天井３８に軸支
されている。これにより、巻枠４０は天井３８に回転可
能に支持されている。巻枠４０には、ｎ本の電線群４６
の線端をひっかけるための線端ロックツメ４８が設けら
れている。

【００３０】巻枠軸４２の先端は天井３８から上方に突
き出しており、この突き出し部分に巻枠従動プーリ５０
が固定的に取り付けられている。巻枠従動プーリ５０に
は平ベルト５２がかけられており、この平ベルト５２は
巻枠駆動プーリ５４にもかけられている。駆動軸５６が
天井３８から上方に突き出しており、この突き出し部分
に巻枠駆動プーリ５４が固定的に取り付けられている。
長尺の駆動軸５６は、天井３８およびテーブル３４にベ
アリング５８，６０によって軸支されている。駆動軸５
６の下端はテーブル３４の下方へ突き出しており、その
先端には傘歯車６２が取り付けられている。傘歯車６２
は、ハンドル６４側の傘歯車と噛み合っている。このよ
うな構成により、作業者が取っ手６６を持ってハンドル
６４を回すと、駆動軸５６および巻枠駆動プーリ５４が
回転し、この回転が平ベルト５２によって巻枠従動プー
リ５０へ伝えられ、巻枠４０が回転する。

【００３１】また、天井３８には、図４に示されるよう
に、ノズル装置６８が設けられている。天井３８には、
ノズル支持台７０が、吊り下げるようにして固定されて
いる。ノズル支持台７０と天井の間には、ガイドバー７
２が固定されている。ガイドバー７２と平行に巻送りね
じ７４が設けられている。巻送りねじ７４は天井３８を
貫通しており、ベアリング７６によって天井３８に軸支
されている。巻送りねじ７４の上端は、オシレートモー
タ７８に連結されている。

【００３２】ガイドバー７２および巻送りねじ７４は、
ノズル台８０を上下に貫通している。巻送りねじ７４
は、ノズル台８０側のねじ山と噛み合っている。また、
ノズル台８０には、水平方向に一つのまたは複数のノズ
ル穴８２が貫通して設けられている。ノズル穴８２に
は、集合素線ボビン３０から供給されたｎ本の電線群４
６が通される。これにより、電線群４６はまとめられて
巻枠４０へと導かれる。コイル形成の際には、巻枠４０
の回転にあわせてオシレートモータ７８が回転する。こ
れにより、ノズル台８０は、ガイドバー７２に案内され
て上下方向に移動する。このオシレート移動により、電
線群４６は巻枠４０上の適切な位置に導かれ、この適切
な位置に巻付けられる。

【００３３】また、図４および図５に示されるように、
固定テーブル３４の中央には、円形の回転テーブル８４
が、ベアリング８６を用いて回転可能に支持されてい
る。回転テーブル８４の回転中心は、巻枠４０の回転中
心と一致している。

【００３４】回転テーブル８４には巻落治具８８が載っ
ている。巻落治具８８は、巻枠４０で巻上がったコイル
を、後段のコイル形成が行われている間、保持するため
のものである。この巻落治具８８は、回転テーブル８４
の回転中心から所定距離だけ離れた位置に配置されてい
る。巻落治具８８の治具本体９０の上部には、円盤形状
のコイル受け棚９２が設けられている。コイル受け棚９
２には、複数の棒状の櫛歯９４が立っている。図５に示
されるように、櫛歯９４は、円形に並んでいる。治具本
体９０の中央の貫通穴にはスプラインシャフト９５が挿
入されており、このスプラインシャフト９５は回転テー
ブル８４を貫通して下方へ突き出している。

【００３５】また、巻落治具８８の治具本体９０の外周
面には、４つのピン受溝９６が、９０°ずつ間隔をあけ
て掘られている。このピン受溝９６には、割出位置決ピ
ン９８が挿入されており、この割出位置決ピン９８は回
転テーブル８４の上に設けられている。この割出位置決
ピン９８によりインデックス機能が実現され、巻落治具
８８は、４つの９０°ずつずれた角度位置に位置決め可
能である。

【００３６】なお、４つの位置決め角度が設定されてい
る理由は、本実施形態では極数ｐ＝４のコイルを形成す
るからである。製造するコイルの極数にあわせてピン受
溝９６の数および位置を適当に設定することが好まし
い。

【００３７】巻上がったコイルを巻枠４０から取り外す
時には、割出位置決ピン９８がピン受溝９６から取り外
され、巻落治具８８がスプラインシャフト９５に案内さ
れて上方へ持ち上げられる。そして、作業者により巻枠
４０から巻落治具８８へコイルがしごき落とされる。こ
のとき、コイルは、あらかじめ決められた櫛歯９４の間
へとしごき落とされ、これにより、コイル受け棚９２上
の所定の保持位置にコイルが保持される。この後、巻落
治具８８は作業者により下方へ戻され、９０°回転され
る。そして、割出位置決ピン９８が隣のピン受溝９６に
挿入される。この状態が図５に示されている。

【００３８】図４に示されるように、回転テーブル８４
の下側には、テーブル従動プーリ１００が設けられてい
る。テーブル従動プーリ１００には平ベルト１０２がか
けられており、平ベルト１０２はテーブル駆動プーリ１
０４にもかけられている。前述のように、駆動シャフト
５６はテーブル３４の下方へ突き出しており、この突き
出し部分にテーブル駆動プーリ１０４が固定されてい
る。ここで、テーブルプーリ１０４，１００の減速比
は、巻枠プーリ５４，５０の減速比と同一に設定されて
いる。したがって、作業者がハンドル６４を回したと
き、巻枠４０と回転テーブル８４とが同軸上で、同一回
転数で同期回転する。

【００３９】以上に巻線形成装置３２の構成を説明し
た。次に、この巻線形成装置３２の動作を説明する。

【００４０】まず、作業者は、集合素線ボビン３０から
ｎ本の電線群４６をまとめて引き出し、この電線群４６
をノズル台８０のノズル穴８２へ通す。ノズル穴８２を
通った電線群４６の線端は、巻枠４０の線端ロックツメ
４８にクリップ留めされる。

【００４１】次に、作業者は取っ手６６を持ってハンド
ル６４を回す。これにより駆動軸５６および巻枠駆動プ
ーリ５４が回転し、この回転が巻枠従動プーリ５０へ伝
えられ、巻枠４０が回転し、電線群４６が巻枠４０に巻
き取られる。このとき、オシレートモータ７８が回転し
ており、巻枠４０の１回転毎にノズル台８０が指定ピッ
チだけ上方へ進み、電線群４６の重なりを防止する。作
業者は、ターン数ｍのコイルを形成するために、所定回
数だけハンドル６４を回す。これにより、巻枠４０がｍ
回回転し、一極分のコイルが巻上げられる。

【００４２】次に作業者は、巻き上がったコイルを巻落
治具８８へしごき落とす。前述のように、位置決めロッ
クが解除され、巻落治具８８が持ち上げられる。巻き上
がったコイルはしごき落とされ、所定の櫛歯９４にひっ
かけられ、コイル受け棚９２の上の保持位置に保持され
る。巻落治具８８は下方へ戻され、９０°回転された
後、再び割出位置決ピン９８により位置決めされる。

【００４３】作業者は、次のコイルを形成するために、
ノズル台８０を原位置へ戻し、再び、電線群４６を巻枠
４０の線端ロックツメ４８にクリップ留めする。この
時、すでに巻上がったコイルと次のコイルとの間を連結
する必要な長さの電線部分が確保される。作業者は、再
びハンドル６４を回し、２つめのコイルを形成する。

【００４４】作業者がハンドル６４を回すとき、テーブ
ル駆動プーリ１０４が回転し、この回転が平ベルト１０
２によりテーブル従動プーリ１００へ伝えられて、回転
テーブル８４が回転する。前述のように、上方の巻枠プ
ーリ５４，５０の減速比と、下方のテーブルプーリ１０
４，１００の減速比は同一である。したがって、回転テ
ーブル８４と巻枠４０は同一回転速度で同期回転する。
回転テーブル８４の上の巻落治具８８も、巻枠４０の回
転中心の周りを、巻枠４０と同じ回転速度で同期回転す
る。これにより、巻落治具８８およびそれに保持された
コイルと、巻枠４０との相対位置関係が維持され、この
相対位置関係の乖離が抑制される。したがって、巻枠４
０が回転したときに、巻落治具８８に保持されているコ
イルの電線を巻枠４０がひっぱるということはなく、巻
戻りの発生が防止される。巻戻りとは、すでに巻き上が
ったコイルの電線を巻枠４０が巻き取ってしまうことで
ある。また、上記の相対位置関係の維持により、コイル
間をつなぐ電線部分のねじれの発生も回避される。この
ように、本実施形態では、巻落治具８８、回転テーブル
８４およびテーブル駆動機構等が本発明の相対位置維持
手段として機能する。

【００４５】２番目のコイルが完成すると、続けて３番
目のコイルが同様の作業によって形成される。４番目の
コイルが形成され、巻落治具８８へしごき落とされるま
で、同様の作業が繰り返し続けられる。

【００４６】４つのコイルが完成すると、電線群４６が
切断機（図示せず）によって切断される。そして次の工
程で、４つの連結されたコイルがモータステータへ組み
付けられる。なお、図４の巻落治具８８をコイルととも
に巻線形成装置３２から取り外し、次の工程へ運ぶこと
も好適である。また、巻線形成装置３２では、上記の動
作が再び行われ、次のコイルの形成が開始される。

【００４７】次に、本実施形態の巻線製造システムによ
って得られる利点を説明する。

【００４８】本実施形態によれば、図３の第１ステップ
に示されるように、単一の電線ボビンパックのみが用意
される。従来のようにパラ本数と同数の電線ボビンパッ
クを用意する必要がない。多数の大型のボビンパックを
床上に並べる必要がないので、システムの占めるスペー
スが大幅に削減される。工場内のスペースが制約されて
いるときでも、パラ本数の多いパラ巻コイルの製造が可
能となる。

【００４９】なお、本実施形態では、ボビンパック数が
一つであったが、ボビンパック数は複数でもよい。本発
明の範囲内で、パラ本数より少ない適当な数のボビンパ
ックを使うことで、スペース削減という本発明の効果が
好適に得られる。このように、本発明の巻線供給手段の
数は一つには限定されない。

【００５０】また、本実施形態によれば、巻枠４０の回
転によって電線群４６が巻枠４０に巻き取られる。ノズ
ル台８０は同じ場所で上下方向に移動するのみである。
ノズルが電線をひっぱりながら巻枠の周りを周回する必
要がないので、電線の巻付けテンションによるメカニズ
ムへの負荷が軽減される。したがって、パラ本数が多い
場合でも、巻線形成装置３２のメカニズムの十分な剛性
と耐力を容易に確保することができる。

【００５１】特に、本実施形態では、パラ本数ｎの電線
群４６が集合素線ボビン３０に巻付けられており、この
滑らかに回転可能な集合素線ボビン３０からノズル台８
０へ直接に電線群４６が供給される。電線を電線ボビン
パック２０から引き出すときに発生するような抵抗力が
電線に作用しないので、大きな巻付けテンションは発生
しない。したがって、電線ボビンパックからノズルへ直
接に電線を供給する従来構成と比較すると、ノズルにか
かる負荷が大幅に軽減される。これにより、線の絶縁被
膜の傷付リスクの低減、生産性の向上やコスト低減を図
ることが可能となる。

【００５２】また、本実施形態によれば、回転テーブル
８４が巻枠４０と同期回転し、これにより、巻落治具８
８も巻枠４０と同期回転する。したがって、巻落治具８
８に保持されたコイルと巻枠４０との相対位置関係の乖
離が抑制される。その結果、巻き戻り、すなわち、巻枠
４０が巻上げ済みのコイルの電線を巻き取ってしまうこ
との発生が防止される。

【００５３】さらにまた、フライヤ型装置で普通に多本
パラ巻のモータコイルを巻くと、１回巻く毎に１回のよ
じれが発生する。この「よじれ」が１回転の巻付けのど
こで発生するかは分からない。よじれ位置がツール（図
４の櫛歯９４に相当）上に来ると、ツールが整列せずに
開いてしまい、そのままでは次工程のコイル挿入が出来
なくなってしまったり、コイルに傷がつく可能性があ
る。このような事情があるので、フライヤ型装置の場合
には、「よじれ」防止装置によってコイルのよじれを防
止している。しかし、よじれ防止装置を用いても、最大
１５本程度のパラ数が限界である。そのため、５０本程
度のパラ数のコイルを製造するためには、素線群を３〜
４回繰り返して巻く必要がある。しかし、これには時間
もかかり、リード線も３〜４カ所から出ることとなって
しまう。また、「よじれ」に起因する素線の加工硬化
は、更にコイル挿入性を悪くする。一方、巻枠を回転さ
せるスピンドル型装置を用いれば、上記のようなコイル
巻中のよじれという問題は解決できる。しかし、従来の
スピンドル型には、１極分のコイルを作ってトランスフ
ァツール（図４の櫛歯９４）に移した後に素線をカット
しなければ、次の極のコイルを巻けないという問題があ
る。極と極の間で素線をカットすると、後工程でカット
部分の素線を結線しなくてはならないので、余分な作業
が必要になる。このような従来のスピンドル型装置とは
異なり、本実施形態の巻線製造装置では、上述のように
極と極の間で素線をカットしないで連続的にコイルを巻
くことができるという大きな利点が得られる。

【００５４】以上のように、本実施形態によれば、巻線
製造のために必要な占有スペースを大幅に削減すること
ができ、また、巻線形成装置にかかる負荷を大幅に低減
することができる。従来はスペースやメカニズム剛性の
観点からパラ本数の上限が２０本程度に抑えられてい
た。本実施形態では、上記の効果により、パラ本数の上
限を引き上げることが可能となる。例えば、上記の如く
５０本程度のパラ本数のコイルの製造も可能となる。

【００５５】なお、本実施形態ではモータステータ用の
コイルが製造されたが、もちろん、本発明は上記に限定
されず、他の用途に用いるモータも本発明により同様に
製造可能である。

【００５６】また、本実施形態の変形例として、図２の
第２ステップを省略してもよい。この場合、第３ステッ
プにて、連結ボビン２４が巻線形成装置８２の近傍に配
置され、連結ボビン２４からノズル台８０へ直接にパラ
本数ｎの電線が供給される。

【００５７】「第２の実施形態」次に、上記の実施形態
をさらに改良した第２の実施形態を説明する。図６は、
第２の実施形態の巻線形成装置２００を示している。以
下に説明するように、巻線形成装置２００の特徴とし
て、第１の実施形態の巻線形成装置３２に対し、集合素
線ボビン３０とノズル装置６８の間にテンショナー機構
２０２が追加されている。

【００５８】固定テーブル３４と天井３８は第２の壁２
０４で繋がっており、この第２の壁は第１の壁３６と向
き合っている。第２の壁２０４から水平方向にテンショ
ナー支持テーブル２０６が棚状に突き出している。

【００５９】テンショナー支持テーブル２０６の中央付
近には、テンションローラ２０８を有するテンショナー
２１０が設置されている。テンションローラ２０８は、
電線群４６が嵌まる外周溝を有し、ローラの材質はセラ
ミックで、電線の傷付き防止を兼ねている。テーブル２
０６上であってテンショナー２１０よりもボビン３０側
には、中継ノズル２１２が固定されている。中継ノズル
２１２は、中央に貫通穴２１４を有する。

【００６０】テンショナー２１０よりもノズル装置６８
側には、ノズル台８０とほぼ同等の高さに保持ローラ２
１６が配置されている。保持ローラ２１６は中実円筒形
状を有し、電線傷付き防止のため外周みがき処理が施さ
れている。さらに保持ローラ２１６とノズル台８０の間
には素線浮上り防止プレート２１８が設けられている。
プレート２１８は、その上下の板各々にフェルトが貼ら
れ、その間に電線群４６を通過させることで、電線に付
着しているゴミ等の異物を除去し、かつ、電線群４６が
浮き上がるのを防止する。プレート２１８の高さは、ス
プリングを介した調整ねじ２２０を用いて調整可能であ
る（押え力調整）。上記の保持ローラ２１６は、壁２０
４から水平方向に突き出したローラ支持腕２２２に回転
可能に取り付けられている。そして、この支持腕２２２
上に浮上り防止プレート２１８が設置されている。

【００６１】さらに、テンショナー支持テーブル２０６
の下側に、テーブル２０６と平行に第２の棚２２４が設
けられている。第２の棚２２４は壁２０４から突出して
いる。そして、テンション調整スプリング２２６の下側
端が棚２２４に固定され、上側端がテンションローラ２
０８に取り付けられている。スプリング２２６により、
テンションナー２１０の上下方向のテンション量が調整
可能である。すなわち、スプリング２２６は、適当な引
張り力でテンションローラ２０８を下方に引っ張ること
により、テンションローラ２０８が電線群４６に付与す
る張力を調整し、予め設定した張力を付与できるように
するためのものである。

【００６２】第２の実施形態の巻線形成装置２００の動
作を説明する。ただし、第１の実施形態と同様の部分の
説明は省略する。

【００６３】作業者は、集合素線３０から電線群４６を
まとめて引き出し、この電線群４６を中継ノズル２１２
の貫通穴２１４に通す。貫通穴２１４を通った電線群４
６をテンションローラ２０８の下側にかけ、そして、保
持ローラ２１６の上側にかける。さらに、電線群４６を
素線浮上り防止プレート２１８の上下の隙間に通し、ノ
ズル台８０の貫通穴８２を通す。なお、図６には示され
ないが、壁２０４は巻線形成装置２００のフレームを形
成しており、フレームの２本の柱の間を電線群４６が通
っている。さらに、作業者は、電線群４６の先端を巻枠
４０に引っかける。そして、作業者が第１の実施形態と
同様にハンドル６４を回すと、巻枠４０が回転し、電線
群４６は巻枠４０に巻き取られ、コイルが形成される。

【００６４】ここで、本実施形態によれば、集合ボビン
３０から供給されるパラ本数ｎの電線群４６は、中継ノ
ズル２１２でまとめられ、それから、テンション量を調
整可能なテンショナー２１０で適当な張力を与えられ
る。そして、保持ローラ２１６で向きを変えた後、電線
群４６は浮上り防止プレートを通ってノズル装置６８に
達する。

【００６５】従って、テンション機構２０２を設けたこ
とにより、巻枠４０に到達する電線群４６に対し、パラ
本数に見合った適切なテンションを与えることができ
る。コイル形成時に電線のテンションが確保されるの
で、電線のたるみを防止できる。その結果、形成された
多本パラコイルでは、電線群４６の乱れが少なくなり、
整列度が大幅によくなる。整列度は、コイルを構成する
電線がどれ位きれいに並んでいるかの程度である。以上
より、第２の実施形態によれば、生産性と品質のさらな
る向上を図ることができる。

【００６６】さらに、本実施形態では、整列度の向上に
より、以下の利点が得られる。巻枠４０で形成されたコ
イルは、後工程において、コイルインサータを用いてモ
ータステータに挿入される。コイルの整列度が高けれ
ば、挿入時のインサータでのロック現象によるコイル傷
の低減または解消が可能になる。さらに、コイルインサ
ータの挿入ブレードの破損等も低減または解消できる。
このように、モータ製造での製品側および設備側に与え
るダメージを回避することができる。

【００６７】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、電線ボ
ビンパックのような素線供給手段の数を削減して、巻線
製造装置の要するスペースを削減できる。また、素線に
かかるテンションを低減し、ノズルにかかる負担を小さ
くできる。さらに、巻上がった巻線の巻戻りを招くこと
が防がれる。その結果、巻線製造の生産性を向上し、生
産コストの低減を図ることが可能となる。さらに、より
多くのパラ本数の巻線を製造することが可能となる。

【００６８】さらに、本発明によれば、ノズルの前段に
テンショナーを設けたことにより、巻線形成時の素線の
たるみの発生を防止し、巻線を構成する素線の整列度を
高め、生産性の向上を図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 モータステータ用のコイルであって、パラ本
数ｎ×ターン数ｍ×極数ｐのコイルの構成の例を概略的
に示す図である。

【図２】 従来の巻線製造装置を示す図である。

【図３】 本発明の実施の形態の巻線製造システムを示
す図である。

【図４】 図３のシステムに設けられた巻線形成装置を
示す断面図である。

【図５】 図３のシステムに設けられた巻線形成装置を
示す断面図である。

【図６】 本発明の第２の実施の形態の巻線形成装置を
示す断面図である。

【符号の説明】

２０ 電線ボビンパック、２２，３１ 電線、２４ 連
結ボビン、２６ 単素線ボビン、２８ 切断機、３０
集合素線ボビン、３２ 巻線形成装置、４０巻枠、４６
電線群、８０ ノズル、８４ 回転テーブル、８８
巻落治具。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池亀 悟 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 細野 聖二 愛知県稲沢市奥田流町36番地 三工機器 株式会社内 (72)発明者 小玉 正弘 愛知県稲沢市奥田流町36番地 三工機器 株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−277412（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−91603（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02K 15/04

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定パラ数の素線をまとめて巻枠に巻き
   付けることにより巻線を形成する巻線製造装置におい
   て、 前記パラ数より少ない数の素線供給手段と、 素線供給手段から供給された素線を分割して前記パラ数
   の素線を得る素線分割手段と、 分割によって得られた前記パラ数の素線を前記巻枠に導
   くノズルと、 ノズルを通った前記パラ数の素線を前記巻枠に巻き付け
   る巻付手段と、 を含むことを特徴とする巻線製造装置。
2. 【請求項２】 所定パラ数の素線を巻枠に導くノズル
   と、ノズルを通った前記パラ数の素線を巻枠に巻き付け
   て巻線を形成する巻付手段と、を含む巻線製造装置にお
   いて、前記パラ数の素線がまとめて巻き付けられる単一の回転
   可能な集合素線ボビンを含み、 この集合素線ボビンから前記ノズルへ前記パラ数の素線
   が直接に供給される ことを特徴とする巻線製造装置。
3. 【請求項３】 巻枠への所定パラ本数の素線の巻付けに
   よる巻線形成、および、巻枠からの巻線の取外しを繰り
   返すことにより、互いに連結された所定数の極の巻線を
   形成する巻線製造システムにおいて、 前記パラ数より少ない数の素線供給手段と、 素線供給手段から供給された素線を分割して前記パラ数
   の素線を得る素線分割手段と、 分割によって得られた前記パラ数の素線が巻き付けられ
   る回転可能な素線ボビンと、 前記素線ボビンから供給される前記パラ数の素線を前記
   巻枠に導くノズルと、 巻枠を回転させることにより、ノズルを通った前記パラ
   数の素線を前記巻枠に巻き付けて巻線を形成する巻付手
   段と、 巻付けが完了し巻枠から取り外された巻線を、その巻線
   の極に対応する所定の保持位置に保持する巻線保持手段
   と、 前記巻枠の回転に合わせて前記巻線保持手段を動かすこ
   とにより、前記巻線保持手段に保持された巻線と、他の
   極の巻線を形成中の巻枠との相対位置関係の乖離を抑制
   する相対位置維持手段と、 を含むことを特徴とする巻線製造システム。
4. 【請求項４】 所定パラ数の素線をまとめて巻枠に巻き
   付けることにより巻線を形成する巻線製造方法におい
   て、 前記パラ数より少ない数の素線供給手段から素線を供給
   する工程と、 供給された素線を分割して前記パラ数の素線を得る素線
   分割工程と、 分割によって得られた前記パラ数の素線をノズルを用い
   て前記巻枠へ導く工程と、 ノズルを通った前記パラ数の素線を前記巻枠に巻き付け
   る巻付工程と、 を含むことを特徴とする巻線製造方法。
5. 【請求項５】 所定パラ数の素線をノズルを用いて巻枠
   に導き、ノズルを通った前記パラ数の素線を巻枠に巻き
   付けて巻線を形成する巻線製造方法において、前記パラ数の素線をまとめて単一の回転可能な集合素線
   ボビンに巻き付けておき、この単一の集合素線ボビンか
   ら前記ノズルへ前記パラ数の素線を直接に供給する こと
   を特徴とする巻線製造方法。
6. 【請求項６】 巻枠への所定パラ数の素線の巻付けによ
   る巻線形成、および、巻枠からの巻線の取外しを繰り返
   すことにより、互いに連結された所定数の極の巻線を形
   成する巻線製造方法において、 前記パラ数より少ない数の素線供給手段から素線を供給
   する工程と、 供給された素線を分割して前記パラ数の素線を得る素線
   分割工程と、 分割によって得られた前記パラ数の素線を回転可能な素
   線ボビンに巻き付ける工程と、 素線ボビンからノズルに供給される前記パラ数の素線を
   ノズルを用いて前記巻枠へ導く工程と、 巻枠を回転させることにより、ノズルを通った前記パラ
   数の素線を前記巻枠に巻き付けて巻線を形成する巻付工
   程と、 巻付けが完了し巻枠から取り外された巻線を、その巻線
   の極に対応する所定の保持位置に保持する巻線保持工程
   と、 前記保持位置に保持された巻線を巻枠の回転に合わせて
   動かすことにより、前記保持位置の巻線と、他の極の巻
   線を形成中の巻枠との相対位置関係の乖離を抑制する相
   対位置維持工程と、 を含むことを特徴とする巻線製造方法。
7. 【請求項７】 請求項１に記載の巻線製造装置におい
   て、 前記ノズルの前段で前記パラ数の素線に張力を与えるテ
   ンショナーを設けたことを特徴とする巻線製造装置。
8. 【請求項８】 請求項２に記載の巻線製造装置におい
   て、 前記素線ボビンと前記ノズルの間に、前記パラ数の素線
   に張力を与えるテンショナーを設けたことを特徴とする
   巻線製造装置。
9. 【請求項９】 請求項３に記載の巻線製造システムにお
   いて、 前記素線ボビンと前記ノズルの間に、前記パラ数の素線
   に張力を与えるテンショナーを設けたことを特徴とする
   巻線製造システム。
10. 【請求項１０】 請求項４に記載の巻線製造方法におい
    て、 前記ノズルの前段で、テンショナーを用いて前記パラ数
    の素線に張力を与える工程を含むことを特徴とする巻線
    製造方法。
11. 【請求項１１】 請求項５に記載の巻線製造方法におい
    て、 前記素線ボビンと前記ノズルの間で、テンショナーを用
    いて前記パラ数の素線に張力を与えることを特徴とする
    巻線製造方法。
12. 【請求項１２】 請求項６に記載の巻線製造方法におい
    て、 前記素線ボビンと前記ノズルの間で、テンショナーを用
    いて前記パラ数の素線に張力を与えることを特徴とする
    巻線製造方法。