JP3646289B2 - 巻線方法と巻線機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータ、発電機等の回転機の多極電機子などに使用される星形コアの各極部に、コイル線材を巻装する巻線方法とその方法を実施する巻線機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
回転機の多極電機子等に使用される星形コアの各極部に、コイル線材を巻付ける巻線機として、従来、フライヤ式の巻線機が使用されている。このフライヤ式の巻線機は、例えば特開平１０−２５７７２４号公報等に記載されるように、コア保持手段により略水平に保持されたコアの極部に対し、一対のメインフォーマをその上下から挟むように前後に移動可能に配置し、フライヤを水平な回転中心軸の周りで回転させながら、フライヤの先端に設けたノズルからコイル線材を送出し、コアの極部の両側に配置される固定サイドフォーマと、メインフォーマをガイド部材としながら、コイル線材を極部の根元部から先端部まで、メインフォーマとフライヤの位置を前後に往復移動させながら巻装する。
【０００３】
このようなコア極部を上下から挟むように一対のメインフォーマを配置した巻線機は、コアのスロット間（極部と極部の間）に上下以外のフォーマを進入させずに巻線を行なうため、極部の数が比較的多く、極部間の角度が例えば３０°以下と狭い場合であっても、隣接する極部の巻装コイル間の隙間が線材の直径より大きければ、メインフォーマと固定サイドフォーマのガイドにより、コイル線材を極部の根元部まで進入させて、巻装を行なうことができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図８に示すように、例えばコアの極部５２に１層目のコイル線材Ｗを巻装する場合、メインフォーマ５３が、先ず極部５２の根元部まで進入し、次に徐々に先端部側に移動しながら、フライヤの回転によってコイル線材Ｗを巻付けていくが、極部５２の先端に先端鍔部５２ａがあるため、先端部近傍を巻装する際には、メインフォーマ５３の爪部５３ａが先端鍔部５２ａに当ってしまう。
【０００５】
このため、従来の巻線機では、メインフォーマ５３が極部５２の先端部近傍まで移動すると、その先端鍔部５２ａに当る直前に外側に回動するように逃げ、図８のごとく、先端鍔部５２ａ近傍のコイル線材Ｗを巻装する際は、ガイドなしに巻装する結果となっていた。このため、極部５２の先端鍔部５２ａ近傍を巻装する際、コイル線材Ｗがメインフォーマ取付側に常時引張されているので、図８のように、所謂コイル線材の「飛び込み」が生じ、コイル線材Ｗが本来の巻装位置Ｋ１から間隙をおいた先端側の位置Ｋ２に外れて巻かれ、これによって巻き乱れが生じ、その上に巻装される第二層目以降のコイルの巻装状態にも巻き崩れが生じてしまう問題があった。
【０００６】
また、一体形で正面視略ロの字形のボックスフォーマを使用して巻線を行なう巻線機では、極部の根元部までボックスフォーマを進入させると、隣接する極部の巻装コイルに、ボックスフォーマの外面が接触するため、極部の根元部までフォーマを進入させることができず、コイル線材を良好に整列巻装することが難しいという課題があった。
【０００７】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、コアの各極部の根元部から先端鍔部まで巻き乱れを生じずにコイル線材を安定して良好に整列巻装することができる巻線方法と巻線機を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の巻線方法は、先端鍔部付きの複数の極部を設けた星形のコアを略水平に保持した状態で、該極部の上下面を上下から挟むように一対のメインフォーマを該極部の巻軸線方向に移動可能に配置し、該巻軸線の周りでフライヤを回転させ、該メインフォーマを該巻軸線に沿って移動させながら、該フライヤの先端に設けたノズルからコイル線材を繰り出して、該コアの極部にコイル線材を巻装する巻線方法において、
該極部の根元部から該先端鍔部近傍の手前までの間は、該一対のメインフォーマをその間で移動させて、該コイル線材を該メインフォーマの外面で滑らせながら、該極部の所定位置に該コイル線材を誘導して巻付け、該極部の先端鍔部の近傍位置では、該先端鍔部近傍の両側を挟むように配設されたサイドスライドフォーマを該先端鍔部近傍の両側に進入させ、該一対のメインフォーマと該サイドスライドフォーマとで略ロの字形を形成して、該略ロの字形の外面部分でコイル線材を滑らせながら誘導して巻付けを行い、該メインフォーマが該先端鍔部に接触する直前で、該メインフォーマが上下に開くようにスライド移動して該極部の巻装位置から離れることを特徴とする。
【０００９】
【作用】
この巻線方法では、極部の根元部から先端鍔部近傍の手前までの間は、一対のメインフォーマを極部の上下面を上下から挟むように配置し、巻軸線の周りでフライヤを回転させながらフライヤのノズルからコイル線材を繰り出し、極部の根元部から先端鍔部近傍の手前までの間でメインフォーマを巻軸線に沿って徐々に移動させ、コイル線材をメインフォーマの外面で滑らせながら、極部の所定位置にコイル線材を誘導して巻付けを行なう。
【００１０】
また、極部の先端鍔部の近傍位置では、先端鍔部近傍の両側を挟むように配設されたサイドスライドフォーマを先端鍔部近傍の両側に進入させ、一対のメインフォーマとサイドスライドフォーマとで略ロの字形を形成し、その略ロの字形の外面部分でコイル線材を滑らせながら誘導し、極部の所定位置にコイル線材を巻装する。
【００１１】
従って、サイドスライドフォーマは極部間のスロット内の狭い根元部までは進入する必要がないから、多数の極部を有し狭いスロットを持つコアであっても、良好にコイル線材を巻装することができる。また、極部の先端鍔部近傍では、一対のメインフォーマとサイドスライドフォーマとが協動してコイル線材を極部の所定位置に誘導するから、先端鍔部近傍で生じ易いコイル線材の飛び込み等の巻き乱れを発生させずに、コイル線材を安定して良好に整列巻装することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は巻線方法を実施する巻線機の主要部の断面図を示し、図２はそのメインフォーマ先端側からの拡大正面図を示し、図３はその要部拡大断面図を示している。図１に示すように、巻線機の基台１上にレール３が敷設され、レール３上に移動台２が摺動部２ａを介して移動可能に載置され、さらに、基台１上には、被巻装物である星形のコアＣを支持するためのコア支持機構５が移動台２の前方位置に立設される。
【００１３】
また、基台１上には、移動台２の移動駆動機構４として、モータ４ａが設置され、例えばモータ４ａの回転軸に、レール３に沿って配設されたスクリューシャフトが連結され、移動台２の底部に固定した雌ねじ部にそのスクリューシャフトを螺合させ、モータ４ａの駆動により、移動台２をレール３に沿って移動させる。一方、コア支持機構５の上部にはコア支持軸６がコアＣを上方に突き出し可能にかつ所定の角度範囲で回動可能に取り付けられる。また、図１には省略されているが、コア支持軸６の近傍には、図４に示すような一対の固定サイドフォーマ１９が、巻装しようとする極部Ｐの両側外周を覆い、巻付けるコイル線材Ｗをその極部Ｐ位置に誘導するように配置される。
【００１４】
移動台２上に略矩形箱形の本体支持部７が立設され、この本体支持部７内を貫通して、外管軸１０、第一内管軸１３、第二内管軸１６、フライヤ２０、及びメインフォーマ開閉機構３０、サイドスライドフォーマ支持機構４０等が回転可能に略水平に支持される。外管軸１０は巻軸線Ｓ上に沿って配置され、その外周部を軸受１１を介して本体支持部７に回転可能に支持され、外管軸１０の末端は、ベルト８ｂ、プーリ８ａ等の伝動機構８を介して駆動モータ９に連係され、駆動モータ９の回転により外管軸１０及びそれに連動するフライヤ等が回転する。
【００１５】
一方、本体支持部７の正面側の外周部に円環状の固定歯車１２が固定される。さらに、第一内管軸１３が外管軸１０内に軸方向に摺動可能に挿入され、第一内管軸１３内に第二内管軸１６が軸方向に摺動可能に挿入される。固定歯車１２より前方に突出した外管軸１０の先端部には、フライヤ２０が外方に突出して取り付けられる。図３に示すように、フライヤ２０は、コイル線材Ｗを送るガイドプーリ２２を有すると共に、線材繰り出し側の先端にノズル２１を備え、第二内管軸１６内を通して送られたコイル線材Ｗを、フライヤ２０との接続部分に設けた開口部から導入する。そして、フライヤ２０は、外管軸１０と共に巻軸線Ｓの周りで回転しながら、ノズル２１を通してコイル線材Ｗを繰り出すように動作する。
【００１６】
フライヤ２０の他端部には軸受部２３が取り付けられ、その軸受部２３に遊星軸２４が回転自在に支持され、遊星軸２４の両端に同径で同歯数の遊星歯車２５ａ，２５ｂが軸着される。一方の遊星歯車２５ａは上記固定歯車１２に噛合し、他方の遊星歯車２５ｂは、静止歯車２６に噛合する。静止歯車２６は、固定歯車１２と同径で同数の歯数を有し、外管軸１０のフライヤ２０の前面側に、軸受２７を介して回転自在に装着される。従って、フライヤ２０の回転により遊星歯車２５ａが固定歯車１２の周囲を自転しながら公転すると、遊星歯車２５ｂがこれによって同方向に回転駆動され、静止歯車２６はフライヤ２０と逆方向に同速度で回転し、固定側からみて静止状態を保持する。
【００１７】
図３に示すように、静止歯車２６の前面側にはメインフォーマ３６用の支持フレーム３７が固定される。この支持フレーム３７は矩形枠状に形成され、その前部に摺動レール３４が縦方向（上下方向）に固定され、その摺動レール３４上に一対の摺動部３５が上下に分離して摺動可能に係合し、各摺動部３５上に一対のメインフォーマ３６が固定される。上下に位置した一対のメインフォーマ３６は、縦方向の摺動レール３４に沿って、上下に所定の距離だけその先端を開閉するように移動するが、一対のメインフォーマ３６間には図２に示すように、コイルばね３８が掛止され、このコイルばね３８により一対のメインフォーマ３６は閉じる方向に常時付勢されている。
【００１８】
さらに、図３に示すように、矩形の支持フレーム３７の内側にはメインフォーマ３６を開閉動作させるために、円錐先端部３１を設けたメインフォーマ開閉機構３０が配設される。この円錐先端部３１は上述の第二内管軸１６の先端に軸受３２を介して取り付けられ、一対のメインフォーマ３６の背面側に設けた受部３３に対向して位置している。受部３３は、一対の摺動部３５の内側に設けられた一対の部材からなり、図５のように、円錐先端部３１の進入により、摺動部３５つまり一対のメインフォーマ３６を、コイルばね３８の付勢力に抗して上下に移動させて開くように動作する。
【００１９】
メインフォーマ開閉機構３０の一部を構成する第二内管軸１６は、その先端の円錐先端部３１を前後に動かしてメインフォーマ３６の開閉を行なうが、この第二内管軸１６を軸方向に摺動するために、図１のように、第二内管軸１６の末端に軸受１７ａを介して鍔状の連結部１７が取り付けられ、その連結部１７にはメインフォーマ駆動機構１８が第二内管軸１６の回転を許容してその管軸を軸方向に摺動させるように連結される。メインフォーマ駆動機構１８としては、例えばモータにより駆動されるスクリューシャフトを第二内管軸１６の軸方向に配置し、そのスクリューシャフトを連結部１７に取り付けた雌ねじ部に螺合させ、モータによりスクリューシャフトを回転駆動して、連結部１７、第二内管軸１６を軸方向に摺動させる構造のものが採用される。
【００２０】
一方、第一内管軸１３の先端部には、軸受４１を介して連結部４２が取り付けられ、その連結部４２には、図４に示すようなサイドスライドフォーマ支持機構４０の支持フレーム４４の末端が連結される。支持フレーム４４は図４のように、矩形の枠状に形成され、その両側の中間部が、上記メインフォーマ開閉機構３０の支持フレーム３７に固定したブッシュ４５内に挿通されて支持され、支持フレーム４４の先端側に、平面視をコ字状とするサイドスライドフォーマ４３が取り付けられる。
【００２１】
このサイドスライドフォーマ４３の２枚の板の幅は、被巻装物であるコアＣの極部Ｐにコイル線材Ｗを巻装した際の幅に略合わせて形成される。サイドスライドフォーマ４３はその支持機構４０を介して上述の第一内管軸１３の移動によりその位置を前後に移動制御される。そのために、第一内管軸１３の末端に軸受１４ａを介して鍔状の連結部１４が取り付けられ、その連結部１４にはサイドスライドフォーマ駆動機構１５が第一内管軸１３の回転を許容してその管軸を軸方向に摺動させるように連結される。サイドスライドフォーマ駆動機構１５としては、例えばスクリューシャフトを第一内管軸１３の軸方向にそって配置し、そのスクリューシャフトにモータを連結し、スクリューシャフトには連結部１４の一部に設けた雌ねじ部を螺合させ、スクリューシャフトを回転駆動して、第一内管軸１３を軸方向に摺動させる構造のものが採用される。
【００２２】
次に、上記構成の巻線機を使用して行なう巻線方法を図７を参照して説明する。被巻装物となる星形のコアＣはコア支持軸６上に水平に装着され、巻線機の中心軸つまり外管軸１０、第一内管軸１３、第二内管軸１６の軸線である巻軸線Ｓを、巻装しようとする極部Ｐの中心軸に合わるようにセットする。フライヤ２０のノズル２１から導出されるコイル線材Ｗの先端は、図示しないコア支持軸６の上方の係止部に係止される。
【００２３】
先ず、移動駆動機構４の作動により移動台２上の巻線機全体が前進し、そのメインフォーマ３６が図４または図７（ａ）（ｂ）に示す位置つまり極部Ｐの根元部まで進入した状態で、駆動モータ９が始動し、外管軸１０、フライヤ２０が巻軸線Ｓの周りで回転することにより、コイル線材Ｗがフライヤ２０のノズル２１から繰り出され、極部Ｐの根元部に巻付けられていく。このとき、静止する静止歯車２６に対し支持フレーム３７を介して装着された一対のメインフォーマ３６は、極部Ｐの上下を挟むように位置し、移動駆動機構４の作動により移動台２上の巻線機全体が１回転毎にコイル線材の外径寸法だけ後退移動し、これにより、コイル線材Ｗはメインフォーマ３６の外面を滑りながら正しい巻装位置に誘導され、巻装されていく。
【００２４】
この状態で、極部Ｐの中間部を巻装し、極部Ｐの先端鍔部Ｆの手前まで巻装が行なわれ、一対のメインフォーマ３６の先端内側が先端鍔部Ｆの近傍まで達した状態になると、サイドスライドフォーマ駆動機構１５が作動して、第一内管軸１３を前進移動させ、図７（ｃ）（ｄ）に示すように、サイドスライドフォーマ４３をメインフォーマ３６と略同じ位置まで移動させる。そして、メインフォーマ３６とサイドスライドフォーマ４３で正面視略ロの字形を形成し、この略ロの字形の外面部分でコイル線材Ｗを巻装位置に誘導しながら巻付けていく。
【００２５】
これにより、極部Ｐの先端鍔部Ｆの近傍では、サイドスライドフォーマ４３とメインフォーマ３６とが協動してコイル線材Ｗを巻付け位置に誘導するように動作し、一対のメインフォーマ３６は、極部Ｐの先端鍔部Ｆに接触する直前で、メインフォーマ駆動機構１８の作動により、メインフォーマ開閉機構３０が動作して、上下に開くように移動し、極部Ｐの巻装ガイド位置から外れるが、このとき、サイドスライドフォーマ４３が極部Ｐの両側でコイル線材Ｗを正確な巻装位置にガイドするため、コイル線材Ｗの「飛び込み」などの巻き乱れが生じずに、良好に整列巻装することができる。
【００２６】
極部Ｐの先端鍔部Ｆまで一層目が完全に巻装されると、サイドスライドフォーマ４３とメインフォーマ３６は、図７（ｅ）（ｆ）に示す位置まで後退し、引き続きフライヤ２０が回転してコイル線材Ｗの巻付けが継続されることにより、二層目の巻装に入る。二層目は、巻線機全体が１回転毎にコイル線材の外径寸法だけ前進移動してコイル線材Ｗを巻装していくが、極部Ｐの両側をガイドするサイドスライドフォーマ４３は、先端鍔部Ｆの近傍位置の巻装を完了すると、図７（ｃ）（ｄ）の位置でその前進を停止し、以後は、メインフォーマ３６のみが極部Ｐの上下面を前進して、コイル線材Ｗを誘導しながら、極部Ｐの根元部までコイル線材Ｗが良好に巻装される。メインフォーマ３６の前進移動は、移動駆動機構４の作動により移動台２上の巻線機全体が前進することによって行なわれるため、この際、サイドスライドフォーマ４３はサイドスライドフォーマ駆動機構１５の作動により、同じ速度で後退するように動作し、これにより、極部Ｐの先端鍔部Ｆの手前位置で静止して待機することとなる。
【００２７】
このように、極部Ｐの中間部から根元部までは、コアＣの上下に位置するメインフォーマ３６のみにより、コイル線材Ｗの誘導を行なって巻付けを行なうから、コアＣの極部の数が非常の多く、例えば極部と極部の角度間隔が３０°未満と非常に狭いスロットであっても、コイル線材Ｗを良好に巻装することができる。さらに、極部Ｐの先端鍔部Ｆの近傍では、メインフォーマ３６とサイドスライドフォーマ４３が協動してコイル線材Ｗを正しい巻付け位置に誘導して巻装を行なうから、極部Ｐの先端鍔部Ｆ近傍で発生し易いコイル線材の飛び越しや巻き崩れを生じさせずに、良好な整列状態でコイル線材を巻装することができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の巻線方法と巻線機によれば、極部の中間部から根元部までは、コアの上下に位置するメインフォーマのみにより、コイル線材の誘導を行なって巻付けを行なうから、サイドスライドフォーマは極部間のスロット内の狭い根元部までは進入する必要はなく、多数の極部を有し狭いスロット間隔のコアであっても、良好にコイル線材を巻装することができる。また、極部の先端鍔部近傍では、一対のメインフォーマとサイドスライドフォーマとが協動してコイル線材を極部の所定位置に誘導するから、先端鍔部近傍で生じ易いコイル線材の飛び込み等の巻き乱れが発生せず、コイル線材を安定して良好に整列巻装することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す巻線機の部分断面付き側面図である。
【図２】メインフォーマ３６の正面側から見た巻線機の正面図である。
【図３】フライヤ２０、メインフォーマ開閉機構３０等を含む巻線機の先端部分の拡大断面図である。
【図４】サイドスライドフォーマ支持機構４０とコアＣの平面図である。
【図５】メインフォーマ開閉機構３０を開動作させた状態の図３に対応した断面図である。
【図６】サイドスライドフォーマ４３を極部Ｐの先端鍔部Ｆまで移動させた状態の図４に対応した平面図である。
【図７】巻線方法の工程を示し、（ａ）は極部の根元部を巻装する際の平面説明図、（ｂ）は同側面説明図、（ｃ）は極部の中間部を巻装する際の平面説明図、（ｄ）は同側面説明図、（ｅ）は極部の先端部を巻装する際の平面説明図、（ｆ）は同側面説明図である。
【図８】従来のコアの極部５２にコイル線材Ｗを巻付ける際の側面説明図である。
【符号の説明】
４−移動駆動機構
９−駆動モータ
１０−外管軸
１３第一内管軸
１４−連結部
１５−サイドスライドフォーマ駆動機構
１６−第二内管軸
１７−連結部
１８−メインフォーマ駆動機構
２０−フライヤ
２１−ノズル
３０−メインフォーマ開閉機構
３１−円錐先端部
３４−摺動レール
３５−摺動部
３６−メインフォーマ
３７−支持フレーム
４０−サイドスライドフォーマ支持機構
４１−軸受
４２−連結部
４３−サイドスライドフォーマ
４４−支持フレーム
Ｗ−コイル線材
Ｃ−コア
Ｐ−極部
Ｆ−先端鍔部
Ｓ−巻軸線

Claims (2)

1. 先端鍔部付きの複数の極部を設けた星形のコアを略水平に保持した状態で、該極部の上下面を上下から挟むように一対のメインフォーマを該極部の巻軸線方向に移動可能に配置し、該巻軸線の周りでフライヤを回転させ、該メインフォーマを該巻軸線に沿って移動させながら、該フライヤの先端に設けたノズルからコイル線材を繰り出して、該コアの極部にコイル線材を巻装する巻線方法において、
   該極部の根元部から該先端鍔部近傍の手前までの間は、該一対のメインフォーマをその間で移動させて、該コイル線材を該メインフォーマの外面で滑らせながら、該極部の所定位置に該コイル線材を誘導して巻付け、該極部の先端鍔部の近傍位置では、該先端鍔部近傍の両側を挟むように配設されたサイドスライドフォーマを該先端鍔部近傍の両側に進入させ、該一対のメインフォーマと該サイドスライドフォーマとで略ロの字形を形成して、該略ロの字形の外面部分でコイル線材を滑らせながら誘導して巻付けを行い、該メインフォーマが該先端鍔部に接触する直前で、該メインフォーマが上下に開くようにスライド移動して該極部の巻装位置から離れることを特徴とする巻線方法。
2. 複数の極部を有する星形のコアを保持するコア保持手段と、該極部の巻軸線の周りで回転可能に配設されコイル線材を繰り出すフライヤと、該極部の上下面を上下から挟むように配設され該コイル線材をその外面で滑らせて巻装位置に誘導する一対のメインフォーマと、該メインフォーマを該巻軸線に沿って該極部に対し接離するように移動させるメインフォーマ移動手段と、を具備し、該極部に該コイル線材を巻付ける巻線機において、
   前記極部間のスロット内に該極部の両側を挟むように配設され該極部の巻軸線に沿って移動可能に配設されたサイドスライドフォーマと、該サイドスライドフォーマを単独で該巻軸線に沿って該極部に対し接離する方向に移動させるサイドスライドフォーマ移動手段と、を備え、
   該メインフォーマ移動手段には、該一対のメインフォーマを該極部の上下方向に該巻線軸に対し垂直移動させて開閉するメインフォーマ開閉機構が設けられ、
   該サイドスライドフォーマ移動手段には、フライヤを支持する外管軸の内側に摺動可能に挿入された第一内管軸と、該第一内管軸を軸方向に移動させるサイドスライドフォーマ駆動機構と、該第一内管軸の先端に軸受を介して取り付けられた連結部と、該連結部に連結され前記サイドスライドフォーマを先端に取り付けた支持フレームと、が設けられ、
   該メインフォーマ開閉機構には、フライヤの外管軸の内側に摺動可能に挿入された第二内管軸と、該第二内管軸の先端に設けられた円錐先端部と、該フライヤの回転時に相対的に静止するように動作する支持フレームと、該支持フレームの先端に該極部の巻軸線と垂直方向に取り付けられた摺動レールと、該摺動レールに該巻軸線と垂直方向に摺動可能に係合し一対のメインフォーマを支持する一対の摺動部と、が設けられ、該第二内管軸と該円錐先端部の移動により該摺動部を介して該一対のメインフォーマが該コアの極部を上下に開くようにスライド移動することを特徴とする巻線機。

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