JP3926766B2 - 巻線機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、回転電機等の被巻線体にコイル等のワイヤを巻回する巻線機に関し、特に、回転電機のコイル密度を向上することによって、モータ出力やモータ効率を向上する巻線機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
モータ等の回転電機において、スロット間のコアティースに巻回するコイルのコイル密度を向上する策として、断面が丸形状のワイヤをローラで角形状に成形してコイルを形成する巻線装置がある。角形状のコイルを用いることによって、丸形状のコイルを用いた場合よりも巻線間の隙間が小さくなり、コイル密度が高くなってコイルの抵抗が小さくなるので、コイルの発熱を小さくして損失を低減することができる。
【０００３】
また、コアティースとコイル間及びコイル間の伝熱面積が大きくなるので、放熱性が向上する。
【０００４】
また、断面が角形状のワイヤはコストが高いが、コストの安い丸形状のワイヤを成形してコイルを形成することによって、安価に高密度なコイルを得ることができる。
【０００５】
上記のような丸形状のワイヤを角形状に成形しながら巻線する巻線装置は、丸形状を角形状に成形し、角形状に成形したワイヤを供給する供給部と、巻線される巻枠を保持し、保持した巻枠を回転させて供給装置から供給された角形状のワイヤを巻枠に巻き付ける巻線部とから構成されている。巻枠に巻回された集中巻コイルは、巻枠から取り出されてモータのステータスロットに組み込まれる（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−１９７２９４号公報（第５−９頁、図８、図１０）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の巻線装置では、巻枠を保持する機構と巻枠を回転させる機構を必要とするので、複雑な機構を必要とするという問題がある。
【０００８】
また、巻枠に巻回して集中巻コイルを形成する工程と、形成された集中巻コイルをモータのステータスロットに組み込む工程とが必要であり、製造効率がよくないという問題がある。
【０００９】
また、供給部で角形状に成形したワイヤを直接、モータのステータスロット間のコアティースに巻回しようとすると、モータのステータを保持し、回転させるための大型の装置が必要になるとともに、保持したステータを高速で回転することができないので巻線速度が低下するという問題がある。
【００１０】
この発明は、丸形状のワイヤを角形状のワイヤに成形するとともに、成形した角形状のワイヤを被巻線体（モータ等の回転電機におけるステータのスロット間にあるコアティース等）に、この被巻線体を回転させずに高速で、高密度に直接巻回することができる巻線機の提供を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る巻線機は、被巻線体に、ワイヤを巻回する巻線機において、
上記被巻線体を固定するチャック装置、
丸形状のワイヤを略平行な平坦面を有する角形状のワイヤに成形して送出する一対の成形ローラと上記一対の成形ローラを回転させる回転腕とを有するフライヤ装置、
上記チャック装置と上記フライヤ装置とを、上記成形ローラの回転軸の方向に相対移動させる移動機構を備え、
上記成形された角形状のワイヤの平坦面を上記被巻線体の巻回面に対向させ、上記成形ローラを上記被巻線体の周りに周回させて、上記角形状のワイヤを上記被巻線体に巻き付けるものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、この発明に係る巻線機の実施の形態１を示す正面図である。同図に示したように、この発明に係る巻線機は、架台上に、ワイヤ４が入ったワイヤドラム２、プーリ３、ワイヤ４をガイドするワイヤガイド５、回転腕６ａ及びローラノズル６ｂを有するフライヤ装置６、フライヤ装置６を白抜矢印の方向に移動させる移動手段としてのフライヤ送り装置７並びに複数のコアティース９ａを連結したコアブロック９を保持するとともにコアティース９ａを順次フライヤ装置６のローラノズル６ｂの下部に送り込む外側チャック８ａ及び内側チャック８ｂを有するチャック装置８を備えている。
【００１３】
図２は、図１のフライヤ装置を示す正面図（ａ）及びＡ−Ａ線断面図（ｂ）である。同図に示したように、ローラノズル６ｂは、丸形状のワイヤ４を位置決めする導入管６ｅ、丸形状のワイヤ４ａを圧下して角形状に成形する一対の成形ローラ６ｃ及び成形された角形状のワイヤを所定の位置に送出するノズル６ｄを備えている。回転腕６ａは回転中心６ｆを中心に回転する。
【００１４】
図３は、ローラノズルによる巻線の状態を示す正面図、図４は、ローラノズルによる巻線の状態を示す斜視図、図５は、ローラノズルを拡大して示す側面図（ａ）及びＡ−Ａ断面図（ｂ）、図６は、ワイヤの断面変化を示す正面図（ａ）及び断面図（ｂ）である。
【００１５】
図５に示したように、丸形状のワイヤ４ａは、ローラノズル６ｂの成形ローラ６ｃで圧下され、図６に示したように、略平行な平坦面を有する角形状のワイヤ４ｂに成形される。
【００１６】
図３に示したように、コアティース９ａはローラノズル６ｂの下部にチャック装置８で送られており、角形状に成形されたワイヤ４ｂは、コアティース９ａに供給され、ワイヤ４ｂは、その平坦面がコアティース９ａの巻回面と対向し（図４参照）、フライヤ装置６が矢印の方向に移動しながら、ローラノズル６ｂの成形ローラ６ｃがコアティース９ａの周りに周回し、ワイヤ４ｂはコアティース９ａに巻回される。
【００１７】
図７は、上記のようにして角形状に成形されたワイヤ４ｂがコアティース９ａに整列した状態で巻回された状態（ａ）を、丸形状のワイヤ４ａが巻回された状態（ｂ）とともに示した断面図である。図に示したように、角形状のワイヤ４ｂを巻回した場合（ａ）は、丸形状のワイヤ４ａを巻回した場合（ｂ）よりも、コイル密度が高くなる。
【００１８】
以上のように、この実施の形態によれば、被巻線体である複数のコアティース９ａを有するコアブロック９を回転させずに、角形状に成形されたワイヤ４ｂをコアティース９ａに高密度に、直接巻回することができる。
【００１９】
また、コイルの層と層とが接する面は、丸形状のワイヤ４ａの場合には円形であるので、コイルを整列させようとすると、層毎にワイヤ径の半分だけずれた位置にワイヤ４ａを配置する必要がある。生産性を上げるために巻線速度を高速にしようとした場合、ワイヤ４ａの位置決め精度が悪くなるので、巻線速度に制約を受ける。一方、角形状のワイヤ４ｂの場合には、層と層とが接する面が平面であるので、整列させるための層間におけるコイルの位置は制約されない。つまり、層間でコイルの位置がわずかにずれたとしても整列が大きく乱れることはないので巻線速度をより高速にすることができる。
【００２０】
また、フライヤ装置６のローラノズル６ｂに供給される丸形状のワイヤ４ａは、フライヤ装置６の回転腕６ａが回転することによって捻れるが、ローラノズル６ｂで角形状に成形されたワイヤ４ｂの角形状の平坦面がコアティース９ａの巻回面に対して常に同じ方向を向いた状態でコアティース９ａの周りを周回するので、ワイヤ４ｂは捻れることがなく、整列した状態でコアティース９ａに巻回される。
【００２１】
また、図８の正面図に示すように、コアティース９ａに巻回されたコイルは、コイル同士が密着しない状態、いわゆる膨れを生じるが、図９（ａ）に示すように、成形ローラ６ｃに入るワイヤ４ａの方向に対して、角形状に成形されたワイヤ４ｂが成形ローラ６ｃの周回方向と反対方向に屈曲するように成形ローラ６ｃから送出することによって、図９（ｂ）に示すように、ワイヤ４ｂに対して周回方向に凸の円弧状の歪δが与えられ、コアティースに巻回されたコイル同士が密着し、膨れが生じないようになる。
【００２２】
また、図１０の正面図に示すように、一対の成形ローラ６ｃのうちの矢印で示す周回方向と反対側の成形ローラ６ｃの直径を周回方向側の成形ローラ６ｃの直径より大きくすることによって、ワイヤ４ｂに対して周回方向に凸の円弧状の歪が与えられ、コアティース９ａに巻回されたコイル同士が密着し、膨れが生じないようになる。
【００２３】
また、この実施の形態１の巻線機は、図１１の斜視図に示すような、ドラム１０に巻回するフィールドコイル１０にも適用することができる。
【００２４】
なお、この実施の形態１において、移動手段として、フライヤ装置６を成形ローラ６ｃの回転軸の方向に移動させるフライヤ送り装置７を設けたが、チャック装置８を成形ローラ６ｃの回転軸の方向に移動させるようにしてもよい。
【００２５】
実施の形態２．
図１２は、本発明に係る巻線機の実施の形態２における成形ローラの構成を示す斜視図である。
【００２６】
図１２に示したように、この実施の形態の成形ローラは、一対の第１の成形ローラ６１ａと、第１の成形ローラ６１ａの成形面と略直交する成形面を有する一対の第２の成形ローラ６１ｂとからなる。
【００２７】
この実施の形態２によれば、丸形状のワイヤ４ａを断面矩形状のワイヤ４ｂにすることができるので、積層方向に加えて並列方向の隙間が少なくなり、さらにコイル密度が高くなる。
【００２８】
なお、この実施の形態２において、第１の成形ローラ６１ａの成形面と第２の成形ローラ６１ｂの成形面のワイヤ４ａに当接する位置が、同一になるようにしたが、相互の成形面のワイヤ４ａに当接する位置がずれるようにしてもよい。
【００２９】
また、第１の成形ローラの成形面と１２０゜の角度をなす成形面を有する第２及び第３の成形ローラを設け、丸形状のワイヤ４ａを６角形状のワイヤに成形することによって、コイル密度を高くすることができる。
【００３０】
また、上記実施の形態１及び２では、成形ローラを用いて丸形状のワイヤを角形状のワイヤに成形する例を示したが、Ｌ字形状の溝を突き合わせたダイ、あるいは６角形状のダイを用いることもできる。
【００３１】
実施の形態３．
この実施の形態は、上記実施の形態１及び２で示した成形ローラの周囲を封止し、封止内部に流体を封入するものである。
【００３２】
また、封止内部に封入する流体を熱硬化性の接着剤とするものである。
【００３３】
成形ローラの軸と軸受には成形の反力がかかり、その力が大きくなると摩擦によってローラが回転せず、ローラとワイヤの間がすべり、ワイヤの皮膜に損傷を加えるという不具合が生じるが、ローラの軸と軸受との隙間に流体を封入することによって成形ローラの軸と軸受との摩擦が低下し、ワイヤはより大きな成形力を受けることができるようになり、ワイヤの損傷がなくなる。
【００３４】
また、通常は巻線された後でワニスなどの接着剤を塗布して硬化させるが、表面から塗布するので接着剤は内部まで浸透しにくい。
【００３５】
この実施の形態では、封止内部に封入する流体を熱硬化性の接着剤としているので、ワイヤは、その表面に接着剤が塗布された状態で巻線され、コイルは内部まで接着剤が塗布された状態になる。そして、熱で接着剤を硬化させたときにコイル間、コイルとコアブロック間が接着剤で接合された状態になり、コイルがコアブロックに強固に固定される。
【００３６】
【発明の効果】
この発明に係る巻線機によれば、被巻線体に、ワイヤを巻回する巻線機において、
上記被巻線体を固定するチャック装置、
丸形状のワイヤを略平行な平坦面を有する角形状のワイヤに成形して送出する一対の成形ローラと上記一対の成形ローラを回転させる回転腕とを有するフライヤ装置、
上記チャック装置と上記フライヤ装置とを、上記成形ローラの回転軸の方向に相対移動させる移動機構を備え、
上記成形された角形状のワイヤの平坦面を上記被巻線体の巻回面に対向させ、上記成形ローラを上記被巻線体の周りに周回させて、上記角形状のワイヤを上記被巻線体に巻き付けるものであるので、被巻線体を回転させずに、角形状に成形されたワイヤを被巻線体に、高速で、高密度に直接巻回することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明に係る巻線機の実施の形態１を示す正面図である。
【図２】 図１のフライヤ装置を示す正面図（ａ）及びＡ−Ａ線断面図（ｂ）である。
【図３】 この発明に係る巻線機の実施の形態１による巻線の状態を示す正面図である。
【図４】 この発明に係る巻線機の実施の形態１による巻線の状態を示す斜視図である。
【図５】 ローラノズルを拡大して示す側面図（ａ）及びＢ−Ｂ断面図（ｂ）である。
【図６】 ローラノズルによって成形されるワイヤの断面変化を示す正面図（ａ）及び断面図（ｂ）である。
【図７】 角形状に成形されたワイヤがコアティースに整列した状態で巻回された状態（ａ）を、丸形状のワイヤが巻回された状態（ｂ）とともに示した断面図である。
【図８】 コアティースに巻回されたコイルが膨れを生じた状態を示す正面図である。
【図９】 巻線時における成形ローラと成形されたワイヤとの位置関係を示すを示す正面図である。
【図１０】 成形ローラの変形例を示す正面図である。
【図１１】 この発明の巻線機をフィールドコイルに適用した例を示す斜視図である。
【図１２】 この発明に係る巻線機の実施の形態２における成形ローラの構成を示す斜視面図である。
【符号の説明】
１ 架台、２ ワイヤドラム、３ プーリ、４，４ａ，４ｂ ワイヤ、
５ ワイヤガイド、６ フライヤ装置、６ａ 回転腕、６ｂ ローラノズル、
６ｃ 成形ローラ、６ｄ ノズル、６ｅ 導入管、６ｆ 回転中心、
７ フライヤ送り装置、８ チャック装置、８ａ 外側チャックローラ、
８ｂ 内側チャックローラ、９ コアブロック、９ａ コアティース、
１０ ドラム、６１ａ 第１の成形ローラ、６１ｂ 第２の成形ローラ。

Claims (7)

1. 被巻線体に、ワイヤを巻回する巻線機において、
   上記被巻線体を固定するチャック装置、
   丸形状のワイヤを略平行な平坦面を有する角形状のワイヤに成形して送出する一対の成形ローラと上記一対の成形ローラを回転させる回転腕とを有するフライヤ装置、
   上記チャック装置と上記フライヤ装置とを、上記成形ローラの回転軸の方向に相対移動させる移動機構を備え、
   上記成形された角形状のワイヤの平坦面を上記被巻線体の巻回面に対向させ、上記成形ローラを上記被巻線体の周りに周回させて、上記角形状のワイヤを上記被巻線体に巻き付けることを特徴とする巻線機。
2. 上記角形状のワイヤが、上記成形ローラの周回方向と反対方向に屈曲するように、上記成形ローラから送出されることを特徴とする請求項１記載の巻線機。
3. 上記周回方向と反対側にある成形ローラの直径が、上記周回方向側にある成形ローラの直径より大きいことを特徴とする請求項１記載の巻線機。
4. 上記成形ローラの成形面と略直交する成形面を有する別の成形ローラを設けたことを特徴とする請求項１記載の巻線機。
5. 上記成形ローラの成形面と略１２０゜傾いた成形面を有する別の成形ローラを２個設けたことを特徴とする請求項１記載の巻線機。
6. 上記成形ローラの周囲を封止し、上記封止内部に流体を封入したことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の巻線機。
7. 上記流体は熱硬化性の接着剤であることを特徴とする請求項６記載の巻線機。

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