JP4670804B2 - 集中巻ステータコアの整列巻線方法 - Google Patents

Description

この発明は、ノズルから供給されるワイヤをボビンに巻き付けることで１つのスロットにコイルを集中的に巻き付けてなる集中巻ステータコアの整列巻線方法に関する。

従来、この種の巻線方法として、例えば、下記の特許文献１に記載された方法が知られている。この方法では、巻枠（ボビン）におけるワイヤの巻付位置の変化に合わせて、供給ノズルの位置を変化させて巻き付けを行うようになっている。詳しくは、ワイヤを巻き付ける周面を備える巻枠に向けて供給ノズルからワイヤを繰り出しながら、巻枠を任意の軸線回りに回転駆動させてワイヤの巻枠周面への巻き回しによりコイルを形成するようになっている。ここで、任意の軸線と交差する面に投影した供給ノズルから巻枠周面へのワイヤの巻付き位置に至るワイヤの繰り出し方向を、供給ノズルの軸線と実質上合わせるように、任意の軸線の位置と供給ノズルの位置の相互関係を変更するようになっている。これにより、供給ノズルの軸線に対するワイヤの振れ角を小さくして、損傷やそりを防止している。

特開２００５−５１９０３号公報

ところが、特許文献１に記載の方法では、巻枠周面にてワイヤの巻層が増大したときに、巻枠の軸線方向に対して供給ノズルを移動させること及びその移動タイミングについては、何も考慮されていなかった。従って、供給ノズルの移動タイミングがずれる分だけ、巻枠におけるワイヤの整列巻きが困難になり、ワイヤ占積率を十分に高めることができなかった。

この発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、ノズルから供給されるワイヤをボビンに全巻層にわたって緊密に整列巻きすることを可能とした集中巻ステータコアの整列巻線方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、ノズルから供給されるワイヤをボビンに巻き付けることで１つのスロットにコイルを集中的に巻き付けてなる集中巻ステータコアの整列巻線方法において、ボビンへのワイヤの巻き付けに伴い、ノズルをボビン軸線方向へ移動させると共に、ボビンにおけるワイヤの巻層が増大しても、ノズルのボビン軸線方向への移動は、供給されるワイヤとボビンの外周面とのなす供給角度がある一定値となるタイミングで行うことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、ボビンへのワイヤの巻き付けに伴い、ノズルがボビン軸線方向へ移動するので、ボビンの外周面上にてワイヤが整列に巻き付けられる。また、ボビンにおけるワイヤの巻層が増大しても、ノズルのボビン軸線方向への移動が、供給されるワイヤとボビンの外周面とのなす供給角度がある一定値となるタイミングで行われるので、ノズルをボビン軸線方向へ移動させる最適なタイミングが、ボビンにおけるワイヤの巻層の増大によっては変化しなくなる。

上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、供給角度は、０°であることを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１に記載の発明の作用に加え、供給されるワイヤとボビンの外周面とのなす供給角度が０°であることから、ノズルをボビン軸線方向へ移動させるタイミングがより最適化される。

上記目的を達成するために、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、ノズルをボビン軸線方向へ移動させるタイミングにおいて、ワイヤとの間で供給角度を形成するボビンの外周面が鉛直方向となす面傾斜角度をワイヤの巻層毎に変更することを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１又は２に記載の発明の作用に加え、ノズルをボビン軸線方向へ移動させるタイミングにおいて、ワイヤとの間で供給角度を形成するボビンの外周面が鉛直方向となす面傾斜角度が巻層毎に変更されるので、ノズルをボビン軸線方向へ移動させるタイミングに対する巻層の変化を補正するために、ノズルを前後方向及び上下方向に移動させる必要がない。

上記目的を達成するために、請求項４に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、少なくともノズルの前後方向及び上下方向における位置の何れか一方をワイヤの巻層毎に変更することを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１又は２に記載の発明の作用に加え、少なくともノズルの前後方向及び上下方向における位置の何れか一方がワイヤの巻層毎に変更されるので、ノズルをボビン軸線方向へ移動させるタイミングに対する巻層の変化を補正するために、ボビンの外周面に係る面傾斜角度を変更する必要がない。

上記目的を達成するために、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、ノズルの前後方向及び上下方向における位置の両方をワイヤの巻層毎に変更することを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項４に記載の発明の作用に加え、ノズルの前後方向及び上下方向における位置の両方がワイヤの巻層毎に変更されるので、ノズルから供給されるワイヤとノズル軸線とのなす角度が小さく抑えられる。

請求項１に記載の発明によれば、ノズルから供給されるワイヤをボビンに全巻層にわたって緊密に整列巻きすることができ、もってワイヤをボビンに高占積率をもって巻くことができる。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に対し、ワイヤをボビンに全巻層にわたってより緊密に整列巻きすることができ、更に高い占積率をもってワイヤをボビンに巻くことができる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の発明の効果に加え、ノズルの移動制御を簡略化することができる。

請求項４に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の発明の効果に加え、ノズルの移動とボビンの回転角度との整合性管理を簡素化することができる。

請求項５に記載の発明によれば、請求項４に記載の発明の効果に加え、ノズル先端部と供給されるワイヤとの摩擦を低減することができ、ワイヤの損傷を抑制することができる。

［第１実施形態］
以下、本発明における集中巻ステータコアの整列巻線方法を矩形コイルユニットに具体化した第１実施形態を図面を参照して詳細に説明する。

図１に、この実施形態における矩形コイルユニット１を斜視図により示す。図２に、矩形コイルユニット１を正面図により示す。この矩形コイルユニット１は、矩形断面を有するボビン３の外周の４面に一対をなす２本のワイヤ２を同時に整列に巻き回すことで作製される。この矩形コイルユニット１が、円環状をなす集中巻ステータコアの内周に形成された複数のティースのそれぞれに組み付けられることにより、ステータが構成される。そのステータの中空部にロータが組み付けられることにより、モータが製造される。

ボビン３は、矩形断面をなす筒部３ａ（図６，８参照）と、筒部３ａの軸線方向両端に形成された第１鍔部３ｂ及び第２鍔部３ｃとを含む。後側に位置する第１鍔部３ｂには、上部の肉欠き部３ｄに対応して絶縁壁３ｅと巻留め部３ｆが形成される。筒部３ａは、中空部３ｇを含む。ボビン３は、例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の合成樹脂材から形成され、絶縁性を有する。筒部３ａの外周上には、２本のワイヤ２が複数層に整列に巻き回されることで矩形のコイル４が形成される。絶縁壁３ｅと巻留め部３ｆには、２本のワイヤ２の両端部分の一部が掛け留めされる。この実施形態では、モータの小型高出力化を図るために、比較的太いワイヤ２が使用される。ワイヤ２は、銅線をエナメル絶縁被膜で覆うことで構成される。

上記した矩形コイルユニット１において、２本のワイヤ２は、第１鍔部３ｂの内側に挿入されて第１鍔部３ｂから第２鍔部３ｃまでの間を筒部３ａの外周上に順次列状に巻き回されることにより、コイル４の１層目が形成される。その後、第２鍔部３ｃにて折り返され、第２鍔部３ｃから第１鍔部３ｂまでの１層上に２本のワイヤ２が順次列状に巻き回されることにより、コイル４の２層目が形成される。このように筒部３ａの軸線方向に沿って２本のワイヤ２が往復して整列に巻き回されることにより、複数列及び複数層のコイル４が形成される。巻き終えた２本のワイヤ２の端部は、巻留め部３ｆに差し込まれて留められる。以上のようにして矩形状をなすコイル４を含む矩形コイルユニット１が作製される。

図３に、ボビン３に巻かれたコイル４を側面図により示す。図４に、ボビン３に巻かれたコイル４を背面図により示す。図５（ａ）〜（ｄ）に、図３におけるＡ視図、Ｂ視図、Ｃ視図及びＤ視図をそれぞれ示す。図３〜５に示すように、この実施形態では、ボビン３の筒部３ａの外周４面のうち上下一対をなす平行面である上渡り部及び下渡り部のうち下渡り部にてワイヤ２の０．５本分のレーンチェンジを行い、上渡り部にてワイヤ２の１．５本分のレーンチェンジを行うように２本のワイヤ２の整列巻き回しを行っている（以下、この巻線方法を「１．５−０．５チェンジ」と言う。）。これにより、ボビン３を１ターンさせるうちにボビン３の上渡り部及び下渡り部にて２本分のレーンチェンジを行うようになっている。

すなわち、図３及び図４、並びに図５（ａ）のワイヤ２の中に「１」を付して示すように、上部から巻き始めた２本のワイヤ２は、ボビン３の筒部３ａの外周４面のうち他の左右一対をなす平行面である左平巻部及び右平巻部のうち左平巻部にて第１鍔部３ｂに沿って垂直に巻かれ下渡り部に至る。次に、下渡り部にて図５（ｂ）のワイヤ２の中に「１」を付して示すように、ワイヤ２の０．５本分だけ斜めにレーンチェンジが行われ、右平巻部にて垂直に巻かれて上渡り部に至る。次に、上渡り部にて図５（ａ）にワイヤ２の中に「１」及び「２」を付して示すように、ワイヤ２の１．５本分だけ斜めにレーンチェンジが行われ、再び左平巻部にて垂直に巻かれて下渡り部に至る。その後、上記と同様に下渡り部及び上渡り部でレーンチェンジが繰り返し行われることにより、コイル４の１層目が形成される（図５（ａ）,（ｂ）において１層目は、ワイヤ２の中に「１〜６」の数字が付されて示される。）。１層目の巻き回しが終わると、巻き始め位置の反対側にて折り返され、図５（ｂ）に示すように、下渡り部では１層目とは逆向きにワイヤ２の０．５本分だけレーンチェンジが行われる。その後、図５（ａ）に示すように、上渡り部では１層目とは逆向きにワイヤ２の１．５本分だけレーンチェンジが行われる。

ここで、図６に、図２のＸ−Ｘ線断面図を示す。図７に、図６の鎖線円Ｓ１の中のワイヤ２の配列を拡大して模式図により示す。図８に、図２のＹ−Ｙ線断面図を示す。図９に、図８の鎖線円Ｓ２の中のワイヤ２の配列を拡大して模式図により示す。図６に示すように、ボビン３の筒部３ａの上渡り部Ｐｇ１及び下渡り部Ｐｇ２では、図７に示すように、ワイヤ２が直積みされた形で巻き付けられる。従って、上渡り部Ｐｇ１及び下渡り部Ｐｇ２では、図７に示すように、ワイヤ２の直径を「φ」とすると、その直径φの分ずつ各層のワイヤ２が積み上げられることとなる。一方、図８に示すように、ボビン３の筒部３ａの左平巻部Ｐｆ１及び右平巻部Ｐｆ２では、図９に示すように、ワイヤ２が俵積みされた形で巻き付けられる。従って、左平巻部Ｐｆ１及び右平巻部Ｐｆ２では、図９に示すように、「φ×Ｃos３０°」の分ずつ各層のワイヤ２が積み上げられることとなる。このように、渡り部Ｐｇ１，Ｐｇ２と平巻部Ｐｆ１，Ｐｆ２との間では、巻層の厚みの変化がわずかに異なる。

次に、上記のような矩形コイルユニット１を作製するための整列巻線方法について説明する。図１０に、整列巻線方法の概略を平面図により示す。図１１に、同じく整列巻線方法の概略を側面図により示す。この実施形態では、上下に平行に配置された２本のノズル１１，１２から供給されるワイヤ２をそれぞれボビン３に集中して巻き付けるようになっている。ボビン３は、上記した中空部３ｇが回転可能な主軸１３に嵌め込まれて主軸１３と一体に回転可能に構成される。２本のノズル１１，１２は、ホルダ１４に保持され、そのホルダ１４が左右方向へ移動可能に構成される。これにより、２本のノズル１１，１２が一体に左右方向へ移動可能に構成される。各ノズル１１，１２の先端は、ボビン３よりも下方であって、ボビン３の真下よりも後退した位置に配置される。これにより、各ノズル１１，１２の先端から導き出されるワイヤ２は、ボビン３に対して上方へ傾斜した状態で巻き取られるようになっている。

図１２に、ボビン３、主軸１３及びワイヤ２の関係の概略を側面図により示す。図１２において、略長方形状に示したボビン３の左右一対の長辺が外周面の一部を構成する左右の平巻部Ｐｆ１，Ｐｆ２であり、上下一対の短辺が外周面の一部を構成する上下の渡り部Ｐｇ１，Ｐｇ２である。ボビン３を１ターンさせるときの回転角度は、鉛直方向へ延びる垂線Ｌｖを基準とした主軸１３の回転角度（主軸角度）θｐで表される。図１２では、右平巻部Ｐｆ２が垂直になった状態を基準に主軸角度θｐが求められる。また、ボビン３の外周面である各平巻部Ｐｆ１，Ｐｆ２及び各渡り部Ｐｇ１，Ｐｇ２とワイヤ２とのなす角度（図１２では右平巻部Ｐｆ２とワイヤ２とのなす角度として表される。）θｓが、本発明における「供給角度」を意味する。

図１３に、ボビン３にワイヤ２を２層分巻くときのノズル左右移動の挙動をタイムチャートにより示す。図１４（Ａ），（Ｂ）に、ボビン３を２ターンさせるときの主軸角度θｐの変化に対するノズル左右位置及びワイヤ経路の変化をグラフにより示す。主軸角度θｐは１ターン分（３６０°）のうち、９０°毎に分割された部分がボビン３の４つの外周面（上渡り部Ｐｇ１、下渡り部Ｐｇ２、左平巻部Ｐｆ１、右平巻部Ｐｆ２）にそれぞれ対応する。図１４（Ａ）に示すように、ボビン３を１ターンさせる間にワイヤ２本分のレーンチェンジを行うために、図１４（Ｂ）に示すように、１ターン中にノズル左右移動を４回行うようになっている。また、図１３に示すように、２層分だけワイヤ２をボビン３に巻き付けるために、ノズル１１，１２は、２秒間という短時間の間に左右方向に複雑で細かい動きをするようになっている。そのためノズル左右位置と、ワイヤ２がボビン３の外周面（上渡り部Ｐｇ１、下渡り部Ｐｇ２、左平巻部Ｐｆ１、右平巻部Ｐｆ２）に接するワイヤ着地タイミングは、ワイヤ２の巻層変化によりワイヤ２の整列性を失わないように工夫する必要がある。

この実施形態では、ボビン３の外周面上にて、ワイヤ２を各巻層毎に整列巻きすると共に、複数巻層の全てにつき整列巻きするために、ノズル１１，１２を左右方向（ボビン軸線方向）へ移動させるタイミングを、ボビン３の４つの外周面、すなわち上渡り部Ｐｇ１、下渡り部Ｐｇ２、左平巻部Ｐｆ１及び右平巻部Ｐｆ２のそれぞれが鉛直方向となす面傾斜角度θｉをワイヤ２の巻層が増える毎に変更するようにしている。この面傾斜角度θｉは、主軸角度θｐの変化に伴い変わることから、この実施形態におけるノズル１１，１２の移動方法を「主軸角度移動方法」と称する。ここで、図１５には、１層目を巻くときのボビン３と、ワイヤ２と、ノズル１１，１２及びホルダ１４との関係を側面図により示す。図１６には、７層目を巻くときのボビン３と、ワイヤ２と、ノズル１１，１２及びホルダ１４との関係を側面図により示す。この実施形態では、ボビン３の外周面にワイヤ２を巻き付けるのに伴い、ノズル１１，１２をボビン３の軸線Ｌａ（図１０参照）の方向（ボビン軸線方向）、すなわち、図１５，１６の紙面垂直方向へ移動させるようにしている。そして、ボビン３におけるワイヤ２の巻層が増大しても、ノズル１１，１２を左右方向（ボビン軸線方向）へ移動させることについては、ボビン３に供給されるワイヤ２とボビン３の４つの外周面、すなわち上渡り部Ｐｇ１、下渡り部Ｐｇ２、左平巻部Ｐｆ１及び右平巻部Ｐｆ２とのなす供給角度θｓがある一定値となるタイミングで行うようにしている。この実施形態では、供給角度θｓを「０°」としている。すなわち、この実施形態では、ボビン３におけるワイヤ２の巻層が増えても、ノズル１１，１２を左右方向（ボビン軸線方向）へ移動させるタイミングにおいて、ボビン３の上渡り部Ｐｇ１、下渡り部Ｐｇ２、左平巻部Ｐｆ１及び右平巻部Ｐｆ２のそれぞれとワイヤ２とが平行を維持するように、上下の渡り部Ｐｇ１，Ｐｇ２及び左右の左平巻部Ｐｆ１，Ｐｆ２に係る面傾斜角度θｉをワイヤ２の巻層が増える毎に変更するようにしている。この面傾斜角度θｉの変更は、上下の渡り部Ｐｇ１，Ｐｇ２と左右の左平巻部Ｐｆ１，Ｐｆ２との間で若干異なり、かつ、ワイヤ２の巻層の増加に合わせて変えるようにしている。上下の渡り部Ｐｇ１，Ｐｇ２と左右の左平巻部Ｐｆ１，Ｐｆ２との間で面傾斜角度θｉが若干異なるのは、渡り部Ｐｇ１，Ｐｇ２ではワイヤ２が直積みされ、平巻部Ｐｆ１，Ｐｆ２ではワイヤ２が俵積みされることから、両者の間で巻層の厚みの変化がわずかに異なることによる。そして、この実施形態では、ワイヤ２の巻層が増えても、ノズル１１，１２を前後及び上下へは移動させないようになっている。

具体的には、図１５に示すように、ボビン３の外周面上に１層目のワイヤ２を巻くときは、ボビン３を回転させながら各ノズル１１，１２からボビン３にワイヤ２を供給することにより、１列目から最終列までワイヤ２を順次整列巻きする。このとき、ボビン３の各ターン毎に、ボビン３の平巻部Ｐｆ１，Ｐｆ２では、面傾斜角度θｉが、図１５に示すように「３０.３°」になったときに、ノズル１１，１２をボビン軸線方向へ所定量移動させる。この移動量は、ワイヤ２の太さに相関する。このようにノズル１１，１２を左右方向（ボビン軸線方向）へ移動させるタイミングとなる面傾斜角度θｉは、ボビン３におけるワイヤ２の巻層が１層目、２層目、３層目・・・と増える毎に段階的に小さくなる。そして、ボビン３の外周面上に７層目のワイヤ２を巻くときは、ボビン３の各ターン毎に、ボビン３の平巻部Ｐｆ１，Ｐｆ２では、その面傾斜角度θｉが、図１６に示すように「２１.１°」になったときに、ノズル１１，１２をボビン軸線方向へ所定量移動させる。上記のような面傾斜角度θｉの変化は、平巻部Ｐｆ１，Ｐｆ２と渡り部Ｐｇ１，Ｐｇ２との間で若干異なる。

図１７に、ワイヤ２の巻層数変化に対する、ボビン３の平巻部Ｐｆ１，Ｐｆ２及び渡り部Ｐｇ１，Ｐｇ２に係る面傾斜角度θｉの変化をグラフに示す。図１８に、巻層数変化に対する平巻部Ｐｆ１，Ｐｆ２及び渡り部Ｐｇ１，Ｐｇ２に係る面傾斜角度θｉの変化を表に示す。図１７，１８から明らかなように、面傾斜角度θｉは、巻層数が増えるに従い段階的に小さくなり、平巻部Ｐｆ１，Ｐｆ２よりも渡り部Ｐｇ１，Ｐｇ２の方が相対的に小さく、各巻層の間の面傾斜角度θｉの変化量は、平巻部Ｐｆ１，Ｐｆ２よりも渡り部Ｐｇ１，Ｐｇ２の方が若干大きいことが分かる。

ここで、面傾斜角度θｉの計算方法を説明する。図１１で、ボビン３の短辺長（渡り部Ｐｇ１，Ｐｇ２の長さ）の半分とワイヤ２の外径「φ」との和を「Ｂ」とする。ボビン３の中心高さから下側のノズル１２の中心高さまでの高低差を「Ｃ」とする。ボビン３の中心の水平位置とノズル１２の先端中心の水平位置との水平差を［Ｄ」とする。ボビン３の中心とノズル１２の先端中心との距離を「Ｈ」とする。これら「Ｃ，Ｄ，Ｈ」は、ボビン３とノズル１２との位置関係から既知の値とする。また、「Ｊ」は「√（Ｈ²−Ｂ²）」で表される値である。図１１において、それぞれ斜線で示す大三角形Ｘと小三角径Ｙは、互いに相似形であることから、「Ｃ：Ｂ＝Ｆ：Ｅ＝（Ｄ−Ｅ）：（Ｊ−Ｆ）」となる。よって、以下の式（１）〜（５）が成り立つ。
Ｃ×Ｅ＝Ｂ×Ｆ ・・・（１）
Ｅ＝（Ｂ×Ｆ）／Ｃ ・・・（２）
Ｂ×（Ｄ−Ｅ）＝Ｃ×（Ｊ−Ｆ） ・・・（３）
Ｆ＝（Ｃ×Ｊ−Ｂ×Ｄ）／（Ｃ−Ｂ²／Ｃ） ・・・（４）
θｉ＝Ｃos^-1（Ｃ／Ｆ） ・・・（５）
但し、０＜θｉ＜１８０°
ここで、ボビン３の渡り部Ｐｇ１，ｐｇ２では、上記「Ｂ」は、巻層が１層増える毎にワイヤ２の外径である「φ」の分だけ大きくなる。ボビン３の平巻部Ｐｆ１，Ｐｆ２では、上記「Ｂ」は、巻層が１層増える毎にワイヤ２の「φ×Ｃos３０°」の分だけ大きくなる。従って、渡り部Ｐｇ１，Ｐｇ２と平巻部Ｐｆ１，Ｐｆ２とで、上記「Ｂ」に代入する値を変えることで、面傾斜角度θｉを算出することができる。

以上説明したこの実施形態の整列巻線方法によれば、ボビン３に対するワイヤ２の巻き付けに伴い、ノズル１１，１２が左右方向（ボビン軸線方向）へ移動されるので、ボビン３の外周面上にてワイヤ２が整列に巻き付けられる。また、ボビン３におけるワイヤ２の巻層が増大しても、ノズル１１，１２の左右方向（ボビン軸線方向）への移動が、ノズル１１，１２から供給されるワイヤ２とボビン３のなす供給角度θｓがある一定値となるタイミングで実施されるので、ノズル１１，１２を左右方向（ボビン軸線方向）へ移動させる最適なタイミングが、ボビン３におけるワイヤ２の巻層の増大によっては変化しなくなる。つまり、ワイヤ２の巻層が変化してもノズル１１，１２の左右方向（ボビン軸線方向）への移動タイミングがずれない。このため、ノズル１１，１２からボビン３に供給されるワイヤ２をボビン３に全巻層にわたって緊密に整列巻きすることができる。これによって、ワイヤ２をボビン３の外周面上に高い占積率をもって巻くことができ、矩形コイルユニット１としてのロバスト性を向上させることができる。また、ボビン３にワイヤ２を供給するために、余分な案内面を必要としないことから、その分だけ低コスト化を図ることができる。

特に、この実施形態では、ノズル１１，１２を左右方向（ボビン軸線方向）へ移動させるタイミングにおいて、ワイヤ２との間で供給角度θｓを形成するボビン２の外周面が鉛直方向となす面傾斜角度θｉを、ワイヤ２の巻層毎に変更するようにしている。これにより、ノズル１１，１２を左右方向（ボビン軸線方向）へ移動させるタイミングに対するワイヤ２の巻層の変化を補正するために、ノズル１１，１２を前後方向及び上下方向に移動させる必要がない。このため、ノズル１１，１２を前後方向及び上下方向に移動させる制御を省略することができ、この意味でノズル１１，１２の移動制御を簡略化することができる。

また、この実施形態では、ボビン３に供給されるワイヤ２とボビン３の外周面（平巻部Ｐｆ１，Ｐｆ２及び渡り部Ｐｇ１，Ｐｇ２）とのなす供給角度θｓが「０°」であることから、１層目では、ワイヤ２がボビン３の外周面（平巻部Ｐｆ１，Ｐｆ２及び渡り部Ｐｇ１，Ｐｇ２）上に接して保持された状態でノズル１１，１２を移動させることができ、２層目以降では、ワイヤ２が下層のワイヤ２に接して保持された状態でノズル１１，１２を移動させることができ、ノズル１１，１２を左右方向（ボビン軸線方向）へ移動させるタイミングがより最適なものとなる。この意味で、ワイヤ２をボビン３に全巻層にわたってより緊密に整列巻きすることができ、更に高い占積率をもってワイヤ２をボビン３に巻くことができる。

［第２実施形態］
次に、本発明における集中巻ステータコアの整列巻線方法を矩形コイルユニットに具体化した第２実施形態を図面を参照して詳細に説明する。

この実施形態では、第１実施形態の「主軸角度移動方法」と異なり、「ノズル位置移動方法」を採用する点で異なる。すなわち、「ノズル位置移動方法」は、ボビン３の外周面上にて、ワイヤ２を各巻層毎に整列巻きすると共に、複数巻層の全てにつき整列巻きをするために、ノズル１１，１２を左右方向（ボビン軸線方向）へ移動させるタイミングを、ボビン３の外周面である平巻部Ｐｆ１，Ｐｆ２及び渡り部Ｐｇ１，Ｐｇ２とワイヤ２とが平行になるとき、すなわち供給角度θｓが「０°」となるときとするために、ノズル１１，１２を前後方向及び上下方向にも移動させるようにしている。

図１９に、整列巻線方法の概略を側面図により示す。この実施形態では、第１実施形態とは異なり、ホルダ１４は前後方向、左右方向及び上下方向へそれぞれ移動可能に構成される。これにより、２本のノズル１１，１２が一体的に前後方向、左右方向及び上下方向へ移動可能に構成される。図２０には、１層目を巻くときのボビン３と、ワイヤ２と、ノズル１１，１２及びホルダ１４との関係を側面図により示す。図２１には、７層目を巻くときのボビン３と、ワイヤ２と、ノズル１１，１２及びホルダ１４との関係を側面図によりより示す

この実施形態でも、ワイヤ２をボビン３の外周面に整列巻きするために、ボビン３の外周面にワイヤ２を巻き付けるのに伴い、ノズル１１，１２を左右方向（ボビン軸線方向）へ移動させる。併せて、ボビン３におけるワイヤ２の巻層が増える毎に、ノズル１１，１２の前後方向及び上下方向における位置の両方を変更するようにしている。そして、この実施形態でも、ボビン３に供給されるワイヤ２とボビン３のが外周面とのなす供給角度θｓが常にある一定値となるようにしている。この実施形態では、供給角度θｓを「０°」としている。つまり、この実施形態では、ワイヤ２の巻層が増えても、ボビン３の平巻部Ｐｆ１，Ｐｆ２及び渡り部Ｐｇ１，Ｐｇ２とワイヤ２との平行を維持するために、第１実施形態では面傾斜角度θｉを変更したのとは異なり、ノズル１１，１２を前後方向及び上下方向に移動させるようにしている。また、前述したように渡り部Ｐｇ１，Ｐｇ２ではワイヤ２が直積みされ、平巻部Ｐｆ１，Ｐｆ２ではワイヤ２が俵積みされることで、両者の間で巻層の厚み変化がわずかに異なることから、ノズル１１，１２の移動量は、同一層であっても、渡り部Ｐｇ１，Ｐｇ２と左平巻部Ｐｆ１，Ｐｆ２との間で若干異なる。

具体的には、図２０に示すように、ボビン３の外周面上に１層目のワイヤ２を巻くときには、ボビン３を回転させながら各ノズル１１，１２からボビン３にワイヤ２を供給することにより、１列目から最終列までワイヤ２を順次整列巻きする。このとき、ボビン３の各ターン毎に、平巻部Ｐｆ１，Ｐｆ２及び渡り部Ｐｇ１，Ｐｇ２の面傾斜角度θｉが、例えば、図２０に示すように「３０°」になったときに、ノズル１１，１２を左右方向（ボビン軸線方向）へ所定量移動させる。このようにノズル１１，１２を左右方向（ボビン軸線方向）へ移動させる面傾斜角度θｉは、ボビン３におけるワイヤ２の巻層変化にかかわらず、平巻部Ｐｆ１，Ｐｆ２及び渡り部Ｐｇ１，Ｐｇ２のそれぞれで一定角度としている。また、このときのノズル１１，１２の原点位置Ｐｏを、平巻部Ｐｆ１，Ｐｆ２については、主軸１３の中心から垂直方向に、例えば「３０ｍｍ」（垂直距離）だけ下方の位置に設定し、水平方向に、例えば「３５ｍｍ」（水平距離）だけ後方の位置に設定している。その後、ボビン３におけるワイヤ２の巻層が１層目、２層目、３層目・・・と増える毎に、ノズル１１，１２の原点位置Ｐｏを、主軸１３の中心から水平方向及び垂直方向へ段階的に移動させる。そして、ボビン３の外周面上に７層目のワイヤ２を巻くときには、ノズル１１，１２の原点位置Ｐｏを、平巻部Ｐｆ１，Ｐｆ２については、主軸１３の中心から垂直方向に、例えば「２７ｍｍ」（垂直距離）だけ下方の位置に設定し、水平方向に、例えば「４０ｍｍ」（水平距離）だけ後方の位置に設定するようにしている。すなわち、７層目を巻くときは、１層目を巻くときに比べ、ノズル１１，１２を、例えば「３ｍｍ」だけ上方へ移動させると共に、例えば「５ｍｍ」だけ後方へ移動させるようにしている。

図２２，２３には、ワイヤ２の巻層変化に対する、ノズル１１，１２の位置変化をグラフにより示す。図２２は、渡り部Ｐｇ１，Ｐｇ２に対するノズル１１，１２の位置変化をグラフにより示す。図２２の縦軸は、各巻層におけるノズル１１，１２のＹ方向位置（上下方向位置）を表し、横軸は、各巻層におけるノズル１１，１２のＺ方向位置（前後方向位置）を表す。ここで、Ｙ方向位置を示す「Ｙ」は、以下の式（６）で表すことができる。Ｚ方向位置を表す「Ｚ」は、以下の式（７）で表すことができる（「Ｙ」及び「Ｚ」は、図１９を参照。）。式中「ｎ」は、ワイヤ２の層数を意味し、「φ」は、ワイヤ２の太さを意味する。
Ｙ＝φ×（ｎ−１）×Ｓin（Ｚ） ・・・（６）
Ｚ＝φ×（ｎ−１）×Ｃos（Ｚ） ・・・（７）

図２３は、平巻部Ｐｆ１，Ｐｆ２に対するノズル１１，１２の位置変化をグラフにより示す。図２３の縦軸は、各巻層におけるノズル１１，１２のＹ方向位置（上下方向位置）を表し、横軸は、各巻層におけるノズル１１，１２のＺ方向位置（前後方向位置）を表す。ここで、Ｙ方向位置を示す「Ｙ」は、以下の式（８）で表すことができる。Ｚ方向位置を表す「Ｚ」は、以下の式（９）で表すことができる（「Ｙ」及び「Ｚ」は、図１９を参照。）。式中「ｎ」は、ワイヤ２の層数を意味し、「φ」は、ワイヤ２の太さを意味する。
Ｙ＝（√３／２）×φ×（ｎ−１）×Ｓin（Ｚ） ・・・（８）
Ｚ＝（√３／２）×φ×（ｎ−１）×Ｃos（Ｚ） ・・・（９）

ここで、ノズル１１，１２の前後方向（Ｚ方向）及び上下方向（Ｙ方向）への移動量の計算方法について以下に説明する。図１９において、上記した水平距離を「Ａ」で表し、上記した垂直距離を「Ｂ」で表す。また、第１実施形態で説明した面傾斜角度を「θｉ」で表す。よって、平巻部Ｐｆ１，Ｐｆ２では、ワイヤ２の巻層が増加する毎に、以下の式（１０），（１１）に示す「α１」だけ原点位置Ｐｏに対して水平距離Ａが増加して、前後方向位置（Ｚ方向位置）が変わり、「β１」だけ原点位置Ｐｏに対して垂直距離Ｂが増加して、上下方向位置（Ｙ方向位置）が変わる。また、渡り部Ｐｇ１，Ｐｇ２では、ワイヤ２の巻層が増加する毎に、以下の式（１２），（１３）に示す「α２」だけ原点位置Ｐｏに対して水平距離Ａが増加して、前後方向位置（Ｚ方向位置）が変わり、「β２」だけ原点位置Ｐｏに対して垂直距離Ｂが増加して、上下方向位置（Ｙ方向位置）が増加する。
α１＝φ×Ｃos３０°×Ｃos（θｍ） ・・・（１０）
β１＝φ×Ｃos３０°×Ｓin（θｍ） ・・・（１１）
α２＝φ×Ｃos（θｍ） ・・・（１２）
β２＝φ×Ｓin（θｍ） ・・・（１３）

以上説明したこの実施形態の整列巻線方法によれば、第１実施形態と同様に、ボビン３に対するワイヤ２の巻き付けに伴い、ノズル１１，１２が左右方向（ボビン軸線方向）へ移動するので、ボビン３の外周面上にてワイヤ２が整列に巻き付けられる。また、ボビン３におけるワイヤ２の巻層が増大しても、ノズル１１，１２の左右方向（ボビン軸線方向）への移動が、ノズル１１，１２から供給されるワイヤ２とボビン３のなす供給角度θｓがある一定値（この実施液体では「０°」）となるタイミングで行われるので、ノズル１１，１２を左右方向（ボビン軸線方向）へ移動させる最適なタイミングが、ボビン３におけるワイヤ２の巻層の増大によっては変化しなくなる。つまり、ワイヤ２の巻層が変化してもノズル１１，１２の左右方向（ボビン軸線方向）への移動タイミングがずれない。このため、ノズル１１，１２からボビン３に供給されるワイヤ２をボビン３に全巻層にわたって緊密に整列巻きすることができる。これによって、ワイヤ２をボビン３の外周面上に高い占積率をもって巻くことができ、矩形コイルユニット１としてのロバスト性を向上させることができる。

特に、この実施形態では、ノズル１１，１２を左右方向（ボビン軸線方向）へ移動させるタイミングにおいて、ノズル１１，１２の前後方向（Ｚ方向）及び上下方向（Ｙ方向）における位置の両方がワイヤ２の巻層毎に変更される。従って、ノズル１１，１２を左右方向（ボビン軸線方向）へ移動させるタイミングに対するワイヤ２の巻層の変化を補正するために、第１実施形態のようにボビン３の外周面に係る面傾斜角度θｉを変更する必要がない。このため、ノズル１１，１２の移動とボビン３の回転角度（主軸角度θｐ）との整合性に関する管理を簡素化することができる。つまり、主軸角度θｐの回転角度の微妙な変化に合わせてノズル１１，１２を移動させるような整合性の管理が不要となり、その意味でノズル１１，１２の移動制御を簡素化することができる。

また、この実施形態では、ノズル１１，１２の前後方向及び上下方向における位置の両方がワイヤ２の巻層が増加する毎に変更されるので、ノズル１１，１２から供給されるワイヤ２とノズル１１，１２の軸線とのなす角度（９０°以下）が小さく抑えられる。このため、ノズル１１，１２の先端部と同ノズル１１，１２から供給されるワイヤ２との摩擦を低減することができ、この意味でワイヤ２の損傷を抑制することができる。

尚、この発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で以下のように実施することもできる。

（１）前記各実施形態では、２本のワイヤ２を同時にボビン３に巻き付ける場合について説明したが、ボビンに同時に巻き付けられるワイヤは、２本以外に、１本でも、３本以上の本数であってもよい。

（２）前記第２実施形態では、ワイヤ２をボビン３に巻き付けるときに、ノズル１１，１２を左右方向（ボビン軸線方向）へ移動させると共に、ワイヤ２の各巻層毎にノズル１１，１２を前後方向（Ｚ方向）及び上下方向（Ｙ方向）の両方に移動させるようにしたが、ワイヤ２の巻層毎にノズル１１，１２を移動させるのは、前後方向（Ｚ方向）及び上下方向（Ｙ方向）の何れか一方であってもよい。

矩形コイルユニットを示す斜視図。 矩形コイルユニットを示す正面図。 ボビンに巻かれたコイルを示す側面図。 ボビンに巻かれたコイルを示す背面図。 （ａ）〜（ｄ）は、図３におけるＡ視図、Ｂ視図、Ｃ視図及びＤ視図。 図２のＸ−Ｘ線断面図。 図６の鎖線円の中のワイヤ配列を拡大して示す模式図。 図２のＹ−Ｙ線断面図。 図８の鎖線円の中のワイヤ配列を拡大して示す模式図。 整列巻線方法の概略を示す平面図。 整列巻線方法の概略を示す側面図。 ボビン、主軸及びワイヤの関係の概略を示す側面図。 ボビンにワイヤを巻くときのノズル左右移動の挙動を示すタイムチャート。 主軸角度変化に対するノズル左右位置及びワイヤ経路の変化を示すグラフ。 １層目巻きのボビン、ワイヤ、ノズル及びホルダの関係を示す側面図。 ７層目巻きのボビン、ワイヤ、ノズル及びホルダの関係を示す側面図。 巻層数に対する平巻部と渡り部に係る面傾斜角度の変化を示すグラフ。 巻層数に対する平巻部と渡り部に係る面傾斜角度の変化を示す表。 整列巻線方法の概略を示す側面図。 １層目巻きのボビン、ワイヤ、ノズル及びホルダの関係を示す側面図。 ７層目巻きのボビン、ワイヤ、ノズル及びホルダの関係を示す側面図。 渡り部に対するノズルの位置変化を示すグラフ。 平巻部に対するノズルの位置変化を示すグラフ。

符号の説明

１ 矩形コイルユニット
２ ワイヤ
３ ボビン
４ コイル
１１ ノズル
１２ ノズル
１３ 主軸
θｓ 供給角度
θｉ 面傾斜角度
Ｌａ 軸線
Ｌｖ 垂線
Ｐｆ１ 平巻部（外周面）
Ｐｆ２ 平巻部（外周面）
Ｐｇ１ 渡り部（外周面）
Ｐｇ２ 渡り部（外周面）

Claims (3)

1. ノズルから供給されるワイヤをボビンに巻き付けることで１つのスロットにコイルを集中的に巻き付けてなる集中巻ステータコアの整列巻線方法において、
   前記ボビンへの前記ワイヤの巻き付けに伴い、前記ノズルをボビン軸線方向へ移動させるに当り、前記供給されるワイヤと前記ボビンの外周面とのなす角度を供給角度とし、前記ワイヤとの間で前記供給角度を形成する前記ボビンの外周面が鉛直方向となす角度を面傾斜角度としたときに、前記ノズルの前記ボビン軸線方向への移動を前記面傾斜角度が予め設定された角度になったときに行うことと、
   前記ボビンにおける前記ワイヤの巻層が増大しても、前記供給角度がある一定値となるよう、前記予め設定した角度を前記ワイヤの巻層毎に変更すること、
   を特徴とする集中巻ステータコアの整列巻線方法。
2. ノズルから供給されるワイヤをボビンに巻き付けることで１つのスロットにコイルを集中的に巻き付けてなる集中巻ステータコアの整列巻線方法において、
   前記ボビンへの前記ワイヤの巻き付けに伴い、前記ノズルをボビン軸線方向へ移動させるに当り、前記供給されるワイヤと前記ボビンの外周面とのなす角度を供給角度とし、前記ワイヤとの間で前記供給角度を形成する前記ボビンの外周面が鉛直方向となす角度を面傾斜角度としたときに、前記ノズルの前記ボビン軸線方向への移動を前記面傾斜角度が予め設定された角度になったときに行うことと、
   前記ボビンにおける前記ワイヤの巻層が増大しても、前記供給角度がある一定値となるよう、少なくとも、前記ノズルの前後方向及び上下方向における位置の何れか一方を前記ワイヤの巻層毎に変更すること、
   を特徴とする集中巻ステータコアの整列巻線方法。
3. 前記一定値は、０°であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の集中巻ステータコアの整列巻線方法。

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