JP4769378B2 - 巻線方法、巻線機及び多極電機子 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、多極電機子（主としてモータコア）の各極にコイル形成用の線材を巻き付けるための巻線方法、巻線機及び多極電機子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、図１２に示すようなモータコアＣの各極部ａにコイル形成用の線材Ｗを巻き付けるために、巻線機が広く使用されている。近年、モータの薄型化・小型化が進んでおり、特にフロッピーディスク、ハードディスク、ビデオ、ファン等のモータにおいてその傾向が強い。したがって、巻線機に対しては、モータのトルク等の特性を落とさずにモータの薄型化・小型化を達成するために、モータコアＣに対し巻数を減少させることなく、巻線部をいかに薄く小さくコンパクトに形成するかが要請される。
【０００３】
そして、このような要望を満たすために、例えば狭いスペースにおいて線材Ｗをコア極部ａにできるだけ回数多く巻き付ける（以下、多数巻という）には、コア極部ａに対し隣合う線材同士を隙間なく整列して巻く、いわゆる整列巻が有効である。
【０００４】
ところで、一般的な巻線機は、図１３に示すようなフライヤ駆動式のものであり、位置を固定したモータコアＣに対し、角型ブロック状のメインフォーマ１０２及び左右のサイドフォーマ１０３を配置した状態で、ノズル１０１を保持するフライヤ１００を回転させることにより、ノズル１０１から引き出される線材Ｗをコア極部ａに巻き付ける。ここで、メインフォーマ１０２は、フライヤ１００の回転軸に同心的に取り付けられ、フライヤ１００から繰り出された線材Ｗを巻線すべきコア極部ａに案内する機能を有し、一方サイドフォーマ１０３は、巻線すべきコア極部ａに巻き付けようとする線材Ｗが、隣りの極部ａに接触するのを防ぐ機能を有する。しかしながら、従来はこのようなフライヤ駆動式の巻線機では整列巻は困難であった。
【０００５】
これは主に次のような理由による。図１３においてフライヤ１００によりノズル１０１を回転（旋回）させつつ、メインフォーマ１０２をコア極部ａの奥行方向に送り、適数回の揺動を与えるのであるが、メインフォーマ１０２をあまり奥部まで入り込ませると隣りのコア極部ａに干渉してしまうため、メインフォーマ１０２を奥部まで入り込ませることができない。このことが線材Ｗの巻線精度を向上させる上での障害となり、そのために整列巻ができないのが実情であった。なお、メインフォーマ１０２及び左右のサイドフォーマ１０３を配置しないで、ノズル１０１を巻線すべきコア極部ａと隣りの極部ａとの間に入り込ませて巻線する方式を採用すれば、整列巻はしやすいが、ノズル１０１の旋回スペースに巻線することはできず、そのスペースを要することによる限界がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、ノズルをフライヤとともに旋回（回転）駆動する工程（又は駆動手段）と、ノズル及び／又はワークを所定の軌跡を描くように駆動する工程（又は駆動手段）とを併用することにより、整列巻を実現しつつ、多数巻を可能とする巻線方法、巻線機及び多極電機子を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
上記の課題を解決するために、本発明の巻線方法は、
半径方向に突出する複数の極を有するワークの各極にコイル形成用の線材を積層状に巻き付けるための巻線方法であって、
前記線材を保持するノズルが、巻線すべき極から前記ワークの厚み方向へ離間して該ワークの周方向に相対移動する周方向成分と、前記ノズルが、前記巻線すべき極及びそれに隣接する極の間を通り抜けるようにして前記ワークの厚み方向に相対移動する厚み方向成分とを組み合わせた形態の軌跡を有する第一の巻線工程と、
前記ノズルが、前記巻線すべき極に対して同軸状に回転するフライヤにその回転軸心から一定距離離れた状態で取り付けられて、前記巻線すべき極の周囲を旋回する軌跡を有する第二の巻線工程と、を含み、
前記ノズルが前記フライヤに着脱自在に取り付けられることにより、前記ノズルが前記フライヤから離脱した状態で駆動される前記第一の巻線工程と、前記ノズルが前記フライヤに装着された状態で駆動される前記第二の巻線工程とを所定の順序で又は交互に行うことを特徴とする。
【０００８】
また、上記の課題を解決するために、本発明の巻線方法は、
半径方向に突出する複数の極を有するワークの各極にコイル形成用の線材を積層状に巻き付けるための巻線方法であって、
前記線材を保持するノズルが、巻線すべき極から前記ワークの厚み方向へ離間して該ワークの周方向に相対移動する周方向成分と、前記ノズルが、前記巻線すべき極及びそれに隣接する極の間を通り抜けるようにして前記ワークの厚み方向に相対移動する厚み方向成分とを組み合わせた形態の軌跡を有する第一の巻線工程と、
前記ノズルが、前記巻線すべき極に対して同軸状に回転するフライヤにその回転軸心から一定距離離れた状態で取り付けられて、前記巻線すべき極の周囲を旋回する軌跡を有する第二の巻線工程と、を含み、
前記ノズルが前記フライヤに取り付けられたガイドに支持されることにより、前記ノズルが前記ガイドに沿って移動可能に保持された状態で前記ワークの厚み方向に往復駆動される前記第一の巻線工程と、前記ノズルが前記フライヤの回転軸心から一定距離離れた状態で旋回駆動される前記第二の巻線工程とを所定の順序で又は交互に行うことを特徴とする。
【０００９】
これらの巻線方法によれば、第一の巻線工程としてノズルが、上記した周方向の被駆動成分と厚み方向の被駆動成分とを組み合わせた形態の軌跡を有することによって、ノズル先端をワークの巻線すべき極と隣の極との間の奥深くまで挿入でき、かつ巻線すべき極の周囲に線材を整然と巻き付けることができ、整列巻を実現しやすくなる。また、ワークの各極に線材が整然と巻き付けられるため、その上に積層状に巻き付ける線材の多数巻が可能となる。
【００１０】
そのために、最初に第一の巻線工程を所定時間にわたり行った後、第二の巻線工程に移行するようにするのが望ましい。巻線すべき極の最初に整列巻を行っておくと、その後の第二の巻線工程によって多数巻が実現しやすくなり、また第二の巻線工程で巻き付ける際の線材の乱れが抑えられる。なお、このとき、巻線すべき極に対して第二の巻線工程を巻線終了まで行ってもよく、第二の巻線工程を所定時間にわたり行った後、再び第一の巻線工程を（あるいは第一と第二の巻線工程を交互に）実施してもよい。また、第一と第二の巻線工程は、それぞれ別々の巻線機を用いて行うこともできる。さらに、逆に巻線すべき１つの極のうち、ノズルが入っていかないコア内周側は、フォーマを用いた第二の巻線工程で巻線し、外周側は第一の巻線工程で巻線するといった巻き方もできる。これは、必然的にノズルの径が太くなる太線巻線に有効である。
【００１１】
一方、上記の課題を解決するために、本発明の巻線機は、
半径方向に突出する複数の極を有するワークの各極にコイル形成用の線材を積層状に巻き付けるための巻線機であって、
前記線材を保持するノズルと、
前記ノズルを、巻線すべき極から前記ワークの厚み方向へ離間して該ワークの周方向に相対移動させる周方向駆動系と、前記ノズルを、前記巻線すべき極及びそれに隣接する極の間を通り抜けるようにして前記ワークの厚み方向に相対移動させる厚み方向駆動系とを有する第一の駆動手段と、
前記巻線すべき極に対して同軸状に回転し、その回転軸心から一定距離離れた状態で前記ノズルが取り付けられたフライヤと、
そのフライヤに取り付けられた前記ノズルを、前記巻線すべき極の周囲を旋回する軌跡を描くように駆動する第二の駆動手段と、を備え、
前記ノズルは、前記フライヤに着脱自在に取り付けられるとともに、前記フライヤから離脱した状態において、前記第一の駆動手段により駆動される一方、前記フライヤに装着された状態において、前記第二の駆動手段により駆動されることを特徴とする。
【００１２】
さらに、上記の課題を解決するために、本発明の巻線機は、
半径方向に突出する複数の極を有するワークの各極にコイル形成用の線材を積層状に巻き付けるための巻線機であって、
前記線材を保持するノズルと、
前記ノズルを、巻線すべき極から前記ワークの厚み方向へ離間して該ワークの周方向に相対移動させる周方向駆動系と、前記ノズルを、前記巻線すべき極及びそれに隣接する極の間を通り抜けるようにして前記ワークの厚み方向に相対移動させる厚み方向駆動系とを有する第一の駆動手段と、
前記巻線すべき極に対して同軸状に回転し、その回転軸心から一定距離離れた状態で前記ノズルが取り付けられたフライヤと、
そのフライヤに取り付けられた前記ノズルを、前記巻線すべき極の周囲を旋回する軌跡を描くように駆動する第二の駆動手段と、を備え、
前記ノズルは、前記フライヤに取り付けられたガイドに支持されるとともに、前記ガイドに沿って移動可能に保持された状態において、前記第一の駆動手段により前記ワークの厚み方向に往復駆動される一方、前記フライヤの回転軸心から一定距離離れた状態において、前記第二の駆動手段により旋回駆動されることを特徴とする。
【００１３】
これらの巻線機によれば、従来より一般的であった第二の駆動手段に、第一の駆動手段を併設し、これらを切り換えて使用するだけで、上記した整列巻と多数巻とを実現しやすくなる。なお、以下の記載において、第二の駆動手段（及びそれによる第二の巻線工程）をフライヤ駆動式と呼び、第一の駆動手段（及びそれによる第一の巻線工程）をノズル・ワーク駆動式と呼ぶ場合がある。
【００１４】
その第一の駆動手段のうち、周方向駆動系が、ワークを保持する回転軸を往復回動させるワーク駆動手段から構成され、一方、厚み方向駆動系が、ノズルをワークの厚み方向に往復移動させるノズル駆動手段から構成される場合には、これら２方向への駆動手段をワーク側とノズル側とで分担することができ、第一の駆動手段を全体としてコンパクトにすることができる。
【００１５】
その際、ノズルが、フライヤに着脱自在に取り付けられるとともに、フライヤから離脱した状態において第一の駆動手段により駆動され、フライヤに装着された状態において、第二の駆動手段により駆動されるように構成することができる。この場合には、ノズル・ワーク駆動式において、フライヤを切り離して慣性を小さくした状態でノズルを駆動でき、より高速により精度の高い整列巻が可能となる。
【００１６】
また、ノズルが、フライヤに取り付けられたガイドに支持されるとともに、ガイドに沿って移動可能に保持された状態において、第一の駆動手段によりワークの厚み方向に往復駆動され、フライヤの回転軸心から一定距離離れた状態において、第二の駆動手段により旋回駆動されるように構成することができる。この場合には、ノズル・ワーク駆動式（第一の駆動手段）とフライヤ駆動式（第二の駆動手段）との切り換えの際、フライヤに対してノズルを離脱・装着する必要がなく、巻線作業の効率化を図ることができる。
【００１７】
次に、上記の課題を解決するために、本発明の多極電機子は、
前記巻線機に前記ワークが装填され、前記巻線方法により、前記ワークの各極にコイル形成用の前記線材が巻き付けられたことを特徴とする。
【００１８】
このように、ノズル・ワーク駆動式（第一の駆動手段及び第一の巻線工程）とフライヤ駆動式（第二の駆動手段及び第二の巻線工程）とを併用することで、整列巻と多数巻とが同時に実現された多極電機子を容易に得ることができる。
【００１９】
このような多極電機子の極が多相モータ用のコア極部であり、
最初に各相毎に第一の巻線工程を行って各極に第一巻層を形成した後、改めて各相毎に第二の巻線工程を行って各極の第一巻層の上に第二巻層を積層形成し、これら第一巻層と第二巻層の対応する相において、始端同士及び終端同士をそれぞれ並列的に結線することができる。
【００２０】
最近、モータの省エネ化・省電力化を達成するために、巻線部の電気抵抗（又はインピーダンス）をいかに低下させるかという新たな要請がある。上記のように、第一巻層と第二巻層の対応する各相において、始端同士及び終端同士をそれぞれ並列的に結線することによって、例えば線径の大なる線材を用いたりしなくてもこの要請に応えることができ、整列巻と多数巻の同時実現に加えて、モータの省エネ化も達成することができる。
【００２１】
（実施例１）
次に、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。図１にその一実施例であるモータ巻線機の要部を示す。この巻線機１００は、図１２および図１３に示すような、多相モータ用のステータとなるステータコア（以下、コアという）Ｃ（ワーク）の、ワーク芯部としての放射状の各極部ａ（極）に対し、線材Ｗの巻線工程を行うものである。
【００２２】
図１に示すように、コアＣは、下端面側をコア保持手段としての割出回転軸３１により保持され、上端面側には線材Ｗの端を保持するための公知の線材端部保持具３２等が載置されている。割出回転軸３１は、正逆回転するコア回動用モータ３０（ワーク駆動手段）により、１つの極部ａに対する巻線動作が終る毎に間欠回転送りされて、全ての極部ａに巻線が施される。また、コア回動用モータ３０は、後述するノズル・ワーク駆動式（第一の巻線工程）において、割出回転軸３１（コアＣ）を周方向に往復回動駆動して巻線すべき極部ａに線材Ｗを整列巻するために用いられる。
【００２３】
本巻線機１００は、円筒状のフライヤ１を備え、これが外シャフト２に固定され、ている。フライヤ１の先端部外周の１箇所には、ノズル３が取付けられており、このノズル３から、コアＣに巻き付けられるべき線材Ｗが引き出されるようになっている。
【００２４】
フライヤ１の内側には、それと同芯的にメインフォーマ５が設けられている。このメインフォーマ５は内シャフト６に対して軸受３５を介して取り付けられており、内シャフト６と上述の外シャフト２とは、キー等により軸方向には相対移動可能に、周方向には一体的に回転するように連結されている。
【００２５】
図４および図５に示すように、メインフォーマ５はその前端部に開口７ａを有するコア極部保持部７を備えている。コア極部保持部７の開口７ａの大きさと深さは、コアＣの１つの極部ａに被せられるものとされ、被せられた状態では、メインフォーマ５は内シャフト６に対して非回転となる。なお、８は巻線ガイド部である。また、両側のコア極部ａには公知のサイドフォーマ２３が装着される。これは、ノズル３から引き出される線材Ｗが隣りの極部ａに引っ掛かったりすることを防ぐものである。
【００２６】
図１の外シャフト２および内シャフト６は、フライヤ回転用モータ１０（第二の駆動手段）によって一体的に回転させられるとともに、前後送り装置１１により軸方向に移動させられるようになっている。この移動によりメインフォーマ５、ノズル３およびフライヤ１が、コアＣの中心に対し接近・離間するように往復移動することとなる。
【００２７】
上述のフライヤ回転用モータ１０および前後送り装置１１の機構を説明する。内シャフト６は軸受１２を介してシリンダ１３に連結され、シリンダ１３は後述する上下スライダ２１に支持されている。内シャフト６および外シャフト２は、軸受１４を介して上下スライダ２１（後述）で回転可能に支持され、フライヤ回転用モータ１０により一体的に回転する。前後スライダ１６は固定ベース１５に設けられ正逆回転する前後送り用モータ１７により、ボールネジ機構１８を介して固定ベース１５上を前後往復移動するようになっており、これによりメインフォーマ５およびフライヤ１（ノズル３）は前後方向に移動する。
【００２８】
また、前後送り装置１１と軸受１４との間には、上下送り装置１９（ノズル駆動手段）が設けられている。具体的には、上下送り装置１９の上下スライダ２１は、前後スライダ１６に設けられ正逆回転する上下送り用モータ２０により、ボールネジ機構２２を介し前後送り装置１１に対して上下往復移動するようになっており、これによりノズル３（フライヤ１）およびメインフォーマ５は上下方向（コアＣの厚み方向）へ移動する。
【００２９】
次に、この巻線機１００を用いて各極部ａに対し線材Ｗの巻線を行う際の各部の作動を説明する。図２及び図３にノズル・ワーク駆動式（第一の巻線工程）の作用説明図、図４及び図５にフライヤ駆動式（第二の巻線工程）の作用説明図をそれぞれ示している。
【００３０】
＜第一の巻線工程＞
まず、図１において、メインフォーマ５がシリンダ１３によりコアＣに対し後退させられ、フライヤ１の内部に収納される。そして、ノズル３から導き出される線材Ｗの端が、線材端部保持具３２に保持される。したがって、第一の巻線工程（ノズル・ワーク駆動式）においては、メインフォーマ５及びサイドフォーマ２３は使用しない。
【００３１】
このような状態で、上下送り用モータ２０を一方向に駆動回転させ、上下送り装置１９を下方へ移動させると、図２（ａ）に示すようにノズル３が巻線すべき極部ａ及びそれに隣接する極部ａの間を通り抜けるようにして、ノズル３の先端部がコアＣの厚み方向に下方移動する。それとほぼ同時に、コア回動用モータ３０を一方向に駆動回転させると、図２（ｂ）に示すようにノズル３の先端部がコアＣの下方において巻線すべき極部ａから離れて周方向一方に移動する。
【００３２】
次いで、上下送り用モータ２０を他方向に駆動回転させ、上下送り装置１９を上方へ移動させると、図２（ｃ）に示すようにノズル３が巻線すべき極部ａ及びそれに隣接する極部ａの間を通り抜けるようにしてノズル３の先端部がコアＣの厚み方向に上方移動する。それとほぼ同時に、コア回動用モータ３０を他方向に駆動回転させると、図２（ｄ）に示すようにノズル３の先端部がコアＣの上方において巻線すべき極部ａから離れて周方向他方に移動する。再び、上下送り用モータ２０を一方向に駆動回転させると、図２（ｅ）に示すようにノズル３の先端部がコアＣの厚み方向に下方移動し、これによってノズル３の先端部（線材Ｗ）が螺旋状の形態を取りながら巻線すべき極部ａの周囲を１周する（図２（ｆ））。
【００３３】
このように、第一の巻線工程ではノズル・ワーク駆動式が採用され、、図３（ａ）に示されるように、ノズル３が、周方向の被駆動成分と厚み方向の被駆動成分とを組み合わせた形態の楕円軌道Ｋ1を有するので、コアＣの巻線すべき極部ａの周囲に線材Ｗを整然と巻き付けることができ、整列巻が実現しやすくなる。また、周方向駆動系がコア回動用モータ３０から構成され、一方厚み方向駆動系が上下送り装置１９から構成されるので、第一の駆動手段をワーク側とノズル側とで一部ずつ分担することができる。なお、第一の巻線工程におけるノズル３の軌道は、楕円に限らず矩形等であってもよい。
【００３４】
そして、このようなノズル３の１回転につき線材Ｗの線径１本分に相当する送りが、図１に示す前後送り装置１１によりフライヤ１に与えられ、図３（ｂ）のようにノズル３が徐々に後退させられる。これにより、コアＣの巻線すべき極部ａの外面に第一巻層Ｍ1が形成される。なお、前後送り装置１１を複数回往復させて第一巻層Ｍ1を複数の層状に積層巻きしてもよい。
【００３５】
所定の巻数に達すれば、ノズル３がコア極部ａから離脱し、コアＣが所定角度送られた後、次のコア極部ａに対する第一の巻線工程が実施される。このとき、コア極部ａが、例えば図１１に示す３相モータ用のコア極部の場合、Ｕ相（Ｕ1 、Ｕ2 、Ｕ3 、Ｕ4 ）、Ｖ相（Ｖ1 、Ｖ2 、Ｖ3 、Ｖ4 ）、Ｗ相（Ｗ1 、Ｗ2 、Ｗ3 、Ｗ4 ）の３相で構成され、計３つの第一巻層Ｍ1U，Ｍ1V，Ｍ1Wが形成される。そして、Ｕ、ＶおよびＷ相のそれぞれに、ｓ線（スタート線）とｆ線（フィニッシュ線）が発生するので、合計６本の端末線Ｕｓ，Ｖｓ，Ｗｓ，Ｕｆ，Ｖｆ，Ｗｆができる。
【００３６】
＜第二の巻線工程＞
次に、図４において巻線ガイド部８を有するメインフォーマ５が、図１のシリンダ１３によりコアＣに対し前進させられ、図５に示すように、そのメインフォーマ５の開口７ａが巻線すべきコア極部ａに被せられ、その両側のコア極部ａにはサイドフォーマ２３が装着される。メインフォーマ５が極部ａに被せられた状態では、メインフォーマ５は内シャフト６に対して非回転となる。これにより、メインフォーマ５とサイドフォーマ２３との間に第二の巻線工程（ノズル・ワーク駆動式）に必要な隙間が確保される。
【００３７】
このような状態でフライヤ１およびノズル３が一体的に回転させられることにより、ノズル３はフライヤ１の回転軸心から一定距離離れた状態において、フライヤ回転用モータ１０により旋回駆動される。その結果、ノズル３は、図５（ａ）に示されるように、巻線すべきコア極部ａの断面軸心を回転中心とする円形軌道Ｋ2を描く。ノズル３から引き出される線材Ｗは、メインフォーマ５における巻線ガイド部８にガイドされつつ、螺旋状の形態を取りながら巻線すべきコア極部ａに落とし込まれる。
【００３８】
そして、このようなノズル３の１回転につき線材Ｗの線径１本分に相当する送りが、図１に示す前後送り装置１１により、フライヤ１、ノズル３およびメインフォーマ５に与えられ、図５（ｂ）のようにメインフォーマ５等が徐々に後退させられる。これにより、前工程で巻き付けられた第一巻層Ｍ1の上に第二巻層Ｍ2が積層形成される。なお、第二巻層Ｍ2においても、前後送り装置１１を複数回往復させて第一巻層Ｍ1と同様に複数の層状に積層巻きしてもよい。
【００３９】
このようにして、第二の巻線工程ではフライヤ駆動式を採用することにより、第二巻層Ｍ2を巻線すべきコア極部ａとその両側の第一巻層Ｍ1が形成されたコア極部ａとの間の隙間に、さらに線材Ｗを巻き付けることができるので、多数巻が達成される（図５）。所定の巻数に達すれば、メインフォーマ５がコア極部ａから離脱し、コアＣが所定角度送られた後、次のコア極部ａに対する第二の巻線工程が実施される。
【００４０】
このとき、コア極部ａが、例えば図１１に示す３相モータ用のコア極部の場合、Ｕ相（Ｕ1 、Ｕ2 、Ｕ3 、Ｕ4 ）、Ｖ相（Ｖ1 、Ｖ2 、Ｖ3 、Ｖ4 ）、Ｗ相（Ｗ1 、Ｗ2 、Ｗ3 、Ｗ4 ）の３相で構成され、計３つの第二巻層Ｍ2U，Ｍ2V，Ｍ2Wが形成される。そして、Ｕ、ＶおよびＷ相のそれぞれに、ｓ線（スタート線）とｆ線（フィニッシュ線）が発生するので、合計６本の端末線Ｕｓ’，Ｖｓ’，Ｗｓ’，Ｕｆ’，Ｖｆ’，Ｗｆ’ができる。
【００４１】
＜巻線端末処理工程＞
図１１の第一巻層Ｍ1U，Ｍ1V，Ｍ1Wと第二巻層Ｍ2U，Ｍ2V，Ｍ2Wの対応する各相において、始端同士Ｕｓ−Ｕｓ’， Ｖｓ−Ｖｓ’， Ｗｓ−Ｗｓ’及び終端同士Ｕｆ−Ｕｆ’，Ｖｆ−Ｖｆ’， Ｗｆ−Ｗｆ’がそれぞれ並列的に結線され、３相モータ用の多極電機子５００が完成する。始端同士及び終端同士の並列結線により、太い線材Ｗを用いなくても巻線部の電気抵抗（又はインピーダンス）を低下させることができる。また、第一巻層Ｍ1U，Ｍ1V，Ｍ1Wと第二巻層Ｍ2U，Ｍ2V，Ｍ2Wの相をずらして結線することもできる。
【００４２】
図６及び図７に図１（実施例１）の変形例を示す。図６に示す巻線機１１０では、ノズル３が、フライヤ１に着脱自在に取り付けられている。ノズル３は、フライヤ１から離脱した状態（図６の実線）においては、第一の駆動手段、具体的には上下送り装置１９（ノズル駆動手段）の上下スライダ２１Ａにより上下往復駆動される。一方、ノズル３は、フライヤ１に装着された状態（図６の仮想線）においては、図１と同様にフライヤ回転用モータ１０（第二の駆動手段）により旋回駆動される。ノズル・ワーク駆動式（第一の巻線工程）において、フライヤ１から切り離して慣性を小さくした状態でノズル３を駆動できるので、駆動時の振動・騒音等を軽減でき、より精度の高い整列巻が可能となる。なお、３９は、例えば上記第一巻層Ｍ1U，Ｍ1V，Ｍ1Wと第二巻層Ｍ2U，Ｍ2V，Ｍ2Wの端末線の結線（カラゲ）時等に用いられる線材Ｗの昇降装置であり、上下送り装置１９と同様に昇降用モータ４０，昇降スライダ４１，ボールネジ機構４２等を備えている。
【００４３】
また、図７に示す巻線機１２０では、ノズル３が、フライヤ１に取り付けられたリニアガイド５０（ガイド）に支持されている。ノズル３は、リニアガイド５０に沿って移動可能に保持された状態においては、第一の駆動手段、具体的には上下送り装置１９（ノズル駆動手段）の上下スライダ２１Ａによりワークの厚み方向に往復駆動される。一方、ノズル３は、フライヤ１の回転軸心から一定距離離れた状態においては、図１と同様にフライヤ回転用モータ１０（第二の駆動手段）により旋回駆動される。この場合には、ノズル・ワーク駆動式（第一の駆動手段）とフライヤ駆動式（第二の駆動手段）との切り換えの際、フライヤ１に対してノズル３を離脱・装着する必要がない。なお、５１は停止時にノズル３が落下しないように保持するための引張ばね等の保持機構、５２はノズル３の旋回時の跳出し防止ストッパである。
【００４４】
（実施例２）
次に、図８に本発明の他の実施例であるモータ巻線機２００の要部を示す。この巻線機２００では、実施例１（図１）に比して、メインフォーマ５及び左右のサイドフォーマ２３を配置しない方式が採用されている。実施例１（図１）からメインフォーマ５及び左右のサイドフォーマ２３を取り除かれている。この方式では、ノズル３を巻線すべきコア極部ａと隣りの極部ａとの間の奥部にさらに入り込ませることができ、かつ、軸受１２やシリンダ１３等も用いなくてもすみ、構造の簡素化が図れる。
【００４５】
図９及び図１０に図８（実施例２）の変形例を示す。これらの変形例は、図１（実施例１）の変形例である図６及び図７に対応しており、図９に示す巻線機２１０は、ノズル３がフライヤ１に着脱自在に取り付けられている例、図１０に示す巻線機２２０は、ノズル３がフライヤ１に取り付けられたリニアガイド５０（ガイド）に支持されている例をそれぞれ示している。これらの変更点については、図６及び図７において既に説明した。
【００４６】
なお、図６〜図１０において、図１と共通する部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００４７】
なお、巻線の際にメインフォーマ５のみを送り、フライヤ１ひいてはノズル３には送りを与えず回転のみさせることも可能である。さらに、フライヤ駆動式（第二の駆動手段、第二の巻線工程）において、例えば特開平６―５４４９３号公報、特開平８―１９２２８号公報に開示されたような、ノズルの位置を傾斜調節可能としたタイプのものにも、本発明は適用可能である。
【００４８】
その他、本発明は、当業者の知識に基づき、種々の変形を施した態様で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るモータ巻線機の一実施例の要部正面図。
【図２】図１における第一の巻線工程の作用説明図。
【図３】第一の巻線工程の巻線状態を示す説明図。
【図４】図１における第二の巻線工程の作用説明図。
【図５】第二の巻線工程の巻線状態を示す説明図。
【図６】図１の変形例を示す要部正面図。
【図７】図１の他の変形例を示す要部正面図。
【図８】本発明に係るモータ巻線機の他の実施例の要部正面図。
【図９】図８の変形例を示す要部正面図。
【図１０】図８の他の変形例を示す要部正面図。
【図１１】３相モータ用コアの正面図及びその巻線系統の一例を示す説明図。
【図１２】モータコアへの巻線の一般的概念図。
【図１３】従来のフライヤ駆動式巻線機の作用説明図。
【符号の説明】
１ フライヤ
３ ノズル
５ メインフォーマ（フォーマ）
１０ フライヤ回転用モータ（第二の駆動手段）
１９ 上下送り装置（第一の駆動手段、ノズル駆動手段）
３０ コア回動用モータ（第一の駆動手段、ワーク駆動手段）
５０ リニアガイド（ガイド）
５００ 多極電機子
Ｃ コア（ワーク）
ａ コア極部（ワークの極）
【発明の属する技術分野】
この発明は、多極電機子（主としてモータコア）の各極にコイル形成用の線材を巻き付けるための巻線方法、巻線機及び多極電機子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、図１２に示すようなモータコアＣの各極部ａにコイル形成用の線材Ｗを巻き付けるために、巻線機が広く使用されている。近年、モータの薄型化・小型化が進んでおり、特にフロッピーディスク、ハードディスク、ビデオ、ファン等のモータにおいてその傾向が強い。したがって、巻線機に対しては、モータのトルク等の特性を落とさずにモータの薄型化・小型化を達成するために、モータコアＣに対し巻数を減少させることなく、巻線部をいかに薄く小さくコンパクトに形成するかが要請される。
【０００３】
そして、このような要望を満たすために、例えば狭いスペースにおいて線材Ｗをコア極部ａにできるだけ回数多く巻き付ける（以下、多数巻という）には、コア極部ａに対し隣合う線材同士を隙間なく整列して巻く、いわゆる整列巻が有効である。
【０００４】
ところで、一般的な巻線機は、図１３に示すようなフライヤ駆動式のものであり、位置を固定したモータコアＣに対し、角型ブロック状のメインフォーマ１０２及び左右のサイドフォーマ１０３を配置した状態で、ノズル１０１を保持するフライヤ１００を回転させることにより、ノズル１０１から引き出される線材Ｗをコア極部ａに巻き付ける。ここで、メインフォーマ１０２は、フライヤ１００の回転軸に同心的に取り付けられ、フライヤ１００から繰り出された線材Ｗを巻線すべきコア極部ａに案内する機能を有し、一方サイドフォーマ１０３は、巻線すべきコア極部ａに巻き付けようとする線材Ｗが、隣りの極部ａに接触するのを防ぐ機能を有する。しかしながら、従来はこのようなフライヤ駆動式の巻線機では整列巻は困難であった。
【０００５】
これは主に次のような理由による。図１３においてフライヤ１００によりノズル１０１を回転（旋回）させつつ、メインフォーマ１０２をコア極部ａの奥行方向に送り、適数回の揺動を与えるのであるが、メインフォーマ１０２をあまり奥部まで入り込ませると隣りのコア極部ａに干渉してしまうため、メインフォーマ１０２を奥部まで入り込ませることができない。このことが線材Ｗの巻線精度を向上させる上での障害となり、そのために整列巻ができないのが実情であった。なお、メインフォーマ１０２及び左右のサイドフォーマ１０３を配置しないで、ノズル１０１を巻線すべきコア極部ａと隣りの極部ａとの間に入り込ませて巻線する方式を採用すれば、整列巻はしやすいが、ノズル１０１の旋回スペースに巻線することはできず、そのスペースを要することによる限界がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、ノズルをフライヤとともに旋回（回転）駆動する工程（又は駆動手段）と、ノズル及び／又はワークを所定の軌跡を描くように駆動する工程（又は駆動手段）とを併用することにより、整列巻を実現しつつ、多数巻を可能とする巻線方法、巻線機及び多極電機子を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
上記の課題を解決するために、本発明の巻線方法は、
半径方向に突出する複数の極を有するワークの各極にコイル形成用の線材を積層状に巻き付けるための巻線方法であって、
前記線材を保持するノズルが、巻線すべき極から前記ワークの厚み方向へ離間して該ワークの周方向に相対移動する周方向成分と、前記ノズルが、前記巻線すべき極及びそれに隣接する極の間を通り抜けるようにして前記ワークの厚み方向に相対移動する厚み方向成分とを組み合わせた形態の軌跡を有する第一の巻線工程と、
前記ノズルが、前記巻線すべき極に対して同軸状に回転するフライヤにその回転軸心から一定距離離れた状態で取り付けられて、前記巻線すべき極の周囲を旋回する軌跡を有する第二の巻線工程と、を含み、
前記ノズルが前記フライヤに着脱自在に取り付けられることにより、前記ノズルが前記フライヤから離脱した状態で駆動される前記第一の巻線工程と、前記ノズルが前記フライヤに装着された状態で駆動される前記第二の巻線工程とを所定の順序で又は交互に行うことを特徴とする。
【０００８】
また、上記の課題を解決するために、本発明の巻線方法は、
半径方向に突出する複数の極を有するワークの各極にコイル形成用の線材を積層状に巻き付けるための巻線方法であって、
前記線材を保持するノズルが、巻線すべき極から前記ワークの厚み方向へ離間して該ワークの周方向に相対移動する周方向成分と、前記ノズルが、前記巻線すべき極及びそれに隣接する極の間を通り抜けるようにして前記ワークの厚み方向に相対移動する厚み方向成分とを組み合わせた形態の軌跡を有する第一の巻線工程と、
前記ノズルが、前記巻線すべき極に対して同軸状に回転するフライヤにその回転軸心から一定距離離れた状態で取り付けられて、前記巻線すべき極の周囲を旋回する軌跡を有する第二の巻線工程と、を含み、
前記ノズルが前記フライヤに取り付けられたガイドに支持されることにより、前記ノズルが前記ガイドに沿って移動可能に保持された状態で前記ワークの厚み方向に往復駆動される前記第一の巻線工程と、前記ノズルが前記フライヤの回転軸心から一定距離離れた状態で旋回駆動される前記第二の巻線工程とを所定の順序で又は交互に行うことを特徴とする。
【０００９】
これらの巻線方法によれば、第一の巻線工程としてノズルが、上記した周方向の被駆動成分と厚み方向の被駆動成分とを組み合わせた形態の軌跡を有することによって、ノズル先端をワークの巻線すべき極と隣の極との間の奥深くまで挿入でき、かつ巻線すべき極の周囲に線材を整然と巻き付けることができ、整列巻を実現しやすくなる。また、ワークの各極に線材が整然と巻き付けられるため、その上に積層状に巻き付ける線材の多数巻が可能となる。
【００１０】
そのために、最初に第一の巻線工程を所定時間にわたり行った後、第二の巻線工程に移行するようにするのが望ましい。巻線すべき極の最初に整列巻を行っておくと、その後の第二の巻線工程によって多数巻が実現しやすくなり、また第二の巻線工程で巻き付ける際の線材の乱れが抑えられる。なお、このとき、巻線すべき極に対して第二の巻線工程を巻線終了まで行ってもよく、第二の巻線工程を所定時間にわたり行った後、再び第一の巻線工程を（あるいは第一と第二の巻線工程を交互に）実施してもよい。また、第一と第二の巻線工程は、それぞれ別々の巻線機を用いて行うこともできる。さらに、逆に巻線すべき１つの極のうち、ノズルが入っていかないコア内周側は、フォーマを用いた第二の巻線工程で巻線し、外周側は第一の巻線工程で巻線するといった巻き方もできる。これは、必然的にノズルの径が太くなる太線巻線に有効である。
【００１１】
一方、上記の課題を解決するために、本発明の巻線機は、
半径方向に突出する複数の極を有するワークの各極にコイル形成用の線材を積層状に巻き付けるための巻線機であって、
前記線材を保持するノズルと、
前記ノズルを、巻線すべき極から前記ワークの厚み方向へ離間して該ワークの周方向に相対移動させる周方向駆動系と、前記ノズルを、前記巻線すべき極及びそれに隣接する極の間を通り抜けるようにして前記ワークの厚み方向に相対移動させる厚み方向駆動系とを有する第一の駆動手段と、
前記巻線すべき極に対して同軸状に回転し、その回転軸心から一定距離離れた状態で前記ノズルが取り付けられたフライヤと、
そのフライヤに取り付けられた前記ノズルを、前記巻線すべき極の周囲を旋回する軌跡を描くように駆動する第二の駆動手段と、を備え、
前記ノズルは、前記フライヤに着脱自在に取り付けられるとともに、前記フライヤから離脱した状態において、前記第一の駆動手段により駆動される一方、前記フライヤに装着された状態において、前記第二の駆動手段により駆動されることを特徴とする。
【００１２】
さらに、上記の課題を解決するために、本発明の巻線機は、
半径方向に突出する複数の極を有するワークの各極にコイル形成用の線材を積層状に巻き付けるための巻線機であって、
前記線材を保持するノズルと、
前記ノズルを、巻線すべき極から前記ワークの厚み方向へ離間して該ワークの周方向に相対移動させる周方向駆動系と、前記ノズルを、前記巻線すべき極及びそれに隣接する極の間を通り抜けるようにして前記ワークの厚み方向に相対移動させる厚み方向駆動系とを有する第一の駆動手段と、
前記巻線すべき極に対して同軸状に回転し、その回転軸心から一定距離離れた状態で前記ノズルが取り付けられたフライヤと、
そのフライヤに取り付けられた前記ノズルを、前記巻線すべき極の周囲を旋回する軌跡を描くように駆動する第二の駆動手段と、を備え、
前記ノズルは、前記フライヤに取り付けられたガイドに支持されるとともに、前記ガイドに沿って移動可能に保持された状態において、前記第一の駆動手段により前記ワークの厚み方向に往復駆動される一方、前記フライヤの回転軸心から一定距離離れた状態において、前記第二の駆動手段により旋回駆動されることを特徴とする。
【００１３】
これらの巻線機によれば、従来より一般的であった第二の駆動手段に、第一の駆動手段を併設し、これらを切り換えて使用するだけで、上記した整列巻と多数巻とを実現しやすくなる。なお、以下の記載において、第二の駆動手段（及びそれによる第二の巻線工程）をフライヤ駆動式と呼び、第一の駆動手段（及びそれによる第一の巻線工程）をノズル・ワーク駆動式と呼ぶ場合がある。
【００１４】
その第一の駆動手段のうち、周方向駆動系が、ワークを保持する回転軸を往復回動させるワーク駆動手段から構成され、一方、厚み方向駆動系が、ノズルをワークの厚み方向に往復移動させるノズル駆動手段から構成される場合には、これら２方向への駆動手段をワーク側とノズル側とで分担することができ、第一の駆動手段を全体としてコンパクトにすることができる。
【００１５】
その際、ノズルが、フライヤに着脱自在に取り付けられるとともに、フライヤから離脱した状態において第一の駆動手段により駆動され、フライヤに装着された状態において、第二の駆動手段により駆動されるように構成することができる。この場合には、ノズル・ワーク駆動式において、フライヤを切り離して慣性を小さくした状態でノズルを駆動でき、より高速により精度の高い整列巻が可能となる。
【００１６】
また、ノズルが、フライヤに取り付けられたガイドに支持されるとともに、ガイドに沿って移動可能に保持された状態において、第一の駆動手段によりワークの厚み方向に往復駆動され、フライヤの回転軸心から一定距離離れた状態において、第二の駆動手段により旋回駆動されるように構成することができる。この場合には、ノズル・ワーク駆動式（第一の駆動手段）とフライヤ駆動式（第二の駆動手段）との切り換えの際、フライヤに対してノズルを離脱・装着する必要がなく、巻線作業の効率化を図ることができる。
【００１７】
次に、上記の課題を解決するために、本発明の多極電機子は、
前記巻線機に前記ワークが装填され、前記巻線方法により、前記ワークの各極にコイル形成用の前記線材が巻き付けられたことを特徴とする。
【００１８】
このように、ノズル・ワーク駆動式（第一の駆動手段及び第一の巻線工程）とフライヤ駆動式（第二の駆動手段及び第二の巻線工程）とを併用することで、整列巻と多数巻とが同時に実現された多極電機子を容易に得ることができる。
【００１９】
このような多極電機子の極が多相モータ用のコア極部であり、
最初に各相毎に第一の巻線工程を行って各極に第一巻層を形成した後、改めて各相毎に第二の巻線工程を行って各極の第一巻層の上に第二巻層を積層形成し、これら第一巻層と第二巻層の対応する相において、始端同士及び終端同士をそれぞれ並列的に結線することができる。
【００２０】
最近、モータの省エネ化・省電力化を達成するために、巻線部の電気抵抗（又はインピーダンス）をいかに低下させるかという新たな要請がある。上記のように、第一巻層と第二巻層の対応する各相において、始端同士及び終端同士をそれぞれ並列的に結線することによって、例えば線径の大なる線材を用いたりしなくてもこの要請に応えることができ、整列巻と多数巻の同時実現に加えて、モータの省エネ化も達成することができる。
【００２１】
（実施例１）
次に、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。図１にその一実施例であるモータ巻線機の要部を示す。この巻線機１００は、図１２および図１３に示すような、多相モータ用のステータとなるステータコア（以下、コアという）Ｃ（ワーク）の、ワーク芯部としての放射状の各極部ａ（極）に対し、線材Ｗの巻線工程を行うものである。
【００２２】
図１に示すように、コアＣは、下端面側をコア保持手段としての割出回転軸３１により保持され、上端面側には線材Ｗの端を保持するための公知の線材端部保持具３２等が載置されている。割出回転軸３１は、正逆回転するコア回動用モータ３０（ワーク駆動手段）により、１つの極部ａに対する巻線動作が終る毎に間欠回転送りされて、全ての極部ａに巻線が施される。また、コア回動用モータ３０は、後述するノズル・ワーク駆動式（第一の巻線工程）において、割出回転軸３１（コアＣ）を周方向に往復回動駆動して巻線すべき極部ａに線材Ｗを整列巻するために用いられる。
【００２３】
本巻線機１００は、円筒状のフライヤ１を備え、これが外シャフト２に固定され、ている。フライヤ１の先端部外周の１箇所には、ノズル３が取付けられており、このノズル３から、コアＣに巻き付けられるべき線材Ｗが引き出されるようになっている。
【００２４】
フライヤ１の内側には、それと同芯的にメインフォーマ５が設けられている。このメインフォーマ５は内シャフト６に対して軸受３５を介して取り付けられており、内シャフト６と上述の外シャフト２とは、キー等により軸方向には相対移動可能に、周方向には一体的に回転するように連結されている。
【００２５】
図４および図５に示すように、メインフォーマ５はその前端部に開口７ａを有するコア極部保持部７を備えている。コア極部保持部７の開口７ａの大きさと深さは、コアＣの１つの極部ａに被せられるものとされ、被せられた状態では、メインフォーマ５は内シャフト６に対して非回転となる。なお、８は巻線ガイド部である。また、両側のコア極部ａには公知のサイドフォーマ２３が装着される。これは、ノズル３から引き出される線材Ｗが隣りの極部ａに引っ掛かったりすることを防ぐものである。
【００２６】
図１の外シャフト２および内シャフト６は、フライヤ回転用モータ１０（第二の駆動手段）によって一体的に回転させられるとともに、前後送り装置１１により軸方向に移動させられるようになっている。この移動によりメインフォーマ５、ノズル３およびフライヤ１が、コアＣの中心に対し接近・離間するように往復移動することとなる。
【００２７】
上述のフライヤ回転用モータ１０および前後送り装置１１の機構を説明する。内シャフト６は軸受１２を介してシリンダ１３に連結され、シリンダ１３は後述する上下スライダ２１に支持されている。内シャフト６および外シャフト２は、軸受１４を介して上下スライダ２１（後述）で回転可能に支持され、フライヤ回転用モータ１０により一体的に回転する。前後スライダ１６は固定ベース１５に設けられ正逆回転する前後送り用モータ１７により、ボールネジ機構１８を介して固定ベース１５上を前後往復移動するようになっており、これによりメインフォーマ５およびフライヤ１（ノズル３）は前後方向に移動する。
【００２８】
また、前後送り装置１１と軸受１４との間には、上下送り装置１９（ノズル駆動手段）が設けられている。具体的には、上下送り装置１９の上下スライダ２１は、前後スライダ１６に設けられ正逆回転する上下送り用モータ２０により、ボールネジ機構２２を介し前後送り装置１１に対して上下往復移動するようになっており、これによりノズル３（フライヤ１）およびメインフォーマ５は上下方向（コアＣの厚み方向）へ移動する。
【００２９】
次に、この巻線機１００を用いて各極部ａに対し線材Ｗの巻線を行う際の各部の作動を説明する。図２及び図３にノズル・ワーク駆動式（第一の巻線工程）の作用説明図、図４及び図５にフライヤ駆動式（第二の巻線工程）の作用説明図をそれぞれ示している。
【００３０】
＜第一の巻線工程＞
まず、図１において、メインフォーマ５がシリンダ１３によりコアＣに対し後退させられ、フライヤ１の内部に収納される。そして、ノズル３から導き出される線材Ｗの端が、線材端部保持具３２に保持される。したがって、第一の巻線工程（ノズル・ワーク駆動式）においては、メインフォーマ５及びサイドフォーマ２３は使用しない。
【００３１】
このような状態で、上下送り用モータ２０を一方向に駆動回転させ、上下送り装置１９を下方へ移動させると、図２（ａ）に示すようにノズル３が巻線すべき極部ａ及びそれに隣接する極部ａの間を通り抜けるようにして、ノズル３の先端部がコアＣの厚み方向に下方移動する。それとほぼ同時に、コア回動用モータ３０を一方向に駆動回転させると、図２（ｂ）に示すようにノズル３の先端部がコアＣの下方において巻線すべき極部ａから離れて周方向一方に移動する。
【００３２】
次いで、上下送り用モータ２０を他方向に駆動回転させ、上下送り装置１９を上方へ移動させると、図２（ｃ）に示すようにノズル３が巻線すべき極部ａ及びそれに隣接する極部ａの間を通り抜けるようにしてノズル３の先端部がコアＣの厚み方向に上方移動する。それとほぼ同時に、コア回動用モータ３０を他方向に駆動回転させると、図２（ｄ）に示すようにノズル３の先端部がコアＣの上方において巻線すべき極部ａから離れて周方向他方に移動する。再び、上下送り用モータ２０を一方向に駆動回転させると、図２（ｅ）に示すようにノズル３の先端部がコアＣの厚み方向に下方移動し、これによってノズル３の先端部（線材Ｗ）が螺旋状の形態を取りながら巻線すべき極部ａの周囲を１周する（図２（ｆ））。
【００３３】
このように、第一の巻線工程ではノズル・ワーク駆動式が採用され、、図３（ａ）に示されるように、ノズル３が、周方向の被駆動成分と厚み方向の被駆動成分とを組み合わせた形態の楕円軌道Ｋ1を有するので、コアＣの巻線すべき極部ａの周囲に線材Ｗを整然と巻き付けることができ、整列巻が実現しやすくなる。また、周方向駆動系がコア回動用モータ３０から構成され、一方厚み方向駆動系が上下送り装置１９から構成されるので、第一の駆動手段をワーク側とノズル側とで一部ずつ分担することができる。なお、第一の巻線工程におけるノズル３の軌道は、楕円に限らず矩形等であってもよい。
【００３４】
そして、このようなノズル３の１回転につき線材Ｗの線径１本分に相当する送りが、図１に示す前後送り装置１１によりフライヤ１に与えられ、図３（ｂ）のようにノズル３が徐々に後退させられる。これにより、コアＣの巻線すべき極部ａの外面に第一巻層Ｍ1が形成される。なお、前後送り装置１１を複数回往復させて第一巻層Ｍ1を複数の層状に積層巻きしてもよい。
【００３５】
所定の巻数に達すれば、ノズル３がコア極部ａから離脱し、コアＣが所定角度送られた後、次のコア極部ａに対する第一の巻線工程が実施される。このとき、コア極部ａが、例えば図１１に示す３相モータ用のコア極部の場合、Ｕ相（Ｕ1 、Ｕ2 、Ｕ3 、Ｕ4 ）、Ｖ相（Ｖ1 、Ｖ2 、Ｖ3 、Ｖ4 ）、Ｗ相（Ｗ1 、Ｗ2 、Ｗ3 、Ｗ4 ）の３相で構成され、計３つの第一巻層Ｍ1U，Ｍ1V，Ｍ1Wが形成される。そして、Ｕ、ＶおよびＷ相のそれぞれに、ｓ線（スタート線）とｆ線（フィニッシュ線）が発生するので、合計６本の端末線Ｕｓ，Ｖｓ，Ｗｓ，Ｕｆ，Ｖｆ，Ｗｆができる。
【００３６】
＜第二の巻線工程＞
次に、図４において巻線ガイド部８を有するメインフォーマ５が、図１のシリンダ１３によりコアＣに対し前進させられ、図５に示すように、そのメインフォーマ５の開口７ａが巻線すべきコア極部ａに被せられ、その両側のコア極部ａにはサイドフォーマ２３が装着される。メインフォーマ５が極部ａに被せられた状態では、メインフォーマ５は内シャフト６に対して非回転となる。これにより、メインフォーマ５とサイドフォーマ２３との間に第二の巻線工程（ノズル・ワーク駆動式）に必要な隙間が確保される。
【００３７】
このような状態でフライヤ１およびノズル３が一体的に回転させられることにより、ノズル３はフライヤ１の回転軸心から一定距離離れた状態において、フライヤ回転用モータ１０により旋回駆動される。その結果、ノズル３は、図５（ａ）に示されるように、巻線すべきコア極部ａの断面軸心を回転中心とする円形軌道Ｋ2を描く。ノズル３から引き出される線材Ｗは、メインフォーマ５における巻線ガイド部８にガイドされつつ、螺旋状の形態を取りながら巻線すべきコア極部ａに落とし込まれる。
【００３８】
そして、このようなノズル３の１回転につき線材Ｗの線径１本分に相当する送りが、図１に示す前後送り装置１１により、フライヤ１、ノズル３およびメインフォーマ５に与えられ、図５（ｂ）のようにメインフォーマ５等が徐々に後退させられる。これにより、前工程で巻き付けられた第一巻層Ｍ1の上に第二巻層Ｍ2が積層形成される。なお、第二巻層Ｍ2においても、前後送り装置１１を複数回往復させて第一巻層Ｍ1と同様に複数の層状に積層巻きしてもよい。
【００３９】
このようにして、第二の巻線工程ではフライヤ駆動式を採用することにより、第二巻層Ｍ2を巻線すべきコア極部ａとその両側の第一巻層Ｍ1が形成されたコア極部ａとの間の隙間に、さらに線材Ｗを巻き付けることができるので、多数巻が達成される（図５）。所定の巻数に達すれば、メインフォーマ５がコア極部ａから離脱し、コアＣが所定角度送られた後、次のコア極部ａに対する第二の巻線工程が実施される。
【００４０】
このとき、コア極部ａが、例えば図１１に示す３相モータ用のコア極部の場合、Ｕ相（Ｕ1 、Ｕ2 、Ｕ3 、Ｕ4 ）、Ｖ相（Ｖ1 、Ｖ2 、Ｖ3 、Ｖ4 ）、Ｗ相（Ｗ1 、Ｗ2 、Ｗ3 、Ｗ4 ）の３相で構成され、計３つの第二巻層Ｍ2U，Ｍ2V，Ｍ2Wが形成される。そして、Ｕ、ＶおよびＷ相のそれぞれに、ｓ線（スタート線）とｆ線（フィニッシュ線）が発生するので、合計６本の端末線Ｕｓ’，Ｖｓ’，Ｗｓ’，Ｕｆ’，Ｖｆ’，Ｗｆ’ができる。
【００４１】
＜巻線端末処理工程＞
図１１の第一巻層Ｍ1U，Ｍ1V，Ｍ1Wと第二巻層Ｍ2U，Ｍ2V，Ｍ2Wの対応する各相において、始端同士Ｕｓ−Ｕｓ’， Ｖｓ−Ｖｓ’， Ｗｓ−Ｗｓ’及び終端同士Ｕｆ−Ｕｆ’，Ｖｆ−Ｖｆ’， Ｗｆ−Ｗｆ’がそれぞれ並列的に結線され、３相モータ用の多極電機子５００が完成する。始端同士及び終端同士の並列結線により、太い線材Ｗを用いなくても巻線部の電気抵抗（又はインピーダンス）を低下させることができる。また、第一巻層Ｍ1U，Ｍ1V，Ｍ1Wと第二巻層Ｍ2U，Ｍ2V，Ｍ2Wの相をずらして結線することもできる。
【００４２】
図６及び図７に図１（実施例１）の変形例を示す。図６に示す巻線機１１０では、ノズル３が、フライヤ１に着脱自在に取り付けられている。ノズル３は、フライヤ１から離脱した状態（図６の実線）においては、第一の駆動手段、具体的には上下送り装置１９（ノズル駆動手段）の上下スライダ２１Ａにより上下往復駆動される。一方、ノズル３は、フライヤ１に装着された状態（図６の仮想線）においては、図１と同様にフライヤ回転用モータ１０（第二の駆動手段）により旋回駆動される。ノズル・ワーク駆動式（第一の巻線工程）において、フライヤ１から切り離して慣性を小さくした状態でノズル３を駆動できるので、駆動時の振動・騒音等を軽減でき、より精度の高い整列巻が可能となる。なお、３９は、例えば上記第一巻層Ｍ1U，Ｍ1V，Ｍ1Wと第二巻層Ｍ2U，Ｍ2V，Ｍ2Wの端末線の結線（カラゲ）時等に用いられる線材Ｗの昇降装置であり、上下送り装置１９と同様に昇降用モータ４０，昇降スライダ４１，ボールネジ機構４２等を備えている。
【００４３】
また、図７に示す巻線機１２０では、ノズル３が、フライヤ１に取り付けられたリニアガイド５０（ガイド）に支持されている。ノズル３は、リニアガイド５０に沿って移動可能に保持された状態においては、第一の駆動手段、具体的には上下送り装置１９（ノズル駆動手段）の上下スライダ２１Ａによりワークの厚み方向に往復駆動される。一方、ノズル３は、フライヤ１の回転軸心から一定距離離れた状態においては、図１と同様にフライヤ回転用モータ１０（第二の駆動手段）により旋回駆動される。この場合には、ノズル・ワーク駆動式（第一の駆動手段）とフライヤ駆動式（第二の駆動手段）との切り換えの際、フライヤ１に対してノズル３を離脱・装着する必要がない。なお、５１は停止時にノズル３が落下しないように保持するための引張ばね等の保持機構、５２はノズル３の旋回時の跳出し防止ストッパである。
【００４４】
（実施例２）
次に、図８に本発明の他の実施例であるモータ巻線機２００の要部を示す。この巻線機２００では、実施例１（図１）に比して、メインフォーマ５及び左右のサイドフォーマ２３を配置しない方式が採用されている。実施例１（図１）からメインフォーマ５及び左右のサイドフォーマ２３を取り除かれている。この方式では、ノズル３を巻線すべきコア極部ａと隣りの極部ａとの間の奥部にさらに入り込ませることができ、かつ、軸受１２やシリンダ１３等も用いなくてもすみ、構造の簡素化が図れる。
【００４５】
図９及び図１０に図８（実施例２）の変形例を示す。これらの変形例は、図１（実施例１）の変形例である図６及び図７に対応しており、図９に示す巻線機２１０は、ノズル３がフライヤ１に着脱自在に取り付けられている例、図１０に示す巻線機２２０は、ノズル３がフライヤ１に取り付けられたリニアガイド５０（ガイド）に支持されている例をそれぞれ示している。これらの変更点については、図６及び図７において既に説明した。
【００４６】
なお、図６〜図１０において、図１と共通する部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００４７】
なお、巻線の際にメインフォーマ５のみを送り、フライヤ１ひいてはノズル３には送りを与えず回転のみさせることも可能である。さらに、フライヤ駆動式（第二の駆動手段、第二の巻線工程）において、例えば特開平６―５４４９３号公報、特開平８―１９２２８号公報に開示されたような、ノズルの位置を傾斜調節可能としたタイプのものにも、本発明は適用可能である。
【００４８】
その他、本発明は、当業者の知識に基づき、種々の変形を施した態様で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るモータ巻線機の一実施例の要部正面図。
【図２】図１における第一の巻線工程の作用説明図。
【図３】第一の巻線工程の巻線状態を示す説明図。
【図４】図１における第二の巻線工程の作用説明図。
【図５】第二の巻線工程の巻線状態を示す説明図。
【図６】図１の変形例を示す要部正面図。
【図７】図１の他の変形例を示す要部正面図。
【図８】本発明に係るモータ巻線機の他の実施例の要部正面図。
【図９】図８の変形例を示す要部正面図。
【図１０】図８の他の変形例を示す要部正面図。
【図１１】３相モータ用コアの正面図及びその巻線系統の一例を示す説明図。
【図１２】モータコアへの巻線の一般的概念図。
【図１３】従来のフライヤ駆動式巻線機の作用説明図。
【符号の説明】
１ フライヤ
３ ノズル
５ メインフォーマ（フォーマ）
１０ フライヤ回転用モータ（第二の駆動手段）
１９ 上下送り装置（第一の駆動手段、ノズル駆動手段）
３０ コア回動用モータ（第一の駆動手段、ワーク駆動手段）
５０ リニアガイド（ガイド）
５００ 多極電機子
Ｃ コア（ワーク）
ａ コア極部（ワークの極）
Claims (8)
- 半径方向に突出する複数の極を有するワークの各極にコイル形成用の線材を積層状に巻き付けるための巻線方法であって、
前記線材を保持するノズルが、巻線すべき極から前記ワークの厚み方向へ離間して該ワークの周方向に相対移動する周方向成分と、前記ノズルが、前記巻線すべき極及びそれに隣接する極の間を通り抜けるようにして前記ワークの厚み方向に相対移動する厚み方向成分とを組み合わせた形態の軌跡を有する第一の巻線工程と、
前記ノズルが、前記巻線すべき極に対して同軸状に回転するフライヤにその回転軸心から一定距離離れた状態で取り付けられて、前記巻線すべき極の周囲を旋回する軌跡を有する第二の巻線工程と、を含み、
前記ノズルが前記フライヤに着脱自在に取り付けられることにより、前記ノズルが前記フライヤから離脱した状態で駆動される前記第一の巻線工程と、前記ノズルが前記フライヤに装着された状態で駆動される前記第二の巻線工程とを所定の順序で又は交互に行うことを特徴とする巻線方法。 - 半径方向に突出する複数の極を有するワークの各極にコイル形成用の線材を積層状に巻き付けるための巻線方法であって、
前記線材を保持するノズルが、巻線すべき極から前記ワークの厚み方向へ離間して該ワークの周方向に相対移動する周方向成分と、前記ノズルが、前記巻線すべき極及びそれに隣接する極の間を通り抜けるようにして前記ワークの厚み方向に相対移動する厚み方向成分とを組み合わせた形態の軌跡を有する第一の巻線工程と、
前記ノズルが、前記巻線すべき極に対して同軸状に回転するフライヤにその回転軸心から一定距離離れた状態で取り付けられて、前記巻線すべき極の周囲を旋回する軌跡を有する第二の巻線工程と、を含み、
前記ノズルが前記フライヤに取り付けられたガイドに支持されることにより、前記ノズルが前記ガイドに沿って移動可能に保持された状態で前記ワークの厚み方向に往復駆動される前記第一の巻線工程と、前記ノズルが前記フライヤの回転軸心から一定距離離れた状態で旋回駆動される前記第二の巻線工程とを所定の順序で又は交互に行うことを特徴とする巻線方法。 - 請求項１又は２に記載された巻線方法であって、
最初に前記第一の巻線工程を所定時間にわたり行った後、前記第二の巻線工程に移行することを特徴とする巻線方法。 - 半径方向に突出する複数の極を有するワークの各極にコイル形成用の線材を積層状に巻き付けるための巻線機であって、
前記線材を保持するノズルと、
前記ノズルを、巻線すべき極から前記ワークの厚み方向へ離間して該ワークの周方向に相対移動させる周方向駆動系と、前記ノズルを、前記巻線すべき極及びそれに隣接する極の間を通り抜けるようにして前記ワークの厚み方向に相対移動させる厚み方向駆動系とを有する第一の駆動手段と、
前記巻線すべき極に対して同軸状に回転し、その回転軸心から一定距離離れた状態で前記ノズルが取り付けられたフライヤと、
そのフライヤに取り付けられた前記ノズルを、前記巻線すべき極の周囲を旋回する軌跡を描くように駆動する第二の駆動手段と、を備え、
前記ノズルは、前記フライヤに着脱自在に取り付けられるとともに、前記フライヤから離脱した状態において、前記第一の駆動手段により駆動される一方、前記フライヤに装着された状態において、前記第二の駆動手段により駆動されることを特徴とする巻線機。 - 半径方向に突出する複数の極を有するワークの各極にコイル形成用の線材を積層状に巻き付けるための巻線機であって、
前記線材を保持するノズルと、
前記ノズルを、巻線すべき極から前記ワークの厚み方向へ離間して該ワークの周方向に相対移動させる周方向駆動系と、前記ノズルを、前記巻線すべき極及びそれに隣接する極の間を通り抜けるようにして前記ワークの厚み方向に相対移動させる厚み方向駆動系とを有する第一の駆動手段と、
前記巻線すべき極に対して同軸状に回転し、その回転軸心から一定距離離れた状態で前記ノズルが取り付けられたフライヤと、
そのフライヤに取り付けられた前記ノズルを、前記巻線すべき極の周囲を旋回する軌跡を描くように駆動する第二の駆動手段と、を備え、
前記ノズルは、前記フライヤに取り付けられたガイドに支持されるとともに、前記ガイドに沿って移動可能に保持された状態において、前記第一の駆動手段により前記ワークの厚み方向に往復駆動される一方、前記フライヤの回転軸心から一定距離離れた状態において、前記第二の駆動手段により旋回駆動されることを特徴とする巻線機。 - 前記第一の駆動手段のうち、
前記周方向駆動系は、前記ワークを保持する回転軸を往復回動させるワーク駆動手段から構成され、
一方、前記厚み方向駆動系は、前記ノズルを前記ワークの厚み方向に往復移動させるノズル駆動手段から構成される請求項４又は５に記載の巻線機。 - 請求項４ないし６のいずれか１項に記載された巻線機に前記ワークが装填され、
請求項１ないし３のいずれか１項に記載された巻線方法により、前記ワークの各極にコイル形成用の前記線材が巻き付けられたことを特徴とする多極電機子。 - 前記極が多相モータ用のコア極部であり、
最初に各相毎に前記第一の巻線工程を行って各極に第一巻層を形成した後、改めて各相毎に前記第二の巻線工程を行って各極の前記第一巻層の上に第二巻層を積層形成し、
これら第一巻層と第二巻層の対応する各相において、始端同士及び終端同士がそれぞれ並列的に結線されている請求項７に記載の多極電機子。
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