JP6088906B2 - 巻き線機 - Google Patents

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Description

本発明は、巻き線治具を介して複数の巻き芯が連結され、連結したコイルを形成する巻き線機に関する。
従来、モータの分割コイルは、ティース等の巻き芯に線材を巻回することで形成される。このようなコイルを形成する際には、巻き線治具によって巻き芯を連結して線材を巻回する巻き線機が用いられている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1に記載の巻き線機では、巻き芯を巻き線治具に装着することによって巻き芯を軸方向に並べて線材を巻回することで、連結したコイルを形成している。
特開2010−35400号公報
ところで、上記特許文献1に記載の巻き線機では、巻き芯から次の巻き芯に移動する際に、巻き芯の回転を停止しなければならず、巻き芯の回転停止に伴って、巻き芯を回転させるスピンドル機の起動時間と停止時間とが必要となっている。そこで、巻き芯の回転を停止させずに連結したコイルを形成できる巻き線治具及び巻き線機が求められていた。
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、巻き芯の回転を停止させずに連結したコイルを形成できる巻き線治具及び巻き線機を提供することにある。
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について説明する。
上記課題を解決する巻き線機は、巻き線治具を介して複数の巻き芯が連結され、連結したコイルを形成する巻き線機において、前記コイル同士を連結する渡り線を案内する渡り線ガイドを前記巻き線治具に設け、前記渡り線ガイドは、らせん状の溝を備え、前記コイルの巻き方向と同じである順方向、及び前記コイルの巻き方向と逆である逆方向に前記渡り線を案内することをその要旨としている。
同構成によれば、巻き線治具に渡り線ガイドを設けたので、巻き線治具を回転させながら、線材が相対的に軸方向に移動すれば、渡り線は渡り線ガイドに案内されて、次の巻き芯まで移動することができる。よって、巻き芯の回転を停止させずに連結したコイルを形成できる。また、渡り線ガイドがらせん状の溝を備えるので、線材が相対的に回転する巻き線治具のガイド溝に渡り線が巻き付いて渡り線を容易に案内できる。また、渡り線ガイドがコイルの巻き方向と同じである順方向、及びコイルの巻き方向と逆である逆方向に渡り線を案内するので、渡り線を巻き付けるためと、次の治具への案内とを行うことができる。
上記巻き線機について、前記渡り線ガイドは、前記巻き芯から前記巻き線治具に繋がる部分の近傍ほど溝幅が広がっていることをその要旨としている。
同構成によれば、巻き芯から巻き線治具に繋がる部分の近傍ほど渡り線ガイドの溝幅が
広がっているので、線材が巻き線治具の渡り線ガイドに沿って渡り線を容易に案内できる。
上記巻き線機について、前記渡り線ガイドは、前記巻き芯から前記巻き線治具に繋がる部分の近傍に径方向へ突出した凸部を備えることをその要旨としている。
同構成によれば、渡り線ガイドに巻き芯から巻き線治具に繋がる部分の近傍に径方向へ突出した凸部を備えたので、巻き芯から巻き線治具に到達した渡り線を凸部に接触させて、渡り線を渡り線ガイドに誘導できる。
上記巻き線機について、前記渡り線ガイドに前記渡り線が案内されるように前記巻き線治具と前記渡り線とを前記コイルの形成に合わせて相対的に変位させることをその要旨としている。
同構成によれば、渡り線ガイドに渡り線が案内されるように巻き線治具と渡り線とを相対的に変位させるので、渡り線を巻き線治具に対して往復させたり、渡り線を交差させたりすることができる。
本発明によれば、巻き芯の回転を停止させずに連結したコイルを形成できる。
第1の実施形態の連結した巻き線治具と巻き芯とにおける線材の巻きパターンを示す左側面図。 (a)は、連結した巻き線治具と巻き芯とにおける線材の巻きパターンを示す左側面拡大図、(b)は、連結した巻き線治具と巻き芯とにおける線材の巻きパターンを示す右側面拡大図。 連結した巻き線治具と巻き芯とにおける線材の巻きパターンを示す上面図。 連結した巻き線治具と巻き芯とにおける線材の巻きパターンを示す下面図。 連結した巻き線治具と巻き芯とにおける線材の巻きパターンを示す正面図。 連結した最終の巻き線治具と巻き芯とにおける線材の巻きパターンを示す側面拡大図。 第2の実施形態の連結した巻き線治具と巻き芯とにおける線材の巻きパターンを示す側面図。 連結した巻き線治具と巻き芯とにおける線材の巻きパターンを示す側面拡大図。 連結した巻き線治具と巻き芯とにおける線材の巻きパターンを示す上面図。 連結した巻き線治具と巻き芯とにおける線材の巻きパターンを示す正面図。 第3の実施形態の連結した巻き線治具と巻き芯とにおける線材の巻きパターンを示す上面図。 連結した巻き線治具と巻き芯とにおける線材の巻きパターンを示す左側面図。 連結した巻き線治具と巻き芯とにおける線材の巻きパターンを示す下面図。 連結した巻き線治具と巻き芯とにおける線材の巻きパターンを示す右側面図。
(第1の実施形態)
以下、本発明を具体化した第1の実施形態について図1〜図6を参照して説明する。
図1に示されるように、巻き線機は、複数の巻き芯としてのティース1に線材2を連続して巻回し、複数のコイル14が渡り線3を介して連結される連結コイルを形成する。巻き線機は、例えば3相交流モータのステータを構成する3相の連結コイルを形成する。
巻き線機は、ティース1を軸方向において連結する巻き線治具4によって連結している。巻き線機は、ティース1を軸方向において回転させるスピンドル機(図示略)を備え、側方に設置されたノズル5から線材2を供給することでこれらティース1に線材2を巻回する。巻き線治具4及びティース1は、ノズル5に対して図中左側へ変位しながら線材2が巻回される。
図5に示されるように、巻き線治具4は、両側方に設置されたガイドレール6によって軸方向に移動可能に支持されている。また、これらガイドレール6がスピンドル機によって回転されることで、巻き線治具4及びティース1が回転される。巻き線機は、線材2がティース1に巻回されながら、巻き線治具4及びティース1がガイドレール6に沿って送り出される。渡り線3は、巻き線治具4を巻回しながらコイル間を連結している。
図2〜図4に示されるように、ティース1は、軸方向の両端が径方向に突出したフランジ部11,12と、これらフランジ部11,12の間で線材2が巻回される巻回部13とを備えている。これらフランジ部11,12のうち線材2が巻き始められる側のフランジ部11の径が大きく形成されている。大きいフランジ部11は巻き線治具4の基端側に嵌着され、小さいフランジ部12は巻き線治具4の先端側に嵌着されている。巻回部13には、線材2が軸方向に往復することで複数層巻回されている。
巻き線治具4の上部先端側には、渡り線3を案内する第1ガイド凸部21が径方向に突出して形成されている。また、巻き線治具4の上部基端側には、渡り線3を巻回の最後に固定する第2ガイド凸部22が径方向に突出して形成されている。第2ガイド凸部22は、第1ガイド凸部21よりも大きく形成されている。第1ガイド凸部21は、ティース1の巻回部13に巻回された線材2がコイル14の外径付近で接触することで案内する(経路A1)。
図2(a),(b)に示されるように、巻き線治具4の外周面には、渡り線3を案内するらせん状のガイド溝23(23a,23b)が形成されている。ガイド溝23は、巻き線治具4の外周面において1周分が形成されている。ガイド溝23は、第1ガイド凸部21の近傍から始まり、基端側に嵌着されたティース1の巻回部13の近傍まで連続している。
そして、ガイド溝23は、渡り線3の入り口付近の溝幅を広く形成している。すなわち、巻き線治具4の左側面に形成されたガイド溝23において、第1ガイド凸部21の近傍の溝幅W1は、巻き線治具4の他の部分の溝幅W2よりも広く形成されている。
渡り線3は、コイル14が形成された後に第1ガイド凸部21に当接する経路A1を通り(図3参照)、巻き線治具4の左側面に形成された第1ガイド溝23aの経路A2を通り(図2(a)参照)、巻き線治具4の下面の経路A3を通り(図4参照)、巻き線治具4の右側面に形成された第2ガイド溝23bの経路A4を通り(図2(b)参照)、次のティース1の巻回部13に繋がる経路A5を通る(図3参照)。
図5に示されるように、第2ガイド凸部22は、巻き線治具4に巻回された渡り線3がコイル14から離れた位置で巻き付けられる(経路A6〜A8)。また、巻き線治具4に形成されたガイド溝23は、ティース1の巻回部13に巻回されたコイル14の外径位置からティース1の巻回部13の外径位置に案内されるよう形成されている。
図6に示されるように、第2ガイド凸部22は、連結したティース1のうち最後のティース1に線材2を巻回すると、巻き線治具4に線材2を巻回しながら、線材2を第2ガイド凸部22に巻き付ける。
次に、前述のように構成された巻き線機による連結コイルの形成について説明する。
図1に示されるように、6個のティース1を巻き線治具4によって連結し、連結コイルを形成する。まず、巻き終わった前回のティース1が嵌着された巻き線治具4の第2ガイド凸部22には、線材2が巻きつけられている。この巻き線治具4の第2ガイド凸部22に巻き付けられた線材2は、ノズル5内に繋がっている。そして、巻き線機は、巻き線治具4を回転させるとともに、ノズル5から線材2を送り出しながらノズル5を軸方向に往復させることで、ティース1の巻回部13に線材2を巻回する。ティース1に巻回したら、渡り線3をニッパー9等で切断することで、前回分の連結コイルを巻き線機から取り外すことができる。
図2及び図5に示されるように、巻き線機は、ティース1に線材2を巻回してコイル14を形成すると、ノズル5が次のティース1に位置するまで、巻き線治具4とティース1とをガイドレール6に沿って軸方向に移動する。このとき、経路A1に示されるように、渡り線3が第1ガイド凸部21に当接することで、第1ガイド凸部21によって渡り線3が第1ガイド溝23aに案内される。次に、経路A2〜A4に示されるように、第1ガイド溝23aに案内された渡り線3は、第1ガイド溝23aの溝幅の広いところ(W1)から狭いところ(W2)へ案内されて、更に第2ガイド溝23bに案内される。そして、経路A5に示されるように、渡り線3が次のティース1に確実に案内される。
そして、巻き線機は、次のティース1の巻回部13に線材2を巻回して、コイル14を形成すると、巻き線治具4によって渡り線3を案内して次のティース1の巻回部13に到達させる。
図6に示されるように、巻き線機は、最後のティース1の巻回部13にコイル14を形成すると、第2ガイド凸部22に線材2を巻きつける。すなわち、経路A6〜A8に示されるように、ノズル5に対して巻き線治具4を軸方向において基端側に移動させて更に先端側に移動させることで、第2ガイド凸部22に線材2を巻き付ける。次の巻き線治具4がセットされている場合には、次のティース1に巻回することができる。
さて、上記実施形態の巻き線機では、巻き線治具4に形成されたガイド溝23によって渡り線3を次のティース1に案内することができる。また、コイル14からガイド溝23への入り口の溝幅を広くしたので、渡り線3をガイド溝23により案内することができる。よって、ティース1と巻き線治具4との回転を停止させずに連結したコイル14を形成できる。回転を停止させずに済めば、ティース1の回転停止に伴って、ティース1を回転させるスピンドル機の起動時間と停止時間とも必要なく、サイクルコストを低減することができる。
以上、説明した実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
(1)巻き線治具4に渡り線ガイドとしてガイド溝23を設けたので、巻き線治具4を回転させながら、線材2が相対的に軸方向に移動すれば、渡り線3はガイド溝23に案内されて、次のティース1まで移動することができる。よって、ティース1の回転を停止させずに連結したコイルを形成できる。
(2)らせん状のガイド溝23を備えるので、線材2が相対的に回転する巻き線治具4のガイド溝23に渡り線3が巻き付いて渡り線3を容易に案内できる。
(3)ティース1から巻き線治具4に繋がる部分の近傍ほどガイド溝23の溝幅が広がっている(W1>W2)ので、線材2が巻き線治具4のガイド溝23に沿って渡り線3を容易に案内できる。
(4)ガイド溝23にティース1から巻き線治具4に繋がる部分の近傍に径方向へ突出した第1ガイド凸部21を備えたので、ティース1から巻き線治具4に到達した渡り線3を第1ガイド凸部21に接触させて、渡り線3をガイド溝23に誘導できる。
(第2の実施形態)
以下、本発明を具体化した第2の実施形態について、図7〜図10を参照して説明する。この実施形態の巻き線機は、巻き線治具に対する渡り線の経路が上記第1の実施形態と異なっている。以下、第1の実施形態との相違点を中心に説明する。巻き線治具4の構造は第1の実施形態と同様である。
図7及び図8に示されるように、渡り線3は、各ティース1にコイル14が形成された後に第2ガイド凸部22に巻き付けられる(経路B1〜B3)。そして、渡り線3は、次のティース1に移動して(経路B4,B5)、ティース1の巻回部13に巻回される。
図9に示されるように、第2ガイド凸部22から次のティース1に移動する際には、次のティース1が嵌着された巻き線治具4の第2ガイド凸部22に当接することで渡り線が案内される。
図10に示されるように、第2ガイド凸部22は、渡り線3がコイル14から離れた位置で巻き付けられる(経路B1〜B4)。なお、本実施例では、連結された巻き線治具4のうち途中と最後とで経路は異ならない。
次に、前述のように構成された巻き線機による連結コイルの形成について説明する。
図7に示されるように、巻き終わった前回のティース1が嵌着された巻き線治具4の第2ガイド凸部22には、線材2が巻きつけられている。この巻き線治具4の第2ガイド凸部22に巻き付けられた線材2は、ノズル5内に繋がっている。そして、巻き線機は、巻き線治具4を回転させるとともに、ノズル5から線材2を送り出しながらノズル5を軸方向に往復させることで、ティース1の巻回部13に線材2を巻回する。
図8〜図10に示されるように、巻き線機は、ティース1に線材2を巻回してコイル14を形成すると、第2ガイド凸部22に線材2を巻きつける。すなわち、経路B1〜B3に示されるように、ノズル5に対して巻き線治具4を軸方向において基端側に移動させて更に先端側に移動させることで、第2ガイド凸部22に線材2を巻き付ける。
続いて、経路B4,B5に示されるように、ノズル5に対して巻き線治具4を基端側に移動させて渡り線3を第2ガイド凸部22に案内させることで線材2を次のティース1の巻回部13に巻回する。巻き線機は、上記経路B1〜B5を繰り返すことにより各ティース1にコイルを形成する。また、次の巻き線治具4がセットされている場合には、次のティース1に巻回することができる。
さて、上記実施形態の巻き線機では、巻き線治具4に形成された第2ガイド凸部22に渡り線3を巻き付けて、次のティース1に案内することができる。よって、ティース1と巻き線治具4との回転を停止させずに連結したコイル14を形成できる。回転を停止させずに済めば、ティース1の回転停止に伴って、ティース1を回転させるスピンドル機の起動時間と停止時間とも必要なく、サイクルコストを低減することができる。
以上、説明した実施形態によれば、第1の実施形態の(1)の効果に加え、以下の効果を奏することができる。
(5)第2ガイド凸部22とティース1との間に渡り線3が張られているので、渡り線3の切断が容易である。また、渡り線3が巻き線治具4に巻き付いていないので、巻き線治具4からティース1を簡単に取り外すことができる。
(第3の実施形態)
以下、本発明を具体化した第3の実施形態について、図11〜図14を参照して説明する。この実施形態の巻き線機は、巻き線治具に対する渡り線の経路が上記第1の実施形態と異なっている。以下、第1の実施形態との相違点を中心に説明する。なお、図11〜図14では、渡り線3を全て記載すると分かり難いため、一部割愛して記載している。
図11〜図14に示されるように、巻き線治具4の外周面には、渡り線3を案内するらせん状のガイド溝24,25,26が形成されている。ティース1は、巻き線治具4の先端側から基端側の順で線材2が巻回される。
コイル14とコイル14とを連結する渡り線3は、各ティース1にコイル14が形成された後に次の巻き線治具4に巻き付けられるのではなく、自身が固定された巻き線治具4に巻き付けられた(経路C1〜C4)後に、次の巻き線治具4に移動する(経路C5)。そして、渡り線3は、次の巻き線治具4に巻き付けられて(経路C6〜C9)、次のティース1に移動して、ティース1の巻回部13に巻回される。このため、巻き線機は、コイル14が巻回されると、渡り線3が先端側へ相対変位して続いて基端側へ相対変位するように巻き線治具4及び線材2を供給するノズル5の少なくとも一方を変位させる。
図11及び図12に示されるように、巻き線治具4の左側面には、上面側から案内された渡り線3を案内する第1ガイド溝24が形成されている。第1ガイド溝24は、渡り線3の入り口付近の溝幅を広く形成している。すなわち、巻き線治具4の左側面に形成された第1ガイド溝24において、第1ガイド凸部21の近傍の溝幅W3は、下方の溝幅W4よりも広く形成されている。
第1ガイド溝24の入口付近の基端側ガイド壁24aは、巻き線治具4の基端側に取り付けられたティース1に巻回されたコイル14からの渡り線3を案内する。一方、第1ガイド溝24の入口付近の先端側ガイド壁24bは、先端側の異なる巻き線治具4からの渡り線3を案内する。第1ガイド溝24は、コイル14の巻き方向と同じである順方向、及びコイル14の巻き方向と逆である逆方向に渡り線3を案内する。
コイル14から巻き線治具4に巻きつけられる渡り線3は、第2ガイド凸部22に当接して、第1ガイド溝24に案内される。巻き線治具4に巻きつけられて次の巻き線治具4に移動した渡り線3は、第1ガイド凸部21に当接して、第1ガイド溝24に案内される。
図13及び図14に示されるように、巻き線治具4の下面には、左側面から案内された渡り線3を案内する第2ガイド溝25が形成されている。巻き線治具4の右側面には、下面側から案内された渡り線3を案内する第3ガイド溝26が形成されている。
次に、前述のように構成された巻き線機による連結コイルの形成について説明する。
図11に示されるように、複数のティース1を巻き線治具4によって連結し、連結コイルを形成する。巻き線機は、巻き線治具4を回転させるとともに、ノズル5から線材2を送り出しながらノズル5を軸方向に往復させることで、ティース1の巻回部13に線材2を巻回する。ティース1に巻回したら、渡り線3をニッパー9等で切断することで、連結コイルを巻き線機から取り外すことができる。
コイル14とコイル14とを連結する渡り線3は、各ティース1にコイル14が形成された後に次の巻き線治具4に巻き付けられるのではなく、自身が固定された巻き線治具4に巻き付けられた(経路C1〜C4)後に、次の巻き線治具4に移動する(経路C5)。そして、渡り線3は、次の巻き線治具4に巻き付けられて(経路C6〜C9)、次のティース1に移動して、ティース1の巻回部13に巻回される。このため、巻き線機は、コイル14が巻回されると、渡り線3が先端側へ相対変位して続いて基端側へ相対変位するように巻き線治具4及び線材2を供給するノズル5の少なくとも一方を変位させる。
図11及び図12に示されるように、巻き線機は、ティース1に線材2を巻回してコイル14を形成すると、ノズル5が先端側へ巻き線治具4とティース1とをガイドレール6に沿って軸方向に移動する。このとき、経路C1,C2に示されるように、渡り線3が第2ガイド凸部22に当接することで、第2ガイド凸部22によって渡り線3が第1ガイド溝24に案内される。第1ガイド溝24に案内された渡り線3は、基端側ガイド壁24aに沿って第1ガイド溝24の溝幅の広いところ(W3)から狭いところ(W4)へ案内されて、更に第2ガイド溝25に案内される。
図13及び図14に示されるように、第2ガイド溝25に案内された渡り線3は、経路C3に示されるように、第3ガイド溝26に案内される。経路C4,C5に示されるように、第3ガイド溝26に案内された渡り線3は、次の巻き線治具4に移動して、第1ガイド凸部21によって第1ガイド溝24に案内される。経路C6に示されるように、第1ガイド凸部21によって第1ガイド溝24に案内された渡り線3は、先端側ガイド壁24bに沿って第1ガイド溝24内を案内される。経路C7に示されるように、第1ガイド溝24から第2ガイド溝25に案内された渡り線3は、第2ガイド溝25から第3ガイド溝26に案内される。経路C8に示されるように、第3ガイド溝26に案内された渡り線3は、第3ガイド溝26に案内される。経路C9に示されるように、第3ガイド溝26に案内された渡り線3は、次のティース1に移動してコイル14が巻回される。
さて、上記実施形態の巻き線機では、ティース1の基端側の巻き線治具4に渡り線3を巻き付けるとともに、先端側の巻き線治具4に渡り線3を巻き付ける。よって、巻き線治具4の間に渡り線3が位置するので、容易に渡り線3を切断することができる。また、ティース1と巻き線治具4との回転を停止させずに連結したコイル14を形成できる。回転を停止させずに済めば、ティース1の回転停止に伴って、ティース1を回転させるスピンドル機の起動時間と停止時間とも必要なく、サイクルコストを低減することができる。
以上、説明した実施形態によれば、第1の実施形態の(1),(2),(4)の効果に加え、以下の効果を奏することができる。
(6)ティース1から巻き線治具4に繋がる部分の近傍ほど第1ガイド溝24の溝幅が広がっている(W3>W4)ので、線材2が巻き線治具4の第1ガイド溝24に沿って渡り線3を容易に案内できる。
(7)巻き線治具4の間に渡り線3が張られているので、渡り線3の切断が容易である。
(8)第1ガイド溝24がコイルの巻き方向と同じである順方向、及びコイルの巻き方向と逆である逆方向に渡り線3を案内するので、渡り線3を巻き付けるためと、次の治具への案内とを行うことができる。
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することができる。
・上記実施形態では、ガイド溝23,24に案内する第1ガイド凸部21を設けたが、ガイド溝23,24に渡り線3が容易に案内されるならば、第1ガイド凸部21を省略してもよい。
・上記第1,2の実施形態では、ガイド溝23の溝幅をティース1から巻き線治具4に繋がる部分の近傍ほど広くしたが、同じ幅としてもよい。
・上記実施形態では、渡り線ガイドとしてガイド溝23,24,25,26を採用したが、凸条等の他の形状を採用してもよい。
・上記構成において、ティース1と巻き線治具4との連結個数は任意に変更可能である。
・上記実施形態では、ノズル5の位置に対して巻き線治具4を軸方向に移動させたが、ノズル5を巻き線治具4の軸方向に移動させてもよい。
1…巻き芯としてのティース、2…線材、3…渡り線、4…巻き線治具、5…ノズル、6…ガイドレール、11…フランジ部、12…フランジ部、13…巻回部、14…コイル、21…第1ガイド凸部、22…第2ガイド凸部、23…渡り線ガイドとしてのガイド溝、23a…第1ガイド溝、23b…第2ガイド溝、24…第1ガイド溝、24a…基端側ガイド壁、24b…先端側ガイド壁、25…第2ガイド溝、26…第3ガイド溝、A1〜A8…経路、B1〜B5…経路、C1〜C9…経路、W1,W2,W3,W4…溝幅。

Claims (4)

  1. 巻き線治具を介して複数の巻き芯が連結され、連結したコイルを形成する巻き線機において、
    前記コイル同士を連結する渡り線を案内する渡り線ガイドを前記巻き線治具に設け
    前記渡り線ガイドは、らせん状の溝を備え、前記コイルの巻き方向と同じである順方向、及び前記コイルの巻き方向と逆である逆方向に前記渡り線を案内する
    ことを特徴とする巻き線機。
  2. 請求項1に記載の巻き線機において、
    前記渡り線ガイドは、前記巻き芯から前記巻き線治具に繋がる部分の近傍ほど溝幅が広がっている
    ことを特徴とする巻き線機。
  3. 請求項1又は2に記載の巻き線機において、
    前記渡り線ガイドは、前記巻き芯から前記巻き線治具に繋がる部分の近傍に径方向へ突出した凸部を備える
    ことを特徴とする巻き線機。
  4. 請求項1〜3のいずれか一項に記載の巻き線機において、
    前記渡り線ガイドに前記渡り線が案内されるように前記巻き線治具と前記渡り線とを前記コイルの形成に合わせて相対的に変位させる
    ことを特徴とする巻き線機
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