JP6687293B2

JP6687293B2 - 巻線装置及び巻線検査方法

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Publication number: JP6687293B2
Application number: JP2019504383A
Authority: JP
Inventors: 智中田; 水野　健; 健水野; 治之長谷川
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Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2017-03-06
Filing date: 2018-01-29
Publication date: 2020-04-22
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Description

この発明は回転電機に用いられるコイルの巻線装置及び巻線検査方法に関するものである。

回転電機の電機子の構成として、各磁極ティースにワイヤを巻線したコイルがある。コイルの巻乱れなどの異常が回転電機の不良の原因となる場合があるため、巻線の異常を判定する検査が必要となる。下記特許文献１においてはコイルの撮影画像を取得してコイルの外観を評価し、検査をしている。

特開２００５−２４１５８２号公報

上記特許文献１においては、撮影画像によってコイルを検査するため、単一のカメラでコイルの全周について検査する場合、コイルの巻線方法において制限が課される。又複数のカメラで検査する場合、カメラの取り付け位置に制限が生じることがあり、また撮影画像の明度がカメラごとに異なるため、各撮影画像において同等の判定基準となるように閾値を設定することが困難となる。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、巻線方法および磁極ティースの形状に関わらず、コイルの全周について異常を検出することができるとともに、コイルのどの位置で異常が生じても短い処理時間で異常を検出することができる巻線装置及び巻線方法を提供することを目的とする。

この発明に係る巻線装置は、ワイヤを磁極ティースに巻線させるための巻線部と、
上記巻線部が上記ワイヤを巻線するときに上記ワイヤにかかる張力を測定する測定部と、
測定された張力をフーリエ変換して得られる上記巻線部が単位時間あたりに巻線する回数と同じ値の周波数の振幅のデータと、所定の張力をフーリエ変換して得られる上記巻線部が単位時間あたりに巻線する回数と同じ値の周波数の振幅のデータとを比較した結果に基づいて巻線状態の良否を判定する判定部と、を備えたものである。

又この発明に係る巻線検査方法は、
巻線部がワイヤを磁極ティースに巻線し、
測定部が上記ワイヤを巻線するときに上記ワイヤにかかる張力を測定し、
判定部が上記測定部で測定された張力をフーリエ変換して得られる上記巻線部が単位時間あたりに巻線する回数と同じ値の周波数の振幅のデータと、所定の張力をフーリエ変換して得られる上記巻線部が単位時間あたりに巻線する回数と同じ値の周波数の振幅のデータとを比較した結果に基づいて巻線状態の良否を判定するものである。

上記のような巻線装置及び巻線検査方法によれば、巻線方法および磁極ティースの形状に関わらず、コイルの全周について異常を検出することができるとともに、コイルのどの位置で異常が生じても短い処理時間で異常を検出することができる。

実施の形態１に係る回転電機の巻線装置を示す概念図である。実施の形態１に係る蓄積部におけるデータ例を示すグラフである。実施の形態１に係る演算部におけるデータ処理を示すグラフである。実施の形態１に係る判定部におけるデータ処理を示すグラフである。磁極ティースにワイヤが巻線された状態を示す断面図である。磁極ティースにワイヤが巻線された状態を示す断面図である。カメラによりコイルを撮影する状態を示す概念図である。実施の形態１におけるコイルの巻線状態を示したものである。実施の形態１におけるコイルの巻線状態を示したものである。実施の形態２に係る回転電機の巻線装置を示す概念図である。実施の形態２に係る蓄積部におけるデータ例を示すグラフである。実施の形態２に係る演算部におけるデータ処理を示すグラフである。実施の形態２に係る判定部におけるデータ処理を示すグラフである。実施の形態３に係る回転電機の巻線装置を示す概念図である。実施の形態３における巻線ノズルの軌道を示す概念図である。実施の形態３における巻線ノズルの軌道を示す概念図である。実施の形態３における張力の変動を示したものである。実施の形態３における張力の変動を示したものである。実施の形態３における張力のフーリエ変換の振幅を示したものである。実施の形態３における張力のフーリエ変換の振幅を示したものである。実施の形態３における巻線のモデルを示したものである。実施の形態３における張力のフーリエ変換を示したものである。実施の形態４に係る回転電機の巻線装置を示す概念図である。実施の形態５に係る回転電機の巻線装置を示す概念図である。実施の形態６に係る回転電機の巻線装置を示す概念図である。実施の形態７に係る回転電機の巻線装置を示す概念図である。

実施の形態１．
以下実施の形態１について図に基づいて説明する。図１は実施の形態１に係る回転電機の巻線装置を示す概念図である。巻線装置は、巻線部１と、測定部４と、蓄積部５と、演算部６と、判定部７とで構成される。測定部４は巻線部１によってコイル２を巻線するときにコイル２を形成するワイヤ３にかかる張力を測定する。測定部４においては、３つのプーリ４Ａ、４Ｂ、４Ｃでワイヤ３を挟み込み、中間のプーリ４Ｂにかかる力から張力を測定するものである。尚プーリの数は３つ以外の複数であってもよい。即ち測定部４においては、複数のプーリでワイヤ３を挟み込み、複数のプーリのうちの一部または全部のプーリにかかる力から張力を測定するものである。蓄積部５は測定部４によって測定された張力をデータとして保存するものである。図２は蓄積部５において実際に保存されたデータの一例を示すものであり、縦軸は張力（Ｎ）、横軸に時間（ｔ）が表示されている。

演算部６は蓄積部５に保存された検査対象となるコイルを巻線したときの張力、および予め保存された比較対象となるコイルを巻線したときの張力のデータの両者に基づいて判定値を演算する。ここで比較対象となるコイルを巻線したときの張力のデータとしては、本測定の前後において採取された測定データでよく、あるいは測定データ全体の平均値であっても良い。更には良品のコイルを巻線したときの張力のデータであってもよい。図３においては、検査対象となるコイルを巻線したときの張力と比較対象となるコイルを巻線したときの張力の差を求めたものである。図３において、ある時間で大きな差Ｅが生じていることが分かる。このように差を求める他にも比較対象となるコイルを巻線したときの張力との相互相関係を求めるようにしても良い。

ここで相互相関演算値Ｃについて簡単に説明する。
時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３・・・・ｔｎにおける検査対象となるコイルを巻線したときの張力をｘ１、ｘ２、ｘ３・・・・ｘｎとし、
時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３・・・・ｔｎにおける比較対象となるコイルを巻線したときの張力をｙ１、ｙ２、ｙ３・・・・ｙｎとした場合、
Ｃ＝（ｘ１ｙ１＋ｘ２ｙ２・・＋ｘｎｙｎ）／｛（ｘ１^２＋ｘ２^２＋・・＋ｘｎ^２）^１／２×（ｙ１^２＋ｙ２^２＋・・＋ｙｎ^２）^１／２｝
なる計算式により相互相関演算値Ｃを求め、このＣを比較値と比較するものである。

判定部７は演算部６で演算された判定値によって検査対象のコイルの良否を判定するものである。即ち判定部７は測定された張力のデータと、所定の張力のデータとを比較した結果に基づいて巻線状態の良否を判定する。図４において差Ｅが基準値Ｍを超えているので、コイル２の異常を検出することが出来る。上記のような構成によれば、巻線方法および磁極ティース１１の形状に関わらず、コイル２の全周について異常を検出することができる。またコイル２のどの位置で異常が生じても短い処理時間で異常検出することができる。

図１において、ワイヤ３はワイヤボビン８、調整プーリ９、可動プーリ１０、測定部４、巻線部１の順に通過しているが、測定部４を他の位置に取り付けてもよい。また図１においては、磁極ティース１１を中心として巻線ノズル１２を回転させるフライヤ巻線方法を採用しているが、巻線方法および磁極ティース１１の形状についてもこれらの方法及び形状に限定されるものではない。即ち巻線方法についてはノズル巻線方法、スピンドル巻線方法でもよい。更に磁極ティース１１に直接巻線するのではなく、巻線ボビンに巻線する方法を採用しても良い。

以下に張力によってコイル２の全周において巻乱れを検出する方法について述べる。図５、図６は磁極ティースにワイヤが巻線された状態を示す断面図である。図５は整列したワイヤを示す断面図であり、図６は巻乱れが生じたワイヤを示す断面図である。ワイヤ３は磁極ティース１１に対しインシュレータ１３を介して巻回されている。回転電機の電機子の構成として、各磁極ティース１１にワイヤ３を巻線したコイル２がある。各磁極ティース１１のスロットスペースにおいてコイル２が巻線される領域に占める導体部の面積の割合、すなわちコイル占積率が大きいほど回転電機の効率が向上する。そのため上層のワイヤを下層の隣り合うワイヤのちょうど中間に配置する、すなわちコイル２の断面において各ワイヤ３が俵積みに配置されるように巻線することでコイル占積率を増加させることができる。

実際は各磁極ティース１１のティース先端とコアバックを往復しながら巻線するが、ワイヤ３の製造時における線径のばらつき、または巻線のときに生じるワイヤ３にかかる張力のばらつきによってワイヤ３が俵積みに配置されないことがある。コイル２の断面において各ワイヤ３がおおよそ俵積みに配置される状態を整列したコイルと呼び、俵積みからずれが生じた状態を巻乱れが生じたコイルと呼ぶ。コイル２に巻乱れが生じると、コイル占積率が低下したり、回転電機の運転のときの振動によりコイル２の配置がずれたりすることがあり、これにより回転電機の特性が悪化する。またコイル２の最外周位置がより外周側に移動するため、組立のときに隣接するコイル２同士が接触したり、更にはコイル２の軸方向に配置されるフレームとコイル２とが接触し、又コイル２を巻線するスロットスペースからワイヤ３がはみ出すことにより、回転電機の耐電圧性が不良となる恐れがある。このようにコイル２の巻乱れが回転電機の不良の原因となる場合があるため、コイル２の巻乱れを判定する検査が必要となる。上記特許文献１においてはコイル２の撮影画像を取得してコイル２の外観を評価し、コイル２を検査している。

しかしコイル２の巻乱れによる不良は巻乱れが生じるワイヤ３の位置によらないため、コイル２の全周について巻乱れを判定する検査をする必要がある。即ちコイル２の全周について検査する必要がある。上記特許文献１に示されるように、撮影画像によってコイル２を検査する方法においては、スピンドル巻線のようにコイル２側が回転するような場合、またはボビンにワイヤ３を巻線するように一方向からコイル２の全周を撮影できるような場合（図７において、磁極ティースの先端部がないので、ボビン５０の一方向から１つのカメラ１００によりコイル２の全周を撮影できる）でない限り、コイル２の全周についての検査のときに複数のカメラが必要となる。

複数のカメラで検査する場合、コイル２を挟むように複数のカメラを配置しなければならないため、カメラの取り付け位置に制限が生じることがある。また光源と各カメラとの位置関係が異なるため、撮影画像の明度がカメラごとに異なり、各撮影画像において同等の判定基準となるように閾値を設定することが困難となる。本実施の形態はこのような問題を解決するためになされたものであり、巻線方法および磁極ティース１１の形状に関わらず、コイル２の全周について巻乱れを判定できるコイルの検査装置及び検査方法を提供するものである。

巻線方法および磁極ティース１１の形状によらず、巻線のときにコイル２がたるまないようにするためワイヤ３には張力がかかっている。磁極ティース１１の外周の形状は一般的に真円ではなく、略長方形であるため、巻線のときに巻線ノズル１２の先端と磁極ティース１１においてワイヤ３が巻きかかる位置との距離には変動があり、ワイヤ３にかかる張力にも変動がある。一般的に磁極ティース１１の外周の形状は略長方形であり、略長方形の角にワイヤ３が巻きかかった瞬間にワイヤ３にかかる張力は大きくなり、また略長方形の長辺よりも短辺に巻きかかっているときのほうがワイヤ３にかかる張力は大きい。

図８、図９は実施の形態１におけるコイルの巻線状態を示したものであり、図８はコイルを示す断面図、図９は回転電機の中心側からコイル及び磁極ティースを見た図である。磁極ティース１１の外周の形状による張力の変動とは別にコイル２に巻乱れが生じた瞬間にはワイヤ３にかかる張力に変動が生じる。例えば図８、図９に示すように、ワイヤ３が既に巻線されたワイヤ３などに引っかかって所定の位置に配置できなかったとき、ワイヤ３にかかる張力は大きくなり、ワイヤ３が配置された位置（３Ａ）から下層（３Ｂ）に落ち込んだときにワイヤ３が瞬間的にたるむため、ワイヤ３にかかる張力は小さくなる。従って整列して巻線した良品のコイル２を巻線したときの張力と、巻乱れが生じたコイル２を巻線したときの張力との間には差が生じるため（図３参照）、ワイヤ３を巻線するときの張力からコイル２の巻乱れを検出することができる。また撮影画像による測定では、データ量が膨大となり処理の時間が長くなる。これに対して張力による測定ではデータ量が比較的少ないため処理の時間が短く、どの位置でコイル２の巻乱れが生じても短い処理時間で異常を検出することができる。

実施の形態２．
図１０は実施の形態２に係る回転電機の巻線装置を示す概念図である。巻線装置は、巻線部１と、測定部４と、蓄積部５と、演算部６と、判定部７とで構成される。測定部４は巻線部１によってコイル２同士を接続している渡り線２１を巻線するときにワイヤ３にかかる張力を測定する。即ち本実施形態においては、１つの磁極ティース１１から他の磁極ティース１１にワイヤ３を渡らせるときにワイヤ３にかかる張力を測定部４が測定するものである。測定部４においては、３つのプーリ４Ａ、４Ｂ、４Ｃでワイヤ３を挟み込み、中間のプーリ４Ｂにかかる力から張力を測定するものである。蓄積部５は測定部４によって測定された張力をデータとして保存するものである。図１１は蓄積部５において実際に保存されたデータの一例を示すものであり、縦軸は張力（Ｎ）、横軸に時間（ｔ）が表示されている。

演算部６は蓄積部５に保存された検査対象となるコイルを巻線したときの張力、および予め保存された比較対象となるコイルを巻線したときの張力のデータの両者に基づいて判定値を演算する。ここで比較対象となるコイルを巻線したときの張力のデータとしては、本測定の前後において採取された測定データでよく、あるいは測定データ全体の平均値であっても良い。更には良品のコイルを巻線したときの張力のデータであってもよい。図１２においては、検査対象となるコイルを巻線したときの張力と比較対象となるコイルを巻線したときの張力の差を求めたものである。図１２において、ある時間で大きな差Ｇが生じていることが分かる。このように差を求める他にも比較対象となるコイルを巻線したときの張力との相互相関係を求めるようにしても良い。

判定部７は演算部６で演算された判定値によって巻線状態の良否（検査対象のコイルの良否）を判定するものである。図１３において張力の差が基準値Ｈを超えているので、コイル２の異常を検出することが出来る。上記構成によれば、巻線方法および磁極ティース１１の形状に関わらず、渡り線２１の異常を検出することができる。

以下に張力によって渡り線２１の浮きを検出する方法について述べる。回転電機を構成する１つの磁極ティース１１にワイヤ３を巻線した後、ワイヤ３を切断せずに他の磁極ティース１１に巻線することで、異なる磁極ティース１１のコイル２同士を結線するための工数を低減することができる。このとき異なる磁極ティース１１のコイル２同士を接続している渡り線２１は、磁極ティース１１に設けられた渡りピン２２によって所定の位置に導かれる。しかし渡りピン２２の表面の凹凸に引っかかることにより渡り線２１が浮くことがある。渡り線２１が浮くとコイル２がたるんで回転電機の特性が悪化したり、渡り線２１自体が断線したりする可能性があるため、渡り線２１の浮きを検出する必要がある。

渡り線２１が渡りピン２２の表面の凹凸に引っかかるとき、ワイヤ３にかかる張力は瞬間的に大きくなる。尚図１２における差Ｇの向きがプラスであるのに対し、図３における差Ｅの向きがマイナスであるのは、実施の形態２においては、渡り線２１が渡りピン２２の表面の凹凸に引っかかるときのワイヤ３にかかる瞬間的な張力を計測しているので、実施の形態１とは異なり、プラスの向きになる。このように張力を測定することにより渡り線２１が渡りピン２２の表面の凹凸に引っかかっているか否かを検出することができる。撮影画像による測定では、データ量が膨大となり処理の時間が長くなるが、張力による測定ではデータ量が比較的少ないため処理の時間が短くなり、どの位置で渡り線２１の浮きが生じても短い処理時間で異常を検出することができる。

実施の形態３．
図１４は実施の形態３に係る回転電機の巻線装置を示す概念図である。巻線装置は、巻線部１と、測定部４と、蓄積部５と、演算部６と、検出部３１と、補正部３２とで構成される。測定部４は巻線部１によってコイル２を巻線するときにコイル２を形成するワイヤ３にかかる張力を測定する。測定部４においては、３つのプーリ４Ａ、４Ｂ、４Ｃでワイヤ３を挟み込み、中間のプーリ４Ｂにかかる力から張力を測定するものである。蓄積部５は測定部４によって測定された張力をデータとして保存するものである。演算部６は蓄積部５に保存された張力に基づいてフーリエ変換による演算を行う。検出部３１は演算部６で演算された値によって磁極ティース１１（コイル２）と巻線部１との位置のずれを検出する。補正部３２は検出部３１で検出された位置ずれ算出値に基づいて巻線部１の位置を補正する。
上記構成によれば、巻線方法および磁極ティース１１の形状に関わらず、磁極ティース１１と巻線部１との位置のずれを検出し、位置のずれを小さくすることができる。

以下に張力によって磁極ティース１１と巻線部１との位置のずれを検出する方法について述べる。図１５、図１６は実施の形態３における巻線ノズルの軌道を示す概念図である。図１５は偏心がないときの巻線ノズルの軌道３３Ａを示し、図１６は偏心があるときの巻線ノズルの軌道３３Ｂを示す。ワイヤ３を巻線する磁極ティース１１を固定するときに磁極ティース１１の位置がずれた場合、磁極ティース１１の中心とワイヤ３を巻線する巻線ノズル１２の軌道の中心にずれが生じ、このずれを偏心と呼ぶ。

図１７、図１８は実施の形態３における張力の変動を示したものである。図１７は偏心がないときの張力の変動を示し、図１８は偏心があるときの張力の変動を示す。偏心が原因となり、巻線するときに巻線ノズル１２の先端と、ワイヤ３が巻きかかる位置との距離の変動が大きくなるため、ワイヤ３にかかる張力の変動幅が大きくなる。張力の変動幅が大きくなるとコイル２の巻乱れが生じる可能性が増大するため、張力の変動を検出し偏心を抑制する必要がある。

ワイヤ３を巻線する磁極ティース１１の外周の形状は図１５に示すように略長方形であり、巻線ノズル１２が磁極ティース１１の周りを一周するときに、磁極ティース１１との距離の大小の変動が２回ある。即ち長辺から短辺に移る場合と、短辺から長辺に移る場合である。そのため図１７に示すように、巻線のときワイヤ３にかかる張力の大小の変動も２回ある。偏心があると巻線ノズル１２が磁極ティース１１の周りを一周するときの距離の大小の変動の２回の内の一方と他方との間に差が生じるため、図１８に示すように巻線のときワイヤ３にかかる張力の大小の変動の２回のうち一方と他方との間にも差が生じる。

図１９、図２０は実施の形態３における張力のフーリエ変換の振幅を示したものである。図１９は偏心がないときの張力のフーリエ変換の振幅を示し、図２０は偏心があるときの張力のフーリエ変換の振幅を示す。測定時間に対する張力をフーリエ変換すると、巻線ノズル１２が１秒間に磁極ティース１１の周りを回転する回転数、即ち巻線周波数と同じ周波数の振幅の成分は磁極ティース１１の周りを一周するときに張力の大小の変動が１回であるときに現れる。そのため偏心がない場合、巻線周波数と同じ周波数の振幅の成分は０であるが、偏心がある場合、巻線周波数と同じ周波数の振幅の成分は０でなくなる。

例えば長方形の磁極ティース１１にフライヤノズルで巻線する場合をモデル化並びに定式化する。図２１に示すように、ワイヤ３にかかる張力Ｆはワイヤ３がかかっている磁極ティース１１の四隅の内１つの角の方向を向いているが、そのうち回転中心へ向かう成分Ｆｃｏｓφを向心力として一定の周波数ｆで回転運動している。一定の周波数の回転運動の向心力であるＦｃｏｓφは時間によらず一定の力Ｆ’であるため、張力Ｆの時間変化はＦ’／ｃｏｓφの時間変化で表される。

図２１は実施の形態３における巻線のモデルを示したものである。回転半径をｒ、磁極ティース１１の長辺の長さを２ａ、短辺の長さを２ｂ、長辺方向の偏心をｃ、短辺方向の偏心をｄとすると、φの値は磁極ティース１１の四隅の内どの角にかかっているかによって異なり、張力Ｆの値は以下のように表される。

第１象限角４１にかかっているとき以下の数式（１）となる。

第２象限角４２にかかっているとき以下の数式（２）となる。

第３象限角４３にかかっているとき以下の数式（３）となる。

第４象限角４４にかかっているとき以下の数式（４）となる。

以下の数式（５）で表される張力Ｆのフーリエ変換は長辺方向の偏心ｃおよび短辺方向の偏心ｄに依存する。

図２２は実施の形態３における張力のフーリエ変換を示したものである。回転半径ｒ＝３３、磁極ティース１１の長辺の長さ２ａ＝２１、短辺の長さ２ｂ＝６．６としたときに、横軸を短辺方向の偏心ｄ、縦軸を長辺方向の偏心ｃとして、上記の張力Ｆのフーリエ変換を等高線図で示したものである。ここで巻線の周波数ｆのｎ倍の周波数に現れる成分をｎ次成分と呼ぶ。さらに振幅の１次成分を振幅の２次成分で割ったものを振幅比、振幅の１次成分から振幅の２次成分を引いたものを位相差と定義する。振幅比の単位は無次元で、位相差の単位はｒａｄである。図２２の中央を中心とする複数の楕円が振幅比の等高線であり、図２２の中央を中心から放射状に広がる線が位相差の等高線である。偏心が大きいほど張力Ｆのフーリエ変換の振幅の１次成分は大きくなり、また偏心の方向により張力Ｆのフーリエ変換の位相の１次成分が異なることが分かる。

また、張力Ｆのフーリエ変換の振幅比と位相差によって長辺方向の偏心ｃおよび短辺方向の偏心ｄが一義的に求められることが分かる。したがって張力Ｆのフーリエ変換の振幅比と位相差から偏心の大きさと方向を検出することができる。巻線部１の位置を補正し偏心を小さくすることでコイル２と巻線部１との位置のずれを小さくすることができる。
以下に手順を示す。あらかじめ図２２に示す等高線図をデータテーブルとして保存しておく。演算部６は張力Ｆを測定しフーリエ変換して振幅比と位相差を求める。検出部３１は求めた振幅比と位相差をデータテーブルと比較して最も値が近い長辺方向の偏心ｃおよび短辺方向の偏心ｄを求める。求めた長辺方向の偏心ｃおよび短辺方向の偏心ｄに基づいて、例えば直動ＸＹステージを構成に持つ補正部３２に指令を出して巻線部１を駆動させることで磁極ティース１１と巻線部１との位置のずれを小さくする。
尚本実施形態による位置ずれの矯正方法は上記実施の形態１、２に示したコイルの検査と同時に行うこともできる。

実施の形態４．
図２３は実施の形態４に係る回転電機の巻線装置を示す概念図である。巻線装置は、巻線部１と、測定部４０と、蓄積部５と、演算部６と、判定部７とで構成される。測定部４０は巻線部１によってコイル２を巻線するときにワイヤ３にかかる張力を測定する。ここで測定部４０としては、可動プーリ１０の位置を測定するレーザ変位計などがある。蓄積部５は測定部４０によって測定された張力データを保存する。演算部６は蓄積部５に保存された検査対象となるコイルを巻線したときの張力、および予め保存された比較対象となるコイルを巻線したときの張力のデータの両者に基づいて判定値を演算する。判定部７は演算部６で演算された判定値によって検査対象のコイルの良否を判定する。

本実施形態においては、測定部４０はワイヤ３が通過する可動プーリ１０の位置を検出することによって張力を測定するものである。即ち固定部４８に対して竿４９を介して可動プーリ１０が取り付けられており、張力が変化すると竿４９のしなり具合が変化するので、可動プーリ１０の位置が変化し、レーザ変位計等を用いることにより可動プーリ１０の位置を検出することによって張力を測定するものである。上記構成によれば、既存の巻線する設備にコイル２の良否に変化を与えずにコイル２を検査する設備を後付けで追加することができる。尚、蓄積部５により保存されるデータ例、演算部６による演算方法、並びに判定部７による判定方法は実施の形態１と同様である。

以下にコイル２を検査する設備を後付けで追加する方法について述べる。既存の巻線する設備にコイル２を検査する設備を後付けで追加する場合、ワイヤ３にかかる張力を測定する方法として、実施の形態１で説明したように、３つのプーリでワイヤ３を挟み込み、中間のプーリにかかる力から張力を測定する方法がある。この方法においては、新たにプーリを追加することになるため、プーリを追加する前よりもワイヤ３にかかる張力が増大する。設備を追加してもコイル２の良否に変化を与えないようにするために、追加前と同じ張力になるように設備を再度調整する必要があるが、まったく変化を与えないようにすることは困難である。

巻線する設備の構成として、ワイヤ３は張力を調整する調整プーリ９と、ワイヤ３のたるみを抑制する可動プーリ１０がある。ワイヤ３にかかる張力には変動があるが、可動プーリ１０が動くことによってたるみを抑制できるため巻線部１にワイヤ３を安定して供給することができる。このとき上記のように可動プーリ１０の位置とワイヤ３にかかる張力には相関関係があるため、可動プーリ１０の位置を測定部４０であるレーザ変位計などで測定することで、ワイヤ３にかかる張力を測定することができる。本実施形態においては測定部が非接触式であるため、コイル２の良否に変化を与えずに既存の巻線装置にコイル２を検査する設備を後付けで追加することができる。
尚本実施形態による張力の測定方法は実施の形態２における渡り線を巻線するときのワイヤにかかる張力を測定する際に使用してもよい。更には本実施形態の構成に実施の形態３の構成を追加してもよい。

実施の形態５．
図２４は実施の形態５に係る回転電機の巻線装置を示す概念図である。巻線装置は、巻線部１と、測定部５１と、蓄積部５と、演算部６と、判定部７とで構成される。測定部５１は巻線部１によってコイル２を巻線するときにワイヤ３にかかる張力を測定する。蓄積部５は測定部５１によって測定された張力データを保存する。演算部６は蓄積部５に保存された検査対象となるコイルを巻線したときの張力、および予め保存された比較対象となるコイルを巻線したときの張力のデータの両者に基づいて判定値を演算する。判定部７は演算部６で演算された判定値によって検査対象のコイルの良否を判定する。測定部５１は巻線部１を構成するモータの動作時のトルクを検出することによって張力を測定する。このような構成によれば、既存の巻線する設備にコイル２の良否に変化を与えずにコイル２を検査する設備を後付けで追加することができる。

例えばフライヤノズルを用いて巻線する場合、実施の形態３の図２１で示したようにワイヤ３にかかる張力Ｆはワイヤ３がかかっている磁極ティース１１の四隅の内１つの角の方向を向いている。そのうち回転中心へ向かう成分Ｆｃｏｓφは回転運動の向心力であり、残りの成分Ｆｓｉｎφは回転方向と逆方向を向いており、巻線部１を構成している例えばサーボモータにかかる負荷トルクとなる。したがってサーボモータを駆動させる電流からサーボモータにかかる負荷トルクを算出することができるため、測定部５１を構成している例えばサーボアンプでサーボモータを駆動させる電流を検出することによってＦｓｉｎφを測定することができる。張力Ｆに異常があれば、Ｆｓｉｎφにも異常が生じるため、上記の方法によって張力の異常を検出することができる。尚、蓄積部５により保存されるデータ例、演算部６による演算方法、並びに判定部７による判定方法は実施の形態１と同様である。
又本実施形態による張力の測定方法は実施の形態２における渡り線を巻線するときのワイヤにかかる張力を測定する際に使用してもよい。更には本実施形態の構成に実施の形態３の構成を追加してもよい。

実施の形態６．
図２５は実施の形態６に係る回転電機の巻線装置を示す概念図である。巻線装置は、巻線部１と、測定部７０と、蓄積部５と、演算部６と、判定部７とで構成される。測定部７０は巻線部１によってコイル２を巻線するときにワイヤ３にかかる張力を測定する。ここで測定部７０としては、磁極ティース１１に設置された圧電素子等があり、ワイヤ３を巻線するときの磁極ティース１１にかかる力を電圧に変換することにより、張力を測定することが考えられる。このように測定部７０はコイル２にかかる張力の反作用を検出することによって測定する。

図２５において、測定部７０は巻線部１によってコイル２を巻線するときにワイヤ３にかかる張力を測定する。蓄積部５は測定部７０によって測定された張力データを保存する。演算部６は蓄積部５に保存された検査対象となるコイルを巻線したときの張力、および予め保存された比較対象となるコイルを巻線したときの張力のデータの両者に基づいて判定値を演算する。判定部７は演算部６で演算された判定値によって検査対象のコイルの良否を判定する。そして測定部７０はコイル２にかかる張力の反作用を検出することによって測定することを特徴とする。このような構成によれば、既存の巻線する設備にコイル２の良否に変化を与えずにコイル２を検査する設備を後付けで追加することができる。尚、蓄積部５により保存されるデータ例、演算部６による演算方法、並びに判定部７による判定方法は実施の形態１と同様である。

又本実施形態による張力の測定方法は実施の形態２における渡り線を巻線するときのワイヤにかかる張力を測定する際に使用してもよい。更には本実施形態の構成に実施の形態３の構成を追加してもよい。

実施の形態７．
図２６は実施の形態７に係る回転電機の巻線装置を示す概念図である。巻線装置は、巻線部１と、測定部８０と、蓄積部５と、演算部６と、判定部７とで構成される。測定部８０は巻線部１によってコイル２を巻線するときにワイヤ３にかかる張力を測定する。ここで測定部８０としては、ワイヤ３が通過するプーリに接続されたモータがあり、ワイヤ３を巻線するときの磁極ティース１１にかかる力をプーリにかかる回転トルクで検出することにより、張力を測定することが考えられる。このように測定部８０はプーリに接続されたモータの逆起電力を検出することによって測定する。

図２６において、測定部８０は巻線部１によってコイル２を巻線するときにワイヤ３にかかる張力を測定する。蓄積部５は測定部８０によって測定された張力データを保存する。演算部６は蓄積部５に保存された検査対象となるコイル２を巻線したときの張力、および予め保存された比較対象となるコイル２を巻線したときの張力のデータの両者に基づいて判定値を演算する。判定部７は演算部６で演算された判定値によって検査対象のコイルの良否を判定する。そして測定部８０はプーリに接続されたモータの逆起電力を検出することによって測定することを特徴とする。このような構成によれば、既存の巻線する設備にコイル２の良否に変化を与えずにコイル２を検査する設備を後付けで追加することができる。尚、蓄積部５により保存されるデータ例、演算部６による演算方法、並びに判定部７による判定方法は実施の形態１と同様である。

又本実施形態による張力の測定方法は実施の形態２における渡り線を巻線するときのワイヤにかかる張力を測定する際に使用してもよい。更には本実施形態の構成に実施の形態３の構成を追加してもよい。
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。

１巻線部、３ワイヤ、４，４０，５１，７０，８０測定部、４Ａ，４Ｂ，４Ｃプーリ、７判定部、１０可動プーリ、１１磁極ティース、２１渡り線、３１検出部、３２補正部。

Claims

ワイヤを磁極ティースに巻線させるための巻線部と、
上記巻線部が上記ワイヤを巻線するときに上記ワイヤにかかる張力を測定する測定部と、測定された張力をフーリエ変換して得られる上記巻線部が単位時間あたりに巻線する回数と同じ値の周波数の振幅のデータと、所定の張力をフーリエ変換して得られる上記巻線部が単位時間あたりに巻線する回数と同じ値の周波数の振幅のデータとを比較した結果に基づいて巻線状態の良否を判定する判定部と、
を備えた巻線装置。
上記測定部は、複数のプーリで上記ワイヤを挟み込み、上記複数のプーリのうちの一部または全部のプーリにかかる力から張力を測定する請求項１に記載の巻線装置。
上記測定部は上記ワイヤが通過する可動プーリの位置を検出することによって張力を測定する請求項１に記載の巻線装置。
上記測定部は上記巻線部を構成するモータの動作時のトルクを検出することによって張力を測定する請求項１に記載の巻線装置。
上記測定部は上記ワイヤを巻線するときの上記磁極ティースにかかる力を測定することにより、張力を測定する請求項１に記載の巻線装置。
上記測定部は上記ワイヤが通過するプーリに接続されたモータの逆起電力を検出することにより、張力を測定する請求項１に記載の巻線装置。
測定された張力をフーリエ変換することにより求められた振幅比と位相差に基づき上記磁極ティースと上記巻線部との位置のずれを検出する検出部と、
上記検出部で検出された結果に基づいて上記巻線部の位置を補正する補正部を備えた請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の巻線装置。
巻線部がワイヤを磁極ティースに巻線し、
測定部が上記ワイヤを巻線するときに上記ワイヤにかかる張力を測定し、
判定部が上記測定部で測定された張力をフーリエ変換して得られる上記巻線部が単位時間あたりに巻線する回数と同じ値の周波数の振幅のデータと、所定の張力をフーリエ変換して得られる上記巻線部が単位時間あたりに巻線する回数と同じ値の周波数の振幅のデータとを比較した結果に基づいて巻線状態の良否を判定する巻線検査方法。