JP7190914B2 - テンション装置 - Google Patents

Description

本願は、テンション装置に関するものである。

従来、回転電機の固定子の製造における巻線工程では、巻線コイル（以下、コイルと略して示す）が各層で等間隔に整列して巻かれる必要がある。そのためには、マグネットワイヤ（以下、ワイヤと略して示す）には一定の張力を付与し、ワイヤが弛んだり（張力不足）または断線（張力過多）したりすることを防止する必要がある。しかし、回転電機の固定子のように巻線するボビン形状が長方形断面である場合、ワイヤの繰り出す速度変動により、ワイヤの張力の変動が発生する。よって、ワイヤの張力を一定に保ち、弛みおよび断線を防ぐことが難しい。

さらに近年、固定子の大型化および大容量化に伴い、使用するワイヤ径の範囲拡大に加えて、ワイヤを巻線する巻線速度の高速化に伴い、張力の変動のさらなる増加が大きな課題となっている。これを解決するために、従来のテンション装置は、テンションバーに複数のバネを並列ないしは直列に配置し、これらバネの作用をエアシリンダ等で切り替えることで、ワイヤの張力を吸収する範囲を広げ、ワイヤの弛みおよび断線を予防している（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。

特許第２９９７４５６号（段落番号００２１～００４７、図４～７） 特許第４４２２８２６号（段落番号００２１～００４１、図１～図２）

従来のテンション装置の問題点について説明する。
これに際し、まず背景技術である、回転電機を構成する固定子に巻線を施す方法について説明する。巻線を施す方法には、大きく分けて分布巻線方式と集中巻線方式とがある。分布巻線方式とは、予めコイルを形成しておき、固定子のスロットと呼ばれる溝に当該コイルを挿入する方式である。集中巻線方式とは、個々のコア片に直接コイルを巻線する方式である。

分布巻線方式に対し集中巻線方式は、同一条件の場合であれば、コイルの使用長が大幅に短縮できる。また、ワイヤ径の大きなワイヤを高密度に巻線することができるため、巻線抵抗を低減できる。よって、集中巻線方式の回転電機は、分布巻線方式の回転電機と比較してモータ効率が高い。このためエアコンおよび冷蔵庫用のコンプレッサのモータおよび回転数を変化できるインバータモータ等、種々の回転電機は集中巻線方式が用いられることが多い。

特に、容量が数十ワット～千ワットのモータは集中巻線方式が主流である。そして、この集中巻線方式では生産性向上のため、ワイヤをコア片に巻線する回転速度が千ｒｐｍ以上の高速で行われる。当該巻線工程においては、コイルが各層で等間隔に整列して高速に巻かれる必要があり、そのためには一定の張力をワイヤに付与し、ワイヤが弛んだり（張力不足）または断線（張力過多）したりすることを防止する必要がある。

しかし、固定子の個々のコア片は、巻線を施す部位が四角断面であり、巻線における軸から見たコイル形状も長方形の、いわゆる異形ボビンである。よって当該異形ボビンにワイヤを巻線する際に、ノズルが周回する速度が一定であってもワイヤの繰り出す速度が周回するターンの周内で変動し、結果、張力の変動が起こる。

故に、回転電機を構成する固定子にコイルを施すためのテンション装置がコア片に巻線するワイヤの張力を保ち、ワイヤの弛みおよび断線を防ぐためには、個々のワイヤ径に応じて巻線する巻線速度に依存しない張力に対応する必要がある。具体的にいえば、安全張力と呼ばれる使用範囲内の１値を狙いとする張力に対して、巻線速度およびコア片の形状に影響を受けて変動する張力に対応する必要がある。

さらに、安定した生産を行うためには、使用するワイヤ自身が持つ強度のバラつき等、ワイヤの品質、および、ドラムからワイヤを消費し終えた時など、上記巻線条件以外の要素も含めて巻線する最中に起こる、ワイヤの弛みおよび断線を検知するため、および、テンション装置は巻線中にテンションバーの角度を監視するためにも、テンション装置が対応する張力範囲を超えてはならない。

一般に、狙いとするワイヤの張力を与える動力は、電気式であればサーボモータまたはパウダーブレーキを用いる。また、ワイヤの張力の変動を吸収する機構においては、旋回するテンションバー以外に１方向に摺動する案内を備えるローラでも可能である。しかしながら、本願の背景となる回転電機の巻線においては、変動する張力の大きさ以外に、応答性が要求されるため、例えば同様の用途で採用される低摩擦シリンダでは対応が難しい。このため、固有振動数および慣性力の点からバネを使用することが多い。

その半面、バネは対応する張力の調整範囲が限定されるため、範囲に応じて複数のバネを使い分けるか、組み合わせて使用する必要がある。しかしながら、複数のバネを単純に直列ないしは並列に配置しても、対応し得る張力の範囲を超えることがある。

以上に示した背景を踏まえて、上記特許文献１では、張力を受けて旋回するテンションバーに複数のバネを直列ないしは並列して接続し、これらバネの作用を切り替えて複数の組み合わせとすることで、対応する張力範囲が拡大する方法が示されている。しかし、バネの作用の切り替えはチャックシリンダ等を用い、バネの端部を把持する方法である。よって、渡り工程など巻線工程が比較的長い時間工程でもよい場合には適用可能であるが、巻線工程の回転速度が千ｒｐｍという極短時間工程では、バネの作用を切り替えることが困難であるという問題点があった。さらに、テンションバーがある角度以上の時のみ作用する上ではバネの伸びしろ、すなわち初期張力を調整することが困難であるという問題点があった。

この課題に対し、上記特許文献２では、テンションバーとバネとの間にリンクを用いる方法が示されている。解釈次第では、長穴の長さが異なるリンクを用いれば、テンションバーが所定の角度を超えた際にのみ追加で作用することが可能である。しかし、バネを作用させないがために、リンクに設けた長穴をバネに支持された部品が巻線中に断続的に接触し、騒音および部品の故障、また、衝撃によりテンションバーの振動に伴い機能が低下するという問題点があった。

また、上記課題においては、巻芯としてのコア片に線材としてのワイヤを巻線する例を示したが、他の巻芯であって、他の線材であっても同様の構成の場合には同様の問題点を生じる。

本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、巻線機を用いて巻芯に線材を巻線する際に、線材の張力を保ちながら線材の弛みおよび断線を防止するテンション装置を提供することを目的とする。

本願に開示されるテンション装置は、
巻芯に線材を巻線する巻線機に備える前記線材の張力を調整するテンション装置において、
基点を中心に旋回し前記線材を前記巻芯に送出するテンションバーと、
当該テンションバーの前記基点と直交した方向を軸として当該テンションバーに連結する張力伝達シャフトと、
前記張力伝達シャフトに一端側がそれぞれ連結する少なくとも２つ以上のリンクアームと、
各前記リンクアームの他端側に一端側がそれぞれ連結するバネと、
各前記バネの引っ張り作用が開始する前記テンションバーの前記基点を中心とする回転角度が互いに異なるように、各前記バネの他端側に一端側がそれぞれ連結するバネリンクと、
各前記バネリンクを係止する係止部とを備え、
前記バネの引っ張り作用が開始する前記テンションバーの前記基点を中心とする回転角度に前記テンションバーが至ると、前記バネと前記バネリンクとが、前記バネの他端側と前記バネリンクの一端側との連結部において折れ曲がった形状から直線状になるものである。

本願に開示されるテンション装置によれば、巻芯に線材を巻線する際に、線材の張力を保ちながら線材の弛みおよび断線を防止できる。

実施の形態１による巻線を行う回転電機の固定子の構成を示す斜視図である。 図１に示した固定子の平面図である。 図１に示した固定子のコア片の構成を示す斜視図である。 図３に示したコア片のコイルを設置する前の構成を示す斜視図である。 図４に示したコア片の構成を示す分解斜視図である。 図１に示したコア片が連結されたコア部の構成を示す上面図である。 図６に示したＷ－Ｗ線の断面を示す断面図である。 図４に示したコア片が連結されたコア部を直線状に配置した状態を示す斜視図である。 図８に示したコア部のコア片に巻線を行う際の状態を示した斜視図である。 実施の形態１におけるテンション装置を備えたフライヤ式の巻線機の構成を示す図である。 実施の形態１におけるテンション装置を備えたノズル式の巻線機の構成を示す図である。 図４に示したコア片におけるワイヤの張力の変動を示す図である。 ワイヤ径に対する張力の変動の関係を示す図である。 ノズル駆動速度と張力との関係を示す図である。 コイルの整列性が良品のコア片の構成を示す上面図である。 図１５に示したコア片の構成を示す側面図である。 コイルの整列性が不良品のコア片の構成を示す上面図である。 図１６に示したコア片の側面図である。 実施の形態１におけるテンション装置の構成を示す正面図である。 図１９に示したテンション装置の構成を示す背面図である。 図２０に示したテンション装置の背面側の構成を示す斜視図である。 図２１に示したテンション装置の主要部の構成を示す斜視図である。 実施の形態２におけるテンション装置の主要部の構成を示す斜視図である。

本実施の形態では、固定子１０における各方向を、回転電機の回転軸の軸方向Ｚ、周方向Ｘ、径方向Ｙとしてそれぞれ示す。よって、他の部分においても、これらの方向を基準として各方向を示して説明する。

実施の形態１．
以下、本願実施の形態１について説明する。図１から図９を用いて、固定子１０および巻線の対象の巻芯となるコア片２０の構成について説明する。図１は実施の形態１による巻線を行う回転電機の固定子の構成を示す斜視図である。図２は図１に示した固定子の平面図である。図３は図１に示した固定子のコア片の構成を示す斜視図である。図４は図３に示したコア片のコイルを設置する前の構成を示す斜視図である。

図５は図４に示したコア片の構成を示す分解斜視図である。図６は図１に示したコア片が連結されたコア部の構成を示す上面図である。図７は図６に示したＷ－Ｗ線の断面を示す断面図である。図８は図４に示したコア片が連結されたコア部を直線状に配置した状態を示す斜視図である。図９は図８に示したコア部のコア片に巻線を行う際の状態を示した斜視図である。

まず、図１および図２に示すように、固定子１０は、コイル１、コア部２、および、絶縁部３を備える。コア部２は、コイル１が巻線された９個のコア片２０が環状に連結されて構成される。尚、このコア片２０の個数は、この例に限られることは無く、回転電機の特性上必要となる任意の個数のコア片２０にて固定子１０を構成される。

図３、図４および図５に示すように、コア部２のコア片２０は、磁性板材である電磁鋼板４を軸方向Ｚに複数枚積層して形成される積層型コアである。絶縁部３は、第一絶縁部３０１および第二絶縁部３０２にて形成される。図５に示すように、積層された電磁鋼板４に対して、第一絶縁部３０１および第二絶縁部３０２が軸方向Ｚの上下二方向からそれぞれ挿入する。そして、図４に示すように巻線を施す前のコア片２０が形成される。

そして、図３に示すようにコア片２０にコイル１が設置される。これにより、第一絶縁部３０１および第二絶縁部３０２から構成される絶縁部３は、コア片２０とコイル１とを電気的に絶縁する。尚、絶縁部３は、コイル１の端末線を結線するための形状およびコア片２０に巻線するために端末線を係止するための形状などは図示を省略している。

また、コア片２０は図３に示したように、単独にて形成される場合に限られるものではない。例えば、図６および図７に示すように、コア片２０同士を、連結部５を介して連結したコア部２を用いることも可能である。この場合、コア片２０は、周方向Ｘに伸びるヨーク部７と、ヨーク部７から径方向Ｙの内側に突出するティース部６とを備え、巻線は絶縁部３を介してティース部６に施される。

そして、ヨーク部７は、ティース部６の径方向Ｙの外側に形成される。ここでは、ティース部６の径方向Ｙの内側を反ヨーク部８として、ヨーク部７と区別して定義する。ヨーク部７の周方向Ｘの両端には連結部５がそれぞれ設けられる。連結部５は、図７に示すように、軸方向Ｚにおいて、凸部５１と凹部５２とにて構成される。凸部５１および凹部５２にて形成される連結部５は、図６に示すように、コア片２０のヨーク部７の周方向Ｘの端部にそれぞれ形成される。そして、隣接するコア片２０のヨーク部７の周方向Ｘの端部において、図７に示すように、積層される電磁鋼板４同士を互い違いに重ね合わせる。

隣接するコア片２０は、この重ね合わせ部分の、凸部５１および凹部５２をカシメ止めする。これにより、隣接するコア片２０を屈曲可能に連結する連結部５を構成する。尚、連結部５はこの構成に限られることは無く、隣接するコア片２０同士を屈曲可能に連結する構成であれば他の構成でもよい。

図８に示すように、図４に示した巻線を施す前のコア片２０が連結されたコア部２を直線状に配置した状態で、コア片２０同士の隙間にノズルを挿入し巻線する方法がある。また、他の方法としては、図９に示すように巻線を施すコア片２０に隣接するコア片２０を屈曲させて行うこともできる。図１における円環状のコア部２を形成するためには、図８または図９における連結されたコア片２０の両端に位置する２個のコア片２０間のみを溶接すればよい。

次に、図１０および図１１を用いて、巻線機１４の構成について説明する。図１０は実施の形態１におけるテンション装置を備えたフライヤ式の巻線機の構成を示す図である。図１１は実施の形態１におけるテンション装置を備えたノズル式の巻線機の構成を示す図である。

巻線機１４は、コイル１を形成するためのワイヤ９を貯線するドラム１１と、テンション装置１２と、制御部４０と、図１０に示すフライヤ１３または図１１に示すノズル駆動部１５を備える。テンション装置１２からフライヤ１３またはノズル駆動部１５にワイヤ９が送出される方向が後述する送出方向２８と同一である。また、図示はしないが巻線機１４は必要に応じて巻線を検査する検査部等、他の機能部分が存在する。図１０および図１１において、巻線機１４の巻線を施す位置に巻線を施す前のコア片２０が設置し固定された状態を示す。制御部４０は、ドラム１１、テンション装置１２および図１０のフライヤ１３または図１１のノズル駆動部１５を制御する。尚、これらの箇所に対する配線の図示は省略する。

図１０のフライヤ１３は、巻線を施す前のコア片２０を中心に矢印ＲＡの方向に旋回する。また、図１１のノズル駆動部１５は、上下左右に直行する２軸を備えワイヤ９を巻線するコア片２０の形状に沿って矢印ＲＢの方向に旋回する。そして、コア片２０に絶縁部３を介してティース部６に巻線しコイル１を形成する。コイル１は高密度で巻線して形成される。よって、フライヤ１３またはノズル駆動部１５は、矢印ＲＡまたは矢印ＲＢの方向に１回転する毎に、ヨーク部７および反ヨーク部８である矢印Ｑの方向に、ワイヤ９の径分に相当する距離分を、断続的もしくは連続に移動しながら巻線する。

次に、図１２から図１８を用いて、本願で解決しようとする課題および巻線の整列性に及ぼす影響について説明する。図１２は本願が解決する課題である、コア片にワイヤを巻線する際の張力の変動を説明するための図である。図１３は本願が解決する課題である、ワイヤ径と張力との関係を説明する図である。図１４は本願が解決する課題である、ノズル駆動速度と張力の関係を説明するための説明図である。図１５はコイルの整列性の良品のコア片の構成を示す図である。図１６は図１５に示した良品のコア片の構成を示す斜視図である。図１７はコイルの整列性の不良品のコア片の構成を示す図である。図１８は図１６に示した不良品のコア片の構成を示す斜視図である。

図１２は図１１の巻線機１４にて巻線を施す前のコア片２０にワイヤ９を巻線しコイル１を形成するための模式図である。具体的には、図１１のノズル駆動部１５からコア片２０を見た状態を示す図である。ここでは巻線を施す前のコア片２０の形状は、周方向Ｘの幅が９ｍｍ、電磁鋼板４の軸方向（積層方向）Ｚの高さが１４４ｍｍの長方形断面の例を示す。ノズル駆動部１５はノズルの軌道１６に沿って巻線を施す前のコア片２０を周回する。回転方向は不問であるが、ここではノズルの軌道１６上の点Ｅを起点とし、時計回りに順次、点Ｆ、点Ｇの方向へノズルが周回し、再び点Ｅに戻り１周する。尚、軌道１６の大きさは図１２においてそれぞれの数値をｍｍにてそれぞれ示している。但し、ｒ９は、半径９ｍｍの角丸を示す。

この動作を巻線数分周回し、コイル１を成形する。ノズルの軌道１６は、周方向Ｘに１８ｍｍ、軸方向Ｚに１５５ｍｍのいわゆる楕円軌道である。尚、ストロークについては、ワイヤ径およびターン数を考慮した実態の一例であり、これに限られるものではない。図１２に示すようにノズル駆動部１５のノズルがコア片２０の周囲を周回しワイヤ９を巻線するにあたり、ワイヤ９がコア片２０に巻掛かる点が順次移動することが判る。仮に、周回する速度が一定であっても、ノズル駆動部１５の軌跡から巻掛かる位置までの長さが点Ｅ、点Ｆ、点Ｇと変動するため、ワイヤ９の繰り出す速度が変化することが判る。

このように、ワイヤ９の繰り出される巻線速度から張力（トルク）Ｔの変動を以下に簡易的に試算した。
Ｔ＝ＴＡ＋（Ｉ／ｒ）・（ｄθ／ｄｔ） ・・・（式）
ここで、
ＴＡ：テンション装置のブレーキ動力が与える張力（一定値）
Ｉ：ブレーキ動力のイナーシャ
ｒ：ブレーキ動力に固定されるローラの半径
θ：ブレーキ動力の回転角度
ｔ：時間
とする。

ここでテンション装置１２の後述するブレーキ動力３２が与える張力ＴＡは、前述の個々のワイヤ径に応じて巻線する巻線速度に依存しない張力、具体的にいえば、安全張力と呼ばれる使用範囲内の１値（一定値）を狙いとする張力である。図１３に、図１２のコア片とノズル駆動部１５の軌道１６の関係と、上記式に実績に基づく適当なブレーキ動力のイナーシャＩおよびブレーキ動力に固定されるローラの半径ｒを代入して、ワイヤ径に対する張力の関係を示す。

図１３ではワイヤ径０．３ｍｍ～１．７ｍｍの範囲で、ノズル駆動部１５がノズル駆動速度が一定速（ノズル駆動速度１１２９ｍｍ／ｓ）の巻線速度で周回した際の張力を示す。図に示したように、巻線速度に依存しない張力１７１はワイヤ径で決まる。これに対し、巻線速度に依存する張力１７２はコア片２０の形状とノズル駆動部１５の軌道１６および巻線速度が一定であればワイヤ径によらず一定の値となる。

一方で、図１３の条件の内、ワイヤ径を０．３ｍｍとし、図１２のノズル駆動部１５の軌道１６をノズル駆動速度（巻線速度）を変化させると、図１４に示すように巻線する速度に依存する張力１７２が変化することが判る。このように、実際の張力がテンション装置の仕様範囲を超えると、張力の過剰によるワイヤの断線またはコイルの整列性に影響する。

図１５および図１６に示すように、本来、コイル１の整列性、すなわちコイル１の隣り合うターン同士の密着度合いが良好で、コイル１のターン同士が隙間無く密着していれば本来実現すべき回転電機の機能および性能を得ることができる。これに対し、図１７および図１８に示すように、張力の過剰によって整列性が阻害されコイルのターン同士が密着しておらずまたは重なり合い、ターン同士に隙間または重なり合う箇所が多く発生した一例を示す。コイルの整列性の不良の例は多岐に亘るが、このような整列性が劣る、いわゆる巻乱れと呼ばれコイルの膨らみは、図１のように環状に配列する際に、隣り合うコイル同士で干渉し、コイルが押し潰される要因となる。

その結果、コイルを構成するワイヤの絶縁被覆が損傷してショートとの相関が高い不良となることが知られている。図１２から図１４は実態に基づいた一例であり数値そのものは重要ではないが、この傾向が示すように、テンション装置が対応すべき張力は巻線する速度が大きい程に速度に依存する張力１７２が占める割合が増加することから、特に生産性を高めるために巻線の高速化に伴い巻線する速度によっては従来の技術では対応が難しくなることが本願で克服すべき課題といえる。

次に図１９から図２２を用いて、本願の実施の形態１のテンション装置１２について説明する。図１９は実施の形態１におけるテンション装置１２の構成を示す正面図である。図１９では、ワイヤ９の経路と、これに係る主要な構成を示している。図２０は図１９に示したテンション装置１２の背面図である。図２１は図２０に示したテンション装置１２の背面側の斜視図である。図２２は図２１に示したテンション装置１２の主要部を示すものであり、テンション装置１２の背面側から見た場合の構成を示す斜視図である。

図１９に示すように、ベース１９の正面側には、支持部２３、第一ストッパ２４１、第二ストッパ２４２、ワイヤガイド２７、動力ローラ２５、第一中継ローラ２６１、および、第二中継ローラ２６２が設置される。また、図２０に示すように、ベース１９の背面側には、ブレーキ動力３２および後述する図２２において示す他の主要部分が設置される。

テンションバー２２の一端側は支持部２３にてベース１９に支持される。テンションバー２２は当該支持部２３を回転の基点として旋回する。テンションバー２２の他端側にはワイヤ９をガイドするローラ２１が形成される。ローラ２１は、ワイヤ９を送出方向２８に送出する。ここで、テンションバー２２が旋回する旋回方向を、ワイヤ９の弛み側を旋回方向ＨＡとし、ワイヤ９の断線側を旋回方向ＨＢとする。

第一ストッパ２４１および第二ストッパ２４２は、テンションバー２２の回転角度θを規制するものである。第一ストッパ２４１は、ワイヤ９の張力の弛み側のテンションバー２２の旋回方向ＨＡの第一角度θ１を規制する。第二ストッパ２４２は、ワイヤ９の張力の断線側のテンションバー２２の旋回方向ＨＢの第二角度θ２を規制する。ブレーキ動力３２は、ワイヤ９の張力を発生するためのものである。ブレーキ動力３２の動力は、動力ローラ２５に伝達される。上述したように、ブレーキ動力３２がワイヤ９に与える張力ＴＡは、安全張力と呼ばれる使用範囲内の１値（一定値）である。

そして、図１０に示したドラム１１からテンション装置１２へ供給されるワイヤ９は、図１９に示すワイヤガイド２７を経て、第一中継ローラ２６１を通る。次に、ブレーキ動力３２に固定される動力ローラ２５とワイヤ９とが十分な摩擦抵抗を得るために、ワイヤ９は動力ローラ２５に幾周か巻回されるか、第一中継ローラ２６１と動力ローラ２５とを交互に巻掛けられる。次に、第二中継ローラ２６２およびテンションバー２２のローラ２１を経て、ワイヤ９は送出方向２８へ向かって送出される。

図２２において、テンション装置１２の主要部分の構成について説明する。図２２は図に示す各構成の関係を明確とするための、ベース１９などの部分を省略して示している。尚、ベース１９の正面側に存在する部分としては、テンションバー２２、ローラ２１および支持部２３のみを示している。張力伝達シャフト３９は支持部２３の基点と直交した方向の軸３９０上に設置される。よって、張力伝達シャフト３９はテンションバー２２に連結され、テンションバー２２の基点を中心とする旋回に応じて、張力伝達シャフト３９は軸３９０を中心に、旋回方向ＨＡおよび旋回方向ＨＢと連動して回転する。

第一リンクアーム３８１および第二リンクアーム３８２は、一端側が張力伝達シャフト３９に設置され、他端側が第一バネ３７１および第二バネ３７２の一端側にそれぞれ連結される。よって、第一リンクアーム３８１および第二リンクアーム３８２は第一バネ３７１および第二バネ３７２の引っ張り作用を張力伝達シャフト３９に伝達する。そして、張力伝達シャフト３９は第一バネ３７１および第二バネ３７２の引っ張り作用をテンションバー２２に伝達する。

図２２では、第一バネ３７１の引っ張り作用が開始された後の状態を示し、第二バネ３７２の引っ張り作用は開始される前の状態を示している。尚、第一バネ３７１の引っ張り作用が開始される前の長さは、図２２に示す第二バネ３７２と同様の長さを有している。

第一バネ３７１および第二バネ３７２は、他端側が第一バネリンク３６１および第二バネリンク３６２の一端側にそれぞれ連結される。そして、第一バネリンク３６１は他端側が直動部３０に係止部としてのナックルジョイント３５および連結部３３を用いて係止される。第二バネリンク３６２は他端側が直動部３０にナックルジョイント３５、連結ポスト３４、および連結部３３を用いて係止される。尚、直動部３０とは、直動レールなどにて構成され、第一バネリンク３６１および第二バネリンク３６２を直動レールの方向に移動でき、第一バネ３７１および第二バネ３７２の引っ張り作用を調整および入り切りできるものである。

図２２によれば、本願の課題として前述したように、ワイヤ径に依存して巻線速度に依存しない張力と、巻線速度に依存し巻線中に変動する張力との差が大きく、これら張力の総和に対して単一のバネでは対応が難しい場合であっても解決できる。図２２に示すように少なくとも２つ以上の複数の第一バネ３７１および第二バネ３７２を並列に並べ、第一リンクアーム３８１および第二リンクアーム３８２、からテンションバー２２へ接続し、第一バネ３７１および第二バネ３７２の引っ張り作用が開始するテンションバー２２の回転角度θが互いに異なる（ずれる）ように、各第一バネ３７１および第二バネ３７２が設置される。

具体的に、図１９および図２２を参照し、第一バネ３７１および第二バネ３７２の２つのバネを用いた場合を例に説明する。図１９に示すように、第一バネ３７１の引っ張り作用が開始する、テンションバー２２の回転角度θは第三角度θ３である。第二バネ３７２の引っ張り作用が開始する、テンションバー２２の回転角度θは第四角度θ４である。よって、テンションバー２２が第三角度θ３より旋回方向ＨＢに旋回すると、第一バネ３７１の引っ張り作用が開始する。また、テンションバー２２が第四角度θ４より旋回方向ＨＢに旋回すると、第二バネ３７２の引っ張り作用が開始する。

そして、図１９に示したようなテンションバー２２の状態の場合には、すでに、第一バネ３７１の引っ張り作用が開始されている。そして、図２２に示したように第一バネ３７１は延びた状態となり、第一リンクアーム３８１を介して、張力伝達シャフト３９を軸３９０中心に、旋回方向ＨＡに回転させる力が付与される。そして、張力伝達シャフト３９を介して、テンションバー２２には旋回方向ＨＡに第一バネ３７１の引っ張り作用の力が付与される。ここでは、第一バネ３７１はテンションバー２２が第一ストッパ２４１と当接している時も引っ張り作用するよう初期張力が与えられたものである。そして、当該第一バネ３７１により、図１４に示した巻線速度が遅く張力の変動が少ない条件に対応できる。

一方で第二バネ３７２は、テンションバー２２にブレーキ動力３２の張力がワイヤ９を介して作用し、図１９に示すテンションバー２２が、旋回方向ＨＢの第二ストッパ２４２に向かって旋回する途中の第四角度θ４に至ると、引っ張り作用を開始する。よって、図２１および図２２の状態では、第二バネ３７２は引っ張り作用が開始されていない。

そして、テンションバー２２が旋回方向ＨＢに旋回して第四角度θ４に達すると、第二バネ３７２と第二バネリンク３６２とが直線状になり、第二バネ３７２の引っ張り作用が開始する。そして、第二バネ３７２は延びた状態となり、第二リンクアーム３８２を介して、張力伝達シャフト３９を軸３９０中心に、旋回方向ＨＡに回転させる力が付与される。そして、張力伝達シャフト３９を介して、テンションバー２２には旋回方向ＨＡに第二バネ３７２の引っ張り作用の力が付与される。そして、当該第二バネ３７２により、図１４に示した巻線速度が速く張力の変動が大きい条件に対応できる。

以上のことからも理解できるように、例えば従来技術として説明した、特許文献１の構成では、張力の総和に合わせてバネを選定し直列または並列に配置すると、巻線速度が遅く張力が小さい範囲ではテンションバーが、第一ストッパと当接したまま巻線されるため、テンションバーの旋回角度で断線を検知することができない。また、この問題は非常に高速で巻線される時ほど顕著であり、特許文献１の構成にて対応する場合、並列に配置されたバネの一端を把持し直し作用させるための時間をミリ秒という短い時間にて対応する必要があり、実質的に困難である。

また、特許文献２の構成では、並列するバネの個数に応じて作用の切り替えに用いるシリンダ等の直動部を用意する必要があり、機構の大型化および費用の増大が課題となる。さらに、バネが作用する際に上記作用の切り替えで用いる長穴形状のリンクに備えるピン等、部材同士が断続的に接触を繰り返すため、接触する部品の摩耗および振動によるテンションバーの誤作動等が発生する。

上記のように構成された実施の形態１のテンション装置によれば、
巻芯に線材を巻線する巻線機に備える前記線材の張力を調整するテンション装置において、
基点を中心に旋回し前記線材を前記巻芯に送出するテンションバーと、
当該テンションバーの前記基点と直交した方向を軸として当該テンションバーに連結する張力伝達シャフトと、
前記張力伝達シャフトに一端側がそれぞれ連結する少なくとも２つ以上のリンクアームと、
各前記リンクアームの他端側とそれぞれ連結するバネと、
各前記バネの引っ張り作用が開始する前記テンションバーの前記基点を中心とする回転角度が互いに異なるように、各前記バネの他端側に一端側がそれぞれ連結するバネリンクと、
各前記バネリンクを係止する係止部とを備えたので、
線材の径に依存して巻線速度に依存しない張力と、巻線速度に依存し巻線中に変動する張力の差が大きい条件でも、これら張力の総和に対応できる。よって、線材の張力を保ちながら線材の弛みおよび断線を防止でき、巻線不良を抑制できる。これらにより、生産性を向上できることから、省エネルギーとなり、歩留まりが向上する。

また、前記テンションバーの前記基点を中心とする回転角度において、前記線材の弛み側の第一角度を制限する第一ストッパ、および、前記線材の断線側の第二角度を制限する第二ストッパを備え、
各前記バネの引っ張り作用が開始する前記テンションバーの回転角度は、前記第一角度と前記第二角度との間に設定されるので、
線材の弛みおよび断線を確実に防止できる。

また、前記巻芯は、回転電機のコア片であり、前記線材は、前記コア片に巻線されるコイルを形成するマグネットワイヤであるので、回転電機のコア片にマグネットワイヤを精度よく巻線することができる。

尚、上記実施の形態１においては、巻芯を回転電機のコア片、線材をコア片に巻線されるコイルを形成するマグネットワイヤの例を示したが、これに限られることは無く、他の巻芯および線材であっても、同様の構成を有する場合には、同様に行うことができ、同様の効果を奏することができる。

また、テンション装置１２は、図の構成に限るものではなく、バネの個数およびバネ定数、初期長さ等の制約は無く、他の構成でも形成することは可能である。

実施の形態２．
実施の形態２では、実施の形態１における少なくとも２つ以上の複数のバネを並列に並べ、リンクアームおよびテンションバーへ直接接続し、バネが作用し始めるテンションバーの角度が互いにずれるようバネが設置する構成を示したが、本実施の形態２においては異なる場合について説明する。

図２３は実施の形態２におけるテンション装置の主要部の構成を示す斜視図である。図において、上記実施の形態１と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。
第二バネリンク３６２は、調整部３６３によりアーム長さを調整できる。
具体的には、第二バネリンク３６２は、二分割にて構成され、ネジ等で固定してアーム長さが調整部３６３により調整可能に構成される。

上記のように構成された実施の形態２のテンション装置によれば、上記実施の形態１と同様の効果を奏するのはもちろんのこと、
バネリンクは、バネリンクが連結されているバネの引っ張り作用が開始する前記テンションバーの前記回転角度を変更するための当該バネリンクの長さを調整する調整部を備えるので、
調整部にてバネリンクの長さを調整することによりバネのアーム長さを調整でき、バネの引っ張り作用が開始するテンションバーの回転角度を調整できる。よって、例えば、現在の条件よりもワイヤ径が太く、巻線速度が速い条件に変更される場合には、現在の引っ張り作用が開始する角度よりも小さな引っ張り作用が開始する角度に設定して対応できる。よって、上記実施の形態１と比較すると、より精度よくワイヤの張力を保ちながらワイヤの弛みおよび断線を防止でき、巻線不良をさらに抑制できる。これらにより、生産性を向上でき、省エネルギーとなり、歩留まりがさらに向上する。

本開示は、様々な例示的な実施の形態および実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、および機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらに、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。

１ コイル、２ コア部、３ 絶縁部、３０１ 第一絶縁部、３０２ 第二絶縁部、
４ 電磁鋼板、５ 連結部、５１ 凸部、５２ 凹部、６ ティース部、７ ヨーク部、８ 反ヨーク部、９ ワイヤ、１０ 固定子、１１ ドラム、１２ テンション装置、
１３ フライヤ、１４ 巻線機、１５ ノズル駆動部、１６ 軌道、
１７１ 巻線速度に依存しない張力、１７２ 巻線速度に依存する張力、１９ ベース、２０ コア片、２１ ローラ、２２ テンションバー、２３ 支持部、
２４１ 第一ストッパ、２４２ 第二ストッパ、２５ 動力ローラ、
２６１ 第一中継ローラ、２６２ 第二中継ローラ、２７ ワイヤガイド、
２８ 送出方向（コア片側）、３０ 直動部、３０１ 第一絶縁部、
３０２ 第二絶縁部、３２ ブレーキ動力、３３ 連結部、３４ 連結ポスト、
３５ ナックルジョイント、３６１ 第一バネリンク、３６２ 第二バネリンク、
３６３ 調整部、３７１ 第一バネ、３７２ 第二バネ、３８１ 第一リンクアーム、
３８２ 第二リンクアーム、３９ 張力伝達シャフト、３９０ 軸、４０ 制御部、
ＨＡ 旋回方向、ＨＢ 旋回方向、Ｘ 周方向、Ｙ 径方向、Ｚ 軸方向、
θ 回転角度、θ１ 第一角度、θ２ 第二角度、θ３ 第三角度、θ４ 第四角度。

Claims (5)

1. 巻芯に線材を巻線する巻線機に備える前記線材の張力を調整するテンション装置において、
   基点を中心に旋回し前記線材を前記巻芯に送出するテンションバーと、
   当該テンションバーの前記基点と直交した方向を軸として当該テンションバーに連結する張力伝達シャフトと、
   前記張力伝達シャフトに一端側がそれぞれ連結する少なくとも２つ以上のリンクアームと、
   各前記リンクアームの他端側に一端側がそれぞれ連結するバネと、
   各前記バネの引っ張り作用が開始する前記テンションバーの前記基点を中心とする回転角度が互いに異なるように、各前記バネの他端側に一端側がそれぞれ連結するバネリンクと、
   各前記バネリンクを係止する係止部とを備え、
   前記バネの引っ張り作用が開始する前記テンションバーの前記基点を中心とする回転角度に前記テンションバーが至ると、前記バネと前記バネリンクとが、前記バネの他端側と前記バネリンクの一端側との連結部において折れ曲がった形状から直線状になるテンション装置。
2. 各前記バネの一端側と各前記リンクアームの他端側との各連結部は、前記軸の方向から見て重なっている請求項１に記載のテンション装置。
3. 前記バネリンクは、当該バネリンクが連結されている前記バネの引っ張り作用が開始する前記テンションバーの前記回転角度を変更するための当該バネリンクの長さを調整する調整部を備える請求項１または請求項２に記載のテンション装置。
4. 前記テンションバーの前記基点を中心とする回転角度において、前記線材の弛み側の第一角度を制限する第一ストッパ、および、前記線材の断線側の第二角度を制限する第二ストッパを備え、
   各前記バネの引っ張り作用が開始する前記テンションバーの回転角度は、前記第一角度と前記第二角度との間に設定される請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のテンション装置。
5. 前記巻芯は、回転電機のコア片であり、前記線材は、前記コア片に巻線されるコイルを形成するマグネットワイヤである請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のテンション装置。

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