JP7269366B2 - ステータコイルの巻線装置 - Google Patents

Description

本発明は、ステータコイルの巻線装置に係り、さらに詳しくは、ＢＬＤＣ（Ｂｒｕｓｈｌｅｓｓ ＤＣ）モータのステータにコイルを巻線する装置に関する。

通常のＤＣモータは、整流子（ｃｏｍｍｕｔａｔｏｒ）とブラシの機械的な接触による振動及び騒音の発生、ブラシの摩耗による粉塵の発生、ブラシの限られた寿命等の問題にもかかわらず、経済性、速度制御の容易性、単純な構造による設計の容易性等の長所のため、広く用いられてきた。

近年、ＢＬＤＣモータに関する技術が発展するにつれて、制御装置の製作及びコアの製作による問題点が減少することにより、ＢＬＤＣモータの円滑な速度制御ができ、広い可変速の範囲にわたって優れた効率を有するＢＬＤＣモータの生産ができるようになった。

それにより、ＢＬＤＣモータが、冷蔵庫やエアコンのような空調機器の圧縮機用モータ、ドラム洗濯機の駆動モータ、携帯電話等の多くの分野において、ＤＣモータを代替することになった。

特に、携帯電話のような無線情報機器には、構造が単純であるとともに、長寿命、低騒音、高い信頼度を有するモータが要求されるので、現在、モータの内周側にローターを配置する（ｉｎｎｅｒ ｒｏｔｏｒ）形式のＢＬＤＣモータが携帯電話の自動折り畳み駆動、カメラ駆動等の自動機能において広く用いられている。

ところで、従来のＢＬＤＣモータは、環状のステータコアにコイルを巻線し難いという問題があり、コイル巻線用治具の製作が困難であり、複雑になるという問題があった。それにより、ＢＬＤＣモータ内における空間活用の効率性が低く、コイルの巻線量が十分ではなく、優れたモータの特性が得られないという問題があった。

本発明は、上記した従来の問題点を解決しようとしてなされたものであって、ＢＬＤＣモータに採用されるステータを構成するステータコアにコイルを容易に巻線できるようにするステータコイルの巻線装置を提供することに、その目的がある。

上記した目的を達成するために、本発明の好適な実施態様によるステータコイルの巻線装置は、多数のステータコアを含む直線状のステータをＸ軸方向及びＹ軸方向に移送させるステータ移送部と、前記移送されたステータに対するコイルの巻線をガイドする巻取ガイド部と、前記ステータにコイルを巻線する巻取部と、前記ステータに巻線されるコイルの張力を調節する張力調節部と、既設定された巻線シーケンスに基づき、前記ステータに三相Ｙ結線方式のコイル巻線が行われるように、前記ステータ移送部、前記巻取ガイド部、及び前記巻取部の動作を制御する制御部と、を含み、前記巻取ガイド部は、前記ステータの上部において、前記ステータとは離隔して、前記ステータ移送部に設置されるが、移動軸が下方向に向かうように設置されたガイド駆動部と、前記巻取部において、前記ステータのいずれかのステータコアに対するコイルの巻線時、コイルが他のステータコアに引っ掛からないようにガイドするガイド部材と、前記ガイド部材と連結され、前記ガイド部材の回転を担当するガイド部材回転軸と、前記移動軸の下部の終端に設置され、前記移動軸の昇降運動により昇降して、前記ガイド部材の開放状態維持及び閉鎖状態維持を担当するガイドロック部と、を含む。

前記ガイド駆動部は、空圧シリンダで構成されてもよい。

前記ガイド部材は、曲率半径を有してもよい。

前記ガイドロック部は、前記ガイド部材の開放状態では、開放状態を維持させ、前記ガイド部材の閉鎖状態では、閉鎖状態を維持させるストッパを含んでもよい。

前記ガイドロック部には、前記ストッパが移動する移動空間部が形成されてもよい。

前記移動空間部の中央部は、湾曲した形状で形成され、前記移動空間部の最上部及び最下部は、前記中央部の曲率半径とは異なる曲率半径で形成されてもよい。

前記ストッパは、前記移動空間部の最下部に位置するようになると、前記ガイド部材がそれ以上上がることを防止することができる。

前記ストッパは、前記移動空間部の最上部に位置するようになると、前記ガイド部材の開放を防止することができる。

一方、本発明の好適な他の実施態様によるステータコイルの巻線装置は、多数のステータコアを含む直線状のステータをＸ軸方向及びＹ軸方向に移送させるステータ移送部と、前記移送されたステータに対するコイルの巻線をガイドする巻取ガイド部と、前記ステータにコイルを巻線する巻取部と、前記ステータに巻線されるコイルの張力を調節する張力調節部と、既設定された巻線シーケンスに基づき、前記ステータに三相Ｙ結線方式のコイル巻線が行われるように、前記ステータ移送部、前記巻取ガイド部、及び前記巻取部の動作を制御する制御部と、を含み、前記巻取部は、前記ステータとは離隔して、Ｘ軸方向に設置された回転軸と、前記回転軸に固定設置されるが、終端部にコイルが繰り出されるノズルが形成された回転アームと、前記回転軸の内部において、Ｘ軸方向に移動する移動軸と、前記移動軸をＸ軸方向に移動させる移動スクリューと、前記回転軸を回転させる力を発生する第３モータと、前記移動軸を移動させる力を発生する第４モータと、前記回転軸に回転力を伝達する回転力伝達部と、前記移動軸に移動力を伝達する移動力伝達部と、前記ステータにコイルが巻線されるように誘導する巻線誘導部と、を含む。

前記回転軸及び前記移動軸の内部にコイルが流入し、前記流入したコイルは、前記回転軸に形成された孔から抜け出て、前記回転アームに流入してもよい。

前記回転アームには、コイルガイド溝が形成され、前記回転アームに流入したコイルは、コイルガイド溝を介してノズルの内部を貫通してもよい。

前記コイルガイド溝において、前記コイルが最初に流入する部位には、アイドラーが設置されてもよい。

前記ノズルの終端部には、アイドラーが設置されてもよい。

前記回転力伝達部は、前記第３モータのモータ軸に設置された第５プーリーと、前記回転軸に設置された第６プーリーと、前記第５プーリーと前記第６プーリーに巻かれたゴムベルトと、前記第６プーリーと離隔して前記回転軸に設置された第７プーリーと、前記第７プーリーと離隔して前記回転軸に設置された第８プーリーと、前記第７プーリーと前記第８プーリーとの間において、前記回転軸に固定して設置されたプーリー連結具と、前記プーリー連結具の両側端にそれぞれ設置された第９及び第１０プーリーと、前記第７プーリーと前記第９プーリーに巻かれたゴムベルトと、前記第８プーリーと前記第１０プーリーに巻かれたゴムベルトと、を含んでもよい。

前記移動力伝達部は、前記第４モータのモータ軸に設置されたプーリー及びゴムベルトにより連結されるが、前記移動スクリューの一端に設置された第１１プーリーと、前記移動スクリューに噛み合われた移動噛合具と、前記移動スクリューとは離隔して、Ｘ軸方向に固定設置された摺動ガイドと、前記移動軸の一側及び前記移動噛合具に固定され、前記摺動ガイドに摺動可能に連結され、前記摺動ガイドに沿ってＸ軸方向に移動する移動軸移動具と、を含む。

前記巻線誘導部は、前記回転軸の一側部の無回転の固定部に支持台を介して設置された摺動ガイドと、前記摺動ガイドに沿ってＸ軸方向に移動するが、一端が前記移動軸の終端部に連結された摺動部と、前記摺動部の他端に設置されるが、前記ノズルからのコイルを前記ステータに巻線させる誘導部と、を含んでもよい。

前記移動軸の終端部は、前記移動軸がＸ軸方向に動くことにより、前記回転軸の内部において、前記固定部を貫通してＸ軸方向に運動してもよい。

前記誘導部は、前記ステータと対向するが、前記ステータに近い側面の長さが前記ステータから遠い側面の長さよりも短く、上側面及び下側面は丸み付けされてもよい。

前記誘導部において、前記ステータに近い側面には、前記ステータコアが挿入される挿入溝が形成されてもよい。

本発明の実施形態によれば、多数（例えば、１２個程度）のステータコアが、直線状で配列されたステータを用いるので、ステータに直径１ｍｍ以上（例えば、１．１ｍｍ）のコイルを容易に巻線することができる。

所望の速度とトルクにより、コイルの巻き回数またはコイルの太さを容易に変更して巻き、モータの性能を容易に変更することができる。

ステータの種類により、ステータ固定部のみを変更すればよいので、様々なステータを巻き取ることができる。

本発明の実施形態によるステータコイルの巻線装置を示すブロック構成図である。 本発明の実施形態に採用されるステータを例示した図である。 本発明の実施形態によるステータコイルの巻線装置の全体的な構成を示す斜視図である。 本発明の実施形態によるステータコイルの巻線装置におけるステータ移送部の構成を説明するための図である。 本発明の実施形態によるステータコイルの巻線装置におけるステータ移送部の構成を説明するための図である。 ステータ移送部にステータを取り付けてＸ軸方向に移送させる様子を示す図である。 ステータ移送部にステータを取り付けてＸ軸方向に移送させる様子を示す図である。 ステータ移送部にステータを取り付けてＹ軸方向に移送させる様子を示す図である。 ステータ移送部にステータを取り付けてＹ軸方向に移送させる様子を示す図である。 ステータ移送部内におけるステータ固定部の構成及び動作を説明するための図である。 本発明の実施形態によるステータコイルの巻線装置における巻取ガイド部の構成及び動作を説明するための図である。 本発明の実施形態によるステータコイルの巻線装置における巻取ガイド部の構成及び動作を説明するための図である。 本発明の実施形態によるステータコイルの巻線装置における巻取ガイド部の構成及び動作を説明するための図である。 本発明の実施形態によるステータコイルの巻線装置における巻取部の構成及び動作を説明するための図である。 本発明の実施形態によるステータコイルの巻線装置における巻取部の構成及び動作を説明するための図である。 本発明の実施形態によるステータコイルの巻線装置における巻取部の構成及び動作を説明するための図である。 本発明の実施形態によるステータコイルの巻線装置における巻取部の構成及び動作を説明するための図である。 本発明の実施形態によるステータコイルの巻線装置における張力調節部の構成及び動作を説明するための図である。 本発明の実施形態によるステータコイルの巻線装置によるステータの結線図である。 本発明の実施形態によるステータコイルの巻線装置における巻線シーケンスを示す図である。 本発明の実施形態によるステータコイルの巻線装置に採用される巻線シーケンスの構成原理を説明するための図である。 本発明の実施形態による巻線シーケンスによる巻線が行われる場合、張力が維持されることを説明するための図である。

以下、添付された図面を参照して、本発明について詳しく説明する。

本発明は、様々な変更を加えてもよく、様々な実施形態を有してもよいので、特定の実施形態を図面に例示し、詳細な説明において詳細に説明する。これは、本発明を特定の実施形態に限定しようとするものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれる全ての変更、均等物乃至代替物を含むものと理解され得る。

本発明を説明するにあたって、第１、第２等の用語は、様々な構成要素を説明するために用いられるが、前記構成要素は、前記用語により限定されなくてもよい。前記用語は、一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的でのみ用いられる、例えば、本発明の権利範囲を逸脱しない範囲内で、第１構成要素は第２構成要素と命名されてもよく、同様に、第２構成要素も第１構成要素と命名されてもよい。

及び／またはという用語は、関連して記載された複数の項目の組み合わせまたは関連して記載された複数の項目のいずれかの項目を含んでもよい。

ある構成要素が他の構成要素に「連結されて」いるか「接続されて」いると言及された場合は、その他の構成要素に直接的に連結されているかまたは接続されていてもよく、中間に他の構成要素が存在してもよいと理解されるべきである。一方、ある構成要素が他の構成要素に「直接連結されて」いるか「直接接続されて」いると言及された場合は、中間に他の構成要素が存在しないと理解されるべきである。

本出願において用いられる用語は、単に特定の実施例を説明するために用いられたもので、本発明を限定しようとする意図ではない。単数の表現は、文脈上明らかに異なって意味しない限り、複数の表現を含んでもよい。

本出願において、「含む」または「有する」などの用語は、明細書上に記載された特徴、数字、ステップ、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものが存在することを指定するものであって、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、ステップ、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものなどの存在または付加可能性を予め排除しないと理解されるべきである。

特に定義されない限り、技術的または科学的な用語を問わず、ここで用いられる全ての用語は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者によって一般に理解されるものと同じ意味を有してもよい。一般に使われる辞書に定義されている用語は、関連技術の文脈上で有する意味と一致する意味を有すると解釈されなければならず、本出願において明らかに定義しない限り、理想的または過度に形式的な意味として解釈されてはならない。

併せて、以下の実施形態は、当業界における平均的な知識を有する者にさらに完全に説明するために提供されるものであって、図面における要素の形状及び大きさは、さらに明確な説明のために誇張されてもよい。

図１は、本発明の実施形態によるステータコイルの巻線装置を示すブロック構成図であり、図２は、本発明の実施形態に採用されるステータを例示した図であり、図３は、本発明の実施形態によるステータコイルの巻線装置の全体的な構成を示す斜視図である。

本発明の実施形態によるステータコイルの巻線装置は、本出願人が開発している協働ロボットに用いられるＢＬＤＣモータ（三相Ｙ結線方式を採用する）の生産のための巻取装置であってもよい。

本発明の実施形態によるステータコイルの巻線装置は、ステータ移送部１００、巻取ガイド部２００、巻取部３００、張力調節部４００、及び制御部５００を含む。

ステータ移送部１００は、多数個（本発明の実施形態では１２個）のステータコア１１が直列で形成されたステータ１０をＸ軸方向及びＹ軸方向に移送させる。

ステータ移送部１００は、ステータ１０を、コイル巻線領域に移送したり、コイル巻線領域から離脱させたりする。

ここで、ステータコア１１は、まるでＨ字状に構成されるが、内側フレーム部１１ａ、コイル巻取部１１ｂ、及び外側フレーム部１１ｃを含む。内側フレーム部１１ａ及び外側フレーム部１１ｃがコイル巻取部１１ｂを挟んで平行であり、内側フレーム部１１ａの幅が外側フレーム部１１ｃの幅よりも短い。コイル巻取部１１ｂにコイル（例えば、エナメル被覆銅線）が巻線されるが、外部から導入されるコイルを引き込む巻取部３００により、コイルがコイル巻取部１１ｂの周囲を回りながら巻線される。

１２個のステータコア１１にコイルが全部巻線されてからは、別途の治具（図示省略）等を使って、直線状のステータ１０を環状とすればよい。このように環状になったステータ１０は、三相Ｙ結線方式を取るＢＬＤＣモータに用いられる。

既存の環状（または円形）のステータは、約１ｍｍ以上の直径を有する太い銅線による巻取りが不可能であったが、本発明の実施形態のような直線状のステータ１０を用いると、約０．６ｍｍの直径を有する銅線、約１．１ｍｍの直径を有する銅線により容易に巻線することができる。

本発明の実施形態では、それぞれのステータコア１１には、３階でコイル巻線が行われてもよいが、１階及び２階には、それぞれ７回のコイル巻線が行われてもよく、３階には、１回のコイル巻線が行われてもよい。ここで、ステータ１０の巻線シーケンスは、制御部５００に予め設定されている。ステータ１０の巻線シーケンス等についての説明は、後述する。

一方、所望の速度及びトルクに応じて、コイルの巻き回数またはコイルの太さを変更してもよい。

巻取ガイド部２００は、ステータ移送部１００によりコイル巻線領域に移送されたステータ１０に対するコイルの巻線がさらに円滑に行われるようにガイドする。

巻取部３００は、ステータ移送部１００によりコイル巻線領域に移送されたステータ１０にコイルを巻線する。ここで、コイル巻線は、既設定されたステータ１０の巻線シーケンスにより行われる。

張力調節部４００は、ステータ１０に巻線されるコイルの張力を調節する。

制御部５００は、既設定された巻線シーケンスに基づき、ステータ１０に三相Ｙ結線方式のコイル巻線が行われるように、ステータ移送部１００、巻取ガイド部２００、及び巻取部３００の各種の動作を制御する。

すなわち、制御部５００は、ステータ移送部１００を動作させて、ステータ１０（多数のステータコア１１を含む）をコイル巻線領域に移送させ、巻取ガイド部２００のガイド動作及び巻取部３００における全てのステータコア１１に対する三相Ｙ結線方式のコイル巻線が順調に行われるように制御する。

一方、ステータ１０に対するコイルの巻線が終わった後は、制御部５００は、ステータ１０を初期位置に復帰させるために、ステータ移送部１００、巻取ガイド部２００、及び巻取部３００を制御する。

図４及び図５は、本発明の実施形態によるステータコイルの巻線装置におけるステータ移送部の構成を説明するための図であり、図６及び図７は、ステータ移送部にステータを取り付けてＸ軸方向に移送させる様子を示す図であり、図８及び図９は、ステータ移送部にステータを取り付けてＹ軸方向に移送させる様子を示す図である。

ステータ移送部１００は、固定フレーム２０の上に長手方向（Ｘ軸方向）に設置されたＸ軸担当スクリュー２２、Ｘ軸担当スクリュー２２とは所定の間隔だけ離隔して、固定フレーム２０の上に長手方向（Ｘ軸方向）に設置されたＸ軸担当ガイド２４、固定フレーム２０とは離隔して、固定フレーム２０の上面に配置される板状の移動フレーム２６の底面に設置され、Ｘ軸担当ガイド２４に沿って長手方向に動き、Ｘ軸担当スクリュー２２が回転可能に噛み合い貫通したＸ軸移動部２８、移動フレーム２６の上面にＸ軸担当スクリュー２２とは異なる方向（すなわち、Ｙ軸方向）に設置されたＹ軸担当スクリュー４２、Ｙ軸担当スクリュー４２とは所定の間隔だけ離隔して、移動フレーム２６の上に固定設置されたＹ軸担当ガイド５６、Ｙ軸担当スクリュー４２が回転可能に噛み合い貫通し、Ｙ軸担当ガイド５６に沿ってＹ軸方向に動くＹ軸移動部５８、及びステータ１０を固定させ、Ｙ軸移動部５８の上面と結合されたステータ固定部４０を含む。ステータ固定部４０の固定部板６０の底面とＹ軸移動部５８の上面が結合されるものである。

Ｘ軸担当スクリュー２２の一端は、固定フレーム２０の上に設置された第１支持具３０に回転可能に押し込まれ、Ｘ軸担当スクリュー２２の他端は、Ｘ軸移動部２８に押し込まれるが、回転可能に押し込まれて貫通する。

また、Ｘ軸担当スクリュー２２の一端には、第１プーリー３６が連結され、第１プーリー３６は、ゴムベルト３８を介して第２プーリー３４と連結される。第２プーリー３４は、第１モータ３２のモータ軸に連結される。第１モータ３２は、Ｘ軸担当スクリュー２２を回転させる。Ｘ軸担当ガイド２４は、荷重及びねじれを正すガイドであって、Ｘ軸担当スクリュー２２の回転時、移動方向を正す。

Ｙ軸担当スクリュー４２の一端は、移動フレーム２６上の第２支持具４４に回転可能に押し込まれ、Ｙ軸担当スクリュー４２の他端は、移動フレーム２６上の第３支持具４６に回転可能に押し込まれる。

また、Ｙ軸担当スクリュー４２の一端には、第３プーリー５２が連結され、第３プーリー５２は、ゴムベルト５４を介して第４プーリー５０と連結される。第４プーリー５０は、第２モータ４８のモータ軸に連結される。第２モータ４８は、Ｙ軸担当スクリュー４２を回転させる。Ｙ軸担当ガイド５６は、荷重及びねじれを正すガイドであって、Ｙ軸担当スクリュー４２の回転時、移動方向を正す。

図４乃至図９において、未説明符号３８０及び３８２は、コイルを固定させるためのコイル固定部材であって、コイル固定部材３８０は、ステータ固定部４０の固定部板６０の後面に設置され、コイル固定部材３８２は、ステータ固定部４０の固定部板６０の底面に設置される。必要に応じて、２つのコイル固定部材３８０、３８２のうちいずれか一つだけあっても構わない。コイル固定部材３８０、３８２の役割については、巻取部３００についての細部説明においてさらに具体的に説明する。

このように構成されたステータ移送部１００は、ステータ固定部４０にステータ１０が固定されれば動作する。ステータ移送部１００が動作すると、ステータ１０は、Ｘ軸及びＹ軸移動を行い、コイル巻線領域に移送される。本発明の明細書において、コイル巻線領域とは、コイルがステータ１０のステータコア１１に巻かれる領域を意味する。最初は、ステータ１０と巻取部３００は、コイルが巻かれない程度に互いに離隔している。ステータコア１１にコイルを巻くためには、ステータ１０と巻取部３００との間の距離が近くなければならない。それにより、コイル巻線を始めるためには、優先的にステータ移送部１００が作動し、ステータ１０をＸ軸及びＹ軸方向に移動させて、巻取部３００との距離を縮めることが先行されなければならない。

すなわち、コイル巻線領域への移送中、Ｘ軸移動（移送）の場合は、Ｘ軸担当スクリュー２２、Ｘ軸担当ガイド２４、及びＸ軸移動部２８により、ステータ１０のＸ軸移動が行われる。図６は、ステータ１０が初期位置にあるものであって、Ｘ軸方向に移動する前の状態を示し、図７は、ステータ１０がＸ軸方向に所定値だけ移動した状態を示す。

一方、コイル巻線領域への移送中、Ｙ軸移動（移送）の場合は、Ｙ軸担当スクリュー４２、Ｙ軸担当ガイド５６、及びＹ軸移動部５２８により、ステータ１０のＹ軸移動が行われる。図８は、ステータ１０がＹ軸方向に移動する前の状態を示し、図９は、ステータ１０がＹ軸方向に所定値だけ移動した状態を示す。

本発明の実施形態では、Ｘ軸移動後、Ｙ軸移動が行われるが、必要に応じて、Ｙ軸移動後、Ｘ軸移動が行われるか、Ｘ軸移動及びＹ軸移動が同時に行われるようにしてもよい。

また、１２個のステータコア１１に同時にコイル巻線が行われるものではなく、既設定された巻線シーケンスにより、順番に応じて、ステータコア１１に対するコイルの巻線が行われるので、ステータ移送部１００により、ステータ１０がコイル巻線領域に到達した後は、コイル巻線が完了するまで、ステータ１０は、Ｙ軸移動（移送）を行う。

以降、ステータ１０に対するコイルの巻線が全て完了すれば、ステータ移送部１００は、反対に動作して、最初の位置（すなわち、初期位置）に復帰する。

図１０は、ステータ移送部内におけるステータ固定部の構成及び動作を説明するための図である。

ステータ固定部４０は、マグネチックベース作動方式を採用したものであって、ステータ１０を磁石で固定させることができる。

ステータ固定部４０は、Ｙ軸移動部５８の上面に結合された固定部板６０の上に直列で設置（すなわち、Ｙ軸方向に設置）され、ステータ固定のためのステータロック状態及びステータ固定解除のためのステータアンロック状態で動作可能な多数個の磁石モジュール部４１ａ、及びそれぞれの磁石モジュール部４１ａの上部に設置され、当該磁石モジュール部４１ａを９０度間隔で回転させる取っ手４１ｂを含む。

磁石モジュール部４１ａには、ステータ１０を固定させるための磁石（図示省略）が入っている。

すなわち、取っ手４１ｂを操作して、相当する磁石モジュール部４１ａを９０度程度回転させると、ベース内部の磁石の極が回転するので、ベースサイドの磁力をオン／オフすることができる。

結局、取っ手４１ｂを一方向に回転させ、当該磁石モジュール部４１ａのサイド（すなわち、ステータ１０に対向した面）の磁力をオン（ＯＮ）させると、ステータ１０と磁石モジュール部４１ａとの間の対向面が磁力により互いに結合するようになるが、これをステータロック状態という（図１０を参照）。これに対して、取っ手４１ｂを他の方向（すなわち、一方向から９０度反対される方向）に回転させ、当該磁石モジュール部４１ａのサイド（すなわち、ステータ１０に対向した面）の磁力をオフ（ＯＦＦ）させると、ステータ１０は、磁石モジュール部４１ａから離れるようになるが、これをステータアンロック状態という。

言い換えると、磁石モジュール部４１ａの取っ手４１ｂが図３のような位置にあれば、ステータアンロック状態であるので、ステータ固定部４０でステータを固定させることができない。取って４１ｂを、図３のような状態から反対方向に回転させると、図１０のようになるので、当該磁石モジュール部４１ａのサイド（すなわち、ステータ１０に対向した面）の磁力がオンされ、ステータ１０と磁石モジュール部４１ａは、磁力により互いに結合するようになる。

図１１乃至図１３は、本発明の実施形態によるステータコイルの巻線装置における巻取ガイド部の構成及び動作を説明するための図である。

巻取ガイド部２００は、固定部板６０に固定設置された支持台２１０に設置されるが、移動軸２１４が下方向に向かうように（すなわち、下側のステータ１０に向かうように）設置されたガイド駆動部２１２、巻取部３００におけるいずれかのステータコアに対するコイルの巻線時、コイルが他のステータコアに引っ掛からないようにガイドするガイド部材２１８、２２０、ガイド部材２１８、２２０と連結され、ガイド部材２１８、２２０の回転を担当するガイド部材回転軸２２２、２２４、及び移動軸２１４の下部の終端に設置され、移動軸２１４の昇降運動により昇降して、ガイド部材２１８、２２０の開放状態維持及び閉鎖状態維持を担当するガイドロック部２１６を含む。

ここで、ガイド駆動部２１２は、ステータ１０の上部において、ステータ１０とは離隔して、ステータ移送部１００に設置されるが、移動軸２１４が下方向に向かうように設置される。例えば、ガイド駆動部２１２は、空圧シリンダで構成されることが好ましい。ガイド駆動部２１２は、ガイドロック部２１６を動かして、ガイド部材２１８、２２０が開放／閉鎖動作を行うようにする。

ガイド部材２１８は、ガイド部材回転軸２２２に連結され、ガイド部材２２０は、ガイド部材回転軸２２４に連結される。ガイド部材２１８、２２０は、ステータコアにコイルが巻線されるとき、コイルが損傷せず、当該ステータコアにうまく巻線されるようにガイドするために、所定の曲率半径（例えば、Ｒ１５ｍｍ程度）を有することが好ましい。

ガイドロック部２１６は、ガイド部材２１８、２２０の開放状態では、解放状態を維持させ、ガイド部材２１８、２２０の閉鎖状態では、閉鎖状態を維持させるストッパ２２６、２２８を含む。

また、ガイドロック部２１６には、ストッパ２２６、２２８が移動する所定形状の移動空間部２１６ａ、２１６ｂが形成される。

移動空間部２１６ａ、２１６ｂの中央部は、湾曲した形状で形成され、移動空間部２１６ａ、２１６ｂの最上部及び最下部は、中央部の曲率半径とは異なる曲率半径で形成される。すなわち、ストッパ２２６は、移動空間部２１６ａに沿って移動し、ストッパ２２８は、移動空間部２１６ｂに沿って移動するようになる。

図１２に示すように、ストッパ２２６、２２８が移動空間部２１６ａ、２１６ｂの最下部に位置するようになると、ガイド部材２１８、２２０の開放状態になるので、一定角度以上に、ガイド部材２１８、２２０がそれ以上上がることを防止することができる。このようなガイド部材２１８、２２０の開放状態では、ステータ１０をＸ軸方向及び／またはＹ軸方向に移送させることができる。

一方、図１３に示すように、ストッパ２２６、２２８が移動空間部２１６ａ、２１６ｂの最上部に位置するようになると、ガイド部材２１８、２２０の閉鎖状態になるので、ガイド部材２１８、２２０の開放を防止することができる。このようなガイド部材２１８、２２０の閉鎖状態では、ステータコア１１にコイルを巻線（巻取）することができる。

上述した移動空間部２１６ａ、２１６ｂの最下部及び最上部は、引っ掛かり溝の役割を果たすが、ガイド駆動部２１２（空圧シリンダ）の空圧力よりも弱い外圧がストッパ２２６、２２８に加えられると、ストッパ２２６、２２８が、移動空間部２１６ａ、２１６ｂの最上部または最下部から抜け出ないようにする。

図１４乃至図１７は、本発明の実施形態によるステータコイルの巻線装置における巻取部の構成及び動作を説明するための図である。

巻取部３００は、固定フレーム２０の上に互いに離隔して設置された支持台３１０、３１２を貫通して、固定フレーム２０の長手方向（Ｘ軸方向）に設置された回転軸３１４、回転軸３１４にフ字状に固定設置されるが、終端部にコイル３２８が最終的に繰り出されるノズル３１８が形成された回転アーム３１６、回転軸３１４の内部を貫通して、固定フレーム２０の長手方向（Ｘ軸方向）に移動する移動軸３２２、移動軸３２２をＸ軸方向に移動させる移動スクリュー３６４、回転軸３１４を回転させる力を発生する第３モータ３２４、移動軸３２２を移動させる力を発生する第４モータ３２６、回転軸３１４に回転力を伝達する回転力伝達部、移動軸３２２に移動力を伝達する移動力伝達部、及び回転軸３１４の一側部に設置された固定部３３０に設置され、ステータ１０にコイル３２８が巻線されるように誘導する巻線誘導部を含む。

ここで、回転軸３１４は、固定フレーム２０の上に設置されるが、ステータ１０とは離隔してＸ軸方向に設置される。

固定部３３０は、回転せずに固定されたまま、巻線誘導部を支持する。

回転軸３１４及び移動軸３２２の内部にコイル３２８が流入し、流入したコイル３２８は、回転軸３１４に形成された孔３１４ａから抜け出て回転アーム３１６に流入する。

回転アーム３１６には、コイルガイド溝３１６ａが形成され、回転アーム３１６に流入したコイル３２８は、コイルガイド溝３１６ａを介してノズル３１８の内部を貫通する。このとき、コイルガイド溝３１６ａにおいて、コイル３２８が最初に流入する部位には、コイル３２８が干渉されずに通り過ぎるようにするアイドラー３１６ｂが設置される。回転アーム３１６に流入したコイル３２８は、アイドラー３１６ｂにより、損傷されずに、ノズル３１８側に移動することができる。また、ノズル３１８の終端部には、コイル３２８が干渉されずに通り過ぎるようにするアイドラー３１８ａが設置される。

回転力伝達部は、第３モータ３２４のモータ軸に設置された第５プーリー３３８、回転軸３１４に設置された第６プーリー３４０、第５プーリー３３８と第６プーリー３４０に巻かれたゴムベルト３４２、第６プーリー３４０と離隔して回転軸３１４に設置された第７プーリー３４４、第７プーリー３４４と離隔して回転軸３１４に設置された第８プーリー３５０、第７プーリー３４４と第８プーリー３５０との間において、回転軸３１４に固定して設置されたＴ字状のプーリー連結具３５６、プーリー連結具３５６の両側端にそれぞれ設置された第９及び第１０プーリー３４６、３５２、第７プーリー３４４と第９プーリー３４６に巻かれたゴムベルト３４８、及び第８プーリー３５０と第１０プーリー３５２に巻かれたゴムベルト３５４を含む。

移動力伝達部は、第４モータ３２６のモータ軸に設置されたプーリー（図示省略）及びゴムベルト３７０により連結されるが、支え台３７４に固定設置された支持具３６６を貫通した移動スクリュー３６４の一端に設置された第１１プーリー３６８、支え台３７４とは離隔して上部に設置されるが、移動スクリュー３６４に噛み合われた移動噛合具３７２、移動スクリュー３６４とは離隔して、支え台３７４に長手方向（Ｘ軸方向）に固定設置された摺動ガイド３６２、及び移動軸３２２の一側及び移動噛合具３７２に固定され、摺動ガイド３６２に摺動可能に連結され、摺動ガイド３６２に沿って長手方向（Ｘ軸方向）に移動する移動軸移動具３５８を含む。

巻線誘導部は、固定部３３０に設置された支持台３３２、支持台３３２の一側面に固定して設置された摺動ガイド３３４、摺動ガイド３３４に沿って長手方向（Ｘ軸方向）に移動するが、一端が移動軸３２２の終端部３３２ａに連結された摺動部３３６、及び摺動部３３６の他端に設置されるが、ノズル３１８からのコイル３２８をステータ１０に巻線させる誘導部３２０を含む。

ここで、移動軸３２２の終端部３２２ａは、移動軸３２２がＸ軸方向に動くことにより、回転軸３１４の内部において、固定部３３０を貫通してＸ軸方向に運動するようになる。

誘導部３２０は、ステータ１０と対向するが、ステータ１０に近い側面の長さ（縦）がステータ１０から遠い側面の長さ（縦）よりも短い。また、誘導部３２０の上側面及び下側面は丸み付けされる。これは、コイルの巻線がうまく行われるようにするためである。

また、誘導部３２０において、ステータ１０に近い側面には、図１６に示すように、ステータコア１１が挿入される挿入溝３２０ａが形成される。

誘導部３２０は、ノズル３１８とは離隔している。

このように構成された巻取部３００は、次のように動作する。

ステータ１０が、ステータ移送部１００により、Ｘ軸及びＹ軸方向に移動して、コイル巻線領域に移送されると、第４モータ３２６及び移動力伝達部により移動スクリュー３６４が回転して、移動軸３２２をＸ軸方向に移動させる。それにより、誘導部３２０がコイル巻線すべきステータコア１１に近接するようにＸ軸方向に移動される。

誘導部３２０のＸ軸方向への移動により、図１７に示すように、誘導部３２０の挿入溝３２０ａには、コイル巻線すべき順番のステータコア１１が挿入される。

次いで、作業者は、コイル３２８をコイル固定部材３８０または３８２に巻いた後、工具３８４でコイル３２８が解けないようにさらに固定させる。図１７では、コイル固定部材３８０にコイル３２８を巻き、コイル３２８がコイル固定部材３８２にかかるようにした。コイル３２８がコイル固定部材３８０または３８２に予めいくらか巻かれていなければ、ステータ１０に対するコイルの巻線が行われない。

続いて、第３モータ３２４が動作し、回転力伝達部を介して回転軸３１４に回転力を提供する。それにより、回転軸３１４が回転し、これとともに回転軸３１４に固定設置された回転アーム３１６が回転するようになる。

回転アーム３１６が回転することにより、ノズル３１８から繰り出されるコイル３２８は、誘導部３２０の外側面に接触しながら、当該ステータコア１１に巻かれるようになる。

このとき、回転アーム３１６の回転方向は、ステータコア１１に対して時計方向（ＣＷ）または反時計方向（ＣＣＷ）であってもよいが、これは、巻線シーケンスにより決まる。

図１８は、本発明の実施形態によるステータコイルの巻線装置における張力調節部の構成及び動作を説明するための図である。

張力調節部４００は、ボビン４１２から繰り出されて巻取部３００に提供されるコイル３２８の張力を調節するが、ステータ１０に巻線されるコイル３２８の張力を調節するものと理解すればよい。

ここで、ボビン４１２は、固定フレーム２０の最後端において、支持具４１０により回転するように支持される。

張力調節部４００は、ボビン４１２の前方において固定フレーム２０に設置されるが、ボビン４１２から繰り出されるコイル３２８に持続的に摩擦を加えて、巻取時、コイル３２８に所定の張力を加える摩擦部４１４、及び摩擦部４１４の前方において固定フレーム２０に設置されるが、巻取時、瞬間的に緩むコイル３２８を引っ張って張力を維持する張力維持部を含む。

摩擦部４１４は、互いに面接触する２つの円筒状ゴム４１４ａ、４１４ｂ、２つの円筒状ゴム４１４ａ、４１４ｂの一側面にそれぞれ設置されるが、互いに密着して設置され、コイル３２８がその間を通り過ぎる２つのプラスチック板４１４ｃ、４１４ｄ、及びコイル３２８の張力値を調節する調節部材４１４ｅを含む。

ここで、調節部材４１４ｅは、ボルトで構成されてもよい。コイル３２８が太いほど、張力を強くしなければ、巻取時、コイル３２８が曲がるようになる。

張力維持部は、摩擦部４１４とは所定の距離だけ離隔して、固定フレーム２０に設置されたねじりコイルばね４２０、ねじりコイルばね４２０に連結された所定長さのレバー４２３、及びレバー４２３の両端に設置された第１及び第２アイドラー４２２、４２４を含む。

上述した構成の張力維持部は、支持具４１６により固定フレーム２０の上に固定して設置された所定長さの支持台４１８の一端に設置される。支持台４１８の他端には、張力維持部で張力が維持されたコイル３２８を巻取部３００に誘導する第３アイドラー４２６が設置される。

結局、ボビン４１２から繰り出されたコイル３２８は、摩擦部４１４の２つのプラスチック板４１４ｃ、４１４ｄの間を通し、第１及び第２アイドラー４２２、４２４を経て第３アイドラー４２６を介して巻取部３００に入る。

図１９は、本発明の実施形態によるステータコイルの巻線装置によるステータの結線図であり、図２０は、本発明の実施形態によるステータコイルの巻線装置における巻線シーケンスを示す図である。

本発明の実施形態は、三相Ｙ結線方式を採用するＢＬＤＣモータに用いられるステータにコイルを巻き取るものであって、本発明の実施形態において、ステータの巻取条件は、巻取中は、コイルの張力が緩んではならず、コイルが切断されることなく、一度で１２個の全てのステータコア１０をコイル巻き順番通りに巻き取ることができなければならない。また、通過線、三相線、及び中性線は、一面に位置しなければならず、Ｕ－Ｖ－Ｗ同士は、隣接した場所から出なければならない。

このため、Ｕ（１、２、７、８）－Ｖ（３、４、９、１０）－Ｗ（５、６、１１、１２）とする。

これにより、本発明の実施形態によるステータの結線状態は、図１９のようになる。

ここで、ステータ１０（図２を参照）の１２個のステータコア１１を、左から右に行くにつれて１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２番のステータコアとした場合、それぞれのステータコアに対するコイル巻き順番及びコイル巻き方向を含む巻線シーケンスは、図２０の通りである。

すなわち、１番ステータコアのコイル巻き順番は２であり、コイル巻き方向は反時計方向（ＣＣＷ）である。２番ステータコアのコイル巻き順番は１であり、コイル巻き方向は時計方向（ＣＷ）である。３番ステータコアのコイル巻き順番は１２であり、コイル巻き方向は反時計方向（ＣＣＷ）である。４番ステータコアのコイル巻き順番は１１であり、コイル巻き方向は時計方向（ＣＷ）である。５番ステータコアのコイル巻き順番は７であり、コイル巻き方向は時計方向（ＣＷ）である。６番ステータコアのコイル巻き順番は８であり、コイル巻き方向は反時計方向（ＣＣＷ）である。７番ステータコアのコイル巻き順番は４であり、コイル巻き方向は時計方向（ＣＷ）である。８番ステータコアのコイル巻き順番は３であり、コイル巻き方向は反時計方向（ＣＣＷ）である。９番ステータコアのコイル巻き順番は１０であり、コイル巻き方向は時計方向（ＣＷ）である。１０番ステータコアのコイル巻き順番は９であり、コイル巻き方向は反時計方向（ＣＣＷ）である。１１番ステータコアのコイル巻き順番は５であり、コイル巻き方向は反時計方向（ＣＣＷ）である。１２番ステータコアのコイル巻き順番は６であり、コイル巻き方向は時計方向（ＣＷ）である。

上述したような巻線シーケンスは、制御部５００に予め保存される。

一方、上述したような巻線シーケンスにより、１２個のステータコアにコイルが巻き取られた後のステータコアの極性は、下記表１の通りである。

もちろん、必要に応じて、上述したそれぞれのステータコアのコイル巻き方向を反対にすることを考慮してもよい。すなわち、１番ステータコアのコイル巻き方向を時計方向（ＣＷ）とし、２番ステータコアのコイル巻き方向を反時計方向（ＣＣＷ）とし、３番ステータコアのコイル巻き方向を時計方向（ＣＷ）とし、４番ステータコアのコイル巻き方向を反時計方向（ＣＣＷ）とし、５番ステータコアのコイル巻き方向を反時計方向（ＣＣＷ）とし、６番ステータコアのコイル巻き方向を時計方向（ＣＷ）とし、７番ステータコアのコイル巻き方向を反時計方向（ＣＣＷ）とし、８番ステータコアのコイル巻き方向を時計方向（ＣＷ）とし、９番ステータコアのコイル巻き方向を反時計方向（ＣＣＷ）とし、１０番ステータコアのコイル巻き方向を時計方向（ＣＷ）とし、１１番ステータコアのコイル巻き方向を時計方向（ＣＷ）とし、１２番ステータコアのコイル巻き方向を反時計方向（ＣＣＷ）としてもよい。この場合、それぞれのステータコアのコイル巻き順番についても、張力が緩まないように考慮しなければならないであろう。

図２１は、本発明の実施形態によるステータコイルの巻線装置に採用される巻線シーケンスの構成原理を説明するための図である。

もし、図２１の左側図のように、１回のステータコアから巻き取ってから、２番ステータコアを巻いた後、４番ステータコアを巻き取らなければならないと仮定すると、コイルが３番ステータコアに直接触れたまま４番ステータコアに行くはずである。

すなわち、コイル巻き順番ではないにもかかわらず、３番ステータコアにはコイルが触れたまま通り過ぎるので、巻き形状も他のステータコアと異なるようになる。

従って、本発明の実施形態では、図２１の右側図のように、２番ステータコアから巻取を始める。２番ステータコアから巻取を始めると、１番ステータコアを巻いた後、４番ステータコアを巻き取ろうとする場合、３番ステータコアにコイルが触れなくなる。

図２２は、本発明の実施形態による巻線シーケンスによる巻線が行われる場合、張力が維持されることを説明するための図である。

図２２の（ａ）に示すように、２番ステータコアを巻き取ってから、１番ステータコアを巻き取った後、７番ステータコアを時計方向（ＣＷ）に巻くようになると、張力が緩むようになる。

これとは異なり、図２２の（ｂ）に示すように、２番ステータコアを巻き取ってから、１番ステータコアを巻き取った後、８番ステータコアを反時計方向（ＣＣＷ）に巻くと、張力が維持されることが分かる。

従って、Ｕ相の場合、２番ステータコア（ＣＷ）→１番ステータコア（ＣＣＷ）→８番ステータコア（ＣＣＷ）→７番ステータコア（ＣＷ）の順に巻き取ると、張力が維持されながら巻き取られるようになる。

それにより、他のＶ相（３、４、９、１０）及びＷ相（５、６、１１、１２）の場合も、上述した巻線シーケンスによると、張力を維持しながらコイルを巻き取ることができる。すなわち、Ｖ相は、１０番ステータコア（ＣＣＷ）→９番ステータコア（ＣＷ）→４番ステータコア（ＣＷ）→３番ステータコア（ＣＣＷ）の順に巻き取ると、張力が維持されながら巻き取られるようになる。Ｗ相は、１１番ステータコア（ＣＣＷ）→１２番ステータコア（ＣＷ）→５番ステータコア（ＣＷ）→６番ステータコア（ＣＣＷ）の順に巻き取ると、張力が維持されながら巻き取られるようになる。

このように、上述した本発明の技術的構成は、本発明が属する技術分野における当業者が、本発明の技術的思想や必須的特徴を変更することなく、他の具体的な形態で実施され得ることが理解されるであろう。

このため、上述した実施形態は、全ての面で例示的なものであり、限定的なものではないと理解されなければならず、本発明の範囲は、上述した詳細な説明よりも後述する特許請求の範囲により定められ、特許請求の範囲の意味及び範囲、またその等価概念から導き出される全ての変更または変形された形態が本発明の範囲に含まれると解析されなければならない。

Claims (8)

1. 多数のステータコアを含む直線状のステータをＸ軸方向及びＹ軸方向に移送させるステータ移送部と、
   前記移送されたステータに対するコイルの巻線をガイドする巻取ガイド部と、
   前記ステータにコイルを巻線する巻取部と、
   前記ステータに巻線されるコイルの張力を調節する張力調節部と、
   既設定された巻線シーケンスに基づき、前記ステータに三相Ｙ結線方式のコイル巻線が行われるように、前記ステータ移送部、前記巻取ガイド部、及び前記巻取部の動作を制御する制御部と、を含み、
   前記巻取ガイド部は、前記ステータの上部において、前記ステータとは離隔して、前記ステータ移送部に設置されるが、移動軸が下方向に向かうように設置されたガイド駆動部と、前記巻取部において、前記ステータのいずれかのステータコアに対するコイルの巻線時、コイルが他のステータコアに引っ掛からないようにガイドするガイド部材と、前記ガイド部材と連結され、前記ガイド部材の回転を担当するガイド部材回転軸と、前記移動軸の下部の終端に設置され、前記移動軸の昇降運動により昇降して、前記ガイド部材の開放状態維持及び閉鎖状態維持を担当するガイドロック部と、を含むことを特徴とするステータコイルの巻線装置。
2. 前記ガイド駆動部は、空圧シリンダで構成されることを特徴とする請求項１に記載のステータコイルの巻線装置。
3. 前記ガイド部材は、曲率半径を有することを特徴とする請求項１に記載のステータコイルの巻線装置。
4. 前記ガイドロック部は、前記ガイド部材の開放状態では、開放状態を維持させ、前記ガイド部材の閉鎖状態では、閉鎖状態を維持させるストッパを含むことを特徴とする請求項１に記載のステータコイルの巻線装置。
5. 前記ガイドロック部には、前記ストッパが移動する移動空間部が形成されたことを特徴とする請求項４に記載のステータコイルの巻線装置。
6. 前記移動空間部の中央部は、湾曲した形状で形成され、前記移動空間部の最上部及び最下部は、前記中央部の曲率半径とは異なる曲率半径で形成されたことを特徴とする請求項５に記載のステータコイルの巻線装置。
7. 前記ストッパは、
   前記移動空間部の最下部に位置するようになると、前記ガイド部材がそれ以上上がることを防止することを特徴とする請求項６に記載のステータコイルの巻線装置。
8. 前記ストッパは、
   前記移動空間部の最上部に位置するようになると、前記ガイド部材の開放を防止することを特徴とする請求項６に記載のステータコイルの巻線装置。

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