JPH089600A - コイル巻線方法および巻線機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数の導線を束ねた導線束をさらに所定回数
巻れたコイルと同等のコイルを、ひとつの導線リールか
ら繰り出された導線によって作成する方法および装置を
提供する。 【構成】 ステータ３０のティース３２に磁力のよって
吸着した巻線ガイド３４のまわりをロボットアーム１０
の先端１０ａが周回する。この周回に伴って、ロボット
アーム先端１０ａからは導線１２が繰り出され、巻線ガ
イドに導線が巻かれる。この小巻き動作を３回繰り返す
と、ロボットアーム１０は巻線ガイド３４と大巻きピン
２８の周囲を周回して、これらに導線を掛け渡して巻き
付ける大巻き動作が１回行われる。この小巻き動作と大
巻き動作が３９回繰り返されて、最後に大巻き部分の導
線を切断する。また、巻線ガイド３４に巻かれた導線１
２は、押込みブロックの進退運動によって、順次モータ
のスロット内に挿入される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、細い導線を複数本束ね
た導線束を、さらに巻回したコイルの巻線方法および巻
線機に関し、特に、モータのステータコイル作成に好適
な巻線方法および巻線機に関する。

【０００２】

【従来の技術】モータの出力を上げるための方法の一つ
として、モータに印加する電流、すなわちモータコイル
に流す電流を増加させる方法がある。このためにはコイ
ル巻線の導線を太くし、電気抵抗を低減させる必要があ
る。しかしながら、単に導線を太くしては導線が屈曲し
にくくなり、コイルを巻くことができなくなる。そこ
で、従来より、細い導線を所定本数束にして導線束を作
成し、この導線束を巻回してコイルを作成する手法が採
られている。

【０００３】図７および図８には、このようなコイルお
よびその作成方法の一例が示されている。図７は、細い
導線を束ねたコイル１が示されている。このコイル１は
細い導線２が３９本束ねられた導線束３を４回巻回して
形成されている。このようなコイル１は、図８に示す方
法により作成される。すなわち、各々細い導線が巻かれ
た３９個の導線リール４から、３９本の導線２が同時に
繰り出され、コイル巻き６に巻き取られ、作成されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような作成方法に
おいては、複数本の導線２を同時に巻き取るために、導
線リール４を導線の本数だけ用意しなければならず、設
備が大型化するという問題があった。また、導線リール
４に巻き付けられている導線がなくなったときに、その
導線リール４を入れ替える段取りに手間がかかるという
問題があった。また、導線リール４の残りの電線が、コ
イル巻き６の４回転に相当する長さだけ残っていない場
合は、この残りの導線が無駄になり、これが各々の導線
リール４で発生すれば、多量の無駄が発生するという問
題があった。さらに、導線２をコイル巻き６に巻き取る
際に、巻き取り代が必要であり、これが各々の導線２に
対して発生するので、多量の切り捨て部が発生するとい
う問題があった。

【０００５】本発明は前述の問題点を解決するためにな
されたものであり、簡易な設備で、前述のような複数の
導線を束ねた導線束を巻回したコイルを作成する巻線方
法、および巻線機を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前述の目的を達成するた
めに、本発明にかかるコイル巻線方法は、連続する導線
を第１の所定の大きさに第１の所定回数巻き付ける小巻
きステップと、前記小巻きステップに続いて前記第１の
所定の大きさより大きい第２の大きさで１回巻き付ける
大巻きステップと、前記小巻きステップと大巻きステッ
プを第２の所定回数繰り返す繰返しステップと、前記大
巻き部分の導線を切断し、前記第２の所定回数に対応す
る本数の導線束が、第１の所定回数より１回多い回数巻
き付けられたコイルを形成する切断ステップとを含む。

【０００７】また、本発明にかかるコイル巻線機は、モ
ータのステータティースに連続する導線を巻き付ける巻
線機であって、所定のステータティースに対向し当接す
る巻線ガイドと、前記導線を先端より繰り出して、前記
巻線ガイドの周囲を第１の所定回数周回し当該巻線ガイ
ドに導線を巻き付ける小巻き動作と、続いて巻線ガイド
と大巻きピンの周囲を１回周回し当該巻線ガイドと大巻
きピンに導線を巻き付ける大巻き動作とを第２の所定回
数繰り返す巻線アームと、前記小巻きおよび大巻き動作
が行われるたびに、既に前記巻線ガイドに巻かれた導線
をステータ方向に押し込む押込みブロックとを有してい
る。

【０００８】

【作用】本発明にかかるコイル巻線方法は以上のような
構成を有しており、１本の連続した導線を順次巻き付け
てコイルを形成するので、多数の導線リールを必要とせ
ず、設備を簡素にすることができる。また、導線の巻き
取り代を減少することできるので、歩留まりが向上す
る。

【０００９】また、本発明にかかる巻線機は更にコイル
を別途作成した後スロット部に挿入するのではなく、直
接巻き付けるので、コイルの挿入の作業が廃止される。
よって、この作業時に発生するコイルの傷が発生するこ
とがない。また、コイルにコイル挿入時の余裕を設ける
必要がないので、コイルエンド長さを短縮することがで
き、導線の短縮化、銅損の低減、モータ重量の低減が達
成される。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例を図面に従って
説明する。

【００１１】図１は、本発明にかかる巻線方法の原理を
説明図である。まず、図１（ａ）に示すように、１本の
導線を小さく３回、大きく１回巻き、これを３９回繰り
返す。そして、図１（ｂ）のように、大巻き部分を切断
し、４回巻回されたコイルを３９個作る。そして、図１
（ｃ）に示すように、コイルを３９個重ね、３９本の導
線が束ねられた導線束が４回巻回されたコイルと同等の
コイルが完成する。

【００１２】実際には、３９個のコイルをここに作った
後、一つにまとめることはせずに、図２に示すコイル巻
きに巻き付けて、上述のコイル巻きと同等の作業を行
う。以下、図２に示すコイル巻き作業について説明す
る。

【００１３】ロボットアーム１０の先端１０ａからは、
図示しない導線リールから繰り出された導線１２が送り
出されている。送り出された導線１２は後述する専用コ
イル巻き１４に巻き付けられていく。専用コイル巻き１
４には、小巻き用ピン１６ａ，１６ｂと大巻き用ピン１
８ａ，１８ｂと兼用ピン２０ａ，２０ｂの合計６本のピ
ンが立設されている。これらのピンの周囲を前記ロボッ
トアーム１０の先端１０ａが周回し、これらのピンに導
線１２を巻き付けていく。巻き付け順序は、小巻き用ピ
ン１６ａから兼用ピン２０ａ，２０ｂ、そして小巻き用
ピン１６ｂへと巻回する小巻き動作を３回繰り返す。次
に、兼用ピン２０ｂに巻いた後、小巻き用ピン１６ｂに
は巻き付けないで、大巻用ピン１８ｂ，１８ａに巻き付
ける。この大巻き動作を１回行う。この小巻き動作３回
と大巻き動作１回を順に３９回繰り返す。この状態が、
図１（ａ）の状態に相当する。

【００１４】そして、大巻き用ピン１８ａ，１８ｂの
間、図中２２で示される部分の導線１２を切断する。こ
の作業が図１（ｂ）に示された状態に相当する。図１
（ｂ）においては、大巻部分を個々に切断するように示
されているが、図２に示す装置で巻き付け作業を行う場
合は、一か所を切断するだけで良い。この切断によっ
て、３９本の導線が束ねられ、この導線束が４回巻回さ
れたと同等のコイル２４が完成する。

【００１５】そして、このコイル巻き１４からコイル２
４を外して、所定部分にコイルの設置を行う。たとえ
ば、このコイルをモータのステータコイルとして使用す
る場合は、コイル２４をモータのステータのスロット内
に挿入する。

【００１６】以上の実施例においては、一旦、専用のコ
イル巻きに導線を巻いた後、所定の部分に移し変えるも
のであったが、以下に、直接設置部位に巻き付ける実施
例を説明する。

【００１７】図３には、モータのステータ３０のティー
ス３２に導線１２を巻き付け、ステータコイルを形成す
る装置の概略図が示されている。図４に示されるよう
に、ステータティース３２には、内蔵する磁石３６の磁
力によって巻線ガイド３４が吸着されている。ロボット
アーム１０は、その先端１０ａが巻線ガイド３４にの周
囲を周回するように、図中矢印ａ，ｂ，ｃ，ｄで示す四
角形状に移動する。この周回運動によって、図示しない
導線リールから繰り出された導線が、巻線ガイド３４に
巻き付けられていく。この巻線ガイド３４への巻き付け
動作が、前述の小巻き動作に対応する。そして、この小
巻き動作を所定回数繰り返すと（本実施例では３回）図
中の矢印ａ，ｂ，ｃ，ｃ´，ｄ´，ａ´で示される大き
な四角形の軌跡を描き、大巻き用ピン２８に導線１２を
掛け渡す。この大巻き動作に続いて前述の小巻き動作が
再び行われる。この小巻き動作３回、大巻き動作１回の
繰り返しが所定回数（本実施例では３９回）繰り返され
て、連続する導線が巻き付けられていく。

【００１８】図４ないし図６は、巻線ガイド３４に巻き
付けられた導線１２をステータティース３２に押し込む
動作の詳細を説明する図である。図４には、図３に示さ
れる装置のステータ３０の円柱軸に直交する断面、図５
には、この円柱軸を含む断面が示されている。ただし、
これらの断面図においては、ロボットアームに関して、
その先端１０ａのみが断面として表されている。前述の
ように所定のステータ３２には、内蔵する磁石３６の磁
力によって、巻線ガイド３４が吸着されており、この周
囲をロボットアームの先端１０ａが周回する。また、巻
線ガイド３４の側面に沿って、押込みブロック３８が図
中上下方向に進退可能に配置されている。この押込みブ
ロック３８の下端３８ａは、巻線ガイド３４に巻回され
た最上部の導線１２ａに当接するように配置され、押込
みブロック３８の進退動作によって、導線１２をティー
ス３２に方向に押し込む。

【００１９】押込みブロック３８の押込み動作は、押込
みブロック３８と巻線ガイド３４の間に挟み込まれたば
ね４０と、ロボットアーム１０の下面に設けられた押込
みカム４２とによって達成される。ばね４０の付勢力
は、押込みブロック３８を図中上方向に付勢しており、
通常は、図示しないストッパによって所定の退避位置に
位置決めされている。一方、押込みカム４２は、ロボッ
トアーム１０がステータ内に最も挿入された位置におい
て、押込みブロック３８のほぼ中央に当接する位置に設
けられている。さらに、押込みカム４２は押込みブロッ
ク３８の山型のフォロア面３８ｂに当接して、前記ばね
４０の付勢力に抗して押込みブロック３８を図中下方向
に進出させる位置に設けられている。そして、この押込
み動作は、図６に示すように、図３の矢印ｂに沿ってロ
ボットアーム１０が移動したとき行われる。すなわち、
ロボットアーム１０がステータ３０内に最も深く挿入さ
れ、巻線ガイド３４および押込みブロック３８を横切る
操作が行われる時に前記押込み動作が行われる。ロボッ
トアーム１０が押込みブロック３８の上部を横切る際
に、ロボットアーム１０の下面に設けられた押込みカム
４２が押込みブロックのフォロア面３８ｂの斜面に当接
し、押込みブロック３８を押し下げる。この押し下げ動
作によって、押込みブロック下端３８が、最上部の導線
を押しティース３２に導線１２が押し込まれる。ロボッ
トアーム１０が押込みブロック３８上部を通過すると、
押込みブロック３８は、ばね４０の付勢力によって前述
の退避位置へと移動する。

【００２０】以上の動作によって、図１（ａ）に対応す
る巻線が終了する。

【００２１】以上の小巻き動作、大巻き動作および押込
み動作が所定回数繰り返されると、最後に大巻き部分の
巻線ガイド３４よりはみ出した部分を切断する。この切
断動作が図１（ｂ）に対応し、すでに導線１２は重ねて
巻回されているために、この切断動作によって、導線３
９本の導線束を４回巻回したコイルが完成する。

【００２２】以上のように、本実施例においては、導線
１２を直接コイル設置部であるステータティース３２に
巻き付けることによって、別途作成されたコイルをスロ
ットに挿入する作業を省略することができる。

【００２３】この挿入作業の省略によって、次のような
効果が達成される。

【００２４】コイル巻きに巻かれたコイルを取り外しス
ロット内へ挿入するコイル挿入作業は、多くは手作業に
より行われており、この作業を省くことにより、人件費
などのコストを削減することができる。また、コイル挿
入時にティースのエッジ部分などで導線を傷付けること
がなくなる。また、コイルを挿入する場合においては、
前述の挿入時の傷の発生を防止するためや、コイル挿入
時の作業性に良さのために、ティースより大きめに巻回
され、余裕が設けられているが、押込み作業がないこと
によって、ティースの大きさそのものに巻回可能であ
る。これによって、仕事をしないコイルエンド部分の導
線長さ短縮することができ、銅損の低減および導線長の
短縮が達成される。したがって、モータの効率を高め、
重量を低減することができる。また、手作業において
は、細かい作業となり過ぎるために、スロット数を増加
することができないが、自動化することによってスロッ
ト数の増加を可能とし、より滑らかな回転を行うことが
できるモータを作成することができる。

【００２５】また、コイル挿入作業を自動化している場
合においても、コイルを作成する設備と、挿入する設備
を別個に設ける必要がなく、設備の簡略化が達成され
る。

【００２６】以上の実施例においては、押込みカム３８
はロボットアームの下面にひとつ設けられていたが、押
込みブロック３８の両端付近に対向する位置にふたつ設
けることも好適である。このようにすれば、押込みブロ
ックが傾いて進出することを防止し、安定した押込み作
業を行うことができる。

【００２７】また、押込みカム４２とカムフォロワ面３
８ｂによる押込みではなく、ロボットアーム１０が押込
みブロック３８の上部に来た時に上下方向に移動して、
押込みブロック３８を進退させることも可能である。こ
の場合、押込みカム４２とカムフォロワ面３８ｂに発生
する図中横方向の力の発生がなく、安定した押込み動作
が可能となる。

【００２８】以上本発明の実施例について説明したが、
本発明にかかる巻線機の実施態様としては、モータのス
テータティースに連続する導線を巻き付ける巻線機であ
って、所定のステータティースに対向し当接する巻線ガ
イドと、前記導線を先端より繰り出して、前記巻線ガイ
ドの周囲を第１の所定回数周回し当該巻線ガイドに導線
を巻き付ける小巻き動作と、続いて巻線ガイドと大巻き
ピンの周囲を１回周回し当該巻線ガイドと大巻きピンに
導線を巻き付ける大巻き動作とを第２の所定回数繰り返
す巻線アームと、前記巻線アームに設けられた押込みカ
ムと、前記巻線アームがモータ内部に挿入され、巻線ガ
イド上を横切るときに、前記押込みカムによって進退
し、既に前記巻線ガイドに巻かれた導線をステータ方向
に押し込む押込みブロックと、を有することを特徴とす
る巻線機として構成する。

【００２９】さらに上記巻線機において、前記巻線ガイ
ド内部に磁石を有し、当該磁石の磁力によって、当該巻
線ガイドを前記ステータティースに固定することを特徴
とする巻線機として構成する。

【００３０】

【発明の効果】以上、本発明にかかるコイル巻線方法よ
れば、１本の連続した導線を順次巻き付けてコイルを形
成するので、多数の導線リールを必要とせず、設備を簡
素にすることができる。また、導線の巻き取り代を減少
することできるので、歩留まりが向上する。

【００３１】また、本発明にかかる巻線機によればコイ
ルを別途作成した後スロット部に挿入するのではなく、
直接巻き付けるので、コイルの挿入の作業が廃止され
る。よって、この作業時に発生するコイルの傷が発生す
ることがない。また、コイルにコイル挿入時の余裕を設
ける必要がないので、コイルエンド長さを短縮すること
ができ、導線の短縮化、銅損の低減、モータ重量の低減
が達成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるコイル巻線方法の原理を説明す
る図である。

【図２】本発明にかかるコイル巻線方法を適用する巻線
機の実施例を示す図である。

【図３】本発明にかかる巻線機の実施例を示す図であ
る。

【図４】図３に示す実施例のステータ軸に直交する平面
における断面図である。

【図５】図３に示す実施例のステータ軸を含む平面にお
ける断面図である。

【図６】図３に示す実施例の押込みブロックの進退動作
を説明する図である。

【図７】コイルの形状を示す図である。

【図８】従来のコイルの作成方法を示す図である。

【符号の説明】

１０ ロボットアーム １２ 導線 １４ コイル巻き １６ａ，１６ｂ 小巻き用ピン １８ａ，１８ｂ，２８ 大巻き用ピン ２０ａ，２０ｂ 兼用ピン ３０ ステータ ３２ ティース ３４ 巻線ガイド ３８ 押込みブロック ４２ 押込みカム

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 連続する導線を第１の所定の大きさに第
   １の所定回数巻き付ける小巻きステップと、 前記小巻きステップに続いて前記第１の所定の大きさよ
   り大きい第２の大きさで１回巻き付ける大巻きステップ
   と、 前記小巻きステップと大巻きステップを第２の所定回数
   繰り返す繰返しステップと、 前記大巻き部分の導線を切断し、前記第２の所定回数に
   対応する本数の導線束が、第１の所定回数より１回多い
   回数巻き付けられたコイルを形成する切断ステップと、
   を含むコイル巻線方法。
2. 【請求項２】 モータのステータティースに、連続する
   導線を巻き付ける巻線機であって、 所定のステータティースに対向し当接する巻線ガイド
   と、 前記導線を先端より繰り出して、前記巻線ガイドの周囲
   を第１の所定回数周回し当該巻線ガイドに導線を巻き付
   ける小巻き動作と、続いて巻線ガイドと大巻きピンの周
   囲を１回周回し当該巻線ガイドと大巻きピンに導線を巻
   き付ける大巻き動作とを第２の所定回数繰り返す巻線ア
   ームと、 前記小巻きおよび大巻き動作が行われるたびに、既に前
   記巻線ガイドに巻かれた導線をステータ方向に押し込む
   押込みブロックと、を有することを特徴とする巻線機。