JPH10127017A - 電機子の巻線装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 巻線するスロット間の角度が狭い場合であっ
ても、スロットに挿入されるコイルの占有率を高めるこ
とができる電機子の巻線装置を提供する。 【解決手段】 電機子２１の回転軸２２をサーボモータ
によって回転する支軸で保持し、電機子鉄心２３の外周
面の一部を一対の両側ガイド５２で覆う。両側ガイド５
２は、電機子鉄心２３の端面方向から見て、巻線すべき
一対のスロットがなす角度よりも大きな角度で、電機子
鉄心２３の周面を覆う形状とする。フライヤ４２を回転
させて巻線を行う際、フライヤ４２の回転に同期させ
て、導線Ｗが当接する両側ガイド５２のテーパ壁５６
に、巻線されるべきスロットが整合するように、サーボ
モータを制御して電機子２１を揺動させる。その結果、
スロットに対して半径方向に近い方向から導線Ｗを挿入
することが可能となるので、スロットに挿入されるコイ
ルの占有率を高めることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、モータ等の回転電
機における電機子の巻線装置に関し、更に詳しくは、電
機子鉄心のスロットに挿入されるコイルの占有率（スペ
ースファクタ）を向上させるようにした巻線装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】電機子の巻線装置としては、電機子鉄心
の巻線すべきスロット間の周面を、一対のガイドで覆
い、これらのガイドの周りを回転する一対のフライヤに
よって導線を巻線し、前記ガイドに形成したテーパ面に
沿って、フライヤから繰り出される導線を巻線すべきス
ロットに導入するようにした装置が用いられている。

【０００３】図３は、このような電機子の一例を示し、
この電機子２１は、回転軸２２と、この回転軸２２に装
着された電機子鉄心２３とを有し、電機子鉄心２３は、
放射状に形成した１２個のティース２４の間に、１〜１
２の合計１２個のスロットを有している。この電機子鉄
心２３に巻線されるコイルには、スロット１と４、４と
７、７と１０、１０と１のようにほぼ９０度ずつの角度
をなすスロット間に巻線を行う４極巻きコイルと、スロ
ット１２と５、６と１１のようにほぼ１５０度ずつの角
度をなすスロット間に巻線を行う２極巻きコイルとが知
られている。

【０００４】図４〜６には、従来の４極巻きコイル形成
用の電機子の巻線装置の一例が示されている。図４は正
面図、図５は正面断面図、図６は平面断面図である。

【０００５】電機子２１は、その回転軸２２を図示しな
い支軸によって保持される。この支軸は、図示しないサ
ーボモータによって回転し、電機子２１を回転位置決め
するようになっている。なお、電機子２１の回転軸２２
の一方の端部には、図６に示すように整流子２４が取付
けられ、整流子２４には、導線を引き掛けるためのタン
グ２５が設けられている。

【０００６】この電機子の巻線装置３１は、上記の電機
子２１を両側から挟むように開閉可能に配置された一対
の両側ガイド３２を有している。各両側ガイド３２は、
電機子鉄心２３と同じ厚さのガイド本体３５と、このガ
イド本体３５の前後面に取付けられた一対の押え板３６
とで構成されている。ガイド本体３５は、電機子鉄心２
３の外周面を部分的に覆う円弧状凹部３３と、その上下
に設けられたテーパ壁３４とを有している。また、押え
板３６は、上下に突出するテーパ状縁部３７と、電機子
鉄心２３の両端面のコイルの外側を押えるように扇形に
延出された押え片３８とを有している。

【０００７】この巻線装置３１は、４極巻きコイル形成
用のものであるため、上記ガイド本体３５のテーパ壁３
４と、押え板３６のテーパ状縁部３７は、図４における
電機鉄心２３のスロット１、４及びスロット７、１０に
導線Ｗを導くような形状をなしている。

【０００８】上記両側ガイド３２の間の上下部分には、
一対のセンターガイド３９が配設されている。各センタ
ーガイド３９は、電機子鉄心２３の外周面の上下を部分
的に覆う円弧状凹部４０と、上記両側ガイド３２との間
に導線Ｗが通るガイド通路を形成するための両側縁部４
１とを有している。

【０００９】なお、図４における４２は、電機子２１の
回転軸２２と直交する回転軸によって回転する一対のフ
ライヤであり、各両側ガイド３２の周りを旋回して導線
Ｗを電機子鉄心２３の所定のスロットに巻付ける。ま
た、図６における４３は、電機子２１の整流子２４のタ
ング２５に導線Ｗを引き掛けるときに、内側に移動して
導線Ｗのガイドをするフッキングガイドである。

【００１０】この巻線装置３１によれば、電機子鉄心２
３を両側から挟むように一対の両側ガイド３２を近接さ
せ、電機子２１の回転軸２２を保持する支軸を回転させ
て所定のスロットが両側ガイド３２に整合するように位
置決めし、その状態でフライヤ４２を回転させることに
より、導線Ｗは、一対の両側ガイド３２にガイドされて
所定のスロットに挿入されつつ、電機子鉄心２３に巻付
けられる。

【００１１】すなわち、図４に示す状態では、導線Ｗ
は、両側ガイド３２の押え板３６のテーパ状縁部３７
と、ガイド本体３５のテーパ壁３４とにガイドされて、
電機子鉄心２３のスロット１と４及びスロット７と１０
に挿入されながら巻付けられる。このとき、押え板３６
の押え片３８は、電機鉄心２３の両端面のコイルを押さ
えて、巻線されたコイルが各スロットから抜け出ないよ
うにすると共に、導線Ｗがスロットのできるだけ奥方に
入るようにガイドする。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の４極巻きコイル用の電機子の巻線装置３１では、図
３に示すように、導線Ｗが巻線すべきスロットに偏って
挿入され、それ以上巻線すると、導線Ｗがスロットから
あふれ出てしまうため、スロットに挿入されるコイルの
占有率（スペースファクタ）を高くすることができない
という問題点があった。

【００１３】したがって、本発明の目的は、電機子鉄心
のスロットに挿入されるコイルの占有率を向上させるよ
うにした電機子の巻線装置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の第１は、電機子の回転軸を着脱可能に保持
し、サーボモータによって回転する支軸と、この支軸に
対して直交する回転軸によって支持され、電機子鉄心の
所定のスロットに巻線を行う一対のフライヤと、このフ
ライヤの回転経路の内側に配置され、前記電機子鉄心の
周面を部分的に覆い、前記フライヤから繰り出される導
線を前記電機子鉄心の所定のスロットに導入するテーパ
壁を有する一対の両側ガイドとを備え、前記両側ガイド
は、前記電機子鉄心の端面方向から見て、前記電機子鉄
心の巻線すべき一対のスロットがなす角度よりも大きな
角度で前記電機子鉄心の周面を覆う形状をなし、前記サ
ーボモータは、前記フライヤの回転に伴って前記導線が
接触する前記テーパ壁に、前記電機子鉄心の巻線すべき
スロットの開口部が整合するように、前記支軸を揺動回
転させることを特徴とする電機子の巻線装置を提供する
ものである。

【００１５】また、本発明の第２は、前記第１の発明に
おいて、前記電機子鉄心に４極巻きコイルを形成する巻
線装置であって、前記両側ガイドのテーパ壁が、２極巻
きコイルを形成するときに巻線するスロットに整合する
形状をなす電機子の巻線装置を提供するものである。

【００１６】本発明の第１によれば、フライヤが回転し
てフライヤから繰り出される導線が両側ガイドのテーパ
壁に接触したとき、そのテーパ壁によってガイドされる
位置に、電機子鉄心の巻線されるべきスロットが整合す
るように、サーボモータが作動して電機子を回転させ
る。すなわち、フライヤが半回転して両側ガイドの、導
線が接触するテーパ壁が交代する毎に、電機子鉄心が揺
動して該当するテーパ壁に整合するように巻線されるべ
きスロットを位置合わせする。

【００１７】その結果、例えば、図３のスロット１と４
及び７と１０に巻線する４極巻きの場合であっても、両
側ガイドによって規制される巻線位置を例えばスロット
１２と５及び６と１１のように、大きな角度でとること
が可能となる。それによって導線がスロットに対してよ
り真直ぐな方向に、すなわちスロットの奥方に向かって
半径方向に近い方向に挿入されることになる。このた
め、導線をスロットの奥方から無駄な隙間が生じないよ
うに平均して挿入することができ、スロットに挿入され
るコイルの占有率を高めて、得られる電機子の性能を向
上させ、ひいては電機子の小型化を図ることができる。

【００１８】本発明の第２によれば、４極巻きコイルを
形成するときには、フライヤが半回転して両側ガイド
の、導線が接触するテーパ壁が交代する毎に、電機子鉄
心を揺動させて、巻線されるべきスロットをそのテーパ
壁に整合するように位置合わせし、それによって上記の
ように大きな角度で巻線してスロットに挿入されるコイ
ルの占有率を高めることができる。

【００１９】また、同じ巻線装置を用いて２極巻きコイ
ルを形成することもでき、その場合には、従来と同様
に、巻線されるべきスロットが両側ガイドに整合するよ
うに電機子を回転位置決めした後、電機子を揺動させる
ことなく固定したまま、フライヤを回転させればよい。
なお、２極巻きコイルの場合には、電機子を揺動させな
くても、導線がスロットに対して比較的真直ぐ挿入され
るような大きな角度で巻線できるので、スロットに挿入
されるコイルの占有率は十分に高くなる。

【００２０】

【発明の実施の形態】図１、２には、本発明による電機
子の巻線装置の一実施例が示されている。図１は巻線装
置の要部を示す正面図、図２は巻線装置の要部を示す平
面断面図である。なお、図１においては、左側のフライ
ヤを省略し、図２においては、左側の両側ガイドを省略
して示している。また、図３〜６に示した前記巻線装置
と実質的に同じ部分には、同符号を付してその説明を省
略することにする。

【００２１】この巻線装置５１は、４極巻きコイル形成
用のものであるが、同じ装置で２極巻きコイルの形成も
可能になっている。この巻線装置５１は、基本的には図
３〜６に示した巻線装置と同じ構造をなしているが、電
機子２１の電機子鉄心２３を両側から挟む一対の両側ガ
イド５２のガイド面の形状がより角度の大きい急激な斜
面になっている点が主として異なっている。

【００２２】すなわち、一対の両側ガイド５２は、電機
子鉄心２３と同じ厚さのガイド本体５３と、このガイド
本体５３の前後面に取付けられた押え板５４とで構成さ
れている。ガイド本体５３は、電機子鉄心２３の外周面
の一部を覆う円弧状凹部５５と、その上下に設けられた
テーパ壁５６とを有している。また、押え板５４は、上
下に突出するテーパ状縁部５７と、電機子鉄心２３の両
端面のコイルの外側を押えるように扇形に延出された押
え片５８とを有している。

【００２３】そして、ガイド本体５３の円弧状凹部５５
が、図１に示す状態で、電機子鉄心２３のスロット１２
と５の間の周面、及びスロット６と１１の間の周面を覆
うような形状をなし、ガイド本体５３のテーパ壁５６
と、押え板５４のテーパ状縁部５７とが、スロット１２
と５、及びスロット６と１１に整合するようなテーパ角
度、すなわち１５０度前後のテーパ角度にされている。

【００２４】図２において、６１はコレットチャックで
あり、６２はこのコレットチャック６１を締付ける円筒
状の支軸である。電機子２１の回転軸２２は、コレット
チャック６１に挿入し、円筒状の支軸６２を図示しない
駆動機構によって軸方向に押出してコレットチャック６
１を締付けることにより、支軸６２に保持される。ま
た、支軸６２には、サーボモータによる図示しない回転
機構が連接されており、このサーボモータは、図示しな
い制御装置によって回転制御される。

【００２５】また、６３は、整流子２４のタング２５の
みを突出させる切り欠き部を先端に有する内側円筒であ
り、６４は、内側円筒６３を覆う外側円筒である。外側
円筒６４は、図示しない駆動機構によって軸方向移動し
て、電機子鉄心２３への巻線操作中には、内側円筒６３
を覆って整流子２４やそのタング２５が露出しないよう
にし、整流子２４のタング２５に導線を引き掛ける（フ
ッキング）ときには、内側円筒６３を露出させて、内側
円筒６３の切り欠き部からタング２５を露出させる。

【００２６】フッキングガイド４３は、ボルト６５によ
ってスライドブロック６６に連結されている。スライド
ブロック６６は、両側ガイド５２のガイド本体５３の内
部にスプリング６７により外方に付勢された状態でスラ
イド可能に保持され、図示しないエアシリンダによって
作動するプッシャー６８により移動するようになってい
る。その結果、フッキングガイド４３は、整流子２４の
タング２５へのフッキングの際に、図２中の想像線で示
す位置に移動し、導線をタング２５に導くようになって
いる。

【００２７】なお、上記フッキング操作の詳細は、本発
明の要部ではなく、しかも従来の装置と同様であるの
で、その説明を省略する。

【００２８】次に、この巻線装置５１を用いて、電機子
鉄心２３に４極巻きコイルを形成する巻線操作について
説明する。

【００２９】前述したように、４極巻きコイルは、例え
ば図３のスロット１と４、７と１０の間に巻線を施すの
で、図１に示す状態で、電機子鉄心２３を固定して巻線
したのでは、上記スロット１と４、７と１０が両側ガイ
ド５２に覆われているため、巻線することができない。

【００３０】そこで、本発明の巻線装置５１では、図示
しないサーボモータを制御することにより、フライヤ４
２の回転に同期させて、支軸６２を回転させて電機子２
１を揺動させ、両側ガイド５２にスロット１と４、７と
１０を整合させる。

【００３１】例えば、フライヤ４２の回転によって、図
１における右上及び左下のテーパ状縁部５７及びテーパ
壁５６に導線Ｗが接触するときには、電機子２１を図１
中の矢印Ａ方向に回転させ、スロット１、７を対応する
テーパ状縁部５７及びテーパ壁５６に整合させ、スロッ
ト１、７に導線Ｗを挿入する。

【００３２】また、フライヤ４２が上記の状態から半周
回転して、図１における右下及び左上のテーパ状縁部５
７及びテーパ壁５６に導線Ｗが接触するときには、電機
子２１を図１中の矢印Ｂ方向に回転させ、スロット４、
１０を対応するテーパ状縁部５７及びテーパ壁５６に整
合させ、スロット４、１０に導線Ｗを挿入する。

【００３３】このような操作を繰り返すことにより、ス
ロット１と４の間、及びスロット７と１０の間に導線Ｗ
を回巻して４極巻きコイルを形成することができる。ま
た、上記スロット間におけるコイル形成が終了したら、
従来のインデックス操作と同様にして、電機子２１を所
定角度回転させて揺動中心をずらし、隣接する別のスロ
ットに順次導線Ｗを挿入することができる。

【００３４】その結果、スロット１と４及びスロット７
と１０のように、スロット間の角度が小さい４極巻きコ
イルであっても、導線Ｗをスロットに対して真直ぐな方
向、すなわち半径方向に近い方向から挿入することが可
能となり、導線Ｗをスロットの奥方から平均して挿入
し、コイル占有率を高めることができる。

【００３５】また、この巻線装置５１は、サーボモータ
の駆動制御を変更するだけで、２極巻きコイルの巻線も
可能である。その場合には、図１に示すように、例えば
電機子鉄心２３のスロット１２と５及びスロット６と１
１が、両側ガイド５２のテーパ状縁部５７及びテーパ壁
５６に整合するように、電機子２１を回転位置決めした
後、従来と同様に、電機子２１を固定した状態でフライ
ヤ４２を回転させ、スロット１２と５及びスロット６と
１１に導線Ｗを挿入しつつ巻線すればよい。なお、前述
したように、２極巻きの場合には、電機子２１を揺動さ
せなくても、導線Ｗをスロットに対して半径方向に近い
方向から挿入できるので、十分なコイル占有率にするこ
とができる。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
例えば４極巻きのように、巻線するスロット間の角度が
狭い場合であっても、スロットに対して半径方向に近い
方向から導線を挿入することが可能となるので、スロッ
トに挿入されるコイルの占有率を高めて電機子の性能を
向上させ、ひいては電機子の小型軽量化、コスト低減を
図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による電機子の巻線装置の要部を示す正
面図である。

【図２】同巻線装置の要部を示す平面断面図である。

【図３】電機子の一例を示す端面図である。

【図４】従来の４極巻きの電機子の巻線装置の一例を示
す正面図である。

【図５】同巻線装置の正面断面図である。

【図６】同巻線装置の平面断面図である。

【符号の説明】

１〜１２ スロット ２１ 電機子 ２２ 回転軸 ２３ 電機子鉄心 ２４ ティース ３９ センターガイド ５２ 両側ガイド ５３ ガイド本体 ５４ 押え板 ５５ 円弧状凹部 ５６ テーパ壁 ５７ テーパ状縁部 ６１ コレット ６２ 支軸 Ｗ 導線

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電機子の回転軸を着脱可能に保持し、サ
   ーボモータによって回転する支軸と、この支軸に対して
   直交する回転軸によって支持され、電機子鉄心の所定の
   スロットに巻線を行う一対のフライヤと、このフライヤ
   の回転経路の内側に配置され、前記電機子鉄心の周面を
   部分的に覆い、前記フライヤから繰り出される導線を前
   記電機子鉄心の所定のスロットに導入するテーパ壁を有
   する一対の両側ガイドとを備え、前記両側ガイドは、前
   記電機子鉄心の端面方向から見て、前記電機子鉄心の巻
   線すべき一対のスロットがなす角度よりも大きな角度で
   前記電機子鉄心の周面を覆う形状をなし、前記サーボモ
   ータは、前記フライヤの回転に伴って前記導線が接触す
   る前記テーパ壁に、前記電機子鉄心の巻線すべきスロッ
   トの開口部が整合するように、前記支軸を揺動回転させ
   ることを特徴とする電機子の巻線装置。
2. 【請求項２】 前記電機子鉄心に４極巻きコイルを形成
   する巻線装置であって、前記両側ガイドのテーパ壁が、
   ２極巻きコイルを形成するときに巻線するスロットに整
   合する形状をなす請求項１記載の電機子の巻線装置。