KR100522058B1

KR100522058B1 - 권선 방법 및 권선 장치

Info

Publication number: KR100522058B1
Application number: KR10-2003-0013894A
Authority: KR
Inventors: 고무로가쯔로우; 이가라시이따루
Original assignee: 닛또꾸 엔지니어링 가부시키가이샤
Priority date: 2002-03-07
Filing date: 2003-03-06
Publication date: 2005-10-18
Also published as: CN1257596C; EP1343244A3; US20030168547A1; CN1444328A; JP3669966B2; EP1343244A2; US6749144B2; JP2003264966A; KR20030074248A

Abstract

권선 장치는 요크로부터 돌출된 복수의 치부(8b)를 갖고 각 치부(8b) 사이에 형성된 슬롯을 구비한 코어(8)에 와이어(90)를 권선한다. 권선 장치는 와이어(90)를 인출하는 노즐(3)이 상대 이동을 수행하게 함으로써 와이어(90)를 권선한다. 권선 장치는 와이어(90)를 슬롯(8a)으로 안내하는 푸셔 판(72)이 제공되고 푸셔 판(72)이 코어(8)에 대해 이동하게 함으로써 와이어(90)가 슬롯(8a)으로 삽입되게 한다.

Description

권선 방법 및 권선 장치{WINDING METHOD AND WINDING DEVICE}

본 발명은 전기 모터 또는 발전기의 고정자 코어의 둘레에 와이어를 권선하기 위한 권선 방법 및 권선 장치에 대한 개량에 관한 것이다.

내부 로터 식 고정자에 적용되는 종래의 권선 방법으로서, 와이어가 치부 상에 직접 권선되는 직접 권선 방법 및 예비 권선된 와이어가 슬롯 내로 삽입되는 인서터 권선 방법이 알려져있다. (a) 및 (b)에 설명된 이하의 방법은 직접 권선 방법이다.

(a) 각 슬롯의 내부로 와이어를 공급하는 노즐을 삽입함으로써 와이어가 코어 상에 권선되는 직접 권선 방법.

(b) 와이어를 각 슬롯의 외부측상에 공급하는 노즐을 이동시킴으로써 와이어가 코어 상에 권선되는 직접 권선 방법.

(c)에 설명된 이하의 방법은 인서터 권선 방법이다.

(c) 치부의 내측을 따라 배치된 봉형 부재 상에 와이어가 미리 권선되어 와이어가 슬롯 내로 삽입되는 인서터 권선 방법.

일본 특허청에 의해 2001년에 발행된 특허 공개 제2000-270524호 및 특허 공개 제2001-103716호는 직접 권선 방법을 수행하기 위한 권선 장치를 개시하고 있으며, 권선 장치는 공급된 와이어 상의 일 지점을 노즐로부터 슬롯 내로 유도하는 후커를 포함한다.

일본 특허청에 의해 2000년에 발행된 특허 공개 제2000-245120호는 인서터 권선 방법을 개시한다.

그렇지만, 비록 직접 권선 방법(a) 및 (b)가 와이어가 각 치부 상에 집중하여 권선된 집중 권선에 적용된다 하더라도, 이러한 방법은 와이어가 복수개의 치부 상에 권선된 분포 권선에 적용될 수는 없다. 만약 (a) 및 (b)의 직접 권선 방법을 사용한 분포 권선을 수행하려는 시도가 수행된다면, 슬롯 상의 초기 권선 상태의 와이어는 후속 상태로 권선되야할 와이어가 권선되지 못하도록 하는 장애를 유발한다. 심지어 와이어가 수작업자에 의하여 슬롯 내로 삽입된다 하더라도, 코어와 와이어 사이에 갭이 나타나서, 코어에 대한 와이어 점적율(space factor; 밀도)이 증가될 수 없게 한다.

분포 권선이 (c)의 인서터 권선 방법으로 수행될 때, 와이어를 슬롯의 후방으로 삽입함으로써 와이어의 점적율은 증가된다. 그렇지만, 권선의 코일 단부가 길어지기 때문에, 코일의 크기의 증가 및 코일 단부를 성형하기 위한 공정이 필요하게 된다. 게다가, 심지어 코일 단부가 모터에 의해 발생된 토오크에 영향을 주지 않더라도, 코일 단부가 길어질 때, 구리의 손실로 인해 열 발생량이 증가한다.

본 발명의 목적은 코일부의 점적율이 증가되고 코일 단부가 짧게 되는 권선 방법 및 권선 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 대체로 원통형인 요크와, 상기 요크로부터 반경 방향으로 돌출된 복수의 치부와, 인접한 치부들 사이에 형성된 슬롯이 제공된 대체로 원통형인 코어에 코일을 형성하는 권선 방법이며, 와이어를 인출하는 노즐을 제공하는 단계와, 와이어를 슬롯으로 안내하는 가이드를 제공하는 단계와, 코일을 형성하도록 노즐을 코어에 대해 3차원으로 이동시키는 단계와, 코어의 반경 방향으로 코어에 대해 가이드를 이동시키는 단계와, 코어에 대한 가이드의 이동에 의해 와이어를 슬롯으로 삽입하는 단계를 포함하는 권선 방법을 제공한다.

상기 권선 방법은 2개 이상의 치부가 제1 코일 내에 배치되도록 제1 코일을 형성하는 단계와, 제1 코일의 코일 단부를 치부의 축방향 단부면으로부터 이격시키는 단계와, 적어도 하나의 공통 치부가 제1 코일 및 제2 코일 내에 포함되도록 제2 코일이 형성될 때, 제2 코일의 측부가 슬롯의 하부와 실질적으로 접촉하도록 제2 코일의 측부를 제1 코일의 코일 단부와 치부에 의해 형성된 공간으로 삽입하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명은 대체로 원통형인 요크와, 상기 요크로부터 반경 방향으로 돌출된 복수의 치부와, 인접한 치부들 사이에 형성된 슬롯이 제공된 대체로 원통형인 코어에 코일을 형성하는 권선 장치이며, 와이어를 인출하는 노즐과, 와이어가 노즐의 3차원 이동에 의해 2개 이상의 치부 주위로 권선되고 코일을 형성하도록 노즐을 코어에 대해 3차원으로 이동시키는 노즐 이동 기구와, 와이어를 슬롯으로 안내하는 가이드와, 와이어가 코어에 대한 가이드의 이동에 의해 슬롯으로 삽입되고 코어의 반경 방향으로 코어에 대해 가이드를 이동시키는 가이드 이동 기구를 포함하는 권선 장치를 제공한다.

본 발명의 다른 특징 및 이점과 함께 세부 사항이 본 명세서의 나머지 부분에서 설명되며, 첨부 도면에서 도시된다.

도면에 의거하여 본 발명의 실시예가 이하에 설명될 것이다.

도1 내지 도12에서, 대체로 원통형인 코어(8)가 내부 로터식 3상 4극 모터의 고정자를 구성한다. 대체로 원통형인 코어(8)는 요크로부터 반경 방향으로 돌출하며 동일한 각과 간격으로 배치된 대체로 원통형인 요크 및 24 개의 치부(8a)(자기 극)를 포함한다. 슬롯(8b)은 인접 치부(8a) 사이에 형성된다. 와이어(90)가 5 개의 치부(8a) 상에 권선되는 분포 권선이 고정자 코일을 형성하기 위해 수행된다.

각각의 U, V 및 W상 코일을 포함하는 4 세트의 코일이 원주 방향을 따라 형성된다. 각 코일은 슬롯(8b) 내로 끼워맞춤되는 코일 측부(92), 슬롯(8b)으로부터 나와서 5 개의 치부(8a)상으로 연장하는 코일 단부(91) 및 코일 측부(92) 및 코일 단부(91) 사이의 코너부(103)를 포함한다. U상 코일 단부(91u)는 최외측을 향해 배치되고, V상 코일 단부(91v)는 중간 위치에 배치되고, W상 코일 단부(91w)는 최내측을 향해 배치되면서, 각 코일 단부(91)는 반경 방향을 따라 연속하여 배치된다. U, V 및 W 코일은 적어도 하나의 공통 치부를 포함한다. U상, V상 및 W상 코일 단부(91u, 91v, 91w)는 서로 장애가 되기 때문에 거의 중첩하지 않는다.

본 발명이 전술된 모터에 한정되는 것이 아니며, 상이한 수의 상 및 극을 가지는 다른 모터에 적용될 수도 있다는 것을 유념해야 한다. 예컨대, 2상 4극 모터가 고정자 내에 16 개의 치부 및 슬롯을 포함하며, 와이어는 2 개의 치부 상에 권선된다.

도1은 고정자 코일을 자동으로 제조하기 위한 내부 권선 장치(1)를 도시한다. 내부 권선 장치(1)는 코어(8)를 지지하기 위한 고정자 홀더(11) 및 고정자 홀더(11)를 회전시키기 위한 인덱스 모터(13)를 포함한다. 고정자 홀더(11)는 베어링을 경유하여 프레임(12)상에 회전식으로 지지된다. 인덱스 모터(13)의 회전은 기어(93) 및 링 기어(94)를 통해 고정자 홀더(11)로 전달된다. 여기서, 고정자 홀더(11)의 중심 축은 Z축으로 설정되고, Z축은 코어(8)의 중심 축을 형성한다.

내부 권선 장치(1)는 와이어(90)를 인출하기 위한 노즐과 코어(8)에 대해 노즐을 3차원으로 이동시키기 위한 노즐 이동 기구(10)를 포함한다. 이러한 노즐 이동 기구(10)는 각 노즐(3)을 지지하기 위한 헤드(4), 헤드(4)를 지지하기 위한 원통형 헤드 지지축(5), 헤드 지지축(5)을 Z축에 대해 회전시키기 위한 헤드 지지축 회전 기구(20) 및 헤드 지지축(5)이 Z축 방향으로 왕복 운동을 수행하게 하기 위한 헤드 지지축 이동 기구(30)를 포함한다.

헤드 지지축 회전 기구(20)는 헤드 지지축(5)의 외부 원주부 내로 절결된 스플라인(21), 스플라인(21)과 활주식으로 결합된 기어(22), 기어(22)와 맞물리는 피니언(23), 및 피니언(23)을 회전식으로 구동하기 위한 헤드 지지축 회전 모터(24)를 포함한다. 헤드 지지축 회전 모터(24)의 회전은 헤드 지지축(5)으로 전달되어서, 헤드(4)가 회전한다. 헤드 지지축 회전 모터(24)는 프레임(12)에 고정되고, 기어(22)는 베어링을 경유하여 프레임(12)에 의해 지지되어서 피니언(23)과 맞물린다. 그 결과, 헤드(4)를 포함하는 가동 질량은 크게 감소된다.

헤드 지지축 이동 기구(30)는 Z축에 대해 회전이 가능하도록 베어링(33)을 경유하여 헤드 지지축(5)을 지지하는 가동 기부(7), Z축 방향으로 프레임(12)에 대해 이동이 가능하도록 가동 기부(7)를 지지하기 위한 레일(9), 가동 기부(7)에 나사 결합된 볼 나사(31), 및 볼 나사(31)를 회전식으로 구동하기 위한 가동 기구 구동 모터(32)를 포함한다. 가동 기부 구동 모터(32)는 프레임(12)에 고정된다. 볼 나사(31)가 가동 기부 구동 모터(32)에 의해 회전될 때, 가동 기부(7)는 상하 이동되어, 헤드(4)가 헤드 지지축(5)을 경유하여 Z축 방향으로 평행 운동을 수행한다.

또한, 노즐 이동 기구(10)에는 노즐(3)을 Z축에 대해 대체로 반경 방향으로 이동시키기 위한 노즐 반경 방향 이동 기구(40)가 제공되어서, 와이어(90)가 치부(8a)와 정렬된다. 도2에 도시된 바와 같이, 노즐 반경 방향 이동 기구(40)는 노즐을 Z축에 대해 대체로 반경 방향으로 활주식으로 이동시킬 수 있는 래크(42), 래크(42)와 맞물리는 피니언(43), 피니언(43)을 지지하기 위해 헤드 지지축(5)을 통과해 지나가는 원통형 노즐 이동축(6), 및 노즐 이동축(6)을 회전식으로 구동하기 위한 노즐 이동축 회전 기구(50)를 포함한다.

노즐 이동축(6)이 헤드 지지축(5)에 대해 회전할 때, 각 노즐(3)이 Z축에 대해 대체로 반경 방향으로 이동하도록 피니언(43)이 래크(42)에 대해 회전한다. 결과로서, 피니언(43)이 회전하게 하는 노즐 이동 축 회전 모터(54)는 헤드(4) 상에 지지될 필요가 없으며, 따라서 헤드(4)를 포함하는 가동 질량은 크게 감소될 수 있다.

노즐 반경 방향 이동 기구(40)는 피니언(43)을 사용하는 구성에만 한정되는 것이 아니고, 노즐 이동축(6) 및 각 노즐(3)을 연동시키기 위한 링크 구조, 캠 구조 등을 채용할 수 있다.

또한, 단일 헤드(4) 상에 제공된 노즐(3)의 수는 1개로 한정되는 것이 아니고, 권선이 복수의 위치에서 동시에 수행되도록 명세서에 따라 2개 또는 3개로 증가될 수 있다.

와이어(90)는 도시되지 않은 와이어 공급원으로부터 인장 장치를 통해 공급되어 노즐 이동축(6)의 내측을 통과하여 노즐(3)로 유도된다. 와이어(90)는 복수의 와이어의 다발로 공급될 수 있다. 그렇게 함으로써, 와이어 점적율이 증가되어, 모터 성능이 개선된다.

노즐 이동축 회전 기구(50)는 노즐 이동축(6)의 외부 주연부 내로 절결된 스플라인(51), 스플라인(51)과 활주식으로 결합된 기어(52), 기어(52)와 맞물리는 피니언(53), 및 피니언(53)을 회전식으로 구동하기 위한 노즐 이동축 회전 모터(54)를 포함한다. 노즐 이동축 회전 모터(54)의 회전은 피니언이 회전되도록 노즐 이동축으로 전달된다. 노즐 이동축 회전 모터(54)는 프레임(12)에 고정되고, 기어(52)는 베어링(55)을 경유하여 프레임(12) 상에 지지되어 피니언(53)과 맞물린다.

내부 권선 장치(1)에는 각 서보 모터(24, 32, 54)의 작동을 제어하기 위한 제어기(100)가 제공된다. 제어기(100)는 마이크로 프로세서 및 프로그램 저장용 메모리를 포함하는 마이크로 프로세서 기반 제어기이다.

제어기(100)는 헤드(4)가 회전될 때, 헤드 지지축 회전 모터(24)와 노즐 이동축 회전 모터(54)가 결합하여 회전하게 되어 헤드 지지축(5)과 노즐 이동축(6)이 동일한 회전 속력(rpm) 및 동일한 방향으로 회전하게 하도록 구성된다. 노즐(3)이 대체로 반경 방향으로 이동될 때, 헤드 지지축 회전 모터(24)의 회전 작동은 정지되고 노즐 이동축(6)이 헤드 지지축(5)에 대해 회전하도록 노즐 이동축 회전 모터(54)는 단독으로 회전되어진다.

노즐 이동 기구(10)는 모터(24, 32, 54)가 헤드(4)에 부착되지 않고, 따라서, 헤드(4)의 크기의 감소가 가능하고 헤드(4)의 이동 속력이 증가하도록 구성된다. 결과로서, 권선 작동에 필요한 시간이 감소될 수 있고, 또한, 헤드(4)가 보다 소형의 코어(8)에 사용될 수 있다. 게다가, 각 모터(24, 32, 54)가 프레임(12)에 고정되기 때문에, 전기를 모터에 전달하기 위한 전기 와이어가 고정식으로 배열될 수 있어서, 전기 와이어 단선에 관한 관련 부품이 제거된다.

내부 권선 장치(1)는 와이어(90)가 슬롯(8b)내로 권선되게 안내하기 위한 가이드(71) 및 코어에 대해 그 반경 방향으로 가이드(71)를 이동시키기 위한 가이드 이동 기구(60)를 포함한다. 노즐(3)은 와이어(90)가 가이드(71) 둘레에 걸리도록 상대적으로 이동되고, 가이드(71)는 걸린 와이어(90)가 슬롯(8b) 내로 삽입되도록 상대적으로 이동된다.

가이드(71)는 두 쌍의 상부 및 하부 푸셔 판(72) 및 한 쌍의 상부 및 하부 푸셔 핀(73)을 포함한다. 둘레에 와이어(90)가 권선된 5 개의 치부(8a)마다, 푸셔 판(72)은 둘레에 와이어(90)가 권선된(둘레에 코일이 형성된) 단부 치부(8a)의 축방향 단부면으로부터의 상향 및 하향 돌출부 내에 배치되고, 푸셔 핀(73)은 중앙 치부(8a)의 축방향 단부면으로부터의 상향 및 하향 돌출부 내에 배치된다. 단부 치부는 코일 측부(92)를 접촉하며 형성될 코일의 원주 방향 단부에 위치되는 치부이다. 중앙 치부는 형성된 코일의 대체로 중앙에 위치되는 치부이다.

3 쌍의 상부 및 하부 가이드 이동 기구(60)가 고정자 홀더(11) 둘레에 배치된다. 각 가이드 이동 기구(60)는 프레임(12)에 부착된 레일(65), 레일(65)에 의해 활주식으로 지지되는 슬라이더(66), 슬라이더(66)와 결합되는 볼 나사(67), 및 볼 나사(67)를 회전식으로 구동하기 위한 가이드 구동 모터(68)를 포함한다. 가이드 구동 모터(68)는 프레임(12)에 고정되고, 가이드 구동 모터(68)가 볼 나사(67)를 회전시킬 때, 슬라이더(66)는 Z 축에 대해 반경 방향으로 평행 이동을 수행한다. 제어기(100)는 각각의 가이드 구동 모터(68)를 제어할 수 있다.

슬라이더(66)는 고정자 홀더(11)를 통해 지나가고 치부(8a)의 축방향 단부면을 따라 활주하도록 설계된다.

가이드(71)는 슬라이더(66)에 제거가능하게 부착된다. 도3a 내지 도3c에 도시된 바와 같이, 푸셔 판(72)은 그 기부 단부로부터 돌출하는 래칭 클로(79)를 가지고, 상기 래칭 클로(79)는 슬라이더(66) 내의 홀더 내로 끼워 맞춤 되도록 설계된다.

도3a에 도시된 푸셔 판(72)은 U상 와이어 권선 프로세스에 사용되고 수직 방향(Z축 방향)으로 연장하는 단부면(74)을 가지는 장방형상으로 형성된다. 푸셔 판(72)은 단부면(74)을 사용하면서 권선된 와이어(90)를 가압함으로써 슬롯(8b) 및 치부(8a)의 반경 방향 외부 측을 향해 U상 코일 단부(91u)를 가압하도록 형성된다.

도3b에 도시된 푸셔 판(72)은 V상 와이어 권선 프로세스에 사용되고 스텝부(76) 및 스텝부(76)로부터 수직 방향으로 연장하는 단부면(75)을 가지는 L자 형상으로 형성된다. 푸셔 판(72)은 권선된 와이어(90)를 스텝부(76) 상에 설정하고 단부면(75)으로 와이어(90)를 반경 방향으로 외측을 향해 가압하도록 사용함으로써 치부(8a)의 축방향 단부면으로부터 축방향(Z축 방향)으로 V상 코일 단부(91v)를 상승시키도록 형성된다.

도3c에 도시된 푸셔 판(72)은 W상 와이어 권선 공정에서 사용되고 수직 방향으로 연장된 단부면(77)을 갖는 사다리꼴과 단부면(77)으로부터의 경사에서 연장된 경사부(78)로 형성된다. 푸셔 판(72)의 경사부는 와이어(90)가 단부면(77) 상에 고정되도록 권선된 와이어(90)를 안내한다. 푸셔 판(72)의 단부면(77)은 코일 측부와 코일 단부 사이에 코너부(103)를 V상 코일 단부(91v)와 치부(8a) 사이의 공간으로 가능한 한 멀리 가압함으로써 W상 코일의 코일 측부(92)가 V상 코일의 내부를 통과한다.

다음으로, 도4 내지 도12를 참조하면, 내부 권선 장치(1)의 권선 방법이 설명된다.

도4 내지 도12는 W상 코일을 제조하는 공정을 도시하지만 U상 및 V상 코일을 제조하는 공정은 W상 코일을 제조하는 공정과 유사하다.

사용자가 고정자 홀더(11)에 코어(8)를 장착한 후에, 내부 권선 장치(1)는 연속적인 권선을 위해 다음의 공정을 수행한다. 제어기(100)는 다음의 공정에 대응하는 프로그램을 저장하고 프로그램에 따라 명령 신호를 전송한다. 모터(13, 24, 32, 54, 68)와 와이어 클램핑 장치는 제어기(100)로부터의 명령 신호에 따라 조작가능하다.

단계(S1)에서, 와이어 클램핑 장치는 와이어(90)의 팁이 노즐(3)로부터 나오도록 한다.

단계(S2)에서, 슬라이더(66)가 고정자 홀더(11)와 코일 단부(91)를 통과하도록 가이드 구동 모터(68)가 회전된다. 슬라이더(66)의 단부는 치부(8a)의 팁에 근접한 위치에 도달한다. 사용자는 그 후에 푸셔 판(72)과 푸셔 핀(73)을 슬라이더(66)에 부착시킨다.

단계(S3)에서, 가동 기부 구동 모터(32)는 코어(8) 내측에서 헤드(4)를 낮추도록 회전됨으로써 노즐(3)은 치부(8a)의 근처에서 소정의 위치로 이동된다. 치부의 팁은 코어(8) 내부에 배치된 헤드(4)에 대면한다.

단계(S4)에서, 노즐(3)은 와이어(90)가 가이드(71) 주위에 걸리도록 상대적으로 이동하고 가이드(71)는 걸려진 와이어(90)가 슬롯(8b)으로 삽입되도록 상대적인 이동을 한다. 따라서, 노즐(3)로부터 나온 와이어(90)는 5개의 치부(8a) 상에서 한번 권선된다.

여기서, 내부 권선 장치(1)는 다음의 공정에 의해 권선을 형성하도록 조작을 수행한다.

단계(S4a)에서, 헤드(4)가 회전되고, 노즐(3)이 치부(8a)의 상단부면을 따라 외주 방향으로 이동되기 시작한다. 여기서, 헤드 지지 축 회전 모터(24) 및 노즐 이동 축 회전 모터(54)는 단일 방향으로 회전됨으로써 헤드 지지 축(5)과 노즐 이동 축(6)이 동일한 회전 속도 및 동일한 방향으로 회전된다. 따라서, 와이어(90)는 하나의 푸셔 판(72)과 푸셔 핀(73)에 고정된다. 이 때, 푸셔 판(72)과 푸셔 핀(73)은 치부의 팁에 근접한 위치에 보유된다(도4).

단계(S4b)에서, 가이드 구동 모터(68)가 회전됨으로써 와이어(90)를 안내하는 상부 측면 푸셔 판(72)들 중 하나는 도5에서 화살표로 도시된 바와 같이 반경 방향으로 외측으로 이동된다.

단계(S4c)에서, 와이어(90)가 푸셔 판(72)의 다른 상부 측면에 고정된 후에, 헤드 지지 축 회전 모터(24)와 노즐 이동 축 회전 모터(54)가 회전을 정지하고 치부(8a)의 상단부면을 따라 외주 방향으로의 노즐(3)의 이동이 정지된다(도6 참조).

단계(S4d)에서, 가동 기부 구동 모터(32)는 노즐(3)을 낮추기 위해 회전을 개시하고, 가이드 구동 모터(68)는 도7에 도시된 바와 같이 상부 푸셔 판(72)과 상부 푸셔 핀(73)이 반경 방향 외측으로 이동하도록 회전된다. 이 때, 와이어(90)는 슬롯(8b)에 진입하도록 성형체(81)에 의해 안내된다(도7 참조). 성형체(81)는 와이어가 안내되는 슬롯에 인접한 치부의 팁에 대면하도록 배치된다. 성형체(81)가 노즐(3)로부터 슬롯(8b)으로 나온 와이어(90)를 안내하므로, 와이어(90)가 부드럽게 권선될 수 있다.

단계(S4e)에서, 와이어(90)가 하부 푸셔 판(72)들 중 하나를 통과한 후에, 노즐(3)기 치부(8a)의 측면을 따라 낮추어지는 것이 정지되도록 가동 기부 구동 모터(32)가 회전을 중지한다(도8 참조).

단계(S4f)에서, 노즐(3)을 치부(8a)의 하부 단부면을 따라 외주 방향으로 이동시키기 위해, 헤드 지지 축(5)과 노즐 이동 축(6)이 동일한 회전 속도로 단계(S4a)에서와 것과 반대 방향으로 회전되도록 하는 것과 관련하여 헤드 지지 축 회전 모터(24)와 노즐 이동 축 회전 모터(54)가 회전한다. 그 결과, 와이어(90)는 하부 푸셔 판(72)들 중 하나에 고정된다. 와이어(90)를 안내하는 푸셔 판(72)이 도9에서 화살표로 도시된 바와 같은 반경 방향으로 외측으로 이동되도록 가이드 구동 모터(68)가 또한 회전된다.

단계(S4g)에서, 와이어(90)가 다른 하부 푸셔 판(72)에 고정된 후에, 치부(8a)의 하부면을 따른 외주 방향으로의 노즐(3)의 이동이 정지되도록 헤드 지지 축 회전 모터(24)와 노즐 이동 축 회전 모터(54)가 회전을 정지한다(도10 참조).

단계(S4h)에서, 가동 기부 구동 모터(32)는 노즐(3)을 올리기 위해 회전을 시작하고, 하부 푸셔 판(72)과 푸셔 핀(73)이 도11의 화살표로 도시된 바와 같은 반경 방향으로 외측으로 이동되도록 가이드 이동 모터(68)가 다시 회전된다.

단계(S4i)에서, 와이어(90)가 상부 푸셔 판(72)들 중 하나를 통과한 후에, 노즐(3)이 치부(8a)의 측면을 따라 상승되는 것이 정지되도록 가동 기부 구동 모터(32)가 회전을 정지한다. 이 때, 모든 푸셔 판(72)은 반경 방향으로의 외측 이동을 완료한다.

단계(S4j)에서, 가이드 이동 모터(68)는 상부 및 하부 푸셔 판(72)과 상부 및 하부 푸셔 핀(73)은 치부의 팁을 향해 반경 방향 내측으로 모두 이동시키도록 회전된다.

단계(S4a 내지 S4j)에서 조작을 반복함으로써, 와이어(90)는 소정의 폭과 소정 수의 층들로 코일을 형성하도록 열로 권선된다.

단계(S5)에서, 사용자는 슬라이더(66)로부터 푸셔 판(72)과 푸셔 핀(73)을 제거한 후에, 가이드 구동 모터(68)는 고정자 홀더(11)로부터 슬라이더(66)를 추출하도록 회전된다.

이러한 공정이 완료되면, 인덱스 모터(13)가 코어(8)를 소정의 각도로 회전시켜 코어(8)를 다음 권선 위치로 이동시킨다. 슬라이더(66)는 이 때 고정자 홀더(11)로 재삽입되고, 푸셔 판(72)과 푸셔 핀(73)이 부착되고, 유사한 공정이 반복된다.

모든 치부(8a)의 권선이 완료될 때, 가동 기부 구동 모터(32)가 코어(8)로부터 헤드를 들어올린다. 와이어(90) 상의 지점이 와이어 클램핑 장치(도시 안됨)에 의해 보유되므로, 절단 장치(도시 안됨)는 치부(8a)와 와이어 클램핑 장치 사이에서 와이어(90)를 절단한다. 사용자는 이 때 코어(8)를 고정자 홀더(11)로부터 제거한다.

전술된 바와 같이, 판형상을 갖는 슬라이더(66)는 코어(8)와 U상 코일 단부(91u) 사이와 그리고 코어(8)와 V상 코일 단부(91v) 사이에서 전진 삽입되어 가이드(71)가 코어(8)의 축방향 단부면을 따라 이동될 수 있다. U상 및 V상 코일은 W상 코일의 권선 전에 권선된다. 따라서, W상 코일 단부(91w)는 코어(8)의 축방향 단부면 근처에 형성되고, 그 결과 코일 단부(91)의 길이가 감소될 수 있다.

4개의 푸셔 판(72)들이 각각의 코일 단부(91)를 밀어낼 때, 코일 측부(92)는 슬롯의 하부로 가압되고 코일 단부(91)는 소정의 위치로 배치된다. 이 경우에, W상 코일의 코너부(103) 및 코일 측부(92)는 치부와 선 권선된 V상 코일 단부(91v)에 의해 한정된 공간으로 삽입된다.

2개의 푸셔 핀(73)이 각각의 코일 단부(91)의 중심을 가압할 때, 각 상의 코일 단부(91)가 정렬되고 가압된다.

U상 권선이 권선될 때, 푸셔 판(72)의 단부면(74)이 와이어(90)를 가압하고, 푸셔 핀(73)이 와이어(90)를 가압하고, 그 결과, U상 코일 단부(91)가 슬롯(8b)의 반경 방향 외측면과 치부(8a) 상의 한 위치에 형성된다. 코어(8)의 축방향 단부면 상의 와이어(90)를 반경 방향 외측으로 가압하는 것은 U상 코일의 코일 측부(92)가 슬롯(8b)의 하부와 실질적으로 접촉할 수 있게 한다.

따라서, V상 권선이 권선될 때, 푸셔 판(72)은 슬롯(8b)의 후방부 근처로 이동될 수 있어서, 코일 측부(92)와 슬롯(8b)의 하부 사이에 형성된 갭을 감소시키고 점적율을 증가시킨다. 코어(8)의 축방향 단부면에서 와이어(90)를 반경 방향 외측으로 가압하는 것은 V상 코일의 코일 측부(92)를 슬롯(8b)의 하부와 실질적으로 접촉할 수 있게 한다.

V상 권선이 권선될 때, 와이어(90)는 푸셔 판(72)의 스텝부(76)에 설치되고 푸셔 판(72)의 단부면(75)에 의해 가압된다. 또한, 와이어(90)는 푸셔 핀(73)에 의해 가압된다. 따라서, V상 코일 단부(91)는 치부(8a)의 축방향 단부면으로부터 축방향으로 상승된다.

따라서, W상 권선이 권선될 때, 푸셔 판(72)이 슬롯(8b)의 후방부 근처로 이동될 수 있어서 코일 측부(92)와 슬롯(8b)의 하부 사이에 형성된 갭을 감소시키고 점적율을 증가시킨다. 코어(8)의 축방향 단부면에서 와이어(90)를 반경 방향 외측으로 가압하는 것은 W상 코일의 코일 측부(92)가 슬롯(8b)의 하부와 실질적으로 접촉할 수 있게 한다.

상기 방식으로 푸셔 판(72)을 이용하여 슬롯(8b)으로 와이어(90)를 가압하면서 와이어(90)를 권선함으로써, 코일 측부(92)와 슬롯(8b)의 하부 사이에 형성된 갭이 감소됨으로써 와이어가 치부에 직접 권선되는 종래의 직접 권선 방법에 비해 점적율을 증가시킨다.

U상 코일 단부(91u)가 슬롯(8b)의 반경 방향의 외측으로 가장 멀리 배치되고, V상 코일 단부(91v)는 치부(8a)의 축방향 단부면으로부터 올라가도록 배치된다. W상 코일 단부(91w)의 일부분은 V상 코일 단부(91v)와 치부(8a) 사이에 삽입된다. 따라서, 종래의 삽입체 권선 방법에 비해, 코일 단부(91)를 구성하는 와이어(90)의 길이가 감소될 수 있어서 코일의 크기를 감소시킨다. 또한, 코일 저항이 감소됨으로써 모터 성능을 개선시킨다.

W상 코일 단부(91w)는 U상 및 V상 코일 단부(91u, 91v)보다 더 짧다. 그러나, 슬롯(8b) 내측의 코일 측부(92)로서 와이어(90)의 동일한 양이 사용되므로, 각 상에서의 전류가 동일해지도록 제어가 수행되고 동일한 토크가 각 상에서 발생된다.

더욱이, 종래의 삽입체 권선 방법에 비해서, 권선 다음의 코일 단부를 형성하는데 소요되는 노동시간이 크게 감소될 수 있어서 제조성을 증가시킨다.

또한, 종래의 삽입체 권선 방법에 비해 권선 장치의 크기 및 비용이 감소될 수 있다.

다음으로 도13 내지 도15에 도시된 제2 실시예가 설명된다. 제1 실시예에 대한 동일한 구성 요소들에 대해 동일한 참조 부호가 부여됨을 유념해야한다. 제1 및 제2 실시예들은 노즐(3) 및 성형체(81)를 제외하고는 동일하다.

노즐(3)에는 복수개의 와이어(90)들이 길이 방향으로 정렬된 2개의 제어 판(34)이 제공된다. 제어판(34)들은 슬롯(8b)으로 삽입됨으로써 와이어(90)가 치부(8a) 둘레에 권선된다.

노즐(3)은 복수의 와이어(90)가 길이 방향 정렬하여 통과하는 사각형 프레임 형상 주 본체(35)를 포함하고, 제어 판(34)은 와이어(90)들을 끼우도록 그 주 본체(35) 내에 평행하게 고정된다.

주 본체(35)의 상부 및 하부에 한 쌍의 롤러(36)가 부착된다. 상부 및 하부 단부 와이어(90)에 대해 각각 회전시킴으로써, 롤러(36)는 노즐(3)로부터 부드럽게 인출될 수 있게 한다.

또한, 롤러(36)는 제어 판(34)의 상부 및 하부 단부 근처에 배치되고 와이어(90)가 부드럽게 인출될 수 있도록 와이어(90)를 안내한다.

도13에 도시된 바와 같이, 노즐(3)의 제어 판(34)이 슬롯(8b)으로 삽입되고 치부(8a)에 와이어(90)를 권선함으로써, 와이어(90)를 슬롯(8b)으로 안내하는 성형제(81)가 불필요해진다. 이 경우에, 슬롯(8b)의 입구가 좁아지더라도 와이어(90)가 용이하게 삽입될 수 있다. 복수의 와이어(90)가 다발을 형성하고 치부(8a)와 푸셔 판(72) 둘레에 부드럽게 권선된다. 그 결과, 와이어(90)는 마찰로 인해 함께 고여지는 것이 방지되고, 권선 점적율이 증가되어 모터 성능이 개선된다.

일본 특허 출원(P2002-61666; 2002년 3월 7일 출원)의 전체 내용은 본 명세서에서 참조로 구체화된다.

본 발명이 본 발명의 특정 실시예를 참조하여 설명되었지만, 본 발명은 전술한 실시예들로 제한되지 않는다. 전술한 실시예들의 수정예 및 변경예들은 상기 개시에 비추어 본 기술분야의 당업자들에게 발생될 수 있다. 본 발명의 범주는 다음의 청구범위를 참조하여 한정된다.

본 발명에 따르면 코일부의 점적율이 증가되고 코일 단부가 짧게 되는 권선 방법 및 권선 장치를 제공할 수 있어서, 권선 다음의 코일 단부를 형성하는데 소요되는 노동시간이 크게 감소될 수 있어서 제조성을 증가시킨다. 또한, 종래의 삽입체 권선 방법에 비해 권선 장치의 크기 및 비용이 감소될 수 있다.

도1은 제1 실시예에 따른 내부 권선 장치를 도시한 단면도.

도2는 제1 실시예에 따른 내부 권선 장치를 도시한 부분 사시도.

도3a 내지 도3c는 제1 실시예에 따른 푸셔 판을 도시한 측면도.

도4는 권선 방법의 일 단계를 도시하는, 권선 중인 코어의 부분 사시도.

도5는 권선 방법의 일 단계를 도시하는, 권선 중인 코어의 부분 사시도.

도6은 권선 방법의 일 단계를 도시하는, 권선 중인 코어의 부분 사시도.

도7은 권선 방법의 일 단계를 도시하는, 권선 중인 코어의 부분 사시도.

도8은 권선 방법의 일 단계를 도시하는, 권선 중인 코어의 부분 사시도.

도9는 권선 방법의 일 단계를 도시하는, 권선 중인 코어의 부분 사시도.

도10은 권선 방법의 일 단계를 도시하는, 권선 중인 코어의 부분 사시도.

도11은 권선 방법의 일 단계를 도시하는, 권선 중인 코어의 부분 사시도.

도12는 권선 방법의 일 단계를 도시하는, 권선 중인 코어의 부분 사시도.

도13은 제2 실시예에 따른 내부 권선 장치를 도시한 부분 사시도.

도14는 제2 실시예에 따른 노즐을 도시한 사시도.

도15는 제2 실시예에 따른 노즐을 도시한 측면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 내부 권선 장치

4 : 헤드

5 : 헤드 지지축

8 : 코어

8a : 치부

8b : 슬롯

10 : 노즐 이동 기구

11 : 고정자 홀더

12 : 프레임

13 : 인덱스 모터

20 : 헤드 지지축 회전 기구

30 : 헤드 지지축 이동 기구

90 : 와이어

91 : 코일 단부

92 : 코일 측부

93 : 기어

94 : 링 기어

Claims

대체로 원통형인 요크와, 상기 요크로부터 반경 방향으로 돌출된 복수의 치부와, 인접한 치부들 사이에 형성된 슬롯이 제공된 대체로 원통형인 코어에 코일을 형성하는 권선 방법이며,

와이어를 인출하는 노즐을 제공하는 단계와,

와이어를 슬롯으로 안내하는 가이드를 제공하는 단계와,

제1 코일을 형성하도록 노즐을 코어에 대해 3차원으로 이동시켜서 두 개 이상의 치부가 제1 코일 내에 배치되는 단계와,

코어의 반경 방향으로 코어에 대해 가이드를 이동시켜서 코어에 대한 가이드의 이동에 의해 와이어를 슬롯으로 삽입하는 단계와,

제1 코일의 코일 단부를 상기 치부의 축방향 단부면으로부터 이격시키는 단계를 포함하며,

적어도 하나의 공통 치부가 상기 제1 코일 및 제2 코일 내에 포함되도록 제2 코일이 형성될 때, 제2 코일의 측부가 슬롯의 하부와 실질적으로 접촉하도록 제2 코일의 측부를 제1 코일의 코일 단부와 치부에 의해 형성된 공간으로 삽입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 권선 방법.
제1항에 있어서, 상기 코어의 축방향 단부면을 따라 반경 방향으로 이동 가능한 슬라이더를 제공하는 단계와,

상기 슬라이더에 상기 가이드를 부착시키는 단계를 더 포함하는 권선 방법.
대체로 원통형인 요크와, 상기 요크로부터 반경 방향으로 돌출된 복수의 치부와, 인접한 치부들 사이에 형성된 슬롯을 구비한 대체로 원통형인 코어에 코일을 형성하는 권선 장치이며,

와이어를 인출하는 노즐과,

와이어가 노즐의 3차원 이동에 의해 2개 이상의 치부 주위로 권선되고 코일을 형성하도록 노즐을 코어에 대해 3차원으로 이동시키는 노즐 이동 기구와,

와이어를 슬롯으로 안내하는 가이드와,

와이어가 코어에 대한 가이드의 이동에 의해 슬롯으로 삽입되고 코어의 반경 방향으로 코어에 대해 가이드를 이동시키는 가이드 이동 기구를 포함하고,

상기 가이드 이동 기구는 상기 코어의 축방향 단부면을 따라 반경 방향으로 이동 가능하고 상기 코어의 축방향 단부면을 덮는 코일 단부와 상기 코어의 축방향 단부면 사이를 통과하도록 배치되는 슬라이더를 포함하고,

상기 가이드는 상기 슬라이더에 제거 가능하게 부착되는 것을 특징으로 하는 권선 장치.
제3항에 있어서, 상기 가이드는 상기 코어의 축방향으로 뻗어서 상기 와이어를 누르는 단부면을 가진 푸셔 판을 포함하는 것을 특징으로 하는 권선 장치.
제4항에 있어서, 상기 푸셔 판은 상기 단부면으로부터 경사지게 뻗은 경사부를 더 가지고, 상기 푸셔 판의 경사부는 상기 와이어를 안내하는 것을 특징으로 하는 권선 장치.
제3항에 있어서, 가이드는 코일의 2쌍의 푸셔 판들을 포함하고, 푸셔 판들은 축방향으로 서로 한 쌍의 면을 이루고, 각각의 푸셔 판은 형성된 코일의 원주 방향 단부에 위치한 치부의 축방향 단부면에 배치되는 것을 특징으로 하는 권선 장치.
제3항에 있어서, 가이드는 축방향으로 서로 대면하는 한 쌍의 푸셔 핀들을 포함하고, 각각의 푸셔 핀은 형성된 코일의 중심에 실질적으로 위치한 치부의 축방향 단부에 배치되는 것을 특징으로 하는 권선 장치.
제3항에 있어서, 와이어를 슬롯으로 안내하는 성형체를 더 포함하고, 상기 성형체는 와이어가 안내되는 슬롯에 인접한 치부의 팁에 대면하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 권선 장치.
제3항에 있어서, 노즐은 복수의 와이어를 길이 방향 정렬로 인출하는 제어 판을 포함하고, 제어판은 복수의 와이어가 치부에 권선되도록 슬롯으로 삽입되는 것을 특징으로 하는 권선 장치.