JP2000245092A - 集中巻コイルおよび巻線製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コイルの巻き方の改良によりコイルをコンパ
クト化する。コイル製造過程でのコイル線の整列状態の
乱れを防止する。 【解決手段】 集中巻コイルでは、コイル線が複数の層
を作るように巻かれ、各層にてコイル線が列を作るよう
に巻かれる。ここで、コイル線が一の層から次の層に移
る層替り部Ｕ１と、次の層内でコイル線が隣の列に移る
列替り部Ｃ２とをコイル周方向に別位置にずらす。層替
りおよび列替りによりコイル線の傾き、浮上りが分かれ
るので、コイル端面部分における瘤発生を防止できる。
更に、層替りするコイル線を板などで支えて、線傾きを
抑えることが好適である。別の態様では、列替り部が各
層で異なる位置に配置される。また別の態様では、層替
り部および列替り部がコイル角部に配置される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は集中巻コイルに関
し、特に、コイル線の巻き方の改良によりコイルのコン
パクト化を可能とする技術に関する。本発明により製造
過程でのコイル線の並びの乱れが防止される。

【０００２】

【従来の技術】集中巻コイルは、モータの１つのティー
スに巻き回されるコイルであり、すなわち、隣り合う２
つのスロットに跨って配設されるコイルであって、例え
ば、特開平９−３０８１４２号公報に開示されている。

【０００３】モータ性能向上の要求に応えるためには、
整列タイプの集中巻コイルが有効である。コイル線が整
列するように平行に巻き回され、１つの巻層が形成され
る。巻層の終わりではコイル線が次の層に移り、反対方
向に列が進むようにコイル線が巻き回される。整列巻が
繰り返され、複数列・複数層のコイルが形成される。そ
して、コイル線としては平角線を用いることが好まし
い。平角線は略四角形の断面形状を有しており、平角線
を隙間なく整列させることでモータ占積率を向上でき
る。占積率とは、スロット断面積に対するコイル線占有
面積の比であり、占積率の増大によりモータ性能の向上
が図れる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の比較的単純なタ
イプのコイルでは、コイル線が列から列へ移り、層から
層へ移る部分の形状に特に配慮せずとも支障はなく、従
ってコイル線の巻き付けは成行き任せで行われていた。
ところが、同様の手法で整列タイプのコイルを製造する
と、コイル両端面部に瘤が生成され、この瘤が整列崩れ
の原因となり得ることが分かった。

【０００５】そこで図１〜図７を参照し、本発明者が上
記の瘤生成の原因を解析した結果を説明する。

【０００６】ここでは、図１に示す台形断面を有するコ
イルを製造する場合を取り上げる。識別のため奇数層の
コイル線には模様が付されている。このコイルは、巻枠
にコイル線を巻き付けることによって形成され、巻枠は
その回転軸（巻軸）方向から見ると長方形である。ま
た、巻枠はその両端にコイル端面を規定するためのフラ
ンジを有する。

【０００７】図２は、２層目の巻始め状態を示してい
る。１層目では、毎周同じ位置でコイル線が列から列へ
とＳ字を描いて移り替わる（列替り部）。第１層の最終
列の上に第２層の第１列が巻かれ、これにより第２層が
スタートする。以下、コイル端面で層から層へコイル線
が駆け上がる部分を層替り部という。

【０００８】図３は、２層目の巻終り状態を示してい
る。第２層第１列が一周した場所で列替りが行われて、
第２層第２列が開始する。以降も毎周同じ位置で列替り
が繰り返される。その結果、第１層の列替りＳ字と第２
層の列替りＳ字が交差し、交差点がほぼ直線状に巻軸方
向に並ぶ。

【０００９】図４は、図２の層替り部の各部断面形状を
示している。層替りの土台になる下層のコイル線が図２
に示す如く斜めに走っている影響で、層替り部ではコイ
ル線が傾き、捻れる。コイル線の傾きは断面ＡＡ付近で
始まっている。断面ＢＢに進むにしたがって、コイル線
が浮き上がるとともに捻れ傾きが大きくなる。そしてコ
イル線の捻れは断面ＣＣの付近まで残留する。

【００１０】次に、図５は、図３の各部断面の形状、特
に、第２層の第１列から第２列への列替り部を示してい
る。図５（ａ）には、１周前の層替り部のコイル線と交
差して列替りするコイル線の軌跡が描かれている。列替
りの過程でコイル線が層替り部と逆方向に捻れ、傾く。
この部分でコイル線が最も大きく盛り上がり、コイル端
面瘤が生成される。コイル線の捻れは、図５（ｂ）の断
面ｂｂでも残留している。

【００１１】更に図６に示すように、第３層、第４層と
巻付けが行われると、コイル線のねじれ浮上りが累積
し、その結果、整列状態が乱れ、コイル線の滑落が生じ
ることもあり得る。

【００１２】図７は、コイル端面の瘤を巻軸方向から見
た図である。第２層への層替り部と、第２層内でのＳ字
列替り部とが同じ位置にあるため、コイル線がＳ字を描
くときに、層替り部の浮き上がったコイル線に押し上げ
られる。層替り部及び列替り部の線の傾き、浮きが重畳
し、図示の如く瘤が大きくなる。

【００１３】以上に説明したように、整列集中巻コイル
の製造過程では、コイル端面付近に瘤が発生することが
あり、その主たる原因は、列替り部および層替り部のコ
イル線の傾きと浮上がりにある。

【００１４】上記の例に示された如く、集中巻コイルに
おいては、層替り部や列替り部のような部分が、コイル
線の配列を乱してコイル外形形状を拡大する要因にな
る。これらの部分の位置を工夫することでコイルのコン
パクト化を図れると考えられる。そしてモータのサイズ
を縮小し、同一サイズ当たりの出力を増大し、モータ性
能の向上を図ることができる。

【００１５】したがって本発明の目的は、コイルの巻き
方の改良によりコイルサイズの拡大を防ぎ、コンパクト
化できる集中巻きコイルを提供することにある。本発明
の目的の一つは、コイル端面瘤およびそれに伴う配列乱
れを抑えられる集中巻コイルおよびその製造装置を提供
することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】（１）上記目的を達成す
るため、本発明は、コイル線が複数の層をつくるように
巻かれ、各層にてコイル線が列をつくるように巻かれた
集中巻コイルにおいて、コイル線が一の層から次の層に
移る層替り部と、前記次の層内でコイル線が隣の列に移
る列替り部と、をコイル周方向にずれた別位置に有する
ことを特徴とする。例えば、第２層への層替り部に対し
て、第２層内での列替り部がコイル周方向にずれた位置
に設けられる。従って、層替り部と列替り部の重畳作用
による瘤生成を抑えられ、配列乱れの防止が図れる。

【００１７】このように本発明によれば列替り部と層替
り部という、コイル線の配列乱れを生成する要因部分に
着目し、これら要因部分をずらすことで、瘤のような乱
れの積み重ねが少なくなり、それによりコイルのコンパ
クト化が可能となる。

【００１８】本発明の好適な巻線製造装置は列替成形装
置を含み、列替成形装置は、コイル線が一の層から次の
層に移る層替り部に対して、前記次の層内でコイル線が
隣の列に移る列替り部がコイル周方向にずれた別位置に
なるように、コイル線を列替位置で列替Ｓ字形状に成形
する。列替成形装置は、例えば、コイル線が層替り部に
達する前の適当な場所でコイル線をＳ字形状に成形する
（プレス成形など）。これにより、層替り部と列替り部
を効果的に分離することができる。

【００１９】また好ましくは、巻線製造装置は、前記層
替り部で前記次の層に上がるコイル線部分を支えること
により、コイル線の傾きを防止する傾き防止装置を含
む。層替り部ではコイル線が斜めに駆け上がるので、コ
イル線の下側に隙間ができ、この隙間がコイル線の捻れ
原因にもなっている。しかし、本発明によればこの隙間
を利用してコイル線を支えてやることで、コイル線の捻
れ傾きを抑え、瘤を更に小さくできる。例えば、層替り
部の隙間を埋める形状の部材を隙間部分に挿入し、コイ
ル線を下側から支えることが好適である。

【００２０】また好ましくは、巻線製造装置はコイル線
浮上り防止装置を有し、浮上り防止装置は、層替り部を
外周側から押さえつけることでコイル線の浮上りを防止
する。例えば、所望の層替りスロープ形状に対応する押
さえ部材が設けられる。この態様によれば、コイル端面
部分の瘤をさらに小さくして、より良好な整列状態を得
ることが可能となる。

【００２１】（２）本発明の別の態様は、コイル線が複
数の層をつくるように巻かれ、各層にてコイル線が列を
つくるように巻かれた集中巻コイルにおいて、コイル線
がある列から隣の列に移る列替り部を、各層でコイル周
方向にずれた別位置に有することを特徴とする。

【００２２】本発明によれば、コイル線の列替り部が各
層で異なる位置に形成されるので、列替え部に起因する
コイル線の乱れの積み重ねが少なくなる。全層の列替え
部が同じ場所にあるために列替え乱れが集積されてコイ
ル全体形状が大幅に乱れる、といったことが回避され
る。したがって、コイルのコンパクト化が可能となる。

【００２３】（３）本発明の別の態様は、コイル線が複
数の層をつくるように巻かれ、各層にてコイル線が列を
つくるように巻かれた集中巻コイルにおいて、コイル線
が一の層から次の層に移る層替り部をコイル角部に形成
してなることを特徴とする。好ましくは、コイル線があ
る列から隣の列に移る列替り部もコイル角部に形成され
る。

【００２４】本発明によれば、コイル角部の無駄空間に
層替り部や列替り部が配置されるので、その他の部分で
の配列乱れによるコイル形状拡大が防止され、結果とし
てコイル全体のコンパクト化が図れる。したがってこの
態様でも巻き方の工夫によるコイルのコンパクト化が可
能である。

【００２５】以上のように、本発明によれば、コイルの
巻き方の工夫により、コイル線の配列の乱れが少なくな
り、コイルのコンパクト化が可能となり、その結果、モ
ータのサイズを縮小し、同一サイズ当たりの出力を増大
し、モータ性能の向上を図ることができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】「実施形態１」以下、本発明の好
適な実施の形態（実施形態）の集中巻コイルおよび巻線
製造装置について図面を参照して説明する。

【００２７】図８は巻線製造装置の側面図（ａ）および
平面図（ｂ）である。回転可能なワイヤボビン１には平
角形状のコイル線（平角線）３が巻き付けられている。
ワイヤボビン１から引き出された平角線３は、ガイドロ
ーラ５に導かれて巻枠７に達する。なお、丸断面をもつ
素線をワイヤボビン１に巻き付けておき、ワイヤボビン
１とガイドローラ５の間に圧延ローラを設け、コイル線
の断面形状を円形から四角形に成形することも好適であ
る。

【００２８】巻枠７は、図示しないスピンドル装置に把
持され、回転される。巻枠７の回転により平角線３がワ
イヤボビン１から引き出されて巻枠７に巻き取られ、巻
枠７の形状に応じたコイルが形成される。ガイドローラ
５の軸方向移動により平角線３が適切な方向に導かれ、
平角線３は巻枠７上で整列し、複数の層を作る。

【００２９】ここで、モータ占積率を上げるためには、
コイル線が全周にかけて徐々に列替わりして螺旋を描く
のではなくて、以下のようにコイルを構成することが好
適である。

【００３０】図９を参照すると、コイルをモータに組み
付けるとき、長方形コイルの長辺に相当するスロット装
着部Ｐ１、Ｐ２がステータスロットに収められ、短辺側
のコイルエンドＱ１、Ｑ２がステータ端面からループ状
に突出すると仮定する。スロット装着部Ｐ１、Ｐ２およ
び一方のコイルエンドＱ２では、コイル線を巻軸Ｘに対
して直角方向に、互いに平行に配列し、そして、もう一
方のコイルエンドＱ１にてコイル線が列替りおよび層替
りするところからスタートする。各層の層替り部は前層
の列替り部で発生するので、各層での列替り発生は層が
替る毎に巻枠回転方向に層替り部と列替り部の隔離距離
だけ、コイル周上を移動してゆくことになる。即ち列替
り、層替り部がコイル全周に分散し、コイル全体として
端面瘤のない高充填率のコイル巻上り断面が得られる。

【００３１】上記のコイル構成を実現するべく、ガイド
ローラ５が巻枠７の回転に応じて制御される。すなわ
ち、スロット装着部Ｐ１、Ｐ２およびコイルエンドＱ２
にコイル線が巻き付くときは、ガイドローラ５が静止す
る。そして、もう一つのコイルエンドＱ１にコイル線が
巻き付くときに、ガイドローラ５が１ピッチ分移動し、
列替えを実現する。また、層の最終列と次層の第１列の
巻付けの期間、つまり巻枠二回転の間、ガイドローラ５
が静止し、これによりコイルエンドＱ１で層替りが行わ
れる。その後も、巻枠位相等に応じたローラ制御によ
り、その時々の列替え位置への巻付けに応じた適切なタ
イミングでローラ移動が行われる。

【００３２】図８に戻り、巻枠７は、その回転軸方向の
両端にフランジ９を有しており、このフランジ９により
コイルの両端が規定される。

【００３３】巻枠７の両端のフランジ９の近傍には列替
成形装置１１が設けられている。列替成形装置１１は、
プレス成形によりコイル線の列替りＳ字形状を形成する
ためのＳ字成形爪１３、１５を有している。成形装置１
１は、図示しないアクチュエータにより成形爪１３、１
５を巻枠７の近傍へ移動し、巻き付け途中のコイル線の
プレス成形を行う。

【００３４】また、巻枠７の両側には層替り傾き防止装
置１７が設けられている。ここで「傾き」とは、図４に
示す層替り部での線のねじれ浮上りを言う。傾き防止装
置１７は、図示しないアクチュエータにより進退できる
傾き防止板１９を有している。傾き防止装置１７は、こ
の棒形状の傾き防止板１９を巻枠７に向かって巻軸Ｘ方
向に移動させる。

【００３５】また、図８（ｂ）の正面図に示されるよう
に、巻枠７の近傍には、コイル巻テンションによる巻付
直後の線の浮上り防止装置２１が設けられている。浮上
り防止装置２１は、フレーム型の浮上り防止板２３を有
し、この板２３を図示しないアクチュエータにより動か
して、巻枠７の外側に嵌め込むことができる。

【００３６】次に、図１０を参照し、列替成形装置１１
の機能を説明する。図１０は、図７と同様に第２層の巻
始め部分を示している。ただし図１０では巻枠の左半部
が省略されている。模様付きで示された第１層では、一
定の位置Ｃ１で毎回の列替りが行われている。層替り部
Ｕ１では、第１層最終列への列替Ｓ字部の上へとコイル
線が駆け上がっている。

【００３７】本実施形態の特徴として、ある層から次の
層への層替りの後、その次の層の列替りが、層替り部か
ら周方向に離れた場所で行われる。図１０の例では、第
２層への層替り部Ｕ１と、第２層の列替り部Ｃ２がずれ
ている。両部位のずれ量は、後述する本発明の効果が得
られる程度、すなわち、層替りと列替りの瘤生成に対す
る影響を十分に分けられる程度に設定されている。

【００３８】この列替り位置Ｃ２における第２層の列替
りが、列替成形装置によって実現される。列替成形装置
は、第２層の巻付けが開始すると、Ｓ字成形爪１３、１
５を待避位置から図示のプレス成形位置まで移動させ
る。Ｓ字成形爪１３、１５は、成形目標のＳ字形状に対
応した対向成形面を有している。両爪の成形面でコイル
線が挟まれ、列替りに適したＳ字形状がコイル線に形成
される。第２層の第２列目以降のＳ字列替りは、成形爪
１３、１５も用いたプレス成形が行われずとも同様に列
替り部Ｃ２で行われる。

【００３９】上記の成形処理の具体例を説明すると、第
２層第１列の巻付けの後、第２層第２列の開始部分は、
一旦、第２層第１列の上に重ねて巻かれる。このとき、
ガイドローラ５は軸方向への移動を一時的に停止してい
る。それから、成形爪１３、１５により位置Ｃ２でプレ
ス成形が行われ、同時にガイドローラ５が１ピッチ分、
巻列進み方向に移動する。以降は、巻枠７が一回転する
度にガイドローラ５が１ピッチ動けば、第２層の列替り
が毎回同じ位置Ｃ２で行われる。

【００４０】なお、上記の列替成形を行わずに、成行き
任せで第２層の巻付けを行ったと仮定すると、第２層の
列替りは層替り部と同じ位置（Ｕ１）で行われてしま
う。これに対し、本実施形態では、Ｓ字成形爪１３、１
５を用いて列替りＳ字形状を所望の位置Ｃ２で強制的に
作り出し、列替り位置を意識的にコントロールしている
のである。そして、層替り部よりも所定距離手前に列替
り部Ｃ２を設定することで、両部位を隔離している。

【００４１】ここで、層替り部と次の列替り部が同位置
にあると、図７を用いて説明したように、両部分の傾き
・浮上りが重畳して、コイル線が瘤のように盛り上が
る。これに対し、本実施形態では、上記のように層替り
部と列替り部をずらした位置に設けている。駆け上がり
部のコイル線を乗り越え、あるいは跨がない位置で、列
替りのＳ字が描かれる。従って、コイル外周に生成する
瘤を小さくすることができる。その結果、瘤が原因とな
ってコイル線の整列崩れが発生するのを防ぐことができ
る。

【００４２】なお、ここでは主として第１層から第２層
への層替り部分について説明したが、他の部分について
も同様な構成が採用されている。

【００４３】次に、図１１を参照し、コイル線の層替り
部での傾きを防止する層替り傾き防止装置の機能を説明
する。図１１は、図１０と同様に第２層の始まり部分を
示している。列替りＳ字成形により、層替り位置と列替
り位置がずらされている。

【００４４】層替り部では、コイル線が斜めに第２層へ
と駆け上がるため、コイル線と巻枠の間に空洞部（層替
り隙間部）が発生する。図１１（ｂ）に示すように、層
替り隙間の形状は、巻軸方向から見ると楔状の略三角形
である。ただし、図１１（ｂ）は、コイル線の捻れ傾き
が発生しなかったと仮定した場合の隙間形状である。実
際には、コイル線は自らの弾性力等により、層替り隙間
に入り込んで傾むこうとする。

【００４５】本実施形態の層替り傾き防止装置は、図１
１（ｂ）の理想的な層替り隙間に対応する断面形状をも
つ線傾き防止板１９を備える。この線傾き防止板１９
は、巻枠７のフランジ９に設けられた同一形状の貫通孔
から層替り隙間へと挿入される。

【００４６】線傾き防止板１９を挿入するタイミングと
しては、層替り部の巻付け前が好適である。図１１
（ａ）の第２層の例では、第１層の最終列の列替りが行
われた後に線傾き防止板１９が挿入される。第２層への
層替り部の巻き付けが行われる時点では、すでに線傾き
防止板１９は挿入済みである。

【００４７】図１１（ｃ）は、線傾き防止板１９が挿入
された後に第２層への層替りが行われた状態を示してい
る。図１１（ｄ）では、更に第２層および第３層のコイ
ル線の巻き付けが行われ、第４層用の線傾き防止板１９
が挿入され、更に第４層の巻き付けが行われている状態
を示している。

【００４８】このように線傾き防止装置は、それぞれ異
なる巻層に用いる複数の線傾き防止板１９を有してお
り、各板を該当する層替り隙間へ差し込む。これらの傾
き防止板１９は、コイルの巻き付けが完了するまで保持
される。そして、完成したコイルを巻枠から取り外す前
に、傾き防止板１９がアクチュエータ（図示せず）によ
り抜き取られる。

【００４９】なお、図１に例示したような台形コイルを
つくる場合においては、ピラミッドの段部分では駆け上
がりが列方向にずれていくので、線傾き防止板の挿入は
不要である。ただし、階段部分が始まる前の平行部につ
いては、上記の線傾き防止板１９を挿入することが好適
である。このような観点から本実施形態では巻枠７の両
側に線傾き防止装置が配置されている。

【００５０】以上に説明したように、本実施形態では、
層替り部の隙間に線傾き防止部材が挿入され、傾き防止
部材により層替り部のコイル線が下方（コイル内部側）
から支えられる。そして、コイル線は、層替り隙間に入
り込む変形ができないように拘束される。従って、層替
り部の線傾きとそれに伴う浮上りが防止され、コイル線
の整列状態の乱れが低減する。特に、前述したように列
替り部の変形の影響と層替り部の変形の影響を分散する
とともに、層替り部および周辺の浮上りを低減すること
で、コイル線の瘤をさらに小さくすることができる。

【００５１】次に、図１２および図１３を参照し、層替
り部の浮上り防止装置の機能を説明する。

【００５２】図１２（ａ）は、第２層への層替り部の巻
き付けが行われた直後の状態を示している。巻枠７の回
転がそのまま進むと、コイル線に発生するコイル巻張力
で層替り部およびその周辺部分に比較的広い範囲でコイ
ル線の浮上りが発生する可能性がある。

【００５３】浮上り防止装置は、このコイル線の浮上り
を防止するためのものであり、図１２（ｂ）に示すフレ
ーム型の浮上り防止板２３を有する。浮上り防止板２３
は、コイル線のばね力が作用しても変形しない十分な高
い剛性を得られる肉厚の板でできており、巻枠７の三方
を取り囲む形状を有する。

【００５４】浮上り防止板２３には、巻枠７が巻き付け
途中のコイルとともに嵌め込まれる凹部２５が設けられ
ている。そして、凹部２５内に向かって３方から支持突
出部２７、２９および浮上り押え突出部３１が突設され
ている。押え突出部３１は、層替り部および前後周辺の
所望の形状に対応した押え面３１ａを有する。支持突出
部２７は、巻枠７を挟んで突出部３１と対向する位置に
設けられている。支持突出部２９は、突出部３１が設け
られた辺とは直角な辺上に設けられている。また、浮上
り押え突出部３１が設けられた領域Ａは、その他の一般
部よりも厚肉になっており、領域Ａと一般部の段差はコ
イル線の幅ｔにほぼ等しい。

【００５５】浮上り防止装置は、アクチュエータ（図示
せず）により、図１２の点線矢印方向に浮上り防止板２
３を移動し、巻枠７に嵌め込む。嵌込みのタイミング
は、図１２に示されるように層替り部の巻付けの直後が
好ましい。

【００５６】図１３（ａ）（ｂ）には、巻枠７の外側に
浮上り防止板２３が嵌まった状態が示されている。図１
３（ｂ）に示すように、支持突出部２７、２９は１層目
のコイルに当接しており、押え突出部３１は、第２層へ
の層替り部に当接している。また図１３（ａ）に示され
るように、浮上り防止板２３の一般部は、巻枠７のフラ
ンジ９から、コイル線１本分（ｔ）だけ離れた位置に嵌
め込まれる。従って、支持突出部２７、２９もフランジ
９には当たらない。しかし、押え突出部３１は、一般部
との間に高さｔの段差をもっているので、フランジ９に
当たっている。実際には、浮上り防止板２３をフランジ
９に向けて押せば、自然と図１３（ａ）（ｂ）の配置が
得られる。

【００５７】図１３（ｂ）〜（ｅ）において、巻枠７が
回転すると、コイル線にかかるテンション力により層替
り部およびその周辺でコイル線が浮き上がろうとする。
しかし、浮上り防止板２３が、支持突出部２７、２９で
支持されて、押え突出部３１で層替り部を押さえつけ
る。これによりコイル線の浮上りが防止され、コイル線
は突出部３１の押え面３１ａに対応する形状を維持す
る。

【００５８】図１３（ｅ）の位置まで巻枠が回転する
と、以降の工程の邪魔にならないように、浮上り防止板
２３はアクチュエータ（図示せず）により巻枠７から外
され、所定の待避位置に移動する。その後、図１０で説
明した成形爪による列替りＳ字成形が行われる。

【００５９】なお、上記の浮上り防止板２３は、層替り
の発生するコイル端部のみで用いられる。コイル端以外
の列の巻付けの際には、浮上り防止板２３は待避位置に
保持される。

【００６０】また、ここでは第２層への層替り部を取り
上げて説明したが、他の層に関しても同様にして浮上り
が防止される。浮上り防止装置は、それぞれ異なる層に
用いる複数枚の浮上り防止板２３を備えている。各板は
該当する層に対応する凹部２５の形状を有する。例え
ば、第３層用の浮上り防止板２３は、第１層用のものと
比較して、凹部２５が外側にコイル線２本分だけ広がっ
ている。

【００６１】以上に説明したように、本実施形態によれ
ば、層替り後の第１列の巻付け中の適当な所定の期間、
層替り部を外周側から押さえつけておく。これによっ
て、コイル端面の瘤生成の原因となるコイル線の浮き上
がりを低減できる。前述のＳ字成形爪および層替り隙間
挿入部材とともに層替り防止板を併用することにより、
さらに瘤を生成しにくくして、整列崩れを効果的に防止
することができる。

【００６２】「実施形態２」次に第２の実施形態の集中
巻コイルを説明する。この実施形態でも、巻き方の改良
によりコイルのコンパクト化が実現される。この目的達
成のため、本実施形態では、以下に説明するように、コ
イル線がある列から隣の列に移る列替り部を、各層でコ
イル周方向にずれた別位置に形成する。

【００６３】図１４は、本実施形態の集中巻コイルを示
している。実施形態１と同様に、長方形の長辺に相当す
る部分はモータステータのスロットに嵌め込まれる。短
辺に相当する部分はコイルエンドであり、ステータの端
面からループ状に突き出す部分である。コイル線の列替
えは、一方のコイルエンドで行われる（図１４では上
側）。

【００６４】さて、本実施形態では、その特徴として、
図１４に示すように、コイル線の列替え部が左右に振り
分けられる。ある層の巻付けにおいて右列替え位置で列
替えを行い、次の層の巻付けでは左列替え位置で列替え
を行い、その次の層では再び右列替え位置で列替えを行
う。

【００６５】ここで、比較参考図としての図１５は、全
層の列替え部を同じ位置（コイルエンドの中央）に配置
したときのコイル形状を示している。一般部のコイル総
厚さは、ワイヤ厚さ（コイル線一本の厚さ）と層数との
積にほぼ等しい。しかしながら、コイルエンドのコイル
厚さＡは一般部より大幅に大きい。これは、全部の層の
列替え部が同じ場所にあるためである。列替えによる乱
れが集積されて、コイルの全体形状が大幅に乱れ、拡大
している。

【００６６】一方、図１４に示す本発明では、コイルエ
ンド部のコイル厚さＢが、図１５のコイル厚さＡより低
減している。これは、コイル線の乱れの原因となる列替
え部が分散され、乱れの積み重ねが少なくなったからと
考えられる。

【００６７】以上のように、本実施形態によれば、列替
り部を各層でコイル周方向にずれた別位置に形成したこ
とにより、コイルのコンパクト化が可能となる。なお、
列替え部の配置は、図１４の形態には限定されず、適当
に変更可能なことはもちろんであるまた列替え部の位置
ずらしは、前述の第１の実施形態においても好適に適用
される。

【００６８】また本実施形態の集中巻コイルも、図８の
巻線製造装置を用いて製造することが好適である。

【００６９】「実施形態３」次に第３の実施形態の集中
巻コイルを説明する。この実施形態でも、巻き方の改良
によりコイルのコンパクト化が実現される。この目的達
成のため、本実施形態では、以下に説明するように、層
替り部および列替り部がコイル角部に形成される。

【００７０】図１６は本実施形態の集中巻コイルを示し
ている。本実施形態では、その特徴として、コイル線の
層替り部および列替り部（コイル線の交差する部分）
が、コイル角隅部に配置されている。コイル角部は、ス
ロット装着部からコイルエンドに移る部分であり、コイ
ルエンドの開始部および終了部である。コイル角部は、
コイルの形状が折れ曲がる部分であり、この部分でコイ
ル線が曲線を描いて曲がる。コイル製造においては、す
べての層替りおよび列替りを一つのコイル角部で行い、
これにより層替り部および列替り部が角隅部に集められ
る。

【００７１】ここで、コイル角部にはコイルとしての無
駄空間がある。図１６に２点鎖線ｍで示すような直方体
の収納空間にコイルを組み付けると仮定する。このと
き、コイル角部ではコイル線が曲線（４分の１円）を描
くため、コイルの外側に比較的大きな隙間ができる。本
実施形態では、この隙間に相当する無駄空間が、層替え
部および列替え部に起因するコイル拡大によって埋めら
れる。したがって、コイルエンド部でコイル形状が外側
に拡大するのを回避できる。すなわち、図１６のコイル
エンド部のコイル厚さＣは、図１５のコイル厚さＡと比
較して大幅に小さくなっており、一般部のコイル厚さ
（＝ワイヤ厚さ×層数）とほぼ等しい。

【００７２】以上のように、本実施形態によれば、コイ
ル角部の無駄空間に層替り部や列替り部が配置されるの
で、その他の部分での配列乱れによるコイル形状拡大が
防止され、結果としてコイル全体のコンパクト化が可能
となる。

【００７３】また本実施形態によれば、コイルのコンパ
クト化により、コイル線の全長を短くすることができ
る。その結果、コイルの材料コストを低減することがで
きる。また、コイル両端の抵抗が小さくなり、エネルギ
損失（いわゆる銅損）を小さくできる。この点は上述の
実施形態においても同様である。

【００７４】また本実施形態の集中巻コイルも、図８の
巻線製造装置を用いて製造することが好適である。

【００７５】「その他の実施形態」次に、コイル端面で
のコイル線の整列崩れを効果的に防止できる改良された
巻線製造装置を説明する。

【００７６】図１７は、巻枠製造装置の巻枠５１を示し
ている。巻枠５１の巻型（被巻線部）５３は、巻軸Ｘ方
向から見ると略長方形である。巻型５３の両側からは、
巻軸Ｘ方向にチャック部５５、５７が突出している。チ
ャック部５５、５７は、それぞれ、両頭スピンドル装置
の第１主軸および第２主軸（図示せず）に把持される。

【００７７】巻型５３とチャック部５５の間にはフラン
ジ５９が設けられている。フランジ５９は巻型５３との
間にコイル線１本分の段差を有し、第１層の巻付基準面
として機能する。巻枠５１は、フランジ５９上に突設さ
れたリードホルダ６１を有し、このホルダ６１に、巻始
めのコイルリード部がひっかけられる。さらに巻枠５１
は、フランジ５９上に第１の端面崩れ防止ブロック６３
を有する。ブロック６３は、リードホルダ６１と反対側
に配置されており、巻軸Ｘと直角方向にフランジ５９か
ら突出している。

【００７８】また、巻型５３のチャック５７側の端部付
近には、第２の端面崩れ防止ブロック６５が着脱可能に
設けられている。ブロック６５は、巻軸Ｘと直交して、
巻型５３を貫通し、巻型５３の上下両側から突出してお
り、ディテント６６にて巻枠５１に固定されている。ブ
ロック６５は、図示しないアクチュエータによって巻枠
５１に着脱される。

【００７９】図１８は、図１７の巻枠５１を備えた巻線
製造装置を示している。左側の第１主軸６７および右側
の第２主軸６９は同一軸線上で同期回転する。図示のよ
うに、コイル線を左から右に巻くときは、第１主軸６７
が巻枠５１のチャック部５５を把持し、一方、第２主軸
６９は成形整列カップ７１を把持する。成形整列カップ
７１は、長方形のカップ形状を有し、コイル線を隙間な
く整列させる機能をもつ。

【００８０】各層の巻付けに用いるために、それぞれ異
なる大きさの成形整列カップが用意されている。各カッ
プは、既に巻付け済みの下側コイル層と殆ど隙間なく嵌
まり合う形状をもつ。すなわち、第ｎ層の巻付けで用い
るカップは、第ｎ−１層の外周が嵌まるサイズをもつ。
図１８の例では、第３層用カップに、第２層の外周面が
嵌まっている。なお、第１層用カップは、巻型５３と直
接嵌まり合う。

【００８１】図１８では、順次巻き付けられるコイル線
に対して、第２主軸６９が成形整列カップ７１を押しつ
けている。第２主軸６９は、１回転する毎に成形整列カ
ップ７１を１ピッチずつ後退させる。そしてカップ７１
によりコイル線の形が整えられる。

【００８２】上記のように、巻付け中の層のコイル線は
成形整列カップ７１により拘束されているが、既に巻き
上がっている下層コイル部分（図１８では第１、第２
層）はカップに拘束されていない。

【００８３】しかし、下層コイル部分の端面には端面崩
れ防止ブロック６５が接触している。ブロック６５が、
下層コイル部分の巻軸方向への動きを拘束するので、コ
イル端面が崩れるのを確実に防止できる。

【００８４】なお、成形整列カップ７１は、図示のよう
に端面崩れ防止ブロック６５との干渉を避けるための逃
げ溝７１ａを有している。

【００８５】図１８に示した巻層の巻付けが終わると、
以下の手順で次層の巻付け工程への移行が行われる。第
２主軸６９は後退し、第２主軸６９から成形整列カップ
７１が取り外される。第２主軸６９は前進して巻枠５１
のチャック部５７を把持する。次に、第１主軸６７が巻
枠５１を離して後退する。そして第１主軸６７は、次層
の巻付けに用いる成形整列カップを把持する。今度のカ
ップは、図１８に示したものと同様の構成であるが、コ
イル線１本分だけ外側に広がった形状をもつ。また、同
カップはリードホルダ６１および端面崩れ防止ブロック
６３をよけるための逃げ溝を有している。

【００８６】新たな層の巻き付けは前述と同様にして行
われる。第１主軸６７が前進すると、前回巻上がったコ
イル層が成形整列カップに嵌まり込む。そしてカップ
は、今回の巻層のコイル線に押しつけられる。今度は、
リードホルダ６１および第１の端面崩れ防止ブロック６
３が、端面の崩れを防止する機能を果たす。

【００８７】全層の巻付けが終了すると、第１主軸６７
が巻枠５１を把持した状態で、第２主軸６９は待避位置
へ後退する。巻枠５１から端面崩れ防止ブロック６５が
図示しないアクチュエータにより取り外される。完成し
たコイルが巻枠５１から抜き取られ、再び端面崩れ防止
ブロック６５が巻枠５１に装着される。そして、再びコ
イル線がリードホルダー６１にひっかけられ、次のコイ
ルの巻き付けが開始される。

【００８８】以上に説明したように、この実施形態で
は、端面崩れ防止ブロックを設けたことにより、巻付け
済みコイル部分が端面から崩れるのを効果的に防止する
ことができ、従って、自動巻線装置の生産性と信頼性を
向上することができる。

【００８９】次に、図１９は、端面崩れ防止ブロックを
備えた巻線製造装置の第２の例を示している。巻枠８０
の構成は基本的には図１７と同様であり、フランジ５９
には第１の端面崩れ防止ブロック６３が設けられてい
る。ただし、図１７とは異なり、巻枠８０の巻型８１に
は、端面崩れ防止ブロックを着脱するための貫通孔は設
けられていない。

【００９０】図１９の構成では、第２の端面防止ブロッ
ク８２は、成形整列カップ８４に備えられている。端面
崩れ防止ブロック８２は、整列カップ８４の外周に隙間
なく嵌まり合う形状のブロック支持枠部８６を有する。
ブロック支持枠部８６の端部からは、内側に向かって折
れ曲がるように崩れ防止壁８８が突き出している。崩れ
防止壁８８は、成形カップ８４に設けられた開口を通り
抜けており、崩れ防止壁８８の先端は、巻型８１の端面
８１ａと重なる位置まで達している。

【００９１】端面崩れ防止ブロック８２の支持部８６が
バネ９０によって巻軸Ｘ方向に付勢されており、崩れ防
止壁８８が巻型８１の端面８１ａに当接している。崩れ
防止壁８８は、図１８の装置と同様に、巻付け済みであ
る下層コイル部分の端面を支え、これにより端面崩れが
防止される。

【００９２】巻付工程では、前述したようにスピンドル
主軸は整列カップ８４を少しずつ後退させる。しかし、
端面防止ブロック８２はバネ９０に押されており、継続
して巻型端面８１ａに押しつけられるので、崩れ防止機
能が維持される。

【００９３】また、図１９では１つのカップが示されて
いる。しかし実際には、前述と同様に、各層毎に大きさ
の異なる複数のカップが用意されており、巻き付ける層
に応じて使い分けられる。

【００９４】また、図１９では左主軸が巻枠８０を把持
し、右主軸が成形整列カップ８４を把持している。しか
し、もちろん、反対方向への巻付けでは逆になり、右主
軸が巻枠を、そして左主軸がカップを把持する。前者が
奇数層の巻付けに、後者が偶数層の巻付けに対応する。

【００９５】以上に説明した図１９の構成によっても、
成形整列カップで拘束されていないコイル部分、すなわ
ち巻き終わった下層部分が端面から崩れるのを効果的に
防止することができる。また図１９の構成では、完成し
たコイルを巻枠から取り外すときに、端面崩れ防止ブロ
ックを巻枠から取り外さなくてもよい、という利点が得
られる。

【００９６】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、製造過程におけるコイル線の整列状態の乱れの原因
である巻瘤の発生を防止することができ、これによりコ
イルの生産性の向上を図ることが可能となる。

【００９７】そして本発明によれば、コイルのコンパク
ト化が可能となるので、モータのサイズを縮小し、同一
モータサイズ当たりの出力を増大し、モータ性能の向上
を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 整列タイプの集中巻きコイルを、コイル製造
用の巻枠とともに示す図である。

【図２】 図１のコイルの第２層目の巻き始め状態を示
す図である。

【図３】 図１のコイルの第２層目の巻終わり状態を示
す図である。

【図４】 図２の製造途中のコイルの各部断面を示す図
である。

【図５】 図３の製造途中のコイルの各部断面を示す図
である。

【図６】 コイル線のねじれが原因となって配列の乱れ
が起きる様子を示す図である。

【図７】 コイル線に瘤が発生する原因を示す図であ
る。

【図８】 本発明の実施の形態の巻線製造装置の全体構
成を示す図である。

【図９】 図８の装置で作られるコイルの一例を示す図
である。

【図１０】 図８に含まれる列替成形装置の機能を示す
図である。

【図１１】 図８の装置に含まれる層替り傾き防止装置
の機能を示す図である。

【図１２】 図８に含まれる層替り部の浮上り防止装置
を示す図である。

【図１３】 図１２の浮上り防止装置の動作を示す図で
ある。

【図１４】 実施形態２の集中巻コイルを示す図であ
る。

【図１５】 実施形態２の効果を示すための比較参考用
の図である。

【図１６】 実施形態３の集中巻コイルを示す図であ
る。

【図１７】 コイル端面崩れ防止ブロックを備えた巻線
製造装置の巻枠を示す図である。

【図１８】 図１７の巻枠を備えた巻線製造装置を示す
図である。

【図１９】 端面崩れ防止ブロックを備える別の態様の
巻線製造装置を示す図である。

【符号の説明】

１ ワイヤボビン、３ コイル線、５ ガイドローラ、
７ 巻枠、９ フランジ、１１ 列替成形装置、１３，
１５ Ｓ字成形爪、１７ 層替り傾き防止装置、１９
傾き防止板、２１ 浮上り防止装置、２３ 浮上り防止
板、３１ 浮上り押え突出部。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コイル線が複数の層をつくるように巻か
   れ、各層にてコイル線が列をつくるように巻かれた集中
   巻コイルにおいて、 コイル線が一の層から次の層に移る層替り部と、前記次
   の層内でコイル線が隣の列に移る列替り部と、をコイル
   周方向にずれた別位置に有することを特徴とする集中巻
   コイル。
2. 【請求項２】 コイル線が複数の層をつくるように巻か
   れ、各層にてコイル線が列をつくるように巻かれた集中
   巻コイルを製造する巻線製造装置において、コイル線が
   一の層から次の層に移る層替り部に対して、前記次の層
   内でコイル線が隣の列に移る列替り部がコイル周方向に
   ずれた別位置になるように、コイル線を列替位置で列替
   Ｓ字形状に成形する列替成形装置と、 前記層替り部で前記次の層に上がるコイル線部分を支え
   ることにより、コイル線の傾きを防止する傾き防止装置
   と、 を含むことを特徴とする巻線製造装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の集中巻コイルにおい
   て、前記一の層と前記次の層で列替わり部を異なる位置
   に有することを特徴とする集中巻コイル。
4. 【請求項４】 コイル線が複数の層をつくるように巻か
   れ、各層にてコイル線が列をつくるように巻かれた集中
   巻コイルにおいて、コイル線がある列から隣の列に移る
   列替り部を、各層でコイル周方向にずれた別位置に有す
   ることを特徴とする集中巻コイル。
5. 【請求項５】 コイル線が複数の層をつくるように巻か
   れ、各層にてコイル線が列をつくるように巻かれた集中
   巻コイルにおいて、コイル線が一の層から次の層に移る
   層替り部をコイル角部に形成してなることを特徴とする
   集中巻コイル。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の集中巻コイルにおい
   て、コイル線がある列から隣の列に移る列替り部をコイ
   ル角部に形成してなることを特徴とする集中巻コイル。