JP2000253631A

JP2000253631A - 巻線装置

Info

Publication number: JP2000253631A
Application number: JP11050170A
Authority: JP
Inventors: Hideo Osugi; 英男大杉
Original assignee: Nittoku Engineering Co Ltd
Current assignee: Nittoku Engineering Co Ltd
Priority date: 1999-02-26
Filing date: 1999-02-26
Publication date: 2000-09-14
Anticipated expiration: 2019-02-26
Also published as: JP4040784B2

Abstract

(57)【要約】【課題】巻線された線材をステータのスロットに装着
してコイルを製造する巻線装置において、ステータ内の
装着部位に対応したコイル巻径の調整や、ステータ形状
やコイル仕様の変更への容易に対応でき、特性の優れた
コイルを製造しうるものを低コストで提供する。【解決手段】フライヤ１１の中心軸上に配置された軸
部材１０の下端側にガイド軸１２を備え、このガイド軸
１２に沿って移動可能な移動板１３Ａ，１３Ｂに固定さ
れた巻枠ピン１４Ａ、１５Ａ、１４Ｂ、１５Ｂにより巻
枠を構成し、移動板１３Ａ，１３Ｂをモータ１６Ａ，１
６Ｂにより移動させることにより、巻枠径を連続的に変
更可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、巻線された線材を
ステータのスロットに装着してコイルを製造する巻線装
置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】モータ用のコイルとして、モータ固定子
側鉄心（ステータ）に巻線された線材を収容して形成さ
れるものがある。このようなコイルを製造する巻線装置
としては、巻枠の回りに巻回された線材（コイル）をブ
レードに巻き落とし、このブレードに巻き落とされた線
材をステータののスロットに挿入するものが、例えば、
特開昭６２−７７０３８号公報や、実開昭６２−１８２
０５８号公報に提案がなされている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の巻線機には、以下に述べるような問題点がある。

【０００４】すなわち、特開昭６２−７７００３８号公
報の巻線機は、巻枠の回りに巻回されたコイルを移動手
段によりブレードに導き、このコイルを固定子鉄心の所
定の装着部位に順次装着していくものであるが、この巻
線機では巻枠の径は一定であるため、コイルの径が固定
子鉄心の装着部位のサイズに必ずしも適合しない。この
ため、固定子鉄心に装着されたコイルの占積率が低下す
るとともに、完成したコイルの形が乱れてしまい、コイ
ルの成型がしづらいという問題点があった。

【０００５】一方、実開昭６２−１８２０５８号公報の
巻線機は、この問題点を考慮し、階段状の形状を持つ巻
枠を備え、この各段に巻線をすることにより、段階的に
巻径を変えられるようにしたものである。しかしなが
ら、この巻線機では、巻枠の形状が複雑になってしまう
とともに、コイルの巻径も巻枠に段階的に備えられたも
のしか選択できず、例えばステータの形状が変更された
場合などには対応することができない。

【０００６】本発明は、このような問題点に着目してな
されたもので、巻線された線材をステータのスロットに
装着してコイルを製造する巻線装置において、ステータ
内の装着部位に対応したコイル巻径の調整や、ステータ
形状やコイル仕様の変更への対応が容易に行え、特性の
優れたコイルを製造しうるものを低コストで提供するこ
とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】第１の発明では、軸回り
に回転可能なフライヤと、このフライヤの線材繰り出し
部に隣接して配置されて線材繰り出し部から繰り出され
た線材が巻回される巻枠と、この巻枠に巻回された線材
が巻き落とされるブレードと、このブレードに巻き落と
された線材をステータに装着させる装着手段とを備えた
巻線装置において、前記巻枠の径を連続的に変化させる
巻枠径変更手段を備えた。

【０００８】第２の発明では、前記巻枠は複数の支持部
材に固定された複数の巻枠ピンから構成されるととも
に、前記巻枠径変更手段は前記複数の支持部材を相対的
に移動させる手段である。

【０００９】第３の発明では、前記複数の支持部材は一
対の移動板であり、前記フライヤの略中心軸上に軸部材
を回転不能に配置し、前記一対の移動板をこの軸部材の
両側に配置するとともに、前記巻枠径変更手段は、前記
軸部材に直交するガイド軸と、各移動板に対応して設け
られた一対のモータとを備え、これらのモータのボール
ねじを構成する出力軸をそれぞれ対応する移動板に連結
することにより各移動板を前記ガイド軸に沿って移動可
能とした。

【００１０】第４の発明では、前記軸部材は中空部を備
え、前記軸部材の外周に前記フライヤと同期的に回転す
るスリップリングを備え、前記モータは前記スリップリ
ングおよび前記軸部材の中空部に配設された配線を介し
て電源と接続されるとともに、前記線材は前記スリップ
リング上下にを貫通する貫通路を通って前記フライヤの
線材繰り出し部に供給される。

【００１１】

【発明の作用および効果】第１の発明によれば、巻枠径
変更手段により巻枠の径を連続的に変更することができ
るので、巻径（コイル径）をステータの装着部位に対応
するサイズに調整しつつ巻線し、ブレードに巻き落とす
ことができる。したがって、装着された線材はステータ
のスロットに適切にぴったり収容されるので、コイルの
占積率が向上し、良質なコイルを製造できる。また、ス
テータの上下に余分な線材が突出することがないので、
コイルエンド部の成型が容易になるとともに、コイルに
無駄な部分がない分、コイルの特性が向上する。また、
線材をステータに装着するときにはスムーズに装着する
ことができる。また、巻枠径の連続的な変更により、ス
テータ形状やコイル仕様の任意の変更に対しても、容易
に対応することができる。

【００１２】第２の発明によれば、巻枠は、複数の支持
部材のそれぞれに巻枠ピンを固定して構成されるので、
簡素な構成で軽量コンパクトに構成できる。また、巻枠
径変更手段は、複数の支持部材を相対的に移動させる手
段とすればよく、支持部材を移動させるモータ等で低コ
ストで容易に構成できるとともに、巻枠径の管理は支持
部材の移動量に基づいて行いうる。さらに、巻枠形状の
設定は、巻枠ピン相互の配置を変えることにより、容易
に自由な変更を行い得る。

【００１３】第３の発明によれば、巻枠径変更手段はガ
イド軸と一対のモータとからなるので、巻枠径変更手段
は低コストで構成できるとともに、巻枠径の調整はモー
タ制御により高精度に行いうる。

【００１４】第４の発明によれば、モータへの電力供給
はスリップリングおよび軸部材中空部に設けられた配線
を介してなされるので、巻線装置の構成を複雑にするこ
とがないとともに、線材はスリップリングを上下に貫通
する貫通路を介して供給されるので、フライヤが回転し
た場合でも線材はモータへの配線と干渉することはな
い。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいて、本発
明の実施の形態について説明する。

【００１６】図１、図２には、本実施の形態の巻線装置
の全体構成を示す。

【００１７】図示されるように、巻線装置の基台１上方
に延設された支持フレーム２には、先端側を下方に向け
た筒型のフライヤ３が、軸受を介して回転自在に支持さ
れる。このフライヤ３は、プーリ５およびベルト６を介
して、駆動モータ４と連結され、軸回りで回転駆動され
るようになっている。なお、本実施の形態では、フライ
ヤ３の回転軸は垂直方向を向いているが、フライヤ３の
回転軸の方向は任意であり、例えば水平方向を向けても
よい。

【００１８】線材７は、図示されない線材供給源から同
じく図示されないテンション装置を経て供給される。そ
して線材７は、支持フレーム２に固定された案内プーリ
８（あるいはセラミックノズル）を経て、フライヤ３に
形成された線材案内通路３ｂを通って案内され、フライ
ヤ３の線材繰り出し部３ａから繰り出される。ここで、
線材繰り出し部３ａは、フライヤ３の下端側に延設され
た部分であり、フライヤ３の回転軸（中心軸）から所定
距離だけ離れた位置に配置されている。線材繰り出し部
３ａから繰り出された線材７の端部は、フライヤ３の下
方に配置された線材把持機構９により把持される。

【００１９】フライヤ３の略中心軸上には、軸方向に移
動可能な軸部材１０が、回転不能に配設される。この軸
部材１０の下端側には巻枠機構１１が支持され、線材繰
り出し部３ａの側方に配設される。

【００２０】巻枠機構１１は、線材繰り出し部３ａから
繰り出された線材７が巻き付けられる巻枠を構成するも
のである。

【００２１】詳しく説明すると、巻枠機構１１は、軸部
材１０下端のフランジ部１０ａの両側に、一対の移動板
１３Ａ，１３Ｂを備える。これらの移動板１３Ａ、１３
Ｂは、このフランジ部１０ａを貫通して水平に固定され
たガイド軸１２に移動自在に支持されるとともに、それ
ぞれボールねじを構成するモータ１６Ａ、１６Ｂの出力
軸に連結されており、モータ１６Ａ、１６Ｂの駆動によ
り移動して、互いの間隔を変更できるようになってい
る。

【００２２】移動板１３Ａには巻枠ピン１４Ａ，１５Ａ
が、また移動板１３Ｂには巻枠ピン１４Ｂ、１５Ｂが、
それぞれ並列に下方に垂下された状態で固定される。こ
れにより、巻枠ピン１４Ａ、１５Ａ、１４Ｂ、１５Ｂ
は、四角形の４つの頂点上に位置するように配置され
る。線材繰り出し部３ａから繰り出された線材７は、こ
れら４本の巻枠ピン１４Ａ、１５Ａ、１４Ｂ、１５Ｂの
形作る四角形の巻枠外側に巻回される。

【００２３】この場合、前述したように移動板１３Ａと
１３Ｂの間隔を変更することができるので、巻枠ピン１
４Ａ、１５Ａ、１４Ｂ、１５Ｂの形作る四角形の大き
さ、すなわち巻枠の径は連続的に変更することができ
る。そして、この巻枠径の調整は、移動板１３Ａと１３
Ｂの移動量に基づいて、モータ１６Ａ、１６Ｂの制御に
より行いうるので、容易に高精度なものとできる。

【００２４】軸部材１０の上端側は、軸受を介して昇降
板１７に回転自在に支持される。この昇降板１７は、駆
動モータ１８の駆動により、支持フレーム２に鉛直方向
に延びて備えられたガイド軸１９Ａ、１９Ｂに沿って昇
降可能となっている。これにより、軸部材７はフライヤ
３に対して上下に移動し、巻枠機構１０の巻枠ピン１４
Ａ、１５Ａ、１４Ｂ、１５Ｂが線材繰り出し部３ａに相
対する位置、すなわち巻枠ピン１４Ａ、１５Ａ、１４
Ｂ、１５Ｂに巻線がなされる位置を変更していくことが
できるようになっている。

【００２５】基台１上には、フライヤ３の下方に位置す
るように、ブレード機構２０が配置される。このブレー
ド機構２０は、支持台２１上に回転自在に支持された環
状の基部２２と、この基部２２に沿って立設されるブレ
ード２３とを備える。ここで、ブレード２３は、後述す
るステータ３４の形状（磁極数、層数）に応じて決まる
本数の複数の針を所定間隔で並べて構成されたものであ
る。巻枠機構１１に巻線された線材７は、順次、このブ
レード２３の上に巻き落とされる。

【００２６】このブレード機構２０の基部２２は、ベル
ト２４およびプーリ２５を介してモータ２６と連結され
て回転駆動される。これにより、ブレード２３の回転角
度を変更することができ、巻枠機構１１から線材７が巻
き落とされる位置（巻き落とし位置）を、順次変更して
いくことができるようになっている。

【００２７】ブレード機構２０の支持台２１は、レール
２７に沿って移動可能となっており、ブレード２３への
線材７の巻き落としがなされた後には、図示されない駆
動機構に駆動されて、コイル挿入子３１の上方かつステ
ータ支持部３２の下方に移動する。

【００２８】コイル挿入子３１は、ブレード２３の針の
間に対応する位置で側方に延び出す複数の突起部３１ａ
を備えるとともに、昇降アクチュエータ３３の駆動によ
り昇降可能となっている。これにより、上方に配置され
た基部２２の環状穴の間からせり上がると、ブレード２
３の針の間から覗く突起部３１ａが、ブレード２３に巻
き落とされている線材７を押し上げ、ステータ支持部３
２に支持されたステータ３４内部に押し込めることがで
きるようになっている。

【００２９】また、ステータ３４は、歯車状の内周面を
持つ環状の部材であり、各歯車の間に形成されたスロッ
ト３５に、巻線された線材７（コイル）が装着されるよ
うになっている（図１１参照）。

【００３０】なお、本実施の形態には示さないが、ステ
ータ３４にコイルを装着する際、線材７をスロット３５
内に完全に押し込めるように、スロット３５内に収容さ
れた線材７を押す押圧部材を備え、コイルの成型をする
ようにしてもよい。

【００３１】また、上述のように本実施の形態では、コ
イルをステータ３４に収容するのにコイル挿入子３１に
より押し上げるようにしたが、本発明はこのような形態
に限られるものではなく、例えばフック部材を備えて、
このフック部材によりコイルを引き上げてステータ３４
内に収容するようにしてもよい。

【００３２】図３には、巻枠機構１１のモータ１６Ａ、
１６Ｂへの電気配線を詳細に示す。

【００３３】図示されるように、昇降板１７には、スリ
ップリング４０が軸受を介して回転自在に取り付けら
れ、軸部材１０の回りに配設される。

【００３４】このスリップリング４０は、図４に示すよ
うな環状の部材で、外周面に沿って配設された外周側導
通リング４１と、内周面に沿って配設された内周側導通
リング４２とを備えている。これら外周側導通リング４
１と内周側導通リング４２は、接続導体４３を介して電
気的に接続されている。また、外周側導通リング４１
は、外周において外周側ブラシ４４が摺動自在に接触
し、この外周側ブラシ４４から延び出す配線４５を介し
て図示されない電源に接続される。一方、内周側導通リ
ング４２は、内周面に接触する内周側ブラシ４６を介し
て、配線４７に接続される。この配線４７は、軸部材１
０の中空部１０ｂを通ってモータ１６Ａ、１６Ｂに接続
される。このような構成により、巻線装置の構成を複雑
化することなく、電源からモータ１６Ａ、１６Ｂに電力
が供給されるようになっている。

【００３５】また、このスリップリング４０は、回転軸
５１に配設されたプーリ５２、５３とベルト５４、５５
を介してフライヤ３と連結され、フライヤ３と同期して
回転する。この場合、線材７はスリップリング４０を上
下に貫通する貫通路４８を通って導かれるので、スリッ
プリング４０が回転した場合に、軸部材１０の回りを公
転するので、線材７は配線４７とは干渉することはな
い。

【００３６】つぎに、図５〜図１２にしたがって、本実
施の形態の巻線装置による巻線手順について説明する。

【００３７】図５に示すように、フライヤ３の線材繰り
出し部３ａから繰り出された線材７は、端部を線材把持
機構９により把持される。この状態で、巻枠機構１１の
巻枠ピン１４Ａ、１５Ａ、１４Ｂ、１５Ｂにより形作ら
れる巻枠の径は、ステータ３４の形状に応じて、所定の
径に設定し、フライヤ３を回転させることにより、巻枠
機構１１の巻枠ピン１４Ａ、１５Ａ、１４Ｂ、１５Ｂの
回りに巻回する。この場合、昇降板１７の昇降により、
線材繰り出し部３ａに相対する巻枠ピン１４Ａ、１５
Ａ、１４Ｂ、１５Ｂの位置をずらしていくことにより、
巻枠ピン１４Ａ、１５Ａ、１４Ｂ、１５Ｂの所定位置
に、順次整列巻がなされていく。

【００３８】このようにして所定の一束のコイル巻線
（所定巻数の巻線）が終了すると、図６に示すように、
モータ１６Ａ、１６Ｂの駆動で移動板１３Ａ、１３Ｂの
間隔を狭めることにより、巻枠ピン１４Ａ、１５Ａ、１
４Ｂ、１５Ｂの回りから線材７を滑り落とし、ブレード
２３の所定位置に線材７を巻き落とす。

【００３９】続いて、移動板１３Ａ、１３Ｂの移動によ
り巻枠機構１１の巻枠径を、ステータ３４の形状によっ
て決まる適切な大きさまで順次小さくしていきながら、
同様の手順で巻線を行い、巻枠機構１１に巻線された線
材７を順次ブレード２３に巻き落としていく。これによ
り、ブレード２３には、上層に行くほど巻径が小さくな
るように、巻線された線材７が複数層（本実施の形態で
は３層）積層された状態となる。詳しくは、最下層のコ
イルはブレード２３の５本の針に跨って掛け回される大
径のコイルとなり、中間層のコイルは３本の針に跨って
掛け回される中径のコイルとなり、最下層のコイルは１
本の針に掛け回される小径のコイルとなる。

【００４０】なお、このように本実施の形態では巻枠径
の変更をコイル各層の巻線毎に行うようにしているが、
本発明はこのような形態に限られるものではなく、例え
ば、巻枠径の変更をコイル各層の巻線の途中で行い、コ
イル各層内でコイル径を細かく変えるような形態を採る
こともできる。

【００４１】このようにしてブレード２３の所定位置へ
巻き落とされるべき線材の巻線および巻き落としが終了
したら、図８に示すようにブレード機構２０の基部２２
を所定角度（例えば９０度）回転させ、ブレード２３の
新たな巻き落とし位置を巻枠機構１１の下方に配置す
る。この状態で、上記と同様の手順で巻線、巻き落とし
および巻径の変更を順次行っていくことにより、ブレー
ド２３の新たな巻き落とし位置に線材７を積層状態で巻
き落としていく。

【００４２】このような手順の繰り返しにより、図９に
示すようにブレード２３の全周に渡って線材７が巻き落
とされたら、ブレード機構２０をコイル挿入子３１の上
方かつステータ支持部３２の下方に移動する。この状態
で、コイル挿入子３１を基部２２の環状穴の間からせり
上がらせる。

【００４３】これにより、図１０、図１１に示すよう
に、ブレード２３に巻き落とされていた線材７が、コイ
ル挿入子３１によりブレード２３から押し上げられ、ス
テータ支持部３２に支持されたステータ３４内部に押し
込められていく。

【００４４】この場合、ブレード２３に巻き落とされて
いる線材７の各層の径は、上述したように、ステータ３
４の装着部に正しく対応した大きさに調整されているの
で、ステータ３４の各スロット３５にスムーズにされて
行く。具体的に説明すると、例えば図１２に示すよう
に、ステータ３４に巻線された線材７（コイル）を装着
する場合、コイルの第１層（最上層）７ａは隣り合うス
ロット３５ａ、３５ｂに挿入され、コイルの第２層（中
間層）７ｂはスロット３５ａ、３５ｂの両側のスロット
３５ｃ、３５ｄに挿入され、コイルの第３層（最下層）
７ｃはスロット３５ｃ、３５ｄの両側のスロット３５
ｅ、３５ｆに挿入されるが、コイルの各層７ａ、７ｂ、
７ｃは予めスロット３５ａと３５ｂ、３５ｃと３５ｄ，
３５ｅと３５ｆの間隔に相当する径に巻線されており、
ステータ３４への線材７の装着は極めてスムーズに行わ
れる。

【００４５】また、装着されたコイルの各層７ａ、７
ｂ、７ｃは重なり合うことがないので、完成したコイル
の占積率が向上する。また、コイルの各層７ａ、７ｂ、
７ｃはステータ３４のスロット３５にぴったり装着さ
れ、余分な線材７がステータ３４の上下に突出すること
がないので、コイルエンド部の成型が容易になるととも
に、コイルに無駄な部分がなくなり、コイル特性（完成
したコイルを用いたモータの特性）が向上する。

【００４６】このようにしてステータ３４への線材７の
装着が終了したら、コイル挿入子３１を下降させて、巻
線作業が終了する。

【００４７】以上のように、本発明の巻線装置によれ
ば、巻枠機構１１の巻枠径を連続的に調整することがで
きるので、ステータ３４の形状に合わせてコイルの巻径
を適切に変更していくことができるので、ブレード２３
に巻き落とされたコイルはステータ３４内に無駄なくス
ムーズに挿入され、占積率の大きな良質なコイルを製造
できる。

【００４８】また、コイルの巻径は巻線機構１１の巻枠
径の変更により連続的に自由に変更できるので、ステー
タ３４の形状の変更やコイルの仕様変更に容易に対応す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す巻線装置の斜視図で
ある。

【図２】同じく断面図である。

【図３】同じく一部断面図である。

【図４】同じくスリップリングを示す斜視図である。

【図５】同じく巻線手順を示す説明図である。

【図６】同じく巻線手順を示す説明図である。

【図７】同じく巻線手順を示す説明図である。

【図８】同じく巻線手順を示す説明図である。

【図９】同じく巻線手順を示す説明図である。

【図１０】同じく巻線手順を示す説明図である。

【図１１】同じく巻線手順を示す説明図である。

【図１２】同じく巻線手順を示す説明図である。

【符号の説明】

３フライヤ７線材１０軸部材１１巻枠機構１２案内軸１３Ａ、１３Ｂ移動板１４Ａ、１４Ｂ巻枠ピン１５Ａ、１５Ｂ巻枠ピン１６Ａ、１６Ｂモータ２０ブレード機構２１支持台２２基部２３ブレード２６モータ２７レール３１コイル挿入子３４ステータ３５スロット４０スリップリング４７配線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】軸回りに回転可能なフライヤと、このフライヤの線材繰り出し部に隣接して配置されて線
材繰り出し部から繰り出された線材が巻回される巻枠
と、この巻枠に巻回された線材が巻き落とされるブレード
と、このブレードに巻き落とされた線材をステータに装着さ
せる装着手段と、を備えた巻線装置において、前記巻枠の径を連続的に変化させる巻枠径変更手段を備
えたことを特徴とする巻線装置。
【請求項２】前記巻枠は複数の支持部材に固定された複
数の巻枠ピンから構成されるとともに、前記巻枠径変更
手段は前記複数の支持部材を相対的に移動させる手段で
あることを特徴とする請求項１に記載の巻線装置。
【請求項３】前記複数の支持部材は一対の移動板であ
り、前記フライヤの略中心軸上に軸部材を回転不能に配
置し、前記一対の移動板をこの軸部材の両側に配置する
とともに、前記巻枠径変更手段は、前記軸部材に直交す
るガイド軸と、各移動板に対応して設けられた一対のモ
ータとを備え、これらのモータのボールねじを構成する
出力軸をそれぞれ対応する移動板に連結することにより
各移動板を前記ガイド軸に沿って移動可能としたことを
特徴とする請求項２に記載の巻線装置。
【請求項４】前記軸部材は中空部を備え、前記軸部材の
外周に前記フライヤと同期的に回転するスリップリング
を備え、前記モータは前記スリップリングおよび前記軸
部材の中空部に配設された配線を介して電源と接続され
るとともに、前記線材は前記スリップリング上下にを貫
通する貫通路を通って前記フライヤの線材繰り出し部に
供給されることを特徴とする請求項３に記載の巻線装
置。