JPH11178291A - 巻線機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 特に小型ＤＣモーターに使われるローターコ
アのようにそのアーム等の周囲に障害物があり、その軸
に直交する方向からの線材供給が不可能な巻回対象物に
対して扁平線材を巻回するのに好適な巻線機を提供す
る。 【解決手段】 巻回対象部分３ａ等の自転又は巻回対象
部分に対する自分の公転に係る障害物２ｂ，２ｆ等に衝
突しないように案内手段８を配置。巻回対象部分近傍に
線材９を案内し、この線材が扁平であったとして、その
繰出し位置から巻回位置に至る迄の間で線材幅方向の左
側を辿った場合と同右側を辿った場合の距離が等しくな
るように、折り返し手段１３を用い案内されて来た線材
を前記巻回対象部分に向かって折り返すようにした（請
求項１）。また、必要に応じ線ガイド１０（８＆１３）
をトラバース。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は巻線機に関し、特に
平角線とかリボン線とか称される扁平線材を、小型ＤＣ
モーターのローターコア等に巻回するのに好適な巻線機
に関する。

【０００２】

【従来の技術】小型ＤＣモーターに使用されるローター
コアの一例１を図５に示す。このコア１は、夫々の磁極
２ａ〜２ｆのアーム（腕）３ａ〜３ｆにコイルが巻回さ
れるものであり、小型ＤＣモーターのローターとして使
用される。なお、添字ａ〜ｆは必要以外省略する。他の
ものについても同様とする。また、符号を付す部分が複
数のとき、そのうちの幾つかに符号を付す。

【０００３】各アーム、例えば３ａに巻線する場合、両
側の磁極２ｂ，２ｆが邪魔をする。このため普通の巻線
機では巻線が出来ない。そこで通常は、この図５に一緒
に示したフライヤー型と呼ばれる巻線機５１を使用す
る。普通巻線機と言うと、コイルのボビンを回転させ、
このボビンに線材を巻いていく”軸回し型”と呼ばれる
巻線機を指すが、この”フライヤー型”と言う巻線機５
１は、ボビン（アーム３）を固定し、通称”羽”と呼ば
れるフライヤー４のノズル６に線材５を通し、この羽４
を回転させボビンの周りを回転しながら巻線をする。

【０００４】フライヤー型巻線機５１は、この回転、即
ちボビン（３）を中心とするノズル６の公転によって、
線材５の途中を縄跳びの縄の如く回転させる。この為ど
うしても線材５がよじれ、整列に巻くことが困難であ
る。しかし、10,000ｒｐｍ以上の高速回転で巻線するこ
とも可能で、短時間でコイルを巻くことが出来る。そこ
で、然程の整列性を要求されない代わりターン数が多い
リレーコイルなどを巻くのに利用されている。又、この
応用として、各磁極２にコーン状のカバー（不図示）を
かぶせ、このコーンの上から線材５を滑らせるようにし
て巻線をする方法も有る。

【０００５】今まで、コイルには丸線（断面円形の線
材）が多く使用されて来た。使用する線材がこれである
場合、これら従来手法で巻線をすることに何ら問題はな
く、事実、殆どのローターコイルがこの手法で巻線され
て来た。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし線材の中には、
例えば薄い長方形の断面をしたリボン状線材も存在す
る。これは一般に、平角線とか、リボン線とか呼ばれて
いる。（本明細書では「扁平線材」と総称する。）最近
になって、この扁平線材を使用したコイルが注目されて
来た。特に小型のＤＣモーターでは、急速に需要が伸び
ているようである。発明者の聞いた話では、同じ大きさ
として、丸線を使用したものと平角線を使用したものと
を比べると、扁平線材を使用したモーターの方が、トル
クも大きく、効率が数十％高いそうである。

【０００７】効率が良くなる理由は２つ考えられる。一
つはコイル断面に対する線材の占有率の違いである。先
ず丸線コイルでは、図６（Ａ）に示すとおり、線間に隙
間が出来る。これに対し、扁平線材では、図６（Ｂ）に
示すとおり、線間に隙間が無い。従って、扁平線材の方
がコイル断面に対する線材占有率が高く、磁気回路的に
有利になると考えられる。

【０００８】もう一つは直流抵抗の違いである。恐らく
これが効率の良くなる理由として支配的と思われるが、
例えば図６のものを見た場合、どちらも巻数は１８ター
ンでコイル断面積も略同じになっている。しかし、２つ
のコイルに使用されている線材の断面積を計算すると、
扁平線材（Ａ）の方が約２７％大きい。と言うことは、
その分、扁平線材の方が直流抵抗が小さいと言うこと
で、若し同じトルクを得るなら、扁平線材の方が少ない
電力ですむ。逆の言い方をすれば、同じトルク、電力で
良いならば、それだけコイル自体を小さくすることが出
来、その分、機器全体を小型化できる。それ故、小型Ｄ
Ｃモーターのローターコイル等に扁平線材を使用したい
という要求が出て来るのは寧ろ当然かと考えられる。

【０００９】ところが従来の巻線機では、扁平線材はあ
まり意識されていなかった。従って、例えば前述フライ
ヤー型巻線機５１で扁平線材を巻こうとすれば、線材が
捩れて整列した巻線は出来なかった。また、通常の軸回
し型巻線機のように、例えばアーム３ａ等を自転させて
扁平線材を巻回することも考えられるが、このようにし
た場合、両脇のアーム３ｂ，３ｆ等が邪魔になり、扁平
線材をアーム３ａの軸に直交する方向から供給すること
が出来ない。

【００１０】そのような訳で、扁平線材に利点があるこ
とは判っても、従来の方式では、小型ＤＣモーターのロ
ーター等に扁平線材を効率よく巻線することは出来なか
った。

【００１１】本発明の目的は、上記課題を解決し、特に
小型ＤＣモーターに使われるローターコアのようにその
アーム等の周囲に障害物があり、その軸に直交する方向
からの線材供給が不可能な巻回対象物に対して扁平線材
を巻回するのに好適な巻線機を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的達成のため本願
発明では、巻回対象部分の自転又は巻回対象部分に対す
る自分の公転に係る障害物に衝突しないよう配置され、
前記巻回対象部分の近傍に線材を案内する案内手段と、
前記案内される線材が扁平であったとして、その繰出し
位置から巻回位置に至る迄の線材幅方向左側を辿った場
合と同右側を辿った場合とでその距離が等しくなるよう
に、前記案内手段で案内されて来る線材を前記巻回対象
部分に向かって折り返す折り返し手段とを備える（請求
項１）。

【００１３】また、前記自転又は公転の軸に沿って前記
案内手段を移動させる移動手段を更に備える（請求項
２）。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細を図示実施の
形態例に基いて説明する。図１に実施の形態例１００の
要部正面を示す。図２，図３はその線ガイド１０を拡大
して示し、図２が、正面（Ａ），平面（Ｂ），右側面
（Ｃ），左側面（Ｄ）を示し、図３が、図２（Ａ）Ａ１
−Ａ２線に沿った断面を示している。

【００１５】なお、実施の形態例では、線ガイド１０が
図１に示すように傾斜（θ₁）している。その儘を６面
図で表現するのは煩雑なので、図２では、このθ₁の分
だけ反時計回りに回転させ、線ガイド１０を水平に直し
て表示している。また図４は、線ガイド１０の各角度に
関する説明に於て引用するもので（後述）、同図
（Ａ），（Ｄ）の実線の図形１０，１３が、図２
（Ａ），（Ｄ）と同じ姿勢である状態を表わし、２点鎖
線の各図形１０ｘ，１３ｘが、姿勢を変えた状態を表わ
す。

【００１６】図１に於て、コア１は図５に示したものと
同じである。ここでは、平角線９をこのコア１のアーム
３ａ〜３ｆに卷回する。ここでは、これらアーム３が請
求項にいう巻回対象部分である。７は支承部材で、コア
１の中心部を左右から挟持し、その状態で矢印ＲＤの如
くコア１を回転させる（回転手段不図示）。これによ
り、アーム３ａは一点鎖線Ｌ１を軸にしてその場で自転
する。

【００１７】線ガイド１０は、ガイド部８と折り返し部
１３とが一体で形成されている。詳細は、図２、図３に
示すとおりで、ガイド部は浅い角型樋状をなし、底板１
１とその両側を屈曲して形成された側片１２とから成
る。このガイド部が請求項にいう案内手段に当たり、線
材繰出し部（巻回材料たる平角線を巻いたボビン（不図
示））からアーム３ａ近傍まで、平角線９を案内する。

【００１８】アーム３ａが自転することで、アーム３ｂ
と３ｆは、その回りに略円錐状の回転による立体を形成
する。線ガイド１０はこれら立体に含まれない、即ちア
ーム３ｂ或いは３ｆに接触しない位置に配置される。こ
のアーム３ｂと３ｆの回転で形成される立体が、請求項
にいう障害物の一例である。

【００１９】なお、これら回転で形成される立体は、ア
ーム３ｂ，３ｆ等の形状に左右される。従って、線ガイ
ド１０の姿勢、即ち自転軸Ｌ１からの距離や、水平に対
する角度θ₁（図１）などは、コアその他、そのときの
巻回対象物の形状に合わせて調節する。

【００２０】折り返し部１３は、底板１１に続く形で形
成されている。この折り返し部１３は、図２，図３に示
すように、断面半円筒形の樋状をなす。樋状の部分が折
り返し部１３で、請求項にいう折り返し手段に当たる。
厳密には、図２（Ａ）に示す各側片１２の右端同士を結
んだ直線の右側部分が折り返し部１３である。

【００２１】平角線９は、図１の左斜め上から右下方
へ、アーム３ａ，３ｂの間に向かって、左右を側片１２
に規制されながら、底板１１上を案内されて来る。そし
て、折り返し部１３で、底板１１の手前側に折り返され
る感じで方向転換され、アーム３ａの自転軸Ｌ１にほぼ
直交する形でアーム３ａに向って進み、そこで該アーム
３ａに巻き取られる。

【００２２】平角線９は幅がある。従って、ただ単にそ
の進行方向を変えたとしたら、幅方向両側が昆布の如く
波打つ。それ故、フライヤー型やボビン回転型で巻線が
出来なかった訳だが、この折り返し部１３は、平角線の
言わばテープ面を、そこで折り返す感じで方向転換させ
る。これによって、幅方向の両側を波打たせずに、平角
線９を方向転換させることが出来る。なお、いちいち
「幅方向」と断わるのは煩わしい。この後は省略する。

【００２３】この従来の単純な方向変換で平角線９の両
側が波打つのは、その幅方向の左側と右側とで、それら
の上を辿って行ったとき、その距離（行程）が違って来
るためである。そこで本発明では、この折り返し部１３
の如き折り返し手段で、平角線９の面を反転させるが如
く折り返し、平角線９の方向転換を図る。これで、これ
ら夫々の側の上を辿ったときの距離が等しくなる。

【００２４】このことは、紙テープの折り返しで良く表
現される。折り返しをしさえすれば、何れの方向であっ
ても、その紙テープは弛み無く向きを変えることが出来
る。ここで、折り返し部１３の傾斜角θ₂（図１）は、
ここへ平角線９が進入して来る方向、即ち、線ガイド１
０の方向と、ここから巻き付け位置１４へ向かって行く
平角線９との間の角度θ₃（図１）で決まり、θ₂＝θ₃
÷２で求められる。なお、図ではθ₃をコア１の回転軸
上に移動して示す。そこに示す一点鎖線Ｌ２は、巻き付
け位置１４へ向かう平角線９と平行である。

【００２５】なお、同じコア１について継続的に生産す
る場合は必要ないが、形状の異なるローターコアやロー
ターコア以外のものを巻線対象にする場合、線ガイド１
０の角度θ₁との関係などで折り返し部１３の角度θ₂を
変更したい場合があり得る。そのような場合は、例え
ば、底板１１に折り返し部１３を回動可能にネジ止め
し、図４(Ａ)に示す如くその角度θ₅を可変にすると良
い。尤も、平角線は幅１〜２mmといったものが多い。こ
のようなものに適用する場合、ガイド部８や折り返し部
１３の寸法はかなり小さくなり、その分、製作が煩雑に
なる。従って、折り返し部１３の実際の角度θ₅が少し
づつ異なっている線ガイド１０を何種類か用意してお
き、そのときの角度θ₂に適合したものを使用すると良
い。

【００２６】線ガイド１０は、必要に応じて公知の移動
手段（不図示）により図１の矢印ＴＤ方向にトラバース
される。アーム３ａの自転に合わせ線ガイド１０をこの
ようにトラバースさせることで、平角線９は、回転数当
たりの送り量で定まるピッチで螺旋状に巻回される。こ
のピッチを平角線の幅と一致させれば、重なりの無い密
着巻となる。トラバースを複数回行なえば、密着の多層
巻になる。このとき丸線のような線間の隙間は無く、前
述した如く小型ＤＣモーター等の効率が向上する。トラ
バースを無くすと、同じ位置で平角線９が重ね巻きされ
る。これも効率アップに繋がる。

【００２７】アーム３ａへの巻回が終ったら、支承部材
７の挟持を弛め、コア１を図示状態から例えば反時計方
向に６０度回転させる。これでアーム３ｂが図１に示さ
れるアーム３ａの位置に来る。再び支承部材７でコア１
を挟み付け、このアーム３ｂを自転させ、それへの巻回
を実行する。すべてのアーム３への巻回が終ればロータ
ーコイル完成である。

【００２８】以下、変形例等について補足する。先ず、
折り返し部１３は、ガイド部８の先端付近に位置してい
れば良く、ガイド部８と一体であることを要しない。断
面形状も任意で、そこで平角線９の方向転換が行なわれ
れば良く、実施の形態例の如く樋型（１３）であること
を要しない。具体的には、例えば、実施の形態例の折り
返し部１３と近い外形になるように回転自在のローラを
配置し、これで平角線等の折り返しを図っても良い。樋
状に比べコストは掛かるが、線材の滑りは良い。また、
似たような外形の円筒を固定しても良く、中実の円柱固
定でも構わない。

【００２９】ガイド部８は、要するに折り返し部１３ま
で平角線９等を案内できれば良い。従って、フライヤー
型巻線機の線ガイドのように筒形であっても良く、ビニ
ールハウスの骨組のように、リング状のものをトンネル
状に並べ、適宜支柱で連結したようなものであっても良
い。

【００３０】巻回対象のアーム３を静止とし、線ガイド
１０の方をアーム周囲に公転させても良い。これは、フ
ライヤー型巻線機の回転軸５２に実施形態例の如き線ガ
イド１０を装着すること等で実現出来る。尤も、これで
単に公転させると、従来のフライヤー型巻線機５１と同
様、平角線も捩れてしまう。そこで、ここでの説明の如
くするときは、平角線９を繰出す為のボビンをフライヤ
ー型巻線機の回転軸５２上に配置し（不図示）、線ガイ
ド１０と一緒に回転させれば良い。

【００３１】こうすれば捩れは起こらない。なお、平角
線９を繰出すボビンが大きいなら、ミシンの下糸と同様
に所要の長さの平角線９等を別の小さなボビンに巻き直
し、これを回転軸５２上に配置すれば良い。このよう
に、繰出し用ボビンを回転軸上に配置すると構造的に複
雑になり、巻線機コストの面からは歓迎は出来ないが、
巻回対象物が回転困難な形状であったとき有用である。

【００３２】また、実施の形態例１００では、自転軸Ｌ
１或いは公転軸（５２）が水平であった。この軸の向き
は任意である。更に、実施の形態例１００では、平角線
９を水平に並べるように巻線をした。平角線９をアーム
３ａの上に垂直に立てて巻線することも出来る。丁度、
本棚に本を立て、何れかの側へそれを順に押し付けて行
く感じであり、これも丸線コイルのような隙間が出来な
い扁平線材の巻き方として有用である。なお、このよう
にする場合は、図１のθ₂を９０゜にし、図６のθ₆を９
０゜弱の値にする（図１での底板１１の正面を巻き付け
位置１４に向かせる。）。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、巻回対
象部分の自転又は巻回対象部分に対する自分の公転に係
る障害物に衝突しないよう配置した案内手段で、巻回対
象部分近傍に線材を案内し、この線材が扁平であったと
して、その繰出し位置から巻回位置に至る迄の間で線材
幅方向の左側を辿った場合と同右側を辿った場合の距離
が等しくなるように、折り返し手段を用い案内されて来
た線材を前記巻回対象部分に向かって折り返すようにし
た（請求項１）。従って、従来の巻線機では出来なかっ
た、小型ＤＣモーターのローターコアなどへの扁平線材
の巻線を、簡単且つ高速に実行できる。

【００３４】また、移動手段により前記自転又は公転の
軸に沿って前記案内手段を移動させるようにした（請求
項２）。こうすれば、密着多層巻なども簡単且つ高速に
実行できる。

【００３５】なお、本発明巻線機は、例示したア−ム３
のように、自転させるとその周囲に障害物が出来るとい
うものに特に有用であるが、周囲に障害物が生じないも
のへも適用可能である。また、扁平線材に有用である
が、丸線、断面四角その他扁平でない線材の巻回にも使
える。このように、巻回対象物や対象線材に限定され
ず、これ１台で対応できることも本発明の大きな利点で
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明巻線機の実施の形態例１００の要部を示
す正面図。

【図２】図１の線ガイド１０を拡大して示し、（Ａ）は
正面図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は右側面図、（Ｄ）は
左側面図。なお図１に示す状態から、反時計方向にθ₁
だけ回転して表示している。

【図３】図１の線ガイド１０を図２Ａ１−Ａ２線で切断
し拡大して示す断面図。

【図４】線ガイド１０の各角度についての変更例を示
し、(Ａ)は折り返し部１３の角度θ₅の変更例を示す正
面図、(Ｄ)は線ガイド１０の垂直方向の角度θ₆の変更
例を示す右側面図。

【図５】ローターコア及びフライヤー型巻線機の一例を
示す正面図。

【図６】コイル断面例を示し、（Ａ）は丸線コイル、
（Ｂ）は平角線コイルの一例を示す断面図。

【符号の説明】

１…ローターコア ２…磁極 ３…アーム ４…フライヤー ５…線材 ６…ノズル ７…支承部材 ８…ガイド部 ９…平角線 １０…線ガイド １１…底板 １２…側片 １３…折り返し部 １４…巻き付け
位置 ５１…フライヤー型巻線機 ５２…フライヤ
ー型巻線機回転軸 １００…実施の形態例の巻線機 Ｌ１…自転軸。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 巻回対象部分の自転又は巻回対象部分に
   対する自分の公転に係る障害物に衝突しないよう配置さ
   れ、前記巻回対象部分の近傍に線材を案内する案内手段
   と、前記案内される線材が扁平であったとして、その繰
   出し位置から巻回位置に至る迄の線材幅方向左側を辿っ
   た場合と同右側を辿った場合とでその距離が等しくなる
   ように、前記案内手段で案内されて来る線材を前記巻回
   対象部分に向かって折り返す折り返し手段とを備えたこ
   とを特徴とする巻線機。
2. 【請求項２】 前記自転又は公転の軸に沿って前記案内
   手段を移動させる移動手段を更に備えたことを特徴とす
   る請求項１に記載の巻線機。