CN101924431A - 线材绕线方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种线材绕线方法，能够不限制可绕线工件的种类，并避免在缠绕时从线嘴导出的线材，从线嘴与延设部之间的间隙返回到线圈部侧。该线材绕线方法是在从环状部沿径向突出设置的一个磁极上卷绕从线嘴的前端导出的线材后，在沿着轴向设置于环状部的延设部上缠绕线材，并在缠绕后再将从线嘴的前端导出的线材卷绕在另外的磁极上。其特征在于，线材缠绕中的线嘴的前端与假想交叉或位于比假想面更靠环状部侧，该假想面与环状部的轴向垂直并与延设部的突出端接触。优选为，线嘴能够改变方向地安装在游插于环状部的长尺状的线嘴支承部上，在缠绕时使线嘴与支承部平行或相对于支承部倾斜。

Description

线材绕线方法

技术领域

本发明涉及一种线材绕线方法，将从线嘴的前端导出的线材卷绕到在环状部的径向上突出而形成的多个磁极中的一个磁极上后，将其缠绕在形成于环状部的延设部上，然后再在另外的磁极上卷绕线材。

背景技术

以往，旋转电机的定子或内置于无刷电机等的旋转变压器中的定子，具备具有环状部和从该环状部的内周侧沿径向内侧延伸的多个磁极的工件，在该工件的磁极上卷绕导线等线材从而形成线圈部。

如图7和图8所示，作为用于形成该线圈部5的线材绕线机，提出了以下构成的绕线机，该绕线机具备：可从前端导出线材4的线嘴6；呈门状的线嘴保持件7，其在工件1的内侧从安装该线嘴6的线嘴侧端部7a沿规定方向延伸，经过方向转换部7b后，在工件1的外侧到达安装转动轴8的转动轴侧端部7c；和可移动该保持件7的未图示的驱动单元。(例如，参照专利文献1)。在这样的绕线机中，使线嘴处于用实线所示的水平状态，通过驱动单元使水平状态的线嘴6移动，使其前端在工件1的磁极1b周围绕圈，从而可将从该线嘴6导出的线材4卷绕在该磁极1b上。其中，图8中的工件1，表示由用于绝缘的绝缘子3来覆盖芯2所制成的工件。

然后，在使用这样的绕线机的线材绕线方法中，反复进行以下操作：当在一个磁极1b上卷绕线材4而形成线圈部5后，使线嘴6从形成了该线圈部5的一个磁极1b移动到接下来卷绕线材4的另外的磁极1b，并在该另外的磁极1b上重新卷绕线材4。因此，在工件1的各个磁极1b上卷绕而成的多个线圈部5，用由架设在线圈部5之间的线材4构成的连接线部4a(图8)来连结。

在此，当连结各线圈部5的连接线部4a横穿另外的磁极1b时，会给该磁极1b的绕线带来障碍，因此，如图8所示，在工件1的环状部1a沿着轴向设置延设部1c，在该延设部1c的外侧缠绕线材4，由此将由该线材4构成的连接线部4a配置在延设部1c的外侧。然后，通过上述绕线机向延设部1c的外侧缠绕线材4，如图7的点划线所示，使旋转轴8旋转并使门形的线嘴保持件7旋转大致90度，由此通过驱动单元使切换成点划线表示的垂直状态的线嘴6移动，将从该线嘴6的前端导出的线材4缠绕在从工件1的上侧向上方延伸设置的延设部1c的外侧。

另一方面，在工件1的下侧也设置缠绕线材4的延设部1c。在上述线嘴保持件7中，将安装了线嘴6的线嘴侧端部7a插通在工件1的内侧，因此在从工件1的下侧向下方延伸设置的延设部1c上缠绕线材4时，不能将该线嘴6的方向切换成垂直状态。因此，如图8所示，利用以往的绕线机在向下方延伸的延设部1c上缠绕线材4，是在将线嘴6保持为水平状态的状态下将线材4缠绕在延设部1c的外侧。

专利文献1：日本特许第4208530号公报

但是，水平状态的线嘴6的导出线材4的前端，位于比环状部1a轴向上的延设部1c的突出端更靠外侧，当在该状态下在延设部1c的外侧缠绕线材4时，则存在以下问题：线材4从线嘴6和延设部1c之间产生的间隙中如虚线剪头所示返回到线圈部5侧，因而出现连接线部4a横穿另外的磁极1b的情况。

为了解决这一问题，在该缠绕时，需要使线嘴6的前端在比延设部1c更靠径向外侧的较远处移动，将从其前端导出的线材4切实地挂在延设部1c的外侧，但是会导致线嘴6伸长，从而存在因该伸长使线嘴6的移动范围受到限制，进而限制了可绕线的工件1的种类的问题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种线材绕线方法，能够不限制可绕线工件的种类，并有效地避免在缠绕时由线嘴导出的线材从线嘴与延设部之间的间隙返回到线圈部侧。

本发明是对下述线材绕线方法的改进：在从环状部沿径向突出设置的一个磁极上卷绕从线嘴前端导出的线材后，在沿着轴向设置于环状部的延设部上缠绕线材，并在缠绕之后再将从线嘴的前端导出的线材卷绕在另外的磁极上。

其特征在于，线材缠绕中的线嘴的前端，与假想面交叉或位于比假想面更靠环状部侧，其中假想面是与环状面的轴向垂直并与延设部的突出端接触的面。

在此，优选为，在磁极从环状部沿径向内侧突出设置时，将线嘴能够改变方向地安装在游插于环状部的长尺状的线嘴支承部上，使线嘴与支承部交叉，将从前端导出的线材卷绕在磁极上，使线嘴与支承部平行或相对于支承部倾斜，将从前端导出的线材缠绕在延设部的径向外侧。

在本发明的方法中，在缠绕线材时，线嘴的前端与环状部的轴向垂直并与和延设部的突出端接触的假想面交叉，或位于比假想面更靠环状部侧，因此在线嘴的前端与延设部的突出端之间不会产生环状部的轴向的间隙。因此，当在该状态下使线嘴相对于环状部移动将线材缠绕在延设部的外侧时，可将从线嘴的前端导出的线材切实地挂在延设部的外侧。此时，也无需使线嘴较以往伸长。因此，在本发明中，能够不限制可绕线工件的种类，并且在延设部上缠绕线材时，能够有效地避免由线嘴导出的线材从线嘴与延设部之间的间隙返回到线圈部侧。

附图说明

图1是表示使本发明实施方式的线嘴相对于支承部倾斜并将线材缠绕在延设部的径向外侧的状态的图5的B-B线处剖视图。

图2是与表示使该线嘴与支承部平行并在延设部的径向外侧缠绕线材的状态的图1对应的剖视图。

图3是与表示使该线嘴与支承部交叉并在磁极上卷绕线材的状态的图1对应的剖视图。

图4是包括该线嘴的方向切换单元的侧视图。

图5是表示该绕线机的整体的立体图。

图6是与表示在延设部的外周设有凹槽的本发明另一实施方式的图1对应的剖视图。

图7是将以往的绕线机中的线嘴支承件与工件一起表示的立体图。

图8是表示利用以往的绕线机在延设部的径向外侧缠绕线材的状态的图7的A-A线处剖视图。

附图标号说明：11…线材；12…线嘴；21…线嘴支承部；36a…环状部；36b…磁极；36c…延设部；M…假想面。

具体实施方式

下面，根据附图说明用于实施本发明的最佳方式。

图5表示本发明的方法中使用的绕线机10。该绕线机10具备：设置在设置场所的底座14、和设置在该底座14上的驱动单元13，该驱动单元13用于驱动导出线材11的线嘴12。驱动单元13由三轴方向的驱动部16、17、18组合而成，具备：前后方向驱动部16、左右方向驱动部17和上下方向驱动部18。该驱动部16、17、18为沿着驱动方向X、Y、Z大致相同的驱动机构。

首先，说明上下方向驱动部18，该上下方向驱动部18配设有：上下方向导轨18a，其沿着驱动方向Z配置；上下方向旋转轴18b，其与该上下方向导轨18a平行配置在表面配设有螺栓；上下方向移动部18c，其通过滚珠螺杆与该上下方向旋转轴18b螺合，可沿着上下方向导轨18a移动；上下方向连接部18d，其与该上下方向移动部18c连接；以及旋转驱动上下方向旋转轴18b的上下方向驱动源18e。上下方向旋转轴18b通过万向联轴器18f与上下方向驱动源(驱动源)18e连接。上下方向移动部18c，根据配置于上下方向旋转轴18b的螺栓的范围，来设定驱动方向Z的移动范围。

前后方向驱动部16和左右方向驱动部17，具有与上下方向驱动部18相同的结构，沿着图5表示的驱动方向X、Y配置。前后方向驱动部16固定于底座14，具有前后方向驱动源(驱动源)16e，并且左右方向驱动部17配置成借助前后方向连接部16d而能够相对于前后方向驱动部16在前后方向移动。左右方向驱动部17具有左右方向驱动源(驱动源)17e，并且上下方向驱动部18配置成借助左右方向连接部17d而能够相对于左右方向驱动部17在左右方向移动。而且作为各驱动源16e、17e、18e，例如采用可进行高精度控制的伺服电机。并且，在上下方向驱动部18上，经由可切换线嘴12方向的方向切换单元20而设置有线嘴12。

如图4所示，方向切换单元20具备：在上下方向驱动部18的上下方向连接部18d的前端侧向下方延伸设置的线嘴支承部21和可旋转地配置于该线嘴支承部21的线嘴旋转部22。在线嘴支承部21基端侧的上下方向连接部18d上，配设有将线材11引导到线嘴12的第一导辊23a。线嘴旋转部22通过轴21a可旋转地安装在线嘴支承部21的下端，并配设有线嘴12。在线嘴支承部21的中间部和该轴21a上，配设有将通过第一导辊23a后的线材11引导到线嘴12的第二和第三导辊23b、23c。

曲轴24的下端与线嘴旋转部22连接，曲轴24构成为：通过在其长度方向上移动来旋转驱动线嘴旋转部22。而且，曲轴24贯穿上下方向连接部18d，在该上下方向连接部18d上设置有用于在上下方向驱动曲轴24的曲轴驱动部26。曲轴驱动部26具备：引导部件26a，其在上下方向延伸并设置于上下方向连接部18d；旋转轴26b，其与该引导部件26a平行配置且在表面配设有螺栓；移动板26c，其与该旋转轴26b螺合并能够沿着引导部件26a在上下方向移动；驱动源26d，其设置在引导部件26a的上部，由对旋转轴26b进行旋转驱动的伺服电机构成。并且，曲轴24的上端轴支承于移动板26c。该曲轴驱动部26构成为：当通过驱动源26d使旋转轴26b旋转后，移动板26c上下移动，由此能够使曲轴24在其长度方向上移动。

并且，这样的曲轴驱动部26构成为：当使移动板26c向下方移动而使曲轴24下降后，如图4中实线所示线嘴12朝向下方，当使移动板26c向上方移动，而使曲轴24如点划线所示上升后，线嘴12朝向与上下方向垂直的水平方向。此外由于该曲轴驱动部26使用伺服电机作为驱动源26d，因此即使线嘴12到达水平方向后，当使旋转轴26b旋转时移动板26c进一步向上方移动。因此，如双点划线所示当使曲轴24进一步上升后能够使线嘴12倾斜，以使其前端相对于线嘴支承部21朝向斜上方。因此，该绕线机10构成为：能够从线嘴12的前端朝下的垂直位置经过前端朝向水平方向的水平位置，而切换到前端朝向斜上方的倾斜位置。

回到图5，该绕线机10还具有：设置在底座14上、用于搭载卷绕线材11的工件36的绕线部位置设定单元30。该绕线部位置设定单元30具备：配置在底座14上固定台31；在水平面内可旋转地安装于该固定台31并可在上侧搭载固定工件36的旋转台32；和使该旋转台32旋转的未图示的伺服电机。在此，本实施方式的工件36，表示具备圆环状的环状部36a和多个磁极36b的工件，其中磁极36b，从上述环状部36a的内周面朝向该环状部36a的中心突出。并且，在未图示的伺服电机中具有转位机构，在结束对各磁极36b的绕线时，该转位机构使该工件36只旋转磁极36b的间距大小的量。

下面，说明本发明的线材绕线方法。

首先，如图4所示，使线材11经过第一～第三导辊23a、23b、23c，进而贯穿线嘴12后从线嘴12的前端导出。此时，线嘴12借助方向切换单元20而成为图4实线所示的垂直位置。然后，在开始绕线时，驱动单元13使线嘴12移动，将线材11的端部钩在未图示的临时系线销上固定。然后，通过方向切换单元20使曲轴24位于上侧位置，由此切换成图3所示的水平位置。接着，驱动驱动单元13(图5)，使位于水平位置的线嘴12在工件36中的一个磁极36b的周围移动，进行绕线。另外，图3所示的工件36，表示由用于绝缘的绝缘子37来覆盖定子芯38所制成的工件。在该工件36中，由绝缘子37的环状被覆部37a覆盖定子芯38的磁轭部38a来形成工件36的环状部36a，并且由绝缘子37的齿被覆部37b覆盖定子芯38的齿38b来形成工件36的磁极36b。

在进行该绕线时，线嘴12通过图5所示的驱动单元13的前后方向驱动部16、左右方向驱动部17以及上下方向驱动部18作为三轴驱动而同时被驱动，线嘴12沿着工件36的磁极36b的周围移动。在此，线嘴12沿着磁极36b的截面形状在磁极36b的周围移动，并且如图3所示，驱动线嘴12，使得线材11每绕一圈，线嘴12就在磁极36b的长度方向上只移动线材11的直径大小的量，线材11整齐地绕在磁极36b上。图3所示的磁极36b的截面形状为矩形，因此线嘴12卷线时的轨迹被设定成通过离磁极36b尽可能近的矩形，从而得到由整齐地绕在磁极36b上的线材11构成的线圈部41。

在一个磁极36b上卷绕完线材11后，将线材11缠绕在沿着轴向设置于环状部36a的延设部36c上，然后使该线嘴12移动到接下来进行绕线的另外的磁极36b。本实施方式的延设部36c表示沿着轴向在覆盖芯38的绝缘子37的环状被覆部37a上延伸设置的部分。该延设部36c是沿着工件36的环状部36a形成为圆弧状的壁材，形成有多个槽36d，该槽36d用于将卷绕在磁极36b上的线材11从环状部36a的内侧抽出到延设部36c的外侧。该延设部36c分别形成于工件36的轴向两侧。因此，线材11的缠绕是对设置在工件36的轴向的任一方或双方端面的延设部36c而进行的。

图2表示在工件36的轴向上侧的端面上设置的延设部36c上缠绕线材11的情况。在该上侧的延设部36c上缠绕线材11时，是在一个磁极36b的绕线结束了的阶段，驱动单元13将线嘴12拉出到工件36的上方。然后，通过曲轴驱动部26使曲轴24下降，使线嘴旋转部22旋转，将线嘴12切换到图2所示的垂直位置。然后使线嘴12从环状部36a的内侧移动到延设部36c的外侧，将从该线嘴12的前端导出的线材11从环状部36a的内侧经过槽36d抽出到延设部36c的外侧。之后使该线嘴12略微下降，使该线嘴12的前端位于比假想面M更靠环状部36a侧，该假想面M与环状部36a的轴向垂直并与延设部36c的突出端接触。

在使线嘴12的前端位于比假想面M更靠环状部36a侧的状态下，驱动绕线部位置设定单元30的未图示的伺服电机，并使搭载该工件36的旋转台32只旋转磁极36b的间距大小的量。于是，线嘴12对环状部36a沿周向移动，从该线嘴12的前端导出的线材11缠绕在上侧的延设部36c的外侧。该旋转台32的旋转，在线嘴12到达应该绕线的另外的磁极36b的状态下结束。之后，使位于垂直位置的线嘴12从延设部36c的外侧移动到环状部36a的内侧，将从该线嘴12的前端导出的线材11从环状部36a的外侧经过槽36d而拉入延设部36c的内侧，并在应该绕线的另外的磁极36b上再进行绕线。由此，能够得到由在上侧的延设部36c的外侧缠绕线材11构成的连接线部11a。

图1表示在设置于工件36的轴向下侧的端面的延设部36c上缠绕线材11时的情况。在该下侧的延设部36c上缠绕线材11时，在磁极36b上绕线之后，通过曲轴驱动部26使曲轴24上升，使线嘴旋转部22旋转从而将线嘴12切换到图1所示的前端朝向斜上方的倾斜位置。然后使线嘴12的前端从环状部36a的内侧移动到延设部36c的外侧，将从该线嘴12的前端导出的线材11从环状部36a的内侧经过槽36d而抽出到延设部36c的外侧。然后使该线嘴12略微上升，使该线嘴12的前端与假想面M交叉或位于比该假想面M更靠环状部36a侧，其中假想面M是与环状部36a的轴向垂直并与延设部36c的突出端接触的面。图1中表示线嘴12的前端与假想面M交叉时的情况。

在线嘴12的前端与假想面M交叉的状态下，驱动绕线部位置设定单元30的未图示的伺服电机，使搭载该工件36的旋转台32只旋转磁极36b的间距大小的量。从而使线嘴12对于环状部36a沿周向移动，从该线嘴12的前端导出的线材11被缠绕在下侧的延设部36c的外侧。该旋转台32的旋转，在线嘴12到达应该绕线的另外的磁极36b的状态下结束。然后，使线嘴12从延设部36c的外侧移动到环状部36a的内侧，将线材11从环状部36a的外侧经过槽36d拉入延设部36c的内侧，在应该绕线的另外的磁极36b上再进行绕线。由此，能够得到由在下侧的延设部36c的外侧缠绕线材11构成的连接线部11a。

在所有应该绕线的磁极36b上进行绕线后，在向最后的磁极36b上绕线结束的阶段，驱动单元13将线嘴12拉出到工件36的上方，通过曲轴驱动部26使曲轴24下降，将线嘴12切换到垂直位置。然后，驱动单元13使线嘴12移动，将线材11钩在未图示的临时系线销上固定，从而结束绕线作业。

这样，在缠绕线材11时，当使线嘴12的前端与假想面M交叉或位于比该假想面M更靠环状部36a侧时，则线嘴12的前端与延设部36c的突出端之间就不会产生环状部36a的轴向的间隙，其中假想面M是与环状部36a的轴向垂直并与延设部36c的突出端接触的面。因此，当使该状态的线嘴12对环状部36a在周向上移动时，则从线嘴12的前端导出的线材11就能够切实地缠绕在延设部36c的外侧，而不会出现从线嘴12导出的线材11从线嘴12与延设部36c之间的间隙返回到线圈部41侧的情况。另外，如图1所示，即使是在从工件36的下侧向下方延伸设置的延设部36c上缠绕线材11的情况下，也能够使线嘴12经过以往的水平位置而改变到前端朝向斜上方的图1所示的倾斜位置，由此能够将线材11切实地缠绕在延设部36c的外侧。其结果，无需使线嘴12较以往伸长。因此，在本发明中，能够不限制能够绕线的工件36的种类，并有效地避免在缠绕时从线嘴12导出的线材11从线嘴12与延设部36c之间的间隙返回到线圈部41侧。

图6表示本发明另一实施方式。图6表示的工件36，表示三相式旋转电机用定子所使用的工件，在延设部36c的外周面在轴向上隔开规定的间隔形成在周向上延伸、用于容纳各连接线部11a的3条凹槽36e，以便在轴向上隔开规定的间隔缠绕三相式旋转电机的U相、V相、W相的各连接线部11a。即使是这样的工件36，也能够通过本发明的方法进行绕线。即，在该另一实施方式中，在缠绕线材11时，可调整线嘴12的上下位置，使从线嘴12的前端导出的线材11落入对应的凹槽36e中。

具体说明如下：在图6中例示了将U相的连接线部11a容纳到最上层的凹槽36e中、将V相的连接线部11a容纳到中央层的凹槽36e中、将W相的连接线部11a容纳到最下层的凹槽36e中的情况。并且，在缠绕线材11时是线嘴12的前端位于比假想面M更靠环状部36a侧的状态，若绕线为U相的绕线，则如实线所示调整线嘴12的上下位置，以使从其前端导出的线材11落入最上层的凹槽36e中，若绕线为V相的绕线，则如点划线所示调整线嘴12的上下位置，以使线材11落入中央层的凹槽36e中。然后，若绕线为W相的绕线，则如双点划线所示调整线嘴12的上下位置，以使线材11落入最下层的凹槽36e中，此时，在图6中是表示线嘴12的前端成为与假想面M交叉的状态时的情况。

由于线嘴12可改变方向地安装在线嘴支承部21上，因此如图6所示，该线嘴12的前端位置的调整，可通过改变前端朝向斜上方的线嘴12的倾斜角度来进行。另外，虽未图示，然而该线嘴12的前端位置的调整，也可以不改变前端朝向斜上方的线嘴12的倾斜角度，而是通过驱动单元13来改变调整该线嘴的上下位置。因此，即使在延设部36c的外周面在轴向上隔开规定的间隔形成沿周向延伸的凹槽36e，也可以通过调整倾斜的线嘴12的角度或位置，使其前端选择性地与该凹槽36e对应，由此得到容纳到预期的凹槽36e中的连接线部11a。这样，通过将三相式旋转电机的U相、V相、W相的各连接线部11a容纳到凹槽36e中，就能够避免线材11从线嘴12与延设部36c之间的间隙返回到线圈部41侧，并且防止它们互相交叉，从而可充分提高所得到的三相式旋转电机的可靠性。

其中，在上述实施方式中，作为驱动源16e、17e、18e，说明了使用伺服电机的情况，但是也可以使用步进电机作为驱动源16e、17e、18e。

另外，在上述实施方式中，说明了不驱动绕线部位置设定单元30，而是对线嘴12进行三轴驱动在磁极36b上卷绕线材11的情况，然而也可以是：对线嘴12的移动进行上下方向和磁极36b的轴向的两轴驱动，绕线部位置设定单元30与线嘴12的上下动作为同步状态，使工件36自身进行往复旋转动作，从而将线材11卷绕在磁极36b上。即使在这种情况下，也可以通过驱动而使磁极36b成为与线嘴12的上下动作同步的状态，由此能够切实地将线材11缠绕在磁极36b上。

另外，在上述实施方式中，表示了具备多个从圆环状的环状部36a的内周面向环状部36a的中心突出的磁极36b的工件36，虽未图示，然而工件也可以是具备多个从圆环状的环状部的外周面向外侧放射状突出的磁极36b的工件。

而且，在上述实施方式中，以由沿着工件36的环状部36a形成为圆弧状的壁材构成的延设部36c为例进行了说明，然而只要能够缠绕线材11，则延设部也可以是从工件的环状部沿着其轴向而设置的销状的延设部。

Claims (2)

1.一种线材绕线方法，在从环状部(36a)沿径向突出设置的一个磁极(36b)上卷绕从线嘴(12)的前端导出的线材(11)后，在沿着轴向设置于所述环状部(36a)的延设部(36c)上缠绕所述线材(11)，并在所述缠绕之后再将从所述线嘴(12)的前端导出的线材(11)卷绕在另外的磁极(36b)上，其特征在于，

所述线材(11)缠绕中的所述线嘴(12)的前端，与假想面(M)交叉或位于比所述假想面(M)更靠所述环状部(36a)侧，其中假想面(M)是与所述环状部(36a)的轴向垂直并与所述延设部(36c)的突出端接触的面。

2.根据权利要求1所述的线材绕线方法，其特征在于，

磁极(36b)从环状部(36a)沿径向内侧突出设置，线嘴(12)能够改变方向地安装在游插于所述环状部(36a)的长尺状的线嘴支承部(21)上，使所述线嘴(12)与所述支承部(21)交叉，将从前端导出的线材(11)卷绕在所述磁极(36b)上，使所述线嘴(12)与所述支承部(21)平行或相对于所述支承部(21)倾斜，将从前端导出的线材(11)缠绕在延设部(36c)的径向外侧。

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