JPH05115159A - コイルの巻線方法および同巻線装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 軸回し形のモータコイル巻線技術を改良し
て、軸回し形の長所（電線が捩れないこと等）を損うこ
となく、多磁極型コアに整列巻きの巻線を施工して占積
率の高いコイルを構成し得る巻線方法、および同巻線装
置を提供する。 【構成】 ＸＹＺ往復台３１を角θだけ傾け、もしくは
インデックスポール３０ｂをθ角だけ傾け、又は、両者
を傾けて傾き角の和をθならしめる。これにより、ノズ
ル９はスピンドル軸１４に対して、コア４のインダクタ
歯の傾き角θだけ傾斜し、かつ、ノズル９はその長手方
向にトラバースされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばアウタロータ型
のモータのステータなどのように、半径方向の複数の磁
極が円周に沿って配列され、隣接する磁極の間にスロッ
トが設けられているコアに巻線する方法および同装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図３（Ａ）は比較対照のために示したも
ので、３ポールロータのコア１に電線２を巻回してコイ
ル３を形成する作業の説明図である。ポール１ａの相互
の間のスロット１ｂが大きいので別段の困難無く巻線す
ることができる。これに比して、例えば図３（Ｂ）のよ
うにアウタロータ型モータの固定子コア４に巻線してコ
イル５を形成しようとすると、隣接するポールが邪魔に
なって、前掲の（Ａ）図のように容易には巻線できな
い。特に、端子ピンとして利用されるからげピン６、お
よびそのピンホルダ７（仮想線で示す）が設けられてい
ると一層困難である。

【０００３】このような場合、スロット内に電線を導く
ため、図４に示したようなサイドフォーマ８，８′が用
いられる。この図４は前掲の図３に示したIV部付近を拡
大して模式的に描いたものである。本図４の矢印Ｖ方向
に見た側面図を図５に示す。コアに巻線する場合、コア
を固定しておいてノズル（電線を繰り出す）を回すフラ
イヤ方式と、ノズルを固定しておいてコアを巻す軸回し
方式とが有るが、電線に捩れを生じないことや、装置を
小形に構成できることといった観点からは軸回し方式の
方が有利である。

【０００４】図５は軸回し方式の従来例を示しており、
コア４はコア取付治具１２に固定されて図外のスピンド
ル軸に装着され、Ｘ−Ｘ′軸を中心として回転せしめら
れる。電線を繰り出すノズル９は、ノズルホルダー１１
を介してノズルバー１０に取り付けられている。図４に
示されているように、巻線しようとする磁極を挟んで１
対のサイドフォーマ８，８′が配置される。図５におい
ては２個のサイドフォーマが重なっている。図６は１個
のサイドフォーマ８を実線で描いた図である。図６
（Ｂ）に示したサイドフォーマ８は、図５に仮想線で示
したサイドフォーマ８と同じ方向から見た図である。

【０００５】図４において電線２は、その断面によって
位置を表わしてある。サイドフォーマ８に摺触した電線
２は矢印ａ，ｂのように滑ってスロット４ａ内に導かれ
る。上記の図４に示した矢印ａ，ｂを側面図について見
ると図５に示した矢印ａ，ｂのごとくである。このよう
にしてスロット４ａ内に導かれた電線２は、コア４が回
されているので、該コアの磁極に巻きつけられてコイル
を形成するのであるが、サイドフォーマ８によって導か
れた電線２が該サイドフォーマ８から外れてスロット４
ａの入口付近に落とし込まれるので、スロットの入口付
近ｃには密に巻線され、スロットの奥の方ｄ付近は疎に
なる。こうした不具合を解消するため、図７に示したセ
ンタフォーマ１３を設けることが試みられている。この
図７は軸回し方式の巻線装置を模式的に描いた斜視図で
あって、スピンドル軸１４に取り付けられたコア受台１
５に、コア取付治具１２を介してコア４が装着され、Ｘ
−Ｘ′軸の回りに回転せしめられる。８，８′は前述し
たサイドフォーマである。この図７に示したセンタフォ
ーマ１３の単品３面図を図８の（Ａ），(Ｂ）,（Ｃ）に
示し、コア受台１５に対するコア４の取付状態を図９に
示す。

【０００６】図７に示したセンタフォーマ１３とコア４
とを抽出して、軸Ｘ−Ｘ′を含む垂直面で切断した断面
図を図１０に示す。ノズル９から繰り出された電線２
は、センタフォーマ１３の案内面１３ａに沿って矢印ｅ
の如く滑り、スロット４ａの深さ方向（図において左右
方向）の中ほどに導かれて巻線される。前掲の図８から
容易に理解されるように、センタフォーマ１３が静止部
材であるとコア４がＸ−Ｘ′軸の回りに回転することが
できないので、センタフォーマ１３はＸ−Ｘ′軸の回り
に自在に回転できるようベアリング２２ａで支持されて
いて、コア４の回転に伴って従動回転する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前述のセンタフォーマ
を用いると、図１０に示されているようにスロット４ａ
の中ほど（図において左右方向の中ほど、コア４につい
て半径方向の中ほど）に巻線することができる。しか
し、このようにして巻線されるコイル５はスロット４ａ
の中ほどに、いわゆる団子巻きされる。従来技術におい
ては、図３（Ｂ）のような多極形のコア４については、
スロットの中ほどまで電線を導いて高速巻線（例えば
１，０００ｒｐｍ）することが精一杯であった。ところ
が最近、電気的な回転機器の技術的進歩に伴い、電機子
が小型化，高密度化され、コイルの占積率の一層の向上
が要求されている。このため、図１０について説明した
ような団子巻きではなく、整列巻きすることの必要に迫
られている。従来技術において高度の整列性が要求され
る場合、ノズルを回転軸方向に移動（トラバース）させ
て整列巻きすることが広く行なわれているが、多極形の
コアにおいてはノズルをトラバースさせて整列巻きする
ことが出来なかった。その理由は次のごとくである。図
１１（Ａ）に示したようにコア４のスロット４ａ内にノ
ズル９を差し入れて、該コア４をＸ軸まわりに回転させ
て巻線しようとすると、本例のように多極形のコアにお
いてはノズル９の先端（図において左端）が隣接ポール
に干渉して、スロット４ａの奥まで入らない。このため
図１１（Ｂ）のようにノズル９をＸ軸に対して傾ける技
術が提案されている（例えば特開昭６３−５７４７５号
・アウターローターの巻線機）。図１１（Ｂ）に示すよ
うに、コアの中心点０とスリットのセンターとを通る直
線ｍを想定し、この直線ｍがＸ軸となす角θを、インダ
クタ歯の傾き角と名付ける。図１１（Ｂ）に示すように
ノズル９をインダクタ歯の傾き角θだけ傾斜させるとノ
ズル９の先端をスロット４ａの奥まで差し入れることが
できる。

【０００８】ところが、図１２に実線で描いた９位置の
ようにノズルを傾斜させて、その先端をスロット４ａの
奥に臨ましめても、このノズル９を矢印ｔ方向にトラバ
ースさせてポール４ｂに整列巻きすることができない。
その理由は、ノズルを仮想線で描いた９′位置にトラバ
ースさせると、この位置のノズル９′はコア４のポール
４ｂと干渉するからである。前述のセンタフォーマをト
ラバースさせて整列巻きを可能ならしめることも考えら
れるが、装置の構造が複雑になり、大型化，高コスト化
を招く。本発明は上述の事情に鑑みて為されたものであ
って、多極形のコアに整列巻きすることの出来るモータ
コイルの巻線方法、およびモータコイルの巻線装置を提
供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに創作した本発明の基本的な原理を略述すると次のご
とくである。図１２においてノズル９を矢印ｔ方向にト
ラバースさせようとするとポール４ｂに干渉するが、該
ノズル９を矢印Ｔ方向に、すなわちインダクタ歯の傾き
角θだけＸ軸と傾斜した方向にトラバースさせるとポー
ル４ｂに干渉することなく、図１３に示すように９″位
置に移動し、高密度に整列させてコイル５を巻回するこ
とができる。この場合、図１３から容易に理解できるよ
うに、ノズル９″の先端部は若干の太さ寸法Ｄを有して
いるので、その長手方向を厳密にインダクタ歯の傾き線
ｍと一致させることは困難である。従って、本発明にお
いて、インダクタ歯の傾き角θならしめるとは、ほぼ一
致させる意である。また、角θをなす方向にトラバース
させるとは、ほぼ角θをなす方向にトラバースさせる意
である。

【００１０】図１３に示した原理に基づく具体的な手段
として本発明に係るコイルの巻線方法は、半径方向の複
数の磁極が円周に沿って配列され、隣接する磁極相互の
間にスロットが設けられているコアを、上記複数の磁極
の内の何れかの磁極の中心線を回転軸として回転させな
がら、ノズルから繰り出される電線をスロット内に導き
つつ該電線を磁極に巻回する巻線方法において、上記の
回転軸を支持している回転駆動機構の基準線、および、
ノズルを支持しているノズル駆動機構の基準線の少なく
とも何れか一方を他方に対して傾斜させ、上記回転軸
と、ノズルの長手方向との交角をインダクタ歯の傾き角
θならしめた状態で、ノズルを長手方向にトラバースさ
せて巻線することを特徴とする。

【００１１】また、上記の発明方法を実施するために構
成した本発明に係るコイルの巻線装置は、半径方向の複
数の磁極が円周に沿って配列されるとともに磁極相互の
間にスロットが設けられているコアを取り付けて、上記
複数の磁極の内の何れかの磁極の中心線を回転軸に一致
せしめて回転させるスピンドル軸と、電線を繰り出しつ
つトラバースされるノズルと、を具備しているコイルの
巻線装置において、前記の回転軸を支持している回転駆
動機構、および、前記のノズルを支持していいるノズル
駆動機構の少なくとも何れか一方が、他方に対して傾動
可能に支持されており、かつ、水平面に対する傾斜角を
自在に調節し得るようになっていることを特徴とする。
本発明において回転支持機構の基準線とは、、軸回し方
式の巻線機におけるスピンドル軸の中心線もしくはこれ
と平行に設計的に定められた線をいう。また、ノズル駆
動機構の基準線とは、ノズルを往復直線駆動する場合の
往復直線もしくはこれと平行に設計的に定められた線を
いう。

【００１２】

【作用】上記発明装置を用いて上記発明方法を実施する
と、その原理的説明図である図１３に示したように、ノ
ズル９が矢印Ｔ方向にトラバースされるので該ノズルの
先端はフォーマの助けを借りることなく高精度の整列巻
きを行うことができる。しかも、この発明は軸回し方式
を用いているので電線２に捩れを与えるおそれが無く、
かつ、ノズルをＸ軸まわりに回転させないのでノズルを
トラバースさせる駆動機構の構成が容易であり、トラバ
ース作動の制御も容易に行い得る。而して、巻線機にお
ける回転軸（スピンドル）の駆動機構およびノズル駆動
機構は一般に、それぞれフレームないしベース部材を有
する１個の単位機器として構成されるので、これを傾動
可能に支持したり傾動角を調節したりしすることには別
段の技術的困難を生じない。

【００１３】

【実施例】図１は本発明方法を実施するために構成した
本発明装置の実施例を示す側面図、であって、（Ａ），
（Ｂ）はそれぞれ互いに異なる実施例である。（Ａ），
（Ｂ）ともに、３０はインデックスであって、軸３０ａ
により回動可能に支持されるとともにスピンドル軸１４
を介してその先端にコア受台１５を支持している。コア
４は上記コア受台１５に装着されている。ノズル９は、
ノズルホルダ１１を介してノズルバー１０に支持されて
おり、このノズルバー１０はＸＹＺ往復台３１によって
３次元空間内で駆動される。（Ａ）図の実施例において
Ｘ軸はスピンドル軸１４の中心線であって、回転駆動機
構の基準線である。本例においては、この基準線Ｘ−Ｘ
は水平に設定されている。ＸＹＺ往復台３１はノズル駆
動機構であって、そのベース部材３１ａを往復台水平軸
３２で傾動可能に支持されている。上記ベース部材３１
ａの底面に沿って基準線ｍ′が設定されており、ノズル
９は上記基準線ｍ′と平行に支持され、該基準線ｍと平
行に往復駆動（トラバース）される。図示の３３は往復
台傾動器であって前記のベース部材３１ａを押し上げ、
基準線ｍを傾動させる。この実施例の装置（図１
（Ａ））を用いて本発明方法を実施するには、往復台傾
動器３３によりＸＹＺ往復台３１を傾斜させ、基準線ｍ
を水平線に対してインダクタ歯の傾き角θだけ傾ける。
これに伴ってノズル９のトラバース方向（矢印Ｔ）も水
平線（Ｘ−Ｘ）に対して角θをなす。これにより、原理
図として説明した図１３と同様の状態が現出され、ノズ
ル９がコア４に干渉することなく、軸回し方式で高精度
に整列したコイル５が巻成される。

【００１４】図１（Ｂ）の実施例においてはＸＹＺ往復
台３１が固定的に設置されていて、ノズル９は水平線Ｈ
−Ｈに沿って保持され、水平線Ｈ−Ｈ方向に往復駆動
（トラバース）される。一方、回転駆動機構のフレーム
としての機能を有しているインデックスポール３０ｂ
は、回転部水平軸３４によって傾動可能に支持されてい
る。図示のＸ′−Ｘ′はスピンドル軸１４の中心線であ
って、回転駆動機構の基準線である。回転部傾動器３５
は、インデックスポール３０ｂを回転部水平軸３４のま
わりに傾動させ、前記の基準線Ｘ′−Ｘ′の傾き角を任
意に調節できる。

【００１５】この実施例の装置（図１（Ｂ））を用いて
本発明方法を実施するには、回転部傾動器３５によりイ
ンデックスポール３０ｂを傾斜させ、基準線Ｘ′−Ｘ′
を水平線に対してインダクタ歯の傾き角θだけ傾ける。
これに伴ってノズル９のトラバース方向（矢印Ｔ）も基
準線（Ｘ′−Ｘ′）に対して角θをなす。これにより、
原理図として説明した図１３と同様の状態が現出され、
ノズル９がコア４に干渉することなく、軸回し方式で高
精度に整列したコイル５が巻成される。図２は前記とさ
らに異なる実施例の斜視図であって、この実施例は前記
図１（Ａ）の実施例における往復台傾動器３３と、図１
（Ｂ）の実施例における回転部傾動器３５との両方を設
けたものである。本例の装置を使用する際は回転駆動機
構の傾斜角θ₁とノズル駆動機構の傾斜角θ₂との合計が
インダクタ歯の傾き角θとほぼ等しくなるように調節す
る。前記の実施例においては回転駆動機構とノズル駆動
機構とを、垂直面内において、角θだけ傾斜させたが、
これと異なる実施例として（図示を省略するが）水平面
内において角θだけ傾斜させても良い。

【００１６】図１４は前記と更に異なる実施例を示し、
（Ａ）は概要的な斜視図、（Ｂ）は側面図である。この
実施例は図１（Ｂ）に示した実施例の変形例であって、
同図と同一の図面参照符号を付したものは同様ないし類
似の構成部材である。本実施例（図１４）が前記実施例
（図１（Ｂ））に比して異なるところは次のごとくであ
る。インデックス３０を支持しているポール３０ｃは装
置のベース部材に対して固定してあって傾動しない。そ
して、本例においてはインデックス３０の回転がサーボ
モータ（図示せず）によって駆動，制御され、該インデ
ックス３０が支承しているスピンドル軸１４を単に１８
０度回動させるだけでなく、該スピンドル軸１４が水平
線Ｈ−Ｈに対して為す傾斜角を任意に、かつ精度良く調
節できるようになっている。図（Ｂ）はスピンドル軸１
４をインダクタ歯の傾き角θだけ傾斜させた状態を描い
てある。この状態でノズル９を矢印Ｔのごとく水平方向
にトラバースさせると、図１（Ｂ）の実施例におけると
同様の作用，効果が得られる。この実施例（図１４）に
よれば、インデックスを支持しているポール３０ｃが静
止部材であって、これを傾動させる駆動，制御機構を必
要としないので、巻線装置全体の構成が簡単，軽量であ
る。

【００１７】

【発明の効果】以上の実施例によって明らかならしめた
ように、本発明装置を用いて本発明方法を実施すると、
巻線作業における軸回し方式の長所（電線が捩れない・
装置を小形に構成できる）を損うことなく、多極形のコ
アに対して高精度に整列した巻線を行って占積率の高い
コイルを巻成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る巻線装置における２つの実施例を
示す側面図

【図２】上記と異なる実施例の斜視図

【図３】モータ用のコアを示す平面図

【図４】従来技術におけるサイドフォーマの説明図

【図５】従来技術におけるサイドフォーマの説明図

【図６】従来技術に係るサイドフォーマの説明図

【図７】従来例の巻線装置を示す斜視図

【図８】従来例のセンタフォーマを示す３面図

【図９】従来例の巻線機におけるコアの取付状態を示す
斜視図

【図１０】従来例の巻線作業における技術的課題を説明
するための模式的な断面図

【図１１】従来技術における課題の説明図

【図１２】従来技術によるノズルのトラバースに関する
問題点の説明図

【図１３】本発明の基本的原理の説明図

【図１４】図１，図２に示した実施例と更に異なる実施
例を示し、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は側面図

【符号の説明】

１…３ポール型のコア、１ａ…ポール、１ｂ…スロッ
ト、２…電線、３…コイル、４…多磁極型のコア、４ａ
…スロット、５…コイル、６…からげピン、７…ピンホ
ルダ、８，８′…サイドフォーマ、９…ノズル、１０…
ノズルバー、１１…ノズルバー支持台、１２…コア取付
治具、１３…センタフォーマ、１３ａ…案内面、１４…
スピンドル軸、１５…コア受台、１６…コア取付ピン、
３０…インデックス、３０ａ…軸、３１…ＸＹＺ往復
台、３１ｘ…Ｘ軸モータ、３１ｙ…Ｙ軸モータ、３１ｚ
…Ｚ軸モータ、３２…往復台水平軸、３３…往復台傾動
器、３４…回転部水平軸、３５…回転部傾動器。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半径方向の複数の磁極が円周に沿って配
   列され、隣接する磁極相互の間にスロットが設けられて
   いるコアを、上記複数の磁極の内の何れかの磁極の中心
   線を回転軸として回転させながら、ノズルから繰り出さ
   れる電線をスロット内に導きつつ該電線を磁極に巻回す
   る巻線方法において、 上記の回転軸を支持している回転駆動機構の基準線、お
   よび、上記のノズルを支持しているノズル駆動機構の基
   準線の少なくとも何れか一方を他方に対して傾斜させ、
   上記回転軸と、ノズルの長手方向との交角をインダクタ
   歯の傾き角θならしめた状態で、ノズルを長手方向にト
   ラバースさせて巻線することを特徴とする、コイルの巻
   線方法。
2. 【請求項２】 半径方向の複数の磁極が円周に沿って配
   列されるとともに磁極相互の間にスロットが設けられて
   いるコアを取り付けて、上記複数の磁極の内の何れかの
   磁極の中心線を回転軸に一致せしめて回転させるスピン
   ドル軸と、 電線を繰り出しつつトラバースされるノズルと、を具備
   しているコイルの巻線装置において、 前記の回転軸を支持している回転駆動機構、および、前
   記のノズルを支持していいるノズル駆動機構の少なくと
   も何れか一方が、他方に対して傾動可能に支持されてお
   り、かつ、水平面に対する傾斜角を自在に調節し得るよ
   うになっていることを特徴とする、コイルの巻線装置。
3. 【請求項３】 前記の回転軸は回転駆動機構によって水
   平な軸の回りに回動可能な構造であって、上記回転駆動
   機構が水平な軸を中心として回動するに伴って前記回転
   軸が傾動せしめられる構造であることを特徴とする、請
   求項２に記載したコイルの巻線装置。
4. 【請求項４】 前記ノズルの設置個所は複数個であり、
   該複数個のノズルが水平方向に列設されており、かつ、
   前記の回転軸の設置個所は上記ノズルの設置個数に等し
   く、該回転軸を支持している回転駆動機構は水平な軸の
   まわりに回動可能な構造であって、上記回転駆動機構が
   水平な軸を中心として回動するに伴って前記回転軸が傾
   動せしめられる構造であることを特徴とする、請求項２
   に記載したコイルの巻線装置。