JPH0529171A - 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】 コア４を取り付けたスピンドル軸１４の回転
軸Ｘに対して、ノズル９の長手方向を角θだけ傾ける。
上記の角θは、コアのインダクタ歯の傾き角（コアのポ
ールに干渉することなくノズル先端をスロットの奥に差
し込むために必要な傾き角）である。ノズルを、その長
手方向（矢印Ｔ方向）にトラバースさせる。

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。

【０００６】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４ａ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１５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。

【０００７】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２１で支持されてい
て、コア４の回転に伴って従動回転する。

【０００８】

【考案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。

【０００９】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１
０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。

【００１０】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６
３−５７４７５号・アウターローターの巻線機）。図１
１（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。

【００１１】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。

【００１２】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。

【００１３】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。

【００１４】

【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。

【００１５】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と一致させることが困難な場合も有る。従って、本発
明においてノズルをインダクタ歯の傾き角θに合わせて
傾けて保持するとは、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。

【００１６】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、上記ノ
ズルの長手方向を、上記回転軸に対してインダクタ歯の
傾き角θだけ傾けて保持しかつ、該ノズルをコンピュー
タ制御して、回転軸に対して角θをなす方向にトラバー
スさせることを特徴とする。

【００１７】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、前記ノズルの保持姿勢を任意に調節
し得る構造になっており、かつ、コンピュータプログラ
ムに従ってノズルのトラバース方向を制御されるノズル
駆動手段が設けられていることを特徴とする。

【００１８】コイルの巻線方法および巻線装置を大別す
ると（図１１参照）コア４をＸ軸のまわりに回転させる
軸回し方式と、ノズル９をＸ軸のまわりに回転させるフ
ライヤ方式とが有るが、本発明においては軸回し方式を
基本としている。

【００１９】

【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。

【００２０】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。

【００２１】ノズル９をＸ軸に対して傾ける手段につい
ては公知技術を適用して適宜に行うことができ、機械的
な計測機を用いてその保持姿勢を調節しても良く、コン
ピュータ制御を適用しても良い。

【００２２】そして本発明においては矢印Ｔ方向のトラ
バースをコンピュータ制御するので、コア４やコイル５
の仕様の変更に際して即時に対応することができる。

【００２３】上記作用の結果として、本発明によれば多
極形のコアに対して高精度の整列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。

【００２４】

【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１実施例を示す斜視図、図２は同じく側面
図である。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。３１ｘはＸ軸方向の往復動の
駆動モータ、３１ｙはＹ軸方向の駆動モータ、３１ｚは
Ｚ軸方向の駆動モータである。これらの駆動モータは制
御部Ｃｏｎを介してＣＰＵによって制御される。

【００２５】この実施例の装置を用いて本発明方法を実
施した１例を次に説明する。図示の矢印Ｔは原理図であ
る図１３について説明したトラバース方向を表わす矢印
Ｔであり、Ｘ軸に対してインダクタ歯の傾き角θとほぼ
同じ角度をなしている。

【００２６】ノズル９を支持しているノズルバー１０の
姿勢を、ＣＰＵにより制御して矢印Ｔ方向にほぼ合わせ
る。

【００２７】本例の矢印ＴはＸＺ平面（垂直面）上に設
定してあるが、この矢印ＴをＸＹ平面（水平面）上に設
定しても良い。その理由は、コア４がスピンドル軸に取
り付けられてＸ軸のまわりに回転するので、このコア４
に基準を置いて見るとＹ軸，Ｚ軸は固定座標ではなく、
Ｘ軸とＹ軸との関係が相対的なものだからである。

【００２８】上述のようにしてノズル９の保持姿勢を定
めて、その長手方向をＸ軸に対して角θだけ傾け、スピ
ンドル軸１４を回転させながら、ＣＰＵによってＸＹＺ
往復台３１を駆動制御してノズル９を矢印Ｔ方向に往復
トラバースさせる。上記のトラバース作動は図１３につ
いて説明したようにコア４と干渉するおそれ無く行わ
れ、電線２をノズル先端から繰り出しつつ高精度で整列
したコイル５が巻成される。

【００２９】

【発明の効果】以上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の１実施例を示す断面図

【図２】本実施例の側面図

【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

【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。

Claims (2)

【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、 上記ノズルの長手方向を、上記回転軸に対してインダク
   タ歯の傾き角θだけ傾けて保持しかつ、該ノズルをコン
   ピュータ制御して、回転軸に対して角θをなす方向にト
   ラバースさせ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、 前記ノズルの保持姿勢を任意に調節し得る構造になって
   おり、かつ、 コンピュータプログラムに従ってノズルのトラバース方
   向を制御されるノズル駆動手段が設けられていることを
   特徴とするコイルの巻線装置。