JP5936270B2 - 巻線装置及び巻線方法 - Google Patents

Description

本発明は、モータやレゾルバに用いられる多極電機子の磁極にコイル形成用の線材を巻き付ける巻線装置及び巻線方法に関するものである。

一般的に、モータやレゾルバに用いられる多極電機子の磁極には、巻回された線材から成るコイルが形成される。従来、このコイルの形成方法として、インサータと呼ばれる装置を用いる方法（例えば、特許文献１参照。）や、線材を繰り出し可能なノズルをその磁極の周囲において周回させ、そのノズルから繰り出される線材をその磁極に直接巻回する方法（例えば、特許文献２参照。）が知られている。そして、このインサータを用いる方法にあっては、あらかじめ環状に巻回された線材を、多極電機子の一方の端部から、磁極と磁極の間のスロットに挿入しつつ軸方向に引いて、最終的にその環状に巻回された線材を多極電機子の磁極に装着する方法である。

特開２０００−２４５１２０号公報 特開２００３−１６９４５５号公報

しかし、上述したインサータ方式によれば、巻回された線材を多極電機子の軸方向に引いて、巻回された線材が描く環状を細長く変形させ、それにより真っ直ぐに伸びた線材を磁極間に形成された真っ直ぐなスロットに多極電機子の端部から引っ張りつつ挿入するので、その引っ張りに起因して線材が延びてしまうおそれがある。また、その延ばされた線材はスロットに長手方向に擦れつつそのスロットに挿入されるので、その擦れに基づいて線材にダメージが与えられるおそれもある。

これに対して、ノズルから繰り出される線材をその磁極に直接巻回する方法にあっては、線材の延びや擦れに起因するダメージは発生し難いと考えられる。けれども、例えば、レゾルバに用いられる多極電機子にあっては、その線材が挿入されるスロットの幅が狭いようなものもある。このようにスロットの幅が狭いような場合には、ノズルをそのスロットの内部にまで進入させることができずに、ノズルをその磁極の周囲において周回させることができない不具合がある。このため、ノズルが進入不能なスロットを有する多極電機子には、そのノズルから繰り出される線材をその磁極に直接巻回することはできないという未だ解決すべき課題が残存していた。

本発明の目的は、線材にダメージを与えることなく、巻回された線材から成るコイルを多極電機子の磁極に形成し得る巻線装置及び巻線方法を提供することにある。

本発明の別の目的は、線材が挿入されるスロットの幅が狭く、そのスロットにノズルが進入不能な場合であっても、複数回巻回された線材から成るコイルを磁極に形成し得る巻線装置及び巻線方法を提供することにある。

本発明は、多極電機子の巻線位置にある磁極に線材が巻回されるように，環状に巻回された線材を磁極間のスロットに挿入する巻線装置の改良である。

その特徴ある構成は、磁極を挟む間隔を空けて設けられた一対の第一係止爪と、一対の第一係止爪の周囲を回動しながら線材を繰り出して一対の第一係止爪に対して線材を掛け回すように巻回するフライヤと、一対の第一係止爪を磁極を挟む位置にまで移動させて一対の第一係止爪の間に張設された線材をスロットに挿通させる第一移動機構とを備えたところにある。

この場合、多極電機子を回転させて磁極を順次に巻線位置に送るインデックス機構と、一対の第一係止爪に隣接して磁極を挟む間隔を空けて設けられた一対の第二係止爪と、一対の第二係止爪をフライヤが線材を巻回させる位置から磁極を挟む位置にまで移動させて一対の第二係止爪の間に張設された線材をスロットに挿通させる第二移動機構とを更に備えることが好ましい。

一方、本発明の巻線方法は、多極電機子を回転させることによって磁極を巻線位置に送る第一インデックス工程と、多極電機子の外側において一対の第一係止爪に対して線材を掛け回すように巻線する第一巻線工程と、一対の第一係止爪を移動させて一対の第一係止爪に巻回された巻線を巻線位置にある磁極に嵌入させる第一嵌入工程とが繰返される方法である。

第一嵌入工程の後又はその第一嵌入工程と共に多極電機子を回転させることによって新たな磁極を巻線位置に送る第二インデックス工程と、多極電機子の外側において一対の第二係止爪に対して線材を掛け回すように巻線する第二巻線工程と、一対の第二係止爪を移動させて一対の第二係止爪に巻回された巻線を巻線位置にある磁極に嵌入させる第二嵌入工程とを更に含むことが好ましく、この場合、第二嵌入工程の後又は第二嵌入工程と共に第一インデックス工程が行われる。

そして、第一巻線工程及び第一嵌入工程の時に一対の第二係止爪を第二嵌入工程において巻線を嵌入させた磁極の多極電機子の軸方向の両側から挟む位置に維持させ、第二巻線工程及び第二嵌入工程の時に一対の第一係止爪を第一嵌入工程において巻線を嵌入させた磁極の多極電機子の軸方向の両側から挟む位置に維持させることもできる。

本発明の巻線装置及び巻線方法は、磁極を挟む間隔を空けて設けられた一対の係止爪に対して線材を掛け回すように巻回し、その後一対の係止爪を磁極を挟む位置にまで移動させて一対の係止爪の間に張設された線材をスロットに挿通させるものである。ここで、磁極を挟むような間隔とされた一対の係止爪に線材が掛け回すように巻線されて形成されたコイルにあっては、一対の係止爪にそれぞれ掛け回される円弧部と、その円弧部の両端部から連続して一対の係止爪の間で真っ直ぐに伸びる互いに平行な伸長部とを有することになる。

よって、その一対の係止爪を、多極電機子の外側から巻線位置の磁極を挟む位置まで、そこに巻回された線材からなるコイルと共に移動させて、コイルの伸長部を巻線位置にある磁極の両側におけるスロットにそれぞれ挿入させることにより、巻回された線材から成るコイルを変形させることなく、その巻線位置にある磁極にそのコイルを嵌入させることができる。このように、本発明の巻線装置及び巻線方法にあっては、そのコイルの嵌入時において、コイルを変形させないので、巻回された線材が描く環状を細長く変形させる従来のインサータ方式に比較して、線材が延びてしまうようなことはない。

また、一対の係止爪の間におけるコイルの互いに平行な伸長部は、その間隔を維持した状態で、多極電機子の径方向に移動してスロットに挿入される。このため、その互いに平行な伸長部の間隔を、そのコイルが嵌入される磁極の周方向における幅又はその幅より僅かに広い間隔とすることにより、その伸長部が挿入されるスロットや磁極と過度に擦れるようなことはない。よって、その擦れに起因して線材にダメージが与えられるようなこともない。そして、そのスロットに進入するのは線材のみであるので、その線材が挿入されるスロットの幅が狭く、そのスロットにノズルが進入不能な場合であっても、複数回巻回された線材にダメージを与えることなくその線材をスロットに挿入して、その複数回巻回された線材から成るコイルを確実に磁極に形成することが可能になる。

本発明実施形態の巻線装置を示す斜視図である。 その巻線装置の正面図である。 その巻線装置の右面図である。 図２のＢ−Ｂ線断面図である。 図３のＡ−Ａ線断面図である。 その一対の係止爪に線材が巻回された状態を示す正面図である。 その一対の係止爪に巻回された線材から成るコイルを示す図６のＣ−Ｃ線断面図である。 その巻回された線材から成るコイルがスロットに挿入される状態を示す図７のＤ−Ｄ線断面図である。 その一対の第一係止爪に線材が巻回される状態を示す斜視図である。 その一対の第一係止爪に巻回された線材がスロットに挿入される状態を示す図９に対応する斜視図である。 巻回された線材から一対の第二係止爪を引き抜く状態を示す斜視図である。 その一対の第二係止爪に線材が巻回される状態を示す斜視図である。 その一対の第二係止爪に巻回された線材がスロットに挿入される状態を示す図１２に対応する斜視図である。 巻回された線材から一対の第一係止爪を引き抜く状態を示す斜視図である。

次に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。

図１〜図３に本発明の巻線装置１００を示す。この巻線装置１００は、モータやレゾルバ，又は発電機を構成する多極電機子１の複数の磁極２（図１）の周囲に線材３を巻線する装置である。この実施の形態における多極電機子１は、レゾルバに使用されるものであって、環状部１ａ（図１）と、この環状部１ａから径方向外側に向かって放射状に突出した複数の磁極２とを備える。図８に示すように、この多極電機子１における各磁極２の間には線材３が挿入される真っ直ぐなスロット１ｂが開口してなり、その線材３が挿入されるスロット１ｂの幅ｗは線材３の外径ｄの倍の値より僅かに広く、２本の線材３がそのスロット１ｂの幅方向に重なった状態で挿入することはできるけれども、３本の線材３がそのスロット１ｂの幅方向に重なった状態で挿入することができないようなものとする。このスロット１ｂは環状部１ａの中心軸に平行に真っ直ぐなものであるので、磁極２の断面は４角形を構成し、磁極２の外周面は平滑状の４平面からなるものとする。

図１〜図３に戻って、この巻線装置１００は、各部材が配置される基台５（図２）と、その基台５上に方形状に組まれて取付けられた支持台６と、この支持台６に取付けられて多極電機子１を回転させることによって磁極２を順次に巻線位置に送るインデックス機構７とを備える。図４に示すように、支持台６は間隔をあけて多極電機子１を挟むように設けられた一対の側板６ａ，６ｂと、その一対の側板６ａ，６ｂの端部を連結して方形状に組まれた端板６ｃ，６ｄとを備える。各図にあっては、互いに直交するＸ，Ｙ及びＺの三軸を設定し、Ｘ軸が多極電機子１の軸方向である略水平横方向、Ｙ軸がその多極電機子１の径方向である略水平前後方向、Ｚ軸が多極電機子１の径方向であって上方に巻線が成される磁極２が位置する鉛直方向に延びるものとし、この巻線装置１００の構成について説明する。

図５に示すように、インデックス機構７は、多極電機子１をその軸方向を水平にして支持するものであり、支持台６に取付板８を介して固定されたインデックスモータ９と、そのインデックスモータ９の出力軸９ａに連結され多極電機子１が取付けられるインデックス台１１と、そのインデックス台１１と同軸にそのインデックス台１１に固定可能に構成されてそのインデックス台１１と共に多極電機子１を挟む取付具１２とを備える。多極電機子１は、環状部１ａ（図１）がインデックス台１１に同軸に配置され、このように配置された多極電機子１を、取付ねじ１２ａを介して取付具１２がインデックス台１１と共に挟むことにより、多極電機子１はインデックスモータ９の水平な出力軸９ａと同軸に支持される。

このインデックス機構７では、多極電機子１がインデックスモータ９の水平な出力軸９ａと同軸に支持されるので、インデックスモータ９が駆動すると、インデックス台１１に支持された多極電機子１はその軸を中心として回転することになる。ここで、この巻線装置１００では、中心軸を水平にして支持された多極電機子１のＺ軸方向上方に位置する磁極２に巻線を行うものとし、その上方に位置する磁極２を巻線位置にある磁極２とする。そして、その巻線位置にある磁極２への巻線作業終了後には、インデックスモータ９が駆動することによって多極電機子１が回転し、次に巻線される磁極２がＺ軸方向上方の巻線位置に送られるようになっている。このように、インデックス機構７は、多極電機子１の磁極２を巻線位置に順次に送るように構成される。

本発明の巻線装置１００は、多極電機子１の巻線位置にある磁極２に線材３が巻回されるように，環状に巻回された線材３を磁極２間のスロット１ｂに挿入するものであって、この実施の形態では、単一の磁極２の両側に形成されるスロット１ｂに環状に巻回された線材３が挿入される場合を示す。本発明の巻線装置１００は、多極電機子１の軸方向であるＸ軸方向から磁極２を挟む間隔Ｈ（図２）を空けて設けられた一対の第一係止爪１３，１４を備える。この実施の形態では、単一の磁極２に線材３が巻回されるようにその磁極２の両側に形成されるスロット１ｂに環状に巻回された線材３が挿入される場合であるので、図４の拡大図に示すように、一対の第一係止爪１３，１４は、磁極２を挟んだ状態で、そのＹ軸方向における幅寸法Ａが、その磁極２の周方向における幅Ｂと同じ長さか又は僅かに大きい長さに形成される。そして、一対の第一係止爪１３，１４は、その磁極２に対向する面が平面に形成され、磁極２と反対面は中央がＸ軸方向の外側に膨出するように湾曲して形成される。これにより、この一対の第一係止爪１３，１４は、その断面形状がＤ字状を成す棒状物から成る場合を示す。

また、図２に示すように、本発明の巻線装置１００は、一対の第一係止爪１３，１４を移動させる第一移動機構１６，２１を備える。この実施の形態における第一移動機構１６，２１は、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸方向伸縮アクチュエータ１７〜１９の組み合わせにより構成されて一方の第一係止爪１３を三軸方向に移動させる右第一移動機構１６と、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸方向伸縮アクチュエータ２２〜２４の組み合わせにより構成されて他方の第一係止爪１４を三軸方向に移動させる左第一移動機構２１とを備える。右第一移動機構１６と左第一移動機構２１は対称構造を成すけれども、両者は同一構造に形成される。

即ち、この実施の形態における第一移動機構１６，２１の伸縮アクチュエータ１７〜１９，２２〜２４は、細長い箱形ハウジング１７ｄ〜１９ｄ，２２ｄ〜２４ｄと、そのハウジング１７ｄ〜１９ｄ，２２ｄ〜２４ｄ内部に長手方向に伸びて設けられサーボモータ１７ａ〜１９ａ，２２ａ〜２４ａによって回動駆動されるボールネジ１７ｂ〜１９ｂ，２２ｂ〜２４ｂと、このボールネジ１７ｂ〜１９ｂ，２２ｂ〜２４ｂに螺合して平行移動する従動子１７ｃ〜１９ｃ，２２ｃ〜２４ｃ等によって構成される。そして、これらの伸縮アクチュエータ１７〜１９，２２〜２４は、サーボモータ１７ａ〜１９ａ，２２ａ〜２４ａが駆動してボールネジ１７ｂ〜１９ｂ，２２ｂ〜２４ｂが回転すると、このボールネジ１７ｂ〜１９ｂ，２２ｂ〜２４ｂに螺合する従動子１７ｃ〜１９ｃ，２２ｃ〜２４ｃがハウジング１７ｄ〜１９ｄ，２２ｄ〜２４ｄの長手方向に沿って移動可能に構成される。

一対の第一係止爪１３，１４は、それぞれ第一移動板１５，２０を介して第一移動機構１６，２１に取付けられる。具体的に説明すると、この実施の形態では、第一係止爪１３，１４が設けられた第一移動板１５，２０をＸ軸方向に移動可能にＸ軸方向伸縮アクチュエータ１７，２２のハウジング１７ｄ，２２ｄに取付け、そのＸ軸方向伸縮アクチュエータ１７，２２とともにその第一移動板１５，２０をＺ軸方向に移動可能に、その従動子１７ｃ，２２ｃがＬ形ブラケット２５を介してＺ軸方向伸縮アクチュエータ１８，２３のハウジング１８ｄ，２３ｄに取付けられる。また、そのＺ軸方向伸縮アクチュエータ１８，２３の従動子１８ｃ，２３ｃをＹ軸方向伸縮アクチュエータ１９，２４の従動子１９ｃ，２４ｃに取付け、そのＸ軸及びＺ軸方向伸縮アクチュエータ１７，１８，２２，２３とともにその第一移動板１５，２０をＹ軸方向に移動可能に、そのＹ軸方向伸縮アクチュエータ１９，２４のハウジング１９ｄ，２４ｄが支持台６における側板６ａ，６ｂにそれぞれ取付けられる。それらの各伸縮アクチュエータ１７〜１９，２２〜２４におけるＸ軸サーボモータ１７ａ，２２ａ、Ｙ軸サーボモータ１９ａ，２４ａ及びＺ軸サーボモータ１８ａ．２３ａは、これらを制御する図示しないコントローラの制御出力に接続される。

また、図３〜図５に示すように、本発明の巻線装置１００は、一対の第一係止爪１３，１４に隣接して磁極２を挟む間隔を空けて設けられた一対の第二係止爪３３，３４と、この一対の第二係止爪３３，３４を移動させる第二移動機構３６，４１とを更に備える。この一対の第二係止爪３３，３４は、一対の第一係止爪１３，１４と同一の断面形状に形成される。即ち、この一対の第二係止爪３３，３４にあっても、図４に示すように、その断面形状がＤ字状を成す棒状物から成り、磁極２を挟んだ状態で、そのＹ軸方向における幅寸法Ａが、その磁極２の周方向における幅Ｂと同じ長さ又は僅かに大きな長さに形成される。ただし、そのＺ軸方向における長さは一対の第一係止爪１３，１４と異なり、図３に示すように、この一対の第二係止爪３３，３４は、一対の第一係止爪１３，１４より長く形成される場合を示す。

第二移動機構３６，４１にあっては、前述した第一移動機構１６，２１と同一構造のものが用いられる。即ち、図５に示すように、第二移動機構３６，４１は、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸方向伸縮アクチュエータ３７〜３９の組み合わせにより構成されて、一方の第二係止爪３３を三軸方向に移動させる右第二移動機構３６と、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸方向伸縮アクチュエータ４２〜４４の組み合わせにより構成されて他方の第二係止爪３４を三軸方向に移動させる左第二移動機構４１とを備える。一対の第二係止爪３３，３４は第二移動板３５，４０を介して各第二移動機構３６，４１を構成するＸ軸方向伸縮アクチュエータ３７，４２のハウジング３７ｄ，４２ｄにそれぞれ取付けられる。この右第二移動機構３６と左第二移動機構４１は対称構造を成して同一構造をなし、前述した右第一移動機構１６と左第一移動機構２１と同一構造のものであるので、ここにおける繰返しての説明を省略する。

このような構成により、図２に示す第一移動機構１６，２１及び図５に示す第二移動機構３６，４１は、図示しないコントローラからの指令により、第一移動板１５，２０及び第二移動板３５，４０とともに、一対の第一係止爪１３，１４及び一対の第二係止爪３３，３４を、基台５に対して三軸方向に任意に移動可能に構成される。このため、第一移動機構１６，２１は、一対の第一係止爪１３，１４を三軸方向に移動させて、少なくとも後述するフライヤが線材３を巻回させる位置から、磁極２を挟む位置にまで移動させて、一対の第一係止爪１３，１４の間に張設された線材３をスロット１ｂに挿通させるように構成される（図９及び図１０）。また、この第二移動機構３６，４１は、一対の第二係止爪３３，３４を三軸方向に移動させて、少なくとも後述するフライヤが線材３を巻回させる位置から、磁極２を挟む位置にまで移動させて、一対の第二係止爪３３，３４の間に張設された線材３をスロット１ｂに挿通させるように構成される（図１２及び図１３）。

ここで、図４に示すように、一対の第一係止爪１３，１４が取付けられた第一移動板１５，２０と、一対の第二係止爪３３，３４が取付けられた第二移動板３５，４０の形状は異なる。即ち、第一移動板１５，２０及び第二移動板３５，４０は、各移動機構１６，２１，３６，４１のＸ軸方向伸縮アクチュエータ１７，２２，３７，４２のハウジング１７ｄ，２２ｄ，３７ｄ，４２ｄに基端が取付けられる本体板１５ａ，２０ａ，３５ａ，４０ａをそれぞれ備える。けれども、第一移動板１５，２０はその本体板１５ａ，２０ａの先端から、多極電機子１に向かってＸ軸方向に延びる延長部１５ｂ，２０ｂが形成され、その延長部１５ｂ，２０ｂの先端に一対の第一係止爪１３，１４がＺ軸方向に延びて取付けられる。これに対して、第二移動板３５，４０はその本体板３５ａ，４０ａの先端から、多極電機子１の周方向に向かってＹ軸方向に延びる直交部３５ｂ，４０ｂが形成され、その直交部３５ｂ，４０ｂの先端に一対の第二係止爪３３，３４がＺ軸方向に延びて取付けられる。

また、図１〜図３に示すように、本発明の巻線装置１００は、一対の第一係止爪１３，１４の周囲又は一対の第二係止爪３３，３４の周囲を回動しながら線材３を繰り出してその一対の第一係止爪１３，１４又は一対の第二係止爪３３，３４に対して線材３を掛け回すように巻回するフライヤ５１を備える。この実施の形態におけるフライヤ５１は、巻線位置にある磁極２、即ち、中心軸を水平にして支持された多極電機子１のＺ軸方向上方に位置する磁極２に上方から対向し、駆動モータ５２により鉛直軸を中心に一対の第一係止爪１３，１４の周囲又は一対の第二係止爪３３，３４の周囲で回転し、線材３を繰り出してその一対の第一係止爪１３，１４又は一対の第二係止爪３３，３４にその線材３を掛け回すように巻回するものである。

具体的に、この実施の形態におけるフライヤ５１は、図５に詳しく示すように、支持部５３に枢支されたシャフト部５１ａと、そのシャフト部５１ａの多極電機子１に臨む下端部に基端が接続されその多極電機子１に臨む下端がラッパ状に広がったフライヤ部５１ｂとを備える。フライヤ部５１ｂの広がった下端にはシャフト部５１ａの回転軸を対称線とする対称位置に線材３を転向させる小プーリ５１ｄが外側に向かってそれぞれ設けられ、一方の小プーリ５１ｄの近傍にはその小プーリ５１ｄにより転向した線材３を巻線位置にある磁極２方向に案内するノズル５１ｅが傾斜して設けられる。他方の小プーリ５１ｄの近傍には、回転軸を対称線とする先のノズル５１ｅの対称位置に、そのノズル５１ｅと同形同大のダミーノズル５１ｇが同様に傾斜して設けられる。これによりフライヤ５１は、そのフライヤ５１の回転軸を含む断面が、その回転軸を対称線とする対称構造を成すように形成される。

支持部５３は支持台６における端板６ｃ，６ｄと平行な鉛直板５４に立設され、フライヤ５１におけるシャフト部５１ａの中心軸が巻線位置にある磁極２のＺ軸方向上方に位置するようにそのシャフト部５１ａが支持部５３の支持孔５３ａに貫通され、ベアリング５５を介してフライヤ５１はシャフト部５１ａの中心軸を回転軸として回転自在に支持される。シャフト部５１ａには、その中心軸にガイド筒５１ｃが貫通して固定される。このガイド筒５１ｃには、図示されない線材源からの線材３が導入され、巻線位置にある磁極２に臨む先端から繰り出されて一方の小プーリ５１ｄに向かうように構成される。このガイド筒５１ｃの先端と一方の小プーリ５１ｄを連結するフライヤ部５１ｄには、この線材３を通過させる通過孔５１ｆが形成され、ガイド筒５１ｃの先端から繰り出された線材３はこの通過孔５１ｆを通過した後一方の小プーリ５１ｄにおいて転向し、ノズル５１ｅを通過して一対の第一係止爪１３，１４の周囲又は一対の第二係止爪３３，３４の周囲に供給可能に構成される。

シャフト部５１ａの基端には、シャフト部５１ａの中心軸に中心軸が一致する第一プーリ５６が取付けられ、それらの中心軸に平行な回転軸５２ａを有する駆動モータ５２がフライヤ５１に隣接して設けられる。この駆動モータ５２は鉛直板５４に立設された固定板５７に取付けられ、その回転軸５２ａに第二プーリ５８が取付けられる。そして、第一プーリ５６と第二プーリ５８の間にベルト５９が掛け回される。駆動モータ５２には、図示しないコントローラの制御出力が接続され、そのコントローラからの指令により駆動モータ５２が駆動してその回転軸５２ａが第二プーリ５８とともに回転すると、その回転はベルト５９により第一プーリ５６に伝達され、その第一プーリ５６が設けられたフライヤ５１が回転するように構成される。

図３に示すように、フライヤ５１は支持台６にフライヤ移動手段６１を介して移動可能に取付けられる。フライヤ移動手段６１は、上述した各種移動機構１６，２１，３６，４１と同一構造であって、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸方向伸縮アクチュエータ６２〜６４の組み合わせにより構成される。具体的に、この実施の形態では、フライヤ５１が設けられた鉛直板５４をＺ軸方向に移動可能にＺ軸方向伸縮アクチュエータ６２のハウジング６２ｄに取付け、そのＺ軸方向伸縮アクチュエータ６２とともにその鉛直板５４をＹ軸方向に移動可能に、その従動子６２ｃがＬ形ブラケット６５を介してＹ軸方向伸縮アクチュエータ６３のハウジング６３ｄに取付けられる。また、そのＹ軸方向伸縮アクチュエータ６３の従動子６３ｃをＸ軸方向伸縮アクチュエータ６４の従動子６４ｃに取付け、そのＹ軸及びＺ軸方向伸縮アクチュエータ６２，６３とともにその鉛直板５４をＸ軸方向に移動可能に、そのＸ軸方向伸縮アクチュエータ６４のハウジング６４ｄが支持台６に台座６６を介して取付けられる。それらの各伸縮アクチュエータ６２〜６４におけるＺ軸サーボモータ６２ａ、Ｙ軸サーボモータ６３ａ及びＸ軸サーボモータ６４ａは、これらを制御する図示しないコントローラの制御出力に接続される。そして、このフライヤ移動手段６１はコントローラからの指令により、各伸縮アクチュエータ６２〜６４が駆動して、鉛直板５４とともにフライヤ５１を基台５に対して三軸方向に任意に移動可能に構成される。

次に、上記巻線装置を用いた本発明における巻線方法を説明する。

本発明における巻線方法は、多極電機子１１を回転させることによって磁極２２を巻線位置に送る第一インデックス工程と、図９に示すように、その多極電機子１１の外側において一対の第一係止爪１３，１４に対して線材３を掛け回すように巻線する第一巻線工程と、図１０に示すように、その一対の第一係止爪１３，１４を移動させて一対の第一係止爪１３，１４に巻回された巻線を巻線位置にある磁極２に嵌入させる第一嵌入工程とが繰返される方法である。

けれども、第一嵌入工程の後又はその第一嵌入工程と共に多極電機子１１を回転させることによって新たな磁極２２を巻線位置に送る第二インデックス工程と、図１２に示すように、多極電機子１１の外側において一対の第二係止爪３３，３４に対して線材３を掛け回すように巻線する第二巻線工程と、図１３に示すように、その一対の第二係止爪３３，３４を移動させて一対の第二係止爪３３，３４に巻回された巻線を巻線位置にある磁極２に嵌入させる第二嵌入工程とを更に含ませることもできる。この場合、第二嵌入工程の後又は第二嵌入工程と共に第一インデックス工程が行われることになる。以下に各工程を詳説するけれども、各工程における巻線装置１００の動作は、巻線装置１００に搭載された図示しないコントローラによって自動制御されるものとする。

先ず、巻線を行う前の準備として、多極電機子１をインデックス機構７により支持させる。具体的には、図５に示すように、多極電機子１の環状部１ａをインデックス台１１に同軸に配置し、取付ねじ１２ａを介して取付具１２をインデックス台１１に取付けることにより、取付具１２とインデックス台１１により多極電機子１を挟む。このようにして、多極電機子１をインデックスモータ９の水平な出力軸９ａと同軸に支持する。

その後、第一インデックス工程が行われ、この第一インデックス工程では、インデックス機構７におけるインデックスモータ９を駆動して、その支持された多極電機子１１を回転させ、巻線すべき磁極２２をＺ軸方向上方の巻線位置に送る。具体的には、巻線すべき磁極２をＺ軸方向上方に位置させて、フライヤ５１の回転軸方向に一致させる。図示しないが、このような多極電機子１の巻線位置への位置合せは、磁極２近傍に設けたセンサ等の図示しない検知器を用いて磁極２の位置を検出し、その検出した情報を基に行うことができる。そして、最初の巻線にあっては、フライヤ移動手段６１によりフライヤ５１を移動させて、線材３が供給されるノズル５１ｅを多極電機子１における図示しない絡げピンの周囲に周回させ、そのノズル５１ｅから繰り出される線材３をその絡げピンに絡げておく。

次に、第一巻線工程が開始される。この第一巻線工程にあっては、先ず、図６及び図９に示すように、第一移動機構１６，２１により一対の第一係止爪１３，１４をそれぞれ移動させて、その一対の第一係止爪１３，１４が巻線位置にある磁極２、即ち、中心軸を水平にして支持された多極電機子１のＺ軸方向上方に位置する磁極２を、多極電機子１の軸方向から僅かな隙間を空けて挟むような間隔Ｈ（図７）とする。そして、第一移動機構１６，２１により、その一対の第一係止爪１３，１４を多極電機子１１の外側、即ち、Ｚ軸方向上方にまでそれぞれ移動させる。その後、駆動モータ６２によりフライヤ５１を図６の実線矢印で示すように回転させ、これによりフライヤ５１におけるノズル５１ｅから繰り出される線材１３を、多極電機子１の外側において、一対の第一係止爪１３，１４に対して掛け回すように巻線する。

この実施の形態では、線材３が挿入されるスロット１ｂの幅ｗ（図８）は、３本の線材３がそのスロット１ｂの幅方向に重なった状態で挿入することができないものである。このため、第一巻線工程において、フライヤ５１が１回転する毎にフライヤ移動手段６１は、そのフライヤ５１をＺ軸方向に線材３の直径ｄに相当する量だけ移動させて、一対の第一係止爪１３，１４に対して線材３をＺ軸方向に隣接させつつ巻回し、その線材３が径方向、即ち、Ｘ軸方向やＹ軸方向に重なるようなことを防止する。

このように、磁極２を軸方向から僅かな隙間を空けて挟むような間隔Ｈとされた一対の第一係止爪１３，１４に線材３を掛け回すように巻線すると、図７に示すように、その巻回された線材３から成るコイル４は、第一係止爪１３，１４にそれぞれ掛け回される円弧部４ａ，４ｂと、その円弧部４ａ，４ｂの両端部から連続して一対の第一係止爪１３，１４の間で真っ直ぐに伸びる互いに平行な一対の伸長部４ｃ，４ｄとを有することになる。また、図７に示すように、磁極２を挟む一対の第一係止爪１３，１４のＹ軸方向における幅寸法Ａは、その磁極２の周方向における幅Ｂと同じ長さ又はそれよりも僅かに広い長さに形成されているので、図８に示すように、巻回された線材３から成るコイル４の伸長部４ｃ，４ｄの間隔Ａは、磁極２の周方向における幅Ｂ又はそれよりも僅かに広い間隔を空けて互いに平行なものとなる。

次に、第一嵌入工程が行われる。この第一嵌入工程では、一対の第一係止爪１３，１４をＺ軸方向下方に移動させて、一対の第一係止爪１３，１４に巻回された巻線を巻線位置にある磁極２に嵌入させる。具体的には、図８及び図１０に示すように、第一移動機構１６，２１（図２）により、その一対の第一係止爪１３，１４を、多極電機子１１の外側から巻線位置の磁極２を挟む位置まで、その一対の第一係止爪１３，１４に巻回された線材３からなるコイル４と共に移動させる。そして、図８の実線矢印で示すように、少なくとも磁極２の周方向における幅Ｂを空けて互いに平行に設けられたコイル４の伸長部４ｃ，４ｄを、巻線位置にある磁極２の両側におけるスロット１ｂにそれぞれ挿入させる。これにより、その巻線位置にある磁極２の周囲に巻回された線材３から成るコイル４を変形させることなく嵌入することが可能になる。このように、本発明では、そのコイル４の嵌入時において、コイル４を変形させないので、巻回された線材が描く環状を細長く変形させる従来のインサータ方式に比較して、線材３が延びてしまうおそれはない。

また、コイル４の伸長部４ｃ，４ｄは、少なくとも磁極２の周方向における幅Ｂを空けて互いに平行なものであり、その伸長部４ｃ，４ｄは、少なくとも磁極２の周方向における幅Ｂを空けた状態で、多極電機子１の径方向に移動してスロット１ｂに挿入されるので、その線材１１がそのスロット１ｂや磁極２に過度に擦れるようなことはない。このため、線材３にダメージが与えられるようなこともない。そして、この実施の形態では、その線材３が挿入されるスロット１ｂの幅ｗ（図８）が狭いものであるけれども、上記第一巻線工程において、一対の第一係止爪１３，１４に対して線材３をＺ軸方向に隣接させつつ巻回することにより、この第一嵌入工程において、複数回巻回された線材３を、そのスロット１ｂの幅方向に重なることなく挿入することが可能になる。

次に、第二インデックス工程が行われる。この第二インデックス工程は、上述した第一嵌入工程の後又はその第一嵌入工程と共に行われる。この第二インデックス工程では、多極電機子１１を回転させることによって新たな磁極２２を巻線位置に送る。具体的には、インデックス機構７におけるインデックスモータ９を駆動してその支持された多極電機子１１を回転させ、新たに巻線すべき磁極２２をＺ軸方向上方の巻線位置に送る。この実施の形態では、単一の磁極２に線材３が巻回されるので、先の第一嵌入工程においてコイル４が嵌入された磁極２に隣接する磁極２を巻線位置に案内するものとし、図１２では、コイル４が嵌入された磁極２が一点鎖線矢印で示すように移動するものとする。

ここで、この第二インデックス工程が前述した第一嵌入工程と共に行われる場合には、その第一嵌入工程において、第一移動機構１６，２１は、一対の第一係止爪１３，１４を、多極電機子１１の外側から巻線位置の磁極２を挟む位置まで移動させると共に、その一対の第一係止爪１３，１４を、周方向に移動する磁極２とともに移動させて、その磁極２との周方向における相対的な位置関係が変動することを防止することになる。このような第二インデックス工程により、新たな磁極２が巻線位置に達することになり、その後、第二巻線工程が行われる。そして、この第二巻線工程及びその後の第二嵌入工程の時に、一対の第一係止爪１３，１４を第一嵌入工程においてコイル４を嵌入させた磁極２の多極電機子１の軸方向の両側から挟む位置に維持させる。

この第二巻線工程では、多極電機子１１の外側において一対の第二係止爪３３，３４に対して線材３を掛け回すように巻線する。この第二巻線工程にあっては、先ず、図７及び図１２に示すように、第二移動機構３６，４１（図５）により一対の第二係止爪３３，３４をそれぞれ移動させて、その一対の第二係止爪３３，３４が巻線位置の磁極２、即ち、先の第一嵌入工程においてコイル４が嵌入された磁極２に隣接する磁極２であって、第二インデックス工程において新たに多極電機子１のＺ軸方向上方に位置するようになった磁極２を、多極電機子１の軸方向から僅かな隙間を空けて挟むような間隔とする。このとき、第二移動機構３６，４１は、図１２の実線矢印で示すように、一対の第二係止爪３３，３４をＺ軸方向に移動させて、一対の第一係止爪１３，１４が取付けられた移動板１５，２０における延長部１５ｂ，２０ｂに一対の第二係止爪３３，３４が衝突するような事態を回避しつつ移動させる。そして、そのような衝突を回避しつつ、一対の第二係止爪３３，３４を巻線位置の磁極２の多極電機子１の軸方向から僅かな隙間を空けて挟むような間隔とする。

そして、第二移動機構３６，４１（図５）により、その一対の第二係止爪３３，３４を多極電機子１１の外側、即ち、Ｚ軸方向上方にまでそれぞれ移動させる。その後、駆動モータ６２によりフライヤ５１を回転させ、そのノズル５１ｅから繰り出される線材１３を、多極電機子１の外側において、一対の第二係止爪３３，３４に対して掛け回すように巻線する。この第二巻線工程におけるフライヤ５１の回転方向は上述した第一巻線工程におけるフライヤ５１の回転方向と逆方向であり、図７に、このフライヤ５１におけるノズル５１ｅを一点鎖線で示す。そして、この第二巻線工程においても、フライヤ５１が１回転する毎にフライヤ移動手段６１は、そのフライヤ５１をＺ軸方向に線材３の直径ｄに相当する量だけ移動させて、一対の第二係止爪３３，３４に対して線材３をＺ軸方向に隣接させつつ巻回し、その線材３が径方向、即ち、Ｘ軸方向やＹ軸方向に重なるようなことを防止する。

次に第二嵌入工程が行われる。この第二嵌入工程では、一対の第二係止爪３３，３４を移動させて、一対の第二係止爪３３，３４に巻回された巻線を巻線位置にある磁極２に嵌入させる。ここで、磁極２を軸方向から僅かな隙間を空けて挟むような間隔とされた一対の第二係止爪３３，３４に掛け回すように巻線された線材３から成るコイル４にあっても、図７に示すように、一対の第二係止爪３３，３４にそれぞれ掛け回される円弧部４ａ，４ｂと、その円弧部４ａ，４ｂの両端部から連続して一対の第二係止爪３３，３４の間で真っ直ぐに伸びる互いに平行な一対の伸長部４ｃ，４ｄとを有することになる。また、磁極２を挟む一対の第二係止爪３３，３４のＹ軸方向における幅寸法Ａは、その磁極２の周方向における幅Ｂと同じ長さ又はそれよりも僅かに広い長さに形成されているので、巻回された線材３から成るコイル４の伸長部４ｃ，４ｄは、磁極２の周方向における幅Ｂを空けて互いに平行なものとなる。

このため、図１３に示すように、この第二嵌入工程において、その一対の第二係止爪３３，３４を、多極電機子１１の外側から巻線位置の磁極２を挟む位置までコイル４と共に移動させると、図８に実線矢印で示すように、磁極２の周方向における幅Ｂ又はそれよりも僅かに広い間隔を空けて互いに平行に設けられたコイル４の伸長部４ｃ，４ｄは、巻線位置にある磁極２の両側におけるスロット１ｂにそれぞれ挿入されることになる。これにより、この第二嵌入工程にあっても、その巻線位置にある磁極２の周囲に巻回された線材３から成るコイル４を変形させることなく嵌入することが可能になる。よって、この第二巻入工程におけるコイル４の嵌入時においても、コイル４を変形させないので、巻回された線材が描く環状を細長く変形させる従来のインサータ方式に比較して、線材３が延びてしまうおそれは無い。

また、コイル４の伸長部４ｃ，４ｄは、磁極２の周方向における幅Ｂ又はそれよりも僅かに広い間隔を空けて互いに平行なものであり、その伸長部４ｃ，４ｄはその間隔を保ちつつ多極電機子１の径方向に移動してスロット１ｂに挿入されるので、その線材１１がそのスロット１ｂや磁極２に過度に擦れるようなことはない。このため、線材３にダメージが与えられるようなこともない。そして、この実施の形態では、その線材３が挿入されるスロット１ｂの幅ｗ（図８）が狭いものであるけれども、上記第二巻線工程において、一対の第二係止爪３３，３４に対して線材３をＺ軸方向に隣接させつつ巻回することにより、この第二嵌入工程において、複数回巻回された線材３から成るコイル４を、そのスロット１ｂの幅方向に重なることなく挿入することが可能になる。

そして、この第二嵌入工程の時に、一対の第一係止爪１３，１４を第一嵌入工程において巻線を嵌入させた磁極２の多極電機子１の軸方向の両側から挟む位置に維持させるので、その巻線は一対の第一係止爪１３，１４に掛け回された状態で維持される。このため、第一嵌入工程においてスロット１ｂに挿入された線材３は、そのスロット１ｂに挿入された真っ直ぐな状態が維持され、その線材３がスロット１ｂの中で撓むようなことはない。よって、この第二嵌入工程において、複数回巻回された線材３を、そのスロット１ｂに挿入することに対して、先に挿入された線材３がその挿入先を塞ぐようなことはなく、隣接する磁極２に既にコイル４が嵌入されていても、比較的容易にその線材３をスロット１ｂに挿入することが可能になる。

この第二嵌入工程の後又はその第二嵌入工程と共に先に説明した第一インデックス工程が再び行われ、上述した各工程は上記順番で順次繰返される。この繰返される新たな第一インデックス工程では、多極電機子１１を再び回転させることによって新たな磁極２２を巻線位置に送ることになる。ここで、再び行われる新たな第一インデックス工程が前述した第二嵌入工程と共に行われる場合には、その第二嵌入工程において、第二移動機構３６，４１（図５）は、一対の第二係止爪３３，３４を、多極電機子１１の外側から巻線位置の磁極２を挟む位置まで移動させると共に、その一対の第二係止爪３３，３４を、周方向に移動する磁極２とともに移動させて、その磁極２との周方向における相対的な位置関係が変動することを防止することになる。

また、第二嵌入工程の時に磁極２の多極電機子１の軸方向の両側から挟む位置に一対の第一係止爪１３，１４をコイル４と共に維持させた。けれども、再び繰返される新たな第一巻線工程では、図１４の実線矢印で示すように、第一移動機構１６，２１（図２）により、その一対の第一係止爪１３，１４を多極電機子１の中心軸方向に移動させて、そのコイル４をスロット１ｂに残存させるとともに、そのコイル４から一対の第一係止爪１３，１４を引き抜く。その後、図９の実線矢印で示すように、第一移動機構１６，２１（図２）は一対の第一係止爪１３，１４をＸ軸方向に移動させることにより、その一対の第一係止爪１３，１４が一対の第二係止爪３３，３４と衝突するような事態を回避する。そして、そのような衝突を回避しつつ、その一対の第一係止爪１３，１４を巻線位置の磁極２を多極電機子１の軸方向から僅かな隙間を空けて挟むような間隔とする。

また、再び繰返される新たな第一巻線工程及び第一嵌入工程の時に、一対の第二係止爪３３，３４を第二嵌入工程においてコイル４を嵌入させた磁極２の多極電機子１の軸方向の両側から挟む位置に維持させる。これにより、その巻線２は一対の第二係止爪３３，３４に掛け回された状態で維持される。このため、第二嵌入工程においてスロット１ｂに挿入された線材３は、そのスロット１ｂに挿入された真っ直ぐな状態が維持され、その線材３がスロット１ｂの中で撓むようなことはない。よって、繰返される第一嵌入工程において、複数回巻回された線材３を、そのスロット１ｂに挿入することに対して、先に挿入された線材３がその挿入先を塞ぐようなことはなく、隣接する磁極２に既にコイル４が嵌入されていても、比較的容易にその線材をスロット１ｂの奥にまで確実に挿入することが可能になる。

また、再び行われる第一嵌入工程の時に磁極２の多極電機子１の軸方向の両側から挟む位置に一対の第二係止爪３３，３４をコイル４と共に維持させる。けれども、再び繰返される新たな第二巻線工程では、図１１に示すように、第二移動機構３６，４１（図５）により、その一対の第二係止爪３３，３４を多極電機子１の中心軸方向に移動させて、そのコイル４をスロット１ｂに残存させるとともに、そのコイル４から一対の第二係止爪３３，３４を引き抜く。その後、第二移動機構３６，４１は、図１２の実線矢印で示すように、一対の第二係止爪３３，３４をＺ軸方向に移動させて、一対の第一係止爪１３，１４が取付けられた移動板１５，２０における延長部１５ｂ，２０ｂに一対の第二係止爪３３，３４が衝突するような事態を回避する。そして、そのような衝突を回避しつつ、一対の第二係止爪３３，３４を巻線位置の磁極２の多極電機子１の軸方向から僅かな隙間を空けて挟むような間隔とすることになる。

そして、上述した各工程を順次繰返し、多極電機子１における全ての磁極２にコイル４が嵌入された状態で巻線作業は終了することになる。

なお、上述した実施の形態では、単一の磁極２の周方向における両側に形成されるスロット１ｂに環状に巻回された線材３が挿入されて、環状に巻回された線材３から成るコイル４が単一の磁極の周囲に巻回される場合を示した。そのために、一対の第一係止爪１３，１４及び一対の第二係止爪３３，３４のＹ軸方向における幅寸法Ａが、磁極２の周方向における幅Ｂと同じ又はそれよりも僅かに広い長さであるとした。けれども、環状に巻回された線材３から成るコイル４は、単一の磁極２の周囲に巻回されるものに限定されるものではなく、複数の磁極２の周囲に巻回される、いわゆる分布巻きであっても良い。このように、複数の磁極２の周囲に線材３を巻回させる、いわゆる分布巻きの場合は、線材３が巻回される一対の第一係止爪１３，１４及び一対の第二係止爪３３，３４が、磁極２を挟んだ状態で、そのＹ軸方向における幅寸法Ａを、その巻回しようとする複数の磁極２の周方向における全体の幅と同じ長さ又はそれよりも僅かに長い長さに形成する。これにより、環状に巻回された線材３から成るコイル４を、複数の磁極２の周囲に巻回させる、いわゆる分布巻きが可能となる。

また、上述した実施の形態では、レゾルバに使用される多極電機子１であって、環状部１ａから径方向外側に向かって複数の磁極２が放射状に突出したものを用いて説明したけれども、本発明における巻線の対象である多極電機子は、レゾルバのものに限られず、モータ用のものであっても良い。また、その多極電機子１は、図示しないが、環状部から径方向内側に向かって複数の磁極が中心に向かって突出したようなものであっても良い。

また、上述した実施の形態では、環状部１ａの中心軸に平行に真っ直ぐなスロット１ｂを有する多極電機子１を用いて説明したけれども、そのスロット１ｂが真っ直ぐである限り、その多極電機子１を捩ってスロット１ｂを互いに平行にしつつ傾斜させた、いわゆるスキューされた多極電機子１であっても良い。このようにスキューされた多極電機子１であっても、そのスロット１ｂが真っ直ぐであれば、線材にダメージを与えることなく、巻回された線材から成るコイルを多極電機子の磁極に形成することができる。

更に、上述した実施の形態では、スロット１ｂの幅ｗが、２本の線材３がそのスロット１ｂの幅方向に重なった状態で挿入することはできるけれども、３本の線材３がそのスロット１ｂの幅方向に重なった状態で挿入することができないものとして説明したけれども、このスロットの幅ｗは、２本の線材３がそのスロット１ｂの幅方向に重なった状態で挿入することはできれば、３本以上の線材３がそのスロット１ｂの幅方向に重なった状態で挿入することができるようなものであっても良い。

１ 多極電機子
１ｂ スロット
２ 磁極
３ 線材
７ インデックス機構
１３，１４ 第一係止爪
１６，２１ 第一移動機構
３３，３４ 第二係止爪
３６，４１ 第二移動機構
５１ フライヤ
１００ 巻線装置

Claims (5)

1. 多極電機子(1)の巻線位置にある磁極(2)に線材(3)が巻回されるように，環状に巻回された前記線材(3)を前記磁極(2)間のスロット(1b)に挿入する巻線装置であって、
   前記磁極(2)を挟む間隔を空けて設けられた一対の第一係止爪(13,14)と、
   前記一対の第一係止爪(13,14)の周囲を回動しながら前記線材(3)を繰り出して前記一対の第一係止爪(13,14)に対して前記線材(3)を掛け回すように巻回するフライヤ(51)と、
   前記一対の第一係止爪(13,14)を前記磁極(2)を挟む位置にまで移動させて前記一対の第一係止爪(13,14)の間に張設された前記線材(3)を前記スロット(1b)に挿通させる第一移動機構(16,21)と
   を備えた巻線装置。
2. 多極電機子(1)を回転させて磁極(2)を順次に巻線位置に送るインデックス機構(7)と、
   一対の第一係止爪(13,14)に隣接して前記磁極(2)を挟む間隔を空けて設けられた一対の第二係止爪(33,34)と、
   前記一対の第二係止爪(33,34)をフライヤ(51)が線材(3)を巻回させる位置から前記磁極(2)を挟む位置にまで移動させて前記一対の第二係止爪(33,34)の間に張設された前記線材(3)をスロット(1b)に挿通させる第二移動機構(36,41)と
   を更に備えた請求項１記載の巻線装置。
3. 多極電機子(1)を回転させることによって磁極(2)を巻線位置に送る第一インデックス工程と、
   前記多極電機子(1)の外側において一対の第一係止爪(13,14)に対して線材(3)を掛け回すように巻線する第一巻線工程と、
   前記一対の第一係止爪(13,14)を移動させて前記一対の第一係止爪(13,14)に巻回された巻線を巻線位置にある前記磁極(2)に嵌入させる第一嵌入工程と
   が繰返される巻線方法。
4. 第一嵌入工程の後又はその第一嵌入工程と共に多極電機子(1)を回転させることによって新たな磁極(2)を巻線位置に送る第二インデックス工程と、
   多極電機子(1)の外側において一対の第二係止爪(33,34)に対して前記線材(3)を掛け回すように巻線する第二巻線工程と、
   前記一対の第二係止爪(33,34)を移動させて前記一対の第二係止爪(33,34)に巻回された巻線を巻線位置にある前記磁極(2)に嵌入させる第二嵌入工程と
   を更に含み、
   第二嵌入工程の後又は前記第二嵌入工程と共に第一インデックス工程が行われる請求項３記載の巻線方法。
5. 第一巻線工程及び第一嵌入工程の時に一対の第二係止爪(33,34)を第二嵌入工程において巻線を嵌入させた磁極(2)の多極電機子(1)の軸方向の両側から挟む位置に維持させ、
   第二巻線工程及び第二嵌入工程の時に一対の第一係止爪(13,14)を第一嵌入工程において巻線を嵌入させた磁極(2)の多極電機子(1)の軸方向の両側から挟む位置に維持させる
   請求項４記載の巻線方法。

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