JP6315808B2 - コイル製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、三相交流発電機等の回転電機におけるステータに用いられるコイルの製造に適したコイル製造装置に関するものである。

従来、回転電機のステータは、放射状に並んで内径方向に突出する複数のティース（磁極）及びその間に開口する複数のスロットを有する円筒状のステータコアと、そのスロットにコイル辺部を納めることによりそのコアに組付けられたステータコイルとを備える。

このステータコイルの組付けに関しては、ステータコイルをステータコアと別に予め製造し、インサータ装置を用いて、このコイルをコアの各スロットに組付けるいわゆるインサータ方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

一方、近年では、省エネのため効率の良い回転電機が市場から求められており、一般にステータコアのスロット内に装着されるコイルの密度、すなわち占積率を向上させることで回転電機の効率の向上が図られている。

そして、そのような占積率を向上させるために、予めスロット外でスロットの断面に応じた断面の束に整列巻きされたコイルを、その形状を保持した状態でスロットの幅と同じ幅の開口側から半径方向に挿入して装着することが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。

特表２００１−５１３３２０号公報 特開平１０−２７１７３３号公報

しかし、スロット外でスロットの断面に応じた断面の束に整列巻きされたコイルを得たとしても、スロットに挿入されるまでコイル辺部の形状を維持できなければ、そのコイル辺部をスロットに挿入することが困難になる不具合を生じさせる。

このコイル辺部の形状の維持のために、上記特許文献２では、このようなコイルを形成する線材として、その最外層に融着層が形成されたいわゆる自己融着性線材を用い、コイル辺部を形成する線材の束を相互に接着して、その形状を維持させている。

けれども、自己融着性線材にあっては、巻線に際して加熱によりその融着を解消させる必要があり、その加熱方法として、コイルの抵抗を利用した通電方法や、加熱炉内にコイルを通すことが行われる。このため、自己融着線を巻線する従来のコイル製造装置では、線材の融着を解消させるための通電設備や加熱設備が必要になり、コイル製造装置自体が大型化する不具合があった。

また、コイルを構成する線材が比較的太くなるとその弾性が高まり、線材の弾性力が自己融着による接着力を超えると、製造されたコイルのコイル辺部における線材の一部が他の線材から剥離して、そのコイル辺部の形状が維持されないおそれもある。

本発明の目的は、装置を大型化させること無く、線材が比較的太くても得られたコイルの形状を確実に維持し得るコイル製造装置を提供することにある。

本発明のコイル製造装置は、巻芯を回転させて巻芯に線材を巻回してコイルを製造する装置の改良である。

その特徴ある構成は、巻芯に巻回された線材を浮遊させる凹部が巻芯に形成され、凹部において浮遊する線材を束ねる束線手段が設けられたところにある。

このコイル製造装置における巻芯が、線材が巻回される巻胴部と、巻胴部の一方の端部に設けられた固定側フランジ部と、巻胴部の他方の端部に設けられた可動側フランジ部とを備える場合、凹部は巻胴部と固定側フランジ部と可動側フランジ部の外周の一部において軸方向に連続する様にそれぞれに形成された切り欠きから成ることが好ましく、巻胴部が可動側フランジ又は固定側フランジのいずれか一方に没入可能に構成されることが更に好ましい。

一方、束線手段は線材に粘着テープを貼り付けるテーピング手段であって、前記テーピング手段は、所定長さの粘着テープの両側における背面を吸着する一対の吸着片と、一対の吸着片を移動させて巻芯の凹部において浮遊する線材を一対の吸着片の間に通過可能な移動手段と、一対の吸着片を接近させる接近手段と、を備えることが好ましく、そのテーピング手段が、所定長さの粘着テープを供給する供給手段を有することが更に好ましい。

本発明のコイル製造装置では、巻芯の周囲に線材を巻回して、巻芯に形成された凹部において浮遊する線材に粘着テープを貼り付けるので、その粘着テープが線材の独立した移動を禁止して、線材の束をその状態に維持するので、線材が比較的太くても、得られたコイルの形状を確実に維持することができる。

また、このテーピング手段が、所定長さの粘着テープの両側における背面を吸着する一対の吸着片と、一対の吸着片を移動させる移動手段と、一対の吸着片を接近させる接近手段を備えるようなものであれば、このようなテーピング手段は、従来必要とされた通電設備や加熱設備に比較して大型のものとならない。このため、装置を大型化させること無く、線材が比較的太くても得られたコイルの形状を確実に維持し得るコイル製造装置を提供することが可能になる。

本発明実施形態のコイル製造装置を示す平面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 その巻芯を示す斜視図である。 図１のＢ−Ｂ線断面図である。 図２のＣ−Ｃ線断面図である。 図２のＤ−Ｄ線断面図である。 その巻初めの線材を折り曲げる状態を示す斜視図である。 その折り曲げられた巻初めの線材を巻芯に係止させる状態を示す斜視図である。 その巻芯を回転させて線材を巻回させた状態を示す斜視図である。 その巻芯の凹部において浮遊する線材に粘着テープを貼り付ける状態を示す図９のＥ−Ｅ線断面図である。 その巻初めの線材を真っ直ぐにする状態を示す斜視図である。 その巻芯から得られたコイルを取り外す状態を示す斜視図である。 得られたコイルの一対のコイル辺部を治具の保持溝に挿入する状態を示す斜視図である。 その治具の各保持溝に押圧治具のプッシャを挿入する状態を示す斜視図である。 複数のコイルがスロットに挿入されて得られたステータの斜視図である。

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１２に、本発明により得られるコイル１０を示す。このコイル１０は、三相交流発電機等の回転電機におけるステータに用いられるものであって、巻回された線材１３から成るコイル本体１１と、そのコイル本体１１の形状を維持するために貼り付けられた所定長さの粘着テープ１２とを備える。コイル本体１１は、図示しないステータコアのスロットに挿入される一対のコイル辺部１１ａ，１１ｂと、そのスロットに挿入されずにステータコアの端面から突出するコイルエンド部１１ｃ，１１ｄを有する。一対のコイル辺部１１ａ，１１ｂは、装着予定のステータコアにおけるスロットの長さよりそれぞれ長く形成され、コイルエンド部１１ｃ，１１ｄは一対のコイル辺部１１ａ，１１ｂの端縁を連結するように形成される。

そして、この実施の形態におけるコイルエンド部１１ｃ，１１ｄは、所定の角度で交差する山形を成して形成されるものとする。このコイル本体１１は比較的太い複数の線材１３を巻回することにより得られ、所定長さの粘着テープ１２は、得られたコイル本体１１の形状を維持するために、複数の箇所に貼り付けられるものとする。

このようなコイル１０を製造する本発明のコイル製造装置２０を図１に示す。ここで、互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚの３軸を設定し、Ｘ軸が略水平前後方向、Ｙ軸が略水平横方向、Ｚ軸が略垂直方向に延びるものとし、コイル製造装置２０の構成を説明する。

本発明のコイル製造装置２０は、巻芯２１を回転させて、その巻芯２１の周囲に線材１３を巻回するものであり、回転可能に設けられた巻芯２１を備える。この実施の形態における巻芯２１は、線材１３が巻回される巻胴部２２と、その巻胴部２２の一方の端部に設けられた固定側フランジ部２３と、巻胴部２２の他方の端部に設けられた可動側フランジ部２４とを備える。

図３及び図１２に示すように、巻胴部２２はその外形がコイル本体１１の内周形状を成すように形成される。図１２に示すように、この実施の形態におけるコイル本体１１のコイルエンド部１１ｃ，１１ｄは山形を成して形成されるので、そのコイル本体１１の内周形状を成す巻胴部２２の外径は６角形を成すものとして形成される。

可動側フランジ部２４は、その中央に巻胴部２２の外径より僅かに大きな形状を有する孔２４ａが形成され、外径が６角形を成す巻胴部２２はこの孔２４ａに挿入され、これにより、この巻胴部２２は、可動側フランジ部２４から出没可能に構成される。

図１及び図２に示すように、可動側フランジ部２４は、可動側モータ２６の回転軸２６ａに同軸に取付けられ、その可動側モータ２６は可動板２７に取付けられる。

一方、装置用架台２０ａの水平な上面には支持板２８が水平横方向（Ｙ軸方向）に延びて立設され、この支持板２８には上下（Ｚ軸方向）に所定の間隔を開けて直線運動軸受け２９がその軸心を水平横方向に向けて取り付けられる。それらの軸受け２９にはロッド３１が横方向に自由に往復移動可能に挿通され、それらのロッド３１の突出端に可動板２７が取付けられる。

一対のロッド３１の基端側には雌ねじ板３２が取付けられ、雌ねじ板３２には水平横方向に延びる雄ねじ３３が螺合して設けられる。また支持板２８にはこの雄ねじ３３を回転させる移動用モータ３４が取付けられ、この移動用モータ３４により雄ねじ３３が回転すると、雌ねじ板３２が水平横方向に移動し、その移動によりロッド３１を介して可動板２７も移動し、その可動板２７に設けられた可動側モータ２６が可動側フランジ部２４とともにＹ軸方向に移動可能に構成される。

可動側モータ２６は、その回転軸２６ａの中心軸上に貫通孔２６ｂ（図１０）が形成されたものが用いられ、その可動側モータ２６が取付けられる可動板２７には流体圧シリンダ３６が取付けられる。図２及び図１０に示すように、流体圧シリンダ３６の出没ロッド３６ａは貫通孔２６ｂを貫通して先端が巻胴部２２に取付けられる。

そして、この流体圧シリンダ３６は、その出没ロッド３６を突出させることにより、図３に示すように、巻胴部２２をその可動側フランジ部２４から突出させ、その出没ロッド３６を没入させることにより、図１２に示すように、可動側フランジ部２４に巻胴部２２を没入させるように構成される。

図１及び図２に戻って、可動側モータ２６が取付けられた可動板２７から水平横方向に離間した装置用架台２０ａには、固定側モータ３７が、その回転軸３７ａを可動側モータ２６の回転軸２６ａと同一にするように取付けられる。この架台２０ａへの固定側モータ３７の取付けは取付部材３８を介して行われ、固定側モータ３７の回転軸３７ａに固定側フランジ部２３が同軸に設けられる。

そして、このような巻芯２１は、巻胴部２２を可動側フランジ部２４から突出させた可動側フランジ部２４を移動させて、巻胴部２２の突出端である巻胴部２２の一方の端部を固定側フランジ部２３に当接させることができ、可動側モータ２６と固定側モータ３７により同期回転させることにより、その巻芯２１を回転可能に構成される。

また、図１に示すように、本発明のコイル製造装置２０は、回転する巻芯２１に巻回させる線材１３を繰り出す線材繰出機５０が設けられる。この実施の形態における繰出す線材操出機５０は、その線材１３が挿通されるノズル５１と、そのノズル５１を３軸方向に移動させるノズル移動機構５２を備える。

５本の線材１３から成るコイルを製造するこの実施の形態では、線材１３が挿通されるノズル５１が５本準備され、５本のノズル５１は互いに平行に直線上に並べられて円柱状のノズル台５３に取付けられ、このノズル台５３は枢支板５４に回転可能に設けられる。ノズル移動機構５２はこの枢支板５４を架台２０ａに対して３軸方向に移動可能に構成される。

この実施の形態におけるノズル移動機構５２は、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸方向伸縮アクチュエータ５６〜５８の組み合わせにより構成される。このノズル移動機構５２を構成する各伸縮アクチュエータ５６〜５８は、細長い箱形ハウジング５６ｄ〜５８ｄと、そのハウジング５６ｄ〜５８ｄ内部に長手方向に伸びて設けられサーボモータ５６ａ〜５８ａによって回動駆動されるボールネジ５６ｂ〜５８ｂと、このボールネジ５６ｂ〜５８ｂに螺合して平行移動する従動子５６ｃ〜５８ｃ等によって構成される。

そして、これらの各伸縮アクチュエータ５６〜５８は、サーボモータ５６ａ〜５８ａが駆動してボールネジ５６ｂ〜５８ｂが回転すると、このボールネジ５６ｂ〜５８ｂに螺合する従動子５６ｃ〜５８ｃがハウジング５６ｄ〜５８ｄの長手方向に沿って移動可能に構成される。

この実施の形態では、ノズル５１が設けられる枢支板５５をＸ軸方向に移動可能にＸ軸方向伸縮アクチュエータ５６のハウジング５６ｄに取付け、そのＸ軸方向伸縮アクチュエータ５６とともにその枢支板５５をＺ軸方向に移動可能に、Ｘ軸方向伸縮アクチュエータ５６の従動子５６ｃがＺ軸方向伸縮アクチュエータ５７の従動子５７ｃに取付けられる。

また、そのＸ軸及びＹ軸方向伸縮アクチュエータ５６，５７とともにその枢支板５５をＹ軸方向に移動可能に、そのＺ軸方向伸縮アクチュエータ５７のハウジング５７ｄがＹ軸方向伸縮アクチュエータ５８の従動子５８ｃに取付けられる。

そして、Ｙ軸方向伸縮アクチュエータ５８のハウジング５８ｄがＹ軸方向に伸びて架台２０ａに固定される。それらの各伸縮アクチュエータ５６〜５８における各サーボモータ５６ａ〜５８ａ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。

枢支板５４にはノズル台５３を回転させるサーボモータ６１が取付けられる。ノズル台５３及びサーボモータ６１の回転軸６１ａにはそれぞれプーリ６２ａ，６２ｂが設けられ、それらのプーリ６２ａ，６２ｂにベルト６２ｃが架設される。これによりサーボモータ６１は、駆動してその回転軸６１ａが回転すると、ベルト６２ｃを介してその回転がノズル台５３に伝達され、これによりノズル台５３を５本のノズル５１とともに回転させるように構成される。

図３に詳しく示すように、巻芯２１には、巻回された線材１３をその一部において浮遊させる凹部２５が形成される。この線材１３の浮遊とは、その線材１３の一部が他の部材に接触していない状態を意味するものである。

この実施の形態における巻芯２１は、巻胴部２２と固定側フランジ部２３と可動側フランジ部２４とを備えるので、線材１３を浮遊させる凹部２５は、その巻胴部２２と固定側フランジ部２３と可動側フランジ部２４の外周の一部において軸方向に連続する様にそれぞれに形成された切り欠き２２ｂ，２３ｂ，２４ｂから成る。これらの切り欠き２２ｂ，２３ｂ，２４ｂは連続して単一の凹部２５を形成し、この実施の形態では、一対のコイル辺部１１ａ，１１ｂにおけるそれぞれの３カ所を浮遊させるように形成され、合計で６カ所の凹部２５が巻芯２１に形成される。

固定側フランジ部２３には、巻初めの線材１３を係止させるための係止溝２３ｃが形成され、その係止溝２３ｃに対応する巻胴部２２には、その係止溝２３ｃに係止された線材１３を巻胴部２２の周囲に導くための導入用切り欠き２２ｃが形成される。

図３に示すように、固定側モータ３７の回転軸３７ａには、係止溝２３ｃに挿入された巻初めの線材１３をその係止溝２３ｃに押さえておく押さえ手段４０が設けられる。この押さえ手段４０は、回転軸３７ａの半径方向に延びてその回転軸３７ａに基端が枢支された揺動片４１と、回転軸３７ａの中心に軸方向に移動可能に設けられたロッド４２と、取付部材３８に取付けられてそのロッド４２を往復移動可能に構成された流体圧シリンダ４３（図１）と、そのロッド４２の先端と揺動片４１を連結する連結片４４とを有する。

揺動片４１の先端には係止溝２３ｃに進入してその係止溝２３ｃに挿入された巻初めの線材１３を押さえる押さえ部４１ａが形成され、ロッド４２の先端に一端が枢支された連結片４４の他端は揺動片４１の中間に枢支される。このため、流体圧シリンダ４３によりロッド４２が往復移動すると、連結片４４を介してロッド４２が連結された揺動片４１は、基端を中心に揺動して、その押さえ部４１ａが線材１３を押さえる図８の一点鎖線で示す押さえ位置と、その押さえ部４１ａが係止溝２３ｃから離脱する図８の実線で示す離脱位置の間で揺動可能に構成される。

図１に戻って、本発明のコイル製造装置２０は、巻芯２１における凹部２５において浮遊する線材１３を束ねる束線手段として、所定長さの粘着テープ１２を貼り付けるテーピング手段７０が設けられる。そして、この実施の形態におけるテーピング手段７０は、所定長さの粘着テープ１２を供給するテープ供給機構７１を備える。

図４に示すように、粘着テープ１２は所定の幅ｗ（図９）の長尺のものが粘着面を内側にして心材１２ａに巻回されて準備されるものとする。そして、テープ供給機構７１は、このように粘着テープ１２が巻回された心材１２ａが嵌入される支持軸７２と、そこから巻解かれた粘着テープ１２を引き回す複数の引き回しプーリ７３ａ〜７３ｄと、その巻解かれた粘着テープ１２の端部が通過する挿通部材７４とを備える。

この支持軸７２と引き回しプーリ７３ａ〜７３ｄと挿通部材７４は架台２０ａにＹ軸方向に延びて立設された鉛直板７６の片面からＸ軸方向に向かって突出して設けられ、挿通部材７４を通過した粘着テープ１２は粘着面を下面に向けてＹ軸方向に延びて繰り出されるように構成される。

鉛直板７６は支柱７０ａを介して架台１０ａに取付けられ、鉛直板７６には、その他に、挿通部材７４の手前における粘着テープ１２の繰り出しを停止させる押さえよう流体圧シリンダ７７と、その挿通部材７４を通過した粘着テープ１２を切断する切断用流体圧シリンダ７８が設けられる。押さえよう流体圧シリンダ７７は、流体の給排により出没するロッド７７ａが設けられ、そのロッド７７ａの突出端に粘着テープ１２を挿通部材７４に押しつけてその移動を禁止する押さえ部材７７ｂが設けられる。

切断用流体圧シリンダ７８は、流体の給排によりＺ軸方向に移動する移動片７８ａが設けられ、その移動片７８ａに粘着テープ１２を切断可能な切断刃７８ｂが取付けられる。そして、移動片７８ａを切断刃７８ｂとともに下降させると、その切断刃７８ｂの下端が挿通部材７４を通過した粘着テープ１２に接触してその粘着テープ１２を切断し、移動片７８ａが切断刃７８ｂとともに上昇すると、その切断刃７８ｂの下端は挿通部材７４を通過した粘着テープ１２から離間して、その粘着テープ１２の引き出しが可能に成るように構成される。

テープ供給機構７１は、挿通部材７４を通過した粘着テープ１２の端部を挟持可能な挟持部材７９と、その挟持部材７９を挿通部材７４から離間させて粘着テープ１２を引き出す引き出しよう流体圧シリンダ８０が設けられる。挟持部材７９は流体の給排により開閉する一対の挟持片７９ａ，７９ｂを有し、引き出しよう流体圧シリンダ８０は、その本体８０ａが鉛直板７６に設けられ、流体の給排によりＹ軸方向に出没するロッド８０ｂの突出端に取付片８０ｃを介して挟持部材７９が取付けられる。

よって、一対の挟持片７９ａ，７９ｂが開かれた挟持部材７９を挿通部材７４に近づけ、その挿通部材７４から突出する粘着テープ１２の突出端を一対の挟持片７９ａ，７９ｂの間に進入させ、その状態で一対の挟持片７９ａ，７９ｂを閉じて粘着テープ１２の端部をその一対の挟持片７９ａ，７９ｂにより挟持させる。その後押さえよう流体圧シリンダ７７のロッド７７ａを没入させて押さえ部材７７ｂを粘着テープ１２から離間させる。

そして、引き出しよう流体圧シリンダ８０のロッド８０ｂを突出させて、粘着テープ１２の端部を挟持した挟持部材７９を挿通部材７４から引き離すことにより、粘着テープ１２を所定の長さ引き出すことができるように構成される。

また、このテーピング手段７０は、テープ供給機構７１が供給する所定長さの粘着テープ１２の両側における背面を吸着する一対の吸着片８１，８２と、その一対の吸着片８１，８２を移動させて巻芯２１の凹部２５において浮遊する線材１３を一対の吸着片８１，８２の間に通過可能な吸着片移動手段８４（図１）と、その一対の吸着片８１，８２を接近させる接近手段８３（図１）と、を更に備える。

この所定長さの粘着テープ１２の両側における背面を吸着する一対の吸着片８１，８２は、接近手段８３である流体圧シリンダにより、互いの距離を接近又は離間可能に構成される。離間させた一対の吸着片８１，８２を移動させて、その下面に所定の長さ引き出された粘着テープ１２を接触させて吸着し、その状態で押さえよう流体圧シリンダ７７のロッド７７ａを突出させて押さえ部材７７ｂにより挿通部材７４手前の粘着テープ１２の移動を禁止させる。

そして、切断刃７８ｂを下降させて挿通部材７４を通過した粘着テープ１２を切断することにより、一対の吸着片８１，８２に吸着された所定の長さの粘着テープ１２を独立させることができるように構成される。

図１に示すように、接近手段である流体圧シリンダ８３は、吸着片移動手段８４を介して架台２０ａに取付けられる。この実施の形態における吸着片移動手段８４は、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸方向伸縮アクチュエータ８５〜８７の組み合わせにより構成され、Ｘ軸方向伸縮アクチュエータ８７のハウジング８７ｄが架台２０ａに対して３軸方向に移動可能に構成される。この吸着片移動手段８４の詳細は、前述したノズル移動機構５２と同一構造であるので、繰り返しての説明は省略する。

架台２０ａに対して３軸方向に移動可能なＸ軸方向伸縮アクチュエータ８７のハウジング８７ｄには取付板８８が取付けられ、この取付板８８に接近手段８３である流体圧シリンダがその可動片８３ａ，８３ｂを下方に向けて取付けられる。

図４に示すように、接近手段８３であるこの流体圧シリンダは、流体の給排により一対の可動片８３ａ，８３ｂをＹ軸方向に接近させ又は離間させるように構成され、一対の吸着片８１，８２はこの可動片８３ａ，８３ｂに取付けられる。

一対の吸着片８１，８２は、可動片８３ａ，８３ｂから下方に延びるように取付けられて、その下端において互いに近づく延設部８１ａ，８２ａが形成される。これらの下面からは所定の長さの粘着テープ１２を吸着させるための孔８１ｂ，８２ｂが上方に延びて形成され、その孔８１ｂ，８２ｂの上端には、その孔８１ｂ，８２ｂからエアを吸引するための可撓性のホース８１ｃ，８２ｃが接続される。この可撓性のホース８１ｃ，８２ｃを介して一対の吸着片８１，８２の下端に開口する孔８１ｂ，８２ｂからエアを吸引することにより、一対の吸着片８１，８２の下端に粘着テープ１２を接触させると、その粘着テープ１２をその下面に吸着するように構成される。

図９に示すように、粘着テープ１２は、その幅ｗが巻芯２１の凹部２５におけるＸ軸方向の幅Ｄよりも狭いものが用いられ、一対の吸着片８１，８２のＸ軸方向における幅Ｗは、粘着テープ１２の幅ｗと略同一に形成される。

そして、図１０に示すように、接近手段８３であるこの流体圧シリンダは、一対の可動片８３ａ，８３ｂを離間させることにより、その可動片８３ａ，８３ｂに取付けられた一対の吸着片８１，８２の延設部８１ａ，８２ａ間における間隔ｈを、得ようとするコイル本体１１のコイル辺部１１ｂにおける軸方向の厚さＨよりも広くなるように形成される。そして、吸着片移動手段８４（図１）は、このような一対の吸着片８１，８２を接近手段８３である流体圧シリンダとともに移動させることにより、巻芯２１の凹部２５において浮遊する線材１３を一対の吸着片８１，８２の間に通過可能に構成される。

また、このコイル製造装置２０は、図２に示すように、複数の線材１３を把持する第１及び第２クランプ装置９０，９１とそれらを別々に移動させる第１及び第２移動手段９２，９３と、複数の線材１３を同時に切断し得るカッタ装置９４（特許出願番号；特願２０１０−８７６６８）が設けられる。

第１移動手段９２は取付部材３８の上部に設けられ、第２移動手段９３は支持板２８の上部に取付けられる。この第１及び第２移動手段９２，９３は、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸方向伸縮アクチュエータ９２ａ〜９２ｃ，９３ａ〜９３ｃの組み合わせによりそれぞれ構成され、Ｙ軸方向伸縮アクチュエータ９２ｃ，９３ｃのハウジングが、それぞれ架台２０ａに対して３軸方向に移動可能に構成される。この第１及び第２移動手段９２，９３の詳細は、前述したノズル移動機構５２及び吸着片移動手段８４と同一構造であるので、繰り返しての説明は省略する。

図２及び図５に示すように、架台２０ａに対して３軸方向に移動可能な第１移動手段９２におけるＹ軸方向伸縮アクチュエータ９２ｃのハウジングには第１可動板９２ｄが取付けられ、この第１可動板９２ｄには、第１クランプ装置９０とカッタ装置９４が設けられる。第１クランプ装置９０は、その挟持片９０ａを下方に突出させた状態で、その第１クランプ装置９０を水平面内で回転させる第１回転用モータ９５を介して第１可動板９２ｄに取付けられる。

また、カッタ装置９４は、その切断刃９４ａを下方に向けた状態で、そのカッタ装置９４を鉛直方向に上下動させる第１流体圧シリンダ９６を介して第１可動板９２ｄに取付けられる。そして、このカッタ装置９４は、流体圧シリンダ９６により下降した状態で、水平方向に延びる線材１３にそのカッタ刃９４ａが達するように構成され、線材１３が間に挟まったカッタ刃９４ａを閉じることにより、その線材１３を切断可能に構成される。

一方、図２及び図６に示すように、架台２０ａに対して３軸方向に移動可能な第２移動手段９３におけるＸ軸方向伸縮アクチュエータ９３ｃのハウジングには第２可動板９３ｄが取付けられ、この第２可動板９３ｄには、第２クランプ装置９１が設けられる。第２クランプ装置９１は、その挟持片９１ａを下方に突出させた状態で、その第２クランプ装置９１を水平面内で回転させる第２回転用モータ９７と、その第２回転用モータ９７を第２クランプ装置９１とともに鉛直方向に上下動させる第２流体圧シリンダ９８を介して第２可動板９３ｄに取付けられる。

また、この第２可動板９３ｄには、線材１３を水平面内において折り曲げるときに使用される棒材９９が鉛直方向に延びて取付けられる。この棒材９９は第２可動板９３ｄの下縁から下方に突出するようにその上端が第２可動板９３ｄに取付けられ、その棒材９９はその上部９９ａにおける断面が方形に形成され、下部９９ｂは巻芯２２における固定側フランジ部２３と可動側フランジ部２４の間の隙間に挿入可能に細長く形成される（図８）。

図１に戻って、架台２０ａにはノズル５１から巻芯２１に延びる線材１３を下方から支持する支持棒１０１が昇降可能に設けられる。図９に示すように、この支持棒１０１には、複数の線材１３を落とし込んで１つにまとめる凹部１０１ａが形成され、図１に示すように、この支持棒１０１を水平状態で昇降させる流体圧シリンダ１０２が架台２０ａに取付けられる。

次に、上記コイル製造装置を用いた本発明のコイル製造方法について説明する。

本発明のコイル製造方法は、巻芯２１を回転させて巻芯２１に線材１３を巻回してコイル１０を製造する方法である。

そして、その特徴ある点は、巻芯２１に巻回された線材１３を浮遊させる凹部２５を巻芯２１に形成し、その巻芯２１に線材１３を巻回した後に凹部２５において浮遊する線材１３を束ねる束線行程として、粘着テープ１２を貼り付けるテーピング工程が行われるところにある。

この実施の形態では、５本の線材１３が同時に巻回されるものとする。図示しないが、それら５本の線材１３は別々にドラムに巻回されて貯線され、図示しないテンション装置を介して別々に供給されるものとする。

図７に示すように、５本の線材１３はノズル５１に別々に挿通されてＸ軸方向に平行に延びて供給され、所定の長さの粘着テープ１２においてその端部が束ねられた状態から巻線が開始されるものとする。そして、巻始めの線材１３は束ねられた状態で略直角に折り曲げられる。

この折り曲げは、第１クランプ装置９０により線材１３の端部を把持し、棒材９９の上部９９ａをその線材１３に沿わせた状態で、その棒材９９の周囲に旋回させて折り曲げる。このとき、複数のノズル５１は、複数の線材１３を同一の水平面内において折り曲げるために、水平方向に並べられる。そして、棒材９９の移動は第２移動手段９３に行われ、第１クランプ装置９０の移動及び回転は第１回転モータ９５及び第１移動手段９２により行われる。

次に、図８に示すように、この折り曲げられた巻初めの線材１３を巻芯２１に係止させる。この際に、巻芯２１はその係止溝２３ｃが上方になるように回転し、その上方から折り曲げられた巻初めの線材１３を下方に挿入させることにより行われる。

そして、係止溝２３ｃに折り曲げられた巻初めの線材１３が挿入された後には、その係止溝２３ｃに揺動片４１の押さえ部４１ａを進入させて、その巻初めの線材１３をその係止溝２３ｃに係止させる。

このとき係止溝２３ｃへ押さえ部４１ａの進入は、流体圧シリンダ４３によりロッド４２を突出させて揺動片４１を揺動させ、その押さえ部４１ａが線材１３を押さえる図８の一点鎖線で示す押さえ位置に移動させることにより行われる。押さえ部４１ａが線材１３を押さえるまでの線材１３の係止は、第２移動手段９３（図２）により棒材９９の下部９９ｂをその係止溝２３ｃに進入させて、巻初めの線材１３を押さえておくことができる。

次に、具体的な巻線が行われることになるけれども、それに際して、可動側フランジ部２４を固定側フランジ部２３方向に巻胴部２２とともに移動させ、その巻胴部２２の突出端を固定側フランジに当接させる。そして、この固定側フランジ部２３と巻胴部２２と可動側フランジ部２４から成る巻芯２１を回転させてノズル５１から繰り出される５本の線材１３を同時に巻回させる。

この巻芯２１の回転は可動側モータ２６と固定側モータ３７を同期して駆動させることにより行われ、線材１３は巻胴部２２に巻回されて、固定側フランジ部２３と可動側フランジ部２４は線材１３の巻幅を制限するものとなる。

このとき、複数のノズル５１は、それらから繰り出される複数の線材１３を固定側フランジ部２３と可動側フランジ部２４の間に存在する巻胴部２２に導くために、鉛直方向に並べられる。複数のノズル５１の並び方向の変更は、ノズル台５３をサーボモータ６１が回転させることにより行われる。

巻芯２１に線材１３が巻回された後には、テーピング工程が行われる。このテーピング工程では、巻芯２１の凹部２５において浮遊する線材１３に所定長さの粘着テープ１２を貼り付ける。巻芯２１に巻回された線材１３はコイル本体１１（図１２）を構成し、巻初めの線材１３と巻終わりの線材１３はそれらのコイル辺部１１ａ，１１ｂから繰り出されることになる。このため、所定長さの粘着テープ１２の貼り付けは、コイル辺部１１ａ，１１ｂ毎に行われ、最初に、巻終わりの線材１３が連続するコイル辺部１１ｂにおいて、粘着テープ１２の貼り付けが行われる。

上記コイル製造装置２０を用いるので、このテーピング工程では、所定長さの粘着テープ１２の両側における背面を吸着する一対の吸着片８１，８２を図９の実線矢印で示すように、凹部２５の内部に進入させるように移動させることにより行われる。そして、図１０（ａ）に示すように、巻芯２１の凹部２５において浮遊する線材１３を一対の吸着片８１，８２の間に通過させ、その後、図１０（ｂ）に示すように、一対の吸着片８１，８２を接近させる。そして、図１０（ｃ）に示すように、その状態で一対の吸着片８１，８２の間に通過させることにより、その凹部２５において浮遊する線材１３の周囲に所定長さの粘着テープ１２を貼り付ける。

巻終わりの線材１３が連続するコイル辺部１１ｂにあっては、３カ所の凹部２５においてそれぞれ所定の長さの粘着テープ１２が貼り付けられる。

また、図９に示すように、この粘着テープ１２の貼り付けは、巻芯２１からノズル５１にまで伸びる複数の線材１３に対しても行われる。ノズル５１から巻芯２１に延びる線材１３は束ねられていないので、支持棒１０１を上昇させて５本のノズル５１からそれぞれ繰り出される５本の線材１３をそのノズル５１の近傍において束ね、その束ねられた線材１３に粘着テープ１２を貼り付けるものとする。

この支持棒１０１と巻芯２１の間の線材１３には、その２カ所において粘着テープ１２が貼り付けられ、その中間が、破線矢印で示すように下降したカッタ装置９４により切断される。これにより、ノズル５１側に残存する複数の線材１３を束ねた状態で貼り付けられた粘着テープ１２は、その複数の線材１３を束ねた状態で維持して、次の巻線における巻初めの線材１３を束ねる粘着テープ１２と成る。

一方、カッタ装置９４により切断された線材１３の巻芯２１側に残存する線材１３はコイル本体１１の巻終わりの線材１３を構成し、その巻終わりの線材１３に貼り付けられた粘着テープ１２は、その巻終わりの線材１３を束ねた状態に維持することになる。

巻終わりの線材１３が連続するコイル辺部１１ｂにおける粘着テープ１２の貼り付けが終了した後には、可動側モータ２６及び固定側モータ３７により巻芯２１を１８０回転させ、図１１に示すように、巻初めの線材１３が連続するコイル辺部１１ａを鉛直方向上方において水平に位置させる。

そして、巻初めの線材１３が連続するコイル辺部１１ａにおける巻芯２１の凹部２５において浮遊する線材１３に粘着テープ１２の貼り付けを行う。この凹部２５における粘着テープ１２の貼り付けは、上述した巻終わりの線材１３が連続するコイル辺部１１ｂにおけるものと同一であるので、繰り返しての説明を省略する。

このように、巻初めと巻終わりの線材１３が連続する双方のコイル辺部１１ａ，１１ｂにおいて、粘着テープ１２の貼り付けが行われると、巻芯２１に巻回された線材１３から成るコイル本体１１の形状は維持されることになり、その後巻初めの線材１３をコイル辺部１１ａに連続するように真っ直ぐに伸ばす。

この巻初めの線材１３を伸ばすには、図１１に示すように、第２クランプ装置９１により折り曲げられた巻初めの線材１３の端部を把持し、その第２クランプ装置９１を回転させつつ移動させ、その巻初めの線材１３をコイル辺部１１ａの延長線上にまで移動させる。この第２クランプ装置９１の移動及び回転は第２回転モータ９７及び第２移動手段９３により行われる（図２）。

そして、図１２に示すように、可動側フランジ部２４を巻胴部２２とともに固定側フランジ部２３から遠ざけ、その巻胴部２２を可動側フランジ部２４に没入させることにより粘着テープ１２と、その粘着テープ１２が貼り付けられて形状が維持されたコイル本体１１から成るコイル１０を得る。

このように、本発明のコイル製造装置２０及びコイル製造方法では、巻芯２１に線材１３を巻回して、その巻芯２１に形成された凹部２５において浮遊する線材１３に粘着テープ１２を貼り付けるので、その粘着テープ１２が線材１３の独立した移動を禁止して、線材１３の束をその状態に維持することになる。このため、その線材１３が例え比較的太いものであったとしても、巻芯２１に巻回された線材１３から成るコイル本体１１の形状は粘着テープ１２により維持され、それらから成るコイル１０の形状は維持されることになる。

また、このテーピング手段７０は、所定長さの粘着テープ１２の両側における背面を吸着する一対の吸着片８１，８２と、その一対の吸着片８１，８２を移動させる移動手段８４と、その一対の吸着片８１，８２を接近させる接近手段８３を備えるけれども、これらから成るテーピング手段７０は、従来必要とされた通電設備や加熱設備に比較して大型のものとならない。このため、装置２０を大型化させること無く、線材１３が比較的太くても得られたコイル１０の形状を確実に維持し得るコイル製造装置２０及びコイル製造方法となる。

そして、この様に形状が維持されるコイル１０は、その後一対のコイル辺部１１ａ，１１ｂがステータコアのスロット内に装着され、そのコアとともにステータを形成することになる。このため、この一対のコイル辺部１１ａ，１１ｂを、ステータコアの半径方向に移動させて、そのスロット内に装着する一例を図１３〜図１５に示す。

図１３における符号１２１は、ステータコア１１０の内周に挿入される挿通治具１２１を示す。この挿通治具１２１は、ステータコア１１０（図１４及び図１５）の全長と略等しい全長を有し、全体としてほぼ円柱状を成すものとして形成される。この円柱状を成す挿通治具１２１の外周には複数の保持溝１２３が放射状に形成される。

保持溝１２３は、ステータコア１１０のスロット１１２に対応して形成される。即ち、保持溝１２３は、ステータコア１１０のスロット１１２のピッチと同一のピッチで形成されており、スロット１１２と同数の保持溝１２３が外周に形成される。そして、この保持溝１２３は、挿通治具１２１の外周から半径方向に向けて放射状を成し、その長手方向の全長に亘って形成される。

ステータコア１１０に装着されるステータコイル１０は、本発明により必要な個数予め作製して準備されるものとする。この予め作製された複数のステータコイル１０の一対のコイル辺部１１ａ，１１ｂを挿通治具１２１の対応する保持溝１２３にそれぞれ挿入して、全てのコイル１０を挿通治具１２１の円周に沿って配列する。

ここで、図１３では、複数のコイル１０の一対のコイル辺部１１ａ，１１ｂを保持溝１２３群に挿入させるため、そのコイル辺部１１ａ，１１ｂを把持具１１７により挟み、その把持具１１７を各コイルコイル辺部１１ａ，１１ｂとともに、図示しないアクチュエータにより移動させて、それらのコイル辺部１１ａ，１１ｂを保持溝１２３群に挿入させる場合を示す。

なお、図１３では、把持具１１７が線材１３から成る両コイル辺部１１ａ，１１ｂを直接的に把持する場合を表しているけれども、必要であれば、この両コイル辺部１１ａ，１１ｂを予め絶縁紙又はテープ等で被覆し、そのように絶縁処理された両コイル辺部１１ａ，１１ｂを把持具１１７が把持するようにしても良い。

複数のコイル１０を外周に沿って配列させた挿通治具１２１は、この状態で、図１４に示すように、ステータコア１１０の内周に挿入される。図１４は、挿通治具１２１をステータコア１１０の内周に完全に挿入した状態を示しており、その挿通治具１２１の周囲に配設されたコイル１０におけるコイルエンド部１１ｃのみが表される。

次に、図１４に示すように、押圧治具１３０を用いて、挿通治具１２１の保持溝１２３に保持されたコイル１０の両コイル辺部１１ａ，１１ｂを外径側に押出して、ステータコア１１０の対応するスロット１１２に挿入する。

この押圧治具１３０は、ガイド軸１３１と、そのガイド軸１３１にスライド可能に装着された押圧体１３２と、その押圧体１３２に設けられた板状の複数枚のプッシャ１３３とを備える。各プッシャ１３３は、挿通治具１２１の保持溝１２３と同数であって、その保持溝１２３に進入可能にガイド軸１３１に対して放射状に取付けられる。プッシャ１３３は、先端から押圧体１３２に向けて次第に幅広となる直線状または比較的大きな曲率を有する形状からなるテーパ部１３３ｂが形成され、そのテーパ部１３３ｂから押圧体１３２までは、同一の幅の幅広部１３３ｃが形成される。

この押圧治具１３０を挿通治具１２１の上部に設置し、ガイド軸１３１に対して押圧体１３２を下方にスライドさせ、プッシャ１３３をその下端から保持溝１２３に挿入させていく。すると、保持溝１２３には、プッシャ１３３における先端が進入し、その後にテーパ部１３３ｂが進入することになる。

この保持溝１２３に進入するテーパ部１３３ｂは、保持溝１２３に挿入されたコイル１０の両コイル辺部１１ａ，１１ｂを挿通治具１２１の半径方向外側に押し出す。そして、保持溝１２３に挿入された両コイル辺部１１ａ，１１ｂをステータコア１１０のスロット１１２に挿入し、そのようなステータコア１１０と、複数のコイル１０から成る図１５に示すステータ１０９を得る。

このように、コイル１０の両コイル辺部１１ａ，１１ｂをステータコア１１０の内周から半径方向外側に押し出して、ステータコア１１０のスロット１１２に挿入することにより、予め挿通治具１２１に装着された複数のコイル１０の配置位置を変えること無く、そのままの状態でステータコア１１０に装着することができる。このため、コイル１０の両コイル辺部１１ａ，１１ｂを、予めスロット１１２の断面に応じた断面の束に整列巻きさして形成することにより、その形状を保持した状態でスロット１１２に装着することが可能となり、スロット１１２内に装着されるコイル１０の密度、すなわち占積率を向上させることが可能になる。

また、ステータコア１１０の端面から突出するコイルエンド部１１ｃ，１１ｄにあっても、挿通治具１２１にコイル１０が保持された時のコイルエンド部１１ｃ，１１ｄと同一の形状が保持されることになるので、挿通治具１２１に複数のコイル１０を装着した状態で、各コイルエンド部１１ｃ，１１ｄをコンパクトで均一に突出した状態にしておくことにより、コイルエンド部１１ｃ，１１ｄがコンパクトで均一に突出したステータ１０９を得ることができる。

なお、上述した実施の形態では、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸方向伸縮アクチュエータの組み合わせにより構成されたノズル移動機構５２及び吸着片移動手段８２等を説明したけれども、これらの移動機構はこの構造のものに限るものではなく、ノズル５１や吸着片８１，８２等を架台２０ａに対して３軸方向に移動可能である限り、他の形式のものであっても良い。

また、上述した実施の形態では、コイル本体１１が５本の線材１３から成り、線材１３が挿通されるノズル５１が５本準備される場合を説明したけれども、コイル本体は１本、又は２本、又は３本、又は４本、又は６本以上の線材１３から成るものであっても良く、その場合のノズルの数は線材１３の数に相当する数のものを準備させれば足りるものとする。

また、線材１３を通過させるノズル５１は、管状のものに限らず、ブロック体に複数の挿通孔を開けて、その挿通孔に線材を通過させてノズルとしても良い。

また、上述した実施の形態では、巻胴部２２が可動側フランジ部２４に没入可能に構成された場合を説明したけれども、巻胴部２２は固定側フランジに没入可能に構成しても良い。

更に、上述した実施の形態では、束線手段としてテーピング手段７０を用いて説明したけれども、複数の線材１３を互いに溶着させて束ねることも可能である。

１０ コイル
１２ 粘着テープ
１３ 線材
２０ コイル製造装置
２１ 巻芯
２２ 巻胴部
２２ｂ 切り欠き
２３ 固定側フランジ部
２３ｂ 切り欠き
２４ 可動側フランジ部
２４ｂ 切り欠き
２５ 凹部
７０ テーピング手段
７１ テープ供給機構
８１，８２ 吸着片
８３ 接近手段
８４ 吸着片移動手段

Claims (3)

1. 巻芯(21)を回転させて前記巻芯(21)に線材(13)を巻回してコイル(10)を製造する装置において、
   前記巻芯(21)に巻回された前記線材(13)を浮遊させる凹部(25)が前記巻芯(21)に形成され、
   前記凹部(25)において浮遊する前記線材(13)を束ねる束線手段(70)が設けられ、
   前記巻芯(21)は、前記線材(13)が巻回される巻胴部(22)と、前記巻胴部(22)の一方の端部に設けられた固定側フランジ部(23)と、前記巻胴部(22)の他方の端部に設けられた可動側フランジ部(24)とを備え、
   前記凹部(25)は前記巻胴部(22)と前記固定側フランジ部(23)と前記可動側フランジ部(24)の外周の一部において軸方向に連続する様にそれぞれに形成された切り欠き(22b,23b,24b)から成り、
   前記巻胴部(22)が前記可動側フランジ部(24)又は前記固定側フランジ部(23)のいずれか一方に没入可能に構成された
   ことを特徴とするコイル製造装置。
2. 束線手段(70)は、線材(13)に粘着テープ(12)を貼り付けるテーピング手段であって、前記テーピング手段(70)が、所定長さの粘着テープ(12)の両側における背面を吸着する一対の吸着片(81,82)と、
   前記一対の吸着片(81,82)を移動させて巻芯(21)の凹部(25)において浮遊する線材(13)を前記一対の吸着片(81,82)の間に通過可能な吸着片移動手段(84)と、
   前記一対の吸着片(81,82)を接近させる接近手段(83)と、
   を備えた請求項１記載のコイル製造装置。
3. テーピング手段(70)が、所定長さの粘着テープ(12)を供給するテープ供給機構(71)を有する請求項２記載のコイル製造装置。

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