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公開番号2021069199
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210430
出願番号2019193323
出願日20191024
発明の名称巻線機
出願人個人
代理人個人
主分類H02K 15/095 20060101AFI20210402BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】モータのコアの極に対し、2本の線材を同時に巻くバイファイラ巻きを行うための巻線機であって、極への巻線を行うときに、線材のたるみを抑制することができる巻線機を提供する。
【解決手段】巻線機Mは、第1線材W1を巻線するための第1ノズル駆動装置1と、第2線材W2を巻線するための第2ノズル駆動装置2と、コアを保持し割出しを行うコア割出装置3と、を備えている。第1ノズル駆動装置1と第2ノズル駆動装置2とは、コア割出装置3を中心に左右対称に設けられている。巻線を行うときは、第1ノズル10と第2ノズル20とを、スロットSLの長手方向の同一線上に並列させ、第1ノズル10及び第2ノズル20を同期して駆動して第1極a1に対して周回移動させ第1極a1に第1線材W1及び第2線材W2をバイファイラ巻線する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
ヨーク部から突出する複数の極を有するコアの極に対し、2本の線材を同時に巻くバイファイラ巻きを行うための巻線機であって、
第1の線材を案内するための第1のノズルと、
前記第1のノズルを保持する第1のノズル保持具と、
前記第1のノズル保持具を移動させるとともに、前記第1の線材の巻線を行うために駆動する第1の移動手段と、
第2の線材を案内するための第2のノズルと、
前記第2のノズルを保持する第2のノズル保持具と、
前記第2のノズル保持具を移動させるとともに、前記第2の線材の巻線を行うために駆動する第2の移動手段と、を備え、
前記第1のノズル保持具は、
先端に前記第1のノズルが取り付けられ、前記第1のノズルをスロットに挿入可能に構成された第1の挿入部材と、
前記第1の挿入部材を前記第1の移動手段に取り付ける第1の取付部材と、を備え、
前記第2のノズル保持具は、
先端に前記第2のノズルが取り付けられ、前記第2のノズルをスロットに挿入可能に構成された第2の挿入部材と、
前記第2の挿入部材を前記第2の移動手段に取り付ける第2の取付部材と、を備え、
第1の移動手段及び第2の移動手段は、
端末線処理を行うときには、
前記第1の挿入部材及び前記第2の挿入部材を前記第1の線材及び前記第2の線材にそれぞれ対応する端末線処理部の位置に合わせて、前記第1のノズル及び前記第2のノズルを隣接して配置した第1の姿勢で、前記第1のノズル及び前記第2のノズルを駆動し、端末線処理を行い、
極に対して巻線処理を行うときには、
前記第1のノズルと前記第2のノズルとを端末線処理を行うときよりも近接させてスロットの長手方向に並列させた第2の姿勢で、前記第1のノズル及び前記第2のノズルを同期して駆動して巻線を行う極に対して相対的に周回移動して第1の線材及び第2の線材を極に巻線することを特徴とする巻線機。
続きを表示(約 1,100 文字)【請求項2】
前記コアは、外周を形成するヨーク部から半径方向内側に突出する複数の極を有するインナーローター型コアであることを特徴とする請求項1に記載の巻線機。
【請求項3】
前記第1の挿入部材及び前記第2の挿入部材は、それぞれ前記コアに挿抜可能に構成されており、
前記第1の取付部材は、前記第1の移動手段に回動可能に取り付けられる第1の回動部と前記第1の回動部の回動運動を前記第1の挿入部材に伝達する第1の伝達部とを備えており、
前記第1の挿入部材は、一端が前記第1の伝達部に接続され、他端に前記第2の挿入部材に向かって突出し前記第1のノズルが取り付けられる第1のノズル取付部を備えており、
前記第2の取付部材は、前記第2の移動手段に回動可能に取り付けられる第2の回動部と前記第2の回動部の回動運動を前記第2の挿入部材に伝達する第2の伝達部とを備えており、
前記第2の挿入部材は、一端が前記第2の伝達部に接続され、他端に前記第1の挿入部材に向かって突出し前記第2のノズルが取り付けられる第2のノズル取付部を備えていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の巻線機。
【請求項4】
前記コアは、外周を形成するヨーク部から半径方向外側に突出する複数の極を有するアウターローター型コア、または、帯状のヨーク部に並列して配置された複数の極を有するストレートコアであることを特徴とする請求項1に記載の巻線機。
【請求項5】
前記第1の取付部材は、前記第1の移動手段に回動可能に取り付けられており、
前記第1の挿入部材は、一端が前記第1の取付部材に接続され、他端に前記第2の挿入部材に向かって突出し前記第1のノズルが取り付けられる第1のノズル取付部を備えており、
前記第2の取付部材は、前記第2の移動手段に回動可能に取り付けられており、
前記第2の挿入部材は、一端が前記第2の取付部材に接続され、他端に前記第1の挿入部材に向かって突出し前記第2のノズルが取り付けられる第2のノズル取付部を備えており、
前記第1のノズル取付部と前記第2のノズル取付部とは、前記第1の挿入部材と前記第2の挿入部材とを突き合わせたときに、互い違いになるような位置にそれぞれ形成されており、前記第1のノズルと前記第2のノズルとをスロットの長手方向に配置することを特徴とする請求項4に記載の巻線機。
【請求項6】
コアが前記端末線処理部として線材の半田付けを行う複数の半田ランドを備えているときに、コアを保持するコア保持部材が、当該半田ランドに対応した位置に配置され端末線処理を行うための端末線処理部を備えていることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1つに記載の巻線機。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、モータのコアの極に対し、2本の線材を同時に巻くバイファイラ巻線を行うための巻線機に関する。
続きを表示(約 7,800 文字)【背景技術】
【0002】
従来より、ハイブリッド型ステッピングモータなどの外周を形成するヨーク部から半径方向内側に突出する複数の極を有するインナーローター型モータのコアとして、図4に示すようなコアが採用されている。このようなコアには、1つの極に2本の線材を同時に巻線するバイファイラ巻線が採用されている。バイファイラ巻線を行うためには、2本の線材をそれぞれガイドするノズル(巻線ニードル)が必要であり、2つのノズルを並列して固定する巻線方法(例えば、特許文献1)やガイド穴を2つ並列して形成した巻線ニードルを用いる巻線方法(例えば、特許文献2)などが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開平11−97274号公報
特開2000−139062号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
巻線工程において、端末線処理として、ピン状の端子(図4:P1−P6)に線材を巻き付ける絡げが行われる。図18(A)に示すように、この絡げを行うために、第1ノズルと第2ノズルとの間隔は、絡げを行うピンの間隔に合わせる必要がある。続いて、巻線を行うときには、ノズルを極の周囲で周回運動させるために、図18(B)に示すように、第1ノズルと第2ノズルとがコアへの挿入方向に並列した姿勢に変換する必要がある。
【0005】
巻線時の各ノズル及び各線材の軌跡を図19に示す。図19(A)は上方のノズルM及び線材W1の軌跡、図19(B)は下方のノズルN及び線材W2の軌跡を示す。図19(A)に示すように、上方のノズルMでは、コアCの極aへ巻線するときに、極aの上方で最短経路より大きく外れてしまい、ノズルMから引き出される線材W1が、極aの直上部での長さX’が極aの上部を巻き終えるときの長さY’より長くなってしまう。つまり、線材W1が緩んでしまい、狙った部位に巻線ができずにずれてしまう現象が生じる。同様に、下方のノズルNでは図19(B)に示すように、ノズルNから引き出される線材W2が、極aの直下部での長さX’’が極aの下部を巻き終えるときの長さY’’より長くなってしまう。つまり、線材W2が緩んでしまい、狙った部位に巻線ができずにずれてしまう現象が生じる。これにより、線材をきれいに整列して高速で巻線することができないという問題があった。
【0006】
そこで、本発明は、モータのコアの極に対し、2本の線材を同時に巻くバイファイラ巻きを行うための巻線機であって、極への巻線を行うときに、線材のたるみを抑制することができる巻線機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明では、ヨーク部から突出する複数の極を有するコアの極に対し、2本の線材を同時に巻くバイファイラ巻きを行うための巻線機であって、第1の線材を案内するための第1のノズルと、前記第1のノズルを保持する第1のノズル保持具と、前記第1のノズル保持具を移動させるとともに、前記第1の線材の巻線を行うために駆動する第1の移動手段と、第2の線材を案内するための第2のノズルと、前記第2のノズルを保持する第2のノズル保持具と、前記第2のノズル保持具を移動させるとともに、前記第2の線材の巻線を行うために駆動する第2の移動手段と、を備え、前記第1のノズル保持具は、先端に前記第1のノズルが取り付けられ、前記第1のノズルをスロットに挿入可能に構成された第1の挿入部材と、前記第1の挿入部材を前記第1の移動手段に取り付ける第1の取付部材と、を備え、前記第2のノズル保持具は、先端に前記第2のノズルが取り付けられ、前記第2のノズルをスロットに挿入可能に構成された第2の挿入部材と、前記第2の挿入部材を前記第2の移動手段に取り付ける第2の取付部材と、を備え、第1の移動手段及び第2の移動手段は、端末線処理を行うときには、前記第1の挿入部材及び前記第2の挿入部材を前記第1の線材及び前記第2の線材にそれぞれ対応する端末線処理部の位置に合わせて、前記第1のノズル及び前記第2のノズルを隣接して配置した第1の姿勢で、前記第1のノズル及び前記第2のノズルを駆動し、端末線処理を行い、極に対して巻線処理を行うときには、前記第1のノズルと前記第2のノズルとを端末線処理を行うときよりも近接させてスロットの長手方向に並列させた第2の姿勢で、前記第1のノズル及び前記第2のノズルを同期して駆動して巻線を行う極に対して相対的に周回移動して第1の線材及び第2の線材を極に巻線する、という技術的手段を用いる。
【0008】
請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の巻線機において、前記コアは、外周を形成するヨーク部から半径方向内側に突出する複数の極を有するインナーローター型コアである、という技術的手段を用いる。
【0009】
請求項3に記載の発明では、請求項1または請求項2に記載の巻線機において、前記第1の挿入部材及び前記第2の挿入部材は、それぞれ前記コアに挿抜可能に構成されており、前記第1の取付部材は、前記第1の移動手段に回動可能に取り付けられる第1の回動部と前記第1の回動部の回動運動を前記第1の挿入部材に伝達する第1の伝達部とを備えており、前記第1の挿入部材は、一端が前記第1の伝達部に接続され、他端に前記第2の挿入部材に向かって突出し前記第1のノズルが取り付けられる第1のノズル取付部を備えており、前記第2の取付部材は、前記第2の移動手段に回動可能に取り付けられる第2の回動部と前記第2の回動部の回動運動を前記第2の挿入部材に伝達する第2の伝達部とを備えており、前記第2の挿入部材は、一端が前記第2の伝達部に接続され、他端に前記第1の挿入部材に向かって突出し前記第2のノズルが取り付けられる第2のノズル取付部を備えている、という技術的手段を用いる。
【0010】
請求項4に記載の発明では、請求項1に記載の巻線機において、前記コアは、外周を形成するヨーク部から半径方向外側に突出する複数の極を有するアウターローター型コア、または、帯状のヨーク部に並列して配置された複数の極を有するストレートコアである、という技術的手段を用いる。
【0011】
請求項5に記載の発明では、請求項4に記載の巻線機において、前記第1の取付部材は、前記第1の移動手段に回動可能に取り付けられており、前記第1の挿入部材は、一端が前記第1の取付部材に接続され、他端に前記第2の挿入部材に向かって突出し前記第1のノズルが取り付けられる第1のノズル取付部を備えており、前記第2の取付部材は、前記第2の移動手段に回動可能に取り付けられており、前記第2の挿入部材は、一端が前記第2の取付部材に接続され、他端に前記第1の挿入部材に向かって突出し前記第2のノズルが取り付けられる第2のノズル取付部を備えており、前記第1のノズル取付部と前記第2のノズル取付部とは、前記第1の挿入部材と前記第2の挿入部材とを突き合わせたときに、互い違いになるような位置にそれぞれ形成されており、前記第1のノズルと前記第2のノズルとをスロットの長手方向に配置する、という技術的手段を用いる。
【0012】
請求項6に記載の発明では、請求項1ないし請求項5のいずれか1つに記載の巻線機において、コアが前記端末線処理部として線材の半田付けを行う複数の半田ランドを備えているときに、コアを保持するコア保持部材が、当該半田ランドに対応した位置に配置され端末線処理を行うための端末線処理部を備えている、という技術的手段を用いる。
【発明の効果】
【0013】
本発明の巻線機によれば、第1のノズルと第2のノズルとの距離を変化させることができ、巻線を行うときには端末線処理を行うときよりも、第1のノズルと第2のノズルとを接近させることができる。これにより、2本の線材を同時に巻くバイファイラ巻きを行うときに、線材のたるみを抑制することができ、きれいに整列して高速で巻線できるというより好ましい状態で巻線を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
本発明の巻線機の構造を示す上面図である。
本発明の巻線機を図1のA方向から見た側面図である。
第1ノズル保持具及び第2ノズル保持具の構造を示す説明図である。図3(A)は斜視図、図3(B)は第1ノズル取付部及び第2ノズル取付部の構造を示す断面図、図3(C)は第1ノズル及び第2ノズルをスロットの長手方向(コアへの挿入方向)に近接させたときの位置関係を示す断面図である。
インナーローター型モータのコアの構造を示す斜視図である。
線クランプ装置に線材をクランプする端末線処理を行うときの第1ノズル保持具及び第2ノズル保持具の姿勢を示す斜視図である。
絡げ用の端子に線材を絡げる端末線処理を行うときの第1ノズル保持具及び第2ノズル保持具の姿勢を示す斜視図である。
巻線処理を行うときの第1ノズル保持具及び第2ノズル保持具の姿勢を示す斜視図である。
理想的な巻線におけるノズル及び線材の軌跡を示す説明図である。
第1ノズル保持具及び第2ノズル保持具の構造を示す断面図である。第1変更例は、図9(A)は図3(C)のD1断面図、図9(B)は図3(C)のD2断面図、図9(C)、図9(D)は図3(C)のD3断面図である。第2変更例では、図9(E)は図3(C)のD1断面図、図9(F)は図3(C)のD2断面図である。
第1ノズル及び第2ノズルの配置方法の変更例を示す断面図である。
端末線処理部として線材の半田付けを行う半田ランドを備えているコアの構造を示す斜視図である。
半田ランドを備えているコアの巻線を行うときに用いるコア保持治具の構造及びコアの保持状態を示す斜視図である。
巻線が完了した半田ランドを備えているコアの状態を示す斜視図である。
アウターローター型モータのコアにおいて絡げ用の端子に線材を絡げる端末線処理を行うときの第1ノズル保持具及び第2ノズル保持具の姿勢を示す斜視図である。
アウターローター型モータのコアへ巻線処理を行うときの第1ノズル保持具及び第2ノズル保持具の姿勢を示す斜視図である。
ストレートコアにおいて絡げ用の端子に線材を絡げる端末線処理を行うときの第1ノズル保持具及び第2ノズル保持具の姿勢を示す斜視図である。
ストレートコアへ巻線処理を行うときの第1ノズル保持具及び第2ノズル保持具の姿勢を示す斜視図である。
従来の巻線機により絡げ(A)及び巻線処理(B)を行うときのノズルの状態を示す説明図である。
従来の巻線機による巻線時の各ノズル及び線材の軌跡を示す説明図である。図19(A)は上方のノズルM及び線材W1の軌跡、図19(B)は下方のノズルN及び線材W2の軌跡を示す。
【発明を実施するための形態】
【0015】
本発明に係る巻線機について、インナーローター型モータのコアの極に対し巻線を行う巻線機を例に、図を参照して説明する。
【0016】
巻線機Mは、インナーローター型モータのコアCの極aに対し、2本の線材W1、W2を同時に巻くバイファイラ巻きを行うための巻線機である。
【0017】
図1、2に示すように、巻線機Mは、第1線材W1を巻線するための第1ノズル駆動装置1と、第2線材W2を巻線するための第2ノズル駆動装置2と、コアを保持し割出しを行うコア割出装置3と、図示しない制御装置と、を備えている。第1ノズル駆動装置1と第2ノズル駆動装置2とは、コア割出装置3を中心に左右対称に設けられている。
【0018】
ここで、第1ノズル駆動装置1と第2ノズル駆動装置2とは、第1ノズル保持具11及び第2ノズル保持具21を除き、同じ構成要素からなるため、第1ノズル駆動装置1について説明する。
【0019】
第1ノズル駆動装置1は、第1線材W1を案内するための第1ノズル10、第1ノズルを保持する第1ノズル保持具11、第1ノズル前後移動装置12、第1ノズル左右移動装置13、第1ノズル上下移動装置14、第1ノズル回動ユニット15を備えている。
【0020】
第1ノズル前後移動装置12は、台座40に載置されており、第1ノズル前後移動用モータ12aと、第1ノズル前後移動用モータ12aにより駆動される第1ノズル前後移動用ボールねじ12bと、第1ノズル前後移動用ボールねじ12bに接続され前後に水平移動される第1前後リニアガイド12cと、を備えている。ここで、「前後方向」とは、図中X方向のことをいう。
【0021】
第1ノズル左右移動装置13は、第1前後リニアガイド12cに取り付けられており、第1ノズル左右移動用モータ13aと、第1ノズル左右移動用モータ13aにより駆動される第1ノズル左右移動用ボールねじ13bと、第1ノズル左右移動用ボールねじ13bに接続され左右に水平移動される第1左右リニアガイド13cと、を備えている。ここで、「左右方向」とは、図中Y方向のことをいう。
【0022】
第1ノズル左右移動装置13は、第1ノズル前後移動装置12により前後に水平移動させることができる。
【0023】
第1ノズル上下移動装置14は、第1左右リニアガイド13cに取り付けられており、第1ノズル上下移動用モータ14aと、第1ノズル上下移動用モータ14aにより駆動される第1ノズル上下移動用タイミングベルト14bと、を備えている。ここで、「上下方向」とは、図中Z方向のことをいう。
【0024】
第1ノズル上下移動装置14は、第1ノズル左右移動装置13により左右に水平移動させることができる。
【0025】
第1ノズル回動ユニット15は、第1回動ユニット本体15aと、第1回動ユニット本体15aに取り付けられた第1回動手段15bと、を備えている。第1回動手段15bには第1ノズル保持具11が取り付けられており、第1ノズル回動ユニット15により第1ノズル保持具11を水平な回転軸線A1を中心に回動させて姿勢を変更することができる。ここで、「回動」とは、第1回動手段15bの回転軸を中心に図中R1方向に回転させることをいう。本実施形態では、第1回動手段15bとしてロータリシリンダを採用するが、その他の構成、例えば、モータ、などを用いることもできる。
【0026】
第1ノズル回動ユニット15は、第1回動ユニット本体15aにおいて、第1ノズル上下移動装置14の第1ノズル上下リニアガイド14cに取り付けられており、第1ノズル上下移動用タイミングベルト14bを介して第1ノズル上下移動装置14により上下方向に移動させることができる。
【0027】
第2ノズル駆動装置2の、第2ノズル前後移動装置22、第2ノズル前後移動用モータ22a、第2ノズル前後移動用ボールねじ22b、第2前後リニアガイド22c、第2ノズル左右移動装置23、第2ノズル左右移動用モータ23a、第2ノズル左右移動用ボールねじ23b、第2左右リニアガイド23c、第2ノズル上下移動装置24、第2ノズル上下移動用モータ24a、第2ノズル上下移動用タイミングベルト24b、第2ノズル上下リニアガイド24c、第2ノズル回動ユニット25、第2回動ユニット本体25a、第2回動手段25bは、第1ノズル駆動装置1の、第1ノズル前後移動装置12、第1ノズル前後移動用モータ12a、第1ノズル前後移動用ボールねじ12b、第1前後リニアガイド12c、第1ノズル左右移動装置13、第1ノズル左右移動用モータ13a、第1ノズル左右移動用ボールねじ13b、第1左右リニアガイド13c、第1ノズル上下移動装置14、第1ノズル上下移動用モータ14a、第1ノズル上下移動用タイミングベルト14b、第1ノズル上下リニアガイド14c、第1ノズル回動ユニット15、第1回動ユニット本体15a、第1回動手段15b、にそれぞれ対応する。
【0028】
コア割出装置3は、第1ノズル駆動装置1と第2ノズル駆動装置2との間に、台座40に取り付けられて設けられており、コア受け治具31と、コア割出用モータ32と、を備えている。コア割出用モータ32は、コア受け治具31を鉛直方向の回転軸Bを中心に水平方向に回動、または回転往復運動(揺動)させることができる(R方向)。
【0029】
第1ノズル前後移動装置12及び第1ノズル左右移動装置13により、第1ノズル回動ユニット15を水平方向(X方向及びY方向)に移動させることができる。第1ノズル上下移動装置14により、第1ノズル回動ユニット15を上下方向(Z方向)に移動させることができる。そして、第1ノズル回動ユニット15により、後述する第1ノズル保持具11を介して第1ノズル10を回動(R1方向)させることができる。更に、コア割出装置3により、コアCを、回転軸Bを中心に回動、または揺動(R方向)させることができる。このように、第1ノズル前後移動装置12、第1ノズル左右移動装置13、第1ノズル上下移動装置14、第1ノズル回動ユニット15及びコア割出装置3が、第1ノズル保持具11を移動させるとともに、第1線材W1の巻線を行うために駆動する「第1の移動手段」に相当し、これらが協働することにより、第1ノズル10を、台座40に対して水平方向、上下方向、水平な回転軸線A1に対する回転方向の3方向を組み合わせて移動させることができ、更に、コアCを回転軸Bを中心に回動、または揺動(R方向)させて、第1ノズル10との相対的な位置関係を変えることができる。また、第2ノズル駆動装置2において「第1の移動手段」に対応する構成要素が「第2の移動手段」に相当する。
【0030】
図3に示すように、第1ノズル保持具11は、先端に第1ノズル10が取り付けられ、第1ノズル10をインナーローター型モータのコアCのスロットSL(図4)へ挿入し巻線可能に構成された第1挿入部材111と、第1挿入部材111を第1回動手段15bの回転軸に取り付ける第1取付部材112と、を備えている。
(【0031】以降は省略されています)

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