专利名称：多极电枢的卷线方法及卷线装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及在定子、转子等多极电枢上缠绕线材的巻线方法及巻 线装置的技术改进。
背景技术：
众所周知， 一般通过缠绕多根线材而代替一根线材，可以提高巻 线的占空率(密度)。
在JP2003-204659A中公开的巻线装置中，具有开设使线材穿过 的多个引导孔的喷嘴，使该喷嘴在各巻芯周围移动，把从各引导孔输 出的多根线材形成束而缠绕在定子的各巻芯上。
在JP 2701441B中公开的巻线装置中，与喷嘴在巻芯周围移动同 步，使喷嘴自身转动，使线材不产生扭转。
发明内容
但是，在JP2003-204659A中公开的巻线装置，使喷嘴在巻芯周 围移动在各巻芯缠绕一圏线材时，在各线材产生一次扭转。这样，在 巻芯间的间隙内产生该线材的扭转部后，线材的密度明显下降，使电 机的性能下降。
在JP2701441B中公开的巻线装置，使喷嘴自身转动时，虽然线 材在喷嘴和巻芯间不产生扭转，但线材在喷嘴和线材供给源之间产生 扭转。
为消除该线材的扭转，有必要使线材供给源和喷嘴同步转动。但 是，使具有该张紧装置的线材供给源转动的机构非常大，所以存在不 实用的缺点。
3本发明鉴于上述问题，其目的是实现消除线材扭转的多极电枢的 巻线方法和巻线装置。
本发明的多极电枢的巻线装置使多根线材形成束缠绕在环状排列 多个巻芯的芯部，其具有使环状的芯部绕其中心轴转动的引导机构、
输出多根线材的喷嘴和使该喷嘴移动的喷嘴移动机构；使所述喷嘴在 巻芯周围移动而使线材缠绕在巻芯上，而且，在所述引导机构使所述 芯部绕其中心轴转动的过程中，所述喷嘴移动机构使所述喷嘴追随缠 绕线材的部位移动，并使芯部旋转，以消除在线材产生的扭转。
图l是表示本发明实施方式的巻线装置的立体图2是表示本发明实施方式的芯部旋转机构的构成图3是表示本发明实施方式的芯部旋转机构的构成图4A 4E是表示本发明实施方式的巻线动作说明图5是表示本发明另一实施方式的巻线装置的立体图6A 6D是表示本发明另一实施方式的巻线动作的说明图。
具体实施例方式
以下，按照
本发明的实施方式。
巻线装置1是在构成内转子式电机的定子(多极电枢)的芯部8 中的多个巻芯9中自动缠绕线材5的内型装置。巻芯9排列在圓环状 的框架的内侧并突出，在各巻芯9之间向内侧开设间隙10。
以下说明巻线装置1的构成。说明中设定相互垂直的X、 Y、 Z 三个轴，X轴在大致水平前后方向延伸，Y轴在大致水平横向延伸， Z轴在垂直方向延伸。
巻线装置1具有使芯部8z绕其中心轴转动的引导机构11、使芯 部8与引导机构11 一起转动的芯部旋转机构30、输出线材5的喷嘴3、 使该喷嘴3在三维方向移动的喷嘴移动机构15。巻线装置l控制引导 机构11和喷嘴移动机构15使喷嘴3在各巻芯9周围移动并使线材5 缠绕在各巻芯9上，同时控制芯部旋转机构30使芯部8与引导机构 11 一起的以缠绕线材5的部位为大致中心旋转，使缠绕在巻芯9上的
4线材5中产生的扭转消失。
巻线装置l配置在具有上层台2a和下层台2b的架台2上。引导 机构11和芯部旋转机构30安装在下层台2b上，喷嘴移动机构15设 在上层台2a上。
如图2所示，引导机构11具有支持芯部8的芯部支持台13、驱 动芯部支持台13转动的伺服电机14、固定伺服电机14的引导台12。
在图2中，C是芯部8的中心轴。伺服电机14为使转轴与芯部8 的中心轴C一致的方式固定在引导台12上，芯部8以中心轴C为中 心转动。
芯部旋转机构30具有与引导台12连结的连结部件33和驱动连结 部件33转动的伺服电机31。伺服电机31固定在架台2的下层台2b 上。
在图2中，T是穿过间隙10的中央部在Z轴方向延伸的中心轴， 其中间隙10中贯通从喷嘴3伸出的线材5。伺服电机31固定在下层 台2b以使转轴与中心轴T一致。从而，通过伺服电机31的驱动引导 台12借助于连结部件33以中心轴T为中心转动。由此，芯部8也以 中心轴T为中心转动。这样，芯部旋转机构30使芯部8与引导机构 11 一起转动。
引导机构11中使芯部8转动的中心轴C与芯部旋转机构30中使 引导机构ll转动的中心轴T偏置规定距离L。
如图3所示，芯部旋转机构30也可以具有可借助轴承38滑动支 持引导台12的同时，使引导台12移动的电磁作动器32。
此时，通过移动引导台12,可对应芯部8的尺寸任意改变引导机 构11和芯部旋转机构30的偏置量L,从而可对应不同尺寸的芯部8。
喷嘴移动机构15具有沿架台2的上层台2a由电磁作动器16驱动 在X轴方向移动的前后移动台17、沿该前后移动台17由电磁作动器 18驱动在Z轴方向移动的升降台19、沿升降台19由电磁作动器20 驱动在Y轴方向移动的横移动台21、沿该横移动台21由电磁作动器 22驱动在Z轴方向移动的从动件25和支持在固定于横移动台21的底板29上借助于轴24可绕Y轴转动的倾动台23。在倾动台23上固定 设置喷嘴3。
从动件25和倾动台23的一端由连杆26连结。从而，从动件25 可受电磁作动器22驱动升降，从而倾动台23借助于连杆26转动。
通过这样地使用连杆机构使倾动台23转动，使倾动台23周围紧 凑，从而可以在芯部8中有限的空间内穿过倾动台23。
另外，驱动倾动台23的构造不限于该连杆机构，也可采用例如由 齿轮构成的机构。
在喷嘴3中由图中未示出的线材供给装置供给多根线材5。通过 喷嘴3输出多根线材5并在巻芯9周围移动，多根线材5成束缠绕在 巻芯9上。这样，通过替代一根线材而缠绕多根线材5从而提高了巻 线的占空率(密度)而提高了电机的性能。
喷嘴3形成可穿过巻芯9间的间隙10的板状，形成使各线材5 穿过的多个引导孔3a。各引导孔3a在Z轴方向隔开一定间隔排成一 列开设。
在从动件25中设滚轮27,在倾动台23设多个滑轮28。各线材5 借助于该滚轮27和各滑轮28引向喷嘴3的各引导孔3a中。从线材供 给装置供给的各线材5借助于图中未示出的张紧装置给予规定的张 力。
各电磁作动器16、 18、 20、 22由用伺服电机驱动转动的球螺栓和 与该球螺栓螺合而平行移动的从动件构成。
巻线装置1具有控制电磁作动器16、 18、 20、 22和伺服电机14、 31动作的控制器6。
控制器6通过使电磁作动器16、 18、 20、 22和伺服电机14、 31 等动作对喷嘴移动机构15和引导机构11的动作进行控制。由此，使 喷嘴3经过间隙10在巻芯9周围移动，把从喷嘴3输出的各线材5 缠绕在巻芯9上，
控制器6通过使电磁作动器22动作控制固定在倾动台23上的喷 嘴3的前端3b的方向。具体地是在喷嘴3输出各线材5并经过间隙IO下降时转动倾动台23使喷嘴3的前端3b向上。另外，在喷嘴3上升时转动倾动台23使喷嘴3的前端3b向下。
即控制器6控制电磁作动器22的动作使喷嘴3在从引导孔3a输出的线材5相互离开的方向转动。
控制器6在从喷嘴3输出的各线材5在巻芯9上每缠绕一圏时控制驱动芯部旋转机构30，使引导机构11与芯部8 —起旋转一圏，而消除各线材5上产生的扭转。
以下，说明通过巻线装置l把线材5缠绕在芯部8上的动作。
首先，把芯部8放置在芯部支持台13上，使设在芯部8和芯部支持台13上的凹凸部相互对合把芯部8设置在规定位置。
通过图中未示出的夹子保持从喷嘴3的前端3b输出的线材的前端部。
使喷嘴移动机构15和引导机构11动作。由此，喷嘴3经过间隙10在巻芯9周围移动，从喷嘴3的前端3b输出的各线材5缠绕在巻芯9上。
如图4A所示，该缠绕动作是通过引导机构ll使芯部8转动，在喷嘴3正下方配置间隙10。
接着，如图4B所示，通过驱动喷嘴移动机构15，使喷嘴3经过间隙IO下降。在这样喷嘴3输出各线材5同时经过间隙IO下降时，转动倾动台23使喷嘴3的前端3b向上。由此，减少从喷嘴3输出的各线材5之间的摩擦，可以有效防止线材5之间的缠绕。
接着，如图4C所示，通过驱动引导机构ll，使芯部8旋转并在喷嘴3正上方配置间隙10。
接着，如图4D所示，通过驱动喷嘴移动机构15，使喷嘴3经过间隙IO上升。在这样喷嘴3输出各线材5同时经过间隙IO上升时，转动倾动台23使喷嘴3的前端3b向下。由此，减少从喷嘴3输出的各线材5之间的摩擦，可以有效防止线材5之间的缠绕。
接着，如图4E所示，通过驱动芯部旋转机构30使引导机构11与芯部8—起旋转一圏，从而消除在各线材5上产生的扭转。
7如图4A、 B、 C、 D所示过程中喷嘴3绕巻芯9周围一團时，从喷嘴3输出的各线材5在巻芯9上缠绕一團。但随之产生从喷嘴3输出的各线材5之间交叉的扭转。为消除此扭转，如图4E所示，通过驱动芯部旋转机构30使引导机构11与芯部8同时旋转一圏，消除各线材5产生的扭转。反复依次进行图4A、 B、 C、 D、 E的动作，可以把各线材5无扭转地缠绕在巻芯9上。
控制器6在驱动芯部旋转机构30并使引导机构11与芯部8共同旋转的过程中，控制喷嘴3向X轴方向(芯部8的径向)移动，限制从喷嘴3伸出的线材5相对巻芯9的移动。作为使喷嘴3向X轴方向移动的手段可釆用电磁作动器16或电磁作动器32。
这样，在一个巻芯9缠绕了规定團数的线材5后，驱动引导机构11使芯部8转动规定角度，反复上述动作把线材5缠绕在其它的巻芯9上。
另外，在各巻芯9的巻线方向因定子的规格而不同。具有对整个巻芯9采用同方向巻线方式和对每个巻芯9采用变换交互缠绕方向的方式等。
若在整个巻芯9上完成巻线，则用图中未示出的夹子保持住从喷嘴3输出的各线材5，在夹子跟前切断各线材，从芯部支持台13拆下芯部8。
如上所述，巻线装置1构成引导机构11和喷嘴移动机构15使喷嘴3在各巻芯9周围移动，在各巻芯9上缠绕线材5，同时由芯部旋转机构30使芯部8与引导机构11共同旋转而消除缠绕在巻芯9上的线材5产生的扭转。这样，各线材5不扭转缠绕在巻芯9上，提高了巻线的占空率，同时还提高了电机的性能。另外，由于不必使线材供给源旋转，所以可以避免装置大型化。
在从喷嘴3伸出的线材5缠绕在巻芯9上的状态，在芯部旋转机构30使芯部8旋转时，线材5的缠绕部也以中心轴T (间隙10的中夹部)为中心旋转。随之使喷嘴3在X轴方向移动而限制从喷嘴3伸出的线材5相对巻芯9的移动，可以把线材5缠绕在巻芯9的规定位置。
进而，巻线装置1构成在喷嘴3输出各线材5同时经过间隙10而下降时，转动倾动台23使喷嘴3的前端3b向上；而在喷嘴3上升时转动倾动台23使喷嘴3的前端3b向下。由此，可以减少从喷嘴3中输出的线材5之间的相互摩擦，有效防止线材5之间相互缠绕，而提高巻线的占空率。
但是，在上述实施方式中，在缠绕动作中喷嘴3在上下方向的移动过程，若从喷嘴3成一束输出的各线材5产生松弛，则容易产生缠绕在巻芯9上的各线材5之间互相交叉的部位，有可能降低巻线的占空率。
作为防止其的对策，如图5所示的巻线装置1具有沿巻芯9两端部配置的上下导销41和使各导销41在三维方向移动的两个导销移动机构45。在使从喷嘴3输出的各线材5挂在导销41上之后，各线材5脱离导销41落到巻芯9上。这样可以使各线材5不产生松弛。
导销移动机构45具有由电磁作动器46驱动在Z轴方向移动的升降台47、由电磁作动器48驱动在X轴方向相对该升降台47移动的前后移动台49、由电磁作动器50驱动在Y轴方向相对该前后移动台49移动的基台51。在基台51上设有导销41。
在用巻线装置1往芯部8上缠绕线材5时，上下的导销41上下排列配置以用各导销移动机构45夹住共同的巻芯9。
以下说明图5所示的巻线装置1的缠绕动作。
首先，如图6A所示，喷嘴3经过间隙10上升，然后通过引导机构11驱动芯部8的转动，移到相邻的间隙10的中心。此时，导销41形成沿巻芯9的上端部插入的状态。
接着，如图6B所示，使导销41上升，使挂在导销41上的各线材5排成整齐的一列，在使线團端部下降的同时使线材5不产生松弛。
接着，如图6C所示，在使喷嘴3往间隙IO下降的同时，使导销41也下降，使挂在导销41上的各线材5不产生松弛。控制器6控制喷嘴3的移动和导销41的移动相互同步，使各线材5不产生松弛。接着，如图6D所示，在使喷嘴3穿过间隙IO下降的同时，使导销41在轴向移动脱出，使挂在导销41上的各线材5落在巻芯9上，使各线材5不产生松弛。
在喷嘴3从下降转向上升的折返过程中，与上述动作同样把从喷嘴3输出的各线材5挂在导销41上。然后，脱开导销41使各线材5落在巻芯9上，使各线材5不产生松弛。
这样，通过借助于导销41使各线材5不产生松弛地折返喷嘴3可以限制缠绕在巻芯9的各线材5之间在线圈端部产生相互交叉的部位。其结果，借助于芯部旋转机构30使各线材5不产生扭转而缠绕在巻芯9上，同时可有效防止在线材5之间产生的缠绕，从而提高巻线的占空率。
另外，也可以追加在给予各线材5张力方向靠压导销41的弹簧，以防止在各线材5产生松弛。
另外，作为另一实施例，巻线装置l也可以构成为使引导机构11和喷嘴移动机构15相互同步动作。此时，控制器6在引导机构11使芯部8绕其中心轴的转动过程中，控制喷嘴移动机构15使喷嘴3在X轴方向及Y轴方向运动追随缠绕线材5的部位。
由此，巻线装置1不使用芯部旋转机构30，可以消除缠绕在巻芯9上的线材5产生的扭转。巻线装置1可以去掉芯部旋转机构30，使结构简单。
以上说明了在构成内转子式电机的定子的芯部巻线的内型巻线装置，不限于此，本发明也适用于在构成外转子式的电机的定子的芯部等巻线的外型巻线装置。
本发明不限于上述实施方式。当然可以在其技术宗旨范围内进行各种改变。
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权利要求
1. 一种多极电枢的卷线方法，其使多根线材形成束缠绕在环状排列多个卷芯的芯部，其使用使环状的芯部绕其中心轴转动的引导机构、输出多根线材的喷嘴和使该喷嘴移动的喷嘴移动机构，使所述喷嘴在卷芯周围移动而使线材缠绕在卷芯上，而且，在所述引导机构使所述芯部绕其中心轴转动的过程中，所述喷嘴移动机构使所述喷嘴追随缠绕线材的部位移动，并使芯部旋转，以消除在线材产生的扭转。
2. —种多极电枢的巻线装置，其使多根线材形成束缠绕在环状排 列多个巻芯的芯部，其特征在于，具有使环状的芯部绕其中心轴转 动的引导机构、输出多根线材的喷嘴和使该喷嘴移动的喷嘴移动机构，使所述喷嘴在巻芯周围移动而使线材缠绕在巻芯上，而且，在所 述引导机构使所述芯部绕其中心轴转动的过程中，所述喷嘴移动机构 使所述喷嘴追随缠绕线材的部位移动，并使芯部旋转，以消除在线材 产生的扭转。
全文摘要
一种多极电枢的卷线装置，其使多根线材(5)形成束缠绕在环状排列各卷芯(9)的芯部(8)。该卷线装置(1)具有使环状的芯部(8)绕其中心轴转动的引导机构(11)、使引导机构(11)转动的芯部旋转机构(30)、输出线材(5)的喷嘴(3)、使该喷嘴(3)在三维方向移动的喷嘴移动机构(15)。引导机构(11)和喷嘴移动机构(15)使喷嘴(3)在各卷芯(9)周围移动并使线材(5)缠绕在各卷芯(9)上，而且，在所述引导机构使所述芯部绕其中心轴转动的过程中，所述喷嘴移动机构使所述喷嘴追随缠绕线材的部位移动，并使芯部旋转，以消除在线材产生的扭转。
文档编号H02K15/095GK101488689SQ20071016185
公开日2009年7月22日 申请日期2005年9月13日 优先权日2004年9月13日
发明者野地薫 申请人:日特机械工程株式会社