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技術 巻線機

出願人 日本サービック株式会社
発明者 大野冨士夫佐々木幸喜長山和彦
出願日 2006年8月25日 (13年10ヶ月経過) 出願番号 2006-229910
公開日 2008年3月6日 (12年3ヶ月経過) 公開番号 2008-054454
状態 特許登録済
技術分野 電動機、発電機の製造
主要キーワード 外形仕様 コイル仕様 隆起量 治具台 基準軸方向 加熱度合い 仕上り寸法 プレス治具
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2008年3月6日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (11)

課題

特にボビンレスコイルの整形に関し、より高い寸法精度を得る。

解決手段

例えば長円型のボビンレスコイルを製作したい場合、巻芯3の、コイル仕様12で直線と規定されている部分に対応する部分13が、同じ直線ではなく、所要量内側に偏倚(凹陥)されている。逆にプレス治具11は、同じく直線と規定されている部分に対応する部分14が所要量膨出されている。またプレス治具11は加熱されている。これら偏移とプレス治具11による再加熱で、巻回された線材は従来より強く癖付けられる。これで高い寸法精度が得られる。

概要

背景

ボビンレスコイルの製造工程では、必要に応じ線材巻回に続けてコイルの整形が行なわれる。例えば特許文献1では、ラジアル方向に移動可能な巻き10と整形駒7とを使用し、一旦方形巻回したコイル1を星型へ変化させ、そのあと銅線4に通電して発熱させ、形を固定している。
特許文献2では、巻芯外周に線材巻回する際にこの線材を加熱して表面の融着層溶融しておき、これが再び完全に固化するより以前に、成形部材によるコイル側面押圧を行ない、線材が密着した状態で融着層が固化するようにしている。
昭58−49069公開特許公報
特許第3169344号特許公報

概要

特にボビンレスコイルの整形に関し、より高い寸法精度を得る。例えば長円型のボビンレスコイルを製作したい場合、巻芯3の、コイル仕様12で直線と規定されている部分に対応する部分13が、同じ直線ではなく、所要量内側に偏倚(凹陥)されている。逆にプレス治具11は、同じく直線と規定されている部分に対応する部分14が所要量膨出されている。またプレス治具11は加熱されている。これら偏移とプレス治具11による再加熱で、巻回された線材は従来より強く癖付けられる。これで高い寸法精度が得られる。

目的

本発明の目的は、上記従来技術の欠点を解消し、特にボビンレスコイルの巻回に於て、より高い寸法精度を実現可能な巻線機を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

巻芯と、該巻芯への線材巻回で形成されたコイルの外周を前記巻芯の回転中心に向って押圧するプレス治具とを有する巻線機に於て、前記巻芯は、その回転中心の延伸方向から見た形状に関し、所要部分が、コイル仕様に規定された形状に比し、所要量その回転中心側偏倚されており、前記プレス治具は、前記巻芯の回転中心の延伸方向から見た形状に関し、所要部分が、前記コイル仕様に規定された形状に比し、所要量前記巻芯の回転中心側に偏倚され、且つ加熱手段により加熱されていることを特徴とする巻線機。

請求項2

前記加熱手段が前記プレス治具を支承する治具台又は前記プレス治具に取着されていることを特徴とする請求項1に記載の巻線機。

請求項3

前記取着の形態が前記プレス治具を支承する治具台又は前記プレス治具への埋設であることを特徴とする請求項2に記載の巻線機。

技術分野

0001

本発明は巻線機に関し、特にボビンレスコイルについて更に高い寸法精度を実現する為の、巻芯及びプレス治具の改良に関する。

背景技術

0002

ボビンレスコイルの製造工程では、必要に応じ線材巻回に続けてコイルの整形が行なわれる。例えば特許文献1では、ラジアル方向に移動可能な巻き10と整形駒7とを使用し、一旦方形巻回したコイル1を星型へ変化させ、そのあと銅線4に通電して発熱させ、形を固定している。
特許文献2では、巻芯外周に線材巻回する際にこの線材を加熱して表面の融着層溶融しておき、これが再び完全に固化するより以前に、成形部材によるコイル側面押圧を行ない、線材が密着した状態で融着層が固化するようにしている。
昭58−49069公開特許公報
特許第3169344号特許公報

発明が解決しようとする課題

0003

技術は常に進化が求められる。巻線機でも事情は同じで、例えばボビンレスコイル巻回を主とする巻線機では、製作されるコイルの仕上り寸法の精度向上が求められている。例えば長円型(小判型)のボビンレスコイルの場合、その横方向の寸法が、図7に例示したような小さな公差内に収まることが求められる。しかし上記従来の技術では、仕上り寸法をこのような小さな公差内に収めるのは、なかなか困難であった。

0004

本発明の目的は、上記従来技術の欠点を解消し、特にボビンレスコイルの巻回に於て、より高い寸法精度を実現可能な巻線機を提供することにある。

課題を解決するための手段

0005

上記課題解決のため請求項1の発明では、巻芯と、該巻芯への線材巻回で形成されたコイルの外周を前記巻芯の回転中心に向って押圧するプレス治具とを有する巻線機に於て、前記巻芯は、その回転中心の延伸方向から見た形状に関し、所要部分が、コイル仕様に規定された形状に比し、所要量その回転中心側偏倚されており、前記プレス治具は、前記巻芯の回転中心の延伸方向から見た形状に関し、所要部分が、前記コイル仕様に規定された形状に比し、所要量前記巻芯の回転中心側に偏倚され、且つ加熱手段により加熱されている。
また、請求項1を引用した請求項2の発明では、前記加熱手段が前記プレス治具を支承する治具台又は前記プレス治具に取着されている。
また、請求項2を引用した請求項3の発明では、前記取着の形態が前記プレス治具を支承する治具台又は前記プレス治具への埋設である。

発明の効果

0006

請求項1の発明によれば、巻芯の凹陥とプレス治具の膨出で、線材への癖付けが従来より強く行なわれる。このとき、巻回前の加熱とは別に、追加の加熱が行なわれる。この両者が相俟って、従来より適切な整形が実行され、高い仕上がり精度が実現される。線材の密着性も高まり、始端終端ほつれ、コイルのばらけも生じなくなる。巻回時の線材の加熱度合いと整形時の加熱度合いを別個に制御できるので、特許文献2の発明に比べ、巻線機の緒元設定が容易になる。

0007

即ち特許文献2の発明では、融着層の固化前に整形を完了させることが必須と解される。この動作をさせるには、巻線機の緒元の設定にかなりの技量を要する。線材は巻回前に加熱されるだけなので、巻回、整形と続く間に融着層の温度が低下する虞れがある。そうかと言って闇に加熱することも出来ないので、線材の加熱、巻回、整形という操作が澱み無く行なわれるよう、設計や緒元設定に配慮する必要がある。線材の加熱温度、巻芯の温度管理などにも注意を要する。この為、設計や、緒元の設定に技量を要する。

0008

なお、加熱手段はプレス治具に取着した方が良い(請求項2)。加熱手段の熱が十分プレス治具に伝わるので、熱風赤外線による加熱よりも的確なプレス治具の加熱が出来る。これによりプレス治具の温度が安定し、より安定したコイル整形が実行できる。線材の密着性も高まる。
加熱手段をプレス治具に埋設するともっと良い(請求項3)。プレス治具加熱が一層的確になり、最適なコイル整形が出来る。線材の密着性も更に高まる。

発明を実施するための最良の形態

0009

以下、本発明の詳細を、図示実施の形態例に基いて説明する。図1図3に実施の形態例の巻線機50を示す。図1は平面図、図2は正面図、図3は右側面図である。巻線機の全体構造については、特開2001−358029公開特許公報、特許文献2その他で良く知られている。冗長になるので、図1図3には、実施の形態例の巻線機50のうち、本発明の説明に必要と思われる部分のみ示す。

0010

これら図に於て、1は固定側スピンドルで、不図示モータによって回転される。停止時の回転角度もこのモータで制御される。回転軸延長線方向への移動は行なわれず、位置は不変である。なお、固定側スピンドル1の回転軸を基準軸と云う。2は治具キャップで、固定側スピンドル1の先端に取着されている。

0011

3は巻芯で、治具キャップ2の中央に挿通されており、エアシリンダ5で駆動され基準軸上を移動する。形状の詳細は後述する。4は可動側スピンドルで、その回転軸は勿論基準軸と一致しており、固定側スピンドル1と同期して回転される。停止時の回転角度も固定側スピンドル1と同じにされる。可動側スピンドル4は、基準軸方向に移動可能で、不図示エアシリンダで移動される。

0012

6は位置決め治具で、可動側スピンドル4の先端に取着されている。可動側スピンドル4が摺動されることで、基準軸上を移動する。位置決め治具6の回転中心15には、不図示受孔穿設されており、線材巻回時、ここに巻芯3の先端が挿入される。
線材は、巻芯3のうち、位置決め治具6と前記治具キャップ2に挟まれた部分に巻回される。位置決め治具6と治具キャップ2の間隔は、コイルの巻幅に対応して定められる。なお、図2ではこの位置決め治具6及び可動側スピンドル4を省略して、実施の形態例50の正面を表している。

0013

7は治具台で、不図示エアシリンダにより、基準軸と直交する水平軸上を前進後退する。8はヒータで、前記治具台7に埋設されている。9は電線で、前記ヒータ8に電力を供給する。11はプレス治具で、前記治具台7に取着されており、この治具台7と共に前記水平軸上を移動する。
これら治具台7、不図示モータ、位置決め治具6、その他巻線機各部は、不図示制御装置で制御される。この制御装置はマイクロコンピュータで構成される。

0014

製作すべきボビンレスコイルの外形仕様の例12を図7に示す。ここでは長円型のコイルを製作するものとする。図7の分図Aは平面、分図Bは正面、分図Cは右側面を示す。分図Bで見て、上下の各半円形繋ぐ4本の辺が直線とされ、これを横切る短軸方向の内径及び外径が、図7に示した公差に収まることが求められているとする。尤も、実製品では他の寸法も規定される。例示であるし、これらが無い方が判り易いので、他の寸法は表示しない。なお、図7の内径寸法Aと外側高さEはコイルの仕様で定められる。外径寸法Bは、内径寸法Aに巻線の高さXを加算して求められる。巻線の高さXは、被膜外径、層数同数/異数の別に基いて算出される。

0015

巻芯3及びプレス治具11の寸法は、このコイル仕様12に合わせて定められる。これに適合させた巻芯3の外形図4に拡大して示す。図4に於て、分図Aは平面、分図Bは正面、分図Cは右側面を表す。巻芯3の基部(エアシリンダ5への取付部)は略した。巻芯3の正面形状は、更に拡大して図8(B)に示す。
同じく、コイル仕様12に適合するプレス治具11の詳細を図5に示す。図5に於て、分図Aは平面、分図Bは正面、分図Cは右側面を表す。このプレス治具11は取付孔に挿通された不図示螺子により治具台7に取着されている。プレス
治具11の正面形状は、更に拡大して図8(A)に示す。

0016

比較のため、従来の巻芯21及びプレス治具22の例を図9図10に示す。これら図に於て、分図Aは平面、分図Bは正面、分図Cは右側面を表す。巻芯21の基部(エアシリンダへの取付部)は略す。
従来の巻芯21は、正面(図9(B))から見た長円形23が、仕様12に定められたコイル正面の長円形24(図7(B))と同じにされている。即ち、図9(B)に於て、上下の半円形を繋ぐ左右の辺25が、何れも直線とされている。
従来のプレス治具22も、コイル側面への当接面26が平坦にされている(コイル側面とは図9(B)の左右の直線部のこと。)。

0017

本発明の特徴は、これら巻芯及びプレス治具の形状に工夫を加えたこと、更にはプレス治具を加熱するようにしたことにある(請求項1)。即ち、先ず巻芯3については、図4(B)又は図8(B)で見て、上下の半円を繋ぐ左右の辺13を、コイル仕様12に定められた直線ではなく、巻芯3の回転中心15側に所要量偏倚させた。具体的には、半径Dの浅い樋型とし、それで所定量Cだけ凹陥させた(図では半径DをR(D)と表記)。

0018

プレス治具11については、図5(B)又は図8(A)で見て、巻回されたコイルの外周に当接される当接面14を、コイル仕様12に定められた直線ではなく、巻芯3の回転中心15側に所要量偏倚させた。具体的には、半径Dの円筒型の一部とし、それで所定量Cだけ偏移させた(隆起させた。)

0019

なお、この偏倚量Cは、製品の膨らみ量が補正出来るように定める。例えば、仕様で定められたコイル幅Aが2.5mm、コイル高さEが10mmであったとして、従来形状の巻芯21で巻回したときに、コイル幅が0.2mm超過しているとしたら、これを左右の側面の凹陥で補正すると考えて、偏倚(凹陥)の量Cを0.1mmと設定する。

0020

実験から得た一般的な目安は、巻芯3の高さEと幅Bの比率が4:1の長円型の場合で、偏倚(凹陥)の量が、巻芯3自体の幅Aの4パーセント程度であったとき、良好な結果が出た。但し、偏倚量Cは、コイルの形状、大きさ、線材被膜外径等に応じて変り得る。実施に当っては適宜補正するのが良いであろう。
また、ここでは巻芯3の偏倚量(凹陥量)とプレス治具11の偏倚量(隆起量)とを同じ量Cとした。これらは必ずしも同一でなくても良い。

0021

形状も、ここでは所定の半径Dの、何れも円形の一部となる形状とした。しかし、例えば楕円インボリュートカテナリーその他、種々の曲線を適用し得る。巻軸3の凹陥については浅い三角形状としても目的は達せられると考えられる。
本発明を適用出来る箇所もコイル仕様の直線部分だけではない。コイル仕様で曲線とされている部分についても、巻芯3及びプレス治具11の当該部分を、仕様12で定められた曲線より所要量偏移させておき、その上で加熱されているプレス治具11で押圧すれば、実施の形態例と同様、コイルの寸法精度を向上させることが出来る。

0022

実施の形態例の説明に戻る。プレス治具11は、治具台7に埋設されたヒータ8で加熱される。プレス治具11には、熱電対が埋設されており(不図示)、プレス治具11の温度は、この熱電対を使用したフィードバック制御で一定に位置に保たれる。なお、赤外線での加熱、渦電流による加熱などでも良い。

0023

実施の形態例の巻線機50による整形の具体例を図6に示す。この図は正面を示す。即ち、線材の巻回が終了したら、図6に示すように、巻芯3の長手が垂直になるように各スピンドル1,4を止める。次いで、プレス治具11を巻芯3に向って前進させ、巻回されたコイルの側面を、所定の時間、所定の力で押圧する。

0024

終ったら、巻芯3を半回転させ、コイルの反対側の側面を押圧する。巻芯3を治具キャップ2の中に後退させ、プレス治具11を前進させる。プレス治具11に押されて、コイルは不図示シュートに落下する。このあと、巻芯3を位置決め治具6に向って前進させ、先端を位置決め治具6の不図示受孔に入り込ませると次の線材巻回が出来る。

0025

所定値(プレス治具温度、押圧時間、押圧力)は、コイルの寸法、巻回される線材の被膜外径その他を案して決定する。出願人の実験では、整形しないで取り出した場合、前述した如く膨らんでいて公差に収まらなかった。これを、プレス治具温度250℃、押圧力4.3kg、押圧時間0.6秒という条件で整形したら、公差に収まるコイルが出来た。

0026

なお、ヒータ8は埋め込まず、治具台7の表面に取着しても良い。治具台7でなく、プレス治具11に埋め込んでも良い。プレス治具11の表面に取着しても良い。

図面の簡単な説明

0027

実施の形態例の巻線機50の要部を示す平面図。
実施の形態例の巻線機50の要部を示す正面図(位置決め治具6及び可動側スピンドル4省略。)。
実施の形態例の巻線機50の要部を示す平面図(プレス治具11及び治具台7省略。)。
巻芯3を拡大して示し、(A)は平面図、(B)は正面図、(C)は右側面図。(エアシリンダ5への取付部は省略。)
プレス治具11を拡大して示し、(A)は平面図、(B)は正面図、(C)は右側面図。
コイル整形の具体例を拡大して示す正面図。
コイル仕様12の一部を示し、(A)は平面図、(B)は正面図、(C)は右側面図。
プレス治具11と巻芯3の詳細構造を示し、(A)、(B)は夫々の拡大正面図。但し(A)は左側省略。
従来の巻芯の一例21を拡大して示し、(A)は平面図、(B)は正面図、(C)は右側面図。
従来のプレス治具の一例22を拡大して示し、(A)は平面図、(B)は正面図、(C)は右側面図。

符号の説明

0028

1…固定側スピンドル
2…治具キャップ
3…巻芯
4…可動側スピンドル
5…エアシリンダー
6…位置決め治具
7…治具台
8…ヒータ
9…電線
11…プレス治具
12…ボビンレスコイルの外形仕様の例
13…左右の辺(巻芯の凹陥部)
14…当接面(プレス治具の)
15…回転中心
21…従来の巻芯
22…従来のプレス治具
23…長円形(従来の巻芯の)
24…長円形(コイル仕様の)
26…当接面(従来のプレス治具の)
25…左右の辺(従来の巻芯の)
50…実施の形態例の巻線機

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