特開 2024-98491 回転ノズル付き巻線装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024098491

(43)【公開日】2024-07-23

(54)【発明の名称】回転ノズル付き巻線装置

(51)【国際特許分類】

   H02K 15/095 20060101AFI20240716BHJP

   H01F 41/064 20160101ALI20240716BHJP

【ＦＩ】

H02K15/095

H01F41/064

【審査請求】有

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023200026

(22)【出願日】2023-11-27

(31)【優先権主張番号】202310031391.2

(32)【優先日】2023-01-10

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(71)【出願人】

【識別番号】502330713

【氏名又は名称】台達電子工業股▲ふん▼有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＤＥＬＴＡ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ， ＩＮＣ．

【住所又は居所原語表記】Ｎｏ．２５２，ＳｈａｎＹｉｎｇ Ｒｄ．，Ｇｕｉｓｈａｎ Ｄｉｓｔ．，Ｔａｏｙｕａｎ Ｃｉｔｙ ３３３，Ｔａｉｗａｎ

(74)【代理人】

【識別番号】110001139

【氏名又は名称】ＳＫ弁理士法人

(74)【代理人】

【識別番号】100130328

【弁理士】

【氏名又は名称】奥野 彰彦

(74)【代理人】

【識別番号】100130672

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 寛之

(72)【発明者】

【氏名】彭博文

(72)【発明者】

【氏名】簡宇祥

(72)【発明者】

【氏名】郭修銘

(72)【発明者】

【氏名】紀博文

【テーマコード（参考）】

5E002

5H615

【Ｆターム（参考）】

5E002AB02

5E002AB04

5H615AA01

5H615BB01

5H615BB07

5H615BB14

5H615BB16

5H615PP13

5H615QQ02

5H615QQ19

5H615SS10

5H615SS11

(57)【要約】      （修正有）

【課題】ノズルが巻線中に破損したり、ダウンタイムや障害を引き起こしたりすることを回避することができる、回転ノズル付き巻線装置を提供する。
【解決手段】複数の電極９１と複数のスロット９２を有するコア９０に線材８を巻き付けるための巻線装置１を提供する。複数の電極のうち、巻線対象になる電極９１ａは、互いに反対側に配置された２つの頂端と、頂端を通過する中央軸線とを備える。巻線装置はノズル１０と回転モジュールを備え、ノズルは中心軸、半長軸及び半短軸を有し、半長軸の長さは半短軸の長さよりも大きく、回転モジュールはノズルに接続される。ノズルが巻線対象になる電極に対して巻線経路に沿って移動し、かつ巻線対象になる電極の対向する両横側に対応する２つのスロットの外に位置するとき、回転モジュールは、中心軸を中心としてノズルを回転させ、半長軸は中央軸線と平行にならないようにする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の電極と各電極間に形成されるスロットを有するコアに線材を巻き付けるための巻線装置であって、
中心軸、半長軸、及び前記半長軸の長さより短い半短軸を有し、巻線対象になる電極に巻線経路に沿って移動するノズルと、
前記ノズルに接続する回転モジュールと、
を備え、
前記ノズルが前記スロットの外に移動している際に、前記回転モジュールは、前記中心軸を中心として前記ノズルを回転させ、前記半長軸が前記巻線対象になる電極の両端を通過する中央軸線と平行にならないようにする、巻線装置。

【請求項2】

前記線材は、前記ノズルの先端部を通過するときに前記半長軸の方向に沿って繰り出される、請求項１に記載の巻線装置。

【請求項3】

各前記スロットの幅は、前記ノズルの前記半短軸の長さの２倍よりも大きい、請求項１に記載の巻線装置。

【請求項4】

前記巻線経路は、前記巻線対象になる電極の対向する両横側に対応する２つの前記スロットの外に位置する円弧経路を含み、前記ノズルが前記円弧経路に沿って移動するとき、前記回転モジュールは、前記中心軸を中心として前記ノズルを回転させ、前記半長軸は前記中央軸線に平行にならない状態にする、請求項１に記載の巻線装置。

【請求項5】

前記ノズルは前記円弧経路に沿って移動し、前記円弧経路は、始点から中点を経て終点までを含み、前記始点と前記終点は、それぞれ前記巻線対象になる電極の対向する両横側に対応する２つの前記スロットの中心線の同じ水平高さを有する頂端に位置し、前記中点は、前記中央軸線上に位置し、前記始点及び前記終点にオフセット距離を有する、請求項４に記載の巻線装置。

【請求項6】

前記ノズルが前記始点にあるとき、前記半長軸は前記中央軸線に平行であり、前記ノズルが前記終点にあるとき、前記半長軸は一定の回転角度で回転される、請求項５に記載の巻線装置。

【請求項7】

前記ノズルは、前記中央軸線を通過するとき、前記回転角度の半分で回転され、前記頂端の高さとの間に安全隙間があり、前記オフセット距離＝前記半長軸の長さ×ｃｏｓ（前記回転角度／２）＋前記安全隙間である、請求項６に記載の巻線装置。

【請求項8】

前記巻線対象になる電極の対向する両横側に対応する２つの前記スロットの中心線間に中心距離があり、前記オフセット距離＝［前記中心距離×ｔａｎ（前記回転角度－９０°）］／２である、請求項６に記載の巻線装置。

【請求項9】

前記巻線経路は、前記巻線対象になる電極の対向する両横側に対応する２つの前記スロット内に位置する２つの直線経路を含み、前記ノズルが前記直線経路に沿って移動するとき、前記ノズルの前記半長軸は前記中央軸線に平行であり、前記回転モジュールは前記ノズルを回転させない、請求項１に記載の巻線装置。

【請求項10】

複数の電極と各電極間に形成されるスロットを有するコアに線材を巻き付けるための巻線装置であって、
先端部、半長軸、及び前記半長軸の長さより短い半短軸を有するノズルと、
前記ノズルに接続する回転モジュールと、
を備え、
前記巻線装置が巻線対象になる電極に対して移動する際に、前記回転モジュールは前記中心軸を中心として前記ノズルを選択的に回転させ、前記線材は前記先端部を通って前記半長軸に沿って繰り出され、
前記巻線対象になる電極は中央軸線を備え、前記中央軸線は前記巻線対象になる電極を通通過する、巻線装置。

【請求項11】

前記ノズルは前記巻線対象になる電極に対して巻線経路に沿って移動し、前記巻線経路は２つの直線経路と２つの円弧経路を含み、前記直線経路と前記円弧経路は交互に接続され、前記２つの直線経路は、空間的にそれぞれ前記巻線対象になる電極の対向する両横側に対応する２つのスロットと対応しており、前記２つの円弧経路は、空間的にそれぞれ前記巻線対象になる電極の上、下方に位置する、請求項１０に記載の巻線装置。

【請求項12】

前記ノズルが前記直線経路に沿って移動して対応する２つの前記スロットを通過するとき、前記ノズルの前記半長軸は前記中央軸線に平行であり、前記回転モジュールは前記ノズルを回転させない、請求項１１に記載の巻線装置。

【請求項13】

前記ノズルが前記円弧経路に沿って移動し、かつ前記巻線対象になる電極の対向する両横側に対応する２つのスロットの外に位置するとき、前記回転モジュールは、前記中心軸を中心として前記ノズルを回転させ、前記半長軸は前記中央軸線と平行にならないようにする、請求項１１に記載の巻線装置。

【請求項14】

前記回転モジュールは、モータと、伝達ベルトと、回転部とを備え、前記ノズルは前記回転部に挿設され、前記回転部は前記伝達ベルトを介して前記モータに接続され、前記モータが前記伝達ベルトを駆動して前記回転部を回転させるとき、前記ノズルは前記中心軸を中心に自転する、請求項１０に記載の巻線装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ノズル付き巻線装置に関し、特に、ノズルが経路走行時に適切に角度を切り替えて、ノズルが巻線中に破損したり、ダウンタイムや障害を引き起こしたりすることを回避することができる、回転ノズル付き巻線装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

現在、電気機械製品は、性能要求に応じて、製品設計がますます精密になり、既存の設計の電極スペースに、より高密度の線材を配置して単位電力を向上させることを目標としているが、このような要求の下では、通常、巻線手法として引っ掛け方式が使用されている。

【0003】

引っ掛け方式では、電極外形寸法に合わせてノズルを移動させ、できるだけ電極に近づけることで、線材の配置時に高低差による不安定現象を軽減する。

【0004】

ノズルの構造的な剛性を維持しながら、ノズルが狭いスロットをスムーズに通過できるようにするために、ノズルは通常、楕円形で長辺と短辺を備えるように設計されており、ノズルの短辺はスロットを効果的に通過し、ノズルの長辺はノズルの強度と寿命を向上させることができる。しかし、ノズルが水平移動して巻線する過程で、線材はノズルの左右側（すなわち、短辺）から繰り出しなければならず、左右側の短辺はスロットのスペースによって制限され、設計の厚さが薄く、曲率半径も小さいため、高張力巻線で長時間使用されると、ノズルの破損や線材のエナメル被覆層の損傷が起こりやすい。

【0005】

そこで、従来技術の不足を解決するために、ノズルと回転機構を組み合わせることで、ノズルが経路走行時に適切に角度を切り替え、ノズルが巻線中に破損したり、ダウンタイムや障害を引き起こしたりすることを回避することができる、回転ノズル付き巻線装置を提供する必要がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明の目的は、ノズルと回転機構を組み合わせることで、ノズルが経路走行時に適切に角度を切り替え、ノズルが巻線中に破損したり、ダウンタイムや障害を引き起こしたりすることを回避することができる、回転ノズル付き巻線装置を提供することである。

【0007】

本発明の別の目的は、回転ノズル付き巻線装置を提供することである。巻線装置のノズルが巻線経路に沿って移動して線材を巻線対象になる電極に巻き付けるとき、ノズルは回転モジュールと組み合わせてノズルを選択的に自転させる。ノズルがスロット外で円弧経路に沿って前進すると、回転モジュールはノズルを自転駆動することができ、それによって、ノズルの半長軸は巻線対象になる電極の中央軸線に平行ではなく、線材はノズル内の先端部を通って半長軸に沿って繰り出され、ノズルの半短軸の使用を効果的に減らし、ノズルが安定して線材の繰り出す方向に向くように維持し、線材の繰り出す方向の違いによる張力変動の問題を低減し、さらに巻線品質を安定させる。一方、ノズルがスロット内を直線経路に沿って前進するとき、回転モジュールはノズルを自転駆動せず、ノズルの半長軸は巻線対象になる電極の中央軸線に平行であるため、線材はノズル内の先端部を通って半長軸に沿って繰り出され、ノズルの半短軸に沿って繰り出されるのを回避することができる。これにより、本発明の回転ノズル付き巻線装置は、ノズルの半短軸の使用を減らし、ノズルの構造設計を再計画するのに役立つ。十分な剛性を維持する条件下で、ノズルの半長軸をさらに小さくすることができ、さらに、ノズルと巻き付けられた線材との接触の問題を低減するとともに、プロセスの最適化の余地を広げる。一方、ノズルが水平移動している場合、ノズルを水平状態で移動するように回転させて、垂直方向の走行距離を短縮することができ、プロセス時間を短縮するだけでなく、線材の落下距離を短縮して配線の乱れを低減することができる。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記の目的を達成するために、本発明は、複数の電極と各電極間に形成されるスロットを有するコアに線材を巻き付けるための巻線装置であって、中心軸、半長軸、及び半長軸の長さより短い半短軸を有し、巻線対象になる電極に巻線経路に沿って移動するノズルと、ノズルに接続する回転モジュールと、を備え、ノズルがスロットの外に移動している際に、回転モジュールは、中心軸を中心としてノズルを回転させ、半長軸が巻線対象になる電極の両端を通過する中央軸線と平行にならないようにする、巻線装置を提供する。

【0009】

一実施形態では、線材は、ノズルの先端部を通過するときに半長軸に沿って繰り出される。

【0010】

一実施形態では、各スロットの幅は、ノズルの半短軸の長さの２倍よりも大きい。

【0011】

一実施形態では、巻線経路は、巻線対象になる電極の対向する両横側に対応する２つのスロットの外に位置する円弧経路を含み、ノズルが円弧経路に沿って移動するとき、回転モジュールは中心軸を中心としてノズルを回転させ、半長軸は中央軸線に平行にならない状態にする。

【0012】

一実施形態では、ノズルは前記円弧経路に沿って移動し、円弧経路は、始点から中点を経て終点までを含み、始点と終点は、それぞれ巻線対象になる電極の対向する両横側に対応する２つのスロットの中心線の同じ水平高さを有する頂端に位置し、中点は、中央軸線上に位置し、始点及び終点に対応する頂端に対してオフセット距離を有する。

【0013】

一実施形態では、ノズルが始点にあるとき、半長軸は中央軸線に平行であり、ノズルが終点にあるとき、半長軸は一定の回転角度で回転される。

【0014】

一実施形態では、ノズルは、中央軸線を通過するとき、回転角度の半分で回転され、ノズルと対応する頂端の高さとの間に安全隙間があり、オフセット距離Ｓ＝半長軸の長さ×ｃｏｓ（回転角度／２）＋安全隙間である。

【0015】

一実施形態では、巻線対象になる電極の対向する両横側に対応する２つのスロットの中心線間に中心距離があり、オフセット距離＝［中心距離×ｔａｎ（回転角度－９０°）］／２である。

【0016】

一実施形態では、巻線経路は、それぞれ巻線対象になる電極の対向する両横側に対応する２つのスロット内に位置する２つの直線経路を含み、ノズルが直線経路に沿って移動して対応する２つのスロットを通過するとき、ノズルの半長軸は中央軸線に平行であり、回転モジュールはノズルを回転させない。

【0017】

上記の目的を達成するために、本発明はまた、複数の電極と各電極間に形成されるスロットを有するコアに線材を巻き付けるための巻線装置であって、先端部、半長軸、及び半長軸の長さより短い半短軸を有するノズルと、ノズルに接続する回転モジュールと、を備え、巻線装置が巻線対象になる電極に対して移動する際に、回転モジュールは中心軸を中心としてノズルを選択的に回転させ、線材が先端部を通って半長軸に沿って繰り出される、巻線装置を提供する。

【0018】

一実施形態では、ノズルは巻線対象になる電極に対して巻線経路に沿って移動し、巻線経路は２つの直線経路と２つの円弧経路を含み、直線経路と円弧経路は交互に接続され、２つの直線経路は、空間的にそれぞれ巻線対象になる電極の対向する両横側に対応する２つのスロットと対応しており、２つの円弧経路は、空間的にそれぞれ巻線対象になる電極の上、下方に位置する。

【0019】

一実施形態では、ノズルが直線経路に沿って移動して対応する２つのスロットを通過するとき、ノズルの半長軸は中央軸線に平行であり、回転モジュールはノズルを回転させない。

【0020】

一実施形態では、ノズルが円弧経路に沿って移動し、かつ巻線対象になる電極の対向する両横側に対応する２つのスロットの外に位置するとき、回転モジュールは、中心軸を中心としてノズルを回転させ、半長軸は中央軸線と平行にならないようにする。

【0021】

一実施形態では、回転モジュールは、モータと、伝達ベルトと、回転部とを備え、ノズルは回転部に挿設され、回転部は伝達ベルトを介してモータに接続され、モータが伝達ベルトを駆動して回転部を回転させるとき、ノズルは中心軸を中心に自転する。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明の好ましい実施形態の巻線装置及びそれに対応する線材が巻き付けられる固定子構造を示す。

【図2】本発明の好ましい実施形態のノズルと回転モジュールを備える巻線装置の構造を示す斜視図である。

【図3】本発明の好ましい実施形態の巻線装置のノズルの巻線対象になる電極に対する巻線経路を示す概略図である。

【図4】本発明の好ましい実施形態のノズルの楕円形断面を示す概略図である。

【図5A】本発明の好ましい実施形態の巻線装置のノズルが巻線経路に沿って線材を巻線対象になる電極に巻き付けるプロセスを示す。

【図5B】本発明の好ましい実施形態の巻線装置のノズルが巻線経路に沿って線材を巻線対象になる電極に巻き付けるプロセスを示す。

【図5C】本発明の好ましい実施形態の巻線装置のノズルが巻線経路に沿って線材を巻線対象になる電極に巻き付けるプロセスを示す。

【図5D】本発明の好ましい実施形態の巻線装置のノズルが巻線経路に沿って線材を巻線対象になる電極に巻き付けるプロセスを示す。

【図5E】本発明の好ましい実施形態の巻線装置のノズルが巻線経路に沿って線材を巻線対象になる電極に巻き付けるプロセスを示す。

【図5F】本発明の好ましい実施形態の巻線装置のノズルが巻線経路に沿って線材を巻線対象になる電極に巻き付けるプロセスを示す。

【図5G】本発明の好ましい実施形態の巻線装置のノズルが巻線経路に沿って線材を巻線対象になる電極に巻き付けるプロセスを示す。

【図5H】本発明の好ましい実施形態の巻線装置のノズルが巻線経路に沿って線材を巻線対象になる電極に巻き付けるプロセスを示す。

【図6】本発明の好ましい実施形態のノズルの巻線経路の巻線対象になる電極に対するサイズ対応関係を示す。

【図7】本発明の好ましい実施形態のノズルが円弧経路の中点にあるときの、ノズルと巻線対象になる電極の頂端とのサイズ対応関係を示す。

【図8】本発明の好ましい実施形態のノズルが円弧経路の始点、中点、及び終点にあるときの、ノズルと巻線対象になる電極の頂端とのサイズ対応関係を示す。

【発明を実施するための形態】

【0023】

本発明の特徴と利点を示すいくつかの典型的な実施形態について、後述の説明において詳細に記述する。本発明は異なる態様において様々な変更を加えることができ、いずれも本発明の範囲から逸脱することなく、かつその説明及び図面は本質的に説明するために用いられものであり、本発明を限定する意図はないことを理解されたい。例えば、本開示の以下の内容において、第１特徴を第２特徴の上または上方に設置することが記述される場合、設置された上記第１特徴が上記第２特徴と直接接触している実施形態を含み、追加の特徴を上記第１特徴と上記第２特徴との間に設置することで、上記第１特徴が上記第２特徴と直接接触していない実施形態も含むことを示す。さらに、本開示の異なる実施形態において、重複する参照符号及び／または記号を使用可能である。これらの重複は簡潔化と明確化の目的で、各実施形態及び／または前記外観構造間の関係を制限するために使用されるものではない。また、図面における構成要素または特徴要素と他の（複数の）構成要素または（複数の）特徴要素との関係を簡易に記述するために、例えば、「頂」、「上」、「下」、「内」、「外」、及び類似する用語などの空間関連の用語を用いることができる。図面に示される方位に加えて、空間関連の用語は、使用中または作動中の装置の異なる方位を含むために用いられる。前記装置は、別途に位置決めされ（例えば、９０度回転または他の方位に位置し）てもよく、それに応じて使用される空間関連の用語の記述を解釈する。さらに、一つの構成要素が他の構成要素に「接続」または「結合」すると称する場合、他の構成要素に直接的に接続または結合することができ、または介在構成要素が存在しうる。本開示の広範な範囲の数値範囲とパラメータは近似値であるが、具体的な例においてできる限り正確に数値を記述する。さらに、「第１」、「第２」、「第３」などの用語は、特許請求の範囲において異なる構成要素を記述するために用いられることができるが、これらの構成要素はこれらの用語によって限定されるべきではなく、実施形態において記述されたこれらの構成要素は異なる構成要素記号によって示されることを理解されたい。これらの用語は、異なる構成要素を区別するためのものである。例えば、第１構成要素は第２構成要素と称されることができ、同様に、第２構成要素も第１構成要素と称されることができ、実施形態の範囲から逸脱することがない。

【0024】

図１～図４を参照する。本発明は、固定子９などのコア（ｃｏｒｅ）９０に線材８を巻き付けるための巻線装置１を提供する。本実施形態では、コア９０は、複数の電極（ｐｏｌｅｓ）９１と各電極間に形成されるスロット（ｓｌｏｔ）９２とを備え、電極９１とスロット９２とは互いに交互に配置されている。線材８の巻き付け作業時には、巻線装置１とコア９０とが相対的に移動することで、線材８は複数の電極９１のうちの巻線対象になる電極９１ａに巻き付けられる。なお、巻線装置１とコア９０との相対移動は、例えば、巻線装置１が上下左右に移動し、コア９０が回転移動するものであってもよいが、本発明はこれに限定されない。本実施形態では、巻線装置１に対応する巻線対象になる電極９１ａは、互いに反対側に配置された２つの頂端９３ａ、９３ｂと、中央軸線Ａとを備え、中央軸線Ａは、互いに反対側に配置された２つの頂端９３ａ、９３ｂを通過する。巻線装置１は、少なくともノズル（ｎｏｚｚｌｅ）１０と回転モジュール２０を備える。ノズル１０は、ノズル１０の中心軸Ｃに沿ってノズル１０を貫通する先端部１２を備え、本実施形態では、ノズル１０は楕円形断面を有し、半長軸（ｓｅｍｉ－ｍａｊｏｒ）ａ及び半短軸（ｓｅｍｉ－ｍｉｎｏｒ ａｘｅｓ）ｂを有し、半長軸ａの長さは半短軸ｂの長さよりも大きい。他の実施形態では、ノズル１０は長尺状であってもよい。

【0025】

本実施形態では、回転モジュール２０はノズル１０に接続され、モータ２１と、伝達ベルト２２と、回転部２３とを備える。ノズル１０は回転部２３に設置され、回転部２３は伝達ベルト２２を介してモータ２１に接続され、モータ２１が伝達ベルト２２を駆動して回転部２３を回転させるとき、ノズル１０は中心軸Ｃを中心に自転する。言い換えると、巻線装置１は、巻線経路Ｐに沿って線材８を巻線対象になる電極９１ａに巻き付け、回転モジュール２０はノズル１０を選択的に駆動して中心軸Ｃを中心に、例えば時計回りの自転方向ｒに沿って角度を切り替えることができ、それによって、線材８がノズル１０の先端部１２を通って先端１１から導出されるときに、線材８は半長軸ａに沿って繰り出され、すなわち、線材８はノズル１０の比較的厚い内壁に当接し、ノズル１０の半短軸ｂの使用を減らす（すなわち、線材８はノズル１０の比較的薄い内壁に当接しない）。これにより、ノズル１０が安定して繰り出す方向に向くように維持し、線材８の繰り出す方向の違いによる張力変動の問題を低減し、さらに巻線品質を安定させる。

【0026】

図１～図４及び図５Ａ～図５Ｈを参照する。本実施形態では、巻線装置１のノズル１０（回転モジュール２０を含む）は、巻線対象になる電極９１ａに対して巻線経路Ｐに沿って移動し、巻線経路Ｐは、２つの直線経路ｐ２、ｐ４と２つの円弧経路ｐ１、ｐ３を含み、円弧経路ｐ１、直線経路ｐ２、円弧経路ｐ３、及び直線経路ｐ４は、時計回り方向に完全な（一周）の巻線経路Ｐを構成する。２つの直線経路ｐ２、ｐ４は、空間的にそれぞれ巻線対象になる電極９１ａの対向する両横側に対応する２つのスロット９２ａ、９２ｂと対応しており、２つの円弧経路ｐ１、ｐ３は、空間的にそれぞれ巻線対象になる電極９１ａの上、下方に位置する。図５Ａ～図５Ｃに示すように、ノズル１０が巻線対象になる電極９１ａに対して巻線経路Ｐ内の円弧経路ｐ１に沿って移動し、かつ巻線対象になる電極９１ａの対向する両横側に対応する２つのスロット９２ａ、９２ｂの外（すなわち、巻線対象になる電極９１ａの上方）に位置するとき、巻線対象になる電極９１ａに対するノズル１０（回転モジュール２０を含む）の移動に加えて、回転モジュール２０は、ノズル１０を駆動して中心軸Ｃを中心に自転させることで、ノズル１０が円弧経路ｐ１に沿って前進するとき、半長軸ａが中央軸線Ａに平行でない状態を維持するとともに、ノズル１０が巻線対象になる電極９１ａの頂端９３ａに衝突するのを回避する。このとき、円弧経路ｐ１上でのノズル１０による巻線プロセスでは、ノズル１０の自転につれて、線材８は依然としてノズル１０の比較的厚い内壁に当接している。

【0027】

さらに、図５Ｄ～図５Ｅに示すように、ノズル１０が巻線対象になる電極９１ａに対して巻線経路Ｐ内の直線経路ｐ２に沿って移動し、かつ巻線対象になる電極９１ａの横側のスロット９２ｂを通過するとき、ノズル１０の半長軸ａは中央軸線Ａに平行である。このとき、回転モジュール２０はノズル１０を回転させない。これにより、線材８は、ノズル１０内の先端部１２を通って半長軸ａに沿って繰り出され、線材８が先端部１２を通過した後ノズル１０の半短軸ｂに沿って繰り出されることによる損傷を回避することもできる。同様に、図５Ｅ～図５Ｇに示すように、ノズル１０が巻線対象になる電極９１ａに対して巻線経路Ｐ内の別の円弧経路ｐ３に沿って移動し、かつ巻線対象になる電極９１ａの対向する両横側に対応する２つのスロット９２ａ、９２ｂの外（すなわち、巻線対象になる電極９１ａの下方）に位置するとき、巻線対象になる電極９１ａに対するノズル１０（回転モジュール２０を含む）の移動に加えて、回転モジュール２０は、ノズル１０を駆動して中心軸Ｃを中心に自転させることで、ノズル１０が円弧経路ｐ３に沿って前進するとき、ノズル１０の自転につれて、線材８は依然としてノズル１０の比較的厚い内壁に当接し、半長軸ａが中央軸線Ａに平行にならない状態にするとともに、ノズル１０が巻線対象になる電極９１ａの頂端９３ｂに衝突するのを回避する。また、図５Ｇ～図５Ｈに示すように、ノズル１０が巻線対象になる電極９１ａに対して巻線経路Ｐ内の別の直線経路ｐ４に沿って移動し、かつ巻線対象になる電極９１ａの横側のスロット９２ａを通過するとき、ノズル１０の半長軸ａは中央軸線Ａに平行である。このとき、回転モジュール２０はノズル１０を回転させない。線材８は、ノズル１０内の先端部１２を通って半長軸ａに沿って繰り出され、ノズル１０の半短軸ｂに沿って繰り出されるのを回避することもできる。

【0028】

本実施形態では、ノズル１０の半短軸ｂは、例えば、半短軸の長さＫを有し、スロット９２ａ、９２ｂの幅Ｄは、ノズル１０の半短軸の長さＫの２倍よりも大きい。スロット９２ａ、９２ｂの幅Ｄが小さいほど、半短軸の長さＫの小さいノズル１０により線材８を巻き付ける必要がある。このように、ノズル１０が巻線対象になる電極９１ａに対して巻線経路Ｐ内の直線経路ｐ２、ｐ４に沿って移動するとき、ノズル１０は、巻線対象になる電極９１ａまたは他の電極９１と衝突することなく、スロット９２ａ、９２ｂの中央線を安定して通過することができる。本発明の巻線装置１では、上記のプロセスで線材８を巻き付けるため、ノズル１０の半短軸ｂの使用を減らすことができ、ノズル１０の構造設計を再計画するのに役立つ。十分な剛性を維持する条件下で、ノズル１０の半長軸ａをさらに小さくすることができ、さらに、ノズル１０と巻線対象になる電極９１ａに巻き付けられた線材との接触の問題を低減するとともに、プロセスの最適化の余地を広げる。

【0029】

一方、ノズル１０が巻線経路Ｐ内の円弧経路ｐ１、ｐ３に沿って前進するとき、回転モジュール２０はノズル１０を自転駆動し、先端部１２と巻線対象になる電極９１ａ及び頂端９３ａ、９３ｂとの距離を衝突することなく減少することができる。一実施形態では、ノズル１０が水平移動している場合、回転モジュール２０は、ノズル１０を水平状態で移動するように回転させて、垂直方向の走行距離を短縮することができ、プロセス時間を短縮するだけでなく、線材の落下距離を短縮して配線の乱れを低減することができる。もちろん、本発明はこれに限定されない。

【0030】

なお、ノズル１０の半短軸の長さＫとスロット９２ａ、９２ｂの幅Ｄとの対応関係に加えて、ノズル１０の巻線経路Ｐは、巻線対象になる電極９１ａ及びスロット９２ａ、９２ｂのサイズ変化に応じて最適に調整することができる。図６～図８に示すように、本実施形態では、ノズル１０が巻線経路Ｐ内の円弧経路ｐ１に沿って前進移動するとき、始点Ｂから中点Ｍを経て終点Ｅに至り、始点Ｂと終点Ｅは、それぞれ巻線対象になる電極９１ａの対向する両横側に対応する２つのスロット９２ａ、９２ｂの中心線上に位置し、対応する頂端９３ａと同じ水平高さを有し、中点Ｍは、中央軸線Ａ上に位置し、始点Ｂ及び終点Ｅに対応する頂端９３ａに対してオフセット距離Ｓを持つ。本実施形態では、ノズル１０が円弧経路ｐ１の始点Ｂにあるとき、ノズル１０の半長軸ａは中央軸線Ａに平行である。円弧経路ｐ１の始点Ｂは直線経路ｐ４の終点に接続され、回転モジュール２０はノズル１０を回転させていない。円弧経路ｐ１の始点Ｂから開始して、回転モジュール２０はノズル１０を駆動して中心軸Ｃを中心に自転させる。本実施形態では、ノズル１０が円弧経路ｐ１の終点まで移動するとき、ノズル１０の半長軸ａは回転角度θで回転する。ノズル１０が前記中央軸線Ａを通過するとき、円弧経路ｐ１の中点Ｍに位置する。このとき、ノズル１０は回転角度θの半分、すなわち、θ／２で回転する。

【0031】

本実施形態では、ノズル１０が中央軸線Ａを通過するとき、円弧経路ｐ１の中点Ｍに位置し、ノズル１０と対応する頂端９３ａとの高さとの間に安全隙間Ｇがあり、ノズル１０と頂端９３ａとの衝突を回避する。オフセット距離Ｓ、半長軸の長さＬ、回転角度θ、及び安全隙間Ｇの間に以下の関係式（１）がある。
オフセット距離Ｓ＝半長軸の長さＬ*ｃｏｓ（回転角度θ／２）＋安全隙間Ｇ （１）

【0032】

また、本実施形態では、巻線対象になる電極９１ａの対向する両横側に対応する２つのスロット９２ａ、９２ｂの中心線の間、すなわち、２つの直線経路ｐ２、ｐ４の間に、中心距離Ｗがある。始点Ｂ、終点Ｅは、対応する頂端９３ａと同じ水平高さを有し、中点Ｍは、始点Ｂと終点Ｅを結ぶ水平線に対して夾角αを形成する。ここで、夾角α＝回転角度θ－９０°である。オフセット距離Ｓ、中心距離Ｗ、及び回転角度θにも、以下の関係式（２）がある。
オフセット距離Ｓ＝［中心距離Ｗ*ｔａｎ（回転角度θ－９０°）］／２ （２）

【0033】

関係式（１）及び関係式（２）において、中心距離Ｗ、安全隙間Ｇ、半長軸の長さＬは、いずれも所定のプロセスパラメータであり、オフセット距離Ｓと回転角度θとの対応関係は、関係式（１）及び関係式（２）から求めることができる。これにより、ノズル１０が回転モジュール２０と組み合わせてノズル１０を選択的に自転させると、先端部１２を通過した線材８がノズル１０の半短軸ｂに沿って繰り出されるのを回避し、ノズル１０の半短軸ｂの使用を減らすことができる。また、ノズル１０がスロット９２ａ、９２ｂの外で円弧経路ｐ１、ｐ３に沿って前進するとき、ノズル１０と巻線対象になる電極９１ａまたは頂端９３ａ、９３ｂとの衝突を回避した状態で、ノズル１０の先端部１２を対象電極９１ａまたは頂端９３ａ、９３ｂに近接させて移動させ、ノズル１０の巻線時の走行距離を短縮し、プロセス時間を短縮し、線材８の落下距離を短縮して配線の乱れを低減するなどの目的を達成することができる。

【0034】

上記のように、本発明の巻線装置１では、ノズル１０と回転機構２０とを組み合わせることで、ノズル１０が巻線経路Ｐ内の円弧経路ｐ１、ｐ３上に移動するときに、選択的に自転し、適切に角度を切り替え、ノズル１０が巻線中に破損したり、ダウンタイムや障害を引き起こしたりすることを回避することができる。ノズル１０が巻線経路Ｐ内の直線経路ｐ２、ｐ４に沿って移動して対応するスロット９２ａ、９２ｂを通過するとき、回転モジュール２０は、ノズル１０のスロット９２ａ、９２ｂに対する角度を固定し、巻線プロセスの最適化の余地をさらに広げることができる。なお、回転モジュール２０がノズル１０を駆動して中心軸Ｃを中心に自転させる方法は、実際の応用要求に応じて調整でき、本発明はこれに限定されない。もちろん、本発明の巻線装置１は、実際の応用要求に応じて前述の技術的特徴を組み合わせて変更することができ、これに限定されない。

【0035】

上記のように、本発明は、ノズルと回転機構を組み合わせることで、ノズルが経路走行時に適切に角度を切り替え、ノズルが巻線中に破損したり、ダウンタイムや障害を引き起こしたりすることを回避することができる、回転ノズル付き巻線装置を提供する。巻線装置のノズルが巻線経路に沿って移動して線材を巻線対象になる電極に巻き付けるとき、ノズルは回転モジュールと組み合わせてノズルを選択的に自転させる。ノズルがスロット外で円弧経路に沿って前進するとき、回転モジュールはノズルを自転駆動することができ、それによって、ノズルの半長軸は巻線対象になる電極の中央軸線に平行ではなく、線材はノズル内の先端部を通って半長軸に沿って繰り出され、ノズルの半短軸の使用を効果的に減らし、ノズルが安定して線材の繰り出す方向に向くように維持し、線材の繰り出す方向の違いによる張力変動の問題を低減し、さらに巻線品質を安定させる。一方、ノズルがスロット内を直線経路に沿って前進するとき、回転モジュールはノズルを自転駆動せず、ノズルの半長軸は巻線対象になる電極の中央軸線に平行であるため、線材はノズル内の先端部を通って半長軸に沿って繰り出され、ノズルの半短軸に沿って繰り出されるのを回避することができる。これにより、本発明の回転ノズル付き巻線装置は、ノズルの半短軸の使用を減らし、ノズルの構造設計を再計画するのに役立つ。十分な剛性を維持する条件下で、ノズルの半長軸をさらに小さくすることができ、さらに、ノズルと巻き付けられた線材との接触の問題を低減するとともに、プロセスの最適化の余地を広げる。一方、ノズルが水平移動している場合、ノズルを水平状態で移動するように回転させて、垂直方向の走行距離を短縮することができ、プロセス時間を短縮するだけでなく、線材の落下距離を短縮して配線の乱れを低減することができる。

【0036】

本発明は、当業者なら様々な修正を加えることができるが、特許請求の範囲によって定義される範囲から逸脱することはない。

【符号の説明】

【0037】

１：巻線装置
１０：ノズル
１１：先端
１２：先端部
２０：回転モジュール
２１：モータ
２２：伝達ベルト
２３：回転部
８：線材
９：固定子
９０：コア
９１：電極
９１ａ：巻線対象になる電極
９２、９２ａ、９２ｂ：スロット
９３ａ、９３ｂ：頂端
ａ：半長軸
ｂ：半短軸
ｐ１、ｐ３：円弧経路
ｐ２、ｐ４：直線経路
ｒ：自転方向
Ａ：中央軸線
Ｂ：始点
Ｃ：中心軸
Ｄ：幅
Ｅ：終点
Ｇ：安全隙間
Ｋ：半短軸の長さ
Ｌ：半長軸の長さ
Ｍ：中点
Ｐ：巻線経路
Ｗ：中心距離
α：夾角
θ：回転角度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図5D】

【図5E】

【図5F】

【図5G】

【図5H】

【図6】

【図7】

【図8】