▶ ディーケーテック インダストリー カンパニー リミテッドの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-06-30
(45)【発行日】2022-07-08
(54)【発明の名称】スリップリングを用いた同軸ガイド巻線装置
(51)【国際特許分類】
H01F 41/061 20160101AFI20220701BHJP
H02K 15/06 20060101ALI20220701BHJP
H02K 15/04 20060101ALI20220701BHJP
【ＦＩ】
H01F41/061
H02K15/06
H02K15/04 A
【請求項の数】
16
(21)【出願番号】P 2021527856
(86)(22)【出願日】2019-12-05
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2022-01-18
(86)【国際出願番号】 KR2019017080
(87)【国際公開番号】W WO2020116953
(87)【国際公開日】2020-06-11
【審査請求日】2021-05-18
(31)【優先権主張番号】10-2018-0155723
(32)【優先日】2018-12-06
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(73)【特許権者】
【識別番号】521214311
【氏名又は名称】ディーケーテック インダストリー カンパニー リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】110001519
【氏名又は名称】特許業務法人太陽国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】キム、チュン シク
(72)【発明者】
【氏名】キム、チン ソ
(72)【発明者】
【氏名】イ、ソン クン
(72)【発明者】
【氏名】ヨン、ヒョン シク
(72)【発明者】
【氏名】ホン、ヒョン ソン
(72)【発明者】
【氏名】キム、テ ヒョク
【審査官】秋山 直人
(56)【参考文献】
【文献】特開２００２－２０３７３３（ＪＰ，Ａ）
【文献】実公昭４９－２１５５６（ＪＰ，Ｙ１）
【文献】特開２０００－３２４７７１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－５５７１１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１１－３３２１８５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭６３－１７１７７３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００４－６３６０１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－２９４４３０（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許第５２３２０２６（ＵＳ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｆ ４１／０６
Ｈ０２Ｋ １５／０６
Ｈ０２Ｋ １５／０４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ガイドを用いた巻線装置であって、少なくとも一つの上部ガイドシステムを含み、回転軸を中心として回転自在な上部回転部と、
制御部と前記少なくとも一つの上部ガイドシステムとの間の電気的な接続を提供するように構成された上部スリップリングと、
少なくとも一つの下部ガイドシステムを含み、前記上部回転部と同じ回転軸を中心として回転自在な下部回転部と、及び、
前記制御部と前記少なくとも一つの下部ガイドシステムとの間の電気的な接続を提供するように構成された下部スリップリングを含み、
前記制御部は、前記上部回転部と前記下部回転部とが同期化して回転するように、上部回転駆動部及び下部回転駆動部を制御し、
前記制御部は、前記上部回転部と前記下部回転部とが同期化して回転する際に、前記上部回転部及び前記下部回転部間に固定されたボビンに巻線される金属線材の位置をガイドするように、前記少なくとも一つの上部ガイドシステム及び前記少なくとも一つの下部ガイドシステムの少なくとも一つを制御し、
前記金属線材は四角形の断面を持つ、ガイドを用いた巻線装置。
【請求項2】
前記少なくとも一つの上部ガイドシステム及び前記少なくとも一つの下部ガイドシステムは、前記上部回転部と前記下部回転部とが同期化して回転することにより、前記ボビンと共に回転しながら前記ボビンに巻線される金属線材の位置をガイドする、請求項１に記載のガイドを用いた巻線装置。
【請求項3】
前記上部スリップリング及び前記下部スリップリングは、前記上部回転部及び前記下部回転部が回転する回転軸上に配置される、請求項１に記載のガイドを用いた巻線装置。
【請求項4】
前記上部スリップリングは、前記制御部と電気的に連結するスリップリング固定部と、
前記上部回転部の回転と共に回転するスリップリング回転部を含み、
前記スリップリング回転部は、前記少なくとも一つの上部ガイドシステムと電気的に連結し、前記制御部からの制御信号が前記上部スリップリングを介して前記少なくとも一つの上部ガイドシステムに伝達される、請求項３に記載のガイドを用いた巻線装置。
【請求項5】
前記上部回転部は、前記ボビンを固定するために垂直方向に移動可能な固定部をさらに含み、前記下部回転部は、前記ボビンが安着して固定されるステージ及び前記ボビンを固定するために水平方向に移動可能なクランプをさらに含む、請求項１に記載のガイドを用いた巻線装置。
【請求項6】
前記少なくとも一つの上部ガイドシステム及び前記少なくとも一つの下部ガイドシステムのガイド部は、前記ボビンの長辺側に配置されて金属線材の巻線をガイドする、請求項１に記載のガイドを用いた巻線装置。
【請求項7】
前記少なくとも一つの上部ガイドシステム及び前記少なくとも一つの下部ガイドシステムのガイド部の幅は、ボビンの長辺よりも広い、請求項６に記載のガイドを用いた巻線装置。
【請求項8】
前記少なくとも一つの上部ガイドシステム及び前記少なくとも一つの下部ガイドシステムのガイド部は、前記ボビンの短辺側に配置されて金属線材の巻線をガイドする、請求項１に記載のガイドを用いた巻線装置。
【請求項9】
前記少なくとも一つの上部ガイドシステムは、上部ガイド部の駆動部により２自由度（ｘ軸駆動、ｚ軸駆動）で駆動され、前記上部ガイド部の駆動部は、前記上部スリップリングを介して制御部から伝達される制御信号に基づき、前記少なくとも一つの上部ガイドシステムのガイド部を移動させる、請求項１に記載のガイドを用いた巻線装置。
【請求項10】
前記制御部から制御信号が伝達される上部モータアンプをさらに含み、前記上部モータアンプは、前記上部スリップリングを介して前記上部ガイド部の駆動部と電気的に連結し、
前記上部モータアンプと前記上部ガイド部の駆動部との間の通信方式は直列通信方式である、請求項９に記載のガイドを用いた巻線装置。
【請求項11】
前記制御部は、前記少なくとも一つの上部ガイドシステム及び前記少なくとも一つの下部ガイドシステムの少なくとも一つを制御して、前記ボビン上に巻線される同じ層上の金属線材間の空白を除去する、請求項１に記載のガイドを用いた巻線装置。
【請求項12】
前記制御部は、前記少なくとも一つの上部ガイドシステム及び前記少なくとも一つの下部ガイドシステムの少なくとも一つを制御して、前記ボビン上に巻線される新規層の開始位置をガイドする、請求項１に記載のガイドを用いた巻線装置。
【請求項13】
前記制御部は、非順次パターンの巻線をガイドするように、前記少なくとも一つの上部ガイドシステム及び前記少なくとも一つの下部ガイドシステムの少なくとも一つを制御する、請求項１に記載のガイドを用いた巻線装置。
【請求項14】
前記少なくとも一つの上部ガイドシステムは、第１の上部ガイド部及び第２の上部ガイド部を含み、前記第１の上部ガイド部及び前記第２の上部ガイド部は互いに対向配置され、
前記少なくとも一つの下部ガイドシステムは、下部ガイド部を含み、
前記制御部は、金属線材が第１の位置に固定されるように、前記第１の上部ガイド部及び前記下部ガイド部を制御し、金属線材が第２の位置に向かって巻線されるように、前記第２の上部ガイド部を制御する、請求項１３に記載のガイドを用いた巻線装置。
【請求項15】
前記金属線材の長辺が前記ボビンの巻線部に接触されるように巻線される、請求項１に記載のガイドを用いた巻線装置。
【請求項16】
前記制御部は、前記少なくとも一つの上部ガイドシステム及び前記少なくとも一つの下部ガイドシステムのガイド部が金属線材の巻線をガイドする際に、前記上部回転部及び前記下部回転部の回転速度が同一に低くなるように制御する、請求項１に記載のガイドを用いた巻線装置。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、ガイドを用いてボビンにコイルを巻線するための装置に関し、より詳細には、コイルの巻線位置をガイドして巻線の精密度を高めることができる巻線装置に関する。
【背景技術】
【0002】
最近、二次電池技術の発展及び政府補助金政策等と共に、電気自動車の普及が加速化されている。これにより、電気自動車に搭載される駆動モータの小型化、軽量化及び高出力化に対する要求が増加している。これを達成するために、コイルが巻線できる多様な方法が研究されている。
【0003】
コイルを巻線する多様な方法のうち、円形コイルの代りに四角形コイルを用いて巻線する方法がある。円形コイルの場合は、その形状のため、コイルを如何に密接に巻線しても隙間が発生し得るのに対し、四角形コイルの場合は、構造上ボビンに隙間なく複層で巻線することが可能である。但し、四角形コイルを円形コイルと同様な方式により、精密なガイドなしに高速で巻線する場合、コイルの隔離やパターン崩れ等の問題を発生させる恐れがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本明細書で開示する実施例は、金属線材をボビンに巻線する過程において、上部ガイド及び下部ガイドを用いて金属線材をガイドすることで、金属線材が巻線すべき位置から逸脱するのを防止し、正確な位置に金属線材が巻線できる装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本開示の一実施例に係るガイドを用いた巻線装置は、少なくとも一つの上部ガイドシステムを含み、回転軸を中心として回転自在な上部回転部、制御部と少なくとも一つの上部ガイドシステムとの間の電気的な接続を提供するように構成された上部スリップリング、少なくとも一つの下部ガイドシステムを含み、上部回転部と同じ回転軸を中心として回転自在な下部回転部、及び、制御部と少なくとも一つの下部ガイドシステムとの間の電気的な接続を提供するように構成された下部スリップリングを含むことができる。ここで、上部回転部と下部回転部とが同期化して回転するように上部回転駆動部及び下部回転駆動部を制御し、制御部は、上部回転部と下部回転部とが同期化して回転する際に、上部回転部及び下部回転部間に固定されたボビンに巻線される金属線材の位置をガイドするように、少なくとも一つの上部ガイドシステム及び少なくとも一つの下部ガイドシステムの少なくとも一つが制御できる。一方、金属線材は四角形の断面を持つことができる。
【発明の効果】
【0006】
本開示の多様な実施例によれば、上部ガイド及び下部ガイドを用いて金属線材をガイドすることで、金属線材を高精密且つ高速で巻線することができる。また、巻線装置にスリップリング（slip ring）を備えることで、ガイドがボビンと共に回転しながら金属線材の巻線をガイドする場合にも、電線のねじれや切断が防止できる。スリップリングの使用により、一般の機構構造からなるものと比較して、巻線装置の構造の単純化が可能になり、巻線装置の軽量化を図ることができる。本開示の効果は、これに制限されず、言及されない他の効果らは、請求範囲の記載から当業者であれば明確に理解されるべきである。
【0007】
本開示の実施例は、以下の添付図面に基づいて説明する。ここで、類似の参照番号は類似の要素を示すが、これに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】本開示の一実施例に係るガイドを用いた巻線装置を概略的に示す概略図である。
【図2】本開示の一実施例に係る上部巻線部の詳細構成を示す図である。
【図3】本開示の一実施例に係る下部巻線部の詳細構成を示す図である。
【図4】本開示の一実施例に係る巻線装置にボビンが固定される例を示す図である。
【図5】本開示の一実施例に係る上部スリップリングの詳細構成を示す図である。
【図6】本開示の一実施例に係るガイドシステムの詳細構成を示す図である。
【図7】本開示の一実施例に係るボビンの正面図である。
【図8】本開示の一実施例に係るボビンの下面図である。
【図9】本開示の一実施例に係る金属線材の断面図である。
【図10】本開示の一実施例に係る巻線された分割コアの垂直断面図である。
【図11】本開示の一実施例に係る２個の分割コアが結合された例を示す図である。
【図12】本開示の一実施例に係る分割コアステータの垂直断面図である。
【図13】本開示の一実施例に係るガイド部を用いて金属線材の巻線をガイドする例を示す図である。
【図14】本開示の他の実施例に係るガイド部を用いて金属線材の巻線をガイドする例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本開示を実施するための具体的な内容を添付図面に基づいて詳細に説明する。ただし、以下の説明では、本開示の要旨を不要にぼやかす恐れがある場合、公知の機能や構成に関する具体的な説明は省略する。
【0010】
本開示の実施例を詳述するに先立ち、図面の上方はその図面に示す構成の“上部”または“上側”、その下方は“下部”または“下側”として称することができる。また、図面において示す構成の上部及び下部の間または上部及び下部を除いた部分は、“側部”または“側面”として称することができる。
【0011】
添付図面において、同一又は対応する構成要素には同一の参照符号が付与される。また、以下の実施例の説明において、同一又は対応する構成要素の重複記述は省略され得る。しかしながら、構成要素に関する記述が省略されても、そのような構成要素がある実施例に含まれないものと意図してはならない。かかる“上部”や“上側”などのような相対的な用語は、図面に示す構成間の関係を説明するために使用されることができ、本開示はそのような用語により限定されるものではない。
【0012】
図１は、本開示の一実施例に係るガイドを用いた巻線装置１００を概略的に示す概略図である。巻線装置１００は、上部巻線部１１０及び下部巻線部１２０を含むことができる。図１に示すように、上部巻線部１１０は上部回転部１１２、上部回転駆動部１７２及び上部ハウジング１６２を含むことができ、上部ハウジング１６２は上部スリップリング（図示せず）を含むことができる。
【0013】
上部回転部１１２は、上部回転駆動部１７２の駆動により回転軸１８０を中心として全体が回転できる。例えば、上部回転駆動部１７２は、タイミングプーリ（図示せず）などを用いて上部回転部１１２に回転動力が伝達できる。上部回転部１１２は、第１の上部ガイドシステム１３２と、第２の上部ガイドシステム１３４と、ボビン１９０を固定するために垂直方向（ｚ軸方向）に移動可能な固定部１４２とを含むことができる。第１の上部ガイドシステム１３２及び第２の上部ガイドシステム１３４は、上部スリップリング（図示せず）を介して伝達される制御部（図示せず）からの制御信号に基づいてｘ軸及びｚ軸の方向に駆動でき、ボビン１９０に巻線される金属線材の位置がガイドできる。
【0014】
下部巻線部１２０は下部回転部１２２、下部回転駆動部１７４及び下部ハウジング１６４を含むことができ、下部ハウジング１６４は下部スリップリング（図示せず）を含むことができる。下部回転部１２２は、下部回転駆動部１７４の駆動により回転軸１８０を中心として全体が回転できる。例えば、下部回転駆動部１７４は、タイミングプーリ（図示せず）などを用いて下部回転部１２２に回転動力が伝達できる。
【0015】
下部回転部１２２は、第１の下部ガイドシステム１３６と、第２の下部ガイドシステム１３８と、ボビン１９０を安着して固定するためのステージ１４０とを含むことができる。第１の下部ガイドシステム１３６及び第２の下部ガイドシステム１３８は、下部スリップリング（図示せず）を介して伝達される制御部（図示せず）からの制御信号に基づいてｘ軸及びｚ軸の方向に駆動でき、ボビン１９０に巻線される金属線材の位置がガイドできる。
【0016】
上部巻線部１１０及び下部巻線部１２０は、支持フレーム１５０により強固に固定支持されることができる。上部回転駆動部１７２及び下部回転駆動部１７４は、制御部（図示せず）からの制御信号に基づき、上部回転部１１２及び下部回転部１２２を回転させることができる。ここで、上部回転部１１２及び下部回転部１２２は、制御部により同期化して同じ方向及び同じ速度で回転できる。上部巻線部１１０及び下部巻線部１２０の詳細構成は、図２及び図３を参照して後述する。
【0017】
ボビン１９０に金属線材を巻線するために、まず、ボビン１９０をステージ１４０上に固定できる。ここで、金属線材は矩形の断面を持つことができる。その後、クランプ（図示せず）などを用いてボビン１９０をステージ１４０に固定し、固定部１４２をｚ軸に沿って下方に移動させることで、ボビン１９０をステージ１４０及び固定部１４２間に強固に固定させることができる。
【0018】
上部回転部１１２及び下部回転部１２２が同期化して回転することにより、ステージ１４０及び固定部１４２間に配置されたボビン１９０も回転して、金属線材供給部１６０から供給される金属線材がボビン１９０に巻線される。金属線材がボビン１９０に巻線される位置は、金属線材供給部１６０をｚ軸方向に移動させることにより制御できる。ここで、金属線材供給部１６０の移動方向はｚ軸方向に限定されず、ｚ軸方向だけでなくｘ軸及びｙ軸の方向にも移動可能である。
【0019】
このとき、制御部は、第１の上部ガイドシステム１３２、第２の上部ガイドシステム１３４、第１の下部ガイドシステム１３６及び第２の下部ガイドシステム１３８の少なくとも一つのガイドシステムを制御して、金属線材がボビン１９０に巻線される位置を精密にガイドしながら巻線できる。図１には上部ガイドシステム及び下部ガイドシステムを各々２個示したが、これに限定されず、上部ガイドシステム及び下部ガイドシステムの数は必要に応じて変更可能である。
【0020】
また、制御部は、少なくとも一つのガイドシステムが介入するか否かに基づき、上部回転部１１２及び下部回転部１２２の回転速度が制御できる。例えば、少なくとも一つのガイドシステムのガイド部が、金属線材供給部１６０から供給される金属線材を所望のパターンで巻線するために介入する場合、制御部は上部回転部１１２及び下部回転部１２２の回転速度を同一に低下させることができる。これにより、ガイドシステムが金属線材を一層安定的にガイドして高い正確度で巻線できる。
【0021】
図２は、本開示の一実施例に係る上部巻線部１１０の詳細構成を示す図である。上部巻線部１１０は上部回転部１１２、上部回転駆動部１７２及び上部スリップリング（図示せず）を含むことができ、上部スリップリングは上部ハウジング１６２内に配置されることができる。上部回転部１１２は、第１の上部ガイド部２１０と、第２の上部ガイド部２２０と、ボビンを固定するための固定部１４２とを含むことができる。
【0022】
固定部１４２は垂直方向（ｚ軸方向）に移動可能であるように構成され、ボビンに金属線材を巻線する際に、固定部１４２がｚ軸に沿って下方に移動して下部巻線部に結合されたボビンを固定することで、巻線時にボビンが遠心力によって巻線装置から分離されるのが防止できる。例えば、固定部１４２は、ボビンと結合されるように構成された結合部と、結合部が垂直に移動可能にするロードとからなることができる。ここで、結合部は、図に示すように、ボビンの上部と対応する形状を持つことができる。
【0023】
上部回転部１１２は、上部回転駆動部１７２の駆動により回転軸１８０を中心として全体が回転できる。したがって、固定部１４２により固定されたボビンも回転して、金属線材供給部から供給される金属線材がボビンに巻線されることができる。このとき、第１の上部ガイド部２１０及び第２の上部ガイド部２２０は、制御部（図示せず）から伝達される制御信号に基づいて作動でき、ボビンと共に回転しながら巻線される金属線材の位置がガイドできる。
【0024】
このために、上部回転部１１２は、第１の上部ガイド部２１０をｘ軸に移動させるための第１の上部ｘ軸駆動部２１２及びｚ軸に移動させるための第１の上部ｚ軸駆動部２１４と、第２の上部ガイド部２２０をｘ軸に移動させるための第２の上部ｘ軸駆動部２２２及びｚ軸に移動させるための第２の上部ｚ軸駆動部２２４とをさらに含むことができる。例えば、第１の上部ガイド部２１０及び第２の上部ガイド部２２０は固定部１４２の両側面に対向配置され、金属線材がボビンに巻線される位置をガイドするように各々制御できる。図２では上部ガイド部を２個示したが、これに限定されず、必要に応じて変更可能である。
【0025】
第１の上部ｘ軸駆動部２１２及び第１の上部ｚ軸駆動部２１４は、制御部からの制御信号に基づき、第１の上部ガイド部２１０をｘ軸及びｚ軸の方向に移動させることができる。同様に、第２の上部ｘ軸駆動部２２２及び第２の上部ｚ軸駆動部２２４は、制御部からの制御信号に基づき、第２の上部ガイド部２２０をｘ軸及びｚ軸の方向に移動させることができる。制御部と、第１の上部ｘ軸駆動部２１２、第１の上部ｚ軸駆動部２１４、第２の上部ｘ軸駆動部２２２及び第２の上部ｚ軸駆動部２２４とは、制御信号を伝達するために電気的に連結され得る。
【0026】
制御部とｘ軸及びｚ軸駆動部２１２、２１４、２２２、２２４との間が電線で連結する際、上部回転駆動部１７２が上部回転部１１２を回転させる場合、当該電線のねじれや切断の問題が発生し得る。このような問題点を解決するために、上部ハウジング１６２内に回転軸１８０上に上部スリップリング（図示せず）が配置できる。上部スリップリングは、上部回転部１１２が回転しても、制御部とｘ軸及びｚ軸駆動部２１２、２１４、２２２、２２４との間の電線のねじれや切断も発生させないと同時に、電気的な連結を維持させることで、制御信号が回転中にもｘ軸及びｚ軸駆動部２１２、２１４、２２２、２２４に伝達できるようにする。スリップリングの詳細構成は図５を参照して後述する。
【0027】
図３は、本開示の一実施例に係る下部巻線部１２０の詳細構成を示す図である。下部巻線部１２０は下部回転部１２２、下部回転駆動部１７４及び下部スリップリング（図示せず）を含むことができ、下部スリップリングは下部ハウジング１６４内に配置されることができる。下部回転部１２２は、第１の下部ガイド部３１０と、第２の下部ガイド部３２０と、ボビンが安着して固定されるステージ３４０と、ボビンをステージ３４０上に固定するためのクランプ３３０とを含むことができる。ここで、クランプ３３０は、水平方向（ｘ軸方向）に移動可能であるように構成できる。
【0028】
下部回転部１２２は、下部回転駆動部１７４の駆動により上部回転部と同じ回転軸１８０を中心として全体が回転するように構成できる。一実施例において、下部回転部１２２は、制御部に入力される制御信号により上部回転部と同期化して同じ方向及び同じ速度で回転できる。
【0029】
金属線材を巻線するボビンはステージ３４０上に安着して固定され、ステージ３４０からボビンが分離されるのを防止するために、クランプ３３０を用いてボビンをステージ３４０に固定できる。例えば、図に示すように、クランプ３３０はボビンの下部と対応する形状を持つことができ、ボビンのサイズによってｘ軸に沿って左右方向に移動してボビンを強固に固定できる。
【0030】
したがって、下部回転部１２２の回転により、ステージ３４０に固定されたボビンが共に回転して金属線材がボビンに巻線されることができる。このとき、第１の下部ガイド部３１０及び第２の下部ガイド部３２０は、制御部（図示せず）から伝達される制御信号に基づいて作動でき、ボビンと共に回転しながら巻線される金属線材の位置がガイドできる。
【0031】
このために、下部回転部１２２は、第１の下部ガイド部３１０をｘ軸に移動させるための第１の下部ｘ軸駆動部３１２及びｚ軸に移動させるための第１の下部ｚ軸駆動部３１４と、第２の下部ガイド部３２０をｘ軸に移動させるための第２の下部ｘ軸駆動部３２２及びｚ軸に移動させるための第２の下部ｚ軸駆動部３２４とをさらに含むことができる。例えば、第１の下部ガイド部３１０及び第２の下部ガイド部３２０はステージ３４０の両側面に対向配置され、金属線材がボビンに巻線される位置をガイドするように各々制御できる。図３では下部ガイド部を２個示したが、これに限定されず、必要に応じて変更可能である。
【0032】
第１の下部ｘ軸駆動部３１２及び第１の下部ｚ軸駆動部３１４は、制御部からの制御信号に基づき、第１の下部ガイド部３１０をｘ軸及びｚ軸の方向に移動させることができる。同様に、第２の下部ｘ軸駆動部３２２及び第２の下部ｚ軸駆動部３２４は、制御部からの制御信号に基づき、第２の下部ガイド部３２０をｘ軸及びｚ軸の方向に移動させることができる。制御部と、第１の下部ｘ軸駆動部３１２、第１の下部ｚ軸駆動部３１４、第２の下部ｘ軸駆動部３２２及び第２の下部ｚ軸駆動部３２４とは、制御信号を伝達するために電気的に連結され得る。
【0033】
制御部とｘ軸及びｚ軸駆動部３１２、３１４、３２２、３２４との間が電線で連結する際に、下部回転駆動部１７４が下部回転部１２２を回転させる場合、当該電線のねじれや切断の問題が発生し得る。このような問題点を解決するために、下部ハウジング１６４内に回転軸１８０上に下部スリップリング（図示せず）が配置できる。下部スリップリングは、下部回転部１２２が回転しても、制御部とｘ軸及びｚ軸駆動部３１２、３１４、３２２、３２４との間の電線のねじれや切断を発生させないと同時に、電気的な連結を維持させることで、制御信号が回転中にもｘ軸及びｚ軸駆動部３１２、３１４、３２２、３２４に伝達できるようにする。スリップリングの詳細構成は図５を参照して後述する。
【0034】
図４は、本開示の一実施例に係る巻線装置にボビン４１０が固定される例を示す図である。ボビン４１０は、ステージ３４０上に安着して固定され、上部回転部の固定部１４２及び下部回転部のクランプ３３０により強固に固定できる。前述したように、ステージ３４０上にボビン４１０が固定された後、クランプ３３０が水平方向（ｘ軸方向）に移動してボビン４１０の下側を固定し、固定部１４２がｚ軸に沿って下方に移動してボビン４１０の上側が固定できる。したがって、巻線装置を用いてボビンを回転させながら金属線材を巻線する途中、遠心力により巻線装置とボビンとが分離されたり、ボビンが正位置から逸脱したりするのが防止でき、上部ガイドシステム及び下部ガイドシステムにより金属線材をガイドして、正確な位置に金属線材を巻線することで、高い精密度を持つ分割コア巻線が生産できる。
【0035】
図５は、本開示の一実施例に係る上部スリップリング５００の詳細構成を示す図である。上部スリップリング５００は、スリップリング固定部５１０及びスリップリング回転部５２０を含むことができ、上部回転部及び下部回転部が回転する回転軸１８０上に配置されることができる。上部スリップリング５００は、制御部（図示せず）及び上部ガイド部を電気的に連結できる。
【0036】
具体的に、上部スリップリング５００は、制御部から制御信号が伝達される上部モータアンプ（図示せず）と、上部ガイド部のｘ軸駆動部及びｚ軸駆動部とを電気的に連結させ、上部回転部の回転中にも制御部からの制御信号が上部ガイド部のｘ軸駆動部及びｚ軸駆動部に伝達されるようにする。一実施例において、一つのモータアンプは４個の駆動部と連結できる。このとき、制御部／モータアンプと上部ガイド部のｘ軸駆動部及びｚ軸駆動部との間の通信方式は、パルス(pulse)方式の代りに直列(serial)通信方式が使用できる。パルス方式はノイズに弱くてスリップリングと結線時にガイド部の位置制御に問題が発生し得るのに対し、直列通信方式は結線数が少なく、ノイズに強いため、ガイド部の位置をより正確に制御できるからである。
【0037】
図に示すように、スリップリング固定部５１０は第１の配線５３０を介して制御部／モータアンプと電気的に連結し、スリップリング回転部５２０は第２の配線５４０を介して上部ガイド部のｘ軸駆動部及びｚ軸駆動部と電気的に連結できる。かかる構成により、スリップリング固定部５１０が固定された状態で上部回転部が回転する場合、スリップリング回転部５２０が共に回転しながら制御部と上部ガイド部のｘ軸駆動部及びｚ軸駆動部との間の電気的な連結が維持できる。図５は上部スリップリング５００を示したが、下部スリップリングも上部スリップリング５００と類似の構造で構成できる。
【0038】
図６は、本開示の一実施例に係るガイドシステム６００の詳細構成を示す図である。図に示すように、ガイドシステム６００は、ガイド部６１０、ｘ軸駆動部６２０、ｘ軸駆動部端子６３０、ｚ軸駆動部６４０及びｚ軸駆動部端子６５０を含むことができる。一実施例において、ｘ軸駆動部６２０を制御するための配線はｘ軸駆動部端子６３０に連結し、ｚ軸駆動部６４０を制御するための配線はｚ軸駆動部端子６５０に連結できる。ｘ軸駆動部６２０及びｚ軸駆動部６４０は、スリップリングを介して制御部から伝達される制御信号に基づき、ガイド部６１０を各々ｘ軸方向（ボビンの水平方向）及びｚ軸方向（ボビンの垂直方向）に移動させることができる。
【0039】
必要に応じて、ガイド部６１０をｙ軸に移動させるためのｙ軸駆動部を使用できるが、ガイド部６１０のｙ軸の幅がボビンの長辺より広い場合、ガイド部６１０のｙ軸への移動が不要なので、ｙ軸駆動部が省略できる。したがって、一つのガイド部は２個の駆動部により制御されることで、２個の軸に対して自由度（ｘ軸及びｚ軸）を持つことができる。
【0040】
ガイド部６１０の介入が不要な場合、ｘ軸駆動部６２０がガイド部６１０をボビンから遠く移動させ、ガイド部６１０の介入が必要な場合、ｘ軸駆動部６２０が巻線ガイドが必要な位置に合うように、ガイド部６１０をボビンの近所に移動させることができる。また、ガイド部６１０の介入が必要な場合、ｚ軸駆動部６４０が巻線ガイドが必要な高さに合うように、ガイド部６１０をｚ軸に移動させることができる。このようなガイド部６１０の活用により、所望のパターン及び／または所望の位置に金属線材をガイドしてボビンに巻線できる。
【0041】
図７は、本開示の一実施例に係るボビン７００の正面図である。図に示すように、ボビン７００は、金属線材が巻線される巻線部７２０、上部回転部と結合される上部フランジ７１０及び下部回転部と結合される下部フランジ７３０を含むように構成できる。ここで、上部フランジ７１０及び下部フランジ７３０は、巻線部７２０に巻線される金属線材の脱離を防止するために、巻線部７２０の幅よりも大きく構成できる。一実施例において、ボビン７００は、巻線部７２０に巻線される金属線材が上部フランジ７１０から下部フランジ７３０の方に行くほど多層で積層されるピラミッド構造で巻線可能であるように、下部フランジ７３０の幅が上部フランジ７１０の幅よりも広く構成できる。
【0042】
前述したように、上部フランジ７１０は、上部回転部の固定部と固定結合可能であるように構成できる。例えば、上部フランジ７１０は、上部回転部の固定部と対応する形状であり得、固定部と強固に固定結合できる。一実施例において、下部フランジ７３０は、下部回転部のステージに固定結合可能であるように構成できる。
【0043】
図に示すように、下部フランジ７３０は凹部７３６を含むことができ、ステージは下部フランジ７３０と対応する形状の凸部を含むことができる。したがって、凹部７３６とステージの凸部とを嵌合させることで、ボビン７００をステージに固定できる。また、下部フランジ７３０は、金属線材が巻線された他の分割コアの突出部と結合可能であるように左側部に受容部７３４が構成でき、右側部に他の分割コアの受容部と結合するように構成された突出部７３２が構成できる。前述した受容部７３４及び突出部７３２はボビンが下部回転部のクランプにより固定されるのにも用いられ、下部回転部のクランプは受容部７３４及び突出部７３２と対応する形状を持つことができる。
【0044】
図８は、本開示の一実施例に係るボビン８１０の下面図である。図に示すように、ボビン８１０は、一側面の長さｄ２が他側面の長さｄ１よりも長い矩形の構造であり得る。ガイド部８２０はボビン８１０の長辺ｄ２側に配置されて金属線材がガイドでき、ガイド部８２０の幅はボビンの長辺ｄ２よりも広く構成できる。したがって、ボビン８１０に金属線材を巻線する場合、ガイド部８２０はボビンの長辺ｄ２よりも広いため、ｙ軸方向に移動が不要であり、２個の自由度（ｘ軸及びｚ軸の方向）のみに移動しながら金属線材の巻線がガイドできる。図７及び図８に示すボビンの形態は一つの例であるだけで、必要に応じて多様な形態のボビンが使用できる。本発明に係る巻線装置は、多様な形態のボビンに金属線材をガイドしながら巻線することが可能である。
【0045】
図９は、本開示の一実施例に係る金属線材９００の断面図である。図に示すように、ボビンに巻線される金属線材９００の断面は矩形であり得る。通常、巻線装置を用いてボビンを巻線する場合、巻線装置が高速で回転する間に、金属線材供給部をｚ軸方向に移動させながら金属線材を巻線するため、金属線材が巻線されるべき位置よりも上方又は下方の地点に巻線される場合が発生する。これにより、所望のパターンの分割コアの生産に困難がある。金属線材供給部がｚ軸方向に移動されて金属線材を巻線することを説明したが、ｚ軸方向だけでなくｘ軸及びｙ軸の方向にも移動可能である。
【0046】
断面が円形である金属線材の場合、円形の金属線材と対応する形状の溝がボビンに形成されることで、金属線材の巻線位置に多少誤差が発生しても、金属線材が自然に正位置に戻る傾向にある。反面、図に示すように、矩形の断面を持つ金属線材９００の場合、ボビンに多層で金属線材を積層すると、構造上金属線材の巻線位置に誤差が発生することが多数あり得る。したがって、金属線材の断面が矩形である場合、金属線材９００の巻線位置を物理的にガイドできるメカニズムが必要である。このような金属線材９００は、長辺がボビンの巻線部に接触されるように巻線できる。
【0047】
図１０は、本開示の一実施例に係る巻線された分割コア１０００の垂直断面図である。一実施例において、分割コア１０００は、上部フランジ１０１０から下部フランジ１０２０の方に行くほど金属線材１０３０が多層で積層されたピラミッド形態で巻線できる。例えば、図に示すように、ボビンの上部から下部の方に行くほど金属線材１０３０が２層、３層、４層及び５層で積層されてピラミッド形態で巻線できる。
【0048】
図１１は、本開示の一実施例に係る２個の分割コア１１１０、１１２０が結合された例を示す図である。前述したように、分割コアは、突出部及び受容部を含むように構成されて他の分割コアと結合される。図に示すように、第１の分割コア１１１０の突出部と第２の分割コア１１２０の受容部とを嵌合して、第１の分割コア１１１０と第２の分割コア１１２０とが結合できる。
【0049】
図１２は、本開示の一実施例に係る分割コアステータ１２００の垂直断面図である。ボビンに金属線材が巻線された分割コアは複数個の他の分割コアと結合して環状で組立され、環状の支持ブラケット１２１０に固定されて分割コアステータ１２００が形成できる。前述したように、各々の分割コアは、金属線材が高精密度で巻線されることで、ピラミッド形態の積層構造が崩れることなく生産できる。したがって、複数の分割コアを結合して環状の分割コアステータ１２００を形成する際に、低い巻線品質によって隣接する分割コアに巻線された金属線材が互いに接触することを発生させないようにできる。
【0050】
図１３は、本開示の一実施例に係るガイド部１３３０を用いて金属線材の巻線をガイドする例を示す図である。第１の動作段階１３１０は、すぐ直前に巻線した層の巻線方向と反対に巻線する場合、ガイド部１３３０を用いて金属線材をガイドする状態を示す。図に示すように、ボビン１３４０に金属線材の第１の層を巻線した後、上部フランジにある空間に金属線材が入らない場合、その次の層（第２の層）に金属線材が巻線できる。その次の層を巻線する場合、すぐ直前に巻線した層の巻線方向と反対に巻線できる。
【0051】
このとき、巻線される金属線材１３５０の一側面が上部フランジ、下部フランジまたは既に巻線された他の金属線材により固定支持されない場合、巻線装置の回転力により金属線材１３５０が巻線されるべき位置よりも上方又は下方の地点に巻線され得る。したがって、ガイド部１３３０を用いて所望の巻線位置上に壁を作って金属線材１３５０が正位置に巻線できるように誘導できる。すなわち、ガイド部１３３０は、金属線材１３５０がボビン１３４０上に巻線される新規層の開始位置がガイドできる。例えば、第１の動作段階１３１０に示すように、第１の層の巻線を完了した後、第２の層の巻線を開始する場合、金属線材１３５０が巻線されるべき位置のすぐ上部にガイド部１３３０を配置させて、金属線材１３５０が所望の位置よりも上方に巻線されるのが防止できる。その後、ガイド部１３３０を固定させた状態で第２の層の残りの部分が巻線できる。
【0052】
第２の動作段階１３２０は、金属線材を巻線する場合、ガイド部１３３０を用いて金属線材の巻線開始位置をガイドする状態を示す。第２の動作段階１３２０に示すように、金属線材１３６０が第４の層で巻線を開始する際に、ガイド部１３３０が巻線開始位置をガイドして金属線材１３６０が所望の位置よりも上方で巻線されるのが防止できる。
【0053】
図１４は、本開示の他の実施例に係るガイド部１４４０、１４５０、１４６０を用いて金属線材の巻線をガイドする例を示す図である。一実施例において、ガイド部１４４０、１４５０、１４６０は、金属線材の巻線位置が急激に変化するパターン（非順次パターン）の巻線がガイドできる。例えば、図に示すように、ボビン１４１０上に第２の層を巻線した後、金属線材を第１の位置１４２０から第２の位置１４３０に急激に移動して巻線できるが、このとき、ガイド部を使用しなくて巻線を進行する場合、第１の位置１４２０の金属線材が巻線中に正位置から逸脱することがある。
【0054】
したがって、このような場合、ガイド部を用いて金属線材の巻線をガイドすることが望ましい。例えば、第１のガイド部１４４０を第１の位置１４２０の金属線材の上部に配置し、第２のガイド部１４５０を第１の位置１４２０の金属線材の下部に配置して、第１の位置１４２０の金属線材１４２０が第１の位置１４２０から逸脱しないように固定できる。一方、第２の位置１４３０の金属線材は下部フランジがその下部面を支持しているので、一つのガイド部１４６０のみを用いて巻線される金属線材の位置を第２の位置１４３０にガイドできる。例えば、第２の上部ガイド部１４６０が金属線材の上側に配置されて金属線材１４３０を下方に加圧することで、金属線材１４３０が第２の位置１４３０に巻線されるようにガイドできる。このように、少なくとも一つのガイド部を活用することで、所望のパターン及び／または所望の位置に金属線材をガイドしてボビンに巻線できる。
【0055】
本明細書では、本開示が一部の実施例によって説明されたが、本開示の発明が属する技術分野における通常の技術者が理解し得る本開示から逸脱しない範囲内で多様な変形や変更が可能である。また、そのような変形や変更は、本明細書に添付された特許請求の範囲内に属するものと理解されるべきである。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
