CN1258782C - 线圈装置的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的线圈装置的制造方法，具有制作空心线圈(4)的工序和在铁心(1)的周围安装空心线圈(4)的工序。在空心线圈制作工序中，制作的空心线圈(4)，在卷轴方向并排的多个单位卷绕部(41)(42)分别具有1圈或多圈的圈数，并且卷轴方向相邻的单位卷绕部之间具有相互不同的内周长。在空心线圈安装工序中，在卷轴方向压缩空心线圈(4)，在内周长大的单位卷绕部(41)的内侧压入内周长小的单位卷绕部(42)的至少一部分地将空心线圈(4)安装在铁心(1)的周围。如果采用该制造方法，可不使用矩形导线或梯形导线而实现高的占空系数，并且可使工序自动化。

Description

线圈装置的制造方法
技术领域
本发明涉及各种交流机器上的整流电路、杂音防止电路、谐振电路等上安装的线圈装置的制造方法。
技术背景
作为制造这种线圈装置的方法，申请人提出过图13(a)(b)所示的制造方法(参照日本国公开特许公报2000-277337号公报)。在该线圈装置的制造方法中，从图13(a)所示那样的C字形的铁心(7)的缺口部(71)向铁心(7)的中心孔(70)通过空心线圈(8)的一方的侧部，在铁心(1)的周围安装空心线圈(8)，这样，得到图13(b)所示的线圈装置。
如果采用该制造方法，因为是与铁心(7)分开制作空心线圈(8)之后，将该空心线圈(8)安装在铁心(7)上形成线圈装置，所以，不需要对铁心(7)的绕线作业，通过使空心线圈(8)的制作自动化而使制造工序简化。
但是，在上述线圈装置的制造上，为了提高多次通过铁心(7)的中心孔(70)的导线(9)占据中心孔(70)的断面积的比例，即提高导线(9)的占空系数，作为空心线圈的导线，可采取使用矩形导线或梯形导线的方法。矩形导线以及梯形导线，因为在断面积与圆线相同时具有比圆线直径短的短边，所以，在铁心(7)的中心孔(70)可容纳更多的导线，这样，提高了导线的占空系数。但是，存在矩形导线或梯形导线比圆线贵的问题。
作为为了提高占空系数的其它的线圈装置的制造方法，公开是，按图14(a)中1～13的数字表示的顺序将导线(9)绕在铁心(7)的周围后，再按图14(b)中14～23的数字表示的顺序将导线(9)绕在铁心(7)的周围，从而在铁心的外周侧形成1层而在铁心的内周侧形成2层线圈层的方法。这样，因为可在铁心(7)的中心孔(70)容纳较多的导线，提高了导线的占空系数。
但是，在铁心(7)的周围绕导线(9)的工序，因为自动化困难，不得不采用手工作业获得，所以，存在生产效率低的问题。
发明内容
在此本发明的目的在于提供可不采用矩形导线或梯形导线而实现高占空系数，并且可采用自动化工序的线圈装置的制造方法。
本发明的线圈装置的制造方法，是在铁心的周围绕装线圈而成的线圈装置的制造方法，具有以下工序：制造空心线圈的工序，而空心线圈，由在卷轴方向并排的多个单位卷绕部构成，各单位卷绕部有1圈的或多圈的，且在卷轴方向相邻的单位卷绕部之间具有相互不同的内周长；在卷轴方向压缩空心线圈且在内周长大的单位卷绕部的内侧压入内周长小的单位卷绕部的至少一部分地在铁心周围安装空心线圈的工序。
在上述本发明的线圈装置的制造方法上，通过在空心线圈安装工序向卷轴方向压缩利用空心线圈制作工序获得的单层的空心线圈，而在内周长大的单位卷绕部的内侧压入内周长小的单位卷绕部的至少一部分形成重叠，使单层的空心线圈作为多层的线圈绕装在铁心上。其结果，比传统的线圈装置，可在一定的区域内容纳更多的导线，这样提高占空系数。
又，因为采用在铁心(core)的周围绕装空心线圈的工序，所以，不需要在铁心的周围绕导线的工序，可实现空心线圈制作工序以及空心线圈安装工序的自动化。
如上述那样，如果采用本发明的线圈装置的制造方法，可实现制造工序的自动化，并且可不管导线的种类而得到高占空系数的线圈装置。
图面的简单说明
图1是利用本发明的线圈装置的制造方法得到的扼流线圈装置的立体图。
图2是该制造方法中使用的绕线工具的局部剖开立体图。
图3是在该绕线工具上绕线时的状态图。
图4是利用本发明的空心线圈制作工序获得的空心线圈的正视图。
图5是该空心线圈的内面图。
图6是该空心线圈的局部剖开侧视图。
图7是在本发明的空心线圈安装工序中将空心线圈***铁心的缺口部的状态图。
图8是在该工序中空心线圈的前端通过铁心的缺口部时弹性恢复的状态图。
图9是利用该工序获得的扼流线圈装置的局部放大平面图。
图10是该扼流线圈装置的断面图。
图11是在本发明的线圈装置的制造工序中，表示在工具上绕导线的顺序与空心线圈的各单位卷绕部的位置之间关系的说明图。
图12是采用2根导线构成的导线束的线圈装置的制造工序的同上的说明图。
图13是表示传统的扼流线圈装置的制造方法的工序图。
图14是表示传统的扼流线圈装置的其它制造方法的工序图。
实施发明的最佳形式
以下，利用在扼流线圈装置的制造中实施的例子并参照图面具体说明本发明。
利用本发明的线圈装置的制造方法制作的扼流线圈装置示于图1。该扼流线圈装置，在具有缺口部(14)的C字形的铁心(1)上绕装线圈(2)构成。形成线圈(2)的导线，在铁心(1)的外周围卷绕1层，而在铁心(1)的内周侧卷绕2层。线圈(2)的两端部向同一方向延伸，形成一对导体部(17)(18)。
铁心(1)，由具有成为前述缺口部(14)的间隙的C字形的铁心片(11)和覆盖除去隔着缺口部(14)的一对铁心端面的铁心片(11)的表面的绝缘层(12)构成。在图1中，用W表示铁心(1)的半径方向的宽度，用L表示高度。
铁心(1)的缺口部(14)，垂直于铁心(1)的中心轴(如图1中X所示)的断面上的贯通方向(如图11中Y所示)相对铁心(1)的径向倾斜，并错开铁心(1)的中心轴。在铁心(1)上，在隔着缺口部(14)的一对铁心端面内，在距铁心中心的距离短的一方的铁心端面的附近位置，形成向铁心(1)的内侧突出的凸部(15)。又，一对铁心端面的间隙，即缺口部(14)的宽度，稍微大于构成线圈(2)的导线的直径。
在本发明的线圈装置的制造工序中，首先，采用图2所示的绕线工具(3)制作空心线圈。该绕线工具(3)，在支撑板(33)的表面突设卷芯(30)而构成，而卷芯(30)，在断面为矩形的棱柱部(34)的一方的侧部突设多个凸条部(36)而形成，与凸条部(36)相反侧的侧面(37)形成平面。
绕线工具(3)的棱柱部(34)，其断面形状被规定为垂直于纵向的断面的宽X以及高Y稍微大于前述铁心(1)的宽W以及高L。绕线工具(3)的凸条部(36)，沿棱柱部(34)的外周面形成覆盖其大致半周的コ字形，从棱柱部(34)表面起的高度H稍微大于导线的直径，沿棱柱部(34)纵向的宽度B形成可绕1根导线的大小。
绕线工具(3)的多条凸条部(36)，以可绕1根导线的间隔配置连续的3个凸条部(36)(36)(36)，同时将连续的3个凸条部(36)(36)(36)作为一个组(35)，而多个组(35)以可绕2根导线的间隔配置，这样，在绕线工具(3)的表面，在可绕1根导线的多个区域之间，一定周期地形成可绕2根导线的区域。
另外，绕线工具(3)的卷芯(30)，虽然由多个部件构成，可分解以及组装，但在图2上为了方便而描述的是由单一构件构成的情况。
这样，在绕线工具(3)上，利用形成凸条部(36)的区域形成第1卷芯部(31)，同时利用相邻的2个凸条部(36)(36)之间的区域形成第2卷芯部(32)。
在空心线圈制作工序中，如图3所示那样，从绕线工具(3)的支撑板(33)侧顺序沿各卷芯部(31)(32)的表面在卷芯(30)的周围绕导线(39)。在该过程中，相对各卷芯部(31)(32)的导线(39)的卷绕次数，对应卷芯部的宽度设计为1圈或2圈。这样，在将导线(39)绕至绕线工具(3)的终端的卷芯部之后，分解卷芯(30)并去除。结果，得到图4以及图5所示的空心线圈(4)。
在该空心线圈(4)上，绕在前述绕线工具(3)的第1卷芯部(31)上形成的内周长大的第1单位卷绕部(41)与绕在前述绕线工具(3)的第2卷芯部(32)上形成的内周长小的第2单位卷绕部(42)交替配置。
如图5所示那样，在空心线圈(4)内，沿绕线工具(3)的呈平面的侧面(37)形成的一方的侧部(44)上，第1单位卷绕部(41)与第2单位卷绕部(42)的外周面齐整，与此相对，在沿绕线工具(3)的凸条部(36)形成的另一方的侧部(45)上，第1单位卷绕部(41)的外周面比第2单位卷绕部(42)的外周面更向外方突出，形成凹凸形状。以下，将前述一方的侧部(44)叫做平面状侧部(44)，而将前述另一方的侧部(45)叫做凹凸状侧部(45)。
图6展示了空心线圈(4)的第1单位卷绕部(41)和第2单位卷绕部(42)的具体形状。第1单位卷绕部(41)，由形成梯形环的第1～第4导线部(41a)(41b)(41c)(41d)构成，而第2单位卷绕部(42)，由形成长方形环的第1～第4导线部(42a)(42b)(42c)(42d)构成。而且，第1单位卷绕部(41)内，相当于梯形短边的第4导线部(41d)，与第2单位卷绕部(42)的第4导线部(42d)重叠，利用两第4导线部(41d)(42d)形成前述平面状侧部(44)。又，第1单位卷绕部(41)内，相当于梯形长边的第1导线部(41a)，比第2单位卷绕部(42)的第1导线部(42a)更向外侧伸出，利用两第1导线部(42a)(42a)形成前述凹凸状侧部(45)。又，第1单位卷绕部(41)内，相当于梯形的2侧边的第2导线部(41b)以及第3导线部(41c)，从第4导线部(41d)的两端位置向第1导线部(41a)的两端位置延伸，且相互的间隔扩大了。
在此，在第2单位卷绕部(42)的第1～第4导线部(42a)(42b)(42c)(42d)的内侧形成的空孔(48)，为比铁心(1)的沿径向的断面形状稍大的长方形，而在第1单位卷绕部(41)的第1～第4导线部(41a)(41b)(41c)(41d)的内侧形成的空孔(47)，为可包含第2单位卷绕部(42)的空孔(48)并且包含第2单位卷绕部(42)的第1导线部(42a)全体以及第2及第3导线部(42b)(42d)的一部分的大小。
即，在第1单位卷绕部(41)的第1导线部(41a)与第2单位卷绕部(42)的第2导线部(42a)之间，在其全部区域，形成在卷轴方向贯通的微小间隙，并在第1单位卷绕部(41)的第2及第3导线部(41b)(41c)与第2单位卷绕部(42)的第2及第3导线部(42b)(42c)之间，在第1导线部(41a)侧的一部分的区域，形成在卷轴方向贯通的微小间隙。另外，前述间隙也不是必需的，也可是第1导线部(41a)(42a)相互稍微重叠的构成。
之后，在空心线圈安装工序中，如图7以及图8所示那样，将空心线圈(4)安装在另外制作的铁心(1)上。首先，如图7所示那样，具有在隔着铁心(1)的缺口部(14)的一对铁心端面(1a)(1b)内离铁心中心远的一方的铁心端面(1b)的铁心端部(1c)进入空心线圈(4)的中心孔地将空心线圈(4)的凹凸状侧部(45)压入铁心(1)的缺口部(14)。这时，用***辅助工具(5)挤压空心线圈(4)的凹凸状侧部(45)，一面将其凹凸形状矫正为平面形状，一面压入铁心(1)的缺口部(14)。这样，空心线圈(4)的侧部(45)，穿过稍微比导线(39)的直径大的宽度的缺口部(14)。
如果进一步将空心线圈(4)押进铁心(1)的内部，则如图8所示那样，空心线圈(4)的侧部(45)，从其前端的单位卷绕部(41)顺序从铁心(1)的缺口部(14)向中心孔(13)移动，随着该移动，侧部(45)脱离挤压力的作用而弹性恢复，在铁心(1)的中心孔(13)，第1单位卷绕部(41)的外周面比第2单位卷绕部(42)的外周面更向铁心中心突出，而恢复原来的凹凸形状。这样，压进空心线圈(4)，而将整个侧部(45)压入中心孔(13)内。
在该过程中，空心线圈(4)的前端与图9所示那样的铁心(1)的凸部(15)相接，并且通过按压空心线圈(4)，使空心线圈(4)承受卷轴方向的压缩力，在铁心(1)的内周侧，空心线圈(4)的第2单位卷绕部(42)被押入第1单位卷绕部(41)的内侧。此时，在如图6所示那样的空心线圈(4)的凹凸状侧部(45)上，因为在第1单位卷绕部(41)的第1导线部(41a)与第2单位卷绕部(42)的第1导线部(42a)之间，形成微小间隙，所以，两第1导线部(41a)(42a)之间不会相互干涉，使第2单位卷绕部(42)可顺利压入第1单位卷绕部(41)的内侧。
另外，在压缩空心线圈(4)之前的状态下，即使第1导线部(41a)(42a)之间的间隙为零时或第1导线部(41a)(42a)之间稍微重叠时，因为由于空心线圈(4)的压缩而使第2及第3导线部(42b)(42c)弯曲，所以，第2单位卷绕部(42)可压入第1单位卷绕部(41)的内侧。
结果，空心线圈(4)，如图10所示断面图那样，在铁心(1)的中心孔(13)内形成2层。
图11，用1～38的数字表示了在前述空心线圈制作工序中在绕线工具(3)上绕导线(39)而形成多个单位卷绕部(41)(42)时的卷线顺序，同时利用表示前述卷线顺序的数字表示将这样制作的空心线圈(4)安装在铁心(1)时的各单位卷绕部的位置。
如图示那样，在绕线工具(3)上卷绕时绕线顺序例如是3和4、或者23和24那样连续的第1单位卷绕部(41)与第2单位卷绕部(42)，通过安装在铁心(1)上，在中心孔(13)相互重叠，成为第2单位卷绕部(42)构成的第1层与第1单位卷绕部(41)构成的第2层的2层构造。
尽管在本实施例中，使图11所示那样的绕线工具(3)的凸条状部(36)的间隔在一定周期从1根导线的大小变成2根导线的大小，但假设将凸条部(36)的排列间距设为一定，则在将空心线圈(4)的单位卷绕部全部以同样卷绕数形成时，会产生下面的缺陷。
即，空心线圈，因为随着往C字形铁心上的安装而弯曲成C字形，所以，在铁心的中心孔，由第2单位卷绕部(42)形成的第1层与由第1单位卷绕部(41)形成的第2层的离铁心中心的半径距离产生差别，因为要沿着不同的半径的圆周线排列同样圈数的第1单位卷绕部(41)和第2单位卷绕部(42)，所以，连续的绕线顺序的第1单位卷绕部(41)与第2单位卷绕部(42)逐渐错开而分离，从而不能获得使两单位卷绕部(41)(42)相互接触的整齐的绕线状态。
与之相对，在本实施例中，因为使上述那样的绕线工具(3)的凸条部(36)的间隔以一定周期从1根导线的大小变到2根导线的大小，而在圈数为1的第2单位卷绕部(42)的排列中以一定周期***圈数为2的第2单位卷绕部(42)，所以，利用该圈数为2的第2单位卷绕部(42)，在应该沿不同的半径的圆周线排列的第1单位卷绕部(41)与第2单位卷绕部(42)的根数上设计得不同。结果，吸收了连续的绕线顺序的第1单位卷绕部(41)与第2单位卷绕部(42)之间的错位，如图11所示那样，可使第1单位卷绕部(41)与第2单位卷绕部(42)相互接触地层叠，可获得整齐的绕线状态。
如上述那样，如果采用本发明的线圈装置的制造方法，则因为铁心(1)的中心孔(13)容纳的导线层叠多层，这样，可比传统的线圈装置增加铁心(1)的中心孔(13)可容纳的导线的根数，所以，可得到占空系数高的线圈装置。
又，即使在使铁心小径化时，因为可在变小的中心孔容纳同样根数的导线，所以，可望不会引起特性低下的线圈装置的小型化。
又，因为可实现采用绕线工具(3)制作空心线圈(4)的工序的自动化，同时可实现将空心线圈(4)安装在铁心(1)上的工序的自动化，所以，利用全程的自动化而可大幅度提高生产率。
又，可改善线圈装置的频率特性。即，在利用手工作业进行线圈的绕线的如图14(a)以及图14(b)所示的线圈装置上，因为使绕线顺序前头的导线端部(96)与绕线顺序最后的导线端部(98)相互重叠，而在这2个导线端部(96)(98)之间施加线圈整体的电压，所以，存在导线间的耐压不充分的问题。又，因为配置在铁心(7)的中心孔(70)的第1线圈层的导线部和第2线圈层的导线部在绕线顺序差别很大的导线部之间重叠，所以，产生大的杂散电容，存在线圈装置的频率特性下降的问题。
与之相对，在本发明的线圈装置上，如图11所示那样，在空心线圈(4)安装在铁心(1)上的状态下，绕线顺序前头的导线端部(61)与绕线顺序最后的导线端部(62)充分分开，并且，绕线顺序连续的单位卷绕部(41)(42)之间相互接触排列，所以，导线间的电压差小，这样提高了导线间的绝缘性，并且因线之间杂散电容减小而可获得高的频率特性。
本发明的各部分构成不限于上述实施形式，在权利要求范围所述的技术范围内可有各种变形。例如，构成空心线圈的单位卷绕部，不限于内周长小的单位卷绕部和内周长大的单位卷绕部2种，也可是由内周长不同的3种以上的单位卷绕部构成空心线圈。
又，绕线工具的形状，不限于上述实施例，只要是可利用相邻的单位卷绕部之间制作内周长不同的空心线圈的形式，则可采用各种形状。
又，构成线圈装置的铁心的形状，不限于上述C字形铁心，也可是例如棒状的铁心、或将空心线圈安装在C字形的铁心片上之后用磁性材料将该铁心片埋住的环状的铁心。
又，制作空心线圈(4)使用的导线39，不限于上述实施例的单线，如图12所示那样，也可将2以上的多根导线(39a)(39b)作为导线束(39c)，将该导线束(39)与单线时一样绕在绕线工具(3)的周围，利用1根或多根导线束(39c)形成内周长大的单位卷绕部，同时利用1根或多根导线束(39c)形成内周长小的单位卷绕部。这时也同样，利用空心线圈安装工序，使得在内周长大的单位卷绕部的内侧压入内周长小的单位卷绕部的至少一部分，从而在铁心的中心孔形成2层线圈层。

Claims (8)

1、一种线圈装置的制造方法，是在铁心的周围绕装线圈而成的线圈装置的制造方法，其特征在于具有以下工序：制造由在卷轴方向并排的多个单位卷绕部构成且各单位卷绕部具有1圈或多圈的圈数并在卷轴方向相邻的单位卷绕部之间具有相互不同的内周长的空心线圈的工序；一边在卷轴方向压缩空心线圈而将内周长小的单位卷绕部的至少一部分压入内周长大的单位卷绕部的内侧一边将空心线圈安装到铁心周围的工序。
2、如权利要求1所述的线圈装置的制造方法，其特征在于：空心线圈制作工序通过在绕线工具的外周面上卷绕导线来进行，绕线工具由轴向并列的多个卷芯部构成，相邻的卷芯部之间具有相互不同的外周长，通过在绕线工具的外周长小的卷芯部上绕导线而形成前述内周长小的单位卷绕部，通过在绕线工具的外周长大的卷芯部上绕导线而形成前述内周长大的单位卷绕部。
3、如权利要求1或2所述的线圈装置的制造方法，其特征在于：前述铁心形成C字形，在该C字形的内侧具有中心孔，并且在相对的一对铁心端面之间具有缺口部，在空心线圈安装工序中，是从铁心的缺口部向铁心的中心孔通过空心线圈的整个侧部，而在铁心的周围安装空心线圈。
4、如权利要求3所述的线圈装置的制造方法，其特征在于：前述铁心的缺口部，与垂直贯通铁心的中心孔的中心轴垂直的断面上的贯通方向相对铁心的半径方向倾斜，在空心线圈安装工序中，使具有隔着缺口部的一对铁心端面内离铁心中心轴远的一方的铁心端面的铁心端部进入空心线圈的中心孔。
5、如权利要求3所述的线圈装置的制造方法，其特征在于：在空心线圈制作工序中，形成多个单位卷绕部，使在应该配置在铁心的外周侧的空心线圈的一方的侧部，空心线圈的内周长大的单位卷绕部的外周面与内周长小的单位卷绕部的外周面齐整，并且在应该配置在铁心的内周侧的空心线圈的另一方的侧部，空心线圈的内周长大的单位卷绕部的外周面比内周长小的单位卷绕部的外周面更向铁心中心突出。
6、如权利要求5所述的线圈装置的制造方法，其特征在于：在空心线圈安装工序中，是在使应该通过铁心的缺口部的空心线圈的前述另一方的侧部的多个单位卷绕部的外周面齐整的状态下，将该空心线圈的另一方的侧部送入缺口部内。
7、如权利要求3所述的线圈装置的制造方法，其特征在于：在空心线圈安装工序中，在铁心的内周侧，在空心线圈的内周长大的单位卷绕部的内侧压入内周长小的单位卷绕部。
8、如权利要求3所述的线圈装置的制造方法，其特征在于：在空心线圈制作工序中，内周长大的单位卷绕部与内周长小的单位卷绕部在卷轴方向交替形成，在形成内周长小的单位卷绕部时，在1处或多处形成比内周长大的单位卷绕部圈数多的单位卷绕部。
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Assignee: Bull Will Co.,Ltd.

Assignor: SHT Corporation Limited

Contract record no.: 2010990000956

Denomination of invention: Method for manufacturing coil device

Granted publication date: 20060607

License type: Common License

Open date: 20041110

Record date: 20101207

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Granted publication date: 20060607

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