JP3665942B2 - 平角コイルの巻線装置と平角コイルの製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、例えばノイズフィルタ、ラインフィルタ、トランス等に使用される平角縦巻コイルの巻線装置と製造方法に係り、特に薄い縦巻コイルを製造する場合に好適なものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
平角縦巻コイルは、平角線の断面の長辺（縦辺）が巻心に対してほぼ垂直をなすように巻軸に巻き付けて巻線するものであり、このような平角縦巻コイルは、一般的な丸線コイルに比べて空スペースが少なくなるので巻密度が高く、例えば同じＬ値特性の場合、小型でより電流容量を大きく取れるコイル設計が可能となる。また、表面実装タイプのトランス等は特に小型でワット数の大きいものが要求されてきているが、その場合でも薄物の平角線を使用することで小型でハイパワーのものが実現可能となる。
【０００３】
このような平角縦巻コイルを巻くために、本発明者はすでに巻線装置と平角コイルの製造方法を開発し、特願平８−１０３３００号において提案している。
【０００４】
この巻線装置は、図４ないし図６に示す構成を有している。すなわち、図４、図６に示すように、回転軸２９に取付け軸３０ａが嵌合されて回転されるアタッチメント３０には、巻軸３１の取付け孔３２を有し、該取付け孔３２に巻軸３１の先端嵌合部３１ａが回り止め構造で着脱自在に嵌着される。アタッチメント３０の巻軸取付け孔３２の周囲には、平角線４の巻始め側の１周分の面を当接させる受面（案内面）３３を有する案内部３４が一体に形成されている。
【０００５】
この巻線装置を用いて巻線作業を行う場合は、アタッチメント３０に設けた係止部３５に、図６の平面図に示すように、平角線４の先端を折り曲げて係止させて固定すると共に、平角線４の先端部近傍を前記案内面３３の巻始め側受面ａに当て、図５（Ａ）に示すように、平角線４を前記案内面３３に向けてサイド押えローラ７により押し付け、図６に示すように、平角線４に矢印ｅに示す張力を付与した状態で、アタッチメント３０と共に巻軸３１を回転させ、かつコイルの巻き進み速度に同調させてサイド押えローラ７を移動させて平角線４を巻軸３１に巻き付けてコイルを製造する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような平角線４による巻線を製造する場合、図５（Ｂ）に示すように、平角線４の厚みｘが比較的小さくなり、幅ｙとの比ｙ／ｘが大となる程小型で巻数の多いコイルを得ることができる。しかし、前記比ｙ／ｘが大きくなると、大きな曲げ力を必要とし、このため、平角線４に大きな張力を必要とすることになる。しかし、平角線４に大きな張力を付与すると、平角線４に捩れを生じたり、断線を生じる。
【０００７】
このような問題点を解決するため、図５（Ａ）の側面図と、図６の平面図に示すように、平角線４の外周側から押えローラ５により平角線４を押えながら巻線を行えば、張力を過大とすることなく、すなわち張力過大により断線や捩れを生じることなく、また、コイルがふくらむことなく、設計通りの径のコイルを得やすくなる。
【０００８】
しかしながら、図６に示すように、コイルのさらなる小型化に対応するため、厚みｘが０．３ｍｍ未満となる薄い平角線４を使用して小型のコイルを製造しようとすると、平角線４を外側から押える外周押えローラ５から平角線４が外れやすくなる。
【０００９】
すなわち、特に厚みの薄い平角線４は、コーナー部の絶縁被覆を着き易くするために、図５（Ｃ）に示すように、線の両端面を丸くしている。このため、厚み０．３ｍｍ未満の薄い平角線では、その外周端にほとんど平坦部がなく、例えば図５（Ｄ）に示す厚みｘが０．１ｍｍの平角線を巻線する場合、外周押えローラ５の押え部の幅ｆは平角線４の厚みｘ＝０．１ｍｍより小さくしなければならず、この場合、ｆ＝０．０７ｍｍ程度にする必要があるが、実際には線材の端面がＲ形状のため、外周押えローラ５で押えることができる部分の厚みｉは０．０２ｍｍ程度しかなく、ローラ送りの微小なずれや、線材の倒れ、ばらつき等により、すぐに外れてしまい、巻線することが困難であった。
【００１０】
図５（Ａ）、図６に２点鎖線で示すように、平角線４を完全に覆うように外周押えローラ５が外れないように、外周押えローラ５の中央部に平角線４の外周を当てて押えローラ５をセットすると、アタッチメント３０および巻軸３１の回転に伴い、押えローラ５に平角線４の巻始め部分４ａが干渉してしまい、平角線４が断線したり巻軸３１の回転が不能となる。このような理由から、０．３ｍｍ未満程度の厚みの平角線を使用したコイルの製造は困難であった。
【００１１】
本発明は、上記した問題点に鑑み、厚みの薄い平角線を用いる場合においてもコイルの製造が可能となる平角コイルの巻線装置と平角コイルの製造方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１の平角コイルの巻線装置は、ヘリカル形状の平角縦巻コイルの巻線装置において、
巻線装置の回転軸に取付けるアタッチメントに設けた巻軸取付け部に一体にまたは該巻軸取付け部に一端を挿入して、該巻軸取付け部と同心に、該巻軸取付け部より平角線の幅分だけ小さい半径の巻軸を設け、
前記巻軸取付け部の巻軸側端部に、コイルの巻始め側端面の１周分を当接させる案内面を設け、
該案内面は巻始め側受面と１周の終り部の受面との間にほぼ平角線の厚み分の段差を有し、
前記巻軸取付け部に、前記案内面の巻始め側のコイル受面より前記巻軸の長手方向に、平角線の先端側の折り曲げ部を挿入してセットする溝を設け、
前記巻軸取付け部に、前記溝に装着された平角線を固定する固定手段を設け、
前記平角線をコイル前面側から押さえるサイド押えローラと、前記平角線が巻軸に供給されて曲成される部分の外周を押さえる外周押えローラとを備えた
ことを特徴とする。
請求項２の平角コイルの巻線装置は、請求項１において、前記固定手段は、前記巻軸取付け部に設けられ、ばねにより前記平角線の折り曲げ部を押圧し固定する押し爪からなる
ことを特徴とする。
【００１３】
また、請求項３の平角コイルの製造方法は、巻線装置のアタッチメントに設けられ、巻軸を一体または別体に同心に設ける巻軸取付け部に、コイルの巻始め側１周分を受け、かつ巻始め側受面と１周の終り部の受面との間にほぼ平角線の厚み分の段差を有する案内面を形成すると共に、
前記アタッチメントの前記巻軸取付け部に、平角線の厚みよりやや広い幅を有する溝を、前記案内面の巻始め側のコイル受面より巻軸の長手方向に設けると共に、前記巻軸取付け部に、前記溝にセットされた平角線を固定する固定手段を設けておき、
平角線の先端側の折り曲げた部分を前記溝に挿入し、前記固定手段により固定してセットすると共に、平角線の折曲部近傍を前記案内面の巻始め側受面に当て、
平角線を前面から押圧するサイド押えローラにより平角線を前記案内面に向けて押し付け、かつ平角線の外周側に外周押えローラを押し当てると共に、前記巻線装置により巻軸を回転させながら巻軸に平角線を巻き付けてコイルを形成する
ことを特徴とする。
【００１４】
【作用】
本発明においては、平角線の折り曲げられた部分が、アタッチメントの巻軸取付け部に巻軸の長手方向に設けた溝に嵌め込まれてセットされるので、折曲部が溝に収まり、コイルの巻き始め部分が外側面に突出しない。このため、巻軸を回転させながらコイルの外側から外周押えローラ中央で平角線を押えても、外周押えローラに平角線の巻始め側が干渉することはない。
【００１５】
【実施例】
図１（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明による巻線装置の一実施例を示す平面図および側面図である。図１において、アタッチメント２はその取付け軸８を巻線装置の回転軸３に嵌合してボルト９によって固定することにより着脱自在に取付けられる。該アタッチメント２は、図２（Ａ）の斜視図、および図２（Ｂ）の正面図に示すように、巻軸１の取付け部１０を突出させて設ける。該取付け部１０は製造するコイルの外径とほぼ同じ外径の筒状をなし、内部に巻軸１の先端嵌合部１ａが回り止め構造で着脱自在にかつ取付け部１０と同心に嵌着される。
【００１６】
図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、平角線４のガイドローラ６と、平角線４をコイルの前面側から押えるサイド押えローラ７と、平角線４をコイルの外周側（本実施例においては上側）から押える外周押えローラ５は、共通の送り部材１４に取付けられる。
【００１７】
１５は巻軸１に平行に設けられたスクリューロッドであり、該スクリューロッド１５には送り台１６のねじ孔が螺合され、該送り台１６に前記送り部材１４が固定されている。該送り部材１４はスクリューロッド１５と平行に設置されるガイドロッド（図示せず）に沿って移動するものであり、回転軸３に連動してスクリューロッド１５を回転させることにより、送り部材１４がガイドロッドに沿って後退する。送り部材１４の後退速度は、該当するコイルの巻き進み速度に一致させる。
【００１８】
巻軸１は、筒状をなすスライドガイド１７に摺動自在に貫挿されており、コイル取外し時には、巻軸進退装置（図示せず）によって巻軸１を前記アタッチメント２の取付け部１０から離脱させる。
【００１９】
図２（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、アタッチメント２の巻軸取付け部１０の先端には、平角線４の巻始め側の１周分の面を当接させる螺旋状の案内面１１が一体に形成されている。
【００２０】
図２（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、巻始め側のコイル受面ａと、コイルの１周の終り部のコイル受面ｂとの間で、巻軸１の軸線方向にほぼ平角線４の厚みｘ（図３（Ａ）の平面図参照）と同じ幅の差ｃを有する。
【００２１】
前記アタッチメント２の巻軸取付け部１０には、平角線４の厚みｘよりわずかに広い幅ｗを有する平角線の溝１９を案内面１１の巻始め側受面ａから切り込み状に、巻軸１の長手方向に設ける。該溝１９は、巻軸取付け部１０の筒の一部の肉厚全体を半径方向に除去することにより形成される。図２（Ｃ）に示すように、本実施例においては、該溝１９は、巻心に垂直な面に対して直角方向に形成している（θ≒９０度）としているが、必ずしも９０度に限る必要はなく、また、必ずしも直線状に形成する必要はない。さらに、平角線が極めて薄い場合は、コイル受面ａ、ｂとが同一平面で、差ｃが無くても、巻歪はほとんど発生しない。
【００２２】
図３（Ａ）の正面断面図に示すように、巻軸１の半径と巻軸取付け部１０の半径との差ΔＲは、平角線４の縦辺の幅ｙとほぼ等しく設定される。
【００２３】
巻軸取付け部１０の根本部には、平角線の先端側を押えて固定する手段としての押え爪２０を、軸２１を中心として回動自在に取付けており、該押え爪２０は、押しばね２２により溝１９側に平角線４が押し込まれるように付勢される。
【００２４】
該アタッチメント２は、製造すべきコイルの形状や平角線４の厚みに応じて、案内面１１や差ｃさらには溝１９の寸法を種々に設定したものを用意しておく。
【００２５】
この巻線装置を用いて巻線作業を行う場合は、製造すべきコイルおよびその材料となる平角線４の形状、寸法に対応したアタッチメント２あるいは巻軸取付け部１０を用意して回転軸３に取付け、図３（Ａ）および図３（Ｂ）（平面図）に示すように、溝１９が上向きとなるようにアタッチメント２の初期回転位置を設定しておき、押え爪２０を押し開いて溝１９に平角線４の先端側の折曲部４ｃを嵌め込み、押え爪２０を離すことにより押え爪２０により平角線４の折曲部４ｃを溝１９に収容し固定する。この時、巻軸１の外周に平角線４の折曲部４ｃの内側端面が当たる。
【００２６】
次に巻軸１を巻軸取付け部１０に挿入し、かつ押えローラ５、７により平角線４の側面、コイル外周面となる外面を押さえ、回転軸３の回転により、アタッチメント２と共に巻軸１を回転させ、かつコイルの巻き進み速度に同調させて送り部材１４を移動させながら巻軸１に平角線４を巻き付けてコイルを形成する。
【００２７】
予め決められた所定ピッチだけ巻き進んだ後は、回転軸３の回転と送り部材１４の送りを停止させ、コイルの端部を切断し、巻軸１をアタッチメント２から抜き出してコイルを取出す。このような巻線作業は手動操作によりあるいは自動化された製造装置により行うことができる。
【００２８】
このように、平角線４の先端側折曲部４ｃは溝１９に嵌め込まれているので、外周押えローラ５が平角線４の巻始め側に干渉されることがなく、平角線４を十分に押えてコイルを製造することができ、平角線４の厚みｘが０．３ｍｍ未満であっても、平角線４をコイルに巻くことができる。勿論本発明は、０．３ｍｍ以上の厚みの平角線４によりコイルを製造する場合に適用することができる。
【００２９】
また、巻始め側に案内面１１を設けており、本実施例においては、巻始め側受面ａと１周の終り部の受面ｂとの間にほぼ平角線４の厚みｘ分の差ｃを有するように案内面１１を形成し、その案内面１１に平角線４を当接させることにより、平角線４の案内面１１の反対側の面と、案内面１１の１周分の終わりの部分の受面ｂはほぼ同面をなし、平角線４の１周の終わりの部分が受面ｂにより支持されるので、図５（Ｂ）に示したように、平角線４の巻始め部分４ａと１周の終わり部４ｂの重なり部においても、歪み変形を生じない。このため、巻線に巻乱れを生じることがなく、各層を均一に巻くことが可能となり、寸法精度を出し易くなる。また、巻乱れがないので、巻線の損傷のおそれがなく、電気絶縁性が損なわれない。また、巻乱れに注意を払う必要がないため、巻線作業の作業性が向上し、作業能率を向上させることができる。
【００３０】
また、本発明を実施するに当たり、上記実施例と異なり、アタッチメント２と巻軸１とを一体に構成してもよい。また、アタッチメント２に対して巻軸取付け部１０を着脱自在とし、該巻軸取付け部１０として、製造すべきコイルの形状や平角線４の厚みに応じて、溝１９の寸法を種々に設定したものを用意してもよい。また、折曲部４ｃの形状も種々に変更できる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、アタッチメントの巻軸取付け部に、平角線の先端側の折曲部を嵌め込んでセットする溝を設けたので、平角線の先端側が溝に収まり、巻始め側が外周押えローラに干渉しないため、平角線が外周押えローラから外れない位置に設定して作業を行うことができ、厚みが小さい平角線であってもコイルを巻くことが可能となり、小型の縦巻コイルを製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明による巻線装置の一実施例を示す平面図および側面図である。
【図２】 （Ａ）は本実施例のアタッチメントと巻軸を示す斜視図、（Ｂ）は本実施例の巻軸取付け部の正面図、（ｃ）は（Ｂ）の平面図である。
【図３】 （Ａ）は本実施例のアタッチメントの案内面に平角線を当てた状態を示す側面図、（Ｂ）は本実施例による巻線の製造途中の状態を示す斜視図である。
【図４】 従来のアタッチメントと巻軸を示す斜視図である。
【図５】 （Ａ）は従来の巻線装置を示す側面図、（Ｂ）は（Ａ）の巻線装置による巻線の製造途中の状態を示す斜視図、（Ｃ）は巻かれたコイルの断面図、（Ｄ）は平角線の厚みが小さい場合の外周押えローラと平角線との寸法関係図である。
【図６】 図５（Ａ）の巻線装置による巻き始め状態を示す平面図である。
【符号の説明】
１：巻軸、２：アタッチメント、３：回転軸、４：平角線、４ｃ：折曲部、５：外周押えローラ、６：ガイドローラ、７：サイド押えローラ、８：取付け軸、１０：巻軸取付け部、１１：案内面、１４：送り部材、１５：スクリューロッド、１６：送り台、１７：スライドガイド、１９：溝、２０：押え爪ａ：巻始め側のコイル受面、ｂ：コイルの１周終り部のコイル受面、ｃ：差、ｘ：厚み、ｙ：縦幅

Claims (3)

1. ヘリカル形状の平角縦巻コイルの巻線装置において、
   巻線装置の回転軸に取付けるアタッチメントに設けた巻軸取付け部に一体にまたは該巻軸取付け部に一端を挿入して、該巻軸取付け部と同心に、該巻軸取付け部より平角線の幅分だけ小さい半径の巻軸を設け、
   前記巻軸取付け部の巻軸側端部に、コイルの巻始め側端面の１周分を当接させる案内面を設け、
   該案内面は巻始め側受面と１周の終り部の受面との間にほぼ平角線の厚み分の段差を有し、
   前記巻軸取付け部に、前記案内面の巻始め側のコイル受面より前記巻軸の長手方向に、平角線の先端側の折り曲げ部を挿入してセットする溝を設け、
   前記巻軸取付け部に、前記溝に装着された平角線を固定する固定手段を設け、
   前記平角線をコイル前面側から押さえるサイド押えローラと、前記平角線が巻軸に供給されて曲成される部分の外周を押さえる外周押えローラとを備えた
   ことを特徴とする平角コイルの巻線装置。
2. 請求項１に記載の平角コイルの巻線装置において、
   前記固定手段は、前記巻軸取付け部に設けられ、ばねにより前記平角線の折り曲げ部を押圧し固定する押し爪からなる
   ことを特徴とする平角コイルの巻線装置。
3. 巻線装置のアタッチメントに設けられ、巻軸を一体または別体に同心に設ける巻軸取付け部に、コイルの巻始め側１周分を受け、かつ巻始め側受面と１周の終り部の受面との間にほぼ平角線の厚み分の段差を有する案内面を形成すると共に、
   前記アタッチメントの前記巻軸取付け部に、平角線の厚みよりやや広い幅を有する溝を、前記案内面の巻始め側のコイル受面より巻軸の長手方向に設けると共に、前記巻軸取付け部に、前記溝にセットされた平角線を固定する固定手段を設けておき、
   平角線の先端側の折り曲げた部分を前記溝に挿入し、前記固定手段により固定してセットすると共に、平角線の折曲部近傍を前記案内面の巻始め側受面に当て、
   平角線を前面から押圧するサイド押えローラにより平角線を前記案内面に向けて押し付け、かつ平角線の外周側に外周押えローラを押し当てると共に、前記巻線装置により巻軸を回転させながら巻軸に平角線を巻き付けてコイルを形成する
   ことを特徴とする平角コイルの製造方法。

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