JP4297323B2 - 多線コイルの巻線方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の線材を巻芯に巻回してコイル(トランスの場合も含む)を作製するための多線コイルの巻線方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、コイルの巻線方法として複数の線材を巻芯に並列に巻線するバイファイラ巻線、トリファイラ巻線等が知られている(例えば下記特許文献1,2参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開平8−236381号公報
【特許文献2】
特開2002−33234号公報
【0004】
また、複数の線材を用いて、一層毎に巻線して多層巻線を形成することはトランス等の巻線方法として周知とされている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
複数の線材を巻芯に並列に巻線するバイファイラ、トリファイラ巻線は複数の線材を同時に巻線することが可能なため、巻線時間が短い等の特徴があるが、巻数が増えると巻芯の幅が広くなり、製品の小型化の妨げになることが考えられる。また、トランスの巻線法に見られる多層の巻線方法は一層毎の巻線、端末処理のため、巻線時間が長く、結果として巻線加工のコストが高くなってしまう。
【0006】
これらの課題を解決するため、本発明では製品の小型化に適した多層コイルの巻線を効率良く、また、精度高く行う方法を提供すると共に、多線並列巻線にも対応可能な多線コイルの巻線方法を提供することを目的とする。
【0007】
本発明のその他の目的や新規な特徴は後述の実施の形態において明らかにする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本願請求項1の発明は、
複数の線材を巻芯に巻き付けてコイルを形成する多線コイルの巻線方法において、
それぞれ線材を繰り出す巻線ノズルを複数本用いることによって生じる巻始めの線材のよじれを、前記複数本の巻線ノズルを所定の回転中心の周りで同時に回転させることにより取り除くとともに、前記複数本の巻線ノズルの回転量を制御することより多層巻線又は並列巻線の切り換えを行うことを特徴としている。
【0010】
本願請求項2の発明は、複数の線材を巻芯に巻き付けてコイルを形成する多線コイルの巻線方法において、
それぞれ線材を繰り出す巻線ノズルを複数本用い、前記巻芯を回転させて多層巻線を行う場合に、前記巻線ノズルの相互間に高低差を設けて、前記複数の線材の巻き付けられるタイミングを、下層よりも上層の方が遅れるようにしたことを特徴としている。
【0011】
本願請求項3の発明は、請求項1又は2において、前記巻芯の両端部に鍔部が形成されており、前記複数の線材の端部は前記鍔部の外周面の異なる位置にそれぞれ固定されていることを特徴としている。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る多線コイルの巻線方法の実施の形態を図面に従って説明する。
【0013】
図1乃至図3で本発明に係る多線コイルの巻線方法の第1の実施の形態を説明する。この第1の実施の形態は巻芯に対して多層巻きを行う方法の例である。
【0014】
図1及び図2において、1はフェライト等のドラムコアであり、巻芯2の両側に鍔部3を有する。このドラムコア1は仮想線で示すチャック5で保持(挟持)され、チャック5の回転に伴い巻芯2の中心軸Pを回転中心として回転駆動されるようになっている。
【0015】
複数本の巻線ノズル10a,10bは回転可能なノズル保持体13によって互いに平行で昇降自在に支持されている。巻線ノズル10には線材20aが、巻線ノズル11には線材20bが予め通してあり、ノズル下端より線材が繰り出される。これらの巻線ノズル10a,10bは巻芯2の中心軸を含む平面に略垂直な配置であり、例えば巻芯2の中心軸が水平面内にあれば、巻線ノズル10a,10bは鉛直方向を向いている。また、前記ノズル保持体13の回転中心軸Qは巻線ノズル10a,10bに平行で、好ましくは巻線ノズル10a,10bの中間点を通り、巻芯2の中心軸を含む平面に略垂直であり、従って、ノズル保持体13の回転に伴い、複数本の巻線ノズル10a,10bは前記回転中心軸Qの周りで同時に回転する。
【0016】
ドラムコア1への線材20a,20bの巻線は以下の手順で行う。
【0017】
まず、チャック5や巻線ノズル10a,10b等によりコイル端末位置(線材の端部が固定される位置)を定め、溶接、金具による圧着等で線材20a,20bの端末のドラムコア1への固着を行う。図1の例では線材20a,20bの端部はドラムコア1の一方の鍔部3の外周面4(鍔部3が方形鍔部の場合、4面の内のいずれか1つの面)の互いに異なる位置にそれぞれ固定されている。また、作業開始前の線材20a,20bは、後にノズル保持体13を回転させることを考慮して、巻線ノズル10a,10bの上部で交差した状態で準備される。
【0018】
その後、巻線開始位置に複数本の巻線ノズル10a,10b及びノズル保持体13を移動させ、巻線ノズル10a,10bにて複数の線材20a,20bを巻線開始位置に導く。ドラムコア1をチャック5で回転駆動して巻線を開始した直後、すなわち、ドラムコア1が回転した直後、約45°ドラムコア1が傾いた時に、複数の線材20a,20bは巻線ノズル10a,10bからドラムコア1に至る間で図1(A)に示すように交差してしまう。つまり、線材20aの上側を線材20bが交差して通過する。このように、線材間が捩れた状態で巻線を開始すると、巻線が不整列に施されてしまい、結果として外観不良、電気特性不良の原因となる。
【0019】
この問題を解決し、精度の高い多層コイルを提供するために、本実施の形態では、巻線を開始した直後に、巻線ノズル10a,10bを支持したノズル保持体13を図1(A)の状態から約180°の角度で図1(B)及び図2のように回転させて複数の線材20a,20bを平行(巻芯2の中心軸に垂直な面内で平行)に並べる。この動作により多層コイルの下層コイル部の線材20bは巻芯2に位置決めされ、上層コイル部の線材20aは、下層コイル部の線材20bの上に位置決めされる。この位置関係を保ちながらチャック5でドラムコア1を回転駆動して巻線することにより、複数の線材を用いた多層巻線を各層同時に巻回することが出来、一層毎の巻線法の約1/2(2層の場合)の時間で多層コイルを巻線することが出来る。
【0020】
更に、本実施の形態では、より多層巻線を安定化させ巻線速度を高速化するための方策として、図1(B)のノズル保持体13の回転動作後、図1(C)に示すように、巻線ノズル10aをノズル保持体13を基準に約10mm上昇させる。換言すれば、巻線ノズル相互間に約10mmの高低差を設ける。この動作により、上層コイル部の線材20aは下層コイル部の線材20bから約30°〜50°の角度αをなして離れた位置に置かれる。このことにより、巻線中に巻芯2に線材20a,20bが接触する角度に差が出来、結果として線材20a,20bの巻線されるタイミングに時間差が生じる。図1(C)の場合には、下層コイル部の線材20bが巻回された後に約30〜50°遅れて、上層コイル部の線材20aが巻線される。上層コイルと下層コイルの巻線されるタイミングの時間差により、1層毎に巻線した場合と同等の巻線精度を得ることが出来る。
【0021】
なお、線材20a,20bの巻き終わりにおいては、ドラムコア1の回転を停止するとともに、チャック保持体13を約180°回転させて巻線開始前の状態に復帰させ、線材20a,20bをドラムコア1の他方の鍔部3の外周面4に溶接、金具による圧着等でそれぞれ固着すればよい。
【0022】
図3は、第1の実施の形態によりドラムコア1の巻芯2に対して多層巻きを行って得られた多層コイルの断面図を示す。
【0023】
この第1の実施の形態によれば、次の通りの効果を得ることができる。
【0024】
(1) 線材間が捩れた状態で巻線を開始すると巻線が不整列に施されてしまい、外観不良、電気特性不良の原因となるが、本実施の形態では巻線を開始した直後に、巻線ノズル10a,10bを支持したノズル保持体13を図1(A)の状態から図1(B)のように約180°回転させて複数の線材20a,20bを平行に並べることができる。これによって、多層コイルの下層コイル部の線材20bは巻芯2に位置決めされ、上層コイル部の線材20aは、下層コイル部の線材20bの上に位置決めされることになり、外観不良、電気特性不良を発生させることなく、複数の線材を用いた多層巻線を各層同時に高精度で巻回することが出来、一層毎の巻線法の約1/2(2層の場合)の時間で多層コイルを巻線することが出来る。
【0025】
(2) 複数本の巻線ノズル相互間に高低差を設けて、巻芯2と巻線される複数本の線材との接触角度を1層毎に違わせ、巻線されるタイミングを最下層コイル部から最上層コイル部の順番に遅らせる。このように、多線、多層コイルの巻線を擬似的に同時に巻線することにより、巻線速度は格段に向上し、1層毎に巻線した場合と同等の巻線精度を得ることが可能となる。
【0026】
図4及び図5で本発明に係る多線コイルの巻線方法の第2の実施の形態を説明する。この第2の実施の形態は巻芯に対して並行巻きとしてのバイファイラ巻線を行う方法の例である。前記した第1の実施の形態で述べたように、巻線開始直後、ドラムコア1が約45°回転した後に、ノズル保持体13を約180°回転させることにより効率の良い多層巻線が可能となることは前述の通りであるが、この時、図4に示すようにノズル保持体13の回転を約30°にとどめると、複数の線材20a,20bはドラムコア1の巻芯2の面上に並列に位置決めされる。つまり、第2の実施の形態では、図1(A)の状態からノズル保持体13を約30°程度回転させ、線材20a,30bがドラムコア1の巻芯2の面に対して並列な状態で巻線ノズル10a,10bから繰り出されるように設定し、チャックでドラムコア1を回転駆動することで図5のようにバイファイラ巻きを施すことができる。
【0027】
このように、ノズル保持体13の回転量を制御可能な機構を具備することにより、同一装置で多線多層巻線と多線並列巻線の両者に対応可能となるため、巻線仕様毎に必要とされた巻線装置の台数を減らすことが可能となり、設備投資金額低減、及び装置の面積占有率低減の効果も得ることができる。
【0028】
図6で本発明に係る多線コイルの巻線方法の第3の実施の形態を説明する。前記第1の実施の形態では2本の巻線ノズルを用いて2層巻きコイルを作製したが、図6の第3の実施の形態では回転可能なノズル保持体13で昇降自在に支持された3本の巻線ノズル10a,10b,10cを用い、それぞれ線材20a,20b,20cを導くことにより3層巻きコイルを作製することができる。この場合の巻線手順は図1の第1の実施の形態に準ずるものであり、図1と同一又は相当部分に同一符号を付して説明を省略する。
【0029】
図7で本発明に係る多線コイルの巻線方法の第4の実施の形態を説明する。前記第2の実施の形態では2本の巻線ノズルを用いてバイファイラ巻きコイルを作製したが、図7の第4の実施の形態では回転可能なノズル保持体13で昇降自在に支持された3本の巻線ノズル10a,10b,10cを用い、それぞれ線材20a,20b,20cを導くことにより、トリファイラ巻きコイルを作製することができる。この場合の巻線手順は図4の第2の実施の形態に準ずるものであり、図4と同一又は相当部分に同一符号を付して説明を省略する。
【0030】
以上本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されることなく請求項の記載の範囲内において各種の変形、変更が可能なことは当業者には自明であろう。
【0031】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る多線コイルの巻線方法によれば、多線、多層コイルの効率の良い、精度の高い巻線が可能になり、多層コイルによる製品の小型化と同時に巻線時間短縮による加工コストの低減を、効果として得ることができる。さらに、同一装置で多線多層巻線と多線並列巻線の両者に対応可能となるため、巻線仕様毎に必要とされた巻線装置の台数を減らすことが可能となり、設備投資金額低減、及び装置の面積占有率低減の効果も得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る多線コイルの巻線方法の第1の実施の形態を示す説明図である。
【図2】第1の実施の形態において、巻線ノズル及びドラムコアを上方より見た平面図である。
【図3】第1の実施の形態により多層巻線を施した多層コイルの側断面図である。
【図4】本発明の第2の実施の形態において、巻線ノズル及びドラムコアを上方より見た平面図である。
【図5】第2の実施の形態により並列巻線(バイファイラ巻線)を施した多線コイルの側断面図である。
【図6】本発明の第3の実施の形態を示す説明図である。
【図7】本発明の第4の実施の形態において、巻線ノズル及びドラムコアを上方より見た平面図である。
【符号の説明】
1 ドラムコア
2 巻芯
3 鍔部
5 チャック
10a,10b,10c 巻線ノズル
13 ノズル保持体
20a,20b,20c 線材
Claims (3)
- 複数の線材を巻芯に巻き付けてコイルを形成する多線コイルの巻線方法において、
それぞれ線材を繰り出す巻線ノズルを複数本用いることによって生じる巻始めの線材のよじれを、前記複数本の巻線ノズルを所定の回転中心の周りで同時に回転させることにより取り除くとともに、前記複数本の巻線ノズルの回転量を制御することより多層巻線又は並列巻線の切り換えを行うことを特徴とする多線コイルの巻線方法。 - 複数の線材を巻芯に巻き付けてコイルを形成する多線コイルの巻線方法において、
それぞれ線材を繰り出す巻線ノズルを複数本用い、前記巻芯を回転させて多層巻線を行う場合に、前記巻線ノズルの相互間に高低差を設けて、前記複数の線材の巻き付けられるタイミングを、下層よりも上層の方が遅れるようにしたことを特徴とする多線コイルの巻線方法。 - 前記巻芯の両端部に鍔部が形成されており、前記複数の線材の端部は前記鍔部の外周面の異なる位置にそれぞれ固定されている請求項1又は2記載の多線コイルの巻線方法。
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