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技術 平角線多層整列巻コイル及びその製造方法

出願人 株式会社日東電機
発明者 川合利之
出願日 2006年12月25日 (13年6ヶ月経過) 出願番号 2006-347078
公開日 2008年7月10日 (11年11ヶ月経過) 公開番号 2008-159841
状態 特許登録済
技術分野 コイルの巻線方法及びその装置 一般用変成器のコイル 電気コイル一般
主要キーワード 位置調整軸 流体圧シリンダ機構 熱融着性材料 弾性支持力 張力付与ローラ 多層巻線 横断面形 引出し張力
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (8)

課題

外側の巻線層が確実に整列巻きされ得る平角線多層整列巻コイル及びその製造方法を提供すること

解決手段

平角線多層整列巻コイルの製造方法では、平角線多層に整列巻きしてなる平角線多層整列巻コイル1について、該コイル1を形成する平角線Dの横断面の長径D1と短径D2との比D1/D2で規定されるアスペクト比Aが、該コイルの内側の層Liよりも外側の層Leにおいて大きくなるように、コイル1を形成する。ここで、外側の層の平角線の横断面の面積は、内側の層の平角線の同断面の面積と実質的に同じである。但し、外側の層の平角線の横断面の面積が、内側の層の平角線の同断面の面積よりも小さくてもよい。

概要

背景

平角線多層整列巻コイル及び丸線圧延成形して平角線にしつつ該平角線を多層整列巻きして平角線多層整列巻コイルを製造する方法は、知られている(例えば、特許文献1〜3)。

平角線多層整列巻コイルを製造する巻線機106は、例えば、図6の(a)に示したように、巻線機本体(図示せず)に対して中心軸線PCのまわりで回転可能な回転軸102を備える。回転軸102は、一対の回転軸本体軸部110,120を備える。固定側回転軸本体部110と可動側回転軸本体部120との間には、巻芯130がPZ1,PZ2方向に摺動可能に嵌合されている。巻芯130は、外周にコイル101の形成される巻芯本体部131と、固定側回転軸本体部110の開口111に嵌合される先端小径部132と、可動側回転軸本体部120の孔121に挿通された基部133とを備える。基部133は大径部134を備え、該大径部134が可動側回転軸本体部120の孔121の大径穴部122にPZ1,PZ2方向に摺動可能に嵌合されている。基部133は、大径部134に働くPZ1方向の押圧手段140によりPZ1方向に押圧されている。

ここで、固定側回転軸本体部110のフランジ状支持面113及び可動側回転軸本体部120のフランジ状支持面123は、巻芯本体部131に巻き付けられて形成されるコイル101の両側の端面を規定する。固定側及び可動側回転軸本体部110,120は、夫々のフランジ状支持面113,123にPZ1,PZ2方向に働く力PF1,PF2が過大になって該フランジ状支持面113,123が損傷を受けるのを避けるべく、PZ1,PZ2方向に弾性的に後退可能に巻線機基本体部(図示せず)に支持されている。

平角線多層整列巻コイル101では、図6の(b)の拡大断面図に示した平角線PDの幅PD1と一層当りターン数PNとに応じて、巻芯本体部131の長さPJは、整列巻を可能にすべく、例えば、PN・PD1<PJ<PL(PN+Pα)・PD1(但し、Pα<<1)程度の長さになっている。

このような巻芯130に対して、平角線PDの多層整列巻きにより平角線多層整列巻コイル101を形成する際に、層が多くなると、平角線PDのうちコイルの軸線方向端部の巻線部分が下側の層の巻線端縁と隣接する回転軸本体部110又は120のフランジ状支持面113又は123との間に落ち込んで、巻線が乱れ整列巻ができない場合が生じた。

本発明者は、鋭意検討を行った結果、このような事態が生じるのは、主として、次の二種類のうちいずれかの原因によることを、見出した。

その一つの原因は、次のとおりである。

コイル101の製造に際しては、図6の(a)及び(b)に示したように、コイル101の各層Lの最初の一ターンの巻線部分WL1は、隣接・対面するフランジ状支持面113,123に沿うように該フランジ状支持面113,123に押し付けられながら巻付済み巻線層の上に巻き付けられる。従って、フランジ状支持面113,123に接する巻線部分の形成に際して、実際上常に、フランジ状支持面113,123を外向きに押し拡げるような力PF1,PF2が、フランジ状支持面113,123に働く。しかも、その力の総和は、巻線層が増える程大きくなる。

なお、フランジ状支持面113,123のところにおける剛性が高過ぎると、フランジ状支持面113,123が損傷を受け易くなってその寿命が短くなり過ぎるので、フランジ状支持面113,123は多少なりとも弾性的に支持されている。

その結果、巻線層の数(層数)が増えるに従ってフランジ状支持面113,123に対して外向きに働く力が大きくなると、フランジ状支持面113,123が、夫々、初期位置P10及びP20から位置P11,P12,P13,・・・及び位置P21,P22,P23,・・・へとPZ1方向及びPZ2方向に徐々に後退する。

一方、整列巻コイル101では、該コイル101の各層の二ターン目以降の巻線部は、同じ層の既に形成されたターンの巻線部の隣接側縁に沿うように該側縁に押し付けられながら形成される。従って、フランジ状支持面113,123の間隔が大きくなると、各層の最後のターンの巻線部WLfと隣接・対面するフランジ状支持面113,123との間の隙間が徐々に大きくなる。

その結果、当該隙間PGがある程度以上大きくなっているときに、その上の巻線層の最初の一ターン目の巻線部WL1がフランジ状支持面113又は123に沿うように該フランジ状支持面113又は123に押付けられながら巻かれると、例えば、該一ターン目の巻線部WL1のうち該フランジ状支持面113又は123に近接する側の側縁WL1Eがその下の層の最後の一ターン目の巻線部WLfとフランジ状支持面113,123との間の隙間PGに落ち込む事態が生じ得る。このような落ち込みがあると、整列巻ができなくなる。

もう一つの原因は、次のとおりである。

平角線からなる巻線の多層整列巻コイルを形成する場合、通常、巻芯130を一定の回転速度で回転させることにより、該巻芯130に巻線Dを巻付ける。外側の巻線層程回転中心軸線PCからの距離が大きくなるので、巻付が外側層になるほど、巻線の巻付の際の線速度が大きくなる。

一方、平角線コイルは、最近では、通常、圧延機で丸線を圧延して平角線を形成しながら、圧延機から出た平角線をそのまま巻線機で巻芯に巻きつけることにより、形成される。

従って、巻線の巻付の際の線速度が大きくなるほど、巻付の際に巻線に働く張力が大きくなる。その結果、圧延機で圧延成形されて圧延機から巻線機に向かう平角線が延ばされ、その幅及び厚さが小さくなり、断面積が小さくなる。

すなわち、図7に示したように、コイル101aの外側の層程、平角線Dの幅D1が小さくなる。従って、整列巻に際して層の最後の一ターンの巻線部WLfと隣接するフランジ状支持面113又は123との間隔PGが、コイル101aの外側の層程大きくなる。この間隙PGがある程度以上大きくなると、その上の層の一ターン目の巻線部WL1の側縁部WL1Eがこの大きくなった間隙PGに落ち込む。その結果、整列巻ができなくなる。

以上のいずれの場合においても、厳密には、コイルを形成する各層の巻線間に多少の間隙ができる場合もあるけれども、上記のような間隙が大きくなる程度に巻線Dの幅D1が小さくなると上記のような落ち込みが生じることには変りはない。
特開2000−69721号公報
特開2001−196238号公報
特許3613994号明細書

概要

外側の巻線層が確実に整列巻きされ得る平角線多層整列巻コイル及びその製造方法を提供すること平角線多層整列巻コイルの製造方法では、平角線を多層に整列巻きしてなる平角線多層整列巻コイル1について、該コイル1を形成する平角線Dの横断面の長径D1と短径D2との比D1/D2で規定されるアスペクト比Aが、該コイルの内側の層Liよりも外側の層Leにおいて大きくなるように、コイル1を形成する。ここで、外側の層の平角線の横断面の面積は、内側の層の平角線の同断面の面積と実質的に同じである。但し、外側の層の平角線の横断面の面積が、内側の層の平角線の同断面の面積よりも小さくてもよい。

目的

本発明は、前記諸点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、外側の巻線層が確実に整列巻きされ得る平角線多層整列巻コイル及びその製造方法を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

平角線多層整列巻きしてなる平角線多層整列巻コイルであって、該コイルを形成する平角線の横断面の長径D1と短径D2との比D1/D2で規定されるアスペクト比Aが、該コイルの内側の層Liよりも外側の層Leにおいて大きい平角線多層整列巻コイル。

請求項2

前記内側の層が、最内層である請求項1に記載の平角線多層整列巻コイル。

請求項3

前記外側の層の平角線の横断面の面積が、前記内側の層の平角線の同断面の面積と実質的に同じである請求項1又は2に記載の平角線多層整列巻コイル。

請求項4

前記外側の層の平角線の横断面の面積が、前記内側の層の平角線の同断面の面積よりも小さい請求項1又は2に記載の平角線多層整列巻コイル。

請求項5

圧延機構により丸線圧延成形して平角線を形成し、該圧延機構で圧延・成形された平角線を巻線機により多層整列巻きして平角線多層整列巻コイルを形成する平角線多層整列巻コイルの製造方法であって、該コイルを形成する平角線の横断面の長径D1と短径D2との比D1/D2で規定されるアスペクト比Aが、該コイルの内側の層Liよりも外側の層Leにおいて大きくなるように、圧延機構による圧延を制御する平角線多層整列巻コイルの製造方法。

請求項6

前記内側の層が、最内層である請求項5に記載の平角線多層整列巻コイルの製造方法。

請求項7

前記外側の層の平角線の横断面の面積が前記内側の層の平角線の同断面の面積と実質的に同じであっても前記コイルの前記外側の層を形成する際に巻線機の巻芯実効長が延びる場合に、圧延の前記制御を行う請求項5又は6に記載の平角線多層整列巻コイルの製造方法。

請求項8

前記外側の層の平角線の横断面の面積が前記内側の層の平角線の同断面の面積よりも小さい場合に、圧延の前記制御を行う請求項5又は6に記載の平角線多層整列巻コイルの製造方法。

技術分野

0001

本発明は、平角線多層整列巻コイル及びその製造方法に係る。

0002

この明細書において、平角線多層コイルに関して、整列巻とは、平角線からなる巻線が、コイルの巻線部として既に巻回されている部分と同一の層に形成される場合、直前に巻回された巻線部に実際上倣うように該直前巻線部の隣接側縁部に対して側縁部が押付けられつつ下側の巻線層上に(最下層の場合は巻芯外周面上に)巻付けられることにより隣接する巻線部に整列して巻回されること乃至該巻き方で形成されたものをいい、且つ平角線からなる巻線が、コイルの各層の一ターン目を形成する場合、隣接するフランジ状支持面に実際上倣うように、該隣接フランジ支持面に押付けられつつ側の巻線層上に(最下層の場合は巻芯の外周面上に)巻付けられること乃至該巻き方で形成されたものをいう。

0003

この明細書において、平角線とは、理想的には、横断面が長方形状の線をいう。但し、実際には、横断面でみて短辺近傍部分が多少なりとも外に凸に湾曲した長円形状になっていていもよい。また、平角線は、理想的には、側縁部が中心軸線に平行であるけれども、実際には、多少なりとも蛇行していてもよい。

背景技術

0004

平角線多層整列巻コイル及び丸線圧延成形して平角線にしつつ該平角線を多層整列巻きして平角線多層整列巻コイルを製造する方法は、知られている(例えば、特許文献1〜3)。

0005

平角線多層整列巻コイルを製造する巻線機106は、例えば、図6の(a)に示したように、巻線機本体(図示せず)に対して中心軸線PCのまわりで回転可能な回転軸102を備える。回転軸102は、一対の回転軸本体軸部110,120を備える。固定側回転軸本体部110と可動側回転軸本体部120との間には、巻芯130がPZ1,PZ2方向に摺動可能に嵌合されている。巻芯130は、外周にコイル101の形成される巻芯本体部131と、固定側回転軸本体部110の開口111に嵌合される先端小径部132と、可動側回転軸本体部120の孔121に挿通された基部133とを備える。基部133は大径部134を備え、該大径部134が可動側回転軸本体部120の孔121の大径穴部122にPZ1,PZ2方向に摺動可能に嵌合されている。基部133は、大径部134に働くPZ1方向の押圧手段140によりPZ1方向に押圧されている。

0006

ここで、固定側回転軸本体部110のフランジ状支持面113及び可動側回転軸本体部120のフランジ状支持面123は、巻芯本体部131に巻き付けられて形成されるコイル101の両側の端面を規定する。固定側及び可動側回転軸本体部110,120は、夫々のフランジ状支持面113,123にPZ1,PZ2方向に働く力PF1,PF2が過大になって該フランジ状支持面113,123が損傷を受けるのを避けるべく、PZ1,PZ2方向に弾性的に後退可能に巻線機基本体部(図示せず)に支持されている。

0007

平角線多層整列巻コイル101では、図6の(b)の拡大断面図に示した平角線PDの幅PD1と一層当りターン数PNとに応じて、巻芯本体部131の長さPJは、整列巻を可能にすべく、例えば、PN・PD1<PJ<PL(PN+Pα)・PD1(但し、Pα<<1)程度の長さになっている。

0008

このような巻芯130に対して、平角線PDの多層整列巻きにより平角線多層整列巻コイル101を形成する際に、層が多くなると、平角線PDのうちコイルの軸線方向端部の巻線部分が下側の層の巻線の端縁と隣接する回転軸本体部110又は120のフランジ状支持面113又は123との間に落ち込んで、巻線が乱れ整列巻ができない場合が生じた。

0009

本発明者は、鋭意検討を行った結果、このような事態が生じるのは、主として、次の二種類のうちいずれかの原因によることを、見出した。

0010

その一つの原因は、次のとおりである。

0011

コイル101の製造に際しては、図6の(a)及び(b)に示したように、コイル101の各層Lの最初の一ターンの巻線部分WL1は、隣接・対面するフランジ状支持面113,123に沿うように該フランジ状支持面113,123に押し付けられながら巻付済み巻線層の上に巻き付けられる。従って、フランジ状支持面113,123に接する巻線部分の形成に際して、実際上常に、フランジ状支持面113,123を外向きに押し拡げるような力PF1,PF2が、フランジ状支持面113,123に働く。しかも、その力の総和は、巻線層が増える程大きくなる。

0012

なお、フランジ状支持面113,123のところにおける剛性が高過ぎると、フランジ状支持面113,123が損傷を受け易くなってその寿命が短くなり過ぎるので、フランジ状支持面113,123は多少なりとも弾性的に支持されている。

0013

その結果、巻線層の数(層数)が増えるに従ってフランジ状支持面113,123に対して外向きに働く力が大きくなると、フランジ状支持面113,123が、夫々、初期位置P10及びP20から位置P11,P12,P13,・・・及び位置P21,P22,P23,・・・へとPZ1方向及びPZ2方向に徐々に後退する。

0014

一方、整列巻コイル101では、該コイル101の各層の二ターン目以降の巻線部は、同じ層の既に形成されたターンの巻線部の隣接側縁に沿うように該側縁に押し付けられながら形成される。従って、フランジ状支持面113,123の間隔が大きくなると、各層の最後のターンの巻線部WLfと隣接・対面するフランジ状支持面113,123との間の隙間が徐々に大きくなる。

0015

その結果、当該隙間PGがある程度以上大きくなっているときに、その上の巻線層の最初の一ターン目の巻線部WL1がフランジ状支持面113又は123に沿うように該フランジ状支持面113又は123に押付けられながら巻かれると、例えば、該一ターン目の巻線部WL1のうち該フランジ状支持面113又は123に近接する側の側縁WL1Eがその下の層の最後の一ターン目の巻線部WLfとフランジ状支持面113,123との間の隙間PGに落ち込む事態が生じ得る。このような落ち込みがあると、整列巻ができなくなる。

0016

もう一つの原因は、次のとおりである。

0017

平角線からなる巻線の多層整列巻コイルを形成する場合、通常、巻芯130を一定の回転速度で回転させることにより、該巻芯130に巻線Dを巻付ける。外側の巻線層程回転中心軸線PCからの距離が大きくなるので、巻付が外側層になるほど、巻線の巻付の際の線速度が大きくなる。

0018

一方、平角線コイルは、最近では、通常、圧延機で丸線を圧延して平角線を形成しながら、圧延機から出た平角線をそのまま巻線機で巻芯に巻きつけることにより、形成される。

0019

従って、巻線の巻付の際の線速度が大きくなるほど、巻付の際に巻線に働く張力が大きくなる。その結果、圧延機で圧延成形されて圧延機から巻線機に向かう平角線が延ばされ、その幅及び厚さが小さくなり、断面積が小さくなる。

0020

すなわち、図7に示したように、コイル101aの外側の層程、平角線Dの幅D1が小さくなる。従って、整列巻に際して層の最後の一ターンの巻線部WLfと隣接するフランジ状支持面113又は123との間隔PGが、コイル101aの外側の層程大きくなる。この間隙PGがある程度以上大きくなると、その上の層の一ターン目の巻線部WL1の側縁部WL1Eがこの大きくなった間隙PGに落ち込む。その結果、整列巻ができなくなる。

0021

以上のいずれの場合においても、厳密には、コイルを形成する各層の巻線間に多少の間隙ができる場合もあるけれども、上記のような間隙が大きくなる程度に巻線Dの幅D1が小さくなると上記のような落ち込みが生じることには変りはない。
特開2000−69721号公報
特開2001−196238号公報
特許3613994号明細書

発明が解決しようとする課題

0022

本発明は、前記諸点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、外側の巻線層が確実に整列巻きされ得る平角線多層整列巻コイル及びその製造方法を提供することにある。

課題を解決するための手段

0023

本発明の平角線多層整列巻コイルは、前記目的を達成すべく、平角線を多層に整列巻きしてなる平角線多層整列巻コイルであって、該コイルを形成する平角線の横断面の長径D1と短径D2との比D1/D2で規定されるアスペクト比Aが、該コイルの内側の層Liよりも外側の層Leにおいて大きい。

0024

平角線多層整列巻コイルでは、平角線の厚さ方向が該コイルの各層の厚さ方向に実質的に一致する向きに平角線が巻回される。本発明の平角線多層整列巻コイルでは、「該コイルを形成する平角線の横断面の長径D1と短径D2との比D1/D2で規定されるアスペクト比Aが、該コイルの内側の層Liよりも外側の層Leにおいて大きい」ので、コイルの外側の層においても平角線からなる巻線層の最終ターン多層巻線コイルの端面を規定すべく隣接するフランジ状支持面との間に大きな間隙ができる虞れが少ないから、該層に乗上げる層(該層の一つ外側の層)の一ターン目の巻線部が該間隙に伴う凹部に落ち込む虞れが少ない故、外側の層においても平角線が確実に整列巻され得る。

0025

すなわち、平角線多層整列巻コイルを形成する各巻線層の一ターン目の巻線部が多層巻線コイルの端面を規定する隣接フランジ状支持面を外側に押す力の故に多層化の進行に伴ってフランジ状支持面が後退して多層巻線コイルの両端を規定するフランジ状支持面の間隔が大きくなるタイプの巻線機によって平角線多層整列巻コイルを形成する場合(前述の(1)のような場合)であっても、本発明の平角線多層整列巻コイルでは、「該コイルを形成する平角線の横断面の長径D1と短径D2との比D1/D2で規定されるアスペクト比Aを、該コイルの内側の層Liよりも外側の層Leにおいて大きくする」ことにより平角線の幅すなわち横断面の長径D1を外側の層において増加させ得るので、フランジ状支持面間の間隔の増大を補償して、大きな間隙(凹部)ができるのを避け得、整列巻が確実に行われ得る。

0026

また、形成されるべき巻線層が外側になるほど巻回部における巻線の線速度が増加し平角線にかかる張力が大きくなることによって該平角線の断面積が小さくなる場合(前述の(2)のような場合)であっても、本発明の平角線多層整列巻コイルでは、「該コイルを形成する平角線の横断面の長径D1と短径D2との比D1/D2で規定されるアスペクト比Aを、該コイルの内側の層Liよりも外側の層Leにおいて大きくする」ことにより平角線の幅すなわち横断面の長径D1の減少を外側の層において最低限に抑え得る(典型的には、実際上一定に保つことが可能になる)ので、平角線の断面積の減少を補償して、大きな間隙(凹部)ができるのを避け得るから、整列巻が確実に行われ得る。

0027

更に、上記(1)及び(2)の条件が重なると、前記間隙(凹部)が更に大きくなり易いけれども、上記条件を満たす平角線多層整列巻コイルでは、その整列巻が確実に行われ易い。

0028

なお、本発明の平角線多層整列巻コイルにおいて、該コイルの各層のターン数が層によって異なっていていもよい。即ち、例えば、特許文献2に記載の二種類の整列巻コイルでは各層のターン数が実際上同一であるけれども、例えば、巻線部が上側の層に乗上げるタイミングが異なる場合には、一部の巻線層のターン数が他の一部の巻線層のターン数とは異なり得る。

0029

以上において、外側の層Le及び内側の層Liは相対的なものであり、一つの中間の層は、その下の層に対しては外側の層Leに該当し、その上の層に対しては下側の層に該当する。典型的には、全ての層に関して上記条件が満たされることが好ましいけれども、その制御の煩雑さ等を考慮すると、隣接する少数の層を構成する平角線部分が同じアスペクト比であることを排除するものではない。また、外側の層のうちごく一部の層が上記条件を偶々満たさなかったり、内側の層のうちごく一部の層がその上の層よりも多少大きいアスペクト比を有することを完全に排除するものではなく、上記条件が、平均的に満たされていればよい。

0030

なお、本発明の平角線多層整列巻コイルにおいて、平角線について、長径及び短径は、横断面が長方形状であるような典型的な場合には、該平角線の幅及び厚さを指す。但し、前述のように、実際の平角線は横断面でみて短辺近傍部分が多少なりとも外に凸に湾曲した長円形状になっていることが少なくないから、これを考慮して、いわゆる幅方向の長さを長径と呼び、いわゆる厚さ方向の長さを短径と呼んでいる。

0031

本発明の平角線多層整列巻コイルでは、典型的には、前記内側の層が、最内層である。勿論、対比すべき二層の相対的な関係で足りることは、前述のとおりである。

0032

本発明の平角線多層整列巻コイルでは、典型的には、
(1)前記外側の層の平角線の横断面の面積が、前記内側の層の平角線の横断面の面積と実質的に同じであるか、又は、
(2)前記外側の層の平角線の横断面の面積が、前記内側の層の平角線の横断面の面積よりも小さい。

0033

前者すなわち(1)の場合、「該コイルを形成する平角線の横断面の長径D1と短径D2との比D1/D2で規定されるアスペクト比Aが、該コイルの内側の層Liよりも外側の層Leにおいて大きい」ので、コイルの外側の層においても平角線からなる巻線層の最終ターンの巻線部と隣接するフランジ状支持面との間にできる間隙が大きくなる虞れが少ないから、その上に乗上げる一ターン目の巻線部が該間隙に起因する凹部に落ち込む虞れが少なく、コイルの外側の層においても平角線が確実に整列巻され得る。

0034

一方、後者すなわち(2)の場合、巻芯の回転速度が大幅には変動しないような条件下で平角線多層整列巻コイルを形成していて、巻線層が外側になるほど巻線層の巻回にかかわる線速度が増加し平角線にかかる張力が大きくなることにより平角線の断面積が小さくなる場合であっても、本発明の平角線多層整列巻コイルでは、「該コイルを形成する平角線の横断面の長径D1と短径D2との比D1/D2で規定されるアスペクト比Aを、該コイルの内側の層Liよりも外側の層Leにおいて大きくする」ことにより平角線の幅すなわち横断面の長径D1の減少を外側の層において最低限に抑え得るので、平角線の断面積の減少を補償して、大きな凹部ができるのを得る避け得、整列巻が確実に行われ得る。

0035

本発明の平角線多層整列巻コイルの製造方法は、前記目的を達成すべく、圧延機構により丸線を圧延・成形して平角線を形成し、該圧延機構で圧延・成形された平角線を巻線機により多層整列巻きして平角線多層整列巻コイルを形成する平角線多層整列巻コイルの製造方法であって、該コイルを形成する平角線の横断面の長径D1と短径D2との比D1/D2で規定されるアスペクト比Aが、該コイルの内側の層Liよりも外側の層Leにおいて大きくなるように、圧延機構による圧延を制御する。

0036

本発明の平角線多層整列巻コイルの製造方法では、「該コイルを形成する平角線の横断面の長径D1と短径D2との比D1/D2で規定されるアスペクト比Aが、該コイルの内側の層Liよりも外側の層Leにおいて大きくなるように、圧延機構による圧延を制御する」ので、上述のように、平角線の各層の一ターン目の巻線部がその下の層の最終ターンと隣接するフランジ状支持面との間の間隙に伴う凹部に落ち込む虞れが少なく、平角線を確実に多層に整列巻きし得る。

0037

本発明の平角線多層整列巻コイルの製造方法では、典型的には、
(1)前記外側の層の平角線の横断面の面積が前記内側の層の平角線の同断面の面積と実質的に同じであっても前記コイルの前記外側の層を形成する際に巻線機の巻芯の実効長が延びる場合に、圧延の前記制御を行うか、又は、
(2)前記外側の層の平角線の横断面の面積が前記内側の層の平角線の同断面の面積よりも小さい場合に、圧延の前記制御を行う。

0038

前者すなわち(1)の場合、「該コイルを形成する平角線の横断面の長径D1と短径D2との比D1/D2で規定されるアスペクト比Aが、該コイルの内側の層Liよりも外側の層Leにおいて大きくなるように、圧延機構による圧延を制御する」ので、コイルの外側の層においても平角線からなる巻線層の端のところに大きな凹み(間隙)ができる虞れが少ないから、コイルの外側の層においても平角線が確実に整列巻され得る。

0039

一方、後者すなわち(2)の場合、巻芯の回転速度が大幅には変動しないような条件下で平角線多層整列巻コイルを形成していて、巻線層が外側になるほど巻線層の巻回にかかわる線速度が増加し平角線にかかる張力が大きくなることにより平角線の断面積が小さくなる場合であっても、本発明の平角線多層整列巻コイルでは、「該コイルを形成する平角線の横断面の長径D1と短径D2との比D1/D2で規定されるアスペクト比Aが、該コイルの内側の層Liよりも外側の層Leにおいて大きくなるように、圧延機構による圧延を制御する」ことにより平角線の幅すなわち横断面の長径D1の減少を外側の層において最低限に抑え得るので、平角線の断面積の減少を補償して、大きな凹部(間隙)ができるのを避け得、整列巻が確実に行われ得る。

発明を実施するための最良の形態

0040

本発明の好ましい一実施の形態を添付図面に示した好ましい実施例に基づいて説明する。

0041

次に、本発明の好ましい一実施例の平角線多層整列巻コイル1自体について詳細に説明する前に、該コイル1を製造するための装置6及び方法7について、図3及び図4に基づいて、説明する。

0042

平角線多層整列巻コイル製造装置6は、図3及び図4からわかるように、床21に立設されたテーブル22と、床21に載置され丸線Drが巻かれたボビン23と、線材案内機構24と、平角圧延機構25と、テンション機構すなわち張力付与調整機構26と巻線機30とを有する。この例では、線材の案内機構24、平角圧延機構25、テンション機構すなわち張力付与調整機構26及び巻線機30は、テーブル22上に載置されている。丸線Drは、横断面が円形銅線と該銅線を絶縁被覆する絶縁層とを有し、該絶縁層の外表面には、熱融着性材料層が設けられている。但し、熱融着性材料層はなくてもよい。ここで、丸線Drの銅線部分の直径は、例えば、0.02〜0.2mm程度であり、典型的には、0.04〜0.1mm程度である。但し、0.02mmよりも細くても、0.2mmよりも太くてもよい。最終的に形成される平角線Dは、典型的には、長方形横断面のアスペクト比(縦横比)が3程度で、幅(長辺)が0.05〜0.2mm程度、厚さ(短辺)が0.02〜0.05mm程度である。なお、平角線Dの横断面がこの程度の大きさである場合、コイル1の長さは、数mm程度〜数cm程度である。但し、より長くてもより短くてもよい。

0043

案内機構24は、複数のローラ24a,24b,24cを含み、テーブル22の端部にある丸線案内部22aを介してボビン23から上向きU1方向に引出した丸線Drを、圧延機構25に向かうようにほぼ水平方向U2に転向させる。なお、丸線案内部22aでは丸線Drの引出しに対してある程度の摩擦抵抗がある。

0044

平角圧延機構25は、一対の圧延ローラ25a,25bを備え、張力付与調整機構26によってU3方向に引っ張られる丸線Drを圧延して平角線Dにする。圧延機構25は、圧延ローラ25a,25bの間隔を調整すべく、一方の圧延ローラ25aを他方の圧延ローラ25bに対してV1,V2方向に近接・離間させるローラ間隔調整機構25cを備える。

0045

ローラ間隔調整機構25cが圧延ローラ25aを圧延ローラ25bに近接させると、圧延機構25から送出される平角線Dの厚さD2が薄くなり幅D1が広くなるように、即ちアスペクト比D1/D2が大きくなるように、平角線Dの横断面形状が変化する。一方、ローラ間隔調整機構25cが圧延ローラ25aを圧延ローラ25bから離間させると、圧延機構25から送出される平角線Dの厚さD2が厚くなり幅D1が狭くなるように、即ちアスペクト比D1/D2が小さくなるように、平角線Dの横断面形状が変化する。

0046

なお、圧延機構25により形成される平角線Dの横断面形状は、後で詳述するように、典型的には、長方形というよりもむしろ長円形に近い形状である。但し、丸線Drが太く平角線Dの横断面のサイズが大きい場合、圧延機構25は、平角線Dの横断面形状が長方形に近付くように、複数の圧延処理を行うようになっていてもよい。また、圧延機構25が一段の圧延ローラ群からなる代わりに、線材Dの送給方向に沿って並設された複数段の圧延ローラ群を備えていてもよい。各段の圧延ローラが一対からなる代わりにバックアップローラ等を複数段に備えていてもよい。

0047

張力付与調整機構26は、一対のローラ26a,26bに加えて張力を付与するための引張ないし懸垂ローラ26cを有し、圧延機構25から送出した平角線Dが所定範囲内の張力で巻線機30によってU4方向に引出されるように、平角線Dに所望の張力を付与する。張力付与機構26は、巻線機30への出側の平角線Dの張力のみでなく、圧延機構25から引出される平角線Dの引出し張力を調整するように複数の張力調整部を備えていてもよい。

0048

張力付与機構26のローラ26a,26b,26cが同じ場合(懸垂ローラ26cにV1方向の弾性力が加えられている場合は該弾性力を付与する機構も同じ場合)、平角線Dの横断面における長径D1と短径D2との比D1/D2で規定されるアスペクト比Aは、圧延機構25のローラ間隔調整機構25cにより規定されるローラ対25a,25b間の間隔、及び圧延機構25と巻線機30との間において平角線Dにかかる張力Tによって、決定される。勿論、圧延機構25の出口側と張力付与機構26の張力付与ローラ26cとの間において平角線Dにかかる張力T1と、張力付与機構26の張力付与ローラ26cと巻線機30との間において平角線Dにかかる張力T2とは異なり得る。但し、図3及び図4に示したような単純な例では、張力T1と張力T2とは一対一の関係があるので、ここでは、簡単にするために、圧延機構25と巻線機30との間において平角線Dにかかる張力を符号Tで表す。

0049

圧延機構25が一定の状態に保たれている場合、張力Tが大きくなったり小さくなったりすると、それに応じて平角線Dの長径D1及び短径D2が小さくなったり大きくなったりする。但し、この張力Tの増減によっては、そのアスペクト比A=D1/D2は実際上変動せず一定に保たれる。

0050

巻線機30が平角線Dを巻き込む線速度が増加すると、典型的には、平角線Dに働く張力が増大し、平角線Dの長径D1及び短径D2が小さくなる。このような状態は、例えば、巻芯32の回転速度が一定の場合、コイル1の外側の層を巻回するときに生じる。一方、巻線機30が平角線Dを巻き込む線速度が相対的に小さくなると、典型的には、平角線Dに働く張力が減少し、平角線Dの長径D1及び短径D2が相対的に大きくなる。このような状態は、例えば、巻芯32の回転速度が一定の場合、コイル1の内側の層を巻回するときに生じる。

0051

巻線機30は、筐体(巻線機本体)31と、巻芯32及び該巻芯32を支える回転軸本体部33,34と、該回転軸本体部34を回転駆動する巻芯回転用モータ35と、回転軸33の軸受36と、モータ35の回転を制御する巻芯回転制御機構37とを有する。この例では、図示の便宜上、回転軸本体部34側がモータ35により駆動されるとして説明しているけれども、回転軸本体部34の代わりに、巻芯32が一体的に取付けられた回転軸本体部33側が、モータ35により回転駆動されるようになっていてもよい。巻線機30は、更に、巻芯32に巻回されるべき平角線Dの軸線方向Cの位置を制御するトラバース機構40を備える。なお、符号38(図3)は、平角線Dの表面にある熱融着性層軟化ないし溶融させるための加熱器である。

0052

トラバース機構40は、外周面の周方向溝部に沿って平角線Dを案内するローラ41と、該ローラ41の軸線方向Zの位置を調整するボールネジの如き位置調整軸42と、該位置調整軸42を正逆回転させるトラバース用モータ43と、該トラバース用モータ43の回転を制御するトラバース位置制御機構44とを有する。制御機構37,44の動作は、操作盤を含む中央制御部45により、調整制御される。なお、中央制御部45は、圧延機構25の圧延ローラの駆動用モータ25dの回転駆動も同期制御し、更に、ローラ間隔調整機構25c(図示せず)の動作を制御する。

0053

図5に示したように、巻芯32は、該巻芯32に巻回されるべき平角巻線Dの先端部Dt(図示せず)の係止や形成されたコイル1の取外しを可能にすべく、固定側回転軸本体部33と可動側回転軸本体部34との間において、回転中心軸線Cの延在方向Z1,Z2に摺動可能に嵌合されている。巻芯32は、コイルの形成される巻芯本体部51と、固定側回転軸本体部33の開口61に嵌合される先端小径部52と、可動側回転軸本体部34の孔62に挿通された基部53とを備える。基部53は大径部54を備え、該大径部54が可動側回転軸本体部34の孔62の大径穴部63にZ1,Z2方向に摺動可能に嵌合されている。基部53は、大径部54に働くZ1方向の押圧手段57によりZ1方向に押圧されている。押圧手段57は、油圧シリンダ機構空気圧シリンダ機構のような流体圧シリンダ機構流体圧付与手段)であっても、モータ等により回転駆動されるボールスクリューのようなネジであっても、他の手段でもよい。

0054

ここで、固定側回転軸本体部33のフランジ状支持面64及び可動側回転軸本体部34のフランジ状支持面65は、巻芯本体部51に巻き付けられて形成されるコイル1の両側の端面を規定する。固定側及び可動側回転軸本体部33,34は、夫々のフランジ状支持面64,65にZ1,Z2方向に働く力F1,F2が過大になって該フランジ状支持面64,65が損傷を受けるのを避け得るように、Z1,Z2方向に弾性的に後退可能である。弾性的に後退可能なのは、巻線機30の筐体すなわち巻線機本体31の剛性が過度に高くはなく、多少は変形可能であることや、回転軸本体部33,34を支える軸受部等がスラスト力に対して多少は変位可能(コイル1の巻回完了後巻芯32がZ2方向に後退されて外力の付与が解除されると、元の位置に復帰可能)であることによる。従って、この明細書で、弾性的に後退可能であるというのは、外力がなくなった場合には、元の位置に実際上復帰可能なように、外力の作用下においては該外力によって変位可能であることを含む。

0055

多層整列巻コイル1の形成に際しては、まず、平角線Dの先端Dt(図示せず)を巻芯32の巻芯本体部51の先端55と固定側回転軸本体部33の先端66との間に挟んで係止させておく。

0056

コイル1の形成に際しては、中央制御部45の制御下で、一方では、圧延機構25の圧延ローラ対25a,25bの駆動を制御して丸線Drの平角線D化を行わせつつ、制御機構37を介して巻芯回転用モータ35を回転駆動させて巻芯32をC1方向に回転させながら、他方では、巻芯32に対する巻線Dの巻付位置(列及び層)に応じて、制御機構44を介してトラバース用モータ43を回転駆動して位置調整軸42を正逆転させることによりトラバース用ローラ41をZ1,Z2方向に移動させることにより、巻芯32に巻線Dを巻付ける。

0057

平角線の整列巻きにおいては、各層の最初の一ターンの巻線は、隣接する回転軸本体部33又は34のフランジ状支持面64又は65にZ1方向又はZ2方向に押付けられて該フランジ状支持面64又は65に沿うように、巻芯32又は該巻芯32の上の既存の巻線層の上に、巻付けられる。また、平角線の整列巻きにおいては、各層の二ターン目以後の巻線は、典型的には、同一層の既存の巻線部分の隣接する側縁に押し付けられて該側縁に沿うように、巻芯32又は該巻芯32の上の既存の巻線層の上に巻き付けられる。

0058

図1の(a)及び(b)に示したコイル1は、横断面形状がほぼ長方形で長手方向端部11,12は、図1の(b)に誇張して示したように、外層側ほど長手方向外側に位置するような形状を有する。また、コイル1では、図1の(b)に誇張して示したように、外側の層ほど平角線Dの幅D1が大きくなり、且つ、図1の(a)及び(b)に誇張して示したように、外側の層ほど平角線Dの厚さD2が小さくなっている。従って、コイル1では、コイル1の外側の層ほどアスペクト比A=D1/D2が大きくなっている。

0059

次に、以上のような平角線多層整列巻コイル製造装置6を用いて図1の(a)及び(b)に示した平角線多層整列巻コイル1を形成する場合について図3から図5に加えて図1の(a)及び(b)を参照して説明する。この場合、平角巻線Dの巻付の際に回転軸本体部33,34のフランジ状支持面64,65に働く押し拡げ力F1,F2が大きく該フランジ状支持面64,65のZ1,Z2方向への後退を無視し難い。巻線Dの巻回が始まる前においては、フランジ状支持面64,65は、夫々、初期位置P10,P20にあるとする。なお、平角線Dに働く張力Tが比較的小さく、コイル1の内側の層を形成する際に平角線Dに働く張力Tiと該コイル1の外側の層を形成する際に平角線Dに働く張力Teとの差異によっては、平角線Dの横断面形状ないし断面積S=D1・D2の変化すなわち長径ないし幅D1及び短径ないし厚さD2の変化が実際上無視され得るとする。

0060

平角線多層整列巻コイル製造装置6において、巻線機30の巻芯32の本体部51に平角線Dを巻き付けていく場合、第1層L1の最初の一ターン目の巻線部W11は、図1の(b)に示したように、回転軸本体部33のフランジ状支持面64にF1方向に押付けられながら該支持面64に沿うように巻回される。従って、平角線Dの巻線部W11は巻芯本体部51に巻回された状態において、回転軸本体部33のフランジ状支持面64に対してZ1方向の力F1を及ぼす。このとき、フランジ状支持面64は、例えば、図5において、初期位置符号P10よりも僅かにZ1方向にズレた位置を採る。第一層L1の残りの巻線部は、既に巻回された巻線部のZ2側の側縁に対してZ1方向に押付けられながら該側縁に沿うように巻芯本体部51に巻回される。第一層L1の最後のターンの巻線W1fは典型的には、隣接する回転軸本体部34のフランジ状支持面65に対して多少間隔をおいて位置する。このとき、フランジ状支持面65は図5の初期位置P20にある。

0061

巻線Dにより二層目L2の一ターン目W21の巻線部を形成する場合、巻線Dが一層目L1の最後のターンの巻線部W1fの上に乗り上げると共に、回転軸本体部34のフランジ状支持面65にZ2方向に押付けられながら該支持面65に沿うように巻回される。従って、平角線Dの巻線部W21は巻芯本体部51のまわりで第一層L1の巻線部上に巻回された状態において、回転軸本体部34のフランジ状支持面65に対してZ2方向の力F2を及ぼす。このとき、フランジ状支持面65は、例えば、図5において、初期位置符号P20よりもZ2方向にズレた位置P21を採る。なお、ここでは、説明の簡明化のために力F2がフランジ状支持面65の位置に及ぼす影響を誇張して説明しているけれども、実際には(通常は)、少なくとも数層程度以上の巻線層の形成が行われて初めてフランジ状支持面65のZ2方向への有意な変位が生じる(後述するフランジ状支持面65のZ1方向変位についても以下同)。第二層L2の残りの巻線部は、既に巻回された巻線部のZ1側の側縁に対してZ2方向に押付けられながら該側縁に沿うように巻芯本体部51に巻回される。第二層L2の最後のターンの巻線W2fは典型的には、隣接する回転軸本体部33のフランジ状支持面64に対して多少間隔をおいて位置する。

0062

なお、平角線多層整列巻コイル製造装置6では、巻線機30によるコイル1の形成が第二層L2に入る際、すなわち平角線Dのうちコイル1の第二層L2を形成することになる部分が圧延機構25を通過する際、制御部45の制御下で、ローラ間隔調整機構25cによりローラ対25,25b間の間隔を僅かに小さくして、圧延機構25から出る平角線Dの厚さD2を僅かに小さくすると共に幅D1を僅かに増加させて、アスペクト比Aを僅かに増加させる。従って、層L1と層L2とでターン数が同じ場合に、フランジ状支持面65が位置P20から位置P21までずれることにより、フランジ状支持面64,65間の実効長が僅かに増加しても、その増加を巻回されるべき平角線Dの幅D1の増大により吸収し得る。その結果、フランジ状支持面64,65間の実効長が僅かに増加しても、第二層L2の最終ターンの巻線部W2fとフランジ状支持面64との間の間隔が、第一層L1の最終ターンの巻線部W1fとフランジ状支持面65との間の間隔と実際上同じ大きさに保たれ得る。

0063

同様に、巻線Dにより三層目L3の一ターン目W31の巻線部を形成する場合、巻線Dが二層目L2の最後のターンの巻線部W2fの上に乗り上げると共に、回転軸本体部33のフランジ状支持面64にZ1方向に押付けられながら該支持面64に沿うように巻回される。従って、平角線Dの巻線部W31は巻芯本体部51のまわりで第二層L2の巻線部上に巻回された状態において、回転軸本体部33のフランジ状支持面64に対してZ1方向の力F1を及ぼす。このとき、巻線部W11及びW31の両方によってZ1方向の力F1を受けるフランジ状支持面64は、例えば、図5において、初期位置符号P10よりもZ1方向にある程度ズレた位置P11を採る。なお、ここでも、説明の簡明化のために力F1がフランジ状支持面64の位置に及ぼす影響を誇張して説明していることは前述のとおりであり、実際には(通常は)、少なくとも数層程度以上の巻線層の形成が行われて初めてフランジ状支持面64のZ1方向への有意な変位が生じる。第三層L3の残りの巻線部は、既に巻回された巻線部のZ2側の側縁に対してZ1方向に押付けられながら該側縁に沿うように巻芯本体部51に巻回される。第三層L3の最後のターンの巻線W3fは典型的には、隣接する回転軸本体部33のフランジ状支持面65に対して多少間隔をおいて位置する。

0064

前述の場合と同様に、平角線多層整列巻コイル製造装置6では、巻線機30によるコイル1の形成が第三層L3に入る際(すなわち平角線Dのうちコイル1の第三層L3を形成することになる部分が圧延機構25を通過する際)、制御部45の制御下で、ローラ間隔調整機構25cによりローラ対25,25b間の間隔を僅かに小さくして、圧延機構25から出る平角線Dの厚さD2を僅かに小さくすると共に幅D1を僅かに増加させて、アスペクト比Aを僅かに増加させる。

0065

従って、第三層L3と第二層L2とでターン数が同じ場合に、フランジ状支持面64が位置P10から位置P11までずれることにより、フランジ状支持面64,65間の実効長が僅かに増加しても、その増加を巻回されるべき平角線Dの幅D1の増大により吸収し得る。その結果、フランジ状支持面64,65間の実効長が僅かに増加しても、第三層L3の最終ターンの巻線部W3fとフランジ状支持面65との間の間隔が、第二層L2の最終ターンの巻線部W2fとフランジ状支持面64との間の間隔と実際上同じ大きさに保たれ得る。

0066

第三層L3と第一層L1との対比でいえば、第三層L3と第一層L1とでターン数が同じ場合に、フランジ状支持面64が位置P10から位置P11までずれ且つフランジ状支持面65が位置P20から位置P21までずれることにより、フランジ状支持面64,65間の実効長が僅かに増加しても、その増加を巻回されるべき平角線Dの幅D1の増大により吸収し得る。その結果、フランジ状支持面64,65間の実効長が僅かに増加しても、第三層L3の最終ターンの巻線部W3fとフランジ状支持面65との間の間隔が、第一層L1の最終ターンの巻線部W1fとフランジ状支持面65との間の間隔と実際上同じ大きさに保たれ得る。

0067

同様にして、平角線Dによる巻線層Lが形成される毎に、フランジ状支持面64,65に対するZ1,Z2方向の押し拡げ力F1,F2が増大するので、フランジ状支持面64,65の間の間隔が徐々に増加する。

0068

図1の(b)では、各層毎にこのような間隔の増加が生じるかのごとく誇張して示されているけれども、実際には、通常は、少なくとも複数層の積層が行われて初めて僅かづつフランジ状支持面64,65の間の間隔の増加が生じる。

0069

これを、まとめて表せば、図5からわかるように、巻線層の増加に従って、フランジ状支持面64,65に対するZ1,Z2方向の押し拡げ力F1,F2が増大するので、フランジ状支持面64及び65が、夫々、位置P10,P11,P12,P13,・・・及び位置P20,P21,P22,P23,・・・を採るように、夫々、比較的大きい弾性支持力に抗してZ1及びZ2方向に変位される。その結果、フランジ状支持面64,65は、実効的には、図5及び図1の(b)において、符号64h,65hで示された形状を有するとみなし得る。

0070

一方、前述のように、巻回されるべきコイル1の層Lが増加するごとに、平角線Dのうち該層Lを形成すべき部分Dの幅D1がより広くなるように、ローラ間隔調整機構25cが制御されるので、フランジ状支持面64,65間の実効長が外側の層程大きくなるにもかかわらず、広幅化された平角線Dにより巻回されて形成される各層Lの最後の巻線部WLfと隣接するフランジ状支持面64又は65との間に形成される間隙は、実際上同じ大きさに保たれ得る。

0071

従って、その上の層L+1を形成する一ターン目の巻線部WM1(ここで、M=L+1)は、層Lの巻線部WLfと隣接フランジ状支持面64又は65との間隙に落ち込むことなく、整列巻が確実に行われ得る。

0072

以上において、フランジ状支持面64,65のZ1,Z2方向の後退は、実際には徐々に僅かづつ生じることから、実際には、一層毎に平角線Dの幅D1を調整する必要はなく、複数層の巻回が行われる毎に、その幅D1を徐々に増大させればよい。また、平角線Dの幅D1の増大を、巻線層Lの増加に厳密に同期させる必要はなく、平角線Dにより形成される巻線層Lが増えていくに応じて、その幅D1を徐々に増大させればよい。ここで、平角線Dの一ターン目の巻線部の一側縁が下側の層と隣接フランジ状支持面64又は65との間の間隙に落ち込む虞れがない限り、各層Lの最後の巻線部WLfと隣接するフランジ状支持面64又は65との間に形成される間隙の大きさを厳密に一定に保つ必要はなく、該間隙が多少大きくなったり小さくなってもよいので、平角線Dの広幅化は、間隙が限度を越えて過大になるのを避け得る範囲で、徐々に行えばよい。

0073

次に、平角線Dに働く張力Tが比較的大きく、コイル1の内側の層を形成する際に平角線Dに働く張力Tiと該コイル1の外側の層を形成する際に平角線Dに働く張力Teとの差異(Te>Ti)が無視し難く、平角線Dの横断面形状ないし断面積S=D1・D2が、コイル1の外側の層ほど小さくなるのを無視し難い場合、即ち長径ないし幅D1及び短径ないし厚さD2のいずれも外側の層ほど小さくなるのを無視し難い場合について、図1の(a)及び(b)に示したコイル1の代わりに、図2の(a)及び(b)に示したコイル1aを参照しつつ説明する。

0074

但し、ここでは、説明の簡明化のために、コイル1aの巻線の巻回に伴ってフランジ状支持面64,65が離間方向Z1,Z2に押されることにより生じる後退が無視し得る程度に小さい場合を例にとって説明する。すなわち、図2の(a)及び(b)に示したコイル1aは、横断面形状がほぼ長方形で長手方向端部11,12は、図2の(b)に示したように、中心軸線Cに対して実際上垂直な平面内に沿って位置するとする。

0075

このコイル1aでは、図2の(b)に誇張して示したように、平角線Dの幅D1は、コイル1aの外側の層でも内側の層でも実際上同一すなわち一定である。また、コイル1aでは、図2の(a)及び(b)に誇張して示したように、外側の層ほど平角線Dの厚さD2が薄くなっている。従って、コイル1aでは、外側の層ほどアスペクト比A=D1/D2が大きくなっている。

0076

次に、前述のような平角線多層整列巻コイル製造装置6を用いて図2の(a)及び(b)に示した平角線多層整列巻コイル1aを形成する場合について図3及び図4に加えて図2の(a)及び(b)を参照して説明する。

0077

上記のように、この場合、平角巻線Dの巻付の際に回転軸本体部33,34のフランジ状支持面64,65に働く押し拡げ力F1,F2が小さく該フランジ状支持面64,65のZ1,Z2方向への後退は無視し得る。従って、フランジ状支持面64,65の位置は、コイル1aの巻上げ開始前、進行中及び巻上げ完了時において実際上不変で、初期位置P10,P20に保たれる。

0078

一方、巻線機30の巻芯32を実際上一定の速度で回転させる場合、コイル1aを構成する平角巻線Dの巻回が進み、層Lが厚くなり半径(中心軸線Cから巻線Dの巻付がまさに行われようとしている部位まで距離)が増大するほど、平角巻線Dがまさに巻回されようとする部位の線速度(巻芯32の回転に伴う線速度)が増大するので、圧延機構25と巻線機30との間に位置する平角線Dに働く張力Tが大きくなる。

0079

従って、仮に、圧延機構25がコイルの巻線層Lの形成状態にかかわらず一定(同一)の圧延条件に保たれると仮定すると、巻線層Lが厚くなる外側の層Leに至るほど平角線Dに働く張力Tが大きくなり、平角線Dの幅D1が小さくなる。その結果、このような仮定条件の下では、整列巻きされた層の最終ターンの巻線部WLfと隣接するフランジ状支持面64または65との間の間隙が大きくなり、その上に形成される巻線層Lの一ターン目の巻線部WM1(但し、M=L+1)の側縁部が該間隙に落ち込んで整列巻きができなくなる虞れが出てくる。

0080

このような問題が生じるのを避けるべく、コイル1aを形成する場合、コイル1aの巻線層Lの積層の進行に応じて、圧延機構25が制御されて該圧延機構25から送出される平角線Dの幅D1が変動せしめられる。

0081

より詳しくは、コイル1aを形成する場合、平角線Dのうち圧延機構25から送出されコイル1aの形成に用いられるべき部分がコイル1aの外側の層Leの形成に用いられるほど、該平角線部分Dの厚さD2を薄くすべく(換言すれば、そのままでは徐々に減少する幅D1の該減少を抑えて該幅D1を一定に保つべく)、ローラ対25a,25bの間隔を狭めるように、圧延機構25のローラ対調整機構25cが制御される。従って、仮に、圧延機構25から送出される平角線Dに働く張力Tがコイル1aの巻始めから巻終わりまで一定に保たれると仮定するならば平角線Dの幅D1がコイル1aの外側層Le程大きくなるように、ローラ間隔調整機構25cが制御される。

0082

すなわち、このコイル製造装置6では、ローラ間隔調整機構25cによる広幅化と張力Tによる狭幅化(細線化)とが丁度相殺されてコイル1aの層Lが内側の層Liであるか外側の層Leであるかにかかわらず平角線Dの幅D1が一定になるように、圧延機構25による圧延制御及び巻線機30によるコイル1aの巻上げが行われる。

0083

なお、上記の相違点以外については、図1の(a)及び(b)のコイル1に関する説明がそのまま図2の(a)及び(b)のコイル1aに当てはまる

0084

その結果、コイル1aでは、巻線Dの幅D1が全ての層Lにおいて実質的に一定(同一)で、且つ巻線Dの厚さD2が外側の層ほど薄い状態で、端部(の端縁の包絡面)11,12が回転中心軸線Cに対して実際上垂直な平面内に位置する形態を採り得る。ここで、巻線Dのアスペクト比A=D1/D2でみると、外側の層の方が内側の層よりも大きい。

0085

このコイル1aでは、中心軸線Cの延在方向Z1,Z2に関する限り、内側の巻線層Liと外側の巻線層Leとが実際上同じ条件に保たれ得るので、各層の最後の一ターンの巻線部と隣接するフランジ状支持面64又は65との間に残る間隙が実際上同程度に保たれ得、該間隙が過大になる虞れがないので、その上の層の最初の一ターン目の巻き線部の側縁が該間隙に落ち込む虞れがなく、整列巻が妨げられる虞れがない。

0086

以上のいずれの場合においても、厳密には、コイルを形成する各層の巻線間に多少の間隙ができる場合があるけれども、上記のような間隙が大きくなる程度に巻線Dの幅D1が小さくなると上記のような落ち込みが生じる虞れがあることに変りがないことから、その程度は異なるとはいえ、アスペクト比Aの制御を要することには変りがない。

0087

なお、コイル1及びコイル1aに関して説明した二種類の原因(即ち、コイルを形成する各層の一ターン目の巻線部が隣接するフランジ状支持面を後退させるように押すこと、及び巻線に働く張力Tがコイルの内側の層よりも外側の層において強くなり該張力による狭幅化が外側層で顕著になること)が、両方とも該当するような巻回条件下で巻線が巻回されることにより形成されるコイルについても、アスペクト比A=D1/D2が内側層Liよりも外側層Leにおいて大きい平角線Dを巻線として巻きつけることにより、平角線Dを多層に整列巻きしたコイルが形成され得る。

0088

以上においては、説明の簡明化のために、多層コイルの各層の巻線部が同一のターン数を有するかのごとく説明しているけれども、平角線多層整列巻コイルにおいて、ターン数が層によって異なっていていもよい。即ち、例えば、特許文献2に記載の二種類の整列巻コイルでは各層のターン数が実際上同一であるけれども、例えば、巻線部が上側の層に乗上げるタイミングが異なる場合には、一部の巻線層のターン数が他の一部の巻線層のターン数とは異なり得る。但し、この場合、ターン数が少ない層の最終ターンの巻線部と隣接フランジ状支持面との間の間隙が大きくなり易く、それに伴い整列巻ができなくなり易いので、本発明が有益であることに変りはない。

図面の簡単な説明

0089

本発明の好ましい一実施例の平角線多層整列巻コイルを示したもので、(a)は側面説明図、(b)は(a)のIB−IB線断面説明図
本発明の好ましい別の一実施例の平角線多層整列巻コイルを示したもので、(a)は側面説明図、(b)は(a)のIIB−IIB線断面説明図
図1図2の平角線多層整列巻コイルを製造する平角線多層整列巻コイル製造方法を実施するための平角線多層整列巻コイル製造装置の一例の正面説明図。
図3の装置の平面説明図。
図3の製造装置の巻線機の一部を拡大して示した説明図。
従来の平角線多層整列巻コイル及びその製造を示したもので、(a)はコイル製造装置の巻線機の一部を拡大して示した正面説明図、(b)は(a)の巻線機で形成される従来のコイルについての断面説明図。
従来の別の平角線多層整列巻コイルにおける整列巻の崩れを示した断面説明図。

符号の説明

0090

1,1a平角線多層整列巻コイル
6 平角線多層整列巻コイル製造装置
7 平角線多層整列巻コイル製造方法
11,12コイルの長手方向端部
21 床
22 テーブル
22a丸線案内部
23ボビン
24線材案内機構
25平角線圧延機構
25a,25b圧延ローラ
25cローラ間隔調整機構
25d 圧延ローラ駆動用モータ
26張力付与機構(テンション機構)
26a,26b,26cローラ
30巻線機
31筐体(巻線機本体)
32巻芯
33,34回転軸本体部
35 巻芯回転駆動モータ
36軸受
37 巻芯回転制御機構
38加熱器
40トラバース機構
41 ローラ
42位置調整軸
43トラバース用モータ
44トラバース位置制御機構
45中央制御部
51 巻芯本体部
52 先端小径部
53 基部
54 大径部
55 先端
57押圧手段
64,65フランジ状支持面
64h,65h 実効的フランジ状支持面
66 先端
Aアスペクト比(D1/D2)
C回転中心軸線
C1 回転方向
D 平角線(巻線)
D1 幅(長径)
D2 厚さ(短径)
L 層
Li内側層
Le外側層
W11,W21,W31,W41,W51,W61,WL1 一ターン目巻線部
W1f,W2f,W3f,W4f,W5f,W6f,WLf 層の最終ターンの巻線部
WLf 最後の一ターンの巻線部
Dr 丸線
F1,F2 力
P10,P20初期位置
P11,P12,P13,P21,P22,P23後退位置
T,T1,T2張力
U1,U2,U3,U4 線材の移動方向
V1,V2 圧延ローラの変位方向
Z1,Z2 方向

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