CN103843088A

CN103843088A - 线圈的绕线方法及绕线装置

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Publication number: CN103843088A
Application number: CN201280033950.3A
Authority: CN
Inventors: 吉森平
Original assignee: SHT Corp Ltd
Current assignee: SHT Corp Ltd
Priority date: 2011-07-08
Filing date: 2012-06-27
Publication date: 2014-06-04
Anticipated expiration: 2032-06-27
Also published as: US20140184379A1; KR101910225B1; KR20140037211A; US20170069424A1; CN103843088B; JP2013021041A; KR101948499B1; KR20180098689A; US10418173B2; JP5535141B2; TW201308375A; WO2013008621A1; TWI552177B

Abstract

提供一种能够制作线圈的简单的结构的绕线装置，所述线圈在卷轴方向上连续形成具有相互不同的内周长的多个单位卷部，并且在卷轴方向上连续形成有由该多个单位卷部构成的单位线圈部。有关本发明的线圈的绕线装置具备：轴体（5）；导线移送机构，将导线（22）沿着相对于轴体（5）交叉的直线的移行路移送，使导线（22）沿着轴体（5）的外周面；和弯曲机构（6），通过使应推压导线（22）的推压部件（61）沿着以轴体（5）为中心的圆周路径转动，使导线（22）沿着轴体（5）的外周面弯曲。

Description

线圈的绕线方法及绕线装置

技术领域

本发明涉及由多个线圈层构成的线圈的绕线方法及绕线装置。

背景技术

申请人开发了下述线圈（2）：如图17所示那样在卷轴方向上反复排列有将导线（22）卷绕为涡旋状而成的单位线圈部（23）。

作为这样的线圈（2）的制造方法，已知有以下的方法：如图18（a）那样，通过将导线卷绕为涡旋状，在卷轴方向上连续形成具有相互不同的内周长的第1单位卷部（25）、第2单位卷部（26）及第3单位卷部（27），并将由这些多个单位卷部（25）（26）（27）构成的单位线圈部在卷轴方向上连续形成，制作成空芯线圈的中间产品（20）后，将该中间产品（20）在卷轴方向上压缩，如图18（b）那样，通过将第2单位卷部（26）的至少一部分压入到第3单位卷部（27）的内侧，将第1单位卷部（25）的至少一部分压入到该第2单位卷部（26）的内侧，得到由多个线圈层（在图示的例子中是3层）构成的空芯线圈的完成品（21）（专利文献1）。

作为制作图18（a）所示的空芯线圈的中间产品（20）的方法，已知有使用与该中间产品（20）的空洞形状对应的带有台阶的绕线夹具的方法（专利文献1）、以及一边按照各单位卷部的绕线工序使卷芯部件的形态变化一边向该卷芯部件的周围卷绕导线的自动绕线机（专利文献2）。

专利文献1：特开2003－86438号公报

专利文献2：特开2006－339407号公报。

发明内容

但是，在使用带有台阶的绕线夹具的方法中，由于绕线作业为手工作业，所以有生产效率较差的问题。

此外，在一边按照各单位卷部的绕线工序使卷芯部件的形态变化一边将导线卷绕到该卷芯部件的周围的自动绕线机中，有用来按照各单位卷部的绕线工序使卷芯部件的形态变化的结构变复杂的问题。

所以，本发明的目的是提供一种能够以简单的结构制作线圈的线圈的绕线方法及绕线装置，所述线圈在卷轴方向上连续形成具有相互不同的内周长的多个单位卷部，并且在卷轴方向上连续形成有由该多个单位卷部构成的单位线圈部。

在有关本发明的线圈中，在卷轴方向上连续形成具有相互不同的内周长的多个单位卷部，各单位卷部被分别沿着具有圆弧状的多个角部的环状的绕线路径卷绕，在卷轴方向上连续形成有由该多个单位卷部构成的单位线圈部。

这里，构成各单位线圈部的多个单位卷部中，相对于上述卷轴形成在相同的相位角度上的多个角部形成为在相同位置具有曲率中心的圆弧状。

有关本发明的线圈的绕线方法，所述线圈在卷轴方向上连续形成具有相互不同的内周长的多个单位卷部，各单位卷部被分别沿着具有圆弧状的多个角部的环状的绕线路径卷绕，在卷轴方向上连续形成有由该多个单位卷部构成的单位线圈部，所述线圈的绕线方法具有：第1工序，将导线（22）沿着相对于轴体（5）交叉的直线的移行路移送规定距离，使导线（22）沿着轴体（5）的外周面；第2工序，通过使应推压导线（22）的推压部件（61）沿着以轴体（5）为中心的圆周路径转动，将导线（22）以规定角度缠绕到轴体（5）的外周面上，形成圆弧状的角部；通过将第1工序和第2工序重复上述角部的数量而形成1个单位卷部，在形成1个单位卷部的过程中，通过在各角部的形成时使轴体（5）的外径变化，在构成各单位线圈部的多个单位卷部中，将相对于上述卷轴形成在相同的相位角度上的多个角部形成为在相同的位置具有曲率中心并且曲率半径不同的圆弧状。

在具体的技术方案中，具有下述第3工序：在制作出在卷轴方向上连续形成有由上述多个单位卷部构成的单位线圈部的线圈后，沿卷轴方向压缩该线圈，在构成各单位线圈部的多个单位卷部中，将内周长较小的单位卷部的至少一部分向内周长较大的单位卷部的内侧推入。

由此，将各单位线圈部在至少一部分中多层化。

有关本发明的线圈的绕线装置，所述线圈在卷轴方向上连续形成具有相互不同的内周长的多个单位卷部，各单位卷部被分别沿着具有圆弧状的多个角部的环状的绕线路径卷绕，在卷轴方向上连续形成有由该多个单位卷部构成的单位线圈部，所述线圈的绕线装置具备：轴体（5）；导线移送机构（4），将导线（22）沿着相对于上述轴体（5）交叉的直线的移行路移送，使导线（22）沿着轴体（5）的外周面；和弯曲机构（6），通过使应推压导线（22）的推压部件（61）沿着以轴体（5）为中心的圆周路径转动，使导线（22）沿着轴体（5）的外周面弯曲。

在具体的技术方案中，上述轴体（5）由配备在与卷轴同心轴上的多个轴部（51）（52）（53）构成，该轴体（5）连接在往复驱动机构上，所述往复驱动机构使其他轴部（52）（53）相对于中心的轴部（51）分别沿着卷轴往复移动。

此外，在其他具体的技术方案中，设置有导引板（9），所述导引板（9）将上述轴体（5）包围，而导引被弯曲机构（6）弯曲为环状的导线（22）。

进而，在具体的技术方案中，上述导引板（9）的表面相对于与上述轴体（5）正交的面，具有与单位卷部的导程角度对应的倾斜。

根据由有关本发明的线圈的绕线方法及绕线装置制造的线圈，在构成各单位线圈部的多个单位卷部中，由于相对于卷轴形成在相同的相位角度上的多个角部形成为在相同位置具有曲率中心的圆弧状，所以当将各单位线圈部在至少一部分多层化时，在多层化部中，内侧的单位卷部与外侧的单位卷部之间的间隙尽可能接近于零，结果，导线的占空系数增大。

附图说明

图1是表示有关本发明的线圈的绕线装置的整体的俯视图。

图2是表示该绕线装置的整体的主视图。

图3是第1往复台的俯视图。

图4是轴体及其周边机构的主视图。

图5是轴体的剖视图。

图6是轴体及其周边机构的俯视图。

图7是弯曲机构的主视图。

图8是轴体及弯曲机构的立体图。

图9是说明轴体的动作的立体图。

图10是说明轴体与线圈中间产品的尺寸关系的剖视图。

图11是将线圈中间产品的角部放大表示的俯视图。

图12是说明线圈的绕线工序的第1阶段的一系列的俯视图。

图13是说明线圈的绕线工序的第2阶段的一系列的俯视图。

图14是说明线圈的绕线工序的第3阶段的一系列的俯视图。

图15是说明线圈的绕线工序的第4阶段的一系列的俯视图。

图16是说明线圈的绕线工序的第5阶段的一系列的俯视图。

图17是线圈的完成状态的立体图。

图18是表示从线圈的中间产品得到完成品的压缩工序的图。

具体实施方式

以下，沿着附图对用来制作图18（a）所示的空芯线圈的中间产品（20）的绕线方法及绕线装置具体地说明。另外，在图1中，将导线（22）在水平面上沿着直线从右向左移送。

有关本发明的绕线装置如图1所示，在具有水平的表面的基座（1）上，配备能够在相对于导线（22）的移行路正交的前后方向上滑动的第1往复台（11），并且在第1往复台（11）的左侧，配备有向铅直上方突出的轴体（5）、和以轴体（5）为中心能够在超过90度的角度范围中旋转的旋转台（12）。

在旋转台（12）上，在图1所示的旋转台（12）的初始位置上设有能够在前后方向上滑动的第2往复台（13）。

在第2往复台（13）上，如图6所示，在轴体（5）侧的端部，安装有能够推压导线（22）的推压部件（61）。

第1往复台（11）如图3所示，在左右的端部具备一对往复导引机构（71）（72），能够由第1往复驱动机构（7）使其前后移动任意距离。

此外，第2往复台（13）能够由图1所示的第2往复驱动机构（8）使其前后移动任意距离。

在旋转台（12）上，经由图4所示的带机构（63）连接着马达（62）。

由此，构成用来向轴体（5）的外周面缠绕导线（22）的弯曲机构（6）。

在第1往复台（11）上，在作为导线（22）的上游侧的右侧的端部，连结着将导线（22）从上游侧朝向下游侧抽出的导线抽出机构（3）。

在第1往复台（11）上，沿着导线（22）的移行路配备有导线移送机构（4）。导线移送机构（4）具备第1把持机构（41）和第2把持机构（42）。在第1把持机构（41）上，经由图2所示的轴杆（43）连结着马达（44），通过马达（44）的驱动，使第1把持机构（41）沿着导线（22）的移行路往复移动。

第1把持机构（41）通过在把持着导线（22）的状态下从下游位置向上游侧移动，根据其移动距离移送导线（22），然后，在将导线（22）的把持解除的状态下向原来的下游位置回位。

第2把持机构（42）在由第1把持机构（41）进行的导线（22）的把持期间中将导线（22）的把持解除，在由第1把持机构（41）进行的导线（22）的把持解除中将导线（22）把持。

轴体（5）沿着导线（22）的移行路配备，如图5所示，以卷轴S为中心，在同轴上具备圆轴状的第1轴部（51）、圆筒状的第2轴部（52）和圆筒状的第3轴部（53），第1轴部（51）连接在图4所示的第1往复驱动机构（54）上，第2轴部（52）及第3轴部（53）分别连接在图5所示的第2往复驱动机构（55）及第3往复驱动机构（56）上。

由此，能够实现如图9（a）那样仅使第1轴部（51）突出的第1状态、如图9（b）那样使第1轴部（51）及第2轴部（52）突出的第2状态、和如图9（c）那样使第1轴部（51）、第2轴部（52）及第3轴部（53）突出的第3状态。

如图10及图11所示，轴体（5）的第2轴部（52）具有对于第1轴部（51）的外径加上导线的外径的2倍的外径，第3轴部（53）具有对于第2轴部（52）的外径加上导线的外径的2倍的外径。

构成弯曲机构（6）的旋转台（12）如图6及图8所示，沿着以导线的卷轴S为中心的圆周线R往复移动。

旋转台（12）上的第2往复台（13）如图7及图8所示，沿着相对于导线的卷轴S接近远离的直线路径P往复移动。

由此，构成弯曲机构（6）的推压部件（61）相对于轴体（5）接近远离，并且以轴体（5）为中心转动。

在推压部件（61）上，如图8所示，形成有沿着导线（22）的移行路延伸的凹槽（60）。

此外，在轴体（5）的附近位置上，设置有U字状的导引板（9）。

在由上述绕线装置进行的绕线工序中，如图8所示，在通过第1往复台（11）前进而导线（22）平行移动到沿着轴体（5）的第1轴部（51）、第2轴部（52）或第3轴部（53）的外周面的位置、并且通过第2往复台（13）前进而推压部件（61）前进到能够推压导线（22）的位置的状态下，首先将导线（22）移送规定距离。该导线（22）的移送距离设定为与要形成的单位卷部的4边的各边的长度对应的大小。

接着，通过推压部件（61）从沿着导线（22）的初始位置旋转超过90度的规定的旋转角度θ，使导线（22）沿着轴体（5）的第1轴部（51）、第2轴部（52）或第3轴部（53）的外周面弯曲90度。

另外，通过将推压部件（61）的旋转角度θ设定得比90度稍大，导线（22）通过回弹而具有90度的弯曲角度。

在该导线（22）的弯曲过程中，比轴体（5）向前延伸的导线（22）沿着导引板（9）的表面滑动。

这里，导引板（9）具有与单位卷部的导程角对应的倾斜角度，通过导线（22）沿着该导引板（9）的表面滑动，对该导线（22）赋予规定的导程角。

通过将上述导线（22）的移送工序和弯折工序重复4次，形成具有4个圆弧状的角部的1个单位卷部。

并且，在将应缠绕导线（22）的轴体（5）的轴部变更为外径不同的其他轴部、并且对应于该轴部的外径而使第1往复台（11）和第2往复台（13）前后移动的状态下，同样通过将导线（22）的移送工序和弯折工序重复4次，形成具有4个圆弧状的角部的下个单位卷部。

这样，卷绕了内周长不同的3个单位卷部，由此形成1个单位线圈部。

这里，如图10所示，在形成第1单位卷部（25）时，仅使轴体（5）的第1轴部（51）突出而向其外周面缠绕导线，在形成第2单位卷部（26）时，使第2轴部（52）突出而向其外周面缠绕导线，在形成第3单位卷部（27）时，使第3轴部（53）突出而向其外周面缠绕导线。

由此，如图11所示，在轴体（5）的第1轴部（51）的外周面上缠绕导线而形成的第1单位卷部（25）的角部、在第2轴部（52）的外周面上缠绕导线而形成的第2单位卷部（26）的角部、和在第3轴部（53）的外周面上缠绕导线而形成的第3单位卷部（27）的角部具有与卷轴S一致的共同的曲率中心。

进而，通过重复上述单位线圈部的形成工序，如图10所示，以第1单位卷部（25）、第2单位卷部（26）及第3单位卷部（27）为1个单位线圈部（23），得到将该单位线圈部（23）反复形成的空芯线圈的中间产品（20）。

图12～图16表示有关本发明的绕线装置的一系列的动作。

在图12的步骤S1中，使导线（22）沿着第1轴部（51）的外周面，并使推压部件（61）沿着该导线（22）。

接着，在步骤S2中将导线（22）移送规定距离（单位卷部的长边的长度）后，在步骤S3中，使推压部件（61）旋转，使导线（22）弯曲。

由此，形成与第1轴部（51）的外径对应的第1个圆弧状的角部。

接着，如步骤S4那样，使推压部件（61）回位到初始位置。然后，在步骤S5中将导线（22）移送规定距离（单位卷部的短边的长度）后，在步骤S6中，使推压部件（61）旋转，使导线（22）弯曲。

由此，形成与第1轴部（51）的外径对应的第2个圆弧状的角部。

接着，如步骤S7那样，使推压部件（61）回位到初始位置。并且，在图13的步骤S8中将导线（22）移送规定距离（单位卷部的长边的长度）后，在步骤S9中，使推压部件（61）旋转，使导线（22）弯曲。

由此，形成与第1轴部（51）的外径对应的第3个圆弧状的角部。

接着，如步骤S10那样，使推压部件（61）回位到初始位置。然后，在步骤S11中将导线（22）移送规定距离（单位卷部的短边的长度）后，在步骤S12中，使推压部件（61）旋转，使导线（22）弯曲。

由此，形成与第1轴部（51）的外径对应的第4个圆弧状的角部，卷绕了第1单位卷部（25）。

接着，如步骤S13那样，使推压部件（61）回位到初始位置。然后，在图14的步骤S14中将导线（22）移送规定距离（单位卷部的长边的长度）后，在步骤S15中，使第1往复台（11）和第2往复台（13）后退与导线（22）的外径对应的距离。

接着，如步骤S16那样，使第2轴部（52）上升后，在步骤S17中使推压部件（61）旋转，使导线（22）弯曲。

由此，形成与第2轴部（52）的外径对应的第1个圆弧状的角部。

接着，如步骤S18那样，使推压部件（61）回位到初始位置。然后，在步骤S19中将导线（22）移送规定距离（单位卷部的短边的长度）后，在图15的步骤S20中，使推压部件（61）旋转，使导线（22）弯曲。

由此，形成与第2轴部（52）的外径对应的第2个圆弧状的角部。

接着，如步骤S21那样，使推压部件（61）回位到初始位置。然后，在步骤S22中将导线（22）移送规定距离（单位卷部的长边的长度）后，在步骤S23中，使推压部件（61）旋转，使导线（22）弯曲。

由此，形成与第2轴部（52）的外径对应的第3个圆弧状的角部。

接着，如步骤S24那样，使推压部件（61）回到初始位置。然后，在步骤S25中将导线（22）移送规定距离（单位卷部的短边的长度）后，在图16的步骤S26中，使推压部件（61）旋转，使导线（22）弯曲。

由此，形成与第2轴部（52）的外径对应的第4个圆弧状的角部，卷绕了第2单位卷部（26）。

接着，如步骤S27那样，使推压部件（61）回到初始位置。然后，在步骤S28中将导线（22）移送规定距离（单位卷部的长边的长度）后，在步骤S29中，使第1往复台（11）和第2往复台（13）后退与导线（22）的外径对应的距离。

接着，如步骤S30那样，使第3轴部（53）上升后，在步骤S31中使推压部件（61）旋转，使导线（22）弯曲。

由此，形成与第3轴部（53）的外径对应的第1个圆弧状的角部。

以后，通过重复同样的动作，卷绕第3单位卷部（27），形成第1个单位线圈部（23）。

然后，接着以第3轴部（53）、第2轴部（52）、第1轴部（51）的顺序变更缠绕轴，并一边使第1往复台（11）和第2往复台（13）前进与导线（22）的外径对应的距离一边以第3单位卷部（27）、第2单位卷部（26）、第1单位卷部（25）的顺序卷绕，形成下个单位线圈部（23），通过反复进行该单位线圈部（23）的形成，图10所示的空芯线圈的中间产品（20）完成。

在上述绕线装置中，由于图8所示的导引板（9）具有与单位卷部的导程角对应的倾斜角度，所以每当使推压部件（61）转动时对导线（22）赋予导程角，每当形成1个单位卷部时将该单位卷部推起1个间距，如图10所示那样朝向铅直上方中间产品（20）的绕线前进。

通过将如上述那样得到的空芯线圈的中间产品（20）如图18（a）图18（b）所示那样在卷轴方向上压缩，得到3层线圈的完成品（21）。在该完成品（21）中，第2单位卷部（26）被推入到第3单位卷部（27）的内侧，第1单位卷部（25）被推入到该第2单位卷部（26）的内侧。

在通过上述的绕线方法及绕线装置制作出的空芯线圈的中间产品（20）中，如图11所示，构成各单位线圈部的第1单位卷部（25）、第2单位卷部（26）及第3单位卷部（27）的相对于卷轴S形成在相同的相位角度上的3个角部形成为在相同的位置S处具有曲率中心的圆弧状。

因而，作为完成品的线圈（2）的各角部的单位卷部间的间隙成为零，导线的占空系数增大。

作为完成品的线圈（2）在其中央空洞部中插入了铁芯（图示省略）的状态下，作为电抗器发挥功能，或者作为变压器的一次绕线或二次绕线使用。

另外，本发明的各部结构并不限定于上述实施方式，在权利要求书所记载的技术范围内能够进行各种变形。例如，导线（22）并不限定于圆线，也可以是截面矩形的方线。

附图标记说明

（2）线圈

（20）中间产品

（21）完成品

（22）导线

（23）单位线圈部

（25）第1单位卷部

（26）第2单位卷部

（27）第3单位卷部

（1）基座

（11）第1往复台

（12）旋转台

（13）第2往复台

（3）导线抽出机构

（4）导线移送机构

（5）轴体

（51）第1轴部

（52）第2轴部

（53）第3轴部

（6）弯曲机构

（61）推压部件

（62）马达

（7）第1往复驱动机构

（8）第2往复驱动机构

（9）导引板

S卷轴。

Claims

1.一种线圈，在卷轴方向上连续形成具有相互不同的内周长的多个单位卷部，各单位卷部被分别沿着具有圆弧状的多个角部的环状的绕线路径卷绕，在卷轴方向上连续形成有由该多个单位卷部构成的单位线圈部，其特征在于，

构成各单位线圈部的多个单位卷部中，相对于上述卷轴形成在相同的相位角度上的多个角部形成为在相同位置具有曲率中心的圆弧状。

2.一种线圈的绕线方法，所述线圈在卷轴方向上连续形成具有相互不同的内周长的多个单位卷部，各单位卷部被分别沿着具有圆弧状的多个角部的环状的绕线路径卷绕，在卷轴方向上连续形成有由该多个单位卷部构成的单位线圈部，所述线圈的绕线方法的特征在于，

具有：

第1工序，将导线沿着相对于轴体交叉的直线的移行路移送规定距离，使导线沿着轴体的外周面；和

第2工序，通过使应推压导线的推压部件沿着以轴体为中心的圆周路径转动，将导线缠绕到轴体的外周面上，形成圆弧状的角部；

通过将第1工序和第2工序重复上述角部的数量而形成1个单位卷部，在形成1个单位卷部的过程中，通过在各角部的形成时使轴体的外径变化，在构成各单位线圈部的多个单位卷部中，将相对于上述卷轴形成在相同的相位角度上的多个角部形成为在相同的位置具有曲率中心的圆弧状。

3.如权利要求2所述的线圈的绕线方法，其特征在于，

上述轴体由配备在与卷轴同心轴上的多个轴部构成，通过使其他轴部相对于中心的轴部升降，使该轴体的外径变化。

4.如权利要求2或3所述的线圈的绕线方法，其特征在于，

具有下述第3工序：在制作出在卷轴方向上连续形成有由上述多个单位卷部构成的单位线圈部的线圈后，通过从卷轴方向的两侧施加压缩力，在构成各单位线圈部的多个单位卷部中，将内周长较小的单位卷部的至少一部分向内周长较大的单位卷部的内侧推入。

5.一种线圈的绕线装置，所述线圈在卷轴方向上连续形成具有相互不同的内周长的多个单位卷部，各单位卷部被分别沿着具有圆弧状的多个角部的环状的绕线路径卷绕，在卷轴方向上连续形成有由该多个单位卷部构成的单位线圈部，所述线圈的绕线装置的特征在于，具备：

轴体；

导线移送机构，将导线沿着相对于上述轴体交叉的直线的移行路移送，使导线沿着轴体的外周面；和

弯曲机构，通过使应推压导线的推压部件沿着以轴体为中心的圆周路径转动，使导线沿着轴体的外周面弯曲。

6.如权利要求5所述的线圈的绕线装置，其特征在于，

上述轴体由配备在与卷轴同心轴上的多个轴部构成，该轴体连接在往复驱动机构上，所述往复驱动机构使其他轴部相对于中心的轴部分别沿着卷轴往复。

7.如权利要求5或6所述的线圈的绕线装置，其特征在于，

上述导线移送机构配备在沿与轴体正交的方向前后移动的第1往复台上，上述弯曲机构具备以上述轴体为中心旋转的旋转台、和设在该旋转台上且沿与上述轴体正交的方向前后移动的第2往复台，在该第2往复台上安装着上述推压部件。

8.如权利要求5～7中任一项所述的线圈的绕线装置，其特征在于，

设置有导引板，所述导引板将上述轴体包围，而导引通过弯曲机构弯曲为环状的导线的转动。

9.如权利要求8所述的线圈的绕线装置，其特征在于，

上述导引板的表面相对于与上述轴体正交的面，具有与单位卷部的导程角度对应的倾斜。