JP2000023429A - コイル成形装置および方法 - Google Patents

コイル成形装置および方法

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JP2000023429A
JP2000023429A JP10184917A JP18491798A JP2000023429A JP 2000023429 A JP2000023429 A JP 2000023429A JP 10184917 A JP10184917 A JP 10184917A JP 18491798 A JP18491798 A JP 18491798A JP 2000023429 A JP2000023429 A JP 2000023429A
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coil
conductor
core
conductive wire
winding
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JP10184917A
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Yasuhiko Ishimaru
泰彦 石丸
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Toyota Motor Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 導線を巻芯に巻き付けてコイル状に成形する
際に、導線先端を所定の形状に成形し、かつ導線先端を
巻芯に対し固定保持する。 【解決手段】 巻芯は第1、第2分割片38,40を有
する。両分割片の本体52,56は、合体してコイルの
適用されるコアとほぼ同一形状となる。両分割片のつば
54,58には、相手側分割片の本体頭頂部を受け入れ
る開口部64,70が設けられ、第1分割片のつば54
は、開口部と外部をつなぐ切り欠き68を有する。ま
た、第2分割片の本体56は、曲げ突起72を有する。
切り欠き68に沿わせて導線10を配置し、二つの分割
片38,40を合体させる過程において、曲げ突起72
が導線10を押し、第1分割片のつば54に設けられた
曲げ段差66の位置にて、導線先端が下方に向くよう曲
げる。また、曲げ突起72と曲げ段差66により導線先
端を保持し、導線10を本体52,56に巻き付けコイ
ルを成形する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、導線を所定回数巻
芯に巻き付けてコイルを成形する方法および装置に関
し、特にその製造過程における導線の端部の処理に関す
る。
【0002】
【従来の技術】所定の形状の治具に導線を巻き付けて電
磁石などに用いられるコイルを作る方法が知られてい
る。前記の治具は、出来上がったコイルが所望の形状と
なるような形状を有している。このような装置が特開昭
62−225148号公報に記載されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】治具に導線を巻き付け
る際には、導線の端部を固定する必要がある。また、コ
イルが出来上がった際の導線端部の形状を、コイルが電
磁石のコアに装着されたときに、適切となるように形成
したいという要求もある。すなわち、出来上がったコイ
ルを電磁石のコアに装着する際に導線端部の処理を行う
のではなく、導線を巻いてコイルを成形するときに、端
部の形状を適切なものとしたいという要求がある。
【0004】本発明は、導線を治具に巻き付けてコイル
成形する際に、導線端部の把持固定を確実に行い、また
導線の端末部を所定の形状に成形できるコイル成形装置
およびコイル成形方法を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに、本発明にかかるコイル成形装置は、成形されるコ
イルの略接線方向に配置された前記導線の先端部を、成
形されるコイルの軸に略平行な方向に屈曲させる先端部
成形手段を有し、先端部成形後、前記先端部成形手段の
少なくとも一部によって、導線の先端部を巻芯に対し固
定保持するものである。
【0006】さらに、前記巻芯は、分離可能な少なくと
も二つの分割片からなり、前記先端部成形手段は、前記
分割片が合体するときに、当該分割片の前記導線に当接
する当接部であるものとできる。
【0007】また、本発明にかかるコイル成形方法は、
前記導線を成形されるコイルの略接線方向に配置する工
程と、当該導線の先端部を巻芯に対し固定保持する工程
と、巻芯に導線を所定回数巻き付ける工程と、を有し、
前記導線を固定保持する工程は、導線を把持する過程に
おいて、当該導線を、成形されるコイルの軸に略平行な
方向に屈曲させる工程を含むものである。
【0008】さらに、前記導線を巻芯に対し固定保持す
る工程は、少なくとも二つの分割片からなる巻芯の、分
割片を合体させる過程において、これらの分割片により
導線を挟持し、固定保持する工程とすることができる。
【0009】本発明にかかるコイル成形装置の他の態様
においては、巻芯は、略直方体の巻芯本体と、巻芯本体
の、成形されるコイルの巻き始め、巻き終わりに相当す
る面に設けられた二つのつばを有している。巻芯本体
は、コイルの軸に直交する方向に二つに分割されてお
り、前記二つのつばは、二つの分割片に一つずつ結合さ
れている。また、二つのつばにはそれぞれ、相手方の本
体の先端を受け入れる開口が設けられており、一方のつ
ばには、その開口と外部を連通する切り欠きが設けられ
ている。また、前記切り欠きが設けられていない方の巻
芯の分割片の巻芯本体の側面には、突起が設けられてい
る。
【0010】導線を巻き付ける際には、まず導線を前記
のつばに設けられた切り欠きに沿って配置する。そし
て、二つの巻芯分割片をコイル軸方向より接近させてい
く。このとき前記突起が導線に当接し、この突起とつば
により導線が折り曲げられる。この導線の折り曲げられ
た部分は、前記の切り欠きを通過する。二つの巻芯分割
片が所定の結合位置となったとき、前記突起とこの突起
に対向するつばにより導線が挟持され、巻芯に固定保持
される。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態(以下
実施形態という)を、図面に従って説明する。以下に説
明する各実施形態は、電動機や発電機に用いられるコイ
ルに関し、当該コイルが適用される電磁石のコアは、コ
イルの軸に直交する断面形状が略長方形である。
【0012】図1には、本実施形態のコイル成形装置の
概略構成が示されている。導線10は、リール12によ
り繰り出され、導線位置決め部14を通過して巻き取り
部16に送られる。
【0013】導線位置決め部14は、図に示すY方向、
Z方向に移動可能な導線位置決めテーブル18を含み、
このテーブル18上には導線10のY方向の位置を規定
するY方向ローラ20とZ方向ローラ22が設けられて
いる。導線位置決めテーブル18は、固定されたフレー
ム24のガイドに沿って、二つの駆動モータにより駆動
され、その位置が変更される。これによって、後述する
巻き取り部16の巻芯に対する導線10の供給位置が調
整される。
【0014】巻き取り部16は、テーブル26上のX方
向ガイド28に沿ってX方向に移動する巻き取り部テー
ブル30を有している。巻き取り部テーブル30は、ボ
ールねじ32を介して巻き取り部X方向アクチュエータ
34により駆動される。巻き取り部テーブル30には、
巻芯36の一方の分割片38が支持されている。巻芯3
6に関しては、もう一つの分割片40とともに、後に詳
述する。巻芯分割片38は、巻き取りモータ42に回転
駆動され、この回転によって導線10が巻芯36に巻き
取られる。巻き取り部テーブル30上には、さらにコラ
ム44に支持された巻芯の分割片40が設けられてい
る。巻芯分割片40は、横移動用アクチュエータ45と
縦移動用アクチュエータ46を介してコラム44に回動
可能に配置されている。巻芯分割片40は、上下に移動
することによって、他方の巻芯分割片38を合体、分離
し、また合体した状態で、巻き取りモータ42によって
回転駆動される。横移動用アクチュエータ45は、二つ
の巻芯分割片38,40を分離するときに使用するが、
詳細は後述する。
【0015】巻き取り部テーブル30上には、更にアー
ム駆動アクチュエータ48にY方向に駆動されるアーム
50が設けられている。このアーム50は、Y方向に移
動することによって導線10の先端部をY方向に曲げる
ものであり、その作用については、後に詳述する。
【0016】図2には、巻芯36の詳細が示されてい
る。巻芯の分割片38(以下、第1分割片38と記す)
は、本体52と本体下端の周囲に設けられたつば54を
有している。一方、巻芯の分割片40(以下、第2分割
片40)も、本体56と本体上端の周囲に設けられたつ
ば58を有している。第1および第2分割片の本体5
2,56の形状は、略直方形を斜めに2つに分断したそ
れぞれの略六面体形状である。分割面は、前記直方体の
図中右下から左上に向かう辺と平行で、かつ形成される
コイルの軸(図中上下方向)に所定の角度をもって交わ
る面であり、この分割に対応してそれぞれの本体52,
56に斜面60,62が設けられる。二つの分割片3
8,40を合体させた状態での本体52,56の形状
が、コイルが適用されるコアのコイルが巻き付けられる
部分の形状とほぼ等しくなっている。
【0017】第1分割片のつば54には開口部64が設
けられている。開口部64の本体と反対側の辺には、曲
げ段差66が設けられ、さらにこの辺の延長方向に開口
部64を外部と連通する切り欠き68が設けられてい
る。この切り欠きが設けられた方向は、コイルが適用さ
れる電動機などのコイルエンドにおけるコイルの接線方
向にほぼ一致する。第2分割片のつば58にも開口部7
0が設けられている。これらの開口部64,70は、相
手方の分割片本体56,52の頭頂部がはまり込むよう
な大きさを有しており、また頭頂部は二つの分割片3
8,40が合体したときにその先端がやや突出する程度
の高さを有している。第2分割片の本体56の、曲げ段
差66に対応する面には、曲げ突起72が設けられてい
る。曲げ突起72は、略直方体の一辺が切り取られた形
状を有している。
【0018】図3〜5は、図1の装置によるコイル成形
の、特に巻き付け初期の動作の説明図である。図3
(a)に示すように、巻芯分割片38,40を上下方向
に分割して配置し、さらに切り欠き68の方向、すなわ
ち第2分割片の本体52の曲げ突起72が設けられた面
に平行かつ成形されるコイルの軸の方向に直交する方向
に導線10の先端を配置する。導線10の、図3におい
て左上方向がその端部であり、反対側はリール12に延
びている。導線10の先端の突出長さは、後工程に必要
な長さとなっている。図4には、図3(a)の導線10
の周囲の詳細が示されている。また、図4は、図2に示
すA−A線での断面図でもある。導線10は、曲げ段差
66および切り欠き68に対応する位置に配置される。
また、曲げ突起72も導線10の直上に配置され、曲げ
突起72と曲げ段差66の水平方向の間隔は、導線10
の幅にほぼ等しい。縦移動用アクチュエータ46により
第2分割片40を下降させると、曲げ突起72が導線1
0の上面に当接する。さらに、第2分割片40が下降す
ると、曲げ突起72は導線10を押し下げ、導線10は
曲げ段差66の角部分で屈曲する。このとき、導線10
の先端部は、切り欠き68を通過して第1分割片の下方
に移動し、第1分割片38を、これと第2分割片40が
完全に合体するまで更に下降させると、図3(b)およ
び図5に示すように下方、すなわちコイルの軸と略平行
な方向に延びる位置となる。導線の先端をこの方向に向
けることによって、電動機などのコアに当コイルを適用
したときに、隣接するコイルの先端どうしが干渉しない
ようになる。
【0019】図5に示す状態で、導線10は、曲げ段差
66と曲げ突起72に挟持され、巻芯36に過程保持さ
れる。そして、以降の導線巻き付け動作において、導線
10の先端が抜けることを防止する。
【0020】図6は、図5において下方に向いた導線1
0の先端をコイルの半径方向に向ける工程についての説
明図である。図6には、図5の左方向から見た状態が示
されている。アーム50を図中右方向にアーム駆動アク
チュエータ48により移動させる。アーム50の移動に
より、巻芯36の下方に延びる導線10を図中破線で示
すように右方向、すなわちコイルの半径方向に向ける。
この状態が図7に示されている。図7においては、導線
10の形状が明確となるように、巻芯の本体52,56
以外の部分が省略されている。このように導線先端をコ
イルの半径方向に向けるのは、完成したコイルを電磁石
のコアに装着する際に、電力供給用の配線などと結線す
る際に好適な形状とするためである。二つの分割片3
8,40が合体したまま、巻き取りモータにより巻芯3
6を回転し、巻芯36に導線10を巻き取る。このと
き、巻芯36の位置に対して導線10の位置が最適とな
るように、導線位置決め部14が動作する。巻線10が
略1周巻き付けられた状態が図8に示されている。
【0021】導線10を所定回数巻き付けた後、巻き取
り部X方向アクチュエータ34により巻き取り部テーブ
ル30をリール12から離れる方向に移動させ、導線1
0を必要な長さだけ引き出す。そして、図示しない切断
機により導線10を切断する。そして、縦移動用アクチ
ュエータ46により第2分割片40を上方に移動させ、
第1および第2分割片38,40を分離する。このと
き、横移動用アクチュエータ45も同時に動作させ、第
2分割片40を図中左上の方向に移動させる。よって、
第2分割片40は斜め上方に移動するが、斜面60およ
び62は、この移動を許容する。このように、第2分割
片40を横にも移動するのは、曲げ突起72が、すでに
コイル状に巻かれた導線10に掛かることを避けるため
である。したがって、第2分割片40の移動方向および
斜面60,62の角度は、この条件を満足すべくあらか
じめ決定されている。また、第2分割片を横方向にも移
動させることで、巻芯36の長辺の方向の長さが短くな
り、成形されたコイルから巻芯36を取り外しやすくし
ている。成形されたコイルが取り出された後、巻き取り
部テーブル30および第2分割片40は、初期の位置に
移動され、前述の操作が繰り返される。
【0022】図9には、他の実施形態の主要構成が示さ
れている。本装置は、図1などに示す装置に対して、巻
芯の構成および導線を屈曲させるラムが設けられている
点が異なっており、他の構成については変更がない。巻
芯136は、第1分割片38と第2分割片140を含
む。第1分割片38に関しては、図2などに示される第
1分割片38と同一の構成を有し、各部の構成について
は、同一の符号を付し、その説明を省略する。第2分割
片140は、図2などに示される第2分割片40と類似
の構成を有するが、曲げ突起72が設けられていない
点、つば158の、最初に導線10が配置される位置の
直上にあたる部分に、貫通孔174が設けられている。
さらに、本装置においては、ラム駆動用アクチュエータ
176に駆動される曲げラム178が設けられている。
【0023】図10には、導線10を巻き始める前の状
態が示されている。本実施形態の場合、導線10を巻き
始める以前に、二つの分割片38,140はすでに合体
している。図3(a)および図4のように、導線10を
コイルエンドの接線方向に配置し、曲げラム178によ
って上方から押圧する。これによって、導線10は、前
述の実施形態と同様、下方に向けて屈曲する。この状態
が図11に示されている。このように導線10の先端を
下方に向けることによって、前述の実施形態と同様、隣
接するコイルの先端どうしの干渉を防止することができ
る。また、導線10を屈曲するときには、第2分割片の
本体156が成形されるコイルの内側に存在するので、
曲げラム178の押圧によって導線10がコイル内側に
曲がることを防止することができる。そして、曲げラム
178が、前述の実施形態の曲げ突起72と同様に機能
し、導線10の端部を巻芯136に保持固定する。
【0024】さらに、アーム50を用いて導線10の先
端をコイルの半径方向に向け、巻芯136を回転させて
導線10の巻き付けを開始する。図8の状態になるまで
巻き付けた後、曲げラム178を上方に退避させ、以後
所定回数導線10を巻き付ける。巻き付け終了後、第2
分割片140を斜め上方に移動させ、コイルを取り出
す。本装置の他の動作については、図1の装置の動作と
同様であるので、その説明を省略する。
【0025】図12には、図9に示す実施形態の変形例
が示されている。本例においては、曲げラム278の形
状が曲げ段差66の上面と、側面とにそれぞれ対向する
ようにL字形となっている。曲げラム278が通過でき
るように第2分割片240のつば258は、貫通孔27
4を有している。また、曲げラム278は、ラム駆動用
アクチュエータ276により上下に駆動される。第1分
割片は、図9に示す実施形態と同様の構成を有してい
る。また、その他の構成も、図9に示す実施形態と同様
の構成を有している。図9に示す実施形態の作用に加え
て、L字形の曲げラム278により導線10を上方から
押さえることによって、導線10を屈曲するときに、図
中破線のように浮き上がることを防止することができ
る。
【0026】図13,14には、図9に示す実施形態の
さらに他の変形例が示されている。本例は、曲げラム1
78に加えて、導線10を曲げ段差66の上面に押さえ
つける押さえラム378が設けられている。押さえラム
378が通過できるように第2分割片340のつば35
8は、貫通孔374を有している。また、押さえラム3
78は、もう一つのラム駆動用アクチュエータ376に
より上下に駆動される。第1分割片は、図9に示す実施
形態と同様の構成を有している。また、その他の構成
も、図9に示す実施形態と同様の構成を有している。
【0027】図13に示すように、まず押さえラム37
8によって導線10を曲げ段差66の上面に押さえつ
け、その後、図14に示すように、曲げラム178を降
下させて、導線10を屈曲する。以降の動作について
は、図9に示す実施形態と同様である。本例において
は、図9に示す実施形態の作用に加えて、押さえラム3
78により導線10を上方から押さえることによって、
導線10を屈曲するときに、これが上方に浮き上がるこ
とを防止することができる。
【0028】図15には、図9に示す実施形態のさらに
他の変形例が示されている。本例は、曲げラム178に
加えて、導線10を曲げ段差66の上面に押さえつける
押さえラム478が設けられている。押さえラム478
は、もう一つのラム駆動用アクチュエータ476により
図中左下から右上の方向及びその逆方向に駆動される。
また、押さえラム478の高さは、導線10の上面とつ
ば158の間隔にほぼ等しく、導線10の浮き上がり
は、押さえラム478を介して、つば158が押さえ
る。その他の構成は、図9に示す実施形態と同様の構成
を有している。コイル成形の開始時に、押さえラム47
8を進出させ、導線10の上部を押さえる。押さえる位
置は、図13に示す例の押さえラム378の押さえる位
置とほぼ同一である。そして、前述の例と同様、曲げラ
ム178で導線10を屈曲させ、その後図9の実施例と
同様にコイルを成形する。
【0029】図16には、図9に示す実施形態のさらに
他の変形例が示されている。本例は、曲げラム178に
加えて、導線10を曲げ段差66の上面に押さえつける
押さえラム578が設けられている。押さえラム578
は、もう一つのラム駆動用アクチュエータ576により
図中右下から左上の方向及びその逆方向に駆動される。
また、押さえラム578の高さは、導線10の上面とつ
ば158の間隔にほぼ等しく、導線10の浮き上がり
は、押さえラム578を介して、つば158が押さえ
る。その他の構成は、図9に示す実施形態と同様の構成
を有している。コイル成形の開始時に、押さえラム57
8を進出させ、導線10の上部を押さえる。押さえる位
置は、図13に示す例の押さえラム378の押さえる位
置とほぼ同一である。そして、前述の例と同様、曲げラ
ム178で導線10を屈曲させ、その後図9の実施例と
同様にコイルを成形する。また、導線10とつば158
の間に押さえラム578を挿入するときに、導線10上
に沿って移動させることによって、押さえラム578と
巻芯との間に導線10を挟み込むことを防止することが
できる。
【0030】以上の図9に示す実施形態およびこれの変
形例においては、ラム駆動用アクチュエータ176のロ
ッドが、導線10を巻芯に巻き付ける際に干渉するた
め、曲げラム178などを導線10の巻き付け途中で退
避させる必要がある。図17には、コイル成形終了ま
で、曲げラムによって、巻芯に対し導線10を固定保持
可能な実施形態が示されている。第1分割片638に
は、図9に示す第1分割片38に対し曲げ段差延長部6
67が追加して設けられている。また、第2分割片64
0には、その本体656の側面に通し溝657が設けら
れている。また、曲げラム678は、通し溝657にそ
の一部が進入しており、この状態でラム駆動用アクチュ
エータ676により上下に駆動される。ラム駆動用アク
チュエータ676は、そのロッド部677が通し溝65
7内に納まった状態で、曲げラム678を上下方向に駆
動する。その他の構成は、図9に示す実施形態の構成と
同様である。
【0031】曲げラム678の下降によって、曲げラム
678の通し溝657から突出する部分が導線10を押
し、曲げ段差666にて、これを屈曲させる。そして、
曲げ段差延長部667と曲げラム678により導線10
を挟持して、巻芯に対し、導線10を固定保持する、こ
の状態で巻芯を回転させ、導線10を巻き付ける。この
とき、ロッド部676は、第2分割片の本体656に納
まっているので、コイル成形終了まで、導線と干渉する
ことがない。所定の巻き数巻かれた後、第2分割片64
0を斜め上方に移動させ、コイルを巻芯から取り外す。
この斜め上方への移動によって曲げラム678が、コイ
ル状に成形された導線10と干渉することなくコイルを
取り外すことができる。
【0032】このように、第2分割片の本体に通し溝を
設け、導線とロッドが干渉しないようにする構成は、図
9に示す例の他、図13、図15および図16に示す構
成などにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本実施形態にかかるコイル成形装置の構成の
概要を示す図である。
【図2】 巻芯の詳細形状を示す図である。
【図3】 図2に示す巻芯を使った導線先端をコイル軸
方向に曲げる動作を説明するための図である。
【図4】 図2に示す巻芯を使った導線先端をコイル軸
方向に曲げる動作を説明するための図であり、図3
(a)に対応する詳細図である。
【図5】 図2に示す巻芯を使った導線先端をコイル軸
方向に曲げる動作を説明するための図であり、図3
(b)に対応する詳細図である。
【図6】 導線をコイル半径方向に曲げる動作を説明す
るための図である。
【図7】 導線先端の成形後の形状を示す図である。
【図8】 導線の巻き付け状態を示す図である。
【図9】 他の実施形態の巻芯の詳細形状を示す図であ
る。
【図10】 図9に示す巻芯を使った導線先端をコイル
軸方向に曲げる動作を説明するための図である。
【図11】 図9に示す巻芯を使った導線先端をコイル
軸方向に曲げる動作を説明するための図である。
【図12】 図9に示す実施形態の第1の変形例の構成
および作用を説明するための図である。
【図13】 図9に示す実施形態の第2の変形例の構成
および作用を説明するための図である。
【図14】 図9に示す実施形態の第2の変形例の構成
および作用を説明するための図である。
【図15】 図9に示す実施形態の第3の変形例の構成
および作用を説明するための図である。
【図16】 図9に示す実施形態の第4の変形例の構成
および作用を説明するための図である。
【図17】 図9に示す実施形態の第5の変形例の構成
および作用を説明するための図である。
【符号の説明】
10 導線、14 導線位置決め部、16 巻き取り
部、18 導線位置決めテーブル、36 巻芯、38
巻芯分割片(第1分割片)、40 巻芯分割片(第2分
割片)、52 第1分割片の本体、54 第1分割片の
つば、56 第2分割片の本体、58 第2分割片のつ
ば、64 第1分割片の開口部、66 曲げ段差、68
切り欠き、70 第2分割片の開口部、72 曲げ突
起、178曲げラム、378 押さえラム。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 巻芯に導線を巻き付けてコイル状に成形
    するコイル成形装置であって、 成形されるコイルの略接線方向に配置された前記導線の
    先端部を、成形されるコイルの軸に略平行な方向に屈曲
    させる先端部成形手段を有し、 先端部成形後、前記先端部成形手段の少なくとも一部に
    よって、導線の先端部を巻芯に対し固定保持する、コイ
    ル成形装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のコイル成形装置におい
    て、前記巻芯は、分離可能な少なくとも二つの分割片か
    らなり、前記先端部成形手段は、前記分割片が合体する
    ときに、当該分割片の前記導線に当接する当接部であ
    る、コイル成形装置。
  3. 【請求項3】 巻芯に導線を巻き付けてコイル状に形成
    するコイル成形方法であって、 前記導線を成形されるコイルの略接線方向に配置する工
    程と、当該導線の先端部を巻芯に対し固定保持する工程
    と、巻芯に導線を所定回数巻き付ける工程と、を有し、 前記導線を固定保持する工程は、導線を把持する過程に
    おいて、当該導線を、成形されるコイルの軸に略平行な
    方向に屈曲させる工程、を含む、コイル成形方法。
  4. 【請求項4】 請求項3に記載のコイル成形方法であっ
    て、前記導線を巻芯に対し固定保持する工程は、少なく
    とも二つの分割片からなる巻芯の、分割片を合体させる
    過程において、これらの分割片により導線を挟持し、固
    定保持する工程である、コイル成形方法。
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JPWO2019004303A1 (ja) * 2017-06-28 2020-03-19 帝人株式会社 高濃度粒子含有フィルム及びその製造方法
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