JP2002231552A

JP2002231552A - コイル巻線装置

Info

Publication number: JP2002231552A
Application number: JP2001024877A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Maruyama; 明博丸山; Hiroshi Togoku; 広藤極; Hiroshi Tsuchiya; 博土屋
Original assignee: DYWA ELECTRONICS KK; TAGA Manufacturing; Taga Manufacturing Co Ltd
Current assignee: DYWA ELECTRONICS KK; TAGA Manufacturing; Taga Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2001-01-31
Filing date: 2001-01-31
Publication date: 2002-08-16

Abstract

(57)【要約】【課題】コイル抵抗値がコイルの温度上昇で変化して
も、コイルに生じる発熱量に過不足を生じることなく、
必要な通電加熱を行うことで品質の安定したコイルの成
形を行うことができるコイル巻線装置を提供すること。【解決手段】対の金型１０に巻回されて形成されたコ
イルを金型１０内で通電加熱し、コイルの被覆導線の融
着層を溶融して成形されるコイル巻線装置であって、通
電加熱によりコイルで消費される電力量を検出する電力
量検出手段と、予め設定した電力量の設定値を有し、検
出した電力量が前記設定値になった際に通電加熱を停止
するように制御する通電制御手段を備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被覆導線を巻回し
たコイルを通電加熱して成形するコイル巻線装置に係る
技術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】テレビやパソコンのブラウン管にはコイ
ルが用いられている。このコイルは、特殊な鞍型形状を
しており、回転する金型に被覆導線を巻き付け、通電加
熱して成形される。

【０００３】従来のコイル巻線装置の通電加熱装置とし
ては、被覆導線を巻回したコイルに通電加熱して成形す
る際に、コイルに印加する電流は一定の電流（定電流制
御）または一定の電圧（定電圧制御）を所定時間通電す
るタイマー制御で行われている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このようなコイル巻線
装置では、線材がリッツ線の場合や多本巻の場合に両端
に取り付けられた電極部等の断線、接触抵抗などによ
り、コイルの抵抗値がばらつき、定電流制御や定電圧制
御によるタイマー制御では、コイルに生じる発熱量は、
下記の式に示すように、抵抗値Ｒがばらつくと変化して
しまう。

【０００５】すなわち、印加する電流をＩ、電圧をＶ、
コイルの抵抗値をＲ、印加する時間をｔとすると、定電
流制御、定電圧制御によるタイマー制御においてコイル
に生じる発熱量Ｑは、定電流制御の場合Ｑｉ＝Ｉ²×Ｒ×ｔ（１）式定電圧制御の場合Ｑｖ＝Ｖ²／Ｒ×ｔ（２）式と表される。

【０００６】したがって、コイルの抵抗値Ｒがコイルの
温度上昇で変化（一般に増大する）したり、抵抗値Ｒの
ばらつきなどにより、一定の電流や電圧を印加している
つもりでも発熱量Ｑが温度の状態により過不足を生じ、
その結果、電線の劣化または融着不良を生じるという問
題がある。特に、通電時間が数秒で完了する場合には、
発熱量が大きいので、焼損や融着不良を起こしやすいと
いう問題がある。

【０００７】その対策として、電流と電圧の積である電
力を一定にする定電力制御を行うことが考えられるが、
商用電源を用いた大きい消費電力を必要とする通電加熱
装置においては、入力電圧の変動の影響で安定した定電
力制御ができにくい場合があり、定電力制御の装置が高
価な割に得られる効果は小さいという問題がある。

【０００８】本発明は、このような問題を考慮してなさ
れたもので、コイル抵抗値Ｒがコイルの温度上昇で変化
しても、コイルに生じる発熱量Ｑに過不足を生じること
なく、必要な通電加熱を行うことで品質の安定したコイ
ルの成形を行うことができるコイル巻線装置を提供する
ことを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係るコイル巻線装置は、次のような手段を
採用する。

【００１０】すなわり、請求項１では、対の金型に巻回
されて形成されたコイルを金型内で通電加熱し、コイル
の被覆導線の融着層を溶融して成形されるコイル巻線装
置であって、通電加熱によりコイルで消費される電力量
を検出する電力量検出手段と、予め設定した電力量の設
定値を有し、検出した電力量が前記設定値になった際に
通電加熱を停止するように制御する通電制御手段を備え
た。

【００１１】上記手段によれば、コイルで発生する発熱
量が電流と電圧の積である電力を積算した電力量で管理
される。

【００１２】また、請求項２では、対の金型に巻回され
て形成されたコイルを金型内で通電加熱し、コイルの被
覆導線の融着層を溶融して成形されるコイル巻線装置で
あって、コイル温度を検出する温度センサーと、検出し
た通電加熱前のコイル初期温度に基づいて通電加熱中の
コイル温度を算出するコイル温度算出手段と、予め設定
したコイル温度の設定値を有し、算出したコイル温度が
前記設定値になった際に通電を停止するように制御する
通電制御手段を備えた。

【００１３】上記手段によれば、コイルで発生する発熱
量が計算されるコイル温度で管理される。

【００１４】また、請求項３では、請求項２に記載のコ
イル巻線装置において、温度センサーにより測定した温
度データを用いてコイル温度算出手段を補正する補正手
段を備えたことを特徴とする。

【００１５】上記手段によれば、温度算出手段により算
出された温度がチェックされ、必要に応じコイル温度算
出手段が補正される。

【００１６】また、請求項４は、対の金型に巻回されて
形成されたコイルを金型内で通電加熱し、コイルの被覆
導線の融着層を溶融して成形されるコイル巻線装置であ
って、請求項１に記載の通電制御手段である第１の通電
制御手段と、請求項２に記載の通電制御手段である第２
の通電制御手段とを備え、第１の通電制御手段と第２の
通電制御手段を選択可能とした。

【００１７】上記手段によれば、第１の通電制御手段と
第２の通電制御手段との使い分けが行われる。

【００１８】また、請求項５は、請求項１〜４のいずれ
かに記載のコイル巻線装置において、通電制御手段の前
記設定値を任意に変更可能な設定値変更手段を備えたこ
とを特徴とする。

【００１９】上記手段によれば、通電を停止する積算電
力値の設定値または通電を停止するコイル温度の設定値
が任意に変えられる。

【００２０】また、請求項６は、請求項１〜５のいずれ
かに記載のコイル巻線装置において、金型の温度が設定
温度となるように通電加熱する予備加熱手段を備えたこ
とを特徴とする。

【００２１】上記手段によれば、低温状態にある金型に
おいて通電加熱が開始されるのを防止する。

【００２２】また、請求項７は、請求項１〜６のいずれ
かに記載のコイル巻線装置において、コイルに流れる電
流を振動させる電流振動手段を備えたことを特徴とす
る。

【００２３】上記手段によれば、電流の振動によりコイ
ルが振動して、被覆導線の被膜同士を接触させる。

【００２４】また、請求項８は、対の金型に巻回されて
形成されたコイルを金型内で通電加熱し、コイルの被覆
導線の融着層を溶融して成形される複数のコイル巻線装
置と、複数のコイル巻線装置の通電加熱を制御する集中
制御装置と、各コイル巻線装置の作動状態を検出する入
出力制御用通信線と、各コイル巻線装置の電源設備容量
の不足を判定する電源設備容量判定手段と、電源設備容
量判定手段に基づきコイル巻線装置の通電加熱の開始を
遅延させる通電開始遅延手段とを備えた。

【００２５】上記手段によれば、複数のコイル巻線機で
同時に通電加熱されることを防止する。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る巻線装置の実
施の形態を図面に基づき説明する。

【００２７】図１、図２及び図１３は、本発明に係るコ
イル巻線装置の実施の形態（１）を示すものであり、図
１はこの装置の全体構成を示し、図２は通電制御装置８
の構成を、図１３はこの通電制御装置８によるコイルの
通電制御のフローチャートを示している。

【００２８】コイル巻線装置１００は、図示しない左右
２つのモーター等による駆動装置で駆動され、オス型１
０ａとメス型１０ｂからなるコイル成形用の金型１０
と、コイルＣを成形する被覆導線Ｓの供給装置５０と、
被覆導線Ｓの絶縁被膜を剥離する被膜剥離装置５３と、
コイルＣを通電加熱する通電制御装置８と、コイルＣに
通電を行うためのプラス電極５１、マイナス電極５２で
概略構成される。

【００２９】通電制御装置８（図１、図２に示す）は、
直流を用いた場合の制御装置の例であり、コイルに印加
する電流Ｉ、電圧Ｖ、通電時間ｔなどを制御するコント
ローラ６０と、コントローラから指令された直流の電流
Ｉ、電圧Ｖを出力する電力部６１と、金型１０内部に巻
回されたコイルＣに流れ得る電流Ｉｎを検出する電流検
出手段である電流検出器６２と、電力部６１からコイル
Ｃに印加した電圧Ｖｎを検出する電圧検出部６５と、電
力値Ｗを計算する電力値検出部６３と、算出した電力値
Ｗのアナログ値をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器６
４を有する。なお、電流検出器６２はホール素子タイプ
のものが好適である。

【００３０】また、被膜剥離装置５３は、線材の供給装
置５０とプラス電極５１の間に設けられ、供給装置５０
から供給される被覆導線Ｓに対し、ヒータで加熱しなが
ら加圧して被膜を剥離するものである。なお、各電極５
１、５２は、エアシリンダ（図示しない）などにより一
部剥離された被覆導線Ｓを固定することが可能な構成と
している。

【００３１】そして、通電制御装置８は、プラス電極５
１と電線８ａで連結され、メス型１０ｂのフランジ部の
上に絶縁して設けられたマイナス電極５２に電線８ｂで
連結され、コイルＣに通電が可能なように構成されてい
る。なお、通電制御装置８とマイナス極５２の間には切
り離し可能にスイッチ８ｃが設けられている。

【００３２】次に、この実施の形態（１）のコイル巻線
装置１００により、コイルＣが成形される過程について
以下に説明する。

【００３３】まず、被覆導線Ｓの巻回においては、スイ
ッチ８ｃは切断され、マイナス極５２が被覆導線Ｓの一
端部を固定し、被覆導線Ｓの供給装置５０から被覆導線
Ｓが供給されながら、図示しない左右の駆動モーターに
より金型１０が回転し、鞍型形状のコイルＣを形成す
る。

【００３４】次に、スイッチ８ｃがつながれ、プラス電
極５１とマイナス電極５２を介してコイルＣへの通電加
熱が開始される。ここで、コントローラ６０では、電力
部６１からコイルＣに対し、予め設定された直流の電流
Ｉもしくは電圧Ｖが出力される。これにより、コイルＣ
は抵抗を有するので自己発熱する。

【００３５】また、電力値検出部６３において、電流検
出器６２で検出されたコイルＣに流れる電流Ｉｎと、コ
イルに印加した電圧Ｖｎを検出し（図１３のＳ５０）こ
れらを掛算することにより電力値Ｗが算出される（Ｓ５
１）。算出された電力値Ｗは、Ａ／Ｄ変換器６４にてア
ナログ値からデジタル値に変換される。

【００３６】コントローラ６０では、内蔵されたマイコ
ンにより高速（例えば１０ｍｍｓｅｃ等）で制御ルーチ
ンが回っており、Ａ／Ｄ変換器６４にてデジタル化され
た電力値Ｗはマイコンにより通電開始からの電力値Ｗが
積算され電力量Ｑとなる（Ｓ５２）。図１３におけるＳ
５０からＳ５２による検出手段が電力量検出手段であ
る。そして、電力量Ｑが予め設定した電力量の設定値Ｑ
ａに到達したとき、通電制御装置８によるコイルＣへの
通電を停止する（通電制御手段）。

【００３７】この実施の形態によると、コイルＣに印加
する電力値Ｗを所定のインターバルで逐次計算し、通電
開始からの電力量Ｑを算出しているので、コイルの抵抗
値Ｒがコイルの温度上昇で変化しても、コイルへ与える
べき電力量（発熱量）Ｑを正確に付加することができ
る。

【００３８】図３〜６は、本発明に係るコイル巻線装置
における実施の形態（２）を示し、図５、図６はコイル
巻線装置の金型１０などの主要部品の構成図を、図３は
通電制御装置８０（直流を用いた場合の制御装置の例）
の構成を、図４はこの通電制御装置８０によるコイルの
通電制御のフローチャートを示している。

【００３９】この実施の形態（２）におけるコイル巻線
装置２００は、一方の金型（ここではメス型１０ｂ）に
設けたコイル温度を検出するための覗き窓３と、コイル
温度を計測する非接触温度計４（ここでは金型１０ｂに
支持された）と、金型の温度を計測する温度センサー２
と、温度センサー２の信号を増幅するアンプ５と、温度
データを電波や光信号で送信する信号送受信手段である
送信機６及び受信機７と、受信機７のデータを入力し通
電加熱制御を行う通電加熱装置８０が実施の形態（１）
におけるコイル巻線装置１００に対し、異なる構成とさ
れる。

【００４０】コイル巻線装置の通電制御装置８０は、実
施の形態（１）の通電制御装置８の電力値検出部６３が
ここでは抵抗値算出部７０になっており、また、コント
ローラ６０に入力される非接触温度計４で実測したコイ
ル温度Ｔｃ２が追加されている点が、実施の形態（１）
と異なる構成となっている。また、通電制御の方式が図
４のフローチャートに示すように異なっている。

【００４１】すなわち、初めにコイルＣへの通電加熱を
開始する前に、事前にコイル温度を上昇させない微弱電
流を流すようにコントローラ６０で指令し、電力部６１
からコイルＣに流す。この電流値Ｉ₀を電流検出器６２
で検出し、与えた電圧Ｖ₀を抵抗値算出部７０に導く。
抵抗値算出部７０では、初期温度Ｔ₀におけるコイル初
期抵抗値Ｒ₀をＲ₀＝Ｖ₀／Ｉ₀により算出し（初期抵抗値
検出手段）、Ａ／Ｄ変換器６４を介してコントローラ６
０に入力する。なお、コイル初期温度Ｔ₀は非接触温度
計４で検出する（図４のＳ１）。

【００４２】ここで、コイルＣの温度Ｔ₀における定質
量温度係数α_T0は、以下の式で算出される。すなわち、
銅の導電率をＣｃ（％）とすると（初期温度はＴ₀）、 α_T0＝１／（１／（α₂₀×Ｃｃ／１００）＋（Ｔ₀−２０））（３）式で計算される。（α₂₀：２０℃におけるコイルＣの定質
量温度係数）なお、硬銅の場合と軟銅の場合で定質量温
度係数α_T0は異なっている。すなわち、硬銅の場合、そ
の導電率はＣｃ＝１００であり、その２０℃における定
質量温度係数α₂₀は、０．００３９３となり、軟銅の場
合、その導電率はＣｃ＝９７であり、その２０℃におけ
る定質量温度係数α₂₀は、０．００３８１である。

【００４３】次に、正規の通電加熱を開始し、予め設定
した電圧Ｖをコイルに印加することで、流れる電流Ｉを
電流検出器６２で検出する。そして、抵抗値算出部７０
で温度上昇により変化する抵抗値Ｒ_Tを算出する（コイ
ル抵抗値算出手段）。ここで、抵抗値Ｒ_Tと温度Ｔと定
質量温度係数α_T0には、Ｒ_T＝Ｒ_T0（１＋α_T0（Ｔ−Ｔｏ））（４）式の関係がある。この式から未知数のコイル温度Ｔを求め
る式に変形すると、Ｔ＝（Ｒ_T0(α_T0・Ｔｏ−１)+Ｒ_T）／(Ｒ_T0・α_T0) （５）式が得られる。上記（３）式、（４）式、（５）式で示さ
れる計算をコントローラ６０で行うプログラムがコイル
温度Ｔを算出するコイル温度算出手段である。

【００４４】コイル成形に最適なコイル温度Ｔは、上昇
させて到達させるべき設定温度Ｔａが予め設定されてお
り、（５）式で計算されたコイル温度ＴがＴａ以上にな
ったとき、コントローラ６０は通電を停止するように指
令する（通電制御手段）。

【００４５】従来、温度センサーなどを用いたフィード
バック制御により予め設定した設定値に到達した後、ま
たはその直前で通電加熱を停止する制御は行われている
が、ごく短い通電時間（例えば１〜２秒程度）で通電加
熱する場合、このようなフィードバック制御では、温度
センサーの検出遅れ（例えば０．５〜１秒程度）があ
り、精度の良い制御ができない。しかし、この実施の形
態によれば、コイル温度Ｔをごく短いインターバル（１
０ｍｓｅｃ程度）で逐次計算して求めているので、停止
の指令からほとんど遅れなく通電加熱を停止でき、コイ
ル温度の制御精度を高めることができる。

【００４６】また、実施の形態（１）で示したように、
コイル抵抗値Ｒの温度上昇による変化の影響を受けない
ことに加え、コイル周辺の金型や空気へ熱が逃げること
にも対応できる。すなわち、コイルの発熱は周辺の金型
や空気に伝達し、発熱損失となるが、この実施の形態で
は最終的に管理すべきコイル温度Ｔを見ているので、熱
が周囲に逃げてもコイルＣに与えるべき発熱量Ｑを正確
に付加することができる。

【００４７】図７は、本発明に係るコイル巻線装置にお
ける実施の形態（３）を示し、コイルの通電制御のフロ
ーチャートを示している。なお、金型１０などのコイル
巻線装置の本体部、及び通電装置８０の構成は実施の形
態（２）と同一である。

【００４８】通電加熱装置８０で算出された通電終了後
のコイル温度ＴをＴｃ１とすると、この実施の形態で
は、Ｔｃ１は図７に示すように補正される。すなわち、
算出コイル温度Ｔｃ１と通電終了後の実測コイル温度Ｔ
ｃ２の差をチェックし（Ｓ６）、その差の絶対値が所定
値ΔＴ以下であれば補正の必要はなく、補正をしない
（Ｓ７）。しかし、その差の絶対値が所定値ΔＴより大
きければ（Ｓ８）、算出コイル温度Ｔｃ１を実測コイル
温度Ｔｃ２に所定値ΔＴだけ補正した値とする（Ｓ９
ａ）。なお、算出コイル温度Ｔｃ１＜実測コイル温度Ｔ
ｃ２となることは考えにくいが、その場合は補正をしな
い（Ｓ７）。この実測コイル温度Ｔｃ２による補正をし
た後は、次のコイルの通電加熱のために、Ｓ９ｂに示す
ように、実施の形態（２）で示した（５）式、（４）
式、（３）式を逆算して、α₂₀×Ｃｃを補正する。

【００４９】ここで、コイルＣへの加熱時間ｔにより算
出されたコイル温度Ｔｃ１と実測したコイル温度Ｔｃ２
は、ずれる大きさが異なるので、加熱時間ｔをパラメー
タにして、算出されたコイルの温度Ｔｃ１と実測したコ
イル温度Ｔｃ２の温度差（Ｔｃ１−Ｔｃ２）に応じて補
正すべきΔＴは、表１に示すように予め設定された値を
選択する。通電時間が比較的長い場合はこの補正が可能
である。

【表１】

【００５０】しかし、通電時間がごく短い条件（例えば
１〜２秒程度）においては、上記補正では不十分で、通
電開始前のコイル温度Ｔｃ１０と通電終了後のコイル温
度Ｔｃ１１を測定し、その温度差（Ｔｃ１１−Ｔｃ１
０）に応じて補正すべきΔＴは、表２に示すように予め
設定された値を選択する（表２のΔＴは実験で求めた最
適な値を用いる）。なお、ここではパラメータを通電開
始前のコイル温度Ｔｃ１０としている。

【表２】

【００５１】この実施の形態によると、通電開始前のコ
イル温度Ｔ₀と通電終了後のコイル温度Ｔｃ１を測定
し、この温度データを用いて実施の形態（２）により算
出されたコイル温度Ｔｃ１を精度良く補正することがで
き、次のコイルの通電加熱のためにα₂₀×Ｃｃを補正す
る（補正手段）ことで、コイル温度算出手段の精度を高
めることが可能になる。実際にこの実施の形態でコイル
到達温度が２００℃の場合の実験を行ったところ、従来
の方法ではコイル温度の管理可能な精度が±２５℃程度
であったのに対し、±２℃程度まで精度管理できること
が分かった。その理由の要因としては、被覆導線Ｓに添
加されている金属（銀、カドミウム、ニッケルなど）に
より、（３）式で示した導電率Ｃｃとα₂₀がわずかに異
なることで影響を受け、誤差を生じることが考えられ
る。

【００５２】なお、この実施の形態では、コイル巻線装
置のコイル温度を送信機６及び受信機７を用いて検出し
たが、その目的は、回転する金型１０でコイルＣを巻回
し、金型が停止後そのつど温度センサー２を取り付けて
測定するのでは時間遅れにより検出される温度の精度が
低下すること、及び、製造効率が低下するためである。
送信機６及び受信機７を用いて温度データを送受信すれ
ば、金型１０が回転中（コイルを巻回中）でも温度セン
サー２と非接触温度計４を取り付けたままで、金型１０
が停止後、すぐにコイル通電加熱を開始し、同時にコイ
ル温度を測定することが可能になる。なお、送信機６及
び受信機７の代わりに、信号の回転接続手段であるロー
タリーカプラ（図示しない）を金型に連結し、直接コイ
ル温度を取り出すことも可能である。

【００５３】図８は、本発明に係るコイル巻線装置にお
ける実施の形態（４）を示し、コイル巻線装置の金型１
０、通電制御装置の構成は実施の形態（２）または
（３）と同一であり、制御方法のみ異なるもので、コイ
ルの通電制御のフローチャートを示している。

【００５４】この実施の形態には、２種類の通電制御手
段を有し、第１の通電制御手段は図８の左側の制御を行
い、第２の通電制御手段は図８の右側の制御を行う。通
電制御を開始する際、どちらの通電制御手段を使用する
かを作業者は機械に設けられたスイッチ（図示しない）
を選択する。すると、コントローラ６０は、Ｓ１０でそ
の選択ＳＷ信号を読み込み、Ｓ１１でＳＷ信号が１であ
るか２であるかを判断する。

【００５５】ＳＷ信号が１であれば、第１の通電制御手
段を選択したので、ＳＷ＝１の左側に進み、実施の形態
（１）で説明した制御方法を実施する。

【００５６】ＳＷ信号が２であれば、第２の通電制御手
段を選択したので、ＳＷ＝２の右側に進み、実施の形態
（２）で説明した制御方法を実施する。

【００５７】この実施の形態によれば、コイルの通電制
御に影響する各種パラメータ、例えば、コイルの重量、
コイルの被覆材質、通電加熱装置の電源容量、通電加熱
時間などにより、コイルの発熱状態が変化するので、こ
れらの条件に適した制御手段を選択可能にすることで、
コイル品質を安定化させることができる。

【００５８】図９は、本発明に係るコイル巻線装置にお
ける実施の形態（５）を示し、コイル巻線装置の金型、
通電制御装置の構成は実施の形態（３）と同一であり、
制御方法のみ異なるもので、コイルの通電制御のフロー
チャートを示している。

【００５９】この実施の形態には、実施の形態（４）と
同様に２種類の通電制御手段を有し、第１の通電制御手
段では左側の制御を行い、第２の通電制御手段では右側
の制御を行う。ただし、第１の通電制御手段の発熱量
（電力量）の設定値を選択可能にしたこと、また、第２
の通電制御手段のコイル温度の設定値を選択可能にした
ことが実施の形態（４）と異なる。

【００６０】すなわち、Ｓ１０で第１の通電制御手段と
第２の通電制御手段の選択ＳＷ信号を読み込んだ後、Ｓ
Ｗ信号が１であればＳＷ＝１の左側に進む。そして、作
業者が通電制御装置８０に設けられた発熱量の選択ＳＷ
（Ｑａ１、Ｑａ２、…、Ｑａｎ）を押せば、Ｓ２０でそ
の選択ＳＷ信号を読み込み、発熱量の設定値をＱａｓｗ
とする（設定値変更手段）。なお、発熱量の選択ＳＷを
押さなければ標準値で制御される。そして、実施の形態
（１）で説明した制御方法を実施する。

【００６１】ＳＷ信号が２であれば、ＳＷ＝２の右側に
進み、コイル温度の選択ＳＷ（Ｔｃｓ１、Ｔｃｓ２、
…、Ｔｃｓｎ）が押されれば、Ｓ２１でその選択ＳＷ信
号を読み込み、コイル温度の設定値をＴｃｓｗとする
（設定値変更手段）。なお、発熱量の選択ＳＷを押さな
ければ標準値で制御される。そして、実施の形態（２）
で説明した制御方法を実施する。

【００６２】この実施の形態によれば、コイルの選択組
み合わせを容易にすることができる。すなわち、わずか
に偏向特性の異なるコイル仕様を容易に製造可能にす
る。例えば、コイルは、左右２分割されたものを組み合
わせて使うものであるので、正巻コイルと逆巻コイルで
は巻線機の巻き取り角などが微妙に変わる。これに対応
して通電量を変更する場合があり、その他の諸条件によ
っても通電量を変更する場合があり、異なる通電制御手
段をＱaswまたはＴcswにより選択できることで、諸条件
に対応した通電量に変更することが容易になる。

【００６３】なお、この実施の形態では発熱量の選択及
びコイル温度の選択は、スイッチで行うこととしたが、
ダイヤル設定器（図示しない）などを用いて無段階に発
熱量の設定値を選択することも可能である。または、上
記コイルの通電量の変更に影響する諸条件をプログラム
化し、発熱量の設定値が自動設定されるようにすること
も可能である。

【００６４】図１０と図１１は、本発明に係るコイル巻
線装置における実施の形態（６）を示し、上記各実施の
形態に適用可能な電源の制御方法である。図１０はコイ
ル巻線装置の電源の接続の構成、図１１はその制御方法
を示すフローチャートである。

【００６５】図１０において、コイル巻線装置３３ａ〜
３３ｈは、例えば、工場の主電源（図示しない）からコ
イル巻線装置用に配線される主電源線２９、その中電源
線３０ａ、３０ｂ、小電源線３１ａ〜３１ｄ、細電源線
３２ａ〜３２ｈのように配線されている。この実施の形
態では、これらのコイル巻線装置３３ａ〜３３ｈの作動
状態を検出する入出力制御用通信線３４ａ〜３４ｈと、
集中制御装置３５などを備える。

【００６６】この集中制御装置３５による制御方法は、
図１１に示すように、入出力制御用通信線３４ａ〜３４
ｈを用いて時々刻々変化するコイル巻線機の全作動台
数、中電源系統下の作動台数、小電源系統下の作動台
数、細電源系統下の作動台数を検出する（Ｓ３０）。そ
して、Ｓ３１で全作動台数は予め設定された許容台数以
下であるかを判断し（電源容量判定手段）、Ｎｏであれ
ばＳ３２で次に通電加熱を行うべきコイル巻線装置をＷ
ＡＩＴ状態にする（通電開始遅延手段）。Ｙｅｓであれ
ば、コイル巻線装置用の主電源の容量は許容値以下なの
で、Ｓ３３に進む。

【００６７】Ｓ３３で中電源系統下（３０ａ、３０ｂ）
で予め設定された許容台数以下であるかを判断し、Ｎｏ
であればＳ３２で次に作動すべきコイル巻線装置をＷＡ
ＩＴ状態にする。Ｙｅｓであれば、コイル巻線装置用の
主電源の容量は許容値以下なので、Ｓ３４に進む。

【００６８】同様に、小電源系統下、細電源系統下で作
動台数のチェックを行い、すべて電源設備容量がＯＫ
（Ｙｅｓ）であれば、Ｓ３６でＷＡＩＴ状態になってい
るコイル巻線装置を（ＷＡＩＴ状態のコイル巻線装置が
なければ次に作動すべきコイル巻線装置を）通電加熱す
る。この際、ＷＡＩＴになっている台数が複数あれば、
ＷＡＩＴ時間の長いものから通電開始するのが望まし
い。なお、通電加熱の作業が終了するまでは、この制御
は継続される。

【００６９】この実施の形態によれば、隣接するコイル
巻線装置は通電加熱のインターバルが異なるために通電
加熱時間が重合し、電源電圧が低下するのを避けること
ができる。なお、各工場では、図１０のように整然とし
た配線がされていない場合もあるが、各系統毎の電源設
備容量とつながっているコイル巻線装置の台数などをこ
の実施の形態の制御プログラムに入力すれば、使用する
工場の配線系統に適したコイル巻線装置の通電加熱のタ
イミング制御が可能になる。

【００７０】なお、この実施の形態では電源設備容量の
判定を作動中のコイル巻線装置の台数で行ったが、実際
に流れている電流の大きさを検出して、その値により電
源設備容量の不足の判定を行うことも可能である。

【００７１】また、コイル巻線装置の通電加熱は巻線作
業が終了後行われるので、上記通電開始の遅延制御は、
コイル巻線装置の巻線作業を遅延させても構わない。結
果として複数のコイル巻線装置が同じタイミングで動作
（巻線作業、通電加熱）して電源設備容量が不足するの
を阻止するものであればよい。

【００７２】図１２は、本発明に係るコイル巻線装置に
おける実施の形態（７）を示し、コイル巻線装置の金型
１０等の本体部は実施の形態（２）と同一であるが、通
電制御装置と制御方法が異なる。通電制御装置８１は実
施の形態（２）の通電加熱装置８０に対し、金型温度Ｔ
ｋが追加された構成である。

【００７３】一般にコイル巻線装置は、朝、最初の作業
開始時に金型１０の温度が低温（室内相当温度で例えば
２０℃程度）となっており、金型１０の温度による寸法
の変化、被覆導線Ｓの硬さなどの各種条件によりコイル
Ｃをきちんと巻きにくいことが多い。特に、左右の金型
１０ａ、１０ｂは被覆導線Ｓの巻回開始時にその隙間を
高精度に位置決めする必要があり、巻かれたコイルＣの
密度を示すコイルの線積率は金型１０の温度の影響を受
ける。

【００７４】この場合、金型の加熱を目的として、金型
１０に設けた温度センサー２で金型温度Ｔｋをチェック
しながらコイルを通電加熱すること（予備加熱手段）に
より、金型を適度な温度まで温度上昇させることが可能
である。この場合、金型１０を加熱するためなので、精
度の高い制御の必要はない。

【００７５】この実施の形態によれば、金型温度Ｔｋを
適温（５０℃程度）に上昇させ、コイルの線積率（巻か
れたコイルの密度）を安定化させ、品質を向上（不良率
の低下）させることができる。また、特別に金型１０に
ヒータなどの加熱装置を取り付ける必要がなくなる。な
お、この予備加熱で使用したコイルは、基本的に廃却さ
れる。

【００７６】なお、図１、図２、図３、図１２で示した
通電制御装置は直流電源を用いて構成したが、電力値検
出部６３または抵抗値算出部７０をトランスや整流器を
用いた回路で構成すれば、交流電源で構成することも可
能である。

【００７７】また、コイルＣを上記の各実施形の形態に
示すように、直流で通電加熱する場合、ＰＷＭ制御方式
（パルス幅変調制御方式、高い周波数で信号をＯＮ・Ｏ
ＦＦさせ、そのパルス幅を変化させることで信号の大き
さを変化させる制御方式）やＰＡＭ振幅制御方式（パル
ス振幅変調制御方式、ＰＷＭ制御方式がパルス幅を変化
させるのに対しこちらはパルス振幅を変化させることで
信号の大きさを変化させる制御方式）を用いて、電流を
以下のように振動させること（電流振動手段）が有効で
ある。

【００７８】すなわち、ＰＷＭ制御方式またはＰＡＭ振
幅制御方式のキャリア周波数を成形するコイルの機械的
共振周波数（例えば１０〜２０ｋＨｚの間で共振する周
波数）にすることで、コイルＣが振動する。これによ
り、コイルＣを形成する被覆導線の被膜同士を有効に接
触させることができ、通電加熱による融着を確実に行う
ことが可能になる。

【００７９】なお、交流電源による通電制御装置では、
交流の周波数そのものを上記の共振周波数（例えば交流
の周波数を５０〜４００Ｈｚ、キャリア周波数を１０〜
２０ｋＨｚで共振する周波数）に合わせることで、直流
電源による通電制御装置と同じようにコイルＣを振動さ
せることが可能である。

【００８０】ところで、実施の形態（２）に示した通電
制御手段は、コイル巻線装置以外にも蒸着用電気加熱装
置、溶融炉、窒釜、温度耐久試験装置用ヒータなどの通
電加熱制御に応用できる。例えば、発熱体がタングステ
ンやタンタルを媒体として使用するヒータ（高温加熱装
置）などの温度制御では、初期温度は一度測っておけば
制御対象が変わるわけではないので、タングステンやタ
ンタルの温度は、それらの定質量温度係数α_T0と、導電
率Ｃｃを用いて（４）式、（５）式に代入して求めるこ
とができる。ここで求めたタングステンやタンタルの温
度を使って発熱体に流す電流を制御すれば、制御範囲が
広く（最高２８００℃程度まで可能）、温度センサーを
必要とせず、且つ、正確な温度制御を行うことができ
る。

【００８１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のコイル巻
線装置においては、通電加熱によりコイルで消費される
電力量を検出し、電力量が予め設定された設定値になっ
た際に通電を停止するようにした（第１の通電制御手
段）ので、コイルの抵抗値がコイルの温度上昇で変化し
ても、コイルへの発熱量の過不足を生じることなく、必
要な通電加熱を行うことができ、品質の安定したコイル
の成形を行うことができる。

【００８２】また、コイル温度を検出する温度センサー
で検出した通電加熱前のコイル初期温度に基づいて通電
加熱中のコイル温度を算出し、算出したコイル温度が予
め設定したコイル温度の設定値になった際に通電を停止
するように制御した（第２の通電制御手段）ので、コイ
ルそのものの温度管理が可能になる。

【００８３】また、温度センサーにより測定した温度デ
ータを用いてコイル温度算出手段で算出したコイル温度
を補正する補正手段を備えたので、この温度データを用
いて前記温度算出手段で算出したコイルの温度を補正す
ることができ、より精度の高い通電制御が可能になる。

【００８４】また、第１の通電制御手段と第２の通電制
御手段を選択可能にすること、及び、これらの通電停止
条件を選択可能にしたので、コイルの場合など偏向特性
のわずかに異なるコイル仕様を容易に製造することがで
きる。

【００８５】また、複数のコイル巻線装置の通電加熱を
制御する集中制御装置を用い、各コイル巻線装置の作動
状態を入出力制御用通信線で検出し、各コイル巻線装置
の電源設備容量の不足を電源設備容量判定手段で判定
し、電源設備容量判定手段に基づきコイル巻線装置の通
電加熱を通電開始遅延手段で遅延させたので、コイルへ
の通電加熱時間が重合して電源電圧の変動しないよう
に、電源容量の範囲内で各巻線装置の通電加熱のタイミ
ングを管理することが可能になり、品質の安定化と、工
場などの本来強化すべき電源設備への過大な費用の低減
が図れるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のコイル巻線装置の実施の形態（１）
における主要部品の構成図である。

【図２】本発明のコイル巻線装置の実施の形態（１）
における通電制御装置の構成図である。

【図３】本発明のコイル巻線装置の実施の形態（２）
における通電制御装置の構成図である。

【図４】本発明のコイル巻線装置の実施の形態（２）
における通電制御装置の制御方法を示すフローチャート
である。

【図５】本発明のコイル巻線装置の実施の形態（２）
または（３）における主要部品の構成図である。

【図６】図５のＸ−Ｘ断面図である。

【図７】本発明のコイル巻線装置の実施の形態（３）
における通電制御装置の制御方法を示すフローチャート
である。

【図８】本発明のコイル巻線装置の実施の形態（４）
における通電制御装置の制御方法を示すフローチャート
である。

【図９】本発明のコイル巻線装置の実施の形態（５）
における通電制御装置の制御方法を示すフローチャート
である。

【図１０】本発明のコイル巻線装置の実施の形態
（６）における構成図である。

【図１１】本発明のコイル巻線装置の実施の形態
（６）における通電制御装置の制御方法を示すフローチ
ャートである。

【図１２】本発明のコイル巻線装置の実施の形態
（７）における通電制御装置の構成図である。

【図１３】本発明のコイル巻線装置の実施の形態
（１）における通電制御装置の制御方法を示すフローチ
ャートである。

【符号の説明】

２温度センサー３覗き窓４非接触温度計６送信機７受信機８、８０、８１通電制御装置１０金型３５集中制御装置５０線材の供給装置５２電極６０コントローラ６２電流検出器６３電力値検出部６５電圧検出部７０抵抗値算出部１００、２００コイル巻線装置

【手続補正書】

【提出日】平成１３年４月２日（２００１．４．２）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００７３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００７３】一般にコイル巻線装置は、朝、最初の作業
開始時に金型１０の温度が低温（室内相当温度で例えば
２０℃程度）となっており、金型１０の温度による寸法
の変化、被覆導線Ｓの硬さなどの各種条件によりコイル
Ｃをきちんと巻きにくいことが多い。特に、左右の金型
１０ａ、１０ｂは被覆導線Ｓの巻回開始時にその隙間を
高精度に位置決めする必要があり、巻かれたコイルＣの
密度を示すコイルの占積率は金型１０の温度の影響を受
ける。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００７５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００７５】この実施の形態によれば、金型温度Ｔｋを
適温（５０℃程度）に上昇させ、コイルの占積率（巻か
れたコイルの密度）を安定化させ、品質を向上（不良率
の低下）させることができる。また、特別に金型１０に
ヒータなどの加熱装置を取り付ける必要がなくなる。な
お、この予備加熱で使用したコイルは、基本的に廃却さ
れる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者藤極広静岡県浜松市佐藤１丁目８番８号ダイワエレクトロニクス株式会社内 (72)発明者土屋博静岡県浜松市佐藤１丁目８番８号ダイワエレクトロニクス株式会社内Ｆターム(参考） 5C028 LL02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対の金型に巻回されて形成されたコイル
を金型内で通電加熱し、コイルの被覆導線の融着層を溶
融して成形されるコイル巻線装置であって、通電加熱に
よりコイルで消費される電力量を検出する電力量検出手
段と、予め設定した電力量の設定値を有し、検出した電
力量が前記設定値になった際に通電加熱を停止するよう
に制御する通電制御手段を備えたコイル巻線装置。
【請求項２】対の金型に巻回されて形成されたコイル
を金型内で通電加熱し、コイルの被覆導線の融着層を溶
融して成形されるコイル巻線装置であって、コイル温度
を検出する温度センサーと、検出した通電加熱前のコイ
ル初期温度に基づいて通電加熱中のコイル温度を算出す
るコイル温度算出手段と、予め設定したコイル温度の設
定値を有し、算出したコイル温度が前記設定値になった
際に通電を停止するように制御する通電制御手段を備え
たコイル巻線装置。
【請求項３】請求項２に記載のコイル巻線装置におい
て、温度センサーにより測定した温度データを用いてコ
イル温度算出手段を補正する補正手段を備えたことを特
徴とするコイル巻線装置。
【請求項４】対の金型に巻回されて形成されたコイル
を金型内で通電加熱し、コイルの被覆導線の融着層を溶
融して成形されるコイル巻線装置であって、請求項１に
記載の通電制御手段である第１の通電制御手段と、請求
項２に記載の通電制御手段である第２の通電制御手段と
を備え、第１の通電制御手段と第２の通電制御手段を選
択可能としたコイル巻線装置。
【請求項５】請求項１〜４のいずれかに記載のコイル
巻線装置において、通電制御手段の前記設定値を任意に
変更可能な設定値変更手段を備えたことを特徴とするコ
イル巻線装置。
【請求項６】請求項１〜５のいずれかに記載のコイル
巻線装置において、金型の温度が設定温度となるように
通電加熱する予備加熱手段を備えたことを特徴とするコ
イル巻線装置。
【請求項７】請求項１〜６のいずれかに記載のコイル
巻線装置において、コイルに流れる電流を振動させる電
流振動手段を備えたことを特徴とするコイル巻線装置。
【請求項８】対の金型に巻回されて形成されたコイル
を金型内で通電加熱し、コイルの被覆導線の融着層を溶
融して成形される複数のコイル巻線装置と、複数のコイ
ル巻線装置の通電加熱を制御する集中制御装置と、各コ
イル巻線装置の作動状態を検出する入出力制御用通信線
と、各コイル巻線装置の電源設備容量の不足を判定する
電源設備容量判定手段と、電源設備容量判定手段に基づ
きコイル巻線装置の通電加熱の開始を遅延させる通電開
始遅延手段とを備えたコイル巻線装置。