JP2010245169A - 変圧器用複数線多段コイル及びその巻線装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コイルの容量アップを図ることができる変圧器用コイル、巻線方法をより安価に実現させる変圧器用複数線多段コイル及びその捲線装置を提供する。
【解決手段】複数本が個別で送られて来た平角電線１Ａ，１Ｂを、接着剤塗布機構２で塗布される背着剤によって重ね合わせた拘束状態で保持させ、あたかも、１本の平角電線１と同様に、成形ユニット１０で成形し、積層部１１において、ディスク状に積層して平角電線を複数本使用した多段コイルを得る。この多段コイルは、平角電線単線の断面積を大きくすることと同等の作用を奏することができ、モールド変圧器の大容量化が実現可能である。更に、平角電線１Ａ，１Ｂを重ね合わせた状態で保持する機構を巻線機内に追加して設けることにより、複数本使用した多段コイルをより安価に製造することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、２本以上の平角電線を多段に巻線してモールド変圧器に使用される変圧器用多段コイル、並びにそれを製作するための巻線装置に関する。

従来、モールド変圧器に使用される変圧器用多段コイルとして、２本以上の平角電線を多段に巻線する巻線装置及びその巻線装置によって製作された変圧器用複数線多段コイルが提供されている。複数本の平角電線をディスク状に多段に積層し、筒状に積み上げる場合、供給部から個別に供給される複数本の平角電線は、成形部において、平角電線をディスク巻きしたときに曲線部となる電線部分が重ね合わせ状態で圧延成形される。成形部を出た平角電線は積層部に送られるが、積層部においては、重ね合わせ状態で供給される複数本の平角電線は互いにフリー、特に長手方向にフリーな状態となっている。

ディスク巻きされる平角電線については、最終的な巻き形状は一般的に矩形又は円形である。巻き形状が矩形コイルの場合、各コーナー部で平角電線の長手方向に拘束することは比較的易しいが、最終的な巻き形状が円形コイルである場合には、矩形コイルの場合のようなコーナー部が存在しておらず、各平角電線をその長手方向において拘束するものがない。したがって、重ね合わせた平角電線が長手方向に合わされているのか否か、或いは積層された長さが十分揃っているのか等、製品品質管理上の問題が生じることがある。

このように、モールド変圧器の大容量化に対応すべく平角電線（コイル電線）を複数本使用して巻線する複数線多段コイル及びその巻線装置が提案されているが、複数本平角電線を使用すると、成形部で複数本同一に成形されても、その後積層部において積層する際には、成形した複数本の平角電線がバラバラになるため、その常態で積層すると非常に積層しづらく、その作業に多くの時間を要し、多段コイルは結果的に高価な製品となる。

本出願人が提案した平角電線を矩形状に巻き付けて多段コイルを製作する多段コイル製作装置が特許文献１に開示されている。この多段コイル製作装置は、平角電線の板厚方向に互いに向かい合い、平角電線を挟み込んで圧延する一対の圧延ローラと、圧延した平角電線を受けるストック部と、圧延ローラの挟み込み角度を制御する圧延ローラ制御部とを備えていて、平角電線の角となる曲線部と辺となる直線部の繰り返しを行って、且つ内周側から外周側に巻き付けるときには曲率半径を徐々に大きくし、外周側から内周側に巻き付けるときには曲率半径を徐々に小さくして、曲線部から直線部に入る瞬間に圧延ローラを平行にして平行圧延することで直線部を成形し、直線部の断面積を最内周曲線部の断面積とほぼ等しくすることで、矩形状の多段コイルを効率的且つ自動的に製作することを図っている。

特許第３９９６００５号公報

個別に供給され途中で重ね合わされるなど、互いに無拘束状態で供給される複数の平角電線から多段コイルをより安価で且つ効率よく行うためには、セットされる複数本の平角電線を成形し積層する際に、積層した各平角電線がバラバラにならないように、同一巻線機内で巻線動作を阻害すること無く、平角電線同士を拘束する必要がある。
そこで、複数の平角電線をディスク巻きしながら積層するに際して、ディスク巻きしたときに曲線部となる電線部分を圧延成形した後も重ね合わされた状態を保持して、あたかも１本の平角電線の如く扱うことを可能にする点で解決すべき課題がある。

この発明の目的は、複数の平角電線がそれぞれ個別に供給される等、無拘束状態で供給されるが、平角電線同士をある程度拘束させた状態で成形することで、平角電線の容易な積層を可能とし、大容量のモールド変圧器用であっても複数線多段コイルをより安価な製作を可能にする変圧器用複数線多段コイル及びその巻線装置を提供することである。

上記の課題を解決するため、この発明による変圧器用複数線多段コイルの巻線装置は、複数本の平角電線を個別で供給する供給部と、平角電線をディスク巻きしたときに曲線部となる電線部分を圧延成形する成形部と、当該成形部で成形された前記平角電線をディスク巻きしながら積層する積層部とを備えた変圧器用複数線多段コイルの巻線装置において、前記成形部は上下に重ね合わせられた複数本の前記平角電線を当該重ね合わせ状態を拘束させた状態で同時に成形し、前記積層部は成形された複数本の前記平角電線をディスク巻きしながら積層することを特徴としている。

また、この発明による変圧器用複数線多段コイルは、上下に重ね合わせた複数本の平角電線がディスク巻きしながら積層されており、前記重ね合わせ状態にある前記平角電線は、前記平角電線同士の間で生じ得る位置ずれが積層に支障とならないように拘束させたことを特徴としている。

本発明による変圧器用複数線多段コイル及びその巻線装置によれば、ディスク巻きで多段に積層するに際して、少なくとも２本以上の平角電線は、重ね合わされた状態を保持するように拘束されているので、あたかも１本の平角電線と同様に取り扱われ、その拘束状態でディスク巻きして積み上げられて、容易に積層し巻線することができる。その結果、複数本の平角電線はその長手方向にずれることがない。

本発明による変圧器用複数線多段コイル及びその巻線装置において、前記複数本の平角電線同士は、長手方向に所定の間隔を置いて施されたテープ巻き、長手方向に所定の間隔を置いて互いに接着剤が施された接着、又は長手方向に所定の間隔を置いて凹凸嵌合等の機械的な結合によって、前記重ね合わせ状態を拘束することができる。
また、前記前記重ね合わせ状態が拘束される拘束位置は、前記ディスク巻きされた前記多段コイルの周方向位置がバラついているとすることができる。拘束位置を多段コイルの周方向位置でバラつかせることで、多数の拘束位置が同じ位相位置で重なることによるコイル高さの増大を回避することができる。拘束位置を周方向位置でバラつかせるとは、殆どのディスク巻きにおいて同じ周方向位置に重ならなければよいという程度であり、拘束位置が数回のディスク巻き毎に同じ周方向位置に重なる程度のことは許容される。
更にまた、前記複数本の平角電線は、前記ディスク巻きによって円形多段コイル又は矩形多段コイルに積層することができる。

本発明による変圧器用複数線多段コイル及びその巻線装置によれば、複数本の平角電線を重ね合わせディスク巻きしながら積層する際に、平角電線同士が特にその長手方向においてもずれることがないため、あたかも１本の平角電線を成形し積層するのと同様の工程で、複数本の平角電線について高品質な成形・積層が容易となり、複数本の平角電線を重ね合わせた多段コイルの巻線を高い品質でありながらコストを抑えて実現できる。また、変圧器用巻線コイルの容量アップが図れることから、変圧器の大形機種への展開を図ることもできる。また、２本を超える本数の複数線化に発展可能なため、更なる大形機種への対応の道筋が可能となる。更に、本発明によれば、複数本の平角電線の拘束工程をインライン化することで、単本と同様の巻線時間及び工数で巻線が可能になるため、より安価な複数線多段コイルを製作し且つ提供することができる。

本発明による変圧器用多段コイルの巻線装置の実施例を示す全体概略平面図。 図１に示す変圧器用多段コイルの巻線装置の全体概略正面図。 本発明による変圧器用多段コイルの巻線装置の別の実施例を示す全体概略平面図。 図３に示す変圧器用多段コイルの巻線装置の全体概略正面図。 本発明による変圧器用多段コイルの巻線装置の他の実施例を示す要部説明図。 この発明による変圧器用多段コイルの実施例を示す鳥瞰図。 この発明による変圧器用多段コイルの別の実施例を示す鳥瞰図。 この発明による変圧器用多段コイルの他の実施例を示す鳥瞰図。

以下、図面に基づいて、本発明による変圧器用多段コイル及びその巻線装置の実施例を説明する。

図１は変圧器用多段コイルの巻線装置の実施例１についてその全体の概略を示す平面図であり、図２は図１に示す変圧器用多段コイルの巻線装置の正面図である。実施例１に示す巻線装置は、複数本の平角電線を接着剤にてずれないように拘束して成形し、積層し、複数線多段コイルを製作する巻線装置である。

図１及び図２に示すように、複数本の平角電線１Ａ、１Ｂがそれぞれ供給部１２Ａ、１２Ｂにセットされて、供給部１２Ａ、１２Ｂから個別に繰り出される。平角電線１Ｂの下面に接着剤又は粘着剤を塗布する機構２が設けられており、繰り出された平角電線１Ａ、１Ｂ同士が装置内で重ね合わされる前に、平角電線１Ａ、１Ｂの重なり合うことになる面に接着剤（又は粘着剤）が塗布される。下面に接着剤又は粘着剤が塗布された平角電線１Ｂは、平角電線１Ａと重ね合わされた状態でレべラ５に通される。レべラ５は、平角電線１Ａ、１Ｂの曲りぐせを取り除くと同時に、平角電線１Ａ、１Ｂ同士を張り合わせる作用を奏する。その後、複数本の重なり合った平角電線１は送りユニット６で成形ユニット１０に送られる。成形ユニット１０は、平角電線１をディスク巻きしたときに曲線部となる電線部分を圧延成形する。圧延成形された平角電線１は、積層部１１にディスク巻き状に積層される。

接着剤は複数本の平角電線１Ａ、１Ｂの重なった状態を保持する拘束手段となっており、塗布機構２は、そうした接着剤を平角電線に適用する拘束手段適用部となっている。成形ユニット１０及び積層部１１は、それぞれ、先の特許文献１に開示の成形部及び積層部を用いることができるので、ここでの詳細な説明を省略する。成形ユニット１０は同形状・同寸法の平角電線１Ａ、１Ｂをあたかも１本の平角電線であるかのように同時に成形し、積層部１１は平角電線１Ａ、１Ｂ同士が重なり合い成形された状態を保ったままあたかも１本の平角電線であるかのようにディスク巻きしながら積層することができる。

図３は変圧器用多段コイルの巻線装置の実施例２についてその全体の概略を示す平面図であり、図４は図３に示す変圧器用多段コイルの巻線装置の正面図である。実施例２に示す巻線装置は、重なり合った複数本の平角電線にテープを貼り付けて、ずれないように拘束して成形し、積層し、複数線多段コイルを製作する巻線装置である。

図３及び図４に示すように、複数本の平角電線１Ａ，１Ｂがそれぞれ供給部１２Ａ，１２Ｂにセットされて、供給部１２Ａ，１２Ｂから個別に繰り出される。平角電線１Ａ，１Ｂをレべラ５に通してその曲りぐせを取り除き、平角電線１Ａ，１Ｂは装置内で重ね合わされることで平角電線１とされる。平角電線１に対して、テープ供給貼付ユニット３により、平角電線拘束用テープ７が最下部平角電線１Ａの下部に瞬時に貼り付けられる。平角電線拘束用テープ７は、テープ側面及び上面貼り付けユニット４によって平角電線１に巻き付けられて、平角電線１Ａ，１Ｂの重ね合わせ状態を拘束する。その後、平角電線１は送りユニット６で成形ユニット１０に送られる。成形ユニット１０は、平角電線１をディスク巻きしたときに曲線部となる電線部分を圧延成形する。圧延成形された平角電線１は、積層部１１においてディスク巻き状に積層される。なお、平角電線拘束用テープ７は、既に変圧器用コイルの固定のために用いられている紙と同じ材質で製作することができるので、モールディング時に要請される特性試験にも当然に合致するものである。

実施例２では、平角電線拘束用テープ７が平角電線１Ａ、１Ｂの重なった状態を保持する拘束手段となっており、テープ供給貼付ユニット３は拘束手段適用部となっている。成形ユニット１０及び積層部１１は、それぞれ、先の特許文献１に開示の成形部及び積層部を用いることができる。また、成形ユニット１０及び積層部１１は、同形状・同寸法の平角電線１Ａ、１Ｂをあたかも１本の平角電線であるかのように同時に成形し、またディスク巻きしながら積層することができる。

図５は、変圧器用多段コイルの巻線装置の実施例３についての要部を示す図であり、複数本の平角電線の重ね合わせ状態を拘束する手段を示している。図５に示すように、供給部１２Ａ（図１等参照）から繰り出された平角電線１Ａと、供給部１２Ｂ（図１等参照）から繰り出された平角電線１Ｂとは、それぞれ上下に重ね合わされて、かしめ装置２０によって機械的に結合される。即ち、かしめ装置２０は、凸部２３を備えた下型２１と、凸部２３に対向した面が平坦面２４とされた上型２２とを有しており、下型２１と上型２２との間に重ね合わされた平角電線１Ａ，１Ｂを挟み込んでプレスすることで、平角電線１Ａの上面の凸部２５が平角電線１Ｂの下面に窪んだ凹部２６に嵌まり込む状態に成形されて、両平角電線１Ａ，１Ｂがかしめ固定される。この実施例３では、平角電線１Ａ，１Ｂが重ね合わされた状態で、平角電線１Ａの凸部２５と平角電線１Ｂの凹部２６との嵌合２７が、平角電線１Ａ，１Ｂが特にその長手方向にずれるのを防止する拘束手段となっており、かしめ装置２０が拘束手段適用部となっている。

図６は、この発明による変圧器用複数線多段コイルの一例を示す鳥瞰図である。図６（ａ）は平面視で矩形状の矩形コイルにディスク巻きに巻線された多段コイルを示す図であり、図６（ｂ）は平面視で円形状の円形コイルにディスク巻きに巻線された多段コイルを示す図である。これらの例は、平角電線１Ａ，１Ｂを重ね合わせた平角電線１が両電線１Ａ，１Ｂ間が接着剤で接着されている例、或いはかしめ等の機械的な凹凸係合によって拘束されている例に対応している。両電線１Ａ，１Ｂは、あたかも１本の平角電線のように拘束されており、平角電線１Ａ，１Ｂバラバラになるのに注意を払うことなく、１本の平角電線でディスク巻きをするのと同様にして、ディスク巻きを行うことができる。図中の符号８、９は、平角電線１の多段コイルにおける積み高さを示す。

図７は、重ね合わされた平角電線を平角電線拘束用テープ７を用いて拘束して積層した変圧器用複数線多段コイルの実施例を示す鳥瞰図である。平角電線拘束用テープ７は積層される平角電線の積み高さ８、９が高くなるため、極力薄いものが望ましい。しかし、図７に示すように、平角電線１を積層した際に平角電線拘束用テープ７が各巻きにおいて同じ位相位置（図では４つの位相位置）に集中してしまうと、平角電線１の積み高さ８Ａ、９Ａが高くなり、コイル高さが増大するという問題がある。

そこで、コイル高さをなるべく低く抑えるように、図８に示すように、平角電線１を積層部１１によって積層した際、平角電線拘束用テープ７がディスク巻きの同じ位相位置に集中しないように、テープ供給貼付ユニット３で平角電線拘束用テープ７を貼り付ける位置を制御しながら製作するのが良い。これにより、平角電線１の積み高さ８Ｂ，９Ｂを極力低く抑えることができる。

本発明によれば、ディスク巻きで多段に積層するに際して、拘束手段によって少なくとも２本以上の平角電線を重ね合わせた状態を保持するので、平角電線が積層部でバラバラになることなく、あたかも１本の平角電線と同様にして成形し、且つディスク巻きに積層して巻線することができる。また、巻線機内で複数本の平角電線同士の拘束を行うことで、段取り等を考慮した時には、従来のものと比較して優位性を示すことができるが、この時、巻線機の稼動において、複数本の平角電線を拘束しようとする際に、複数本の平角電線の拘束動作で、通常の巻線動作を停止させる等の動作を阻害させることも無い。

本発明はモールド変圧器において、電線を少なくとも２本以上組合せ成形、積層する際、平角電線同士がずれないため、容量の大きい変圧器に対応した多段コイルの製作が可能であり、更に、複数本の平角電線の拘束をインライン化することで、単本と同様の巻線時間、工数で巻線ができるため、より安価な複数線多段コイル、及びそれを用いた変圧器を製作することができる。

１：重なり合った平角電線 １Ａ：平角電線 １Ｂ：平角電線
２：接着剤、又は、粘着剤を塗布する機構 ３：テープ供給貼付ユニット
４：テープ側面、上面貼り付けユニット ５：レべラ
６：送りユニット ７：平角電線拘束用テープ
８：平角電線積層高さ（矩形コイル）
８Ａ：平角電線拘束用テープ貼付位置集中時の、平角電線積層高さ（矩形コイル）
８Ｂ：平角電線拘束用テープ貼付位置制御時の、平角電線積層高さ（矩形コイル）
９：平角電線積層高さ（円形コイル）
９Ａ：平角電線拘束用テープ貼付位置集中時の、平角電線積層高さ（円形コイル）
９Ｂ：平角電線拘束用テープ貼付位置制御時の、平角電線積層高さ（円形コイル）
１０：成形部 １１：積層部
１２Ａ：平角電線供給部 １２Ｂ：平角電線供給部
２０：かしめ装置 ２１：下型 ２２：上型
２３：凸部 ２４：平坦面
２５：平角電線１Ａの凸部 ２６：平角電線１Ｂの凹部

Claims (12)

1. 複数本の平角電線を個別で供給する供給部と、平角電線をディスク巻きしたときに曲線部となる電線部分を圧延成形する成形部と、当該成形部で成形された前記平角電線をディスク巻きしながら積層する積層部とを備えた変圧器用複数線多段コイルの巻線装置において、前記成形部は上下に重ね合わせられた複数本の前記平角電線を当該重ね合わせ状態を拘束させた状態で同時に成形し、前記積層部は成形された複数本の前記平角電線をディスク巻きしながら積層することを特徴とする変圧器用複数線多段コイルの巻線装置。
2. 前記複数本の平角電線同士は、長手方向に所定の間隔を置いて施されたテープ巻きによって、前記重ね合わせ状態が拘束されていることを特徴とする請求項１に記載の変圧器用複数線多段コイルの巻線装置。
3. 前記複数本の平角電線同士は、長手方向に所定の間隔を置いて互いに接着剤が施された接着によって、前記重ね合わせ状態が拘束されていることを特徴とする請求項１に記載の変圧器用複数線多段コイルの巻線装置。
4. 前記複数本の平角電線同士は、長手方向に所定の間隔を置いて凹凸嵌合等の機械的な結合によって、前記重ね合わせ状態が拘束されていることを特徴とする請求項１に記載の変圧器用複数線多段コイルの巻線装置。
5. 前記前記重ね合わせ状態が拘束される拘束位置は、前記ディスク巻きされた前記多段コイルの周方向位置がバラついていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の変圧器用複数線多段コイルの巻線装置。
6. 前記複数本の平角電線は、前記ディスク巻きによって円形多段コイル又は矩形多段コイルに積層されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の変圧器用複数線多段コイルの巻線装置。
7. 上下に重ね合わせた複数本の平角電線がディスク巻きしながら積層されており、前記重ね合わせ状態にある前記平角電線は、前記平角電線同士の間で生じ得る位置ずれが積層に支障とならないように拘束させたことを特徴とする変圧器用複数線多段コイル。
8. 前記複数本の平角電線同士は、長手方向に所定の間隔を置いて施されたテープ巻きによって、前記重ね合わせ状態が拘束されていることを特徴とする請求項７に記載の変圧器用複数線多段コイル。
9. 前記複数本の平角電線同士は、長手方向に所定の間隔を置いて互いに接着剤が施された接着によって、前記重ね合わせ状態が拘束されていることを特徴とする請求項７に記載の変圧器用複数線多段コイル。
10. 前記複数本の平角電線同士は、長手方向に所定の間隔を置いて凹凸嵌合等の機械的な結合によって、前記重ね合わせ状態が拘束されていることを特徴とする請求項７に記載の変圧器用複数線多段コイル。
11. 前記前記重ね合わせ状態が拘束される拘束位置は、前記ディスク巻きされた前記多段コイルの周方向位置がバラついていることを特徴とする請求項７〜１０のいずれか一項に記載の変圧器用複数線多段コイル。
12. 前記多段コイルは、円形多段コイル又は矩形多段コイルであることを特徴とする請求項７〜１１のいずれか一項に記載の変圧器用複数線多段コイル。

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