JP2986876B2

JP2986876B2 - ロータリトランス

Info

Publication number: JP2986876B2
Application number: JP2236964A
Authority: JP
Inventors: 春樹岡田; 敏男陰地; 靖夫柴崎; 広道平松
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1989-09-11
Filing date: 1990-09-10
Publication date: 1999-12-06
Anticipated expiration: 2014-12-06
Also published as: KR970004572B1; WO1991003824A1; JPH03174707A; KR920702000A; DE4091518T1; KR960008791B1

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、ビデオテープレコーダ（VTR）等に用いら
れるロータリトランスに関するものである。

〔従来の技術〕

最近、VTRの小型化，多機能化が進められるのに伴っ
て、そのロータリトランスは従来の平板形に代って円筒
形のものが用いられる趨勢にある。この円筒形コアのコ
イルは、コアの内周面から内側に出ないよう、コアの内
周面に形成された巻線用溝内に確実に収納されなければ
ならない。このような作業は、手作業でしかも長い時間
をかけてしか行えず、能率よく生産することができない
という課題があった。

このため、円筒形コアの内周に設けられた巻線用溝に
コイルを自動的に装着する方法として、特開昭62−5441
1号公報に記載されている技術が提案されている。

この技術は、コイルの１ないし数箇所を複数の挟持フ
インガを備えたコイル変形作業軸により内径側に変形さ
せてコイルの外接円形が縮小するようにして変形された
コイルをコア内に挿入し、挿入部分をコイル拡大軸によ
って拡大して、コアの内周面の巻線用溝にコイルの非変
形部分を係入させ、しかる後、コイルの全周を巻線用溝
の底面にきめ押しローラによって順次押し当てること
で、内周にコイルを有する部分を製造するものである。

また、この種のロータリコイルについて、特開昭64−
46911号に記載された「円筒物内周への巻線装着方法及
び装置」が公知である。しかし、この公知技術では巻線
方法と巻線装置という面から発明を捉えたものであっ
て、ロータリトランスそのものについての考慮は開示さ
れていない。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記の特開昭62−54411号に記載されている技術は、
コア内周面の径よりも大きい環状溝の径に合わせてコイ
ルを形成しておき、このコイルを、該コイルの弾性を利
用してコア内周面に挿入し、所定の巻線用溝にはめ込む
ようにしているため、次のような課題がある。

まず、コイルを所定の径に合わせて形成する治具、そ
の治具に巻かれたコイルを外側から保持する治具、その
保持されたコイルを内側に変形させてコアに挿入する治
具、挿入されたコイルを拡大する治具、溝に順次押し当
てる治具を必要とし、多くの治具を必要とするばかりで
なく、工程数が多い。

また、コイルをコア内で拡大した後、ローラなどで巻
線用溝の壁に押当てる必要があるため溝深さにバラツキ
がある場合、コイル内径とコア内径を一致させるのは困
難である。またコイルをコア内で拡大した後、ローラな
どで巻線用溝に順次押し当てる際、コイルに予期しない
変形が生じる恐れがある。特にコアに挿入する前にコイ
ルの外接円径を小さくするために、コイルを変形させる
ため、その変形部分が完全に復元せずたわみを生じる恐
れがある。

このため変形部分も含め接着剤にてコイルを巻線用溝
に接着固定する必要がある。

さらに、コイルをコアの巻線用溝に合わせて変形して
おくため、コアに挿入する際に、コイルを変形部分と非
変形部分に分けて、変形部分を大きく変形させる必要が
ある。またそのための治具が複雑になる。

本発明の第１の目的は、少ない工程で、短時間にかつ
コイルとコアの内径を一致させ装着組立できる円筒形ロ
ータリトランスを提供するにある。

本発明の第２の目的は、使用する治具が少なく、かつ
簡易で、経済的な巻線装着方法を適用できる円筒形ロー
タリトランスを提供するにある。

本発明の第３の目的は、対向するコア（ステータまた
はロータ側）とコイルとの距離を近接せしめて信号の伝
達効率を高めた円筒形ロータリトランスを提供するにあ
る。

更に、第４の目的として、コア内の巻線用溝内におけ
るコイルの占有率を高くして結合係数を向上せしめた円
筒形ロータリトランスを提供するにある。

第５の目的として、円筒形コアの内周面（１次側）巻
線されたコイルの大部分が２次側のコイルとクリアラン
スが一定となるよう同心円とすることで電気的特性を向
上させたロータリトランスを提供することにある。

第６の目的として、トランスの円周上各部で電気的特
性が均一となるようにロータリトランスを提供すること
にある。

第７の目的として、コイルの引出線が他のコイルと摩
擦等の干渉しないようにしたロータリトランスを提供す
ることにある。

第８目的として、線材が塑性変形するための最低の伸
び率とトランスの電気的特性より許される最高の伸び率
を考慮して、作業性が良くしかも電気的特性を向上させ
たロータリトランスを提供することにある。

第９の目的として、コアの巻線用溝内にコイルを接着
剤を使わずに嵌め込み固定できるため、接着剤とコイル
間にインダクタンスが発生せず効率の良い円筒形ロータ
リトランスを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

前記第1,第2,第３の目的を達成するため、本発明のロ
ータリトランスは、円筒形のコアの内側にコイルを装着
したロータリトランスにおいて、上記コイルの内径寸法
を前記コアの内径寸法と等しく、若しくは該コイルの内
径寸法が該コアの内径寸法に比して線径寸法の範囲内の
寸法差だけ大きくする。

上記の構成において前記のコアの内周面にコイルを収
納する巻線用溝を設け、前記のコイルの巻数を２ターン
以上とし、前記巻線用溝の深さ寸法はコイルの線径寸法よりも大
きくし、前記巻線用溝の幅寸法はコイルの軸心方向寸法よりも
大きくすると製造が容易である。

そして、前記巻線用溝の深さ寸法をコイルの線径寸法
よりも大きくし、前記巻線用溝の幅寸法をコイルの軸心方向寸法よりも
小さくすると、第４の目的（占有率向上）の達成に有効
である。

前記巻線用溝の深さ寸法をコイルの線径寸法よりも小
さくすると共に、前記巻線用溝の幅寸法をコイルの軸心方向寸法よりも
大きくし、かつ、前記のコイルを、その内径寸法がコアの内径寸法と等
しくなるように塑性変形せしめて、その断面形状が扁平
になっていると、占有率は更に向上する。

更に、前記巻線用溝の深さ寸法をコイルの線径寸法よ
りも小さくし、前記巻線用溝の幅寸法はコイルの軸心方向寸法よりも
小さくし、かつ、前記のコイルを、その内径寸法がコアの内径寸法と等
しくなるように塑性変形せしめて、その断面形状を扁平
ならしめると、占有率は一層向上する。

このようにして、溝内のコイル占有率を大きくすると
ロータリトランスの結合係数が向上する。

第５、第６の目的を達成するために、拡張ツメが拡張
したときに、拡張ツメの外径がコア内径と同心円となる
ようにし、その数を４個とする。

第７の目的を達成させるため、コイルの引出線が挿入
されるコアの引き出し溝が拡張コイルの円弧部に位置す
るように拡張ツメを配置する。

さらに、第８の目的を達成するために、最小伸び率
（コイルをコアに装着するために必要な伸び率）以上
で、しかも最大伸び率（信号伝達効率が急激に低下しな
い伸び率）以下となるよう拡張前に予め伸び率を算出す
る。

上記のような構成のロータリトランスは、接着剤を用
いずに組み立てることができるので、接着剤に起因する
トラブル（例えば漏洩インダクタンスの増大）を未然に
防止することができる。

〔作用〕

上記の構成を適用してコイルの内径寸法をコアの内径
寸法に等しからしめると、簡単な構造であるため構造が
容易であり、しかも対向するコアに対してコイルが接近
して結合係数（信号伝達効率）が高い。

コイルの内径寸法がコアの内径寸法よりも大きくても
一応の機能を果たし得るが、その差が大きすぎると結合
係数（信号伝達効率）が低下するので、この差の寸法は
コイルの線径寸法以内にするのが良い。

また巻線用溝内にコイルを密着させると、溝内でのコ
イルの占有率が高くなり、コアとコイルとの間の漏洩イ
ンダクタンスを小さくできるためトランスとしての結合
係数（信号伝達効率）を高くできる。

コイルをコアの巻線用溝内に挿入後コイルを塑性変形
させる拡張方式であるため、コイルの大部分を占める曲
率の大きな部分（円弧部）と曲率の小さな部分（直線
部）から形成される。この時コイルの大部分である円弧
部はコアと同心円となるのでクリアランスが一定に保た
れる。一方、直線部は線材径が小さくなるため線材とし
ての電気的特性は低下するが、コアの内径に近づけるこ
とができるため結合係数が高くなりトランスとしての電
気的特性はコイルの円周のどの部分でもほぼ一定とな
る。

また、コア内に装着されたコイルの引出線は他のコイ
ルの円弧部の中心に位置し、他のコイルの拡張時には放
射方向の力しか作用せず、その力も直線部に作用する力
と比べ小さい、しかも巻線用溝より深い引き出し溝を通
るため、他のコイルの拡張時に、引出線と他のコイルは
互いに干渉せず、しかもコイルの引出線の引きずりが生
じない。

コイルの伸び率を最小伸び率（コイルをコアに装着す
るために必要な伸び率）以上で、しかも最大伸び率（信
号伝達効率が急激に低下しない伸び率）以下となるよう
拡張前に予め求めた関係により算出し、この算出した伸
び率により拡張するので作業性が良くしかも電気的特性
が向上する。

そして、上記の構成によりなるロータリトランスは、
接着剤を用いずにコイルをコア内に装着できるので、接
着剤に起因するトラブル（例えば漏電インダクタンスの
増大）が未然に、かつ完全に防止される。

〔実施例〕

第１図（Ａ）は前記第１の発明に係るロータリコアの
一実施例を示す部分破断斜視図である。

円筒形コア10の内周面に、円周方向の巻線用溝11が設
けられるとともに、軸心と平行な引き出し溝12が設けら
れている。

上記の巻線用溝11内に２ターンのコイル13が巻線され
ている。このコイル13の線端は引き出し溝12を通って引
き出される。

図示の寸法ｄはコイル13の巻線の径寸法であり、図示
の寸法ｌはコイル13の軸心方向の寸法であって、ｌ≒2d
である。

上記のコイル13の内径寸法は、円筒形コア10の内径寸
法と等しく構成され、若しくは寸法差2d以内の範囲で円
筒形コア10の内径寸法よりも大きく構成される。

第１図（Ａ）に矢印で指示したａ部付近の拡大断面図
を第１図（Ｂ）〜（Ｅ）に示す。

第１図（Ｂ）は第２の発明における構成を模式的に示
している。

仮想線で示したように、円筒形コア10内に挿入し得る
コイル13aを構成し、半径方向に放射状に押し広げ実線
で示した13の如く巻線用溝11内に収まるように塑性変形
させる。

本例の巻線用溝11の幅寸法W₁は前記の寸法ｌよりも若
干大きく、上記の溝11の深さD₁は線径寸法ｄよりも大き
い。即ち、ｌ≦W₁, ｄ＜D₁ である。

この構成によればコイル13の成形，取りつけが容易で
ある。

第１図（Ｃ）は第３の発明の実施例を示し、 2d≒ｌ≧W₂, ｄ＜D₁ である。

この構成によれば第２の発明に比して、溝内のコイル
の占有率が高い。

第１図（Ｄ）は第４図の発明の説明図である。

2d≒ｌ＜W₁, ｄ＞D₂ となるように構成し、仮想線で示したコイル13aを塑性
変形させてコイル13（実線で描く）を構成する。コイル
13は、ほぼ楕円形の断面となり、占有率がいっそう高く
なる。

第１図（Ｅ）は第５の発明を模式的に描いたものであ
って、仮想線で示したコイル13aを、 2d≒ｌ≧W₂, ｄ＞D₂ となるように構成し、これをコイル13（実線で描く）の
ように塑性変形させる。

コイル13の断面形状はほぼ長方形となり、その占有率
は極めて高くなる。

次に、本発明に係るロータリコアの用法，用例につい
て説明する。

第２図は、円筒形ロータリトランスをVTRシリンダ１
に組み込んだVTRのテープ走行系を示す斜視図である。

第３図は上記VTRシリンダの断面図である。第３図に
現われている７はロータリトランスであり、このロータ
リトランスには第４図，第５図に示す如く、「内周にコ
イルを収納した円筒形のコア10」を有している。

第２図において、VTRシリンダ１にテープ２が巻き掛
けられている。３はカセットケースである。

第３図に示すように、VTRシリンダのロータリトラン
ス７は、上シリンダ４によってテープ２から取り出され
た映像信号に対応する電気信号を下シリンダ５（静止し
ている）に伝達するためのものである。６はヘッドであ
る。

第４図に示した9,10はロータリトランス７の円筒形コ
アであるが、 10は、回転部材である上シリンダ４側に取り付けられ
る円筒形コア（ロータ）であって、コイル13を装着する
ための巻線用溝11を有している。上記コイル13は第13図
に示すような形状をしており、このコイル13の内径寸法
は円筒形コア（ロータ）10の内径寸法とほぼ同一であ
る。

12は前記巻線用溝11より深く、巻線用溝11とと直交す
る方向にコイルの端末線を収納するための引き出し溝で
ある。（第５図参照）。

一方、９は、静止部材である下シリンダ５側に取り付
けられる円筒形コア（ステータ）で、その外周にコイル
が装着されている。８は、コイル13の端末線を巻きつけ
るピンである。

本発明に係るロータリトランスの構成部材であるコイ
ル13を円筒形コア（ロータ）10内に組み立てる方法を、
第６図について説明する。

第６図（Ａ）は、巻線作業を開始する前のコイル保持
治具20′を示す。このコイル保持治具20′は、初期状態
ではプッシャ21が開閉機構22によって閉じられている。

この治具20′には、巻線作業の際に線材の一端を掛け
止めしておくワイヤフック28と、フォーミングしてスタ
イル取りした後の巻線の端末を一時的に保持するエンド
フック29とが設けられている。

また、前記のプッシャ21の外周には、巻線を装着し得
る溝幅を有する溝（第10図参照）を形成したコイルガイ
ド25が備えられている。

第６図（Ｂ）は、線材24の一端を前記のワイヤフック
28に掛け止めして、コイルガイド25ニ巻回する工程を示
している。

第６図（Ｃ）は、コイル13の端末線のスタイル取り後
の状態を示す。即ち、コイルガイド25にコイル13が巻線
され、その端末はエンドフック29に掛け止めされてい
て、円筒形コアの引き出し溝（第５図参照）12に端末線
が入るように整形される。

第６図（Ｄ）は、コイル保持治具20′をコア10に挿入
して位置決めした状態を示す。

第６図（Ｅ）は、位置決めした状態（第６図（Ｄ））
からプッシャ21を放射方向（中心軸から離れる方向）に
拡開して、該プッシャ21の外周に巻線されているコイル
（図において隠れている）を円筒形コア10の巻線用溝11
（第５図参照）に嵌め込んだ状態を示す。

第６図（Ｆ）は、円筒形コア10をコイル保持治具20′
から引き抜いた状態である。コイル13はコア10内に収納
されている。

第６図（Ｇ）は、円筒形コア10の巻線用溝11（第５図
参照）内に装着されたコイル13（第１図参照）を更に拡
開し、コイル13の内径寸法と円筒コア10の内径寸法とを
一致させるための治具91を挿入し、コイル13を巻線用溝
11に押圧している状態の外観図である。

第６図（Ｈ）は、円筒形コア10の巻線用溝11（第１図
参照）へのコイル13の装着を完了し、前記の治具91を引
き抜いた状態を示している。

前記第６図（Ａ）〜（Ｈ）に説明した工程を実施する
ための装置について、第７図〜第21図について説明す
る。

まず、第７図は、本実施例に適用される装置の１例を
示す斜視図、第８図は第７図に示す装置の正面図であ
る。また第９図〜第21図は各部分の詳細を説明するため
の説明図である。

これらの図に示す実施例における内周巻線装着装置は
第７図及び第８図に示すように、巻線を行い、その巻線
を保持するコイル保持治具20′と、そのコイル保持治具
20′を開閉させるための拡張機構部30と、前記コイル保
持治具20′及び拡張機構部30の回転位置決めを行うモー
タ部40と、前記コイル保持治具20′に巻かれた巻線の端
末線の処理を行うためのフォーミングガイド部50と、巻
線のフォーミング部分に溶剤を塗布しフォーミング形状
を固定させるための溶剤塗布部60と、円筒形コア10を保
持固定するためのコア保持部70と、前記コア保持部70の
左右方向の位置決めを行うコア位置決め部80と、円筒形
コア10の巻線用溝11に押し込んだコイル13を更に拡開す
るためのコイル拡開部90と、各動作をコントロールする
制御装置（図示しない）とにより構成されている。

前記コイル保持治具20′は、線材24を巻線し、かつ円
筒形コア10に装着するためのプッシャ21と、フォーミン
グしスタイル取りした後の巻線の端末線を一時的に保持
するエンドフック29と、巻線中に線材24の一端を掛け止
めしておくワイヤフック28とから成っている。

ここで、前記プッシャ21は、第９図に示すように複数
個（例えば、４個）のプッシャ片21′に分割され、巻線
されたコイルを円筒形コア10の巻線用溝11に直接押し込
むようになっており、巻線を施す部分（コイルガイド2
5）は、第10図に示すようにプッシャ21の外周上に巻線
を装着可能な幅を持つ溝251を形成し、その両脇に線径
の1/2以下の高さの巻線ガイド252を備えている。

前記エンドフック29（第６図参照）は、プッシャ21の
端面に設けられており、コイル保持治具20′の外周部へ
の巻線を終了した後の線材24の端末を円筒形コア10の引
き出し溝12に装着できるようにスタイル取りし、一時的
に保持するためのものである。

また、前記ワイヤフック28は、プッシャ21の根元部付
近に位置し、プッシャ21に取り付けられているため、プ
ッシャ21の回転と同期する。更に、プッシャ21の中心部
から外周方向にあり、その径は、コア保持部70を摺動移
動してコイル保持治具20′のところへ位置決めした場合
でも干渉しない位置であり、該ワイヤフック28には線材
24の始端を掛け止めするフック281（第９図）を設けて
いる。

前記拡張機構部30は、プッシャ21を取り付けるツメ部
31と、該ツメ部31に開閉運動を与えるエアーチャック32
と、開閉量を調整するストッパ39と、該エアーチャック
32に駆動用エアーを供給するエアーフィードパイプ33
と、該エアーチャック32を保持するフランジ34と、該フ
ランジ34に取り付けてモータ部40の回転力をタイミング
ベルト35により受けるためのタイミングプーリ36と、フ
ランジ34の回転を円滑にするためのベアリング37と、こ
れらの拡張機構部30を保持するためのブラケット38から
成っている。

ここで、前記ツメ部31は、プッシャ21の根元を保持
し、エアーチャック32の開閉動作によりプッシャ21の外
周上に巻かれた線材24を円筒形コア10の巻線用溝11及び
引き出し溝12に押し込むものである。

前記エアーチャック32は、所定圧のエアーを供給する
ことにより開閉動作を行うもので、チャックが回転して
もエアーの供給が継続して行えるロータリ形である。

前記ストッパ39は、ツメ部31に当接し、プッシャ21が
閉じた時の巻線径と拡開した時の押し込みとを調節する
もので、それぞれを調整することにより円筒形コア10の
内径の異なるものや巻線用溝11の深さの違うものに対応
できるようになっている。

前記エアーフィードパイプ33は、ロータリ形エアーチ
ャック32に駆動用のエアーを供給するもので、エアーチ
ャック32に固定され、その回転に影響されることなくエ
アーを供給することが可能である。

前記フランジ34は、エアーチャック32のツメ部31と反
対側の端面を保持し、その中心部にはエアーフィードパ
イプ33を通る孔を設けてあり、その外周にはタイミング
プーリ36とペアリング37を取り付けるための軸加工がな
されている。

前記モータ部40は、モータ41の回転でタイミングプー
リ42を回転させてその動きをタイミングベルト35を介し
て拡張機構部30のフランジ34を回転させるものであり、
これらモータ部40を保持するブラケット43から成ってい
る。

前記フォーミングガイド部50は、プッシャ21の外周に
巻線された線材24の上から押え込み、スタイル取りする
際に線材24の浮き上がりを防止するためのフォーミング
ガイド51と、該フォーミングガイド51を保持するガイド
板52と、ガイド板52に取り付けられ、フォーミングガイ
ド51の下降を制限するためのストッパ53と、ストッパ53
に当接し下降量を調節するためのアジャスタ54と、フォ
ーミングガイド51の上下動を行わせるエアーシリンダ55
と、上下動する際の案件となるリニアガイド56と、フォ
ーミングガイド部50を保持するブロック57と、該ブロッ
ク57を支えるブラケット58とから成っている。

ここで、前記フォーミングガイド51は、第11図に示す
ように線材24の直径とほぼ同じ厚さとすることにより、
線材24の端末線のスタイル取りの際にその曲点で適度な
曲率を持たせることができ、かつ円筒形コア10の引き出
し溝12の幅内に収納できる寸法とすることができる。こ
のフォーミングガイド51の線材24に接触する部分には、
第10図のようなプッシャ21の外周上に形成された溝251
に線材24を巻線した状態でその両脇にある巻線ガイド25
2が充分入る程のスリットが切ってあり、その深さは線
材24の直径とほぼ同程度になっている。このスリットに
より、線材24のスタイル取りを行う場合、充分押えるこ
とができるため、線材24の浮き上がりを防止することが
できる。

前記溶剤塗布部60は、自己融着性を持つ線材の線間を
接着するためのものであり、溶剤を線材24に滴下するノ
ズル61と、収納した溶剤を該ノズル61に供給するための
シリンジ62と、該シリンジ62を固定しておくための凹形
板63と、シリンジ62を凹形板63によって固定するための
固定板64と、固定板64に取り付けられシリンジ62の下降
を制限するためのストッパ65と、ストッパ65に接触し下
降量を調節するためのアジャスタ66と、シリンジ62の上
下動を行わせるためのエアーシリンダ67と、上下動する
際の案内となるリニアガイド68と、溶剤塗布部60を保持
するブロック69と、該ブロック69を支えるブラケット69
1とから成っている。

前記コア保持部70は、円筒形コア10を挿入保持してお
くためのコアホルダ71と、コアホルダ71を保持するため
のホルダ板72と、ホルダ板72に取り付けコアホルダ71の
回転方向の位置決めを行う回りドメ73と、円筒形コア10
をプッシャ21に合わせ、上下方向に偏心させる際のガイ
ド上74,ガイド下75と、該ガイド上74側に取り付けられ
たＬ型金具76と、ガイド下75側に取り付けられたＴ型金
具77と、Ｔ型金具77へＬ型金具76を押さえつけておくた
めの予圧スプリング78と、予圧スプリングボルト79と、
該コア保持部70を支持するブラケット721から成ってい
る。

前記コア位置決め部80は、前記コア保持部70を取り付
けるためのプレート81と、該プレート81上に設置しコア
保持部70のＴ型金具77を介して円筒形コア10を上下方向
に偏心移動させるためのジグシリンダ82と、コア保持部
70をプッシャ21のところへ移動する際の案内となるリニ
アガイド83と、該リニアガイド83の側面に取り付けた円
筒形コア10の巻線用溝11のピッチに合わせて送るための
コアポジショナ84と、該コアポジショナ84の溝部に接
触，押圧して位置決めを行うスプリングプランジャ85
と、該スプリングプランジャ85を保持するためのボルダ
86と、コア位置決め部80が前進した場合に、最前端での
衝突を防止するためのストッパ87とから成っている。

前記コイル拡開部90は、コイル13を拡開するための治
具91を固定したＬ型のプレート92と、該プレート92をコ
ア保持部70に対して前，後進させるためのリニアガイド
93とから成っている。

上記コイル拡開部90の前進（図の左方）により、治具
91がコア10内に挿入させる。

上記の治具91は、先に第６図（Ｇ），第６図（Ｈ）に
示した部材であって、コア10の内径寸法に比して0.2mm
だけ小径の外径で、中空部を有するゴム製の筒であっ
て、その中空部へ流体を流し込むことにより、筒の外径
を0.4〜0.5mm拡大させることができる弾性を有してい
る。95は、前記の前進を制限するストッパである。上記
治具91の中空部へは、中空部へ流される流体の代わりに
固体を挿入してもかまわない。

この実施例では、コイル13に用いられている線材24の
展性により、コイル径を拡大して装着するようにしてい
る。

第12図に線材として用いられている銅線の延び一荷重
線図を示す。第12図に示すように、0.5％以上の伸びを
生じたときに、弾性域から塑性域に移行する。

銅線単独では、20％程度延びても破断の問題は生じな
いが、回路の短絡等の原因となる被覆のはがれ、破壊等
を考慮すると、巻線径から拡大径への伸びは、３〜10％
程度が望ましい。それ以上の展延が必要な場合、端末線
側から強制的に線材を送り込み、所定の伸びに押えるこ
とにより、不良の発生を防止する。

このように線材に、塑性域の範囲で被覆のはがれ等が
生じない程度に伸びを与えることで、コア10の内周の巻
線用溝11にコイル13を装着させることができる。また、
装着後、治具20をコア10から抜き取ってもコイル13は元
に戻ることはない。

第15図（Ａ）は、拡張方式によりコイル13をコア10の
巻線用溝12内に装着させたものを示している。コイル13
は、ブッシャ21の円弧部と同心円となる円弧部とブッシ
ャ21が拡張して生じるすきま部の直線部からなってい
る。この円弧部の中心は放射方向にしか力が作用せず、
直線部と比べて作用する力が小さい部分である。引き出
し溝12は拡張字に放射方向に力が作用せず、作用する力
も小さいくなる部分に位置するため、端末線が引き出し
溝へ引きずられる恐れや、他のコイルとの摩擦などの干
渉の恐れもない。第15図（Ｂ）は巻線用溝12の中でコイ
ル13が直線部と円弧部で形成されていることを示した第
15図（Ａ）の拡大図である。

次に、コイル13の伸び率であるが直線部と円弧部では
伸び率が異なる。このことを表すために、円弧部の中心
を角度０゜となるようにして、コイル13の円周の位置を
第16図に示すように定め、コイルの各場所における伸び
率を示すと第17図のようになる。第17図によると、伸び
率は角度45゜即ちコイル13の直線部ほど大きく、円弧部
の中心ではほぼ０伸び率はほぼsinカーブを描く。この
ことからも円弧部の中心では力が作用しないことを表し
ている。また本発明では、最大伸び率である45度の位置
でもトランスとしての電気的特性が劣化しないよう、予
めコイルの塑性変形後の伸び率を見込んだ直径を有する
線径24を使用し、所望の特性が得られるようにした。

以上、説明したように塑性変形後の伸び率を見込んだ
線材24を使用することでトランスとしての性能は向上す
る。線材24の伸び率の限界値をコイル13、コア10間の漏
電インダクタンス、結合係数等より求め、この限界値の
範囲内の伸び率となるようにコア10内にコイル13を挿入
後拡開することでコア13は形成される。

これ以後、コイルの伸び率の設定方法について説明す
る。コイルが装着される部分のプッシャの外径D₃, コアの内径（溝の部分を含まない）D₂, クリアランスC,（後述する）コイルの線材d,には、次式の関係がある。

D₃＝D₂−2c−2d …（１）ここで、クリアランスＣは、第18図に示したようにコ
ア10の内径と、プッシャ21に巻線されたコイル13の径と
のすきま部の寸法である。

コイル13をコア10に接着後、スプリングバックを起こ
しても巻線用溝11よりはみ出さない条件（以下、幾何学
的制約）を満たす伸び率の限界は、次の式より求めるこ
とができる。

ここで、ｘは、第19図に模式的に示したようにコイル
13をプッシャ21により拡開した後に生じるスプリングバ
ック量である。

また、伸び率α_１は、電気的性能の制約、即ち、１次
コイル側から２次コイル側への電気信号の伝達率（結合
係数Ｋ）が、ある一定値より低ければトランスとしての
役目を果たさなくなり、結合係数Ｋが一定値以上をとる
ようにしなければいけない。以下に、結合係数Ｋを求め
る式を表わす。

ここで、Ｋ：結合係数Ｄ：溝中心径 ₁:溝深さ g:ギャップ長 Si ：対向面積Ｎ：巻線数ｄ：線材径 μ ：インダクタンス定数上記ギャップ長ｇは、第20図に示したようにコア10
に装着されたコイル13の１次側と２次側とのすきまの寸
法である。

また、上記対向面積Siは、第21図において斜線部211
で示すように、コイルが挿入されているコアの巻線用溝
11の両脇のコアとコアが対向する部分の面積である。

結合係数Ｋは、１に近ければ近いほど、またコイルの
円周上の場所による結合係数の変化が小さいほど、その
コイルの信号の伝達率が良いことになる。

この理論結合係数Ｋの変化する許容範囲として、Ｋ′＝0.005と設定する。

次に、本発明によるロータリトランスについて、説明
する。

本発明によりロータリトランスは、コイルが装着され
る部分のプッシャの外径D₃はコアの内径（溝の部分を含
まない）D₂＝15.35、クリアランスＣ＝0.1、コイルの線
径ｄ＝0.1641（実測値）を（１）式に代入すると、 D₃＝14.82mmとなる。

また、幾何学的制約による伸び率α_１は、（１）式に
より求めたプッシャの外形D₃、コアの内径（溝の部分を
含まない）D₂、スプリングバック量ｘを（２）式に代入
すると、 α_１＝4.6％となる。

次に、コア10の巻線用溝11にコイルを塑性変形して挿
入する際に、コイルを形成する線材に被覆のはがれ、ク
ラック等の発生により予期できない抵抗の急激な上昇に
よるコイルの電気的性能の低下を生じない限界の伸び率
α_２を求める。

第12図に示すように、線材は伸び率20％以上にならな
いと破断しないが、伸び率14〜15％以上になると被覆の
はがれ、クラックを発生して急激な抵抗の変化をきたす
恐れがある。そこで、伸び率は最大でも13％程度に押さ
える必要がある。

ここで、第16図のようにコイル13の円弧部の中心を角
度０゜とし円周各部の位置をｘ軸上に、抵抗をｙ軸にと
り位置−抵抗線を表したものでものが第23図である。第
23図に示されたように位置−抵抗はほぼsinカーブを描
き、コイルのどの場所でも抵抗の急激な変化がないの
で、塑性変形後の抵抗を拡張前に予想し、所望の抵抗を
得ることができる。

ここで、実際に４つの資料の抵抗値を計測することで
コアに一回巻線したコイルと引出線の長さ（270mm）の
抵抗値を拡張前と拡張後で比較すると、以下に示す第１
表のようになる。

以上のように、本発明においてトランスに用いられる
コイルは塑性変形後のコイルの抵抗を予想できる範囲の
伸び率で拡張しているので、一定の抵抗値を有するコイ
ルをトランスを得ることができる。

さらに、トランスとしての電気的性能の制約によって
決まる伸び率α_３を求める。

まず、（３）式に上記各数値を代入すると、Ｋ＝0.91となる。

この実際のＫ＝0.91は、本発明に係るロータリトラン
スのとる値である。また、上記したように結合係数の変
化率の許容範囲として定めたＫ′＝0.005から結合係数
は実際には、Ｋ＝0.905を満たせば良いことになる。結
合係数変化後のＫ＝0.905を（３）式に代入し、線径d₁
＝0.1570mmとなる。

即ち、電気的性能の制約により求まる伸び率α_２は、
塑性変形前の実測値ｄ＝0.1641mm、及び塑性変形後のd₁
＝0.1570mmより、以上説明したように、幾何学的制約、コイルの抵抗値
からの制約、トランスとしての電気的性能の制約を勘案
すると伸び率は、4.6〜9.2％にすることが最も望まし
い。

第22図に銅線の伸びの許容範囲を伸び−荷重線図によ
って示す。

第22図に示すように、4.6〜9.2％の許容範囲内の伸び
率で巻線したコイル13を巻線用溝11に装着することによ
り、トランスの電気的性能を向上させることができる。

さらに、コイル13を拡開した後に生じるスプリングバ
ック量を１％とし、拡開後コイル13に残る変形量である
伸び率の平均値が６±0.5％となるようにすることで結
合係数が高く、確実にコイルをコアへ装着させることが
できる。

第24図は拡張前と拡張後のブッシャ21を示し、つま
り、ブッシャ21の移動量ｃとブッシャの数によって決ま
る角度θより、伸び率に直接関係する直線部ａと溝の中
に装着するために必要となる放射方向への移動量ｂが設
定できることを表している。ここでブッシャの数を考え
ると、その強度からは数は少ない方が良く、コイルの円
周各部で均一な伸び率を得ようとすればその数は多いほ
ど良い。上述したθ、移動距離ｃ、直線部の長さａ、放
射方向移動量ｂとから決まる塑性変形後のコイルの形状
及び伸び率とブッシャの強度を考慮するとその数は４個
が最適である。

第24図には、インナーコア10b,センターコア10,アウ
ターコア10aを備えた、ロータリトランスを示すが、巻
線用溝が、２重に設けられたトランスでも、以上説明し
たように、塑性変形後のコイルの抵抗を予測できる範囲
でコイルを拡張するため、同様な効果を得ることができ
る。

以上の説明は、塑性変形した線材をコア内周に巻線し
た円筒形ロータリトランスの製法について述べたもので
ある。

本発明はロータリトランスは上述のようにして構成で
きるので接着剤を使用する必要が無い。従って本発明の
ロータリトランスは接着剤を含んでいない。このため、
接着剤の使用に伴うトラブルが無く、かつ接着剤に起因
する漏洩インダクタンスも無く、伝達効率が良い。

前掲の第６図（Ａ）〜（Ｈ）について説明した巻線工
程においては、コイル保持治具20′を線材24の巻線用
と、コア10への挿入用と、コア10の内周への嵌め込み用
とに兼用させている。しかし、本発明のロータリコアを
構成する場合、上述の如く１個の治具を多目的に兼用せ
ず、それぞれの専用治具を用いることもできる。即ち、
線材の巻線は別の治具を用いて行ない、巻線されたコイ
ルを装着治具を介してコア内に挿入し、放射方向に開い
て装着しても良い。要は、１つの治具、あるいは複数の
治具を使っても、治具に巻線された状態でのコイルの外
周よりも、コア内周に装着された状態でのコイルの外周
が大きくなるように、コイルを治具により拡張すること
により構成することができる。

〔発明の効果〕以上説明したように本発明のロータリトランスによれ
ば、コア内に短時間で、少ない工程で組み込むことがで
き、所要の治具が少なくかつ簡単であり、塑性変形後のコイルの伸び率を予め考慮した線材を使
用することと、対向するコアとの距離が短かくすることで信号の伝達
効率が高く、溝内のコイルの占有率が高くて結合係数が大きく、コイルを溝内に装着するときのコイルの引きずりや、
他のコイルとの摩擦などの干渉がなく、装着剤に起因する線材と治具の結合等のトラブルが未
然にかつ完全に防止される。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）は本発明に係るロータリトランスの一実施
例を示す部分破断斜視図である。第１図（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ），（Ｅ）はそれぞれ本発
明の一実施例を示し、巻線溝付近の断面を描いた模式的
な説明図である。第２図はVTRのテープ走行系を示す概要的な斜視図、第
３図は上記VTRのシリンダの断面図である。第４図はロータリトランスの構造の説明図、第５図は円
筒形コアの部分破断斜視図である。第６図（Ａ）〜（Ｈ）は本発明に係るロータリトランス
の一実施例における製作工程図である。第７図は上記の工程を施工するための巻線装着装置の斜
視図、第８図は同じく正面図である。第９図は、プッシャへの巻線作業の説明図である。第10図及び第11図はフォーミングガイドの説明図であ
る。第12図はコイル巻線材である銅線の伸びと荷重との関係
を示す図表である。第13図はコアに装着されるコイルの形状を説明するため
の単品斜視図である。第14図（Ａ），（Ｂ）はブッシャの拡張前、拡張後の形
状説明図である。第15図（Ａ）は溝内に収納されたコイルの形状説明図で
第15図（Ｂ）は第15図（Ａ）の部分拡大図である。第16図はコイルの円周各部での位置を表す図である。第17図はコイルの円周各部での位置とその場所での伸び
率の関係を示す図である。第18図（Ａ），（Ｂ）はクリアランスｃの説明図であ
る。第19図、第20図、第21図はそれぞれスプリングバック量
ｘ、ギャップ長lg、対向面積Siの説明図である。第22図はコイル巻線材である銅線の伸びと荷重との関係
より求められる伸びの許容範囲を示す図表である。第23図は拡張後のコイルの円周各部と抵抗の関係を示す
図表である。第24図（Ａ），（Ｂ）はブッシャの数及び移動距離とそ
れに伴うコイルの放射方向と接線方向の移動量の関係を
示した図である。第25図は他の実施例であるロータリトランスの断面図、
第26図は第25図に示したロータリトランスの分解斜視図
である。 10……円筒形コア、11……巻線用溝、12……引き出し
溝、13……コイル、20′……コイル保持治具、21……プ
ッシャ、22……開閉機構。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者平松広道神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所生産技術研究所内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01F 38/14

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】円筒形のコアの内側にコイルを装着したロ
ータリトランスにおいて、前記コイルの内径寸法は前記
コアの内径寸法と等しいかまたは該コイルの内径寸法が
該コアの内径寸法に比して線径寸法の範囲内の寸法だけ
大きいことを特徴とするロータリトランス。
【請求項２】円筒形のコアの内側にコイルを装着したロ
ータリトランスにおいて、前記コアの内周面にコイルを
収納する巻線用溝を設け、前記コイルの巻数は２ターン
以上とし、かつ前記巻線用溝の深さ寸法はコイルの線径
寸法よりも大きく、前記巻線用溝の幅寸法はコイルの軸
心方向寸法よりも大きいことを特徴とするロータリトラ
ンス。
【請求項３】円筒形のコアの内側にコイルを装着したロ
ータリトランスにおいて、前記コアの内周面にコイルを
収納する巻線用溝を設け、前記コイルの巻数は２ターン
以上とし、かつ前記巻線用溝の深さ寸法はコイルの線径
寸法よりも大きく、前記巻線用溝の幅寸法はコイルの軸
心方向寸法よりも小さいことを特徴とするロータリトラ
ンス。
【請求項４】円筒形のコアの内側にコイルを装着したロ
ータリトランスにおいて、前記コアの内周面にコイルを
収納する巻線用溝を設け、前記コイルの巻線は２ターン
以上とし、前記巻線用溝の深さ寸法はコイルの線径寸法
よりも小さく、前記巻線用溝の幅寸法はコイルの軸心方
向寸法よりも大きく、かつ前記コイルを該コイルの内径
寸法がコアの内径寸法と等しくなるように塑性変形せし
め、該コイルの断面形状を扁平にすることを特徴とする
ロータリトランス。
【請求項５】円筒形のコアの内側にコイルを装着したロ
ータリトランスにおいて、前記コアの内周面にコイルを
収納する巻線用溝を設け、前記コイルの巻数は２ターン
以上とし、前記巻線用溝の深さ寸法はコイルの線径寸法
よりも小さく、前記巻線用溝の幅寸法はコイルの軸心方
向寸法よりも小さく、かつ前記コイルを該コイルの内径
寸法がコアの内径寸法と等しくなるように塑性変形せし
め、該コイルの断面形状を扁平にすることを特徴とする
ロータリトランス。
【請求項６】請求項１記載のロータリトランスのコイル
は、軸心と直角な方向に放射状に拡開、縮小可能な治具
に装着してコア内に挿入され、該治具を拡開され、該コ
アの内径寸法と同一の内径寸法またはそれ以上に成形さ
れたものであることを特徴とするロータリトランス。
【請求項７】請求項１記載のロータリトランスのコイル
は、巻線された状態で該コイルの外径の一部がコアの内
径よりも小さくなるように変形せしめられてコア内に挿
入され、治具を用いて拡開され、該コイルの内径寸法が
コアの内径寸法またはそれ以上に成形されたものである
ことを特徴とするロータリトランス。
【請求項８】円筒形のコアの内側にコイルを装着したロ
ータリトランスにおいて、前記コイルの内径寸法は前記
コアの内径寸法と等しいかまたは該コイルの内径寸法が
該コアの内径寸法が該コアの内径寸法に比して線径寸法
の範囲内の寸法差だけ大きく、かつ前記コイルの巻数は
２ターン以上とし、コイルの断面形状を扁平にすること
を特徴とするロータリトランス。
【請求項９】円筒形のコアの内側にコイルを装着したロ
ータリトランスにおいて、前記コアの内周面にコイルを
収納する巻線用溝を設け、前記巻線用溝の深さ寸法は、
コイルの線径寸法よりも大きく、かつ前記コイルをその
内径寸法がコアの内径寸法よりも大きくなるように塑性
変形せしめ、該コイルの各部において、線径または曲率
のいずれか一方が異なっていることを特徴とするロータ
リトランス。
【請求項１０】円筒形のコアの内側にコイルを装着した
ロータリトランスにおいて、前記コアの内周面にコイル
を収納する巻線用溝を設け、前記巻線用溝と前記巻線用
溝に収納されるコイルを同心円になるように塑性変形せ
しめたコイルを有することを特徴とするロータリトラン
ス。
【請求項１１】円筒形のコアの内側にコイルを装着した
ロータリトランスにおいて、前記コアの内周面にコイル
を収納する巻線用溝を設け、前記コイルを４つの円弧部
と４つの直線部を形成するように塑性変形せしめ、前記
直線部が前記円弧部よりコア内周面に近づいていること
を特徴とするロータリトランス。
【請求項１２】円筒形のコアの内側にコイルを装着した
ロータリトランスにおいて、前記コアの内周面にコイル
を収納する巻線用溝を設け、前記コイルは４つの円弧部
と４つの直線部を形成するように塑性変形せしめられて
前記巻線用溝に収納され、前記巻線用溝に収納された前
記コイルの端末線が前記コアの軸心方向に形成され、前
記コイルの円弧部の中心に位置する引き出し溝の中に収
納されていることを特徴とするロータリトランス。
【請求項１３】円筒形のコアの内側にコイルを装着した
ロータリトランスにおいて、前記コイルの内径寸法は前
記コアの内径寸法と等しいかまたは該コイルの内径寸法
が該コアの内径寸法に比して線径寸法の範囲内の寸法差
だけ大きく、かつ前記コイルの巻線は２ターン以上と
し、該コイルは前記コアに押し付けられる方向に成形さ
れて嵌め合わされていることを特徴とするロータリトラ
ンス。
【請求項１４】円筒形のコアの内側にコイルを装着した
ロータリトランスにおいて、前記コイルの内径寸法は前
記コアの内径寸法と等しいかまたは該コイルの内径寸法
が該コアの内径寸法に比して線径寸法だけ大きいロータ
リトランスを備えたことを特徴とするビデオテープレコ
ーダ。
【請求項１５】円筒形のコアの内側にコイルを装着した
ロータリトランスにおいて、前記コアの内周面にコイル
を収納する巻線用溝を設け、前記コイルの巻数は２ター
ン以上とし、かつ前記巻線用溝の深さ寸法はコイルの線
径寸法よりも大きく、前記巻線用溝の幅寸法はコイルの
軸心方向寸法よりも大きいロータリトランスを備えたこ
とを特徴とするビデオテープレコーダ。