JP3585438B2 - 巻線装置および巻線方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、巻枠に線材を巻線する巻線装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
巻枠に線材を巻線する巻線装置における巻枠としては、真円形断面の巻枠(巻芯)以外に、例えば長円形の巻枠等、様々な形状の巻枠があり得る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、真円形断面以外の巻枠に対する巻線では、線材の入射角度が一定とならないので、巻線が安定して行えない場合がある。例えば、図14に示すような長円形の巻枠101に線材102を巻回する場合には、巻枠101が実線で示す回転位置にあるときの線材102の入射角度αと、巻枠101が一点鎖線で示す回転位置にあるときの線材102の入射角度βとは、大きく異なってしまい、巻線を安定して行うことができない。
【0004】
このような問題点は、特に平角線でエッジワイズコイルを形成するときに顕著である。詳しく説明すると、平角線からなるコイルとしては、図15に示すように平角線の幅広面を巻回の内周方向に向けたフラットワイズコイルと、図16に示すような平角線の幅広面を巻回の軸方向に向けたエッジワイズコイルとがあるが、エッジワイズコイルでは、巻線における入射角度の不安定があると、線材の倒れや膨らみが特に生じやすい。
【0005】
本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、巻枠に線材を巻線する巻線装置において、安定して巻線を行うことができ、巻乱れを有効に防止できるものを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
第1の発明では、巻枠に線材を巻回する巻線装置において、回転中心軸を固設した固定ヘッドと、前記巻枠を前記回転中心軸周りで一体に回転するように保持する回転ヘッドと、この回転ヘッドを前記回転中心軸の回りで回転駆動する回転駆動手段と、前記回転中心軸に対して前記回転ヘッドを前記回転中心軸と直交する方向にスライドさせる回転ヘッドスライド手段とを備えた。
【0011】
第2の発明では、前記回転ヘッドと前記固定ヘッドの隙間部分において巻線がなされるようにするとともに、前記回転ヘッドを前記固定ヘッドに対して離間方向に移動可能とし、前記回転ヘッドを前記固定ヘッド側に付勢する付勢手段を備えた。
【0012】
第3の発明では、前記固定ヘッドに線材が導入されるガイド溝を形成するとともに、前記巻芯に既に巻回された線材と前記ガイド溝とが重なり合う部分では前記ガイド溝の深さを線材の厚み以上とした。
【0013】
第4の発明では、前記巻線の中心は、前記巻枠の回りを公転する線材繰出手段の公転の中心である。
【0014】
第5の発明では、前記線材は平角線である。
【0015】
第6の発明では、前記平角線は、その幅広面を前記巻枠の軸方向に向けて巻線される。
【0016】
第7の発明では、巻枠に線材を巻回する巻線方法において、巻枠に線材を巻回する巻線方法において、回転中心軸を固設した固定ヘッドと、前記巻枠を前記回転中心軸周りで一体に回転するように保持する回転ヘッドと、この回転ヘッドを前記回転中心軸の回りで回転駆動する回転駆動手段と、前記回転中心軸に対して前記回転ヘッドを前記回転中心軸と直交する方向にスライドさせる回転ヘッドスライド手段とを用い、巻線工程に応じて巻線の中心の位置を前記巻枠に対する線材の入射角度が略一定となるように巻線の中心を変更する。
【0019】
【発明の作用および効果】
第1の発明の巻線装置および第7の発明の巻線方法では、巻線工程に応じて巻線の中心の位置(例えば第4の発明では線材繰出手段の公転中心)が変更可能であるので、巻枠の形状によって巻枠への線材の導入が不安定となる場合に、これを巻線の中心の位置の調整で解消することができ、安定した巻線を行うことができる。このような巻線装置および巻線方法は、平角線(第5の発明)を、幅広面を巻枠の軸方向に向けて巻線する場合(第6の発明)に、特に有効であり、平角線の倒れや膨らみによる巻乱れを有効に防止できる。
【0020】
第1の発明の巻線装置および第7の発明の巻線方法では、巻枠への入射角度を略一定にするので、巻枠への線材の導入は安定し、巻線を安定して行うことができ、巻き乱れ等を有効に防止できる。
【0021】
第1の発明の巻線装置および第7の発明の巻線方法では、長円形の巻枠への巻線の半周毎に、巻線の中心を長円形の両端部付近に交互に移動するので、巻枠の端部に対する巻線は、略一定の入射角度で行うことができ、巻線が安定する。
【0022】
第1の発明の巻線装置および第7の発明の巻線方法では、巻枠を回転ヘッドに保持するとともに、この回転ヘッドを回転中心軸周りで回転させる回転駆動手段と、回転ヘッドを回転中心軸と直交する方向にスライドさせる回転ヘッドスライド手段とを用いたので、巻枠の回転中心を変更可能な巻線装置を、構成を複雑化することなく、合理的に構成できる。
【0023】
第2の発明では、巻線は回転ヘッドと固定ヘッドの隙間になされるとともに、巻枠の回転軸方向に複数層(列)の巻線がされていくと回転ヘッドが固定ヘッドと離間する方向に移動して、新たな層(列)が巻線されるためのスペースが確保されて行くが、回転ヘッドは付勢手段によって固定ヘッド側に付勢されているので、線材が密着した状態で多層巻(整列巻)をすることができる。
【0024】
第3の発明では、線材は固定ヘッドのガイド溝から巻線装置に導入されるが、このガイド溝の深さは、巻芯に既に巻回された線材(上層の線材)と重なり合う部分では線材の厚み以上となっているので、線材は上層の線材の下側にスムーズに導入されていき、スムーズな多層巻を行うことができる。
【0025】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。
【0026】
図1、図2には、本発明の実施の形態における巻線装置(レーストラック型巻線装置)を示す。
【0027】
図1は、巻線装置の斜視図、図2は断面図である。
【0028】
図示されるように、巻線装置の基台1上には、直方体の固定ヘッド2が固設されている。この固定ヘッド2の側面2Aには、回転中心軸3が突設され、この回転中心軸3には、環状の巻枠(レーストラック巻枠)4の中空部が嵌合する。
【0029】
巻枠4は、その外周に平角線5が巻回される枠(巻芯)であって、回転中心軸3の回りを回転可能となっている。巻枠4は長円形をしており、半円形の端部4A、4Bと、これらの間の長辺部4C、4Dからなる(図11参照)。巻枠4に対する回転中心軸3の位置(回転中心の位置、つまり巻線の中心の位置)は、巻枠4の長手方向(長辺部4C、4D方向)に変更することができ、端部4Aを構成する半円の中心と、端部4Bを構成する半円の中心とをとり得るようになっている。
【0030】
図3にも示すように、固定ヘッド2の側面2Aには、ガイド溝6が形成されている。ガイド溝6は、図示されない線材源からの平角線5が線材ガイド7を介して導かれる溝で、線材ガイド7側の始端部6Aから、側面2Aの中央部付近の終端部6Bまで、平角線5の幅で、略水平方向に延びて切り欠かれ、回転中心軸3に対してちょうど巻枠4の厚み分だけ上方に位置している。これにより、ガイド溝6に導かれた平角線5は、巻枠4に接する状態となる。また、ガイド溝6の深さは、始端部6Aにおいては平角線5の厚みよりも深くなっており、終端部6Bに向けて徐々に浅くなっている。
【0031】
この固定ヘッド2の側方には、回転ヘッド10が、その合わせ面10Aを固定ヘッド2の側面2Aに対向させた状態で配設される。この回転ヘッド10には、巻枠4の外径と略同形の巻枠嵌合穴11が形成される。この巻枠嵌合穴11は、回転ヘッド10を、合わせ面10A側から反対側側面10B側へ貫通している。
【0032】
巻枠嵌合穴11には、回転中心軸6に嵌合した巻枠4が、軸方向に摺動可能に嵌合する。これにより、巻枠4は、回転ヘッド10の回転とともに、回転中心軸3の回りで回転するようになっている。
【0033】
回転ヘッド10の合わせ面10Aには、巻枠嵌合穴11の長辺に沿って、ガイド溝12が形成されている。このガイド溝12は、合わせ面10A略中央部付近の始端部12Aから、合わせ面10A端部の終端部12Bに延びるもので、その深さは終端部12Bに向かうにつれて徐々に深くなり、終端部12Bにおいては平角線5の厚みよりも深くなっている。このガイド溝12には、平角線5の先端部が嵌合し固定される。
【0034】
図1、図2に示すような巻き始め状態においては、固定ヘッド2のガイド溝6と回転ヘッド10のガイド溝12は、水平方向の同一直線上に並んで接続している。つまり、ガイド溝6の終端部6Bとガイド溝12の始端部12Aは、重なり合った状態で重複している。これにより、線材ガイド7からの平角線5は、ガイド溝6からガイド溝12に水平に導かれている。この場合、前述したように、ガイド溝6は始端部6Aから終端部6Bに向けて徐々に浅くなっており、またガイド溝12は始端部12Aから終端部12Bに向けて徐々に深くなっているので、平角線5は、固定ヘッド2側から回転ヘッド10側に徐々に移っていく形となっている。
【0035】
そして、この巻き始め状態から、、巻線のために回転ヘッド10が回転すると、平角線5の先端部分がこの回転に引っ張られ、ガイド溝6とガイド溝12の間の部分の平角線5が、巻枠4の外周に巻回されていく。
【0036】
回転ヘッド10および巻枠4は、基台1上に設置された駆動モータ15に対して、回転体16、固定バー19、ガイドレール摺動体20、ガイドレール21を介して連係し、駆動モータ15により回転駆動される。
【0037】
詳しく説明すると、駆動モータ15の回転軸15Aは、円柱状の回転体16の基端部16Aに、同軸上で結合されている。回転体16の先端部16Bは、巻枠4に当接し、巻枠4の軸方向に動かないように固定している。また、先端部16Bに形成された軸穴16Cには、回転中心軸3の先端部が係合している。
【0038】
回転体16の略中央部には、フランジ部16Dが設けられる。このフランジ部16Dの回転ヘッド10側の面からは、一対の筒状の固定バー収容部17が、回転体16の軸と略平行に延び出している。これらの固定バー収容部17には、それぞれスプリング18および固定バー19が収容されている。これにより、固定バー収容部17から回転ヘッド10側に延び出した固定バー19は、スプリング18により回転ヘッド10側に付勢されている。
【0039】
この固定バー19の先端部分はガイドレール摺動体20となっている。また、回転ヘッド10の駆動モータ15側の側面2B上には、巻枠嵌合穴11の両側で平行に延びる一対のガイドレール21が敷設されており、一対のガイドレール摺動体20は、それぞれ対応するガイドレール21に摺動自在に係合する。これにより、回転ヘッド10は、回転体16に対して、回転方向には固定されるが、レール21に沿った方向(回転中心軸3に直交する方向)にはスライド可能となっている。
【0040】
また、ガイドレール摺動体20には、回転ヘッド固定用のボールプランジャ22が固設されている。図4に示すように、これらのボールプランジャ22のスプリング22Aにより付勢されたボール22Bが、回転ヘッド10の側面2B上に形成された固定穴23に係合することにより、回転ヘッド10のレール21方向への動きが規制される。固定穴23は、回転ヘッド10の固定が必要となるレール21の両側に形成されている。このように、回転ヘッド10のレール21方向の動作は、通常はボールプランジャ22によって規制され、回転ヘッド10が、レール21方向に動いてしまわないようになっている。
【0041】
このような構成により、駆動モータ15を回転駆動すると、回転ヘッド10が回転中心軸3の回りで回転する。
【0042】
回転ヘッド10をレール21方向に動かす場合には、回転ヘッド移動シリンダ25による。回転ヘッド移動シリンダ25は、回転ヘッド10の側方に備えられ、その伸縮自在のロッド25Aの先端で回転ヘッド10を押すことによって、回転ヘッド10をレール21に沿った方向に動かすことができる。これにより、巻枠4に対する回転中心軸3の位置を変更することができる。
【0043】
つぎに作用を説明する。
【0044】
線材の巻き始めにおいては、図1に示すように、回転ヘッド10は、その合わせ面10Aを固定ヘッド2の側面2Aに接触させた状態で配置されている。この場合、側面2A上のガイド溝6と合わせ面10A上のガイド溝12は、巻枠4の直ぐ上方で真っ直ぐ連なった状態にある。この状態で、線材ガイド7からの平角線5の先端部を、ガイド溝6の始端部6Aから挿入して行く。これにより、平角線5の先端部は、ガイド溝12の終端部12Bに達し、ここで固定される。
【0045】
この巻き始めの状態では、回転中心軸3は、巻枠4の一方の端部4A側にある。つまり、回転中心軸3は、巻枠4の端部4Aを構成する半円の略中心に位置している。
【0046】
この状態から、図6に示すように、駆動モータ15の駆動により、回転ヘッド10を、平角線5先端側の側面10Cを下方に向ける方向に(図に矢印で示す時計回り方向に)、回転させていく。これにより、巻枠4は、回転中心軸3の回りで回転し、図7に示すように、平角線5は、巻枠4の端部4Aに巻き付けられていく。
【0047】
この場合、巻枠4は、巻回がなされている端部4Aの半円の中心を回転中心として回転することになる。したがって、この端部4Aにおいては、巻線は平角線5を真円形の巻枠に巻回するのと同様な状態にあるといえ、平角線5は巻芯4に対して一定の入射角度で入射していくので、安定してスムーズな巻線を行える。
【0048】
図8には、回転ヘッド10を、巻き始めから180度回転させた状態を示す。ここまで回転ヘッド10が回転すると、図9に示すように、平角線5は、巻枠4の端部4Aに巻回された状態となる。ここで、回転ヘッド10を水平方向に移動させることにより、巻枠4の回転中心(巻線の中心)の位置を変更する。
【0049】
詳しく説明すると、図10に示すように、回転ヘッド移動シリンダ25のロッド25Aを伸長させることにより、ロッド25Aの先端で回転ヘッド10の側面10Cを押して、回転ヘッド10をレール21に沿って水平方向にスライドさせる。これにより、図11に示すように、巻枠4は水平移動し、巻枠4の回転中心は、端部4A側から端部4B側に移動する。なお、この巻枠4の移動に伴い、平角線5は、巻枠4の長辺4Cに沿って引き出され、長辺4Cに巻回される。
【0050】
この状態で、回転ヘッド10をさらに回転させることにより、図12に示すように、巻枠4は、端部4B側の回転中心軸3を中心に回転する。これにより、端部4Bに対する巻線は、真円形の巻枠に巻線するのと同様に平角線5は巻芯4に対して一定の入射角度で入射していき、安定してスムーズな巻線を行える。
【0051】
このようにして、1層目の巻線ができたら、同様の手順で、2層目以降の巻線を続けて実行する。この場合、下層の巻線は、上層の巻線よりも固定ヘッド2側になされていくので、上層の巻線は、巻枠4に沿って、固定ヘッド2と反対側に押し出されていく。これにより、図13に示すように、回転ヘッド10は、スプリング18に抗して回転軸方向に移動し、回転ヘッド10と固定ヘッド2の間に、巻線の層数分の隙間が確保されることになる。また、この場合、回転ヘッド10はスプリング18によって固定ヘッド2側に常時付勢されているので、コイルの各層間には隙間が生じることはなく、密着巻きすることができる。
【0052】
なお、固定ヘッド2のガイド溝6は、少なくとも、このような多層巻きで下層の平角線5が上層の平角線5の下側に潜り込む地点(クロス部)においては、平角線5の厚みよりも深くなっている。したがって、下層の平角線5は、上層の平角線5の下側にスムーズに滑り込むことができる。
【0053】
以上のように、本実施の形態によれば、巻枠4の回転中心(巻線の中心)は、巻線工程に応じて、巻枠4への平角線5の入射角度が安定するように変更されるので、巻線は安定的に行うことができ、平角線5の倒れや膨らみを有効に防止できる。
【0054】
なお、上記実施の形態では、巻枠4が回転してこの回りに平角線5が巻回されていくタイプ(スピンドルタイプ)の巻線装置に本発明を適用したが、本発明はこのような形態に限られるものではない。例えば、フライヤ式の巻線装置において、巻枠に対するフライヤ回転の中心(つまり巻線の中心)を、巻線工程に応じて変更するようにしてもよい。つまり、巻枠が回転する巻線装置(つまり巻線の中心を、巻枠の回転(自転)中心とする巻線装置)であっても、あるいは巻枠の回りで線材の繰出部が回転する巻線装置(つまり巻線の中心を、線材繰出手段の公転中心とする巻線装置)であっても、巻線の中心を巻線工程に応じて変更するものであれば、本発明の適用範囲である。
【0055】
また、上記実施の形態では、巻枠4は長円形であり、回転ヘッド10をガイドレール21に沿った直線上で移動させて、巻枠4の回転中心を端部4A側と4B側の2カ所としたが、本発明はこのような形態に限られるものではない。すなわち、例えば、巻枠4の形状は任意であり、回転ヘッド10は回転中心軸3と直交する任意の2次元方向に移動可能としてもよく、巻枠4の回転中心も任意の複数個数とすることができる。
【0056】
また、本発明は、エッジワイズコイルの巻線において特に効果が顕著であるので、上記実施の形態はエッジワイズコイルの巻線装置に関するものであったが、本発明はこのような形態に限られるものではない。つまり、本発明は、平角線を巻線する巻線装置に限られず、例えば、通常の丸線を巻線する巻線装置にも適用可能であるし、平角線を巻線してフラットワイズコイルを形成する巻線装置にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示す巻線装置の斜視図である。
【図2】同じく巻線装置の断面図である。
【図3】同じく固定ヘッドおよび回転ヘッドの斜視図である。
【図4】同じくガイドレール摺動体およびボールプランジャの断面図である。
【図5】同じく巻線の一工程における巻枠および平角線の斜視図である。
【図6】同じく巻線の一工程における巻線装置の斜視図である。
【図7】同じく巻線の一工程における巻枠および平角線の斜視図である。
【図8】同じく巻線の一工程における巻線装置の斜視図である。
【図9】同じく巻線の一工程における巻枠および平角線の斜視図である。
【図10】同じく巻線の一工程における巻線装置の斜視図である。
【図11】同じく巻線の一工程における巻枠および平角線の斜視図である。
【図12】同じく巻線の一工程における巻枠および平角線の斜視図である。
【図13】同じく多層巻きがなされた場合の巻線装置の断面図である。
【図14】従来の巻線を示す説明図である。
【図15】フラットワイズコイルを示す斜視図である。
【図16】エッジワイズコイルを示す斜視図である。
【符号の説明】
2 固定ヘッド
3 回転中心軸
4 巻枠
5 平角線
6 ガイド溝
10 回転ヘッド
11 巻枠嵌合穴
12 ガイド溝
15 駆動モータ
16 回転体
17 固定バー収容部
18 スプリング
19 固定バー
20 ガイドレール摺動体
21 ガイドレール
22 ボールプランジャ
Claims (7)
- 巻枠に線材を巻回する巻線装置において、回転中心軸を固設した固定ヘッドと、前記巻枠を前記回転中心軸周りで一体に回転するように保持する回転ヘッドと、この回転ヘッドを前記回転中心軸の回りで回転駆動する回転駆動手段と、前記回転中心軸に対して前記回転ヘッドを前記回転中心軸と直交する方向にスライドさせる回転ヘッドスライド手段とを備え、巻線工程に応じて巻線の中心の位置を前記巻枠に対する線材の入射角度が略一定となるように巻線の中心を変更する構成としたことを特徴とする巻線装置。
- 前記回転ヘッドと前記固定ヘッドの隙間部分において巻線がなされるようにするとともに、前記回転ヘッドを前記固定ヘッドに対して離間方向に移動可能とし、前記回転ヘッドを前記固定ヘッド側に付勢する付勢手段を備えたことを特徴とする請求項1に記載の巻線装置。
- 前記固定ヘッドに線材が導入されるガイド溝を形成するとともに、前記巻芯に既に巻回された線材と前記ガイド溝とが重なり合う部分では前記ガイド溝の深さを線材の厚み以上としたことを特徴とする請求項2に記載の巻線装置。
- 前記巻線の中心は、前記巻枠の回りを公転する線材繰出手段の公転の中心であることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一つに記載の巻線装置。
- 前記線材は平角線であることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一つに記載の巻線装置。
- 前記平角線は、その幅広面を前記巻枠の軸方向に向けて巻線されることを特徴とする請求項5に記載の巻線装置。
- 巻枠に線材を巻回する巻線方法において、回転中心軸を固設した固定ヘッドと、前記巻枠を前記回転中心軸周りで一体に回転するように保持する回転ヘッドと、この回転ヘッドを前記回転中心軸の回りで回転駆動する回転駆動手段と、前記回転中心軸に対して前記回転ヘッドを前記回転中心軸と直交する方向にスライドさせる回転ヘッドスライド手段とを用い、巻線工程に応じて巻線の中心の位置を前記巻枠に対する線材の入射角度が略一定となるように巻線の中心を変更することを特徴とする巻線方法。
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