JP4532983B2

JP4532983B2 - コイル巻線装置及び分割型コイルの巻線方法

Info

Publication number: JP4532983B2
Application number: JP2004145189A
Authority: JP
Inventors: 一成須貝; 克明井上; 隆蔵田; 義光伊藤
Original assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2004-05-14
Filing date: 2004-05-14
Publication date: 2010-08-25
Anticipated expiration: 2024-05-14
Also published as: JP2005327926A

Description

本発明は、分割型コイルの巻線技術に係り、特に、巻線作業時の単位コイル内の線崩れを防ぐ技術に関する。

本発明に関連し、単位コイルの線崩れを防止するための従来技術としては、例えば、特公昭６２−１２６４８号公報（特許文献１）や、特開平６−６１０８６号公報（特許文献２）や、登録実用新案第２５００９６６号公報（特許文献３）に記載されたものがある。特公昭６２−１２６４８号公報には、導線として、自己融着層が表面に形成された絶縁電線を用い、単位コイルとして巻線を終了した後に、該単位コイルを加熱して上記自己融着層を溶かし、導線間を固着状態にするとした技術が記載され、特開平６−６１０８６号公報には、モールドコイルを注型するときの樹脂と同一材で形成されたＵ字型絶縁スペーサを、巻枠の周囲に所定間隔で取付け、該Ｕ字型絶縁スペーサの内側に導線を収納する状態で巻線し、単位コイルを形成するとした技術が記載され、登録実用新案第２５００９６６号公報には、両面に接着剤を塗布した非樹脂含浸性の層間絶縁物をコイル素線（導線）の巻回層の全域にわたって設けるとした構成が記載されている。

特公昭６２−１２６４８号公報

特開平６−６１０８６号公報登録実用新案第２５００９６６号公報

上記従来技術のうち、特公昭６２−１２６４８号公報記載の技術は、単位コイルの巻線作業を終了する毎に加熱を行う必要があるため、装置構成が複雑化する上、加熱のための時間と冷却のための時間とが必要となる。また、自己融着層を設けた絶縁被覆電線は比較的高価で材料コストの増大につながる。特開平６−６１０８６号公報記載の技術は、Ｕ字型絶縁スペーサを設ける作業の自動化が困難である。また、登録実用新案第２５００９６６号公報記載の技術は、両面に接着剤を塗布した非樹脂含浸性の層間絶縁物をコイル素線の巻回層の全域にわたって設けるため、比較的高価な該層間絶縁物を多く消費することになる上、時間もかかる。

本発明の課題点は、上記従来技術の状況に鑑み、コイル巻線技術として、分割型コイルを、単位コイルの線崩れのない状態で、自動的な作業により短時間に低コストに製造できるようにすることである。
本発明の目的は、上記課題点を解決し、分割型コイルの量産に適した巻線技術を提供することにある。

上記課題点を解決するために、本発明では、分割型コイルの巻線技術として、第１の部材の対向面で幅規制した第１の領域に導体を巻回し第１の単位コイルを形成した後、該第１の単位コイルのコイル軸方向の両側面を第２の部材の対向面間にはさんで保持し、該第１の単位コイルの両側面を保持した状態で、上記第１の部材を、該第１の単位コイルの上記幅規制位置からコイル軸方向の所定位置まで移動させ、該第１の部材の対向面により巻幅を規制した第２の領域を形成し、かつ、該第１の単位コイルの両側面を保持した状態で、該第１の単位コイルの巻終り端側の導体を、該第１の部材で形成した第２の領域内に渡らせ、該第２の領域内で該導体を巻き回して複数層に積層し第２の単位コイルを形成し、さらに、第３の単位コイル以降も、上記第２の部材による直前に巻線した単位コイルの両側面の保持、該保持状態での上記第１の部材の移動と該第１の部材の対向面による新たに幅規制した領域の形成及び該直前に巻線した単位コイルの巻終り端側の導体の該新たな領域内への渡り動作を行わせ、該新たな領域内に巻線して単位コイルを形成する構成とする。上記第２の部材は、巻線された単位コイルの両側面を、対向面間にはさんで保持することで、該単位コイルの線崩れを防ぐ。

本発明によれば、分割型コイルを、単位コイルの線崩れをなくした状態で自動的な作業により低コストに製造することが可能となる。

以下、本発明の最良の実施形態につき、図面を用いて説明する。
図１〜図５は、本発明の実施形態の説明図である。図１は、本発明の実施形態としてのコイル巻線装置の全体構成例図、図２は、図１のコイル巻線装置におけるコイル巻線部の構成例図、図３は、図２のコイル巻線部における単位コイルの側面保持の説明図、図４は、巻線された分割型コイルの外観例図、図５は、分割型コイルの巻線作業の手順例を示す図である。図１〜図４で同じ構成要素には同じ符号を付す。

図１において、１０はコイル用の導体、２１は分割型コイルのボビン、１４は、分割型コイルの単位コイルの巻線時に、上記導体１０を案内するとともに該単位コイルのコイル軸方向の幅を規制する第１の部材としてのガイド、１５は、導体１０がボビン２１に巻き回され複数層に積層されて成る単位コイルのコイル軸方向の両側面を保持する第２の部材としてのハンド、３０は、導体１０を上記ガイド１４で幅規制されたボビン２１表面の領域に供給する巻線用の最終ローラ、４０は、ガイド１４を移動駆動する駆動機構としてのガイド駆動部、４１は、ハンドを移動駆動する駆動機構としてのハンド駆動部、５０は、最終ローラの位置を分割型コイルのコイル軸方向に移動させるローラ移動駆動部、６０は操作台である。操作台６０では、コンピュータ制御により、ボビン２１の回転駆動状態や、最終ローラ３０から供給される導体１０のテンション状態や、ガイド駆動部４０の動作状態や、ハンド駆動部４１の動作状態などを制御する。

上記構成により、ボビン２１がモータ等により所定速度で回転駆動され、最終ローラ３０から供給される導体１０が、ガイド１４で所定値に幅規制されたボビン２１表面の第１の領域内に整列状に巻回され、順次積層されて第１の単位コイルが形成される。形成された該第１の単位コイルのコイル軸方向の両側面は、ハンド駆動部４１により移動駆動されるハンド１５ではさまれて保持される。該保持状態で上記ガイド１４は、ガイド駆動部４０により現在の幅規制位置からコイル軸方向の所定位置まで移動される。このとき、最終ローラ３０もローラ移動駆動部５０により移動され、上記形成された単位コイルの巻終り端側の導体を、上記ガイド１４により新たに幅規制されたボビン２１表面の第２の領域内に渡らせる。該渡り動作が終えると、最終ローラ３０から供給される導体１０は、ガイド１４で所定値に幅規制された状態の第２の領域内に整列状に巻回され、順次積層されて第２の単位コイルが形成される。該第２の単位コイルの両側面も、ハンド駆動部４１により移動されたハンド１５によって保持される。ハンド１５は、巻線された単位コイルの両側面を順次保持することで該単位コイルの、特に、巻終り端側の導体の渡り動作時の線崩れを防ぐ。

図２は、図１のコイル巻線装置におけるコイル巻線部の構成例図である。（ａ）は、第１の単位コイルを巻線しているとき、（ｂ）は、第１の単位コイルの巻線を終了し、第２の単位コイルを巻線しているときの状態を示す。
図２において、２０ａは第１の単位コイル、２０ｂは第２の単位コイル、１４ａ、１４ｂは、互いに対向する面を備えたガイド（＝図１のガイド１４）、１５ａ、１５ｂは、互いに対向する面を備えたハンド（＝図１のハンド１５）、４０ａはガイド１４ａを駆動するガイド駆動部、４０ｂはガイド１４ｂを駆動するガイド駆動部である。ハンド駆動部４１は、ハンド１５ａ、１５ｂを駆動する。ガイド駆動部４０ａ、４０ｂはそれぞれ、ガイド１４ａ、１４ｂを矢印Ｘ及びＹの方向に移動させる。また、ローラ移動駆動部５０は最終ローラ３０を、矢印ａ及びｂの方向に移動させる。

図２（ａ）の状態では、ガイド１４ａ、１４ｂが対向面によりボビン２１の表面の所定位置を、コイル軸方向（Ｘ方向）に所定値で幅規制し第１の領域を形成する。最終ローラ３０から供給される導体１０は、ボビン２１が回転駆動されかつ最終ローラ３０がｂ方向に所定速度で移動されることで、該第１の領域内において、整列状に巻回され、順次積層されて所定の層数に達すると第１の単位コイル２０ａが形成される。第１の単位コイル２０ａが巻線状態にある（ａ）の場合は、ハンド１５ａ、１５ｂはＹ方向に移動した位置で第１の単位コイル２０ａからは離間した状態にある。

第１の単位コイル２０ａが形成されると、該第１の単位コイル２０ａは、そのコイル軸方向の両側面を、ハンド駆動部４１により上記離間位置から移動されるハンド１５ａ、１５ｂによってその対向面間にはさまれ押された状態で保持される。該ハンド１５ａ、１５ｂによる保持状態のまま上記ガイド１４ａ、１４ｂは、ガイド駆動部４０ａ、４０ｂにより、現在の幅規制位置からコイル軸方向の所定位置すなわち第２の単位コイル２０ｂを巻線する位置まで移動される。このとき、最終ローラ３０もローラ移動駆動部５０によりｂ方向に移動され、上記形成された第１の単位コイル２０ａの巻終り端側の導体を、上記ガイド１４ａ、１４ｂの対向面により新たに幅規制されたボビン２１表面の第２の領域内に渡らせる。

上記渡り動作が終えると、最終ローラ３０から供給される導体１０は、上記ガイド１４ａ、１４ｂの対向面で所定値に幅規制された状態の第２の領域内に，ボビン２１が回転駆動されかつ最終ローラ３０がｂ方向に所定速度で移動されることで整列状に巻回され（図２（ｂ））、順次積層されて第２の単位コイル２０ｂが形成される。該第２の単位コイルの両側面も、ハンド駆動部４１により移動されるハンド１５ａ、１５ｂの対向面間にはさまれて保持される。該保持状態で、ガイド１４ａ、１４ｂは、ガイド駆動部４０ａ、４０ｂにより、現在の幅規制位置からさらに第３の単位コイル（図示なし）の巻線位置まで移動される。このとき、最終ローラ３０もローラ移動駆動部５０により、さらにｂ方向に移動され、上記形成された第２の単位コイル２０ｂの巻終り端側の導体を、上記ガイド１４ａ、１４ｂにより新たに幅規制されたボビン２１表面の第３の領域内に渡らせる。以降、巻線を行い第３の単位コイルを形成する。さらに、上記ハンド１５ａ、１５ｂによる保持、ガイド１４ａ、１４ｂの移動、巻終り端側導体の渡り動作、巻線を繰り返し、所定の複数個の単位コイルがボビン２１上に形成された分割型コイルとして完成させる。

図３は、図２のコイル巻線部における単位コイルの側面保持の説明図である。
図３において、１０ａは、第１の単位コイル２０ａの巻終り端側導体の渡り部、１００は、ガイド１４ａ、１４ｂの対向面により幅規制され第１の単位コイル２０ａが巻線により形成される第１の領域、２００は同じく第２の領域である。第１の単位コイル２０ａは、そのコイル軸方向の両側面をハンド１５ａ、１５ｂによって対向面間にはさまれ保持された状態で、ガイド１４ａ、１４ｂが該両側面を離れて第２の単位コイルの巻線位置に移動し、第２の領域を形成する。該状態で最終ローラ３０により、第１の単位コイル２０ａの巻終り端側導体が第２の領域２００内に渡り動作して渡り部１０ａを形成する。このとき、第１の単位コイル２０ａは、両側面をハンド１５ａ、１５ｂによって保持されているため、線崩れを起さない。

図４は、巻線された分割型コイルの外観例図である。本構成では、ボビン２１上に第１の単位コイル２０ａ、第２の単位コイル２０ｂ、第３の単位コイル２０ｃ、第４の単位コイル２０ｄ及び第５の単位コイル２０ｅが形成された場合の例である。該分割型コイルは、さらに、例えば樹脂等でモールドされ、変圧器用のモールドコイルとされる。

図５は、分割型コイルの巻線作業の手順例を示す図である。
図５において、
（１）ボビン２１を所定位置にセットする（ステップＳ５０１）。
（２）導体１０によるボビン２１への巻線を案内するガイド１４ａ、１４ｂをガイド駆動部４０ａ、４０ｂにより移動させ、所定状態にセットする（ステップＳ５０２）。
（３）導体１０を最終ローラ３０等により所定位置にセットする（ステップＳ５０３）。
（４）第１の単位コイル２０ａの巻線を開始し、ボビン２１上に１層目の巻線を行う（ステップＳ５０４）。
（５）２層目の巻線を行う（ステップＳ５０５）。

（６）さらに、３層目以降の巻線を、上記ステップＳ５０３、ステップＳ５０４を繰返すことにより行う。
（７）層数が所定値に達したか否かすなわち第１の単位コイル２０ａの巻線が終了したか否かを判別する（ステップＳ５０６）。
（８）上記ステップＳ５０６における判別の結果、第１の単位コイル２０ａの巻線が終了している場合は、該第１の単位コイル２０ａをハンド１５ａ、１５ｂの対向面間にはさんで保持する（ステップＳ５０７）。上記ステップＳ５０６における判別の結果、第１の単位コイル２０ａの巻線が終了していない場合は、ステップＳ５０５に戻ってさらに巻線を行う。
（９）ステップＳ５０７で第１の単位コイル２０ａをハンド１５ａ、１５ｂの対向面ではさんで保持した後、ガイド１４ａ、１４ｂを、コイル軸方向に沿って、次の第２の単位コイル２０ｂの位置まで移動させ、その対向面により第２の領域２００を形成する（ステップＳ５０８）。
（１０）巻線が終了した第１の単位コイル２０ａの巻き終わりの端末の渡り部１０ａを第２の領域２００側に渡らせる（ステップＳ５０９）。該渡り部１０ａは、第２の単位コイル２０ｂの巻き始めの端末とされる。

（１１）第２の単位コイル２０ｂについても、上記第１の単位コイル２０ａの場合と同様、上記ステップＳ５０４〜上記ステップＳ５０７までの一連の手順（これをＡとする）の動作を行い、該第２の単位コイル２０ｂの巻線を行う（ステップＳ５１０）。
（１２）さらに、ハンド１５ａ、１５ｂの対向面によるコイル側面の保持、ガイド１４ａ、１４ｂの移動、巻き終わりの端末の渡り動作、一連の手順Ａを繰り返すことで、第３の単位コイル２０ｃ、第４の単位コイル２０ｄ、第５の単位コイル２０ｅ、…の巻線を行う。
（１３）所定の単位コイル数となったか否かを判別する（ステップＳ５１１）。
（１４）ステップＳ５１１における判別の結果、単位コイル数が所定値に達している場合は、巻線作業を完了し、例えばモールドコイルの場合は、コイルを樹脂でモールドする（ステップＳ５１２）。ステップＳ５１１における判別の結果、単位コイル数がまだ所定値に達していない場合は、ステップＳ５０８に戻り、巻線を行う。

上記実施形態によれば、分割型コイルを、単位コイルに線崩れのない状態で自動的に短時間で製造することが可能となる。

なお、巻線した単位コイルは、両側面をハンド１５ａ、１５ｂにより保持することに加え、さらに、コイル周の一部に、粘着性テープ片を設けたり、接着剤を塗布したりする構成としてもよい。また、上記実施形態では、ボビン２１を用いて巻線を行う構成としたが、金型等を用いて巻線を行ってもよい。

本発明の実施形態としてのコイル巻線装置の全体構成例図である。図１のコイル巻線装置におけるコイル巻線部の構成例図である。図２のコイル巻線部における単位コイルの側面保持の説明図である。分割型コイルの外観例図である。分割型コイルの巻線作業の手順例を示す図である。

符号の説明

１０…導体、
１０ａ…渡り部、
２１…ボビン、
１４、１４ａ、１４ｂ…ガイド、
１５、１５ａ、１５ｂ…ハンド、
３０…最終ローラ、
４０、４０ａ、４０ｂ…ガイド駆動部、
４１…ハンド駆動部、
５０…ローラ移動駆動部、
６０…操作台。

Claims

導体を複数層に積層した単位コイルを同軸状に複数個配列して成る分割型コイルを巻線するコイル巻線装置であって、
上記単位コイルの巻線時に、対向面により上記導体を案内するとともに該単位コイルのコイル軸方向の幅を規制する第１の部材と、
上記導体が巻き回され複数層に積層された単位コイルのコイル軸方向の両側面を対向面間にはさんで保持する第２の部材と、
上記第１、第２の部材を駆動する駆動機構と、
上記駆動機構を制御する手段と、
を備え、
上記制御する手段により上記駆動機構を制御して、第１の単位コイルの巻線時は、上記第１の部材で該第１の単位コイルのコイル軸方向の幅を規制し、該第１の単位コイルの巻線後は、上記巻線した該第１の単位コイルの両側面を上記第２の部材で保持し、該保持状態で、上記第１の部材を、該第１の単位コイルの幅規制位置からコイル軸方向の所定位置に移動させ、かつ、該第１の単位コイルの巻終り端側の導体を、該第１の部材で新たに幅規制した領域内に渡らせ、該領域内で該導体を巻き回して複数層に積層し第２の単位コイルを形成し、さらに、第３の単位コイル以降も、上記第２の部材による直前に巻線した単位コイルの両側面の保持、該保持状態で上記第１の部材の移動と該第１の部材の対向面による新たに幅規制した領域の形成及び該直前に巻線した単位コイルの巻終り端側の導体の該新たな領域内への渡り動作を行い、該新たな領域内に巻線して単位コイルを形成する構成としたことを特徴とするコイル巻線装置。
単位コイルを複数個同軸状に配列して成る分割型コイルの巻線方法であって、
第１の部材の対向面により巻幅を規制した第１の領域を形成し、該第１の領域内に導体を整列状に巻き、複数層積層して第１の単位コイルを形成する第１のステップと、
上記形成された第１の単位コイルをその位置で、コイル軸方向の両側面を第２の部材の対向面間にはさんで保持する第２のステップと、
上記第２の部材により上記第１の単位コイルの両側面を保持した状態で、上記第１の部材を、上記第１の単位コイルの幅規制位置からコイル軸方向の所定位置に移動させ、該第１の部材の対向面により巻幅を規制した第２の領域を形成する第３のステップと、
上記第２の部材により上記第１の単位コイルの両側面を保持した状態で、該第１の単位コイルの巻終り端側の導体を上記第２の領域内に渡らせる第４のステップと、
上記第２の領域内に導体を整列状に巻き、複数層積層して第２の単位コイルを形成する第５のステップと、さらに、
巻線する当該単位コイルを第２の単位コイル、直前に巻線した単位コイルを第１の単位コイルとして、上記第２のステップから上記第５のステップの手順を繰返すことにより第３の単位コイル以降の単位コイルを形成する第６のステップと、
を備え、単位コイル数が所定値の分割型コイルの巻線を行うことを特徴とする分割型コイルの巻線方法。