JP4544148B2 - 分割巻線型コイル部品の製造方法およびワイヤの巻線方法 - Google Patents

分割巻線型コイル部品の製造方法およびワイヤの巻線方法 Download PDF

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Description

本発明は、ドラムコアなどのコア部材あるいは芯材に対して二つ以上のワイヤが分割巻線されたコイル部品の製造方法に係り、さらに詳しくは、各ワイヤ端部をコア部材あるいは芯材の端部にそれぞれ引き出した構造で、なお且つ各コイル部間の絶縁性が良好に保たれるコイル部品を得るためのワイヤの巻線方法および分割巻線型コイル部品の製造方法に関する。
特に、コモンモードフィルタとして使用されるコイル部品の中には、電気特性確保のために、分割(セクター)巻線された構造の製品(分割巻線型コイル部品)が存在する。
分割巻線型コイル部品を製造するためのワイヤの分割巻線方法としては、下記の特許文献1に示される方法が知られている。この方法では、ワイヤをドラムコアに巻回してゆく途中にループ状の引き出し部を形成し、その後、再び巻回して巻線を終了させた後、ループ状に引き出したワイヤを切断してドラムコア端部に引き出す。
しかしながら、この方法では、単一のドラムコアに対して、1本のワイヤを巻回してゆく途中で、ループ状の引き出し部を形成するためのガイド(ピン)、ループ状の引出部に位置するワイヤを切断した後に引き出すためのカッターや、引き出しアームなどが必要である。すなわち、この従来の方法では、ワイヤ引き出し動作機構が複雑になると共に、部品点数が多くなる。
また、巻線の途中において、たるみを作る必要があるため、巻線工程に時間がかかると言う課題もある。すなわち、 製品1個あたりの製作時間を考えた場合、ループを形成し、切断して引き出しまでの時間が余分にかかり、どうしてもコストに影響してしまう。
なお、下記の特許文献2に示すように、単一のドラムコアを回転させながら、一対のワイヤを、コアの両端から同時に巻き付けていく方法が提案されている。
しかしながら、この従来の方法では、各ワイヤを供給するノズルが、単に、コアの軸方向に沿ってトラバース移動するのみであるために、一方のワイヤの巻回方向と他方のワイヤの巻回方向とが必ず逆になってしまう。したがって、この従来の方法では、コアの軸方向に沿って分割して巻回されたコイル部の巻回方向を同一とすることはできなかった。
たとえばコモンモードフィルタなどに使用される分割巻線型コイル部品では、コアの軸方向に沿って分割して巻回されたコイル部の巻回方向を同一にしたいという要請がある。そのようなコイル部品は、特許文献2に示す方法では製造することができなかった。
また、近年では、コアの軸方向に沿って分割して巻回されたコイル部の巻回巻数を、異ならせたい場合があり、そのようなコイル部品は、特許文献2に示す方法では製造することができず、別の工程または装置を必要とする。
特開平8−293425号公報 特開平8−64453号公報
本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、製造工数や製造部品を増大させることなく、低コストで、コア部材の軸方向に沿って分割して配置される複数のコイル部の巻方向および/または巻数を自由に変化させることができる分割巻線型コイル部品の製造方法を提供することである。
本発明の別の目的は、製造工数や製造部品を増大させることなく、低コストで、芯材の軸方向に沿って分割して配置される複数のワイヤ巻回部の巻方向および/または巻数を自由に変化させることができるワイヤの巻線方法を提供することである。
上記目的を達成するために、本発明に係る分割巻線型コイル部品の製造方法は、
コア部材を準備する工程と、
前記コア部材における長手方向の一方の第1端部に第1ワイヤの先端を接続する工程と、
前記コア部材における長手方向の他方の第2端部に第2ワイヤの先端を接続する工程と、
前記コア部材を回転させた状態で、前記第1ワイヤを送り出す第1ワイヤ供給ノズルを前記第2端部方向に相対的に軸方向移動させる工程と、
前記コア部材を回転させた状態で、前記第2ワイヤを送り出す第2ワイヤ供給ノズルを前記コア部材の周囲で回転させる工程と、を有し、
前記コア部材の外周に、前記第1ワイヤの第1コイル部と、前記第2ワイヤの第2コイル部とを、軸方向に沿って分割して形成することを特徴とする。
また、本発明に係るワイヤの巻線方法は、
芯材を準備する工程と、
前記芯材における長手方向の一方の第1端部に第1ワイヤの先端を接続する工程と、
前記芯材における長手方向の他方の第2端部に第2ワイヤの先端を接続する工程と、
前記芯材を回転させた状態で、前記第1ワイヤを送り出す第1ワイヤ供給ノズルを前記第2端部方向に相対的に軸方向移動させる工程と、
前記芯材を回転させた状態で、前記第2ワイヤを送り出す第2ワイヤ供給ノズルを前記芯材の周囲で回転させる工程と、を有し、
前記芯材の外周に、前記第1ワイヤの第1巻回部と、前記第2ワイヤの第2巻回部とを、軸方向に沿って分割して形成することを特徴とする。
本発明に係る分割巻線型コイル部品の製造方法およびワイヤの巻線方法では、コア部材(芯材も同様)を回転させた状態で、第2ワイヤを送り出す第2ワイヤ供給ノズルをコア部材の周囲で回転させる。
コア部材を回転させた状態で、第2ワイヤ供給ノズルは、コア部材の周囲で、コア部材と同じ回転方向に回転させても良いし、逆の方向に回転させても良い。たとえば第2ワイヤ供給ノズルを、コア部材と同じ回転方向に回転させ、コア部材の回転速度と、第2ワイヤ供給ノズルの回転速度とを、相互に異ならせても良い。
このように、コア部材に対する第2ワイヤ供給ノズルの回転方向および回転速度を種々に変化させることで、第1コイル部(第1巻回部も同様)の巻数および巻方向に対して、第2コイル部(第2巻回部も同様)の巻数および巻方向を自由に変化させることができる。
一例として、第2ワイヤ供給ノズルを、コア部材の周囲で、コア部材と同じ回転方向に回転させ、しかも、コア部材の回転速度に対して、第2ワイヤ供給ノズルの回転速度を、二倍にすることで、第1コイル部と第2コイル部との回転方向および巻数の双方を同一にすることができる。
また、他の例として、コア部材の回転速度に対して、第2ワイヤ供給ノズルの回転速度を、ワイヤの巻回の途中で変化させても良い。その場合には、ワイヤの巻回の途中から、第2ワイヤの巻数を変化させることができる。
本発明では、好ましくは、第2ワイヤ供給ノズルを前記コア部材の周囲で回転させると共に、第2ワイヤ供給ノズルを、第1端部方向に相対的に軸方向移動させる。本発明において、「相対的に軸方向移動」とは、第2ワイヤ供給ノズル(第1ワイヤ供給ノズルも同様)を軸方向に移動させても良いと共に、逆に、コア部材を軸方向に移動させても良いと言う意味である。
本発明の方法によれば、製造工数や製造部品を増大させることなく、低コストで、コア部材の軸方向に沿って分割して配置される複数のコイル部の巻方向および/または巻数を自由に変化させることができる。すなわち、本発明の方法によれば、製作可能なコイル部品の種類が拡がり、個別製品毎に専用機を製作する必要が無くなり、汎用性が向上する。また、製造装置の構成も簡素化できる。さらに、本発明の方法によれば、単一のコア部材(芯材)に対して、2つ以上のコイル部(巻回部)を同時に形成することができる。
なお、本発明では、巻数には、巻層数も含まれる。すなわち、本発明の方法では、第1コイル部と第2コイル部とで、異なる巻層数に設定することも可能である。本発明の方法により得られる分割巻線型コイル部品の具体的な用途は、特に限定されないが、たとえば車載用電子部品あるいはビデオカメラなどの電子部品のノイズを除去するためのコモンモードフィルタなどとして用いられる。
以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
図1は本発明の一実施形態に係る分割巻線型コイル部品の平面図、
図2(A)は図1に示すコイル部品を製造するための巻線装置の正面図、図2(B)は巻線装置の平面図、図2(C)は図2(B)に示すC−C線に沿う概略断面図、
図3〜図10は、本発明の一実施形態に係るワイヤの巻線方法を示す各工程図であり、各図における(A)は正面図、(B)は平面図、(C)は図2(C)と同様な概略断面図、
図11〜図13は、本発明の他の実施形態に係るワイヤの巻線方法を示す各工程図であり、各図における(A)は正面図、(B)は平面図、(C)は図2(C)と同様な概略断面図である。
分割巻線型コイル部品
まず、本発明の一実施形態に係る分割巻線型コイル部品について説明する。本実施形態の分割巻線型コイル部品は、電子機器の内部に装着され、ノイズを除去するためのコモンモードフィルタとして用いられる。
図1に示すように、分割巻線型コイル部品2は、コア部材(芯材)としてのドラムコア4を有する。ドラムコア4は、フェライト材料で構成してある。ドラムコア4は、第1コイル部(第1巻回部)10および第2コイル部(第2巻回部)12をそれぞれ構成する第1ワイヤ10aおよび第2ワイヤ12aが、コア4の軸方向に沿って分割して巻回してある巻芯部4aを有する。
巻芯部4aの軸方向の両端である第1端部および第2端部には、それぞれ第1フランジ4bおよび第2フランジ4cが一体に形成してある。巻芯部4aの横断面は、図2(C)に示すように、たとえば長方形断面であるが、その他の形状であっても良い。第1フランジ4bおよび第2フランジ4cは、巻芯部4aの長方形断面よりも大きな長方形断面形状を有する。巻芯部4aの長方形断面寸法は、特に限定されないが、縦が0.8〜1.2mm、横が1.4〜2.0mm程度である。
図1に示すように、第1フランジ4bの中心軸に対して両側には、第1ワイヤ10aの先端10bが接続される第1端子電極5と、第2ワイヤ12aの後端12cが接続される第2端子電極6とが装着してある。また、第2フランジ4cの中心軸に対して両側には、第1ワイヤ10aの後端10cが接続される第3端子電極7と、第2ワイヤ12aの先端12bが接続される第4端子電極8とが装着してある。ワイヤ10a,12aの端部と端子電極5〜8との接続(継線)は、カシメ止め、熱融着、レーザ溶接および/またはハンダ付けなどにより行われる。
各コイル部10および12では、それぞれのワイヤ10aおよび12aが、単層または複数の層で巻回してある。この実施形態では、各コイル部10および12におけるワイヤ10aおよび12aの巻回数が同じであるが、本発明の方法では、後述するように、巻回数を容易に異ならせることもできる。なお、ワイヤ10aおよび12aの線径は、特に限定されないが、好ましくは50〜100μmである。
巻線装置
次に、図1に示す分割巻線型コイル部品2を製造するための巻線装置について説明する。図2(A)〜図2(C)に示すように、本発明の一実施形態に係る巻線装置30は、チャック20と、第1ワイヤ供給ノズル22と、第2ワイヤ供給ノズル24と、ノズル回転機構26とを有する。
チャック20は、ドラムコア4の第1フランジ4bを着脱自在に把持し、ドラムコア4を、その軸芯回りに矢印R1の方向、またはその逆方向に回転させるようになっている。この実施形態では、チャック20は、ドラムコア4を、その軸芯回りに矢印R1の方向に回転させることとする。
第1ワイヤ供給ノズル22は、そのノズル先端から第1ワイヤ10aを送り出すことが可能になっており、少なくとも第1フランジ4bの近くから、第2フランジ4cの近くまでコア4の軸芯と平行な矢印X1の方向(およびその逆)に移動可能となっている。すなわち、ノズル22の先端開口は、ドラムコア4がチャック20により回転している状態で、ドラムコア4の回転の邪魔にならない位置で、矢印X1の方向(およびその逆)に移動可能となっている。ノズル22は、ドラムコア4の軸芯に対して略直角な方向に延び、ドラムコア4の回りには回転しない。
第2ワイヤ供給ノズル24は、ドラムコア4の回転の邪魔にならない外周位置で、ドラムコア4の軸芯に対して略平行な方向に延び、その基端部がノズル回転機構26の端面外周位置に接続してある。ノズル回転機構26は、ノズル24を、ドラムコア4の外周位置で、矢印R2の方向に回転(公転)させることができるようになっている。本実施形態では、ノズル24の回転方向R2は、チャック20によるドラム4の回転方向R1と同じであるが、本発明では、逆であっても良い。
回転機構26は、ノズル24を回転させながら、ノズル24をコア4の軸芯と平行な方向X2に沿って移動可能になっている。そのため、第2ワイヤ12aが送り出されるノズル24の先端開口は、少なくとも第2フランジ4cの近くから第1フランジ4bの近くまで方向X2(およびその逆)に沿って移動可能になっている。
分割巻線型コイル部品の製造方法(ワイヤの巻線方法)
次に、図1に示す分割巻線型コイル部品2の製造方法(ワイヤの巻線方法)について説明する。
本実施形態では、まず、フェライト材料で構成してある所定形状のドラムコア4を準備した後、このドラムコア4の第1端部にある第1フランジ4bをチャック20によりチャックさせる。その前後に、第1ワイヤ供給ノズル22の先端開口から飛び出している第1ワイヤ10aの先端10bを、図1に示すように、第1端子電極5に、カシメ止めなどの手段で仮止め(継線)する。また、それと同時に、あるいは、その前後に、第2ワイヤ供給ノズル24の先端開口から飛び出している第2ワイヤ12aの先端12bを、図1に示すように、第4端子電極8に、カシメ止めなどの手段で仮止め(継線)する。
その後に、ドラムコア4の第1端部にある第1フランジ4bをチャック20によりチャックさせた状態で、ドラムコア4を矢印R1の方向に回転させ、同時に、回転機構26を、その軸芯回りに、矢印R2の方向に回転させる。回転方向R1sと回転方向R2とは同じであるが、この実施形態では、回転機構26によるノズル24の回転速度は、ドラムコア4の回転速度の二倍に設定してある。
ドラムコア4の回転および第2ワイヤ供給ノズル24の回転と同時に、第1ワイヤ供給ノズル22は、第1フランジ4b近傍から矢印X1方向に沿って第2フランジ4c近傍方向に徐々にトラバース移動する。また、同時に、第2ワイヤ供給ノズル24は、第2フランジ4c近傍から矢印X2方向に沿って第1フランジ4b近傍方向に徐々にトラバース移動する。
図3(A)〜図3(C)は、図2(A)〜図2(C)に示す初期状態に対して、ドラムコア4が矢印R1方向に一周の1/4回転し、第2ワイヤ供給ノズル24が矢印R2方向に一周の1/2回転した状態を示す。図4(A)〜図4(C)は、図3(A)〜図3(C)に示す状態から、さらにドラムコア4が矢印R1方向に一周の1/4回転し、第2ワイヤ供給ノズル24が矢印R2方向に一周の1/2回転した状態を示す。図5〜図9は、それらの繰り返しを示す。
図3〜図9に示すように、ドラムコア4の回転と、ノズル22のトラバース移動と、ノズル24の回転およびトラバース移動とにより、所定の巻回数で、コイル10aおよび10bが巻芯部4aの回りに各々巻回され、第1コイル部10および第2コイル部12が形成される。
なお、ドラムコア4を回転させながら、図9に示す状態から、矢印X1と反対方向にノズル22のトラバース移動を行うと共に、矢印X2と反対方向にノズル24のトラバース移動を行いながら、上述と同様に、ノズル24を回転させることで、それぞれのコイル部10および12において、二層目のワイヤの巻回工程を行うこともできる。その後に、さらに、図3〜図9に示す工程を繰り返せば、3層目のワイヤの巻回も可能である。同様に、各コイル部10および12において4層以上のワイヤの巻回も可能である。
その後に、図10に示すように、ノズル24の先端開口が図1に示す第2端子電極6の直上部に位置するまで回転させると共に、図10(A)および図10(B)に示すように、ノズル24を回転機構26と共に、矢印X2方向に最大限にトラバース移動させる。また、同時に、ノズル22の先端開口が図1に示す第3端子電極7の直上部に位置するまで、図10(A)および図10(B)に示すように、ノズル22矢印X1方向に最大限にトラバース移動させる。
その状態で、各ノズル22および24から飛び出しているワイヤ10aおよび12aの後端を切断し、図1に示すように、第1ワイヤ10aの後端10cを第3端子電極7にカシメ止め(継線)し、第2ワイヤ12aの後端12cを第2端子電極6にカシメ止め(継線)する。その後に、レーザ溶接などでワイヤ10a,12aの端部と端子電極5〜8との接続(継線)を完了し、本実施形態に係る分割巻線型コイル部品2が完成する。
本実施形態に係る製造方法によれば、ドラムコア4の回転速度に対して、第2ワイヤ供給ノズル24の回転速度を、二倍にすることで、第1コイル部10と第2コイル部12との回転方向および巻数の双方を同一にすることができる。ただし、本発明の方法では、ドラムコア4を回転させた状態で、第2ワイヤ供給ノズル24は、ドラムコア4の周囲で、ドラムコア4と同じ回転方向に回転させても良いし、逆の方向に回転させても良い。
このように、ドラムコア4に対する第2ワイヤ供給ノズル24の回転方向および回転速度を種々に変化させることで、第1コイル部10の巻数(層数含む)および巻方向に対して、第2コイル部12の巻数(層数含む)および巻方向を自由に変化させることができる。
一例として、図11〜図12に示すように、途中までは、図3〜図8に示すように、チャック20と、第1ワイヤ供給ノズル22と、第2ワイヤ供給ノズル24と、ノズル回転機構26とを制御し、その後に、図13に示すように、ドラムコア4の回転速度に対して、第2ワイヤ供給ノズル24の回転速度を、ワイヤの巻回の途中で変化させても良い。図13に示す制御では、第2ワイヤ供給ノズル24の回転速度と回転方向とを、ドラムコア4のそれらに全く同じにする。そうすることで、第2ワイヤ12aの巻回数に対して、第1ワイヤ10aの巻回数を増大させることも可能である。
また逆に、第2ワイヤ供給ノズル24の回転速度を二倍以上に上げることで、第1ワイヤ10aの巻回数に対して、第2ワイヤ12aの巻回数を増大させることも可能である。
すなわち、本実施形態によれば、製造工数や製造部品を増大させることなく、低コストで、ドラムコア4の軸方向に沿って分割して配置される複数のコイル部10および12の巻方向および/または巻数を自由に変化させることができる。すなわち、本実施形態の方法によれば、製作可能な分割巻線型コイル部品2の種類が拡がり、個別製品毎に専用機を製作する必要が無くなり、汎用性が向上する。また、巻線装置30の構成も簡素化できる。さらに、本実施形態の方法によれば、単一のドラムコア4(芯材)に対して、2つのコイル部10および12を同時に形成することができ、巻千時間を短縮することができる。
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。
たとえば、第1ワイヤ供給ノズル22および/または第2ワイヤ供給ノズル24と同様な別のノズルを配置することで、3つ以上のコイル部(巻回部)を形成しても良い。
図1は本発明の一実施形態に係る分割巻線型コイル部品の平面図である。 図2(A)は図1に示すコイル部品を製造するための巻線装置の正面図、図2(B)は巻線装置の平面図、図2(C)は図2(B)に示すC−C線に沿う概略断面図である。 図3は、本発明の一実施形態に係るワイヤの巻線方法を示す工程図であり、(A)は正面図、(B)は平面図、(C)は図2(C)と同様な概略断面図である。 図4は、図3の続きの工程を示す工程図であり、(A)は正面図、(B)は平面図、(C)は図2(C)と同様な概略断面図である。 図5は、図4の続きの工程を示す工程図であり、(A)は正面図、(B)は平面図、(C)は図2(C)と同様な概略断面図である。 図6は、図5の続きの工程を示す工程図であり、(A)は正面図、(B)は平面図、(C)は図2(C)と同様な概略断面図である。 図7は、図6の続きの工程を示す工程図であり、(A)は正面図、(B)は平面図、(C)は図2(C)と同様な概略断面図である。 図8は、図7の続きの工程を示す工程図であり、(A)は正面図、(B)は平面図、(C)は図2(C)と同様な概略断面図である。 図9は、図8の続きの工程を示す工程図であり、(A)は正面図、(B)は平面図、(C)は図2(C)と同様な概略断面図である。 図10は、図9の続きの工程を示す工程図であり、(A)は正面図、(B)は平面図、(C)は図2(C)と同様な概略断面図である。 図11は、本発明の他の実施形態に係るワイヤの巻線方法を示す工程図であり、(A)は正面図、(B)は平面図、(C)は図2(C)と同様な概略断面図である。 図12は、図11の続きの工程を示す工程図であり、(A)は正面図、(B)は平面図、(C)は図2(C)と同様な概略断面図である。 図13は、図12の続きの工程を示す工程図であり、(A)は正面図、(B)は平面図、(C)は図2(C)と同様な概略断面図である。
符号の説明
2… 分割巻線型コイル部品
4… ドラムコア(コア部材、芯材)
4a… 巻芯部
4b… 第1フランジ(第1端部)
4c… 第2フランジ(第2端部)
5〜8… 第1〜第4端子電極
10… 第1コイル部
10a… 第1ワイヤ
10b… 先端
10c… 後端
12… 第2コイル部
12a… 第2ワイヤ
12b… 先端
12c… 後端
20… チャック
22… 第1ワイヤ供給ノズル
24… 第2ワイヤ供給ノズル
26… 回転機構
30… 巻線装置

Claims (5)

  1. コア部材を準備する工程と、
    前記コア部材における長手方向の一方の第1端部の第1端子電極に第1ワイヤの先端を接続する工程と、
    前記コア部材における長手方向の他方の第2端部の第4端子電極前記第1ワイヤと分離された第2ワイヤの先端を接続する工程と、
    前記コア部材を回転させた状態で、前記第1ワイヤを送り出す第1ワイヤ供給ノズルを前記第2端部方向に相対的に軸方向移動させる工程と、
    前記コア部材を回転させた状態で、前記第2ワイヤを送り出す第2ワイヤ供給ノズルを前記コア部材の周囲で、前記コア部材と同じ回転方向に回転させると共に、前記第2ワイヤ供給ノズルを、前記第1端部方向に相対的に軸方向移動させ、
    前記コア部材の外周に、前記第1ワイヤの第1コイル部と、前記第2ワイヤの第2コイル部とを、巻回方向を同一に軸方向に沿って分割して形成する工程と、
    前記コア部材における長手方向の前記第2端部の第3端子電極に前記第1ワイヤの後端を接続し、前記コア部材における長手方向の前記第1端部の第2端子電極に前記第2ワイヤの後端を接続する工程とを有する分割巻線型コイル部品の製造方法。
  2. 前記コア部材の回転速度と、前記第2ワイヤ供給ノズルの回転速度とを、相互に異ならせる請求項1に記載の分割巻線型コイル部品の製造方法。
  3. 前記コア部材の回転速度に対して、前記第2ワイヤ供給ノズルの回転速度が、二倍以上である請求項2に記載の分割巻線型コイル部品の製造方法。
  4. 前記コア部材の回転速度に対して、前記第2ワイヤ供給ノズルの回転速度を、ワイヤの巻回の途中で変化させる請求項1〜3のいずれかに記載の分割巻線型コイル部品の製造方法。
  5. 芯材を準備する工程と、
    前記芯材における長手方向の一方の第1端部の第1端子電極に第1ワイヤの先端を接続する工程と、
    前記芯材における長手方向の他方の第2端部の第4端子電極前記第1ワイヤと分離された第2ワイヤの先端を接続する工程と、
    前記芯材を回転させた状態で、前記第1ワイヤを送り出す第1ワイヤ供給ノズルを前記第2端部方向に相対的に軸方向移動させる工程と、
    前記芯材を回転させた状態で、前記第2ワイヤを送り出す第2ワイヤ供給ノズルを前記芯材の周囲で、前記芯材と同じ回転方向に回転させると共に、前記第2ワイヤ供給ノズルを、前記第1端部方向に相対的に軸方向移動させ、
    前記芯材の外周に、前記第1ワイヤの第1巻回部と、前記第2ワイヤの第2巻回部とを、巻回方向を同一に軸方向に沿って分割して形成する工程と、
    前記芯材における長手方向の前記第2端部の第3端子電極に前記第1ワイヤの後端を接続し、前記芯材における長手方向の前記第1端部の第2端子電極に前記第2ワイヤの後端を接続する工程とを有する
    ワイヤの巻線方法。
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