JP4544897B2 - コイル及びコイル製造装置 - Google Patents
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Description
いずれの場合も導線に一定の張力を加えながら巻くことになる。従って、従来の多列多層に巻かれたコイルは巻かれた層間の導線が互いに密着している。このように密着していると、通電時に発する熱でコイル及びその周辺の温度が異常に上昇し、機器が正常に動作しなくなるので、これを防止するため、大型の冷却ファンで風を送りコイルを冷やしている。また、直径0.1mm以下の細い導線では導線が延びたり切れたりしないように張力を精密に制御するための特殊なテンションコントローラを設置している。他方、直径3mm以上の太い導線では大きな張力と巻芯またはフライヤーを回転させるための大きなトルク発生装置を設置している。
多層巻きのコイルを製造する場合は、導線をボビン又は治具の胴部に整列巻きした第1層の周囲に第2層目を整列巻きし、以下同様に第3層目、第4層目と順次整列巻きしてゆく。
それ故、この発明の第一の課題は、導線の材質や形状に係わらず導線を多列多層に整列して導線が巻かれたコイルを安価に提供することにある。第二の課題は、異常温度上昇しにくいコイルを安価に提供することにある。
一本の導線で連続して多列多層に整列して巻かれたコイルであって、
所定の中心線又は芯の周囲に螺旋状に巻かれた前記導線からなる内層コイルと、
前記内層コイルの周囲に同心円をなすように螺旋状に巻かれた前記導線からなる外層コイルとを備え、前記内層コイルと芯との間、及び/又は内層コイルと外層コイルの層間に、冷媒を通すことができる隙間を有することを特徴とする。
ここで内層及び外層は互いに相対的な内外関係を示すもので、この発明のコイルは3層以上からなるものであってもよい。例えば1層目と2層目に着目するならば1層目が内層で2層目が外層となるが、2層目と3層目に着目するならば2層目が内層となる。このような多層多列に巻かれたコイルは、後述のコイル製造装置によって製造可能であり、整列して巻かれているので、コイル間の性能のバラツキが少ない。
前記導線は、断面が対称形状をなしているのが好ましい。異形のものに比べて導線の加工が容易であるし、導線密度も一層高くなるからである。対称形状としては、コイルにおける径方向に長く中心線方向に短い方形が挙げられ、これはいわゆるエッジワイズ巻きされた平角線である。
また、前記内層コイルと芯との間、及び/又は層間に隙間を有し、好ましくは前記内層コイル及び/又は外層コイルは、導線の各ターン間に隙間を有する。このように隙間を有することにより、隙間に空気や油などの冷媒を通すことができ、通電に伴って導線から発せられる熱を冷媒で直ぐに吸収することができる。従って、冷却ファンが小型で足りる。
導線を所定の中心線の周囲に巻いてコイルを製造する装置であって、
導線をその長寸方向に送り出す送り手段と、
送られてくる導線の先に導線が圧接される変形面を有し、圧接後の導線が前記中心線の周囲を旋回するように導線を変形させる成形手段と、
圧接後の導線を前記中心線方向に進路変更させる進路変更手段と
を備えることを特徴とする。
この製造装置によれば、送り手段によって送られてきた導線が連続して成形手段に圧接され、中心線の周囲を旋回するので、導線に張力が加わることなくコイルが形成される。従って、導線の断面が前記のような対称形状であっても外層(上層)の導線が内層(下層)の導線間に落ち込むことも無い。テンションコントローラも大トルク発生装置も必要ない。しかも進路変更手段にてターン間のピッチを調製して整列巻きすることができるうえ、ピッチを導線の直径よりも大きくすることで、ターン間に隙間を形成することができる。
前記進路変更手段としては、前記中心線と圧接前の導線との双方に対して角度を有する方向に立てられ、中心線方向に移動可能なピンを有するものが望ましい。このピンを圧接前の導線に掛けて中心線方向に移動することにより、ピンに連れられて導線が進路変更し、ピンが係っていない後続の導線もそれに倣い、ターン間のピッチを制御することができるからである。
導線を中心線の周囲に巻いてコイルを製造する装置であって、
導線をその長寸方向に送り出す送り手段と、
送られてくる導線の先に導線が圧接されるとともに前記中心線との距離が可変である変形面を有し、圧接後の導線が前記中心線の周囲を旋回するように導線を変形させる成形手段と
を備えることを特徴とする。
この製造装置によれば、送り手段によって送られてきた導線が連続して成形手段に圧接され、中心線の周囲を旋回するので、導線に張力が加わることなくコイルが形成される。しかも多層コイルにおいて、導線が外層(上層)に移動するに伴って旋回中に変形面と中心線との距離を導線の厚み以上に大きくすることにより、外層の導線の旋回内径が内層の導線の旋回外径と同等以上になり、外層(上層)の導線が内層(下層)の導線間に落ち込むことも無い。従って、テンションコントローラも大トルク発生装置も必要ない。巻かれた内層の上に隙間を開けて外層を巻くことができる。
前記成形手段が、圧接される導線に連れられて導線の旋回方向と逆回りに回転するローラであり、前記変形面がそのローラの外周面であると望ましい。ローラが回転しながら移動するので、導線の旋回半径も滑らかに変化するからである。
この発明の実施形態に係るコイルを図1に斜視図、図2に一部破断正面図として示す。コイル1は、両端に環状の鍔2a,2bを有する円筒状の芯2の周囲に導線3を螺旋状に巻き、巻かれた導線3の周囲に続けて同じ導線3を巻いたものである。導線3の両端3a、3bは、巻き径よりも外側に突出しており、外部回路との接続のためのリードを兼ねている。芯2の中心線からみて芯2の外周面と導線3の1層目との間、及び1層目と2層目との間には環状の隙間dが形成されている。また、1層目の導線3には各ターン間にも隙間wが形成されている。このような隙間d、wに図3に示すように例えば矢印方向に空気や油などの冷媒を通すことにより、通電時に導線3が発する熱を冷媒が直接吸収してコイル1を速やかに冷やすことができる。
この発明の実施形態に係るコイル製造装置を図4(a)に斜視図、図4(b)に一部破断正面図として示す。コイル製造装置10は、実施形態1と異なり芯の無いコイルを製造するもので、図略の導線を送る一対の送りローラ11,11、ガイド12、成形ローラ13、コイル受け14及びカッタ15からなる。導線は断面方形の平角線であるが、それに限らず断面円形、小判形、楕円形、多角形等でもよい。
ガイド12は、断面が平角線のそれと同形のガイド孔12aを有し、ローラ11から送られてきた導線を長寸方向に案内する。成形ローラ13は、それの軸回りに回転可能で且つガイド孔12aの出口前方に上下動可能に取り付けられている。コイル受け14は、巻かれた導線を受けるものであるとともに導線の進路変更手段を兼ねており、円柱状の本体14aと軸方向に並んで本体14aの外周面に立てられた2本のピン14b、14cとからなる。ピン14b、14cは、得ようとするコイルの軸方向長さに等しい間隔を開けて互いに平行で、ともに径方向を向いている。コイル受け14はxyz三方向に移動可能である。カッタ15は、ガイド孔12aの出口付近に導線の長寸方向と直交する方向に進退可能に取り付けられている。
図9(a)に斜視図、図9(b)に一部破断正面図として示すように、導線3の旋回とコイル受け14の前進(矢印D)が同時になされ、2層目の導線3が1層目の周囲に巻かれていく。最後のターンがピン14cに達したところで送りローラ11及びコイル受け14を停止し、図10(a)に斜視図、図10(b)に一部破断正面図として示すように、成形ローラ13を下降させる(矢印A)。コイル受け14をガイド12の延長線上に移動し(矢印B)、リード部3bを形成した後、カッタ15を前進させてカッタ15とガイド孔12aとで導線3を剪断する。
以上のように、この実施形態の製造装置によれば導線を多層に整列して巻くことができるし、コイル内の導線のピッチあるいは隙間を自在に且つ簡易に設定することができる。
この発明のもう一つの実施形態に係るコイル製造装置を図11に斜視図として示す。この装置20は、実施形態1と同じく軸方向両端に径大の鍔を有する芯の周囲に導線を巻くもので、一対の送りローラ11,11、ガイド12、成形ローラ13、芯受け24、カッタ25、第二ガイド26及びピッチ調整ツール27からなる。送りローラ11,11、ガイド12及び成形ローラ13は、互いの位置関係も含めて実施形態2と同様であるので説明を省略する。
芯受け24は、芯2を支持するもので、本体24aがxyz三方向に移動可能であるとともに、それに取り付けられた軸24bが回転可能である。カッタ25は下端に剪断挟みが取り付けられていて上下動可能である。第二ガイド26は、平角線の断面における比(長辺/短辺)が大きい場合に平角線の倒れ防止のために必要なもので、ガイド12と成形ローラ13との間に設けられ、幅が平角線の幅と同じ断面方形で上方に開いたガイド溝を有する。尚、第二ガイド26を必要な方向(左右)に移動しガイド12から送出された導線を変形させることによりコイルのピッチ調整をすることも出来る。ツール27は、導線の進路変更手段であり、上下方向に長い棒状をなし、xyz三方向に移動可能である。
導線3の旋回と芯受け24の前進が同時になされ、2層目の導線3が1層目の周囲に巻かれていく。最後のターンが鍔2aに達したところで送りローラ11及び芯受け24を停止し、図14(a)に斜視図、図14(b)に一部破断正面図として示すように、成形ローラ13を下降させる。カッタ25を下降させて下端の挟みで導線3を剪断する。
この実施形態の製造装置によっても実施形態2におけると同様に導線を多層に整列して巻くことができるし、コイル内のピッチや隙間を自在に且つ簡易に設定することができる。
2 芯
3 導線
10、20 コイル製造装置
11 送りローラ
12 導線ガイド
13 成形ローラ
14 コイル受け
15、25 カッタ
24 芯受け
26 第二ガイド
27 ピッチ調整ツール
Claims (5)
- 一本の導線で連続して多列多層に整列して巻かれたコイルであって、
所定の中心線又は芯の周囲に螺旋状に巻かれた前記導線からなる内層コイルと、
前記内層コイルの周囲に同心円をなすように螺旋状に巻かれた前記導線からなる外層コイルとを備え、
前記内層コイルと芯との間、及び/又は内層コイルと外層コイルの層間に、冷媒を通すことができる隙間を有する
ことを特徴とするコイル。 - 前記導線は、断面が対称形状をなしている請求項1に記載のコイル。
- 前記導線が平角線である請求項1または2に記載のコイル。
- 前記内層コイル及び/又は外層コイルは、導線の各ターン間に冷媒を通すことができる隙間を有する請求項1〜3のいずれかに記載のコイル。
- 前記導線の両端は、外層コイルの巻き径よりも外側に突出している請求項1〜4のいずれかに記載のコイル。
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