JP4578118B2 - コイル巻線用シャトルおよびこれを用いたトロイダルコイルの巻線装置とトロイダルコイルの巻線方法 - Google Patents

Description

本発明は、環状のコア（トロイダルコア）の周方向に線材が巻き付けられたトロイダルコイルの巻き線に使用するシャトル、およびこれを用いたトロイダルコイルの巻線装置とトロイダルコイルの巻線方法に関する。

トロイダルコイルの巻線装置としては、所要の長さの線材を糸巻状のシャトル（貯線リング）に貯えた後に、外周部分を保持されたトロイダルコアの中央孔を通してシャトルを旋回させながらコイルを巻き付けてゆく装置（例えば特許文献１参照）や、線材供給部から繰り出されてきた線材を複数のチャックで掴み換えて反転させながら、トロイダルコアの中央孔を通して順次巻き付けてゆく装置（例えば特許文献２参照）が提案されている。

前者の巻線装置は、トロイダルコイルを回動可能に保持するアームおよびコア駆動手段と、予め所要の長さの線材を巻き付けておく貯線リングと、貯線リングを回動自在に保持するＣ字形状の巻線リングと、この巻線リングを回転させる複数の駆動ローラを備えた基板とで構成され、巻線リングの軸に貯線リングを装着し、貯線された線材を巻線リングに設けられたガイド部材の溝を挿通した後に、この貯線リングを巻線リングとともにトロイダルコアの周囲を周回させながら巻き付けてゆく装置である。

一方、後者の巻線装置は、コアホルダに固定されたトロイダルコアの近傍に一対のアームと、巻き掛け部材（ローラ）と、トロイダルコアの中央孔に線材を通す通し手段（チャック）と、この線材の先端を保持して再びトロイダルコア中央孔の入口側に線材を戻す戻し手段（チャック）とで構成されたものであり、線材供給部から繰り出されてきた線材を通し手段である複数のチャックで掴んでトロイダルコアの入口から出口に通し、出口側から出てくる線材の先端を戻し手段であるチャックで掴み換えて、再びトロイダルコアの入口側に戻して順次巻き付けてゆく装置である。
特許第２６７００７８号 特許第３３４１８７０号

しかしながら、上述した従来の技術には以下のような課題があった。すなわち特許文献１の巻線装置においては、糸巻状の貯線リングをＣ字形状の巻線リングとともにトロイダルコアの中央孔を通して周回させながら巻き付けてゆかねばならないので、トロイダルコアは大きなサイズに構成された貯線リングと巻線リングの断面寸法よりもさらに大きい内径を持ったものでなければならない。したがって、トロイダルコイルの小型化を図ることには限界があった。

また本装置は、貯線リングをＣ字形状の巻線リングの軸に装着し、トロイダルコアを巻線リングの切欠部から挿通し、さらに貯線リングの線材を巻線リングに設けられたガイド部材の溝を挿通した上で、貯線リングを保持した巻線リングを回転させるものである。このためトロイダルコイルの巻線完了までの工数が多く、かつこれらの複数の部品を駆動する機構も複雑となるので、巻線に時間がかかり、かつ巻線装置が高価なものとなっている。

さらに、特許文献２の巻線装置においては、線材をトロイダルコアに巻き付けてゆくために、一対のアームと、一対の巻き掛け用ローラと、トロイダルコアの中央孔に線材を通しかつ線材の先端を保持して再びトロイダルコア中央孔の入口側に線材を戻す複数のチャックを３次元方向に移動させる複雑な駆動装置と制御装置を必要とするので、巻線装置が複雑かつ高価なものとなる。

また、従来から一般的に普及しているバトンタッチ式（シャトルをトロイダルコアの中央孔に通す際に、入口側のチャックから出口側のチャックに受け渡しながら巻線を行う方式）では、線材に弛みや張りが繰り返される結果、線材の捩れや折れ曲がり（キンク）が生じ易いため、線材の暴れ防止機構を必要とする。本発明は上記の課題に鑑みてなされたもので、非常に小型のものも含めた多様な寸法のトロイダルコイルを巻線可能とする簡単な構造の巻線用シャトルと、このシャトルを使用する構造が簡単で安価な巻線装置、およびその方法を提供するものである。

本発明におけるトロイダルコイル巻線用のシャトルは、所定の長さの線材で形成され、ヘリカル状に巻かれたコイル部と、このコイル部の一端から延設された同一線材の導出部を有する構成である。このシャトルは、ヘリカル状で細径に巻かれた線材自体をシャトルとして利用するので、シャトルそのものの断面寸法を小さくでき、内径の小さい小型のトロイダルコアにも容易にコイルを巻くことができる。

また本発明のシャトルは、前記コイル部の巻回外径と略同寸法の外径を有し、かつ前記線材の導出用の孔または溝を備えた鍔部が前記コイル部の一端に配され、前記導出部の線材を前記導出用の孔または溝を通して引き出す構成である。前記コイル部の一端に配設されたこの鍔部を把持してトロイダルコアの周軸に沿って周回させることにより、線材をその導出用の孔または溝から容易に引き出すことができる。

この鍔部はさらにその中央部から突出する軸芯を備えており、この軸芯の周囲に線材が巻き付けられることによってコイル部が形成される。この軸芯により、巻かれた線材の形状が乱れることを防止するため、トロイダルコアへのシャトルの周回とコイルの形成が容易になる。

さらにこの軸芯の先端が先細りの形状を有することにより、小さい内径の小型トロイダルコアにも容易にシャトルを周回させてコイルを巻くことが可能になる。

本発明における別なトロイダルコイル巻線用のシャトルは、直方体形状を有する芯部材からなり、その長手方向に沿って線材が巻き付けられた構成である。このシャトルは簡単な構造でありながら、小さな内径の小型トロイダルコアに容易にコイルを巻くことができる。

またこのシャトルを構成する直方体芯部材は、線材の巻き付け方向に直交する両側部分に線材の外れを防止する一対の突出部を備えているので、シャトルをトロイダルコアの周軸に沿って周回させる際に線材が直方体芯部材から外れてしまうことがない。

また前記線材の外れを防止する一対の突出部は、線材の巻き付け方向に直交する両側部分に代えて、直方体芯部材の長手方向の両端面のそれぞれの両側端に備えている。したがって、シャトルをトロイダルコアの周軸に沿って周回させる際の線材の外れを防止することができる。

そしてこの直方体芯部材の長手方向の両端面のエッジは湾曲形状に加工されているので、巻き付けられた線材はシャトルからスムースに引き解かれ、また線材が傷つくことを防止できる。

またこの直方体芯部材の長手方向の両端面の線材が接する面には、金属めっきかフッ素系樹脂塗装のいずれかの処理を施してもよい。これによりエッジを湾曲形状に加工した場合と同様に線材に対する抵抗の少ないシャトルを得ることができる。

また、この直方体芯部材の長手方向の両端面のそれぞれに線材を巻きつけるローラを回動自在に設ければ、線材はよりスムースにシャトルから引き解かれることができる。

一方でこの直方体芯部材の長手方向の一端面には、引き出される線材の導出用の孔または溝を備える構成である。この直方体シャトルを把持してトロイダルコアの周軸に沿って周回させる際に、導出用の孔または溝から線材を容易かつスムースに引き出すことができる。

またこの直方体芯部材には、その側面の少なくとも一部分を覆うように、カバー板が着脱自在に固定されている。このカバー板によって巻き付けられた線材の脹らみが抑えられ、線材の外れを防止することができる。

本発明におけるさらに別なトロイダルコイル巻線用のシャトルは、少なくとも一端が開口されている筒形状の外容器で構成されたものである。この外容器は、ヘリカル状に巻かれた線材をその内部の長手方向に収納する空洞と、線材の一端を導出可能な開孔部を備えた構造を有している。このシャトルは、ヘリカル状に細長く巻かれた線材を空洞内部の長手方向に収納するので、外容器の断面寸法を小さくでき、小型のトロイダルコアにも容易にコイルを巻くことができる。また線材の一部、又はすべてが外容器の内部に収納されているので、シャトルをトロイダルコアの周軸に沿って周回させる作業が容易であり、線材の損傷を確実に防止することができる。

またこの外容器は、線材を収納する筒状部と、筒状部の開口されている一端に着脱自在でかつ線材の一端を導出可能な孔または溝を有する鍔部で構成される。このシャトル構造により、ヘリカル状に巻かれた線材を外容器の内部に収納する前工程が容易になる。

またこの外容器において、線材の一端を引き出す側と反対の端部を先細り形状とすることが望ましい。先端を先細り形状にすることによって、シャトルをトロイダルコアに挿通しながら周軸に沿って周回させる作業をさらに容易にすることができる。

さらにこの外容器の空洞内には、その一端から前記外容器と同軸状に略円形断面を有する軸芯を延設させた構造として、ヘリカル状に巻かれた線材を外容器と軸芯とで形成される空間内に収納する。この軸芯により線材のヘリカル形状を安定して維持できるので、導出孔または溝から線材を引き出す際に線材に強い引張テンションが加わった場合でも線材が捩れて折れ曲がり（キンク）が生じるのを防止し、線材をスムースに引き出すことが可能になる。

本発明のトロイダルコイルの巻線装置は、トロイダルコアを保持してその軸線を中心に回転させるコア保持部と、少なくとも２軸方向に移動自在な巻付けアームと、線材を有するシャトルを挟持自在な第一のチャックと第二のチャックから構成されるもので、これら第一および第二のチャックは、トロイダルコアの軸方向の厚さ寸法よりも大きくかつシャトルの長さ寸法よりも小さい所定の間隔で巻付けアームに固定されている。上記の構造により、第一および第二のチャックで前記のシャトルをトロイダルコアの中央孔を通して送りながらコイルの巻き付け作業を容易に行うことができる。この装置は簡単な構造でありながら、小型のトロイダルコアに確実にコイルを形成することができる。

またこの巻付けアームをトロイダルコアの軸線と平行な面に沿って回転可能とし、第一および第二のチャックを巻付けアームの回転する端部に固定することによって、より簡単な構造のトロイダルコイル巻線装置を実現できる。

また本発明のトロイダルコイルの巻線方法は、所定の長さを有する線材を巻回して上記いずれかのシャトルを形成する工程と、前記シャトルの外径よりもやや大きい内径を有するトロイダルコアを所定の速度で送り回転させながら、シャトルをトロイダルコアの周軸に沿って周回させて線材をその導出部から引き出しつつ順次巻き付けてゆく工程からなる。

本発明のトロイダルコイル巻線用シャトルは、トロイダルコイルの線材をヘリカル状に細長く巻いて形成するので、シャトルそのものの断面寸法を極めて小さくでき、内径の小さな小型のトロイダルコアにも容易にコイルを巻くことができる。

また、本発明における別なトロイダルコイル巻線用のシャトルにおいては、線材を直方体形状の細長い部材の長手方向に沿って巻き付ける構成である。このため簡単な構造のシャトルでありながら、小さな内径の小型トロイダルコアにも容易にコイルを巻くことができる。

さらに本発明の別なトロイダルコイル巻線用シャトルは、ヘリカル状に巻かれた線材を外容器の長手方向に収納する構造を有しているので、小さい断面の外容器に十分な長さの線材を収めることができる。この簡単な構造のシャトルにより、小さい内径のトロイダルコアに巻線を施すことができるので、小型のトロイダルコイルを容易に製作することが可能となる。上述のような本発明のシャトルはその簡単な構造により、巻線装置を使用する場合に限らず、トロイダルコイルを手巻きする場合でも極めて容易かつ効率的に巻線を行うことができる。

また、本発明のトロイダルコイル巻線装置は、前記の巻線用シャトルを使用することにより、簡単な構造の駆動機構と制御装置とで構成することができる。このため信頼性の高い巻線装置を安価に製作できるとともに、トロイダルコイルの巻線を効率的に行うことが可能となる。

そして本発明のトロイダルコイルの巻線方法は、所定の長さを有する線材をヘリカル状に巻回してシャトルを形成する工程と、このシャトルの外径よりもやや大きい内径のトロイダルコアを所定の速度で送り回転させながら、シャトルをトロイダルコアの周軸に沿って周回させて線材をその導出部から引き出しつつ順次巻き付けてゆく工程からなる。このため、上述の巻線装置でも、また手巻きする場合でも極めて容易かつ効率的にトロイダルコイルの巻線を行うことができる。

以下本発明に係わるコイル巻線用のシャトル、およびこれを用いたトロイダルコイルの巻線装置について添付図面を参照して説明する。

図１Ａ〜１Ｆは、本発明の実施例１におけるトロイダルコイル巻線用の各種シャトルの斜視図である。図１Ａにおいて、本シャトルは、所定の長さの線材がヘリカル状に巻かれたコイル部１と、このコイル部１の一端から略直線状に延設された同一線材の導出部２を有する構成である。コイル部１を形成する線材は一般的に可とう性を有する銅線の表面にポリウレタン、ポリエステル、ポリアミド等の塗膜が施されているので、トロイダルコイルを製作する工程において、このシャトルのコイル部１を把持して環状のトロイダルコア（図示せず）の中央孔を通しながら引いてゆくと、その螺旋形状が導出部２部分から容易にほどけて、トロイダルコアの周囲に線材を巻き付けてゆくことができる。このシャトルは、ヘリカル状で細径に巻かれた線材自体がシャトルの外形を形成するので、シャトルそのものの断面寸法が小さく、小型トロイダルコアの小さな穴を通して内径の小さいにも容易にコイルを巻くことができる。

また本実施例のシャトルは、図１Ｂおよび図１Ｃに示すように、コイル部１の巻回外径と略同一寸法の外径を有する鍔部３Ａまたは３Ｂがコイル部１の一端に配された構造である。この鍔部３Ａには、線材の導出部２を引き出す孔４Ａが、また鍔部３Ｂには溝４Ｂを備えており、前記導出部２をこれら導出用の孔４Ａまたは溝４Ｂを通して引き出す構成である。したがって巻線装置を使用してトロイダルコイルを製作する際には、この鍔部３Ａまたは３Ｂを挟持してトロイダルコアの周軸に沿って周回させることができるので、手巻きする場合に限らず、線材をその導出用の孔４Ａまたは溝４Ｂから容易に引き出すことができる。

さらに図１Ｄに示すように、鍔部３Ｃはその中央部から突出する軸芯５Ａを備えており、この軸芯５Ａの周囲に線材が巻き付けられることによってコイル部１が形成される。この軸芯５Ａにより、コイル部１の線材の形状が乱れることを防止するため、トロイダルコアの周軸に沿ってシャトルを周回させる際に、線材に折れ曲がり（キンク）を生じさせることなくコイル部１をスムースに引きほどいて、容易にトロイダルコイルを製作することができる。

また図１Ｅや図１Ｆに示すように、この軸芯の先端を先細りの形状５Ｂまたは５Ｃのようにすることもできる。このような形状によって、小さい内径の小型トロイダルコアにも容易にシャトルを周回させてコイルを巻くことが可能になる。

なお本実施例の図に示す鍔部は円形状をしているが、この形状に限定されるものではなく、トロイダルコイルの巻線用に適するものであれば、略四角形や多角形など各種の形を取ることもできる。またコイル部に接する鍔部の表面はできるだけ滑らかでコイル部の線材との摩擦が少ないことが好ましいが、その材料は、金属や合成樹脂など得に制限されない。

図２Ａ〜２Ｉは、本発明の実施例２におけるトロイダルコイル巻線用の各種シャトルの斜視図である。図２Ａにおいて、本シャトルは直方体形状を有する芯部材１３Ａから構成されている。この芯部材１３Ａには、その長手方向に沿って所定の長さの線材１１が巻き付けられており、線材１１の一端である導出部１２がトロイダルコア（図示せず）に巻き付けられてゆくにしたがって、線材１１は芯部材１３Ａを滑りながらほどかれてゆく。このシャトルは線材１１が芯部材１３Ａの長手方向に蓄えられているので、簡単な構造でありながら、小さな内径の小型トロイダルコアに容易に挿通しながらコイルを巻くことができる。

また図２Ｂに示すように、このシャトルを構成する芯部材１３Ｂは、線材の巻き付け方向に直交する両側部分に線材の外れを防止する一対の突出部１４Ａを備えている。これらの突出部１４Ａにより、シャトルをトロイダルコアの周軸に沿って周回させる際に線材１１が芯部材１３Ｂから外れてしまうことがない。なお図２Ｂにおいては、芯部材１３Ｂの両側部分の一部に長方形の突出部１４Ａが設けられた例を示しているが、突出部１４Ａは線材１１の脱落を防止できるものであれば、どのような形状であってもよい。さらにこれら突出部１４Ａは芯部材１３Ｂの両側部分の一部のみでなく、両側部の全長に沿って設けられても同様の効果を有する。

図２Ｃは芯部材１３Ｃの長手方向の両端面の形状を変えた例を示す。この実施例では、両端面のそれぞれの両側端に突出部１５Ａが形成されるように両端面を湾曲させた形状を備えている。したがってこれらの突出部１５Ａにより、シャトルをトロイダルコアの周軸に沿って周回させる際の線材１１の脱落を防止することができる。また図２Ｄは芯部材１３Ｄの両端面のそれぞれの両側端に突出部１５Ｂが形成されており、図２Ｃの例と同様に線材１１の脱落を防止する効果を有する。

さらに図２Ｅに示される直方体芯部材１３Ｅにおいては、その長手方向の両端面のエッジ１６が湾曲形状に加工されている。この芯部材１３Ｅに巻き付けられた線材１１は、湾曲形状のエッジ１６によりシャトルからスムースに引き解かれるので、トロイダルコイルを容易に巻くことができ、また線材１１が傷つくことを防止できる。またこれら両端面は線材１１がスムースに引き解かれるように摩擦や引っ掛かりを少なくした構造であればよいので、線材１１が接するエッジに面取りを施したり、表面に金属めっきかフッ素系樹脂塗装などの処理を施しても同様の効果を得ることができる。

図２Ｆはまた別なシャトル形状を示すもので、直方体芯部材１３Ｆの長手方向の両端面のそれぞれに線材を巻きつけるローラ１７Ａが回動自在に設けられている。ローラ１７Ａは、芯部材１３Ｆに設けられた穴に円柱形のピンを回動自在に挿入しても、固定されたピンに円筒形のローラを回動自在に設けてもよい。さらにこのようなシャトルの異なる例を図２Ｇに示す。図２Ｇのシャトルでは、芯部材１３Ｇの両側部の全長に沿って設けられた突出部１４Ｂの先端に回動自在なローラ１７Ｂが設けられたものである。これらのローラ１７Ａまたは１７Ｂにより、線材１１に対する摩擦が極めて少なくなり、よりスムースにシャトルから引き解かれることができる。

図２Ｈに示すシャトルは、直方体芯部材１３Ｈの長手方向の端面の一部に突出部が形成され、ここに、線材１１の導出部１２を引き出すための導出用の孔１８が設けられた構成である。この導出孔１８は、線材１１がシャトルから脱落するのを防止し、かつ線材１１を所定の方向に引き出すガイドの機能を果たすことができる。またこの導出孔１８に代えて同じ位置に導出用の溝を設ける構成であっても、同様に線材１１を容易かつスムースに引き出すことができる。

さらに図２Ｉに示すシャトルは、直方体芯部材１３Ｉの両側面の一部分を覆うように、カバー板１９が着脱自在に固定されている。このカバー板１９は、線材１１が巻き付けられた後に、芯部材１３Ｉの側辺に設けられたピン状の突起にカバー板１９に穿孔された穴を嵌合させて固定するものである。線材１１の脹らみはこのカバー板１９によって抑えられるので、線材１１の外れを防止し、またシャトルの断面形状がトロイダルコアの中央孔よりも大きく膨らんでしまうことを防止する。図２Ｉに示すカバー板１９は単なる一例であって、線材１１の脹らみが防止できるものであればその形状はどのようなものでも構わない。またカバー板１９の固定方法も、上記の手段に限定されない。

図３Ａ〜図３Ｄは本発明におけるさらに別な実施例のトロイダルコイル巻線用のシャトルの断面図である。図３Ａのシャトルは、一端が開口されている円筒形状の外容器２３Ａで構成されている。この外容器２３Ａは、ヘリカル状に巻かれた線材２１をその内部の長手方向に収納する空洞と、線材の一端２２を導出可能な開孔部２４Ａを有している。線材２１は一般的に可とう性を有する銅線の表面にポリウレタン、ポリエステル、ポリアミド等の塗膜が施されているので、トロイダルコイルの巻線工程においてその導出部２２に張力が加わると、その螺旋形状が解けながら容易に開孔部２４Ａから引き出される。このシャトルは、ヘリカル状に細長く巻かれた線材２１を空洞内部の長手方向に収納するので、外容器の断面寸法を小さくでき、小型のトロイダルコアにも容易にコイルを巻くことができる。また線材のすべてが外容器の内部に収納されているので、シャトルをトロイダルコアの周軸に沿って周回させる作業が容易であり、線材の損傷を確実に防止することができる。なお、この外容器２３Ａは、線材２１を収納して巻線装置（図示せず）に装着されて使用するものであり、この目的に適った強度を有するものであれば金属や合成樹脂等その材料は制限されない。

また図３Ｂに示されるシャトルは、線材２１を収納するための筒状部を構成する外容器２３Ｂと、外容器２３Ｂの開口されている一端に着脱自在でかつ線材２１の導出部２２を導出可能な孔または溝２４Ｂを有する鍔部２５Ａからなる。外容器２３Ｂへの鍔部２５Ａの着脱は、これらの材料の弾力性を利用した嵌め込み、またはねじ込みなどにより行える。このようなシャトル構造により、ヘリカル状の線材２１を外容器２３Ｂの内部に収納する前工程が容易になる。

図３Ｃに示されるシャトルでは、外容器２３Ｃにおける線材２１の導出部２２を引き出す側と反対の先端部を先細り形状としている。先端を先細り形状にすることによって、シャトルをトロイダルコアの周軸に沿って周回させる作業をさらに容易にすることができる。この先端部は、円錐状に閉じた構造であっても差し支えはない。

さらに図３Ｄに示されるシャトルにおいて、外容器２３Ｄの空洞内には、その一端から外容器２３Ｄと同軸状に略円形断面を有する軸芯２６Ａを延設させた構造とし、ヘリカル状に巻かれた線材２１を外容器２３Ｄと軸芯２６Ａとで形成される空間内に収納する。軸芯２６Ａは外容器２３Ｄと一体に同一材料で成形されてもよく、また外容器２３Ｄの閉鎖端もしくは別に設けられた鍔部２５Ｂの孔に別部品の軸芯２６Ａを圧入、ねじ込み、かしめ、溶接、接着等の方法で固定してもよい。この軸芯２６により線材２１のヘリカル形状を安定して維持できるので、導出孔または溝２４Ｄから線材の一端２２を引き出す際に、線材２１に強い引張テンションが加わった場合でも線材２１が捩れて折れ曲がり（キンク）が生じるのを防止し、線材２１をスムースに引き出すことが可能になる。

上述した実施例の各シャトルにおいては、線材の導出部を引き出す孔または溝は外容器の閉鎖端または鍔部の外周近傍に設けているが、この位置に限定されるものではない。この孔または溝を外容器の閉鎖端または鍔部の中央部を含むどの位置に設けても線材を容易に引き出すことが可能である。

本実施例のシャトルが巻線装置に装着されて線材が引き出される際には、線材は外容器の内周壁面を摺動しながら解けてゆく。この際に線材と外容器の内周壁面との間に生じる摩擦はわずかなため問題とはならないが、図３Ｅに示すように線材２１を外容器２３Ａの開放端側から伸ばして閉鎖端中央の孔２４Ｅから引き出すようにすれば、線材２１は外容器２３Ａの内周壁面を摺動する必要がないので、スムースな引き出しを行うことができる。このような線材の引き出しを行う場合には、ヘリカル状に巻かれている線材２１はその１ターン毎に長手方向の捩れが生じるが、線材２１の物理的性能に影響を及ぼすことはない。

図４は、本実施例のトロイダルコイル巻線用のシャトルを変形させた応用例を示す断面図および下部平面図である。このシャトルは、外容器２３Ｆの空洞内に、その一端から外容器２３Ｆと同軸状に略円柱形の軸芯２６Ｂと、その外側に円筒形の中軸２７を延設させた構造である。このシャトルでは、外容器２３Ｆと中軸２７が形成する空間内に第一のコイル状線材２１Ａが収納され、中軸２７と軸芯２６Ｂが形成する空間内に第二のコイル状線材２１Ｂが収納される。そして、それぞれの線材の一端を各々に対応する開孔部２４Ｆと２４Ｇから引き出すことにより、２本の線材を同時に利用可能なトロイダルコイル巻線用のシャトルを実現できる。このように構成されたシャトルを使用すれば、１個のトロイダルコアに同時に２本の線材を巻き付けることが可能である。

なお上記の各実施例では、外容器を円筒形状の構成としているが、これに限定されるものではなく、四角形や六角形などの多角断面を持つ筒状の外容器を採用すれば、巻線装置のチャックで容易、確実に狭持することができる。

以上のように、本発明のトロイダルコイル巻線用のシャトルは、線材をヘリカル状に巻いて収納する簡単な構造を有しているので、トロイダルコアの中央孔を通過する断面部分の外径が極めて小さく構成できる。したがって、このシャトルを使用すると、小型のトロイダルコイルを容易に製作することが可能である。

図５は、本実施の形態によるトロイダルコイルの巻線装置の概略斜視図である。図５において、環状のコア３１は、駆動軸３２Ａ、３２Ｂとの摩擦によりその軸線を中心に自在にインデックス回転されるように、磁力等の吸引力を発生させるコア保持部３５によって保持されている。コア保持部３５の近傍には、図示しない駆動機構によって少なくともＸ軸とＹ軸の２方向に移動自在な巻付けアーム３３が設けられ、所定の長さの線材を有するシャトル（図示せず）を挟持自在な第一のチャック３４Ａと第二のチャック３４Ｂが、コア３１の軸方向の厚さ寸法よりも大きくかつ前記シャトルの長さ寸法よりも小さい所定の間隔で巻付けアーム３３に固定されている。

以下、図６を参照しながら本巻線装置の動作を説明する。図６Ａにおいて、第一のチャック３４Ａに挟持されたシャトル３６から引き出された線材３７の先端は、トロイダルコア３１の一部に固定されている。次に、図６Ｂに示すように、シャトル３６はさらに第二のチャック３４Ｂによって挟持され、Ｘ軸方向に移動し、次いでＹ軸の下方向に移動してゆく。巻付けアーム３３がさらにＸ軸方向をトロイダルコア３１の真下まで戻ると、図６Ｃに示すように第一のチャック３４Ａが開放し、シャトル３６はトロイダルコア３１の中央孔を通って上方向に移動する。そして、シャトル３６が図６Ｄに示す位置まで上昇すると、第一のチャック３４Ａが再びシャトル３６を挟持し、第二のチャック３４Ｂは開放してトロイダルコア３１に線材３７を巻きつける。この間、駆動軸３２Ａ、３２Ｂはトロイダルコア３１を低速度でインデックス回転しているので、線材３７は所定のピッチでトロイダルコア３１の周囲を巻かれてゆく。以上の動作をコイルの巻数に応じた所定回数繰り返すことによって、トロイダルコイルが完成する。

また、図７は、本実施の形態によるトロイダルコイルの巻線装置の別な構造の動作概念を示す斜視図である。この巻線装置における巻付けアーム４３は駆動部４８によりトロイダルコア３１の軸線と平行な面に沿って回転可能であり、第一のチャック３４Ａおよび第二のチャック３４Ｂは前記巻付けアーム４３の回転する端部に固定されている。図７Ａに示すように、シャトル３６は第二のチャック３４Ｂに挟持されてトロイダルコア３１の下側から中央孔に挿入される。巻付けアーム４３が上方向に回転移動してシャトル３６の上端が中央孔から出てくると、第一のチャック３４Ａがシャトル３６を挟持し、第二のチャック３４Ｂは開放して図７Ｂのように巻付けアーム４３の回転が継続する。このようにして巻付けアーム４３の回転を所定回数繰り返すことにより、トロイダルコイルが巻き付けられる。なお、巻付けアーム４３の回転と同時にトロイダルコア３１が低速度でインデックス回転されることも図６の例と同じである。この動作中における巻付けアーム４３の回転軌跡は、図８に示す通りである。

このように本巻線装置は、少ない構成部品と簡単な駆動機構で構成されるので、故障も少なく安価にできるという利点を有する。そしてこの巻線装置によって製作されるトロイダルコイルも安価で信頼性の高いものが得られるという効果が得られる。

本発明におけるトロイダルコイルの巻線方法は、所定の長さを有する線材をヘリカル状に巻回して実施例１〜３に詳述されたシャトルを形成する工程と、このシャトルの外径よりもやや大きい内径を有するトロイダルコアを所定の速度で送り回転させながら、シャトルをトロイダルコアの周軸に沿って周回させて線材をその導出部から引き出しつつ順次巻き付けてゆく工程からなる。上述のシャトルはその外径が極めて小さく構成できるため、小型のトロイダルコアにも容易かつ効率的にコイルの巻線を行うことができる。

以上説明したように、本発明にかかるコイル巻線用のシャトルは形状が小さく構造も簡単であり、これを用いたトロイダル巻線装置と巻線方法は、多様なサイズのトロイダルコイルを高い信頼度で安価に製作することが可能となるので、各種の電気設備や電子機器用の部品の製造事業に有効に活用できるものである。

〜 本発明の実施例１によるトロイダルコイル巻線用のシャトルの斜視図。 〜 本発明の実施例２による別のトロイダルコイル巻線用のシャトルの斜視図。 〜 本発明の実施例３によるさらに別なトロイダルコイル巻線用のシャトルの断面図および下部平面図。 本発明の実施例３によるトロイダルコイル巻線用のシャトルの別な例を示す断面図および下部平面図。 本発明の実施例４によるトロイダルコイル巻線装置の概略斜視図。 〜 同じ実施例４によるトロイダルコイル巻線装置の動作工程を示す斜視図。 〜 本発明の実施例４によるトロイダルコイル巻線装置の別な動作概念を示す斜視図。 本発明の実施例５によるトロイダルコイル巻線装置の動作中における巻付けアームの回転軌跡を示す図。

符号の説明

１ コイル部（線材）
２ 導出部
３Ａ〜３Ｃ 鍔部
４Ａ 導出孔
４Ｂ 導出溝
５Ａ〜５Ｃ 軸芯
１１ 線材
１２ 導出部
１３Ａ〜１３Ｉ 芯部材
１４Ａ、１４Ｂ 突出部
１５Ａ、１５Ｂ 突出部
１６ 湾曲状エッジ
１７Ａ、１７Ｂ ローラ
１８ 導出孔
１９ カバー板
２１ 線材
２１Ａ 第一のコイル状線材
２１Ｂ 第二のコイル状線材
２２ 導出部
２３Ａ〜２３Ｆ 外容器
２４Ａ〜２４Ｇ 開孔部（導出孔または溝）
２５Ａ、２５Ｂ 鍔部
２６Ａ、２６Ｂ 軸芯
２７ 中軸
３１ トロイダルコア
３２Ａ、３２Ｂ 駆動軸
３３、４３ 巻付けアーム
３４Ａ 第一のチャック
３４Ｂ 第二のチャック
３５ コア保持部
３６ シャトル
３７ 線材
４８ 駆動部

Claims (4)

1. 少なくとも一端が開口されている円筒形状の外容器で構成され、
   前記外容器にはヘリカル状に巻かれた線材をその内部の長手方向に収納する空洞と、閉鎖端または鍔部に前記線材の一端が導出可能な開孔部を有し、
   前記外容器の空洞内には、閉鎖端または鍔部から前記外容器と同軸状に延設させた略円形断面を有する軸芯を備え、前記ヘリカル状に巻かれた線材を前記外容器と前記軸芯とで形成する空間内に収納する構造である
   ことを特徴とするトロイダルコイル巻線用のシャトル。
2. 前記軸芯はその先端が先細りの形状を有している請求項１に記載のトロイダルコイル巻線用のシャトル。
3. 前記外容器の閉鎖端または鍔部が、着脱自在でかつ前記線材の一端が導出可能な孔または溝を有する鍔部で構成されている請求項１又は２に記載のトロイダルコイル巻線用のシャトル。
4. 所定の長さを有する線材を巻回して収納する請求項１から請求項３のいずれか一に記載のシャトルと、
   環状のコアを保持してその軸線を中心に回転させるコア保持部と、
   少なくとも２軸方向に移動自在な巻付けアームと、
   前記シャトルを挟持自在な第一のチャックと第二のチャックから構成され、
   前記巻付けアームは前記コアの軸線と平行な面に沿って回転可能であり、
   前記第一および第二のチャックは前記巻付けアームの回転する端部に固定されており、
   前記第一および第二のチャックの固定される間隔は、前記コアの軸方向の厚さ寸法よりも大きくかつ前記シャトルの長さ寸法よりも小さい所定の間隔で前記巻付けアームに固定されている
   ことを特長とするトロイダルコイルの巻線装置。

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