JP4581188B2 - 平角線構造及び平角線の巻線方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、トランスやモータの磁気コアに巻付ける導線として用いられる断面矩形状の平角線の構造及び平角線の巻線方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、トランスやモータの磁気コアに形成されるコイルは、巻付ける導線の密度（占積率）が高いほど性能を高めることができ、これによりトランスやモータを用いた電気機器の小型化や高性能化を図ることが可能となる。そこで、従来より、導線を効率良く巻付けるための装置が提案されており、例えば、特開昭６４−４３０４６号公報に開示されたものがあった。
【０００３】
上記公報に記載された装置は、被巻付け部材に対して巻付け軸方向に個別に移動可能な一対の導線案内部材を備えており、被巻付け部材に導線が１周巻かれると一方の導線案内部材が１ピッチ分だけ移動し、この導線案内部材に添って２周目の導線の巻付けを行い、同様の動作を繰り返して被巻付け部材の片側半分に導線を巻付ける。その後、導線の巻付けと他方の導線案内部材の１ピッチ毎の移動とを繰り返して被巻付け部材の残りの半分に導線の巻付けを行い、このように一対の導線案内部材で導線の巻付け位置を規制することにより、被巻付け部材に対して導線を整列状態に巻付けるようにしていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記したように導線を整列状態で巻付ける場合には、１層目の巻付けが終了すると、その巻終わりの上側に導線を重ねて２層目の巻付けを開始することになる。しかしながら、従来の装置にあっては、導線案内部材を１ピッチ分移動させてから導線の巻付けを行うことから、導線案内部材を移動させた際に上側の導線が横にずれることがあり、とくに、導線が断面矩形状を成す平角線の場合には横へのずれが発生しやすいものとなり、これにより導線の整列状態が乱れて占積率が低下するという問題点があった。また、従来の装置にあっては、導線案内部材等の巻線補助手段を多く必要とするものであったため、装置が複雑であるとともに大型で高価なものになるという問題点もあり、これらの問題点を解決することが課題になっていた。
【０００５】
【発明の目的】
本発明は、上記従来の課題に着目して成されたもので、とくに、被巻付け部材に対して整列状態で複数層に巻付けられる断面矩形状の平角線を対象とし、積層した際に上側となる平角線のずれを防止して高い占積率を得ることができる平角線構造および平角線の巻線方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係わる平角線構造は、請求項１として、断面矩形状を成す平角線を被巻付け部材に対して整列状態で複数層に巻付けた構造であり、被巻付け部材は、巻付け軸に直交する断面形状が、平角線の巻付け方向に曲率が変化する部分であるコーナー部を有する矩形状の部材であって、前記被巻付け部材に平角線を複数層に巻付けた状態において、平角線が、少なくとも前記コーナー部の前後にわたって巻付けた範囲に、積層状態で互いに係合して積層上側となる平角線の幅方向の動きを規制する凹凸状の保持部を備えている構成とし、請求項２として、平角線の幅方向の中央に保持部を設けた構成とし、請求項３として、凹状の保持部および凸状の保持部の少なくとも一方が、平角線の幅方向の断面において対称的に表れるテーパ面を有する形状である構成とし、請求項４として、凹状の保持部および凸状の保持部の少なくとも一方が、平角線の幅方向の断面における段差部分を曲線により連続させた形状である構成とし、請求項５として、凹状の保持部および凸状の保持部の少なくとも一方が、平角線の長手方向の断面において対称的に表れるテーパ面を有する形状である構成とし、請求項６として、凹状の保持部および凸状の保持部の少なくとも一方が、平角線の長手方向の断面における段差部分を曲線により連続させた形状である構成とし、請求項７として、巻付けの際に平角線の外周側となる面に、凸状の保持部を設けた構成としており、上記構成をもって課題を解決するための手段としている。
【０００７】
また、本発明に係わる平角線の巻線方法は、請求項８に記載したように、断面矩形状の平角線を被巻付け部材に対して整列状態で複数層に巻付けるに際し、被巻付け部材は、巻付け軸に直交する断面形状が、平角線の巻付け方向に曲率が変化する部分であるコーナー部を有する矩形状の部材であって、被巻付け部材を回転させると共に、平角線に、被巻付け部材の回転角度に基づいて、少なくとも前記コーナー部の前後にわたって巻付けられる範囲に、積層状態で互いに係合して積層上側となる平角線の幅方向の動きを規制する凹凸状の保持部を形成したのち、この平角線を被巻付け部材に巻付ける構成としており、上記構成をもって課題を解決するための手段としている。
【０００９】
なお、本発明に係わる平角線構造及び平角線の巻線方法では、平角線としては、単一の素材で形成されたもののほか、金属製の芯材に絶縁被膜を施したものも含まれる。このような絶縁被膜を有する平角線は、トランスやモータ等の磁気コアに巻付けてコイルを形成する導線として用いられる。
【００１０】
【発明の作用】
本発明の請求項１に係わる平角線構造では、被巻付け部材が、巻付け軸に直交する断面形状がコーナー部を有する矩形状を成す部材になっている。この場合、被巻付け部材に平角線を巻付けると、積層した際に上側となる平角線の幅方向のずれは、巻付け方向に曲率が変化する部分であるコーナー部で発生しやすい。そこで、当該平角線構造では、平角線に対して、少なくともコーナー部の前後にわたって巻付けられる範囲に、積層状態で互いに係合して積層上側となる平角線の幅方向の動きを規制する凹凸状の保持部を設けることにより、とくにコーナー部で発生しやすい平角線のずれを防止することとなり、ずれによる隙間を生じることなく平角線が整列状態で複数層に巻付けられる。
【００１２】
本発明の請求項２に係わる平角線構造では、平角線の幅方向の中央に保持部を設けているので、次の層に移行する際の折り返し方向が左右のいずれであっても積層した上下の平角線の係合状態が左右で同一になる。
【００１３】
本発明の請求項３に係わる平角線構造では、凹状の保持部および凸状の保持部の少なくとも一方が、平角線の幅方向の断面において対称的に表れるテーパ面を有する形状であることから、凹凸状の保持部を互いに係合させる際にテーパ面によって幅方向のセンタリングが行われる。
【００１４】
本発明の請求項４に係わる平角線構造では、凹状の保持部および凸状の保持部の少なくとも一方が、平角線の幅方向の断面における段差部分を曲線により連続させた形状であることから、例えば、平角線が芯材に絶縁被膜を施したものであり、この平角線に塑性加工によって保持部を形成する場合に、絶縁被膜へのダメージが少ないものとなる。
【００１５】
本発明の請求項５に係わる平角線構造では、凹状の保持部および凸状の保持部の少なくとも一方が、平角線の長手方向の断面において対称的に表れるテーパ面を有する形状であることから、凹凸状の保持部を互いに係合させる際にテーパ面によって長手方向のセンタリングが行われる。
【００１６】
本発明の請求項６に係わる平角線構造では、凹状の保持部および凸状の保持部の少なくとも一方が、平角線の長手方向の断面における段差部分を曲線により連続させた形状であることから、例えば、平角線が芯材に絶縁被膜を施したものであり、この平角線に塑性加工によって保持部を形成する場合に、絶縁被膜へのダメージが少ないものとなる。
【００１７】
本発明の請求項７に係わる平角線構造では、巻付けの際に平角線の外周側となる面に凸状の保持部を設けているので、被巻付け部材と平角線との間に発生する隙間が最小限になる。
【００１９】
本発明の請求項８に係わる平角線の巻線方法では、被巻付け部材が、巻付け軸に直交する断面形状がコーナー部を有する矩形状を成す部材になっている。この場合、被巻付け部材に平角線を巻付けると、積層した際に上側となる平角線の幅方向のずれは、巻付け方向に曲率が変化する部分であるコーナー部で発生しやすい。そこで、当該平角線の巻線方法では、被巻付け部材を回転させると共に、平角線に、被巻付け部材の回転角度に基づいて、少なくともコーナー部の前後にわたって巻付けられる範囲に凹凸状の保持部を形成する。このとき、保持部は、積層した際に上側となる平角線の幅方向の動きを規制するものであり、例えば、平角線が金属製である場合には成形型や成形用ローラ等の塑性加工手段を用いて形成される。このようにして、当該平角線の巻線方法では、平角線に保持部を形成してから被巻付け部材に巻付けるので、とくに被巻付け部材のコーナー部において、上側となる平角線のずれが保持部によって防止されることとなり、ずれによる隙間を生じることなく平角線が整列状態で複数層に巻付けられる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明の請求項１に係わる平角線構造によれば、被巻付け部材に対して複数層に巻付けられる断面矩形状の平角線において、少なくとも、平角線のずれが発生しやすい被巻付け部材のコーナー部に対して、積層した際に上側となる平角線の幅方向の動きを規制する保持部を設けたことにより、平角線を巻付け位置に規制する機械的な巻線補助手段を何ら用いることなく、保持部を設ける範囲を必要最小限としたうえで、２層目以降に巻付けられる平角線のずれを防止することができ、ずれによる隙間を発生させることなく平角線を整列させて高い占積率を得ることができる。
【００３２】
本発明の請求項２に係わる平角線構造によれば、請求項１と同様の効果を得ることができるうえに、保持部を平角線の幅方向の中央に設けたことにより、次の層に移行する際の折り返し方向が左右のいずれであっても、保持部による係合状態を左右で同一にして平角線のずれを防止することができる。
【００３３】
本発明の請求項３に係わる平角線構造によれば、請求項１および２と同様の効果を得ることができるうえに、凹状の保持部および凸状の保持部の少なくとも一方が幅方向の断面において対称的に表れるテーパ面を有する形状としたことにより、保持部を互いに係合させる際にテーパ面で幅方向のセンタリングを行うことができ、保持部同士の係合を容易に且つ確実に行うことができる。
【００３４】
本発明の請求項４に係わる平角線構造によれば、請求項１および２と同様の効果を得ることができるうえに、凹状の保持部および凸状の保持部の少なくとも一方が平角線の幅方向の断面における段差部分を曲線により連続させた形状としたことにより、例えば平角線が芯材に絶縁被膜を施したものであり、この平角線に塑性加工によって保持部を形成する場合に、絶縁被膜へのダメージを軽減することができ、絶縁信頼性のさらなる向上に貢献することができる。
【００３５】
本発明の請求項５に係わる平角線構造によれば、請求項１〜４と同様の効果を得ることができるうえに、凹状の保持部および凸状の保持部の少なくとも一方が長手方向の断面において対称的に表れるテーパ面を有する形状としたことにより、保持部を互いに係合させる際にテーパ面で長手方向のセンタリングを行うことができ、保持部同士の係合を容易に且つ確実に行うことができる。
【００３６】
本発明の請求項６に係わる平角線構造によれば、請求項１〜４と同様の効果を得ることができるうえに、凹状の保持部および凸状の保持部の少なくとも一方が平角線の長手方向の断面における段差部分を曲線により連続させた形状としたことにより、例えば平角線が芯材に絶縁被膜を施したものであり、この平角線に塑性加工によって保持部を形成する場合に、絶縁被膜へのダメージを軽減することができ、絶縁信頼性のさらなる向上に貢献することができる。また、長手方向の断面において段差部分が曲線で連続する形状の保持部は、とくに凹状の保持部の場合、例えば成形用ローラを用いて連続的に形成することが容易であると共に、凹状の保持部の形成と同時に反対側の面に凸状の保持部を形成することも可能である。
【００３７】
本発明の請求項７に係わる平角線構造によれば、請求項１〜６と同様の効果を得ることができるうえに、巻付けの際に平角線の外周側となる面に凸状の保持部を設けたことにより、被巻付け部材と平角線との間のデッドスペースを最小限にすることができ、平角線の充分な占積率を確保することができる。
【００３９】
本発明の請求項８に係わる平角線の巻線方法によれば、断面矩形状の平角線を被巻付け部材に対して整列状態で複数層に巻付ける際に、少なくとも、平角線のずれが発生しやすい被巻付け部材のコーナー部に対して、積層した際に上側となる平角線の幅方向の動きを規制する保持部を形成してから平角線の巻付けを行うことにより、平角線を巻付け位置に規制する機械的な巻線補助手段を何ら用いることなく、保持部を設ける範囲を必要最小限としたうえで、２層目以降に巻付けられる平角線のずれを防止することができ、ずれによる隙間を発生させることなく平角線を整列させて高い占積率を得ることができる。また、当該平角線が芯材に絶縁被膜を施したものであって、この平角線がモータ等の磁気コアに巻付ける導線である場合には、磁界による振動や機械的原因による振動を受けた際に、保持部により平角線同士の振動を充分に抑制することができ、これにより絶縁被膜の擦過を防止して長期的な絶縁信頼性を確保することができる。
【００５０】
【実施例】
以下、図面に基づいて、本発明に係わる平角線構造、平角線の巻線方法およびこの巻線方法が適用可能な巻線装置の一実施例を説明する。
【００５１】
図１に示す平角線の巻線装置は、被巻付け部材であるモータの磁気コアＣに、金属製の芯材に絶縁被膜を施した断面矩形状の平角線Ｗを整列状態で複数層に巻付けるものであって、基台１に、平角線Ｗを予め巻付けたボビン２と、平角線Ｗに所定の張力を付与するテンショナー３と、平角線Ｗに後記する保持部を形成する保持部形成手段４と、磁気コアＣを回転可能に保持する巻取り手段５と、保持部形成手段４および巻取り手段５を制御するための制御手段６を直列に配置した構成になっており、制御手段６の近傍には、巻取り手段５に対して磁気コアＣを着脱するハンドリング手段７を備えている。
【００５２】
ボビン２は、平角線Ｗを自由に引き出すことができるように回転可能に保持されている。テンショナー３は、基台１に設置した本体部８に、水平軸回りに回転する上下一対のローラ８Ａ，８Ｂを備えると共に、この実施例では上側のローラ８Ａに制動付与手段９を備えている。制動付与手段９には、モータや磁力式カップリングが用いられる。このテンショナー３は、ボビン２から引き出した平角線Ｗを上下のローラ８Ａ，８Ｂにより所定圧力で挟んだ状態にし、さらに、同平角線Ｗを磁気コアＣに連結して巻付ける際に、制動力付与手段９で上側のローラ８Ａに制動力を付与することにより、巻取り手段５との間で平角線Ｗに所定の張力を付与し、これにより平角線Ｗの巻付け性や保持部の加工性を良好にする。
【００５３】
保持部形成手段４は、基台１に設置したフレーム１０内に、基台１側に固定された下型１１Ａと、下型１１Ａに対向し且つ図示しない駆動源により昇降可能な上型１１Ｂとから成る成形型１１を備えている。成形型１１は、上型１１Ａと下型１１Ｂとの間で平角線Ｗを加圧し、平角線Ｗを塑性変形させて保持部を形成するものである。
【００５４】
成形型１１の下型１１Ａは、図２に示すように、平角線Ｗの送り方向の前後に支持台１２，１２が設けてあり、各支持台１２には、平角線Ｗの両側を案内し且つ保持部を形成する際に成形型１１の両側で平角線Ｗを保持する左右一対のローラ１３，１３が設けてある。また、下型１１Ａは、巻取り手段５側の下部にも支持台１４が設けてある。この支持台１４には、保持部を形成した後の平角線Ｗの反りや歪みを矯正するための上下一対のガイドローラ１５Ａ，１５Ｂが設けてあり、上側のガイドローラ１５Ａには、平角線Ｗの送り量を検出するためのセンサ１６が取付けてある。このセンサ１６には、例えばロータリエンコーダが用いられる。
【００５５】
巻取り手段４は、基台１に設置したギアボックス１７と、駆動源であるモータ１８を備えると共に、図３に示すように、ギアボックス１７に、磁気コアＣを装着するための水平な出力軸１９を備えており、この出力軸１９には、磁気コアＣの回転角度を検出するためのロータリーエンコーダ２０が設けてある。なお、詳細な図示は省略したが、巻取り手段５は、ガイドローラ１５Ａ，１５Ｂから送り出された平角線Ｗの端部を自動的に把持し且つ磁気コアＣに対して位置決めを行うクランプを備えている。また、出力軸１９は、磁気コアＣに平角線Ｗを整列状態で巻付けるために軸線方向に往復動可能である。さらに、巻取り手段５は、保持部形成手段４側に、磁気コアＣの近傍で平角線Ｗを切断するカッター２１を備えると共に、ギアボックス１７の上部には、磁気コアＣに巻付けた平角線Ｗにワニスを滴下させるためのワニス供給部２２が設けてある。
【００５６】
ここで、磁気コアＣは、巻付け軸に直交する断面が概略矩形状を成している。
このような磁気コアＣに対して平角線Ｗを整列状態で複数層に巻付ける場合、１層目の巻終わりの上側に重なる２層目の巻付け開始部分において平角線Ｗが幅方向（横方向）にずれることがあり、このようなずれは、巻付け方向において曲率が大きく変化する部分、つまり断面概略矩形状を成す磁気コアＣではコーナー部で発生しやすい。
【００５７】
これに対して、当該平角線の巻線装置では、保持部形成手段４において、平角線Ｗに対して、磁気コアＣ巻付けて積層した際に上側となる平角線Ｗの幅方向の動きを規制する保持部を形成するのであり、この際、平角線Ｗの長手方向全体にわたって保持部を形成することももちろん可能であるが、上記したように磁気コアＣのコーナー部（曲率変化部）で平角線Ｗのずれが発生しやすいことから、コーナー部の前後にわたって巻付けられる範囲に保持部を形成する。なお、保持部の形成は、全てのコーナー部に対応する部分に行うのではなく、２層目の巻付けが開始されるコーナー部に対応する部分に行えば良い。
【００５８】
制御手段５には、保持部形成手段４において平角線Ｗの送り量を検出するセンサ１６からの信号、および巻取り手段５において磁気コアＣの回転角度を検出するロータリエンコーダ２０からの信号が入力される。この制御手段５は、巻取り手段５の出力軸１９を制御する一方で、磁気コアＣの回転角度および巻取り手段５と保持部形成手段４の距離に基づいて、所定のコーナー部の前後にわたって巻付けられる範囲に保持部が形成されるように保持部形成手段４を作動させ、この際、センサ１６で検出した実際の平角線Ｗの送り量も加えることで制御をより正確に行うようにしている。この制御手段による制御の詳細は後で説明する。
【００５９】
ハンドリング手段７は、例えば多軸制御式のロボットであって、所定位置に用意された磁気コアＣを巻取り手段５の出力軸１９に所定の姿勢で取付け、また、平角線Ｗの巻付けが終了した磁気コアＣを出力軸１９から取外して別の位置に搬送する。
【００６０】
次に、上記構成を備えた平角線の巻線装置の動作ならびに本発明に係わる平角線の巻線方法を図４および図５に示すフローチャートとともに説明する。
【００６１】
制御手段６には各種定数を入力する。巻線装置に関する定数としては、図１に示すように、保持部形成手段におけるガイドローラ１５Ａ，１５Ｂの中心から成形型１１の中心までの水平距離ａと、同じくガイドローラ１５Ａ，１５Ｂの中心から巻取り手段５における磁気コアＣの回転中心までの水平距離ｂがある。
【００６２】
磁気コアＣに関する定数としては、図６（ａ）に示すように、突極の高さＨｗと突極の幅Ｗｗがある。平角線Ｗに関する定数としては、図６（ａ）に示すように、高さ（厚さ）Ｈｃと幅Ｗｃがあり、また、図６（ｂ）に示すように、始点リード線長さＬｓと終点リード線長さＬｅがある。さらに、巻付け形態に関する定数としては、ｎ層目の巻数Ｎｎとｎ層目の１周分の長さＬｎがある。
【００６３】
巻線装置において磁気コアＣに平角線Ｗの巻付けを行うには、まず、図４のステップＳ１〜Ｓ１２において、磁気コアの突極の高さＨｗおよび突極の幅Ｗｗ、平角線Ｗの高さＨｃおよび幅Ｗｃ、始点リード線長さＬｓおよび終点リード線長さＬｅ、ｎ層目の巻数Ｎｎおよびｎ層目の１周分の長さＬｎを制御手段６に入力する。ここで、この実施例では、磁気コアＣに平角線Ｗを３層巻付ける場合を示している。
【００６４】
ステップＳ１３においては、図７に示すグラフから平角線Ｗの高さＨｃに対応する補正係数Ｃを求める。この補正係数Ｃは、層が増えるにしたがって周長が増大することから、先に入力した各層毎の１周長さの値を平角線Ｗの高さに基づいて補正するものである。
【００６５】
次に、ステップＳ１４において、ハンドリング手段７により磁気コアＣを巻取り手段５の出力軸１９に装着するべく横向きに移動させ、その一方では、ボビン２から引出した平角線Ｗをテンショナー３および保持部形成手段４に通し、ステップＳ１５において、平角線Ｗに所定の張力を付与するテンショナー３を作動させる。さらに、ステップＳ１６において、ガイドローラ１５Ａに設けたセンサ１６をリセットし、これにより、ステップＳ１７において、ガイドローラ１５Ａの回転数から算出される平角線Ｗの送り量Ｌと出力軸１９に設けたロータリエンコーダ２０から求められる巻数カウンタＮをリセットする。
【００６６】
そして、ステップＳ１８において、ガイドローラ１５Ａ，１５Ｂに平角線Ｗの先端をセットし、さらに、ステップＳ１９において、磁気コアＣを固定するための治具ならびに磁気コアＣをセットし、磁気コアＣを巻付け開始の姿勢に位置決めする。この際、平角線Ｗはガイドローラ１５Ａ，１５Ｂの位置まで送り出されている。
【００６７】
その後、図５に示すステップＳ２０において、平角線Ｗを送り出したときに、同平角線Ｗの先端を磁気コアＣの近傍でクランプするか保持部の形成を先に行うかの比較演算を行う。これは、磁気コアＣの形状や、ガイドローラ１５Ａを基準位置とした巻取り手段５までの距離、および保持部形成手段４までのの距離に依存するものであり、先に入力した平角線Ｗおよびその巻付け形態に関するパラメータや巻線装置に関するパラメータに基づいて判断を行う。このステップＳ２０における数式の左辺は平角線Ｗの先端から保持部の形成位置までの距離を示し、右辺は平角線Ｗの先端からクランプする位置までの距離を示している。
【００６８】
ステップＳ２０で平角線Ｗの先端のクランプを先に行うと判断した場合には、ステップＳ２１において平角線Ｗの送り出しを開始すると共に、ステップＳ２２において、平角線Ｗの送り出し量Ｌが先端からクランプ位置までの距離に到達したかを判断し、到達したことを判断すると、ステップＳ２３において平角線Ｗの送り出しを停止し、ステップＳ２４において平角線の先端（始点）をクランプする。
【００６９】
そして、ステップＳ２５において平角線Ｗの送り出しを再び開始し、ステップＳ２６において、送り出し再開後の平角線Ｗの送り出し量Ｌが初期における先端から保持部形成位置までの距離に到達したかを判断し、到達したことを判断すると、ステップＳ２７において平角線の送り出しを停止し、ステップＳ２８において保持部形成手段４を起動し、ステップＳ２９において平角線Ｗに保持部を形成する。
【００７０】
また、ステップＳ２０で平角線Ｗの保持部の形成を先に行うと判断した場合には、ステップＳ３０において平角線Ｗの送り出しを開始すると共に、ステップＳ３１において、平角線Ｗの送り出し量Ｌが先端から保持部形成位置までの距離に到達したかを判断し、その距離に到達すると、ステップＳ３２において平角線Ｗの送り出しを停止し、ステップＳ３３において保持部形成手段４を起動し、ステップＳ３４において平角線Ｗの保持部を形成する。
【００７１】
そして、ステップＳ３５において平角線Ｗの送り出しを再び開始し、ステップＳ３６において、送り出し再開後の平角線Ｗの送り出し量Ｌが初期における先端からクランプ位置までの距離に到達したかを判断し、その距離に到達すると、ステップＳ３７において平角線の送り出しを停止し、ステップＳ３８において平角線Ｗの先端をクランプする。
【００７２】
なお、上記の過程において、クランプ前における平角線Ｗの送り出しは、例えば、ガイドローラ１５Ａ，１５Ｂをモータで回転駆動する構成として、このガイドローラ１５Ａ，１５Ｂで行うことが可能であり、さらに、クランプ後における平角線Ｗの送り出しは、モータ１８を駆動源とする巻取り手段５において出力軸１９とともに磁気コアＣを回転させ、この磁気コアＣに平角線Ｗを巻き取ることで行われる。
【００７３】
上記のように平角線Ｗの先端のクランプおよび最初の保持部の形成が行われると、図４のステップＳ３９においてガイドローラ１５Ａのセンサ１６により検出される平角線Ｗの送り量Ｌをリセットし、ステップＳ４０において平角線Ｗの送り出し（磁気コアＣの回転に伴う巻き取り）を行い、ステップＳ４１において、平角線Ｗの送り出し量Ｌが磁気コアＣへの１周分の巻付け量に到達するまで比較しながら巻付けを行い、平角線Ｗを１周分巻付けたところで、ステップＳ４２において平角線Ｗの送り出しを停止し、ステップＳ４２において保持部形成手段４を作動させて平角線Ｗに保持部を形成する。
【００７４】
その後は、ステップＳ４４において１層目の巻付け数に到達したかの比較演算を行い、順次巻付けを継続すると共に、ステップＳ４５およびＳ４６において、２層目さらには３層目の巻付け数に到達したかの比較演算を行い、各層毎に規定の回数の巻付けを終了した後に、ステップＳ４７においてカッター２１により平角線Ｗを磁気コアＣの近傍で切断し、ステップＳ４８においてハンドリング手段７により磁気コアＣを搬出する。
【００７５】
また、ステップＳ４９においては、ボビン２に平角線Ｗの充分な残量があるか否かを判断し、残量がある場合には、ステップＳ５０において所定数の磁気コアＣを生産したか否かを判断し、所定数に達していない場合はステップＳ１９に戻って次の磁気コアＣのセットを行い、所定数に達した場合は生産を終了する。なお、ステップ４９において平角線Ｗの残量が不足している場合は、ステップＳ５１においてボビン２の交換を行い、ステップ５０に移行する。
【００７６】
このようにして磁気コアＣに平角線Ｗを巻付ける巻線装置では、磁気コアＣに曲率が大きく変化するコーナー部（曲率変化部）があり、平角線Ｗを積層した際に、コーナー部において上側となる平角線Ｗが幅方向にずれることがあるのに対して、コーナー部の前後にわたって巻付けられる範囲に保持部、すなわち積層した際に上側となる平角線Ｗの幅方向の動きを規制する保持部を形成するので、平角線Ｗのずれが保持部により確実に防止され、ずれによる隙間を生じることなく平角線Ｗが整列状態で複数層に巻付けられて充分な占積率が確保されるうえに、ほとんどの工程を自動的に行い得るものとなっている。
【００７７】
また、平角線Ｗ自体に保持部を形成するので、装置側には磁気コアＣにおける巻付け位置を規制するための巻線補助手段が不要であり、その分構造を簡略化し得ることが明らかである。さらに、上記実施例の巻線装置では、平角線Ｗが芯材に絶縁被膜を施したものであることから、保持部を形成した際に絶縁被膜が部分的に薄くなることがあるが、巻取り手段５においてワニス供給部２２から平角線Ｗの保持部にワニスを滴下して絶縁被膜を保護するようにし、良好な絶縁性の維持を図ることができる。
【００７８】
なお、上記の巻線装置において平角線Ｗが巻付けられた磁気コアＣは、複数個を円形に連結することでモータのステータを構成する。この際、平角線Ｗは、モータ作動中に発生する磁歪振動や機械的振動を受けることとなるが、保持部により幅方向の動きが確実に規制されるので平角線Ｗ同士が擦れることも無く、これにより絶縁被膜の擦過を防止して高い絶縁信頼性を得ることができる。
【００７９】
図８は、本発明に係わる平角線の巻線方法が適用可能な巻線装置の他の実施例を示す図である。
【００８０】
図示の平角線の巻線装置は、基本的構成は先の実施例の巻線装置（図１参照）と同一であるが、保持部形成手段４が、平角線Ｗに対して進退可能な成形用ローラ３１Ａ〜３１Ｃを備えている点で異なっている。
【００８１】
すなわち、保持部形成手段４は、図９（ａ）および（ｂ）に示すように、平角線Ｗの上面中央に対して進退可能な中央の成形用ローラ３１Ａと、平角線Ｗの下面両側を保持する左右の保持ローラ３１Ｂ，３１Ｃを備えており、中央ローラ３１Ａを前進（降下）させることによって主として平角線Ｗの上面中央に凹状の保持部を形成する。なお、平角線Ｗの材質、中央成形用ローラ３１Ａの断面形状および加圧の度合いによっては、上面中央に凹状の保持部を形成するのと同時に、下面中央に凸状の保持部を形成することも可能である。
【００８２】
このように、成形用ローラ３１Ａ〜３１Ｃを備えた保持部形成手段４を採用すれば、成形型を備えた保持部形成手段では保持部形成の際に平角線Ｗの送りを停止させるのに対して、平角線Ｗの送りを停止させずに保持部を連続的に形成することが可能である。また、凹状の保持部を形成した場合、平角線Ｗの長手方向の断面において保持部の段差部分が曲線で連続した状態に形成されるので、とくに平角線Ｗが芯材に絶縁被膜を施したものである場合には、絶縁被膜へのダメージが大幅に軽減されることになる。
【００８３】
図１０は、本発明に係わる平角線の巻線方法が適用可能な巻線装置のさらに他の実施例を示す図である。
【００８４】
図示の平角線の巻線装置は、ボビン２とテンショナー３の間に、加熱により平角線Ｗを軟化させる加熱手段３２と、平角線Ｗに被膜を施す被膜供給手段３３を備えている。この実施例では、絶縁被膜を施していない平角線Ｗを対象にしており、被膜供給手段３３は、例えば銅製の平角線Ｗを樹脂製の絶縁剤でコーティングするものである。
【００８５】
上記の平角線の巻線装置は、ボビン２から引出した平角線Ｗを加熱手段３２で加熱することによって同平角線Ｗを軟化させ、続いて被膜供給手段３３で絶縁剤をコーティングすることで、平角線Ｗが曲りやすくなって磁気コアＣのコーナー部に対する密着性が向上し、当然コーナー部以外の部分でも密着性が良好となって磁気コアＣとの隙間が生じにくくなる。これにより、平角線Ｗと磁気コアＣとの熱伝達性が向上し、性能を高めることが可能になる。また、平角線Ｗを軟化させることにより、保持部の加工性もきわめて良好になる。
【００８６】
図１１（ａ）は、本発明に係わる平角線の巻線方法が適用可能な巻線装置のさらに他の実施例を示す図である。
【００８７】
図示の平角線の巻線装置は、ボビン２とテンショナー３の間に、平角線Ｗに被膜を施す手段として絶縁テープＴを供給する被膜供給手段３４を備えている。この実施例では、図１１（ｂ）に示すように、平角線Ｗが芯材Ａに絶縁被膜Ｂを施したものであり、この平角線Ｗの上面に絶縁テープＴを貼り付けるものとなっている。
【００８８】
上記の平角線の巻線装置では、平角線Ｗの長手方向全体に絶縁テープＴを貼り付けるのではなく、保持部の形成部分や磁気コアＣの４つのコーナー部に対応する部分、すなわち絶縁被膜Ｂが大きな応力を受ける部分に絶縁テープＴを貼り付けようにしており、これにより、保持部やコーナー部での絶縁性能がより確実に得られるようにしている。
【００８９】
なお、上記被膜供給手段３４は、例えば保持部形成手段４と巻取り手段５の間に設け、保持部を形成した部分に絶縁テープＴを貼り付けるようにしても良く、この場合には絶縁テープＴの変形が少なくなってより高い絶縁性能を確保し得ることとなる。
【００９０】
また、被膜供給手段３３，３４を備えた巻線装置においては、その下流側にローラを配置し、絶縁剤のコーティング後あるいは絶縁テープＴの貼り付け後にローラを押付けることで絶縁被膜の厚さを部分的に調整することも可能である。
【００９１】
次に、保持部を設けた平角線構造の具体例を説明する。
【００９２】
図１２（ａ）および図１３（ａ）は、断面矩形状を成す平角線Ｗの上面片側に凸状の保持部Ｈ１を形成した例を示している。この平角線Ｗを被巻付け部材である磁気コアＣに巻付けるには、図１４において例えば左下の位置を巻始めとし、図中の仮想線で示すように磁気コアＣの後方から上部を経て前方に巻付ける。つまり、１層目は、図の左右方向となる巻付け軸方向において図中右方向に平角線Ｗを整列させる。次に、２層目は、巻終わりの上側に平角線Ｗを積層し、図中の仮想線で示すように磁気コアＣの後方から上部を経て前方に巻付けるので、図中左方向に平角線Ｗを整列させる。したがって、この例の平角線Ｗは、１層目における保持部Ｈ１の位置と２層目における保持部Ｈ１の位置が逆になっており、１層目の保持部Ｈ１に２層目の平角線Ｗの角を係合させることで、２層目の平角線Ｗの幅方向の動きを規制している。
【００９３】
なお、積層の上側となる平角線Ｗのずれは、２層目に積層した平角線Ｗを次の列に移行させた際に発生し、また、先の実施例でも述べたように磁気コアＣのコーナー部（曲率変化部）で発生しやすいので、コーナー部の前後にわたって巻付けられる範囲に保持部Ｈ１を設けており、下側に示すそれ以外の部分には保持部を形成していない。
【００９４】
図１２（ｂ）および図１３（ｂ）は、平角線Ｗの上面中央に凸状の保持部Ｈ１を設けると共に、下面中央に凹状の保持部Ｈ２を設けた例を示している。この場合、凸状の保持部Ｈ１の幅に対して、凹状の保持部Ｈ２の幅が充分に大きなものとなっており、平角線Ｗを積層した際に、１層目の凸状の保持部Ｈ１と２層目の凹状の保持部Ｈ２との係合が容易に行える。また、保持部Ｈ１，Ｈ２を平角線Ｗの幅方向の中央に設けているので、図１３を用いて説明した如く平角線Ｗの折り返し方向が左右に変わっても、左右で同一の係合状態を得ることができる。
【００９５】
図１２（ｃ）および図１３（ｃ）は、平角線Ｗの上面中央に、平角線Ｗの幅方向の断面において対称的に表れるテーパ面を有する凸状の保持部Ｈ３を設けると共に、下面中央に、同じく平角線Ｗの幅方向の断面において対称的に表れるテーパ面を有する凹状の保持部Ｈ４を設けた例を示している。この場合には、保持部同士を係合する際にテーパ面によって幅方向のセンタリングを行うことができ、係合を容易に行うことができると共に、隙間無く係合することで平角線Ｗの幅方向の動きを確実に規制することができる。
【００９６】
図１２（ｄ）および図１３（ｄ）は、平角線Ｗの上面中央に、段差部分が曲線により連続する凸状の保持部Ｈ５を設けると共に、下面中央に、同じく段差部分が曲線により連続する凹状の保持部Ｈ６を設けた例を示している。この場合にあっても、係合を容易に行えると共に、隙間無く係合することで平角線Ｗの幅方向の動きを確実に規制することができ、さらに、段差部分を曲線としているので、平角線Ｗが芯材に絶縁被膜を施したものであり且つ塑性変形により保持部Ｈ５，Ｈ６を形成する場合に、絶縁被膜へのダメージを軽減することができる。
【００９７】
図１２（ｅ）および図１３（ｅ）は、平角線Ｗの上面中央に、半円形の凸状の保持部Ｈ７を設けると共に、下面中央に、平角線Ｗの断面において対称的に表れるテーパ面を有する凹状の保持部Ｈ４を設けた例を示している。この場合にあっても、テーパ面による幅方向のセンタリング機能が得られ、係合を容易に行うことができると共に、平角線Ｗの幅方向の動きも確実に規制することができる。
【００９８】
なお、保持部の形状や１つの平角線Ｗに設ける２つの保持部の組合わせは、当然のことながら上記各例のみに限定されるものではなく、２層目における平角線Ｗの幅方向の動きを規制し得るものは全て含まれる。また、保持部は、平角線Ｗの長手方向に沿って形成する以外に、図１２（ｆ）に示すように、長手方向に対して傾斜した方向に形成し、これにより平角線Ｗのずれを防止することも可能である。さらに、図１３（ｂ）および（ｅ）に示すように、凸状の保持部Ｈ１，Ｈ７と凹状の保持部Ｈ２，Ｈ４の間に隙間が形成されるものでは、平角線巻付け後に行われるワニスへの浸漬において、平角線同士の間にワニスが浸透しやすくなるという利点があり、ワニスによる絶縁性の向上も充分に期待できる。
【００９９】
そしてさらに、図１５（ａ）に示すように、磁気コアＣに巻付けた際に外周側となる面に凸状の保持部Ｈ１を設けることにより、図１５（ｂ）に示す上下逆の場合に比べて、磁気コアＣとの間のデッドスペースＤが最小限になることが明らかであり、これによっても高い占積率の確保が可能になる。
【０１００】
図１６は、平角線Ｗの長手方向における保持部の形状の例を示す図である。
【０１０１】
図１６（ａ）および（ｂ）は、偏平な四角錐形を成す凹状の保持部Ｈ８を形成した例を示し、また、図１６（ｃ）は、断面逆台形の凹状の保持部Ｈ９を形成した例を示している。これらの凹状の保持部Ｈ８，Ｈ９場合は、いずれも平角線Ｗの長手方向の断面において対称的に表れるテーパ面を有するものとなっていて、テーパ面によって長手方向のセンタリング機能を得ることができ、係合を容易に且つ確実に行うことができる。これらの保持部Ｈ８，Ｈ９は、成形型を備えた保持部形成手段（図１参照）で形成することができ、図示は省略したが反対側の面に凸状の保持部を同時成形することが可能である。
【０１０２】
さらに、図１６（ｃ）は、平角線Ｗの長手方向の断面において段差部分が曲線で連続した凹状の保持部Ｈ１０を形成した場合を示しており、この場合には、段差部分の傾斜面により長手方向のセンタリング機構を得ることができると共に、芯材Ａに絶縁被膜Ｂを施した平角線Ｗでは、保持部Ｈ１０を形成した際の絶縁被膜Ｂに対するダメージを軽減することができる。また、この保持部Ｈ１０は、成形用ローラを備えた保持部形成手段（図８参照）で形成することができ、この場合も反対側の面に凸状の保持部を同時成形することが可能である。
【０１０３】
ここで、図１７に示すように、芯材に絶縁被膜を施した平角線Ｗでは、保持部の形成によって形成領域Ｈの絶縁被膜が応力を受けており、さらに、磁気コアＣへの巻付けによって形成領域Ｈの絶縁被膜にさらなる応力が加わり、絶縁被膜がダメージを受けやすい状態になっている。
【０１０４】
そこで、磁気コアＣのコーナー部（曲率変化部）に保持部の形成領域Ｈが対応する平角線Ｗへの応力を緩和するために、コイルエンド部に取付ける絶縁キャップの厚みを変化させると共に、図１７に示す如く形成領域Ｈの曲げＲを大きくする。これにより、平角線Ｗへの応力を低減させ、絶縁被膜へのダメージを抑制することができる。このとき、絶縁被膜の厚みの変更は、手作業で行うことが可能であるが、例えば絶縁テープを供給する被膜供給手段（図１１参照）を用いることも可能である。さらに、図１８に示すように、ワニス供給部２２から平角線Ｗの保持部Ｈ８にワニスＱを滴下し、このワニスＱによって絶縁性を高めることもきわめて有用である。
【０１０５】
なお、上記各例では、理解しやすくするために各保持部Ｈ１〜Ｈ１０や絶縁被膜Ｂを大きく図示したが、実際の各保持部Ｈ１〜Ｈ１０は図示例よりもはるかに小さく、塑性加工による形成が容易であると共に、小さくても平角線Ｗのずれを確実に防止し得るものであり、また、絶縁被膜Ｂにあっても図示例よりもはるかに薄いものである。さらに、図１３において、上層部分で平角線Ｗの巻数を減少させているのは、複数の磁気コアＣを円形に連結した際に、隣接する磁気コアＣの平角線Ｗ同士を干渉させないためである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係わる平角線の巻線方法が適用可能な巻線装置の一実施例を説明する正面図である。
【図２】 図１に示す保持部形成手段の成形型を説明する斜視図である。
【図３】 図１に示す巻取り手段の側面図である。
【図４】 図１に示す巻線装置の動作および制御手段による制御過程を説明するフローチャートである。
【図５】 図４に示すフローチャートに連続するフローチャートである。
【図６】 平角線および磁気コアの諸寸法を示す各々斜視図（ａ）（ｂ）である。
【図７】 平角線を複数層に巻付ける場合の平角線の高さに対する補正係数を示すグラフである。
【図８】 本発明に係わる平角線の巻線方法が適用可能な巻線装置の他の実施例を説明する正面図である。
【図９】 図８に示す保持部形成手段の成形用ローラを説明する側面図（ａ）および正面図（ｂ）である。
【図１０】 本発明に係わる平角線の巻線方法が適用可能な巻線装置のさらに他の実施例を説明する正面図である。
【図１１】 本発明に係わる平角線の巻線方法が適用可能な巻線装置のさらに他の実施例を説明する正面図（ａ）および平角線の斜視断面図（ｂ）である。
【図１２】 保持部を設けた平角線の複数の例を示す各々断面図（ａ）〜（ｅ）および斜視図（ｆ）である。
【図１３】 図１２（ａ）〜（ｅ）に示す平角線を磁気コアに巻付けた状態を示す断面図である。
【図１４】 図１２（ａ）に示す平角線を磁気コアに巻付ける要領を示す断面図である。
【図１５】 凸状の保持部を外周面に設けた平角線の巻付け状態を示す断面図（ａ）と、凸状の保持部を内周面に設けた平角線の巻付け状態を示す断面図（ｂ）である。
【図１６】 平角線の長手方向における保持部の形状例を示す斜視図（ａ）、図ａ中のＸ−Ｘ線に基づく断面図（ｂ）、他の例を示す各々断面図（ｃ）（ｄ）である。
【図１７】 磁気コアに対する平角線の巻付け要領の他の例を示す説明図である。
【図１８】 平角線の保持部にワニスを滴下する状態を示す説明図である。
【符号の説明】
Ｃ 磁気コア（被巻付け部材）
Ｈ１〜Ｈ１０ 保持部
Ｗ 平角線
２ ボビン
３ テンショナー
４ 保持部形成手段
５ 巻取り手段
６ 制御手段
７ ハンドリング手段
１５Ａ １５Ｂ ガイドローラ
１６ センサ
２１ カッター
３１Ａ 成形用ローラ
３２ 加熱手段
３３ ３４ 被膜供給手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、トランスやモータの磁気コアに巻付ける導線として用いられる断面矩形状の平角線の構造及び平角線の巻線方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、トランスやモータの磁気コアに形成されるコイルは、巻付ける導線の密度（占積率）が高いほど性能を高めることができ、これによりトランスやモータを用いた電気機器の小型化や高性能化を図ることが可能となる。そこで、従来より、導線を効率良く巻付けるための装置が提案されており、例えば、特開昭６４−４３０４６号公報に開示されたものがあった。
【０００３】
上記公報に記載された装置は、被巻付け部材に対して巻付け軸方向に個別に移動可能な一対の導線案内部材を備えており、被巻付け部材に導線が１周巻かれると一方の導線案内部材が１ピッチ分だけ移動し、この導線案内部材に添って２周目の導線の巻付けを行い、同様の動作を繰り返して被巻付け部材の片側半分に導線を巻付ける。その後、導線の巻付けと他方の導線案内部材の１ピッチ毎の移動とを繰り返して被巻付け部材の残りの半分に導線の巻付けを行い、このように一対の導線案内部材で導線の巻付け位置を規制することにより、被巻付け部材に対して導線を整列状態に巻付けるようにしていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記したように導線を整列状態で巻付ける場合には、１層目の巻付けが終了すると、その巻終わりの上側に導線を重ねて２層目の巻付けを開始することになる。しかしながら、従来の装置にあっては、導線案内部材を１ピッチ分移動させてから導線の巻付けを行うことから、導線案内部材を移動させた際に上側の導線が横にずれることがあり、とくに、導線が断面矩形状を成す平角線の場合には横へのずれが発生しやすいものとなり、これにより導線の整列状態が乱れて占積率が低下するという問題点があった。また、従来の装置にあっては、導線案内部材等の巻線補助手段を多く必要とするものであったため、装置が複雑であるとともに大型で高価なものになるという問題点もあり、これらの問題点を解決することが課題になっていた。
【０００５】
【発明の目的】
本発明は、上記従来の課題に着目して成されたもので、とくに、被巻付け部材に対して整列状態で複数層に巻付けられる断面矩形状の平角線を対象とし、積層した際に上側となる平角線のずれを防止して高い占積率を得ることができる平角線構造および平角線の巻線方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係わる平角線構造は、請求項１として、断面矩形状を成す平角線を被巻付け部材に対して整列状態で複数層に巻付けた構造であり、被巻付け部材は、巻付け軸に直交する断面形状が、平角線の巻付け方向に曲率が変化する部分であるコーナー部を有する矩形状の部材であって、前記被巻付け部材に平角線を複数層に巻付けた状態において、平角線が、少なくとも前記コーナー部の前後にわたって巻付けた範囲に、積層状態で互いに係合して積層上側となる平角線の幅方向の動きを規制する凹凸状の保持部を備えている構成とし、請求項２として、平角線の幅方向の中央に保持部を設けた構成とし、請求項３として、凹状の保持部および凸状の保持部の少なくとも一方が、平角線の幅方向の断面において対称的に表れるテーパ面を有する形状である構成とし、請求項４として、凹状の保持部および凸状の保持部の少なくとも一方が、平角線の幅方向の断面における段差部分を曲線により連続させた形状である構成とし、請求項５として、凹状の保持部および凸状の保持部の少なくとも一方が、平角線の長手方向の断面において対称的に表れるテーパ面を有する形状である構成とし、請求項６として、凹状の保持部および凸状の保持部の少なくとも一方が、平角線の長手方向の断面における段差部分を曲線により連続させた形状である構成とし、請求項７として、巻付けの際に平角線の外周側となる面に、凸状の保持部を設けた構成としており、上記構成をもって課題を解決するための手段としている。
【０００７】
また、本発明に係わる平角線の巻線方法は、請求項８に記載したように、断面矩形状の平角線を被巻付け部材に対して整列状態で複数層に巻付けるに際し、被巻付け部材は、巻付け軸に直交する断面形状が、平角線の巻付け方向に曲率が変化する部分であるコーナー部を有する矩形状の部材であって、被巻付け部材を回転させると共に、平角線に、被巻付け部材の回転角度に基づいて、少なくとも前記コーナー部の前後にわたって巻付けられる範囲に、積層状態で互いに係合して積層上側となる平角線の幅方向の動きを規制する凹凸状の保持部を形成したのち、この平角線を被巻付け部材に巻付ける構成としており、上記構成をもって課題を解決するための手段としている。
【０００９】
なお、本発明に係わる平角線構造及び平角線の巻線方法では、平角線としては、単一の素材で形成されたもののほか、金属製の芯材に絶縁被膜を施したものも含まれる。このような絶縁被膜を有する平角線は、トランスやモータ等の磁気コアに巻付けてコイルを形成する導線として用いられる。
【００１０】
【発明の作用】
本発明の請求項１に係わる平角線構造では、被巻付け部材が、巻付け軸に直交する断面形状がコーナー部を有する矩形状を成す部材になっている。この場合、被巻付け部材に平角線を巻付けると、積層した際に上側となる平角線の幅方向のずれは、巻付け方向に曲率が変化する部分であるコーナー部で発生しやすい。そこで、当該平角線構造では、平角線に対して、少なくともコーナー部の前後にわたって巻付けられる範囲に、積層状態で互いに係合して積層上側となる平角線の幅方向の動きを規制する凹凸状の保持部を設けることにより、とくにコーナー部で発生しやすい平角線のずれを防止することとなり、ずれによる隙間を生じることなく平角線が整列状態で複数層に巻付けられる。
【００１２】
本発明の請求項２に係わる平角線構造では、平角線の幅方向の中央に保持部を設けているので、次の層に移行する際の折り返し方向が左右のいずれであっても積層した上下の平角線の係合状態が左右で同一になる。
【００１３】
本発明の請求項３に係わる平角線構造では、凹状の保持部および凸状の保持部の少なくとも一方が、平角線の幅方向の断面において対称的に表れるテーパ面を有する形状であることから、凹凸状の保持部を互いに係合させる際にテーパ面によって幅方向のセンタリングが行われる。
【００１４】
本発明の請求項４に係わる平角線構造では、凹状の保持部および凸状の保持部の少なくとも一方が、平角線の幅方向の断面における段差部分を曲線により連続させた形状であることから、例えば、平角線が芯材に絶縁被膜を施したものであり、この平角線に塑性加工によって保持部を形成する場合に、絶縁被膜へのダメージが少ないものとなる。
【００１５】
本発明の請求項５に係わる平角線構造では、凹状の保持部および凸状の保持部の少なくとも一方が、平角線の長手方向の断面において対称的に表れるテーパ面を有する形状であることから、凹凸状の保持部を互いに係合させる際にテーパ面によって長手方向のセンタリングが行われる。
【００１６】
本発明の請求項６に係わる平角線構造では、凹状の保持部および凸状の保持部の少なくとも一方が、平角線の長手方向の断面における段差部分を曲線により連続させた形状であることから、例えば、平角線が芯材に絶縁被膜を施したものであり、この平角線に塑性加工によって保持部を形成する場合に、絶縁被膜へのダメージが少ないものとなる。
【００１７】
本発明の請求項７に係わる平角線構造では、巻付けの際に平角線の外周側となる面に凸状の保持部を設けているので、被巻付け部材と平角線との間に発生する隙間が最小限になる。
【００１９】
本発明の請求項８に係わる平角線の巻線方法では、被巻付け部材が、巻付け軸に直交する断面形状がコーナー部を有する矩形状を成す部材になっている。この場合、被巻付け部材に平角線を巻付けると、積層した際に上側となる平角線の幅方向のずれは、巻付け方向に曲率が変化する部分であるコーナー部で発生しやすい。そこで、当該平角線の巻線方法では、被巻付け部材を回転させると共に、平角線に、被巻付け部材の回転角度に基づいて、少なくともコーナー部の前後にわたって巻付けられる範囲に凹凸状の保持部を形成する。このとき、保持部は、積層した際に上側となる平角線の幅方向の動きを規制するものであり、例えば、平角線が金属製である場合には成形型や成形用ローラ等の塑性加工手段を用いて形成される。このようにして、当該平角線の巻線方法では、平角線に保持部を形成してから被巻付け部材に巻付けるので、とくに被巻付け部材のコーナー部において、上側となる平角線のずれが保持部によって防止されることとなり、ずれによる隙間を生じることなく平角線が整列状態で複数層に巻付けられる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明の請求項１に係わる平角線構造によれば、被巻付け部材に対して複数層に巻付けられる断面矩形状の平角線において、少なくとも、平角線のずれが発生しやすい被巻付け部材のコーナー部に対して、積層した際に上側となる平角線の幅方向の動きを規制する保持部を設けたことにより、平角線を巻付け位置に規制する機械的な巻線補助手段を何ら用いることなく、保持部を設ける範囲を必要最小限としたうえで、２層目以降に巻付けられる平角線のずれを防止することができ、ずれによる隙間を発生させることなく平角線を整列させて高い占積率を得ることができる。
【００３２】
本発明の請求項２に係わる平角線構造によれば、請求項１と同様の効果を得ることができるうえに、保持部を平角線の幅方向の中央に設けたことにより、次の層に移行する際の折り返し方向が左右のいずれであっても、保持部による係合状態を左右で同一にして平角線のずれを防止することができる。
【００３３】
本発明の請求項３に係わる平角線構造によれば、請求項１および２と同様の効果を得ることができるうえに、凹状の保持部および凸状の保持部の少なくとも一方が幅方向の断面において対称的に表れるテーパ面を有する形状としたことにより、保持部を互いに係合させる際にテーパ面で幅方向のセンタリングを行うことができ、保持部同士の係合を容易に且つ確実に行うことができる。
【００３４】
本発明の請求項４に係わる平角線構造によれば、請求項１および２と同様の効果を得ることができるうえに、凹状の保持部および凸状の保持部の少なくとも一方が平角線の幅方向の断面における段差部分を曲線により連続させた形状としたことにより、例えば平角線が芯材に絶縁被膜を施したものであり、この平角線に塑性加工によって保持部を形成する場合に、絶縁被膜へのダメージを軽減することができ、絶縁信頼性のさらなる向上に貢献することができる。
【００３５】
本発明の請求項５に係わる平角線構造によれば、請求項１〜４と同様の効果を得ることができるうえに、凹状の保持部および凸状の保持部の少なくとも一方が長手方向の断面において対称的に表れるテーパ面を有する形状としたことにより、保持部を互いに係合させる際にテーパ面で長手方向のセンタリングを行うことができ、保持部同士の係合を容易に且つ確実に行うことができる。
【００３６】
本発明の請求項６に係わる平角線構造によれば、請求項１〜４と同様の効果を得ることができるうえに、凹状の保持部および凸状の保持部の少なくとも一方が平角線の長手方向の断面における段差部分を曲線により連続させた形状としたことにより、例えば平角線が芯材に絶縁被膜を施したものであり、この平角線に塑性加工によって保持部を形成する場合に、絶縁被膜へのダメージを軽減することができ、絶縁信頼性のさらなる向上に貢献することができる。また、長手方向の断面において段差部分が曲線で連続する形状の保持部は、とくに凹状の保持部の場合、例えば成形用ローラを用いて連続的に形成することが容易であると共に、凹状の保持部の形成と同時に反対側の面に凸状の保持部を形成することも可能である。
【００３７】
本発明の請求項７に係わる平角線構造によれば、請求項１〜６と同様の効果を得ることができるうえに、巻付けの際に平角線の外周側となる面に凸状の保持部を設けたことにより、被巻付け部材と平角線との間のデッドスペースを最小限にすることができ、平角線の充分な占積率を確保することができる。
【００３９】
本発明の請求項８に係わる平角線の巻線方法によれば、断面矩形状の平角線を被巻付け部材に対して整列状態で複数層に巻付ける際に、少なくとも、平角線のずれが発生しやすい被巻付け部材のコーナー部に対して、積層した際に上側となる平角線の幅方向の動きを規制する保持部を形成してから平角線の巻付けを行うことにより、平角線を巻付け位置に規制する機械的な巻線補助手段を何ら用いることなく、保持部を設ける範囲を必要最小限としたうえで、２層目以降に巻付けられる平角線のずれを防止することができ、ずれによる隙間を発生させることなく平角線を整列させて高い占積率を得ることができる。また、当該平角線が芯材に絶縁被膜を施したものであって、この平角線がモータ等の磁気コアに巻付ける導線である場合には、磁界による振動や機械的原因による振動を受けた際に、保持部により平角線同士の振動を充分に抑制することができ、これにより絶縁被膜の擦過を防止して長期的な絶縁信頼性を確保することができる。
【００５０】
【実施例】
以下、図面に基づいて、本発明に係わる平角線構造、平角線の巻線方法およびこの巻線方法が適用可能な巻線装置の一実施例を説明する。
【００５１】
図１に示す平角線の巻線装置は、被巻付け部材であるモータの磁気コアＣに、金属製の芯材に絶縁被膜を施した断面矩形状の平角線Ｗを整列状態で複数層に巻付けるものであって、基台１に、平角線Ｗを予め巻付けたボビン２と、平角線Ｗに所定の張力を付与するテンショナー３と、平角線Ｗに後記する保持部を形成する保持部形成手段４と、磁気コアＣを回転可能に保持する巻取り手段５と、保持部形成手段４および巻取り手段５を制御するための制御手段６を直列に配置した構成になっており、制御手段６の近傍には、巻取り手段５に対して磁気コアＣを着脱するハンドリング手段７を備えている。
【００５２】
ボビン２は、平角線Ｗを自由に引き出すことができるように回転可能に保持されている。テンショナー３は、基台１に設置した本体部８に、水平軸回りに回転する上下一対のローラ８Ａ，８Ｂを備えると共に、この実施例では上側のローラ８Ａに制動付与手段９を備えている。制動付与手段９には、モータや磁力式カップリングが用いられる。このテンショナー３は、ボビン２から引き出した平角線Ｗを上下のローラ８Ａ，８Ｂにより所定圧力で挟んだ状態にし、さらに、同平角線Ｗを磁気コアＣに連結して巻付ける際に、制動力付与手段９で上側のローラ８Ａに制動力を付与することにより、巻取り手段５との間で平角線Ｗに所定の張力を付与し、これにより平角線Ｗの巻付け性や保持部の加工性を良好にする。
【００５３】
保持部形成手段４は、基台１に設置したフレーム１０内に、基台１側に固定された下型１１Ａと、下型１１Ａに対向し且つ図示しない駆動源により昇降可能な上型１１Ｂとから成る成形型１１を備えている。成形型１１は、上型１１Ａと下型１１Ｂとの間で平角線Ｗを加圧し、平角線Ｗを塑性変形させて保持部を形成するものである。
【００５４】
成形型１１の下型１１Ａは、図２に示すように、平角線Ｗの送り方向の前後に支持台１２，１２が設けてあり、各支持台１２には、平角線Ｗの両側を案内し且つ保持部を形成する際に成形型１１の両側で平角線Ｗを保持する左右一対のローラ１３，１３が設けてある。また、下型１１Ａは、巻取り手段５側の下部にも支持台１４が設けてある。この支持台１４には、保持部を形成した後の平角線Ｗの反りや歪みを矯正するための上下一対のガイドローラ１５Ａ，１５Ｂが設けてあり、上側のガイドローラ１５Ａには、平角線Ｗの送り量を検出するためのセンサ１６が取付けてある。このセンサ１６には、例えばロータリエンコーダが用いられる。
【００５５】
巻取り手段４は、基台１に設置したギアボックス１７と、駆動源であるモータ１８を備えると共に、図３に示すように、ギアボックス１７に、磁気コアＣを装着するための水平な出力軸１９を備えており、この出力軸１９には、磁気コアＣの回転角度を検出するためのロータリーエンコーダ２０が設けてある。なお、詳細な図示は省略したが、巻取り手段５は、ガイドローラ１５Ａ，１５Ｂから送り出された平角線Ｗの端部を自動的に把持し且つ磁気コアＣに対して位置決めを行うクランプを備えている。また、出力軸１９は、磁気コアＣに平角線Ｗを整列状態で巻付けるために軸線方向に往復動可能である。さらに、巻取り手段５は、保持部形成手段４側に、磁気コアＣの近傍で平角線Ｗを切断するカッター２１を備えると共に、ギアボックス１７の上部には、磁気コアＣに巻付けた平角線Ｗにワニスを滴下させるためのワニス供給部２２が設けてある。
【００５６】
ここで、磁気コアＣは、巻付け軸に直交する断面が概略矩形状を成している。
このような磁気コアＣに対して平角線Ｗを整列状態で複数層に巻付ける場合、１層目の巻終わりの上側に重なる２層目の巻付け開始部分において平角線Ｗが幅方向（横方向）にずれることがあり、このようなずれは、巻付け方向において曲率が大きく変化する部分、つまり断面概略矩形状を成す磁気コアＣではコーナー部で発生しやすい。
【００５７】
これに対して、当該平角線の巻線装置では、保持部形成手段４において、平角線Ｗに対して、磁気コアＣ巻付けて積層した際に上側となる平角線Ｗの幅方向の動きを規制する保持部を形成するのであり、この際、平角線Ｗの長手方向全体にわたって保持部を形成することももちろん可能であるが、上記したように磁気コアＣのコーナー部（曲率変化部）で平角線Ｗのずれが発生しやすいことから、コーナー部の前後にわたって巻付けられる範囲に保持部を形成する。なお、保持部の形成は、全てのコーナー部に対応する部分に行うのではなく、２層目の巻付けが開始されるコーナー部に対応する部分に行えば良い。
【００５８】
制御手段５には、保持部形成手段４において平角線Ｗの送り量を検出するセンサ１６からの信号、および巻取り手段５において磁気コアＣの回転角度を検出するロータリエンコーダ２０からの信号が入力される。この制御手段５は、巻取り手段５の出力軸１９を制御する一方で、磁気コアＣの回転角度および巻取り手段５と保持部形成手段４の距離に基づいて、所定のコーナー部の前後にわたって巻付けられる範囲に保持部が形成されるように保持部形成手段４を作動させ、この際、センサ１６で検出した実際の平角線Ｗの送り量も加えることで制御をより正確に行うようにしている。この制御手段による制御の詳細は後で説明する。
【００５９】
ハンドリング手段７は、例えば多軸制御式のロボットであって、所定位置に用意された磁気コアＣを巻取り手段５の出力軸１９に所定の姿勢で取付け、また、平角線Ｗの巻付けが終了した磁気コアＣを出力軸１９から取外して別の位置に搬送する。
【００６０】
次に、上記構成を備えた平角線の巻線装置の動作ならびに本発明に係わる平角線の巻線方法を図４および図５に示すフローチャートとともに説明する。
【００６１】
制御手段６には各種定数を入力する。巻線装置に関する定数としては、図１に示すように、保持部形成手段におけるガイドローラ１５Ａ，１５Ｂの中心から成形型１１の中心までの水平距離ａと、同じくガイドローラ１５Ａ，１５Ｂの中心から巻取り手段５における磁気コアＣの回転中心までの水平距離ｂがある。
【００６２】
磁気コアＣに関する定数としては、図６（ａ）に示すように、突極の高さＨｗと突極の幅Ｗｗがある。平角線Ｗに関する定数としては、図６（ａ）に示すように、高さ（厚さ）Ｈｃと幅Ｗｃがあり、また、図６（ｂ）に示すように、始点リード線長さＬｓと終点リード線長さＬｅがある。さらに、巻付け形態に関する定数としては、ｎ層目の巻数Ｎｎとｎ層目の１周分の長さＬｎがある。
【００６３】
巻線装置において磁気コアＣに平角線Ｗの巻付けを行うには、まず、図４のステップＳ１〜Ｓ１２において、磁気コアの突極の高さＨｗおよび突極の幅Ｗｗ、平角線Ｗの高さＨｃおよび幅Ｗｃ、始点リード線長さＬｓおよび終点リード線長さＬｅ、ｎ層目の巻数Ｎｎおよびｎ層目の１周分の長さＬｎを制御手段６に入力する。ここで、この実施例では、磁気コアＣに平角線Ｗを３層巻付ける場合を示している。
【００６４】
ステップＳ１３においては、図７に示すグラフから平角線Ｗの高さＨｃに対応する補正係数Ｃを求める。この補正係数Ｃは、層が増えるにしたがって周長が増大することから、先に入力した各層毎の１周長さの値を平角線Ｗの高さに基づいて補正するものである。
【００６５】
次に、ステップＳ１４において、ハンドリング手段７により磁気コアＣを巻取り手段５の出力軸１９に装着するべく横向きに移動させ、その一方では、ボビン２から引出した平角線Ｗをテンショナー３および保持部形成手段４に通し、ステップＳ１５において、平角線Ｗに所定の張力を付与するテンショナー３を作動させる。さらに、ステップＳ１６において、ガイドローラ１５Ａに設けたセンサ１６をリセットし、これにより、ステップＳ１７において、ガイドローラ１５Ａの回転数から算出される平角線Ｗの送り量Ｌと出力軸１９に設けたロータリエンコーダ２０から求められる巻数カウンタＮをリセットする。
【００６６】
そして、ステップＳ１８において、ガイドローラ１５Ａ，１５Ｂに平角線Ｗの先端をセットし、さらに、ステップＳ１９において、磁気コアＣを固定するための治具ならびに磁気コアＣをセットし、磁気コアＣを巻付け開始の姿勢に位置決めする。この際、平角線Ｗはガイドローラ１５Ａ，１５Ｂの位置まで送り出されている。
【００６７】
その後、図５に示すステップＳ２０において、平角線Ｗを送り出したときに、同平角線Ｗの先端を磁気コアＣの近傍でクランプするか保持部の形成を先に行うかの比較演算を行う。これは、磁気コアＣの形状や、ガイドローラ１５Ａを基準位置とした巻取り手段５までの距離、および保持部形成手段４までのの距離に依存するものであり、先に入力した平角線Ｗおよびその巻付け形態に関するパラメータや巻線装置に関するパラメータに基づいて判断を行う。このステップＳ２０における数式の左辺は平角線Ｗの先端から保持部の形成位置までの距離を示し、右辺は平角線Ｗの先端からクランプする位置までの距離を示している。
【００６８】
ステップＳ２０で平角線Ｗの先端のクランプを先に行うと判断した場合には、ステップＳ２１において平角線Ｗの送り出しを開始すると共に、ステップＳ２２において、平角線Ｗの送り出し量Ｌが先端からクランプ位置までの距離に到達したかを判断し、到達したことを判断すると、ステップＳ２３において平角線Ｗの送り出しを停止し、ステップＳ２４において平角線の先端（始点）をクランプする。
【００６９】
そして、ステップＳ２５において平角線Ｗの送り出しを再び開始し、ステップＳ２６において、送り出し再開後の平角線Ｗの送り出し量Ｌが初期における先端から保持部形成位置までの距離に到達したかを判断し、到達したことを判断すると、ステップＳ２７において平角線の送り出しを停止し、ステップＳ２８において保持部形成手段４を起動し、ステップＳ２９において平角線Ｗに保持部を形成する。
【００７０】
また、ステップＳ２０で平角線Ｗの保持部の形成を先に行うと判断した場合には、ステップＳ３０において平角線Ｗの送り出しを開始すると共に、ステップＳ３１において、平角線Ｗの送り出し量Ｌが先端から保持部形成位置までの距離に到達したかを判断し、その距離に到達すると、ステップＳ３２において平角線Ｗの送り出しを停止し、ステップＳ３３において保持部形成手段４を起動し、ステップＳ３４において平角線Ｗの保持部を形成する。
【００７１】
そして、ステップＳ３５において平角線Ｗの送り出しを再び開始し、ステップＳ３６において、送り出し再開後の平角線Ｗの送り出し量Ｌが初期における先端からクランプ位置までの距離に到達したかを判断し、その距離に到達すると、ステップＳ３７において平角線の送り出しを停止し、ステップＳ３８において平角線Ｗの先端をクランプする。
【００７２】
なお、上記の過程において、クランプ前における平角線Ｗの送り出しは、例えば、ガイドローラ１５Ａ，１５Ｂをモータで回転駆動する構成として、このガイドローラ１５Ａ，１５Ｂで行うことが可能であり、さらに、クランプ後における平角線Ｗの送り出しは、モータ１８を駆動源とする巻取り手段５において出力軸１９とともに磁気コアＣを回転させ、この磁気コアＣに平角線Ｗを巻き取ることで行われる。
【００７３】
上記のように平角線Ｗの先端のクランプおよび最初の保持部の形成が行われると、図４のステップＳ３９においてガイドローラ１５Ａのセンサ１６により検出される平角線Ｗの送り量Ｌをリセットし、ステップＳ４０において平角線Ｗの送り出し（磁気コアＣの回転に伴う巻き取り）を行い、ステップＳ４１において、平角線Ｗの送り出し量Ｌが磁気コアＣへの１周分の巻付け量に到達するまで比較しながら巻付けを行い、平角線Ｗを１周分巻付けたところで、ステップＳ４２において平角線Ｗの送り出しを停止し、ステップＳ４２において保持部形成手段４を作動させて平角線Ｗに保持部を形成する。
【００７４】
その後は、ステップＳ４４において１層目の巻付け数に到達したかの比較演算を行い、順次巻付けを継続すると共に、ステップＳ４５およびＳ４６において、２層目さらには３層目の巻付け数に到達したかの比較演算を行い、各層毎に規定の回数の巻付けを終了した後に、ステップＳ４７においてカッター２１により平角線Ｗを磁気コアＣの近傍で切断し、ステップＳ４８においてハンドリング手段７により磁気コアＣを搬出する。
【００７５】
また、ステップＳ４９においては、ボビン２に平角線Ｗの充分な残量があるか否かを判断し、残量がある場合には、ステップＳ５０において所定数の磁気コアＣを生産したか否かを判断し、所定数に達していない場合はステップＳ１９に戻って次の磁気コアＣのセットを行い、所定数に達した場合は生産を終了する。なお、ステップ４９において平角線Ｗの残量が不足している場合は、ステップＳ５１においてボビン２の交換を行い、ステップ５０に移行する。
【００７６】
このようにして磁気コアＣに平角線Ｗを巻付ける巻線装置では、磁気コアＣに曲率が大きく変化するコーナー部（曲率変化部）があり、平角線Ｗを積層した際に、コーナー部において上側となる平角線Ｗが幅方向にずれることがあるのに対して、コーナー部の前後にわたって巻付けられる範囲に保持部、すなわち積層した際に上側となる平角線Ｗの幅方向の動きを規制する保持部を形成するので、平角線Ｗのずれが保持部により確実に防止され、ずれによる隙間を生じることなく平角線Ｗが整列状態で複数層に巻付けられて充分な占積率が確保されるうえに、ほとんどの工程を自動的に行い得るものとなっている。
【００７７】
また、平角線Ｗ自体に保持部を形成するので、装置側には磁気コアＣにおける巻付け位置を規制するための巻線補助手段が不要であり、その分構造を簡略化し得ることが明らかである。さらに、上記実施例の巻線装置では、平角線Ｗが芯材に絶縁被膜を施したものであることから、保持部を形成した際に絶縁被膜が部分的に薄くなることがあるが、巻取り手段５においてワニス供給部２２から平角線Ｗの保持部にワニスを滴下して絶縁被膜を保護するようにし、良好な絶縁性の維持を図ることができる。
【００７８】
なお、上記の巻線装置において平角線Ｗが巻付けられた磁気コアＣは、複数個を円形に連結することでモータのステータを構成する。この際、平角線Ｗは、モータ作動中に発生する磁歪振動や機械的振動を受けることとなるが、保持部により幅方向の動きが確実に規制されるので平角線Ｗ同士が擦れることも無く、これにより絶縁被膜の擦過を防止して高い絶縁信頼性を得ることができる。
【００７９】
図８は、本発明に係わる平角線の巻線方法が適用可能な巻線装置の他の実施例を示す図である。
【００８０】
図示の平角線の巻線装置は、基本的構成は先の実施例の巻線装置（図１参照）と同一であるが、保持部形成手段４が、平角線Ｗに対して進退可能な成形用ローラ３１Ａ〜３１Ｃを備えている点で異なっている。
【００８１】
すなわち、保持部形成手段４は、図９（ａ）および（ｂ）に示すように、平角線Ｗの上面中央に対して進退可能な中央の成形用ローラ３１Ａと、平角線Ｗの下面両側を保持する左右の保持ローラ３１Ｂ，３１Ｃを備えており、中央ローラ３１Ａを前進（降下）させることによって主として平角線Ｗの上面中央に凹状の保持部を形成する。なお、平角線Ｗの材質、中央成形用ローラ３１Ａの断面形状および加圧の度合いによっては、上面中央に凹状の保持部を形成するのと同時に、下面中央に凸状の保持部を形成することも可能である。
【００８２】
このように、成形用ローラ３１Ａ〜３１Ｃを備えた保持部形成手段４を採用すれば、成形型を備えた保持部形成手段では保持部形成の際に平角線Ｗの送りを停止させるのに対して、平角線Ｗの送りを停止させずに保持部を連続的に形成することが可能である。また、凹状の保持部を形成した場合、平角線Ｗの長手方向の断面において保持部の段差部分が曲線で連続した状態に形成されるので、とくに平角線Ｗが芯材に絶縁被膜を施したものである場合には、絶縁被膜へのダメージが大幅に軽減されることになる。
【００８３】
図１０は、本発明に係わる平角線の巻線方法が適用可能な巻線装置のさらに他の実施例を示す図である。
【００８４】
図示の平角線の巻線装置は、ボビン２とテンショナー３の間に、加熱により平角線Ｗを軟化させる加熱手段３２と、平角線Ｗに被膜を施す被膜供給手段３３を備えている。この実施例では、絶縁被膜を施していない平角線Ｗを対象にしており、被膜供給手段３３は、例えば銅製の平角線Ｗを樹脂製の絶縁剤でコーティングするものである。
【００８５】
上記の平角線の巻線装置は、ボビン２から引出した平角線Ｗを加熱手段３２で加熱することによって同平角線Ｗを軟化させ、続いて被膜供給手段３３で絶縁剤をコーティングすることで、平角線Ｗが曲りやすくなって磁気コアＣのコーナー部に対する密着性が向上し、当然コーナー部以外の部分でも密着性が良好となって磁気コアＣとの隙間が生じにくくなる。これにより、平角線Ｗと磁気コアＣとの熱伝達性が向上し、性能を高めることが可能になる。また、平角線Ｗを軟化させることにより、保持部の加工性もきわめて良好になる。
【００８６】
図１１（ａ）は、本発明に係わる平角線の巻線方法が適用可能な巻線装置のさらに他の実施例を示す図である。
【００８７】
図示の平角線の巻線装置は、ボビン２とテンショナー３の間に、平角線Ｗに被膜を施す手段として絶縁テープＴを供給する被膜供給手段３４を備えている。この実施例では、図１１（ｂ）に示すように、平角線Ｗが芯材Ａに絶縁被膜Ｂを施したものであり、この平角線Ｗの上面に絶縁テープＴを貼り付けるものとなっている。
【００８８】
上記の平角線の巻線装置では、平角線Ｗの長手方向全体に絶縁テープＴを貼り付けるのではなく、保持部の形成部分や磁気コアＣの４つのコーナー部に対応する部分、すなわち絶縁被膜Ｂが大きな応力を受ける部分に絶縁テープＴを貼り付けようにしており、これにより、保持部やコーナー部での絶縁性能がより確実に得られるようにしている。
【００８９】
なお、上記被膜供給手段３４は、例えば保持部形成手段４と巻取り手段５の間に設け、保持部を形成した部分に絶縁テープＴを貼り付けるようにしても良く、この場合には絶縁テープＴの変形が少なくなってより高い絶縁性能を確保し得ることとなる。
【００９０】
また、被膜供給手段３３，３４を備えた巻線装置においては、その下流側にローラを配置し、絶縁剤のコーティング後あるいは絶縁テープＴの貼り付け後にローラを押付けることで絶縁被膜の厚さを部分的に調整することも可能である。
【００９１】
次に、保持部を設けた平角線構造の具体例を説明する。
【００９２】
図１２（ａ）および図１３（ａ）は、断面矩形状を成す平角線Ｗの上面片側に凸状の保持部Ｈ１を形成した例を示している。この平角線Ｗを被巻付け部材である磁気コアＣに巻付けるには、図１４において例えば左下の位置を巻始めとし、図中の仮想線で示すように磁気コアＣの後方から上部を経て前方に巻付ける。つまり、１層目は、図の左右方向となる巻付け軸方向において図中右方向に平角線Ｗを整列させる。次に、２層目は、巻終わりの上側に平角線Ｗを積層し、図中の仮想線で示すように磁気コアＣの後方から上部を経て前方に巻付けるので、図中左方向に平角線Ｗを整列させる。したがって、この例の平角線Ｗは、１層目における保持部Ｈ１の位置と２層目における保持部Ｈ１の位置が逆になっており、１層目の保持部Ｈ１に２層目の平角線Ｗの角を係合させることで、２層目の平角線Ｗの幅方向の動きを規制している。
【００９３】
なお、積層の上側となる平角線Ｗのずれは、２層目に積層した平角線Ｗを次の列に移行させた際に発生し、また、先の実施例でも述べたように磁気コアＣのコーナー部（曲率変化部）で発生しやすいので、コーナー部の前後にわたって巻付けられる範囲に保持部Ｈ１を設けており、下側に示すそれ以外の部分には保持部を形成していない。
【００９４】
図１２（ｂ）および図１３（ｂ）は、平角線Ｗの上面中央に凸状の保持部Ｈ１を設けると共に、下面中央に凹状の保持部Ｈ２を設けた例を示している。この場合、凸状の保持部Ｈ１の幅に対して、凹状の保持部Ｈ２の幅が充分に大きなものとなっており、平角線Ｗを積層した際に、１層目の凸状の保持部Ｈ１と２層目の凹状の保持部Ｈ２との係合が容易に行える。また、保持部Ｈ１，Ｈ２を平角線Ｗの幅方向の中央に設けているので、図１３を用いて説明した如く平角線Ｗの折り返し方向が左右に変わっても、左右で同一の係合状態を得ることができる。
【００９５】
図１２（ｃ）および図１３（ｃ）は、平角線Ｗの上面中央に、平角線Ｗの幅方向の断面において対称的に表れるテーパ面を有する凸状の保持部Ｈ３を設けると共に、下面中央に、同じく平角線Ｗの幅方向の断面において対称的に表れるテーパ面を有する凹状の保持部Ｈ４を設けた例を示している。この場合には、保持部同士を係合する際にテーパ面によって幅方向のセンタリングを行うことができ、係合を容易に行うことができると共に、隙間無く係合することで平角線Ｗの幅方向の動きを確実に規制することができる。
【００９６】
図１２（ｄ）および図１３（ｄ）は、平角線Ｗの上面中央に、段差部分が曲線により連続する凸状の保持部Ｈ５を設けると共に、下面中央に、同じく段差部分が曲線により連続する凹状の保持部Ｈ６を設けた例を示している。この場合にあっても、係合を容易に行えると共に、隙間無く係合することで平角線Ｗの幅方向の動きを確実に規制することができ、さらに、段差部分を曲線としているので、平角線Ｗが芯材に絶縁被膜を施したものであり且つ塑性変形により保持部Ｈ５，Ｈ６を形成する場合に、絶縁被膜へのダメージを軽減することができる。
【００９７】
図１２（ｅ）および図１３（ｅ）は、平角線Ｗの上面中央に、半円形の凸状の保持部Ｈ７を設けると共に、下面中央に、平角線Ｗの断面において対称的に表れるテーパ面を有する凹状の保持部Ｈ４を設けた例を示している。この場合にあっても、テーパ面による幅方向のセンタリング機能が得られ、係合を容易に行うことができると共に、平角線Ｗの幅方向の動きも確実に規制することができる。
【００９８】
なお、保持部の形状や１つの平角線Ｗに設ける２つの保持部の組合わせは、当然のことながら上記各例のみに限定されるものではなく、２層目における平角線Ｗの幅方向の動きを規制し得るものは全て含まれる。また、保持部は、平角線Ｗの長手方向に沿って形成する以外に、図１２（ｆ）に示すように、長手方向に対して傾斜した方向に形成し、これにより平角線Ｗのずれを防止することも可能である。さらに、図１３（ｂ）および（ｅ）に示すように、凸状の保持部Ｈ１，Ｈ７と凹状の保持部Ｈ２，Ｈ４の間に隙間が形成されるものでは、平角線巻付け後に行われるワニスへの浸漬において、平角線同士の間にワニスが浸透しやすくなるという利点があり、ワニスによる絶縁性の向上も充分に期待できる。
【００９９】
そしてさらに、図１５（ａ）に示すように、磁気コアＣに巻付けた際に外周側となる面に凸状の保持部Ｈ１を設けることにより、図１５（ｂ）に示す上下逆の場合に比べて、磁気コアＣとの間のデッドスペースＤが最小限になることが明らかであり、これによっても高い占積率の確保が可能になる。
【０１００】
図１６は、平角線Ｗの長手方向における保持部の形状の例を示す図である。
【０１０１】
図１６（ａ）および（ｂ）は、偏平な四角錐形を成す凹状の保持部Ｈ８を形成した例を示し、また、図１６（ｃ）は、断面逆台形の凹状の保持部Ｈ９を形成した例を示している。これらの凹状の保持部Ｈ８，Ｈ９場合は、いずれも平角線Ｗの長手方向の断面において対称的に表れるテーパ面を有するものとなっていて、テーパ面によって長手方向のセンタリング機能を得ることができ、係合を容易に且つ確実に行うことができる。これらの保持部Ｈ８，Ｈ９は、成形型を備えた保持部形成手段（図１参照）で形成することができ、図示は省略したが反対側の面に凸状の保持部を同時成形することが可能である。
【０１０２】
さらに、図１６（ｃ）は、平角線Ｗの長手方向の断面において段差部分が曲線で連続した凹状の保持部Ｈ１０を形成した場合を示しており、この場合には、段差部分の傾斜面により長手方向のセンタリング機構を得ることができると共に、芯材Ａに絶縁被膜Ｂを施した平角線Ｗでは、保持部Ｈ１０を形成した際の絶縁被膜Ｂに対するダメージを軽減することができる。また、この保持部Ｈ１０は、成形用ローラを備えた保持部形成手段（図８参照）で形成することができ、この場合も反対側の面に凸状の保持部を同時成形することが可能である。
【０１０３】
ここで、図１７に示すように、芯材に絶縁被膜を施した平角線Ｗでは、保持部の形成によって形成領域Ｈの絶縁被膜が応力を受けており、さらに、磁気コアＣへの巻付けによって形成領域Ｈの絶縁被膜にさらなる応力が加わり、絶縁被膜がダメージを受けやすい状態になっている。
【０１０４】
そこで、磁気コアＣのコーナー部（曲率変化部）に保持部の形成領域Ｈが対応する平角線Ｗへの応力を緩和するために、コイルエンド部に取付ける絶縁キャップの厚みを変化させると共に、図１７に示す如く形成領域Ｈの曲げＲを大きくする。これにより、平角線Ｗへの応力を低減させ、絶縁被膜へのダメージを抑制することができる。このとき、絶縁被膜の厚みの変更は、手作業で行うことが可能であるが、例えば絶縁テープを供給する被膜供給手段（図１１参照）を用いることも可能である。さらに、図１８に示すように、ワニス供給部２２から平角線Ｗの保持部Ｈ８にワニスＱを滴下し、このワニスＱによって絶縁性を高めることもきわめて有用である。
【０１０５】
なお、上記各例では、理解しやすくするために各保持部Ｈ１〜Ｈ１０や絶縁被膜Ｂを大きく図示したが、実際の各保持部Ｈ１〜Ｈ１０は図示例よりもはるかに小さく、塑性加工による形成が容易であると共に、小さくても平角線Ｗのずれを確実に防止し得るものであり、また、絶縁被膜Ｂにあっても図示例よりもはるかに薄いものである。さらに、図１３において、上層部分で平角線Ｗの巻数を減少させているのは、複数の磁気コアＣを円形に連結した際に、隣接する磁気コアＣの平角線Ｗ同士を干渉させないためである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係わる平角線の巻線方法が適用可能な巻線装置の一実施例を説明する正面図である。
【図２】 図１に示す保持部形成手段の成形型を説明する斜視図である。
【図３】 図１に示す巻取り手段の側面図である。
【図４】 図１に示す巻線装置の動作および制御手段による制御過程を説明するフローチャートである。
【図５】 図４に示すフローチャートに連続するフローチャートである。
【図６】 平角線および磁気コアの諸寸法を示す各々斜視図（ａ）（ｂ）である。
【図７】 平角線を複数層に巻付ける場合の平角線の高さに対する補正係数を示すグラフである。
【図８】 本発明に係わる平角線の巻線方法が適用可能な巻線装置の他の実施例を説明する正面図である。
【図９】 図８に示す保持部形成手段の成形用ローラを説明する側面図（ａ）および正面図（ｂ）である。
【図１０】 本発明に係わる平角線の巻線方法が適用可能な巻線装置のさらに他の実施例を説明する正面図である。
【図１１】 本発明に係わる平角線の巻線方法が適用可能な巻線装置のさらに他の実施例を説明する正面図（ａ）および平角線の斜視断面図（ｂ）である。
【図１２】 保持部を設けた平角線の複数の例を示す各々断面図（ａ）〜（ｅ）および斜視図（ｆ）である。
【図１３】 図１２（ａ）〜（ｅ）に示す平角線を磁気コアに巻付けた状態を示す断面図である。
【図１４】 図１２（ａ）に示す平角線を磁気コアに巻付ける要領を示す断面図である。
【図１５】 凸状の保持部を外周面に設けた平角線の巻付け状態を示す断面図（ａ）と、凸状の保持部を内周面に設けた平角線の巻付け状態を示す断面図（ｂ）である。
【図１６】 平角線の長手方向における保持部の形状例を示す斜視図（ａ）、図ａ中のＸ−Ｘ線に基づく断面図（ｂ）、他の例を示す各々断面図（ｃ）（ｄ）である。
【図１７】 磁気コアに対する平角線の巻付け要領の他の例を示す説明図である。
【図１８】 平角線の保持部にワニスを滴下する状態を示す説明図である。
【符号の説明】
Ｃ 磁気コア（被巻付け部材）
Ｈ１〜Ｈ１０ 保持部
Ｗ 平角線
２ ボビン
３ テンショナー
４ 保持部形成手段
５ 巻取り手段
６ 制御手段
７ ハンドリング手段
１５Ａ １５Ｂ ガイドローラ
１６ センサ
２１ カッター
３１Ａ 成形用ローラ
３２ 加熱手段
３３ ３４ 被膜供給手段
Claims (8)
- 断面矩形状を成す平角線を被巻付け部材に対して整列状態で複数層に巻付けた構造であり、
被巻付け部材は、巻付け軸に直交する断面形状が、平角線の巻付け方向に曲率が変化する部分であるコーナー部を有する矩形状の部材であって、
前記被巻付け部材に平角線を複数層に巻付けた状態において、
平角線が、少なくとも前記コーナー部の前後にわたって巻付けた範囲に、積層状態で互いに係合して積層上側となる平角線の幅方向の動きを規制する凹凸状の保持部を備えていることを特徴とする平角線構造。 - 平角線の幅方向の中央に保持部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の平角線構造。
- 凹状の保持部および凸状の保持部の少なくとも一方が、平角線の幅方向の断面において対称的に表れるテーパ面を有する形状であることを特徴とする請求項１または２に記載の平角線構造。
- 凹状の保持部および凸状の保持部の少なくとも一方が、平角線の幅方向の断面における段差部分を曲線により連続させた形状であることを特徴とする請求項１または２に記載の平角線構造。
- 凹状の保持部および凸状の保持部の少なくとも一方が、平角線の長手方向の断面において対称的に表れるテーパ面を有する形状であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の平角線構造。
- 凹状の保持部および凸状の保持部の少なくとも一方が、平角線の長手方向の断面における段差部分を曲線により連続させた形状であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の平角線構造。
- 巻付けの際に平角線の外周側となる面に、凸状の保持部を設けたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の平角線構造。
- 断面矩形状の平角線を被巻付け部材に対して整列状態で複数層に巻付けるに際し、
被巻付け部材は、巻付け軸に直交する断面形状が、平角線の巻付け方向に曲率が変化する部分であるコーナー部を有する矩形状の部材であって、
被巻付け部材を回転させると共に、平角線に、被巻付け部材の回転角度に基づいて、少なくとも前記コーナー部の前後にわたって巻付けられる範囲に、積層状態で互いに係合して積層上側となる平角線の幅方向の動きを規制する凹凸状の保持部を形成したのち、この平角線を被巻付け部材に巻付けることを特徴とする平角線の巻線方法。
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