JP4616652B2 - コイル製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、変圧器などの環状コイルに係り、特に、導体素線の断面形状を変形させてコイルのコーナー部などの曲線状部分を形成する技術に関する。

本発明に関連した従来技術としては、例えば、特開２００４−５５７１４号公報（特許文献１）や特開２０００−６９７２１号公報（特許文献２）に記載されたものがある。特開２００４−５５７１４号公報には、多段コイルの製作を効率的に行うために、モータ動力を用いて、平角電線を対状の圧延ローラにより板厚方向に圧延した後、同心状に巻き回して環状コイルを形成する技術が記載され、特に、対状の上記圧延ローラは、コイルの曲線部の曲率半径に合せて平角電線の板厚方向への押当て角度を可変させる構成である旨記載されている。また、特開２０００−６９７２１号公報には、絶縁被覆付丸形導線を用いて平形導線（平角電線）の巻線コイルを製造する技術として、絶縁被覆付丸形導線を圧延ローラ間を通し、平形導線に変形した後、コイルの形態で巻取るとした技術が記載されている。

特開２００４−５５７１４号公報 特開２０００−６９７２１号公報

上記従来技術のうち、特開２００４−５５７１４号公報記載の技術では、圧延ローラの平角電線への押当て角度を可変させることでコイルの曲線部（コーナー部）の所定の曲率半径に合せた圧延を行うようにしているため、曲率半径が小さい場合や圧延ローラによる板厚方向の圧延変形量が多い場合には、圧延時に、電線に巻かれている絶縁紙や絶縁フィルムなどの絶縁物が破損し易く、そのため短絡などが発生するおそれがある。さらに、圧延ローラの傾きや電線への押当て量、電線素材の寸法ばらつきや展延性などの材質特性のばらつきなどによってもコイル形状が変わるが、該コイル形状の修正が難しい。また、特開２０００−６９７２１号公報記載の技術は、単に、絶縁被覆付丸形導線を圧延して平形導線（平角電線）としたものを自動的に巻き取ってコイル状とする技術に過ぎず、コイルの曲線部（コーナー部）において絶縁被覆の破壊や導体占積率の低下などを生じ易いことが懸念される。

本発明の課題点は、上記従来技術の状況に鑑み、変圧器用などのコイル技術として、環状コイルのコーナー部など曲線状部分（曲線部）においても、絶縁被覆の破壊や導体占積率の低下などが生じないようにすることである。
本発明の目的は、かかる課題点を解決して、信頼性と低損失を確保可能なコイル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、環状コイルの曲線状部分を形成するコイル素線部分に対しては、第１のローラによりコイル素線を、その断面内で環状コイルの内周側寄りの部分よりも外周側寄りの部分の変形量を多くして圧延し、長さ方向に曲げ変形させた後、さらに、第２のローラにより、上記断面が変形された素線部分をその長さ方向の所定位置ではさみ込んで規制することで該素線部分を曲げ変形させ、上記第１のローラによる上記圧延に基づく曲げ変形と上記第２のローラによる上記曲げ変形とにより、所定の曲率の曲線状部分を形成する。第１のローラは、上記曲線状部分の曲率に対応して回転軸の傾斜角が変化され、該傾斜角変化により前記コイル素線への押当て面の傾斜角が可変される構成であり、上記第２のローラは、上記コイル素線の長さ方向に対するそれぞれの位置が上記曲線状部分の曲率に応じて可変される構成であり、環状コイルの上記曲線状部分を形成するときは、移動される上記コイル素線を上記第１のローラにより圧延し、該コイル素線の断面内の圧延変形量の差によってコイル素線を長さ方向に曲げ変形させ、該曲げ変形した該コイル素線を上記第２のローラにより幅方向に規制してさらに曲げ変形させ、また、環状コイルの直線状部分を形成するときは、上記第２のローラはローラ移動手段により上記コイル素線の上記幅方向規制位置から退避させかつ上記コイル素線への上記第１のローラの押当て面を互いに平行にして該コイル素線を圧延する。すなわち、上記曲線状部分を所定の曲率とするために、該曲率に対応して、上記第１のローラの、コイル素線への押当て面の傾斜角を可変し、上記第２のローラそれぞれの、コイル素線の長さ方向に対する位置を可変する。

本発明によれば、環状コイルのコーナー部など曲線状部分（曲線部）においても、絶縁被覆の破壊や導体占積率の低下などを抑えることができ、この結果、コイル及びそれを用いた変圧器などの信頼性向上、損失低減等を図ることができる。

以下、本発明の実施例につき、図面を用いて説明する。
図１〜図９は、本発明の実施例の説明図である。図１は、本発明の実施例としての変圧器の外観図、図２〜図５は、本発明の実施例としての、図１の変圧器に用いる矩形状の環状コイルの構成とその製造方法を示す図、図６は、本発明の実施例としてのコイル製造装置の構成例図、図７は、図６のコイル製造装置の動作説明図、図８は楕円状環状コイルの例、図９は多角形状環状コイルの例である。

図１は本発明の実施例としての３相式変圧器の構成例を示す。図１において、１は３相式変圧器、２は変圧器コイルとしての環状コイル、２ｕは、環状コイル２のうちＵ相の環状コイル、２ｖは同じくＶ相の環状コイル、２ｗは同じくＷ相の環状コイル、３は、磁気回路を形成するための鉄心、４ｕはＵ相の環状コイル２ｕの端子、４ｖはＶ相の環状コイル２ｖの端子、４ｗはＷ相の環状コイル２ｗの端子である。各相の環状コイル２ｕ、２ｖ、２ｗはそれぞれ、鉄心３の各相に該当する部分にはめ込まれている。該各相の環状コイル２ｕ、２ｖ、２ｗそれぞれは、鉄心３の断面形状に対応して矩形状とされ、それぞれコイル素線が、巻型（巻芯）を用いずかつ層間に絶縁紙などの絶縁材を挿入せずに多段に積層されて巻かれた構成を有する。コイル素線としては、断面が矩形状の平角導線（平形導線、平角電線）を用いるとする。

図２は、図１の変圧器１に用いる矩形状の環状コイル２の構成とその製造方法を示す図である。本図２は、多段に積層されて成る矩形状の環状コイル２の４つの曲線状部分である４つのコーナー部のうちの１つの構成と、コイル素線により該コーナー部を形成する方法とを示す。
図２において、２ａは環状コイル２の曲線状部分としてのコーナー部、２１はコイル素線、２１１は、コイル素線２１のうち、最も内周側に巻かれるコイル素線、２１２は、同じくコイル素線２１１の外周側に巻かれるコイル素線、２１３は、同じくコイル素線２１２のさらに外周側に巻かれるコイル素線、２１４は、同じく最も外周側に巻かれるコイル素線、３０ａ、３０ｂは、コイル素線２１をその板厚の両側方向からはさみ込み、回転しながら該コイル素線２１を圧延し、該圧延により該コイル素線２１を、その断面を所定量変形させるとともに長さ方向に曲げ変形させる対状の第１のローラ、４１ａと４１ｂ、４２ａと４２ｂ、４３ａと４３ｂ、４４ａと４４ｂはそれぞれ、上記断面を圧延変形された素線２１の長さ方向の所定位置で該素線２１を、該素線２１の幅方向からはさみ込んで規制し、回転しながら該素線２１に上記位置に対応した所定の曲げ変形を与える対状の第２のローラ、２１ａは、コイル素線２１上の、第１のローラ３０ａ、３０ｂの部分に進入（進入方向：矢印Ｆの方向）する前の位置にある素線部分、２１ｂは、第１のローラ３０ａ、３０ｂにより圧延された後のコイル素線２１上の素線部分、αは、第１のローラ３０ａ、３０ｂそれぞれの、素線２１への押当て面の傾斜角である。本図２は、コイル素線２１１を、第１のローラ３０ａ、３０ｂと第２のローラ４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂ、４３ａ、４３ｂ、４４ａ、４４ｂにより、曲げ変形させて所定の曲率の曲線状とする場合を示す。

上記第１のローラ３０ａ、３０ｂの傾斜角αは、各素線２１の断面内でコーナー部２ａの内周側寄りの部分よりも外周側寄りの部分での圧延変形量を多くして、該外周側寄りの部分での素線２１の圧延による伸び量を該内周側寄りの部分よりも大きくし、該伸び量によって該素線２１を曲げ変形させるために設けてある。該傾斜角αを大きくするほど、コーナー部２ａ（または環状コイル２）の内周側寄りの部分と外周側寄りの部分との圧延変形量の差を大きくすることができ、該素線２１の上記両部分での伸び量の差も大きくすることができて、コーナー部２ａにおける素線２１の曲げ変形の曲率を増大させることができる（＝曲率半径を小さくすることができる）。第１のローラ３０ａ、３０ｂは、コーナー部２ａの曲率に対応して該傾斜角αを可変させることができる構成になっており、例えば、該コーナー部２ａを形成するとき、曲率の最も大きい（＝曲率半径の最も小さい）最内周側の素線２１１の圧延に当っては、素線２１２、２１３、２１４の場合よりも大きい傾斜角とし、曲率の最も小さい（＝曲率半径の最も大きい）最外周側の素線２１４の圧延に当っては、素線２１１、２１２、２１３の場合よりも小さい傾斜角とする。素線２１２、２１３の圧延の場合も、それぞれのコーナー部２ａの曲率に対応した傾斜角とする。

コイル素線２１は、素線移動手段（図示なし）により、その長さ方向（矢印Ｆの方向）の移動力を与えられ、上記第１のローラ３０ａ、３０ｂ及び上記第２のローラ４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂ、４３ａ、４３ｂ、４４ａ、４４ｂの位置を通過して、変形を与えられる。該素線移動手段（図示なし）は、上記第１のローラ３０ａ、３０ｂよりも前段側において、素線２１を矢印Ｆの方向に移動させるように該素線２１に移動力を与える手段と、上記第２のローラ４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂ、４３ａ、４３ｂ、４４ａ、４４ｂよりも後段側において、積層され環状に形成されるコイル部を支えかつ回転させる等しながら、該素線２１に矢印Ｆの方向の移動力を与える手段とを備える。

上記構成において、平角導線の素線２１が傾斜角αを有する第１のローラ３０ａ、３０ｂ間に進入すると、該素線２１は、該第１のローラ３０ａ、３０ｂにより、断面内でコーナー部２ａ（または環状コイル２）の内周側寄りの部分よりも外周側寄りの部分における板厚方向の変形量（圧延変形量）が多くなるように圧延される。該圧延変形により、該素線２１は、素線部分２１ｂにおいて、上記外周側寄りの部分での素線２１の長さ方向の伸び量が上記内周側寄りの部分よりも大きくなって、該外周側寄りの部分の伸び量と該内周側寄りの部分の伸び量との差に対応した曲率の曲げ変形を生じ、コーナー部２ａ（または環状コイル２）の内周側に曲がった形状となる。さらに、該曲がった形状の素線部分２１ｂは、コーナー部２ａの曲率に対応した所定位置の第２のローラ４１ａと４１ｂ、４２ａと４２ｂ、４３ａと４３ｂ、４４ａと４４ｂのそれぞれにより、素線２１の幅方向からはさまれて規制され、上記圧延による曲げ変形に加えてさらに、該第２のローラ４１ａと４１ｂ、４２ａと４２ｂ、４３ａと４３ｂ、４４ａと４４ｂのそれぞれの位置に対応した曲げ変形が与えられる。素線２１は、第１のローラ３０ａ、３０ｂによる曲げ変形と第２のローラ４１ａと４１ｂ、４２ａと４２ｂ、４３ａと４３ｂ、４４ａと４４ｂによる曲げ変形とにより、コーナー部２ａにおいて所定の曲率または曲率半径の曲線を形成する。

図２では、素線２１１によりコーナー部２ａを形成する場合を示しているが、素線２１２、２１３及び２１４の場合も同様である。ただし、素線２１２の場合は、素線２１１の場合よりもコーナー部２ａにおける曲率が小さい（＝曲率半径が大きい）ために、第１のローラ３０ａ、３０ｂの上記傾斜角αを、素線２１１の場合よりも小さい値とし、かつ、第２のローラ４１ａと４１ｂ、４２ａと４２ｂ、４３ａと４３ｂ、４４ａと４４ｂの位置を該素線２１２のコーナー部２ａにおける曲率に対応した位置とする。素線２１３の場合は、素線２１２の場合よりもコーナー部２ａにおける曲率が小さい（＝曲率半径が大きい）ために、上記傾斜角αを、素線２１２の場合よりも小さい値とし、かつ、第２のローラ４１ａと４１ｂ、４２ａと４２ｂ、４３ａと４３ｂ、４４ａと４４ｂの位置を該素線２１３のコーナー部２ａにおける曲率に対応した位置とする。同様に、素線２１４の場合は、素線２１３の場合よりもさらに、コーナー部２ａにおける曲率が小さい（＝曲率半径が大きい）ために、上記傾斜角αを、素線２１３の場合よりもさらに小さい値とし、かつ、第２のローラ４１ａと４１ｂ、４２ａと４２ｂ、４３ａと４３ｂ、４４ａと４４ｂの位置を該素線２１４のコーナー部２ａにおける曲率に対応した位置とする。環状コイル２の、他の３つのコーナー部についても上記コーナー部２ａの場合と同様にして、それぞれの素線２１１、２１２、２１３、２１４につき所定の曲率（または曲率半径）の曲線を形成する。

図３は、図２における環状コイル２のコイル素線２１と第１、第２のローラとの関係の説明図である。（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は、素線部分２１ｂのＡ−Ａ断面図である。図３において、ｗは素線部分２１ｂの幅、ｔ_１は、素線部分２１ｂにおけるコーナー部２ａの内周側寄りの部分の厚さ、ｔ_２は、素線部分２１ｂにおけるコーナー部２ａの外周側寄りの部分の厚さ、２２は、素線部分２１ｂにおける導体部、２３は絶縁被覆である。他の符号は上記図２の場合と同様である。素線２１は、第１のローラ３０ａ、３０ｂによる圧延によって、その断面内でコーナー部２ａの内周側寄りの部分よりも外周側寄りの部分における板厚方向の変形量（圧延変形量）が多くなるように変形される。すなわち、コーナー部２ａの外周側寄りの部分の厚さｔ_２が、内周側寄りの部分の厚さｔ_１よりも小さくなるようにされる。該圧延変形により、該素線２１は、素線部分２１ｂにおいて、その長さ方向に曲げ変形される。すなわち、素線２１は、該圧延変形により、上記外周側寄りの部分での長さ方向の伸び量が上記内周側寄りの部分の伸び量よりも大きくなって、図３（ａ）の二点鎖線で示すように、該外周側寄りの部分の伸び量と該内周側寄りの部分の伸び量との差に対応した曲率で曲げ変形し、内周側に曲がった曲線となる。さらに、該二点鎖線で示される曲線状の素線部分２１ｂは、第２のローラ４１ａと４１ｂ、４２ａと４２ｂ、４３ａと４３ｂ、４４ａと４４ｂのそれぞれによって、所定位置で、幅方向からはさまれて規制され、上記圧延に基づく曲げ変形に加えてさらに、該第２のローラ４１ａと４１ｂ、４２ａと４２ｂ、４３ａと４３ｂ、４４ａと４４ｂのそれぞれの位置に対応した所定の曲げ変形を受ける。素線２１は、該両曲げ変形（第１のローラによる曲げ変形と第２のローラによる曲げ変形）により、コーナー部２ａにおいて所定の曲率または曲率半径の曲線を形成する。

図４は、図１の変圧器１中の矩形状の環状コイル２の構成とその製造方法を示す図であって、該製造方法としては、矩形状の環状コイル２の４つのコーナー部相互間の４つの直線状部分のうちの１つをコイル素線２１により形成する際の方法を示す。
図４において、２ｂは環状コイル２の上記１つの直線状部分であってコーナー部２ａに続く直線状部分、２１ｃは、コイル素線２１上の、第１のローラ３０ａ、３０ｂで圧延変形された後の素線部分であって直線状部分２ｂを形成する素線部分であり、他の符号は、上記図２の場合と同様である。素線２１上において、上記直線状部分２ｂは、上記コーナー部２ａに引続いて形成される。該直線状部分２ｂを形成するとき、第１のローラ３０ａ、３０ｂは、素線２１への押当て面の傾斜角αを略０°とされ、素線２１への押当て面が互いに略平行された状態で該素線２１に所定の圧延力を与える。このとき、第２のローラ４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂ、４３ａ、４３ｂ、４４ａ、４４ｂは、例えば、それぞれが、素線２１の幅方向の端面から離間した位置に移動され、素線２１の規制状態を解除する。すなわち、該直線状部分２ｂの形成に当っては、素線２１に対し第１のローラ３０ａ、３０ｂによる圧延のみが施され、第２のローラ４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂ、４３ａ、４３ｂ、４４ａ、４４ｂによる変形はない。しかも、該第１のローラ３０ａ、３０ｂは、素線２１それぞれの断面内で、環状コイル２の内周側寄りの部分と外周側寄りの部分の圧延変形量が略等しくなるように該素線２１を圧延する。このため、基本的には、該第１のローラ３０ａ、３０ｂによる圧延変形に基づく該素線２１の長さ方向の曲げ変形は生じない。
なお、上記図４では、素線２１１により直線状部分２ｂを形成する場合を示しているが、素線２１２、２１３及び２１４の場合についても同様である。また、環状コイル２上の他の３つの直線状部分についても同様である。

図５は、図４におけるコイル素線２１と第１、第２のローラとの関係の説明図である。（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は、素線部分２１ｂのＡ'−Ａ'断面図である。図５において、各符号は上記図３の場合と同様である。素線２１は、第１のローラ３０ａ、３０ｂによる圧延によって、その断面内でコーナー部２ａの内周側寄りの部分よりも外周側寄りの部分における板厚方向の変形量（圧延変形量）が略等しくなるように変形される。すなわち、コーナー部２ａの外周側寄りの部分でも、内周側寄りの部分でもともに、板厚はｔ_１とされる。このため、素線２１は、該圧延変形により、上記外周側寄りの部分での長さ方向の伸び量が上記内周側寄りの部分の伸び量と略等しくなり、基本的に、該圧延変形によっては、素線部分２１ｂに曲げ変形は生じず、直線状のままとされる。また、第２のローラ４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂ、４３ａ、４３ｂ、４４ａ、４４ｂのそれぞれも、素線２１の直線状の素線部分２１ｂにおいて、素線２１の幅方向の端面から離間した位置に移動されるため、素線部分２１ｂに対し、曲げ変形を与えない。

図６は、本発明の実施例としてのコイル製造装置の構成例図である。本コイル製造装置は、矩形状の環状コイル２を、上記図２〜図５で説明した方法により製造する。
図６において、４０ａ、４０ｂは第２のローラ、５０ａ、５０ｂは、第２のローラ４０ａ、４０ｂに連結されるローラ連結部、６０ａ、６０ｂは、ローラ連結部５０ａ、５０ｂを上げ下げする上下シリンダ、７０ａ、７０ｂはねじ、８０ａ、８０ｂは、ねじ７０ａ、７０ｂを回転駆動するパルスモータである。ローラ連結部５０ａ、５０ｂ、上下シリンダ６０ａ、６０ｂ、ねじ７０ａ、７０ｂ及びパルスモータ８０ａ、８０ｂは、コイル製造装置内において、第２のローラ４０ａ、４０ｂの位置を移動させるローラ移動手段を構成している。第２のローラ４０ａは、例えば、図２〜図５に示した第２のローラ４１ａ、４２ａ、４３ａ、４４ａに相当し、第２のローラ４０ｂは、同じく第２のローラ４１ｂ、４２ｂ、４３ｂ、４４ｂに相当する。対状の第１のローラ及びその駆動手段や素線移動手段も、該コイル製造装置内に設けられるものとする（いずれも図６中に図示なし）。

図６の構成において、矩形状の環状コイル２を製造する場合、環状コイル２上の曲線状部分としてのコーナー部を形成するときは、図２及び図３に示したように、第１のローラを、傾斜角αでコイル素線２１を圧延する位置に設定し、第２のローラ４０ａ、４０ｂを、該第１のローラの後段において該素線２１の幅方向を規制し、該素線２１に曲げ変形を与える位置に移動させる。該第２のローラ４０ａ、４０ｂの該移動は、パルスモータ８０ａ、８０ｂ、ねじ７０ａ、７０ｂ、上下シリンダ６０ａ、６０ｂ及びローラ連結部５０ａ、５０ｂを用いて行う。すなわち、先ず、上下シリンダ６０ａ、６０ｂによって、ローラ連結部５０ａ、５０ｂを介し第２のローラ４０ａ、４０ｂのそれぞれを、コイル素線２１に対して適切な高さ位置に移動させ、次に、パルスモータ８０ａ、８０ｂによって、ねじ７０ａ、７０ｂのそれぞれを所定量回転させ、ローラ連結部５０ａ、５０ｂを介し第２のローラ４０ａ、４０ｂのそれぞれを、コイル素線２１の幅方向を規制する所定位置に移動させる。該状態で、コイル素線２１に対し、第１のローラによる圧延と第２のローラ４０ａ、４０ｂによる曲げ変形を与え、所定の曲率のコーナー部を形成する。また、環状コイル２上の直線状部分を形成するときは、図４及び図５に示したように、対状の第１のローラを、コイル素線２１への押当て面が互いに略平行な状態で該素線２１を圧延する位置に設定し、第２のローラ４０ａ、４０ｂは、該素線２１の幅方向を規制する位置から退避させる。該第２のローラ４０ａ、４０ｂの該退避移動も、やはり、パルスモータ８０ａ、８０ｂ、ねじ７０ａ、７０ｂ、上下シリンダ６０ａ、６０ｂ及びローラ連結部５０ａ、５０ｂを用いて行う。すなわち、先ず、パルスモータ８０ａ、８０ｂによって、ねじ７０ａ、７０ｂのそれぞれを所定量回転させ、ローラ連結部５０ａ、５０ｂを介して第２のローラ４０ａ、４０ｂのそれぞれを、コイル素線２１の幅方向規制位置から所定量退避移動させる。次に、上下シリンダ６０ａ、６０ｂによって、ローラ連結部５０ａ、５０ｂを介し第２のローラ４０ａ、４０ｂのそれぞれを、コイル素線２１に対して適切な高さ位置に退避移動させる。該状態で、コイル素線２１に対し、第１のローラのみによる圧延変形を与え、所定の直線状部分を形成する。

図７は、上記図６のコイル製造装置の動作説明図である。
図７において、（ａ）、（ｂ）は、環状コイル２のコーナー部の形成動作を示し、（ｃ）は直線状部分の形成動作を示す。コーナー部の形成時は、移動されるコイル素線２１を、傾斜角をもって位置設定された第１のローラ３０ａ、３０ｂにより圧延し、該圧延によって該素線２１に曲げ変形を生じさせる。このとき、第２のローラ４０ａ、４０ｂはその一部のものが、圧延された素線部分２１ｂに接しその幅方向を規制する。図では第２のローラ４１ａ、４１ｂが素線部分２１ｂに接している（図７（ａ））。さらに、第１のローラ３０ａ、３０ｂによりコイル素線２１が圧延され、圧延された素線部分２１ｂの長さが増大すると、第２のローラ４０ａ、４０ｂのうちの残りローラ４２ａ、４２ｂ、４３ａ、４３ｂ、４４ａ、４４ｂも、次第に、該圧延された素線部分２１ｂに接してその幅方向を規制するようになる（図７（ｂ））。図７（ｂ）において、点線で示される素線部分２１ｂは、第１のローラ３０ａ、３０ｂによる圧延に基づく曲げ変形だけがされた状態すなわち第２のローラ４０ａ、４０ｂによる規制は行わない状態の素線部分２１ｂを示す。また、上記コーナー部に続く直線状部分の形成時は、コイル素線２１への第１のローラ３０ａ、３０ｂの押当て面が互いに略平行になるようにして該素線２１を圧延し、第２のローラ４０ａ、４０ｂは、該素線２１の幅方向を規制する位置から退避させる（図７（ｃ））。図７（ｃ）において、２１ｂ_１は、上記図７（ａ）、図７（ｂ）の状態で第１のローラ３０ａ、３０ｂにより圧延された素線部分、２１ｂ_２は、図７（ｃ）の状態で第１のローラ３０ａ、３０ｂにより圧延された素線部分、Ｌは、同じく図７（ｃ）の状態で第１のローラ３０ａ、３０ｂによって圧延された素線２１の直線状部分の長さである。

図８は楕円状環状コイルの例を示し、図９は多角形状環状コイルの例を示す（（ａ）は８角形状環状コイル、（ｂ）は６角形状環状コイル）。楕円状環状コイルの場合は、傾斜角αを設定された第１のローラ３０ａ、３０ｂと、第２のローラ４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂ、４３ａ、４３ｂ、４４ａ、４４ｂとにより、所定の曲率の曲線状部分を環状コイル上に形成する。曲線状部分の曲率の大小への対応は、第１のローラ３０ａ、３０ｂの傾斜角αの値の変化と、第２のローラ４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂ、４３ａ、４３ｂ、４４ａ、４４ｂそれぞれの位置の変化とで対応し、曲率の大きい部分では該傾斜角αを相対的に大きくし、曲率の小さい部分では該傾斜角αを相対的に小さくする。多角形状環状コイルの場合は、上記図２〜図７で説明した矩形状環状コイルの場合と、基本的に同様である。

上記本発明の実施例によれば、積層構造の環状コイルにおいて、層間に絶縁材を挿入しないでも、特にコーナー部など曲線状部分（曲線部）における絶縁被覆の破壊や導体占積率の低下などを抑えることができ、コイルとしての信頼性向上、損失低減、低コスト化などを図ることができるとともに、これを用いた変圧器においても、信頼性の確保や、効率の向上、低コスト化などを図ることができる。導体占積率の低下を抑えることによっては、コイル素線の導体長を節約でき、この点からの低コスト化も可能となる。また、コイルのコーナー部の曲率を制御することができるため、コイル精度を改善することができ、寸法や性能のはらつきを抑えることができる。

なお、上記実施例においては、第１のローラを１対、第２のローラを４対設ける構成としたが、本発明はこれに限定されず、第１、第２のローラとも、他の対数であってもよい。また、上記実施例では、環状コイルのコーナー部など曲線状部分を形成するとき、第２のローラは、複数対のローラ全部を用いてコイル素線の幅方向を規制する構成としたが、本発明はこれにも限定されず、複数対のローラのうちの一部を用いてコイル素線を規制し曲げ変形させる構成としてもよい。また、環状コイルの直線状部分を形成するとき、第２のローラは、素線から離間した位置に退避する構成としたが、退避せずに、例えば、直線状に所定間隔で配列された位置で該素線の直線状部分の幅方向端面に接して該素線が直線状となるよう規制してもよい。また、上記実施例では、環状コイル内で、曲線状部分の形成後に直線状部分を形成する場合につき説明したが、直線状部分の形成後に曲線状部分を形成する場合も同様である。

本発明の実施例としての変圧器の外観図である。 本発明の環状コイルの曲線状部分の製造方法を示す図である。 図２における環状コイルのコイル素線とローラとの関係を示す図である。 本発明の環状コイルの直線状部分の製造方法を示す図である。 図４における環状コイルのコイル素線とローラとの関係を示す図である。 本発明の実施例としてのコイル製造装置の構成例図である。 図６のコイル製造装置の動作説明図である。 楕円状環状コイルの例を示す図である。 多角形状環状コイルの例を示す図である。

符号の説明

１…３相式変圧器、
２、２ｕ、２ｖ、２ｗ…環状コイル、
３…鉄心、
４ｕ、４ｖ、４ｗ…端子、
２ａ…コーナー部、
２１、２１１、２１２、２１３、２１４…コイル素線、
３０ａ、３０ｂ…第１のローラ、
４０ａ、４０ｂ、４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂ、４３ａ、４３ｂ、４４ａ、４４ｂ…第２のローラ、
５０ａ、５０ｂ…ローラ連結部、
６０ａ、６０ｂ…上下シリンダ、
７０ａ、７０ｂ…ねじ、
８０ａ、８０ｂ…パルスモータ。

Claims (1)

1. 曲線状部分と直線状部分とを有する環状コイルを製造するコイル製造装置であって、
   回転しながらコイル素線を圧延し、該コイル素線の断面内で前記環状コイルの内周側寄りの部分よりも外周側寄りの部分の圧延変形量を多くし、該圧延変形量の差により該コイル素線を長さ方向に曲げ変形させる対状の第１のローラと、
   前記第１のローラよりも後段に複数対前記コイル素線の長さ方向に沿って配され、該コイル素線の前記曲げ変形された部分を、該コイル素線の長さ方向の複数箇所において該コイル素線の幅方向からはさんで規制し、回転しながら該コイル素線に対し前記配された位置に対応した曲げ変形を与え、環状コイルに所定の曲率の曲線状部分を形成する対状の第２のローラと、
   前記コイル素線に移動力を与え、該コイル素線を長さ方向に移動させて前記第１、第２のローラの位置を通過させる素線移動手段と、
   前記第２のローラの位置を移動させるローラ移動手段と、
   を備え、
   前記第１のローラは、前記曲線状部分の曲率に対応して回転軸の傾斜角が変化され、該回転軸の傾斜角変化により前記コイル素線への押当て面の傾斜角が可変される構成であり、
   前記第２のローラは、前記コイル素線の長さ方向に対する該ローラ対の位置が、前記曲線状部分の曲率に応じて可変される構成であり、
   前記環状コイルの曲線状部分を形成するときは、前記素線移動手段により移動される前記コイル素線を、前記第１のローラにより圧延し、該コイル素線の断面内の圧延変形量の差によって長さ方向に曲げ変形させ、該曲げ変形した該コイル素線を前記第２のローラにより幅方向に規制し該第２のローラの位置に対応して該コイル素線をさらに曲げ変形させ、また、前記環状コイルの直線状部分を形成するときは、前記第２のローラを前記ローラ移動手段により前記コイル素線の前記幅方向規制位置から退避させ、かつ、前記第１のローラの前記コイル素線への押当て面を互いに平行にして該第１のローラにより該コイル素線を圧延する構成としたことを特徴とするコイル製造装置。

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