JP6465635B2

JP6465635B2 - コイル巻線装置及び多層パンケーキコイルの巻線方法

Info

Publication number: JP6465635B2
Application number: JP2014247525A
Authority: JP
Inventors: 弘幸堀井; 和雄久野
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2014-12-08
Filing date: 2014-12-08
Publication date: 2019-02-06
Anticipated expiration: 2034-12-08
Also published as: JP2016111205A

Description

本発明は、例えば核融合装置、超伝導エネルギー貯蔵装置、加速器用電磁石等に使用され超伝導コイル或いは常電導コイルなどの製造に用いられるコイル巻線装置及び多層コイルの巻線方法に関する。

核融合装置、超伝導エネルギー貯蔵装置等において、超伝導コイルを用いることにより、装置自身の発生ロスを減らし、効率よくエネルギーを発生又は貯蔵することが可能となるが、そのためには安定で信頼性の高い超伝導コイルを製作する必要がある。ところが、超伝導コイルが大型化すると、コイルにかかる電磁力は強大なものとなり、その機械的な支持が問題となる。また、高精度の磁場を発生する必要があるトカマク型、ヘリカル型、あるいはミラー型等の磁気閉込め型核融合装置では、単にコイルが電磁力に耐えるだけでなく、コイル通電中においてコイルの変形が小さくなるように、十分な剛性をコイル自身に持たせる必要がある。そこで、最近ではコイル自身の剛性を高め変形し難いコイルを実現するために、金属性のコンジットの中に多数の細い超伝導線を収納し（ケーブルインコンジット）、コンジット内に超臨界ヘリウム等の冷媒を強制的に流すようにした強制冷却方式の導体が開発され、その適用例が増えてきている。
このような強制冷却方式の導体を用いて超伝導コイルを作る場合、ダブルパンケーキコイルを単位としてこれを１つまたは複数個組合せる構成が多く採用される。ここで、ダブルパンケーキコイルとは、パンケーキコイル（蚊取り線香型に巻かれたコイルの形からそう呼ばれる）を、最初から２枚分が一緒に作られたコイルである。このようにすると、コイルの内径側で導体を接続しないことから、特性の優れたコイルを作ることができる。
更に、核融合装置用の中心ソレノイドコイルなどのように導体接続のための余分な空間を極力少なくするため、多数のダブルパンケーキを導体接続せずに１本の導体で製作する必要があるケースがある。また、加速器用電磁石の水冷導体を用いたコイルでは、導体をパンケーキ巻きし、内周側あるいは外周側等でロー付などにより、導体を接続し、多層のパンケーキコイルを製作する。
このような多層のダブルパンケーキコイルを製作する従来の技術として、円筒状に仮り巻きされた線材を中間部から分け、この中間部から一端部側の線材を曲げ機構で線材曲率を変化させながら繰り出し、同一平面上において内周側から形を保持しつつ渦巻状に巻き付けて一層目のコイル部を成形し、この一層目のコイル部の成形が完了すると、同コイル部を反転して、この一層目のコイル部に重ねて中間部から他端側の線材を前記と同じく線材曲率を変化させながら内周側から形を保持しつつ渦巻状に巻き付けて二層目のコイル部を成形するダブルパンケーキ形コイル巻取り方法を採用することによって、円筒状に仮り巻きされているコイルから、直接、ダブルパンケーキ形状のコイルの成形が行えるようにしたものがある（例えば特許文献１参照）。

特開平１１−１３５３１９号公報（第１頁、図６）

特許文献１のように、導体の中間から巻き始める方法では、２層を超えるパンケーキ形コイルの巻線が可能ではあるが製造の手順が長く複雑であり、巻線装置も大型かつ複雑なものとなるため、多数層のパンケーキ形コイルを導体接続を行わずに製作することは困難であるという問題点があった。
上述のケーブルインコンジット導体の接続は、コンジット内のケーブル同士を重ね合わせて接続し、機械的に強固にクランプした上で両導体のコンジットを繋ぎ合せて、ヘリウム等を封止する構造が必要である。この超電導導体の接続を２層ごとに導体接続を行うと、超電導コイルでは接続構造のための特別なスペースが必要となり、コイルの全体のターン数を制限し、コイル性能を下げることになる。また、常電導の水冷コイルでは、中空導体を使用して製作するが、ロー付などの接続部において、ロー付欠陥、腐食などにより水漏れが発生し、装置が使えなくなるなどの品質上のリスクを含むことになる。

本発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、構成が簡素で、導体から多数層のパンケーキ形コイルへの成形が容易で、内周側及び外周側とも導体の接続部を設けずに多層コイルを得ることができるコイル巻線装置、及び多層コイルの巻線方法を提供することを目的としている。

本発明に係るコイル巻線装置は、導体を巻回してコイルに成形する巻枠を備えたコイル巻線装置であって、前記巻枠は、前記コイルの中心側の形状を規定する巻芯部と、この巻芯部の一端部に配設されて該巻芯部を立設状態に保持する巻枠基部と、この巻枠基部上における前記巻芯部の周りに配設され、巻回時に前記導体を係止する導体係止部が、前記コイルの外周側から内周側に向けて渦巻状で、かつ、周方向に沿って傾斜した階段状に形成されて成り、しかも、所定時に分割して、前記巻芯部から取り外し可能に形成された複数のブロックからなるコイル成形部と、を備えたものであり、前記巻芯部は前記巻枠基部に対して着脱可能に保持されて成り、前記コイル成形部は、周方向に複数に分割して形成され、前記巻芯部を前記巻枠基部から取り外した状態において、少なくとも１つは単独で前記コイルの径方向内側に取り外し可能に形成された第１ブロックと、この第１ブロックの取り外しにより前記コイルの径方向内側に取り外し可能な第２ブロックと、を用いて構成されているものである。
また、本発明に係る多層パンケーキコイルの巻線方法は、前述のコイル巻線装置を用い、層方向に隣り合う一方のコイルを外周側から内周側に向けて巻回する際には前記コイル巻線装置のコイル成形部を用いて導体を該コイル成形部の導体係止部に巻回する過程を含む第１の巻回工程を行い、層方向に隣り合う他方のコイルを内周側から外周側に向けて巻回する際には前記コイル成形部を取り外した状態で前記第１の巻回工程を経た内周側のコイル端部から前記コイル巻線装置の巻芯部に対して外周端まで順次重ねて巻回する過程を含む第２の巻回工程を行う操作を順次繰り返すことにより、前記導体から内外周部共に接続部のない２層または２層以上の多層パンケーキコイルを成形加工することを特徴とするものである。

本発明のコイル巻線装置によれば、構成が簡素であるため複雑な手順を要することなく、長尺の導体から２層以上の多数層のコイルへの成形を内外周とも導体の接続部を設けずに容易に行うことができる。そのため、製作時間を短縮できるだけでなく、例えば超電導コイルに適用した場合には導体接続スペースの削減につながり、コイル剛性を高くでき、接続による抵抗増加が抑えられ、信頼性の高いコイルとすることができる。また、常電導コイルに適用した場合においても、接続部がないことで水漏れの恐れがなくなり品質を安定させることが出来る。そして、コイル成形部を構成する複数のブロックをコイルの内周側に取り外すようにしたので、コイル成形部に巻回されたコイルを成形する際に、一旦持ち上げる動作が不要になるため、成形の作業性が改善されるという効果が得られる。
また、本発明の多層パンケーキコイルの巻線方法によれば、構成が簡素であるため複雑な手順を経ることなく、長尺の導体から内外周とも導体の接続部のない２層以上の信頼性の高い多数層のパンケーキコイルへの成形を容易に行うことができ、製作時間も短縮できる。

本発明の実施の形態１によるコイル巻線装置及び多層コイルの巻線方法に用いる巻枠を概念的に示す斜視図。図１に示された巻枠の平面図。図１に示された巻枠の外周部から導体を巻付けるときの動作を概念的に説明する斜視図。図１に示された巻枠の内周部まで巻回されたときの状態を説明する側面断面図。図１に示された巻枠による１層目の巻回が終わった後、層間渡りの成形を行い、成形済みのターンを持ち上げて１層目を円盤状のコイルにした状態を示す側面断面図。図５の過程の後、コイル成形部を構成する第１のブロック及び第２のブロックを巻芯部から径方向外側に取り外したときの動作を説明する図。本発明の実施の形態１によるコイル巻線装置によって２層目の巻回を行う工程を説明する側面断面図。本発明の実施の形態１によるコイル巻線装置によって３層目の巻回を行う工程を説明する側面断面図。図８の工程の後、コイル成形部を構成する第１のブロックを巻芯部から径方向外側に取り外すために３層目のコイルの図における右側部分を持ち上げた状態での動作を説明する側面断面図。本発明の実施の形態２によるコイル巻線装置及び多層コイルの巻線方法に用いる巻枠を概念的に示す断面図。本発明の実施の形態３によるコイル巻線装置及び多層コイルの巻線方法に用いる巻枠を概念的に示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面断面図。本発明の実施の形態４によるコイル巻線装置及び多層コイルの巻線方法に用いる巻枠を概念的に示す平面図。図１２に示す実施の形態４によるコイルの変形例を概念的に示す平面図。図１２に示す実施の形態４によるコイルの他の変形例を概念的に示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は図１４（ａ）のＩ−Ｉ線における断面図。

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１によるコイル巻線装置及び多層コイルの巻線方法に用いる巻枠を概念的に示す斜視図、図２は図１に示された巻枠の平面図である。図において、コイル巻線装置は、長尺の導体４（後述の図４に図示）をコイル状に成形する巻枠１０を備え、その巻枠１０は、ここでは円筒状の巻芯部１と、巻芯部１の図における下端部に配設されて、その巻芯部１を立設状態に保持するドーナツ形の板状ないしは鍔状に形成された巻枠基部２と、この巻枠基部２の上面において巻芯部１の周りを囲むように配設され、巻回時に導体４を径方向及び層方向に係止する導体係止部３１が、コイルの外周側から内周側に向けて一筋の渦巻状で、かつ、周方向に沿って傾斜した階段状に形成され、さらにここでは分割面Ｌ１、Ｌ２において周方向に２つに分割可能に形成された第１のブロック３Ａ及び第２のブロック３Ｂを用いて構成されたコイル成形部３を備えている。なお、導体係止部３１における最内周部は、巻線時に巻芯部１の外周面が導体４を径方向に係止するように構成されている。

導体４は例えば超伝導線などであるが、その用途や種類、材質、断面形状、断面の構成などは何れも特に限定されるものではない。コイル成形部３は、多層コイルの巻線の過程で巻芯部１から第１のブロック３Ａ及び第２のブロックを取り外し、あるいは巻芯部１に取り付けて組み立てることが可能である。また、コイル成形部３は、組立てた状態ではバベルの塔の坂道、あるいは渦巻状の蚊取り線香の中心部を持ち上げたときのような形状をしている。図２に示すように、導体係止部３１は、巻芯部１の周りを１周する都度、隣のターンに移るための渡り形状に合わせたターン渡り部３１ａが形成され、最内周側端部３１ｂにおいては、導体４に対して後述する層間渡り５ａ（図５に図示）が成形加工される。外周端部の近傍における巻枠基部２には導体係止部３１から取り出す導体端部を固定するための導体固定部２１が設けられている。巻芯部１はコイルの中心側の形状を規定するものであり、巻枠基部２に固定され、あるいは着脱可能に固定されている。その巻芯部１の形状は特に円形に限定されるものではない。なお、巻枠１０は図示省略している駆動装置によって巻芯部１の軸心Ｏ（後述の図４に図示）の周りに回転駆動される。

次に、図３から図９を用いて実施の形態１の動作について説明する。なお、図３は図１に示された巻枠の外周部から導体を巻付けるときの動作を概念的に説明する斜視図、図４は図１に示された巻枠の内周部まで巻回されたときの状態を説明する側面断面図である。通常、コイルのリードはコイル外周側から取り出すことが多く、ここではリードをコイル外周側とし、１層目を外周側から巻き始める第１の巻線工程について説明する。図２の導体固定部２１で導体４の一端部を固定し、巻枠１０を軸心Ｏの周りに矢印Ａの方向に回転させながら、図３に示すように導体４をコイル成形部３の導体係止部３１に係合させつつ矢印Ｂの方向に供給して、導体４の成形を行う。導体４は螺旋状の坂道を上るように巻枠１０の導体係止部３１に巻回され、図４のように内周のターンまで巻取成形される。途中、あるターンからその隣の内周ターンに移るターン渡り部３１ａではターン渡りのための成形を行う。なお、図３において、供給する導体４は直線で図示しているが、供給方向を模式的に示しているに過ぎず、曲線状でも良いことは勿論である。

図５は図１に示された巻枠による１層目の巻回が終わった後、層間渡りの成形を行い、成形済みのターンを持ち上げて１層目を円盤状のコイルにした状態を示す側面断面図、図６は図５の過程の後、コイル成形部３を構成する第１のブロック３Ａ及び第２のブロックを巻芯部１から径方向外側に取り外したときの動作を説明する図、図７は本発明の実施の形態１によるコイル巻線装置によって２層目の巻回を行う工程を説明する側面断面図である。
多層コイル５（図８、図９に図示）の１層目のコイル（パンケーキコイル）５１の巻線が図４に示すように終わると、図５に示すように、層間渡り５ａの成形を行い、更に導体固定部２１を取り外した後、コイル成形部３から成形済みの１層分のターンを持ち上げて円盤状に揃える。次いで、分割構造の第１のブロック３Ａ及び第２のブロック３Ｂを巻芯部１から図６の矢印Ｃ１、Ｃ２のように径方向外側に取り外した後、図６の矢印Ｄの方向に１層目のコイル５１を巻枠基部２の上に降ろす。

その後、図７に示すように、２層目のコイル５２を成形する第２の巻線工程では、１層目のコイル５１の層間渡り５ａの成形を行った部分に続けて、導体４を巻芯部１の外周面に、１層目のコイル５１に隣接するように巻回して内周ターンを成形した後、その内周ターンの外周面に導体４を巻き付けて外周ターンに向かってコイルを巻回する。この第２の巻線工程は内周のターンに乗り上げながら実施できるので、通常の巻線である。
図８は本発明の実施の形態１によるコイル巻線装置によって３層目の巻回を行う工程を説明する側面断面図、図９は図８の工程の後、コイル成形部３を構成する第１のブロック３Ａを巻芯部１から径方向外側に取り外すために３層目のコイルの図における右側部分を持ち上げた状態での動作を説明する側面断面図である。

２層目のコイル５２の巻線工程が終わると、３層目に渡る層間渡りを成形し、図８に示すように巻枠基部２上に１層目のコイル５１と２層目のコイル５２を介して第１のブロック３Ａ及び第２のブロック３Ｂからなるコイル成形部３を再度設置する。そして、３層目は１層目と同様に、コイル成形部３の導体係止部３１の坂道を上るように、外周側から内周側に向けて３層目のコイル５３を巻回する。
図８のように３層目の巻線が終わると、４層目に渡る層間渡り５ａを図９に示すように成形し、第１のブロック３Ａ及び第２のブロック３Ｂを取り外す操作を行う。このとき、図８、図９に示す状態では図面の奥側におけるターン渡り部３１ａ（図２に図示）の外周端部側の位置に、２層目から３層目に渡る層間渡りが存在しているので、パンケーキコイル形に成形された３層目のコイル５３全体を図５のように持ち上げることが出来ない。そのため、先ず、２層目から３層目に渡る層間渡りが無い、ここでは図の右側を図９のように持ち上げ（各ターンを傾けて、層間渡りの部分とは反対側を持ち上げる）、持ち上げた隙間から、第１のブロック３Ａを矢印Ｅ方向に取り出す。そして、第２のブロック３Ｂは第１のブロック３Ａを取り出した側に回しこんで、第１のブロック３Ａを取り出した方向と同じ方向に取り出す。

前記のように第１、第２のブロック３Ａ、３Ｂを取り出した後、３層目のコイル５３を２層目のコイル５２の上に降ろす。なお、各ターンの片側を持ち上げる操作は、径の大きいコイルでは導体４に与える歪も小さく、無理なく行うことが出来る。
以上の手順を順次繰り返すことにより、多数層のパンケーキコイルを内周部及び外周部共に導体接続せずに巻回して、所望の多数層のパンケーキコイルが成形される。

上記のように、実施の形態１のコイル巻線装置においては、長尺の導体４をコイル状に成形する巻枠１０として、コイルの中心側の形状を規定する巻芯部１と、巻芯部１の一端部に配設されて該巻芯部１を立設状態に保持する巻枠基部２と、この巻枠基部２上における巻芯部１の周りに配設され、巻回時に導体４を径方向及びその径方向に直交する層方向に係止する導体係止部３１が、コイルの外周側から内周側に向けて一筋の渦巻状で、かつ、周方向に沿って傾斜した階段状に形成されて成り、しかも、所定時に分割して、前記巻枠基部２から取り外し可能に形成された複数のブロックからなるコイル成形部３と、を備えるようにしたものである。

この実施の形態１のコイル巻線装置によれば、構成が簡素であるため複雑な手順を経ることなく、長尺の導体４から２層以上の多数層のコイルへの成形を容易に行うことができる。また、１本の導体４からコイルの内外周とも導体４の接続部を設けずに成形できるので、コイル製作の作業性が大幅に改善され製作時間も短縮されるので、製作コストなども大きく改善することができる。また、例えば超電導コイルに適用した場合には導体接続スペースの削減につながり、コイル剛性を高くでき、接続による抵抗増加が抑えられ、信頼性の高いコイルとすることができる。また、常電導コイルに適用した場合においても、接続部がないことで水漏れの恐れがなくなり品質を安定させることが出来るなどの顕著な効果を得ることができる。

また、実施の形態１の多層コイルの巻線方法は、層方向に隣り合う一方のコイルを外周側から内周側に向けて巻回する際には前記巻線装置のコイル成形部３を用いて導体４を該コイル成形部３の導体係止部３１に巻回する過程を含む第１の巻回工程を行い、層方向に隣り合う他方のコイルを内周側から外周側に向けて巻回する際には前記コイル成形部３を取り外した状態で前記第１の巻回工程を経た内周側のコイル端部から前記巻線装置の巻芯部１に対して外周端まで順次重ねて巻回する過程を含む第２の巻回工程を行う操作を繰り返すことにより、長尺の導体４から内外周部共に接続部のない２層または２層以上の多層コイルを成形加工するようにしたものである。

この実施の形態１の多層コイルの巻線方法によれば、構成が簡素であるため複雑な手順を経ることなく、長尺の導体４から２層以上の多数層のパンケーキ形コイルへの成形を容易に行うことができるという効果を得ることができる。また、１本の導体４からコイル５の内外周とも接続部を設けずに成形できるので、コイル製作の作業性が大幅に改善され製作時間も短縮されるので、製作コストなども大きく改善することができる。

実施の形態２．
図１０は本発明の実施の形態２によるコイル巻線装置及び多層コイルの巻線方法に用いる巻枠を概念的に示す断面図である。図において、コイル成形部３は、図２に示す分割面Ｌ１、Ｌ２と同様の周方向に分割するための分割面Ｌ１（図示されていない）、及び分割面Ｌ２に加えて、層方向に分割するための分割面Ｌ３においても分割可能な、第１のブロック３Ｃ、第２のブロック３Ｄ、第３のブロック３Ｅ、及び第４のブロック３Ｆ、の４つのブロックによって構成されている。その他の構成は実施の形態１と同様である。

上記のように構成された実施の形態２においては、分割面Ｌ３において層方向にも分割可能としたことにより、１つのブロックの厚さを薄くできるため、図８のコイル成形部３を取り出す場合におけるターン片側の持ち上げ量が少なくてもブロックの取り外し操作を更に容易にできるという効果が得られる。また、成形するコイルの大きさが小さい場合でも成形作業を容易にできるという効果が得られる。

実施の形態３．
図１１は本発明の実施の形態３によるコイル巻線装置及び多層コイルの巻線方法に用いる巻枠を概念的に示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面断面図である。なお、この実施の形態３は、巻芯部１を巻枠基部２から取り外した状態で、複数のブロックからなるコイル成形部３をコイルの内周側に取り外すようにしたものである。図１１において、巻枠１０Ａを構成する巻芯部１は、巻枠基部２に対して着脱自在に固定されている。そして、外観は実施の形態１と同様に形成されたコイル成形部３は、複数の所定の分割面Ｌ４において周方向に分割して形成されており、ここでは単独でコイルの径方向内側に取り外し可能に形成された第１ブロック３Ｇを構成する４つのブロック３Ｇ１〜３Ｇ４と、第１ブロック３Ｇの一つまたは複数を取り外すことによってコイルの径方向内側に取り外し可能な第２ブロック３Ｈを構成する４つのブロック３Ｈ１〜３Ｈ４によって構成されている。その他の構成は実施の形態１と同様である。

上記のように構成された実施の形態３においては、例えば１層目のパンケーキコイルが図４のように巻回され、層間渡りを形成した後、まず、図１１（ｂ）に示すように、中心の巻芯部１を矢印Ｆの方向に取り外す。その後、第１ブロック３Ｇを構成する４つのブロック３Ｇ１〜３Ｇ４を矢印Ｇの方向にずらし、中心部分から抜き取る。その後、第２ブロック３Ｈを構成する４つのブロック３Ｈ１〜３Ｈ４を矢印Ｈの方向にずらし、中心部から抜き取る。このようにコイル成形部３を取り外し、巻き終わったパンケーキコイル（図示省略）を巻枠基部２の上に降ろすことによって、その層の巻線を終わらせることが出来る。２層目のコイルを巻回するときは、巻芯部１を巻枠基部２に固定した後、実施の形態１の図７と同様に内周側から外周側に巻回する。以降、多層に巻回する場合は、その２層目のコイルの上に第１ブロック３Ｇと第２ブロック３Ｈからなるコイル成形部３を組み立て、外周側から３層目のコイルを巻回する動作を１層目と同様に行うことにより任意の多数層のコイルを成形することが出来る。

上記のように実施の形態３によれば、コイル成形部３を構成する複数のブロックをコイルの内周側に取り外すようにしたので、コイル成形部３に巻回されたパンケーキコイルを円盤状に成形する際に、一旦持ち上げる動作が不要になるため、成形の作業性が改善されるという効果が得られる。また、３層目のパンケーキコイルの成形が終わった後、コイル成形部３を構成する複数のブロックを取り外す際に、２層目と３層目のコイル間の外周端部に設けられた層間渡りの部分と取り外すブロックとが干渉することがないので、成形の作業性が更に改善されるという効果が得られる。

実施の形態４．
図１２は本発明の実施の形態４によるコイル巻線装置及び多層コイルの巻線方法に用いる巻枠を概念的に示す平面図、図１３は図１２に示す実施の形態４によるコイルの変形例を概念的に示す平面図、図１４は図１２に示す実施の形態４によるコイルの他の変形例を概念的に示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は図１４（ａ）のＩ−Ｉ線における断面図である。なお、この実施の形態４は、外観形状が円形以外の各種の形状で、コイル内部の層構造が実施の形態１と同様に巻回されている多層コイル巻線にも適用することが出来ることを例示するものである。

まず、図１２は角型のコイルの巻線に適用する場合の、巻枠１０Ｂの構造を示したものである。図において、巻枠１０Ｂのコイル成形部３は、巻枠基部２上における巻芯部１の周りに配設され、巻回時に長尺の導体を径方向及びその径方向に直交する層方向に係止する導体係止部３１が、コイルの外周側から内周側に向けて一筋の渦巻状で、かつ、周方向に沿って傾斜した階段状に形成され、所定時に分割面Ｌ５において分割して巻枠基部２から取り外し可能な４つのブロック３Ｉ、３Ｊ、３Ｋ、３Ｌからなっている。なお、本書において、円形のコイル及び円形以外のコイルにおいて、コイルの中心側から外周側または外周側から中心側へ向かう方向を「径方向」と呼ぶ。

図１２のように長方形状のコイルの場合でも実施の形態１〜３と同様の手順、手法で多層コイルを得ることができる。即ち、層方向に隣り合う一方のコイルを外周側から内周側に向けて巻回する際には巻線装置のコイル成形部３を用いて長尺の導体をコイル成形部３の導体係止部３１に巻回する過程を含む第１の巻回工程を行い、層方向に隣り合う他方のコイルを内周側から外周側に向けて巻回する際にはコイル成形部３を取り外した状態で前記第１の巻回工程を経た内周側のコイル端部から巻線装置の巻芯部１に対して外周端まで順次重ねて巻回する過程を含む第２の巻回工程を行う操作を繰り返すことにより、長尺の導体から内外周部共に接続部のない２層または２層以上の多層コイルを成形加工することができる。

更に、図１３に示す変形例は加速器の偏向電磁石のコイルのように外観が円弧状（バナナ型）の多層コイル５Ａであるが、この場合においても、巻枠（図示省略）を略同様に構成して適用できることは明らかである。なお、多層コイル５Ａの周方向の一部（図における下側の部分）が、コイルの中心部に対して凹んだ部分を有する構造となっているが、当該個所については、例えば、コイル成形部の外側に前記凹んだ部分の形状に対応した凸形の曲面を有する成形補助部材（図示省略）を配置して線材を曲げ加工することで、特別な支障なく成形することができる。
更にまた、図１４に示す他の変形例は核融合装置用の磁場補正コイルとして用いられる多層コイル５Ｂであり、図１４（ｂ）にＩ−Ｉ線における断面図として示すように断面形状が湾曲したものであるが、このような形状の多層コイルに対しても本発明は適用可能であることは明らかである。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態の一部または全部を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１巻芯部、２巻枠基部、２１導体固定部、３コイル成形部、
３Ａ第１のブロック、３Ｂ第２のブロック、３Ｃ第１のブロック、
３Ｄ第２のブロック、３Ｅ第３のブロック、３Ｆ第４のブロック、
３Ｇ（３Ｇ１〜３Ｇ４）第１ブロック、３Ｈ（３Ｈ１〜３Ｈ４）第２ブロック、
３Ｉ、３Ｊ、３Ｋ、３Ｌブロック、３１導体係止部、３１ａターン渡り部、
３１ｂ最内周側端部、４導体、５、５Ａ、５Ｂ多層コイル、５ａ層間渡り、
５１１層目のコイル（パンケーキコイル）、５２２層目のコイル、
５３３層目のコイル、１０、１０Ａ、１０Ｂ巻枠、
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５分割面、Ｏ軸心。

Claims

導体を巻回してコイルに成形する巻枠を備えたコイル巻線装置であって、前記巻枠は、前記コイルの中心側の形状を規定する巻芯部と、この巻芯部の一端部に配設されて該巻芯部を立設状態に保持する巻枠基部と、この巻枠基部上における前記巻芯部の周りに配設され、巻回時に前記導体を係止する導体係止部が、前記コイルの外周側から内周側に向けて渦巻状で、かつ、周方向に沿って傾斜した階段状に形成されて成り、しかも、所定時に分割して、前記巻芯部から取り外し可能に形成された複数のブロックからなるコイル成形部と、を備えたものであり、前記巻芯部は前記巻枠基部に対して着脱可能に保持されて成り、前記コイル成形部は、周方向に複数に分割して形成され、前記巻芯部を前記巻枠基部から取り外した状態において、少なくとも１つは単独で前記コイルの径方向内側に取り外し可能に形成された第１ブロックと、この第１ブロックの取り外しにより前記コイルの径方向内側に取り外し可能な第２ブロックと、を用いて構成されていることを特徴とするコイル巻線装置。
前記導体係止部は前記巻芯部の周りを１周する都度、隣のターンに移るためのターン渡り部が形成されていることを特徴とする請求項１記載のコイル巻線装置。
請求項１または請求項２に記載されたコイル巻線装置を用い、層方向に隣り合う一方のコイルを外周側から内周側に向けて巻回する際には前記コイル巻線装置のコイル成形部を用いて導体を該コイル成形部の導体係止部に巻回する過程を含む第１の巻回工程を行い、層方向に隣り合う他方のコイルを内周側から外周側に向けて巻回する際には前記コイル成形部を取り外した状態で前記第１の巻回工程を経た内周側のコイル端部から前記コイル巻線装置の巻芯部に対して外周端まで順次重ねて巻回する過程を含む第２の巻回工程を行う操作を順次繰り返すことにより、前記導体から内外周部共に接続部のない２層または２層以上の多層パンケーキコイルを成形加工することを特徴とする多層パンケーキコイルの巻線方法。
前記第１の巻回工程は、前記導体係止部の内周端部で層間渡りを成形加工する過程と、巻回された１層分のコイルを前記導体係止部から外した後、前記コイル成形部を構成するブロックを取り外す過程とを含み、
前記第２の巻回工程は、前記巻線装置の巻芯部に対して前記層間渡りの部分に連続させて内周側のターンを巻回した後、その内周側のターンの上に順次重ねて外周端まで巻回する過程と、必要に応じて前記コイルの外周端部で層間渡りを成形加工する過程と、を含むことを特徴とする請求項３記載の多層パンケーキコイルの巻線方法。