JP7175126B2

JP7175126B2 - 巻線装置

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Publication number: JP7175126B2
Application number: JP2018148779A
Authority: JP
Inventors: 崇行柴崎; 宏之青島
Original assignee: Toshiba IT and Control Systems Corp
Current assignee: Toshiba IT and Control Systems Corp
Priority date: 2018-08-07
Filing date: 2018-08-07
Publication date: 2022-11-18
Anticipated expiration: 2038-08-07
Also published as: JP2020025023A

Description

本発明の実施形態は、多層コイルを製造する巻線装置に関する。

例えば、電気自動車や家電のモータコイルとして用いられ、またタービン発電機等において固定子コイルとして用いられる多層コイルが知られている。多層コイルは、ワイヤが渦巻き状に巻回されて成る。各層には１本又は２本以上のワイヤが整列する。この多層コイルは、各層に樹脂が転写されることで樹脂モールドされて製造完了となる。

多層コイルを製造する巻線装置としては従来から種々の提案が成されている。巻線装置は、一般的には巻線用の冶具であるボビンを有し、ボビンの回転によりワイヤを巻芯に巻き取っていく。ワイヤが巻芯端部まで巻回されると、ワイヤが上層に段上げされ、ワイヤの送り方向を逆転させながら上層の巻回を他端の巻芯端部まで行っていく。そして、この巻回の作業中に、例えば一層の巻回が終了すると巻線装置を一時停止し、樹脂を手作業で塗布していく。

特開２００７－６７１７１号公報

従来は、巻線装置でワイヤの巻回を行い、樹脂の塗布は手作業にて行っていた。そのため、樹脂塗布のムラが発生したり、ワイヤの隙間に樹脂が十分に入り込まずに気泡が混入してしまったりする虞がある。樹脂塗布のムラや気泡の混入は、多層コイルの力や電流等のコイル性能を低下させてしまう。

本実施形態は、上記課題を解決すべく、ワイヤの巻回中に装置にて樹脂を塗布することができ、高い品質の多層コイルを製造することができる巻線装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本実施形態に係る巻線装置は、巻芯に沿ってワイヤを巻回することで多層コイルを製造する巻線装置であって、前記巻芯を有し、軸回転により前記ワイヤを巻き取るボビンと、円周面に樹脂が付着した円筒体により成り、当該円周面で前記ボビン中の前記多層コイルと隣接し、軸回転により前記ボビン中の前記多層コイルに前記樹脂を転写するコーティングロールと、を備えること、を特徴とする。

第１の実施形態に係る巻線装置の全体構成を示す上面図である。第１の実施形態に係る巻線装置の全体構成を示す側面図である。ドクターロールの位置変更を示す模式図である。コーティングロールへの樹脂の付着を示す模式図である。多層コイルに対するコーティングロールの位置変更を示す模式図である。塗布装置の制御構成を示すブロック図である。コーティングロールの周速度の変化を示すグラフである。コーティングロールの移動量を示すグラフである。巻線装置の他の塗布装置の例を示す側面図である。第２の実施形態に係る巻線装置の塗布装置を示す側面図である。第３の実施形態に係る巻線装置の塗布装置を示す側面図である。第４の実施形態に係る巻線装置の塗布装置を示す側面図である。第５の実施形態に係る巻線装置の塗布装置を示す側面図である。

（第１の実施形態）
第１の実施形態に係る巻線装置について図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は、第１の実施形態に係る巻線装置の全体構成を示す上面図であり、図２は、第１の実施形態に係る巻線装置の全体構成を示す側面図である。図１及び図２に示す巻線装置１は多層コイル１０を製造する装置である。この巻線装置１は、１本のワイヤ１１を巻芯２１に渦巻き状に巻回しつつ、軸中心に近い下層から外表側の上層へ段上げして、コイルを多層状にする。

また、この巻線装置１は、ワイヤ１１を巻回しつつ、製造中の多層コイル１０の各層に樹脂を転写していく。転写する樹脂は、例えば、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、ウレタン樹脂、ＢＭＣ（ＢｕｌｋＭｏｌｄｉｎｇＣｏｍｐｏｕｎｄ）、ＰＰＳ（ＰｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅＳｕｌｆｉｄｅ）、ＰＢＴ（ＰｏｌｙｂｕｔｙｌｅｎｅＴｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）等を主材とする。

この巻線装置１は、巻芯２１を有するボビン２、ワイヤ１１を供給する供給系３１、供給系３１から供給されたワイヤ１１をボビン２の巻芯２１に沿って平行に移動させて巻回位置を決定するトラバーサ５１、及びボビン２の間近に配置されてワイヤ１１に樹脂を塗布していく塗布装置９０を備える。

供給系３１は、供給ボビン４１、テンショナ４２及び送りローラ４３を有する。ワイヤ１１は、供給ボビン４１から引き出され、テンショナ４２により張力をかけられ、送りローラ４３に架けられて、トラバーサ５１に入る。テンショナ４２は、供給ボビン４１と送りローラ４３との間の直線経路に介在するブロックであり、ワイヤ１１を引っ掛けて経路を屈曲させることにより、ワイヤ１１に張力をかける。

トラバーサ５１は、ボビン２にワイヤ１１を供給する最終経路を成す。このトラバーサ５１は、ワイヤ１１の最終経路を巻芯２１に対して直交させて延ばしている。即ち、トラバーサ５１は、可動ローラ６１、可動ガイド溝６２及び可動ベース６３を備えている。

可動ベース６３は幅広の板状部材であり、巻芯２１の軸に沿って平行移動可能となっている。可動ローラ６１は可動ベース６３に設置され、供給系３１から引き出されたワイヤ１１が各々架設される。可動ガイド溝６２は、可動ローラ６１を経たワイヤ１１をボビン２に案内する。この可動ガイド溝６２は、可動ベース６３に固定され、ボビン２の巻芯２１と直交して延び、当該巻芯２１の間際に至る。可動ガイド溝６２には、延び方向に沿って溝が穿設されており、この溝内をワイヤ１１が通る。

トラバーサ５１は、当該トラバーサ５１を巻芯２１に沿って平行移動させるトラバーサ駆動機構７１を備えている。トラバーサ駆動機構７１は、回転モータ８１とボールネジ８２を備える。ボールネジ８２は、巻芯２１の軸と平行に延び、トラバーサ５１の可動ベース６３と螺合している。回転モータ８１は、ボールネジ８２を軸回転させる。これにより、トラバーサ５１は、トラバーサ駆動機構７１の駆動に応じて巻芯２１に沿って平行移動する。

ボビン２は巻芯２１と鍔部２２とから成る。巻芯２１は、ワイヤ１１が巻回される円筒部材であり、端から端まで同一半径の柱状を成す。鍔部２２は、巻芯２１の両端に接続されている。この鍔部２２は、巻芯２１と同軸であり、巻芯２１よりも長径であり、巻芯２１に巻回されたワイヤ１１の崩れを阻止する。回転軸２４は、ボビン２を巻芯２１と同軸で軸支する。回転モータ２３は回転軸２４を軸回転させる。この回転モータ２３が駆動すると、ボビン２は回転軸３２に連動して軸回転し、ワイヤ１１を巻き取ることになる。

塗布装置９０は、例えば液膜転写法を用いた装置である。この塗布装置９０は樹脂貯留部９３、コーティングロール９１及びドクターロール９２を備えている。樹脂貯留部９３は液状の樹脂を貯留する。コーティングロール９１は、樹脂貯留部９３の樹脂が付着し、巻芯２１に巻回されたワイヤ１１に対して、付着した樹脂を転写する。ドクターロール９２は、コーティングロール９１に付着した樹脂の膜圧を均一にする。

このコーティングロール９１は、ボビン２の巻芯２１と平行軸を有する円筒体であり、回転モータ９４によって軸回転する。コーティングロール９１は、ボビン２の軸、即ち巻芯２１と平行に円筒軸を延ばし、ボビン２と連接配置されている。コーティングロール９１の周面は、ボビン２に巻回されている多層コイル１０の周面と接触又は近接する。即ち、コーティングロール９１の軸方向長さは巻芯２１と一致し、鍔部２２間に入り込み可能となっている。コーティングロール９１における接触又は近接とは、コーティングロール９１の周面に存在する樹脂が巻芯２１に巻回されたワイヤ１１に少なくとも届く程度である。

ドクターロール９２は、ボビン２の巻芯２１及びコーティングロール９１と平行軸を有する円筒体であり、回転モータ９５によって軸回転する。このドクターロール９２は、コーティングロール９１と連接配置されている。ドクターロール９２の軸方向長さはコーティングロール９１と同一である。ドクターロール９２の周面は、コーティングロール９１の周面と接触又は近接する。ドクターロール９２における接触又は近接とは、コーティングロール９１の周面に付着する樹脂が所望の膜厚となるように、余分な樹脂を扱き取ることができる程度である。

樹脂貯留部９３は、コーティングロール９１とドクターロール９２との間の隙間であり、コーティングロール９１とドクターロール９２との最近接線を底部とし、互いに離れていく周面で側壁が画成され、断面Ｖ字形状を有する溝である。溝両端部は、例えばコーティングロール９１とドクターロール９２にフランジ（不図示）が立ててあり、このフランジによって閉塞されている。図示しない樹脂供給ラインから液状の樹脂が滴下され、この樹脂貯留部９３に樹脂が貯まる。尚、この樹脂貯留部９３内には、樹脂を攪拌して均一な液状態を維持するミキサー９３ａが備えられている。このミキサー９３ａは、例えば円柱軸から放射状に複数の羽根を延ばして成り、円柱軸がモータ等によって軸回転する。複数の羽根は円柱軸に沿って螺旋状に立設され、ミキサー９３ａはスクリュー状を有していても良い。

コーティングロール９１及びドクターロール９２は、共通の可動台９６上に支持されている。コーティングロール９１は、可動台９６上に固定されている。一方、ドクターロール９２は、可動台９６に対して調整部９７を介して支持されている。調整部９７は、可動台９６上において、ドクターロール９２とコーティングロール９１の平行及び高さの関係を保ったまま、ドクターロール９２をコーティングロール９１に対して接触方向及び離反方向に移動可能とし、ドクターロール９２とコーティングロール９１との間の隙間を調整する。この調整部９７は、例えば、可動台９６上に延設されたレール９７ａと、レール９７ａを把持してレール９７ａに沿って摺動可能なスライダ９７ｂである。レール９７ａは、ドクターロール９２及びコーティングロール９１の軸と直交して延びている。ドクターロール９２は、このスライダ９７ｂに固定されている。

また、塗布装置９０は、可動台９６を介してコーティングロール９１及びドクターロール９２を一緒に移動させるローラ駆動機構９８を備える。ローラ駆動機構９８は、例えば可動台９６と螺合するボールネジ９８ａと、ボールネジ９８ａを軸回転させる回転モータ９８ｂとにより構成される。ボールネジ９８ａは、ボビン２、コーティングロール９１及びドクターロール９２の軸と直交して延び、また可動台９６は、この直交方向に沿って摺動可能となっている。このローラ駆動機構９８は、コーティングロール９１及びドクターロール９２の位置関係は固定のまま、コーティングロール９１をボビン２に対して接近又は離反させることになる。

このような塗布装置９０においては、まず、ワイヤ１１の線径、ワイヤ１１により成る多層コイル１０の外形状に応じて、コーティングロール９１とドクターロール９２との間の隙間を調整する。即ち、図３に示すように、調整部９７によってコーティングロール９１に対するドクターロール９２の位置を変更する。この位置変更は、手動であってもよいし、例えばスライダ９７ｂに外力を与えるモータを設置しておき、またワイヤ線径とコイル外形状の組み合わせに対して、必要な隙間情報をコンピュータに記憶させておき、ワイヤ線径及びコイル外形状をマンマシンインターフェース等で入力させることで、隙間情報を選択し、隙間情報に一致する駆動量でスライダ９７ｂを移動させるようにしてもよい。

コーティングロール９１に対するドクターロール９２の位置が決定すると、樹脂貯留部９３に液状の樹脂を貯留する。樹脂の貯留中は、ミキサー９３ａを稼働させて、樹脂貯留部９３内の樹脂を攪拌する。そして、ワイヤ１１のボビン２への巻き取りに連動して、コーティングロール９１の回転モータ９４及びドクターロール９２の回転モータ９５を稼働させ、コーティングロール９１及びドクターロール９２を軸回転させる。

図４に示すように、コーティングロール９１が軸回転すると、コーティングロール９１の周面は、大きく開いた口から順番に樹脂貯留部９３に入り、樹脂貯留部９３内の樹脂が付着し、そして樹脂を付けたまま、樹脂貯留部９３の底から出てボビン２へ向かう。このとき、付着した樹脂の膜厚は、コーティングロール９１とドクターロール９２の隙間によって規制される。即ち、調整部９７によって膜厚がコントロールされている。

また、ドクターロール９２は、コーティングロール９１と同方向に回転させる。例えば、コーティングロール９１が反時計回りに回転するならば、ドクターロール９２も反時計回りに回転する。これにより、コーティングロール９１とドクターロール９２とが対面する箇所では、互いにすれ違う方向に回転するために、ずり速度が発生して、ずり応力により余分な樹脂が扱き取られ、コーティングロール９１に付着した樹脂の膜厚は、コーティングロール９１とドクターロール９２との間の隙間に均一化されている。

ここで、図５に示すように、予め、ローラ駆動機構９８を稼働させておいて、コーティングロール９１と多層コイル１０の外表面との間の隙間を、コーティングロール９１とドクターロール９２との間の隙間以下に設定しておく。隙間には、隙間がゼロ、即ち接触も含まれる。換言すれば、コーティングロール９１に付着した樹脂の膜厚以下に設定しておく。回転モータ９８ｂを駆動させてボールネジ９８ａを軸回転させることにより、可動台９６をボビン２に対して接近又は離反させればよい。最初は、巻芯２１に１本分のワイヤ１１を巻回した径、又はコーティングロール９１とドクターロール９２との隙間分を当該径に加えた距離以下に接近させておけばよい。

そのため、樹脂が付着した領域がボビン２内の多層コイル１０に対面すると、コーティングロール９１の表面の樹脂が多層コイル１０の表面にも接触し、多層コイル１０に転写される。多層コイル１０への転写効率を向上させるべく、コーティングロール９１は、ボビン２と同一方向に回転する。例えば、ボビン２が反時計回りに回転するならば、コーティングロール９１は反時計回りに回転する。これにより、コーティングロール９１はボビン２と対面する箇所で、ボビン２とすれ違う方向に回転し、コーティングロール９１は、多層コイル１０に樹脂を擦り付けることができ、転写効率が向上する。

以上の塗布装置９０は、図６に示す制御部１００により制御される。即ち、巻線装置１は、コーティングロール９１の回転モータ９４、ドクターロール９２の回転モータ９５及びローラ駆動機構９８を制御する制御部１００を備えている。図６に示す制御部１００は、所謂コンピュータであり、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＨＤＤ、ドライバ回路と、ボビン２のトルク及び回転数を検出する回転計を備えている。外部記憶装置にはプログラムや各種データが記憶され、このプログラムや各種データは主記憶装置に展開され、演算制御装置により実行される。ドライバ回路は、演算制御装置の実行結果に従って制御信号を出力する。制御信号は、その出力タイミングによって駆動タイミングを規定し、駆動速度情報を内容に含む。

この制御部１００は、転写速度制御部１０１、転写位置制御部１０２及び膜厚制御部１０３を備えている。転写速度制御部１０１は、コーティングロール９１と多層コイル１０の外表面の周速を常に一定に保つ。転写位置制御部１０２は、コーティングロール９１と多層コイル１０の外表面との距離を常に一定に保つ。膜厚制御部１０３は、コーティングロール９１に付着させる膜厚を設定する。

転写速度制御部１０１は、主にＣＰＵ、コーティングロール９１の回転モータ９４に対するドライバ回路、及び回転計を含み構成される。この転写速度制御部１０１は、ボビン２の回転速度を検出する。また、転写速度制御部１０１は、ボビン２の回転数を検出し、ボビン２の回転数から、コイル１１Ａの巻回によって大きくなっていく多層コイル１０の外径を演算する。そして、転写速度制御部１０１は、ボビン２の回転速度と多層コイル１０の外径から、多層コイル１０の外周面の周速度を演算し、演算結果の周速度でコーティングロール９１が回転するように、回転モータ９４を制御する。これにより、回転モータ９４は、多層コイル１０の外径増加に伴って、多層コイル１０の周速度と同一速度に、コーティングロール９１の周速度を変化させることになり、多層コイル１０の各層各位置に同量の樹脂を転写する。

例えば、ボビン２の回転数がＶ（ｒｐｍ）であり、１層１巻きであると、１回転する時間は１／Ｖである。ワイヤ１１の直径をｄとすると、１／Ｖの時間が経過する毎に、多層コイル１０の周速度は２πｄＶだけ増加するから、図７に示すように、転写速度制御部１０１は、巻芯２１の半径をｒとして、１／Ｖの時間がｎ回経過したときに、コーティングロール９１の周速度Ｖｃを２π｛ｒ＋（ｎ＋１）ｄ｝Ｖに変更すればよい。また、１層当たりｍ周回巻く場合には、ｍ／Ｖの時間が経過する毎に多層コイル１０の周速度は２πｄＶだけ増加する。従って、この場合には、ｍ／Ｖの時間がｎ回経過したときに、コーティングロール９１の周速度Ｖｃを２π｛ｒ＋（ｎ＋１）ｄ｝Ｖに変更すればよい。

転写位置制御部１０２は、主にＣＰＵ、ローラ駆動機構９８に対するドライバ回路、及び回転計を含み構成される。この転写位置制御部１０２は、ボビン２のトルクを検出し、トルクが常に一定になるように、ローラ駆動機構９８を制御する。これにより、ローラ駆動機構９８は、多層コイル１０の表面形状に追従して、多層コイル１０の表面と一定距離を保つように、コーティングロール９１を移動させる。従って、多層コイル１０の各層各位置には同量の樹脂が転写される。

例えば、トルクが大きくなれば、コーティングロール９１と多層コイル１０との接触圧が高くなっており、接触圧が上がっていれば、コーティングロール９１と多層コイル１０との間の距離が狭くなっている。従って、トルクが大きくなれば、このトルクを一定に戻すように、コーティングロール９１を多層コイル１０から離れる方向に移動させる。そうすると、多層コイル１０の外径が増加していっても、コーティングロール９１は、多層コイル１０の外表面と常に一定距離を保つ。

このとき、ボビン２の回転数がＶ（ｒｐｍ）であり、１層１巻きであると、１回転する時間は１／Ｖであり、ワイヤ１１の直径をｄとすると、１／Ｖの時間が経過する毎に、多層コイル１０の半径はｄだけ増加するから、図８に示すように、転写位置制御部１０２は、ワイヤ１１の最下層が巻回されるときの多層コイル１０とコーティングロール９１との隙間をＤ（Ｄ≧０）とすると、１／Ｖの時間がｎ回経過したときに、コーティングロール９１の絶対位置Ｐを初期からｎｄだけ離す方向に移動させれば、隙間が距離Ｄを維持する。また、１層当たりｍ周回巻く場合には、ｍ／Ｖの時間が経過する毎に多層コイル１０の半径はｄだけ増加する。従って、この場合には、ｍ／Ｖの時間がｎ回経過したときに、、コーティングロール９１の絶対位置Ｐを初期からｎｄだけ離す方向に移動させれば、隙間が距離Ｄを維持する。

膜厚制御部１０３は、主にＣＰＵ、ドクターロール９２の回転モータ９５に対するドライバ回路、及び外部記憶装置を含み構成されており、樹脂貯留部９３に貯留される樹脂の温度及び基準温度での粘度を示す樹脂データ１０３ａが記憶されている。この膜厚制御部１０３は、樹脂データ１０３ａを参照して、樹脂の粘度を例えばレイノルズ方程式等により算出し、樹脂の粘度に従ってドクターロール９２の回転モータ９５を制御する。これにより、樹脂の粘度に関わらず、コーティングロール９１に付着する樹脂の膜厚が一定になる。例えば、粘度の大小に応じてドクターロール９２の回転速度を上げ下げし、ずり速度を上げ下げする。

このように、巻芯２１に沿ってワイヤ１１を巻回することで多層コイル１０を製造する巻線装置１は、巻芯２１を有し、軸回転によりワイヤ１１を巻き取るボビン２と、円周面に樹脂が付着した円筒体により成り、当該円周面でボビン２中の前記多層コイル１０と隣接し、軸回転によりボビン２中の多層コイル１０に樹脂を転写するコーティングロール９１とを備えるようにした。

これにより、手作業によらず自動で多層コイル１０に樹脂を塗布することができるので、多層コイル１０の品質を揃えることでき、歩留まりを抑制できる。即ち、樹脂塗膜のムラが抑制され、またワイヤ１１の隙間に樹脂が入り込み難く気泡混入の虞を低減させ、多層コイル１０の力及び電流といった性能を均質にできる。

尚、この巻線装置１では、１本のワイヤ１１を共通の巻芯２１に巻回して一個の多層コイル１０を製造する方法を例に説明したが、言うまでもなく、２本以上のワイヤ１１で成る多層コイル１０を製造する場合にも適用することができる。２本以上のワイヤ１１で成る多層コイル１０を製造する巻線装置１は、供給系３１及びトラバーサ５１により成るワイヤ１１の経路をワイヤ１１の数だけ並列して備えていればよい。下層から上層へ巻回位置を段上げする場合には、巻芯２１の延び方向に対する複数の経路の並び順を、入れ替えて逆進させてもよい。

また、この巻線装置１では、コーティングロール９１を軸回転させる回転モータ９４を備えるようにした。そして、回転モータ９４は、多層コイル１０の外径増加に伴って、多層コイル１０の周速度と同一速度に、コーティングロール９１の周速度を変化させるようにした。これにより、多層コイル１０の積層数が多くても、多層コイル１０の各層各位置に同量の樹脂を転写することができる。従って、多層コイル１０の形状が樹脂のムラによって変形してしまうことがなく、また場所によって耐電圧特性が変わることもなく、品質の良い多層コイル１０を製造することができる。

また、この巻線装置１では、円筒体により成り、当該円周面でコーティングロール９１と隣接し、軸回転によりコーティングロール９１に付着した余分な樹脂を扱き取るドクターロール９２を備えるようにした。これによっても、コーティングロール９１に均一な膜厚で樹脂を付着させることができるので、多層コイル１０の各層各位置に同量の樹脂を転写することができる。従って、多層コイル１０の形状が樹脂のムラによって変形してしまうことがなく、また場所によって耐電圧特性が変わることもなく、品質の良い多層コイル１０を製造することができる。

また、この巻線装置１では、ドクターロール９２をコーティングロール９１に対して接離させて、ドクターロール９２とコーティングロール９１との間の隙間を調整する調整部９７を備えるようにした。これによって、ワイヤ１１の線径に応じて、また多層コイル１０の形状に応じて、コーティングロール９１に付着させる樹脂の量を調整できるので、これら線径や形状によらず、最適な樹脂量を多層コイル１０に供給することができ、品質の良い多層コイル１０を製造することができる。

また、この巻線装置１では、ドクターロール９２は、コーティングロール９１と同一方向に回転するようにした。これにより、ドクターロール９２とコーティングロール９１とが対面する箇所では、互いにすれ違うようになり、効率的にずり速度が発生し、余分な樹脂を精度良く扱き取ることができ、多層コイル１０の各層各位置に同量の樹脂を転写することができる。尚、ずり速度を発生させることができれば、ドクターロール９２は、必ずしもコーティングロール９１と同一方向に回転させなくともよく、逆に回転させてもよく、また停止させてもよい。

また、ドクターロール９２の回転速度を制御する膜厚制御部１０３を備え、膜厚制御部１０３は、樹脂の粘度及び温度を加味してドクターロール９２の回転速度を制御するようにした。これにより、付着させる樹脂の膜厚を樹脂の粘度が変わっても、余分な樹脂を精度良く扱き取ることができ、多層コイル１０の各層各位置に同量の樹脂を転写することができる。

また、この巻線装置１では、樹脂貯留部９３内に、樹脂を攪拌するミキサー９３ａを備えるようにした。これにより、多層コイル１０の製造中において樹脂を良好に管理することができ、多層コイル１０の巻き始めから巻き終わりまで、常に均質の樹脂を転写しつづけることができ、品質の良い多層コイル１０となる。

また、この巻線装置１では、ボビン２に対してコーティングロール９２を接離させるローラ駆動機構９８を備えるようにした。このローラ駆動機構９８は、多層コイル１０の表面形状に追従して、多層コイル１０の表面と一定距離を保つように、コーティングロール９１を移動させる。これにより、多層コイル１０の外径が変化しても各層各位置には同量の樹脂が転写されるので、多層コイル１０の形状が樹脂のムラによって変形してしまうことがなく、また場所によって耐電圧特性が変わることも無く、品質の良い多層コイル１０を製造することができる。

また、このローラ駆動機構９８によれば、真円、楕円、又は三角形、四角形、六角形等の各種多角形の断面形状を有する多層コイル１０の製造に対応できる。即ち、例えば、図９に示すように、巻線装置１のボビン２が備える巻芯２１は、四角形の断面形状を有するものであってもよい。この巻芯２１によれば、多層コイル１０は角部が丸まった概略四角形の断面形状を有して製造される。

具体的には、塗布装置１００は、例えばボビン２のトルクがフィードバックされて、このトルクを一定にするように、コーティングロール９２を接離させる。そのため、コーティングロール９１に対面する多層コイル１０の位相がどこであっても、即ち多層コイル１０の辺の端がコーティングロール９１に対面しようとも、多層コイル１０の辺の中心がコーティングロール９１に対面しようとも、多層コイル１０の角がコーティングロール９１に対面しようとも、コーティングロール９１は多層コイル１０の形状に追従しながら、均一な膜厚の樹脂を多層コイル１０に転写することができる。

尚、多層コイル１０の外面に対するコーティングロール９１の追従制御として、ボビン２のトルクをフィードバックする方式を例に説明したが、これに限らず各種追従制御方式を採ることができる。例えば、コーティングロール９１に対面する多層コイル１０の箇所は、ボビン２の位相によって検出可能であるので、ボビン２の回転速度からボビン２の位相を検出し、その位相に合わせてコーティングロール９１を接離させるように、シーケンス制御してもよい。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る巻線装置１について図面を参照しつつ詳細に説明する。尚、第１の実施形態と同一構成又は同一機能については同一符号を付して詳細な説明を省略する。

図１０に示すように、この巻線装置１は、ボビン２中の多層コイル１０の外表面に当接するワイヤ整形ローラ１１０を備えている。このワイヤ整形ローラ１１０は、多層コイル１０の外表面に並ぶワイヤ１１に対して、巻芯２１に向けた接触圧をかける。ワイヤ整形ローラ１１０は、ボビン２と平行軸のローラを少なくとも一機以上備えて多層コイル１０の外表面に接触させている。ワイヤ整形ローラ１１０の位置は、コーティングロール９１とボビン２との最近接線よりもボビン回転方向手前である。

このワイヤ整形ローラ１１０によれば、樹脂が転写される前に、ワイヤ１１の膨らみ等を是正し、ワイヤ１１を正しく整列させ、即ち多層コイル１０を整形する。これによって、ワイヤ１１は巻芯２１に密着し、また下層に上層が密着し、空気層を多層コイル１０内に形成することなく、樹脂を転写することができる。従って、場所によってボイドが発生することを抑制でき、品質の良い多層コイル１０を製造することができる。

特に、巻芯２１が真円ではなく、図１０に示す四角形等の多角形や楕円であると、角部及び曲率が大きい箇所でワイヤ１１が膨らみ易くなり、空気層が混入する虞があるが、このワイヤ整形ローラ１１０によれば、下層と上層とを密着させることができるので、品質の向上は顕著となる。

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態に係る巻線装置１について図面を参照しつつ詳細に説明する。尚、第１及び２の実施形態と同一構成又は同一機能については同一符号を付して詳細な説明を省略する。

図１１に示すように、この巻線装置１は、ボビン２中の多層コイル１０の外表面に当接する樹脂整形ローラ１２０を備えている。この樹脂整形ローラ１２０は、転写された表層の樹脂に対して接触圧をかける。樹脂整形ローラ１２０は、ボビン２と平行軸のローラを少なくとも一機以上備えて多層コイル１０の外表面に接触させている。樹脂整形ローラ１２０の位置は、樹脂が転写された後の領域である。

この樹脂整形ローラ１２０によれば、樹脂を多層コイル１０に密着させることができ、また気泡を潰して外部へ放出することができる。これによって、場所によってボイドが発生することを抑制でき、品質の良い多層コイル１０を製造することができる。

（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態に係る巻線装置１について図面を参照しつつ詳細に説明する。尚、第１乃至３の実施形態と同一構成又は同一機能については同一符号を付して詳細な説明を省略する。

図１２に示すように、この巻線装置１は、ボビン２中の多層コイル１０に熱を与えるヒータ１３１を備えている。このヒータ１３１は、ボビン２中の多層コイル１０の近傍に設置される。ヒータ１３１の熱量は所望の硬化時間に応じて設定される。このヒータ１３１により、多層コイル１０に転写された樹脂は加熱され、効率良く硬化する。従って、転写した樹脂の液だれによって多層コイル１０の形状が歪になることを抑制でき、コンパクトで品質の良い多層コイル１０を製造することができる。尚、ヒータ１３１の加熱温度としては、本硬化のためではなく、樹脂の液だれを抑制する程度でも良い。

（第５の実施形態）
次に、第５の実施形態に係る巻線装置１について図面を参照しつつ詳細に説明する。尚、第１乃至４の実施形態と同一構成又は同一機能については同一符号を付して詳細な説明を省略する。

図１３に示すように、この巻線装置１は、ボビン２を覆う加熱炉１３２を備えている。この加熱炉１３２は、ボビン２を覆い隠す大きさの内部空間を有し、一端がボビン２の外形よりも大きく開口している。また、加熱炉１３２内はヒータが設置される等によって高熱環境となっている。この加熱炉１３２は、ボビン２に対して移動可能となっている。

多層コイル１０の製造完了後、ローラ駆動機構９８は、コーティングロール９１とドクターロール９２をボビン２から離す方向に移動させ、加熱炉１３２の移動余地を作る。加熱炉１３２は、ボビン２に覆い被さるように移動し、ボビン２中の多層コイル１０を高熱環境に置く。これにより、多層コイル１０に転写された樹脂は加熱され、効率良く硬化する。従って、転写した樹脂の液だれによって多層コイル１０の形状が歪になることを抑制でき、コンパクトで品質の良い多層コイル１０を製造することができる。

尚、ヒータ１３１と併用し、多層コイル１０の製造中はヒータ１３１によって液だれを阻止する程度に硬化させ、多層コイル１０の製造完了後は加熱炉１３２によって完全硬化させるようにし、多層コイル１０の製造時間を短縮するようにしてもよい。

（他の実施形態）
本明細書においては、本発明に係る実施形態を説明したが、この実施形態は例として提示したものであって、発明の範囲を限定することを意図していない。上記のような実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことができる。実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１巻線装置
１０多層コイル
１１ワイヤ
２ボビン
２１巻芯
２２鍔部
２３回転モータ
２４回転軸
３１供給系
４１供給ボビン
４２テンショナ
４３送りローラ
５１トラバーサ
６１可動ローラ
６２可動ガイド溝
６３可動ベース
７１トラバーサ駆動機構
８１回転モータ
８２ボールネジ
９０塗布装置
９１コーティングロール
９２ドクターロール
９３樹脂貯留部
９３ａミキサー
９４回転モータ
９５回転モータ
９６可動台
９７調整部
９７ａレール
９７ｂスライダ
９８ローラ駆動機構
９８ａボールネジ
９８ｂ回転モータ
１００制御部
１０１転写速度制御部
１０２転写位置制御部
１０３膜厚制御部
１０３ａ樹脂データ
１１０ワイヤ整形ローラ
１２０樹脂整形ローラ
１３１ヒータ
１３２加熱炉

Claims

巻芯に沿ってワイヤを巻回することで多層コイルを製造する巻線装置であって、
前記巻芯を有し、軸回転により前記ワイヤを巻き取るボビンと、
円周面に樹脂が付着した円筒体により成り、当該円周面で前記ボビン中の前記多層コイルと隣接し、軸回転により前記ボビン中の前記多層コイルに前記樹脂を転写するコーティングロールと、
前記コーティングロールと前記ボビンとの最近接線よりもボビン回転方向手前に、前記ボビン中の前記多層コイルに当接して、前記多層コイルの表面を整えるワイヤ整形ローラと、
前記ボビンに対して前記コーティングロールを接離させる駆動機構と、
前記ボビンのトルクを検出する転写位置制御部と、
を備え、
前記転写位置制御部は、前記ボビンのトルクが一定になるように前記駆動機構を制御することで、前記多層コイルの表面形状に追従して、前記多層コイルの表面と一定距離を保つように、前記コーティングロールを移動させること、
を特徴とする巻線装置。
前記コーティングロールを軸回転させる第１の回転モータを備え、
前記第１の回転モータは、前記多層コイルの外径増加に伴って、前記多層コイルの周速度と同一速度に、前記コーティングロールの周速度を変化させること、
を特徴とする請求項１記載の巻線装置。
円筒体により成り、当該円周面で前記コーティングロールと隣接し、軸回転により前記コーティングロールに付着した余分な前記樹脂を扱くドクターロールを備えること、
を特徴とする請求項１又は２記載の巻線装置。
前記コーティングロールの円周面と前記ドクターロールの円周面とで画成され、前記樹脂を貯留する樹脂貯留部を備えること、
を特徴とする請求項３記載の巻線装置。
前記樹脂貯留部内に、前記樹脂を攪拌するミキサーを備えること、
を特徴とする請求項４記載の巻線装置。
前記ドクターロールは、前記コーティングロールと同一方向に回転し、前記コーティングロールと対面する位置では互いにすれ違うこと、
を特徴とする請求項３乃至５の何れかに記載の巻線装置。
前記ドクターロールを前記コーティングロールに対して接離させて、前記ドクターロールと前記コーティングロールとの間の隙間を調整する調整部を備えること、
を特徴とする請求項３乃至６の何れかに記載の巻線装置。
前記ドクターロールの回転速度を制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記樹脂の粘度及び温度を加味して前記ドクターロールの回転速度を制御すること、
を特徴とする請求項３乃至７の何れかに記載の巻線装置。
前記巻芯は、真円、楕円、又は多角形の断面形状を有すること、
を特徴とする請求項１乃至８の何れかに記載の巻線装置。
前記樹脂が転写された後の領域で、前記ボビン中の前記多層コイルに当接して、前記多層コイルに転写された前記樹脂を整える樹脂整形ローラを備えること、
を特徴とする請求項１乃至９の何れかに記載の巻線装置。
前記ボビンに対して接近及び離反可能に配置され、前記ボビンに被さって前記樹脂を加熱する加熱炉を備えること、
を特徴とする請求項１乃至１０の何れかに記載の巻線装置。
前記多層コイルに転写された前記樹脂を加熱するヒータを備えること、
を特徴とする請求項１乃至１０の何れかに記載の巻線装置。