JPH06342731A - トロイダル巻線装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 トロイダルコア１４に緊密に線材ａを巻回で
き、しかも小径のガイドローラ１３を使用しても線材ａ
の絶縁被覆の破壊が起こりにくくする。 【構成】 トロイダルコア１４と交差するよう設けられ
た貯線リング１１と巻線リング１２とを備え、巻線リン
グ１３はガイドローラ１３を有する。貯線リング１１に
巻き込まれた必要な長さの線材ａが同リング１１から引
き出されながら、ガイドローラ１３にガイドされ、巻線
リング１２が回転することによりトロイダルコア１４に
巻回される。このとき、貯線リング１１にバックテンシ
ョンモータ１９からトルクが与えられ、トロイダルコア
１４に巻回される線材ａに張力が与えられる。前記のト
ルクはトルク制御部２８で調整され、トロイダルコア１
４に巻回される線材ａがトロイダルコア１４の角部に接
する直前とその直後に同線材ａに所定の張力を与え、そ
れ以外では線材ａの張力が抑制される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、トロイダルコアに巻線
を行うのに用いられるトロイダル巻線装置と、その巻線
装置を使用してトロイダルコアに巻線をする方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来において、トロイダルコアに線材を
巻線する装置としては、トロイダルコアと交差するよう
に設けた回転する貯線リングと、この貯線リングに隣接
し、それと同一回転中心を有する巻線リングとを有する
トロイダル巻線装置が知られている（特公昭５８−２３
７２８号公報）。この装置では、貯線リングがバックテ
ンションモータで回転駆動され、巻線リングがワインド
モータで回転駆動される。貯線リングには予め、トロイ
ダルコアに巻回しようとする線材を所定の長さだけ巻き
込んでおく。巻線リングには、ガイドローラが備えられ
ており、貯線リングから引き出した線材をこのガイドロ
ーラでガイドしながら、巻線リングを回転し、線材をト
ロイダルコアに巻き込んでいく。

【０００３】図６は、このトロイダル巻線装置で線材ａ
をトロイダルコア４に巻回していく状態を示しており、
手前の貯線リングは省略してある。ガイドローラ３を有
する巻線リング２は、矢印で示すように、図６において
反時針方向に回転し、その手前にある貯線リングから線
材ａを引き出しながら、断面矩形のトロイダルコア４に
線材ａを巻き込んでいく。このようにガイドローラ３が
回転する過程で、ガイドローラ１３が図１において左側
に回り、トロイダルコア４に接近したとき、余分な線材
ａは再度貯線リングに巻き込まれる。またこのとき、貯
線リングを回転させるバックテンションモータの駆動に
より、貯線リングに巻線リング２の回転と逆方向のトル
クが与えられ、線材ａに張力が与えられる、これにより
線材ａがトロイダルコア４に緊張状態で密に巻かれる。

【０００４】

【発明が解決しようとしている課題】このようなトロイ
ダル巻線装置において、線材ａの各部は、トロイダルコ
ア４に巻き込まれるまでに、ガイドローラにより数回に
わたって繰り返し折り曲げられる。すなわち、ガイドロ
ーラ１３が図６において右端の位置にあるとき、そのガ
イドローラ１３に接し、曲げられている線材ａのｂ点が
トロイダルコア４に巻き込まれるまでに、次のようにし
てガイドローラ１３を繰り返し通り、その都度折り曲げ
られる。

【０００５】まず、ガイドローラ３がその位置から反時
針方向に回り、トロイダルコア４に近づくと、ｂ点はガ
イドローラ３よりトロイダルコア４と反対側に相対移動
し、貯線リングに巻き込まれる。続いて、ガイドローラ
１３がトロイダルコア４の内側を通過し、その下方に回
り、トロイダルコア４から離れると、貯線リングから線
材ａが引き出され、ｂ点が再びガイドローラ３に接し、
ｂ点がガイドローラにより折り曲げられる。次に、ガイ
ドローラ３が図６の右端に移動したところで、ｂ点はト
ロイダルコア４へ巻かれた分の長さだけ最初の位置より
トロイダルコア４側に位置しているが、ガイドローラ３
がさらに上側に回ってトロイダルコア４に近づくと、再
びガイドローラ３側に相対移動し、同ローラ３に当って
折り曲げられる。以下、ガイドローラ３が回転し、線材
ａをトロイダルコア４に巻き込んでいくに従い、線材ａ
のｂ点がガイドローラ３を何度か通り、その度に折り曲
げられる。

【０００６】トロイダルコア４への１巻き分の線材ａの
長さとガイドローラ３の回転半径等により異なるが、線
材ａの各部は、それがトロイダルコア４に巻き込まれる
までに、通常５〜８回にわたり、繰り返し折り曲げられ
る。このように、線材ａに張力を与えたまま、それが繰
り返し折り曲げれられると、線材ａは次第に延びると共
に、線材ａにクラックが発生する。特に、トロイダルコ
イルに使用される絶縁被覆電線の場合、絶縁被覆が破壊
されてしまう。

【０００７】図７は、線材の絶縁被覆が破壊される時
の、線材が折り曲げられる回数と巻線時に線材に与える
張力との関係を示したグラフである。なお、この試験
は、使用線材が１ＵＥＷφ０．６、ガイドローラの径が
φ４．０、同ローラによる線材の曲げ速度が１５０ｍｍ
／ｓｅｃという条件で行われた。このグラフから明から
かなように、曲げ回数が多いほど小さな張力でも線材の
絶縁被覆が破壊されることが分かる。また、絶縁被覆が
破壊されるときの線材の延びは、何れも１２０％前後で
あり、曲げ回数が多いほど小さな張力でも線材が延びて
いることが分かる。

【０００８】このような絶縁被覆の破壊は、ガイドロー
ラの径を大きくすれば、或る程度防げる。換言すると、
ガイドローラの径が小さくなればなる程、より一層絶縁
被覆の破壊が起こりやすくなる。しかし、今日の電子部
品の小形化に伴い、トロイダルコアも益々小形化されて
いる。このため、大きな径のガイドローラを使用する
と、同ローラがトロイダルコアを通すことができないた
め、ガイドローラも益々小径化されている。このため、
前述のような絶縁被覆の破壊がより一層深刻なものとな
っている。

【０００９】本発明は、前記の課題に鑑み、トロイダル
コアに緊密に線材を巻回でき、しかも小径のガイドロー
ラを使用しても線材の絶縁被覆の破壊が起こりにくいト
ロイダル巻線装置とそれを使用した巻線方法を提供する
ことを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】すなわち、前記の目的を
達成するため、本発明で採用した第一の手段の要旨は、
トロイダルコア１４と交差するよう回転自在に設けら
れ、トロイダルコア１４に巻回する線材ａを巻き込む貯
線リング１１と、この貯線リング１１と隣接して同一回
転中心の周りに回転し、貯線リング１１から引き出され
た線材ａをガイドするガイドローラ１３と、このガイド
ローラ１３を回転させる回転機構と、ガイドローラ１３
の回転に同期して貯線リング１１にトルクを与え、トロ
イダルコア１４に巻回される線材ａに張力を与える張力
付加機構とを有するトロイダル巻線装置において、ガイ
ドローラ１３の位置により、張力付加機構の駆動を制御
し、線材ａに当たられる張力を調整する張力制御機構を
備えることを特徴とするものである。

【００１１】さらに、本発明で採用した第二の手段の要
旨は、トロイダルコア１４と交差するよう回転自在に設
けられ、トロイダルコア１４に巻回する線材ａを巻き込
む貯線リング１１と、この貯線リング１１と隣接して同
一回転中心の周りに回転し、貯線リング１１から引き出
された線材ａをガイドするガイドローラ１３と、このガ
イドローラ１３を回転させる回転機構と、ガイドローラ
１３の回転に同期して貯線リング１１にトルクを与え、
トロイダルコア１４に巻回される線材ａに張力を与える
張力付加機構とを有するトロイダル巻線装置を用いて、
断面多角形のトロイダルコア１４に線材ａを巻回するト
ロイダル巻線方法において、ガイドローラ１３によりガ
イドされ、トロイダルコア１４に巻回される線材ａが、
トロイダルコア１４の角部に接する直前とその直後にの
み同線材ａに所定の張力を与え、ガイドローラ１３がそ
れ以外の位置にあるとき、線材ａの張力を前記張力以下
に抑えることを特徴とするものである。

【００１２】

【作用】本発明によるトロイダル巻線装置では、ガイド
ローラ１３の位置により、張力付加機構の駆動を制御
し、線材ａに当たられる張力を調整する張力制御機構を
備えているので、トロイダルコア１４に巻回する線材ａ
には、必要な時のみ巻き付けに要する張力を与え、それ
以外は張力を抜くことができる。これにより、線材ａを
トロイダルコア１４に緊密に巻ける一方で、ガイドロー
ラ１３で線材ａを繰り返し折り曲げられる時に、強い張
力を線材ａにかけずに済む。これにより、小さい径のガ
イドローラ１３を使用した場合でも、線材ａの絶縁被覆
等の破壊が起こりにくくなる。

【００１３】次に、本発明によるトロイダル巻線方法で
は、前記のトロイダル巻線装置を用い、ガイドローラ１
３によりトロイダルコア１４に巻回される線材ａが、ト
ロイダルコア１４の角部に接する直前とその直後にのみ
線材ａに所定の張力を与え、ガイドローラ１３がそれ以
外の位置にあるとき、線材ａ張力が抑えられるため、線
材ａをトロイダルコア１４に緊密に巻ける一方で、ガイ
ドローラ１３で線材ａを繰り返し折り曲げられる時に、
強い張力を線材ａにかけずに済む。これにより、小さい
径のガイドローラ１３を使用した場合でも、線材ａの絶
縁被覆等の破壊が起こりにくくなる。

【００１４】

【実施例】次に、図面を参照しながら、本発明の実施例
について説明する。図１（ａ）は、本発明の実施例によ
るトロイダル巻線装置の全体構成を示す概要図である。
線材ａが巻回されるトロイダルコア１４は、その中心軸
を垂直方向に向けてローラ２１により支持され、次に説
明する巻線リング１１の１回転毎に１巻ピッチ毎回転さ
れる。このトロイダルコア１４と交差するように、中心
軸を水平に向けて貯線リング１１と巻線リング１２が備
えられており、これらのリング１１、１２は、トロイダ
ルコイル１４と交差するように取り付けるために、複数
のセグメントを組み立てたものからなっている。

【００１５】貯線リング１１は、張力付加機構を兼ねる
回転機構により回転される。すなわち、貯線リング１１
は、その内周側に接した複数の駆動ローラ１５、１５…
により支持され、自らの中心軸の周りに回転自在に支持
されている。これら駆動ローラ１５、１５…の回転軸に
はプーリ１６、１６…が各々取り付けられ、これらプー
リ１６にはベルト１７が巻き掛けされている。さらに１
つの駆動ローラ１５の回転軸にはさらにもう一つのプー
リ１８が取り付けられている。この駆動ローラ１５を回
転するためのバックテンションモータ１９が備えられ、
この回転軸に取り付けられたプーリ１９ａと前記プーリ
１８との間にベルト２０が巻き掛けされている。従っ
て、バックテンションモータ１９の回転は、プーリ１９
ａ、１０及びベルト２０を介して１つの駆動ローラ１５
に伝達される。さらにこのバックテンションモータ１９
の回転は、プーリ１６、１６…及びベルト１７を介して
他の駆動ローラ１５にも伝達される。これにより、バッ
クテンションモータ１９の回転が貯線リング１１に伝達
される。

【００１６】巻線リング１２は、貯線リング１１側の側
面に線材ａをガイドするためのガイドローラ１３を有し
ている。また、この巻線リング１２は、巻線を行うため
の回転機構により回転される。すなわち、巻線リング１
２は、その内周側に接した複数の駆動ローラ２２、２２
…により支持され、自らの中心軸の周りに回転自在に支
持されている。これら駆動ローラ２２、２２…の回転軸
にはプーリ２３、２３…が各々取り付けられ、これらプ
ーリ２３にはベルト２４が巻き掛けされている。さらに
１つの駆動ローラ２２の回転軸にはさらにもう一つのプ
ーリ２７が取り付けられている。この駆動ローラ２２を
回転するためのワインドモータ２５が備えられ、この回
転軸に取り付けられたプーリ２５ａと前記プーリ２７と
の間にベルト２６が巻き掛けされている。従って、ワイ
ンドモータ２５の回転は、プーリ２５ａ、１０及びベル
ト２６を介して１つの駆動ローラ２２に伝達される。さ
らにこのワインドモータ２５の回転は、プーリ２３、２
３…及びベルト２４を介して他の駆動ローラ２２にも伝
達される。これにより、ワインドモータ２５の回転が巻
線リング１２に伝達される。

【００１７】このトロイダル巻線装置において、テンシ
ョンモータ１９のトルクを制御し、線材ａの張力を調整
する張力制御機構のブロック図が図１（ｂ）に示されて
いる。すなわち、巻線リング１２を回転させるワインド
モータ２５の回転を検知することにより、巻線リング１
２のガイドローラ１３の角度を知るためのロータリエン
コーダ等の角度検知部２９を備えている。さらに、この
角度検知部２９により出力される巻線リング１２のガイ
ドローラ１３の角度により、テンションモータ１９のト
ルクを制御するトルク制御部２８が備えられ、このトル
ク制御部２８から出力される駆動信号がアンプ３３を通
してテンションモータ１９に与えられ、テンションモー
ダ１９の回転とそのトルクが制御される。

【００１８】次に、このトロイダル巻線装置により、ト
ロイダルコア１４へ線材ａを巻線する方法について説明
する。まず図１に示すように、貯線リング１１と巻線リ
ング１２とをトロイダルコア１４と交差するようセット
する。この状態で、予め貯線リング１１に必要な長さの
線材ａを巻き込んでおく。

【００１９】次に、貯線リング１１から線材ａの一端側
を引き出し、この一端寄りの部分をトロイダルコア１４
の巻き始めの位置に固定しておき、それより貯線リング
１１側にある部分をガイドローラ１３に掛ける。この状
態で、ワインドモータ２５を駆動し、貯線リング１２を
図２に矢印で示す方向に回転させる。このとき、図１
（ｂ）で示すバックテンションモータ１９を制御する制
御機構により、バックテンションモータ１９の動作を制
御し、線材ａに張力が加えられるように貯線リング１２
に逆方向のトルク或は制動力を与える。これにより、線
材ａは張力を与えられながら、貯線リング１１から引き
出され、トロイダルコア１４に巻回されていく。トロイ
ダルコア１４は、巻線リング１２の１回転毎にローラ２
１により１巻ピッチ毎回転される。

【００２０】こうして線材ａに与えられるバックテンシ
ョンは、巻線リング１２のガイローラ１３の位置で異な
る。すなわち、巻線ａがトロイダルコア１４に巻回され
ていく過程で、巻線ａがトロイダルコア１４の或る角部
に接する直前から接した直後までの間に線材ａに必要な
張力を与え、それ以外は、貯線リング１１に与えるトル
ク或は制動力を抑制し、線材ａの張力を弱める。例え
ば、図３に示すように、線材ａがトロイダルコア１４の
角部に当たる直前の５°からその直後の２０°の範囲で
線材ａに必要な張力を与え、それ以外の区間では、線材
ａの張力を弱める。

【００２１】次に、図４と図５に示された本発明の実施
例について説明すると、この実施例における張力制御機
構では、ワインドモータの回転によってガイドローラ１
３の角度を検知してバックテンションモータ１９を制御
するのではなく、ガイドローラ１３が通過する所に配置
されたリミットスイッチ３０、３１により、ガイドロー
ラ１３の位置を検知し、バックテンションモータ１９の
制御を行うものである。すなわち、図４に示すように、
ガイドローラ１３によりガイドされた線材ａがトロイダ
ルコア１４の角部に接する直前と直後にガイドローラ１
３が通過する位置に各々張力付加開始用のリミットスイ
ッチ３０と張力付加解除用のリミットスイッチ３１を設
けている。そして、図５に示すように、これらのスイッ
チ３０、３１の開閉により、シーケンサ３２でバックテ
ンションモータ１９の駆動を制御する。線材ａに所定の
張力を付加する区間と張力を抑制する区間は、図３によ
り説明した前記実施例と同様である。

【００２２】なお、前述の実施例では、断面矩形のトロ
イダルコアに線材を巻回したが、トロイダルコアの断面
は、三角形や五角形以上の多角形であっても、同様にし
て本発明を適用することができることは明かである。

【００２３】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、ト
ロイダルコア１４に巻回する線材ａの張力を適宜調整す
ることにより、トロイダルコア１４に緊密に線材ａを巻
回でき、しかも小径のガイドローラ１３を使用しても、
線材ａの絶縁被覆の破壊が起こりにくいトロイダル巻線
装置とそれを使用した巻線方法を提供することが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例によるトロイダル巻線装置の全
体構成を示す概略斜視図とそのバックテンションモータ
の動作制御系を示すブロック図である。

【図２】同実施例によるトロイダル巻線装置による巻線
動作を示すトロイダルコアと巻線リングとの一部縦断側
面図である。

【図３】本発明の実施例によるトロイダル巻線方法によ
る巻線動作において、線材の所定の張力を与える区間を
示す要部側面図である。

【図４】本発明の他の実施例によるトロイダル巻線装置
による巻線動作を示すトロイダルコアと巻線リングとの
一部縦断側面図である。

【図５】同実施例によるトロイダル巻線装置のバックテ
ンションモータの動作制御系を示すブロック図である。

【図６】従来例のトロイダル巻線装置による巻線動作を
示すトロイダルコアと巻線リングとの一部縦断側面図で
ある。

【図７】線材の絶縁被覆が破壊される時の、線材が折り
曲げられる回数と巻線時に線材に与える張力との関係を
示すグラフである。

【符号の説明】

１１ 貯線リング １２ 巻線リング １３ ガイドローラ １４ トロイダルコア １９ バックテンションモータ ２５ ワインドモータ ａ 線材

Claims (2)

【整理番号】 ００５０１６６−０１ 【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トロイダルコア（１４）と交差するよう
   回転自在に設けられ、トロイダルコア（１４）に巻回す
   る線材（ａ）を巻き込む貯線リング（１１）と、この貯
   線リング（１１）と隣接して同一回転中心の周りに回転
   し、貯線リング（１１）から引き出された線材（ａ）を
   ガイドするガイドローラ（１３）と、このガイドローラ
   （１３）を回転させる回転機構と、ガイドローラ（１
   ３）の回転に同期して貯線リング（１１）にトルクを与
   え、トロイダルコア（１４）に巻回される線材（ａ）に
   張力を与える張力付加機構とを有するトロイダル巻線装
   置において、ガイドローラ（１３）の位置により、張力
   付加機構の駆動を制御し、線材（ａ）に当たられる張力
   を調整する張力制御機構を備えることを特徴とするトロ
   イダル巻線装置。
2. 【請求項２】 トロイダルコア（１４）と交差するよう
   回転自在に設けられ、トロイダルコア（１４）に巻回す
   る線材（ａ）を巻き込む貯線リング（１１）と、この貯
   線リング（１１）と隣接して同一回転中心の周りに回転
   し、貯線リング（１１）から引き出された線材（ａ）を
   ガイドするガイドローラ（１３）と、このガイドローラ
   （１３）を回転させる回転機構と、ガイドローラ（１
   ３）の回転に同期して貯線リング（１１）にトルクを与
   え、トロイダルコア（１４）に巻回される線材（ａ）に
   張力を与える張力付加機構とを有するトロイダル巻線装
   置を用いて、断面多角形のトロイダルコア（１４）に線
   材（ａ）を巻回するトロイダル巻線方法において、ガイ
   ドローラ（１３）によりガイドされ、トロイダルコア
   （１４）に巻回される線材（ａ）が、トロイダルコア
   （１４）の角部に接する直前とその直後にのみ同線材
   （ａ）に所定の張力を与え、ガイドローラ（１３）がそ
   れ以外の位置にあるとき、線材（ａ）の張力を前記張力
   以下に抑えることを特徴とするトロイダル巻線方法。