JPS59194415A - 巻鉄心型トランスの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はトランスの製造方法に関し、殊に、巻鉄心型の
トランスの製造方法に関する。

鉄心を一本の細巾の電磁鋼帯を捲回して環状に構成し、
その周りに巻線を捲回するトランスはトロイダル・トラ
ンスとして知られているが、このトランスの製法は際め
で難しく、特殊な製造装置を要する。既に環状に形成さ
れてしまっている鉄心に対して恰も勝るように巻線を巻
き伺けていかねばならず、矩形のコイル・ボビンの外周
に巻線を巻き付けていくような通常の筒中な方法が採れ
ないからである。

然し、こうしたトロイダル・トランスは、その電気的性
能の点ではかなり優れたものが有る。鉄心が切れ目の無
い一本の条片でできているため、磁気的損失が少なく、
高効率である上に漏洩磁束が極小だからである。

そこで、従来からも、このトロイダル・トランスの持つ
電気的性能を引継ぎながらも、製法の簡単なトランスを
提供せんとして様々な試みが成されてきたが、未だ十分
に簡略化されたと言えるものは無い。アイデア的に優れ
ていても現実的な製造技術にはそぐわず、机上の空部に
終わるものが多かった。

本発明はこの点に鑑みて成されたもので、通常の矩形コ
イル・ボビン型のトランスにおける通常の製造装置を援
用しての巻線捲回作業が行なえ、環状鉄心乃至巻鉄心の
作成も容易であり、性能的にはトロイダル・トランスの
それに匹敵するトランスを完成できる製造方法を提供せ
んとするものである。

本発明においては、コイル部分には原則として何等特殊
な改良を要しない。通常の内鉄型、外鉄型におけると同
様の構成、即ち、適当なプラスチック等の矩形のコイル
・ボビンに巻線を予め捲回しであるもので良い。以下、
添付の図面に即し、本発明の実施例に就き説明する。

第１図には、本発明の製造方法によって作成した巻鉄心
型−トランスの第一の例がイ＼しである。先ず、この完
成状態において説明すると、一対のコイル体１．２があ
り、これ等は互いに平行な状態ニアル。各コイル（４１
，２は、通常のトランスにおけると同様の構成で成って
いる。即ち、夫々、適当なプラスチック製等のコイル・
ボビンｌｊ、２１を有し、このボビンの周りには通常の
巻線技術によって巻線１２．２２が捲回されている。

ボビン１１．２１は一般的な矩形形状をしていて、上下
に巻線１２．２２の巻はぐれを防ぐ７ランジを有し、中
央部分には鉄心を挿入するための鉄心挿入孔１３　、２
３が穿たれている。この完成状態においては、双方のコ
イル体ｌ、２は、互いの鉄心挿入孔１３．２３の軸心を
互いに平行にするように揃っている。

これ等、互いに平行な鉄心挿入孔内には、後述する本発
明の方法により、細巾の一枚乃至一本の電磁銅帯を半径
方向内方から外方に向けて適当回数同心状に捲回して構
成した環状の鉄心３が嵌まっている。逆に言えば、環状
の鉄心３の直径方向で対向する位置に各コイル体１．２
が設けられている。

この第−例のトランスでは、環状鉄心の軸方向の一側面
に沿って、環状の部材乃至環状枠体４がｔｌｌえられて
いるが、この部材は後述する本発明の方法を援用する際
に重要な要素となるものである。予め述べて置くと、こ
の環状枠体４の外周縁には、周方向に歯型乃至ギヤ４１
が備えられている。

この例のトランスでは、一方のコイル体から他方のコイ
ル体に鉄心３が渡り越す部分において、当該鉄心は大き
く露出するが、この露出部分の鉄心の内面部分と両コイ
ル体１．２の合わさっている上面部分との間には当然、
隙間が生ずる。そこ“　で、この第一製作例のトランス
では、この隙間を埋めて鉄心の内面を安定に支持するた
め、そしてまた両コイル体間め沿面距離を適当に確保す
るため、スペーサ部材４を設けであるが、この部材の詳
細に就いては後述する。

第２図（Ａ）及び第２図（Ｂ）は、環状枠体４の二つの
例を示している。どちらの構成の環状枠体を用いても、
第１図示のトランスの製作は可能である。第２図（Ａ）
に示すものから説明すると、略Ｃ円環状の主体４２の周
方向の一部分が半径方向に切欠かれていて、矢印Ｆで示
すように、主体４２を軸方向に捩り撓めることができる
。円環状の主体４２の外周縁に沿っては、既述したギヤ
４Ｉが設けられており、内周縁には、巻付けるべき電磁
鋼板の条片乃至電磁！帯３の先端を係合させる保合部４
３と、あれば望ましい構成子として、巻付いていく電磁
鋼板条片の第−周目の内面を支える軸方向に突出した支
持片４４　、４４が設けられている。

係合部４３は、この実施例の場合、軸方向に突出した片
状のものとして構成されている。先に、この第２図（Ａ
）に示す環状枠体４を用いて第１図示のトランスを作成
する場合に就き説明すると、環状枠体の切欠き部を押開
いて主体４２を捩り撓め、平行に配した一対のコイル体
１．２の平行に揃った鉄心挿入孔１３，２３内にこの主
体を嵌め入れる。

この状態が第３図に示してあり、環状枠体４は平行に揃
った鉄心挿入孔の内壁面の一面に沿って位置している。

そして、環状枠体の主体４２の中央透孔の径は、平行に
揃うことによって背中合わせの箱状になった一対のコイ
ル体の互いに隣接する部分１４　、２４のコイル軸方向
の四隅に丁度接する程度になっており、ギヤ４１を含め
た最大外形は、勿論、この環状枠体の直径方向で対向す
る二部分が各鉄心挿入孔内に入り得る径に留められてい
る。

このようにして、環状枠体を一対の鉄心挿入孔内に収め
たならば、主体４２の切れ目の部分を適当な方法、例え
ば溶着、溶接、テーピング等により、開かないように固
定する。尤も、この固定は仮固定程度であって良い。後
述のようにして電磁鋼帯が一周、巻付けられれば環状枠
体は以後、安定するからである。

この仮固定の後、閉じた環状枠体に設けられている保合
部４３に、捲回すべき電磁鋼帯の先端を係合させる。そ
の保合のさせ方は色々有るが、第４図に幾つかの例が挙
げである。第４図（Ａ）の方法は、捲回すべき電磁鋼帯
３Ｓの先端３ｐを　１８０度折曲げ、この先端３ｐを被
保合部として、環状枠体の係合突片４３にフック状に引
掛けるものであり、第３図（Ｂ）の方法は、電磁鋼帯の
先端に後ろを向いた突片を打出し、この突片を被係合部
３ｐとして、環状枠体を係合部４３に引掛けるようにす
る方法である。この引掛かりを安定にするには、本来、
巻付けるべき電磁鋼帯の第−周目を支える補助片乃至　
　゛支持片４４のｉつを保合片４３の近傍に配し、保合
片４３とこの支持片４４との間で電磁鋼帯の先端を両側
から押挟むようにすると良い。

第４図（Ｃ）に示す係合方法は、電磁鋼帯先端に小さな
透孔を穿ち、この透孔を被係合部３ｐとして、環状枠体
４の係合部４３に設けた周方向に突出する爪部４３ａに
嵌め込むように引掛ける方法であり、第４図（、Ｄ）に
示す方法は、電磁鋼帯の先端に打出した突起を被保合部
とし、これを保合片４３に引掛ける方法であって、この
方法の場合には、先に第４図（Ｂ）で示したように、補
助片乃至支持片４４を係合の一助に用いるように、保合
片４３の近くにこれを配して、電磁鋼帯の両面を抑える
ようにすると良く、図示の場合は、更に、二つの補助片
４４を援用して、長さ方向に三点支持になるようにしで
ある。

電磁鋼帯の巾は、勿論、一対のコイル体の鉄心挿入孔に
適当であって、要求される電気的性能を満足させる程度
に選ぶが、このようにして、当該電磁鋼帯の先端を環状
枠体の内周縁部の一部分に係合させたなら、環状枠体を
回転させることにより、一対の鉄心挿入孔内に電磁鋼帯
を巻込んで行くことができる。この際の環状枠体の回転
方法は、最適には第５図示の方法によるのが良い。

即ち、本発明の構成によれば、一対のコイル体の軸方向
の端面の外方には、夫々の鉄心挿入孔の出口において大
きく環状枠体が露出する部分を形成できるので、この露
出している部分において、安定には三点支持となるよう
に、一対のコイル体の一側に一つ、他側に二つの肝玉つ
のピニオン・ギヤ６１，８２．８３を適当な角度間隔で
設け、夫々、環状枠体の外周縁のギヤ４１に歯合させ、
その内の少なくとも一つをドライブ・ギヤとし、残りを
アイドラ・ギヤとして、ドライブ・ギヤを駆動すれば、
環状枠体に変な傾きやズレを生ずることなく、電磁鋼帯
３ｓを鉄心挿入孔内に巻込んで行くことができる。所定
の巻数だけの巻込みを完了したならば、回転駆動を止め
、電磁銅帯をその点で切断し、巻終り端を適当な方法、
例えばチーピージグ、スギ−２ト溶接等により留め付け
れば、巻鉄心型としての鉄心３が完成し、第１図示のト
ランスが完成する。

′環状枠体の構成は、第２図（Ｂ）に示すように、半リ
ング状の二つの半体４２ａ、４２ｂから成るものでも良
い。この方が一対の鉄心挿入孔内に収める作・業はやり
易いが、収めた後の両端の継ぎ合わせ作業がやや厄介に
なる。然し、先にも述べたように、この継ぎ合わせは、
第−周目の電磁鋼帯が巻かれる迄の仮固定程度で良く、
簡単なテーピング等の作業で済むので、このような二つ
割構成もそれ程には大きな欠点とはならない。第２図（
Ｂ）図示の場合は、この二つの半休を同一の構成とする
ことにより、この環状枠体の製造コストを低減させてい
て、そのため、電磁鋼帯の先端の係合部４３・・・や補
助片乃至支持片４４・・・が対称的に各半体４２ａ、４
２ｂに備えられているが、両方を合わせて必要個数に留
めても勿論良い。

次に、実際的な配慮をすると、巻鉄心の最内周をできる
だけ各巻線１２．２２に近づけ、効率を高めるためには
、既述のように、巻作業中、最内周の電磁鋼部分は環状
枠体の中央透孔内に位置するコイル体部分１４．２４の
四隅Ｏｒ・・・　（第１Ａ図）を擦って行く程にしなけ
ればならない。然し、これによる摩擦力が余りに大きく
なると、電磁鋼帯３Ｓの巻込み作業のためのエネルギ・
ロスが大きくなって無駄に動力を使うことになるし、ま
た、−・般にプラスチックでできているコイル・ボビン
１１．２１にも損傷を起すことになる。

そこで、このような恐れのある場合には、第６図示のよ
うに、電磁鋼帯３Ｓ乃至その支持片４４・・が当たるコ
イル・ボビン部分１．４，２４、殊にその四隅Ｏｒ・・
・に電磁鋼帯の巾方向に適宜間隔で離間した複数個の突
起１５　、２５を形成し、これ等の突起の頂部にてのみ
電磁鋼帯の内面乃至支持片内面が擦れるようにすれば、
鉄心の回転巻込み作業中の上述の摩擦力は極力小さく抑
えることができる。

また、先に述べたように、一対のコイル体の軸方向の両
端面部分と、コイルの軸とは直交する軸を持つ環状枠体
乃至鉄心の内面との間には空間が生ずるので、この部分
においても鉄心や環状枠体を安定に支持するためには、
スペーサ５を設けるのが望ましい。この実施例のスペー
サ５はプラスチック製であって、第７図示のように１両
コイル体の間に挟まる板状部分５１と、この板状部分５
１の両側に直交的に備えられ、各コイル体のコイル・ボ
ビン端面に乗るフランジ部５２　、５２とから成り、フ
ランジ部５２．５２の表面、即ち鉄心の内面に当接する
面には、先と同様の理由から、摩擦力を低減するための
突起５３・・・の群が設けられている。

このスペーサはまた、両コイル体間の絶縁性を適当に定
めるためにも利用でき、各部５１　、５２の寸法の如何
により必要な沿面距離を満たすことができる。

以上では、第一、第二のコイル体ｌ、２が夫々、単一の
巻線部分を持つものとして示したが、第８図示のように
、第一、第二のコイル体１．２が夫々内側コイルｌｉ　
、　２ｉ、外側コイルｉｏ、２ｏを持つものにも勿論、
本発明は適用することができる。このような場合に、内
側巻線の巻付く内側コイル・ボビンｌｌｉ、２１ｉと、
外側巻線の巻付く外側コイル・ボビンｌｌｏ、２１ｏと
の仮組立は、スペーサ５を援用すると便利である。但し
、当然のことながら、この場合に用いるスペーサ５は、
第９図示のように、第７図示のものとはやや異なったも
のとなる。即ち、フランジ部５２の裏側に凹部５４を有
するものとなり、この凹部内に外側コイル・ボビンｌｌ
ｏ、２１ｏの上下のフランジ部を嵌め入れる千うにし、
凹部の外側で内向きに隆起した部分５５・・の内面で内
側コイル・ボビンｌｌｉ、２１ｉの両端面を挟み込むよ
うに支持するようにする。ここでもスペーサ５には材質
としてプラスチ・ンク製のものを考えており、従って、
内向きの隆起部分５５を若、干、押拡げるようにするこ
とにより、外側コイル・ボビンの軸方向両端のフランジ
を四部５４内に嵌め入れることができる。

このスペーサにおいても、フランジの表面部分には鉄心
の捲回作業中の摩擦力を低減するための隆起乃至突起５
３・・・が適当個数備えられており、また、同様に、電
磁鋼帯３Ｓが直接に接触する内側コイル・ボビンｌｌｉ
、２１ｉの隅部Ｏｒには第６図示の場合と同じく突起１
５・・・を備えて良い。

本発明で用いる環状枠体４はまた、第１Ｏ図示のように
筒状のものとすることもできる。同図（Ａ）の場合は主
体４２が平帯状のものを丸めたものであり、同図（Ｂ）
の場合は半円弧状の帯部材を二つ突き合わせたものであ
る。先の環状枠体においては、ギヤ４１は枠体の軸心に
対して直角方向に歯を向けていたが、この第１０図示の
場合には主体の軸方向−側縁において軸心に対して平行
方向に歯を向けている。

このような環状枠体を一対の平行に揃えられたコイル体
１，２の鉄心挿入孔内に挿入する手順は先の場合と同様
であるが、先の薄板リング状の環状枠体の場合には完成
した吟の鉄心の最大外形を越えて環状枠体の最大外形部
分としてのギヤ４１の部分が突出するのに比し、この第
１０図示の場合の環状枠体４を用いた時には鉄心の内周
面に環状枠体４の全部分が収まり、但し、軸方向に若干
、ギヤ４１部分が突出する程度になる。

順を追って説明すると、第１θ図（Ａ）　、　（Ｂ）の
し１づれかの構成の環状枠体４を第１１図示のように平
行に揃えた一対のコイル体１，２の各鉄心挿入孔１３．
２３内に挿入し、主体４２の切れ目乃至一対の主体半休
４２ａ　　、　４２ｂの突き合わせ縁を互いに適当゛な
方法、例えば溶接、テーピング等により仮固定し、次い
で電磁鋼帯の先端を先と同様に環状枠体に固定する。第
１θ図及び第１１図ではこのための保合部を示していな
いが、これは先の薄板リング状の環状枠体を用いた時と
同様の構成が考えられ、簡単には第１２図示のような係
合方法を挙げることができる。

即ち、環状枠体の主体部分の適当な一部分に第１２図（
Ａ）に示すように突起状の係合部４３を形成し、電磁鋼
帯３Ｓの方には先端に透孔としての被係合部３ｐを形成
して、この透孔を突起４３に嵌め付けるか、或いは逆に
、同図（Ｂ）に示すように、電磁鋼帯の方に突起状の被
保合部３ｐを、環状枠体の方に透孔状の係合部４３を形
成して両者を引掛けるかすれば良い。

環状枠体がこのように筒状であることは、巻付は作業を
するべき電磁鋼帯の内面を安定に支持できることで望ま
しい。このような環状枠体のドライブ方法は、例えば第
１３図示の方法によることができる。

平行に揃った一対のコイル体１．２の軸方向の一端面側
において、筒状の環状枠体の軸方向−・側縁に設けられ
ているギヤ４１にドライブ・ギヤ７１を係合させ、筒状
主体４２の他側縁には、適当な角度間隔をおいて適当個
数、例えば三つのローラ８１゜８２．８３を当接させる
。第１３図（Ｂ）に示すこの例においては、一対のコイ
ル体１．２を挟ンで一つと二つとにローラが振分けられ
てｌ、Ｘる。

勿論、ローラの役目は巻太って行く電磁鋼帯の側面を安
定に押えて巻反れを防ぐことにあり、また、軸方向一方
の側から回転駆動ギヤを環状枠体の被駆動ギヤ４１に対
して押付けるための、駆動力に伴う押圧力に対抗して環
状枠体の軸・らのズレを防ぐためである。従って、環状
枠体の軸・らとｔ±面直交る関係になる軸心を持つこれ
等のローラの軸方向長さは、完成した時の鉄心の巻厚法
以上であることが望ましい。

その他、巻終わりの処置やスペーサ５の用り）方等は既
に説明したと同様であって良く、各コイル体も夫・内側
コイルと外側・イルと力・ら歳暮も′のであって良い。

従って、第１４図に、これまで番ご用いてきた符号を付
したこの第二例のトランス製作例の断面構造を示すに留
め、詳細は省略する。また、筒状の主体を用いる場合に
お（Ｘて、ギヤ４１ｔ士当該筒状の主体の軸方向両側に
設ζ↑られてｌ、ｚでも良く、その場合には反対側面に
おｌ、Ｘて環状枠体及び鉄心を支える部材はローラに代
えてギヤ状とすれば良い。

いづれにしても、本発明の製造方法番とよれ＋ｆ、巻鉄
心型の鉄心を施すべき各コイル体自体の製作にはこれま
での通常の内鉄型乃至外鉄型のトランスの製造装置乃至
製造方法が略Ｃそのまま援Ｊｆ１でき、特殊な装置や設
備を必要とじなし〜のみならず、継ぎ目の無い巻鉄心型
鉄心の形成番と際し、鉄心挿入孔内に安定に、且つ確実
容易に電磁鋼帯を巻込んで行くことができ、トロイダル
・トランスに劣ることのない性能の極めて優れたトラン
スを際めて安価、容易に提供することができるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法により製作した巻鉄・ら型トラン
スの第一の例の概略的な構成図、第２図ｔ±第−例のト
ランスの製作に用いる環状枠体の例の概略構成図、第３
図は環状枠体を平行に揃えた一対のコイル体の鉄心挿入
孔内に収めた時の関係を説明する説明図、第４図は環状
枠体に対しての電磁鋼帯の先端の留め伯は方法の説明図
、第５図は環状枠体を本発明の主旨に沿って回転駆動す
る際の好適な駆動構成の一例の概略構成図、第６図はコ
イル・ボビンに対する環状枠体乃至電磁鋼帯の回転時の
摩擦力を低減するための方策の説明図、第７図は−・対
のコイル体間に備えると望ましいスペーサの一例の概略
的な構成図、第８図は内外のコイル・ボビンを備えるコ
イル体に対して本発明を適用した場合の完成状態におけ
る第二の例のトランスの概略構成図、第９図は第８図示
のトランスに用いるに最適なスペーサの説明図、第１０
図は筒状の環状枠体の概略構成図、第１１図は第１Ｏ図
示の環状枠体を一対のコイル体の鉄心挿入孔内に収めた
時の相対的な関係を示す説明図、第１２図は第１０図示
環状枠体に対する電磁鋼帯先端の係合方法の説明図、第
１３図は本発明の主旨に沿う環状枠体回転駆動機構の第
二の例の概略構成図、第１４図は筒状環状枠体を用いて
構成したトランスの一例の概略構成図、である。 図中、１，２はコイル体、１１．２１はコイル・ボビン
、１２．２２は巻線、１３　、２３は鉄心挿入孔、３は
巻鉄心型の鉄心、３ｓは電磁鋼帯、３ｐは電磁鋼帯の先
端部に設けられた被保合部、４は環状枠体、４１は被駆
動ギヤ、４２は環状枠体−の主体、４３は電磁銅帯先端
の係合部、５はスペーサ、８１，６２．６３は少なくと
もその内の一つが回転駆動ギヤで残りがアイドラ・ギヤ
あるギヤ、７１は回転駆動ギヤ、８１゜８２．８３はロ
ーラ、である。 出　願　人　　　　　ウスイ電機株式会社４−１ 笛ＩＩ図 （印 第７２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 電磁鋼帯を同心状に巻付けて構成した環状の巻鉄心の周
   囲に、巻線を巻付けた少なくとも一対のコイル・ボビン
   を配して成る巻鉄心型トランスの製造方法であって、 中央に鉄心の挿入孔を有するコイル・ボビンに予め巻線
   を巻伺けて成るコイル体を一対、平行に揃えて配し、 平行になった一対の上記鉄心の挿入孔内に、該挿入孔の
   軸心と略ダ直交する軸心な持つ環状枠体を嵌め入れ、 該環状枠体の半径方向内方の一部分に電磁鋼帯の先端部
   を係合させて留め付け、 上記一対のコイル体の鉄心挿入孔の軸方向両端面部を越
   えて露出した上記環状枠体の周縁部のギヤに回転駆動用
   のギヤを係合させ、該環状枠体を回転させることにより
   、」二記゛屯磁鋼帯を半径方向内方から外方に向かって
   同心状に所定回数捲回　　　−し、環状の巻鉄心を形成
   することを特徴とする巻鉄心型トランスの製造方法。