TWI581282B - 線圈之捲繞方法及變壓器 - Google Patents

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Description

線圈之捲繞方法及變壓器
本發明係關於由複數個線圈層所成的線圈之捲繞方法，以及利用如此的線圈之變壓器。
以往，已知有如第11圖所示於捲軸方向反覆排列渦捲狀地捲繞導線(94)所成之單位線圈部(unit coil set)(9)的線圈。
並且，就如此的線圈的製造方法而言，已知有以下方法：如第12圖(a)所示，渦捲狀地捲繞導線，藉此於捲軸方向連續形成具有相異內周長的第一單位繞捲部(91)、第二單位繞捲部(92)、及第三單位繞捲部(93)，並且，於捲軸方向連續形成由該等複數個單位繞捲部(91)、(92)、(93)所成的單位線圈部，製作空心線圈的中間製品後，於捲軸方向壓縮該中間製品，如第12圖(b)所示，將第二單位繞捲部(92)的至少一部分壓入第三單位繞捲部(93)的內側，將第一單位繞捲部(91)的至少一部分壓入該第二單位繞捲部(92)的內側，藉此製得由複數個線圈層(圖示的例中為三層)所成的空心線圈的完成品(專利文獻1)。
然而，大電力、高電壓用的變壓器(變換器)中，以往係採用如第10圖所示將表面經被覆且剖面呈矩形的導線多層捲繞而成的大型線圈(8)、或將薄的樹脂薄膜與寬幅的金屬薄板多層 地重疊並予以捲繞，將使每一排中的圈數變得更多而成的大型線圈(省略圖示)，作為一次線圈或二次線圈。
如此的線圈的製程中，首先，如第10圖所示，製作多數個渦捲狀地從內周側向外周側捲繞的線圈單元(81)之後，於捲軸方向配置該等線圈單元(81)，以進行鄰接的線圈單元(81)、(81)彼此藉由跨接線(省略圖示)互相串聯連接之步驟。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利公開公報特開2003-86438
然而，第10圖所示的線圈(8)中，在多數個線圈單元(81)的相互間形成有為了利用跨接線進行連接所需的間隙G，因而有軸向長度L’變大的問題。為了解決此問題，可增大各線圈單元(81)的圈數，然而，會因此產生線圈(8)的外徑變大的問題。
因此，考慮採用第12圖(a)、(b)所示的繞線方法，製作具有與第11圖及第12圖(b)所示之線圈(9)同樣之捲繞構造的線圈。
若依據如此的線圈，因可連續地形成多數個單位線圈部而不需要用於利用跨接線進行連接的間隙，藉此，可使線圈實現小型化。
然而，特別是大型線圈(8)的情況時，例如，因圈數超過三百圈，於第12圖(a)、(b)所示的捲繞方法中，難以使超過 三百個的單位繞捲部以互相密接的狀態整齊排列。
另外，線圈(8)的圈數為三百圈以上，且單位線圈部例如為六層的情況時，由於單位線圈部的排列數超過五十，因此，將第12圖(a)、(b)所示的中間製品於捲軸方向壓縮時的反彈力會變大，為了維持如第12圖(b)所示的單位線圈部彼此互相接觸的構造，必須有用以將線圈維持於壓縮狀態之穩固的拘束手段。
對此，本發明的目的係提供一種線圈之捲繞方法，於捲軸方向反覆排列有渦捲狀地捲繞至少一根導線而形成的單位線圈部，各單位線圈部係由內周長相異的複數個單位繞捲部所形成，內周長小的單位繞捲部的至少一部分會侵入內周長大的單位繞捲部內側，該方法係可使複數個單位繞捲部整齊排列，以較小的拘束力維持使複數個單位線圈部互相接觸的狀態。
另外，本發明的其他目的係提供一種可實現小型化及低損失化的變壓器。
本發明之線圈之捲繞方法，係於捲軸方向反覆排列渦捲狀地捲繞有至少一根導線而形成的單位線圈部，各單位線圈部係由內周長相異的複數個單位繞捲部所形成，內周長小的單位繞捲部的至少一部分係侵入內周長大的單位繞捲部內側，該線圈之捲繞方法係藉由交互反覆進行以下步驟：向外捲繞單位線圈部形成步驟，渦捲狀地從內周側向外周側捲繞導線，形成由沿著垂直於捲軸的面積層的複數個單位繞捲部所成的向外捲繞單位線圈部；以及向內捲繞單位線圈部形成步驟，渦捲狀地從外周側向內周側 捲繞導線，形成由沿著垂直於捲軸的面積層的複數個單位繞捲部所成的向內捲繞單位線圈部，沿著捲軸交互排列向外捲繞單位線圈部與向內捲繞單位線圈部，前述向外捲繞單位線圈部形成步驟中，從內周側向外周側反覆進行重疊於內周側的單位繞捲部的外周面而形成外周側的單位繞捲部之步驟，前述向內捲繞單位線圈部形成步驟中，在形成與之前剛形成的向外捲繞單位線圈部的側面接觸之最外周的單位繞捲部之後，從外周側向內周側反覆進行以下步驟：在至少與該向外捲繞單位線圈部的側面分離達導線寬幅尺寸的位置形成單位繞捲部，且將該單位繞捲部沿著捲軸方向壓入至與前述向外捲繞單位線圈部接觸的側面。
又，前述向外捲繞單位線圈部形成步驟與向內捲繞單位線圈部形成步驟的反覆進行中，可採用以下方法：首先從向外捲繞單位線圈部形成步驟開始，在向內捲繞單位線圈部形成步驟中結束之方法；首先從向外捲繞單位線圈部形成步驟開始，在向外捲繞單位線圈部形成步驟中結束之方法；首先從向內捲繞單位線圈部形成步驟開始，在向內捲繞單位線圈部形成步驟中結束之方法；或者，首先從向內捲繞單位線圈部形成步驟中開始，在向外捲繞單位線圈部形成步驟中結束之方法。
若依據上述線圈之捲繞方法，向外捲繞單位線圈部形成步驟與向內捲繞單位線圈部形成步驟中之向內捲繞單位線圈部形成步驟中，於與既已形成的向外捲繞單位線圈部的側面分離 的位置形成單位繞捲部之後，將該單位繞捲部沿著捲軸方向壓入至與前述向外捲繞單位線圈部接觸的側面之步驟，單位繞捲部雖承受與捲軸方向平行的反彈力，然而，在向外捲繞單位線圈部的形成步驟中，因沿著與捲軸垂直的面，渦捲狀地從內周側向外周側捲繞導線來積層單位繞捲部，因此，單位繞捲部不會承受與捲軸方向平行的反彈力。依此，相較於先前之將向外捲繞單位線圈部與向內捲繞單位線圈部兩者皆朝捲軸方向壓縮的捲繞方法，在線圈完成狀態下，可更加減小用以維持使單位線圈部彼此接觸的狀態所需的拘束力。
另外，因向外捲繞單位線圈部形成步驟中積層的複數個單位繞捲部，不會於捲軸方向有位置的參差不齊而齊平於與捲軸垂直的面，因此，在之後的向內捲繞單位線圈部形成步驟中，於與既已形成的向外捲繞單位線圈部的側面分離的位置形成單位繞捲部之後，藉由將該單位繞捲部沿著捲軸方向壓入至與前述向外捲繞單位線圈部的側面接觸為止，構成向內捲繞單位線圈部的複數個單位繞捲部，亦不會於捲軸方向有位置的參差不齊而齊平於與捲軸垂直的面。結果，構成線圈的複數單位繞捲部成為整齊地排列。
具體的態樣中，前述向外捲繞單位線圈部形成步驟係藉由使捲繞基部構件繞著捲軸周圍旋轉，於該捲繞基部構件的周圍形成複數層的單位繞捲部。
藉此，複數個單位繞捲部會沿著與捲軸垂直的面，從內周側至外周側依序積層。
另外，具體的態樣中，前述向內捲繞單位線圈部形 成步驟係藉由使導線捲繞控制機構繞著捲軸周圍旋轉而形成複數個單位繞捲部，該導線捲繞控制機構係具備重疊於與捲軸垂直之方向的複數個捲繞構件、以及使各捲繞構件沿著捲軸往復移動的往復驅動裝置，藉由該往復驅動裝置的動作使前述複數個捲繞構件中之一個捲繞構件的外周面露出的狀態下，使導線捲繞控制機構旋轉，藉此於該捲繞構件的外周面捲繞導線，以形成對應該捲繞構件之外形的內周長的單位繞捲部。
藉此，構成向內捲繞單位線圈部的複數個單位繞捲部係分別形成為正確的形狀與內周長。
另外，前述向內捲繞單位線圈部形成步驟中，於一個捲繞構件的外周面捲繞導線而形成一個單位繞捲部之後，使配置於該捲繞構件外周側的捲繞構件朝捲軸方向前進，藉此將該單位繞捲部壓入至與前述向外捲繞單位線圈部的側面接觸為止。
藉此，接觸於外周側的單位繞捲部的內周面而形成內周側的單位繞捲部，而使複數個單位繞捲部齊平於與捲軸垂直的面。
另外，在具體的態樣中，藉由前述捲繞構件的前進而將前述單位繞捲部壓入之後，使配置於該捲繞構件內周側的捲繞構件，與位於比該捲繞構件更外周側的一個或複數個捲繞構件一同後退，藉此接著使應捲繞導線的內周側的捲繞構件的外周側露出。
另外，具體的態樣中，前述導線捲繞控制機構中裝配有支持構件，該支持構件係於前述捲繞構件的後退之後，亦支持壓入至與前述向外捲繞單位線圈部側面接觸為止的單位繞捲部。
另外，具體的態樣中，在形成向外捲繞單位線圈部或向內捲繞單位線圈部後，使導線捲繞控制機構的全部的捲繞構件前進，藉此使既已形成的全部的單位線圈部朝捲軸方向移動達導線的寬幅尺寸。
藉此，複數個單位線圈部成為連續地形成並且向捲軸方向推送。
另外，具體的態樣中，藉由前述捲繞構件的前進而壓入前述單位繞捲部的過程中，使導板抵接於最初形成的向外捲繞單位線圈部之與捲繞構件相反側的側面，藉此承受因前述捲繞構件的前進所造成的推壓力。
若依據該具體的態樣，因藉由導板承受向內捲繞單位線圈部的形成過程中產生的推壓力，因而可使構成向內捲繞單位線圈部的複數個單位繞捲部相對於向外捲繞單位線圈部確實地推壓，以接觸於捲繞單位線圈部的側面。
另外，具體的態樣中，在形成向外捲繞單位線圈部後，於形成向內捲繞單位線圈部之際，於導線中形成從向外捲繞單位線圈部的最外周的單位繞捲部跨越至向內捲繞單位線圈部的最外周的單位繞捲部之跨接線，並且，在形成向內捲繞單位線圈部之後，於形成向外捲繞單位線圈部之際，於導線中形成從向內捲繞單位線圈部的最內周的單位繞捲部跨越至向外捲繞單位線圈部的最內周的單位繞捲部之跨接線。
在更具體的態樣中，前述跨接線係於鄰接的單位線圈部間，使導線彎曲成S字形而形成。
本發明之變壓器中，構成一次線圈及二次線圈中之 任一者或兩者的線圈係沿著捲軸交互排列有：渦捲狀地從內周側向外周側捲繞導線而形成，由沿著垂直於捲軸的面積層的複數個單位繞捲部所成的向外捲繞單位線圈部；以及渦捲狀地從外周側向內周側捲繞導線而形成，由沿著垂直於捲軸的面積層的複數個單位繞捲部所成的向內捲繞單位線圈部，並且，互相鄰接的向外捲繞單位線圈部與向內捲繞單位線圈部，係於最外周的單位繞捲部彼此或最內周的單位繞捲部彼此互相連接。
前述變壓器的具體態樣中，前述向外捲繞單位線圈部係藉由從內周側向外周側反覆進行重疊於內周側的單位繞捲部的外周面而形成外周側的單位繞捲部之步驟而製作，前述向內捲繞單位線圈部係藉由從外周側向內周側反覆進行在與之前剛形成的向外捲繞單位線圈部的側面分離的位置形成單位繞捲部，將該單位繞捲部沿著捲軸方向壓入至與前述向外捲繞單位線圈部的側面接觸為止之步驟而製作。
若依據本發明之線圈之捲繞方法，則可使複數個單位繞捲部整齊排列，以較小的拘束力維持在使複數個單位線圈部互相接觸的狀態。
另外，若依據本發明之變壓器，因構成線圈的複數個單位線圈部互相接觸而密緻地排列，因而可實現線圈的小型化，進而實現變壓器的小型化，並且，伴隨線圈的小型化所致之芯部的小型化，可藉此降低鐵損，實現變壓器的低損失化。
另外，若依據本發明之變壓器，藉由消除複數個線圈層的間隙，可利用此空間來捲繞更寬幅的導線(粗線)，藉此，可降低線圈的電阻，並且使銅損減低。
再者，若依據本發明之變壓器，因未分割複數個單位線圈部而連續地捲繞，因而可省略用以互相連接單位線圈部的材料、連接步驟。
1、8、9‧‧‧線圈
2‧‧‧捲繞機
3‧‧‧導線捲繞部
4‧‧‧導線捲繞控制機構
4a‧‧‧側面
5‧‧‧升降板
6‧‧‧往復驅動裝置
7‧‧‧導板
11、94‧‧‧導線
12‧‧‧捲繞起始端
13‧‧‧捲繞結束端
14‧‧‧向外捲繞單位線圈部
15‧‧‧向內捲繞單位線圈部
16‧‧‧跨接線
21‧‧‧機台
22‧‧‧支架
23‧‧‧旋轉軸
24‧‧‧導線捲取裝置
31‧‧‧捲繞基部構件
41‧‧‧第一捲繞構件
41a、42a、43a‧‧‧側面
42‧‧‧第二捲繞構件
43‧‧‧第三捲繞構件
44‧‧‧第四捲繞構件
45‧‧‧第五捲繞構件
46‧‧‧第六捲繞構件
47‧‧‧溝部
51‧‧‧支持銷
81‧‧‧線圈單元
91‧‧‧第一單位繞捲部
92‧‧‧第二單位繞捲部
93‧‧‧第三單位繞捲部
100‧‧‧框體
101、102、103‧‧‧線圈組
104‧‧‧芯部
105‧‧‧一次線圈
106‧‧‧二次線圈
第1圖係用以實施本發明之線圈之捲繞方法的捲繞機的部分截斷正面圖。
第2圖係顯示該捲繞機的重點的立體圖。
第3圖係顯示本發明之線圈之捲繞方法的第一步驟至第三步驟的圖。
第4圖係顯示本發明之線圈之捲繞方法的第四步驟至第七步驟的圖。
第5圖係顯示本發明之線圈之捲繞方法的第八步驟至第十一步驟的圖。
第6圖係顯示本發明之線圈之捲繞方法的第十二步驟至第十四步驟的圖。
第7圖係顯示本發明之線圈之捲繞方法的第十五步驟、第十六步驟、及接著的第一步驟的圖。
第8圖係藉由本發明之線圈之捲繞方法所製作的線圈的立體圖。
第9圖係顯示藉由本發明之線圈之捲繞方法所製作的線圈的 捲繞順序的圖。
第10圖係顯示藉由習知的線圈之捲繞方法所製作的線圈的捲繞順序的圖。
第11圖係習知的線圈的立體圖。
第12圖係顯示第11圖所示線圈的製程的圖。
第13圖係示意性顯示本發明之變壓器的構成的圖。
以下依據圖式，具體地說明本發明的實施型態。
第8圖係顯示藉由本發明之捲繞方法所製作的線圈(1)，該線圈(1)係渦捲狀地捲繞表面經絕緣被覆之剖面呈矩形的扁平導線(11)而形成，整體呈現大致角筒狀。從線圈(1)的兩端拉出捲繞起始端(12)及捲繞結束端(13)。
另外，導線(11)係於線圈(1)的四角彎曲成落圓弧狀，於半徑方向積層的內側圓弧線部的外周面及外側的圓弧線部的內周面係具有相同之曲率半徑，且互相接觸。
第9圖係顯示該線圈(1)的捲繞順序。該線圈(1)中，沿著捲軸方向反覆交互地排列有：由沿著垂直於捲軸的面且從內周側向外周側積層的複數個單位繞捲部所成的向外捲繞單位線圈部(14)；以及由沿著垂直於捲軸的面且從外周側向內周側積層的複數個單位繞捲部所成的向內捲繞單位線圈部(15)。
在此，鄰接的向外捲繞單位線圈部(14)與向內捲繞單位線圈部(15)係互相接觸，分別構成向外捲繞單位線圈部(14)及向內捲繞單位線圈部(15)的複數個單位繞捲部係於積層方向互相接觸。
另外，互相接觸的向外捲繞單位線圈部(14)與向內捲繞單位線圈部(15)，係最內周的單位繞捲部彼此或最外周的單位繞捲部彼此經由跨接線(省略圖示)互相連接。
如第8圖所示，互相連接最外周的單位繞捲部彼此的跨接線(16)係於鄰接的單位線圈部間，使導線彎曲成S字形而形成。互相連接最內周的單位繞捲部彼此的跨接線亦同樣地形成。
依此，與如第10圖所示的先前的線圈(8)於相鄰接的線圈單元(81)、(81)之間形成間隙G且捲軸方向的長度L’者相比較，若依據第9圖所示的線圈(1)，可縮小捲軸方向的長度L。
第1圖係顯示用以製作向外捲繞單位線圈(14)及向內捲繞單位線圈部(15)分別由六層的單位繞捲部所成的線圈(1)之捲繞機(2)。在該捲繞機(2)中，導線捲取裝置(24)係以水平的旋轉軸(23)為中心自由地旋轉，且由機台(21)上的支架(22)所支持，可藉由省略圖示的馬達旋轉驅動。
導線捲取裝置(24)係於以旋轉軸(23)為中心之大致矩形的四角落，分別具有導線捲繞部(3)，藉由使四個導線捲繞部(3)至(3)同時旋轉，於該等導線捲繞部(3)至(3)的周圍捲繞導線(11)，以製作第8圖所示的線圈(1)。
導線捲繞部(3)係如第2圖所示，具有外周面呈圓弧面的捲繞基部構件(31)、導線捲繞控制機構(4)、以及連接於該導線捲繞控制機構(4)的往復驅動裝置(6)。
導線捲繞控制機構(4)係分別將跨於90度角度範圍之圓弧片狀的第一捲繞構件(41)、第二捲繞構件(42)、第三捲繞構件(43)、第四捲繞構件(44)、第五捲繞構件(45)、以及第六捲繞構件(46)， 朝垂直於前述旋轉軸(23)的方向疊層而構成，該等捲繞構件(41)至(46)係分別具有與前述旋轉軸(23)平行的圓弧面之外周面、以及與前述旋轉軸(23)垂直之側面。
另外，第二捲繞構件(42)、第三捲繞構件(43)、第四捲繞構件(44)、第五捲繞構件(45)、以及第六捲繞構件(46)係分別藉由往復驅動裝置(6)，獨立地朝向沿著前述旋轉軸(23)的方向往復驅動。
在此，第二捲繞構件(42)、第三捲繞構件(43)、第四捲繞構件(44)、第五捲繞構件(45)、第六捲繞構件(46)、以及捲繞基部構件(31)的外周面，係具有分別與積層在第8圖所示之線圈(1)之四角落的六個單位繞捲部的內周面相同之曲率半徑。
另外，第二捲繞構件(42)、第三捲繞構件(43)、第四捲繞構件(44)、第五捲繞構件(45)、以及第六捲繞構件(46)的厚度，係與形成線圈(1)的導線的厚度大略一致。
另外，導線捲繞部(3)係具有朝與前述旋轉軸(23)垂直的方向升降的升降板(5)、以及立設於該升降板(5)上的三支的支持銷(51)、(51)、(51)，在第二捲繞構件(42)、第三捲繞構件(43)、第四捲繞構件(44)、第五捲繞構件(45)、以及第六捲繞構件(46)中，係開設有可供三支的支持銷(51)、(51)、(51)分別侵入的三個溝部(47)、(47)、(47)。
再者，在導線捲取裝置(24)中，以可朝沿著前述旋轉軸(23)的方向往復移動之方式配備有與前述旋轉軸(23)垂直的導板(7)。
第3圖至第7圖係顯示利用上述捲繞機(2)之線圈(1) 之捲繞方法。
首先，在第3圖的第一步驟P1中，藉由構成導線捲繞控制機構(4)的第一捲繞構件(41)、第二捲繞構件(42)、第三捲繞構件(43)、第四捲繞構件(44)、第五捲繞構件(45)、以及第六捲繞構件(46)，形成與前述旋轉軸(23)垂直的一個側面(4a)。
然後，藉由使導線捲取裝置(24)旋轉一周，於四個捲繞基部構件(31)捲繞導線，以形成第一層的單位繞捲部。
又，在形成第一層的單位繞捲部之際，第1圖所示之導線(11)的前端部係卡止於導線捲取裝置(24)上。在此狀態下，因使導線捲取裝置(24)旋轉，而使某程度的張力作用於導線(11)。
接著，第3圖的第二步驟P2中，再藉由使導線捲取裝置(24)旋轉五周，於第一層的單位繞捲部之上積層有第二層、第三層、第四層、第五層、以及第六層的單位繞捲部，以形成向外捲繞單位線圈部(14)。
由於向外捲繞單位線圈部(14)係沿著導線捲繞機構(4)的側面(4a)而形成，因此六層的單位繞捲部不會於捲軸方向參差不齊而垂直地積層。
又，在第一步驟P1及第二步驟P2中，藉由第2圖所示的導板(7)，可從與導線捲繞控制機構(4)側面(4a)為相反側的一側，引導向外捲繞單位線圈部(14)的形成，藉此。可精確度更佳地形成向外捲繞單位線圈部(14)。
接著，在第3圖的第三步驟P3中，使導線捲繞控制機構(4)沿著前述旋轉軸(23)朝捲繞基部構件(31)側前進，使向外捲繞單位線圈部(14)移動達對應於線圈寬幅的一間距份。
在此過程中，支持銷(51)係收容於導線捲繞控制機構(4)的溝部(47)的內部。
接著，在第4圖所示的第四步驟P4中，使第一捲繞構件(41)退後達對應於導線寬幅的距離，並使第二捲繞構件(42)的外周面露出。
接著，在第五步驟P5中，使導線捲取裝置(24)旋轉一周，藉此於四個第二捲繞構件(42)的外周面捲繞導線，以形成第七層的單位繞捲部。在此，第七層的單位繞捲部係沿著第一捲繞構件(41)的側面(41a)並且與第六層的單位繞捲部接觸而形成。
又，從第四步驟P4轉移至第五步驟P5時，於第六層的單位繞捲部與第七層的單位繞捲部之間，形成第8圖所示的跨接線(16)。
接著，在第六步驟P6中，使第一捲繞構件(41)退後達對應於導線寬幅的距離，並且使第二捲繞構件(42)退後達對應於導線寬幅二倍的距離，以使第三捲繞構件(43)的外周面露出。
在此，即使已使第二捲繞構件(42)後退，亦因第七層的單捲部係由支持銷(51)所支持，因此線圈的形狀不會塌陷。
接著，在第七步驟P7中，使導線捲取裝置(24)旋轉一周，藉此於四個第三捲繞構件(43)的外周面捲繞導線，以形成第八層的單位繞捲部。在此，第八層的單位繞捲部係沿著第二捲繞構件(42)的側面(42a)而形成。
接著，在第5圖之第八步驟P8中，使第一捲繞構件(41)及第二捲繞構件(42)前進達對應於導線寬幅的距離，將第八層的單位繞捲部壓入第七層的單位繞捲部之內側，同時使支持銷(51) 下降達線圈的厚度份。
藉此，如第九步驟P9所示，第八層的單位繞捲部係與第五層的單位繞捲部側面接觸，並且與第七層的單位繞捲部的內周面接觸。
又，在第八步驟P8中，將第八層的單位繞捲部壓入的過程中，可藉由前述導板(7)有效地承受向外捲繞單位線圈部(14)。
藉此，可將第八層的單位繞捲部對於第五層的單位繞捲部更確實地壓入。
接著，在第十步驟P10中，使第一捲繞構件(41)及第二捲繞構件(42)退後達對應於導線寬幅的距離，並且使第三捲繞構件(43)退後達對應於導線寬幅二倍的距離，使第四捲繞構件(44)的外周面露出。
在此，即使已使第三捲繞構件(43)後退，亦因第八層的單繞捲部係由支持銷(51)所支持，因此線圈的形狀不會塌陷。
接著，在第十一步驟P11中，使導線捲取裝置(24)旋轉一周，藉此於四個第四捲繞構件(44)的外周面捲繞導線，以形成第九層的單位繞捲部。在此，第九層的單位繞捲部係沿著第三捲繞構件(43)的側面(43a)而形成。
接著，在第6圖之第十二步驟P12中，使第一捲繞構件(41)、第二捲繞構件(42)、及第三捲繞構件(43)前進達對應於導線寬幅的距離，將第九層的單位繞捲部壓入第八層的單位繞捲部內側，同時使支持銷(51)下降達線圈的厚度份。
藉此，如第十三步驟P13所示，第九層的單位繞捲部係與第 四層的單位繞捲部側面接觸，並且與第八層的單位繞捲部的內周面接觸。
又，第十二步驟P12中，將第九層的單位繞捲部壓入的過程中，可藉由前述導板(7)，有效地承受向外捲繞單位線圈部(14)。
藉此，可將第九層的單位繞捲部對於第四層的單位繞捲部更確實地壓入。
之後，藉由反覆進行與第十步驟P10至第十三步驟P13同樣的步驟，如第十四步驟P14所示，形成第十層至第十二層的單位繞捲部。
結果，形成向內捲繞單位線圈部(15)。
向內捲繞單位線圈部(15)係與既已形成的向外捲繞單位線圈部(14)的側面接觸而形成，因此，六層的單位繞捲部不會於捲軸方向參差不齊而垂直地積層。
接著，在第7圖所示的第十五步驟P15中，使導線捲繞控制機構(4)沿著前述旋轉軸(23)向捲繞基部構件(31)側前進，使向外捲繞單位線圈部(14)及向內捲繞單位線圈部(15)移動達對應於線圈寬幅的一間距份。
接著，在第十六步驟P16中，使導線捲繞控制機構(4)後退達對應於導線寬幅的距離。藉此，成為可沿著導線捲繞控制機構(4)的側面(4a)形成下一個向外捲繞單位線圈部(14)的狀態。
亦即，在下一個之第一步驟P1’中，藉由使導線捲取裝置(24)旋轉一周，於四個捲繞基部構件(31)捲繞導線，以形成第十三層的單位繞捲部。
又，從第十六步驟P16轉移至下一個之第一步驟P1’時，於第十二層的單位繞捲部與第十三層的單位繞捲部之間形成跨接線。
以後，藉由反覆進行同樣的步驟，完成如第8圖所示的向外捲繞單位線圈(14)與向內捲繞單位線圈(15)交互反覆而形成的線圈(1)。
若依據上述線圈之捲繞方法，在向內捲繞單位線圈部(15)的形成步驟中，例如，如第5圖的第八步驟P8、第6圖的第十二步驟P12等所示，將構成向內捲繞單位線圈部(15)的單位繞捲部，沿著捲軸方向壓入至與既已形成的向外捲繞單位線圈部(14)的側面接觸為止之步驟，單位繞捲部雖承受與捲軸方向平行的反彈力，但在向外捲繞單位線圈部(14)的形成步驟中，例如，如第3圖的第一步驟P1至第二步驟P2所示，因沿著與捲軸垂直的面，渦捲狀地從內周側向外周側捲繞導線來積層單位繞捲部，因此單位繞捲部不會承受與捲軸方向平行的反彈力。
依此，相較於習知之將向外捲繞單位線圈部與向內捲繞單位線圈部兩者皆朝捲軸方向壓縮的捲繞方法，在線圈完成狀態下用以維持使單位線圈部彼此接觸的狀態所需的拘束力會減半。
因此，第1圖所示的線圈(1)中，例如可藉由絕緣帶等的簡單的手段來紥綁成束的單位繞捲部，以維持使全部的單位繞捲部互相接觸的狀態。
另外，在向外捲繞單位線圈部(14)的形成步驟中積層的複數個單位繞捲部，不會於捲軸方向有位置的參差不齊而齊平 於與捲軸垂直的面，因此，在之後的向內捲繞單位線圈部(15)的形成步驟中，藉由將單位繞捲部沿著捲軸方向壓入至與向外捲繞單位線圈部(14)的側面接觸為止，構成向內捲繞單位線圈部(15)的複數個單位繞捲部，亦不會於捲軸方向有位置的參差不齊而齊平於與捲軸垂直的面。
結果，構成線圈(1)的複數單位繞捲部成為整齊地排列。
第13圖係顯示本發明之變壓器的構成，於框體(100)的內部收容有三相用的三個線圈組(101)、(102)、(103)，以及貫通該等線圈組(101)、(102)、(103)而形成磁路的芯部(104)。
並且，三個線圈組(101)、(102)、(103)係分別於同軸上具有一次線圈(105)與二次線圈(106)，其中，一次線圈(105)係採用第8圖所示的上述線圈(1)。
在如此的變壓器中，一次線圈(105)的圈數係例如超過三百圈，因此構成一次線圈(105)的線圈的大小係決定變壓器的大小。
若依據本發明之變壓器，構成一次線圈(105)的線圈(1)中，因複數個單位線圈部(14)(15)互相接觸而密緻地排列，因而可實現線圈(1)的小型化，進而實現變壓器的小型化。
並且，藉由伴隨線圈(1)的小型化之芯部(104)的小型化，可降低鐵損，且實現變壓器的低損失化。
又，本發明的各部構成並不限於上述實施型態，而可於申請專利範圍中所述的技術性範圍內進行各種的變更。例如，捲繞機(2)的旋轉軸(23)並不限於水平而亦可鉛直地配置。此時，線圈(1)係以鉛直的捲軸為中心渦捲狀地捲繞。
又，依據導線的材質、剖面形狀等，亦可省略第2圖所示之藉由導版(7)承受推壓力。向外捲繞單位線圈部(14)的形成步驟中之藉由導板(7)所進行的引導亦非必須。
另外，本發明之線圈之捲繞方法，特別於由剖面呈矩形的扁平線所形成的線圈(1)的製作中可獲得很大的效果，但不限於此，亦可用於由圓線、橢圓線等各種導線形成的線圈的製作。
又，剖面呈矩形的扁平線的情況時，並不限於橫長的矩形剖面，亦可為縱長的矩形剖面。
另外，在上述實施型態中，於向外捲繞單位線圈部形成步驟與向內捲繞單位線圈部形成步驟的反覆進行中，首先從向外捲繞單位線圈部形成步驟開始，在向外捲繞單位線圈部形成步驟中結束，但並不限於此，亦可採用以下方法：首先從向外捲繞單位線圈部形成步驟開始，在向內捲繞單位線圈部形成步驟中結束的方法；首先從向內捲繞單位線圈部形成步驟開始，在向內捲繞單位線圈部形成步驟中結束的方法；或者首先從向內捲繞單位線圈部形成步驟開始，在向外捲繞單位線圈部形成步驟中結束的方法。
例如，若依據首先從向內捲繞單位線圈部形成步驟開始且在向外捲繞單位線圈部形成步驟中結束的方法，則可從線圈(1)的最外周的單位繞捲部拉出一對屬於拉出線之捲繞起始端(12)及捲繞結束端(13)，因而不需要將拉出線從最內周部往外部拉出時所需的空間，藉此可將線圈小型化。另外，與鄰接的線圈等的外部電路之連接亦變得容易。
又，捲繞起始端(12)及捲繞結束端(13)並不限於從兩端的單位 線圈的最外周的單位繞捲部或最內周的單位繞捲部拉出之構成，亦可從中間的單位繞捲部拉出。
另外，本發明之變壓器並不限於藉由本發明之線圈(1)形成一次線圈(105)的構成，亦可為藉由本發明之線圈(1)來形成二次線圈(106)的構成、藉由本發明的線圈(1)分別形成一次線圈(105)及二次線圈(106)。
再者，本發明之變壓器並不限於大電力、高電壓用的變壓器，亦可實施於包含小電力、低高電壓用的轉換器、變壓器等的各種用途的變壓器。
4‧‧‧導線捲繞控制機構
14‧‧‧向外捲繞單位線圈部
15‧‧‧向內捲繞單位線圈部
31‧‧‧捲繞基部構件
41‧‧‧第一捲繞構件
42‧‧‧第二捲繞構件
43‧‧‧第三捲繞構件
44‧‧‧第四捲繞構件
45‧‧‧第五捲繞構件
46‧‧‧第六捲繞構件
51‧‧‧支持銷

Claims (17)

  1. 一種線圈之捲繞方法，係於捲軸方向反覆排列有渦捲狀地捲繞至少一根導線而形成的單位線圈部，各單位線圈部係由內周長相異的複數個單位繞捲部所形成，內周長小的單位繞捲部的至少一部分會侵入內周長大的單位繞捲部之內側，該線圈之捲繞方法係藉由交互反覆進行：向外捲繞單位線圈部形成步驟，渦捲狀地從內周側向外周側捲繞導線，形成由沿著垂直於捲軸的面積層的複數個單位繞捲部所成的向外捲繞單位線圈部；以及向內捲繞單位線圈部形成步驟，渦捲狀地從外周側向內周側捲繞導線，形成由沿著垂直於捲軸的面積層的複數個單位繞捲部所成的向內捲繞單位線圈部，並且，沿著捲軸交互排列向外捲繞單位線圈部與向內捲繞單位線圈部，前述向外捲繞單位線圈部形成步驟中，從內周側向外周側反覆進行重疊於內周側的單位繞捲部的外周面而形成外周側的單位繞捲部之步驟，前述向內捲繞單位線圈部形成步驟中，從外周側向內周側反覆進行在從向內捲繞單位線圈部的形成位置分離之位置形成單位繞捲部，並將該單位繞捲部沿著捲軸方向壓入至與前述向外捲繞單位線圈部的側面接觸為止之步驟。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之線圈之捲繞方法，其中，前述向外捲繞單位線圈部形成步驟與向內捲繞單位線圈部形成步驟的反覆進行中，首先從向外捲繞單位線圈部形成步驟開始，在 向內捲繞單位線圈部形成步驟中結束。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之線圈之捲繞方法，其中，前述向外捲繞單位線圈部形成步驟與向內捲繞單位線圈部形成步驟的反覆進行中，首先從向外捲繞單位線圈部形成步驟開始，在向外捲繞單位線圈部形成步驟中結束。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之線圈之捲繞方法，其中前述向外捲繞單位線圈部形成步驟與向內捲繞單位線圈部形成步驟的反覆進行中，首先從向內捲繞單位線圈部形成步驟開始，在向內捲繞單位線圈部形成步驟中結束。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之線圈之捲繞方法，其中，前述向外捲繞單位線圈部形成步驟與向內捲繞單位線圈部形成步驟的反覆進行中，首先從向內捲繞單位線圈部形成步驟開始，在向外捲繞單位線圈部形成步驟中結束。
  6. 一種線圈之捲繞方法，係於捲軸方向反覆排列有渦捲狀地捲繞至少一根導線而形成的單位線圈部，各單位線圈部係由內周長相異的複數個單位繞捲部所形成，內周長小的單位繞捲部的至少一部分會侵入內周長大的單位繞捲部之內側，該線圈之捲繞方法係藉由交互反覆進行：向外捲繞單位線圈部形成步驟，渦捲狀地從內周側向外周側捲繞導線，形成由沿著垂直於捲軸的面積層的複數個單位繞捲部所成的向外捲繞單位線圈部；以及向內捲繞單位線圈部形成步驟，渦捲狀地從外周側向內周側捲繞導線，形成由沿著垂直於捲軸的面積層的複數個單位繞捲部所成的向內捲繞單位線圈部， 並且，沿著捲軸交互排列向外捲繞單位線圈部與向內捲繞單位線圈部，前述向外捲繞單位線圈部形成步驟中，從內周側向外周側反覆進行重疊於內周側的單位繞捲部的外周面而形成外周側的單位繞捲部之步驟，前述向內捲繞單位線圈部形成步驟中，從外周側向內周側反覆進行在與之前剛形成的向外捲繞單位線圈部的側面分離的位置形成單位繞捲部，將該單位繞捲部沿著捲軸方向壓入至與前述向外捲繞單位線圈部的側面接觸為止之步驟。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之線圈之捲繞方法，其中，在前述向內捲繞單位線圈部形成步驟中，在形成與之前剛形成的向外捲繞單位線圈部的側面接觸之最外周的單位繞捲部形成之後，從外周側向內周側反覆進行於至少與該向外捲繞單位線圈部的側面分離達導線寬幅尺寸的位置形成單位繞捲部，將該單位繞捲部沿著捲軸方向壓入至與前述向外捲繞單位線圈部的側面接觸為止之步驟。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之線圈之捲繞方法，其中，前述向外捲繞單位線圈部形成步驟中，藉由使捲繞基部構件繞著捲軸周圍旋轉，而在該捲繞基部構件的周圍積層複數層的單位繞捲部。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之線圈之捲繞方法，其中，在前述向內捲繞單位線圈部形成步驟中，藉由使導線捲繞控制機構繞著捲軸周圍旋轉而形成複數個單位繞捲部，該導線捲繞控制機構係具備重疊於與捲軸垂直方向的複數個捲繞構件、以及使各 捲繞構件沿著捲軸往復移動的往復驅動裝置，藉由該往復驅動裝置的動作使前述複數個捲繞構件中之一個捲繞構件的外周面露出的狀態下，使導線捲繞控制機構旋轉，藉此於該捲繞構件的外周面捲繞導線，以形成對應該捲繞構件之外形的內周長的單位繞捲部。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之線圈之捲繞方法，其中，在前述向內捲繞單位線圈部形成步驟中，於一個捲繞構件的外周面捲繞導線而形成一個單位繞捲部之後，使配置於該捲繞構件外周側的捲繞構件朝捲軸方向前進，藉此將該單位繞捲部壓入至與前述向外捲繞單位線圈部的側面接觸為止。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之線圈之捲繞方法，其中，藉由前述捲繞構件的前進而將前述單位繞捲部壓入之後，使配置於該捲繞構件內周側的捲繞構件，與位於比該捲繞構件更外周側的一個或複數個捲繞構件一同後退，藉此使接著應捲繞導線的內周側的捲繞構件的外周側露出。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之線圈之捲繞方法，其中，在前述導線捲繞控制機構中裝配有支持構件，該支持構件係於前述捲繞構件的後退之後，亦支持壓入至與前述向外捲繞單位線圈部側面接觸為止的單位繞捲部。
  13. 如申請專利範圍第9至12項中任一項所述之線圈之捲繞方法，其中，在形成向外捲繞單位線圈部或向內捲繞單位線圈部後，使導線捲繞控制機構的全部的捲繞構件前進，藉此使既已形成的全部的單位線圈部朝捲軸方向移動達導線的寬幅尺寸。
  14. 如申請專利範圍第9至12項中任一項所述之線圈之捲繞方 法，其中，藉由前述捲繞構件的前進而壓入前述單位繞捲部的過程中，使導板抵接於最初形成的向外捲繞單位線圈部的側面，藉此承受因前述捲繞構件的前進所造成的推壓力。
  15. 如申請專利範圍第1至12項中任一項所述之線圈之捲繞方法，其中，在形成向外捲繞單位線圈部後，於形成向內捲繞單位線圈部之際，在導線中形成有從向外捲繞單位線圈部的最外周的單位繞捲部跨越至向內捲繞單位線圈部的最外周的單位繞捲部之跨接線，並且在形成向內捲繞單位線圈部之後，於形成向外捲繞單位線圈部之際，在導線中形成從向內捲繞單位線圈部的最內周的單位繞捲部跨越至向外捲繞單位線圈部的最內周的單位繞捲部之跨接線。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之線圈之捲繞方法，其中，前述跨接線係於鄰接的單位線圈部間，使導線彎曲成S字形而形成。
  17. 一種變壓器，係具備一次線圈及二次線圈，構成一次線圈及二次線圈中之任一者或兩者的線圈係沿著捲軸交互排列有：渦捲狀地從內周側向外周側捲繞導線而形成，且由沿著垂直於捲軸的面積層的複數個單位繞捲部所成的向外捲繞單位線圈部；以及渦捲狀地從外周側向內周側捲繞導線而形成，且由沿著垂直於捲軸的面積層的複數個單位繞捲部所成的向內捲繞單位線圈部，並且，互相鄰接的向外捲繞單位線圈部與向內捲繞單位線 圈部，係於最外周的單位繞捲部彼此或最內周的單位繞捲部彼此互相連接，將最外周的單位繞捲部彼此或差異內周的單位繞捲部彼此互相連接的跨接線係於鄰接的單位線圈部間彎曲成S字形。
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