特許 7274832 巻線装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-05-09

(45)【発行日】2023-05-17

(54)【発明の名称】巻線装置

(51)【国際特許分類】

   H01F 41/069 20160101AFI20230510BHJP

   H01F 41/04 20060101ALI20230510BHJP

   H01F 41/082 20160101ALI20230510BHJP

【ＦＩ】

H01F41/069

H01F41/04 F

H01F41/082

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2018148771

(22)【出願日】2018-08-07

(65)【公開番号】P2020025021

(43)【公開日】2020-02-13

【審査請求日】2021-04-22

(73)【特許権者】

【識別番号】391017540

【氏名又は名称】東芝ＩＴコントロールシステム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100081961

【弁理士】

【氏名又は名称】木内 光春

(72)【発明者】

【氏名】柴崎 崇行

(72)【発明者】

【氏名】大塚 由幸

【審査官】井上 健一

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－０３３８８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５６－０８８３１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６１－１０７７１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０２－３０８５１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０４－０８４４０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０６－０３４２２８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】米国特許第０５２０９４１４（ＵＳ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００７／０２６６５５２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開平０５－２５４７３１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｆ ４１／０６９

Ｈ０１Ｆ ４１／０４

Ｈ０１Ｆ ４１／０８２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

共通の巻芯に沿って２本線以上のワイヤを交互且つ多層に巻回する巻線装置であって、
前記ワイヤの本数と同数のトラバーサと、
前記各トラバーサと対にして配置され、対応の前記トラバーサを前記巻芯に沿って独立して平行移動させ、前記ワイヤを前記巻芯に沿って送る各駆動機構と、
表面層の巻回状態を検出する検出部と、
前記検出部の検出結果に応じて前記駆動機構を制御する制御部と、
を備え、
前記駆動機構は、
前記ワイヤの送り方向を逆転させる際、前記各トラバーサの相対的な位置関係を前記巻芯に沿った平行移動によって入れ替えると共に、
前記検出部が検出する表面層の巻回状態に応じた前記制御部による制御下で、前記各トラバーサの相対的な位置関係を入れ替え始めてから終えるまでの当該トラバーサの平行移動の速度を変更することにより、前記各トラバーサの相対的な位置関係を入れ替え始めてから終えるまでの前記巻芯の回転角度を、層によって変更すること、
を特徴とする巻線装置。

【請求項2】

前記駆動機構は、
前記ワイヤの送り方向を逆転させる際、前記送り方向先行の前記ワイヤを支持する前記トラバーサを、前記送り方向最後尾の前記ワイヤを支持する前記トラバーサを基準に軸対称の位置に平行移動させること、
を特徴とする請求項１記載の巻線装置。

【請求項3】

前記駆動機構は、
前記巻芯の外周面に沿った前記軸対称の位置に移動させること、
を特徴とする請求項２記載の巻線装置。

【請求項4】

前記駆動機構は、
前記ワイヤの直径をｄとすると、前記送り方向最後尾の隣からＮ番目のワイヤを保持する前記トラバーサを、前記送り方向最後尾の前記ワイヤを支持する前記トラバーサを基準に、当該基準の前記トラバーサを跨ぐ方向に２×Ｎ×ｄの距離だけ平行移動させること、
を特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の巻線装置。

【請求項5】

前記駆動機構は、
前記巻芯の外周面に沿った前記２×Ｎ×ｄの距離だけ移動させること、
を特徴とする請求項４記載の巻線装置。

【請求項6】

前記駆動機構は、
前記送り方向最先端のワイヤが前記巻芯の端部まで残り０．５本分の位置まで迫ると、前記送り方向最後尾のワイヤを保持する前記トラバーサを、前記送り方向最後尾のワイヤが前記端部で段上げされるように移動させること、
を特徴とする請求項４又は５記載の巻線装置。

【請求項7】

前記トラバーサは、前記巻芯間近まで延びるガイド溝を備え、
前記ガイド溝は、当該ガイド溝と前記巻芯との間で延びる前記ワイヤの延び方向に沿って延びること、
を特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の巻線装置。

【請求項8】

前記ガイド溝は、前記トラバーサと共に平行移動すること、
を特徴とする請求項７記載の巻線装置。

【請求項9】

前記駆動機構は、
層ごとに平行移動の速度を変更し、前記ワイヤが交差する距離を層によって変更すること、
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。

【請求項10】

前記検出部はカメラであること、
を特徴とする請求項１記載の巻線装置。

【請求項11】

前記送り方向に１線分遅れる前記ワイヤの前記駆動機構は、対応の前記トラバーサと共に、前記送り方向に１線分先行する前記ワイヤの前記トラバーサ及び前記駆動機構を平行移動させること、
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。

【請求項12】

前記送り方向最後尾の前記ワイヤの前記駆動機構は、前記巻芯に対する巻回位置を設定する位置決め手段であり、
前記送り方向先行する前記ワイヤの前記駆動機構は、前記トラバーサの位置関係を入れ替える入れ替え手段であること、
を特徴とする請求項１１記載の巻線装置。

【請求項13】

前記ワイヤは、捻りによってキンクする細線、捻り困難な太線、又は捻り困難な多角形断面形状を有する線であること、
を特徴とする請求項１乃至１２の何れかに記載の巻線装置。

【請求項14】

前記巻芯は、
前記ワイヤの直径に前記ワイヤの本数を乗じた長さの整数倍に、前記ワイヤの半径を加えた長さであること、
を特徴とする請求項１乃至１３の何れかに記載の巻線装置。

【請求項15】

前記巻芯の断面は、真円、楕円、又は三角形以上の多角形であること、
を特徴とする請求項１乃至１４の何れかに記載の巻線装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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。

【背景技術】

【0002】

各層に２本以上のワイヤを整列させて渦巻き状に巻回し、更に多層に構成された多層コイルがある。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。この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。

【0003】

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、ボビンを回転させながら２本以上のワイヤをボビンで巻き取っていく。ワイヤがボビンの巻芯端部まで巻回されると、ワイヤを上層に段上げし、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。このとき、ボビンの巻芯端部ではワイヤが３重に巻き重ねられた領域が発生し、ボビンの巻線端部で多層コイルの外径が大きくなってしまう。

【0004】

そこで、回転中心を基準に点対称の位置に各ワイヤを保持し、ボビンに当該ワイヤを導く回転盤を備え、下層から上層へ段上げしてワイヤの送り方向を逆転させるときに、回転盤を１８０度回転させることで、ワイヤ群を１８０度捻り、ワイヤ群の配列を入れ替える巻線方法が提案されている。この方法によると、２本のワイヤが交差して２重に巻き重ねられた領域のみで、３重に巻き重ねられることはない。そのため、ボビンの巻線端部での多層コイルの膨らみは遙かに抑制される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００７－６７１７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、ワイヤの配列入れ替えに回転移動を用いる巻線方法は、ワイヤの捻りによりキンクが発生してしまう虞がある。そのため、回転移動を用いる巻線方法は、キンクにより破断が生じ易い細線に対しては採用できない。また、捻り難いワイヤ、即ち太線や四角形などの多角形の線に対しても、この回転移動を用いる巻線方法を採用できない。

【0007】

本実施形態は、上記課題を解決すべく、ワイヤを捻ること無く、多層コイルの外径の膨らみを抑制できる巻線装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

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、共通の巻芯に沿って２本線以上のワイヤを交互且つ多層に巻回する巻線装置であって、前記ワイヤの本数と同数のトラバーサと、前記各トラバーサと対にして配置され、対応の前記トラバーサを前記巻芯に沿って独立して平行移動させ、前記ワイヤを前記巻芯に沿って送る各駆動機構と、を備え、前記駆動機構は、前記ワイヤの送り方向を逆転させる際、前記各トラバーサの相対的な位置関係を前記巻芯に沿った平行移動によって入れ替えること、を特徴とする。

【0009】

前記トラバーサは、前記巻芯間近まで延びるガイド溝を備え、前記ガイド溝は、当該ガイド溝と前記巻芯との間で延びる前記ワイヤの延び方向に沿って延びるようにしてもよい。

【0010】

また、前記駆動機構は、層ごとに平行移動のタイミングを変更し、前記ワイヤが交差する位相を層によって変更したり、前記駆動機構は、層ごとに平行移動の速度を変更し、前記ワイヤが交差する距離を層によって変更するようにしてもよい。

【0011】

また、前記送り方向に１線分遅れる前記ワイヤの前記駆動機構は、対応の前記トラバーサと共に、前記送り方向に１線分先行する前記ワイヤの前記トラバーサ及び前記駆動機構を平行移動させるようにしてもよい。

【0012】

前記送り方向最後尾の前記ワイヤの前記駆動機構は、前記巻芯に対する巻回位置を設定する位置決め手段であり、前記送り方向先行する前記ワイヤの前記駆動機構は、前記トラバーサの位置関係を入れ替える入れ替え手段であるようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】第１の実施形態に係る巻線装置の構成を示す図である。

【図2】第１の実施形態に係る、ワイヤの順番入れ替えと各トラバーサの移動を示す模式図であり、片側への送りを示す。

【図3】第１の実施形態に係る、ワイヤの順番入れ替えと各トラバーサの移動を示す模式図であり、片側での段上げを示す。

【図4】第１の実施形態に係る、ワイヤの順番入れ替えと各トラバーサの移動を示す模式図であり、反対側への送りを示す。

【図5】第１の実施形態に係る、ワイヤの順番入れ替えと各トラバーサの移動を示す模式図であり、反対側での段上げを示す。

【図6】第１の実施形態に係る巻線装置で使用可能なワイヤの形状及び大きさを示す図である。

【図7】ボビンの詳細寸法を示す図である。

【図8】ボビンの他の形状を示す図である。

【図9】第２の実施形態に係る巻線装置の構成を示す図である。

【図10】第２の実施形態に係る、ワイヤの順番入れ替えと各トラバーサの移動を示す模式図である。

【図11】第３の実施形態に係るボビンを示す図である。

【図12】第４の実施形態に係る、ワイヤの順番入れ替えタイミングの層ごとの相違を示す模式図である。

【図13】第５の実施形態に係る巻線装置の制御手段を示す図である。

【図14】第５の実施形態に係る巻線装置の制御フローを示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0014】

（第１の実施形態）
（構成）
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図である。図１に示す巻線装置１は多層コイルを製造する装置である。この巻線装置１は、ｎ本（ｎは２以上の整数）のワイヤを共通の巻芯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。各層において、巻線装置１は、ｎ本のワイヤを巻芯２１に沿って交互に巻回し、一つ下層と一つ上層とでｎ本のワイヤの並び順を逆転させる。

【0015】

第１の実施形態の巻線装置１は、２本のワイヤ１１Ａ及び１１Ｂを巻回する。この巻線装置１はボビン２、回転軸２４及び回転モータ２３を備える。ボビン２は巻芯２１と鍔部２２とから成る。巻芯２１は、ワイヤ１１Ａ及び１１Ｂ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、巻芯２１よりも長径であり、巻芯２１に巻回されたワイヤ１１Ａ及び１１Ｂ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２４に連動して軸回転し、ワイヤ１１Ａ及び１１Ｂを巻き取ることになる。

【0016】

更に、この巻線装置１は、ワイヤ１１Ａを供給する第１供給系３１、第１供給系３１から供給されたワイヤ１１Ａをボビン２の巻芯２１に沿って平行に移動させる第１トラバーサ５１、ワイヤ１１Ｂを供給する第２供給系３２、及び第２供給系３２から供給されたワイヤ１１Ｂをボビン２の巻芯２１に沿って平行に移動させる第２トラバーサ５２を備える。ワイヤとトラバーサとは同数である。第１トラバーサ５１は、当該第１トラバーサ５１を巻芯２１に沿って平行移動させる第１駆動機構７１を備えており、第２トラバーサ５２は、当該第２トラバーサ５２を巻芯２１に沿って平行移動させる第２駆動機構７２を備えており、第１トラバーサ５１と第２トラバーサ５２は、別個独立で巻芯２１に沿って平行移動可能である。

【0017】

この巻線装置１において、ワイヤ１１Ａは、第１供給系３１から引き出され、第１トラバーサ５１によって巻芯２１上の巻回位置が決定される。ワイヤ１１Ｂは、第２供給系３２から引き出され、第２トラバーサ５２によって巻芯２１上の巻回位置が決定される。巻芯２１の第１端部２１ａと第２端部２１ｂでは、第２トラバーサ５２は、第１トラバーサ５１の軸を基準に軸対称の位置に平行移動させ、ワイヤ１１Ａとワイヤ１１Ｂの位置関係を入れ替える。

【0018】

詳細には、第１供給系３１と第２供給系３２は、各々が供給ボビン４１、テンショナ４２及び送りローラ４３を有する。ワイヤ１１Ａ及び１１Ｂは、対応の供給ボビン４１から引き出され、対応のテンショナ４２により張力をかけられ、対応の送りローラ４３に架けられて、第１トラバーサ５１及び第２トラバーサ５２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１１Ａ及び１１Ｂを引っ掛けて経路を屈曲させることにより、ワイヤ１１Ａと１１ｂに張力をかける。

【0019】

第１トラバーサ５１と第２トラバーサ５２は、ボビン２にワイヤ１１Ａ及びワイヤ１１Ｂを供給する最終経路を成す。この第１トラバーサ５１と第２トラバーサ５２は、ワイヤ１１Ａ及びワイヤ１１Ｂ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、第１トラバーサ５１と第２トラバーサ５２は、各々が可動ローラ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、各々が独立して巻芯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、第１供給系３１と第２供給系３２から引き出されたワイヤ１１Ａ及びワイヤ１１Ｂが各々架設される。

【0020】

可動ガイド溝６２は、可動ローラ６１を経たワイヤ１１Ａ及びワイヤ１１Ｂをボビン２に案内する。この可動ガイド溝６２は、各々が対応の可動ベース６３に固定され、ボビン２の巻芯２１の軸と直交して延び、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１１Ａ及び１１Ｂが通る。可動ガイド溝６２の延び方向は、巻芯２１に巻き付くワイヤ１１Ａ及びワイヤ１１Ｂと巻芯２１の延び方向と一致する。そのため、ワイヤ１１Ａ及びワイヤ１１Ｂが可動ガイド溝６２の出口で屈曲して擦れることはなく、ワイヤ１１Ａ及びワイヤ１１Ｂの損耗は抑制される。

【0021】

第１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、第１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、第１トラバーサ５１は、第１駆動機構７１の駆動に応じて巻芯２１の軸に沿って平行移動する。

【0022】

第２駆動機構７２は、回転モータ８１とボールネジ８２と支持台７３を備える。支持台７３は、第１トラバーサ５１の可動ベース６３上に立設している。第２トラバーサ５２の可動ベース６３は、支持台７３上に設置され、巻芯２１の軸に沿って平行移動可能となっている。第２駆動機構７２のボールネジ８２は、支持台７３上で巻芯２１の軸と平行に延び、第２トラバーサ５２の可動ベース６３と螺合している。第２駆動機構７２の回転モータ８１は、第２駆動機構７２のボールネジ８２を軸回転させる。これにより、第２トラバーサ５２は、第１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とともに、第２駆動機構７２の駆動に応じて巻芯２１に沿って独立して平行移動し、第１トラバーサ５１との位置関係を可変にしている。

【0023】

図２乃至図５は、第１トラバーサ５１と第２トラバーサ５２の平行移動態様を示す模式図である。図２乃至図５に示すように、ワイヤ１１Ａは、送り方向最後尾に常に位置するように巻回され、ワイヤ１１Ｂはワイヤ１１Ａよりも送り方向１本分先行して巻回されるものとする。

【0024】

図２に示すように、巻芯２１の第１端部２１ａから第２端部２１ｂに向かってワイヤ１１Ａとワイヤ１１Ｂを巻回する際、第２トラバーサ５２は、ワイヤ１本分だけ第１トラバーサ５１よりも第２端部２１ｂに近い位置に相対的に固定される。即ち、第２トラバーサ５２の第２駆動機構７２は停止している。一方、第１トラバーサ５１は、第１駆動機構７１によって、ワイヤ１１Ａとワイヤ１１Ｂの１周分巻回完了ごとに、２本分の平行移動を連続して行う。

【0025】

図３に示すように、第２端部２１ｂまで残り０．５本分の位置までワイヤ１１Ｂが迫った位置で、ワイヤ１１Ａ及びワイヤ１１Ｂを１周巻き終えたものとする。次の１周巻きの間に、第１駆動機構７１は、第１トラバーサ５１を１．５本分だけ第２端部２１ｂに向けて移動させ、第２端部２１ｂに最近傍のワイヤ１１Ｂにワイヤ１１Ａを乗り上げさせ、第２端部２１ｂに立設する鍔部２２に沿わせる。一方、第２駆動機構７２は、ワイヤ１１Ａが段上げされて一周巻回するまでの間に、第１トラバーサ５１の軸を基準に第２トラバーサ５２を軸対称の位置に平行移動させ、第１トラバーサ５１よりも第２端部２１ｂから離れるように、第１トラバーサ５１と第２トラバーサ５２の位置を入れ替える。

【0026】

第２トラバーサ５２の平行移動中は、ワイヤ１１Ａとワイヤ１１Ｂが交差することになる。従って、第２トラバーサ５２は速やかに平行移動を完了させ、ワイヤ１１Ａとワイヤ１１Ｂの交差距離を最小にする。これにより、多層コイルの外径が第１端部２１ａ及び第２端部２１ｂ周辺で膨らむ現象をより抑制することができる。

【0027】

より詳細には、ワイヤ１１Ｂは送り方向最後尾の１１Ａから数えて２番目である。従って、ワイヤ１１Ａとワイヤ１１Ｂの直径をｄとすると、第２駆動機構７２は、第１トラバーサ５１の軸を基準に、この第１トラバーサ５１を跨いで第１端部２１ａに相対的に近い位置に２ｄの距離だけ平行移動させる。

【0028】

これにより、ワイヤ１１Ａは、送り方向最後尾に常に位置するように第２端部２１ｂに近い側となり、ワイヤ１１Ｂはワイヤ１１Ａよりも第１端部２１ａに近い側に入れ替わる。そして、図４に示すように、第２駆動機構７２は第２トラバーサ５２の第１トラバーサ５１に対する相対移動を停止させ、第１トラバーサ５１の第１駆動機構７１を駆動し、第１トラバーサ５１と第２トラバーサ５２の位置関係を保ったまま、第１トラバーサ５１と第２トラバーサ５２を第１端部２１ａに向けて移動させる。そうすると、ワイヤ１１Ａが第１端部２１ａに向けた送り方向で１線分遅れ、ワイヤ１１Ｂが１線分先行した状態を維持しながら、上層が形成されていく。

【0029】

図５に示すように、第１端部２１ａまで残り０．５本分の位置までワイヤ１１Ｂが迫ると、第１駆動機構７１は第１トラバーサ５１を１．５本分だけ第１端部２１ａに向けて移動させ、ワイヤ１１Ａを第１端部２１ａに立設する鍔部２２に沿わせるように段上げする。一方、第２駆動機構７２は、ワイヤ１１Ａが段上げされて一周巻回するまでの間に、第１トラバーサ５１の軸を基準に第２トラバーサ５２を軸対称の位置に平行移動させ、第１トラバーサ５１より第１端部２１ａから離れるように、第１トラバーサ５１と第２トラバーサ５２の位置を入れ替える。より詳細には、第２駆動機構７２は、第１トラバーサ５１の軸を基準に、この第１トラバーサ５１を跨いで第２端部２１ｂに相対的に近い位置に距離２ｄだけ平行移動させる。

【0030】

この一連の流れにおいて、第１端部２１ａ及び第２端部２１ｂで送り方向を逆転させるとき以外は、第１駆動機構７１は、第１トラバーサ５１と第２トラバーサ５２の位置を決定する巻回位置決定手段となっている。また、第２駆動機構７２は、第１トラバーサ５１と第２トラバーサ５２の位置関係を入れ替える入れ替え手段となっている。また、第２駆動機構７２は、第２トラバーサ５２を巻芯２１に沿って平行移動させているだけであり、ワイヤ１１Ａ及びワイヤ１１Ｂの大きな捻れによってキンクして損耗することが抑制されている。

【0031】

（効果）
このように、この巻線装置１は、共通の巻芯２１にワイヤ１１Ａ及びワイヤ１１Ｂを交互且つ多層に巻回する装置であり、ワイヤ１１Ａ及び１１Ｂの本数と同数の第１トラバーサ５１及び第２トラバーサ５２を備えるようにした。そして、第１トラバーサ５１と対にして配置され、対応の第１トラバーサ５１を巻芯２１に沿って独立して平行移動させる第１駆動機構７１と、第２トラバーサ５２と対にして配置され、対応の第２トラバーサ５２を巻芯２１に沿って独立して平行移動させる第２駆動機構７２とを備えるようにした。第１駆動機構７１と第２駆動機構７２は、巻芯２１に沿ったワイヤ１１Ａ及び１１Ｂの送り方向を逆転させる際、第１トラバーサ５１と第２トラバーサ５２の相対的な位置関係を平行移動によって入れ替えるようにした。

【0032】

これにより、ワイヤ１１Ａ及びワイヤ１１Ｂは平行移動のみで大きな捻れが発生することはなく、キンクして損耗することを抑制できる。そのため、例えば図６の（ａ）に示すように、捻りによってキンクし易い細線で成るワイヤ１１Ａ及びワイヤ１１Ｂ、同図の（ｂ）に示すように、捻ることが困難な太線で成るワイヤ１１Ａ及びワイヤ１１Ｂ、同図の（ｃ）及び（ｄ）に示すように、断面が四角形や六角形等の捻り困難な多角形断面形状を有するワイヤ１１Ａ及びワイヤ１１Ｂであっても、多層コイルとして適用できる。

【0033】

尚、この巻線装置１では、第１端部２１ａ及び第２端部２１ｂまで残り０．５本分の位置までワイヤ１１Ｂが迫ると、第１トラバーサ５１と第２トラバーサ５２を入れ替えるようにした。そこで、図７に示すように、巻芯２１の軸方向長さＡは、ワイヤ１１Ａ及び１１Ｂの直径をｄとし、ワイヤの本数をｎとすると、Ａ＝ｄ×ｎ×Ｎ＋ｄ／２とすることが望ましい。Ｎは整数倍である。これにより、ワイヤ１１Ａ及び１１Ｂのボビン２への収まりが良好となり、ワイヤ１１Ａ及び１１Ｂが整然と巻回された多層コイルを製造できる。

【0034】

また、図８に示すように、巻芯２１の断面を四角形にする等、真円に限らず、楕円又は三角形以上の多角形としてもよい。楕円や多角形の巻芯２１を適用する場合、巻線装置１は、ボビン２を回転させる回転モータ２３の回転速度を位相ごとに変化させ、線速度を一定に保つことによってテンション変動を低減することができ、整然と巻回された多層コイルを製造できる。

【0035】

また、この巻線装置１において、第１トラバーサ５１及び第２トラバーサ５２は、巻芯２１間近まで延びる可動ガイド溝６２を備えるようにした。そして、この可動ガイド溝６２は、巻芯２１に巻き付くワイヤ１１Ａ及び１１Ｂの延び方向に沿って延びるようにした。これにより、ワイヤ１１Ａ及びワイヤ１１Ｂと可動ガイド溝６２とが擦れることはなく、ワイヤ１１Ａ及びワイヤ１１Ｂの損耗を抑制できる。尚、可動ガイド溝６２の溝は、可動ガイド溝６２の表面から掘り下げられて成る他、ワイヤ１１Ａ及びワイヤ１１Ｂの全周に内壁を有する所謂孔も含まれる。

【0036】

また、この巻線装置１において第１駆動機構７１は、第２駆動機構７２を含む第２トラバーサ５２を支持する支持台７３を備えるようにした。即ち、送り方向に１線分遅れるワイヤ１１Ａの第１駆動機構７１は、対応の第１トラバーサ５１と共に、送り方向に１線分先行するワイヤ１１Ｂの第２トラバーサ５２及び第２駆動機構７２を平行移動させるようにした。

【0037】

これにより、送り方向最後尾のワイヤ１１Ａの第１駆動機構７１は、巻芯２１に対する巻回位置を設定する位置決め手段となり、送り方向先行するワイヤ１１Ｂの第２駆動機構７２は、第２トラバーサ５２の位置関係を入れ替える入れ替え手段となる。従って、第１トラバーサ５１と第２トラバーサ５２が別個独立に移動可能となりつつ、第１トラバーサ５１と第２トラバーサ５２が機械的に位置関係を保つことができ、ワイヤ１１Ａとワイヤ１１Ｂを密に巻回することが可能となる。また、入れ替えタイミングの精度が向上し、多層コイルの製造精度が増す。

【0038】

（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９は、第２の実施形態に係る巻線装置の全体構成を示す図である。この巻線装置１は、３本のワイヤ１１Ａ、１１Ｂ及び１１Ｃを並列に巻回しながら多層コイルを製造する。

【0039】

この巻線装置１は、ワイヤ１１Ｃを供給する第３供給系３３を更に備えている。第３供給系３３は、第１供給系３１及び第２供給系３２と同じく、ワイヤ１１Ｃを巻き出す供給ボビン４１、テンショナ４２及び送りローラ４３を備える。また、この巻線装置１は、ワイヤ１１Ｃに対応して第３トラバーサ５３を備える。第１トラバーサ５１に立設する第２トラバーサ５２の可動ベース６３には、支持台７５が立設し、第３トラバーサ５３は、この支持台７５に支持されている。そして、第３トラバーサ５３は、第１トラバーサ５１及び第２トラバーサ５２と同じく、可動ローラ６１、可動ガイド溝６２及び可動ベース６３により成り、第３駆動機構７４を備えている。第３駆動機構７４は、第１駆動機構７１及び第２駆動機構７２と同じく、回転モータ８１及びボールネジ８２を備える。

【0040】

この巻線装置１の段上げ動作を説明する。ワイヤ１１Ａは、送り方向最後尾に常に位置するように巻回されているものとする。ワイヤ１１Ｂは、ワイヤ１１Ａよりも１本分先行し、ワイヤ１１Ｃよりも１本分遅れているものとする。ワイヤ１１Ｃは、送り方向最先端に常に位置するように巻回されているものとする。

【0041】

巻芯２１の第１端部２１ａから第２端部２１ｂに向かってワイヤ１１Ａとワイヤ１１Ｂとワイヤ１１Ｃを巻回する際は、支持台７３を介して第１トラバーサ５１に載っている第２トラバーサ５２を、ワイヤ１本分だけ第１トラバーサ５１よりも第２端部２１ｂに近い位置で、第１トラバーサ５１に対して相対的に停止させる。また、第３トラバーサ５３を、ワイヤ１本分だけ第２トラバーサ５２よりも第２端部２１ｂに近い位置で、第１トラバーサ５１及び第２トラバーサ５２に対して相対的に停止させる。即ち、第２トラバーサ５２の第２駆動機構７２も第３トラバーサ５３の第３駆動機構７４も停止している。一方、第１トラバーサ５１は、第１駆動機構７１によって、ワイヤ１１Ａとワイヤ１１Ｂとワイヤ１１Ｃの一周分巻回完了ごとに、３本分平行移動する。

【0042】

図１０は、第１トラバーサ５１と第２トラバーサ５２と第３トラバーサ５３の平行移動態様を示す模式図である。図１０に示すように、第２端部２１ｂまで残り０．５本分の位置までワイヤ１１Ｃが迫ると、第１駆動機構７１は第１トラバーサ５１を２．５本分だけ第２端部２１ｂに向けて移動させ、ワイヤ１１Ａを第２端部２１ｂに立設する鍔部２２に沿わせるように段上げする。一方、第２駆動機構７２は、ワイヤ１１Ａが段上げされて一周巻回するまでの間に、第１トラバーサ５１の軸を基準に第２トラバーサ５２を軸対称の位置に平行移動させ、第１トラバーサ５１より第２端部２１ｂから離れるように、第１トラバーサ５１と第２トラバーサ５２の位置を入れ替える。

【0043】

また、第３駆動機構７４は、ワイヤ１１Ａが段上げされて一周巻回するまでの間に、第１トラバーサ５１の軸を基準に第３トラバーサ５３を軸対称の位置に平行移動させ、第１トラバーサ５１より第２端部２１ｂから離れるように、第２トラバーサ５２を超えつつ、第１トラバーサ５１と第３トラバーサ５３の位置を入れ替える。より詳細には、ワイヤ１１Ａとワイヤ１１Ｂとワイヤ１１Ｃの直径をｄとすると、ワイヤ１１Ｃは送り方向最後尾のワイヤ１１Ａから数えて３番目であるから、第３駆動機構７４は、第１トラバーサ５１の軸を基準に、この第１トラバーサ５１を跨いで第１端部２１ａに相対的に近い位置に、第３トラバーサ５３を距離４ｄだけ平行移動させる。これにより、第１端部２１ａに近い方から第３トラバーサ５３、第２トラバーサ５２、第１トラバーサ５１の順に配列される。

【0044】

そして、第２トラバーサ５２の第２駆動機構７２と第３トラバーサ５３は停止させ、第１トラバーサ５１の第１駆動機構７１を駆動させて、第１トラバーサ５１と第２トラバーサ５２と第３トラバーサ５３の位置関係を保ったまま、第１トラバーサ５１と第２トラバーサ５２と第３トラバーサ５３を第１端部２１ａに向けて移動させる。

【0045】

第１端部２１ａまで残り０．５本分の位置までワイヤ１１Ｃが迫ると、第１駆動機構７１は第１トラバーサ５１を２．５本分だけ第１端部２１ａに向けて移動させ、ワイヤ１１Ａを第１端部２１ａに立設する鍔部２２に沿わせるように段上げする。一方、第２駆動機構７２は、ワイヤ１１Ａが段上げされて一周巻回するまでの間に、第１トラバーサ５１の軸を基準に第２トラバーサ５２を軸対称の位置に平行移動させ、第１トラバーサ５１より第１端部２１ａから離れるように、第１トラバーサ５１と第２トラバーサ５２の位置を入れ替える。また、第３駆動機構７４は、ワイヤ１１Ａが段上げされて一周巻回するまでの間に、第１トラバーサ５１の軸を基準に、第２トラバーサ５２を超えつつ、第３トラバーサ５３を軸対称の位置に平行移動させる。

【0046】

このように、巻線装置１は、３本以上のワイヤを巻芯２１に沿って巻回する場合でも適用可能となる。即ち、送り方向最後尾のワイヤ１１Ａが段上げされている間に、他のワイヤ１１Ｂ、１１Ｃ・・・が、第１トラバーサ５１の軸を基準に軸対称移動するように第２トラバーサ５２、第３トラバーサ５３・・・を移動させればよい。即ち、送り方向最後尾のワイヤ１１Ａの隣から数えてＮ番目のワイヤを保持するトラバーサを、２×Ｎ×ｄの距離だけ平行移動させればよい。

【0047】

（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の実施形態又は第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の（ａ）に示すように、この巻線装置１は、軸方向の各半径が異なる巻芯２１を有するボビン２を備えている。典型的には、巻芯２１がテーパ形状を有し、第１端部２１ａの位置の半径よりも第２端部２１ｂの位置の半径が小さくなっている。尚、図中では、理解容易のため、鍔部２２を大径側にのみ設けているが、鍔部２２を両端部に設けても良い。

【0048】

このようなボビン２を備える場合であっても、入れ替え手段となる第２トラバーサ５２、第３トラバーサ５３は、巻芯２１の外周面と平行な方向に、第１トラバーサ５１の軸を基準にして軸対称の位置に平行移動させればよい。具体的に、図１１の（ｂ）に示すように、巻芯２１の外周面の勾配をθ度とし、ワイヤ直径をｄとする。このとき、送り方向最後尾のワイヤ１１Ａの隣から数えてＮ番目のワイヤを保持するトラバーサは、第１トラバーサ５１の軸を基準に、第１トラバーサ５１を超えつつ、２×Ｎ×ｄ×ｃｏｓθの距離だけ平行移動すればよい。これにより、テーパ状の多層コイルも精度良く製造可能となる。

【0049】

尚、巻芯２１がテーパ形状を有するボビン２を備える場合、図１１の（ｂ）に示すように、巻芯２１の小径側から巻回を開始することが望ましい。ワイヤ１１Ａの巻き付け初期位置が小径側の鍔部２２に固定されて安定性が増し、巻芯２１の勾配θによるワイヤ１１Ａ及び１１Ｂの小径側への滑り落ちを未然に防止できる。そのため、より整然と巻回された、テーパ形状の多層コイルを製造することができる。

【0050】

（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。

【0051】

この巻線装置１の第２駆動機構７２は、図１２の（ａ）に示すように、ある層から段上げする際、ボビン２が例えば９０度回転する間に、第１トラバーサ５１のワイヤ１．５本分の平行移動による段上げを終え、またボビン２が９０度回転する間に、第２トラバーサ５２による第１トラバーサ５１を跨ぐ平行移動を終える。一方、図１２の（ｂ）に示すように、他の層から段上げする際、ボビン２が例えば１８０度回転する間に、第１トラバーサ５１のワイヤ１．５本分の平行移動による段上げを終え、またボビン２が１８０度回転する間に、第２トラバーサ５２による第１トラバーサ５１を跨ぐ平行移動を終える。

【0052】

このように、この巻線装置１は、層ごとに第１トラバーサ５１が段上げし、第２トラバーサ５２が第１トラバーサ５１を跨ぐ平行移動のタイミングを変更し、ワイヤ１１Ｂがワイヤ１１Ａと交差する位相を層によって変更するようにした。換言すると、この巻線装置１は、層ごとに第１トラバーサ５１と第２トラバーサ５２の平行移動の速度を変更し、ワイヤ１１Ａとワイヤ１１Ｂが交差する距離を層によって変更するようにした。これにより、下層の状況に応じて、上層の段上げ態様を決定できるため、下層の不安定さが上層に反映されることが抑制でき、良好な多層ワイヤを製造することができる。

【0053】

（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乃至第５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。

【0054】

図１３に示すように、第１乃至第５の実施形態に係る巻線装置１は、第１駆動機構７１、第２駆動機構７２、第３駆動機構７４・・・を制御する制御部９１を備えている。制御部９１は、所謂コンピュータであり、ＣＰＵ等の演算制御装置と、ＲＡＭ等の主記憶装置と、ＨＤＤ等の外部記憶装置と、第１駆動機構７１、第２駆動機構７２、第３駆動機構７４・・・を制御するドライバ回路を備えており、外部記憶装置に記憶されたプログラムや各種データが主記憶装置に展開され、演算制御装置が実行し、実行結果に従ってドライバ回路が第１駆動機構７１、第２駆動機構７２、第３駆動機構７４・・・に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第１駆動機構７１、第２駆動機構７２、第３駆動機構７４・・・の駆動タイミングを規定し、移動量を内容に含む。

【0055】

また、巻線装置１は、ボビン２に巻回されている多層コイルを画角に収めるカメラ９２を備えている。制御部９１は、カメラ９２の撮像結果を画像処理する画像処理部９３を備え、画像処理の結果から多層コイルの外径の膨らみと、膨らみ箇所を検出する。そして、制御部９１は、この膨らみ箇所を避けてワイヤ１１Ａ、１１Ｂ・・・の交差箇所を設定し、この膨らみと面一になるように交差距離を設定する。

【0056】

図１４は、この制御部９１の動作を示すフローチャートである。ここでは、巻線装置１が２本のワイヤ１１Ａ及び１１Ｂを巻回させる例を採って説明する。図１４に示すように、制御部９１は、カメラ９２から動画像データを受信し（ステップＳ０１）、動画像データを解析して（ステップＳ０２）、表面層の状態を検出する（ステップＳ０３）。

【0057】

表面層の状態が検出されると（ステップＳ０３）、制御部９１は、この表面層の状態に応じて段上げ時の平行移動速度を計算し（ステップＳ０４）、計算結果に応じた平行移動速度で第１トラバーサ５１に段上げの平行移動をさせ（ステップＳ０５）、計算結果に応じた平行移動速度で第２トラバーサ５２に第１トラバーサ５１と交差させる平行移動を行わせる（ステップＳ０６）。

【0058】

このように、この巻線装置１では、第２駆動機構７２は、層ごとに平行移動のタイミングを変更し、ワイヤ１１Ｂが交差する位相を層によって変更する。また、第２駆動機構７２は、層ごとに平行移動の速度を変更し、ワイヤ１１Ａとワイヤ１１Ｂとが交差する距離を層によって変更する。そして、この変更のために、巻線装置１は、巻回の状態を検出するカメラ９２を含み、当該カメラ９２の検出結果に応じて第２駆動機構７２を制御する制御部９１を備えるようにした。これにより、多層コイルが歪な形状とならず、巻芯２１に倣いやすくなる。

【0059】

尚、この巻線装置１では、カメラ９２を備えるようにしたが、多層コイルの膨らみが検出可能であれば、各種検出部を備えるようにしてもよい。例えば、検出部としてカメラ９２に代えてレーザによる距離測定器を備えるようにしてもよい。

【0060】

（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。

【符号の説明】

【0061】

１ 巻線装置
１１Ａ ワイヤ
１１Ｂ ワイヤ
１１Ｃ ワイヤ
２ ボビン
２１ 巻芯
２２ 鍔部
２３ 回転モータ
２４ 回転軸
３１ 第１供給系
３２ 第２供給系
３３ 第３供給系
４１ 供給ボビン
４２ テンショナ
４３ 送りローラ
５１ 第１トラバーサ
５２ 第２トラバーサ
５３ 第３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 第１駆動機構
７２ 第２駆動機構
７３ 支持台
７４ 第３駆動機構
７５ 支持台
８１ 回転モータ
８２ ボールネジ
９１ 制御部
９２ カメラ
９３ 画像処理部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】