(57)【要約】【課題】所期の占積率を得ることができると共に、製造効率性と品質に優れた巻線及びその製造装置、並びに巻線の製造方法を提供する。【解決手段】本実施形態の巻線の製造装置は、フィーダによる１本の線材の送り量に基づいて、第１巻線部を形成するための当該線材の外周に重ねて巻回する形状への曲げ加工と、第２巻線部を形成するための当該線材の内周に重ねて巻回する形状への曲げ加工とを順次行うように第１曲げ手段を制御すると共に、第１巻線部と第２巻線部との間に相応する部分で積層する方向にずらす形状への曲げ加工を行うように第２曲げ手段を制御する制御手段を備える。【選択図】図１
2018098407.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体に絶縁被覆が施された線材を巻回してなる巻線の製造装置であって、
前記線材の供給源として当該線材を繰り出す繰出手段と、
前記繰出手段と、前記巻線として巻回中の線材を載置又は保持可能な保持部と、の間に設けられ、前記繰出手段により繰り出された線材を前記保持部側へ送るフィーダと、
前記フィーダにより送られる１本の前記線材を対象として、内周側から外周側へと当該線材の外周に重ねて巻回した第１巻線部と、外周側から内周側へと当該線材の内周に重ねて巻回した第２巻線部と、を軸方向に交互に積層した複数段の前記巻線を形成するために、前記保持部での巻回前に、前記第１巻線部及び前記第２巻線部について当該線材の外周或いは内周に重ねて巻回する形状に曲げ加工する第１曲げ手段、並びに前記積層する方向にずらす形状に曲げ加工する第２曲げ手段と、
前記フィーダによる前記１本の線材の送り量に基づいて、前記第１巻線部を形成するための当該線材の外周に重ねて巻回する形状への曲げ加工と、前記第２巻線部を形成するための当該線材の内周に重ねて巻回する形状への曲げ加工とを順次行うように前記第１曲げ手段を制御すると共に、前記第１巻線部と前記第２巻線部との間に相応する部分で前記積層する方向にずらす形状への曲げ加工を行うように前記第２曲げ手段を制御する制御手段と、
を備え、前記制御手段により前記第１曲げ手段と前記第２曲げ手段とを制御することで、前記保持部での前記線材の巻回量に応じた当該線材の外周或いは内周に重ねて巻回する形状の曲げ癖と、前記積層する方向にずらす形状の曲げ癖とを予め付与する構成としたことを特徴とする巻線の製造装置。
【請求項２】
前記第１曲げ手段は、前記線材に対して、当該線材の内周形状或いは外周形状が多角形をなす折り曲げ癖であって、その線材の外周或いは内周に重ねて巻回する線材の角に対応した折り曲げ癖を形成するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の巻線の製造装置。
【請求項３】
前記第１曲げ手段は、前記線材を略１３５度に折り曲げる折り曲げ癖を形成することを特徴とする請求項２記載の巻線の製造装置。
【請求項４】
前記線材の内周形状或いは外周形状が、四つの辺部と、その四隅部における当該線材の略１３５度若しくは鈍角の折り曲げにより傾斜した斜角部と、で八角形をなす場合、
前記第１曲げ手段は、前記線材の斜角部における占積率を前記四つの辺部の占積率に比して低くする若干の遊びをもたせる折り曲げ癖を形成することを特徴とする請求項１から３の何れか一項記載の巻線の製造装置。
【請求項５】
前記第１曲げ手段は、前記線材に対して、当該線材の内周形状或いは外周形状が角部に丸みを有する多角形または円環形をなす湾曲癖であって、その線材の外周或いは内周に重ねて巻回される線材の曲率に対応した湾曲癖を形成するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の巻線の製造装置。
【請求項６】
前記フィーダと前記第１曲げ手段及び前記第２曲げ手段とは、前記製造装置において相互に近接する配置としたことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項記載の巻線の製造装置。
【請求項７】
前記保持部は、前記フィーダによる前記１本の線材の送り量に応じて、当該線材の外周或いは内周に沿って落とし込まれる巻回中の線材が載置されるテーブルとして巻回中の線材と共に巻回する方向に回転する載置テーブル、又は巻回中の線材を巻回する方向への回転が可能に保持する受部を備えることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項記載の巻線の製造装置。
【請求項８】
導体に絶縁被覆が施されたた線材を巻回してなる巻線の製造方法であって、
前記線材の供給源としての繰出手段から当該線材を繰り出す工程と、
前記繰出手段から繰り出された線材を、前記巻線として巻回中の線材を載置又は保持可能な保持部の側へとフィーダにより送る工程と、
前記フィーダにより送られる１本の前記線材を対象として、内周側から外周側へと当該線材の外周に重ねて巻回した第１巻線部と、外周側から内周側へと当該線材の内周に重ねて巻回した第２巻線部と、を軸方向に交互に積層した複数段の前記巻線を形成するために、前記保持部での巻回前に、前記第１巻線部及び前記第２巻線部について当該線材の外周或いは内周に重ねて巻回する形状に曲げ加工する第１曲げ工程、並びに前記積層する方向にずらす形状に曲げ加工する第２曲げ工程と、を備え、
前記第１曲げ工程では、前記フィーダによる前記１本の線材の送り量に基づいて、前記第１巻線部を形成するための当該線材の外周に重ねて巻回する形状への曲げ加工と、前記第２巻線部を形成するための当該線材の内周に重ねて巻回する形状への曲げ加工とが行われ、
前記第２曲げ工程では、前記フィーダによる前記１本の線材の送り量に基づいて、前記第１巻線部と前記第２巻線部との間に相応する部分で前記積層する方向にずらす形状への曲げ加工が行われ、
前記第１曲げ工程での曲げ加工と前記第２曲げ工程での曲げ加工とによって、前記保持部での前記線材の巻回量に応じた当該線材の外周或いは内周に重ねて巻回する形状の曲げ癖と、前記積層する方向にずらす形状の曲げ癖とを予め付与することを特徴とする巻線の製造方法。
【請求項９】
導体に絶縁被覆が施された線材を巻回してなる巻線であって、
１本の前記線材は、前記巻線として巻回する前に曲げ加工する曲げ手段によって、
内周側から外周側へと当該線材の外周に重ねて巻回した第１巻線部と、外周側から内周側へと当該線材の内周に重ねて巻回した第２巻線部と、を軸方向に交互に積層した複数段の前記巻線を形成するよう、前記線材の巻回量に応じた当該線材の外周或いは内周に重ねて巻回する形状の曲げ癖と、前記積層する方向にずらす形状の曲げ癖とを、その巻回前に形成した構成にあることを特徴とする巻線。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、巻線及びその製造装置、並びに巻線の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、導体に絶縁被覆が施された線材を巻回してなる巻線について、種々の巻回方式が提案されている。例えば、長円形をなす内周側を巻き始め、外周側を巻き終りとして重ね巻した１層分を２つ一組とし、夫々の巻き始め端部を接続したものを基本コイルとして、係る基本コイルを複数個重ね合わせることで、全体として長円筒形をなす巻線を構成したものがある（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
ところが、このような巻線は、線材の重ね巻きによるスプリングバックに起因して巻き膨れが生じ、占積率を低下させる。また、２つの層について、夫々の端部を接続して被覆するための半田付け作業や絶縁処理作業に多くの工数を要し、更には、端部の接続部分での巻線抵抗が大きくなる等、品質に劣る問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−７２８２４号公報
【特許文献２】特開２０１４−９３８４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、所期の占積率を得ることができると共に、製造効率性と品質に優れた巻線及びその製造装置、並びに巻線の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本実施形態の巻線の製造装置は、導体に絶縁被覆が施された線材を巻回してなる巻線の製造装置であって、前記線材の供給源として当該線材を繰り出す繰出手段と、前記繰出手段と、前記巻線として巻回中の線材を載置又は保持可能な保持部と、の間に設けられ、前記繰出手段により繰り出された線材を前記保持部側へ送るフィーダと、前記フィーダにより送られる１本の前記線材を対象として、内周側から外周側へと当該線材の外周に重ねて巻回した第１巻線部と、外周側から内周側へと当該線材の内周に重ねて巻回した第２巻線部と、を軸方向に交互に積層した複数段の前記巻線を形成するために、前記保持部での巻回前に、前記第１巻線部及び前記第２巻線部について当該線材の外周或いは内周に重ねて巻回する形状に曲げ加工する第１曲げ手段、並びに前記積層する方向にずらす形状に曲げ加工する第２曲げ手段と、前記フィーダによる前記１本の線材の送り量に基づいて、前記第１巻線部を形成するための当該線材の外周に重ねて巻回する形状への曲げ加工と、前記第２巻線部を形成するための当該線材の内周に重ねて巻回する形状への曲げ加工とを順次行うように前記第１曲げ手段を制御すると共に、前記第１巻線部と前記第２巻線部との間に相応する部分で前記積層する方向にずらす形状への曲げ加工を行うように前記第２曲げ手段を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段により前記第１曲げ手段と前記第２曲げ手段とを制御することで、前記保持部での前記線材の巻回量に応じた当該線材の外周或いは内周に重ねて巻回する形状の曲げ癖と、前記積層する方向にずらす形状の曲げ癖とを予め付与する構成としたことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】巻線の製造装置の全体構成を説明するための概念図
【図２】電気的構成を示すブロック図
【図３】第１曲げ装置を模式的に示す平面図
【図４】第２曲げ装置を模式的に示す側面図
【図５】載置テーブル上で巻回する線材を説明するための斜視図
【図６】図５のＡ方向矢視図
【図７】略角筒状をなす巻線の斜視図
【図８】図７のＶIII−ＶIII線に沿う模式的な断面図
【図９】第１曲げ装置の他の形態を表す図３相当図
【図１０】四角形をなす外周形状の巻線を中心の軸線方向から見た模式図
【図１１】八角形をなす外周形状の巻線を中心の軸線方向から見た模式図であり、（ａ）及び（ｂ）は、相互に斜角部の占積率を異ならせた巻線構造を表す図
【図１２】（ａ）及び（ｂ）は、各種形態の冷却用ダクトを備えた巻線構造を表す図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、静止型誘導機器として変圧器の巻線に適用した実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図７に示すように、製造される変圧器の巻線１００は、導体に絶縁被覆が施された平角線材３を巻回してなり、全体として角部Ｒ１〜Ｒ４に丸みを有する四角筒の形状をなす。巻線１００は、その四角筒の中心Ｏ（図１参照）の軸線方向に、後述する第１巻線部１と第２巻線部２とを交互に複数段積層したものであり、１本の平角線材３により、各層間に隙間が生じないように形成されている。
【０００９】
平角線材３は例えば、平角導体線にエナメル被覆が施された、断面形状が長方形の平角エナメル線である。本実施形態では、図３〜図５に示すように、平角線材３の板厚を符号「ｔ」で表し、平角線材３の板幅を符号「ｗ」で表す。なお、線材３は、平角エナメル線に限らず、導体線の外周を絶縁テープで被覆してもよいし、他の断面形状つまり多角形、長円形、楕円形等の導体線を用いてもよい。
【００１０】
図１に示す巻線１００の製造装置において、符号１１は平角線材３が予め巻き付けられたドラム、符号１２は当該線材３を繰出す供給源としての供給装置、符号１３は当該線材３の巻き癖を矯正するレベラー、符号１４は当該線材３を間欠送りするフィーダ、符号１５，１６は当該線材３に対する第１曲げ手段及び第２曲げ手段として対をなす曲げ装置である。
【００１１】
即ち、ドラム１１は、その軸部１１ａの周りに予め１本の平角線材３を巻き付けている。詳しい図示は省略するが、供給装置１２は、ドラム１１を回転可能に支持しており、ドラム１１に巻き付けられた平角線材３の巻き付け方向とは反対方向の回転によって、平角線材３を繰り出す繰出手段として構成されている。また、供給装置１２は、例えば平角線材３を所定位置から繰り出すための図示しないガイド機構を備えている。このガイド機構は、軸部１１ａの軸線方向つまり図１の紙面で上下方向にドラム１１をガイドし、或いは平角線材３そのものをガイドすることで、所定位置からずらさずに供給する。
【００１２】
前記レベラー１３は、供給装置１２からの繰り出し方向の側に設けられ、図１に示すように平角線材３を挟む千鳥状に配置された複数のワークロール１３ａ，１３ｂ，１３ｃを備える。繰り出された平角線材３における巻き癖は、これらワークロール群１３ａ〜１３ｃ間に通されることで矯正される。
【００１３】
前記フィーダ１４は、レベラー１３で巻き癖が除去された平角線材３を、曲げ装置１５，１６に向けて連続的に送る連続送り動作の他、送りと停止とを繰り返す間欠送り動作を行う。詳細には、フィーダ１４は例えば、平角線材３を挟み付ける一対のロール（図１で１つのロール１４ａのみ図示）、及び当該一対のロール１４ａを駆動するためのモータ１４ｂ（図２参照）を備える。モータ１４ｂは、例えばサーボモータで構成されると共に、その回転量を検出するエンコーダ１４ｃ（図２参照）が付設され、フィードバック制御される。フィーダ１４による平角線材３の送り量は、エンコーダ１４ｃの検出信号等に基づき、後述する制御装置３０により算出される。また、フィーダ１４のロール１４ａは、曲げ装置１５，１６との間で曲げ癖の成形誤差が生じないよう、曲げ装置１５，１６に対する搬送方向前側、つまり曲げ装置１５，１６の入側近傍位置に近接配置されている。詳しい説明及び図示は省略するが、フィーダ１４は、そのロール１４ａ表面の材質が、当該ロール１４ａと平角線材３との間の摩擦抵抗が大きい材料或いは表面形状で構成されると共に、所定の加圧力（挟持力）に設定されることで搬送精度が高められている。
【００１４】
前記第１曲げ装置１５及び第２曲げ装置１６は、フィーダ１４と載置テーブル１７との間に相互に近接した位置に配置され、平角線材３に対して、載置テーブル１７での巻回前に折り曲げ加工を行う。ここで、図３は第１曲げ装置１５の平面図、図４は第２曲げ装置１６の側面図を、夫々模式的に示している。
【００１５】
図３の第１曲げ装置１５は、例えば水平方向に対向配置された押圧部材としての３つのロール１５１〜１５３を備える。各ロール１５１，１５２，１５３は、夫々垂直軸１５ａ，１５ｂ，１５ｃの周りに転動自在とされ、同図の矢印方向に夫々進退して平角線材３を押えることにより、その平角線材３を塑性変形させる曲げ癖を付与する。具体的には、中央ロール１５２に対して、搬送方向前側の押えロール１５１と後側の押えロール１５３とが相対的な進退動作を行うことにより、平角線材３を板厚方向へ押える。これにより、平角線材３に対する９０度の角度での曲げ加工が行われ、丸みを帯びた角部が形成される。また、後述する制御装置３０によって、各ロール１５１〜１５３の平角線材３を押える時の位置を、送り量に連動して変更することで、平角線材３に所定の曲率半径の湾曲癖が形成される。
【００１６】
第１曲げ装置１５は、上記ロール１５１〜１５３に限らず、製造する巻線形状等に応じて変更される。例えば図１０の巻線１０１を製造する場合、第１曲げ装置１５は、図９の曲げ型１５２´と、この曲げ型１５２´に沿って平角線材３を所定角度αに塑性変形するように折り曲げる押え機構１５１´とが用いられる。この曲げ型１５２´と押え機構１５１´との間での相対的な進退動作により、平角線材３に例えば９０度の折り曲げ癖を形成する。また、詳しくは後述するように、図１１、図１２の巻線１０２〜１０５を製造する場合、１３５度の折り曲げ癖を形成する曲げ角αの曲げ型及び押え機構（何れも図示略）が用いられる。
【００１７】
こうして、第１曲げ装置１５では、上記湾曲癖又は折り曲げ癖を平角線材３が周回する向きに形成することで、その内周側から外周側へと当該線材３の外周に重ねて巻回する形状への曲げ加工と、外周側から内周側へと当該線材３の内周に重ねて巻回する形状への曲げ加工とを行う。本実施形態では、平角線材３を周回させて、その内周側から外周側へと重ねて巻回した部分を第１巻線部１と称し、外周側から内周側へと重ねて巻回した部分を第２巻線部２と称する。
【００１８】
図４の第２曲げ装置１６は、上記ロール１５１〜１５３の押圧方向と直交する方向へ押圧する押圧部材として、２つのロール１６１，１６２を備える。各ロール１６１，１６２は、夫々水平軸１６ａ，１６ｂの周りに転動自在とされ、同図４の上下の矢印方向に夫々進退して平角線材３を押えることにより、曲げ癖を付与する。具体的には、一方のロール１６１と他方のロール１６２とは、搬送方向にずれた位置で垂直方向の進退動作を行い、平角線材３を板幅方向へ押えて、その板幅ｗ分の段差（図６参照）を付ける形状に曲げ加工する。これにより、図５に示すように、第１巻線部１と第２巻線部２との間における、外周側及び内周側の夫々の端部３ａ，３ｂに、巻線部１，２の積層方向にずらした段付形状乃至クランク形状の曲げ癖を付与する。
【００１９】
ここで、第２曲げ装置１６は、上記した外周側端部３ａ及び内周側端部３ｂにおいて、巻線部１，２間に積層方向の隙間が生じないような曲げ癖を付与するため（図６、図８参照）、それらの端部３ａ，３ｂは、言わば折返し部として平角線材３が内周側へ或いは外周側へと精度よく折返えされることとなる。他方、第１曲げ装置１５も、上記した湾曲癖又は折り曲げ癖を、平角線材３間に板厚方向の隙間が生じないように形成することができる。従って、載置テーブル１７では、供給される平角線材３がそのまま落とし込まれるようにして自動的な巻回が行われる。
【００２０】
載置テーブル１７は、巻線として巻回中の平角線材３を載置又は保持可能な保持部である。図１、図５に示すように、載置テーブル１７は、例えば水平な平坦面と、その中心Ｏの軸部１７ａと有する。載置テーブル１７の軸部１７ａは、駆動手段としてのモータ１７ｂ（図２参照）により回転駆動される。
【００２１】
載置テーブル１７の平坦面上には、巻線部１，２の隅部を内周側で受ける丸棒状の受部１８ａ〜１８ｃが、上方へ突出するように設けられている。受部１８ａ〜１８ｃは、説明の便宜上、図５で三つ表しているが、巻線部１，２の各隅部を受ける四つの受部で構成することができ、夫々の上方への突出長は、積層する巻線部１，２の高さに応じて設定される。載置テーブル１７では、図５に示す巻線１００用の受部１８ａ〜１８ｃの他、図１０〜図１２に示す各種の巻線１０１、１０２〜１０５の形状やサイズに対応した受部（図示略）が用いられるようになっている。
【００２２】
また、載置テーブル１７には、巻線部１，２を上側から押圧する押えロール１９が付設されている。押えロール１９は、水平軸１９ａの周りに転動自在とされ、平角線材３が落とし込まれる位置にて巻回される巻線部１，２の高さに応じた上下動も可能とされている。こうして、載置テーブル１７は、モータ１７ｂの駆動に伴い、受部１８ａ〜１８ｃと共に平角線材３ごと軸部１７ａの周りに回転しつつ、押えロール１９で巻回中の巻線部１，２を層毎に上端側から揃えるようにして押えながら、当該線材３を巻回する。
【００２３】
ここで、図１０〜図１２は、各種の巻線１０１、１０２〜１０５を前記軸線方向から見た模式図として、夫々最上層の第１巻線部１で表している。このうち、図１０の巻線１０１は、第１曲げ装置１５において９０度の折り曲げ癖を形成する曲げ角αの曲げ型１５２´と押え機構１５１´で曲げ加工され、平角線材３の外周形状及び内周形状が何れも四角形の四角筒状をなす。
【００２４】
図１１、図１２に示す巻線１０２〜１０５は、第１曲げ装置１５において例えば１３５度の鈍角の折り曲げ癖を形成する曲げ角αの曲げ型と押え機構（何れも図示略）で曲げ加工され、平角線材３の外周形状及び内周形状が何れも八角形の八角筒状をなす。この場合、巻線１０２〜１０５において、四つの辺部Ｓ１〜Ｓ４の隅部で１３５度に傾斜した部分は、斜角部とされている。
【００２５】
具体的には、図１１（ａ）の巻線１０２は、他の巻線１０３〜１０５との対比から明らかなように、斜角部Ｃ１〜Ｃ４において平角線材３間に板厚方向の若干の間隙が生じる遊びをもたせる曲げ加工が行われることで、平角線材３の斜角部Ｃ１〜Ｃ４での占積率を四つの辺部Ｓ１〜Ｓ４の占積率に比して低くしている。これにより、巻線１０２は、載置テーブル１７上に平角線材３が落とし込まれる際に折り曲げ部分で引っ掛かり難く、スムーズな巻回を可能とする一方、主たる辺部Ｓ１〜Ｓ４で平角線材３を相互に密接させるようにして占積率を極力高める構成としている。なお、図１１（ａ）では、巻線１０２の斜角部Ｃ１〜Ｃ４における平角線材３間の間隙を誇張して示している。
【００２６】
図１１（ｂ）の巻線１０３は、説明の便宜上、斜角部Ｃ１´〜Ｃ４´における平角線材３間の間隙を小さく表しており、その余の構成は巻線１０２と同じである。また、図１２（ａ）（ｂ）の巻線１０４，１０５の斜角部Ｃ１´〜Ｃ４´も、平角線材３間の間隙を小さく表しているが、巻線１０２の斜角部Ｃ１〜Ｃ４と同様の占積率とする曲げ加工を行うようにしてもよい。
【００２７】
図１２（ａ）の巻線１０４は、絶縁材料からなるダクトピース２１ａと、取付部材としての台紙２１ｂとを含む冷却用のダクト２１を備えている。ダクトピース２１ａは、台紙２１ｂに対し所定間隔で複数並べて固定配置され、一体化した構成にある。ダクト２１は、載置テーブル１７側にて平角線材３が巻回される途中で、巻線１０４毎に予め設定されたダクト挿入位置Ｉに、台紙２１ｂにおける接着剤や粘着剤などの固定手段により固定される。同図１２（ａ）に例示するように、巻線１０４の場合、主たる辺部Ｓ１〜Ｓ４における板厚方向の略中間の位置をダクト挿入位置Ｉとして、ダクト２１用の配設スペースが形成される。
【００２８】
ダクト２１用の配設スペースは、ダクト２１の形状寸法に応じて、平角線材３とダクト２１が密接するように形成されるため、平角線材３の放熱効果が高められる。また、周回する平角線材３においてダクト挿入位置Ｉにダクト２１を設けない部分Ｃ１´〜Ｃ４´は、隙間が生じないよう第１曲げ装置１５によりにより折り曲げ癖をつけてある。このため、ダクト２１用の配設スペースを設けても、当該スペース（特に角部分）がウィークポイントとなるのを防止することができ、巻線１０４全体として、短絡機械力つまり短絡電流が流れたときに作用する機械力等に優れたものとなる。
【００２９】
図１２（ｂ）に示す巻線１０５のダクト２２は、例えば波形に形成された波形ダクトである。巻線１０５の場合、ダクト２２の挿入位置Ｉには、周回する平角線材３の全周にわたってダクト２２用の配設スペースが形成される。ダクト２２用の配設スペースも、ダクト２２の形状寸法に応じて形成されるため、上記のように放熱効果が高く且つ機械的特性に優れたものとなる。
【００３０】
図示は省略するが、上記した各巻線１００〜１０５について、第１巻線部１と第２巻線部２との間に、冷却用のダクトの配設スペースを設けるようにしてもよい。即ち、第２曲げ装置１６により、巻線部１，２間をダクト挿入位置としてダクトの厚みを見越した段付形状の曲げ癖を付与することで、配設するダクトと平角線材３とが密接するスペースを形成することができる。このように、巻線１００〜１０５に、必要に応じて巻線部１，２間に水平方向に延びるダクト、及び／又は垂直方向たる軸線方向に延びるダクトを設けるようにしてもよい。また、ダクトの形状や配置形態は適宜変更してもよい。
【００３１】
図２は、巻線１００〜１０５の製造に係る制御系の構成を示すブロック図である。制御装置３０は、マイクロコンピュータを主体に構成されており、内部にＣＰＵ、並びにＲＯＭ、ＲＡＭを含む記憶部３１を有する制御手段である。制御装置３０には、前記エンコーダ１４ｃや、操作パネルのキースイッチ（何れも図示略）からの各種操作信号を入力するための操作入力部３２が接続されている。また、制御装置３０には、載置テーブル１７の近傍に位置させて平角線材３の巻回状態を検出するように設けた検出センサを含む、各種検出センサ３３が接続されている。例えば、検出センサ３３として、載置テーブル１７上で平角線材３の外周側端部３ａや内周側端部３ｂを検出する線材検出手段や、平角線材３の板厚ｔや板幅ｗの寸法を検出する寸法検出手段を設けるようにしてもよい。更に、制御装置３０には、フィーダ１４用のモータ１４ｂ、各曲げ装置１５，１６のアクチュエータ、載置テーブル１７用のモータ１７ｂを夫々駆動する駆動回路３４，３５，３６，３７が接続されている。
【００３２】
前記記憶部３１には、巻線１００〜１０５に関する巻線情報、ダクト２１、２２に関するダクト情報などが予め記憶されている。巻線情報は、巻線１００〜１０５における各辺部の寸法、線材３の板厚ｔや板幅ｗの寸法、巻線部１，２の巻回数や積層数、曲げ角、曲率半径等の情報を含み、各種の巻線毎に規定されている。ダクト情報は、ダクト２１、２２の各寸法の他、各巻線１００〜１０５における前記配設スペースの位置情報を含み、巻線情報に関連付けて規定されている。これら巻線情報及びダクト情報は、以下の作用説明で述べるように作業者による操作入力部３２の操作に基づき設定するようにしてもよいし、検出センサ３３から板厚ｔや板幅ｗの寸法を取得するようにしてもよい。そして、制御装置３０は、上記した情報に基づいて、モータ１４ｂ，１７ｂ、各曲げ装置１５，１６のアクチュエータ等を制御し、載置テーブル１７での平角線材３の巻き取り動作を自動で実行させるようになっている。
【００３３】
次に上記構成の作用について説明する。
前記ドラム１１は予め供給装置１２にセットされ、ドラム１１から平角線材３の巻き終わり端側が繰り出されて、レベラー１３、フィーダ１４及び各曲げ装置１５，１６を経由し、載置テーブル１７側へ送るようにセットされるものとする。なお、ドラム１１での巻き終わり端部は、載置テーブル１７で巻回を開始する端部となる。この巻回開始端部は、説明の便宜上、図５において符号「３ｓ」の位置に表すものとする。
【００３４】
作業者は、操作入力部３２を操作して、製造する巻線１００〜１０５の種別を選定し、或いは、巻線情報及びダクト情報を設定する。そして、操作入力部３２のスタートスイッチが操作されると、ドラム１１から平角線材３が繰り出されると共に、フィーダ１４による間欠的な送り動作が行われる。この場合、ドラム１１から繰り出される平角線材３は、レベラー１３にて上下のワークロール群１３ａ〜１３ｃ間に通されることで、内部ひずみが除去され、巻き癖が矯正されて平坦となる。またこの場合、制御装置３０は、フィーダ１４用のモータ１４ｂについて、エンコーダ１４ｃの検出信号に基づき平角線材３の送り量を算出し、前記巻線情報に基づいて、各巻線部１，２の角に対応した曲げ癖と、その外周側及び内周側の夫々の端部３ａ，３ｂに対応した段付形状の曲げ癖とを形成するように間欠的に駆動させる。
【００３５】
この送り工程における送り量について、具体的な例を仮定して詳述する。巻線１００を製造する場合、図７に示す四つの辺部Ｓ１〜Ｓ４のうち、短辺部Ｓ１，Ｓ３の寸法Ｍ１は受部１８ａ，１８ｂに対応し、長辺部Ｓ２，Ｓ４の寸法Ｍ２は受部１８ｂ，１８ｃに対応する巻線情報として予め規定されている。それ故、制御装置３０は、巻線情報Ｍ１に基づいて、巻回開始端部３ｓからの送り量Ｌ１が受部１８ａ，１８ｂに対応する長さとなるようにフィーダ１４用のモータ１４ｂへ駆動信号を出力する。その後、制御装置３０は、モータ１４ｂが停止した状態で、第１曲げ装置１５のロール１５１〜１５３を図３の矢印方向に進退動作させる（第１曲げ工程）。これにより、平角線材３には、巻回開始端部３ｓからＭ１分、離間したＰ１の位置に丸みを有する９０度の折曲部が形成される。係る折曲部は、その曲率半径に応じてフィーダ１４による連続送りとして、モータ１４ｂ駆動中の形成が可能であることは勿論である。
【００３６】
また、制御装置３０は、２回目の送り量Ｌ２について受部１８ｂ，１８ｃに対応する長辺寸法と同じＭ２となるようモータ１４ｂを駆動して、ロール１５１〜１５３を進退動作させる。これにより、平角線材３には、折曲部Ｐ１からＭ２分、離間したＰ２の位置に９０度の折曲部が形成される。こうして、載置テーブル１７において、平角線材３の巻き初めは、フィーダ１４による送り量Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３が、受部１８ａ〜１８ｃに対し平角線材３が内周側で接するピッチＭ１，Ｍ２，Ｍ１に設定され、そのモータ１４ｂの駆動と曲げ加工とが行われることで、塑性変形した折曲部Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３が形成される。
【００３７】
例えば、載置テーブル１７用のモータ１７ｂは、フィーダ１４用のモータ１４ｂと同期（同調）するように駆動される。このため、載置テーブル１７において、平角線材３は、押えロール１９により落とし込まれることに伴い、当該線材３の折曲部を受部１８ａ〜１８ｃに合わせるようにして巻回される。なお、制御装置３０は、折曲部Ｐ３形成後の送り量Ｌ４について、前記巻線情報に基づき、平角線材３の板厚の分を加算した位置（Ｌ４＝Ｍ２＋板厚ｔ）に折曲部が形成されるようにモータ１４ｂを駆動する。
【００３８】
以後、制御装置３０は、載置テーブル１７上の平角線材３の外周の形状に合わせて当該外周に重なる形状となるよう、フィーダ１４による平角線材３の送り量Ｌ５，Ｌ６，…，ＬＮ，ＬＮ＋１，…（図１参照）を設定すると共に、その設定に応じて第１曲げ装置１５でのロール１５１〜１５３の進退動作を制御する。即ち、制御装置３０は、上記した寸法Ｍ１，Ｍ２や平角線材３の板厚等の巻線情報に基づいて、既に巻回された平角線材３の板厚を見越した送り量Ｌ５〜を演算すると共に、その巻回量に応じた曲率半径を演算し或いは補正する。そして、送り量Ｌ５〜に応じて順次第１曲げ装置１５による曲げ加工が行われることで、平角線材３は、載置テーブル１７上での巻回量に応じた折曲部が、当該載置テーブル１７での巻回前に付与される。この結果、載置テーブル１７上で多重に巻回された第１巻線部１は、四つの辺部Ｓ１〜Ｓ４及びコーナー部Ｒ１〜Ｒ４において内周側から外周側に至るまで平角線材３の隙間を無くすことができ、寸法精度が高く且つ短絡機械力に優れたものとなる。
【００３９】
また、制御装置３０は、フィーダ１４による平角線材３の送り量が第１巻線部１の外周側端部３ａに相応する位置に達すると、第２曲げ装置１６のロール１６１，１６２を図４の板幅方向に進退動作させる（第２曲げ工程）。これにより、平角線材３には、図６に示すように、第１巻線部１の外周側端部３ａに板幅ｗの分、積層方向上側にずらした曲げ癖（折返し部）が形成される。
【００４０】
次いで、制御装置３０は、載置テーブル１７上の第１巻線部１に積層される第２巻線部２について、外周側端部３ａから内周側端部３ｂへと当該線材３の内周に重なる形状とするようにロール１６１，１６２の進退動作を制御する。この場合、第２巻線部２については、第１巻線部１の送り量の順（…，ＬＮ，ＬＮ＋１，…）とは逆の順で送り量（…，ＬＮ＋１，ＬＮ，…）が設定されると共に、その巻回量に応じた曲率半径が設定されるため、第１巻線部１と同様に寸法精度を高めることができる。この結果、載置テーブル１７において、第１巻線部１上に同心状に重なる第２巻線部２を巻回することができる。
【００４１】
更に、制御装置３０は、フィーダ１４による平角線材３の送り量が第２巻線部２の内周側端部３ｂに相応する位置に達すると、第２曲げ装置１６のロール１６１，１６２を進退動作させる。これにより、平角線材３には、第２巻線部２の内周側端部３ｂに板幅ｗの分、積層方向上側にずらした曲げ癖（折返し部）が形成される（図５参照）。
【００４２】
こうして、１本の平角線材３に対し、折返し部の曲げ加工を挟んで、第１巻線部１用の曲げ加工と第２巻線部２用の曲げ加工とが繰り返し行われることにより、載置テーブル１７上に複数の巻線部１，２を軸方向に連ねた巻線１００を製造することができる。
【００４３】
上記の例では、載置テーブル１７において、第１巻線部１、第２巻線部２、第１巻線部１、…の順に積層したが、第２巻線部２、第１巻線部１、第２巻線部２、…の順に積層してよいことは勿論である。ここで、図８は、図７のＶIII−ＶIII線に沿う模式的な断面図であり、同図８の符号「１，２，３，…」は、後者の積層順での平角線材３の巻回順序を表している。即ち、図８中、最も下側のブロックは、載置テーブル１７上で最初に巻回される第２巻線部２に相当する。平角線材３は、図８に矢印で示すように、巻回方向を、外周側（同図で右側）から内周側（同図で左側）、内周側から外周側へと前記の折返し部３ａ，３ｂを介して層毎に反転させながら所定のターン数、巻回されることとなる。
【００４４】
なお、図１１（ａ）（ｂ）に示す巻線１０２，１０３を製造する場合、上記したように第１曲げ装置１５において１３５度の折り曲げ癖が形成される。このうち、巻線１０２については、平角線材３の斜角部Ｃ１〜Ｃ４での占積率を主たる辺部Ｓ１〜Ｓ４の占積率に比して低くする若干の遊びをもたせるように、フィーダ１４による平角線材３の送り量が設定されることとなる。
【００４５】
更に、冷却用のダクト２１，２２を有する巻線１０４，１０５の製造方法について、上記巻線１００〜１０３と異なる点を、図１２（ａ）の巻線１０４を例に説明する。
制御装置３０は、前記巻線情報及びダクト情報と、送り量の積算値とに基づいて、平角線材３における前記ダクト挿入位置Ｉの被取付部Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃ，Ｉｄ（図１２（ａ）参照）の夫々が重ね巻きされる前にフィーダ１４の駆動を一旦停止する。この場合、予め用意した各ダクト２１を、夫々の被取付部Ｉａ〜Ｉｄに手作業により取付け固定する（自動化してもよい）。このとき、平角線材３における被取付部Ｉａ〜Ｉｄは、フィーダ１４及び曲げ装置１５，１６よりも載置テーブル１７側に位置し、１３５度の折曲部を指標として識別することができ、各ダクト２１を正確に取付けることができる。
【００４６】
また、この場合、制御装置３０によって、四つの辺部Ｓ１〜Ｓ４にダクト２１用の配設スペースが形成されるように平角線材３の送り量が設定される。これにより、当該折曲部は、ダクト２１の形状寸法に応じて、平角線材３とダクト２１が密接するように形成されるため、平角線材３の放熱効果が高められる。この結果、図１２（ａ）に示すように、多重に巻回された巻線１０４は、ダクト２１用の配設スペースを除いて平角線材３を板厚方向に密接させることができ、寸法精度が高く且つ短絡機械力に優れたものとなる。
【００４７】
更には、ダクト２１を有する巻線１０４であっても、平角線材３の板厚を含む巻線情報及びダクト情報並びに載置テーブル１７上での巻回量（送り量の積算値等から得られる巻回数）に基づき、制御装置３０によりフィーダ１４の送り量を演算した上で前記曲げ加工が行われるため、巻線１０４について、高精度の寸法出しを行うことができると共に、載置テーブル１７での巻回中における、ダクト２１と平角線材３との干渉を抑制でき、平角線材３の巻回をスムーズに行うことが可能となる。なお、ダクト２１における図１２の紙面に直交する方向の寸法は、平角線材３の板幅ｗと同じ寸法に設定しており、ダクト２１が平角線材３の巻回の邪魔になることはない。
【００４８】
以上のように本実施形態の巻線１００〜１０５の製造装置は、フィーダ１４による１本の平角線材３の送り量に基づいて、第１巻線部１を形成するための当該線材３の外周に重ねて巻回する形状への曲げ加工と、第２巻線部２を形成するための当該線材３の内周に重ねて巻回する形状への曲げ加工とを順次行うように第１曲げ装置１５を制御すると共に、第１巻線部１と第２巻線部２との間に相応する折返し部分３ａ，３ｂで積層する方向にずらす形状への曲げ加工を行うように第２曲げ手段１６を制御する制御装置３０を備え、その制御装置３０により第１曲げ装置１５と第２曲げ手段１６とを制御することで、載置テーブル１７での平角線材３の巻回量に応じた当該線材３の外周或いは内周に重ねて巻回する形状の曲げ癖と、折返し部分３ａ，３ｂで積層する方向にずらす形状の曲げ癖とを予め付与する構成とした。
【００４９】
この構成によれば、平角線材３に対し、載置テーブル１７上での平角線材３の巻回量に応じた巻回する形状の曲げ癖と、折返し部分３ａ，３ｂで積層する方向にずらす形状の曲げ癖とを、当該載置テーブル１７での巻回前に付与することができる。このため、巻回後の巻線１００〜１０５について、スプリングバックによる巻き膨れを確実に無くすことができると共に、寸法精度を高めることができ、所期の占積率を得ることができる。また、巻線１００〜１０５は、１本の平角線材３で形成することができ、巻線部間での半田付け作業や絶縁処理作業等を要せず、製造効率性と品質に優れたものとすることができる。
【００５０】
第１曲げ装置１５は、平角線材３に対して、当該線材３の内周形状或いは外周形状が多角形をなす折り曲げ癖であって、その線材３の外周或いは内周に重ねて巻回する線材の角に対応した折り曲げ癖を形成する。これによれば、多角形をなす巻線１０１〜１０５であっても、第１曲げ装置１５によって予め角部を塑性域まで確実に折り曲げることができる。従って、当該角部における線材３間の隙間を確実に無くすことができ、高精度の寸法出しを行うことができる。
【００５１】
第１曲げ装置１５は、平角線材３を１３５度に折り曲げる折り曲げ癖を形成する。このように１３５度或いは略１３５度の折り曲げ癖により、平角線材３の内周形状或いは外周形状が、四つの辺部Ｓ１〜Ｓ４と、その四隅部の斜角部Ｃ１〜Ｃ４，Ｃ１´〜Ｃ４´とで八角形をなす巻線１０２〜１０５を形成することができる。
【００５２】
このうち、巻線１０２について、第１曲げ装置１５では、平角線材３の斜角部Ｃ１〜Ｃ４における占積率を四つの辺部Ｓ１〜Ｓ４の占積率に比して低くする若干の遊びをもたせる折り曲げ癖を形成する。これにより、載置テーブル１７上に平角線材３が落とし込まれる際に折り曲げ部分で引っ掛かり難く、スムーズな巻回を可能とする一方、主たる辺部Ｓ１〜Ｓ４で平角線材３を相互に密接させるようにして占積率を極力高めることができる。
【００５３】
上記したように、制御装置３０は、平角線材３の板厚等に応じて曲率半径を演算し或いは補正するため、当該線材３の内周形状或いは外周形状が円環形をなす湾曲癖を付与するように第１曲げ装置１５を制御することで、全体として円筒状をなす巻線（図示略）を製造することが可能である。
【００５４】
このように、第１曲げ装置１５は、平角線材３に対して、当該線材３の内周形状或いは外周形状が角部に丸みを有する多角形または円環形をなす湾曲癖であって、その線材３の外周或いは内周に重ねて巻回される線材３の曲率に対応した湾曲癖を形成する。これによれば、平角線材３に対し、載置テーブル１７での巻回量に応じた湾曲癖を、当該載置テーブル１７での巻回前に付与することができ、角部に丸みを有する角筒状の巻線１００や、円筒状の巻線について、スプリングバックによる巻き膨れを確実に無くすことができると共に、寸法精度を高めることができる。
【００５５】
フィーダ１４及び曲げ装置１５，１６は、製造装置において相互に近接する配置とした。これによれば、フィーダ１４及び曲げ装置１５，１６間における平角線材３の撓み等に起因する成形誤差を極力無くすことができ、寸法精度を一層向上させることができる。
【００５６】
前記繰出手段とフィーダ１４との間に設けられ、繰出手段から繰り出された平角線材３の巻き癖を矯正するレベラー１３を備える。これによれば、レベラー１３によって、内部ひずみが除去され、巻き癖が矯正されて平坦とすることができ、より高精度の巻線１００〜１０５を安定して成形することができる。
【００５７】
上記した線材３は、平角線材３に限定するものではないことはもとより、巻回中の線材３を保持可能な保持部は、載置テーブル１７に限定するものではない。具体的な図示は省略するが例えば、載置テーブル１７に代えて、巻回中に周回する線材３を内径側から支持する棒状の水平軸部を保持部とすることができる。この場合、水平軸部は、縦向きの前記受部１８ａ〜１８ｃを横向きにした複数の水平軸部（受部）で構成してもよいし、単数の水平軸部（受部）で構成してもよい。また、この場合の水平軸部は、巻回中の線材３と共に回転するように駆動してもよいし、図示しない機枠に対し当該水平軸部を固定して巻回中の線材３の回転を許容してもよい。
【００５８】
このように、保持部は、フィーダ１４による１本の線材３の送り量に応じて、当該線材３の外周或いは内周に沿って落とし込まれる巻回中の線材３が載置されるテーブルとして巻回中の線材３と共に巻回する方向に回転する載置テーブル１７、或いは巻回中の線材３を巻回する方向への回転が可能に保持する受部を備える。これによれば、予め線材３に曲げ癖を付与する構成と相俟って、巻回中の線材３を載置テーブル１７や受部といった簡単な構成で保持することができ、製造装置全体としての簡素化を図ることができる。
【００５９】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略，置き換え、変更を行うことができる。
【００６０】
例えば上記した変圧器の巻線１００〜１０５に限らず、他の静止誘導機器（例えばリアクトル）や、回転電機を含む電気機器一般の巻線について適用することもできる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、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。
【符号の説明】
【００６１】
図面中、１００〜１０５は巻線、１は第１巻線部、２は第２巻線部、３は線材、１２は繰出手段、１４はフィーダ、１５は第１曲げ手段，１６は第２曲げ手段、１７は載置テーブル（保持部）、１８ａ〜１８ｃは受部、３０は制御手段を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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