(57)【要約】  本発明は、磁気コア２００にワイヤ１５０を巻き付けることに関する。本発明は、ワイヤ１５０が磁気コア２００により緊密に巻き付けられるように、ワイヤに磁気コア２００の内側角部に整合する角部１５８を成形することを含む。本発明はまた、磁気コア２００の周りでワイヤ１５０の巻数がより多くなるように、ワイヤ１５０がコア２００に巻き付けられるときに磁気コア２００の内径部に配置されるワイヤ１５０の一部を挟みつぶすことも含む。本発明に従って製作される磁気インダクタは、従来技術に比べて、よりインダクタンスを大きく、より温度上昇を低く、且つより小型にすることができるとともに、より少ないＥＭＩノイズを示すことができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気コアに巻線する方法であって、
ワイヤが巻き付けられたシャトルを設けること、
前記シャトルに内側プロファイルを有する磁気コアを、前記シャトルが前記磁気コアの中心孔を貫通した状態で配置すること、
前記磁気コアによって画定された前記内側プロファイルに実質的に対応する外側プロファイルを有する成形ツールを設けること、及び
前記磁気コアにらせん状に巻線するために前記シャトルから前記ワイヤを引き出すことを含み、前記磁気コアによって画定された前記内側プロファイルに実質的に対応する前記ワイヤに画定される予備成形部分を成形するために、前記磁気コアに巻線する前に前記ワイヤが前記成形ツールによって画定された前記外側プロファイルに巻き付く方法。
【請求項２】
前記磁気コアを巻線する間に前記ワイヤを自動的に引き出すために、前記シャトルを自動的に回転させることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記磁気コアが、これに巻線する間に前記ワイヤがらせん状に巻き付けられるように、前記磁気コアをその中心軸を中心に回転させることをさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記ワイヤの予備成形部分の後に前記成形ツールを引っ込めることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記成形ツールに巻き付けられたワイヤ部分を挟みつぶすことをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記ワイヤの挟みつぶされた部分が前記磁気コアによって画定された前記内側プロファイルに巻き付くように、前記磁気コアに前記ワイヤを巻き付けることをさらに含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
磁気コアに巻線する方法であって、
ワイヤが巻き付けられたシャトルを設けること、
前記シャトルがその中心孔を貫通するように、内側プロファイルを有する磁気コアを配置すること、
前記磁気コアの近くに前記ワイヤのリード部を固定すること、
前記磁気コアによって画定された前記内側プロファイルに対応する外側プロファイルを有する成形ツールを設けること、
前記ワイヤが前記磁気コアによって画定された前記内側プロファイルに対応する予備成形部分を有するように、前記成形ツールに前記ワイヤを巻き付けるために前記シャトルを回転させ前記ワイヤを引き出すこと、
前記シャトルの回転を一時的に停止すること、及び
前記磁気コアの周りの前記ワイヤを引くために前記成形ツールを引っ込め前記シャトルの回転を再開し、それによって前記ワイヤの前記予備成形部分が前記磁気コアによって画定された前記内側プロファイルに整合することを含む方法。
【請求項８】
前記磁気コアが前記ワイヤでらせん状に巻き付けられるように、前記磁気コアをその中心軸を中心に回転させることをさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
挟みつぶされたワイヤ部分を成形するために、前記成形ツールを引っ込める前に前記成形ツールに巻き付けられた前記ワイヤの一部を平板化することをさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記磁気コアによって画定された前記内側プロファイルに対応する挟みつぶされたワイヤ部分を成形するために、前記成形ツールを引っ込める前に前記成形ツールに巻き付けられた前記ワイヤを平板化することをさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
前記ワイヤを平板化するステップが、挟みつぶされないワイヤ部分から挟みつぶされるワイヤ部分にかけて先細りになる挟みつぶされる領域を画定する角度で前記ワイヤを平板化することをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
内側プロファイル及び外側プロファイルを有する磁気コアと、
前記磁気コアの一部にらせん状に巻き付けられる、挟みつぶされた部分及び挟みつぶされていない部分を有するワイヤとを含む巻線付き磁気コアであって、前記挟みつぶされた部分が前記磁気コアの前記内側プロファイルと境を接し、前記挟みつぶされていない部分が前記外側プロファイルと境を接する巻線付き磁気コア。
【請求項１３】
前記ワイヤが、前記磁気コアの内側プロファイルに整合する予備成形形状を有する、請求項１２に記載の巻線付き磁気コア。
【請求項１４】
内側プロファイル及び外側プロファイルを有する磁気コアに巻線するための巻線装置であって、
ワイヤが巻き付けられたシャトルと、
前記シャトルが磁気コアの中心孔を貫通するように、前記磁気コアを支持する磁気コア支持体と、
前記磁気コアによって画定された前記内側プロファイルに対応する外側プロファイルを有する成形ツールと、
前記巻線が前記磁気コアによって画定された前記内側プロファイルに対応する予備成形部分を有するように、前記ワイヤを引き出し前記成形ツールの前記外側プロファイルに巻き付けるシャトル回転手段とを含む巻線装置。
【請求項１５】
前記成形ツールを引っ込めるための手段をさらに含む、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記成形ツールに向かって降下されたときに前記成形ツールによって画定された前記外側プロファイルに巻き付けられたワイヤ部分を挟みつぶす、前記成形ツールの上方に位置するピンチ・ツールをさらに含む、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記磁気コア支持体が１対の磁気コア用ローラを回転させる回転手段を含み、前記磁気コアが前記磁気コア用ローラ間に所定の力で保持され、その状態で前記磁気コアがその中心軸を中心に前記磁気コア用ローラによって回転させられる、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記ピンチ・ツールが、前記挟みつぶされるワイヤ部分と挟みつぶされていないワイヤ部分との間に先細り領域を形成するような角度で前記ワイヤ部分を挟みつぶす、請求項１５に記載の装置。
【請求項１９】
磁気コアに巻線する方法であって、
ワイヤを設けること、
前記ワイヤが内側プロファイルを有する前記磁気コアの中心孔を貫通するように、前記磁気コアを支持体に配置すること、
前記磁気コアによって画定された前記内側プロファイルに対応する外側プロファイルを有する成形ツールを設けること、
前記磁気コアによって画定された前記内側プロファイルに対応する予備成形部分を成形するために、前記成形ツールによって画定された前記外側プロファイルに前記ワイヤを巻き付けること、及び
前記磁気コアに前記ワイヤを巻き付けることを含み、前記予備成形部分が前記磁気コアによって画定された前記内側プロファイルに整合する方法。
【請求項２０】
前記成形ツールに前記ワイヤを巻き付けた後に前記ワイヤをフックに固定すること、及び
前記ワイヤに前記予備成形部分を成形するために前記フックを引っ込めることをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記ワイヤに角部及びその間の部分を成形するために前記フックを引っ込めるステップの後に、前記方法が、前記磁気コアによって画定された前記内側プロファイルに対応する前記ワイヤの一部を挟みつぶすステップを含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記ワイヤの一部を挟みつぶすステップが、前記ワイヤの挟みつぶされる部分と挟みつぶされない部分との間に先細り領域を形成するような角度で前記ワイヤ部分を挟みつぶすことを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
ワイヤを設ける前記ステップが、シャトルに前記ワイヤを巻き付けること及び前記シャトルを前記磁気コアの前記中心孔に貫通させることを含み、且つ前記ワイヤが前記シャトルから自動的に引き出されるように前記シャトルを機械的に回転させることを含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２４】
前記ワイヤがねじれることなく前記成形ツールの周囲に前記ワイヤを案内するように、前記成形ツールの上方に配置される案内ツールをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２５】
内側プロファイルを有する磁気コアと、
前記磁気コアにらせん状に巻き付けられる、挟みつぶされた部分及び挟みつぶされていない部分を有するワイヤとを含む巻線付き磁気コアであって、前記挟みつぶされた部分が少なくとも前記内側プロファイルと境を接し、前記ワイヤが前記磁気コアの前記内側プロファイルに整合する予備成形部分を有する巻線付き磁気コア。
【請求項２６】
前記挟みつぶされた部分が、前記磁気コアの内側プロファイルとも境を接する、請求項２５に記載の巻線付き磁気コア。
【請求項２７】
前記挟みつぶされていない部分が、少なくとも前記磁気コアによって画定された外側プロファイルと境を接する、請求項２６に記載の巻線付き磁気コア。
【請求項２８】
内側プロファイル及び外側プロファイルを有する磁気コアと、
前記磁気コアにらせん状に巻き付けられるワイヤとを含むインダクタであって、前記ワイヤが前記磁気コアの前記内側プロファイルに整合する予備成形部分を有するインダクタ。
【請求項２９】
前記ワイヤが平角型である、請求項２８に記載のインダクタ。
【請求項３０】
前記ワイヤが丸型である、請求項２８に記載のインダクタ。
【請求項３１】
前記ワイヤが、交互する挟みつぶされた部分と挟みつぶされていない部分とを含み、前記挟みつぶされた部分が前記磁気コアの前記内側プロファイルと境を接し、前記挟みつぶされていない部分が前記磁気コアの前記外側プロファイルと境を接する、請求項３０に記載のインダクタ。
【請求項３２】
前記磁気コアがトロイドである、請求項３１に記載のインダクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気コアにワイヤを巻き付けること、及び磁気コアにワイヤを巻き付けるために使用される装置に関し、また、かかる装置から製造される変圧器及びインダクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
トロイダル巻線機を含むがそれに限定されない磁気コア巻線機の従来の米国特許としては、米国特許第５３３１７２９号、第４３７９５２７号、第４８７２６１８号、第６５５７７９３号、第４２８８０４１号、及び第５８７５９８８号がある。図１〜３に示す従来技術は概して、磁気コア（以後「コア」）にマグネット・ワイヤを巻き付けてインダクタを製作する原理を示している。従来技術では、引出型又は開閉型リング開口部１２及び２２を有する供給用リング１０及び巻線用リング２０を使用することにより、リング１０及び２０がコア３０の中心孔を貫通するようにコア３０を配置することが可能になる。従来技術では、開口部１２及び２２は手動で開けられ、コア３０はこれらの開口部を通され、したがって、各リングは、磁気コア３０の中心軸３４を両リングの中心軸２５と直角にした状態でコアの中心孔３２を貫通する。
【０００３】
供給用リング１０は、その外周にＵ字形溝１４を有する。ワイヤ４０が溝１４の中に巻き付けられるようにするために、ワイヤ４０の端部は、供給用リング１０に手動で取り付けられる。巻線用リング２０は、同軸に位置合せされる供給用リング１０と実質的に同じ直径を有する。巻線用リング２０は、ワイヤ４０がそれを経由して供給用リング１０から引き出されるワイヤ案内２４と、ワイヤ４０を案内する案内ローラ２６とを備える。
【０００４】
実際の巻取り動作では、コア３０は、最初に開口部１２及び２２を通ってリング１０及び２０の中に手動挿入され、図２に示すように配置される。次いで、ワイヤ４０の端部が供給用リング１０に取り付けられ、供給用リング１０はその中心軸を中心に回転させられ、所望の量のワイヤ４０が溝１４の中に巻き付けられる。ワイヤ４０の終端部を切断した後、切断端は、ワイヤ案内２４を経由して案内ローラ２６の周囲を通され、リング間から半径方向外向きに引き出され、コア３０の外周に設けられた固定手段など（図示せず）に取り付けられる。
【０００５】
図３に示すように、コア３０が巻線されるときは、駆動装置（図示せず）を使用して、供給用リング１０及び巻線用リング２０を、供給用リング１０にワイヤ４０を巻き付けるために使用した方向とは逆の方向に回転させ、ワイヤ４０は、供給用リング１０からワイヤ案内２４と巻線用リング２０上の案内ローラ２６とを経由して引き出され、コア３０に取り付けられる。この状態で、供給用リング１０に巻き付けられたワイヤは、コア３０にらせん状に所要巻数巻き付けられ、供給用リング１０に残ったワイヤは手動で取り除かれる。最後に、ワイヤが巻き付けられたコア即ちインダクタは、取り外される。
【０００６】
理想的な単層インダクタは、温度上昇が低く、インダクタンスが大きく、且つ小型である。さらに、ワイヤ寸法及び総巻数を増大させコア寸法を小さくすることによって、これらのより望ましい特性を達成できることが分かっている。さらに、平角線は（所与のゲージに対して）丸線より幅が小さいので、平角線を使用して、コア上の巻数を増加させ、したがってインダクタンスを増大させることができる。したがって、丸線から平角線を製作又は成形することを対象とした米国特許、例えば米国特許第６５５３６５０号が当技術分野で見られる。
【０００７】
しかし、平角線を縁部に巻くことは、極めて困難である。次に図４を参照すると、ワイヤ４０がコア３０の角部３４の周りで形を成すとき、ワイヤは、ねじれて斜めになる傾向がある。ワイヤ４０が角部の両側で密着して案内されれば、ねじれを防止することができるが、ワイヤはコア３０の内壁３６に巻き付くので、コアに巻線する際にワイヤを案内するのに十分なスペースがない。場合によっては、平角線が成形され、コアは一部分が取り除かれ、それによってワイヤがコアにはまるようにする。しかし、一部分が除去されたとき、磁気特性が低下することがあり、またコアのインダクタンスが低下することがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、本発明の目的は、温度上昇が低く、インダクタンスが大きく、且つ小型のインダクタを維持しながら、従来技術に関係する問題を克服することである。
【０００９】
従来技術の上述の欠点に鑑み、本発明の目的は、従来技術に従って製作されたインダクタと比べたときに、より温度上昇が低い、よりインダクタンスが大きい、より小型の、又はよりＥＭＩノイズが少ないインダクタを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は、ワイヤが巻き付けられるコアを提供する。ワイヤの一部は、最初に、コアの前に配置された成形ツールの外側縁部に巻き付けられる。成形ツールの外側縁部は、コアの内径部と類似の形状になっている。そのワイヤ部分が成形ツールの周囲で成形されると、このワイヤ部分は、コアの内側形状に整合する形状で予備成形されることになる。したがって、かかるコアの内径部の周りにぴったりはまるようになる。成形ツールは、コアを経由してワイヤを引っ張ることができるように引っ込めることができ、ワイヤの予備成形部分はコアの内側形状に整合する。この工程は、コアが巻線されてインダクタが形成されるまで繰り返すことができる。この工程はまた、ワイヤが平角型であるときに好ましい。ワイヤが丸型である場合の一実施例では、成形ツールの周りで以前に成形されたワイヤは、平板化される又は挟みつぶされる。コアの周りに以前に巻き付けられたワイヤの挟みつぶされた部分により、コアの周りでより効果的な巻線が可能となり、それによって、より温度上昇が低い、よりインダクタンスが大きい、又はより小型のインダクタが提供される。この工程は、自動巻線装置を使用して又は手動フック式巻線方法を使用して実現することができる。
【００１１】
磁気コアに第１のワイヤ層を巻き付けた後、同じ工程を用いて複数の層を巻き付けて、変圧器を形成することができる。第２の層に切り替えるとき、第２のワイヤ層が第１の層の周りに緊密に巻き付くように、成形ツールは、第１のワイヤ層の内側形状に整合する外側形状を有する第２の成形ツールで置き換えられる。
【００１２】
上述のように成形済みワイヤを用いてインダクタを形成する工程は、平角線又は丸線を使用して手動フック式巻線工程又は自動巻線機によって行うことができる。
【００１３】
添付図面を参照することにより、前述の内容をより十分に理解することができる。
【実施例】
【００１４】
本発明により多くの様々な形の実施例が可能であり、本発明の好ましい実施例について、図面に示し本明細書で詳細に述べる。しかし、当然のことながら、本開示は、本発明の原理の例示と見なされるべきであり、本発明の趣旨又は範囲及び／又は例示される実施例の請求項に限定するものではない。
【００１５】
図５を参照すると、本発明による磁気コア自動巻線装置１００（巻線機）が示してある。この実施例では、巻線機１００は、本明細書ではシャトル１０２と称する供給用リング及び巻線用リングを含む。シャトル回転機構（図示せず）はシャトル１０２を駆動し、コア回転機構及び支持体１０６は磁気コア２００を回転させる。装置１００はさらに、回転機構１１２及び１０６を制御する制御ユニット１０５を含む。
【００１６】
磁気コア２００（本明細書では「コア」と称す）は一般に、限定はしないが電気楕円コア形状又は他の非円形コア形状であり、図のようにトロイダル形状とすることができる。さらに、磁気コア２００は固体リングを有していても有していなくてもよく、したがってこのリングは、内部に液体又はハイブリッドの液体／固体を含むことができる。
【００１７】
シャトル１０２は、ワイヤ１５０を保持するためのＵ字形巻線溝（図示せず）と、ワイヤ１５０をシャトル１０２の中から外へ案内するシャトル案内ローラ１０８とを含む。ワイヤ１５０をシャトル１０２から引っ張り出すことができるように、シャトル回転機構を使用して、シャトルを独立して回転させる。シャトル回転機構は、シャトル１０２とかみ合ってこれを駆動する駆動ローラ１１２を含む。さらに、コア２００に巻線する間に案内を助ける又はシャトルを回転させるために、複数の駆動支持ローラ１１４を含むことができる。
【００１８】
装置１００は、ワイヤ１５０に張力をかけるために、制御ユニット１０５によって制御されるブレーキ機構１０４を含むこともできる。ブレーキ機構１０４は、シャトル１０２の近くに固定される第１のブレーキ片１０４ａ及び第２のブレーキ片１０４ｂを含む。第２のブレーキ片１０４ｂは、ピン１１０によって第１のブレーキ片１０４ａからつるされる。ブレーキ機構が制御ユニット１０５によって作動したとき、ワイヤ１５０に張力がかかり、その結果、ワイヤ１５０が緊張位置に保持される。
【００１９】
コア回転機構１０６は、シャトル１０２に沿った特定箇所に位置する２個の駆動ローラ１１６を含み、一方の駆動ローラがシャトル１０２の上方にあり、他方が下方にある。２個の駆動ローラ１１６は、動作時にコア２００がその軸の周りを回転できるようにコア２００とかみ合う。
【００２０】
図６〜８を参照すると、自動巻線機１００はさらに、コア２００と共に配置され且つこれと位置合せされる成形台１３０を含む。成形台１３０は、これに対して水平方向に移動可能な成形ツール１３２を含む。したがって、成形ツール１３２は、コア２００の外壁２０６から指定距離Ｄ（図９ａ）を移動することができる。この指定距離は、コア２００の外壁２０６の長さと実質的に同じになるように規定される。成形ツール１３２は、成形台１３０の中に引っ込めることもでき、これは、以下により詳細に説明するように、ワイヤ１５０がコア２００に巻き付けられたときに行われる。
【００２１】
図９ａも参照すると、成形ツール１３２は、コア２００によって画定された内側プロファイル２０５と実質的に同じ外側プロファイル１３５を含む。本発明を通じて使用される、成形ツール１３２の外側プロファイル１３５は、外壁１３６としてだけ画定することができ、或いは側壁１３８を含むように画定することもできる。さらに、コア２００によって画定される内側プロファイル２０５は、内壁２０７だけを含むことができ、或いは、内壁２０７と外壁２０９との間に成形される角部がコア２００の内側プロファイルの画定によって画定されるように、側壁２０９を含むように画定することもできる。したがって、コア２００の内側プロファイルは、直線状角部、丸い角部、又はわずかに円弧状の角部を含むことができる。厳密な形状に関係なく、本発明の重要な態様は、ワイヤ１５０がコア２００の内側プロファイル２０５に対して緊密に巻き付けられるように、成形ツールが整合プロファイルを有することである。さらに、本発明に使用されるコアは、内側プロファイル２０５によってカバーされない部分を含むことができる外側プロファイル２０６を含むことができる。
【００２２】
ワイヤ１５０が平角型である場合、ワイヤ１５０は成形ツール１３２に巻き付けられ、その後、成形ツール１３２は引っ込められる（図９ｂでは分かりやすいように除いて示してあり、図８に見られる成形ツール１３２は成形台１３０の中に埋め込まれている）。したがって、ワイヤ１５０は、コア２００によって画定される内側プロファイル２０５に実質的に整合する（番号１５２間で識別される）予備成形部分１５４を含む。したがって、コア２００は、よりぴったりはまるワイヤが巻き付けられ、理想インダクタがもたらされる。
【００２３】
続いて図７を参照すると、ワイヤ１５０が丸型である場合、自動巻線機１００には、平板化ツール１６０も装備される。使用される平板化ツールは、空気圧プレス、液圧プレス、トグル・プレス、フライホイール式プレス、又はハンマとすることができる。平板化ツール１６０は、成形ツール１３２を収容できる切欠き部分１６２を含む。平板化ツール１６０がワイヤ１５０の上に押し下げられたとき（図７）、ワイヤ１５０の予備成形部分１５４は、挟みつぶされる又は実質的に平板化される。平板化された後、平板化ツール１６０が成形台１３０から持ち上げられ、成形ツール１３２が引っ込められると（図８）、予備成形され平板化されたワイヤ１５０がコア２００の周りで引っ張られこれに巻き付けられることが可能になる。
【００２４】
図１０に示す、ワイヤ１５０の予備成形部分１５４は、平板化され、全体的に平板化された予備成形ワイヤ１５６として示してある非平板化部分よりも大きな厚みを有するものとして示してある。当業者には理解されるように、ワイヤ１５０の平板化された部分は、本明細書における教示から逸脱することなく、例示されているより薄くも厚くもできる。さらに、厚みの変化が生じたことを示すだけのために、ワイヤ１５０の厚みが大きく変化している。この厚みの変化は、ワイヤ１５０の平板化部分と非平板化部分との間の先細り領域によって形成されている厚みの変化ほど極端ではないかもしれない。
【００２５】
次いで、コア２００が回転され、この工程は、図１１ａ及び１１ｂに示すインダクタ２１０が形成されるように、らせん状に所望の巻数巻き付けられるまで繰り返される。ワイヤの一部を平板化する又は挟みつぶすことによって幅が減少し、それによってコア周囲の層当りのワイヤ巻数を増やすことができる。これにより、従来技術に従って製作されたインダクタに比べて、より温度上昇が低く、よりインダクタンスが大きく、且つより小型のインダクタ２１０を製作することができる。図示したように、ワイヤ１５０は、挟みつぶされないワイヤから挟みつぶされるワイヤにかけて先細り領域１５８となるような角度で挟みつぶされることが好ましい。
【００２６】
コアをらせん状に巻き付けた後に新たなワイヤ層を追加できることが、本発明から理解される。本発明の教示により、成形ツールは、この追加の層がその上に配置されるワイヤ層の内側プロファイルに整合する外側プロファイルを有する。さらに、図１１Ｃに示すように、同じコアに異なるゲージ・ワイヤを使用することができる。第１のゲージ・ワイヤ１５０ａは、コア２００の第１の部分２２０ａにらせん状に巻き付けられ、第２のゲージ・ワイヤ１５０ｂは、同じコア２００の第２の部分２２０ｂにらせん状に巻き付けられる。
【００２７】
ワイヤが挟みつぶされる角度は、様々な結果を得るために異なっていてもよい。しかし、所与のワイヤに対して最も多い巻数を可能にする角度は、外側巻線が互いに接触しているときのコアの内側に依存する。この角度は、数学的には次の式で決まる。
【００２８】
【数１】
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【００２９】
本発明が用いられるとき、以下の特性が決定された。（１）インダクタンスの増加−本発明を使用すると、同じコアにより多くの同じワイヤ寸法の巻線を追加することができ、これにより、他のすべての条件が同じままであるとき、インダクタのインダクタンスが増加する。（２）温度上昇の低下−本発明により、より大きな径のワイヤがコア寸法を変えることなくコアの内径に適合することができ、より大きな径のワイヤは、銅損を低減させ、したがって温度上昇を低下させる。（３）寸法の小型化−本発明により、より多くの同じワイヤ寸法の巻線をより小さいコアに巻き付けることができ、したがって寸法及び重量が減少し、したがって、より小さい設計で同じインダクタンス及び同じ温度上昇を有することができるようになる。（４）ノイズの低減−本発明により、通常インダクタによって引き起こされる電磁妨害（「ＥＭＩ」）即ちノイズも低減する。この電磁妨害は、巻線ワイヤの巻始めと巻終りとの間のギャップによるもので、ギャップが大きいほどＥＭＩは低減する。
【００３０】
コア２００は、「フック式巻線（ｈｏｏｋ  ｗｉｎｄｉｎｇ）」として知られる工程において手動で巻線することもできる。本発明は、コアの内側角部に対応するワイヤの角部を成形するという追加の機能を有するフック式巻線工程及び装置によってコアに巻線することを含み、及び／又は、コアの側壁、内側角部及び内壁に巻き付くワイヤ部分を平板化する又は挟みつぶす。また、挟みつぶされた部分が本明細書で例示されているものより大きくても小さくてもよいことが理解されよう。
【００３１】
次に図１２〜１５を参照すると、フック式巻線装置３００が示してあり、前記装置を使用してコアに巻線する方法が開示される。ワイヤ１５０（この実施例では一般に丸型）には、支柱３０２に固定されるリード部１５１が設けられる。支柱３０２は、コア回転機構及び支持体１０６に設けられる。ワイヤ１５０は、成形ツール１３２に巻き付けられ、フック支持体３１０から初期位置にまで延出されているフック３１２に掛けられる。フック３１２が引っ込められると、成形ツール１３２の周りのワイヤが引っ張られ、したがって、ワイヤ１５０内に（図９ｂに示したような）予備成形部分１５４が成形される。次いで、このワイヤは、コアに巻き付く前に挟みつぶされる。平板化ツール又はピンチ・ツール（ｐｉｎｃｈｉｎｇ  ｔｏｏｌ）１６０は、ワイヤ１５０の上に押し下げられる（図１３）。上述のように、ワイヤは、コア２００の内側プロファイルに対応する予備成形部分１５４の周りで挟みつぶされてもよい。ワイヤは、挟みつぶされた部分とそうでない部分との間の先細り領域を含むことができる。平板化ツール１６０及び成形ツール１３２は引っ込められる（図１４）。ワイヤ１５０は、挟みつぶしが行われた部分がコア２００の内側プロファイルに整合するように、コア２００の周りできつく引っ張られる（図１５）。コア２００が回転され、成形ツール１３２が延出され、フック３１２が初期位置に延出又は配置される。この工程は、コアが成形済み角部を有するワイヤ１５０でらせん状に巻き付けられるまで繰り返される。
【００３２】
次に、他の実施例の図１６ａ及び図１６ｂを参照すると、フック式巻線装置４００は、支柱３０６に固定されるリード部４０４を有する平角線４０２を用いて使用される。支柱３０６は、コア回転機構及び支持体４０８に設けることができる。ワイヤ４０２は、先に論じたように、外側プロファイルを有する成形ツール４１０に巻き付けられる。ワイヤ４０２は、同様にフック支持体４１４から初期位置に延出されたフック４１２に掛けられる。フック４１２が引っ込められ、成形ツール４１０の周りのワイヤが引っ張られ、したがってワイヤ４０２の予備成形部分４１６が成形される。案内ツール４２０は、予備成形部分が成形されるとき、ワイヤがねじれることなく又は巻き付くことなく成形ツール４１０の周りに平角線を案内するように使用される。予備成形部分４１６がコア４２５の内側プロファイルに整合するように、成形ツール４１０は引っ込められ（図示せず）、ワイヤ４０２はコア４２５の周りできつく引っ張られる。コア４２５が回転され、成形ツール４１０が引っ込められる。フック４１２は、同様に初期位置に延出又は配置される。この工程は、コアがワイヤ４０２でらせん状に巻き付けられるまで繰り返される。図１６ｂでは移動された即ち取り外された案内ツール４２０を示してあるが、案内ツール４２０は、装置４００の他の構成要素を図示する目的で移動されているだけである。案内ツール４２０は、ワイヤ４０２が案内ツール４２０と成形台４３０との間で摺動するような位置に固定することができる。
【００３３】
本発明に従って製作された成形され挟みつぶされた（以後「ピンチ・ワイヤ（Ｐｉｎｃｈｅｄ  Ｗｉｒｅ）」）インダクタと丸線インダクタとの比較を、以下の表に示す。
【００３４】
表１は、Ｍａｇｎｅｔｉｃｓ  Ｉｎｃ．のコア、部品番号７７０８３−Ａ７などのコアに対する「ピンチ・ワイヤ」の計算結果を示す。本発明を使用して、インダクタンス２４５ｍＨ及び温度上昇３８．５℃が算出された。表内のすべての計算は、単層巻線及び巻始めと巻終りの最小ワイヤ間隔８．１ｍｍ（０．３１９インチ）に基づいている。この間隔及び単層巻線は、許容ＥＭＩレベルを維持するために必要である。
【００３５】
【表１】
2007508718.tif 000004
【００３６】
表２は、巻数が上記のピンチ・ワイヤの実施例で達成された巻数と同じになるように同一コア（Ｍａｇｎｅｔｉｃｓ  Ｉｎｃ．部品番号７７０８３−Ａ７）に巻き付けることができる最大丸線を示す。計算結果は、同じインダクタンスに対してワイヤ寸法を１７１／２ＡＷＧにまで小さくしなければならないことを示す。このワイヤ寸法の縮小化により、直流抵抗は１０４％増加し、温度上昇は８０％高くなる（温度上昇℃＝｛全ワット損ｍＷ／有効表面積ｃｍ２｝０．８３３として）。
【００３７】
【表２】
2007508718.tif 000005
【００３８】
表３は、「ピンチ・ワイヤ」技術と同じ高さ、インダクタンス、及び温度上昇を維持するために、内径を１１．４％大きくする必要があることを示す。
【００３９】
丸線を使用して同等のインダクタンス、温度上昇、及び端子間隔にするための最小コア／コイル寸法。
【００４０】
【表３】
2007508718.tif 000006
【００４１】
上述からまた上述のように、本発明の新規概念の趣旨及び範囲から逸脱することなく多くの変形形態及び変更形態がもたらされ得ることに気付くであろう。本明細書で例示した特定の実施例に関して限定されるものではない、又は限定されると推断すべきでないことが理解されよう。もちろん、添付の特許請求の範囲によって特許請求の範囲内にあるそうしたすべての変更形態をカバーするものである。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】従来技術のシャトルの分解斜視図である。
【図２】従来技術のシャトルの透視図である。
【図３】従来技術の巻線機を使用して巻線する間のシャトルの回転方向及びワイヤの行程を示す図である。
【図４】従来技術の巻線機のシャトルの各回転時のワイヤ供給を示す図である。
【図５】本発明によるコア自動巻線装置の主要部分を示す図である。
【図６】図５のコア自動巻線装置を１８０度回転させた図である。
【図７】ワイヤを挟みつぶす平板化ツールを備える図５のコア自動巻線装置の図である。
【図８】成形ツールが引っ込められた状態の図６のコア自動巻線装置図である。
【図９ａ】成形ツールに巻き付けられたワイヤを示すコア及び成形ツールの断面図である。
【図９ｂ】成形ツールが引っ込められた状態の図９ａのコアの断面図である。
【図１０】ワイヤが挟みつぶされ成形ツールが引っ込められた状態のコアの断面図である。
【図１１ａ】インダクタの側面図である。
【図１１ｂ】図１１ａのインダクタの断面図である。
【図１１ｃ】それぞれが磁気コアの約半分に巻き付けられた２つの異なるゲージ・ワイヤを含む変圧器の側面図である。
【図１２】本発明の一実施例によるフック式巻線装置の主要部分を示す図である。
【図１３】ワイヤを挟みつぶす平板化ツールを示す図１２のフック式巻線装置の斜視図である。
【図１４】平板化ツール及び引っ込められた成形ツールを示す図１２のフック式巻線装置の斜視図である。
【図１５】コアの周りできつく引っ張られたワイヤを示す図１２のフック式巻線装置の斜視図である。
【図１６ａ】コアにワイヤがらせん状に巻き付けられる間に平角線がねじれるのを防止するために案内ツールが成形ツールの近くに配置されたフック式巻線装置の斜視図である。
【図１６ｂ】図示のみを目的とする、案内ツールが成形ツール台から部分的に取り外された状態のフック式巻線装置の斜視図である。
【図１】
2007508718.tif 000007
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2007508718.tif 000011
【図６】
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【図７】
2007508718.tif 000013
【図８】
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【図９ａ】
2007508718.tif 000015
【図９ｂ】
2007508718.tif 000016
【図１０】
2007508718.tif 000017
【図１１Ａ】
2007508718.tif 000018
【図１１Ｂ】
2007508718.tif 000019
【図１１Ｃ】
2007508718.tif 000020
【図１２】
2007508718.tif 000021
【図１３】
2007508718.tif 000022
【図１４】
2007508718.tif 000023
【図１５】
2007508718.tif 000024
【図１６ａ】
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【図１６ｂ】
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【国際調査報告】
2007508718.tif 000027