JP2007067171A - 多層コイル、及び多層コイルの巻線方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ２本以上の線材を巻芯に並列に整列巻きする場合において、線材に送りをかけ下層と上層の線材が交差する面における巻芯外径方向への膨らみが大きくならない多層コイル、多層コイルの巻線方法、及び多層コイルの巻線装置を提供すること。
【解決手段】 ｎ本線（ｎは２以上の整数）の線材を断面が多角形状の巻芯２に整列巻きする多層コイルであって、線材が巻芯２を一周する間に線材ｎ本分の送りがかけられることによって、線材の送りがかけられる面では下層と上層の線材が交差する交差部５が形成され、送りがかけられる面のうちの少なくとも１面の端部には、ｎ本線の線材のうち２本の線材が捻られ線材の配列が入れ替わる捻れ部６が形成される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、多層コイル、及び多層コイルの巻線方法に関するものである。

１本の線材を巻線用治具であるボビン、例えば巻芯の断面が４角形状のボビンに整列巻きする場合には、４面の内の１面で線材の線径分の送りをかけるのが一般的である。この場合、他の３面では送りをかけない。

線材が巻芯端部まで巻線され、線材が上層へ巻線されるときには、線材に送りをかける面では、下層と上層との線材の巻き方向が逆になるため、図１３に示すように斜線の部分は、下層と上層の線材が交差する交差部となる。このように、線材に送りをかけ下層と上層の線材が交差する面（以下、「線材送り面」と称する。）では線材は２重になる（例えば、特許文献１参照）。なお、線材送り面以外の面では、隣合う線材間の溝が上層の線材の案内溝となるため、線材は交差することはなく線材が２重になることはない。

次に、２本の線材を巻芯の断面が４角形状のボビンに並列に整列巻きする場合について図１４（ａ）を参照して説明する。この場合、４面の内の１面である線材送り面では、線材の送りは線材２本分となる（１）。この線材送り面端部では、線材は、線材０．５本分の隙間を残して上層へ乗り上がるようにして巻線させる（２）。そして、上層の線材は、下層の線材の巻き方向とは逆方向に線材２本分の送りがかけられる（３）。このように、２本の線材を整列巻きする場合においても、下層と上層の線材が交差する交差部が生じる。

このとき、図１４（ａ）に示す斜線部分は、線材が３重に巻き重ねられた状態となる。したがって、線材送り面では、外径方向への膨らみが大きくなる。同じように、３本及び４本の線材を巻芯の断面が４角形状のボビンに並列に整列巻きする場合においても、線材送り面では、図１４（ｂ），（ｃ）に示すように斜線部分が、線材が３重に巻き重ねられた状態となる。
特開平８−２０３７２０

このように、２本以上の線材を並列に整列巻きする場合には、１本の線材を整列巻きする場合と異なり、線材送り面には、線材が３重に巻き重ねられた交差部が存在する。そのため、コイル外径が大きくなってしまうという問題がある。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、２本以上の線材を断面が多角形状の巻芯に並列に整列巻きする場合において、線材送り面における巻芯外径方向への膨らみが大きくならない多層コイル、及び多層コイルの巻線方法を提供することを目的とする。

本発明は、ｎ本線（ｎは２以上の整数）の線材を断面が多角形状の巻芯に整列巻きする多層コイルであって、前記線材が前記巻芯を一周する間に線材ｎ本分の送りがかけられることによって、線材の送りがかけられる面では下層と上層の線材が交差する交差部が形成され、前記送りがかけられる面のうちの少なくとも１面の端部には、ｎ本線の線材のうち２本の線材が捻られ線材の配列が入れ替わる捻れ部が形成されることを特徴とする。

また、本発明は、ｎ本線（ｎは２以上の整数）の線材を断面が多角形状の巻芯に整列巻きする多層コイルの巻線方法であって、前記線材が前記巻芯を一周する間に線材ｎ本分の送りをかけ、前記送りがかけられる面のうちの少なくとも１面の端部にて、ｎ本線の線材のうち２本の線材を捻り線材の配列を入れ替えることを特徴とする。

本発明は、線材送り面の端部において、２本の線材を捻って線材の配列を入れ替えるものである。したがって、本発明によれば、線材送り面において、外径方向への線材の膨らみが防止され、コンパクトな多層コイルを得ることができる。

以下に、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

（実施の形態１）
図１、図２を参照して本発明の実施の形態１である多層コイル１００について説明する。図１は、線材が巻芯に巻かれた状態の多層コイル１００を示したものであり、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は背面図、（ｄ）は底面図である。図２は、多層コイル１００の巻芯端部における巻線方法を示す図である。なお、図中の矢印は、巻線方向を示すものである。また、図２については、説明に関係する線材のみを図示し、その他の線材は図示しない。

多層コイル１００は、ボビン１に線材が多層に巻線されたものである。ボビン１は、線材が巻線される巻芯２と、巻芯２の両側に巻芯２と同軸上に設けられた鍔部３とからなる。巻芯２の断面は４角形状であり、その巻芯２に線径がほぼ同一である２本の線材４Ａ、４Ｂを並列に整列巻きする。線材送り面は、対向する２面である正面２ａと背面２ｃの２面であり、線材の送りは、それぞれの面にて線材の線径分（１本分）とする。他の２面の平面２ｂ、底面２ｄでは送りをかけない。これにより、線材を巻芯２に多層に巻線する場合には、正面２ａと背面２ｃとでは、下層と上層の線材の巻き方向が逆になる。このように、多層コイル１００は、正面２ａと背面２ｃとに下層と上層の線材が交差する交差部５を有する。

また、多層コイル１００は、背面２ｃ端部に、下層から上層に乗り上がる線材４Ａと、巻線の巻き方向が下層の線材と逆になる線材４Ｂとの２本の線材が捻られ、線材の配列が入れ替わる捻れ部６を有する。捻れ部６は、２本の線材４Ａ、４Ｂが捻られ交差することによって生じるものであるため、線材は２重となる。また、背面２ｃ端部において線材４Ａ、４Ｂは捻れ部６を形成した後、一方の線材４Ａは鍔部３と下層の線材間に乗り上げ、他方の線材４Ｂは下層の線材と交差して下層の線材間の溝に巻線される。このように、背面２ｃ端部における捻れ部６及び交差部５は、２重であり３重に巻き重ねられることはない。なお、正面２ａ端部でも、交差部５は２重であり３重に巻き重ねられることはない。

次に、図２を参照して多層コイル１００の巻線方法について説明する。（ａ）、（ｅ）、（ｉ）は正面図、（ｂ）、（ｆ）は平面図、（ｃ）、（ｇ）は背面図、（ｄ）、（ｈ）は底面図である。なお、背面図（ｃ）、（ｇ）は、説明の便宜上、正面からボビン１を透過して見た状態を示す。
（１）２本の線材４Ａ、４Ｂを断面４角形状の巻芯２の同一の面から並列に巻始める。
（２）図２（ａ）〜（ｄ）に示すように、正面２ａと背面２ｃにて線材１本分の送りをかけ、平面２ｂと底面２ｄでは送りをかけない。
（３）正面２ａ端部では、図２（ｅ）に示すように、線材１．５本分の隙間に対して、巻芯内側の線材４Ａは、線材１本分の送りをかけ巻芯２に巻線されるとともに、巻芯外側の線材４Ｂは、線材４Ａと鍔部３との線材０．５本分の隙間に乗り上げて上層に巻線される。
（４）次の平面２ｂでは、図２（ｆ）に示すように、線材４Ａと４Ｂは、送りをかけずに巻芯２端部に巻線される。
（５）次の背面２ｃでは、図２（ｇ）に示すように、線材４Ａ、４Ｂは、捻って巻線され線材４Ａ、４Ｂの配列が入れ替わる。具体的には、巻芯内側の線材４Ａは、下層の線材と鍔部３との線材０．５本分の隙間に乗り上げ上層に巻線される。また、巻芯外側の線材４Ｂは、巻き方向が下層の巻線とは逆に巻線され、線材４Ａ上を交差することによって捻れ部６を形成するとともに、下層の線材とも交差し、下層に巻線された隣合う線材間の溝に巻線される。このように、背面２ｃ端部には、線材４Ａ、４Ｂを捻ることによって生じる捻れ部６と、線材４Ｂと下層の線材が交差することによって生じる交差部５とが存在する。この捻れ部６及び交差部５は、双方とも線材は２重であり３重に巻き重ねられることはない。なお、ここでいう線材４Ａ、４Ｂの配列が入れ替わるとは、図２（ｇ）に示すように、下層では線材の配列は図左から右に向かって４Ａ、４Ｂ、４Ａ、４Ｂ・・・という配列であるのに対して、上層では図左から右に向かって４Ｂ、４Ａ、４Ｂ、４Ａ・・・という下層の配列とは逆になることを意味する。
（６）次の底面２ｄでは、図２（ｈ）に示すように、線材４Ａ、４Ｂは、送りをかけずに下層の隣合う巻線間の溝に案内されて巻線される。
（７）次の正面２ａでは、図２（ｉ）に示すように、線材４Ａ、４Ｂは、下層の線材の送り方向とは逆方向に送りをかけ巻線される。このように、正面２ａでは、下層と上層の線材が交差する。しかし、交差部５は、いずれも２重であり３重に巻き重ねられることはない。

以上の多層コイル１００では、線材送り面を正面２ａと背面２ｃにしたが、線材送り面は、巻芯の任意の２面に設定することができる。また、巻芯の断面は４角形状としたが、それ以外の多角形状であってもよい。

なお、巻始めは、線材送り面においては、巻線される線材が動かないように、図３（ａ）に示すように、巻芯２端部に線材の送り分（多層コイル１００では線材１本分）の突起７を設ける必要がある。また、突起を設ける代わりに、図３（ｂ）に示すように、鍔部３に傾斜した切り欠き８を設け、その切り欠き８にて線材を保持するようにしてもよい。

以上のように、多層コイル１００は、任意の２面にて線材１本分の送りをかけ、かつ巻芯２端部において、下層から上層に乗り上がる線材４Ａと、巻線の巻き方向が下層の線材と逆になる線材４Ｂとの２本の線材を捻って線材の配列を入れ替えるものである。これにより、多層コイル１００は、線材送り面における外径方向への線材の膨らみが防止され、コンパクトな多層コイルとなる。

（実施の形態２）
図４を参照して本発明の実施の形態２である多層コイル２００について説明する。図４は、多層コイル２００の巻芯端部における巻線方法を示す図であり、（ａ）、（ｅ）、（ｉ）は正面図、（ｂ）、（ｆ）は平面図、（ｃ）、（ｇ）は背面図、（ｄ）、（ｈ）は底面図である。なお、背面図（ｃ）、（ｇ）は、説明の便宜上、正面からボビン１を透過して見た状態を示す。また、説明に関係する線材のみを図示し、その他の線材は図示しない。

多層コイル２００における多層コイル１００との相違点は、巻芯２に巻線する線材の本数が３本（４Ａ、４Ｂ、４Ｃ）である点である。線材送り面は、正面２ａ、平面２ｂ、及び背面２ｃの３面であり、線材の送りは、それぞれの面にて線材１本分とする。他の１面の底面２ｄでは送りをかけない。これにより、線材を巻芯２に多層に巻線する場合には、正面２ａ、平面２ｂ、及び背面２ｃでは、下層と上層の線材の巻き方向が逆になる。このように、多層コイル２００は、正面２ａ、平面２ｂ、及び背面２ｃに下層と上層の線材が交差する交差部５を有する。また、多層コイル２００は、平面２ｂ及び背面２ｃの端部に、下層から上層に乗り上がる線材と、巻線の巻き方向が下層の線材と逆になる線材との２本の線材が捻られ、線材の配列が入れ替わる捻れ部６を有する。

次に、多層コイル２００の巻線方法について説明する。
（１）３本の線材４Ａ、４Ｂ、４Ｃを断面４角形状の巻芯２の同一の面から並列に巻始める。
（２）図４（ａ）〜（ｄ）に示すように、正面２ａ、平面２ｂ、及び背面２ｃにて線材１本分の送りをかけ、底面２ｄでは送りをかけない。
（３）正面２ａ端部では、図４（ｅ）に示すように、線材２．５本分の隙間に対して、巻芯内側の線材４Ａ、４Ｂは、線材１本分の送りをかけ巻芯２に巻線されるとともに、巻芯外側の線材４Ｃは、線材４Ｂと鍔部３との線材０．５本分の隙間に乗り上げて上層に巻線される。
（４）次の平面２ｂでは、図４（ｆ）に示すように、線材４Ａは線材１本分の送りをかけて巻線され、線材４Ｂと線材４Ｃは、捻って巻線され線材４Ｂと４Ｃの配列が入れ替わる。具体的には、巻芯内側の線材４Ｂは、下層の線材と鍔部３との線材０．５本分の隙間に乗り上げ上層に巻線される。また、巻芯外側の線材４Ｃは、巻き方向が下層の巻線とは逆に巻線され、線材４Ｂ上を交差することによって捻れ部６を形成するとともに、下層の線材４Ａとも交差し、下層に巻線された隣合う線材間の溝に巻線される。このように、平面２ｂ端部には、線材４Ｂと４Ｃを捻ることによって生じる捻れ部６と、線材４Ｃと下層の線材４Ａが交差することによって生じる交差部５とが存在する。この捻れ部６及び交差部５は、双方とも線材は２重であり３重に巻き重ねられることはない。
（５）次の背面２ｃでは、図４（ｇ）に示すように、線材４Ｃは線材１本分の送りをかけて巻線され、線材４Ａと線材４Ｂは、捻って巻線され線材４Ａと４Ｂの配列が入れ替わる。具体的には、巻芯内側の線材４Ａは、下層の線材と鍔部３との線材０．５本分の隙間に乗り上げ上層に巻線される。また、巻芯外側の線材４Ｂは、巻き方向が下層の巻線とは逆に巻線され、線材４Ａ上を交差することによって捻れ部６を形成するとともに、下層の線材とも交差し、線材４Ａと４Ｃの間に巻線される。これにより、下層と上層の線材の配列が入れ替わる。このように、背面２ｃ端部には、線材４Ａと４Ｂを捻ることによって生じる捻れ部６と、線材４Ｂと下層の線材が交差することによって生じる交差部５とが存在する。この捻れ部６及び交差部５は、双方とも線材は２重であり３重に巻き重ねられることはない。
（６）次の底面２ｄでは、図４（ｈ）に示すように、線材４Ａ、４Ｂ、４Ｃは、送りをかけずに下層の隣合う巻線間の溝に案内されて巻線される。
（７）次の正面２ａでは、図４（ｉ）に示すように、線材４Ａ、４Ｂ、４Ｃは、下層の線材の送り方向とは逆方向に送りをかけ巻線される。このように、正面２ａでは、下層と上層の線材が交差する。しかし、交差部５は、いずれも２重であり３重に巻き重ねられることはない。

以上の多層コイル２００では、線材送り面を正面２ａ、平面２ｂ、及び背面２ｃにしたが、線材送り面は、巻芯の任意の３面に設定することができる。また、巻芯の断面は４角形状としたが、３角形状以上の多角形状であってもよい。

なお、巻始めは、送りをかける面においては、巻線される線材が動かないように、多層コイル１００と同じように、巻芯２端部に線材の送り分の突起を設ける必要がある。また、突起を設ける代わりに、鍔部３に傾斜した切り欠きを設けてもよい。

以上のように、多層コイル２００は、任意の３面にて線材１本分の送りをかけ、かつ、送りをかける３面のうちの２面の巻芯端部において、下層から上層に乗り上がる線材と、巻線の巻き方向が下層の線材と逆になる線材との２本の線材を捻って線材の配列を入れ替えるものである。これにより、多層コイル２００は、線材送り面における外径方向への線材の膨らみが防止され、コンパクトな多層コイルとなる。

（実施の形態３）
図５を参照して本発明の実施の形態３である多層コイル３００について説明する。図５は、多層コイル３００の巻芯端部における巻線方法を示す図であり、（ａ）、（ｅ）、（ｉ）は正面図、（ｂ）、（ｆ）は平面図、（ｃ）、（ｇ）は背面図、（ｄ）、（ｈ）は底面図である。なお、背面図（ｃ）、（ｇ）は、説明の便宜上、正面からボビン１を透過して見た状態を示す。また、説明に関係する線材のみを図示し、その他の線材は図示しない。

多層コイル３００における多層コイル１００及び多層コイル２００との相違点は、巻芯２に巻線する線材の本数が４本（４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ）である点である。線材送り面は、巻芯２の全ての面（正面２ａ、平面２ｂ、背面２ｃ、及び底面２ｄ）であり、線材の送りは、それぞれの面にて線材１本分とする。これにより、線材を巻芯２に多層に巻線する場合には、全ての面において、下層と上層の線材の巻き方向が逆になる。このように、多層コイル３００は、巻芯２の全ての面に下層と上層の線材が交差する交差部５を有する。また、多層コイル３００は、平面２ｂ、背面２ｃ、底面２ｄの端部に、下層から上層に乗り上がる線材と、巻線の巻き方向が下層の線材と逆になる線材との２本の線材が捻られ、線材の配列が入れ替わる捻れ部６を有する。

多層コイル３００の巻線方法は、多層コイル１００及び多層コイル２００の巻線方法と同様の方法であるため、説明を省略する。

以上の実施の形態１〜３では、線材の本数が２〜４本の場合について示した。しかし、本発明は、これに限られるものではなく、５本以上の場合でも巻芯の断面形状を５角形以上にすることによって可能となる。そこで、線材の本数をｎ本（ｎは２以上の整数）として、そのｎ本の線材を断面がＮ角形状（Ｎ≧ｎ）の巻芯に整列巻きする場合について考える。この場合、巻芯のＮ個の面のうちの任意のｎ個の面にて、線材１本分の送りをかけて巻線する。そして、そのｎ個の面のうちのｎ−１個のそれぞれの面端部にて、下層から上層に乗り上がる線材と、巻線の巻き方向が下層の線材と逆になる線材との２本の線材を捻り線材の配列を入れ替える。このようにしてｎ本の線材を巻線することによって、ｎ個の線材送り面では、外径方向への線材の膨らみが防止されるため、得られる多層コイルはコンパクトなものとなる。

（実施の形態４）
次に、図６、図７を参照して本発明の実施の形態４である多層コイル４００について説明する。図６は、線材が巻芯に巻かれた状態を示す多層コイル４００の正面図であり、図７は、多層コイル４００の巻芯端部における巻線方法を示す図である。なお、図中の矢印は、巻線方向を示すものである。また、図７については、説明に関係する線材のみを図示し、その他の線材は図示しない。

多層コイル４００は、断面が４角形状の巻芯２に線径がほぼ同一である２本の線材４Ａ、４Ｂを並列に整列巻きするものである。なお、ボビン１の構成は、多層コイル１００と同様であり、鍔部３に巻始めの線材を保持する傾斜した切り欠き８が設けられている。

線材送り面は正面２ａの１面であり、線材の送りは、その正面２ａにて線材２本分とする。他の３面では送りをかけない。これにより、線材を巻芯２に多層に巻線する場合には、正面２ａ面では、下層と上層の線材の巻き方向が逆になる。このように、多層コイル４００は、正面２ａに下層と上層の線材が交差する交差部５を有する。

また、多層コイル４００は、正面２ａの端部に、下層から上層に乗り上がる２本の線材４Ａ、４Ｂが捻られ線材の配列が入れ替わる捻れ部６を有する。この捻れ部６は、２本の線材４Ａ、４Ｂが捻られ交差することによって生じるものであるため、線材は２重となる。また、捻れ部６は、巻芯２端部に寄って形成されるため、隣の線材と干渉することがない。上層に乗り上がった線材４Ａ、４Ｂは、巻芯２端部を送りをかけずに３／４周した後、正面２ａにて下層の線材とは逆方向に送りをかけて巻線させる。このとき、下層の捻れ部６は、巻芯２端部に寄って位置しているため、線材４Ａ、４Ｂが捻れ部６と干渉することはない。したがって、下層と上層の線材は３重に巻き重ねられることはない。

次に、図７を参照して多層コイル４００の巻線方法について説明する。（ａ）、（ｅ）、（ｆ）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は背面図、（ｄ）は底面図である。なお、背面図（ｃ）は、説明の便宜上、正面からボビン１を透過して見た状態を示す。
（１）２本の線材４Ａ、４Ｂを断面４角形状の巻芯２の同一の面から並列に巻始める。
（２）図７（ａ）〜（ｄ）に示すように、正面２ａにて線材２本分の送りをかけ、平面２ｂ、背面２ｃ、及び底面２ｄでは送りをかけない。また、巻芯２端部では、線材０．５本分の隙間を残して巻線される。
（３）線材送り面である正面２ａ端部では、図７（ｅ）に示すように、下層から上層に乗り上がる線材４Ａ、４Ｂは、捻られ線材の配列が入れ替わる。具体的には、巻芯内側の線材４Ａは、下層の線材と鍔部３との線材０．５本分の隙間に乗り上げ上層に巻線される。また、巻芯外側の線材４Ｂは、巻き方向が下層の巻線とは逆に巻線され、線材４Ａ上を交差することによって捻れ部６を形成するとともに、下層の線材とも交差し、下層に巻線された隣合う線材間の溝に乗り上げ巻線される。このように、正面２ａ端部には、線材４Ａ、４Ｂを捻ることによって生じる捻れ部６と、線材４Ｂと下層の線材が交差することによって生じる交差部５とが存在する。この捻れ部６及び交差部５は、双方とも線材は２重であり３重に巻き重ねられることはない。
（４）次の平面２ｂ、背面２ｃ、及び底面２ｄでは、線材４Ａ、４Ｂは、送りをかけずに下層と鍔部３との線材０．５分の隙間、及び下層の隣合う巻線間の溝に案内されて巻線される。なお、図示は省略する。
（５）次の正面２ａでは、図７（ｆ）に示すように、線材４Ａ、４Ｂは、下層の線材の送り方向とは逆方向に送りをかけ巻線される。このとき、捻れ部６は、巻芯２端部に寄って形成されているため、線材４Ａ、４Ｂは、捻れ部と干渉することはなく、下層の線材とのみ交差して巻線される。したがって、下層と上層の交差部５は、いずれも２重であり３重に巻き重ねられることはない。

以上の多層コイル４００では、線材送り面を正面２ａにしたが、線材送り面は、巻芯の任意の１面に設定することができる。また、巻芯の断面は４角形状としたが、それ以外の多角形状であってもよい。

以上のように、多層コイル４００は、任意の１面にて線材２本分の送りをかけ、かつその送りをかける面の端部において、下層から上層に乗り上がる２本の線材を捻って線材の配列を入れ替えるものである。これにより、多層コイル４００は、線材送り面における外径方向への線材の膨らみが防止され、コンパクトな多層コイルとなる。

（実施の形態５）
次に、図８を参照して本発明の実施の形態５である多層コイル５００について説明する。図８は、多層コイル５００の巻芯端部における巻線方法を示す図であり、（ａ）、（ｅ）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は背面図、（ｄ）は底面図である。なお、背面図（ｃ）は、正面からボビン１を透過して見た状態を示す。また、説明に関係する線材のみを図示し、その他の線材は図示しない。

多層コイル５００における多層コイル４００との相違点は、巻芯２に巻線する線材の本数が、２本線が２組の計４本（４Ａ、４Ｂ、４ａ、４ｂ）である点である。線材送り面は、対向する正面２ａと背面２ｃの２面であり、線材の送りは、それぞれの面にて線材２本分とする。他の２面の平面２ｂ、底面２ｄでは送りをかけない。これにより、線材を巻芯２に多層に巻線する場合には、正面２ａと背面２ｃとでは、下層と上層の線材の巻き方向が逆になる。このように、多層コイル５００は、正面２ａと背面２ｃとに下層と上層の線材が交差する交差部５を有する。また、多層コイル５００は、正面２ａと背面２ｃの端部に、下層から上層に乗り上がる２本の線材が捻られ線材の配列が入れ替わる捻れ部６を有する。

次に、図８を参照して多層コイル５００の巻線方法について説明する。
（１）２組の２本線４Ａ、４Ｂ、４ａ、４ｂを断面４角形状の巻芯２の同一の面から並列に巻始める。
（２）図８に示すように、正面２ａと背面２ｃにて線材２本分の送りをかけ、平面２ｂと底面２ｄでは送りをかけない。また、巻芯２端部では、線材０．５本文の隙間を残して巻線される。
（３）線材送り面である正面２ａ端部では、図８（ａ）に示すように、巻芯内側の線材４Ａ、４Ｂは、線材２本分の送りをかけ巻線される。また、巻芯外側の２本の線材４ａ、４ｂは、下層の線材４Ａ、４Ｂに乗り上がる時に、捻られ線材の配列が入れ替わる。なお、線材４ａ、４ｂの具体的な巻線方法は、多層コイル４００における捻れ部６の巻線方法と同じである。
（４）次の平面２ｂでは、図８（ｂ）に示すように、４Ａ、４Ｂ、４ａ、４ｂは、送りをかけずに巻芯２端部に巻線される。
（５）次の線材送り面である背面２ｃでは、図８（ｃ）に示すように、下層の２本の線材４Ａ、４Ｂが下層から上層に乗り上がる時に、捻られ線材の配列が入れ替わる。また、上層の２本の線材４ａ、４ｂは、下層の巻き方向とは逆に線材２本分の送りをかけ巻線される。なお、線材４Ａ、４Ｂの具体的な巻線方法は、多層コイル４００における捻れ部６の巻線方法と同じである。
（６）次の底面２ｄでは、図８（ｄ）に示すように、線材４Ａ、４Ｂ、４ａ、４ｂは、送りをかけずに下層の隣合う巻線間の溝に案内されて巻線される。
（７）次の正面２ａでは、図８（ｅ）に示すように、線材４Ａ、４Ｂ、４ａ、４ｂは、下層の線材の送り方向とは逆方向に送りをかけ巻線される。このとき、線材４ａ、４ｂの捻れ部６は、巻芯２端部に寄って形成されているため、線材４Ａ、４Ｂは、捻れ部と干渉することはなく、下層の線材とのみ交差して巻線される。したがって、下層と上層の交差部５は、いずれも２重であり３重に巻き重ねられることはない。

以上の実施の形態４、５では、線材の本数が、２本線が１組と２組の場合について示した。しかし、本発明は、これに限られるものではなく、２本線の組数が３組以上つまり６本以上の場合でも可能である。例えば、２本線が３組の場合には、巻芯の４面のうちの３面にて線材２本分の送りをかけて巻線すればよいし、また、２本線が４組の場合には、巻芯４面の全ての面にて線材２本分の送りをかけて巻線すればよい。この場合、線材送り面の端部にて下層から上層に乗り上がる２本の線材を捻り線材の配列を入れ替えることによって、下層と上層と交差部は２重となり、３重に巻き重ねられることはない。

さらに、２本線を５組以上巻線する場合には、巻芯の断面形状を５角形以上とすればよい。そこで、線材の本数を２本線がｎ組（ｎは１以上の整数）として、その２ｎ本の線材を断面がＮ角形状（Ｎ≧ｎ）の巻芯に整列巻きする場合について考える。この場合、巻芯のＮ個の面のうちの任意のｎ個の面にて、線材２本分の送りをかけて巻線する。そして、そのｎ個の面端部にて、下層から上層に乗り上がる２本の線材を捻り線材の配列を入れ替える。このようにして２ｎ本の線材を巻線することによって、ｎ個の線材送り面では、外径方向への線材の膨らみが防止されるため、得られる多層コイルはコンパクトなものとなる。

（実施の形態６）
次に、図９を参照して、実施の形態５の他の態様である多層コイル６００について説明する。図９は、多層コイル６００の巻芯端部における巻線方法を示す図であり、（ａ）、（ｆ）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）（ｄ）は背面図、（ｅ）は底面図である。なお、背面図（ｃ）（ｄ）は、説明の便宜上、正面からボビン１を透過して見た状態を示す。また、説明に関係する線材のみを図示し、その他の線材は図示しない。

多層コイル６００と多層コイル５００との相違点は、２組の２本線である線材４Ａ、４Ｂと線材４ａ、４ｂのそれぞれの巻始める巻芯の面が、多層コイル５００では巻芯の同一面であるのに対して、多層コイル６００では巻芯の異なる面である点である。

線材４Ａ、４Ｂと線材４ａ、４とは、それぞれ対向する正面２ａ、背面２ｃから同時に巻始められる。図９に示す（ａ）と（ｄ）、（ｂ）と（ｅ）、（ｃ）と（ｆ）はそれぞれ同じ時間における対向する面を図示するものである。線材送り面は、対向する正面２ａと背面２ｃの２面であり、線材の送りは線材２本分とする。他の２面の平面２ｂ、底面２ｄでは送りをかけない。

図９からもわかるように、２組の２本線（４Ａ、４Ｂと４ａ、４ｂ）をそれぞれ巻芯の異なる面から巻始めた場合でも、同一面から巻始めた多層コイル５００と同一の構成の多層コイルを得ることができる。

つまり、２ｎ本（ｎが２以上の整数）の線材を断面がＮ角形状（Ｎ≧ｎ）の巻芯に整列巻きする場合に、ｎ組の２本線の線材を巻芯の異なるｎ個の面からそれぞれ巻始めることが可能である。

以上にて説明したように、実施の形態１〜３では、ボビン１の１面における線材４の送りが線材１本分の場合について示し、また、実施の形態２〜６では、ボビン１の１面における線材４の送りが線材２本分の場合について示した。

次に、ボビン１の１面における線材４の送りが１本及び２本以外の場合の多層コイルについて説明する。

（実施の形態７）
図１０を参照して本発明の実施の形態７である多層コイル７００について説明する。図１０は、多層コイル７００の巻芯端部における巻線方法を示す図であり、（ａ）、（ｅ）は正面図、（ｂ）、（ｆ）は平面図、（ｃ）、（ｇ）は背面図、（ｄ）、（ｈ）は底面図である。なお、背面図（ｃ）、（ｇ）は、説明の便宜上、正面からボビン１を透過して見た状態を示す。また、説明に関係する線材のみを図示し、その他の線材は図示しない。

多層コイル７００は、断面が４角形状の巻芯２に、線径がほぼ同一である線材４Ａ、４Ｂが並列に整列巻きされたものである。線材送り面は、対向する２面である正面２ａと背面２ｃの２面であり、線材の送りは、正面２ａにて線材１．５本分、背面２ｃにて線材０．５本分とする。他の２面の平面２ｂ、底面２ｄでは送りをかけない。このように、多層コイル７００は、線材４Ａ、４Ｂが巻芯２を一周する間に線材２本分の送りがかけられ、線材４Ａ、４Ｂを巻芯２に多層に巻線する場合には、正面２ａ及び背面２ｃでは、下層と上層の線材の巻き方向が逆になる。これにより、多層コイル７００の正面２ａ及び背面２ｃには下層と上層の線材が交差する交差部５が形成される。また、多層コイル７００は、図１０（ｅ）に示すように正面２ａの端部に、２本の線材４Ａ、４Ｂが捻られ、線材の配列が入れ替わる捻れ部６を有する。

次に、多層コイル７００の巻線方法について説明する。
（１）２本の線材４Ａ、４Ｂを断面４角形状の巻芯２の同一の面から並列に巻始める。
（２）図１０（ａ）〜（ｄ）に示すように、正面２ａでは線材１．５本分の送りをかけ、背面２ｃでは線材０．５本分の送りをかけ、平面２ｂと底面２ｄでは送りをかけない。このように、線材４Ａ、４Ｂが巻芯２を一周する間に合計で線材２本分の送りをかける。
（３）正面２ａ端部では、図１０（ｅ）に示すように、線材４Ａ、４Ｂは捻って巻線され線材４Ａ、４Ｂの配列が入れ替わる。具体的には、巻芯内側の線材４Ａは、下層の線材と鍔部３との線材０．５本分の隙間に乗り上げ上層に巻線される。また、巻芯外側の線材４Ｂは、巻き方向が下層の巻線とは逆に巻線され、線材４Ａ上を交差することによって捻れ部６を形成するとともに、下層の線材とも交差し、下層に巻線された隣合う線材間の溝に乗り上げ上層に巻線される。このように、正面２ａ端部には、線材４Ａ、４Ｂを捻ることによって生じる捻れ部６と、線材４Ｂと下層の線材が交差することによって生じる交差部５とが存在する。この捻れ部６及び交差部５は、双方とも線材の重なりは２重であり３重に巻き重ねられることはない。
（４）次の平面２ｂでは、図１０（ｆ）に示すように、線材４Ａと４Ｂは、送りをかけずに巻芯２端部に巻線される。
（５）次の背面２ｃでは、図１０（ｇ）に示すように、線材４Ａ、４Ｂは、下層の線材の送り方向とは逆方向に線材０．５本分の送りをかけ巻線される。このように、背面２ｃでは、下層と上層の線材が交差する。しかし、交差部５は、いずれも２重であり３重に巻き重ねられることはない。
（６）次の底面２ｄでは、図１０（ｈ）に示すように、線材４Ａ、４Ｂは、送りをかけずに下層の隣合う巻線間の溝に案内されて巻線される。

以上の実施の形態７に係る多層コイル７００では、線材送り面は正面２ａと背面２ｃとし、線材の送りは正面２ａにて１．５本分、背面２ｃにて０．５本分とした。しかし、本発明は、これに限られるものではなく、線材送り面は巻芯２の任意の面に設定することができ、かつ線材の送りも線材が巻芯２を一周する間に合計で線材２本分の送りをかければ、線材送り面における線材の送りは任意に設定することができる。例えば、巻芯２の全ての面（４面）にて、それぞれ０．５本分の送りをかけて巻線することも可能である。この場合、巻芯２の各面のうちの１面の端部に、２本の線材が捻られ線材の配列が入れ替わる捻れ部が形成され、線材送り面における外径方向への線材の膨らみが防止される。

また、多層コイル７００では、線材の本数が２本の場合について示したが、本発明は、これに限られるものではなく、３本以上とすることも可能である。そこで、線材の本数をｎ本（ｎは２以上の整数）として、そのｎ本の線材を断面がＮ角形状（Ｎ≧ｎ）の巻芯に整列巻きする場合について考える。この場合、線材が巻芯を一周する間に、巻芯のＮ個の面のうちの任意の面にて、合計で線材ｎ本分の送りをかけて巻線する。そして、送りがかけられる面のうちの少なくとも１面の端部にて、ｎ本線の線材のうち２本の線材を捻り線材の配列を入れ替える。このようにしてｎ本の線材を巻線することによって、線材送り面では、外径方向への線材の膨らみが防止されるため、得られる多層コイルはコンパクトなものとなる。

以上の実施の形態７からわかるように、ｎ本線（ｎは２以上の整数）の線材を断面が多角形状の巻芯に整列巻きする場合において、線材が巻芯を一周する間に合計で線材ｎ本分の送りをかけて巻線するのであれば、線材送り面における線材の送りは線材の整数分に限られない。

次に、多層コイルの巻線装置について説明する。

（実施の形態８）
図１１を参照して、本発明の実施の形態８である巻線装置８００について説明する。図１１は、巻線装置８００を示す斜視図である。

巻線装置８００は、軸中心に回転するスピンドル軸１１とともに回転するボビン１２に線材４を巻線するものである。巻線装置８００は、図示しない線材源からの線材４をボビン１２に導く複数のノズル１４と、ノズル１４をボビン１２の巻芯１２ａ軸方向に移動させる線材送り手段１５と、ノズル１４の配置を入れ替え線材４を捻る線材捻り手段１６とを備える。

スピンドル軸１１は、スピンドル支持台２０に支持され、スピンドル支持台２０は基台２１上に立設し、スピンドル軸１１の一端に接続されたスピンドルモータ２２により回転制御される。

ボビン１２は、スピンドル軸１１の他端に固定された巻治具１７に支持される。また、ボビン１２は、線材４が巻線される巻芯１２ａと、巻芯１２の両側に巻芯１２と同軸上に設けられた鍔部１２ｂとからなり、鍔部１２ｂの一方には線材４の巻始めに線材４が案内される切り欠き１２ｃが設けられている。なお、ボビン１２は、巻芯１２ａの軸方向がスピンドル軸１１の軸方向と一致するように固定される。

ノズル１４は、円筒形状であり、スピンドル軸１１とほぼ直交する方向に、少なくとも線材の本数分配置され、ノズル支持部１８によって支持される。

ノズル支持部１８は、複数のノズル１４を貫通固定し一体に支持するものであり、ハウジング２６内に軸中心に回転可能に収容される。また、ノズル支持部１８は、円柱形状であり外周に歯を有する。

線材送り手段１５は、ベース板２７上に配置された線材送りモータ２８と、線材送りモータ２８の出力軸に連結されスピンドル軸１１の軸方向に延びるボールねじ２９と、ボールねじ２９と螺合しスピンドル軸１１の軸方向に移動する軸方向移動台３０と、ベース板２７上に配置されスピンドル軸１１の軸方向に延びるリニアガイド３１と、ハウジング２６を支持するとともに軸方向移動台３０に固定されリニアガイド３１に沿って移動する支持板３２とを備える。これにより、線材送り手段１５の作用によって、ハウジング２６内に収容されたノズル支持部１８は、巻芯１２ａの軸方向に移動することが可能となる。

線材捻り手段１６は、支持板３２に連結されたノズル配置入替モータ３３と、ノズル配置入替モータ３３の出力軸に連結され、外周に形成された歯がノズル支持部１８外周の歯と噛み合う回転部材３４とを備える。このように、ノズル支持部１８と回転部材３４とは歯車を構成し、ノズル支持部回転手段として機能する。したがって、ノズル配置入替モータ３３が動作することによって回転部材３４が回転し、その回転がノズル支持部１８に伝達されノズル支持部１８が回転する。これにより、ノズル１４がノズル支持部１８の回転軸を中心として公転し、ノズル１４ａ、１４ｂから繰り出される線材４ａ、４ｂが捻られ交差する。

また、巻線装置８００は、線材送り手段１５をスピンドル軸の直交方向（図１１では上下方向）に移動させる軸直交方向移動手段３５を備える。軸直交方向移動手段３５は、基台２１に立設しスピンドル軸１１の直交方向に延びる支持台３６と、支持台３６上に配置された上下移動モータ３７と、上下移動モータ３７の出力軸に連結されスピンドル軸１１の直交方向に延びるボールねじ３８と、支持台３６に固定されスピンドル軸１１の直交方向に延びるリニアガイド３９と、ボールねじ３８と螺合しリニアガイド３９に沿って移動する軸直交方向移動台４０とを備える。軸直交方向移動台４０は、線材送り手段１５のベース板２７に固定される。したがって、ベース板２７は、軸直交方向移動台４０とともにスピンドル軸１１の直交方向に移動する。なお、軸直交方向移動台４０及びベース板２７の重量は、支持台３６に取り付けられたスプリング４１によって支持される。

次に、巻線装置８００の動作について説明する。なお、巻線の本数は、図示の通り２本線の場合を例にとって説明する。
（１）ボビン１２を巻治具１７に、ボビン１２とスピンドル軸１１の双方の軸方向が一致するように固定する。
（２）２本のノズル１４ａ、１４ｂをノズル支持部１８に、ノズル支持部１８の回転軸を中心として環状に貫通固定する。
（３）図示しない線材源からの線材４ａ、４ｂをそれぞれノズル１４ａ、１４ｂの先端から繰り出し、クランプ装置４２のクランプ４２ａによって保持する。
（４）線材４を巻治具１７上の係止ピン４３に巻き付けた後、カッター４４によってクランプ４２と係止ピン４３との間の線材を切断する。
（５）線材送り手段１５、及び軸直交方向移動手段３５の作用によって、ノズル１４ａ、１４ｂをスピンドル軸１１の軸方向及び直交方向に移動させ、線材４ａ、４ｂをボビン１２に設けられた切り欠き１２ｃに通し巻芯１２ａに案内する。
（６）スピンドル軸１１を回転させることによってボビン１２を回転され、線材４ａ、４ｂを巻芯１２ａに巻線する。
（７）線材の送りは、ボビン１２の１回転中の所定の面にて、線材送り手段１５の線材送りモータ２８を動作させ、ノズル支持部１８をスピンドル軸１１の軸方向に移動させることによって行う。なお、実施の形態１〜３に係る多層コイルの場合には、線材４ａ、４ｂの送りはスピンドル軸１１の軸方向に線材１本分とし、また、実施の形態４〜６に係る多層コイルの場合には、線材４ａ、４ｂの送りはスピンドル軸１１の軸方向に線材２本分となる。
（８）巻芯１２ａ端部では、線材捻り手段１６のノズル配置入替モータ３３を動作させ、回転部材３４を介してノズル支持部１８を１８０°回転させ、２本のノズル１４ａ、１４ｂの配置を入れ替える。このようにして２本の線材４ａ、４ｂを捻り交差させることによって線材の配列を入れ替える。
（９）ボビン１２への巻線が終了したら、線材送り手段１５、及び軸直交方向移動手段３５の作用によって、ノズル１４ａ、１４ｂをスピンドル軸１１の軸方向及び直交方向に移動させ、線材４ａ、４ｂをボビン１２に設けられた切り欠き１２ｃに通す。その後、クランプ装置４２によってクランプ４２ａをノズル１４ａ、１４ｂに向けて移動させ、ノズル１４ａ、１４ｂ先端から繰り出されている線材４ａ、４ｂをクランプ４２ａにて保持し、ボビン１２とクランプ４２ａとの間の線材４をカッター４４によって切断する。

以上の巻線装置８００によれば、線材捻り手段１６を備えるため、巻芯１２ａ端部にて２本の線材を捻り配列を入れ替えることができる。したがって、巻線装置８００によって製造される多層コイルは、線材送り面における外径方向への線材の膨らみが防止され、コンパクトな多層コイルとなる。

（実施の形態９）
図１２を参照して、本発明の実施の形態９である巻線装置９００について説明する。図１２は、巻線装置９００を示す斜視図である。前述した巻線装置８００と同様の構成には、同一の符号を付する。なお、巻線の本数は、図示の通り４本線（４ａ〜４ｄ）の場合を例にとって説明する。

巻線装置９００における巻線装置８００との相違点は、ノズル支持部１８が複数のノズル１４をそれぞれ独立に支持する点と、線材捻り手段１６がノズル支持部１８をそれぞれ独立に巻芯１２ａの軸方向に移動させる点である。以下に、巻線装置９００について巻線装置８００と相違する点を中心に説明する。

ノズル支持部１８ａ〜１８ｄは、板状の部材であり、複数のノズル１４ａ〜１４ｄをそれぞれ独立に支持するものである。

線材送り手段１５は、ベース板２７上に配置された線材送りモータ２８と、線材送りモータ２８の出力軸に連結されスピンドル軸１１の軸方向に延びるボールねじ２９と、ベース板２７上に配置されスピンドル軸１１の軸方向に延びるリニアガイド３１と、ボールねじ２９と螺合しリニアガイド３１に沿って移動する軸方向移動台３０とを備える。

線材捻り手段１６は、軸方向移動台３０上に配置されたノズル配置入替モータ５０と、ノズル配置入替モータ５０の出力軸に連結されスピンドル軸１１の軸方向に延びるボールねじ５１と、ボールねじ５１と螺合しノズル支持部１８に固定された第２軸方向移動台５２と、軸方向移動台３０上に配置されスピンドル軸１１の軸方向に延びるリニアガイド５２とを一組とし、これらを複数組（巻線装置９００では４組）備える。これにより、線材捻り手段１６は、ノズル支持部１８ａ〜１８ｄをそれぞれ独立に巻芯１２ａの軸方向に移動させることが可能となる。

次に、巻線装置９００の動作について説明する。
（１）ボビン１２を巻治具１７に、ボビン１２とスピンドル軸１１の双方の軸方向が一致するように固定する。
（２）４本のノズル１４ａ〜１４ｄをそれぞれノズル支持部１８ａ〜１８ｄに貫通固定する。また、ノズル１４ａ〜１４ｄに対応するそれぞれのノズル配置入替モータ５０を動作させ、ノズル１４ａ〜１４ｄの巻芯１２ａ軸方向の間隔が線材１本分となるようにする（図１２に示す状態）。
次の（３）〜（６）の工程は、巻線装置８００の場合と同様である。
（７）線材の送りは、ボビン１２の１回転中の所定の面にて、線材送り手段１５の線材送りモータ２８を動作させ、軸方向移動台３０を巻芯１２ａの軸方向に移動させることによって行う。
（８）巻芯１２ａ端部では、ノズル支持部１８ａ〜１８ｄのうち捻ろうとする２本の線材を支持するノズル支持部１８に対応するノズル配置入替モータ５０を動作させ、その２本の線材を支持するノズル支持部１８の巻芯１２ａ軸方向の相対位置を入れ替える。このようにして２本の線材を捻り交差させることによって線材の配列を入れ替える。
（９）の工程は、巻線装置８００の場合と同様である。

以上のように巻線装置９００は、ノズル支持部１８ａ〜１８ｄをそれぞれ独立に巻芯１２ａの軸方向に移動させることができるため、同時に巻く線材の本数が多い場合には有効である。

本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

本発明に係る多層コイルは、直流モータのステータコイル等に適用することができる。

本発明の実施の形態１における多層コイル１００を示す図である。 多層コイル１００の巻芯端部における巻線方法を示す図である。 多層コイル１００を示す正面図である。 本発明の実施の形態２における多層コイル２００の巻芯端部における巻線方法を示す図である。 本発明の実施の形態３における多層コイル３００の巻芯端部における巻線方法を示す図である。 本発明の実施の形態４における多層コイル４００を示す正面図である。 多層コイル４００の巻芯端部における巻線方法を示す図である。 本発明の実施の形態５における多層コイル５００の巻芯端部における巻線方法を示す図である。 本発明の実施の形態６における多層コイル６００の巻芯端部における巻線方法を示す図である。 本発明の実施の形態７における多層コイル７００の巻芯端部における巻線方法を示す図である。 本発明の実施の形態８における巻線装置８００を示す斜視図である。 本発明の実施の形態９における巻線装置９００を示す斜視図である。 従来の多層コイルを示す図である。 従来の多層コイルを示す図である。

符号の説明

１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００ 多層コイル
８００，９００ 巻線装置
１，１２ ボビン
２，１２ａ 巻芯
２ａ 巻芯正面
２ｂ 巻芯平面
２ｃ 巻芯背面
２ｄ 巻芯底面
３，１２ｂ 鍔部
４，４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ，４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ 線材
５ 交差部
６ 捻れ部
７ 突起
８，１２ｃ 切り欠き
１１ スピンドル軸
１４，１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ ノズル
１５ 線材送り手段
１６ 線材捻り手段
１７ 巻治具
１８，１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ ノズル支持部
２６ ハウジング
２７ ベース板
２８ 線材送りモータ
２９，３８，５１ ボールねじ
３２ 支持板
３３ ノズル配置入替モータ
３４ 回転部材
３５ 軸直交方向移動手段

Claims (2)

1. ｎ本線（ｎは２以上の整数）の線材を断面が多角形状の巻芯に整列巻きする多層コイルであって、
   前記線材が前記巻芯を一周する間に線材ｎ本分の送りがかけられることによって、線材の送りがかけられる面では下層と上層の線材が交差する交差部が形成され、
   前記送りがかけられる面のうちの少なくとも１面の端部には、ｎ本線の線材のうち２本の線材が捻られ線材の配列が入れ替わる捻れ部が形成されることを特徴とする多層コイル。
2. ｎ本線（ｎは２以上の整数）の線材を断面が多角形状の巻芯に整列巻きする多層コイルの巻線方法であって、
   前記線材が前記巻芯を一周する間に線材ｎ本分の送りをかけ、
   前記送りがかけられる面のうちの少なくとも１面の端部にて、ｎ本線の線材のうち２本の線材を捻り線材の配列を入れ替えることを特徴とする多層コイルの巻線方法。

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