JP2004180367A - 扁平形空芯コイルとその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コイルの電気絶縁性が向上し、コイルの二次加熱による変形を防止する扁平形空芯コイルを提供する。
【解決手段】平角銅線の巻回された第１コイル８と該第１コイル８と逆方向に平角銅線の巻回された第２コイル９とを備え、前記第１コイル８と前記第２コイル９が電気的に接続する扁平形空芯コイルにおいて、前記第１コイルと前記第２コイルの間に絶縁フィルム１８を介挿した。
【選択図】 図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機械や搬送装置に使用する産業用直動機に関し、特にリニアモータ電機子の成形コイルとしての２個の平形空芯コイルろ並置して成る２層扁平形空芯コイルとその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５はリニアモータの構成を示す正面断面図である。
図５において、１はリニアモータの電機子、２はリニアモータの固定子、３は成形コイル、４は永久磁石、６は芯金、７はエポキシ樹脂である。
図から判るように、リニアモータの固定子２の対向する永久磁石４の空隙間をリニアモータの電機子１は左右に移動するもので、この電機子１は芯金６の上下面に成形コイル３を接着し、エポキシ樹脂７でモールドして成るものである。
その成形コイル３は、小形軽量化をはかり、コイルの高占積率化のため、扁平形の第１コイル８と扁平形の第２コイル９とを併置して２層扁平形空芯コイルとなっている。そこで平角銅線の一層目コイルとこれと逆方向に巻回され並置される二層目コイルから成る平角線二重巻きの巻線方法はこれまでいくつか知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭６２−２６０５３５号公報
【特許文献２】
特開平５−２４３０３６号公報
【特許文献３】
特開平８−３１７６１０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図６はその扁平形の第１コイル８と扁平形の第２コイル９とを並置して成る従来の２層扁平形空芯コイルの斜視図である。
図６において、３は成形コイル、８は第１コイル、９は第２コイル、１０は加熱形自己融着平角銅線、１２はコイル空芯部である。
従来の２層扁平形空芯コイルでは、図６の成形コイル３を加熱形自己融着平角銅線１０で製作する時、第１コイル８と第２コイル９のコイル側面同士が接触して互いに傷が付くことが起こった。
図７はコイル側面同士が接触した場合の状態を説明する図で、従来の加熱による二次加工後のコイルの変形を示している。（ａ）は変形したコイルの斜視図、（ｂ）はコイルの側面断面図、（ｃ）は（ｂ）のコイルの一部を断面し誇張して示す拡大図である。
図７（ｂ）の第１コイル８とこれに隣接する第２コイル９のコイル側面１１同士がに図７（ｃ）のように傷が付くと、絶縁皮膜が剥離し、第１コイル８と第２コイル９とが電気的に短絡（ショート）した。
また、リニアモータ電機子１の製作時、エポキシ樹脂７で全体をモールドすると二次加熱で加熱形自己融着平角銅線１０の接着力が弱まり、図６のような矩形空芯部付き成形コイル３が図７（ａ）のように膨張変形し、外側膨張変形部２１と内側膨張変形部２２が発生してこのときのストレスでエポキシ樹脂７（図５）のモールドにクラックが発生した。
そこで、本発明は上記欠点を解決するためになされたもので、コイルの電気絶縁性の向上と加熱による熱変形防止を図り、したがって第１コイルと第２コイルとがショートしない、またリニアモータ電機子の製作時の二次加熱でも加熱形自己融着平角銅線の接着力が弱まらない、エポキシ樹脂７のモールドにクラックが発生ない扁平形空芯コイルとその製造方法を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するために、請求項１記載の扁平形空芯コイルの発明は、平角銅線の巻回された第１コイルと該第１コイルと逆方向に平角銅線の巻回された第２コイルとを備え、前記第１コイルと前記第２コイルが電気的に接続する扁平形空芯コイルにおいて、前記第１コイルと前記第２コイルの間に絶縁フィルムを介挿したことを特徴とする。
このような構成とすることにより、前記第１コイルと前記第２コイルの間に絶縁フィルムを介挿したので、互いの接触による損傷が無くなり、第１コイルと第２コイルとがショートしなくなる。したがって、エポキシ樹脂のモールドにクラックも発生しなくなる。
請求項２記載の扁平形空芯コイルの製造方法の発明は、平角銅線の巻回された第１コイルと該第１コイルと逆方向に平角銅線の巻回された第２コイルとを備え、該第１コイルと該第２コイルとを電気的に接続した扁平形空芯コイルにおいて、前記第１コイルと前記第２コイルを同一材料で成る平角銅線を連続的にかつ前記第１コイルと前記第２コイルとの間に空隙を開けて巻き、その空隙間に絶縁フィルムを介挿したことを特徴とする。
このような構成とすることにより、第１コイルと第２コイルとがショートしない、エポキシ樹脂のモールドにクラックも発生しない扁平形空芯コイルを簡単に製造することができるようになる。
請求項３記載の発明は、請求項２記載の扁平形空芯コイルの製造方法において、前記絶縁フィルムの外周に熱硬化性接着剤を塗布したことを特徴とする。
このような構成とすることにより、リニアモータ電機子の製作時の二次加熱でも加熱形自己融着平角銅線の接着力が弱まらない扁平形空芯コイルを簡単に製造することができるようになる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図１〜図４に基づいて詳細に説明する。
図１は平角線二重巻きコイルの巻線例を説明する図で、巻き始め（ａ）から巻き終わり（ｄ）までを示す図であり、図２は本発明に係る平角線二重巻きコイルの製造方法を示す説明図であり、図３は図２の方法によって得られた平角線二重巻きコイルを示す図で、（ａ）はコイルの斜視図、（ｂ）はコイルの一部を断面し、誇張して示す拡大図であり、図４は本発明に用いられる電気絶縁紙の一実施例を示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面断面図である。
図１において、５０はこの巻き取り装置の全体、５１は巻線を巻き取る巻線治具で、回転軸５１ａを中心に角速度ω１で所定方向（図では反時計方向）に自転している。５２は遊星リール、５２ａは巻線治具５１の回転軸５１ａを中心に角速度２ω１で公転する遊星軸で、ここに遊星リール５２が回転可能に取り付けられている。５３は平角線を巻回して成るドラムで、その回転軸５３ａを中心に自転する。５４は平角線である。
【０００７】
次に、この平角線二重巻きの巻き方を説明する。
巻き始めの（ａ）において、巻線に必要とする平角線５４の長さの半分をドラム５３から遊星リール５２に巻き取っておく。もう他方の平角線は切断せずにドラム５３に残したまま巻線治具５１の下方を通過させる。そして平角線５４にテンションを掛けながら、巻線治具５１を回転軸５１ａを中心に角速度ω１で反時計方向に回転開始する。これと同時に遊星リール５２を角速度２ω１で反時計方向に公転させる。
図（ｂ）は図（ａ）の状態から巻線治具５１を９０度、遊星リール５２を１８０度回転させた状態を示している。遊星リール５２が巻線治具５１の角速度の２倍の角速度で公転するため、巻線治具５１の上に１層の巻線５６が半周分形成されている。
図（ｃ）は図（ｂ）の状態からさらに巻線治具５１を９０度、遊星リール５２を１８０度回転させた状態を示している。遊星リール５２が巻線治具５１の角速度の２倍の角速度で公転するため、巻線治具５１の上に１層の巻線５６が１周分形成されている。
図（ｄ）は図（ｃ）の状態からさらに巻線治具５１を多数回自転、遊星リール５２を同数回公転させた後の終了状態を示している。遊星リール５２が巻線治具５１の角速度の２倍の角速度で公転するため、巻線治具５１の上に多数回巻回された平角線巻線５６と、同じく多数回巻回された平角線巻線５７が形成されている。この後、巻線治具５１を抜き取れば平角線による空芯の二重巻線（アルファ巻きとも言う。）ができあがる。
【０００８】
なお、図１のようにコイルを巻いている間、図２（ａ）のように、加熱形自己融着平角銅線９を加熱ヒータ１６で加熱しながら、接着してゆくとバラケ防止をするのでよい。
その際、本発明により、図２（ａ）の第１の平角線巻線８と第２の平角線巻線９との間に０．３〜０．５ｍｍのコイル間スキマ５を設けているのが特徴である。
そして、平角線巻線５６と平角線巻線５７との間に作られたコイル間スキマ５に図２（ｂ）のように半割り電気絶縁紙１７を上下より挿入し、第１コイル８を図の矢印Ａ方向に、また第２コイル９を図の矢印Ｂ方向にスライドさせて、スキマを埋める。
次に、巻線治具１３をコイルより抜き取ると、図３（ａ）および（ｂ）のような成形コイル３が完成する。
図３において、３は成形コイル、８は第１コイル、９は第２コイル、１７は半割電気絶縁紙、１８は絶縁フィルム、１９は熱硬化性接着剤である。
成形コイル３は第１コイル８とこれとスキマを空けて並置される第２コイル９と、このスキマに挿入される絶縁フィルム１８から成る半割電気絶縁紙１７と、半割電気絶縁紙１７と第１および第２コイルの間を接着する熱硬化性接着剤１９とから構成されている。
図４は本発明に用いられる半割電気絶縁紙１７の一実施例を示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面断面図である。図において、１７はコ字状をした半割電気絶縁紙、１８は半割電気絶縁紙１７を構成する絶縁フィルム、１９は熱硬化性接着剤、２０はコ字状の半割電気絶縁紙１７を２個突き合わせた半割部（突き合わせ部）である。
本発明の製造方法によれば、平角銅線第１コイル８とこれと逆方向に巻き廻された第２コイル９とをスキマを置いて並置し、電気的接続する２層扁平空芯コイルの第１コイル８と第２コイル９のスキマに、絶縁フィルム１８の両面に熱硬化性接着剤１９を塗布した空芯半割りの電気絶縁紙１７を挿入したので、図４（ｂ）の絶縁フィルム１８が電気絶縁性を高めると同時に熱硬化性接着剤１９がコイルの加熱による変形を防止することとなる。
【０００９】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明は、第１コイルと第２コイルのスキマに、熱硬化性接着剤を両面に塗布した絶縁フィルムを挿入することにより、コイルの電気絶縁性が向上し、コイルの二次加熱による変形を防止する。
【図面の簡単な説明】
【図１】平角線二重巻きの１例を説明する図で、巻き始め（ａ）から巻き終わり（ｄ）までを示す図である。
【図２】本発明の平角線二重巻きコイルの製造方法を示す斜視図で、（ａ）はスキマを空けて巻回中の斜視図、（ｂ）はそのスキマに本発明により半割電気絶縁紙を挿入する途中の斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るコイルを示す図で、（ａ）はコイルの斜視図、（ｂ）はコイルの一部を断面し、誇張して示す拡大図である。
【図４】本発明の電気絶縁紙の一実施例を示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面断面図。
【図５】本発明が対象とするリニアモータの構成を示す正面断面図。
【図６】従来コイルの斜視図である。
【図７】従来製法の加熱による二次加工後の変形コイルを示す図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面断面図、（ｃ）はコイルの一部を断面し誇張して示す拡大図である。
【符号の説明】
１ リニアモータ電機子
２ リニアモータ固定子
３ 成形コイル
４ 永久磁石
５ コイル間スキマ
６ 芯金
７ エポキシ樹脂
８ 第１コイル
９ 第２コイル
１０ 加熱形自己融着平角銅線
１１ コイル側面
１２ コイル空芯部
１３ 形枠
１４ 第１コイルボビン
１５ 第２コイルボビン
１６ 加熱ヒータ
１７ 半割電気絶縁紙
１８ 絶縁フィルム
１９ 熱硬化性接着剤
２０ 半割部
２１ 内側膨張変形部
２２ 外側膨張変形部

Claims (3)

1. 平角銅線の巻回された第１コイルと該第１コイルと逆方向に平角銅線の巻回された第２コイルとを備え、前記第１コイルと前記第２コイルが電気的に接続する扁平形空芯コイルにおいて、
   前記第１コイルと前記第２コイルの間に絶縁フィルムを介挿したことを特徴とする扁平形空芯コイル。
2. 平角銅線の巻回された第１コイルと該第１コイルと逆方向に平角銅線の巻回された第２コイルとを備え、該第１コイルと該第２コイルとを電気的に接続した扁平形空芯コイルにおいて、
   前記第１コイルと前記第２コイルを同一材料で成る平角銅線を連続的にかつ前記第１コイルと前記第２コイルとの間に空隙を開けて巻き、その空隙間に絶縁フィルムを介挿したことを特徴とする扁平形空芯コイルの製造方法。
3. 前記絶縁フィルムの外周に熱硬化性接着剤を塗布したことを特徴とする請求項２記載の扁平形空芯コイルの製造方法。

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