JPH0471353A - 円筒コイルの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ／ｌ’１ （産業上の利用分野） 本発明は、電動機や発電機などの回転型電気−機械エネ
ルギー変換装置に利用される円筒コイルの製造方法に関
するものである。

（従来の技術） 汎用のブラシレス直流モータは、円筒コイル内のロータ
マグネットの回転位置を磁気センサなどで検出し、この
回転位置に同期して円筒コイル内の複数相のコイルに順
次電流を流してゆくことによって回転磁界を発生させ、
ロータマグネットに連続的な回転トルクを発生させるよ
うに構成されている。このブラシレス直流モータの動作
原理や構造の詳細については、必要に応じて特公昭５７
−１４１１０などを参照されたい。

このようなブラシレス直流モータに使用される円筒コイ
ルの製造方法としては、上述の特許公報や特開昭６２−
２４４２５１などに開示されているように巻線を加工す
る方法や、特公昭６０−３５９００などに開示されてい
るようにへりカルシートを加工する方法が知られている
。

円筒コイルの他の製造方法としては、特開昭６１−１０
９３４に開示されているように、直線状のコイル素片を
配列した円筒体をその軸線のまわりに捻ることにより、
個々のコイル素片に螺旋状の変形を生じさせるものがあ
る。

すなわち、第９図の斜視図に示すように、直線状のコイ
ル素片５１，５２．５３・・を電気絶縁層を介在させつ
つ配列した外側円筒体５０をその軸線のまわりに捻るこ
とにより　（Ａ）、個々のコイル素片５１．５２．５３
・・に螺旋状の変形を生じさせる（Ｂ）。また、第１０
図に示すように、直線状のコイル素片６１．６２．６３
・・を電気絶縁層を介在させつつ配列した円筒体の内径
よりも小径の内側円筒体６０をその軸線のまわりに逆方
向に捻ることにより（Ａ）、個々のコイル素片６］、６
２．６３・・・に螺旋状の変形を生じさせる（Ｂ）。次
に、第１１図に示すように、外側円筒体５０内に電気絶
縁層を介在させつつ内側円筒体６０を挿入し、対向する
コイル素片の一ヒ下端部を溶接などによって電気的・機
械的に接続する。

内側と外側のコイル素片の中心線を平面−ヒに展開する
と、第１２図に示すようなものとなる。但し、この図で
は、繁雑化を避けるために１層分のコイルを構成するコ
イル素片群のうちの一部のみを図示している。通電中の
コイルでは、隣接する内外のコイル素片に互いに逆向き
の電流が流れるため、両者の中間にＮ極とＳ極が交互に
出現する。

円周方向にずらして形成した各層のコイルに順次電流を
流しでやることにより、円周方向に回転する回転磁界を
発生することができる。

（発明が解決しようとする課題） 一ヒ述した従来の円筒コイルの製造方法のうち巻線やへ
りカルシートを加工するものは、不要な折り曲げ部分が
発生するため、形状精度や占積率が向上しにくいという
問題がある。

また、直線状のコイル素片を円筒状に配列して捻る製法
でも、コイル素片の材質のばらつきなどによって均一な
形状の捩じりを与えられないため、形状精度や占積率が
向上しにくいという問題がある。

（課題を解決するための手段） 本発明に係わる円筒コイルの製造方法は、仮想的な外側
円筒体に内接しかつ中心軸のまわりに旋回しながら中心
軸と平行に延在される所定幅の螺旋状の外側コイル素片
群を作成する工程と、上記仮想的な外側円筒体とほぼ同
一の長さ及びこの外側円筒体の内径よりも小さな外径を
有する仮想的な内側円筒体に内接しかつ中心軸のまわり
に外側コイル素片とは逆向きに旋回しながら中心軸と平
行に外側コイル素片よりも少し小さな幅で延在される螺
旋状の内側コイル素片群を作成する工程と、外側コイル
素片群を電気絶縁層を介在させながら配列することによ
り上記仮想的な外側円筒体と同一形状の外側円筒体を作
成するＴ稈と、内側コイル素片群を電気絶縁層を介在さ
せながら配列することにより上記仮想的な内側円筒体と
同一形状の内側円筒体を作成する工程と、外側円筒体内
に電気絶縁層を介在させながら内側円筒体を収容し内側
及び外側のコイル素片の上下両端部を円周方向に重ね合
わせる工程と、内側及び外側のコイル素片群のうち対向
又は円周方向に隣接するものどうしをそれぞれの上端部
及び下端部において電気的に接続する工程とを含み、高
精度かつ高占積率の円筒コイルの製造を可能とするよう
に構成されている。

以下、本発明の作用を実施例と共に詳細に説明する。

（実施例） まず、第１図に示すように、所定の長さと肉厚の仮想的
な外側円筒体１０゛　を想定し、これに内接しかつ中心
軸のまわりに旋回しながら中心軸と平行に延在される所
定幅の螺旋状の外側コイル素片１１を、銅合金やアルミ
ニ、１ラム合金などの導体で所定本数作成する。

これと相前後して、第２図に示すように、仮想的な外側
円筒体１０゛　とほぼ同一の長さとその内径よりも小さ
な外径を有する仮想的な内側円筒体２０゛を想定し、こ
れに内接しかつ中心軸のまわりに旋回しながら中心軸と
平行に延在されると共に外側コイル素片１１よりも少し
小さな幅を有する螺旋状の内側コイル素片２１を、外側
コイル素片と同一の素材で所定本数作成する。この内側
コイル素片の上下両端間の最大旋回角度は外側コイル素
片のそれと同一であるが、旋回方向は外側コイル素片の
それとは逆になっている。

次に、第３図に示すように、外側コイル素片１１．１２
．１３・・・をエポキシ樹脂などの接着層を兼ねる薄い
電気絶縁層を介在させながら配列することにより上述の
仮想的な外側円筒体１０゛と同一形状の外側円筒体１０
を作成する。

同様にして、第４図に示すように、内側コイル素片２１
，２２．２３・・・をエポキシ樹脂などの接着層を兼ね
る薄い電気絶縁層を介在させながら配列することにより
上述の仮想的な内側円筒体２０゛と同一形状の外側円筒
体２０を作成する。

続いて、第５図に示すように、外側円筒体１０内に電気
絶縁層を介在させながら内側円筒体２０を収容し内側及
び外側のコイル素片の一ヒ下両端部を円周方向に重ね合
わせる。この場合の電気絶縁層としては、接着剤も兼ね
るようにエポキシ樹脂系の接着剤などが選択される。

次に、第６図に示すように、重ね合わされた内側及び外
側のコイル素片のうち対向するものどうしをそれぞれの
上端部及び下端部において３１３２．３３・・・で示す
ように溶接することにより電気的かつ機械的に結合する
。

第７図は第６図の構造を真上からみた平面図であり、第
８図は第７図の内側及び外側コイル素片を平面上に展開
して示す展開図である。ただし、第８図の上部に示す内
側コイル素片群は、上下転倒状態で図示されている。

内側と外側のコイル素片群によってＵ、Ｖ、Ｗ３相の電
路が形成されている。Ｕ、Ｖ、Ｗ各相の電路を形成する
コイル素片群は、同順に黒の塗り潰しく又はハツチング
）、ドツトの付加及び白抜きによって示されている。各
コイル素片に付された参照記号Ｕ、Ｖ、Ｗは、それぞれ
がＵ相、■相Ｗ相の電路を形成するコイル素片群である
ことを示している。また、Ｕ、Ｖ、Ｗの下部に付加され
た数字は、各相の電路を形成する何番目のコイル素片で
あるかを示している。更に、参照符号の上部に付加され
たダッシュはこの参照符号の付されたコイル素片の下側
端部を示している。

ｔＪ相の電路では、最初のコイル素片Ｕ、の上端部に電
流が流入し、その下端部Ｕ、゛から２番目のコイル素片
の下端部Ｕ２′に流れ、その十端部ｔＪ２から３番目の
コイル素片Ｕ３に流れる。以下同様にして、円筒上を１
周した電流は外側コイル素片Ｕ１．を経て内側コイル素
片［Ｊｌ、に流れる。円筒上をさらに１周した電流は外
側コイル素片ＩＪ２゜を経て内側コイル素片［Ｊ２１に
流れる。このようにして、円筒上を５周した電流は、最
後の外側コイル素片ＵＳＯの上端部から外部に流出する
。隣接する１組の内側コイル素片群と外側コイル素片群
とによって１対のＮ極とＳ極（２極）が形成され、この
ようなコイル素片群が全部で５組存在するため、合計１
０極が形成される。■相とＷ相の電路についても同様で
ある。従って、第７図と第８図の例では、３相・１０極
・各相５ターンの円筒コイルが形成されている。

各コイル素片の円周方向への最大旋回角度（捩れ角度）
をθとし極数をｍとすれば、概略の目安として、 θ＃３６０°／ｍ の関係が成立する。最小極数の２極の場合、最大旋回角
度はほぼ１８０°となる。

ここで、ｔＪ相の電路を例にとれば、円筒上を１周した
電流が次に流れ込む外側コイル素片Ｔｌ＋ｏが内側コイ
ル素片Ｕ、と１ピツチ分反時計方向にずれている点に留
意されたい。この１ピツチ分のずれのため、外、側コイ
ル素片り、Ｊ　＋　ｏが電気的に接続すべき内側コイル
素片Ｕｌ＋に対向することになり、この電気的接続を溶
接などの機械的結合によって完成させることが可能にな
る。すなわち、この１ピツチ分のずれを与えずに外側コ
イル素片Ｕ、。を内側コイル素片Ｕ、に対向させた場合
、外側コイル素片Ｕ　、　ｏと内側コイル素片Ｕｌ＋と
をワイヤ状や板状の導体を介在させて斜めに接続する繁
雑な作業が必要になる。また、このようなワイヤ状や板
状の導体を介在させて斜めに接続した構造では、内側と
外側のコイル素片どうしの機械的結合力が不充分なため
、別の強固な機械的結合機構が必要になる。

同様に、円筒上を更に１周した電流が次に流れ込む外側
コイル外（ｕ；ｌ　ＵＪ２０が内側コイル素片［１、、
と１ピツチ分ずれて内側コイル素片Ｕ２．と対向するよ
うに配列される。■相とＷ相の電路についても同様であ
る。このように、各相の電路の一方の入出力端部を含む
１５木の内側コイル素片群Ｕ、〜Ｗ４１と、各相の電路
の他方の入出力端部を含む１５木の外側コイル素片群Ｕ
＋ｏ’−ＷＳＯとが円周方向に１ピツチずつずれて配列
されることにより、電線や導体板などを介する斜め接続
が不要となり、溶接などによ・る機械的結合を兼ねた電
気的接続が可能になる。

本発明の好適な実施例においては、上述のような１ピツ
チ分のずれを可能にするために、入出力端部を含む各１
５木の内側コイル素片群と外イ！１１１コイル素片群の
旋回角度が、その他の部分の旋回角度に比べて１ピンチ
に対応する分だけ小さくなるように調整されている。

本発明の製造方法に係わる円筒コイルは、ブラシレス直
流モータだけでなく、直流発電機や、誘導機や、同期機
などを含む電気−機械工ネルギ変換装置や、電磁石とし
ての応用も可能である。

（発明の効果） 本発明に係わる円筒コイルの製造方法は上述のような構
成であるから、高精度で高占積率の円筒コイルが製造で
きるという効果が奏される。

また、本発明の製造方法では巻線を作成したり直線状の
コイル素片を捩じったりする必要がないので、超伝導体
など脆い材質の導体をも含めた広範囲の導体をコイル素
片として利用できるという利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第６図は本発明の一実施例に係わる円筒コイ
ルの製造方法の各工程を説明する斜視図、第７図と第８
図は完成した円筒コイルのコイル素片群の配列と電気的
接続の一例を説明するための平面図と展開図、第９図乃
至第１１図は従来の円（ｌ　２） 筒コイルの製造方法を説明するための斜視図、第１２図
は一般的な円筒コイルの動作の一例を説明するための概
念図である。 １０゛　・・・仮想的な外側円筒体、１０・・・外側口
筒体、１１，１２．１３・・・・・外側円筒体に形成さ
れる螺旋状のコイル素片、２０’・・仮想的な外側円筒
体、２０・・・内側円筒体、２１．２２．２３・・・・
・内側円筒体に形成される螺旋状のコイル素片、３１，
３２．３３・・・内側及び外側コイル素片の−」二端部
間を電気的機械的に接続する溶接部分。 特許出願人　本田技研工業株式会社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）仮想的な外側円筒体に内接しかつ中心軸のまわり
   に旋回しながら中心軸と平行に延在される所定幅の螺旋
   状の外側コイル素片群を作成する工程と、 前記仮想的な外側円筒体とほぼ同一の長さ及びこの外側
   円筒体の内径よりも小さな外径を有する仮想的な内側円
   筒体に内接しかつ中心軸のまわりに前記外側コイル素片
   とは逆向きに旋回しながら中心軸と平行に前記外側コイ
   ル素片よりも少し小さな幅で延在される螺旋状の内側コ
   イル素片群を作成する工程と、 前記外側コイル素片群を電気絶縁層を介在させながら配
   列することにより前記仮想的な外側円筒体と同一形状の
   外側円筒体を作成する工程と、 前記内側コイル素片群を電気絶縁層を介在させながら配
   列することにより前記仮想的な内側円筒体と同一形状の
   内側円筒体を作成する工程と、 前記外側円筒体内に電気絶縁層を介在させながら前記内
   側円筒体を収容し内側及び外側のコイル素片の上下両端
   部を円周方向に重ね合わせる工程と、 前記内側及び外側のコイル素片群のうち対向又は円周方
   向に隣接するものどうしをそれぞれの上端部及び下端部
   において電気的に接続する工程とを含むことを特徴とす
   る円筒コイルの製造方法。
2. （２）前記内側及び外側のコイル素片群のうち入出力端
   部を含む部分は、円周方向に１ピッチ分ずれた状態で配
   列されると共に、対向する内側及び外側コイル素片の間
   でのみ前記電気的接続が行われることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の円筒コイルの製造方法。