JPH0471354A

JPH0471354A - 円筒コイルの製造方法

Info

Publication number: JPH0471354A
Application number: JP2182698A
Authority: JP
Inventors: Masaki Saka; 正樹坂; Kaname Tokita; 要時田
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1990-07-12
Filing date: 1990-07-12
Publication date: 1992-03-05

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】（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６ｏ−３５９００などに開示されてい
るようにヘリ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１０図の斜視図に示すように、直線状のコ
イル素片５１．５２，５３１を電気絶縁層を介在させつ
つ配列した外側円筒体５ｏをその中心軸のまわりに捻る
ことにより　（Ａ）、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１１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をその中心軸のまわりに逆方
向に捻ることにより（Ａ）、コイル素片６１゜６２．６
３・・に螺旋状の変形を生じさせる（Ｂ）。

次に、第１２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
るコイル素片の上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上に展開すると
、第１３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
流してやることにより、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）上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、導体を素材と
する外側円筒体を作成する工程と、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
有しかつこの外側円筒体と同一の素材で構成される内側
円筒体を作成する工程と、外側円筒体の上下両端部を除
く部分に所定ピッチで螺旋状のスリットを複数形成する
ことによりこのスリットによって分離される螺旋状の外
側コイル素片の一部を複数形成する工程と、内側円筒体
の上下両端部を除く部分に上記所定ピッチでかつ外側円
筒体に形成される螺旋状のスリットとは逆廻りの螺旋状
のスリットを形成することによりこのスリットによって
分離される螺旋状の内側コイル素片の一部を複数形成す
る工程と、外側円筒体内に電気絶縁層を介在させつつ内
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、これら重ね合わさ
れたスリットの上下両端部を各円筒体の軸線方向に沿っ
てそれぞれの上下両端面まで延長することにより内側及
び外側のコイル素片を完成させる工程と、内側及び外側
の完成前後のコイル素片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（Ａ）に示すように、銅合金やアルミニュ
ウム合金などの導体を素材とする適宜な長さと厚みの外
部円筒体１０を作成する。これと相前後して、第１図（
Ｂ）に示すように、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内側円筒体２０を同
一の素材で作成する。

次に、第２図（Ａ）に示すように、外側円筒体１０の上
下両端部を除く部分に所定ピッチで螺旋状のスリブ）Ｓ
＋　、Ｓ２　、Ｓ、ｌ　・・・を複数形成する。これら
のスリットの形成は、外部円筒体１０をターンテーブル
ーヒに固定し、このターンテーブルを一定速度で回転さ
せると共に高エネルギーのレーザビームを一定速度で垂
直方向に移動させながら中心軸方向に照射することなど
によって行われる。このスリットの形成に伴い、各スリ
ットＳ、、Ｓ２．Ｓ、、　　・・・によって分離される
螺旋状の外側コイル素片１１．１２．１３・・・の上下
両端部を除（部分が複数形成される。この段階では、コ
イル素片どうしの分離を防ぐために、上下両端部にはス
リットが形成されない。

同様にして、第２図（Ｒ）に示すように、内側円筒体２
０の上下両端部を除く部分に外側素片と同一ピッチで螺
旋状のスリットＳ＋　、３２　、Ｓ３・・・を複数形成
することにより、各スリット５Ｓｚ、Ｓ３　・・・によ
って分離される螺旋状の内側コイル素片２１，２２．２
３・・・の一部を複数形成する。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。

続いて、第３図に示すように、外側円筒体１０内に電気
絶縁層を介在させつつ内側円筒体２０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。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４図に示すように、重ね合わされた各円筒体上
のスリットの上下両端部を各円筒体の軸線方向に沿って
それぞれの上下両端面まで延長することにより内側及び
外側のコイル素片を完成させる。この場合、各円筒体上
のコイル素片が互いに接着されているため、完成したコ
イル素片どうしは分離しない。

最後に、第５図に示すように、内側及び外側のコイル素
片のうち周方向に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３１．３２３３・・・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。

外側円筒体１０と内側円筒体２０とは、第６図の断面図
に示すように、電気絶縁層を兼ねた薄い接着剤層４０で
接着される。

他の構造としては、第７図の断面図に示すように、外側
円筒体１０の上下両端部に内側に向けて突出するフラン
ジを形成することにより、各円筒体上のコイル素片が中
央部分では空隙を介して分離されると共に、上下両端部
ではフランジを介して相互に接触するように構成しても
よい。この接着剤を使用しない構造では、第５図で説明
したスリットの延長による内外コイル素片の完成と同時
にこれらのコイル素片が分離してしまうのを防ぐために
、コイル素片の完成前に各コイル素片の上下両端部とな
る部分について溶接部分３０が形成される。この構造で
は、内外コイル素片間に接着剤層が介在しないので上下
両端部の溶接が容易になる。外側円筒体１０の上下両端
部に内側に向けて突出する厚肉部分を形成する代わりに
、内側円筒体２０の上下両端部に外側に向けて突出する
厚肉部分を形成してもよい。

第８図は第５図の構造を真上からみた平面図であり、第
９図は第８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９図の上部に示す内
側コイル素片群は、上下転倒状態で示されている。

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端部を示してい
る。

ＴＪ相の電路では、最初のコイル素片ｔＪ、の一ヒ端部
に電流が流入し、その下端部ｕ、ｌから２番目のコイル
素片の下端部Ｕ２’　に流れ、その上端部ＩＪ２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ＵＩＯを経て内側コ
イル素片ＬＪ＋＋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Ｕ２゜を経て内側コイル素片Ｕ２１
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ＬＪ、。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１０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８図と第９図の例では、３相・１
０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°　７ｍ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１８００となる。

ここで、Ｕ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Ｕ１゜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
Ｕ１゜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、ｏ
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、。と内側コイル素片Ｕ１１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
コイル外側ＬＪｚｏが内側コイル素片Ｕ１１と１ピツチ
分ずれて内側コイル素片Ｕ２１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Ｕ１〜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　Ｉｏ　−
Ｗ　５゜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本の内側コイル素片群と外側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ピツチに対応す
る分だけ小さくなるように呉周整されている。

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に構
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５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６図と第７
図は内側円筒体と外側円筒体の接続方法を例示する断面
図、第８図と第９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１０図乃至第１２図は従来の円筒コイルの製
造方法を説明するための斜視図、第１３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・・・外側円筒体、１１，１２．１３・・・・・外
側円筒体に形成される螺旋状のコイル素片、２０・・・
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、Ｓｌ、Ｓ２．Ｓ３・・
・各円筒体上に形成される螺旋状のスリット、３０．３
１，３２．３３・・・内側及び外側コイル素片の上側端
部間を電気的機械的に接続する溶接部分、４０・・・内
側及び外側円筒体間に介在される電気絶縁性の接着剤。特許出願人　本田技研工業株式会社

Claims

【特許請求の範囲】

（１）導体を素材とする外側円筒体を作成する工程と、前記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しかつこの外側円筒体と同一
の素材で構成される内側円筒体を作成する工程と、前記外側円筒体の上下両端部を除く部分に所定ピッチで
螺旋状のスリットを複数形成することによりこのスリッ
トによって分離される螺旋状の外側コイル素片の一部を
複数形成する工程と、前記内側円筒体の上下両端部を除く部分に前記所定ピッ
チでかつ外側円筒体に形成される螺旋状のスリットとは
逆まわりの螺旋状のスリットを形成することによりこの
スリットによって分離される螺旋状の内側コイル素片の
一部を複数形成する工程と、前記外側円筒体内に電気絶縁層を介在させつつ前記内側
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、前記円周方向に重ね合わされたスリットの上下両端部を
各円筒体の軸線方向に沿ってそれぞれの上下両端面まで
延長することにより内側及び外側のコイル素片を完成さ
せる工程と、前記内側及び外側の完成前又は完成後のコイル素片のう
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）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。
（３）前記螺旋状のスリットを形成する工程は、レーザ
ビームの照射によって行われることを特徴とする特許請
求の範囲第１項及び第２項記載の円筒コイルの製造方法
。