JPS5920264B2 - 円板型多層電機子巻線とその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は円板型多層電機子巻線の製造方法に関するもの
である。

従来、円板型多層電機子巻線は、いわゆるプリントモー
タに見られるように、まず、例えば絶縁基板の両面にそ
れぞれ所定形状の半コイルを放射状に形成して成る円板
状の単位コイルを構成し、その後、絶縁基板の内周側に
突出している両側の半コイルの内耳部どうしを接続して
１ターンのコイルを形成し、絶縁基板の外周側に突出し
ている各半コイルの外耳部は他の単位コイルの外耳部と
接続して所定の電機子回路を構成するようにしている。

しかるに、その場合、成る単位コイルの接続部の１ピツ
チ相当の間隔の中に他の単位コイルの接続部が来るよう
に複数の単位コイルを積重配置しているが、各単位コイ
ルの接続部は同一径の円周線上に配列されるので、半コ
イルを１０層あるいは１２層、すなわち単位コイルを５
層あるいは６層などの多層に積層しようとする場合、他
の単位コイルの接続部との距離が接近して接触し、短絡
現象を起すおそれがあった。

また、各単位コイルにおいて周方向に配列される半コイ
ルの個数を減らすことによって上記短絡を防止するよう
にすると、巻線全体としてコイルの占積率が低下してし
まう。

そのため、従来は、多層巻線を構成するのは相当面倒で
あり、例えば１００ボルトあるいは２００ボルトなどの
商用電源によって変圧器無しで駆動し得るプリントモー
タはほとんど提案されていなかった。

本発明はかかる点にかんがみ、短絡事故のおそれが無く
、しかもコイル相互間の接続を実用的なアーク溶接に実
行し得る円板型多層電機子巻線を提供することを目的と
するものである。

この目的を達成するために本発明は、所定形状の扁平な
複数の半コイルを絶縁シートの両面上にそれぞれ両側の
半コイル相互間の内周側の接続部がほぼ同一半径位置に
あって周方向に分布するように放射状に形成してなる円
板状の半コイル組立体を、絶縁シートを介して軸方向に
複数層は積層し、各層の半コイルの外周側の接続部を同
一半径位置において周方向に分布するように接続して構
成した第１および第２のコイル組立体を、絶縁シートを
介して対称に配置し、これら両コイル組立体相互間の接
続部は、各コイル組立体内の内周側における半コイル相
互間の接続部よりも内側の半径位置あるいは各コイル組
立体の外周側における半コイル相互間の接続部よりも外
側の半径位置にあって周方向に分布するとともに、前記
接続部はアーク溶接により形成されることを特徴とする
円板型多層電機子巻線の製造方法である。

次に、図面を参照しながら本発明をさらに詳細に説明す
る。

図は半コイル組立体を１０層に積層する場合の例を示す
もので、以下、工程に従って順に説明する。

第１図、第２図および第３図は０．１目オーダーの薄い
導電板からノツチングによって形成される３種のコイル
パターンＡ、 ＢおよびＣを示す。

各コイルパターンＡ、Ｂ、Ｃはそれぞれハツチングで示
す位置決め用中心角孔２と、半コイル相互間とをノツチ
ングによって除去し、内周側の連結部３および外周側の
連結部４によって相互に連結された各複数の半コイル１
１，１２，１３を持っている。

各コイルパターンにおいて、個々の半コイル相互間の間
隔は実際はもつと小さく、したがつて半コイルの個数は
もつと多いのである力ζ図が複雑になるのを避けるため
に第１〜３図には半コイル相互間の間隔が比較的太き（
、しかもそれぞれ２個の半コイルのみが代表的に図示さ
れている。

コイルパターンＡの半コイル１１は短い内耳部１１ａと
長い外耳部１１ｂを持っている。

コイルパターンＢの半コイル１２は長い内耳部１２ａと
短い外耳部１２ｂを持っている。

さらに、コイルパターンＣの半コイル１３は短い内耳部
１３ａと短い外耳部１３ｂを持っている。

次に、まず、第４図および第５図に示すように各コイル
パターンの内外両耳部がはみ出すような内径および外径
を有する０、１ｍｒｔｉオーダーの厚さの絶縁シート１
４の上面にコイルパターンへの半コイル１１を接着し、
下面にコイルパターンＣの半コイル１３を接着し、各半
コイルの耳部の所定の終端位置までトリミングして連結
部３および４を除去し、さらに、内周側でアーク溶接に
より面間接続、すなわち半コイル１１と１３の内耳部１
１ａ１３ａを溶接によって互いに接続して第１の単位コ
イル１５を構成する。

接続部は黒丸印で図示されている。

ここで面間接続のだめの内耳部相互間まだは外耳部相互
間をＴＩＧ溶接によって接続する場合の接続方法につい
て第１６〜１８図を参照して一般的に説明しておく。

まず第１６図に示すように、絶縁シート６０両面に配置
された半コイル５ａ。

５ｂの、絶縁体シート６端縁からはみ出した耳部５ｃ、
ｓｄを、第１７図に示すように治具７を用いて溶接を可
能とし、かつ耳部から治具７への熱伝達が良好に行われ
るように成形する。

治具７は電極としても用いるので、熱伝導度が太き（、
しかも導電性を有する金属で作られる。

溶接すべき耳部５ｃ、５ｄの端面に対向するように、溶
接機のノズル８の中央ノズル孔から突出するトリウムタ
ングステン電極９をセットする。

ノズル８すなわち電極９０周りからイナートガスを噴出
させながら電極９と治具７との間に高周波電圧をかけて
電極９と耳部５ｃ、５ｄとの間にまず高周波を飛ばし、
次いでそれにアーク電流を重畳させてアーク切れを防止
しながら両耳部相互間を溶接する。

溶接時の発生熱は治具７によって吸収し、耳部５ｃｙ
ｓｄ間の溶接を瞬時に行う。

かくして第１８図に示すような接続部１０を構成するこ
とができる。

次に、第６図および第７図に示すように、上記絶縁シー
ト１４と同一寸法の絶縁シート１６の上下両面にそれぞ
れコイルパターンＣの半コイル１３を接着し、上記と同
様のトリミングを施して連結部３および４を除去し、さ
らに内周側で面間接続して第２の単位コイル１７を構成
する。

次に、第８図および第９図に示すように、単位コイル１
５または１７の内周側面間接続部と同等もしくはそれよ
りもわずかに内周側に延びる内径と絶縁シート１４また
は１６と同等の外径を持った絶縁シート１８の下面にコ
イルパターンＢの半コイル１２を接着して所定のトリミ
ングを施すと共に、絶縁シート１８の上面には第２の単
位コイル１７を配置して相互に接着してコイル組立体１
９を構成する。

次に、第１０図および第００図に示すように、コイル組
立体１９の上に絶縁シート１８と同一寸法の絶縁シート
２０を配置し、さらにその上に第１の単位コイル１５を
配置して相互に接着し、単位コイル１５の上側外耳部を
溶接作業のじゃまにならないように絶縁シートの外周端
部でほぼ直角に上方に折り曲げた後、絶縁シート２０の
外周側でその両面の半コイル相互間に同時に、しかも同
一平面上で前述のＴＩＧ溶接により接続を行ってコイル
組立体２１を構成する。

以上のようにして構成されるコイル組立体２１を２組用
意し、それを、第１２図に示すように、絶縁シート１８
に接着されたコイルパターンＢの半コイル１２どうしが
互いに対向するように対称に、絶縁シート１８と同等の
内径と絶縁シート１８の外周上の面間接続部と同等もし
くはそれよりもわずかに大きな外径とを持った絶縁シー
ト２２を介在して積層し、相互に接着する。

そして最上層および最下層の折り曲げた外耳部な元に戻
し、絶縁シート２２０両側の半コイルどうしをその内周
側で面間接続し、上下両端面の半コイルどうしを外周側
で相互に接続する。

このようにして１０層の半コイルから成る円板型多層電
機子巻線２３が完成される。

以上、本発明な一具体例について説明したが、各絶縁シ
ートの内径側または外径側の寸法はその上下両側のコイ
ル導体接続部に要求される絶縁強度に従って定められ、
また最終工程で相互に接続される半コイル対の耳部、す
なわち軸方向中心部の２組の半コイルの内耳部および上
下両端面側の２組の半コイルの外耳部の長さはそれぞれ
他のそれよりも長く形成され、それによって所定の絶縁
強度を保ちつつ、溶接による接続作業を容易にするよう
にしている。

なお、上記実施例においては、初めから外耳部および内
耳部の長さの異なるコイルパターンをノツチングによっ
て作っておくようにしたが、そうではなく、初めは内耳
部および外耳部を共に長さの長いパターン寸法のものに
合わせて共通にノツチングしておき、後のトリミングの
際にそれぞれ所定の寸法に合わせるようにしてもよい。

半コイルのコイル形状、積層数および結線方式は種々変
更可能であり、それに応じて各半コイルの耳部の長短の
定め方ないしは各絶縁シートの大小の定め方も上記実施
例とは異なる種々のやり方で実施することができる。

第１３図および第１４図はそのような変形例を積層数が
１２である場合について示すものである。

第１３図のものでは、内径側および外径側共に半コイル
の耳部までしかない絶縁シート３００両面にいずれも内
耳部の短い半コイル１を接着したものを６組用意し、そ
れを内径側の突出寸法の大きな絶縁シート３２を介在し
て積層した上で相互に接着するものである。

ただし、この場合、軸方向中心部の絶縁シート３２ａは
その両側の半コイルの相互接続作業の都合上大きな外径
寸法にしており、また、各端面側から３番目の層の半コ
イル３１ａの外耳部は同様に長くしている。

この場合も上半分および下半分の各コイル組立体内の外
周側における半コイルどうしの接続部は同一平面上にあ
る。

第１４図のものでは、外耳部の長い半コイル３４．３５
をそれぞれ両端面側および中心部に配置し、長い耳部ど
うしの相互接続を外周側で、しかも両端面部相互間およ
び中心部で行うようにしている。

この場合、各コイル組立体内の外周側における半コイル
どうしの接続部はほぼ同一径、同一平面上にあり、コイ
ル絹立体相互間の接続部は上記半コイルどうしの接続部
よりも大きな半径の同一平面上にある。

以上の説明に用いた図面では判り易くするために各半コ
イルおよび絶縁シートを実際のものよりも著しく厚く画
いているが、既に述べたようにこれらの部材の個々の厚
さは０．１ ｍｍオーダーのきわめて薄いものであり、
したがって、完成状態の電機子巻線の厚さは２闘程度に
しかならない。

すなわち、いわゆる軸方向空隙型プリントモータとして
構成した→ｌを示せば第１５図のようである。

第１５図において、４０は出力軸であり、軸受４１．４
２を介してブラケット４３，４４に回転自在に支持され
ている。

ブラケット４３，４４で構成されるケーシング内におい
て、出力軸４０上には本発明に係る円板型多層電機子巻
線を主体とする円板型電機子４５が取り付けられている
。

この電機子４５の巻線部分に軸方向空隙を介して対向す
るようにブラケット４４に永久磁石から成る固定子磁極
４６が配設されている。

ブラケット４４には電機子４５０巻線内周側に構成され
た整流子片に摺動接触し得るようにブラシ４７も配置さ
れている。

各整流子片は電機子巻線を構成するコイル導体自体の内
耳部を利用してもよく、各コイルに電気的に接続された
別体のものを準備してもよい。

以上説明した本発明の電機子巻線の製造方法によれば、
内外耳部の長さの異なるコイルパターンの半コイルを組
み合せて用い、コイル組立体内の半コイル相互間の接続
およびコイル組立体相互間の接続が溶接作業により容易
に行われ、しかも電機子導体数を従来よりも大幅に増加
させることができ、従来不可能とされていた高電圧、小
電流用のプリントモータの製作が可能になる。

高電圧、小電流用の電機子巻線は電流容量の点から導体
の厚さを薄くすることができ、したがって、巻線全体の
厚さが特に厚くなるようなことはない。

高電圧用のモータが実現することにより、商用電源系統
から変圧器無しで駆動し得ることになるので、制御装置
をも小型化することができ、小電流用制御素子を用い得
ることと相まって、装置の大幅な小型化を達成し得る実
用的利点は大きいものである。

なお、本発明の電機子巻線は例えば速度検出用などの発
電機にも適用し得るものであり、その場合にも発電機全
体の小型化を達成し得ることは明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図および第３図は相互に異なる３種類のコ
イルパターンを示す図、第４図、第６図第８図、第１０
図および第１２図は本発明による電機子巻線の一連の製
造工程に対応する縦断面図第５図、第７図、第９図およ
び第１１図はそれぞれ第４図、第６図、第８図および第
１０図に対応する各工程の電機子巻線の要部の斜視図、
第１３図、第１４図はそれぞれ第４〜１２図のものとは
異なる結線構成の例を示す簡略配置図、第１５図は本発
明の円板型多層電機子巻線の一遍用例を示すブーリント
モータの縦断面図、第１６図は溶接により接続すべき両
手コイルを示す縦断面図、第１７図は半コイルの耳部ど
うじを溶接する状態を示す縦断面図、第１８図は半コイ
ルの耳部どうじを溶接により接続した状態を示す縦断面
図である。 Ａ、Ｂ、Ｃ・・・コイルパターン、１１，１２゜１３−
・・半コイル、１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ１３ａ
ｔ １３ｂ・・・耳部、１４． １６． １８．２０２
２・・・絶縁シート。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 所定形状の扁平な複数の半コイルを絶縁シートの両
   面上に、それぞれ両側の半コイル相互間の内周側の接続
   部がほぼ同一半径位置にあって周方向に分布するように
   放射状に形成してなる円板状のコイル組立体を、絶縁シ
   ートを介して軸方向に複数層に積層し、各層の半コイル
   の外周側の接続部を同一半径位置において周方向に分布
   するように接続して構成した第１および第２のコイル組
   立体を、絶縁シートを介して対称に配置し、これら両コ
   イル組立体相互間の接続部は各コイル組立体内の内周側
   における半コイル相互間の接続部よりも内側の半径位置
   あるいは各コイル組立体の外周側における半コイル相互
   間の接続部よりも外側の半径位置にあって周方向に分布
   するとともに、前記接続部はアーク溶接により形成され
   ることを特徴とする円板型多層電機子巻線の製造方法。