JP5253757B2 - カップ状電機子コイル体 - Google Patents

Description

本発明は、コイル線が巻きつけられた、中空円筒状の巻線コイルから成り、巻線コイルのコイル開口部の一端に、コイル支持プレートが装着されているカップ状電機子コイル体に関する。

このようなタイプのカップ状電機子コイル体は、特に、コアレスロータを有するＤＣモータなどに使用される。この場合、特に傾斜巻線方式の、自己支持型円筒状コイルとして構成されているカップ状電機子コイル体は、ロータの可動部材を形成している。カップ状電機子コイル体は、慣性モーメントが非常に低い点で優れている。カップ状電機子コイル体はコアレスのため、鉄心損失およびコギングトルクは存在しない。ロータは、いずれかの任意の位置で停止し、かつ回転数は供給電圧および負荷モーメントに依存している。このロータに適合するステータは、好ましくは２極磁石から構成され、かつケーシングは、鉄心ヨークを形成している。モータ巻線支持体もしくはコイル支持体として構成された支持プレートに、機械的な整流子を形成することも可能である。

コイル線が巻かれたカップ状電機子コイル体を作り出すために、以下の様な工程をもつ種々の巻き線方法が存在する。

第１の巻き線方法は、熱融着塗装線材を用いて、巻線の一部をスリーブまたは芯に巻きつけて形成していく方法である。いわゆる中間焼き付けとして加熱による線材の固着を行い、次いで、コイルが仕上げの巻つけが完了するまで、残りの部分巻線を巻つけで形成し、かつ中間焼き付けが行われる。コイルの最終の形状となる成形は、いわゆる仕上げ焼き付けにより行われる。線材端部は、通電接点の形成のための前処理を行わなければならない。

別の巻き線方法は、巻線全体が芯に巻かれて形成されるものであり、芯の円周の両端には、巻線を工程中に固着する微細に分配されたピンが取り付けられている。従って、巻線全体は、中間焼き付けを必要とすることなく、連続的に巻かれて形成していくことができる。その後、微細に分配されたピンが除去され、素コイルとして引き抜かれ、仕上げ焼き付けおよび通電接点の形成準備が行われる。

さらに別の方法では、四角形または六角形の横断面を有する長手方向コイルが巻かれる。このように巻かれた長手方向コイルは、続いて押圧することで、円筒状コイルに丸められる。次いで、仕上げ焼き付けおよび通電接点の形成準備が行われる。

回転するカップ状電機子コイル体を有するＤＣモータに適用される場合、整流子が付加的に、カップ状電機子コイル体に取り付けられて固定されなければならない。定置のコイルを有する電子整流子型モータに適用する場合に、接点切り換えデバイスが必要であり、かつ一般的にはホールセンサの取り付けおよび調整も必要になる。

本発明の課題は、中空円筒状の巻線コイルのコイル開口部の一端にコイル支持プレートが装着されているカップ状電機子コイル体において、連続的な方法により迅速にかつ僅かな中間工程により製作することができるように構造を改良したカップ状電機子コイル体を提供することにある。

この課題を解決するために、本発明では、巻線コイルのコイル開口部の一端に装着されたコイル支持プレートは通電プレートとして構成され、この通電プレートに巻線コイルの通電端部が接続されている。その際、通電プレートは、周（円周）上に配置された案内突起体を有する巻線補助具として構成されていいる。この案内突起体の周りに、コイル線が、好ましくは傾斜巻線で構成される巻線コイルを形成するために案内される。さらには巻線コイルが連続する巻線として製作されていると特に好都合である。本発明の形態を採用することにより、連続的な製作工程が可能になる。この場合、接点などの接続関係の工程のための追加の作業が不要となる。なぜなら、接点（通電接続の一形態）は既に、通電プレート（通電のために寄与するプレート状部材）の正しい位置に形成されており、かつ前組み付けされたホールセンサの取り付けのための追加の作業も必要なくなるからである。更に、熱処理プロセスの改良が可能になる。なぜなら、巻線コイルの内方からの電気加熱が可能になり、それによりコイルを固める際に機械的な損傷を引き起こす危険が著しく少なくなるからである。

本発明によると、いわゆる「不要となった巻きつけ補助具」の機能も果たす部材として装着される通電プレート（通電プレートは既に、巻つけ工程においてコイル線に巻つけられている）により、巻つけ工程が著しく簡単になる。既に一緒に巻かれている通電プレートにより、通電接続部および場合によっては必要なホールセンサの位置は、明確に予め決められている。さらに、整流子型直流電動機用の回転子として実施するために、通電プレートに軸付き整流子を射出成形で作り出すことができる。さらに、本発明によると、コイル全体を人工樹脂により被覆して固めることができ、これにより巻線コイルは機械的に丈夫になる。

全体として、本発明により、少ない作業工程で、結果的に極めて短い工程時間が達成され、これにより、品質の向上と価格の低下も達成される。

本発明のその他の好適な実施態様は、特許請求の範囲の各従属請求項に記載されている。

本発明を、図示の実施例に基づいて詳細に説明する。

図１から明らかなように、本発明のカップ状電機子コイル体１は、コイル線が巻かれた、中空円筒状の巻線コイル２から成っている。巻線コイル２の一方の端部のコイル開口部内に、通電プレート３として構成されたコイル支持体が配置されている。この通電プレート３には、巻線コイル２の通電端部が接続されている。巻線コイル２は、好ましくは、コイル線が傾斜巻線として巻かれた構成となっている。巻線コイル２のコイル線は、熱融着塗装線材（Ｂａｃｋｌａｃｋｄｒａｈｔ）として製造されるので、巻線コイルを製造後に、巻線コイルの熱処理が行われる。通電プレート３には、本発明によれば、巻線補助具として、複数の、円周上に配置された突起体４が形成されている。突起体４には、巻線コイル２を形成するコイル線が巻かれる。巻線コイル２は、中間焼き付けを必要とすることなく、連続的に巻かれる。巻線コイル２の仕上げ巻きつけ後に、コイル支持体としての通電プレート３は、仕上げ巻きつけされて仕上げ熱処理により固められたコイル内に収まっている。一体化した通電プレート３に、コイル両端部の接点接続を直接行うことができる。図示の実施例では、通電プレート３は、２つの部分から構成されている。つまり、通電プレート３は、外側の人工樹脂（プラスチック）リング５と、この人工樹脂リング５内に装着されている通電プレートディスク６とから成っている。通電プレートディスク６は、人工樹脂リング５内にクリップ止めまたは接着されている。人工樹脂リング５は、リング本体７を備えており、リング本体７には、巻線コイル２の径方向に延びる径方向突部８と、これら径方向突部８の端部から、巻線コイル２の軸方向に延びるフック状突片９とが形成されている。この構成は、２部分から成る通電プレート３を示す図３から明らかである。フック状突片９にコイル体が形成されるまで、巻線コイル２が巻かれていくが、その巻き線過程が図１から理解することができる。フック状突片９の、コイル体に面した背面は、径方向突部８と共に、コイルリング体のための接触面を形成している。リング本体７は、軸方向で外方に向いた環状のリングウエブ１０を有している。リングウエブ１０は、フック状突片９に対して同心状に配置されている。リングウエブ１０とフック状突片９との間には、フック状突片９を取り囲む巻線コイル２を収容するための巻線室が形成されている。リングウエブ１０には、複数の開口１１が形成されている。これら開口１１を通って、個々の巻線コイル２を接続するコイル線の一部が延びている。

図３と同一の部材には同一の符号が付いている図７に示すように、開口１１の縁部の片側にコイル線締付部材２１を設けることができる。コイル線締付部材２１は、円錐台形状の太厚縁部から成る。太厚縁部の下面には、コイル線２３を締め付けて案内するスリット２２が形成されている。

図４乃至図６から明らかなように、例えば通電プレートディスク６の外方に位置する前側面１２には、接点として、３本の巻線ストランドの端部を接続する扇状のパッチランド１３，１４，１５，１６を有している。２つの外側に位置するランド１３，１６は、ストランドの始端と終端を接続するために役立つ。更に、上方のランドの下側には、フラットベルトケーブルの心線のための、好ましくは一列の接続接点１７が配置されている。通電プレートディスク６の内側に位置する裏面１８には、例えばホールセンサ１９を有しており、ホールセンサ１９は、ホールセンサ１９のために必要なプルアップ抵抗２０を有している。その他の構造部品も特に裏面１８に取り付けることができる。

本発明によれば、通電プレート３を構成する人工樹脂リング５と通電プレートディスク６とは一体的に構成することができる。この場合、通電プレート３の円周に複数のコイル軸芯線方向の溝が設けられている。これら溝の間に、それぞれ案内突起体が設けられるとよい。案内突起体に、巻線コイル２が巻かれている。

更に、同様に本発明では、本発明のカップ状電機子コイル体が、直流整流子電動機ためのロータとして使用されているかぎり、通電プレート３自体に、軸付き整流子を射出成形することも可能である。

本発明は、上述した実施形態に限定されるのではなく、個々の構成要件の全てに関して同一の作用を行う手段の実施形態を含んでいる。

本発明のカップ状電機子コイル体の縦断面図 本発明のカップ状電機子コイル体の図１の矢印ＩＩからみた図 本発明の通電プレートを示す図 本発明の通電プレートの前面図 本発明の通電プレートの背面図 本発明の通電プレートの側面図 本発明のカップ状電機子コイル体の別の実施態様を示す斜視図

符号の説明

１ カップ状電機子コイル体
２ 巻線コイル
３ 通電プレート（コイル支持プレート）
４ 案内突起体
５ 人工樹脂リング
６ 通電プレートディスク
８ 径方向突部
９ 軸方向フック状突片

Claims (10)

1. 連続巻線を形成するコイル線材が傾斜巻線として巻かれている中空円筒状の巻線コイルから成り、前記巻線コイルのコイル開口部の一端に、コイル支持プレートが装着されているカップ状電機子コイル体であって、
   前記コイル支持プレートは回路基板を有する通電プレートとして構成されていて、前記通電プレートの前記回路基板に、前記巻線コイルの通電端部が接続され、
   前記通電プレートは、円周上に配置された複数の案内突起体を有する巻線補助具として構成されていて、コイル線材が、巻線コイルを形成するために前記案内突起体のそれぞれの周りを案内されていることを特徴とするカップ状電機子コイル体。
2. 前記通電プレートの前記案内突起体は、前記通電プレートの周上に同一間隔で形成された溝の間に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のカップ状電機子コイル体。
3. 前記通電プレートは、周上に設けられた案内突起体を有する外側の人工樹脂リングと、前記人工樹脂リング内に装着された通電プレートディスクとから構成されていることを特徴とする請求項１に記載のカップ状電機子コイル体。
4. 前記案内突起体は、径方向突部と、この径方向突部の自由端部に形成された軸方向フック状突片とからなることを特徴とする請求項３に記載のカップ状電機子コイル体。
5. 前記通電プレートディスクは前記人工樹脂リングに対してクリップ止めまたは接着されていることを特徴とする請求項３又は４に記載のカップ状電機子コイル体。
6. 前記通電プレートには、回転位置センサとしてのホールセンサが配置されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のカップ状電機子コイル体。
7. 前記通電プレートには、コイル軸芯線に対して同心状に配置された機械的軸付整流子が設けられていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のカップ状電機子コイル体。
8. 前記コイル線は熱融着線材として構成されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のカップ状電機子コイル体。
9. 前記巻線コイルは吹き付けによって形成された人工樹脂層を備えていることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載のカップ状電機子コイル体。
10. 前記通電プレートには、コイル線締付部材が設けられていることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載のカップ状電機子コイル体。

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