JP6848153B2 - 電子技術コイル、電子技術コイルを生産する方法、少なくとも一つの電子技術コイルを備えた電磁または電気機械 - Google Patents

Description

本発明は、電子技術コイル、電子技術コイルを生産する方法、少なくとも一つの電子技術コイルを備えた電磁石、電気機械に関する。特に、本発明は、電子技術コイルの成形、較正に関するが、電子技術コイルは、鋳造技術によって生産され、組み合わされた方法で離型面取りを有する電流-導電材から成る。

これまで、コイルはワイヤ（円形プロファイル、長方形プロファイル）から巻かれており、導体の形状が原因で、特に、円錐状に設計されたコイルでは、不十分な空間使用（溝充填率）をもたらす。従来技術における主な幾何学的制限は、異なる巻線横断面を使用する為に制限された可能性にあり、最適利用であっても、巻線の為の円形ワイヤの使用は、個々の巻線の間に使用できない隙間を残す。必要な絶縁、ワイヤ導入、導体の離散分布も充填率を制限する。最終的に達成される溝充填率は、電磁設計に適するように推定されるにすぎず、後のモータの実際の変形例を知らないことにより計算することができないことから、大きな質量の要求（銅の巻線、ステータ及びロータの板金パッケージ）により、モータは重くなり（過ぎ）、大きくな（り過ぎ）る傾向にある。

円形ワイヤ又は長方形ワイヤで巻かれたコイルと比較すると、鋳造技術によって生産されたコイルは、設計の幾何学的自由度が高いため、溝の充填率を大幅に高めることができる。さらに、鋳造コイルのジオメトリは、放熱特性の著しい改善を示す。

鋳造技術を使用して電子技術コイルを生産する為の方法は、EP 2 387 135 A2から知られている。

EP 2 387 135 A2によると、歯型コイル巻線を備えた永久励磁同期機の達成可能なトルク密度は、全体の銅の横断面領域と溝領域の比、いわゆる、溝充填率に著しく依存する。一定のトルクで充填率を高めると、ステータの設計を平らにしたり、歯を広げて磁気回路を緩和することができる。

これまで、鋳造コイルは、消失注入ワックスモデル及び消失モデルを使用して精密鋳造プロセスで鋳造技術によって生産されてきた。注入工具は、精巧な成形概念により、注入工具は可能な限り小さく保たれてきた。しかしながら、これにより、鋳造工具の設計費用が大幅に増加し、プロセスは誤作動しやすくなった。しかしながら、生産プロセスのため、巻線間の隙間は、離型の為に鋳造に設けられなければならない。鋳造コイルでは、これらにより、溝充填率が減少し、放熱に悪影響を有する。

要するに、今日の一般的なコイル用巻線の一般的な方法では、個々の巻線に伴う溝充填率に技術的及び経済的制限があると言える。７０％の溝充填率は既に非常に良好な値であり、技術的及び経済的な実現可能な制限は、現在、およそ７５％〜８０％である（出典：Muller, Vogt, Ponick "Berechnung elektrischer Maschinen", p. 168, 6th edition, Wiley-VCH, Weinheim, 2008."）。さらに、離型に必要な巻線間の隙間および鋳造技術によって生産されるコイルの表面品質により、溝充填率が低下し、その後の絶縁に相当の問題が生じる。

従来技術に基づき、本発明は、信頼性良く、単純で、再生産可能な経済的な方法で高い溝充填率を達成する為の電子技術コイルの生産および適用を目的とする。

本発明の目的は、請求項１に記載の方法、請求項９に記載の電子技術コイル、請求項１０に記載の電磁石または電気機械によって達成される。

請求項１に記載の電子技術コイルを生産する為の発明による方法は、

- Step A:コイル軸を中心に続く少なくとも一つの巻線を備えた電子技術コイルを鋳造するステップと、

- Step B:コイルを成形することによって、少なくとも一つの巻線の横断面を変更するステップであって、少なくとも一つの巻線の横断面の図心が、コイル軸に対して、径方向において、少なくとも部分的に変位される、ステップと、

を有する。

本発明の方法は、成形生産の利点を利用し、僅かな材料損失または損失ゼロを達成する。具体的には、ステップＡにおいて鋳造技術によって生産されたコイルには、離型を容易にするため、大きな角度の離型面取りを施すことができるから、巻線の横断面の図心を径方向にシフトすることにより、コイルの塑性成形の為のステップＢで離型面取りを減らすか完全に排除することができる。それによって、コイルはコイル軸に沿って圧縮され、コイルの巻線が一緒に押圧されるので、コイル材料は径方向に変位し、巻線の横断面の図心はコイル軸に対して径方向に少なくとも部分的にシフトされる。図心のシフトも軸方向で部分的に可能である。大きな角度での離型面取りは、鋳造モールドからの取外しを単純にする。ダイカストのような経済的な量産プロセスが使用されるとき、少なくとも１．５°の離型面取りが提供されるべきであり、この離型面取りは、短い離型経路では小さくできる。好ましくは、コイルは、成形プロセス中、（較正された）最終的輪郭にされる。これには、準備、生産、プロセスステップの省略による鋳造のような一次成形プロセスチェーンの簡素化が伴う。さらに、表面品質は、成形プロセスによって後で調整することができ、これにより、鋳造プロセスの品質要件が緩和され、プロセス堅牢性が向上する。

本発明の有利な展開は、従属請求項の手段である。

ステップＡが、少なくとも一つの以下の工程を有すると有利である。

- 工程Ａ１：好ましくは、埋め込み媒体（たとえば、砂または金属材料）に、ポジティブ型モデルを埋め込むことによって、好ましくは再使用可能なネガティブ型モールドを準備する工程Ａ１であって、前記ポジティブモデルは、特に好ましくは、前記埋め込み媒体内に圧痕（impression）を残した後、或いは、前記埋め込み媒体内に消失モールドとして残した後、再び取り外される、前記工程。ネガティブモールドの再使用可能性は、時間および費用の観点から生産労力が軽減される。

- 工程Ａ２：好ましくは、前記ネガティブモールドが負圧および／または保護ガス雰囲気、特に好ましくは、精密鋳造、遠心鋳造、真空鋳造、低圧鋳造を受けるとき、前記コイル材料を、好ましくは、重力および／または圧力によって支えられた前記ネガティブ型モールドに鋳造する工程。これらの手段により、鋳造コイル材料に気孔や粒子が含まれることを低減または共に防止することすら可能である。

- 工程Ａ３：前記鋳造用コイル材料を前記ネガティブ型モールド内で硬化処理する工程。硬化は、ネガティブモールドおよびその中に含まれるコイル材料の（積極的な）冷却によって実行されるのが好ましい。

- 工程Ａ４：前記ネガティブ型モールドから前記コイルを取り外す工程。このため、ネガティブモールドは、複数の部品で作られ、開けることができるのが好ましい。

- 工程Ａ５：前記コイルを洗浄する工程。この工程では、既存の埋め込み媒体の残渣を除去することが可能である。

- 工程Ａ６：前記コイルを軟化焼鈍する工程。この手段により、下流側ステップBにおけるコイルの成形および可能な較正を容易にできる。

- 工程Ａ７：前記コイルの前記少なくとも一つの巻線を、好ましくは、（例えば、ＣＶＤプロセスまたはＰＶＤプロセスで）絶縁ワニスに前記コイルを浸すことによって、又は、前記コイルに絶縁層をコーティング又は包むことによって、電気的に絶縁する工程。この工程のため、コイルの個々の巻線は互いに電気的に分離される。

工程（サブステップ）の順序は、示されている通りであることが好ましいが、当該方法が変更後の工程で技術的に実現可能である限り、任意の方法で変更することも可能である。

しかしながら、ステップBが以下の工程の少なくとも一つを含む場合にも有用である。

- 工程Ｂ１：複合状態において、前記コイルを受容する為の空洞部を形成する複数個成形工具を準備する工程であって、前記空洞部は、好ましくは、前記コイルの内部輪郭および／または外部輪郭と一致し、好ましくは、押抜き具（２）が、前記成形工具の上部を形成し、更に／又は、ダイが前記成形工具の下部を形成する、前記工程。

- 工程Ｂ２：前記コイルが、径方向内側および／または径方向外側で前記成形工具を圧迫するように、前記成形工具内に前記コイルを配置する工程であって、好ましくは、前記コイルは、前記押抜き具を径方向内側で圧迫し、更に／又は、前記ダイを径方向外側で圧迫する、前記工程。

- 工程Ｂ３：前記空洞部の前記容量を減少させながら、前記複数個成形後部の少なくとも２つの部品を互いに前記コイル軸に沿って移動させる工程であって、好ましくは、前記押抜き具は、前記コイル軸に沿って、前記ダイに入る、前記工程。

- 工程Ｂ４：前記コイルを前記コイル軸に沿って圧縮することによって前記コイルを成形する工程であって、好ましくは、前記コイルの前記巻線は、前記コイル材料が、前記コイル軸に対して前記径方向外向きに変位するように、好ましくは、前記巻線の間の隙間が減少または排除されるように、径方向内側から始まり、互いに押し付けられる、前記工程。

- 工程Ｂ５：好ましくは、工程Ｂ４の間、前記少なくとも一つの巻線の前記横断面を変更する工程であって、前記横断面の前記上辺および／または前記下辺は、前記コイル軸と垂直に交差する面と共に囲む角度が、変形されない状態に対して、少なくとも１°、１．５°、２°、２．５°、３°、４°又は５°だけ減少および／または変更する、前記工程。

- 工程Ｂ６：前記コイル（１）の湯口を切り離す工程。

- 工程Ｂ７：好ましくは、エンボス加工によって、前記コイルの電気的接触部の為に少なくとも一つの接続区域を形成する工程。

- 工程Ｂ８：最終輪郭に前記コイルを較正する工程Ｂ８であって、好ましくは、前記成形工具は、前記コイルを、径方向内側および／または径方向外側および／または前記コイル軸に対して少なくとも上部及び／又は下部軸端で較正し、特に好ましくは、前記押抜き具は、前記コイルを、径方向内側および／または前記上部軸端で較正し、前記ダイは、前記コイルを、径方向外側および／または前記下部軸端で較正する、前記工程。

- 工程Ｂ９：前記コイルの前記少なくとも一つの巻線を、好ましくは、前記コイルを絶縁ワニスに浸すことによって、或いは、前記コイルを絶縁層で包むことによって、電気的に絶縁する工程。

工程（サブステップ）の順序は、示されている通りであることが好ましいが、当該方法が変更後の工程で技術的に実現可能である限り、任意の方法で変更することも可能である。

工程Ｂ１〜Ｂ９に応じて示唆された任意の手段は、表面の不規則性とコイル材料の圧縮を排除しつつ、コイルの成形と較正に役立つ。

ステップＡで鋳造されたコイルの少なくとも一つの巻線の横断面がコイル軸に対して径方向内向き又は外向きにテーパが付けられるときには有用であるが、ステップＡで鋳造されたコイルの少なくとも一つの巻線の横断面は、好ましくは、多角形および／または円錐形および／または台形であり、好ましくは、二等辺の多角形および／または円錐形および／または台形である。この設計を用いて、離型面取りが与えられ、同時に、ステップＢにおける後続の成形が更に促進される。

ステップＡで鋳造されたコイルの少なくとも一つの巻線の横断面の上辺および／または下辺が、コイル軸と交差する面と共に囲む角度が少なくとも、１°、１．５°、２°、２．５°、３°、４°、５°であるとき、有利になる場合がある。そのような離型面取りは、たとえば、ダイカストのような経済的な量産プロセスの使用を促す。

しかしながら、ステップＡおよび／またはステップＢの後に得られるコイルの内部輪郭および／または外部輪郭が、円筒形、立方形、円錐台、角錐台の側面に対応する場合も実用的である。そのような内部および／または外部輪郭を有するコイルは、電磁石、電気機械、特に、対応するステータ溝内の回転電流型同期式機械に関連して特に有利な方式で使用できる。

ステップＢの電子技術コイルが、同一の内部及び外部輪郭を有する本体の容量の少なくとも９５％を占めるように成形されるとき、有用である場合がある。この変形例において、コイルが電気機械の分野で使用されるとき、高いトルク密度を達成することができる。

少なくとも一つの巻線の横断面の図心が、コイル軸に対して径方向内向きまたは外向きにステップＢで変位するとき有利な場合がある。コイル材料の変位は、都合良く、離型面取りの低減または排除し、コイルで達成可能なトルク密度または溝充填率を高めるのに役立つ。

本発明の更なる態様は、先の変形例の一つに記載の方法によって生産される電子技術コイルに関する。

本発明の更なる態様は、先の変形例による少なくとも一つのコイルを備えた電磁石または電気機械、好ましくは、同期式機械、好ましくは、回転電流型同期式機械に関する。

本発明の更に有利な発展は、特許請求の範囲、図面、説明に開示された特徴の任意の組合せから得られる。

用語および定義

電気技術コイル

本発明の状況において、コイルは、電気工学の構成要素であると理解されている。そのため、本発明のよるコイルは、電気工学（たとえば、電気機械構築、特に、電気モータ及び発電機の構築）において、どのような用途にも適している。以下、本発明によるコイルは、電子技術コイルと呼ばれる。

そのようなコイルは、電気工学の最も重要な構成要素の一つである。そのようなコイルは、電気回路および電気機械用途において、広範囲の機能を果たす。電気工学の分野において、コイルは、モータの必須の機能的構成要素である。モータの等級および設計に応じて、コイルは、異なるジオメトリ、巻回形状、巻回数を有する。

コイルの少なくとも一つの巻線の半径および／またはピッチおよび／または横断面形状および／または横断面領域は、コイルの軸端区域間の少なくとも中間区域にわたって、又はコイル全体にわたって、一定であるのが好ましい。巻線の数は、任意に選択できる。

コイルは、アルミニウム、銀、銅、合金のような鋳造可能な導電性材料で作られるのが好ましい。

コイルは、直線状、凸状、凹状、円錐状、回転対称または非回転対称であるのが好ましい。

電子技術コイルは、たとえば、EP 2 387 135 A2に記載された方法によって生産され、特に、EP 2 387 135 A2の請求項１−６のいずれか一項に記載の方法によって生産され、あるいは、EP 2 387 135 A2に記載された電子技術コイルであり、特に、EP 2 387 135 A2の請求項７−１２のいずれか一項に記載の電子技術コイルである。

成形

「成形」という用語は、他に明確な言及がない限り、塑性成形として理解される。

較正

「較正」という用語は、他に明確な言及がない限り、最終輪郭のコイル形状を指す。較正ステップは、鋳造され、硬化されたコイル材料を圧縮する工程および／または表面凹凸の円滑化および／または一つのプロセスステップにおいて湯口の分離を含むのが好ましい。

コイル軸

コイル軸は、コイルの長手方向の軸またはコイルの少なくとも一つの巻線が巻き戻る軸であり、好ましくは直線である。

横断面

少なくとも一つの巻線の横断面を表す断面図は、他に明確な言及がない限り、コイル軸を囲む面にあるのが好ましい。

図心

押し出しプロファイルの横断面形状の図心は、この横断面形状の幾何学的な重心である。数学的に、これは、横断面形状内の全てのポイントの平均化に対応する。単純な場合、図心は、幾何学的な考慮によって取得できるか、一般的には数学的手法を使用した積分によって計算できる。解析幾何学の手法は、物体を描くために使用される。

巻線軸

巻線軸は、少なくとも一つの巻線の横断面の最大外部寸法の中心、あるいは、少なくとも一つの巻線の横断面が適合する最小の長方形の中心に対応するのが好ましい。長方形横断面形状の場合、図心は、巻線軸と一致する。三角形または台形横断面の場合図心は、横断面の広い辺の方向に、毎回、巻線軸からオフセットされる。（架空の）巻線軸は、（架空の）コイル軸を中心に螺旋状に巻かれる。

離型面取り

生産の理由から、鋳造部品に離型面取りを有するのが有利である。離型面取りの形式および大きさは、選択される鋳造プロセスによって異なる。鋳造コイルにおいて、溝の充填率を低下させ、放熱に悪影響を及ぼす。離型面取りは、ステップAで鋳造されるコイルの巻線の横断面の上辺および／または下辺が、コイル軸と垂直に交差する面と共に囲む角度に対応する。

図１は、４つの巻線、一定のピッチを有する、鋳造され、硬化された電子技術コイルの概略断面図であり、巻線の横断面は、コイル軸に対して径方向外側にテーパが付けられ、二等辺の台形の形になっている。 図２は、上部として回転対称押抜き具、下部として回転対称のダイを備えた二部圧縮成形工具の概略図を示す。 図３は、圧縮成形工具内に配置され、成形前の状態において、圧縮成形工具によって、内側で径方向に、更に、外側で径方向に支えられた電子技術コイルの概略図を示すが、表示の為にコイルのピッチは無視されている。 図４は、圧縮成形工具内に配置され、成形後の状態において、内側で径方向に、更に、外側で径方向に支えられた電子技術コイルの概略図を示すが、巻線の横断面は、実質的に長方形になるように設計され、表示の為にコイルのピッチは無視されている。 図５は、二等辺の台形（連続した輪郭線）の形状から始まり、長方形の形状（点線の輪郭線）へと、コイル成形によって生じた巻線の横断面の変化と、コイル軸に対して径方向外向きに巻線の横断面の図心が関連して変位することを概略図で示す。

好ましい実施形態の詳細な説明

以下、添付された図面を使用して、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。請求項に係る発明を実現するため、実施形態と関連して説明される特徴は全体として実現される必要がなく、他の構成において互いに独立して実現することもできることを当業者は理解する。特に、実施形態で説明される特徴の一部は、省略されてもよく、他の特徴が追加されてもよい。

ステップＡにおいて、コイル１を鋳造する為の準備ステップにおいて、電子技術コイル１の最終的ジオメトリ、たとえば、ＣＡＤを使用して設計される。具体的な用途によって、コイルの巻線の半径、ピッチ、横断面形状、横断面領域が決められ、利用可能な設置空間に応じた設置状態において、コイルジオメトリが画定される。コイルの巻線の数、半径、ピッチ、横断面形状、横断面領域は、これが請求項の教示に矛盾しない限り、変更可能であることは言うまでもない。説明される実施形態は、コイル軸Ａを中心に４つの巻線が続く電子技術コイル１の生産の為の方法に関する。

最終的ジオメトリに基づき、電子技術コイル１の鋳造ジオメトリは、ステップＢで実行される成形プロセスの反転をシミュレートし、離型面取りと材料収縮を考慮して、設計される。コイル１の巻線の間の距離は、実現可能な成形度、技術的鋳造要件、絶縁用途の形式によって定められる。

生産プロセスのＡ１工程において、再使用可能なネガティブモールドが提供される。このため、ポジティブモデルは、砂、金属材料、バルク材料のような埋め込み媒体に埋め込まれ、ポジティブモデルは、埋め込み媒体にその痕跡（imprint）を残した後、あるいは、埋め込み媒体に消失モールドとして残した後、再び、取り外される。

Ａ２工程においてコイル材料をネガティブモールドに鋳造する工程は、重力及び好ましくは圧力（例えば、保護ガス雰囲気の下で）実行されるが、ネガティブモールドは、負圧を受けてもよい。本発明によるコイル１は、特に、精密鋳造、遠心鋳造、真空鋳造、低圧鋳造で生産可能である。

ネガティブモールド内でコイル材料を硬化させた後（Ａ３工程）、硬化されて冷却されたコイル１は、ネガティブモールドから取り外され（Ａ４工程）、埋め込み媒体から残渣が除かれ、洗浄され（Ａ５工程）、必要であれば、ステップＢにおける後の成形の為の準備で軟化焼鈍される（Ａ６工程）。

コイル１の巻線の電気的絶縁（Ａ７工程）は、ステップＢでコイル１が成形される前または成形された後に任意で実行可能であり、たとえば、コイル１を（例えば、ＣＶＤ又はＰＶＤプロセスで）絶縁ワニスに沈めることによって、あるいは、それを絶縁層でコーティング又は包むことによって、達成される。

例示的電子技術コイル１の概略断面図は、連続した工程Ａ１〜Ａ７／Ａ８の鋳造技術で生産されてきたが、これは、図１に示されている。ここの示された断面図は、コイル軸Ａに沿って、あるいは、コイル軸Ａを囲む面に沿って続く。図１に示された図において、コイル１は、円筒形内部及び外部輪郭と、一定横断面形状を持った合計で４つの巻線とを備え、コイル軸Ａに沿った互いの巻線のピッチ又は距離は、技術的鋳造の可能性に合わせて最小限に減少されている。各巻線の横断面Ｑは、コイル軸Ａに対して、径方向外向きにテーパが付けられ、二等辺台形の形であり、その平行な底辺は、コイル軸Ａに対して平行に整列され、その内角は、それぞれ、同一の平行な底辺上で同一の大きさを有する。

図５は、ステップＢで実行される成形プロセス前のコイル１の巻線の横断面形状Ｑを連続した輪郭線で示す。たとえば、ステップＡで鋳造されるコイル１の巻線の横断面Ｑの上辺及び下辺が、コイル軸Ａと垂直に交差する面Ｅで囲む角度は、たとえば、１．５°であり、これは、巻線の離型面取りと一致する。巻線の横断面Ｑが適合する最小長方形の中心を定める巻回軸に関して、巻線の変形されない横断面Ｑの図心ＦＳは、コイル軸Ａの方向で径方向内向きにオフセットされている。

ステップＢで実行される成形は、コイル１の巻線の横断面Ｑ’を変更し、変更後の横断面Ｑ’の図心ＦＳ’は、変更前の横断面Ｑの図心ＦＳに関して、径方向のコイル軸Ａに対して、変位されている。

工程Ｂ１において、この為に準備されるのは、図２に概略的に示され、上部として回転対称型押抜き具２、下部として回転対称ダイ３を備えた二個成形工具２，３である。組み立てられた状態の押抜き具２及びダイ３は、コイル１を受容する為に、コイル１の内部輪郭および外部輪郭と一致した空洞部を形成する。

コイル１が成形工具２，３の空洞部内に配置されるとき（工程Ｂ２）、押抜き具２はコイル１の径方向内側に置かれ、ダイ３はコイル１の径方向外側に置かれる。この状態は、図３に概略的に示されている。

図３に示された概略状態から始めて、押抜き具２は、工程Ｂ３においてコイル軸Ａに沿って移動され、それによって、空洞部の容量を減らし、ダイ３に入る。

コイル１のプラスチック成形は、コイル軸Ａに沿ってコイル１を圧縮することによって、工程Ｂ４及び工程Ｂ５で実行される。押抜き具２は上方からダイ３を沈ませ、コイル１の巻線の円錐領域を平らにする。コイル１の巻線は、径方向内側から始まって互いに押し付けられるので、コイル材料は、巻線の間の隙間が減少または排除されるまで、コイル軸Ａに対して、径方向Ｒで外向きに変位される。成形プロセス中、巻線の横断面Ｑ，Ｑ’が変更されるので、横断面Ｑ，Ｑ’の上辺及び下辺が、それぞれ、コイル軸Ａと垂直に交差する面Ｅと共に囲む角度は、変形前の状態と比べて、０°まで減少され、あるいは、１．５°だけ減少される。巻線の横断面Ｑ，Ｑ’の変更は、横断面Ｑ，Ｑ’の図心ＦＳ，ＦＳ’をコイル軸Ａに対して径方向Ｒにシフトさせる。成形後の図心ＦＳ’の半径Ｒ_ＦＳ’は、成形前の図心ＦＳの半径Ｒ_ＦＳより大きい。ステップＢ後におけるコイル１の巻線の変形後の横断面Ｑ’は、図５に点線で示されている。ステップＢで実行される成形は、コイル１が同一の内部輪郭及び外部輪郭を持つ本体の容量の少なくとも９５％を占めるように、コイル１を圧縮する。

成形の過程で、たとえば、コイル１の湯口は、工程Ｂ６において切り離すことができ、更に／又は、コイル１の電気接触の為の接続領域は、たとえば、工程Ｂ７においてエンボス加工によって形成できる。

工程Ｂ８において、押抜き具２がコイル１を径方向内側に、上軸端部で最終輪郭に成形し、同時に、ダイ３がコイル１を径方向外側に、下軸端部で最終輪郭に成形することによって、たとえば、コイル１は最終輪郭へと較正される。較正中、表面の凹凸は、円滑にされる。

以前に実行されていなければ、工程Ｂ９において、コイル１の巻線の電気的絶縁が実行される。

以下、本発明の効果および利点を要約する。

最も重要な効果は、生産設備をあまり使用することなく、成形コイルを製造する経済的効率である。さらに、以下の利点がある：

- かなり大きな離型面取りを使用できることから、プリフォームの技術的鋳造中に再利用可能な工具の使用

- これにより、連続した生産シーケンスにより最大の生産性が得られること

- 後続コーティングの為の表面品質の改善

- 鋳造コイルの残留気孔率の低減

- 溝の充填率の向上

- 放熱経路の更なる改善

- 最終輪郭でのコイルの鋳造と比較して、可能な限り最小の、巻線部厚さの低減

- 狭いジオメトリ許容誤差の設定

- 高いプロセス安定性

- 湯口システムの切り離しのような他のプロセスとの組合せ

- 電気接触の為の接続領域のエンボス加工／成形プロセスとの組合せ

また、本発明は、後続絶縁ステップが不要なコーティングされた材料にも適用される。

プリフォームは、一次成形によって生産される。巻線の横断面で粉砕サンプル（破壊材料試験）を使用することによって、成形によってコイルまたはそのプリフォームが生産されたかを証明できる。

プリフォームの技術的鋳造生産の証明は、鋳造構造に特有であり、常に発生する欠陥（細孔、酸化物、場合によっては表面焼入構造）に基づいて確定できる。

本発明の適用分野は、量産される電気モータ用コイルに関する。電気駆動層および発電機は、販売量が着実に増加し、様々な産業の浸透が絶えず増加していることを示すことから、自動車工学、機械工学、海運、航空、消費者分野の全ての分野が含まれる。

符合の説明

1…コイル、2…押抜き具、3…コイル軸に対して垂直な面と横断面の上辺／下辺との間のダイ角度、A…コイル軸、E…コイル軸に対して垂直な面、FS…図心（成形前）、FS'…図心（成形後）、Q…巻線の横断面（成形前）、Q'…巻線の横断面（成形後）、R…径方向、R_FS…図心の半径（成形前）、R_ＦＳ’…図心の半径（成形後）。

Claims (10)

1. 電子技術コイル（１）を生産する為の方法において、
   コイル軸を中心に続く少なくとも一つの巻線を備えた電子技術コイル（１）を鋳造するステップＡであって、前記コイル（１）の前記少なくとも一つの巻線の横断面（Ｑ，Ｑ‘）は、前記コイル軸（Ａ）に対して、径方向（Ｒ）で内向き又は外向きにテーパ付けされる、ステップＡと、
   前記コイル（１）を成形することによって、前記少なくとも一つの巻線の横断面（Ｑ，Ｑ’）を変更するステップＢであって、前記少なくとも一つの巻線の前記横断面（Ｑ，Ｑ’）の図心（ＦＳ，ＦＳ’）が、前記コイル軸（Ａ）に対して、前記径方向（Ｒ）において、少なくとも部分的に変位される、前記ステップＢと、
   を有する方法。
2. 前記ステップＡは、以下の工程Ａ１〜Ａ７の少なくとも一つの工程を有することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
   ａ ネガティブ型モールドを準備する工程Ａ１、
   ｂ 鋳造用コイル材料を前記ネガティブ型モールドに鋳造する工程Ａ２、
   ｃ 前記鋳造用コイル材料を前記ネガティブ型モールド内で硬化処理する工程Ａ３、
   ｄ 前記ネガティブ型モールドから前記コイル（１）を取り外す工程Ａ４、
   ｅ 前記コイル（１）を洗浄する工程Ａ５、
   ｆ 前記コイル（１）を軟化焼鈍する工程Ａ６、
   ｇ 前記コイル（１）の前記少なくとも一つの巻線を、絶縁ワニスに前記コイル（１）を浸すことによって、又は、前記コイル（１）に絶縁層をコーティング又は包むことによって、電気的に絶縁する工程Ａ７。
3. 前記ステップＢは、以下の工程Ｂ１〜Ｂ９の少なくとも一つの工程を有することを特徴とする、請求項１〜２のいずれか一項に記載の方法。
   ａ 複合状態において、前記コイル（１）を受容する為の空洞部を形成する複数個成形工具を準備する工程Ｂ１、
   ｂ 前記成形工具（２，３）内に前記コイル（１）を配置する工程Ｂ２、
   ｃ 前記空洞部の容量を減少させながら、前記複数個成形工具（２，３）の少なくとも２つの部品を互いに前記コイル軸（Ａ）に沿って移動させる工程Ｂ３、
   ｄ 前記コイル（１）を前記コイル軸（Ａ）に沿って圧縮することによって前記コイル（１）を成形する工程Ｂ４、
   ｅ 前記少なくとも一つの巻線の前記横断面（Ｑ，Ｑ’）を変更する工程Ｂ５であって、前記横断面（Ｑ，Ｑ’）の上辺および／または下辺は、前記コイル軸（Ａ）と垂直に交差する面（Ｅ）と共に囲む角度（α）が、変形されない状態に対して、少なくとも１°、１．５°、２°、２．５°、３°、４°又は５°だけ減少および／または変更する、前記工程Ｂ５、
   ｆ 前記コイル（１）の湯口を切り離す工程Ｂ６、
   ｇ 前記コイル（１）の電気的接触部の為に少なくとも一つの接続区域を形成する工程Ｂ７、
   ｈ 最終輪郭に前記コイル（１）を較正する工程Ｂ８、
   i 前記コイル（１）の前記少なくとも一つの巻線を、前記コイル（１）を絶縁ワニスに浸すことによって、或いは、前記コイル（１）を絶縁層でコーティング又は包むことによって、電気的に絶縁する工程Ｂ９。
4. ステップＡで鋳造された前記コイル（１）の前記少なくとも一つの巻線の前記横断面（Ｑ，Ｑ’）は、多角形および／または台形であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
5. ステップＡで鋳造された前記コイル（１）の前記少なくとも一つの巻線の前記横断面（Ｑ，Ｑ’）の上辺および／または下辺が、前記コイル軸（Ａ）と交差する面（Ｅ）で囲む角度（α）は、少なくとも、１°、１．５°、２°、２．５°、３°、４°または５°であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
6. ステップＡの後および／またはステップＢの後に得られた前記コイル（１）の内部輪郭および／または外部輪郭は、円筒形、立方形、円錐台形または角錐台形の側面と一致することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記電子技術コイル（１）は、同一の内部輪郭および外部輪郭を有する本体の容量の少なくとも９５％を占めるように、ステップＢで成形されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記少なくとも一つの巻線の前記横断面（Ｑ，Ｑ’）の前記図心（ＦＳ，ＦＳ’）は、前記コイル軸（Ａ）に対して、前記径方向（Ｒ）内向き又は外向きにステップＢで変位されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法によって生産される電子技術コイル（１）。
10. 請求項９に記載の少なくとも一つのコイル（１）を備えた、電磁または電気機械。

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