JPH0427791B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は電気的回転機用回転子の製造方法に関
するものである。

〔背景技術〕

欧州公開特許出願第31876−A1号は、限られた
角度だけ回転子を回転させる電気回転アクチユエ
ータに関するものである。このアクチユエータの
回転子は円筒形の胴の形をしており、円筒形フレ
ーム中に配置されたいくつかのループ状コイルを
含んでいる。この回転子は固定子磁石アセンブリ
と磁束復帰ケーシングによつて画定される環状の
磁束空隙中にある。隣接するコイルの軸方向に伸
びる各アーム対は対応する固定子の磁極面と向き
合つており、それと協働する。

このアクチユエータ用の回転子は、コイルを予
成型し、その端をエポキシ樹脂で接着して作られ
ている。この円筒コイル構造の（不活動の）上側
水平アームを部分巻型の外側リムに接着する。巻
型はコイルを接着する末端キヤツプおよひキヤツ
プに付随した広い指状の多数のタブからなつてい
る。これらのタブは、コイルの中心孔中に正確に
はまり、追加的支持をもたらす。しかしこれらの
タブも回転子の重さと慣性エネルギーを増大させ
てしまう。

コイル構造の周りに巻型を射出成型してそれを
封入するというもう一つの製造方法にも簡単にふ
れておく。ただし、これは部分巻型の形がやや複
雑であり、また成型の湿度と圧力下で各コイルの
端線の損傷や妨害を防ぐのが困難なためもあつ
て、実際に実施するのは難しいことが後でわかつ
た。

米国特許第4107587号には、欧州公開特許出願
第31876−A1号のものの構造と少し似た回転子を
もつ一具体例（第９ａ図、９ｂ図）が示されてい
る。この場合も矩形ループ状で湾曲した複数のコ
イルがカツプ形のアーマチユアないし回転子の一
部として円筒状に配置されている。

しかしこの回転子と欧州公開特許出願第31876
−A1号のものとの一つの違いはコイルの間隔が
少し離れている点である。もう一つの大きな違い
はコイルの支持構造であり、「プラスチツクでア
ーマチユア中に成型される」といわれている。成
型プロセスの詳細は示されていないが、プラスチ
ツク材料はコイルの周囲に延びており、やはり円
板のアーマチユア用末端キヤツプをなしている。
これらのプラスチツク材は、コイルの中心孔を充
填し、アーマチユアの慣性を増している。米国特
許第4107587号のコイルは一端がコイルの周囲に
あり、他端が中心孔にある点が不都合である。圧
縮成型を使用する場合、どうしてこれらのコイル
末端を妨害や損傷から保護するかははつきりして
いない。

特公昭41−10130号公報には、金型を用いて円
筒形の回転子を樹脂で成形する技術が開示されて
いる。特開昭57−75542号公報には、円筒形の軌
跡上に離隔して配置された複数の支柱に各々突出
部を設け、矩形ループ・コイルの中心開口を上記
突出部に嵌合させて複数のコイルを円筒形に配置
させる金型を利用して円筒形回転子を樹脂成型す
る技術が開示されている。然しながら、樹脂成型
時、特に加圧成型時に影響が著しいコイル終端部
の取扱い及び保護に関しては何等の記載もない。

［発明により解決すべき問題点］ 本発明の目的は、高圧樹脂成型時コイル終端部
に損傷を与えないような方法で且つ高い信頼性で
簡単に樹脂成型できる回転子の製造方法を提供す
ることである。

［問題を解決する手段］ 本発明によれば、全体的に円筒形をなすように
配置される複数の湾曲した矩形ループ状コイルの
対応する２つの終端部が各コイルの同じ側に位置
しているコイルを準備し、これらのコイルの巻回
部を結合し、円筒状の金型外型の内壁に沿つて所
定の間隔をおいて設けられた嵌合用突出部に複数
のコイルの中心開口を嵌合させてコイルを金型外
型内に固定し、金型の円柱状中子を外型内に置
き、金型蓋部材で外型の頂部を封鎖した後、圧力
を加えて溶融成型材料を金型に注入して複数のコ
イルの周囲を溶融成型材料で囲続する電気的回転
機用回転子の製造方法において； 上記金型封鎖に先立つて、外周縁にスロツトを
有すると共に外周面の一部にランドを有する円板
状の末端キヤツプで金型空洞を覆い、その際、上
記スロツトを通して上記コイル終端部を金型空洞
外に導出させ、 金型封鎖時に、上記導出されたコイル終端部を
上記金型蓋部材及び末端キヤツプの間で狭持し且
つ上記ランドでコイル内面を金型外側に向けて押
圧し、 加圧成型時に、溶融成型材料を上記末端キヤツ
プの外周縁のスロツト内に浸透させて末端キヤツ
プとコイルとを一体化すると共にコイル内面に溶
融成型材料の薄膜を形成した回転子を形成する事
により加圧樹脂成型回転子の製造におけるコイル
終端部を保護する事を特徴とする。

末端キヤツプは、加圧樹脂成型過程の間、シヤ
ツタの役目を果たしてコイル終端部を金型室洞内
の高圧溶融成型材料から隔離して保護するので、
成型圧力によるコイル終端部の損傷が防止され
る。これは、各対のコイル終端部がコイルの同じ
側に位置するようコイルを捲回すると共にこれら
のコイル終端部を一緒にしてシヤツタ機能を果た
す末端キヤツプのスロツトを通して空洞外に導出
する事によつて可能になる。

コイルの間隔を少し離すと成型材料がコイルの
エツジの間や周りに浸透しやすくなる。この間隔
に電機的回転機の性能に害を与えず、限られた角
度の回転アクチユエータの応答の直線性を改善す
るこがわかつている。こうし作つた回転子はコイ
ルの中心孔が重点されているものよりも慣性が小
さい。

慣性を大きくせずに強度をさらに増し、かつ回
転子の直径に対する公差を改善するには、金型空
洞の厚さをコイルよりも少し厚くしコイルを空洞
壁面の一つに向き合うように配置する。次にプラ
スチツク成型材料を入れるが、それがコイルの後
側に浸透するように運動成分を空洞の他の壁面に
向ける。この力によつてコイルは正確に第一の壁
面に向つて圧しつけられ、その後側には成型材料
の薄い膜が残る。できれば、この技術を用いてコ
イルの厚さよりも薄い内膜を形成するのが望まし
い。

金型空洞の所定の面を画定する部材は、実際に
は回転子の一体的部分である円盤状末端キヤツプ
にするのが望ましい。スロツトはキヤツプの外側
リム中のスロツトである。これらのスロツトもプ
ラスチツク成型材料で充填して末端キヤツプと封
入コイル構造を締め合わせる。

末端キヤツプは、熱硬化性プラスチツク材料、
できれば成型圧力に対する抵抗力が比較的強いフ
エノール樹脂から予成型するのが有利である。こ
の場合、封入プラスチツク材料は、熱可塑性樹
脂、できればポリブチレンテレフタラートとす
る。強度を増すため、両方の材料にガラスを充填
する。

コイルは、できればプラスチツク接着剤でプレ
コートし、電流を通して熱接着する。上記のプラ
スチツクの組合せでは、接着剤はできればポリエ
ステルがよく、融点が熱可塑性封入材料よりも高
くなければならない。

〔実施例の説明〕

本発明にもとづく方法の良好な実施例について
説明する前に、まず本方法の製品である第１図お
よび第２図に示した回転子について説明する。

この回転子は、円筒形構造中で末端キヤツプ１
１の周りに端と端を接して配置された６個の湾曲
した矩形ループ状コイル１０を含んでいる。末端
キヤツプ１１は、第３図にも示してあるが、熱硬
化性フエノール樹脂から予成型したもので、外側
リム１２が上向きになつた円盤状の形をしてい
る。コイル１０は、ポリブチレンテレフタラート
熱可塑性材料のフレーム１３中に封入されてい
る。このフレームは、各コイル１０の周囲をとり
囲んでいるが、コイルの中心孔に詰つてはいな
い。これはまた、コイル１０の各アームの後側に
薄い膜１４を形成し、強度と、もつと重要なこと
だが精密公差の内径を僅かに増加させている。膜
１４は、厚さがコイル自体の約1/10である。

フレーム１３の熱可塑性材料も外側リム１２中
のスロツト１５によつて、末端キヤツプ１１に付
着されている。各コイル１０の２つの端線１６が
付着材料の下側で各スロツト１５中を通つてい
る。

これらのコイルの端線１６は、スロツト１５中
を通りやすくするため両コイルの端線１６が同じ
点に来るように巻かれている。端線１６は末端キ
ヤツプ内の細い溝１７に沿つて案内され、成型中
これらの溝中に保持される。低いリブがリム付近
の溝１７の深さを限定しており、線１６が利用可
能なスペースを全て占め、成型材料がスロツト１
５を越えて、浸透するのを防止するようになつて
いる。

第３図には、外側リム１２の外周面の一部に外
方に突出したランド１８が見える。このランド
が、組立時に、コイルの内面に接触してリム１２
の外周面とコイル内面の間に間隙を形成して、端
線のためのスペースとなると共にこの間隙に溶融
プラスチツク材が浸透して薄膜１４を形成する。

第２図および第３図に見える末端キヤツプ１１
のその他の特徴は、プロセスの観点からは重要で
ないが、限定された角度の回転アクチユエータの
一部としての回転子の機能に関係している。それ
には、回転軸を画定するアクチユエータ主軸を受
けるための中心ブツシユ１９が含まれる。もう３
つのブツシユ２０は、車軸の一体的延長部分とし
て形成された負荷テーブルに回転子を直接連結す
るためのものである。ガイド２１は、成端１６が
電気的に接続される可撓ケーブルを案内し保持す
る働きをする。

この回転子を使用するアクチユエータは、ほぼ
全ての点で上記に引用した欧州公開特許出願第
31876−A1号に記載されているものと同じであ
る。従つて、アクチユエータの残りの部分につい
ては、これ以上説明しないことにする。

次に第３図ないし第６図を参照しながら、第１
図および第２図の回転子を製造する方法について
説明する。

第１ステツプは、ポリエステルイミドで絶縁さ
れたアルミニウム線から個々のコイル１０を製造
することである。この線をさらに、クレゾールに
溶かした熱可塑性ポリエステルを含むエナメルで
被覆する。線を心棒に巻きつけて望みの平たい矩
形にし、両方の端線が平坦なコイルの同じ側の周
囲の同じ点に来るようにする。この点は、コイル
の１つの隅の付近である。端線が必要とされる場
所で正確に終らない場合には、手でコイルの周囲
を回して正しい点にもつてくる。

平坦なコイルを巻きつけた後、プレスで望みの
アーチ状構造に成型する。成型後にコイルに電流
を通して200℃に加熱し、熱可塑性の外側被覆を
融かして隣接する巻回部を接着する。

次に６つのコイルを第４図ないし第６図に示す
金型中に配置する。第４図には、円筒形の外側半
金型３０が、１本のコイル１０を入れた状態で示
されている。コイルは図のようにコイルの中心孔
と同延で半径方向の厚さがコイルより少し厚いイ
ンサート３１上に位置決めされている。このイン
サートは、コイルを支持して成型材料がその中心
孔に入るのを防ぐ。コイルの端線１６は第４図か
らわかるように、その左上隅でコイル１０の内側
表面から出ている。

半全型には、外側フランジ３２も含まれており
その上表面には、スプルー３５を介して供給され
る成型材料を導くためのランナー３３及びゲート
３４が形成されている。ゲート３４は、隣接する
コイル１０の間の隙間に配置されている。半金型
には、他の点では同一の半金型（図示せず）のピ
ンを受けるためのソケツト３６も含まれている。

６つのコイル１０を両方の半金型中に配置する
と、半金型を組み立てて、完全な円筒形外側金型
とし、第５図の下側金型アセンブリ中のほぼ環状
の空洞５０内に入れる。この下側金型アセンブリ
は、金型板のスタツクから組み立てられている。
空洞５０は、その外壁に僅かにテーパがついてお
り、共に補い合う外側テーパを備えている円筒形
金型の２つの半体を保持するような寸法になつて
いる。円筒形金型のフランジ３２は、上板５２中
の引込んだ肩部５１にのる。円筒形金型のスプル
ー３５は、上板５２中に形成された主スプルー５
３と整列している。

第５図には、円筒形中子５４も見えるが、その
外側表面が回転子の最終的内径を決定する。中子
５４の上面には、ブツシユ１９や２０のような末
端キヤツプ中の孔と形が補い合うインサートによ
つて位置決めされている予成型された末端キヤツ
プ１１を受ける。

末端キヤツプ１１を中子５４上に置いた後のコ
イル１０のキヤツプに対する相対位置は、第３図
に示すようである。ランド１８がコイルをキヤツ
プの外側リムおよび内芯から最終的内膜１４の厚
さだけ離していることを思い出していただきた
い。次に６つのコイル全ての端線１６をキヤツプ
のスロツト１５中に通し、上に曲げて溝１７中に
入れる。

金型組立ての最終ステツプは、第６図に上下逆
にして示した金型頂板で金型を閉じることであ
る。頂板６０は末端キヤツプ１１の外側リム１２
内にきちんとはまる短い円筒形閉鎖インサート６
１を含んでいる。頂板には、スプルー、ランナ
ー、ゲートの上半部６２，６３，６４も形成され
ている。

頂板は、ピン６５を用いて第５図の下側金型ア
センブリ中に位置決めされる。

クランプ締めした金型アセンブリを射出成型機
のプレス内にセツトする。射出成型機は、閉じた
状態において金型のスプルーと整列する射出ノズ
ルを有する。正確に定められた所定量の成型材
料、即ちガラス充填ポリブチレン・テレフタラー
トを成型機に入れて240乃至250℃に加熱し、溶融
させる。金型アセンブリを検知器（図示せず）で
測定して、70乃至80℃に予加熱した後、所定量の
溶融した成型材料を約1019Kg／cm²（14500psi）の
圧力で金型アセンブリ中に注入してコイルを封入
する。

成型材料は、コイル１０の垂直アームの間およ
びその上下端の周囲に浸透して、フレーム１３を
形成する。それには内向きの運動成分があり、ま
たランド１８の間隔設定効果があるので、コイ
ル・アームの後側にも浸透して外側に広がり、内
膜１４を形成する。成型材料の圧力が働いて、コ
イル１０を外側に押し、外側円筒形金型３０の壁
面に押しつける。これとインサート３１によつて
コイルは、完成した回転子の外側表面に正確に位
置決めされる。

成型材料は、スロツト１５に入りランド１８を
取り囲んでフレーム１３を末端キヤツプ１１に付
着させる。末端キヤツプ自体は、シヤツターとし
て働き、成型操作中端線１６を保護する。端線１
６は閉鎖インサート６１によつて金型空洞の外側
の溝１７内にクランプ締めされるので、このプロ
セスによつて妨害されず損傷も受けない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法によつて製造される回転
子の側面図である。第２図は第１図の回転子の部
分切開平面図である。第３図は第１図および第２
図の回転子の末端キヤツプ形成部分およびそれに
対するコイルの相対位置を示す図である。第４図
は本発明の方法によつて回転子を製造する際に用
いられる半金型に１つのコイルをセツトした状態
を示す図である。第５図は第４図の半金型を受け
るための空洞を画定する下側金型アセンブリを示
す図である。第６図は、第５図の金型アセンブリ
を閉じるための金型頂板を示す図である。 １０……コイル、１１……末端キヤツプ、１３
……フレーム、３０……半金型、５４……中子、
６０……金型頂板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 全体的に円筒形をなすように配置される複数
   の湾曲した矩形ループ状コイルの各１対の終端部
   が各コイルの同じ側に位置しているコイルを準備
   し、これらのコイルの巻回部を結合し、円筒状の
   金型外型の内壁に沿つて間隔を置いて設けられた
   嵌合用突出部に複数のコイルの中心開口を嵌合さ
   せてコイルを外型内に固定し、金型の円筒状中子
   を外型内に置き、金型蓋部材で外型の頂部を封鎖
   した後、圧力を加えて溶融成型材料を外型内に注
   入して複数のコイルの周囲を溶融成型材料で囲続
   する電気的回転機用回転子の製造方法において、 上記金型外型封鎖に先立つて、外周縁にスロツ
   トを有すると共に外周面の一部にランドを有する
   円板状の末端キヤツプで金型空洞を覆い、その
   際、上記スロツトを通して上記コイル終端部を金
   型空洞外に導出させ、 金型外型封鎖時に、上記導出されたコイル終端
   部を上記蓋部材及び末端キヤツプの間で狭持し且
   つ上記ランドでコイル内面を金型外型に向けて押
   圧し、 加圧成型時に、溶融成型材料を末端キヤツプの
   外周縁の上記スロツト内に浸透させて末端キヤツ
   プとコイルとを一体化すると共にコイル内面に溶
   融成型材料の薄膜を形成した回転子を形成する 事を特徴とする電気的回転機用回転子の製造方
   法。