JPH059926B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、台形に巻いたコイルを複数個組み合
せて駆動コイルとするモータの該駆動コイルなど
の、内角に少くとも１個以上の90°あるいはそれ
以下の角度（以下、鋭角、という）の角部を有す
る偏平空芯コイルの製造方法に関する。

〔従来の技術〕

第１図に示したこの種の偏平空芯コイルは、従
来、所要の形状の捲枠に断面が円形の絶縁被覆電
線を所要のターン数捲回して作成するのが一般的
であつたが、このような断面円形の電線を捲回し
て作成すると、最も空隙が少なくなるように捲回
したとしてもコイルの断面積が大きくなる欠点が
あつた。

すなわち、第１０図に示すように、絶縁層２を
含む線材の半径をR₁、線材中の導電体の半径を
R₂とすると、全断面積中で線材の占める断面積
の率は （3πR₁ ²／（６×3^1/2R₁ ²））×100＝90.69％ となるが、これは理想的な値であつて、実際には
線材間に空間を生じるため、これよりも低い値と
なつてしまう。

そして、線材中の導電体２の占積率は、使われ
る線材によつて若干異なるが、例えば導電体２と
して0.17mmの直径の銅線を使用した時のポリウレ
タン被覆銅線の最大仕上径が0.214mmであるため、
銅線の占積率は69％である。

従つて、コイルの断面中で導電体２が占める面
積率は、理想的な場合でも 90.69％×69％≒62％ となり、実際には50％程度となるのが普通で、最
良でも60％止まりであり、カセツトレコードプレ
ーヤ等のモータに使われるコイルの占積率も60％
程度である。

この占積率を高めるため、第１１図に示すよう
に、断面円形の絶縁被覆銅線をロール機等で偏平
に押し潰してから、捲枠に捲回する方法も提案さ
れている。

この場合も、線材の材料が絶縁被覆銅線である
ので、線材そのものにおける占有率は変らず、従
つてコイルとしての導電体の占積率は70％以上に
はなり得ない。

又、断面の縦横比率を大きくするためには絶縁
層を含めてロール等で圧延するので、絶縁層が破
損して層間短絡の原因となるのであまり偏平に潰
すことはできず、しかも、0.17mm径の線材では絶
縁厚が0.022mm程度であるので、偏平率を大きく
しても、絶縁層を含めた厚さに対し導電体の厚み
が小さくなつて占積率が減少する結果ともなるの
で好ましくない。

更に、導電体の径がバラついていると、潰され
た線材の幅ではではそのバラつきが拡大されるの
で、捲回されたコイル全体として幅が所定の幅内
に入らなくなつてしまつたり、磁気回路と組合わ
せて使用されるコイルの場合には部分的にコイル
とマグネツト間のギヤツプが増大することとなつ
て結果的に磁気効率を低下させることになる。

又近時、薄い絶縁シート上に金属薄膜を張り付
け、この薄膜に所定のパターンを印刷し、又はホ
トレジスト処理を行なつた後エツチングして、第
１２図に断面を示したように、所定のコイル形状
の金属薄膜３を絶縁シート４上に残したプリント
コイルを生成し、このような絶縁シートを所要枚
数重ねて使用するものが提案されている。

しかしながらこのコイルは前記のようにして形
成されるため、コイルとなる金属薄膜３の幅３′
が薄膜４の厚さに対して大きな寸法を必要とする
ので、このプリントコイルを生成した絶縁シート
を多数重積して多くのターン数のコイルを得るこ
とはできなかつた。

又、生産性を考慮した場合には絶縁シート４の
厚さを0.01mm以下にすることは困難なので、占積
率の向上は望めない欠点が残つている。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、従来のこのような欠点を除去するた
めに、銅箔等の導電性の薄帯を絶縁・接着した状
態で捲回し、これを所要の幅に切断してから、巻
き始め、巻き終りを端子として偏平空芯コイルを
形成するようにし、これによつて導電体の占積率
の向上と、コイル外形の一定化、プリントコイル
よりも大きな電流を流すことのできる偏平空芯コ
イルを得るようにしたものである。

そして、この偏平空芯コイルを成形するための
捲枠の形状を考慮して、その内形の鋭角部で生ず
るコイル内層部での喰い込みや形状の歪の軽減を
図つたものである。

又、捲枠の材質を選定してその熱膨張率を大き
くすることによつて、コイルの外形を定形化する
スペーサとの間でコイルを押圧して層間の密着と
接着を強固にすると共に、該捲枠の抜き取りの容
易性を確保するようにしたものである。

〔課題を解決するための手段〕

導電性の薄帯を絶縁・接着剤層を介して捲枠に
捲回することによつてほぼ角形の空芯コイルを製
造する方法において、下記(1)〜(4)の工程を偏平空
芯コイルの製造工程に順次含ませるようにした。

(1) この導電性の薄帯よりも熱膨張係数の大きい
材質で形成するとともに空芯コイルの内形の鋭
角の角部に相当する角部が面取りされた断面を
有する捲枠に、幅が複数の空芯コイルの幅に相
当する幅を有する上記導電性薄帯を捲回する工
程。

(2) 空芯コイルの外形に相当する空間を有する治
具に上記工程で捲枠に捲回された導電性薄帯を
収容して外部から加熱する工程。

(3) この加熱終了後に、捲枠に捲回された導電性
薄帯を上記治具から取出すとともに捲枠を引き
抜く工程。

(4) この工程で得られた複数の空芯コイルの幅に
相当する幅の空芯コイルを、所定の幅に相当す
る間隔で切断して所定の幅を有する空芯コイル
を得る工程。

〔作用〕

本発明によつて、第１図に示したいるような偏
平空芯コイルを製造するための上記(1)、(2)の工程
では、例えば第２図に示されているような数ミク
ロン程度の厚さと銅箔ａの一方の面に絶縁層ｂ、
他方の面に接着剤層ｃが設けられた３層薄帯ｄ
が、第３図に断面が符号１１で示されている捲枠
に捲回される。

本発明では、この捲枠１１として、その熱膨張
係数が上記の３層薄帯ｄより大きい材質のものを
用いているため、上記の(1)の工程で３層薄帯ｄを
この捲枠１１に捲回する際には、当然のこととし
て加熱状態にないことから、この捲枠の大きさが
相対的に小さくなつている。

なお、熱膨張係数の大きい捲枠１１の材質とし
ては、３層薄帯ｄの銅箔ａよりも熱膨張係数が大
きいアルミまたはアルミ合金を使用することがで
きる。

そして、上記(2)の工程で、第３図に示したよう
に、空芯コイルの外形に相当する空間を有する治
具１２に上記工程で捲枠１１に捲回した３層薄帯
ｄを収容してから蓋となる治具１３を螺子２１な
どによつて緊締した後、例えば加熱炉に収容して
外部から加熱すると、この捲枠１１は熱膨張によ
つてこの捲枠１１に捲回された３層薄帯ｄを押し
拡げる。

これによつて、この３層薄帯ｄの外周は上記治
具１２，１３の内壁に押し付けられ、その外周形
状がこの内壁の形状と同一形状になるとともに、
捲回された３層薄帯ｄの各捲回層間にも大きな圧
接力が働いて３層薄帯ｄのある捲回層の接着剤層
ｃと隣接する捲回層の絶縁層ｂとは強力に接着さ
れて、その断面形状は所要の偏平空芯コイルの形
状に成形される。

さらに、上記(3)の工程では、上記工程(2)での加
熱終了後に所要の偏平空芯コイルの形状に成形さ
れた３層薄帯ｄを捲枠１１から引き抜くために、
この捲枠１１とこの捲枠１１に捲回され３層薄帯
ｄとを上記治具１２，１３から取出すのでこの捲
枠１１の温度は低下し、その外形が捲回された３
層薄帯ｄよりも縮小するので、この３層薄帯ｄの
最内周と捲枠１１との結合が緩くなり、この３層
薄帯ｄから捲枠１１を容易に引き抜くことができ
るようになる。

しかしながら、上記のように熱膨張率が捲回さ
れた３層薄帯ｄより大きい捲枠１１を用いること
によつて、上記(2)の工程において、従来得られな
かつたような極めて大きな圧力がこの３層薄帯ｄ
に加わる。

このとき、偏平空芯コイルの内形に第１図にＡ
で示したような鋭角部分があると、上記(2)の工程
における上記圧力や熱風乾燥に伴う収縮作用を受
けたときに、第４図に示すように、内周の捲回層
が外側の捲回層に喰い込むようになり、この部分
での急激な折曲による応力で切断するおそれがあ
るばかりでなく、３層薄帯ｄの最内層を引き出し
て端子を作る際に、その引き出しが困難となつて
しまう。

このような喰い込みを防ぐために、第５図に示
すように、捲枠１１のβ₂辺の左右両端に、その部
分の鋭角の角度を減少させるための角度θの斜面
を捲枠１１に形成する面取りを行うことによつて
θなる角度の傾斜面が形成されるので、もとの角
度より大きな角度の組合わせとすることができ
る。

すなわち、第６図は本発明の製造方法により得
られた空芯コイルの鋭角部分Ａの断面拡大図であ
り、先に引用した第４図の従来の製造方法により
得られた当該部分の拡大図を対比すれば、この鋭
角部での導体の屈曲角度θ₁とθ₂とは大きく異な
り、本発明の製造方法の場合の屈曲角度θ₂が従来
の製造方法の場合の屈曲角度θ₁よりも大きくなつ
ている。

また、本発明の製造方法により、第６図に示さ
れているように、鋭角部Ｂにおける導体の曲率半
径は第４図の従来の製造方法によるものより大き
くなつている。

これは、本発明によつてβ₂辺に形成したθなる
角度の斜面によつて、鋭角部で導体の内層部が蛇
行することによつてこの歪を吸収することに基づ
くものであり、従来例を示した第４図のような強
い喰い込みや皺が発生せず、また、応力の集中が
緩和されてこの部分での破断の発生は著しく減少
するので、歩留りが向上する。

なお、このような偏平空芯コイルがモータの駆
動コイルとして使用された場合、トルクの発生に
は第５図に断面を示した捲枠１１のαの辺に巻か
れる３層薄帯ｄが大きく影響し、β₁、β₂の辺に巻
かれた３層薄帯ｄはトルクの発生にはそれ程寄与
しないので、本発明によつて、β₂辺にθなる角度
の斜面を形成してもαの長さは減少しないので、
発生するトルクには影響を与えない。

〔実施例〕

以下、本発明による偏平空芯コイルの製造方法
の実施例を工程順に示した第７図、および空芯コ
イルの断面を示した第８図、第９図を参照しなが
ら詳述する。

第１工程は、エポキシ系樹脂を稀釈して絶縁材
ｂとしてロールコータ６を用いて幅広の銅箔ａの
片面に塗布する。

この際、絶縁材の塗布厚は、ロールコータ６に
取り付けられているドクターナイフ７を調整する
ことによつて設定されるもので、その塗布後ヒー
ター８で加熱乾燥し、固化させてから巻き取りロ
ール９に巻き取る。なお、固化後の絶縁剤ｂの厚
さは必要な電気絶縁性が得られる程度で良い。

第２工程では、前記巻取ロール９の回転方向が
逆になるように巻き取りロール９を懸架し、銅箔
ａをその絶縁剤ｂの層が上面になるようにしてロ
ールコータ６に掛け、該絶縁剤ｂの塗布面と反対
面にポリアミド系の熱可塑性樹脂を稀釈した接着
剤ｃを塗布し、これをヒーター８で加熱、乾燥し
て固化させ、巻き取りロール１０に巻き取る。

これによつて、先に引用した第２図にその断面
を示したように、銅箔ａの片面に絶縁剤ｂ、他面
に接着剤ｃが塗布された幅広の３層薄帯ｄが形成
される。

第３工程として、幅が複数の空芯コイルの幅に
相当する幅を有する上記３層薄帯ｄを第５図に示
したような台形の捲枠１１にバツクテンシヨンを
与えながら、所要のターン数巻き付ける。

このとき、３層薄帯ｄにあまり強いバツクテン
シヨンを与えることが困難なことから、この３層
薄帯ｄは緩く捲回されて、第８図に示すように、
巻かれたコイルの内周部分が捲枠１１の直線部分
と接触せずに太鼓型に浮いて外側が膨らんだ形状
となる。

なお、この工程での３層薄帯ｄの捲枠１１への
巻き付けの際にバツクテンシヨンをあまり大きく
しないようにすれば、捲枠１１の強度は上記のア
ルミやアルミ合金で十分である。

上記捲枠１１は、本発明によつて、銅箔ａより
も熱膨張係数の大きいアルミまたはアルミ合金な
どの材料で形成されており、また、第５図に示し
たように、その断面形状は所要の空芯コイルの内
形とほぼ同様であるが、空芯コイルの内形の鋭角
の角部に相当する角部については面取りした断面
形状としてある。

第５、６工程の加熱、冷却での捲枠１１の断面
積の増減は、導電性の薄帯ａの材質が銅であり、
治具１２，１３は鋼材が用いられるのが普通であ
るから、捲枠１１としては、これよりも熱膨張率
の大きいアルミ、又はアルミ合金を使用すればそ
の目的は達成される。

次に第４工程として、第１の治具１２内に上記
の捲枠１１に巻かれた３層薄帯ｄを入れ、上から
第２の治具１３を螺着などによつて強く圧縮して
成型するが、この第１および第２の治具１２，１
３を組合わせることによつて形成される内部空間
の形状は所要の空芯コイルの外形に等しくされて
いるため、その断面形状がほぼ所要の空芯コイル
の形状に成形されるとともに各捲回層がほぼ密着
する。

このとき、もし捲枠１１の角部が面取りされて
いないと、コイルと捲枠１１の寸法差、例えばコ
イルの長辺と捲辺１１の長辺との長さの差は加圧
によつて第４図に示したように３層薄帯ｄが折れ
曲がることによつて吸収されるが、本発明では、
第５図に示したように、捲枠１１の鋭角の角部で
の３層薄帯ｄの曲がりが鋭角の組合わせとなるよ
うに面取りしてあるため、この部分が逃げ代的な
役割を果たして、第６図に示したように、３層薄
帯ｄの鋭角の角部での曲がりが緩和され、この角
部での空芯コイルの歪や絶縁層の破壊などを防止
することができる。

第５工程は、前記治具１２，１３の螺着などに
よる緊締によつてほぼ整形された３層薄帯ｄを、
この治具１２，１３ごとヒーター１４を有する熱
風乾燥炉１５で加熱する。

この加熱によつて３層薄帯ｄの接着剤ｃが隣接
する熱可塑性樹脂からなる絶縁材bbと融着して、
治具１２，１３の内部空間によつて成形された形
状を保つようにする。

このとき、本発明では、前記のように捲枠１１
の熱膨張係数が銅箔ａの熱膨張係数より大きい材
質で形成されているため、この捲枠１１が膨張す
ることによつて捲回された３層薄帯ｂを押し拡げ
てその外面を上記治具１２，１３の内部空間を構
成している面に強い圧力で押し付けるので、上記
の接着剤ｃと絶縁材ｂの融着がより強固になると
ともに、第３工程で第８図図示の断面形状となつ
ていた３層薄帯ｄの外形が、第９図に示したよう
に、治具１２，１３の内部空間と同形になる。

第６工程では、上記の第５工程で成形された３
層薄帯ｄを治具１２，１３ごと熱風乾燥炉から取
出してからこれら治具１２，１３を分離して成形
された３層薄帯ｄのコイルを取出す。

その後、必要に応じて圧入機などを用いて捲枠
１１を抜き取るが、本発明では、前記のように捲
枠１１の熱膨張係数が銅箔ａの熱膨張係数より大
きい材質で形成されているため、今度は捲枠１１
の温度の低下によつてこの捲枠１１の外形が小さ
くなつているために、この抜き取りは容易に行わ
れる。

第７工程は、捲枠１１を抜き取つた３層薄帯ｄ
を所要の幅に切断する工程で、浮遊砥粒を介して
ワイヤ１６と成形された３層薄帯ｄとの間に応力
をかけ、ワイヤ１６を前後に移動させることによ
つて所要の幅に切断して空芯コイルｅとする。

このとき、切断効率を上げるために３層薄帯ｄ
をガラス板等に接着剤で固定したり、あるいは、
同時に多数のワイヤを用いることによつて切断効
率を上げることができる。

第８、９、10工程は前記第７工程での切断の際
に空芯コイルｅに付着した砥粒を洗浄する工程で
あつて、空芯コイルｅに悪影響を及ぼさないトリ
クレン（第８工程）およびガイフロン（第９工
程）をそれぞれ用いて超音波洗浄機１７で行い、
第10工程における乾燥はヒーター１８で第５工程
よりも低い温度で加熱する熱風乾燥炉１９を使用
する。

第11工程は硝酸（HNO₃）、塩化第２鉄
（FeCl₃）等を用いたエツチング工程で、空芯コ
イルｅの各層を構成している銅箔ａ間を切断時の
銅粉や銅箔ａのバリによつて短絡している部分を
エツチングによつて除去するもので、エツチング
に硝酸を用いると後工程を含めて空芯コイルｅの
絶縁剤ｂ、接着剤ｃに悪影響を与えることがな
い。

第12、13工程は、空芯コイルｅから前工程で用
いたエツチング剤を除去する工程で、第12工程で
の洗浄はエツチング剤を中和した後に水洗するか
あるいは直接水洗を行い、その後の第13工程での
乾燥は、ヒーター１８で第10工程と同一温度で加
熱する熱風乾燥炉１９で行う。

次の第14、15工程は、空芯コイルｅの銅箔ａの
切断端面を絶縁処理する工程で、第14工程でエポ
キシ系又はポリアミド系の絶縁性接着剤を稀釈し
た槽２０内に浸漬し、15工程でヒーター１８で加
熱する熱風乾燥炉１９で乾燥する。

最後の第16工程は、空芯コイルｅの巻初めと巻
き終りを引き出して空芯コイルの接続端子とする
工程である。

なお、上述した実施例では、その第２工程にお
いて、巻取りロール９の回転方向を第１工程と逆
になるように懸架したが、この回転方向を同一方
向として絶縁剤ｂ上に接着剤ｃを重畳して塗布し
てもよい。

また、絶縁剤ｂとして接着性のある絶縁剤を、
あるいは、接着剤ｃとして絶縁性のある接着剤を
使用すれば接着と絶縁とを同時に行なえるから、
このような溶剤を使用する場合には銅箔ａの一面
のみにこれらの絶縁剤あるいは接着剤塗布すれば
良いこととなる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、捲枠の材質をアルミまたはア
ルミ合金のような導電性の薄帯よりも熱膨張率の
高い材質を使用したので、加熱時におけるこの捲
枠の熱膨張によつて捲回された導電性薄帯の緩み
や接着剤塗布の不均一などによる空間を減少させ
ることができるので効率のよい偏平空芯コイルを
得ることができるばかりでなく、製造された偏平
空芯コイルの外形は治具に正確に一致しているの
で、外形も一定化された高品質の偏平空芯コイル
が得られる。

また、低温時における捲枠の収縮によりコイル
と捲枠との間に空間が生じて捲枠の抜き取りが容
易になるので、得られた偏平空芯コイルの最内層
に傷がついたり、捲回形状の崩れを生ずる危険性
がないので、生産性が向上する。

さらに、捲枠の鋭角部の面取りを行つたことに
よつて、偏平空芯コイルの鋭角部の内層部に歪を
生じたり、各層が喰い込んだ状態となつたりする
ことがないので、断線や端子の引き出しが困難と
なつたりすることがないという格別の効果が得ら
れる。

さらに、本発明の製造方法は、数ミクロン程度
の厚さの銅箔などの導電性薄帯の捲回層間に１〜
数ミクロン程度の極めて薄い絶縁・接着層を有す
る偏平空芯コイルの製造に適用できるので、導電
性の占積率が高くなつてアンペアターンの大きい
高能率な偏平空芯コイルを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は偏平空芯コイルの形状を示す図、第２
図は本発明で使用する３層薄帯の断面図、第３図
は捲枠に捲回された３層薄帯を治具内に収納した
状態を示す断面図、第４図は従来の捲枠を用いた
ときの鋭角部における捲線の状態を示す図、第５
図は、本発明における捲枠の断面図、第６図は本
発明による捲枠を用いたときの鋭角部における捲
線の状態を示す図、第７図は本発明のコイルの製
造工程の実施例を示す工程図、第８図は３層薄帯
を捲枠に捲回した時の断面図、第９図は第８図の
捲枠に捲回された３層薄帯を成形したときの断面
図、第１０図は円形断面の線材を使用したコイル
の占積率の説明図、第１１図は円形断面の線材を
偏平とした際の断面の説明図、第１２図はプリン
トコイルの説明断面図である。 ａ……銅箔、ｂ……絶縁剤、ｃ……接着剤、ｄ
……３層薄帯、１１……捲枠、１２，１３……ス
ペーサ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 導電性の薄帯を絶縁・接着剤層を介して角形
   の捲枠に捲回することによつてほぼ角形の空芯コ
   イルを製造する方法において、 この導電性の薄帯よりも熱膨張係数の大きい材
   質で形成するとともに空芯コイルの内形の鋭角の
   角部に相当する角部が面取りされた断面を有する
   捲枠に、幅が複数の空芯コイルの幅に相当する幅
   を有する上記導電性薄帯を捲回する工程と、 空芯コイルの外形に相当する空間を有する治具
   に上記工程で捲枠に捲回された導電性薄帯を収容
   して外部から加熱する工程と、 この加熱終了後に、捲枠に捲回された導電性薄
   帯を上記治具から取出すとともに捲枠を引き抜く
   工程と、 この工程で得られた複数の空芯コイルの幅に相
   当する幅の空芯コイルを、所定の幅に相当する間
   隔で切断して所定の幅を有する空芯コイルを得る
   工程と、 を順次含むことを特徴とする偏平空芯コイルの製
   造方法。