JPS6032559A - 電気巻線およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電動機電機子巻線等の如く複雑な回路図形、形
状をもつ電気巻線およびその製造方法に関する。

従来、電機子巻線は所定形状の型枠に絶縁電線を端末か
ら逐次巻回して形成する方法か周知であるが、最近、絶
縁板の両面に接着した導体板」二に所要電気回路をエツ
チングまたプレス打抜き等で形成させ、該両面の電気回
路を接続してシート状電機子巻線を製造する方法も開発
されている。

前記絶縁型線巻き回し方法は、現在殆んとの取動機用巻
線として利用されているが、木質的にＦ記の欠点を持っ
ている。

（１）長い電線を端末から逐次、整然と型枠に巻き回す
ので、電線のハンドリングの便宜上、円形断面電線を使
用するのが一般的で、電線の配置精度や巻線外径の寸法
精度が劣る。

（２）電線ハンドリングの便宜−１ニかも円型断面゛電
線を使用するので、導体占積率は５０％未満であり、特
に型枠断面が円形以外の形状の場合はその曲率半径変動
による電線膨らみ等の原因で、巻線断面に対する導体占
積率は３０％程度に低下する。

（３）量産のためには自動巻線機の大型投資を要し、一
方、多品種少暖生産に対しては巻線作業の自動化がむつ
かしく、コストの増大を招く。

次に前述のシート状電気巻線は、 イ）絶縁板の両面に接着した箔状導体表面にフォＩ・レ
ジストを塗布し所定電気回路図形のフォトマスクを密着
させ露光、エンチングによって電気回路を形成させ両面
の電気回路を接続してシート状電気巻線を製造する方法
。

口）前項のフォトレジスト、フォトマスク、露光の手法
に代り、箔状導体表面に耐酸性インク等によって所定電
気回路を印刷しエンチングを行う方法。

ハ）２枚の導体板を所定回路図形にプレス打抜き加工し
中間に絶縁板を挿入接着し表裏の電気回路を接続してシ
ート状！！＝線を製造する方法。

等によって製造され、前記絶縁電線の型枠巻回方式に比
軟し混み入った微細な電気回路を形成させることが可能
で、同一原板から多量かつ高精度でしかも山積率６０％
程度を達成し得る均一性能のシート状巻線を量産するこ
とが可能であるが、これらの゛電気巻線は一方では次記
のような欠点を持っている。

（１）エツチング加工費用と加］二技術の制約１、箔状
導体の厚さは０．２　ｍ　ｍ以下、通常５０μｍ程度に
制約され、かつ箔状導体厚さと同程度以上のエツチング
幅、例えば厚さ５０ｐＬｍの場合８゜８Ｌｍ程度のエツ
チング幅を必要とするので占積４２か低下する。従って
アンペアターンの制約り、数十Ｗ程度の電気巻線にしか
採用できない。

（２）　Ｊ−、記：ＩＩＩ約ヲｆ’Ｎ１ｋｔ　ルタメＪ
’！−！　０．２　ｍ　ｔｎ　ＩＪ　上０、８　ｍ　ｍ
　９度の導体板をプレス型抜きの１−法で巻線を！Ｊ造
する改良手法も前述の通り実施されているが、加工技術
の微細加工限度等種々のｒｌｙｌ約」〕数十Ｗないし数
百Ｗ程度の範囲に旧よっている。また、型抜き加工精度
の制約で占積率の低下は＋ｉｉ＋ザ１よりはげしいこと
は明らかである。

（３）　木質的にシート状薄層の特質を利用することに
利点があり、一般的には高価となる。

本発明は、上記の各電気巻線の諸欠点を除去し、導体占
積率が大きく、精密、小形、頑丈で各種用途、容量に適
応し得る低価格の新規な電気巻線を提供するものである
。

以下図面を参照し本発明の電気巻線及びその製造方法に
ついて説明する。

第１図は本発明の一実施例について模式的に示したもの
で、（ａ）は圧面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ａ）
図のＣ−Ｃ矢視断面図である。

本発明の電気巻線は方形断面の絶縁導体を居間を密着さ
せて渦巻状に巻回してなる渦巻巻線複数個を渦巻面を向
−面上に軸対称に配設して成る電気巻線を特徴とするも
ので、第１図において平板状絶縁導体を型枠外周に渦巻
状に多層に巻き回して渦巻筒体を形成し、中空円筒内に
該渦巻筒体複数個を軸心を平行にかつ前記中空円筒軸に
対して軸対称に配設し、次いで成形用材料を前記中空円
↑、５内空隙に充填して一体の筒体を形成し、該一体化
した筒体をその筒体軸に交差する平行平面で所要厚さに
切断して電気巻線を製造することを特徴とする電気巻線
製造方法によって製造することができる。

ＩＺ示の単一渦巻導体によって形成される巻締ｌは、そ
の導体２の断面寸法、ａ−１数、渦巻の形状や大きさ、
切断所要ノブさｄ等は任意のもので第１図はこれを単純
化して模式図化したものである。

渦巻の外側端部３、内側端部４は木電気巻線の端子とし
て利用され、５は例えば接着、成形用合成樹脂等の成形
用材料である。

本発明の電気巻線は必要に応じて複数個を軸方向に絶縁
物を介して積層した巻線とすることができ第１図（ｂ）
はこれを略示するものでＪ７さｄのものを積層したもの
である。この場合、第１図（ｂ）のＡ−Ａ矢視では第１
図（ａ）に示す止面図、背面図と同一の形状、Ｂ＝Ｂ矢
視では第１１よ（ａ）と同一図形となる。このよりな゛
電気巻線では導体２の渦巻巻き回し回数と巻線ｌの積層
個数によってターンを決定し、絶縁導体２の断面積によ
って通電電流容量を設計することが容易にできる。この
場合絶縁導体２の通電断面積は本発明品の製造原材料で
ある平板状絶縁導体の厚さとこれを渦巻状に巻いた後輪
切り状に切断する切断厚さｄとによって容易に調整でき
る。

゛Ｉｔ気巻線の横断断面積に占める導線断面積の比、す
なわち山積率は方形断面導体の場合を１００とすれば円
形断面の場合、絶縁厚を無視すれば近似的に７８．５％
になり、また同一断面積の導体では円形断面の直径と等
しい一辺をもつ方形断面の他の一辺は前記直径の７８．
５％であることは周知の通りである。

このことは、例えば直径りの一定長の円柱状鉄心に導線
を巻き回し同一アンペアターンの電気巻線を製作する場
合、円形断面導体を用いて導体巻回し層厚ｔを必要とす
るとすれば、導体を１回巻き回すための導体平均長さは
π（Ｄ十ｔ）となるか、−辺が前記円形断面導体直径と
等しい方形断面導体を用いれば導体１回巻回のための導
体平均長さはπ（Ｄ＋０．７８５ｔ）ですみ、円形断面
導体を巻き回しする場合に比し導体所要長さが減少する
。

例えばＤとｔとが近似する同一アンペアターンの電気巻
線を考えると円形断面導体に比し方形断面導体の場合に
は、所要容積で約２０％、所要導体重量で約ｌＯ％の節
減が可能となるのみならず抵抗損失も約ｌＯ％の減少が
１丁能となる。

また、本発明の電気巻線と前述のエンチングによって製
造したシート状電気巻線とを具体的に例を挙げて対比す
ると、導体占積率において次のような差がある。

導体として、３００　ｇ、ｍＸ　５０　ｇｍの方形断面
導体２に絶縁材としてエナメル線に使用されているポリ
ウレタン樹脂を採用すれば１本発明の電気巻線の導体断
面は第２図（ａ）に示すようになり、絶縁材は通常１０
ルｍないし１５μｍのコーティングで充分である。今こ
れを第２図（ａ）に示すように２０ルｍとする。

一方、エツチングによって導体間の絶縁間隙を加工形成
するには、第２図（ｂ）にその導体断面を示すように、
加工費並びに加工技術」二の制約から８０ｐｍ程度のエ
ツチング幅を必要とする。

以上の結果、本発明の電気巻線の導体山積率が０．６７
であるのに対し、シート状電気巻線では占積率が０．５
６となり、本発明の電気巻線の方が導体山積率が２０％
程度高くなることは明らかである。

次に本発明の電気巻線の製造方法の発明について詳細に
説明する。

片面または両面を絶縁物で被覆した平板状導体を導体層
間に接着剤を介して型枠の外周に渦巻状に多層に巻き付
ける。この平板状導体の厚さは、上述したように電気巻
線の用途、アンペアターンなどの設計要件によって定め
られる。平板状導体は形成する渦巻の形状に応じ、薄箔
状のストリフプ、平板状のプレートなどを用いることが
でき、巻線設計と加工工程に応じた巻板装置を用いる。

前述のように本発明の巻線を積層して用いる場合には、
導体の渦巻の巻始め端および巻終り端は型枠断面の対称
軸上に位置させると共に隣接する巻始めまたは巻終り端
同士を電気的に接続するための端子を形成しておくこと
が望ましい。また本発明の電気巻線の加工中に渦巻が型
崩れしないように導体層間に接着剤を介在Ｓせておく。

型枠は成型する電気巻線の形状に応じ１円筒形その信任
、（横断面の筒体とすることができる。その横断面が対
称軸を有しない形状の場合には左右勝りちがいの型枠を
準備すればよい。また型枠の材質は制限されないが、容
易に切断可能なものか便利ｌＪ：場合が多い。

型枠外周に巻き回され、形成された渦巻状前体からなる
渦巻筒体を複数個を円筒形中空１・λ内に配置する。こ
の配置は、渦巻筒体の軸心と中空筒の中心軸が平行で、
かつ、渦ａ筒体が中空１．１の軸心周囲に軸対称になる
ように配列する。中空筒体は材質を問わないが２つ割の
金属ケーシングでもよく、また容易に切断でＳる使い捨
ての筒例えば合成樹脂のパイプ、鉄パイプなどでもよい
。次いで例えば合成樹脂等の成形用材ネ４５を前記中空
筒内空隙に流し込みや圧入等により充填してシースして
単一の一体の筒体として成形する。成形用材料５として
は電気絶縁性を有する熱硬化性樹脂、熱Ｂｆｑ性樹脂な
どを用いることができ、それらの性質に応じ、粉状物、
溶融物を適正な加熱、加圧状態で施工する。

この切断には、ダイヤモンドカッター、放電前］ニ機、
レーザー切断機、剪断機またはこれらの組み合わせ等の
切断装置を用いればよく、一体化した筒体な任意の輪切
り厚さ例えば数十ｇｍないし数ｃｍの厚さに輪切り切断
して所要の電機子巻線シートを作ることができる。必要
に応じて、渦巻巻線を型枠に装着したまま、さらに中空
筒体を装着したままこれらを同時に切断してもよい。

以上の電機子巻線を複数個積層してもよく、この場合積
層巻線は各積層巻線の端末部を半田、スポッＩ−溶接な
どの方法によって電気的に接続して所要の電機子巻線を
完成する。

以上の本発明の製造工程をＮＣ自動化して大量生産する
ことももちろん可能であり、従来の電気巻線の欠点を完
全に除去して新規な電気巻線アセンブリーを安価に提供
することができる。

本発明の具体的実施例を次に示す。

第３図は小型直流コアレスモーフの回転子巻線外型寸法
図で（＆）は正面図、（ｂ）は側面図、（Ｃ）は従来の
巻線の断面図すなわち（＆）図のＤ−Ｄ矢視図、（ｄ）
は本発明の実施例のＤ−Ｄ矢視断面図である。従来この
ようなコアレスモーフはシャフト６に固定した回転子の
外径Ｍか２５ｍｍ、厚さＮが１．５　ｍ　ｍ　テ１個の
巻線１は０．３ｍｍφの導体（絶縁被覆を含め外径０．
３７４ｍｍφ）のエナメル線を１０タ一ン×４層＝４０
ターン渦巻状に巻回し、該巻１１．１を３個を図示の形
状に配置し合成樹脂材５によって一体に形成されている
。

これに対して本発明の一実施例では、７０ｇｍ厚の銅箔
の片面に１５ｐ−ｍのホルマリン絶縁を施した導体を渦
巻状に４０タ一ン巻回した筒体３個を内径が２５ｍｍの
中空筒体内に配置し、合成樹脂材５によって一体化した
後、厚さＮを１ｍｍに切断して回転子巻線を製造した。

この実施例を従来の円型断面巻線のものと比較すると、
電流容φとアンペアターンが同一で、厚さが６７％に減
少している。従って巻線が小型化し、電動機性能が向モ
し容積縮少に大きな効果を奏し、製造工程が簡単となり
、製作寸法精度が向、卜し、工費、並びに資材費の大き
な節減が可能となった。更に巻線自体の温度上昇の低減
、すなわち出力アンプも可能となった。

本発明による電気巻線およびその製造方法の長所は次の
通り要約できる。

（１）　導体占積率の大きい小型軽量で効率のよい電気
巻線として超小型から大容量の電機子巻線まで、各種容
量、各種用途の電気巻線に適応できる。

（２）構造が単純、頑丈で量産が容易であると共に、多
品種少量生産にも適する。

（３）　平板状導体を渦巻状に多層に巻き回した渦巻筒
体を中空筒体内に配列し、これを一体化した後筒体軸に
交差する平面で切断する方法によって製造するので、巻
線を構成する導体配置および外形寸法等の精度向上が著
しい。

（４）　薄いシート状のコアレスモーフの電機子巻線を
容易に製造でき、電動機性能を向−１ニしｔＱる。

（５）　生産性が高く低コストである。

以上説明の通り、本発明の電気巻線は極めて優れた特性
をもち、容易に製造でき、各種電気機械器具に適用して
各産業、民生分野に極めて有用な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の単位巻線を模式的に示し、（ａ）は正
面図、（ｂ）は側面図、（Ｃ）は断面図である。第２図
（ａ）は本発明の渦巻状導体積層ａ線の部分断面図、（
ｂ）は比較例のシート状巻線の部分断面図で占積率の比
較を示すものである。 また第３図（ａ）は小型直流コアレスモーフ回転子巻線
の正面図、（ｂ）はその側面図、（Ｃ）は従来の巻線の
断面図で第３図（ａ）図のＤ−Ｄ矢視図、（ｄ）は本発
明の実施例の断面図で同しくＤ−Ｄ矢視図である。 ｌ・・・巻線 ２・・・導体 ３・・・渦巻導体外側端部 ４・・・渦巻導体内側端部 ５・・・成形用材料 ６・・・シャフト ７・・・絶縁材 出願人　三菱鉱業セメント株式会社 代理人　弁理士　小　杉　佳　男 第２図 （Ｑ） （ｂ） 第３図 （Ｃ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■　方形断面の絶縁導体を層間を密着させて渦巻状に巻
   回してなる渦巻巻線複数個を渦巻面を同一面上に軸対称
   に配設して成る電気巻線。 ２　平板状絶縁導体を型枠外周に渦巻状に多層に巻き回
   して渦巻筒体を形成し、中空円筒内に前記渦巻筒体複数
   個を軸心な平行にかつ、前記中空円筒中心軸に対して軸
   対称に配設し、次いで成形用材料を前記中空円筒内空隙
   に充填して一体の筒体を形成し、該一体の筒体をその筒
   体軸に交差する平行平面で所要厚さに切断して電気巻線
   を製造することを特徴とする電気巻線の製造方法。