JP4483658B2 - 界磁コイルの製造方法及び界磁コイル - Google Patents

Description

本発明は、平角線を巻回して構成する界磁コイルの製造方法及び界磁コイルに関するものである。

〔従来の技術〕
従来、自動車用起動モータ等の界磁巻線は、始めから終りまで平角線を幅方向を対向させて軸方向に巻くエッジワイズ巻きによって、切れ目なく形成する界磁巻線が使用され、この界磁巻線を巻き上げるのに使用する巻型には必要とするコイルの数と同数の突出し巻上げ部が設けられ、この周囲に１ポールづつ順番に平角線をエッジワイズに巻きつけることにより連続したコイルを成形していた。そして巻き上がったコイルとともに、取外し自在の巻型から取り外して界磁組立体に取付け、それを磁極として機能させる方法が特許文献１に紹介されている。

〔従来技術の不具合〕
しかしながら、この巻線方法では以下のような問題点があった。１ポール毎に時計回り（ＣＷ）もしくは反時計回り（ＣＣＷ）と順次巻方向を変えながらエッジワイズに巻回するので、４ポール分巻回し終わるのに時間がかかり生産性が悪かった。また、巻き上がったコイルとともに、取外し自在の巻型から取り外して界磁組立体に取付けるときに、コイルは連続しているとはいえバラバラになる恐れがあり、ためにこれを保持するガイドが必要となったり、提案されている設備構成以外に平角線の案内や押さえが必要な上、すでに巻き終えた界磁コイルが装置に干渉するのを避けるため、極めて複雑な構造の巻線装置が必要であり、生産性の悪化や巻線装置の信頼性低下につながる懸念がある。
特開昭５３−５５７０３号公報

４極式直流モータに使用する、平角線をエッジワイズに巻いて連続する所望の形状の界磁コイルにおいて、生産性の高い、簡単な構造の巻線装置で済む界磁コイル組立体とその製造方法が望まれている。

本発明の目的は、平角線のエッジワイズ巻きの連続する所望の形状の界磁コイルを製造する、簡単な構造で、生産性の高い界磁コイルの製造方法及び界磁コイルを提供することにある。

〔請求項１の手段〕
本発明では、平角線の界磁コイルを用いた４極式直流モータであって、二つの界磁コイルの連結部を滑らかに折り曲げた連続コイルを２式使用し、ヨーク内壁に装着できるようそれぞれの連続コイルを半円筒状に整形し、それぞれの連続コイルの周方向コイル側端のコイル端末を接合することにより、４極式直流モータの円筒状の界磁コイルを得る製造方法において、２式の同一な界磁コイルを半円筒状に、互いに逆方向に整形し、互いに対向させて円筒状に組合せ、互いに隣り合う周方向コイル側端のコイル端末同士を接合部材を用い接合することを特徴としている。

この方法によれば、同時に２極巻回できる同じ界磁コイルを使用するので、生産性の高い一種類のコイルだけで済み、コイル巻線装置が簡単になる。

〔請求項２の手段〕
請求項１に記載の界磁コイルの製造方法において、前記コイル端末の接合時、周方向コイル側端のコイル端末同士を隣接し、接合することを特徴とする界磁コイルの製造方法を採用している。

この方法によれば、接合部材の長さが最小で済み、抵抗値が小さく軽量のコイルが得られる。

〔請求項３の手段〕
請求項１に記載の界磁コイルの製造方法において、コイル端末の接合時、径方向ヨーク側のコイル端末の径方向内面と、径方向中心側のコイル端末の径方向外面とを接合し、接合部材の厚みは、コイルの厚みから平角線２枚分の厚みを引いた寸法にしたことを特徴とする界磁コイルの製造方法を採用している。

この方法によれば、界磁コイル端末を径方向に整形させずに接合でき、巻線装置が簡単になる。

〔請求項４の手段〕
請求項１ないし３のいずれか１つに記載の界磁コイルの製造方法により製造したので高性能で廉価な界磁コイルを得ることができる。

この発明の最良の実施形態を、図に示す実施例１とともに説明する。

〔実施例１の構成〕
本発明の実施例１における界磁コイル３の製造工程を、図１〜５に従って順次説明する。図１は、本実施例１にて使用する界磁コイル３の製造工程図であり、図示するように、所要の展開長に切断された平角線１が、その自由端を、図示しない巻回装置の巻芯２に当接され、巻始め状態を構成している（図１（ａ））。巻芯２は、その断面形状と寸法が略同等な二つの対をなすもので、図中左右に所定の初期間隔を維持して構成されている。また、左右の巻芯２は、それぞれに図示しないクランプ機構を有し、平角線１の自由端を保持するとともに、左右（正逆）に同速度にて回転（自転）でき、同時に張力を発生させながら互いに離接する移動機構（図示せず）を有している。

次に、巻芯２は平角線１の自由端を、同時にかつ同方向回転で巻き取っているので、巻芯２には張力が発生し、平角線１は中心部から引っ張られて自由端は巻芯２に密着して巻回される。図１（ｂ）は二分の一巻回状態である。

さらに巻回が進み四分の三回転すると、同図（ｃ）に示すように、一巻コイルが出来上がる。ここで注目するのは、一巻コイルを形成する左右の自由端が、平角線１を挟んで対向する配置で巻回されるので、成形されるコイルは対向配置の界磁コイル３になる。

さらに巻回が進み、一回転すると、同図（ｄ）に示すような巻き上がりコイルが出来上がり、左右の巻芯２は互いに接近してくる。
そして、所定の巻回転を経て巻終わり状態の成形されたコイルが、同図（ｅ）に示すように出来上がる。二つの連続したコイルの連結部３２は、常に張力が作用しているので変形や歪等は発生せず真直ぐな形状を有している。

そして、巻芯２から取り外し、二つの連続したコイルの連結部３２を所望の形状に折り曲げれば、同図（ｆ）の正面図に示すような界磁コイル３が出来上がる。この界磁コイル３では、平角線１の各自由端がコイル端末３１を構成し、左右コイルの連結部３２は渡り線と呼ぶこともあり、電流の通電を担う。また、この連続した二つのコイルは、一方は時計方向（ＣＷ）に巻かれ、他方は半時計方向（ＣＣＷ）に巻かれているので、コイル端末３１に通電させると、二つのコイルに発生する磁極は、異なる向きのものとなる。

そして、成形された界磁コイル３を２式準備し、一つは、図２（ａ）に示すように、ヨーク内壁に装着できるよう上に凸の半円筒状に整形し、他の一つは、図２（ｂ）に示すように、下に凸の半円筒状に整形する。整形はプレス機等によって、一体にて構成してもよいし、ロール機等によって順次丸める加工方法であってもよい。
これら整形した界磁コイル３を互いに円筒状を形成するように向かい合わせ、それぞれの界磁コイル３の側端にある一対のコイル端末の一方は径方向内面と、他方は径方向外面とを、所定の厚さ（コイル厚みから平角線２枚分の厚みを引いた寸法）と曲率（コイルの平均曲率に略等しい寸法）と長さを有した接合部材４によって、例えば半田付け、またはフュージング等にて強固に接合する。

すると、図３に示す円筒状の界磁コイル３が形成できる。
図４は、上記の工程で形成された円筒状の界磁コイル３（図３のもの）を内側から外側に展開して見た正面図であるが、工程の順序として、先に、２式の界磁コイル３の互いに隣り合う周方向コイル側端のコイル端末３１同士を接合部材４で接合し、２式の連なった平板状の界磁コイル３を形成してのち、これを内側に丸めて円筒状の界磁コイル３を構成しても構わない。簡単で、丸めた場合に巻回されたコイルがバラバラにならずにヨークに装着できるのであれば、どちらであっても構わない。

図５は、以上の方法にて形成された円筒状の界磁コイル３を、４極式直流モータのヨークに装着するときの斜視図であるが、コイルが密着して巻かれているのでコイル厚さはいずれの部分でも均一であり、よって内径、外径とも同心で、ヨークに無理なく装着できる構成となっている。

〔実施例１の効果〕
本発明では、二つの界磁コイル３の連結部３２を滑らかに折り曲げた連続コイルを使って、２式の同一な界磁コイル３を半円筒状に、互いに逆方向に整形し、これを円筒状に組合せ、コイル端末３１に接合部材４を用い接合することにより、４極式直流モータの界磁コイルを得る製造方法を採用している。

この方法によれば、同じ界磁コイル３を使用するのみで、４極式直流モータの界磁コイルを製造することができ、一種類のコイル、および巻線装置だけで済み、コイル巻線装置が簡単になり、生産性が向上する。

それぞれのコイル端末３１の接合時、周方向コイル側端のコイル端末３１同士を隣接し、接合しているので、接合部材４の長さが最小で済み、抵抗値が小さく軽量のコイルが得られる。

また、コイル端末３１の接合時、径方向ヨーク側のコイル端末３１の径方向内面と、径方向中心側のコイル端末３１の径方向外面同士を接合しており、かつ接合部材４の厚みは、界磁コイル３の厚みから平角線１の２枚分の厚みを引いた寸法にしているので、界磁コイル３のコイル端末３１を径方向に整形させずに接合でき、巻線装置が簡単になる。

〔実施例２の構成〕
本発明の実施例２における界磁コイル３の製造工程を、図６〜８に従って順次説明する。実施例２が実施例１と大きく異なる点は、平角線１のコイル巻線方法の違いにある。左右の巻芯２の同方向回転巻きは変わらないが、界磁コイル３の配列パターンを決める左右の自由端の交差位置が平角線１の同じ側である整列配置となることにより、図６（ａ）、（ｂ）の平面図に示すように同じ厚さの並列する界磁コイル３が形成される。この界磁コイル３では、平角線１の各自由端がコイル端末３１を構成し、左右コイルの連結部３２は渡り線と呼ぶこともあり、電流の通電を担う。また、この連続した二つのコイルは、一方は時計方向（ＣＷ）に巻かれ、他方は半時計方向（ＣＣＷ）に巻かれているので、コイル端末３１に通電させると、二つのコイルに発生する磁極は、異なる向きのものとなる。

そして、成形された界磁コイル３を２式準備し、一つは、図６（ａ）に示すように、ヨーク内壁に装着できるよう上に凸の半円筒状に整形し、他の一つは、図６（ｂ）に示すように、下に凸の半円筒状に整形する。整形はプレス機等によって、一体にて構成してもよいし、ロール機等によって順次丸める加工方法であってもよい。
これら整形した界磁コイル３を互いに円筒状を形成するように向かい合わせ、それぞれの界磁コイル３の側端にある一対のコイル端末の一方は径方向内面と、他方は径方向外面とを、所定の厚さ（コイル厚みから平角線２枚分の厚みを引いた寸法）と曲率（コイルの平均曲率に略等しい寸法）と長さを有した接合部材４によって、例えば半田付け、またはフュージング等にて強固に接合する。

すると、図７に示す円筒状の界磁コイル３が形成できる。
図８は、上記の工程で形成された円筒状の界磁コイル３（図７のもの）を内側から外側に展開して見た正面図であるが、工程の順序として、先に、２式の界磁コイル３の互いに隣り合う周方向コイル側端のコイル端末３１同士を接合部材４で接合し、２式の連なった平板状の界磁コイル３を形成してのち、これを内側に丸めて円筒状の界磁コイル３を構成しても構わない。簡単で、丸めた場合に巻回されたコイルがバラバラにならずにヨークに装着できるのであれば、どちらであっても構わない。

〔実施例２の効果〕
本発明では、二つの界磁コイル３の連結部３２を滑らかに折り曲げた連続コイルを使って、２式の同一な界磁コイル３を半円筒状に、互いに逆方向に整形し、これを円筒状に組合せ、コイル端末３１同士を接合部材４で接合し、４極式直流モータの界磁コイルを得る製造方法を採用している。

この方法によれば、実施例１と同じ効果が得られ、コイル巻線装置が簡単になり、生産性が向上し、界磁コイル３の軽量化が図られる。また、連続する界磁コイル３は厚みが同じである整列配置の二つのコイルにて形成されているので、半円筒状に整形するのが簡単にでき、よって整形されたコイルも歪が少なく、精度の高い円筒状の界磁コイル３を得やすくなる。

〔実施例３の構成〕
本発明の実施例３における界磁コイル３の製造工程を、図９に従って説明する。
実施例３が実施例１と大きく異なる点は、平角線１を巻回したコイルの自由端であるコイル端末３１の形状にある。実施例１では各自由端は、平角線１を所定の長さを残してコイル状に巻回し、突き出た部分の自由端をコイル端末３１として、互いに隣接する周方向コイル側端のコイル端末３１同士を別体の接合部材４を用いて接合し、渡り線を構成した連続する界磁コイル３を形成したが、実施例３では、渡り線を構成する側のコイル端末３１をさらに、コイル面と平行な平面が構成されるようにエッジワイズに折り曲げて、接合部材を用いることなく互いに接合できる接合面を構成している。他方のコイル端末３１は、実施例１と同様突き出たままの形状である。

このように形成される界磁コイル３を２式用意し、実施例１と同様互いに逆向きの半円筒状に整形し、接合面同士を例えば半田付けやフュージング等で強固に接合して円筒状の界磁コイル３が形成できる。
図９は、以上の方法にて形成された円筒状の界磁コイル３を、４極式直流モータのヨークに装着するときの斜視図であるが、コイルが密着して巻かれているのでコイル厚さはいずれの部分でも均一であり、よって内径、外径とも同心で、ヨークに無理なく装着できる構成となっている。

〔実施例３の効果〕
本発明では、二つのコイルの連結部３２を滑らかに折り曲げた連続する界磁コイル３を使って、２式の同一な界磁コイル３を半円筒状に、互いに逆方向に整形し、これを円筒状に組合せ、コイル端末３１を接合部材なしに接合することにより、４極式直流モータの界磁コイル３を得る製造方法を採用している。

この方法によれば、実施例１と同じ効果が得られ、さらに、接合箇所が一箇所で済むことより製造装置が簡単になり、生産性が向上し、界磁コイル３の軽量化が図られる。

界磁コイルの製造工程図であり、（ａ）はコイル巻始め状態を、（ｂ）は二分の一巻回状態を、（ｃ）は四分の三巻回状態を、（ｄ）は一回転の巻回状態を、（ｅ）は巻終り状態を、（ｆ）は連結部を折曲げ加工した界磁コイルの正面図である（実施例１）。 界磁コイルの整形工程図であり、（ａ）は上に凸整形状態を示す平面図であり、（ｂ）は下に凸整形状態を示す平面図である（実施例１）。 整形界磁コイル同士の組付けを示す平面図である（実施例１）。 同界磁コイルの展開正面図である（実施例１）。 ４極式直流モータ用界磁コイルの斜視図である（実施例１）。 界磁コイルの整形工程図であり、（ａ）は上に凸整形状態を、（ｂ）は下に凸整形状態を示す平面図である（実施例２）。 整形界磁コイル同士の組付けを示す平面図である（実施例２）。 同界磁コイルの展開正面図である（実施例２）。 ４極式直流モータ用界磁コイルの斜視図である（実施例３）。

符号の説明

１ 平角線
２ 巻芯
３ 界磁コイル
３１ コイル端末
３２ 連結部（渡り線）
４ 接合部材

Claims (4)

1. 平角線の界磁コイルを用いた４極式直流モータであって、
   二つの前記界磁コイルの連結部を滑らかに折り曲げた連続コイルを２式使用し、
   ヨーク内壁に装着できるようそれぞれの前記連続コイルを半円筒状に整形し、
   それぞれの前記連続コイルの周方向コイル側端のコイル端末を接合することにより、
   前記４極式直流モータの円筒状の界磁コイルを成形する製造方法において、
   ２式の同一な前記界磁コイルを半円筒状に、互いに逆方向に整形し、
   互いに対向させて円筒状に組合せ、
   互いに隣り合う周方向コイル側端の前記コイル端末同士を接合部材を用い接合することを特徴とする界磁コイルの製造方法。
2. 請求項１に記載の界磁コイルの製造方法において、
   前記コイル端末の接合時、周方向コイル側端の前記コイル端末同士を隣接し、接合することを特徴とする界磁コイルの製造方法。
3. 請求項１に記載の界磁コイルの製造方法において、
   前記コイル端末の接合時、径方向ヨーク側の前記コイル端末の径方向内面と、径方向中心側の前記コイル端末の径方向外面とを接合し、前記接合部材の厚みは、コイルの厚みから前記平角線２枚分の厚みを引いた寸法にしたことを特徴とする界磁コイルの製造方法。
4. 請求項１ないし３のいずれか１つに記載の界磁コイルの製造方法により製造した界磁コイル。
   

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