(57)【要約】【課題】簡易に且つ短時間でコイル体を絶縁性樹脂材で覆うことができると共に外径寸法の精度が高いコアレス電機子の絶縁膜形成方法、発電機及びモータを提供する。【解決手段】本発明に係るコアレス電機子の絶縁膜形成方法は、多数の導電帯３を周方向に間隔をあけて配置したコイル体４の内周に内筒１５を配置し、密閉容器１７はコイル体４を内筒１５と共に収納しており、密閉容器１７の内周面とコイル体４の外周面との間に隙間Ｓを設けて配置し、注入管１９から内筒１５に絶縁性樹脂液を注入すると共に密閉容器内１７を減圧にすることにより、導電帯３及びコイル体４の外周面を絶縁性樹脂液で覆い絶縁膜を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形状のコイル体の内周に配置する内筒と、コイル体を内筒と共に円柱状の空間内に収納する密閉容器とを用い、コイル体には多数の導電帯を周方向に間隔をあけて配置してあり、内筒には絶縁性樹脂液の注入管が接続してあると共に外周面に絶縁性樹脂液の導出孔が複数形成してあり、密閉容器には容器内を減圧にする減圧口が形成してあり、密閉容器の内周面とコイル体の外周面との間に隙間を設けて配置し、注入管から内筒に絶縁性樹脂液を注入すると共に密閉容器内を減圧にすることにより、導電帯及びコイル体の外周面を絶縁性樹脂液で覆い絶縁膜としたことを特徴とするコアレス電機子の絶縁膜形成方法。
【請求項２】
コイル体の外周面と密閉容器の内周面との間の隙間にはスペーサが設けてあることを特徴とする請求項１に記載のコアレス電機子の絶縁膜形成方法。
【請求項３】
スペーサは、コイル体の外周面に周方向に巻いた絶縁材であることを特徴とする請求項２に記載のコアレス電機子の絶縁膜形成方法。
【請求項４】
内筒の外周面には絶縁性樹脂液の導出孔間を繋ぐ溝が形成して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コアレス電機子の絶縁膜形成方法。
【請求項５】
内筒の一端部の外周面には、コイル体の隣り合う導電帯間に配置する突起が設けてあることを特徴とする請求項４に記載のコアレス電機子の絶縁膜形成方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法により絶縁膜を形成したコアレス電機子を備える発電機。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法により絶縁膜を形成したコアレス電機子を備えるモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電機やモータのロータとして用いられるコイル体に絶縁膜を形成する方法、その方法により絶縁膜を形成したコアレス電機子を備える発電機及びモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、多数の導電帯を周方向に間隔をあけて配置した円筒状のコイル体を絶縁性樹脂溶液に浸漬することにより、導電帯及びコイル体の外周面を絶縁性樹脂材で覆うことが開示されている。コイル体は、多数の導電帯を周方向に間隔をあけて配置した円筒状のコイル基板を、絶縁繊維材を介して同芯円状に配置してあると共に外周面にも絶縁繊維材が巻いてある。
【０００３】
特許文献２には、コイル体の外周面に絶縁繊維材を巻き付けて絶縁性樹脂溶液を塗布することにより、コイル体を絶縁性樹脂材で覆うことが開示されている。
一方、コアレス電機子は、発電機やモータとして用いるときに、コアレス電機子を収納するケースとの接触を防止すると共に小型化を図るために、コアレス電機子の外径寸法に高い精度が要求されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００２−５４２７４９号公報
【特許文献２】特開２００８−８６１８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１の技術では、絶縁繊維材に絶縁性樹脂溶液を浸透するのに時間がかかると共にコイル体の外周面に形成した絶縁性樹脂膜の厚みが不均一になり易いからコアレス電機子の外径寸法に高い精度が得られ難いという問題があった。
また、特許文献２の技術では、絶縁性樹脂溶液を塗布しているので、手間がかかると共に特許文献１と同様に、外周面に絶縁性樹脂膜を形成したコアレス電機子の外径寸法に精度が得られ難いという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、簡易に且つ短時間でコイル体を絶縁性樹脂材で覆うことができると共に外径寸法の精度が高いコアレス電機子の絶縁膜形成方法、発電機及びモータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、円筒形状のコイル体の内周に配置する内筒と、コイル体を内筒と共に円柱状の空間内に収納する密閉容器とを用い、コイル体には多数の導電帯を周方向に間隔をあけて配置してあり、内筒には絶縁性樹脂液の注入管が接続してあると共に外周面に絶縁性樹脂液の導出孔が複数形成してあり、密閉容器には容器内を減圧にする減圧口が形成してあり、密閉容器の内周面とコイル体の外周面との間に隙間を設けて配置し、注入管から内筒に絶縁性樹脂液を注入すると共に密閉容器内を減圧にすることにより、導電帯及びコイル体の外周面を絶縁性樹脂液で覆い絶縁膜としたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、コイル体の外周面と密閉容器の内周面との間の隙間にはスペーサが設けてあることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、スペーサは、コイル体の外周面に周方向に巻いた絶縁材であることを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の発明において、内筒の外周面には絶縁性樹脂液の導出孔間を繋ぐ溝が形成してあることを特徴とする。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、内筒の一端部の外周面には、コイル体の隣り合う導電帯間に配置する突起が設けてあることを特徴とする。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法により絶縁膜を形成したコアレス電機子を備える発電機である。
【００１３】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法により絶縁膜を形成したコアレス電機子を備えるモータである。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に記載の発明によれば、密閉容器内を減圧にして内筒から導出された絶縁性樹脂液をコイル体の外表面に導出しているので、絶縁性樹脂液がコイル体に浸透する速度を速めることができる。
コイル体の外周面と密閉容器の内周面との間に隙間を設けているので、絶縁性樹脂液がこの隙間に充填されることにより、コイル体の外周面に絶縁膜を形成することができる。コイル体の外周面を覆う絶縁膜はその外径が密閉容器の内周面により規定されるから、コアレス電機子の外径寸法の精度が高い。
【００１５】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の作用効果を奏すると共に、スペーサによりコイル体の外周面と密閉容器の内周面との間の間隔を一定にできるから、コイル体の外周面に形成する絶縁膜の厚みを一定にすることができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明によれば、請求項２に記載の作用効果を奏すると共に、容易にスペーサを形成することができる。
【００１７】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１〜３のいずれか一項に記載の作用効果を奏すると共に、コイル体の内周面に対して、絶縁性樹脂液の導出孔の他にこれらを繋ぐ溝からも絶縁性樹脂液を導出できるので、絶縁性樹脂液の導出面積を広く取ることができる。
【００１８】
請求項５に記載の発明によれば、請求項４に記載の作用効果を奏すると共に、コイル体の導電帯間に内筒の突起を配置することにより、コイル体の位置きめができるから、絶縁性樹脂液をコイル体に浸透しているときのコイル体の揺れや変移を防止できる。
【００１９】
請求項６に記載の発明によれば、請求項１〜５のいずれか一項に記載の作用効果を奏するコアレス電機子を備えた発電機を提供することができる。
【００２０】
請求項７に記載の発明によれば、請求項１〜５のいずれか一項に記載の作用効果を奏するコアレス電機子を備えたモータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態に係るコアレス電機子の絶縁膜形成装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るコアレス電機子の絶縁膜形成装置の外観を示す斜視図である。
【図３】内筒をコイル体に挿入する状態を示す斜視図である。
【図４】内筒の突起とコイル体の導電帯との位置関係を示す平面図である。
【図５】（ａ）はコイル体に絶縁膜を形成したコアレス電機子の外観を示す斜視図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ断面図である。
【図６】コイル体の分解斜視図である。
【図７】コイル基板の斜視図である。
【図８】コイル体の一部を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。本実施の形態に用いるコアレス電機子は、発電機のロータとして用いられるものである。
【００２３】
図５に示すように、本実施の形態にかかるコアレス電機子２には、コイル体４の内周面の絶縁膜６、外周面の絶縁膜８、及び導電帯間の絶縁膜１０を形成している。
【００２４】
まず、コイル体４について説明する。図６乃至図８に示すように、コイル体４は、一枚のコイル基板１を円筒形状に形成したものを、絶縁シート１３を介して同心円状に配置して製造している。尚、本実施の形態では、コイル基板１を同心円状に４層としてあると共に、絶縁シート１３は胴部のみに配置してあり、導電帯３の端子５の部分には配置していない。
【００２５】
図６及び図７に示すように、コイル基板１には多数の導電帯３が間隔をあけて並列に形成してあり、各導電帯３の端部にある端子５は側縁部７により接続されている。コイル基板１は、銅板にエッチングやプレス加工により導電帯３を間隔をあけて形成している。
【００２６】
絶縁シート１３は、ポリイミドシートであるが、これに限らず他の樹脂シートやファイバーガラスシート等であってもよい。図６及び図８に示すように、この絶縁シート１３により、径方向に隣り合う導電帯３が絶縁されている。
コイル基板１を同心円状に配置した後、側縁部７を切断して、半径方向に積層された導電帯３の端部に位置する端子５を接続して、コイル体４を製造する。
【００２７】
次に、図１乃至図４を参照して、絶縁膜形成装置１１について説明する。絶縁膜形成装置１１は、内筒１５と密閉容器１７とを備えている。内筒１５は側壁１５ａと底壁１５ｂと上壁１５ｃとで囲まれた円筒形状であり、上壁１５ｃには絶縁性樹脂液を注入する注入管１９が接続されている。
【００２８】
図１及び図３に示すように、内筒１５の側壁１５ａには、多数の導出孔２１が形成されており、導出孔２１から、内筒に注入された絶縁性樹脂液が側壁１５ａから半径方向外側へ導出されるようになっている。
【００２９】
図３に示すように、側壁１５ａの外周面には多数の溝２２が形成されており、溝２２は各導出孔２１を繋いでおり、導出孔２１から導出された絶縁性樹脂液を側壁１５ａの外周面に分散して、絶縁性樹脂液の導出面積を広げている。本実施の形態では、溝２２は内筒１５の周方向及び側線方向に網の目状に形成している。
側壁１５ａの上部には周方向に設けた多数の突起２７が形成されている。図４に示すように、この突起２７は、コイル体４の導電帯３の周方向に隣り合う端子５間に配置するように、コイル体４における端子５のピッチと同じピッチで配置されている。
【００３０】
図１及び図２に示すように、密閉容器１７は、側壁１７ａと、底壁１７ｂと、上壁１７ｃとを有する円筒形状であり、上壁１７ｃには内筒１５の上壁１５ｃに取り付けられる注入管１９が貫通してある。
側壁１７ａには、周方向に均等に間隔をあけて４箇所に減圧口２３が形成されている。
各減圧口２３には、減圧ポンプ（図示せず）に接続された減圧管２５が接続されており、減圧ポンプの駆動により密閉容器１７内を減圧にする。
【００３１】
側壁１７ａは、本実施の形態では４つに分割されており、各分割部分３１を雄雌嵌合部３２により側線方向から通して組み立ててある。
絶縁性樹脂液としては、ポリイミド又はポリイミド溶液が用いられる。
【００３２】
次に、コアレス電機子の絶縁膜形成方法について説明する。図３に示すように、コイル体４の外周にスペーサ３３として絶縁材を巻く、スペーサ３３の絶縁材としてはコイル基板１、１間に設けた絶縁材と同種類のものが用いられ、例えばポリイミドシートやガラス繊維シート等である。
【００３３】
スペーサ３３は、本実施の形態ではコイル体４の側線方向に間隔をあけて２箇所設けている。
そして、コイル体４の内周に内筒１５を挿入し、図４に示すように、内筒１５の上端部に設けている突起２７をコイル体４の隣り合う端子５、５間に配置する。
【００３４】
次に、図２に示すように、密閉容器１７の底壁１７ｂに内筒１５を挿入したコイル体４を載置し、側壁１７ａの分割部分３１を嵌合してコイル体４の周囲を囲み、上壁１７ｃを嵌めて、密閉容器１７を組み立てる。
その後、密閉容器１７の上壁１７ｃから内筒１５の上壁１５ｃに注入管１９を差込み、減圧口２３に減圧管２５を取り付ける。
【００３５】
そして、注入管１９から絶縁性樹脂液の注入を開始すると同時に減圧管２５から減圧を開始する。
図１に示すように、注入管１９から注入された絶縁性樹脂液は、内筒１５の側壁１５ａに形成された導出孔２１から導出され、コイル体４の内周側からコイル体４を通って半径方向外側へ流れ、内筒１５と外筒１７との間に充填される。
【００３６】
コイル体４を通過する絶縁性樹脂液は、図６及び図８に示すコイル体の絶縁シート１３に浸透しつつ、図１に示すようにコイル体４の外周面と密閉容器１７の内周面との隙間Ｓを満たす。そして、絶縁性樹脂液の注入及び減圧管の減圧を停止する。
この状態で、密閉容器１７を加熱して、絶縁性樹脂液を熱硬化して絶縁膜とする。絶縁膜を形成後、密閉容器１７の上壁１７ｃを除き、側壁１７ａを分解して、コイル体４を露出したところで、内筒１５をコイル体４の内周から外す。
【００３７】
これにより、図５に示すように、コイル体４の導電帯３、３間の絶縁シート１３に絶縁性樹脂液を浸透した膜、導電帯３、３間の絶縁膜１０、外周面の絶縁膜８及び内周面の絶縁膜６で覆ったコアレス電機子２を製造する。尚、外周面の絶縁膜８には、スペーサ３に絶縁性樹脂液を浸透して形成した膜も一体に形成されている。
【００３８】
本実施の形態によれば、密閉容器１７内を減圧にして、内筒１５から導出された絶縁性樹脂液をコイル体４の内側表面から半径方向外側へ向けて導出しているので、絶縁性樹脂液がコイル体４を浸透する速度を速めることができる。
【００３９】
コイル体４の外周面と密閉容器１７の側壁１７ｂの内周面との間に隙間Ｓを設けているので、絶縁性樹脂液がこの隙間Ｓに充填されることにより、コイル体４の外周面に絶縁膜８を形成することができる。コイル体４の外周面に形成される絶縁膜８は、密閉容器１７の側壁１７ｃの内周面により規定されるから、コイル体４の外周面に絶縁膜８を形成した後のコアレス電機子２の外径寸法の精度を高めることができる。
【００４０】
コイル体４の外周面に設けたスペーサ３３によりコイル体４の外周面と密閉容器１７の側壁１７ｂの内周面との間の間隔を一定にできるから、コイル体４の外周面の絶縁膜８の厚みを一定にすることができる。
【００４１】
内筒１５の外周面には絶縁性樹脂液の導出孔２１，２１間を繋ぐ溝２２が形成してあるから、コイル体４の内周面に対して、導出孔２１、２１の他にこれらを繋ぐ溝２２からも絶縁性樹脂液を導出できるので、絶縁性樹脂液の導出面積を広く取ることができる。
コイル体４の隣り合う導電帯３の端子５、５に内筒１５の突起２７を配置することにより、コイル体４の位置きめができるから、絶縁性樹脂液をコイル体４に浸透しているときのコイル体４の揺れや変移を防止できる。
【００４２】
本発明は、上述した実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。例えば、コイル体４の内周側又は内筒１５の外周面にもスペーサを設けて、内筒１５の外周面とコイル体４の内周面との間の隙間を一定に保つものであっても良い。
【００４３】
スペーサ３３は、コイル基板１に形成しておき、そのコイル基板１を円筒形状に形成したときに外周面にスペーサを形成するものであっても良い。また、スペーサ３３は密閉容器１７の側壁１７ａの内周面に設けた突起であっても良い。
半径方向に積層された導電帯３の端子５は、絶縁膜形成後に接続しても良い。
【００４４】
コイル体４は、複数の円筒状コイル基板１を重ねることに限らず、１つのコイル基板で構成するものであっても良い。
密閉容器１７に設ける減圧口２３は１つでも良いし、２つ、３つでも良く、その数は制限されない。
上述した実施の形態では、発電機のロータとして用いるコアレス電機子を例として説明したが、本実施の形態にかかるコアレス電機子はモータのロータとして用いるものであっても良い。
【符号の説明】
【００４５】
１      コイル基板
３      導電帯
４      コイル体
５      端子
１１    絶縁膜形成装置
１５    内筒
１５ａ  側壁
１７    密閉容器
１７ａ  側壁
１９    絶縁性樹脂液の注入管
２１    導出孔
２２    溝
２３    減圧口
３３    スペーサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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