JPS5829705B2 - 成層構造体上に絶縁部材を一体に固着成形する方法および機械 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一つまたはそれ以上の数の巻回コイルを有する
電気機器、特に、この種の電気機器における巻線収容用
の成層構造体上に絶縁部材を一体に固着成形するための
方法および機械に関するものである。

なお、以下においては記述を簡潔にするために電動機を
例にとって説明する。

分数馬力電動機その他の比較的安価な電動機の多くはは
ＫＴＪ字形の成層鉄心を備えており、たとえば、米国特
許第３０１４１４０号および同第３０２４３７７号明細
書に開示されているように、そのＵ字形鉄心の継鉄部（
中闘部）に回転子を挿入するための側口が設けである。

上場米国特許に記述されているタイプの電動機の構造は
当該技術分野において周知であるので、ここでその一般
的な特長や性能について詳述するのを避けるが、本発明
の説明の便宜上必要な限りで上記米国特許の明細書の記
述を引用する。

ところで、いくつかのコイルで構成される巻線が電動機
の巻線収容構造体上に収容配置されるのであるが、その
際一般に知られているように巻線を巻線収容構造体から
絶縁する必要がある。

このために従来からさまざまな方法および技術が用いら
れており、たとえば、巻線収容構造体の特定部分に絶縁
材をおく方法もその一つである。

米国特許第３２７０２２７号明細書に開示されている電
動機の場合には、電動機の巻線収容部材に「−俸給縁（
ｉｎｔｅｇｒａｌ １ｎｓｕｌａｔｉｏｎ ）Ｊなる
ものを施して接地絶縁構造とすることが行われている。

さらに、巻線を熱硬化性樹脂で被覆して絶縁外皮を形成
し、かかる絶縁外皮でおおわれた巻線が前記の巻線収容
部材に固定配置される。

絶縁テープをはりつけたり、ブラッシングないしは浸液
法により感熱性絶縁物質をコーティングして接地絶縁を
施すやり方もある。

しかし、これらの方法を現実に実施するにはかなりの費
用を要する。

さらに、上に述べたやり方では、少なくとも成層鉄心上
に接地絶縁物が完全に形成されるまで当該成層鉄心を一
体に保持しておく手段が必要とされる。

このためにリベットを用いたり溶接を施したりするが、
電動機の製作費が増大するのみならず、運転中の電動機
の鉄損が増加する。

電動機の巻線と巻線収容部材たる成層鉄心とを電気的に
絶縁する方法として分数馬力電動機程度の大きさのもの
において実施されている他の方法は、成層鉄心の周囲に
成形コイルボビンを取付けることである。

コイルボビンは一個の成形部品で組み立てられる場合も
あれば、複数の成形部品で組み立てられる場合もある。

米国特許第３１８９７７２号明細書にその一例が開示さ
れている。

絶縁性の成形ボビンを用いることは経済的見地からみれ
ば好ましいのであるが、構造的には必ずしも満足できる
ものではない。

成層鉄心を構成する成層板の形が単純でなく、たとえば
、前掲米国特許第３０２４３７７号明細書に示されてい
るように、成層板の両端の幅がその中間部分の幅より大
きい場合と、逆に成層板の中間部分の幅がその両端部分
の幅より大きい場合には、この成層鉄心にはめ入れるボ
ビンの内径は少なくとも幅の大きな部分を通すに足るも
のでなければならない。

しかし、そうするとその幅の大きな部分以外においては
ボビンと成層鉄心の間に大きな空隙ができ、巻線から成
層鉄心への熱の伝達率が低下するのみならず、巻線が励
磁されたときに誘起される磁束密度も蓄るしく減退する
。

さらに、巻線収容部材たる成層鉄心がほぼ長方形の成層
板で構成される場合でも、ボビンを成層鉄心にはめ入れ
るためにはある程度の製造公差を認める必要があり、こ
の製造公差が存在する故にボビンと鉄心のあいだに伺ら
かの空隙が生じる。

成層鉄心の製造中に生じる寸法上の差異はかなり大きく
、このため問題はより深刻になる。

特に、成層鉄心が多くの成層板を一体に接着して形成さ
れる場合に著るしい。

のみならず、ボビンを用いる方法では、まずボビンをあ
らかじめ成形しておき、これを成層鉄心に組み入れる必
要があり、作業経費が増大する。

さらに、ボビンを成層鉄心にはめ入れるにしても、その
前に成層鉄心を一体に保持するための手段が必要である
。

そして、ボビンを成層鉄心にはめ入れた後には、接着剤
を用いてボビンを成層鉄心に固着させなければならない
。

以上においては従来方法を分数馬力電動機に実施した場
合の問題点を指摘したのであるが、分数馬力電動機以外
の電気機器に応用する場合にも同様の問題が生じる。

従って、これらの問題点を解決し得る方法が切に望まれ
る。

本発明によれば成層磁気構造物と、この成層構造物上に
一体に形成配置されて当該構造物の一定表面と緊密に接
合する絶縁部材とからなる巻線収容構造物を製造する方
法および機械が提供される。

なお、ここで１巻線」とは導電性導体を一回ないしは複
数回巻回してなる一つないしは複数のコイルを意味し、
「巻線収容構造物ないしは構造体」とは一つまたは複数
の巻線を支えるか、他の伺らかの方法で保持するための
構造物を意味し、その際巻線が直列に接続されていると
並列に接続されているとを問わず、また、これらの巻線
が誘導的に結合されていると否とを問わない。

次に、本発明により製造される一体成形の絶縁部材を備
えた成層構造物を簡単に説明すると、多数の成層板で構
成される巻線収容部材たる成層構造物、たとえば、成層
鉄心は不規則な形ないしは外形を有し、当該成層鉄心は
これと一体に形成された新規な絶縁部材により組み合せ
状態に保持される。

絶縁部材は一対の側板ないしはフランジを有し、これに
より巻線が巻線収容部材上の所望の位置に保持される。

双方のフランジには巻線の終端を収容保護するための容
器が少なくとも一つだけ作っである。

絶縁部材の全体的な大きさは固定されており、この絶縁
部材のうちで成層構造物の一方の端面を形成する成層板
と接する部分の厚さも一定に定められている。

しかし、この絶縁部材により一体に組み立て保持される
成層構造物の厚さく高さ）は成層構造物毎に変えること
が可能である。

絶縁部材の全体的な大きさが一定されているので、この
絶縁部材により組み立て保持され得る成層構造物の最大
許容厚もあらかじめ定まる。

従って、個々の成層構造物の厚さがこの最大許容厚より
小さい場合には両者のあいだには伺がしかの寸法上の偏
差が生じるが、この寸法差は絶縁部材のうちで成層構造
物の上記端面とは反対側の端面を形成する成層板と接す
る部分の厚さによって適当に埋め合わされる。

さらに、本発明によれば、巻線収容部材たる、成層構造
物の一定表面に一体に密着する絶縁部材を形成するため
の方法および機械が提供される。

つの好ましい実施例方法では、まず成層構造を成形空間
に配置し、この成形空間を形成する成形部材を密閉保持
しつつ、成形空間内の成層構造物をあらかじめ定められ
た圧縮力により位置決め面に対して抑圧保持する。

その際に成形部材を密閉保持するために加えられる力と
成層構造物を押圧保持するために加えられる力とは相互
に実質上独立しており、無関係に加えられる。

次に、密閉成形空間に未硬化絶縁物質が注入され硬化せ
しめられる。

注入絶縁物質が硬化すると、成層構造物の周囲に絶縁部
材が当該成層構造物と一体構造に成形される。

以上の方法を実施するのに用いる機械は複数の成形部品
より構成される成形部材を有し、これらの成形部品は駆
動装置により開閉駆動されて一つの成形空間ないしは成
形室を形成することができる。

本発明機械は、さらに、一定範囲内の厚さを有する成層
構造物０位置決めを行うための手段を備えており、成形
部材には、成形空間内で収容可能な成層構造物の厚さと
現実に収容されている成層構造物の厚さとのあいだの差
違を埋め合せるための手段が設けである。

以下添付図面を参照して、本発明の若干の実施例につい
て詳しく説明する。

図面には本発明を隅取り型電動機１０に実施した例が示
しである。

隅取り型電動機１０に固定子１１と回転子１２を有し、
回転子１２に固定子１１の継鉄部１３に形成しである一
対の相対する磁極面のあいだに配置されている。

電動機１０の巻線収容用成層磁気構造体すなわち固定子
１１の鉄心部１６に電気巻線１４が支持されており、こ
の巻線１４が励磁されたときに生じる磁束により回転子
１２が回転せしめられる。

電動機１０の始動時には、磁束は固定子の継鉄部１３お
よび相対する磁極面のあいだを通過する。

磁適面の末端には周知の隅取りコイル１７が取り付けら
れる。

回転子シャフト２１の両端を支えるための軸受が電動機
の端枠１８，１９により保持されるが、第１，２図では
それらの軸受はオイルカバー２２゜２３に隠されてみえ
ない。

軸受の構造については米国特許第３１６８６６３号明細
書に記述されている。

電動機１０のその他の構造についても上場米国特許明細
書に詳しく述べられているので、ここではこれ以上言及
せず、必要な記述だけ引田すると、回転子１２の成層鉄
心のスロットにはかご形巻叢が挿入配置されており、固
定子１１の継鉄部１３は多数の磁気成層板を、たとえば
、第１，２図に示すごとくリベット２４．２６．２７．
２８で成層状態に一体に保持することによって形成され
る。

第３〜７図に示すのは鉄心部１６を作るのに用いられる
巻線収容構造体である。

この巻線収容構造体は巻線収容成層板を積層してなる成
層体上に一体に形成してあり、当該成層体（７）特定の
表面域に緊密に接している絶縁部材を有している。

図示の実施例においては、この絶縁部材３０は成層体３
２の表面に緊密に接触する本体部３１を有し、後に述べ
るように、これにより巻線の放熱性が高められ、漏れ電
流特性も向上する。

絶縁部材３０はさらに側板ないしはフランジ３３．３４
として示した一対の突出素子を有し、各フランジ３３゜
３４には巻線の終端を受は入れるための凹所３５゜３６
が作っである。

また、これらのフランジ３３゜３４は巻線１４を鉄心部
１６上の所定の位置に保持する働きをする。

なお、鉄心部１６に電動機巻線と一緒に変圧器巻線も配
置される場合のように、二つまたはそれ以上の数の巻線
を相互に分離する必要がある場合には、さらに一つまた
はそれ以上の数のフランジを設ければよい。

巻線１４を鉄心部１６に配置したあと巻線に絶縁テープ
３７を巻きつけて当該巻線の外側のターンを保護する。

第３図に示す絶縁部材３０を用いることによる特に顕著
な特長は、この絶縁部材自体が複数の成層板３２を一体
に結合保持するための締付手段として機能するので従来
のようにリベット、溶接その他の手段を必要としなくな
ることである。

従って、成層板を締結するためにリベットを打ち込んだ
り、溶接を施したりする労力も省ける。

また、絶縁部材３０を成層板締結手段として用いれば、
成層体の内部あるいは成層体に沿ってリベット孔をあけ
たり整合キーを入れる通路を設ける必要がなくなるので
、成層鉄心の有効磁気断面積が減少することがなくなる
。

それ故、絶縁部材３０によって成層体を締結保持すれば
当該成層体の磁束保有能力はこれと同じ形状、大きさで
あってリベット孔が貫通している成層鉄心の磁束保有能
力にくらべて著るしく高められる。

上記の特長を評価する基礎資料を提供するために、第３
〜６図に図示の戒層鉄心部１６と同じ構造を有する鉄心
、これと同様の構造であるがリベット孔があけである鉄
心、および従来から知られている構造になる鉄心のそれ
ぞれの磁気飽和特性を比較検討してみた。

第３図に図示のものと同じ構造の鉄心の場合、成層板３
２を積層してなる成層体の高さは約１２．７ａｔ（０，
５ｉｎ ）で、成層板３２には約０．６３５ｍｍ（０，
０２５ｉｎ ）の薄鉄板を用いた。

巻線には直径０．２０３２１ｔｉ（０，００８０ｉｎ）
の銅線を１８００回巻いたものを用いた。

多数の成層板３２は一体成形の絶縁部材により締結保持
した。

従って、成層板にはリベット孔は存在しない。

この鉄心に係わるデータは表１において「タイプＩＪの
欄に掲げである。

タイプ１の鉄心と同じ構成であるが、直径約３Ｉｌｌ！
π（１／８ｉｎ）のリベット孔が二つあけである鉄心に
関するデータは表Ｉの「タイプ■」の欄に記入しである
。

リベット孔を鉄心を貫通しており、相互に約２５．４關
（０，５ｉｎ ）離れている。

絶縁部材の整合路３９．４１からは約１２．７ｍｍへだ
たつている。

この鉄心を絶縁部材３０と同様の成形絶縁物により一体
に締結保持した。

鉄心には直径０．２０３２ｍｍの銅線を１８００回巻き
つけて巻線を作った。

表Ｉでは、さらに、「タイプＩＪの欄に第三の鉄心に関
する実験データを記した。

この鉄心はタイプ■におけると同じ薄鉄板を高さ約１２
．７ｍｙｎに成層したもので、直径３關のリベットをリ
ベット孔に打ち込んでこれを一体に締結保持させた。

従って、タイプＩの鉄心ではタイプ■のものと異って二
つのリベット孔は強磁性体で埋っている。

そして、鉄心には従来から知られているように「−俸給
縁」物を施し、そのあとタイプｆｆ、Ｉにおけるのと同
じ巻線を配置した。

実験中に実験による誤差が生じるのを避けるために、鉄
心を通る連続磁気回路を形成するための特別な磁気装置
を作った。

この磁気装置はほぼＣ字形の成層板を１２．７ｍｍの高
さに積層したもので、実験に際しては各々の供試鉄心を
この装置に組み込んだ。

これは、実際の電動機に組み込んで実験したのでは、回
転子および固定子の相違、ならびに回転子と固定子のあ
いだのギャップの相違に基づく実験結果の誤差が生じる
ので、これを防止するためである。

テストは以下の手順によって行った。

まず、テスト毎に一つの供試鉄心を上に述べた磁気テス
ト装置に取り付け、巻線の両端を６０Ｈｚ電源につない
だ。

次に、四つの異なるレベルの電圧を印加し、各印加電圧
毎に巻線の入力をワット数で測定した。

巻線に印加した電圧は９０Ｖ、１１５■、１３０■およ
び１４０Ｖであった。

各供試鉄心につき数回測定を行い、得られたデータを印
加電圧を縦軸、入力を横軸としてグラフに表わした。

印加電圧９０Ｖ、１１５Ｖ、１３０Ｖ１１４０Ｖにおけ
る各供試鉄心の巻線入力値を表Ｉに示す。

上記のデータは４別の磁気回路装置を用いて得たもので
あるので、実際の電動機における動作と正確には一致し
ない。

しかし、上記のデータは本発明の成層構造体、なかんず
く成層鉄心を用いた電動機と、全〈従来の構造になる鉄
心を用いた電動機とのそれぞれの磁気飽和特性の相対的
関係を忠実に反映するものである。

表Ｉから理解できるように、本発明の最も好ましい実施
形態になるタイプ■の鉄心と従来技術になるタイプＩの
鉄心とを比較すると、磁気回路においてはゾ同一の磁束
密度を得るに要する巻線の入力はタイプ■の鉄心の方が
タイプＩの鉄心よりも少なくてよい。

いいかえれば、他の条件が一定であるとすると、タイプ
■の鉄心はより能率的に動作する。

さらに、印加電圧が１１５Ｖ以下の場合には、磁束通路
が他のものより制限されているタイプ■の鉄心が、リベ
ットが打込んであるタイプＩの鉄心とはゾ同等に動くよ
うである。

これは、タイプＩの鉄心ではリベットを打ち込んだため
に内部応力が生じてヒテリシス特性が悪影響を受け、ま
たリベットにおいて渦電流損が生じるために能率が低下
し、そのため磁束通路が制限されているタイプ■の鉄心
との差異が減少するためであると考えられる。

第１〜７図に示す絶縁部材３０には巻線の終端を受は入
れるための凹所３５，３６が設けであるが、そのような
凹所を作らず巻線の終端は周知の方法、たとえば溶接等
の方法により外部リード線に接続するようにしてもよい
。

しかし、凹所３５３６を設けるときには巻線リード線を
通すためのスロット４２，４３を作るのが望ましい。

・そして、巻線の内端リード線が巻線の外層にあるター
ンと接触するのを防ぐために、その内端リード線をスロ
ットに入れる。

先に述べたように、一体に成形される絶縁部材を用いれ
ば、リベットその他の締結手段およびそれに伴う費用労
力が不要となる。

それだけではなく、巻線収容構造体に一体絶縁被覆を施
す場合のように多大な費用をかけて絶縁被覆を検査した
り補修したりする必要もなくなる。

さらに、絶縁性成形ボビンを使用する場合のように別個
独立の部品を取扱う必要もない。

また、図示の成層板３２のようなコの字形の成層板の場
合に本発明の絶縁部材３０を用いれば別個に側板を備え
る必要はなくなる。

絶縁部材３０は後に詳述するように成層体の特定の表面
域に緊密に接着する（これによりボビンは必要でなくな
り、鉄心に密隙が生じなくなる）ので、成層体の高さに
寸法上の誤差があっても埋め合される。

後に詳しく説明するように、成層体の高さにあらかじめ
予定されていた高さより成層板１枚の厚さに相当するだ
け増減があっても不都合なしに用いることができる。

第６，７図には公称厚が０．６３５間（０，０２５ｉｎ
）である成層板により構成される成層体の高さく厚さ
）の許容範囲が図示しである。

これらの図において巻線収容部材たる絶縁部材の全高Ｏ
Ａはあらかじめ定まっており不動である。

さらに、絶縁物の最少厚も固定されている。

しかし、成層体の実際の高さは公称値より一定範囲内で
変動する。

その許容範囲は公称値から成層板二枚の厚さに相当する
範囲内であるのが望ましい。

第６図において成層体の実際の高さＨｌと絶縁壁の実際
の厚さＴ１を示す。

ＴＩは少なくとも最小厚ｔに等しくなければならない。

第６図から理解できるように、絶縁壁の実際の厚さＴＩ
（紙面に沿って成層体を縦断する方向に測ったもの）は
、絶縁部材の全高ＯＡからあらかじめ定められた絶縁壁
の厚さｔと成層体の実際の高さＨｌの合計を引いたもの
に実質上等しい（通常の測定誤差を含む）。

すなわち、ＴＩ＝ＯＡ−（ｔ＋Ｈ１） また、絶縁壁の実際の厚さは、あらかじめ定められた厚
さに成層体の実際の高さＨｌとあらかじめ定められた最
大許容高さとのあいだの差を加えたものに実質上等しい
。

第６図に図示の成層体の実際の高さＨｌは最大許容高さ
にはゾ等しく、従って、両者のあいだの差異ははゾゼロ
である。

第７図には成層体の実際の高さＨ２がはゾ最小許容高さ
に等しい例が示してあり、従って高さの許容誤差範囲の
下限を示すものである。

そして、絶縁壁の垂直方向に測った厚さＴ２は最大許容
値にはゾ等しい。

ただし、Ｈ２、Ｔ２、ＯＡのあいだの関係は第６図に示
して述べたＨｌ、Ｔ１、ＯＡのあいだの関係と同じであ
る。

このような寸法関係を確定することにより、公称値には
ゾ等しい高さを有する一群の成層板を迅速に積層するこ
とが可能となり、あらかじめ定められた数の成層板を所
定の高さに精確に積層しようとする場合に付随する費用
を省くことができる。

次に、本発明の機械によって成層構造体を迅速かつ経済
的に組み立てるための方法を第１７〜２２図を参照して
詳しく説明するが、そのまえに第８〜１６図について簡
単に説明する。

第８〜１０図に示すのは馬蹄形ではなくはマ長方形の成
層板４６を複数枚積層してなる成層体４４に絶縁部材４
７および一対の測板ないしはフランジ４８．４９を一体
に成形した例である。

また、各側板４８，４９には端子ブロック６３゜６７が
一体に形成してあり、その部分に巻線の終端およびそれ
につないである外部リード線を受は入れるための凹所５
１．５２，５３．５４が作っである。

さらに、スロット５６．５７，５８゜５９も作っである
。

これらは第３図におけるスロット４２．４３と同じ目的
に利用する。

端子ブロック６３の端面６１，６２および端子ブロック
８７の端面６４，６６において凹所５１〜５４に対応す
る位置に径の異なる孔があけである。

すなわち、凹所５１を例にとると、この凹所の低面に連
らなる小径孔６８とその反対側の端面に開口する大径孔
６９とである。

このように、端子ブロックの両端面に開口する径の異な
る孔を設けることにより、端子ブロックを巻線と外部リ
ード線とを機械的ストレスを加えることなく接続するた
めの手段として用いることができる。

たとえば、巻線の終端部を小径孔６８を通して大径孔６
９から引き出し、外部リード線をその終端部に溶接、挟
持コネクタ等に接続する。

その後、接続部分を元の大径孔６９に戻し入れると当該
接続部分が大径孔６９に納った状態で固定される。

従って、外部リード線を引張っても巻線の終端に力が加
わることがない。

第８〜１０図では四つの凹所５１〜５４しか図示してい
ないが、各側板４８，４９の各隅に三つまたはそれ以上
の数の凹所を作ることができ、それにより少なくとも２
４の接続部を設けることができる。

これは、巻線収容用の成層構造体を、複数の巻線を有す
る多速度電動機の鉄心として使用する場合などに有利で
ある。

変圧器あるいは映写機の駆動上−タと点灯装置の組み合
せのように変圧器とモータを組み合せた機器の鉄心とし
ても使用できる。

第１１図にはさらに別の例が示しである。

ここでは、成層体７０は第８〜１０図に図示のものと同
様の成層板４６で構成されており、そのうえに絶縁部材
が一体に成形しである。

絶縁部材は側板７１．７２、凹所７３およびスロット７
４を備えている。

第１４〜１６図には第１〜７図に図示の成層板３２と実
質上同一の成層板からなる成層板３０が示しである。

成層体８０には絶縁部材が一体に成形してあり、その本
体部８１は成層体８０の一定の表面部分に接している。

本体部８１は成層体８０を締結保持するとともに、接地
絶縁部材となる。

この絶縁部材には第１１〜１３図に図示の凹所およびス
ロット７３．７４に類似の凹所およびスロットが設けで
ある。

以上に述べた各成層体においては、絶縁部材は一体に成
形され、巻線の位置を決めるための手段を必要としない
。

成層体はあらかじめ定められた高さを有し、絶縁部材の
少なくとも一つの壁は厚さを変えることができる。

その厚さは成形中に巻線収容構造物が全体として所定の
高さになるべく定められる。

一体成形された絶縁部材は成層体を一体に締結保持する
動きを有し、従って、それ以外の締結手段を必要としな
い。

ただし、他に手段を用いることはかまわない。

また、絶縁部材を成層体上に直接に一体成形することに
より、これまで重要と考えられてきたが、維持するのに
費用を要した種々の関係（たとえば、成層体の高さと成
形ボビンの口径との関係）などは必要でなくなる。

さらに、以下にも述べるように、さまざまな形状および
大きさの絶縁部材を容易に作ることができるようになる
。

それ故、本発明によって一体成形の絶縁部材を備えた成
層体を造れば従来においては成形ボビンを用いることに
よって達成可能であったさまざまな利点をそれに付随し
ていた欠点を回避した形で実現することができる。

しかも、成層板の形がたとえば馬蹄形のような不規則な
ものであっても同様である。

次に、第１７〜２２図を参照して本発明の成層構造体を
造るための機械および方法について説明する。

同図に図示の機械および方法においては成層板３２によ
り構成された成層体８８が成形機９０の内部に配置され
、その成形機内の密閉成形室において成層体８８の周囲
に所望の形の絶縁部材が一体に成形される。

第１７図に示すように、成形機９０は基台９２に支えら
れた下部成形部材９１と、上部成形部材９２と、駆動装
置とからなる。

駆動装置には加圧ヘッド９４とロッド９８およびロッド
を駆動する油圧シリンダ（図示せず）のどとき１駆動器
より構成され、上部成形部材９３を開閉駆動する。

上下成形部材９１．９３は成形空所９７，９Ｂを有し、
両者が接合すると内部に成形室ができる。

成形機９０の運転中に際しては、まず、加圧ヘッド９４
により成形部材９３を持ちあげ、あらかじめ定められた
範囲内の高さを有する成形体８８を整合ピン９９，１０
１のあいだに落し入れる。

その際、成形体８８の位置決め路３９．４１（第３図参
照）が整合ピン９９，１０１とはまり合って、成形体を
下部成形部材９１上の所定の位置に案内する。

上に述べたように配置すると成層体８８は位置決め面１
０２の上に載る。

その結果図示の成形機械の場合にはできあがる絶縁部材
の下部側壁の厚さは約０．８１１ｍとなる。

この厚さは第６図のｔに対応し、絶縁成形材としてナイ
ロンを用いた場合にはこの厚さで十分に満足できる。

成形部材と成層体との空間関係は第１７図と第２２図と
を対比すれば容易に理解できる。

成層体８８を下部成形部材９１内に配置したあと、あら
かじめ定められた力で上部成形部材９３を下部成形部材
９１に押しつける。

その時、上下成形部材９１，９３の相対する端面１０４
が互いに密接し合って内部の成形室の成形用絶縁材が外
に漏れるのを防ぐ。

第３図に示す絶縁部材を作る場合には上下成形部材９１
．９３を３０トンプレスで押圧密閉しながら、温度約３
０４°Ｃ（５８０”Ｆ）の未硬化ポリアミド樹脂を約５
４４３ｋｇ（１２０００ｌｂ／１ｎ２）の加圧下で成形
室に注入する。

成形用絶縁物質としての樹脂にはナイロンが利用できる
。

容易に入手できるナイロンには、たとえば、デュポン社
から「ＺＹ計０１」の商品名で市販されているものがあ
る。

ただし、適当な感熱性物質、すなわち熱可塑性または熱
硬化性の物質であれはどれでも使用できる。

成形部材の押圧密閉力は成形室内表面の面域、成形室の
内圧、所用する未硬化成形物質の粘度、許容し得る漏洩
成形物質の量等によって定まる。

従って粘度の低い成形部質を真空吸引によって成形室に
導入する場合に必要な成形部材の押圧密閉力は上に述べ
た物質を上に述べた加圧下で導入する場合よりも小さく
てよい。

説明を簡略にするために、図では下部成形部材９１が固
定基台９２に支持されているように示しであるが、基台
は可動自在であって定められた経路を移動するものであ
ってもよい。

また、図示の機械においては成形室が一つしか設けられ
ていないが、複数個存在してもかまわない。

図からもわかるように、成層体８８は成形室内の位置決
め面１０２とクランプピン１０３のあいだにおいて「浮
んでいる」。

従って、これを成形室内で保持するにはクランプピン１
０３によって成層体８８に適度の大きさの力を加えれば
よい。

その際、この力は上下成形部材を押圧保持するための力
とは別個独立して加えるのが望ましい。

成形体８８を位置決め面１０２に押しつけるために加え
る力は一定の大きさ以上にならないことが望ましいが、
その理由は誘導機器における磁束路を作るのに用いる鉄
心に求められる緒特性を思い出せば明らかになる。

よく知られているように、一定の電気入力を受けている
ある成層磁気鉄心に一定の磁束密度が生じると、熱が発
生する。

この現象は「鉄損」と呼ばれる有害な特性の結果で、成
層鉄心内の機械的応力が増大すると鉄損も増大する。

そこで、はとんどの磁気鉄心では焼入れを行って成層板
および鉄心そのものの内部応力を取り除いている。

このことから、成層体上に絶縁部材を成形している時に
、当該成層体に余り大きな力、たとえば、伺百キログラ
ムという力を加えるのは好ましくないことがわかる。

もし、そのような大きな力を加えて押圧すると、成層鉄
心に永久変形が生じ、内部応力が増大するとともに鉄損
が増加する。

また、成形部材を押圧密閉するに用いられるような大き
な力で成層体を加圧した状態で絶縁部材を硬化成形する
と、成形室から取り出した後も成層体ができあがった絶
縁部材により必要以上に加圧保持されることになり、鉄
損が増加する原因となる。

もつとも、数トンという大きな力で成層体８８を圧縮す
ると実際にどの程度の鉄損増加が生じるかについて定量
的に分析を行ったイ）けではない。

しかし、成層体を締結保持するための絶縁部材を密閉成
形室内で作ることによって得られる他の利点は容易に理
解し得る。

たとえば、この方法によれば成層体の高さがあらかじめ
定められた範囲内にありさえすれば必要な絶縁部材を一
体に成形することができ、そのために特に労力と費用を
かけて成層体の高さを定められた通りに精密に設定する
必要はない。

再び第１７．１８図を参照して、成層体８８がどのよう
にして密閉成形室内で「浮遊状態」に保持されるかにつ
いて詳しく説明する。

上部成形部材９３が下部成形部材９０から引き離され、
下部成形部材内に成層体８８が挿入配置されると、上部
成形部材９３が下部成形部材９１に向けて移動せしめら
れる。

上部成形部材９３が下部成形部材９１に接合する直前に
クランプピン１０３が成層体８８に接してこれを定めら
れた力で位置決め面１０２に付勢する。

このピン１０３の付勢力は成形部材９１．９３を一体に
密閉保持するための力よりはるかに少さい。

第１７，１８図に図示の成形機では、クランプピン１０
３はバネ１０５を介して上部成形部材９３に連結されて
いる。

そして、このバネ１０５の介在によりクランプピン１０
３と上部成形部材９３とのあいだにほから動きが生じ得
る。

バネ１０５は上部成形部材９３内に設けたバネ収容孔１
５１におさめである。

上部成形部材９３が下部成形部材９１に接し、クランプ
ピン１０３が成層体８８に接すると、バネ１０５は取付
ネジ１０７とクランプピン１０３の頭部とのあいだで圧
縮される。

第１７〜２０図では２本のクランプピン１０３しかみえ
ないが実際には４本のピンが上部成形部材９３に設けて
あり、その位置は後述の押出ピン１２１の位置にほぼ対
応する。

上記の構成により、成形部材に密閉圧を加える機構と成
層体の間に圧力解除手段が介在することとなる。

ただし、成層体を成形部材に加えられる密閉力から実質
上完全に分断することができさえすれば、磁気力やその
他の圧力吸収装置を利用してもよい。

図示の例では成層体を支える位置決め面１０２が一方の
成形部材にのみ作ってあり、成層体を加圧するクランプ
ピン１０３が他方の成形部材に作ってあり、成層体は両
者の間ははさまれるようになっているが、成形部材を２
個以上使用しそのうちの１つに位置決め面とクランプピ
ンの双方を備えるようにしてもよい。

さらに、成層体の端面を支えるのではなく、側縁を支え
るようにしてもよい０ 図示の成形機９０の内部で高さ１２．７ｍｒｎ、１９、
１ ｍｔｎ、２５．４ｍｍの成層体を保持する場合には
、クランプピン１０３を約２２ｋｙ（５０ポンド）の力
で付勢すれば良好な結果が得られる。

この時成形部材がたとえ約３０トンの力で密閉されても
成層体８８には約９０ｋｇ（２００ｌｂ ）の加圧しか
加わらない。

成形層９０の成形室内にナイロン樹脂のごとき未硬化熱
可塑性物質を注入するための注入路が第２１．２２図に
示しである。

すなわち未硬化成形物質は注入路１１１，１１４，１１
６を経て四つの注入口から成形室に注入される。

成層体８８および巻線終端を受は入れる凹所を成形する
ための挿入突起１１８，１１９の周囲に未硬化の成形物
質で満たされたら、成層体と完全一体の絶縁部材が成形
されるに到るまでこれを硬化させる。

このようにして絶縁部材が一体に成形された成層体を成
形室から取り出すのを容易にするために押出し機構を設
ける。

第１７〜２０図、第２２図に示すように、押出し機構は
駆動子１２９とこれに取付けた四本の押出ピン１２７か
らなり、駆動子１２９を機械力、油圧力ないしは空気圧
を用いて駆動するとピン１２７がコイルバネ１２８の付
勢力に抗して成層体８８の底面にあたり、これを上に持
ちあげる。

第１９図には第１７．１８図に図示のものと同じ成形機
９０が示しであるが、内部には許容され得る最低限の高
さを有する成層体１３２が収めである。

第６，７図に関して述べた処から明らかなように、多数
の成層板３２で構成されている成層体１３２を下部成形
部材９１の内部に配置すると、成層体はクランプピン１
０３により位置決め面１０２に押圧保持され、第１９図
に示すように、第１８図に図示の場合と異って上部成形
部材９３内により大きな空間が残される。

成層体１３２にはクランプピン１０３により約２２ｋｇ
（５０ｌｂ）の力が加えられており、その間に成形室内
の空間に絶縁成形物質が注入される。

以上かられかるように、本発明の方法はあらかじめ定め
られた範囲内の高さを有する成層体を成形室内において
位置決め面上に配置する工程と、成形部材を密閉するの
に加えられる力が成層体に実質士別わることがないよう
にした状態で成層体を加圧保持する工程と、成形室に成
形物質を注入して成層体上に一体に絶縁部材を成形する
工程とで構成される。

第２０図には第１８図に図示の成層体の約２倍の厚さを
有する成層体１３３が示しである。

この成層体を受は入れるために上部成形部材にはより深
い空所を有するもの（参照符号１３５で示す）が用いで
ある。

上部成形部材１３５の構造はあらゆる点で前述の成形部
材９３と同じであるが、クランプピン１５０は絶縁部材
の成形中に成層体１３３に約９０ｋｇ（２００１ｂ）の
力を印加する。

このようにより大きな力を加えるにはバネ１５１に強力
なもつを用いればよい。

本発明によって造られた成層構造体は従来のものにくら
べて優れた緒特性を示した。

そのうちで重要なものの一つは、巻線（たとえば、第１
図の巻線１４）から成層鉄心（たとえば、第１図の鉄心
部分１６）を通じて漏洩する電流の量に係わるものであ
る。

漏洩電流を測定するために、第１図に図示のものと同じ
構造の電動機と、これに対抗し得る市販の電動機を供試
電動機とし、各電動機の巻線と成層鉄心にねじ入れた接
地接続部とのあいだに６０Ｈｚ、１１５Ｖの電圧を印加
した。

巻線と電源のあいだには１オームの精密抵抗器を直列に
入れ、この抵抗の両端間の電圧降下を高インピーダンス
電圧計で測定した。

これにより漏洩電流値を直読した。

このテストに用いた装置およびテスト方法は非営利の試
験所において用いられているテスト方法および装置とほ
とんど同じであった。

精密抵抗器の両端間の電圧降下は、巻線からアースに到
る漏洩電流として電圧計から直読できた。

最初のテストは温度約２１℃、相対湿度３５％の空気中
で行った。

まず、供試電動機を温度３８℃、相対湿度９５〜１００
％の湿潤キャビネット内に入れ、２４時間の経過の後に
取り出して上記条件の室内で漏洩電流テストを繰り返し
た。

漏洩テストを行う毎に供試電動機を再び温度３８℃、相
対湿度９５〜１００％の湿潤キャビネットに入れ、３日
目、７日目、９日目および１５５日目終りにさらに漏洩
電流テストを行った。

テストに用いた電動機は冷蔵庫の冷却室に空気を循環さ
せるのに使用するもので、実際の使用条件においては７
日以上にわたって高温度にさらされることがないと思わ
れるので、表■においては２４時間経過後および１週間
経過後の漏洩電流の読取値のみが掲載しである。

テストに供した電動機は上にも述べたように第１図に図
示のものと同じ電動機、およびこれに匹敵する市販の電
動機であって、鉄心に米国特許明細書第２０１０８６９
号に開示されている如き「はめ入れタイプ」のナイロン
ボビンが備えであるものであった。

本発明に従って製造した電動機における巻線と成層鉄心
を分離する接地絶縁物は少なくとも約０．８１ｍｍ（０
，０３２ｉｎ ）の厚さを必要とし、対比のため使用し
た市販電動機のナイロンボビンに必要な最小厚もこの程
度と思われる。

テストによって得られたデータが表■に示しである。

これらのデータは各テストグループの読取値の平均値で
ある。

テストグループＡでは本発明を実施してなる１１台の電
動機を試験し、テストグループＢでは本発明を実施して
なる１６台の電動機を試験し、テストグループＣでは絶
縁部材としてはめ入れタイプのナイロンボビンが用いで
ある市販の電動機ｉｏ台を試験し、テストグループＤで
は絶縁部材としてはめ入れタイプのナイロンボビンが用
いである市販の電動機５台について試験を行った。

人間が電気ショックを感じる電流レベルは普通の条件下
で２００μＡ１特殊な条件下で５０μＡであることを想
起すれば、上の表に記されている数値の意義を容易に理
解できると思われる。

そこで、上表中のデータについて検討すると、相対湿度
１００％の状態に２４時間放置した後の本発明を実施し
た電動機の漏洩電流は特殊な条件下において入間が知覚
できるレベル以下であり、他方テストグループＤの供試
電動機の場合には知覚できる電流レベルより上である。

さらに驚くべきは、９５〜１００％の相対湿度条件下に
７日間も放置した後の結果である。

テストグループＡおよびＢに層する供試電動機の漏洩電
流の平均測定値は依然として特殊な条件下で人間が感じ
ることのできる電流値以下であり、これに対し、テスト
グループＣ，Ｄの電動機の平均漏洩電流値は通常の条件
下で人間が知覚できるレベル以上である。

しかも、グループＤに属する電動機のいくつかに関して
は保護ヒユーズが飛んだために漏洩電流の測定さえでき
なかった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によって固定子鉄心上に一体成形された
絶縁部材を備えた電動機の一部を欠損して示す端面図、
第２図はその側面図、第３図は第１図の電動機を組み立
てるのに用いられる絶縁部材が一体に固着成形しである
巻線収容用成層構造体の平面図、第４図はその側面図、
第５図はその端面図、第６図は第４図のＶＩ−ＶＩ線に
沿って切断した断面図、第７図は第６図と本質的に同じ
構造であるが高さが第６図のものよりも低い巻線収容用
成層構造体およびそのうえに一体に固着成形した絶縁部
材の断面図、第８図は他の実施例になる巻線収容用成層
構造体およびそれに一体に固着成形された絶縁部材の平
面図、第９図はその側面図、第１０図はその端面図、第
１１図はさらに他の例になる巻線収容用成層構造体およ
びそれに一体に固着成形された絶縁部材の平面図、第１
２図はその側図、第１３図はその端面図、第１４図はさ
らに別の例になる巻線収容用成層構造体およびそれに一
体に固着成形しである絶縁部材の平面図、第１５図はそ
の側面図、第１６図はその端面図、第１７図は第３〜７
図に図示の成層構造体を造るのに用いる成形機の断面図
、第１８図はその機械に収容し得る最大限の高さを有す
る巻線収容用成層構造体を配置した状態を示す断面図、
第１９図は第１８図のものより高さの低い成層構造体を
収容した成形機の断面図、第２０図は第１８図に図示の
ものより高い成層構造体を収容した成形機の断面図、第
２１図は第１８図に図示の成形機内の成形室に絶縁性成
形物質を注入するための注入路の構成を概略的に示す図
、第２２図は第１７図のＸＸＩＩ−ＸＸＩＩ線に沿って
切断した断面図である。 １０・・・・・・電動機、１１・・・・・・固定子、１
２・・・・・・回転子、１４・・・・・・巻線、１６・
・・・・・鉄心部、３０・・・・・・成形絶縁部材、３
２・・・・・・成層板、３３．３４・・・・・・フラン
ジ、３５，３６・・・・・・巻線の終端を入れる凹所、
３９．４１・・・・・・整合路、ＯＡ・・・・・・絶縁
部材の全高、Ｈｌ 、Ｈ２・・・・・・成層体の高さ、
Ｔ２．ｔ・・・・・・絶縁部材の絶縁壁の厚さ、８８・
・・・・・成層体、９０・・・・・・成形機、９１・・
・・・・下部成形部材、９２・・・・・・基台、９３・
・・・・・上部成形部材、９４・・・・・・加圧ヘッド
、９７．９８・・・・・・成形空所、９９，１０１・・
・・・・整合ピン、１０２・・・・・・位置決め面、１
０３・・・・・・加圧ピン、１０５・・・・・・コイル
バネ、１１１．１１４゜１１６．１２１・・・・・・成
形物質。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 磁気鉄心の成層体を、その成層体に直接作用しない
   所定の高い保持力により一体に維持された複数の成形部
   材が形成する成形空間内に挿入し、前記成形空間内に硬
   化或能な絶縁物質を注入して前記磁気鉄心の成層体にお
   ける所望の表面を覆うようにし、前記閉じられた成形空
   間内の前記絶縁物質を硬化させると共に、前記表面に位
   置する絶縁体を有する前記磁気鉄心の成層体を前記成形
   空間から除去することにより、磁気鉄心の成層体上に直
   接形成された絶縁部材を含む磁気構造物を製造する方法
   において、 前記磁気成層体を前記成形部材の少くとも一つつ関して
   直接に支持することなく、シかも前記成形空間内におい
   て前記成形部材の前記保持力からは独立したそれより小
   さい圧縮力により結束して定位置に維持することを特徴
   とする成層構造体上に絶縁部材を一体成形してなる電磁
   機器用磁気構造物の製造方法。 ２ 成層体の束を挿入すると共に、成形可能な絶絶物質
   を注入するための成形空間を画成するための少なくとも
   二つの成形部材を備え、前記少なくとも二つの成形部材
   は前記物質の注入時において強い密閉力により一体に維
   持され、前記磁気成層体は前記絶縁物質が配置されるべ
   き位置における前記成形部材の壁面から分離した状態に
   おいて前記成形空間内の定位置に維持されるようにした
   磁気鉄心の成層体上に直接成形される絶縁体を有する磁
   気構造物の製造機械であって、 磁気成層体の束８８．１３２又は１３３を保持するため
   に、これらの戒層体束に係合する少なくとも一つの成形
   部材中に弾性支持手段１０３゜１５０を装備したことを
   特徴とする機械。