专利名称:扁平线圈及其制造方法本发明涉及一种使用在电动马达、偏转线圈、变压器等的扁平线圈的生产方法，并具体专指一种切割金属箔的卷制体以生产扁平线圈的方法。根据常规的做法，使用铜线绕成多层的绕线型线圈被用作电动马达的线圈或阴极射线管的偏转系统中的线圈。随着设备的尺寸减少，发展了厚度显著减少的所谓扁平线圈并已付诸实用。例如，薄片状线圈的生产，可以通过腐蚀一张层叠以一片绝缘片、呈螺旋状且排成宽约50微米的铜箔来进行，并将它用作扁平马达的线圈。这样一种薄片状线圈的实施对于马达的扁平化和小型化有重大的影响。尽管这样一种薄片状线圈对扁平设备是很有效的，但由于它需要精确度很高的腐蚀技术，故大量生产这种薄片状线圈是有困难的。因为这样一种特殊技术是必需的，故该线圈不能轻易由每一家制造商加以生产。曾经公开过一种生产方法，其中的一片涂有一层绝缘薄膜的铜箔卷起来并切成圆柱状薄片以生产扁平线圈。然而，这种生产方法由于大量生产的可靠性和适用性的问题而未曾付诸实用。特别是，要将一个卷起来的片状铜箔切成有预定轴向长度的圆柱状薄片，即切成有预定厚度的扁平线圈是有困难的。在例如使用一机械措施或一激光束作这种切割时，存在有一种可能性，即可能在一切割面上产生一小滴剪切物而引起所生产的线圈的短路作用。为了消除切割面上的这样的一小滴剪切物，必须光滑地抛光该切割面。这一步骤一般需要花很多劳力和花很多的操作时间。于是，所提议的公开内容不很适用于大量生产。在试图用切割一铜箔的卷制体以生产扁平线圈时，因为切割后的处理有困难，而且因为需用太高的总费用，常规的切割方法因其生产量与其费用不相称而没有在大量生产中使用。例如，本发明的发明人所做的研究展示，当导体箔和绝缘薄膜的重叠薄片的卷制体用一放电机械加工法切割时，特别是在使用极薄的导体箔的场合下，可能存在的问题是，导体箔在其外围部分的一部分强度可能不够，从而可能出现一种所谓的翻起现象。这种现象使切割速度降低。线圈外围部分的一部分导体箔也可能被切去，使得这样生产的线圈是不合格的。在最糟的情况下，切割本身就不可能进行。此外，由这种方法生产的扁平线圈还有的缺点是线圈由于切割的结果而变形，而且端部的强度也不足够。本发明提供一种生产扁平线圈的方法，这种线圈的生产方法消除了如上述常规方法的缺点，而在采用这种生产方法后，可以高产量地生产高可靠性的扁平线圈，而不会使金属箔的卷制体在切割后引起短路。本发明提供的生产扁平线圈的方法，即使在导体箔的强度很低的情况下，也能高速和高产量地有效切割导体箔的卷制体。本发明使用金属箔卷制体的放电机械加工法。根据本发明的一个方面，在带状的金属箔上形成一层绝缘层，在将绝缘层压向中心转轴的同时，附带有绝缘层的所得金属箔围绕一中心转轴或圆形心轴形成，以便构成金属箔的卷制体。然后将该卷制体按横截中心转轴的方向用放电机械加工法切割成有预定厚度的扁平线圈。
根据本发明的另一方面，提供了一种扁平线圈，这种线圈包括交替的金属箔层和在扁平线圈的横剖面方面伸出金属层外的绝缘层。扁平线圈的生产是通过使用放电机械加工法切割一个由金属箔和一绝缘薄膜绕成交替层所形成的金属箔卷制体或切割由金属箔卷制体组成的块状线圈，以便形成多个薄片，每一个这种薄片都构成一个扁平线圈。
根据本发明的另一方面，提供了一种生产扁平线圈的方法，这种方法包括下列步骤在金属箔上形成一绝缘层，在将绝缘层压向中心转轴的同时，将在其上带有所形成的绝缘体的金属箔围绕一中心转轴缠绕，以便形成金属箔的卷制体，以及将呈条状的金属电极构件以整体方式在卷制体的整个宽度上至少附接到卷制体的内周边或外周边，从而形成一个线圈块。这个块均状物在横截中心转轴的方向上用放电机械加工法切割成有预定厚度的扁平线圈。
在本发明的另一个实施例中，提供了一种生产扁平线圈的方法，这种方法包括下列步骤在金属箔上形成一绝缘层，在将绝缘层压向中心转轴的同时，将其上带有绝缘层的金属箔围绕一中心转轴缠绕，以便形成金属箔的卷制体，将呈条状的金属终端构件以整体方式在卷制体的整个宽度上至少附接到卷制体的内周边或外周边，以便将条状的构件电气连接到卷制体的金属箔。一层绝缘的树脂形成在金属箔最外圈的终端部分，而在卷制体的外周边而不是绝缘树脂层覆盖以一层由电镀产生的加强层，以便形成线圈块。该线圈块然后在横截中心转轴的方向以放电机械加工法切成有预定厚度的扁平线圈。
当用放电机械加工法切割带有绝缘薄膜叠层在其中的金属箔卷制体时，在它所给出的横剖面中，绝缘层稍稍伸出金属箔层。因此，金属箔的相邻层之间的绝缘仍能维持，而诸如短路这类缺陷的可能性则被减至最小。
在用本发明方法所生产的扁平线圈的情况下，在扁平线圈的外周边配置有一金属加强层，机械强度由金属加强件增强，而且终端件的连接可靠性也是有保证的。
当在卷制体的一终端处配置一绝缘的树脂层时，防止了在卷制体的终端部分剥离导体箔，而同时也防止了在金属加强层上形成电的回路。因为卷制体外周边处的强度增加了，故金属加强层的形成对于扁平线圈的生产也是有利的。于是，处理条件可以更加严格，而且可以取得更高的切割速度。此外，金属加强层的作用是保护在扁平线圈的外周边上的导体箔，因而可以切割由非常薄的导体箔组成的卷制体，这种导体箔至今难于用常规方法切割。
此外，在使用放电机械加工法时，可以一次切割若干块金属箔卷制体，因此显著地提高了生产率。
图1示意说明，作为本发明的部分方法，在铜箔上形成一绝缘层的步骤;
图2说明其上涂有绝缘层的片状卷材的透视图;
图3是图2卷片放大的部分横剖面视图;
图4是与图3相似的视图，但其中的卷材片没有使用高分子量的薄膜;
图5说明切割卷材片的步骤的示意图;
图6是与图5相似的视图，但说明围绕一芯轴缠绕卷材片的步骤;
图7是绕在芯轴上的卷制体的透视图;
图8是一个相似的视图，说明附接一根待形成电极的焊条的步骤;
图9A和9B是说明完成的线圈块的相似视图;
图10是可以用以硬化粘合剂层的加热炉(部分已拆去)的前向正视图;
图11说明用放电机械加工法切割线圈块的步骤的示意侧视图;
图12说明同时切割多个线圈块用的电极装置示意图;
图13说明一次在三个方向上切割一个线圈块的方法示意图;
图14A至14E是连接一线圈块至地的不同方法的示意图;
图15说明线圈块在切割后的透视图;
图16A和16B说明用本方法所得扁平线圈的透视图;
图17说明用放电机械加工法所得扁平线圈的横剖面的放大的横剖面视图;以及图18说明研磨装置(部分拆开)的透视图。
在按本发明生产扁平线圈时，如图3中所示，首先将起绝缘层作用的粘合剂层压在铜箔1上。在本发明的第一实施例中，一层如聚酰亚胺薄膜的高分子量化合物薄膜2被层压，以保证带有两层涂覆在薄膜2相对32侧面上的粘合剂层3和4的产品绝缘。铜箔1的厚度约35微米，而每一粘合剂层3和4的厚度约为6微米。高分子量薄膜2是由具有约13微米厚度的聚酰亚胺薄膜制成的。
必须注意，高分子量薄膜2不是经常都需要的，如图4中所示为例，可直接在铜箔1的相对侧面上只涂覆粘合剂层3和4。
粘合剂3、4可使用环氧树脂、酚醛树脂、苯氧树脂、丙烯酸类树脂、聚氨酯树脂、聚酰亚胺、聚酰胺、一种上述树脂的混合物、丁腈橡胶、合成橡胶或一种丁腈橡胶或/和合成橡胶和上述所说树脂的混合物。
高分子量薄膜2或粘合剂层3和4在铜箔1上的层压可使用如图1中所示的机构来实现。带状的高分子量薄膜2是由供给辊11供给的，而且通过粘合剂涂敷机12，粘合剂就是在这里给涂敷到高分子量薄膜2的相对侧面上。然后，使薄膜2通过一干燥设备13，在这里粘合剂被干燥成半燥状态。然后，使高分子量薄膜2通过层压器14，薄膜2就在这里给粘附到由供给辊15供给的薄片状铜箔1上，然后将层压制品缠绕在卷片辊16上。
经过上述步骤后，如图2所示，就可生产出由铜箔1、高分子量薄膜2和粘合剂层3和4组成的层状体5的贮料辊。来自层状体5的薄片是由辊16送来的，并用图5所示的切割机17切成有预定宽度的四份薄片。
然后将所得的带状薄片缠绕在横剖面基本上是三角形的芯轴6上，轴上的后张力是由张力辊20施加的以便生产层状体5的卷制体7。当层状体5缠绕在芯轴6上时，通过气动缸21的作用，使三个加热辊22从三个方向推向并压到层状体5，以便调节卷制体7的缠绕状态。当加热辊22以这种方式压到层状体5时，层状体5的相邻的圈由粘合剂层3和4而彼此相互粘附。图7展示以这种方式生产得到的卷制体7的外观。
芯轴6的横剖面形状可以根据所需的形状变化，因而，它可以例如是圆形的、椭圆形的、矩形的或多边形的。导电金属条8，如一条焊料，可以装在芯轴6上，以建立和待缠绕在芯轴6上的层状体5最内圈的电气连接。因此，当层状体5被切成薄片，用待叙述的步骤制造线圈时，各线圈上的一条金属条8用作引线电极之一接着，另一焊条9沿卷制体7的终端边粘附，以便在卷制体7在切成卷形物时，焊条9可以作为每一线圈上的另一引线电板。如图8所示，焊条9易于通过从喷咀23挤压一种呈软化状态的焊料而形成。
图9A是一个透视图，展示有一条沿卷制体侧棱粘附的焊9的卷制体7的外观。由这个图可以看出，这样做的结果形成一个包括所有的线圈元件(包括铜箔1的卷制体7在内的)的块状物10，形成电极的导电金属条8，以及形成其他线圈电极的焊条9。块状物10此后将称为线圈块。
然后将上述步骤所生产得的线圈块10如图10所示放进加热炉24，并加热至一预定温度，以将插入在线圈块10的卷制体7的相邻圈或匝之间的粘合剂层3和4完全硬化。接下去用放电机械加工法将线圈块切成有预定长度的切片。
放电机械加工法是一种非接触的机械加工法，此法利用在持续时间很短的间隔中在一介电液态冷却剂里的脉动式火花放电。所得的短电弧放电可以认为是金属在放电点的一个特别腐蚀。这种放电机械加工一般被用作处理导体，例如形成金属模具，但本发明发现放电机械加工也对切割金属箔层状体和绝缘薄膜给出良好结果。放电机械加工及其理论的进一步详细情况可在第三卷的金属手册第八版(1967)第227至233页找到。该出版物作为参考也结合在本文中。
为了实现放电机械加工，可将线圈块10浸在电介质冷却剂25中。脉动电流由装成有预定间隔关系(例如，在芯轴6的纵方向上隔开0.4毫米的距离)的板状电极26加到电介质冷却剂25中的线圈块10。在本实施例中，一个具有3微秒导通脉冲宽度和6微秒关断的能提供10安峰值电流的111千赫脉冲频率的脉冲源可用一个20安、40至50伏的电源产生出来。不是水就是石油基材料(如煤油)一类电介质可用作放电机械加工用的电介质冷却剂。
在所示的实施例中，可将线圈块10的芯轴6的两相对端固定在一对相对的可转动的转轴27和28上，并由后者转动二或三次到一个120°的角度，以便相应于芯轴6的各个三角形的边切割线圈块10的卷制体7的部份。线圈块10不需要一个一个地切割，因为，如图12所示，例如可将多个线圈块10平行放置，并同时用多个排成有预定间隔的板状电极26切割它们。事实上，借助于排成有0.4毫米距离的十一块板状电极26，用放电法切割排成并置关系的线圈块10，可得多达100个的线圈。
如图13所示，也可将三个电极26a、26b和26c排成有120°的角度间隔以面对线圈块10芯轴6的三个边6a、6b和6c，使得电极能同时在三个方向上切割缠绕在芯轴6上的卷制体7。在需要以不同于相邻电极间距离的尺寸切割线圈块时，可以用所需的距离进给电极以连续切割线圈块。
在执行放电机械加工时，必须将线圈块10接地。图14A至14D说明各种接地方法。
图14A说明一种方法，其中的线圈块10被放在由导电金属做成的金属夹具29上并直接接地。
图14B说明另一种方法，其中的线圈块10被放在与图14A相似的接地的金属夹具29上，但这里的金属夹具29有一加工成形的槽29a，槽中31引进了例如汞的液状导电材料30，以保证即使在切割线圈块10后也能使线圈块10的接地连接继续进行下去。
图14C说明另一种方法，其中的芯轴6是由一导电金属材料或诸如此类的材料形成的，并将之直接接地。
图14D说明再一种改进的型式，其中的地被连接到沿线圈块10的卷制体7的一条侧棱延伸的焊条9。当焊条9被连接到地时，在卷制体7最靠里部分处的导电金属条8也被连接到地。
使用上述放电机械加工法后，如图15所示，将线圈块10切成预定数目的具有预定厚度的线圈31。图16A展示一个这样的扁平线圈31在移离芯轴6之后的外观。
以这种方式得到的扁平线圈31因而包括铜箔和绝缘体的卷制部分31a以及接线端电极31b和31c。扁平线圈31具有非常小的厚度，铜箔1缠绕得或层叠得非常密。因此，扁平线圈31用作马达的线圈是非常有效的。
发明人还用显微镜观察了放电机械加工所形成的扁平线圈的切割面。该观察显示出，由高分子量薄膜2加上粘合剂层3和4组成的绝缘层32出人意料地如图17中所示的伸出铜箔1层外，因此，铜箔1的相邻层之间的绝缘完全被保留下来。
尽管伸出金属层外的绝缘层32可按它们的原样留下来，但也可按照选择用如图18所示的研磨装置33将它们抛光，以确保扁平线圈31宽度的精确度。
由上述步骤生产出来的扁平线圈31在其它诸如屏蔽端部、用树脂材料涂敷和检查适用的电感、连续电阻和绝缘测试步骤后，可以把它装入电动马达。发明人使用根据本发明所制得的扁平线圈31，实际上生产了一种具有约2.7毫米直径和2毫米厚度的扁平马达。
现将叙述线圈总体结构的一个改进。
参考图16B，根据本发明所生产的扁平线圈包括一个由导体箔和一层层绝缘薄膜缠绕成若干匝直到能得到预定性为止的卷制体组成的线圈部分31a。一对接线端31b和31c位于该卷制体最里面的匝和最外面的匝的相对端处，并提供作外连接线用的部分。一金属加强层50覆盖卷制体的外周边。一层绝缘的树脂层50是用一种呈带状的树脂材料涂敷在该线圈部分31a的最外匝的接线端31d形成的。使用这种方式，用绝缘树脂层40密封线圈部分31a的接线端31d。
金属加强层50是电镀一部分的线圈部分31a外周边而不是绝缘树脂层40形成的。导体箔的最外匝部分的总厚度等于导体箔本身的厚度和金属加强层50的厚度。
带有这种如上所述结构的扁平线圈因有金属加强层50而改进了机械强度，使得它有抗形变等一类的能力。在线圈部分31a外周边上所提供的接线端31c是由金属加强层50密封的，并与导体箔紧密接触。于是，在增加接线端31c的安装强度的同时，确保了通过导体箔的端部31的连接。
由于金属加强层50是部分切割的，而绝缘的树脂层40则由金属加强层50插入切割空间，故金属加强层本身并不产生电的回路也不降低线圈部分31a的容量。
在生产刚叙述过的类型的扁平线圈时，图9A中所示的卷制体以和已经叙述过的第一实施例相似的方式形成。然而，在这种情况下，铜箔必须暴露在卷制体7的外周边上，因此，必须对图2所示的层状体5的缠绕方向加以注意。此外，当粘合剂层在某一高分子量薄膜的相对面上形成时，最好只在该高分子量薄膜最外匝的接线端附近的外表面上预先移动粘合剂层。
作为随后的一个步骤，沿卷制体7的端棱粘附一焊条9，以便在卷制体7此后被切成线圈时，焊条可以作为各线圈上的一个引线电极使用。焊条9容易从一喷咀23挤压软化状态的焊料而形成。
接下去沿卷制体7的最外匝的接线端部涂敷一种绝缘树脂材料，以形成图9B中所示的一层绝缘树脂层40。有多种树脂材料可以用作绝缘树脂材料40。
绝缘树脂可以是丁缩醛树脂、酚醛树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂或丙烯酸树脂。
接着，通过电解电镀其上有绝缘树脂层40的卷制体7的整个表面来涂覆一层金属加强层50。电解电镀可以是镀铜、镀镍、镀锌、镀铬、焊料电镀、镀锡，等等。
借助于电解电镀，金属加强层50形成在卷制体7的导体部分上而不是在绝缘树脂层40上。因此，金属加强层50并不形成电的回路。
图9B是一个透视图，说明金属加强层50围绕其形成的卷制体7的外观。从本图可以看出，块状物10包括包括卷制体7在内的线圈的所有元件、稍后要提供一个电极的导电金属条8和要制成线圈其他电极的焊条9、绝缘树脂40以及金属加强层50。这种块状物10此后称为线圈块。
与在第一实施例中所叙述的步骤相似，线圈块10被放在如图14E中所示的与电极并置的位置，并用放电机械加工法将它切成有预定厚度的扁平线圈。因为线圈块10在其上形成有一金属加强层50，故可以严格要求机械加工条件并可增加整个切割速度。切割速度受切割起始速度的影响很大，因此，从这个观点来看，供应金属加强层50是很有效的。由于线圈外周边处的机械强度因形成金属加强层50而增加，即使在使用了一层很薄的不能用常规方法切割的铜箔，也可以切割线圈块10，而其切割后的线圈块10变形也可以减至最小。
在下列条件下发明人生产出扁平线圈，并证实了切割时间和生产效率中的改进。
特别是，粘合剂在具有35微米厚度的铜箔上干燥后第一次涂覆以约5微米的厚度。涂覆有粘合剂的铜箔带被缠绕成如图9A中所示的卷制体。
接着，具有下列配方的树脂合成物以带状物形式涂敷在卷制体最外匝的接线端部。涂敷层的厚度是35微米。
成分 按重量计的分量丁缩醛树脂 100(Sekisui Kagaku K.K的S-LEC BX-1)酚醛树脂 60(Sumitomo Durez Co.的PR50838)乙醇 150甲苯 330丙酮 120上述树脂合成物有20%的固态含量。将其上涂有树脂合成物的卷制体放入焦磷酸铜电镀槽而引起电解电镀。电镀条件包括密度为3安/分米2的电流，60分钟的电镀时间以及45微米的电镀厚度。可得如图9B中所示的线圈块。
如上述叙述方法电镀得的线圈块由放电机械加工法来切割以生产扁平线圈。将该切割时间和生产率与没有电镀而生产的扁平线圈相比较，结果示于下表切割时间 生产率有电镀的 31.03秒 67%无电镀的 49.98秒 34%从上表可以看出，切割时间改进了约38%，而生产率则改进了约30%。已发现没有困难地切割树脂合成物层是可能的。
从其先前的叙述显然的是，用放电机械加工法切割卷制体以形成分离的线圈可以方便地以大量生产的方式生产。
缠绕的金属箔相邻层之间的绝缘是完全有效的，因而产品中出现任何的短路的机会是很少的。故可生产具有高可靠性的扁平线圈。
由本发明方法生产的并在其外周边上具有金属加强层的扁平线圈改进了其机械强度，因而形变不是一个严重的问题。
由于有金属加强层，用作外接线的端部可在一定的状态下粘附到扁平线圈，且可以改进该接线端的强度。
由于在金属加强层有层间的绝缘树脂层，故金属加强层完全不会形成电的回路，因而线圈的容量是不会降低的。
因为在用放电机械加工切割导体箔卷制体前，金属加强层已经用金属电镀法形成在外周边部分，故即使使用了极薄的不能用常规切割方法切割的铜箔，也能保证有良好的切割且能改进切割速度。此外，这方法是不需要特殊技术或高精确度的极其简单的方法，故本发明的方法在实用价值上是极高的。
全面叙述本发明后，那些普通熟悉本技术的人士，可对此作出改变或改良而不偏离如本文所提出的本发明的范围和精神。


一种扁平线圈的生产方法包括步骤在一金属箔带上形成一绝缘层，围绕一圆形心轴缠绕金属箔的同时将绝缘层压向中心转轴以形成卷制金属箔体。一条导电金属电极可以整条地粘附到线圈的内或外或两者的周边以便向各匝提供电气连接。一绝缘树脂层可在该金属箔的外端部形成，并且用电镀法在卷制体的外周边上形成一金属加强层以形成一线圈块。然后用放电机械加工法在横切中心转轴的方向上切割线圈块，以形成如图16B所示的预定厚度的扁平线圈。