DE2635297A1 - Kernloser motor - Google Patents

Kernloser motor

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DE2635297A1
DE2635297A1 DE19762635297 DE2635297A DE2635297A1 DE 2635297 A1 DE2635297 A1 DE 2635297A1 DE 19762635297 DE19762635297 DE 19762635297 DE 2635297 A DE2635297 A DE 2635297A DE 2635297 A1 DE2635297 A1 DE 2635297A1
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Toshihiro Kondo
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Fujifilm Holdings Corp
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Fuji Photo Film Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K23/00DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors
    • H02K23/56Motors or generators having iron cores separated from armature winding
    • HELECTRICITY
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    • HELECTRICITY
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  • Power Engineering (AREA)
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Description

  • Kernloser Motor Die Erfindung betrifft einen kernlosen Motor und insbesondere einen Elektromotor, der ohne Kern hergestellt ist, um das Trägheitsmoment zu reduzieren.
  • Ein kernloser Motor weist einen Permanentmagneten und eine Vielzahl von dünnen Spulen auf, die so angeordnet sind, daß sie sich teilweise untereinander überlappen, wobei jede Spule geringfügig gegenüber der vorhergehenden Spule vesetzt ist.
  • Die dünnen Spulen sind in einer Richtung senkrecht zur Richtung des magnetischen Feldes des Permanentmagneten angeordnet.
  • Die Vielzahl der dünnen Spulen bildet einen Rotor, der im Verhältnis zum Permanentmagneten, der als Stator dient, gedreht wird.
  • Die dünnen Spulen sind z.B. gedruckte Spulen, die auf einem plastischen Film durch ein Fotoätzverfahren hergestellt sind.
  • Die dünnen Spulen können auch geformte Spulen sein, die in Scheibenform gewickelt und zusammen mit Kunststoff geformt worden sind. Die ersteren gedruckten Spulen werden hauptsächlich für Gleichspannungsanwendungen niedriger Spannung und die letzteren geformten Spulen werden für 100 V -Wechselspannungs vorrichtungen verwendet.
  • Der oben beschriebene kernlose Motor hat einen hohen Wirkungsgrad, da er keinen Kern verwendet, und weist eine verbesserte Anfahrleistung auf, da sein Trägheitsmoment klein ist. Darüber hinaus besitzt der kernlose Motor eine lange Lebensdauer.
  • Der herkömmliche kernlose Motor hat jedoch den Nachteil, daß er eine erhebliche Größe aufweist aufgrund seines Aufbaus, der einen aktiven Teil (in welchem sich die Wicklungen der Spule senkrecht zur Drehrichtung- erstrecken und die Drehung des Rotors bewirken) und einen unwirksamen/Teil,(in welchem sich die Wicklungen parallel zur Drehrichtung erstrecken und keine Drehung des Rotors bewirken), der Spulen, die sich in Scheibenform erstrecken, aufweist. Darüber hinaus versucht der unwirksame Teil der Spulen, den Dreheffekt des Motors unwirksam zu machen, um hierdurch den Wirkungsgrad der Spulen zu erniedrigen.
  • Die Erfindung ist darauf gerichtet, einen kernlosen Motor mit hohem Wirkungsgrad, geringer Größe und langer Lebensdauer zu schaffen.
  • Der kernlose Motor gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der unwirksame Teil der Spulen im Verhältnis zu dem wirksamen Teil abgewinkelt ist, um die Größe der Spule zu reduzieren und den unwirksamen Teil der Spulen weg von dem starken magnetischen Feld des Permanentmagneten zu bewegen, um hierdurch die unerwünschte Wirkung des unwirksamen Teils zu verringern.
  • Ein bevorzugter Gedanke liegt darin, eine Anzahl von dünnen Spulen in einem Kreis anzuordnen, um einen Rotor zu bilden.
  • Jede Spule wird teilweise von der vorhergehenden Spule überlappt und ist gegenüber dieser teilweise versetzt. Die Spulen haben wirksame Teile, die sich senkrecht zur Drehrichtung des Rotors erstrecken, und unwirksame Teile, die sich parallel zur Drehrichtung erstrecken. Die unwirksamen Teile sind rechtwinklig im Verhältnis zu den wirksamen Teilen abgewinkelt, um außerhalb des starken Magnetfeldes der Permanentmagneten, die als Stator dienen, angeordnet zu werden. Nur die wirksamen Teile sind nahe den Permanentmagneten innerhalb des starken magnetischen Feldes angeordnet.
  • Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung egeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Darin zeigen: Fig. 1 eine Draufsicht auf eine fächerförmige Spule, die bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung benutzt wird, Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer dünnen Spule, deren unwirksamer Teil abgewinkelt ist und die in den kernlosen Motor gemäß der vorliegenden Erfindung eingebaut werden soll, Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines aus einer Vielzahl von dünnen Spulen gemäß Fig. 2 zusammengesetzten Rotors, Fig. 4 einen Vertikalschnitt des in Fig. 3 gezeigten Rotors, Fig. 5 eine Ansicht eines kernlosen Motors, wobei eine Hälfte im Vertikalschnitt gezeigt ist, welcher den in den Fig. 3 und 4 gezeigten Rotor verwendet, Fig. 6 eine perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform des Spulenelementes, das benutzt wird, um den kernlosen Motor gemäß der vorliegenden Erfindung zu bilden, Fig. 7 eine perspektivische Ansicht eines Rotors1 der aus einer Vielzahl von dünnen, in Fig. 6 gezeigten Spulen zusammen gesetzt ist, Fig. 8 einen Längsschnitt des in Fig. 7 gezeigten Rotors, und Fig. 9 eine Vorderansicht, teilweise im Schnitt, eines kernlosen Motors, der den in den Fig. 7 und 8 gezeigten Rotor verwendet, gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • In Fig. 1 ist eine fächerförmige gedruckte Spule 1 gezeigt, die durch ein Fotoätzverfahren auf einem Polyesterfilm 2 hergestellt ist. Der elektrisch leitende Teil, in der Spule ausgebildet, besteht aus Metall, wie Kupfer, Aluminium und Silber.
  • Die Spule weist obere und untere Teile la und lc und linke und rechte Teile ib und ld auf. Die oberen und unteren Teile la und lc erstrecken sich in Drehrichtung des Rotors, durch einen Pfeil in Fig. 1 angedeutet, und werden hiernach als "unwirksame Teile" bezeichnet. Die linken und rechten Teile ib und ld erstrecken sich senkrecht zur Drehrichtung und werden hiernach als "wirksame Teile bezeichnet, da nur diese Teile der Spule 1 eine Drehung der Spule bewirken. Ein Permanentmagnet 3 hat ein magnetisches Feld, das sich senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 1 erstreckt. Daher tragen die wirksamen Teile ib und ld zur Drehung der gedruckten Spule 1 bei und versuchen die unwirksamen Teile la und lc, die Wirkung der wirksamen Teile ib und ld zunichte zu machen.
  • Die unwirksamen Teile la und lc sollten vorzugsweise außerhalb des starken Magnetfeldes des Permanentmagneten 3 angeordnet sein. Dementsprechend sind bei dieser Ausführungsform, wie in Fig. 2 gezeigt ist, die unwirksamen Teile la und lc rechtwinklig an Faltlinien A-B, C-D, E-F und G-H abgewinkelt. Die bedruckten Spulen 1 werden daher in eine winklige U-Form, wie in Fig. 2 gezeigt ist, gebracht.Zwölf gedruckte Spulen 1A bis 1L, die in diese Form gebracht worden sind, sind in einem Kreis angeordnet, in welchem jede Spule die vorhergehende Spule um 1/2 oder 2/3 überlappt, um einen kreisförmigen oder ringförmigen Rotor, wie in Fig. 3 gezeigt ist, zu bilden.
  • Ein innerer Ring 4 ist in den kreisförmigen RaumgdiM-t am Mittelpunkt der gedruckten Spulen 1A bis 1L, die in einem Kreis angeordnet sind, eingefügt. Ein äußerer Ring 5 ist um die gedruckten Spulen 1S bis 1L, wie in Fig. 3 gezeigt ist, angeordnet. Die gedruckten Spulen lA bis iL und der innere und äußere Ring 4 und 5 werden alle zusammengeformt durch Verwendung von thermoplastischen oder wärmehärtbaren Kunststoffen, wie Polyester oder Polykarbonate. Wenn diese Elemente zusammen vereinigt und geformt sind, können Faserverstärkungsmaterialien zu dem Formmaterial, wie erwünscht, hinzugefügt werden.
  • Eine Ausführungsform des kernlosen Motors, welcher den Rotor, der, wis oben beschrieben, konstruiert ist, verwendet, wird im einzelnen hiernach in Verbindung mit Fig. 5 beschrieben. Ein Rotor, weLcher den oben in Verbindung mit den Fig. 3 und 4 bescnriebenen Aufbau hat, ist an einer Scheibe 6 befestigt Die Scheibe 6 wird von einem Trägerbauteil 7 getragen, das an einer drehbaren Welle 9 befestigt ist, und gegen das Trägerbauteil 7 von oben durch einen Klemmring 8 gedrückt. Ein Kommutator il wird von einem Kommutatorträgerbauteil 10 getragen, das fest mit dem Trägerbauteil 7 verbunden ist Der Kommutator 11 ist mit den Zuleitungsdrähten der zwölf gedruckten Spulen 1A bis iL verbunden.
  • Ein Ende der drehbaren Welle 9 ist drehbar in einem Lager 13 gelagert, das in einem oberen Gehäuse 12 vorgesehen ist, und das andere Ende der Welle 9 erstreckt sich aus einem unteren Gehäuse 14 durch ein darin angeordnetes Lager 15 hinaus. Innerhalb des oberen metauses 12 und 14 werden gedruckte Spulen 1A bis iL gehalten, welche den Rotor bilden. Innerhalb des oberen Gehäuses 12 sind eine Vielzahl von Permanentmagneten 3 in symmetrischer Anordnung im Verhältnis zu der Welle 9 vorgesehen.
  • Die Permanentmagneten 3 sind nahe den gedruckten Spulen 1A bis iL angeordnet. Die unwirkamen Teile der Spulen sind außerhalb des starken Magnetfeldes der Magnete 3 angeordnet. Darüber hinaus sind innerhalb des oberen Gehäuses eine Vielzahl von Bürsten 16 vorgesehen, um mit dem Kommutator 11 in Berührung zu sein, um Strom zu den den Magneten 3 gegenüberliegenden Spulen zu liefern.
  • Im Betrieb der oben beschriebenen Ausführungsform werden die Bürsten i6 mit Strom versorgt, um die gedruckten Spulen 1A bis IL mit Hilfe des Kommutators li zu erregen. Die Erregung der gedruckten Spulen erzeugt magnetische Felder zwischen den gedruckten Spulen und den Permanentmagneten 3, wodurch eine Drehung des Rotors durch eine Abstoßungskraft zwischen diesen bewirkt wird. Da die unwirksamen Teile 1a und lc der gedruckten Spulen iA bis 1L außerhalb des starken Magnetfeldes der Permanentmagneten 3 angeordnet sind, können die unwirksamen Teile 1a und lc die Wirkung der wirksamen Teile 1b und id auf den Rotor nicht zunichte machen. Demzufolge dreht sich der Rotor gleichförmig mit hohem Wirkungsgrad.
  • Eine andere Ausführungsform wird im einzelnen in Verbindung mit den Fig. 6 bis 9 beschrieben. In ähnlicher Weise wie bei der ersten Ausführungsform werden eine Anzahl von gedruckten Spulen, wie in Fig. 6 gezeigt ist, durch ein Fotoätzverfahren hergestellt. Die gedruckte Spule 20 setzt sich aus einem Kunststoffsubstrat 21 und einer leitenden Spule 20a bis 20d, die darauf abgelagert ist, zusammen. Die Spule hat wirksame Teile 20b und 20d und unwirksame Teile 20a und 20c. Die wirksamen Teile 20a und 20 sind rechtwinklig abgewinkelt und die wirksamen Teile 20b und 20d sind im Verhältnis zueinander geneigt, wie in Fig. 6 gezeigt ist. Zwölf Spulen 20A bis 20L sind auf einer zylindrischen Oberfläche eines zylindrischen Bauteils 22 angeordnet, wobei jede Spule 20 die vorhergehede Spule um 1/2 überlappt, wie in Fig. 7 gezeigt ist. Die $pulen 20A bis 20L und das zylindrische Bauteil 22 sind alle zusammengeformt. Das zylindrische Bauteil 22 besteht aus Kunststoff oder Metall. Eine Welle 23 erstreckt sich durch die Mitte dieses Bauteils. Auf der Welle 23 ist ein Kummutator 24 befestigt, welcher Kontakte 24A, 24B, ... aufweist, die jeweils mit den gedruckten Spulen 20A bis 20L verbunden sind.
  • Ein Paar von Permanengmagneten 25 und 26 sind nahe der Oberfläche des so aufgebauten Rotors, wie in Fig. 9 gezeigt ist, angeordnet. Ein Paar von Bürsten 27 und 28 sind in Berührnng mit den Kontakten 24A bis 24L des Kommutators 24 vorgesehen, um einen Gleichspannungsmotor zu bilden. Da die unwirksamen Teile 20a und 20c außerhalb des starken Feldes der Permanentmagneten 25 und 26 angeordnet ist, dreht sich auch bei dieser Ausführungsform-der Rotor gleichförmig und mit hohem Wirkungs grad, wenn die gedruckten Spulen 20A bis 20L mit Strom versorgt werden. Obwohl die obigen Ausführungsformen so beschrieben worden sind, daß sie gedruckte Spulen als dünne Spulen, welche den Rotor bilden, verwenden, ist es für den Durchschnittsfachmann natürlich klar, daß die gedruckten Spulen durch Wicklungsspulen ersetzt werden können. Darüber hinaus wird angemerkt, daß die vorliegende Erfindung nicht nur auf einen Gleichspannungsmotor, sondern auch auf einen Wechselspannungsmotor angewendet werden kann.

Claims (4)

Patentansprüche
1.Kernloser Motor mit Permanentmagneten, die als Stabr dienen, und einem aus einer Anzahl von dünnen Spulen zusammengesetzten Rotor, die in der Richtung senkrecht zur Richtung des magnetischen Feldes der Permanentmagneten angeordnet sind, wobei jede Spule teilweise von der vorhergehenden Spule überlappt wird und teilweise zu dieser vgsetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen (1; 20) unwirksame Teile (1a, ic; 20a, 20c) und wirksame Teile (lb, ld; 2Ob, 20d) haben und daß die unwirksamen Teile im Verhältnis zu den wirksamen Teilen abgewinkelt und außerhalb des starken magnetischen Feldes der Permanentmagneten (3; 25, 26) angeordnet sind.
2. Kernloser Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die unwirksamen Teile (la, lc; 20a, 20c) rechtwinklig im Verhältnis zu den wirksamen Teilen leib, ld; 20b, 20d) abgewinkelt sind.
3. Kernloser Motor nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen (1A bis iL) fächerförmig und in Kreisform angeordnet sind, wobei sich die wirksamen Teile (ib, id) der Spulen radial in der Kreisform erstrecken und die unwirksamen Teile (la, lc) senkrecht zu den wirksamen Teilen.
4. Kernloser Motor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen (20A bis 20L) rechteckförmig sind und auf einer zylindrischen Oberfläche angeordnet sind, ein Paar der gegenüberliegenden Seiten der rechteckförmigen Spulen die wirksamen Teile (20b, 20d) und das andere Paar der gegenüberliegenden Seiten die unwirksamen Teile (20a, 20c) bilden und rechtwinklig im Verhältnis zu der zylindrischen Oberfläche abgewinkelt sind.
DE19762635297 1975-08-08 1976-08-05 Kernloser Motor Expired DE2635297C3 (de)

Applications Claiming Priority (1)

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JP9650875A JPS5220208A (en) 1975-08-08 1975-08-08 Coreless motor

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE2635297A1 true DE2635297A1 (de) 1977-02-10
DE2635297B2 DE2635297B2 (de) 1979-01-18
DE2635297C3 DE2635297C3 (de) 1979-09-06

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JP (1) JPS5220208A (de)
DE (1) DE2635297C3 (de)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP2804293A1 (de) * 2013-05-17 2014-11-19 Dr. Fritz Faulhaber GmbH & Co. KG Formspule zum Herstellen einer selbsttragenden Luftspalt-Wicklung, insbesondere Schrägwicklung eines Elektro-Kleinmotors

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EP1045503A3 (de) * 1996-02-05 2000-11-29 Active Power, Inc. Luftspaltankerspule eines energiespeicherdern Schwunggrads
EP2804293A1 (de) * 2013-05-17 2014-11-19 Dr. Fritz Faulhaber GmbH & Co. KG Formspule zum Herstellen einer selbsttragenden Luftspalt-Wicklung, insbesondere Schrägwicklung eines Elektro-Kleinmotors
EP2804292A1 (de) * 2013-05-17 2014-11-19 Dr. Fritz Faulhaber GmbH & Co. KG Formspule zum Herstellen einer selbsttragenden Luftspalt-Wicklung, insbesondere Schrägwicklung eines Elektro-Kleinmotors
US9923425B2 (en) 2013-05-17 2018-03-20 Dr. Fritz Faulhaber Gmbh & Co. Kg Preformed coil to produce a self-supporting air gap winding, in particular oblique winding of a small electrical motor

Also Published As

Publication number Publication date
JPS5220208A (en) 1977-02-16
DE2635297B2 (de) 1979-01-18
DE2635297C3 (de) 1979-09-06

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