JP2014193069A - Coreless motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コイルの構造に特徴があるコアレスモータに関する。 The present invention relates to a coreless motor characterized by a coil structure.
コア(鉄芯)を用いないでコイル(巻線)でアマチュアを形成したコアレスモータが知られている。コアレスモータは、コアが無いので、アマチュアの慣性モーメントが低く応答性に優れる、コギングトルクが発生しない、鉄損が無い為効率に優れる 等の特徴を持つことが知られている。例えば、特許文献1には、コアレスモータのコイルとして、六角形に成形されたコイルをつなぎ合せ筒状にしたものが開示されている。
There is known a coreless motor in which an amateur is formed by a coil (winding) without using a core (iron core). Since the coreless motor has no core, it is known that the armature has a low moment of inertia, excellent responsiveness, no cogging torque, no iron loss, and high efficiency. For example,
特許文献1に記載されているような、従来の巻線方法では、巻線の一部にモータの回転方向と逆方向にトルクを発生する向きの電流が流れるので、モータの最大効率が制限される。特にこの問題は、アマチュアの極数が少ない場合に顕在化する。このような背景において、本発明は、巻線の一部にモータの回転方向と逆方向にトルクを発生する向きの電流が流れる問題を改善し、高い効率が得られるコアレスモータを提供することを目的とする。
In the conventional winding method as described in
請求項1に記載の発明は、複数のコイルセグメントで構成されたアマチュアを備え、前記複数のコイルセグメントのコイル幅は、当該アマチュアの極数をNとして、角度で捉えて(360°/2N)であり、前記複数のコイルセグメントの両端は、整流子ライザに対し、(360°/4N)ずらした角度位置から、前記整流子ライザにそれぞれ接続されていることを特徴とするコアレスモータである。
The invention according to
請求項2に記載の発明は、複数のコイルセグメントで構成されたアマチュアを備え、前記複数のコイルセグメントのコイル幅 は、当該アマチュアの極数をNとして、角度で捉えて(360°/2N)であり、前記複数のコイルセグメントは、多角筒状のコイルを軸方向で押し潰して面状に加工した構造を有し、前記アマチュアは、前記複数のコイルセグメントが円筒面に沿って配置された構造を有し、前記アマチュアの厚み方向において、周方向で隣接するコイルセグメントは、前記コイル幅を規定した部分が重複しない状態、または重複した部分の面積の割合が50%以下となる状態で配置されていることを特徴とするコアレスモータである。
The invention according to
請求項1および2に記載の発明によれば、隣接するコイルセグメントの互いに平行な巻線部分の重なりが抑えられるので、トルクを低下させる向きに流れる電流が抑えられ、高い効率が得られる。なお、角度で捉えたコイル幅の距離は、アマチュアの回転軸の軸方向から見た場合における角度の範囲として定義される。これは、角度で捉えた他の距離についても同じである。なお、Nは、3以上の奇数である。 According to the first and second aspects of the present invention, since the overlapping of the winding portions of the adjacent coil segments that are parallel to each other can be suppressed, the current flowing in the direction of decreasing the torque can be suppressed and high efficiency can be obtained. In addition, the distance of the coil width grasped by the angle is defined as a range of angles when viewed from the axial direction of the rotation axis of the amateur. The same is true for other distances captured by angles. N is an odd number of 3 or more.
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の発明において、前記コイルセグメントは、内側の開口の部分の形状が略六角形を有していることを特徴とする。コイルセグメント内側の開口の形状は、直線部分を有効に使える略六角形形状を有している。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the coil segment has a substantially hexagonal shape at the inner opening. The shape of the opening inside the coil segment has a substantially hexagonal shape that can effectively use the straight portion.
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の発明において、Mを(2≦M≦N−1)を満たす自然数として、前記複数のコイルセグメントが隣接する方向における前記六角形の開口の部分の幅は、角度で捉えて360°/Nであり、M番目のコイルセグメントにおける前記六角形の開口部には、それぞれ幅が360°/2NであるM−1番目のコイルセグメントの前記コイル幅を規定した部分とM+1番目のコイルセグメントの前記コイル幅を規定した部分が位置することを特徴とする。
The invention according to
請求項5に記載の発明は、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の発明において、前記コイルセグメントは、多重巻線であることを特徴とする。
The invention according to
請求項6に記載の発明は、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の発明において、前記コイルセグメントは、複数のコイル巻線を積層した構造を有することを特徴とする。
The invention according to
本発明によれば、巻線の一部にモータの回転方向と逆方向にトルクを発生する向きの電流が流れる問題が改善され、高い効率を有するコアレスモータが得られる。 According to the present invention, the problem that a current flowing in a direction that generates torque in a direction opposite to the rotation direction of the motor flows in a part of the winding is improved, and a coreless motor having high efficiency is obtained.
(全体の構造)
図1には、発明を適用したコアレスモータ100が示されている。コアレスモータ100は、例えば、ロータ(アマチュア)の極数が3で、磁極が2極のコアレスモータである。コアレスモータ100は、外側の筐体である略筒状のフレーム101を備えている。フレーム101の一端は、縮径されたバーリング部102とされ、バーリング部102の内側には、略筒状のインナーヨーク103が嵌め込まれて固定されている。インナーヨーク103の一端の内側には、軸受104が取り付けられ、軸受104は、回転する軸部材であるシャフト105をインナーヨーク103に対して回転自在な状態で保持している。この例において、軸受104は、滑り軸受である。軸受104としては、転がり軸受を用いることもできる。これは、もう一方の軸受についても同じである。なお、フレーム101とインナーヨーク103は、別体で説明しているが、一体で形成してもよい。
(Overall structure)
FIG. 1 shows a coreless motor 100 to which the invention is applied. The coreless motor 100 is, for example, a coreless motor in which the number of poles of a rotor (amateur) is 3 and the magnetic pole is 2 poles. The coreless motor 100 includes a substantially cylindrical frame 101 that is an outer casing. One end of the frame 101 is a burring portion 102 having a reduced diameter, and a substantially cylindrical inner yoke 103 is fitted and fixed inside the burring portion 102. A bearing 104 is attached inside one end of the inner yoke 103, and the bearing 104 holds a
インナーヨーク103の外周には、永久磁石により構成されるマグネット106が固定されている。マグネット106は、略円筒形状を有し、周方向に沿ってN極とS極の2極に着磁されている。マグネット106他端の内側には、軸受107が取り付けられ、軸受107は、シャフト105をマグネット106に対して回転自在な状態で保持している。なお、軸受107は、マグネット106に取り付ける構造で説明しているが、インナーヨーク103、ブラケット114等に取り付ける構造でもよい。
A magnet 106 made of a permanent magnet is fixed to the outer periphery of the inner yoke 103. The magnet 106 has a substantially cylindrical shape, and is magnetized into two poles, an N pole and an S pole, along the circumferential direction. A
シャフト105は、アマチュア116の回転中心に固定されている。アマチュア116は、整流子基台108と整流子セグメント111で構成された整流子と、コイル成形組立109により構成されている。すなわち、シャフト105には、略円板形状の整流子基台108が固定され、整流子基台108の外側には、略円筒形状に形成されたコイル成形組立109が固定されている。コイル成形組立109は、平面形状のコイル(コイルセグメント)を複数枚積層させた後、略円筒状に成形した(カーリング)構造を有している。
The
図2(E)にコイル成形組立109を平面に展開した状態が示されている。コイル成形組立109は、面状に加工されたコイルセグメント210,220,230により構成されている。コイルセグメント210,220,230は同じもので、平面に展開した状態で内側(中央)に六角形の開口部を備えた環状の形状を有している。コイルセグメント210,220,230それぞれにおける両端からの引き出し線211,212,221,222,232,232は、巻線を捩ったタップとされ、各コイルセグメントから引き出されている。各コイルセグメントは、引き出し線212と221、222と231、232と211が接続され、図2(E)に示す展開された形状が、辺aと辺bが隣接するようにカーリングされて、略円筒形状のコイル成形組立109が構成されている。図1に示すように、コイル成形組立109とマグネット106との間には、隙間が確保されており、アマチュア116の回転が阻害されない構造とされている。
FIG. 2 (E) shows a state where the
各コイルセグメントにおける図2の符合α,α’,β,β’,γ,γ’で示される部分の寸法がコイル幅となる。このコイル幅が規定される部分は、円筒形状のコイル成形組立109とされた状態において、それぞれ巻線が軸方向に延在する部分である。このコイル幅は、円筒形状のコイル成形組立109とされた状態において周方向に沿って隣接する(あるいは一部が重なって隣接する)各コイルセグメント一辺の当該周方向における幅の寸法である。各コイルセグメントのコイル幅は、回転軸の方向から見た角度で捉えて全て同じであり、この場合は60°の範囲である。隣接する整流子ライザ(例えば、111aと111b)の中心位置間の距離は、120°であり、各コイルセグメントの引き出し線が出された位置(タップが出された位置)と整流子ライザとの距離は30°である。
The dimensions of the portions indicated by the symbols α, α ′, β, β ′, γ, γ ′ in FIG. 2 in each coil segment are the coil width. The portions where the coil width is defined are portions where the windings extend in the axial direction in the state where the
上記コイルセグメントのコイル幅は、一般式(360°/(アマチュアの極数×2))によって求められる。隣接する整流子ライザ間の距離は、(360°/アマチュアの極数)によって求められる。各コイルセグメントの引き出し線が出された位置(タップが出された位置)と整流子ライザとの周方向で捉えた距離は、(360°/(アマチュアの極数×4))によって求められる。なお、これらの値の誤差は、±50%程度以下の範囲、好ましくは±10%程度以下の範囲、好ましくは±5%程度以下が許容される。 The coil width of the coil segment is determined by a general formula (360 ° / (number of amateur poles × 2)). The distance between adjacent commutator risers is determined by (360 ° / number of amateur poles). The distance captured in the circumferential direction between the position where the lead wire of each coil segment is drawn (the position where the tap is drawn) and the commutator riser is obtained by (360 ° / (number of amateur poles × 4)). The error of these values is allowed to be in the range of about ± 50% or less, preferably in the range of about ± 10% or less, preferably about ± 5% or less.
この例では、隣接するコイルセグメントにおいて、同じ方向に延在する巻線部分(α,α’,β,β’,γ,γ’で示されるコイル幅が規定される部分)同士の重なりがα,α’,β,β’,γ,γ’の値に対して50%以下、好ましくは10%以下、更に好ましくは5%以下となるように、各コイルセグメントの位置関係が決められている。例えば、コイルセグメント210のコイル幅αの部分とコイルセグメント230のコイル幅γ’の部分との重なりがα/2以下となるように設定されている。この重なりが50%を超えると、効率の低下が顕著になる。なお、α,α’,β,β’,γ,γ’の重なりは、極力小さいことが望ましい。
In this example, in adjacent coil segments, an overlap between winding portions extending in the same direction (portions where coil widths indicated by α, α ′, β, β ′, γ, and γ ′) are α is α. , Α ′, β, β ′, γ, γ ′, the positional relationship of the coil segments is determined so as to be 50% or less, preferably 10% or less, more preferably 5% or less. . For example, the overlap between the coil width α portion of the
図1に示すように、シャフト105には、コイル成形組立109への給電を行う樹脂製の整流子基台108が固定されている。整流子基台108には、それぞれが互いに絶縁された金属片である整流子セグメント111が3つ備わって整流子を形成しており、この3つの整流子セグメントは、各々整流子ライザ111a,111b,111cを有している(図2(F)参照)。
As shown in FIG. 1, a
整流子ライザ111aには、引き出し線211と232が接続され、整流子ライザ111bには、引き出し線212と221が接続され、整流子ライザ111cには、引き出し線222と231が接続されている。なお、図1には、引き出し線211が整流子ライザ111aに接続されている状態が示されている。
Lead
整流子セグメント111には、ステータ側の給電電極であるブラシ113が摺動可能な状態で接触している。ブラシ113は、ブラケット114に固定され、外部に引き出された端子板115に接続されている。端子板115には、駆動電力が外部から供給される。
A brush 113 which is a power supply electrode on the stator side is in contact with the
(動作)
アマチュア116は、コイル成形組立109を備え、コイル成形組立109は3つのコイルセグメント210,220,230(図2(E)参照)を備える。ここで、端子板115に駆動電力として直流を供給すると、ブラシ113、及び整流子セグメント111を介し、各コイルセグメント210、220、230に電流が流れる。このとき、マグネット106による磁界と電流の反作用(フレミングの左手の法則) により、アマチュア116が回転を始める。そして一定角度回転すると、整流子セグメント111の整流作用により3つのコイルセグメント210、220、230に流れる電流方向が順次、切り替わっていくことにより、アマチュア116は回転運動を続ける。
(Operation)
The amateur 116 includes a
(アマチュアの組立工程)
図2には、コイル成形組立109を製造する工程が段階的に示されている。まず、図2(A)に示すように、断面が六角形のヘキサ巻線治具201を用意し、その外周にマグネットワイヤ202を巻回し、断面形状が六角形のソレノイドコイルを作成する。マグネットワイヤ202は、例えば、自己融着線を用いている。ヘキサ巻線治具201への巻き始めと巻き終わりの端部の部分は、マグネットワイヤ202をつまみ上げ、捩って端部をリング状に加工してタップを形成する。この作業により引き出し線211,212,221,222,231,232を形成する。なお、この段階において、各コイルは軸方向から見た形状が六角形の立体形状を有している。図2(B)には、この状態における軸方向から見たコイルの状態が示されている。
(Amateur assembly process)
FIG. 2 shows a step-by-step process for manufacturing the
次に、立体形状のコイルは、例えば自己融着線を用いたコイルの場合、軸方向において加熱しつつ潰してプレスし、平たく面状に加工する。この工程では、内側部分の形状が六角形となるように、左右に拡げる状態で押し潰し、図2(C)に示す形状を得る。図2(C)には、面状に加工されたコイルセグメント210が示されている。このコイルセグメントを3つ作製し、面状のコイルセグメント210,220,230を作製する。そして、これら3つのコイルセグメント210,220,230を図2(D)に示す位置関係で重ね、接着等で貼り合わせて固定し、図2(E)に示す状態とする。図2(E)に示す状態を得たら、それをカーリングし、テープ又は接着、樹脂モールド等で固定することで円筒形状にする。この際、辺aと辺b、辺cと辺dが隙間無く隣接する状態とする。こうして、図1に示す円筒形状のコイル成形組立109を得る。
Next, in the case of a coil using a self-bonding wire, for example, a three-dimensional coil is crushed and pressed while being heated in the axial direction, and processed into a flat surface. At this process, it crushes in the state expanded to the left and right so that the shape of an inner part may become a hexagon, and the shape shown in FIG.2 (C) is obtained. FIG. 2C shows a
図2(D)を用いて説明すると、コイル成形組立109とされた状態において、コイルセグメント220の内側の六角形の開口部223には、左側に隣接するコイルセグメント210の右側の巻線部分α’と右側に隣接するコイルセグメント230の左側の巻線部分γが位置する。ここで、コイルセグメントが隣接する方向において並ぶ巻線部分α,α’,β,β’,γ,γ’は、同じ方向に巻線が延在した互いに平行な巻線部分であり、コイルセグメント220の内側の六角形の開口部223のコイルセグメントが隣接する方向における幅は、角度で捉えて120°であり、そこに位置するコイルセグメント210と230の巻線部α’およびγのコイル幅は、共に60°である。
Referring to FIG. 2D, in the state of the
すなわち、周方向で隣接する複数のコイルセグメントにおける互いに平行な巻線部分に着目した場合、M番目のコイルセグメントの内側には、M−1番目のコイルセグメントのコイル幅が規定された部分である巻線部Aと、M+1番目のコイルセグメントのコイル幅が規定された部分である巻線部Bが位置する。ここで、アマチュアの極数をNとすると、巻線部AとBが位置するコイルセグメント内側の当該周方向における幅は、角度で捉えて360°/Nであり、巻線部AとBの幅(コイル幅)は、それぞれ360度/2Nである。理想的な状態では、M番目のコイルセグメント内側の幅360°/Nの開口部分が、それぞれ両側に隣接して位置するコイルセグメントの幅360°/2Nの巻線部AとB(コイル幅が規定された部分)により埋まる。この状態では、周方向に沿って各コイルセグメントの平行な巻線が隙間無く連続して存在し、更に各コイルセグメントの巻線部が重複しない位置関係となる。なお、ここでMは、2≦M≦N−1を満たす自然数である。 That is, when attention is paid to winding portions parallel to each other in a plurality of coil segments adjacent in the circumferential direction, the coil width of the M-1th coil segment is defined inside the Mth coil segment. Winding portion A and winding portion B, which is a portion in which the coil width of the (M + 1) th coil segment is defined, are located. Here, if the number of poles of the amateur is N, the width in the circumferential direction inside the coil segment where the winding portions A and B are located is 360 ° / N in terms of an angle. The width (coil width) is 360 degrees / 2N, respectively. In an ideal state, an opening portion with a width of 360 ° / N inside the M-th coil segment is formed by winding portions A and B (with a coil width of 360 ° / 2N) of the coil segment width 360 ° / 2N adjacent to both sides. Filled with specified part). In this state, parallel windings of the coil segments exist continuously without any gap along the circumferential direction, and the winding portions of the coil segments have a positional relationship that does not overlap. Here, M is a natural number satisfying 2 ≦ M ≦ N−1.
コイル成形組立109を得たら、それを整流子基台108に例えば接着剤を用いて固定し、引き出し線211と232の端部を整流子ライザ111aに接続し、引き出し線212と221の端部を整流子ライザ111bに接続し、引き出し線222と231の端部を整流子ライザ111cに接続する。こうして、図2(F)に示すように、整流子セグメント111とコイル成形組立109が接続されたアマチュア116が得られる。
Once the
(高効率となる原理)
例えば、βとα’の部分は隣接するが、ある瞬間において、βの部分とα’の部分に流れる電流の向きは逆方向となる。この際、βの部分とα’の部分とが重なる部分では、一方の電流に対して他方の電流が逆トルクを生成する向きの電流となる。見方を変えると、両者間で逆方向に電流が流れることで、生成される磁束が打ち消され、トルクの生成に寄与する磁束が減少する。したがって、この重なる部分の面積の割合が大きくなると、同じ駆動電流を流しても、得られるトルクが減少する。つまり、効率が低下する。
(Principle for high efficiency)
For example, the β and α ′ portions are adjacent to each other, but at a certain moment, the directions of the currents flowing through the β portion and the α ′ portion are reversed. At this time, in the part where the part of β and the part of α ′ overlap, the other current becomes the current in the direction in which the reverse torque is generated with respect to one current. In other words, the current flows in the opposite direction between the two, thereby canceling the generated magnetic flux and reducing the magnetic flux contributing to the generation of torque. Therefore, when the ratio of the area of the overlapping portion is increased, the obtained torque is reduced even when the same drive current is supplied. That is, efficiency is reduced.
図3(A)には、コイル成形組立109を平面に展開した状態が示され、図3(B)には、軸方向から見た電流の状態が示されている。図4には、軸方向から見た結線の状態が示されている。図5(A)には、従来技術におけるアマチュアコイルを平面に展開した状態が示され、図5(B)には、軸方向から見た電流の状態が示されている。
FIG. 3A shows a state in which the
図3と図5を比較すると分かるように、本発明を利用した場合、上述のトルク減少の要因となる逆方向に流れる電流の存在が抑えられる。すなわち、図5の場合、符合51〜54で囲った部分の巻線は、ステータ側のマグネットの磁極(SまたはN極)に対し、モータの回転方向と逆方向のトルクを発生する部分であり、効率の低下を招く。これに対して、図3の場合は、図5の符合51〜54に相当する部分がないので、図5の場合に生じる効率の低下が生じない。
As can be seen from a comparison between FIG. 3 and FIG. 5, when the present invention is used, the presence of a current flowing in the reverse direction that causes the above-described torque reduction can be suppressed. That is, in the case of FIG. 5, the portion of the winding surrounded by
(最適な範囲)
隣接するコイルセグメント間における同方向に延在する巻線部分の重なりは、ある程度の範囲で許容することができる。以下、この点について説明する。例えば、図2におけるαの部分とβ’の部分は隣接するが、仮に両者が部分的に重なったとして、その中央の部分は、ロータ側のマグネット106の磁極の境目の部分に対向する。したがって、この中央の部分は、ロータ116を回転させるトルクの生成に寄与しない。他方において、αの部分とβ’の部分とが重なる部分の周方向における面積が大きくなってゆくと、ロータ116の回転に寄与する逆トルクが発生する傾向が徐々に増大し、それに従い効率が徐々に低下する。この効率の低下を抑えるために、αの部分とβ’の部分とが重なる部分の割合が、αおよびβ’の面積(あるいは周方向における距離)に対して、50%以下、好ましくは10%以下、更に好ましくは5%以下となるようにする。
(Optimal range)
Overlap of winding portions extending in the same direction between adjacent coil segments can be allowed to some extent. Hereinafter, this point will be described. For example, although the portion α and the portion β ′ in FIG. 2 are adjacent to each other, if they are partially overlapped, the central portion faces the boundary portion of the magnetic pole of the magnet 106 on the rotor side. Therefore, this central portion does not contribute to generation of torque that rotates the
(優位性)
同じアマチュア極数における比較において、従来の構造に比較してモータの高効率化が可能となる。例えば、アマチュアの極数が3極の場合は、従来の巻線構造の最大効率値(計算値)が66.7%であるのに対して、本発明を利用した場合(コアレスモータ100)は、88.7%の最大効率値(計算値)が得られる。また、アマチュアの極数が5極の場合、従来の構造の最大効率値(計算値)が80%であるのに対して、本発明を利用した場合は、95.4%の最大効率値が得られる。ここで、最大効率値は、巻線に流れる全電流のうち、モータの回転に寄与する電流の割合を示すパラメータである。最大効率値は、その構造における最大の効率であり、その値を超える効率は、理論上得られない。実際には、そこから各種の損失が差し引かれたものが実際のモータ効率となる。
(Superiority)
In comparison with the same number of amateur poles, the motor can be made more efficient than the conventional structure. For example, when the number of poles of the amateur is three, the maximum efficiency value (calculated value) of the conventional winding structure is 66.7%, whereas when the present invention is used (coreless motor 100), A maximum efficiency value (calculated value) of 88.7% is obtained. When the number of amateur poles is 5, the maximum efficiency value (calculated value) of the conventional structure is 80%, whereas when the present invention is used, the maximum efficiency value of 95.4% is obtained. can get. Here, the maximum efficiency value is a parameter indicating the ratio of the current that contributes to the rotation of the motor out of the total current flowing through the winding. The maximum efficiency value is the maximum efficiency in the structure, and no efficiency beyond that value is theoretically obtained. Actually, the actual motor efficiency is obtained by subtracting various losses therefrom.
従来の巻線構造においては、モータの最大効率値の向上を図る場合、アマチュア極数を増す(7極化、9極化、11極化)等の方法が知られている。しかしながら一般に、アマチュア極数が多くなると、整流子等の加工の点で工程が複雑化し、コストや歩留まり等の点で不利となる。なおかつ、モータの小型化を図りたい場合には、この点がより不利となり、実現性に問題を生じる。一方、本発明を利用した場合、3極や5極といった少ないアマチュア極数においても、従来構造と比し、高効率を得ることが出来る。従って、整流子等の加工の点で工程が簡素となり、コストや歩留まり等の点で有利となる。また、小型モータへの適用という点でも実現性が高い。 In the conventional winding structure, methods for increasing the number of amateur poles (7 poles, 9 poles, 11 poles) are known in order to improve the maximum efficiency value of the motor. However, generally, when the number of amateur poles increases, the process becomes complicated in terms of processing of commutators and the like, which is disadvantageous in terms of cost and yield. In addition, when it is desired to reduce the size of the motor, this point becomes more disadvantageous, causing a problem in feasibility. On the other hand, when the present invention is used, even with a small number of amateur poles such as three poles and five poles, high efficiency can be obtained as compared with the conventional structure. Therefore, the process is simplified in terms of processing such as a commutator, which is advantageous in terms of cost, yield, and the like. In addition, it is highly feasible in terms of application to a small motor.
また、1重巻きとした場合、既存構造と比較し、巻線の重なりが少なくなるのでアマチュアの薄型化が可能となる。アマチュアを薄型化できることで、マグネット・フレームによる磁気回路との間のギャップを低減でき、高トルク特性化が見込める。また、アマチュア重量を低減できるので、応答の高速化が見込める。 In addition, when the single winding is used, the overlapping of the windings is reduced as compared with the existing structure, so that the amateur can be thinned. Since the amateur can be made thinner, the gap between the magnet and the magnetic circuit can be reduced, and high torque characteristics can be expected. Moreover, since the amateur weight can be reduced, the response can be speeded up.
また、既存構造と比較して、アマチュア1周内での重量バランスの偏りが無くなることから、アマチュア重量バランスの改善により、モータ振動の低減が見込める。 In addition, since there is no bias in the weight balance within the circumference of the amateur as compared with the existing structure, motor vibration can be reduced by improving the amateur weight balance.
(他の例)
図6には、アマチュア極数が5極の場合の例が示されている。この場合、コイルセグメントの幅は、(360°/(アマチュアの極数×2))の一般式より、36°となる。各コイルセグメントの引き出し線が出された位置(タップが出された位置)と整流子ライザとの距離は、(360°/(アマチュアの極数×4))より、18°となる。
(Other examples)
FIG. 6 shows an example in which the number of amateur poles is five. In this case, the width of the coil segment is 36 ° from the general formula of (360 ° / (number of amateur poles × 2)). The distance between the position where the lead wire of each coil segment is drawn (the position where the tap is drawn) and the commutator riser is 18 ° from (360 ° / (number of amateur poles × 4)).
図7には、アマチュア極数が7極の場合の例が示されている。この場合、コイルセグメントの幅は、25.71°となる。各コイルセグメントの引き出し線が出された位置(タップが出された位置)と整流子ライザとの距離は、12.86°となる。 FIG. 7 shows an example in which the number of amateur poles is seven. In this case, the width of the coil segment is 25.71 °. The distance between the position where the lead wire of each coil segment is drawn (the position where the tap is drawn) and the commutator riser is 12.86 °.
図8には、押し潰す前の状態におけるコイルセグメント210,220,230を多重巻線(例えば、2重巻線)とした場合の例が示されている。多重巻線とすることで、巻線を高線積率化することができる。
FIG. 8 shows an example in which the
図9には、高線積率化した他の例が示されている。この例は、特開平5−30721号公報に記載された技術を用い、図4に示す構造を基本形とし、それを2つ用いて複層化したものである。この場合、中継端子を用いてコイルセグメント間の接続を行う。なお、ステータ側の構造は、図1のコアレスモータ100の場合と同じ構造のものを用いる。 FIG. 9 shows another example in which the line factor is increased. In this example, using the technique described in Japanese Patent Laid-Open No. 5-30721, the structure shown in FIG. 4 is used as a basic form, and two of them are used to form a multilayer. In this case, the connection between coil segments is performed using a relay terminal. The structure on the stator side is the same as that of the coreless motor 100 of FIG.
以上の例示では、コアレスモータ100の例を示したが、ステータの内側でロータが回転する形態のモータに本発明を適用することもできる。本発明の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形も含むものであり、本発明の効果も上述した内容に限定されない。すなわち、特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。 In the above illustration, the example of the coreless motor 100 has been shown, but the present invention can also be applied to a motor in which the rotor rotates inside the stator. The aspect of the present invention is not limited to the individual embodiments described above, and includes various modifications that can be conceived by those skilled in the art, and the effects of the present invention are not limited to the contents described above. That is, various additions, modifications, and partial deletions can be made without departing from the concept and spirit of the present invention derived from the contents defined in the claims and equivalents thereof.
本発明は、コアレスモータに利用することができる。 The present invention can be used for a coreless motor.
100…コアレスモータ、101…フレーム、102…バーリング部、103…インナーヨーク、104…軸受、105…シャフト、106…マグネット、107…軸受、108…整流子基台、109…コイル成形組立、111…整流子セグメント、111a…整流子ライザ、111b…整流子ライザ、111c…整流子ライザ、113…ブラシ、114…ブラケット、115…端子板、201…ヘキサ巻線用治具、202…マグネットワイヤ、210…(面状に加工された)コイルセグメント、211…引き出し線(タップ)、212…引き出し線(タップ)、220…(面状に加工された)コイルセグメント、221…引き出し線(タップ)、222…引き出し線(タップ)、223…開口部、230…(面状に加工された)コイルセグメント、231…引き出し線(タップ)、232…引き出し線(タップ)。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Coreless motor, 101 ... Frame, 102 ... Burring part, 103 ... Inner yoke, 104 ... Bearing, 105 ... Shaft, 106 ... Magnet, 107 ... Bearing, 108 ... Commutator base, 109 ... Coil molding assembly, 111 ... Commutator segment, 111a ... Commutator riser, 111b ... Commutator riser, 111c ... Commutator riser, 113 ... Brush, 114 ... Bracket, 115 ... Terminal board, 201 ... Hex winding jig, 202 ... Magnet wire, 210 ... Coil segment (processed into a planar shape), 211 ... Lead wire (tap), 212 ... Lead wire (tap), 220 ... Coil segment (processed into a planar shape), 221 ... Lead wire (tap), 222 ... lead wire (tap), 223 ... opening, 230 ... coil seg (processed into a planar shape) Cement, 231 ... lead wire (tap), 232 ... lead wire (taps).
Claims (6)
前記複数のコイルセグメントのコイル幅は、当該アマチュアの極数をNとして、角度で捉えて(360°/2N)であり、
前記複数のコイルセグメントの両端は、整流子ライザに対し、(360°/4N)ずらした角度位置から、前記整流子ライザにそれぞれ接続されていることを特徴とするコアレスモータ。 It has an amateur composed of multiple coil segments,
The coil width of the plurality of coil segments is (360 ° / 2N) as an angle, where N is the number of poles of the armature,
Both ends of the plurality of coil segments are respectively connected to the commutator riser from angular positions shifted by (360 ° / 4N) with respect to the commutator riser.
前記複数のコイルセグメントのコイル幅は、当該アマチュアの極数をNとして、角度で捉えて(360°/2N)であり、
前記複数のコイルセグメントは、多角筒状のコイルを軸方向で押し潰して面状に加工した構造を有し、
前記アマチュアは、前記複数のコイルセグメントが円筒面に沿って配置された構造を有し、
前記アマチュアの厚み方向において、周方向で隣接するコイルセグメントは、前記コイル幅を規定した部分が重複しない状態、または重複した部分の面積の割合が50%以下となる状態で配置されていることを特徴とするコアレスモータ。 It has an amateur composed of multiple coil segments,
The coil width of the plurality of coil segments is (360 ° / 2N) as an angle, where N is the number of poles of the armature,
The plurality of coil segments have a structure in which a polygonal cylindrical coil is crushed in the axial direction and processed into a planar shape,
The amateur has a structure in which the plurality of coil segments are arranged along a cylindrical surface,
In the thickness direction of the amateur, coil segments adjacent in the circumferential direction are arranged in a state where the portions defining the coil width do not overlap, or in a state where the area ratio of the overlapping portions is 50% or less. Features a coreless motor.
前記複数のコイルセグメントが隣接する方向における前記六角形の開口の部分の幅は、角度で捉えて360°/Nであり、
M番目のコイルセグメントにおける前記六角形の開口部には、それぞれ幅が360°/2NであるM−1番目のコイルセグメントの前記コイル幅を規定した部分とM+1番目のコイルセグメントの前記コイル幅を規定した部分が位置することを特徴とする請求項3に記載のコアレスモータ。 M is a natural number satisfying (2 ≦ M ≦ N−1),
The width of the hexagonal opening portion in the direction in which the plurality of coil segments are adjacent is 360 ° / N in terms of angle,
The hexagonal opening in the Mth coil segment has a portion defining the coil width of the M−1th coil segment having a width of 360 ° / 2N and the coil width of the M + 1th coil segment, respectively. The coreless motor according to claim 3, wherein the defined portion is located.
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EP3171498A1 (en) * | 2015-11-19 | 2017-05-24 | Lakeview Innovation Ltd. | Two-pole brush-commuted dc electric motor |
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- 2013-03-28 JP JP2013068588A patent/JP2014193069A/en active Pending
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EP3171498A1 (en) * | 2015-11-19 | 2017-05-24 | Lakeview Innovation Ltd. | Two-pole brush-commuted dc electric motor |
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