JPH09149615A - 円筒コアレスモータ - Google Patents

円筒コアレスモータ

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JPH09149615A
JPH09149615A JP7307293A JP30729395A JPH09149615A JP H09149615 A JPH09149615 A JP H09149615A JP 7307293 A JP7307293 A JP 7307293A JP 30729395 A JP30729395 A JP 30729395A JP H09149615 A JPH09149615 A JP H09149615A
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JP
Japan
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coil
rotor
coreless motor
taps
commutator
Prior art date
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Pending
Application number
JP7307293A
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English (en)
Inventor
Koji Kuyama
浩二 久山
Kimimichi Fukuoka
公道 福岡
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Priority to US08/756,979 priority patent/US5847484A/en
Publication of JPH09149615A publication Critical patent/JPH09149615A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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
    • H02K23/02DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors characterised by arrangement for exciting
    • H02K23/20DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors characterised by arrangement for exciting having additional brushes spaced intermediately of the main brushes on the commutator, e.g. cross-field machines, metadynes, amplidynes or other armature-reaction excited machines
    • 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
    • H02K23/58Motors or generators without iron cores
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00Details of windings
    • H02K3/02Windings characterised by the conductor material

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc Machiner (AREA)
  • Motor Or Generator Current Collectors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型で、低消費電流の円筒コアレスモータを
提供する。 【解決手段】 有効コイル1a、1bがn個でタップ2
a〜2cがn+1個のコイルを持ち、そのタップ2a〜
2cを同数のセグメント3a〜3cを持つ整流子に順次
接続することにより、コイルのタップ数とセグメント数
を同じにして接続工程を容易とし、工程が少なく、不良
の発生しにくいロータを得、また高抗張力で抵抗率の高
い銅合金のコイルを使用することにより、また抵抗値が
高く低電流を実現するロータが得られるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、OA機器及び情報
通信機器、特にペイジャ振動用に利用される円筒コアレ
スモータに関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、細型円筒コアレスモータは情報通
信機器の小型化、薄型化に伴い、小型で低消費電流のも
のが求められている。
【0003】以下に、従来の円筒コアレスモータについ
て、図8を参照して説明する。図8において、31はシ
ャフトであり、出力を取り出すととともに、整流子32
を介してコイル33群が固定されて回転子を構成してい
る。整流子32のセグメント34とコイル33は半田等
で接続されている。35a、35bはシャフト31を回
転自在に支持する軸受メタルで、ハウジング36に圧入
されており、そのハウジング36がフレーム37に固定
されている。ハウジング36の外周に円筒マグネット3
8が固定され、フレーム37との間で磁気回路が構成さ
れている。39は回転子の回転に伴ってセグメント34
の外周を摺動するブラシであり、回転子に通電すること
でトルクを発生し、シャフト31を通して出力する。
【0004】図9は、コイル33とセグメント34の接
続配線状態を示し、図10は通電状態を示す。コイル3
3aと33bはタップ40bにつながってセグメント3
4bに接続されており、コイル33bと33cはタップ
40cにつながってセグメント34cに接続されてお
り、さらにコイル33cと33aのタップ40dと40
aがセグメント34aに接続されている。
【0005】以上のように構成された配線について、以
下その動作を説明する。まず、ブラシ39aより通電さ
れた電流がコイル33a、33b、33cを通りブラシ
39bに戻るように配線することで、コイル33a、3
3b、33cを無駄なく使用することができる。この円
筒コアレスモータのシャフト31にアンバランスを付け
てペイジャー等の振動用として使用している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、主とし
て使われる移動体通信機器の小型化に伴って要求される
モータの低消費電流の要求を満たす方法として、摺動ロ
スの低減とコイルの細線化(起動電流の低減)等の方法
が考えられるが、上記従来の構成では、起動電流を抑え
るためにはコイルの線径を細くするしかないが、コアレ
スモータの最大の問題はコイルとセグメントの結線時の
外力による断線であり、従来の構成のままでの細線化は
巻線工程でのタップ線処理や結線時のセグメントへの接
続、特に巻き始め及び巻き終わりの接続等で不良が多く
なり、導入が困難であるという問題点を有していた。
【0007】本発明は、上記従来の問題点に鑑み、小型
で、低消費電流の円筒コアレスモータを提供することを
目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の円筒コアレスモ
ータは、有効コイル数がn個でタップがn+1個のコイ
ルを持ち、タップを整流子における同数のセグメントに
順次接続してなるもので、タップ数とセグメント数を同
じにしたことにより、巻き始めと巻き終わりの接続が不
要となり、工程が少なく、不良の発生しにくいロータが
得られ、またコイルが並列回路でなく直列回路となるた
め、同じ線径であれば抵抗が高く、電流が低いモータと
なり、アンバランス負荷で使用する場合に低電流を実現
するようにしている。
【0009】また、高抗張力で導電率の高い銅合金のコ
イルを使用することにより、断線が起こりにくく抵抗値
の高いロータとなり、同じく低電流を実現している。
【0010】
【発明の実施の形態】
(第1の実施形態)以下、本発明の第1の実施形態につ
いて、図1〜図3を参照しながら説明する。図1はコイ
ル1a、1bとセグメント3a〜3cの配線状態を示
し、図2は通電状態を示す。図1において、コイル1a
とコイル1bはタップ2bでつながれてセグメント3b
と接続され、コイル1aのタップ2aはセグメント3a
と、コイル1bのタップ2cはセグメント3cにそれぞ
れ接続されている。また、各セグメント3a〜3cにブ
ラシ4a、4bより通電するように構成されている。
【0011】以上のように構成されたロータを使用した
円筒コアレスモータについて、図2を用いてその動作を
説明する。まず、ブラシ4aより通電された電流がコイ
ル1a、1bを通りブラシ4bに戻る。このように配線
されたコイル1a、1bに対してN、Sの2極に着磁さ
れたマグネット5を所定の位置に置くことで、2つのコ
イル1a、1bが有効に働くことになる。
【0012】この場合、従来のように3つのコイルが有
効に働く構成に比べて、特性としては、図3に示すよう
に、従来の特性6に対して本実施形態の特性7はトルク
では半分になるが、起動電流として考えた場合、本実施
形態の起動電流9が従来の起動電流8の半分となる。よ
って、同じ線径のコイルを使用しても起動電流を半分に
することができる。また、アンバランス負荷の場合は、
回転数と負荷曲線10で示すようなモータ特性により負
荷が変化する。11は従来の釣合い負荷であり、12は
本実施形態の釣合い負荷であり、使用時の電流も低くな
る。また、従来の構成ではタップ線を結ぶときに線径が
細いために扱い難く、断線等の問題が多く発生していた
が、本実施形態ではタップ2aと2cを接続する必要が
ないため、コイル線処理による不良が削減できる。
【0013】以上のように本実施形態によれば、コイル
数n個で、タップ数がn+1個の巻線からなり、タップ
を整流子における同数のセグメントに順次接続してなる
ロータを設けたことにより、消費電流の小さな、工程不
良の改善された円筒コアレスモータを得ることができ
る。
【0014】(第2の実施形態)次に、本発明の第2の
実施形態について、図4、図5を参照しながら説明す
る。図4において、1a、1bはコイル、2a、2b、
2cはそのタップであり、コイル1a、1bは角形に連
続で巻かれており、円筒成型時にコイル開角13が略1
80°の位置にあり、コイル極ピッチ14が180°/
3から360°/3の範囲になるように構成されてい
る。これらコイル1a、1bのタップ2a、2b、2c
をセグメント3a、3b、3cにそれぞれ接続してい
る。
【0015】以上のように構成されたロータを使用した
円筒コアレスモータについて、以下その作用を説明す
る。まず、連続巻線とすることで巻線内でのコイル同士
の結線が無くなり、不良の抑制、工程削減が推進でき
る。また、コイル極ピッチ14を360°/3以下にす
ることで、図5(a)に示すように、コイル1a、1b
に発生する誘起電圧15a、15bの有効なところで、
コイル通電16a、16bを行なうことが可能であり、
さらに図5(b)に示すように、180°/3にするこ
とで、コイル1a、1bに対してバランス良く通電で
き、トルク変動を少なくできる。
【0016】(第3の実施形態)次に、本発明の第3の
実施形態について、図6を参照しながら説明する。図6
において、1a、1bはコイル、18a、2b、18b
はタップで、図4の実施形態の構成と同様である。図4
の実施形態と異なるのはコイル1a、1bの両側に無効
コイル17a、17bが設けられていることで、それに
伴ってタップ18a、18bがタップ2bと同様の連続
形状となっている点である。
【0017】以上のように構成されたロータを使用した
円筒コアレスモータについて、以下その作用を説明す
る。まず、有効コイル1a、1bの両端に無効コイル1
7a、17bを配置することで、円筒成型時に図6
(b)に示すように巻線両端の重なり部19を大きくと
れ、安定したコイル形状を実現することができ、またタ
ップ18a、2b、18bが同形状で位置も安定するこ
とで、セグメント3a、3b、3cとの接続工程の機械
化が可能となり、品質も安定する。
【0018】(第4の実施形態)次に、本発明の第4の
実施形態について、図7を参照しながら説明する。図7
は、従来と同様の構造のロータにおける巻線完了時のコ
イルを示し、20a〜20dはそのタップであり、細線
化する場合タップの強度が問題となる。特に、両端のタ
ップ20a、20dは共に接続する必要があり、引っ張
り強度やねじり強度が必要となり、また全体の形状維持
のために線材の堅さも重要であり、従来の軟導線から成
る細線ではそのような条件を満たすことはできないた
め、それに代わって高強度で、硬い合金線からなる高抗
張力線を使うことで品質の安定化を図り、また高抗張力
化を行なうことで、一般的には抵抗率が高くなって、そ
れにより抵抗値を上げることが可能で、コイル線径を細
くしたのと同様の効果が得られ、第1の実施形態で説明
したような低電流化が可能となる。従来は、効率の低下
を招くために高抗張力線は利用されていなかったが、細
径の円筒コアレスモータにおいては特に有効な手段とな
る。
【0019】以上のように本実施形態によれば、コイル
に高抗張力で抵抗率の高い銅合金を使用することで、消
費電流の小さな、工程不良の改善された円筒コアレスモ
ータを得ることができる。
【0020】(第5の実施形態)次に、本発明の第5の
実施形態について表1を参照しながら説明する。
【0021】
【表1】
【0022】表1に各導体材料の抵抗率、抗張力、細線
限界を示してあり、表1から分かるように、銅に銀を入
れた合金が細線で、高抗張力を達成でき、抵抗率におい
ても50〜90%とモータの特性の向上に適している。
銅銀合金としては、抗張力が200〜500N/mm2
で、抵抗率が2μΩ・cm〜3.5μΩ・cmのものが
低電流化と不良低減に最も効果がある。
【0023】
【発明の効果】本発明の円筒コアレスモータによれば、
以上の説明から明らかなように、有効コイル数がn個で
タップがn+1個のコイルを持ち、タップを整流子にお
ける同数のセグメントに順次接続しているので、タップ
数とセグメント数が同じであることによって巻き始めと
巻き終わりの接続が不要となり、工程が少なく、不良の
発生しにくいロータが得られ、またコイルが並列回路で
なく直列回路となるために同じ線径であれば抵抗が高
く、電流が低いモータとなり、アンバランス負荷で使用
する場合に低電流を実現することができ、従って低電流
で、工程が簡単で、高品質な円筒コアレスモータを提供
することができる。
【0024】また、連続で角形に巻かれたコイルを円筒
状に成形した時にコイル開角を略180°の位置とし、
コイルの極ピッチを180°/n+1から360°/n
+1にすることにより、コイルに発生する誘起電圧の有
効なところでコイル通電を行なうことが可能であり、コ
イルに対してバランス良く通電でき、トルク変動を少な
くできる。
【0025】また、コイルの両端のタップの前後に無効
巻線部を設けることにより、円筒成型時に巻線両端の重
なり部を大きくとれて安定したコイル形状を実現するこ
とができ、またタップを同形状にできるとともにその位
置も安定することで、セグメントとの接続工程の機械化
が可能となり、品質も安定する。
【0026】また、高抗張力で導電率の高い銅合金のコ
イルを使用することによっても、断線が起こりにくく抵
抗値の高いロータとなり、同じく低電流を実現すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の円筒コアレスモータの第1の実施形態
におけるロータの配線図である。
【図2】同実施形態における通電状態の説明図である。
【図3】同実施形態におけるモータ特性図である。
【図4】本発明の円筒コアレスモータの第2の実施形態
を示し、(a)はコイルの巻線状態の説明図、(b)は
ロータの斜視図である。
【図5】同実施形態においてコイル極ピッチを異ならせ
たときの通電状態の説明図である。
【図6】本発明の円筒コアレスモータの第3の実施形態
を示し、(a)はコイルの巻線状態の説明図、(b)は
ロータの斜視図である。
【図7】本発明の円筒コアレスモータの第4の実施形態
におけるコイルの巻線状態の説明図である。
【図8】従来例の円筒コアレスモータの縦断面図であ
る。
【図9】従来例におけるロータの配線図である。
【図10】従来例における通電状態の説明図である。
【符号の説明】
1a、1b コイル 2a、2b、2c タップ 3a、3b、3c セグメント 4a、4b ブラシ 5 マグネット 13 コイル開角 14 コイル極ピッチ 17a、17c 無効コイル

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フレーム内部に空隙を介してN、Sの2
    極に着磁されたマグネットを保持した固定子と、マグネ
    ット外周に空隙を介して配置したコイルとそのコイルに
    接続された整流子を持つロータと、ロータを回転自在に
    支持した軸受と、整流子に通電する2個のブラシとを持
    つ円筒コアレスモータにおいて、ロータは有効コイル数
    がn個(nは2以上の整数)で、タップ数が(n+1)
    個の巻線からなり、タップを整流子における同数のセグ
    メントに順次接続して構成したことを特徴とする円筒コ
    アレスモータ。
  2. 【請求項2】 コイルは、連続で角形に巻かれるととも
    に円筒状に成形されてなり、円筒状に成形した時にコイ
    ル開角が略180°の位置にあり、コイルの極ピッチが
    180°/n+1から360°/n+1である請求項1
    記載の円筒コアレスモータ。
  3. 【請求項3】 コイルの両端のタップの前後に無効巻線
    部を有することを特徴とする請求項1記載の円筒コアレ
    スモータ。
  4. 【請求項4】 フレーム内部に空隙を介してN、Sの2
    極に着磁されたマグネットを保持した固定子と、マグネ
    ット外周に空隙を介して配置したコイルとそのコイルに
    接続された整流子を持つロータと、ロータを回転自在に
    支持した軸受と、整流子に通電する2個のブラシとを持
    つコアレスモータにおいて、ロータのコイルが高抗張力
    で抵抗率の高い合金から成ることを特徴とする円筒コア
    レスモータ。
  5. 【請求項5】 合金は、少なくとも銅に銀を入れたもの
    で、抵抗率が2μΩ・cm〜3.5μΩ・cm、抗張力
    が200N/mm2 〜500N/mm2 である請求項4
    記載の円筒コアレスモータ。
JP7307293A 1995-11-27 1995-11-27 円筒コアレスモータ Pending JPH09149615A (ja)

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JP7307293A JPH09149615A (ja) 1995-11-27 1995-11-27 円筒コアレスモータ
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