JP2003174752A - 小型モータ - Google Patents

小型モータ

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JP2003174752A
JP2003174752A JP2001371984A JP2001371984A JP2003174752A JP 2003174752 A JP2003174752 A JP 2003174752A JP 2001371984 A JP2001371984 A JP 2001371984A JP 2001371984 A JP2001371984 A JP 2001371984A JP 2003174752 A JP2003174752 A JP 2003174752A
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motor
housing case
cylindrical
thin
thin film
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JP2001371984A
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Atsushi Okamoto
敦志 岡本
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Namiki Precision Jewel Co Ltd
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Namiki Precision Jewel Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型モータとしては一般的に円形抜き成形体
積層形態でしか使用されないケイ素鋼板材料を、多層薄
膜シート積層体としてモータのハウジングケース素材に
用い、うず電流損を低減し、高効率で発熱の少ない、モ
ータ外径の小さなインナーロータ型円筒コアレスモータ
を提供する。 【解決手段】 カップ型界磁コイルのインナロータをも
つ円筒コアレスモータにおいて、界磁コイル外周部に位
置する前記モータのハウジングケースが高透磁率材料か
らなり、少なくともシート状薄葉帯を、複数層以上巻回
した円筒薄肉の多層薄膜積層体からなるハウジング構造
とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、主に携帯電話の振
動発生用装置や精密測定装置などに利用される小型モー
タであり、より詳細には、外径寸法が小さなインナーロ
ータ型の円筒コアレスモータに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、インナーロータ型の小型なコ
アレスモータは、ハウジングケース材料として、コスト
と加工性の面から、鉄などの磁性材料を、切削、プレ
ス、鋳物等により形成した単一鋼塊の略円筒状のパーツ
部品を用いるのが一般的であった。
【0003】例えば、図3に示すように、ステータ部と
して、円筒状の外装ハウジングケース1の中に、マグネ
ット4をベアリングハウス9を介して円筒状ハウジングケ
ース1との同軸位置に組付け、マグネット4を貫通するシ
ャフト3を、前記マグネット4を保持するベアリングハウ
ス9の一端に配置した軸受6と、円筒状ハウジングケース
1の他端開口部に位置するフランジ2側の軸受6'により回
転自在に軸支し、前記シャフト3の軸線上に界磁コイル5
及び整流子片7をもつコイルホルダー8を配置したインナ
ーロータ部に、前記ハウジングケース1一端のフランジ2
のブラシホルダー外部からブラシ12を介して通電するこ
とにより発生する回転磁界により、ロータ部を回転駆動
させるコアレスモータがある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記図3
のようなインナーロータ型コアレスモータ100では、ハ
ウジングケース1自身が磁気回路の磁路となっているた
め、パーマロイ等の高磁性材料を使用すれば磁気特性は
向上するが、コスト面からSUM材やSPC材を使用するのが
一般的であった。
【0005】つまり従来のモータの構成の場合、ハウジ
ングケースが一体の単一鋼塊であるが、例えば、ケイ素
鋼板のような高磁性材料などは、以前から一部のモータ
構造やトランスの磁界変化の大きな部品箇所の鉄損対策
として使用されている場合もある。
【0006】しかし、これらの高磁性材料のケイ素鋼板
は、金属素材にケイ素を添加しているため、成形材料と
しては非常に加工性に乏しく、薄板素材をプレス成形で
打ち抜いて、それを重ねて積層させる方法が一般的に用
いられていた。
【0007】本発明は上記課題を解決するもので、小型
モータとしては一般的に円形抜き成形体積層形態でしか
使用されないケイ素鋼板材料を、多層薄膜シート積層体
としてモータのハウジングケース素材に用い、低コスト
で、かつ、うず電流損を低減し、高効率で発熱の少な
い、モータ外径の小さなインナーロータ型円筒コアレス
モータを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項1に係る小型モータにあっては、カップ型界
磁コイルのインナロータをもつ円筒コアレスモータにお
いて、界磁コイル外周部に位置する前記モータのハウジ
ングケースが高透磁率材料からなり、少なくともシート
状薄葉帯を、複数層以上巻回した円筒薄肉の多層薄膜積
層体からなるハウジング構造である小型モータとした。
【0009】この発明によれば、例えば外径φ10mm以下
のインナーロータ型のコアレスモータであっても、一般
的な材料のSUM材やSPC材の3〜4倍の高透磁性材料を、
円筒型モータのハウジングケース形状に容易に成形で
き、従来のSUM材等を用いたハウジングケース寸法に比
べ、薄肉、小径化ができ、モータ特性を維持したまま小
型化設計ができる。
【0010】一方、密着積層巻した薄膜積層体の厚みの
総和(ハウジングケースの厚み)、すなわち総磁路断面
積を維持することにより、電磁気学的に発生しうる軸ト
ルクを低下させることなく、総合的に高性能化が図れ
る。また、前記複数層の巻回数を任意に選択することに
より、ハウジングケースの素材厚みと内外径寸法を自由
に設定でき、多品種少量生産型モデルではプレス金型等
の設備が不要となる。
【0011】また、請求項2に係る小型モータにあって
は、請求項1に加え、前記シート状薄葉帯で複数層以上
巻回された円筒薄肉の多層薄膜積層体の巻回乗り上げ部
分が、巻回時に段差をなくす折り曲げ部を介して前巻厚
部と径方向を同一径とする巻回構造であるハウジングケ
ースとする小型モータとした。
【0012】この発明によれば、一般的に加工が難しい
高透磁性材料を、シート状にし、ローリングして巻回
し、その巻回時に発生する段差部を、微小な折り曲げ加
工を円筒形状の一部に施し、繋ぎ箇所を設けることによ
り、巻回を重ねる乗り上げ部分での内外径差を無くし、
均一な円筒状ハウジングケースを得て、また結果的に小
径化が可能となる。
【0013】また、請求項3に係る小型モータあって
は、ハウジングケースの前記円筒薄肉の多層薄膜積層体
構造における各層の表面が電気絶縁皮膜手段を有してい
る小型モータとした。
【0014】この発明によれば、回転磁界発生が比較的
少ないカップコイルを用いたインナーロータ型コアレス
モータにおいて、ハウジングケースを円筒薄肉の多層薄
膜積層体構造として、積層体材料表面に絶縁膜を形成す
ることにより、渦電流損を低減することができ、発熱等
の問題がないモータが得られる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる小型モータ
の好適な実施の形態について、図面を参照し、その実施
例を詳細に説明する。なお、本発明はこの実施の形態に
限定されるものではなく、図示した構造は仕様形態の一
例とする。
【0016】図1は、本発明の実施の形態に係る外径φ
23mmのインナーロータ型コアレスモータ110の構成を示
す側断面図である。この構造は、前記従来のインナーロ
ータ型コアレスモータと同様に、円筒状の外装ハウジン
グケース11の筒内に、マグネット4をベアリングハウス9
を介して円筒状ハウジングケース11の同軸位置に組付
け、そのマグネット4中心を貫通するシャフト3を、前記
マグネット4を保持するベアリングハウス9の一端に配置
した軸受6と、円筒状ハウジングケース11の他端開口部
に位置するフランジ2中心の軸受6'により回転自在に軸
支し、さらに前記シャフト3の軸線上に界磁コイル5及び
整流子片7をもつコイルホルダー8を配置したインナーロ
ータ部に、外部端子からブラシ12を通じて通電すること
により、界磁コイルに発生する回転磁界によりロータ部
を回転駆動させるコアレスモータである。
【0017】この時、ハウジングケース11は内径φ20m
m、外径φ23mmで、従来の鉄鋼材を切削、又はプレス加
工等により形成した単一鋼塊の略円筒状の単独パーツ部
品を用いた場合の内径φ20mm、外径φ25mmのものと比
べ、かなりの小径化ができる。つまり図2に示すよう
に、高透磁率材料からなる、シート状の薄葉帯の薄膜積
層体10を径方向に巻回して密着積層した構造となってい
る。またシート状の薄葉帯の薄膜積層体10の全表面を、
エポキシ系カチオン電着塗装による膜厚10〜20μmの絶
縁膜を施して、多層状態において互いに電気的に絶縁し
ている。
【0018】また、このハウジングケース11の細部の薄
膜積層体10の径方向断面を詳細に見てみると、A断面で
見た巻回パターンとして、図2丸枠内の拡大図に示すよ
うに、シート状高透磁性材料からなる薄葉帯が、重なり
合う箇所、つまり二重目、三重目…の乗り上げ点(B)
で、厚み方向に折り曲げられ、全体的に内外径寸法を段
差のないほぼ同じに径にそれぞれ保ちながら円筒多重に
巻回されている。
【0019】下記表1に本発明に用いる薄葉帯状のケイ
素鋼板(商品名:NKKスーパーEコア)の磁気特性比較表
を示す。比較データからもわかるように、6.5%ケイ素
鋼板は板厚0.1mmで最大透磁率23,000μmであり、フェラ
イトと比較した場合、最大透磁率で6倍以上の差があ
り、円筒ハウジングケース形状にした場合、従来の設計
より小径化の寸法設定で同一なモータ特性が得られる。
【0020】
【表1】
【0021】また電気絶縁手段は、本発明の実施例では
電着塗装による絶縁膜を例として説明したが、絶縁手段
はこれに限定されるものではない。例えば、一般的に知
られる浸漬塗装、吹付塗装、粉体塗装等の各種塗装によ
る絶縁膜であっても良い。また例えばポリイミド等の樹
脂フィルムを各薄円筒体間に介在させても良い。
【0022】また本実施例では、ハウジングケースの構
造について高透磁率材料0.1mm厚の薄葉帯部材の場合を
一例として説明したが、薄葉帯の厚みは0.05〜0.2 mm程
度のものが好適であった。また膜厚が薄いほど、つまり
層数は多いほど、うず電流流路断面積(各層の略円筒体
断面積)が縮小し、ハウジングケースの電気抵抗が増加
するため、うず電流がより流れにくくなり、うず電流損
をさらに低減することもできる傾向にある。
【0023】なお、この実施の形態では、外径φ23mmの
インナーロータ型コアレスモータを例にとって説明した
が、同様の構造のモータであれば、本発明を他のいずれ
のサイズのモータにも適用することもできるのは、言う
までもない。
【0024】
【発明の効果】以上のように、本発明(請求項1)によ
れば、例えばカップ型界磁コイルのインナロータをもつ
円筒コアレスモータにおいて、界磁コイル外周部に位置
する前記モータのハウジングケースが高透磁率材料から
なり、少なくともシート状薄葉帯を、複数層以上巻回し
た円筒薄肉の多層薄膜積層体からなるハウジング構造で
ある小型モータとしている。
【0025】この発明によれば、例えば外径φ10mm以下
のインナーロータ型のコアレスモータであっても、一般
的な材料のSUM材やSPC材の3〜4倍の高透磁性材料を、
円筒型モータのハウジングケース形状に容易に成形で
き、従来のSUM材等を用いたハウジングケース寸法に比
べ、薄肉、小径化ができ、モータ特性を維持したまま小
型化設計ができる。
【0026】また一方、密着積層巻した薄膜積層体の厚
みの総和(ハウジングケースの厚み)、すなわち総磁路
断面積を維持することにより、電磁気学的に発生しうる
軸トルクを低下させることなく、総合的に高性能化が図
れ、また、前記複数層の巻回数を任意に選択することに
より、ハウジングケースの素材厚みと内外径寸法を自由
に設定でき、多品種少量生産型モデルではプレス金型等
の設備が不要となる。
【0027】また、本発明(請求項2)に係る小型モー
タにあっては、前記モータ構造に加え、前記シート状薄
葉帯で複数層以上巻回された円筒薄肉の多層薄膜積層体
の巻回乗り上げ部分が、巻回時に段差をなくす折り曲げ
部を介して前巻厚部と径方向を同一径とする巻回構造で
あるハウジングケースとする小型モータとしている。
【0028】この発明によれば、一般的に加工が難しい
高透磁性材料を、シート状にし、ローリングして巻回
し、その巻回時に発生する段差を、微小な折り曲げ加工
を円筒形状の一部に施し、繋ぎ箇所を設けることによ
り、巻回を重ねる乗り上げ部分での内外径差を無くし、
均一な円筒状ハウジングケースを得て、また結果的に小
径化が可能となる。
【0029】また、本発明(請求項3)に係る小型モー
タあっては、ハウジングケースの前記円筒薄肉の多層薄
膜積層体構造における各層の表面が電気絶縁皮膜手段を
有している小型モータとしている。
【0030】この発明によれば、回転磁界発生が比較的
少ないカップコイルを用いたインナーロータ型コアレス
モータにおいても、ハウジングケースを円筒薄肉の多層
薄膜積層体構造として、積層体材料表面に絶縁膜を形成
することにより、渦電流損を低減することができ、発熱
等の問題がないモータが得られる。
【0031】また、フェライトの2〜8倍の透磁率を有
する薄葉帯材料をハウジングケースに使用することによ
り、従来の鉄系材料のハウジングケースに比べ、厚みを
薄くすることができ、成形加工において、薄葉帯を巻回
する積層回数を制御することにより、ハウジングケース
内外径の寸法変更等が容易にでき、多品種少量生産にお
いてコスト低減になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係るコアレスモータの構
成を示す上半分の側断面図。
【図2】本発明の実施の形態に係るハウジングケース構
造の一例を示すA断面視拡大図。
【図3】従来のコアレスモータの構成を示す上半分の側
断面図。
【符号の説明】
1, 11 ハウジングケース 2 フランジ 3 シャフト 4 マグネット 5 界磁コイル 6 軸受 7 整流子 8 コイルホルダ 9 ベアリングハウス 10 薄膜積層体 12 ブラシ 100, 110 インナーロータ型コアレスモータ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 カップ型界磁コイルのインナロータをも
    つ円筒コアレスモータにおいて、界磁コイル外周部に位
    置する前記モータのハウジングケースが高透磁率材料か
    らなり、少なくともシート状薄葉帯を、複数層以上巻回
    した円筒薄肉の多層薄膜積層体からなるハウジング構造
    であることを特徴とする小型モータ。
  2. 【請求項2】 前記シート状薄葉帯で複数層以上巻回さ
    れた円筒薄肉の多層薄膜積層体の巻回乗り上げ部分が、
    巻回時に段差をなくす折り曲げ部を介して前巻厚部と径
    方向を同一径とする同心巻回構造であるハウジングケー
    スを有することを特徴とする請求項1に記載の小型モー
    タ。
  3. 【請求項3】 ハウジングケースの前記円筒薄肉の多層
    薄膜積層体構造における各層の表面が電気絶縁皮膜手段
    を有していることを特徴とする請求項1又は請求項2に
    記載の小型モータ。
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