JP2005192280A - 小型コアレスモータ並びに無線操縦式模型遊戯具 - Google Patents

Abstract

【課題】熱放散性を高め、ロータ全体として軽量で、ロータイナーシャが低く、機械的時定数が小さく、応答性が早くて信頼性並びに耐久性に優れた小型コアレスモータを構成し、サーボ性能、信頼性並びに耐久性に優れた無線誘導式の模型遊戯具を構成する。
【解決手段】銅クラッドアルミニウム線またはアルミニウム線により円筒状に巻線したコイル１と、アルミニウムまたはアルミニウム合金により円盤状に形成したハブ２と、ハブ２の中心部に設けた絶縁樹脂の整流子台１０で保持する回転シャフト３から組み立てたカップ型のロータを備え付けて小型コアレスモータを構成し、それをサーボ用のモータとして無線誘導式の模型遊戯具に搭載する。
【選択図】図１

Description

本発明は、カップ型のロータを備える小型コアレスモータ、並びに、無線操縦式の自動車，飛行機等の模型遊戯具に関するものである。

無線操縦型の模型遊戯具においては、カップ型のロータを有する小型コアレスモータがサーボ用モータとして搭載されている。

その小型コアレスモータは、円筒状のコイルと、コイルを片開放端寄り径内に固定する外周縁で保持する円盤状のハブと、ハブを中心部に挿通する片軸端寄りで保持する回転シャフトとから組み立てられるカップ型のロータを備えて構成されている。

そのロータ側は、コイルの内周面との間に空隙を保ってコイルの径内に挿置する円筒状のマグネットと、マグネットを回転シャフトの同軸上に取り付けるベアリングハウスと、コイルの外周面との間に空隙を保ってロータを収容するハウジングから組み立てられ、ベアリングハウスをハウジングの内部に植立固定することにより構成されている。

その小型コアレスモータにおいては、銅線から形成したコイルが組み付けられている。また、整流子を埋込み装着するため、ハブとしては絶縁樹脂から形成したものが組み付けられている。

一般に、無線誘導式の模型遊戯具に搭載する小型コアレスモータのロータとしては軽量なものが望まれている。この要請に答えるには、銅線から形成したコイルを組み付けるに代えて、比重の小さいアルミニウムコアを母材とし、銅をアルミニウムコアの外周に被着させて形成した銅クラッドアルミニウム線（特許文献１）またはアルミニウム線により形成したコイルを組み付けるとよい。

その銅クラッドアルミニウム線またはアルミニウム線で形成したコイルを組み付けると、ロータイナーシャを低減可能で機械的時定数を小さくすることの可能な小型コアレスモータを構成できる。然し、アルミニウムは銅に比べて熱伝導性に劣るため、コイルに熱がこもり易い。また、線膨張係数が大きいことから、熱によるコイルの寸法変形も懸念される。これに加えて、樹脂製のハブをコイルの保持部材として組み付けるため、コイルよりの熱伝導も期待できない。

その発熱対策を図るべく、熱伝導性に優れた銅系，アルミニウム合金系，カーボン系の材料から形成した放熱板をコイルの熱放散手段として樹脂製のハブと一体または別体に組み付けることが提案されている（特許文献２）。
特開平１１−６６９６６号 特開２００２−１７０６６号

本発明の解決しようとする課題は、耐熱性を高め、モータ全体として軽量で、ロータイナーシャが低く、機械的時定数が小さく、応答性が早くて信頼性並びに耐久性に優れた小型コアレスモータを構成する点である。

それと共に、モータ全体として軽量で、ロータイナーシャが低く、機械的時定数が小さく、応答性の早い小型コアレスモータを備えてサーボ性能、信頼性並びに耐久性に優れた無線誘導式の模型遊戯具を構成する点である。

本発明の請求項１は、円筒状のコイルと、コイルを片開放端寄り径内に固定する外周縁で保持する円盤状のハブと、ハブを中心部に挿通する片軸端寄りで保持する回転シャフトとから組み立てられるカップ型のロータを備える小型コアレスモータおいて、銅クラッドアルミニウム線またはアルミニウム線により円筒状に巻線したコイルと、アルミニウムまたはアルミニウム合金により円盤状に形成したハブと、ハブの中心部に設けた絶縁樹脂の整流子台で保持する回転シャフトから組み立てたカップ型のロータを備え付けることを特徴とする。

本発明の請求項２は、請求項１に記載の小型コアレスモータをサーボ用のモータとして搭載し、無線操縦式模型遊戯具を構成することを特徴とする。

本発明の請求項１に係る小型コアレスモータでは、比重の小さい銅クラッドアルミニウム線またはアルミニウム線で形成したコイルを組み付けると共に、軽量なアルミニウムまたはアルミニウム合金で形成したハブを組み付けるため、ロータ全体を軽量なものに構成できる。また、コイルの熱を熱伝導性の良好なアルミ製のハブで発散できるため、熱がコイルにこもるのを防げ、熱によるコイルの寸法変形を抑えられることから、耐熱性を向上できて信頼性並びに耐久性に優れるものに構成できる。

本発明の請求項２に係る無線操縦式の模型遊戯具では、ロータイナーシャが低く、機械的時定数も小さく、応答性の早い軽量で耐熱性に優れるロータを組み付けた小型コアレスモータを備えるため、サーボ性能の優れたものに構成できる。

図１は、本発明の一例に係る小型コアレスモータを断面で示す。図中、符号１は円筒状のコイル、２はコイル１を保持するハブ、３はハブ２を保持する回転シャフト、４はハブ２の回止めリング、５は略円筒状のマグネット、６はベアリングハウス、７ａ，７ｂはベアリング、８はハウジング、９ａ，９ｂは整流子、１０は整流子台、１１はブラシ、１２はブラシ台を示す。

その構成中、コイル１は好適な実施の形態として銅クラッドアルミニウム線により円筒状に巻線形成されている。銅クラッドアルミニウム線は、図２で示すように比重の小さいアルミニウムまたはアルミニウム合金をコア１ａとし、銅膜１ｂをコア１ａの外周に被着し、絶縁被膜１ｃを銅膜１ｂの外周に被着し、更に、融着被膜１ｄを絶縁被膜１ｃの外周に被着することにより形成されている。この銅クラッドアルミニウム線に代え、アルミニウム線からコイル１を形成するようにもできる。

銅クラッドアルミニウム線の特性は、銅線と比較すると、表１で示す通りである。この表１で明らかなように、銅クラッドアルミニウム線は比重が著しく小さく軽量なものである。但し、導電率，比電気抵抗，熱伝導率，線膨張係数はいずれも銅線より劣っている。

ハブ２は、熱伝導性の良いアルミニウムまたはアルミニウム合金から円盤状に形成されている。このハブ２の中心部には、五つの整流子９ａ，９ｂ（一部のみ図示）を備え付ける整流子台１０が絶縁樹脂で一体にモールド成形されている。外周縁には、コイル１との接触面積を大きく取ってコイル１を片開放端寄り径内に固定するよう立上り壁２ａが設けられている。また、ハブ２の回転に伴って対流を内部空間に積極的に起し、熱を放散するための開口２ｂが板面に設けられている。

その他、回転シャフト３、ベアリングハウス６、ベアリング７ａ，７ｂ、ハウジング８としては金属製のものが組み付けられている。なお、回転シャフト３は回止めリング４を介して絶縁樹脂でモールド成形した整流子台１０によりハブ２の中心部に保持されている。ベアリングハウス６は、ハウジング８の閉塞側に嵌め合せて植立固定されている。また、コイル１と整流子９ａ，９ｂとはコイル１の端末（図１の捩れ線参照）で電気的に接続されている。

このように構成する小型コアレスモータでは、銅線よりも熱伝導率，線膨張係数の劣る銅クラッドアルミニウム線またはアルミニウム線から形成したコイル１を組み付けても、コイル１の熱を熱伝導率の良好なアルミニウムまたはアルミニウム合金のハブで発散できる。そのコイル１の発熱はハブ２、回転シャフト３、ベアリングハウス６を経て、最終的にはハウジング８の外表面で外気と接することから熱放散できる。このため、熱がコイル１にこもるのを防げ、発熱によるコイル１の寸法変形を抑えられる。

その小型コアレスモータは、比重の小さい銅クラッドアルミニウム線またはアルミニウム線から形成したコイル１を組み付けると共に、軽量のアルミニウムまたはアルミニウム合金から形成したハブ２を組み付けるため、ロータ全体として軽量なものに構成できる。これにより、ロータイナーシャが低く、機械的時定数が小さく、応答性が早くて信頼性並びに耐久性に優れた小型コアレスモータとなる。

本発明に係る銅アルミグラッド線によるものと従来例の銅線コイルによるものとのモータ特性を比較検討した結果は、表２で示す通りである。この表２で明らかなように、本発明に係る銅アルミグラッド線によるものは機械的時定数、ロータイナーシャ、コイル質量は著しく小さいものになっている。

その小型コアレスモータを搭載する無線誘導式の模型遊戯具では、ブレーキング動作や再加速時等の運動パターンによる過負荷を繰り返し行っても、コイルの熱をアルミハブにより逃せるため、熱による負荷を抑えられる。これと共に、ロータ自体が軽量なもので、ロータイナーシャの低く、機械的時定数の小さく、応答性の早いものであるため、サーボ性能、信頼性並びに耐久性に優れ模型遊戯具として構成できる。

本発明に係る小型コアレスモータを示す断面図である。 図１の小型コアレスモータを構成するコイルの銅クラッドアルミニウム線を示す断面図である。

符号の説明

１ コイル
２ ハブ
３ 回転シャフト
４ ハブの回止めリング
５ マグネット
６ ベアリングハウス
７ａ，７ｂ ベアリング
８ ハウジング
９ａ，９ｂ 整流子
１０ 整流子台
１１ ブラシ
１２ ブラシ台

Claims (2)

1. 円筒状のコイルと、コイルを片開放端寄り径内に固定する外周縁で保持する円盤状のハブと、ハブを中心部に挿通する片軸端寄りで保持する回転シャフトとから組み立てられるカップ型のロータを備える小型コアレスモータにおいて、銅クラッドアルミニウム線またはアルミニウム線により円筒状に巻線したコイルと、アルミニウムまたはアルミニウム合金により円盤状に形成したハブと、ハブの中心部に設けた絶縁樹脂の整流子台で保持する回転シャフトから組み立てたカップ型のロータを備え付けてなることを特徴とする小型コアレスモータ。
2. 請求項１に記載の小型コアレスモータをサーボ用のモータとして搭載したことを特徴とする無線操縦式模型遊戯具。
   

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