JP2006025594A - 偏平型コアレスモータ、偏平型コアレスモータにおける電機子及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】各々が丸形もしくは多角形状に巻回された複数の単コイルを回転軸の周囲に該回転軸の軸方向に垂直な平面上に環状に配設して樹脂でモールドされた平面状の電機子と、電機子の平面のうちの少なくとも一方の面側に回転軸の軸方向に空隙を介して環状に該一方の面に対向配置されたマグネットとを有し、電機子もしくはマグネットのうちの一方を他方に対して回転自在に軸承してなる偏平型コアレスモータにおいて、樹脂には磁性粉が混入され、電機子を樹脂によりモールド成形する際には、磁場を樹脂に印加した状態で行う。これにより、磁性粉は磁場により一定方向に磁化配列され、電機子自体に磁石作用を生じさせることができる。
【選択図】図6
Description
特許文献2には電機子コイルに平角銅線を巻線して構成し、隣接するコイル間の隙間をなくしコイルの占積率を向上させる技術が開示されている。
また、従来の偏平型コアレスモータにおいては、その出力を外部の被駆動体(負荷)に伝達するためには出力軸にカップリング部材等の結合部材を介する必要があり、そのために構造が複雑になると共にモータの出力軸をモータ本体から突出させる必要があり、モータの小型化が制限され、従って被駆動体(負荷手段)の設計の自由度が制限されるという問題点があった。
本発明は、簡単な構成で出力軸を負荷手段に容易に接続することができ、且つ偏平形状のメリットを生かし各種用途に適用することができる偏平型コアレスモータを提供することを目的とする。
前記電機子をモールド成形する前記樹脂には磁性粉が混入され、該磁性粉は前記回転軸の軸方向に磁化配列され、それにより前記電機子コイルに電流を流すことにより生じる電磁力と、一定方向に磁化配列された該磁性粉による磁束と前記マグネットの磁束とが重畳されることにより駆動されることを特徴とする。
また、本発明の請求項6に係わる偏平型コアレスモータにおける電機子の製造方法は、平面状の電機子と、前記電機子の前記平面のうちの少なくとも一方の面側に回転軸の軸方向に空隙を介して環状に該一方の面に対向配置されたマグネットとを有し、前記電機子もしくは前記マグネットのうちの一方を他方に対して回転自在に軸承してなる偏平型コアレスモータにおける電機子の製造方法であって、
各々が丸形もしくは多角形状に巻回された複数の単コイルを前記回転軸の周囲に該回転軸の軸方向に垂直な平面上に環状に配設して平面状の電機子を作成し、
モールド成形用の樹脂に予め磁性粉を混入し、
磁場を前記回転軸の軸方向に沿った方向に前記樹脂に印加した状態で前記電機子を前記樹脂によりモールド成形し、それにより該磁性粉を前記回転軸の軸方向に磁化配列させることを特徴とする。
好ましくは、前記電機子は、前記回転軸より外側で且つ前記マグネットの内方側で該マグネットと対向しない位置より、前記回転軸の軸方向に折り曲げられた折り曲げ部を有していることを特徴とする。
好ましくは、前記磁性粉の粉末表面には絶縁処理により形成された絶縁被膜が設けられ、前記樹脂中における前記磁性粉の混入割合は約40〜60重量%であることを特徴とする。
前記電機子をモールド成形する前記樹脂には磁性粉が混入され、該磁性粉は前記回転軸の軸方向に磁化配列され、それにより前記電機子コイルに電流を流すことにより生じる電磁力と、一定方向に磁化配列された該磁性粉による磁束と前記マグネットの磁束とが重畳されることにより駆動され、前記回転軸には、その軸心と同心状に孔が配設され、該孔に外部よりネジ部材の一端側を嵌合可能としたことを特徴とする。
好ましくは、前記ネジ孔は前記回転軸の軸心部にナット状にネジ切りされた有底開孔であることを特徴とする。
好ましくは、更に、前記電機子の前記平面のうちの他方の面側に、前記回転軸の軸方向に空隙を介して環状に該他方の面に対向し、かつ前記マグネットに前記電機子を介して対向するように配置された別のマグネットを有することを特徴とする。
更に、前記電機子は、回転軸より外側で且つ前記マグネットの内方側で該マグネットと対向していない位置より、前記回転軸の軸方向に折り曲げられた折り曲げ部を有するように構成するのが好ましい。電機子コイルの回転軸近傍部分はマグネットの磁束の影響を受けない(マグネットの磁束密度が低い)のでトルク特性に寄与しない部分であり、この部分を折り曲げることで電機子径を小さくすることができ、ひいてはイナーシャを小さく抑えることができる。特に、単コイルとして平形銅線を使用した場合には薄型になるので曲げやすく、曲げた後の電機子の平面度に優れ樹脂モールドに支障は生じない。
好ましくは、前記ネジ孔は前記回転軸の軸心部にナット状にネジ切りされた有底開孔である。従って、例えばボールネジ等の結合手段を容易に回転軸に結合(螺合)可能となる。
好ましくは、更に、前記電機子の前記平面のうちの他方の面側に、前記回転軸の軸方向に空隙を介して環状に該他方の面に対向し、かつ前記マグネットに前記電機子を介して対向するように配置された別のマグネットを有する。従って、このように所謂ダブルマグネットとして構成することにより、マグネットより発生される磁束をより強くすることができるので、出力特性をより向上させることができる。
図1は本発明の偏平型コアレスモータの実施例を示す要部断面図であり、1は偏平状の複数の単コイルを回転軸10の周囲に回転軸10の軸方向に垂直な平面上に環状に配設して熱硬化性樹脂(例えば、フェノール樹脂)でモールド成形(固化)した電機子、2は電機子1の平面のうちの少なくとも一方の面側に回転軸10の軸方向に空隙を介して電機子1に対向するように環状に配置されているマグネットで、例えばN、S極交互に4極あるいはそれ以上の偶数極からなる。各マグネットは扇形もしくは円環状等の何れの形状でも良い。3は鋼板から成るカバーAでマグネット2が接着等で固着されている。4は同じく鋼板から成り電機子1及びマグネット2の磁路を形成するカバーBで、整流子5に当接する複数のブラシ6が取付けられている。7及び8は電機子1の回転軸10を回転自在に軸承する軸受で、カバーA 3及びカバーC 9にそれぞれ固着されている。10aは回転軸10の出力軸端で図示しないファンやプーリー等の負荷手段に接続される。
図4は本発明の偏平型コアレスモータの電機子巻線を構成する単コイルの形状例を表す模式図で、(A)は略五角形の多角形状に巻いたもの、(B)は略四角形に巻いたもの、(C)は略円形に巻いたもので、それぞれ巻始め線と巻終わり線が延出した状態を示す。なお、(B)は平形銅線で巻回した例で、(A)及び(C)は丸形銅線で巻回した例である。単コイルの巻回形状は略六角形等でも良く界磁マグネットの有効磁界を受ける範囲で丸形もしくは多角形に構成して良い。平形銅線は隣接する銅線間の隙間をなくし、コイルの占積率を向上させるものであり、例えば円形断面を持つコイルを圧延し平角にした銅線を使用しても良い。また、平形銅線の巻方向は幅の広い面を軸方向に重ねてより偏平度を増すようにすると良い。即ち、銅線の巻方向は幅の広い面を軸方向に重ねて旋回させる、所謂、エッジワイズ(縦巻)と呼ばれている手法により構成しても良い。図4、(D)にエッジワイズ(縦巻)式に巻回した単コイルの例を示す。なお、図2は単コイルとして略五角形のものを用いた例である。
尚、界磁マグネット2の配置位置によっては、各磁性粉30の配向方向を逆にしても良く、例えば第1図のマグネット2が電機子1の紙面向かって左側に配置されている場合、第9図(C)の配向方向は逆になるようにして良い。
更に電機子巻線の界磁マグネットに対向しない部分を折り曲げて構成したので、電機子径を小さくすることができひいてはイナーシャを小さくできる。この場合平形銅線を使用することでより薄型になるので曲げやすく、曲げた後の電機子の平面度に優れているのでバランスを損なうことはない。
このような構成により、電機子35が回転すると、ネジ部材53は有底開孔45a’内で回転すると共に、回転方向に従って図中矢印で示す上または下方向(ネジ部材の軸に沿った方向)に直線運動を行う。従って、電機子35の回転に従ってネジ部材53の他方側先端部が負荷手段50に当接され、負荷手段は電機子35の回転方向に従って図中上または下方向に駆動される。即ち、負荷手段50がカムの場合には軸51を中心として回転する。
1a 単コイル
2 マグネット
5 整流子
10 回転軸
11 キャビティ
12 下型
13 上型
17 ノズル
18 樹脂
19、20 磁場発生用コイル
30 磁性粉
40 折り曲げ部
38 センサマグネット
39 センサIC
40、49 折り曲げ部
45a、45a’ 有底開孔
46、53 ネジ部材
47 ピニオンギヤ
48、50 カム
54 ナット
Claims (18)
- 各々が丸形もしくは多角形状に巻回された複数の単コイルを回転軸の周囲に該回転軸の軸方向に垂直な平面上に環状に配設して樹脂でモールドされた平面状の電機子と、前記電機子の前記平面のうちの少なくとも一方の面側に前記回転軸の軸方向に空隙を介して環状に該一方の面に対向配置されたマグネットとを有し、前記電機子もしくは前記マグネットのうちの一方を他方に対して回転自在に軸承してなる偏平型コアレスモータにおいて、
前記電機子をモールド成形する前記樹脂には磁性粉が混入され、該磁性粉は前記回転軸の軸方向に磁化配列され、それにより前記電機子コイルに電流を流すことにより生じる電磁力と、一定方向に磁化配列された該磁性粉による磁束と前記マグネットの磁束とが重畳されることにより駆動されることを特徴とする、偏平型コアレスモータ。 - 前記複数の単コイルの各々は、平形銅線を巻回して形成されていることを特徴とする、請求項1に記載の偏平型コアレスモータ。
- 前記電機子は、前記回転軸より外側で且つ前記マグネットの内方側で該マグネットと対向しない位置より、前記回転軸の軸方向に折り曲げられた折り曲げ部を有していることを特徴とする、請求項1又は2に記載の偏平型コアレスモータ。
- 前記磁性粉の粉末表面には絶縁処理により形成された絶縁被膜が設けられ、前記樹脂中における前記磁性粉の混入割合は約40〜60重量%であることを特徴とする、請求項1に記載の偏平型コアレスモータ。
- 各々が丸形もしくは多角形状に巻回された複数の単コイルを回転軸の周囲に該回転軸の軸方向に垂直な平面上に環状に配設して樹脂でモールドされた平面状の電機子と、前記電機子の前記平面のうちの少なくとも一方の面側に前記回転軸の軸方向に空隙を介して環状に該一方の面に対向配置されたマグネットとを有し、前記電機子もしくは前記マグネットのうちの一方を他方に対して回転自在に軸承してなる偏平型コアレスモータにおける前記電機子であって、
前記電機子をモールド成形する前記樹脂には予め磁性粉が混入され、該磁性粉は前記回転軸の軸方向に磁化配列され、それにより前記電機子コイルに電流を流すことにより生じる電磁力と、一定方向に磁化配列された該磁性粉による磁束と前記マグネットの磁束とが重畳されることにより駆動されることを特徴とする、偏平型コアレスモータ用の電機子。 - 平面状の電機子と、前記電機子の前記平面のうちの少なくとも一方の面側に回転軸の軸方向に空隙を介して環状に該一方の面に対向配置されたマグネットとを有し、前記電機子もしくは前記マグネットのうちの一方を他方に対して回転自在に軸承してなる偏平型コアレスモータにおける電機子の製造方法であって、
各々が丸形もしくは多角形状に巻回された複数の単コイルを前記回転軸の周囲に該回転軸の軸方向に垂直な平面上に環状に配設して平面状の電機子を作成し、
モールド成形用の樹脂に予め磁性粉を混入し、
磁場を前記回転軸の軸方向に沿った方向に前記樹脂に印加した状態で前記電機子を前記樹脂によりモールド成形し、それにより該磁性粉を前記回転軸の軸方向に磁化配列させることを特徴とする、偏平型コアレスモータにおける電機子の製造方法。 - 前記樹脂に混入される前に、前記各磁性粉の粉末表面には絶縁処理により絶縁被膜を形成し、
前記樹脂中における前記磁性粉の混入割合を約40〜60重量%とすることを特徴とする、請求項6に記載の偏平型コアレスモータにおける電機子の製造方法。 - 平面状の電機子と、前記電機子の前記平面のうちの少なくとも一方の面側に回転軸の軸方向に空隙を介して環状に該一方の面に対向配置されたマグネットとを有し、前記電機子もしくは前記マグネットのうちの一方を他方に対して回転自在に軸承してなる偏平型コアレスモータにおける電機子の製造方法であって、
各々が丸形もしくは多角形状に巻回された複数の単コイルを前記回転軸の周囲に該回転軸の軸方向に垂直な平面上に環状に配設して平面状の電機子を作成し、
前記回転軸を中心として同心円状に巻き回された環状の第1の磁場発生用コイルを有する上型と、前記回転軸を中心として同心円状に巻き回された環状の第2の磁場発生用コイルを有する下型との間のキャビティに前記電機子を配置し、かつ前記第1及び第2の磁場発生用コイルの内周面は前記電機子の外周面の外側に位置するように配置し、
モールド成形用の樹脂に予め磁性粉を混入し、
前記第1及び第2の磁場発生用コイルにそれぞれ通電を行うことで前記電機子の平面に対して同一方向からほぼ垂直な磁束を印加しながら、前記上型に設けられたノズルから前記樹脂を前記キャビティ内に注入して前記電機子を前記樹脂によりモールド成形し、それにより該磁性粉を前記回転軸の軸方向に磁化配列することを特徴とする、偏平型コアレスモータにおける電機子の製造方法。 - 各々が丸形もしくは多角形状に巻回された複数の単コイルを回転軸の周囲に該回転軸の軸方向に垂直な平面上に環状に配設して樹脂でモールドされた平面状の電機子と、前記電機子の前記平面のうちの少なくとも一方の面側に前記回転軸の軸方向に空隙を介して環状に該一方の面に対向配置されたマグネットとを有し、前記電機子もしくは前記マグネットのうちの一方を他方に対して回転自在に軸承してなる偏平型コアレスモータにおいて、
前記電機子をモールド成形する前記樹脂には磁性粉が混入され、該磁性粉は前記回転軸の軸方向に磁化配列され、それにより前記電機子コイルに電流を流すことにより生じる電磁力と、一定方向に磁化配列された該磁性粉による磁束と前記マグネットの磁束とが重畳されることにより駆動され、
前記回転軸には、その軸心と同心状に孔が配設され、該孔に外部よりネジ部材の一端側を嵌合可能としたことを特徴とする、偏平型コアレスモータ。 - 前記複数の単コイルの各々は、平形銅線を巻回して形成されていることを特徴とする、請求項9に記載の偏平型コアレスモータ。
- 前記電機子は、前記回転軸より外側で且つ前記マグネットの内方側で該マグネットと対向しない位置より、前記回転軸の軸方向に折り曲げられた折り曲げ部を有していることを特徴とする、請求項9又は10に記載の偏平型コアレスモータ。
- 前記磁性粉の粉末表面には絶縁処理により形成された絶縁被膜が設けられ、前記樹脂中における前記磁性粉の混入割合は約40〜60重量%であることを特徴とする、請求項9に記載の偏平型コアレスモータ。
- 前記回転軸には前記ネジ部材を介して自動車のアクチュエーターが結合または連結または当接され、自動車のアクチュエーター用駆動源として用いられることを特徴とする、請求項9に記載の偏平型コアレスモータ。
- 更に、前記電機子の前記平面のうちの他方の面側に、前記回転軸の軸方向に空隙を介して環状に該他方の面に対向し、かつ前記マグネットに前記電機子を介して対向するように配置された別のマグネットを有することを特徴とする、請求項9から請求項13のいずれかに記載の偏平型コアレスモータ。
- 前記ネジ孔には前記ネジ部材の一端側が嵌合されて固定されることを特徴とする、請求項9に記載の偏平型コアレスモータ。
- 前記ネジ部材は前記回転軸の回転に伴い該回転軸と共に回転され、該ネジ部材の他端側に設けられた被駆動部材を駆動可能とすることを特徴とする、請求項15に記載の偏平型コアレスモータ。
- 前記ネジ孔は前記回転軸の軸心部にナット状にネジ切りされた有底開孔であり、該開孔に前記ネジ部材の一端側が螺合されることを特徴とする、請求項9に記載の偏平型コアレスモータ。
- 前記ネジ部材の他端側には内面がネジ切りされたカバーが設けられ、前記ネジ部材は該カバーの内面と螺合され、該カバーは被駆動部材側のハウジングに固定され、それにより該ネジ部材は前記回転軸の回転に伴い該ネジ部の軸に沿った方向に直線運動され、該ネジ部材の他端側の延長方向に設けられた被駆動部材を駆動可能とされることを特徴とする、請求項17に記載の偏平型コアレスモータ。
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