JP3636700B2

JP3636700B2 - ロータ構造

Info

Publication number: JP3636700B2
Application number: JP2002098233A
Authority: JP
Inventors: 公明岩谷
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-04-01
Filing date: 2002-04-01
Publication date: 2005-04-06
Anticipated expiration: 2022-04-01
Also published as: JP2003299288A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直流モータ等の電磁誘導機に組込まれるロータ構造に係る技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電磁誘導機に組込まれるロータとしては、例えば、プリントタイプからなるものが知られている。
【０００３】
プリントタイプのロータは、電磁誘導機の扁平化，小型化に対応したもので、プリント配線技術，プレス加工技術を利用して銅材等の導電材からなるコイル，コミュテータが一体化されたディスク形に形成されてなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前述の従来のロータでは、コイル，コミュテータの特性から大出力を期待することができないため、サーボ系等でしか有用性を発揮し得ないという問題点がある。
【０００５】
なお、電磁誘導機の扁平化，小型化に対応するとともに大出力を可能にする技術としては、コイルの設計に自由度をもたせて高電流を振分けるために別体として形成されるコイル，コミュテータの接続構造を改良してなる特許第３０３８６８２号公報に記載のものが知られている。然しながら、この従来の技術については、低コストでの量産を可能にするロータ等の具体的な構造が未開発であるという状況がある。
【０００６】
本発明は、このような問題点，状況を考慮してなされたもので、電磁誘導機の扁平化，小型化に対応するとともに大出力を可能にすることができ、しかも低コストでの量産を可能にするロータ構造を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するため、本発明に係るロータ構造は、次のような手段を採用する。
【０００８】
即ち、請求項１では、コイルとなる導体パターンが形成され導体パターンの端末にスルーホールが穿孔されたコイルディスクと、コミュテータ片となる導体パターンが形成され導体パターンの端末にスルーホールが穿孔されたコミュテータディスクと、コミュテータディスクの導体パターン同士を接続する接続回路となる導体パターンが形成され導体パターンの端末にスルーホールが穿孔された接続ディスクとを備え、１枚の導体パターンが１つの独立した回路のコイルを構成して複数枚が同軸に積層されたコイルディスクに接続ディスク，コミュテータディスクが同軸に積層され、コイルディスクの導体パターンと接続ディスクの導体パターンとコミュテータディスクの導体パターンとがスルーホールで接続されて、コイルディスクの導体パターンがコミュテータディスクの導体パターンの一部にのみ接続され、コイルディスクの導体パターンが接続されたコミュテータディスクの導体パターンとコイルディスクの導体パターンが接続されていないコミュテータディスクの導体パターンとが接続ディスクの導体パターンを介して接続されていることを特徴とする。
【０００９】
この手段では、コイルの設計に自由度をもたせて高電流を振分けるために別体として形成されたコイルディスク，コミュテータディスクを同軸に積層してスルーホールで接続するという基板積層技術で組立てることで、電磁誘導機の扁平化，小型化に対応するとともに大出力を可能にし、低コストでの量産を可能にする。そして、コイル，コミュテータの接続構造を改良してなる前述の特許第３０３８６８２号公報に記載の接続技術を構成する接続ディスクがコイルディスク，コミュテータディスクとともにディスク積層技術で組立てられる。
【００１０】
また、請求項２では、請求項１のロータ構造において、コイルディスクと接続ディスクとは絶縁材の両面に導体パターンが形成され両面の導体パターンがスルーホールで中継されていることを特徴とする。
【００１１】
この手段では、コイルディスクに絶縁材の両面で連続した長い線長のコイルが形成され、接続ディスクに両面で連続した接続距離の長い接続回路が形成される。
【００１２】
また、請求項３では、請求項１または２のロータ構造において、請求項１または２のロータ構造において、コイルディスクの導体パターンとコミュテータディスクの導体パターンと接続ディスクの導体パターンとは絶縁材に積層された導電材をエッチング処理することにより形成されていることを特徴とする。
【００１３】
この手段では、コイルディスク，コミュテータディスク，接続ディスクの導体パターンが精密加工技術であるエッチング処理で形成される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るロータ構造の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
この実施の形態では、図１，図２に示すように、４枚のコイルディスク１と１枚のコミュテータディスク２と１枚の接続ディスク３とからなるものを示してある。
【００１６】
コイルディスク１は、図３〜図５に示すように、絶縁材１１の両面にコイルとなる導体パターン１２が形成され、導体パターン１２の端末に２種類のスルーホール１３，１４が穿孔されている。絶縁材１１は、フレキシブルな合成樹脂材で薄性の円板形に形成されている。導体パターン１２は、ギア歯のような５組の凹凸の内周側，外周側の間で連続した渦巻線形に形成され、絶縁材１１の表面側，裏面側の両面が同一面を構成するように形成されている。一方のスルーホール１３は、導体パターン１２の内周側で表面側の導体パターン１２に接続したものと裏面側の導体パターン１２に接続したものとが３６度の角度ａを介して配置され、３６度の角度を介した１対が８１度の角度ｂを介してさらに３組が同一円周線上に配置されている。他方のスルーホール１４は、導体パターン１２の外周側で表面側，裏面側の導体パターン１２に接続している。従って、導体パターン１２は、一方の１対のスルーホール１３が給電端末，集電端末となる１つの独立した回路のコイルを構成し、しかも高電流の振分けを容易にする長い線長のコイルが形成される。なお、導体パターン１２の間には、コイルディスク１の重量バランスを確保するためのバランサ１５が設けられている。
【００１７】
このコイルディスク１については、方形の絶縁材１１の両面に銅材等の導電材を積層したものにマスクを被せてエッチング処理することにより、導体パターン１２，バランサ１５を精密に形成することができる。なお、スルーホール１３，１４は、エッチング処理に先行または後行して穿孔工作，メッキ処理が実施される。また、コイルディスク１の内形，外形は、エッチング処理に先行または後行してプレス加工で成形される。このとき、コイルディスク１の外形は、絶縁材１１の微小片形の未抜部分１６で方形の周囲部分に支持される。また、方形の周囲部分には、エッチング処理に先行または後行してスルーホール１３，１４に対応させる配置と前後表裏合わせの配置との位置決用孔１７が穿孔される。
【００１８】
コミュテータディスク２は、図６，図７に示すように、絶縁材２１の表面にコミュテータ片となる導体パターン２２が形成され、導体パターン２２の端末にスルーホール２３が穿孔されている。絶縁材１１は、コイルディスク１よりも小径のフレキシブルな合成樹脂材で薄性の円板形に形成されている。導体パターン２２は、９度の角度を介して放射状に配置された４０個の細帯形に形成されている。スルーホール２３は、導体パターン２２の内周側で導体パターン２２に接続して４０個が配置（一部がコイルディスク１の一方のスルーホール１３に対応）されている。なお、絶縁材２１の裏面には、コミュテータディスク２の重量バランスを確保するためのバランサ２４が設けられている。
【００１９】
このコミュテータディスク２については、未抜部分２５，位置決用孔２６を有してコイルディスク１と同様に製造される。ただし、位置決用孔２６は、前後表裏合わせの配置のもののみからなる。
【００２０】
接続ディスク３は、図８に示すように、絶縁材３１の両面にコミュテータディスク２の導体パターン２２同士を接続する接続回路となる導体パターン３２が形成され、導体パターン３２の端末に２種類のスルーホール３３，３４が穿孔されている。絶縁材３１は、コミュテータディスク２とほぼ同一径のフレキシブルな合成樹脂材で薄性の円板形に形成されている。導体パターン３１は、内周端，外周端が７２度の角度ｃを位相して放射状に配置された４０個の細帯形に形成され、絶縁材３１の表面側，裏面側の両面が同一面を構成するように形成されている。一方のスルーホール３３は、導体パターン３２の内周端で表面側，裏面側の導体パターン３２に接続して４０個が配置（コミュテータディスク２のスルーホール２３に対応）されている。他方のスルーホール３４は、導体パターン３２の外周端で表面側，裏面側の導体パターン３２に接続して４０個が配置されている。従って、一方のスルーホール３３は、接続距離の長い接続回路が形成されることによって、７２度ずつ１４４度という大きな角度を介した別の２つのスルーホール３３に接続されることになる。
【００２１】
この接続ディスク３については、未抜部分３５，位置決用孔３６を有してコイルディスク１と同様に製造される。ただし、位置決用孔３６は、前後表裏合わせの配置のもののみからなる。
【００２２】
これ等のコイルディスク１，コミュテータディスク２，接続ディスク３は、コイルディスク１の導体パターン１２に必要な絶縁処理がなされてから、位置決用孔１７，２６，３６を利用して所定の角度に位相されて同軸に積層（周囲部分とともに）される。即ち、コイルディスク１は、図１に示すように、上からコミュテータディスク２，接続ディスク３と１枚のコイルディスク１とを積層し、図２に示すように、最上の１枚のコイルディスク１の下側に８１度の角度にずつ位相されたコイルディスク１を３枚順次積層する。
【００２３】
積層されたコイルディスク１，コミュテータディスク２，接続ディスク３は、適当な積層固定手段が施された後に、内周側に配置されているコイルディスク１のスルーホール１３とコミュテータディスク２のスルーホール２３と接続ディスク３のスルーホール３３とが半田付け等で接続され、中心にモータ軸等が組付けられ、未抜部分１６，２５，３５から周囲部分を切断することで完成される。なお、モータ軸等が組付けについては、コイルディスク１，コミュテータディスク２，接続ディスク３と同時に実施することも可能である。
【００２４】
この実施の形態によると、基板積層技術を利用して組立て面倒な配線技術，接続技術が不要であるため、低コストでの量産が可能になる。また、コイルディスク１，コミュテータディスク２，接続ディスク３が積層されてなるものであるため、電磁誘導機の扁平化，小型化に充分に対応することができる。また、コイルディスク１，コミュテータディスク２を別体として形成し、コイルディスク１のコイル（導体パターン１２）の設計に自由度をもたせて高電流を振分けることを可能にしているため、電磁誘導機の大出力が可能になる。
【００２５】
さらに、この実施の形態では、コイルディスク１の導体パターン１２がコミュテータディスク２の導体パターン２２の一部にのみ接続され、コイルディスク１の導体パターン１２が接続されたコミュテータディスク２の導体パターン２２とコイルディスク１のパターン導体１２が接続されていないコミュテータディスク２の導体パターン２２とが接続ディスク３の導体パターン３２を介して接続されることになる。従って、前述の特許第３０３８６８２号公報に記載の技術の低コストでの量産を可能にするロータ等の具体的な構造が実現される。
【００２６】
【実施例】
前述の実施の形態では、直流モータに組込まれるものとした場合、コイルディスク１，コミュテータディスク２，接続ディスク３について、絶縁材１１，２１，３１の材質が耐熱温度１２０℃程度で厚さが０．１ｍｍ程度となるようにし、導電材（導体パターン１２，２２，３２）の材質が銅で厚さが０．２ｍｍ程度となるようにするのが好ましい。また、コイルディスク１の導体パターン１２については、線幅が１．０ｍｍで線間隔が０．６ｍｍ程度となるようにするのが好ましい。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係るロータ構造は、コイルの設計に自由度をもたせて高電流を振分けるために別体として形成されたコイルディスク，コミュテータディスクとこれ等コイルディスク，コミュテータディスクを接続する接続ディスクとを同軸に積層してスルーホールで接続するという基板積層技術で組立てるため、電磁誘導機の扁平化，小型化に対応するとともに大出力を可能にし、低コストでの量産を可能にする効果がある。また、コイル，コミュテータの接続構造として接続ディスクを採用しているため、前述の特許第３０３８６８２号公報に記載の技術が具体的に実現される効果がある。
【００２８】
さらに、請求項２として、コイルディスクに絶縁材の両面で連続した長い線長のコイルが形成されるため、大出力となる高電流の振分けが容易になる効果がある。また、接続ディスクに絶縁材の両面で連続した接続距離の長い接続回路が形成されるため、コミュテータディスクの導体パターンを大きな角度を介して接続することができる効果がある。
【００２９】
さらに、請求項３として、コイルディスク，コミュテータディスク，接続ディスクの導体パターンが精密加工技術であるエッチング処理で形成されるため、コイルディスク，コミュテータディスク，接続ディスクの導体パターンが精密に形成される効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るロータ構造の実施の形態を示す分解状態の斜視図である。
【図２】図１の一部の詳細図である。
【図３】図１の要部の表面図である。
【図４】図３のＸ−Ｘ線拡大断面図である。
【図５】図３のＹ−Ｙ線拡大断面図である。
【図６】図１の他の要部の表面図である。
【図７】図６の裏面図である。
【図８】図１のさらに他の要部の表面図である。
【符号の説明】
１コイルディスク
１１絶縁材
１２導体パターン
１３，１４スルーホール
２コミュテータディスク
２１絶縁材
２２導体パターン
２３スルーホール
３接続ディスク
３１絶縁材
３２導体パターン
３３，３４スルーホール

Claims

コイルとなる導体パターンが形成され導体パターンの端末にスルーホールが穿孔されたコイルディスクと、コミュテータ片となる導体パターンが形成され導体パターンの端末にスルーホールが穿孔されたコミュテータディスクと、コミュテータディスクの導体パターン同士を接続する接続回路となる導体パターンが形成され導体パターンの端末にスルーホールが穿孔された接続ディスクとを備え、１枚の導体パターンが１つの独立した回路のコイルを構成して複数枚が同軸に積層されたコイルディスクに接続ディスク，コミュテータディスクが同軸に積層され、コイルディスクの導体パターンと接続ディスクの導体パターンとコミュテータディスクの導体パターンとがスルーホールで接続されて、コイルディスクの導体パターンがコミュテータディスクの導体パターンの一部にのみ接続され、コイルディスクの導体パターンが接続されたコミュテータディスクの導体パターンとコイルディスクの導体パターンが接続されていないコミュテータディスクの導体パターンとが接続ディスクの導体パターンを介して接続されていることを特徴とするロータ構造。
請求項１のロータ構造において、コイルディスクと接続ディスクとは絶縁材の両面に導体パターンが形成され両面の導体パターンがスルーホールで中継されていることを特徴とするロータ構造。
請求項１または２のロータ構造において、コイルディスクの導体パターンとコミュテータディスクの導体パターンと接続ディスクの導体パターンとは絶縁材に積層された導電材をエッチング処理することにより形成されていることを特徴とするロータ構造。