JP4541035B2 - motor - Google Patents
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本発明は、円周方向に並べた複数の額縁状巻線を絶縁物により固定した筒状のコイルを磁界中に配置し、電流を供給された巻線に加わる電磁力によりコイルを回転させるモータに関する。 The present invention relates to a motor in which a cylindrical coil in which a plurality of frame-shaped windings arranged in the circumferential direction are fixed by an insulator is arranged in a magnetic field, and the coil is rotated by electromagnetic force applied to the winding supplied with current. About.
図9は、従来の4極モータの正面断面図、図10は従来のコイルの斜視図である。 FIG. 9 is a front sectional view of a conventional four-pole motor, and FIG. 10 is a perspective view of a conventional coil.
軸10の外側には、隙間G1を隔てて磁性体の内側ヨーク11が配置されている。内側ヨーク11の外側には隙間G2を隔てて中空円筒状のコイル4が配置されている。
An
コイル4は被覆銅線等の電導体が巻回された額縁状の4個の巻線3をエポキシ樹脂等の絶縁物(以下、「絶縁物」という。)2により一体に成形したものであり、絶縁物2は、隣接する巻線3間および巻線3の巻芯部3aに充填されると共に巻線3の表面、裏面および側面を被覆している。コイル4は軸10の軸線方向の両端で軸10に固定されている。
The
コイル4の外側には隙間G3を隔てて永久磁石12が配置されている。なお、永久磁石12は非磁性体のセパレータ13により4区画に分割されている。永久磁石12の外側には、磁性体の外側ヨーク14が配置されている。
A
そして、巻線3に電流を供給すると、矢印A方向に電流が流れ、コイル4に電磁力が加わって軸10が回転する。供給された電流により巻線3に熱が発生するが、発生した熱は隙間G2や隙間G3の空気を介して外部に伝達される。
When a current is supplied to the
モータの特性を維持するためには、コイル4の温度変化を抑える必要がある。しかし、絶縁物2は金属と比べて熱伝導率が小さい(熱を伝えにくい)。このため、巻線3で発生した熱は絶縁物2には余り伝達されず、ほとんどの熱は巻線3から直接、空気に伝導される。すなわち、絶縁物2は熱放出に関して余り寄与しないので、コイル4の温度上昇値が大きくなる。
In order to maintain the characteristics of the motor, it is necessary to suppress the temperature change of the
コイル4で発生する熱を外部に効率よく放出させるための改善策として、絶縁物2部分に熱伝導に優れる金属等(以下、「金属」という。)を配置することが考えられる。このようにすると、コイル4で発生する熱は金属からも放出されるので、コイル4の温度上昇を小さなものにすることが期待できる。
As an improvement measure for efficiently releasing the heat generated in the
しかし、金属の入れ方によっては、金属の内部に巻線3に流れる電流を打ち消すような渦電流が発生する結果、モータの性能が低下する。そこで、蛇行させた配管を冷却配管として採用することにより、渦電流の発生を防ぐようにしたリニアモータがある(特許文献1)。
ところで、エポキシ樹脂等の密度が1.2〜1.4g/cm3であるのに対し、金属は密度が大きく、エポキシ樹脂等の密度よりも遙かに大きい。すなわち、比較的軽い金属であるアルミニウムであってもその密度は2.7g/cm3であり、マグネシウムであってもその密度は2.3g/cm3である。このため、絶縁物中に金属を入れると、コイルの慣性モーメントが増大し、モータの応答性能が低下する。また、金属の設置位置が絶縁物中でずれると、コイルのバランスが狂い、コイルの回転に伴ってガタツキが発生する。このため、部品精度だけでなく、高い組み立て精度が要求される。 By the way, while the density of an epoxy resin etc. is 1.2-1.4 g / cm < 3 >, a metal has a large density and is much larger than the density of an epoxy resin etc. That is, the density of aluminum, which is a relatively light metal, is 2.7 g / cm 3 , and the density of magnesium is 2.3 g / cm 3 . For this reason, when a metal is put in the insulator, the moment of inertia of the coil increases, and the response performance of the motor decreases. Further, when the metal installation position is shifted in the insulator, the balance of the coil is out of order, and rattling occurs with the rotation of the coil. For this reason, not only the component accuracy but also high assembly accuracy is required.
本発明の目的は、上記した課題を解決し、巻線で発生する熱を効率よく放出させることによりコイルの温度上昇を抑えることができるモータを提供するにある。 An object of the present invention is to solve the above-described problems and to provide a motor that can suppress the temperature rise of the coil by efficiently releasing the heat generated in the winding.
上記した課題を解決するため、本発明のモータの基本構造の1つは、円周方向に並べた複数の額縁状巻線を絶縁物により固定した筒状のコイルを磁界中に配置し、電流を供給された前記額縁状巻線に加わる電磁力により前記コイルを回転させるモータにおいて、少なくとも幅方向及び長手方向の何れか一方の端部が前記額縁状巻線に接するか、或いは隙間を小さくして当該額縁状巻線の巻芯部に配置された放熱部材を有し、前記放熱部材は、熱伝導率が前記絶縁物の熱伝導率よりも大きい電導体による棒状部材を等間隔で屈曲させた形状、×字型の形状、または、×字型に縦方向の構造体を設けた形状の何れかの閉ループを作らない形状であることを特徴とする。また、本発明のモータの基本構造のもう1つは、円周方向に並べた複数の額縁状巻線を絶縁物により固定した筒状のコイルを磁界中に配置し、電流を供給された前記額縁状巻線に加わる電磁力により前記コイルを回転させるモータにおいて、熱伝導率が前記絶縁物の熱伝導率よりも大きい電導体による棒状部材を等間隔で屈曲させた形状、×字型の形状、または、×字型に縦方向の構造体を設けた形状の何れかの形状の放熱部材を前記額縁状巻線の巻芯部に対して絶縁物を介して接触させて配置したことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, one of the basic structures of the motor of the present invention is that a cylindrical coil in which a plurality of frame-shaped windings arranged in the circumferential direction are fixed by an insulator is disposed in a magnetic field, In the motor for rotating the coil by the electromagnetic force applied to the frame-shaped winding supplied with at least one end in either the width direction or the longitudinal direction is in contact with the frame-shaped winding, or the gap is reduced. A heat radiating member disposed on the core of the frame-shaped winding, and the heat radiating member bends a rod-like member made of an electric conductor having a thermal conductivity larger than the thermal conductivity of the insulator at equal intervals. It is a shape that does not form a closed loop of any of the following shapes: an X-shape, or a shape in which an X-shape is provided with a vertical structure. Another aspect of the basic structure of the motor of the present invention is that a cylindrical coil in which a plurality of frame-shaped windings arranged in the circumferential direction are fixed by an insulator is disposed in a magnetic field, and the current is supplied thereto. In a motor that rotates the coil by electromagnetic force applied to the frame-shaped winding, a bar-shaped member made of an electric conductor having a thermal conductivity larger than the thermal conductivity of the insulator is bent at equal intervals, an X-shaped shape Or a heat dissipation member having a shape in which a vertical structure is provided in an X-shape is arranged in contact with the core portion of the frame-shaped winding via an insulator. And
巻線に発生した熱は絶縁物中の放熱部材から効率よく放出される。コイルの温度上昇が抑制されるので、応答性能を向上させることができると共に、コイルの大きさを変えずに出力を大きくすることができる。 The heat generated in the winding is efficiently released from the heat radiating member in the insulator. Since the temperature rise of the coil is suppressed, the response performance can be improved and the output can be increased without changing the size of the coil.
図1は本発明に係る4極モータの正面断面図、図2はコイルの斜視図、図3は放熱部材の断面図であり、図9と同じものまたは同一機能のものは同一の符号を付して重複する説明を省略する。 FIG. 1 is a front sectional view of a four-pole motor according to the present invention, FIG. 2 is a perspective view of a coil, and FIG. 3 is a sectional view of a heat radiating member. Therefore, a duplicate description is omitted.
放熱部材1は、棒状のアルミニウムを等間隔で屈曲させた形状であり、屈曲の間隔をできるだけ小さくして放熱部材の面積を大きくする。放熱部材1は、巻線3で発生した熱が十分に伝わるように、少なくとも幅方向および長手方向の一方の端部が巻線3に接するかあるいは隙間を小さくして(例えば、0.2mm)巻芯部3aに配置され、絶縁性の接着材5により巻芯部3aに配置されている。図3に示すように、放熱部材1は内部に空洞1aが設けられたパイプ状であり、見かけ上の密度(放熱部材1の単位長さ当たりの重量/空洞部を含む体積)は絶縁物2の密度とほぼ同じである。また、放熱部材1をコイル3に接着している接着剤5の密度も絶縁物2の密度とほぼ同じである。また、接着剤5が内部に入らないようにするため、放熱部材1の両端部は密閉されている。
The
このように構成された本発明の実施形態に係るモータでは、巻線3に電流が流れると、巻線3に熱が発生する。放熱部材1は巻線3に接触あるいは隣接しているので、発生した熱は巻線3から放熱部材1に容易に伝わる。この場合、放熱部材1の熱伝導率はエポキシ樹脂や接着剤に比べて遙かに大きいので、放熱部材1は巻線3と同程度の温度になり、熱は巻線3と放熱部材1の表面から空気に伝達される。この結果、巻線3の温度上昇は放熱部材1が無い場合よりも抑制される。
また、巻線3に電流が流れると、電磁誘導により、放熱部材1には図2に点線で示す矢印B方向に渦電流が発生しようとする。しかし、放熱部材1は渦電流の流れるループが形成されない構造であるので、渦電流は発生しない。したがって、モータに生じる電磁力は変化せず、トルクは一定に維持される。
In the motor according to the embodiment of the present invention configured as described above, when a current flows through the
Further, a current flows through the winding 3, by electromagnetic induction, eddy current to be generated in the direction of arrow B indicated by dotted lines in FIG. 2 to the
この実施形態では、放熱部材1の見かけ上の密度を絶縁物2とほぼ同じにしたので、例えば長手方向の位置が軸10の軸線に対して傾いても、軸回りのバランスが崩れることはない。したがって、回転中に放熱部材1に起因する振動が発生することはない。また、コイル4の慣性モーメントも従来と同じにすることができる。
In this embodiment, since the apparent density of the
なお、放熱部材1の材料としてアルミニウムを採用したが、マグネシウムを採用してもよい。この場合、熱伝導率が大きく、比重が小さい金属を用いると、コイルの慣性モーメントを小さくできるので、モータの応答性能の向上を図ることができる。
In addition, although aluminum was employ | adopted as a material of the
図4は、本発明に係る他のコイルの正面要部断面図である。 FIG. 4 is a front cross-sectional view of a main part of another coil according to the present invention.
図1では、放熱部材1をコイルの外形に合わせるため、表面および裏面を曲面に形成したが、同図に示すように、隙間G2、G3を確保できる範囲で表面および裏面を平面にしてもよい。
In FIG. 1, in order to match the
次に、放熱部材1の変形例について説明する。
Next, a modified example of the
図5は、本発明に係る放熱部材1の変形例を適用したコイルの斜視図、図6は放熱部材1の断面図、図7は放熱部材1の平面図であり、図1と同じものまたは同一機能のものは重複する説明を省略する。
5 is a perspective view of a coil to which a modification of the
図5における放熱部材1は、形状を×字型に形成したものであり、渦電流の流れるループが形成されないので、渦電流の発生を防止することができる。また、放熱部材1が巻芯部3aの対角線方向に入るので、コイル4の強度を補強することができる。したがって、巻線3に流す電流を増大させて出力トルクを増大させた場合でも、電磁力によってコイル4が変形することを防止できる。なお、この放熱部材1の場合も上記実施例1の場合と同様に中空構造にすると、見かけ上の密度を小さくすることができる。
The
すなわち、図6(a)に示すような空洞1aを持たせたり、(b)に示すような溝1bを設けるようにしてもよい。
That is, a
また、図7に示すように、放熱部材1に空洞や溝を設けることに代えて、多数の孔15を設けるようにしてもよい。このようにすると、見かけ上の密度の調整が容易になる。なお、空洞や溝を設けると共に孔15を設けるようにしてもよい。
Moreover, as shown in FIG. 7, it may replace with providing a cavity and a groove | channel in the
図8は、さらに他の変形例を示す放熱部材1の平面図である。この放熱部材1は×字型に縦方向の構造体1cを設けたものであり、コイル4の剛性を更に向上させることができる。この場合も、図6に示した空洞や溝を設けることにより見かけ上の密度を調整することができる。
FIG. 8 is a plan view of the
以上説明したように、本発明によれば、放熱部材1の見かけ上の密度を絶縁物と同じにすることができるので、固定位置に関する精度はほとんど要求されない。したがって、組み立てが容易である。
As described above, according to the present invention, since the apparent density of the
なお、上記では、予め形成されている巻芯部3aに放熱部材1を挿入して接着するようにしたが、放熱部材1と接着剤により方形の巻芯を形成しておき、この巻芯に巻線3を巻き付け、放熱部材1と巻線3が一体になったものを絶縁物2で一体にしてもよい。
In the above description, the
1 放熱部材
2 絶縁物
3 巻線
3a 巻芯部
4 コイル
15 孔
DESCRIPTION OF
Claims (4)
少なくとも幅方向及び長手方向の何れか一方の端部が前記額縁状巻線に接するか、或いは隙間を小さくして当該額縁状巻線の巻芯部に配置された放熱部材を有し、
前記放熱部材は、熱伝導率が前記絶縁物の熱伝導率よりも大きい電導体による棒状部材を等間隔で屈曲させた形状、×字型の形状、または、×字型に縦方向の構造体を設けた形状の何れかの閉ループを作らない形状であることを特徴とするモータ。 A motor in which a cylindrical coil in which a plurality of frame windings arranged in the circumferential direction are fixed by an insulator is disposed in a magnetic field, and the coil is rotated by electromagnetic force applied to the frame winding supplied with a current. In
At least one end in either the width direction or the longitudinal direction is in contact with the frame-shaped winding, or has a heat radiating member disposed in the core of the frame-shaped winding with a small gap.
The heat dissipating member has a shape in which a bar-shaped member made of an electric conductor having a thermal conductivity larger than the thermal conductivity of the insulator is bent at equal intervals, an X-shaped shape, or an X-shaped vertical structure A motor having a shape that does not form a closed loop of any of the shapes provided with.
熱伝導率が前記絶縁物の熱伝導率よりも大きい電導体による棒状部材を等間隔で屈曲させた形状、×字型の形状、または、×字型に縦方向の構造体を設けた形状の何れかの形状の放熱部材を前記額縁状巻線の巻芯部に対して絶縁物を介して接触させて配置したことを特徴とするモータ。 A motor in which a cylindrical coil in which a plurality of frame windings arranged in the circumferential direction are fixed by an insulator is disposed in a magnetic field, and the coil is rotated by electromagnetic force applied to the frame winding supplied with a current. In
A shape in which a bar-shaped member made of an electric conductor having a thermal conductivity larger than the thermal conductivity of the insulator is bent at equal intervals, an X-shaped shape, or a shape in which a vertical structure is provided in an X-shaped shape motor, wherein the kite is placed in contact through an insulator to the heat radiation member of any shape with respect to the core portion of the frame-like winding.
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