JPH0828955B2 - 電子式整流付無整流子直流モータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は無整流子直流モータに関し、さらに詳細に
は、整流が永久磁石により電子的に行なわれる無整流子
直流モータに関する。この種のモータは、磁軸がモータ
軸に対して平行に延出しているか又はモータ軸に関して
わずかに傾斜している複数個の永久磁石を有する少なく
とも１つの円板形の回転子と、電機子巻線を有し、回転
子の一方の側に取付けられる固定電機子とを具備し、電
機子巻線のコイルは、モータ軸と一体に回転するコーダ
の制御の下に電子整流回路を介して励磁される。

従来技術 ブラシなし、整流子なしで動作し、固定巻線の励磁が
モータ軸に堅固に結合される部材により制御されるこの
種の直流モータは既に知られており、たとえばスイス特
許第632,878号に記載されている。多相電機子巻線と、
ホール発電機により制御される電子整流装置とを具備す
る直流モータは、たとえば、スイス特許第577,246号に
記載されているが、この特許は固定子及び回転子の機械
的構成については触れていない。

電子整流手段を有する従来公知の直流モータに共通す
る特徴は、電機子巻線が回転磁界の原理に従って構成さ
れるコイルを具備することである。それらのコイルは、
回転磁界を発生するように回転子の位置の関数として順
次励磁される。従って、この場合、モータは従来の意味
での直流モータではない。しかしながら、このようなモ
ータは、適切な電子装置により回転磁界を発生するため
に必要な交流電圧に変換される直流電圧を供給されるの
で、現在は「直流モータ」という用語が使用されてい
る。

発明の目的 本発明の主な目的は、通常は本来の直流モータのよう
に動作し、従来の整流子／ブラシ付き構成の他の直流モ
ータの代わりに何ら変形せずに使用できるような電子式
整流付直流モータを提供することである。

この目的は、電機子巻線が直流モータの巻線のように
取付けられる重ね巻（かわら状重ね巻又は重ね合わせ巻
ともいう）又は波直列巻（波形巻ともいう）であること
により達成される。

同時に、構成が特に簡単で且つ全体的な寸法が縮小さ
れた固定子を有し、容易に製造することができるのみな
らず、モータに高い性能ときわめて十分な効率とが与え
られており、固定子巻線を構成する銅の量又は固定子の
ワイヤの直径が電機子の溝穴の大きさにより制限されな
いような直流モータを提供することも目的となってい
る。

発明の構成および効果 このために、本発明の好ましい実施例によれば、電機
子巻線は実質的に、互いに部分的に重なり合う複数個の
コイルから構成される平坦なロゼットの形状を有し、そ
れらのコイルは、回転子の軸と同軸であるリングから構
成される溝穴をもたない電機子のほぼ平坦な面に取付け
られ、このリングは絶縁材料の層で被覆されるコイル状
磁性金属帯片から構成されるのが好ましい。電機子は、
モータ軸と同軸である接続リングを具備するのが好まし
く、接続リングは、互いに電気的に絶縁され且つコイル
ワイヤの端部に接続される複数のセグメントに分割され
る。セグメントの数は、互いに別個に接続されるべきコ
イルワイヤの端部の数と少なくとも等しい。別個に励磁
されるべきコイルを接続する全てのセグメントは、固定
子ケーシングを介して整流回路に至る出力線を接続する
ための出力端を有する。電機子巻線と、接続リングと、
電機子鉄心とは成形により合成樹脂材料の中に埋設され
て、コンパクトなあらかじめ製造されたユニット又はモ
ジュールを構成するのが好ましい。電機子巻線は、回転
子に対向する電機子鉄心の側面に配設されるのが好まし
い。

重ね巻の場合、コイルの数は回転子の一方の側に配設
される磁極対の数の倍数であるのが好ましく、平行して
同時に励磁されるべき全てのコイルは、適切な配線手段
を介して電機子内で並列に接続される。全てのコイルを
直列に接続するように、１つのコイルの入力端と別のコ
イルの出力端とが接続リングの各セグメントに接続され
るのが好ましく、平行して励磁されるべきコイル端部が
接続される接続リングのセグメント群は、接続リングに
沿った弓形の経路に沿って、好ましくは接続リングの溝
に沿って走り且つ合成樹脂材料の中に埋設される導線に
より互いに接続され、接続リングの各セグメント群の１
つのセグメントは前記出力端を有し、このセグメントは
他のセグメントより長いのが好ましい。

このように、コンパクトで平坦な電子式整流付直流モ
ータが得られる。モータの巻線は、必要に応じて、従来
のモータの場合には多数の整流子片に対応する比較的多
数の整流点を含んでいても良い。本発明のモータは、位
置決め用モータなどの様々な用途に利用することができ
る。

実 施 例 以下、添付の図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。

第１図に示されるモータは、円板形の回転子10の両側
に対称的に配置される２つの固定子半体を有し、各固定
子半体はそれぞれ対応するアルミニウムフランジ1,1′
から構成され、さらにこのモータはそれぞれ対応するフ
ランジ1,1′の内面に固着される電機子を有する。２つ
のフランジ１及び１′は円筒形のリング２により互いに
連結されて、ケーシングを構成する。

第１図及び第３図に示されるように、電機子３は、バ
スケット形ウィーブコイルの形態をとる電機子巻線４
と、環状の電機子鉄心６と、接続リング５とから構成さ
れる。電機子巻線４と電機子鉄心６は共に適切な第１の
絶縁プラスチック材料13の中に埋設され、接続リング５
は、電機子巻線４及び電機子鉄心６の内部空洞に同心に
配設され、その一部は別の適切なプラスチック材料14の
中に埋設される。第２のプラスチック材料の外周部は第
１のプラスチック材料13の中に埋設される。このように
構成される電機子３は、以下にさらに詳細に説明するよ
うに製造されるコンパクトなユニットを構成する。電機
子鉄心６は環状のシートパックを構成するように磁性シ
ートの帯を巻付けることにより得られ、電機子巻線４は
電機子鉄心６の回転子10に対向する側面に配設される。
他方の電機子３′も、電気子巻線４′、電機子鉄心６′
及び接続リング５′と、対応する同様の絶縁プラスチッ
ク材料13′及び14′とから成る同じ構成を有する。

同様に以下に詳述する接続リング５又は５′は、互い
に絶縁される複数のセグメントに分割され、セグメント
の端部は電機子巻線４又は４′を構成するコイルにそれ
ぞれ接続される。接続リング5,5′を外部の電子整流回
路手段に接続する導線e,e′（第１図）は、ねじ16によ
り対応するセグメント、第３図の場合にはセグメントc1
に固着され、それぞれフランジ1,1′内のモータ軸と平
行な貫通孔7,7′を通って延出する。電子整流回路手段
は、軸８に固着されるコーダディスク19と、発光ダイオ
ードなどの発光手段及びピックアップを具備する光電手
段20とから構成される公知の回転コーダに応答する。コ
ーダディスクは切欠きを有し、その外周部は発光手段と
受光手段との間に形成される間隙の中で動くことができ
る。

次に、第６図及び第12図を参照して電機子巻線４又は
４′を構成するコイルの構成と接続方法について詳細に
説明する。

平坦な円板形の回転子10はモータ軸８に焼きばめなど
により取付けられる。回転子は、ハブを形成する中心補
強部を有する合成樹脂の本体11から構成される。図示さ
れている実施例においては、リング形セグメントの形状
を有する６つの永久磁石12が、たとえば対応する凹部が
設けられた炭素繊維の支持体を使用することにより、回
転子の本体11に埋込まれる。この組立体は合成樹脂の中
に埋設され、それによりハブはモータ軸８に堅固に固定
される。サマリウムとコバルトとの合金から成る永久磁
石の磁軸はモータ軸８と平行であり、従って磁界もこの
軸８と平行であるのが好ましい。永久磁石12（磁極面は
両側共に自由面である）は合成樹脂の本体11の永久磁石
を取囲む部分よりわずかに厚い。さらに、永久磁石12は
回転子10の周囲に沿って一定の角度間隔をおいて離間
し、回転子の面のそれぞれにおいて周囲に沿って互いた
連接する磁極面の極性が１つおきに同極性となり、それ
によって回転子のそれぞれの面に３対の一定間隔で離間
する磁極が形成されるように配置される。

一般にｐ対の磁極であるとされる。永久磁石12は、回
転子に隣接する２つの回転子半体の積層シートから成る
電機子鉄心６及び６′の側縁部の間に形成されるエアギ
ャップ内で動くことができる。このエアギャップの幅は
絶縁プラスチック材料13及び13′に埋設される平坦な電
機子巻線4,4′の厚さと、固定子と回転子との間に必要
とされる遊びとによって決まる。周囲に沿って互いに連
なる永久磁石の磁流ループは電機子鉄心６及び６′を介
して閉成されるので、フランジ１及び１′は磁性体とし
て作用せず、従ってアルミニウムから形成することがで
き、重量を明らかに軽減できるため有利である。電機子
鉄心６及び６′は単一のコイル状鉄帯から形成され、う
ず電流を排除するために絶縁材料の層により被覆され
る。この鉄帯の透磁率は高い。当然のことながら、鉄粒
子と適切な結合剤とを含む成形材料を圧縮するなどの他
の公知の方法により電機子鉄心６及び６′を製造するこ
とができる。鉄粒子の配向は、うず電流の発生を阻止す
るために半径方向の導電率が非常に低くなるか又はほぼ
零となるように設定される。

各電機子巻線4,4′は、従来の直流モータに使用され
ているような重ね巻又はかわら状重ね巻きから構成され
る。さらに詳細には、電機子巻線は、部分的に公知のよ
うに互いに重なり合ってロゼット形電機子巻線（第５
図）を構成する部分コイル又は部分巻線から構成され
る。回転子の片側にある磁極対の数を表わす偶数をｐ、
所定の時間又は回転子の所定の位置において電子整流回
路手段により直列接続されるコイルの数をｍとすると、
ｎ＝2pm個のコイルがある。これらのコイルは、コイル
を通過する回転子の一対の磁極の隣接する磁極と一時的
に共動する。図示されている実施例においてはｐ＝3,m
＝４であるので、各電機子巻線は第６図及び第12図にb1
からb24として示される24個のコイルから構成される。
図面を簡単にするために、第６図及び第12図には、コイ
ルは先行技術において一般に巻られる単巻きコイルとし
て概略的に示されている。実際には、各コイルは当然、
数巻きのコイルであり、第５図にはそのようなコイルの
一例がｂとして示されている。永久磁石の磁界と半径方
向に交差する各コイルの２つの面の間の距離は磁極分割
距離、すなわち２つの周囲で隣接する永久磁石の磁極の
中心の間の距離と等しい。図示される実施例において
は、回転子の片側に配設される永久磁石12の６つの磁極
を概略的に示す第12図に明瞭に示されるように、この距
離は60度の角変位に相当する。すなわち、１つのコイル
に電流が流れたとき、２つの隣接する磁極の領域におけ
る電流の方向は互いに逆となる。

６個の永久磁石から成る回転子と、わずか24個のコイ
ル（ｍ＝４）から成る電機子巻線ｃに関する図示の実施
例は、巻線の説明が複雑にならないようにし且つ組立体
の構成を理解しやすくするために選択されたものであ
る。しかしながら、実際には、これより多い数のコイ
ル、たとえばｍ＝８として48個のコイルが使用される。

互いに離間するコイルは接続リング５により接続され
る。接続リングの製造法については後述する。この接続
リング５は電機子巻線のコイルの数と同じ数の互いに絶
縁されるセグメント、すなわち第６図に示されるように
c1からc24までの24のセグメントに分割される。これら
のセグメントは適切な導電性材料、特に銅から形成さ
れ、以下にさらに詳細に説明するようにセグメントを接
続リング５の形態に保持するために、合成樹脂を充填し
た半径方向溝穴5bにより互いに分離される。第３図、第
10図及び第11図の軸方向断面図は接続リング5c、そのセ
グメントの１つc1の断面をそれぞれ示す。各セグメント
の外縁部には、対応するコイルの端部を溶接するための
溝穴5cが形成される。さらに、接続リング５は、溝穴5c
を形成する部分に隣接するわずかに直径の小さい部分
に、第１の周囲環状溝5d（第10図）を有し、その内周に
は第２の環状溝5eを有し、組立てられた状態で回転子に
対向する側面には第３の溝5fを有する。

第12図に明瞭に示されるように、各コイルの２つの端
部は接続リングの２つの隣接するセグメントに接続され
る。第６図に示されるように、１つのコイルの端部とそ
れに隣接するコイルの始端とは同じセグメントc1に接続
され、これら２つのコイル端部は、それらを対応する溝
穴5c（第11図）に押込むことにより一体に固定される。
コイルb2の始端とコイルb1の端部はセグメントc2に接続
され、コイルb2の端部と次のコイルb3の始端は共に隣接
するセグメントc3に接続される。以下、同様の構成とな
っている。一対の磁極に関して同じ位置を有する全ての
コイルは、すなわち、２つの磁極分割に対応する距離だ
け互いに角度の上で分割され、これらのコイルは同じ方
向に励磁され、従って並列接続される。すなわち、第12
図に示されるように、それぞれ３つのコイルを含む８つ
のコイル群のそれぞれにおいて、第1,第２及び第３のコ
イルは並列接続される:b1−b9−b17;b2−b10−b18;…b8
−b16−b24。

コイルの励磁を制御する電子整流回路の回路構成と整
流機能を簡単にするために、上述の並列接続構成は接続
リング５に接続される。入力端又は出力端について接続
を構成する３つのセグメントは導線により互いに接続さ
れる。すなわち、セグメントc1,c9及びc17は導線d1によ
り互いに接続され、セグメントc2,c10及びc18は導線d2
により互いに接続され、以下も同様に接続され、最後
に、セグメントc8,c16及びc24は導線d8により互いに接
続される。第12図は８本の導線d1からd8についての配線
図を示し、第７図は、接続リングの中心を通る線による
導線d1,d2及びd3についての接続リングの略図である。

本発明の実施例においては、接続用導線は、第６図に
導線d1及びd2に関して示され、また第３図及び第11図に
数本の導線（図中符号ｄにより示される）に関して示さ
れるように、リング壁に沿って、回転子に対向する接続
リング面上で案内されると有利である。導線は、後述す
るように接続リングの組立てが完了する前に関連するセ
グメントに溶接されるか、又は固定のために設けられる
開口又は切欠きに押入れることにより固着される。次
に、接続リングは、その内周の溝6fを有する面に適切な
鋳型を使用することにより導線ｄと共に絶縁プラスチッ
ク材料14の中に埋込まれる。絶縁プラスチック材料によ
り、同時に、後述するように隣接するセグメントの間に
形成される半径方向溝穴5bが充填される。

接続リング５の内部においてセグメントが３つずつ上
述のように接続されるため、 つの接続線を別個に制御し、８本の導線e1からe8として
引出すだけで良い。これら８本の導線と接続リングとの
接続に好都合であるように、接続リングは２つおきに他
のセグメントの２倍の幅を有する幅広のセグメントを含
み、この幅広のセグメントは出力導線を接続するための
ねじ16を有する。第６図に示される実施例においては、
それらの特定のセグメントは、第３図及び第11図にも示
されている接続用ねじ16を有するセグメントc1,c4……c
22である。直流モータを組立てた状態で、外部へ引出さ
れる導線e1からe8（第12図）は、（前述のように）第１
図に示されるように導線ｅのために対応する固定子のフ
ランジ１に形成される貫通孔７を介すると共に、別の貫
通孔７′を通る導線ｄ′により外部へ導かれる。

第12図においては導線e1〜e8の外部端子は図中符号f1
からf8として示され、第13図の配線図によれば、電子整
流回路Ｇに含まれる三路スイッチg1〜g8に接続される。
電子スイッチが被制御トランジスタ及び他の半導体と共
に動作する電子整流回路は公知であり、本発明の目的を
構成するとは考えられない。ここでは、モータの動作を
容易に理解できるようにするため又は電機子巻線のコイ
ルの直列励磁を説明するためにのみ、この電子整流回路
について述べる。三路スイッチg1からg8のそれぞれの動
作は、可動接点アームが３つの異なる位置にセットされ
る三路スイッチの動作と同じである。三路スイッチg1に
ついて第13図に示される第１の位置において、接点アー
ムは直流電源からの給電線ｈの正導線に接続される＋端
子と係合する。第２の位置又は中間位置においては、三
路スイッチg2,g3,g4,g6,g7及びg8の接点アーム（第12
図）は端子０と係合し、この場合、対応する端子f2〜f4
及びf6〜f8の動作は中断される。第３の位置において
は、第13図に示されるように三路スイッチg5の接点アー
ムは給電線ｈの負導線に接続される一端子と係合する。

添付の図面の第12図及び第13図の実施例において、接
続リング５のセグメントc1,c9及びc17は導線e1及び外部
端子f1を介し、さらに三路スイッチg1を介して電源の正
の給電線＋に接続され、セグメントc5,c13及びc21は導
線e5及び外部端子f5を介し、さらに三路スイッチg5を介
して電源の負の給電線−に接続されるので、コイルは次
のように接続される。すなわち、２つの隣接する磁極の
近傍に配設される４つの隣接するコイルは直列に接続さ
れる。それぞれが４つの直列に接続されるコイルを含む
６つのコイル群は次のようになる。磁極対Ｉ−IIの領域
においてはコイルb1〜b4が関連し、電流はセグメントc1
からコイルb1,b2,b3及びb4を介してセグメントc5へ流れ
る；磁極対II−IIIの領域にはコイルb5〜b8が関連し、
電流はセグメントc9からコイルb8,b7,b6及びb5を介して
セグメントc5へ流れる；磁極対III−IVの領域にはコイ
ルb9〜b12が関連し、電流はセグメントc9からコイルb9
〜b12を介してセグメントc13へ流れる；磁極対IV−Ｖの
領域にはコイルb13〜b16が関連し、電流はセグメントc1
7からコイルb16,b15,b14及びb13を介してセグメントc13
へ流れる；磁極対Ｖ−VIの領域にはコイルb17〜b20が関
連し、電流はセグメントc17からコイルb17,b18,b19及び
b20を介してセグメントc21へ流れる；最後に、磁極対VI
−Ｉの領域にはコイルb21からb24が関連し、電流はセグ
メントc1からコイルb24,b23,b22及びb21を介してセグメ
ントc21へ流れる。従って、この実施例においては、２
つの隣接する磁極の領域に４つのコイルのみが直列に接
続される（ｍ＝４）が、実際には８つのコイルが接続さ
れる（ｍ＝８）のが好ましい。

回転子10の角回転運動の1/24の運動が終わると、セグ
メントc2,c10及びc18が導線e2及び三路スイッチg2の外
部端子f2を介して給電線ｈの＋導線に接続され、セグメ
ントc6,c14及びc22は導線e6及び三路スイッチg6の外部
端子f6を介して給電線の負の端子−に接続され、他の全
てのセグメントは電源から遮断されるようにコーダは電
子整流回路Ｇを制御する。そこで、４つの直列接続され
るコイルから成るコイル群はコイルの（第12図で見て）
右へ動く。回転子が１回転の1/24に相当する角運動をさ
らに行なった後、次のスイッチングステップが同様にし
て実施され、このプロセスが繰返される。回転子が三分
の一回転した後、すなわち８回のスイッチングステップ
が終了した後、上述のサイクルが繰返される。第14図は
三路スイッチg1からg8の８つの異なるスイッチングサイ
クルを示す。第12図に示される回転子の位置から５回目
のスイッチングサイクルの間、セグメントc1,c9及びc17
は三路スイッチg1を介して給電線ｈの負の導線「−」に
接続され、セグメントc5,c13及びc22は三路スイッチg5
を介して給電線ｈの正の導線「＋」に接続されるため、
回転子が六分の一回転した後、全てのコイルは逆方向に
励磁されることがわかる。このような条件の下で回転子
が１回転する間に、上述のサイクルは３回繰返される。

電子整流回路Ｇの三路スイッチg1からg8は全て、第１
図に関して既に説明したように回転子と同期して動作す
る回転コーダにより回転子の角位置の関数として公知の
ように制御される。この回転コーダは光電式のものであ
り、本発明の実施例においては、円弧に沿って配設され
る８つの発光／受光ユニットを有する。コーダディスク
は互いに120度の間隔をもって形成される３つの切欠き
を有し、そのため、モータが１回転するごとに、電子整
流回路Ｇは３×８＝24回切換えられる。しかしながら、
誘導コーダ、良く知られているホール効果発電器などの
他の種類のコーダを使用することができる。

次に、様々な構成要素から電機子３又は３′を製造す
る方法を詳細に説明する。電機子巻線4,4′のコイル
は、合成樹脂ラッカーにより被覆される導電性ワイヤか
ら、公知の巻線機（フランス特許第2,471,074号を参
照）を使用してロゼット構成となるように連続して巻付
けられる。すなわち、互いに重なり合う関係で巻付けら
れるコイルの間の接続部はロゼットの中心に配置され
る。この接続部を構成し、ロゼットの中心空間の中で数
回折り重ねられるワイヤ部分の長さは、後にコイルが分
離されたときに、ワイヤの端部が適正に配線できるよう
に十分にコイルから突出するように定められる。このよ
うにして完成した巻線に、ワイヤを被覆する合成樹脂を
十分に軟化させる強い電流が流される。次に、巻線を冷
却すると、隣接するワイヤの絶縁被覆層は互いに接着す
る。このようにして、バスケット形ウイーブコイルの形
態をとる堅固な自己支持形巻線が得られ、円周方向に延
出する多数のワイヤ部分から構成されるコイルの外周領
域、すなわちコイルの外面重ね合せ部分は、一方の側で
部分的に折り重ねられるビードの形態をとる、余分な厚
みを有する領域となる。

次の工程は、コイルを互いに接続しているワイヤ部分
を切断することにより、端部がロゼットの中心領域に位
置している全てのコイルを互いに分離するか、又はコイ
ルの相互接続を分離して第４図に示されるようなロゼッ
トを提供することからなる。

接続リング5,5′は次のように製造される。まず最初
に、環状の銅材料15を用意し（第８図）、第８図に示さ
れる前述の溝5d,5e及び5fを形成するように旋削又はフ
ライス削りすることにより、材料に所望の形状を与え
る。次に、環状溝5fが形成されている側面を、加工によ
り形成されるセグメントc1,c2……c24を含む接続リング
の必要な強度を維持するために溝5fとは反対の側のリン
グの側面に約１ミリメートル又は数ミリメートルの厚さ
の領域5aが残されるような厚さまでフライス削りするこ
とにより、第９図に示されるような半径方向溝穴5bを形
成する。次に、セグメント対を対応するセグメントに接
続するために設けられる導線ｄを受入れ且つ固定するた
めに、各セグメントc1,c2……c24の中心に、半径方向溝
穴5bより狭い別の半径方向溝穴5gがフライス削りされ
る。この導線ｄは、前述の溝5fの中に円弧に沿って挿入
される。第10図は、第９図に従って加工されるリングの
軸方向断面図であり、円弧に沿って湾曲され、溝5fの中
に挿入される導線ｄを概略的に示す。第10図には半径方
向溝穴5gは図示されていない。

このように完成され、導線ｄを挿入した接続リング５
を環状の鋳型の中に導入し、前述のように適切な絶縁プ
ラスチック材料14の中に埋込む。この工程中において、
導線ｄは、溝5fを充填する合成樹脂の中に完全に埋込ま
れる。合成樹脂により、同時に、環状溝5eが充填される
ことにより接続リングの内周部が被覆され、接続リング
の外側輪郭と環状溝5dも被覆される。当然のことなが
ら、この合成樹脂により半径方向溝穴5bが充填され、半
径方向溝穴及び環状溝に侵入する際に金属のリングと確
実に結合する。次に、セグメントc1,c2……c24の中央に
溝穴5c（第10図及び第11図）が切削され、セグメントに
ねじ穴16a（第10図）があけられる。このねじ穴には、
後に外部連結手段が連結される。便宜上、溝穴5c及びね
じ穴16aは第10図の接続リング５に示されているが、前
述のように、これらの穴は実際には接続リング５が絶縁
プラスチック材料14に埋設された後に始めて形成され
る。

次に、半径方向溝穴（第10図）のない連続する領域5a
が取除かれて、第11図に示されるように、別個のセグメ
ントc1,c2……c24が互いに分離され、絶縁され、絶縁プ
ラスチック材料14による他は互いに付着しないようにな
るまで接続リングの溝5fとは反対の面が機械加工され
る。

次の製造工程は、電機子巻線をそのコイルと共に接続
リング５に固着する工程である。各コイルの端部は、前
述のようにそれらの端部を溝穴5cに押込むことにより対
応するセグメントに固定される。第11図は、コイルb1及
びb24の一端がセグメントc1の溝穴5bに固着される状態
を示す。電機子巻線と接続リングとから構成されるユニ
ットは、固着用ねじ16を８つのセグメントにはめ込むこ
とにより完成される。当然のことながら電機子巻線を接
続リングに結合する前にこれらのねじをはめ込むことが
できる。

最後の製造工程は、すでに巻付けられ、コイルの外
面、すなわち固定子のフランジに対向するコイルの面に
装着される電機子鉄心６を含めて、電機子巻線４と接続
リング６とから構成される組立体を適切な鋳型の中に配
置し、この組立体を第３図に示されるように絶縁プラス
チック材料13に埋込む工程である。絶縁プラスチック材
料13及び14はエポキシ樹脂であるのが好ましい。このよ
うに、電機子巻線は、この実施例においては電機子鉄心
６の周囲全体をさらに被覆する絶縁プラスチック材料14
の中に完全に埋設される。接続リング５及び溝穴5cに至
るコイル接続導線の外周と電機子鉄心６の周囲との間の
間隙は、接続リング５の外面の高さまで絶縁プラスチッ
ク材料14により充填される。このように、電機子巻線が
セグメントに接続されている配線済みの接続リングと、
電機子鉄心６とから構成されたあらかじめ組立てられた
コンパクトな電機子が得られる。最後の工程は、外部導
線ｅを固定子のフランジに形成された対応する貫通孔７
内に挿入することにより外部導線ｅを接続リングの対応
するセグメントにねじ16で結合した後に、電機子３をモ
ータのフランジ１の内面に固着する工程である。

上述の電機子は新規で合理的な製造方法と、コイルの
ワイヤが従来のように積層部に形成される溝の内部に配
置されないという点を特徴としている。すなわち、電機
子の製造と、電機子巻線を鉄心に取付ける方法とがかな
り簡略化されている。さらに、電機子の積層部に形成さ
れる溝の大きさが原因となって、電機子巻線を形成する
ために必要な銅の量又はワイヤの太さに対する制限はな
くなる。必要に応じて、任意の量の銅により及び／又は
非常に様々に異なる直径を有し且つコイルの巻数も非常
に様々に異なるワイヤにより電機子巻線を構成すること
ができ、また、コイルのワイヤをワイヤの太さに適合さ
せなければならない電機子積層部の溝にはめ込むことを
せずに対応する接続リングを装着した同じあらかじめ製
造されている電機子鉄心を合成物質で直接被覆すること
ができる。溝がないため、この装置はごく低速でも非常
に円滑に回転するという特徴を有する。

第１図及び第２図に示されるモータは２つの対向して
固定される固定子巻線の間に配設される円板形の回転子
を具備し、そのため実際には、この組立体は共通の回転
子を有する２つのモータを含むことがわかる。

第15図に示されるモータの簡略化された形態を有する
実施例においては、モータはフランジ１に取付けられ、
必要に応じて第１図に示される電機子と全く同じように
構成される単一の電機子３を具備する。対向するフラン
ジ１′の唯一の機能はケーシングを閉鎖することであ
る。電機子３と対向する回転子の面において回転子の永
久磁石12の磁束回路のループを閉成するために、永久磁
石12の全ての磁極と接触する鉄リング17がこの回転子の
面に固着される。永久磁石の磁束ループはこの鉄リング
17を介して閉成される。あるいは、第１図及び第２図の
実施例に示される回転子と全く同じように回転子を構成
することもできる。

第16図に概略的に示される本発明の直流モータの別の
変形実施例によれば、回転子10aは皿形にへこんだ形状
となるようにわずかにテーパされ、回転子の両側に配設
される２つの電機子3a及び３′ａは、回転子の形状、す
なわち対を成す対向するテーパに相応する形状を有す
る。

第17図に同様に概略的に示されるさらに別の実施例に
おいては、回転子10bは双円錐形であり、固定子のフラ
ンジ１及び１′の両側に配設される２つの電機子3b及び
３′ｂのテーパは、２つの回転子面のテーパに相応し、
従ってモータ軸に関して傾斜している。

第16図及び第17図に示される回転子のテーパにより組
立体の剛性が増すため、まず第１に、固定子鉄心により
軸方向に強く押圧される永久磁石の変位が阻止される。
さらに、第17図の双円錐形の構成においては、回転子10
bの主質量がモータ軸８にさらに近くなるので、それに
相応して回転子の慣性力は減少する。

本発明によるモータの電機子の特に有利な実施例にお
いては、個々のコイルｂの半径方向に延在する側面の間
に残されるリング状セグメント（第18図）の形態をとる
間隙は、電機子が合成材料の中に埋設される前に、楔形
の要素18又は強磁性材料から成るセクタにより充填され
る。これらの要素18は、モータ軸の方向に見たとき、電
機子巻線自体とほぼ同じ厚さであり、従って、電機子巻
線の厚さとほぼ等しい厚さだけエアギャップを縮小する
ことにより、電機子の磁界を強化する。逆に電機子磁界
を一定の値に保持したい場合には、コイルの空間を充填
するために楔形の要素18を使用して、それに比例するよ
うに慣性の力を減少させることにより、より薄い永久磁
石を使用することができる。要素18は、公知のように特
殊な鉄粉から形成されると有利である。この鉄粉は接着
剤と混合された後に、加圧下で成形されると、半径方向
の導電率が非常に低くなり、従って、うず電流の発生を
阻止する。

本発明の教示に従って構成されるモータを拡張して、
必要に応じて様々に異なる機能を有する１つ又は数個の
円板形の回転子を同じ共通軸に取付けることもできる。
たとえば、回転子はモータ機能に加えて、同時に機械的
ブレーキ、速度計用発電機、電子整流回路を制御するコ
ーダ及び他の同様の手段の１つの部材をも構成する。ま
た、このような様々な機能が特殊な円板を使用すること
により達成される。

本発明は添付の図面を参照して説明した特定の実施例
により厳密に限定されるものと解釈してはならず、本発
明は、上述の実施例のあらゆる変形、並びにモータ及び
／又は電機子の構成に関するあらゆる変更を、それらが
本発明の趣旨を逸脱しない限り含む。たとえば、上述の
重ね巻の電機子巻線の代わりに、第６図及び第12図の実
施例にそれぞれ対応する第19図及び第20図に示されるよ
うな、従来の直流モータにおいて一般に使用される波巻
直列電機子巻線を使用することができる。重ね巻では互
いに近接して並置されるコイルは直列に整流されるが、
波巻においては、直列に整流されるのは磁極分割の約２
倍の距離だけ分離されるコイルである。第19図及び第20
図に関して論じられる実施例においては、波巻き巻線4W
は、25個のセグメントＣを含む接続リング５について図
示されるように接続される25個のコイルｂから構成され
る。接続リングの内部導線は省略され、このリングの各
セグメントは電子整流回路Ｇにより別個に切換えられる
ように外部導線ｅに接続される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のモータの第１の実施例の軸方向断面
図、 第２図は、第１図のモータの回転子を上から見た平面
図、 第３図は、第１図に示されるモータの電機の１つを示す
軸方向部分拡大断面図、 第４図は、電機子巻線の部分略図、 第５図は、電機子巻線のコイルの１つを示す略図、 第６図は、固定子巻線が接続されているセグメントを含
む電機子接続リングのいくつかの固定子コイルを概略的
に示し且つ電機子の他の構成要素を除いて第３図の矢印
F6の方向に上から見た図、 第７図は、セグメントを互いに接続する導線を概略的に
示すように第６図の接続リングを上から見た平面図、 第８図は、一部が機械加工された接続リング素材を示す
斜視図、 第９図は、後続の機械加工工程中の接続リングを示す部
分斜視図、 第10図は、適正なセグメントの間に固定される前の導線
の一部を示すように第９図の接続リングの側面部分断面
図、 第11図は、導線が固定され、合成材料の中に埋設された
後の第10図の接続リングと、コイルの端部がセグメント
c1に結合される最終機械加工工程とを示す部分断面正面
図、 第12図は、固定子巻線のコイルの配置を概略的に示す
図、 第13図は、接続リングから引出される導線と共に電子整
流回路の原理を概略的に示す図、 第14図は、電機子巻線を励磁するための整流シーケンス
のサイクルを示す図、 第15図は、本発明による直流モータの第２の実施例を示
す軸方向断面図、 第16図は、第３の実施例を示す略図、 第17図は、第４の実施例を示す略図、 第18図は、電機子巻線の変形実施例を示す図、 及び 第19図及び第20図は、波巻とその接続リングとの配線図
である。 1,1′……フランジ、3,3′,3a,3′a,3b,3′ｂ……電機
子、4,4′……電機子巻線、5,5′……接続リング、6,
6′……電機子鉄心、10,10a,10b……回転子、12……永
久磁石、13,13′,14……絶縁プラスチック材料、16……
ねじ、19……コーダディスク、b,b1〜b24……コイル、c
1〜c24,c……セグメント、d,d′,d1〜d8……導線、e,
e′,e1〜e8……導線、f1〜f8……外部端子、g1〜g8……
三路スイッチ、Ｇ……電子整流回路、4W……巻線。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−125069（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−52352（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−69478（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−72767（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭49−34402（ＪＰ，Ｂ１)

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】磁軸がモータ軸に対して平行に配置される
   か又はモータ軸に対してわずかに円錐形状に傾斜してい
   る複数個の永久磁石（12）を担持する少なくとも１つの
   円板形の回転子（10）と、少なくとも１つの固定電機子
   （3,3′）とを具備し該固定電機子は平坦な電機子巻線
   （4,4′）を有し、該電機子巻線は回転子と同軸なリン
   グ状電機子鉄心のほぼ平坦な面にとりつけられ、前記リ
   ング状電機子鉄心は環状のシートパックを構成するよう
   に磁性金属性シートの帯片を巻き付けることにより形成
   され、かつ前記電機子巻線（4,4′）は、モータ軸
   （８）と一体に回転するコーダにより電子整流回路を介
   して制御され、前記電機子巻線（4,4′）は整流可能な
   直流モータの巻線のように取り付けられる重ね巻または
   波巻の直列巻線であり、複数のコイルが互に部分的に重
   なり合い、平坦なロゼットを形成し、前記リング状電機
   子鉄心（6,6′）が溝穴をもたず、また前記固定電機子
   （3,3′）はさらにモータ軸（８）と同軸で別々に接続
   されるコイル（b1〜b24）の端末を接続するためにお互
   いに電気的に絶縁されたセグメント（c1〜c24）に分割
   された接続リング（5,5′）を有し、前記セグメント（c
   1〜c24）の数は少なくとも前記コイル（b1〜b24）の直
   列に接続される１つのコイルの入力端と別のコイルの出
   力端の接続点の数に等しく、かつ並列に接続されるコイ
   ル群を形成するために互いに接続される複数のセグメン
   トからなる複数のセグメント群を形成し、各セグメント
   群内の１つのセグメントは外部回路手段に至る出力線
   （e1〜e8）を固定子のケーシング（1,1′）を介して整
   流回路（g1〜g8）に接続するためのねじ（16）を有し、
   前記電機子巻線（4,4′）、前記接続リング（5,5′）お
   よび前記リング状電機子鉄心（6,6′）は部分的に合成
   樹脂（13,13′）の中に埋設されて、コンパクトなあら
   かじめ製造されたモジュールを構成し、電機子巻線（4,
   4′）は前記回転子（10）に対向するように前記リング
   状電機子鉄心（6,6′）の側に配設されることを特徴と
   する電子式整流付無整流子直流モータ。
2. 【請求項２】前記電機子巻線（4,4′）はコイルの数（b
   1〜b24）が前記回転子（10）の一方の側に配設される磁
   極対の数の倍数の重ね巻である特許請求の範囲第１項記
   載の電子式整流付無整流子直流モータ。
3. 【請求項３】前記接続リング（5,5′）の各セグメント
   （c1〜c24）は、全てのコイル（b1〜b24）を直列接続す
   るように１つのコイルの入力端と、別のコイルの出力端
   とに接続され、並列に接続されるコイル群を形成するた
   めに互いに接続される複数のセグメント（c,c′）は導
   線により互いに接続され前記導線は接続リングの溝穴の
   中に押し込まれて円弧を形成し、且つ合成樹脂に埋設さ
   れており、前記接続リング（5,5′）の各セグメント群
   の１つのセグメント（c1,c4,c7,c10,c13,c16,c19,c22）
   は前記ねじ（16）を有し、前記１つのセグメントは他の
   セグメントより長いことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の電子式整流付無整流子直流モータ。
4. 【請求項４】回転子（10）の両側に２つの同様の電機子
   （3,3′）が対称的に配設され、互いに対向する関係で
   配設される固定子ケーシングを構成するフランジ（1,
   1′）に固着され、前記電機子（3,3′）は、前記回転子
   （10）の側方に各電機子（3,3′）とそれぞれ対向する
   ように配設される回転子（10）の永久磁石（12）の磁極
   面との間にエアギャップを形成することを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の電子式整流付無整流子直流モ
   ータ。
5. 【請求項５】前記回転子（10）の一方の側に１つの電機
   子（３）が設けられ、磁化可能な材料から形成される円
   形環状の鉄部材（17）は前記回転子（10）の他方の側に
   固着され、前記鉄部材（17）は磁束を偏向するために回
   転子（10）の他の側において前記永久磁石（12）の全て
   の磁石面を橋絡することを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の電子式整流付無整流子直流モータ。
6. 【請求項６】前記回転子（10a）はわずかにテーパされ
   た形状または皿状にへこんだ形状を有し、電機子（3,3
   a）は、回転子（10a）に対向する側面が上記形状に適合
   し、一定幅のエアギャップを得ていることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の電子式整流付無整流子直流
   モータ。
7. 【請求項７】前記回転子（10a）は半径方向外側に向か
   って薄くなるほぼ双円錐形の形状を有し、前記電機子
   （3,3a）は、エアギャップが一定となるように回転子
   （10b）の形状に相応する形状を有することを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の電子式整流付無整流子モ
   ータ。
8. 【請求項８】２つの隣接するコイル（ｂ）の半径方向側
   面の間に残される空間は、磁化可能な材料からなり、リ
   ング状セグメント又は楔の形状を有する要素（18）によ
   り充填されると共に、電機子巻線が合成樹脂に埋設され
   る場合には、この合成樹脂の中に埋設されることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の電子式整流付無整流
   子モータ。
9. 【請求項９】前記回転子（10,10a,10b）は、同時に、電
   磁ブレーキ及び／又は電子整流回路を制御する回転コー
   ダの１つの部材であり且つ／又は速度計用発電機の可動
   部材であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の電子式整流付無整流子モータ。
10. 【請求項１０】前記回転子（８）の軸には、前記回転子
    と一体に回転する少なくとも１枚の円板（19）も固着さ
    れ、前記円板は電子整流回路を制御する回転コーダの一
    部であり且つ／又は速度計用発電機の可動部材を支持し
    且つ／又は電磁ブレーキの１つの部材を構成することを
    特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電子式整流付無
    整流子モータ。