JPS5931294B2 - 電動機用波形円板状要素線輪を形成する方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、たとえばコアレスモーフの円板形量転子、
スロットレスモーフの鉄製円板形回転子、あるいはスロ
ットレス界磁鉄に装着して使用される波形円板状要素線
輪を中空円錐台状線輪から形成する方法に関する。

従来、円板状の線輪を形成する方法には大別すると二つ
の方法がある。

その一つは、電紋型の波巻きあるいは重ね巻きになる導
体をプリントで形成しあるいは銅板から打抜いて、それ
を環状の絶縁板と組合せて層成する方法である。

しかし、この方法では、導体の細線化が困難であるため
導体数が増加すると銅板および絶縁板の積層数も増加す
るので、エアギャップが著しく増大するという欠点があ
る。

もう一つの方法は、導線を渦巻きあるいは亀甲形に巻い
た要素線輪をうろこ状に重ね合せて接着形成する方法で
ある。

この方法においても導線の密着整列巻きが困難であるこ
と、要素線輪に中空部を必要とすること、要素線輪をう
ろこ状に重ねることなどにより導線の空間占有密度が低
下する上エアギャップが増大するという欠点がある。

従来、固定子及び回転子間のエアーギャップを小さくす
ることができる電機子として特開昭５２−２０２０８号
公報に開示されるように導線が形成されているプリント
コイルを折曲げて要素線輪とする方法がある。

この方法によれば、回転子及び固定子間のエアーギャッ
プを小さくすることができるが、要素線輪自体は、中空
部分を有することから実質的に導線の空間専有密度が低
下し、結果として電流密度の低下を招くこととなる。

また、回転子の外周には、要素線輪の帯状部分が重合さ
れた状態で配置されることから、回転子自体の慣性が大
きくなり、回転子の起動が遅れやすいという問題がある
。

本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり
、その目的は円板状線輪を積層使用する場合であっても
エアギャップが小さいうえに、その作業が容易で、密着
整列巻きされた円環状線輪を含む中空円錐台状線輪から
波形円板状要素線輪を折曲げ加工により形成する方法を
提供することにある。

以下、この発明の一実施例を図面を参照しながら説明す
る。

第１図には外径２Ｒ１、内径２Ｒ２、導体幅Ｂの円環状
線輪、第２図には大径ｄ１、小径ｄ２、頂角δ、導体幅
Ｂ、頂点から大径ｄ１への母線の長さがＧｏ、頂点から
小径ｄ２への母線の長さがＧ２の中空円錐台状線輪が示
しである。

上記円環状線輪あるいは中空円錐台状線輪を、その円周
に沿って偶数２ｎ（ｎ＝１，２，３．・・・・・・）等
分し、その等分点において円環状線輪の場合は半径に対
して、中空円錐台状線輪の場合は母線に対して、ある特
定の角度φ１で表側に折曲げて外表面を互いに略密着し
、次にその隣接等分点においてはある特定の角度φ２で
裏側に折曲げて内表面を互いに略密着する操作を繰返す
と、第３図に示された形状の線輪が得られる。

これが円板状要素線輪であるが、外径２に１、内径２に
２の仮想中空円板に、第３図に示されたように嵌まる。

この第３図において、ｌは２ｎ等分された円環状線輪あ
るいは中空円錐台状線輪の弦の長さを示す。

したがって第１図の円環状線輪の場合は、弦ｌがこの線
輪に占める中心角は なので、ｌの長さは であることが分かる。

またこの弦ｌが、仮想中空円板に占める中心角も第３図
から明らかなようにである。

上述したように、円環状線輪あるいは中空円錐台状線輪
を偶数等分し、その等分点においてφ１なる角度で表側
、φ２なる角度で裏側に折曲げて第３図に示されたよう
な線輪を形成した場合、弦ｌと半径とのなす角度は第３
図に示されたような関係になることが分かる。

したがって、第３図の仮想中空円板の外径２に１と、内
径２に２と、２ｎ等分された円環状線輪あるいは中空円
錐台状線輪の弦の長さｌが形成する三角形のうち任意の
一つを選び、その三角形に正弦定理を適用すると、第３
図から明らかなようになる関係式が得られる。

また第３図より、φ２はである。

そこでφ１を求めるために、Ｋ、とに２の比 をとり、ｓｉｎφ２に加法定理を適用すると、となり、
これをφ１についてまとめると、が得られる。

この式が表側の折曲げ角φ１を与える式である。

裏側の折曲げ角φ２は（３）式φ２−φ１＋−より求ま
る。

次に、第１図の円環状線輪の外径２ Ｒ１を求めると、
（１）式より である。

この式に、（２）式から得られる を代入し て、得られた式に２倍角の公式を適用すると、が得られ
る。

また同様にしてが得られる。

この式が円環状線輪の外径２Ｒ１を求める式である。

内径２Ｒ２は、導体幅がＢであるとき、第１図からも明
らかなように、 ２ Ｒ２＝ ２ Ｒ，−２Ｂ （６）よ
り求められる。

この式が円環状線輪の内径２Ｒ２を求める式である。

次に、第２図に示された中空円錐台状線輪の太径ｄ１を
求めると、母線の長さＧ１は第２図より、であり、この
円錐台状線輪は外径２Ｇ１、内径２Ｇ２の円環状線輪の
一部として展開できる。

次に第４図よりｌを求めると が得られる。

このｌと伐）式のｌは等しいので（２）式と（７）式よ
り となり、これより が得られる。

又第２図の線輪の外周長と第４図の展開時のそれとは等
しいので πｄ１＝Ｇ１Ｆ （９）又第２図
よりｄ、を求めると である、（９）式に００）式を代入するとが得られ（ト
）式に（８）式を代入するとが得られこれに（５）式を
代入すると が得られる。

これに（２）１式を代入すると が得られる。

これが、中空円錐台状線輪の太径ｄ１を求める式である
。

小径ｄ２については、第２図において導体幅がＢである
とき の関係があるので、この式を用いて求められる。

この式が中空円錐台状線輪の小径ｄ２を求める式である
。

ここで、（７）式および（７）′の式にδ−１８０°を
代入し、倍角の定理を適用すると が得られるが、これは円環状線輪（５）および（５）′
の式と一致する。

また小径を求める式［３にδ−１８０°を代入すると、
Ｇ２−ｄｌ−２Ｂとなり、やはり円環状線輪の内径を求
める式（６）と一致する。

したがって、中空円錐台状線輪の太径ｄ１を求める式（
１つおよび（１２）’ 、また小径ｄ２を求める式Ｌａ
は、δ−１８０°のときに円環状線輪の外径、内径を求
める式になるので、中空円錐台状線輪の特殊例として円
環状線輪がある。

以上のようにこの発明においては、電動機用波形円板状
要素線輪が整列巻回されている中空円錐台形線輪を単に
折り曲げだけで形成されることから、これを組合わせた
電機子には、空間的な無駄が生ぜず、電流密度を大きく
することができる。

また、本発明の要素線輪は、十分に偏平に形成でき、こ
れを組合わせた電気子もまた偏平にすることができる。

したがって、電動機の回転子及び固定子間のエアーギャ
ップをできる限り小さくすることができ、結果として大
きなトルクを得ることができる。

更に、要素線輪は、波形状に展開され、その外周内部分
には、わずかな重合部分が生じるにすぎず、これを組合
せた電機子を回転子とした場合においては、その慣性を
小さくすることができ、その起動を容易にするができる
。

また上述した式によって定まる種々の値は、正確に各式
を満足しなくとも略その様な値に定められメば良い。

実際の製造工程には、かならず誤差を伴い、正確に上述
した式を満足しない点に注意すべきである。

また、その誤差の大きさも原始線輪の大きさ、要素線輪
の大きさ、導線の線径によって異なることに留意すべき
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は円環状線輪、第２図は中空円錐台状線輪、第３
図は円板状要素線輪、第４図は第２図に示す中空円錐台
状線輪の展開図を示す。 ２Ｒ１・・・・・・円環状線輪の外径、２Ｒ２・・・・
・・円環状線輪の内径、Ｂ・・・・・・導体幅、ｌ・・
・・・・弦の長さ、φ。 ・・・・・・表側折曲げ角、φ２・・・・・・裏側折曲
げ角、ｄｌ・・・・・・大径、Ｇ２・・・・・・小径、
δ・・・・・・頂角、２に１・・・・・・円板状線輪の
外径、２に２・・・・・・円板状線輪の内径、Ｇ１及び
Ｇ２・・・・・・母線の長さ、Ｔ・・・・・・中心角。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 導線が密着巻回されている略中空円錐台形状の線輪
   を形成し、この中空円錐台形状線輪を折曲げ線に沿って
   折曲げて電動機用波形円板状要素線輪を形成する方法に
   おいて、前記折曲げ線は、中空円錐台形状の線輪の頂点
   とこの線輪体の円周に沿って定められた等分点とを結ぶ
   母線に対してその円周方向に交互に所定角度を成し、中
   空円錐台形状の線輪の面に対して交互に異なる方向に中
   空円錐台形状の線輪を折曲げ線に沿って折曲げることに
   よって一方の角度で規定された折曲げ線で区分された中
   空円錐台形状の線輪部分の外表面は、互いに略密着され
   、他方の角度で規定された折曲げ線で区分された中空円
   錐台形状の線輪部分の内表面は、互いに略密着され、こ
   の中空円錐台形状の線輪が一対の同心円間の領域に波形
   状に展開されて平坦化されることを特徴とする電動機用
   波形円板状要素線輪を形成する方法。 ２ 形成されるべき波形円板状要素線輪の基準外形かに
   １、その基準内径かに２、等分点が２ｎ、中空円錐台形
   状の線輪の幅がＢ、及び中空円錐台形状の線輪の頂角が
   δであるとき、折曲げ角は、下記φ１及びφ２で定まり
   、また中空円錐台形状の線輪の大径部の直径が下記ｄ１
   及び小径部の直径が下記ｄ２で定められることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の電動機用波形円板状要
   素線輪を形成する方法。 または 但し