JPS5931296B2 - 電動機用波形円錐台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ターの円錐台状回転
子を形成する円錐台状要素線輪、あるいはスロットレス
モーターの円錐台状鉄製回転子あるいはスロットレス円
錐台状回転子に装着される円錐台状要素線輪を中空円筒
状線輪から形成する方法に関する。

一般に、コアレスモータの回転子、スロットルモータの
回転子及びブラシレスモーフ例えば、ホールモータの回
転磁界を生じさせる固定子として円筒形状の波巻線輪体
が用いれている。

従来、このような波巻線輪体を製造する方法とし、ハネ
カム方式と称せられる方法が知られている。

このハネカム方式にあっては、端面における折返しにお
いて、張力による導線のすべりをおさえながら巻くので
高速の機械巻が困難であり、特に、軸方向に長く、小径
の波巻線輪体を形成する際には。

導線のすべりを防止のため、ひっかけピンを挿入して行
なうため非能率的である問題がある。

このハネカム方式以外に非金属のボビンに斜めに機械巻
きする方法もあるが、整列巻が困難であり、ボビンが導
線の張力に耐えるために厚手のものとなり、ギャップか
増したり、ボビンの両端部に不作用部が累積したりする
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５２−２０２Ｑ８号
公報に開示されるようなプリントコイルが知られている
が、このプリントコイルは、偏平状の電機子に適用する
場合に限られ円筒状の電機子には、適用することは、困
難であるとされ１円筒状の電機子を製造する場合には、
依然導線を機械巻きする方法が採用されている。

近年、電動機が種々の機器に組込まれているが。

機器の小型化を図るために電動機もまた機器に応じてそ
の外形形状がか適切に定められることが要求されている
。

例えば、送風器成るいは、ロボットの関節部に組込まれ
る電動機は、円錐台形状であることが要望されている。

電動機を円錐台形状にすることは、その電機子もまた円
錐台形状であることが必要とされ、その円錐台形状の電
機子を効率良く形成することがやはり要望されている。

然しなから、このような円錐台形状の電機子を製造する
場合には、円筒形の電機子を製造する場合と同様な問題
が生じ、その製造方法の改良が望まれている。

また、円錐台形状の電機子を円筒形の電機子と同様に形
成する場合には１円筒形の電機子を製造する以上に困難
な問題があることで指摘されている。

即ち、コアを回転させつつこれに導線を巻回する場合に
は、導線をコアの軸と平行に引張りながら巻付けるので
、これがコアの軸方向のすべりの原因となり、多層巻き
の場合より端部において。

密着巻きが困難であることとなる。

また、導線を中空のコアに巻付ける場合には、導線を巻
付ける力によってコアに大きな力が加わって、その力に
耐え得る強靭な中空コアが必要とされる。

本発明は、上記のような事情に鑑みなされたものであっ
て、電流密度を大きくすることができ。

しかもエアーギャップを小さくすることができる電動機
用波形円錐台状要素線輪の製造方法を提供するにある。

以Ｆ、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図に直径り、導体幅Ｂの中空円筒状線輪が示されて
いる。

この円筒状線輪を円周に沿って偶数２ｎ（ｎ＝１，２，
３＋・・・・・・）等分し、その等分点に設けられた母
線に対しである特定の角度φ１で表側に折曲げて外表面
を互いに略密着し、その隣接等分点において別の特定角
度φ２で裏側に折曲げるという操作を繰返すと第２図に
図示された形状の線輪が得られる。

この線輪が円錐台状要素線輪である。

この円錐台状要素線輪は、第２図のように基準大径２に
１．小径２に２、頂角γの仮想円錐台に嵌まる。

尚、中空円筒状線輪の折曲げ部分は、折曲げ部分の全体
が仮想円錐台の表面に接するように配置され、折曲げ部
分の一方の端が仮想円錐台の表面上のある円周上に位置
され、他方の端は、仮想円錐台の表面上の他の円周上外
に位置されることになる。

然しなから、仮想円錐台の表面に接する折曲げ部分のい
ずれの端で規定される径のうち径の小さいものが基準大
径とされても実用上は、問題はない。

第２図において、Ｆｌは仮想円錐台の頂点から大径への
母線の長さ、Ｆ２は小径への母線の長さである。

第３図は、第２図の円錐台状要素線輪の展開図である。

第３図において、Ｆは円錐台状要素線輪を展開した際の
中心角である。

単位はラジアンである。

ｌは２ｎ等分した中空円筒状線輪の長さである。

第１図より、ｌ＝πｄ／２ｎ （
１）であることが分かる。

前述したように、中空円筒状線輪を偶数等分し。

その等分点に設けられた母線に対しである特定の角度φ
１で表側に折曲げ、その隣接等分点では別の特定角度φ
２で裏側に折曲げると、第２図に図示されたような円錐
台状要素線輪が形成されるが、その場合第３図の角度の
関係があることが分かる。

そこで第３図において、外径２Ｆ１．内径２Ｆ２、そし
て弦ｌが形成する三角形のうち任意の一〇を選んで、正
弦定理を適用すると。

なる関係式が得られる。

また第３図より、φ φ２−φ１ ＋−（３） ｎ なる関係が導ける。

ところで、第２図の円錐台状要素線輪と第３図の展開図
との間には、 Ｆ １ ＝Ｋ １ ／ ５ｉｎ（’） （４
）Ｆ ２＝Ｋ ２／ ５ｉｎ（’ ） （５
）φ＝２πｓｌｎ （−） （６）
２ の対応関係がある。

そこでφ１を求めるためにＦｌ ｓｉｎφ２ ＦｌとＦ２との比−一＝−−−をとり、この弐Ｆ２ ｓ
ｌｎφ１ にカロ法定理を適用すると、 ＦＩ Ｗ ￥’＝ ｃｏｓ
（） 十ｃｏｔφ１３ｉｎ（−）Ｆ２ ２ｎ
２ｎが得られる。

この式と（４） 、 （５） 、 （６）式とからφ１
を求めると、 が得られる。

この式が表側折曲げ角φ１を求める式である。

裏側折曲げ角φ２ｇｔ、（２）式π 、 γ φ２−φ１ ＋−５ｘｎ （−） （３
）′２ から求められる。

この式が裏側折曲げ角φ２を求める式である。

次に中空円筒状線輪の直径ｄを求めると、（１）式より
ｄ＝２ｎ７／πである。

ところがｌは（２）式より Ｆ Ｆ Ｆｌ ｓｉｎ （−） Ｆ２ ｓｉｎ （−）２ｎ
２ｎ ｅ−□＝ であるので、 ｓｉｎφ２ Ｓｌｎφ１ これを上式に代入して整理すると または が得られる。

これが中空円筒状線輪の直径ｄを求める式である。

以上のようにこの発明においては、電動機用波形円錐台
状要素線輪は、導線が巻回されている中空円筒状線輪を
単に折り曲げる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、十分に薄く形成でき、これ
を組合わせた電機子もまた薄くすることができる。

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、オ）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。

【図面の簡単な説明】

第１図は中空円筒状線輪、第２図は円錐台状要素線輪、
第３図は展開図である。 ｄ・・・・・・中空円筒状線輪の直径、Ｂ・・・・・・
導体幅。 φ１・・・・・・表側折曲げ角、φ２・・・・・・裏側
折曲げ角、２に１・・・・・・円錐台状要素線輪の基準
大径、２に２・・・・・・円錐台状要素線輪の小径、γ
・・・・・・円錐台状要素線輪の頂角、１・・・・・・
中心角（ラジアン）、ｌ・・・・・・弦の長さ。

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筒状線輪を形成
   し、この中空円筒状線輪を折曲げ線に沿って折曲げて電
   動機用波形円錐台状要素線輪を形成する方法において、
   前記折曲げ線は、中空円筒状線輪の円周に沿って定めら
   れた等分点を通り、且つ中空円筒状線輪の軸線に平行な
   母線に対してその円周方向に交互に所定角度を成し、中
   空円筒状線輪面に対して交互に異なる方向に中空円筒状
   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筒状線輪部
   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筒状線輪部分の内表面
   は、互いに略密着され。 この中空円筒状線輪が仮想円錐台の外表面に波形状に展
   開されていることを特徴とする電動機用波形円錐台状要
   素線輪を形成する方法。 ２ 形成されるべき波形円錐台状要素線輪の頂角がγ、
   その大径部の直径か２に１、その小径部の直径が２に２
   ．及び等分点が２ｎであるとき、折曲げ角は、Ｆ記φ１
   及びφ２で定まり、また中空円筒状線輪の直径がＦ記ｄ
   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錐台状要素線輪を形成する方法。