JP2017208973A

JP2017208973A - コアレスモータ

Info

Publication number: JP2017208973A
Application number: JP2016101399A
Authority: JP
Inventors: 英邦吉川; Hidekuni Yoshikawa
Original assignee: Nidec Copal Corp
Current assignee: Nidec Precision Corp
Priority date: 2016-05-20
Filing date: 2016-05-20
Publication date: 2017-11-24

Abstract

【課題】高速回転が可能なコアレスモータにおいても回転子コイルの剛性を高めて円滑な回転が得られるようにする。【解決手段】コアレスモータ１は、回転軸１０と、回転軸１０に取り付けられた回転板１１と、回転板１１に一端側が片持ち支持された円筒状の回転子コイル１２と備え、回転子コイル１２は、コイル巻線１２Ａと、コイル巻線１２Ａへの通電時に通電されないダミー巻線１２Ｂとを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、コアレスモータに関するものである。

コアレスモータは、回転体にコア（鉄心）が無いことで、慣性モーメントが小さく応答性が高い、巻線部のインダクタンスが小さく、整流時に発生する火花を抑えることで、ブラシの摩耗が少なく、モータ寿命が長い、コギングトルクが発生せず、滑らかな回転が得られる、といった長所を有することが一般に知られている。

コアレスモータは、回転軸に回転板を介して円筒状の回転子コイルを片持ち支持して回転子（電機子）を構成し、回転子を覆い回転軸を軸支するケース（ヨーク）を備えている。そして、インナーロータ型では回転子を覆うケース（ヨーク）に磁石が固定され、アウターロータ型では回転軸の軸受ハウジングに磁石が固定されて固定子を構成している。回転軸に取り付けられる回転板には、回転子コイルの端子が接続される整流子が設けられ、ブラシを介して回転子側の整流子と固定子側の給電線（リード線）が電気的に接続されている（例えば、下記特許文献１参照）。

特開平５−３０７２１号公報

コアレスモータの回転子コイルは、六角巻きなどで巻かれたコイル巻線を平プレス成形して樹脂等で固め、円筒状に成形している。この際、所定の巻回数だけ巻かれたコイルセグメントを複数形成し、複数のコイルセグメントを直線部分が平行に配列するように並べた状態で固定して、各コイルセグメントをデルタ結線などで結成して端子部を引き出すことなどがなされている。

このようなコアレスモータは、回転子コイルの巻線回数が増えるとモータの無負荷回転数が低下する性質を有している。このため、コアレスモータで高速回転を可能にするためには、回転子コイルの巻線回数を少なくすることが必要になる。しかしながら、回転子コイルの剛性は、巻線の密度に依存しており、回転子コイルの巻線回数を減らして巻き線密度を低下させると、回転子コイルの剛性が低下することになり、回転子を高速回転させた場合に、回転板に一端側が片持ち支持されている回転子コイルの自由端側が遠心力によって変形し易くなる。これによって、巻線回数を減らして高速回転を可能にしたコアレスモータは、回転子コイルの自由端側が回転子コイルの外側に配置されるケースに接触し易くなるという不具合が生じ、円滑な高速回転が得られない問題があった。

本発明は、このような問題に対処するために、高速回転が可能なコアレスモータにおいても回転子コイルの剛性を高めて円滑な高速回転が得られるようにすること、などを課題としている。

このような課題を解決するために、本発明によるコアレスモータは、以下の構成を具備するものである。

回転軸と、該回転軸に取り付けられた回転板と、該回転板に一端側が片持ち支持された円筒状の回転子コイルと備えるコアレスモータであって、前記回転子コイルは、コイル巻線と、該コイル巻線への通電時に通電されないダミー巻線とを備えることを特徴とするコアレスモータ。

コアレスモータの構成例を示した断面図である。本発明の実施形態に係るコアレスモータの回転子コイル（平プレス成形の状態）を示した説明図である。本発明の実施形態に係るコアレスモータの回転子コイルの断面を示した説明図である（（ａ）がコイル巻線の間隙にダミー巻線が巻かれた例、（ｂ）がコイル巻線に積層されてダミー巻線が巻かれている例）。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図１に示すように、コアレスモータ１は、回転子（電機子）１Ａとして、回転軸（出力軸）１０、回転板１１、回転子コイル１２を備えている。回転板１１は、その中心部に回転軸１０が取り付けられており、回転板１１には、円筒状の回転子コイル１２の一端側が片持ち支持されている。

また、コアレスモータ１は、固定子１Ｂとして、回転子１Ａを覆うカバー２０、回転軸１０を軸支する軸受２１を保持する軸受ハウジング２２、軸受ハウジング２２に固定される磁石２３などを備えている。カバー２０は、その一端側が軸受ハウジング２２に取り付けられ、他端側には後カバー２４が取り付けられている。カバー２０と軸受ハウジング２２は、磁石２３のヨークとして機能するものであり、磁石２３とカバー２０との間のエアギャップに回転子コイル１２が配置されている。

回転子コイル１２の端子１２Ｓは、回転板１１に設けられる整流子１３に接続されており、整流子１３はブラシ２５を介して固定子１Ｂ側のリード線２６と接続している。

回転子コイル１２は、従来技術と同様に、六角巻きなどで巻かれたコイル巻線を平プレス成形して固定し、円筒状に成形したものである。図２は、回転子コイル１２を平プレス成形した状態を示している。本発明の実施形態に係るコアレスモータ１の回転子コイル１２は、駆動電流が通電されるコイル巻線１２Ａと、コイル巻線１２Ａの通電時に通電されないダミー巻線１２Ｂとを備えている。

ダミー巻線１２Ｂは、コイル巻線１２Ａの巻き付けジグを用いて、コイル巻線１２Ａの巻き付けと並行して巻き付けることができる。また、共通の巻き付けジグを用いて、コイル巻線１２Ａを巻き付けた後又は巻き付ける前に、ダミー巻線１２Ｂを巻き付けることもできる。

このダミー巻線１２Ｂは、コイル巻線１２Ａと同じ導線（例えば、銅）を用いて、コイル巻線１２Ａ又は整流子１３との結線を行わないことで、コイル巻線１２Ａへの通電時に通電されないようにしても良いし、コイル巻線１２Ａとは別の非磁性の導線を用いてもよい。また、ダミー巻線１２Ｂは、不導体（例えばアルミニウム、ナイロン、ポリイミド等の非磁性の化学繊維）を用いてもよい。

図３は、回転子コイル１２の断面を示している。ダミー巻線１２Ｂは、図３（ａ）に示すように、コイル巻線１２Ａのピッチ間に巻かれるように配置されていても良いし、図３（ｂ）に示すように、コイル巻線１２Ａに積層されて巻かれるように配置されていても良い。

本発明の実施形態係るコアレスモータ１は、このように回転子コイル１２がダミー巻線１２Ｂを備えることで、コイル巻線１２Ａの巻線回数を少なくして高速回転を可能にした場合であっても、コイル巻線１２Ａとダミー巻線１２Ｂとを合わせた巻き線密度によって回転子コイル１２の剛性を高めることができ、高速回転時に遠心力で回転子コイル１２が変形するのを抑止することができる。これによって、本発明の実施形態に係るコアレスモータ１は、回転子コイル１２がカバー２０の内面に接触するなどの不具合を起こすこと無く、円滑な高速回転を可能とするモータを実現することができる。

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。また、上述の各実施の形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの技術を流用して組み合わせることが可能である。

１：コアレスモータ，１Ａ：回転子（電機子），１Ｂ：固定子，
１０：回転軸（出力軸），１１：回転板，１２：回転子コイル，１２Ｓ：端子，
１２Ａ：コイル巻線，１２Ｂ：ダミー巻線，１３：整流子，
２０：カバー，２１：軸受，２２：軸受ハウジング，２３：磁石，
２４：後カバー，２５：ブラシ，２６：リード線

Claims

回転軸と、該回転軸に取り付けられた回転板と、該回転板に一端側が片持ち支持された円筒状の回転子コイルと備えるコアレスモータであって、
前記回転子コイルは、コイル巻線と、該コイル巻線への通電時に通電されないダミー巻線とを備えることを特徴とするコアレスモータ。
前記コイル巻線のピッチ間に前記ダミー巻線が巻かれていることを特徴とする請求項１記載のコアレスモータ。
前記コイル巻線に積層されて前記ダミー巻線が巻かれていることを特徴とする請求項１記載のコアレスモータ。