JPH0572185B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、限られた収納スペースにて使用可能
な薄型直流モータに関し、特に、円板状のアーマ
チユアコアと複数のコイル巻線とシヤフトとを有
するアーマチユアを備えた薄型直流モータに関す
るものである。

（従来の技術） この種の薄型直流モータは様々な分野にて使用
される。これら分野においては、モータは小型で
あることが望まれるとともに、高トルクの出力を
有することが望まれる。例えば、自動車のドア内
に配置されてパワーウインド装置を駆動するモー
タにおいては、ドアの厚みを少なくする設計が急
激に進展していることから、ドア内に配置される
装置の出力の減少を伴うことなくドアの厚み方向
の寸法を少なくしなければならない。

従来のこの種の薄型直流モータの１つとして、
いわゆる円板状のアーマチユアコアの外表面にプ
リント回路からなるコイル巻線を備えたアーマチ
ユアを備えるものがある。ところが、プリント回
路では１つのコイル巻線におけるターン数が制限
される（コイル巻線の積層が出来ないため）。こ
れにより、コイル巻線により発生する磁束も少な
くなつてモータの出力も小さくなり、またモータ
のインピーダンスが小さくなつて動作電圧が低い
場合しか適用できないと言う問題点がある。

また、この問題点に対処したものとして、米国
特許第3315106号に開示された薄型直流モータが
ある。このものでは、円板状のアーマチユアコア
に内端で相互に連続させた多数の放射状スロツト
を形成し、これらスロツトの離間した対を利用し
てコイル巻線を巻付けることで各コイル巻線のタ
ーン数を多くている。しかし、コイル巻線が螺旋
的に配置されることから、電気−力の変換効率が
良くない上、コイル巻線がスロツト内を通過する
ことからコイル巻線の巻付けに時間がかかるとと
もに巻付け作業において注意を必要とするため、
大量生産には適していないと言う問題がある。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、円板状のアーマチユアコアと複数の
コイル巻線とシヤフトとを有するアーマチユアを
備えた薄型直流モータにおいて、各コイル巻線の
ターン数を多くして高出力とすることができると
ともに、効率が高く、コイル巻線が容易に形成で
きるようにすることを技術的課題とする。

（課題を解決するための手段） 本発明の薄型直流モータは、アーマチユアと、
一対のフイールドプレートとを有する。アーマチ
ユアは、円板状のアーマチユアコアと複数のコイ
ル巻線とシヤフトとを有し、コイル巻線の各々が
アーマチユアコアの外周端の或る点からアーマチ
ユアコアの前面上を中心部の近傍を介して外周端
の別の点に向かつて延在してから背面上を同じよ
うに延在するよう巻付けられ、シヤフトがアーマ
チユアコアの中心部に固定されたものである。一
対のフイールドプレートは、それぞれ扇形の磁極
を有し、アーマチユアを軸方向両側から所定の隙
間を持つて挟むように配置されたものである。ア
ーマチユアコアは、内外同芯に組合わされた複数
のリング状部材及び該リング状部材間の接合面に
充填された絶縁部材から構成されたものである。

（作用） 本発明の薄型直流モータにおいては、コイル巻
線はアーマチユアコアに巻付け且つ固定するた
め、プリント回路に比べて各コイル巻線のターン
数を多くすることができ、高出力のものとするこ
とができる。

そして、アーマチユアは、円板状のアーマチユ
アコアと複数のコイル巻線とシヤフトとを有し、
コイル巻線の各々がアーマチユアコアの外周端の
或る点からアーマチユアコアの前面上を中心部の
近傍を介して外周端の別の点に向かつて延在して
から背面上を同じように延在するよう巻付けら
れ、シヤフトがアーマチユアコアの中心部に固定
されたものであり、また一対のフイールドプレー
トは、それぞれ扇形の磁極を有し、アーマチユア
を軸方向両側から所定の隙間を持つて挟むように
配置されたものであるため、磁極により発生する
磁束の殆ど全部が有効にコイル巻線を通過するよ
うにでき、効率を良くできる上、コイル巻線も容
易に形成できる。

更に、アーマチユアコアは、内外同芯に組合わ
された複数のリング状部材及び該リング状部材間
の接合面に充填された絶縁部材から構成されたも
のとしたため、アーマチユア内の渦電流損失が効
果的に減少し、その結果効率を高めることができ
る。

（実施例） 本発明の一実施例を第１図〜第３図に示す。こ
の一実施例は、第１図に示されたように、アーマ
チユア１３Ａと、一対のフイールドプレート１お
よび２と、コムユテイタ７と、ブラシ部材１１と
を有している。

アーマチユア１３Ａは、軟磁性体材料よりなる
円板状のアーマチユアコア５と複数のコイル巻線
６とシヤフト８とを有している。シヤフト８はア
ーマチユアコア５の中心部に形成された孔に嵌
合・固定されている。コイル巻線６の各々は、ア
ーマチユアコア５の外周端の或る点からアーマチ
ユアコア５の前面上を中心部の近傍を介して外周
端の別の点に向かつて延在してから背面１６上を
同じように延在するように巻付けられているもの
である。

コイル巻線６は、第２図に示すように、予め所
定の形状に構成しておき、これをアーマチユアコ
ア５に嵌めるものであり、簡単な製法および製造
工程を用いて製造できるものである。

フイールドプレート１，２は、それぞれ扇形の
磁極３，４を有し、またそれぞれシヤフト８の軸
受となる中心孔９を有するものであり、円筒状カ
バー１０の両端開口を閉じるように円筒状カバー
１０の両端に固定されるものである。本実施例の
組立状態では、フイールドプレート１，２がアー
マチユア１３Ａを軸方向両側から所定の隙間を持
つて挟み、アーマチユア１３Ａとフイールドプレ
ート１，２が互いに平行であつて、磁極３，４に
より生じる磁束の流れがアーマチユアコア５の前
面１５および背面に対して垂直である。

アーマチユア１３Ａのシヤフト８にはコムユテ
イタ７が配設されている。このコムユテイタ７
は、複数のコイル巻線６と接続されているもので
あり、フイールドプレート２を貫通してブラシ部
材１１に対向している。このブラシ部材１１とコ
ムユテイタ７とにより、複数のコイル巻線６に選
択的に電力が供給されるものである。カバー１２
はブラシ部材１１を覆うものである。

上記した一実施例においては、コイル巻線６の
ターン数を多くすることができ、高出力ものとす
ることができる。また、磁極３，４により発生す
る磁束の殆ど全部が有効にコイル巻線を通過する
ようにできるから、効率が良いものである。更
に、コイル巻線６は、簡単な製法および製造工程
を用いて製造できるものである。

第３図は、アーマチユア１３Ａにおけるコイル
巻線の巻線パターンを示すものであるが、この巻
線パターンに限定されるものではない。

第４図〜第９図と第１２図は、本発明の他実施
例のアーマチユア１３Ｂを示す。この実施例にお
いては、第４図に示すようにアーマチユアコア３
２の外周端に複数の溝１９を設け、第５図に示す
ように、この溝内にコイル巻線３３を位置させる
ことにより、コイル巻線３３によるアーマチユア
１３Ｂの直径の増大化を防ぎ、モータ自体の小型
化を図つている。アーマチユアコア３２の外周端
の溝１９はアーマチユアコアの中心に関して対称
に設けられ、複数のコイル巻線３３の各々は、対
称位置にある一対の溝内に位置されている（第５
図、第８図参照）。従つて、コイル巻線３３は、
簡単な製法および製造工程を用いて製造できるも
のである。アーマチユアコア３２の中心部がコイ
ル巻線３３で覆われていることから、第８図、第
１２図に示すように、シヤフト２０，２１は接着
剤２２によりコイル巻線３３の上に接着されてア
ーマチユアコア３２に固定される。そして、高剛
性の非磁性体材料よりなるケース２８により、ア
ーマチユアコア３２、コイル巻線３３、シヤフト
２０，２１のアーマチユアコア側端部が被覆され
一体化されている。第５図に示すように、コイル
巻線３３の各々は端部３０を有しており、これら
端部３０はシヤフト２０の巻線ガイド２４（シヤ
フト２１の巻線ガイド２５と同じように切り込み
溝が形成されているものである）によりガイドさ
れて、コムユテイタ（第１図に示されたものと同
じで良い）に接続される。

第６図はフイールドプレートに配された磁極が
発生する磁束の磁力線の流れを略図示したもので
ある。磁束の磁力線の流れはアーマチユアコア３
２の前面１５および背面１６に対して垂直であ
り、アーマチユアコアが回転する際にコイル巻線
は磁力線の中を最大限横切ることとなり、高トル
クが発生する。

第９図はアーマチユア１３Ｂにおけるコイル巻
線の巻線パターンを示すものであるが、この巻線
パターンに限定されるものではない。

第１０図および第１１図に本発明による薄型直
流モータおよび従来の薄型直流モータをそれぞれ
示し、両者の外形寸法を比較する。尚、両者とも
同じ出力トルクを生ずるものとする。

以上説明した薄型直流モータのアーマチユアコ
アにおける二つのタイプの磁束パターンが第１３
図に示されている。一つのパターンはアーマチユ
アコアの平面に対し垂直方向に走行する磁束の流
れを示す矢印Ａによつて、また他のパターンはア
ーマチユアコアの円周方向に走行する磁束の流れ
を示す矢印Ｂによつてそれぞれ表示されている。
アーマチユアコアの回転中に発生する磁束の量は
連続的に変化し、それによつて渦電流損失が発生
する。この渦電流損失を少なくして効率を高める
ことが望ましい。

第１４図及び第１５図を参照しながら本発明の
アーマチユアコア（一実施例のアーマチユアコア
５、他実施例のアーマチユアコア３２）について
説明する。図示の実施例のアーマチユアコアは、
複数枚より成る金属でできた薄板１５０によつて
構成され、そして各薄板はシリコン鋼製の複数個
より成るリング１６０，１６１，１６２，１６３
によつて形成されている。薄板１５０の枚数はモ
ータのサイズと所望のトルクに則した数に設定す
る。中心に位置するリング１６３にはアーマチユ
アのシヤフトを受容するための中心孔１５１が形
成されている。

リング１６０，１６１，１６２，１６３はエポ
キシ樹脂等の絶縁材料で薄くコーテイングされて
おり、従つて各リングは互いに電気的に絶縁され
ている。

第１６図はフイールドプレートに形成されるＮ
極とＳ極、及びアーマチユアコアに流れる磁束の
流れ方向を示す。第１７図はアーマチユアコアの
円周に沿つて流れる磁束によつて生ずる渦電流を
示す。そして第１８図はアーマチユアコアに対し
垂直の方向に沿つて流れる磁束によつて生ずる渦
電流を示す。

第１４図及び第１５図に従つて構成されたアー
マチユアコアを使用した場合には、渦電流損失の
大幅な減少が達成された。アーマチユアコアの各
薄板１５０及び各リングは実際にはセグメント状
に分割されており、それによつて電流通路が狭く
なるために高い電気抵抗を有している。

第１９図は、プレーン状の複数枚の薄板にて構
成されたアーマチユアコアに発生する渦電流損失
ａと、それぞれが複数のリングで形成された複数
枚の薄板にて構成されたアーマチユアコアに発生
する渦電流損失とを比較表示するグラフを示す。
同グラフからも明らかなように、アーマチユアコ
アを本発明に従い複数のリングにて形成した場合
には渦電流損失を大幅に減少できる。つまり、そ
れぞれ複数のリングを有する薄板を互いに積層配
置して構成されるアーマチユアコアを用いること
により、渦電流の流れを効果的に減らすとともに
モータの効率を高めるアーマチユアが得られる。

第２０図は、リング１６０，１６１，１６２，
１６３のうちの一つを詳細に示す図である。同図
に見られるように、各リングには複数の位置決め
用のラグ、即ち突起部２１０が設けられている。
この位置決め用突起部２１０は互いに近接し合う
リング間の最小ギヤツプを維持するように配さ
れ、次いで樹脂が充填される。同樹脂はリングど
おしを一体的に結合して薄板に形成するととも
に、複数枚のこのような薄板を互いに結合して一
体的な構造体にするための接着剤としての作用を
果たす。第２１図は、突起部２１０の存在によつ
て互いに近接し合うリング間に形成される空隙２
１１を示す。同図に見られるように、空隙２１１
には樹脂２１２が充填されている。更に、アーマ
チユアコアの全体は樹脂を用いてアーマチユアコ
アを包囲するような状態に形成してもよく、その
場合には樹脂による空隙２１１の完全な充填が保
証される。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、高出力
で且つ高効率である上、製造も容易である薄型直
流モータとすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の分解斜視図、第２
図は一実施例におけるアーマチユアコアおよびコ
イル巻線の分解図、第３図は一実施例におけるコ
イル巻線の巻線パターンを示す図、第４図は他実
施例におけるアーマチユアコアの斜視図、第５図
は他実施例におけるアーマチユアコアにコイル巻
線を巻付けた状態の斜視図、第６図は他実施例に
おけるコイル巻線を通過する磁束の磁力線の流れ
を示す図、第７図は他実施例におけるアーマチユ
アの斜視図、第８図は他実施例におけるアーマチ
ユアの分解斜視図、第９図は他実施例におけるコ
イル巻線の巻線パターンを示す図、第１０図は本
発明の薄型直流モータの外形を示す図、第１１図
は第１０図のモータの示すトルクと同じトルクを
発生する従来のモータの外形を示す図、第１２図
は第７図中のＡ−Ａ線に沿う断面図、第１３図は
アーマチユアコアに流れる磁束の流れ方向を示す
図、第１４図は複数のリングにより形成される薄
板（アーマチユアコア形成用）の分解斜視図、第
１５図は複数のリングにより形成される薄板を積
層してなるアーマチユアコアの斜視図、第１６図
はフイールドプレートのＮ極とＳ極とアーマチユ
アコアに流れる磁束の方向を示す図、第１７図は
アーマチユアコアの円周に沿つた磁束の流れによ
り生じる渦電流の流れ方向を示す図、第１８図は
アーマチユアコアに対し垂直の磁束の流れによつ
て生じる渦電流の流れ方向を示す図、第１９図は
プレーンな薄板を積層してなるアーマチユアコア
と、それぞれが複数のリングによつて形成された
複数の薄板を積層してなるアーマチユアコアとの
渦電流損失の差を示す図、第２０図は１つのリン
グの斜視図、第２１図はリング間に形成された空
隙および該空隙に充填された絶縁部材を示す図で
ある。 １，２……フイールドプレート、３，４……磁
極、１３Ａ，１３Ｂ……アーマチユア、５，３２
……アーマチユアコア、６，３３……コイル巻
線、８，２０，２１……シヤフト、２８……ケー
ス、１６０〜１６３……リング（リング状部材）、
２１０……突起部（空隙部材）、２１１……空隙、
２１２……樹脂（絶縁部材）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ アーマチユア１３Ａ，１３Ｂと、一対のフイ
   ールドプレート１，２とを有する薄型直流モータ
   であつて、 アーマチユア１３Ａ，１３Ｂは、円板状のアー
   マチユアコア５，３２と複数のコイル巻線６，３
   ３とシヤフト８，２０，２１とを有し、コイル巻
   線６，３３の各々がアーマチユアコア５，３２の
   外周端の或る点からアーマチユアコア５，３２の
   前面上を中心部の近傍を介して外周端の別の点に
   向かつて延在してから背面上を同じように延在す
   るよう巻付けられ、シヤフト８，２０，２１がア
   ーマチユアコア５，３２の中心部に固定されたも
   のであり、 一対のフイールドプレート１，２は、それぞれ
   扇形の磁極３，４を有し、アーマチユア１３Ａ，
   １３Ｂを軸方向両側から所定の隙間を持つて挟む
   ように配置されたものであり、 アーマチユアコア５，３２は、内外同芯に組合
   わされた複数のリング状部材１６０，１６１，１
   ６２，１６３及び該リング状部材間の接合面に充
   填された絶縁部材２１２から構成されたものであ
   る 薄型直流モータ。 ２ リング状部材１６０，１６１，１６２，１６
   ３が接合面に空隙を形成するための空隙部材２１
   ０を備え、該空隙に絶縁部材２１２が充填された
   ものである 特許請求の範囲第１項記載の薄型直流モータ。