JPS587826Y2 - コアレス型回転機器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はコアレスモータ、コアレスゼネレータ等の回転
機器に於ける巻線構造に関するものである。

カセットテープレコーダ等に用いられる小型直流モータ
として、回転子を中空円筒状に形成したコアレス型のも
のが用いられるようになってきた。

このコアレスモータは従来の有鉄芯型のものに比して起
動・停止の応答が良くまた変換効率が高い等の利点を有
している。

コアレスモータの回転子は互いに接続された環状の導体
群を中空円筒状に形成して成るもので、従来より各導体
を菱形巻き、六角巻き、四角巻き等としたものが知られ
ている。

第１図はコアレスモータの回転子で２を上記菱形巻きを
例として示すものである。

この回転子１を作るには、先ず第２図に示すように断面
２ａの形状を菱形とした芯材２の周面に巻線３を所定回
数巻回する。

次に巻線３から芯材２を抜き去った後、第３図に示すよ
うに筒状に形成された巻線３を互いに対向する両端部３
ａ 、３ｂを矢印で示す軸方向に互いに逆方向に引っ張
りながら押し潰して第４図の状態とする。

・次に第４図の巻線３の端部３ａ 、３ｂを互いに重ね
て接着することにより、第１図の中空円筒状の回転子１
を得ることができる。

この回転子１０局面には太線で示すような菱形の導体１
ａより成る導体群が形成される。

ところで、一般に永久磁石型の直流モータのトルクは、
モータ自体の構造・材料・形状に関係する逆起電圧定数
Ｋｖと外部から加えられる電流ｉとにより決定される。

逆起電圧定数Ｋｖは、一本の導体に鎖交する磁束密度を
Ｂ１導体の長さを２１円筒軸から力の作用点迄の距離を
ｒとすると、Ｋｖ＝Ｂ７ｒ ■ で表わされる。

會た発生するトルクＴは、 Ｔ＝Ｂｔｉｒ＝ＫｖＸｉ ■ で表わされる。

而して、電流ｉはこれを成るべく小さくして大きなトル
クＴを得るようにすることが好１しく、このためには上
記■式よりＫｖをできるだけ大きくすることが望筐れる
。

しかしながら前記従来の菱形巻き等の回転子では未だ充
分な大きさのＫｖを得ることができないものであった。

本考案は上記の実状に鑑み成されたもので、回転子の環
状導体を菱形、正方形及び長方形を除く平行四辺形とし
て形成したものである。

これによリトルクの大きい且つ生産性の良い斯種コアレ
ス型回転機器を得ることができる。

以下本考案の実施例を図面と共に説明する。

第５〜８図は本考案による平行四辺形巻き回転子１１を
得るための工程を示すもので、第１〜４図の菱形巻きの
場合と同様に形成される。

即ち先ず第５図に示すように断面１２ａの形状を菱形、
正方形及び長方形を除く平行四辺形とした芯材１２の周
面に巻線１３を所定回数巻回する。

次に巻線１３から芯材１．２を抜き去った後、第６図に
示すように、筒状に形成された巻線１３を互いに対向す
る両端部１３ａ、１３ｂを矢印で示す軸方向に互いに逆
方向に引っ張りながら押し潰して第７図の状態とする。

次に第７図の巻線１３の端部１３ａ、１３ｂを互いに重
ねて接着することにより、第８図の中空円筒状の回転子
１１を得ることができる。

この回転子１１０周面には太線で示すような平行四辺形
の導体１１ａの導体群が形成される。

次に本考案による回転子１１と従来の回転子の特性を比
較する。

第９図は本考案による平行四辺形巻き回転子１１と、従
来の菱形巻き回転子１、六角巻き回転子２１．四角巻き
回転子３１の概略図で、各回転子１１，１，２１，３１
の周面には夫々の形状の環状導体１１ａ、１ａ、２１ａ
、３１ａが示されており、各導体は夫々ピッチ角θで巻
回されている。

各回転子１１，１，２１，３１は夫々軸方向の長さをｔ
ｌとし、回転子１１．２１に於いては、導体１１ａ、２
１ａの上記軸と平行な辺の長さ２ ｔ２をｔ２＝βｔ１、（但しβニーとする）、まｔま た回転子１に於いては、その菱形導体１ａの一つの頂部
から回転子１ａの円筒側縁１での長さを１１とする。

第１０図は上記回転子１，１１，２１，３１のピッチ角
θに対する逆起電圧定数Ｋｖを計算により求めた結果を
示す特性図で、太線で示す曲線は平行四辺形巻き回転子
１１の特性で、夫々β＝０．６゜０．７ 、０．８ 、
０．９の場合を示す。

実線で示す曲線は六角巻き回転子２１の特性で、夫々β
＝０．２゜０゜４ 、０．６の場合を示す。

渣た点線で示す曲線は菱形巻き回転子１ａの特性、鎖線
で示す曲線は四角巻き回転子３１の特性である。

尚各曲線のａ点は逆起電圧定数Ｋｖが最大、即ちトルク
が最大となる点を示すものである。

またこれらの各特性は２極の永久磁石を用いたモータで
、各回転子１゜１１．２１，３１の長さｔ７、半径、電
圧、内部損失、磁束密度等を一定とした場合のものであ
る。

第１０図に於いて、本考案による平行四辺形巻き回転子
１１は、βを０．６より犬とすることによって、少くと
も菱形巻き回転子１ａより大きなトルクを得ることがで
き、βをさらに大きくすることによって六角巻き回転子
２１と略等しいトルクを得ることができる。

また六角巻き回転子２１ではβが変わるとａ点を得るピ
ッチ角θが変わるが、平行四辺形巻き回転子１１では、
ａ点のピッチ角θは略９０°で一定である。

また第９図に於いて回転子１１，２１の導体１１ａ、２
１ａの軸と平行な一対の辺（長さｔ２の辺）と異る他の
辺はトルク発生には寄与しない。

従って導体１１ａの長さｔ２を大きくしてその円筒形状
を軸方向に長くすることにより、上記他の辺の長さを変
えずに、即ちピッチ角θを変えずに導体１１ａの磁束鎖
交量を増大させてトルクを犬とすることができる。

このためピッチ角θと無関係に単に回転子１１の長さｔ
ｌを長くするだけでトルクを犬とすることができるので
特に細長の円柱形状を有するモータに適用した場合に有
効である。

また逆起電圧定数Ｋｖが大となるので回転数の変動の少
いスピードレギュレーションの良いモータを得ることが
できる。

第１１図は第９図の導体１１ａ、２１ａ、３１ａを比較
するために、これらの導体を長さ１１として互いに重ね
合わせた状態を示す。

この第１１図より明らかなように、面積は四角巻きの導
体３１ａが最も犬きく、平行四辺形巻きの導体１１ａと
六角巻きの導体２１ａとは面積が等しい。

従って鎖交磁束量は導体３１ａが最も大きく、第１０図
のようにＫｖが大きくなる。

しかし各導体の全長を比較すれば、導体１１ａの長さが
最も小さいことは明らかである。

即ち、導体１１ａの抵抗が最も小さく、従って前記■式
以下に述べたように電流ｉを戒るべく小さくして大きな
トルクＴを得たいと云う要求を満足することができる。

！た導体３１ａの場合、この導体３１ａの導体群により
中空円筒を形成すると、円筒の上部と下部とに四角形の
横辺を形成する巻線が多重に積み重ねられて、この部分
が部厚くなってバランスを欠くようになる。

捷た寸法精度にもばらつきを生じて、回転子として動作
の不安定なものとなる。

これに比べて平行四辺形巻きの導体１１ａの場合は、第
８図のように中空円筒に形成しても、その上部及び下部
では各導体１１ａが少しづつずれるため上記のようなこ
とがなく、回転子として安定性及び生産性の良いものを
得ることができる。

以上はモータについて説明したが平行四辺形巻き回転子
１１はゼネレータにも適用し得るものである。

本考案は、局面に環状導体群を有する中空円筒状に形成
された回転子を有するコアレス型回転機器に於いて、上
記環状導体を菱形、正方形及び長方形を除く平行四辺形
と成し、且つこの平行四辺形の長辺（例えば第９図の導
体１１ａの長さｔ２の辺）を上記回転子の軸方向と略平
行に配したことを特徴とするコアレス型回転機器に係る
ものである。

従って本考案によれば、逆起電圧定数を充分に大きくと
りながら、巻線抵抗を小さくすることができるので、他
の形状巻きの導体と比べて、同一電圧で歇動したときに
、電流ｉを小さくしながら大きなトルクを得ることがで
きる。

またスピード−レギュレーションの良い、且つ寸法形状
及び動作の安定な生産性の良いコアレス回転機器を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は菱形巻き回転子の斜視図、第２〜４図は第１図
の回転子の製造工程の一例を示す斜視図、第５〜８図は
本考案による平行四辺形巻き回転子の製造工程の実施例
を示す斜視図、第９図は従来の回転子と本考案による回
転子の概略的な斜視図、第１０図は従来のモータと本考
案によるモータの特性図、第１１図は各形状巻きの導体
を重ね合わせた図である。 なお図面に用いられている符号に釦いて、１１は平行四
辺形巻き回転子、１１ａは環状導体、１２は芯材、１３
は巻線である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 周直に環状導体群を有する中空円筒状に形成された回転
   子を有するコアレス型回転機器に於いて、上記環状導体
   を菱形、正方形及び長方形を除く平行四辺形と成し、且
   つこの平行四辺形の長辺を上記回転子の軸方向と略平行
   に配したことを特徴とするコアレス型回転機器。