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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Offenbarung/Erfindung betrifft einen Motor.
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Hintergrundtechnik
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Konventionell ist ein linearer Schrittmotor bekannt, der einen Stator und eine sich axial erstreckende, zylindrische Permanentmagnetwelle aufweist, die magnetisch mit dem Stator zusammenwirkt, wobei die Welle eine glatte äußere Oberfläche entlang eines Abschnitts davon mit axial abwechselnden N- und S-Polen aufweist, die in der radialen Richtung auf der Oberfläche angeordnet sind (siehe z. B. Patentdokument 1).
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Herkömmlicherweise ist ein Innenläufermotor bekannt (siehe z. B. Patentdokument 2). Der Innenläufermotor weist einen Stator und einen vom Stator umgebenen Rotor auf. Der Rotor weist mehrere Permanentmagneten auf, die an einer Welle befestigt sind, zwischen denen sich ein Magnetträger befindet.
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Dokumente des Standes der Technik
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Patentdokumente
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- Patentdokument 1: JP 2004 - 521 589 A
- Patentdokument 2: JP 2009 - 213 348 A
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Überblick über die Erfindung
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Durch die Erfindung zu lösende Aufgabe
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Wird beispielsweise ein Getriebemotor mit Innenrotor verkleinert, besteht die Möglichkeit, dass eine Welle, an der ein Zahnrad befestigt ist, dünn wird und sich die Welle wahrscheinlich verdreht. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, dass die Montage des Motors durch die Verkleinerung erschwert wird.
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Ein Ziel der vorliegenden Offenbarung/Erfindung ist es, eine Technologie bereitzustellen, die für die Verkleinerung eines Innenläufermotors geeignet ist.
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Mittel zur Lösung der Aufgabe
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Ein beispielhafter Motor (z.B. Elektromotor) der vorliegenden Offenbarung/Erfindung weist auf: eine Welle, die an einer sich vertikal erstreckenden Mittelachse zentriert ist, ein Lager, das die Welle trägt, und einen Stator der eine Spule aufweist, die einer äußeren Umfangsfläche der Welle radial zugewandt ist. Die Welle weist ein Magnetisierungsmuster auf, bei dem wenigstens zwei oder mehr Pole von N- und S-Polen abwechselnd in einer Umfangsrichtung angeordnet sind.
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Effekt der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden Offenbarung/Erfindung ist es möglich, die Technologie bereitzustellen, die für eine Verkleinerung eines Innenrotormotors geeignet ist.
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Figurenliste
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- 1 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration eines Motors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung/Erfindung zeigt.
- 2 ist eine Längsschnittansicht des in 1 dargestellten Motors entlang einer Ebene, die eine Mittelachse aufweist.
- 3 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel für ein Magnetisierungsmuster einer Welle zeigt.
- 4 ist eine schematische Schnittansicht, die eine untere Buchse und ihren Umfang in vergrößerter Form zeigt.
- 5 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration der unteren Buchse zeigt.
- 6 ist eine schematische Schnittansicht, die eine Konfiguration eines oberen Abschnitts des Motors in vergrößerter Form zeigt.
- 7 ist eine schematische Ansicht zum Beschreiben eines bevorzugten Aufbaus des Motors.
- 8 ist eine Ansicht zur Beschreibung einer ersten Abwandlung des Motors gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung/Erfindung.
- 9 ist eine Ansicht zur Beschreibung einer zweiten Abwandlung des Motors gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung/Erfindung.
- 10 ist eine Ansicht zur Beschreibung einer dritten Abwandlung des Motors gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung/Erfindung.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Nachfolgend werden beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung/Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail beschrieben. In der vorliegenden Beschreibung wird eine Richtung, in der sich eine in den 1 und 2 dargestellte Mittelachse A eines Motors 100 erstreckt, einfach als „axiale Richtung“, „axial“ oder „axial-“ bezeichnet. Eine radiale Richtung und eine Umfangsrichtung um die Mittelachse A des Motors 100 werden in zugeordneter Weise einfach als „radiale Richtung“, „radial“ oder „radial-“ und als „Umfangsrichtung“, „umfänglich“ oder „Umfangs-“ bezeichnet. In der vorliegenden Beschreibung wird die axiale Richtung, wenn der Motor 100 in der in 2 dargestellten Richtung angeordnet ist, als die vertikale Richtung definiert. Anzumerken ist, dass die vertikale Richtung eine Bezeichnung ist, die lediglich zur Beschreibung verwendet wird und keine tatsächliche Anordnungsbeziehung und -richtung einschränkt.
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<1. Grundzüge des Motors>
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1 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration des Motors 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung/Erfindung zeigt. 2 ist eine Längsschnittansicht des in 1 dargestellten Motors 100 entlang einer Ebene, die die Mittelachse A aufweist. Insbesondere ist 2 eine schematische Schnittansicht entlang der Ebene orthogonal zu einer in 1 dargestellten P-Richtung. Wie in den 1 und 2 dargestellt, weist der Motor 100 einen Rotor 11 auf. Der Motor 100 weist ferner ein Lager 12 und einen Stator 13 auf.
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Der Rotor 11 weist eine Welle 111 auf, die an der sich vertikal erstreckenden Mittelachse A zentriert ist. Das heißt, der Motor 100 weist die Welle 111 auf. Der Rotor 11 ist derart bereitgestellt, dass er um die Mittelachse A drehbar ist. Der Rotor 11 ist ein Rotor, der ein Magnetfeld erzeugt, wie später noch beschrieben wird. Die Welle 111 weist eine sich in der vertikalen Richtung erstreckende Pfeilerform auf, und insbesondere eine Säulenform. Im Motor 100 der vorliegenden Ausführungsform ist ein Zahnrad (nicht dargestellt) an einem oberen Endabschnitt der Welle 111 befestigt. Das Getriebe ist z. B. in einem Untersetzungsgetriebe enthalten. Der Motor 100 ist ein sogenannter Getriebemotor.
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In der vorliegenden Ausführungsform weist die Welle 111 einen ausgeschnittenen Wellenabschnitt 111a, der sich in der axialen Richtung am oberen Endabschnitt erstreckt, auf. Da der ausgeschnittene Wellenabschnitt 111a bereitgestellt ist, weist der obere Endabschnitt der Welle 111 in der Draufsicht aus der axialen Richtung eine D-Form auf. Da der ausgeschnittene Wellenabschnitt 111a bereitgestellt ist, kann das am oberen Endabschnitt der Welle 111 angebrachte Zahnrad in Bezug auf die Welle 111 schwer drehbar gemacht werden. Der ausgeschnittene Wellenabschnitt 111a ist jedoch nicht unbedingt bereitgestellt. In einem solchen Fall kann die Drehung des Zahnrads in Bezug auf die Welle 111 beispielsweise durch Einpressen des Zahnrads in die Welle 111 unterdrückt werden.
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Das Lager 12 stützt die Welle 111. Insbesondere stützt das Lager 12 die Welle 111 drehbar. In der vorliegenden Ausführungsform weist das Lager 12 ein oberes Lager 121 und ein unteres Lager 122 auf. Das obere Lager 121 ist radial außerhalb der Welle 111 angeordnet und stützt einen oberen Abschnitt der Welle 111. Das untere Lager 122 ist radial außerhalb der Welle 111 angeordnet und stützt einen unteren Abschnitt der Welle 111.
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Das obere Lager 121 und das untere Lager 122 sind zylindrisch. Die innere Umfangsfläche des oberen Lagers 121 und die des unteren Lagers 122 sind einer äußeren Umfangsfläche der Welle 111 in der radialen Richtung zugewandt. Das obere Lager 121 und das untere Lager 122 können zum Beispiel Gleitlager oder Kugellager sein. In der vorliegenden Ausführungsform sind das obere Lager 121 und das untere Lager 122 Gleitlager. Zwischen jedem der Lager 121 und 122 und der Welle 111 in der radialen Richtung kann Fett angeordnet sein. Das Gleitlager kann z. B. aus einem gesinterten Metallkörper oder einem Kunststoff/Harz, wie Polyacetal, gebildet sein.
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Der Stator 13 ist eine Wicklung des Motors 100. Der Stator 13 ist dem Rotor 11 in der radialen Richtung zugewandt und umgibt den Rotor 11. Das heißt, der Motor 100 ist ein Innenläufermotor. Der Stator 13 weist eine Spule 131, die dem Rotor 11 in der radialen Richtung zugewandt ist, auf. Der Stator 13 kann z. B. einen Statorkern oder ein hinteres Joch aufweisen. In der vorliegenden Ausführungsform weist der Stator 13 eine Luftkernspule, die die oben beschriebene Spule 131 bildet, und ein hinteres Joch 132 auf.
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Die Luftkernspule 131 weist eine zylindrische Form, die sich in der axialen Richtung erstreckt, auf. Insbesondere weist die Luftkernspule 131 eine zylindrische Form, die an der Mittelachse A zentriert ist, auf. Die Luftkernspule 131 ist in der radialen Richtung in einem Abstand vom Rotor 11 angeordnet und umgibt eine äußere Umfangsfläche des Rotors 11. Die Luftkernspule 131 ist eine Feldspule. Wenn der Luftkernspule 131 ein Antriebsstrom zugeführt wird, wird im Rotor 11 ein Drehmoment in der Umfangsrichtung erzeugt, und der Rotor 11 dreht sich um die Mittelachse A.
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Das hintere Joch 132 ist radial außerhalb der Luftkernspule 131 angeordnet und weist eine zylindrische Form, die sich in der axialen Richtung erstreckt, auf. Insbesondere weist das hintere Joch 132 eine zylindrische Form, die an der Mittelachse A zentriert ist, auf. Das hintere Joch 132 weist mehrere magnetische Stahlplatten auf, die in der axialen Richtung geschichtet sind. In der vorliegenden Ausführungsform ist das hintere Joch 132 durch Schichten mehrerer magnetischer Stahlplatten, die jeweils eine kreisförmige Form aufweisen, in der axialen Richtung gebildet. Eine innere Umfangsfläche des hinteren Jochs 132 liegt einer äußeren Umfangsfläche der Luftkernspule 131 in der radialen Richtung gegenüber und umgibt die Luftkernspule 131. Die äußere Umfangsfläche der Luftkernspule 131 ist an der inneren Umfangsfläche des hinteren Jochs 132 befestigt. Beispielsweise ist die Luftkernspule 131 am hinteren Joch 132 unter Verwendung eines Haftmittels/Klebstoffs befestigt. Die Luftkernspule 131 und das hintere Joch 132 sind zwischen dem oberen Lager 121 und dem unteren Lager 122 in der axialen Richtung angeordnet.
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Wenn der Stator 13 unter Verwendung der Luftkernspule 131 und des hinteren Jochs 132 wie in der vorliegenden Ausführungsform konfiguriert ist, kann der Stator 13 durch Einsetzen der Luftkernspule 131 in das hintere Joch 132 leicht montiert werden. Das heißt, die Montagefähigkeit des Motors 100 kann durch eine solche Konfiguration verbessert werden. Da das hintere Joch 132 durch Schichten der magnetischen Stahlplatten konfiguriert ist, ist es möglich, einen Wirbelstrom zu unterdrücken und eine Abnahme des Rotationswirkungsgrades des Rotors 11 zu unterdrücken.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform sind vorzugsweise ein oberes Ende 131U und ein unteres Ende 131L der Luftkernspule 131 zwischen einem oberen Ende 132U und einem unteren Ende 132L des hinteren Jochs 132 in der axialen Richtung angeordnet. Gemäß einer solchen Konfiguration kann ein magnetischer Fluss, der dadurch erzeugt wird, dass der Antriebsstrom durch die Luftkernspule 131 fließt, effizient durch das hintere Joch 132 geleitet werden, und die magnetischen Eigenschaften des Motors 100 können verbessert werden.
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Der Motor 100 weist außerdem ein Gehäuse 14 und eine untere Buchse 16 auf. Der Motor 100 weist außerdem eine obere Buchse 15 auf.
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Das Gehäuse 14 ist radial außerhalb des Stators 13 angeordnet und umgibt den Stator 13. Insbesondere weist das Gehäuse 14 eine zylindrische Form auf, die sich in der axialen Richtung erstreckt. In der vorliegenden Ausführungsform weist das Gehäuse 14 eine zylindrische Form, die an der Mittelachse A zentriert ist, auf. Eine innere Umfangsfläche des Gehäuses 14 ist einer äußeren Umfangsfläche des hinteren Jochs 132 in der radialen Richtung zugewandt und umgibt die äußere Umfangsfläche des hinteren Jochs 132. Da der Motor 100 das Gehäuse 14 aufweist, kann der Stator 13 abgedeckt und geschützt werden.
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Anzumerken ist, dass der Motor 100 auch ohne das Gehäuse 14 konfiguriert sein kann. Infolgedessen kann der Motor 100 kleiner dimensioniert werden. Das Gehäuse 14 ist z. B. aus Metall oder Kunststoff/Harz gebildet. Wenn das Gehäuse 14 beispielsweise aus Metall gebildet ist, kann die Steifigkeit des Motors 100 erhöht werden. Wenn das Gehäuse 14 z. B. mit einem Isolator versehen ist, kann das Austreten des magnetischen Flusses unterdrückt werden. Die innere Umfangsfläche des Gehäuses 14 kann zum Beispiel an der äußeren Umfangsfläche des hinteren Jochs 132 unter Verwendung eines Haftmittels/Klebstoffs befestigt sein. Wenn das Gehäuse 14 aus Kunststoff/Harz gebildet ist, können das Gehäuse 14 und das hintere Joch 132 als ein einziges Bauteil durch Umspritzen gebildet sein.
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Die obere Buchse 15 hält das obere Lager 121. Die obere Buchse 15 weist eine zylindrische Form, die sich in der axialen Richtung erstreckt, auf. In der vorliegenden Ausführungsform weist die obere Buchse 15 eine zylindrische Form, die an der Mittelachse A zentriert ist, auf. Insbesondere weist die obere Buchse 15 einen Buchsenflanschabschnitt 151, der eine ringförmige Form aufweist und von einer äußeren Umfangsfläche radial nach außen vorsteht, in einem oberen Endabschnitt auf. Außerdem weist die obere Buchse 15 einen inneren ringförmigen Buchsenabschnitt 152, der eine ringförmige Form aufweist und von einer inneren Umfangsfläche radial nach innen vorsteht, in einem unteren Endabschnitt auf.
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Die obere Buchse 15 ist von einem oberen Abschnitt des zylindrischen Gehäuses 14 in das Gehäuse 14 eingepasst. Die obere Buchse 15 wird in das Gehäuse 14 eingepasst, bis der Buchsenflanschabschnitt 151 an einem oberen Ende des Gehäuses 14 anliegt. Außerdem ist das obere Lager 121 von einem oberen Abschnitt der zylindrischen oberen Buchse 15 in die obere Buchse 15 eingepasst. Das obere Lager 121 ist an eine solche Position angepasst, dass es an einem oberen Ende des inneren ringförmigen Buchsenabschnitts 152 anliegt. Das obere Lager 121 kann an der oberen Buchse 15 befestigt werden, z. B. durch Einpressen, Einpressen und Kleben oder Verstemmen.
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In der vorliegenden Ausführungsform steht ein Teil des oberen Lagers 121 nach oben von der oberen Buchse 15 vor. Mit einer solchen Konfiguration kann das obere Lager 121 beispielsweise für die Positionierung eines Getriebekastens (nicht dargestellt) und dergleichen verwendet werden, der in einem oberen Abschnitt des Motors 100 angeordnet ist. Anzumerken ist, dass die obere Buchse 15 nicht notwendigerweise wenigstens einen von dem Buchsenflanschabschnitt 151 und dem inneren ringförmigen Buchsenabschnitt 152 aufweist.
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Die untere Buchse 16 hält das untere Lager 122. Die untere Buchse 16 weist einen Abschnitt auf, der von einem unteren Abschnitt des zylindrischen Gehäuses 14 in das Gehäuse 14 eingepasst ist. Eine detaillierte Konfiguration der unteren Buchse 16 wird später beschrieben. Die obere Buchse 15 und die untere Buchse 16 sind z. B. aus Metall oder Kunststoff/Harz gebildet. Die obere Buchse 15 und die untere Buchse 16 sind an dem Gehäuse 14 unter Verwendung eines Haftmittels/Klebstoffs befestigt. Wenn das Gehäuse 14 und die Buchsen 15 und 16 aus Kunststoff/Harz gebildet sind, können das Gehäuse 14 und die Buchsen 15 und 16 durch Abscheiden befestigt werden. Wenn das Gehäuse 14 und die Buchsen 15 und 16 aus Metall gebildet sind, können das Gehäuse 14 und die Buchsen 15 und 16 durch Schweißen befestigt werden.
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<2. Detaillierte Konfiguration des Motors>
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(2-1. Welle)
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Die Welle 111 weist ein Magnetisierungsmuster auf, bei dem wenigstens zwei oder mehr Pole von N- und S-Polen abwechselnd in einer Umfangsrichtung angeordnet sind. Das heißt, die Welle 111 fungiert auch als Magnet. Aus diesem Grund weist der Rotor 11 keinen Magneten auf, der ein von der Welle 111 getrenntes Element ist. Die Spule 131 ist der äußeren Umfangsfläche der Welle 111 in der radialen Richtung zugewandt. Insbesondere ist die Luftkernspule 131 der Welle 111 in einem Abstand in der radialen Richtung zugewandt.
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Wenn die Welle 111 wie oben beschrieben die Funktion des Magneten hat, kann eine radiale Größe des Motors 100 im Vergleich zu einer Konfiguration, bei der eine Welle und ein Magnet separate Elemente sind, reduziert werden. Gemäß einer solchen Konfiguration kann die Welle 111 in einem Fall, in dem sie die gleiche Größe wie ein Motor aufweist, der die Welle und den Magneten als separate Elemente aufweist, verdickt werden, und die Steifigkeit der Welle 111 kann verbessert/erhöht werden. Das heißt, dass gemäß einer solchen Konfiguration, selbst in einem Fall, in dem die Größe des Motors 100 klein ist, die Welle 111 weniger wahrscheinlich verdreht werden kann, und die Zuverlässigkeit des Motors 100 verbessert werden kann. Gemäß einer solchen Konfiguration ist es nicht notwendig, den Magneten getrennt von der Welle 111 anzuordnen, und somit kann die Anzahl der Teile reduziert werden, und es ist möglich, die Montagefähigkeit des Motors 100 zu verbessern und die Kosten zu reduzieren.
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3 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel für das Magnetisierungsmuster der Welle 111 zeigt. 3 zeigt das Magnetisierungsmuster eines Querschnitts der Welle 111 entlang einer Ebene, die orthogonal zur axialen Richtung verläuft. In dem in 3 dargestellten Beispiel weist die Welle 111 das Magnetisierungsmuster auf, bei dem vier Pole von N- und S-Polen in der Umfangsrichtung angeordnet sind. Das Magnetisierungsmuster ist jedoch ein Beispiel, und die Anzahl der in der Umfangsrichtung angeordneten Pole kann eine unterschiedliche Anzahl von Polen sein, wie z. B. zwei Pole, sechs Pole und acht Pole.
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Die Welle 111 kann aus einem Material gebildet sein, das magnetisiert werden kann. Die Welle 111 kann z. B. aus einem Seltene-Erden-Magneten, wie etwa einem Neodym-Magneten gebildet sein, der Neodym, Eisen oder Bor als Hauptbestandteil aufweist. Die Welle 111 kann derart gestaltet sein, dass sie vollständig magnetisiert ist. Die Welle 111 kann jedoch auch derart konfiguriert sein, dass sie teilweise magnetisiert ist. In der Welle 111 ist vorzugsweise wenigstens ein Bereich magnetisiert, der der Luftkernspule 131 in der radialen Richtung zugewandt ist. Das heißt, ein axialer Bereich, in dem ein Magnetpolmuster der Welle 111 gebildet ist, ist vorzugsweise ein Bereich, der die Spule 131 in der radialen Richtung überlappt. Wenn der axiale Bereich, in dem das Magnetpolmuster der Welle 111 gebildet ist, nur der Bereich ist, der die Spule 131 in der radialen Richtung überlappt, ist es möglich, den Einfluss von Eisenverlusten zu reduzieren, die zum Beispiel im Lager 21 oder in den Buchsen 15 und 16 erzeugt werden. Das heißt, der magnetische Wirkungsgrad kann verbessert werden. In dem in 2 dargestellten Beispiel befindet sich eine Position des oberen Endes in der axialen Richtung, an der das Magnetpolmuster der Welle 111 gebildet ist, vorzugsweise auf derselben axialen Höhe wie das obere Ende 131U der Luftkernspule 131. Außerdem befindet sich eine Position des unteren Endes in der axialen Richtung, an der das Magnetpolmuster der Welle 111 ausgebildet ist, vorzugsweise auf der gleichen axialen Höhe wie das untere Ende 131L der Luftkernspule 131.
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Ein axialer magnetischer Mittelpunkt der Welle 111 kann mit einem axialen magnetischen Mittelpunkt des Stators 13 übereinstimmen. Mit einer solchen Konfiguration können der magnetische Mittelpunkt des Rotors 11 und der magnetische Mittelpunkt des Stators 13 ausgerichtet werden, und der magnetische Wirkungsgrad kann verbessert werden.
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Der axiale magnetische Mittelpunkt der Welle befindet sich jedoch in der vorliegenden Ausführungsform axial über dem axialen magnetischen Mittelpunkt des Stators 13. Mit einer solchen Konfiguration kann beim Antrieb des Motors 100 eine axial nach unten gerichtete Kraft auf die Welle 111 ausgeübt werden, und die vertikale Bewegung der Welle 111 kann unterdrückt werden. Infolgedessen können Vibrationen und Geräusche des Motors 100 unterdrückt werden.
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(2-2. Konfiguration eines unteren Abschnitts des Motors)
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4 ist eine schematische Schnittansicht, die die untere Buchse 16 und ihren Umfang in vergrößerter Form veranschaulicht. 4 ist eine vergrößerte Ansicht der Unterseite von 2. 5 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration der unteren Buchse 16 zeigt. Wie in den 4 und 5 dargestellt, weist die untere Buchse 16 einen Buchsenbodenplattenabschnitt 161, einen zylindrischen Buchsenabschnitt 162 und einen vorstehenden Buchsenabschnitt 163 auf.
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Der Buchsenbodenplattenabschnitt 161 erstreckt sich in einer Richtung, die orthogonal zur axialen Richtung ist. In der vorliegenden Ausführungsform weist der Buchsenbodenplattenabschnitt 161 eine rechteckige Plattenform mit Ausschnitten an vier Ecken in Draufsicht aus der axialen Richtung auf. Der zylindrische Buchsenabschnitt 162 erstreckt sich von dem Buchsenbodenplattenabschnitt 161 nach oben und hält das untere Lager 122, das radial nach innen angeordnet ist. In der vorliegenden Ausführungsform weist der zylindrische Buchsenabschnitt 162 eine zylindrische Form auf, die an der Mittelachse A zentriert ist. Das untere Lager 122 ist in den zylindrischen Buchsenabschnitt 162 eingepasst. Eine innere Umfangsfläche des zylindrischen Buchsenabschnitts 162 ist einer äußeren Umfangsfläche des unteren Lagers 122 in der radialen Richtung zugewandt. Das untere Lager 122 ist an eine Position angepasst, in der eine untere Fläche desselben an einer oberen Fläche des Buchsenbodenplattenabschnitts 161 anliegt. Das untere Lager 122 ist an dem zylindrischen Buchsenabschnitt 162 befestigt, beispielsweise durch Einpressen, Einpressen und Kleben oder Verstemmen.
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Die untere Buchse 16 wird am Gehäuse 14 befestigt, indem der zylindrische Buchsenabschnitt 162 vom unteren Abschnitt des zylindrischen Gehäuses 14 in das Gehäuse 14 eingepasst wird. Der zylindrische Buchsenabschnitt 162 ist in das Gehäuse 14 an einer Position eingepasst, in der der Buchsenbodenplattenabschnitt 161 an einem unteren Ende des Gehäuses 14 anliegt.
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Der vorstehende Buchsenabschnitt 163 steht vom Buchsenbodenplattenabschnitt 161 nach oben vor und ist in der axialen Richtung einem unteren Ende der Welle 111 zugewandt. Insbesondere ist der vorstehende Buchsenabschnitt 163 an einer Position angeordnet, die die Mitte des zylindrischen Buchsenabschnitts 162 in Draufsicht aus der axialen Richtung überlappt. Das heißt, der vorstehende Buchsenabschnitt 163 ist an einer Position auf der oberen Fläche des Buchsenbodenplattenabschnitts 161 angeordnet, durch die die Mittelachse A verläuft. In der vorliegenden Ausführungsform ist der vorstehende Buchsenabschnitt 163 von einer inneren Umfangsfläche des unteren Lagers 122 umgeben, das in den zylindrischen Buchsenabschnitt 162 eingepasst ist. Der vorstehende Buchsenabschnitt 163 ist axial dem unteren Ende der Welle 111 zugewandt, die in das zylindrische untere Lager 122 eingepasst ist.
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Mittels der unteren Buchse 16 mit einer solchen Konfiguration kann die Welle 111 von dem vorstehenden Buchsenabschnitt 163 aufgenommen werden und eine axiale Position der Welle 111 kann stabilisiert werden. Mittels der unteren Buchse 16 mit einer solchen Konfiguration kann die Positionsbeziehung zwischen dem axialen magnetischen Mittelpunkt der Welle 111 und dem Stator 13 stabilisiert werden. In der vorliegenden Ausführungsform ist der vorstehende Buchsenabschnitt 163 vorzugsweise in Kontakt mit dem unteren Ende der Welle 111.
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In der vorliegenden Ausführungsform ist ein distales Ende des vorstehenden Buchsenabschnitts 163 vorzugsweise eine sphärische Fläche, die nach oben hin vorsteht. Mittels einer solchen Konfiguration kann eine Kontaktfläche zwischen der Welle 111 und dem vorstehenden Buchsenabschnitt 163 reduziert werden und der Verschleiß eines Elements während der Drehung der Welle 111 kann unterdrückt werden. Infolgedessen ist es möglich, die Möglichkeit zu verringern, dass der Motor 100 durch Fremdkörper beeinträchtigt wird, die zum Beispiel durch den Verschleiß verursacht werden. Darüber hinaus kann die Lebensdauer des Motors 100 verlängert werden.
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Wie in den 4 und 5 dargestellt, weist der Buchsenbodenplattenabschnitt 161 wenigstens einen in der axialen Richtung durchdringenden Buchsendurchdringungsabschnitt 164 auf. Wenigstens ein Teil des Buchsendurchdringungsabschnitts 164 ist vorzugsweise von einer Außenumfangsfläche des Gehäuses 14 in Draufsicht aus der axialen Richtung radial nach innen angeordnet. Der Buchsendurchdringungsabschnitt 164 kann ein Durchgangsloch oder ein Ausschnitt sein. Ein Leitungsdraht 131a der Spule 131 führt durch den Buchsendurchdringungsabschnitt 164 und ist mit einer unterhalb der unteren Buchse 16 angeordneten Leiterplatte 17 verbunden. Mit einer solchen Konfiguration kann der Leitungsdraht 131a der Spule 131 leicht zur Leiterplatte 17 geführt werden.
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Bei der Spule 131 handelt es sich insbesondere um die oben beschriebene zylindrische Luftkernspule. Mehrere der Leitungsdrähte 131a sind aus der Luftkernspule 131 herausgezogen. Beispielsweise beträgt die Anzahl der Leitungsdrähte 131a vier in einer Konfiguration, in der eine U-Phase, eine V-Phase und eine W-Phase sternförmig geschaltet sind, und die Anzahl der Leitungsdrähte 131a beträgt drei in einer Konfiguration, in der die drei Phasen im Dreieck geschaltet sind. Die Anzahl der Buchsendurchdringungsabschnitte 164 kann gleich der Anzahl der Leitungsdrähte 131a sein. In diesem Fall sind mehrere der Buchsendurchdringungsabschnitte 164 bereitgestellt. Alle oder einige der mehreren Leitungsdrähte 131a können jedoch in der Mitte gebündelt sein, um einen Leitungsdraht zu bilden. In einer solchen Konfiguration kann die Anzahl der Buchsendurchdringungsabschnitte 164 kleiner sein als die Anzahl der Leitungsdrähte 131a. Wenn alle der mehreren Leitungsdrähte 131a zu einem gebündelt sind, kann ein einziger Buchsendurchdringungsabschnitt 164 bereitgestellt sein. Anzumerken ist, dass die Anzahl der Buchsendurchdringungsabschnitte 164 in der vorliegenden Ausführungsform drei beträgt.
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Die Leiterplatte 17 ist z. B. mit einem Verdrahtungsmuster versehen, das derart konfiguriert ist, dass ein Ausgangsstrom von einem externen Treiber (nicht dargestellt) über den Leitungsdraht 131a an die Luftkernspule 131 geliefert wird. Ein distales Ende des Leitungsdrahtes 131a ist elektrisch mit der Leiterplatte 17 verbunden, z. B. durch Löten. Die Leiterplatte 17 kann z. B. eine starre Platte, eine flexible Platte (FPC), eine starr-flexible Platte oder ähnliches sein. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Leiterplatte 17 an einer unteren Fläche der unteren Buchse 16 befestigt. Ein Verfahren zur Befestigung der Leiterplatte 17 kann z. B. Kleben, Schrauben, Verstemmen oder ähnliches sein. In der vorliegenden Ausführungsform ist ein Schaltungsgehäuse 18 bereitgestellt, das die Leiterplatte 17 von unten abdeckt. Das Schaltungsgehäuse 18 ist jedoch nicht zwingend bereitgestellt.
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In der vorliegenden Ausführungsform weist der zylindrische Buchsenabschnitt 162 wenigstens einen ausgeschnittenen Buchsenabschnitt 165 auf, der sich von einem oberen Ende zu einem unteren Ende in der axialen Richtung erstreckt. Die Anzahl der ausgeschnittenen Buchsenabschnitte 165 ist die gleiche wie die Anzahl der Buchsendurchdringungsabschnitte 164. In der vorliegenden Ausführungsform beträgt die Anzahl der ausgeschnittenen Buchsenabschnitte 165 drei. Die Anzahl der ausgeschnittenen Buchsenabschnitte 165 kann jedoch mehr als drei oder weniger als drei betragen, je nachdem, wie der Leitungsdraht 131a aus der Spule 131 herausgezogen ist, ähnlich wie der oben beschriebene Buchsendurchdringungsabschnitt 164. Zum Beispiel kann in einer Konfiguration, in der zwei Leitungsdrähte 131a aus jeder Phase der U-Phase, der V-Phase und der W-Phase herausgezogen und an der Leiterplatte 17 verbunden sind, die Anzahl der ausgeschnittenen Buchsenabschnitte 165 sechs betragen. Da die ausgeschnittenen Buchsenabschnitte 165 bereitgestellt sind, wird der zylindrische Buchsenabschnitt 162 insbesondere durch mehrere bogenförmige säulenförmige Körper gebildet, die in Abständen in der Umfangsrichtung angeordnet sind.
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Der ausgeschnittene Buchsenabschnitt 165 überlappt den Buchsendurchdringungsabschnitt 164 in der axialen Richtung. Infolgedessen kann der Leitungsdraht 131a der Spule 131 unter Verwendung des ausgeschnittenen Buchsenabschnitts 165 und des Buchsendurchdringungsabschnitts 164 leicht zur Leiterplatte 17 verlegt werden. In der vorliegenden Ausführungsform überlappt jeder der mehreren ausgeschnittenen Buchsenabschnitte 165 den Buchsendurchdringungsabschnitt 164 in der axialen Richtung.
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(2-3. Konfiguration des oberen Abschnitts des Motors)
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6 ist eine schematische Schnittansicht, die eine Konfiguration eines oberen Abschnitts des Motors 100 in vergrößerter Form zeigt. 6 ist eine vergrößerte Ansicht der Oberseite von 2. Wie in 6 dargestellt, weist der Motor 100 ferner ein ringförmiges Element 19 auf, das radial außerhalb der Welle 111 angeordnet und an der Welle 111 befestigt ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist das ringförmige Element 19 ein kreisförmiges, plattenförmiges Element, das an der Mittelachse A zentriert ist. Das ringförmige Element 19 ist beispielsweise aus Metall hergestellt. Das ringförmige Element 19 ist an der Welle 111 befestigt, beispielsweise durch Einpressen der Welle 111 in dieses. Das ringförmige Element 19 steht von der äußeren Umfangsfläche der Welle 111 radial nach außen hin vor.
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Das ringförmige Element 19 ist zwischen der Spule 131 und dem oberen Lager 121 in der axialen Richtung angeordnet und überlappt das obere Lager 121 in der axialen Richtung. Wenn der Versuch unternommen wird, die Welle 111 nach oben herauszuziehen, wirkt das ringförmige Element 19 bei einer solchen Konfiguration als Stopper, so dass die Welle 111 daran gehindert werden kann, nach oben herausgezogen zu werden.
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In der vorliegenden Ausführungsform ist das ringförmige Element 19 unterhalb der oberen Buchse 15 angeordnet, deren unteres Ende sich unterhalb eines unteren Endes des oberen Lagers 121 befindet, und überlappt die obere Buchse 15 in der axialen Richtung. Aus diesem Grund übt das ringförmige Element 19 eine Funktion als Stopper aus, indem es in Kontakt mit der oberen Buchse 15 kommt. Es gibt jedoch einen Fall, in dem das ringförmige Element 19 die obere Buchse 15 in der axialen Richtung nicht überlappt, zum Beispiel in einem Fall, in dem es schwierig ist, eine radiale Größe des ringförmigen Elements 19 zu erhöhen, oder in einer Struktur, in der es schwierig ist, den inneren ringförmigen Buchsenabschnitt 152 bereitzustellen. Selbst in einem solchen Fall überlappt das ringförmige Element 19 das obere Lager 121 in der axialen Richtung, und somit übt das ringförmige Element 19 die Funktion als Stopper aus, indem es in Kontakt mit dem oberen Lager 121 kommt.
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7 ist eine schematische Ansicht zur Beschreibung eines bevorzugten Aufbaus des Motors 100. 7 ist eine Ansicht, die einen Teil des in 2 dargestellten Querschnitts zeigt. Insbesondere sind in 7 der obere und der untere Abschnitt des Motors 100 dargestellt, wobei ein Zwischenabschnitt des Motors 100 ausgelassen ist. Wie in 7 dargestellt, ist in einer bevorzugten Ausführungsform ein axialer Abstand D1 zwischen dem oberen Lager 121 und dem ringförmigen Element 19 kleiner als ein axialer Abstand D2 zwischen einem oberen Ende des vorstehenden Buchsenabschnitts 163 und einem oberen Ende des unteren Lagers 122. Bei einer solchen Konfiguration fungiert das ringförmige Element 19 als Stopper, und die Welle 111 kann daran gehindert werden, aus dem unteren Lager 122 herausgezogen zu werden.
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<3 Abwandlungen>
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(3-1. Erste Abwandlung)
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8 ist eine Ansicht zur Veranschaulichung einer ersten Abwandlung des Motors 100 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung/Erfindung. 8 ist eine Querschnittsansicht eines Motors 100A gemäß der ersten Abwandlung entlang einer Richtung, die orthogonal zur Mittelachse A ist. Der Motor 100A gemäß der ersten Abwandlung unterscheidet sich von dem Motor 100 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform in Bezug auf eine Konfiguration eines Stators 13A. Der Stator 13A weist eine Spule 131A auf, die einer äußeren Umfangsfläche einer magnetisierten Welle 111A in der radialen Richtung zugewandt ist, was der oben beschriebenen Ausführungsform ähnlich ist. In 8 ist die Spule 131A durch eine gestrichelte Linie dargestellt. Eine detaillierte Konfiguration der Spule 131A unterscheidet sich von derjenigen der oben beschriebenen Ausführungsform. Mehrere der Spulen 131A sind in der Umfangsrichtung angeordnet.
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Der Stator 13A weist außerdem einen Statorkern 133 auf. Der Statorkern 133 weist beispielsweise magnetische Stahlplatten auf, die in der axialen Richtung geschichtet sind. Der Statorkern 133 weist einen Kernrücken 1331 und einen Zahn 1332 auf. Der Kernrücken 1331 weist eine ringförmige Form auf, die an der Mittelachse A zentriert ist. Der Kernrücken 1331 weist insbesondere eine kreisförmige Form auf. Mehrere Zähne 1332 stehen radial nach innen von dem Kernrücken 1331 vor und sind in der Umfangsrichtung aufgereiht. Obwohl in der vorliegenden Abwandlung ein Fall beschrieben wird, in dem die Anzahl der Zähne 1332 vier beträgt, kann die Anzahl der Zähne 1332 entsprechend der Anzahl der Magnetpole der Welle 111A geändert werden.
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Der Zahn 1332 weist einen Zahnkörperabschnitt 1332a und einen Schirmabschnitt 1332b auf. Ein leitfähiger Draht, der die Spule 131A bildet, ist um den Zahnkörperabschnitt 1332a gewickelt. Der Schirmabschnitt 1332b ist an einem distalen Ende des Zahnkörperabschnitts 1332a angeordnet und erstreckt sich in der Umfangsrichtung (z.B. steht in der Umfangsrichtung von dem Zahnkörperabschnitt 1332a vor). Wenn der Stator 13A wie in der vorliegenden Abwandlung konfiguriert ist, kann ein radialer Abstand zwischen der Welle 111A, die eine Funktion als Magnet hat, und dem Statorkern 133 verringert werden, und die magnetischen Eigenschaften können verbessert werden.
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In der vorliegenden Abwandlung ist ein Gehäuse 14A radial außerhalb des Kernrückens 1331 angeordnet. Der Motor 100A weist jedoch nicht unbedingt das Gehäuse 14A auf.
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(3-2. Zweite Abwandlung)
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9 ist eine Ansicht zur Veranschaulichung einer zweiten Abwandlung des Motors 100 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. 9 ist eine Längsschnittansicht eines Motors 100B gemäß der zweiten Abwandlung, aufgenommen entlang einer Ebene, die die Mittelachse A aufweist. Wie in 9 dargestellt, weist der Motor 100B gemäß der zweiten Abwandlung auch eine untere Buchse 16B auf, die ein unteres Lager 122B hält, das einen unteren Abschnitt einer Welle 111B trägt. Die untere Buchse 16B weist einen Buchsenbodenplattenabschnitt 161B, einen zylindrischen Buchsenabschnitt 162B, einen vorstehenden Buchsenabschnitt 163B und einen Buchsendurchdringungsabschnitt 164B auf, was der oben beschriebenen Ausführungsform ähnlich ist. Allerdings weist der zylindrische Buchsenabschnitt 162B in der vorliegenden Abwandlung nicht den oben beschriebenen ausgeschnittenen Buchsenabschnitt 165 (siehe 5 und dergleichen) auf.
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Eine innere Umfangsfläche eines zylindrischen Körpers 132B, der eine äußere Umfangsfläche des zylindrischen Buchsenabschnitts 162B umgibt, ist der äußeren Umfangsfläche des zylindrischen Buchsenabschnitts 162B in der radialen Richtung zugewandt. In der vorliegenden Abwandlung ist der zylindrische Körper 132B ein zylindrisches hinteres Joch. Eine Konfiguration des hinteren Jochs 132B ist ähnlich wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform. Das heißt, die untere Buchse 16B ist in der vorliegenden Abwandlung von der Unterseite des hinteren Jochs 132B in das hintere Joch 132B eingepasst. Es ist anzumerken, dass der zylindrische Körper 132B ein Gehäuse sein kann, das radial außerhalb des hinteren Jochs 132B angeordnet ist, anstelle des hinteren Jochs 132B. In diesem Fall ist die untere Buchse 16B in das Gehäuse eingepasst.
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Die innere Umfangsfläche des zylindrischen Körpers 132B weist wenigstens eine ausgeschnittene Nut 132Ba auf, die sich in der axialen Richtung erstreckt. Die Anzahl der ausgeschnittenen Nuten 132Ba entspricht der Anzahl der Leitungsdrähte 131aB einer Spule 131 B oder der Anzahl der Bündel der Leitungsdrähte 131aB. Die ausgeschnittene Nut 132Ba kann beispielsweise eine halbkreisförmige Form haben, die von der inneren Umfangsfläche des zylindrischen Körpers 132B in der Draufsicht aus der axialen Richtung radial nach außen ausgespart ist.
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Die ausgeschnittene Nut 132Ba überlappt axial den Buchsendurchdringungsabschnitt 164B, der in dem Buchsenbodenplattenabschnitt 161B bereitgestellt ist, um in der axialen Richtung einzudringen. Gemäß einer solchen Konfiguration kann ein Raum zum Führen des Leitungsdrahtes 131aB der Spule 131B durch die ausgeschnittene Nut 132Ba gesichert werden, so dass der Leitungsdraht 131aB leicht verarbeitet werden kann. Anzumerken ist, dass der Leitungsdraht 131aB wie in der oben beschriebenen Ausführungsform elektrisch mit einer Leiterplatte 17B verbunden ist.
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Bei der vorliegenden Abwandlung befindet sich vorzugsweise ein oberer Endabschnitt der ausgeschnittenen Nut 132Ba zwischen einem unteren Endabschnitt der Spule 131B und einem oberen Endabschnitt des zylindrischen Buchsenabschnitts 162B in der axialen Richtung. Wenn der Leitungsdraht 131aB der Spule 131B verarbeitet wird, kann der Leitungsdraht 131aB leicht durch die ausgeschnittene Nut 132Ba geführt werden. Das heißt, die Montierbarkeit des Motors 100B kann verbessert werden.
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(3-3. Dritte Abwandlung)
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10 ist eine Ansicht zur Veranschaulichung einer dritten Abwandlung des Motors 100 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung/Erfindung. 10 ist eine Ansicht, die schematisch einen Querschnitt einer Welle 111C zeigt, die in dem Motor gemäß der dritten Abwandlung bereitgestellt ist, und zwar entlang einer Ebene, die orthogonal zur axialen Richtung ist.
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Wie in 10 dargestellt, weist die Welle 111C in der vorliegenden Abwandlung eine Deckschicht 1112 auf, die auf einer äußeren Umfangsfläche derselben angeordnet ist. Die Deckschicht 1112 ist aus einem Material gebildet, das sich von einem Material, das ein Magnetisierungsmuster bildet, unterscheidet. Im Einzelnen weist die Welle 111C einen Wellenkörperabschnitt 1111 und die Deckschicht 1112, die eine äußere Umfangsfläche des Wellenkörperabschnitts 1111 bedeckt, auf. Der Wellenkörperabschnitt 1111 ist zum Beispiel aus einem Magnetmaterial, wie einem Seltene-Erden-Material gebildet, und weist zum Beispiel eine zylindrische Form auf. Vorzugsweise bedeckt die Deckschicht 1112 den gesamten Wellenkörperabschnitt 1111.
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Mit einer solchen Konfiguration kann verhindert werden, dass der aus dem Magnetmaterial gebildete Wellenkörperabschnitt 1111 rostet, und es ist möglich, eine Verschlechterung der magnetischen Eigenschaften des Motors zu verhindern. Da die Deckschicht 1112 bereitgestellt ist, ist es möglich, einen durch Reibung verursachten Verlust während der Drehung der Welle 111C zu reduzieren. Darüber hinaus kann die Steifigkeit der Welle 111C verbessert/erhöht werden, da die Deckschicht 1112 bereitgestellt ist.
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Die Deckschicht 1112 kann beispielsweise durch eine Oberflächenbehandlung des Wellenkörperabschnitts 1111, der aus dem Magnetmaterial hergestellt ist, konfiguriert sein. Insbesondere kann die Deckschicht 1112 durch Beschichtung der Oberfläche des Wellenkörperabschnitts 1111 gebildet werden. Die durch die Beschichtung gebildete Deckschicht 1112 kann z. B. eine Nickelbeschichtung sein.
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<4. Anmerkungen>
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Verschiedene technische Merkmale, die in der vorliegenden Beschreibung offenbart werden, können in einem gewissen Umfang modifiziert werden, ohne vom Kern der technischen Schöpfung abzuweichen. Die mehreren der in der vorliegenden Beschreibung dargestellten Ausführungsformen und Abwandlungen können so weit wie möglich auch in Kombination ausgeführt werden.
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Gewerbliche Anwendbarkeit
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Die Technologie der vorliegenden Offenbarung kann in großem Umfang für Motoren verwendet werden, die beispielsweise in Haushaltsgeräten, Automobilen, Schiffen, Flugzeugen, Zügen, Robotern und dergleichen zum Einsatz kommen.
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Bezugszeichenliste
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- 12
- Lager
- 13, 13A
- Stator
- 14, 14A
- Gehäuse
- 16, 16B
- untere Buchse
- 17, 17B
- Leiterplatte
- 19
- ringförmiges Element
- 100, 100A, 100B
- Motor
- 111, 111A, 111B, 111C
- Welle
- 121
- oberes Lager
- 122, 122B
- unteres Lager
- 131, 131A, 131B
- Spule
- 131a, 131aB
- Leitungsdraht
- 132, 132B
- hinteres Joch, zylindrischer Körper
- 132Ba
- ausgeschnittene Nut
- 133
- Statorkern
- 161, 161B
- Buchsenbodenplattenabschnitt
- 162, 162B
- zylindrischer Buchsenabschnitt
- 163, 163B
- vorstehender Buchsenabschnitt
- 164, 164B
- Buchsendurchdringungsabschnitt
- 165
- ausgeschnittener Buchsenabschnitt
- 1112
- Deckschicht
- 1331
- Kernrücken
- 1332
- Zahn
- 1332a
- Zahnkörperabschnitt
- 1332b
- Schirmabschnitt
- A
- Mittelachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2004 [0003]
- JP 521589 A [0003]
- JP 2009 [0003]
- JP 213348 A [0003]
