JP2000333387A - 電動機のステータおよびロータ - Google Patents

電動機のステータおよびロータ

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JP2000333387A
JP2000333387A JP2000135241A JP2000135241A JP2000333387A JP 2000333387 A JP2000333387 A JP 2000333387A JP 2000135241 A JP2000135241 A JP 2000135241A JP 2000135241 A JP2000135241 A JP 2000135241A JP 2000333387 A JP2000333387 A JP 2000333387A
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resin material
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Mitchell D Smith
ディー スミス ミッチェル
Dine Pieter Van
ヴァン ダイン ピーター
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Electric Boat Corp
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    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/18Means for mounting or fastening magnetic stationary parts on to, or to, the stator structures
    • H02K1/185Means for mounting or fastening magnetic stationary parts on to, or to, the stator structures to outer stators
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    • H02K1/28Means for mounting or fastening rotating magnetic parts on to, or to, the rotor structures
    • HELECTRICITY
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    • H02K5/128Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof specially adapted for operating in liquid or gas using air-gap sleeves or air-gap discs

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 軽量で高耐食性の電動機のステータおよびモ
ータ装置を提供すること。 【解決手段】 電動機のステータ50は樹脂材料で作ら
れ且つステータキャップ56によりフレーム52から支
持されている外側リング部材62と、鋼製バンド64を
収容する樹脂材料製のフランジ付き内側複合リング66
とを備えている。積層体60とコイル巻線58が鋼製バ
ンド64の内側に取り付けられ且つ樹脂材料製の外側外
皮68が鋼製バンド64と積層体60とコイル巻線58
とを包んでいる。ロータ装置は樹脂材料製円盤状部材に
より囲繞され且つ放射状アームにより連結された内側リ
ングと外側リングとを備えた鋼ハブを有する。非強磁性
鋼バンドが円盤状部材の外周面を取り囲み且つ積層体と
磁石またはコイル巻線が該バンドに設けられ且つ樹脂材
料の外皮で包まれている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、軽量で耐食性を有
する電動機のステータおよびモータに関する。
【0002】
【従来の技術】従来の電動機のステータおよびモータは
典型的に、鋼を含む機械加工された金属や鋳造された金
属や鍛造された金属で作られてきた。耐食性を持たせる
ため合金がしばしば使用されている。多くの場合に、耐
食性を改善するばかりでなく電動機のステータおよびモ
ータの重量を軽くすることが重要である。
【0003】ブラウン(Brown )の米国特許第4、72
9、160号および同第4、930、201号は、ロー
タハブに接着された複数個の磁石と、ロータハブおよび
磁石の上に配置された複合スリーブとを有するロータを
開示している。タシナリオ(Tassinario)の米国特許第
4、879、485号は、軸に取り付けられた磁性材料
製円形シートの積層体と、この円形シートの積層体の周
縁に接着された永久磁石の列とを有し、該磁石がV形開
口を形成する内方傾斜の近接縁部を有する構造の永久磁
石ロータを開示している。磁石を保持するため該磁石に
より形成されたV形開口を通って炭素繊維またはガラス
繊維が巻かれ、連続状円筒面を形成するよう樹脂が各開
口の糸の上に施されている。エルーアンタバリ(El-Ant
ably)等の米国特許第5、296、773号は、交互に
磁性材料と非磁性材料を含む複数の軸方向積層体からな
り、該積層体の段付き軸方向端部と係合する端部キャッ
プを各軸端に有するロータ組立体を開示しており、該ロ
ータの最外部の積層体は炭素繊維センターとガラス繊維
外層との複合材料である。ナシキ(Nasshiki)等の米国
特許第4、433、261号は互いに軸方向にずれてい
る軸に取り付けられているマグネットセクターと、変位
されたマグネット端部を入れるへこみを有する非磁性金
属の側板とを有するロータを開示している。ロータの周
縁は樹脂で固められたガラス繊維や炭素繊維などのよう
な非磁性繊維の層を有する。
【0004】トラゴ(Trago )等の米国特許第5、80
6、169号はステータ極を形成するための複数の歯を
有する1連の積層体から組み立てられ且つコイル巻線を
巻かれ溶融プラスチックを充填して密封性を与えられた
ステータを有する射出成形のモータ組立体を開示してい
る。同様に、サトー(Sato)の米国特許第5、502、
341号は、積層板から組み立てられ且つ樹脂含浸の内
周面を有するステータを開示している。フクシ(Fukush
i )等の米国特許第4、492、889号において、ス
テータ組立体は、ステータコイルを収容する積層された
ステータコアと、ステータの積層体およびコイルを囲む
外側および内側の円筒とを、該コイルおよび積層体を包
む樹脂充填材および端部カバーと共に有する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来の電動機のステー
タおよびモータは典型的に、鋼を含む機械加工された金
属や鋳造された金属や鍛造された金属で作られてきた。
耐食性を持たせるため合金がしばしば使用されている。
しかし、これら従来の電動機のステータおよびモータは
重量が重くなる欠点がある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の目的はこのよう
な従来の欠点を解消した電動機の複合ステータおよびモ
ータ装置を提供することにある。
【0007】本発明のもう一つの目的は軽量で高耐食性
の電動機のステータおよびモータ装置を提供することに
ある。
【0008】本発明のこれらの目的およびその他の目的
は、金属製ハブと、該ハブに取り付けられた樹脂材料製
の円盤とを有し、該円盤が非磁性材料製の薄壁バンドと
該薄壁バンド上の磁石片を含む積層体の円周列とにより
囲繞され、次に前記積層体が複合材料製外皮により囲ま
れて、積層体と磁石片の列を包み込むように構成された
複合ロータ装置を提供することにより得られる。前記磁
石片はコイル巻線または永久磁石のいずれかである。適
当な樹脂材料には、ガラス繊維、グラファイト、炭素、
ホウ素、石英、アラミド繊維すなわち芳香族ポリアミド
繊維のような高強度、高モジュラス繊維を含む樹脂また
は含まない樹脂で作られた、耐熱性、耐燃性、電気抵抗
特性を有する複合材料が挙げられるが、これに限定され
ない。
【0009】本発明による複合ステータ装置は、ステー
タキャップの間に保持され且つ薄壁鋼バンドを含むフラ
ンジ付き内側複合リングを囲繞する外側複合リングを有
し、積層体およびコイル巻線の列が該鋼バンドの中に配
置され且つ樹脂材料製の外皮により包まれている。軽量
で耐食性の電動機は、本発明の複合ステータ装置と複合
ロータ装置を有している。
【0010】
【発明の効果】本発明による複合ステータ装置および複
合ロータ装置を含む電動機は全重量が軽くなり且つ腐食
性環境で作動するとき優秀な腐食抵抗性を表す。
【0011】
【発明の実施の形態】図1および図2に示す複合ロータ
装置10の典型的な実施の形態において、軸方向の取付
軸を収容するための中心開口14を備えた鋼製ハブ12
が、開放スペース24により分離されている4本の放射
状アーム22により接続されている内側環状部材18と
外側環状部材20とからなる複合円盤16を備えてい
る。図2に最良に示すように、円盤16は、凹部32を
形成するように円盤16の縁から放射状外方に延びた突
出フランジ30を有する。凹部32の内部にある円盤1
6の周縁部は非磁性鋼バンド34により囲繞され、磁石
片40を内部に取り付けた複数個の円形積層体38を含
む磁石列が非強磁性鋼バンド34を囲繞している。磁石
片40は、対応する磁極を作るため付勢されるコイル巻
線または永久磁石のいずれかにより構成される。複合材
料からなる外側外皮42が積層体38および磁石片40
の列を非強磁性鋼バンド34と同様に囲んでいる。
【0012】腐食性材料に対する抵抗と同様に必要な強
度を提供するため、円盤16および外側外皮42の製作
に使用されている複合材料はなるべく、ガラス繊維、グ
ラファイト、炭素、ホウ素、石英、アラミド繊維材料の
ような高モジュラス繊維を含む高強度樹脂である。複合
円盤16は実質的に最終形状に成形されるか、または樹
脂組成物の素材から機械加工される。
【0013】この複合ロータ構成により、ロータの構造
上の一体性と剛性が確証され、一方優秀な耐食性を有す
る軽量構造を提供する。
【0014】図3および図4は、モータフレーム52
と、該モータフレーム52に取り付けられ且つモータフ
レーム52に2個のステータキャップ56で保持された
積層体およびコイルの組立体54とを有する本発明の複
合ステータ装置50を示す。積層体およびコイルの組立
体54は、付勢されるとステータの磁極を作り出すコイ
ル巻線58と、該組立体54がモータフレーム52に取
り付けられたときステータキャップ56の間に締め付け
られる外側複合リング62に取付けた積層体60とを有
する。
【0015】更に、鋼製バンド64が、積層体60と、
該積層体60の対応するセグメントに収容されるコイル
巻線58とを囲繞する。積層体およびコイルの組立体5
4と鋼製バンド64がフランジ付き内側複合リング66
に取り付けられ、次に腐食抵抗性を得るため内側複合外
皮68に包まれている。その後、包まれた状態の積層体
およびコイルの組立体54が外側複合リング62に添付
され且つステータキャップ56によりモータフレーム5
2に取り付けられる。
【0016】上記の複合ロータ装置におけるように、ス
テータ装置の複合樹脂部品はなるべく、囲まれた金属部
分を腐食から防護すると同様に、良好な耐熱性、耐燃
性、および電気抵抗特性を示すガラス繊維、グラファイ
ト、炭素、ホウ素、石英、アラミド繊維のような高強
度、高モジュラス繊維を含む、または含まない高強度樹
脂である。
【0017】本発明による複合ステータ装置および複合
ロータ装置を含む電動機は全重量が軽くなり且つ腐食性
環境で作動されるとき優秀な腐食抵抗性を表す。
【0018】以上、本発明を特定の実施の形態について
説明したが、当業者はこれに多くの修正や変更を容易に
行うことができる。したがって、このような修正や変更
は請求の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による複合ロータ装置の側面図
【図2】図1の線 II-IIに沿ったロータ装置の断面図
【図3】本発明による複合ステータ装置の側面図
【図4】図3の線 IV-IVに沿ったステータ装置の断面図
【符号の説明】
10 複合ロータ装置 12 鋼製ハブ 14 中心開口 16 複合円盤 18 内側環状部材 20 外側環状部材 22 放射状アーム 24 開放スぺース 30 突出フランジ 32 凹部 34 非磁性鋼バンド 38 積層体 40 磁石片 42 外側外皮 50 複合ステータ装置 52 モータフレーム 54 積層体およびコイルの組立体 56 ステータキャップ 58 コイル巻線 60 積層体 62 外側複合リング 64 鋼製バンド 66 フランジ付き内側複合リング 68 内側複合外皮
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ピーター ヴァン ダイン アメリカ合衆国 コネティカット州 06355 ミスティック オーヴァールック アヴェニュー 40

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 樹脂材料を含み円筒状開口を有する外側
    リング部材と、前記円筒状開口の周縁に分布されたコア
    積層体に取り付けられた複数個のコイル巻線を含むトロ
    イダルコイルおよび積層体の組立体と、前記トロイダル
    コイルおよび積層体の組立体を取り付ける樹脂材料含有
    のフランジ付き内側リング部材と、樹脂材料を含み前記
    トロイダルコイルおよび積層体の組立体を包む外皮とを
    含むことを特徴とする電動機の複合ステータ装置。
  2. 【請求項2】 樹脂材料を含むモータフレーム部材を有
    し且つ前記積層体の組立体が前記外側リング部材の対向
    側に配置された円形のステータキャップにより前記モー
    タフレーム部材に取り付けられていることを特徴とする
    請求項1記載の複合ステータ装置。
  3. 【請求項3】 前記外側リング部材、フランジ付き内側
    リング部材および外皮の中の少なくとも一つが高強度、
    高モジュラス繊維を含む高強度樹脂材料を有することを
    特徴とする請求項1記載の複合ステータ装置。
  4. 【請求項4】 前記高強度、高モジュラス繊維が、ガラ
    ス繊維、グラファイト、炭素、ホウ素、石英、アラミド
    繊維からなる群から選ばれることを特徴とする請求項3
    記載の複合ステータ装置。
  5. 【請求項5】 積層体の組立体の周囲に延びた前記フラ
    ンジ付き内側リング部材に設けられ前記外皮により包ま
    れた鋼製バンドを有することを特徴とする請求項3記載
    の複合ステータ装置。
  6. 【請求項6】 ロータ軸を収容するための軸方向通路を
    有する中心ハブ部材と、前記中心ハブ部材に取りつけら
    れた樹脂材料を含み外周面を有する円盤状部材と、前記
    円盤状部材の外周面に取り付けられた磁石片を有する積
    層体の列と、樹脂材料を含み且つ前記積層体および磁石
    片の列を包む外側外皮とを含むことを特徴とする複合ロ
    ータ装置。
  7. 【請求項7】 前記円盤状部材と外側外皮の中の一つが
    高強度、高モジュラス繊維を含む高強度樹脂材料を有す
    ることを特徴とする請求項6記載の複合ロータ装置。
  8. 【請求項8】 前記高強度、高モジュラス繊維が、ガラ
    ス繊維、グラファイト、炭素、ホウ素、石英、アラミド
    繊維からなる群から選ばれることを特徴とする請求項7
    記載の複合ロータ装置。
  9. 【請求項9】 前記積層体の列の下で前記円盤状部材の
    外周面に非強磁性鋼バンドを有することを特徴とする請
    求項6記載の複合ロータ装置。
  10. 【請求項10】 前記円盤状部材が外方に輻射状に延び
    た周縁フランジを有し且つ前記積層体の列が前記円盤の
    外周面と前記周縁フランジとにより形成された凹部に取
    り付けられていることを特徴とする請求項6記載の複合
    ロータ装置。
  11. 【請求項11】 前記円盤状部材が開放スペースにより
    分離されている放射状アームにより接続されている内側
    リング部材と外側リング部材とを含むことを特徴とする
    請求項6記載の複合ロータ装置。
  12. 【請求項12】 前記磁石片が永久磁石を有することを
    特徴とする請求項6記載の複合ロータ装置。
  13. 【請求項13】 前記磁石片がコイル巻線を有すること
    を特徴とする請求項6記載の複合ロータ装置。
  14. 【請求項14】 樹脂材料を含み円筒状開口を有する外
    側リング部材と、前記円筒状開口の中に取り付けられた
    トロイダルコイルおよび積層体の組立体と、前記トロイ
    ダルコイルおよび積層体の組立体を取り付ける樹脂材料
    含有のフランジ付き内側リング部材と、前記コイルおよ
    び積層体の組立体を包むステータ外皮とを有するステー
    タ装置;およびハブと、前記ハブに取りつけられた樹脂
    材料を含 む円盤状部材と、前記円盤状部材の外周面に
    取り付けられた磁石片を有する積層体の組立体と、樹脂
    材料を含み且つ磁石片を含む前記積層体の組立体を包む
    外側ロータ外皮とを有する複合ロータ装置を含むことを
    特徴とする電動機。
  15. 【請求項15】 前記トロイダルコイルおよび積層体の
    組立体が円形のステータキャップにより前記外側リング
    部材に固定されていることを特徴とする請求項14記載
    の電動機。
  16. 【請求項16】 前記外側リング部材、フランジ付き内
    側リング部材、外側ステータ外皮、円盤状部材および外
    側ロータ外皮の中の少なくとも一つが高強度、高モジュ
    ラス繊維を含む高強度樹脂材料を有することを特徴とす
    る請求項14記載の電動機。
  17. 【請求項17】 前記高強度、高モジュラス繊維が、ガ
    ラス繊維、グラファイト、炭素、ホウ素、石英、アラミ
    ド繊維からなる群から選ばれることを特徴とする請求項
    16記載の電動機。
  18. 【請求項18】 積層体の組立体の周囲に延びた前記フ
    ランジ付き内側リング部材に設けられ前記外皮により包
    まれた鋼製バンドを有することを特徴とする請求項14
    記載の電動機。
  19. 【請求項19】 前記コイルおよび積層体の組立体の下
    で前記円盤状部材の外周面に非磁性鋼バンドを有するこ
    とを特徴とする請求項14記載の電動機。
  20. 【請求項20】 前記円盤状部材が開放スペースにより
    分離されている放射状アームにより接続されている内側
    リング部材と外側リング部材とを含むことを特徴とする
    請求項14記載の電動機。
JP2000135241A 1999-05-04 2000-05-08 電動機のステータおよびロータ Withdrawn JP2000333387A (ja)

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