JP2003520555A - 外部回転子付き電動機 - Google Patents

外部回転子付き電動機

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JP2003520555A
JP2003520555A JP2001552499A JP2001552499A JP2003520555A JP 2003520555 A JP2003520555 A JP 2003520555A JP 2001552499 A JP2001552499 A JP 2001552499A JP 2001552499 A JP2001552499 A JP 2001552499A JP 2003520555 A JP2003520555 A JP 2003520555A
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ウォルタース，ローレンス
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モル ベルティング カンパニー
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Abstract

(57)【要約】 固定子（２０）が固定して取り付けられ、回転子（２２）が回転可能に取り付けられているシャフト（２４）を含む電動機（１０）。シャフト（２４）は、構造用支持体に固定して取り付けることができる対向端を有する長手方向の軸を形成する。固定子（２０）は、巻線の極性を変更できるように可逆電流を流すことができる複数の巻線（５６）を含むことが好ましい。回転子は固定子の周辺の回りに放射状に間隔を空けて配置されている複数の磁石（７４，２６０）を含む。各磁石は少なくとも１つの所定の磁極を有する。コントローラ（１２）が巻線に結合され、固定子の回りの回転子の回転を起動して制御するように巻線を通して流れる電流の方向を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （発明の背景） （発明の属する技術分野） 本発明は、電動機に関し、特に外部回転子を有する電動機に関する。
【０００２】 （関連技術の説明） 電動機は、多くの異なる商用および住居用において普通に使用されている。電
動機は、通常、回転子および固定子を含み、回転子および固定子のそれぞれが周
辺の回りに配置された複数の磁石を備えている。回転子上の磁石の磁極および固
定子上の磁石の磁極は、回転子の磁極が固定子上の対応する磁極に引き付けられ
るか、あるいは反発されて固定子に対して回転子の回転が行われるように制御さ
れる。磁極の制御は、回転子または固定子のいずれかの上で電磁巻線によって作
られる一連の磁石のうちの少なくとも１つによって行われ、その磁石の極性は巻
線を流れる電流の方向を変化させることによって変えることができる。
【０００３】 ほとんどの電動機においては、固定子はその電動機の外部ハウジングの一部で
あるか、あるいは外部ハウジングを形成し、回転子は固定子内に装着され、その
中で相対的に回転するためのシャフトを含む。いくつかの用途においては、回転
子がハウジングの外面を形成することが望ましい。回転子が外側にある電動機は
、ベルトなどを駆動するために、そのベルトの内側に配置されて使用することが
できる。そのような構成に適している用途は、マテリアル・ハンドリングの環境
である。
【０００４】 外部回転子を有する電動機に関する１つの問題は、そのパワー出力が、通常、
明らかに小さく、単独のモータによっては短いマテリアル・ハンドリングの運転
しか駆動できず、また、比較的軽量の物品しか駆動できないことである。外部回
転子付き電動機からの出力パワーを大きくするには、回転子の直径または長さを
大きくする必要がある。直径を増加させることは回転子の重量が増え、バランス
条件のために望ましくない。回転子の長さを増加させることは結果として回転子
と固定子との間の磁気的吸引に応答して固定子上に取り付けられているシャフト
の振れが生じ、回転子と固定子が接触し、電動機の性能が悪くなるか、あるいは
極端な場合においては、電動機の回転が全くできなくなる可能性がある。
【０００５】 （発明の概要） 本発明は、固定子が固定して取り付けられ、回転子が回転可能なように取り付
けられるシャフトを含む電動機に関する。そのシャフトは、対向端が構造用支持
体に固定して取り付けることができる長手方向の軸を形成する。固定子は、複数
の巻線を含み、その巻線の極性を変えることができるように可逆電流を流せるこ
とが好ましい。回転子は固定子の周辺の回りに放射状に置かれている複数の磁石
を含む。各磁石は、少なくとも１つの所定の磁極を有する。コントローラがその
巻線に結合され、固定子に関する回転子の回転を起動して制御するように、巻線
を流れる電流の方向を制御する。
【０００６】 回転子は長手方向の軸を備える管状ハウジングを含み、その磁石が管状ハウジ
ングの内部に動作可能なように結合されていることが好ましい。この構成におい
ては、ハウジングが固定子に対して回転し、その電動機に対する外部駆動機構と
して機能する。磁石はネオジムから作られていることが好ましい。
【０００７】 磁石は固定子を取り囲んでいる複数の磁化された金属のリング、あるいは固定
子の周辺の回りに放射状に間隔が空けられて配置された個々の磁石を含むことが
できる。磁化された金属のリングは交番の極性の放射状のセグメントを含むこと
が好ましい。セグメントは、中心に関して約３０度の円弧にまたがる。
【０００８】 回転子は、円筒ケージをさらに含むことができ、そのケージは複数の磁石を収
容し、固定子が円筒ケージ内に収容されるように管状ハウジング内に軸方向に配
置されている。放射状に間隔が空けられて配置された磁石の開口部がケージ内に
形成され、各開口部が１つの磁石を収容する。開口部および磁石はケージの回り
に中心に関して約６０度間隔が空けられていることが好ましい。
【０００９】 ケージは、磁石を搭載する磁石カバーが中に収容される軸方向に配向されたス
ロットをさらに含むことができる。磁石カバーが磁石スロット内に収容されると
、磁石も磁石開口部内に収容される。
【００１０】 固定子は、長手方向の軸を形成する巻線コアを含むことが好ましい。そのコア
は巻線が回りに取り付けられる複数の巻線磁極を備える。好ましい形式において
は、巻線は巻線の長手方向の軸が巻線コアの長手方向の軸と第１の鋭角を形成す
るようにコア上に取り付けられる。第１の鋭角は、好適には、１０度であること
が好ましい。
【００１１】 巻線コアは、複数のディスクを含むことができ、各ディスクは、シャフトをス
ライド可能なように収容するようなサイズになっている軸方向の開口部を備え、
それによって複数のディスクがシャフトに取り付けられる。各ディスクは、シャ
フトと一緒に１つのキーおよびキー溝を含むことができ、シャフトはもう１つの
キーおよびキー溝を含み、ディスクをシャフトに取り付けるときにキーがそのキ
ー溝内に収容され、それによってディスクをシャフトに対して位置合せすること
ができる。シャフトのキーおよびキー溝の１つをシャフトの長手方向の軸に対し
て第２の鋭角（これも、好適には、１０度であることが好ましい）で配向させる
ことができる。
【００１２】 巻線磁極は、任意の所望の放射状の間隔において固定子の回りに配置すること
ができる。しかし、巻線磁極は、中心に関して約４０度または中心に関して約２
０度の間隔で配置されることが好ましい。
【００１３】 巻線磁極は、巻線を巻線磁極上に保持するのを助けるために、その遠位端にお
いてキャップを含むことができる。他の方法としては、巻線コアは、巻線磁極間
に配置され、巻線磁極上に巻線を保持するのに役立つ分岐している遠位端を有す
るタブをさらに含むことができる。
【００１４】 固定子は、それぞれがシャフトにスライド可能に取り付けられる複数の巻線ア
センブリをさらに含むことができる。各巻線アセンブリは、それ自身内に複数の
巻線を含む。スペーサがシャフトに取り付けられ、隣接する巻線アセンブリ間に
配置され、それによってシャフトの断面積を実効的に増加させてシャフトの曲げ
抵抗を増加させることが好ましい。スペーサと巻線アセンブリとの間の空間に樹
脂を配置して巻線アセンブリとスペーサとを実効的に一体化し、シャフトの曲げ
抵抗をさらに増加させることができる。
【００１５】 シャフトにハウジングを回転可能なように取り付けるためにベアリングが使用
されることが好ましい。ベアリングは、シャフト上にそのシャフトの各端部の近
くに置かれる。
【００１６】 回転子は、ハウジングの開放端を閉鎖し、ハウジングをシャフトに取り付ける
向かい合ったエンド・キャップをさらに含むことができる。エンド・キャップは
、シャフトが収容される開口部を形成する中央ハブを備えることができる。エン
ド・キャップはハウジングをシャフトに取り付けるためにハウジングの内部に収
容される周辺の壁をさらに含むことができる。中央ハブは中央の開口部を取り囲
み、回転子をシャフトに回転可能に取り付けるためのベアリングを収容するベア
リングの凹部を含むことが好ましい。周辺の壁の遠位端は、周辺の壁をハウジン
グの中に挿入し易くするためにテーパ状であることが好ましい。さらに、テーパ
状の遠位端もシャフトをハウジングに対して中央に配置するのに役立つ。各エン
ド・キャップは、中央の開口部をシャフトに対してシールするカバーをさらに含
むことができる。好適には、中央ハブおよびカバーはそれぞれ、カバーがエンド
・キャップに取り付けられるときに迷路のシールを形成するために噛み合させる
、対応する同心円のリングを備えていることが好ましい。
【００１７】 電動機は、シャフトの端部を構造用支持体に固定して取り付けるための取付ブ
ロックをさらに含むことができる。
【００１８】 （発明の説明） 図１−図３は、本発明による電動機１０を、電動機１０の動作を制御するため
の制御システム１２と一緒に示している。電動機１０は回転子２２内に置かれて
いる固定子２０を含む。固定子２０はシャフト２４を含み、その上にスペーサ２
８によって隔てられた、固定して取り付けられた複数の巻線アセンブリ２６（図
４も参照）がある。ロッキング・ワッシャー３０が巻線アセンブリ２６をスペー
サ２８に対してシャフト２４上に固定する。
【００１９】 シャフト２４は、巻線アセンブリから電動機の外面に対して必要となるような
導線などの通路のためのコンジットを形成するための、少なくとも中空の端部を
備えていることが好ましい。シャフト２４は、組立て中にシャフト２４に沿って
のスペーサ２８の長手方向の動きを制限するためにスペーサ２８と相互作用する
カラー３６によって分割されている、中央に置かれた大口径部分２４ａを備えて
いる。シャフトは複数の縮小された直径の部分２４ｂ、２４ｃ、および２４ｄを
大口径部分２４ａの各端部に含む。ステップ・ダウンされた直径の各部分２４ａ
−ｄの接合が対応するショルダ２５ｂ、２５ｃ、および２５ｄを生成する。キー
３８はシャフト２４に沿って長手方向に伸びている。
【００２０】 スペーサ２８は、ウェブ３４によって接続された中央ハブ３１および周辺の壁
３３を含む。複数の開口部３５がウェブ３４を通して伸びている。放射状の開口
部３７は周辺の壁３３を通って伸び、ウェブの開口部３５と交差し、周辺の壁３
３の外面を周辺の壁３３とハブ３２との間の空間とを流動的に接続する。ハブ３
２の一端が中央の開口部の中に伸びている環状ストップ３９を含み、ハブ３２が
シャフト上にスライド可能に取り付けられるときにシャフトのショルダ３６に突
き合わされるようにサイズが決められ、それによってスペーサの長手方向の運動
を制限している。
【００２１】 巻線アセンブリ２６は、それぞれ巻線コア４０を含み、巻線コア４０は軸方向
の開口部４４およびキー溝４６を備えている複数の軸方向に整列されたディスク
４２を含んでいる。複数のディスク４０の整列された軸方向の開口部４４および
キー溝４６は、巻線コア４０に対する軸方向の開口部およびキー溝を形成する。
【００２２】 各ディスク４２の周辺は複数の巻線磁極５０によって形成され、それらはディ
スク４２の回りに４０度の増分で間隔が空けられ、タブ５２によって分離されて
いることが好ましい。位置合わせされた巻線磁極５０が巻線の軸５１を形成する
。巻線チャネル５４が各巻線磁極５０の周辺の回りに形成され、開口部を通過す
る中央の径路を備えている巻線５６を収容するようなサイズになっており、巻線
５６を巻線磁極５０上にスライド可能に取り付けることができるようになってい
る。
【００２３】 巻線５６が各巻線磁極５０に設けられている。巻線５６は導電性の複数の巻線
から形成され、その隙間の空間はエポキシで充填され、巻線を熱的に硬化させて
剛性の構造にすることが好ましい。各巻線はシャフト２４の中空の内部を通過す
るリード５８（図２）を通して電気的制御システム１２に接続されている。
【００２４】 回転子２２は回転子ケージ６０を含み、アルミニウムの鋳物を含むことが好ま
しく、アルミニウムの鋳物は概ね円筒型のボディ６２を備えていて、そのボディ
の外面から並行のフィンガー６４のペアが伸び、その間に磁石スロット６６を形
成している。磁石スロット６６は約６０度の間隔でボディ６２の周辺の回りに配
置されている。ボディ６２は磁石スロット６６内に置かれている開口部６８を備
えている。
【００２５】 回転子２２は、鋼から作られていることが好ましいカバー７２と、２つのペア
の磁石７４とを含んでいる磁石アセンブリ７０をさらに含む。磁石７４はカバー
７２上に配置され、カバー７２が磁石スロット６６内に位置しているときにボデ
ィ６２の磁石スロット６６内に適合するようにカバー７２上に配置されることが
好ましい。
【００２６】 電動機１０は、外装ハウジング８０をさらに含み、回転子ケージ６０がスライ
ド可能に収容され、固定子２０が回転子ケージ６０の内部でスライド可能に収容
される。ハウジングは、好適には、炭素鋼から作られていることが好ましい。ハ
ウジング８０の端部はエンド・キャップ８２によって閉じられており、エンド・
キャップは、アルミニウムから作られていることが好ましい。エンド・キャップ
８２は、セラミック・ベアリング８６がスライド可能に取り付けられている凹部
を備えている中央ハブ８４を含み、ベアリング８６はその凹部の内面の開口部の
近くの軸方向の溝の中に収容されるスナップ・リングまたは同様な止め具８８に
よってハブ８４内に保持されている。
【００２７】 中央ハブ８４は、放射ウェブ８２によって周辺の壁９０に接続されている。周
辺の壁９０は、ハウジングの内径に実質的に等しい外径を有している。放射ウェ
ブ９２は、周辺の壁９０を超えて放射状に伸びている環状ストップ９４を含む。
環状ストップ９４は、ハウジング８８の内径より大きい外径を有しており、エン
ド・キャップの周辺の壁９０の挿入深さを制限する。一連のフィン９６が放射ウ
ェブ９２内に形成され、そこから軸方向に内側および外側に向かって伸びている
。フィン９６は、電動機が回転する際の電動機１０の内部温度の冷却に役立つ。
本質的にフィン９６は空冷のヒート・シンクとして働く。
【００２８】 エンド・キャップ８２は、環状ストップ１０２が伸びている軸方向の開口部１
００を備えるカバー９８をさらに含む。同心リング１０４がカバー９８の中に形
成され、エンド・キャップ８２の外面上の同心リング１０６に対応する。同心リ
ング１０４および１０６は、カバー９８がシャフト２４上にスライド可能に取り
付けられるときにネストし、電動機内に塵埃および他の粒子が入るのをブロック
するために迷路のシールを形成する。
【００２９】 制御システム１２は、シャフト２４上に置かれているホール・センサ１１０お
よび回転子ケージ６０上に取り付けられている対応する要素１１２を含む。要素
１１２は、磁石７４の磁極に対応するように配置されている。ホール・センサ１
１０は、巻線５６を流れる電流の方向を変える、回転子ケージ６０を固定子２０
の回りに回転させる電気回路（図示せず）に接続されている。このタイプの電気
的制御は広く知られており、ここではこれ以上詳しくは説明しない。
【００３０】 ＜電動機の組立て＞ 以下の組立ての説明は多くのステップを含む。これらのステップの多くのシー
ケンスは、重要ではない。したがって、組立ての説明は主として電動機１０を組
み立てるために必要なステップおよび各種の部分の相互配線を示すためのもので
ある。組立ての説明は、この組立てステップのシーケンスに制限されることは意
図されていない。
【００３１】 図６を参照すると、電動機１０の組立ては磁石７４をカバー７２に対して組み
立てることから始まる。磁石７４は、磁気密度が非常に大きいネオジムから作ら
れていることが好ましい。例えば、１つの磁石スロット６６に対する各磁石ペア
は、３５０ポンドの分離力を有している。磁石７４に対する大きな磁気密度およ
び対応する大きな磁気力が与えられて、磁石の取扱いは慎重に行われなければな
らず、磁石を互いに、あるいは他の磁気的物体に接近する位置に持ってくること
は、その磁石がその物体と磁気的に結合することが望ましい場合でない限り、行
ってはならない。
【００３２】 図６を参照すると、磁石を組み立てる際に、ベース１２２とカバー１２４とを
含んでいるジグ１２０が、磁石７４をカバー７２に対して所定の向きに付加する
ために提供され、その磁石が回転子ケージ６０のボディ６２内の磁石の開口部６
８内に適合するようになっている。ジグの底面１２２は、チャネル１２６を形成
しているＵ字型の断面を有し、カバー７２をスライド可能に収容するためのサイ
ズになっている。位置決め用開口部１２８が磁石スロット６６内の開口部６８の
スペーシングに対応するスペーシングにおいてチャネル１２６内に提供されてい
る。
【００３３】 磁石７４をカバー７２に対して組み立てるために、対になっている磁石が位置
決め用開口部１２８内に位置している。その開口部は磁石７４の上面がチャネル
１２６の底面と同一平面上にあるか、あるいは僅かにそれより下がっているよう
なサイズになっている。次に、カバー１２４がチャネル１２６の開いている上面
を閉じるためにジグの底面１２２上に置かれる。カバーはジグ１２０にクランプ
されて固定されていることが好ましい。次に、磁石のカバー７２がジグ１２０の
開放端の１つ内にスライド可能に挿入される。鋼鉄の磁石カバー７２が磁石７４
に出会うと、磁石はそれ自身で磁石カバー７２に付着する。磁石カバー７２と磁
石７４との間の摩擦係数は十分に小さく、磁石をカバー７２から引き離すための
分離力（約３５０ポンド）と比較して、カバー７２を磁石７４に関してスライド
させるために必要な力は比較的小さい（本発明の磁石の場合、約７０〜８０ポン
ド）。必要な場合、少量の潤滑剤をカバー７２または磁石７４のいずれかの上に
置き、摩擦係数を減らし、それによってカバー７２を磁石７４上でスライドさせ
るのに必要な力を減らすことができる。カバー７２がジグ１２０内に完全に位置
決めされると、ジグ・カバー１２４はクランプが外されて取り除かれる。次に、
磁石カバー７２がチャネル１２６の開放端から持ち上げられ、それと一緒に磁石
７４を運び、それが回転子ケージ６０の中に挿入するための正しい向きになる。
【００３４】 磁石７４を磁石カバーに対してそれぞれの所定の位置において取り付けるプロ
セスが、特定の回転子ケージ６０に対して必要な磁石アセンブリ７０の数に対し
て繰り返される。図に示されているように、６個の磁石アセンブリ７０が必要で
ある。しかし、電動機のサイズによってこれより少ない数の、あるいはより多く
の磁石アセンブリを使用することができる。完成された磁石アセンブリ７０は、
組立て後に互いに十分遠くに離して貯蔵し、１つの磁石アセンブリが他の磁石ア
センブリと結合するのを避ける必要がある。
【００３５】 磁石アセンブリ７０が組み立てられると、それらは回転子ケージ６０の磁石ス
ロット６６の中に置かれる。それは磁石スロット６６の内部の磁石アセンブリ７
０を同時にパンチすることによって行うことが好ましい。回転子ケージ６０はア
ルミニウムなどの非磁性材料から作られるのが好ましいので、磁石７４と回転子
ケージ６０との間の磁気的相互作用はあまり重要なものではない。
【００３６】 固定子２０の組立てに進むと、先ず最初に各巻線コア４０が従来の方法で組み
立てられる。巻線５６が巻線磁極５０上にスライド可能に取り付けられる。この
プロセスが特定の電動機に対して必要な巻線アセンブリの数に対して繰り返され
る。図に示されているように、電動機１０は２つの巻線アセンブリ２６だけを必
要とする。しかし、より少ない、あるいはより多くの巻線アセンブリが必要とな
るのは本発明の範囲内にあり、それは特定の動作パラメータ、特に電動機１０の
パワー出力によって変わる。所与の巻線アセンブリ２６に対して、巻線アセンブ
リの数が多いほど、電動機はより多くのパワーを発生する。
【００３７】 図７を参照すると、巻線アセンブリ２６が完成されると、巻線アセンブリ２６
、スペーサ２８、およびエンド・キャップ８２の１つをシャフト２４に取り付け
ることによって、固定子２０が組み立てられる。最初に、スペーサ２８が、環状
ストップ３７がシャフト・カラー３６に突き合わされるまでシャフトの一端にス
ライド可能に取り付けられる。次に、巻線アセンブリ２６が、シャフト２４に対
して配向され、巻線アセンブリ２６内のキー溝４６がシャフト２４上のキー３８
と整列するように向けられる。巻線アセンブリ２６は巻線コア４０がスペーサ２
８のハブ３２と突き合わされるまでシャフト２４上でスライドされる。ロッキン
グ・ワッシャー３０が巻線コア４０との突き合わせ関係にシャフトの対向端上で
スライド可能に取り付け、巻線コア４０をスペーサ２８に対して保持する位置に
ロックし、それはシャフト・カラー３６との突き合わせ関係になっている。
【００３８】 巻線アセンブリ２６がシャフト２４に取り付けられるとき、巻線５６の内部端
が周辺の壁３３とスペーサ２８のハブ３２との間に収容されることは注目に値す
る。ハブ３２の端部および周辺の壁３３は、巻線コア４０と突き合わせ関係にあ
り、スペーサ２８の開放端を効果的に閉鎖し、その中の巻線５６の端部を封止す
る。したがって、巻線５６の内部端がスペーサ２８の閉じられた内面に保持され
、それを通してウェブの開口部３５および対応する周辺の壁の開口部３７によっ
てアクセスが提供される。
【００３９】 周辺の壁の開口部およびウェブの開口部３５を通してスペーサ２８の閉じられ
た内面に樹脂材料が注入される。スペーサ２８の内面を完全に埋めるのに十分な
量の樹脂が注入される。シャフト２４の固定子サブアセンブリ、巻線アセンブリ
２６、および樹脂で充填されたスペーサ２８が、その樹脂を硬化するのに適した
温度まで加熱される。
【００４０】 シャフト２４、巻線アセンブリ２６、スペーサ２８、およびベークされた樹脂
の充填から得られる固定子サブアセンブリは、シャフト２４だけの場合より曲げ
剛性がずっと大きい構造を生じる。曲げ剛性の増加は巻線コア４０とシャフト２
４との間の密接な適合、巻線コサ４０とスペーサ２８との間の圧縮取付け、およ
び樹脂充填のスペーサ２８を考えたサブアセンブリの断面積の実効的な増加によ
るものである。図２のライン１３０は、シャフト２４に従って作られているが、
サブアセンブリの実効的な曲げ剛性を有するシャフトの実効径を表す。
【００４１】 これまで、巻線５６に対する導線がシャフト２４の内面を通して伸びている電
気コンジットに接続されていることが前提とされていることに留意されたい。導
線の接続は周知であり、本発明の実質的な部分を形成するわけではないので、こ
れ以上詳しくは説明しない。また、シャフトのサブアセンブリが完成した後、従
来の方法でホール・センサ１１０がシャフト２４に取り付けられることにも留意
されたい。
【００４２】 シャフトのサブアセンブリが完了すると、既にセラミック・ベアリング８６が
取り付けられているエンド・キャップ８２の１つが、ベアリングの端部がシャフ
ト２４の減少した直径の部分２４のショルダ２５ｃに突き合わされ、カバー・ス
トップ１０２がシャフト２４の減少した直径の部分２４ｃ上に突き合わされるま
で、エンド・キャップのハブ８４内の開口部を通してシャフトをスライドさせる
ことによってシャフト２４の端部に取り付けられる。
【００４３】 図８を参照すると、対応するエンド・キャップ８２に沿ってシャフトのサブア
センブリが回転子のボディ６２内にスライド可能に取り付けられる。第１の巻線
アセンブリ２６が回転子ケージのボディ６２の内部に収容される際、磁石７４が
巻線を引き付けて磁石と接触させる。磁石カバー７２への磁石７４の取付けの場
合と同様に、磁石は非常に強い分離力を有しているが、摩擦係数が十分に小さく
、固定子サブアセンブリを回転子ケージのボディ６２の内部でスライドさせるこ
とができる。必要な場合、シャフトのサブアセンブリまたは回転子ケージのボデ
ィ６２の内面のいずれかに潤滑剤を入れてスライドし易くすることができる。
【００４４】 固定子および回転子のサブアセンブリは、ハウジング８０内でスライド可能に
取り付けられる。回転子／固定子のサブアセンブリの挿入時に、磁石７４がハウ
ジング８０の一部分を結合し、結果としてハウジング８０の長手方向の軸とシャ
フト２４とが僅かにオフセットされる。回転子／固定子のサブアセンブリが完全
に挿入されると、エンド・キャップの周辺の壁９０上のテーパ状の表面１２０が
ハウジングの端部に接触し、シャフト２４をその端部においてハウジング８０に
対して中央に置くことになる。テーパ状の表面１２０のくさび効果によって、ハ
ウジング８０から磁石のいくつかが結合が外され、結果としてハウジングとシャ
フトの長手方向の軸のスキューが発生する。
【００４５】 必ずしも必要ではないが、ハウジングの内面には１つまたはそれ以上のエンボ
ス加工があり、エンド・キャップ８２の周辺の壁９０には対応する数のへこみま
たは溝があって、エンド・キャップの周辺の壁９０をハウジング８０の開放端の
中に挿入する際に、そのエンボス加工が対応するへこみまたは溝の中に収容され
てエンド・キャップ８２をハウジング８０の端部に対して実効的にロックするま
で、周辺の壁９０を僅かに偏向させることが好ましい。
【００４６】 電動機１０の組立てを完了するために、他のエンド・キャップ８２がシャフト
２４の対向端にスライド可能に取り付けられる。磁石７４の強さが与えられて、
固定子２０の１つの側の少なくとも一部分が回転子ケージのボディ６２の内面と
物理的に接触状態になり、結果としてシャフト２４がハウジング８０に関して僅
かに軸外れになることを念頭に置かれるたい。エンド・キャップ８２の周辺の壁
９０の外部端は僅かにテーパ状１２０である。この構成によって、第２のエンド
・キャップ８２がハウジング８０の開放端の中に挿入される際、エンド・キャッ
プ８２の周辺の壁９０のテーパ状の、あるいはくさび状の外部端がハウジング８
０の一部分の内部端と接触する。ハウジング８０の端部へ周辺の壁９０を続けて
挿入することによって、シャフトの長手方向のアクセスをハウジング８０および
回転子ケージ６０の軸方向に整列された長手方向の軸とシャフトの長手方向のア
クセスとの位置合わせが始まる。エンド・キャップ８２の挿入が完了すると、巻
線アセンブリ２６が回転子ケージのボディ６２の内面との接触から離れるように
引き出される。次に、カバー９８がシャフト上にスライド可能に取り付けられ、
中央ハブ８４を閉じ、セラミック・ベアリング８６を大気に関して封止する。
【００４７】 組み立てられた位置において、巻線アセンブリ２６の外面と、回転子ケージの
ボディ６２の内面との間に約０．５ｍｍのギャップがある。磁石７４の磁気力が
非常に大きかった場合、磁石がハウジング８０と結合する傾向があり、それは固
定子サブアセンブリの異常な曲げ剛性によって幸いにも対抗される。上記のよう
な本発明による電動機は、３．０ｋＷのピーク・パワーを発生し、約９５％の効
率で約８５０ｒｐｍにおいて１．６ｋＷの定常状態で動作することができる。発
生される最大の一定トルクは、１８．２Ｎｍである。電動機１０のサイズが比較
的小さい割りには、電動機１０は非常に高性能である。ハウジング８０の長さは
約４１７ｍｍであり、直径は１１４．３ｍｍである。各巻線アセンブリ２６の長
さは約１３５ｍｍである。
【００４８】 ＜動作＞ 電動機の動作は、周知の方法で制御されるので、一般的な詳細だけを説明する
。すべての直流電動機と同様に、回転子は固定子に対して進められ、それはケー
スに応じて回転子上の永久磁石を引っ張るか、あるいは押すかのいずれかを行う
ように固定子上の磁極の極性を変化させることによって行われる。本発明による
固定子は、固定子の周辺の回りに約４０度の間隔で置かれている巻線５６によっ
て形成される９個の磁極５１を備えている。回転子上の永久磁石は、回転子の周
辺の回りに６０度の間隔を置いて配置されている。永久磁石の幅は巻線の幅より
僅かに大きい。
【００４９】 １つの永久磁石の磁極が１つの巻線磁極の上の中心にある時、次の永久磁石は
一般的に隣接している磁極の隣とのちょうど間に中心が置かれ、永久磁石の一部
分が各巻線の一部分に重なっている。次の磁石７４がふたたび巻線磁極５１の上
の中心にある。磁石７４の磁極と、巻線５６との間の物理的な関係が固定されて
いるとして、ホール・センサ１１０を使用して磁石の磁極の位置をセンスし、対
応する信号を出力することができる。その信号は、電子制御１２によって使用さ
れ、巻線を流れる電流の方向を変化させ、回転子の回転を続ける必要に応じて磁
石７４を押すか、あるいは引っ張るかするのに必要なように巻線の極性を切り換
える。ホール・センサは１つだけで済む。何故なら、永久磁石および巻線の数が
分かっていて、既知の関係で配置されているからである。しかし、必要であれば
、巻線５６の磁極のすべてまたはいくつかに対してホール・センサを固定子の回
りに配置することもできる。
【００５０】 電子制御は回転子を固定子に対して進めることができるだけでなく、固定子に
関して回転子の方向を逆転することもできる。同様に、電子制御は電動機の進行
または逆行の動作のいずれかにブレーキを掛けるために効果的に使用することが
できる。電子制御による電動機の進行、逆行、およびブレーキのための技法は周
知であり、ここでは詳しくは説明しない。
【００５１】 電動機の速度は巻線に印加される電圧の大きさを調整することによって制御さ
れる。電圧が増加するにつれて、電動機の速度は比例的に増加する。したがって
、電動機の速度を制御するために必要なものは、単純で周知の電圧制御だけであ
る。電動機の速度を制御するために電圧制御を使用することの利点は、電動機に
対する電源およびその電動機によって駆動されている特定のマシンの内部抵抗の
制限範囲内で速度が本質的に連続的に調整できることである。
【００５２】 定常状態の動作においては、電動機は約８０Ｗの熱エネルギーを発生する。電
動機のサイズがそのパワーおよびそれが発生する熱に比べて小さい場合、特に磁
石７４に及ぼす熱の負の性能上の影響がある場合は、その熱を放散させることが
重要である。エンド・キャップ８２の上のフィンは、電動機によって発生される
熱エネルギーを放散させるための空冷のヒート・シンクとして機能する。図２に
示されているように、フィンはエンド・キャップの内面から外面へ伸びている。
フィンの内面の位置は電動機の内部の空気を強制的に循環させ、熱が高まる領域
をなくする。電動機の回転によってフィンが回転し、ハウジングの内部の空気が
循環する。ハウジングの内部の空気の循環パターンはボディ６２の上の磁石スロ
ット６６の間の開かれた空間を通過することによって長手方向に発生させること
ができる。回転子ケージの形状に沿ってエンド・キャップ上のフィンは複雑性を
追加することなく、あるいは電動機のサイズを増加させることなしに、熱エネル
ギーを取り除く強制空冷のヒート・シンクを形成する。
【００５３】 ＜用途＞ 図９は、本発明による電動機１０に対する１つの可能な用途を示している。図
９はトレッドミル１４０を示しており、これはデッキ１４２を含んでおり、その
一端には本発明による電動機１０が取り付けられ、他端にはローラ１４４が取り
付けられている。ベルトが電動機１０のハウジング８０の回りに引きずられ、ロ
ーラ１４４がデッキを間に捕らえる。ベルト１４６が電動機１０のハウジング８
０と物理的に接触しているので、ハウジング８０の回転によってトレッドミルの
ベルトが回転する。
【００５４】 上記電動機１０は、２〜１２ｍｐｈで動作し、１４２ｒｐｍｓにおいて０．２
７ＫＷ、８５４ｒｐｍｓにおいて１．６０ＫＷの所要電力が対応するように動作
することが好ましい。
【００５５】 図１０は、電動機１０に対するもう１つの用途を示している。図１０において
、単純なマテリアル・ハンドリング・システムが示されており、デッキ１５２を
備えているコンベア１５０を含み、電動機１０が一端に取り付けられ、１つまた
はそれ以上のローラ１５４がデッキ１５２上の各種の位置に取り付けられている
。コンベア・ベルト１５６がローラ１５４と電動機１０との回りに引きずられる
。ハウジング８０の回転によってコンベア・ベルト１５６が動く。
【００５６】 これらの用途のいずれにおいても、本発明は従来の技術の電動機に比べて有利
である。本発明の電動機は、定常状態の動作に対して比較的高い出力（１．６Ｋ
Ｗ）を備えていながら、直径が比較的短い（１１４ｍｍ）。電動機１０のプロフ
ァイルが小さいことによって、スペースが限られている広範囲の用途においてそ
れを使用することができる。また、プロファイルの縮小によって、ベルトのサイ
ズが減少し、従来の比較的大きな直径の電動機に関する慣性的ブレーキングの問
題も減少する。
【００５７】 本発明による電動機のもう１つの利点は、４巻線のアセンブリ２６を必要な介
在しているスペーサ２８と一緒に単純に追加することによって電動機のパワー出
力を増加させることができることである。そのような構成は、もちろん、比較的
長いシャフト２４を必要とすることになる。しかし、従来の技術の設計とは違っ
て、そのシャフトの長さは一般には重要ではない。何故なら、追加の巻線アセン
ブリ２６は追加のスペーサ２８を含み、それは一緒に、従来の技術の電動機にお
いて本質的なものであった振れを大幅に減少させる実効的に比較的大きな直径の
シャフトを形成し、動作中に回転子と固定子が接触することを許すのに十分なシ
ャフトの振れの負の結果を消去するからである。
【００５８】 図１１−図１２は本発明による電動機の他の実施形態２１０を示している。こ
の他の実施形態の電動機２１０は、第１の実施形態の電動機１０と物理的にそし
て機能的に似ているか、あるいは同一である多くのコンポーネントを含む。した
がって、可能な範囲に対して、第１の実施形態のコンポーネントに類似している
第２の実施形態のコンポーネントには２００をプラスした同様な識別番号が付け
られている。
【００５９】 電動機２１０は、電動機２１０の動作を制御するためのすべての電子回路を含
んでいる電子制御システム２１２を含む。その電子制御システムは、制御システ
ム１２と同じであり、したがって、ここでは示していない。電子制御システム１
２は多くの周知の制御システムによって実現することができ、本発明の基本的な
部分を形成しない。したがって、ここでは詳しくは説明しない。一般には制御シ
ステム１２は永久磁石の磁極に関連して各巻線磁極の場所を直接に、あるいは間
接的に監視し、この情報を使用して巻線を流れる電流のスイッチングを制御し、
回転子の回転（順方向または逆方向）、電動機の速度（一般的に電圧の大きさを
変えることによる）、ブレーキを含めることができる電動機の加速／減速を制御
することができる必要がある。
【００６０】 電動機２１０は、回転子２２２内に取り付けられている固定子２２０を含む。
固定子２２０は回転しないシャフト２２４に固定して取り付けられている。回転
子２２２はシャフト２２４に回転可能に取り付けられている。シャフトの端部は
取付ブロック２２５によって固定して保持され、取付ブロック２２５はコンベア
・システムの構造的要素、あるいは特定の用途の構造的要素にシャフトを取り付
ける。
【００６１】 図１３および図１４を参照すると、シャフト２２４は一定の直径の中央の部分
２２４Ａを含み、一端において環状ショルダ２２４Ｂで終わり、他端において環
状ネック２２４Ｃにおいて終わる。環状ネック２２４Ｃはロッキング・リングの
部分２２４Ｄへ移り、次に直径の減少したセンサ取付け部分２２４Ｅへ遷移する
。環状溝２２４Ｆがセンサ取付け部分２２４Ｅとベアリング取付け部分２２４Ｇ
との間に置かれている。直径の縮小されたキー２２４Ｈがベアリング取付け部分
２２４Ｇから伸びている。環状ショルダ２２４Ｂから外側へのシャフト２２４の
他の端部は構造が同様であり、それは環状溝２２４Ｆ、ベアリング取付け部分２
２４Ｇおよびキー２２４Ｈを含む。固定子のキー溝２２４Ｉが端部の間の中央の
部分２２４Ａの長さに沿って伸び、シャフト２２４の長手方向の軸２２４Ｊに対
して１０度の角度に向けられており、結果として、固定子のキー溝の対向端が互
いに対して放射状に２０度オフセットしている。電気コンジット２２４Ｋがシャ
フトの端部に設けられ、制御システムから巻線および内部センサ、例えば、ホー
ル・センサへの導線のための通路を提供する。
【００６２】 図１５−図１６を参照すると、固定子２２０は、第１の実施形態の複数の巻線
アセンブリ２６に比較して単独の巻線アセンブリ２２６がシャフト２２４に固定
して取り付けられている。単独の巻線アセンブリ２２６は第１の実施形態の巻線
アセンブリと構造が似ており、巻線コア２４０を含み、その回りに複数の巻線２
５６が取り付けられている。巻線コア２４０は巻線コア４０の場合と同様に、複
数のディスク２４２を含み、各ディスクが軸方向の開口部２４４を備え、その中
へキー２４６が伸び、キー２４６はディスクがシャフト上をスライドされる際に
シャフトの固定子のキー溝２２４Ｉ内に収容されるサイズになっている。ディス
クはそれらがシャフト上に取り付けられるときに一連の巻線磁極２５０を形成す
る。各巻線磁極２５０はキャップ２５２において終わり、キャップ２５２は巻線
２５６を効果的に保持する。巻線磁極２５０は巻線チャネル２５４によって隔て
られている。
【００６３】 巻線２５６は従来のものであり、巻線磁極２５０の回りに巻かれた線を含む。
巻線チャネル２５４は、振動を減らすために、樹脂（二成分エポキシ樹脂が好ま
しい）で満たされている。
【００６４】 巻線磁極２５０は、ディスクの回りに中心に関して２０度ごとの間隔で配置さ
れることが好ましい。ディスクは、固定子のキー溝２２４Ｉに従うので、各巻線
磁極の対向端は互いに対して放射状に２０度オフセットされており、結果として
隣接する巻線磁極の対向端が放射状に整列されている。言い換えれば、所与の回
転方向を想定して、各巻線は先端および後端を有する。１つの巻線の後端は、後
の巻線の先端と放射状に位置合わせされている。
【００６５】 図１１、図１２、図１７、および図１８を参照すると、第２の実施形態の電動
機２１０に対する回転子２２２は第１の実施形態の電動機１０とは異なっており
、永久磁石が直接に外装ハウジングに取り付けられているので、回転子ケージが
不要になっている。第２の実施形態の回転子２２２は、複数の金属リング２６０
がスライド可能に収容されるハウジング２８０を含む。
【００６６】 ハウジング２８０は本質的には第１の実施形態のハウジング８０と同じである
。ハウジング２８０は開放端２７２を有する概ね円筒型のハウジングである。ハ
ウジングの外面には開放端２７２に隣接するテーパ状の部分２７４がある。環状
カラー２７６がハウジングの中空内に置かれており、第１の内径２７８と第２の
内径２８０との間の境界を形成している。第１の内径はリング２６０の外径に対
応する。第２の内径２８０はカラー２７６から開放端２７２まで伸び、第１の内
径２７８より大きい。
【００６７】 金属リング２６０がそれぞれの所定の位置に置かれると、ハウジング２８０の
内部にボンドされる。金属リングはネオジム鉄ホー素から作られていることが好
ましい。例示としての実施形態においては、リングの外径は１０．４３ｃｍであ
り、内径は９．８３ｃｍである。各リングの幅は３．３５ｃｍであり、１０個の
リングがハウジング２８０の内部にわたって伸びており、合計の長さは３３．５
ｃｍとなっている。
【００６８】 金属リング２６０はハウジング２８０の内部にボンドされた後、磁化される。
金属リングの、ハウジング２８０への挿入および取付けの後の金属リング２６０
の磁化によって、ネオジム鉄ホー素磁石の強さに関連した第１の実施形態の回転
子に関係する組立ての問題点が解消される。
【００６９】 図１８を参照すると、各リングが交互に磁束の方向が変わっているセグメント
２６２を有するように金属リング２６０が磁化されている。図１６の矢印２６５
は、対応するセグメント２６２に対する磁場の方向を示している。好適には、セ
グメント２６２はリング２６０の回りに中心に関して約３０度ごとに磁束が変わ
ることが好ましい。
【００７０】 セグメント２６２の３０度のスペーシングは各巻線コアの２０度のスペーシン
グと協調して、１つの巻線磁極の先端が所与のセグメント２６２を超えて回転す
る時、後の巻線磁極の約半分（１０°の円弧）が各セグメントの下に置かれる。
隣接する巻線と所与のセグメントとの間の重なりの結果、所与のセグメントまた
は磁石に対して巻線における重なりがない第１の電動機に比べて、電動機に対す
る連続のパワー出力がより大きくなる。隣接する巻線と所与の磁石との間の重な
りの量は、その電動機のパワー出力要求によって変わる可能性がある。
【００７１】 コントローラは回転子２２０の回転を制御するための巻線５６と同じ方法で巻
線２５６に流れる電流をスイッチする。本質的に、電流は永久磁石が対応する巻
線の中心線を通過し、その巻線が最初に永久磁石を巻線の中心線に向かって引き
付け、次にその永久磁石を巻線の中心線から遠ざけるように押す時に電流の方向
がスイッチされる。永久磁石の長手方向の軸に対して巻線の角度の向きは、通常
、永久磁石の長手方向の中心点が巻線の長手方向の中心点を通過する際に電流の
スイッチングに導くことに留意されたい。
【００７２】 図１９−図２０を参照すると、エンド・キャップ２８２がハウジング２８０の
開放端２７２を閉じるために設けられている。エンド・キャップ２８２はエンド
・キャップ８２と同じであり、セラミック・ベアリング２８６に対する台座を集
合的に形成するストップ２８７を有する通しの開口部２８５を形成している中央
ハブ２８４を含む。環状溝２８８が中央ハブの内部端に置かれている。周辺の壁
２９０が放射ウェブ２９２によって接続され、中央ハブ２８４から伸びている。
放射ウェブ２９２の一部分が周辺の壁２９０から先へ伸びて周辺のストップ２９
４を形成している。周辺の壁２９０の先端は、エンド・キャップをハウジング２
８０へ挿入するのを助けるためにテーパ状２９１である。フィン２９６が放射ウ
ェブ２９２から外へ向かって伸びている。
【００７３】 図２１および図２２を参照すると、カバー２９８が設けられており、環状スト
ップ３０２が中へ伸びる軸方向の開口部３００を備えている。同心リング３０４
がカバー２９８の内面に形成され、中央ハブの開口部の境界を定めている同心リ
ング３０６と噛み合って、カバー２９８がエンド・キャップ２８２に取り付けら
れる時に迷路のシールを形成する。
【００７４】 図２３は取付け用ブロック２２５を示しており、ねじが切られた取付け用スタ
ッド３１２が伸びているベース３１０を含む。クランピング・ヨーク３１４がボ
ルト３１６によってエンド・キー２２４Ｈを圧縮的に保持する。ヨーク３１４は
ベース３１０内の凹部３１８の中に収容される。
【００７５】 第２の実施形態の電動機２１０の組立てを以下に説明する。第１の実施形態の
電動機１０の場合と同様に、組立てステップの正確なシーケンスは本発明にとっ
て重要ではない。組立てステップは単に本発明をより良く理解するために記述さ
れており、そのシーケンスは限定的なものと考えられるべきではない。
【００７６】 固定子２２０は複数のディスク２４２をシャフト２２４の制御端へスライドさ
せることによって組み立てられる。各ディスクのキー２４６はディスク２４２が
挿入される際にシャフトのキー溝２２４Ｉと位置合わせされる。ディスクのキー
２４６とシャフトのキー溝２２４Ｉとを位置合わせし、ディスク２４２をシャフ
ト２２４上にスライドして挿入することによって、巻線コア２４０の巻線磁極２
５０が作られる。
【００７７】 ディスク２４２がシャフト２２４上に取り付けられると、スペーサ２８８がシ
ャフト上にスライド可能に取り付けられ、ロックワッシャー２８９によってディ
スク２４２と突き合わせ接触状態に保たれる。ロック・ワッシャー２８９は、デ
ィスクをカラー２２４Ｂに対して圧縮的に保持する。次に、従来の方法で巻線磁
極２５０の回りにラッピング・ワイヤーによって巻線２５６が形成される。
【００７８】 巻線２５６が巻線磁極２５０の回りに組み立てられると、固定子２２０および
回転子２２２を組み立てることができる。好適には、固定子２２０は回転子２２
２の内部にスライド可能に挿入されることが好ましい。リング２６０は既に磁化
されているので、固定子２２０は回転子２２２の磁化されたリング２６０と接触
するように引き込まれる。次に、固定子２２０を回転子２２２のリング２６０の
内面を通してスライド可能に挿入することができる。第１の実施形態の場合と同
様に、固定子２２０と回転子２２２との間の摩擦係数を減らすために潤滑剤を使
用することができる。
【００７９】 ハウジング２８０に対するエンド・キャップ８２およびベアリング８６の取付
けは、第１の実施形態について以前に説明されたものと同じであり、ここでは詳
しくは説明しない。エンド・キャップ２８２と、セラミック・ベアリング２８６
と、カバー２９８とが組み立てられると、そのアセンブリは取付け用ブロック２
２５に取り付けられる準備ができている。シャフト２２４の各端部上のキー２２
４Ｈが取付け用ブロック内のキー孔３４０の中にスライド可能に挿入される。ボ
ルト３４２が取付け用ブロックおよびクランピングを通して伸びている。ナット
３４４がボルト３４２の端部にねじ止めされ、取付け用ブロック２５５に対して
クランピング・バーを引き出すために締められてシャフトを取付け用ブロックに
固定する。取付け用ブロック２２５は取付け用ブロックを構造用支持体に固定す
るためにそこから伸びている取付け用ボルト３４６を含む。次に、取付け用ブロ
ックを任意の適切な構造に取り付けることができる。
【００８０】 本発明は、ある特定の実施形態に関連して特に説明してきたが、これは単なる
例示としての方法であり、制限するものではないこと、および添付の特許請求の
範囲が、従来の技術が許す範囲で広く解釈されるべきであることを理解されたい
。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による外部回転子付き電動機を示す。
【図２】 図１のライン２‐２に沿って切り取った電動機の断面図である。
【図３】 図２のライン３‐３に沿って切り取った電動機の断面図である。
【図４】 本発明による固定子の１つのコイル・モジュールの斜視図である。
【図５】 本発明による回転子ケージの斜視図である。
【図６】 回転子ケージの静止磁石を組み立てるためのジグの斜視図である。
【図７】 固定子に対する組立ての主なステップを示す斜視的な組立図である。
【図８】 固定子に対して回転子を組み立てる主なステップを示す組立図である。
【図９】 本発明による外部回転子付き電動機を組み込んでいるトレッドミルの斜視図で
ある。
【図１０】 本発明による外部回転子付き電動機を組み込んでいるマテリアル・ハンドリン
グ・システムの一部分の斜視図である。
【図１１】 第２の実施形態のシャフト、回転子、および固定子の間の空間的関係を示す第
２の実施形態の電動機の長手方向の断面図である。
【図１２】 図１１のライン１２‐１２に沿って切り取った断面図である。
【図１３】 角度付きのキー溝を示すシャフトの平面図である。
【図１４】 電気コンジットに対する内部通路を示すシャフトの１つの端部の部分拡大断面
図である。
【図１５】 シャフトに取り付けられた固定子の長手方向の断面図であり、明確化のために
回転子およびエンド・キャップは除外されている。
【図１６】 図１５のライン１６‐１６に沿って切り取った断面図であり、明確化のために
シャフトは取り除かれている。
【図１７】 回転子およびハウジングの長手方向の断面図であり、明確化のために固定子、
シャフト、およびエンド・キャップは取り除かれている。
【図１８】 図１７のライン１８‐１８に沿って切り取った断面図であり、固定子に対する
磁束の方向の変化を示す。
【図１９】 本発明による電動機のためのハウジングの開放端を閉鎖するためのエンド・キ
ャップの端面図である。
【図２０】 図１９のライン１９‐１９に沿って切り取った断面図である。
【図２１】 シャフトに対してカバーをシールするためのカバーの端面図である。
【図２２】 図２１のライン２２‐２２に沿って切り取った断面図である。
【図２３】 組み立てられた電動機の側面図であり、取付ブロック、エンド・キャップ、お
よびシールを示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ， ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，Ｊ Ｐ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ， ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，Ｒ Ｏ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ， ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ Ｆターム(参考） 5H002 AA08 AA09 AB05 AB06 AB07 5H621 AA03 GA01 GB14 HH01 JK02 JK05 JK15 PP08 5H622 AA03 CA02 CA05 CB04 DD02 PP03 PP10 PP11 PP17

Claims (36)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電動機（１０）であって、 長手方向の軸を形成し、構造用支持体に固定して取り付けることができる対向
    端を有しているシャフト（２４）と、 前記シャフトに固定して取り付けられ、巻線の極性を変えるために可逆の電流
    を流すことができる複数の巻線（５６）を含む固定子（２０）と、 前記シャフトに回転可能に取り付けられ、前記固定子の周辺の回りに放射状に
    間隔が空けられて置かれている複数の磁石（７４，２６０）を含み、前記の各磁
    石が少なくとも１つの所定の磁極を有している回転子（２２）と、 前記巻線に結合され、前記固定子の回りの前記回転子の回転を起動および制御
    するように、前記巻線を流れる電流の方向を制御するために、前記巻線に結合さ
    れているコントローラ（１２）とを含む電動機。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の電動機において、前記回転子が長手方向の
    軸を有している管状ハウジング（８０）を含み、前記磁石が前記管状ハウジング
    の内部に動作可能に結合され、前記ハウジングが前記固定子に対して回転し、前
    記電動機に対する外部駆動機構として機能する電動機。
  3. 【請求項３】 請求項２に記載の電動機において、前記複数の磁石が前記固
    定子を取り囲んでいる複数の磁化された金属リング（２６０）を含む電動機。
  4. 【請求項４】 請求項３に記載の電動機において、前記の磁化された各金属
    リングが、前記リングが交互に変わる極性の放射状のセグメント（２６２）を含
    むように磁化される電動機。
  5. 【請求項５】 請求項４に記載の電動機において、放射状の各セグメントが
    中心に関して約３０度の円弧にまたがる電動機。
  6. 【請求項６】 請求項２に記載の電動機において、前記回転子が、複数の磁
    石を搭載するための円筒型のケージ（６０）を含み、管状ハウジングの内部で軸
    方向に配置され、前記固定子が前記円筒型のケージ内に収容される電動機。
  7. 【請求項７】 請求項６に記載の電動機において、前記ケージが放射状に間
    隔を置いて配置された磁石の固定子（６８）を有し、その中に磁石が収容される
    電動機。
  8. 【請求項８】 請求項７に記載の電動機において、前記磁石の開口部が前記
    ケージの回りに中心に関して約６０度の間隔で放射状に配置される電動機。
  9. 【請求項９】 請求項８に記載の電動機において、前記ケージが軸方向に向
    けられた複数のスロット（６６）を含み、前記スロットの中に前記磁石の開口部
    が置かれ、前記回転子が磁石カバー（７２）を含み、前記磁石カバーは前記スロ
    ット内に収容され、前記スロットの中に前記磁石が取り付けられ、前記磁石カバ
    ーが対応するスロット内に収容される時に、前記磁石が対応する開口部内に配置
    される電動機。
  10. 【請求項１０】 請求項９に記載の電動機において、各磁石スロット内に複
    数の磁石開口部があり、前記磁石カバーが各磁石開口部に対する磁石を搭載する
    電動機。
  11. 【請求項１１】 請求項１−請求項１０に記載の電動機において、前記固定
    子が巻線コア（４０）を含み、前記巻線コアは長手方向の軸を形成し、複数の巻
    線磁極（５０）を有していて、前記巻線磁極の回りに前記巻線が取り付けられる
    電動機。
  12. 【請求項１２】 請求項１１に記載の電動機において、前記巻線が前記コア
    上に配向され、前記巻線の長手方向の軸が前記巻線コアの長手方向の軸と第１の
    鋭角を形成する電動機。
  13. 【請求項１３】 請求項１２に記載の電動機において、前記第１の鋭角が１
    ０度である電動機。
  14. 【請求項１４】 請求項１１−請求項１３に記載の電動機において、前記巻
    線コアが複数のディスク（４２）を含み、前記ディスクは前記シャフトをスライ
    ド可能に収容するためにサイズが決められ、前記複数のディスクを前記シャフト
    に取り付ける電動機。
  15. 【請求項１５】 請求項１４に記載の電動機において、各ディスクが１つの
    キー（３８）およびキー溝（４６）を含み、前記シャフトが他のキーおよびキー
    溝を含み、前記シャフトに前記ディスクを取り付ける際に前記キー溝の中にキー
    が収容され、それによって前記シャフトに対して前記ディスクを位置合わせする
    電動機。
  16. 【請求項１６】 請求項１５に記載の電動機において、前記シャフトのキー
    およびキー溝の１つがシャフトの長手方向の軸に対して第２の鋭角において配向
    される電動機。
  17. 【請求項１７】 請求項１６に記載の電動機において、前記第２の鋭角が１
    ０度である電動機。
  18. 【請求項１８】 請求項１１−請求項１７に記載の電動機において、前記巻
    線磁極が中心に関して約４０度の間隔で放射状に置かれる電動機。
  19. 【請求項１９】 請求項１１−請求項１７に記載の電動機において、前記巻
    線磁極が中心に関して約２０度の間隔で放射状に置かれる電動機。
  20. 【請求項２０】 請求項１１−請求項１９に記載の電動機において、前記巻
    線磁極が前記巻線磁極の遠位端において巻線キャップ（２５２）を含み、前記巻
    線を前記巻線磁極上に維持する電動機。
  21. 【請求項２１】 請求項１１−請求項１９に記載の電動機において、前記巻
    線コアが前記巻線磁極間に配置されたタブ（５２）をさらに含み、前記タブが発
    散している遠位端を有していて、前記巻線磁極上に前記巻線を維持する電動機。
  22. 【請求項２２】 請求項１−請求項２１に記載の電動機において、前記固定
    子が前記シャフトにスライド可能に取り付けられる複数の巻線アセンブリ（２６
    ）を含み、各巻線アセンブリが複数の巻線を含む電動機。
  23. 【請求項２３】 請求項２２に記載の電動機において、前記固定子が、前記
    シャフト上に取り付けられていて隣接する巻線アセンブリ間に取り付けられてい
    るスペーサ（２８）をさらに含み、前記スペーサが前記シャフトの断面積を実効
    的に増加させ、前記シャフトの曲げ抵抗を増加させる電動機。
  24. 【請求項２４】 請求項２３に記載の電動機において、前記シャフトの曲げ
    抵抗をさらに実効的に増加させるために、前記巻線アセンブリとスペーサとを実
    効的に一体化するためにスペーサと巻線アセンブリとの間の空間に樹脂が入れら
    れる電動機。
  25. 【請求項２５】 請求項２４に記載の電動機において、前記シャフトがカラ
    ー（３６）を含み、前記スペーサが環状ストップ（３９）を含み、前記環状スト
    ップは前記シャフトに対して前記カラーの位置を固定するために、前記シャフト
    に前記カラーが取り付けられるときに、前記カラーを突き合わせる環状ストップ
    （３９）を含む電動機。
  26. 【請求項２６】 請求項２−請求項２５に記載の電動機において、前記シャ
    フトにハウジングを回転可能に取り付ける複数のベアリング（８６）をさらに含
    む電動機。
  27. 【請求項２７】 請求項２６に記載の電動機において、前記シャフトの各端
    部の近くに前記シャフト上に取り付けられている１つのベアリングがある電動機
    。
  28. 【請求項２８】 請求項２−請求項２７に記載の電動機において、前記回転
    子が前記ハウジングの開放端を閉じ、前記ハウジングを前記シャフトに取り付け
    る向かい合ったエンド・キャップ（８２）をさらに含む電動機。
  29. 【請求項２９】 請求項２８に記載の電動機において、各エンド・キャップ
    が、前記シャフトを収容する開口部を形成している中央ハブ（８４）と、前記シ
    ャフトに前記ハウジングを取り付けるために、前記ハウジングの内部に収容され
    るシャフトおよび周辺の壁（９０）を収容する開口部を形成する中央ハブ（８４
    ）とを含む電動機。
  30. 【請求項３０】 請求項２９に記載の電動機において、前記中央ハブが、ベ
    アリングを前記エンド・キャップに取り付けるための前記中央の開口部を取り囲
    んでいるベアリング用凹部を含み、前記シャフトが前記ベアリングおよび前記ハ
    ブの開口部を通過するようになっている電動機。
  31. 【請求項３１】 請求項３０に記載の電動機において、前記周辺の壁が、前
    記ハウジングの端部を突き合わせて前記ハウジングに対して前記エンド・キャッ
    プの挿入を制限する電動機。
  32. 【請求項３２】 請求項２９−請求項３１に記載の電動機において、前記周
    辺の壁の遠位端が前記周辺の壁を前記ハウジングの中に挿入し易くするためにテ
    ーパ状である電動機。
  33. 【請求項３３】 請求項２９−請求項３２に記載の電動機において、各エン
    ド・キャップが前記シャフトに対して前記中央の開口部をシールするためのカバ
    ー（９８）をさらに含む電動機。
  34. 【請求項３４】 請求項３３に記載の電動機において、前記中央ハブおよび
    カバーがそれぞれ対応する同心リング（１０４，１０６）を有し、前記リングが
    噛み合って前記カバーが前記エンド・キャップに取り付けられるときに迷路のシ
    ールを形成する電動機。
  35. 【請求項３５】 請求項１−請求項３５に記載の電動機において、前記シャ
    フトの端部を構造用支持体に固定して取り付けるための取付け用ブロックをさら
    に含む電動機。
  36. 【請求項３６】 請求項１−請求項３５に記載の電動機において、前記磁石
    がネオジムから作られる電動機。
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