JP2010104229A - 電気モータ - Google Patents

Abstract

【課題】永久磁石を有する方形固定子を伴う、スペース利用率の高いモータを提供すること。
【解決手段】電気モータは、固定子と、ハウジング１０と、ハウジングの内面に固定されたリング磁石とを有する。ハウジングは、断面が多角形であって、複数の側部１０ａ−１０ｄと、２つの隣接する側部を各々接続する複数のカーブした角部１１ａ−１１ｄを含む。ハウジングの角部に対応する部分におけるリング磁石の厚みは、ハウジングの側部に対応する部分におけるリング磁石の厚みより大きい。回転子の周囲面とリング磁石の内面との間にエアギャップ１２が形成され、ハウジングの角部に対応する部分におけるエアギャップの厚みは、ハウジングの側部に対応する部分におけるエアギャップの厚みより小さい。モータは、設置が便利で且つスペース利用率に優れた多角形ハウジングを有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、電気モータに係り、特に、永久磁石固定子を有する電気モータに係る。

図１は、従来の永久磁石ＤＣモータの断面図である。このモータは、固定子と、固定子に直面して回転可能に装着された回転子３とを備えている。固定子は、円筒形ハウジング１と、円筒形ハウジングの内面に固定された永久磁石２とを備えている。モータは、おそらく、その円筒形ハウジングのために運搬中に転がり、又、設置が不便である。

図２には、方形モータが概略的に示されている。このモータも、固定子及び回転子３’を備えている。固定子は、４つの側部及び４つの角部を含む方形モータハウジングを使用する。永久磁石２’は、側部の内面に固定され、そして固定子に直面して回転可能に装着された回転子３’の周りに分布される。方形モータは、上述した欠点を解消する。しかしながら、方形モータは、スペース利用率が低く、角部分の付近のスペースは使用されない。更に、回転子の外径は、特に、小型モータでは、方形ハウジングのサイズ及び磁石の厚みによって制限される。

従って、永久磁石を有する方形固定子を伴う、スペース利用率の高いモータが要望される。

これは、本発明においては、方形ハウジング及びリング磁石を有する固定子を使用することにより達成される。

従って、本発明は、その１つの態様において、固定子と、固定子に直面して回転可能に装着された回転子とを備えた電気モータにおいて、固定子は、断面が多角形のハウジングであって、複数の側部及びその２つの隣接する側部を各々接続する複数のカーブした角部を含むようなハウジングと、該ハウジングの内面に固定されたリング磁石であって、ハウジングの角部に対応する部分におけるリング磁石の厚みが、ハウジングの側部に対応する部分におけるリング磁石の厚みより大きくされたリング磁石と、回転子の周囲面とリング磁石の内面との間に形成されたエアギャップであって、ハウジングの角部に対応する部分におけるエアギャップの厚みが、ハウジングの側部に対応する部分におけるエアギャップの厚みより小さくされたエアギャップとを含む、電気モータを提供する。

好ましくは、エアギャップの厚みは、リング磁石の最も厚い部分に対応する部分において最小であり、且つリング磁石の最も薄い部分に対応する部分において最大である。

好ましくは、リング磁石とハウジングの角部分との間にギャップが形成される。

好ましくは、ハウジングの側部とリング磁石との間にもギャップが形成される。

好ましくは、角部分の各々は、均一の厚みを有し、そして回転子の回転の中心からオフセットした中心の周りでカーブしている。

好ましくは、角部の内面の曲率半径は、ハウジングの角部に対応する部分におけるリング磁石の外面の曲率半径より大きい。

好ましくは、角部の内面の曲率半径と、リング磁石の内面の曲率半径との比は、１．１ないし１．８である。

好ましくは、ハウジングは、均一の厚みを有する。

或いは又、角部におけるハウジングの厚みは、側部におけるハウジングの厚みより大きい。

好ましくは、ハウジングは、四角形断面である。

以下、添付図面を参照し、本発明の好ましい実施形態を一例として説明する。２つ以上の図に現れる同じ構造物、要素又は部品は、一般的に、それらが現れる全ての図において同じ参照番号で示す。図示されたコンポーネント及び特徴部の寸法は、一般的に、表現の便宜上及び明瞭化のために選択されたものであって、必ずしも正しいスケールで示されていない。

従来のＰＭＤＣモータの断面図である。 従来の別のＰＭＤＣモータの断面図である。 本発明の一実施形態によるモータの断面図である。

図３は、本発明の好ましい実施形態によるモータの断面図である。モータは、固定子と、固定子に直面して回転可能に装着された回転子２０とを備えている。固定子は、ハウジング１０と、ハウジング１０の内面に固定されたリング磁石１２とを含む。ハウジング１０は、多角形の管状であり、４つの側部１０ａ−１０ｄと、４つのカーブした角部１１ａ−１１ｄを含む。各角部は、２つの隣接する側部を接続する。例えば、角部１１ａは、隣接する側部１０ａ及び１０ｂを接続し、そして角部１１ｂは、隣接する側部１０ｂ及び１０ｃを接続する。

リング磁石１２は、ハウジング１０の角部に対応する部分に大きな半径方向厚みを有し、そしてその大きな厚み部分から、各側部１０ａ−１０ｄの中間部に対応する周囲方向に離間された部分に向かって徐々に減少する小さな半径方向厚みを有する。回転子２０は、リング磁石１２により取り巻かれる。回転子２０の半径方向外面と、リング磁石１２の内面との間には、エアギャップ１２３がある。リング磁石１２の内面は、断面としては真の正円筒面でなく、ハウジング１０の角部に対応する部分において若干凸面である。即ち、リング磁石の穴は、角部と角部との間で測定された直径が、側部と側部との間で測定された直径に比して小さい。それ故、エアギャップの半径方向厚みは、非均一であり、ハウジング１０の角部に対応する部分では半径方向厚みが小さく、ハウジング１０の側部に対応する部分では半径方向厚みが大きい。或いは又、エアギャップは、一定の厚みであってもよく、又はハウジング１０の角部に対応する部分に小さな半径方向厚みを、そしてハウジング１０の側部に対応する部分に大きな半径方向厚みを有してもよい。非均一なエアギャップは、モータの磁石の止めトルクを下げ、消磁のおそれを少なくする。

更に、リング磁石１２の外面とハウジング１０の各角部の内面との間にはギャップ１２１がある。又、リング磁石１２の外面とハウジング１０の各側部の内面との間にエアギャップがあってもよい。これらのギャップには、リング磁石１２をハウジング１０に固定するための接着剤を充填することができる。他方、リング磁石１２とハウジング１０の角部との間にギャップがあるために、ハウジング１０内にリング磁石１２を設置し易くなる。

角部１１ａ−１１ｄの各々は、回転子２０の回転の中心Ｏから中心Ｏ’がオフセットした弧に沿ってカーブしている。各角部１１ａ−１１ｄの内面の曲率半径は、回転子２０の外面の半径より大きい。

好ましくは、各角部１１ａ−１１ｄの内面の半径は、それら角部１１ａ−１１ｄに対応する部分におけるリング磁石１２の外面の曲率半径より大きい。

任意であるが、各角部１１ａ−１１ｄの内面の曲率半径とリング磁石１２の内面の曲率半径との比は、１．１ないし１．８である。１つの好ましい実施形態では、各角部１１ａ−１１ｄの内面の半径と、側部１０ａ−１０ｄに対応する部分におけるリング磁石１２の内面の半径との比は、１１．８０／６．８４、即ち１．７３である。上述したように、リング磁石１２の内面は、ハウジング１０の角部１１ａ−１１ｄに対応する部分が若干凸状である。それ故、リング磁石１２の内面では、ハウジング１０の側部１０ａ−１０ｄに対応する部分の半径が、ハウジング１０の角部１１ａ−１１ｄに対応する部分の半径より小さい。それ故、好ましい実施形態では、各角部１１ａ−１１ｄの内面の曲率半径と、角部１１ａ−１１ｄに対応する部分におけるリング磁石１２の内面の半径との比が、１．７３未満である。

別の実施形態では、リング磁石１２は、回転子２０の回転の中心Ｏの周りで対称的であり、その対角線の１つに沿って線対称である。対称的なリング磁石を製造して、ハウジングにアッセンブルするのは容易である。

更に別の実施形態では、ハウジング１０は、例えば、０．８ｍｍ又は１ｍｍの均一な厚みを有する。別の実施形態では、ハウジング１０は、各角部１１ａ−１１ｄに大きな厚みを、そして各側部１０ａ−１０ｄに小さな厚みを有する。例えば、各側部１０ａ−１０ｄの厚みは、１ｍｍであり、そして各角部１１ａ−１１ｄの厚みは、１．１ｍｍである。

前記実施形態では、ハウジング１０は、４つの側部と、各々カーブした４つの角部とを含む。或いは又、ハウジング１０は、５つ以上の側部及び角部を含んでもよい。

本発明の説明及び特許請求の範囲において、動詞「備える(comprise)」、「含む(include)」、「収容する(contain)」及び「有する(have)」並びにその変化は、各々、ここに述べたアイテムの存在を特定するために包括的な意味で使用され、付加的なアイテムの存在を除外するものではない。

本発明は、１つ以上の好ましい実施形態を参照して説明したが、当業者であれば、種々の変更がなされ得ることが明らかであろう。それ故、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって決定されるものとする。

１０：ハウジング
１０ａ−１０ｄ：側部
１１ａ−１１ｄ：角部
１２：リング磁石
２０：回転子
１２１：ギャップ
１２３：エアギャップ

Claims (10)

1. 固定子と、該固定子に直面して回転可能に装着された回転子とを備えた電気モータにおいて、前記固定子は、
   断面が多角形のハウジングであって、複数の側部、及びその２つの隣接する側部を各々接続する複数のカーブした角部を含むようなハウジングと、
   前記ハウジングの内面に固定されたリング磁石であって、前記ハウジングの角部に対応する部分におけるリング磁石の厚みが、前記ハウジングの側部に対応する部分におけるリング磁石の厚みより大きくされたリング磁石と、
   前記回転子の周囲面と前記リング磁石の内面との間に形成されたエアギャップであって、前記ハウジングの角部に対応する部分におけるエアギャップの厚みが、前記ハウジングの側部に対応する部分におけるエアギャップの厚みより小さくされたエアギャップと、
   を含む、電気モータ。
2. 前記エアギャップの厚みは、前記リング磁石の最も厚い部分に対応する部分において最小であり、且つ前記リング磁石の最も薄い部分に対応する部分において最大である、請求項１に記載の電気モータ。
3. 前記リング磁石と前記ハウジングの角部分との間にギャップが形成される、請求項１又は２に記載の電気モータ。
4. 前記ハウジングの側部と前記リング磁石との間にギャップが形成される、請求項１、２又は３に記載の電気モータ。
5. 前記角部の各々は、均一の厚みを有し、そして前記回転子の回転の中心からオフセットした中心の周りでカーブしている、請求項１から４のいずれかに記載の電気モータ。
6. 前記角部の内面の半径は、前記ハウジングの角部に対応する部分における前記リング磁石の外面の半径より大きい、請求項１から５のいずれかに記載の電気モータ。
7. 前記角部の内面の曲率半径と、前記リング磁石の内面の曲率半径との比は、１．１ないし１．８である、請求項１から６のいずれかに記載の電気モータ。
8. 前記ハウジングは、均一の厚みを有する、請求項１から７のいずれかに記載の電気モータ。
9. 前記角部における前記ハウジングの厚みは、前記側部における前記ハウジングの厚みより大きい、請求項１から７のいずれかに記載の電気モータ。
10. 前記ハウジングは、断面が四角形である、請求項１から９のいずれかに記載の電気モータ。

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