JP2010115108A - 電気モータ - Google Patents

Abstract

【課題】改良された固定子をもつユニバーサルモータを提供する。
【解決手段】ユニバーサルモータは、固定子と、固定子に設置された回転子とを有する。固定子１０は、２つの同じ固定子セグメント１２を備えている。各セグメントは、第１端及び第２端を有するヨーク１４と、極１６と、この極をヨーク１４の第１端に接続するネック１８とを含む。各ヨーク１４の第２端は、他のヨークの第１端に接続される。固定子セグメント１２の各極１６には２つの予め成形された巻線２２が装着される。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気モータに係り、より詳細には、ユニバーサルモータのための固定子に係る。

図４に示すように、ユニバーサルモータの典型的な固定子は、複数の単一片ラミネーションが互いに積み重ねられたもので構成される。この固定子は、ヨーク１４と、このヨーク１４の内面１５からネック１８を経て延びる一対の対向する極１６とを備えている。極１６とヨーク１４との間に受け入れスペース２０が形成される。この受け入れスペースにおいて極１６の周りに巻線２２が巻かれ、ネックの周りに位置される。しかしながら、ワイヤの切断を避けるために巻き付け中にワイヤに加えられる力はぴったりした巻線を形成するに充分なものでないので巻線は緩く巻かれる。この緩い巻線は、受け入れスペースの外側に延びるように配置することはできない。というのは、巻線の巻回が極と回転子との間のギャップへ容易に落ちてモータの故障を引き起こすからである。従って、巻線は、極１６の長さによって制限される。

上述した問題を克服する１つの既知の選択肢は、巻線２２を予め成形し、その予め成形した巻線を固定子コアの極１６に装着することである。しかしながら、極が巻線２２の開口を通して変形せずに延びて巻線を極に装着できるようにするには、巻線２２の開口を極の巾より大きくなければならない。従って、巻線２２は、組み立て後に固定子コアに対して固定されない。米国特許第７，５４６，６７２号に示された別の既知の選択肢は、ネックの巾に等しい開口をもつ巻線２２を予め成形することである。巻線を固定子コアに装着する間に、極１６が締め付けられる。巻線が固定子コアに装着された後に、極１６は、それらのもとの形状に戻るように変形され、従って、極は、巻線２２を受け入れスペースに保持する。しかしながら、極は、２回変形され、それ故、プロセスが複雑化される。

そこで、改良された固定子をもつユニバーサルモータが要望される。

これは、本発明においては、２つの固定子セグメントを有する固定子コア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、固定子に設置された回転子とを備えたユニバーサルモータにおいて、固定子は、２つの同じ固定子セグメントを備え、各セグメントは、第１端及び第２端を有するヨークと、極と、この極をヨークの第１端に接続するネックとを含み、各ヨークの第２端は、他のヨークの第１端に接続され、そして固定子セグメントの各極には２つの予め成形された巻線が装着されたユニバーサルモータを提供する。

好ましくは、各巻線は、各極、関連ネック、及び２つのヨークの隣接部分によって画成された受け入れスペースに受け入れられる。

好ましくは、巻線の部分は、各受け入れスペースを越えて延びる。

好ましくは、ヨークの隣接端間の各界面に相補的なロック構造体が形成される。

好ましくは、相補的なロック構造体は、各ヨークの一端に形成された溝と、各ヨークの他端に形成されて他のヨークの溝に係合される突起リブとを含む。

好ましくは、界面は、各受け入れスペースの閉じた端に位置されて、固定子の周囲方向に対して傾斜される。

本発明は、その第２の態様によれば、ユニバーサルモータのための固定子を形成する方法において、２つの固定子セグメントを準備するステップであって、各セグメントは、第１端及び第２端を有するヨークと、ヨークの第１端に形成されたネックと、ネックから延びる極とを有し、極とネックとヨークの第１端との間には受け入れスペースが形成されるようにしたステップと、予め成形された巻線の一部分が受け入れスペースに保持されるようにしてその巻線を固定子セグメントの極に装着するステップと、各々の予め成形された巻線の一部分が１つのセグメントの極と他のヨークの第２端部との間に配置されるようにして各ヨークの第１端を他のヨークの第２端に接続することにより２つの固定子セグメントを一緒に接合するステップと、を備えた方法を提供する。

好ましくは、２つのセグメントを一緒に接合する前記ステップは、各ヨークの一端に溝を形成し、各ヨークの他端にリブを形成し、そして各ヨークのリブを他のヨークの溝に押し込むことを含む。

好ましくは、この方法は、ヨークの隣接端間の各界面を、固定子の周囲方向に対して傾斜した方向に対応極のネックから固定子の外縁へと延びるように、形成するステップを備えている。

好ましくは、この方法は、隣接極の中心を通る半径方向平面に対して周囲方向に至近離間された固定子の外縁上の位置まで延びるように界面を形成するステップを備えている。

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。

本発明の好ましい実施形態によるユニバーサルモータの固定子の断面図である。 図１の固定子の固定子セグメントの斜視図である。 図２の固定子セグメントに固定子巻線を装着するためのプロセスを示す。 図２の固定子セグメントに固定子巻線を装着するためのプロセスを示す。 図２の固定子セグメントに固定子巻線を装着するためのプロセスを示す。 ユニバーサルモータの従来の固定子の断面図である。

図１及び２は、本発明の好ましい実施形態によるユニバーサルモータのための固定子を示す。ユニバーサルモータは、固定子１０と、この固定子１０に設置された回転子（図示せず）とを備えている。固定子１０は、２つの同じ固定子セグメント１２を備え、これらセグメントは、それらの間の２つの界面を経て一緒に接続される。各セグメント１２は、ヨーク１４と、ヨーク１４の一端に形成されたネック１８と、ネック１８から延びる極１６とを含む。極１６は、極面を有する。両極１６の極面は、回転子を取り巻く円上に配置され又はそれを部分的に形成する。セグメント１２のヨーク１４の隣接端と、ネック１８と、１つのセグメント１２の極１６との間に、受け入れスペース２０が形成される。予め成形された巻線２２が各受け入れスペース２０に受け入れられ、対応するネック１８及び極１６を取り巻く。巻線２２は予め成形されたものであるから、巻線２２の一部分がスペース２０から延び出してもよい。従って、極のサイズを増加したり固定子の全寸法を増加したりせずに、巻線のサイズを増加することができる（例えば、巻回数又はワイヤの直径を増加することで）。これは、従来技術に比して、モータの効率をモータの効率を高めることができるようにする。

ロック構造体が各界面２８に形成されるか、又はセグメント１２間を接合する。ロック構造体は、各ヨーク１４の一端に形成された溝２４と、各ヨークの他端に形成され溝２４に係合されるリブ２６とを備えている。ネック１８の巾Ｄ１は、ヨーク１４の巾Ｄ２の２倍以上であり、２つのヨーク１４からの磁束が、制限又は飽和されずにネック１８を通過できるようにするのが好ましい。又、界面２８は、ヨークの端を形成し、ネック１８と固定子の外面上のポイントとの間に延び、そして固定子の周囲方向に対して傾斜されるのが好ましい。又、対応する極の中心を通る軸方向平面に向かって傾斜されるのが好ましい。又、界面は、磁束密度が他の場所に比して比較的低い場所に配置され、磁束に対する界面の影響を減少する。

図３Ａから３Ｃは、予め成形された巻線２２をセグメント１２にアッセンブルする２つの方法を示す。巻線２２は、セグメント１２のネック３４及び極１６のサイズ及び形状に基づいて予め成形される。図３Ａの方法では、極１６の一端が巻線２２の開口に挿入され、そして巻線２２が、矢印で示された方向にネック１８及び極１６の周りを受け入れスペース２０へと滑り込まされ、図３Ｃに示す構成に類似したものにする。図３Ｂの方法では、ヨーク１４の自由端が巻線２２の開口に挿入され、そして巻線２２が、矢印で示された方向にネック１８及び極１６の周りを受け入れスペース２０へと滑り込まされ、図３Ｃに示す構成に類似したものにする。従って、巻線２２は、セグメント１２のネック１８を取り巻き、その半分が、ヨーク１４と、ネック１８と、１つの対応極１６との間に形成された受け入れスペース２０に保持される。

最終的に、巻線２２が各々装着された２つのセグメント１２が、それらの間の界面に形成されたロック構造体を経て互いに接続される。２つのセグメント１２は、リブを溝に押し込むことにより、及び／又は両セグメントを整列するために溝及びリブを使用して界面２８で両セグメントを溶接することにより、一緒に接合することができる。極１６に寄りかかっている巻線２２の自由側部は、２つのセグメントが一緒にされたときに他のヨークによって位置保持される。

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：固定子
１２：固定子セグメント
１４：ヨーク
１６：極
１８：ネック
２０：受け入れスペース
２２：巻線
２４：溝
２６：リブ
２８：界面

Claims (10)

1. 固定子と、固定子に設置された回転子とを備えたユニバーサルモータにおいて、固定子は、２つの同じ固定子セグメントを備え、各セグメントは、第１端及び第２端を有するヨークと、極と、この極をヨークの第１端に接続するネックとを含み、各ヨークの第２端は、他のヨークの第１端に接続され、そして固定子セグメントの各極には２つの予め成形された巻線が装着された、ユニバーサルモータ。
2. 各巻線は、各極、関連ネック、及び２つのヨークの隣接部分により画成された受け入れスペースに受け入れられる、請求項１に記載のモータ。
3. 前記巻線の部分は、各受け入れスペースを越えて延びる、請求項１又は２に記載のモータ。
4. 前記ヨークの隣接端間の各界面に相補的なロック構造体が形成される、請求項１、２又は３に記載のモータ。
5. 前記相補的なロック構造体は、各ヨークの一端に形成された溝と、各ヨークの他端に形成されて他のヨークの溝に係合される突起リブとを含む、請求項４に記載のモータ。
6. 前記界面は、各受け入れスペースの閉じた端に位置されて、固定子の周囲方向に対して傾斜される、請求項４又は５に記載のモータ。
7. ユニバーサルモータのための固定子を形成する方法において、
   ２つの固定子セグメントを準備するステップであって、各セグメントは、第１端及び第２端を有するヨークと、ヨークの第１端に形成されたネックと、ネックから延びる極とを有し、極とネックとヨークの第１端との間には受け入れスペースが形成されるようにしたステップと、
   予め成形された巻線の一部分が受け入れスペースに保持されるようにしてその巻線を前記固定子セグメントの極に装着するステップと、
   各々の予め成形された巻線の一部分が１つのセグメントの極と他のヨークの第２端部との間に配置されるようにして各ヨークの第１端を他のヨークの第２端に接続することにより２つの固定子セグメントを一緒に接合するステップと、
   を備えた方法。
8. ２つのセグメントを一緒に接合する前記ステップは、各ヨークの一端に溝を形成し、各ヨークの他端にリブを形成し、そして各ヨークのリブを他のヨークの溝に押し込むことを含む、請求項７に記載の方法。
9. 前記ヨークの隣接端間の各界面を、固定子の周囲方向に対して傾斜した方向に対応極のネックから固定子の外縁へと延びるように、形成するステップを更に備えた、請求項７又は８に記載の方法。
10. 隣接極の中心を通る半径方向平面に対して周囲方向に至近離間された固定子の外縁上の位置まで延びるように前記界面を形成するステップを備えた、請求項９に記載の方法。

Images