JP2011045237A - ユニバーサルモータ - Google Patents

Abstract

【課題】巻線のワイヤの材料の使い方を改善した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、回転子及び固定子を有する。固定子は、一対の対称的なＣ字型固定子コアと、その固定子コアに各々巻かれた２つの巻線とを備えている。各固定子コアは、ヨークと、ヨークの両端から延びる一対の極とを備えている。ヨークには巻線が巻かれる。各極はカーブした面を有し、極の面が協働して開口を形成する。この開口に回転子が回転可能に受け入れられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ユニバーサルモータに係り、より詳細には、分割固定子を有するユニバーサルモータに係る。

図９は、固定子及び回転子（図示せず）を備えた従来のユニバーサルモータを示している。固定子は、固定子コア１２’及び巻線１４’を含む。固定子コア１２’は、４つの辺及び４つの極１２４’をもつ方形ヨークで構成され、各極は、それに対応する辺から半径方向内方に延びている。極は、極をヨークに接合するネックを有する。巻線１４’は、ネックに巻き付けられる。回転子が大きな直径をもてるようにするために、ネックは、半径方向の長さが小さくされている。それ故、巻線は、長さは小さいが高さが大きいコイルにより形成される。即ち、コイルの外側付近のコイルの巻回のワイヤの長さは、最初に巻かれた巻回より実質的に大きく、材料の浪費を招く。

そこで、巻線のワイヤの材料の使い方を改善したユニバーサルモータが要望される。

従って、本発明は、その１つの態様において、２つのＣ字型固定子コアと、この固定子コアに各々巻かれた２つの巻線とを含む固定子を備え、各固定子コアは、ヨークによって接続された２つの極を含み、巻線は、各ヨークに巻かれ、各極は、カーブした極面を有し、その極面が協働して開口を画成し、更に、その開口に回転可能に受け入れられた回転子を備えたユニバーサルモータを提供する。

好ましくは、回転子は、整流子を備え、そして固定子は、更に、固定子コアの軸方向端に留められたエンドキャップと、このエンドキャップに留められたブラシカードとを備え、このブラシカードには整流子とスライド接触するようにブラシが配列される。

好ましくは、固定子は、更に、固定子コア間に固定子の片側で固定子の周囲方向に接続された第１のカップリング部材を備えている。

好ましくは、固定子は、更に、固定子コア間に固定子の前記片側とは逆の側で固定子の周囲方向に接続された第２のカップリング部材を備えている。

好ましくは、固定子コア又はカップリング部材には楔形の溝が形成され、一方、カップリング部材又は固定子コアには楔形のインターロック部分が形成され、カップリング部材は、インターロック部分を固定子の軸方向にその対応溝へ挿入することにより固定子コアに取り付けられる。

好ましくは、カップリング部材は、非導磁性材料で作られる。

或いは又、カップリング部材が導磁性材料で作られるか、又はカップリング部材の一方が導磁性材料で作られそして他方のカップリング部材が非導磁性材料で作られる。

好ましくは、固定子コアの周囲面は、長さの方が巾より大きい長方形断面をもつ立方体を形成する。

好ましくは、固定子コアは、別々に形成され、且つ固定子の巾方向に延びる第１軸の周りで互いに対称的に配列され、各固定子コアは、固定子の長さ方向に延びる第２軸の周りで対称的であり、第１軸は、第２軸に垂直であり、第１軸及び第２軸は、モータの回転軸で交差する。

好ましくは、固定子が４つの磁極をもつように各極が磁極を形成する。

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。

本発明の第１の実施形態によるユニバーサルモータの斜視図である。 図１のユニバーサルモータの固定子コア及び巻線の斜視図である。 図２の固定子コアの平面図である。 ブラシ及び整流子を示すためにエンドキャップを除去して、別の視点から見た図１のユニバーサルモータの斜視図である。 図１のモータの巻線をもつ固定子コア及び電機子を示す。 本発明の第２の実施形態によるユニバーサルモータの斜視図である。 図６のモータの巻線をもつ固定子コア及び回転子コアを示す。 図６のモータの固定子コアの平面図である。 従来のユニバーサルモータの固定子コア及び巻線の斜視図である。

図１から５は、固定子１０と、固定子１０に対して回転可能に装着された回転子３０とを有する本発明の第１の好ましい実施形態によるユニバーサルモータを示す。

図２及び３に明瞭に示されたように、固定子１０は、一対の対称的なＣ字型固定子コア１２と、この固定子コア１２に各々巻かれた２つの巻線１４とを備えている。各固定子コア１２は、ヨーク１２２と、ヨーク１２２の両端から延びる一対の極１２４とを含む。各ヨーク１２２に巻線１４が巻かれる。各極１２４は、カーブした極面を有し、それら極面が協働して、開口１５を画成する。２つの固定子コア１２は、別々に形成されて、固定子１０の巾方向に延びる第１軸Ｙの周りで互いに対称的に配列される。各固定子コア１２は、固定子１０の長さ方向に延びる第２軸Ｘの周りで対称的である。軸Ｘは、軸Ｙに対して垂直であり、そしてモータの回転軸、即ち回転子３０の中心で軸Ｙに交差する。好ましくは、固定子コア１２の周囲面は、長さが巾より大きな長方形断面をもつ立方体を形成する。好ましくは、固定子コア１２は、複数のラミネーションを固定子１０の深さ方向又は軸方向に積層することにより形成される。

固定子１０は、更に、固定子コア１２の軸方向端に各々留められた一対のエンドキャップ１６及び１７と、エンドキャップ１６に留められたブラシカード１８とを備えている。エンドキャップ１６及び１７の各々は、両固定子コア１２の軸方向端に留められ、２つの固定子コア１２を一緒に接続する。図４に示すように、ブラシカード１８には、回転子３０の整流子３８にスライド接触するようにブラシ２０が配置される。各固定子コア１２は、各極１２４にスルーホール１２６を有し、スクリュー１９がエンドキャップ１７のスルーホール、固定子コア１２のホール１２６を通して延びて、エンドキャップ１６のスクリューホールに係合し、エンドキャップ１６及び１７を固定子コア１２の両端に留める。

図４は、整流子に係合する４つのブラシを示すためにエンドキャップ１６が除去されたモータの図である。図５は、回転子を示すためにエンドキャップ１７が除去されたモータの図である。図４及び５に示すように、回転子３０は、シャフト３２と、シャフト３２に装着された回転子コア３４と、回転子コア３４に巻かれた回転子巻線３６と、シャフト３２に装着された整流子３８とを備えている。巻線３６は整流子３８に接続される。回転子コア３４及び巻線３６は、固定子１０の極面間に形成された開口１５に受け入れられる。

上述した実施形態では、固定子巻線１４は、従来の極のネックの巾に比して固定子１０の巾方向に沿って比較的大きなサイズを有するヨーク１２２に巻かれ、その結果、巻線１４は、同じ巻回数に対して比較的長さが大きく、従って、高さ又は直径が小さく、これにより、巻線の材料が節減される。更に、上述した実施形態によるモータの固定子コアの断面積は、上述した実施形態によるモータの回転子と同じ直径の回転子を有する慣習的なユニバーサルモータより小さく、これにより、固定子コアの材料が節減される。更に、固定子コア１２の周囲面は、長さが巾より大きい長方形断面をもつ立方体を形成し、従って、このモータは、狭いスペースしか利用できない用途に適している。

図６−８は、本発明の第２の好ましい実施形態による別のユニバーサルモータを示す。第２の実施形態のモータは、上述したモータに類似しているが、一対のカップリング部材５０が固定子コア１２を固定子の両側で固定子の周囲方向に一緒に接続している。好ましくは、各固定子コア１２は、各極１２４に楔形の溝１２８を有する。溝１２８は、固定子の軸方向に延びる。各カップリング部材５０には、その両端に２つの楔形のインターロック部分５２が各々形成されている。カップリング部材５０は、インターロック部分５２を固定子の軸方向に対応溝１２８へ挿入することによって固定子コア１２に取り付けられ、軸方向に垂直な方向に対応溝１２８と係合される。カップリング部材５０は、巻線１４が固定子コア１２に巻かれた後に固定子コア１２を一緒に接続し、固定子コア１２へのエンドキャップ１６の組み立てを容易にする。好ましくは、インターロック部分５２が軸方向に溝１２６から抜けるのを防止するために、インターロック部分５２は、対応溝１２８に圧入される。或いは又、インターロック部分５２に接着剤を塗布して、インターロック部分５２を固定子コア１２に接着してもよい。好ましくは、カップリング部材５０は、モータが４つの極を有するように非導磁性材料で作られる。或いは又、カップリング部材５０は、導磁性材料で作られてもよいし、又はカップリング部材の一方を導磁性材料で作り、カップリング部材の他方を非導磁性材料で作って、モータが２つの極を有するようにしてもよい。

以上の説明及び特許請求の範囲において、Ｃ字型という語は、一般的にＣ字型のものであって、Ｕ字型、三日月型、かぎかっこ型、及びその他、おおよそＣ字型の形状も含むことを意味する。

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：固定子コア
１４：固定子巻線
１６、１７：エンドキャップ
１８：ブラシカード
１９：スクリュー
２０：ブラシ
３０：回転子
３２：シャフト
３４：回転子コア
３６：回転子巻線
３８：整流子
５０：カップリング部材
５２：インターロック部分
１２２：ヨーク
１２４：極
１２６：スルーホール
１２８：楔形の溝

Claims (10)

1. 開口を画成する固定子と、
   前記開口に回転可能に受け入れられた回転子と、
   を備え、前記固定子は、２つのＣ字型固定子コアと、この固定子コアに各々巻かれた２つの巻線とを含み、各固定子コアは、ヨークによって接続された２つの極を含み、巻線は、各ヨークに巻かれ、各極は、カーブした極面を有し、その極面が協働して前記開口を画成することを特徴とするユニバーサルモータ。
2. 前記回転子は、整流子を備え、そして前記固定子は、更に、前記固定子コアの軸方向端に留められたエンドキャップと、該エンドキャップに留められたブラシカードとを備え、このブラシカードには整流子とスライド接触するようにブラシが配置される、請求項１に記載のモータ。
3. 前記固定子は、更に、前記固定子コア間に固定子の片側で固定子の周囲方向に接続された第１のカップリング部材を備えた、請求項１又は２に記載のモータ。
4. 前記固定子は、更に、前記固定子コア間に固定子の前記片側とは逆の側で固定子の周囲方向に接続された第２のカップリング部材を備えた、請求項３に記載のモータ。
5. 前記固定子コア又はカップリング部材には楔形の溝が形成され、一方、前記カップリング部材又は固定子コアには楔形のインターロック部分が形成され、前記カップリング部材は、前記インターロック部分を固定子の軸方向にその対応溝へ挿入することにより固定子コアに取り付けられる、請求項４に記載のモータ。
6. 前記カップリング部材は、非導磁性材料で作られる、請求項４又は５に記載のモータ。
7. 前記固定子が４つの磁極をもつように各極が磁極を形成する、請求項１から６のいずれかに記載のモータ。
8. 前記カップリング部材の少なくとも一方は、導磁性材料で作られる、請求項４又は５に記載のモータ。
9. 前記固定子コアの周囲面は、長さの方が巾より大きい長方形断面をもつ立方体を形成する、請求項１から８のいずれかに記載のモータ。
10. 前記固定子コアは、別々に形成され、且つ固定子の巾方向に延びる第１軸の周りで互いに対称的に配置され、各固定子コアは、固定子の長さ方向に延びる第２軸の周りで対称的であり、前記第１軸は、前記第２軸に垂直であり、前記第１軸及び第２軸は、前記モータの回転軸で交差する、請求項１から９のいずれかに記載のモータ。

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