JP2011147337A - 電気モータのための回転子 - Google Patents

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Abstract

【課題】固定子巻線の冷却及びモータに接続された電子制御回路の冷却に著しく貢献できる回転子を提供する。
【解決手段】電気モータの回転子は、中心にシャフトが接続された円板部分を含むキャリア構造体を備え、円板部分の周囲は、使用中に固定子の周りに同軸的に延びる本質的に円筒状の環状スカート部分に接合される。円板部分は、複数のスロットを有し、それらの間に、対応する複数のスポークが画成される。少なくとも幾つかのスポークは、少なくとも回転子が一方向に回転するときに対応スロットを通る少なくともほぼ軸方向の空気流を誘起するような形状の横方向断面を周囲方向に有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気モータに係り、より詳細には、電気モータのための回転子及びそのような回転子を有する電気モータに係る。
本発明は、外部回転子及び内部固定子を伴う形式の電気モータ、より特定すれば、永久磁石直流ブラシレス型モータに特に適用できる。より詳細には、本発明は、中心にハブが接続された円板部分を含むキャリア構造体を備え、その周囲が、使用中に固定子の周りに同軸的に延びる基本的に環状の円筒状スカート部分に接合される形式の回転子に関する。
ブラシレスＤＣモータのためのこの形式の回転子は、典型的に、管状のスカート部分において、複数の永久磁石と、これら磁石により形成される磁束をリンクする関連構造体とを支持する。
この構造のブラシレス電気モータでは、固定子が星型形状の導磁性構造を有し、複数の半径方向延長部又は歯が、固定子巻線を形成するコイルを支持する。典型的に、電子制御回路のコンポーネントを収容する少なくとも１つのカード又はボードが、通常、回転子とは反対側で固定子に取り付けられる。これらのコンポーネントは、使用中に熱を発生し、固定子巻線により発生される熱に追加させる。
上述した形式の回転子であって、固定子巻線の冷却及びモータに接続された電子制御回路の冷却に著しく貢献できる回転子を提供することが望まれる。
従って、本発明は、その１つの態様において、内部固定子を伴う形式の電気モータのための回転子であって、中心にシャフトが接続された円板部分を含むキャリア構造体を備え、円板部分の周囲が、使用中固定子の周りに同軸的に延びる本質的に円筒状の環状スカート部分に接合されるような回転子において、キャリア構造体の円板部分は、複数のスロットを有し、それらの間に、対応する複数のスポークが画成され、その少なくとも幾つかは、少なくとも回転子が一方向に回転するときに対応スロットを通る少なくともほぼ軸方向の空気流を誘起するような形状の横方向断面を周囲方向に有している回転子を提供する。
好ましくは、円板部分のスロットは、本質的に半径方向である。
好ましくは、スポークの少なくとも幾つかは、本質的に平らな外面と、二重翼プロフィールのように、一端から他端へ進むにつれて、凹状、次いで、凸状、次いで、もう一度、凹状である対称的プロフィールを有する内面と、を有する横方向断面を周囲方向に含む。
或いは又、スポークの少なくとも幾つかは、本質的に平らな内面と、本質的に上下逆に配置された二重翼プロフィールのように、一端から他端へ進むにつれて、凹状、次いで、凸状、次いで、もう一度、凹状である対称的プロフィールを有する外面と、を有する横方向断面を周囲方向に含む。
好ましくは、スポークは、空気力学的にインアクティブな断面と空気力学的にアクティブな断面とを周囲方向に交互に有する。
好ましくは、空気力学的にアクティブな断面を周囲方向に有するスポークは、同じ向きの翼プロフィールの形状の横方向断面を有する。
好ましくは、空気力学的にアクティブな断面を周囲方向に有するスポークは、三日月形状の横方向断面を有する。
本発明は、その第２の態様によれば、外部回転子及び内部固定子を有する電気モータであって、その回転子が上述したものである電気モータを提供する。
好ましくは、モータは、永久磁石ブラシレスＤＣモータである。
この構造の回転子がスピンするときの軸方向空気流の設定は、固定子巻線と、モータに接続された制御回路のコンポーネントとに有効な冷却作用を及ぼすことができる。
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、必ずしも一定の縮尺率で描かれていない。
本発明による永久磁石回転子を備えたブラシレス直流電気モータの斜視図である。 図１のII−II線に沿った部分断面図である。 本質的に図１のIII−III線に沿った断面図で、本発明による回転子の中心部分におけるスポークの第１実施形態を示す図である。 図３と同様であるが、別の実施形態を示す断面図である。 図３と同様であるが、別の実施形態を示す断面図である。
図１及び２において、参照番号１は、ブラシレスＤＣモータを一般的に示す。それ自体良く知られたように、モータ１は、回転子２及び固定子３（図２）を備えている。
それ自体良く知られたように、固定子３は、磁界導通構造体を備え、これは、一例としてここに示す実施形態では、複数の半径方向延長部又は歯４を含み、各歯の周りにコイル５が巻かれる。
回転子２は、成形プラスチックで作られたキャリア構造体６を備えている。この構造体６は、本質的に円板状の部分７を含み、ここには、複数の本質的に半径方向のスロット８が等角度間隔で配置されている。キャリア構造体６は、固定子３と同軸的に円板部分７から延びる中心ハブ又はシャフト９（図１）にオーバーモールドされる。回転子２の円板部分７の周囲は、ハブ９及び固定子３の周りに同軸的に延びる本質的に円筒状のスカート１０と一部片で形成される。
回転子２の円板部分７において、連続するスロット８の対間には、対応スポーク１１が画成され、その巾は、回転子の中心から周囲に向かって半径方向に増加する。スポーク１１は、例えば、図２に見られるように、回転子２が少なくとも一方向に回転するときに、スロット８を通る少なくともほぼ軸方向の空気流を誘起するような形状の横方向断面を周囲方向に有している。
図２及び３に一例として示す実施形態では、回転子２のスポーク１１は、本質的に平らな外面（それらの図において上）と、二重翼プロフィールのように、スポークの一端から他端へ進むにつれて、最初、凹状であり、次いで、凸状であり、次いで、もう一度、凹状となる対称的プロフィールを有する内面（それらの図において下）と、を有する横方向断面を周囲方向に含む。
この構造の回転子２がいずれかの方向に回転するときには、図３に矢印で示すように、その内側の領域から、その外側の領域へ空気の流れを引き出し、これは、矢印Ｆで示した方向に回転子２が回転する状況を指している。
図４に示す別の実施形態では、回転子２のスポーク１１は、本質的に平らな内面（下）と、上下逆に配置された二重翼プロフィールのように、個々のスポークの一端から他端へ進むにつれて、最初、凹状であり、次いで、凸状であり、次いで、もう一度、凹状となる対称的プロフィールを有する外面（上）と、を有する横方向断面を周囲方向に含む。図４の別の実施例では、いずれかの方向に回転子２を回転すると、常に、図４に矢印で象徴的に示すように、回転子の外側の領域からその内側の領域へ一般的に軸方向に（即ち、回転子の軸に平行に）空気の流れを発生し、これは、矢印Ｆの方向に回転子が回転する状況に関連している。
図５に概略的に示す更に別の実施形態では、回転子のスポーク１１は、空気力学的にインアクティブな断面と空気力学的にアクティブな断面とを周囲方向に交互に有する。より詳細には、ここに示す実施形態では、空気力学的にインアクティブなスポーク１１は、本質的に長方形の断面を有し、一方、空気力学的にアクティブなスポーク１１は、全てが同じ向きの三日月状の断面を有する。この実施形態では、回転子２の空気力学的振舞いは、それが一方向に回転されるか逆方向に回転されるかに基づいて異なる。回転子が一方向に回転するときには、回転子の外側の領域からその内側の領域へスロット８の少なくとも幾つかを通る一般的に軸方向の空気流を誘起する傾向がある。回転子２が逆方向に回転するときには、今度は、その内側の領域からその外側の領域へ一般的に軸方向の空気流を誘起する傾向がある。
図３ないし５に一例として示された断面は、本発明による回転子に効果的に採用できる唯一の断面ではない。
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。
１：ブラシレスＤＣモータ
２：回転子
３：固定子
４：歯
５：コイル
６：キャリア構造体
７：円板状部分
８：スロット
９：ハブ（シャフト）
１０：スカート
１１：スポーク

Claims (9)

  1. 内部固定子を伴う形式の電気モータのための回転子であって、中心にシャフトが接続された円板部分を含むキャリア構造体を備え、円板部分の周囲が、使用中に固定子の周りに同軸的に延びる本質的に円筒状の環状スカート部分に接合されるような回転子において、
    キャリア構造体の円板部分は、複数のスロットを有し、それらの間に、対応する複数のスポークが画成され、その少なくとも幾つかは、少なくとも回転子が一方向に回転するときに対応スロットを通る少なくともほぼ軸方向の空気流を誘起するような形状の横方向断面を周囲方向に有している、回転子。
  2. 前記円板部分のスロットは、本質的に半径方向である、請求項１に記載の回転子。
  3. 前記スポークの少なくとも幾つかは、本質的に平らな外面と、二重翼プロフィールのように、一端から他端へ進むにつれて、凹状、次いで、凸状、次いで、もう一度、凹状である対称的プロフィールを有する内面と、を有する横方向断面を周囲方向に含む、請求項１又は２に記載の回転子。
  4. 前記スポークの少なくとも幾つかは、本質的に平らな内面と、本質的に上下逆に配置された二重翼プロフィールのように、一端から他端へ進むにつれて、凹状、次いで、凸状、次いで、もう一度、凹状である対称的プロフィールを有する外面と、を有する横方向断面を周囲方向に含む、請求項１又は２に記載の回転子。
  5. 前記スポークは、空気力学的にインアクティブな断面と空気力学的にアクティブな断面とを周囲方向に交互に有する、請求項１又は２に記載の回転子。
  6. 空気力学的にアクティブな断面を周囲方向に有する前記スポークは、同じ向きの翼プロフィールの形状の横方向断面を有する、請求項５に記載の回転子。
  7. 空気力学的にアクティブな断面を周囲方向に有する前記スポークは、三日月形状の横方向断面を有する、請求項５に記載の回転子。
  8. 外部回転子及び内部固定子を有する電気モータであって、その回転子が請求項１から７のいずれかに記載のものである電気モータ。
  9. 前記モータは、永久磁石ブラシレスＤＣモータである、請求項８に記載の電気モータ。
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