JP2013514754A - 電気モータ - Google Patents

Abstract

本発明は電気モータに関し、電気モータはステータを備えていて、ステータに、整流された回転磁界を形成するための少なくとも１つのコイルが形成されており、電気モータはロータを備えていて、ロータに少なくとも１つの永久磁石エレメントが形成されており、ロータは軸線において回動可能に支承されており、整流された回転磁界と、永久磁石エレメントの磁界との間に、ロータの軸線を中心としてロータを回動させる力が作用する。少なくとも１つの永久磁石エレメントが廉価にかつ長期に亘って安定的にロータに取り付けられている電気モータを提供するために、電気モータによって形成されたトルクは、可能な限り大きいことが望ましく、少なくとも１つの永久磁石エレメントは、軸線の延長上においてステータを超えて突出している。永久磁石エレメントの、ステータを越えて突出している部分だけが、プラスチックから成るオーバモールド成形部によって覆い被されており、このオーバモールド成形部は永久磁石エレメントをロータにおける所定の位置に固定する。

Description

本発明は、電気モータに関し、電気モータはステータを備えていて、ステータに、整流された回転磁界を形成するための少なくとも１つのコイルが形成されており、かつ電気モータはロータを備えていて、ロータに少なくとも１つの永久磁石エレメントが形成されており、ロータは軸線において回動可能に支承されており、整流された回転磁界と永久磁石エレメントの磁界との間に、ロータをロータの軸線を中心に回動させる力が作用する。

冒頭で述べた形式の電気モータは公知であり、多方面において使用される。この電気モータにおいて、ロータに永久磁石エレメントを取り付けるための種々異なる手法がある。たとえば、永久磁石エレメントをプラスチックによるインサート成形でもって完全に取り囲み、こうしてロータに固定することが公知である。しかしこの構成において、永久磁石エレメントと、ステータにおけるコイルとの間隔は拡大され、これにより、コイルの磁界と永久磁石エレメントの磁界との間に生じる力が減じられる。プラスチックから成るインサート成形部に対して付加的に、ステータの内径とロータの外径との間には、依然としてエアギャップを残す必要がある。このエアギャップは、不可避の製品公差及び軸受公差を補償する。ロータの回動を許容する、ロータの軸線上の軸受は、遊びなしで完全に製造することは可能でなく、電気モータの運転中において、上記軸受遊びはさらに拡大することもある。したがって電気モータにおいては常に、ステータの内径と、ロータの外径との間のエアギャップが必要不可欠である。したがって永久磁石エレメントを固定するために、ロータをプラスチックによるインサート成形でもって完全に取り囲むことは、電気モータの出力を減じる。

永久磁石エレメントは、ロータに貼り付けることができる。しかしこのことは極めて困難であり、ひいては加えて不十分な結果をよくもたらす高価なプロセスである。

したがって、本発明の目的は、少なくとも１つの永久磁石エレメントが廉価にかつ長期に亘って安定的にロータに取り付けられていて、電気モータによって形成されるトルクが可能な限り大きくなっていることが望ましい電気モータを提供することである。

上記目的は、独立請求項の特徴により達成される。

少なくとも１つの永久磁石エレメントが軸線方向の延びにおいて、ステータを超えて突出し、永久磁石エレメントのステータを超えて突出している部分だけが、プラスチックから成るオーバモールド成形部によって覆い被されており、このオーバモールド成形部は、永久磁石エレメントをロータにおける所定の位置に固定することにより、ステータにおけるコイルと、ロータにおける永久磁石エレメントとの間の間隔を、特に小さく構成することができる。したがって、電気モータは高い界の力（コイル及び永久磁石エレメント近くでは、間隔が大きい場合より磁界の強さは大きい）を備えた相互に作用する界により、例えば比較的大きなトルクを製造することができるので、電気モータの出力は高まる。

他の構成において、永久磁石エレメントはその軸線の延長上において両側で、ステータを超えて突出している。永久磁石エレメントの、ステータを超えて突出している部分だけが、プラスチックから成るオーバモールド成形部によって覆い被されており、このオーバモールド成形部は、永久磁石エレメントをロータにおける所定の位置に固定する。ステータを超えて突出している永久磁石エレメントの部分を両側で射出成形により覆うことにより、永久磁石エレメントは特に良好に固定される。これにより電気モータの長寿命が可能になる。ロータのこの対称的な構成により、電気モータの特に良好な運転が保証される。

少なくともロータの一方の側においてオーバモールド成形部の外径が最大で、ステータの内径に対応していると、永久磁石エレメントを備えたロータは、問題なくステータ内に押し込むことができる。この構成において、オーバモールド成形部全体はステータを通じて、オーバモールド成形部が永久磁石エレメントの軸線の延長に基づき、ステータの他方の側においてステータから再び進出するまで押し込まれる。オーバモールド成形部がロータから進出した後、ロータにおいては、ロータとステータとの間に必要不可欠なエアギャップだけが残っている。この構成において、例えば軸受公差を補償するためにエアギャップが必要である。

さらに別の構成において、オーバモールド成形部はウェブと一体に形成されている。ウェブはロータに係止されており、ひいては少なくとも１つの永久磁石エレメントを付加的に固定する。これによりオーバモールド成形部及びウェブから、永久磁石エレメントを有利に固定し、ひいてはロータにおける永久磁石エレメントの極めて正確な位置調整を可能にする一体のケージがもたらされる。

ウェブの係止部はアンダカットとして形成されていると有利である。係止部の上記構成により、射出成形によりウェブ、ひいてはウェブ及びオーバモールド成形部の一体の組合せから成るケージ全体の不動でかつ確実な固定が達成される。

さらに別の構成において、少なくとも１つのオーバモールド成形部は、ステータ内へのロータの組込み補助部材として使用される。ロータに永久磁石エレメントが備え付けられているので、ロータはステータの金属によって引き寄せられる。永久磁石エレメントがステータに衝突すると、組込み工程は失敗し、電気モータは、一般的に使用不能になる。この構成において、ロータがその軸受内に滑動されていて、次いでこれによりロータの回動軸線において保持される限りオーバモールド成形部は、永久磁石エレメントとステータとの間隔を保証するので、オーバモールド成形部は組込み補助部材として使用することができる。

永久磁石エレメントが直方体状に形成されていると、永久磁石エレメントは極めて簡単かつ廉価に製造可能である。直方体状に形成されている永久磁石エレメントの永久磁界を均質に構成できるので、円筒シェル状に形成されている永久磁石エレメントとは異なり、直方体状に形成されている永久磁石エレメントは質的にも優れている。

電気モータを示す図である。 ロータの構造を示す図である。 ロータの側方断面図である。 線Ｄ−Ｄに沿ったロータの断面図である。 線Ａ−Ａに沿ったロータの断面図である。 本発明に係る電気モータの概略的な構造を示す図である。 先行技術に基づく電気モータ１を示す図である。

以下に、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。

図１に、ステータ２とロータ４とを備えた電気モータ１を示す。ステータ２には、整流された電流を供給することができるコイル３が取り付けられていて、もって交番磁界を形成することができる。ロータ４は、軸線６において回動可能に支承されており、かつ、永久磁石エレメント５を有している。この永久磁石エレメント５は、ロータ４においてオーバモールド成形部８により保持される。さらに少なくとも１つの永久磁石エレメント５は、その軸線の延長７上においてステータ２を超えて突出する。オーバモールド成形部８は、永久磁石エレメント５の、ステータ２を超えて突出している部分だけを取り囲む。ステータ２のこの構成により、永久磁石エレメント５とステータ２との間隔は、特に小さく構成することができる。この間隔は、この実施の形態において、ロータ４の軸受遊びと、ステータ２及びロータ４の製造公差とを補償するために、ステータとロータ４との間に設ける必要があるエアギャップに限定される。

図２に、ロータ４の構造を詳細に示す。ステータ２の円筒状の外面に配置されている複数の永久磁石エレメント５が看取できる。この構成において、永久磁石エレメント５は直方体状に形成されている。軸線の延長７上においてステータ２を超えて突出している永久磁石エレメント５の部分は、プラスチックから成るオーバモールド成形部８によって覆い被されている。プラスチックから成るこのオーバモールド成形部８は、永久磁石エレメント５を円筒状のロータ４の外套面に固定する。永久磁石エレメント５の間に、永久磁石エレメント５をロータ４にさらに固定することを可能にするウェブ１１を看取することができる。さらに図２にロータ４の外径９を示す。ロータ４の外径は、永久磁石エレメント５を備えたロータ４と、永久磁石エレメント５に被されているオーバモールド成形部８とから形成されている。組付け時にロータをステータ２内に押し込むことができるように、ロータ４の外径９は最大で、ステータ２の内径１０に一致する。しかしステータ２内へロータ４を導入するために、外径９に関してロータ４の一方の側が、ステータの内径１０に一致するということだけが必要である。外径９に関してロータ４の他方の側が、ステータ２の内径１０の寸法を超えていると、ロータ４をステータ２内にこの点にまでしか押し込むことができないので有利であってよい。ロータ４はステータ２内へ挿入する際に、オーバモールド成形部８により、永久磁石エレメント５によってステータ２に引き付けられ得ないので、ステータ２の内径に最大で一致する外径９を有するロータ４の側は、電気モータ１のための組付け補助部材として利用することができる。

図３に、ロータ４の側方断面図を示す。このロータ４は、軸線６上で軸受（図示せず）に支承されている。ロータ４に、この実施の形態においては直方体状に構成されている永久磁石エレメント５を看取することができる。永久磁石エレメント５は、軸線の延長７を有している。この軸線の延長７は、ステータ２の延びを超えて延在している。ステータ２の延びを超えて延在している永久磁石エレメント５の部分には、オーバモールド成形部８が備え付けられている。このオーバモールド成形部８は、通常、プラスチックから成っている。ロータ４と、このロータ４に取り付けられている永久磁石エレメント５、及びこの永久磁石エレメント５のオーバモールド成形部８との組合せは、少なくともロータ４の一方の側において、ステータ２の内径１０に最大で一致してよい外径９を有する。図３の記載による、線Ａ−Ａ及び線Ｄ−Ｄに沿った２つの断面図を、以下の図４，５に示す。

図４に、図３の線Ｄ−Ｄに沿ったロータ４の断面図を示す。直方体状の永久磁石エレメント５が配置されているロータ４がまた看取できる。この永久磁石エレメントは、オーバモールド成形部８によって取り囲まれている。このオーバモールド成形部８は、永久磁石エレメント５をロータ４に固定する。付加的にオーバモールド成形部８は、永久磁石エレメント５の間においてロータ４に係合するウェブ１１と一体に形成されている。ロータ４にウェブ１１を最適に固定するために、ロータ４においてアンダカット１２が設けられている。このアンダカット１２内にプラスチック材料が、ウェブ１１の形成中に流れ込み、アンダカット１２は、ロータ４におけるウェブの付加的な係止の作用を有する。オーバモールド成形部８がウェブ１１と一体に形成されているということが明確に看取できる。オーバモールド成形部８はウェブ１１と一緒になってケージを形成する。このケージ内に永久磁石エレメント５が確実かつ持続的に支承されている。

図５に、図３の線Ａ−Ａに沿った断面図を示す。図５においてもロータ４が看取でき、このロータ４において、永久磁石エレメント５はオーバモールド成形部８により固定されている。さらに、オーバモールド成形部８と一体に形成されていて、アンダカット１２内に係合するウェブ１１をやはり看取できる。したがってまた、オーバモールド成形部８及びウェブ１１から成るケージが、永久磁石エレメント５のための確実な保持を保証する。

図６に、再度、本発明に係る電気モータ１の概略的な構造の断面図を示す。ステータ２及びロータ４が看取できる。ロータ４に永久磁石エレメント５が支承されている。永久磁石エレメント５は、軸線の延長上において、ステータ２を超えて突出している。永久磁石エレメント５の、ステータ２を超えている部分だけが、プラスチックから成るオーバモールド成形部８によって覆い被されている。上記オーバモールド成形部８は、永久磁石エレメント５をロータ４における所定の位置に固定する。ステータ２の領域においては、永久磁石エレメント５をプラスチックによるインサート成形でもって取り囲まないことにより、エアギャップ１３を、ステータ２と永久磁石エレメント５との間に直接的に形成することができる。これにより、ステータ２と永久磁石エレメント５との間隔は、特に小さい。このことは電気モータ１の出力の改善に繋がる。

ステータ２から出発する磁界は、永久磁石エレメント５に対する間隔は小さいので、図７に例示的に示している先行技術に基づく手段よりも実質的に大きな力、ひいてはトルクを電気モータ１に形成することができる。

図７に、先行技術に基づく電気モータ１を示す。図７においても、ステータ２及びロータ４が看取できる。ロータ４に永久磁石エレメント５が配置されている。この永久磁石エレメント５は、プラスチックから成るインサート成形部１４によって取り囲まれている。この特許出願の枠内において、オーバモールド成形部８とインサート成形部１４との間には相違点があることを指摘しておきたい。図６に示されているように、オーバモールド成形部８は、永久磁石エレメント５の、ステータ２を超える少なくとも１つの部分だけをカバーする。図７に示すインサート成形部１４は、永久磁石エレメント５を完全にカバーする。このインサート成形部１４での永久磁石エレメント５の上記完全なカバーにより、永久磁石エレメント５とステータ２との間の間隔は、少なくともインサート成形部１４の肉厚だけ拡大される。したがって、ステータ２と永久磁石エレメント５との間の間隔は、インサート成形部１４の肉厚及び必要なエアギャップ１３から構成される。磁界の強度が、磁界の源に対する間隔と共に低下するので、ステータ２と永久磁石エレメント５との間隔の拡大により、電気モータ１によって形成される力は減じられる。

Claims (7)

1. 電気モータ（１）であって、該電気モータ（１）はステータ（２）を備えていて、該ステータ（２）に、整流された回転磁界を形成するための少なくとも１つのコイル（３）が形成されており、かつ前記電気モータ（１）はロータ（４）を備えていて、該ロータ（４）に少なくとも１つの永久磁石エレメント（５）が形成されており、前記ロータ（４）は軸線（６）において回動可能に支承されており、前記整流された回転磁界と永久磁石エレメント（５）の磁界との間に、前記ロータ（４）を該ロータ（４）の軸線（６）を中心に回動させる力が作用する電気モータにおいて、
   前記少なくとも１つの永久磁石エレメント（５）は、該永久磁石エレメント（５）の軸線の延長（７）上において前記ステータ（２）を超えて突出しており、前記永久磁石エレメント（５）の、前記ステータ（２）を超えて突出している部分だけが、プラスチックから成るオーバモールド成形部（８）によって覆い被されており、該オーバモールド成形部（８）は前記永久磁石エレメント（５）を前記ロータ（４）における所定の位置に固定することを特徴とする、電気モータ。
2. 前記永久磁石エレメント（５）は、該永久磁石エレメント（５）の軸線の延長（７）上において両側で前記ステータ（２）を超えて突出しており、該ステータ（２）を超えて突出している、前記永久磁石エレメント（５）の部分だけが、プラスチックから成る前記オーバモールド成形部（８）によって覆い被されており、該オーバモールド成形部（８）は前記永久磁石エレメント（５）を前記ロータ（４）における所定の位置に固定することを特徴とする、請求項１記載の電気モータ。
3. 少なくとも前記ロータ（４）の一方の側において、前記ロータ（４）の外径（９）は、前記オーバモールド成形部（８）でもって最大で前記ステータ（２）の内径（１０）に相当することを特徴とする、請求項１又は２記載の電気モータ。
4. 前記オーバモールド成形部（８）は、前記ロータ（４）に係止されており、ひいては少なくとも１つの永久磁石エレメント（５）を付加的に固定するウェブ（１１）と一体に形成されていることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか一項記載の電気モータ。
5. 前記ウェブ（１１）の係止部は、アンダカット（１２）として形成されていることを特徴とする、請求項４記載の電気モータ。
6. 少なくとも１つのオーバモールド成形部（８）は、前記ステータ（２）への前記ロータ（４）の組込み補助部材として使用されることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか一項記載の電気モータ。
7. 前記永久磁石エレメント（５）は直方体状に形成されていることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか一項記載の電気モータ。

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