JP2017070201A - 単相永久磁石モータ及び駆動機構 - Google Patents

Abstract

【課題】サイズが削減されたモータ及び駆動機構を提供すること。
【解決手段】単相永久磁石モータ及び駆動機構が提供される。モータは、固定子鉄心、回転子、及び巻線を含む。回転子は、永久磁極を含む。固定子鉄心は、固定子ヨークと、ｎ個の固定子歯部と、ｎ個の補助歯部とを含む。ｎ個の固定子歯部及びｎ個の補助歯部は、固定子ヨークの周方向に沿って交互に離間する。巻線は、固定子歯部に巻き回される。巻線が励磁されると、同じ極性を有するｎ個の主磁極がｎ個の固定子歯部においてそれぞれ生成され、主磁極の極性と逆の極性を有するｎ個の補助磁極がｎ個の補助歯部においてそれぞれ生成され、ここでｎは１より大きい正の整数である。モータは、より大きい出力密度及び効率を有する。
【選択図】図７

Description

本発明は、単相永久磁石モータ及び該モータを利用した駆動機構に関する。

車両窓の開閉は、通常、駆動機構により達成される。駆動機構は、一般に、ボックス、モータ、及び該ボックス内に配置された動力伝達組立体を含む。回転すると、モータは、動力伝達組立体を通じて車両窓を駆動して開閉する。従来の内側回転子モータは、一般に、固定子鉄心、固定子鉄心に巻き回された巻線、及び固定子鉄心内に回転に可能に配置された回転子を含む。しかしながら、固定子鉄心の構造的拘束のため、モータは、比較的大きい全体サイズを有し、その結果、駆動機構の全体サイズが大きくなり、したがって大きい取付スペースを占めることになる。

従って、サイズが削減されたモータ及び駆動機構が所望されている。

１つの態様において、固定子鉄心と、固定子鉄心に対して回転可能な回転子と、巻き回された巻線とを含む単相永久磁石モータが提供される。回転子は、複数の永久磁極を含む。固定子鉄心は、固定子ヨークと、ｎ個の固定子歯部と、ｎ個の補助歯部とを含む。ｎ個の固定子歯部及びｎ個の補助歯部は、固定子ヨークの周方向に沿って交互に離間しており、ｎは１より大きい正の整数である。巻線は、ｎ個の固定子歯部に巻き回される。巻線が励磁されると、同じ極性を有するｎ個の主磁極がｎ個の固定子歯部においてそれぞれ生成され、主磁極の極性と逆の極性を有するｎ個の補助磁極がｎ個の補助歯部においてそれぞれ生成される。

好ましくは、巻線は、ｎ個の固定子歯部にそれぞれ巻き回されたｎ個のコイルを備える。

好ましくは、固定子ヨークは、２つの対向する第１の側壁及び２つの対向する第２の側壁を備え、第１の側壁及び第２の側壁は、固定子ヨークの横断面が実質的に矩形形状になるように接続され、２つの第１の側壁の外面間の最大距離は、２つの第２の側壁の外面間の最大距離より大きく、固定子歯部は、第１の側壁に結合され、補助歯部は、第２の側壁に結合される。

好ましくは、第1の側壁の横断面は、円弧形であり、第２の側壁の横断面は、矩形である。

好ましくは、固定子歯部の数は、２であり、各固定子歯部は、第１の側壁の一方の片側に回転子に向かって配置され、回転子に向かって延びている。

好ましくは、各固定子歯部は、対応する第１の側壁から内方に延びる巻付け部分と、巻付け部分の遠位端に配置された２つの磁極片とを備え、巻線は、２つのコイルを備え、各コイルは、１つの対応する巻付け部分に巻き回され、各磁極片の、巻付け部分から遠い方の一端は、巻付け部分から遠ざかりかつ他方の磁極片から遠ざかる方向に延び、各補助歯部は、２つの延長部を備え、各延長部の、対応する第２の側壁から遠い方の一端は、対応する第２の側壁から遠ざかりかつ他方の延長部から遠ざかる方向に延び、磁極片及び延長部は協働して、回転子が受け入れられる受入スペースを定める。

好ましくは、各磁極片の遠位端は、１つの対応する延長部の遠位端に隣接して位置し、２つの遠位端は、磁気ブリッジで接続され、又は開口部により離間される。

好ましくは、各固定子歯部の磁極片の、回転子に面した内面は、凹部を定める。

好ましくは、各補助歯部の延長部の、回転子に面した内面は、凹部を定める。

好ましくは、回転子は、回転軸と、回転軸の周りに配置された回転子鉄心とをさらに備え、永久磁極の数は、２ｎであり、２ｎの永久磁極は、回転子鉄心の外面の周りに配置される。

好ましくは、固定子に面する永久磁極の外面は、同じ円筒面上に位置する。

好ましくは、各永久磁極の外面は、回転子の中心から、回転子の円周方向に外面の中央部から２つの端部へ漸次減少する距離だけ離間され、かつ外面の中心線に関して対称である。

好ましくは、回転子は、回転軸をさらに備え、永久磁極の数は、２ｎであり、２ｎの永久磁極は、回転軸の周りに固定配置される。

好ましくは、固定子に面する永久磁極の外面は、同じ円筒面上に位置する。

好ましくは、各永久磁極の外面は、回転子の中心から、回転子の円周方向に外面の中央部から２つの端部へ漸次減少する距離だけ離間され、かつ外面の中心線に関して対称である。

別の態様において、ボックスと、動力伝達組立体と、動力伝達組立体に結合された上記のいずれかの単相永久磁石モータと、を含む駆動機構が提供される。

好ましくは、単相永久磁石モータは、少なくとも部分的にボックス内に配置され、動力伝達組立体は、ボックスに取り付けられ、モータの回転子により駆動される。

好ましくは、ボックスは、第１の受入部分を備え、第１の受入部分は、受入チャンバを定め、固定子鉄心は、少なくとも部分的に受入チャンバ内に受け入れられる。

好ましくは、固定子鉄心とボックスとの間に緩衝部材が配置され、緩衝部材は、固定子鉄心の周りに取り付けられたスリーブ部分と、スリーブ部分上に配置された緩衝部分とを備え、緩衝部分は、スリーブ部分とボックスとの間に位置する。

好ましくは、駆動機構は、車両窓昇降機構である。

上記モータにおいて、巻線が励磁されると、各主磁極と、主磁極に隣接する補助磁極とが、それらの間に磁束ループを形成することができる。従来の２極モータと比べると、磁路が改善される。同じ出力を得るためのモータの巻線及び固定子鉄心の材料消費を削減することができ、したがって費用を削減することができる。他方、回転子の外径が固定されている場合、固定子鉄心のサイズを比較的小さく設定することができるので、モータの全体サイズ、それゆえ駆動機構の全体サイズを削減することができる。

本発明の一実施形態による駆動機構の斜視図である。 図１の駆動機構の分解斜視図である。 図１の駆動機構の断面図である。 図３の駆動機構の部分ＩＶの拡大図である。 図２の駆動機構の駆動組立体の斜視図である。 図５の駆動組立体の分解斜視図である。 図５の駆動組立体の横断面図である。 図１の駆動機構の別方向からみた断面図である。 図２の駆動機構の緩衝部材の斜視図である。 車両において用いられる図１の駆動機構を示す。

本発明の実施形態の技術的解決策は、以下のように添付図面を参照して明確かつ完全に説明される。明らかに、以下説明する実施形態は、本発明の実施形態の全てではなく一部に過ぎない。本開示の実施形態に基づいて当業者により何ら創造的努力を払うことなく得られる他のいかなる実施形態も、本発明の保護範囲内に入るものとする。

ある構成要素が別の構成要素に「固定される」と記載されている場合、これは別の構成要素に直接固定される場合もあり、又は介在する構成要素が存在する、すなわち第３の構成要素を通じて別の構成要素に間接的に固定される場合もあることに留意されたい。ある構成要素が別の構成要素に「接続される」と記載されている場合、これは別の構成要素に直接接続される場合もあり、又は介在する構成要素が存在する場合もある。ある構成要素が別の構成要素上に「配置される」と記載されている場合、これは別の構成要素上に直接配置される場合もあり、又は介在する構成要素が存在する場合もある。方向を表す語法、例えば「垂直」、「水平」、「左」、「右」又は類似の表現は、例証のみを目的としたものである。

特段の断りのない限り、全ての技術的及び科学的用語は、当業者が理解する通常の意味を有するものとする。この開示で用いられる用語は、限定的なものではなく、例証的なものである。本開示で用いられる「及び／又は」という用語は、列挙された１つ又は複数の関連用語の各々及びあらゆる組合せが含まれることを意味する。

図１を参照すると、本発明の一実施形態による駆動機構１は、動力伝達機構を通じて外部装置を回転駆動するため又は外部装置を並進駆動させるために用いられる。特に、外部装置は、車両窓２とすることができる（図１０に示すように）。駆動機構１を制御して動作させることにより、車両窓２を駆動して開閉することができる。あるいは、外部装置は、おもちゃの自動車の車輪又はファンブレードなどの別の可動装置とすることができ、これは後で詳述する。

図２を参照すると、駆動機構１は、取付組立体２００、駆動組立体１００、緩衝部材３００、及び動力伝達組立体４００を含む。この例証的な実施形態において、具体的には、駆動組立体１００、緩衝部材３００及び動力伝達組立体４００は、全て取付組立体２００上に配置される。動力伝達組立体４００は、駆動組立体１００に接続される。取付組立体２００は、駆動機構１を外部装置に取り付けて、駆動組立体１００が動力伝達組立体４００を通して外部装置を駆動させることを可能にするように構成される。

緩衝部材３００は、駆動組立体１００と取付組立体２００との間に配置される。緩衝部材３００は、駆動組立体１００により発生される振動衝撃を吸収して取付組立体２００に及び動力伝達組立体４００に伝達される振動を減らし、これにより駆動機構１の全体としての振動及び雑音を軽減するために用いられる。

取付組立体２００は、ボックス２１、カバー本体２３、及び取付部分２５を含む。図示された特定の実施形態において、カバー本体２３は、ボックス２１上を覆い、取付部分２５は、ボックス２１に接続される。

この実施形態において、ボックス２１は、駆動組立体１００及び動力伝達組立体４００を受け入れる、ギヤボックスである。ボックス２１は、第１の受入部分２１１と、第１の受入部分２１１に隣接して配置された第２の受け入れ部分２１３とを含む。

第１の受入部分２１１は、駆動組立体１００を受けるための概ね円柱形の受入チャンバ２１１１を定める。受入チャンバ２１１１は、開口部２１１３を含む。受入チャンバ２１１１は、開口部２１１３を介して外部環境と連通する。

図３を参照すると、第２の受け入れ部分２１３は、動力伝達組立体４００を受けるための、概ね円板形の受入スロット２１３１を定める。受入スロット２１３１は、受入スロット２１３１の片側で受入チャンバ２１１１と連通し、受入スロット２１３１と受入チャンバ２１１１との間のこの連通領域において動力伝達組立体４００が駆動組立体１００と係合するようになっている。

カバー本体２３は、開口部２１１３を覆い、ボックス２１に着脱可能に接続される。カバー本体２３は、受入チャンバ２１１１を閉じるために用いられ、受入チャンバ２１１１及び開口部２１１３が外部環境から実質的に隔離されて防塵シールを達成するようになっている。

この実施形態において、取付部分２５の数は３つである。３つの取付部分２４は、第２の受け入れ部分２１３の周りに離間配置される。取付部分２５は、駆動機構１を外部装置に取り付けるように外部装置に接続するために用いられる。取付部分の数は３つに限定されることを意図せず、２つ又は４つとすることもできることを理解されたい。

さらに、取付組立体２００のある程度の剛性を保証する一方で取付組立体２００の総重量を合理的に削減するために、ボックス２１及び／又は取付部分２５の材料の一部を除去して、ボックス２１及び／又は取付部分２５上に離間配置された複数の重量軽減セクション２７が形成される。この実施形態において、重量軽減セクション２７は、ボックス２１及び／又は取付部分２５を貫通する貫通孔構造である。重量軽減セクション２７は、ボックス２１及び／又は取付部分２５内に形成された溝構造とすることもできることを理解されたい。

再び図２を参照すると、この実施形態において、駆動組立体１００は、単相永久磁石モータである。好ましくは、駆動組立体１００は、単相永久磁石ブラシレスモータである。駆動組立体１００は、部分的に第１の受入部分２１１内に受け入れられ、動力伝達組立体４００を駆動して動かし、これが外部装置をさらに駆動して動かすようになっている。

図３及び図４を参照すると、駆動組立体１００の少なくとも一部（この実施形態においては大部分）は、ボックス２１の第１の受入部分２１１内に受け入れられ、カバー本体２３は、駆動組立体１００の一端を覆い、ねじなどの締結具を通じてボックス２１に固定接続されており、その結果、駆動機構１は、全体としてより小さいサイズを有するようになっており、したがって駆動機構１を利用する外部装置のサイズを削減することができる。

図５及び図６を参照すると、駆動組立体１００は、固定子鉄心１０、巻線３０、及び回転子５０を含む。図示した特定の実施形態において、駆動組立体１００は、内側回転子モータであり、固定子鉄心１０は、取付組立体２００のボックス２１内に受け入れられ、巻線３０は、固定子鉄心１０に巻き回され、回転子５０は、固定子鉄心１０内に回転可能に受け入れられ、動力伝達組立体４００に接続される。

固定子鉄心１０は、固定子ヨーク１２及び固定子歯部１４を含む。図示した特定の実施形態において、固定子歯部１４は、固定子ヨーク１２から内方に延びる。固定子ヨーク１２は、ボックス２１の第１の受入部分２１１内に直接固定取付けされている。結果として、従来のモータの外側ハウジングは、駆動組立体１００では省かれる。すなわち、ボックス２１の一部がモータの外側ハウジングを形成し、このことが駆動機構１を利用する外部装置のサイズ及び重量をさらに削減する。

図７を参照すると、これは本発明の一実施形態による駆動組立体１００の横断面図である。本開示で用いられる横断面は、軸線断面を指し、すなわち駆動組立体１００の回転軸に対して垂直に駆動組立体１００を切断する平面により形成された断面を指す。固定子ヨーク１２の横断面は、実質的に閉じた矩形形状であり、２つの弓形の第１の側壁１２１と、２つの平らな第２の側壁１２３とを含む。２つの第１の側壁１２１は、互いに対向して配置され、２つの第２の側壁１２３は、互いに対向して配置され、各第２の側壁１２３の２つの遠位端は、それぞれ２つの第１の側壁１２１の遠位端に接続され、その結果、固定子ヨーク１２の横断面は、連続した閉リングの形状になっている。

この実施形態において、具体的には、第１の側壁１２１の外周面は、実質的に円筒面の一部であり、第１の側壁１２１の横断面の輪郭は円弧の形状になっている。第１の側壁１２１の内面は、実質的に平らな面であり、したがって、各第１の側壁１２１は、２つの側部においてその中央部より薄い厚さを有する。各第２の側壁１２３の外周面は、実質的に平らな面であり、第２の側壁１２３の横断面の輪郭は概ね直線の線分になっている

各第２の側壁１２３の内面には、補助歯部１２３０が設けられる。補助歯部１２３０は、２つの延長部１２３１を含む。延長部１２３１は、磁束を伝導し、固定子歯部１４が磁束ループを形成することを補助するために用いられる。各延長部１２３１の一端は、接続端（符号は付していない）であり、他端は延長端（符号は付していない）である。２つの延長部１２３１の接続端は、互いに接続され、かつ第２の側壁１２３の実質的に中央位置に接続される。２つの延長部１２３１の延長端は、両方とも第２の側壁１２３から遠ざかる方向に延びており、２つの延長部１２３１の延長端は互いに遠ざかる方向に離間し、その結果、２つの延長部１２３１の横断面の外側輪郭は、実質的にＶ形又は円弧形になっている。

この実施形態において、固定子歯部１４の数は２つである。固定子歯部１４は、第１の側壁１２１の内面にそれぞれ接続され、巻線３０がその上に巻き回されることを可能にするようになっている。

図示された実施形態において、具体的には、各固定子歯部１４は、実質的にＹ形であり、巻付け部分１４１と、２つの磁極片１４３とを含む。巻付け部分１４１は、第１の側壁１２１の内面の中央部から半径方向内方に延びる。２つの磁極片１４３は、巻付け部分１４１の、対応する第１の側壁１２１から遠い方の一端に配置される。

この実施形態において、各固定子歯部１４の２つの磁極片１４３は、巻付け部分１４１の遠位端から回転子５０の円周方向に沿って、それぞれ、巻付け部分１４１の両側で２つの隣接する延長部１２３１に向かって延びており、その結果、２つの磁極片１４３の横断面の外側輪郭は、実質的にＶ形又は円弧形となり、それにより２つの磁極片１４３及び巻付け部分１４１が協働して固定子歯部１４のＹ形輪郭を形成するようになっている。磁極片１４３は、巻線３０が巻付け部分１４１から抜け落ちることを防ぐことができると同時に、磁束を伝導するために用いることができる。

延長部１２３１の構造と同様に、各磁極片１４３は、接続端（符号は付していない）としての一端及び延長端（符号は付していない）としての他端を有する。２つの磁極片１４３の接続端は、互いに接続し、かつ巻付け部分１４１の、第１の側壁１２１から遠い方の一方の側に接続される。２つの磁極片１４３の延長端は、両方とも回転子５０の円周方向に、第１の側壁から遠ざかる方向に延びており、２つの磁極片１４３の延長端は、互いに遠ざかる方向に離間し、その結果、２つの磁極片１４３の横断面の外側輪郭は、実質的にＶ形又は円弧形になっており、それゆえ固定子歯部１４の横断面の外側輪郭は、実質的にＹ形になっている。

さらに、各磁極片１４３の延長端は、磁極片１４３に隣接する補助歯部１２３０の延長部１２３１の延長端に近接する。結果として、固定子歯部１４の磁極片１４３及び補助歯部１２３０の延長部１２３１が協働して、回転子５０を受け入れるための受入スペース１６を形成する。同時に、各磁極片１４３、磁極片１４３に隣接する延長部１２３１及び固定子ヨーク１２が協働して、巻線３０を受け入れるための受入スロット１５を形成する。

さらに、各磁極片１４３の遠位端と、磁極片１４３に隣接する延長部１２３１の遠位端とが、事前設定された距離だけ離間して、開口部１８を形成し、これにより磁気漏れが軽減される。遠位端延長部１２３１の遠位端及び隣接する磁極片１４３はまた、大きい磁気抵抗を有する磁気ブリッジにより接続されることができることも理解されたい。

回転子５０は、固定子鉄心１０内に回転可能に受け入れられる。図示した実施形態において、具体的には、回転子５０は、回転軸５２、回転子鉄心５４、及び永久磁極５６を含む。回転子鉄心５４は、回転軸５２の周りに配置され、永久磁極５６は、回転子鉄心５４の周りに配置される。永久磁極５６を回転軸５２に直接固定することもできることを理解されたい。

図３を参照すると、この実施形態において、回転軸５２は、ボックス２１内に回転可能に配置された概ね円筒形の軸である。回転軸５２は、固定子鉄心１０の軸線と同軸の、受入スロット２１３１に向かって延びる軸線を定める。回転軸５２は、動力伝達組立体４００に接続し、動力伝達組立体４００を駆動して動かすために用いられる。

回転子鉄心５４は、回転軸５２の周りに固定取付けされ、受入スペース１６内に受け入れられる。

好ましくは、各永久磁極５６の、回転子鉄心５４から遠い側の外周面は、回転子５０の中心を中心とする同じ円筒面上に位置しており、その結果、永久磁極５６の横断面の外側輪郭は概ね円形になっている。

さらに、各固定子歯部１４１の２つの磁極片１４３の接続領域の内面は、凹部１４３３を伴って形成され、各補助歯部１２３０の２つの延長部１２３１の接続領域は、凹部１２３３を伴って形成される。固定子歯部１４の磁極片１４３及び固定子鉄心１０の補助歯部１２３０の延長部１２３１の内面は、凹部１２３３、１４３３の部分を除いて、回転子５０の中心を中心とする同じ円筒面上に位置する。よって、固定子と回転子とが互いの間に実質的に一様なエアギャップを形成する。すなわち、エアギャップは、凹部１２３３、１４３３、開口部１８、及び隣接する永久磁極５６間の開口スロットに対応する部分を除いて、一様である。

この実施形態において、凹部１４３３、１２３３を設けることにより、回転子の極軸線Ｌ２（永久磁極の中心線）は、固定子の極軸線Ｌ１（固定子歯部の中心線）からある一定の角度だけオフセットすることが可能になる。回転子極軸線と固定子極軸線との間に含まれる角度Ｑは、始動角度と呼ばれる。好ましくは、凹部１４３３、１２３３は、それぞれ、固定子歯部１４及び補助歯部１２３０の中心に位置合わせされ、その結果、始動角度Ｑが電気角９０度に等しいか又は近くなるようになっており、このことにより回転子５０が容易に双方向始動を達成するようになっている。巻線３０内の電流の方向を変更することにより、回転子５０の始動方向を変更することができる。

凹部１４３３、１２３３の位置は、設計要件に応じて変更することができることを理解されたい。例えば、凹部１４３３、１２３３は全て、固定子歯部１４及び補助歯部１２３０から時計回り方向又は反時計回り方向にオフセットされ、その結果、回転子５０が一方向に他方向よりも容易に始動するようになっている。

この実施形態では、４つの永久磁石部材が存在する。４つの永久磁石部材は、回転子鉄心５４の外周面上に固定配置され、回転子鉄心５４の円周方向に沿って離間される。各永久磁石部材は、永久磁極５６の１つを形成し、２つの隣接する永久磁極５６は、逆の極性を有する。巻線３０は、それぞれ２つの固定子歯部１４に巻き回された２つのコイルを含む。各コイルは、対応する受入スロット１５を通った後、１つの対応する固定子歯部１４の巻付け部分１４１に巻き回される。電流が巻線３０を通って流れると、励磁された巻線３０は、誘導磁界を発生させる。各励磁コイルにより発生した磁束は、対応する固定子歯部１４の磁極片１４３を通って回転子５０に入り、磁極片１４３と回転子５０との間のエアギャップを通って回転子５０に入り、磁極片１４３に隣接した２つの補助歯部１２３０の延長部１２３１及び固定子ヨーク１２を通って固定子歯部１４に戻り、それにより磁束ループを形成する。すなわち、各励磁コイルにより発生した磁束は、巻付け部分１４１、２つの対応する磁極片１４３、磁極片１４３と回転子５０との間のエアギャップ、回転子５０、２つの磁極片１４３に隣接した２つの延長部１２３１と回転子５０との間のエアギャップ、２つの対応する延長部１２３１、及び固定子ヨーク１２を順次通って進み、２つの閉磁束ループを形成する。したがってこの実施形態では、２つのコイルは、励磁されると４つの磁束ループを形成することができ、すなわち４極モータを形成する。従来の２極モータ（固定子上に補助極が形成されない）と比べて、本発明は、磁路及び磁気抵抗を低減し、それにより駆動組立体１００の出力を高める。

４つの永久磁極５６の外面は、上述のような同心円弧に限定されないことを理解されたい。例えば、４つの永久磁極５６の外面は、偏心円弧面とすることができる。例えば、各永久磁極５６の外面は、回転子の中心から、回転子の円周方向に外面の中央部から２つの端部へ漸次減少する距離だけ離間され、かつ外面の中心線に関して対称であり、その結果、各永久磁極の外面と固定子とが互いの間に外面の中心線に関して実質的に対称な非一様エアギャップを形成するようになっている。

好ましくは、モータ巻線は、この実施形態では単相接続され、すなわち、駆動組立体１００は、単相永久磁石ブラシレスモータである。したがって、上記駆動組立体１００は、４極単相永久磁石ブラシレスモータである。単相永久磁石ブラシレスモータが２つの対向配置された固定子歯部１４のみを含み、２つのコイルがそれぞれ２つの固定子歯部１４上に配置されているので、固定子ヨーク１２の２つの第１の側壁１２１間の距離が固定されている場合、２つの第２の側壁１２３間の距離を比較的小さくするように設定することができる。したがって、単相永久磁石ブラシレスモータの全体サイズが削減されるので、駆動機構１の総重量もまた削減され、単相ブラシレスモータの出力は、比較的大きい。さらに、単相ブラシレスモータがボックス２１内に配置されると、従来のモータの外側の鉄製ハウジングは省かれ、これによりモータが占めるスペースがさらに削減され、その結果、駆動機構１の全体サイズが比較的小さくなる。さらに、本発明の実施形態のモータの外形は、概ね矩形／長円形であり、その幅（すなわち対向する一対の側部のサイズ）がその長さ（対向する他方の対の側部のサイズ）より小さい。モータの外形は、ボックス２１の受入チャンバ２１１１の形状と一致する。上記のように構成された駆動機構において、ボックス２１は、薄型構造（モータの第２の側壁１２３に対して垂直な方向のサイズが第２の側壁１２３に対して平行な方向のサイズよりも明らかに小さい）を有し、これは車両窓昇降などの薄型スペースを伴う用途での使用に特に適している。本発明の実施形態のモータにおいて、回転子の最大外径（すなわち永久磁石部材に対応する回転子の最大外径）の、固定子鉄心の幅（２つの第２の側壁１２３の外面間の距離）に対する比は、０．６より大きくすることができる。すなわち、回転子をできる限り大きく作ることができ、それによりモータの出力を高めることができる。

永久磁極５６の数は、４に限定されず、６、８、１０、又はそれより多くすることさえできることを理解されたい。同様に、固定子歯部１４の数は２に限定されず、永久磁極５６の数が固定子歯部１４の数の２倍である限りは、４、６、８、１０、又はそれより多くすることさえできることを理解されたい。対応して、補助歯部１２３０の数は、上述のように２に限定されず、補助歯部１２３０の数が固定子歯部１４の数に等しい限りは、４、６、８、１０、又はそれより多くすることさえでき、かつ、コイルの数は、固定子歯部１４の数に等しいことを理解されたい。

要するに、固定子歯部、補助歯部、コイル及び永久磁極５６の数の間の関係は、以下の条件を満たすものとする。固定子歯部１４、補助歯部及びコイルの数はｎであり、ｎ個の固定子歯部１４及びｎ個の補助歯部１２３０は、固定子ヨーク１２の周方向に沿って交互に離間され、各コイルは、１つの対応する固定子歯部１４に巻き回される。永久磁極５６の数は２ｎである。ｎ個のコイルが励磁されると、同じ極性を有するｎ個の主磁極が、ｎ個の固定子歯部１４においてそれぞれ生成されることができ、主磁極の極性と逆の極性を有するｎ個の補助磁極が、ｎ個の補助歯部１２３０においてそれぞれ生成されることができる。ここでｎは１より大きい正の整数である。上記モータにおいて、巻線３０が励磁されているとき、主磁極及び主磁極に隣接する補助磁極は、それらの間に磁束ループを形成することができる。従来の２極モータと比べると、磁路が改善される。同じ出力を得るためのモータの巻線及び固定子鉄心の材料消費を削減することができ、したがって費用を削減することができる。他方、回転子の外径が固定されている場合、固定子鉄心のサイズを比較的小さく設定することができるので、モータの全体サイズ、それゆえ駆動機構の全体サイズを削減することができる。

図８を参照すると、固定子鉄心１０と第１の受入部分２１１との間に緩衝部材３００が配置される。緩衝部材３００は、駆動組立体１００に与えられる外部振動を緩和し、かつ動作中に駆動組立体１００により引き起こされる振動を吸収するために用いられ、その結果、駆動機構１は全体として少量の振動しか有さないようになっており、それゆえ動作中の駆動機構１の雑音が低減される。

図９及び図３を参照すると、緩衝部材３００の輪郭は、固定子鉄心１０の外側輪郭と実質的に一致し、緩衝部材３００は、固定子鉄心１０の周りに取り付けられる。固定子鉄心１０及び緩衝部材３００が第１の受入部分２１１内に受け入れられたとき、受入チャンバ２１１１の側壁が緩衝部材３００に予備圧縮力を与え、その結果、駆動組立体１００の固定子鉄心１０をボックス２１内に堅固に取り付けることができる。

緩衝部材３００は、スリーブ部分３０１、緩衝部分３０３、及び保持部分３０５を含む。図示された具体的な実施形態において、緩衝部分３０３及び保持部分３０５は、両方ともスリーブ部分３０１上に配置される。

スリーブ部分３０１は、固定子鉄心１０の外周の周りにスリーブを付ける、概ねリング形の円柱構造のものである。

この実施形態において、緩衝部分３０３は、緩衝突起部を含み、複数の緩衝部分３０３が存在する。緩衝部分３０３は、スリーブ部分３０１の外周上に配置され、スリーブ部分３０１の周方向に沿って離間される。各緩衝部分３０３は、スリーブ部分３０１の外面から突出してスリーブ部分３０１の軸線方向に沿って延びる、実質的に細長い突起部である。緩衝部分３０３は、スリーブ部分３０１の外周面を取り囲み、したがって緩衝部材３００の横断面の外側輪郭が実質的に波形になり、それにより緩衝部材３００が変形するのに十分なスペースを提供し、それゆえ緩衝部材３００の緩衝及び制動結果が強化される。緩衝部分３０３の延長方向は、上述のようなスリーブ部分３０１の軸線方向に限定されないことを理解されたい。むしろ、緩衝部分３０３の延長方向をスリーブ部分３０１の軸線に対して角度付けることもでき、又は緩衝部分３０３をスリーブ部分３０１の外周面上に湾曲させて形成することもできる。緩衝部分３０３の形状は上述のような細長い突起に限定されず、別の構造にすることができることもまた理解されたい。例えば、緩衝部分３０３は、緩衝部分３０３がスリーブ部分３０１の外周面上に離間されて緩衝部材３００の変形のための十分なスペースを提供する限りは、ボール形、立方形、又は角柱形の緩衝突起部として構成することができる。あるいは、緩衝部分３０３は、緩衝部分３０３がスリーブ部分３０１の外周面上に離間されて緩衝部材３００の変形のための十分なスペースを提供する限りは、上記形状の組合せを有するように構成することができる。

保持部分３０５は、スリーブ部分３０１及び緩衝部分３０３の外径サイズより大きい外径サイズを有する、実質的にフランジの形態である。保持部分３０５は、カバー本体２３に隣接したスリーブ部分３０１の一端に隣接して配置され、ボックス２１の第１の受入部分２１１上に保持される。固定子鉄心１０及び緩衝部材３００が第１の受入部分２１１内に受け入れられ、カバー本体２３がボックス２１に固定されると、保持部分３０５は、カバー本体２３とボックス２１との間にモータの軸線方向で挟持され（図４）、カバー本体２３とボックス２１との間でエネルギー吸収及び振動減衰を達成し、同時に、防塵シール機能を達成する。好ましくは、カバー本体２３は、ねじ接続部品を通じてボックス２１に接続され、保持部分３０５に予備圧縮力を及ぼし、その結果、緩衝部材３００及び駆動組立体１００をボックス２１に堅固に取り付けることができる。

緩衝部材３００は、固定子鉄心１０とボックス２１との間に直接配置され、このことにより、動作中に駆動組立体１００により生じる振動を有効に緩和することができ、かつ駆動機構１の全体としての組み立てを容易にする。

図２及び図３を参照すると、動力伝達組立体４００は、第２の受入部分２１３内に配置され、回転軸５２に接続される。動力伝達組立体４００は、外部装置に接続されて外部装置を駆動して動かすために用いられる。

動力伝達組立体４００は、第１の動力伝達部材４０１、第２の動力伝達部材４０３、及び出力部材４０５を含む。図示された特定の実施形態において、第１の動力伝達部材４０１は、回転軸５２上に配置され、第２の動力伝達部材４０３は、第２の受入部分２１３内に配置され、かつ第１の動力伝達部材４０１に接続され、出力部材４０５は、第２の動力伝達部材４０３により駆動される。

この実施形態において、動力伝達組立体４００は、ウォーム／ウォームギヤ機構である。第１の動力伝達部材４０１は、ウォームであり、第２の動力伝達部材４０３は、ウォームギヤであり、出力部材４０５は、出力ギヤである。具体的には、第１の動力伝達部材４０１は、回転軸５２上に固定配置され、回転軸５２と共に取付組立体２００に対して回転することができる。第２の動力伝達部材４０３は、第２の受入部分２１３内に回転可能に取り付けられ、第１の動力伝達部材４０１と係合する。二段歯車が、ウォームギヤ４０３及び出力部材４０５を形成する。二段歯車は、支持軸４０７の周りで回転することができる。支持軸４０７は、ボックス２１に固定することができ、出力部材４０５は、ボックス２１を貫通して外部環境に突出する。出力部材４０５は、外部装置に接続するために用いられる。駆動組立体１００の回転軸５２が回転すると、回転軸５２は、第１の動力伝達部材４０１を通じて第２の動力伝達部材４０３を駆動回転させ、その結果、出力部材４０５が外部装置を駆動して動かすようになっている。出力部材４０５は、駆動組立体１００が動力伝達組立体４００を通じて外部装置を駆動して動かすことを可能にするように、外部装置の一部（例えば歯車又はラック）と係合することができる。

動力伝達組立体４００は、上述のようなウォーム／ウォームギヤ構造に限定されず、別の動力伝達構造とすることもできることを理解されたい。例えば、動力伝達組立体４００は、歯車列動力伝達機構とすることができる。歯車列は、ボックス２１内に配置され、回転軸５２に接続して、駆動組立体１００の運動を外部装置に伝達する。あるいは、動力伝達組立体４００は、駆動組立体１００が動力伝達機構を通じて外部装置を駆動して動かすことができる限りは、歯車及びラック・動力伝達機構、ベルト及び歯車動力伝達機構、又は別のタイプの動力伝達機構とすることができる。

図１０を参照すると、本発明の実施形態により提供される駆動機構１は、車両３において車両３の一部を駆動して動かすために利用することができる。特に、駆動機構１は、車両窓駆動機構として用いることができる。車両３は、車体、車体上に配置されたドア、及びドア上に配置された車両窓２を含むことができる。駆動機構１は、車両ドア内に配置され、動力伝達組立体４００を通じて車両窓２に接続される。好ましくは、動力伝達組立体４００の出力部材４０５は、駆動組立体１００の回転を車両窓２の並進に変換するように、別の動力伝達部品（例えばラック歯車）を通じて車両窓２に接続される。駆動組立体１００の回転を制御することで、車両ドアに対する車両窓２の上向き又は下向きの運動を制御することができ、それにより車両窓２が開閉される。本発明の駆動機構１は、小サイズ及び軽量という利点を有しているので、車両ドア内で占める取付スペースはより小さくなり、かつ堅固に取り付けることができる。この実施形態において、車両のその他の構造は既知の構造であり、これは本明細書では詳述しない。

本発明の実施形態により提供される駆動機構１を別のタイプの可動装置において利用して、可動装置自体を駆動し、又は／及び可動装置の一部を駆動して動かすこともできる。

例えば、駆動機構１は、遠隔制御車両において利用することができる。駆動機構１を遠隔制御車両の車輪に接続して車輪を駆動回転させ、それにより遠隔制御車両を駆動して動かすことができる。本発明の駆動機構１は、小サイズ及び軽量という利点を有するので、遠隔制御車両内で占める取付スペースは小さく、かつ堅固に取り付けることができる。この実施形態において、遠隔制御車両のその他の構造は既知の構造であり、したがってこれは本明細書では詳述しない。あるいは、駆動機構１はまた、ファン又はヒートシンクなどの装置のファンブレード駆動システムにおいて利用することもでき、これらを本明細書において１つずつ説明はしない。

本発明を１つ又はそれ以上の実施形態を参照して説明したが、上記の実施形態の説明は当業者が本発明を実施する又は使用することを可能にするためにのみ用いられるものである。本発明の思想又は範囲から逸脱することなく種々の修正が可能であることを当業者は認識するであろう。本明細書で例証した実施形態は、本発明を限定するものと解釈すべきではなく、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲を参照して定めるべきものである。

１：駆動機構
３：車両
１０：固定子鉄心
１２：固定子ヨーク
１４：固定子歯部
１５：受入スロット
１６：受入スペース
１８：開口部
２１：ボックス
２３：カバー本体
２５：取付部分
２７：重量軽減セクション
３０：巻線
５０：回転子
５２：回転軸
５４：回転子鉄心
５６：永久磁極
１００：駆動組立体
１２１：第１の側壁
１２３：第２の側壁
１４１：巻付け部分
１４３：磁極片
２００：取付組立体
２１１：第１の受入部分
２１３：第２の受入部分
３００：緩衝部材
３０１：スリーブ部分
３０３：緩衝部分
３０５：保持部分
４００：動力伝達組立体
４０１：第１の動力伝達部材
４０３：第２の動力伝達部材
４０５：出力部材
４０７：支持軸
１２３０：補助歯部
１２３１：延長部
１２３３、１４３３：凹部
２１１１：受入チャンバ
２１１３：開口部

Claims (11)

1. 固定子ヨークと、ｎ個の固定子歯部と、ｎ個の補助歯部とを備え、前記ｎ個の固定子歯部及び前記ｎ個の補助歯部が前記固定子ヨークの周方向に沿って交互に離間しており、ｎが１より大きい正の整数である、固定子鉄心と、
   前記固定子鉄心に対して回転可能であり、複数の永久磁極を備えた回転子と、
   前記ｎ個の固定子歯部に巻き回され、励磁されると、同じ極性を有するｎ個の主磁極が前記ｎ個の固定子歯部においてそれぞれ生成され、前記主磁極の前記極性と逆の極性を有するｎ個の補助磁極が前記ｎ個の補助歯部においてそれぞれ生成される、巻線と、
   を備えることを特徴とする、単相永久磁石モータ。
2. 前記固定子ヨークは、２つの対向する第１の側壁及び２つの対向する第２の側壁を備え、前記第１の側壁及び前記第２の側壁は、前記固定子ヨークの横断面が実質的に矩形形状になるように接続され、前記２つの第１の側壁の外面間の最大距離は、前記２つの第２の側壁の外面間の最大距離より大きく、前記固定子歯部は、前記第１の側壁に結合され、前記補助歯部は、前記第２の側壁に結合されることを特徴とする、請求項１に記載の単相永久磁石モータ。
3. 前記固定子歯部の数が２であり、各固定子歯部は、前記第１の側壁のうちの一方の片側に前記回転子に向かって配置され、前記回転子に向かって延びることを特徴とする、請求項２に記載の単相永久磁石モータ。
4. 各固定子歯部は、対応する第１の側壁から内方に延びる巻付け部分と、前記巻付け部分の遠位端に配置された２つの磁極片とを備え、前記巻線は、２つのコイルを備え、各コイルは、１つの対応する巻付け部分に巻き回され、各磁極片の、前記巻付け部分から遠い方の一端は、前記巻付け部分から遠ざかりかつ他方の磁極片から遠ざかる方向に延び、各補助歯部は、２つの延長部を備え、各延長部の、対応する第２の側壁から遠い方の一端は、前記対応する第２の側壁から遠ざかりかつ他方の延長部から遠ざかる方向に延び、前記磁極片及び前記延長部は協働して、前記回転子が受け入れられる受入スペースを定めることを特徴とする、請求項３に記載の単相永久磁石モータ。
5. 各磁極片の遠位端は、１つの対応する延長部の遠位端に隣接して位置し、前記２つの遠位端は、磁気ブリッジで接続され、又は開口部により離間されることを特徴とする、請求項４に記載の単相永久磁石モータ。
6. 各固定子歯部の前記磁極片の、前記回転子に面した内面が凹部を定め、各補助歯部の前記延長部の、前記回転子に面した内面が凹部を定めることを特徴とする、請求項４〜請求項５のいずれかに記載の単相永久磁石モータ。
7. 前記回転子は、回転軸をさらに備え、前記永久磁極の数は、２ｎであり、前記２ｎの永久磁極は、前記回転軸の周りに配置されることを特徴とする、請求項１〜請求項６に記載の単相永久磁石モータ。
8. ボックスと、
   前記ボックスに取り付けられた動力伝達組立体と、
   前記動力伝達組立体に結合された、請求項１〜請求項７のいずれかに記載の単相永久磁石モータと、
   を備えることを特徴とする、駆動機構。
9. 前記単相永久磁石モータの前記固定子鉄心は、少なくとも部分的に前記ボックス内に配置され、前記動力伝達組立体は、前記モータの前記回転子により駆動されることを特徴とする、請求項８に記載の駆動機構。
10. 前記固定子鉄心と前記ボックスとの間に緩衝部材が配置され、前記緩衝部材は、前記固定子鉄心の周りに取り付けられたスリーブ部分と、前記スリーブ部分上に配置された緩衝部分とを備え、前記緩衝部分は、前記スリーブ部分と前記ボックスとの間に位置することを特徴とする、請求項９に記載の駆動機構。
11. 前記駆動機構が車両窓昇降機構であることを特徴とする、請求項８〜請求項１０のいずれかに記載の駆動機構。

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