JP2017192288A - 電気モータ、及びこれを使用する電気装置 - Google Patents

電気モータ、及びこれを使用する電気装置 Download PDF

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Abstract

【課題】部品の組み立て及びその交換が容易になるモータを提供する。【解決手段】電気モータは、ステータと、ステータに回転可能に取り付けたロータとを含む。ロータは、回転軸と、回転軸の周りに取り付けたロータ本体であって、ロータ本体と回転軸とは互いに緩く嵌めそれらの間の回転速度差を許すロータ本体と、ロータ本体及び回転軸の回転速度を時間遅延様式で同期させるために、ロータ本体と回転軸との間に配置された緩衝装置とを含む。モータは、単相同期モータであることが好ましい。モータを使用する電気装置も提供される。【選択図】図1

Description

[0002] 本発明は、モータの分野に、特に単相モータ、及びモータを使用する、ファンアセンブリのような電気装置に関する。
[0003] モータを使用してファン/インペラを駆動することは、換気ファン又は皿洗い機のような適用例では一般的である。現在、モータを使用してファンを駆動する一般的なやり方では、ファンは、モータの回転軸に取り付け、モータによって駆動されて回転する。負荷の回転慣性が大きいとき、モータがその始動の瞬間に十分に大きな回転トルクを供給できないために、モータの始動失敗が生じることがあり、それによりモータが損傷することがある。
[0004] 上述した問題は、モータが、出力トルクが小さい同期モータ又は別のモータである場合により生じ易い。始動問題に対処するために、出願人は、回転軸とファンとの間に緩衝装置を配置することを以前に提案した。しかしながら、モータの外部に緩衝装置を取り付けると、ファンの組み立て及び交換が面倒になり、それにより組み立て及び保守がより困難になる。
[0005] このように、部品の組み立て及びその交換が容易になる単相モータのようなモータに対する要望がある。
[0006] 1つの態様において、ステータと、ステータに回転可能に取り付けたロータとを備える電気モータが提供される。ロータは、回転軸と、回転軸の周りに取り付けたロータ本体であって、ロータ本体と回転軸とは互いに緩く嵌めてそれらの間に回転速度差を許すロータ本体と、ロータ本体と回転軸との間に配置され、ロータ本体及び回転軸の回転速度を時間遅延様式で同期させる緩衝装置と、を備える。
[0007] ステータは、ステータコアと、ステータコアに巻き付けたステータ巻線とを備え、ロータ本体は、ロータ本体とステータとの間の相互作用を受けて回転できるように、永久磁性材料によって又は軟磁性材料で作成された伝導体によって形成された永久磁極を備えることが好ましい。
[0008] ステータは、ステータコアと、ステータコアに巻き付けたステータ巻線と、ステータコアの向かい側の側面に配置された一対のエンドキャップとを備え、緩衝装置は、両エンドキャップの間に軸方向に配置されることが好ましい。
[0009] モータは、両エンドキャップにそれぞれ取り付けた一対の軸受をさらに含み、回転軸は、軸受を介してエンドキャップに回転可能に取り付け、緩衝装置は、ステータコアと一方のエンドキャップとの間に軸方向に位置することが好ましい。
[0010] ロータは支持部材をさらに備え、ロータ本体は支持部材に取り付け、支持部材は回転軸の周りに取り付け、緩衝装置の一端部は支持部材に接続され、緩衝装置の他端部は回転軸に接続されることが好ましい。
[0011] 支持部材は、その一端部から延びる延長部分を備え、延長部分と回転軸との間に収容空間が形成され、緩衝装置は収容空間内に収容されることが好ましい。
[0012] ロータは、耐摩耗性材料で作成された管をさらに備え、管は、ロータ本体と回転軸との間に半径方向に配置される。
[0013] 緩衝装置は、管のうちロータコア及び磁石のようなロータ本体から延び出る一端部の周りに取り付けることが好ましい。
[0014] モータは、振動減衰材料から作成されたスリーブをさらに備え、スリーブは、管のうちロータ本体から延び出る部分の周りに取り付け、緩衝装置はスリーブの周りに取り付けることが好ましい。
[0015] モータは、ステータコアの一端部と取付基部との間に取り付けたエンドキャップをさらに備え、回転軸の一端部はエンドキャップに取り付け、回転軸の他端部は、取付基部と同期して回転するために取付基部に回転可能に接続され、ロータは、回転軸の周りに移動可能に取り付けた支持部材をさらに備え、ロータ本体は支持部材に固定して取り付け、支持部材は、支持部材のうちエンドキャップから遠い一端部から延びる延長部分を備え、回転軸と延長部分との間に収容空間が形成され、緩衝装置は、その一端部が支持部材に接続され、その他端部が取付基部に接続されて収容空間に収容されることが好ましい。
[0016] 緩衝装置は、回転軸の周りに取り付けたらせんバネを備えることが好ましい。
[0017] モータは、位置決め部材及び振動減衰リングをさらに備え、位置決め部材は、回転軸に対するロータ本体の軸方向移動を制限するために、回転軸のうちロータ本体から延び出る部分に固定され、振動減衰リングは、ロータ本体と位置決め部材との間に配置されることが好ましい。
[0018] モータは単相同期モータであることが好ましい。
[0019] 緩衝装置は、ロータ本体内に、しかも回転軸とロータ本体との間に半径方向に位置することが好ましい。
[0020] 緩衝装置は、回転軸の周りに移動可能に取り付けた緩衝部材と、減衰部材とを含み、減衰部材は、緩衝部材の周りに移動可能に取り付け、しかも緩衝部材とロータ本体との間に半径方向に位置することが好ましい。
[0021] 緩衝装置は、その2つの端部にそれぞれ接続された第1の接続基部及び第2の接続基部をさらに備え、第1の接続基部はロータ本体に接続され、第2の接続基部は回転軸に接続されることが好ましい。
[0022] ロータは支持部材をさらに備え、ロータ本体は支持部材上に取り付け、緩衝部材、減衰部材並びに第1の接続基部及び第2の接続基礎は支持部材内に配置されることが好ましい。
[0023] 緩衝部材及び第1の接続基部は、回転軸の周りに移動可能に取り付け、第2の接続基部は、回転軸の周りに固定して取り付けることが好ましい。
[0024] 別の態様において、電気装置が提供される。電気装置はモータを備え、モータは、ステータと、回転軸と、回転軸の周りに取り付けたロータ本体とを備えるロータであって、ロータ本体はステータの作用を受けて回転可能であり、ロータ本体と回転軸とは、モータの始動中にロータ本体が回転軸に対して回転可能となるように互いに緩く嵌めたロータと、ロータ本体及び回転軸の回転速度を時間遅延様式で同期させるために、ロータ本体に直接的及び間接的に接続された一端部と、回転軸に直接的又は間接的に接続された他端部とを有する緩衝装置とを備え、電気装置は、モータの回転軸の一端部に取り付け、回転軸と同期して回転できる負荷を備える。
[0025] モータの回転軸が取り付けられるファン又はインペラを備えることが好ましい。
[0026] 本発明の実施形態の単相モータにおいて、ロータ本体は、緩衝装置として働く弾性要素を介して回転軸を回転させるために駆動し、次に、回転軸は、負荷を回転させるために駆動する。緩衝装置は、単相モータによってその始動の瞬間にファン又はインペラのような負荷に加わる大きな衝撃を効果的に緩和し、しかも単相モータがその始動の瞬間に十分に大きな回転トルクを供給できないことによる始動失敗の問題に対処する。さらに、緩衝装置はモータの内部に配置され、ファンの負荷は回転軸の一端部に直接接続され、それによりモータ構造がよりコンパクトになり、モータの部品の保守及び交換も容易になる。
本発明の第1の実施形態による、ファンアセンブリに適用された単相モータの斜視図である。 図1のファンアセンブリの分解組立図である。 図1のファンアセンブリを別の角度から見た分解組立図である。 図1のファンアセンブリを線IV−IVに沿って取り出した断面図である。 図1のファンアセンブリの部分的な断面図である。 本発明の第2の実施形態による単相モータの断面図である。 図6の単相モータを別の角度から見た断面図である。 図6の単相モータの接続部材を組み付けた断面図である。 本発明の第3の実施形態による単相モータの断面図である。 本発明の第4の実施形態による単相モータの断面図である。 本発明の第5の実施形態によるモータを示す図である。 本発明の第5の実施形態によるモータを示す図である。 本発明の第5の実施形態によるモータを示す図である。 本発明の第5の実施形態によるモータを示す図である。 本発明の第5の実施形態によるモータを示す図である。 本発明の第5の実施形態によるモータを示す図である。 本発明の第5の実施形態によるモータを示す図である。 本発明の第5の実施形態によるモータを示す図である。 図11から図18のモータを使用する、ファンアセンブリを示す図である。
[0039] 本発明は、上記図面及び次の実施形態を参照してさらに以下に説明される。
[0040] 本発明の様々な実施形態が、添付図面を参照して以下のように説明される。明細書及び各図を通して、構造又は機能が同じ部品は、説明の目的のために全般的に同じ参照数字で表わす。図は、例示のみを目的とし、限定であるとみなすべきでない。図は、実寸を示さず、説明された実施形態の全ての態様を示すとは限らない。別段の定めがない限り、全ての技術用語及び科学用語は、当業者によって理解される意味と共通の意味を有する。
[0041] ある構成部品が別の構成部品に「固定された」と説明するとき、それは別の構成部品に直接固定することができ、又は中間の構成部品があっても良いことに注意されたい。ある構成部品が別の構成部品に「接続された」と説明するとき、それは別の構成部品に直接接続することができ、又は中間の構成部品があっても良い。ある構成部品が別の構成部品に「配置された」と説明するとき、それは別の構成部品に直接配置することができ、又は中間の構成部品があっても良い。
[0042] 図1及び図2を参照して、本発明の第1の実施形態によるファンアセンブリ100で使用される単相モータ10は、例えばファン90である負荷を駆動して回転させるために使用される。この実施形態では、単相モータ10は、少なくともハウジング20と、ハウジング20に取り付けたステータ30及びロータ50とを含む単相同期モータであることが好ましい。この実施形態では、ハウジング20は、形状が実質的に同じである上側エンドキャップ21及び下側エンドキャップ22を含む。上側エンドキャップ21及び下側エンドキャップ22は、ステータ30及びロータ50を収納するための収納空間23を協働して定める。上側エンドキャップ21の頂部部分及び下側エンドキャップ22の底部部分は、軸受80を収納するための収納部分24を各々備える。
[0043] 図2及び図3を参照して、ステータ30は、ハウジング20により定まる収納空間23の内部に取り付ける。ステータ30は、ステータコア32と、ステータコア32の周りに巻き付けたステータ巻線34とを含む。ステータ巻線34に単相電流を供給する。2つのエンドキャップ21、22は、それぞれ、ステータコア32の2つの軸方向の側面に取り付ける。ハウジング20の上側エンドキャップ21及び下側エンドキャップ22は、限定されないが、スナップ嵌め又はネジ締付けを含む様式で一緒に接続することができる。
[0044] ステータ30に回転可能に収容されたロータ50は、ロータ本体、管55(図4)、及び回転軸56を含む。ロータ本体(参照番号を付さない)は、回転軸56の周りに取り付け、緩く嵌める。本実施形態では、ロータ本体は、ロータコア51と、ロータコア51の円周側面に取り付けた永久磁石53とを含む。管55は、ロータコア51を軸方向に通過してこれに固定され、結果として管55は、ロータコア51と一緒に回転可能である。回転軸56は、管55を通過しこれに対して回転可能である。管55から外に延び出る回転軸56の一端は、下側エンドキャップ22内の軸受80に取り付け、回転軸56の他端は、上側エンドキャップ21内の軸受80を通過し、ファン90に接続する。動作にあたり、ロータ本体は、回転して回転軸を回転させるために駆動し、それにより次に回転軸56の一端に接続された負荷が回転するために駆動され、負荷は、本実施形態ではファン90である。
[0045] 一部の実施形態では、永久磁石53は、管55又は回転軸56の外側面に直接取り付け、円筒状本体として形成できることを理解されたい。永久磁石53によって形成された円筒状本体は、管55及び回転軸56の軸線と一致する軸線を有する。管55は、耐摩耗性/耐摩滅性の材料で作成され、回転軸に対してロータ本体が回転する間に、ロータコア又は磁石を損傷から保護する。
[0046] 図4を参照して、単相モータ10は、少なくとも1つの位置決め部材60、複数の振動減衰リング62、スリーブ63、弾性要素65、及び接続部材66をさらに含む。位置決め部材60は、回転軸56のうちロータコア51から下側エンドキャップ22に向かう方向に延び出る一部の周りに取り付ける。位置決め部材60は、回転軸56に固定して接続され、回転軸56の一端部に向かう管55の軸方向移動を制限する。1つの振動減衰リング62は、回転軸56の周りに取り付け、位置決め部材60と管55との間に配置され ロータコア51及び管55が回転軸56を駆動して回転させるとき発生する振動を抑制する。
[0047] スリーブ63は、管55のうちロータコア51から上側エンドキャップ21に向かって延び出る部分の周りに取り付ける。スリーブ63は、管55に固定して接続することが好ましい。弾性要素65の一端部は、ロータ本体のロータコア51のうち位置決め部材60の反対側の一端部に接続され、弾性要素65の他端部は、接続部材66に接続される。本実施形態では、スリーブ63は、ゴム状の振動減衰材料から作成され、滑らかな外側円筒面を有する。弾性要素65は、管55に伝わる弾性要素65の振動を減少できるスリーブ63の周りに取り付ける。弾性要素65は、内径がスリーブ63の外径よりも大きいことが好ましい。実施形態では、弾性要素65はねじりバネである。
[0048] 実施形態では、接続部材66は、ほぼ中空環状構造であり、回転軸56のうち管55から上側エンドキャップ21に向かう方向に延び出る部分の周りに取り付ける。接続部材66は、管55と上側エンドキャップ21との間に配置される。特に、接続部材66の一端部は、管55のうちロータ50の反対側の一端部に当接し、接続部材66の他端部は、上側エンドキャップ21の内側面に当接する。接続部材66を回転軸56に固定して取り付け、結果として接続部材66は、回転軸56を駆動して同期回転させることができる。接続部材66及び回転軸56はまた、それらが同期して回転できる限り、貫通スプラインのような別の接続様式で移動可能に接続できることを理解されたい。
[0049] 図8を参照して、接続部材66はまた、接続部材66のうちロータ50に面する側面に、溝661及び保持部材(参照符号を付さない)を備えても良いことを理解されたい。溝661は、弾性要素65を収容するために使用され、保持部材は、弾性要素65の一端部を保持するために使用される。
[0050] 本実施形態では、接続部材66は、単相モータ10の構造がよりコンパクトになり、単相モータ10と負荷との間の接続がより便利なように、上側エンドキャップ21の内側に配置される。
[0051] 各軸受80のうちロータ50に対面する側面にワッシャ81が配置される。ワッシャ81は、回転軸56の周りに取り付けて、ほこり、不純物、有害気体が軸受80に入るのを防ぐ。ワッシャ81も、回転軸56の軸方向の逃げを減らすように軸方向隙間を調整するために使用できる。
[0052] 図6を参照して、本発明の第2の実施形態は、単相モータ200が、回転軸56の周りに取り付けかつ回転可能に嵌めた支持部材58を含む点で、第1の実施形態とは異なる。ロータ本体は支持部材58に固定して取り付ける。本実施形態では、支持部材58は、ロータのうちプラスチック製の構造部材であり、その一端部から延びる延長部分581を持つ。延長部分581と回転軸56との間に弾性要素65を収容するための収容空間が形成され、弾性要素65がその変形中に他の周囲の部分と干渉するのを防ぐ。モータ回転が停止する過程の間に、回転軸56及び負荷は慣性により回転し続け、それにより弾性要素65は、逆にねじれてその半径が増加する。延長部分581は、この過程で、弾性要素65がその半径の過度の増加により損傷するのを防ぐことができる。
[0053] 本実施形態では、ロータ本体の永久磁石53は、ロータコア51に埋め込まれた2つの半円形の磁石を含むことができ、又は代わりに、ロータ磁石コア51の外周の周りに取り付けた一体の環状磁石とすることができる。単相モータ200は2つの位置決め部材60を含む。2つの位置決め部材60は、回転軸56上での支持部材58の軸方向移動を制限するために、回転軸56の周りに取り付け、支持部材58の2つの端部に配置される。
[0054] 図7を参照して、ロータ本体はまた、多数の永久磁石53をロータコア51に直接埋め込む、内部永久磁石(IPM)ロータ構造にできることを理解されたい。ステータコア32は、ロータ本体の外周を取り囲む多数のステータ磁極を含む。ステータ磁極の数は、ロータの永久磁石によって定まる永久磁極の数と等しいことが好ましい。ロータ50と直面する各ステータ磁極の磁極面に位置決め溝が形成され、結果としてロータ50は、死点位置からずれた位置に停止することができる。
[0055] 一部の実施形態では、ロータ本体の永久磁石53は、支持部材58の外側面に直接取り付けて、円筒状本体を形成できることを理解されたい。永久磁石53によって形成された円筒状本体は、支持部材58の軸線と一致する軸線を有する(図8)。
[0056] 図9を参照して、本発明の第3の実施形態は、単相モータ300の管55が支持部材58の軸穴(参照符号は付さない)に固定して挿入され、管55の軸線は支持部材58の軸線と一致する点で、第2の実施形態とは異なる。管55は、回転軸56の周りにこれ対して摺動可能に取り付け、結果としてロータ本体は、支持部材58及び管55を回転軸56の周りに回転させるために駆動する。この実施形態では、支持部材58は、射出成形されてロータ本体の永久磁石53と管55とを一緒に接続することが好ましい。
ロータ本体がロータコア51をさらに含むとき、支持部材58は、射出成形されて、組み立てたロータコア51、永久磁石53及び管55を一緒に接続することが好ましい。管55は、銅、鋼又は耐摩耗性合金のような耐摩耗性材料から作成し、或いは代わりにパワー焼結によって作成することが好ましい。単相モータ300は2つの位置決め部材60を含む。2つの位置決め部材60は、回転軸56上での支持部材58の軸方向移動を制限するために、回転軸56の周りに取り付け、支持部材58の2つの端部に配置される。
[0057] 上述した全ての実施形態において、単相モータ300は、ロータがステータの内側に配置される内側ロータ式、又はロータがステータの外側に配置される外側ロータ式にできることを理解されたい。支持部材58は、ロータコア51及び永久磁石53の外側面、又は永久磁石53又は外側面の周りを包む射出成形又はラッチ手段によって形成することができる。
[0058] 図10を参照して、本発明の第4の実施形態は、ステータ30がエンドキャップ22によって位置決めされる点で、第3の実施形態とは異なる。エンドキャップ22は、ステータ30の一側面に固定される。エンドキャップ22は、中空管部分25と、管部分25の一側面に位置決めされた固定板26とを含む。管部分25は、ロータ本体の一部がその内部に収容されることを許す。固定板26は、ねじボルト又はラッチ部材のような固定部材によってロータコア32の一側面に接続される。
[0059] 管部分25は、2つの軸受80をそれぞれ取り付けるために2つの軸受シート(参照符号は付さない)を含む。ロータの回転軸56は、ステータ30に対してロータが回転できるように、2つの軸受80によって支持される。この実施形態では、2つの軸受80は、予め設定された距離だけ離間して、回転軸56を安定して支持する。ロータ本体、支持部材58、位置決め部材60及び弾性要素65は、2つの軸受80の同じ側面に配置される。
[0060] 本実施形態は、単相モータ400が取付基部68を含む点で上記実施形態とは異なる。取付基部68は、回転軸56のうちハウジング20と反対側の部分の周りに取り付け、円周方向で回転軸56に対して固定される。弾性要素65の一端部は支持部材58に接続され、弾性要素65の他端部は取付基部68に接続される。取付基部68のうち支持部材58の反対側の一端部は、ファン又はインペラのような負荷に接続することができる。
[0061] 図4及び図5を参照して本発明の第1の実施形態を例に挙げて、本発明の単相モータ10は、以下のように、ファン90を駆動して回転させる。ステータ巻線34が通電されたとき、ロータ本体51、53は、ロータ本体とステータとの間の相互作用を受けて、ロータコア51に固定して接続された管55と一緒に回転軸56の周りに回転する。弾性要素65のうちロータコア51に接続された端部は、ロータコア51と同期して回転する。単相モータ10の始動の当初の間、ファン90に接続した接続部材66及び回転軸56は静止して慣性が大きいため、弾性要素65のうち接続部材66に接続された他端部も静止しており又は遅れた状態にある。弾性部材65の一端部が引っ張られてその内径が縮小し、弾性要素65に弾性エネルギが次第に蓄積する。弾性要素65の弾性エネルギが十分に大きくなった(例えば、回転軸56と軸受80との間の摩擦に打ち勝つ)とき、接続部材66及び回転軸56は、弾性要素65によって加速され、最終的に、ロータ磁石53及びロータコア51と同期して回転する。ファン90も回転軸56に同期して回転する。従って、回転軸56及びファン90は、最終的にロータ本体51及び53と時間遅延して同期する。
[0062] 単相モータ10はまた、内部にステータ30及びロータ50を取り付けるハウジングを含んでも良いことを理解されたい。単相モータ10の回転軸56を支持するためにハウジングに接続された1つのエンドキャップ20がある。エンドキャップ20の形状は、ハウジングの形状及び大きさと一致するのに適するようにできる。
[0063] 本発明の他の実施形態では、弾性要素65は、ロータコア51及び回転軸56に異なる様式で接続できることを理解されたい。例えば、接続部材66を省略することができ、その場合、弾性要素65の一端部はロータコア51に接続し、他端部は回転軸56に接続する。ロータコア51は、弾性要素65を介して回転軸56を駆動して回転させて、単相モータ10によってその始動の瞬間に負荷に加わる衝撃を緩和する。
[0064] 本発明の単相モータの実施形態では、弾性要素65がねじりバネ又はらせんバネである場合、一端部は、ロータコア51、永久磁石53又は支持部材58に接続され、他端部は、接続部材66又は取付基部68に接続され、ロータコア51、永久磁石53、支持部材58、接続部材66及び取付基部68の各々に、弾性要素65を保持するために保持部分又は係止溝が形成される。
[0065] 本発明のロータ50は、複数の永久磁極を形成する1つ又は多数の永久磁石を含むことが好ましい。本発明は非永久磁石モータに適用できることを理解されたい。すなわち、ロータ50は永久磁石を含まず、むしろ、ロータ50は、軟磁性材料で作成された多数の伝導体を使用する。ステータ巻線は通電されたとき電磁界を生成し、ロータの伝導体はそのために磁化され及び駆動され、磁界の作用を受けて回転する。
[0066] 本発明の単相モータ10では、ロータ本体(ロータコア及び/又は永久磁石或いは伝導体を含む)は、緩衝装置として働く弾性要素65を介して回転軸56を回転させるために駆動し、次に、回転軸56は負荷を回転させるために駆動する。弾性要素65の緩衝作用により、単相モータ10によってその始動の瞬間にファン90に加わる大きな衝撃が効果的に緩和され、単相モータ10がその始動の瞬間に十分に大きな回転トルクを供給できないことによる始動失敗の問題に対処する。さらに、弾性要素は、モータハウジング20の内部に配置され、ファン90のような負荷は、回転軸56のうちハウジング20から延び出る一端部に直接接続され、それにより単相モータ10の構造がよりコンパクトになり、ファン90の保守及び交換も容易になる。
[0067] 図11から図18は、本発明の第5の実施形態によるモータ500を示す。
[0068] 図11を参照して、モータ500はステータ30及びロータ50を含む。ロータ50は、ステータ30に回転可能に取り付けられ、ステータ30に対して回転する。
[0069] この実施形態では、ステータ30は、ステータコア32と、ステータコア32の周りに巻き付けた巻線34と、ステータコア32の2つの軸方向の側面にそれぞれ取り付けた第1のエンドキャップ33及び第2のエンドキャップ35とを含む。第1のエンドキャップ33及び第2のエンドキャップ35は、ロータ50の回転軸56を支持するように構成される。第1のエンドキャップ33及び第2のエンドキャップ35は、第1の及び第2のエンドキャップ33、35の間にステータコア32をはさむように、軸方向の接続機構を介して相互接続される。この実施形態では、第1のエンドキャップ33及び第2のエンドキャップ35の各々は、一体形成部品である。接続機構37は、ねじボルト及び関連するねじナットを含むことができる。第1のエンドキャップ33及び第2のエンドキャップ35は、ねじボルトの通過を許す貫通穴を形成する。代わりに、接続機構37は、ねじボルトの周りに取り付けられ、第1のエンドキャップ33と第2のエンドキャップ35との間に配置され、第1の及び第2のエンドキャップ33を位置を決め及び支持して外観を改善する、位置決めスリーブをさらに含むことができる。
[0070] 第1のエンドキャップ33及び第2のエンドキャップ35に軸受シートが、それぞれ軸受80(図12)を取り付けるために配置される。2つの軸受80は、ステータ30に対して回転軸56が回転できるように、回転軸56を支持する。
[0071] 本実施形態では、本発明のモータ500は単相同期モータである。ステータのステータコア32は、2つの磁極部分37、38を有する。磁極部分37、38の内面は円弧状磁極面である。
[0072] 図12から図14を参照して、ロータ50は、回転軸56と、軸56の周りに取り付けたロータ本体と、緩衝装置65とを含む。ロータ本体は、回転軸56の周りに取り付ける。2つの軸受80は、ロータ本体の向かい側の端部のそれぞれ外側に位置する。回転軸56は、2つの軸受80によって支持され、ロータ本体に対して回転可能である。ロータ本体は、回転軸56に緩み/滑り嵌めされて、その結果ロータ本体及び回転軸56は、始動又は停止の過程中に回動速度差が大きくなる。
[0073] 緩衝装置65は、ロータ本体内に配置され、ロータ本体と回転軸56との間に半径方向に位置する。緩衝装置65は回転軸56の周りに取り付ける。緩衝装置65は、その第1の端部がロータ本体と同期して回転できるように、ロータ本体に直接的又は間接的に接続された第1の端部を有する。緩衝装置65の第2の端部は、ロータ軸56に直接的又は間接的に接続され、その結果緩衝装置65の第2の端部は、回転軸56と同期回転することができる。このため、緩衝装置65の存在により、ロータ本体と回転軸56との間の回転速度が時間遅延をもって同期し、それによりモータ500の始動失敗又は失速の発生を効果的に減少させ又は除去することができる。緩衝装置65は、ロータ50及びモータ500の外部構造を変更することなく、ロータ本体の内部に配置され、負荷は、回転軸56の一端部に直接接続することができ、それによりモータ500の構造がよりコンパクトになり、モータ500の修理及び交換が容易になる。
[0074] この実施形態では、ロータ本体は、支持部材58と、一対の永久磁石53とを含む。支持部材58は、中空な円筒状の主要部分581を含む。永久磁石53を主要部分581の外側に取り付ける。永久磁石部材42を軸方向に位置決めするために、主要部分581の外側の2つの端部の周りに2つのスリーブリング582、583を取り付ける。具体的には、2つのリング582、583は向かい合う溝を有する。永久磁石部材53の2つの端部は、溝に対応する突起を形成する。突起が溝に係合し、結果として永久磁石53は、支持部材58の主要部分581の外側に堅く位置決めすることができる。支持部材58は、永久磁石53上に射出成形された一部であることが好ましい。
[0075] 主要部分581の2つの端部内に、2つの軸受80をそれぞれ取り付ける。軸受80は回転軸56に滑り嵌めされ、それによりモータの信頼度及び寿命を保証しながら、支持部材58が回転軸56に対してそれ程大きくジャンプすることなく自由に回転可能となる。
[0076] 図15、図16、図17を参照して、この実施形態では、緩衝装置65は、緩衝部材651、輪状の第1の接続基部652、及び輪状の第2の接続基部653を含む。支持部材58の主要部分581は、緩衝部材651を保護するために緩衝部材651の外周側面を取り囲む。緩衝部材651の第1の端部6512は第1の接続基部652に接続され、緩衝部材651の第2の端部6514は第2の接続基部653に接続され、第1の接続基部652は、回転軸56の周りに移動可能に取り付け、第2の接続基部653は、回転軸56の周りに固定して取り付ける。第1の接続基部652及び第2の接続基部653は、2つの軸受80の内側に軸方向に位置して2つの軸受80を軸方向に位置を決めし、それによりロータ本体の軸方向変位を防ぐことができる。第2の接続基部653は回転軸56に固定して接続され、結果として緩衝部材651の第2の端部は、回転軸56と同期して回転することができる。第1の接続基部652は、支持部材58に固定して接続されて支持部材58と同期して回転する。このため、緩衝部材651は、ロータ本体と回転軸56との間の回転速度差を緩衝するように構成される。この実施形態では、支持部材58の主要部分581は、主要部分581の軸線に関して対称的に位置決めされた2つの切欠き584(図13)を有する。第1の接続基部652は、切欠き584に対応して2つの突出ブロック6521を含む。突出ブロック6521は切欠き584に嵌り、結果として緩衝部材651は、ロータ本体と同期して回転可能である。支持部材58は、別の構造により第1の接続基部652に接続できることを理解されたい。
[0097] 緩衝部材651は、形状回復特性を持つ弾性部材を含む。弾性部材は、回転軸56の周りに移動可能に取り付けたらせんバネであることが好ましい。ステータ巻線34が通電されるとき、永久磁石53及び支持部材58を含むロータ本体は、ステータ30によって生成される電磁場の駆動を受けて回転する。回転軸56は、一端がファンのような負荷に直接的に又は間接的に接続されて慣性が大きく、回転軸56は、ロータ本体84に滑り嵌めされる。そのため、始動の間に、ロータ本体の回転速度は回転軸56の回転速度よりも大きく、すなわち、ロータ本体と回転軸56との間に回転速度差が存在する。らせんバネ651は、ロータ本体の回転によって引っ張られて締まり、結果的にらせんバネの第1の端部651はその内径が徐々に増えて締まる。その結果、らせんバネの第2の端部651bも徐々に締まり、ロータ本体の回転速度は回転軸56の回転速度と最終的に同期する。ステータ巻線が非通電で、モータ10が作動状態から停止するとき、負荷の回転慣性が大きいので、回転軸56の回転速度はロータ本体の回転速度よりも大きく、すなわち、ロータ本体と回転軸56との間に回転速度差が存在し、結果としてらせんバネの第2の端部651bは、その内径が徐々に増加して徐々に緩む。その結果、らせんバネの第1の端部94aも徐々に緩み、ロータ本体40の回転速度は、最終的に回転軸56の回転速度と同期する。支持部材58はらせんバネを取り囲み、それによりらせんバネの内径が過度に増加してらせんバネが損傷するのが防止される。
[0078] 緩衝装置65は、減衰部材654をさらに含む。減衰部材654は、支持部材58の主要部分581に対する緩衝部材651の衝突を緩衝するために、緩衝部材651の周りに移動可能に取り付け、緩衝部材651と支持部材58の主要部分581との間に半径方向に位置し、それによって衝撃吸収効果及び騒音低下効果を達成する。減衰部材654の一端は第1の接続基部652に接続される。図17も参照して、減衰部材654は接続ピン構造6542を含み、第1の接続基部652は、接続ピン構造6542に対応して貫通穴構造を含み、接続ピン構造6542は、貫通穴構造に係合して減衰部材654と第1の接続基部652との間の接続を強化/補強し、こうして減衰部材654が第1の接続基部652から外れるのを防止する。減衰部材654の他端は、接続基部655に固定される。図17及び図18を参照して、接続基部655は、第2の接続基部653に接続される。接続基部655はまた、接続ピン構造6552及びくぼみ部分6554を含む。第2の接続基部653は、接続ピン構造6552及びくぼみ部分6554に対応する貫通穴構造及び突出部分を含む。接続ピン構造6552は貫通穴構造に係合し、突出部分はくぼみ部分6554に係合し、それにより接続基部655と第2の接続基部653との間の接続が強化され、こうして減衰部材が外れるのが防止される。
[0079] 減衰部材654及び接続基部655の材料は、ゴム又は発泡プラスチックのような軟質材であることが好ましい。
[0080] 図19は、本発明のモータ500を使用する大負荷電気装置を示す。この実施形態では、大負荷電気装置はファンアセンブリである。ファンアセンブリは、モータ500と、モータ500によって駆動されるインペラ90とを含む。モータ500の緩衝装置65は、モータの内部に、好ましくはロータ本体の内部に配置される。そのため、モータ500の回転軸56の一端部をファン90に取り付けるのは容易である。この実施形態では、インペラ90の外径はモータ500のサイズよりもはるかに大きいが、大型のインペラ90を駆動するときのモータ500の始動失敗又は失速は、緩衝装置65の使用により効果的に減少させ又は回避することができる。この実施形態では、インペラ90の外径は、ロータの回転軸に垂直なモータ500のサイズよりもはるかに大きい。インペラ90によって占めるロータの回転軸に垂直な面積は、モータ500によって占めるロータの回転軸に垂直な面積の2倍、より好ましく3倍又は4倍よりも大きい。モータ500に取り付けた緩衝装置65は、モータ500の始動失敗又は失速を、効果的に減少させ又は除去することができる。
[0081] 理解できるように、この実施形態のモータ500は、第1の実施形態のファンを駆動するために使用することができ、前記実施形態のモータ10、200、300及び400は、この実施形態のインペラを駆動するために使用できる。
[0082] 本発明は、単相同期モータに特に適するが、出力トルクが小さいモータが、動力工具、ギヤーボックス又は排出ポンプのような回転慣性が大きい負荷を駆動する他の適用例で使用できることを理解されたい。
[0083] 本発明は、1つ以上の実施形態を参照して説明するが、実施形態の上記説明は、当業者が本発明を実行し又は使用することを可能にするためのみに使用する。本発明の精神又は範囲から逸脱することなく様々な修正が可能であることが当業者によって認識されるべきである。本明細書に示した実施形態は、本発明に対する限定として解釈すべきでなく、本発明の範囲は、以下に続く請求項を参照することによって決定すべきである。
20 ハウジング
21 上側エンドキャップ
22 下側エンドキャップ
23 収納空間
24 収納部分
30 ステータ
50 ロータ
51 ロータコア
53 永久磁石
55 管
56 回転軸
60 位置決め部材
62 振動減衰リング
63 スリーブ
65 弾性要素
66 接続部材
80 軸受
81 ワッシャ
90 ファン
100 ファンアセンブリ

Claims (17)

  1. 電気モータであって、
    ステータと、
    前記ステータに回転可能に取り付けたロータと、を備え、前記ロータは、
    回転軸と、
    前記回転軸の周りに取り付けたロータ本体であって、該ロータ本体と前記回転軸とは互いに緩く嵌めてそれらの間に回転速度差を許すロータ本体と、
    前記ロータ本体と前記回転軸との間に配置され、前記ロータ本体及び前記回転軸の回転速度を時間遅延様式で同期させる緩衝装置と、を備えることを特徴とする電気モータ。
  2. 前記ステータは、ステータコアと、前記ステータコアに巻き付けたステータ巻線とを備え、前記ロータ本体は、前記ロータ本体と前記ステータとの間の相互作用を受けて回転できるように、永久磁性材料によって又は軟磁性材料で作成された伝導体によって形成された永久磁極を備える、請求項1に記載のモータ。
  3. 前記ステータは、ステータコアと、前記ステータコアに巻き付けたステータ巻線と、前記ステータコアの向かい側の側面に配置された一対のエンドキャップとを備え、前記緩衝装置は、前記両エンドキャップの間に軸方向に配置される、請求項1に記載のモータ。
  4. 該モータは、前記両エンドキャップにそれぞれ取り付けた一対の軸受をさらに含み、前記回転軸は、前記軸受を介して前記エンドキャップに回転可能に取り付け、前記緩衝装置は、前記ステータコアと一方の前記エンドキャップとの間に軸方向に位置する、請求項3に記載のモータ。
  5. 前記ロータは支持部材をさらに備え、前記ロータ本体は前記支持部材に取り付け、前記支持部材は前記回転軸の周りに取り付け、前記緩衝装置の一端部は前記支持部材に接続され、前記緩衝装置の他端部は回転軸に接続される、請求項4に記載のモータ。
  6. 前記支持部材は、その一端部から延びる延長部分を備え、前記延長部分と前記回転軸との間に収容空間が形成され、前記緩衝装置は前記収容空間内に収容される、請求項5に記載のモータ。
  7. 前記ロータは、耐摩耗性材料で作成された管をさらに備え、前記管は、前記ロータ本体と前記回転軸との間に半径方向に配置される、請求項2に記載のモータ。
  8. 前記緩衝装置は、前記管のうち前記ロータ本体から延び出る一端部の周りに取り付ける、請求項7に記載のモータ。
  9. 該モータは、振動減衰材料から作成されたスリーブをさらに備え、前記スリーブは、前記管のうち前記ロータ本体から延び出る部分の周りに取り付け、前記緩衝装置は前記スリーブの周りに取り付ける、請求項8に記載のモータ。
  10. 該モータは、前記ステータコアの一端部と取付基部との間に取り付けたエンドキャップをさらに備え、前記回転軸の一端部は前記エンドキャップに取り付け、前記回転軸の他端部は、前記取付基部と同期して回転するために前記取付基部に回転可能に接続され、前記ロータは、前記回転軸の周りに移動可能に取り付けた支持部材をさらに備え、前記ロータ本体は前記支持部材に固定して取り付け、前記支持部材は、前記支持部材のうち前記エンドキャップから遠い一端部から延びる延長部分を備え、前記回転軸と前記延長部分との間に収容空間が形成され、前記緩衝装置は、その一端部が前記支持部材に接続され、その他端部が前記取付基部に接続されて前記収容空間に収容される、請求項2に記載のモータ。
  11. 前記緩衝装置は、前記回転軸の周りに取り付けたらせんバネを備える、請求項1から10の何れか1つに記載のモータ。
  12. 前記モータは単相同期モータである、請求項1から10の何れか1つに記載のモータ。
  13. 前記緩衝装置は、前記ロータ本体内に、しかも前記回転軸と前記ロータ本体との間に半径方向に位置する、請求項1に記載のモータ。
  14. 前記緩衝装置は、前記回転軸の周りに移動可能に取り付けた緩衝部材と、減衰部材とを含み、前記減衰部材は、前記緩衝部材の周りに移動可能に取り付け、しかも前記緩衝部材と前記ロータ本体との間に半径方向に位置する、請求項13に記載のモータ。
  15. 前記緩衝装置は、その2つの端部にそれぞれ接続された第1の接続基部及び第2の接続基部をさらに備え、前記第1の接続基部は、前記ロータ本体と同期して回転するために前記ロータ本体に接続され、前記第2の接続基部は、前記回転軸と同期して回転するために前記回転軸に接続され、前記ロータは、前記回転軸の周りに取り付けた支持部材をさらに備え、前記ロータ本体は、前記支持部材上に取り付け、前記緩衝部材、前記減衰部材並びに前記第1の接続基部及び第2の接続基礎は前記支持部材内に配置される、請求項14に記載のモータ。
  16. 電気装置であって、
    該電気装置はモータを備え、前記モータは、
    ステータと、
    回転軸と、前記回転軸の周りに取り付けたロータ本体とを備えたロータであって、前記ロータ本体は前記ステータの作用を受けて回転可能であり、前記ロータ本体と前記回転軸とは、前記モータの始動中に前記ロータ本体が前記回転軸に対して回転できるように互いに緩く嵌めたロータと、
    前記ロータ本体及び前記回転軸の回転速度を時間遅延様式で同期させるために、前記ロータ本体に直接的又は間接的に接続された一端部と、前記回転軸に直接的又は間接的に接続された他端部とを有する緩衝装置と、を備え、
    該電気装置は、前記モータの前記回転軸の一端部に取り付け、前記回転軸と同期して回転できる負荷を備える、ことを特徴とする電気装置。
  17. 前記モータの前記回転軸が取り付けられるファン又はインペラを備える、請求項16の電気装置。
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