JP3992347B2

JP3992347B2 - 電気モータ

Info

Publication number: JP3992347B2
Application number: JP01387998A
Authority: JP
Inventors: フェルディナンドクリステン; ハンスアッペル
Original assignee: ヒルティアクチエンゲゼルシャフト
Priority date: 1997-01-27
Filing date: 1998-01-27
Publication date: 2007-10-17
Anticipated expiration: 2018-01-27
Also published as: CN1135677C; US5907208A; CN1189712A; DE19702737A1; JPH10243612A; DE59705269D1; EP0855781A1; EP0855781B1

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は、固定子と回転軸を有する回転子とを具える電気モータに関し、特に、回転軸に一群の金属板と配電素子とを配置し、一群の金属板と配電素子とは絶縁層を介在させた状態で同軸的に一体回転し得るよう回転軸上に配置された電気モータに関するものである。
【０００２】
【背景技術】
ドイツ連邦共和国特許出願公開第２５４３５４９号公報には、手持ち式工具用の電気モータが開示されている。この電気モータは、例えば、ドリル・チゼル工具のための駆動モータとして使用される。整流子とする一群の金属板と配電素子とは異なる慣性モーメントを有するため、特に、電気モータの始動及び停止に際しては一群の金属板と配電素子とに異なる大きさの加速力が生ずる。この加速力により、一群の金属板と配電素子とは早退回転変位を生じる。このような早退回転変位を防止するため、上述した既知の電気モータにおける一群の金属板と配電素子は、絶縁層が設けられた鋼管を介在させて一体回転し得るよう、回転軸上に配置されている。
【０００３】
配電素子は、回転子の極と協働するセグメント形状の部分を有している。そのため、配電素子の各部分は、一群の金属板における回転子の極に対して円周方向に調整しなければならない。既知の電気モータにおいては、鋼管を用いて調整を行っている。すなわち、絶縁層を設けた鋼管を回転軸と一体回転可能に結合するに先立ち、一群の金属板と配電素子とを互いに一体回転するように押圧する。絶縁層は、例えば、プラスチック製スリーブとして形成され、鋼管と回転軸との間に接着される。接着結合は、特に、電気モータの温度が高くなると破壊され、これに起因して電気モータが損傷を生じる場合がある。また、鋼管と回転軸との間に絶縁物質を注入することも可能である。このような方法で絶縁層を設ける場合、最初に鋼管と回転軸とを係止装置に装入する必要がある。この係止装置において回転軸に対して鋼管を保持することにより、円筒形状の空隙が前記両部材の間に形成される。絶縁物質を注入する場合、注入設備に相当の費用が必要となり、しかも絶縁層の冷却には長時間が掛かる。
【０００４】
【発明の課題】
本発明の課題は、絶縁層を迅速、簡便かつ経済的に形成可能であると共に、回転軸に対して一体回転可能に結合できる電気モータを提案することにある。さらに、絶縁層により、一群の金属板に対する配電素子の簡単な配列を可能とし、しかも回転軸における一群の金属板と配電素子とを一体回転可能とすると共に、電気モータを可能な限り軽量化するものである。
【０００５】
【課題の解決手段】
この課題を解決するため、本発明は、固定子と回転軸を有する回転子とを具え、該回転軸に一群の金属板と配電素子とを配置し、一群の金属板と配電素子とは絶縁層を介在させた状態で同軸的に一体回転し得るよう回転軸上に配置され、絶縁層が、回転軸に対して同軸的に配置された一対のスリーブ部分から形成され、第１のスリーブ部分により前記一群の金属板が担持され、第２のスリーブ部分により前記配電素子が担持された電気モータにおいて、両スリーブ部分が、第１のスリーブ部分の外側に配置された第１の連動成形部と、第２のスリーブ部分における、第１のスリーブ部分に部分的に重複する領域の内側に配置された結合成形部とにより、円周方向で互いに形状結合して協働することを特徴とするものである。
【０００６】
本発明によれば、絶縁層を同軸的に配置された一対の二つのスリーブ部分として形成する結果、一群の金属板と配電素子とを回転軸に対して容易に取り付けることが可能であり、一群の金属板に対する配電素子の円周方向における調整が容易となる。例えば、先ずに一群の金属板を第１のスリーブ部分と一体回転するように回転軸上に配置し、配電素子を具える第２のスリーブ部分を一群の金属板に対して調整することも可能である。次に、一群の金属板を第２のスリーブ部分と共に一体回転し得るよう回転軸上に設ける。両スリーブ部分は、全長が短いために極めて高い座屈強度を有し、したがって、例えば圧入によって回転軸に容易に固定することができる。
【０００７】
第１のスリーブ部分と結合した一群の金属板が、電気モータに作用する大きな機械的負荷のため第１のスリーブ部分に対して相対回転変位を生じないようにするため、第１のスリーブ部分と一群の金属板との間の一体回転結合は、第１のスリーブ部分の外側に配置された第１の連動成形部と、一群の金属板の内側に配置され、第１の連動成形部と形状結合して協働する第１のカウンター成形部とにより実現するのが有利である。
【０００８】
電気モータに機械的負荷が作用する際に、第２のスリーブ部分に対する配電素子の相対回転変位を防止するため、第２のスリーブ部分と配電素子との間の一体回転結合は、第２のスリーブ部分の外側に配置された第２の連動成形部と、配電素子の内側に配置され、第２の連動成形部と形状結合して協働する第２のカウンター成形部とにより実現するのがが有利である。
【０００９】
配電素子に対する一群の金属板の一体回転結合と、第２のスリーブ部分に対する第１のスリーブ部分の一体回転結合を実現するため、本発明において、両スリーブ部分は、上述したとおり、円周方向で互いに形状結合して協働する配置とする。
【００１０】
例えば、両スリーブ部分の間に形状結合を実現する際に、配電素子を一群の金属板に対して調整することも可能である。この場合、当然のことながら、予め第１の連動成形部に対する一群の金属板と、結合成形部に対する配電素子とは、特定の位置において第１のスリーブ部分及び第２のスリーブ部分に取り付けることが必要である。
【００１１】
両スリーブ部分における互いに対向する端面領域における追加的な成形の必要性を回避するため、本発明では、上述したとおり、第１のスリーブ部分の外側に配置された第１の連動成形部による両スリーブ部分の間の形状結合と、第２のスリーブ部分に第１のスリーブ部分が部分的に重複する領域の内側に配置した結合成形部とにより両スリーブ間の形状結合を達成する。
【００１２】
第１の連動成形部は回転軸の長手方向軸線に対して平行に延在する少なくとも１個の突条として形成し、第１のカウンター成形部及び結合成形部は、第１の連動成形部に適合する少なくとも１個の凹部として形成するのが望ましい。第１の連動成形部を突条として形成することにより、特に、第１のスリーブ部分における第２のスリーブ部分と協働する領域と、第１のスリーブ部分における一群の金属板と結合した受け領域との肉厚を薄くすることが可能となる。凹部は、例えば、一群の金属板における中心貫通孔の内側と、第２のスリーブ部分における受け孔の内側とに配置される。一群の金属板のみならず、第２のスリーブ部分も凹部領域には大きな半径方向の延長部を具える。
【００１３】
特に、全長の短い第２のスリーブ部分においては、受け孔に配置した結合成形部と第２の連動成形部とを上下に位置させることができる。第２の連動成形部は回転軸の長手方向軸線に対して平行に延在する少なくとも１個の凹部として形成し、第２のカウンター成形部は第２の連動成形部に適合する少なくとも１個の突条として形成するのが有利である。この場合、第２のスリーブ部分の損傷を引き起こす惧れのある成形部における薄い肉厚を回避することが可能となる。
【００１４】
第１及び第２の連動成形部は、両スリーブ部分の外側に配置された少なくとも各１個の突条から形成することができる。第１及び第２のカウンター成形部と結合成形部とは、一群の金属板と、配電素子と、第２のスリーブ部分との内側に配置した少なくとも各１個の凹部から形成することができる。
【００１５】
回転子を組合わせた後、固定子その他の構造部材を組込んで電気モータを完成するに先立ち、回転子を平衡させることが重要である。回転子の平衡を可能とするために、スリーブ部分はバランス質量と結合するのが有利である。
【００１６】
最大遠心力が作用する円周領域で切削加工を行い、バランス質量に有底孔を形成することによって平衡状態を実現することが可能である。バランス質量は各スリーブ部分に１個ずつ金属板又は配電素子に隣接する領域に配置することができる。この場合、バランス質量は各スリーブ部分の一部として構成することも可能である。
【００１７】
【実施の形態】
以下、本発明を図示の好適な実施形態について更に具体的に説明する。
【００１８】
図１は、要部のみを表わした本発明による電気モータにおける回転子を示すものである。この回転子は、回転軸１と、一群の金属板２と、配電素子３と、一対のスリーブ部分４，５から構成された絶縁層とを具えている。回転軸１は、一方の遊端に例えばスプライン等の噛合部材１７を具え、この噛合部材１７は電気モータによって生じた回転運動を、駆動すべき構造部材（図示せず）に伝達する。図示しない溝形玉軸受と協働する第１の軸受面１１を噛合部材１７に隣接させて配置する。第１の軸受面は略円筒形状に形成され、その外周は噛合部材１７の頭部外周から半径方向に突出する。回転軸１は、第１の軸受面１１における噛合部材１７とは反対側の端部領域にフランジ状延長部を具え、この延長部は噛合部材１７とは反対側に位置する停止面１６を有する。回転軸１はフランジ状延長部から円筒形状の受け領域に移行し、受け領域の直径は噛合部材１７の頭部直径に対応させる。受け領域は、例えば、互いに離間して配置した３個のローレット加工部１３，１４，１５を有する。これらのローレット加工部は、特に、回転軸１上に両スリーブ部分４，５を摩擦結合して固定するものである。噛合部材１７に対向する回転軸１の遊端は、同様に図示しない溝形玉軸受と協働する円筒部分よりなる第２の軸受面１２を具え、この円筒部分は受け領域のよりも小径とする。
【００１９】
図２〜４に詳細を示した第１のスリーブ部分４及び第２のスリーブ部分５とからなる絶縁層は、回転軸１に対して一群の金属板２及び配電素子３を絶縁するものである。第１のスリーブ部分４の一部は、一群の金属板２を貫通する。第１のスリーブ部分における、金属板２を貫通する部分には、図２に示すように、第１の連動成形部４１，４２，４３，４４を配置する。第１の連動成形部４１，４２，４３，４４は、回転軸１の長手方向軸線に対して平行に延在し、かつ、円周方向に均等に配分された複数の突条として構成する。第１の連動成形部４１，４２，４３，４４は、一群の金属板２における対応して配置及び形成した第１のカウンター成形部２１，２２，２３，２４と協働させる。
【００２０】
第１のスリーブ部分４における一群の金属板２から突出する部分は、第２のスリーブ部分５の受け孔に少なくとも部分的に突入すると共に、図３に示すように、結合成形部５５，５６，５７，５８が設けられた第１の連動成形部４１，４２，４３，４４と回転結合及び形状結合して協働する。結合成形部５５，５６，５７，５８は受け孔の内側に配置され、第１の連動成形部４１，４２，４３，４４に適合すると共に回転軸１の長手方向軸線に対して平行に延在する複数の凹部を有する。第１の連動成形部４１，４２，４３，４４、第２の連動成形部５１，５２，５３，５４、第１のカウンター成形部２１，２２，２３，２４、第２のカウンター成形部３５，３６，３７，３８、並びに結合成形部５５，５６，５７，５８は、それぞれ複数の突条及び凹部から形成することができる。一群の金属板２は、円周方向に均等配分して設けられた４個の回転極２５を有する。
【００２１】
４個のセグメント３１，３２，３３，３４を具える配電素子３は、第２のスリーブ部分５と一体回転し得るように結合する。第２のスリーブ部分５と配電素子３との間の一体回転結合は、第２のスリーブ部分５の外側における第２の連動成形部５１，５２，５３，５４と、配電素子３における第２のカウンター成形部３５，３６，３７，３８とによって実現する。
【００２２】
第２の連動成形部５１，５２，５３，５４は、回転軸１の長手方向軸線に対して平行に延在し、かつ、外周面において円周方向に均等配分された４個の凹部を有する。第２のカウンター部分３５，３６，３７，３８は、第２の連動成形部５１，５２，５３，５４の凹部に適合する４個の突条から形成される。セグメント３１，３２，３３，３４は硬質の薄い銅板から形成され、これらの薄板は各１個の絶縁部材３９によって互いに分離される。例えば、円周方向に複数の磁石を均等配分してなるリング状に形成することも可能である。
【００２３】
一群の金属板２と回転軸１の停止面１６との間に配置した第１のスリーブ部分４の一部は第１の個別バランス質量４５として、また、一群の金属板２と配電素子３との間における第２のスリーブ部分５の一部は第２の個別バランス質量５９として作用する。バランス質量４５，５９の領域では、両スリーブ部分４，５が大きな肉厚を有し、この肉厚は回転子を平衡させるために切削加工することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明による電気モータの回転軸を部分的に破断して示す側面図である。
【図２】図２は、図１の回転軸のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図３は、図１の回転軸のＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】図４は、図１の回転軸のＣ−Ｃ線断面図である。
【符号の説明】
１回転軸
２一群の金属板
３配電素子
４第１のスリーブ部分
５第２のスリーブ部分
２１，２２，２３，２４第１のカウンター成形部
３５，３６，３７，３８第２のカウンター成形部
４１，４２，４３，４４第１の連動成形部
４５，５９バランス質量
５１，５２，５３，５４第２の連動成形部
５５，５６，５７，５８結合成形部

Claims

固定子と回転軸（１）を有する回転子とを具え、該回転軸に一群の金属板（２）と配電素子（３）とを配置し、一群の金属板（２）と配電素子（３）とは絶縁層を介在させた状態で同軸的に一体回転し得るよう回転軸（１）上に配置され、前記絶縁層が、回転軸（１）に対して同軸的に配置された一対のスリーブ部分（４，５）から形成され、第１のスリーブ部分（４）により前記一群の金属板（２）が担持され、第２のスリーブ部分（５）により前記配電素子（３）が担持された電気モータにおいて、両スリーブ部分（４，５）が、第１のスリーブ部分（４）の外側に配置された第１の連動成形部（４１，４２，４３，４４）と、第２のスリーブ部分（５）における、第１のスリーブ部分（４）に部分的に重複する領域の内側に配置された結合成形部（５５，５６，５７，５８）とにより、円周方向で互いに形状結合して協働することを特徴とする電気モータ。
請求項１記載の電気モータにおいて、第１のスリーブ部分（４）と前記一群の金属板（２）との間の一体回転結合は、第１のスリーブ部分（４）の外側に配置された第１の連動成形部（４１，４２，４３，４４）と、一群の金属板（２）の内側に配置され、第１の連動成形部（４１，４２，４３，４４）と形状結合して協働する第１のカウンター成形部（２１，２２，２３，２４）とにより達成することを特徴とする電気モータ。
請求項１又は２に記載の電気モータにおいて、第２のスリーブ部分（５）と配電素子（３）との間の一体回転結合は、第２のスリーブ部分（５）の外側に配置された第２の連動成形部（５１，５２，５３，５４）と、配電素子（３）の内側に配置され、第２の連動成形部（５１，５２，５３，５４）と形状結合して協働する第２のカウンター成形部（３５，３６，３７，３８）とにより達成することを特徴とする電気モータ。
請求項１〜３の何れか一項に記載の電気モータにおいて、第１の連動成形部（４１，４２，４３，４４）は回転軸（１）の長手方向軸線に対して平行に延在する少なくとも一個の突条として形成され、第１のカウンター成形部（２１，２２，２３，２４）及び結合成形部（５５，５６，５７，５８）は、第１の連動成形部（４１，４２，４３，４４）に適合する少なくとも一個の凹部として形成されていることを特徴とする電気モータ。
請求項１〜４の何れか一項に記載の電気モータおいて、第２の連動成形部（５１，５２，５３，５４）は回転軸（１）の長手方向軸線に対して平行に延在する少なくとも一個の凹部として形成され、第２のカウンター成形部（３５，３６，３７，３８）は、第２の連動成形部（５１，５２，５３，５４）に適合する少なくとも一個の突条として形成されていることを特徴とする電気モータ。
請求項１〜５の何れか一項に記載の電気モータにおいて、スリーブ部分（４，５）は、バランス質量（４５，５９）に結合されていることを特徴とする電気モータ。