JP4047953B2 - 電動機 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は電動機に関し、特に、小型永久磁石直流（ＰＭＤＣ）電動機の磁界を集中させる装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
シャフトがその軸受と軸受表面の同じ部分において常に接触するように電動機の回転子を一方の側に偏倚させることにより、軸受のガタガタ音が減少し電動機の動作が静かになることがわかっている。この回転子の偏倚は、独国特許明細書２８３５５０７号に示されているように機械的手段により、米国特許明細書２，４３９，１９３号及び同４，０７９，２７４号に示されているように軸受を成形するか又は回転子を磁気的に偏倚することにより達成される。
【０００３】
固定子の永久磁石を収容し磁束リングを必要とする磁気伝導性ケーシングを有するＰＭＤＣ電動機の磁界は、磁束リングの形状又は配置により変形又は影響されることがわかっている。磁束リングは、固定子の磁石の間に磁束戻り経路を形成するのに使用される材料の磁気伝導性リング又はストリップであり、ケーシングが適当な磁束経路を形成しないとき、すなわち、ケーシングにより形成される戻り経路が飽和しているときに使用される。
【０００４】
一般に、磁束リングは、ケーシングの外側に嵌め込まれ、固定子の磁石を実質的に囲んでケーシングにより形成された磁束に対して代替の又は付加的な磁束戻り経路を形成する。磁束リングは、通常、スプリットであり、このスプリットは、磁石の一つの中心線と整列しており、対称的な磁束戻り経路を形成する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、磁束リングの対向端の間に大きなギャップがあるように磁束リングは短く、その、そのギャップが磁石の間に配置されるようにリングが整列されている。このように、磁石戻り経路は、非対称的であって、それにより、磁束リングによりブリッジされた磁石間のギャップの方へ固定子の磁界がシフトする。
【０００６】
したがって、本発明は、２極永久磁石固定子と、固定子を収容するケーシングと、固定子に直面して回転可能に取り付けられたシャフト上に取り付けられた整流子を含む巻線電機子と、ケーシングの開放端を閉じ、シャフトが軸支されている軸受を支持し、さらに、巻線電機子を電源に接続するブラシ装置及び電動機端子（２１）を支持するエンドキャップと、ケーシングに嵌め込まれてケーシングとともに固定子のための大きな磁束戻り経路を形成する磁束リングとを備えた小型永久磁石直流電動機において、磁束リングが、固定子の極と電動機の長手方向軸を通る第１平面に関して非対称であることを特徴とする電動機を提供する。
【０００７】
永久磁石固定子は、ゴムリング磁石から構成されてもよく、また、２つのセラミックの弓形片磁石を有するのが好ましい。
【０００８】
【実施例】
例示のために本発明の好ましい実施例を添付図面について以下に説明する。
【０００９】
図１に示される電動機１０は、永久磁石直流電動機である。電動機１０は、ケーシング１１、駆動端エンドプレート１２及び非駆動端エンドプレート２０を有する。駆動端エンドプレート１２はまた、ケーシング１１の縁部を越えて半径方向に大きく延びていて電動機を取り付ける孔１４を有するので、フランジ１２として知られている。シャフト１５は、フランジ１２を貫通して延びるように示されている。シャフトは、ＰＭＤＣ電動機に共通なように、電動機の出力を形成し、整流子を含む巻線電機子を支持する。シャフト１５は、エンドプレート１２、２０により支持された軸受に軸支されている。フランジ１２は、軸受が収容されているボス１６を有する。フランジ１２は、既知の構造を有する。
【００１０】
エンドプレート２０はまた、エンドキャップ２０としても知られているが、整流子を介して電機子巻線を電動機端子と接続する電動機端子２１及びブラシ装置（図示せず）を支持している。ボス２２は、他のシャフト軸受を収容している。図２から容易にわかるように、エンドキャップ２０は、４つの周辺凹部２３を有する。エンドキャップは、該エンドキャップの凹部２３に押し込められたケーシングの部分によりケーシング１２に固着されている。エンドキャップ２０は既知の構造を有する。
【００１１】
ケーシング１１は、通常使用されるように、強磁性体材料である。ケーシングは２つの弓形面３３により連結された２つの平坦な面３１、３２を持つ円筒であり、平坦面形電動機と通称されるものを製造する。平坦な面は、図３においてもっと明らかである。ケーシングは、２つの永久磁石３４を収容している。この磁石は、弓形であり２つの弓形面に対して適合するような寸法にされており、電機子のために実質的に円形の円筒状空間を残している。ケーシング１１は、圧延リング若しくは連続リングでもよく、又は、深絞りにより形成されたものでもよい。
【００１２】
使用において、ケーシング１１は、磁石３４の磁束戻り経路を形成する。しかしながら、磁石の磁力及びケーシングの寸法又は壁厚のために、この磁束経路は飽和している。通常、このような状況では、ケーシングにより形成される磁束経路は、通常強磁性体シート材料その他の磁気伝導性材料の圧延リングであって、磁石の領域においてケーシングの周りに配置されて固定子の戻り磁束に低抵抗磁束経路を与える、磁束リングにより増大する。
【００１３】
本発明においては、磁束リング３０はまた、ケーシング１１の磁束戻り経路を増大させるために使用されている。磁束リング３０は、圧延リングであり、リングの対向する長手軸方向縁部３６の間に大きなギャップ３５を有する。ギャップ３５は、平坦な面３２の１つと整列しているが、これに対し、従来技術の磁束リングでは、ギャップは、磁石の１つと整列している。好ましくは、図３に示されるように、磁束リング３０は、１つの平坦面３１と２つの弓形面３３を覆っているが、第２の平坦面３２と２つの弓形面３３との接合点で終端しており、それにより、第２の平坦面３２により形成された磁束経路は、磁束リング３０により実質的に影響されず、固定子のこの側では磁束戻り経路は、磁気的に飽和しているケーシング１１の第２平坦面３２を主に通過し、さらに高い磁気抵抗を有する空気を通過する。
【００１４】
【発明の効果】
このように、磁束リングを有する電動機の側の固定子の磁界は、他の側よりも磁束戻り経路の抵抗が小さいために強くなり、それにより、固定子により形成される磁界の中心が磁束リング３０を有する電動機の側へシフトする。この磁界のオフセットは、電動機の製造中に作られる他の磁気オフセットに加えてもよく、上述したように軸受のガタガタ音を減少させることにより静かな電動機を製造するのを助ける。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電動機の好ましい実施例を示す側面図である。
【図２】図１の回転子の端面図である。
【図３】エンドプレートと回転子が除去された図２と同様な図である。
【符号の説明】
１０ 電動機
１１ ケーシング
１２ エンドプレート
１４ 孔
１５ シャフト
１６ ボス
２０ エンドプレート
２２ ボス
２３ 凹部
３０ 磁束リング
３１、３２ 平坦面
３３ 弓形面
３４ 永久磁石
３５ ギャップ
３６ 長手軸方向縁部

Claims (7)

1. ２極永久磁石固定子と、
   固定子を収容するケーシング（１１）と、
   固定子に直面して回転可能に取り付けられたシャフト上に取り付けられた整流子を含む巻線電機子と、
   ケーシング（１１）の開放端を閉じ、シャフト（１５）が軸支されている軸受を支持し、さらに、巻線電機子を電源に接続するブラシ装置及び電動機端子（２１）を支持するエンドキャップ（２０）と、
   ケーシング（１１）に嵌め込まれてケーシングとともに固定子のための大きな磁束戻り経路を形成する磁束リング（３０）と、
   を備えた小型永久磁石直流電動機において、
   前記磁束リング（３０）は、ケーシングの形状に対応する形状を有し、電動機の長手方向軸を含み且つ固定子の極を二分する第１平面に関して磁気的に非対称である、
   ことを特徴とする電動機。
2. 前記磁束リング（３０）は、磁束戻り経路の主部を形成することを特徴とする請求項１に記載の電動機。
3. 前記ケーシングにより形成される磁束戻り経路は、磁気的に飽和していることを特徴とする請求項１または２に記載の電動機。
4. 前記磁束リング（３０）は、ケーシングの外面に嵌め込まれていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の電動機。
5. 前記ケーシング（１１）は、２つの弓形の面（３３）により連結された２つの平坦な面（３１、３２）を持つ円筒であり、前記固定子は、２つの弓形面（３３）に嵌め込まれた２つの弓形永久磁石（３４）を含み、前記磁束リング（３０）は、実質的に２つの弓形面（３３）と１つの平坦面（３１）だけを囲んでいることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の電動機。
6. 前記２極永久磁石固定子は、ケーシング（１１）の弓形面（３３）に嵌め込まれた２つの弓形セラミック磁石を含むことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の電動機。
7. 前記磁束リング（１１）は、２つの半径方向縁部（３６）を形成する長手軸方向スプリットを有し、前記２つの半径方向縁部（３６）は、大きなギャップ（３５）により隔てられ、前記ギャップは、前記第１平面に直交し電動機の長手軸方向に延びる第２平面と整列していることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の電動機。

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