JP5918468B2 - 電気モータ - Google Patents

Description

本発明は、電気モータに係り、より詳細には、電動工具のような電気機器に使用される小型電気モータに係る。

慣習的な電子整流モータの固定子は、通常、軸方向の両端に配置された一対のエンドキャップと、固定子の外側に配置されて４つの離間された位置でエンドキャップに固定された４つのボルトとを備えている。典型的に、一方のエンドキャップ内で固定子内部に冷却ファンが配置される。

しかしながら、固定子の外側に配置されたボルトは、小型化の傾向に反して余計なスペースを占有する。更に、固定子の内部に配置されるファンのサイズは、エンドキャップのサイズにより制限され、これは、ファンの冷却能力を制限する。

そこで、小型パッケージにおいて熱管理に優れたモータが望まれる。

従って、本発明は、その１つの態様において、固定子コアを含む固定子と、固定子に回転可能に設置されたシャフトを含む回転子と、固定子コアの軸方向両端に配置された一対のエンドキャップと、固定子コアに対してエンドキャップを固定する複数のロック部材とを備え、ロック部材が固定子コアの内部でエンドキャップ間に延びるような電気モータを提供する。

好ましくは、回転子は、更に、シャフトに取り付けられたファンも含み、このファンは、それに対応するエンドキャップの外側で固定子の一端に配置される。

好ましくは、固定子コアは、その外面にチャンネルが形成され、そしてファンは、固定子コアより直径が大きい軸方向ファンであり、ファンにより発生される空気流の一部分が固定子コアの外面に沿って流れるようにされる。

好ましくは、固定子コアは、ヨーク及び該ヨークから内方に延びる複数の歯を備え、更に、固定子は、巻線を備え、これら巻線は、固定子コアの各歯の周りに巻かれ、そしてロック部材は、隣接歯間に形成されたスロットを通して延びる。

好ましくは、固定子は、更に、巻線から固定子コアを絶縁するために固定子コアの軸方向両端に配置された２つの端部プロテクタを含む。

好ましくは、固定子は、更に、エンドキャップの一方と、それに対応する端部プロテクタとの間に配置された回路板を含み、この回路板は、スルーホールを有し、そして端部プロテクタは、それに対応するスルーホールに挿入されるポストを有する。

好ましくは、歯は、その内端に極シューが形成され、ロック部材は、隣接する歯の極シュー間に形成されたギャップに配置される。

好ましくは、ロック部材は、その両側に溝をもつ細長いピンであり、極シューの縁がロック部材の対応溝に受け入れられる。

好ましくは、ロック部材は、極シューの軸方向端と協働してロック部材をモータの軸方向に位置付ける少なくとも１つの横方向位置付けスロットを有する。

好ましくは、ロック部材は、ロック穴を有し、エンドキャップは、ロック穴に対応するスルーホールを有し、そして固定具がスルーホールを通して延びて、対応するロック穴に係合する。

好ましくは、各エンドキャップは、装着部と、該装着部から延びる複数の延長部とを備え、装着部は、回転子のシャフトを支持するためのベアリングを装着するように構成された穴を画成し、そして各ロック部材の両端は、それに対応する延長部に各々取り付けられる。

好ましくは、エンドキャップの各延長部は、それに対応するロック部材の一端をしっかりと受け入れるための開口を有する。

好ましくは、ロック部材とエンドキャップとの間の接合部は、正多角形の角に各々位置される。

好ましくは、各エンドキャップは、更に、各々の延長部から曲げられた少なくとも１つの位置付け部分を含み、これら位置付け部分は、固定子コアの対応する軸方向端に当接する。

好ましくは、固定子コアの各軸方向端は、それに対応する位置付け部分を軸方向及び半径方向に位置付けるための段を形成する。

好ましくは、モータは、電子整流モータ又はユニバーサルモータである。

以下、添付図面を参照し、本発明の好ましい実施形態を一例として説明する。２つ以上の図に現れる同じ構造物、要素又は部品は、一般的に、それらが現れる全ての図において同じ参照番号で示す。図示されたコンポーネント及び特徴部の寸法は、一般的に、表現の便宜上及び明瞭化のために選択されたものであって、必ずしも一定の縮尺率で描かれていない。

本発明の好ましい実施形態による電気モータを示す。 別の角度からモータを示す。 モータの１つのエンドキャップを示す。 固定子コア及びその巻線を除去した状態でモータを示す。 モータの端面図である。 図５のＡ−Ａ線に沿ったモータの断面図である。 モータの固定子コアを示す。 モータの一部分である固定子コア端部プロテクタを示す。 本発明の別の実施形態によりエンドキャップに固定されたロック部材を示す。 本発明の別の実施形態による電気モータを示す。 一方のエンドキャップを除去して図１０のモータを示す。 両エンドキャップを除去して他端から見た図１１のモータを示す。 図１０のモータのロックピンを示す。

図１から８は、本発明の第１の実施形態による電気モータを示す。このモータは、固定子１０及び回転子４０を備えている。固定子１０は、固定子コア１２及び巻線１４を含む。固定子コア１２は、磁性材料、例えば、鉄で作られるが、これに限定されない。固定子コア１２は、ヨーク１６、及びヨーク１６から内方に延びる複数の歯１７（図７に示す）を含む。巻線１４は、歯１８に巻かれる。ヨーク１６の表面の放熱を増加するためにヨーク１６の外面にはスロット１６１が形成される。

固定子１０は、更に、その軸方向両端に配置された一対のエンドキャップ２０及び２２と、これらエンドキャップ２０及び２２を固定又は取り付けるように構成された複数のロック部材２４とを備えている。ロック部材２４は、固定子１０の内部でエンドキャップ２０と２２との間に延びる。好ましくは、ロック部材２４の各々は、隣接する歯１８の間に形成されたスロットを通して一方のエンドキャップ２０から他方のエンドキャップ２２まで延びる。各エンドキャップ２０、２２は、回転子４０のシャフト４２を回転可能に支持するためのベアリング４４を装着するよう構成されたスルーホールを伴う装着部２０２、２２２と、この装着部２０２、２２２から半径方向外方に延びる複数の延長部とを含む。各延長部は、スルー開口２０４、２２４を画成する。この実施形態では、ロック部材２４は、細長いロックピンである。各ロックピンは、スルー開口２０４、２２４よりサイズの大きいＴ字型の端２４２（図２を参照）を有している。他端は、二股にされ即ち分岐されている。ピン２４の分岐端が、エンドキャップ２０及び２２の整列されたスルー開口２０４、２２４を通して延びた後に、それが引き抜かれないように変形されて、エンドキャップをピンにしっかり取り付け、ひいては、エンドキャップを固定子コアに固定させる。ピン２４は、例えば、銅のような金属材料で作られる。或いは又、ピン２４は、例えば、熱可塑性プラスチック材料のような非金属材料で作られてもよい。

好ましくは、エンドキャップ２０及び２２の延長部は、エンドキャップ２０及び２２の周囲方向に均一に配列される。従って、ロック部材２４とエンドキャップ２０及び２２との間の接合部は、正多角形の角に位置され、エンドキャップ２０及び２２が振動の減少に良い作用を及ぼすようにされる。この実施形態では、各エンドキャップ２０、２２は、３つの延長部を有し、ロック部材２４とエンドキャップ２０及び２２との間の接合部は、正三角形の角に各々配置される。

又、各エンドキャップ２０、２２は、各延長部分の両側から軸方向に曲げられた複数の位置付け部分２０６、２２６も有する。ヨーク１６から離れた固定子コア１２の各歯１８の遠方端は、軸方向端面において、歯１８の他部分に対して軸方向に沈下して、段１９を形成する。エンドキャップ２０及び２２の位置付け部分２０６、２２６は、それに対応する段１９に軸方向及び半径方向に当たって、エンドキャップ２０及び２２を位置付ける。

更に、固定子１０は、固定子コア１２の両端に配置されて、固定子コア１２を巻線１４から絶縁するように構成された一対の端部プロテクタ２６及び２８と、一方のエンドキャップ２０と固定子コアとの間に配置された回路板３０とを備えている。回路板３０は、スルーホール３２を有し、そして端部プロテクタ２６は、それに対応するスルーホール３２へ挿入されるポスト３４を有する。或いは又、端部プロテクタ２６及び２８の各々は、エンドキャップ２０及び２２の位置付け部分２０６、２２６を半径方向に位置付けるように構成された正確な内面を有してもよい。この場合には、段１９が省かれ、歯１８の軸方向端面がエンドキャップ２０及び２２の位置付け部分２０６、２２６を軸方向に位置付ける。

回転子４０のシャフト４２の一端にファン６０が装着され、エンドキャップ２２の外側に位置される。好ましくは、ファン６０は、遠心送風機である。ファン６０を回転すると、固定子の内部を通過する空気流を発生し、固定子コア１２及び巻線１４を冷却する。或いは又、ファン６０は、外径が固定子コア１２より大きい軸方向ファンであって、ファン６０により発生される空気流の一部分が固定子の内部に通され、そして空気流の別の部分が固定子コア１２の外面上に流れるようにしてもよい。

ロック部材２４をエンドキャップ２０及び２２に固定する方法は、多数あることが理解できよう。例えば、ロック部材２４は、その両端に分岐端が形成されたピンでもよいし、或いは一端にＴ字型又はクロス形状の頭部がありそして他端に変形可能な／弾力性のとげがあって、エンドキャップ２０及び２２のスルーホール２０４、２２４を通して延びるときに変形して、それに対応するエンドキャップ２０及び２２に係合するようなピンでもよい。図９（明瞭化のため１つのピン２４及び１つのエンドキャップ２０だけが示された）に示すように、エンドキャップ２０及び２２は、その各延長部の半径方向端に、ノッチ、切欠部、開口、アパーチャー、等を有し、そしてピン２４は、その端にロックスロット２４８を有する。ピン２４の端がエンドキャップ２０及び２２の開口２０８に受け取られた後に、開口の両側にあるエンドキャップ２０及び２２の部分が互いに向かって変形されて、ロックピン２４の対応するロックスロット２４８に係合され、これにより、ピン２４をエンドキャップ２０及び２２で固定する。

このモータは、電子整流モータ又はユニバーサルモータであることが理解されよう。

図１０から１３は、本発明の別の実施形態による電気モータを示す。図１０は、組み立てられたモータを示し、図１１は、上部のエンドキャップを除去してモータを示し、そして図１２は、両エンドキャップを除去して他端からモータを示している。図１１及び１２は、更に変更されたロックピンの取り付けを示し、そして図１３は、変更されたロックピンを示す。この実施形態では、固定子は、固定子コア１２と、この固定子コア１２に巻かれた巻線１４とを備えている。固定子コア１２は、ヨーク１６と、このヨーク１６から半径方向内方に延びる複数の歯１８とを含む。モータの周囲方向に沿って延びる極シュー１８２が各歯１８の内端に形成される。巻線１４がそれに対応する歯１８に各々巻かれる。固定子は、更に、ロック部材２４を経て固定される一対のエンドキャップ２０及び２２を備えている。好ましくは、ロック部材２４は、歯１８の内端間に形成されたギャップを通して軸方向に延びる細長いピンである。各ピン２４は、その両側に、対応する極シュー１８２の縁を受け入れるための軸方向溝２４２を有する。ピン２４は、隣接歯１８の極シュー１８２間に形成されたギャップに配置され、巻線１４を受け入れるために隣接歯１８間に形成されたスロット内のスペースを占有せず、それ故、巻線１４のサイズに影響を及ぼさない。各ピン２４は、その各端にロック穴２４４を有する。エンドキャップ２０、２２は、ピン２４のロック穴２４４に対応するスルーホール２０９、２２９を有する。ボルトのような固定具（図示せず）がエンドキャップ２０、２２のスルーホール２０９、２２９を通して延び、ピン２４の対応するロック穴２４４に係合して、エンドキャップ２０、２２をピン２４でロックし、従って、エンドキャップを固定子に固定する。各ロックピン２４は、その一端において両側に一対の横方向位置付けスロット２４９を有する。各位置付けスロット２４９は、溝２４２の一端と連通し、溝２４２に対して垂直である。ピン２４の位置付けスロット２４９は、極シュー１８２の軸方向端と協働して、ピン２４を軸方向に正確に位置付ける。

本発明の説明及び特許請求の範囲において、動詞「備える(comprise)」、「含む(include)」、「収容する(contain)」及び「有する(have)」並びにその変化は、各々、ここに述べたアイテムの存在を特定するために包括的な意味で使用され、付加的なアイテムの存在を除外するものではない。

本発明は、１つ以上の好ましい実施形態を参照して説明したが、当業者であれば、種々の変更がなされ得ることが明らかであろう。それ故、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって決定されるものとする。

１０：固定子
１２：固定子コア
１４：巻線
１６：ヨーク
１８：歯
１９：段
２０、２２：エンドキャップ
２４：ロック部材
２６：端部プロテクタ
２８：端部プロテクタ
３０：回路板
３２：スルーホール
３４：ポスト
４０：回転子
４２：シャフト
４４：ベアリング
６０：ファン
１６１：スロット
１８２：極シュー
２０２、２２２：装着部
２０４、２２４：スルー開口
２０６：２２６：位置付け部分
２０９、２２９：スルーホール
２４２：溝
２４４：ロック穴
２４９：横方向位置付けスロット

Claims (15)

1. 固定子コアを含む固定子と、固定子に回転可能に設置されたシャフトを含む回転子と、固定子コアの軸方向両端に配置された一対のエンドキャップと、固定子コアに対してエンドキャップを固定する複数のロック部材とを備え、ロック部材が固定子コアの内部でエンドキャップ間に延び、前記固定子コアは、ヨーク及び該ヨークから内方に延びる複数の歯を備え、更に、前記固定子は、巻線を備え、これら巻線は、前記固定子コアの各歯の周りに巻かれ、そして前記ロック部材は、隣接歯間に形成されたスロットを通して延びる、電気モータ。
2. 前記回転子は、更に、前記シャフトに取り付けられたファンも含み、このファンは、それに対応するエンドキャップの外側で前記固定子の一端に配置される、請求項１に記載のモータ。
3. 前記固定子コアは、その外面にチャンネルが形成され、そして前記ファンは、前記固定子コアより直径が大きい軸方向ファンであり、ファンにより発生される空気流の一部分が前記固定子コアの外面に沿って流れるようにされる、請求項２に記載のモータ。
4. 前記固定子は、更に、巻線から前記固定子コアを絶縁するために前記固定子コアの軸方向両端に配置された２つの端部プロテクタを含む、請求項１に記載のモータ。
5. 前記固定子は、更に、前記エンドキャップの一方と、それに対応する端部プロテクタとの間に配置された回路板を含み、この回路板は、スルーホールを有し、そして前記端部プロテクタは、それに対応するスルーホールに挿入されるポストを有する、請求項４に記載のモータ。
6. 前記歯は、その内端に極シューが形成され、前記ロック部材は、隣接する歯の極シュー間に形成されたギャップに配置される、請求項１、４又は５に記載のモータ。
7. 前記ロック部材は、その両側に溝をもつ細長いピンであり、前記極シューの縁が前記ロック部材の対応溝に受け入れられる、請求項６に記載のモータ。
8. 前記ロック部材は、前記極シューの軸方向端と協働して前記ロック部材を前記モータの軸方向に位置付ける少なくとも１つの横方向位置付けスロットを有する、請求項６又は７に記載のモータ。
9. 前記ロック部材は、ロック穴を有し、前記エンドキャップは、そのロック穴に対応するスルーホールを有し、そして固定具がスルーホールを通して延びて、対応するロック穴に係合する、請求項６、７又は８に記載のモータ。
10. 各エンドキャップは、装着部と、該装着部から延びる複数の延長部とを含み、この装着部は、前記回転子のシャフトを支持するためのベアリングを装着するように構成された穴を画成し、そして各ロック部材の両端は、それに対応する延長部に各々取り付けられる、請求項１から８のいずれかに記載のモータ。
11. 前記エンドキャップの各延長部は、それに対応するロック部材の一端をしっかりと受け入れるための開口を有する、請求項１０に記載のモータ。
12. 前記ロック部材と前記エンドキャップとの間の接合部は、正多角形の角に各々位置される、請求項１０又は１１に記載のモータ。
13. 各エンドキャップは、更に、各々の延長部から曲げられた少なくとも１つの位置付け部分を含み、これら位置付け部分は、前記固定子コアの対応する軸方向端に当接する、請求項１０、１１又は１２に記載のモータ。
14. 前記固定子コアの各軸方向端は、それに対応する位置付け部分を軸方向及び半径方向に位置付けるための段を形成する、請求項１３に記載のモータ。
15. 前記モータは、電子整流モータ又はユニバーサルモータである、請求項１から１４のいずれかに記載のモータ。

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