JPH04289757A - 軸方向長さを短縮したフラットモータ - Google Patents

軸方向長さを短縮したフラットモータ

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JPH04289757A
JPH04289757A JP3021537A JP2153791A JPH04289757A JP H04289757 A JPH04289757 A JP H04289757A JP 3021537 A JP3021537 A JP 3021537A JP 2153791 A JP2153791 A JP 2153791A JP H04289757 A JPH04289757 A JP H04289757A
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JP
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housing
motor
assembly
armature
flat
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JP3021537A
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Jeffrey J Farrenkopf
ジェフリー　ジェイ　ファーレンコプフ
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Kollmorgen Technologies Corp
Kollmorgen Corp
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Kollmorgen Technologies Corp
Kollmorgen Corp
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    • H02K23/54—Disc armature motors or generators
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    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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    • H02K7/14—Structural association with mechanical loads, e.g. with hand-held machine tools or fans
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、モータ、そして特に
、軸方向長さを短縮し、かつパワー出力を極大化したフ
ラットモータに関するものである。
【０００２】
【発明の背景】フラットモータ、すなわち“パンケーキ
型”モータは長さ（軸方向長さ、以下同じ）が短いこと
を最重要視するような多数のモータ利用分野に採用され
てきた。一般に、軸方向の空隙を有する“パンケーキ型
”電機子の設計は目的にかなうように最短縮化されたモ
ータの輪郭を提供するとともに、軸方向空隙型プリント
巻線、スタンプ又は型打巻線（ｓｔａｍｐｅｄ　ｗｏｕ
ｎｄ）もしくはワイヤ巻線式電機子構造と、軸向き又は
半径向き整流機構との軸方向または半径方向に整列した
ブラシ／スプリングアセンブリにより特徴付けられる。
【０００３】この周知型のモータはこれまでの使用目的
にとっては有益であったが、今日においてはその長さを
より一層短縮しなければ、その目的に適合しないような
種々の分野も生じてきた。例えば、多くの自動車産業に
おいて、ラジエータ及び凝縮器モジュールやウインドー
操作又はブロワ機構などに用いられるモータがこれに該
当する。自動車のエンジン隔室及びボデイパネルはその
体積が一定の度合いで縮小されるようになったが、人員
用の空間は従来と不変であるか、又はより拡大している
。その結果、この種のモータにおいては、長さ及び重量
、並びにコストが極小化されるとともに、パワー出力を
極大化することが極めて重要な基準となる。この要求は
自動車産業のみでなく、他のモータ利用分野、例えば航
空宇宙産業及びその他の商業的分野においても存在する
。そのため、この発明における長さを短縮したフラット
モータは自動車産業に関連して記載されるが、実際には
航空宇宙関係における産業及び商業的分野などのような
広範囲の分野において採用し得るものである。
【０００４】したがって、この発明の目的は、長さ及び
重量を小さくし、製造コストを極小化するとともに、効
率及び出力、パワーを増大させたモータを提供すること
である。すなわち、従来はモータの長さを短くするため
には二重かご型磁石構造、すなわち独立した磁石２個分
の長さと、スタンピング（型打構造）の範囲内に配置さ
れた軸受と、標準型整流として設計されたワイヤ巻線電
機子上の磁極及び背後引出し用放射状リード線の間に位
置する半径方向に整列したブラシホルダアセンブリなど
のような変形要素が採用されてきた。しかしながら、時
代の進展とともにこれらの特徴、その他をより一層適し
た方法において具体化したモータを提供することがさら
に要求されるようになってきた。本発明は、このような
現今の要求を完全に満足するものである。
【０００５】
【発明の概要】本発明によれば、正面から背面にかけて
の長さを短くしたフラット型Ｄ．Ｃ．プリント回路又は
型打成形電機子からなる電気モータが次の諸要素の組合
せにおいて提供される。モータの諸要素とは、正面及び
背面ハウジングアセンブリを有するハウジングと、前記
ハウジング内においてモータの中心軸上に位置し、かつ
前記ハウジングの正面ハウジングアセンブリから少くと
も部分的に突出したシャフトと、前記ハウジング内に位
置するステータアセンブリと、前記ハウジング内におい
て印刷又は型打により形成された偏平巻線を有する電機
子アセンブリと、前記ハウジング内において前記ステー
タアセンブリ及び電機子アセンブリのいずれか一方を他
方に関して偏平な通路内において回転できるように取付
けるための取付手段と、前記電機子の偏平巻線に対し前
記電機子の面に直角な磁界を導くための磁気回路アセン
ブリと、前記ハウジング内において前記電機子アセンブ
リに近接して配置された手段であって、前記電機子の偏
平巻線を電気的に付勢することにより前記アセンブリの
一方に回転運動を与えてそれを他方の側を通過して回転
させるための整流手段と、前記モータの中心軸から半径
方向に隔たった点において前記ハウジングから導出され
るとともに、前記正面ハウジングアセンブリ及び前記背
面ハウジングアセンブリの間におけるハウジングの内側
を通過するように前記ステータアセンブリに接続された
ワイヤ手段である。
【０００６】このモータの変形例において、整流手段は
前記正面ハウジングアセンブリから突出したシャフト部
分と同一側におけるハウジング部分に配置される。
【０００７】
【好ましい実施例の説明】まず、図１を特に参照すると
、本発明によるモータ１２はモータハウジングの出力シ
ャフト側に配置されたスプリング１１’及びブラシ１１
”を含むブラシホルダアセンブリ１１を含んでいる。 モータハウジングはそれぞれ端面キャップ素子１３’及
び１４’を有する正面ハウジングアセンブリ１３及び背
面ハウジングアセンブリ１４からなっている。モータを
作動させるために少くとも一つの他のブラシホルダアセ
ンブリが存在するが、これは図１には示されていない。 図１のモータにおいてステータアセンブリはそれが支持
しているモータハウジング内に位置し、二重かご型磁石
構造１６を含んでいる。しかしながら、本発明の実施に
おいては、単一のかご型構造を採用することが可能であ
ることに留意すべきである。
【０００８】モータリード線１７は磁石の下側、すなわ
ち磁石とハウジングとの間を通過し、モータの背面又は
正面を通じてハウジングから軸方向又は半径方向に導出
される。図１の実施例において、リード線１７は磁石１
９の溝１８内に位置するとともに、背面ハウジングアセ
ンブリ１４から軸方向に突出する。
【０００９】偏平巻線２６を含む電機子アセンブリもま
た、ハウジング内に配置され、電機子ハブ２４上に支持
される。
【００１０】モータハウジングアセンブリ１３及び１４
内にはそれらの端面キャップ１３’、１４’内に位置す
る軸部分によりベアリング２０及び２１が装備される。 すなわち、軸受の配置はセパレート型又は組合せ型スピ
ンドルアセンブリ２２の範囲内で行われる。また、この
発明の範囲内において、図１に示す通り、正面ハウジン
グアセンブリ１３及び背面ハウジングアセンブリ１４か
らすべての軸受を分離して支持すること、又はそれらを
図２に示すモータのように正面キャップ１３’及び背面
キャツプ１４’の間に分けて支持することもできる。さ
らに、軸受２０及び２１は電機子ハブ２４及び磁石内径
の範囲内において装備される。
【００１１】所望に応じて、磁石内径の範囲２７に押込
まれたリブ又は窪み２５を形成し、これによって逆に突
出したリブや他の金属製品を使用することなく背面ハウ
ジング部１４を強化することができる。正面ハウジング
アセンブリ１３上に位置する別の窪み２８は外部負荷が
モータの正面に近接して配置されることを許容し、した
がって、さらなるパッケージを省略せしめるとともに、
シャフト３０の全長をその分短くさせるものである。
【００１２】この発明によれば、モータハウジング上に
設けられたグロメット又はブッシング３１はワイヤリー
ド線１７がハウジングの内側における実際の接続部から
不安定に引出されないようになっている。このグロメッ
ト３１は背面ハウジングアセンブリ１４においてモータ
の中心軸から半径方向に隔たった点に設けられた開口３
２内に位置している。
【００１３】Ｄ．Ｃ．モータの設計において、一つの主
要な係数はトルク／アンペアの単位を有するモータトル
ク定数（ｋｔ）である。所定のトルクにおいて、電流を
小さくするためにはこのｋｔを大きくすることが望まし
い。ｋｔは磁束密度に比例し、この磁束密度は磁石の長
さに比例する。この関係は洩れ磁束の導入により調整す
ることができる。磁石の長さが増加すると、モータ性能
における利得は高められるが、それが余り長くなれば減
少することもあり得る。これは磁石長さの増大に伴って
洩れ磁束が増加するからである。図４に示すグラフは本
発明のモータのｋｔを単一かご型及び二重かご型磁石構
造の両方について磁石長さが変化するときの性能変化と
して描いたものである。
【００１４】グラフを参照して明らかな通り、単一かご
型構造の曲線が漸近線になり始めるとき、個々の磁石が
前記単一かご型と同じ長さである二重かご型構造におい
ては、より改善されたｋｔ性能を有する。これは二重か
ご型の場合の洩れ磁束が磁束の等価な全長を比較する場
合に、単一かご型構造より少ないことを意味している。 その結果、より高いパワーが得られるとともに、一つの
空隙を横切る２個の磁石（二重かご型）の使用が同一の
ギャップについて等しい長さを有する単一磁石を用いる
場合より磁気効率を高めることができる。
【００１５】二重かご型構造の付加的な利益は、その構
造が軸受及び電機子ハブなどのような内部モータ素子を
磁石の内径範囲内に填設できるようにし、これによって
実際の全パッケージ長さをさらに短縮し得るということ
である。
【００１６】さらに、別の利益は、本発明に従ってブラ
シアセンブリをモータの出力シャフト側に配置すること
により得られる。これはモータの中心線を越えて放射状
に配置される背面突起を除去することにより、モータの
実効的な長さを短くするからである。多くの利用分野に
おいて、ハウジングの正面に対するブラシの長さ方向突
出のずれは各ユニットの実効長に影響を与えるものでは
ない。なぜなら、それらの利用形態においてブラシはシ
ャフト上に取付けられる要素の内側に装備される。この
利点の顕著な例は、図３において本発明のモータがファ
ン３４のハブ部分３３内に取付けられる場合に示されて
いる。
【００１７】前述したように、磁石内又は磁石の下側に
おいてモータリード線１７を配置するための溝を設ける
のは望ましいことではあるが、本発明の範囲内において
リード線１７は隣接磁石間を通過させることもできる。 これらのリード線はモータケーシングを半径方向に通過
し、又は背面モータケーシングを軸方向に通過すること
により、モータの外側に引出される。どちらの構造であ
っても、リード線１７をモータケーシング又はハウジン
グの外部に引出すために用い得るが、この引出は前述の
ような半径方向の方が望ましい。というのは、軸方向の
引出しはリード線が回転電機子を横切らなければならず
、モータハウジングにはそのための窪みや機械加工され
た溝（図示せず）などのような他の装備を必要とするか
らである。これはリード線がそれらの接続部から変位し
ないようするため、機械的又は粘着剤などによるある種
の緊張緩和手段を要求することになる。
【００１８】さらに、本発明の範囲内において、モータ
には一定張力のスプリングを有する一定力強制ブラシ及
びスプリングアセンブリなどのような周知の種々のブラ
シ付勢アセンブリを採用することができる。この場合の
スプリングとしては、螺旋バネ、捩じりバネ又は板バネ
を用いることができる。さらに、単一かご型磁石構造は
当然ながらより短いパッケージを提供する。他方、前述
した理由により与えられた同一の磁気材料によれば、パ
ワー出力が少なくなることに留意しなければならない。 その結果、単一かご型磁石構造は本発明のモータにおい
て採用し得るとしても、二重かご型磁石構造の方が望ま
しいことは明らかである。
【００１９】前述した利益に加えて、本発明のモータは
内部空間の効果的な使用を可能にする小パッケージを提
供し得るという利点を有する。このモータは比較的軽量
であって、小電流しか流さず、さらにファンなどのよう
な他の要素と共に使用することにより、限られた空間領
域内で用いることができる小型で、しかも有益なパッケ
ージを提供することができる。本発明のモータにおける
他の種々の利点もまた、当業者にとって自明である。例
えば、モータは近年のモータにおいて用いられている材
料であって、そのパワー出力を実質的に減少させること
なく、効率的なモータを構成し得る小型で無駄のないパ
ッケージを提供するように形成された材料を用いること
ができる。さらに、モータは市場において容易に入手可
能な部品及び材料から製造することができる。なお、モ
ータの外側及びシャフトの突出部分に近接してブラシを
配置することはシャフト突出部分がブラシの高さより長
く、かつモータが突然停止した場合においてもブラシに
損傷を与えないという意味において有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるモータの中央横断面図であり、正
面ハウジングアセンブリに軸受を設けた状態を示すもの
である。
【図２】図１に示されたモータの変形例における中央横
断面図であって、モータの正面及び背面キャップの範囲
内に軸受を設けた状態を示すものである。
【図３】図１に示されたモータを一般のハブ部内に取り
付けた状態を示す中央横断面図である。
【図４】本発明のＤ．Ｃ．モータにおけるモータトルク
定数（ｋｔ）及び磁石長さの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１１　　ブラシホルダアセンブリ １１’　　スプリング １１”　　ブラシ １２　　モータ １３　　正面ハウジングアセンブリ １４　　背面ハウジングアセンブリ １３’　　正面キャップ １４’　　背面キャップ １６　　二重かご型磁石構造 １７　　モータリード線 １８　　溝 １９　　磁石 ２０、２１　　ベアリング ２２　　セパレート型スピンドルアセンブリ２４　　電
機子ハブ ２５、２８　　　　窪み ２６　　偏平巻線 ２７　　磁石内径の範囲 ３０　　シャフト ３１　　グロメット

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】　　正面から背面にかけての長さを短縮し
    たプリント回路又は型打成形による電機子を備えたＤ．
    Ｃ．フラットモータであって、正面及び背面ハウジング
    アセンブリを有するハウジングと、前記モータの中心軸
    上において前記ハウジング内に位置するとともに、その
    少くとも一部が前記ハウジングの正面ハウジングアセン
    ブリから突出してなるシャフトと、前記ハウジング内に
    配置されたステータアセンブリと、前記ハウジング内に
    配置された偏平な巻線を有する電機子アセンブリと、前
    記ステータアセンブリ及び前記電機子アセンブリを前記
    ハウジング内に支持するとともに、それらのアセンブリ
    の一方を他方の側を通過させて偏平な通路内において回
    転させるための手段と、前記電機子における前記偏平な
    巻線に対しその電機子面に直角な方向において磁界を導
    くために前記ステータアセンブリ内に装備された磁気回
    路アセンブリと、前記電機子の前記偏平な巻線を電気的
    に付勢するとともに、前記ステータアセンブリ及び前記
    電機子アセンブリのいずれか一方に対し、それが他方の
    アセンブリの側を通過できるように回転運動を与えるた
    め、前記ハウジング内において前記電機子アセンブリに
    近接して配置された整流手段、及び前記ステータアセン
    ブリに接続されたワイヤ手段であって、前記正面ハウジ
    ングアセンブリと前記背面ハウジングアセンブリとの間
    におけるハウジング空間を通過するようにし、前記モー
    タの中心軸より半径方向に隔たった点において前記ハウ
    ジングから引出されたものとを備えたことにより、前記
    整流手段の前記配置においてモータの正面から背面にか
    けての長さを短縮するとともに、限られた空間形状内に
    おいて、その空間形状内に存在し得る他の目的物に対し
    わずかな許容誤差をもって配置されるようにしたことを
    特徴とする軸方向長さを短縮したフラットモータ。 【請求項２】　　磁気回路アセンブリが二重かご型構造
    であることを特徴とする請求項１記載のモータ。 【請求項３】　　磁気回路アセンブリが単一かご型構造
    であることを特徴とする請求項１記載のモータ。 【請求項４】　　磁気回路が溝を有する磁石を含み、前
    記ステータアセンブリに接続されて前記モータの中心軸
    から半径方向に隔たった点においてハウジングから引出
    される前記ワイヤ手段が前記ハウジングの外側に引出さ
    れるまでに前記溝内に位置するようにしたことを特徴と
    する請求項１記載のモータ。 【請求項５】　　ワイヤ手段が磁気回路を構成する複数
    の磁石セグメント間を通るようにしたことを特徴とする
    請求項１記載のモータ。 【請求項６】　　ワイヤ手段が磁気回路を構成する複数
    の磁石の下側を通過するようにしたことを特徴とする請
    求項１記載のモータ。 【請求項７】　　ワイヤ手段が正面ハウジングアセンブ
    リを通じてモータから引出されることを特徴とする請求
    項１記載のモータ。 【請求項８】　　ワイヤ手段が背面ハウジングアセンブ
    リを通じてモータから引出されることを特徴とする請求
    項１記載のモータ。 【請求項９】　　前記ハウジングにおいて前記モータの
    中心軸から半径方向に隔たった点にグロメット付の開口
    を設け、前記ワイヤ手段が前記グロメットを通過して引
    出されることにより、そのワイヤ手段に加えられる何ら
    かの引張力又は過大な力を緩衝するようにしたことを特
    徴とする請求項１記載のモータ。 【請求項１０】　　ハウジングの背面部分に窪みを形成
    したことを特徴とする請求項１記載のモータ。 【請求項１１】　　前記ハウジングの範囲内において前
    記端面キャップ内に位置する軸部分により引っ込み支持
    された軸受を含むことを特徴とする請求項１記載のモー
    タ。 【請求項１２】　　前記磁気回路を構成する磁石の内径
    空間中に電機子ハブを設け、この電機子ハブ内に軸受を
    配置したことを特徴とする請求項１記載のモータ。１【
    請求項１３】　　前記整流手段がスプリング付勢型ブラ
    シアセンブリからなる０とを特徴とする請求項１記載の
    モータ。 【請求項１４】　　電機子回路がプリント回路からなる
    ことを特徴とする請求項１記載のモータ。 【請求項１５】　　電機子回路が型打ち成形回路からな
    ることを特徴とする請求項１記載のモータ。 【請求項１６】　　正面から背面にかけての長さを短縮
    したＤ．Ｃ．プリント回路又は型打成形による電機子を
    備えたフラットモータであって、正面及び背面ハウジン
    グアセンブリを有するハウジングと、前記モータの中心
    軸上において前記ハウジング内に位置するとともに、そ
    の少くとも一部が前記ハウジングの正面ハウジングアセ
    ンブリから突出してなるシャフトと、前記ハウジング内
    に配置されたステータアセンブリと、前記ハウジング内
    に配置された偏平な巻線を有する電機子アセンブリと、
    前記ステータアセンブリ及び前記電機子アセンブリを前
    記ハウジング内に支持するとともに、それらのアセンブ
    リの一方を他方の側を通過させて偏平な通路内において
    回転させるための手段と、前記電機子における前記偏平
    な巻線に対しその電機子面に直角な方向において磁界を
    導くために前記ステータアセンブリ内に装備された磁気
    回路アセンブリと、前記電機子の前記偏平な巻線を電気
    的に付勢することにより、前記ステータアセンブリ及び
    前記電機子アセンブリのいずれか一方に対しそれが他方
    の側を通過できるように回転運動を与えるため、前記ハ
    ウジング内において前記電機子シャフト部分が突出した
    側に設けられた整流手段、及び前記ステータアセンブリ
    に接続されたワイヤ手段であって、前記正面ハウジング
    アセンブリと前記ステータアセンブリとの間におけるハ
    ウジング空間を通過するようにし、前記モータの中心軸
    より半径方向に隔たった点において前記ハウジングから
    引出されたものとを備えたことにより、前記整流手段の
    前記配置においてモータの正面から背面にかけての長さ
    を短縮するとともに、限られた空間形状内において、そ
    の空間形状内に存在し得る他の目的物に対しわずかな許
    容誤差をもって配置されるようにしたことを特徴とする
    軸方向長さを短縮したフラットモータ。
JP3021537A 1990-11-20 1991-01-21 軸方向長さを短縮したフラットモータ Pending JPH04289757A (ja)

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US07/615,983 US5144183A (en) 1990-11-20 1990-11-20 Flat motor of reduced length
US07/615983 1990-11-20

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EP (1) EP0486746A1 (ja)
JP (1) JPH04289757A (ja)
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DE (1) DE4137503C2 (ja)
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