(57)【要約】【課題】スペース利用率がより高い新規な形式の方形モータを提供する。【解決手段】電気モータは、固定子と、該固定子に受け入れられる回転子とを備える。固定子は殻を含む。回転子の軸に垂直な殻の断面形状は、多角形である。殻は、複数の側壁と、その隣接側壁を接続する弓形接続部とで構成される。ｍ、ｎを、互いに等しくない正の整数とし、任意であるが、ｍがｎの半分又は２倍に等しいとすれば、固定子は、弓形接続部に配置された２ｎ個の磁石を含み、それら磁石は、２ｍ個の磁極を形成する。モータの永久磁石は、多角形の殻の内角に配置される。従って、同じ体積において、回転子の直径をより大きくし且つモータの電力密度を高くすることができる。【選択図】図１
2010068709.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子と、固定子に受け入れられる回転子とを備え、固定子は殻を含み、回転子の軸に垂直な殻の断面が多角形である電気モータにおいて、前記殻は、複数の側壁と、その隣接側壁を接続する弓形接続部とで構成され、ｍ、ｎを正の整数とし且つｍがｎに等しくないとすれば、前記固定子は、弓形接続部に配置された２ｎ個の磁石を含み、それら磁石は、２ｍ個の磁極を形成する、電気モータ。
【請求項２】
前記殻は均一な厚みを有し、前記磁石とそれに対応する弓形接続部との間にギャップが形成され、このギャップには、前記磁石を前記殻に固定するための接着剤が入れられる、請求項１に記載のモータ。
【請求項３】
前記殻は均一な厚みを有し、導磁性材料のスラブが前記磁石とそれに対応する弓形接続部との間に配置される、請求項１に記載のモータ。
【請求項４】
前記弓形接続部の厚みは、前記側壁の厚みより大きい、請求項１に記載のモータ。
【請求項５】
前記磁石は、それに対応する弓形接続部の内面に取り付けられるか又はそれに対応する弓形接続部に埋設される、請求項１から４のいずれかに記載のモータ。
【請求項６】
幾つかの磁石は、それに対応する弓形接続部の内面に取り付けられ、そして残りの磁石は、それに対応する弓形接続部に埋設され、これらの表面装着磁石及び埋設磁石は、前記殻の周囲に交互に離間される、請求項１に記載のモータ。
【請求項７】
前記殻は方形であり、そして４個の磁石があって、４個の弓形接続部の内面に各々取り付けられるか、又は前記殻の４個の弓形接続部に埋設され、これらの磁石は、２つの磁極を伴う固定子を共通に形成する、請求項１に記載のモータ。
【請求項８】
前記殻は方形であり、そして４個の磁石があって、そのうちの２個の磁石は、前記殻の対角線上の弓形接続部の内面に各々取り付けられ、他の２個の磁石は、前記殻の別の対角線上の弓形接続部に各々埋設される、請求項１に記載のモータ。
【請求項９】
４個の磁石があって、４個の弓形接続部の内面に各々取り付けられ、８個の磁極をもつ固定子を共通に形成する、請求項１から４のいずれかに記載のモータ。
【請求項１０】
前記殻は方形であり、そして２個の磁石があって、前記殻の１つの対角線上の弓形接続部の内面に各々取り付けられ、４つの磁極をもつ固定子を共通に形成する、請求項１から４のいずれかに記載のモータ。
【請求項１１】
ｍは、ｎの半分又はｎの２倍に等しい、請求項１から１０のいずれかに記載のモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気モータに係り、より詳細には、方形固定子を有する電気モータに係る。
【背景技術】
【０００２】
従来の永久磁石ＤＣモータの断面が図７に示されている。このようなモータは、円筒状の殻１を使用する。永久磁石２が円筒状の殻１の内面に固定され、回転子３の周囲に配置される。しかしながら、このような丸い構造のモータは、輸送中にころがり易く、設置の際に付加的な位置付け器具を必要として不便である。
【０００３】
近年開発された方形断面のモータが図８に示されている。このモータは、４つの側壁を有する方形の殻１’を使用する。４つの側壁の内面に永久磁石２’が固定される。方形の殻をもつこのようなモータは、従来の円筒状モータの上述した欠点を解消するが、次のような問題がある。１）殻は、スペース利用率が低く、且つ四隅のスペースが利用されず；２）回転子３’の直径は、殻１’の巾から、側壁の厚み、永久磁石２’の厚み、及び磁石２’と回転子３’との間のエアギャップの巾を差し引いたものに等しい。回転子の直径、磁石及び殻の厚みを除いて、モータのサイズを減少する試みには制約がある。その結果、モータは、所定の体積において電力密度が低い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで、スペース利用率がより高い新規な形式の方形モータが要望される。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
従って、本発明は、その１つの態様において、固定子と、固定子に受け入れられる回転子とを備え、固定子は殻を含み、回転子の軸に垂直な殻の断面が多角形である電気モータにおいて、殻は、複数の側壁と、その隣接側壁を接続する弓形接続部とで構成され、ｍ、ｎを正の整数とし且つｍがｎに等しくないとすれば、固定子は、弓形接続部に配置された２ｎ個の磁石を含み、それら磁石は、２ｍ個の磁極を形成することを特徴とする電気モータを提供する。
【０００６】
好ましくは、ｍは、ｎの半分又は２倍に等しい。
【０００７】
好ましくは、殻は均一な厚みを有し、磁石とそれに対応する弓形接続部との間にギャップが形成され、このギャップには、磁石を殻に固定するための接着剤が入れられる。
【０００８】
好ましくは、殻は均一な厚みを有し、導磁性材料のスラブが磁石とそれに対応する弓形接続部との間に配置される。
【０００９】
好ましくは、弓形接続部の厚みは、側壁の厚みより大きい。
【００１０】
好ましくは、磁石は、それに対応する弓形接続部の内面に取り付けられるか又はそれに対応する弓形接続部に埋設される。
【００１１】
好ましくは、幾つかの磁石は、それに対応する弓形接続部の内面に取り付けられ、そして残りの磁石は、それに対応する弓形接続部に埋設され、これらの表面装着磁石及び埋設磁石は、殻の周囲に交互に離間される。
【００１２】
好ましくは、殻は方形であり、そして４個の磁石があって、４個の弓形接続部の内面に各々取り付けられるか、又は殻の４個の弓形接続部に埋設され、これらの磁石は、２つの磁極を伴う固定子を共通に形成する。
【００１３】
好ましくは、殻は方形であり、そして４個の磁石があって、そのうちの２個の磁石は、殻の対角線上の弓形接続部の内面に各々取り付けられ、他の２個の磁石は、殻の別の対角線上の弓形接続部に各々埋設される。
【００１４】
好ましくは、４個の磁石があって、４個の弓形接続部の内面に各々取り付けられ、これらの磁石は、８個の磁極をもつ固定子を共通に形成する。
【００１５】
好ましくは、殻は方形であり、そして２個の磁石があって、殻の１つの対角線上の弓形接続部の内面に各々取り付けられ、４つの磁極をもつ固定子を共通に形成する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の有益な効果は、モータの永久磁石が多角形殻の隅に配置されることである。従って、モータのサイズを増加せずに、回転子の直径を大きくすることができ、且つモータの電力密度を高めることができる。
【００１７】
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、必ずしも正しいスケールで示されていない。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態によるモータの断面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態によるモータの磁界分布を示す図である。
【図３】本発明の第３の実施形態によるモータの磁界分布を示す図である。
【図４】本発明の第４の実施形態によるモータの磁界分布を示す図である。
【図５】本発明の第５の実施形態によるモータの磁界分布を示す図である。
【図６】本発明の第６の実施形態によるモータの磁界分布を示す図である。
【図７】従来のモータの断面図である。
【図８】別の従来のモータの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、電気モータが固定子と、固定子に受け入れられた回転子１６とを有する本発明の第１の実施形態を示す。固定子は、多角形の殻１０と、複数の永久磁石１２とを含む。好ましくは、殻１０は、正多角形である。この実施形態では、回転子の軸に垂直の殻１０の断面は、方形である。殻は、４つの側壁１０ａを備え、隣接する側壁１０ａは、隅又は弓形接続部１０ｂにより接続される。弓形接続部１０ｂの半径は、殻１０の周囲半径より小さい。殻１０は、均一な厚みを有する。４つの永久磁石１２があり、弓形接続部１０ｂの内側に別々に配置される。各磁石１２の中心線は、各弓形接続部１０ｂの中心線と一致する。各磁石１２の２つの端は、殻１０の隣接側壁の内面に取り付けられる。磁石１２の中央部と弓形接続部１０ｂとの間にはギャップが形成される。磁石１２を殻１０に接着するためにギャップに接着剤が入れられる。この実施形態では、スラブ１４がギャップに入れられる。このスラブは、導磁性材料のものであり、磁石と殻との間の磁気的結合を助成する。殻１０には、回転子１６が入れられる。この実施形態では、永久磁石１２が、方形殻１０の四隅に配置される。回転子１６の直径は、殻１０の巾から、殻１０の側壁厚み、及び殻１０と回転子１６との間のエアギャップの巾を差し引いたものに等しい。従って、回転子の直径は、磁石１２の厚みによって制約を受けない。同じ殻サイズをもつ従来技術のモータと比較すると、本発明の回転子１６の直径は、より大きく作ることができる。
【００２０】
図２は、本発明の第２の実施形態によるモータの磁界分布概略図である。磁石は、半径方向に沿って分極化され、２つの隣接する即ち隣り合った磁石の分極化方向は、Ｎ極外側であり、そして他の２つの隣り合った磁石の分極化方向は、Ｓ極外側である。Ｎ極外側の磁石のＮ極からの磁力線は、殻１０を通して延びて、隣り合ったＳ極外側の磁石に入り、次いで、回転子１６を経てＮ極外側磁石のＳ極へ戻る。従って、互いに逆の分極化方向をもつ２つの隣り合った磁石が磁気回路を共通に形成する。図２に示す個別の磁気回路を表すために実線及び点線が使用されている。４つの磁石１２は、２つの磁極をもつ固定子を形成する。殻１０は、非均一な厚みでもよいことを理解されたい。この実施形態では、四隅に画成される弓形接続部１０ｂは、側壁１０ａの厚みより厚くされ、第１の実施形態のスラブの必要性を排除する。磁石１２は、弓形接続部１０ｂの内面に直接取り付けることができる。このような方法は、表面装着型と称される。この実施形態では、磁石１２は、弓形接続部１０ｂの内面に接着剤で固定される。或いは又、他の方法を使用して固定することもできる。
【００２１】
図３に示す第３の実施形態のモータは、図２のモータに類似している。その相違点は、図３に示すモータでは、磁石１２’が回転子の周囲方向に沿って分極化されることである。４つの磁石１２’は、４つの弓形接続部１０ｂに別々に埋設される。このような方法は、埋設型と称される。４つの磁石は、２つの磁極をもつ固定子を共通に形成する。
【００２２】
図４に示す第４の実施形態のモータも、図２のモータに類似している。その相違点は、図４に示すモータでは、殻１０の対角線上に配置された一対の磁石が各弓形接続部１０ｂに埋設され、回転子の周囲方向に沿って分極化されることである。殻１０の別の対角線上に配置される別の一対の磁石は、各弓形接続部１０ｂの内面に直接取り付けられ、回転子の半径方向に沿って分極化される。４つの磁石は、２つの磁極をもつ固定子を共通に形成する。
【００２３】
本発明の第５の実施形態によるモータが図５に示されている。モータの４つの磁石１２は、全て、回転子の半径方向に沿って分極化され、弓形接続部１０ｂの内面に直接取り付けられる。各磁石は、同じ分極化方向を有する。この実施形態では、各磁石のＮ極が外側である。各磁石のＮ極により発せられる磁力線は、殻を通して延び、回転子を経て磁石のＳ極へ戻る。従って、各磁石は、２つの磁気回路を形成する。４つの磁石は、８つの磁極をもつ固定子を共通に形成する。
【００２４】
図６は、本発明の第６の実施形態によるモータを示す。回転子は、殻の対角線上に画成された各弓形接続部１０ｂの内面に取り付けられた２つの磁石１２を含む。２つの磁石は、両方とも、回転子の半径方向に沿って分極化される。各磁石１２は、同じ分極化方向を有する。この実施形態では、各磁石のＮ極が外側である。各磁石のＮ極により発せられる磁力線は、殻を通して延び、回転子を経て磁石のＳ極へ戻る。磁力線は、殻と回転子との間のエアギャップを横断することにより回転子へ入る。他の対角線上の弓形接続部における殻は、回転子とで狭いエアギャップを形成するプロフィールを有し、従って、仮想極を形成する。従って、各磁石は、２つの磁気回路を形成する。２つの磁石は、４つの磁極をもつ固定子を共通に形成する。
【００２５】
要約すれば、本発明のモータの永久磁石は、多角形の殻の隅又は内角に配置される。従って、モータのサイズを増加せずに、回転子の直径を最大にすることができ、且つモータの電力密度を高めることができる。モータの殻は、方形モータに限定されないことを理解されたい。例えば、モータの殻の側壁の数は、６、８、等、でよい。ｍ、ｎを正の整数とし、そしてｍがｎに等しくないとすれば、本発明の固定子は、２ｎ個の磁石を備え、これら磁石が２ｍ個の磁極を共通に形成する。ｍは、ｎの半分又は２倍に等しいのが最も望ましい。磁力線は、モータを通る磁束路を表すことを理解されたい。
【００２６】
本発明は、幾つか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。
【００２７】
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。
【符号の説明】
【００２８】
１０：多角形の殻
１０ａ：側壁
１０ｂ：弓形接続部
１２：永久磁石
１４：スラブ
１６：回転子
【図１】
2010068709.tif 000003
【図２】
2010068709.tif 000004
【図３】
2010068709.tif 000005
【図４】
2010068709.tif 000006
【図５】
2010068709.tif 000007
【図６】
2010068709.tif 000008
【図７】
2010068709.tif 000009
【図８】
2010068709.tif 000010
【外国語明細書】
2010068709.tif 000011
2010068709.tif 000012
2010068709.tif 000013
2010068709.tif 000014
2010068709.tif 000015
2010068709.tif 000016
2010068709.tif 000017
2010068709.tif 000018
2010068709.tif 000019
2010068709.tif 000020
2010068709.tif 000021
2010068709.tif 000022
2010068709.tif 000023