(57)【要約】圧縮成形処理された強磁性体粒子を用いて形成されたステータコアアセンブリを備えたＤＣ ＰＭモータ及び対応する発電機に関する。ステータコアアセンブリの互いに間隔をおいて設けられた等方性ステータコア要素は、モータ又は発電機の軸線に対して平行をなし、ロータの対向磁気面に隣接するように、かつその主寸法と概ね同範囲に渡って延在する磁束相互作用面を備えた磁束相互作用領域を有することにより機能的な空隙を画定する。各ステータコア要素は、装置の軸線に沿って平行に、バック鉄心領域に向けて、界磁巻線長さに渡って延在する。バック鉄心領域は、コア要素を磁束交換可能に互いに磁気的に結合する。界磁巻線は、支持ボビンを介してコア要素に取り付けられる。
2005532026.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ軸線を有するＤＣモータであって、
所定の磁化状態をなす一連の概ね円弧状領域及び前記モータ軸線に対して平行をなす主寸法を有する対向磁気面を備え、前記モータ軸線周りに回転可能なロータと、
概ね互いに電気的に絶縁された加工処理強磁性体粒子を圧縮成形することにより形成された所定数の等方性コア要素を備えたステータコアアセンブリとを有し、
前記各コア要素が、前記モータ軸線に対して概ね平行に配置され、かつ前記主寸法に対して同一範囲に位置するように、前記ロータの前記対向磁気面に隣接して設けられた磁束相互作用面を有する磁束相互作用領域を有することにより、前記モータ軸線について半径ＲＧを有する機能的磁気ギャップを画定し、
前記各コア要素が、前記磁束相互作用領域に対して間隔をおいた位置から、前記コア要素を磁界交換可能に相互接続するバック鉄心領域にかけて、界磁巻線長さに渡って、前記モータ軸線に対して概ね平行をなして延在する巻線領域を有し、
前記コア要素及び前記バック鉄心領域が、当該モータの最大設計負荷状態に於いて飽和することなく磁束を伝達し得るべく選択された断面積を有し、
当該モータが、更に、前記ロータを前記モータ軸線周りに回転駆動可能に制御された電気的励起を受けるように、前記コア要素の周りに配置され、前記巻線領域の周りで電磁束的な結合可能に延在する巻線要素を備えたロータ界磁巻線アセンブリを有することを特徴とするＤＣモータ。
【請求項２】
前記磁束相互作用領域、前記巻線領域及び前記バック鉄心領域が、圧縮成形された前記加工処理強磁性体粒子と共に一体的に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のＤＣモータ。
【請求項３】
前記磁束相互作用領域及び前記巻線領域が、前記モータ軸線に対して概ね平行に、かつ概ね同一形状・同一断面積をなして延在することを特徴とする請求項２に記載のＤＣモータ。
【請求項４】
前記バック鉄心領域が、前記モータ軸線周りに概ね対称をなす連続的なリングとして形成されていることを特徴とする請求項３に記載のＤＣモータ。
【請求項５】
前記コア要素の前記磁束相互作用面が、前記モータ軸線に向けて内方を向き、前記ロータが、前記磁束相互作用面に対して平行に対向する外向きの対向磁気面を備えたリング状の永久磁石要素と、前記永久磁石要素と同一範囲に位置するように、前記モータ軸線周りに回転可能に取り付けられたバック鉄心とにより構成されていることを特徴とする請求項１に記載のＤＣモータ。
【請求項６】
更に、前記バック鉄心領域に係合する概ね円筒形の面及び前記モータ軸線周りに対称に配置された軸受ハウジングを備えた熱伝導性のベースと、
前記軸受ハウジング内に互いに間隔をおいて取りつけられた２つの軸受と、
前記軸受内に前記モータ軸線周りに回転可能に取り付けられ、軸受ハウジングを貫通して、前記ロータに駆動可能に固着された一端及び、その反対側にあって、前記ベースから延出する出力端を有するモータ軸とを有し、
前記ロータ界磁巻線アセンブリの前記各巻線要素が、前記磁束相互作用領域及び前記巻線領域に対応し、かつそれらに対して密接して摺動可能である中心孔を有する電気絶縁性ボビンにより構成されていることを特徴とする請求項１に記載のＤＣモータ。
【請求項７】
前記コア要素の前記磁束相互作用面が、前記モータ軸線に向けて内方を向き、前記ボビンが、前記コア要素の近傍から、前記ロータの上方に位置するその先端部にかけて、前記モータ軸線に平行に外向きに延在するリードガイドアセンブリを有し、当該モータが、更に、前記リードガイドアセンブリの前記先端部に結合され、かつ支持された回路支持部材を更に有し、前記巻線要素の始端及び終端が、前記リードガイドアセンブリと共に延在して、前記回路支持部材にて相互接続されていることを特徴とする請求項６に記載のＤＣモータ。
【請求項８】
前記モータ軸線から当該モータの外面までの半径ＲＭに対する前記磁気ギャップの半径ＲＧの比が約０．６よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のＤＣモータ。
【請求項９】
前記コア要素の前記磁束相互作用面が、前記モータ軸線から外方を向き、前記ロータが、前記ステータコア要素のそれぞれに沿って延在する外周を有するように構成され、かつリング状をなして外周に配置されたロータバック鉄心要素を有し、前記ロータバック鉄心要素が、内周にて隣接して配置された、前記磁束相互作用面に隣接して、かつ間隔をおいて延在するリング状の永久磁石を含み、前記対向磁気面が、所定の磁化状態をなす前記円弧状領域と協働して、前記磁束相互作用面に対して前記機能的磁気ギャップを画定することを特徴とする請求項１に記載のＤＣモータ。
【請求項１０】
前記ステータコア要素のそれぞれに沿って延在する前記ロータの部分が、非磁性かつ非導電性の材料からなることを特徴とする請求項９に記載のＤＣモータ。
【請求項１１】
更に、前記ステータコアアセンブリを前記バック鉄心領域にて支持する概ね円筒形のステータ取付け領域及び前記モータ軸線周りに対称に配置された第１の軸受マウントを備えたベースと、
前記ロータ上に対して間隔をおいて延在する上部、前記上部から延出して前記ベースに接続された側部及び前記モータ軸線周りに対称に配置された第２の軸受マウントを備えたカバー部材と、
前記第１の軸受マウント内に取り付けられた第１の軸受と、
前記第２の軸受マウント内に取り付けられた第２の軸受と、
前記モータ軸線を中心として前記両軸受内に取り付けられ、前記ロータに駆動可能に結合されたモータ軸とを有することを特徴とする請求項９に記載のＤＣモータ。
【請求項１２】
更に、前記ステータコアアセンブリを前記バック鉄心領域にて支持する概ね円筒形のステータ取付け領域及び前記モータ軸線周りに対称に配置された軸受ハウジングを備えた熱伝導性のベースと、
前記軸受ハウジング内に互いに間隔をおいて取り付けられた２つの軸受と、
前記モータ軸線を中心として前記両軸受内に取り付けられ、前記軸受ハウジングを貫通して、前記ロータに駆動可能に固着されたモータ軸とを有することを特徴とする請求項９に記載のＤＣモータ。
【請求項１３】
前記磁束相互作用領域、前記巻線領域及び前記バック鉄心領域が、圧縮成形された前記加工処理強磁性体粒子と共に一体的に形成されていることを特徴とする請求項９に記載のＤＣモータ。
【請求項１４】
前記磁束相互作用領域及び前記巻線領域が、前記モータ軸線に対して概ね平行に、かつ概ね同一形状・同一断面積をなして延在することを特徴とする請求項１３に記載のＤＣモータ。
【請求項１５】
前記バック鉄心領域が、前記モータ軸線周りに概ね対称をなす連続的なリングとして形成されていることを特徴とする請求項１４に記載のＤＣモータ。
【請求項１６】
前記ステータコアアセンブリの前記コア要素が、前記モータ軸線から延出する半径方向線に対して直交する方向の寸法を画定する円弧状のフレア形状を有する前記磁束相互作用領域を形成するように構成され、
前記巻線領域が、前記磁束相互作用領域と一体をなして同領域から延出し、前記半径方向線に対して直交する方向に沿って、前記フレア形状が画定する寸法よりも小さい寸法をもって延在する横方向断面形状を有し、
前記バック鉄心領域が、前記巻線領域と一体をなして同領域から延出する挿入キー部を有し、
前記バック鉄心領域が、前記各コア要素の位置にて半径方向に延在するキー溝により分断された円形のエッジを有する概ねリング状のベース部を有し、
前記各キー溝が、衝当し、受容し、支持する関係をもって、前記挿入キー部を摺動可能に受容するべくその寸法が定められていることを特徴とする請求項１に記載のＤＣモータ。
【請求項１７】
前記ステータコアアセンブリの前記コア要素が、前記モータ軸線から延出する半径方向線に対して直交する方向の寸法を画定する円弧状のフレア形状を有する前記磁束相互作用領域を形成するように構成され、
前記巻線領域が、前記半径方向線に対して直交する方向に沿って、前記フレア形状が画定する寸法よりも小さい寸法をもって延在する横方向断面形状を有するように互いに衝当して係合可能な第１及び第２の要素を有するように構成され、
前記第１の巻線領域要素が、前記磁束相互作用領域から、それと一体をなして延在し、
前記バック鉄心領域が、前記各コア要素の位置にて、前記第２の巻線領域要素を支持する面を備えた概ねリング状のベース部を有することを特徴とする請求項１に記載のＤＣモータ。
【請求項１８】
前記ロータ界磁巻線アセンブリの前記各巻線要素が、中心孔を有する電気絶縁性ボビンにより構成され、前記中心孔が、前記第１及び第２の巻線領域要素を互いに衝当する関係をもって保持し得るように、前記巻線領域の断面形状に対応することを特徴とする請求項１７に記載のＤＣモータ。
【請求項１９】
前記磁束相互作用面が、所定の磁化状態をなす前記ロータ円弧状領域と前記界磁巻線領域との間の軸線を向く磁気吸引力を最小化する上で有効な程度に、前記界磁巻線領域に対して半径方向にオフセットするように、前記ステータコアアセンブリの前記コア要素が構成されていることを特徴とする請求項１に記載のＤＣモータ。
【請求項２０】
前記巻線領域が、前記磁束相互作用領域と一体をなして同領域から延出し、
前記バック鉄心領域が、前記巻線領域と一体をなして同領域から延出する挿入キー部を有し、
前記バック鉄心領域が、更に、前記各コア要素の位置にて半径方向に延在するキー溝により分断された円形のエッジを有する概ねリング状のベース部を有し、
前記各キー溝が、衝当し、受容し、支持する関係をもって、前記挿入キー部を摺動可能に受容するべくその寸法が定められていることを特徴とする請求項１９に記載のＤＣモータ。
【請求項２１】
前記ステータコアアセンブリの前記コア要素が、第１の断面形状を有する前記磁束相互作用領域を有し、
前記巻線領域が、前記磁束相互作用領域と一体をなして同領域から延出し、かつ前記第１の断面形状とは異なる第２の断面形状を有し、
前記バック鉄心領域が、前記巻線領域と一体をなして同領域から延出する挿入キー部を有し、
前記バック鉄心領域が、更に、前記各コア要素の位置にて半径方向に延在するキー溝により分断された円形のエッジを有する概ねリング状のベース部を有し、
前記各キー溝が、衝当し、受容し、支持する関係をもって、前記挿入キー部を摺動可能に受容するべくその寸法が定められていることを特徴とする請求項１に記載のＤＣモータ。
【請求項２２】
前記ロータ界磁巻線アセンブリの前記各巻線要素が、所定数の励起位相をもって制御された電気的励起を受け、
前記ロータが、前記モータ軸線周りに回転可能に取り付けられたロータ本体と、前記所定の磁化状態を実現し、かつ前記各磁束相互作用面と協働して前記機能的磁気ギャップを画定するべく、外周にてリング状をなす永久磁石要素とを有し、
当該モータが、更に、前記ステータコアアセンブリが延在する範囲を超えることなく、前記モータ軸線周りの内部にて延在する機能的ユーティリティー要素を有することを特徴とする請求項１に記載のＤＣモータ。
【請求項２３】
前記機能的ユーティリティー要素が、流体を駆動するために前記ロータと共に回転するインペラからなることを特徴とする請求項２２に記載のＤＣモータ。
【請求項２４】
前記機能的ユーティリティー要素が、ギヤヘッドからなることを特徴とする請求項２２に記載のＤＣモータ。
【請求項２５】
前記機能的ユーティリティー要素が、遊星ギヤヘッドからなることを特徴とする請求項２２に記載のＤＣモータ。
【請求項２６】
前記ステータコアアセンブリの前記コア要素の前記磁束相互作用領域が、対応する前記巻線領域よりも大きな半径方向厚さを有することにより、所定の磁化状態をなす前記ロータに於いて軸線方向付勢力を最小化するのに有効な程度に前記各磁束相互作用面が対応する前記巻線領域に対して半径方向に間隔を保つようにしたことを特徴とする請求項１に記載のＤＣモータ。
【請求項２７】
前記ロータ界磁巻線アセンブリの前記各巻線要素が、所定数の励起位相をもって制御された電気的励起を受け、
前記ロータが、前記モータ軸線周りに回転可能に取り付けられたロータ本体と、前記所定の磁化状態を実現し、かつ前記各磁束相互作用面と協働して前記機能的磁気ギャップを画定するべく、外周にてリング状をなす永久磁石要素とを有し、
当該モータが、更に、前記モータ軸と前記永久磁石要素と間にあって、前記ロータ本体内に取り付けられた機能的ユーティリティー要素を有し、
前記所定数の等方性コア要素の数が、前記所定数の励起位相の数と等しいか又はその倍数の整数からなることを特徴とする請求項１に記載のＤＣモータ。
【請求項２８】
前記機能的ユーティリティー要素が、流体を駆動するために前記ロータと共に回転するインペラからなることを特徴とする請求項２７に記載のＤＣモータ。
【請求項２９】
前記所定数の励起位相の数が２であることを特徴とする請求項２７に記載のＤＣモータ。
【請求項３０】
前記所定数の励起位相の数が３であることを特徴とする請求項２７に記載のＤＣモータ。
【請求項３１】
モータ軸線を有するＤＣモータであって、
前記モータ軸線周りに回転可能であって、前記軸線から第１の半径方向距離をもって延出し、前記モータ軸線に対して平行をなす第１の主寸法を有する半径方向外向きの第１の対向磁気面を備えた所定の磁化状態をなす一連の第１の概ね円弧状領域に至り、前記軸線から、前記第１の半径方向距離よりも大きい第２の半径方向距離をもって延出し、前記モータ軸線に対して平行をなす第２の主寸法を有する半径方向内向きの第２の対向磁気面を備えた所定の磁化状態をなす一連の第２の概ね円弧状領域に至るロータと、
概ね互いに電気的に絶縁された加工処理強磁性体粒子を圧縮成形することにより形成された所定数の等方性コア要素を備えたステータコアアセンブリとを有し、
前記各コア要素が、前記モータ軸線に対して概ね平行に配置され、上側部分に設けられた磁束相互作用領域と、互いに対向するように設けられた第１及び第２の磁束相互作用面とを有し、前記第１の磁束相互作用面が、前記ロータの前記第１の対向磁気面に隣接して、前記第１の主寸法に対して同一範囲に位置するように、かつ第１の機能的磁気ギャップを画定するように配設され、前記第２の磁束相互作用面が、前記ロータの前記第２の対向磁気面に隣接して、前記第２の主寸法に対して同一範囲に位置するように、かつ第２の機能的磁気ギャップを画定するように配設されており、
前記各コア要素が、前記磁束相互作用領域に対して間隔をおいた位置から、前記コア要素を磁界交換可能に相互接続するバック鉄心領域にかけて、界磁巻線長さに渡って、前記モータ軸線に対して概ね平行をなして延在する巻線領域を有し、
当該モータが、更に、前記ロータを前記モータ軸線周りに回転駆動可能に制御された電気的励起を受けるように、前記コア要素の周りに配置され、前記巻線領域の周りで電磁束的な結合可能に延在する巻線要素を備えたロータ界磁巻線アセンブリを有することを特徴とするＤＣモータ。
【請求項３２】
前記ロータの前記した所定の磁化状態をなす一連の第１及び第２の概ね円弧状領域が、半径方向不平衡力ベクトルを概ね局部的にキャンセルするように、共通の極性をもって、概ね半径方向に整合することを特徴とする請求項３１に記載のＤＣモータ。
【請求項３３】
前記ステータコア要素のそれぞれに沿って延在す前記ロータの部分が、非磁性かつ非導電性の材料からなることを特徴とする請求項３１に記載のＤＣモータ。
【請求項３４】
前記ステータコアアセンブリの前記ステータコア要素が周方向に当間隔に配置され、前記ステータコア要素間に前記巻線要素を受容するべき空隙が設けられていることを特徴とする請求項３１に記載のＤＣモータ。
【請求項３５】
前記ロータ界磁巻線アセンブリの前記各巻線要素が、所定数の励起位相をもって制御された電気的励起を受け、前記空隙の数が、前記所定数の励起位相の数の倍数の整数からなることを特徴とする請求項３４に記載のＤＣモータ。
【請求項３６】
前記磁束相互作用領域の前記上側部分が、前記第１及び第２の磁束相互作用面に相互作用磁束を送り込むのに適する輪郭形状を有することを特徴とする請求項３１に記載のＤＣモータ。
【請求項３７】
前記磁束相互作用領域の前記上側部分の輪郭形状が、前記第１及び第２の磁束相互作用面に対して平行をなして延在する中心溝として構成されていることを特徴とする請求項３６に記載のＤＣモータ。
【請求項３８】
前記磁束相互作用領域、前記巻線領域及び前記バック鉄心領域が、圧縮成形された前記加工処理強磁性体粒子と共に一体的に形成されていることを特徴とする請求項３６に記載のＤＣモータ。
【請求項３９】
前記磁束相互作用領域及び前記巻線領域が、前記モータ軸線に対して平行に、かつ共通の断面積及び断面形状をもって延在することを特徴とする請求項３８に記載のＤＣモータ。
【請求項４０】
前記バック鉄心領域が、前記モータ軸線周りに対称に配置された連続的リングをなすことを特徴とする請求項３９に記載のＤＣモータ。
【請求項４１】
前記ロータが、前記ステータコア要素のそれぞれに沿って延在する外周を有するように構成され、かつリング状をなして前記第１の磁束相互作用面に隣接して配置された第１のロータバック鉄心要素と、前記半径方向外向きの第１の対向磁気面を画定するべく、前記第１のロータバック鉄心要素の半径方向外側に配設された第１のリング状永久磁石要素と、リング状をなして前記第２の磁束相互作用面に隣接して配置された第２のロータバック鉄心要素と、前記半径方向内向きの第２の対向磁気面を画定するべく、前記第２のロータバック鉄心要素の半径方向内側に配設された第２のリング状永久磁石要素とを有することを特徴とする請求項３１に記載のＤＣモータ。
【請求項４２】
更に、前記ステータコアアセンブリを前記バック鉄心領域にて支持する概ね円筒形のステータ取付け領域及び前記モータ軸線周りに対称に配置された軸受ハウジングを備えた熱伝導性のベースと、
前記軸受ハウジング内に互いに間隔をおいて取り付けられた２つの軸受と、
前記モータ軸線を中心として前記両軸受内に取り付けられ、前記軸受ハウジングを貫通して、前記ロータに駆動可能に固着されたモータ軸と、
前記ロータ上に対して間隔をおいて延在する上部及び前記上部から延出して前記ベースに接続された側部を備えたカバー部材とを有することを特徴とする請求項４１に記載のＤＣモータ。
【請求項４３】
前記ベースと前記ロータとの間に取り付けられた電気回路支持部材と、
前記ロータ上に取り付けられ、前記電気回路支持部材に対向すると共に、前記した所定の磁化状態をなす一連の第１の概ね円弧状領域に対応する所定の磁化状態をなす一連のスレーブ領域を有するリング状スレーブ磁石要素と、
前記電気回路支持部材上に取り付けられ、当該モータの位置情報を取得するために、前記した所定の磁化状態をなす一連のスレーブ領域に応答する少なくとも１つの磁気検知器とを有することを特徴とする請求項４２に記載のＤＣモータ。
【請求項４４】
前記ステータコアアセンブリの前記コア要素が、前記モータ軸線から延出する半径方向線に対して直交する方向の寸法を画定する円弧状のフレア形状を有する前記磁束相互作用領域を形成するように構成され、
前記巻線領域が、前記フレア磁束相互作用領域と一体をなして同領域から延出し、前記半径方向線に対して直交する方向に沿って、前記フレア形状磁束相互作用領域が画定する寸法よりも小さい寸法をもって延在する横方向断面形状を有し、
前記バック鉄心領域が、前記巻線領域と一体をなして同領域から延出する挿入キー部を有し、
前記バック鉄心領域が、前記各コア要素の位置にて半径方向に延在するキー溝により分断された円形のエッジを有する概ねリング状のベース部を有し、
前記各キー溝が、衝当し、受容し、支持する関係をもって、前記挿入キー部を摺動可能に受容するべくその寸法が定められていることを特徴とする請求項３１に記載のＤＣモータ。
【請求項４５】
前記ステータコアアセンブリの前記コア要素が、前記モータ軸線から延出する半径方向線に対して直交する方向の寸法を画定する円弧状のフレア形状を有する前記磁束相互作用領域を形成するように構成され、
前記巻線領域が、前記半径方向線に対して直交する方向に沿って、前記フレア形状が画定する寸法よりも小さい寸法をもって延在する横方向断面形状を有するように互いに衝当して係合可能な第１及び第２の要素を有するように構成され、
前記第１の巻線領域要素が、前記磁束相互作用領域から、それと一体をなして延在し、
前記バック鉄心領域が、前記各コア要素の位置にて、前記第２の巻線領域要素を支持する面を備えた概ねリング状のベース部を有することを特徴とする請求項３１に記載のＤＣモータ。
【請求項４６】
前記ロータ界磁巻線アセンブリの前記各巻線要素が、中心孔を有する電気絶縁性ボビンにより構成され、前記中心孔が、前記第１及び第２の巻線領域要素を互いに衝当する関係をもって保持し得るように、前記巻線領域の断面形状に対応することを特徴とする請求項４５に記載のＤＣモータ。
【請求項４７】
前記ステータコアアセンブリの前記コア要素の前記磁束相互作用領域が、対応する前記巻線領域よりも大きな半径方向厚さを有することにより、所定の磁化状態をなす前記ロータに於いて軸線方向付勢力を最小化するのに有効な程度に前記各磁束相互作用面が対応する前記巻線領域に対して半径方向に間隔を保つようにしたことを特徴とする請求項３１に記載のＤＣモータ。
【請求項４８】
最大設計電流に近い出力を発生するために発電機軸線周りに駆動されて作動する発電機であって、
所定の磁化状態をなす一連の概ね円弧状領域、前記発電機軸線に対して平行をなす主寸法を有する対向磁気面及び前記発電機軸線周りに回転駆動可能とするためのロータ軸を備えたロータと、
概ね互いに電気的に絶縁された加工処理強磁性体粒子を圧縮成形することにより形成された所定数の等方性コア要素を備えたステータコアアセンブリとを有し、
前記各コア要素が、前記発電機軸線に対して概ね平行に配置され、かつ前記主寸法に対して同一範囲に位置するように、前記ロータの前記対向磁気面に隣接して設けられた磁束相互作用面を有する磁束相互作用領域を有することにより、前記発電機軸線について半径ＲＧを有する機能的磁気ギャップを画定し、
前記各コア要素が、前記磁束相互作用領域に対して間隔をおいた位置から、前記コア要素を磁界交換可能に相互接続するバック鉄心領域にかけて、界磁巻線長さに渡って、前記発電機軸線に対して概ね平行をなして延在する巻線領域を有し、
前記コア要素及び前記バック鉄心領域が、当該発電機の最大設計電流状態に於いて飽和することなく磁束を伝達し得るべく選択された断面積を有し、
当該発電機が、更に、前記コア要素の周りに配置され、前記巻線領域の周りで電磁束的な結合可能に延在する巻線要素を備えた界磁巻線アセンブリを有し、前記巻線要素が、前記ロータを前記発電機軸線周りに回転駆動したときに発生した電圧を供給するために発電機出力に電気的に接続されていることを特徴とする発電機。
【請求項４９】
前記磁束相互作用領域、前記巻線領域及び前記バック鉄心領域が、圧縮成形された前記加工処理強磁性体粒子と共に一体的に形成されていることを特徴とする請求項４８に記載の発電機。
【請求項５０】
前記磁束相互作用領域及び前記巻線領域が、前記発電機軸線に対して概ね平行に、かつ概ね同一形状・同一断面積をなして延在することを特徴とする請求項４９に記載の発電機。
【請求項５１】
前記バック鉄心領域が、前記発電機軸線周りに概ね対称をなす連続的なリングとして形成されていることを特徴とする請求項５０に記載の発電機。
【請求項５２】
更に、前記ステータコアアセンブリを前記バック鉄心領域にて支持する概ね円筒形のステータ取付け領域及び前記発電機軸線周りに対称に配置された軸受ハウジングを備えた熱伝導性のベースと、
前記軸受ハウジング内に互いに間隔をおいて取り付けられた２つの軸受と、
前記ロータ軸が、前記発電機軸線を中心として前記両軸受内に取り付けられ、一端にて、前記軸受ハウジングを貫通して、前記ロータに駆動可能に固着され、他端にて、前記ベースから延出する駆動端をなし、
前記ロータ界磁巻線アセンブリの前記各巻線要素が、前記磁束相互作用領域及び前記巻線領域に対応し、かつそれらに対して密接して摺動可能である中心孔を有する電気絶縁性ボビンにより構成されていることを特徴とする請求項４８に記載の発電機。
【請求項５３】
前記コア要素の前記磁束相互作用面が、前記発電機軸線に向けて内方を向き、前記ロータが、前記磁束相互作用面に対して平行に対向する外向きの対向磁気面を備えたリング状の永久磁石要素と、前記永久磁石要素と同一範囲に位置するように、前記発電機軸線周りに回転可能に取り付けられたバック鉄心とにより構成されていることを特徴とする請求項４８に記載の発電機。
【請求項５４】
前記コア要素の前記磁束相互作用面が、前記発電機軸線から外方を向き、前記ロータが、前記ステータコア要素のそれぞれに沿って延在する外周を有するように構成され、前記ロータが、前記磁束相互作用面に隣接して、かつ間隔をおいて延在し、リング状をなして外周に配置されたロータバック鉄心要素と、所定の磁化状態をなす前記円弧状領域を備え、内周にて隣接して配置されたリング状の永久磁石要素とを含み、前記対向磁気面が、前記磁束相互作用面と協働して前記機能的磁気ギャップを画定することを特徴とする請求項４８に記載の発電機。
【請求項５５】
前記ステータコア要素のそれぞれに沿って延在する前記ロータの部分が、非磁性かつ非導電性の材料からなることを特徴とする請求項５４に記載の発電機。
【請求項５６】
更に、前記ステータコアアセンブリを前記バック鉄心領域にて支持する概ね円筒形のステータ取付け領域及び前記発電機軸線周りに対称に配置された第１の軸受マウントを備えたベースと、
前記ロータ上に対して間隔をおいて延在する上部、前記上部から延出して前記ベースに接続された側部及び前記発電機軸線周りに対称に配置された第２の軸受マウントを備えたカバー部材と、
前記第１の軸受マウント内に取り付けられた第１の軸受と、
前記第２の軸受マウント内に取り付けられた第２の軸受とを有し、
前記発電機軸が、発電機軸線を中心として回転可能に、前記両軸受内に取り付けられていることを特徴とする請求項５４に記載の発電機。
【請求項５７】
前記磁束相互作用領域、前記巻線領域及び前記バック鉄心領域が、圧縮成形された前記加工処理強磁性体粒子と共に一体的に形成されていることを特徴とする請求項５４に記載の発電機。
【請求項５８】
前記磁束相互作用領域及び前記巻線領域が、前記発電機軸線に対して概ね平行に、かつ概ね同一形状・同一断面積をなして延在することを特徴とする請求項５７に記載の発電機。
【請求項５９】
前記バック鉄心領域が、前記発電機軸線周りに概ね対称をなす連続的なリングとして形成されていることを特徴とする請求項５８に記載の発電機。
【請求項６０】
前記ステータコアアセンブリの前記コア要素が、前記発電機軸線から延出する半径方向線に対して直交する方向の寸法を画定する円弧状のフレア形状を有する前記磁束相互作用領域を形成するように構成され、
前記巻線領域が、前記磁束相互作用領域と一体をなして同領域から延出し、前記半径方向線に対して直交する方向に沿って、前記フレア形状が画定する寸法よりも小さい寸法をもって延在する横方向断面形状を有し、
前記バック鉄心領域が、前記巻線領域と一体をなして同領域から延出する挿入キー部を有し、
前記バック鉄心領域が、前記各コア要素の位置にて半径方向に延在するキー溝により分断された円形のエッジを有する概ねリング状のベース部を有し、
前記各キー溝が、衝当し、受容し、支持する関係をもって、前記挿入キー部を摺動可能に受容するべくその寸法が定められていることを特徴とする請求項４８に記載の発電機。
【請求項６１】
前記ステータコアアセンブリの前記コア要素が、前記発電機軸線から延出する半径方向線に対して直交する方向の寸法を画定する円弧状のフレア形状を有する前記磁束相互作用領域を形成するように構成され、
前記巻線領域が、前記半径方向線に対して直交する方向に沿って、前記フレア形状が画定する寸法よりも小さい寸法をもって延在する横方向断面形状を有するように互いに衝当して係合可能な第１及び第２の要素を有するように構成され、
前記第１の巻線領域要素が、前記磁束相互作用領域から、それと一体をなして延在し、
前記バック鉄心領域が、前記各コア要素の位置にて、前記第２の巻線領域要素を支持する面を備えた概ねリング状のベース部を有することを特徴とする請求項４８に記載の発電機。
【請求項６２】
前記ロータ界磁巻線アセンブリの前記各巻線要素が、中心孔を有する電気絶縁性ボビンにより構成され、前記中心孔が、前記第１及び第２の巻線領域要素を互いに衝当する関係をもって保持し得るように、前記巻線領域の断面形状に対応することを特徴とする請求項６１に記載の発電機。
【請求項６３】
前記磁束相互作用面が、所定の磁化状態をなす前記ロータ円弧状領域と前記界磁巻線領域との間の軸線を向く磁気吸引力を最小化する上で有効な程度に、前記界磁巻線領域に対して半径方向にオフセットするように、前記ステータコアアセンブリの前記コア要素が構成されていることを特徴とする請求項４８に記載の発電機。
【請求項６４】
前記巻線領域が、前記磁束相互作用領域と一体をなして同領域から延出し、
前記バック鉄心領域が、前記巻線領域と一体をなして同領域から延出する挿入キー部を有し、
前記バック鉄心領域が、更に、前記各コア要素の位置にて半径方向に延在するキー溝により分断された円形のエッジを有する概ねリング状のベース部を有し、
前記各キー溝が、衝当し、受容し、支持する関係をもって、前記挿入キー部を摺動可能に受容するべくその寸法が定められていることを特徴とする請求項６３に記載の発電機。
【請求項６５】
前記ステータコアアセンブリの前記コア要素が、第１の断面形状を有する前記磁束相互作用領域を有し、
前記巻線領域が、前記磁束相互作用領域と一体をなして同領域から延出し、かつ前記第１の断面形状とは異なる第２の断面形状を有し、
前記バック鉄心領域が、前記巻線領域と一体をなして同領域から延出する挿入キー部を有し、
前記バック鉄心領域が、更に、前記各コア要素の位置にて半径方向に延在するキー溝により分断された円形のエッジを有する概ねリング状のベース部を有し、
前記各キー溝が、衝当し、受容し、支持する関係をもって、前記挿入キー部を摺動可能に受容するべくその寸法が定められていることを特徴とする請求項４８に記載の発電機。
【請求項６６】
発電機軸線周りに回転駆動されるべき発電機であって、
前記発電機軸線周りに回転可能であって、前記軸線から第１の半径方向距離をもって延出し、前記発電機軸線に対して平行をなす第１の主寸法を有する半径方向外向きの第１の対向磁気面を備えた所定の磁化状態をなす一連の第１の概ね円弧状領域に至り、前記軸線から、前記第１の半径方向距離よりも大きい第２の半径方向距離をもって延出し、前記発電機軸線に対して平行をなす第２の主寸法を有する半径方向内向きの第２の対向磁気面を備えた所定の磁化状態をなす一連の第２の概ね円弧状領域に至るロータと、
概ね互いに電気的に絶縁された加工処理強磁性体粒子を圧縮成形することにより形成された所定数の等方性コア要素を備えたステータコアアセンブリとを有し、
前記各コア要素が、前記発電機軸線に対して概ね平行に配置され、上側部分に設けられた磁束相互作用領域と、互いに対向するように設けられた第１及び第２の磁束相互作用面とを有し、前記第１の磁束相互作用面が、前記ロータの前記第１の対向磁気面に隣接して、前記第１の主寸法に対して同一範囲に位置するように、かつ第１の機能的磁気ギャップを画定するように配設され、前記第２の磁束相互作用面が、前記ロータの前記第２の対向磁気面に隣接して、前記第２の主寸法に対して同一範囲に位置するように、かつ第２の機能的磁気ギャップを画定するように配設されており、
前記各コア要素が、前記磁束相互作用領域に対して間隔をおいた位置から、前記コア要素を磁界交換可能に相互接続するバック鉄心領域にかけて、界磁巻線長さに渡って、前記発電機軸線に対して概ね平行をなして延在する巻線領域を有し、
当該発電機が、更に、前記コア要素の周りに配置され、前記巻線領域の周りで電磁束的な結合可能に延在する巻線要素を備えた界磁巻線アセンブリを有し、前記巻線要素が、前記ロータを前記発電機軸線周りに回転駆動したときに発生した電圧を供給するために発電機出力に電気的に接続されていることを特徴とする発電機。
【請求項６７】
前記ロータの前記した所定の磁化状態をなす一連の第１及び第２の概ね円弧状領域が、半径方向不平衡力ベクトルを概ね局部的にキャンセルするように、共通の極性をもって、概ね半径方向に整合することを特徴とする請求項６６に記載の発電機。
【請求項６８】
前記ステータコア要素のそれぞれに沿って延在す前記ロータの部分が、非磁性かつ非導電性の材料からなることを特徴とする請求項６６に記載の発電機。
【請求項６９】
前記磁束相互作用領域の前記上側部分が、前記第１及び第２の磁束相互作用面に相互作用磁束を送り込むのに適する輪郭形状を有することを特徴とする請求項６８に記載の発電機。
【請求項７０】
前記磁束相互作用領域の前記上側部分の輪郭形状が、前記第１及び第２の磁束相互作用面に対して平行をなして延在する中心溝として構成されていることを特徴とする請求項６９に記載の発電機。
【請求項７１】
前記磁束相互作用領域、前記巻線領域及び前記バック鉄心領域が、圧縮成形された前記加工処理強磁性体粒子と共に一体的に形成されていることを特徴とする請求項６６に記載の発電機。
【請求項７２】
前記磁束相互作用領域及び前記巻線領域が、前記発電機軸線に対して平行に、かつ共通の断面積及び断面形状をもって延在することを特徴とする請求項７１に記載の発電機。
【請求項７３】
前記バック鉄心領域が、前記発電機軸線周りに対称に配置された連続的リングをなすことを特徴とする請求項７２に記載の発電機。
【請求項７４】
前記ロータが、前記ステータコア要素のそれぞれに沿って延在する外周を有するように構成され、かつリング状をなして前記第１の磁束相互作用面に隣接して配置された第１のロータバック鉄心要素と、前記半径方向外向きの第１の対向磁気面を画定するべく、前記第１のロータバック鉄心要素の半径方向外側に配設された第１のリング状永久磁石要素と、リング状をなして前記第２の磁束相互作用面に隣接して配置された第２のロータバック鉄心要素と、前記半径方向内向きの第２の対向磁気面を画定するべく、前記第２のロータバック鉄心要素の半径方向内側に配設された第２のリング状永久磁石要素とを有することを特徴とする請求項６６に記載の発電機。
【請求項７５】
更に、前記ステータコアアセンブリを前記バック鉄心領域にて支持する概ね円筒形のステータ取付け領域及び前記発電機軸線周りに対称に配置された軸受ハウジングを備えた熱伝導性のベースと、
前記軸受ハウジング内に互いに間隔をおいて取り付けられた２つの軸受と、
前記発電機軸線を中心として前記両軸受内に取り付けられ、前記軸受ハウジングを貫通して、前記ロータに駆動可能に固着された発電機軸と、
前記ロータ上に対して間隔をおいて延在する上部及び前記上部から延出して前記ベースに接続された側部を備えたカバー部材とを有することを特徴とする請求項７４に記載の発電機。
【請求項７６】
前記ステータコアアセンブリの前記コア要素が、前記発電機軸線から延出する半径方向線に対して直交する方向の寸法を画定する円弧状のフレア形状を有する前記磁束相互作用領域を形成するように構成され、
前記巻線領域が、前記フレア磁束相互作用領域と一体をなして同領域から延出し、前記半径方向線に対して直交する方向に沿って、前記フレア形状磁束相互作用領域が画定する寸法よりも小さい寸法をもって延在する横方向断面形状を有し、
前記バック鉄心領域が、前記巻線領域と一体をなして同領域から延出する挿入キー部を有し、
前記バック鉄心領域が、前記各コア要素の位置にて半径方向に延在するキー溝により分断された円形のエッジを有する概ねリング状のベース部を有し、
前記各キー溝が、衝当し、受容し、支持する関係をもって、前記挿入キー部を摺動可能に受容するべくその寸法が定められていることを特徴とする請求項６６に記載の発電機。
【請求項７７】
前記ステータコアアセンブリの前記コア要素が、前記発電機軸線から延出する半径方向線に対して直交する方向の寸法を画定する円弧状のフレア形状を有する前記磁束相互作用領域を形成するように構成され、
前記巻線領域が、前記半径方向線に対して直交する方向に沿って、前記フレア形状が画定する寸法よりも小さい寸法をもって延在する横方向断面形状を有するように互いに衝当して係合可能な第１及び第２の要素を有するように構成され、
前記第１の巻線領域要素が、前記磁束相互作用領域から、それと一体をなして延在し、
前記バック鉄心領域が、前記各コア要素の位置にて、前記第２の巻線領域要素を支持する面を備えた概ねリング状のベース部を有することを特徴とする請求項６６に記載の発電機。
【請求項７８】
前記ロータ界磁巻線アセンブリの前記各巻線要素が、中心孔を有する電気絶縁性ボビンにより構成され、前記中心孔が、前記第１及び第２の巻線領域要素を互いに衝当する関係をもって保持し得るように、前記巻線領域の断面形状に対応することを特徴とする請求項７７に記載の発電機。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
モータの技術分野は何十年にも渡って比較的発展のない状況から、近年になって、モータの技術を拡張するような研究が行われつつある。モータの性能を向上させることは、特にコンピュータの設計、あるいは自動車や航空機等の乗物に搭載される二次的な電動システム等の技術分野に於いて必要とされている。これらの分野の発展に伴い、ブラシを用いるようなコンミテータを利用した古典的なモータは利用することが出来なかったり、あるいはその性能が不十分であるような場合が出てきた。
【０００２】
コンピュータ産業は、その初期の段階からその磁気的メモリシステムのためにブラシレスＤＣモータを利用してきた。このような駆動装置に於いて初期に用いられたモータは比較的高価であって、回転ディスクメモリの導入に伴い必要になった様々な改良が加えられてきた。例えば、ディテント即ちリラクタンストルク現象が改善されるべき対象であった。この現象は、界磁巻線を備えた鋼鉄のコアを用いたステータにより形成される極を永久磁石と共に用いることにより引き起こされるものである。このような要素の組み合わせに於いては、何らかの改良を加えないと、モータの駆動力を発生するべきモータの巻線を励起した時に、このディテントトルクがモータ出力の作動特性に対して加算的又は減算的に重ね合わされ、励起トルク曲線を歪め、リップルトルクを増大させ、始動のために利用可能な最小トルクを減少させ、場合によっては瞬間的な速度の変化を引き起こす。このような瞬間的な速度の変化は、電子的回路によっては一般的に改善することが不可能である。特に最近になって、コンピュータ産業は、極めて薄いディスクシステムに関連して動作し得るような極めて薄型であって、かなりの高速で回転し得るようなモータを必要とするようになった。
【０００３】
"D.C. Motor with Axially Disposed Working Flux Gap"を発明の名称とする１９８８年５月１７日に付与されたPetersen による米国特許第４，７４５，３４５号に於いては、ロータ−ステータ極構造を用いた種類のブラシレスＰＭ ＤＣモータに関する記載があり、このモータでは、作動磁束空隙が軸線方向に配列され、磁束の伝達がモータの回転軸線に対して平行をなす。この軸線方向構造は、ステータ極コア部材により支持された単純な構造を有する界磁巻線を用いるもので、コア部材は透磁性のベース上に取り付けられる。ステータ極コア部材上に配置された巻線は、直立する極コア部材上に嵌装し得るような単純なボビン上に形成することが出来る。このような軸線型のモータは、良好な動的性能及び効率を発揮し、理想的には極めて小型に且つ様々な形状をなして設定し得るものである。
【０００４】
"D.C. Motor"を発明の名称とする１９９０年８月１４日に付与されたPetersen による米国特許第４，９４９，０００号には、軸線方向磁束構造を備えたコンピュータ用のＤＣモータに関する記載があり、永久磁石からなるロータにより発生した軸線方向力は、ステータ極の鋼鉄コア要素に対して剪断的な磁束伝達関係を保つように軸線方向に分極したロータ磁石を用いることにより概ね除去される。このようにして得られたモータの動的な接線方向を向くベクトルの力の出力（トルク）は極めて一定且つ平滑であって、このモータの設計を、設計のフレキシビリティ、スペース効率、低騒音及び極めて平滑なトルク出力を必要とするようなコンピュータディスクドライブ等の様々なハイテク用途に適するものとしている。
【０００５】
"D.C. Motor"を発明の名称とする１９８９年６月６日に付与されたPetersen らによる米国特許第４，８３７，４７４号には、極アセンブリを画定するコア要素の周りを円形軌跡に沿って回転する円弧状のセグメントをなす永久磁石が用いられているようなブラシレスＰＭ ＤＣモータが開示されている。対をなす永久磁石が、半径方向を向く極を形成するように磁化され、バック鉄心を用いることなく、対をなす磁石間のチャネル内に向けて延出する中心コア要素を含む各コアアセンブリの３つのコア要素に対して、半径方向に相互作用を行い得るようにし、中心コアは更に永久磁石の半径方向を向く面と相互作用する内側及び外側コア要素に隣接している。この構成によれば、局部化されたロータのバランスを達成することが出来、しかも各永久磁石対と極アセンブリとの関係に於いてディスクリートな即ち局部化された磁気回路が形成される。
【０００６】
"Permanent Magnet D.C. Motor Having Radially-Disposed Working Flux-Gap"を発明の名称とする１９９５年２月１０日に付与されたPetersen による米国特許第５，６５９，２１７号には、消費者市場用の商品に組み込むのに適するような、実用的であって低コストで生産可能なＰＭ ＤＣブラシレスモータが開示されている。このモータは、好適な熱放散特性を有し、モータの外周の半径に対して、モータ中心軸からの機能的な空隙の半径の比が比較的高くなるようにして、改良されたトルク出力を提供するものである。良好なトルク性能は、永久磁石を用いたことにより、低コストあるいは低電力消費にも関わらず達成されている。更に、１９９９年２月２３日に付与されたPetersen による米国特許第５，８７４，７９６号を参照されたい。
【０００７】
ピーターセン・モータ技術と呼ばれるべき長年に渡る技術開発の結果、大幅に改良されたモータの設計のフレキシビリティが達成された。家電製品や工具、ポンプ、ファンをはじめとしてディスクドライブのような複雑なシステムを含む様々なモータ駆動製品の設計者は、このような新しいブラシレスモータシステムを利用することにより、構造に関して従来よりも高いフレキシビリティを享受することが出来るようになった。このような設計者は、モータ製造者のカタログに掲載されているような既製品のモータに制約される必要が無くなった。現在、モータの設計は、拡張されたシステムデザインの手法に於いて、製品自体の要素としてあるいはそれを補完する要素となるに至った。
【０００８】
近年になって、従来モータに用いられていた積層コア部品の代わりとして、圧縮成形技術に関連して開発された磁気的に「軟化」処理された強磁性体粒子を利用するようなモータの設計手法に対して強い関心が向けられてきている。この技術によれば、圧縮されて固められた細かい強磁性体の粒子が、互いに電気的に絶縁される。このような構造を有することから、モータコアの部品として利用された時、その渦電流損失が極めて小さくなり、これはモータの回転速度が上昇し、それに伴いコアのスイッチング速度が増大する際に極めて望ましい特性である。更に別の利点としてコスト管理の面でも、粉体圧縮アセンブリは極めて単純に構成することが出来、多くの中間製造工程を省力し、品質管理上の問題を低減することが出来る。又、圧縮粉体製造方法に伴うツーリングのコストも通常の積層鋼板を用いた製造手法に比べると大幅に低く抑えられる。又モールド法により製造し得るものであることから、三次元的に磁化された磁石を容易に製造することが出来、積層コアを用いた場合には、ともすれば磁気構造が二次元的になるという問題を克服することが出来る。この点に関して、上記米国特許第５，８７４，７９６号を参照されたい。
【０００９】
このような圧縮粉体部品としての磁石は、高い性能を発揮し得る反面、従来形式の積層コア構造に比較すると、透磁率が比較的低いという好ましくない特性の制約を受ける。透磁性が低いことから、１．５〜２倍のアンペアターン巻線を必要とする。従って、界磁巻線の抵抗値を低く抑えるために、巻線の太さを増大させなければならず、大型化が避けられず、これが設計のフレキシビリティを制約する。実際、このような処理された強磁性体粒子技術によって可能な透磁率の問題に直面した初期の開発技術者は、ともすると積層構造に戻ってしまうというのが実情であった。これは、特に小型製品に用いられるようなブラシレスモータの分野等のようにモータを小型化することが強く求められるような場合に於いて特にそういう傾向があった。しかしながら、ディスクドライブ業界は、このような小型の製品を高い回転速度に於いて使用したいと望むようになってきた。その点に関して、ディスクドライブについて回転速度が約７，２００rpmであったものを１５，０００rpmに増大させることが検討されており、しかもそれを数ミリ程度の寸法の中にモータを納めなければならないという要請の下に考慮されている。このように、一般的に、積層コア構造は、コアのスイッチング速度が高くなると満足な性能を発揮することが出来ないのに対して、圧縮された強磁性体粒子に基づく構造は、寸法の制約を強く受けるのが実状であった。
【００１０】
本件特許出願の譲受人に譲渡された、"d.c. PM Motor With a Stator Core Assembly Formed of Pressure Shaped Processed Ferromagnetic Particles"を発明の名称とするPetersenにより２０００年１２月１日に出願された米国特許出願第０９／７２８，２３６号には、機能的空隙における磁束の伝達及びコア要素の構造がモータ軸線から延出する半径方向線に概ね整合するようなラジアル式の加工処理された強磁性体粒子を用いたＤＣ ＰＭモータが提案されている。半径方向に配置された誘導領域と各コア要素の界磁巻線支持領域を段階的に配置することにより、加えられた磁束をステータコア構造により緊密に結合することにより、高い効率が達成されている。
【発明の開示】
【００１１】
本発明は、機能的空隙に於いて、磁束が半径方向に伝達されるような構造と、ステータコアがモータの軸線に対して平行をなすような極即ちステータコア要素の構造とを組合わせたＤＣ ＰＭモータ及び対応する発電機に関する。これに、圧縮成形処理された、互いに電気的に絶縁され、磁気的に軟化された強磁性体粒子を用いることにより三次元的な構造が可能となることから、モータの重量、サイズ及びコストを低減すると共に、モータの性能の重要な改善が可能となる。モータの重量、サイズ及びコストを低減するために、或る安全率を見た上で磁気飽和に至らないために必要最小限の量の圧縮成形処理されたステータコアの材料のみが用いられ、何ら余計な材料が用いられない。
【００１２】
本発明に基づくＤＣ ＰＭモータ及び発電機構造の要点は、あらゆる用途に対して、高い設計フレキシビリティーを有する点にある。様々な器具、工具等の装置の用途に応じて特化されたモータが、従来のＡＣコードを有する装置に置き換わりつつある。このような置換は、電池駆動されても、より強力であって、より軽量かつ小型の構造により実現される。この技術により実現されるトルク出力に関して、本発明に基づく構造は、モータの軸心から外周までの半径（ＲＭ）に対する軸心から空隙までの半径（ＲＧ）の比が約０．６以上となるようにされる。
【００１３】
本発明の或る実施例によれば、ステータコアアセンブリが三次元構造をとることができ、ロータ構造が、２つの半径方向外向きに配置されたリング状の永久磁石を含み、それぞれが、ステータコアアセンブリ側の磁束相互作用面に対向する磁気面を有することにより、ロータの性能を概ね２倍に高めることができる。２重の永久磁石の、それぞれ交互に磁化された磁極を互いに整合し、一方の機能的空隙に於けるバランスしない力のベクトルを、隣接する機能的空隙に発生するバランスしない力のベクトルにより、実質的に相殺することができるような局部的な磁気バランス効果を実現することができる。これにより、様々な目的で、モータの側面からモータの内部へのアクセスを可能にするようなモータの設計が可能となる。例えば、モータの出力をモータの側方から取り出し、横方向のベルト駆動が可能となる。このような出力をリニヤーアクチュエータとして利用することもできる。モータの実施例について開示された幾何学的構造の属性及びステータコアの材料は、発電機の実施例にもそのまま適用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下の記載に於いて、開示されているモータの重要な特徴とは、磁束の相互作用が概ね半径方向に引き起こされるような磁束の空隙が設けられている点にある。即ち半径方向とはモータ軸線に対して半径方向であって、ステータアセンブリのコア要素は概ねモータの軸線に対して平行をなすように配置される。このように、界磁巻線から発生した磁束は概ねモータ軸線に対して平行な経路に沿って伝搬し、モータの空隙における磁束の相互作用は、上記したように半径方向に引き起こされる。この構成により様々な利点が得られるが、特に圧縮粉体金属技術により形成されるステータコアアセンブリにより実現される三次元的な構成を利用可能とする。この点に関して、設計最大負荷に於いて飽和を回避するようなコア材料の所要の断面形状を実現することが出来、永久磁石による磁気誘導が及ぶ領域の範囲に関わらず、特定の用途に合致するように界磁巻線領域の所要の巻数を変化させることが出来る。従って、上記したような技術により実現されるモータは、用途に適合されるものと特徴付けることが出来る。特に、特定の用途に於いてモータは重量、サイズ、コストを最小化して、しかも最大限の出力を発生することが出来る。コストに関しては、特定の用途に於いて予想される最大負荷特性に設計を適合させることが出来ることから、上記したような材料の製造過程に於いて利用し得る技術によりコストを最小化し得るものである。例えば約２０乃至２５％の飽和の安全係数を確保するために必要な最小限の材料を用い、必要以上の材料を用いないことによりコストの削減が計れる。
【００１５】
図１は、積層材料を用いたものとは異なり、処理された強磁性体材料をコアに用いることにより引き起こされる透磁率が低いという欠点による不利益を表している。同図に於いて、曲線はいずれもＫＧにより表される磁気誘導に対する透磁率をプロットしたもので、曲線１０は２４ゲージ厚さを有するＭ−１９ＦＰと呼ばれる従来形式の積層材料から得られたものである。これに、曲線１２として示される本発明のモータに用いられる処理された強磁性体材料の対応する透磁率特性を比較されたい。曲線１２に対応する材料は、New Hampshire, West Lebanonに所在するMii Technologies, LLCにより市販されているＳＬ−２１Ｂと呼ばれる材料である。この材料は、渦電流損失に対比すると低いヒステリシスロスを有するものとされている。例えば、６０ヘルツ及び１．５ Teslaの電磁誘導状態に於いて、この材料は９％の渦電流損失及び９１％のヒステリシスロスを示す。この材料は、電灯線の交流周波数よりも高い周波数に於いて電気的に切り換え制御する用途に好適である。しかしながら、一見した所、その透磁率は多くの用途に於いて必要とされる基準に合致していないように見える。実際、既存のモータ設計技術に於いては、低い透磁率特性は、用途が特定されたモータに適用するのに適している。
【００１６】
本発明の技術を、用途が特定された場面に適用する例が図２に示されている。同図中には手持ちのバリカンが符号１４により示されている。バリカン１４は符号１６により示される従来形式の往復動式の歯を備えると共に、符号２０により示される手持ち用のプラスチックハウジング内により配置された符号１８により示される本発明に基づくＤＣＰＭモータを備えている。モータ１８の電力は、符号２２により示されるハウジング２０の延長部として形成されたバッテリパックから供給され、バリカン１４は符号２４により示されるスイッチボタンアセンブリを操作することが出来る。バリカン１４は、バッテリパック２２の重量が加わったにも関わらず、コードに接続されるＡＣブラシ式モータバリカンよりも強力であって、しかも軽量な改良品をなしている。モータ１８は歯１６を駆動するための偏心駆動機構に結合するように、図３により示されるモータ軸２８が貫通する符号２６により示される溝付円形アルミベースを介してハウジング２０の内部に固定されている。ベース２６の外周部には、一体形成された粉体金属ステータコア構造が延在し、このコア構造はモータ１８の軸線に対して概ね平行をなして一体形成されたバック鉄心領域から延出する６極のコア要素を備えている。バック鉄心領域の部分が符号３０により示され、コア要素の巻線領域に対応する界磁巻線アセンブリが符号３２により示されている。各コア要素からはボビンアセンブリ３４の一部が上向きに延出している。アセンブリ３４内のこれらのボビンのそれぞれは、その内部に形成されたスロット内に於いて界磁巻線から引き出されたワイヤの始端及び終端を支持する。これらのリードの一部が符号３６により示されており、これらはプリント基板３８内に形成されたスロット中を支持され、且つ延在する。プリント基板３８に於いてモータ１８の三相交流動作に必要なリードの結線がなされている。これらのリードは、プリント基板３８を固定する働きも有する。
【００１７】
図３に於いて、モータ１８は、アルミベース２６と共に示されている。ベース２６は、モータ１８の軸線５０の周りに対称形をなしており、ハウジング２０の内部支持構造を係合する結合溝５６を備えた円形エッジ５４の部分に符号５２により示される前側フランジを備えている。ベース２６の、前側フランジ５２の環状後面６０及び前側フランジ５２に対して凹設された円筒ベース肩部６２上には、圧縮粉体ステータコアアセンブリ６４が支持されている。
【００１８】
図５、６には、互いに間隔をおいて設けられた等方性コア要素６６a−６６ｆを備えた一体形成されたステータコアアセンブリ６４が示されている。図６に示されるように、各コア要素６６a−６６ｆは、対応するロータの永久磁石アセンブリの主寸法と概ね同じ範囲に渡ってモータ軸線方向に延在する長さを有する磁束相互作用領域６８a−６８ｆを備えている。磁束相互作用領域６８a−６８ｆは、符号７０a−７０ｆにより示される巻線領域に対応しており、図６にはその内の巻線領域７０a、７０ｂ及び７０ｅ、７０ｆが示されている。これらの巻線領域は、モータ軸線５０に対して概ね平行をなして配置され、磁束相互作用領域に対して間隔をおいて隣接する位置から、一体形成されたリング状バック鉄心領域３０に向けて界磁巻線長さに渡って延在している。バック鉄心領域３０の半径方向寸法が、横向きに段付き形状７４が与えられることにより画定されている。この拡径部分により磁束に対向する断面積の増大の度合は、例えば約２０乃至２５％の安全率をもって飽和しないように設計されている。図６は更に、位置決めピンを受容する働きを有する直立円筒形をなす凹部７６を示している。
【００１９】
バック鉄心領域３０の内面７８には、図３に示されるようにベース肩部６２が嵌合され且つ接着剤により固着されている。図３に示されるようにベース肩部６２の内部には、ステータコアアセンブリ６４を固定するための２つの環状接着剤保持溝８０、８２が設けられている。
【００２０】
ベース２６は更に、開かれた円筒形軸受ハウジング８４を画定するべく構成されており、この軸受けハウジング８４はモータ軸線５０の周りに対称形に配置され、構造的に頑丈なボール軸受８６、８８によりモータ軸２８を回転可能に支持する働きを有する。この点に関して、軸受８６、８８のインナーレースは、軸２８を支持し且つそれと共に回転し、一方の軸受８６は、接着剤により固定されたスペーサーシリンダ９０により他方の軸受８８に対して間隔を保っている。軸２８は、軸の溝９４内に受容されたスナップリング９２及び軸受８６の外面に当接するばね又は波型ワッシャー９６により保持される。軸受８６、８８の外面は、接着剤により固定されている。
【００２１】
軸２８には、永久磁石１０６を備えたロータ１００が結合され、ロータ１００には、４つのセグメントからなる永久磁石１０６を支持する円周外面１０４を備えた円筒形鋼製バック鉄心領域１０２が備えられている。永久磁石１０６は、接合された希土類材料から形成されているものであるのが好ましく、図３に於いて符号６８a、６８ｄにより示されるように空隙１１０を画定するような対応する磁束相互作用領域から離間した対向磁気面１０８を提供する。対向磁気面１０８は、磁束相互作用領域６８a−６８ｆのモータ軸線に対して平行な長さと概ね対応若しくは同一範囲に、モータ軸線５０に対して平行に延在する主寸法を有するように構成されている。
【００２２】
図３は、巻線領域７０a−７０ｆが、ボビンアセンブリ３４の個々のボビン１１４a−１１４ｆの内向き巻線フランジ１１２a−１１２ｆの位置から一体形成されたバック鉄心領域３０に至る界磁巻線長さをもって延在しており、その内巻線領域７０a、７０ｂのみが図示されている。従って、巻線領域はモータ軸線に対して概ね平行に延在して磁束相互作用領域６８a−６８ｆに対して間隔をおいて近接した位置から界磁巻線長さに渡ってモータ軸線５０に対して概ね平行に延在する。これにより、ロータ１００の下面に対する巻線及び巻線フランジ１１２a−１１２ｆの空隙が確保される。
【００２３】
更に、図４には、個々のボビンが符号１１４a−１１４ｆを付して示されている。図２に関連する記載から明らかなようにボビン１１４a−１１４ｆはそれぞれ、更に一体形成された長寸のリード支持部１１６a−１１６ｆを備えている。これらリード支持部分は、符号１１８a−１１８ｆにより示されるスロットを備えており、これらのスロットが巻線の始端及び終端を支持する。図３にはその内の巻線１２０a及び１２０ｄのみが示されている。リード３６は、円形のプリント基板３８に於いて電気回路を形成するように結線されている。電気制御の一部として、典型的な三相モータの構成として３つのホール効果素子が用いられ、その内の一つが図３に於いて符号１２２によりプリント基板３８の下面に於いて空隙１１８に近接するように配置されている。図３は更に、凹部７６内に受容された位置決めピン１２４及び取り付けねじ孔１２６を示している。
【００２４】
このモータの一つの特徴は、モータの内部にかなりの量のスペースがあることである。図示された実施例に於いては、このスペースは、バリカン１４の偏心駆動装置により軸２８に加えられる横方向の負荷を考慮してかなり大型のボール軸受を収容するために利用されている。モータ軸線５０からモータの外周面までの半径ＲＭ（３８／２ｍｍ）に対してモータの軸線から空隙までの半径ＲＧ（２７／２ｍｍ）がかなり大きいことにより、モータ１８はかなり大きなトルクを発生することが出来る。モータの軸線から空隙までの半径は、モータの軸線からコア要素磁束相互領域６８a−６８ｆの内面までの距離として測定される。この用途に於いては、この比は約０．７１であって、使用されているモータのサイズにしてはかなり大きな値である。一般に、この比は垂直コア要素及び半径方向磁束相互作用構造の場合には約０．６以上となる。モータ１８は、それから突出する軸２８以外にはその外面に何ら可動部分を有していないことに留意されたい。そのため、モータの外面が、それをハウジング２０内に取り付ける等の機械的な目的に利用することが出来る。
【００２５】
図７−９には、本発明に基づく大型のモータ構造が符号１３０をもって示されている。モータ１３０は、アルミニウムからなる概ね円筒形のモータベース１３２を備えている。ベース１３２の内部には、符号１３４に示されるような環状溝が機械加工されており、この溝は四角形の断面形状を有する。その外周面１３６は、符号１３８により示されるステータコアアセンブリを圧入する際のガイドとして機能する。アセンブリ１３８は、圧縮成形処理された強磁性体粒子からなり、そのリング状をなすベース１３２とともに、図８に於いて符号１４９a−１４０ｉにより示される９つの等方性直立コア要素を形成している。前記実施例と同様に、ステータコアアセンブリ１３８のコア要素１４０a−１４０ｉのそれぞれが、モータ軸線に対して概ね平行に配置されている。図７に於いては、このモータ軸線には、モータ軸１４４の中心を通過するものとして符号１４２が付されている。軸１４４は、軸受ハウジング１４６内に取り付けられている。ハウジング１４６は、アルミベース１３２内に於いて２つのボール軸受構造１５０、１５２を支持するための凹設された領域を画定する肩部１５４、１５６を有するものとして形成されている。この点に関して、軸受１５０は環状肩部１５４に衝当し、軸受１５２は同様の環状肩部１５６内に衝当している。軸１４４は、ワッシャ−１５８を貫通し、ロータ１６０に係合している。ロータ１６０は高強度のプラスチック材料からなるものであってよい非磁性体のロータ支持部１６２を備えている。支持部１６２は、概ね円筒形をなし、軸１４４に固定されているとともに、その外周面１６４に、リング状バック鉄心要素１６６が締結されている。リング状バック鉄心要素１６６の外周面は、接合された希土類元素磁石リング１６８を支持する。図８、９には、前記ステータコアアセンブリのコア要素のそれぞれが概ねモータ軸線１４２に対して平行をなすとともに磁束相互作用面１７０a−１７０ｉを備えている様子が示されている。図７の磁束相互作用面１７０a、１７０ｆに於いて、これらの面は互いに間隔をおいて隣接して設けられ、隣接するロータ対向軸面１７２と同一範囲に渡って延在し、機能的な空隙１７４を画定する。巻線領域１７６a−１７６ｉは磁束相互作用面１７０a−１７０ｉと一体をなし且つ前記巻線領域は磁束相互作用面１７０a−１７０ｉに対して間隔をおいて隣接する位置からリング状バック鉄心領域１７８に向けて界磁巻線長さだけ延出している。前記したように、圧縮成形処理された強磁性体粒子によりステータコアアセンブリ１３８の全体が一体的に形成されている。バック鉄心領域１７８の外面は、製造管理の目的から溝１３４の内面１３６に対して管理された位置関係をとるように設けられている。図７は、界磁巻線１８２に対応するような形状が与えられた９つのポリマー製ボビン１８０の１つを示す。この構造は、コア要素１４０a−１４０ｉのそれぞれについて設けられている。ベース１３２は更に外側肩部１８４を有し、この肩部１８４は円筒形のアルミ製又はポリマー製のモータサイド要素１８６の対応するフランジを受容する。要素１８６は、ポリマー製の上部及び回路支持体１８８に至るまで延在し、回路支持体１８８は、その中央部に円���孔１９０を備え、コネクタアセンブリ１９２、１９４及び三相電力制御のための検知素子としての３つのホール効果素子を支持している。ホール素子の一つが、空隙１７４に隣接するようにプリント基板１８８の下面に取り付けられている様子が符号１９６により示されている。
【００２６】
一般にロータ磁気リング１６８は、互いに交互する極性を有する４つの領域即ち磁気セグメントを備えている。モータ１３０は、通常約６，０００ｒｐｍの速度で回転し、例えば自動車の燃料ポンプとして機能するものであってよい。この用途に於いて、ポンプインペラは、軸受構造を変更することによりモータ構造に一体化することが出来る。このような構成は、モータの中心部に於いて比較的大きなスペースが得られることにより可能となったものである。最後に、図７、９は、バック鉄心領域１７６に形成された位置決めピンのための凹部１９６を示している。モータ１３０は、その空隙の軸心からの半径の、モータの外周の半径に対する比ＲＧ／ＲＭが約０．６よりも大きくなるようにされている。
【００２７】
図１０−１２には、モータ２１０が示されている。このモータ２１０は比較的扁平な構造を有するものであって、そのステータコアアセンブリ２１２は、交互する極性を有する１２個または１６個の磁気領域即ちセグメントを備えたロータ２１４と協働するように１８個の等方性コア要素を備えている。モータ２１０は、自動車のブローアファンを駆動するためのものであって、その回転速度は１，０００乃至５，０００ｒｐｍの範囲である。このモータは、アルミ製ベース２１６を有し、ベース２１６は、機械加工された環状溝２１８を有し、その断面が四角形をなすとともに外周面が制御面２２０をなしている。図１１、１２に示されるように、ステータコアアセンブリ２１２は直立するコア要素２２０a−２２２ｒを備えている。前記した実施例とは異なり、磁束相互作用面２２４a−２２４ｒはモータ軸線２２６（図１０）に対して半径方向外向きをなしている。前記と同様に、磁束相互作用面２２７４a−２２４ｒは、ロータ２１４の対向磁気面に隣接して配置されている。この点に関して、図１０は、ロータ２１４が、モータ軸２２８上に於いて軸線２２６のまわりに回転し得るように取り付けられている様子を示している。軸２２８は、ベース２１６に設けられた円筒形の凹部２３２内に配置され、ベース２１６に取り付けられたボール軸受２３０により支持されている。凹部２３２は、軸アクセス孔２３４を有し、軸２２８はこの軸アクセス孔２３４を貫通しフランジ板アセンブリ２３６に於いてロータ２１４と係合している。フランジ板アセンブリ２３６は、機械加工されたねじにより取り付けられ、その１つがロータ本体２４０に取り付けられている様子が符号２３８により示されている。軸２２８は、円筒形のモータハウジング２４４の開口２４２を貫通し、ハウジング内に取り付けられたボール軸受２４６に係合している。軸２２８は、軸受２３０に隣接して軸２２８に設けられた溝２５０に配置されたスナップリング２４８及びボール軸受２４６に隣接するように軸２２８内に形成された溝２５６と係合するワッシャー２５２及びスナップオンばねワッシャー２５４により軸受取付構造内に固定されている。
【００２８】
ロータ本体２４０はリング状バック鉄心２５８に向けて延出し、リング状バック鉄心２５８の内側下方面がリング状をなす、接合された希土類元素磁石２６０を支持する。ロータ本体２４０は非磁性であって、好ましくは非導電性の材料からなるのが好ましい。なぜなら、ロータ本体２４０が、磁束を伝達する要素であるステータコア要素２２２a−２２２ｒの上部に近接するからである。ロータ本体内に磁界あるいは電流を引き起こすことは好ましくない。磁石２６０は、磁束相互作用面２２４a−２２４ｒに近接し且つそれと同一範囲に渡って延在する半径方向内向きの対向磁気面２６２を有し、それによって概ね半径方向に引き起こされる磁束の相互作用を提供するための空隙２６４を画定する。ハウジング２４４は概ね円筒形をなし、外向きに配置された環状フランジ部２６６を有し、そのフランジは複数の機械加工されたねじによりベース２１６の内面に取り付けられており、これらのねじの２つが符号２６８を付して図示されている。
【００２９】
図１０、１２に示されるように、等方性コア要素２２２a−２２６ｒは、磁束相互作用面２２４a−２２４ｒから、一体的に形成された巻線領域２７０a−２７０ｒに向けて延在している。領域２７０a−２７０ｒは、モータ軸線２２６に対して概ね平行であって、磁束相互作用面２２４a−２２４ｒに対して間隔をおいて近接した位置からリング状をなすバック鉄心領域２７２に向けて界磁巻線長さに渡って延在する。バック鉄心領域２７２は、前記したような飽和特性を得るために画定された断面形状を有している。ポリマー製のボビンが、コア要素２２２a−２２２ｒのそれぞれの近傍に於いて延在し、その二つが符号２７４a、２７４ｊを付して図１０に示されている。これらのボビンのそれぞれは、コア要素界磁巻線領域のそれぞれに対応し、界磁巻線を備えており、その界磁巻線の内の２つが符号２７６a、２７６ｊにより示されている。
【００３０】
図１０には、ホール素子のようなロータ２１４の回転を検出する素子が示されていない。この大型のモータに於いては、South Portland, Maine 04107に所在するFairchild Semiconductor Corp.により製造された逆起電力式のモータコントローラを利用してロータの位置を検出するような回路構成が取られている。図１０から明らかなように、この半径方向外向きに空隙が設けられたモータにおける、モータの半径に対する空隙の半径の比ＲＧ／ＲＭが極めて大きいことから、トルク性能を大幅に向上することが出来る。
【００３１】
図１３−１５には、高出力の構成とするに適するモータ２９０が示されている。モータ２９０は、交互する磁極を有する１２個の領域又はセグメントを備えたロ−タ磁石と協働するべく１８個のコア要素又は極を備えたステータコアアセンブリ２９２を備えている。しかしながら、これらの１２個の領域はそれぞれ２つの半径方向に間隔をおいて接合された希土類元素からなるリング磁石を備えており、これらの磁石は対向するように設けられた磁束相互作用面と協働して形成される２つの半径方向に間隔をおいて設けられた空隙と協働する。
【００３２】
図１３に於いて、モータ２９０は、熱の蓄積を許容し得るようにアルミ製のベース２９４を備えている。ベース２９４は、モータ軸３００の下側部分が回転自在に突入するべく下向きに配置された円筒形の孔２９８を備えた円筒形の軸受ハウジング２９６を一体的に備えるように構成されている。軸３００は、アルミ製の円筒形軸受スペーサ３０６により互いに間隔をおいて設けられた上側及び下側棒軸受３０２，３０４により軸受ハウジング２９６に支持されている。軸受３０２の上方に於いて、軸３００は、ロータ３０８に取り付けられている。ロータ３０８は、Dupont de Nemours Co., Ltd.によりRynite 545NCCC010  なる商品名で市販されているガラス繊維補強ＰＥＴ等のような硬質のプラスチック材料からなるロータ本体３１０により構成される。ロータ本体３１０は、図１０に示されたモータ２１０のロータ本体２４０の場合と同様の理由により、非磁性であって且つ非導電性の材料により形成されている。ロータ本体３１０は、まずリング状の外側バック鉄心３１２に達し、バック鉄心３１２の内周には、半径方向内向きの対向磁気面３１６を有する、接合された希土類元素からなるリング状の永久磁石３１４が結合されている。バック鉄心リング３１２の半径方向内側に間隔をおいて第２のバック鉄心要素３１８が設けられており、このバック鉄心要素３１８はリング状をなすと共にＬ字形の断面形状を有する。バック鉄心３１８の半径方向外側には永久磁石３２０が取り付けられている。磁石３２０は半径方向外向きの対向磁気面３２２を有する。永久磁石３１４，３２０のそれぞれは、交互する磁極を有する１２個の磁気セグメント即ち領域を備えており、本実施例の場合各磁石３１４、３２０の磁極は互いに整合しており、それによって最大限のトルクを発生することが出来、各磁極の空隙に於いて発生し得るようなバランスされていない力のベクタトルを局部的に解消することが出来る。
【００３３】
磁気リング３１４、３２０は、圧縮成形処理された強磁性体粒子からなり、倒立Ｔ字型をなすように一体的に形成されたステータコアアセンブリ２９２と協働する。コアアセンブリ２９２の１８個の互いに間隔をおいて設けられた等方性コア要素が、図１４、１５に於いて符号３２４a−３２４ｒより示されている。これらのコア要素３２４a−３２４ｒのそれぞれは、永久磁石対向面３１６、３２２のモータ軸線３２６と平行をなす方向の主寸法と概ね同一範囲に渡って延在し、互いに反対方向を向く磁束相互作用面を備えるように構成されている。図１４は、図１３に示されるように半径方向内側に空隙３３０を形成するように半径方向内向きに配置された磁束相互作用面３２８a−３２８ｒを示している。コア要素３２４a−３２４ｒの半径方向外向きに配置された磁束相互作用面が符号３３２a−３３２ｒにより示されている。これらの外側に配置された磁束相互作用面３３２a−３３２ｒは、対向磁気面３１６と協働し、図１３に示されるような半径方向外向きに配置された空隙３３４を形成する。特に図１３、１５に良く示されるように、コア要素３２４a−３２４ｒの断面は、対向位置に設けられた磁束相互作用面３２８a−３２８ｒ、３３２a−３３２ｒに対してより効率的に磁束相互作用を行うべく構成された最上端部を示している。これは、各コア要素の上部の中にやや浅い谷部を形成することにより実現することができる。これらの谷部３３６a−３３６ｒは、磁束を、対向する磁束相互面に向けさせる働きを有する。谷部３３６a−３３６ｒはステータコアアセンブリ２９２のための圧縮製造方法を利用することにより容易に形成することができる。
【００３４】
前記実施例と同様に、コア要素３２４a−３２４ｒは、図１３、１５に於いて符号３３８a−３３８ｊにより示される巻線領域を一体的に備えている。これらの巻線領域は、磁束相互作用面３２８a−３２８ｒ、３３２a−３３２ｒに対して間隔をおいて近接する位置に設けられ、一体形成されたリング状のバック鉄心領域３４０に向けて界磁巻線長さに渡って延在している。バック鉄心領域３４０は、図１３に示されるように、ベース２９４に設けられた環状溝３４２内に圧入されている。図１３は、各コア要素のために界磁巻線を支持するために用いられる１８個のボビンのうちの２つを示している。この点に関して、ボビン３４４aは界磁巻線３４６aを支持するものとして、また、ボビン３４４ｊは界磁巻線３４６ｊを支持するものとして示されている。
【００３５】
図１３は更に、ベース２９４に，機械加工されたねじ３５２をもって固定されたリング状のアルミニウムスペーサ３５０上に取り付けられた制御回路板３４８を取り付けるために、モータ２９０の内部の比較的大きなスペースが設けられているのを示している。アルミニウムスペーサ３５０は、アルミニウムベース２９４と共にヒートシンクとして機能する。回路板３４８は、例えば三相制御などのために必要な数のホール素子を備えている。そのうちの１つのホール素子３５４が、バック鉄心３１８により支持されたスレーブ磁気リング３５６と協働する。スレーブ磁石３５６は、リング磁石３１４、３２０の磁化分布に対応するように磁化された領域を有する。モータ２９０は更に、前記したような硬質のプラスチック材料からなるハウジング３５８を備えている。ハウジング３５８は、機械加工されたねじによりベース２９４に固定され、そのようなねじのいくつかが符号３６０により示されている。
【００３６】
このように２つの半径方向に間隔をおいて設けられたロータマグネット３１４、３２０を用いることに基づく重要な特徴の１つが、ほとんどあらゆるモータの空隙に発生するようなバランスされていない力のベクトルを局部的に解消することにある。磁気セグメントすなわち領域が、半径方向にＮ極はＮ極に、Ｓ極はＳ極にという具合に互いに整合していることに留意されたい。磁石が、各ステータ磁極上をＮＳ両極の中間の部分から動き出すに伴い、当該極に於いてバランスされない力のベクトルが発生し始める。しかしながら、これらのベクトルは、各極の空隙に於いておおむね等しく且つ反対方向を向くことから、互いに相殺される。この局部的なバランスしない力のベクトルの解消は、モータ２９０を適用し得る用途の範囲を拡大する。例えば、モータ軸を、コア要素を省略することにより横方向からアクセス可能にすることができる。典型的な三相制御によれば、Ａ、Ｂ及びＣ位相が順次繰り返され、そのような相の変化に関わるコア要素は、通常互いに隣接している。このように、例えば３つのコア要素を除去しても、モータは問題なく作動し続けることができる。しかしながら、モータは、１８個のコア要素または極の代わりに１５個のコア要素または極をもって作動し、本来のトルク出力の１８分の１５を発生し得るに過ぎない。横方向のアクセス孔は、例えば軸にプーリを設け、モータの側部からベルト出力を引き出すような、モータの側方向にクランクあるいは偏心出力を発生させるために利用することができる。
【００３７】
ある用途に於いては、コア要素の磁束相互作用面を周方向にフレア形状とすることが望ましい場合がある。図１６−１８には、そのようにフレア形状をなす磁束相互作用面を備えたコア要素を用いたステータコアアセンブリの構造が示されている。この圧縮成形処理された強磁性体粒子構造の利点の１つは、複数のいくつかの要素として圧縮成形し、それらを互いに突き合わせ、接着剤により互いに結合することができる点にある。これらの相互結合部分は、引っ張り状態でなく圧縮状態に置かれるのが望ましい。フレア形状を有する磁束相互作用面を提供するためには、ボビン及び関連する界磁巻線を、ステータコアアセンブリのバック鉄心領域から挿入させる必要がある。図１６は、円形の外周部３７２及びコア要素又は極位置に配置された１８個のキースロット３７６a−３７６ｒにより分割された内周面３７４を有するディスクリートなリング状バック鉄心要素３７０を示している。フレア形状の先端部を有するコア要素の１つが符号３７８により図１７に示されている。このコア要素３７８の構造は、図１７、１８に示されるように、各コア要素位置に於いて設けられており、それらに対向する磁束相互作用面が符号３８０、３８１により示されている。図１８は、これらの面３８０、３８１がフレア形状を有し、或いは周方向に延長されている様子を示している。これらの磁束相互作用面３８０、３８１の直下には、界磁巻線領域３８４が一体的に設けられており、この界磁巻線領域３８４はバック鉄心領域３８６の一部に向けて延在している。バック鉄心領域要素３８６をスロット３７６ｊに挿入する前に、ボビン３８８及び界磁巻線アセンブリ３９０がバック鉄心領域要素３８６に嵌装され、界磁巻線領域３８４に当接する位置に固定される。次に図１７に示されるように、サブアセンブリをスロット３７６ｊに嵌入しかつ接着剤により固定する。モータ２９０の場合と同様に、各コア要素の先端部には、図１６、１７に示されるように磁束配向谷部３９２が設けられている。
【００３８】
ステータコア要素３７０を、関連するボビン及び界磁巻線と共に組み付けた後に、このアセンブリを図１３について前記したように、スロットまたは環状溝３４２内に配置する。バック鉄心領域要素３８６を、その残りの部分３７０と圧縮的に係合させるために、バック鉄心要素の半径方向内向きの露出面３８６が内周面３７４からわずかに内向きに突出するように、バック鉄心領域要素３８６及びコア要素の残りの部分の半径方向厚さが定められている。図１３について前記したように、アセンブリを溝３４２内に配置した後、好ましくは鋼製の圧縮リングを、これらの露出したコア要素面に対して押し付けられるように挿入し、個々のコア要素３７０に対して圧縮的に係合させる。
【００３９】
別の組み付け方法の実施例に於いては、当業者であれば容易に理解できるように、バック鉄心要素３７０を、外向きのキースロットを有するように形成し、図２３に示されるように、アセンブリ圧縮リングを、ステータコア要素のわずかに突出するバック鉄心領域の外側露出面に適用することもできる。
【００４０】
図１９−２１には、ステータコアアセンブリを提供する別の態様として、コア要素が周方向にフレア形状を有する磁束相互作用面を有するものとして示されている。同図に於いては、圧縮成形処理された強磁性体粒子からなるリング状のバック鉄心が、符号４００により示されている。バック鉄心４００は外側及び内側の周方向エッジ４０２、４０４を有する。バック鉄心４００は、直立する柱が、例えば界磁巻線長さに渡って延出するように圧縮成形される。これらの柱が図１９、２０に符号４０６a−４０６ｒにより示されている。柱４０６a−４０６ｒは、図２０により示されるように、各等方性ステータコア要素の界磁巻線領域の半分をなすものである。この点に関して、図２０に示されるように、各コア要素は共通の幅をもって互いに間隔をもって設けられた互いに対向する磁束相互作用面４０８、４０９を備えるようにディスクリートに圧縮成形される。このような組合せに基づく界磁巻線領域が符号４１０をもって図２０に示されている。界磁巻線領域４１０は、例えば、領域４１０の幅の半分に対応するような柱４０６ｊ及び延長部４１２により形成される。圧縮された要素は、符号４１４に示されるような接合線をもってラップ接合するようにして互いに結合される。これらの２つの要素は、接着剤により互いに結合されることができるが、界磁巻線４１８を備えたポリマー製のボビン４１６によって結合されている。
【００４１】
このモータの特性の１つは、永久磁石をコア要素に沿って軸線方向下向きに付勢する傾向を有することにある。これは、永久磁石が、軸線方向下向きの磁気吸引力ベクトルを発生することにより、それ自身を安定化させようとする傾向と呼ぶことが出来る。この軸線方向ベクトルは、図２２−２５に関連して示されたステータコアアセンブリに於いては、概ね解消されている。図２２に示されるように、モータ軸線４３６のまわりに円筒形をなして対称に配置された軸受ハウジング４３４を備えたアルミベース４３２を備えたモータ４３０が示されている。軸受ハウジング４３４は、互いに間隔をおいて設けられた上側ボール軸受４３６及び下側ボール軸受４３８を支持する。後者の軸受は、軸受ハウジング４３４内に形成された環状肩部４４０に当接するように配置され、上側軸受４３６は、アルミ製の円筒形軸受スペーサ４４２により支持されている。軸受４３６、４３８は、ロータ４４６に固定されたモータ軸４４４を支持する。この点に関して、軸４４４とロータ４４６との結合は、カップ状をなすロータ本体要素４４８に於いて行われている。本体要素４４８は、前記したようなグラスファイバーにより強化された変性ＰＥＴからなるものであってよい。ロータ４４６を備えた軸４４４は、軸受４３６、４３８に嵌入され、ボール軸受４３８の近傍に設けられたばね又は波形ワッシャー４５０及び軸の溝４５４内に設けられた保持リング４５２により固定される。ロータ本体要素４４８は、鋼鉄製のカップ状バック鉄心４５６を支持し、バック鉄心４５６はリング状をなす、接合された希土類元素永久磁石４５８を支持する。磁石４５８の対向磁気面４６０は、モータ軸線４３６に平行をなす主寸法を有し、それによってステータコアアセンブリの磁束相互作用面４６２に対してわずかにラップすることが出来る。図２２は、６つのコア要素の２つ４６４ａ、４６４ｄを示している。ステータコアアセンブリの４６２のコア要素は、等方性圧縮成形処理された強磁性体粒子からなり、界磁巻線領域から半径方向内向きに延在する磁束相互作用面を備えている。この点に関して、コア要素４６４ａの磁束相互作用面４６６ａ及び対応するコア要素４６４ｄの磁束相互作用面４６６ｄに着目されたい。これらの磁束相互作用面に直接関連するコア要素領域は、コア要素４６４ａに関連する部分は符号４６８ａにより、コア要素４６４ｄに関連する部分は符号４６８ｄに示されるように界磁巻線領域よりも厚く形成されている。磁束相互作用面に近接するコア要素の厚さが増大されていることにより、ボビン及び界磁巻線アセンブリは、圧縮的に且つ接着剤により結合された２つの部分からなるバック鉄心領域から挿入される。この点に関して、コア要素４６４ａのバック鉄心領域は、バック鉄心ベース部材４７２に圧縮的に結合された、一体的に形成されたバック鉄心領域４７０ａを含む。同様にコア要素４６４ｂの一体的に形成されたバック鉄心領域４７０ｂが、部分４７０ｄに於いて、バック鉄心ベース部材４７２に関連するように設けられている。
【００４２】
図２３に於いて、バック鉄心ベース部材４７２は、外周エッジ４７４と内周エッジ４７６との間に延在するリング状をなしている。外周エッジ４７４は、Ｔ字形のスロット４７８ａ−４７８ｆを備えていることにより非連続的である。図２４には、コア要素４６４ａが、モータの軸線４３６から半径方向外向きに見た様子が示されている。この図に於いて、界磁巻線領域４６８ａ及びバック鉄心領域４７０ａのキー要素と一体的に形成され、内向きにオフセットされた磁束相互作用面４６６ａが示されている。図２５は、要素４６４ａの底面図である。バック鉄心キー要素４７０ａは例えば、バック鉄心ベース部材４７２のスロット４７８ａに挿入され、この構成が３つの極又はコア要素のそれぞれについて設けられている。しかしながら、この挿入工程の前に各コア要素に対応するポリマー製のボビンが、通常界磁巻線を備えた状態で例えばバック鉄心キー領域４７０ａの側から界磁巻線領域上に嵌装される。図２２に示されるように、ボビン４８０ａは界磁巻線領域４６８ａに於いて界磁巻線４８２ａを支持する。同様に界磁巻線４８２ｄを備えたボビン４８０ｄがコア要素４６４ｄの巻線領域４６８ｄ上に配置される。コア要素４６４ａ−４６４ｄ及びバック鉄心要素４７２のアセンブリは、図２２に示されるように鋼鉄製の圧縮リング４８４により圧縮状態に保持される。この構成によれば、図２２に示される空隙４８６ａ、４８６ｄが形成される。上側アセンブリも、上側支持部材即ちリング部材４８８により構造的に支持される。この部材４８８は更に、機械加工されたねじ４９２によりＣ字形をなす基板支持体４９０を支持する。一般に支持体４９０は、空隙４８６ｂの近傍等に３つのホール素子を配置する機能を有し、そのようなホール素子の１つが符号４９４により示されている。
【００４３】
上記した構造に於いては、永久磁石４５８がステータの巻線に近接することにより引き起こされる軸線方向付勢力が概ね解消され、それにより動作の静粛性が確保される。この構造の１つの特徴は、ディテントトルクがほとんど感じられないようになることである。図２２−２５に示されたモータは、コア要素の半径方向に延出する磁束相互作用面が巻線領域外向きに延在し、モータが内向きの対向磁気面を備える図９に示されるようなロータを組み込んだものとなるように改変することも出来る。このような構造によっても、ＲＧ／ＲＭ比を改善する上記と同様の効果を発揮することが出来る。
【００４４】
本発明のモータの特徴は、空隙に於いて磁束が半径方向に伝達され、極即ちコアが垂直のアセンブリとして構成されている点にあり、これによりモータ自体の占める体積がかなり小さくて済む。これは、図２６により示された電動ファン用のモータ２６−２９によく示されている。図２６，２７に示されているように、ファン５００が、モータロータ５０２を内蔵し、このモータロータ５０２は、接合された希土類元素からなるリング状の永久磁石５０６に結合された鋼製のリング状バック鉄心５０４を備えている。ロータ５０２は、一体的に形成された直立側壁５１０を備えたプラスチックベース５０８に回転可能に取り付けられている。図示されないプラスチックウェブ要素には、モータ軸線５１４の周りに対称に配置された円筒形アルミ軸受ハウジング５１２が支持されている。円筒形ハウジング５１２は、ベース５０８から延出する図示されないウェブ要素により支持されたプラスチックカラー５１６により支持される。円筒形のハウジング５１２は上側ボール軸受５１８及び下側に配置された焼結ブロンズブッシング５２０により支持されている。軸受５１８、５２０は、下側ブレード支持体５２４に於いて、ロータ５０２に固定された鋼製のモータ軸５２２を支持する。支持体５２４は、プラスチックからなり、面５７４から延出し、上側ブレード支持体５２６の面５７６と嵌合するファンブレード要素５２８を有し、上側ブレード支持体５２６は、ロータ５０２の全体を構成するバック鉄心リング５０４及び永久磁石５０６を支持する。図２６に示されるファンブレード５２８は、面５７４、５７６の間に位置し、図２７に示されるようにプラスチックトップ部材５３２により外囲される空気取入口５３０と共に動作する。トップ部材５３２における開口５３４が図２７に示されている。
【００４５】
軸５２２は、ボール軸受５１８の上方に設けられたワッシャー５３６により取り付けられ、溝５４０に適合するＥリング５３８により保持されている。ステータコアアセンブリ及び関連する２つの極のボビン及び界磁巻線が符号５４２により示されており、上側領域に磁気相互作用面５４６ａ、５４６ｂを形成するように圧縮成形処理された強磁性体粒子からなるステータコア要素５４４ａ、５４４ｂを備えている。面５４６ａ、５４６ｂは、永久磁石５０６の対向磁気面５４８に対して間隔をおいて近接する位置を占めており、磁束相互作用面５４６ａ、５４６ｂと共に空隙５５０ａ、５５０ｂを画定する。磁束相互作用面の下側には、図２７、２９に示されるように一体形成された界磁巻線領域５５２ａが延在している。これらの領域は、磁束相互作用面に近接する位置から図２７に示されるバック鉄心領域要素５５４ａに向けて界磁巻線長さに渡って延在している。これらのバック鉄心領域要素は、円弧状のバック鉄心ベース要素５５６内に挿入されるべく構成されている。図２８に於いて、要素５５６がバック鉄心領域要素５５４ａを受容するための円弧状のスロット５５８ａ、５５８ｂを備えている。ボビン及び界磁巻線アセンブリは、スロット５５８ａ、５５８ｂに挿入される前に、界磁巻線領域５５２ａ上に配置される。この点に関して、ポリマー製ボビン５６０ａがコア要素５４４ａに対応し、ポリマー製ボビン５６０ｂがステータコア要素５４４ｂに対応する。図２７は、ボビン５６０ａにより支持される界磁巻線５６２ａを示す。ファン５００を駆動するモータは二相式のものであって、始動のために、機械的なディテント又は中立位置が、励起ゼロトルク位置から離隔されていなければならない。この特徴は、図２９に示されるように磁束相互作用面５４６ａに、隅切欠部５６４ａを設け、かつ延長部５６６ａを設けることにより達成される。ファンが励起された時、空気は図２７のファンの中心部の近傍から矢印５６８に示されるように導入され、対応する矢印５７０、５７２に示されるように底部エッジの周りから排出される。
【００４６】
図３、７−９、１０−１２、１３、１５について前記したように、本発明に基づくモータ構造は、ステータコアアセンブリ内にかなり大きなスペースを提供し、このスペースを様々な機能的な用途に利用することが出来る。これは、例えば工具等に於いてその性能を向上させると同時に、そのサイズ及び重量を軽減することを可能とする。これは、作業者が上方の物に対して上向きに作業し工具の重量を支持しなければならいような場面に於いて特に重要である。図３０には、本発明に基づくＤＣ ＰＭモータが、ナットランナー又はドリルからなる工具６００に組み込まれた場合を示している。工具６００は、機械加工により環状棚部６０８、６１０を画定する概ね円筒形のベース６０６を備えるＤＣ ＰＭモータ６０４を備えている。棚部６０８は、棚６１０に向けて延出する円筒形の直立ベース部と共に、ステータコアアセンブリ６１４を受容し且つ支持するべく形成されている。アセンブリ６１４は、リング状をなすベース等方性直立コア要素と共に圧縮成形処理された強磁性体粒子により形成され、コア要素の内の２つが符号６１８ａ、６１８ｂを付して断面図により示されている。コア要素６１８は、モータ軸線６２０に対して平行に配置されている。軸線６２０は、比較的短いモータの軸６２２の中心に沿って延在する。軸６２２は、ベース６０６内に形成された円筒形の軸受凹部６２４内に支持されている。この点に関して軸６２２は軸受６２６、６２８により支持されている。軸受６２８は凹部６２４の底部に於いて支持されており、軸受６２６は軸受スペーサリング６３０とロータスペーサリング６３２との間で支持されている。ベース６０６は、アルミ等からなるものであってよい。モータ軸６２２は、ロータスペーサ即ちワッシャー６３２を貫通し、ロータ６３４に固着されている。
【００４７】
ロータ６３４は、高強度プラスチック等からなる非磁性体ロータ支持部６３６を備えている。支持部６３６は概ね円筒形をなし、軸６２２に固定されており、その外側円筒面６３８が、リング状のバック鉄心要素６４０に締結されている。バック鉄心要素６４０の外周面は、接合された希土類元素磁石リング６４２を支持する。前記の場合と同様に、ステータコアアセンブリのコア要素のそれぞれは、モータ軸線６２０に対して概ね平行をなすと共に、磁束相互作用面６４４a、６４４ｂを形成する。これらの面は、空隙６４８を画定するように隣接するロータの対向磁気面６４６上に同一範囲に渡って設けられている。巻線領域６５０a、６５０ｂが、磁束相互作用面６４４a、６４４ｂから、それと一体をなすように延出しており、更に磁束相互作用面から間隔を置いて隣接した位置からリング状のバック鉄心領域６１６に向けて界磁巻線長さに渡って延在している。前記したように、ステータコアアセンブリ６１４の全体が、上記したような圧縮成形処理された強磁性体粒子を用いて一体的に形成されている。図面には、界磁巻線６５４a、６５４ｂを備えた複数のポリマー製ボビン６５２a、６５２ｂのうちの２つを示している。
【００４８】
ベース６０６は、内部に設けられた円筒形機能的キャビティ６５６を備えている。このキャビティ６５６及びモータ軸６２２は、ステータコアアセンブリ６１２内の利用可能なスペース内を延在している。このように、性能を犠牲にすることなくコンパクトな設計が実現される。キャビティ６５６内には、ギアヘッドすなわち遊星ギアヘッドアセンブリ６５８が設けられている。アセンブリ６５８は、モータ軸６２２に固定されたサンギア６６０、回転可能なディスク６６２及び遊星ギア６６４を含む１つの遊星ギアセットを含む。遊星ギア６６４はサンギア６６０に噛み合い、更に外側の円筒形ギア６６６に噛み合う。通常、このような遊星ギアセット中には３つの遊星ギア６６６が用いられる。第２の遊星ギアセットは、ディスク６６２に結合され遊星ギア６７０に噛み合うサンギア６６８を含む。遊星ギア６７０は、円筒形ギア６６６に噛み合い、かつディスク６７２と駆動可能に結合されている。ディスク６７２は、駆動出力軸６７４に結合されている。軸６７４は、軸受６７８、６８０からなる軸受アセンブリ６７６によりキャビティ６６６内にて支持されている。これらの軸受は、スペーサリング６８２により互いに間隔が保たれている。ベース６０６は、更に機械加工されたねじ６８６、６８８により、外側非磁性体カウリング６８４に結合されている。カウリング６８４は、界磁巻線アセンブリのためのクリアランスを設けるために円筒形の内部キャビティ６９０を有する。
【００４９】
上記したモータの構造は発電機としても実現することができる。発電機とは、従来型式の発電機ばかりではなく、オルタネータも含む広い意味を有するものと了解されたい。図３１には、本発明に基づき設計された発電機構造７００が示されている。発電機７００は、概ね円筒形を成すアルミ製の発電機ベース７０２を備えている。ベース７０２内には、四角形の断面を有する環状溝７０４が機械加工されている。この断面形状に於いて、外側環状面７０６は、ステータコアアセンブリ７０８を圧入する際の制御部またはガイド部として機能する。アセンブリ７０８は、圧縮成形処理された強磁性体粒子からなり、リング状をなすベースまたはバック鉄心領域７１０と共に、図３２に示されるような６つの等方性直立コア要素７１２a−７１２ｆを形成する。ステータコアアセンブリ７０８のコア要素７１２a−７１２ｆのそれぞれが、発電機軸線７１４に対して平行に配置されている。再び図３１に示されるように、軸線７１４は発電機すなわちロータ軸７１６の中心に沿って延在する。軸７１６は、軸受ハウジング７１８内に取り付けられている。ハウジング７１８は、２つの軸受構造７２２、７２４を支持するための当接領域を確保する肩部を備えた円筒部またはキャビティ７２０としてアルミベース７０２内に形成されている。この点に関して、軸受７２２は、環状肩部７２６に当接し、軸受７２４は同様な環状肩部７２８に受容される。軸７１６は、ワッシャ７３２を貫通して被駆動端７３０から延出し、ロータ７３４に結合されている。ロータ７３４は、高強度プラスチック材料などからなる非磁性体ロータ支持体７３６を備えている。支持部７３６は概ね円筒形を成し軸７１６に固定されていると共に、その円筒形外周面７３８が、リング状バック鉄心要素７４０を成している。バック鉄心要素７４０の外周面は、接合された希土類元素磁石リング７４０を支持する。図３２、３３に於いては、ステータコアアセンブリ７０８のコア要素のそれぞれが、発電機軸７１４に対して平行を成すと共に、磁束相互作用面７４４a、７４４ｆを形成する。図３１に示された磁束相互作用面７４４a、７４４ｄは、隣接するロータの対向磁気面７４６に対して近接しかつ同一範囲に渡って延在することにより空隙７４８を画定する。巻線領域７５０a−７５０ｆが、磁束相互作用面７４４a−７４４ｆから一体を成すように延出し、巻線領域は、磁束相互作用面７４４a−７４４ｆに対して間隔を置いて近接する位置から、リング状バック鉄心領域７１０に向けて、界磁巻線長さに渡って延在する。ステータコアアセンブリ７０８の全体が、上記したような圧縮成形処理された強磁性体粒子により一体的に形成される。バック鉄心領域７１０の外面は、製造管理上の目的で、外側環状面７０６に特定の間隙を置いて配置されている。図３１は、６つのポリマー製ボビンのうちの２つ７５２a、７５２ｄを示し、これらは界磁巻線７５４a、７５４ｄに対応するような形状を有する。この構造は、コア要素７１２a、７１２ｆのそれぞれについて設けられている。ベース７０２は更に円筒形のアルミまたはポリマー製発電機側要素７５８の対応するフランジを受容するための外側肩部７５６を有する。要素７５８は、中心に円形孔７６２を備えた��リマー製のトップ及び回路支持体７６０に結合されている。
【００５０】
単相発電機の場合、永久磁石７４２の磁極又は磁気セグメントの数は、極数即ち界磁巻線の数に等しい。従来の発電機に於ける場合のように直流出力を得るためには、発電機７００と共に整流器が用いられる。図３４は、界磁巻線７１２ａ−７１２ｆが直列接続された単相構造を模式的に示す。同図に於ける点は、巻線の始端部を表している。直列接続された界磁巻線７１２ａ−７１２ｆは、リード７７０、７７２を介して、ダイオードＤ１−Ｄ４をブリッジ接続してなる整流器７７４に接続されている。この構造によれば、発電機の出力は、リード７７６、７７８から直流出力として得ることができる。三相構造を有する発電機７００が、図３５に示されている。一般に、三相構造を実現するためには、ロータに保持された永久磁石が、本実施例のように例えば、４つ又は８つの磁極又は磁気セグメントを有する。図３５は、界磁巻線７１２ａ−７１２ｄが、共通ノード７８０を有し、補完的なダイオードＤ５、Ｄ６を有するリード７８２、７８４に至る１つの巻線分岐を有する三相回路構造を示している。ダイオードＤ５のカソード側は、リード７８６に於ける出力を提供する。巻線７１２ｃ、７１２ｆは、それぞれ、共通ノード７８０とリード７８８、７９０との間に接続され、かつ補完的なダイオードＤ７、Ｄ８を有する。ダイオードＤ８のカソード側は、リード７９２を経て、出力リード７８６に至り、ダイオードＤ７のカソード側は、ダイオードＤ６のアノード側と共に、リード７９４を経て、出力リード７８６に至る。最後に、界磁巻線７１２ｂ、７１２ｅが、リード７９８、８００を介して、対応する補完的なダイオードＤ９、Ｄ１０に接続されている。ダイオードＤ９のアノード側は、出力リード７９６に接続され、ダイオードＤ１０のカソード側は、リード７９２を介して、出力リード７８６に接続されている。
【００５１】
本発明の概念から逸脱することなく上記実施例に様々に変形、変更を加え得ることから、添付の図面を参照した実施例の説明は、あくまでも例示であって、本発明を何ら限定するものではないことを了解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】従来形式の積層ステータコア構造及び本発明に基づくステータコア構造について透磁率の変化を比較するグラフである。
【図２】本発明に基づくモータ構造を備えた動物用のバリカンを、内部を示すために一部破断して示す斜視図である。
【図３】図２に示されたモータの断面図である。
【図４】図３の面４−４について見た断面図である。
【図５】図３のモータに用いられたステータコア構造の上面図である。
【図６】図５の面６−６について見た断面図である。
【図７】本発明の別の実施例のモータの断面図である。
【図８】図７のモータに用いられたステータコア構造の上面図である。
【図９】図８の面９−９について見た断面図である。
【図１０】本発明の更に別の実施例のモータの断面図である。
【図１１】図１０のモータに用いられたステータコア構造の上面図である。
【図１２】図１１の面１２−１２について見た断面図である。
【図１３】本発明の更に別の実施例のモータの断面図である。
【図１４】図１３のモータに用いられたステータコア構造の上面図である。
【図１５】図１４の面１５−１５について見た断面図である。
【図１６】図１３のモータに用いることのできる別のバック鉄心領域を、コア要素に嵌装されたボビンと共に示す上面図である。
【図１７】図１６の面１７−１７について見た断面図である。
【図１８】図１７の面１８−１８について見た断面図である。
【図１９】図１３のモータに用いることのできる更に別のバック鉄心領域を、コア要素及びボビンアセンブリの断面図と共に示す上面図である。
【図２０】図１９の面２０−２０について見た断面図である。
【図２１】図２０の面２１−２１について見た断面図である。
【図２２】本発明の更に別の実施例のモータの断面図である。
【図２３】図２２のモータに用いられたバック鉄心領域要素の上面図である。
【図２４】図２２のモータ及び図２３に示されたバック鉄心要素に用いられたステータコア要素の正面図である。
【図２５】図２４のステータコア要素の底面図である。
【図２６】本発明に基づくファン及びモータアセンブリを、内部を示すために上部を破断して示す上面図である。
【図２７】図２６に於いて省略された部分を示すと共に、図２６の面２７−２７について見た断面図である。
【図２８】図２２のアセンブリに用いられたバック鉄心領域要素の上面図である。
【図２９】図２２のアセンブリに用いられたステータコア要素の斜視図である。
【図３０】減速ギヤユニットを備えたドリル関連要素に関連して本発明に基づき構成されたモータ構造の断面図である。
【図３１】本発明に基づく発電機構造の断面図である。
【図３２】図３１の発電機に用いられたステータコア構造の上面図である。
【図３３】図３２の面３３−３３について見た断面図である。
【図３４】図３１の発電機に用いられる界磁巻線及び単相制御回路を示す回路図である。
【図３５】図３１の発電機に用いられる界磁巻線及び三相制御回路を示す回路図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【国際調査報告】
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