(57)【要約】【課題】電気火花が酸素と相互作用しないように、揮発性環境と電子機器とを効率よく分離するバリアおよびシールを提供する。【解決手段】モータ１００は、揮発性環境１０５に露出するように構成されたロータ１７０と、ロータ１７０を回転させるための電子機器１３５と、を備えている。ハウジング１１０が、端部１２５によって閉じられた円筒形部１２０を備えており、電子機器１３５は、円筒形部１２０内に収容されている。電子機器１３５は、非金属バリア１７５によって揮発性環境から分離されている。また、ハウジング１１０において、４組の半径方向溝１４０によって保持されたＯ−リング１４５が、曲げや捩りにより生じるモータ１００内の撓みや、堅固な取付構成においてガラスからなるバリアを破壊し得る振動および衝撃から非金属製バリア１７５のセラミック材料を保護するように、可撓性シールとして機能する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
揮発性環境に露出するように構成されたロータと、
前記ロータを回転させるための電子機器と、
前記電子機器と前記ロータとを分離するための不透過性セラミック製バリアと、
前記揮発性環境と前記電子機器との接触を阻止するとともに、前記セラミック製バリアに生じる振動および捩りによる負荷を最小化して前記セラミック製バリアの損傷を抑制する、可撓性シールと、
を備える揮発性環境において用いられるモータ。
【請求項２】
前記揮発性環境は、酸素であることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
【請求項３】
前記セラミック製バリアは、ガラスであることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
【請求項４】
前記ガラスは、ジルコニアまたはアルミナの一方からなることを特徴とする請求項３に記載のモータ。
【請求項５】
前記シールは、一対のシールを有していることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
【請求項６】
前記セラミック製バリアは、前記揮発性環境に対して不透過性であることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
【請求項７】
前記セラミック製バリアは、非磁性であることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
【請求項８】
前記セラミック製バリアは、非金属製であることを特徴とする請求項７に記載のモータ。
【請求項９】
揮発性環境に露出するように構成されたロータと、
前記ロータを回転させるための電子機器と、
前記電子機器と前記ロータとを分離するための不透過性セラミック製バリアと、
前記揮発性環境と前記電子機器との接触を阻止するとともに、前記セラミック製バリアに生じる振動および捩りによる負荷を最小化して前記セラミック製バリアの損傷を抑制する、可撓性シールと、
を備える揮発性環境において用いられる装置。
【請求項１０】
前記揮発性環境は、酸素であることを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記セラミック製バリアは、ガラスであることを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１２】
前記ガラスは、ジルコニアまたはアルミナの一方からなることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記シールは、一対のシールを有していることを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１４】
前記セラミック製バリアは、前記揮発性環境に対して不透過性であることを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１５】
前記セラミック製バリアは、非磁性であることを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１６】
前記セラミック製バリアは、非金属製であることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
苛酷な環境にあるロータと、該ロータを回転させるシステムとを分離するためのバリア構造であって、
前記システムと前記ロータとを分離するための不透過性セラミック製バリアと、
前記揮発性環境と前記システムとの接触を阻止するとともに、前記セラミック製バリアに生じる振動および捩りによる負荷を最小化して前記セラミック製バリアの損傷を抑制する、可撓性シールと、
を備えたバリア構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、揮発性（ｖｏｌａｔｉｌｅ）の環境において使用されるモータに関する。
【０００２】
なお、本発明は、米国航空宇宙局に付与の契約番号ＲＨ６−１１８２０３のもと、米国政府の補助によりなされた。米国政府は、本発明の一定の権利を有する。
【背景技術】
【０００３】
ある電気モータは、該電気モータを使用する環境（ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ）がモータの電気的部分へ流入しないように金属製バリアを用いて「密閉」つまりシールされている。上記の環境は、流体、例えば、液体や気体を備えることができる。揮発性環境、例えば、高濃度の酸素のもとでの作動時には、電気火花が酸素と相互作用しないように揮発性環境は電子機器からシールされなければならない。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
１つの例では、揮発性環境において用いられるモータは、揮発性環境に露出したロータと、ロータを回転させるための電子機器と、該電子機器とロータとを分離するための不透過性セラミック製バリアと、揮発性環境と電子機器との接触を阻止するとともに、セラミック製バリアに生じる振動および捩りによる負荷を最小化してセラミック製バリアの損傷を抑制する可撓性シールと、を備えている。
【０００５】
脆いバリアは、ロータと電子機器との間に配置されており、該ロータは、揮発性雰囲気中に配置されている。脆いバリアは、一組のＯ−リングによって支持されており、該Ｏ−リングは、環境がモータの電子機器へ到達しないように、シールとしても機能する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】密封された電気モータの従来技術の実施例を示した図である。
【図２】非金属製バリアを有した揮発性環境における電気モータの実施例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
図１には、酸素リッチ環境１５において使用される従来技術の例示的なモータ１０が示されている。モータ１０は、ハウジング２０を備えており、該ハウジング２０は、端部シール３０を有した円筒形ボディ２５を備えている。ハウジング２０は、電気を用いる電子機器３５（例えば、コントローラやステータの巻線など）を保持している。導電性の密閉材料４０、例えば、金属が、リセス部７０を形成するように用いられており、該リセス部７０において、複数の軸受４５が、ロータ５０を保持している。密閉材料４０は、一般に、環境壁６５に取り付けられるとともに、円筒形ボディ２５の開端部６０においてハウジング２０に取り付けられている。Ｏ−リング５５が、モータ１０の外部に環境を漏洩させないように、ハウジング２０と環境壁６５との間に配置されている。連続的な密閉材料４０は、酸素が電子機器３５へ到達しないように酸素をシールしている。望ましくないことに、上記の金属製密閉材料を用いると、モータの速度が増加するにつれて、モータの効率が低下する。例えば、モータ１０内の高電流によって、密閉材料４０に渦電流が生じ得る。モータ１０内の電流が増加するにつれて、密閉材料４０に生じた渦電流は、ロータ５０と電子機器３５との間の磁束を妨害し、抵抗力および熱が生じ得る。
【０００８】
図２には、揮発性環境１０５、例えば、酸素濃度が１００％とされた宇宙服の環境において用いられるモータ１００が示されている。しかし、本明細書では、揮発性環境として、他の配置における他の揮発性流体混合物も意図される。ハウジング１１０が、半径方向外側部１１５を介して環境へと延びている。また、ハウジング１１０は、端部１２５によって閉じられた円筒形部１２０を備えている。円筒形部１２０の内部１３０が、（巻線やコントローラのような）電子機器１３５等を収容している。ハウジング１１０は、後述されるＯ−リング１４５を保持する４組の半径方向溝１４０を備えており、該Ｏ−リング１４５は、シリコーン等によって形成することができる。
【０００９】
モータは、軸受１５０内で回転するように配置されたロータ１７０を保持するように、内側部１６０および半径方向外周部１６５のレース１５５にそれぞれ配置された軸受１５０を備えている。脆く、薄い、非金属製かつ非磁性のセラミック材料からなる円筒形の非金属製バリア１７５が、Ｏ−リング１４５内に配置されている。本明細書では、他の形状を意図することができる。間隙１８０がロータ１７０と非金属製バリア１７５との間に存在するので、ロータ１７０は、揮発性環境１０５に露出するように構成されている。
【００１０】
不透過性のセラミック材料で非金属製バリア１７５を非常に薄く形成することにより、ロータ１７０と電子機器１３５との間の磁束の妨害が最小化されるので、モータ１００の効率が非常に改善される。非金属製材料は酸素リッチの環境や純酸素の環境において腐食したり、燃焼したりすることがなく、かつ抗磁性であるので、非金属製バリア１７５として、セラミック材料が使用される。１つの実施例では、セラミック材料として安定化ジルコニアを用いているが、他の結晶質（ｍｏｒｐｈｅｕｓ）および非晶質のガラスやクリスタル、例えば、サファイア、アルミナ等を用いてもよい。
【００１１】
非金属製バリア１７５の厚さは、約０．０２５インチ（約０．６３５ミリメートル）であり、上述したように、セラミック材料、例えば、ガラスから構成されている。また、このガラスには、脆性がある。特定の用途、例えば、宇宙探査のためのモータは、高振動の環境や高トルクの環境にさらされることがある。Ｏ−リング１４５は、曲げや捩りにより生じるモータ１００内の撓みや、堅固な取付構成においてガラスからなるバリアを破壊し得る振動および衝撃から非金属製バリア１７５のセラミック材料を保護するように、可撓性シールとして機能する。Ｏ−リング１４５の追従性は、非金属製バリア１７５を緩やかに拘束するとともに、モータの苛酷な外部環境から隔離している。Ｏ−リング１４５と非金属製バリア１７５とを組み合わせることにより、ロータ１７０が露出し得る揮発性環境１０５から電子機器１３５が隔離される。
【００１２】
本明細書では、ガラスが意図されているが、モータのロータとステータとの間の磁束を妨害することがない他の脆い材料も意図されている。
【００１３】
図示した例の特徴部の組み合わせが示されているが、これらの特徴部全てを組み合わせることなく、本発明の種々の実施例の利益を実現することができる。つまり、本発明の実施例によって設計されたシステムは、図に示された特徴部の全てや、図に概略的に示された部分の全てを含む必要はない。さらに、１つの例示的な実施例の選択された特徴部を、他の例示的な実施例の選択された特徴部と組み合わせることもできる。
【００１４】
上記の説明は、例示的なものであって限定的なものではない。当業者であれば、本発明の範囲を逸脱することなく、種々の変更および修正がなされ得ることを理解されたい。
【図１】
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【図２】
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