(57)【要約】  回転電動機１は、永久磁石５を備えている回転子２と、絶縁された強磁性粒子の圧力成形塊で形成されたフロー伝達構造１６を備えている固定子３と、巻線２３とを備えている。回転子２は、回転軸２と垂直な平面に存在する磁化された表面内に、角度方向に符号が交互に変化する磁極の環状の分布を生成する。フロー伝達構造１６は基部１７を有する。基部１７から、第１及び第２のアーム１８、１９が、回転子２の回転軸と平行な方向に伸びている。アーム１８、１９は、半径方向にみて回転軸から第１及び第２の距離のところに互いに角度方向にみて交互に配置されている。基部１７に背向する第１及び第２のアーム１８、１９の端部は、回転子２の磁化された表面と対向している。上記表面と上記端部とは、空隙部２１によって離間されている。巻線２３は、フロー伝達構造１６の第１のアーム１８と第２のアーム１９との間の環状領域に、回転子２と同軸に配置されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの永久磁石（５）を備えている回転子（２）であって、該回転子（２）の回転軸（Ａ−Ａ）のまわりにおいて、上記回転軸（Ａ−Ａ）と基本的に垂直な平面に存在する磁化された表面（５）内に、角度方向に符号が交互に変化する磁極（Ｎ、Ｓ）の環状の分布を生成するようになっている回転子（２）と、
環状の基部（１７）を有するフロー伝達構造（１６）を備えている固定子（３）であって、上記基部から第１及び第２のアーム（１８、１９）が上記回転子の回転軸（Ａ−Ａ）と実質的に平行な方向に伸び、上記アームは基本的にはそれぞれ半径方向にみて上記回転軸（Ａ−Ａ）から第１及び第２の距離のところに互いに角度方向にみて交互に配置され、上記基部（１７）に背向する上記第１及び第２のアーム（１８、１９）の端部（１８ａ、１９ａ）が上記回転子（５）の上記磁化された表面（５ａ）と前側で対向し、上記表面と上記端部とが空隙部（２１）によって離間されている固定子（３）と、
上記フロー伝達構造（１６）の上記第１のアーム（１８）と第２のアーム（１９）との間に存在する環状領域において、上記回転子（２）と同軸に配置された巻線（２３）とを備えている回転電動装置（１）であって、
上記フロー伝達構造（１６）が、絶縁された強磁性粒子の圧力成形塊で１つの部材に形成され、かつ、上記第１及び第２のアーム（１８、１９）の端部が終端面（１８ａ、１９ａ）を有し、該終端面が、すべて、上記回転軸（Ａ−Ａ）と交差する平面と同一方向に傾斜していることを特徴とする回転電動装置。
【請求項２】
上記フロー伝達構造（１６）の上記第１及び第２のアーム（１８、１９）の総数が、上記回転子（５）の上記表面（５ａ）上に生成された磁極（Ｎ、Ｓ）の数と同一である、請求項１に記載の回転電動装置。
【請求項３】
上記巻線（２３）が、上記フロー伝達構造（１６）の第１のアーム（１８）と第２のアーム（１９）との間に存在する上記環状領域に配置された線巻き部（２２）に取り付けられている、請求項１又は２に記載の回転電動装置。
【請求項４】
上記フロー伝達構造（１６）の外側のアーム（１８）と内側のアーム（１９）とが、角度方向にみて部分的に重なり合っている、請求項１〜３のいずれか１つに記載の回転電動装置。
【請求項５】
上記フロー伝達構造（１６）の外側及び内側のアーム（１８、１９）が、上記永久磁石（５）と対向するそれぞれの端面（１８ａ、１９ａ）を有し、かつ、上記永久磁石（５）と同軸で円周方向において同一方向に傾斜している、請求項１〜４のいずれか１つに記載の回転電動装置。
【請求項６】
上記巻線（２３）を支持する線巻き部（２２）と一体化された突出部（２５）に固定され、該装置（１）の動作を制御するための回路を収容しているプリント回路基板（３０）をさらに備えている、請求項１〜５のいずれか１つに記載の回転電動装置。
【請求項７】
上記プリント回路基板（３０）が、上記フロー伝達構造（１６）に対して、上記永久磁石（５）の反対側に配置されている、請求項６に記載の回転電動装置。
【請求項８】
とくに電動機としての動作のために、動作時に、上記回転子（２）の角度部分を示す信号を生成するための上記永久磁石（５）と連携するセンサ（３４）を備えていて、
上記センサ（３４）が、上記プリント回路基板（３０）に接続された支持板（３）に取り付けられ、かつ、できる限り上記永久磁石（５）に近接した領域において上記回転子（２）の回転軸（Ａ−Ａ）と平行に伸びている、請求項７に記載の回転電動装置。
【請求項９】
上記固定子（３）が、上記回転子（２）の回転軸と同軸である管状要素（９）を含んでいる支持構造（７）を備えていて、
上記回転子（２）が、上記固定子（３）の支持構造（７）の上記管状要素（９）の内側で突出する形態で伸びているシャフト（６）を備え、該シャフトが、少なくとも１つのブッシュ（１４、１５）又は類似の支持具によって回転可能に支持されている、請求項１〜８のいずれか１つに記載の回転電動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、永久磁石回転子を備えた回転電動装置（rotary electric machine）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
回転電動装置、とくに直流電動機は、例えば、家庭用電化製品に用いることができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、極めて単純な構造を有し、かつ非常に低コストで製造することができる上記回転電動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的は、その他の目的とともに、本発明に係る回転電動装置によって達成される。この回転電動機は、次の構成要素を含む。
少なくとも１つの永久磁石を備えている回転子を備えている。この回転子は、該回転子の回転軸のまわりにおいて、該回転軸と基本的に垂直な平面に存在する磁化された表面内に、角度方向に符号（sign）が交互に変化する磁極の環状の分布を生成するようになっている。
絶縁された強磁性粒子（insulated ferromagnetic particles）の圧力成形塊（pressure-shaped mass）で形成されたフロー伝達構造（flow-conveying structure）を備えた固定子を備えている。このフロー伝達構造は基部を有する。この基部から、第１及び第２のアームが、回転子の回転軸と実質的に平行な方向に伸びている。上記アームは、基本的には、それぞれ半径方向にみて上記回転軸から第１及び第２の距離のところに互いに角度方向にみて交互に配置されている。上記基部に背向する上記第１及び第２のアームの端部は、上記回転子の磁化された表面と前側で対向している。上記表面と上記端部とは、空隙部（air-gap）によって離間されている。
フロー伝達構造の第１のアームと第２のアームとの間に存在する環状領域において、回転子と同軸に配置された巻線を備えている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
以下、添付の図面を参照しつつ、純粋に非制限的な具体例として記載された以下の詳細な説明により、本発明のさらなる特徴及び利点を説明する。
【０００６】
添付の図面、とくに図１〜図３において、１は、本発明に則って設計された電動機（電気モータ）を包括的に示している。
【０００７】
以下では、電動機として動作させることを予定している本発明に係る電動装置の実施の形態について説明を行うが、当業者にとっては、以下の説明が、発電機として動作させることが予定されている本発明に係る電気装置の実施の形態にも準用する（mutatis mutandis）ことができるということは自明なことであろう。
【０００８】
図１〜図３に示すように、図示されている電動機１は、とくに、包括的に２で示された回転子と、包括的に３で示された固定子とを備えた直流電動機である。
【０００９】
具体例として示された実施の形態においては、回転子２は、基本的には逆カップ形（overturned cup）に形成された支持本体部４を備えている。この支持本体部４の端面壁４ａには、環状の永久磁石５が固定されている。
【００１０】
回転子２はまた、該回転子２の本体部４内にこれと同軸状に固定された１つの端部６ａを有するシャフト６も備えている。このシャフト６は、とくに上記本体部４の端面壁４ａの中央部で突出する形態で取り付けられている。
【００１１】
固定子３は、図２及び図３中に包括的に７で示された支持構造を備えている。この支持構造７は、回転子２の本体部４と同様に、例えば成形プラスチック（moulded plastic）で形成することができ、基本的には、端部８を備えている。この端部８の一方の側部から、包括的に９で示された茎部（stem portion）がその中心部で伸びている（図４及び図５参照）。
【００１２】
図示された実施の形態においては、固定子３の支持構造７の端部８は、回転子２の本体部４の方向に向く方の側部で、２つの同軸状の環状の要素８ａ、８ｂを有している。これらの要素８ａ、８ｂ間には溝部１０が形成され、この溝部１０内で回転子２の本体部４の底部終端縁部（bottom terminal edge）が、半径方向に遊びを伴って伸びている。
【００１３】
固定子３の支持構造７の茎状部９（stem-like portion）は、管状円筒形の内壁部１１を備えている。この内壁部１１のまわりに、もう１つのほぼ円筒形の壁部１２が同軸状に伸びている。実際には、壁部１２は、図４中において１３で示された凹部（recess）を形成し、この凹部１３は、図示された例では、ほぼ９０°の角度の広がりをもっている。この凹部１３は、例えば図５を図４に組み合わせて考えれば理解できるように、実質的に、壁部１２の全長にわたって伸びている。
【００１４】
図２及び図３からわかるように、回転子２のシャフト６は、固定子３の支持構造７の管状の壁部１１の内側でこれと同軸状に伸び、例えば２つのブッシュ１４、１５（bush）により、回転可能に支持されている。
【００１５】
図２、図３及び図６〜図９において包括的に１６で示されたフロー伝達構造（flow-conveying structure）は、固定子３の支持構造７の一部分９に取り付けられている。
【００１６】
フロー伝達構造１６は、都合良く、絶縁された強磁性粒子の圧力成形塊（pressure-shaped mass）で１つの部品として形成されている。このフロー伝達構造１６は、とくに基部１７を有している。図示された例では、基部１７は、基本的には平坦な環状に形成されている。この基部１７の１つの側部から、それぞれ１８及び１９とで示された２組の突出部（lug）ないしはアームが、回転子２の回転軸Ａ−Ａと実質的に平行に、上向きに伸びている。
【００１７】
基部１７は、平坦である必要はなく、この実施の形態では、その端面壁に開口部を備えたカップ形のものである。
【００１８】
とくに図６からわかるように、アーム１８は、アーム１９に比べて、より外側の位置において、軸Ａ−Ａから反対方向に同じ距離を隔てて配置されている。ここで、アーム１９は、上記軸Ａ−Ａから、半径方向に同一又はより小さい距離を隔てて配置されている。
【００１９】
図示された実施の形態においては、フロー伝達構造１６は、半径方向にみて最も外側に位置する４つのアーム１８を有している。これらのアーム１８は、角度方向にみれば等間隔で配置され、同じ長さ（amount）で伸びている。そして、半径方向にみて最も内側に位置する４つのアーム１９もまた、角度方向にみれば等間隔で配置され、同じ長さ（amount）で伸びている。
【００２０】
前記のとおり、フロー伝達構造１６の基部１７は、都合良く、環状であり、アーム１８は、その外側の周縁とぴったり重なって（flush with）伸びている。他方、アーム１９は、基本的には、その内部の円形の開口部２０の縁部（edge）とぴったり重なって伸びている。
【００２１】
図６中に、より明確に示されているように、フロー伝達構造１６の内側のアーム１９は、半径方向にみて最も外側に位置するアーム１８に対して、角度方向に交互に配置されている。
【００２２】
都合良く、アーム１８とアーム１９とは、実質的に同一の断面積を有している。
【００２３】
アーム１８とアーム１９とは、それらの外側の端部で、角度方向にある程度は重なり合っていても良く、後者はまた、いわゆる「コギングトルク」を低減できるように、好ましくテーパ形に形成され（tapered）、及び／又は、接続されて（jointed）いてもよい。
【００２４】
フロー伝達構造１６のアーム１８、１９の終端表面１８ａ、１９ａ（terminal surface）は、基部１７に対して背向し、回転子２の永久磁石５の表面５ａに前方で対向するように配置されている（図２及び図３参照）。
【００２５】
固定子３のフロー伝達構造１６のアーム１８、１９の終端表面１８ａ、１９ａと、永久磁石５の平坦な環状表面５ａとの間には、空隙部２１（air-gap）が形成されている（図２及び図３参照）。
【００２６】
環状領域の内部には、絶縁された電線の巻線２３を支持する線巻き部２２（bobbin）が配置されている。この環状領域は、フロー伝達構造１６内の半径方向にみて内側のアーム１９と、半径方向にみて外側のアーム１８との間に形成されている。とくに図１０〜図１３に示されているように、この線巻き部２２は、２つの環状端部フランジ２２ｂ、２２ｃが設けられた中間管状部２２ａを備えている（図１０及び図１２）。
【００２７】
とくに図７及び図８に示されているように、都合良く、アーム１８、１９の終端表面１８ａ、１９ａは、同一の横断面（transverse plane）には存在しないが、すべて同一方向に軽く傾斜している。その結果、大きさ（amplitude）が周期的に変化する空隙部が生じ、回転子２のための所定の（predefined）角度方向の安息位置（rest position）を決定することが可能となり、始動時に、予め決定された大きさ（magnitude）のトルクを生成することを確実化する。
【００２８】
とくに図１０に示されているように、線巻き部２２のフランジ２２ｂ、２２ｃは、造形された周縁形状（shaped peripheral profile）を有し、その結果、これらのフランジ２２ｂ、２２ｃは、フロー伝達構造１６の外側のアーム１８と内側のアーム１９との間の環状領域で係合することができる。とくに、これらのフランジ２２ｂ、２２ｃは、それぞれ、半径方向に突出する４つの突出部２４（lug）を有している。これらの突出部２４は、角度方向に等間隔で同じ長さ（amount）で伸び、フロー伝達構造１６の隣り合う１対のアーム１８の間の隙間で係合する。
【００２９】
図１２に示すように、線巻き部２２の底部フランジ２２ｃの半径方向に突出している突出部２４から、その中心部で、それぞれの留め具２５（stud）が伸びている（図１０、図１１及び図１３参照）。
【００３０】
これらの留め具２５は、互いに平行であり、線巻き部２２に組み付けられた状態では、フロー伝達構造１６の基部１７中の対応する周縁の切り込み部２６（peripheral incision）を通って伸びている（図６〜図９参照）。
【００３１】
留め具２５は、それぞれ軸方向に伸びる通路２７（channels）を有している。線巻き部２２に取り付けられた巻線２３の終端部は、少なくとも１対の留め具２５の通路２７を通って伸びている。線巻き部の留め具２５は、それぞれのテーパ状の要素２８で終端している。これらの要素２８は、基本的には環状のプリント回路基板３０（printed circuit board）の対応する開口部２９を通って係合している。このプリント回路基板３０は、固定子３の支持構造７の茎部９のまわりで伸びている（図２、図３及び図１４参照）。
【００３２】
図示していない態様においては、プリント回路基板３０は、電動機１を制御する回路の部品を収容している。
【００３３】
線巻き部２２の留め具２５の突出部２８は、プリント回路基板３０の開口部を通ってその先方まで伸び、例えば高温圧造（hot-heading）により該プリント回路基板３０に固定されている。
【００３４】
線巻き部２２に取り付けられた巻線２３の終端部は、該線巻き部２２と一体化された留め具２５の内部に形成された通路２７を通り抜け、例えば半田付けにより、プリント回路基板３０上に収容されたプリント回路に接続されている。
【００３５】
とくに図１４に示されているように、プリント回路基板３０は、その内側の縁部から、回転子の軸Ａ−Ａに向かって伸びる突出部３１を有している。この突出部３１は、固定子３の支持構造７の茎状部９の側部の凹部内に配置されている。
【００３６】
一例として示された実施の形態においては、プリント回路基板３０の突出部３１に小さい穴３２（eyelet）が設けられている。この小さい穴３２の内部には、細長い形状の支持板３３が固定されている（図２参照）。この支持板３３は、電動機１の軸と平行に伸び、環状の永久磁石５の空隙部の内部まで伸びている。永久磁石５と対向している支持板３３の端部には、例えばホール型（Hall type）のセンサ３４が設けられている。動作時に、このセンサ３４は、回転子２の角度位置の検出を行うことができる。
【００３７】
支持板３３はまた、センサ３４を、プリント回路基板３０上に収容された回路の他の部品に接続するための線路（track）を有している。
【００３８】
図１５は、永久磁石５の１つの構造形態を示している。この永久磁石５は、少なくとも、固定子３と対向しているその平坦な側面５ａの上で、磁極Ｎ、Ｓが回転子２の回転軸のまわりに角度方向にみて交互配置で均一に分布するように構成されている。
【００３９】
永久磁石５によってその表面５ａ上に生成される磁極の数は、フロー伝達構造１６の外側のアーム１８及び内側のアーム１９の総数（overall number）と同一であるのが好ましい。
【００４０】
この場合の構成は、次のとおりである。すなわち、フロー伝達構造１６の半径方向にみて最も外側に位置する、端面１８ａを備えたアーム１８が、極性がＮである永久磁石５の部分（portion）又は区画（segment）と対向し、上記フロー伝達構造１６の半径方向にみて最も内側に位置する、端面１９ａを備えたアーム１９が、極性がＳである永久磁石の部分又は区画と対向するように構成される。
【００４１】
以上の説明から理解することができるように、本発明は、回転電動装置を、部品の数を大幅に低減しつつ極めて単純でコンパクトな構造で形成することを可能にする。したがって、これらの装置は、非常に低コストで製造することができる。
【００４２】
本発明はまた、直流電動機又は交流電動機の製造のほか、発電機の製造にも用いることができる。
【００４３】
本発明の原理を明らかに修正するのでなければ、実施態様及び構造上の細部は、請求の範囲に記載された本発明の範囲から逸脱することなく、純粋に非制限的な例として記載又は図示された実施の形態に対して大幅に変更することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明に則って設計された電動機の側面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】図１及び図２に記載された電動機の斜視断面図である。
【図４】前記各図に記載された電動機の固定子の部分の上面平面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】本発明に係る電動機に設けられたフロー伝達構造の上面平面図である。
【図７】図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。
【図８】図６中の矢印ＶＩＩＩの方向からみたフロー伝達構造の側面図である。
【図９】図６〜８に記載されたフロー伝達構造の斜視図である。
【図１０】前記の各図に記載された電動機の巻線のための線巻き部の底面平面図である。
【図１１】図１０中に矢印ＸＩで示された細部を拡大して示す図である。
【図１２】図１０のＸＩＩ−ＸＩＩ線断面図である。
【図１３】図１２中に矢印ＸＩＩＩで示された細部を拡大して示す図である。
【図１４】前記各図に記載された電動機の制御部品のためのプリント回路基板の平面図である。
【図１５】前記の各図に記載された電動機の回転子の永久磁石の斜視図である。
【符号の説明】
【００４５】
１  電動機、２  回転子、３  固定子、４  支持本体部、５  永久磁石、６  シャフト、７  支持構造、８  端部、９  茎部、１０  溝部、１１  壁部、１２  壁部、１３  凹部、１４  ブッシュ、１５  ブッシュ、１６  フロー伝達構造、１７  基部、１８  アーム、１９  アーム、２０  開口部。
【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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【国際調査報告】
2007508798.tif 000018
2007508798.tif 000019
2007508798.tif 000020