(57)【要約】【課題】鉄心の周りにコイルを巻回したロータをステータの内側に配置し、該ロータに回転軸を取付けた電動モータにおいて、ロータの形状を改良し、軸方向に作用する無駄な力を削減することのできるモータ装置を提供する。【解決手段】モータケース内に配置されたステータの内側に回転軸に取付けられたロータを設けてなる電動モータであって、前記ステータに臨むロータの外周面は、回転軸と直角な断面においても回転軸に沿う断面においても山型の凸状曲面に形成されるとともに、前記ステータの内面は上記ロータの外周面に沿う凹状曲面に形成されていることを特徴とするモータ。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータケース内に配置されたステータの内側に回転軸に取付けられたロータを設けてなる電動モータであって、前記ステータに臨むロータの外周面は、回転軸と直角な断面においても回転軸に沿う断面においても山型の凸状曲面に形成されるとともに、前記ステータの内面は上記ロータの外周面に沿う凹状曲面に形成されていることを特徴とするモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種装置の動力源として利用するに適したモータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
各種機械設備や電気自動車等の原動機として使用されている電動モータには種々のものがあり、それぞれ用途に応じて使い分けられている。電動モータの一般的な構造は、例えば、モータケースの中心部に設けた回転軸にロータを取り付け、該ロータの外周部にステータをモータケースの内面に沿うように配置したものである。この種のモータでは、ロータの外周面が回転軸に直角な断面において山型に形成されており、モータケースの内面部に設けられたステータの内周面は、前記ロータの外周面に沿うような断面円形の凹状に形成されているのが普通である。
【０００３】
なお、各種電動モータのロータやステータには種々の改良がなされており、例えば下記特許文献に挙げたようなものが提案されている。
【０００４】
特許文献１に記載のものは、モータフレームと該モータフレームの曲面部の内側に配設した曲面部を有する磁界マグネットで構成されたステータと、該ステータ内で回転自在なロータコアを備え、前記磁界マグネットの外周曲面の中央部をモータフレームの内周曲面の中央部分と接触させ、前記磁界マグネットの端部とモータフレームの端部との間に間隙を形成したものである。
【０００５】
また、特許文献２に記載のものは、巻線が巻かれたアーマチャコアに半径方向外周付近から延びる突起を設けてバランスするものである。さらに、特許文献３に記載のものは、永久磁石ステータと、ロータシャフトと、該ロータシャフトに取付けられたロータとを含み、前記永久磁石に速度センサが固定されたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−９８７９９号公報
【０００７】
【特許文献２】特開平７−１７７７１３号公報
【０００８】
【特許文献３】特開２００２−１０１６１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記のとおり、モータには種々の改良がなされているが、ロータやステータの形状を工夫してエネルギーロスを少なくする点に関してはあまり考慮されていない。そこで本発明は、ロータとステータの形状を改良することにより、モータの効率を向上させることを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明は次のような構成を採用した。すなわち、本発明に係るモータは、モータケース内に配置されたステータの内側に回転軸に取付けられたロータを設けてなる電動モータであって、前記ステータに臨むロータの外周面は、回転軸と直角な断面においても回転軸に沿う断面においても山型の凸状曲面に形成されるとともに、前記ステータの内面は上記ロータの外周面に沿う凹状曲面に形成されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るモータは、ロータの外周面が回転軸と直角な断面においても回転軸に沿う断面においても外に凸な球状曲面として形成され、ステータの内面もロータの外周面に沿う凹状曲面として形成されているので、磁力によって作用する力が軸方向に沿う断面におけるロータの中心方向に向かうことになり、スラスト方向に作用しないので、ロータを効率よく回転させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態を表す縦断面図である。
【図２】ロータとステータの形状をあらわす横断面図である。
【図３】ロータ外周面とステータ内面を表す縦断面図である。
【図４】コアの正面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の好ましい実施形態について具体的に説明する。このモータ１は、直流モータであり、図１に示すように、断面円形のモータケース２の内部中心部に回転軸３が設けられている。モータケース２の一方の端部は開口部として形成され、そこにエンドキャップ４が取付けられている。回転軸３の両端部は、モータケース２の一方の端部に設けた軸受け５と、反対側のエンドキャップ４に設けた軸受け５によって回転自在に支承されている。
【００１４】
前記モータケース２の内面側には、ステータ７が固着されている。本実施態様ではステータ７は永久磁石であり、極性の異なるものが２個設けられ、モータケース２の直径方向に対向するように配置されている。なお、ステータ７の形状については後述する。
【００１５】
前記回転軸３にはロータ１０が取付けられている。このモータは３スロットのモータであり、ロータ１０が３個のコア１２で形成されている。図１、図２、図３、図４に示すように、ロータ１０は複数の鉄板１１を重ね合わせたコア１２と該コアの胴部１２ａに巻回したコイル１３からなり、コア１２の外側端部は左右に拡径して傘状の頭部１２ｂとなっている。コア１２の基部は通常のモータと同様に回転軸３に固定されている。
【００１６】
回転軸３の一方の端部付近には整流子１５が取付けられている。また、エンドキャップ４には内側に突出する一対のブラケット１６が設けられ、このブラケット１６にそれぞれ支持したブラシ１７が前記整流子１５に接触している。ブラシ１７には外部からの通電用リード線１８が接続されている。
【００１７】
つぎに、上記ロータ１０とステータ７の形状について説明する。このロータ１０は、複数の鉄板を重ね合わせたものであり、前述したとおり３個のコア１２を備えている。コア１２は、基部が回転軸３に取付けられる胴部１２ａと、該同部の外側端部に一体に設けられた断面山型の頭部１２ｂからなる。頭部１２ｂは、回転軸３に沿う断面においても、回転軸３と直角な断面においても凸な曲面としてあらわれる概略球面状となっている。従来のモータでは、回転軸３と直角な断面でのみロータの頭部が山型の曲面となっているが、本発明のモータは、回転軸に沿う断面においても凸な曲面となっており、頭部１２ｂ外周面が全体として球状の曲面となっている点に特徴がある。
【００１８】
ロータ１０の上記山型曲面の曲率は、ロータの大きさ等により適当なものとすればよい。
回転軸３と直角な断面における曲率は、回転時の円周に沿うようなものとすればよく、回転軸3に沿う断面における曲率は、大きすぎると所期の効果が十分に得られず、小さすぎるとステータ側の凹部が深くなりすぎるので、いずれも好ましくない。
【００１９】
コア１２のコイル１３は、従来のモータと同様に、傘状に開いた頭部１２ｂの直下部から基部にかけて胴部１２ａの周りに巻回されている。コイルの太さや巻き数は従来のものと同様でよい。コイルのリード線は前記整流子１５に接続されている。
【００２０】
一方、ステータ７の内面（ロータの頭部に臨む面）は、前記ロータのコア頭部１２ａの球面状曲面に沿うような凹状曲面として形成されている。すなわち、回転軸３に直角な断面においては、ロータ１０の回転円周に沿うような曲面７ａとなっており、回転軸３に沿う断面においては、ロータのコア頭部１２ｂの断面形状に沿うような曲面７ｂとなっている。
【００２１】
このモータの使用に際しては、通常のモータと同様に、ブラシのリード線に通電してロータ１０を回転軸３とともに回転させる。ロータ１０は、磁力の極性ＮとＮの反発力とＮとＳの吸引力によりコア１２の頭部１２ｂがステータ７の内面に沿って移動する。
【００２２】
このモータは、ロータ（コア１２）の外周面が、回転軸３に直角な断面において山型曲面であるのみならず、回転軸３に沿う断面においても山型曲面となっていて、ステータ７の内面もこれに沿うような凹状曲面となっているので、回転軸３の軸方向において磁力がコアの基部の中心部に向かって作用することになり、回転軸３の軸方向に作用する力は少なくてすむ。このため、回転軸にスラスト方向の無駄な力が作用せず、その分磁力のロスが少なくてすむ。
【００２３】
以上の説明から明らかなように、本発明に係るモータは、ロータとステータの形状を改良することにより、回転力の効率を向上することが可能となった。このモータは、各種機械設備や電気自動車等に効果的に採用することができる。なお、以上の説明では、３スロットの直流モータを例にとって説明したが、他の構造のモータにおいても同様な効果を期待できることは明らかである。
【符号の説明】
【００２４】
１            モータ
２            モータケース
３            回転軸
７            ステータ
１０          ロータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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