(57)【要約】外部回転子電気電動機に用いるのに適した固定子アセンブリ。アセンブリは、ハブ、ハブから半径方向外向きに延伸する複数の歯、底歯における径、および外径を有する固定子鉄心を備えている。複数の歯各々は、底部、底部から延伸する首部、および底部と反対側における先端部を有している。首部は最大幅を有している。複数の歯における隣接する一組の歯各々は、関連する歯各々の底部において測定される間隔幅を有している。アセンブリは、固定子鉄心の少なくとも３つの歯各々の周囲を巻きつく巻線を備えている。固定子鉄心の外径に対する固定子鉄心の底歯における径の比率は、約０．７５未満である。歯の底部において測定される歯の間隔幅に対する歯の首部の最大幅の比率は、約０．３６よりも大きい。
2011511614.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部回転子電気電動機に用いるのに適した固定子アセンブリであって、前記アセンブリは、
ハブ、前記ハブから半径方向外向きに延伸する複数の歯、底歯における径、および外径を有する固定子鉄心であって、前記複数の歯各々が、底部、前記底部から延伸する首部、および前記底部と反対側における先端部を有しており、前記首部が最大幅を有しており、前記複数の歯における隣接する一組の歯各々が、前記関連する歯各々の前記底部において測定される間隔幅を有している、固定子鉄心と、
前記固定子鉄心の前記少なくとも３つの歯各々の周囲を巻きつく巻線と、を備えており、
前記固定子鉄心の前記外径に対する前記固定子鉄心の前記底歯における径の比率が約０．７５未満であり、
前記歯の前記底部において測定される前記歯の間隔幅に対する前記歯の首部の最大幅の比率が約０．３６よりも大きい、固定子アセンブリ。
【請求項２】
前記固定子鉄心の前記外径に対する前記固定子鉄心の前記底歯における径の比率が約０．７４未満である、請求項１に記載の固定子アセンブリ。
【請求項３】
前記固定子鉄心の前記外径に対する前記固定子鉄心の前記底歯における径の比率が約０．７である、請求項２に記載の固定子アセンブリ。
【請求項４】
前記固定子鉄心の前記外径に対する前記固定子鉄心の前記底歯における径の比率が約０．６８である、請求項３に記載の固定子アセンブリ。
【請求項５】
前記歯の前記底部において測定される前記歯の間隔幅に対する前記歯の首部の最大幅の比率が約０．３７よりも大きい、請求項１に記載の固定子アセンブリ。
【請求項６】
前記歯の前記底部において測定される前記歯の間隔幅に対する前記歯の首部の最大幅の比率が約０．４５よりも大きい、請求項５に記載の固定子アセンブリ。
【請求項７】
前記歯の前記底部において測定される前記歯の間隔幅に対する前記歯の首部の最大幅の比率が約０．５である、請求項６に記載の固定子アセンブリ。
【請求項８】
前記歯の前記底部において測定される前記歯の間隔幅に対する前記歯の首部の最大幅の比率が約０．４９である、請求項６に記載の固定子アセンブリ。
【請求項９】
前記巻線が、アルミニウムおよび銅の少なくともいずれかを備えている、請求項１に記載の固定子アセンブリ。
【請求項１０】
前記巻線が、銅張りアルミニウムを備えている、請求項９に記載の固定子アセンブリ。
【請求項１１】
ハブ、および前記ハブから半径方向外向きに延伸する複数の歯を有する固定子鉄心であって、前記複数の歯各々が、底部、前記底部から延伸する首部、および前記底部と反対側における先端部を有しており、前記首部が最大幅を有しており、前記複数の歯における隣接する一組の歯各々が、前記関連する歯各々の前記底部において測定される間隔幅を有している、固定子鉄心と、
前記固定子鉄心の前記少なくとも３つの歯各々の周囲を巻きつく巻線と、
前記固定子鉄心に面する内面を有する環状壁を備えており、前記固定子鉄心に回転可能に取り付けられた回転体と、
前記回転体の壁の前記内面の内側に磁束を形成する、前記環状壁の周囲に間隔をおいて複数の磁気双極子を形成するように、前記回転体の前記環状壁に配置されており、その各々が約１２０００ガウス以下の最大残留インダクタンス（Ｂｒ）を有している複数の磁石と、を備えている、電気機器であって、
前記歯の前記底部において測定される前記歯の間隔幅に対する前記歯の首部の最大幅の比率が約０．３６よりも大きい、電気機器。
【請求項１２】
前記歯の前記底部において測定される前記歯の間隔幅に対する前記歯の首部の最大幅の比率が少なくとも約０．３７である、請求項１１に記載の電気機器。
【請求項１３】
前記歯の前記底部において測定される前記歯の間隔幅に対する前記歯の首部の最大幅の比率が少なくとも約０．４５である、請求項１２に記載の電気機器。
【請求項１４】
前記歯の前記底部において測定される前記歯の間隔幅に対する前記歯の首部の最大幅の比率が約０．５である、請求項１３に記載の電気機器。
【請求項１５】
前記歯の前記底部において測定される前記歯の間隔幅に対する前記歯の首部の最大幅の比率が０．４９である、請求項１３に記載の電気機器。
【請求項１６】
前記固定子鉄心が前記複数の磁石の内側に配置されており、前記鉄心と相対的に前記回転体を回転駆動するために、前記巻線が選択的に電圧を加えられる、請求項１１に記載の電気機器。
【請求項１７】
前記複数の磁石各々における前記最大残留インダクタンス（Ｂｒ）が、約８０００ガウス以下である、請求項１１に記載の電気機器。
【請求項１８】
前記複数の磁石各々における前記最大残留インダクタンス（Ｂｒ）が、約５０００ガウス以下である、請求項１７に記載の電気機器。
【請求項１９】
ハブ、および前記ハブから半径方向外向きに延伸する複数の歯を有する固定子鉄心であって、底歯における径および外径を有する固定子鉄心と、
前記固定子鉄心の前記少なくとも３つの歯各々の周囲を巻きつく巻線と、
前記固定子鉄心に面する内面を有する環状壁を備えており、前記固定子鉄心に回転可能に取り付けられた回転体と、を備えている電気機器であって、
前記固定子鉄心の前記外径に対する前記固定子鉄心の前記底歯における径の比率が約０．７５未満である、電気機器。
【請求項２０】
前記固定子鉄心の前記外径に対する前記固定子鉄心の前記底歯における径の比率が約０．７４未満である、請求項１９に記載の電気機器。
【請求項２１】
前記固定子鉄心の前記外径に対する前記固定子鉄心の前記底歯における径の比率が約０．７である、請求項２０に記載の電気機器。
【請求項２２】
前記固定子鉄心の前記外径に対する前記固定子鉄心の前記底歯における径の比率が約０．６８である、請求項２１に記載の電気機器。
【請求項２３】
前記回転体の前記環状壁に配置された複数の磁石をさらに備えており、前記固定子鉄心が前記複数の磁石の内側に配置されており、前記鉄心と相対的に前記回転体を回転駆動するために、前記巻線が選択的に電圧を加えられる、請求項１９に記載の電気機器。
【請求項２４】
歯各々の周囲を巻きつく前記巻線の前記厚さが実質的に均一である、請求項１９に記載の電気機器。
【請求項２５】
前記巻線が、アルミニウムおよび銅の少なくともいずれかを備えている、請求項１９に記載の電気機器。
【請求項２６】
前記巻線が、銅張りアルミニウムを備えている、請求項２５に記載の電気機器。
【請求項２７】
前記回転体の壁の前記内面の内側に磁束を形成する、前記環状壁の周囲に間隔をおいて複数の磁気双極子を形成するように、前記回転体の前記環状壁に配置された複数の磁石をさらに備えており、前記複数の磁石各々が約１２０００ガウス以下の最大残留インダクタンス（Ｂｒ）を有している、請求項１９に記載の電気機器。
【請求項２８】
前記複数の磁石各々における前記最大残留インダクタンス（Ｂｒ）が、約８０００ガウス以下である、請求項２７に記載の電気機器。
【請求項２９】
前記複数の磁石各々における前記最大残留インダクタンス（Ｂｒ）が、約５０００ガウス以下である、請求項２８に記載の電気機器。
【請求項３０】
外部回転子電気電動機に用いるのに適した固定子アセンブリであって、前記アセンブリは、
ハブ、および前記ハブから半径方向外向きに延伸する複数の歯を有する固定子鉄心であって、底歯における径および外径を有する固定子鉄心と、
前記固定子鉄心の前記少なくとも３つの歯各々の周囲を巻きつく巻線と、を備えており、
前記固定子鉄心の前記外径に対する前記固定子鉄心の前記底歯における径の比率が約０．７５未満である、固定子アセンブリ。
【請求項３１】
前記固定子鉄心の前記外径に対する前記固定子鉄心の前記底歯における径の比率が約０．７４未満である、請求項３０に記載の固定子アセンブリ。
【請求項３２】
前記固定子鉄心の前記外径に対する前記固定子鉄心の前記底歯における径の比率が約０．７未満である、請求項３１に記載の固定子アセンブリ。
【請求項３３】
前記固定子鉄心の前記外径に対する前記固定子鉄心の前記底歯における径の比率が約０．６８である、請求項３２に記載の固定子アセンブリ。
【請求項３４】
前記巻線が、アルミニウムおよび銅の少なくともいずれかを備えている、請求項３０に記載の固定子アセンブリ。
【請求項３５】
前記巻線が、銅張りアルミニウムを備えている、請求項３４に記載の固定子アセンブリ。
【請求項３６】
回転可能に取り付けられた回転体を有する、外部回転子電気電動機に用いるのに適した固定子アセンブリであって、前記回転体は、前記回転体の周囲に間隔をおいて複数の磁気双極子を形成するように、約１２０００ガウス以下の最大残留インダクタンス（Ｂｒ）を有している複数の磁石を備えており、前記アセンブリは、
ハブ、および前記ハブから半径方向外向きに延伸する複数の歯を有する固定子鉄心であって、前記複数の歯各々が、底部、前記底部から延伸する首部、および前記底部と反対側における先端部を有しており、前記首部が最大幅を有しており、前記複数の歯における隣接する一組の歯各々が、前記関連する歯各々の前記底部において測定される間隔幅を有している、固定子鉄心と、
前記固定子鉄心の前記少なくとも３つの歯各々の周囲を巻きつく巻線と、を備えており、
前記歯の前記底部において測定される前記歯の間隔幅に対する前記歯の首部の最大幅の比率が約０．３６よりも大きい、固定子アセンブリ。
【請求項３７】
前記歯の前記底部において測定される前記歯の間隔幅に対する前記歯の首部の最大幅の比率が少なくとも約０．３７である、請求項３６に記載の固定子アセンブリ。
【請求項３８】
前記歯の前記底部において測定される前記歯の間隔幅に対する前記歯の首部の最大幅の比率が少なくとも約０．４５である、請求項３７に記載の固定子アセンブリ。
【請求項３９】
前記歯の前記底部において測定される前記歯の間隔幅に対する前記歯の首部の最大幅の比率が少なくとも約０．５である、請求項３８に記載の固定子アセンブリ。
【請求項４０】
前記歯の前記底部において測定される前記歯の間隔幅に対する前記歯の首部の最大幅の比率が０．４９である、請求項３９に記載の固定子アセンブリ。
【請求項４１】
前記巻線が、アルミニウムおよび銅の少なくともいずれかを備えている、請求項３６に記載の固定子アセンブリ。
【請求項４２】
前記巻線が、銅張りアルミニウムを備えている、請求項４１に記載の固定子アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機または発電機等の電気機器、より詳細には、巻線アルミニウムを有する外部回転子、ブラシレス永久磁石（ＢＰＭ）電気機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電動機または発電機等の電気機器は、筺体内部に取り付けられた固定子、および固定子と相対的に回転するように筺体に支持される回転子を一般的に備えている。機械の固定子および／または回転子は、電線コイルを含む巻線を有する。電動機では、磁場を発生させるようにこれらのコイルを通じて電気が供給されることにより、回転子を回転させる。発電機では、回転子が回転すると巻線に電気が発生する。巻線を形成するために種々の導電体が用いられ得るが、従来、これらの巻線はしばしば銅または銅合金から形成されてきた。電気機器は、洗濯機等の電化製品、並びにエアロバイクおよびトレッドミル等の装置にしばしば組み込まれる。電気機器を内蔵する電化製品のサイズ、性能およびコストは、購入を決定する際の重要な検討材料となり得る。電気機器のサイズ、性能およびコストは、電化製品全体のサイズおよびコストにしばしば大きな影響を及ぼす。
【０００３】
銅巻線を備えた従来の高トルク、低速度電動機はしばしば短い歯を有する。より短い歯を用いることにより、ノイズ（１）、歯におけるアンペアの低下（２）、および不都合な磁束飽和の効果（３）を低減させる。より具体的には、より短い歯を用いることにより、力に対する耐性を有する強固な構造となり、振動およびノイズを低減できる。また、従来における短い歯の一部は、薄過ぎる構造のために振動に対する耐性が弱かった。このため、隣接する歯の自由端を互いに接続させる追加的な構造部材（例えば金属線）等の、歯を強化するための他の機械的手段を必要とした。さらに、磁束を伝える短い歯は、歯を通る磁束の駆動、および磁束飽和による不都合な効果の低減を目的として、より小さいアンペアターン（すなわち電流）を必要とする。このように、より小さい駆動電流は、金属線におけるより小さい電流（すなわちＩ２Ｒ）損失をもたらす。さらに、過度の飽和は、高トルク荷重における、１アンペアあたりの非線形トルクをもたらす可能性がある。したがって、従来は、電動機設計を最適化するために、電動機の性能を最適化してこれらの不要な効果を低減するように銅巻線は所望の短い歯と組み合わされた。
【０００４】
さらに、洗濯機の場合では、電動機の重量がより大きいと洗濯機のバランスがより不安定になる。このため、電動機の重量が洗濯機の性能に影響を及ぼす。したがって、より軽量の電動機が望まれる。従来から、洗濯機用の電動機には銅巻線が用いられる。アルミニウム等のより小さい密度を有する別の導電体が用いられる場合には、より不安定になり難い洗濯機が形成されるであろう。しかしながら、これらの低密度材料の大部分は銅よりも導電性が小さい。したがって、より大きいゲージ線が巻線に用いられる必要がある。より大きい針金ゲージは熱移動をより大きくするため、電動機の作動温度をより低くする可能性がある。
【０００５】
また、導電体の価格は変動する。一部の巻線材料は、他の材料よりも高価となる場合がある。例えば、銅は、アルミニウム等の他の導電体と比較して非常に高価となる場合がある。材料の導電率も重要な検討材料となる。導電率が低下する場合には、その損失を補うために、より大きな巻線を用いる必要がある。しかしながら、より大きな巻線は機械サイズにおける懸念材料となるため、この結果、電化製品のサイズにも懸念が生じる。したがって、より頻繁に用いられる銅等の材料よりもアルミニウム等の一部の材料が費用的に有利である場合でさえも、サイズといったこれらの他の懸念材料を原因として今もなお銅が用いられる。従来、性能を低下させずに巻線アルミニウムを収容する銅巻線用の電動機の設計を変更することは、より大きな容積を有する電動機を必要とした。これは、従来の銅巻線の容積よりも大きな容積の巻線アルミニウムを収容するために、電動機の直径および／または全長を大きくすることによってしばしば達成された。しかしながら、電動機の用途に応じて電動機の外部サイズが制限される場合には、全長および／または直径の増大は達成されない。また、性能を犠牲にすることなく、代替的な巻線材料（例えば、アルミニウム）を用いることができない。実質的に同等の直径および全長を有する電動機において電気機器が同様の性能を維持しつつ、より費用効率の良い材料（例えば、巻線アルミニウム）を内蔵する場合には有利点となる。
【発明の概要】
【０００６】
一部の実施形態において、本発明は、外部回転子電気電動機に用いるのに適した固定子アセンブリに関する。アセンブリは、ハブ、ハブから半径方向外向きに延伸する複数の歯、底歯における径、および外径を有する固定子鉄心を備えている。複数の歯各々は、底部、底部から延伸する首部、および底部と反対側における先端部を有する。首部は最大幅を有する。複数の歯における隣接する一組の歯各々は、関連する歯各々の底部において測定される間隔幅を有する。アセンブリはさらに、固定子鉄心の少なくとも３つの歯各々の周囲を巻きつく巻線を備えている。固定子鉄心の外径に対する固定子鉄心の底歯における径の比率は、約０．７５未満である。歯の底部において測定される歯の間隔幅に対する歯の首部の最大幅の比率は、約０．３６よりも大きい。
【０００７】
別の実施形態において、本発明は、ハブ、およびハブから半径方向外向きに延伸する複数の歯を有する固定子鉄心を備える電気機器に関する。複数の歯各々は、底部、底部から延伸する首部、および底部と反対側における先端部を有する。首部は最大幅を有する。複数の歯における隣接する一組の歯各々は、関連する歯各々の底部において測定される間隔幅を有する。機械はさらに、固定子鉄心の少なくとも３つの歯各々の周囲を巻きつく巻線を備えている。機械はさらに、固定子鉄心に面する内面を有する環状壁を備えており、固定子鉄心に回転可能に取り付けられた回転体を備えている。機械はさらに、回転体の壁の内面の内側に磁束を形成する、環状壁の周囲に間隔をおいて複数の磁気双極子を形成するように、回転体の環状壁に配置された複数の磁石を備えている。複数の磁石各々は、約１２０００ガウス以下の最大残留インダクタンス（Ｂｒ）を有する。歯の底部において測定される歯の間隔幅に対する歯の首部の最大幅の比率は約０．３６よりも大きい。
【０００８】
さらに別の実施形態において、本発明は、ハブ、およびハブから半径方向外向きに延伸する複数の歯を有する固定子鉄心を備える電気機器に関する。固定子鉄心は、底歯における径および外径を有する。機械は、固定子鉄心の少なくとも３つの歯各々の周囲を巻きつく巻線を備えている。機械はさらに、固定子鉄心に面する内面を有する環状壁を備えており、固定子鉄心に回転可能に取り付けられた回転体を備えている。固定子鉄心の外径に対する固定子鉄心の底歯における径の比率は約０．７５未満である。
【０００９】
さらに別の実施形態において、本発明は、外部回転子電気電動機に用いるのに適した固定子アセンブリに関する。アセンブリは、ハブ、およびハブから半径方向外向きに延伸する複数の歯を有する固定子鉄心を備えている。固定子鉄心は、底歯における径および外径を有する。アセンブリは、固定子鉄心の少なくとも３つの歯各々の周囲を巻きつく巻線を備えている。固定子鉄心の外径に対する固定子鉄心の底歯における径の比率は、約０．７５未満である。
【００１０】
別の実施形態において、本発明は、固定子アセンブリに回転可能に取り付けられた回転体を有する、外部回転子電気電動機に用いるのに適した固定子アセンブリに関する。回転体は、回転体の周囲に間隔をおいて複数の磁気双極子を形成するように、約１２０００ガウス以下の最大残留インダクタンス（Ｂｒ）を有している複数の磁石を備えている。アセンブリは、ハブ、およびハブから半径方向外向きに延伸する複数の歯を有する固定子鉄心を備えている。複数の歯各々は、底部、底部から延伸する首部、および底部と反対側における先端部を有する。首部は最大幅を有する。複数の歯における隣接する一組の歯各々は、関連する歯各々の底部において測定される間隔幅を有する。固定子鉄心の少なくとも３つの歯各々の周囲を巻線が巻きつく。歯の底部において測定される歯の間隔幅に対する歯の首部の最大幅の比率は、約０．３６よりも大きい。
【００１１】
本発明の他の態様は、その一部が下記に記載されることにより明白となるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態にしたがった、外部回転子、ブラシレス永久磁石（ＢＰＭ）電気機器によって駆動される前入れ方式の洗濯機の側面を示す断面図である。
【図２】本発明にしたがった、外部回転子、ＢＰＭ電気機器の固定子鉄心を示す端面図である。
【図３】外部回転子、ＢＰＭ電気機器の一部を示す拡大端面図である。
【図４】外部回転子、ＢＰＭ電気機器を示す斜視図である。
【図５】外部回転子、ＢＰＭ電気機器の断面を示す斜視図である。
【図６】外部回転子、ＢＰＭ電気機器の部分的な断面を別の視点から示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
同一の参照番号は、各図面における同一の部品を指す。
【００１４】
ここで、特に図１を参照して、参照番号１０によって電気装置の全体を示す。一実施形態において装置１０は、筺体１４内に回転可能に支持されたウォッシャードラム１２を有する前入れ方式の洗濯機から構成される。シャフト１６は、ドラム１２と、ドラムの後方に位置しており、２０として概略を示される電気電動機とを連結する。ベアリング２２は、シャフト１６を回転可能に支持する。
【００１５】
一実施形態において電気電動機２０は、洗濯機１０の筺体１４に取り付けられた外部回転子、ブラシレス永久磁石（ＢＰＭ）電気電動機である。電気電動機２０は、３０として概略を示す内部固定子アセンブリ、および３２として概略を示す外部回転子アセンブリを備えている。内部固定子アセンブリ３０は、ドラム１２後方における筺体１４に配置された取付ブラケット３４に固定される。外部回転子アセンブリ３２は、シャフト１６によってドラム１２に連結される。外部回転子アセンブリ３２は、内部固定子アセンブリ３０が配置されている中央空洞４４に部分的に固定された外側リム４０および中央ハブ４２を有する本体３８を備えている。永久磁石４６は、外部回転子アセンブリ３２の外側リム４０の内面に取り付けられている。各磁石４６は２つ以上の磁極を有している。外部回転子アセンブリ３２は、本発明から逸脱しない範囲において他の数の磁極を有するが、一実施形態において回転子アセンブリは４２個の磁極を有する。永久磁石４６は、本発明から逸脱しない範囲において他の材料から形成され得るが、一実施形態において永久磁石は、ストロンチウムフェライトから形成される。一実施形態において磁石は、約１２０００ガウス以下の最大残留磁気誘導（または残留磁束密度）（Ｂｒ）を有する。当業者に理解されるように、磁石４６は、回転リムの内面に磁束を形成するような、外側リム４０の周囲に間隔をおいて磁気双極子を供給する。別の実施形態において、最大残留磁気誘導（Ｂｒ）は、約８０００ガウス未満である。別の実施形態において、最大残留磁気誘導（Ｂｒ）は、約５０００ガウス未満である。
【００１６】
図２に示すように、内部固定子アセンブリ３０は、中央取付フランジまたはハブ５４から半径方向外向きに延伸する、５２として概略を示される等しく間隔をあけた複数の歯を有する、５０として概略を示される薄板状の鉄心を備えている。固定子鉄心５０は、本発明から逸脱しない範囲において異なる数の複数の歯５２を有するが、一実施形態において鉄心は、約１２個から約４８個までの歯を有する。特定の一実施形態において鉄心５０は約３６個の歯を有する。
【００１７】
図１に示すように、巻線６０は固定子の歯５２の周囲を巻きつく。一実施形態において各巻線６０は、歯の周囲を複数回巻きつくアルミ線の一本鎖から形成される。本発明から逸脱しない範囲において他の特性を有する金属線が用いられ得るが、一実施形態において金属線は、２０米国電線規格、絶縁、一本鎖、銅張り、アルミ線である。別の実施形態において金属線は、実質的に全て銅または全てアルミニウムである。金属線は、本発明から逸脱しない範囲において他の断面形状を有するが、一実施形態において金属線は円形の断面を有する。また、適度なスロット密度を得るために要求される堅さに応じた他の断面形状が採用される。固定子アセンブリ３０は、当業者に理解される直巻き、パラレル巻き、および多重経路パラレル巻きを含むいくつかの種々の方法において巻きつけられる。固定子アセンブリ３０と相対的に外部回転子アセンブリ３２を回転駆動するために、永久磁石４６の磁極と相互に作用する回転磁場を生成する巻線６０を通じて電流が流れる。
【００１８】
薄板状の鉄心５０は、複数の薄層または積層によって形成される。鉄心５０は、本発明から逸脱しない範囲における他の方法において形成され得るが、一実施形態の鉄心は、その各々が約０．５ミリメートル（ｍｍ）の厚さである５４個の薄層から形成される。この実施形態における鉄心５０は、全体の厚さが約２７ミリメートルである。薄層は、本発明から逸脱しない範囲において他の材料から形成され得るが、一実施形態において薄層は、低シリコン合金鋼から形成される。当業者によって理解されるように、薄層は、本発明から逸脱しない範囲において扇形に形成され得る。また、ねじれ構造において積層され得る。
【００１９】
図２および図３に示すように、薄板状の固定子鉄心５０の各歯５２は、通常はＴ字形である。複数の歯５２は、底歯における径６４から外側に固定子外径６６まで延伸するスロット６２によって間隔をあけられる。固定子鉄心５０は、（１２×ｎ）個のスロット６２を有しており、複数の歯５２は、（１２±２）ｎ個の磁極に対応して巻きつけられる。値ｎは、０よりも大きい整数である（すなわち、ｎ＝１，２，３，４…）。固定子鉄心５０において規定される一般的なスロットおよび磁極の組み合わせは、１２個のスロットおよび１０個の磁極、１２個のスロットおよび１４個の磁極、２４個のスロットおよび２０個の磁極、２４個のスロットおよび２８個の磁極、３６個のスロットおよび３０個の磁極、３６個のスロットおよび４２個の磁極等を含んでいる。
【００２０】
次に、図３に示すように、鉄心５０は、底歯における径６４および固定子外径６６を備えている。鉄心５０は、本発明から逸脱しない範囲において他の底歯における径６４および外径６６を有するが、一実施形態において固定子鉄心は、約１００ミリメートルから約２００ミリメートルの底歯における径、および約２２０ミリメートルから約３００ミリメートルの外径を有する。特定の一実施形態において歯５２は、約１８０ミリメートルの底歯における径６４および約２６４ミリメートルの外径６６を有する。さらに、各歯５２は、ハブ５４の外径における底部７２と、歯の先端における先端部７４との間を延伸する歯の首部７０に沿って、通常一定の幅６８を有する。複数の歯５２は、本発明から逸脱しない範囲において他の幅６８を有する首部７０を有するが、一実施形態において各歯は、約６ミリメートルから約１０ミリメートルの首部の幅を有する。特定の一実施形態において各歯５２は、約７．７ミリメートルの首部の幅６８を有する。隣接する一組の歯５２各々は、複数の歯各々の底部７２から複数の歯の先端部７４まで異なる幅を有するスロット６２によって隔てられる。スロット６２は、当初は底部７２から先端部７４に向かって首部７０に沿って幅が広くなり、それから、Ｔ字形の歯５２の先端部の影響を受けて、先端部付近では幅が狭くなる。当業者に理解されるように、首部７０に沿った歯の幅６８は、歯の首部全体において一定ではなく異なり得る。首部７０は、歯の首部の最大幅６８を有する。歯５２がその首部に沿って通常一定の幅６８を有する場合には、歯の首部の最大幅６８は歯の首部の幅と等しい。一方、歯５２がその全長に沿って異なる幅を有する場合には、歯の首部の最大幅は、歯の首部の幅が最大の位置において測定される。
【００２１】
図３に示すように、歯の間隔幅は、隣接する歯５２における対向面の間におけるアーク長として規定される。歯の間隔幅は、歯５２に沿った放射状の位置によって変化する。例えば、歯５２は、歯の底部７２において測定された歯の内側における間隔幅８０、および固定子鉄心５０の外径６６において測定された歯の外側における間隔幅８２を有する。鉄心５０は、本発明から逸脱しない範囲において他の歯の間隔幅を有するが、一実施形態において鉄心は、約１２ミリメートルから約２０ミリメートルの歯の内側の間隔幅８０、および約１６ミリメートルから約２７ミリメートルの歯の外側の間隔幅８２を有する。特定の一実施形態において鉄心５０は、約１５．７ミリメートルの歯の内側の間隔幅８０、および約２３．４ミリメートルの歯の外側の間隔幅８２を有する。
【００２２】
図４に示すように、外部回転子アセンブリ３２は、磁石４６の内径において測定された、互いに隣接する一組の磁極における関連する磁極間におけるアーク長として規定された磁石間隔幅８４を有する。回転子アセンブリ３２は、本発明から逸脱しない範囲において他の磁石間隔幅を有するが、一実施形態においてアセンブリは、約１０ミリメートルから約３０ミリメートルの磁石間隔幅８４を有する。特定の一実施形態において回転子アセンブリ３２は、約１９．７ミリメートルの磁石間隔幅８４を有する。さらに、固定子鉄心をドラム１２の後方における筺体１４に配置されたブラケット３４（図１）に固定するために、図４に示すように、固定子鉄心５０は、ボルト９２を収容する穴部９０を備える。図５および図６に示すように、回転子をシャフト１６に接続するために（図１）、回転子アセンブリ３２のハブ４２はスプライン継ぎ手１００を備える。回転子に用いる材料を減少するために、ハブ４２に開口１０２が形成される。
【００２３】
固定子アセンブリ３０および回転子アセンブリ３２は、全体の性能を犠牲にすることなく、電動機２０が巻線アルミニウム６０を有することを可能にする他の固有の幾何学的媒介変数を有し得る。例えば、固定子外径６６に対する底歯における径６４の比率が約０．７５未満になるように固定子鉄心５０は形成される。より詳細には、底歯における径６４は約１８０ミリメートルになり得て、固定子外径６６は約２６４ミリメートルになり得る。この結果、比率は、２６４分の１８０すなわち０．６８になる。固定子外径に対する固定子の底歯における径の比率は、本発明から逸脱しない範囲における他の値を有するが、一部の実施形態においてこの比率は約０．７４以下である。一部の実施形態においてこの比率は約０．７未満になる。特定の一実施形態においてこの比率は約０．６８４である。これらの比率は、金属線の損失を許容範囲内にするための十分なスロット領域を提供する。特に、従来の銅の電動機と同等の性能を維持しつつ、より少数の導電体の巻線物質（例えば、アルミニウム）が用いられ得るように、これらの比率は、スロット領域における半径方向内向きにしたがって大きくなる。その結果、従来公知であるように、電動機の直径または全長を増加させることなく十分な数の金属線が用いられ得る。これらの比率はさらに、巻線技術における生産に耐性のあるスロット外形を提供する。
【００２４】
さらに、歯の内側の間隔幅に対する歯の首部の最大幅６８の特定の比率が、巻線アルミニウム６０を有する電動機２０を得るために有利であることが見出された。例えば、歯の内側の間隔幅８０に対する歯の首部の最大幅６８の比率が約０．３６よりも大きいように固定子鉄心５０は形成される。歯の内側の間隔幅８０に対する歯の首部の最大幅６８の比率は、本発明から逸脱しない範囲における他の値を有し得るが、一部の実施形態においてこの比率は、少なくとも約０．３７である。特定の一実施形態において歯の内側の間隔幅８０に対する歯の首部の最大幅６８の比率は、約０．４９である。同様に、磁石間隔幅８４に対する歯の首部の最大幅６８の特定の比率は、巻線アルミニウム６０を有する電動機２０を得るために有利であることが見出された。磁石間隔幅８４に対する歯の首部の最大幅６８の比率は、本発明から逸脱しない範囲における他の値を有し得るが、一実施形態においてこの比率は、少なくとも約０．３１である。一実施形態において磁石間隔幅８４に対する歯の首部の最大幅６８の比率は、約０．３９である。これらの比率は、歯を通る磁束を駆動して、歯において低下するアンペアターン（すなわち電流）を適度に維持するために十分な歯の首部の幅を提供する。これにより、望ましくない磁束飽和の効果を低減する。さらに、これらの比率は、力に対する耐性および振動の減少（および、その結果によるノイズの減少）を実現するために、歯の構造を強固にする（すなわち堅くする）。
【００２５】
さらに、図３に示すように、外径６６の半分未満の半径１１０を有するように、固定子の歯５２における放射状の外層９０は凸状の構造を形成する。これにより、内部の固定子アセンブリ３０と永久磁石４６との間に、半径すき間１１２が形成される。凸状の面９０の先端における半径すき間が、表面の中央における半径すき間のサイズの約１．１０倍から約２．００倍になるように凸状の構造は形成される。固定子アセンブリ３０および回転子アセンブリ３２は、本発明から逸脱しない範囲において他の半径すき間を有する電動機２０を生成するように形成され得るが、一実施形態において半径すき間９４は、約０．１０ミリメートルと約２ミリメートルとの間である。特定の一実施形態において半径すき間９４は、約１．９ミリメートルである。
【００２６】
洗濯機１０および電動機２０の他の特徴が、当業者によって通常は理解されるため、これらの装置における従来からの態様はさらなる詳細を記述されない。
【００２７】
本発明の要素または実施形態そのものを示す際の、この記述における「１つ」、「その」および「前記」は、１つまたは２つ以上の構成要素の存在を意味するものと意図される。用語「備えている」、「含んでいる」および「有している」は、包含的であることが意図されており、記載された要素以外の追加的な要素があり得ることを意味する。
【００２８】
本発明から逸脱しない範囲において上述した構造における種々の変更がされ得るように、上記の記述または添付の図面に含まれる全ての事項が、限定された意味ではなく、実例として解釈されることが意図される。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成22年8月6日(2010.8.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハブ、および前記ハブから半径方向外向きに延伸する複数の歯を有する固定子鉄心であって、底歯における径および外径を有する固定子鉄心と、
前記固定子鉄心の前記少なくとも３つの歯各々の周囲を巻きつく巻線と、
前記固定子鉄心に面する内面を有する環状壁を備えており、前記固定子鉄心に回転可能に取り付けられた回転体と、を備えている電気機器であって、
前記固定子鉄心の前記外径は、約２２０ミリメートルと約３００ミリメートルとの間であり、
前記固定子鉄心の前記外径に対する前記固定子鉄心の前記底歯における径の比率が約０．７未満である、電気機器。
【請求項２】
前記固定子鉄心の前記外径に対する前記固定子鉄心の前記底歯における径の比率が約０．７４未満である、請求項１に記載の電気機器。
【請求項３】
前記固定子鉄心の前記外径に対する前記固定子鉄心の前記底歯における径の比率が約０．７である、請求項２に記載の電気機器。
【請求項４】
前記固定子鉄心の前記外径に対する前記固定子鉄心の前記底歯における径の比率が約０．６８である、請求項３に記載の電気機器。
【請求項５】
前記回転体の前記環状壁に配置された複数の磁石をさらに備えており、前記固定子鉄心が前記複数の磁石の内側に配置されており、前記鉄心と相対的に前記回転体を回転駆動するために、前記巻線が選択的に電圧を加えられる、請求項１に記載の電気機器。
【請求項６】
歯各々の周囲を巻きつく前記巻線の前記厚さが実質的に均一である、請求項１に記載の電気機器。
【請求項７】
前記巻線が、銅張りアルミニウムを備えている、請求項１に記載の電気機器。
【請求項８】
前記回転体の壁の前記内面の内側に磁束を形成する、前記環状壁の周囲に間隔をおいて複数の磁気双極子を形成するように、前記回転体の前記環状壁に配置された複数の磁石をさらに備えており、前記複数の磁石各々が約１２０００ガウス以下の最大残留インダクタンス（Ｂｒ）を有している、請求項１に記載の電気機器。
【請求項９】
前記複数の磁石各々における前記最大残留インダクタンス（Ｂｒ）が、約８０００ガウス以下である、請求項８に記載の電気機器。
【請求項１０】
前記複数の磁石各々における前記最大残留インダクタンス（Ｂｒ）が、約５０００ガウス以下である、請求項９に記載の電気機器。
【国際調査報告】
2011511614.tif 000009
2011511614.tif 000010