(57)【要約】【課題】ピークトルクを低下することなく、ロータ慣性モーメントの低減を図ることができる電動機を提供する。【解決手段】ステータコアと該ステータコアを巻回するコイルと前記ステータの軸方向端部にそれぞれ取り付けられた負荷側ブラケットと反負荷側ブラケットを備え、前記負荷側ブラケットまたは反負荷側ブラケットに磁性材料からなるリング状ヨークが前記ステータコアの内径側に前記ステータコアと空隙を介して設けられたステータとリングマグネットと該リングマグネットを固定し、前記リングマグネットの内径側を薄肉リングに固定し、該薄肉リングの端部をシャフトから延設した延設部に固定したロータとを用いて電動機を構成した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に円筒状空間を備え、ステータコアと該ステータコアを巻回するコイルから成るステータであって、前記ステータの軸方向端部にそれぞれ取り付けられた負荷側ブラケットと反負荷側ブラケットを備え、前記負荷側ブラケットまたは反負荷側ブラケットに磁性材料からなるリング状ヨークが前記ステータコアの内径側に前記ステータコアと空隙を介して設けられたことを特徴とするステータ。
【請求項２】
リングマグネットと該リングマグネットを固定するシャフトから成るロータであって、前記リングマグネットの内径側を薄肉リングに固定し、該薄肉リングの端部をシャフトから延設した延設部に固定したことを特徴とするロータ。
【請求項３】
リングマグネットと該リングマグネットを固定するシャフトから成るロータであって、前記リングマグネットの内径側を薄肉リングに固定し、該薄肉リングの端部をロータヨークを介してシャフトに固定したことを特徴とするロータ。
【請求項４】
前記薄肉リングを用いる代わりに、前記リングマグネットの端部自体を固定したことを特徴とする請求項２又は３記載のロータ。
【請求項５】
請求項１項記載のステータと請求項２又は３記載のロータとを有し、前記ステータの前記円筒状空間内に前記ロータを回転自在に支持して成る電動機であって、前記薄肉リングの内径側に空隙を介して前記リング状ヨークが配設されたことを特徴とする電動機。
【請求項６】
請求項１記載のステータと請求項４記載のロータとを有し、前記ステータの前記円筒状空間内に前記ロータを回転自在に支持して成る電動機であって、前記リングマグネットの内径側に空隙を介して前記リング状ヨークが配設されたことを特徴とする電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、永久磁石同期電動機を構成するステータ、ロータ、およびその電動機に関し、特にピークトルクを低下することなく、ロータ慣性モーメントの低減を図ることができる電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の永久磁石同期電動機などの電動機２１は、図５に示すように、コア２２とコイル２３からなるステータＳと、前記ステータＳの軸方向端部にそれぞれ取り付けられた負荷側ブラケット２４と反負荷側ブラケット２５と、前記負荷側ブラケット２４と反負荷側ブラケット２５に軸受２６を介して回転自在に支持したマグネット２７とシャフト２８からなるロータＲとを備えて構成されている（特許文献１参照）。
また、２９は前記反負荷側ブラケット２５の外部側に配置された検出器であり、３０は前記検出器２９を保護する検出器カバーである。
図５の永久磁石同期電動機で生じる磁束は、コアから近隣コアへシャフトを通って延びている。図６はロータＲとステータＳ部の軸方向に直角な面の断面図である。図６にロータＲ部の磁束を１４で示している。マグネット２７の内径側の磁束１４は、磁性材料であるシャフト２８を磁路として、コア２から近隣コア２へ延びている。
【特許文献１】特開２００５−２０４３９９号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の永久磁石同期電動機は、マグネット内径部のシャフトは中実となっており、パワーレートを要求されるモータでは、マグネット外径を小さくすることで、ロータ慣性モーメントの低減を図っているが、マグネット外径を小さくすることで、電気装荷の比率が高くなり、コアの磁気飽和によりピークトルクが小さくなるという問題があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、ピークトルクを低下することなく、ロータ慣性モーメントの低減を図ることができる電動機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】
上記問題を解決するため、請求項１記載のステータの発明は、軸方向に円筒状空間を備え、ステータコアと該ステータコアを巻回するコイルから成るステータであって、前記ステータの軸方向端部にそれぞれ取り付けられた負荷側ブラケットと反負荷側ブラケットを備え、前記負荷側ブラケットまたは反負荷側ブラケットに磁性材料からなるリング状ヨークが前記ステータコアの内径側に前記ステータコアと空隙を介して設けられたことを特徴としている。
請求項２記載のロータの発明は、リングマグネットと該リングマグネットを固定するシャフトから成るロータであって、前記リングマグネットの内径側を薄肉リングに固定し、該薄肉リングの端部をシャフトから延設した延設部に固定したことを特徴としている。
請求項３記載の発明は、リングマグネットと該リングマグネットを固定するシャフトから成るロータであって、前記リングマグネットの内径側を薄肉リングに固定し、該薄肉リングの端部をロータヨークを介してシャフトに固定したことを特徴ととしている。
請求項４記載の発明は、請求項２又は３記載のロータにおいて、前記薄肉リングを用いる代わりに、前記リングマグネットの端部自体を固定したことを特徴としている。
請求項５記載の電動機の発明は、請求項１項記載のステータと請求項２又は３記載のロータとを有し、前記ステータの前記円筒状空間内に前記ロータを回転自在に支持して成る電動機であって、前記薄肉リングの内径側に空隙を介して前記リング状ヨークが配設されたことを特徴としている。
請求項６記載の電動機の発明は、請求項１記載のステータと請求項４記載のロータとを有し、前記ステータの前記円筒状空間内に前記ロータを回転自在に支持して成る電動機であって、前記リングマグネットの内径側に空隙を介して前記リング状ヨークが配設されたことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、次のような効果がある。
請求項１記載のステータと請求項２又は３記載のロータとを用いた請求項５記載の電動機によると、シャフトのマグネット内径との固定を薄肉リングで構成し、薄肉リングの内径側に前記負荷側ブラケットまたは反負荷側ブラケットを介して固定される磁性材料からなるヨークを備えることで、シャフトしいてはロータ慣性モーメントを低減することができ、パワーレートの向上を図ることができる。
また、ロータ慣性モーメント低減分、マグネット内外径を大きくして、電気装加を小さくすることにより、同一ロータ慣性モーメントの場合、従来の実施例と比較してピークトルクをアップすることができる。
同じく、請求項１記載のステータと請求項４記載のロータとを用いた請求項６記載の電動機によると、シャフトのマグネット内径との固定を薄肉部で構成し、薄肉部の内径側に前記負荷側ブラケットまたは反負荷側ブラケットを介して固定される磁性材料からなるヨークを備えることで、シャフトしいてはロータ慣性モーメントを低減することができ、パワーレートの向上を図ることができる。
また、ロータ慣性モーメント低減分、マグネット内外径を大きくして、電気装加を小さくすることにより、同一ロータ慣性モーメントの場合、従来の実施例と比較してピークトルクをアップすることができる。
しかも、請求項５記載の電動機と比べて、薄肉リングの存在しない分だけ、よりシャフトしいてはロータ慣性モーメントを低減することができ、パワーレートの向上を図ることができ、あるいはロータ慣性モーメント低減分、マグネット内外径を大きくして、電気装加を小さくすることにより、同一ロータ慣性モーメントの場合、従来の実施例と比較してピークトルクをアップすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【実施例１】
【０００７】
図１は、本発明の実施例１を示す電動機の軸を通る垂直な面で切った側断面図である。図１において、電動機１は、コア２とコイル３からなるステータＳと、前記ステータＳの軸方向端部にそれぞれ取り付けられた負荷側ブラケット４と反負荷側ブラケット５と、負荷側ブラケット４と反負荷側ブラケット５に軸受６を介して回転自在に支持した、マグネット７とシャフト８からなるロータＲとを備えて構成されている。
シャフト８の一部を軸に垂直な方向に延設した延設部８ａを設け、この延設部８ａに薄肉リング１１の端部を固定し、そしてこのこの薄肉リング１１にリングマグネット７の内径側を固定している。
なお、図において、９は前記反負荷側ブラケット５の外部側に配置された回転検出器であり、１０は前記検出器９を保護する検出器カバーである。
実施例１の電動機１が従来技術である図５の電動機２１と異なる部分は、実施例１ではリングマグネット７の内径側をシャフト８に固定する際に、シャフト８に固定された薄肉リング１１を用い、リングマグネット７の内径側をこの薄肉リング１１に固定した点（ロータ側の相違点）、および反負荷側ブラケット５を介してステータコア２に固定される磁性材料からなるリング状ヨーク１２をこの薄肉リング１１の内径側に空隙をおいて対向配置させている点（ステータ側の相違点）である。
図１では、リング状ヨーク１２は反負荷側ブラケット５に固定されているが、勿論、負荷側ブラケット４に固定されても良い。
図２は、ロータＲとステータＳ部の軸に垂直な面で切った縦断面図である。
図２は図１におけるステータコア２とリングマグネット７と薄肉リング１１とリング状ヨーク１２とシャフト８の間で、磁束１４がどのように通るかを示す図である。
図２から判るように、マグネット７の内径側の磁束１４は、シャフト８の薄肉部１１、ギャップ部１５、リング状ヨーク１２を磁路としており、モータ駆動時には、マグネット７、薄肉部１１、シャフト８が回転し、リング状ヨーク１２は固定される。
【０００８】
このように、マグネット７の内径側の磁束１４の磁路を回転しないリング状ヨーク１２で構成しているので、シャフト８しいてはロータＲの慣性モーメントを低減することができ、パワーレートの向上を図ることができる。
また、ロータ慣性モーメント低減分、マグネット内外径を大きくして、電気装加を小さくすることにより、同一ロータ慣性モーメントの場合、従来の実施例と比較してピークトルクをアップすることができる。
【実施例２】
【０００９】
図３は本発明の実施例２を示す電動機の軸を通る垂直な面で切った側断面図である。図３において、電動機１は、コア２とコイル３からなるステータＳと、前記ステータＳの軸方向端部にそれぞれ取り付けられた負荷側ブラケット４と反負荷側ブラケット５と、負荷側ブラケット４と反負荷側ブラケット５に軸受６を介して回転自在に支持した、マグネット７とシャフト８からなるロータＲとを備え、
シャフト８の一部を軸に垂直な方向に延設した延設部８ａを設け、この延設部８ａにリングマグネット７の端部を固定している。
すなわち、実施例２が実施例１と異なる点は、実施例２においては実施例１で用いた薄肉リング１１を廃止し、リングマグネット７はその端部を介してシャフト８の一部の延設部８ａに直に固定している点である。
【００１０】
このように、リングマグネット７の内径側の磁束１４の磁路を回転しないリング状ヨーク１２で構成しているので、シャフト８しいてはロータＲの慣性モーメントを低減することができ、パワーレートの向上を図ることができる。
また、ロータ慣性モーメント低減分、マグネット内外径を大きくして、電気装加を小さくすることにより、同一ロータ慣性モーメントの場合、従来の実施例と比較してピークトルクをアップすることができる。
薄肉リング１１（図１）の存在しない分だけ、よりシャフトしいてはロータ慣性モーメントを低減することができ、パワーレートの向上を図ることができ、あるいはロータ慣性モーメント低減分、マグネット内外径を大きくして、電気装加を小さくすることにより、同一ロータ慣性モーメントの場合、従来の実施例と比較してピークトルクをアップすることができるようになる。
【実施例３】
【００１１】
図４は実施例３の構成を示す電動機の軸を通る垂直な面で切った側断面図である。図４において、電動機１は、コア２とコイル３からなるステータＳと、前記ステータＳの軸方向端部にそれぞれ取り付けられた負荷側ブラケット４と反負荷側ブラケット５と、負荷側ブラケット４と反負荷側ブラケット５に軸受６を介して回転自在に支持した、マグネット７とシャフト８からなるロータＲとを備え、
リングマグネット７の内径側を薄肉リング１１に固定し、この薄肉リング１１の端部をロータヨーク１３を介してシャフト８に固定している。
そして、反負荷側ブラケット５を介してステータコア２に固定される磁性材料からなるリング状ヨーク１２をこの薄肉リング１１の内径側に空隙をおいて対向配置させている。実施例３が実施例１と異なる点は薄肉部リング１１の端部固定用に実施例１のシャフト８が延設部８ａを備えているのに対して、実施例３はロータヨーク１３を介してシャフト８に固定している点である。
このようにすることにより、シャフト８として汎用のものを用いることができるので、実施例１のように特殊加工する工程が省略でき、生産性が向上する。
【００１２】
勿論、実施例３においても、リングマグネット７の内径側の磁束１４の磁路を回転しないリング状ヨーク１２で構成しているので、シャフト８しいてはロータＲの慣性モーメントを低減することができ、パワーレートの向上を図ることができる。
また、ロータ慣性モーメント低減分、マグネット内外径を大きくして、電気装加を小さくすることにより、同一ロータ慣性モーメントの場合、従来の実施例と比較してピークトルクをアップすることができる。
【００１３】
その他、上記実施例１〜３の他の組み合わせ、例えば、本発明の実施例２のシャフト８の延設部８ａに代えて実施例３のロータヨーク１３を用いることも勿論可能である。このようにすることにより、シャフト８として汎用のものを用いることができるので、特殊加工する工程が省略でき、生産性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施例１を示す電動機の軸を通る垂直な面で切った側断面図である。
【図２】図１の電動機の軸に垂直な面で切った縦断面のロータＲとステータＳの部位の図である。
【図３】本発明の実施例２を示す電動機の軸を通る垂直な面で切った側断面図である。
【図４】本発明の実施例３の構成を示す電動機の軸を通る垂直な面で切った側断面図である。
【図５】従来装置の電動機の軸を通る垂直な面で切った側断面図である。
【図６】図５の電動機の軸に垂直な面で切った縦断面のロータＲとステータＳの部位の図である。
【符号の説明】
【００１５】
１，２１  電動機
２，２２  ステータコア
３，２３  コイル
４，２４  負荷側ブラケット
５，２５  反負荷側ブラケット
６，２６  軸受
７，２７  マグネット
８，２８  シャフト
８ａ  延設部
９，２９  検出器
１０，３０  検出器カバー
１１        薄肉リング
１２        リング状ヨーク
１３        ロータヨーク
１４        磁束
１５        ギャップ
【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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