(57)【要約】  本発明は、ロータシャフト（４）を中心として回転可能に配置されたロータ（１）を備える電動モータに関するものであり、ロータ（１）はロータシャフト（４）から半径方向で間隔をおく少なくとも１つの外側軸受によって支承されており、ロータ（１）は環状に製作されており、少なくとも１つの柔軟な結合部材（５）を介してロータシャフト（４）と結合されている。
2015517789.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータシャフト（４）を中心として回転可能に配置されたロータ（１）を備える電気機械、特に電動モータであって、前記ロータ（１）は前記ロータ（１）の回転運動が前記ロータシャフト（４）に伝達されるように前記ロータシャフト（４）と結合されており、前記ロータ（１）は前記ロータシャフト（４）から半径方向で間隔をおく少なくとも１つの外側軸受によって支承されている、そのような電気機械において、
前記ロータ（１）は、前記ロータ（１）と前記ロータシャフト（４）との間の軸方向の相対運動が可能であるように、前記ロータシャフト（４）と結合されていることを特徴とする電気機械。
【請求項２】
前記ロータ（１）は環状に製作されており、少なくとも１つの柔軟な結合部材（５）を介して前記ロータシャフト（４）と結合されており、前記柔軟な結合部材（５）は前記ロータ（１）の幾何学軸と前記ロータシャフト（４）との間の軸方向および／または半径方向の相対運動および／または角度運動を許容することを特徴とする、請求項１に記載の電気機械。
【請求項３】
前記ロータ（１）と前記柔軟な結合部材（５）は一体的に製作されていることを特徴とする、請求項２に記載の電気機械。
【請求項４】
前記柔軟な結合部材（５）は弾性的なディスクであり、特にダイヤフラムスプリングまたは皿ばねであることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電気機械。
【請求項５】
前記ロータ（１）と前記ロータシャフト（４）は互いに嵌合式に結合されていることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電気機械。
【請求項６】
前記ロータ（１）は内歯を有しており、前記ロータシャフト（４）は外歯を有していることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電気機械。
【請求項７】
前記ロータ（１）は円板状に構成されていることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の電気機械。
【請求項８】
前記ロータ（１）はプラスチック材料または複合素材、特に繊維複合素材で製作されていることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の電気機械。
【請求項９】
前記電気機械は軸流機械として施工されていることを特徴とする、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の電気機械。
【請求項１０】
前記ロータ（１）は多数の永久磁石（７）を備えていることを特徴とする、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の電気機械。
【請求項１１】
前記ロータシャフト（４）を支承するために少なくとも１つのシャフト軸受（１３）が設けられていることを特徴とする、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の電気機械。
【請求項１２】
前記外側軸受は回転可能に支承された物体（１０）を有しており、特に、前記外側軸受は転がり軸受または玉軸受として構成されていることを特徴とする、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の電気機械。
【請求項１３】
回転可能に支承された前記物体（１０）は緩衝式に支承されていることを特徴とする、請求項１２に記載の電気機械。
【請求項１４】
前記ロータ（１，２４）は硬化された金属、セラミック、またはガラスからなる摺動面（２５）を備えており、回転可能に支承された前記物体（１０，２３）が該摺動面と接触していることを特徴とする、請求項１２または１３に記載の電気機械。
【請求項１５】
ロータシャフト（４）を中心として回転可能に配置されたロータ（１）を備える支承構造において、前記ロータ（１）は前記ロータ（１）の回転運動が前記ロータシャフト（４）に伝達されるように前記ロータシャフト（４）と結合されており、前記ロータ（１）は前記ロータシャフト（４）から半径方向で間隔をおく少なくとも１つの外側軸受によって支承されている、そのような支承構造において、
前記ロータ（１）は、前記ロータ（１）と前記ロータシャフト（４）との間の軸方向の相対運動が可能であるように、前記ロータシャフト（４）と結合されていることを特徴とする支承構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータシャフトを中心として回転可能に配置されたロータを備える電気機械ならびに支承構造に関するものであり、ロータはロータの回転運動がロータシャフトに伝達されるようにロータシャフトと結合されており、ロータはロータシャフトから半径方向で間隔をおく少なくとも１つの外側軸受によって支承されている。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１より、特別に構成されたステータと、永久磁石を装備する円板形のロータとを備える電気駆動装置が公知である。できる限り高い磁束密度を実現するために、ロータとステータとの間のエアギャップをできる限り小さく抑えることが意図されている。しかしこのことは、衝撃や振動が生じたときでもロータが自由に同心回転するようにするために、ロータの厳密な支承を必要とする。
【０００３】
特許文献２には、半径方向でロータ軸から間隔をおく領域でロータと作用接続された少なくとも１つのロータ軸受を有する、ロータのための支承構造が記載されている。この支承構造は、ロータシャフトおよびこれに取り付けられたロータが所定の位置で保持されることを保証するためのものである。
【０００４】
トルクに関わる都合上、しばしばロータとステータは、ロータとステータとの間のエアギャップがロータ軸から大きい半径方向間隔を有するように製作される。しかしそのために、たとえば３０から４０ｃｍの直径をもつロータでは、ロータ軸がわずかに傾動しただけで、エアギャップの大きな変化が引き起こされる。したがって、ロータとステータの間の１０分の数ミリの非常に細いエアギャップでは、ロータ軸が振動したときでもロータがなおも接触なしに回転するようにするために、ロータの支承に関して非常に高い要求事項が課せられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ドイツ特許第１０２００６０３６７０７Ｂ３号明細書
【特許文献２】ドイツ特許出願公開第１０２００８０５０８３２Ａ１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって本発明の課題は、改善されたロータの支承部を備える電気機械、およびこれに対応する支承構造を開発することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題は、ロータシャフトを中心として回転可能に配置されたロータを備える電気機械であって、ロータはロータの回転運動がロータシャフトに伝達されるようにロータシャフトと結合されており、ロータはロータシャフトから半径方向で間隔をおく少なくとも１つの外側軸受によって支承されており、ロータは、ロータとロータシャフトとの間の軸方向の相対運動が可能であるように、ロータシャフトと結合されていることを特徴とするものによって解決される。
【０００８】
本発明による支承構造は、ロータシャフトを中心として回転可能に配置されたロータを有しており、ロータはロータの回転運動がロータシャフトに伝達されるようにロータシャフトと結合されており、ロータはロータシャフトから半径方向で間隔をおく少なくとも１つの外側軸受によって支承されており、ロータは、ロータとロータシャフトとの間の軸方向の相対運動が可能であるように、ロータシャフトと結合されていることを特徴としている。
【０００９】
本発明によると、ロータとロータシャフトは、特に衝撃や振動に基づくロータシャフトの小さな位置変化あるいは静的な製造公差が、ロータの位置に影響を及ぼすことがない程度まで互いに隔絶されている。ロータとロータシャフトは、トルクがロータからロータシャフトへ伝達され、およびその逆に伝達されるが、ロータとロータシャフトが軸方向ではある程度の範囲内で相互に動くことができるように互いに結合される。このようにしてロータは、ロータシャフトに対する衝撃や振動から隔絶される。したがって、ロータとステータとの間のエアギャップはそのような衝撃の影響を受けないままに保たれ、振動が生じたときでもロータは自由に同心回転する。
【００１０】
好ましい実施形態では、ロータは少なくとも１つの柔軟な結合部材を介してロータシャフトと作用接続される。柔軟な結合部材は、所定のロータ回転方向でのロータの運動をロータシャフトへ伝達し、およびその逆に、ロータシャフトの長軸を中心とする回転をロータへ伝達するように製作されている。すなわち柔軟な結合部材は、これらの回転運動の伝達に関しては固定的である。それに対して軸方向への、すなわちロータシャフトの方向への、および／もしくは半径方向への、すなわちロータシャフトに対して垂直の方向へのロータとロータシャフトとの間の相対運動は、ならびに／またはロータシャフトとロータの幾何学軸との間の角度変化は、柔軟な結合部材により吸収され、伝達されることがない。
【００１１】
ここでロータの幾何学軸と呼ぶのは、これを中心としてロータがその設計にしたがって回転するべき軸のことである。多くの場合にロータは回転対称であり、すなわち、３６０°よりも小さい角度だけ回転した後、ロータは回転前のロータと合同である。そのようなケースでは、ロータの回転軸または対称軸がその幾何学軸を形成する。幾何学軸は、たとえばロータ中心点またはロータ重心に対する垂線であってよい。たとえば振動のような外的障害の影響がないとき、ロータシャフトとロータの幾何学軸とは一致する。
【００１２】
柔軟な結合部材は、ロータとロータシャフトとの間の軸方向と半径方向の相対運動を吸収するだけでなく、ロータシャフトとロータないしその幾何学軸との間の角度変化も吸収するのが好ましい。ロータないしロータシャフトの回転運動だけが、それぞれ他方の部材すなわちロータシャフトないしロータへと伝達される。本発明は、外的要因という観点から、ロータとロータシャフトとの隔絶を惹起する。それによりロータは、ロータシャフトの振動や揺動、およびロータシャフトに対する衝撃から影響を受けないままに保たれる。ロータシャフトの傾動やねじれも、ロータの同心回転を乱すことがない。
【００１３】
ロータは環状に製作されているのが好ましい。「ロータの環状の製作」という概念は、ロータがロータシャフトと直接的に接触するのではなく、柔軟な結合部材を介して間接的にロータと結合されている施工形態であると理解される。ロータの内径は、そのために設けられるロータシャフトの収容部よりも大きくなっており、それにより、柔軟な結合部材を介在させるためのスペースが残るようになっている。
【００１４】
本発明の好ましい実施形態では、ロータと柔軟な結合部材とは一体的に製作されている。「一体的に」という概念は、特に、ロータと柔軟な結合部材とが１つの素材から成り立っており、１つの工作物を形成する施工形態であると理解される。あるいは、ロータと柔軟な結合部材が異なる素材から成り立っており、相互に固定的に結合されていてもよく、たとえば相互に接着または溶接されていてもよい。
【００１５】
別の実施形態では、柔軟な結合部材は、ロータとロータシャフトとの間に組み付けられる別個のコンポーネントとして製作されている。
【００１６】
柔軟な結合部材は、たとえば弾性的なディスクまたはダイヤフラムを有している。ディスク平面における弾性的なディスクまたはダイヤフラムの長さは、その厚みよりも大幅に大きく選択される。それにより、弾性的なディスク／ダイヤフラムは希望される柔軟性のために作用し、揺動、振動、衝撃に関わるロータシャフトとロータの隔絶を保証する。ダイヤフラムという概念は、特に、ディスク平面における最大の長さが厚みの少なくとも１０倍、少なくとも２０倍、または少なくとも５０倍であるディスクであると理解される。弾性的なディスクまたはダイヤフラムは、中実ディスクとして、開口部もしくは切欠きを有するように、またはセグメント構造として構成されていてよい。さらに、軸方向に動いたときに変形し、それによって要求される軸方向の柔軟性を保証する湾曲もしくは折曲した構造をディスクに設けることが可能である。ディスクはプラスチックで製作されるのが好ましい。弾性的なディスクまたはダイヤフラムを用いたそのようなダイヤフラム継手の利点はそのねじり剛性にあり、すなわち、ロータとロータシャフトとの間のトルクの直接的でクリアランスのない伝達にある。たとえばダイヤフラムスプリングや皿ばねを柔軟な結合部材として利用することができる。
【００１７】
ロータとロータシャフトとの結合は相対回転不能に製作されるのが好ましい。そのために、特に上に述べたダイヤフラム継手が適しており、このときロータと柔軟な結合部材とは、ならびに柔軟な結合部材とロータシャフトとは、互いに相対回転不能に結合されており、特に互いに分離不能に結合されており、もしくは一体的に製作されている。
【００１８】
軸方向で相対運動を可能にするロータとロータシャフトとの相対回転不能な結合は、嵌合式の結合を通じて成立させることができる。そのような嵌合式の結合は、たとえば噛合クラッチやジョークラッチで採用されている。その場合、両方のコンポーネント（ロータおよび／またはロータシャフト）のうち少なくとも一方は延長部または歯を有しており、これが他方のコンポーネントの相応の対応物に係合する。たとえばロータを環状に製作することができ、その内側円周に内歯を備えていてよい。ロータシャフトはこれに対応する外歯を有している。ロータシャフトの外径は、ないし外歯を有しているロータシャフトの部分の外径は、ロータがロータシャフトの上へ変位したときに、ロータの内歯とロータシャフトの外歯とが互いに噛み合うように選択される。このような噛合は、一方ではロータとロータシャフトとの相対回転不能な結合を保証し、他方では軸方向への自由度を有しており、すなわちロータとロータシャフトは、たとえば振動を吸収するために、軸方向へ相互にスライドすることができる。
【００１９】
内歯および／または外歯は、直線状または中高に製作されていてよい。両方の歯のうちの少なくとも一方の、たとえば外歯の中高の施工形態では、上述のロータとロータシャフトとの軸方向の相対運動のほかに、ロータシャフトの角度変位の補償も許容する。
【００２０】
大きいロータ直径を有する電気機械、電動モータ、またはジェネレータでは、ロータシャフトの振動が、ロータとステータの間のエアギャップに対して特別に強く影響する。したがって本発明は、特に円板形のロータを備える電気機械に適しており、すなわち、ロータの幾何学軸に対して平行な長さすなわち軸方向長さが半径方向の長さよりも小さいロータを備える電気機械に適している。ロータの直径は、その厚みすなわち軸方向長さの少なくとも３倍、少なくとも５倍、または少なくとも１０倍の大きさであるのが好ましい。本発明は、１２ｃｍから２４０ｃｍの間の、特に２０ｃｍから６０ｃｍの間のロータ直径を有する電気機械において好ましく、および／またはロータとステータとの間の小さいエアギャップを有する機械において好ましく、特にエアギャップが２ｍｍよりも小さい、１ｍｍよりも小さい、０．７ｍｍよりも小さい、または０．５ｍｍよりも小さいモータで好ましい。
【００２１】
本発明は、特に、ロータがカーボン素材、プラスチック材料、または複合素材、特に繊維複合素材から製作されている電動モータを対象とするものである。そのようなモータは、たとえば冒頭に掲げた特許文献１に記載されている。
【００２２】
別の好ましい実施形態では、ロータは多数の永久磁石を備えている。永久磁石はたとえばロータに接着されていてよく、または、好ましくはロータの対応する切欠きの中に挿入され、接着され、もしくは積層されていてよい。
【００２３】
外側軸受と、環状のロータと、柔軟な結合部材との本発明に基づく組み合わせにより、ロータとロータシャフトとが振動、揺動、または衝撃に関して互いに隔絶される。それにより、ロータシャフトに対して外部からの作用が生じたときでも、ロータの同心回転が妨げられることがない。同様のことは、外側軸受と、ロータとロータとの間の嵌合式の結合との組み合わせにも当てはまり、その場合、ロータとロータシャフトとは軸方向で相互にスライド可能である。
【００２４】
本発明は、ロータに取り付けられた磁石とステータとが軸方向で間隔をおいている軸流機械で特別に好ましい。軸流機械は、ロータの両方の側にステータを有するか、または一方の側だけに有することができる。特に、軸流機械はディスクアーマチュアとして製作される。軸流機械では、ロータとステータとの間のエアギャップは軸方向に延びている。そのため、ロータシャフトがわずかに傾いただけで、エアギャップ幅に明らかに影響が及ぼされることがある。したがって、そのような機械では本発明が特別に好適である。ロータ支承部とロータシャフトの支承部とが隔絶されることで、ロータシャフトで衝撃や振動が生じたときでも、ロータの自由な回転が保証される。
【００２５】
これに加えて、ロータシャフトを支承するための少なくとも１つのシャフト軸受が設けられているのが好ましい。１つまたは複数のシャフト軸受はロータシャフトを支持して支承し、ロータシャフトが作動時にも事前設定された位置に保たれることを保証する。１つ／複数のシャフト軸受は、特に、たとえばロータシャフトに対する揺動や振動および打撃や衝撃のような、ロータシャフトに対する半径方向および／または軸方向の力を受け止める役目を果たす。柔軟な結合部材を備える施工形態では、１つまたは複数のシャフト軸受は、ロータをロータシャフトと結合する柔軟な結合部材のすぐ近傍に設けられていてよく、または、これから明らかに間隔をおいて設けられていてよい。
【００２６】
本発明の別の実施形態では、シャフト軸受と外側軸受とは電気機械のハウジングと直接的に結合されていてよい。
【００２７】
外側軸受と呼ぶのは、半径方向でロータシャフトから間隔をおいており、ロータを支承するために設けられている軸受である。本発明では、ロータは１つまたは複数の外側軸受によって支承されていてよい。
【００２８】
本発明による電動モータのロータは、ロータ中心点から、すなわちロータの幾何学軸から、一定の半径方向間隔をおく多数の永久磁石を備えているのが好ましい。１つまたは複数の外側軸受は、ロータ中心点から半径方向で永久磁石よりも遠く離れておらず、またはこれよりも遠く離れており、または同じ遠さで距離をおいていてよい。それに応じて１つまたは複数の外側軸受は、半径方向でステータよりもロータシャフトの近くに、またはロータシャフトから遠く離れており、またはロータシャフトに対してステータと同じ遠さで距離をおいていてよい。１つまたは複数の外側軸受は、ロータシャフトよりも永久磁石の近くに配置されているのが好ましい。
【００２９】
外側軸受は滑り軸受または転がり軸受であってよい。外側軸受は回転可能に支承された物体を有しているのが好ましく、すなわち転がり軸受、玉軸受、またはころ軸受として構成される。回転可能に支承された物体は、非磁性および／または非金属の材料でできているのが好ましく、たとえばセラミックからなる物体、特にセラミックボールが意図される。回転可能に支承された物体は、ステータを支持するモータ部分に、またはロータに回転可能に配置されていてよい。回転可能に支承された物体は、ステータを有しているコンポーネントに、たとえばモータハウジング部分に支承されているのが好ましい。ロータはこのケースでは、たとえば回転可能に支承された物体と接触するように配置される。ロータが回転すると、回転可能に支承された物体はロータの上で転動し、ロータとステータの間のエアギャップが一定に保たれる位置で、ロータをステータに関して保持する。別の実施形態では、回転可能に支承された物体はこれに加えてさらに緩衝され、または間に介在するばね部材によって支承される。
【００３０】
回転可能に支承された物体とロータとの間の接触面は、それぞれ異なる円周速度に基づく回転可能に支承された物体に対するせん断力を回避するために、点状に選択されるのが好ましい。回転可能に支承された物体は、それがロータと接触する領域で中高に製作されているか、または、ロータの上の相応の対応面が半径方向で最小の長さを有しているのが好ましい。後者は、たとえば回転可能に支承された物体のための実質的に一次元の摺動面をロータに設けることによって具体化することができる。たとえば相応に円形に成形された線材を摺動面としてロータの上に装着することができる。
【００３１】
回転可能に支承された物体を備えている上に説明した外側軸受の実施形態では、硬化された金属、セラミック、またはガラスからなる摺動面をロータが備えていると好ましい。そのような摺動面は、回転可能に支承された物体にとって固定的で均等な転動面を提供し、そのような転動面は、モータの長期間の動作の後でも当初の転動特性を維持し、そのようにして、変わらないままのエアギャップでロータが回転できることを保証する。
次に、本発明ならびに本発明のさらなる詳細について、模式的な図面を参照しながら詳しく説明する。図面は次のものを示している：
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明による電動モータの軸受構造である。
【図２】ステータと外側軸受の１つの態様である。
【図３】図２に対応するロータの実施形態である。
【図４】ロータの別の好ましい実施形態である。
【図５】図４のロータを示す平面図である。
【図６】外側軸受の好ましい実施形態である。
【図７】図６の詳細図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
図１には、本発明による電動モータが模式的に示されている。この電動モータは、環状のロータ１と、ロータ１の両側に配置されたステータ歯２を含むステータ２とを有している。ステータ歯という概念は、磁束を誘導するあらゆる種類のステータの突起、溝、切込み、切欠きなどを意味するものとする。ステータ歯は、実質的に、図１の紙面に対して垂直に延びる円上に配置されている。ステータ巻線は、図を見やすくする都合上、図面には示していない。
【００３４】
ロータ１は、たとえば３０ｃｍから４０ｃｍの外径をもつ環状ディスクとして製作されている。ロータ１の内径は、１０ｃｍから３０ｃｍの間であるのが好ましい。ロータ１は、実質的に繊維複合素材、特にカーボン素材でできており、その内部または表面に永久磁石７が取り付けられている。図１に示す態様では、ロータ１は切欠きを有しており、その中に永久磁石７が積層されている。ロータ１はたとえば８０個から１５０個の永久磁石７を含んでおり、これらがロータ１にわたって均等に配分されて配置されている。
【００３５】
ロータ１と、ロータ１の両側に配置されたステータ歯２との間には、それぞれたとえば０．５ｍｍの幅をもつ細いエアギャップ８がある。
【００３６】
ロータ１の比較的大きい半径方向の長さに基づき（本例では１５ｃｍから２０ｃｍの半径）、および、非常に細いエアギャップ８に基づき、ロータ１の幾何学軸の軽微な傾きが、エアギャップ８の相対的および絶対的な大きい変化を引き起こす。ロータ１は回転対称に製作されているのが好ましい。したがってロータ１の回転軸もしくは対称軸は、その幾何学軸を形成する。
【００３７】
ロータ１は、ロータ１の回転運動がロータシャフト４の回転運動をもたらすように、およびその逆が成り立つように、ロータシャフト４と結合されている。ロータ１がロータシャフト４と固定的に結合されていれば、ロータ１の幾何学軸とロータシャフト４は一致することになる。したがって、ロータシャフト４の傾動、振動、または揺動は、ロータ１の幾何学軸の相応の位置変化と同義であり、エアギャップ幅の望ましくない変化を引き起こすことになり、ロータのスリップをもたらすことさえある。
【００３８】
そこで本発明では、ロータ１の内径３はロータシャフト４の外径よりも大きく製作されている。ロータシャフト４とロータ１の結合は、プラスチックからなる柔軟なロータダイヤフラム５を介して行われる。ロータダイヤフラム５は環状のロータ１の内径に取り付けられ、かつ取付部材６を介してロータシャフト４に取り付けられている。ロータダイヤフラム５は軸方向で、すなわちロータシャフト４の回転軸９の方向で、柔軟になっている。ロータシャフト４に対する軸方向の衝撃は、すなわち回転軸９の方向への衝撃は、ロータダイヤフラム５の変形をもたらし、それによってロータダイヤフラム５により吸収されて、衝撃がロータ１の位置に影響することがない。同様のことはロータシャフト４の傾動にも当てはまる。
【００３９】
それに対してロータダイヤフラム５は、ロータ１の回転運動をロータシャフト４へ実質的に直接的に伝達し、それに応じてロータシャフト４の回転運動もロータ１へ直接的に伝達する。トルクの伝達は直接的かつクリアランスなしに行われる。
【００４０】
ロータ１を支承するために外側軸受が設けられている。図１に示す例では、外側軸受はモータのハウジング１１に取り付けられている。外側軸受は案内部１０を有しており、この案内部は、ステータ歯２とロータ１との間のエアギャップ８が常に同じ幅に保たれるように、ロータ１を案内している。案内部１０は、図１に示すように、ロータシャフト４に対して、ステータ歯２や永久磁石７よりも小さい半径方向間隔を有することができる。あるいは、案内部１０を半径方向でステータ歯２ないし永久磁石７の外部に設けることも可能であり、すなわち、ステータ歯２ないし永久磁石７よりもロータシャフト４から遠く離して設けることも可能である。さらに図２と図３には、案内部１０がロータシャフト４に対して永久磁石７と同じ間隔を有する実施形態が示されている。
【００４１】
案内部１０は、ロータ１が軸方向でステータ２に対する相対的な位置に関して保持されるように施工されている。好ましい実施形態では、案内部１０は玉軸受として製作される。その場合、ハウジング１１の内部または表面に、回転可能に支承されたボール１０が設けられ、それにより、ボール１０がロータ１の上面と、およびロータ１の下面と接触するようになっている。ここで上面および下面と呼ぶのは、ロータ１を軸方向で区切っている両方の面のことである。ロータ１の上面にも下面にも、回転可能に支承されたそれぞれ３つのボール１０が設けられている。
【００４２】
上述した玉軸受の代替または追加として、案内部１０はころ軸受または滑り軸受として製作されていてもよい。重要なのは、ロータ１ができる限り少ない摩擦で案内部１０の内部もしくは間で回転することができ、ロータ１が軸方向でステータ２に対して相対的に固定的に位置決めされることである。ロータ１を半径方向で保持する、すなわち同じくステータ２に対して相対的な半径方向へのロータ１の位置変化を防止する、追加の軸受を設けることも可能である。ただし軸流ディスクアーマチュア型モータの場合、ロータは通常は自動調心式になっているので、前述した追加の軸受は必ずしも必要ではない。
【００４３】
さらに、ロータシャフト４を支承するためにシャフト軸受１２が設けられている。シャフト軸受１２は玉軸受または転がり軸受として製作されているのが好ましく、ロータシャフト４を希望される位置で保持するためのものである。さらに、シャフト軸受１２とともに軸方向の衝撃に対する防護を提供するフランジ１３をロータシャフト４に設けるのが好都合である。両方のフランジ１３は、ロータシャフト４がハウジング１１に対して相対的に軸方向で固定的に位置決めされるように、両方のシャフト軸受１２の間に配置される。
【００４４】
本発明は、ロータシャフト４の支承部をロータ１の支承部から隔絶する。そのようにして、ロータシャフトに対して機械的なショックや衝撃が生じたとき、ロータ４がステータ２のそばをかすめることが防止される。
【００４５】
図２には、ステータ歯の好ましい構造が示されている。ステータ歯２１，２２は、電動モータの中でロータリングに向かい合うように、２つの同心円に配置されている。ステータ歯２１の外側の円と、ステータ歯２２の内側の円とが設けられており、内側および外側のステータ歯は互いにオフセットされて配置されている。
【００４６】
ステータ歯２１，２２の両方の円の間には、複数のセラミックボール２３が回転可能に支承されて配置されている。セラミックボール２３は、ロータ２４をステータ２１，２２に対して固定的な間隔で保つ役目を果たす。さらに、セラミックボールを緩衝式に支承するのが好都合であることが判明している。
【００４７】
図３には、ロータ２４が模式的に示されている。ロータ２４は環状ディスクとして製作されており、図１を参照して説明したとおり、ロータダイヤフラム５またはその他の好適な柔軟な結合部材を介して、ロータシャフト４と結合されている。
【００４８】
ロータ２４は、相互に固定的な角度間隔をおいて均等に配置された多数の凹部を、永久磁石を収容するために有している。永久磁石は、繊維複合材料からなるロータ２４の中に積層されている。図面を見やすくするため、磁石を備える凹部は図３には示していない。
【００４９】
ロータ２４の上面には、硬化された金属帯材２５が装着されている。金属帯材２５はその下に位置する積層された永久磁石を覆っている。金属帯材２５は回転する磁場とともに回転し、そのようにして常に同一の磁場に暴露される。すなわち金属帯材は、変化しない一定の磁場を「見ている」。
【００５０】
ロータ２４は、セラミックボール２３が金属帯材２５に接触するように配置されている。ロータ２４が回転すると、セラミックボール２３も金属帯材２５の上で転動し、ロータ２４とステータ２１，２２を固定的な相互間隔で保持する。
【００５１】
硬化された金属帯材に代えて、ロータ材料の上でセラミックボールまたはその他の回転可能に支承された適当な物体を直接転動させることも原則として可能である。しかしながらロータの上では、硬質で耐久性のある材料が、回転可能に支承された物体のための転動面として装着されるのが好ましい。たとえば金属層、セラミック層、またはその他の硬質の層を蒸着することによっても行うことができる。
【００５２】
図４と図５には、本発明によるロータのさらに別の態様が示されている。ロータと柔軟な結合部材とは、このケースでは一体的に施工されており、プラスチックから製作されている。ロータは多数の凹部３１を備える外輪３０を有しており、これらの凹部に永久磁石を挿入することができる。ロータはその内側円周に、穴３３を有する取付リング３２を有している。ロータは取付リング３２によって、ロータシャフトの対応するフランジにねじ止めすることができる。
【００５３】
内側の取付リング３２と外輪３０との間には、柔軟な結合領域が設けられている。柔軟な結合領域は、Ｚ字型に湾曲もしくは折曲された、半径方向でスポーク状に配置された複数のディスクプレート３４を含んでいる。ディスクプレート３４は、外輪３０に対して取付リング３２が軸方向へスライドしたときに変形する、１つ、２つ、またはこれ以上の湾曲部、屈曲部、または折曲部を有することができる。ただしディスクプレート３４は円周方向では固定的であり、それにより、トルクが外輪３０から取付リング３２へ損失なく伝達される。ロータ全体はねじり剛性をもつように製作されている。個々のディスクプレート３４の間には開口部３５がある。
【００５４】
したがって図４と図５に示すロータは、同時に、柔軟な結合部材の機能を含んでいる。
【００５５】
図６は、本発明による外側軸受の実施形態を示している。符号４１によってステータ溝が示されている。ロータは、図面を見やすくする都合から図示していない。ステータ溝４１は複数の扇形４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ，４２ｅ，４２ｆで円形に配置されている。このような２つの扇形４２ａ，４２ｂの間に、小型転がり軸受４３が設けられている。小型転がり軸受４３は内輪４４と外輪４５とを有しており、それらの間に転動する物体、たとえばころや球が配置されている。内輪４４はステータおよび／または図示しないモータハウジングと固定的に結合されている。小型転がり軸受４３の回転軸は半径方向を向いている。外輪４５は接線方向で自由に可動である。
【００５６】
ロータは、図６と図７の図面では、小型転がり軸受４３の外輪４５の上に載っている。ロータは小型転がり軸受４３の回転可能な外輪４５の上で、ほぼ摩擦なしに回転する。
【００５７】
３つの小型転がり軸受４３が設けられているのが好ましく、これらがステータの円周にわたって均等に配分されて配置されるのが特別に好ましい。小型転がり軸受４３の外輪４５は、ステータの上面によって定義される平面からたとえば０．５ｍｍだけ突き出しており、そのようにして、ステータとロータとの間の固定的なエアギャップを保証する。
【００５８】
ロータの他方の側には、３つまたはそれ以上の小型転がり軸受を備える相応の外側支承部が設けられている。
【図１】
2015517789.tif 000003
【図２】
2015517789.tif 000004
【図３】
2015517789.tif 000005
【図４】
2015517789.tif 000006
【図５】
2015517789.tif 000007
【図６】
2015517789.tif 000008
【図７】
2015517789.tif 000009
【国際調査報告】
2015517789.tif 000010
2015517789.tif 000011
2015517789.tif 000012
2015517789.tif 000013