(57)【要約】【課題】回転駆動される冷凍機、ポンプ等の被駆動装置を隔壁構造の密閉手段により仕切り密閉し、大気圧以上に維持し不純物を完全に遮蔽することにより、被駆動装置を長寿命に維持する高効率のブラシレス直流電動機を提供する。【解決手段】隔壁構造の密閉手段１００は、出力軸５が軸支されるハウジング２９、ハウジング２９に接続される隔壁部３０及び隔壁部３０に接続されるケーシング１から成り、扁平電機子コイル１６、サブ回転子マグネット１０、メイン扁平回転子マグネット９及び外輪カプリングマグネット２を大気圧に維持し、内輪カップリングマグネット３、出力軸５及び図示されない被駆動装置を大気圧以上に維持するように仕切り密閉する。内輪カップリングマグネット３、出力軸５及び被駆動装置は大気圧以上に維持され扁平電機子コイル１６からの不純物は完全に遮蔽され、冷凍機、ポンプ等の被駆動装置は長寿命に維持される。【選択図】   図１
2005094830.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リング状に巻き回され、直流電流が通電された時に磁界が発生される扁平電機子コイルと、
前記扁平電機子コイルに面して円周状に配置され、前記磁界により回転される永久磁石から成るサブ回転子マグネットと、
前記扁平電機子コイルを挟んで前記サブ回転子マグネットと対向して円周状に配置され、前記磁界により回転される永久磁石から成るメイン扁平回転子マグネットと、
前記サブ回転子マグネット及び前記メイン扁平回転子マグネットに接続され、前記サブ回転子マグネット及び前記メイン扁平回転子マグネットの回転に伴い回転される扁平電機子軸と、
前記扁平電機子軸に円周状に配置される永久磁石から成り、前記扁平電機子軸の回転に伴い回転される外輪カップリングマグネットと、
前記外輪カップリングマグネットの内側に円周状に設けられる永久磁石から成り、前記外輪カップリングマグネットの磁気吸引力により同期して回転される内輪カップリングマグネットと、
前記内輪カップリングマグネットに接続され、前記内輪カップリングマグネットの回転に伴い回転され、連結される被駆動装置を回転駆動する出力軸と、
前記扁平電機子コイル、前記サブ回転子マグネット、前記メイン扁平回転子マグネット及び前記外輪カプリングマグネットを大気圧に維持し、前記内輪カップリングマグネット、前記出力軸及び前記被駆動装置を前記大気圧以上に維持するように仕切り密閉する隔壁構造の密閉手段と、
前記出力軸を収納密閉するキャップと、から成ることを特徴とするブラシレス直流電動機。
【請求項２】
前記隔壁構造の密閉手段は、前記出力軸と前記扁平電機子軸の間に設けられ、前記出力軸の一端が軸支されるハウジングと、
前記ハウジングに接続され、前記外輪カップリングマグネットと前記内輪カップリングマグネットとを隔離して仕切る隔壁部と、  
前記隔壁部に接続され、前記ハウジング及び前記隔壁部と共に前記扁平電機子コイル、前記サブ回転子マグネット、前記メイン扁平回転子マグネット及び前記外輪カップリングマグネットを仕切り密閉するケーシングと、から成る請求項１記載のブラシレス直流電動機。
【請求項３】
リング状に巻き回され、直流電流が通電された時に磁界が発生される電機子コイルと、
前記電機子コイルが通電されたときに回転され、円周状に配置される永久磁石から成るメイン扁平回転子マグネットと、
前記メイン扁平回転子マグネットに接続され、前記メイン扁平回転子マグネットの回転に伴い回転される電機子軸と、
前記電機子軸に円周状に配置される永久磁石から成り、前記電機子軸の回転に伴い回転される外輪カップリングマグネットと、
前記外輪カップリングマグネットの内側に円周状に設けられる永久磁石から成り、前記外輪カップリングマグネットの磁気吸引力により同期して回転される内輪カップリングマグネットと、
前記内輪カップリングマグネットに接続され、前記内輪カップリングマグネットの回転に伴い回転され、連結される被駆動装置を回転駆動する出力軸と、
前記電機子コイル、前記メイン扁平回転子マグネット及び前記外輪カップリングマグネットを大気圧に維持し、前記内輪カップリングマグネット、前記出力軸及び前記被駆動装置を前記大気圧以上に維持するように仕切り密閉する隔壁構造の密閉手段と、
前記出力軸を収納密閉するキャップと、から成ることを特徴とするブラシレス直流電動機。
【請求項４】
前記隔壁構造の密閉手段は、前記出力軸と前記電機子軸の間に設けられ、前記出力軸の一端が軸支されるハウジングと、
前記ハウジングに接続され、前記外輪カップリングマグネットと前記内輪カップリングマグネットとを隔離して仕切る隔壁部と、  
前記隔壁部に接続され、前記ハウジング及び前記隔壁部と共に前記電機子コイル、前記メイン扁平回転子マグネット及び前記外輪カップリングマグネットを仕切り密閉するケーシングと、から成る請求項３記載のブラシレス直流電動機。
【請求項５】
前記隔壁構造の密閉手段は非磁性材料より成る請求項１〜４のいずれかに記載のブラシレス直流電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍装置、ポンプ等の駆動用に用いられ、冷凍装置、ポンプ等を大気圧以上に維持し不純物を完全に遮蔽する隔壁構造の密閉手段を有するブラシレス直流電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、米国特許第４７６９９９７号公報においては、極低温の発生に用いるスターリング冷凍機等のガス圧縮／膨張機から成る冷凍装置は、製造及び組立て時に、或は連続運転時に作動ガスや構成部品等から水分、不純物ガス、例えば二酸化炭素等の不純物が発生する。又、駆動源に電動機を用いる場合には、電動機部内の電線被覆、コア部、ワニス等から不純物が発生する。これら不純物の影響を抑制するために、電動機部内にコイル巻線とロータとの間をガス蜜に隔離するカップ状の隔壁が駆動源に用いた電動機部に接して設けられ、隔壁とクランクケースを相互に連通するように一体に連結される。肉厚の薄い隔壁が３０気圧程度の高圧に耐える場合に、隔壁の軽微な損傷でも損傷による亀裂を通して不純物が大気圧以上に維持されるアルゴン、窒素等のガスの中に流入し、アルゴン、窒素等の純度を低下させる。そのことにより冷凍機能力を低下させる。
【特許文献１】米国特許第４７６９９９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
そこで、本発明は、回転駆動される冷凍機、ポンプ等の被駆動装置を隔壁構造の密閉手段により仕切り密閉し、大気圧以上に維持し不純物を完全に遮蔽することにより、被駆動装置を長寿命に維持する高効率のブラシレス直流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】
請求項１の本発明は、リング状に巻き回され、直流電流が通電された時に磁界が発生される扁平電機子コイルと、
前記扁平電機子コイルに面して円周状に配置され、前記磁界により回転される永久磁石から成るサブ回転子マグネットと、
前記扁平電機子コイルを挟んで前記サブ回転子マグネットと対向して円周状に配置され、前記磁界により回転される永久磁石から成るメイン扁平回転子マグネットと、
前記サブ回転子マグネット及び前記メイン扁平回転子マグネットに接続され、前記サブ回転子マグネット及び前記メイン扁平回転子マグネットの回転に伴い回転される扁平電機子軸と、
前記扁平電機子軸に円周状に配置される永久磁石から成り、前記扁平電機子軸の回転に伴い回転される外輪カップリングマグネットと、
前記外輪カップリングマグネットの内側に円周状に設けられる永久磁石から成り、前記外輪カップリングマグネットの磁気吸引力により同期して回転される内輪カップリングマグネットと、
前記内輪カップリングマグネットに接続され、前記内輪カップリングマグネットの回転に伴い回転され、連結される被駆動装置を回転駆動する出力軸と、
前記扁平電機子コイル、前記サブ回転子マグネット、前記メイン扁平回転子マグネット及び前記外輪カプリングマグネットを大気圧に維持し、前記内輪カップリングマグネット、前記出力軸及び前記被駆動装置を前記大気圧以上に維持するように仕切り密閉する隔壁構造の密閉手段と、
前記出力軸を収納密閉するキャップと、から成ることを特徴とするブラシレス直流電動機である。
【０００５】
請求項２の本発明は、前記隔壁構造の密閉手段は、前記出力軸と前記扁平電機子軸の間に設けられ、前記出力軸の一端が軸支されるハウジングと、
前記ハウジングに接続され、前記外輪カップリングマグネットと前記内輪カップリングマグネットとを隔離して仕切る隔壁部と、  
前記隔壁部に接続され、前記ハウジング及び前記隔壁部と共に前記扁平電機子コイル、前記サブ回転子マグネット、前記メイン扁平回転子マグネット及び前記外輪カップリングマグネットを仕切り密閉するケーシングと、から成る請求項１記載のブラシレス直流電動機である。
【０００６】
請求項３の本発明は、リング状に巻き回され、直流電流が通電された時に磁界が発生される電機子コイルと、
前記電機子コイルが通電されたときに回転され、円周状に配置される永久磁石から成るメイン扁平回転子マグネットと、
前記メイン扁平回転子マグネットに接続され、前記メイン扁平回転子マグネットの回転に伴い回転される電機子軸と、
前記電機子軸に円周状に配置される永久磁石から成り、前記電機子軸の回転に伴い回転される外輪カップリングマグネットと、
前記外輪カップリングマグネットの内側に円周状に設けられる永久磁石から成り、前記外輪カップリングマグネットの磁気吸引力により同期して回転される内輪カップリングマグネットと、
前記内輪カップリングマグネットに接続され、前記内輪カップリングマグネットの回転に伴い回転され、連結される被駆動装置を回転駆動する出力軸と、
前記電機子コイル、前記メイン扁平回転子マグネット及び前記外輪カップリングマグネットを大気圧に維持し、前記内輪カップリングマグネット、前記出力軸及び前記被駆動装置を前記大気圧以上に維持するように仕切り密閉する隔壁構造の密閉手段と、
前記出力軸を収納密閉するキャップと、から成ることを特徴とするブラシレス直流電動機である。
【０００７】
請求項４の本発明は、前記隔壁構造の密閉手段は、前記出力軸と前記電機子軸の間に設けられ、前記出力軸の一端が軸支されるハウジングと、
前記ハウジングに接続され、前記外輪カップリングマグネットと前記内輪カップリングマグネットとを隔離して仕切る隔壁部と、  
前記隔壁部に接続され、前記ハウジング及び前記隔壁部と共に前記電機子コイル、前記メイン扁平回転子マグネット及び前記外輪カップリングマグネットを仕切り密閉するケーシングと、から成る請求項３記載のブラシレス直流電動機である。
【０００８】
請求項５の本発明は、前記隔壁構造の密閉手段は非磁性材料より成る請求項１〜４のいずれかに記載のブラシレス直流電動機である。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の本発明によれば、図１、図２に示されるように、永久磁石より成るサブ回転子マグネット１０は、扁平電機子コイル１６に面して円周状に配置され、扁平電機子コイル１６の磁界により回転される。永久磁石より成るメイン扁平回転子マグネット９は、扁平電機子コイル１６を挟んでサブ回転子マグネット１０と対向して円周状に配置され、サブ回転子マグネット１０と共に磁界を閉じ込め、扁平電機子コイル１６の磁界により回転される。
このため、サブ回転子マグネット１０及びメイン扁平回転子マグネット９に対する扁平電機子コイル１６の各々の磁界により回転され、発生される各々の出力トルクが重ね合わされて強力なトルクが生じる。
扁平電機子軸２１、８５は、サブ回転子マグネット１０及びメイン扁平回転子マグネット９に接続され、サブ回転子マグネット１０及びメイン扁平回転子マグネット９の回転に伴い回転される。
外輪カップリングマグネット２は、扁平電機子軸２１，８５に円周状に配置される永久磁石より成り扁平電機子軸２１、８５の回転に伴い回転される。内輪カップリングマグネット３は、永久磁石より成り外輪カップリングマグネット２の内側に円周状に設けられ、外輪カップリングマグネット２の磁気吸引力により同期して回転される。これにより、ブラシレス直流電動機の加速及び減速時の急激なトルク変動の衝撃が緩和され、出力トルクが補足される。
このため、高効率の運転が可能となる。
出力軸５、７５は、内輪カップリングマグネット３に接続され、内輪カップリングマグネット３の回転に伴い回転され、連結される冷凍機、ポンプ等の被駆動装置を回転駆動する。
このため、扁平電機子軸２１、８５からの出力トルクが出力軸５、７５を介して確実に図示されない被駆動装置に伝達される。
隔壁構造の密閉手段１００は、扁平電機子コイル１６、サブ回転子マグネット１０、メイン扁平回転子マグネット９及び外輪カプリングマグネット２を大気圧に維持し、内輪カップリングマグネット３、出力軸５、７５及び図示されない被駆動装置を大気圧以上に維持するように仕切り密閉する。これにより、内輪カップリングマグネット３及び出力軸５、７５により回転駆動される図示されない被駆動装置は大気圧以上に維持され、扁平電機子コイル１６から発生する不純物は内輪カップリングマグネット３、出力軸５、７５及び図示されない被駆動装置から完全に遮蔽される。
このため、図示されない被駆動装置は長寿命に維持される。
【００１０】
請求項２の本発明によれば、図１、図２に示されるように、隔壁構造の密閉手段１００は、出力軸５、７５と扁平電機子軸２１、８５の間に設けられ、出力軸５、７５の一端が軸支されるハウジング２９、９８と、ハウジング２９、９８に接続され外輪カップリングマグネット２と内輪カップリングマグネット３とを隔離して仕切る隔壁部３０と、隔壁部３０に接続されハウジング２９、９８及び隔壁部３０と共に扁平電機子コイル１６、サブ回転子マグネット１０、メイン扁平回転子マグネット９及び外輪カップリングマグネット２を仕切り密閉するケーシング１とから成る。これにより、内輪カップリングマグネット３及び出力軸５、７５により回転駆動される図示されない被駆動装置は大気圧以上に維持され、扁平電機子コイル１６から発生する不純物は内輪カップリングマグネット３、出力軸５、７５及び図示されない被駆動装置から完全に遮蔽される。
このため、図示されない被駆動装置は長寿命に維持される。
【００１１】
請求項３の本発明によれば、図３、図４に示されるように、永久磁石より成るメイン扁平回転子マグネット４５、６４は、電機子コイル４４、５９に面して円周状に配置され、電機子コイル４４、５９の磁界により回転される。
電機子軸４３、６３は、メイン扁平回転子マグネット４５、６４に接続され、メイン扁平回転子マグネット４５、６４の回転に伴い回転される。
外輪カップリングマグネット２は、電機子軸４３、６３に円周状に配置される永久磁石より成り電機子軸４３、６３の回転に伴い回転される。
内輪カップリングマグネット３は、永久磁石より成り外輪カップリングマグネット２の内側に円周状に設けられ、外輪カップリングマグネット２の磁気吸引力により同期して回転される。これにより、ブラシレス直流電動機の加速及び減速時の急激なトルク変動の衝撃が緩和され、出力トルクが補足される。
このため、高効率の運転が可能となる。
出力軸５は、内輪カップリングマグネット３に接続され、内輪カップリングマグネット３の回転に伴い回転され、連結される図示されない被駆動装置を回転駆動する。
このため、電機子軸４３、６３からの出力トルクが出力軸５を介して確実に図示されない被駆動装置に伝達される。
隔壁構造の密閉手段１００は、電機子コイル４４、５９、メイン扁平回転子マグネット４５、６４、及び外輪カプリングマグネット２を大気圧に維持し、内輪カップリングマグネット３、出力軸５及び図示されない被駆動装置を大気圧以上に維持するように仕切り密閉する。これにより、内輪カップリングマグネット３及び出力軸５により回転駆動される図示されない被駆動装置は大気圧以上に維持され、電機子コイル４４、５９から発生する不純物は内輪カップリングマグネット３、出力軸５及び図示されない被駆動装置から完全に遮蔽される。
このため、図示されない被駆動装置は長寿命に維持される。
【００１２】
請求項４の本発明によれば、図３、図４に示されるように、隔壁構造の密閉手段１００は、出力軸５と電機子軸４３、６３の間に設けられ、出力軸５の一端が軸支されるハウジング２９と、ハウジング２９に接続され外輪カップリングマグネット２と内輪カップリングマグネット３とを隔離して仕切る隔壁部３０と、隔壁部３０に接続されハウジング２９及び隔壁部３０と共に電機子コイル４４、５９、メイン扁平回転子マグネット４５、６４及び外輪カップリングマグネット２を仕切り密閉するケーシング１とから成る。これにより、内輪カップリングマグネット３及び出力軸５により回転駆動される図示されない被駆動装置は大気圧以上に維持され、電機子コイル４４，５９から発生する不純物は内輪カップリングマグネット３、出力軸５及び図示されない被駆動装置から完全に遮蔽される。
このため、図示されない被駆動装置は長寿命に維持される。
【００１３】
請求項５の本発明によれば、図１〜図４に示されるように、隔壁構造の密閉手段１００は、非磁性材料より成る。
このため、高効率の運転が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を添付図面を参照して、その実施例に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１に示されるように、扁平電機子コイル１６は、プリント基板ベース１１に接続されるプリント基板１７上にリング状に巻き回される空芯のコイルを有し、コイルに直流電流が通電された時に磁界が発生される。空芯のコイルはコイル外径に対して厚みを薄く構成でき、電動機内部のレイアウト上の制約にも対応が容易である。又、コイルを積み重ねて構成することも可能である。
このため、鉄芯等の有芯コイルに比べてより扁平で小型の用途に広く適用できる。
サブ回転子マグネット１０は、永久磁石から成り扁平電機子コイル１６に面して円周状に設けられ、扁平電機子コイル１６の磁界により回転される。
メイン扁平回転子マグネット９は、永久磁石から成り扁平電機子コイル１６を挟んでサブ回転子マグネット１０と対向して円周状に配置され、サブ回転子マグネット１０と共に磁界を閉じ込め、扁平電機子コイル１６の磁界により回転される。
さらに、扁平電機子コイル１６を挟んでサブ回転子マグネット１０及びメイン扁平回転子マグネット９を対向させているために扁平電機子コイル１６を鎖交する磁束の漏洩は極少に抑制される。
このため、サブ回転子マグネット１０及びメイン扁平回転子マグネット９に対する扁平電機子コイル１６の各々の磁界により回転され、発生される各々の出力トルクが重ね合わされて強力なトルクが生じる。
一般に直流電動機は、定格負荷にて最大効率となるように設計するのが理想とされ、無負荷回転数と起動トルクが設定値になるよう界磁の磁束密度及び電機子コイルの直流抵抗値が決定される。概して定格負荷は起動トルクの数分の一程度である。
又、メイン扁平回転子マグネット９とサブ回転子マグネット１０を同じ仕様として共用することも可能である。
このため、組立てが簡単にでき量産が容易となる。
【００１６】
扁平電機子軸２１は、サブ回転子マグネット１０及びメイン扁平回転子マグネット９に接続され、サブ回転子マグネット１０及びメイン扁平回転子マグネット９の回転に伴い回転される。又、扁平電機子軸２１は軟磁性材料で、メイン扁平回転子マグネット１０が設けられる第２のヨーク１９および第２のヨーク１９を延長して形成され外輪カップリングマグネット２が設けられる第３のヨーク２０で一体成形で構成される。さらに第１のヨーク１５を介してサブ回転子マグネット１０が接続される。扁平電機子軸２１の一端は第１のベアリング１３で支持され、他端は第２のベアリング８にて支持される。
軟磁性材料からなる第１のヨーク１５及び第２のヨーク１９には交番磁束が鎖交することは皆無となり、従って鉄損は皆無とすることができる。このように扁平電機子コイル１６を介してメイン扁平回転子マグネット９及びサブ回転子マグネット１０を対向させているために扁平電機子コイル１６を鎖交する磁束の漏洩は極少に抑制される。
このため、出力トルクの低下が最小限に抑えられ、出力トルクの低下を補うための扁平電機子コイル１６の電流増加を抑制することもできる。
【００１７】
外輪カップリングマグネット２は、扁平電機子軸２１に円周状に配置される永久磁石より成り扁平電機子軸２１の回転に伴い回転される。内輪カップリングマグネット３は、外輪カップリングマグネット２の内側に円周状に設けられる永久磁石から成り、外輪カップリングマグネット２の磁気吸引力により同期して回転される。外輪カップリングマグネット２が接続される軟磁性材料からなる外輪カップリングヨーク２０には交番磁束が鎖交することは皆無となり、従って鉄損は皆無とすることができる。
これにより、扁平電機子軸２１から伝達される出力軸５が必要とする伝達トルクは定格トルクに近似した値でほぼ満足される。即ち、外輪カップリングマグネット２の近傍に配置されたケーシング１の鉄損は、カップリング部の磁気回路定数で決まるので、適宜の設計によって、最小限に抑制される。渦電流損は、一定回転時においては磁束密度の2乗およびケーシング１の鎖交実効体積の積で近似されることから容易に設計できる。
出力軸５は、内輪カップリングヨーク７を介して内輪カップリングマグネット３に接続され、一端を第３のベアリング６及び他端を第４のベアリング２４にて支持されて、内輪カップリングマグネット３の回転に伴い回転され、連結される被駆動装置を回転駆動する。
このため、扁平電機子軸２１からの出力トルクが出力軸５を介して確実に図示されない被駆動装置に伝達される。
【００１８】
次に、隔壁構造の密閉手段１００は、扁平電機子コイル１６、サブ回転子マグネット１０、メイン扁平回転子マグネット９及び外輪カプリングマグネット２を大気圧に維持し、内輪カップリングマグネット３、出力軸５及び図示されない被駆動装置を大気圧以上に維持するように仕切り密閉する。
ハウジング２９は、出力軸５と扁平電機子軸２１の間に設けられ、ハウジング２９の一方は第２のベアリング８を介して扁平電機子軸２１の一端が支持され、他方は第３のベアリング６を介して出力軸５の一端がそれぞれ支持される。
隔壁部３０は、ハウジング２９に接続され、外輪カップリングマグネット２と内輪カップリングマグネット３とを隔離して仕切る。隔壁部３０は薄く（厚み：０．３ｍｍ）構成されるため強度上補強カラー４が設けられる。補強カラー４は好適には樹脂より成る。  
ケーシング１は、隔壁部３０に接続され、ハウジング２９及び隔壁部３０と共に扁平電機子コイル１６、サブ回転子マグネット１０、メイン扁平回転子マグネット９及び外輪カプリングマグネット２を大気圧に維持し、内輪カップリングマグネット３、出力軸５及び図示されない被駆動装置を大気圧以上に維持する。
又、大気圧以上に維持される気体は、好適にはアルゴン、窒素等が充填され３０気圧に維持される。これにより、内輪カップリングマグネット３及び出力軸５により回転駆動される図示されない被駆動装置は大気圧以上に維持され、扁平電機子コイル１６から発生する不純物は内輪カップリングマグネット３、出力軸５及び図示されない被駆動装置から完全に遮蔽される。
このため、図示されない被駆動装置は長寿命に維持される。
隔壁構造の密閉手段１００は非磁性材料より成り、非磁性金属であれば基本的に使用可能である。ケーシング１は、ステンレス材のＳＵＳ３１０が最も好適である。
このため、ケーシング１の渦電流損を含む鉄損は、最小限に抑制される。
【００１９】
次に、図示されない電機子電流制御装置は、扁平電機子コイル１６の空芯中央部のプリント基板１７に設けられるホール素子１８によりメイン扁平回転子マグネット９又はサブ回転子マグネット１０の界磁位置を検出して、ホール素子１８からの信号により直流電流を制御する。図示されない電機子電流制御装置は、ホール素子１８に配線される図示されないリード線を介してカバー１２の外部に設けられる。
このため、メイン扁平回転子マグネット９又はサブ回転子マグネット１０の磁極位置を正確に検出でき、適正な回転制御が可能となる。      
電動機の筐体は、ケーシング１と、ケーシング１の一方側を密封状態に封止するキャップ２３とケーシング１の他方側を保護するカバー１２からなり、それらは相互に図示されないボルトで固定されている。  
カバー１２には、リード線引出口２８が設けられ、扁平電機子コイル１６からの図示されないリード線や  ホール素子１８からの図示されないリード線が配線される。
本発明のブラシレス直流電動機の構成は、各部品を扁平電機子軸２１の長さ方向に積み重ねて組み立てる単純な構成となっており、さらに、メイン扁平回転子マグネット９とサブ回転子マグネット１０を同じ仕様として共用することも可能である。
又、大気圧以上に維持された領域３２内には、電流通電のための電源、電線等が不要のため、非常に簡単な構造となる。
このため、組立てが簡単にでき量産が容易となる。
従って、高効率で高トルクの、且つ量産の容易な隔壁を持つブラシレス直流電動機となる。
図示されない被駆動装置、例えば、冷凍装置、ポンプ等は、出力軸５に連結され、内輪カップリングマグネット３及び出力軸５により回転駆動され、内輪カップリングマグネット３、出力軸５と共に大気圧以上に維持される。扁平電機子コイル１６から発生する不純物は内輪カップリングマグネット３、出力軸５及び図示されない被駆動装置から完全に遮蔽される。
このため、図示されない被駆動装置は長寿命に維持される。
【実施例２】
【００２０】
図２に示されるように、扁平電機子コイル１６は、プリント基板１７上にリング状に巻き回される空芯のコイルを有し、コイルに直流電流が通電された時に磁界が発生される。空芯のコイルはコイル外径に対して厚みを薄く構成でき、電動機内部のレイアウト上の制約にも対応が容易である。又、コイルを積み重ねて構成することも可能である。
このため、鉄芯等の有芯コイルに比べてより扁平で小型の用途に広く適用できる。
サブ回転子マグネット１０は、永久磁石から成り扁平電機子コイル１６に面して円周状に設けられ、第１のヨーク１５を介して扁平電機子軸８５に接続され、扁平電機子コイル１６の磁界により回転される。
メイン扁平回転子マグネット９は、永久磁石から成り扁平電機子コイル１６を挟んでサブ回転子マグネット１０と対向して円周状に配置され、磁性材料により扁平電機子軸８５と一体成形される第２のヨーク１９を介して扁平電機子軸８５に接続され、サブ回転子マグネット１０と共に磁界を閉じ込め、扁平電機子コイル１６の磁界により回転される。扁平電機子コイル１６、サブ回転子マグネット１０及びメイン扁平回転子マグネット９は、扁平電機子軸８５と共にモーターベース８１及びモーターカバー８７により密閉される。
さらに、扁平電機子コイル１６を挟んでサブ回転子マグネット１０及びメイン扁平回転子マグネット９を対向させているために扁平電機子コイル１６を鎖交する磁束の漏洩は極少に抑制される。
このため、サブ回転子マグネット１０及びメイン扁平回転子マグネット９に対する扁平電機子コイル１６の各々の磁界により回転され発生される各々の出力トルクが重ね合わされて強力なトルクが生じる。
又、メイン扁平回転子マグネット９とサブ回転子マグネット１０を同じ仕様として共用することも可能である。
このため、組立てが簡単にでき量産が容易となる。
【００２１】
次に、扁平電機子軸８５の一端にモーター軸８８が設けられ、モーター軸８８の回転が減速される減速機８０の一端がモーター軸８８に接続され、減速機の出力軸９３がハウジング９８と隔離して外輪カップリングヨーク７２を介して外輪カップリングマグネット２に接続される。
外輪カップリングマグネット２は、外輪カップリングヨーク７２に永久磁石が円周状に接続され、減速機の出力軸９３の回転に伴い回転される。又、内輪カップリングマグネット３は、隔壁部３０を挟んで外輪カップリングマグネット２の内側に永久磁石が円周状に設けられ、外輪カップリングマグネット２の磁気吸引力により同期して回転される。外輪カップリングヨーク７２、外輪カップリングマグネット２、内輪カップリングマグネット３、ハウジング９８は、カップリングケース７８内に収納される。
外輪カップリングマグネット２が接続される軟磁性材料からなる外輪カップリングヨーク７２には交番磁束が鎖交することは皆無となり、鉄損は皆無とすることができる。即ち、外輪カップリングマグネット２の近傍に配置されたケーシング１の鉄損は、外輪カップリングマグネット２及び内輪カップリングマグネット３の磁気回路定数で決まるので、適宜の設計によって、最小限に抑制される。渦電流損は、一定回転時においては磁束密度の2乗およびケーシング１の鎖交実効体積の積で近似されることから容易に設計できる。
従って、外輪カップリングマグネット２及び内輪カップリングマグネット３の回転により、ブラシレス直流電動機の加速及び減速時の急激なトルク変動の衝撃が緩和され、出力トルクが補足される。
このため、高効率の運転が可能となる。
【００２２】
出力軸７５は、内輪カップリングマグネット３に接続され、一端を第３のベアリング７９及び他端をベアリングホルダー７７内に収納される第４のベアリング７６にて支持されて、内輪カップリングマグネット３の回転に同期して回転され、さらに、連結される図示されない被駆動装置を回転駆動する。
このため、扁平電機子軸８５からの出力トルクが出力軸７５を介して確実に図示されない被駆動装置に伝達される。
次に、隔壁構造の密閉手段１００は、扁平電機子コイル１６、サブ回転子マグネット１０、メイン扁平回転子マグネット９及び外輪カプリングマグネット２を大気圧に維持し、内輪カップリングマグネット３、出力軸７５及び図示されない被駆動装置を大気圧以上に維持するように仕切り密閉する。
ハウジング９８は、出力軸７５と扁平電機子軸８５の間に設けられ、ハウジング９８の一方は減速機の出力軸９３とは隔離され、他方は第４のベアリング７６を介して出力軸７５の一端が支持される。
隔壁部３０は、ハウジング９８に接続され、外輪カップリングマグネット２と内輪カップリングマグネット３とを隔離して仕切る。隔壁部３０は薄く（厚み：０．３ｍｍ）構成されるため強度上補強カラー４が設けられる。
ケーシング１は、隔壁部３０に接続され、ハウジング９８及び隔壁部３０と共に扁平電機子コイル１６、サブ回転子マグネット１０、メイン扁平回転子マグネット９及び外輪カプリングマグネット２を大気圧に維持し、内輪カップリングマグネット３、出力軸７５及び図示されない被駆動装置を大気圧以上に維持する。
又、大気圧以上に維持される気体は、好適にはアルゴン、窒素等が充填され３０気圧に維持される。これにより、内輪カップリングマグネット３及び出力軸７５により回転駆動される図示されない被駆動装置は大気圧以上に維持され、扁平電機子コイル１６から発生する不純物は内輪カップリングマグネット３、出力軸７５及び図示されない被駆動装置から完全に遮蔽される。
このため、図示されない被駆動装置は長寿命に維持される。
キャップ９４は、ケーシング１に出力軸７５が収納密閉されるように接続される。
【００２３】
隔壁構造の密閉手段１００は非磁性材料より成り、非磁性金属であれば基本的に使用可能である。ケーシング１は、ステンレス材のＳＵＳ３１０が最も好適である。
このため、ケーシング１の渦電流損を含む鉄損は、最小限に抑制される。
又、メイン扁平回転子マグネット９とサブ回転子マグネット１０を同じ仕様として共用することも可能である。又、大気圧以上に維持された領域３２内には電流通電のための電源、電線等が不要のため、非常に簡単な構造となる。
このため、組立てが簡単にでき量産が容易となる。
従って、高効率で高トルク、低回転数の、且つ量産の容易な隔壁を持つブラシレス直流電動機となる。
図示されない被駆動装置、例えば、冷凍装置、ポンプ等は、出力軸７５に連結され、内輪カップリングマグネット３及び出力軸７５により回転駆動され、内輪カップリングマグネット３、出力軸７５と共に大気圧以上に維持される。扁平電機子コイル１６から発生する不純物は内輪カップリングマグネット３、出力軸７５及び図示されない被駆動装置から完全に遮蔽される。
このため、図示されない被駆動装置は長寿命に維持される。
【実施例３】
【００２４】
図３に示されるように、電機子コイル４４は、鉄芯３９にコイルが巻き回され、コイルに直流電流が通電された時に磁界が発生される。電機子軸４３に接続される永久磁石より成るメイン扁平回転子マグネット４５が磁気吸引力により回転される。
電機子軸４３は、メイン扁平回転子マグネット４５に接続されメイン扁平回転子マグネット４５の回転に伴い回転される。又、電機子軸４３は軟磁性材料で、電機子軸４３の一端を延長して形成され外輪カップリングマグネット２が設けられる外輪カップリングヨーク２０で一体成形で構成される。電機子軸４３の一端は第１のベアリング１３で支持され、他端は第２のベアリング８にて支持される。
外輪カップリングマグネット２は、電機子軸４３に円周状に配置される永久磁石から成り電機子軸４３の回転に伴い回転される。内輪カップリングマグネット３は、外輪カップリングマグネット２の内側に円周状に設けられる永久磁石から成り、外輪カップリングマグネット２の磁気吸引力により同期して回転される。外輪カップリングマグネット２が接続される軟磁性材料からなる外輪カップリングヨーク２０には交番磁束が鎖交することは皆無となり、従って鉄損は皆無とすることができる。出力トルクの低下が最小限に抑えられ、出力トルクの低下を補うための電機子コイル４４の電流増加を抑制することもできる。
これにより、電機子軸４３から伝達される出力軸５が必要とする伝達トルクは定格トルクに近似した値でほぼ満足される。即ち、外輪カップリングマグネット２の近傍に配置されたケーシング１の鉄損は、外輪カップリングマグネット２及び内輪カップリングマグネット３の磁気回路定数で決まるので、適宜の設計によって、最小限に抑制される。渦電流損は、一定回転時においては磁束密度の2乗およびケーシング１の鎖交実効体積の積で近似されることから容易に設計できる。
出力軸５は、内輪カップリングヨーク７を介して内輪カップリングマグネット３に接続され、一端を第３のベアリング６及び他端を第４のベアリング２４にて支持されて、内輪カップリングマグネット３の回転に伴い回転され、出力軸５に連結される図示されない被駆動装置を回転駆動する。
このため、電機子軸４３からの出力トルクが出力軸５を介して確実に図示されない被駆動装置に伝達される。
【００２５】
次に、隔壁構造の密閉手段１００は、電機子コイル４４、メイン扁平回転子マグネット４５及び外輪カプリングマグネット２を大気圧に維持し、内輪カップリングマグネット３、出力軸５及び図示されない被駆動装置を大気圧以上に維持するように仕切り密閉する。
ハウジング２９は、出力軸５と電機子軸４３の間に設けられ、ハウジング２９の一方は第２のベアリング８を介して電機子軸４３の一端が支持され、他方は第３のベアリング６を介して出力軸５の一端がそれぞれ支持される。
隔壁部３０は、ハウジング２９に接続され、外輪カップリングマグネット２と内輪カップリングマグネット３とを隔離して仕切る。隔壁部３０は薄く（厚み：０．３ｍｍ）構成されるため強度上補強カラー４が設けられる。補強カラー４は好適には樹脂より成る。  
ケーシング１は、隔壁部３０に接続され、ハウジング２９及び隔壁部３０と共に電機子コイル４４、メイン扁平回転子マグネット４５及び外輪カプリングマグネット２を大気圧に維持し、内輪カップリングマグネット３、出力軸５及び図示されない被駆動装置を大気圧以上に維持する。
又、大気圧以上に維持される気体は、好適にはアルゴン、窒素等が充填され３０気圧に維持される。これにより、内輪カップリングマグネット３及び出力軸５により回転駆動される図示されない被駆動装置は大気圧以上に維持され、電機子コイル４４から発生する不純物は内輪カップリングマグネット３、出力軸５及び図示されない被駆動装置から完全に遮蔽される。
このため、図示されない被駆動装置は長寿命に維持される。
隔壁構造の密閉手段１００は非磁性材料より成り、非磁性金属であれば基本的に使用可能である。ケーシング１は、ステンレス材のＳＵＳ３１０が最も好適である。
このため、ケーシング１の渦電流損を含む鉄損は、最小限に抑制される。
【００２６】
次に、図示されない電機子電流制御装置は、プリント基板４０に設けられるホール素子１８によりメイン扁平回転子マグネット４５の界磁位置を検出して、ホール素子１８からの信号により直流電流を制御する。図示されない電機子電流制御装置は、ホール素子１８に配線される図示されないリード線を介してカバー１２の外部に設けられる。
このため、メイン扁平回転子マグネット４５の磁極位置を正確に検出でき、適正な回転制御が可能となる。      
電動機の筐体は、ケーシング１と、ケーシング１の一方側を密封状態に封止するキャップ２３とケーシング１の他方側を保護するカバー１２からなり、それらは相互に図示されないボルトで固定されている。  
カバー１２には、図示されないリード線引出口が設けられ、電機子コイル４４、ホール素子１８からの図示されないリード線が配線される。
本発明のブラシレス直流電動機の構成は、各部品を電機子軸４３の長さ方向に積み重ねて組み立てる単純な構成となっており、又、大気圧以上に維持された領域３２内には、電流通電のための電源、電線等が不要のため、非常に簡単な構造となる。
このため、組立てが簡単にでき量産が容易となる。
従って、高効率で、且つ量産の容易な隔壁を持つブラシレス直流電動機となる。
図示されない被駆動装置、例えば、冷凍装置、ポンプ等は、出力軸５に連結され、内輪カップリングマグネット３及び出力軸５により回転駆動され、内輪カップリングマグネット３、出力軸５と共に大気圧以上に維持される。電機子コイル４４から発生する不純物は内輪カップリングマグネット３、出力軸５及び図示されない被駆動装置から完全に遮蔽される。
このため、図示されない被駆動装置は長寿命に維持される。
【実施例４】
【００２７】
図４に示されるように、電機子コイル５９は、リング状に巻き回される空芯のコイルを有し、コイルに直流電流が通電された時に磁界が発生される。空芯のコイルはコイル外径に対して厚みを薄く構成でき、電動機内部のレイアウト上の制約にも対応が容易である。又、コイルを積み重ねて構成することも可能である。
このため、鉄芯等の有芯コイルに比べてより扁平で小型の用途にも広く適用できる。
電機子コイル５９は電機子軸６３の軸方向と平行に設けられる。電機子コイル５９に面して、電機子軸６３に接続される永久磁石より成るメイン扁平回転子マグネット６４が配置され、電機子軸６３の一端が延長されて形成される回転ヨーク６６が電機子コイル５９を挟んでメイン扁平回転子マグネット６４の反対側に設けられる。
メイン扁平回転子マグネット６４は、電機子コイル５９の磁界により回転され、電機子軸６３は、メイン扁平回転子マグネット６４に接続されメイン扁平回転子マグネット６４の回転に伴い回転される。又、電機子軸６３は軟磁性材料で、電機子軸６３の一端を延長して形成され外輪カップリングマグネット２が設けられる外輪カップリングヨーク６６で一体成形で構成される。電機子軸６３の一端は第１のベアリング１３で支持され、他端は第２のベアリング８にて支持される。
【００２８】
外輪カップリングマグネット２は、電機子軸６３に円周状に配置される永久磁石から成り電機子軸６３の回転に伴い回転される。内輪カップリングマグネット３は、外輪カップリングマグネット２の内側に円周状に設けられる永久磁石から成り、外輪カップリングマグネット２の磁気吸引力により同期して回転される。外輪カップリングマグネット２が接続される軟磁性材料からなる外輪カップリングヨーク６７には交番磁束が鎖交することは皆無となり、従って鉄損は皆無とすることができる。出力トルクの低下が最小限に抑えられ、出力トルクの低下を補うための電機子コイル５９の電流増加を抑制することもできる。
これにより、電機子軸６３から伝達される出力軸５が必要とする伝達トルクは定格トルクに近似した値でほぼ満足される。即ち、外輪カップリングマグネット２の近傍に配置されたケーシング１の鉄損は、外輪カップリングマグネット２及び内輪カップリングマグネット３の磁気回路定数で決まるので、適宜の設計によって、最小限に抑制される。渦電流損は、一定回転時においては磁束密度の2乗およびケーシング１の鎖交実効体積の積で近似されることから容易に設計できる。
出力軸５は、内輪カップリングヨーク７を介して内輪カップリングマグネット３に接続され、一端を第３のベアリング６及び他端を第４のベアリング２４にて支持されて、内輪カップリングマグネット３の回転に伴い回転され、出力軸５に連結される図示されない被駆動装置を回転駆動する。
このため、電機子軸６３からの出力トルクが出力軸５を介して確実に図示されない被駆動装置に伝達される。
【００２９】
次に、隔壁構造の密閉手段１００は、電機子コイル５９、メイン扁平回転子マグネット６４及び外輪カプリングマグネット２を大気圧に維持し、内輪カップリングマグネット３、出力軸５及び図示されない被駆動装置を大気圧以上に維持するように仕切り密閉する。
ハウジング２９は、出力軸５と電機子軸６３の間に設けられ、ハウジング２９の一方は第２のベアリング８を介して電機子軸６３の一端が支持され、他方は第３のベアリング６を介して出力軸５の一端がそれぞれ支持される。
隔壁部３０は、ハウジング２９に接続され、外輪カップリングマグネット２と内輪カップリングマグネット３とを隔離して仕切る。隔壁部３０は薄く（厚み：０．３ｍｍ）構成されるため強度上補強カラー４が設けられる。補強カラー４は好適には樹脂より成る。  
ケーシング１は、隔壁部３０に接続され、ハウジング２９及び隔壁部３０と共に電機子コイル５９、メイン扁平回転子マグネット６４及び外輪カプリングマグネット２を大気圧に維持し、内輪カップリングマグネット３、出力軸５及び図示されない被駆動装置を大気圧以上に維持する。
又、大気圧以上に維持される気体は、好適にはアルゴン、窒素等が充填され３０気圧に維持される。これにより、内輪カップリングマグネット３及び出力軸５により回転駆動される図示されない被駆動装置は大気圧以上に維持され、電機子コイル５９から発生する不純物は内輪カップリングマグネット３、出力軸５及び図示されない被駆動装置から完全に遮蔽される。
このため、図示されない被駆動装置は長寿命に維持される。
隔壁構造の密閉手段１００は非磁性材料より成り、非磁性金属であれば基本的に使用可能である。ケーシング１は、ステンレス材のＳＵＳ３１０が最も好適である。
このため、ケーシング１の渦電流損を含む鉄損は、最小限に抑制される。
【００３０】
次に、図示されない電機子電流制御装置は、コイルＡｓｓｙ６０の近傍に設けられるホール素子１８によりメイン扁平回転子マグネット６４の界磁位置を検出して、ホール素子１８からの信号により直流電流を制御する。図示されない電機子電流制御装置は、ホール素子１８に配線される図示されないリード線を介してカバー１２の外部に設けられる。
このため、メイン扁平回転子マグネット６４の磁極位置を正確に検出でき、適正な回転制御が可能となる。      
電動機の筐体は、ケーシング１と、ケーシング１の一方側を密封状態に封止するキャップ２３とケーシング１の他方側を保護するカバー１２からなり、それらは相互に図示されないボルトで固定されている。  
カバー１２には、図示されないリード線引出口が設けられ、電機子コイル５９、ホール素子１８からの図示されないリード線が配線される。
大気圧以上に維持された領域３２内には、電流通電のための電源、電線等が不要のため、非常に簡単な構造となる。
このため、組立てが簡単にでき量産が容易となる。
従って、高効率で、且つ量産の容易な隔壁を持つブラシレス直流電動機となる。
図示されない被駆動装置、例えば、冷凍装置、ポンプ等は、出力軸５に連結され、内輪カップリングマグネット３及び出力軸５により回転駆動され、内輪カップリングマグネット３、出力軸５と共に大気圧以上に維持される。電機子コイル５９から発生する不純物は内輪カップリングマグネット３、出力軸５及び図示されない被駆動装置から完全に遮蔽される。
このため、図示されない被駆動装置は長寿命に維持される。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
被駆動装置を大気圧以上に維持して不純物を完全に遮蔽する隔壁構造の密閉手段を必要とする冷凍機、ポンプ等の産業機器の駆動用に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】マグネット回転子ブラシレス直流電動機の一実施例の断面図である。
【図２】減速機介在タイプブラシレス直流電動機の一実施例の断面図である。
【図３】コアードブラシレスラジアルタイプ直流電動機の一実施例の断面図である。
【図４】コアレスブラシレスラジアルタイプ直流電動機の一実施例の断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  ケーシング                    ２  外輪カップリングマグネット    
３  内輪カップリングマグネット    ５、７５  出力軸  
６、７９  第３のベアリング        ７  内輪カップリングヨーク    
８、９１  第２のベアリング    ９、４５、６４  メイン扁平回転子マグネット  
１０  サブ回転子マグネット  １２  カバー    １３、８６  第１のベアリング
１５  第１のヨーク          １６  扁平電機子コイル
１７  プリント基板          １８  ホール素子        １９  第２のヨーク    
２０、６７、７２  外輪カップリングヨーク      ２１、８５  扁平電機子軸  
２３、９４  キャップ        ２４、７６  第４のベアリング
２９、９８  ハウジング      ３０  隔壁部  
３２  大気圧以上に維持される領域      ３９  鉄芯    ４３、６３  電機子軸  
４４、５９  電機子コイル    ６６  回転ヨーク        ８８  モーター軸    
９３  減速機の出力軸      １００  隔壁構造の密閉手段
【図１】
2005094830.tif 000003
【図２】
2005094830.tif 000004
【図３】
2005094830.tif 000005
【図４】
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