(57)【要約】ステータ（１１）と、外側に位置するロータ（１２）とを有する少なくとも１つのモータモジュールを備えた爪形磁極モータが提案される。コスト・構成スペース利点を得ると同時に爪形磁極モータを空調送風機のためのファンに有利に使用するためには、ステータ（１１）とロータ（１２）とが円錐形に形成されている。
2006512038.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
爪形磁極モータであって、少なくとも１つのモータモジュールが設けられており、該モータモジュールが、ステータ（１１）と、外側に位置するロータ（１２）とを有しており、ステータ（１１）とロータ（１２）とが、エアギャップ（１３）を残して互いに同心的に配置されている形式のものにおいて、ステータ（１１）とロータ（１２）とが、円錐形状を有していることを特徴とする、爪形磁極モータ。
【請求項２】
ステータ（１１）が、互いに軸方向で間隔を置いて配置された２つのヨーク（１４，１５）と、両ヨーク（１４，１５）の間に配置された、有利には円錐形の環状コイル（２０）と、該環状コイル（２０）にわたって延びる、互いに係合する幾つかの爪（１６，１７）とを有しており、これらの爪（１６，１７）のうち、それぞれ半分が、それぞれ１つのヨーク（１４，１５）から、有利には該ヨーク（１４，１５）と一体の状態で突出しており、ステータ（１１）を取り囲むロータ（１２）が、爪（１６，１７）の数に相当する数の永久磁極（２３）を有している、請求項１記載の爪形磁極モータ。
【請求項３】
環状コイル（２０）が、コイル枠体（２１）に巻き付けられており、該コイル枠体（２１）が、中心の中空円筒状のコア（２１１）と、該コア（２１１）を端面側で仕切る２つの半径方向フランジ（２１２，２１３）とを有しており、両半径方向フランジ（２１２，２１３）の形状が、それぞれ隣接したヨーク（１４，１５）の形状に模造されている、請求項２記載の爪形磁極モータ。
【請求項４】
環状コイル（２０）が、逆方向に巻成された２つの巻線から成っている、請求項２または３記載の爪形磁極モータ。
【請求項５】
ヨーク（１４，１５）と爪（１６，１７）とが、磁気的に伝導性の材料から成っている、請求項２から４までのいずれか１項記載の爪形磁極モータ。
【請求項６】
永久磁極（２３）が、半径方向で磁化された永久磁石シェルセグメントによって形成されており、該永久磁石シェルセグメントが組み合わされて、１つの円錐体が形成されている、請求項２から５までのいずれか１項記載の爪形磁極モータ。
【請求項７】
ロータ（１２）が、ステータ（１１）を同心的に取り囲む円錐形の帰路形成リング（２２）を有しており、該帰路形成リング（２２）の、爪（１６，１７）に面した側の内壁（２２１）に永久磁極（２３）が接触している、請求項２から６までのいずれか１項記載の爪形磁極モータ。
【請求項８】
整合したモジュール軸線を備えたｍ（ｍ＞２）個のモータモジュールが連続して配置されており、隣接したモータモジュールのステータ（１１）またはロータ（１２）が、３６０゜／ｍだけ電気的に互いに回動させられており、ロータ（１２）が、互いに剛性的に連結されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の爪形磁極モータ。
【請求項９】
整合したモジュール軸線を備えた２つのモータモジュールが連続して配置されており、両モータモジュールのステータ（１１）またはロータ（１２）が、９０゜だけ電気的に互いに回動させられており、ロータ（１２）が、互いに剛性的に連結されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の爪形磁極モータ。
【請求項１０】
当該爪形磁極モータが、ファン羽根（２９）を備えたファンホイール（２５）を有するファンに使用されるようになっており、当該爪形磁極モータが、ファンホイール（２５）の内部に配置されている、請求項１から９までのいずれか１項記載の爪形磁極モータ。
【請求項１１】
ファン羽根（２９）を有するファンホイール（２５）を備えたファンにおいて、請求項１から９までのいずれか１項記載の爪形磁極モータが、ファンホイール（２５）の内部に配置されていることを特徴とする、ファン羽根を有するファンホイールを備えたファン。
【請求項１２】
ファンホイール（２５）が、円錐形のポット壁（２６２）を備えたポット状のハブ（２６）を有しており、該ハブ（２６）が、ファン軸（２８）に回転支承されており、ステータ（１１）が、ファン軸（２８）に相対回動不能に嵌められており、ロータ（１２）が、ハブ（２６）に固定されている、請求項１１記載のファン。
【請求項１３】
爪（１６，１７）を有するヨーク（１４，１５）が、ファン軸（２８）に相対回動不能に嵌められており、環状コイル（２０）を収容するコイル枠体（２１）が、ヨーク（１４，１５）から突出した中心のスリーブ（１８，１９）に相対回動不能に嵌められており、永久磁極（２３）が、場合によって帰路形成リング（２２）を介してハブ（２６）の円錐形のポット壁（２６２）に相対回動不能に接触していて、有利には、場合によって帰路形成リング（２２）と共にファンホイール（２５）の材料の射出成形によりハブ（２６）内に一緒に埋め込まれている、請求項１２記載のファン。
【請求項１４】
ファン羽根（２９）が、ポット状のハブ（２６）の開口縁部（２６１）からハブ（２６）を越えてファン軸（２８）に対して平行に延びており、ハブ（２６）の開口縁部（２６１）に、爪形磁極モータの通風のためのファン翼（３１）が配置されている、請求項１２または１３記載のファン。
【請求項１５】
特に空調送風機に用いられるダブルファンにおいて、請求項１１から１４までのいずれか１項記載の２つのファンが設けられており、両ファンが、共通のファン軸（２８）に対して一体に結合されたファン軸を備えて軸方向で間隔を置いて並置されており、これによって、ファンホイール（２５）のポット状のハブ（２６）の開口縁部（２６１）が互いに向かい合っており、ファンホイール（２５）の間で半径方向に延びる固定プレート（３２）が、共通のファン軸（２８）を相対回動不能に収容していることを特徴とする、ダブルファン。
【請求項１６】
両ファンホイール（２５）の内部に配置された爪形磁極モータのステータ（１１）が、９０゜だけ電気的にファン軸（２８）を中心として互いに回動させられており、ファンホイール（２５）が、同方向に方向付けられたロータ（１２）に互いに剛性的に連結されている、請求項１５記載のダブルファン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
背景技術
本発明は、請求項１の上位概念部に記載した形式の爪形磁極モータから出発する。
【０００２】
アウタロータ型モータとして構想されたこの形式の既知の４磁極の爪形磁極モータ（Ｇｕｅｎｔｅｒ  Ｋａｓｔｉｎｇｅｒ：「Ｂｅｉｔｒａｅｇｅ  ｚｕ  Ｒｉｎｇｓｐｕｌｅｎｋｌｅｉｎａｎｔｒｉｅｂｅｎ」，Ｄｉｓｓ．２００１年５月，Ｊｏｈａｎｎｅｓ  Ｋｅｐｌｅｒ大学  Ｌｉｎｚ在，第８頁）は中空円筒状のステータを有している。このステータは円筒状のロータによって同心的に、環状のエアギャップを残して取り囲まれている。ロータは、半径方向で磁化された永久磁石リングと、帰路として働く鉄リングとから形成されている。ステータは円筒状の環状コイルを有している。この環状コイルは、横断面で見て二重Ｔ字形のコイル枠体に巻き付けられている。このコイル枠体はスリーブに被せ嵌められていて、２つのヨークの間に挟み込まれている。両ヨークはスリーブにプレス嵌めされている。各ヨークから、２つの爪が環状コイルにわたって延びている。この場合、全部で４つの爪が互いに係合する。中心に設けられた同心的な環状コイルは、磁界を４つの全ての爪に形成する磁束を発生させ、これによって、全部で２つの磁極対が形成される。コイル磁束は、内側に位置するスリーブから出発して爪形磁極と、エアギャップと、永久磁石とを介して、外側に位置する帰路形成リングに延びている。この帰路形成リングでは、磁束が接線方向にさらに経過し、幾何学的にずらされた隣接爪を介して再び出発点で閉じられる。スリーブでは、磁束線が長手方向軸線の方向に延びている。
【０００３】
発明の利点
請求項１の特徴を備えた本発明による爪形磁極モータは、この爪形磁極モータを、駆動したい機器、特にファンまたは送風機のファンホイールの内部に極めて良好に組み込むことができ、したがって、付加的な構成スペースが不要となるという利点を有している。爪形磁極モータはその円錐形状に基づき、有利には軸方向で機器内に押し込むことができ、この機器にロータで容易に固定することができ、これによって、別個のロータ軸を省略することができ、軸方向で密集した構造を得ることができる。特に、たとえば空調送風機におけるファンのファンホイールを駆動するための爪形磁極モータの使用時には、本発明による爪形磁極モータによって提供された利点を最適に取り入れることができる。なぜならば、爪形磁極モータが、強制的にファンホイールの内部にいずれにせよ存在する構成スペースを最大限に使用し、ファン寸法の変更を必要としないからである。空調送風機に用いられる慣用のファンに比べて、変更されずに寸法設定されたファンホイールでは、ファンの構造長さの著しい減少が得られる。この長さは、いまや、もはやファンホイールの軸方向の幅または深さによってしか規定されていない。ファンホイールが構造的にやや変更される場合には、ファンホイールを同時に爪形磁極モータの冷却のために使用することができ、これによって、爪形磁極モータを同じ寸法でより出力強に設計することができる。
【０００４】
請求項２〜１０に記載した手段によって、請求項１に記載した爪形磁極モータの有利な構成および改良形が可能となる。
【０００５】
組み込まれた爪形磁極モータを備えたファンは、請求項１１〜１４に記載してある。
【０００６】
特に空間を節約した、空調送風機に用いられるダブルファンは、請求項１５の特徴によって得ることができる。
【０００７】
実施例の説明
以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。
【０００８】
図２に分解図でかつ図１に組み立てられた状態で部分的に破断して見ることができる概略的に示した爪形磁極モータ（クローポールモータ）は、ステータ１１と、このステータ１１に対して同軸的に配置されたロータ１２とを有している。このロータ１２は、エアギャップ１３を残してステータ１１を同心的に取り囲んでいる。このステータ１１とロータ１２とは円錐形状のモータモジュールを形成している。この場合、ステータ１１の外径と、ロータ１２の内径および外径とは、軸方向でなだらかに先細りにされている。当然ながら、ステータ１１とロータ１２との円錐形状は厳密に直線状に延びている必要はなく、直線と異なっていてもよい。たとえば、円錐形状もしくは外形が外方にまたは内方に湾曲させられていてよい。ステータ１１とロータ１２との外形が互いに対応して段状に先細りにされていることも可能である。
【０００９】
ステータ１１は、互いに軸方向で間隔を置いて配置された２つのヨーク１４，１５と、両ヨーク１４，１５の間に配置された円錐形の環状コイル２０とを有している。両ヨーク１４，１５は、一体成形された爪形磁極１６；１７と、さらに後で説明したい軸にヨーク１４；１５を被せ嵌めかつ位置固定するための一体成形された中心のスリーブ１８；１９とを備えている。択一的には、モータ１２の、設定された出力で十分な構成スペースが存在していて、モータ１２をそれほどコンパクトに形成することができない場合には、環状コイル２０が円筒状に巻成されてもよい。爪１６，１７とスリーブ１８，１９とを備えたヨーク１４，１５は、磁気的に伝導性の材料から製造されている。環状コイル２０はコイル枠体２１に巻き付けられている。このコイル枠体２１は、ヨーク１４，１５のスリーブ１８，１９に被せ嵌めるための中心の中空円筒状のコア２１１と、このコア２１１を端面側で仕切る２つの半径方向フランジ２１２，２１３とを有している。両半径方向フランジ２１２，２１３の形状は、それぞれ隣接したヨーク１４；１５の形状に模造されている。たとえば４磁極で形成された爪形磁極モータでは、各ヨーク１４；１５が、直径方向に配置された２つの爪１６；１７を有している。両ヨーク１４，１５は９０゜だけ回動させられて組み合わされ、これによって、環状コイル２０にわたって延びる爪１６，１７が互いに係合する。環状コイル２０を製作するためには、コイル枠体２１が半径方向フランジ２１２で、爪１６を有するヨーク１４内に押し込まれる。この場合、コイル枠体２１のコア２１１がスリーブ１８に被せ嵌められる。その後、コイル枠体２１が９０゜だけ回動させられ、これによって、半径方向フランジ２１２がヨーク１４と合致する。その後、爪１７を有するヨーク１５がそのスリーブ１９でコイル枠体２１のコア２１１内に押し込まれ、これによって、爪１７が両爪１６の間に位置することになる。その後、巻き線材がコイル枠体２１に巻き付けられる。これによって、円錐形の環状コイル２０が形成される。
【００１０】
外側に位置するロータ１２は、本実施例では、ステータ１１を同心的に取り囲む円錐形の帰路形成リング２２と、爪１６，１７の数に相当する数の永久磁極２３（本実施例では４つの永久磁極２３）とを有している。これらの永久磁極２３は、帰路形成リング２２の、爪１６，１７に面した側の内壁２２１に接触している。図２に見ることができるように、永久磁極２３は永久磁石シェルセグメントによって形成されている。この永久磁石シェルセグメントは周方向で組み合わされて、１つの中空の円錐体を形成している。シェルセグメントはそれぞれ半径方向で磁化されている。この場合、磁化方向は、隣接したシェルセグメントで逆方向に向けられている。択一的には、永久磁極２３が、閉鎖された円錐形の永久磁石リングによって実現されてもよい。この永久磁石リングは適宜に磁化されている。変更された構成では、帰路形成リング２２を省略することができる。この場合、永久磁石シェルは磁極方向付けられて磁化されている。
【００１１】
図１に示した爪形磁極モータの一列の構成では、爪形磁極モータの規定された始動を保証するために、爪１６，１７を非対称的に形成することが有利である。環状コイル２０の制御は双極式に行われる。環状コイル２０の単極式の制御が所望される場合には、環状コイル２０が、逆方向に巻成された２つの巻線から形成される。両巻線はコイル枠体２１に巻き付けられている。
【００１２】
ここに説明した一列の爪形磁極モータは複列、たとえば二列または三列に任意の列数を備えて形成されてもよい。これによって、列数に相当する数の、図１に示したようにステータ１１とロータ１２とから形成されたモータモジュールが軸方向で連続して配置される。この場合、連続したモータモジュールでは、ステータ１１が互いに回動させられていて、しかも、２つのモータモジュールの場合には９０゜だけ電気的にかつｍ＞２のモータモジュールの場合には３６０゜／ｍだけ電気的に回動させられている。ロータ１２は互いに相対回動不能に連結されている。個々のモータモジュールの間の軸方向の間隔は磁気的な分離のために働く。択一的には、ステータ１１の代わりに、永久磁極２３を有するロータ１２が、前述した回動角だけ互いに回動させられてよい。
【００１３】
前述した爪形磁極モータは、ラジアルファンまたは軸流・斜流ファンとして形成されたファンのファンホイール２５のための駆動モータとして有利に使用される。ラジアルファンとして形成されたファンが図２に斜視図で示してある。この場合、爪形磁極モータはファンホイール２５の内部に配置されており、これによって、爪形磁極モータはファンにおける付加的な構成スペースを必要としない。図４の右側半部に断面図で見ることができる図２に示したファンホイールは、円錐形のポット壁２６２と、ポット開口２６３を取り囲む環状の開口縁部２６１とを備えたポット状のハブ２６を有している。このハブ２６は支承部２７によってファン軸２８（図４参照）に回転支承されている。ハブ２６の開口縁部２６１から、ファン羽根２９がファン軸２８に対して平行にポット壁２６２を越えて延びている。ファン羽根２９は、ポット開口２６３と反対の側の自由端部で、全周にわたって延びるリング３０によって補強されている。
【００１４】
爪形磁極モータをファンホイール２５内に組み込むためには、ロータ１２がハブ２６内に挿入され、円錐形のポット壁２６２の内面に位置固定される。ファンホイール２５はプラスチック射出成形部材として製作される。この場合、有利には、永久磁石と、存在する場合には帰路形成リング２２とが、２Ｋ（二成分）技術でプラスチックの射出成形によりハブ２６内に一緒に埋め込まれる。このことは、著しいコスト・構成スペース利点を生ぜしめる。ステータ１１は、ヨーク１４，１５に設けられた中心の両スリーブ１８，１９で、位置固定されたファン軸２８に被せ嵌められ、このファン軸２８に位置固定される。ポット状のハブ２６の開口縁部２６１には、ファン翼３１が全周にわたって均一に分配されて配置されている。このファン翼３１は爪形磁極モータの冷却のために働く。
【００１５】
爪形磁極モータの二列の構成では、軸方向に連続して配置された、前述したように、それぞれ１つのステータ１１とロータ１２とから形成された２つのモータモジュールがファンホイール２５内に挿入される。モータモジュールは、ハブ２６の円錐形状に適合されるように寸法設定されている。したがって、ハブ２６内への挿入方向で前方の円錐形のモータモジュールが、後方の円錐形のモータモジュールよりも小さな直径を有している。両モータモジュールによって形成されるトルクを同じ大きさにするためには、モータモジュールの軸方向の長さが相応に適合される。
【００１６】
図３には、有利には空調送風機のために使用されるようなダブルファンとして形成されたファンが斜視図で示してある。ここでは、前述したような同一の２つのファンが共通のファン軸２８に軸方向で間隔を置いて配置されており、これによって、ファンホイール２５のポット状のハブ２６の開口縁部２６１が互いに向かい合っている。相応の構成部材には同じ符号が付してある。間隔を置いて配置されたファンホイール２５の間には、固定プレート３２が配置されている。この固定プレート３２には、共通のファン軸２８が位置固定されている。固定プレート３２は、ダブルファンを空調装置内に固定しかつモータ制御のための電子装置を取り付けるために働く。
【００１７】
ダブルファンの図示の実施例では、各ファンホイール２５内に１つのモータモジュールが挿入されており、これによって、各ファンホイール２５が、すなわち、一列の爪形磁極モータによって駆動される。ここでは、有利には、規定された始動の利点を備えた二列のモータ配置は、両モータモジュールのステータ１１が９０゜だけ電気的にファン軸２８を中心として互いに回動させられ、両ロータ１２が互いに相対回動不能に連結されることによって簡単に達成することができる。択一的には、当然ながら、ステータ１１が互いに同方向に方向付けられたままであってもよく、両ファンホイール２５が、互いに剛性的に結合される前に互いに９０゜だけ回動させられてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】部分的に破断して概略的に示した爪形磁極モータの斜視図である。
【図２】組み込まれる爪形磁極モータを備えたファンの分解図である。
【図３】空調送風機に用いられるダブルファンの斜視図である。
【図４】図３に示したダブルファンの縦断面図である。
【符号の説明】
【００１９】
１１  ステータ、  １２  ロータ、  １３  エアギャップ、  １４，１５  ヨーク、  １６，１７  爪形磁極、  １８，１９  スリーブ、  ２０  環状コイル、  ２１  コイル枠体、  ２２  帰路形成リング、  ２３  永久磁極、  ２５  ファンホイール、  ２６  ハブ、  ２７  支承部、  ２８  ファン軸、  ２９  ファン羽根、  ３０  リング、  ３１  ファン翼、  ３２  固定プレート、  ２１１  コア、  ２１２，２１３  半径方向フランジ、  ２２１  内壁、  ２６１  開口縁部、  ２６２  ポット壁、  ２６３  ポット開口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
2006512038.tif 000007
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2006512038.tif 000010
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