(57)【要約】【課題】高い生産効率で特定の特殊な環境の下で適切に作動することができる新規な回転子を提供すること。【解決手段】整流子モータは、固定子、ブラシ、及び回転子を有する。回転子は、軸と、該軸に固定された回転子鉄心と、回転子鉄心及び該回転子鉄心に隣接して軸に取り付けられる整流子の周りに巻き付けられる複数のコイルとを有する。整流子は、基部及び該基部に取り付けられてブラシと滑り接触する複数の整流子片を有する。回転子鉄心は、実質的に半径方向外向きに延びる複数の磁極体を含む。各磁極体は、回転子鉄心の軸端に結合面を含む。整流子基部は、実質的に半径方向外向きに延びて対応する磁極体の結合面と接触する複数の結合アームを含む。コイルの少なくとも２つは、対応する磁極体及びこの磁極体の結合面と接触する結合アームの周りに巻き付けられる。【選択図】図１
2013233076.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁極を有する固定子と、
電源に接続する複数のモータ端子と、
複数のブラシと、
前記固定子に回転可能に収容される回転子と、
を備えるモータであって、前記回転子は、
実質的に半径方向外向きに延び、各々が軸端に結合面を有する複数の磁極体を含む、回転子鉄心と、
前記ブラシと滑り接触する複数の整流子片を支持し、実質的に半径方向外向きに延びて前記対応する磁極体の結合面と接触する複数の結合アームを有する基部を含む、整流子と、
前記磁極体の周りに巻き付けられて前記整流子片に接続される複数のコイルと、
を備え、前記コイルの少なくとも２つは、前記対応する磁極体、及び前記対応する磁極体の結合面と接触する前記結合アームの周りに巻き付けられることを特徴とするモータ。
【請求項２】
前記結合アームの数が、前記磁極体の数に等しい、請求項１に記載のモータ。
【請求項３】
前記結合アームが、前記回転子の円周方向に等間隔に配置される、請求項１又は２に記載のモータ。
【請求項４】
前記回転子の円周方向における前記結合アームの幅が、前記磁極体の幅と実質的に等しい、請求項１から３のいずれかに記載のモータ。
【請求項５】
リング形状バリスタを更に備え、前記バリスタが、前記整流子片を取り囲み、前記整流子片に電気接続される、請求項１から４のいずれかに記載のモータ。
【請求項６】
前記整流子片を前記整流子基部に固定するために、前記整流子片の端部に緊密にスリーブを付ける保持リングを更に備える、請求項１から４のいずれかに記載のモータ。
【請求項７】
リング形状バリスタと、それぞれの整流子片から半径方向外向きに延びる複数の導電延長部を更に備え、前記バリスタが、前記延長部によって支持され且つ電気接続されると共に、前記保持リングを半径方向に取り囲む、請求項６記載のモータ。
【請求項８】
前記回転子鉄心が、前記整流子に対向する前記回転子鉄心の軸端面に溝を更に備え、前記整流子が、前記回転子鉄心に向かって突出して前記溝に収容され、前記整流子を前記回転子鉄心に対して位置決めする突出部を更に備える、請求項１から７のいずれかに記載のモータ。
【請求項９】
前記回転子鉄心が、前記軸の一部に固定的にスリーブを付ける実質的に管状のルート部を更に備え、前記磁極体が、前記ルート部から延び、複数の溝が、前記軸に隣接する前記ルート部の軸方向端部に形成され、前記整流子基部が、前記溝に収容される複数の突出部を有する、請求項１から７のいずれかに記載のモータ。
【請求項１０】
前記回転子鉄心が、前記軸の一部に固定的にスリーブを付ける実質的に管状のルート部と、複数の磁極ヘッドとを更に備え、前記磁極体が、前記ルート部からそれぞれの磁極ヘッドに延び、溝が、前記磁極体の各々と前記対応する磁極ヘッドとの間の各接合部に形成され、整流子基部が、前記溝にそれぞれ収容される複数の突出部を有する、請求項１から７のいずれかに記載のモータ。
【請求項１１】
前記回転子鉄心が、前記ルート部から延びる前記磁極体を用いて前記軸の一部に固定的にスリーブを付ける実質的に管状のルート部を更に備え、前記整流子基部に形成された突出部が、隣接する磁極体の間の前記ルート部の半径方向外面と接触して、前記整流子を前記回転子鉄心と円周方向に整列させる、請求項１から７のいずれかに記載のモータ。
【請求項１２】
前記固定子が、前記磁極を形成する複数の永久磁石と、該永久磁石を収容するハウジングと、該ハウジングの端部を実質的に閉じる端部キャップとを備え、前記端部キャップが、端部プレートと、該端部プレートから離間した位置で垂直方向に延びて前記ハウジングの内壁に当接する２つの突出部を含み、前記突出部の各々が、それぞれのモータ端子及び対応するブラシの端部を収容するスロットを含む、請求項１〜１１のいずれかに記載のモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、整流子を有する電気モータに関し、詳細には、モータの整流子と回転子鉄心との間の結合に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、整流子モータでは、回転子は、軸と、該軸に取り付けられる回転子鉄心と、該回転子鉄心に隣接して軸に取り付けられる整流子と、回転子鉄心の周りに巻かれる複数のコイルとを含む。整流子は、基部及び該基部に取り付けられる複数の整流子片を有する。コイルは、対応する整流子片に接続される。既存の回転子では、整流子基部は、にかわ等の接着剤によって回転子鉄心に固定される。しかしながら、組立時、接着工程及び接着剤を乾燥させる待機工程が必要である。このことは製造効率を低下させる。別の態様は、モータを石炭ガスが充満する環境等の特殊な環境で使用する場合、接着剤は揮発して整流子片の表面に付着する場合がある。このことはモータ故障につながる可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、高い生産効率で特定の特殊な環境の下で適切に作動することができる新規な回転子を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
従って、本発明の１つの態様において、本発明はモータを提供し、このモータは、磁極を有する固定子と、電源に接続する複数のモータ端子と、複数のブラシと、固定子に回転可能に収容される回転子とを備えるモータであって、回転子は、実質的に半径方向外向きに延び、各々が軸端に結合面を有する複数の磁極体を含む回転子鉄心と、ブラシと滑り接触する複数の整流子片を支持し、実質的に半径方向外向きに延びて対応する磁極体の結合面と接触する複数の結合アームを有する基部を含む整流子と、磁極体の周りに巻き付けられて整流子片に接続される複数のコイルと、を備え、コイルの少なくとも２つは、対応する磁極体、及び対応する磁極体の結合面と接触する結合アームの周りに巻き付けられる。
【０００５】
好ましくは、結合アームの数は、磁極体の数に等しい。
好ましくは、結合アームは、回転子の円周方向に等間隔に配置される。
好ましくは、回転子の円周方向における結合アームの幅は、磁極体の幅と実質的に等しい。
【０００６】
好ましくは、前記バリスタは、整流子片を取り囲み、整流子片に電気接続される。
好ましくは、保持リングは、整流子片を整流子基部に固定するために整流子片の端部に緊密にスリーブを付ける。
好ましくは、バリスタは、延長部によって支持され且つ電気接続されると共に保持リングを半径方向に取り囲む。
【０００７】
好ましくは、回転子鉄心は、整流子に対向する回転子鉄心の軸端面に溝を備え、整流子は、回転子鉄心に向かって突出して溝に収容され、整流子を回転子鉄心に対して位置決めする突出部を備える。
【０００８】
代替的に、回転子鉄心は、軸の一部に固定的にスリーブを付ける実質的に管状のルート部を備え、磁極体は、ルート部から延び、複数の溝は、軸に隣接するルート部の軸方向端部に形成され、整流子基部は、溝に収容される複数の突出部を有する。
【０００９】
代替的に又は追加的に、回転子鉄心は、軸の一部に固定的にスリーブを付ける実質的に管状のルート部と、複数の磁極ヘッドとを備え、磁極体は、ルート部からそれぞれの磁極ヘッドに延び、溝は、磁極体の各々と対応する磁極ヘッドとの間の各接合部に形成され、整流子基部は、溝にそれぞれ収容される複数の突出部を有する。
【００１０】
代替的に又は追加的に、回転子鉄心は、ルート部から延びる磁極体を用いて軸の一部に固定的にスリーブを付ける実質的に管状のルート部を備え、整流子基部に形成された突出部は、隣接する磁極体の間のルート部の半径方向外面と接触して、整流子を回転子鉄心と円周方向に整列させる。
【００１１】
好ましくは、固定子は、磁極を形成する複数の永久磁石と、該永久磁石を収容するハウジングと、該ハウジングの端部を実質的に閉じる端部キャップとを備え、端部キャップは、端部プレートと、該端部プレートから離間した位置で垂直方向に延びてハウジングの内壁に当接する２つの突出部を含み、突出部の各々は、それぞれのモータ端子及び対応するブラシの端部を収容するスロットを含む。
【００１２】
本発明の実施形態において、整流子は、モータを製造する際に必須の工程であるコイルの巻き付け工程で回転子鉄心に取り付けられる。従って、接着工程及び接着剤を乾燥させる待機工程はもはや必要でなくなる。従って、背景技術で説明した既存のモータと比較して、本発明のモータの製造効率はかなり高くなる。
【００１３】
以下に、添付図面を参照して本発明の好適な実施形態を例示的に説明する。図面において、２つ以上の図面に現れる同じ構造、要素、又は部品は、一般に全ての図面において同じ参照符号で表記する。図面中の構成要素及び特徴部の寸法は、概して便宜のため及び説明を明確にするために選択され、必ずしも縮尺通りに示されていない。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の好ましい実施形態によるモータを示す。
【図２】図１のモータの部分分解図である。
【図３】本発明の第１の実施形態による図２のモータの回転子を示す。
【図４】図３の回転子の部分分解図である。
【図５】図４の回転子の一部である整流子基部を示す。
【図６】本発明の第２の実施形態による整流子基部を示す。
【図７】図３と同様の本発明の第３の実施形態による回転子を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１及び図２を参照すると、本発明のモータ１は、固定子８と、固定子８に収容される回転子３０とを含む。固定子８は、ハウジング１０と、複数の永久磁石２０と、端部キャップ４０と、２つのブラシ５０とを備える。ハウジング１０は、実質的にカップ形状であり、底部には第１の軸受１２を収容するための第１の孔を備える。永久磁石２０は、実質的に湾曲プレートであり、ハウジング１０内面の対向する側面に取り付けられ、その間に回転子３０のための空間が形成される、磁石は、磁石ばねによってハウジング内面に保持される。
【００１６】
図３から図５を参照すると、回転子３０は、軸３２と、回転子鉄心３４と、整流子３５と、複数のコイル３９（１つのコイルだけが示されている）とを含む。
【００１７】
回転子鉄心３４は、軸３２に緊密に固定される実質的に管状のルート部３４ａと、ルート部３４ａから半径方向に延びる複数の磁極体３４ｂと、対応する磁極体３４ｂの遠位端に結合される複数のアーチ形磁極ヘッド３４ｃとを含む。各磁極体３４ｂは、軸端に結合面３４ｄを有する。回転子鉄心は、好ましくは、電気鋼板から形成される複数の積層を積み重ねることで形成される。
【００１８】
整流子３５は、整流子基部３６と、複数の整流子片３７と、保持リング３８とを含む。基部３６は、実質的に管状の結合部３６ａと、結合部３６ａに隣接する実質的に管状の固定部３６ｂと、複数の結合アーム３６ｃとを含む。結合部３６ａは、固定部３６ｂから見て外方を向く軸受面３６ｄを含む。結合部３６ａの外径は、固定部３６ｂの外径よりも大きい。結合アーム３６ｃは、それぞれ磁極体３４ｂに対応して、固定部３６ｂから遠い側の結合部３６ａの端部で半径方向に延びる。結合アーム３６ｃは、対応する結合面３４ｄを覆う。整流子片３７は、固定部３６ｂの外面の周りに等間隔に配置される。保持リング３８は、整流子片３７の端部で緊密にスリーブを付けて、整流子片３７を基部３６に固定するようになっている。
【００１９】
各コイル３９は、対応する磁極体３４ｂ及びこの磁極体３４ｂの結合面３４ｄを覆う結合アーム３６ｃの周りに巻き付けられる。このようにして、基部３６は、回転子鉄心３４に取り付けられる。巻き付け時、コイル３９は、結合アーム３６ｃを該結合アーム３６ｃの結合面３４ｄと整列させる。
【００２０】
図２を参照すると、端部キャップ４０は、端部プレート４２と、端部プレートから実質的に垂直方向に延びると共に、離間した位置で互いに実質的に平行に延びる２つの突出部４４と、２つのモータ端子４６とを含む。端部プレート４２には、第２の軸受４３を収容するための第２の孔が形成される。各突出部４４はスロット４５を備える。各モータ端子４６は、端部プレート４２を貫通し、その端部は対応するスロット４５に収容される。
【００２１】
各ブラシ５０は、固定部５２及び接触部５４を含む。固定部５２は、対応するスロット４５に組み付けられて対応するモータターミナルと電気接触するが、接触部５４は自由端であり、全体的にモータの軸線に向かって延びている。
【００２２】
組立時、回転子３０は、ハウジング２０の内部に配置され、軸３２の一端は第１の軸受１２で支持される。ブラシの２つの接触部５４は、整流子片３７を押圧する。２つの突出部４４は、ハウジング１０の開口に緊密状態で配置されるが、軸３２の他端は、第２の軸受４３で支持される。従って、回転子は、ハウジング１０に回転可能に収容され、回転子鉄心３４は永久磁石２０で取り囲まれる。
【００２３】
本発明の前述の実施形態において、整流子３５は、コイル３９の巻き付け工程で回転子鉄心３４に組み付けられる。コイルの巻き付け工程は、モータを製造する際に必要な工程であり、接着工程及び接着剤を乾燥させる待機工程はもはや必要でない。背景技術で説明した既存のモータと比較すると、本発明のモータの製造効率はかなり高くなる。他の態様では、モータが大量の石炭ガスを含む環境のような特殊な環境で使用される場合、接着剤の使用に起因するモータの故障は生じないはずである。
【００２４】
好ましくは、図４及び図５を参照すると、ルート部３４ａの軸端は、軸３２に隣接する複数の第１の溝３４ｅを定める。更に、基部３４は、結合部３６ａの軸受面３６ｄから突出する対応する数の第１の突出部３６ｅを含む。第１の突出部３６ｅは、対応する第１の溝３４ｅ内に収容される。従って、基部３６は、コイル３９を巻き付ける前に回転子鉄心３４と整列することができる。
【００２５】
もしくは、図６を参照すると、他の実施形態において、回転子鉄心３４は、回転子鉄心３４の積層を位置決めするために、各磁極体３４ｂと対応する磁極ヘッド３４ｃとの間の接合部に複数の第２の溝を有し、基部は、結合アーム３６ｃから延びる複数の第２の突出部３６ｆを有することができる。第２の突出部３６は、巻線が巻き付けられる前に、回転子鉄心に対して整流子を位置決めするために第２の溝３４ｆ内に収容される。第２の突出部は、第１の突出部と置き換えること又は第１の突出部に追加することができる。
【００２６】
もしくは、図７を参照すると、コイル３９を収容するために隣接する磁極体３４ｂの間にコイルスロット（溝）３４ｇが形成される場合、基部３６は、結合部３６ａから軸方向に突出する複数の第３の突出部３６ｇを有することができる。第３の突出部３６ｇは、コイルスロット３４ｇに収容され、隣接する磁極体３４ｂの間のルート部３４ａの外面と緊密に接触して、コイルを巻き付ける前に回転子鉄心に対して基部を位置決めするようになっている。第３の突出部は、第１及び第２の突出部に取って代わるが、他の突出部の存在を妨げないことが好ましい。
【００２７】
要約すると、回転子鉄心３４は、少なくとも１つの突出部３６ｅ、３６ｆ、又は３６ｇを収容するための少なくとも１つの溝３４ｅ、３４ｆ、又は３４ｇを含む限り、基部３６は、コイルを巻き付ける前に回転子鉄心に対して位置決めすることができる。
【００２８】
モータの円周方向の結合アーム３６ｃの幅は、磁極体と結合アーム３６ｃとの間の良好な位置合わせのために、磁極体３４ｂの幅と実質的に等しいことが好ましい。従って、結合アーム３６ｃは、巻き付け時にコイル線を回転子鉄心の端縁から保護する。
【００２９】
図４を参照すると、整流子３５は、更に整流子片３７から半径方向外向きに延びる複数の導電延長部３７ａ及びリング形状バリスタ３３を含むことが好ましい。バリスタ３３は、保持リング３８を取り囲み、延長部３７ａで支持されて該延長部３７ａに電気接続されて、モータが発生する電気的騒音を除去するようになっている。
【００３０】
基部３６は、整流子片３７と一体成形できることを理解されたい。この場合、保持リング３８を取り除くことができる。
【００３１】
前述の実施形態において、基部３６と回転子鉄心との間の分離を防止するために、各々の及び全ての磁極体３４ｂは結合アーム３６ｃと整列される。しかしながら、他の実施形態において、特に磁極体の数が多い場合、全ての磁極体が結合アームで覆われる必要はない。例えば、回転子が１６の磁極体を有する場合、基部は、等間隔で対応する磁極体に取り付けられる８個又は４個だけの、場合によっては２個だけの結合アーム３６ｃを有することができる。
【００３２】
本出願の説明及び請求項において、動詞「備える」、「含む」、「包含する」、「有する」、及びその変形体の各々は、包括的な意味で使用されるが、説明したアイテムの存在を明示するが追加アイテムの存在を排除しない。
【００３３】
本発明は、１つ又はそれ以上の好適な実施形態を参照して説明されるが、当業者であれば、種々の変形例が可能であることを理解できるはずである。従って、本発明の範囲は、請求項を参照して決定することになる。
【符号の説明】
【００３４】
１  モータ
８  固定子
１０  ハウジング
１２  第１の軸受
２０  永久磁石
３０  回転子
３２  軸
３３  リング形状バリスタ
３４  回転子鉄心
３４ａ  管状ルート部
３４ｂ  磁極体
３４ｃ  アーチ形磁極ヘッド
３４ｄ  結合面
３４ｅ  第１の溝
３４ｆ  第２の溝
３４ｇ  コイルスロット
３５  整流子
３６  整流子基部
３６ａ  管状結合部
３６ｂ  管状固定部
３６ｃ  結合アーム
３６ｄ  軸受面
３６ｅ  第１の突出部
３６ｆ  第２の突出部
３７  整流子片
３７ａ  導電延長部
３８  保持リング
３９  コイル
４０  端部キャップ
４２  端部プレート
４３  第２の軸受
４４  突出部
４５  スロット
４６  モータ端子
５０  ブラシ
５２  固定部
５４  接触部
【図１】
2013233076.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2013233076.tif 000007
【図６】
2013233076.tif 000008
【図７】
2013233076.tif 000009
【外国語明細書】
2013233076000001.pdf