(57)【要約】【課題】部品の組み立て及びその交換が容易になるモータを提供する。【解決手段】電気モータは、ステータと、ステータに回転可能に取り付けたロータとを含む。ロータは、回転軸と、回転軸の周りに取り付けたロータ本体であって、ロータ本体と回転軸とは互いに緩く嵌めそれらの間の回転速度差を許すロータ本体と、ロータ本体及び回転軸の回転速度を時間遅延様式で同期させるために、ロータ本体と回転軸との間に配置された緩衝装置とを含む。モータは、単相同期モータであることが好ましい。モータを使用する電気装置も提供される。【選択図】図１
2017192288.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気モータであって、
ステータと、
前記ステータに回転可能に取り付けたロータと、を備え、前記ロータは、
回転軸と、
前記回転軸の周りに取り付けたロータ本体であって、該ロータ本体と前記回転軸とは互いに緩く嵌めてそれらの間に回転速度差を許すロータ本体と、
前記ロータ本体と前記回転軸との間に配置され、前記ロータ本体及び前記回転軸の回転速度を時間遅延様式で同期させる緩衝装置と、を備えることを特徴とする電気モータ。
【請求項２】
前記ステータは、ステータコアと、前記ステータコアに巻き付けたステータ巻線とを備え、前記ロータ本体は、前記ロータ本体と前記ステータとの間の相互作用を受けて回転できるように、永久磁性材料によって又は軟磁性材料で作成された伝導体によって形成された永久磁極を備える、請求項１に記載のモータ。
【請求項３】
前記ステータは、ステータコアと、前記ステータコアに巻き付けたステータ巻線と、前記ステータコアの向かい側の側面に配置された一対のエンドキャップとを備え、前記緩衝装置は、前記両エンドキャップの間に軸方向に配置される、請求項１に記載のモータ。
【請求項４】
該モータは、前記両エンドキャップにそれぞれ取り付けた一対の軸受をさらに含み、前記回転軸は、前記軸受を介して前記エンドキャップに回転可能に取り付け、前記緩衝装置は、前記ステータコアと一方の前記エンドキャップとの間に軸方向に位置する、請求項３に記載のモータ。
【請求項５】
前記ロータは支持部材をさらに備え、前記ロータ本体は前記支持部材に取り付け、前記支持部材は前記回転軸の周りに取り付け、前記緩衝装置の一端部は前記支持部材に接続され、前記緩衝装置の他端部は回転軸に接続される、請求項４に記載のモータ。
【請求項６】
前記支持部材は、その一端部から延びる延長部分を備え、前記延長部分と前記回転軸との間に収容空間が形成され、前記緩衝装置は前記収容空間内に収容される、請求項５に記載のモータ。
【請求項７】
前記ロータは、耐摩耗性材料で作成された管をさらに備え、前記管は、前記ロータ本体と前記回転軸との間に半径方向に配置される、請求項２に記載のモータ。
【請求項８】
前記緩衝装置は、前記管のうち前記ロータ本体から延び出る一端部の周りに取り付ける、請求項７に記載のモータ。
【請求項９】
該モータは、振動減衰材料から作成されたスリーブをさらに備え、前記スリーブは、前記管のうち前記ロータ本体から延び出る部分の周りに取り付け、前記緩衝装置は前記スリーブの周りに取り付ける、請求項８に記載のモータ。
【請求項１０】
該モータは、前記ステータコアの一端部と取付基部との間に取り付けたエンドキャップをさらに備え、前記回転軸の一端部は前記エンドキャップに取り付け、前記回転軸の他端部は、前記取付基部と同期して回転するために前記取付基部に回転可能に接続され、前記ロータは、前記回転軸の周りに移動可能に取り付けた支持部材をさらに備え、前記ロータ本体は前記支持部材に固定して取り付け、前記支持部材は、前記支持部材のうち前記エンドキャップから遠い一端部から延びる延長部分を備え、前記回転軸と前記延長部分との間に収容空間が形成され、前記緩衝装置は、その一端部が前記支持部材に接続され、その他端部が前記取付基部に接続されて前記収容空間に収容される、請求項２に記載のモータ。
【請求項１１】
前記緩衝装置は、前記回転軸の周りに取り付けたらせんバネを備える、請求項１から１０の何れか１つに記載のモータ。
【請求項１２】
前記モータは単相同期モータである、請求項１から１０の何れか１つに記載のモータ。
【請求項１３】
前記緩衝装置は、前記ロータ本体内に、しかも前記回転軸と前記ロータ本体との間に半径方向に位置する、請求項１に記載のモータ。
【請求項１４】
前記緩衝装置は、前記回転軸の周りに移動可能に取り付けた緩衝部材と、減衰部材とを含み、前記減衰部材は、前記緩衝部材の周りに移動可能に取り付け、しかも前記緩衝部材と前記ロータ本体との間に半径方向に位置する、請求項１３に記載のモータ。
【請求項１５】
前記緩衝装置は、その２つの端部にそれぞれ接続された第１の接続基部及び第２の接続基部をさらに備え、前記第１の接続基部は、前記ロータ本体と同期して回転するために前記ロータ本体に接続され、前記第２の接続基部は、前記回転軸と同期して回転するために前記回転軸に接続され、前記ロータは、前記回転軸の周りに取り付けた支持部材をさらに備え、前記ロータ本体は、前記支持部材上に取り付け、前記緩衝部材、前記減衰部材並びに前記第１の接続基部及び第２の接続基礎は前記支持部材内に配置される、請求項１４に記載のモータ。
【請求項１６】
電気装置であって、
該電気装置はモータを備え、前記モータは、
ステータと、
回転軸と、前記回転軸の周りに取り付けたロータ本体とを備えたロータであって、前記ロータ本体は前記ステータの作用を受けて回転可能であり、前記ロータ本体と前記回転軸とは、前記モータの始動中に前記ロータ本体が前記回転軸に対して回転できるように互いに緩く嵌めたロータと、
前記ロータ本体及び前記回転軸の回転速度を時間遅延様式で同期させるために、前記ロータ本体に直接的又は間接的に接続された一端部と、前記回転軸に直接的又は間接的に接続された他端部とを有する緩衝装置と、を備え、
該電気装置は、前記モータの前記回転軸の一端部に取り付け、前記回転軸と同期して回転できる負荷を備える、ことを特徴とする電気装置。
【請求項１７】
前記モータの前記回転軸が取り付けられるファン又はインペラを備える、請求項１６の電気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0002]  本発明は、モータの分野に、特に単相モータ、及びモータを使用する、ファンアセンブリのような電気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
[0003]  モータを使用してファン／インペラを駆動することは、換気ファン又は皿洗い機のような適用例では一般的である。現在、モータを使用してファンを駆動する一般的なやり方では、ファンは、モータの回転軸に取り付け、モータによって駆動されて回転する。負荷の回転慣性が大きいとき、モータがその始動の瞬間に十分に大きな回転トルクを供給できないために、モータの始動失敗が生じることがあり、それによりモータが損傷することがある。
【０００３】
[0004]  上述した問題は、モータが、出力トルクが小さい同期モータ又は別のモータである場合により生じ易い。始動問題に対処するために、出願人は、回転軸とファンとの間に緩衝装置を配置することを以前に提案した。しかしながら、モータの外部に緩衝装置を取り付けると、ファンの組み立て及び交換が面倒になり、それにより組み立て及び保守がより困難になる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
[0005]  このように、部品の組み立て及びその交換が容易になる単相モータのようなモータに対する要望がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
[0006]  １つの態様において、ステータと、ステータに回転可能に取り付けたロータとを備える電気モータが提供される。ロータは、回転軸と、回転軸の周りに取り付けたロータ本体であって、ロータ本体と回転軸とは互いに緩く嵌めてそれらの間に回転速度差を許すロータ本体と、ロータ本体と回転軸との間に配置され、ロータ本体及び回転軸の回転速度を時間遅延様式で同期させる緩衝装置と、を備える。
【０００６】
[0007]  ステータは、ステータコアと、ステータコアに巻き付けたステータ巻線とを備え、ロータ本体は、ロータ本体とステータとの間の相互作用を受けて回転できるように、永久磁性材料によって又は軟磁性材料で作成された伝導体によって形成された永久磁極を備えることが好ましい。
【０００７】
[0008]  ステータは、ステータコアと、ステータコアに巻き付けたステータ巻線と、ステータコアの向かい側の側面に配置された一対のエンドキャップとを備え、緩衝装置は、両エンドキャップの間に軸方向に配置されることが好ましい。
【０００８】
[0009]  モータは、両エンドキャップにそれぞれ取り付けた一対の軸受をさらに含み、回転軸は、軸受を介してエンドキャップに回転可能に取り付け、緩衝装置は、ステータコアと一方のエンドキャップとの間に軸方向に位置することが好ましい。
【０００９】
[0010]  ロータは支持部材をさらに備え、ロータ本体は支持部材に取り付け、支持部材は回転軸の周りに取り付け、緩衝装置の一端部は支持部材に接続され、緩衝装置の他端部は回転軸に接続されることが好ましい。
【００１０】
[0011]  支持部材は、その一端部から延びる延長部分を備え、延長部分と回転軸との間に収容空間が形成され、緩衝装置は収容空間内に収容されることが好ましい。
【００１１】
[0012]  ロータは、耐摩耗性材料で作成された管をさらに備え、管は、ロータ本体と回転軸との間に半径方向に配置される。
【００１２】
[0013]  緩衝装置は、管のうちロータコア及び磁石のようなロータ本体から延び出る一端部の周りに取り付けることが好ましい。
【００１３】
[0014]  モータは、振動減衰材料から作成されたスリーブをさらに備え、スリーブは、管のうちロータ本体から延び出る部分の周りに取り付け、緩衝装置はスリーブの周りに取り付けることが好ましい。
【００１４】
[0015]  モータは、ステータコアの一端部と取付基部との間に取り付けたエンドキャップをさらに備え、回転軸の一端部はエンドキャップに取り付け、回転軸の他端部は、取付基部と同期して回転するために取付基部に回転可能に接続され、ロータは、回転軸の周りに移動可能に取り付けた支持部材をさらに備え、ロータ本体は支持部材に固定して取り付け、支持部材は、支持部材のうちエンドキャップから遠い一端部から延びる延長部分を備え、回転軸と延長部分との間に収容空間が形成され、緩衝装置は、その一端部が支持部材に接続され、その他端部が取付基部に接続されて収容空間に収容されることが好ましい。
【００１５】
[0016]  緩衝装置は、回転軸の周りに取り付けたらせんバネを備えることが好ましい。
【００１６】
[0017]  モータは、位置決め部材及び振動減衰リングをさらに備え、位置決め部材は、回転軸に対するロータ本体の軸方向移動を制限するために、回転軸のうちロータ本体から延び出る部分に固定され、振動減衰リングは、ロータ本体と位置決め部材との間に配置されることが好ましい。
【００１７】
[0018]  モータは単相同期モータであることが好ましい。
【００１８】
[0019]  緩衝装置は、ロータ本体内に、しかも回転軸とロータ本体との間に半径方向に位置することが好ましい。
【００１９】
[0020]  緩衝装置は、回転軸の周りに移動可能に取り付けた緩衝部材と、減衰部材とを含み、減衰部材は、緩衝部材の周りに移動可能に取り付け、しかも緩衝部材とロータ本体との間に半径方向に位置することが好ましい。
【００２０】
[0021]  緩衝装置は、その２つの端部にそれぞれ接続された第１の接続基部及び第２の接続基部をさらに備え、第１の接続基部はロータ本体に接続され、第２の接続基部は回転軸に接続されることが好ましい。
【００２１】
[0022]  ロータは支持部材をさらに備え、ロータ本体は支持部材上に取り付け、緩衝部材、減衰部材並びに第１の接続基部及び第２の接続基礎は支持部材内に配置されることが好ましい。
【００２２】
[0023]  緩衝部材及び第１の接続基部は、回転軸の周りに移動可能に取り付け、第２の接続基部は、回転軸の周りに固定して取り付けることが好ましい。
【００２３】
[0024]  別の態様において、電気装置が提供される。電気装置はモータを備え、モータは、ステータと、回転軸と、回転軸の周りに取り付けたロータ本体とを備えるロータであって、ロータ本体はステータの作用を受けて回転可能であり、ロータ本体と回転軸とは、モータの始動中にロータ本体が回転軸に対して回転可能となるように互いに緩く嵌めたロータと、ロータ本体及び回転軸の回転速度を時間遅延様式で同期させるために、ロータ本体に直接的及び間接的に接続された一端部と、回転軸に直接的又は間接的に接続された他端部とを有する緩衝装置とを備え、電気装置は、モータの回転軸の一端部に取り付け、回転軸と同期して回転できる負荷を備える。
【００２４】
[0025]  モータの回転軸が取り付けられるファン又はインペラを備えることが好ましい。
【００２５】
[0026]  本発明の実施形態の単相モータにおいて、ロータ本体は、緩衝装置として働く弾性要素を介して回転軸を回転させるために駆動し、次に、回転軸は、負荷を回転させるために駆動する。緩衝装置は、単相モータによってその始動の瞬間にファン又はインペラのような負荷に加わる大きな衝撃を効果的に緩和し、しかも単相モータがその始動の瞬間に十分に大きな回転トルクを供給できないことによる始動失敗の問題に対処する。さらに、緩衝装置はモータの内部に配置され、ファンの負荷は回転軸の一端部に直接接続され、それによりモータ構造がよりコンパクトになり、モータの部品の保守及び交換も容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１の実施形態による、ファンアセンブリに適用された単相モータの斜視図である。
【図２】図１のファンアセンブリの分解組立図である。
【図３】図１のファンアセンブリを別の角度から見た分解組立図である。
【図４】図１のファンアセンブリを線ＩＶ−ＩＶに沿って取り出した断面図である。
【図５】図１のファンアセンブリの部分的な断面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態による単相モータの断面図である。
【図７】図６の単相モータを別の角度から見た断面図である。
【図８】図６の単相モータの接続部材を組み付けた断面図である。
【図９】本発明の第３の実施形態による単相モータの断面図である。
【図１０】本発明の第４の実施形態による単相モータの断面図である。
【図１１】本発明の第５の実施形態によるモータを示す図である。
【図１２】本発明の第５の実施形態によるモータを示す図である。
【図１３】本発明の第５の実施形態によるモータを示す図である。
【図１４】本発明の第５の実施形態によるモータを示す図である。
【図１５】本発明の第５の実施形態によるモータを示す図である。
【図１６】本発明の第５の実施形態によるモータを示す図である。
【図１７】本発明の第５の実施形態によるモータを示す図である。
【図１８】本発明の第５の実施形態によるモータを示す図である。
【図１９】図１１から図１８のモータを使用する、ファンアセンブリを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
[0039]  本発明は、上記図面及び次の実施形態を参照してさらに以下に説明される。
【００２８】
[0040]  本発明の様々な実施形態が、添付図面を参照して以下のように説明される。明細書及び各図を通して、構造又は機能が同じ部品は、説明の目的のために全般的に同じ参照数字で表わす。図は、例示のみを目的とし、限定であるとみなすべきでない。図は、実寸を示さず、説明された実施形態の全ての態様を示すとは限らない。別段の定めがない限り、全ての技術用語及び科学用語は、当業者によって理解される意味と共通の意味を有する。
【００２９】
[0041]  ある構成部品が別の構成部品に「固定された」と説明するとき、それは別の構成部品に直接固定することができ、又は中間の構成部品があっても良いことに注意されたい。ある構成部品が別の構成部品に「接続された」と説明するとき、それは別の構成部品に直接接続することができ、又は中間の構成部品があっても良い。ある構成部品が別の構成部品に「配置された」と説明するとき、それは別の構成部品に直接配置することができ、又は中間の構成部品があっても良い。
【００３０】
[0042]  図１及び図２を参照して、本発明の第１の実施形態によるファンアセンブリ１００で使用される単相モータ１０は、例えばファン９０である負荷を駆動して回転させるために使用される。この実施形態では、単相モータ１０は、少なくともハウジング２０と、ハウジング２０に取り付けたステータ３０及びロータ５０とを含む単相同期モータであることが好ましい。この実施形態では、ハウジング２０は、形状が実質的に同じである上側エンドキャップ２１及び下側エンドキャップ２２を含む。上側エンドキャップ２１及び下側エンドキャップ２２は、ステータ３０及びロータ５０を収納するための収納空間２３を協働して定める。上側エンドキャップ２１の頂部部分及び下側エンドキャップ２２の底部部分は、軸受８０を収納するための収納部分２４を各々備える。
【００３１】
[0043]  図２及び図３を参照して、ステータ３０は、ハウジング２０により定まる収納空間２３の内部に取り付ける。ステータ３０は、ステータコア３２と、ステータコア３２の周りに巻き付けたステータ巻線３４とを含む。ステータ巻線３４に単相電流を供給する。２つのエンドキャップ２１、２２は、それぞれ、ステータコア３２の２つの軸方向の側面に取り付ける。ハウジング２０の上側エンドキャップ２１及び下側エンドキャップ２２は、限定されないが、スナップ嵌め又はネジ締付けを含む様式で一緒に接続することができる。
【００３２】
[0044]  ステータ３０に回転可能に収容されたロータ５０は、ロータ本体、管５５（図４）、及び回転軸５６を含む。ロータ本体（参照番号を付さない）は、回転軸５６の周りに取り付け、緩く嵌める。本実施形態では、ロータ本体は、ロータコア５１と、ロータコア５１の円周側面に取り付けた永久磁石５３とを含む。管５５は、ロータコア５１を軸方向に通過してこれに固定され、結果として管５５は、ロータコア５１と一緒に回転可能である。回転軸５６は、管５５を通過しこれに対して回転可能である。管５５から外に延び出る回転軸５６の一端は、下側エンドキャップ２２内の軸受８０に取り付け、回転軸５６の他端は、上側エンドキャップ２１内の軸受８０を通過し、ファン９０に接続する。動作にあたり、ロータ本体は、回転して回転軸を回転させるために駆動し、それにより次に回転軸５６の一端に接続された負荷が回転するために駆動され、負荷は、本実施形態ではファン９０である。
【００３３】
[0045]  一部の実施形態では、永久磁石５３は、管５５又は回転軸５６の外側面に直接取り付け、円筒状本体として形成できることを理解されたい。永久磁石５３によって形成された円筒状本体は、管５５及び回転軸５６の軸線と一致する軸線を有する。管５５は、耐摩耗性／耐摩滅性の材料で作成され、回転軸に対してロータ本体が回転する間に、ロータコア又は磁石を損傷から保護する。
【００３４】
[0046]  図４を参照して、単相モータ１０は、少なくとも１つの位置決め部材６０、複数の振動減衰リング６２、スリーブ６３、弾性要素６５、及び接続部材６６をさらに含む。位置決め部材６０は、回転軸５６のうちロータコア５１から下側エンドキャップ２２に向かう方向に延び出る一部の周りに取り付ける。位置決め部材６０は、回転軸５６に固定して接続され、回転軸５６の一端部に向かう管５５の軸方向移動を制限する。１つの振動減衰リング６２は、回転軸５６の周りに取り付け、位置決め部材６０と管５５との間に配置され  ロータコア５１及び管５５が回転軸５６を駆動して回転させるとき発生する振動を抑制する。
【００３５】
[0047]  スリーブ６３は、管５５のうちロータコア５１から上側エンドキャップ２１に向かって延び出る部分の周りに取り付ける。スリーブ６３は、管５５に固定して接続することが好ましい。弾性要素６５の一端部は、ロータ本体のロータコア５１のうち位置決め部材６０の反対側の一端部に接続され、弾性要素６５の他端部は、接続部材６６に接続される。本実施形態では、スリーブ６３は、ゴム状の振動減衰材料から作成され、滑らかな外側円筒面を有する。弾性要素６５は、管５５に伝わる弾性要素６５の振動を減少できるスリーブ６３の周りに取り付ける。弾性要素６５は、内径がスリーブ６３の外径よりも大きいことが好ましい。実施形態では、弾性要素６５はねじりバネである。
【００３６】
[0048]  実施形態では、接続部材６６は、ほぼ中空環状構造であり、回転軸５６のうち管５５から上側エンドキャップ２１に向かう方向に延び出る部分の周りに取り付ける。接続部材６６は、管５５と上側エンドキャップ２１との間に配置される。特に、接続部材６６の一端部は、管５５のうちロータ５０の反対側の一端部に当接し、接続部材６６の他端部は、上側エンドキャップ２１の内側面に当接する。接続部材６６を回転軸５６に固定して取り付け、結果として接続部材６６は、回転軸５６を駆動して同期回転させることができる。接続部材６６及び回転軸５６はまた、それらが同期して回転できる限り、貫通スプラインのような別の接続様式で移動可能に接続できることを理解されたい。
【００３７】
[0049]  図８を参照して、接続部材６６はまた、接続部材６６のうちロータ５０に面する側面に、溝６６１及び保持部材（参照符号を付さない）を備えても良いことを理解されたい。溝６６１は、弾性要素６５を収容するために使用され、保持部材は、弾性要素６５の一端部を保持するために使用される。
【００３８】
[0050]  本実施形態では、接続部材６６は、単相モータ１０の構造がよりコンパクトになり、単相モータ１０と負荷との間の接続がより便利なように、上側エンドキャップ２１の内側に配置される。
【００３９】
[0051]  各軸受８０のうちロータ５０に対面する側面にワッシャ８１が配置される。ワッシャ８１は、回転軸５６の周りに取り付けて、ほこり、不純物、有害気体が軸受８０に入るのを防ぐ。ワッシャ８１も、回転軸５６の軸方向の逃げを減らすように軸方向隙間を調整するために使用できる。
【００４０】
[0052]  図６を参照して、本発明の第２の実施形態は、単相モータ２００が、回転軸５６の周りに取り付けかつ回転可能に嵌めた支持部材５８を含む点で、第１の実施形態とは異なる。ロータ本体は支持部材５８に固定して取り付ける。本実施形態では、支持部材５８は、ロータのうちプラスチック製の構造部材であり、その一端部から延びる延長部分５８１を持つ。延長部分５８１と回転軸５６との間に弾性要素６５を収容するための収容空間が形成され、弾性要素６５がその変形中に他の周囲の部分と干渉するのを防ぐ。モータ回転が停止する過程の間に、回転軸５６及び負荷は慣性により回転し続け、それにより弾性要素６５は、逆にねじれてその半径が増加する。延長部分５８１は、この過程で、弾性要素６５がその半径の過度の増加により損傷するのを防ぐことができる。
【００４１】
[0053]  本実施形態では、ロータ本体の永久磁石５３は、ロータコア５１に埋め込まれた２つの半円形の磁石を含むことができ、又は代わりに、ロータ磁石コア５１の外周の周りに取り付けた一体の環状磁石とすることができる。単相モータ２００は２つの位置決め部材６０を含む。２つの位置決め部材６０は、回転軸５６上での支持部材５８の軸方向移動を制限するために、回転軸５６の周りに取り付け、支持部材５８の２つの端部に配置される。
【００４２】
[0054]  図７を参照して、ロータ本体はまた、多数の永久磁石５３をロータコア５１に直接埋め込む、内部永久磁石（ＩＰＭ）ロータ構造にできることを理解されたい。ステータコア３２は、ロータ本体の外周を取り囲む多数のステータ磁極を含む。ステータ磁極の数は、ロータの永久磁石によって定まる永久磁極の数と等しいことが好ましい。ロータ５０と直面する各ステータ磁極の磁極面に位置決め溝が形成され、結果としてロータ５０は、死点位置からずれた位置に停止することができる。
【００４３】
[0055]  一部の実施形態では、ロータ本体の永久磁石５３は、支持部材５８の外側面に直接取り付けて、円筒状本体を形成できることを理解されたい。永久磁石５３によって形成された円筒状本体は、支持部材５８の軸線と一致する軸線を有する（図８）。
【００４４】
[0056]  図９を参照して、本発明の第３の実施形態は、単相モータ３００の管５５が支持部材５８の軸穴（参照符号は付さない）に固定して挿入され、管５５の軸線は支持部材５８の軸線と一致する点で、第２の実施形態とは異なる。管５５は、回転軸５６の周りにこれ対して摺動可能に取り付け、結果としてロータ本体は、支持部材５８及び管５５を回転軸５６の周りに回転させるために駆動する。この実施形態では、支持部材５８は、射出成形されてロータ本体の永久磁石５３と管５５とを一緒に接続することが好ましい。
ロータ本体がロータコア５１をさらに含むとき、支持部材５８は、射出成形されて、組み立てたロータコア５１、永久磁石５３及び管５５を一緒に接続することが好ましい。管５５は、銅、鋼又は耐摩耗性合金のような耐摩耗性材料から作成し、或いは代わりにパワー焼結によって作成することが好ましい。単相モータ３００は２つの位置決め部材６０を含む。２つの位置決め部材６０は、回転軸５６上での支持部材５８の軸方向移動を制限するために、回転軸５６の周りに取り付け、支持部材５８の２つの端部に配置される。
【００４５】
[0057]  上述した全ての実施形態において、単相モータ３００は、ロータがステータの内側に配置される内側ロータ式、又はロータがステータの外側に配置される外側ロータ式にできることを理解されたい。支持部材５８は、ロータコア５１及び永久磁石５３の外側面、又は永久磁石５３又は外側面の周りを包む射出成形又はラッチ手段によって形成することができる。
【００４６】
[0058]  図１０を参照して、本発明の第４の実施形態は、ステータ３０がエンドキャップ２２によって位置決めされる点で、第３の実施形態とは異なる。エンドキャップ２２は、ステータ３０の一側面に固定される。エンドキャップ２２は、中空管部分２５と、管部分２５の一側面に位置決めされた固定板２６とを含む。管部分２５は、ロータ本体の一部がその内部に収容されることを許す。固定板２６は、ねじボルト又はラッチ部材のような固定部材によってロータコア３２の一側面に接続される。
【００４７】
[0059]  管部分２５は、２つの軸受８０をそれぞれ取り付けるために２つの軸受シート（参照符号は付さない）を含む。ロータの回転軸５６は、ステータ３０に対してロータが回転できるように、２つの軸受８０によって支持される。この実施形態では、２つの軸受８０は、予め設定された距離だけ離間して、回転軸５６を安定して支持する。ロータ本体、支持部材５８、位置決め部材６０及び弾性要素６５は、２つの軸受８０の同じ側面に配置される。
【００４８】
[0060]  本実施形態は、単相モータ４００が取付基部６８を含む点で上記実施形態とは異なる。取付基部６８は、回転軸５６のうちハウジング２０と反対側の部分の周りに取り付け、円周方向で回転軸５６に対して固定される。弾性要素６５の一端部は支持部材５８に接続され、弾性要素６５の他端部は取付基部６８に接続される。取付基部６８のうち支持部材５８の反対側の一端部は、ファン又はインペラのような負荷に接続することができる。
【００４９】
[0061]  図４及び図５を参照して本発明の第１の実施形態を例に挙げて、本発明の単相モータ１０は、以下のように、ファン９０を駆動して回転させる。ステータ巻線３４が通電されたとき、ロータ本体５１、５３は、ロータ本体とステータとの間の相互作用を受けて、ロータコア５１に固定して接続された管５５と一緒に回転軸５６の周りに回転する。弾性要素６５のうちロータコア５１に接続された端部は、ロータコア５１と同期して回転する。単相モータ１０の始動の当初の間、ファン９０に接続した接続部材６６及び回転軸５６は静止して慣性が大きいため、弾性要素６５のうち接続部材６６に接続された他端部も静止しており又は遅れた状態にある。弾性部材６５の一端部が引っ張られてその内径が縮小し、弾性要素６５に弾性エネルギが次第に蓄積する。弾性要素６５の弾性エネルギが十分に大きくなった（例えば、回転軸５６と軸受８０との間の摩擦に打ち勝つ）とき、接続部材６６及び回転軸５６は、弾性要素６５によって加速され、最終的に、ロータ磁石５３及びロータコア５１と同期して回転する。ファン９０も回転軸５６に同期して回転する。従って、回転軸５６及びファン９０は、最終的にロータ本体５１及び５３と時間遅延して同期する。
【００５０】
[0062]  単相モータ１０はまた、内部にステータ３０及びロータ５０を取り付けるハウジングを含んでも良いことを理解されたい。単相モータ１０の回転軸５６を支持するためにハウジングに接続された１つのエンドキャップ２０がある。エンドキャップ２０の形状は、ハウジングの形状及び大きさと一致するのに適するようにできる。
【００５１】
[0063]  本発明の他の実施形態では、弾性要素６５は、ロータコア５１及び回転軸５６に異なる様式で接続できることを理解されたい。例えば、接続部材６６を省略することができ、その場合、弾性要素６５の一端部はロータコア５１に接続し、他端部は回転軸５６に接続する。ロータコア５１は、弾性要素６５を介して回転軸５６を駆動して回転させて、単相モータ１０によってその始動の瞬間に負荷に加わる衝撃を緩和する。
【００５２】
[0064]  本発明の単相モータの実施形態では、弾性要素６５がねじりバネ又はらせんバネである場合、一端部は、ロータコア５１、永久磁石５３又は支持部材５８に接続され、他端部は、接続部材６６又は取付基部６８に接続され、ロータコア５１、永久磁石５３、支持部材５８、接続部材６６及び取付基部６８の各々に、弾性要素６５を保持するために保持部分又は係止溝が形成される。
【００５３】
[0065]  本発明のロータ５０は、複数の永久磁極を形成する１つ又は多数の永久磁石を含むことが好ましい。本発明は非永久磁石モータに適用できることを理解されたい。すなわち、ロータ５０は永久磁石を含まず、むしろ、ロータ５０は、軟磁性材料で作成された多数の伝導体を使用する。ステータ巻線は通電されたとき電磁界を生成し、ロータの伝導体はそのために磁化され及び駆動され、磁界の作用を受けて回転する。
【００５４】
[0066]  本発明の単相モータ１０では、ロータ本体（ロータコア及び／又は永久磁石或いは伝導体を含む）は、緩衝装置として働く弾性要素６５を介して回転軸５６を回転させるために駆動し、次に、回転軸５６は負荷を回転させるために駆動する。弾性要素６５の緩衝作用により、単相モータ１０によってその始動の瞬間にファン９０に加わる大きな衝撃が効果的に緩和され、単相モータ１０がその始動の瞬間に十分に大きな回転トルクを供給できないことによる始動失敗の問題に対処する。さらに、弾性要素は、モータハウジング２０の内部に配置され、ファン９０のような負荷は、回転軸５６のうちハウジング２０から延び出る一端部に直接接続され、それにより単相モータ１０の構造がよりコンパクトになり、ファン９０の保守及び交換も容易になる。
【００５５】
[0067]  図１１から図１８は、本発明の第５の実施形態によるモータ５００を示す。
【００５６】
[0068]  図１１を参照して、モータ５００はステータ３０及びロータ５０を含む。ロータ５０は、ステータ３０に回転可能に取り付けられ、ステータ３０に対して回転する。
【００５７】
[0069]  この実施形態では、ステータ３０は、ステータコア３２と、ステータコア３２の周りに巻き付けた巻線３４と、ステータコア３２の２つの軸方向の側面にそれぞれ取り付けた第１のエンドキャップ３３及び第２のエンドキャップ３５とを含む。第１のエンドキャップ３３及び第２のエンドキャップ３５は、ロータ５０の回転軸５６を支持するように構成される。第１のエンドキャップ３３及び第２のエンドキャップ３５は、第１の及び第２のエンドキャップ３３、３５の間にステータコア３２をはさむように、軸方向の接続機構を介して相互接続される。この実施形態では、第１のエンドキャップ３３及び第２のエンドキャップ３５の各々は、一体形成部品である。接続機構３７は、ねじボルト及び関連するねじナットを含むことができる。第１のエンドキャップ３３及び第２のエンドキャップ３５は、ねじボルトの通過を許す貫通穴を形成する。代わりに、接続機構３７は、ねじボルトの周りに取り付けられ、第１のエンドキャップ３３と第２のエンドキャップ３５との間に配置され、第１の及び第２のエンドキャップ３３を位置を決め及び支持して外観を改善する、位置決めスリーブをさらに含むことができる。
【００５８】
[0070]   第１のエンドキャップ３３及び第２のエンドキャップ３５に軸受シートが、それぞれ軸受８０（図１２）を取り付けるために配置される。２つの軸受８０は、ステータ３０に対して回転軸５６が回転できるように、回転軸５６を支持する。
【００５９】
[0071]  本実施形態では、本発明のモータ５００は単相同期モータである。ステータのステータコア３２は、２つの磁極部分３７、３８を有する。磁極部分３７、３８の内面は円弧状磁極面である。
【００６０】
[0072]  図１２から図１４を参照して、ロータ５０は、回転軸５６と、軸５６の周りに取り付けたロータ本体と、緩衝装置６５とを含む。ロータ本体は、回転軸５６の周りに取り付ける。２つの軸受８０は、ロータ本体の向かい側の端部のそれぞれ外側に位置する。回転軸５６は、２つの軸受８０によって支持され、ロータ本体に対して回転可能である。ロータ本体は、回転軸５６に緩み／滑り嵌めされて、その結果ロータ本体及び回転軸５６は、始動又は停止の過程中に回動速度差が大きくなる。
【００６１】
[0073]  緩衝装置６５は、ロータ本体内に配置され、ロータ本体と回転軸５６との間に半径方向に位置する。緩衝装置６５は回転軸５６の周りに取り付ける。緩衝装置６５は、その第１の端部がロータ本体と同期して回転できるように、ロータ本体に直接的又は間接的に接続された第１の端部を有する。緩衝装置６５の第２の端部は、ロータ軸５６に直接的又は間接的に接続され、その結果緩衝装置６５の第２の端部は、回転軸５６と同期回転することができる。このため、緩衝装置６５の存在により、ロータ本体と回転軸５６との間の回転速度が時間遅延をもって同期し、それによりモータ５００の始動失敗又は失速の発生を効果的に減少させ又は除去することができる。緩衝装置６５は、ロータ５０及びモータ５００の外部構造を変更することなく、ロータ本体の内部に配置され、負荷は、回転軸５６の一端部に直接接続することができ、それによりモータ５００の構造がよりコンパクトになり、モータ５００の修理及び交換が容易になる。
【００６２】
[0074]  この実施形態では、ロータ本体は、支持部材５８と、一対の永久磁石５３とを含む。支持部材５８は、中空な円筒状の主要部分５８１を含む。永久磁石５３を主要部分５８１の外側に取り付ける。永久磁石部材４２を軸方向に位置決めするために、主要部分５８１の外側の２つの端部の周りに２つのスリーブリング５８２、５８３を取り付ける。具体的には、２つのリング５８２、５８３は向かい合う溝を有する。永久磁石部材５３の２つの端部は、溝に対応する突起を形成する。突起が溝に係合し、結果として永久磁石５３は、支持部材５８の主要部分５８１の外側に堅く位置決めすることができる。支持部材５８は、永久磁石５３上に射出成形された一部であることが好ましい。
【００６３】
[0075]  主要部分５８１の２つの端部内に、２つの軸受８０をそれぞれ取り付ける。軸受８０は回転軸５６に滑り嵌めされ、それによりモータの信頼度及び寿命を保証しながら、支持部材５８が回転軸５６に対してそれ程大きくジャンプすることなく自由に回転可能となる。
【００６４】
[0076]  図１５、図１６、図１７を参照して、この実施形態では、緩衝装置６５は、緩衝部材６５１、輪状の第１の接続基部６５２、及び輪状の第２の接続基部６５３を含む。支持部材５８の主要部分５８１は、緩衝部材６５１を保護するために緩衝部材６５１の外周側面を取り囲む。緩衝部材６５１の第１の端部６５１２は第１の接続基部６５２に接続され、緩衝部材６５１の第２の端部６５１４は第２の接続基部６５３に接続され、第１の接続基部６５２は、回転軸５６の周りに移動可能に取り付け、第２の接続基部６５３は、回転軸５６の周りに固定して取り付ける。第１の接続基部６５２及び第２の接続基部６５３は、２つの軸受８０の内側に軸方向に位置して２つの軸受８０を軸方向に位置を決めし、それによりロータ本体の軸方向変位を防ぐことができる。第２の接続基部６５３は回転軸５６に固定して接続され、結果として緩衝部材６５１の第２の端部は、回転軸５６と同期して回転することができる。第１の接続基部６５２は、支持部材５８に固定して接続されて支持部材５８と同期して回転する。このため、緩衝部材６５１は、ロータ本体と回転軸５６との間の回転速度差を緩衝するように構成される。この実施形態では、支持部材５８の主要部分５８１は、主要部分５８１の軸線に関して対称的に位置決めされた２つの切欠き５８４（図１３）を有する。第１の接続基部６５２は、切欠き５８４に対応して２つの突出ブロック６５２１を含む。突出ブロック６５２１は切欠き５８４に嵌り、結果として緩衝部材６５１は、ロータ本体と同期して回転可能である。支持部材５８は、別の構造により第１の接続基部６５２に接続できることを理解されたい。
【００６５】
[0097]  緩衝部材６５１は、形状回復特性を持つ弾性部材を含む。弾性部材は、回転軸５６の周りに移動可能に取り付けたらせんバネであることが好ましい。ステータ巻線３４が通電されるとき、永久磁石５３及び支持部材５８を含むロータ本体は、ステータ３０によって生成される電磁場の駆動を受けて回転する。回転軸５６は、一端がファンのような負荷に直接的に又は間接的に接続されて慣性が大きく、回転軸５６は、ロータ本体８４に滑り嵌めされる。そのため、始動の間に、ロータ本体の回転速度は回転軸５６の回転速度よりも大きく、すなわち、ロータ本体と回転軸５６との間に回転速度差が存在する。らせんバネ６５１は、ロータ本体の回転によって引っ張られて締まり、結果的にらせんバネの第１の端部６５１はその内径が徐々に増えて締まる。その結果、らせんバネの第２の端部６５１ｂも徐々に締まり、ロータ本体の回転速度は回転軸５６の回転速度と最終的に同期する。ステータ巻線が非通電で、モータ１０が作動状態から停止するとき、負荷の回転慣性が大きいので、回転軸５６の回転速度はロータ本体の回転速度よりも大きく、すなわち、ロータ本体と回転軸５６との間に回転速度差が存在し、結果としてらせんバネの第２の端部６５１ｂは、その内径が徐々に増加して徐々に緩む。その結果、らせんバネの第１の端部９４ａも徐々に緩み、ロータ本体４０の回転速度は、最終的に回転軸５６の回転速度と同期する。支持部材５８はらせんバネを取り囲み、それによりらせんバネの内径が過度に増加してらせんバネが損傷するのが防止される。
【００６６】
[0078]  緩衝装置６５は、減衰部材６５４をさらに含む。減衰部材６５４は、支持部材５８の主要部分５８１に対する緩衝部材６５１の衝突を緩衝するために、緩衝部材６５１の周りに移動可能に取り付け、緩衝部材６５１と支持部材５８の主要部分５８１との間に半径方向に位置し、それによって衝撃吸収効果及び騒音低下効果を達成する。減衰部材６５４の一端は第１の接続基部６５２に接続される。図１７も参照して、減衰部材６５４は接続ピン構造６５４２を含み、第１の接続基部６５２は、接続ピン構造６５４２に対応して貫通穴構造を含み、接続ピン構造６５４２は、貫通穴構造に係合して減衰部材６５４と第１の接続基部６５２との間の接続を強化／補強し、こうして減衰部材６５４が第１の接続基部６５２から外れるのを防止する。減衰部材６５４の他端は、接続基部６５５に固定される。図１７及び図１８を参照して、接続基部６５５は、第２の接続基部６５３に接続される。接続基部６５５はまた、接続ピン構造６５５２及びくぼみ部分６５５４を含む。第２の接続基部６５３は、接続ピン構造６５５２及びくぼみ部分６５５４に対応する貫通穴構造及び突出部分を含む。接続ピン構造６５５２は貫通穴構造に係合し、突出部分はくぼみ部分６５５４に係合し、それにより接続基部６５５と第２の接続基部６５３との間の接続が強化され、こうして減衰部材が外れるのが防止される。
【００６７】
[0079]  減衰部材６５４及び接続基部６５５の材料は、ゴム又は発泡プラスチックのような軟質材であることが好ましい。
【００６８】
[0080]  図１９は、本発明のモータ５００を使用する大負荷電気装置を示す。この実施形態では、大負荷電気装置はファンアセンブリである。ファンアセンブリは、モータ５００と、モータ５００によって駆動されるインペラ９０とを含む。モータ５００の緩衝装置６５は、モータの内部に、好ましくはロータ本体の内部に配置される。そのため、モータ５００の回転軸５６の一端部をファン９０に取り付けるのは容易である。この実施形態では、インペラ９０の外径はモータ５００のサイズよりもはるかに大きいが、大型のインペラ９０を駆動するときのモータ５００の始動失敗又は失速は、緩衝装置６５の使用により効果的に減少させ又は回避することができる。この実施形態では、インペラ９０の外径は、ロータの回転軸に垂直なモータ５００のサイズよりもはるかに大きい。インペラ９０によって占めるロータの回転軸に垂直な面積は、モータ５００によって占めるロータの回転軸に垂直な面積の２倍、より好ましく３倍又は４倍よりも大きい。モータ５００に取り付けた緩衝装置６５は、モータ５００の始動失敗又は失速を、効果的に減少させ又は除去することができる。
【００６９】
[0081]  理解できるように、この実施形態のモータ５００は、第１の実施形態のファンを駆動するために使用することができ、前記実施形態のモータ１０、２００、３００及び４００は、この実施形態のインペラを駆動するために使用できる。
【００７０】
[0082]  本発明は、単相同期モータに特に適するが、出力トルクが小さいモータが、動力工具、ギヤーボックス又は排出ポンプのような回転慣性が大きい負荷を駆動する他の適用例で使用できることを理解されたい。
【００７１】
[0083]  本発明は、１つ以上の実施形態を参照して説明するが、実施形態の上記説明は、当業者が本発明を実行し又は使用することを可能にするためのみに使用する。本発明の精神又は範囲から逸脱することなく様々な修正が可能であることが当業者によって認識されるべきである。本明細書に示した実施形態は、本発明に対する限定として解釈すべきでなく、本発明の範囲は、以下に続く請求項を参照することによって決定すべきである。
【符号の説明】
【００７２】
２０  ハウジング
２１  上側エンドキャップ
２２  下側エンドキャップ
２３  収納空間
２４  収納部分
３０  ステータ
５０  ロータ
５１  ロータコア
５３  永久磁石
５５  管
５６  回転軸
６０  位置決め部材
６２  振動減衰リング
６３  スリーブ
６５  弾性要素
６６  接続部材
８０  軸受
８１  ワッシャ
９０  ファン
１００  ファンアセンブリ
【図１】
2017192288.tif 000003
【図２】
2017192288.tif 000004
【図３】
2017192288.tif 000005
【図４】
2017192288.tif 000006
【図５】
2017192288.tif 000007
【図６】
2017192288.tif 000008
【図７】
2017192288.tif 000009
【図８】
2017192288.tif 000010
【図９】
2017192288.tif 000011
【図１０】
2017192288.tif 000012
【図１１】
2017192288.tif 000013
【図１２】
2017192288.tif 000014
【図１３】
2017192288.tif 000015
【図１４】
2017192288.tif 000016
【図１５】
2017192288.tif 000017
【図１６】
2017192288.tif 000018
【図１７】
2017192288.tif 000019
【図１８】
2017192288.tif 000020
【図１９】
2017192288.tif 000021
【外国語明細書】
2017192288000001.pdf