(57)【要約】【課題】直流モータの動力性能及び使用寿命を向上させる中空型ロータ及び内外輪固定子を有する直流モータ構造を提供する。【解決手段】中空型ロータ及び内外輪固定子を有する直流モータ構造は、ハウジング、外固定子２１、整流子２２、出力部材２３、中空型ロータ２４及び内固定子２５を備える。外固定子２１は、収容空間内に取付けられるとともに、複数の外磁石２１１を含む。外磁石２１１は、ハウジングの円周に沿ってハウジングの内壁に固定されて互いに間隔をおいて設置され、互いに隣り合う２つの外磁石２１１の極性は反転される。整流子２２は、ハウジングの軸方向に沿ってハウジング内の前端に隣接した箇所に枢着される。出力部材２３は、ハウジングの軸方向に沿ってハウジング内の後端に隣接した箇所に枢着される。【選択図】図２
2017121154.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング、外固定子、整流子、出力部材、中空型ロータ及び内固定子を備えた、中空型ロータ及び内外輪固定子を有する直流モータ構造であって、
前記ハウジングは、内部に収容空間が形成され、
前記外固定子は、前記収容空間内に取付けられるとともに、複数の外磁石を含み、前記外磁石は、前記ハウジングの円周に沿って前記ハウジングの内壁に固定されて互いに間隔をおいて設置され、互いに隣り合う２つの前記外磁石の極性は反転され、
前記整流子は、前記ハウジングの軸方向に沿って前記ハウジング内の前端に隣接した箇所に枢着され、前記整流子の互いに隣り合う２つの整流片は、設定周波数に基づき、コイルへ送られる電流方向を反転し、それに伴い前記コイルに発生する電磁場も反転し、この方向転換過程は前記設定周波数に基づいて繰り返され、
前記出力部材は、前記ハウジングの軸方向に沿って前記ハウジング内の後端に隣接した箇所に枢着され、
前記中空型ロータは、前記ハウジングの軸方向に沿って前記外固定子内に取付けられ、前記外固定子との間に第１の間隙が保持され、前記中空型ロータ上には、複数ターンのコイルが巻き付けられ、各前記コイルの両端には、前記整流子上の互いに隣り合う前記２つの整流片がそれぞれ電気的に接続され、前記整流子から電流を受け、前記中空型ロータに対応した電磁場を生成させ、前記中空型ロータは、軸方向に沿って形成された軸孔を有し、前記整流子及び前記出力部材に前記中空型ロータの前後端がそれぞれ固定され、前記整流子及び前記出力部材が前記中空型ロータに伴って同期で回転し、
前記内固定子は、前記中空型ロータの前記軸孔内に取付けられ、前記ハウジングの前後端にそれぞれ固定された前後端を有し、前記中空型ロータとの間に第２の間隙が保持され、前記内固定子は、複数の内磁石を含み、各前記内磁石は、前記ハウジングの円周に沿って前記内固定子の外縁に固定されて互いに間隔をおいて設置され、互いに隣り合う２つの前記内磁石の極性は反転され、前記内磁石は、前記外磁石にそれぞれ対応することを特徴とする、中空型ロータ及び内外輪固定子を有する直流モータ構造。
【請求項２】
前記ハウジングの後端には、少なくとも１つの出力孔が形成され、
前記出力孔は、前記収容空間と連通し、
前記出力部材は、前記出力孔に対応するように位置することを特徴とする、請求項１に記載の中空型ロータ及び内外輪固定子を有する直流モータ構造。
【請求項３】
前記中空型ロータは、複数の電機子コアの組み合わせにより構成され、
前記複数の電機子コアには、前記コイルが巻き付けられていることを特徴とする、請求項２に記載の中空型ロータ及び内外輪固定子を有する直流モータ構造。
【請求項４】
前記ハウジングは、外カバー、前蓋及び後蓋の組み合わせにより構成され、
前記外カバーは、中空管体状を呈し、
前記前蓋は、前記外カバーの前端に取り付けられ、
前記後蓋は、前記外カバーの後端に取り付けられ、前記出力孔を有することを特徴とする、請求項３に記載の中空型ロータ及び内外輪固定子を有する直流モータ構造。
【請求項５】
前記外磁石は、前記外カバーの内壁面に固定されることを特徴とする、請求項４に記載の中空型ロータ及び内外輪固定子を有する直流モータ構造。
【請求項６】
前記外固定子は、外固定子本体を含み、
前記外固定子本体は、前記外カバーの内壁面に固定されるとともに、中空管体状を呈し、
各前記外磁石は、前記外固定子本体内に固定されることを特徴とする、請求項４に記載の中空型ロータ及び内外輪固定子を有する直流モータ構造。
【請求項７】
前記内固定子は、内固定子本体を含み、
前記内磁石は、前記内固定子本体の外側に配設されることを特徴とする、請求項４に記載の中空型ロータ及び内外輪固定子を有する直流モータ構造。
【請求項８】
前記内固定子本体の前後両端には、２つの位置決め棒が突設され、
各前記位置決め棒は、軸受に挿通されて前記ハウジングの前端及び後端に固定され、
前記整流子及び前記出力部材は、各前記軸受にそれぞれ枢着されることを特徴とする、請求項７に記載の中空型ロータ及び内外輪固定子を有する直流モータ構造。
【請求項９】
前記整流子は、皿体及び複数の整流片を含み、
前記皿体の前面には、前記複数の整流片が設けられ、
前記複数の整流片は、互いに間隔をおいて設置され、
前記中空型ロータの前端は、前記皿体の後側面に固定されることを特徴とする、請求項４乃至８のいずれかに記載の中空型ロータ及び内外輪固定子を有する直流モータ構造。
【請求項１０】
前記中空型ロータの円周に沿って前記中空型ロータに固定されるとともに、前記整流子及び前記出力部材が前後端にそれぞれ固定された複数本の固定棒をさらに備えることを特徴とする、請求項９に記載の中空型ロータ及び内外輪固定子を有する直流モータ構造。
【請求項１１】
前記中空型ロータは、外電機子コア及び内電機子コアを含み、
前記外電機子コアの外表面には、軸方向に沿って複数の外コード溝が形成され、前記各外コード溝に各前記コイルが収容され、
前記内電機子コアの内表面には、軸方向に沿って複数の内コード溝が形成され、前記各内コード溝に各前記コイルが収容され、
前記内電機子コアの外表面は、前記外電機子コアの内表面に接合され、
各前記固定棒は、前記内電機子コアと前記外電機子コアとの間にそれぞれ固定されることを特徴とする、請求項１０に記載の中空型ロータ及び内外輪固定子を有する直流モータ構造。
【請求項１２】
前記前蓋及び前記後蓋上には、複数の嵌合部がそれぞれ設けられ、
各前記嵌合部は、前記外カバーにそれぞれ嵌合されることを特徴とする、請求項１１に記載の中空型ロータ及び内外輪固定子を有する直流モータ構造。
【請求項１３】
互いに対応した前記内磁石及び前記外磁石は、極性が反転していることを特徴とする、請求項１２に記載の中空型ロータ及び内外輪固定子を有する直流モータ構造。
【請求項１４】
互いに対応した前記内磁石及び前記外磁石は、同じ極性であることを特徴とする、請求項１２に記載の中空型ロータ及び内外輪固定子を有する直流モータ構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流モータ構造に関し、特に、中空型ロータを有し、中空型ロータの内外にそれぞれ固定子が設けられた、中空型ロータ及び内外輪固定子を有する直流モータ構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータ（ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｍｏｔｏｒ）は、電動装置とも称され、受けた電力を機械エネルギへ変換してから、機械エネルギを利用して運動エネルギを発生させて他の装置を駆動させることができるため、モータは様々な製品（例えば、電気自動車、旋盤、扇風機、水ポンプなど様々な分野）に広く利用されている。直流モータ（ｄｉｒｅｃｔ  ｃｕｒｒｅｎｔ  ｍｏｔｏｒ）は、電力を機械エネルギへ変換する最も初期の装置であり、交流電気の使用が普及するに伴い、インダクションモータ及びシンクロナスモータが現れ、直流モータの重要性及び利用が徐々に減ってきたが、電力調整器（ＳＣＲ）の発明、及び磁石材料、カーボンブラシ、絶縁材料の改良、さらには変速制御に対する人々のニーズの高まりに伴い、直流モータは工業自動化の重要な技術となってきた。その主な原因は、直流モータの「回転数−トルク」、「電流−トルク」などの特性曲線が直線関係であるため、直流モータを簡単かつ容易に制御することができ、直流モータは、現在最も広く利用されている変速制御のモータであるからである。
【０００３】
図１Ａを参照する。図１Ａに示すように、従来の直流モータ１の基本アーキテクチャは、少なくともハウジング１０、枢軸１１、ロータ（ｒｏｔｏｒ）１２、固定子（ｓｔａｔｏｒ）１３及び整流子（ｃｏｍｍｕｔａｔｏｒ）１４を含む。ハウジング１０内には収容空間１０１が形成される。枢軸１１は、ハウジング１０内に枢着され、かつ、一端に設けられた出力軸１１１が突出されてハウジング１０から露出されている。ロータ１２は、複数の珪素鋼板の組み合わせにより構成されて枢軸１１上に固設される。ロータ１２上には、複数ターンのコイルが巻き付けられている。固定子１３は、永久磁石により構成され、ロータ１２の外周縁に対応するようにハウジング１０の内壁に固設されてロータ１２と間隔をおいて設置されている。整流子１４は、収容空間１０１内に配設されて外部の電力を受けることができ、コイルと電気的に接続され、コイルへ送電するとともに、整流子１４によりコイルへ送る電流の方向を変えることができる。フレミングの左手の法則又は右手の法則に基づき、導線が磁場内に配置されて導線に電流が流されると、導線が発生させた磁場が、元からある磁場の磁力線を横切り、導線を移動させる。そのため、ロータ１２上のコイルが通電されて発生した磁場が、固定子１３により発生された磁力線を横切り、回転トルクによりロータ１２が回転され、電気エネルギが運動エネルギへ変換される。例えば、図１Ｂに示すように、固定子１３の磁力線が左から右方向へ発生すると、ロータ１２のコイルの電流が右から左方向へ流れ、ロータ１２に発生する回転トルクによりロータ１２が時計回りで回転する。
【０００４】
図１Ａを再び参照する。一般にロータ１２に発生する運動エネルギは、枢軸１１の一端に設けられた出力軸１１１から出力される。そのため、メーカは、枢軸１１の一端に設けられた出力軸１１１上に他の伝動機構（例えば、歯車）を別途取り付けなければならず、直流モータ１の構造はより複雑となった。次に、ハウジング１０から突出された出力軸１１１の一端が自由端であるため、軸線がずれる問題が発生することを防ぐために、出力軸１１１の長さを短めに設計する必要がある。しかし、ハウジング１０は十分な回転トルクを発生させて伝動機構を駆動させるために、高速で回転させなければならないため、このままだと、受ける負担が大きすぎてその伝動機構の部材が摩損され易く、受ける力が不均等となり、出力軸１１１の軸線がずれてしまう虞があった。
【０００５】
すなわち、従来の直流モータ全体のアーキテクチャは、使用上依然として欠点があった。そのため、上述したような問題点を改善するとともに、低回転数で高トルクの回転トルクを発生させてユーザのニーズを満たすことが、現在、直流モータの製造及び設計を行うメーカに求められていた。
【０００６】
本発明者は、上述したような従来の直流モータのアーキテクチャが完全でないため、長年の実務経験に基づいて研究及び実験を行い、本発明に係る中空型ロータ及び内外輪固定子を有する直流モータ構造を案出した。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そのため、本発明の目的は、中空型ロータ及び内外輪固定子を有する直流モータ構造を提供する。本発明に係る中空型ロータ及び内外輪固定子を有する直流モータ構造は、ハウジング、外固定子、整流子、出力部材、中空型ロータ及び内固定子を含む。ハウジングは、円柱体を呈し、収容空間が内部に形成され、少なくとも１つの出力孔が後端に形成されている。出力孔は、収容空間と連通する。整流子及び出力部材は、ハウジングの前後両端にそれぞれ収容される。ハウジングには、外側から内側にかけて順次、外固定子、中空型ロータ及び内固定子が取り付けられる。中空型ロータには、複数ターンのコイルが巻き付けられ、整流子及び出力部材が中空型ロータの前後端に接続される。各コイルの両端には、整流子上の互いに隣り合う２つの整流片とそれぞれ電気的に接続され、整流子からの電流を受けるとともに、整流子上の互いに隣り合う２つの整流片は、設定周波数に基づき、対応したコイルへ送られる電流方向を反転し、これに伴いコイルに発生する電磁場も反転し、この方向転換過程は設定周波数に基づいて繰り返され、中空型ロータに対応した電磁場が生成される。また、外固定子は、複数の外磁石を含む。各外磁石は、ハウジングの円周に沿ってハウジングの内壁に固定されて互いに間隔をおいて設置され、互いに隣接した２つの外磁石の極性は反転している。内固定子は、複数の内磁石を含む。各内磁石は、ハウジングの円周に沿って内固定子の外縁に固定されて互いに間隔をおいて設置され、互いに隣り合う２つの内磁石の極性が反転し、各内磁石は、外磁石にそれぞれ対応する。このように、整流子からの電流を複数のコイルが受けると、対応した電磁場が生成された後、この電磁場は、内固定子上の各内磁石と、外固定子上の各外磁石とにより排斥作用が発生して中空型ロータを回転させ、出力部材を同期で駆動させ、出力部材は、出力孔を介して伝動部材（例えば、チェーン、ベルト）により中空型ロータに発生する低回転数及び高トルクの回転トルクが負荷（例えば、変速機ケース）に出力され、直流モータの動力性能及び使用寿命を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】図１Ａは、従来の直流モータの構成図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、従来の直流モータの作動原理を示す説明図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態に係る直流モータを示す分解斜視図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態に係る直流モータを示す断面図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態に係る中空型ロータを示す分解斜視図である。
【図５】図５は、本発明の一実施形態に係る中空型ロータの巻線を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
従来の直流モータでは、出力軸により出力していた。出力軸は、枢軸の一部（図１Ａの出力軸１１１）である。そのため、負荷を駆動するためには大きめの回転トルクが必要であった。例えば、電気自動車の変速機ケースその他大型機械にとって、従来の直流モータは、上述したような大きめの回転トルクを発生させるために、高速で回転させる必要があった。しかし、前述したように、従来の直流モータの構造は損壊し易い上、消費電力が大きかった。これに鑑み、本発明者は斬新な直流モータ構造を案出した。本発明に係る中空型ロータ及び内外輪固定子を有する直流モータ構造は、図１Ａの出力軸１１１を使用する必要がない上、低回転数及び大きめのトルクでその他の伝動機構を駆動することができる。ここで、本発明に係る中空型ロータ及び内外輪固定子を有する直流モータ構造は、本発明の図面で示された構造のみに限定されるわけではなく、当業者であれば本発明の技術的特徴を把握した後、実施形態中の各部材の外観及び部材の数を調整し得ることをここで予め述べておく。
【００１０】
本発明の一実施形態に係る中空型ロータ及び内外輪固定子を有する直流モータ構造は、説明の便宜上、図２の左方を部材の前方とし、図２の右方を部材の後方として説明する。図２及び図３に示すように、直流モータ構造２は、ハウジング２０、外固定子２１、整流子２２、出力部材２３、中空型ロータ２４及び内固定子２５を含む。ハウジング２０は、円柱体を呈し、内部に収容空間２００が形成され、後端に３つの出力孔２０１が形成されている。出力孔２０１は、収容空間２００と連通する。しかし、本発明の他の実施形態では、出力孔２０１は１つでもよく、孔の形成方式はメーカの必要に応じて変更してもよい。本実施形態で述べる出力孔２０１は、出力部材２３と外部の伝動機構とを接続するために用いる空間であり、出力部材２３を外部の伝達機構に接続することができる配設方法のすべては本発明に含まれ、本発明は、出力孔２０１の実施方式を何ら制限するものではない。
【００１１】
本実施形態のハウジング２０は、前蓋２０Ａ、後蓋２０Ｂ及び外カバー２０Ｃから構成されてなる。前蓋２０Ａは、複数の前接続部２０２Ａ（例えば螺着孔）が周縁に設けられ、複数のカーボンブラシ（ｃａｒｂｏｎ  ｂｒｕｓｈ）２０４が内部に取り付けられる。カーボンブラシ２０４は、外部の電流を受け、後蓋２０Ｂには出力孔２０１が形成され、複数の後接続部２０２Ｂ（例えば螺着孔）が周縁に設けられる。外カバー２０Ｃは、中空管体状を呈し、前蓋２０Ａと後蓋２０Ｂとの間に嵌合される。前接続部２０２Ａ及び後接続部２０２Ｂには、接続杆２０３の両端がそれぞれ固定され、前蓋２０Ａ、後蓋２０Ｂ及び外カバー２０Ｃが一体成形されてハウジング２０を形成する。また、外カバー２０Ｃが回転することを防ぐために、前蓋２０Ａ及び後蓋２０Ｂには複数の嵌合部（例えば、突片）２０５がそれぞれ設けられ、外カバー２０Ｃの両端にそれぞれ嵌合される。しかし、本発明の他の実施形態では、メーカは設計の必要に応じて１つの部材でハウジング２０を構成してもよいし、２つ以上の部材の組み合わせて構成してもよく（例えば、前蓋２０Ａ及び後蓋２０Ｂだけを有してもよいし、或いは外カバー２０Ｃの数を増やしてもよい）、前述したように前蓋２０Ａ、後蓋２０Ｂ及び外カバー２０Ｃの３つの部材の組合せのみに限定されるわけではないことをここで予め述べておく。
【００１２】
図２を再び参照する。外固定子２１は、収容空間２００内に取付けられ、複数の外磁石２１１を含む。本実施形態の各外磁石２１１は、外カバー２０Ｃ内に位置し、外カバー２０Ｃ（即ち、ハウジング２０）の円周に沿って外カバー２０Ｃの内壁に固定される。各外磁石２１１は互いに間隔をおいて設置され、互いに隣接した２つの外磁石２１１の極性は反転している。各外磁石２１１は、１つの磁性部材又は極性方向が同じ複数の磁性部材によりユニットが構成されるが、本発明はこれだけに限定されるわけではなく、例えば、他の実施形態では、外固定子２１に外固定子本体が含まれ、この外固定子本体は中空管体状を呈し、ハウジング２０の内壁に固定され、外磁石２１１が外固定子本体内に固定されてもよい。このようにメーカは、外固定子２１を単独に又はカスタマイズして製作し、生産の利便性を高めることができる。特に、外固定子本体の構造は、外カバー２０Ｃの方式と同様であるが、メーカーは上述したような実施形態のように外固定子本体を省略したり、外固定子本体とハウジング２０とを一体化したりして、直流モータ構造２の部材数を減らしてもよい。
【００１３】
図２及び図３を再び参照する。図２及び図３に示すように、整流子２２は、収容空間２００内に取付けられ、ハウジング２０の軸方向でハウジング２０の前端内壁に枢着される。本実施形態の整流子２２は、前蓋２０Ａ中に位置し、前蓋２０Ａ内のカーボンブラシ２０４と電気的に接続され、カーボンブラシ２０４から送られてくる外部電流を受ける。整流子２２は、皿体２２０と、複数の整流片２２１とを含む。これら複数の整流片２２１は、互いに間隔をおいて皿体２２０の前面に設置される。ここで、本発明のカーボンブラシ２０４と整流子２２とを電気的に接続する方式は従来技術である。ここでは詳述しないが、カーボンブラシ２０４と整流子２２との間で電流が流れることができれば、どんな方式でも、本発明が述べるカーボンブラシ２０４と整流子２２との接続関係である。出力部材２３は、収容空間２００内に取付けられ、ハウジング２０の軸方向に沿ってハウジング２０後端の内壁の出力孔２０１に対応した箇所に枢着される。本実施形態の出力部材２３は、ギア状を呈するとともに、後蓋２０Ｂ中の出力孔２０１に対応した箇所に位置する。このように、伝動部材（例えば、チェーン）は、出力孔２０１を介して出力部材２３と接続され、直流モータ構造２が駆動するときに、直流モータ構造２が発生させる運動エネルギが順次、出力部材２３及び伝動部材を介して負荷（例えば、変速機ケース）へ出力され、負荷が運動エネルギにより駆動される。出力部材２３は、本発明の他の実施形態ではハブその他の部材でもよく、伝動部材は、ベルトその他の部材でもよい。つまり、本発明の直流モータ構造２は、より多くの機器又は装置に応用することができるように、メーカは負荷及び伝動部材の方式に基づき、出力部材２３の方式を変更してもよい。
【００１４】
図２及び図３に示すように、中空型ロータ２４は、ハウジング２０の軸方向に沿って外固定子２１内に取付けられ、外固定子２１と第１の間隙２４Ａが保持され、中空型ロータ２４が外固定子２１内で自在に回転する。中空型ロータ２４は、複数の電機子コアの組み合わせにより構成され、その中には軸方向に沿って軸孔２４０が形成され、前端が整流子２２と接続され、後端が出力部材２３と接続される。中空型ロータ２４には、複数のコイル２７が巻き付けられる。各コイル２７の両端には、整流子２２上の互いに隣り合う二つの整流片２２１がそれぞれ電気的に接続され、整流子２２から電流を受けると、中空型ロータ２４に対応した電磁場が発生する。また、整流子２２上の互いに隣り合う２つの整流片２２１は、設定周波数に基づき、コイル２７へ送られる電流方向を反転し、これに伴いコイル２７に発生する電磁場も反転し、この方向転換過程は設定周波数に基づいて繰り返され、中空型ロータ２４が磁場作用により回転されると、整流子２２及び出力部材２３も同期で回転される。
【００１５】
以下、前述した中空型ロータ２４の構造を図２及び図４に基づいて詳細に説明する。図２及び図４に示すように、中空型ロータ２４は、外電機子コア２４１及び内電機子コア２４２を含む。外電機子コア２４１及び内電機子コア２４２は、複数の珪素鋼板の組み合わせにより構成される。外電機子コア２４１は、軸方向に沿って複数の外コード溝２４３が外表面に形成され、軸方向に沿って複数の第１の凹部２４４Ａが内表面に形成される。内電機子コア２４２は、軸方向に沿って複数の内コード溝２４５が内表面に形成され、軸方向に沿って複数の第２の凹部２４４Ｂが外表面に形成される。外コード溝２４３及び内コード溝２４５には、コイル２７が巻き付けられる。外電機子コア２４１と内電機子コア２４２とが一体化されると、外電機子コア２４１の内表面が内電機子コア２４２の外表面に接合され、各第１の凹部２４４Ａは、各第２の凹部２４４Ｂにそれぞれ対応して固定孔２４４が形成され、固定孔２４４が中空型ロータ２４の円周に沿って配列されている。また、複数本の固定棒２４６は、互いに対応した各固定孔２４４中にそれぞれ挿入され、中空型ロータ２４と一体化される。また、固定棒２４６の前端は、中空型ロータ２４から露出され、整流子２２の皿体２２０の後面に固定される。各固定棒２４６の後面は、中空型ロータ２４から露出されて出力部材２３に固定される。このように、中空型ロータ２４、整流子２２及び出力部材２３は、組み合わされて一体化されているため同期で回転される。
【００１６】
図２及び図４を再び参照する。図２及び図４に示すように、整流子２２及び出力部材２３が中空型ロータ２４上のコイル２７に接触されることを防ぐために、各固定棒２４６の前端及び後端には、位置決め管２４７がそれぞれ嵌合される。位置決め管２４７は、固定孔２４４の孔径より大きい外径を有するため、固定孔２４４中には挿入されず、整流子２２と中空型ロータ２４との間に位置するか、出力部材２３と中空型ロータ２４との間に位置し、整流子２２及び出力部材２３が中空型ロータ２４上のコイル２７に接触されることはない。ここで、本発明の他の実施形態では、メーカは他の方式を採用し、中空型ロータ２４、整流子２２及び出力部材２３を結合してもよい。中空型ロータ２４により整流子２２及び出力部材２３を同期で駆動させ、中空型ロータ２４が整流子２２と及び出力部材２３とそれぞれ所定の間隔をおいて設置できるなら、どんな方式も勿論本発明で述べる接続関係に含まれる。
【００１７】
図２及び図４を再び参照する。図２及び図４に示すように、外電機子コア２４１及び内電機子コア２４２は、そられの上に巻き付けられたコイル２７により一体化され、外電機子コア２４１が内電機子コア２４２から外れることを防ぎ、複数の固定棒２４６が対応した複数の固定孔２４４中にそれぞれ固定される。以下、コイル２７の巻き付け方式について説明するが、本発明の他の実施形態では、メーカーは異なる巻き付け方式によりコイル２７を中空型ロータ２４上に固定してもよい。図５を参照する。図５では、図面が複雑にならないように、中空型ロータ２４の一部と２ターンのコイル２７のみが表示されている。外電機子コア２４１の外表面には、互いに隣り合う２つの外コード溝２４３Ａ，２４３Ｂが形成されている。内電機子コア２４２の内表面には、互いに隣り合う２つの内コード溝２４５Ａ，２４５Ｂが形成されている。外コード溝２４３Ａは、内コード溝２４５Ａに対応し、外コード溝２４３Ｂは、内コード溝２４５Ｂに対応する。また、コイル２７Ａは、一端が整流片２２１と電気的に接続され、他端が外コード溝２４３Ａの前端に挿入され、外コード溝２４３Ａを介して外コード溝２４３Ａの後端から突出された後、コイル２７Ａの他端が内コード溝２４５Ａの後端に挿入され、かつ、内コード溝２４５Ａを介して内コード溝２４５Ａの前端に至るまで突出され、かつ、外コード溝２４３Ｂに挿入され、順次、外コード溝２４３Ｂ、外コード溝２４３Ｂの後端、内コード溝２４５Ｂの後端及び内コード溝２４５Ｂに挿通されて内コード溝２４５Ｂの前端まで延ばされ、他方の整流片２２１と電気的に接続される。前述したコイル２７Ａの巻付け方式はコイル２７Ａと称される。また、中空型ロータ２４に複数ターンのコイル２７を巻き付けるときは、内コード溝２４５Ｂの前端のコイル２７Ａを斜め方向へ延ばして外コード溝２４３Ａの前端に挿入し、前述した巻付け方式を繰り返すだけでよい。また、コイル２７と互いに隣り合う他方のコイル２７Ｂの他端を内コード溝２４５Ａの前端に挿入した後、コイル２７Ａの一端がコイル２７Ｂの他端とともに同一の整流片２２１と電気的に接続されるとともに、整流片２２１がコイル２７Ａの一端に電流を送ると、それは他方のコイル２７Ｂの他端から送られた電流を受ける。その後、整流片２２１が方向転換を行う過程で、前述の電流方向が反転し、これにより各コイル２７Ａ，２７Ｂには、電流方向により対応した電磁場が発生する。
【００１８】
図２及び図３を参照する。図２及び図３に示すように、内固定子２５は、中空型ロータ２４の軸孔２４０内に取付けられ、その前端及び後端は、ハウジング２０の前端及び後端にそれぞれ固定される。内固定子２５は、中空型ロータ２４との間に第２の間隙２４Ｂが保持されるため、中空型ロータ２４は内固定子２５の外側で自在に回転することができる。本実施形態において、内固定子２５は、内固定子本体２５０及び複数の内磁石２５１を含む。内磁石２５１は、ハウジング２０の円周に沿って内固定子本体２５０の外壁に固定されて互いに間隔をおいて設置され、互いに隣り合う２つの内磁石２５１の極性は反転している。前述した各内磁石２５１は、１つの磁性部材又は極性方向が反転された複数の磁性部材によりユニットが構成されているが、本発明では特に限定されているわけではない。内固定子本体２５０の前後両端には、２つの位置決め棒２５２がそれぞれ突設され、各位置決め棒２５２が軸受２６Ａ，２６Ｂを介してハウジング２０の前端及び後端にそれぞれ固定され、各軸受２６Ａ，２６Ｂは、整流子２２及び出力部材２３にそれぞれ枢着され、中空型ロータ２４、整流子２２及び出力部材２３が回転しても内固定子２５は駆動しないため、内固定子２５の安定性を保持することができる。本実施形態の各位置決め棒２５２は、前蓋２０Ａ及び後蓋２０Ｂにそれぞれ固定されているが、本発明の他の実施形態では、メーカは様々な設計内容に基づき、各位置決め棒２５２の固定位置及び方式を変更してもよく、内固定子２５がハウジング２０内に固定されて回転されないものであれば、本発明で述べる内固定子２５とハウジング２０との接続関係である。また、内固定子２５は、中空型ロータ２４の軸孔２４０内に取付けられ、その前後端がハウジング２０の前後端にそれぞれ固定され、かつ、各内磁石２５１がハウジング２０の円周に沿って内固定子２５の外縁に固定される限り、内固定子本体２５０を調整したり内固定子本体２５０を省略したりしてもよいが、勿論これらの構成も本発明で述べる内固定子２５に含まれることをここで予め述べておく。
【００１９】
図２を再び参照する。外固定子２１、中空型ロータ２４及び内固定子２５を一体化するとき、各内磁石２５１は、各外磁石２１１に対応し、好適な実施形態では、互いに対応した内磁石２５１と外磁石２１１との極性は同じであるが、実際には、メーカは巻付け方式を自ら変更し、コイル２７上の異なるセクションの電流方向に基づいて互いに対応した内磁石２５１と外磁石２１１との極性が反転するようにしてもよい。図２を再び参照する。図２に示すように、整流子２２からの電流を複数のコイル２７が受けると、対応した電磁場が生成された後、この電磁場は、内固定子２５及び外固定子２１により生成された磁場と排斥作用を発生させて中空型ロータ２４を回転させ、出力部材２３を同期で駆動させる。このように、出力部材２３は、出力孔２０１を介して伝動部材及び負荷を順次駆動し、中空型ロータ２４に発生する低回転数及び高トルクの回転トルクが負荷に出力される。
【００２０】
上述したことから分かるように、本発明の直流モータ構造２は、従来の直流モータとは全く異なる。例えば、従来の直流モータは、軸棒の出力軸（図１Ａの出力軸１１１）により負荷を駆動させるが、本発明では、出力部材２３により負荷を駆動させ、出力部材２３は複数本の固定棒２４６を介して中空型ロータ２４の後端に固定され、その体積が大きめであるため、従来の直流モータのように容易に軸線がずれてしまうという問題が生じることはなく、従来の直流モータと比べ、本発明の直流モータ構造２が低回転数であるとき、大きめの回転トルクが発生するため、その上の各部材の摩損率が低下し、直流モータ構造２の使用寿命を大幅に高めることができる。当該分野の技術を熟知するものが理解できるように、本発明の好適な実施例を前述の通り開示したが、これらは決して本発明を限定するものではない。本発明の主旨と領域を逸脱しない範囲で各種の変更や修正を加えることができる。従って、本発明の特許請求の範囲は、このような変更や修正を含めて広く解釈されるべきである。
【符号の説明】
【００２１】
２  直流モータ構造
２０  ハウジング
２０Ａ  前蓋
２０Ｂ  後蓋
２０Ｃ  外カバー
２１  外固定子
２２  整流子
２３  出力部材
２４  中空型ロータ
２４Ａ  第１の間隙
２４Ｂ  第２の間隙
２５  内固定子
２６Ａ  軸受
２６Ｂ  軸受
２７  コイル
２７Ａ  コイル
２７Ｂ  コイル
２００  収容空間
２０１  出力孔
２０２Ａ  前接続部
２０２Ｂ  後接続部
２０３  接続杆
２０４  カーボンブラシ
２０５  嵌合部
２１１  外磁石
２２０  皿体
２２１  整流片
２４０  軸孔
２４１  外電機子コア
２４２  内電機子コア
２４３  外コード溝
２４３Ａ  外コード溝
２４３Ｂ  外コード溝
２４４  固定孔
２４４Ａ  第１の凹部
２４４Ｂ  第２の凹部
２４５  内コード溝
２４５Ａ  内コード溝
２４５Ｂ  内コード溝
２４６  固定棒
２４７  位置決め管
２５０  内固定子本体
２５１  内磁石
２５２  位置決め棒
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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