JP6721725B2 - クローポール形電気モータ - Google Patents

Description

本発明は、クローポール型の自動車用単相電気モータに関する。

特に、本発明は、自動車の二次部品または装置を駆動するための自動車用単相電気モータに関する。このような構成要素またはデバイスは、例えば、補助ユニット、アクチュエータまたはポンプであり得る。したがって、本発明に係る自動車用電気モータは、自動車を駆動する自動車のエンジンではない。

自動車用電気モータは、回転軸の周りを回転するモータ回転子と、環状固定子本体の噛み合い対によって規定される固定子とを含む。各本体には、他方の本体の磁極爪と噛み合う少なくとも2つの磁極爪が設けられている。電気モータは、固定子本体を磁化するための固定子コイル装置をさらに備える。

このタイプのクローポール型モータは、特許文献１から知られている。クローポール型モータは、モータ固定子に回転可能に設けられたモータ回転子を備えている。固定子は、モータ回転子軸と同軸に設けられた2つの固定子本体によって規定される。各固定子本体は、軸方向に延びる複数の磁極爪を備えている。固定子コイルは、固定子本体の間に軸方向に配置され、それによって固定子本体の磁極爪を取り囲む。

固定子コイルの寸法は、固定子の寸法、特に固定子の直径に依存する。したがって、異なる固定子直径を有する異なるタイプの電気モータでは、異なる固定子コイルが必要とされる。したがって、多くの異なる固定子コイルを製造し、保管する必要がある。このことは、電気モータの製造コストを増加させる。

米国特許出願公開２００７／０２７８８９４A1号明細書

本発明の目的は、より経済的に製造することができるクローポール型の自動車用単相電気モータを提供することにある。

この目的は、請求項1の特徴を有するクローポール型の自動車用単相電気モータによって解決される。

本発明によれば、固定子コイル装置は、衛星として提供され、固定子本体の半径方向アームは、固定子コイル装置で又は固定子コイル装置内で互いに磁気的に接続される。本発明による「衛星」という用語は、固定子コイル装置が回転子と同軸に配置されておらず、固定子本体の半径方向外側近傍に配置されていることを意味する。

したがって、固定子本体は、半径方向アームによって固定子コイルに磁気的に接続される。したがって、固定子コイル装置の直径は、固定子本体の直径に依存しない。したがって、固定子コイル装置の設計および寸法は、固定子本体の寸法とは無関係に提供することができる。

異なる固定子本体に対しても、1つ又は少数のタイプの固定子コイル装置しか必要でなく、よって、標準化された固定子コイル装置を使用することができる。その結果、自動車の電気モータの全体的な製造コストが低減される。また、固定子コイルを磁極爪の周囲に配置しないので、固定子本体を径方向によりコンパクトにすることができる。

コイル装置の位置は可変的に定めることができる。したがって、電気モータは、自動車内の既存の取付空間に容易に適合させることができる。

さらに、本発明の特徴は、コイル装置のサイズが固定子本体から独立しているので、コイルのサイズを電力要件にしたがってのみ選択することができるという効果を有する。

好ましくは、モータ回転子は永久的に磁化される。永久磁化回転子を備える電気モータは、より高い効率を有する。

本発明の好ましい実施形態では、固定子本体は、打ち抜き曲げ板金部品である。金属シートを打ち抜き、曲げることによって製造される固定子本体は、コスト効率よく製造される。

さらに好ましい実施形態では、固定子コイル装置の円周は、固定子本体の磁極爪の全円周よりも小さい。固定子コイル装置の外周は、1つの外側コイル巻線の長さによって規定される。固定子本体の磁極爪の周囲は、全ての磁極爪によって規定される円筒面の外周として規定される。固定子コイルの寸法は、電気的に可能な限りコンパクトに設計される。その結果、コイルワイヤの全長が短くなり、電気コイル抵抗が低減され、製造コストが低減される一方で、電気モータの電気効率が高められる。

固定子コイル装置は、好ましくは、いくつかの平行なコイルユニットを含む。本発明による並列コイルユニットは、同じ位相を有するが、他のコイルユニットと電気的に並列に動作する付加的なコイルユニットである。いくつかの並列コイルユニットを設けることにより、コイルユニット当たりの電流はより低くなる。その結果、コイルユニットのコイルワイヤの直径を小さくすることができる。コイルワイヤの直径を小さくすることにより、コイルユニットのパッキング密度を高めることができ、コイルユニットの効率が向上する。

好ましくは、磁極爪は矩形状に設計される。簡単な矩形状の磁極爪を有する固定子本体を容易に製造することができる。したがって、電気モータをより経済的に製造することができる。

あるいは、磁極爪は台形に設計される。台形の2つの平行な辺の小さい方の辺は、磁極爪の自由端である。この自由端は、他方の固定子本体に向けられている。台形の磁極爪は、磁気干渉を減少させ、電気モータの効率が改善される。

本発明の好ましい実施形態によれば、モータ回転子は、非磁性物質の本体内に永久磁性粒子を配した複合部品である。電気モータ回転子は、射出成形によって容易に製造することができるので、電気モータをより経済的に製造することができる。また、モータ回転子は、様々な形状に製造することができる。プラスチック材料は、比重量が低いので、モータ回転子の総重量を低減することができる。

さらに、各固定子本体は、好ましくは、3つの磁極爪を含む。

また、各固定子本体の磁極爪とこれらの磁極爪とを磁気的に接続するバックアイアンリング及び前記磁極爪は、単一の円筒面に設けることが好ましい。磁極爪およびバックアイアンリングは、1つの円筒面内に位置する。これにより、バックアイアンリングを磁極爪から離れる方向に折り曲げることなく、固定子本体を製造することができ、製造コストを低減することができる。さらに、バックアイアンリングは半径方向外側に曲げられていないので、固定子は半径方向寸法を小さくすることができる。

さらに好ましい実施形態では、コイルコアは、半径方向アームの自由端部分の重なりによって規定される。これにより、重なり面積が増加し、固定子本体同士の磁気的接続が向上する。好ましくは、重なり合う端部は、互いに密接に接触し、その結果、固定子本体間の磁気接続がさらに改善される。かくして、重なり合う端部は、互いに空隙がないように配置される。

さらに好ましい実施形態として、モータ回転子は、軸方向において固定子本体の磁極爪のみと重なり合う。モータ回転子の軸方向延在長さは、磁極爪を連結するバックアイアンリングによって規定される。モータ回転子は、バックアイアンリングと重ならない。したがって、モータ回転子を駆動する磁界の効率は、バックアイアンリングによって著しく劣化することはない。その結果、電気モータは高い電気効率を有する。

さらなる利点は、図面と組み合わせた本発明の実施形態の以下の詳細な説明によって明らかになるであろう。

今回の発明に係る、クローポール型の自動車用単相電気モータ (モータ回転子の図示なし)の斜視図である。 図1に示す電気モータの側面図である。

図1は、強磁性打ち抜き曲げ板金部品から作られた2つの環状固定子本体18、22によって規定された固定子14を含むクローポール型(モータ回転子の図示なし)の自動車用単相電気モータ10の斜視図を示す。

各本体18、22は、他方の本体22、18の同数の磁極爪26と噛み合う3つの矩形状の磁極爪26を備えている。矩形状の磁極爪26は、バックアイアンリング30によって連結されている。各固定子本体18、22のバックアイアンリング30及び磁極爪26は、仮想円筒の単一の円筒面に設けられている。

電気モータ10はさらに、固定子本体18、22を磁化するための固定子コイル装置34を備える。固定子コイル装置34は、固定子14に対して衛星として設けられ、すなわち、固定子コイル装置34は、固定子14に対して半径方向外側に距離を置いて設けられる。

固定子コイル装置34は、コイルワイヤ46の複数の巻線42を含む直方体状のコイル38によって規定される。巻線42の軸線50は、固定子軸線54に平行である。巻線42の軸50の周りの固定子コイル装置34の外周は、固定子軸54の周りの固定子本体磁極爪26の外周よりも小さい。

固定子コイル装置34は、巻線42の軸線50に沿って延びる長方形の開口58を備えている。

各固定子本体18、22は、固定子本体18、22から横方向に延びる半径方向アーム62、66を備え、これらのアームは、固定子本体18、22の軸方向端部にそれぞれ固定される。両固定子本体18、22の半径方向アーム62、66の自由端部70、74は、対向する側から固定子コイル装置34の矩形開口58内に挿入され、コイルコアを規定する。

自由端部70、74は、固定子本体18、22が互いに磁気的に接続されるように、矩形開口58内で重なるように配置されている。重なり合う領域において、両自由端部70、74は互いに密接に接触している。

図2において、電気モータ10は側面図で示されている。この図には、電気モータ10のモータ回転子78が示されている。永久磁化されたモータ回転子78は、固定子本体18、22の中心に配置され、軸方向固定子軸54である回転軸の周りを回転する。

モータ回転子直径D_Rは、内側固定子本体直径D_Sよりもわずかに小さい。モータ回転子78の軸方向長さは、固定子本体18、22のバックアイアンリング30によって規定され、その結果、モータ回転子78は、固定子本体18、22のバックアイアンリング30と軸方向に重ならない。したがって、モータ回転子78は、固定子本体18、22の磁極爪26のみと重なる。

10 電気モータ
14 固定子
18 固定子本体
22 固定子本体
26 磁極爪
30 バックアイアンリング
34 固定子コイル装置
38 直方体コイル
42 巻線
46 コイルワイヤ
50 軸線
54 固定子軸/回転軸
58 矩形の開口
62 半径方向アーム
66 半径方向アーム
70 自由端部分
74 自由端部分
78 モータ回転子
DR モータ回転子径
DS 固定子本体径

Claims (10)

1. クローポール型の自動車用単相電気モータ(10)であって、
   回転軸(54)を中心に回転するモータ回転子(78)と、
   各本体(18、22)は、他方の本体(18、22)の磁極爪(26)と噛み合う少なくとも2つの磁極爪(26)を備えている、一対の環状固定子本体(18、22)によって規定される固定子(14)と、
   固定子本体(18、22)を磁化するための固定子コイル装置(34)と、を備え、
   前記固定子コイル装置(34)は、衛星として一つ設けられ、
   固定子本体(18、22)の半径方向アーム(62、66)は、固定子コイル装置(34)において互いに磁気的に接続され、
   各固定子本体（18、22）は、磁極爪（26）を互いに磁気的に接続するバックアイアンリング（30）を有し、磁極爪（26）及びバックアイアンリング（30）は完全な単一の円筒面を形成している、ことを特徴とする自動車用電気モータ(10)。
2. 固定子本体(18、22)は、打ち抜き曲げ板金部品であることを特徴とする請求項１に記載の自動車用電気モータ(10)。
3. 前記固定子コイル装置(34)の周囲は、前記固定子本体の磁極爪(26)の周囲よりも小さいことを特徴とする請求項１または２に記載の自動車用電気モータ(10)。
4. 固定子コイル装置(34)がいくつかの並列コイルユニットを含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の自動車用電気モータ(10)。
5. 自動車の電気モータ(10)は、磁極爪(26)が矩形状に設計されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の自動車用電気モータ(10)。
6. 前記磁極爪(26)は、台形に設計されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の自動車用電気モータ(10)。
7. 前記モータ回転子(78)は、永久磁性粒子を有する複合部品であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の自動車用電気モータ(10)。
8. 前記固定子本体(18,22)の各々が3つの磁極爪(26)で構成されている請求項１〜７のいずれか１項に記載の自動車用電気モータ(10)。
9. 前記コイルコアは、前記半径方向アーム(62、66)の前記自由端部(70、74)の重なりによって規定されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の自動車用電気モータ(10)。
10. 前記モータ回転子(78)は、前記固定子本体(18、22)の前記磁極爪(26)と軸方向にのみ重なることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の自動車用電気モータ(10)。

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