JPH0236759A - 電動機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は一般的には電動機の構成に関し、そしてスイッ
チド・リラクタンス（ｓｗｉｔｃｈｅｄ　ｒｅｌｕｃｔ
ａｎｃｅ）電動機の構成に対する特殊な適用を有してい
る。

（従来の技術及び発明が解決しようとする課Ｒ）従来の
スイッチド・リラクタンス電動機は、電磁コイルで巻か
れた多数の固定子極を含むハウジングと、相補的構成要
素を有している回転子とを具備している。固定子極はし
ばしば電動機の支持構造の１部分又は大部分と一体に形
成されており、支持構造体は、電動トルクの生成に必要
である固定子極と回転子構成要素との間に磁束路を完成
する必要がある。これは軽量、非磁性材料のいかなる広
範囲の使用をも妨げる。かなりの量の熱が電動機ハウジ
ング内に発生し、そして特に巻線及び固定子極内の熱を
消散するために、電動機ハウジングの内部を通り空気流
を発生し、且つ導くための手段がとられなければならな
い。これ等の要因は電動機の製造を複雑にし、且つ費用
、大きさ及び重量をかなり増加する。バック・アイロン
（ｂａｃｋ−ｉｒｏｎ　）及び冷却の要件が電動機の極
の数と共にかなり増加するので、商業的スイッチドリラ
クタンス電動機では、６又はそれ以上の極で製造される
ことは比較的稀れである。

スイッチドリラクタンス電動機の固定子極及び相補的回
転子要素は標準的には異なるピッチを有している。一般
的な課題は、１つの固定子極が１つの回転子要素の上に
置かれていて、回転子の回転を生ずる電動トルクがいか
なる時でも発生できるように保証することである。その
ような装置の当然の結果が、負荷の下でのスタート中の
低トルクである。固有の低スタートトルクを補償するた
めに、製造者達は、定常状態のトルク要件に対して標準
的には電動機を普通以上に大きくする。これは更に、過
大な重量及び価格、且つまた定常状態運転中の低電動機
効率に寄与する。電動機効率は、電動機支持構造体を通
る長い磁束路の必要によって更に減少される。

自動スタートを保証するのに必要な基本的電動機の幾何
学的配列がさらに問題を生ずる。定常状態の運転におい
て、商業的に入手できる殆んどのスイッチドリラクタン
ス電動機内の１極のみが、電動トルクを生成するのに付
勢できる。これは、特にそのような設計に通常関連した
制限された数の極に与えられる著しいトルクリプルとな
る。この装置はまた電動機ハウジング及び支持構造体内
に局部的、不平衡力を生ずるので、これはより強固な支
持構造体で調整しなければならないので更に電動機の重
量に寄与する。

最後に、多くの従来のスイソチドリラクタンス電動機は
整流子又はスリップリングを必要とする。

そのような構成要素は更に製造を複雑にし、そして電動
機のコストを増加する。またそれ等の構成要素は過大な
摩耗を受は易く、そして周期的保守を必要とする傾向が
ある。

課題を解決するための手段 ｌ見地において、本発明は全体的にシリンダー状のケー
シングを有している電動機を提供する。

コイル手段を含んでいる多くの別々の固定子極組立体が
、関連する固定子極を開口を通りケーシングの内部内に
延びるようにして、ケーシングの外部上に取付けられる
。固定子極組立体はケーシングの外面に周りに周方向に
間隔をへたてられており、そして固定子極に関連した極
面が所定の半径でシリンダー状配置に方向づけされてい
る。回転子はケーシングの内部に取付けられており、且
つ極面のシリンダー状配置に中心を合せた回転軸線を有
している。多数の磁性要素は回転子上に支持されており
、且つ周方向に間隔をへだてられている。磁性要素の面
は、所定量だけ極面のシリンダー状配置の半径よりも小
さい半径でシリンダー状配置に方向づけされている。回
転子の各々の回転中、極面及び多くの固定子極組立体は
、同時に、且つ繰返し要素面と正しく合わされて、所定
の量に対応する半径方向の寸法を有している空隙を各々
の極面に形成する。空隙が形成されると、磁性要素が、
固定子極組立体と局部的磁気回路を完成し、局部的磁気
回路は、関連した固定子極組立体の磁気的に結合した固
定子極と、固定子極組立体の極面に形成された空隙と、
極面と空隙を規定している磁性要素又は複数の要素とを
具備する。

本電動機の相対的配置に関連したいくつかの利点がある
。固定子極は、ケーシングの外部上に好都合に取付けた
別々の組立体として提供されており、それによってかな
り電動機組立を簡易にする。

固定子組立体の外部取付けは、熱を消散するために電動
機の内部を通り空気流を導く特殊な対策の必要性を回避
する。電動機の作動に必要な磁気回路を完成するために
固定子支持構造体に依存していないので、アルミニウム
合金のような軽量、非磁性材料のケーシング及び他の支
持構造体を形成する自由がある。以下に説明する好まし
い実施態様から明らかであるように、そのような電動機
は、大きさ、重量並びに製造及び組立の複雑性を激増す
ることなく比較的多数の固定子極を非常に都合よく設け
ることができる。

また、そのような電動機では、すべての固定子極を同時
に電動トルク発生の目的のために能動化することが可能
である。これは、比較的小型、軽量の電動機で必要な作
動トルクを達成するのを可能にする。この装置はまた電
動機ケーシング内に比較的対称な、バランスのとれた電
動機反作用を生じ、それによってケーシングの構造的必
要要件を減少する。自動スタートを提供するために、こ
の電動機は少くとも２つの相、しかし好ましくは少くと
も３つの相で形成されていて、少くとも１つの相が任意
の与えられた時に回転子の回転を生ずるトルクを発生で
きるように、構成することができる。重荷重の下でスタ
ート中、多数の固定子極の同時作動能力は、電動機の過
度の大型化の必要性及び付随の非能率を回避する。本発
明の他の見地において、ケーシング、固定子又は回転子
のような電動機の主構成要素が、本質的にモジュール構
成で提供される。ケーシングが、単一のケーシングを規
定するように解放可能に結合できる部分で非常に有利に
構成できる、そのケーシングの大きさは必要なモーター
相の数に対応している。

種々の大きさの固定子が、そのような電動機ケ−シング
の外部上に解放可能に取付けた別々の固定子極組立体で
構成される。本発明のなお更に他の見地において、電動
機が容易に拡張できて、追加のモーター相を含むように
、電動機の相対的配置が提供される。

本発明の他の見地並びに関連した課題及び利点は、以下
の好ましい実施態様の説明から明らかとなるであろう、
そして更に詳細には添付の請求の範囲に規定されている
。

本発明は、本発明の好ましい実施態様を図示している図
面を参照してよりよ（理解されるであろう。

（実施例） ３相電動機１０を図示している第１図乃至第４図を参照
する。電動機１０の主たる構成要素は第１図及び第２図
で明らかであろう。これ等は全体的にシリンダー状のケ
ーシング１２と、ケーシング１２の外部２４上の多数の
別々の固定子極組立体によって形成された固定子１４と
、回転子１’６とを含む。回転子１６は出力軸１８と、
磁石要素を保持している支持部分２０とを具備している
。

出力軸１８の中心の長手方向の軸線２１が回転子１６の
回転軸線を構成している。

ケーシング１２は好ましくはアルミニウム又はアルミニ
ウム合金である軽量、非磁性材料で形成されている。固
定子１４及び回転子１６の電磁気的に能動的要素は、典
型的に高い質量比を有しているモータ鉄（ｍｏｔｏｒ　
１ｒｏｎ）が形成されている。

ケーシング１２の外面２４は、回転軸線２１に垂直な断
面において等辺等角の（即ち、等しい辺の）多角形状を
有している。本実施態様では、ケーシング１２は、外形
において６つの平らな辺を有している６角形である。ケ
ーシング１２の内面２６は、回転軸線２１に垂直な断面
において全体的に円形形状を有している。この独特の配
置が、以下に詳述するように、固定子極組立体の取付け
を容易にする。

ケーシング１２は、軸線方向に整合し、且つ当接してい
る３つの同一のケーシング部分２８．３０．３２を含ん
でいるモジュール構造を有している。ケーシング部分の
数はモーター相の数に対応しており、各々のケーシング
部分が、モーター相の異なる１つに関連した固定子極組
立体を支持しており、且つ関連するモーター相の固定子
極組立体と協働する回転子要素をその内部内に収容して
いる。

ケーシング部分２８が典型的である。それは２つの同一
のシリンダー状部分３４．３６で構成されており、各々
の部分は等辺等角の６角形配置の６つの外部側面と、１
対の軸線方向に対向している端面とを有している。各部
分の端面の１方は、６つのへこみを形成されており、各
々のへこみは、外部側の異なる１つにおいて中心に位置
づけされている。２つの部分３４．３６のへこんだ端面
ばケーシング部分を規定するように当接しており（第１
図及び第２図のように）そして２つの部分３４．３６の
へこみは、開口３８のように、ケーシング部分２６の各
々の側面に開口を規定するように接している。ケーシン
グ部分２８．３０．３２は、通路４０のように６つの長
手方向の通路を形成されていて、これ等の通路は、ケー
シング部分２８．３０．３２が当接され、且つケーシン
グ１２の６つの平らな外側面を規定するように方向づけ
られたとき、軸線方向に整合される。ねじを切った端部
及び６対のナツトを有する６本のロフト（ロフト４２及
び２つのボルト４４．４６のような）が、ケーシング部
分２８．３０．３２を本質的に単一構造に規定するため
に解放可能に固定するのに使用されている。この特定の
ケーシング配置の利点は部品３４のような単一型のケー
シング構成要素が、いかなる必要な軸線方向の大きさの
電動機を構成するのにも製造できることである。

１対の対向する端部プレート４８．５０がシリンダー状
のケーシング１２を閉じている。これ等の端部プレート
は、シリンダー状ケーシング部分の外部２４と寸法の同
じ６角形周辺を有している。

シリンダー状ケーシング１２の部分を連結する６つのね
じを切ったロフトがまた端部プレート４８．５０をシリ
ンダー状ケーシング１２に固定するのに役立っている。

典型的である端部プレート５０は、シリンダー状ケーシ
ング１２の円形内部内に密接に座するように大きさを定
めた円形の肩５２をその内側面上に有している。各々の
端部プレートは中央の開口を有しており、そして開口内
に座した１対のベアリング５４．５６が、回転子出力軸
１８の両端を支持するのに役立っている。

固定子極組立体５８が典型的であり、そして固定子構成
のためのモジュール構成要素を構成している。それは、
磁性材料（モータ鉄）で形されており、且つ渦電流の形
成を減少するためにラミネートした全体的にＵ形状の部
材６０を具備している。このＵ形状の部材６０は１対の
ｙ８６２．６４を有しており、その各々が組立体の１つ
の極を構成していて、そしてそのクロスパー６５が脚６
２．６４を磁気的に結合している。固定子極６２．６４
は、開口３８を通りケーシング１２の内部内に延びてお
り、且つ１対の極面６６．６８で終端されるか、又はそ
れ等を規定している。極面６６．６８は、ケーシング１
２の内面２６の曲率半径に従ってカーブしており、且つ
実用目的のために内部ケーシング面２６と同一面に取付
けられている。

コイルが固定子極６２．６４の各々の周りに配置されて
おり、且つそれは、関連する固定子極、そしてより一般
的には固定子組立体内に磁束を誘導するために電気的に
付勢できる。クロスパー６５の周りに巻かれた単一のコ
イルは、以下に説明する電動機の第２の実施態様におけ
るように、満足すべきものである。

各々の固定子極組立体は、ケーシング１２の外部２４上
に同様な方法で都合よく取付けられる。

固定子極組立体５日がまた典型的であり、そして取付け
の詳細は第２図及び第３図で明らかである。

ブラケット組立体が設けられており、これは、Ｕ形状の
部材６０の対向する側に係合する２つのアングル−ブラ
ケット７２．７４を具備する。２つのアングルブラケッ
ト７２．７４及びクロス・パー６５は開口を有しており
、この開口はボルト７６及びナツト７８によって種紐立
体にブラケットの取付けを可能にするように合わされる
。ブラケット組立体は２つの追加のアングル・ブラケッ
）８０．８２を含み、これ等はスペーサーとして役立っ
ており、且つケーシング１２の平らな側に対して同一平
面に取付けられる平らな底面を有する。その結果、ケー
シング１２の内部内に延びている極６２．６４の端部を
除けば、固定子極組立体がすべてケーシング１２の外に
あることになる。

すべての３相の固定子極組立体の極面が、全体的に円形
のシリンダ状の配置である、即ち、それ等が仮想の円形
のシリンダー面上にある傾向を有していることは図面か
ら明らかであろう。本実施態様では、仮想のシリンダー
状の面は、実質的にケーシング１２の内面２６と一致し
ており、そしてシリンダー状の配置の半径は、内部ケー
シング面２６の半径に対応している。

各々の相において、関連する固定子極組立体のＵ形状部
材は、回転軸線２１に垂直な共通の仮想平面に整合され
る（実質的には第３図の平面）。

各々の相の固定子極組立体は、周方向に等間隔におかれ
ており、そして極面は実際に共通の所定の角度、即ち３
０度だけ周方向に等間隔離れている。

各々のモーター相の各々のＵ形状部材が、他のモーター
相の各々における他のＵ形状部材と軸線方向に正しく合
わされていることに気付かれるであろう。例えば、３つ
のモーター相の固定子極組立体５８．８４．８６は、軸
線方向の整合を有している（第４図参照）。

回転子１６の支持部材２０は、アルミニウム又はアルミ
ニウム合金のような軽量、非磁性材料で形成されるのが
好ましい。支持部材２０は中央の長手方向の通路を有し
ており、これが回転子出力軸１８を収容している。それ
は、１対のシリンダー状の摩擦要素９４．９６によって
回転子出力軸１８と共に回転するように解放可能に取付
けられている。支持部材２・０は、６つの長手方向の、
オープンエンドの溝を形成されている全体的にシリンダ
ー状の外面を有している。

磁性材料（モータ鉄）で形成された全体的に環状の、歯
状部材１００．１０２．１０４が支持部材２０上に取付
けられている。各々の歯状部材は中央開口を有していて
、この開口が支持部材２０を収容する。各々は、歯状部
材１００に関連した歯１０６のような１２の周辺の歯を
形成されており、それ等は、各々のモーター相の固定子
極面の間隔に関連した同じ所定の角度３０度だけ周方向
に等間隔に離されている。歯の外面は、シリンダー状内
部ケーシング面の半径よりも０．２５１ｍ乃至１龍の範
囲の所定量少ない半径に対応する曲率半径に従ってカー
ブしている。すべての歯の外面は、これもまたシリンダ
ー状の内部ケーシング面の半径よりも所定の量だけ少な
い半径を有しているシリンダー状の配置に方向づけられ
ている。従ってこの所定の量は、正しく合わされたとき
、回転子１６の回転中、歯と固定子極との間に生ずる半
径方向の空隙の大きさに相当する。

第１相の固定子極面と第１の歯状部材１００の歯との間
の関係は第３図を参照して明らかとなるであろう。固定
子極面の数は、歯状部材１００上の歯の数に対応してい
る。極面及び歯の共通のピッチ角は、回転子１６の各々
の回転中、極面及び歯の半径方向の外面が同時に第３図
に示されたように正しく合うのを保証する。この整合は
各々の回転中に繰返して生ずる、即ち極面及び歯の数に
対応する１２回である。歯の外面が固定子極面に合うと
、所定の量に対応する半径方向の長さを有する空隙が当
時に各々の極面と回転子１６の歯の異なる面との間に形
成される。固定子極組立体に関連したコイルが、空隙が
形成される丁度そのときに電気的に付勢されて電動トル
クを生成し、そして第３図で明らかな完全に整合した状
態に達する前に電気を切られることは当業者において理
解されるであろう。同様な関係が、他の２つのモーター
相の極面及び歯の半径方向外面によって観察される。従
って、すべての固定子極組立体は、各々の回転中合計１
２回付勢されて電動トルクを発生することができる。各
々の相に関連した多数の極により、これが低速度でも、
あるいはスタートにおいてもかなり実質的なトルクの発
生を可能にする。

固定子極及び回転子の歯の配置により、関連する空隙が
形成されるとき、固定子極組立体の各々に局部的磁気回
路の形成を生ずる。第４図を参照して説明すると、固定
子極組立体５８に関連した局部的磁路１０８が仮想線で
示されている。回路は、２つの極６２．６４と、極面６
６．６８に形成された空隙１１０．１１２と、特定の固
定子極組立体に関連した空隙１１０．１１２を規定する
のに役立つ２つの歯１１４．１１６とを具備している。

極６２．６４は勿論クロス・バー６５によって磁気的に
結合されており、そして２つの歯１１４．１１６は隣接
する磁気材料１１８によって磁気的に結合されている。

シリンダー状のケーシング１２は、固定子極を支持し、
且つ電動トルクに反作用する構造機能のみを役立つが、
しかし固定子極に含まれる磁気回路を完成する必要はな
い。従って、ケーシング１２は、アルミニウム、プラス
チックあるいは任意の他の適切な材料のような軽量非磁
性材料で形成することができる。局部的磁気回路の形成
は、必要な磁路の長さを最小にし、それよってパワー損
失を減少する。

歯状回転部材は、磁性材料（モータ鉄）の多数の同一の
環状プレートで構成されている。これ等は、支持部材２
０を収容するために中央に開口のある環状のスペーサー
１３０，１３２によって軸線方向に並んだ関係に３つの
セットのプレートに分離されている。各々のセットのプ
レートが歯状回転子部材の１つを規定しており、歯状部
材１００．１０２．１０４の各々が３つのケーシング部
分２３．３０．３２の異なる部分内に置かれるように、
スペーサー１３０．１３２がそれ等のセットを分離して
いる。１対の端部のスペーサー１３４．１３６が装置を
固定するのに役立っている。

歯状部材１００に関連した外部プレート１３８が典型的
であり、そして第３図の図で明らかである。プレート１
３８は支持部分を収容する中央の開口と、周方向に等間
隔に離れている多数の半径方向外方に延びているタブと
を有している。これ等のタブは、他のプレート上の類似
のタブと合ったとき歯状部材１００の歯を規定するのに
役立つ。

プレート１３８はまた１対の直径方向に対向するタブ１
４２．１４４を有しており、これ等のタブ１４２．１４
４は、支持部材２０に関連した対のセットの直径方向に
対向する溝１４６内に半径方向内方に延びており、この
装置はプレート１３８を回転子出力軸１８に連結するの
に役立っている。

支持部材２０の６つの溝は、３つの２溝セットに有効に
分割されている。第１の歯状部材１００のすべてのプレ
ートは上述のようにセットの溝１４６内に配置されたタ
ブを有している。組立中、種々のプレートのタブは簡単
に溝内に挿入され、そして支持部材２０に沿って滑らせ
て第１の歯状部材１００を規定する。それからスペーサ
ー１３０が取付けられる。次に内部タブが溝１４８内に
置かれて第２のセットのプレートが取付けられる。

それから第２のスペーサー１３２が取付けられる。

内部溝タブをｆｎ　１５　ｏ内に入れて最後のセットの
プレートが取付けられる。端部スペーサー１３４．１３
６は、得られた構造体を保持するのに役立っている。

セットの溝の相対的周辺の間隔に注目しなげればならな
い。各々のセットは、周辺の次のセットに対して５０度
だけオフセットされている（６０度よりも割出し係数１
０度少ない）。これが、歯間の共通のスペース角度の１
部分（１／３　）だけ他の２つのモーター相に対して割
出されている各々の歯状部材となる。その全効果は第４
図で明らかである。例えば、第１のモーター相に関連し
た歯１１４は固定子極に完全に合わされている。第２の
相における対応する歯１５４は１０度だけ時計の針の方
向に割出されている。第３の相における対応する歯１５
６は共通の角度の２７３だけ、即ち２０度だけ第１の歯
状部材の歯に対して時計の針の方向に割出されている。

その結果、歯状部材１００．１０２．１０４の１つの歯
は、いかなる瞬間においても、特定の相と関連したコイ
ルが付勢されれば、回転子１６を回転しようとするトル
クは発生のために位置づけされる。第４図において、第
３の相の歯がそのように位置づけされている（回転子１
６が時計の針の方に回転すると仮定して）。基本的設計
を実施する多相電動機において、２相のみで自動スター
トをすることが可能であるが、しかし実際には、少くと
も３相が今述べた割出し配置を守って正しい自動スター
トを保証するのが好ましい。単相２極が電動機１０のス
タートのために位置づけされているので、多くの従来の
電動機と異なり、かなり実質的なスタートトルクを発生
することができる、そして負荷の下でのスタートに適応
するために、電動機１０の実質的な大型化は必要がない
ことは明らかであろう。

電動機１０は、モジュール構造原理を実施していること
が判るであろう。シリンダー状の電動機ケーシングは、
多数の解放可能に連結したケーシング部分からいかなる
必要な軸線方向の寸法をも組立てることができる。いか
なる数の固定子極が必要であっても、ケーシング部分の
各々に関連した開口に、個々の、且つ別々の固定子極組
立体を解放可能に固定することによって都合よく設ける
ことができる。極の外部取付けは、冷却を促進するのみ
ならず、固定子を組立てるのに必要であった労力を、今
まで従来の電動機設計のとき可能でなかった程度まで減
少する。回転子１６自身は、モジュール構造を有してお
り、基本的組立ユニットは同一の環状プレート及びスペ
ーサーである。

この構造は、現存の電動機がユーザーによって必要であ
れば、追加のモーターを加えて非常に容易に拡張できる
という従来の電動機の特性にはない注目すべき利点を有
している。これは単に追加のケーシング部分と、追加の
固定子極組立体と、追加の回転子プレート及びスペーサ
ーとを加えることを含む。交換しなければならない主た
る構成要素は、回転子出力軸１８及び支持部材２０であ
り、その双方とも長くしなければならない。支持部材２
０は、追加の相を収容し、且つ各相間の相対的割出し寸
法を決めるために追加のセットの対の溝を設けてもよい
。これは更にトルクリプルを減少するのに望ましいが、
決して重要ではない。例えば、同じセットの６つの溝が
保持され、且つ追加の相は第１、第２及び第３の相に整
合できる。現存の電動機の拡張を制限するかも知れない
１つの考慮は、回転子軸１８の起り得るたわみである。

第５図は本発明を実施している第２の３相電動機、０を
図示している。磁気回路がどのようにして電動機、０内
で形成されるか、そしてどのようにして自動スタートが
与えられるかを理解するのに必要なこれ等の構成要素の
みが図示されている。電動機、０が、全体的にシリンダ
ー状ケーシング、２と、多くの固定子極組立体と、回転
子、６とを具備することは判るであろう。回転子の出力
軸は図示していないが、回転子出力軸１８が取付けられ
ていると実質的に同じ方法で回転のためにケーシング、
２に取付けられている。

シリンダー状のケーシング、２は前述のケーシングと実
質的に同一である。それは３つの軸線方向に整合した、
２部品のケーシング部分（１つの典型的なケーシング部
分１８０のみが図示されている）で形成されている。ま
た各々のケーシング部分は３つのモーター相の１つに対
応し、部分１８０は第１のモーター相に対応している。

各々のケーシングは、回転軸線に垂直な横断面で見ると
き、等辺等角６角形形状の６つの辺を有している外面を
有している。各々のケーシング部分の各側部は、ケーシ
ング部分１８０の開口１８６のような１つの開口又はス
ロットを形成されている。

これ等の開口は、電動機の回転軸線に全体的に平行に方
向づけられた固定子極組立体を収容するために回転軸線
に整合されている。６つの固定子極組立体は各々の相に
関連しており、且つ第１の実施態様の電動機１０におけ
るようにケーシング部分の各々の側に１つ、適切なブラ
ケットに取付けられている。

第１の相の固定子極組立体１９０が典型的である。第５
図で明らかなように、固定子極組立体１９０は、回転子
、６の回転軸線を含む平面内にある。他の固定子組立体
（図示せず）も同様に、回転子、６の回転軸線に対して
方向づけられていて、周辺方向に互に正しく合わされて
おり、且つ周方向の所定の角度、即ち６０度だけ等間隔
にへだてられている。第２及び第３のモーター相の固定
子組立体も同様に構成されている。

各々の相の１固定子極組立体が、他の２つの相のいづれ
かの固定子極組立体と軸線方向に整合していることを指
摘しておかなければならない。第１、第２及び第３のモ
ーター相にそれぞれ屈している固定子極組立体１９０．
１９２．１９４はこの軸線方向の整合の適例である。３
つの相の固定子極組立体によって規定された極面もまた
、ケーシング、２の内部円形シリンダー状の表面の半径
に対応している半径を有しているシリンダー状の装置で
ある。極面は、内部ケーシング面の曲率に従ってカーブ
しており、且つ実用の目的のためにその面と同一平面に
取付けられている。電動機１０に対する主たる相違は、
各々の相の固定子極が単一の共通平面の単一のリングの
代りに、２つの軸線方向に間隔をへだてた２つのリング
であることである。

回転子、６は、固定子極と協働する磁性要素を支持する
部分を有している。この支持部分は、軸線方向に整合さ
れている３つの別々の支持部材２００．２０２．２０４
として構成されている。

各々の部材は、電動機出力軸（図示せず）を収容する中
央の通路を有する。各々の支持部材が、３つのモーター
相の異なる相に関連した磁気回転子要素を保持する。典
型的である支持部材２００はアルミニウムのブロックで
形成されている。それは６つの長手方向のへこみを形成
されたシリンダー状の外面を有しており、各々が、ねじ
によって支持部材２００に固定した磁性材料（モーター
鉄）のラミネートバーを含んでいる。これ等のバーは、
固定子極組立体と同じ角度だけ周辺方向に等間隔にへだ
てられており、且つ周辺方向に正しく合わされている。

典型的である磁性バー２０８は、その外面が同時に固定
子極組立体１９２の両極と空隙２１０．２１２を形成で
きる十分な軸線方向の長さを有している。これ等の間隔
２１０．２１２が形成されるとき、磁性バー２０８は、
固定子極組立体１９２と局部的磁気回路を完成する。そ
の磁気回路は、２掻の組立体１９２と、空隙２１０．２
１２とバー２０８とを具備する。外部極面は、形成され
る予期した半径方向の空隙の大きに対応する所定の量だ
けケーシング、２の内部シリンダー状の面よりも少ない
曲率半径に従ってカーブしている。電動機、０の第１の
実施例と同様に、同様の空隙及び磁気回路が同時に回転
子バーの異なる１つによって固定子極組立体の各々に形
成されることは理解されるであろう。これは電動機、０
の各回転中に６回生ずる。従って、１２の固定子極の各
々の相は同時に付勢され、且つ繰返して電動トルクを生
じ、これによってかなりの動力作用、比較的少ないトル
クリプル及びケーシング、２の周りの周方向の均等な反
作用力を提供する。

第２及び第３の相の支持部材２０２．２０４に関連した
磁性バーは同方向に方向づけられている。

しかし、各々の追加のモーター相のセットのバーは、磁
気要素を分離する共通の角度部分だけ第１の相のバーに
対して周方向に割出されている。第５図において、第１
の相の磁性バー２０８は、固定子組立体１９０の極と完
全に合った状態で示されている。第２の相の対応する磁
性バー２１６は、時計方向に１０度だけ割出されており
、そして第３の相の対応するバー２１８は２０度だけ割
出されている。従って、任意の与えられた時間において
、少くとも１つの相の固定子極及び磁性バーは、関連す
るコイルが付勢されるとき、電動トルクを生ずるように
方向づけられている。第５図の配置において、第３の相
が現在そのように方向づけられている（時計方向の回転
として）。特に、第３の相のバー２１８は、組立体１９
４の固定子極との磁気回路を終っているのが判るであろ
う、その回路は固定子極２２０と、空隙２２４．２２６
と、磁気バー２１８自身とを具備している。同様な局部
的磁気回路が同時に第３の相の固定子極組立体（図示せ
ず）の各々に形成される。

第１及び第２の電動機１０．、０の双方において、第３
の相の間に固定子極組立体の軸線方向の整合があること
に気付かれるであろう。回転子要素の周方向の割出しは
、自動スタートを与えるために双方の電動機に使用され
ており、これによってスターター電動機の必要性を除い
ている。その代りに固定子組立体は、磁気要素（歯又は
バー）が相の間で軸線方向に整合するようにしてそのよ
うな目的のために周方向に割出されてもよい：しかじ、
２つの電動機における固定子極のすべての軸線方向に整
合した配置は、これがケーシングの構造、特に固定子極
を取付けるのに必要な開口の位置に均等性を提供するの
で好ましい。これは、ケーシングが等辺等角の多角形状
を有しなければならないとき特に重要であり、これが極
の外部取付けに対する唯一の利点である。そのようなケ
ーシング上の固定子極組立体の割出しは、必要な開口の
配置及び固定子極組立体の取付けを非常に複雑にする。

第２の電動機、０もまたモジュール構造原理を実施して
いる。ケーシング、２は、前のように、必要な各々の相
に対してケーシング部分を設けることによって延長でき
る。個々の固定子極組立体は、ケーシング、２の外部に
解放可能に取付けられて、各々の相に必要な固定子部分
を形成できる。別々の回転子磁性要素支持及びセットの
磁性バーが各々のモーター相にも設けることができる。

基本的には、電動機が組立てられるか、あるいはこの構
成の現存の電動機は、電動機の必要なトルクが達成され
るまで、軸線方向に間隔をへだてた相を加えることによ
り拡張できる。大型電動機を作り出すため、あるいは現
存の電動機を拡張するためにどうしても変更しなければ
ならない唯一の主たる構成要素は、回転子出力軸である
。

第６図及び第７図は、電動機１０．、０のいづれかのよ
うな電動機の外部上に固定子極組立体を取付ける他の手
段を示している。その取付は手段は、アルミニウム又は
アルミニウム合金のような良い熱伝導特性を有する材料
で形成されており、且つ大きな熱放射面を備えているフ
ン（フィン２３０のような）を有しているハウジング２
２８を含む。ハウジング２２８は、ハウジング部分が接
合したときかみ合う中央のシリンダ一部分を有する２つ
の同一の部品２３２．２３４で形成されているが、２部
品構造であることは重要ではない。

ハウジング２２８はＵ形状の固定子極組立体２４０（詳
細には部分的ドーナツ形状）を囲んでいる。

この組立体２４０は、関連する対の極２２４．２４６内
に磁束を生成する目的のために単一の電磁巻線２４２を
有している。電子回路を詰めるのに通常使用されている
ような熱伝導性ポツティング（ｐｏｔｔｉｎｇ）コンパ
ウンド２４８が、ハウジング２２８に満たされており、
そしてハウジング２２８の内面及び巻線２４２の外面の
双方並びに固定子２４４．２４６と密接してして、固定
子極組立体２４０及びハウジング２２８を熱的に連絡状
態に置いて、ハウジング２２８の熱伝達を向上している
。ハウジング２２８は、第６図に実質的に示したように
、極２４４．２４６がケーシング内に形成した開口２５
２を通り延びるようにして、電動機ケーシング２５０の
平らな外面に対して同一平面に取付けることができる。

ハウジング２２８及び関連した固定子極組立体２４０は
、電動機の製造に使用できる単一のユニットを構成して
いる。

この装置は、開口２５２を通り電動機内へ汚染物の導入
を妨げる、これはある運転環境において特に重要である
。それはまた、外部に取付けた固定子極組立体を保護し
、且つ適切な熱消散を提供し、しかも追加の保護ケーシ
ング及び保護ケーシングを通る空気吸引手段の採用を回
避する。

第８図は、いづれかの電動機を作動するのに使用できる
制御回路を示している。従来のスイッチング原理がこの
電動機に適用できる、従って全体的に概略的な図が提供
されている。第８図において、制御回路が電動機１０と
関連して示されている。これは、軸符号器２６０を含み
、これは固定子に対する回転子の位置を示す信号を生成
し、そしてこれから制御回路が従来の方法でタイミング
データを駆動できる、このタイミングデータが各々の相
の固定子組立体が付勢される時を決定する。

この信号はマイクロプロセッサ−２６２及び各々がモー
ター相の異なる１つの関連している位相制御器２６４．
２６６．２６８によって処理される。

殆んどの従来のスイッチリラクタンス（５ｗｉ　ｔｃｈ
ｒｅｌｕｃｔａｎｃｅ）電動機に一般的に関連している
多くのスイッチと異なり、３つの゛トライアックスイッ
チ２７０．２７２．２７４のみが必要であることは注目
に値する。典型的であるスイッチ２７０は、第１の相の
固定子極組立体の各々に関連したコイルに作動的に結合
されている。スイッチ２７０は、従来の方法で制御され
て、これ等のコイルへの電流の付加を開始することがで
きる、これは、特定の相においてすべてのコイルに対し
て同時に行なわれる。また、スリップリングあるいは整
流子を必要としないことを指摘しておこう。

本発明の特定の実施態様について説明した、そして本発
明の精神、あるいは添付の請求の範囲から逸脱すること
なく変更が行なわれ得ることは理解されるであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は電動機の部分斜視図である。 第２図は第１図の種々の構成要素の分解斜視である。 第３図は関連する回転子の回転軸線に垂直な平面におけ
る第１図の電動機の横断面図である。 第４図は自動スタートを与えるために、どのように回転
子構成要素が周方向に割出されているかを示している第
１図の電動機の回転子及び固定子要素の斜視図である。 第５図は電動機の第２の実施態様の主構成要素を図示し
ている概略的斜視図である。 第６図は支持ケーシング上への組立体の外部取付けに適
したハウジング及び固定子極組立体を図示している横断
面図で−ある。 第７図は第６図のハウジング及び固定子極組立体の分解
及び部分図である。 第８図は電動機の作動に適した制御回路の概略図である
。 １０．、０・・・・・・・・・・・・・・・・・・電動
機１２．、２・・・・・・・・・・・・・・・・・・ケ
ーシング１６・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・回転子１８・・・　・・・・・
・　・・・・・・　・・・・出力軸２０・・・・・・　
　・　・・・・・・・・・・支持部材２６・・・・・・
・・・・・・　・・・・・・・・・・・・・ケーシング
内面２８．３０．３２・・・・・・・・・・・・ケーシ
ング部分３４．３６・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・シリンダー状部分４０　　・・・・・・　・
・・・・・　　・・・通路４２・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ロッド４８．
５０・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・端部
プレート５２・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・肩５８．１９０．１９２・・・
・・・固定子極組立体６０・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・　・・・・・・Ｕ形状の部材６２．６
４・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・固定子
極〈極）６６．６８・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・極面９４．９６・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・摩擦要素１００．１０２．１０４・・
・歯状部材 １０８・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・局部的磁路１１０．１１２・・・・・・・・
・・・・・・・空隙１１４．１１６・・・・・・・・・
・・・・・・歯１１８・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・磁性材料１３８・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・外部プレ
ート１４２．１４４・・・・・・・・・・・・・・・タ
ブ２００・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・支持部材２０８・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・磁性バー手 続 補 正 ！（方式） ％式％ ■、事件の表示 平成１年特許願第１１２７５０号 ２、発明の名称 電 劾 機 ３、補正をする者 事件との関係 出 願人 ４、代 理 人 ５、補正命令の日付 自 発

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、外面及び内面を有している全体的にシリンダー状の
   ケーシングを規定している手段であって、ケーシングが
   外面と内面との間に延びている多数の開口を形成されて
   いる手段と； 多数の別々の固定子極組立体と； 但し、固定子極組立体の各々は、少くとも１対の磁気的
   に結合した極を規定している手段を含み、且つ固定子極
   組立体に関連した極の各々の中に磁束を生成するために
   、固定子極組立体に作動的に結合された電気的に作動可
   能なコイル手段を有しており、固定子極の各々が極面を
   有している、 ケーシングの外部の関連したコイル手段及びケーシング
   の開口を通り延びている関連した極と共に、固定子極組
   立体の各々をケーシングの外面上に取付ける手段と、 但し、固定子極組立体は、ケーシングの外面の周りに周
   方向に間隔をへだてられており、多数の固定子極組立体
   に関連した極面が所定の半径でシリンダー状の配置に方
   向づけされている、ケーシングの内部内に取付けられて
   おり、且つ極面のシリンダー状配置に心を合わされた回
   転軸線を有しており、更に支持部分と、支持部分の周り
   に周方向に取付けられており、且つ間隔をへだてた多数
   の磁性要素とを有している回転子と、 但し、磁性要素の各々は要素面を有しており、磁性要素
   の要素面は、極面のシリンダー状の配置の半径よりも所
   定の量だけ小さい半径でシリンダー状の配置に方向づけ
   されている； ケーシングに対して回転軸線の周りに回転する回転子を
   支持する手段と を具備しており、 回転子の各々の回転中、多数の固定子極組立体の極面が
   、同時に、且つ繰返し磁性要素の要素面と正しく合わさ
   れて、極面の各々において、所定の量に対応する半径方
   向の長さを有している空隙を形成するように、極面及び
   磁性要素面が配置されており、そして磁性要素が、空隙
   が形成される毎に、固定子極組立体の各々と局部的磁気
   回路を完成し、各々の固定子極組立体に関連した局部的
   磁気回路が、関連する固定子極組立体の磁気的に結合し
   た固定子極と、関連する固定子極組立体の極面に形成さ
   れた空隙と、関連する固定子極組立体の極面と空隙を規
   定している磁性要素又は複数の要素とを具備している ことを特徴とする電動機。 ２、ケーシングが、固定子極組立体の極及び回転子の磁
   性要素を構成している材料よりも低い質量比を有してい
   る非磁性材料で形成されている請求項１に記載の電動機
   。 ３、各々の固定子極組立体が、磁性材料で形成した全体
   的にＵ形状部材を具備しており、そしてＵ形状部材が、
   回転軸線に垂直な共通の平面に置かれていて、多数の固
   定子極組立体の極面が、所定の角度だけ共通の面におい
   て周方向に等間隔にへだてられている請求項１に記載の
   電動機。 ４、Ｕ形状部材の各々が、回転軸線を含む平面に整合さ
   れており、且つ周方向に正しく合わされていて、そして
   所定の角度だけ周方向に等間隔にへだてられている請求
   項１に記載の電動機。 ５、多数の固定子極組立体及び多数の磁性要素が、電動
   機の第１の相を構成しており、電動機が、第１の相と実
   質的に同一の第２及び第３の追加のモーター相を具備し
   ており、第２及び第３の追加のモーター相が、ケーシン
   グの外部に取付けた固定子極組立体と、回転子の支持部
   分に取付けた磁性要素とを具備している請求項１に記載
   の電動機。 ６、少くとも１つのモーター相に関連したコイル手段が
   電気的に付勢されるとき、少くとも１つのモーター相が
   任意の与えられた時に回転子を回転するトルクを発生で
   きるように各々のモーター相の磁性要素が、他のモータ
   ー相の各々の磁性要素に対して周方向に割出されている
   請求項５に記載の電動機。 ７、回転子の支持部分が、開放した長手方向の溝を形成
   された、全体的にシリンダー状の外面を有しており； 回転子が、磁性材料の多数の同一の環状のプレートを具
   備しており、各々のプレートが、支持部分を収容する中
   央開口と、支持部分に関連した溝の１つの中に半径方向
   内方に延びているタブとを有しており、各々のプレート
   が、半径方向外方に延びており、且つ周辺の周りに周方
   向に間隔をへだてられた多数のタブを形成された周辺を
   有していて； 回転子が、プレートを軸線方向に並んだ関係に３つのセ
   ットのプレートに分離しているスペーサーを具備してい
   て、各々のセットのプレートが、共通の所定の角度だけ
   周方向に間隔をへだてられている周辺の歯を有している
   環状部材を規定していて、各々の環状部材の歯が、モー
   ター相の異なる１つの磁性要素を構成している請求項５
   に記載の電動機。 ８、支持部材の溝がセットの溝を具備していて、１セッ
   トの溝が環状部材の各々に関連しており、且つ環状部材
   を規定しているプレートのタブを収容しており； 第１、第２及び第３のモーター相の各々に関連した歯が
   、第１、第２及び第３のモーター相の他の２つのいづれ
   かと関連する歯に対し少部分の、共通の所定の角度だけ
   周方向に割出されるように、セットの溝が周方向に配置
   されており、少くとも１つのモーター相の固定子極組立
   体に関連したコイル手段が電気的に付勢されるとき、少
   くとも１つのモーター相が任意の与えられた時に回転子
   を回転するトルクを発生できるように、前記少部分が選
   択されている 請求項７に記載の電動機。 ９、外面と、内面と、外面と内面との間に延びている多
   数の開口とを有しているケーシングと；多数の固定子極
   組立体であって、各々が、熱伝導性材料で形成されたハ
   ウジングと、ハウジング内に取付けられており、且つ少
   くとも１対の磁気的に結合した極を規定している手段と
   、固定子極組立体に関連した極の各々の中に磁束を生成
   するためにハウジング内に取付けた電気的に作動可能な
   コイル手段とを具備している多数の固定子組立体と； 但し、極はハウジングの内部から外方に延びている、 固定子極組立体の極がケーシングの開口を通りケーシン
   グの内部内に延びるようにして、各々の固定子極組立体
   のハウジングをケーシングの外面上に解放可能に固定す
   る手段と； ケーシングの内部内にあり、且つ多数の磁性要素を有し
   ている回転子と； ケーシングに対して回転する回転子を支持している手段
   と； を具備しており、 固定子極組立体のコイル手段の作動がトルクを回転子に
   付加せしめるように、固定子極組立体の極及び回転子の
   磁性要素が、回転子の回転に応答して繰返し正しく合わ
   されるように配置されている ことを特徴とする電動機。 １０、各々のハウジングの内部が、ハウジングと、極及
   びコイル手段がハウジングと熱連絡に置かれるようにハ
   ウジング内に取付けられた極及びコイル手段の各々とに
   密接に接触する熱伝導性材料を含んでいる請求項９に記
   載の電動機。