特許 6131359 直流モータの中空型ロータ及びその巻線構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6131359

(24)【登録日】2017年4月21日

(45)【発行日】2017年5月17日

(54)【発明の名称】直流モータの中空型ロータ及びその巻線構造

(51)【国際特許分類】

   H02K 23/40 20060101AFI20170508BHJP

   H02K 23/00 20060101ALI20170508BHJP

   H02K 23/54 20060101ALI20170508BHJP

【ＦＩ】

   H02K23/40

   H02K23/00 A

   H02K23/54

【請求項の数】4

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2016-59648(P2016-59648)

(22)【出願日】2016年3月24日

【審査請求日】2016年3月24日

(31)【優先権主張番号】104144666

(32)【優先日】2015年12月31日

(33)【優先権主張国】TW

(73)【特許権者】

【識別番号】516087920

【氏名又は名称】信澤馬達有限公司

(74)【代理人】

【識別番号】100129997

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 米藏

(72)【発明者】

【氏名】▲呉▼連信

【審査官】 池田 貴俊

(56)【参考文献】

【文献】 特許第３１７４３３４（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開平０７−３２２５５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−０７０６５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−２５６４５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０７４７４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−０２２５２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５５５４９０３（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許第３７２９６４２（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許第４６８３３９３（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｋ ２３／４０

Ｈ０２Ｋ ２３／００

Ｈ０２Ｋ ２３／５４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

直流モータに応用する直流モータの中空型ロータ及びその巻線構造であって、
前記直流モータは、収容空間を内部に有するハウジングを含み、
中空型ロータ構造は、整流子、出力部材及び中空型ロータを備え、
前記整流子は、前記収容空間内に取付けられるとともに、前記ハウジングの軸方向に沿って前記ハウジングの前端内壁に枢着され、前記整流子上の互いに隣り合う２つの整流片は、設定周波数に基づいて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、前記収容空間内に取付けられ、前記ハウジングの軸方向に沿って前記ハウジングの後端内壁に枢着され、
前記中空型ロータは、電機子コアを含み、前記電機子コアには、複数ターンのコイルが巻き付けられ、前記中空型ロータ内には、軸方向に沿って軸孔が形成され、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収容空間内に取付けられ、前記ハウジング内に固定された固定子との間に間隙が保持され、前記中空型ロータの前後端は、前記整流子及び前記出力部材とそれぞれ接続され、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、各前記コイルの両端は、前記整流子上の互いに隣り合う前記２つの整流片にそれぞれ電気的に接続され、前記整流子からの電流を受け、対応した電磁場が前記中空型ロータに発生し、
前記電機子コアは、複数の珪素鋼板の組み合わせにより構成され、
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、前記皿体の後面に固定され、
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接続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、直流モータの中空型ロータ及びその巻線構造。

【請求項2】

前記電機子コアは、外電機子コア及び内電機子コアを含み、
前記外電機子コアは、複数の珪素鋼板の組み合わせにより構成され、軸方向に沿って複数の外コード溝が外表面に形成され、各前記外コード溝に前記各コイルが収容され、軸方向に沿って複数の第１の凹部が内表面に形成され、
前記内電機子コアは、複数の珪素鋼板の組み合わせにより構成され、軸方向に沿って複数の内コード溝が内表面に形成され、各前記内コード溝に前記各コイルが収容され、軸方向に沿って複数の第２の凹部が外表面に形成され、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、各前記第１の凹部は、各前記第２の凹部にそれぞれ対応して固定孔を形成して、各前記固定孔は、各前記固定棒を固定するために用い、前記固定棒と前記中空型ロータとが一体成形されることを特徴とする、請求項１に記載の直流モータの中空型ロータ及びその巻線構造。

【請求項3】

各前記コイルは、一端が前記整流片の一つと電気的に接続され、他端が前記外コード溝の一つの前端に挿入され、前記外コード溝に挿通されて前記外コード溝の後端から突出された後、前記外コード溝に対応した前記内コード溝の一つの後端に挿入され、かつ、前記内コード溝に挿通されて前記内コード溝の前端まで延び、かつ、斜め方向へ延びて隣り合う他方の前記外コード溝の前部に挿入され、他方の前記外コード溝に挿通されて他方の前記外コード溝の後端まで延び、他方の前記外コード溝に対応した他方の前記内コード溝の後端まで延び、他方の前記内コード溝に挿通されて他方の前記内コード溝の前端まで延び、他方の前記整流片と電気的に接続されることを特徴とする、請求項２に記載の直流モータの中空型ロータ及びその巻線構造。

【請求項4】

各前記固定棒の前端及び後端には、位置決め管がそれぞれ嵌合され、
前記位置決め管は、対応した前記固定孔の孔径より大きい外径を有し、前記固定棒の前端に位置する各前記位置決め管は、前記整流子と前記中空型ロータとの間に位置し、前記固定棒の後端に位置する各前記位置決め管は、前記出力部材と前記中空型ロータとの間に位置することを特徴とする、請求項２又は３に記載の直流モータの中空型ロータ及びその巻線構造。

【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、特定方式により中空型ロータに巻線を行う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、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。一般にモータは電気エネルギの種類により、直流モータ（ｄｉｒｅｃｔ ｃｕｒｒｅｎｔ，ＤＣ ｍｏｔｏｒ）、交流モータ（Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ−Ｃｕｒｒｅｎｔ，ＡＣｍｏｔｏｒ）、パルスモータ（ｐｕｌｓｅ ｍｏｔｏｒ）などに大別される。直流モータは、「回転数−トルク」、「電流−トルク」などの特性曲線は直線関係であるため、簡単で制御し易いである。電力調整器（ＳＣＲ）の発明、及び磁石材料、カーボンブラシ、絶縁材料の改良に加え、変速制御に対する人々のニーズの高まりに伴い、直流モータは産業自動化にとって大切な技術となってきた。

【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。

【0004】

上述したように、また図１に示すように、従来の直流モータ１の全体構造は設計が硬直化して新規性が無く、メーカは伝動機構だけに対して改良を行うため、本発明者は、従来の直流モータのロータ構造を改良し、斬新な直流モータ構造を提供し、メーカは様々な使用目的に基づき、その他の部材（例えば、ロータ）の数又は取付け位置を容易に調整することができれば、ユーザのニーズを満たして市場において重要な位置を占めることができるはずである。

【0005】

前述した従来の直流モータのアーキテクチャを多数年利用すると分かるが、一部の部材（例えば、ロータ）の調整及び交換を行うことは容易でなかった。本発明者は、長年の実務経験に基づき研究及び実験を行い、効果が高く、メーカの実際の必要に応じて一部の部材を容易に調整することができる直流モータの中空型ロータ及びその巻線構造を遂に案出した。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明の第１の目的は、直流モータの中空型ロータ及びその巻線構造を提供することにある。中空型ロータ構造は、直流モータに応用し、整流子、出力部材及び中空型ロータを含む。整流子及び出力部材は、中空型ロータの前後端にそれぞれ取り付けられ、整流子及び出力部材は、中空型ロータに伴って同期で回転する。中空型ロータは、電機子コアを含む。この電機子コアは、複数の珪素鋼板の組み合わせにより構成される。電機子コアには、複数ターンのコイルが巻き付けられ、中空型ロータ内には、軸方向に沿って軸孔が形成されている。中空型ロータは、ハウジングの軸方向に沿って直流モータのハウジング内に取付けられ、ハウジング内に固定された固定子との間に間隙が保持される。各コイルの両端は、整流子上の互いに隣り合う２つの整流片にそれぞれ電気的に接続され、整流子からの電流を受け、対応した電磁場が中空型ロータに発生する。メーカは、直流モータの動作性能を調整することができるように、必要に応じて中空型ロータの軸孔中に内固定子を設けるか、中空型ロータの外側に外固定子を設けるか、内固定子及び外固定子を同時に設けてもよい。

【0007】

本発明の第２の目的は、整流子を中空型ロータの軸孔中に取付け、出力部材を中空型ロータに取付けることにより、中空型ロータの前側に前固定子を設けるか、中空型ロータの後側に後固定子を設けるか、前固定子及び後固定子を同時に設け、直流モータの利便性を大幅に高めることができる、直流モータの中空型ロータ及びその巻線構造を提供することにある。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、従来の直流モータの構成図である。

【図2】図２は、本発明の第１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、本発明の第１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、本発明の第１実施形態に係る中空型ロータの一部を示す分解斜視図である。

【図5】図５は、本発明の第１実施形態に係る中空型ロータの１ターンのコイルを示す斜視図である。

【図6】図６は、本発明の第１実施形態に係る中空型ロータの複数ターンのコイルを示す斜視図である。

【図7】図７は、本発明の第２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8】図８は、本発明の第２実施形態に係る直流モータを示す分解斜視図である。

【図9】図９は、本発明の第２実施形態に係る直流モータを示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本発明は直流モータの中空型ロータ及びその巻線構造に係る発明である。従来の直流モータの構造は皆略同じであり、メーカが直流モータの性能を高める際、従来の直流モータ以外の装置（例えば、伝動機構）のみに改良を施していた。そのため、本発明者は、メーカに多くの選択が提供できるように、斬新な直流モータ構造を特別に設計し、直流モータ構造の「ロータ」の構造と、ロータ上に巻き付け方式とに改良を施した。ここで、本出願人が案出した斬新な「中空型ロータ」は、メーカが実際の必要に応じて当該「中空型ロータ」を利用し、固定子の数及び位置を調整することができるが、これらに関しては以下で述べる実施形態において詳細に説明する。なお本発明は、図面に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理解した後、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】

本発明の第１実施形態に係る直流モータの中空型ロータ及びその巻線構造は、直流モータ構造２に応用される。図２に示すように、直流モータ構造２は、ハウジング２０、中空型ロータ構造及び少なくとも１つの固定子を含む。第１実施形態のハウジング２０は、円柱体を呈し、内部に収容空間２００が形成され、後端に複数の出力孔２０１が形成されている。出力孔２０１は、収容空間２００と連通する。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を指し、出力部材２３を外部の伝達機構に接続することができる如何なる配設方式も本発明に含まれ、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。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内には、複数のカーボンブラシ（ｃａｒｂｏｎ ｂｒｕｓｈ）２０４が取り付けられる。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。しかし、本発明の他の実施形態では、メーカは実際の必要に応じてハウジング２０の方式を調整してもよい（本発明の第２実施形態については後述する）。

【0011】

図２を再び参照する。中空型ロータ構造は、整流子２２、出力部材２３及び中空型ロータ２４を含む。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。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後端の内壁に枢着される。第１実施形態の整流子２２は、前蓋２０Ａ中に位置し、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、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。出力部材２３は、後蓋２０Ｂの出力孔２０１に対応した箇所に位置し、伝動部材が出力孔２０１を介して出力部材２３と接続される。そのため直流モータ構造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。ここで出力部材２３は、本発明の中空型ロータ構造をより多くの機器又は装置に適用することができるように、伝動部材のタイプ（例えば、チェーン、ベルトその他の部材）に依り、対応した部材方式（例えば、ギア状、ハブその他の部材）を有してもよい。

【0012】

図２及び図３を参照する。図２及び図３に示すように、中空型ロータ２４は、電機子コアを含む。この電機子コアは、複数の珪素鋼板の組み合わせにより構成され、透磁率が高い。上述した電機子コアは、鉄片、鋼板、一体成形された鉄部材など電磁的効果により磁場を発生させる材料により構成され、本発明では特に限定されるわけではない。電機子コアは、軸方向に沿って軸孔２４０が内側に形成され、前端に整流子２２が接続され、後端に出力部材２３が接続される。中空型ロータ２４上には、複数ターンのコイル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２つの整流片２２１がそれぞれ電気的に接続され、整流子２２からの電流を受けると、対応した電磁場が中空型ロータ２４に発生する。また、整流子２２上の互いに隣り合う２つの整流片２２１は、設定周波数に基づいてコイル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。

【0013】

図２及び図４に示すように、本発明の第１実施形態に係る中空型ロータ２４は、外電機子コア２４１及び内電機子コア２４２を含む。好適な実施形態において、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、各固定棒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の後端は、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。

【0014】

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中に挿入されることを防ぎ、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に接触されることを防ぐ。ここで、本発明の他の実施形態では、中空型ロータ２４、整流子２２及び出力部材２３を結合し、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、整流子２２と出力部材２３とが所定の間隔をおいて設置することができれば、メーカは他の方式を採用してもよいが、勿論これも本発明で述べる接続関係に含まれる。

【0015】

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、それらの上に巻き付けられたコイル２７により固定されて一体化され、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及び１ターンのコイル２７の一部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の一つ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に挿通されて内コード溝２４５Ａの前端に至るまで延び、かつ、斜め方向へ延びて外コード溝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に挿通されてから内コード溝２４５Ｂの前端まで延び、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１ターンのコイル２７Ａと称される。

【0016】

また、図２及び図６に示すように、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（図５を参照する）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複数ターンのコイル２７を形成することができる。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の前端に至るまで延ばすと、コイル２７Ａの一端が他方のコイル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する電磁場が発生する。

【0017】

図２及び図３に示すように、本発明の第１実施形態において、直流モータ構造２には、外固定子２１及び内固定子２５の２つの固定子が設けられる。外固定子２１及び内固定子２５は、それぞれハウジング２０内に固定される。外固定子２１は、複数の外磁石２１１を含む。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、互いに隣り合う２つの外磁石２１１の極性は反転している。上述した各外磁石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い。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との間に第１の間隙２４Ａが保持され、中空型ロータ２４が外固定子２１内で自在に回転可能である。内固定子２５は、複数の内磁石２５１を含み、軸受２６Ａ，２６Ｂを介してハウジング２０の円周に沿って中空型ロータ２４の軸孔２４０内に固定され、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の外側で回転可能である。内磁石２５１は、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同じ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。本発明の他の実施形態では、メーカは必要に応じて、１つの固定子（例えば、外固定子２１又は内固定子２５）のみを設け、直流モータ構造２の体積を減らしてその生産コストを減らすことができる。図２を再び参照する。図２に示すように、整流子２２からの電流を中空型ロータ２４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、固定子（例えば、外固定子２１又は内固定子２５）上に設けられた複数の磁石（例えば、外磁石２１１又は内磁石２５１）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、中空型ロータ２４が発生させる低回転数及び高トルクの回転トルクを負荷に出力する。

【0018】

図４に示すように、前述した中空型ロータ２４は、外電機子コア２４１と内電機子コア２４２との組み合わせにより構成され、軸方向に沿って対応する外コード溝２４３又は内コード溝２４５が形成されるが、メーカは実際に使用する際の必要に応じて中空型ロータの構造を調整することができる。例えば、第２実施形態では、図７に示すように、中空型ロータ３４は、電機子コアを含む。この電機子コアは、前電機子コア３４１と後電機子コア３４２との組合せにより構成される。前電機子コア３４１は、径方向に沿って複数の前コード溝３４３が前表面に形成され、径方向に沿って複数の第１の凹部３４４Ａが後表面に形成されている。後電機子コア３４２は、径方向に沿って複数の後コード溝３４５が後表面に形成され、径方向に沿って複数の第２の凹部３４４Ｂが前表面に形成されている。前コード溝３４３及び後コード溝３４５には、コイルが配設され、その巻付け方式は図５のように（即ち、前コード溝３４３が外コード溝２４３Ａ，２４３Ｂに対応し、後コード溝３４５が内コード溝２４５Ａ，２４５Ｂに対応する）、前電機子コア３４１と後電機子コア３４２とが一体成形されると、前電機子コア３４１の後表面が後電機子コア３４２の前表面に接合され、各第１の凹部３４４Ａが各第２の凹部３４４Ｂにそれぞれ対応し、固定孔をそれぞれ形成する。これらの固定孔には、固定棒３４６が挿通され、固定棒３４６と中空型ロータ３４とが一体成形される。

【0019】

図７〜図９に示すように、中空型ロータ３４内には、軸方向に沿って軸孔３４０が形成され、整流子３２は、軸孔３４０内に取付けられる。第２実施形態において、整流子３２は、皿体３２０及び複数の整流片３２１を含む。複数の整流片３２１は、皿体３２０の前面に互いに間隔をおいて取り付けられ、前蓋３０Ａ内のカーボンブラシ３０４と電気的に接続され、カーボンブラシ３０４からの外部電流を受ける。皿体３２０の周縁は、固定棒３４６の一端に接続され、固定棒３４６の他端は中空型ロータ３４から露出されている。出力部材３３は、皿体３２０の後側に固定され、その周縁が固定棒３４６の他端と接続される。そのため、中空型ロータ３４が駆動されると、整流子３２及び出力部材３３が同期で駆動される。

【0020】

第２実施形態において、中空型ロータ３４は、直流モータに使用することができ、図７〜図９に示すように、中空型ロータ３４は、ハウジング３０内に配設される。ハウジング３０は、前蓋３０Ａ及び後蓋３０Ｂを含む。中空型ロータ３４は、前蓋３０Ａ及び後蓋３０Ｂの収容空間中に位置し、前蓋３０Ａと後蓋３０Ｂとの間の空隙には出力孔（図２の出力孔２０１）が形成され、伝動部材は、出力孔を介して出力部材３３と接続される。前固定子は、中空型ロータ３４の前側に取り付けられ、中空型ロータ３４との間に第１の間隔が保持されている。後固定子は、中空型ロータ３４の後側に取り付けられ、中空型ロータ３４との間に第２の間隔が保持されている。前固定子は、複数の前磁石３１１を含む。これら複数の前磁石３１１は、互いに間隔をおいて設置され、互いに隣り合う２つの前磁石３１１の極性は反転している。前述した各前磁石３１１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い。後固定子は、複数の後磁石３５１を含む。これら複数の後磁石３５１は、互いに間隔をおいて設置され、互いに隣り合う２つの後磁石３５１の極性は反転している。前述した各後磁石３５１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ているが、本発明はこれだけに限定されるわけではない。第２実施形態において、前磁石３１１が前蓋３０Ａ上に固定されて、後磁石３５１は後蓋３０Ｂ上に固定され、前蓋３０Ａと後蓋３０Ｂとの軸心位置は、軸杆３９の両端にそれぞれ接続される。軸杆３９の両端に近い箇所には軸受３６Ａ，３６Ｂがそれぞれ設けられる。このように、中空型ロータ３４、前固定子、後固定子の三者間は、お互いの磁場の排斥作用により、中空型ロータ３４が回転され、整流子３２及び出力部材３３が駆動される。

【0021】

上述したことから分かるように、中空型ロータ構造により、メーカは実際の必要に応じて、内固定子、外固定子、前固定子、後固定子などの固定子その他の部材の数及び位置を調整し、直流モータの性能及び生産コストを効果的に制御することができる。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】

【0022】

１ 直流モータ
２ 直流モータ構造
１０ ハウジング
１１ 枢軸
１２ ロータ
１３ 固定子
１４ 整流子
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
３０ ハウジング
３０Ａ 前蓋
３０Ｂ 後蓋
３２ 整流子
３３ 出力部材
３４ 中空型ロータ
３６Ａ 軸受
３６Ｂ 軸受
３９ 軸杆
１０１ 収容空間
１１１ 出力軸
２００ 収容空間
２０１ 出力孔
２０４ カーボンブラシ
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
２５１ 内磁石
３０４ カーボンブラシ
３１１ 前磁石
３２０ 皿体
３２１ 整流片
３４０ 軸孔
３４１ 前電機子コア
３４２ 後電機子コア
３４３ 前コード溝
３４４Ａ 第１の凹部
３４４Ｂ 第２の凹部
３４５ 後コード溝
３４６ 固定棒
３５１ 後磁石

【要約】

【課題】直流モータの利便性を大幅に高めることができる、直流モータの中空型ロータ及びその巻線構造を提供する。
【解決手段】直流モータは、収容空間を内部に有するハウジングを含む。中空型ロータ構造は、整流子２２、出力部材２３及び中空型ロータ２４を備える。整流子２２は、収容空間２００内に取付けられるとともに、ハウジングの軸方向に沿ってハウジングの前端内壁に枢着される。整流子２２上の互いに隣り合う２つの整流片２２１は、設定周波数に基づいてコイル２７へ送られる電流方向を反転し、それに伴いコイル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る。出力部材２３は、収容空間２００内に取付けられ、ハウジングの軸方向に沿ってハウジングの後端内壁に枢着される。
【選択図】図２

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】