WO2018159349A1 - モータ、動力装置、及びブルドーザ - Google Patents

Abstract

本発明の実施例は、モータ、動力装置、及びブルドーザを提供し、当該モータは、中心軸線に沿って延伸する回転軸と、前記回転軸の径方向の外側に設けられた円筒状のロータコアと、前記円筒状のロータコアの軸方向の両端に設けられた円盤状の2つのウェイトプレートとを有するロータと、前記ロータと径方向に対向して配置されるステータと、を備え、前記ウェイトプレートの半径は前記ロータコアの半径よりも小さく、前記ロータコアの半径と前記ウェイトプレートの半径との差は、前記ロータコアの径方向の外側と前記ステータの径方向の内側との間の空気隙間よりも大きい。本願の実施例によれば、ウェイトプレート上の鉄損を便利的な方式により低減することができ、モータの全体的な効率を向上させることができる。

Description

モータ、動力装置、及びブルドーザ

　本発明は、モータ分野に関し、特に、モータ、動力装置、及びブルドーザに関する。

　米国特許公報第06769167号公報には、ステータとロータとが設けられた同期リラクタンスモータが開示され、当該ロータがロータコアを含み、ロータコアの両端にはそれぞれ、当該ロータコアを固定するための1つのエンドプレートが設けられている。当該ロータコアを固定するには、当該エンドプレートを金属部材にすることが望ましい。しかしながら、当該金属部材がロータとともに、ステータから生じる磁束に結びつくため、鉄損が発生した。

　日本国特許公報第3517319号公報には、エンドプレートの材料を非金属材料に変更して、ロータコア間に分散して組み立てることで、余分な鉄損を改善したモータが開示されている。しかし、そうすると、動的バランスの機能がなくなり、ロータコア内部の導磁空間も占めるようになった。

米国特許公報第06769167号公報 日本国特許公報第3517319号公報

　ここで注意すべきなのは、上記の技術背景に対する紹介は、本発明の技術案に対してより明瞭かつ完全な説明を行うことに利便を図りながら、当業者が理解しやすいように供するものに過ぎない。それらの方案が本発明の背景技術の部分に記載されていることだけで、上記の技術方案が当業者により公知されたものであると認定してはならない。

　背景技術において指摘された上記の問題を解決するために、本発明の実施例は、モータ、動力装置、及びブルドーザを提供する。

　本発明の一実施例の態様では、中心軸線に沿って延伸する回転軸と、前記回転軸の径方向の外側に設けられた円筒状のロータコアと、前記ロータコアの軸方向の両端に設けられた円盤状の2つのウェイトプレートとを有するロータと、前記ロータと径方向に対向して配置されるステータと、を備えたモータであって、前記ウェイトプレートの半径は、前記ロータコアの半径よりも小さく、前記ロータコアの半径と前記ウェイトプレートの半径との差は、前記ロータコアの径方向の外側と前記ステータの径方向の内側との間の空気隙間よりも大きい、ことを特徴とするモータを提供する。

　本発明の一実施例の態様では、前記ウェイトプレートと前記ロータコアとの間には、磁気絶縁シートがさらに設けられており、前記ロータコアの半径A、前記ウェイトプレートの半径B、前記ウェイトプレートの軸方向の高さh₃、前記磁気絶縁シートの軸方向の高さh₂、および、前記空気隙間gは、

という関係を満たし、ただし、

となる。

　本発明の一実施例の態様では、前記ロータコアの軸方向の高さR、前記磁気絶縁シートの軸方向の高さh₂、および、前記ステータの軸方向の高さSは、

という関係を満たす。

本発明の一実施例の態様では、前記ステータには、コイルが巻きつけられており、前記ロータコアの半径A、前記ウェイトプレートの半径B、前記磁気絶縁シートの軸方向の高さh₂、前記コイルの前記ステータから露出した部分の軸方向の高さh₁、および、前記空気隙間gは、

という関係を満たす。

本発明の一実施例の態様では、上述のいずれかに記載のモータを含む動力装置を提供する。

　本発明の一実施例の態様では、無限軌道とパワーショベルを含むブルドーザであって、前記無限軌道と前記パワーショベルに動力を供給するための上述の動力装置をさらに含むブルドーザを提供する。

　本発明の実施例による有益な効果は、ウェイトプレートの半径を変更することで、ウェイトプレート上の鉄損を低減し、さらに、モータの全体的な効率を便利的な方式により向上させるということである。

　後述する説明と図面を参照して、本発明の特定な実施の形態は詳しく開示され、本発明の原理が使用されることも示された。理解すべきことは、本発明の実施の形態は、範囲上にそれで限定されない。添付される特許請求の範囲の精神及び請求項の範囲内において、本発明の実施の形態は多くの変更、修正及び均等物を含む。

　1つの実施の形態の記載及び/又は示された特徴に対して、同様又は類似する様態で1つ又は更に多くのその他の実施の形態に使用され、その他の実施の形態の特徴と組み合わせ、或はその他の実施の形態の特徴を切り替えることができる。

　強調すべきことは、術語である「備える/含む」は本文で特徴、整体部材、ステップ又は部材の存在を示すために使われているが、1つ又は更に多くのその他の特徴、整体部材、ステップ又は部材の存在或は付加が排除されるわけではない。

添付図面は本発明の実施例をさらに理解するために供されるもので、明細書の一部を構成し、本発明の好ましい実施形態を例示するとともに、文字記載と合わせて本発明の原理を説明するものである。自明なことに、後述する添付図面はただ本発明のいくつかの実施例に過ぎず、当業者にとって、創造的な労力を払わないことを前提として、それらの添付図面に基づいて、他の添付図面を取得することができる。
図1は、本発明の実施例におけるモータの一部を側面から見た概略図である。 図2は、本発明の実施例におけるモータのロータコアの半径とウェイトプレートの半径との大小関係の概略図である。

　図面を参照して、下記の明細書によれば、本発明の上記及びその他の特徴がより明瞭になるであろう。明細書及び図面から、本発明の特定実施形態は具体的に開示され、本発明の原理を採用可能な実施形態の一部が示されるが、本発明は記載される実施形態に限らないということにも注意すべきである。逆に、本発明には、添付される請求の範囲内に属するすべての修正、変形及び均等物を含むこととする。

　従来技術では、磁束バリアの形状を変化させることで、モータの出力特性を変更することができる。しかし、そのような方式では、求められる出力特性に対して、全てのロータコアの鋼板を新たに製造しなければならないので、新たな費用が発生する。または、異なる構造のコアを使用して、モータの出力特性を向上してもよいが、製造や組み立ての面では比較的に困難であり、製造コストがさらに高いと考えられる。かつ、従来技術におけるそれらの改良方式では、いずれも、ウェイトプレート上に発生した鉄損が考慮されないので、モータの効率が常にウェイトプレート上の鉄損によって制限されてしまい、モータの全体的な効率をさらに向上することができなくなる。

　上記の問題を同時に解決するために、本発明の実施例は、モータ、動力装置、及びブルドーザを提供する。本明細書において、中心軸線に沿って延伸する方向に対して平行な方向が「軸方向」と呼ばれ、中心軸線を中心とした半径方向が「径方向」と呼ばれ、中心軸線を中心とした円周方向が「周方向」と呼ばれることとなる。注意すべきなのは、本明細書における各方向に対する定義は、本発明の実施例の説明の便宜上によるものであり、モータの使用や製造時の方向を限定するものではないということである。

実施例1：本発明の実施例はモータを提供し、図1は、モータの一部を側面から見た概略図である。図2は、モータのロータコアの半径とウェイトプレートの半径との大小関係の概略図である。

　図1に示すように、モータ10は、ロータ11とステータ12を含む。ロータ11は、中心軸線Oに沿って延伸する回転軸112と、回転軸112の径方向の外側に設けられた円筒状のロータコア111と、円筒状のロータコア111の軸方向の両端に設けられた円盤状の2つのウェイトプレート113、114とを有する。即ち、ロータコア111は、軸方向一方側に位置するウェイトプレート113と軸方向他方側に位置するウェイトプレート114の間に配置される。ステータ12は、ロータ11と径方向に対向して配置される。

　本実施例では、図1と図2に示すように、ウェイトプレート113、114の半径Bは、ロータコア111の半径Aよりも小さく、かつ、ロータコア111の半径Aとウェイトプレート113、114の半径Bとの差は、ロータコア111の径方向の外側とステータ12の径方向の内側との間の空気隙間gよりも大きい。

　上記の構造により、ステータ12のコイル121で発生した磁束が、ロータに結びつかない磁気漏れにおいて、ウェイトプレート113、114と結びつく当該磁気漏れが低減される。それにより、ウェイトプレート113、114上の鉄損が低減され、さらに、モータの全体的な効率を便利的な方式により向上させることができ、モータの製造コストを効率よく低減した。

　本実施例では、ロータコア111は、複数の円形板状部材により積層されて形成された積層コアであってもよい。当該円形板状部材は、例えば、円形状の珪素鋼板であり、中心軸線Oの方向に沿って積層されて、相互絶縁した状態となる。しかし、本発明はそれに限らず、他の形式によってロータコアが構成されてもよい。

　本実施例では、回転軸112は、軸方向において、ロータコア111とウェイトプレート113、114を貫通する。ウェイトプレート113、114をロータコア111の両端に設けることで、ロータコアを固定することができる。ウェイトプレート113、114は、円盤状に設けられてもよい。そして、応用場面及び実際な必要に応じて、ウェイトプレート113、114上にバランスウェイトを追加することで、ロータの偏心を防止し、ロータの動的バランスを安定させることができる。

　本実施例では、ウェイトプレート113、114は、ロータコア111の軸方向の両端に直接接触した方式で配置されてもよい。ロータコア111とウェイトプレート113との間、ロータコア111とウェイトプレート114との間に他の部材が設けられてもよい。本発明は、その点をさらに限定しない。

　本発明の実施例における一実施の形態では、図1に示すように、軸方向一方側に位置するウェイトプレート113とロータコア111との間に、軸方向一方側に位置する磁気絶縁シート115が設けられてもよい。軸方向他方側に位置するウェイトプレート114とロータコア111との間に、軸方向他方側に位置する磁気絶縁シート116が設けられてもよい。ロータコア111の半径A、ウェイトプレート113、114の半径B、ウェイトプレート113、114の軸方向の高さh₃、磁気絶縁シート115、116の軸方向の高さh₂、および、空気隙間gは、以下の式2により定められる位置関係を満たしてもよい。

 ・・・（式2）

　ただし、

となる。

　上記の式2により、ロータコア111、ウェイトプレート113、114、磁気絶縁シート115、116、および、ステータ12の、軸方向及び径方向の位置関係が定められており、かつ、ウェイトプレート113、114の軸方向の高さh₃は、磁気絶縁シート115、116の軸方向の高さ

よりも大きい。ロータコア、ウェイトプレート、磁気絶縁シート及びステータを上記の方式により配置することで、ウェイトプレートの半径の値の範囲をさらに限定し、さらに、ウェイトプレートを通過するステータの磁界の磁束を低減することができ、ウェイトプレート上の鉄損が低減される。

　本実施の形態では、回転軸112は、軸方向において、ロータコア111、磁気絶縁シート115、116、および、ウェイトプレート113、114を貫通する。磁気絶縁シート115、116は円盤状に配置されてもよく、径方向のサイズがロータコア111のサイズに相当するように設置されてもよい。磁気絶縁シート115、116は、磁気シールド効果が良い合金材料で製造されてもよいが、本発明の実施例はそれに限らず、他の形式による磁気シールド効果を有する部材であってもよい。

　本発明の実施例の一実施の形態では、図1に示すように、ロータコア111の軸方向の高さR、磁気絶縁シート115、116の軸方向の高さh₂、ステータ12の軸方向の高さSは、以下の式3により定められる位置関係を満たしてもよい。

・・・（式3）

　上記の式3により、ロータコア111の軸方向の高さRと磁気絶縁シート115、116の軸方向の高さh₂との合計は、ステータ12の軸方向の高さSよりも大きいことが定められる。上記の式3の条件を満たすように、ロータコア、磁気絶縁シート、およびステータの軸方向の位置を配置することで、ウェイトプレート113、114上の鉄損をさらに低減することができ、モータの効率を効率よく向上することができる。

　本発明の実施例の一実施の形態では、図1に示すように、ステータ12には、コイル121が巻きつけられており、ロータコア111の半径A、ウェイトプレート113、114の半径B、磁気絶縁シート115、116の軸方向の高さh₂、コイル121のステータ12から露出した部分の軸方向の高さh₁、および、空気隙間gは、以下の式4により定められる位置関係を満たしてもよい。

・・・（式4）

　上記の式4により、ロータコア111、ウェイトプレート113、114、磁気絶縁シート115、116、ステータコイル121、および、空気隙間gの径方向及び軸方向の位置関係がさらに定められる。上記の式4の条件を満たすように、ロータコア、ウェイトプレート、磁気絶縁シート、および、ステータの位置関係を配置することで、ウェイトプレート113、114上の鉄損をさらに低減することができ、モータの効率を効率よく向上することができる。

　本実施の形態では、コイル121で回転磁界が発生されて、ロータ11を回転させるが、応用場面または実際な必要に応じて、異なるコイルの形態や仕様を選択してもよい。本願は、その点をさらに限定しない。

　本実施例では、ウェイトプレートの半径を変化させることで、ウェイトプレートと結びつくステータコイルで発生した磁気漏れが低減される。それにより、ウェイトプレート上の鉄損が低減され、モータの全体的な効率が向上する。かつ、本実施例に記載のモータのウェイトプレートは、従来のロータコアと合わせて直接に使用することができるので、ロータの磁束バリアの形状を新たに設計する必要がなく、モータの改造コストを低減し、さらに、モータの性能を便利的な方式により向上させることができる。

　実施例2：本発明の実施例では、実施例1に記載のモータを備えた動力装置をさらに提供する。実施例1では、当該モータを既に詳しく説明したので、その内容がここで省略されることにした。

　本実施例では、当該動力装置は、ブルドーザの無限軌道（クローラー）とパワーショベルに適用されてもよいが、本発明はそれに限らない。

　本実施例における動力装置のモータによれば、モータの性能を便利的な方式により向上させることができ、モータの全体的な効率を向上させ、さらに、動力装置の効率を便利的な方式により向上させることができる。

　実施例3：本発明の実施例では、無限軌道、パワーショベル、および実施例2に記載の動力装置を含むブルドーザをさらに提供し、当該動力装置は、前記無限軌道と前記パワーショベルに動力を供給するためのものである。

　本実施例では、当該動力装置は、実施例1に記載のモータを備えた。実施例1では、当該モータを既に詳しく説明したので、その内容がここで省略されることにした。

　本実施例におけるブルドーザによれば、モータの性能を便利的な方式により向上させることができ、モータの全体的な効率を向上させ、さらに、ブルドーザにおける動力装置の効率を便利的な方式により向上させることができる。

　以上、具体的な実施の形態を結び付けて、本発明を説明した。しかし、当業者が理解すべきことは、それらの記載はいずれも例示的なものに過ぎず、本発明の保護範囲に対する限定ではない。当業者は本発明の精神と原理に基づいて、本発明に対して種々変形や修正を行うことができるが、それらの変形と修正も本発明の範囲内に入っている。

　112　回転軸、11　ロータ、111　ロータコア、113・114　ウェイトプレート、12　ステータ

Claims (6)

1. 　中心軸線に沿って延伸する回転軸と、
   前記回転軸の径方向の外側に設けられた円筒状のウェイトプレートコアと、
   円筒状の前記ロータコアの軸方向の両端に設けられた円盤状の2つのウェイトプレートと、
   を有するロータと、
   　前記ロータと径方向に対向して配置されるステータと、
   を備えたモータであって、
   　前記ウェイトプレートの半径は、前記ロータコアの半径よりも小さく、
   　前記ロータコアの半径と前記ウェイトプレートの半径との差は、前記ロータコアの径方向の外側と前記ステータの径方向の内側との間の空気隙間よりも大きい、ことを特徴とするモータ。
2. 　前記ウェイトプレートと前記ロータコアとの間には、磁気絶縁シートがさらに設けられており、
   　前記ロータコアの半径A、前記ウェイトプレートの半径B、前記ウェイトプレートの軸方向の高さh₃、前記磁気絶縁シートの軸方向の高さh₂および、前記空気隙間gは、
   

   

   という関係を満たし、
   ただし、
   

   

   となる、ことを特徴とする請求項1に記載のモータ。
3. 　前記ロータコアの軸方向の高さR、前記磁気絶縁シートの軸方向の高さh₂、および、前記ステータの軸方向の高さSは、
   

   

   という関係を満たすことを特徴とする請求項2に記載のモータ。
4. 　前記ステータには、コイルが巻きつけられており、
   　前記ロータコアの半径A、前記ウェイトプレートの半径B、前記磁気絶縁シートの軸方向の高さh₂、前記コイルの前記ステータから露出した部分の軸方向の高さh₁、および、前記空気隙間gは、
   

   

   という関係を満たす、ことを特徴とする請求項2に記載のモータ。
5. 　請求項1～4のいずれか1項に記載のモータを含む、ことを特徴とする動力装置。
6. 　無限軌道とパワーショベルを含むブルドーザであって、
   　前記無限軌道と前記パワーショベルに動力を供給するための、請求項5に記載の動力装置をさらに含む、ことを特徴とするブルドーザ。

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