JP2005051940A - アキシャルギャップ型電動機 - Google Patents

Abstract

【課題】 回転振れを効果的に抑えることができるアキシャルギャップ型電動機を安価に提供する。
【解決手段】 ステータ２のステータコア２１に対して空隙Ｇを挟んで対向配置されるロータマグネット３３と、ロータ出力軸４に同軸的に取り付けられるハブ３４とをバネ弾性を有する板バネ３５（振動吸収材）を介して同軸的に連結する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ロータとステータとがロータ出力軸の軸線方向に沿って所定の空隙（ギャップ）をもって互いに対向配置されたアキシャルギャップ型電動機に関し、さらに詳しく言えば、ロータの回転振れや振動を効果的に抑えることができる技術に関する。

アキシャルギャップ型電動機は、ロータとステータとがロータ出力軸の軸線方向に沿って所定の空隙（ギャップ）をもって互いに対向配置されており、通常のモータに比べて薄型に設計できることから、電動機付き自転車のハブモータやＦＤドライブなどの駆動用モータとして好ましく用いられている。

一般に、アキシャルギャップ型電動機は、ギャップ面が垂直平面（出力軸の軸線方向に対して垂直）に形成されているため、モータに通電すると発生する磁気吸引力が働き、ロータのマグネットがステータコアとの吸引反発力によって回転振れ（ブレ）が発生しやすい。回転振れが大きくなると、異音の発生原因になったり、接触によるモータ故障の原因になるおそれがある。

そこで、この振動を抑える方法の一例として、例えば特許文献１がある。このアキシャルギャップ型電動機は、出力軸とロータハブとの間に可撓性の接合部材を配置して、ロータに発生した振動を接合部材によって吸収し、振動を抑えるようにしている。

しかしながら、この従来例では次のような課題が残されている。すなわち、このロータは、出力軸に取り付けられるハブと、ステータの誘導コイルに対向配置されるロータマグネットと、ロータマグネットの背面に取り付けられるロータバックヨークに加えて、上述した振動抑制用の接合部材を含む４パーツからなり、接合部材を加えた分、生産コストおよび組立工数が増える。

また、軸受部分に接合部材を配置しているため、接合部材の精度が低いと、ロータの回転が不均一になるおそれがある。さらには、接合部材は可撓性を有しているため、ロータの回転中に回転軸がずれると逆にズレが大きくなるおそれがあり、これによる、接触事故のおそれもある。

特開平８−２０５５０５号公報

そこで、本発明は上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、回転振れを効果的に抑えることができるアキシャルギャップ型電動機を安価に提供することにある。

上述した課題を解決するため、本発明は、請求項１においてロータ出力軸の軸線方向に沿ってステータおよびロータが所定の空隙（ギャップ）をもって互いに対向配置されたアキシャルギャップ型電動機において、上記ロータは、上記ステータのステータコアに対して上記空隙を挟んで対向配置されるロータマグネットと、上記ロータ出力軸に同軸的に取り付けられるハブとを有し、上記ロータマグネットは、弾性を有する振動吸収材を介して上記ハブに対して水平かつ同軸的に連結されていることを特徴としている。

請求項２において、上記振動吸収材は、板バネからなることを特徴としている。

請求項３において、上記振動吸収材は、上記ロータマグネットと上記ハブにインサート成形によって一体的に組み込まれていることを特徴としている。

請求項４において、上記振動吸収材には、抜け止め用の係止孔または凹凸部が設けられていることを特徴としている。

請求項５において、上記振動吸収材は、上記ロータマグネットと上記ハブに接着によって一体的に取り付けられていることを特徴としている。

請求項６において、上記振動吸収材は、等間隔で上記ハブと上記ロータマグネットとの間に放射状に掛け渡されていることを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、ロータマグネットとハブとの間に振動吸収材を介して連結したことにより、マグネットロータの軸方向への微振動を振動吸収材で効果的に吸収することができる。

請求項２に記載の発明によれば、加工が簡単であるため、安価に作ることができる。

請求項３に記載の発明によれば、振動吸収材をインサート成形によって一体化することで、振動吸収性や組立性がよい。

請求項４に記載の発明によれば、抜け止め用の係止孔または凹凸部が設けられていることにより、遠心力や振動によってロータマグネットが脱落するのを防止できる。

請求項５に記載の発明によれば、接着によって貼り付けるだけでよく。組立性もよい。なお、接着の方法としては、接着剤を用いて貼り付ける方法の他に、熱融着などによって一体的に取り付けてもよい。

請求項６に記載の発明によれば、振動吸収材は、等間隔でハブとロータマグネットとの間に放射状に掛け渡されていることにより、ロータ全体を軽量化することができ、かつ、回転振れを効果的に抑えることができる。

次に、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るアキシャルギャップ型電動機の内部構造を概略的に示す断面図である。このアキシャルギャップ型電動機１は、円盤状に形成されたステータ２と、同ステータ２の両側面に所定の空隙Ｇ（ギャップ）をもって対向配置される一対のロータ３１，３２とを備え、各ロータ３１，３２は回転駆動力を出力するロータ出力軸４に同軸的に固定されている。この実施形態において、アキシャルギャップ型電動機１は、永久磁石電動機である。

この実施形態において、ロータ３１，３２はステータ２の両側に配置されているが、いずれか一方のみであってもよい。ステータ２やロータ３１，３２を含む各種機構は、実際には図示しないブラケット内に収納されているが、本発明においてブラケットの構成は任意のため、図示しないとともに、その説明は省略する。

ステータ２は、環状（いわゆるドーナツ状）に形成されたステータコア２１と、ロータ出力軸４の軸受手段としてステータコア２１の中心に配置される軸受部２２とを備え、それらが合成樹脂２３によって一体的にモールド成型されている。

ステータコア２１は、一片が断面扇状のコアメンバー２４を極数に応じて複数個環状に繋ぎ合わせることにより構成されている。各コアメンバー２４は、中央に電磁鋼板の積層体からなるティースを備え、ティースの周りにはボビン（図示しない）を介してコイル２４１が多重に巻回されている。

軸受部２２は、一対のラジアルボールベアリング２２１，２２２とを有し、それらがロータ出力軸４を中心軸として所定間隔をもって同軸的に配置されている。この実施形態において、軸受部２２の構成は任意である。

次に、各ロータ３１，３２の構成について説明する。この実施形態において、各ロータ３１，３２はともにステータ２を挟んで対称形状であるため、一方のロータ３１について説明を行い、他方のロータ３２についての説明は省略する。

図２に示すように、ロータ３１は、ギャップＧを挟んでステータコア２４と対向配置される環状のロータマグネット３３と、ロータ出力軸４に対して同軸的に取り付けられるハブ３４とを有し、ロータマグネット３３は、板バネ３５（振動吸収材）を介してハブ３４の外周側に同軸的に連結されている。

ロータマグネット３３はプラスチックマグネットからなり、ステータコア２４とほぼ同径のドーナツ状に形成されており、内径側には、板バネ３５の一端側がインサート成形によって一体的に埋設されている。

ハブ３４は、中央にロータ回転軸４が圧入固定される軸受孔３４１を有する円筒状に形成され、その周縁には板バネ３５の他端側が一体的に埋設されるフランジ部３４２が一体的に形成されている。

板バネ３５は、例えばステンレスなどの金属板からなり、両端がロータマグネット３３とハブ３４の内部にインサート成形によって一体的に埋設されている。板バネ３５には、抜け止め用の係止孔３５１と、切欠部３５２（凹部）とが設けられている。この実施形態において、板バネ３５は４枚設けられており、ロータ回転軸４を中心に９０°間隔でハブ３４とロータマグネット３３との間に放射状（スポーク状）に掛け渡されている。

係止孔３５１は、板バネ３５の先端側に設けられた丸孔からなり、ロータマグネット３３のインサート成型時に溶融樹脂が係止孔３５１内に流れ込んで固着することによって、板バネ３５の抜け落ちが防止される。

切欠部３５２は、板バネ３５の他端側の幅方向から中心軸方向に向けてコ字状に切り欠かれており、左右対称に２カ所設けられている。この切欠部３５２にもハブ３４のインサート成型時に溶融樹脂が流れ込んで固着することにより、板バネ３５とハブ３４とが一体的に固定する。

なお、切欠部３５２は、ロータ３の回転時にかかる遠心力によって抜け落ちないようにするため、遠心力方向、すなわち板バネ３５の長手方向に設けるよりも、幅方向に設ける方がより好ましい。

この実施形態において、板バネ３５には抜け止め防止用として切欠部３５２が設けられているが、別の態様として、図３に示すように、板バネ３５ａの端部に凸部３５２ａを設けてものよく、このような態様も本発明に含まれる。

これによれば、ロータマグネット３３とステータコア２４との間で発生する吸引反発力による振動（回転振れ）を板バネ３５によって吸収することができ、異音の発生や故障を抑えることができる。

図４および図５には、本発明のロータの変形例が示されている。このアキシャルギャップ型電動機１ａは、ロータ３１の板バネ３６がロータマグネット３３とハブ３４との間に接着によって固定されている。

板バネ３６は、金属板を打ち抜き加工したものからなり、ハブ３４に沿って同軸的に取り付けられるフランジ部３６１と、同フランジ部３６１から半径方向に向かって放射状に延びる板バネ部３６２とを備えている。板バネ部３６２は、フランジ部３６１から９０°間隔で４カ所、放射状（スポーク状）に設けられている。

この実施形態において、板バネ３６は、ロータマグネット３３とハブ３４に対して例えばエポキシ系またはシリコン系の接着剤によって一体的に接着されているが、固化した後でも多少弾性を保持するものがより好ましい。これ以外の接着剤を用いて張り合わせてもよい。また、熱融着などの方法によって一体化してもよい。

さらなる変形として、板バネ３６のロータマグネット３３とハブ３４との接触面に例えばローレット状の処理を施して接触面積を増やすようにしてもよい。

この変形例によっても、ロータマグネット３３で発生した振動を板バネ３６によって効果的に吸収できるため、騒音の低減効果が得られる。

このアキシャルギャップ型電動機１の組立手順の一例について説明すると、まず、予め一方のロータ３１に取り付けられたロータ出力軸４の先端をステータ２の軸受部２２に差し込み、ステータ２の磁極面とロータ３１の磁極面とが互いに平行かつ所定の面間距離を保ったギャップ面を形成するように圧入固定する。

次に、他方のロータ３２をロータ出力軸３の先端から挿入してゆき、ステータ２とロータ３２とが所定の面間距離を保ったギャップ面を形成するように圧入固定することで、ドライブ機構が完成し、最後に、図示しないブラケットでカバーし、ステータの外周面を固定することでアキシャルギャップ型電動機１が完成する。

本発明の一実施形態に係るアキシャルギャップ型電動機の内部構造を概略的に示す断面図。 上記実施形態のアキシャルギャップ型電動機のロータの断面図。 板バネの変形例を示す模式図。 アキシャルギャップ型電動機の変形例の内部構造を概略的に示す断面図。 上記実施形態のアキシャルギャップ型電動機のロータの断面図。

符号の説明

１、１ａ アキシャルギャップ型電動機
２ ステータ
３１，３２ ロータ
３３ ロータマグネット
３４ ハブ
３５，３６ 板バネ
Ｇ ギャップ

Claims (6)

1. ロータ出力軸の軸線方向に沿ってステータおよびロータが所定の空隙（ギャップ）をもって互いに対向配置されたアキシャルギャップ型電動機において、
   上記ロータは、上記ステータのステータコアに対して上記空隙を挟んで対向配置されるロータマグネットと、上記ロータ出力軸に同軸的に取り付けられるハブとを有し、上記ロータマグネットは、弾性を有する振動吸収材を介して上記ハブに同軸的に連結されていることを特徴とするアキシャルギャップ型電動機。
2. 上記振動吸収材は、板バネからなる請求項１に記載のアキシャルギャップ型電動機。
3. 上記振動吸収材は、上記ロータマグネットと上記ハブにインサート成形によって一体的に組み込まれている請求項１または２に記載のアキシャルギャップ型電動機。
4. 上記振動吸収材には、抜け止め用の係止孔または凹凸部が設けられている請求項３に記載のアキシャルギャップ型電動機。
5. 上記振動吸収材は、上記ロータマグネットと上記ハブに接着によって一体的に取り付けられている請求項１または２に記載のアキシャルギャップ型電動機。
6. 上記振動吸収材は、等間隔で上記ハブと上記ロータマグネットとの間に放射状に掛け渡されている請求項１〜５のいずれか１項に記載のアキシャルギャップ型電動機。

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