JP2006067650A

JP2006067650A - アキシャルギャップ型電動機

Info

Publication number: JP2006067650A
Application number: JP2004244572A
Authority: JP
Inventors: Tomonori Kojima; 智則小嶋; Toshiaki Tanno; 俊昭丹野; Takayuki Shinohara; 孝之篠原; Hidetaka Terakubo; 英隆寺久保
Original assignee: Fujitsu General Ltd
Current assignee: Fujitsu General Ltd
Priority date: 2004-08-25
Filing date: 2004-08-25
Publication date: 2006-03-09
Also published as: CN1741353A; US20060043821A1; US7323801B2

Abstract

【課題】そのステータの組み立て作業をより効率よく行えるアキシャルギャップ型電動機を提供することにある。
【解決手段】ティース２１毎に分割され回転軸線を中心として環状に配置された複数のポールメンバー２１ａ〜２１ｉのフランジ部に２４に係止凸部２６を設け、この係止凸部２６に連結具８を嵌め込んで各ポールメンバー２１ａ〜２１ｉ同士を環状に繋ぎ止める。
【選択図】図３

Description

本発明はステータとロータとがロータの回転軸線方向に沿って所定の空隙をもって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、組立作業性のよいアキシャルギャップ型電動機に関する。

アキシャルギャップ型電動機は、ステータ（固定子）の一方または両方の側面にロータ（回転子）を所定の空隙をもって対向的に配置してなる電動機であって、インナーロータ型などのラジアルギャップ型電動機に比べて回転軸方向の厚さを薄くする、すなわち扁平にすることができるという特徴がある。

例えば特許文献１に示すように、アキシャルギャップ型電動機では、通常、固定子鉄心にコイルを巻回した複数の小固定子を予め作製しておき、その各小固定子を被磁性体からなる円盤状のブラケットの内周面に等間隔で固定することにより円盤状のステータを得るようにしている。

これによれば、各小固定子をブラケットに取り付けてゆくだけで簡単にステータを組み立てることができるが、小固定子の間に無駄なスペースが生じるため磁束を有効に利用できない、その結果、コギングトルクも増加することは否めない。

また、円盤状のブラケットに対して小固定子を取り付ける構造のため、各小固定子間の結線作業が煩わしい。

特開２０００−２５３６３５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、アキシャルギャップ型電動機において、そのステータの組み立て作業をより効率よく行えるようにすることにある。

上述した目的を達成するため、本発明は以下に示すいくつかの特徴を備えている。まず、請求項１に記載の発明は、ステータとロータとが上記ロータの回転軸線方向に沿って所定の空隙をもって対向的に配置されているアキシャルギャップ型電動機において、上記ステータにはティース毎に分割され上記回転軸線を中心として環状に配置される複数のポールメンバーが含まれており、上記各ポールメンバーは少なくとも隣接する上記ポールメンバー同士を連結する連結具によって連結されていることを特徴としている。

請求項２に記載の発明は、上記請求項１において、上記各ポールメンバーはコイルが巻回されるネック部と、上記ネック部の両端側に形成され上記ロータと対向するティース面を有する一対のフランジ部とを含み、上記フランジ部に上記連結具が係止される係止部が設けられていることを特徴としている。

請求項３に記載の発明は、上記請求項１において、上記ポールメンバーは上記ティース面を有する固定子鉄心と、上記ティース面を残して上記固定子鉄心を覆うように形成されるインシュレータとを備え、上記インシュレータに上記係止部が設けらていることを特徴としている。

請求項４に記載の発明は、ステータとロータとが上記ロータの回転軸線方向に沿って所定の空隙をもって対向的に配置されているアキシャルギャップ型電動機において、上記ステータにはティース毎に分割され上記回転軸線を中心として環状に配置される複数のポールメンバーが含まれており、上記各ポールメンバーには上記ポールメンバー同士を合成樹脂で一体化する際の成型用型に対する位置決め手段が設けられていることを特徴としている。

請求項５に記載の発明は、上記請求項４において、上記各ポールメンバーはコイルが巻回されるネック部と、上記ネック部の両端側に形成され上記ロータと対向するティース面を有する一対のフランジ部とを含み、上記フランジ部に上記位置決め手段が設けられていることを特徴としている。

請求項６に記載の発明は、上記請求項４または５において、上記位置決め手段は上記成型用型側に設けられている凹部または凸部に対して嵌合する凸部または凹部が上記フランジ部の一部に設けられていることを特徴としている。

請求項７に記載の発明は、上記請求項４，５または６において、上記ポールメンバーは上記ティース面を有する固定子鉄心と、上記ティース面を残して上記固定子鉄心を覆うように形成されるインシュレータとを備え、上記位置決め手段は、上記固定子鉄心の上記ティース面と上記インシュレータのフランジ部との間に形成された段差面からな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、ステータが複数の各ポールメンバーを環状に配置して連結具にて形状を保持するようにしたことにより、組立作業性がよいばかりでなく、結線作業性も極めてよい。

請求項２に記載の発明によれば、フランジ部の一部に係止部を設けたことにより、複雑な作業を必要とせず、簡単に各ポールメンバー同士を並べて連結具により仮止めしておくことができる。

請求項３に記載の発明によれば、インシュレータの一部に係止部を構築したことにより、インシュレータの成型時に係止部を予め作り込むことができ、より安価に生産することができる。

この各ポールメンバー同士を連結して１つのステータとするタイプ（いわゆる分割コア型ステータ）のステータは、各ポールメンバー同士の周りをインジェクション成型にて合成樹脂で一体的に固めて形成される。そこで、請求項４に記載の発明によれば、位置決め手段を設けたことにより、インジェクション金型内に位置決めすると同時に各ポールメンバーを環状に配置することもできる。

請求項５および６に記載の発明によれば、位置決め手段を各ポールメンバーのフランジ部に設けたことにより、金型に各ポールメンバーを置くだけで簡単に位置決めすることができる。また、その位置決め手段としては、各ポールメンバーのフランジ部に凸部（または凹部）を設けて、金型にそれに合致する凹部（または凸部）を形成するだけで簡単に位置決めできる。

請求項７に記載の発明によれば、インシュレータとティース面の間に段差を設けて、その段差を利用して金型への位置決め手段をしたことにより、より簡単な方法で各ポールメンバーを位置決めすることができる。

次に、本発明の実施の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り、図２は各ポールメンバーを環状に配置した状態を示す斜視図である。

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（ギャップ）をもって対向的に配置される一対のロータ３１，３２とを備えている。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。

この例において、アキシャルギャップ型電動機１はステータ２の両側面にロータ３１，３２を有する２ロータ型の永久磁石電動機であるが、ステータ２の片側のみにロータを配置した１ロータ型であってもよい。

ステータ２およびロータ３１，３２は図示しない非磁性体からなるブラケット内に収納され、ステータ２はその外縁がブラケットの内周面に固定される。ロータ３１，３２には永久磁石からなるロータマグネット３３がリング状に配置されている。

ステータ２にはロータ３１，３２のロータマグネット３３と対向するティース面２２を有数する複数個のポールメンバー２１ａ〜２１ｉが含まれている。各ポールメンバー２２１ａ〜２１ｉは、ロータ出力軸４の回転軸線を中心とする同心円上に環状に配置されている。

図１に示すように、各ポールメンバー２１は環状に配置された状態で合成樹脂材２３によって一体的にモールドされている。なお、図２は９個のポールメンバー２１ａ〜２１ｉを環状に配置した状態が示されている。

再び図１を参照して、ステータ２の中心部には軸受部２４が配置されている。この例において、軸受部２４は一対のラジアルボールベアリング２４１，２４２を有し、その内輪はロータ出力軸４に圧入嵌めされ、外輪側は合成樹脂材２３に埋設されている。本発明において軸受部２４の構成は任意であってよい。

この例において、各ロータ３１，３２は同一のロータ回転軸４を共有しているが、各ロータ３１，３２毎にロータ回転軸を有する２出力軸タイプであってもよい。さらには、ロータ出力軸４を持たずにステータ２に対してロータ３１，３２をラジアルボールベアリングを介して直に支持させるシャフトレス型としてもよい。

次に、ステータ２の具体的な構成について説明する。図２に示すように、ステータ２は回転軸線を中心軸として環状に配置された９個のポールメンバー２１ａ〜２１ｉが含まれている。各ポールメンバー２１ａ〜２１ｉは同一構成のため、この例ではポールメンバー２１ａ（図２の拡大図）を例にとって説明する。

ポールメンバー２１ａは、Ｈ字状に形成された電磁鋼板を半径方向に沿って積層した固定子鉄心５と、固定子鉄心５の外周をティース面２２のみを残して覆うように形成されたインシュレータ６とを組み合わせたものからなり、インシュレータ６は絶縁樹脂の成型品からなる。

このポールメンバー２１ａはティース面２２を含む一対のフランジ部２４，２４と、フランジ部２４，２４同士を連結するネック部２５とを含むボビン形状に形成されており、このネック部２５にコイル７（図１参照）が巻回される。

各フランジ部２４，２４の内径側の側面（ティース面２２側）には、一対の係止凸部２６，２６が設けられている。係止凸部２６，２６は各ポールメンバー２１ａ〜２１ｉ同士を環状にした状態で仮止め固定するための一方の固定手段であり、この例ではインシュレータ６に一体成型されたボスである。

この例において、係止凸部２６，２６は両方のフランジ部２４，２４に設けられているが、いずれか一方のフランジ部２４，２４に設けられていればよい。

この係止凸部２６，２６に対して他方の固定手段としての連結具を取り付けることにより、各ポールメンバー２１ａ〜２１ｉが環状に繋がった状態で連結される。図３（ａ）および（ｂ）に示すように、連結具８Ａは合成樹脂などからなる円盤リング状に形成されており、各係止凸部２６に対して嵌め込まれる係止孔８１が設けられている。

この例において、連結具８Ａは一般的な合成樹脂製であるが、ステータ２をモールドする合成樹脂２３と同一の合成樹脂材を用いるとモールド樹脂への親和性がよいため、より好ましい。なお、これ以外に金属製であってもよい。

この例において、連結具８Ａはリング状に形成されているが、少なくとも左右に隣接するポールメンバー同士を固定することができれば、各ポールメンバー２１ａ〜２１ｉを環状に仮止めすることができる。

そこで、図４（ａ）および（ｂ）に示すように、この連結具８Ｂは矩形状のプレートからなり、隣接するポールメンバーの係止凸部２６，２６同士を連結可能な２つの係止孔８１，８１が設けられている。

これによれば、ポールメンバー２１ａに隣接する２つのポールメンバー２１ｂ，２１ｉの係止凸部２６に連結具８Ｂを取り付けることにより、ポールメンバー２１ａ〜２１ｉ同士を環状に固定することができる。このような態様も本発明に含まれる。

上述した実施形態において、固定手段はフランジ部２４に形成された係止凸部２６と、連結具８Ａ、８Ｂに形成された固定孔とからなるが、フランジ部２４側に固定孔を設けて、逆に連結具側に係止凸部を設けてもよいことはいうまでもない。

また、この例において、係止凸部２６は１つのポールメンバー２１ａ〜２１ｉに２箇所設けられているが、図３（ａ）に示すような環状の連結具８Ａを使う場合には、係止凸部２６は少なくとも１箇所設けられていればよい。

さらには、係止凸部２６はフランジ部２４の内径側に設けられているが、外径側に設けられていてもよい。その場合、連結具８Ａ、８Ｂの外径も併せて大きくする必要がある。

上述した例において、各ポールメンバー２１ａ〜２１ｉ同士を連結具８Ａ、８Ｂを用いて仮止め固定しているが、各ポールメンバー２１ａ〜２１ｉは、環状に配置された後に専用の金型に入れられ、そこに合成樹脂２３を流し込むことにより一体的にモールドされ、ステータ２が形成される。

そこで、本発明の第２実施形態は、各ポールメンバー２１ａ〜２１ｉに金型に対する位置決め手段を設けて、この位置決め手段を利用して各ポールメンバー２１ａ〜２１ｉを環状に配置するとともに、一体化することを特徴としている。以下、図５〜図８を参照してその一実施例について説明する。

この例においても、各ポールメンバー２１ａ〜２１ｉはそれぞれ同一構成のため、１つのポールメンバー２１ａを例にとって説明する。なお、上述した実施形態と同一もしくは同一と見なされる箇所には同じ参照符号を付し、その説明は省略する。

図５に示すように、このポールメンバー２１ａは電磁鋼板からなる固定子鉄心５と、その周りに形成されたインシュレータ６とを有し、それらを組み合わせることにより一対のフランジ部２４，２４と各フランジ部２４，２４を連結するネック部２５とを有するボビン形状に形成されている。

この例において、フランジ部２４，２４は、インシュレータ６に対して固定子鉄心５のティース面２２が回転軸方向に一段高く形成されており、インシュレータ６とティース面２２との間には段差面２７が形成されている。

これによれば、ティース面２２がフランジ部２４から段差面２７の高さ分だけ軸方向に張り出すことにより、ティース面２２が凸となる。したがって、図７（ａ）に示すように、金型９の合わせ面にティース面２２に合致する凹部９１を設けておくことにより、図８に示すように、ポールメンバー２１ａ〜２１ｉを凹部９１に沿ってセットするだけで、簡単に環状に位置決めを行うことができるばかりでなく、ポールメンバー２１ａ〜２１ｉに仮止め手段を設けなくてもよい。

上述した例においては、段差部２７を設けてティース面２２をフランジ部２４より一段高く形成して、その段差を利用して位置決め手段としたが、これ以外に図６（ａ）および（ｂ）に示すように、フランジ部２４を構成するインシュレータ６の一部に凸部２８を設け、他方の金型９に凹部９２（図７（ｂ）参照）を設けておいてもよい。

これによっても、各ポールメンバー２１ａ〜２１ｉを環状に位置決めできるし、その構成も簡単であるため、安価に実施することができる。

また、上述した図２に示す係止凸部２６を位置決め手段として利用してもよい。その場合は金型９側に連結具８Ａの連結孔８１に相当する凹部を設けることにより、各ポールメンバー２１ａ〜２１ｉを金型９内で位置決めすることができる。

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要部断面図。アキシャルギャップ型電動機のステータのポールメンバーの斜視図。ポールメンバーを固定する連結具の斜視図およびその使用状態図。ポールメンバーを固定する連結具の斜視図およびその使用状態図。ポールメンバーの位置決め手段を説明するための斜視図および断面図。ポールメンバーの位置決め手段を説明するための斜視図および断面図。ポールメンバーと金型の位置決め手段を説明する説明図。ポールメンバーを金型内に入れる状態を示す斜視図。

符号の説明

１アキシャルギャップ型電動機
２ステータ
２１ａ〜２１ｉポールメンバー
２２ティース面
２３合成樹脂
２４フランジ部
２５ネック部
２６係止凸部
２７段差面
２８凸部
３１，３２ロータ
４ロータ出力軸
５固定子鉄心
６インシュレータ
７コイル
８Ａ、８Ｂ連結具
８１固定孔
９金型
９１凹部

Claims

ステータとロータとが上記ロータの回転軸線方向に沿って所定の空隙をもって対向的に配置されているアキシャルギャップ型電動機において、
上記ステータにはティース毎に分割され上記回転軸線を中心として環状に配置される複数のポールメンバーが含まれており、上記各ポールメンバーは隣接する上記ポールメンバー同士を連結する連結具によって連結されることを特徴とするアキシャルギャップ型電動機。
上記各ポールメンバーはコイルが巻回されるネック部と、上記ネック部の両端側に形成され上記ロータと対向するティース面を有する一対のフランジ部とを含み、上記フランジ部に上記連結具が係止される係止部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のアキシャルギャップ型電動機。
上記ポールメンバーは上記ティース面を有する固定子鉄心と、上記ティース面を残して上記固定子鉄心を覆うように形成されるインシュレータとを備え、上記インシュレータに上記係止部が設けらていることを特徴とする請求項１に記載のアキシャルギャップ型電動機。
ステータとロータとが上記ロータの回転軸線方向に沿って所定の空隙をもって対向的に配置されているアキシャルギャップ型電動機において、
上記ステータにはティース毎に分割され上記回転軸線を中心として環状に配置される複数のポールメンバーが含まれており、上記各ポールメンバーには上記ポールメンバー同士を合成樹脂で一体化する際の成型用型に対する位置決め手段が設けら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。
上記各ポールメンバーはコイルが巻回されるネック部と、上記ネック部の両端側に形成され上記ロータと対向するティース面を有する一対のフランジ部とを含み、上記フランジ部に上記位置決め手段が設けられていることを特徴とする請求項４に記載のアキシャルギャップ型電動機。
上記位置決め手段は、上記成型用型側に設けられている凹部または凸部に対して嵌合する凸部または凹部が上記フランジ部の一部に設けられていることを特徴とする請求項４または５に記載のアキシャルギャップ型電動機。
上記ポールメンバーは上記ティース面を有する固定子鉄心と、上記ティース面を残して上記固定子鉄心を覆うように形成されるインシュレータとを備え、上記位置決め手段は、上記固定子鉄心の上記ティース面と上記インシュレータのフランジ部との間に形成された段差面からなることを特徴とする請求項４，５または６に記載のアキシャルギャップ型電動機。