JP2006174603A

JP2006174603A - インナーロータ型電気モータ

Info

Publication number: JP2006174603A
Application number: JP2004363777A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Miki; 浩三木
Original assignee: Nidec Shimpo Corp
Current assignee: Nidec Shimpo Corp
Priority date: 2004-12-16
Filing date: 2004-12-16
Publication date: 2006-06-29

Abstract

【課題】軸方向のサイズをより小さくして回転軸及びロータをステータに回動自在に支持できるインナーロータ型電気モータの構成を提供することを目的とする。
【課題手段】ロータ３には回転中心と同軸状に凹条の開口穴３ａが備えられ、ハウジング１０には、開口穴３ａに間隙を介して収納される筒状部１０ａと、筒状部１０ａの縁端から開口穴３ａの外方に延出しステータ２に固定される固定部１０ｂとが備えられ、回転軸４が、筒状部１０ａ内に挿通され、筒状部１０ａ内においてベアリング７、８を介して筒状部１０ａに回動自在に支持されると共に、開口穴３ａの底壁３ｂに固定される。
【選択図】図１

Description

本発明は、インナーロータ型電気モータに関し、さらに詳しくは、インナーロータ型電気モータにおける回転軸の接続構造に関するものである。

従来、低イナーシャの電気モータを実現するために、ステータに対してロータを内側に配設したインナーロータ型電気モータが用いられている。

インナーロータ型電気モータは、回転軸と、回転軸に同軸状に接続され、その周面に沿って複数の界磁コアが並設されたロータと、ロータと同軸状に配設され、間隙を介してロータの外周を覆うと共に、その内周面からロータの外周面に向けて放射状に突出する複数の電機子コアとこの各電機子コアに集中巻きされた励磁コイルとからなるステータと、を備え、励磁コイルに電流を供給して電機子コアを励磁させ、ロータ及び回転軸を回転させるように構成されている。

また、ステータに対してロータ及び回転軸が回転できるように、ステータをロータの軸方向の両側方に延出し、ロータの軸方向の両外側において、ステータと回転軸との間にベアリングを配設し、ベアリングを介して、ステータに回転軸及びロータを回動自在に支持した構成を有するインナーロータ型電気モータがある（例えば、特許文献１、２参照）。

特開２００４−２８９９９６号公報特開平１０−２３４１４５号公報

しかしながら、従来のインナーロータ型電気モータの構成によれば、ロータの軸方向の両外側にベアリングを配設しているので、軸方向のサイズを小さくすることが困難になるという問題があった。そこで、本発明は、軸方向のサイズを従来より小さくして回転軸及びロータをステータに回動自在に支持できるインナーロータ型電気モータの構成を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明は、回転軸と、前記回転軸に同軸状に接続され、その周面に沿って複数の磁石が並設されたロータと、前記ロータと同軸状に配設され、間隙を介して該ロータの外周を覆うと共に、その内周面から該ロータの外周面に向けて放射状に突出する複数の電機子コアと、この各電機子コアに集中巻きされた励磁コイルとからなるステータと、前記ステータを固定して支持すると共に前記回転軸を回転自在に支持するハウジングと、を備え、前記励磁コイルに電流を供給して前記電機子コアを励磁させ、前記ロータ及び前記回転軸を回転させるインナーロータ型電気モータであって、前記ロータには前記回転軸と同軸状に凹条の開口穴が備えられ、前記ハウジングには、前記開口穴に間隙を介して収納される筒状部と、該筒状部の縁端から該開口穴の外方に延出し前記ステータに固定される固定部とが備えられ、前記回転軸が、前記筒状部内に挿通され、該筒状部内においてベアリングを介して該筒状部に回動自在に支持されると共に、前記開口穴の底壁に固定されている、ことを特徴とする。

請求項１に記載のインナーロータ型電気モータによれば、ロータには回転中心と同軸状に凹条の開口穴が備えられ、ハウジングには、開口穴に間隙を介して収納される筒状部と、筒状部の縁端から開口穴の外方に延出しステータに固定される固定部とが備えられ、回転軸が、前記筒状部内に挿通され、筒状部内においてベアリングを介して筒状部に回動自在に支持されると共に、開口穴の底壁に固定されているので、軸方向のサイズを小さくできる。

つまり、請求項１に記載のインナーロータ型電気モータによれば、回転軸及びロータを回動自在に支持するベアリングを、ロータの軸方向のサイズの範囲（ロータに形成した開口穴の中）で配設した構成としているので、ロータの軸方向の両外側に配設するよりも、軸方向のサイズを小さくすることができる。

また、請求項１に記載のインナーロータ型電気モータは、請求項２に記載の発明のように、前記ベアリングは、前記筒状部の軸方向の一端側と他端側に、一対備えられている、ことにより、筒状部内において、回転軸を安定して支持できる。

また、請求項２に記載のインナーロータ型電気モータは、請求項３に記載の発明のように、前記回転軸には前記開口穴の開口側に延出し被駆動体に結合される結合部が備えられ、前記一対のベアリングは、前記結合部側に位置する一方が、他方よりも外径及び内径が大きく形成されていることにより、被駆動体を回転駆動する際に、回転軸を安定して支持することができ、且つ、他方のベアリングが一方のベアリングよりも外径及び内径が小さいので、筒状部内に他方のベアリングを配設するためのスペースを小さくでき、小形化できる。

本発明のインナーロータ型電気モータの構成によれば、回転軸及びロータを回動自在に支持するベアリングを、ロータの軸方向のサイズの範囲（ロータに形成した開口穴の中）で配設した構成としているので、ロータの軸方向の両外側に配設するよりも、軸方向のサイズを小さくすることができる。また、本発明のインナーロータ型電気モータの構成によれば、ベアリングが筒状部の軸方向の一端側と他端側に一対備えられ、回転軸が被駆動体に結合される結合部側に位置する一方のベアリングが、他方のベアリングよりも外径及び内径が大きく形成されているので、筒状部内において、回転軸を安定して支持でき、且つ、小形化できる。

次に、本発明のインナーロータ型電気モータの一実施例を、図面にもとづいて説明する。図１は、本実施例が適用されたインナーロータ型電気モータの全体構成を表す断面図、図２は、図１における矢印Ａ方向から表した外観図、図３は、図１における矢印Ｂ方向から表した外観図である。

図１に表したように、インナーロータ型電気モータ１は、ステータ２と、ステータ２と同軸でその内側に配設されたロータ３とから構成されるＤＣブラシレスタイプであって、回転軸４と、回転軸４と同軸状に接続され、その周面に沿って複数の永久磁石１５が並設されたロータ３と、ロータ３と同軸状に配設され、間隙を介してロータ５の外周を覆うと共に、その内周面からロータ３の外周面に向けて放射状に突出する複数の電機子コア２ａと、この各電機子コア２ａに集中巻きされた励磁コイル９とからなるステータ２と、ステータ２が固定され、このステータ２を支持すると共に回転軸４を回転自在に支持するハウジング１０とを備えている。

また、インナーロータ型電気モータ１は、ステータ２の周囲に沿って、ロータ３の回転動作に伴ってロータ３の磁界の変化を検出し、ステータ２に対するロータ３の相対回転量を検出するセンサ（図示せず）が備えられている。そして、インナーロータ型電気モータ１は、コネクタ１２を介して励磁コイル９に通電することにより、ロータ３及び回転軸４を回転し、ロータ３の回転量をセンサを介して検出し、図示しない制御器によって回転速度や位置決めの制御を行うように構成されている。

電機子コア２ａは、櫛歯環状に打ち抜かれて両面が絶縁被覆された薄い電磁鋼板が軸方向に積層されて略円筒状形成されている。そして、この電機子コア２ａの内周側に２４個の励磁コイル９が配設されている。

また、電機子コア２ａは、図２に表したように、外周側に形成された環状部２ｂと、この環状部２ｂの内周面側からロータ３の中心に向けて放射状に突出した突出部２ｃとを備え、図１に表したように、突出部２ｃの内周側端面が、界磁コア６の外周面まで近接している。

また、図１に表したように、励磁コイル９は、突出部３ｃに挿入可能な孔を有する筒状のボビン１３に巻回され、ボビン１３を介して電機子コア２ａの突出部２ｃに支持されている。

次に、ロータ３は、環状に打ち抜かれて両面が絶縁被覆された薄い電磁鋼板を軸方向に積層して形成された円筒状の界磁コア６と、界磁コア６の内部に配設された２０個の永久磁石１５とからなる。永久磁石１５は、フェライト系の異方性希土類磁石からなり、半径方向に（つまり、外周面側と内面周側とに）Ｓ極とＮ極とをもつ。そして、複数の永久磁石１５は、夫々のＳ極とＮ極がロータ３の外周面側に交互に現れるように配設されている。

また、ロータ３には回転軸４と同軸状に凹条の開口穴３ａが備えられ、ハウジング１０には、開口穴３ａに間隙を介して収納される筒状部１０ａと、筒状部１０ａの縁端から開口穴３ａの外方に延出しステータ２に固定される固定部１０ｂとが備えられている。筒状部１０ａの端部には底壁１０ｃが形成され、この底壁１０ｃに、回転軸４が挿通する貫通孔１０ｄが形成されている。また、ハウジング１０の固定部１０ｂとステータ２は、ボルト２１によって固定されている。

また、貫通孔１０ｄは、回転軸４が回転する際に、互いにに接触することのないように、その径が回転軸４の挿通部の外径よりも十分に大きく形成されている。

回転軸４は、一対のベアリング７、８が装着されて筒状部１０ａ内に挿通され、その先端が、筒状部１０ａの底壁１０ｃに形成された貫通孔１０ｄとロータ３の底壁３ｂに形成された貫通孔３ｃに挿通され、ロータ３の底壁３ｂから外方に突出している。また、回転軸４は、前述の先端側とは反対方向に位置する基端側が、開口穴３ａの開口側に延出し、被駆動体に結合するためのキー溝（所謂、結合部である。）４ａを備えている。

一対のベアリング７及びベアリング８は、内輪と外輪との間に転動体を介在して構成され、内輪と外輪が互いに回転自在に構成されている。また、キー溝４ａ側に位置する一方のベアリング７が、他方のベアリング８よりも外径及び内径が大きく形成されている。また、筒状部１０ａには、一方のベアリング７の外輪がスライド自在に挿入される第一の内径部１０ｆと、他方のベアリング８の外輪がスライド自在に挿入される第二の内径部１０ｇとが設けられ、回転軸４には、一方のベアリング７の内輪が挿入される第一の軸部４ｂと、他方のベアリング８の内輪が挿入される第二の軸部４ｃとが備えられている。また、回転軸４には、第一の軸部４ｂと第二の軸部４ｃとの間に、一方のベアリング７の内輪の径より大きく外輪の径より小さい第三の軸部４ｄが設けられると共に、他方のベアリング８の内輪の径より大きく外輪の径より小さい第四の軸部４ｆが設けられ、第三の軸部４ｄ及び第四の軸部４ｆの端面に、夫々ベアリング７及びベアリング８の内輪の端面が当接し、互いに対向する方向に、支持されている。

また、筒状部１０ａは、一方のベアリング７を介して第二の内径部１０ｇと反対側に、第一の内径部１０ｆより大きい径で形成された第三の内径部１０ｈを備え、この第三の内径部１０ｈに、ベアリング７の外輪に当接する環状の第一の支持板１６が装着され、図３に表したように、ネジ１７によって第一の支持板１６がハウジング１０に固定されている。そして、一方のベアリング７は、軸方向に、外輪の一端が第一の支持板１６に当接すると共に、その反対側で内輪の他端が回転軸４の第三の軸部４ｄの端面に当接し、位置決めされている。

また、他方のベアリング８と筒状部１０ａの底壁１０ｃとの間に、ベアリング８の外輪が当接する環状の第二の支持板１８が装着されている。そして、他方のベアリング８は、軸方向に、外輪の他端が第二の支持板１８に当接すると共に内輪の一端が回転軸４の第四の軸部４ｆの端面に当接して位置決めされている。ここで、一端とは図１における符号Ｂ側、他端とは図１における符号Ａ側を表している。

また、回転軸４は、一方のベアリング７と第一の支持板１６を介して、筒状部１０ａの開口側軸方向に位置決めされ、且つ、他方のベアリング８と第二の支持板１８を介して、その反対方向に位置決めされ、その先端が、ロータ３の底壁３ｂに座金１９及びナット２０によって固定されている。

そして、インナーロータ型電気モータ１は、コネクタ（図２中の符号１２）を介して複数の励磁コイル９に順次電流を供給して電機子コア２ａを励磁させ、ロータ３及び回転軸４が、ステータ２及びハウジング１０に対して相対的な回転運動をするように構成されている。

以下に、前記実施例のインナーロータ型電気モータ１の作用効果を記載する。

実施例に記載のインナーロータ型電気モータ１の構成によれば、ロータ３には回転軸４と同軸状に凹条の開口穴３ａが備えられ、ハウジング１０には、開口穴３ａに間隙を介して収納される筒状部１０ａと、筒状部１０ａの縁端から開口穴１０ａの外方に延出しステータ２に固定される固定部１０ｂとが備えられ、回転軸４が、筒状部１０ａ内に挿通され、筒状部１０ａ内においてベアリング７及びベアリング８を介して筒状部１０ａに回動自在に支持されると共に、開口穴３ａの底壁３ｂに固定されているので、軸方向のサイズを小さくできる。

また、実施例に記載のインナーロータ型電気モータ１の構成によれば、筒状部１０ａ内において、筒状部１０ａの軸方向の一端側と他端側に、一対のベアリング７、８が備えられているので、、回転軸４を安定して支持できる。また、一対のベアリング７、８は、キー溝４ａ（被駆動体との結合部側）に位置する一方が、他方よりも外径及び内径が大きく形成されているので、被駆動体を回転駆動する際に、回転軸４を安定して支持することができ、且つ、他方のベアリング８が一方のベアリング７よりも外径及び内径が小さいので、筒状部１０ａ内に他方のベアリング８を配設するためのスペースが小さくでき、小形化できる。

以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、種々の態様をとることができる。

本実施例が適用されたインナーロータ型電気モータの全体構成を表す断面図である。図１における矢印Ａ方向から表した外観図である。図１における矢印Ｂ方向から表した外観図である。

符号の説明

１…インナーロータ型電気モータ、２…ステータ、２ａ…電機子コア、２ｂ…環状部、２ｃ…突出部、３…ロータ、３ａ…開口穴、４…回転軸、４ａ…キー溝、４ｂ…第一の軸部、４ｃ…第二の軸部、４ｄ…第三の軸部、４ｆ…第四の軸部、６…界磁コア、７，８…ベアリング、９…励磁コイル、１０…ハウジング、１０ａ…筒状部、１０ｂ…固定部、１０ｃ…底壁、１０ｄ…貫通孔、１０ｆ…第一の内径部、１０ｇ…第二の内径部、１０ｈ…第三の内径部、１２…コネクタ、１３…ボビン、１５…永久磁石、１６…第一の支持板、１７…ネジ、１８…第二の支持板、１９…座金、２０…ナット、２１…ボルト。

Claims

回転軸と、
前記回転軸に同軸状に接続され、その周面に沿って、複数の磁石が並設されたロータと、
前記ロータと同軸状に配設され、間隙を介して該ロータの外周を覆うと共に、その内周面から該ロータの外周面に向けて放射状に突出する複数の電機子コアと、この各電機子コアに集中巻きされた励磁コイルとからなるステータと、
前記ステータを固定して支持すると共に前記回転軸を回転自在に支持するハウジングと
を備え、
前記励磁コイルに電流を供給して前記電機子コアを励磁させ、前記ロータ及び前記回転軸を回転させるインナーロータ型電気モータであって、
前記ロータには前記回転軸と同軸状に凹条の開口穴が備えられ、
前記ハウジングには、前記開口穴に間隙を介して収納される筒状部と、該筒状部の縁端から該開口穴の外方に延出し前記ステータに固定される固定部とが備えられ、
前記回転軸が、前記筒状部内に挿通され、該筒状部内においてベアリングを介して該筒状部に回動自在に支持されると共に、前記開口穴の底壁に固定されている、
ことを特徴とするインナーロータ型電気モータ。
前記ベアリングは、前記筒状部の軸方向の一端側と他端側に、一対備えられている、
ことを特徴とする請求項１に記載のインナーロータ型電気モータ。
前記回転軸には前記開口穴の開口側に延出し被駆動体に結合される結合部が備えられ、
前記一対のベアリングは、前記結合部側に位置する一方が、他方よりも外径及び内径が大きく形成されている、
ことを特徴とする請求項２に記載のインナーロータ型電気モータ。