JP2006254562A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】ステータの体積が増大してスペース効率が悪化してしまうこと無く、ステータをモータケースに固定することができる回転電機を提供する。
【解決手段】回転軸１９方向に対向配置されたロータ１２とステータ１３を内包し、内面に、内側に突出して形成され、ステータ１３の移動を規制しステータ１３を位置決めする係止凸部１８を備えたモータケース１１と、ステータ１３が位置決め配置されたモータケース１１内のステータ１３との隙間に充填され、モータケース１１の内部にステータ１３を固定保持するモールド樹脂２４とを有する。係止凸部１８は、モータケース１１の外周部内周面と略直交すると共にステータ１３にかかる突出量を有して、外周部内周面に突設する板状に形成されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、回転電機に関し、特に、ステータの位置決めができるモータケースを有するアキシャルギャップ型の回転電機に関する。

従来、ロータとステータを軸方向に対向配置したアキシャルギャップ型のモータが知られている。このようなモータとして、例えば、ハウジング内に固定支持されたステータと、そのステータと対向し合うと共にステータに電力が与えられることで、回転するロータとを備えたものがある（特許文献１参照）。

このモータにおいて、ステータは、所定の間隔でリング状に配置された矩形状のティースに巻線が順次連続して巻き付けられた構造を有しており、ティースが形成されたステータのコアは、ボルトを使用してハウジング（モータケース）に固定されている。
特開２００４−１３６７１０号公報

しかしながら、ステータのコアを、ボルトを用いてモータケースに固定するためには、ステータのコアに、ボルトを装着するためのボルト締結部を設けると共に、モータケースに、ボルトを係止するためのボルト締結用受け部を設ける必要がある。つまり、ステータのコアにボルト締結部を設けるためのスペースを確保しなければならず、ステータの内周側及び外周側が拡大してしまうことになる。この結果、ステータの体積が増大してスペース効率が悪化してしまうことが避けられなかった。
この発明の目的は、ステータの体積が増大してスペース効率が悪化してしまうこと無く、ステータをモータケースに固定することができる回転電機を提供することである。

上記目的を達成するため、この発明に係る回転電機は、回転軸方向に対向配置されたロータとステータを内包し、内面に、内側に突出して形成され、前記ステータの移動を規制し前記ステータを位置決めする位置決め手段を備えたモータケースと、前記ステータが位置決め配置された前記モータケース内の前記ステータとの隙間に充填され、前記モータケースの内部に前記ステータを固定保持するモールド樹脂とを有している。

この発明によれば、回転軸方向に対向配置されたロータとステータを内包するモータケースの内面に、内側に突出して形成された位置決め手段により、ステータの移動を規制してステータを位置決めすることができ、ステータが位置決め配置されたモータケース内のステータとの隙間に充填されたモールド樹脂により、モータケースの内部にステータが固定保持される。これにより、ステータの体積が増大してスペース効率が悪化してしまうこと無く、ステータをモータケースに固定することができる。

以下、この発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
（第１実施の形態）
図１は、この発明の第１実施の形態に係る回転電機の回転軸に沿う断面説明図である。図２は、図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図１及び図２に示すように、回転電機であるアキシャルギャップ型のモータ１０は、モータケース１１の中に、ロータ１２とステータ１３を有している。モータケース１１は、２つの円筒ケース部１４，１４の間に円筒状のシム１５を挟み込み一体化して形成されている。

円筒ケース部１４は、底部平面中央に貫通孔を有する有底円筒状の外周部１４ａ及びその貫通孔を囲む壁状の軸孔部１４ｂを有しており（図１，２参照）、外周部１４ａは、例えば、ボルト１６ａとナット１６ｂを用いて、孔開き円盤状の蓋部１７に固着されている（図１参照）。外周部１４ａの内周面には、底面との間に、後述するバックコア２１の厚みより若干長い距離を置いて、板状の係止凸部１８が複数個（この例では、１２個）、周方向に沿って一列に略等間隔離間して配置されている（図２参照）。各係止凸部１８は、外周部１４ａの内周面に、内周面と略直交すると共にバックコア２１にかかる突出量を有して、突設されている（図１参照）。

シム１５の内部に位置する円盤状のロータ１２の中心には、ロータ１２と直交状態に貫通し、且つ、一体化した回転軸１９が取り付けられており、回転軸１９は、モータケース１１の蓋部１７にベアリング２０を介して回動自在に装着されている（図１参照）。ロータ１２が回動するのに伴い、回転軸１９を介して、モータ１０の駆動力が取り出される。
ロータ１２の回転軸１９方向両側には、ロータ１２に対向して、ステータ１３が配置されている。ステータ１３は、バックコア２１とステータコア２２から構成され、円筒ケース部１４の外周部１４ａと軸孔部１４ｂの間に形成された円環状溝に格納される。

図３は、図１のバックコアの斜視図である。図３に示すように、バックコア２１は、円環部２１ａの外周面と、外周面の外側に外周面と略直交する放射状に配置された複数（この例では、１２個）のアーム部２１ｂを有している。隣接するアーム部２１ｂの間に形成される複数（この例では、１２個）の空間のそれぞれには、空間形状に合わせた略扇形の平面形状を有するステータコア２２が隙間無く嵌め込まれている。各ステータコア２２には、コイル２３が巻回される（図１参照）。

図１に示すように、コイル２３を巻回したステータコア２２を取り付けたバックコア２１は、円筒ケース部１４の軸孔部１４ｂを円環部２１ａに挿入した状態で、円筒ケース部１４の円環状溝の底部に密着させ配置される。バックコア２１が密着配置されることで、ステータコア２２の露出端面、即ち、ロータ１２との対向面は、円筒ケース部１４のロータ１２側端面と面一状態になる。

このとき、ステータ１３は、円環状溝の底部と各係止凸部１８との間に挟み込まれた状態にあるので、ステータ１３の回転軸１９方向への移動が制限される。即ち、係止凸部１８は、ステータ１３の軸方向への移動を規制しステータ１３を位置決めするための位置決め手段として機能する。従って、係止凸部１８により、ステータ１３を所定位置に位置決めすることができるので、例えば、位置決めピン等のステータ１３の位置決め手段を、別に用意する必要がない。

バックコア２１が、円筒ケース部１４の円環状溝の底部に位置決め配置された状態で、円筒ケース部１４の円環状溝にはモールド樹脂２４が注入充填され、バックコア２１が配置された円環状溝内の空間はモールド樹脂２４により隙間無く埋められる。このため、モータケース１１は、硬化後のモールド樹脂２４を介してステータコア２２を保持することとなり、こうすることで、モータ作動時の回転軸１９方向力とトルク反力に抗してステータ１３を固定保持することができる。

つまり、モータケース１１の円筒ケース部１４とステータコア２２の隙間に充填されたモールド樹脂２４により、モータケース１１の内部にステータ１３が固定保持され、モータケース１１の内部におけるステータコア２２の周方向及び回転軸１９方向への移動が規制される。
２つの円筒ケース部１４，１４は、それぞれ蓋部１７を外側にして、蓋部１７の孔及び軸孔部１４ｂの貫通孔を連通させた状態に、且つ、外周部１４ａ及びシム１５の周壁を一体化させた状態に組み合わせ固定される（図１参照）。

なお、係止凸部１８は、設置個数が１２個に限られず１個或いは複数個でも良く、また、内向きフランジ状、即ち、連続した壁状に形成しても良い。壁状に形成した場合、バックコア２１のアーム部２１ｂの先端が入り込むための導入部を、アーム部２１ｂに対応して設ける。

（第２実施の形態）
図４は、この発明の第２実施の形態に係る回転電機の円筒ケース部の一部を拡大した断面説明図である。図４に示すように、モータケース３０は、係止凸部１８を複数列設けた円筒ケース部３１を有している。その他の構成及び作用は、第１実施の形態のモータケース１１と同様である。

円筒ケース部３１は、外周部３１ａの内周面に、回転軸１９方向に並ぶ複数列の係止凸部１８を有している。係止凸部１８は、外周部３１ａの底面との間にバックコア２１の厚みより若干長い距離を置いて、周方向に複数個配置した列に加え、内周面高さ（深さ）方向に略等間隔離間して、或いは任意の異なった間隔離間して、同様の列が複数（この例では、全部で４列）配置されている。

この複数列の係止凸部１８を有する円筒ケース部３１の円環状溝に、モールド樹脂２４が注入充填され、バックコア２１が配置された円環状溝内の空間はモールド樹脂２４により隙間無く埋められる。このため、モールド樹脂２４と複数列の係止凸部１８が噛み合う面積が増大することになり、硬化後のモールド樹脂２４によるステータコア２２の支持強度が向上する。更に、複数列の係止凸部１８により、モータケース３０の表面積が増加し、放熱フィンの役割を果たすので、モータケース３０の冷却性能が向上する。

（第３実施の形態）
図５は、この発明の第３実施の形態に係る回転電機の円筒ケース部の一部を拡大した断面説明図である。図５に示すように、モータケース３５は、円筒ケース部１４を２分割した第１円筒ケース部３６と第２円筒ケース部３７を組み合わせて形成している。その他の構成及び作用は、第１実施の形態のモータケース１１と同様である。

第１円筒ケース部３６と第２円筒ケース部３７は、円筒ケース部１４を内周面高さ（深さ）方向、即ち、回転軸１９方向に直交する方向で２分割した形状を有しており、第１円筒ケース部３６は円環状溝の底部を有する有底円筒状に、第２円筒ケース部３７は円環状に、それぞれ形成されている。第２円筒ケース部３７の外周部３７ａの内周面には、係止凸部１８が突設されている。この係止凸部１８は、第１円筒ケース部３６の外周部３６ａの内周面に設けても良い。

第２円筒ケース部３７の外周部３７ａ及び軸孔部３７ｂには、外周部３７ａ及び軸孔部３７ｂを周面高さ（深さ）方向に沿って貫通するボルト孔（図示しない）が形成されており、これらのボルト孔の延長方向となる第１円筒ケース部３６の外周部３６ａ及び軸孔部３６ｂにも、同様のボルト孔（図示しない）が形成されている。

第１円筒ケース部３６と第２円筒ケース部３７は、外周部３７ａ及び軸孔部３７ｂが一体化するように組み合わせた後、ロータ１２（図１参照）との対向面となる第２円筒ケース部３７の端面側から、各ボルト孔に埋め込みボルト３８をねじ込むことにより、連結固定されて一体化する。一体化した第１円筒ケース部３６と第２円筒ケース部３７にも、円筒ケース部１４と同様の円環状溝が形成される。

２分割した第１円筒ケース部３６と第２円筒ケース部３７を組み合わせるために、埋め込みボルト３８を用いるが、そのためのボルト孔は円筒ケース部、即ち、モータケースの肉厚部分に形成するので、埋め込みボルト３８を用いることによって体積が増加することは無い。

このように、モータケース３５は、ステータ１３のバックコア２１部分を配置する第１円筒ケース部（第１ケース部）３６と、ステータ１３のステータコア２２部分を収納するように、第１円筒ケース部３６に組み付けて、例えば、埋め込みボルト３８等の締結手段により第１円筒ケース部３６に密着固定される第２円筒ケース部３７とに分割されている。

つまり、円筒ケース部１４を２分割しているので、ステータコア１３をモータケース３５に装着する際、ステータコア１３を円周方向にずらすといった作業が不要になり、モータ組立工程を簡素化することができ、モータ製造コストを低減することができる。なお、２分割する方向は、円筒ケース部１４の内周面高さ（深さ）方向、即ち、回転軸１９方向に直交する方向（横割り）に限らず、回転軸１９方向と平行な方向、即ち、回転軸１９に沿う方向（縦割り）でも良い。更に、分割数も、２分割に限らず、３以上の複数分割でも良い。

（第４実施の形態）
図６は、この発明の第４実施の形態に係る回転電機の円筒ケース部の一部を拡大した断面説明図である。図６に示すように、このモータケース４０は、円筒ケース部４１に冷媒路４２を設けている。その他の構成及び作用は、第１実施の形態のモータケース１１と同様である。

モータケース４０の円筒ケース部４１の外周部４１ａ及び軸孔部４１ｂには、それぞれの周壁内に形成された、蓋部１７との当接面に開口しロータ１２（図１参照）との対向面近傍に達する深さを有する円環状溝からなる冷媒路４２が設けられている。この冷媒路４２は、ステータ１３を冷却するための冷却水等の冷媒を循環させる循環路として機能し、冷媒路４２を介して冷媒を循環させることにより、空中への自然放熱のみによる冷却に比べて冷却性能を向上させることができる。冷媒路４２は、外周部４１ａ及び軸孔部４１ｂの両方に設ける他、外周部４１ａ或いは軸孔部４１ｂのいずれか一方に設けても良く、外周部４１ａ及び軸孔部４１ｂの少なくとも一方に設ければ良い。

（第５実施の形態）
図７は、この発明の第５実施の形態に係る回転電機の図１と同様の断面説明図であり、図８は、図７のＢ−Ｂ線に沿う図２と同様の断面図であり、図９は、図７のバックコアを示す図３と同様の斜視図である。図７から図９に示すように、モータケース４５の、円筒ケース部４６に、係止凸部１８に代えて係止段部４７を有すると共に、ステータ４８のバックコア４９は、係止段部４７に対応するアーム段差部５０を有している。その他の構成及び作用は、第１実施の形態のモータケース１１及びステータ１３と同様である。

円筒ケース部４６は、外周部４６ａの内周面側が、底面からバックコア４９の厚みより若干長い距離を置いて内側に突出しており、バックコア４９が配置される底面側の拡径部と、ステータコア２２のコイル２３部分が配置される縮径部との二段構造を有している（図７参照）。この縮径部により、外周部４６ａの内周面と略直交すると共に、バックコア４９にかかる突出量を有する円環状の段差面４７ａを備えた係止段部４７が形成される。

係止段部４７には、回転軸１９方向に沿って係止段部４７の両段差面を貫通する共に、周方向に略等間隔離間して複数（この例では、１２）箇所に配置された、縦溝状の凹部４７ｂが形成されている（図８参照）。凹部４７ｂの周方向幅は、バックコア４９の円環部４９ａに突設されたアーム部４９ｂが通リ抜け可能な長さを有している。この係止段部４７に対応して、アーム部４９ｂには、段差面４７ａに対向する、アーム部４９ｂの厚みを略半分に切り欠いたアーム段差部５０が形成されている（図９参照）。

コイル２３を巻回したステータコア２２を取り付けたバックコア４９は、円筒ケース部４６の軸孔部４６ｂを円環部４９ａに挿入した状態で、円筒ケース部４６の円環状溝の底部に密着させ配置される（図７参照）。このとき、バックコア４９は、アーム部４９ｂの先端を係止段部４７の凹部４７ｂに位置させることにより、凹部４７ｂに案内されて円環状溝の底部に達する。底部に達したバックコア４９を周方向に回転し凹部４７ｂから離脱させることで、バックコア４９は、アーム段差部５０が係止段部４７に係止した状態になる（図７，８参照）。

このとき、ステータ４８は、円環状溝の底部と係止段部４７との間に挟み込まれた状態にあるので、ステータ４８の回転軸１９方向への移動が制限される。即ち、係止段部４７は、ステータ４８の軸方向への移動を規制しステータ４８を位置決めするための位置決め手段として機能する。従って、係止段部４７により、ステータ４８を所定位置に位置決めすることができるので、例えば、位置決めピン等のステータ４８の位置決め手段を、別に用意する必要がない。

（第６実施の形態）
図１０は、この発明の第６実施の形態に係る樹脂成形型の断面説明図である。図１０に示すように、モータケース１１の円筒ケース部１４は、モールド樹脂２４によるステータ１３の樹脂成形を行う際の下型の役割も兼ねている。

この下型としての円筒ケース部１４に対応して、上型５１には、ステータコア２２を押さえるためにステータコア２２の高さ方向（上型５１移動方向、矢印参照）のばらつきを吸収することができる、ステータコア押さえ５２と、モールド樹脂２４を切り離すための樹脂切り部５３を有している。ステータコア押さえ５２は、押さえ方向に変位（伸縮）可能に、一定の強度を有する弾性部在により形成されて、ステータコア２２の設置場所に合わせて２箇所、樹脂切り部５３は、各ステータコア押さえ５２の側方に２箇所、それぞれ設けられている。

従って、モールド樹脂２４によるステータ１３の樹脂成形時、円筒ケース部１４を下型として用いることができるので、樹脂成形のために用意する型は、上型５１だけとなり、モータ製造におけるコスト低減に寄与する。

このように、この発明によれば、回転軸１９方向に対向配置されたロータ１２とステータ１３（４８）を内包するモータケース１１（３０，３５，４０，４５）の内面に、内側に突出して形成された係止凸部１８（係止段部４７）により、ステータ１３（４８）の移動を規制してステータ１３（４８）を位置決めすることができ、ステータ１３（４８）が位置決め配置されたモータケース１１（３０，３５，４０，４５）内のステータ１３（４８）との隙間に充填されたモールド樹脂２４により、モータケース１１（３０，３５，４０，４５）の内部にステータ１３（４８）が固定保持されるので、ステータ１３（４８）の体積が増大してスペース効率が悪化してしまうこと無く、ステータ１３（４８）をモータケース１１（３０，３５，４０，４５）に固定することができる。

つまり、モータケース１１（３０，３５，４０，４５）に位置決め手段（係止凸部１８、係止段部４７）を形成し、円筒ケース部１４（３１，４１，４６）のステータ１３（４８）との隙間にモールド樹脂２４を充填することにより、ステータコア２２は、軸方向力に対してはモールド樹脂２４の圧縮応力によって、周方向力に対してはモールド樹脂２４のせん断応力によって固定保持される。このため、加工し難い材料によって形成されているステータコア２２を、例えば、ボルト等を使用すること無くモータケース１１に装着固定することができるので、モータ１０の体積減少が可能となりスペース効率が向上する。また、モータケース１１（３０，３５，４０，４５）が、モールド樹脂２４を介してステータコア２２を保持しているので、絶縁信頼性も向上する。

この発明の第１実施の形態に係る回転電機の回転軸に沿う断面説明図である。 図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 図１のバックコアの斜視図である。 この発明の第２実施の形態に係る回転電機の円筒ケース部の一部を拡大した断面説明図である。 この発明の第３実施の形態に係る回転電機の円筒ケース部の一部を拡大した断面説明図である。 この発明の第４実施の形態に係る回転電機の円筒ケース部の一部を拡大した断面説明図である。 この発明の第５実施の形態に係る回転電機の図１と同様の断面説明図である。 図７のＢ−Ｂ線に沿う図２と同様の断面図である。 図７のバックコアを示す図３と同様の斜視図である。 この発明の第６実施の形態に係る樹脂成形型の断面説明図である。

符号の説明

１０ モータ
１１，３０，３５，４０，４５ モータケース
１２ ロータ
１３，４８ ステータ
１４，３１，４１，４６ 円筒ケース部
１４ａ，３１ａ，３６ａ，３７ａ，４１ａ，４６ａ 外周部
１４ｂ，３６ｂ，３７ｂ，４１ｂ，４６ｂ 軸孔部
１５ シム
１６ａ ボルト
１６ｂ ナット
１７ 蓋部
１８ 係止凸部
１９ 回転軸
２０ ベアリング
２１，４９ バックコア
２１ａ，４９ａ 円環部
２１ｂ，４９ｂ アーム部
２２ ステータコア
２３ コイル
２４ モールド樹脂
３６ 第１円筒ケース部
３７ 第２円筒ケース部
３８ 埋め込みボルト
４２ 冷媒路
４７ 係止段部
４７ａ 段差面
４７ｂ 凹部
５０ アーム段差部
５１ 上型
５２ ステータコア押さえ
５３ 樹脂切り部

Claims (6)

1. 回転軸方向に対向配置されたロータとステータを内包し、内面に、内側に突出して形成され、前記ステータの移動を規制し前記ステータを位置決めする位置決め手段を備えたモータケースと、
   前記ステータが位置決め配置された前記モータケース内の前記ステータとの隙間に充填され、前記モータケースの内部に前記ステータを固定保持するモールド樹脂と
   を有する回転電機。
2. 前記位置決め手段は、
   前記モータケースの外周部内周面と略直交すると共に前記ステータにかかる突出量を有して、前記外周部内周面に突設する板状に形成された係止凸部である請求項１に記載の回転電機。
3. 前記係止凸部は、
   前記回転軸方向に並ぶ複数列が配置されている請求項２に記載の回転電機。
4. 前記位置決め手段は、
   前記モータケースの外周部内周面と略直交すると共に前記ステータにかかる突出量を有する段差面を備えて、前記外周部内周面に形成された、前記モータケースの外周部の縮径部からなる係止段部である請求項１に記載の回転電機。
5. 前記モータケースは、
   前記ステータのバックコア部分を配置する第１ケース部と、
   前記ステータのステータコア部分を収納するように、前記第１ケース部に組み付けて、締結手段により前記第１ケース部に密着固定される第２ケース部と
   に分割されている請求項１から４のいずれか一項に記載の回転電機。
6. 前記モータケースに、前記ステータを冷却するための冷媒を循環させる冷媒路を有する請求項１から５のいずれか一項に記載の回転電機。

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