JP2007282331A - ダブルステータ型モータ - Google Patents

Abstract

【課題】ロータの外周面からの外側永久磁石の剥がれを防止するとともに、極力トルクの減少を抑制できるダブルステータ型モータを提供する。
【解決手段】ロータ２１の外側永久磁石２９は、ロータコア２５に形成された嵌挿孔３１に嵌挿されるから、ロータ２１が高速回転しても外側永久磁石２９がロータ２１から剥がれることがない。内側永久磁石３０は、ロータコア２５に形成された位置決め突起３４，３４間に装着するものであり、位置ずれを生じることがないとともに、内側永久磁石３０とインナーステータ３９のコイル４１との対応間隔を可及的に狭めることができ、モータ出力を高めることができる。ロータ２１は、両側にロータコア押さえ２６とロータバックアップリング２７を配置し、ロータコア押さえ２６の外側に連結円盤２３を配置して、ロータスタッドボルト２８により締着したから、剛性が高まり高速回転時に撓み変形することがない。
【選択図】図３

Description

本発明は、ダブルステータ型モータに関するものである。

ダブルステータ型モータは、特開平３−１３９１５６号公報に示されるように、モータハウジングと、該モータハウジングに軸受を介して回転可能に軸支されるシャフトと、該シャフトと同心でモータハウジングに嵌装されたアウターステータ及びインナーステータと、シャフトに連結されてアウターステータとインナーステータの間で回転するリング形のロータとから構成されている。

上記したダブルステータ型モータのロータには、アウターステータのコイルに対向させて外側永久磁石が装着されるとともに、インナーステータのコイルに対向させて内側永久磁石が装着されている。

しかしながら、ロータが高速回転すると、遠心力の作用により外側永久磁石が、ロータの外周面から剥がれてしまう恐れがある。
特開平３−１３９１５６号公報

本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、ロータの外周面からの外側永久磁石の剥がれを防止するとともに、極力トルクの減少を抑制できるダブルステータ型モータを提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するため請求項１に記載のダブルステータ型モータは、モータハウジングと、該モータハウジングに軸受を介して回転可能に軸支されるシャフトと、該シャフトと同心で前記モータハウジングに嵌装されたアウターステータ及びインナーステータと、前記シャフトに連結されて、前記アウターステータとインナーステータの間で回転するリング形のロータとから構成されたダブルステータ型モータであって、前記ロータは、所定形状の電磁鋼鈑を複数枚積層したロータコアからなり、前記アウターステータのコイルに対向させる外側永久磁石は、前記ロータコアに形成された嵌挿孔に嵌挿し、前記インナーステータのコイルに対向させる内側永久磁石は、前記外側永久磁石に対応させて前記ロータコアの内周面に装着したことを特徴とする。

請求項２に記載のダブルステータ型モータは、請求項１に記載の構成において、前記内側永久磁石は、前記ロータコアに形成された位置決め突起間に装着したことを特徴とする。

請求項３に記載のダブルステータ型モータは、請求項１又は請求項２に記載の構成において、ロータコアは、前記外側永久磁石及び内側永久磁石の数と同数の材質が磁性体であるスタッドボルトにより締着するとともに、前記シャフトとの連結部材の材質を磁性体としたことを特徴とする。

請求項１に記載のダブルステータ型モータによれば、ロータは、所定形状の電磁鋼鈑を複数枚積層した積層体からなるロータコアに形成された嵌挿孔に、アウターステータのコイルに対向させる外側永久磁石が嵌挿される。従って、ロータが高速回転しても、外側永久磁石がロータから剥がれることがない。また、インナーステータのコイルに対向させる内側永久磁石は、外側永久磁石に対応させてロータコアの内周面に装着したから、内側永久磁石とインナーステータのコイルとの対応間隔を可及的に狭めることができ、モータ出力を高めることができる。さらに、内側永久磁石をロータコアの内周面に装着する構成にすることにより、内側永久磁石も外側永久磁石と同様に嵌挿孔を設けて嵌挿する場合に比し、嵌挿孔及び内側永久磁石の寸法精度を高精度とする必要がなく、部品の製造コストの低減に寄与することができる。

請求項２に記載のダブルステータ型モータによれば、内側永久磁石は、ロータコアに形成された位置決め突起間に装着するものであり、位置ずれを生じることがない。

請求項３に記載のダブルステータ型モータによれば、ロータコアは、外側永久磁石及び内側永久磁石の数と同数の材質が磁性体であるスタッドボルトにより締着したから、ロータの剛性が高まり高速回転時に撓み変形を生じることがない。また、シャフトとの連結部材の材質を磁性体としたからスタッドボルトが導体バーとなり、かご型誘導発電機の原理によりさらに出力を高めることができる。

本発明のダブルステータ型モータの一実施例を、車両のホイール内に組み込んで、直接ホイールを駆動するインホイールモータの形態により説明する。図１は、インホイールモータ１の断面図である。当該インホイールモータ１はモータハウジング２とハブシャフト３を備え、モータハウジング２は図示略のサスペンションを介して車体に取り付けられている。ハブシャフト３は、モータハウジング２から突出する一端にハブ４が一体成形され、該ハブ４にホイール５がハブスタッドボルト６で連結されている。

モータハウジング２は内端面を開口したアウターハウジング７と、内端面開口を覆蓋するリヤハウジング８から成り、アウターハウジング７にリヤハウジング８がボルト９で固着されている。アウターハウジング７とリヤハウジング８には中央部に開口が形成され、ハブシャフト３がアウターハウジング７の開口からモータハウジング２中に貫入され、先端がリヤハウジング８の開口から外部に突出している。モータハウジング２の内部には、後述するロータ２１、ロータを回転可能に支持する軸受１０、アウターステータ３５及びインナーステータ３９が装着されている。

軸受１０は内外一対のボールベアリング１１，１２と、筒状のベアリングケース１３と、２種類のベアリングカラー１５，１６、ファインナット１７を備えている。ベアリングケース１３は、一端にフランジ部１３ａが一体成形されていて、該フランジ部１３ａがボルト１８でリヤハウジング８の中央開口の周縁部に固着されている。そして、ベアリングケース１３に両ボールベアリング１１，１２とベアリングカラー１５が格納されている。該両ボールベアリング１１，１２には、ロータ２１のシャフト嵌挿軸部２２を嵌入して、ロータ２１がリヤハウジング８に回転可能に組み付けられる。さらにシャフト嵌挿軸部２２にベアリングカラー１６を装着するとともに、ファインナット１７で締め付けて、ボールベアリング１１，１２に対して抜け止めを施している。

上記のように軸受１０でモータハウジング２内に回転可能に組み込まれたロータ２１のシャフト嵌挿軸部２２にハブシャフト３が嵌挿され、該シャフト嵌挿軸部２２とハブシャフト３が一体回転するようにセレーション結合される。これにより、ロータ２１とハブシャフト３が共通の軸受１０によって、モータハウジング２中に回転可能に組み込まれる。そして、軸受１０を構成する両ボールベアリング１１，１２は、該両ベアリング間にロータ２１のアキシャル方向重心とハブシャフトの重心が位置するように所定の位置に配置されている。

図２に示すように、ロータ２１は中心にシャフト嵌挿軸部２２を一体成形した連結円盤２３、リング状の電磁鋼板２４の積層体から成るロータコア２５、リング状のロータコア押さえ２６、ロータバックアップリング２７、ロータスタッドボルト２８、外側永久磁石２９、内側永久磁石３０から構成されている。

図４は、リング形のロータコア２５を構成する電磁鋼鈑２４の打ち抜き形状の１／４円を示したものである。打ち抜き成形された電磁鋼鈑２４には、外周部に等角度間隔置きに外側永久磁石２９の嵌挿孔３１が穿設されている。この嵌挿孔３１に対応してボルト挿通孔３２が穿設されている。さらに、内周側には、嵌挿孔３１に対応して内側永久磁石３０の装着部３３が形成されるとともに、該装着部３３の両側に内側永久磁石の位置決め突起３４，３４が形成されている。

ロータコア２５の各嵌挿孔３１には外側永久磁石２９が嵌挿され、内周の各装着部３３には位置決め突起３４，３４により位置決めされて内側永久磁石３０が装着される。外側永久磁石２９は、隣り合うものどうしで磁極を異ならせている。そして、内側永久磁石３０は、対応する外側永久磁石２９の磁力に吸引させて装着部３３に装着する。そして、ロータコア２５の両側には、アルミ製のロータコア押さえ２６とロータバックアップリング２７を配置するとともに、ロータコア押さえ２６の外側にアルミ製の連結円盤２３を配置して、これらをロータコア２５の各ボルト挿通孔３２に挿通した、材質が磁性体であるロータスタッドボルト２８によりロータコア２５に締着してロータ２１を構成する。

アウターステータ３５は複数個の鉄心３６と各鉄心３６に巻回したコイル３７から構成されている。アウターハウジング７の内周面には、複数個の嵌装凹部３８がリング状に並べて形成されている。アウターステータ３５を構成する各鉄心３６は、嵌装凹部３８に嵌め込まれ、アウターハウジング７の内周面に直接固着されている。このようにしてアウターステータ３５はロータ２１の回転半径外側に位置するように、アウターハウジング７の内周面に前記ハブシャフト３と同心で固着されている。

インナーステータ３９は複数個の鉄心４０と各鉄心４０に巻回したコイル４１から成り、各鉄心４０がボルト１８でベアリングケース１３のフランジ部１３ａに直接固着され、前記ハブシャフト３と同心で鉄心４０のリング列を形成している。このようにしてインナーステータ３９がロータ２１の回転半径方向内側に位置するようにベアリングケース１３を介してリヤハウジング８に固着されている。

ハブシャフト３の反ハブ側端部はロータ２１のシャフト嵌挿軸部２２を貫通して、リヤハウジング８の外部に突出している。この突出端部にブレーキドラム４２がセレーション結合により取り付けられている。なお、符号４３はアウターハウジングの中央部開口を密閉するシール部材、符号４４はリヤハウジングの中央開口部を覆蓋するカバープレート、符号４５はカバープレートの中央部開口を密閉するシール部材である。

本実施例に係るインホイールモータ１の構造は以上の通りであって、ロータ２１のアウターステータ３５のコイル３７に対向させる外側永久磁石２９は、電磁鋼鈑２４を複数枚積層したロータコア２５に形成された嵌挿孔３１に嵌挿されるから、ロータ２１が高速回転しても外側永久磁石２９がロータ２１から剥がれることがない。また、内側永久磁石３０は、ロータコア２５に形成された位置決め突起３４，３４間に装着するものであり、位置ずれを生じることがないとともに、内側永久磁石３０とインナーステータ３９のコイル４１との対応間隔を可及的に狭めることができ、モータ出力を高めることができる。

さらに、内側永久磁石３０をロータコア２５の内周面に装着する構成にすることにより、内側永久磁石３０も外側永久磁石２９と同様に嵌挿孔を設けて嵌挿する場合に比し、嵌挿孔及び内側永久磁石３０の寸法精度を高精度とする必要がなく、部品の製造コストの低減に寄与することができる。

そして、ロータコア２５の両側には、アルミ製のロータコア押さえ２６とロータバックアップリング２７を配置するとともに、ロータコア押さえ２６の外側にアルミ製の連結円盤２３を配置して、ロータコア２５の各ボルト挿通孔３２に挿通した、材質が磁性体であるロータスタッドボルト２８により締着してロータ２１を構成するものであるから、ロータ２１の剛性が高まり高速回転時に撓み変形することがない。また、ロータスタッドボルト２８が導体バーとなり、かご型誘導発電機の原理によりさらに出力を高めることができる。

その他、アウターステータ３５とインナーステータ３９から成るダブルステータ構造を採用したので、減速機構を設けないでハブシャフト３とロータ２１を一体回転するように直結しても所要の高トルクを得ることができる。そのため減速機構を廃止してモータの小型化及び構造の簡素化が可能となる。そして、ハブシャフト３とロータ２１を共通の軸受で支持するので、一層構造が簡素化できるとともに、振動、騒音の発生を抑制できる。

また、両ボールベアリング１１，１２間にロータ２１の重心とハブシャフト３の重心が位置する構造を採用したので、ねじれによる振動の発生及びそれに伴う騒音を抑制できる。さらに、アウターステータ３５の発熱がモータハウジング２に伝導し、該モータハウジング２から外部へ放熱されるだけでなく、インナーステータ３９の発熱もベアリングケース１３を介してモータハウジング２に伝導して外部へと放熱される。このため、モータに冷却用オイルを封入する必要がなくなるので、より一層構造の簡素化が可能となる。

上記した実施例では、外側永久磁石２９の嵌挿孔３１は閉じた形状のものであったが、図５に示す嵌挿孔４１ように一部に開口部４１ａを有するものであってもよい。但し、嵌挿孔３１のように閉じた形状のもののほうが、鋼板の成形性がよく、変形しにくいため望ましい。

インホイールモータの断面図である。 インホイールモータの分解斜視図である。 ロータの分解斜視図である。 電磁鋼鈑の打ちぬき形状の１／４円を示した正面図である。 他の実施例を示した電磁鋼板の１／４円を示した正面図である。

符号の説明

１ インホイールモータ
２ モータハウジング
３ ハブシャフト
２１ ロータ
２２ シャフト嵌挿軸部
２３ 連結円盤
２４ 電磁鋼鈑
２５ ロータコア
２８ ロータスタッドボルト
２９ 外側永久磁石
３０ 内側永久磁石
３１，４１ 嵌挿孔
３２ ボルト挿通孔
３３ 装着部
３４，３４ 位置決め突起
３５ アウターステータ
３７、４１ コイル
３９ インナーステータ

Claims (3)

1. モータハウジングと、該モータハウジングに軸受を介して回転可能に軸支されるシャフトと、該シャフトと同心で前記モータハウジングに嵌装されたアウターステータ及びインナーステータと、前記シャフトに連結されて、前記アウターステータとインナーステータの間で回転するリング形のロータとから構成されたダブルステータ型モータであって、
   前記ロータは、所定形状の電磁鋼鈑を複数枚積層したロータコアからなり、前記アウターステータのコイルに対向させる外側永久磁石は、前記ロータコアに形成された嵌挿孔に嵌挿し、前記インナーステータのコイルに対向させる内側永久磁石は、前記外側永久磁石に対応させて前記ロータコアの内周面に装着したことを特徴とするダブルステータ型モータ。
2. 前記内側永久磁石は、前記ロータコアに形成された位置決め突起間に装着したことを特徴とする請求項１に記載のダブルステータ型モータ。
3. 前記ロータコアは、前記外側永久磁石及び内側永久磁石の数と同数の材質が磁性体であるスタッドボルトにより締着するとともに、前記シャフトとの連結部材の材質を磁性体としたことを特徴とする請求項１又は至請求項２に記載のダブルステータ型モータ。
   

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