JP2009130945A - Motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動機に関するものである。 The present invention relates to an electric motor.
従来、低速高トルクを発揮する電動機として、回転軸方向に固定子と回転子とが対向して配置される軸方向空隙型電動機がある(特許文献1参照)。この軸方向空隙型電動機は、コイルが巻回される固定子と、このコイルに回転軸方向に対向して配置され、複数対の永久磁石が周方向に配置される回転子とからなる。そして、コイルに電流を流して回転磁界を発生させ、これに伴い固定子と回転子との間の磁気的な吸引力および反発力によって、回転子を回転させるものである。 Conventionally, as an electric motor that exhibits low speed and high torque, there is an axial gap type electric motor in which a stator and a rotor are arranged to face each other in a rotation axis direction (see Patent Document 1). The axial gap type electric motor includes a stator around which a coil is wound, and a rotor that is arranged to face the coil in the direction of the rotation axis and in which a plurality of pairs of permanent magnets are arranged in the circumferential direction. A current is passed through the coil to generate a rotating magnetic field, and the rotor is rotated by a magnetic attraction and repulsion force between the stator and the rotor.
この軸方向空隙型電動機の固定子を構成するヨークは、樹脂モールドにより、コイルが巻回されるティースと一体成形され、その外周面がハウジングに嵌合される。
しかしながら、従来のヨークの固定構造では、電動機の出力が増大すると回転子の回転力の反力がヨークに作用するため、ヨークとハウジングとの間で相対変位が生じる虞がある。相対変位を防止するためには、ハウジングとヨークをボルトで固定すればよいが、この場合には、固定子の大型化や重量の増加を招き、さらにボルト止めによりヨークに圧縮応力が作用することで、磁気回路の抵抗となり、電動機の出力低下を引き起こす虞がある。 However, in the conventional fixing structure of the yoke, when the output of the electric motor increases, the reaction force of the rotational force of the rotor acts on the yoke, which may cause a relative displacement between the yoke and the housing. In order to prevent relative displacement, the housing and the yoke may be fixed with bolts. In this case, however, the stator becomes larger and the weight increases, and further, compression stress acts on the yoke by bolting. Therefore, it becomes a resistance of the magnetic circuit, and there is a possibility that the output of the motor is reduced.
本発明は上記の問題点を鑑みてなされたものであり、電動機の大型化や出力の低下を招くことなく、大きなトルク反力を支持できる電動機を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an electric motor that can support a large torque reaction force without causing an increase in the size of the electric motor or a decrease in output.
本発明は、回転軸を備えた回転子と、前記回転子に対向するように配置された固定子と、前記回転子と前記固定子とを内装し、その内面に前記固定子を固定するケースとを備えた電動機において、前記ケースと前記固定子との双方にキー結合する、前記回転軸と平行なピンを設けたことを特徴とする電動機である。 The present invention includes a rotor having a rotation shaft, a stator disposed so as to face the rotor, the rotor and the stator, and a case for fixing the stator to an inner surface thereof. The motor is characterized in that a pin parallel to the rotating shaft and key-coupled to both the case and the stator is provided.
本発明では、ケースと固定子とに渡って配置されるピンを設け、回転子が回転するときに生じる回転力の反力による固定子とケースとの回転軸回りの相対変位を抑制するので、電動機の大型化や出力の低下を招くことなく、大きなトルク反力を支持することができる。 In the present invention, a pin arranged across the case and the stator is provided, and the relative displacement around the rotation axis between the stator and the case due to the reaction force of the rotational force generated when the rotor rotates is suppressed. A large torque reaction force can be supported without increasing the size of the electric motor or reducing the output.
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図1は、本発明の軸方向空隙型電動機1の断面図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a sectional view of an axial gap type
軸方向空隙型電動機1は、不図示の被回転部材に接続する回転軸2と、回転軸2を回転する回転子3と、回転軸2と軸方向に所定の空隙をもって対向するように設けられた一対の固定子4とからなり、これらをケース5内に収納して構成される。
The axial gap type
回転軸2は、ケース5の円筒形の支持壁5a、5bに支持された軸受6、7を介して回転自由にケース5に支持される。回転軸2の一端は、ケース5から突出し、不図示の被回転部材に結合する。回転軸2の他端に臨んで支持壁5aの内側に回転軸2の回転速度を検出するセンサ8が設置される。
The
回転子3は、円盤状に形成され、回転軸2の外周面に嵌合してケース5内の軸方向略中央に配置される。回転子3には、不図示の永久磁石が周方向に等間隔に配置され、この永久磁石に対面するように固定子4のティース11が配置される。
The
固定子4は、ケース5に固定されるコア13と、コア13に配置された複数のコイル10とから形成される。コア13は、絶縁材を介してコイル10が巻回される複数のティース11と、このティース11をケース5に固定する環状のヨーク12とからなり、回転子3に軸方向両側から望んで配置される。
The
コア13の各ティース11は、ヨーク12から回転子3に向かって突出し、回転子3と軸方向に所定の隙間を持って対峙する。
Each
図2を参照すると、各ティース11は、周方向に所定間隔で配置され、ティース11には、コイル10が不図示の絶縁材を介して巻回される。コイル10がティース11に巻回された状態でモールド樹脂によりコア13とコイル10とが一体的に成形される。モールド成形後、ケース5の内面に形成された軸方向に開口する環状溝15、16に環状のヨーク12の外内周面を嵌合させることで、固定子4は、ケース5に固定される。なお、コア13を周方向に分割することも可能である。
Referring to FIG. 2, the
回転子3と固定子4とを内装するケース5は、有底円筒形状の本体部5cと本体部5cの開口部を閉止する蓋部5dとから構成される。蓋部5dには、回転軸2が貫通する貫通孔14が形成される。本体部5cの底面と蓋部5dの内周面には、ヨーク12が嵌合する環状溝15、16が形成される。
The
このように固定子4は、ヨーク12を環状溝15、16に嵌合させることでケース5に固定される。しかしながら、電動機1の出力の増大により回転子3の回転力の反力が増大し、この反力がケース5に対してヨーク12を軸回りに回転させようとする。反力が大きくなると、ヨーク12の内外周面が環状溝15、16に対して周方向にすべり、固定子4とケース5との間に相対変位を生じる虞がある。
Thus, the
このような課題を解決するために本発明では、ヨーク12とケース5との回転軸2の中心軸回りの相対変位を阻止するピン18を軸方向に設置する。
In order to solve such a problem, in the present invention, a
図2と図3を参照すると、ケース5の環状溝15とヨーク12の外周面12aのそれぞれに略半円状の複数の凹部19a、19bを軸方向に形成し、互いの凹部19a、19bが対面することで円形断面の穴部19が形成されるようにする。そしてこれらの穴部19にピン18をそれぞれ挿入し、これによりケース5とヨーク12とをキー結合する。
2 and 3, a plurality of substantially
穴部は、隣接するティース11の軸心を通る中心線C1、C2がなす角の二等分線Lと、環状溝15とヨーク12の外周面12aとの嵌合面17との交点が中心となるように形成される。これらの穴部19は、周方向に均等に形成されることが望ましく、また反力の大きさに応じて数、径等を設定する。なお、穴部19は、環状溝15とヨーク12の外周面12aとの間に限らず、環状溝15とヨーク12の内周面との間、あるいは双方に形成することができる。また、コア13を周方向に分割して形成する場合には、嵌合面17と隣接するコア13間の境界面をも含むように穴部19を形成することで、ピン18の本数を低減することができる。
The hole is centered at the intersection of the bisector L of the angle formed by the center lines C1 and C2 passing through the axis of the
なお、環状溝16とヨーク12との間にも同様の穴部19を形成し、ピン18を挿入する。
A
次に作用を説明する。 Next, the operation will be described.
本発明の軸方向空隙型電動機は、例えば、ケース5を固定し、回転子3に固定される回転軸2を被回転部材に接続した状態で固定子4のコイル10に通電される。固定子4のコイル10に通電されると、回転磁界が発生し、これに伴い固定子4と回転子3との間の磁気的な吸引力および反発力によって、回転子3が所定方向に回転する。この回転により回転軸2も回転する。
In the axial gap type electric motor of the present invention, for example, the
回転軸2は、不図示の被回転部材に接続されているので被回転部材の回転反力が、固定子4に作用する。この反力は、ケース5と固定子4のヨーク12との間の嵌合面17に周方向のすべりを生じさせる外力として作用する。そこで本発明では、ケース5とヨーク12との間の嵌合面17を含むように軸方向に形成した穴部にピン18を挿入し、このピン18により回転子3の回転時の反力による固定子4とケース5との間の相対変位を阻止する。この構造により、モータの大型化や重量の増加を抑制しつつ、固定子4とケース5との間の相対変位を抑制することができる。
Since the rotating
穴部は、隣接するティース11の軸心を通る中心線C1、C2がなす角の二等分線Lと嵌合面17との交点が中心となるように配置されるので、反力を支持することに伴ってヨーク12に生じる圧縮応力は磁気回路から比較的遠い位置に発生する。したがって、圧縮応力による電動機1の出力低下を小さく抑えることができる。
Since the hole is arranged so that the intersection of the bisector L of the angle formed by the center lines C1 and C2 passing through the axis of the
また、複数の穴部を周方向に等間隔で配置することで、穴部に挿入するピン18を小型化でき、圧縮応力を分散される。したがって、モータの大型化や重量の増加の抑制に関して、さらに好ましい効果が得られる。
Further, by arranging the plurality of hole portions at equal intervals in the circumferential direction, the
図4は、第2の実施形態としての反力に抗して固定子4を支持するピン20の構成を説明する図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating the configuration of the
図3に示した第1の実施形態のピン18は、ケース5とヨーク12との嵌合面17を含むように穴部を形成したが、第2の実施形態では、穴部が嵌合面17を含むことなく、ケース5とヨーク12の軸方向の接合面の両側に形成し、この穴部にピン20を挿入している。このような配置とすることで、ピン20の配置の自由度を増やすことができる。
The
穴部及び穴部に挿入されるピン18、20の形状は、円形に限定されない。穴部とピンとがキー結合可能な如何なる形状も適用可能である。
The shape of the
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。例えば、本発明を軸方向空隙型電動機に限らず、回転子の外周側に固定子が配置された電動機にも適用できることは明らかである。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is obvious that various modifications can be made within the scope of the technical idea. For example, it is apparent that the present invention can be applied not only to the axial gap type electric motor but also to an electric motor in which a stator is arranged on the outer peripheral side of the rotor.
1 軸方向空隙型電動機
2 回転軸
3 回転子
4 固定子
5 ケース
10 コイル
11 ティース
12 ヨーク
13 コア
14 貫通孔
15、16 環状溝
17 嵌合面
18 ピン
19 凹部
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記回転子に対向するように配置された固定子と、
前記回転子と前記固定子とを内装し、その内面に前記固定子を固定するケースとを備えた電動機において、
前記ケースと前記固定子との双方にキー結合する、前記回転軸と平行なピンを設けたことを特徴とする電動機。 A rotor with a rotation axis;
A stator arranged to face the rotor;
In the electric motor provided with a case for internally arranging the rotor and the stator and fixing the stator to the inner surface thereof,
An electric motor comprising a pin parallel to the rotating shaft and key-coupled to both the case and the stator.
前記ピンは、前記コアと前記ケースとの双方にキー結合することを特徴とする請求項1に記載の電動機。 The stator includes a core fixed to the case and the coil wound around the core, and is disposed so as to face the rotor in the axial direction.
The electric motor according to claim 1, wherein the pin is key-coupled to both the core and the case.
前記コアは、環状に形成されて前記環状溝に嵌合するヨークを備え、
前記ピンは、前記ヨークと前記ケースとの嵌合面をまたいで軸方向に形成された穴部に挿入されることを特徴とする請求項2に記載の電動機。 The case includes an annular groove that opens in an axial direction of the rotating shaft on an inner surface,
The core includes a yoke that is annularly formed and fits into the annular groove;
The electric motor according to claim 2, wherein the pin is inserted into a hole formed in an axial direction across a fitting surface between the yoke and the case.
前記ピンは、隣接する分割コア間の境界面と前記嵌合面との交差部に形成された穴部に挿入されることを特徴とする請求項3に記載の電動機。 The core is formed by being divided in the circumferential direction,
4. The electric motor according to claim 3, wherein the pin is inserted into a hole formed at an intersection between a boundary surface between adjacent divided cores and the fitting surface. 5.
前記ピンは、隣接する前記ティースのそれぞれの中心線の2等分線と前記嵌合面との交差部に形成された穴部に挿入されることを特徴する請求項3に記載の電動機。 The core is composed of a yoke fixed to the case and a plurality of teeth around which the coil is wound,
4. The electric motor according to claim 3, wherein the pin is inserted into a hole formed at an intersection of a bisector of each center line of the adjacent teeth and the fitting surface. 5.
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