JP2009136056A - 電動機 - Google Patents

Abstract

【課題】ケースと固定子の軸方向の相対変位を抑制する電動機を提供する。
【解決手段】本発明は、回転軸２を備えた回転子３と、前記回転軸のまわりに前記回転子と対向するように配置された固定子４と、前記回転子と前記固定子とを内装し、内面に前記固定子を固定するケース５とを備えた電動機において、軸方向に前記回転子と対向する前記ケースの内面５ｅと、軸方向に前記回転子と対向する前記固定子のフランジ面１２ｂとにまたがって配置される押さえ部材１８を設けたことを特徴とする電動機である。
【選択図】図１

Description

本発明は、電動機に関するものである。

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。

このような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。
特開平７−２６４８３２号公報

しかしながら、固定子には回転子の永久磁石の磁力に基づく吸引力が作用するため、回転子側に引っ張られ、この引張力に抗するため固定子をハウジングにボルトを用いて固定する必要がある。このため、電動機の大型化や重量の増加を招くことになり、また、固定子をボルト止めすることにより、固定子に圧縮応力が生じて磁気回路の抵抗となり、電動機の出力の低下を引き起こすおそれがある。

本発明は上記の問題点を鑑みてなされたものであり、電動機の大型化を招くことなく、引張力に抗して固定子を効率的に支持するすることを目的とする。

本発明は、回転軸を備えた回転子と、前記回転軸のまわりに前記回転子と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、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、軸方向に前記回転子と対向する前記ケースの内面と、軸方向に前記回転子と対向する前記固定子のフランジ面とにまたがって配置される押さえ部材を設けたことを特徴とする電動機である。

本発明では、軸方向に前記回転子と対向するケースの内面と、軸方向に回転子と対向する固定子の内面とに渡って配置される押さえ部材を設け、回転子の磁力による前記固定子の回転子側への変位を抑制するので、電動機の大型化を招くことなく、かつ電動機の出力の低下を招くことなく、固定子を確実にケースに保持することができる。

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。

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。

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。

回転子３は、円盤状に形成され、回転軸２の外周面に固定され、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。

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に軸方向両側から臨んで配置される。

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。

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、各ティース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。なお、コア１３を周方向に分割することも可能である。

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。

このような電動機１において、固定子４は、回転子３に対峙するように両側に配置されるため、回転子３に備えられた永久磁石の磁力が増大すると、固定子４に回転子３に向けた引き抜き力が作用する。

この引き抜き力に抗して固定子４をケース５に保持するために、本発明では、軸方向に回転子３と対向するヨーク１２の外周フランジ面１２ｂとケース５の内面５ｅとにまたがるように、押さえ板１８を設ける。図３を参照すると、この押さえ板１８の一端は、ピン１９によりケース５に片持ち支持され、他端は、ヨーク１２の外周フランジ面１２ｂに当接して配置される。ピン１９は、ケース５に形成された軸方向の穴部２０に挿入される。

図３に示すように、押さえ板１８は、ケース５にピン１９を介して支持され、ヨーク１２の外周フランジ面１２ｂにのみ接触する。このような構成とすることで、ヨーク１２が回転子３側に回転子３の磁力により引っ張られた時に、その引張力Ｆにより生じるモーメントＭがピン１９に曲げ力を作用させ、ピン１９がケース５から抜け出ない。なお、押さえ板１８は、図４に示すように、ヨーク１２の外周フランジ面１２ｂとケース５の内面５ｅにそれぞれ接するようにも形成可能である。

押さえ板１８は、隣接するティース１１の回転軸２の中心を通る中心線Ｃ１、Ｃ２のなす角の二等分線Ｌが中心を通るように配置される。押さえ板１８の配置は、周方向に均等に配置され、また磁力の大きさに応じて押さえ板１８の数、大きさ等を設定する。また、押さえ板１８の位置は、ヨーク１２の外周側とケース５との間に限らず、ヨーク１２の内周側とケース５とに渡って配置し、あるいは双方に配置することも可能である。また、コア１３を周方向に分割して形成する場合には、押さえ板１８は隣接するコア１３間の境界面を押さえるように配置すれば、押さえ板１８の数を低減することができる。

なお、押さえ板１８をケース５に支持するピン１９を、図５に示すように、ヨーク１２とケース５との嵌合面１７を軸方向から見て含むように配置することも可能である。具体的にはヨーク１２の外周面１２ａとケース５の環状溝１６のそれぞれに略半円状の凹部１２ｃ、５ｆを設ける。これら凹部１２ｃ、５ｆは対面して円形断面の穴部２０を軸方向に構成する。この穴部２０にピン１９を挿入する。

さらに押さえ板１８を外周面１２ａまたは内周面と同心のリング状に形成して、ヨーク１２の内周フランジ面または外周フランジ面１２ｂの少なくとも一方を全体的に抑えるように形成してもよい。

次に作用を説明する。

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。

回転子３に備えられた永久磁石の磁力は、回転子３に対峙した固定子４に対して回転子３側への引き抜き力を及ぼす。このため、本発明では、この引張力Ｆに抗するために、固定子４のヨーク１２とケース５の境界部にまたがって配置される押さえ板１８を設けた。

押さえ板１８は、回転子３と軸方向に対向する、ケース５の内面５ｅと固定子４の外周フランジ面１２ｂまたは内周フランジ面とにまたがって設けられるので、電動機１の大型化や重量の増加を抑制しつつ、固定子４が回転子３側へ変位することを確実に防止することができる。

押さえ板１８は、軸方向に沿って設けられたピン１９によりケース５に支持され、ピン１９がケース５に支持される位置と永久磁石の磁力による引張力Ｆが押さえ板１８に作用する位置とが径方向にオフセットされて配置される。このため、引張力Ｆがピン１９に対してモーメントＭとして作用することになり、このモーメントＭは、ピン１９に曲げ力を作用させ、結果としてピン１９がケース５から抜け出すことを阻止する。このような構成により、ピン１９が挿入されるケース５の穴部２０の寸法公差は、大きく設定することができる。

穴部２０は、ヨーク１２の外周面１２ａとケース５の環状溝１５、１６との嵌合面１７を含むように形成することが好ましい。この場合にはケース５に対するヨーク１２の回転軸２回りの相対変位を阻止する効果も得られる。

押さえ板１８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を中心とするように配置されるので、ヨーク１２を支持することに伴って生じる圧縮応力が磁気回路から比較的遠い位置に生じるため、電動機１の出力低下を抑制することができる。

押さえ板１８を周方向に等間隔で配置することで、押さえ板１８が小型化でき、ヨーク１２に作用する圧縮応力を分散することができる。したがって、電動機１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。さらに、コア１３が分割して形成される場合には、隣接するコア１３間に渡って押さえ板１８を配置することで、押さえ板１８の数を削減して、電動機１の重量の増加を抑制することができる。

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。

本発明の軸方向空隙型電動機１の構成を説明する断面図である。 図１の断面Ａ−Ａの断面図である。 図２の断面Ｂ−Ｂの断面図である。 図２の断面Ｂ−Ｂの他の断面図である。 図２の断面Ｂ−Ｂの他の断面図である。

符号の説明

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
５ｃ 本体部
５ｄ 蓋部
５ｅ 内面
１０ コイル
１１ ティース
１２ ヨーク
１２ａ 外周面
１２ｂ 内面
１３ コア
１５ 環状溝
１６ 環状溝
１７ 嵌合面
１８ 押さえ板
１９ ピン

Claims (5)

1. 回転軸を備えた回転子と、
   前記回転軸のまわりに前記回転子と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、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、
   軸方向に前記回転子と対向する前記ケースの内面と、軸方向に前記回転子と対向する前記固定子の周囲のフランジ面とにまたがって配置される押さえ部材を設け、
   前記押さえ部材によって前記固定子の前記回転子方向への移動を阻止するようにしたことを特徴とする電動機。
2. 前記押さえ部材は、その一端が前記ケースの内面に結合されるとともに、その他端が前記固定子のフランジ面に当接することを特徴とする請求項１に記載の電動機。
3. 前記固定子は、前記ケースに支持されるコアと、このコアに巻回されるコイルとを備え、
   前記押さえ部材は、前記コアと前記ケースとにまたがって配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の電動機。
4. 前記押さえ部材の一端は、軸方向に前記押さえ部材を貫通するピンを介して前記ケースに支持されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の電動機。
5. 前記コアは、周方向に分割して形成され、
   前記押さえ部材は、隣接する分割コアの境界面に接するように配置されることを特徴とする請求項４に記載の電動機。

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