JP2011041421A

JP2011041421A - Electromagnetic unit

Info

Publication number: JP2011041421A
Application number: JP2009188332A
Authority: JP
Inventors: Toshiharu Mochida; 敏治持田; Akio Toba; 章夫鳥羽; Hideki Oguchi; 英樹大口; Shunji Mori; 俊二森; Daishi Shimada; 大志島田; Masahiro Tatsukawa; 昌弘辰川
Original assignee: Fuji Electric Holdings Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2009-08-17
Filing date: 2009-08-17
Publication date: 2011-02-24
Anticipated expiration: 2029-08-17
Also published as: JP5493580B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electromagnetic unit that is not only flattened but also be assembled easily, to prevent a circulating current and an eddy current from occurring within the electromagnetic unit, and to prevent rotor magnetic teeth from falling off and moving. <P>SOLUTION: In the electromagnetic unit, a stator unit 100 each includes a line of stator magnetic teeth comprising a number of stator magnetic teeth 103, and includes stator cores 101, 102 concentrically disposed and magnetically coupled each other and a ring-shaped coil disposed between the stator cores 101, 102. A rotor unit 200A includes a line of rotor magnetic teeth comprising a number of rotor magnetic teeth 205, and a rotor magnetic pole 204, and they oppose the line of stator magnetic teeth and include a ring-shaped rotor core unit 203 disposed coaxially with the stator unit 100. The rotor unit 200A includes a rotor core holder 208 made of a non-magnetic material, and connects and fixes rotor magnetic teeth 205 made of a laminated steel plate to a rotor core holder 208 by caulking and shrink fitting. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、扁平なモータ等の構成要素となる電磁ユニットに関するものである。 The present invention relates to an electromagnetic unit serving as a constituent element of a flat motor or the like.

ロボット、産業機械などの技術分野に適用される小型モータでは、コイルの巻回や装着を容易化し、コイルの実装密度を向上させて高効率化やトルク特性を向上させることが求められている。
ここで、図１５、図１６は特許文献１に記載されたリングコイルモータの例を示しており、図１５はアウターロータ型、図１６はインナーロータ型のステップモータである。 Small motors applied to technical fields such as robots and industrial machines are required to facilitate coil winding and mounting, improve coil mounting density, and improve efficiency and torque characteristics.
Here, FIGS. 15 and 16 show examples of the ring coil motor described in Patent Document 1, FIG. 15 shows an outer rotor type, and FIG. 16 shows an inner rotor type step motor.

図１５において、１は固定軸、２，３は軸受、４はロータケース、５はロータヨーク、６，７はステータヨーク、８，９はリング形コイル、１０はマグネット板である。
また、図１６において、１１は回転軸、１２，１３は軸受、１５はロータヨーク、１６，１７はステータヨーク、１８，１９はリング形コイル、２０はマグネット板である。
ロータヨーク５，１５及びステータヨーク６，７，１６，１７の対向面には歯が形成されており、これらの歯の間には永久磁石がそれぞれ配置されている。 In FIG. 15, 1 is a fixed shaft, 2 and 3 are bearings, 4 is a rotor case, 5 is a rotor yoke, 6 and 7 are stator yokes, 8 and 9 are ring coils, and 10 is a magnet plate.
In FIG. 16, 11 is a rotating shaft, 12 and 13 are bearings, 15 is a rotor yoke, 16 and 17 are stator yokes, 18 and 19 are ring coils, and 20 is a magnet plate.
Teeth are formed on the opposing surfaces of the rotor yokes 5 and 15 and the stator yokes 6, 7, 16, and 17, and permanent magnets are disposed between these teeth.

上記モータでは、ロータの回転に伴い、内蔵された前記永久磁石の作用によってリング形コイル８，９，１８，１９に鎖交する磁束が変化する、すなわち、これらのコイルに無負荷誘起電圧が生じるように構成されている。このため、コイルに交番電流を通流することにより、モータにトルクが発生する仕組みとなっている。
これらのリングコイルモータでは、通常のモータのようにスロット内にコイルを配置する必要がなく、リング形コイルの製造も容易であると共に、ステータとロータとの相互作用によって高トルクを発生可能であるという特徴を有している。 In the motor, as the rotor rotates, the magnetic flux interlinked with the ring-shaped coils 8, 9, 18 and 19 is changed by the action of the built-in permanent magnet, that is, no load induced voltage is generated in these coils. It is configured as follows. Therefore, a torque is generated in the motor by passing an alternating current through the coil.
In these ring coil motors, it is not necessary to arrange a coil in the slot as in a normal motor, the manufacture of the ring coil is easy, and high torque can be generated by the interaction between the stator and the rotor. It has the characteristics.

特開平１０−２３７３２号公報（段落［０００６］〜［０００９］、図１，図８等）Japanese Patent Laid-Open No. 10-23732 (paragraphs [0006] to [0009], FIG. 1, FIG. 8, etc.)

一般に、狭いスペースにモータを配置して装置全体の小型化を図りたい場合には、軸方向の長さが短い扁平モータを使用することが望ましい。
しかし、図１５、図１６に示したモータは、ラジアルギャップ、すなわちステータとロータとの対向面が形成するギャップが円筒形状であるモータを想定している。この種のモータは軸方向に長くなりがちなため、モータを扁平に形成することが難しい。特に、三相のコイルを軸方向に並べる場合には、モータの扁平化は一層実現しにくくなる。 In general, when it is desired to reduce the size of the entire apparatus by arranging the motor in a narrow space, it is desirable to use a flat motor having a short axial length.
However, the motor shown in FIGS. 15 and 16 assumes a motor in which a radial gap, that is, a gap formed by opposing surfaces of the stator and the rotor is cylindrical. Since this type of motor tends to be long in the axial direction, it is difficult to form the motor flat. In particular, when three-phase coils are arranged in the axial direction, flattening of the motor is more difficult to realize.

更に、図１６に示したインナーロータ型のモータでは、リング形コイル１８，１９の側部及び外周部をステータヨーク１６，１７によって囲む構造であるため、コイル１８，１９の構造が簡単であるにも関わらず、コイル１８，１９をステータヨーク１６，１７に組み込む場合に複雑な組立作業を要するという問題もある。
この組立作業を容易にするために、ステータヨーク１６，１７をそれぞれ軸方向中央部付近で２分割し、コイルを挟んだ後に結合するという方法が考えられるが、その場合にはステータコアにおける磁路が分断されるため、磁気抵抗が大きくなり、結果としてトルク低下を招くという問題がある。
一方、図１５に示したアウターロータ型のモータによれば、ステータヨーク６，７の周囲にリング形コイル８，９を配置するため組立作業は容易であるものの、この種のアウターロータ型のモータを適用できる製品分野は必ずしも多くはない。 Further, the inner rotor type motor shown in FIG. 16 has a structure in which the side portions and the outer peripheral portion of the ring-shaped coils 18 and 19 are surrounded by the stator yokes 16 and 17, so that the structures of the coils 18 and 19 are simple. Nevertheless, when the coils 18 and 19 are incorporated in the stator yokes 16 and 17, there is a problem that a complicated assembly work is required.
In order to facilitate this assembling work, a method is conceivable in which the stator yokes 16 and 17 are divided into two portions near the central portion in the axial direction and coupled after sandwiching the coil. In this case, the magnetic path in the stator core is limited. Since it is divided, there is a problem that the magnetic resistance increases, resulting in a decrease in torque.
On the other hand, according to the outer rotor type motor shown in FIG. 15, since the ring-shaped coils 8 and 9 are arranged around the stator yokes 6 and 7, assembly work is easy. There are not necessarily many product fields to which can be applied.

そこで、本発明の目的は、全体的に扁平化が可能であって組立が容易であり、大きなトルクを発生させるようにした電磁ユニットを提供することにある。
また、本発明の他の目的は、循環電流や渦電流の発生を防止した電磁ユニットを提供することにある。
更に、本発明の別の目的は、ロータ磁極の移動や脱落を防止した電磁ユニットを提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an electromagnetic unit that can be flattened as a whole, is easy to assemble, and generates a large torque.
Another object of the present invention is to provide an electromagnetic unit that prevents the generation of circulating current and eddy current.
Furthermore, another object of the present invention is to provide an electromagnetic unit that prevents the rotor magnetic poles from moving and dropping.

上記目的を達成するため、請求項１に係る電磁ユニットは、ステータユニットとロータユニットとから構成されている。
ここで、ステータユニットは、ステータ磁性歯列を有する第１のステータコアと、同じくステータ磁性歯列を有する第２のステータコアを有し、これら第１，第２のステータコアは同心円状に配置されたうえ互いに磁気的に結合されている。また、ステータユニットは、第１，第２のステータコアの間に配置されたリング形コイルを有する。
一方、ロータユニットは、ステータユニットと同軸上に配置されたリング状のロータコアユニットを有する。このロータコアユニットは、多数のロータ磁性歯からなるロータ磁性歯列と、隣り合うロータ磁性歯の隙間にそれぞれ配置されたロータ磁極とを備えている。これらのロータ磁性歯列及びロータ磁極は第１，第２のステータコアのステータ磁性歯列に対向するように配置される。
更に、ロータユニットは、ロータコアユニットと同軸上に配置されたアルミ等の非磁性材料からなるロータコアホルダを備えている。そして、本発明では、ロータ磁性歯を積層鋼板により構成し、このロータ磁性歯を、ロータコアホルダにカシメ止めにより一体的に連結、固定するものである。 In order to achieve the above object, an electromagnetic unit according to claim 1 includes a stator unit and a rotor unit.
Here, the stator unit includes a first stator core having a stator magnetic tooth row and a second stator core having a stator magnetic tooth row, and the first and second stator cores are arranged concentrically. They are magnetically coupled to each other. The stator unit has a ring coil disposed between the first and second stator cores.
On the other hand, the rotor unit has a ring-shaped rotor core unit arranged coaxially with the stator unit. This rotor core unit includes a rotor magnetic tooth row made up of a large number of rotor magnetic teeth and rotor magnetic poles arranged in the gaps between adjacent rotor magnetic teeth. These rotor magnetic tooth rows and rotor magnetic poles are arranged to face the stator magnetic tooth rows of the first and second stator cores.
Furthermore, the rotor unit includes a rotor core holder made of a nonmagnetic material such as aluminum and disposed coaxially with the rotor core unit. And in this invention, a rotor magnetic tooth is comprised with a laminated steel plate, and this rotor magnetic tooth is integrally connected and fixed to a rotor core holder by crimping.

ここで、請求項２に記載するように、ロータ磁極は、軸方向から見てほぼ扇形（ｆａｎ−ｓｈａｐｅｄ：以下、同じ）に形成することが望ましい。
また、請求項３に記載するように、ロータ磁性歯の側面を切り起こして係止部を形成し、この係止部によりロータ磁極の移動を防ぐような構造とすることが望ましい。 Here, as described in claim 2, it is desirable that the rotor magnetic pole is formed in a substantially fan-shaped (hereinafter the same) when viewed from the axial direction.
According to a third aspect of the present invention, it is desirable to form a locking portion by cutting and raising the side surface of the rotor magnetic tooth, and to prevent the rotor magnetic pole from moving by this locking portion.

請求項４に係る電磁ユニットにおいても、ステータユニットは、ステータ磁性歯列を有する第１のステータコアと、同じくステータ磁性歯列を有する第２のステータコアを有し、これら第１，第２のステータコアは同心円状に配置されたうえ互いに磁気的に結合されている。また、ステータユニットは、第１，第２のステータコアの間に配置されたリング形コイルを有する。
一方、ロータユニットは、ステータユニットと同軸上に配置されたリング状のロータコアユニットを有する。このロータコアユニットは、多数のロータ磁性歯からなるロータ磁性歯列と、隣り合うロータ磁性歯の隙間にそれぞれ配置されたロータ磁極とを備えている。これらのロータ磁性歯列及びロータ磁極は第１，第２のステータコアのステータ磁性歯列に対向するように配置される。
更に、ロータユニットは、ロータコアユニットと同軸上に配置されたアルミ等の非磁性材料からなるロータコアホルダを備えている。そして、本発明では、ロータ磁性歯を積層鋼板により構成し、このロータ磁性歯を、ロータコアホルダに焼き嵌めにより一体的に連結、固定するものである。 Also in the electromagnetic unit according to claim 4, the stator unit has a first stator core having a stator magnetic tooth row and a second stator core having a stator magnetic tooth row, and the first and second stator cores are They are arranged concentrically and are magnetically coupled to each other. The stator unit has a ring coil disposed between the first and second stator cores.
On the other hand, the rotor unit has a ring-shaped rotor core unit arranged coaxially with the stator unit. This rotor core unit includes a rotor magnetic tooth row made up of a large number of rotor magnetic teeth and rotor magnetic poles arranged in the gaps between adjacent rotor magnetic teeth. These rotor magnetic tooth rows and rotor magnetic poles are arranged to face the stator magnetic tooth rows of the first and second stator cores.
Furthermore, the rotor unit includes a rotor core holder made of a nonmagnetic material such as aluminum and disposed coaxially with the rotor core unit. And in this invention, a rotor magnetic tooth is comprised with a laminated steel plate, and this rotor magnetic tooth is integrally connected and fixed to a rotor core holder by shrink fitting.

また、請求項５に係る電磁ユニットは、隣り合うロータ磁性歯の隙間に、軸方向から見てほぼ扇形のスペーサを配置し、このスペーサ及びロータ磁性歯をロータコアホルダに焼き嵌めるものである。 According to a fifth aspect of the present invention, an approximately fan-shaped spacer is disposed in a gap between adjacent rotor magnetic teeth as viewed from the axial direction, and the spacer and the rotor magnetic teeth are shrink-fitted into the rotor core holder.

請求項６に係る電磁ユニットにおいても、ステータユニットは、ステータ磁性歯列を有する第１のステータコアと、同じくステータ磁性歯列を有する第２のステータコアを有し、これら第１，第２のステータコアは同心円状に配置されたうえ互いに磁気的に結合されている。また、ステータユニットは、第１，第２のステータコアの間に配置されたリング形コイルを有する。
一方、ロータユニットは、ステータユニットと同軸上に配置されたリング状のロータコアユニットを有する。このロータコアユニットは、多数のロータ磁性歯からなるロータ磁性歯列と、隣り合うロータ磁性歯の隙間にそれぞれ配置されたロータ磁極とを備えている。これらのロータ磁性歯列及びロータ磁極は第１，第２のステータコアのステータ磁性歯列に対向するように配置される。
更に、本発明において、ロータユニットは、ロータコアユニットと同軸上に配置されたアルミ等の非磁性材料からなる複数（例えば二個または三個）のロータコアホルダを備えている。そして、積層鋼板により構成されたロータ磁性歯を有するロータコアユニットを、複数のロータコアホルダにより挟み込んでボルト締めにより一体的に連結、固定したものである。 In the electromagnetic unit according to claim 6, the stator unit includes a first stator core having a stator magnetic tooth row and a second stator core having a stator magnetic tooth row, and the first and second stator cores are They are arranged concentrically and are magnetically coupled to each other. The stator unit has a ring coil disposed between the first and second stator cores.
On the other hand, the rotor unit has a ring-shaped rotor core unit arranged coaxially with the stator unit. This rotor core unit includes a rotor magnetic tooth row made up of a large number of rotor magnetic teeth and rotor magnetic poles arranged in the gaps between adjacent rotor magnetic teeth. These rotor magnetic tooth rows and rotor magnetic poles are arranged to face the stator magnetic tooth rows of the first and second stator cores.
Furthermore, in the present invention, the rotor unit includes a plurality of (for example, two or three) rotor core holders made of a nonmagnetic material such as aluminum and disposed coaxially with the rotor core unit. And the rotor core unit which has the rotor magnetic tooth comprised by the laminated steel plate is pinched | interposed by the several rotor core holder, and is integrally connected and fixed by bolting.

なお、請求項７に記載するように、請求項６の電磁ユニットにおいても、ロータ磁極を、軸方向から見てほぼ扇形に形成することが望ましい。 As described in claim 7, in the electromagnetic unit of claim 6, it is desirable that the rotor magnetic poles be formed in a substantially fan shape when viewed from the axial direction.

また、請求項８に記載するように、請求項６または７の電磁ユニットにおいて、ロータコアホルダのロータ磁性歯との接触面に面取り部を形成し、かつ、この面取り部に接触するロータ磁極の端部にテーパ部を形成すれば、ロータ磁性歯とロータ磁極とが隙間なく接触する。 Further, as described in claim 8, in the electromagnetic unit according to claim 6 or 7, a chamfered portion is formed on a contact surface of the rotor core holder with the rotor magnetic teeth, and an end of the rotor magnetic pole contacting the chamfered portion is formed. If the taper part is formed in the part, the rotor magnetic teeth and the rotor magnetic pole come into contact with no gap.

請求項９に記載するように、複数の円筒状のロータコアホルダを軸心方向に並べて嵌め合わせる嵌合構造によって連結することにより、ロータコアユニット及びロータコアホルダを含むロータユニット全体を一層強固に一体化することができる。 According to a ninth aspect of the present invention, by connecting a plurality of cylindrical rotor core holders by a fitting structure in which the cylindrical rotor core holders are aligned and fitted in the axial direction, the entire rotor unit including the rotor core unit and the rotor core holder is more strongly integrated. be able to.

請求項１０に記載するように、請求項６〜９の何れか１項において、ロータ磁性歯の側面を切り起こして係止部を形成し、この係止部を、ロータ磁極の側面形成した凹部に係止させることにより、ロータ磁極の移動や脱落を防止することができる。
また、請求項１１に記載するように、上記係止部及び凹部は、ほぼ同一平面上であってロータコアユニットの軸に対して非平行に配置される。 As described in claim 10, in any one of claims 6 to 9, a side surface of the rotor magnetic teeth is cut and raised to form a locking portion, and the locking portion is formed as a recess formed on the side surface of the rotor magnetic pole. The rotor magnetic poles can be prevented from moving or falling off by being locked to the.
In addition, as described in claim 11, the locking portion and the concave portion are disposed on substantially the same plane and non-parallel to the axis of the rotor core unit.

請求項１２に記載するように、請求項６〜１１の何れか１項において、隣り合うロータ磁性歯により形成されるほぼ扇形の隙間に対し、同じくほぼ扇形のロータ磁極の内径側厚みを隙間公差により形成し、かつ、外径側厚みを厚め公差により形成することが望ましい。 According to a twelfth aspect of the present invention, in any one of the sixth to eleventh aspects, with respect to the substantially sector-shaped gap formed by the adjacent rotor magnetic teeth, the inner-diameter side thickness of the substantially sector-shaped rotor magnetic pole is also defined as a clearance tolerance It is desirable that the outer diameter side thickness is increased and the tolerance is formed.

請求項１３に係る電磁ユニットにおいても、ステータユニットは、ステータ磁性歯列を有する第１のステータコアと、同じくステータ磁性歯列を有する第２のステータコアを有し、これら第１，第２のステータコアは同心円状に配置されたうえ互いに磁気的に結合されている。また、ステータユニットは、第１，第２のステータコアの間に配置されたリング形コイルを有する。
一方、ロータユニットは、ステータユニットと同軸上に配置されたリング状のロータコアユニットを有する。このロータコアユニットは、多数のロータ磁性歯からなるロータ磁性歯列と、隣り合うロータ磁性歯の隙間にそれぞれ配置されたロータ磁極とを備えている。これらのロータ磁性歯列及びロータ磁極は第１，第２のステータコアのステータ磁性歯列に対向するように配置される。
更に、本発明では、前記ロータ磁性歯が、予め接着された複数の電磁鋼板からなる積層鋼板（接着鋼板）をワイヤカットにより切り出して形成されている。
また、ロータユニットは、ロータコアユニットと同軸上に配置されたアルミ等の非磁性材料からなるロータコアホルダを備えている。
そして、本発明では、ロータコアユニットを、複数のロータコアホルダにより挟み込んでボルト締めすることにより、一体的に連結、固定するものである。 In the electromagnetic unit according to claim 13, the stator unit includes a first stator core having a stator magnetic tooth row and a second stator core having a stator magnetic tooth row, and the first and second stator cores are They are arranged concentrically and are magnetically coupled to each other. The stator unit has a ring coil disposed between the first and second stator cores.
On the other hand, the rotor unit has a ring-shaped rotor core unit arranged coaxially with the stator unit. This rotor core unit includes a rotor magnetic tooth row made up of a large number of rotor magnetic teeth and rotor magnetic poles arranged in the gaps between adjacent rotor magnetic teeth. These rotor magnetic tooth rows and rotor magnetic poles are arranged to face the stator magnetic tooth rows of the first and second stator cores.
Furthermore, in the present invention, the rotor magnetic teeth are formed by cutting a laminated steel plate (bonded steel plate) made of a plurality of magnetic steel plates bonded in advance by wire cutting.
The rotor unit includes a rotor core holder made of a nonmagnetic material such as aluminum and disposed coaxially with the rotor core unit.
In the present invention, the rotor core unit is integrally connected and fixed by being clamped by a plurality of rotor core holders and bolted.

請求項１４に記載するように、請求項１３において、多数のロータ磁性歯をプラスチック等の非磁性・非導電性材料の締結具にて全体的に締結することにより、ロータ磁性歯やロータ磁極の移動を防止することができる。
また、請求項１５に記載するように、ロータコアホルダのロータ磁性歯との接触面に面取り部を形成すると良い。
更に、請求項１６に記載するように、請求項１３〜１５の何れか１項において、ロータ磁性歯にスリットを形成することによりロータ磁性歯にバネ機構を持たせ、各部の寸法公差を小さな応力で吸収させることができる。 As described in claim 14, the rotor magnetic teeth and the rotor magnetic poles of the rotor magnetic teeth and the rotor magnetic poles according to claim 13 are tightened as a whole with fasteners made of a non-magnetic non-conductive material such as plastic. The movement can be prevented.
Further, as described in claim 15, a chamfered portion may be formed on the contact surface of the rotor core holder with the rotor magnetic teeth.
Furthermore, as described in claim 16, in any one of claims 13 to 15, the rotor magnetic teeth are provided with a spring mechanism by forming slits in the rotor magnetic teeth, and the dimensional tolerance of each part is reduced to a small stress. Can be absorbed.

本発明によれば、全体的に扁平化が可能であって組立が容易であり、大きなトルクを発生可能な電磁ユニットを提供することができる。
また、循環電流や渦電流の発生を防止して損失を低減し、しかもロータ磁極の移動や脱落を防止すると共に、各部の寸法交差を吸収可能な電磁ユニットを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an electromagnetic unit that can be flattened as a whole, can be easily assembled, and can generate a large torque.
Further, it is possible to provide an electromagnetic unit capable of reducing the loss by preventing the generation of circulating current and eddy current, preventing the rotor magnetic pole from moving and dropping, and absorbing the crossing of the dimensions of each part.

本発明の基本的な構成を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the basic composition of this invention. 図１を具体化した本発明の第１実施形態を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows 1st Embodiment of this invention which materialized FIG. 図２の主要部の拡大図である。It is an enlarged view of the principal part of FIG. 第１実施形態におけるロータ磁性歯をロータコアユニットの内周側から見た斜視図である。It is the perspective view which looked at the rotor magnetic tooth in 1st Embodiment from the inner peripheral side of the rotor core unit. 第１実施形態におけるロータ磁性歯の側面図である。It is a side view of the rotor magnetic tooth in 1st Embodiment. 本発明の第２実施形態を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows 2nd Embodiment of this invention. 第２実施形態における電磁ユニットの組み立て方法を示す図である。It is a figure which shows the assembly method of the electromagnetic unit in 2nd Embodiment. 第２実施形態における電磁ユニットの組み立て方法を示す図である。It is a figure which shows the assembly method of the electromagnetic unit in 2nd Embodiment. 本発明の第３実施形態を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows 3rd Embodiment of this invention. 図９の主要部の拡大図である。It is an enlarged view of the principal part of FIG. 本発明の第４実施形態を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows 4th Embodiment of this invention. 本発明の第５実施形態を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows 5th Embodiment of this invention. 本発明の第５実施形態を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows 5th Embodiment of this invention. 図１２，図１３におけるロータ磁性歯及びロータ磁極等の拡大斜視図である。FIG. 14 is an enlarged perspective view of rotor magnetic teeth and rotor magnetic poles in FIGS. 12 and 13. 従来技術の構成図である。It is a block diagram of a prior art. 従来技術の構成図である。It is a block diagram of a prior art.

以下、本発明を実施するための形態を、図面を参照しつつ説明する。
まず、図１は、本発明の基本的な構成を示す分解斜視図である。図１において、１０１，１０２は何れもほぼ円筒状の第１，第２ステータコアであり、軸方向一端部がヨーク１５０によって磁気的に結合されている。第１のステータコア１０１の内径は第２のステータコア１０２の外径より長く、これらのステータコア１０１，１０２は同心円状に配置されている。また、ステータコア１０１，１０２の軸方向他端部には、その全周にわたり、例えば２０°間隔で多数のステータ磁性歯１０３がそれぞれ規則的に形成されている。これら多数のステータ磁性歯１０３の集合体を、ステータ磁性歯列という。
なお、ステータ磁性歯１０３の配置間隔（角度）は、２０°に何ら限定されるものではなく、この点は以下のすべての実施形態でも同様である。
ここで、ステータコア１０１，１０２は、例えば圧粉磁芯により構成されている。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
First, FIG. 1 is an exploded perspective view showing a basic configuration of the present invention. In FIG. 1, reference numerals 101 and 102 denote substantially cylindrical first and second stator cores, and one end portions in the axial direction are magnetically coupled by a yoke 150. The inner diameter of the first stator core 101 is longer than the outer diameter of the second stator core 102, and these stator cores 101 and 102 are arranged concentrically. In addition, a large number of stator magnetic teeth 103 are regularly formed on the other axial end portions of the stator cores 101 and 102, for example, at intervals of 20 ° over the entire circumference. The aggregate of these many stator magnetic teeth 103 is called a stator magnetic tooth row.
In addition, the arrangement | positioning space | interval (angle) of the stator magnetic teeth 103 is not limited to 20 degrees at all, and this point is the same in all the following embodiments.
Here, the stator cores 101 and 102 are made of, for example, a dust core.

更に、ステータコア１０１，１０２に挟まれた環状の隙間には、リング形コイル３００が配置されている。図１では、リング形コイル３００を一点鎖線で示してある。
これらのステータコア１０１，１０２、ヨーク１５０及びリング形コイル３００により、ステータユニット１００が構成される。 Further, a ring-shaped coil 300 is disposed in an annular gap sandwiched between the stator cores 101 and 102. In FIG. 1, the ring coil 300 is indicated by a one-dot chain line.
These stator cores 101 and 102, yoke 150 and ring coil 300 constitute a stator unit 100.

一方、２００はロータユニットを示している。このロータユニット２００は、円周方向に沿ってＮ極、Ｓ極を交互に着磁した永久磁石からなるロータ磁極２０１と、円周方向に沿ってロータ磁極２０１と交互に配置されるロータ磁性歯２０２とからなり、全体がリング状に形成されている。ロータ磁性歯２０２は、円周上に例えば１０°間隔で配置されている。
なお、ロータ磁性歯２０２の配置間隔（角度）は、１０°に何ら限定されるものではなく、これは以下のすべての実施形態でも同様である。
このロータユニット２００は、ステータコア１０１，１０２に挟まれた環状の隙間において、前記リング形コイル３００の上方に同軸上に配置されるものである。 On the other hand, reference numeral 200 denotes a rotor unit. The rotor unit 200 includes a rotor magnetic pole 201 made of a permanent magnet alternately magnetized with N and S poles along the circumferential direction, and rotor magnetic teeth arranged alternately with the rotor magnetic pole 201 along the circumferential direction. 202, and the whole is formed in a ring shape. The rotor magnetic teeth 202 are arranged on the circumference at intervals of 10 °, for example.
In addition, the arrangement | positioning space | interval (angle) of the rotor magnetic tooth 202 is not limited to 10 degrees at all, and this is the same also in all the following embodiments.
The rotor unit 200 is coaxially disposed above the ring coil 300 in an annular gap sandwiched between the stator cores 101 and 102.

図１の構成において、ロータユニット２００が１０°回転するたびに、リング形コイル３００に鎖交する磁束（ロータ磁極２０１及びロータ磁性歯２０２からステータコア１０１，１０２を介して還流する磁束）が交番する。この磁束と、コイル３００に交番電流を流して発生させた磁束との相乗作用により、ロータ磁性歯２０２とステータ磁性歯１０３との間に吸引力または反発力を作用させ、これによってトルクを発生することができる。 In the configuration of FIG. 1, every time the rotor unit 200 rotates by 10 °, a magnetic flux interlinking with the ring coil 300 (a magnetic flux returning from the rotor magnetic pole 201 and the rotor magnetic teeth 202 through the stator cores 101 and 102) alternates. . Due to the synergistic action of this magnetic flux and the magnetic flux generated by causing an alternating current to flow through the coil 300, an attractive force or a repulsive force acts between the rotor magnetic teeth 202 and the stator magnetic teeth 103, thereby generating torque. be able to.

この構造によると、リング形コイル３００を使用するため、通常のモータのようにスロット内にコイルを配置する必要がなく、コイルの製造も容易である。また、従来技術として説明した図１５、図１６のように複数のコイルを軸方向に並べて配置する必要がないので、モータの扁平化に最適である。
更に、ステータコア１０１，１０２の隙間にリング形コイル３００を嵌めればよいため、一種のインナーロータ型でありながら、ステータユニット１００の組立が容易である。また、ステータユニット１００とロータユニット２００との嵌め合いも軸方向に沿って行えるので、電磁ユニットとしても組立性も良い。 According to this structure, since the ring-shaped coil 300 is used, it is not necessary to arrange the coil in the slot unlike a normal motor, and the coil can be easily manufactured. Further, since it is not necessary to arrange a plurality of coils side by side in the axial direction as in FIGS. 15 and 16 described as the prior art, it is optimal for flattening the motor.
Furthermore, since the ring-shaped coil 300 may be fitted in the gap between the stator cores 101 and 102, the stator unit 100 can be easily assembled while being a kind of inner rotor type. In addition, since the stator unit 100 and the rotor unit 200 can be fitted together in the axial direction, the assembly is good as an electromagnetic unit.

次に、図２は、図１の構成を具体化した本発明の第１実施形態を示す分解斜視図であり、理解を容易にするために一部を切り欠いてある。
図２において、ステータユニット１００の構成は図１と同様である。なお、図２では、便宜的にリング形コイルの図示が省略されている。 Next, FIG. 2 is an exploded perspective view showing a first embodiment of the present invention in which the configuration of FIG. 1 is embodied, and is partially cut away for easy understanding.
In FIG. 2, the structure of the stator unit 100 is the same as that of FIG. In FIG. 2, the ring coil is not shown for convenience.

２００Ａはロータユニットであり、このロータユニット２００Ａは、ロータコアユニット２０３と、リング状のロータコアホルダ２０８と、締結具２１１とを備えている。
ロータコアユニット２０３は、図１のロータユニット２００に相当しており、図３に拡大して示すように、円周方向に沿ってＮ極、Ｓ極を交互に着磁した永久磁石からなるロータ磁極２０４と、円周方向に沿ってロータ磁極２０４と交互に配置されるロータ磁性歯２０５と、複数のロータ磁性歯２０５の外周部を連結する締結具２０６と、ロータ磁性歯２０５の内周部に嵌合する締結具２０７とを備え、全体がリング状に形成されている。ロータ磁性歯２０５は、電磁鋼板を複数積層してなる積層鋼板によって構成されており、円周上に例えば１０°間隔で配置されている。なお、多数のロータ磁性歯２０５の集合体を、ロータ磁性歯列というものとする。 Reference numeral 200A denotes a rotor unit, and the rotor unit 200A includes a rotor core unit 203, a ring-shaped rotor core holder 208, and a fastener 211.
The rotor core unit 203 corresponds to the rotor unit 200 of FIG. 1, and as shown in an enlarged view of FIG. 3, a rotor magnetic pole made of a permanent magnet in which N poles and S poles are alternately magnetized along the circumferential direction. 204, rotor magnetic teeth 205 arranged alternately with the rotor magnetic poles 204 along the circumferential direction, fasteners 206 connecting the outer peripheral portions of the plurality of rotor magnetic teeth 205, and inner peripheral portions of the rotor magnetic teeth 205 A fastener 207 to be fitted is provided, and the whole is formed in a ring shape. The rotor magnetic teeth 205 are constituted by laminated steel plates formed by laminating a plurality of electromagnetic steel plates, and are arranged on the circumference at intervals of 10 °, for example. An aggregate of a large number of rotor magnetic teeth 205 is referred to as a rotor magnetic tooth row.

この実施形態では、図２、図３から明らかなように、多数のロータ磁性歯２０５を円周方向に沿って放射状に配置するために、ロータ磁性歯２０５の間に配置されるロータ磁極２０４が、軸方向から見てほぼ扇形に形成されている。
また、図４は、隣り合う２個のロータ磁性歯２０５をロータコアユニット２０３の内周側から見た斜視図であり、図５は、ロータ磁性歯２０５の側面図である。
図４、図５に示すように、ロータ磁性歯２０５の外周部には、前記締結具２０６が嵌合する溝部２１２が複数形成されている。なお、図５において、２１３は締結具２０６の端部を引っ掛けて固定するための孔部である。更に、ロータ磁性歯２０５の内周部にも、溝部２１４が形成されている。この溝部２１４は、図２、図３に示す内周側の締結具２０７を嵌合させるためのものである。 In this embodiment, as apparent from FIGS. 2 and 3, the rotor magnetic poles 204 disposed between the rotor magnetic teeth 205 are arranged in order to radially arrange the large number of rotor magnetic teeth 205 along the circumferential direction. It is formed in a sector shape when viewed from the axial direction.
4 is a perspective view of two adjacent rotor magnetic teeth 205 as viewed from the inner peripheral side of the rotor core unit 203, and FIG. 5 is a side view of the rotor magnetic teeth 205.
As shown in FIGS. 4 and 5, a plurality of groove portions 212 into which the fasteners 206 are fitted are formed on the outer peripheral portion of the rotor magnetic teeth 205. In FIG. 5, reference numeral 213 denotes a hole for hooking and fixing the end of the fastener 206. Further, a groove portion 214 is also formed in the inner peripheral portion of the rotor magnetic tooth 205. The groove 214 is for fitting the inner peripheral side fastener 207 shown in FIGS. 2 and 3.

ここで、ロータ磁性歯２０５やロータ磁極２０４が円周方向に倒れると、ロータコアユニット２０３の外径が長くなったり、ロータ磁性歯２０５とステータ磁性歯１０３との対向面積が減少するという問題がある。ロータコアユニット２０３の外径が長くなる分は、公差として予め設計する必要があるため、結果としてロータ磁性歯２０５とステータ磁性歯１０３との隙間が広くなる。このように隙間が広くなると、磁気抵抗が増加する。また、ロータ磁性歯２０５とステータ磁性歯１０３との対向面積が減少することも、磁気抵抗の増加を招く。 Here, when the rotor magnetic teeth 205 and the rotor magnetic poles 204 are tilted in the circumferential direction, there is a problem that the outer diameter of the rotor core unit 203 becomes longer or the facing area between the rotor magnetic teeth 205 and the stator magnetic teeth 103 decreases. . As the outer diameter of the rotor core unit 203 becomes longer, it is necessary to design in advance as a tolerance, and as a result, the gap between the rotor magnetic teeth 205 and the stator magnetic teeth 103 becomes wider. When the gap becomes wider in this way, the magnetic resistance increases. In addition, a decrease in the facing area between the rotor magnetic teeth 205 and the stator magnetic teeth 103 also increases the magnetic resistance.

ロータ磁性歯２０５とステータ磁性歯１０３との隙間は、磁束を通すための大切な磁気回路の一部であるため、この隙間が広がると、リング形コイルに鎖交するロータ磁極２０４からの磁束が減り、漏れ磁束が増える。これにより、モータとしての発生トルクが減少してしまう。
更に、トルク発生時にロータ磁性歯２０５やロータ磁極２０４が円周方向に倒れると、ロータ磁性歯２０５とロータ磁極２０４との接触面や、ロータ磁性歯２０５を構成する電磁鋼板同士の接触面で摩擦熱が発生する。この摩擦熱はエネルギー損失となるだけでなく、ロータコアユニット２０３の過熱にもつながるので、ロータ磁性歯２０５やロータ磁極２０４が円周方向に倒れるのを防ぐ必要がある。 Since the gap between the rotor magnetic teeth 205 and the stator magnetic teeth 103 is a part of an important magnetic circuit for passing the magnetic flux, if this gap widens, the magnetic flux from the rotor magnetic pole 204 interlinked with the ring coil will be Decrease and increase leakage flux. Thereby, the generated torque as a motor will reduce.
Furthermore, if the rotor magnetic teeth 205 and the rotor magnetic poles 204 are tilted in the circumferential direction when torque is generated, friction occurs between the contact surfaces of the rotor magnetic teeth 205 and the rotor magnetic poles 204 and the contact surfaces of the electromagnetic steel plates constituting the rotor magnetic teeth 205. Heat is generated. This frictional heat not only causes energy loss but also leads to overheating of the rotor core unit 203, so that it is necessary to prevent the rotor magnetic teeth 205 and the rotor magnetic pole 204 from falling in the circumferential direction.

上記の点にかんがみ、本実施形態では、多数の締結具２０６をロータコアユニット２０３の外周部に配置して複数のロータ磁極２０４及びロータ磁性歯２０５を締結している。この締結具２０６の締結作用により、トルク発生時にロータ磁性歯２０５やロータ磁極２０４が円周方向に倒れるのを防止し、ロータ磁性歯２０５とロータ磁極２０４との接触面や、ロータ磁性歯２０５を構成する電磁鋼板同士の接触面の面圧及び摩擦力を増加させている。 In view of the above points, in the present embodiment, a plurality of fasteners 206 are arranged on the outer periphery of the rotor core unit 203 to fasten the plurality of rotor magnetic poles 204 and the rotor magnetic teeth 205. The fastening action of the fastener 206 prevents the rotor magnetic teeth 205 and the rotor magnetic poles 204 from falling in the circumferential direction when torque is generated. The contact surfaces of the rotor magnetic teeth 205 and the rotor magnetic poles 204 and the rotor magnetic teeth 205 The surface pressure and frictional force of the contact surface between the electromagnetic steel plates to be configured are increased.

なお、締結具２０６は、アルミのように強度があって加工精度が高い非磁性材料を用いると良い。これにより、締結効果を高めると共に、ロータ磁極２０４のＮ極、Ｓ極間の磁気的短絡を防止し、漏れ磁束を減少させることができる。
また、締結具２０６を多数、分離して配置することで、循環電流が流れるのを防止することができ、半径方向からの組み立てを容易にしている。また、締結具２０６を細長い棒状に形成することで、渦電流を流れにくくして損失低減を図っている。 The fastener 206 is preferably made of a nonmagnetic material that has strength and high processing accuracy, such as aluminum. As a result, the fastening effect can be enhanced, and a magnetic short circuit between the N pole and the S pole of the rotor magnetic pole 204 can be prevented, and the leakage magnetic flux can be reduced.
Further, by arranging a number of the fasteners 206 separately, it is possible to prevent the circulating current from flowing, and to facilitate assembly from the radial direction. Further, by forming the fastener 206 in the shape of a long and narrow bar, it is difficult for the eddy current to flow and the loss is reduced.

更に、ロータコアユニット２０３の内周部の締結具２０７は、後述する締結具２１１と共に、ロータ磁極２０４及びロータ磁性歯２０５が半径方向に倒れたり移動するのを防止している。この締結具２０７にも、アルミのように強度があって加工精度が高い非磁性材料を用いると良い。これにより、締結効果を高めると共に、ロータ磁極２０４のＮ極、Ｓ極間の磁気的短絡を防止し、漏れ磁束を減少させることができる。 Further, the fastener 207 on the inner peripheral portion of the rotor core unit 203, together with the fastener 211 described later, prevents the rotor magnetic pole 204 and the rotor magnetic teeth 205 from falling or moving in the radial direction. The fastener 207 may be made of a nonmagnetic material that has strength and high processing accuracy, such as aluminum. As a result, the fastening effect can be enhanced and a magnetic short circuit between the N pole and the S pole of the rotor magnetic pole 204 can be prevented, and the leakage magnetic flux can be reduced.

また、図４、図５に示すごとく、ロータ磁性歯２０５の側面には係止部２１６が形成されている。
締結具２０６による締結力がロータ磁性歯２０５に作用していることや、ロータ磁極２０４が軸方向から見てほぼ扇形に形成されていること、更には回転時の遠心力等により、ロータ磁極２０４には常に半径方向外向きの力が働く。このため、折り曲げ部２１５を残して電磁鋼板をコ字形（Ｕ−ｓｈａｐｅｄ：以下、同じ）に切り起こすことにより係止部２１６を形成し、その突出した部分をロータ磁極２０４に対するストッパーとして作用させ、ロータ磁極２０４が半径方向の外側に飛び出すのを防止している。 As shown in FIGS. 4 and 5, a locking portion 216 is formed on the side surface of the rotor magnetic tooth 205.
Due to the fact that the fastening force of the fastener 206 acts on the rotor magnetic teeth 205, the rotor magnetic pole 204 is formed in a sector shape when viewed from the axial direction, and the centrifugal force during rotation, etc. Always has a radially outward force. For this reason, the latching portion 216 is formed by cutting the electromagnetic steel sheet into a U-shape (U-shaped: hereinafter the same) while leaving the bent portion 215, and the protruding portion acts as a stopper for the rotor magnetic pole 204, The rotor magnetic pole 204 is prevented from jumping outward in the radial direction.

なお、積層鋼板は弾性を有するため、ロータ磁極２０４を半径方向外側から挿入する際に係止部２１６が支障になるおそれはない。更に、モータの運転時にロータコアユニット２０３が熱膨張したとしても、積層鋼板の弾性により、ロータ磁極２０４が半径方向外向きに移動するだけで、ロータコアユニット２０３の外径増加を防ぐことができる。 In addition, since the laminated steel plate has elasticity, there is no possibility that the locking portion 216 becomes an obstacle when the rotor magnetic pole 204 is inserted from the outside in the radial direction. Furthermore, even if the rotor core unit 203 thermally expands during motor operation, the outer diameter of the rotor core unit 203 can be prevented from increasing only by moving the rotor magnetic pole 204 outward in the radial direction due to the elasticity of the laminated steel plates.

図２に戻って、ロータコアホルダ２０８の下面には、ロータ磁性歯２０５を受容する溝部２１０が放射状に形成されている。ロータ磁性歯２０５をこれらの溝部２１０に嵌合させ、カシメによって固定することにより、ロータコアユニット２０３とロータコアホルダ２０８とを一体的かつ強固に連結することができる。
また、ロータ磁性歯２０５と溝部２１０との嵌合部分を外側から覆うように、ベルト状の締結具２１１が取り付けられる。この締結具２１１も、前記締結具２０６，２０７と同様にアルミ等の非磁性材料からなっている。 Returning to FIG. 2, grooves 210 for receiving the rotor magnetic teeth 205 are formed radially on the lower surface of the rotor core holder 208. By fitting the rotor magnetic teeth 205 into these grooves 210 and fixing them by caulking, the rotor core unit 203 and the rotor core holder 208 can be integrally and firmly connected.
Further, a belt-like fastener 211 is attached so as to cover the fitting portion between the rotor magnetic teeth 205 and the groove portion 210 from the outside. Similar to the fasteners 206 and 207, the fastener 211 is also made of a nonmagnetic material such as aluminum.

ロータコアホルダ２０８の上面（溝部２１０とは反対側の面）には、軸方向にボルト孔２０９が複数形成されている。これらのボルト孔２０９は、図示されていないシャフトや各種の負荷（以下、これらを総称して負荷という）をボルトによってロータコアホルダ２０８に連結するためのものであり、ロータコアユニット２０３の発生トルクがロータコアホルダ２０８を介して負荷に伝達されるようになっている。 A plurality of bolt holes 209 are formed in the axial direction on the upper surface of the rotor core holder 208 (the surface opposite to the groove portion 210). These bolt holes 209 are for connecting a shaft (not shown) and various loads (hereinafter collectively referred to as loads) to the rotor core holder 208 with bolts, and the generated torque of the rotor core unit 203 is generated by the rotor core. It is transmitted to the load via the holder 208.

この実施形態において、ロータコアホルダ２０８も、アルミ等の非磁性材料によって形成することにより、ロータコアホルダ２０８を通じた磁気抵抗を高くしてロータ磁極２０４のＮ極とＳ極との磁気的短絡を防止することができる。
なお、締結具２０６，２０７，２１１及びロータコアホルダ２０８を、アルミ以外の非磁性材料により形成しても良いのは言うまでもない。 In this embodiment, the rotor core holder 208 is also formed of a nonmagnetic material such as aluminum, thereby increasing the magnetic resistance through the rotor core holder 208 and preventing a magnetic short circuit between the N pole and the S pole of the rotor magnetic pole 204. be able to.
Needless to say, the fasteners 206, 207, 211 and the rotor core holder 208 may be formed of a nonmagnetic material other than aluminum.

次に、本発明の第２実施形態を説明する。
前述した第１実施形態では、ロータコアホルダ２０８に、ロータ磁性歯２０５を嵌合させるための溝部２１０を形成することが必要である。この種のカシメ溝は、通常は平行な溝部として形成されるが、第１実施形態では構造上、放射状に形成しなくてはならず、その加工に多くの時間や労力を要する。
また、カシメによってロータコアホルダ２０８とロータ磁性歯２０５とを連結する際に、ロータ磁性歯２０５の積層鋼板を構成する個々の電磁鋼板に力を均等に加えることが難しく、応力集中が起きやすいという問題もある。
更に、締結具２０６の強度が小さい場合、ロータ磁極２０４とロータ磁性歯２０５との摩擦力が小さくなり、ロータコアユニット２０３からロータコアホルダ２０８側に伝達されるトルクが小さくなって高トルク密度化の要請に応えられなくなる。
そこで、本発明の第２実施形態は、上記の点を改良したものである。 Next, a second embodiment of the present invention will be described.
In the first embodiment described above, it is necessary to form the groove 210 for fitting the rotor magnetic teeth 205 in the rotor core holder 208. This type of caulking groove is normally formed as a parallel groove portion, but in the first embodiment, it must be formed radially in terms of the structure, and the processing requires a lot of time and labor.
Further, when connecting the rotor core holder 208 and the rotor magnetic teeth 205 by caulking, it is difficult to apply a force evenly to the individual electromagnetic steel sheets constituting the laminated steel sheets of the rotor magnetic teeth 205, and stress concentration tends to occur. There is also.
Further, when the strength of the fastener 206 is small, the frictional force between the rotor magnetic pole 204 and the rotor magnetic teeth 205 becomes small, the torque transmitted from the rotor core unit 203 to the rotor core holder 208 side becomes small, and a request for high torque density is required. Can no longer respond.
Therefore, the second embodiment of the present invention is an improvement of the above points.

図６は、第２実施形態を示す分解斜視図である。
まず、ステータユニット１００の構成は第１実施形態と同様である。図６では、便宜的にリング形コイルの図示が省略されている。
ロータコアユニット２１７は、積層鋼板からなる多数のロータ磁性歯２１８と、隣り合うロータ磁性歯２１８の隙間に配置されるロータ磁極２０４とを備えている。なお、ロータ磁極２０４は前記同様に軸方向から見てほぼ扇形に形成されている。
また、ロータ磁性歯２１８は、前記ロータ磁性歯２０５と同様にロータ磁極２０４に係止する係止部２１６を備えているが、この実施形態では前記締結具２０６が不要なため、ロータ磁性歯２１８には、締結具２０６に嵌合させるための溝部が存在しない。 FIG. 6 is an exploded perspective view showing the second embodiment.
First, the configuration of the stator unit 100 is the same as that of the first embodiment. In FIG. 6, the ring-shaped coil is not shown for convenience.
The rotor core unit 217 includes a large number of rotor magnetic teeth 218 made of laminated steel plates and a rotor magnetic pole 204 disposed in a gap between adjacent rotor magnetic teeth 218. In addition, the rotor magnetic pole 204 is formed in a substantially fan shape when viewed from the axial direction as described above.
The rotor magnetic tooth 218 includes a locking portion 216 that locks to the rotor magnetic pole 204 in the same manner as the rotor magnetic tooth 205. However, in this embodiment, the fastener 206 is not required, so the rotor magnetic tooth 218 is not required. There is no groove for fitting with the fastener 206.

更に、図６に拡大して示すように、隣り合うロータ磁性歯２１８の間の、ロータ磁極２０４の上部の隙間２２０には、ロータ磁極２０４と同様にほぼ扇形に形成されたスペーサ２２１がそれぞれ収容される。これらのスペーサ２２１は、後述する如く、ロータ磁性歯２１８と共に、後述するロータコアホルダ２１９に焼き嵌めによって一体的に固定される。また、スペーサ２２１は、アルミのように強度が高く加工精度に優れた非磁性材料によって形成されている。
２１９はロータコアホルダであり、第１実施形態のロータコアホルダ２０８と同様にアルミ等の非磁性材料からなるが、特に、積層鋼板より降伏応力が低い材料、または、弾性係数が十分に低い材料が使用される。 Further, as shown in an enlarged view in FIG. 6, spacers 221 formed in a substantially fan shape are accommodated in the gaps 220 above the rotor magnetic poles 204 between the adjacent rotor magnetic teeth 218 in the same manner as the rotor magnetic poles 204. Is done. As will be described later, these spacers 221 are integrally fixed together with the rotor magnetic teeth 218 to the rotor core holder 219 described later by shrink fitting. The spacer 221 is made of a nonmagnetic material having high strength and excellent processing accuracy such as aluminum.
219 is a rotor core holder, which is made of a nonmagnetic material such as aluminum like the rotor core holder 208 of the first embodiment, but in particular, a material having a lower yield stress than a laminated steel plate or a material having a sufficiently low elastic modulus is used. Is done.

上記構成において、ステータユニット１００側のリング形コイルに流れる交番電流により発生した磁界の方向は、ロータ磁性歯２１８の部分において常に変化する。このような磁界の方向の変化は、渦電流を発生させ、熱損失を発生させる。これにより、モータのエネルギー変換効率が下がるだけでなく、熱応力を発生させ，強度的な問題にも発展することになる。
このため、第１実施形態と同様に第２実施形態でも、渦電流を抑制するために、ロータ磁性歯２１８として積層鋼板を使用している。
また、ロータ磁性歯２１８は、発生トルクをロータコアホルダ２１９に効率よく伝達する必要があるが、この第２実施形態では、第１実施形態のようなカシメ構造を用いずに、焼き嵌め構造（焼き嵌め面圧による摩擦力）によってロータコアユニット２１７ロータコアユニット２１７ロータコアユニット２１７ロータコアユニット２１７とロータコアホルダ２１９とを連結し、ロータコアホルダ２１９側に力が伝達されるようにした。 In the above configuration, the direction of the magnetic field generated by the alternating current flowing through the ring coil on the stator unit 100 side always changes in the rotor magnetic teeth 218. Such a change in the direction of the magnetic field generates eddy currents and heat loss. This not only reduces the energy conversion efficiency of the motor, but also generates thermal stress, which leads to strength problems.
For this reason, in the second embodiment as well as the first embodiment, laminated steel plates are used as the rotor magnetic teeth 218 in order to suppress eddy currents.
In addition, the rotor magnetic teeth 218 need to efficiently transmit the generated torque to the rotor core holder 219. In the second embodiment, however, a shrink-fitting structure (baked-in structure) is used without using the caulking structure as in the first embodiment. The rotor core unit 217, the rotor core unit 217, the rotor core unit 217, and the rotor core holder 219 are connected to each other by a frictional force due to the fitting surface pressure), and the force is transmitted to the rotor core holder 219 side.

ところで、電磁鋼鈑は通常、厚さが均一であるため、この電磁鋼板を複数積層して積層鋼板を形成してもその厚さは均一である。従って、この積層鋼板により構成されたロータ磁性歯２１８を放射状に配置する場合、隣り合うロータ磁性歯２１８の間に軸方向から見てほぼ扇形の隙間（図６における隙間２２０）が残ることになる。このように隙間がある状態では、応力を支えることができず、焼き嵌めによってロータコアユニット２１７とロータコアホルダ２１９とを強固に連結することができない。 By the way, since the electromagnetic steel sheet is usually uniform in thickness, even if a plurality of the electromagnetic steel sheets are laminated to form a laminated steel sheet, the thickness is uniform. Therefore, when the rotor magnetic teeth 218 composed of this laminated steel plate are arranged radially, a substantially fan-shaped gap (gap 220 in FIG. 6) remains between the adjacent rotor magnetic teeth 218 when viewed from the axial direction. . In such a state where there is a gap, the stress cannot be supported, and the rotor core unit 217 and the rotor core holder 219 cannot be firmly connected by shrink fitting.

よって、この第２実施形態では、焼き嵌め応力が加わる隙間２２０に、軸方向から見てほぼ扇形のスペーサ２２１を配置することとした。すなわち、隣り合うロータ磁性歯２１８の間の隙間２２０には、ロータ磁極２０４とスペーサ２２１とが配置されることになり、焼き嵌めによる強力な圧縮応力はロータ磁極２０４とスペーサ２２１とに分散して加わる。これにより、ロータ磁極２０４が破損するのを防止することができる。
もちろん、ロータ磁極２０４の強度が，焼き嵌めによる圧縮応力に対して十分強い場合は、スペーサ２２１の代わりにロータ磁極２０４を直接、焼き嵌めてしても良い。こうすると、スペーサ２２１を用いる場合に比べて、ロータ磁極２０４として面積の大きな永久磁石を使うことができ、モータの出力トルクの向上に繋がる。 Therefore, in the second embodiment, the substantially fan-shaped spacer 221 is disposed in the gap 220 to which shrink fitting stress is applied as viewed from the axial direction. That is, the rotor magnetic pole 204 and the spacer 221 are disposed in the gap 220 between the adjacent rotor magnetic teeth 218, and the strong compressive stress due to shrink fitting is distributed to the rotor magnetic pole 204 and the spacer 221. Join. Thereby, it is possible to prevent the rotor magnetic pole 204 from being damaged.
Of course, when the strength of the rotor magnetic pole 204 is sufficiently strong against the compressive stress due to shrink fitting, the rotor magnetic pole 204 may be directly shrink fitted instead of the spacer 221. In this case, a permanent magnet having a large area can be used as the rotor magnetic pole 204 as compared with the case where the spacer 221 is used, which leads to an improvement in the output torque of the motor.

なお、上記のような電磁ユニットを構成する上での課題の一つに、組立性の向上がある。特に、ロータ磁性歯２１８の半径方向の位置決め精度は、モータの出力トルクに直結するため非常に重要である。ところが、図６に示したような構造は部品点数が多いため、個々の部品の加工精度の影響も大きく、加えて、組立精度の影響もある。
これらの点を考慮して、本実施形態では、図７、図８に示すような手順により電磁ユニットを組み立てることとし、これによってロータ磁性歯２１８の位置決め精度を向上させ、十分な出力トルクを確保するようにした。同時に、電磁ユニットの組立性や作業性の向上を可能にしている。 One of the problems in constructing the electromagnetic unit as described above is an improvement in assemblability. Particularly, the positioning accuracy in the radial direction of the rotor magnetic teeth 218 is very important because it is directly connected to the output torque of the motor. However, since the structure as shown in FIG. 6 has a large number of parts, the influence of the processing accuracy of individual parts is large, and in addition, there is also the influence of assembly accuracy.
In consideration of these points, in this embodiment, the electromagnetic unit is assembled according to the procedure shown in FIGS. 7 and 8, thereby improving the positioning accuracy of the rotor magnetic teeth 218 and ensuring sufficient output torque. I tried to do it. At the same time, the assembly and workability of the electromagnetic unit can be improved.

以下、本実施形態における電磁ユニットの組立方法を図７、図８に基づいて説明する。
まず、円形の基板４０２とその中央部に形成された凸部４０３とからなる第１の組立ジグ４０１を用意する（図７（ａ））。
次に、第１の組立ジグ４０１の基板４０２上に、第２の組立ジグ４０４をネジ止めする（図７（ｂ））。第２の組立ジグ４０４は、リング状の基板４０５と、その上面において円周方向に配置された多数の突起４０６を備えている。ここで、突起４０６は、ロータ磁性歯２１８の隙間に収容できるような大きさを持ち、ロータ磁性歯２１８と同様に例えば１０°間隔で放射状に配置される。 Hereinafter, the assembly method of the electromagnetic unit in this embodiment is demonstrated based on FIG. 7, FIG.
First, a first assembly jig 401 including a circular substrate 402 and a convex portion 403 formed at the center thereof is prepared (FIG. 7A).
Next, the second assembly jig 404 is screwed onto the substrate 402 of the first assembly jig 401 (FIG. 7B). The second assembly jig 404 includes a ring-shaped substrate 405 and a large number of protrusions 406 arranged on the upper surface thereof in the circumferential direction. Here, the protrusions 406 have a size that can be accommodated in the gaps between the rotor magnetic teeth 218, and are arranged radially, for example, at intervals of 10 °, like the rotor magnetic teeth 218.

次いで、第２の組立ジグ４０４の基板４０５に、リング状の第３の組立ジグ４０７をネジ止めする（図７（ｃ））。
そして、第２の組立ジグ４０４の突起４０６の相互間に、ロータ磁性歯２１８をそれぞれ配置する（図７（ｄ））。 Next, the ring-shaped third assembly jig 407 is screwed to the substrate 405 of the second assembly jig 404 (FIG. 7C).
Then, the rotor magnetic teeth 218 are respectively disposed between the protrusions 406 of the second assembly jig 404 (FIG. 7D).

次に、ロータ磁性歯２１８の相互間に、スペーサ２２１をそれぞれ配置する（図８（ａ））。
この状態で、ロータ磁性歯２１８及びスペーサ２２１の上面から、ロータコアホルダ２１９を焼き嵌めする（図８（ｂ））。
その後、第１〜第３の組立ジグ４０１，４０４，４０７を取り除く（図８（ｃ））。
次いで、図８（ｃ）に示す部材を裏返し、ロータ磁性歯２１８の相互間のスペーサ２２１上に、ロータ磁極２０４をそれぞれ配置して組立を完了する。
以上のような手順で電磁ユニットを組み立てることにより、ロータ磁性歯２１８の位置決め精度が向上し、十分な出力トルクを確保することができる。 Next, spacers 221 are arranged between the rotor magnetic teeth 218 (FIG. 8A).
In this state, the rotor core holder 219 is shrink-fitted from the upper surfaces of the rotor magnetic teeth 218 and the spacers 221 (FIG. 8B).
Thereafter, the first to third assembly jigs 401, 404, and 407 are removed (FIG. 8C).
Next, the member shown in FIG. 8C is turned over, and the rotor magnetic poles 204 are respectively disposed on the spacers 221 between the rotor magnetic teeth 218 to complete the assembly.
By assembling the electromagnetic unit according to the procedure as described above, the positioning accuracy of the rotor magnetic teeth 218 is improved, and sufficient output torque can be ensured.

ここで、ロータコアホルダ２１９の下面に形成される溝２１０とロータ磁性歯２１８とが線接触するような場合、両者の接触面積は少なくなる。更に公差について考えると、溝２１０とロータ磁性歯２１８とは点接触する可能性が高い。一般に、面接触＞線接触＞点接触の順に接触面積が小さくなるのに対し、ロータコアユニット２１７からロータコアホルダ２１９に伝達しなければならない力・焼き嵌め荷重は一定である。
つまり、ロータコアホルダ２１９側の溝２１０とロータ磁性歯２１８とが点接触する状態に近いほど、応力が高くなり、強度的な問題を生じる。 Here, when the groove 210 formed on the lower surface of the rotor core holder 219 and the rotor magnetic teeth 218 are in line contact, the contact area between the two is reduced. Further, considering the tolerance, the groove 210 and the rotor magnetic teeth 218 are likely to be in point contact. In general, the contact area decreases in the order of surface contact> line contact> point contact, whereas the force / shrink fit load that must be transmitted from the rotor core unit 217 to the rotor core holder 219 is constant.
That is, the closer to the state where the groove 210 on the rotor core holder 219 side and the rotor magnetic teeth 218 are in point contact, the higher the stress is, causing a problem in strength.

このため、本実施形態では、ロータコアホルダ２１９の材質として、アルミのように積層鋼鈑よりも弾性係数・降伏応力が低く、しかも靭性の高いものを用いている。これにより、溝２１０とロータ磁性歯２１８との接触面に局所的に点接触や線接触が生じた場合でも、ロータコアホルダ２１９側を積極的に弾性変形・塑性変形させる構造としている。このロータコアホルダ２１９側の弾性変形・塑性変形により、点接触または線接触状態の接触面を面接触状態とすることができ、応力集中を緩和することができる。 For this reason, in this embodiment, as the material of the rotor core holder 219, a material having a lower elastic modulus / yield stress and higher toughness than a laminated steel plate, such as aluminum, is used. Thereby, even when a point contact or a line contact locally occurs on the contact surface between the groove 210 and the rotor magnetic teeth 218, the rotor core holder 219 side is positively elastically and plastically deformed. By this elastic deformation / plastic deformation on the rotor core holder 219 side, the contact surface in a point contact or line contact state can be brought into a surface contact state, and stress concentration can be reduced.

次に、本発明の第３実施形態を説明する。図９は第３実施形態に係る電磁ユニットの分解斜視図である。
図９において、ステータユニット１００の構成は第１実施形態、第２実施形態と同様であり、図９では、便宜的にリング形コイルの図示が省略されている。
２２２はロータコアユニットであり、積層鋼板からなる多数のロータ磁性歯２２３とそれらの相互間に配置されるロータ磁極２２４とから構成される。なお、ロータ磁性歯２２３及びロータ磁極２２４の構造については後述する。 Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 9 is an exploded perspective view of the electromagnetic unit according to the third embodiment.
In FIG. 9, the configuration of the stator unit 100 is the same as that of the first embodiment and the second embodiment, and in FIG. 9, the ring-shaped coil is not shown for convenience.
A rotor core unit 222 is composed of a large number of rotor magnetic teeth 223 made of laminated steel plates and a rotor magnetic pole 224 disposed therebetween. The structure of the rotor magnetic teeth 223 and the rotor magnetic pole 224 will be described later.

２２５は、蓋状に形成された第１のロータコアホルダであり、複数のボルト孔２２６が形成されている。なお、２３５はロータコアホルダ２２５の円筒部である。また、２２７はリング状の第２のロータコアホルダであり、第１のロータコアホルダ２２５と第２のロータコアホルダ２２７とによってロータコアユニット２２２を上下から挟んだ状態でボルト締めすることで、第１，第２のロータコアホルダ２２５，２２７及びロータコアユニット２２２が一体的に連結、固定される。
これにより、ロータコアユニット２２２に発生したトルクは第１のロータコアホルダ２２５に確実に伝達され、更に、ロータコアホルダ２２５にボルト等にて連結された負荷（図示せず）に伝達されることになる。
なお、第１，第２のロータコアホルダ２２５，２２７は、ロータ磁性歯２２３の相互間を磁気的に絶縁するためにアルミ等の非磁性材料によって形成されている。 Reference numeral 225 denotes a first rotor core holder formed in a lid shape, and has a plurality of bolt holes 226 formed therein. Reference numeral 235 denotes a cylindrical portion of the rotor core holder 225. Reference numeral 227 denotes a ring-shaped second rotor core holder. The first and first rotor core holders 227 and 227 are bolted in a state where the rotor core unit 222 is sandwiched from above and below by the first and first rotor core holders 227. The two rotor core holders 225 and 227 and the rotor core unit 222 are integrally connected and fixed.
Thereby, the torque generated in the rotor core unit 222 is reliably transmitted to the first rotor core holder 225, and further transmitted to a load (not shown) connected to the rotor core holder 225 with a bolt or the like.
The first and second rotor core holders 225 and 227 are formed of a nonmagnetic material such as aluminum in order to magnetically insulate the rotor magnetic teeth 223 from each other.

図１０は、図９の主要部の拡大図であり、特にロータ磁性歯２２３（その構成要素である電磁鋼板２２８）及びロータ磁極２２４の構造を説明するための図である。
図１０において、ロータ磁性歯２２３を構成する電磁鋼板２２８の内側端部には、テーパ部２２９が形成されている。一方、第２のロータコアホルダ２２７の外周部には、アール状に面取りされた面取り部２３０が形成されており、前記テーパ部２２９は面取り部２３０に接触するようになっている。 FIG. 10 is an enlarged view of the main part of FIG. 9, and is a diagram specifically illustrating the structure of the rotor magnetic teeth 223 (the electromagnetic steel plates 228 that are the constituent elements) and the rotor magnetic pole 224.
In FIG. 10, a tapered portion 229 is formed at the inner end portion of the electromagnetic steel plate 228 constituting the rotor magnetic tooth 223. Meanwhile, a rounded chamfered chamfered portion 230 is formed on the outer peripheral portion of the second rotor core holder 227, and the tapered portion 229 comes into contact with the chamfered portion 230.

このため、ロータコアユニット２２２の内径と第２のロータコアホルダ２２７の外径との間に誤差があっても（すなわち、真円度に寸法公差があっても）、両者を間違いなく接触させて一体化することが可能である。つまり、第２のロータコアホルダ２２７として、積層鋼鈑より柔らかいアルミを用いると、ロータコアユニット２２２の内径と第２のロータコアホルダ２２７の外径との真円度が異なっても、ロータコアホルダ２２７側が確実に降伏または弾性変形するので、寸法公差を吸収することが可能である。
また、これにより、寸法公差によるロータ磁性歯２２３の相互間の偏荷重を極力抑えることもできる。更に、少なくともロータコアユニット２２２の外径寸法を、第１のロータコアホルダ２２５の円筒部材の内径の真円度に従わせることができる。 For this reason, even if there is an error between the inner diameter of the rotor core unit 222 and the outer diameter of the second rotor core holder 227 (that is, there is a dimensional tolerance in roundness), the two are definitely brought into contact with each other. It is possible to In other words, if aluminum that is softer than the laminated steel sheet is used as the second rotor core holder 227, the rotor core holder 227 side is surely secured even if the roundness of the inner diameter of the rotor core unit 222 and the outer diameter of the second rotor core holder 227 are different. Therefore, it is possible to absorb the dimensional tolerance.
This also makes it possible to suppress the uneven load between the rotor magnetic teeth 223 due to dimensional tolerances as much as possible. Furthermore, at least the outer diameter dimension of the rotor core unit 222 can be made to follow the roundness of the inner diameter of the cylindrical member of the first rotor core holder 225.

更に、図１０に示すように、ロータ磁性歯２２３の両側面には、電磁鋼板２２８をコ字状に切り起こすことにより係止部２３１が形成されている。また、この係止部２３１に合致するように、ロータ磁極２２４の両側面には凹部２３２が形成されている。
これらの係止部２３１及び凹部２３２は、何れもロータコアユニット２２２の軸と同一平面上にあり、しかも、上記軸に対して非平行に、つまり傾いて形成されている。また、ロータコアユニット２２２の組立に当たっては、係止部２３１が凹部２３２に収容されるようにロータ磁性歯２２３とロータ磁極２２４とが組み合わされる。これにより、ロータユニット２００Ｃの回転時に、ロータ磁極２２４が半径方向外側に飛び出したり移動したりするのを防止することができる。 Further, as shown in FIG. 10, locking portions 231 are formed on both side surfaces of the rotor magnetic teeth 223 by cutting and raising the electromagnetic steel plate 228 in a U shape. Further, concave portions 232 are formed on both side surfaces of the rotor magnetic pole 224 so as to match the locking portion 231.
The locking portions 231 and the recesses 232 are both on the same plane as the axis of the rotor core unit 222, and are formed non-parallel to the axis, that is, inclined. Further, when the rotor core unit 222 is assembled, the rotor magnetic teeth 223 and the rotor magnetic pole 224 are combined so that the locking portion 231 is accommodated in the recess 232. Thereby, it is possible to prevent the rotor magnetic pole 224 from jumping out or moving radially outward when the rotor unit 200C rotates.

本実施形態においても、ロータ磁極２２４は軸方向から見てほぼ扇形に形成され、このロータ磁極２２４がロータ磁性歯２２３の間のほぼ扇形の隙間に緊密に配置されているので、ロータ磁極２２４が移動または脱落するおそれは少ない。
ここで、ロータ磁極２２４が配置される隙間にもロータ磁極２２４自身にも、寸法公差が存在する。従って、ロータ磁極２２４が半径方向内側に移動し過ぎないように、所定の隙間よりもロータ磁極２２４の内径側厚みは薄めに、すなわち隙間公差によって製造され、ロータ磁極２２４の外径側厚みは厚めに、すなわち厚め公差によって製造されている。
また、係止部２３１はバネ特性を持つため、寸法公差があってもある程度屈曲するように設計することにより、寸法公差や熱膨張による寸法変化を、ばね部分の屈曲具合によって吸収することができる。
なお、第１のロータコアホルダ２２５の円筒部２３５の内周面は、前記面取り部２３０と同様にアール状に面取りされている。そして、この面取り部に対応するロータ磁性歯２２８側にも、図１０に示すごとく半月状の凹部２３３が設けられている。この凹部２３３とロータコアホルダ２２５側の面取り部とを係止させることにより、組立性が一層向上する。 Also in this embodiment, the rotor magnetic pole 224 is formed in a substantially sector shape when viewed from the axial direction, and the rotor magnetic pole 224 is closely arranged in the substantially sector-shaped gap between the rotor magnetic teeth 223. There is little risk of moving or dropping out.
Here, there is a dimensional tolerance in both the gap where the rotor magnetic pole 224 is disposed and the rotor magnetic pole 224 itself. Therefore, the rotor magnetic pole 224 is manufactured with a smaller thickness on the inner diameter side than the predetermined gap so that the rotor magnetic pole 224 does not move inward in the radial direction, that is, with a gap tolerance, and the outer diameter of the rotor magnetic pole 224 is thicker. In other words, it is manufactured with a thicker tolerance.
In addition, since the locking portion 231 has a spring characteristic, it is possible to absorb the dimensional tolerance and the dimensional change due to thermal expansion by the bending condition of the spring portion by designing it to be bent to some extent even if there is a dimensional tolerance. .
The inner peripheral surface of the cylindrical portion 235 of the first rotor core holder 225 is chamfered in a round shape like the chamfered portion 230. Further, as shown in FIG. 10, a half-moon-shaped recess 233 is also provided on the rotor magnetic tooth 228 side corresponding to the chamfered portion. By associating the recess 233 with the chamfered portion on the rotor core holder 225 side, the assemblability is further improved.

図１１は、本発明の第４実施形態を示す分解斜視図である。
この実施形態は、第３実施形態における第１のロータコアホルダ２２５を円板部と円筒部とに分離し、それぞれを第１のロータコアホルダ２３４、第３のロータコアホルダ２３６として、第２のロータコアホルダ２２７と共に用いたものである。第１のロータコアホルダ２３４には、第２のロータコアホルダ２２７をボルト締めするためのボルト孔２３７と、第３のロータコアホルダ２３６をボルト締めするためのボルト孔２３８とが形成されている。
なお、第１，第２，第３のロータコアホルダ２３４，２２７，２３６は、何れもアルミ等の非磁性材料によって形成されている。 FIG. 11 is an exploded perspective view showing a fourth embodiment of the present invention.
In this embodiment, the first rotor core holder 225 in the third embodiment is separated into a disc part and a cylindrical part, and the first rotor core holder 234 and the third rotor core holder 236 are used as the second rotor core holder 236, respectively. Used with 227. Bolt holes 237 for bolting the second rotor core holder 227 and bolt holes 238 for bolting the third rotor core holder 236 are formed in the first rotor core holder 234.
The first, second, and third rotor core holders 234, 227, and 236 are all formed of a nonmagnetic material such as aluminum.

この実施形態においては、第１のロータコアホルダ２３４と第２のロータコアホルダ２２７とによりロータコアユニット２２２を上下から挟んでボルト締めし、更に、第１のロータコアホルダ２３４と第３のロータコアホルダ２３６とをボルト締めすることでロータユニット２００Ｄが一体的に形成されるようになっている。
なお、ロータ磁性歯２２３の外周側端部には、図１０の２２９：テーパ部２２９：テーパ部２２９：テーパ部テーパ部２２９と同様なテーパ部を形成し、このテーパ部に対応する第３のロータコアホルダ２３６の内周面には、図１０のアール部２３０と同様のアール部を形成することが望ましい。
また、第１，第２，第３のロータコアホルダ２３４，２２７，２３６の軸位置公差を抑えるため、例えば第１のロータコアホルダ２３４と第２のロータコアホルダ２２７、第１のロータコアホルダ２３４と第３のロータコアホルダ２３６というように、円筒状の部品を軸心方向に並べて嵌め合わせる嵌合構造とすることが望ましい。
ここで、ロータ磁性歯２２３のテーパ部は、内周側端部、外周側端部の両方または何れか一方に形成すれば良く、このテーパ部に対応させてロータコアホルダ側のアール部を形成すれば良い。 In this embodiment, the rotor core unit 222 is sandwiched from above and below by the first rotor core holder 234 and the second rotor core holder 227 and bolted, and further, the first rotor core holder 234 and the third rotor core holder 236 are connected. The rotor unit 200D is integrally formed by bolting.
Note that a tapered portion similar to 229: tapered portion 229: tapered portion 229: tapered portion tapered portion 229 in FIG. 10 is formed at the outer peripheral side end portion of the rotor magnetic tooth 223, and a third portion corresponding to this tapered portion is formed. It is desirable to form a rounded portion similar to the rounded portion 230 in FIG. 10 on the inner peripheral surface of the rotor core holder 236.
Further, in order to suppress the axial position tolerance of the first, second, and third rotor core holders 234, 227, and 236, for example, the first rotor core holder 234, the second rotor core holder 227, the first rotor core holder 234, and the third The rotor core holder 236 preferably has a fitting structure in which cylindrical parts are aligned and fitted in the axial direction.
Here, the taper portion of the rotor magnetic teeth 223 may be formed at either or both of the inner peripheral side end portion and the outer peripheral side end portion, and the rounded portion on the rotor core holder side is formed corresponding to the tapered portion. It ’s fine.

次に、本発明の第５実施形態を説明する。
前述した第１〜第４実施形態では、電磁鋼板を複数積層した積層鋼板によりロータ磁性歯を構成しているため、電磁ユニット全体として部品数が多くなる。また、ロータ磁性歯とステータ磁性歯との間の隙間を短くして磁気抵抗を減少させるためには、ロータ磁性歯の精密な組立が必要であるが、そのためには、積層鋼板を精密に作製しなくてはならない。しかし、電磁鋼板の精密な切り出しは困難であると共に、電磁鋼板を１枚ずつ精密に位置を合わせて積層することも難しい。
また、各部品の寸法公差の吸収を、金属自体の弾性変形や塑性変形に依存しているため、寸法公差の吸収幅が小さく、僅かな寸法公差を吸収するために大きな力が発生する等の問題がある。
そこで、本発明の第５実施形態は、上記問題を解決しようとするものである。 Next, a fifth embodiment of the present invention will be described.
In the first to fourth embodiments described above, the rotor magnetic teeth are configured by the laminated steel plates obtained by laminating a plurality of electromagnetic steel plates, so that the number of parts increases as a whole electromagnetic unit. In order to reduce the magnetic resistance by shortening the gap between the rotor magnetic teeth and the stator magnetic teeth, precise assembly of the rotor magnetic teeth is necessary. I have to do it. However, it is difficult to accurately cut out the electromagnetic steel sheets, and it is also difficult to stack the magnetic steel sheets one by one in precise alignment.
In addition, the absorption of dimensional tolerance of each part depends on the elastic deformation and plastic deformation of the metal itself, so the absorption width of the dimensional tolerance is small, and a large force is generated to absorb the slight dimensional tolerance. There's a problem.
Therefore, the fifth embodiment of the present invention is intended to solve the above problem.

図１２，図１３は第５実施形態を示す分解斜視図であり、図１４は図１２，図１３におけるロータ磁性歯及びロータ磁極等の斜視図である。
図１２において、１００Ａはステータユニットであり、軸方向に短いほぼ円筒状の第１のステータコア１０４と、同じくほぼ円筒状の第２のステータコア１０５と、これらのステータコア１０４，１０５を磁気的に結合するヨーク１５１と、を備えている。第１のステータコア１０４の内径は第２のステータコア１０５の外径より長く、これらのステータコア１０４，１０５は同心円状に配置されている。また、ステータコア１０４，１０５の対向面には、その全周にわたり、ステータ磁性歯１０６，１０７がそれぞれ形成されている。なお、外側のステータ磁性歯１０６と内側のステータ磁性歯１０７とは、周方向に５°ずらして形成されているが、このずれ角は５°以外であっても良い。
ステータコア１０４，１０５は圧粉磁芯により形成されており、これらの中心軸はロータユニット２００Ｅの回転軸に一致している。
なお、ステータコア１０４，１０５の隙間にはリング形コイルが収納されるが、図１２、図１３では便宜的にリング形コイルの図示を省略してある。 12 and 13 are exploded perspective views showing the fifth embodiment, and FIG. 14 is a perspective view of the rotor magnetic teeth and the rotor magnetic poles in FIGS. 12 and 13.
In FIG. 12, reference numeral 100A denotes a stator unit, which is a substantially cylindrical first stator core 104 short in the axial direction, a second substantially cylindrical second stator core 105, and these stator cores 104 and 105 are magnetically coupled. And a yoke 151. The inner diameter of the first stator core 104 is longer than the outer diameter of the second stator core 105, and these stator cores 104, 105 are arranged concentrically. Further, stator magnetic teeth 106 and 107 are formed on the opposing surfaces of the stator cores 104 and 105 over the entire circumference thereof. The outer stator magnetic teeth 106 and the inner stator magnetic teeth 107 are formed by being shifted by 5 ° in the circumferential direction, but the deviation angle may be other than 5 °.
The stator cores 104 and 105 are formed of dust cores, and their central axes coincide with the rotation axis of the rotor unit 200E.
Although a ring coil is accommodated in the gap between the stator cores 104 and 105, the ring coil is not shown in FIGS. 12 and 13 for convenience.

２３９はロータコアユニットであり、前記ステータコア１０４，１０５の隙間においてリング形コイルの上方に配置されるものである。
このロータコアユニット２３９は、多数のロータ磁性歯２４０を円周方向に沿って放射状に配置し、隣り合うロータ磁性歯２４０の間にロータ磁極２４１（図１３参照）を配置して構成されている。ロータ磁極２４１は、前記同様に軸方向から見てほぼ扇形に形成されている。 A rotor core unit 239 is arranged above the ring coil in the gap between the stator cores 104 and 105.
The rotor core unit 239 is configured such that a large number of rotor magnetic teeth 240 are arranged radially along the circumferential direction, and rotor magnetic poles 241 (see FIG. 13) are arranged between adjacent rotor magnetic teeth 240. The rotor magnetic pole 241 is formed in a substantially fan shape when viewed from the axial direction as described above.

なお、ロータ磁性歯２４０は積層鋼板によって構成されており、この点では第１〜第４実施形態と共通する。しかし、この第５実施形態では、複数枚の電磁鋼板を予め接着してなる積層鋼板、すなわち接着鋼板からワイヤカットにより切り出してロータ磁性歯２４０を作製する点が、第１〜第４実施形態と大きく異なっている。また、隣り合うロータ磁性歯２４０は、円周方向に５°の間隔（角度）で配置されており、この間隔（角度）は５°に限定されるものではない。
ロータ磁性歯２４０として接着鋼板を用いることにより、部品点数が減り、組立が容易になる。また、接着鋼板からワイヤカットにて切り出すことにより、精密な形状のロータ磁性歯２４０を作製することができる。 In addition, the rotor magnetic tooth 240 is comprised by the laminated steel plate, and is common with the 1st-4th embodiment in this point. However, in this fifth embodiment, the point that the rotor magnetic teeth 240 are produced by cutting a laminated steel sheet obtained by bonding a plurality of electromagnetic steel sheets in advance, that is, from a bonded steel sheet, by wire cutting is the same as the first to fourth embodiments. It is very different. Adjacent rotor magnetic teeth 240 are arranged at an interval (angle) of 5 ° in the circumferential direction, and the interval (angle) is not limited to 5 °.
By using an adhesive steel plate as the rotor magnetic teeth 240, the number of parts is reduced and assembly is facilitated. Moreover, the rotor magnetic tooth 240 of a precise shape can be produced by cutting out from the bonded steel sheet by wire cutting.

図１３，図１４において、２４２は電磁鋼板であり、ロータ磁性歯２４０の構成部品として参考的に図示したものである。ロータ磁性歯２４０（電磁鋼板２４２）の外周部ほぼ中央には、切り欠き２４３が形成されており、ロータコアユニット２３９を構成した際に円周方向に連続する切り欠き２４３には、リング状の締結具２４７が取り付けられる。また、図１４に詳しく示すように、ロータ磁性歯２４０（電磁鋼板２４２）の軸方向一端部にも、切り欠き２４５，２４６が形成されている。これらの切り欠き２４５，２４６には、図１２，図１３に示す如く、リング状の別の締結具２４８，２４９がそれぞれ取り付けられる。
締結具２４７，２４８，２４９は、プラスチック等の非磁性材料、非導電材料によって構成されている。これらの締結具２４７，２４８，２４９を用いて多数のロータ磁性歯２４０及びロータ磁極２４１を一体的に締結することで、ロータ磁極２４１の脱落や移動を防ぎ、外力（例えばトルクや磁気吸引力）に対して安定かつ強固なロータコアユニット２３９を形成することができる。 In FIGS. 13 and 14, reference numeral 242 denotes an electromagnetic steel sheet, which is shown as a reference component of the rotor magnetic tooth 240. A notch 243 is formed at substantially the center of the outer peripheral portion of the rotor magnetic tooth 240 (electromagnetic steel plate 242). When the rotor core unit 239 is formed, the notch 243 that is continuous in the circumferential direction is connected to a ring-like fastening. A tool 247 is attached. Further, as shown in detail in FIG. 14, notches 245 and 246 are also formed at one axial end portion of the rotor magnetic tooth 240 (the electromagnetic steel plate 242). These notches 245 and 246 are attached with other ring-shaped fasteners 248 and 249, respectively, as shown in FIGS.
The fasteners 247, 248, and 249 are made of a nonmagnetic material such as plastic, or a nonconductive material. The rotor magnetic teeth 240 and the rotor magnetic pole 241 are integrally fastened by using these fasteners 247, 248, and 249 to prevent the rotor magnetic pole 241 from falling off and moving, and external force (for example, torque or magnetic attraction force). In contrast, a stable and strong rotor core unit 239 can be formed.

更に、ロータ磁性歯２４０（電磁鋼板２４２）の軸方向他端部（切り欠き２４５，２４６とは反対側の端部）には、スリット２４４が形成されている。このスリット２４４により、ロータ磁性歯２４０には半径方向のバネ力が付与されるので、ある程度大きな寸法公差があったとしても、小さい応力によって公差を吸収することができる。
上記スリット２４４によるロータ磁性歯２４０のバネ作用は、後述するロータコアホルダ２５０，２５２及びロータコアユニット２３９の径や真円度が多少異なって公差があったとしても、この公差の吸収に寄与する。これにより、寸法公差によるロータ磁性歯２４０の相互間の偏荷重を極力抑制することができる。更に、ロータ磁性歯２４０の内径側の組み立て寸法は、ロータコアホルダ２５０の円筒部外側の真円度に従わせることができる。 Furthermore, a slit 244 is formed at the other axial end of the rotor magnetic tooth 240 (electromagnetic steel plate 242) (the end opposite to the notches 245 and 246). The slit 244 applies a spring force in the radial direction to the rotor magnetic teeth 240, so even if there is a large dimensional tolerance, the tolerance can be absorbed by a small stress.
The spring action of the rotor magnetic teeth 240 by the slits 244 contributes to the absorption of this tolerance even if there are some tolerances due to slightly different diameters and roundness of the rotor core holders 250 and 252 and the rotor core unit 239 described later. Thereby, the uneven load between the rotor magnetic teeth 240 due to dimensional tolerance can be suppressed as much as possible. Further, the assembly dimension on the inner diameter side of the rotor magnetic teeth 240 can be made to follow the roundness of the outer side of the cylindrical portion of the rotor core holder 250.

また、図１３において、２５０は第１のロータコアホルダであり、その下面には円筒部２５１が形成されている。なお、図１２において、２５３はロータコアホルダ２５０に形成されたボルト孔である。
更に、２５２はリング状の第２のロータコアホルダであり、第１のロータコアホルダ２５０と共にロータコアユニット２３９を軸方向に挟み込んだ状態でボルト締めすることにより、第１，第２のロータコアホルダ２５０，２５２及びロータコアユニット２３９が一体的に連結、固定される。
ここで、第１，第２のロータコアホルダ２５０，２５２は、アルミのように強度が高く加工精度に優れ、かつ高靱性の非磁性材料によって形成されている。前記同様に、非磁性材料からなるロータコアホルダ２５０，２５２は、ロータ磁性歯２４０同士の磁気的短絡を防止している。
なお、図示されていないが、第１のロータコアホルダ２５０には、ボルト等によって負荷が連結されるものである。
上述したロータコアユニット２３９、締結具２４７，２４８，２４９、第１，第２のロータコアホルダ２５０，２５２により、ロータユニット２００Ｅが構成されている。 In FIG. 13, reference numeral 250 denotes a first rotor core holder, and a cylindrical portion 251 is formed on the lower surface thereof. In FIG. 12, reference numeral 253 denotes a bolt hole formed in the rotor core holder 250.
Further, reference numeral 252 denotes a ring-shaped second rotor core holder, and the first and second rotor core holders 250 and 252 are bolted in a state where the rotor core unit 239 is sandwiched in the axial direction together with the first rotor core holder 250. And the rotor core unit 239 is integrally connected and fixed.
Here, the first and second rotor core holders 250 and 252 are made of a nonmagnetic material having high strength, excellent processing accuracy, and high toughness, such as aluminum. Similarly to the above, the rotor core holders 250 and 252 made of a non-magnetic material prevent magnetic short circuit between the rotor magnetic teeth 240.
Although not shown, a load is connected to the first rotor core holder 250 by a bolt or the like.
The rotor unit 200E is configured by the rotor core unit 239, the fasteners 247, 248, 249, and the first and second rotor core holders 250, 252 described above.

第１のロータコアホルダ２５０の前記円筒部２５１の外周面と、第２のロータコアホルダ２５２の内周面には、７２面カットの面取り部２５４，２５５がそれぞれ形成されている。
仮に、円筒部２５１の外周面とロータコアホルダ２５２の内周面とが曲面のままであると、これらの外周面及び内周面に接触するロータ磁性歯２４０との間に三日月状（ｃｒｅｓｃｅｎｔ−ｓｈａｐｅｄ）の隙間ができてしまう。この場合、第２のロータコアホルダ２５２をボルトによって第１のロータコアホルダ２５０側に引っ張り上げた際に、接着鋼板からなるロータ磁性歯２４０の接着面には、半径方向のせん断応力が発生し、力学的に不安定は状態となる。従って、円筒部２５１の外周面とロータコアホルダ２５２の内周面とに面取り部２５４，２５５を形成することで、上記の問題を解消することができる。
なお、第２のロータコアホルダ２５２の内周面の面取り部２５５には、図１４に示すロータ磁性歯２４０のテーパ部２５６が接触するものである。なお、ロータ磁性歯２４０の内周側にテーパ部を形成し、このテーパ部を第１のロータコアホルダ２５０の面取り部２５４に接触させても良い。 On the outer peripheral surface of the cylindrical portion 251 of the first rotor core holder 250 and the inner peripheral surface of the second rotor core holder 252, chamfered portions 254 and 255 having a 72-face cut are formed, respectively.
If the outer peripheral surface of the cylindrical portion 251 and the inner peripheral surface of the rotor core holder 252 remain curved, they are crescent-shaped between the outer peripheral surface and the rotor magnetic teeth 240 that contact the inner peripheral surface. ). In this case, when the second rotor core holder 252 is pulled up to the first rotor core holder 250 side by a bolt, a shearing stress in the radial direction is generated on the bonding surface of the rotor magnetic teeth 240 made of a bonded steel plate, and mechanical Is unstable. Therefore, by forming the chamfered portions 254 and 255 on the outer peripheral surface of the cylindrical portion 251 and the inner peripheral surface of the rotor core holder 252, the above problem can be solved.
The tapered portion 256 of the rotor magnetic tooth 240 shown in FIG. 14 is in contact with the chamfered portion 255 on the inner peripheral surface of the second rotor core holder 252. In addition, a taper part may be formed in the inner peripheral side of the rotor magnetic tooth 240, and this taper part may be made to contact the chamfering part 254 of the 1st rotor core holder 250. FIG.

本発明は、上述した各実施形態に何ら限定されないことは言うまでもなく、各請求項の記載を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。 Needless to say, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the description of each claim.

１００，１００Ａ：ステータユニット
１０１，１０２，１０４，１０５：ステータコア
１０３，１０６，１０７：ステータ磁性歯
１５０，１５１：ヨーク
２００，２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｃ，２００Ｄ，２００Ｅ：ロータユニット
２０１，２０４，２２４，２４１：ロータ磁極
２０２，２０５，２１８，２２３，２４０：ロータ磁性歯
２０３，２１７，２２２，２３９：ロータコアユニット
２０６，２０７，２１１，２４７，２４８，２４９：締結具
２０８，２１９，２２５，２２７，２３４，２３６，２５０，２５２：ロータコアホルダ
２０９，２２６，２３７，２３８，２５３：ボルト孔
２１０，２１２，２１４：溝部
２１３：孔部
２１５：折り曲げ部
２１６，２３１：係止部
２２０：隙間
２２１：スペーサ
２２８，２４２：電磁鋼板
２２９，２５６：テーパ部
２３０，２５４，２５５：面取り部
２３２：凹部
２３５，２５１：円筒部
２４３，２４５，２４６：切り欠き
２４４：スリット
４０１，４０４，４０７：組立ジグ
４０２，４０５：基板
４０３：凸部
４０６：突起 100, 100A: Stator units 101, 102, 104, 105: Stator cores 103, 106, 107: Stator magnetic teeth 150, 151: Yoke 200, 200A, 200B, 200C, 200D, 200E: Rotor units 201, 204, 224, 241 : Rotor magnetic pole
202, 205, 218, 223, 240: Rotor magnetic teeth 203, 217, 222, 239: Rotor core units 206, 207, 211, 247, 248, 249: Fasteners 208, 219, 225, 227, 234, 236, 250 , 252: Rotor core holders 209, 226, 237, 238, 253: Bolt holes 210, 212, 214: Groove parts 213: Hole parts 215: Bending parts 216, 231: Locking parts 220: Gap 221: Spacers 228, 242: Electromagnetic Steel plates 229, 256: Tapered portions 230, 254, 255: Chamfered portions 232: Recessed portions 235, 251: Cylindrical portions 243, 245, 246: Notches 244: Slits 401, 404, 407: Assembly jigs 402, 405: Substrate 403: Convex part 406: protrusion

Claims

Ring-shaped first and second rings each having a stator magnetic tooth row composed of a large number of stator magnetic teeth regularly arranged along the circumferential direction and arranged concentrically and magnetically coupled to each other. Stator core,
A ring coil disposed between the first and second stator cores;
A stator unit having
as well as,
A rotor magnetic tooth row composed of a large number of rotor magnetic teeth, and a rotor magnetic pole respectively disposed in a gap between the adjacent rotor magnetic teeth, wherein the rotor magnetic tooth row and the rotor magnetic pole are first and second stator cores. A rotor unit having a ring-shaped rotor core unit that is opposed to the stator magnetic tooth row and is coaxially disposed with the stator unit,
In an electromagnetic unit with
The rotor unit is
A rotor core holder made of a non-magnetic material disposed coaxially with the rotor core unit,
An electromagnetic unit characterized in that the rotor magnetic teeth formed of laminated steel plates are integrally connected and fixed to the rotor core holder by caulking.

The electromagnetic unit according to claim 1,
The electromagnetic unit, wherein the rotor magnetic pole is formed in a substantially fan shape when viewed from the axial direction.

In the electromagnetic unit according to claim 1 or 2,
An electromagnetic unit characterized in that a side surface of the rotor magnetic teeth is cut and raised, and a locking portion for locking to the rotor magnetic pole and preventing the movement is formed.

Ring-shaped first and second rings each having a stator magnetic tooth row composed of a large number of stator magnetic teeth regularly arranged along the circumferential direction and arranged concentrically and magnetically coupled to each other. Stator core,
A ring coil disposed between the first and second stator cores;
A stator unit having
as well as,
A rotor magnetic tooth row composed of a large number of rotor magnetic teeth, and a rotor magnetic pole respectively disposed in a gap between the adjacent rotor magnetic teeth, wherein the rotor magnetic tooth row and the rotor magnetic pole are first and second stator cores. A rotor unit having a ring-shaped rotor core unit that is opposed to the stator magnetic tooth row and is coaxially disposed with the stator unit,
In an electromagnetic unit with
The rotor unit is
A rotor core holder made of a non-magnetic material disposed coaxially with the rotor core unit,
An electromagnetic unit characterized in that the rotor magnetic teeth formed of laminated steel plates are integrally connected and fixed to the rotor core holder by shrink fitting.

The electromagnetic unit according to claim 4,
An electromagnetic unit characterized in that a substantially sector-shaped spacer is disposed in a gap between adjacent rotor magnetic teeth as viewed from the axial direction, and the spacer and the rotor magnetic teeth are shrink-fitted into the rotor core holder.

Ring-shaped first and second rings each having a stator magnetic tooth row composed of a large number of stator magnetic teeth regularly arranged along the circumferential direction and arranged concentrically and magnetically coupled to each other. Stator core,
A ring coil disposed between the first and second stator cores;
A stator unit having
as well as,
A rotor magnetic tooth row composed of a large number of rotor magnetic teeth, and a rotor magnetic pole respectively disposed in a gap between the adjacent rotor magnetic teeth, wherein the rotor magnetic tooth row and the rotor magnetic pole are first and second stator cores. A rotor unit having a ring-shaped rotor core unit that is opposed to the stator magnetic tooth row and is coaxially disposed with the stator unit,
In an electromagnetic unit with
The rotor unit is
A plurality of rotor core holders made of a non-magnetic material disposed coaxially with the rotor core unit;
An electromagnetic unit characterized in that the rotor core unit having the rotor magnetic teeth made of laminated steel plates is sandwiched between a plurality of the rotor core holders and integrally connected and fixed by bolting.

The electromagnetic unit according to claim 6,
The electromagnetic unit, wherein the rotor magnetic pole is formed in a substantially fan shape when viewed from the axial direction.

The electromagnetic unit according to claim 6 or 7,
An electromagnetic unit comprising a chamfered portion formed on a contact surface of the rotor core holder with the rotor magnetic teeth, and a tapered portion formed on an end of the rotor magnetic pole contacting the chamfered portion.

In the electromagnetic unit given in any 1 paragraph of Claims 6-8,
An electromagnetic unit in which a fitting structure in which the rotor core holders are fitted in the axial direction is formed on both of the rotor core holders connected to each other.

In the electromagnetic unit given in any 1 paragraph of Claims 6-9,
An electromagnetic unit comprising: a concave recess formed by cutting and raising a side surface of the rotor magnetic tooth to form a locking portion; and a concave portion locking the locking portion on the side surface of the rotor magnetic pole.

The electromagnetic unit according to claim 10,
The electromagnetic unit, wherein the engaging portion and the concave portion are formed on substantially the same plane and are not parallel to the axis of the rotor core unit.

In the electromagnetic unit given in any 1 paragraph of Claims 6-11,
For the substantially fan-shaped gap formed by the adjacent rotor magnetic teeth as viewed from the axial direction, the inner-diameter-side thickness of the rotor-shaped rotor pole is also formed by the gap tolerance, and the outer-diameter side thickness is thicker and the tolerance is larger. An electromagnetic unit characterized by being formed by.

Ring-shaped first and second rings each having a stator magnetic tooth row composed of a large number of stator magnetic teeth regularly arranged along the circumferential direction and arranged concentrically and magnetically coupled to each other. Stator core,
A ring coil disposed between the first and second stator cores;
A stator unit having
as well as,
A rotor magnetic tooth row composed of a large number of rotor magnetic teeth, and a rotor magnetic pole respectively disposed in a gap between the adjacent rotor magnetic teeth, wherein the rotor magnetic tooth row and the rotor magnetic pole are first and second stator cores. A rotor unit having a ring-shaped rotor core unit that is opposed to the stator magnetic tooth row and is coaxially disposed with the stator unit,
In an electromagnetic unit with
The rotor magnetic teeth are formed by cutting a laminated steel plate made of a plurality of pre-bonded electromagnetic steel plates by wire cutting,
The rotor unit includes a plurality of rotor core holders made of a nonmagnetic material and coaxially arranged with the rotor core unit,
An electromagnetic unit, wherein the rotor core unit is sandwiched between a plurality of the rotor core holders and integrally connected and fixed by bolting.

The electromagnetic unit according to claim 13,
An electromagnetic unit characterized in that a large number of the rotor magnetic teeth are entirely fastened with fasteners made of a nonmagnetic and nonconductive material.

The electromagnetic unit according to claim 13 or 14,
A chamfered portion is formed on a contact surface of the rotor core holder with the rotor magnetic teeth.

In the electromagnetic unit given in any 1 paragraph of Claims 13-15,
An electromagnetic unit comprising a slit formed in the rotor magnetic teeth.