JP2014082804A - 固定子および回転子を備えた電動機 - Google Patents

Abstract

【課題】鉄心が半径方向に変形せずに、鉄心とケーシングとを堅固に固定する。
【解決手段】電動機（１）の固定子（２０）は鉄心（２１）およびケーシング（２５）を含んでおり、鉄心は電動機の回転軸線方向において複数の鉄心部品（２１ａ、２１ｂ）に分割されており、複数の鉄心部品のうちの少なくとも一つの鉄心部品の内周面または外周面には、右ネジの第一鉄心ネジ山部（３１ａ）が形成されており、少なくとも一つの鉄心部品に隣接する他の鉄心部品の内周面または外周面には、左ネジの第二鉄心ネジ山部（３１ｂ）が形成されており、ケーシングの外周面または内周面には、少なくとも一つの鉄心部品の第一ネジ山部に螺合する第一ケーシングネジ山部（３５ａ）と、他の鉄心部品の第二鉄心ネジ山部に螺合する第二ケーシングネジ山部（３５ｂ）とが形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、固定子および回転子を備えた電動機に関する。特に、本発明は、固定子および回転子のうちの少なくとも一方が鉄心およびケーシングを有している電動機に関する。

電動機は固定子および回転子を主に有している。そして、固定子は、通常、そのケーシング内に鉄心を含んでいる。電動機がトルクを発生させると、トルクの反作用が固定子の鉄心に作用する。その結果、鉄心が固定子のケーシングに対して摺動する場合があり、そのような場合には、トルクが伝達されなくなる。従って、固定子の鉄心とケーシングとは堅固に締結される必要がある。

特許文献１に開示されるケーシングの内周面には、螺旋溝が形成されている。そして、固定子の外周面がケーシングの内周面に係合される。さらに、樹脂を螺旋溝に流込むことにより、固定子をケーシングに固定している。

また、特許文献２においては、周方向に分割された複数の固定子部分をケーシング内に配置し、ケーシングの両端部にフランジを締結している。そして、これらフランジによって固定子部分をケーシングの軸方向に圧縮すると、固定子部分が半径方向外側に付勢されてケーシングの内周面に圧接される。このようにして、固定子がケーシングに固定される。

特開２００４−１５９３９５号公報 特開２００６−１０９６７２号公報

しかしながら、特許文献１では樹脂が螺旋溝に良好に流込まない可能性があり、その結果、固定子が堅固に固定されない場合がある。また、特許文献２においては、フランジによって固定子部分が圧縮されるので、固定子部分が変形する場合がある。固定子部分が変形すると、固定子と回転子との間の磁気ギャップがその設計値よりも小さくなり、その結果、トルク特性に影響する可能性がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、鉄心が半径方向に変形することなしに、鉄心とケーシングとを堅固に固定することのできる電動機を提供することを目的とする。

前述した目的を達成するために１番目の発明によれば、固定子および回転子を有する電動機において、前記固定子および前記回転子のうちの少なくとも一方は鉄心およびケーシングを含んでおり、前記鉄心は前記電動機の回転軸線方向において複数の鉄心部品に分割されており、前記複数の鉄心部品のうちの少なくとも一つの鉄心部品の内周面または外周面には、右ネジの第一鉄心ネジ山部が形成されており、前記少なくとも一つの鉄心部品に隣接する他の鉄心部品の内周面または外周面には、左ネジの第二鉄心ネジ山部が形成されており、前記ケーシングの外周面または内周面には、前記少なくとも一つの鉄心部品の第一ネジ山部に螺合する第一ケーシングネジ山部と、前記他の鉄心部品の第二鉄心ネジ山部に螺合する第二ケーシングネジ山部とが形成されている、電動機が提供される。

２番目の発明によれば、１番目の発明において、前記電動機の回転軸線方向における前記複数の鉄心部品の相対角度を固定する固定部を含む。

３番目の発明によれば、２番目の発明において、前記鉄心部品のそれぞれには、前記電動機の回転軸線方向に対して平行に延びる少なくとも一つの貫通孔が形成されており、前記固定部は、前記鉄心部品のそれぞれの前記少なくとも一つの貫通孔に挿入される棒材である。

１番目の発明においては、一つの鉄心部品が右ネジでケーシングに螺合され、これに隣接する他の鉄心部品が左ネジでケーシングに螺合されている。従って、これら鉄心部品はネジ山の摩擦によってケーシングに固定され、鉄心部品の相対角度も固定される。それゆえ、電動機の駆動時であっても、鉄心が半径方向に変形することなしに、鉄心とケーシングとを堅固に固定することができる。

２番目の発明においては、固定部を用いることにより複数の鉄心部品の相対角度をより堅固に固定できる。固定部は、例えば接着剤であってもよい。

３番目の発明においては、棒材を固定部として使用しているので、鉄心とケーシングとをより堅固に固定することができる。

本発明の典型的な実施形態に基づく電動機の端面図である。 本発明の典型的な実施形態に基づく電動機の固定子の第一の分解斜視図である。 本発明の典型的な実施形態に基づく電動機の固定子の第二の分解斜視図である。 本発明の典型的な実施形態に基づく電動機の固定子の部分分解斜視図である。 本発明の他の実施形態に基づく電動機の分解斜視図である。 本発明のさらに他の実施形態に基づく電動機の分解斜視図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の図面において同様の部材には同様の参照符号が付けられている。理解を容易にするために、これら図面は縮尺を適宜変更している。
図１は本発明の典型的な実施形態に基づく電動機の端面図である。図１に示されるように、電動機１は、回転子１０の周りに固定子２０が配置されている内転式である。固定子２０の鉄心２１の周囲には、固定子用のケーシング２５が配置されている。鉄心２１は導電性の電磁鋼板、鉄、アルミ、圧紛鉄心などの材料から形成されている。また、固定子２０は、ケーシング２５に固定された鉄心２１と、鉄心２１の歯部２２に巻回された巻線２３とを有している。

回転子１０も固定子２０と同様の材料から形成されており、その外周面には、複数（図では４つ）の磁石１４が周方向に貼付けられている。回転子１０はシャフト１５の外周面に圧入、焼き嵌め等により嵌合され、シャフト１５と一体に回転する。このような構成の電動機１は公知であるので、これ以上の説明を省略する。

図２は本発明の典型的な実施形態に基づく電動機の固定子の第一の分解斜視図であり、図３は本発明の典型的な実施形態に基づく電動機の固定子の第二の分解斜視図である。図２においては、鉄心２１は電動機１の回転軸線方向に分割された二つの鉄心部品２１ａ、２１ｂから構成されている。これら鉄心部品２１ａ、２１ｂの寸法は互いに概ね等しく、二つの鉄心部品２１ａ、２１ｂの合計の回転軸線方向長さは、ケーシング２５の回転軸線方向長さに等しいかまたはこれよりもわずかに短いものとする。

図２に示されるように、鉄心部品２１ａの外周面には右ネジの第一鉄心ネジ山部３１ａが形成されている。また、鉄心部品２１ｂの外周面には左ネジの第二鉄心ネジ山部３１ｂが形成されている。同様に、ケーシング２５の内周面には、鉄心部品２１ａの第一鉄心ネジ山部３１ａに係合する第一ケーシングネジ山部３５ａと、鉄心部品２１ｂの第二鉄心ネジ山部３１ｂに係合する第二ケーシングネジ山部３５ｂとが形成されている。

従って、固定子２０の組立時には、図２に示されるように、第一鉄心ネジ山部３１ａおよび第一ケーシングネジ山部３５ａを利用して、ケーシング２５の一端から、一方の鉄心部品２１ａをケーシング２５に螺合させる。次いで、第二鉄心ネジ山部３１ｂおよび第二ケーシングネジ山部３５ｂを利用して、ケーシング２５の他端から、他方の鉄心部品２１ｂをケーシング２５に螺合させる。

これにより、図３に示されるように、ケーシング２５の内側に、二つの鉄心部品２１ａ、２１ｂが螺合するようになる。鉄心部品２１ａ、２１ｂはネジ山部における摩擦によりケーシング２５に固定され、鉄心部品２１ａ、２１ｂの相対角度が変化することはない。なお、摩擦をより大きくするためには、ネジ山部を深くするのが好ましい。

このような摩擦が生じるので、固定子２０の鉄心部品２１ａ、２１ｂはケーシング２５に対していずれの方向にも回転することはない。つまり、電動機の駆動時においても、鉄心部品２１ａ、２１ｂの相対角度を固定しつつ、鉄心２１とケーシング２５とを堅固に固定することが可能である。さらに、本発明では、鉄心部品２１ａ、２１ｂを回転軸線方向に圧縮していないので、鉄心２１が半径方向に変形することはない。

ここで、鉄心ネジ山部３１ａ、３１ｂおよびケーシングネジ山部３５ａ、３５ｂの間に接着剤を流込んでもよい。そのような接着剤は固定部としての役目を果たし、鉄心部品２１ａ、２１ｂをケーシング２５にさらに堅固に固定する。あるいは、同様な効果を得るために、鉄心ネジ山部３１ａ、３１ｂおよびケーシングネジ山部３５ａ、３５ｂに接着剤を予め塗布しておいてもよい。

図４は本発明の典型的な実施形態に基づく電動機の固定子の部分分解斜視図である。図４に示されるように、鉄心部品２１ａの端面には少なくとも一つの貫通孔２９が形成されている。そして、鉄心部品２１ａに隣接する他の鉄心部品２１ｂ（図４には示さない）にも、貫通孔２９が対応した位置に形成されているものとする。鉄心部品２１ａ、２１ｂが複数の電磁鋼板を積層して形成されている場合には、各電磁鋼板の対応した位置に孔が形成されているものとする。

鉄心部品２１ａ、鉄心部品２１ｂをケーシング２５に組付けた後で、棒材３９を貫通孔２９に挿入する。棒材３９は二つの鉄心部品２１ａ、２１ｂを連結するのに十分な長さを有している。従って、棒材３９は、鉄心部品２１ａの貫通孔２９を通って他の鉄心部品２１ｂまで到達する。それゆえ、棒材３９が鉄心部品２１ａ、２１ｂを互いに連結し、その結、鉄心部品２１ａ、２１ｂをケーシング２５に対してさらに堅固に固定できるのが分かるであろう。

図５は本発明の他の実施形態に基づく電動機の分解斜視図である。図５に示される固定子２０は外転式の電動機にて用いられており、固定子２０の周りに回転子１０（図５には示さない）が配置されるものとする。図５においては、鉄心部品２１ａ、２１ｂの外周面に複数の歯部２２が形成されている。そして、鉄心部品２１ａ、２１ｂの内周面に右ネジの第一鉄心ネジ山部３１ａおよび左ネジの第二鉄心ネジ山部３１ｂがそれぞれ形成されている。さらに、ケーシング２５（コア）の外周面には、前述したのと同様な第一ケーシングネジ山部３５ａおよび第二ケーシングネジ山部３５ｂが形成されている。

前述したのと同様に、固定子２０の組立時には、第一鉄心ネジ山部３１ａと第一ケーシングネジ山部３５ａとを利用して、一方の鉄心部品２１ａをケーシング２５の一端からケーシング２５に螺合させる。次いで、第二鉄心ネジ山部３１ｂと第二ケーシングネジ山部３５ｂとを利用して、他方の鉄心部品２１ｂをケーシング２５の他端からケーシング２５に螺合させる。

これにより、図５に示されるように、ケーシング２５の外側に、鉄心部品２１ａ、２１ｂが組付けられた固定子２０が作成される。このような構成においても、前述したのと同様に、鉄心２１が半径方向に変形することなしに、鉄心２１とケーシング２５とを堅固に固定することが可能である。

さらに、図６は本発明のさらに他の実施形態に基づく電動機の分解斜視図である。図６に示されるように、ケーシング２５の内周面に三つの鉄心部品２１ａ、２１ｂ、２１ｃが螺合されている。図６においては、二つの鉄心部品２１ａ、２１ｂの外周面には右ネジの鉄心ネジ山部３１ａ、３１ｂが形成されており、残りの鉄心部品２１ｃの外周面には左ネジの鉄心ネジ山部３１ｃが形成されているものとする。そして、これら鉄心ネジ山部３１ａ、３１ｂ、３１ｃに係合するケーシングネジ山部３５ａ、３５ｂ、３５ｃがケーシング２５の内周面に形成されているものとする。

固定子２０の組立時には、鉄心ネジ山部３１ｂとケーシングネジ山部３５ａとを利用して、一つの鉄心部品２１ｂをケーシング２５の一端からケーシング２５に螺合させる。鉄心部品２１ｂはケーシング２５の中央付近に位置するケーシングネジ山部３５ｂまで移動される。次いで、鉄心ネジ山部３１ａとケーシングネジ山部３５ａとを利用して、他の鉄心部品２１ａをケーシング２５の一端からケーシング２５に螺合させる。最終的に、鉄心ネジ山部３１ｃとケーシングネジ山部３５ｃとを利用して、残りの鉄心部品２１ｃをケーシング２５の他端からケーシング２５に螺合させる。

これにより、図６に示されるように、ケーシング２５の内側に、三つの鉄心部品２１ａ、２１ｂ、２１ｃが組付けられた固定子２０が作成される。図６に示される構成においても、前述したのと同様な効果を得ることができるのは明らかであろう。さらに、図６に示される構成は、細長状の固定子２０を作成するのに有利である。なお、鉄心２１が回転軸線方向に分割された四つ以上の鉄心部品から構成されていてもよい。

また、図６に示される構成において、上方および下方の鉄心部品２１ａ、２１ｃに右ネジの鉄心ネジ山部３１ａ、３１ｃをそれぞれ形成し、中央の鉄心部品２１ｂに左ネジの鉄心ネジ山部３１ｂを形成してもよい。つまり、隣接する鉄心部品の螺合方向を互いに異なるようにしてもよい。その場合には、鉄心２１とケーシング２５とをさらに堅固に固定できる。なお、この場合には、左ネジの鉄心部品２１ｂの直径を右ネジの鉄心部品２１ａ、２１ｃの直径よりも小さくし、それにより、鉄心部品２１ｂがケーシング２５の中央まで移動できるようにする。

なお、図面を参照して説明した実施形態においては、軸線方向に分割された固定子２０の鉄心２１をケーシング２５に係合させている。このような構成を回転子１０に適用し、軸線方向に分割された回転子１０の鉄心をそのケーシングに同様に係合させてもよい。また、回転子１０および固定子２０の両方に前述した構成を適用してもよい。さらに、前述した実施例を適宜組み合わせることは本発明の範囲に含まれる。

１ 電動機
１０ 回転子
１４ 磁石
１５ シャフト
２０ 固定子
２１ 鉄心
２１ａ〜２１ｃ 鉄心部品
２２ 歯部
２３ 巻線
２５ ケーシング
２９ 貫通孔
３１ａ 第一鉄心ネジ山部
３１ｂ 第二鉄心ネジ山部
３１ｃ 鉄心ネジ山部
３５ａ 第一ケーシングネジ山部
３５ｂ 第二ケーシングネジ山部

Claims (3)

1. 固定子および回転子を有する電動機において、
   前記固定子および前記回転子のうちの少なくとも一方は鉄心およびケーシングを含んでおり、
   前記鉄心は前記電動機の回転軸線方向において複数の鉄心部品に分割されており、
   前記複数の鉄心部品のうちの少なくとも一つの鉄心部品の内周面または外周面には、右ネジの第一鉄心ネジ山部が形成されており、
   前記少なくとも一つの鉄心部品に隣接する他の鉄心部品の内周面または外周面には、左ネジの第二鉄心ネジ山部が形成されており、
   前記ケーシングの外周面または内周面には、前記少なくとも一つの鉄心部品の第一ネジ山部に螺合する第一ケーシングネジ山部と、前記他の鉄心部品の第二鉄心ネジ山部に螺合する第二ケーシングネジ山部とが形成されている、電動機。
2. さらに、前記電動機の回転軸線方向における前記複数の鉄心部品の相対角度を固定する固定部を含む、請求項１に記載の電動機。
3. 前記鉄心部品のそれぞれには、前記電動機の回転軸線方向に対して平行に延びる少なくとも一つの貫通孔が形成されており、
   前記固定部は、前記鉄心部品のそれぞれの前記少なくとも一つの貫通孔に挿入される棒材である請求項２に記載の電動機。

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