JP2014147180A - モータ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】コアシートのティース構成部33及び磁性板40の積層ティース部43はそれぞれ、径方向に延びる径方向延出部34,45と、その径方向延出部34,45のロータ側端部(径方向内側端部)で周方向両側に突出する鍔部35,46とを有する。そして、ティース構成部33の鍔部35の径方向幅D1は、積層ティース部43の鍔部46の径方向幅D2に対して異なる寸法に設定される。
【選択図】図4
Description
この構成によれば、ティース構成部(コアシート)の鍔部の径方向幅を積層ティース部(磁性板)の鍔部の径方向幅よりも狭く設定することで、自己インダクタンスの増加を抑えつつも、積層ティース部の鍔部の径方向幅を十分確保でき、それにより、積層ティース部の鍔部から軸方向に延出されるロータ対向部を容易に屈曲成形することができる。
この構成によれば、樹脂成形品によりティース構成部の鍔部とスロット内に配置される電機子巻線との間の電気的絶縁を確保することが可能となる。なお、樹脂成形品は非磁性体であるため、自己インダクタンスを増加させることなく構成可能である。
この構成によれば、樹脂成形品をティース構成部の鍔部の反ロータ側の空間に容易に成形することが可能となる。
この構成によれば、メインコア部(コアシート)のティース構成部における径方向延出部と鍔部との境界部位に磁気が集中しやすくなるため、そのティース構成部に磁性板の積層ティース部が積層(当接)されることによる前記境界部位への磁気集中を抑える効果がより顕著に発揮される。また、インナロータ型のモータでは、径方向内側において電機子巻線のスペースを確保することができる。
この構成によれば、コアシートのティース構成部の先端部(ロータ側端部)に磁気が集中しやすくなるため、そのティース構成部に磁性板の積層ティース部が積層(当接)されることによる磁気集中を抑える効果がより顕著に発揮される。また、インナロータ型のモータでは、径方向内側において電機子巻線のスペースを確保することができる。
上記モータにおいて、前記セグメント導体の前記突出部は、前記磁性板の前記ロータ対向部と径方向に対向することが好ましい。
上記モータにおいて、前記スロットには、前記セグメント導体が径方向に沿って一列に配置されていることが好ましい。
この構成によれば、軸方向両側の各磁性板のロータ対向部によって磁気取り込み量をより一層向上させることができる。
この構成によれば、ロータの界磁磁石は、比較的安価なフェライト磁石よりなるため、モータの低コスト化に寄与できる。
図1に示すように、本実施形態のモータ10は、リヤフレーム11とフロントフレーム12によってモータ10の軸方向に挟持された環状のステータ13の内側にロータ14が配置されて構成されている。なお、モータ10の軸方向出力側(後述するジョイント63側)を保持するフレームをフロントフレーム12とし、軸方向反出力側を保持するフレームをリヤフレーム11としている。各フレーム11,12は、互いに離間しないようにステータ13の外周側の位置でスルーボルト15にて締結固定されている。
リヤフレーム11及びフロントフレーム12は、アルミニウムや鋼鉄等の金属材料にて形成されている。リヤフレーム11は、略円盤状の本体部11aと、本体部11aの外周縁からモータ10の軸方向に延出された円筒状のステータ保持部11bとを備えている。一方のフロントフレーム12も略同様の構成であり、略円盤状の本体部12aと、本体部12aの外周縁からモータ10の軸方向に延出された円環状のステータ保持部12bとを備えている。各フレーム11,12の本体部11a,12aの径方向中央には、同軸上に配置された軸受16,17が保持され、その軸受16,17には、ロータ14の回転軸18が軸支されている。
図1及び図2に示すように、ステータ13は、各フレーム11,12のステータ保持部11b,12bに挟持された円環状のステータコア21と、そのステータコア21に装着された電機子巻線22とを備える。
図4に示すように、ステータコア21の各スロットS内には、絶縁性の樹脂材料から形成されたシート状の絶縁部材47が装着されている。各絶縁部材47は、スロットSの径方向外側端部で折り返された状態で設けられ、スロットSの内周面に沿うように形成されている。また、各絶縁部材47はスロットSに軸方向に挿入されるものであり、絶縁部材47の軸方向長さは、スロットSの軸方向長さよりも長く設定されている。つまり、絶縁部材47の軸方向両端部は、スロットSの軸方向両端部から外部に突出している(図6参照)。
図4及び図8に示すように、上記したステータコア21に装着された電機子巻線22は、複数のセグメント導体25(セグメントコンダクタ)にて構成されている。各セグメント導体25は、所定のもの同士で接続されて、3相(U相、V相、W相)Y結線の電機子巻線22を構成している。また、各セグメント導体25は、同一断面形状(断面矩形状)の線材から形成されるものである。
図1に示すように、上記構成のステータ13を保持する各フレーム11,12のステータ保持部11b,12bは、各フレーム11,12の本体部11a,12aから軸方向に延出する円筒状をなしている。ステータ保持部11b,12bの外径は、ステータ保持部11b,12bのメインコア部31の外径よりも大きく形成されている。また、ステータ保持部11b,12bの内径は、メインコア部31の外径よりも小さく、且つ、磁性板40(積層部41)の外径よりも大きく形成されている。
図1に示すように、ロータ14は、軸受16,17に軸支された回転軸18と、回転軸18に一体回転可能に固定された円筒状のロータコア61と、ロータコア61の外周面に固着された複数(本実施形態では10個)の界磁磁石62とから構成されている。各界磁磁石62は、フェライト磁石よりなり、磁極(N極とS極)が周方向で交互に異なるように配置されている。ロータコア61及びロータ14の界磁磁石62の軸方向長さは、ステータコア21の内周端部の軸方向長さ(即ち、一方の磁性板40のロータ対向部44の先端から他方の磁性板40のロータ対向部44の先端までの長さ)と略等しく設定されている。即ち、界磁磁石62は、ステータコア21のメインコア部31の内周面と各磁性板40のロータ対向部44に対して径方向に対向している。
ステータ13の電機子巻線22への通電により発生した磁界とロータ14の界磁磁石62の磁界とが、メインコア部31の内周面と各磁性板40のロータ対向部44を介して作用し合い、ロータ14が回転する。このロータ対向部44は、ステータコア21のティース24のロータ14側端部(径方向内側端部)から軸方向に延びるように形成されているため、ステータコア21のロータ14との対向面(ステータコア21の内周面)の軸方向長さを確保して高出力化を図ることが可能となっている。そして、各ロータ対向部44の外周側の空間には、スロットSから軸方向両側に突出するセグメント導体25の第1及び第2突出部52,53が配置されており、その第1及び第2突出部52,53が軸方向両側のロータ対向部44と径方向にそれぞれ対向するように構成されている。このため、磁性板40のロータ対向部44によって出力を確保しつつも、ステータ13の軸方向長さ(本実施形態では、第1突出部52の軸端から第2突出部53までの長さ)を抑えることが可能となっている。なお、本実施形態では、磁性板40の板厚T1がコアシート30の板厚T2よりも厚く設定されているため、磁性板40での磁気飽和が生じにくく、磁性板40を介して磁気を取り込みやすくなっている。また、ロータ対向部44は、径方向視で台形形状をなすため、周方向に磁気的にスキューされた形状とされる。これにより、コギングトルクを低減されるようになっている。
(1)コアシート30のティース構成部33及び磁性板40の積層ティース部43はそれぞれ、径方向に延びる径方向延出部34,45と、その径方向延出部34,45のロータ14側端部(径方向内側端部)で周方向両側に突出する鍔部35,46とを有する。そして、ティース構成部33の鍔部35の径方向幅D1は、積層ティース部43の鍔部46の径方向幅D2よりも狭く設定される。これにより、軸方向に延びるロータ対向部44を有する磁性板40を採用することで磁気取り込み量を向上させつつも、ステータ13の自己インダクタンスの増加を抑えることができる。更には、積層ティース部43の鍔部46の径方向幅D2を十分に確保することができるため、積層ティース部43の鍔部46から軸方向に延出されるロータ対向部44を容易に屈曲成形することができる。
(9)ロータ14の界磁磁石62が比較的安価なフェライト磁石よりなるため、モータ10の低コスト化に寄与できる。
・上記実施形態では、コアシート30のティース構成部33に鍔部35を形成したが、これに特に限定されるものではなく、上記実施形態のティース構成部33から鍔部35を省略して、例えば図9及び図10に示すように、ティース構成部70を径方向の基端から先端までの全体に亘って周方向両端面70aが軸方向視で直線状に延びる形状としてもよい。このような構成では、上記実施形態における鍔部35の径方向幅D1をゼロとした構成であるため、自己インダクタンスの増加をより好適に抑えることが可能となる。また、積層ティース部43(磁性板40)の径方向内側端部には、上記実施形態と同様に、周方向に幅広な鍔部46が形成され、その鍔部46からロータ対向部44が軸方向に延出されるため、周方向に幅広なロータ対向部44を容易に構成でき、ロータ対向部44の磁気取り込み量を好適に向上させることができる。このような構成によっても、軸方向に延びるロータ対向部44を有する磁性板40を採用することで磁気取り込み量を向上させつつも、ステータ13の自己インダクタンスの増加を抑えることが可能となる。
・上記実施形態では、ティース構成部33の鍔部35の径方向幅D1を、積層ティース部43の鍔部46の径方向幅D2よりも狭く設定したが、これに特に限定されるものではない。例えば、メインコア部31(コアシート30)を新規設計せずに従来形状のまま用いる場合等には、積層ティース部43の鍔部46の径方向幅D2を、ティース構成部33の鍔部35の径方向幅D1よりも狭く設定することで、自己インダクタンスの増加を抑えることが可能となる。つまり、ティース構成部33の鍔部35の径方向幅D1を、積層ティース部43の鍔部46の径方向幅D2に対して異なる寸法に設定することで、各鍔部35,46の形状変更によって自己インダクタンスを容易に調整することが可能となる。
・上記実施形態では、磁性板40の積層部41の外径をコアシート30の外径よりも小さくすることで、メインコア部31の軸方向端面の外周縁全体に亘って露出面31aを形成し、その露出面31aを各フレーム11,12のステータ保持部11b,12bで挟むように構成したが、これに特に限定されるものではない。例えば、メインコア部31(コアシート30)の外周面から径方向外側に突出する突出部を形成し、その突出部をステータ保持部11b,12bで挟むように構成してもよい。
・上記実施形態では、磁性板40の板厚T1をコアシート30の板厚T2よりも厚く設定したが、これに特に限定されるものではなく、磁性板40の板厚T1をコアシート30の板厚T2に対して等しく、又は薄く設定してもよい。
・上記実施形態では、ロータ14の界磁磁石62にフェライト磁石を用いたが、これ以外に例えば、ネオジム磁石等を用いてもよい。
・上記実施形態において、ロータコア61及びロータ14の界磁磁石62の軸方向長さを、ステータコア21の内周端部の軸方向長さ(即ち、一方の磁性板40のロータ対向部44の先端から他方の磁性板40のロータ対向部44の先端までの長さ)に対して異なるように設定してもよい。
Claims (14)
- ステータコアに電機子巻線が巻装されてなるステータと、前記ステータコアと径方向に対向するロータとを備え、
前記ステータコアは、環状ヨーク部及び該環状ヨーク部から径方向に延びるティース構成部をそれぞれ有する複数のコアシートが軸方向に積層されてなるメインコア部と、該メインコア部の軸方向端部に設けられた磁性板とを有し、
前記磁性板は、前記メインコア部における軸方向端部の前記コアシートの各ティース構成部に積層された積層ティース部と、その各積層ティース部の前記ロータ側の端部で屈曲されて軸方向に延びるとともにロータと径方向に対向するロータ対向部とを有し、
前記ステータコアのティースは、前記各コアシートのティース構成部と前記磁性板の積層ティース部が軸方向に積層されて構成され、その各ティースの周方向間に構成されるスロットに前記電機子巻線が巻装されてなるモータであって、
前記コアシートのティース構成部及び前記磁性板の積層ティース部はそれぞれ、径方向に延びる径方向延出部と、その径方向延出部の前記ロータ側の端部で周方向両側に突出する鍔部とを有し、
前記ティース構成部の鍔部の径方向幅は、前記積層ティース部の鍔部の径方向幅に対して異なる寸法に設定されていることを特徴とするモータ。 - 請求項1に記載のモータにおいて、
前記ティース構成部の鍔部の径方向幅は、前記積層ティース部の鍔部の径方向幅よりも狭く設定されていることを特徴とするモータ。 - 請求項2に記載のモータにおいて、
前記磁性板の積層ティース部は、前記コアシートのティース構成部における前記径方向延出部と前記鍔部との境界部位に対して軸方向に当接され、
前記積層ティース部の鍔部の周方向幅は、前記境界部位の周方向幅よりも広く設定されていることを特徴とするモータ。 - 請求項3に記載のモータにおいて、
前記ティース構成部の鍔部の反ロータ側の空間には、樹脂成形品が装填されていることを特徴とするモータ。 - 請求項4に記載のモータにおいて、
前記樹脂成形品は、前記ステータコアにインサート成形されてなることを特徴とするモータ。 - 請求項1〜5のいずれか一項に記載のモータにおいて、
前記ティース構成部の前記径方向延出部は、前記ロータ側ほど周方向幅が狭くなるように形成されていることを特徴とするモータ。 - ステータコアに電機子巻線が巻装されてなるステータと、前記ステータコアと径方向に対向するロータとを備え、
前記ステータコアは、環状ヨーク部及び該環状ヨーク部から径方向に延びるティース構成部をそれぞれ有する複数のコアシートが軸方向に積層されてなるメインコア部と、該メインコア部の軸方向端部に設けられた磁性板とを有し、
前記磁性板は、前記メインコア部における軸方向端部の前記コアシートの各ティース構成部に積層された積層ティース部と、その各積層ティース部の前記ロータ側の端部で屈曲されて軸方向に延びるとともにロータと径方向に対向するロータ対向部とを有し、
前記ステータコアのティースは、前記各コアシートのティース構成部と前記磁性板の積層ティース部が軸方向に積層されて構成され、その各ティースの周方向間に構成されるスロットに前記電機子巻線が巻装されてなるモータであって、
前記磁性板の積層ティース部はそれぞれ、径方向に延びる径方向延出部と、その径方向延出部の前記ロータ側の端部で周方向両側に突出する鍔部とを有し、
前記コアシートのティース構成部は、基端から先端までの全体に亘って周方向両端面が軸方向視で直線状に延びる形状をなしていることを特徴とするモータ。 - 請求項7に記載のモータにおいて、
前記ティース構成部は、前記ロータ側ほど周方向幅が狭くなるように形成されていることを特徴とするモータ。 - 請求項1〜8のいずれか1項に記載のモータにおいて、
前記電機子巻線は、前記各スロットに挿入されるとともに該スロットから軸方向に突出する突出部が互いに電気的に接続された複数のセグメント導体よりなることを特徴とするモータ。 - 請求項9に記載のモータにおいて、
前記セグメント導体の前記突出部は、前記磁性板の前記ロータ対向部と径方向に対向することを特徴とするモータ。 - 請求項9又は10に記載のモータにおいて、
前記スロットには、前記セグメント導体が径方向に沿って一列に配置されていることを特徴とするモータ。 - 請求項1〜11のいずれか1項に記載のモータにおいて、
前記磁性板は、前記メインコア部の軸方向両側にそれぞれ設けられていることを特徴とするモータ。 - 請求項1〜12のいずれか1項に記載のモータにおいて、
前記ロータの界磁磁石は、フェライト磁石よりなることを特徴とするモータ。 - 請求項1〜13のいずれか1項に記載のモータにおいて、
前記ステータコアの軸方向両側にそれぞれ設けられて該ステータコアを軸方向に挟持する第1フレーム及び第2フレームを備え、
前記第1フレームと前記第2フレームとの間から前記ステータコアの外周面が外部に露出されていることを特徴とするモータ。
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