JP2017022932A - アキシャル型モータ - Google Patents

Abstract

【課題】ステータに対するロータの位置決めが容易なモータを提供すること。【解決手段】ステータ１０はティース１２を有し、ロータ２０は磁石２２を有している。ティース１２の軸方向端面（上面）は、磁石２２の軸方向端面（下面）と対向している。ティース１２と磁石２２との間には、保持部材１４，２３（摺接部１５，２４）が介在されている。摺接部１５の下面は、ティース１２の軸方向端面（上面）に当接し、その端面を覆っている。摺接部２４の上面は磁石２２の軸方向端面（下面）と当接し、その端面を覆っている、そして、摺接部１５の摺接面１５ｂと摺接部２４の摺接面２４ｂは互いに当接している。【選択図】図１

Description

本発明は、ロータとステータとが軸方向に配置されるアキシャル型モータに関する。

従来、ロータのマグネットとステータのコイルとが軸方向に対向配置され、発生する磁束の向きが軸方向となるように構成されたアキシャルギャップモータが知られている（たとえば、特許文献１参照）。

特開２００８−２４５３６３号公報

ところで、ロータとステータの間のギャップは、モータの特性に影響する。ロータの一を正確に規定しようとすると、高精度な位置決めが必要となり、モータの製造にかかる時間の長期化やコストアップを招く。このため、ステータに対するロータの位置決めを容易に行うことが求められている。

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、ステータに対するロータの位置決めが容易なモータを提供することにある。

上記課題を解決するアキシャル型モータは、巻線が巻回されたティースと、前記ティースの軸方向端面を覆う第１保持部材とを有するステータと、軸方向において前記ティースの軸方向端面と対向する磁石と、前記ティースと対向する前記磁石の軸方向端面を覆う第２保持部材とを有するロータと、を備え、前記第１保持部材と前記第２保持部材はそれぞれ平面状の摺接面を有し、前記第１保持部材の摺接面と前記第２保持部材の摺接面は互いに当接しているものである。

この構成によれば、ステータのティースの軸方向端面と、その端面と対向するロータの磁石の軸方向端面との間の距離は、第１保持部材と第２保持部材により規定される。そして、ティースと磁石の間に第１保持部材と第２保持部材とが介在されているため、ティースと磁石との間の距離は変化しない。したがって、ステータに対するロータの位置決めを容易に行うことができる。

上記のアキシャル型モータにおいて、前記第１保持部材及び第２保持部材は潤滑材よりなることが好ましい。
この構成によれば、ロータの回転時に、第１保持部材の摺接面と第２保持部材の摺接面との間の摩擦が抑えられる。このため、潤滑材以外により第２保持部材と第２保持部材とを構成した場合と比べ、トルクロスが低減されモータの特性が向上する。

上記のアキシャル型モータにおいて、前記磁石は、前記ロータの周方向に沿って複数配列されるとともに、周方向に隣り合う前記磁石により径方向に延びる溝を形成し、前記第２保持部材は、前記摺接面と反対側の面に、前記溝に挿入される凸部を有することが好ましい。

この構成によれば、磁石に対して周方向に第２保持部材が位置決めされ、位置ずれが防止される。
上記のアキシャル型モータにおいて、前記第１保持部材は、前記摺接面と反対側の面に、前記ティースと前記巻線との間に介在される環状のインシュレータを有していることが好ましい。

この構成によれば、巻線を保持することができる。また、インシュレータによりティースに対して第１保持部材が位置決めされ、位置ずれが防止される。そして、第１保持部材にインシュレータを一体成形することにより、部品点数の増加が抑えられ、コストの増加が抑制される。

上記のアキシャル型モータにおいて、前記ティースは、前記ステータの周方向に沿って複数配列され、前記第１保持部材は、前記摺接面と反対側の面に、複数の前記ティースの間に挿入される凸部を有することが好ましい。

この構成によれば、凸部によりティースに対して周方向に第１保持部材が位置決めされ、位置ずれが防止される。

本発明のアキシャル型モータによれば、ステータに対するロータの位置決めを容易とすることができる。

一実施形態のアキシャル型モータの概略断面図。 （ａ）ロータ側から見たロータ及びステータの分解斜視図、（ｂ）はステータ側から見たロータ及びステータの分解斜視図。

以下、一実施形態を説明する。
なお、添付図面は、理解を容易にするために構成要素を拡大して示している場合がある。構成要素の寸法比率は実際のものと、または別の図面中のものと異なる場合がある。また、断面図では、理解を容易にするために、一部の構成要素のハッチングを省略している場合がある。

図１に示すように、アキシャル型モータはステータ１０とロータ２０とを備えている。ステータ１０及びロータ２０は、図示しないハウジングに収容されている。
ステータ１０は、ステータプレート（バックヨーク）１１、ティース１２、巻線１３、保持部材１４を有している。ステータプレート１１は外形が円形の板状に形成され、中心に貫通孔１１ａを有している。その貫通孔１１ａには軸受３１が固定され、その軸受３１により回転軸３２がステータプレート１１に対して回転可能に支持されている。

ロータ２０は、ロータプレート（バックヨーク）２１、磁石２２、保持部材２３を有している。ロータプレート２１は外形が円形の板状に形成され、中心に貫通孔２１ａを有している。貫通孔２１ａには回転軸３２が挿通された状態でロータプレート２１に固定されている。

まず、ステータ１０を詳述する。
図２（ｂ）に示すように、ステータプレート１１は、中心に貫通孔１１ａを有する円板状に形成されている。貫通孔１１ａには、図１に示す軸受３１が固定されている。

図２（ａ）に示すように、ステータプレート１１の上面には、複数（本実施形態では１２個）のティース１２が固定されている。複数のティース１２はステータプレート１１の周方向に沿って環状に配列されている。ティース１２は、図１に示す回転軸３２の軸線方向から見て扇形状に形成されている。

各ティース１２には、後述するインシュレータ１６を介して巻線１３が装着（巻回）されている。なお、図２（ａ）及び図２（ｂ）では、ティース１２及び巻線１３に対してインシュレータ１６を分離して示している。図１に示すように、インシュレータ１６は、ティース１２と巻線１３との間に介在している。

保持部材１４は、摺接部１５を有している。摺接部１５は、ステータプレート１１と同様に、中心に貫通孔１５ａを有する円板状に形成され、平面状の摺接面１５ｂを有している。摺接部１５は、潤滑材により形成されている。潤滑材としては潤滑性を有する樹脂を用いることができる。潤滑性を有する樹脂は、たとえばポリアミド（ＰＡ）やポリアセタール（ＰＯＭ）等の樹脂である。

図２（ｂ）に示すように、摺接部１５の下面にはインシュレータ１６が設けられている。なお、本実施形態において、摺接部１５とインシュレータ１６は一体成形されている。つまり、本実施形態において、保持部材１４は、摺接部１５とインシュレータ１６を有している。

次に、ロータ２０を詳述する。
図２（ａ）に示すように、ロータプレート２１は中心に貫通孔２１ａを有する円板状に形成されている。貫通孔２１ａには図１に示す回転軸３２が挿通された状態で固定されている。

図２（ｂ）に示すように、ロータプレート２１の下面には、複数（本実施形態では１０個）の磁石２２が固着されている。複数の磁石２２は、ロータプレート２１の周方向に沿って環状に配列されている。磁石２２は、軸線方向から見て扇形状に形成されている。各磁石２２は、ロータプレート２１の周方向において、離間している。周方向において隣り合う磁石２２は、径方向に沿って延びる溝２２ａを形成する。

複数の磁石２２は、軸方向に沿って着磁されている。そして、周方向において隣り合う磁石２２は、ステータ１０と対向する面（各磁石２２の下面）が互いに異なる磁極となるように配設されている。つまり、各磁石２２は、周方向においてＮ極とＳ極が交互になるように配設されている。

図２（ｂ）に示すように、保持部材２３は、摺接部２４を有している。摺接部２４は、上記の摺接部１５と同様に、中心に貫通孔２４ａを有する円板状に形成され、平面状の摺接面２４ｂを有している。摺接部２４は、潤滑性を有する樹脂により成形されている。摺接部２４の材料は、たとえばポリアミド（ＰＡ）やポリアセタール（ＰＯＭ）等の樹脂である。

図２（ａ）に示すように、摺接部２４の上面には、係合部２５が形成されている。本実施形態において、係合部２５は、摺接部２４と一体成形されている。
係合部２５は、摺接部２４の径方向内側端部に形成された環状の第１係合部２５ａと、第１係合部２５ａから摺接部２４の径方向外側端部に向かって直線状に延びる複数の第２係合部２５ｂとを有している。複数の第２係合部２５ｂは、周方向において等間隔にて設けられている。第２係合部２５ｂの数は、磁石２２の数と等しい。つまり、本実施形態の保持部材は、１０個の第２係合部２５ｂを有している。

第１係合部２５ａの外径は、周方向に配列された複数の磁石２２の内側端部が形成する円の径と略一致している。つまり、第１係合部２５ａは、周方向に配列された複数の磁石２２の内側に嵌挿される。

第２係合部２５ｂの幅は、周方向に配列された複数の磁石２２において、周方向に隣り合う磁石２２が形成する溝２２ａの幅と略一致している。第２係合部２５ｂは、周方向に間隔を開けて配列された磁石２２の間に嵌挿される。つまり、ロータ２０に含まれる複数の磁石２２はロータ２０の周方向に沿って配列され、周方向に隣り合う２つの磁石２２により形成される溝２２ａに第２係合部２５ｂが挿入されている。

図１に示すように、ロータ２０の摺接部２４と、ステータ１０の摺接部１５は、ロータ２０の磁石２２とステータ１０のティース１２の間に配設されている。そして、両摺接部１５，２４の厚さの合計値は、磁石２２の下面とティース１２の上面との間の距離と略等しい。したがって、両摺接部１５，２４の摺接面１５ｂ，２４ｂは、互いに当接する。そして、ティース１２の上面（軸方向端面）は摺接部１５の下面に当接し、摺接部１５により覆われている。同様に、磁石２２の下面（軸方向端面）は摺接部２４の上面に当接し、摺接部２４により覆われている。

次に、上記のモータの作用を説明する。
ステータ１０とロータ２０は軸方向に配設されている。ステータ１０はティース１２を有し、ロータ２０は磁石２２を有している。ティース１２の軸方向端面（上面）は、磁石２２の軸方向端面（下面）と対向している。ティース１２と磁石２２との間には、保持部材１４，２３が介在されている。保持部材１４，２３はそれぞれ摺接部１５，２４を有している。摺接部１５の下面は、ティース１２の上面に当接している。摺接部２４の上面は磁石２２の下面と当接している。そして、摺接部１５の摺接面１５ｂ（上面）は、摺接部２４の摺接面２４ｂ（下面）と互いに当接している。そして、ロータ２０の回転により、摺接面１５ｂ，２４ｂは周方向において摺接する。

ステータ１０のティース１２の上面と、ロータ２０の磁石２２の下面との間の距離は、保持部材１４，２３（摺接部１５，２４）により規定される。そして、ティース１２と磁石２２との間に保持部材１４，２３（摺接部１５，２４）が介在されているため、ティース１２と磁石２２との間の距離は変化しない。

たとえば、保持部材１４，２３を有していないモータでは、ステータ１０及びロータ２０の径を大きくした場合、ティース１２と磁石２２との間の距離は、寸法誤差の影響を受け易く、また高精度な位置決めが必要となる。また、ティース１２と磁石２２との間の距離を保つためには、ステータプレート１１、ロータプレート２１や軸受３１に高い剛性が求められる。また、モータを回転駆動するための磁力の影響により、ステータプレート１１やロータプレート２１に歪みが生じ、周方向において、ティース１２と磁石２２との距離にバラツキが生じる場合がある。

これに対し、本実施形態のモータは、ティース１２と磁石２２との間には、保持部材１４，２３が介在されている。したがって、ティース１２と磁石２２との間の距離は、寸法誤差の影響を受けない。また、高精度の位置決めは不要となる。そして、周方向において、ティース１２と磁石２２との距離にバラツキは生じない。なお、図示しないが、ステータ１０及びロータ２０を収容するハウジングについても、同様のことがいえる。そして、ステータプレート１１、ロータプレート２１や軸受３１に高い剛性を必要としないため、軽量化を図ることが可能である。

保持部材１４の摺接部１５には、インシュレータ１６が一体成形されている。ティース１２には、インシュレータ１６を介して巻線１３が巻装されている。したがって、巻線１３を保持することができる。そして、摺接部１５とインシュレータ１６とが一体であるため、部品点数の増加を抑え、コストの増加を抑制することができる。

インシュレータ１６は、摺接部１５と一体成形され、ティース１２と巻線１３との間に介在されている。したがって、保持部材１４は、インシュレータ１６によりティース１２に対して位置決めされる。

保持部材２３の摺接部２４には、係合部２５が形成されている。係合部２５は、第２係合部２５ｂを有し、この第２係合部２５ｂは周方向に配列された磁石２２により形成される溝２２ａに挿入される。したがって、保持部材２３は、磁石２２に対して周方向に位置決めされる。

摺接部１５，２４は潤滑材にて形成されている。したがって、互いに摺接する摺接部１５，２４の間の摩擦が抑えられ、トルクロスの増加が抑制される。
以上記述したように、本実施形態によれば、以下の効果を奏する。

（１）ステータ１０はティース１２を有し、ロータ２０は磁石２２を有している。ティース１２の軸方向端面（上面）は、磁石２２の軸方向端面（下面）と対向している。ティース１２と磁石２２との間には、保持部材１４，２３（摺接部１５，２４）が介在されている。摺接部１５の下面は、ティース１２の軸方向端面（上面）に当接し、その端面を覆っている。摺接部２４の上面は磁石２２の軸方向端面（下面）と当接し、その端面を覆っている。そして、摺接部１５の摺接面１５ｂと摺接部２４の摺接面２４ｂは互いに当接している。

ステータ１０のティース１２の上面と、ロータ２０の磁石２２の下面との間の距離は、保持部材１４，２３（摺接部１５，２４）により規定される。したがって、ステータ１０のティース１２に対するロータ２０の磁石２２の位置決めを容易に行うことができる。

（２）摺接部１５，２４は潤滑材にて形成されている。したがって、ロータ２０の回転によって互いに摺接する摺接部１５の摺接面１５ｂと摺接部２４の摺接面２４ｂの間の摩擦が抑えられる。このため、潤滑材以外を用いてティース１２と磁石２２との間の距離を規定する場合と比べ、トルクロスを低減してモータの特性の向上を図ることができる。

（３）保持部材１４の摺接部１５には、インシュレータ１６が一体成形されている。ティース１２には、インシュレータ１６を介して巻線１３が巻装されている。したがって、巻線１３を保持することができる。このように、摺接部１５とインシュレータ１６とが一体であるため、部品点数の増加を抑え、コストの増加を抑制することができる。

（４）インシュレータ１６は、摺接部１５と一体成形され、ティース１２と巻線１３との間に介在されている。したがって、インシュレータ１６によりティース１２に対して保持部材１４を位置決めし、位置ずれを防止することができる。

（５）保持部材２３の摺接部２４には、係合部２５が形成されている。係合部２５は、第２係合部２５ｂを有し、この第２係合部２５ｂは周方向に配列された磁石２２により形成される溝２２ａに挿入される。したがって、磁石２２に対して周方向に保持部材２３を位置決めし、位置ずれを防止することができる。

尚、上記実施形態は、以下の態様で実施してもよい。
・上記実施形態に対し、ステータ１０の保持部材１４を、ロータ２０の保持部材２３と同様に形成してもよい。たとえば、保持部材１４の摺接部１５の下面から突出し、ティース１２と径方向において係合する第１係合部と、ティース１２と周方向において係合する第２係合部とを形成する。このように、第１係合部と第２係合部とを形成することにより、インシュレータ１６と摺接部１５とを別々に形成することができ、インシュレータ１６と摺接部１５との形状等、設計や製造の自由度を高めることができる。

・上記実施形態において、保持部材２３の第２係合部２５ｂを、第１係合部２５ａから周方向に延びるように形成した。第２係合部２５ｂは、磁石２２と周方向において係合可能であればよく、第１係合部２５ａから離間して形成してもよい。また、第１係合部２５ａを省略してもよい。

・上記実施形態に対し、ステータプレート１１とティース１２を一体物としてもよい。
・上記実施形態に対し、保持部材１４を一体的に成形してもよい。たとえば、ステータプレート１１やティース１２等を金型内に挿入し、金型内に樹脂を注入（射出）して保持部材１４を形成してもよい。同様に、保持部材２３を磁石２２等に対して一体的に成形してもよい。

１０…ステータ、１１…ステータプレート、１２…ティース、１３…巻線、１４…保持部材（第１保持部材）、１５…摺接部、１５ｂ…摺接面、１６…インシュレータ（凸部）、２０…ロータ、２１…ロータプレート、２２…磁石、２２ａ…溝、２３…保持部材（第２保持部材）、２４…摺接部、２４ｂ…摺接面、２５…係合部。

Claims (5)

1. 巻線が巻回されたティースと、前記ティースの軸方向端面を覆う第１保持部材とを有するステータと、
   軸方向において前記ティースの軸方向端面と対向する磁石と、前記ティースと対向する前記磁石の軸方向端面を覆う第２保持部材とを有するロータと、
   を備え、
   前記第１保持部材と前記第２保持部材はそれぞれ平面状の摺接面を有し、前記第１保持部材の摺接面と前記第２保持部材の摺接面は互いに当接していることを特徴とするアキシャル型モータ。
2. 請求項１に記載のアキシャル型モータにおいて、
   前記第１保持部材及び第２保持部材は潤滑材よりなることを特徴とするアキシャル型モータ。
3. 請求項１または２に記載のアキシャル型モータにおいて、
   前記磁石は、前記ロータの周方向に沿って複数配列されるとともに、周方向に隣り合う前記磁石により径方向に延びる溝を形成し、
   前記第２保持部材は、前記摺接面と反対側の面に、前記溝に挿入される凸部を有すること
   を特徴とするアキシャル型モータ。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のアキシャル型モータにおいて、
   前記第１保持部材は、前記摺接面と反対側の面に、前記ティースと前記巻線との間に介在される環状のインシュレータを有していることを特徴とするアキシャル型モータ。
5. 請求項１に記載のアキシャル型モータにおいて、
   前記ティースは、前記ステータの周方向に沿って複数配列され、
   前記第１保持部材は、前記摺接面と反対側の面に、複数の前記ティースの間に挿入される凸部を有することを特徴とするアキシャル型モータ。