JP2019062688A - モータ - Google Patents

Abstract

【課題】トルクの異なるモータであって、共通するハウジングを用いることでハウジングの共通化が可能なモータを提供すること。【解決手段】モータ１Ａは、上下方向に延びる中心軸Ｊを中心として回転可能なロータ１１Ａと、ロータの径方向外側から隙間を空けてロータを囲むステータ１２Ａと、ロータおよびステータを収容するハウジング１３と、を備える。ハウジングは、ステータを径方向外側から囲みステータを固定する筒状部１３ａを有し、筒状部の内周面には、第１凸部１３１ａと、第１凸部よりも上側に位置し周方向に沿って並ぶ複数の第２凸部１３２ａと、が設けられている。ステータは、下側から第１凸部に支持されるか、または下側から複数の第２凸部に支持される。【選択図】図１

Description

本発明は、モータに関する。

従来、中心軸を中心として回転するロータと、ロータを径方向外側から囲むステータと、を有するインナーロータ型のモータが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１６−１３５０２２号公報

通常、ステータは、ハウジングに収容され、ハウジングの内壁に固定されている。ステータをハウジングへ収容する構成として、ハウジングの内周面に凸部を設けておき、ステータの中心軸方向の端部が凸部に接触するようにステータをハウジングへ挿入する構成が考えられる。この構成により、ハウジング内で、ステータの軸方向の位置決めを容易に行うことができる。

ところで、市場要求に応えるため、径方向の大きさが同じであり且つトルクが異なるモータが必要となることがある。モータのトルクは、ステータの中心軸方向の寸法（ステータの高さ）を変更することで変更することができる。しかし、その場合、ステータの高さに応じて、上述の凸部の位置を変更したハウジングを用意する必要が生じていた。または、ステータの高さに応じて、ハウジングそのものの大きさを変更する必要が生じていた。

このように、トルクの異なるモータの設計に応じて、複数種のハウジングを用意する場合、複数種類のハウジング製造用の金型を用意する必要が生じる。また、複数種類のハウジングの在庫管理の負担が増すこととなる。

本発明はこのような事情に鑑みてなされ、トルクの異なるモータであって、共通するハウジングを用いることでハウジングの共通化が可能なモータを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明の一態様によれば、上下方向に延びる中心軸を中心として回転可能なロータと、前記ロータの径方向外側から隙間を空けて前記ロータを囲むステータと、前記ロータおよび前記ステータを収容するハウジングと、を備えるモータであって、前記ハウジングは、前記ステータを径方向外側から囲み前記ステータを固定する筒状部を有し、前記筒状部の内周面には、第１凸部と、前記第１凸部よりも上側に位置し周方向に沿って並ぶ複数の第２凸部と、が設けられ、前記ステータは、下側から前記第１凸部に支持される第１ステータ、または下側から前記複数の第２凸部に支持される第２ステータであるモータが提供される。

本発明によれば、トルクの異なるモータであって、共通するハウジングを用いることでハウジングの共通化が可能なモータを提供することができる。

図１は、モータ１Ａを示す分解斜視図である。 図２は、モータ１Ａの中心軸Ｊを含む平面における概略断面図である。 図３は、モータ１Ｂの中心軸Ｊを含む平面における概略断面図である。

以下、図１〜図３を参照しながら、本実施形態に係るモータについて説明する。

各図には、適宜Ｚ軸を示す。各図のＺ軸方向は、図１に示す中心軸Ｊの軸方向と平行な方向とする。また、以下の説明においては、Ｚ軸方向の正の側（＋Ｚ側，一方側）を「上側」と呼び、Ｚ軸方向の負の側（−Ｚ側，他方側）を「下側」と呼ぶ。なお、上側および下側とは、単に説明のために用いられる方向であって、実際の位置関係や方向を限定しない。

また、特に断りのない限り、中心軸Ｊに平行な方向（Ｚ軸方向）を単に「軸方向」又は「上下方向」と呼び、中心軸Ｊを中心とする径方向を単に「径方向」と呼び、中心軸Ｊを中心とする周方向、すなわち、中心軸Ｊの軸周りを単に「周方向」と呼ぶ。さらに、以下の説明において、「平面視」とは、軸方向から視た状態を意味する。

また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等を異ならせる場合がある。

図１は、本実施形態のモータ１Ａを示す分解斜視図である。図１では、一部構成を省略している。図２は、本実施形態のモータ１Ａの中心軸Ｊを含む平面における概略断面図である。

図１，２に示すように、モータ１Ａは、ロータ１１Ａと、ステータ１２Ａと、ハウジング１３と、ベアリング１５と、ベアリング１６と、を備える。

（ロータ）
ロータ１１Ａは、上下方向に延びる中心軸Ｊに沿って配置されるシャフト２０と、シャフト２０において中心軸に沿って配列したベアリング１５、ロータコア１８Ａ、ベアリング１６と、を有する。ベアリング１５、ロータコア１８Ａ、ベアリング１６は、下側から上側に向けてこの順に配列している。

シャフト２０は、軸方向に延びる円柱状の部材である。シャフト２０は、ベアリング１５およびベアリング１６に回転可能に支持される。

ロータコア１８Ａは、シャフト２０の外側面に固定される。ロータコア１８Ａは、シャフト２０を周方向に囲んでいる。ロータコア１８Ａは、不図示の複数のロータマグネットを有している。ロータマグネットは、Ｎ極とＳ極とが周方向に交互に配列し固定される。ロータコア１８Ａは、シャフト２０と一緒に回転する。

（ステータ）
ステータ１２Ａは、ロータ１１Ａの径方向外側から隙間を空けてロータ１１Ａを囲む。ステータ１２Ａは、ステータコア１２０と、コイル１２３とを有する。図１では、コアバック部１２１、ティース部１２２、コイル１２３の一部のみを示している。また、図１，２では、インシュレータや絶縁シートなど、通常のステータが備える構成の図示を省略している。
ステータ１２Ａは、本発明における「第１ステータ」に該当する。

なお、図２では、ステータ１２Ａの高さＨ１がロータコア１８Ａの高さＨａよりも高い（Ｈ１＞Ｈａ）こととして示しているが、この構成に限らない。

ステータコア１２０は、中心軸Ｊを中心とする筒状のコアバック部１２１と、コアバック部１２１から径方向内側に延び、且つ周方向に沿って並ぶ複数のティース部１２２とを有する。コイル１２３は、ティース部１２２に巻き付けられている。

ステータコア１２０は、例えば、ステータコア１２０を中心軸Ｊと直交する面で複数に分割した板材を用い、該板材を軸方向に積層して構成される。また、ステータコア１２０は、コアバック部１２１がティース部１２２の数だけ分割された複数のステータピースが、周方向に連結することで構成されていてもよい。

ステータ１２Ａの外周面、すなわちコアバック部１２１の外周面１２１ｘには、中心軸方向に沿って延びる複数の凹溝１２５が設けられている。凹溝１２５は、径方向内側に向かって凹んでいる。すなわち、凹溝１２５は、径方向外側、上側、下側にそれぞれ開口している。複数の凹溝１２５は、径方向から見て複数のティース部１２２のそれぞれと一対一で重なっている。

凹溝１２５は、ステータ１２Ａに固有の構成として設けられていてもよく、ティース部１２２にコイル１２３を巻き付ける際の基準として用いられる溝を利用することとしてもよい。

モータ１Ａの極数およびスロット数は、本実施形態に限定されず、要求出力および巻線方式などによって適宜選定される。

（ハウジング）
ハウジング１３は、ロータ１１Ａおよびステータ１２Ａを収容する。ハウジング１３は、ステータ１２Ａを径方向外側から囲むと共にステータ１２Ａを固定する筒状部１３ａと、筒状部１３ａの下端に設けられたブラケット１３ｂと、筒状部１３ａの上端に設けられたフランジ１３ｃと、を有する。

筒状部１３ａの内周面１３ｘには、周方向に沿って並ぶ複数の第１凸部１３１ａが設けられている。詳しくは、複数の第１凸部１３１ａは、内周面１３ｘにおいて、周方向に設けられた配列線Ｌ１に沿って設けられている。複数の第１凸部１３１ａは、ステータ１２Ａの下側からステータ１２Ａを支持する。

第１凸部１３１ａの数は、凹溝１２５の数と同数であってもよく、凹溝１２５の数と異なっていてもよい。第１凸部１３１ａの数は、単数でもよく、複数であってもよい。図１では、第１凸部１３１ａを４つだけ示し、他を省略している。

第１凸部１３１ａは、例えば、周方向に沿って等間隔に配置されている。隣り合う２つの第１凸部１３１ａ間の距離は、任意に設定することができる。

ここで、「第１凸部１３１ａ間の距離」とは、第１凸部１３１ａを径方向から見たときの第１凸部１３１ａの周方向の中心を基準点とした場合に、隣り合う２つの第１凸部１３１ａの基準点間の内周面１３ｘに沿った距離を指す。

筒状部１３ａの内周面１３ｘには、周方向に沿って並ぶ複数の第２凸部１３２ａが設けられている。詳しくは、複数の第２凸部１３２ａは、内周面１３ｘにおいて、周方向に設けられた配列線Ｌ２に沿って設けられている。

第２凸部１３２ａは、内周面１３ｘにおいて、第１凸部１３１ａよりも上側に位置している。

複数の第２凸部１３２ａは、複数の凹溝１２５に収容されている。これにより、第２凸部１３２ａは、ステータ１２Ａの周方向への回転止めとして機能する。第２凸部１３２ａの周方向の幅や、第２凸部１３２ａの内周面１３ｘからの高さは、凹溝１２５の形状に応じて、凹溝１２５に収容可能な大きさに設定されている。

第２凸部１３２ａの数は、凹溝１２５の数と同数であってもよく、凹溝１２５の数と異なっていてもよい。図１では、第２凸部１３２ａを４つだけ示し、他を省略している。

複数の凹溝１２５が周方向に等間隔に設けられている場合、周方向に隣り合う２つの第２凸部１３２ａ間の距離は、周方向に隣り合う２つの凹溝１２５間の距離の整数倍に設定されている。例えば、２つの凹溝１２５間の距離をＬとしたとき、２つの第２凸部１３２ａ間の距離はＬの整数倍に設定されている。隣り合う２つの第２凸部１３２ａ間の距離が上述のように設定されているならば、複数の第２凸部１３２ａは、周方向に沿って等間隔に配置されていてもよく、隣り合う２つの第２凸部１３２ａの組合せ毎に、隣り合う２つの第２凸部１３２ａ間の距離が異なっていてもよい。

ここで、「第２凸部１３２ａ間の距離」とは、第２凸部１３２ａを径方向に見たときの第２凸部１３２ａの周方向の中心を基準点とした場合に、隣り合う２つの第２凸部１３２ａの基準点間の内周面１３ｘに沿った距離を指す。
同様に「凹溝１２５間の距離」とは、凹溝１２５を径方向に見たときの凹溝の周方向の中心を基準点とした場合に、隣り合う２つの凹溝１２５の基準点間の外周面１２１ｘに沿った距離を指す。

また、複数の第１凸部１３１ａは、周方向に沿って等間隔に配置され、複数の第２凸部１３２ａは、周方向に沿って等間隔に配置されていてもよい。その際、周方向に隣り合う第１凸部１３１ａの間の距離と、周方向に隣り合う第２凸部１３２ａの間の距離とが等しい場合には、中心軸方向から見て第１凸部１３１ａと第２凸部１３２ａとが重ならないように、各凸部を設けると好ましい。

このような配置とすることにより、仮に第１凸部１３１ａの周方向の幅が第２凸部１３２ａの周方向の幅よりも狭く、第１凸部１３１ａの内周面１３ｘからの高さが第２凸部１３２ａの内周面１３ｘからの高さよりも低い場合であっても、第１凸部１３１ａでステータ１２Ａを支持するとともに、第２凸部１３２ａを凹溝１２５に収容することができる。

筒状部１３ａの外周面１３ｙには、径方向から見て複数の第１凸部１３１ａと一対一で重なる複数の第１凹部１３１ｂが設けられている。このような第１凸部１３１ａおよび第１凹部１３１ｂは、例えば、金属製の筒状部１３ａを、径方向外側から径方向内側に向けて凸状に塑性変形させることにより設けることができる。すなわち、このように設けた凸部は、内周面１３ｘに設けられた第１凸部１３１ａとなる。また、径方向から見て第１凸部１３１ａと重なって設けられた凹部は、第１凸部１３１ａと相補的な形状を有する第１凹部１３１ｂとなる。

同様に、筒状部１３ａの外周面１３ｙには、径方向から見て複数の第２凸部１３２ａと一対一で重なる複数の第２凹部１３２ｂが設けられている。このような第２凸部１３２ａおよび第２凹部１３２ｂは、上述した第１凸部１３１ａおよび第１凹部１３１ｂと同様に設けることができる。

ブラケット１３ｂには、ベアリングホルダ１３５が設けられている。ベアリングホルダ１３５は、ベアリング１５を保持している。

ブラケット１３ｂの平面視中央部には、貫通孔１３９が設けられている。貫通孔１３９には、シャフト２０の下端が挿入されている。シャフト２０の下端は、貫通孔１３９からハウジング１３の外部に突出している。

また、ハウジング１３の内部には、ステータ１２Ａの上側にベアリングホルダ１３６が設けられている。ベアリングホルダ１３６は、ベアリング１６を保持している。

本実施形態において、以上のような構成のモータ１Ａに用いられるハウジング１３は、ステータ１２Ａよりも高さが低いステータにも用いることができる。

図３は、本実施形態のモータ１Ｂの中心軸Ｊを含む平面における概略断面図である。図３は、図２に対応する図である。

図３に示すように、モータ１Ｂは、ロータ１１Ｂと、ステータ１２Ｂと、ハウジング１３と、ベアリング１５と、ベアリング１６と、を備える。

（ロータ）
ロータ１１Ｂは、上下方向に延びる中心軸Ｊに沿って配置されるシャフト２０と、シャフト２０において中心軸に沿って配列したベアリング１５、ロータコア１８Ｂ、ベアリング１６と、を有する。ベアリング１５、ロータコア１８Ｂ、ベアリング１６は、下側から上側に向けてこの順に配列している。また、ロータ１１Ｂにおいて、ベアリング１５とベアリング１６との間の距離は、図２に示すロータ１１Ａにおけるベアリング１５とベアリング１６との間の距離と同じである。

ロータコア１８Ｂは、シャフト２０の外側面に固定される。ロータコア１８Ｂの高さＨｂは、図２に示すロータ１１Ａにおけるロータコア１８Ａの高さＨａよりも低い。

（ステータ）
ステータ１２Ｂは、ロータ１１Ｂの径方向外側から隙間を空けてロータ１１Ｂを囲む。ステータ１２Ｂは、ステータ１２Ｂの下側から複数の第２凸部１３２ａに支持されている。ステータ１２Ｂの外周面１２ｘには、ステータ１２Ａのように凹溝が設けられていてもよく、凹溝が設けられていなくてもよい。
ステータ１２Ｂは、本発明における「第２ステータ」に該当する。

ステータ１２Ｂの高さＨ２は、図２に示すステータ１２Ａの高さＨ１よりも低い。すなわち、モータ１Ｂは、上述したモータ１Ａと比べて低トルクであるモータ設計となっている。

なお、図３では、ステータ１２Ｂの高さＨ２がロータコア１８Ｂの高さＨｂよりも高い（Ｈ２＞Ｈｂ）こととして示しているが、この構成に限らない。

ステータ１２Ｂは、接着層１３８を介して、ハウジング１３の筒状部１３ａの内周面に固定されている。モータ１Ｂは、モータ１Ａのようにステータ１２Ｂの周方向への回転止めの構成が存在しない。しかし、モータ１Ｂは、モータ１Ａと比べて低トルクである設計のため、接着層１３８により、充分にステータ１２Ｂを固定することができる。

このように、モータ１Ａおよびモータ１Ｂには、共通するハウジング１３が用いられている。ハウジング１３は、それぞれ高さの異なるステータ１２Ａおよびステータ１２Ｂを収容可能となっている。

そのため、以上のような構成のモータによれば、トルクの異なるモータ（モータ１Ａおよびモータ１Ｂ）に共通するハウジングを用いることができ、ハウジングの共通化が可能となる。

なお、本実施形態においては、筒状部１３ａの外周面１３ｙには、複数の第１凹部１３１ｂおよび複数の第２凹部１３２ｂが設けられていることとしたが、これには限らない。

例えば、筒状部１３ａの内周面１３ｘに別部材の突起を取り付けて、第１凸部１３１ａおよび第２凸部１３２ａを設けることとしてもよい。この場合、筒状部１３ａの外周面１３ｙに複数の第１凹部１３１ｂおよび複数の第２凹部１３２ｂを設けることなく、筒状部１３ａの内周面１３ｘに第１凸部１３１ａ、第２凸部１３２ａを設けることができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状、組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

１Ａ，１Ｂ…モータ、１１Ａ，１１Ｂ…ロータ、１２Ａ，１２Ｂ…ステータ、１２ｘ，１３ｙ，１２１ｘ…外周面、１３…ハウジング、１３ａ…筒状部、１３ｘ…内周面、１２１…コアバック部、１２２…ティース部、１２３…コイル、１２５…凹溝、１３１ａ…第１凸部、１３１ｂ…第１凹部、１３２ａ…第２凸部、１３２ｂ…第２凹部、Ｊ…中心軸

Claims (8)

1. 上下方向に延びる中心軸を中心として回転可能なロータと、
   前記ロータの径方向外側から隙間を空けて前記ロータを囲むステータと、
   前記ロータおよび前記ステータを収容するハウジングと、を備えるモータであって、
   前記ハウジングは、前記ステータを径方向外側から囲み前記ステータを固定する筒状部を有し、
   前記筒状部の内周面には、第１凸部と、
   前記第１凸部よりも上側に位置し周方向に沿って並ぶ複数の第２凸部と、が設けられ、
   前記ステータは、下側から前記第１凸部に支持される第１ステータ、または下側から前記複数の第２凸部に支持される第２ステータであるモータ。
2. 前記ステータが前記第１ステータであり、
   前記第１ステータの外周面には、中心軸方向に沿って延び、径方向内側に向かって凹む複数の凹溝が設けられ、
   前記複数の凹溝は、前記複数の第２凸部を収容する請求項１に記載のモータ。
3. 前記第１ステータは、前記中心軸を中心とする筒状のコアバック部と、
   前記コアバック部から径方向内側に延び周方向に沿って並ぶ複数のティース部と、
   前記ティース部に巻き付けられたコイルと、を有し、
   前記凹溝は、前記コアバック部の径方向外側の外周面に設けられ、径方向から見て前記ティース部と重なる請求項２に記載のモータ。
4. 前記複数の凹溝は、周方向に沿って等間隔に配置され、
   周方向に隣り合う２つの前記第２凸部の間の距離は、周方向に隣り合う２つの前記凹溝の間の距離の整数倍である請求項２または３に記載のモータ。
5. 前記筒状部の内周面には、複数の前記第１凸部が設けられ、
   前記複数の第１凸部は、周方向に沿って並んでいる請求項１から４のいずれか１項に記載のモータ。
6. 前記複数の第１凸部は、周方向に沿って等間隔に配置され、
   前記複数の第２凸部は、周方向に沿って等間隔に配置される請求項５に記載のモータ。
7. 周方向に隣り合う前記第１凸部の間の距離と、周方向に隣り合う前記第２凸部の間の距離とが等しく、
   中心軸方向から見て前記第１凸部と前記第２凸部とが重ならない請求項６に記載のモータ。
8. 前記筒状部の外周面には、径方向から見て前記第１凸部と一対一で重なる第１凹部が設けられ、
   径方向から見て前記複数の第２凸部と一対一で重なる複数の第２凹部が設けられている請求項１から７のいずれか１項に記載のモータ。

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