JP3286526B2 - マグネットモータのステータ - Google Patents

マグネットモータのステータ

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、マグネットモータ
のステータの構造に特徴を有し、特に人力の駆動力をモ
ータの駆動力によって補助する、所謂、アシスト型自転
車とも呼ばれる電動自転車に用いるに適したマグネット
モータのステータに関する。
【0002】
【従来の技術】最近、人力による人力駆動部とモータに
よる電動駆動部との両方を兼ね備え、人力による駆動力
の大きさに応じてモータを駆動し、人力の駆動力をモー
タの駆動力によって補助する電動自転車が人気を呼んで
いる。
【0003】従来、このような電動自転車は、特開平4
−358987号公報(B62M23/02)に示す如
く、人力による駆動系と電動モータによる駆動系とを並
列に設け、前記人力による駆動系の駆動力を検出して電
動モータの出力を制御するようにしたものが知られてい
る。
【0004】しかしながら、このような構成では駆動部
分が後輪と離れた場所にあるため、駆動力が後輪に伝わ
るまでに力の損失が大きかったり、後輪に動力を伝える
ために、ペダル及び電動モータの縦方向の回転をドライ
ブ軸の横方向の回転に変換し、更に後輪を回転させるた
めに縦方向の回転に変換しなければならず、構成が複雑
になるほか、大型化し、更には故障が起こりやすいとい
った問題点が生じていた。
【0005】そこでこの問題点を解決するために、本出
願人は電動モータで後輪を直接回転させるタイプの電動
自転車を提供してきた。以下、後輪直接駆動タイプの電
動自転車の例を図面に基づいて説明する。
【0006】図4は後輪直接駆動タイプの電動自転車の
全体斜視図であり、図中、1は電動自転車本体である。
電動自転車本体1には後述するモータ8が備えられてお
り、人力によるトルクの大きさに応じてモータ8の駆動
力を変化させ、人力による力をモータ8の力によって補
助して走行させるようになっている。
【0007】電動自転車本体1のフレーム4には前輪
2、後輪3、ハンドル13及びサドル21が取付けてあ
り、前輪2はハンドル13によって操舵されるようにな
っている。後輪3の回転軸の部分には盤状ケーシング5
が設けられている。
【0008】盤状ケーシング5は回転側ケーシング6と
電動自転車本体1に固定される固定側ケーシング7とを
備えており、回転側ケーシング6が後輪3と一体になっ
て回転するようになっている。
【0009】また、盤状ケーシング5にはモータ8が内
蔵されており、電動駆動が必要なときに駆動して、後述
する人力駆動部10と共に前記回転側ケーシング6を回
転させる。この盤状ケーシング5を備える駆動部分が電
動駆動部9である。
【0010】人力駆動部10はペダル11及びチェーン
12を備えており、使用者がペダル11を踏むことで、
チェーン12を介して前記後輪3を回転させる。この例
ではチェーン12を人力の伝達部材としたが、これに限
らずチェーン12の代わりにベルト、回転軸等によるも
のでも構わない。
【0011】前輪2の操舵をするハンドル13の左右両
端にはブレーキレバ14,15が取付けてあり、また前
輪2及び後輪3にはブレーキ装置18,19が設けてあ
り、ブレーキレバ14,15とブレーキ装置18,19
とはワイヤ16,17によって連結されている。
【0012】そして、ブレーキレバ14,15を引くこ
とでワイヤ16,17が引っ張られ、このワイヤ16,
17によってそれぞれ前後のブレーキ装置18,19が
動作するようになっている。また、ワイヤ16,17の
途中にはブレーキスイッチ20が設けてあり、ブレーキ
レバ14,15を操作したときにモータ8への通電が停
止する機構になっている。
【0013】後輪3上のフレーム4にはモータ8の電源
となるバッテリ部22が取付けてある。このバッテリ部
22は、フレーム4にスライド着脱可能に取付けられる
バッテリケース23と、該バッテリケース23に収納し
た単一型充電式電池によって構成されており、電源電圧
は略24ボルトである。
【0014】次に、図5、図6に基づき、前記盤状ケー
シング5について説明する。図5は、図4に示した盤状
ケーシング5の構成を示す正面図であり、図中、7は電
動自転車本体に固定される固定側ケーシングである。
【0015】固定側ケーシング7には制御基板、放熱板
からなる制御部(図示せず)、モータ8、モータ8の出
力軸24の出力を伝達する第1プーリ、第2プーリのプ
ーリ組25と最終段プーリ28の3つのプーリ群からな
る減速機構26、該減速機構26の各プーリ間及び最終
段プーリ28とを連結する伝達ベルト27が配置されて
いる。
【0016】前記最終段プーリ28は回転側ケーシング
6に固定されており、前記モータ8が回転するとモータ
8の出力軸24から最終段プーリ28までが伝達ベルト
27によって回転し、減速されて最終段プーリ28と共
に回転側ケーシング6が回転する。
【0017】また、最終段プーリ28に連結される第2
プーリの小さいほうのプーリには、一方向クラッチ(図
示せず)が介入されており、ペダルからの力がかかった
ときにモータ8を回さないように、即ちペダルが軽いよ
うにしてある。29は後輪の車軸である。
【0018】図6は前記盤状ケーシング5内のモータ8
の配置状態を示す正面図であり、30はステータ、40
はマグネット、60は電機子(ロータ)である。また、
モータ8の電機子60とコイルを絶縁するための絶縁板
61は、図7に示すように、冷却ファン62と一体成型
して構成される。
【0019】しかしながら、この盤状ケーシング5を備
える電動駆動部9はサイズ、重量共にかなりのものであ
り、自転車に用いるものとしてはその軽量、小サイズ化
が望まれていた。そして軽量、小サイズ化のために駆動
モータの小型化も一つの課題であった。
【0020】
【発明が解決しようとする課題】永久磁石を界磁とする
モータの小型化のためにはBH積の大きい磁石を用い、
磁束を大きくとることが有効である。BH積の大きい磁
石としては、近年、ネオジウム、鉄、ボロンからなるネ
オジウム磁石やサマリウムコバルト系磁石などの、所
謂、希土類磁石が知られている。
【0021】例えば、ネオジウム磁石はBH積では30
MGOeあり、フェライトの磁石の約10倍であるが、
価格は単位重量当たり約30倍程度になり高価なもので
ある。それでネオジウム磁石は、一般に、モータではブ
ラシレスモータの回転子の界磁に使用されている。
【0022】従って、モータの小型化のために希土類磁
石、例えばネオジウム磁石を用いるブラシレスモータを
採用することが一つの選択ではあるが、その回路構成の
複雑さと価格の面から難があった。
【0023】そこでネオジウム磁石等の希土類磁石の強
力な磁石をステータに用いて小型化を図りながら、機械
的なブラシを有するが、回路構成が簡単な直流モータで
あるマグネットモータを採用するほうが有用である。本
発明は電動自転車等に用いる小型軽量化が要求されるマ
グネットモータのステータを提供することを目的とす
る。
【0024】
【課題を解決するための手段】この発明の請求項1に係
るマグネットモータのステータは、ステータを複数枚の
ステータコア板を積層することによって構成し、前記ス
テータコア板は、マグネットが挿入されるマグネット挿
入孔を設けたものと、ステータコア内側に向かって前記
マグネット挿入孔を開放したものとを任意に積層したこ
とを特徴とする。これにより、ロータのコア板と同時抜
きにてステータのコア板を作成するため組立性が向上
し、従来のヨークに比べて低コストでステータを構成で
きる。また、ステータにマグネット挿入孔を設けたこと
により、マグネットをステータに装着する際のマグネッ
ト位置決め作業や接着作業が不要となり、組立性が向上
する。また、マグネット挿入孔を内側に向かって開放す
るコアにより、漏洩磁束の発生によるモータ特性の低下
が防止できて省エネルギーにも大きく貢献する。
【0025】
【0026】
【0027】この発明の請求項2に係るマグネットモー
タのステータは、前記マグネットが挿入されるマグネッ
ト挿入孔を設けたステータコア板は、上下方向の複数箇
所に分割して積層することを特徴とする。これにより、
複数箇所でマグネットを固定できるため組立性が向上す
る。
【0028】
【0029】
【0030】この発明の請求項3に係るマグネットモー
タのステータは、前記ステータコア板を積層した上下端
の少なくとも一面は、マグネット挿入孔を閉じたステー
タコア板によって構成されることを特徴とする。
【0031】これにより、マグネット挿入の際、挿入孔
を閉じたコア板によってマグネットをステータコア内に
留めることにより組立て性が向上する。
【0032】この発明の請求項4に係るマグネットモー
タのステータは、前記マグネットを挿入した状態で前記
ステータコア板の上下端の少なくとも一方を内径側に変
形させたことを特徴とする。
【0033】これにより、別部品を用いることなくマグ
ネットの少なくとも上下のコア板の一方をストッパーと
して活用できるため、低コストのステータを構成でき
る。
【0034】
【発明の実施の形態】次ぎに、本発明を図を参照して実
施例にもとづいて説明する。図1は本発明の請求項1に
係るマグネットモータのステータの構成図を示す。
【0035】図1において、31は珪素鋼板等の鉄板を
打つ抜いて作られたステータコア板であり、このステー
タコア板31にはマグネット挿入孔50,51,52,
53が穿孔されている。マグネットモータのステータ3
0はこのステータコア板31を複数枚積層して形成され
る。
【0036】ステータコア板31は、同様に、珪素鋼板
等の鉄板を打つ抜いて作られる電機子(ロータ)のコア
板の作成と同時に打つ抜いて作られる。これにより、ロ
ータのコア板と同時抜きにてステータのコア板を作成す
るため作業効率がよく、ステータの組立て性が向上し、
従来に比べて低コストでステータを構成できる。
【0037】
【0038】図2(A)は、マグネットモータのマグネ
ット挿入孔を内側に開放したステータコア板の斜視図、
図2(B)はマグネット挿入孔のあるステータコア板の
斜視図、図2(C)は複数枚のステータコア板を積層し
て形成されたステータ斜視図、図2(D)はマグネット
挿入孔にマグネットを挿入した状態のステータ斜視図で
ある。
【0039】マグネットモータのステータは、珪素鋼板
等の鉄板を打ち抜きしたステータコア板のうち、図2
(A)に示す、マグネット挿入孔を内側に開放したステ
ータコア板32と、図2(B)に示す、マグネット挿入
孔50,51,52,53のあるステータコア板31を
それぞれ複数枚ずつ交互に積層して、図2(C)に示
す、ステータ30を構成する。
【0040】このとき、ステータの上下端にはマグネッ
ト挿入孔50,51,52,53のあるステータコア板
31を積層した部分は配置せず、マグネット挿入孔を内
側に開放したステータコア板32を積層した部分を配置
する。
【0041】このようにして構成されたステータ30の
マグネット挿入孔にマグネット40を挿入した状態を図
2(D)の斜視図に示す。同図では挿入したマグネット
は1個のみを例示した。図2は、ステータ30の形状の
一例を示すため1極のマグネットを1個にして構成した
が、図1に示すように1極を2枚の平板状のマグネット
によって構成しても構わない。
【0042】この結果、マグネット40はマグネット挿
入孔50,51,52,53のあるステータコア板31
が複数枚積層された部分33,34でのみ保持され、マ
グネット挿入孔を内側に開放したステータコア板32が
積層された部分では保持されずに露出状態となる。
【0043】これにより、マグネットは、本来は、被覆
されることなく露出されて直接作用する方が磁束が有効
に利用できるものであるから、マグネット挿入孔を内側
に開放したステータコア板32が積層された部分では、
磁束を有効に利用でき漏洩磁束を少なくして、モータ特
性の低下が防止でき省エネルギーのマグネットモータの
ステータを得ることができる。
【0044】また、マグネット端部(上面、下面)には
マグネット挿入孔を内側に開放したステータコア板を積
層した部分を配置するので、マグネット端部(上面、下
面)での漏洩磁束を防止でき、モータの特性が向上す
る。
【0045】更に、ステータにマグネット挿入孔を設け
たことにより、マグネットをステータに装着する際のマ
グネットの位置決め作業や接着剤等を用いた接着作業が
不要となり、また複数個所でマグネットを固定できるた
め組立て性が向上する。
【0046】
【0047】図3(A)は、マグネットモータのマグネ
ット挿入孔を内側に開放したステータコア板の正面図、
図3(B)はマグネット挿入孔のあるステータコア板の
正面図、図3(C)は複数枚のステータコア板を積層し
て形成されたステータ斜視図、図3(D)はマグネット
挿入孔にマグネットを挿入した状態のステータ斜視図で
ある。
【0048】マグネットモータのステータは、珪素鋼板
等の鉄板を打ち抜きしたステータコア板のうち、図3
(A)に示す、マグネット挿入孔を内側に開放したステ
ータコア板32と、図3(B)に示す、マグネット挿入
孔50a,50b,51a,51b,52a,52b,
53a,53bのあるステータコア板31をそれぞれ複
数枚ずつ交互に積層して、図3(C)に示す、ステータ
30を構成する。
【0049】このとき、ステータの上下端の少なくとも
一面はマグネット挿入孔を閉じたコア板35にて構成さ
れる。更に、ステータの上下端にはマグネット挿入孔5
0,51,52,53のあるステータコア板31を積層
した部分は配置せず、マグネット挿入孔を内側に開放し
たステータコア板32を積層した部分を配置したが、こ
れに限定するものではない。
【0050】このようにして構成されたステータ30の
マグネット挿入孔にマグネット40a,40b、41
a,41bを挿入した状態を図3(D)の斜視図に示
す。この結果、マグネット挿入の際、挿入孔を閉じたコ
ア板によってマグネットをステータコア内に留めること
により組立て性が向上する。
【0051】また、マグネットを挿入した状態でコア板
の上下面の少なくとも一方をカシメ等の作業により内径
側に矢印Pで示すように変形させることにより、マグネ
ットの上下方向のストッパーとする。
【0052】これにより、別部品を用いることなくマグ
ネットの少なくとも上下のコア板の一方をストッパーと
して活用できるため、低コストのステータを構成でき
る。その他、マグネット40をマグネット挿入孔50,
51,52,53のあるステータコア板31が複数枚積
層された部分33,34でのみ保持される効果、また、
マグネット端部(上面、下面)にはマグネット挿入孔を
内側に開放したステータコア板を積層した部分を配置す
ることによる効果等は既に述べたとおりである。
【0053】
【発明の効果】以上のように、本発明は、ステータにマ
グネット挿入孔を設けたことにより、マグネットをステ
ータに装着する際のマグネットの位置決め作業や接着剤
等を用いた接着作業が不要となり、また複数個所でマグ
ネットを固定できるため組立て性が向上することはもと
より、電機子(ロータ)のコア板と同時抜きにてステー
タのコア板を簡単に作成することができる。また、マグ
ネット端部(上面、下面)での漏洩磁束を防止できるの
でモータの特性が向上する。
【0054】更に、マグネット挿入の際、挿入孔を閉じ
たコア板によってマグネットをステータコア内に留める
ことにより組立て性が向上し、別部品を用いることなく
マグネットの少なくとも上下のコア板の一方をストッパ
ーとして活用できるため、低コストのステータを構成で
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の請求項1に係るマグネットモータのス
テータの構成図。
【図2】本発明の請求項2、請求項3および請求項4に
係るマグネットモータのステータの構成図。
【図3】本発明の請求項5および請求項6に係るマグネ
ットモータのステータの構成図。
【図4】電動自転車の全体斜視図。
【図5】盤状ケーシングの構成を示す正面図および側面
図。
【図6】盤状ケーシング上でのモータの配置図。
【図7】本発明のモータの電機子(ロータ)の絶縁板。
【符号の説明】
1 電動自転車本体 2 前輪3 3 後輪 4 フレーム 5 盤状ケーシング 6 回転側ケーシング 7 固定側ケーシング 8 モータ 9 電動駆動部 10 人力駆動部 11 ペダル 12 チェーン 13 ハンドル 14,15 ブレーキレバ 16,17 ワイヤ 18,19 ブレーキ装置 20 ブレーキスイッチ 21 サドル 22 バッテリ部 23 バッテリケース 24 モータ出力軸 25 プーリ組 26 減速機構 27 伝達ベルト 28 最終段プーリ 29 後輪の車軸 30 ステータ 31,32 ステータコア板 33 積層部分 34 積層部分 35 マグネット挿入孔を閉じたコア板 40〜43 マグネット 50〜53 マグネット挿入孔 60 電機子 61 絶縁板 62 冷却ファン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 前田 好彦 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三洋電機株式会社内 (72)発明者 田中 優 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三洋電機株式会社内 (72)発明者 数原 寿宏 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三洋電機株式会社内 (72)発明者 松本 敏宏 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三洋電機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−43169(JP,A) 特開 平6−189481(JP,A) 特開 昭63−220750(JP,A) 実開 昭54−167311(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02K 1/17,1/27 H02K 23/04

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ステータを複数枚のステータコア板を積
    層することによって構成し、前記ステータコア板は、マ
    グネットが挿入されるマグネット挿入孔を設けたもの
    と、ステータコア内側に向かって前記マグネット挿入孔
    を開放したものとを任意に積層したことを特徴とするマ
    グネットモータのステータ。
  2. 【請求項2】 前記マグネットが挿入されるマグネット
    挿入孔を設けたステータコア板は、上下方向の複数箇所
    に分割して積層することを特徴とする請求項1記載のマ
    グネットモータのステータ。
  3. 【請求項3】 前記ステータコア板を積層した上下端の
    少なくとも一面は、マグネット挿入孔を閉じたステータ
    コア板によって構成されることを特徴とする請求項1記
    載のマグネットモータのステータ。
  4. 【請求項4】 前記マグネットを挿入した状態で前記ス
    テータコア板の上下端の少なくとも一方を内径側に変形
    させたことを特徴とする請求項1記載のマグネットモー
    タのステータ。
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