JP3798173B2 - 扁平モータ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は扁平モータに関し、特に、遠心ポンプ等で用いるための扁平モータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２８に従来のモータを用いた遠心ポンプの構成図を示す。図において、１０１、１０２はそれぞれケースであり、１０３はケース１０１及び１０２間に配置された仕切板で、これによってケース１０１のポンプ室とケース１０２の駆動部とをそれぞれ完全な密封状態にて仕切っている。また、１０４はケース１０２の外側に取り付けたモータであり、１０５はモータ１０４の回転軸、１０７は回転軸１０５に取り付けられている取付板、１０６は取付板１０７に固着されている駆動側永久磁石、１０９はポンプ室内に設けられた羽根、１０８は羽根１０９に取り付けられているポンプ側永久磁石である。
【０００３】
従来のモータ及びそれを用いた遠心ポンプは以上のように構成され、モータ１０４の駆動によって軸１０５が回転されると取付板１０７と共に駆動側永久磁石１０６が回転する。この駆動側永久磁石１０６の回転によりポンプ側永久磁石１０８も回転し、これによって羽根１０９が回転する。
【０００４】
このように、ポンプ室内の羽根１０９を回転させるために、モータ１０４を用いるがモータ１０４は防水を施す必要があるため、モータ１０４の軸１０５及び羽根１０９に互いに対向する形でそれぞれ永久磁石１０６及び１０８を取り付け、これらの磁気カップリングにより羽根１０９を回転させている。このような方式を用いる場合、ポンプ室の外側に設けられた駆動部内に駆動側永久磁石１０６を配置し、さらにその外側にモータ１０４を配置するので、ポンプの大幅な小型化は困難であり、設置場所にもある程度制限が生じる。また、磁気カップリングのために永久磁石を２個用いるなど、コスト的にもあまり有効な方法ではなかった。
【０００５】
これに対して、特開平３−１７９１９５号公報に示される遠心ポンプにおいては、図２９に示すように、カップリング磁石を省き、羽根と一体の永久磁石をロータと見なして、扁平ステータを用いて直接駆動を行うことにより、遠心ポンプ自体を薄型化し、同時に低コスト化を行っている。図において、１１１はポンプ室を形成しているケース、１１２はポンプ室と駆動部を仕切る仕切板、１１３は回転軸１１４を中心に回転可能にポンプ室内に設けられた羽根、１１５は羽根１１３に取り付けられた永久磁石、１１６はケース１１１に固定されている基板、１１７は仕切板１１２と基板１１６との間に配置された巻線である。以上のように構成され、巻線１１７に通電すれば、永久磁石１１５は回転し、それと共に羽根１１３が回転する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、扁平型のステータを用いる場合、ステータを構成する基板にコイルを取り付けた形状のコアレスのステータを構成する場合が多い。このとき、基板に磁性材料を用いてバックヨークとする場合があるが、図２９に示すように、基板１１６とロータの永久磁石１１５との間には巻線１１７を配置するため、永久磁石１１５の磁束を十分に得るためには、巻線１１７とロータの間隔を極力縮める必要があるが、図２９の構造においてはその距離を縮めることが困難であった。
【０００７】
また、磁気カップリングを用いた場合には、ポンプの回転部（羽根）と駆動部との間に距離をある程度大きく取っても、永久磁石同士の吸引力により、ポンプとしての機能は得られるが、図２９の遠心ポンプの場合、実装上の理由などにより、ステータ巻線と羽根の距離をある程度大きく取る必要が出てくると、ロータの永久磁石の磁束を十分利用できなくなるため、ポンプとして機能するための必要なトルクが得られなくなる。このトルクを得るために、コイルの巻き数を多くすると、巻線自体の寸法を大きくする必要が生じる。この場合、巻線の径を拡大するにはある程度限界があるため、厚みを増やすこととなり、さらにロータの永久磁石の磁束を有効に使えなくなる。また、コスト的にも不利となる。
【０００８】
このことを例を挙げて説明すると、例えば、遠心ポンプを冷蔵庫の自動製氷の給水タンクに用いようとする場合、給水タンクは着脱可能な容器であり、清掃性を考慮するとあまり複雑な構造を取ることはできない。このため、遠心ポンプはポンプの羽根の部分のみを給水タンク内に配置し、給水タンクの外からこの羽根を回転させる手段を用いる必要がある。この場合、ポンプの羽根と給水タンクの外側の駆動手段との間に大きな距離を置くこととなるため、コアレスの扁平ステータで直接駆動する方法では、上述したように、羽根と一体の永久磁石の磁束を十分に利用することができず、モータの十分な出力を得ることが出来ないという問題点があった。また、磁気カップリングを用いる方法での駆動は出力においては有効であるが、前述のように、寸法的に自由度が少なく、小型化が困難であるという課題があった。
【０００９】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、高出力化を実現でき、同時に低コスト化、小型化を実現することができ、ロータ部分の着脱が可能な、遠心ポンプ等で用いるための扁平モータを得ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る扁平モータは、冷蔵庫に搭載するための扁平モータであって、上記冷蔵庫の自動製氷器の給水タンク内に回転可能に設けられた磁石と、上記給水タンクが収納される給水タンクホルダの外壁に上記磁石に対し離間して設けられ、巻線を有するティースと、上記ティースがコの字型に折り曲げられ、その先端に上記磁石と対向して設けられる金属からなる対向面とを備え、上記対向面が上記巻線と上記磁石との間に配置され、かつ、上記給水タンクが上記磁石とともに上記給水タンクホルダに対して着脱可能である。
【００１３】
また、ティースと対向面とが一体に形成されている扁平モータである。
【００１４】
また、ティースと対向面とがそれぞれ別体から構成されている扁平モータである。
【００１５】
また、ティースと対向面とを接続するために、一方がティースに設けられ、他方が対向面に設けられたコネクタ手段を備えた扁平モータである。
【００１６】
また、ティースの幅が、巻線が設けられている部分のみ細くなっている扁平モータである。
【００１７】
また、ティースにおいて、巻線が設けられている部分の両端に突起を設けた扁平モータである。
【００１８】
また、ティースが複数個設けられ、それらが放射状に配置されるとともに、複数個のティースがそれぞれ別体から構成され放射状の中心部分で互いに結合されている扁平モータである。
【００１９】
また、別体から構成されたティースが、結合のための結合手段を有する扁平モータである。
【００２０】
また、ティースを固定するための第一の基板を備え、第一の基板に、ティースの巻線に対応した位置に巻線を収納するための穴が設けられている扁平モータである。
【００２１】
また、磁石の面に対して対向面を固定するための固定手段を有する扁平モータである。
【００２２】
また、対向面をモールドするための樹脂を備えた扁平モータである。
【００２３】
また、ティースが複数個設けられ、それらが放射状に配置されるとともに、ティースを固定するための第二の基板を備え、ティースの放射状の中心部分に、第二の基板に固定するための位置決め手段が設けられている扁平モータである。
【００２４】
また、対向面を固定するための第三の基板を備え、第三の基板がスルーホールを有し、ティースが第三の基板をはさんで対向面と相対するように配置され、スルーホールを介して対向面とティースとが接続されている扁平モータである。
【００２６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１に本発明の実施の形態１における扁平モータの構成図を示す。図２はそのステータ部分の上面図である。これらの図に示すように、本実施の形態における扁平モータはロータ１とステータ２とから構成された３相モータであり、ロータ１とステータ２とは仕切板１３により完全な密封状態にて仕切られている。しかしながら、仕切板１３は、ステータ２の防水が確保されれば特に設けなくてもよいものである。ステータ２には、図２に示すように、放射状に外側に向かって３つ股に伸びている３つのティース３が設けられ、それぞれに各相の巻線（コイル）４が集中的に巻かれている。放射状に配置された３つのティース３の先端は、ロータ１に面対向する金属板５となっている。この放射状のティース３と金属板５とは、すべて１枚の金属板より形成されており、従ってティース３の中心部分はつながっている。
【００２７】
金属板５部分は、ティース３の他の部分に比べ、幅広になっており、ロータ１に対向している対向面の形状は、図２に示すように、ドーナツ形状の板を３分割したような形状になっている。また、ティース３は、図１に示すように、巻線４部分を残して階段状に折り曲げられ、ティース３の巻線４部分と金属板５部分とは、高低差がつけられ、対向面である金属板５が巻線４よりも磁石７に近接するように設けられている。また、ステータ２には、基板への取り付けのための足のような形状の支持手段１２Ａ及び１２Ｂが設けられており、支持手段１２Ａ及び１２Ｂにより基板８に固定されている。また、ロータ１内には、回転軸６を中心に回転可能に永久磁石７が設けられている。ロータ１の永久磁石７より発生する磁束は、対向する金属板５を通り、ステータ２の各ティース３に巻かれた巻線４に鎖交する。ここで、巻線４に電流を通電することで、ロータ１の永久磁石７を回転させるトルクを得る。尚、遠心ポンプなどに扁平モータを実装させる場合には、ロータ１の永久磁石７に羽根１１（図２７参照）を取り付けるようにする。
【００２８】
この実施の形態１による扁平モータにおいては、巻線４をロータ１の永久磁石７とそれに対向する金属板５の間ではなく外側に配置するようにしたので、金属板５とロータ１の永久磁石７との距離を短くすることができるため、ロータ１の永久磁石５より十分な磁束を得ることが可能となり、巻線４の巻数を多くしたり寸法を大きくしたりせずに十分なトルクが得られ、小型化、薄型化が可能になるとともに、高出力化を実現することができる。また、ティース３に、径を小さく細長く巻線４を巻いて、これを横向きに配置するため、コイルの大型化を防げることができ、また、同時にコストも低く抑えることができる。なお、図１においては、金属板５の形状を、ドーナツ形状の板を３分割したような形を取っているが、かならずしもこの形状でなくてもよく、出力、振動等の観点から、様々な形状を取ることができる。
【００２９】
実施の形態２．
図３及び図４に本発明の実施の形態２における扁平モータの構成を示す。本実施の形態における扁平モータも、実施の形態１と同様に、３相モータであり、図に示すように３つのティース３Ａを有しており、それぞれに、各相の巻線４Ａが集中的に巻かれている。しかし、実施の形態１と大きく異なるのは、ティース３Ａの先端がコの字型に１８０゜折り曲げられて、金属板５Ａ部分がティース３Ａの巻線４Ａ部分のちょうど真上に配置される点にある。この実施の形態においては、金属板５Ａの形状は、図４に示すように、円を３等分したような扇形になっており、その内角は、略々１２０゜になっている。他の構造については実施の形態１と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００３０】
この実施の形態においては、上述の実施の形態と同様の効果が得られるとともに、上述したように、金属板５Ａをティース３Ａの真上に配置するようにした事により、ティース３Ａの巻線４Ａ部分を長く取ることができ、巻線４Ａを多く巻くことができ、より十分なトルクを得ることができる。また、ティース３Ａの先端の金属板５Ａ部分のみで平面を構成するため、その面積を広く取ることができ、ロータ１の永久磁石７の発生する磁束をより多く受けることができ、さらなる高出力化が可能となる。なお、図４においては、金属板５Ａの形状を、ロータ１の永久磁石７の磁束を有効に受けられるようになるべく面積を広くとり、扇形としているが、かならずしもこの形状でなくてもよく、出力、振動等の観点から、様々な形状を取ることができる。
【００３１】
実施の形態３．
図５は、本発明の実施の形態３における扁平モータの分解斜視概略図である。この実施の形態は、上述の実施の形態２と同様の構造を有しているが、異なる点は、図５に示すように、巻線４Ａ（図示せず、図３及び図４参照）を巻くティース３Ｂ部分とロータ１に対向する金属板５Ｂ部分が別体で構成されていることである。ティース３Ｂ及び金属板５Ｂには、それぞれ、接合のための突起７１及び７２が設けられている。突起７１及び７２は、ティース３Ｂ及び金属板５Ｂに対して９０゜曲げられて、垂直になっている。ティース３Ｂ部分に巻線４Ａの巻線処理を行った後、突起７１を金属板５Ｂに設けられた突起７２に溶接等により接続させる（図２４参照）。
【００３２】
この実施の形態においては、ロータ１に対向する金属板５Ｂを別部品とするため、ティース３Ａ部分への巻線作業が容易となる。また、ティース３Ｂ部分と金属板５Ｂ部分とを別々の金属板から取るようにしたので、金属板の廃棄量を抑えることができ、材料取りも向上できる。なお、ここでは、実施の形態２のステータ構造を例にとって説明したが、それに限らず、実施の形態１と同様の構造にしてもよく、その場合においても同様の効果が得られる。
【００３３】
実施の形態４．
図６は、本発明の実施の形態４における扁平モータの部分斜視図である。この実施の形態は、上述の実施の形態３と同様の構造を有しているが、異なる点は、図６に示すように、ティース３Ｃと金属板５Ｃとが接続される部分がコネクタ形状となっている点である。ティース３Ｃまたは金属板５Ｃの一方に雄型コネクタ８１を設け、他方に雌型コネクタ８２を設けるようにする。このような構造にすることにより、コネクタ８１及び８２を差し込むだけで、３つのティース３Ｃの先端に設けるべき金属板５Ｃの位置固定が容易となり、簡単なステータの組立が可能となる。これにより、工作性、作業性が向上する。
【００３４】
実施の形態５．
図７及び図８に本発明の実施の形態５のティース３Ｄの部分上面図及び部分斜視図を示す。この実施の形態においては、実施の形態１または２と同様の構造を有するが、異なる点は、この実施の形態においては、図７及び図８に示すように、ティース３Ｄの巻線４Ｄを施す部分を他の部分の幅より細く構成するものである。すなわち、ティース３Ｄの中間部分に頸部３０Ｄを設け、ティース３Ｄの形状を略々エの字型に形成したものである。頸部３０Ｄからなる巻線４Ｄを施す部分とそれ以外の部分との境の角３１Ｄの部分を巻き枠として利用することで、巻線作業時の巻線４Ｄの乱れ、崩れを防止し、整列巻きに近い形の整った巻線４Ｄを巻くことが可能となる。これにより巻線４Ｄを小型化でき、低コスト化を図ると同時に、ステータの薄型化を可能とする。
【００３５】
実施の形態６．
図９及び図１０に本発明の実施の形態６のティース３Ｅの部分上面図及び部分斜視図を示す。この実施の形態は、図９及び図１０に示すように、実施の形態５と同様に、ティースの巻線部分の形状に関わるものであり、この実施の形態においては、略々矩形のティース３Ｅにおいて、巻線４Ｅを施す部分の両端に２対の突起３０Ｅ及び３１Ｅを設けるようにしたものである。これらの突起３０Ｅ及び３１Ｅを巻き枠に用いることで、巻線作業時の巻線４Ｅの乱れを防止することができる。本実施の形態は、上述の実施の形態１及び２のいずれの構造にも適用できるが、特に、実施の形態２の場合、あまり巻線部分を細くすると、そこでの磁束密度が高くなるため、本実施の形態におけるティース構造は、モータの高出力化を図る場合に有効な手段である。
【００３６】
実施の形態７．
図１１及び図１２に実施の形態７におけるティースの構成図を示す。上述の実施の形態においては、３つのティースは１枚の金属板から形成されていたが、この実施の形態においては、図１１に示すように、３つのティース３Ｆをそれぞれ別部品として形成して、それぞれを分割した状態で巻線４Ｆの巻線処理を行い、その後に図１２に示すように、溶接等の手段により結合させる。それぞれを分割した状態で巻線処理を行うことにより、巻線作業を効率化でき、またティース全体を巻線部として利用することができるため、ステータの薄型化が可能となる。さらに、ティース３Ｆを別々に形成するようにしたので、放射状にとる場合に比べ、金属板の廃棄量を抑えることができ、材料取りも向上できる。
【００３７】
実施の形態８．
図１３及び図１４に実施の形態８におけるティースの構成図を示す。この実施の形態においても、上述の実施の形態７と同様に、３つのティース３Ｇをそれぞれ別部品として形成し、さらに、結合手段として、ティース３Ｇ同士の結合部分３０Ｇの形状を凹凸のカギ形状としたものである。ティース３Ｇをそれぞれ分割した状態で巻線処理を行って、巻線処理の後、結合部分３０Ｇを互いにはめ込むことで、図１４に示すような放射状のステータを形成する。これによりティース３Ｇの結合の作業性を向上させることができるとともに、結合部分の結合性を向上させるものである。
【００３８】
実施の形態９．
図１５は本発明の実施の形態９におけるティースと基板との構造を示した分解斜視図であり、図１６はその側断面図である。この実施の形態は、前述の扁平ステータを基板に固定する際の、基板の形状に関するものである。図１５及び図１６に示すように、基板８Ｈにおいて、ティース３Ｈに巻かれた巻線４Ｈが設けられるべき箇所に、巻線４Ｈを収納し得る穴１０を開けておき、ステータを基板８Ｈに固定する際にこの穴１０に巻線４Ｈ部分を落とし込むことで、基板８Ｈへのステータの位置決め、および固定を容易とする。また、巻線４Ｈのための高さを確保する必要がなくなり、扁平モータの薄型化が可能になる。また、ステータに基板８Ｈへの取り付けのための支持手段（図１の１２Ａ等参照）を作る必要が無くなるため、形状を簡単化でき、製造工程の効率を向上させることができる。
【００３９】
実施の形態１０．
図１７、図１８及び図１９は、本発明の実施の形態１０における金属板の先端部分を固定するための固定手段１４の構造を示したものである。上述の実施の形態２で説明した扇形に形成された金属板５Ａは、扇形の内角を形成している先端部分が固定されておらず、３つの金属板５Ａが結合されずに離れているが、この実施の形態は、固定手段１４により３つの金属板５Ａの先端部分を同時に固定して、金属板５Ａを結合させ、永久磁石７の面に対して金属板５Ａの対向面を固定するようにしたものである。他の構造については、実施の形態２と同様であるため、ここでは説明を省略する。固定手段１４は磁気的影響を与えないように樹脂等の材料により形成することが望ましい。図１９の斜視図に示すように、固定手段１４は略々三角柱の形状を有しており、各上部側面に凹部１４ａがあり、そこへ金属板５Ａの先端を挿入して、金属板５Ａの位置固定を行う。凹部１４ａの内部形状は、金属板５Ａの先端部分と相補形の三角柱形になっている。
【００４０】
また、固定手段１４の下部には、切り欠き部１４ｂが設けられている。切り欠き部１４ｂは、３つ股になって放射状に広がっているティース３Ａの中央部分の形状に対する相補形になっている。切り欠き部１４ｂにティース３Ａの中央部分を嵌合させることによりティース３Ａを固定することができる。さらには、固定手段１４を図１７に示すように、基板８に固定させるような形状にすれば、ステータを基板８に固定する際にも、利用可能である。この実施の形態においては、固定手段１４を用いることで、ロータに設けられた永久磁石７に対向する金属板５Ａの対向面を永久磁石７の面に対して正確に平行になるように容易かつ正確に固定することができる。これにより、永久磁石７より十分な磁束をより確実に得ることができ、高速化をより確実にできる。なお、この実施の形態においては、実施の形態２の構造に固定手段１４を適用させた例について説明したが、その場合に限らず、実施の形態３〜９に適用させてもよい。
【００４１】
実施の形態１１．
図２０、図２１及び図２２は、本発明の実施の形態１１におけるステータを構成している金属板５Ｂ部分の構造を示したものである。この実施の形態は図５に示した実施の形態３と同様の構造を有しているが、この実施の形態においては、図２０のようにそれぞれ別部品である３つの金属板５Ｂが、図２１のように樹脂モールドにより一体成型されている。樹脂１６でモールドする場合に、ロータと対向する金属板５Ｂの表面は、ロータからの距離を最小となるように、図２２に示すように、樹脂１６により覆わないで外部に露出させるか、または、表面に薄膜を形成する程度とする。また、モールドした金属板５Ｂの裏側は、円筒状もしくは、放射状のティース３Ｂが収納できる空間を有したくぼみ１８を有している。また、くぼみ１８内の金属板５Ｂは樹脂１６により覆わないで、ティース３Ｂと金属板５Ｂを接続できるよう、金属部分をむきだしにする。放射状のティース３Ｂの巻線部分は、巻線の処理の後、図２３の矢印方向に、モールドされた金属板５Ｂ内に圧入することでステータを構成する。これにより、ロータに対向する金属板５Ｂの固定を容易にし、また組立時の部品点数を減らすことで、作業性も向上する。また、樹脂１６により一体成型するようにしたので、駆動時に金属板５Ｂがロータの永久磁石７（図５参照）に吸引されることによる振動を防止し、低騒音化を図れる。
【００４２】
実施の形態１２．
図２４に本発明の実施の形態１２の構成図を示す。図２５は、ティース３Ｊの下面図である。この実施の形態は、上述の実施の形態３と同様の構造を有しているが、異なる点は、放射状に配置されたティース３Ｊの中央部分に穴１８を設けてあり、これを用いてねじ１９等により、基板８への固定を行うことである。例えば、本発明の扁平モータをホール素子等のセンサーを用いずにセンサレスで駆動する場合、回転方向に関するステータの位置精度はそれほど重要ではなく、むしろロータとの軸の位置精度の方が重要となるため、穴１８により、ステータの中央で位置決めを行うことで、この位置精度を確保できる。また、取り付け作業も容易となる。このように、穴１８は基板８に固定するための位置決め手段を構成している。なお、ここでは、穴１８及びねじ１９により基板８に固定するため、ティース３Ｊの中心部分のみを折り曲げることにより位置を下げて基板に接触させ、他の部分の位置を高くして、巻線４Ｊの寸法を確保して基板８に固定しているが、上述の図１５に示した実施の形態９のように、基板に穴１０を設けるようにして、ステータの巻線４Ｊ部分を穴１０内に納めるようにすれば、位置決めの容易さにあわせて、形状を簡略化でき、ステータの薄型化も可能となる。
【００４３】
実施の形態１３．
図２６は、本発明の実施の形態１３のステータを構成している金属板及びティースの構造を示したものである。図２６に示すように、ロータに対向する金属板５Ｂは、基板８に固定されており、基板８には、金属板５Ｂとティース３Ｂとの接続部分を通すスルーホール２１が開けられている。巻線処理をされたティース３Ｂは、金属板５Ｂに対して基板８の反対側に配置され、基板８のスルーホール２１を通して、金属板５Ｂの接続部と接続される。また、基板８には、必要に応じて、駆動回路等の電気部品（図示せず）が金属板５Ｂと反対側の面に実装するようにしてもよい。この基板８の金属板５Ｂ側をロータ側へ向けて固定することで、同時にステータの固定も可能となる。また、ステータのティース３Ｂ部分と金属板５Ｂの間に基板８を挟み込むことで、薄型化が可能となる。
【００４４】
実施の形態１４．
図２７は、本発明の実施の形態１４による扁平モータの構造を示した構成図である。本実施の形態は、上述の実施の形態１〜１３の扁平モータを遠心ポンプに適用した例を示したものである。２３は、着脱可能に設けられた給水タンク（第一の筐体）であり、２５は、給水タンク２３を収納するためのタンクホルダ（第二の筐体）である。給水タンク２３内には、羽根１１とマグネット７が一体化されたロータ１が配置されている。ステータ２は、防水の必要があるために給水タンク２３外にロータ１と対向するように配置される。図２７においてはタンクホルダ２５の外壁に設けられている。
【００４５】
例えば、家庭用等の冷蔵庫の自動製氷器の給水タンクの場合、この給水タンク２３への給水は、給水タンク２３自体を冷蔵庫の庫内より取り出して行われる。このため、遠心ポンプの羽根１１も同時に取り出される。給水の後、再び給水タンク２３が庫内のタンクホルダ２５内に設置されると、遠心ポンプの羽根１１もステータ２に対向する位置に設置される。このように、本発明の扁平モータを用いることにより、遠心ポンプの羽根１１が着脱可能な構造をとっている。これは、上述の発明の形態に示される扁平モータがロータ１とステータ２との距離をある程度広く取れることによって実現できるものである。
【００４６】
【発明の効果】
この発明に係る扁平モータは、冷蔵庫に搭載するための扁平モータであって、上記冷蔵庫の自動製氷器の給水タンク内に回転可能に設けられた磁石と、上記給水タンクが収納される給水タンクホルダの外壁に上記磁石に対し離間して設けられ、巻線を有するティースと、上記ティースがコの字型に折り曲げられ、その先端に上記磁石と対向して設けられる金属からなる対向面とを備え、上記対向面が上記巻線と上記磁石との間に配置され、かつ、上記給水タンクが上記磁石とともに上記給水タンクホルダに対して着脱可能であるので、磁石に対向している対向面を巻線と磁石との間に配置したことにより、扁平モータの高出力化と同時に小型化が可能となる。また、ティースをコの字型に折り曲げて、対向面が巻線部の真上にくるようにしたので、ティースの巻線部を長くとることができ、扁平モータをさらに高出力化できる。また、給水タンクが磁石とともに給水タンクホルダに対して着脱可能であるので、モータの配置の自由度が向上し、冷蔵庫全体の小型化、低コスト化が可能となる。
【００４９】
また、ティースと対向面とを一体に形成するようにしたので、接続工程もなく、構造も単純であり、強度的にも有利である。
【００５０】
また、ティースと対向面とをそれぞれ別体から構成するようにし、巻線処理の後、ティースと対向面とを接続するようにしたので、巻線作業が容易になり、また、材料取りも向上する。
【００５１】
また、ティースと対向面とを接続するために、一方がティースに設けられ、他方が対向面に設けられたコネクタ手段を備えているので、接続工程が容易になり組立性が向上する。
【００５２】
また、ティースの幅を巻線が設けられている部分のみ細くなるようにしそれを巻き枠として利用して巻線作業を行うようにしたので、巻線の乱れ、崩れを防止することができ、巻線の小型化が可能である。
【００５３】
また、ティースにおいて、巻線が設けられている部分の両端に突起を設け、その突起を巻き枠として利用して巻線作業を行うようにしたので、巻線の乱れ、崩れを防止することができ、巻線の小型化が可能であるとともに、モータの高出力化を図ることができる。
【００５４】
また、ティースが複数個設けられ、それらが放射状に配置されるとともに、複数個のティースがそれぞれ別体から構成され放射状の中心部分で互いに結合されているので、ティースの巻線作業が容易になり、また、材料取りも向上する。
【００５５】
また、別体から構成されたティースが、結合のための結合手段を有するようにしたので、巻線作業後のティースの組立作業の作業性が向上し、結合性も向上する。
【００５６】
また、ティースを固定するための第一の基板を備え、第一の基板に、ティースの巻線に対応した位置に巻線を収納するための穴を設けるようにしたので、基板へのティースの固定が容易になるとともに、薄型化が可能である。
【００５７】
また、磁石の面に対して対向面を固定するための固定手段を有するようにしたので、磁石に対向する対向面の位置決めが容易になる。
【００５８】
また、対向面をモールドするための樹脂を備えるようにしたので、組立の部品点数が減り、作業性が向上する。また、低騒音化も可能となる。
【００５９】
また、ティースが複数個設けられ、それらが放射状に配置されるとともに、ティースを固定するための第二の基板を備え、ティースの放射状の中心部分に、第二の基板に固定するための位置決め手段が設けられているので、ティースの基板への位置決め及び固定が容易になる。
【００６０】
また、対向面を固定するための第三の基板を備え、第三の基板がスルーホールを有し、ティースが第三の基板をはさんで対向面と相対するように配置され、スルーホールを介して対向面とティースとが接続されているので、ティースの基板への取り付け性が向上し、基板を含めて薄型化を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１における扁平モータの構造を示した側断面図である。
【図２】 本発明の実施の形態１の扁平モータにおけるステータ部分の上面図である。
【図３】 本発明の実施の形態２における扁平モータの構造を示した側断面図である。
【図４】 本発明の実施の形態２の扁平モータにおけるステータ部分の上面図である。
【図５】 本発明の実施の形態３の扁平モータにおけるロータとステータとの構造を示した分解斜視図である。
【図６】 本発明の実施の形態４の扁平モータにおけるステータ部分の構造を示した部分斜視図である。
【図７】 本発明の実施の形態５の扁平モータにおけるステータのティース部分の構造を示した部分上面図である。
【図８】 本発明の実施の形態５の扁平モータにおけるステータのティース部分の構造を示した部分斜視図である。
【図９】 本発明の実施の形態６の扁平モータにおけるステータのティース部分の構造を示した部分上面図である。
【図１０】 本発明の実施の形態６の扁平モータにおけるステータのティース部分の構造を示した部分斜視図である。
【図１１】 本発明の実施の形態７の扁平モータにおけるステータのティース部分の構造を示した分解上面図である。
【図１２】 本発明の実施の形態７の扁平モータにおけるステータのティース部分の構造を示した上面図である。
【図１３】 本発明の実施の形態８の扁平モータにおけるステータのティース部分の構造を示した部分斜視図である。
【図１４】 本発明の実施の形態８の扁平モータにおけるステータのティース部分の構造を示した上面図である。
【図１５】 本発明の実施の形態９の扁平モータにおけるステータのティース部分と基板との構造を示した部分斜視図である。
【図１６】 本発明の実施の形態９の扁平モータにおけるステータのティース部分と基板との構造を示した部分断面図である。
【図１７】 本発明の実施の形態１０の扁平モータにおけるステータの金属板の固定手段の構造を示した断面図である。
【図１８】 本発明の実施の形態１０の扁平モータにおけるステータの金属板の固定手段の構造を示した上面図である。
【図１９】 本発明の実施の形態１０の扁平モータにおけるステータの金属板の固定手段の構造を示した斜視図である。
【図２０】 本発明の実施の形態１１の扁平モータにおけるステータの金属板の構造を示した斜視図である。
【図２１】 本発明の実施の形態１１の扁平モータにおけるステータの金属板のモールドされた状態の構造を示した斜視図である。
【図２２】 本発明の実施の形態１１の扁平モータにおけるステータの金属板のモールドされた状態の構造を示した側断面図である。
【図２３】 本発明の実施の形態１１の扁平モータにおけるステータのモールドされた金属板にティースを圧入した状態の構造を示した部分側断面図である。
【図２４】 本発明の実施の形態１２の扁平モータにおけるステータのティース部分と基板との構造を示した断面図である。
【図２５】 本発明の実施の形態１２の扁平モータにおけるステータのティース部分の構造を示した下面図である。
【図２６】 本発明の実施の形態１３の扁平モータにおけるステータのティース部分と基板との構造を示した断面図である。
【図２７】 本発明の実施の形態１４の扁平モータを遠心ポンプに適用した状態の構造を示した断面図である。
【図２８】 従来の遠心ポンプの構造を示した断面図である。
【図２９】 従来の扁平モータを用いた遠心ポンプの構造を示した断面図である。
【符号の説明】
１ ロータ、２ ステータ、３ ティース、４ 巻線、５ 金属板（対向面）、７ 永久磁石、１０ 穴、１４ 固定手段、１６ 樹脂、２３ 給水タンク、２５ タンクホルダ、３０Ｄ 頸部、３１Ｅ 突起、８１ コネクタ、８２ コネクタ。
【発明の属する技術分野】
この発明は扁平モータに関し、特に、遠心ポンプ等で用いるための扁平モータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２８に従来のモータを用いた遠心ポンプの構成図を示す。図において、１０１、１０２はそれぞれケースであり、１０３はケース１０１及び１０２間に配置された仕切板で、これによってケース１０１のポンプ室とケース１０２の駆動部とをそれぞれ完全な密封状態にて仕切っている。また、１０４はケース１０２の外側に取り付けたモータであり、１０５はモータ１０４の回転軸、１０７は回転軸１０５に取り付けられている取付板、１０６は取付板１０７に固着されている駆動側永久磁石、１０９はポンプ室内に設けられた羽根、１０８は羽根１０９に取り付けられているポンプ側永久磁石である。
【０００３】
従来のモータ及びそれを用いた遠心ポンプは以上のように構成され、モータ１０４の駆動によって軸１０５が回転されると取付板１０７と共に駆動側永久磁石１０６が回転する。この駆動側永久磁石１０６の回転によりポンプ側永久磁石１０８も回転し、これによって羽根１０９が回転する。
【０００４】
このように、ポンプ室内の羽根１０９を回転させるために、モータ１０４を用いるがモータ１０４は防水を施す必要があるため、モータ１０４の軸１０５及び羽根１０９に互いに対向する形でそれぞれ永久磁石１０６及び１０８を取り付け、これらの磁気カップリングにより羽根１０９を回転させている。このような方式を用いる場合、ポンプ室の外側に設けられた駆動部内に駆動側永久磁石１０６を配置し、さらにその外側にモータ１０４を配置するので、ポンプの大幅な小型化は困難であり、設置場所にもある程度制限が生じる。また、磁気カップリングのために永久磁石を２個用いるなど、コスト的にもあまり有効な方法ではなかった。
【０００５】
これに対して、特開平３−１７９１９５号公報に示される遠心ポンプにおいては、図２９に示すように、カップリング磁石を省き、羽根と一体の永久磁石をロータと見なして、扁平ステータを用いて直接駆動を行うことにより、遠心ポンプ自体を薄型化し、同時に低コスト化を行っている。図において、１１１はポンプ室を形成しているケース、１１２はポンプ室と駆動部を仕切る仕切板、１１３は回転軸１１４を中心に回転可能にポンプ室内に設けられた羽根、１１５は羽根１１３に取り付けられた永久磁石、１１６はケース１１１に固定されている基板、１１７は仕切板１１２と基板１１６との間に配置された巻線である。以上のように構成され、巻線１１７に通電すれば、永久磁石１１５は回転し、それと共に羽根１１３が回転する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、扁平型のステータを用いる場合、ステータを構成する基板にコイルを取り付けた形状のコアレスのステータを構成する場合が多い。このとき、基板に磁性材料を用いてバックヨークとする場合があるが、図２９に示すように、基板１１６とロータの永久磁石１１５との間には巻線１１７を配置するため、永久磁石１１５の磁束を十分に得るためには、巻線１１７とロータの間隔を極力縮める必要があるが、図２９の構造においてはその距離を縮めることが困難であった。
【０００７】
また、磁気カップリングを用いた場合には、ポンプの回転部（羽根）と駆動部との間に距離をある程度大きく取っても、永久磁石同士の吸引力により、ポンプとしての機能は得られるが、図２９の遠心ポンプの場合、実装上の理由などにより、ステータ巻線と羽根の距離をある程度大きく取る必要が出てくると、ロータの永久磁石の磁束を十分利用できなくなるため、ポンプとして機能するための必要なトルクが得られなくなる。このトルクを得るために、コイルの巻き数を多くすると、巻線自体の寸法を大きくする必要が生じる。この場合、巻線の径を拡大するにはある程度限界があるため、厚みを増やすこととなり、さらにロータの永久磁石の磁束を有効に使えなくなる。また、コスト的にも不利となる。
【０００８】
このことを例を挙げて説明すると、例えば、遠心ポンプを冷蔵庫の自動製氷の給水タンクに用いようとする場合、給水タンクは着脱可能な容器であり、清掃性を考慮するとあまり複雑な構造を取ることはできない。このため、遠心ポンプはポンプの羽根の部分のみを給水タンク内に配置し、給水タンクの外からこの羽根を回転させる手段を用いる必要がある。この場合、ポンプの羽根と給水タンクの外側の駆動手段との間に大きな距離を置くこととなるため、コアレスの扁平ステータで直接駆動する方法では、上述したように、羽根と一体の永久磁石の磁束を十分に利用することができず、モータの十分な出力を得ることが出来ないという問題点があった。また、磁気カップリングを用いる方法での駆動は出力においては有効であるが、前述のように、寸法的に自由度が少なく、小型化が困難であるという課題があった。
【０００９】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、高出力化を実現でき、同時に低コスト化、小型化を実現することができ、ロータ部分の着脱が可能な、遠心ポンプ等で用いるための扁平モータを得ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る扁平モータは、冷蔵庫に搭載するための扁平モータであって、上記冷蔵庫の自動製氷器の給水タンク内に回転可能に設けられた磁石と、上記給水タンクが収納される給水タンクホルダの外壁に上記磁石に対し離間して設けられ、巻線を有するティースと、上記ティースがコの字型に折り曲げられ、その先端に上記磁石と対向して設けられる金属からなる対向面とを備え、上記対向面が上記巻線と上記磁石との間に配置され、かつ、上記給水タンクが上記磁石とともに上記給水タンクホルダに対して着脱可能である。
【００１３】
また、ティースと対向面とが一体に形成されている扁平モータである。
【００１４】
また、ティースと対向面とがそれぞれ別体から構成されている扁平モータである。
【００１５】
また、ティースと対向面とを接続するために、一方がティースに設けられ、他方が対向面に設けられたコネクタ手段を備えた扁平モータである。
【００１６】
また、ティースの幅が、巻線が設けられている部分のみ細くなっている扁平モータである。
【００１７】
また、ティースにおいて、巻線が設けられている部分の両端に突起を設けた扁平モータである。
【００１８】
また、ティースが複数個設けられ、それらが放射状に配置されるとともに、複数個のティースがそれぞれ別体から構成され放射状の中心部分で互いに結合されている扁平モータである。
【００１９】
また、別体から構成されたティースが、結合のための結合手段を有する扁平モータである。
【００２０】
また、ティースを固定するための第一の基板を備え、第一の基板に、ティースの巻線に対応した位置に巻線を収納するための穴が設けられている扁平モータである。
【００２１】
また、磁石の面に対して対向面を固定するための固定手段を有する扁平モータである。
【００２２】
また、対向面をモールドするための樹脂を備えた扁平モータである。
【００２３】
また、ティースが複数個設けられ、それらが放射状に配置されるとともに、ティースを固定するための第二の基板を備え、ティースの放射状の中心部分に、第二の基板に固定するための位置決め手段が設けられている扁平モータである。
【００２４】
また、対向面を固定するための第三の基板を備え、第三の基板がスルーホールを有し、ティースが第三の基板をはさんで対向面と相対するように配置され、スルーホールを介して対向面とティースとが接続されている扁平モータである。
【００２６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１に本発明の実施の形態１における扁平モータの構成図を示す。図２はそのステータ部分の上面図である。これらの図に示すように、本実施の形態における扁平モータはロータ１とステータ２とから構成された３相モータであり、ロータ１とステータ２とは仕切板１３により完全な密封状態にて仕切られている。しかしながら、仕切板１３は、ステータ２の防水が確保されれば特に設けなくてもよいものである。ステータ２には、図２に示すように、放射状に外側に向かって３つ股に伸びている３つのティース３が設けられ、それぞれに各相の巻線（コイル）４が集中的に巻かれている。放射状に配置された３つのティース３の先端は、ロータ１に面対向する金属板５となっている。この放射状のティース３と金属板５とは、すべて１枚の金属板より形成されており、従ってティース３の中心部分はつながっている。
【００２７】
金属板５部分は、ティース３の他の部分に比べ、幅広になっており、ロータ１に対向している対向面の形状は、図２に示すように、ドーナツ形状の板を３分割したような形状になっている。また、ティース３は、図１に示すように、巻線４部分を残して階段状に折り曲げられ、ティース３の巻線４部分と金属板５部分とは、高低差がつけられ、対向面である金属板５が巻線４よりも磁石７に近接するように設けられている。また、ステータ２には、基板への取り付けのための足のような形状の支持手段１２Ａ及び１２Ｂが設けられており、支持手段１２Ａ及び１２Ｂにより基板８に固定されている。また、ロータ１内には、回転軸６を中心に回転可能に永久磁石７が設けられている。ロータ１の永久磁石７より発生する磁束は、対向する金属板５を通り、ステータ２の各ティース３に巻かれた巻線４に鎖交する。ここで、巻線４に電流を通電することで、ロータ１の永久磁石７を回転させるトルクを得る。尚、遠心ポンプなどに扁平モータを実装させる場合には、ロータ１の永久磁石７に羽根１１（図２７参照）を取り付けるようにする。
【００２８】
この実施の形態１による扁平モータにおいては、巻線４をロータ１の永久磁石７とそれに対向する金属板５の間ではなく外側に配置するようにしたので、金属板５とロータ１の永久磁石７との距離を短くすることができるため、ロータ１の永久磁石５より十分な磁束を得ることが可能となり、巻線４の巻数を多くしたり寸法を大きくしたりせずに十分なトルクが得られ、小型化、薄型化が可能になるとともに、高出力化を実現することができる。また、ティース３に、径を小さく細長く巻線４を巻いて、これを横向きに配置するため、コイルの大型化を防げることができ、また、同時にコストも低く抑えることができる。なお、図１においては、金属板５の形状を、ドーナツ形状の板を３分割したような形を取っているが、かならずしもこの形状でなくてもよく、出力、振動等の観点から、様々な形状を取ることができる。
【００２９】
実施の形態２．
図３及び図４に本発明の実施の形態２における扁平モータの構成を示す。本実施の形態における扁平モータも、実施の形態１と同様に、３相モータであり、図に示すように３つのティース３Ａを有しており、それぞれに、各相の巻線４Ａが集中的に巻かれている。しかし、実施の形態１と大きく異なるのは、ティース３Ａの先端がコの字型に１８０゜折り曲げられて、金属板５Ａ部分がティース３Ａの巻線４Ａ部分のちょうど真上に配置される点にある。この実施の形態においては、金属板５Ａの形状は、図４に示すように、円を３等分したような扇形になっており、その内角は、略々１２０゜になっている。他の構造については実施の形態１と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００３０】
この実施の形態においては、上述の実施の形態と同様の効果が得られるとともに、上述したように、金属板５Ａをティース３Ａの真上に配置するようにした事により、ティース３Ａの巻線４Ａ部分を長く取ることができ、巻線４Ａを多く巻くことができ、より十分なトルクを得ることができる。また、ティース３Ａの先端の金属板５Ａ部分のみで平面を構成するため、その面積を広く取ることができ、ロータ１の永久磁石７の発生する磁束をより多く受けることができ、さらなる高出力化が可能となる。なお、図４においては、金属板５Ａの形状を、ロータ１の永久磁石７の磁束を有効に受けられるようになるべく面積を広くとり、扇形としているが、かならずしもこの形状でなくてもよく、出力、振動等の観点から、様々な形状を取ることができる。
【００３１】
実施の形態３．
図５は、本発明の実施の形態３における扁平モータの分解斜視概略図である。この実施の形態は、上述の実施の形態２と同様の構造を有しているが、異なる点は、図５に示すように、巻線４Ａ（図示せず、図３及び図４参照）を巻くティース３Ｂ部分とロータ１に対向する金属板５Ｂ部分が別体で構成されていることである。ティース３Ｂ及び金属板５Ｂには、それぞれ、接合のための突起７１及び７２が設けられている。突起７１及び７２は、ティース３Ｂ及び金属板５Ｂに対して９０゜曲げられて、垂直になっている。ティース３Ｂ部分に巻線４Ａの巻線処理を行った後、突起７１を金属板５Ｂに設けられた突起７２に溶接等により接続させる（図２４参照）。
【００３２】
この実施の形態においては、ロータ１に対向する金属板５Ｂを別部品とするため、ティース３Ａ部分への巻線作業が容易となる。また、ティース３Ｂ部分と金属板５Ｂ部分とを別々の金属板から取るようにしたので、金属板の廃棄量を抑えることができ、材料取りも向上できる。なお、ここでは、実施の形態２のステータ構造を例にとって説明したが、それに限らず、実施の形態１と同様の構造にしてもよく、その場合においても同様の効果が得られる。
【００３３】
実施の形態４．
図６は、本発明の実施の形態４における扁平モータの部分斜視図である。この実施の形態は、上述の実施の形態３と同様の構造を有しているが、異なる点は、図６に示すように、ティース３Ｃと金属板５Ｃとが接続される部分がコネクタ形状となっている点である。ティース３Ｃまたは金属板５Ｃの一方に雄型コネクタ８１を設け、他方に雌型コネクタ８２を設けるようにする。このような構造にすることにより、コネクタ８１及び８２を差し込むだけで、３つのティース３Ｃの先端に設けるべき金属板５Ｃの位置固定が容易となり、簡単なステータの組立が可能となる。これにより、工作性、作業性が向上する。
【００３４】
実施の形態５．
図７及び図８に本発明の実施の形態５のティース３Ｄの部分上面図及び部分斜視図を示す。この実施の形態においては、実施の形態１または２と同様の構造を有するが、異なる点は、この実施の形態においては、図７及び図８に示すように、ティース３Ｄの巻線４Ｄを施す部分を他の部分の幅より細く構成するものである。すなわち、ティース３Ｄの中間部分に頸部３０Ｄを設け、ティース３Ｄの形状を略々エの字型に形成したものである。頸部３０Ｄからなる巻線４Ｄを施す部分とそれ以外の部分との境の角３１Ｄの部分を巻き枠として利用することで、巻線作業時の巻線４Ｄの乱れ、崩れを防止し、整列巻きに近い形の整った巻線４Ｄを巻くことが可能となる。これにより巻線４Ｄを小型化でき、低コスト化を図ると同時に、ステータの薄型化を可能とする。
【００３５】
実施の形態６．
図９及び図１０に本発明の実施の形態６のティース３Ｅの部分上面図及び部分斜視図を示す。この実施の形態は、図９及び図１０に示すように、実施の形態５と同様に、ティースの巻線部分の形状に関わるものであり、この実施の形態においては、略々矩形のティース３Ｅにおいて、巻線４Ｅを施す部分の両端に２対の突起３０Ｅ及び３１Ｅを設けるようにしたものである。これらの突起３０Ｅ及び３１Ｅを巻き枠に用いることで、巻線作業時の巻線４Ｅの乱れを防止することができる。本実施の形態は、上述の実施の形態１及び２のいずれの構造にも適用できるが、特に、実施の形態２の場合、あまり巻線部分を細くすると、そこでの磁束密度が高くなるため、本実施の形態におけるティース構造は、モータの高出力化を図る場合に有効な手段である。
【００３６】
実施の形態７．
図１１及び図１２に実施の形態７におけるティースの構成図を示す。上述の実施の形態においては、３つのティースは１枚の金属板から形成されていたが、この実施の形態においては、図１１に示すように、３つのティース３Ｆをそれぞれ別部品として形成して、それぞれを分割した状態で巻線４Ｆの巻線処理を行い、その後に図１２に示すように、溶接等の手段により結合させる。それぞれを分割した状態で巻線処理を行うことにより、巻線作業を効率化でき、またティース全体を巻線部として利用することができるため、ステータの薄型化が可能となる。さらに、ティース３Ｆを別々に形成するようにしたので、放射状にとる場合に比べ、金属板の廃棄量を抑えることができ、材料取りも向上できる。
【００３７】
実施の形態８．
図１３及び図１４に実施の形態８におけるティースの構成図を示す。この実施の形態においても、上述の実施の形態７と同様に、３つのティース３Ｇをそれぞれ別部品として形成し、さらに、結合手段として、ティース３Ｇ同士の結合部分３０Ｇの形状を凹凸のカギ形状としたものである。ティース３Ｇをそれぞれ分割した状態で巻線処理を行って、巻線処理の後、結合部分３０Ｇを互いにはめ込むことで、図１４に示すような放射状のステータを形成する。これによりティース３Ｇの結合の作業性を向上させることができるとともに、結合部分の結合性を向上させるものである。
【００３８】
実施の形態９．
図１５は本発明の実施の形態９におけるティースと基板との構造を示した分解斜視図であり、図１６はその側断面図である。この実施の形態は、前述の扁平ステータを基板に固定する際の、基板の形状に関するものである。図１５及び図１６に示すように、基板８Ｈにおいて、ティース３Ｈに巻かれた巻線４Ｈが設けられるべき箇所に、巻線４Ｈを収納し得る穴１０を開けておき、ステータを基板８Ｈに固定する際にこの穴１０に巻線４Ｈ部分を落とし込むことで、基板８Ｈへのステータの位置決め、および固定を容易とする。また、巻線４Ｈのための高さを確保する必要がなくなり、扁平モータの薄型化が可能になる。また、ステータに基板８Ｈへの取り付けのための支持手段（図１の１２Ａ等参照）を作る必要が無くなるため、形状を簡単化でき、製造工程の効率を向上させることができる。
【００３９】
実施の形態１０．
図１７、図１８及び図１９は、本発明の実施の形態１０における金属板の先端部分を固定するための固定手段１４の構造を示したものである。上述の実施の形態２で説明した扇形に形成された金属板５Ａは、扇形の内角を形成している先端部分が固定されておらず、３つの金属板５Ａが結合されずに離れているが、この実施の形態は、固定手段１４により３つの金属板５Ａの先端部分を同時に固定して、金属板５Ａを結合させ、永久磁石７の面に対して金属板５Ａの対向面を固定するようにしたものである。他の構造については、実施の形態２と同様であるため、ここでは説明を省略する。固定手段１４は磁気的影響を与えないように樹脂等の材料により形成することが望ましい。図１９の斜視図に示すように、固定手段１４は略々三角柱の形状を有しており、各上部側面に凹部１４ａがあり、そこへ金属板５Ａの先端を挿入して、金属板５Ａの位置固定を行う。凹部１４ａの内部形状は、金属板５Ａの先端部分と相補形の三角柱形になっている。
【００４０】
また、固定手段１４の下部には、切り欠き部１４ｂが設けられている。切り欠き部１４ｂは、３つ股になって放射状に広がっているティース３Ａの中央部分の形状に対する相補形になっている。切り欠き部１４ｂにティース３Ａの中央部分を嵌合させることによりティース３Ａを固定することができる。さらには、固定手段１４を図１７に示すように、基板８に固定させるような形状にすれば、ステータを基板８に固定する際にも、利用可能である。この実施の形態においては、固定手段１４を用いることで、ロータに設けられた永久磁石７に対向する金属板５Ａの対向面を永久磁石７の面に対して正確に平行になるように容易かつ正確に固定することができる。これにより、永久磁石７より十分な磁束をより確実に得ることができ、高速化をより確実にできる。なお、この実施の形態においては、実施の形態２の構造に固定手段１４を適用させた例について説明したが、その場合に限らず、実施の形態３〜９に適用させてもよい。
【００４１】
実施の形態１１．
図２０、図２１及び図２２は、本発明の実施の形態１１におけるステータを構成している金属板５Ｂ部分の構造を示したものである。この実施の形態は図５に示した実施の形態３と同様の構造を有しているが、この実施の形態においては、図２０のようにそれぞれ別部品である３つの金属板５Ｂが、図２１のように樹脂モールドにより一体成型されている。樹脂１６でモールドする場合に、ロータと対向する金属板５Ｂの表面は、ロータからの距離を最小となるように、図２２に示すように、樹脂１６により覆わないで外部に露出させるか、または、表面に薄膜を形成する程度とする。また、モールドした金属板５Ｂの裏側は、円筒状もしくは、放射状のティース３Ｂが収納できる空間を有したくぼみ１８を有している。また、くぼみ１８内の金属板５Ｂは樹脂１６により覆わないで、ティース３Ｂと金属板５Ｂを接続できるよう、金属部分をむきだしにする。放射状のティース３Ｂの巻線部分は、巻線の処理の後、図２３の矢印方向に、モールドされた金属板５Ｂ内に圧入することでステータを構成する。これにより、ロータに対向する金属板５Ｂの固定を容易にし、また組立時の部品点数を減らすことで、作業性も向上する。また、樹脂１６により一体成型するようにしたので、駆動時に金属板５Ｂがロータの永久磁石７（図５参照）に吸引されることによる振動を防止し、低騒音化を図れる。
【００４２】
実施の形態１２．
図２４に本発明の実施の形態１２の構成図を示す。図２５は、ティース３Ｊの下面図である。この実施の形態は、上述の実施の形態３と同様の構造を有しているが、異なる点は、放射状に配置されたティース３Ｊの中央部分に穴１８を設けてあり、これを用いてねじ１９等により、基板８への固定を行うことである。例えば、本発明の扁平モータをホール素子等のセンサーを用いずにセンサレスで駆動する場合、回転方向に関するステータの位置精度はそれほど重要ではなく、むしろロータとの軸の位置精度の方が重要となるため、穴１８により、ステータの中央で位置決めを行うことで、この位置精度を確保できる。また、取り付け作業も容易となる。このように、穴１８は基板８に固定するための位置決め手段を構成している。なお、ここでは、穴１８及びねじ１９により基板８に固定するため、ティース３Ｊの中心部分のみを折り曲げることにより位置を下げて基板に接触させ、他の部分の位置を高くして、巻線４Ｊの寸法を確保して基板８に固定しているが、上述の図１５に示した実施の形態９のように、基板に穴１０を設けるようにして、ステータの巻線４Ｊ部分を穴１０内に納めるようにすれば、位置決めの容易さにあわせて、形状を簡略化でき、ステータの薄型化も可能となる。
【００４３】
実施の形態１３．
図２６は、本発明の実施の形態１３のステータを構成している金属板及びティースの構造を示したものである。図２６に示すように、ロータに対向する金属板５Ｂは、基板８に固定されており、基板８には、金属板５Ｂとティース３Ｂとの接続部分を通すスルーホール２１が開けられている。巻線処理をされたティース３Ｂは、金属板５Ｂに対して基板８の反対側に配置され、基板８のスルーホール２１を通して、金属板５Ｂの接続部と接続される。また、基板８には、必要に応じて、駆動回路等の電気部品（図示せず）が金属板５Ｂと反対側の面に実装するようにしてもよい。この基板８の金属板５Ｂ側をロータ側へ向けて固定することで、同時にステータの固定も可能となる。また、ステータのティース３Ｂ部分と金属板５Ｂの間に基板８を挟み込むことで、薄型化が可能となる。
【００４４】
実施の形態１４．
図２７は、本発明の実施の形態１４による扁平モータの構造を示した構成図である。本実施の形態は、上述の実施の形態１〜１３の扁平モータを遠心ポンプに適用した例を示したものである。２３は、着脱可能に設けられた給水タンク（第一の筐体）であり、２５は、給水タンク２３を収納するためのタンクホルダ（第二の筐体）である。給水タンク２３内には、羽根１１とマグネット７が一体化されたロータ１が配置されている。ステータ２は、防水の必要があるために給水タンク２３外にロータ１と対向するように配置される。図２７においてはタンクホルダ２５の外壁に設けられている。
【００４５】
例えば、家庭用等の冷蔵庫の自動製氷器の給水タンクの場合、この給水タンク２３への給水は、給水タンク２３自体を冷蔵庫の庫内より取り出して行われる。このため、遠心ポンプの羽根１１も同時に取り出される。給水の後、再び給水タンク２３が庫内のタンクホルダ２５内に設置されると、遠心ポンプの羽根１１もステータ２に対向する位置に設置される。このように、本発明の扁平モータを用いることにより、遠心ポンプの羽根１１が着脱可能な構造をとっている。これは、上述の発明の形態に示される扁平モータがロータ１とステータ２との距離をある程度広く取れることによって実現できるものである。
【００４６】
【発明の効果】
この発明に係る扁平モータは、冷蔵庫に搭載するための扁平モータであって、上記冷蔵庫の自動製氷器の給水タンク内に回転可能に設けられた磁石と、上記給水タンクが収納される給水タンクホルダの外壁に上記磁石に対し離間して設けられ、巻線を有するティースと、上記ティースがコの字型に折り曲げられ、その先端に上記磁石と対向して設けられる金属からなる対向面とを備え、上記対向面が上記巻線と上記磁石との間に配置され、かつ、上記給水タンクが上記磁石とともに上記給水タンクホルダに対して着脱可能であるので、磁石に対向している対向面を巻線と磁石との間に配置したことにより、扁平モータの高出力化と同時に小型化が可能となる。また、ティースをコの字型に折り曲げて、対向面が巻線部の真上にくるようにしたので、ティースの巻線部を長くとることができ、扁平モータをさらに高出力化できる。また、給水タンクが磁石とともに給水タンクホルダに対して着脱可能であるので、モータの配置の自由度が向上し、冷蔵庫全体の小型化、低コスト化が可能となる。
【００４９】
また、ティースと対向面とを一体に形成するようにしたので、接続工程もなく、構造も単純であり、強度的にも有利である。
【００５０】
また、ティースと対向面とをそれぞれ別体から構成するようにし、巻線処理の後、ティースと対向面とを接続するようにしたので、巻線作業が容易になり、また、材料取りも向上する。
【００５１】
また、ティースと対向面とを接続するために、一方がティースに設けられ、他方が対向面に設けられたコネクタ手段を備えているので、接続工程が容易になり組立性が向上する。
【００５２】
また、ティースの幅を巻線が設けられている部分のみ細くなるようにしそれを巻き枠として利用して巻線作業を行うようにしたので、巻線の乱れ、崩れを防止することができ、巻線の小型化が可能である。
【００５３】
また、ティースにおいて、巻線が設けられている部分の両端に突起を設け、その突起を巻き枠として利用して巻線作業を行うようにしたので、巻線の乱れ、崩れを防止することができ、巻線の小型化が可能であるとともに、モータの高出力化を図ることができる。
【００５４】
また、ティースが複数個設けられ、それらが放射状に配置されるとともに、複数個のティースがそれぞれ別体から構成され放射状の中心部分で互いに結合されているので、ティースの巻線作業が容易になり、また、材料取りも向上する。
【００５５】
また、別体から構成されたティースが、結合のための結合手段を有するようにしたので、巻線作業後のティースの組立作業の作業性が向上し、結合性も向上する。
【００５６】
また、ティースを固定するための第一の基板を備え、第一の基板に、ティースの巻線に対応した位置に巻線を収納するための穴を設けるようにしたので、基板へのティースの固定が容易になるとともに、薄型化が可能である。
【００５７】
また、磁石の面に対して対向面を固定するための固定手段を有するようにしたので、磁石に対向する対向面の位置決めが容易になる。
【００５８】
また、対向面をモールドするための樹脂を備えるようにしたので、組立の部品点数が減り、作業性が向上する。また、低騒音化も可能となる。
【００５９】
また、ティースが複数個設けられ、それらが放射状に配置されるとともに、ティースを固定するための第二の基板を備え、ティースの放射状の中心部分に、第二の基板に固定するための位置決め手段が設けられているので、ティースの基板への位置決め及び固定が容易になる。
【００６０】
また、対向面を固定するための第三の基板を備え、第三の基板がスルーホールを有し、ティースが第三の基板をはさんで対向面と相対するように配置され、スルーホールを介して対向面とティースとが接続されているので、ティースの基板への取り付け性が向上し、基板を含めて薄型化を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１における扁平モータの構造を示した側断面図である。
【図２】 本発明の実施の形態１の扁平モータにおけるステータ部分の上面図である。
【図３】 本発明の実施の形態２における扁平モータの構造を示した側断面図である。
【図４】 本発明の実施の形態２の扁平モータにおけるステータ部分の上面図である。
【図５】 本発明の実施の形態３の扁平モータにおけるロータとステータとの構造を示した分解斜視図である。
【図６】 本発明の実施の形態４の扁平モータにおけるステータ部分の構造を示した部分斜視図である。
【図７】 本発明の実施の形態５の扁平モータにおけるステータのティース部分の構造を示した部分上面図である。
【図８】 本発明の実施の形態５の扁平モータにおけるステータのティース部分の構造を示した部分斜視図である。
【図９】 本発明の実施の形態６の扁平モータにおけるステータのティース部分の構造を示した部分上面図である。
【図１０】 本発明の実施の形態６の扁平モータにおけるステータのティース部分の構造を示した部分斜視図である。
【図１１】 本発明の実施の形態７の扁平モータにおけるステータのティース部分の構造を示した分解上面図である。
【図１２】 本発明の実施の形態７の扁平モータにおけるステータのティース部分の構造を示した上面図である。
【図１３】 本発明の実施の形態８の扁平モータにおけるステータのティース部分の構造を示した部分斜視図である。
【図１４】 本発明の実施の形態８の扁平モータにおけるステータのティース部分の構造を示した上面図である。
【図１５】 本発明の実施の形態９の扁平モータにおけるステータのティース部分と基板との構造を示した部分斜視図である。
【図１６】 本発明の実施の形態９の扁平モータにおけるステータのティース部分と基板との構造を示した部分断面図である。
【図１７】 本発明の実施の形態１０の扁平モータにおけるステータの金属板の固定手段の構造を示した断面図である。
【図１８】 本発明の実施の形態１０の扁平モータにおけるステータの金属板の固定手段の構造を示した上面図である。
【図１９】 本発明の実施の形態１０の扁平モータにおけるステータの金属板の固定手段の構造を示した斜視図である。
【図２０】 本発明の実施の形態１１の扁平モータにおけるステータの金属板の構造を示した斜視図である。
【図２１】 本発明の実施の形態１１の扁平モータにおけるステータの金属板のモールドされた状態の構造を示した斜視図である。
【図２２】 本発明の実施の形態１１の扁平モータにおけるステータの金属板のモールドされた状態の構造を示した側断面図である。
【図２３】 本発明の実施の形態１１の扁平モータにおけるステータのモールドされた金属板にティースを圧入した状態の構造を示した部分側断面図である。
【図２４】 本発明の実施の形態１２の扁平モータにおけるステータのティース部分と基板との構造を示した断面図である。
【図２５】 本発明の実施の形態１２の扁平モータにおけるステータのティース部分の構造を示した下面図である。
【図２６】 本発明の実施の形態１３の扁平モータにおけるステータのティース部分と基板との構造を示した断面図である。
【図２７】 本発明の実施の形態１４の扁平モータを遠心ポンプに適用した状態の構造を示した断面図である。
【図２８】 従来の遠心ポンプの構造を示した断面図である。
【図２９】 従来の扁平モータを用いた遠心ポンプの構造を示した断面図である。
【符号の説明】
１ ロータ、２ ステータ、３ ティース、４ 巻線、５ 金属板（対向面）、７ 永久磁石、１０ 穴、１４ 固定手段、１６ 樹脂、２３ 給水タンク、２５ タンクホルダ、３０Ｄ 頸部、３１Ｅ 突起、８１ コネクタ、８２ コネクタ。
Claims (13)
- 冷蔵庫に搭載するための扁平モータであって、
上記冷蔵庫の自動製氷器の給水タンク内に回転可能に設けられた磁石と、
上記給水タンクが収納される給水タンクホルダの外壁に上記磁石に対し離間して設けられ、巻線を有するティースと、
上記ティースがコの字型に折り曲げられ、その先端に上記磁石と対向して設けられる金属からなる対向面とを
備え、
上記対向面が上記巻線と上記磁石との間に配置され、かつ、上記給水タンクが上記磁石とともに上記給水タンクホルダに対して着脱可能であることを特徴とする扁平モータ。 - 上記ティースと上記対向面とが一体に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の扁平モータ。
- 上記ティースと上記対向面とがそれぞれ別体から構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の扁平モータ。
- 上記ティースと上記対向面とを接続するために、一方が上記ティースに設けられ、他方が上記対向面に設けられたコネクタ手段を備えたことを特徴とする請求項３記載の扁平モータ。
- 上記ティースの幅が、上記巻線が設けられている部分のみ細くなっていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の扁平モータ。
- 上記ティースにおいて、上記巻線が設けられている部分の両端に突起を設けたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の扁平モータ。
- 上記ティースが複数個設けられ、それらが放射状に配置されるとともに、複数個の上記ティースがそれぞれ別体から構成され上記放射状の中心部分で互いに結合されていることを特徴とする請求項１ないし６に記載の扁平モータ。
- 別体から構成された上記ティースが、上記結合のための結合手段を有することを特徴とする請求項７記載の扁平モータ。
- 上記ティースを固定するための第一の基板を備え、
上記第一の基板に、上記ティースの上記巻線に対応した位置に上記巻線を収納するための穴が設けられていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の扁平モータ。 - 上記磁石の面に対して上記対向面を固定するための固定手段を有することを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の扁平モータ。
- 上記対向面をモールドするための樹脂を備えたことを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載の扁平モータ。
- 上記ティースが複数個設けられ、それらが放射状に配置されるとともに、
上記ティースを固定するための第二の基板を備え、
上記ティースの上記放射状の中心部分に、上記第二の基板に固定するための位置決め手段が設けられていることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれかに記載の扁平モータ。 - 上記対向面を固定するための第三の基板を備え、
上記第三の基板がスルーホールを有し、
上記ティースが上記第三の基板をはさんで上記対向面と相対するように配置され、
上記スルーホールを介して上記対向面と上記ティースとが接続されていることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれかに記載の扁平モータ。
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