JP4816879B2 - アキシャルエアギャップ型電動機 - Google Patents

Description

本発明は、ロータとステータとがロータ出力軸の軸線方向に沿って対向的に配置されたアキシャルエアギャップ型電動機に関し、さらに詳しく言えば、部品工数が少なく、短時間で簡単に組み立てることができるアキシャルエアギャップ型電動機に関する。

アキシャルエアギャップ型電動機は、例えば特許文献１に示すように、ステータ（固定子）の一方または両方の側面にロータ（回転子）を所定の空隙をもって対向的に配置してなる電動機であって、インナーロータ型などのラジアルギャップ型電動機に比べて回転軸方向の厚さを薄くする、すなわち扁平にすることができるという特徴がある。

ところで、特許文献１に記載のアキシャルエアギャップ型電動機は、ステータが扇状のコアメンバーを複数個環状につなぎ合わせたものから形成されている。これによれば、１つのコアメンバーにコイルを予め巻回しておき、それらを環状につなぎ合わせて結線するだけで簡単にステータを形成することができる。

しかしながら、このようなステータ構造において、従来ではコアメンバーのフランジ部の一方の端部に設けられたボスに対して、隣接するコアメンバーのフランジ部の他方の端部に設けられた凹部を凹凸嵌合させることによって環状に組み立てていたが、これはあくまで次の樹脂モールドする際の金型に入れるための仮止め的な処置であったため、少しの衝撃で連結が外れやすかった。

また、コアメンバーにコイルを巻回したのち、各相毎に各コアメンバーから引き出されたコイルを結線しなければならず、結線作業および渡り線処理にも手間がかかるという問題がある。

特開２００４−２８２９８９号公報

そこで、本発明は上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、ステータが複数個のコアメンバーから構成されるアキシャルエアギャップ型電動機において、コアメンバーの組立工数を減らし、より短時間で組み立てることにある。

上述した目的を達成するため、本発明は以下に示すいくつかの特徴を備えている。請求項１に記載の発明は、ステータとロータとが上記ロータのロータ出力軸の軸線方向に沿って所定の空隙をもって対向的に配置され、上記ステータは、上記ロータ出力軸の軸線を中心に環状に配置される複数のコアメンバーを有し、上記コアメンバー同士が所定の連結手段を介して相互に連結されているアキシャルエアギャップ型電動機において、上記各コアメンバーは、固定子鉄心と、上記固定子鉄心の巻線部を絶縁するインシュレータとを有するボビン状に形成されており、上記インシュレータは、上記固定子鉄心のティース面に沿って平行な一対のフランジ部を有し、上記各フランジ部の円周方向の一端には、第１連結手段としてのフック部が突設されており、上記各フランジ部の円周方向の他端には、隣接する上記コアメンバーの上記フック部が係止される円柱状の係止軸が突設されているとともに、上記各フランジ部にはさらに、上記フック部を上記係止軸に案内するガイド部が設けられており、上記ガイド部には、上記フック部の一部を上記係止軸とともに狭持する挟持部が設けられていることを特徴としている。

請求項２に記載の発明は、上記請求項１において、上記フック部および上記係止軸は上記フランジ部の外周側に設けられており、上記フランジ部の内周側には、上記フランジ部の円周方向の一端に設けられた係止凸部と、上記フランジ部の円周方向の他端に設けられ、上記係止凸部に合致する係止凹部とを含む第２連結手段がさらに設けられていることを特徴としている。

請求項３に記載の発明は、上記請求項１または２において、上記ガイド部は、上記フランジ部の一部を上記ロータ出力軸の軸線方向に凹ませた凹部からなり、上記挟持部は上記ガイド部と上記フランジ部との間に形成された段差面からなることを特徴としている。

請求項４に記載の発明は、上記請求項１〜３のいずれか１項において、上記各ガイド部の面間距離に対して上記各フック部の内面の面間距離が若干狭く形成されていることを特徴としている。

請求項５に記載の発明は、上記請求項１〜４のいずれか１項において、上記フック部は、上記係止軸に沿って係止される円弧状のフック溝を有し、上記コアメンバーは上記フック溝を介して上記係止軸を中心に回動可能に連結されることを特徴としている。

請求項６に記載の発明は、上記請求項１〜５のいずれか１項において、上記各フランジ部には、上記巻線部に巻回されるコイルの両端をそれぞれ個別に絡げて結線される端子ピンを上記フランジ部からほぼ垂直に立設するための筒部が設けられていることを特徴としている。

請求項７に記載の発明は、上記請求項６において、上記係止軸は、上記筒部を兼用していることを特徴としている。

請求項８に記載の発明は、請求項１〜７のいずれか１項において、上記係止軸および／または上記筒部には、補強用の補強リブが設けられていることを特徴としている。

請求項９に記載の発明は、上記請求項１〜８のいずれか１項において、上記フランジ部にはさらに、上記コアメンバー同士を環状に連結した状態で一体的に樹脂モールドする際、その金型に対する相対的な位置合わせを行うための位置合わせ部が設けられていることを特徴としている。

請求項１０に記載の発明は、上記請求項１〜９のいずれか１項において、上記各コアメンバーには、上記フランジ部のティース面同士を互いに向かい合わせて、上記各コアメンバーを所定の回転軸に沿って並べるための位置決め手段が設けられていることを特徴としている。

請求項１１に記載の発明は、上記請求項１〜１０のいずれか１項において、上記インシュレータには、各コアメンバー間に架け渡されるコイルの渡り線が固定子鉄心に直接接触しないようにするため、上記固定子鉄心の側面の一部を覆い隠す巻線保護部が設けられていることを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、ステータコアのインシュレータのフランジ部に設けられたフック部を、隣接するステータコアのインシュレータのフランジ部に設けられた係止軸に係止することにより、ステータコア同士をより強固に連結することができる。また、フック部を係止軸にガイドするためのガイド部を設け、ガイド部の一部でフック部を係止軸とともに挟み込むようにしたことにより、フック部を係止軸の係止位置に確実に導くことができ、その係止状態を維持することができる。

請求項２に記載の発明によれば、フランジ部の外周側にフック部と係止軸とからなる第１連結手段を設け、フランジ部の内周側に係止凸部と係止凹部とからなる第２連結手段を設けたことにより、ステータコアの組立精度をより高めることができる。

請求項３に記載の発明によれば、フランジ部の一部を凹ませてガイド部を形成し、その段差面を利用してフック部を狭持することにより、フック部を簡単にガイドすることができるばかりでなく、部品工数や材料コストを減らすことができる。

請求項４に記載の発明によれば、ガイド部の面間距離に対してフック部の面間距離が狭く形成されていることにより、各ガイド部を各フック部で狭持することができ、より強固に連結することができる。

請求項５に記載の発明によれば、係止軸に沿って係止されるフック溝を備えていることにより、フック部を係止軸に引っ掛けた状態でコアメンバーを回転させながら連結させることができる。

請求項６に記載の発明によれば、フランジ部にコイルを絡げて結線する端子ピンが直接保持される第１および第２筒部が設けられていることにより、組立後のコイルの両端を各端子ピンに絡げて結線することで、結線処理を簡単にできるだけでなく、モータ自体の組立処理も簡単に行うことができる。

請求項７に記載の発明によれば、係止軸が第１および第２筒部のいずれかを兼用していることにより、より安価に製造することができる。

請求項８に記載の発明によれば、筒部および／または係止軸の外周に補強用のリブを設けたことにより、フランジ部の薄肉化に伴い低下した強度を補うことができるばかりでなく、樹脂モールドする際に筒部や係止軸が熱変形することを防止することもできる。

請求項９に記載の発明によれば、フランジ部の一部に樹脂モールドする際の位置合わせ部を設けたことにより、ステータコアと金型との相対的な位置合わせを行うだけで、モータのステータの位置合わせを一度に行うことができる。

請求項１０に記載の発明によれば、複数個のステータコアをティース面同士が対向するように並べて、一端から他端にかけて一巻きでコイルを巻回することができるので、さらに結線処理、組立処理に係る時間を短くすることができる。

請求項１１に記載の発明によれば、インシュレータの一部に固定子鉄心の側面の一部を覆い隠す巻線保護部を設けたことにより、巻線の渡り線が固定子鉄心に直接接触して破損したり傷ついたりすることを確実に防ぐことができる。

次に、本発明に実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこの限りではない。図１は本発明の一実施形態に係るアキシャルエアギャップ型電動機の要部断面図である。図２（ａ），（ｂ）はステータの正面図および側面図であり、図３はステータの斜視図である。

このアキシャルエアギャップ型電動機１は、樹脂成形体２００内に埋設されたステータ２と、同ステータ２の両側面に所定の空隙（エアギャップ）をもって対向的に配置される一対のロータ３，３とを備えている。各ロータ３，３は回転駆動力を出力するロータ出力軸４に同軸的に固定されている。

ステータ２は、ロータ出力軸４の軸線方向を中心に環状に形成されており、インサート成形によって樹脂成形体２００とともに一体成形されている。樹脂成形体２００の両端には、樹脂成形体２００の両端を塞ぐための蓋部材１０ａ，１０ｂが取り付けられている。

樹脂成形体２００の両端には、各ロータ３，３を含む各種モータ機構部が収納される第１および第２収納部２２０，２３０が設けられている。

第１収納部２２０（図１では左側）は、ロータ出力軸４の軸線方向に沿って凹まされた凹部からなり、その底面にはステータ２の各コアメンバー２１ａ〜２１ｉの一方の各ティース面２２が露出している。なお、図３においては、図面の構成上ティース面２２は省略してある。

図３に示すように、第１収納部２２０は、外側から内側に向かうにつれて、その内径が段階的に小さくなる３つの内周面（第１内周面２２１，第２内周面２２２および第３内周面２２３）を有する階段状に形成されている。

第１内周面２２１と第２内周面２２２との間には、ティース面２２に沿って水平な第１段差面２２４が設けられている。図１に示すように、第１段差面２２４は蓋部材１０ａの外周縁を支持する支持面であり、第１内周面２２１とともに第１段差面２２４に沿って蓋部材１０ａが水平に取り付けられる。

第２内周面２２２と第３内周面２２３との間には、同じく水平な第２段差面２２５が設けられている。第２段差面２２５は、モータを駆動するための回路基板５を支持する支持面であり、第１段差面２２４よりもさらに一段低く形成されている。

図４の部分拡大断面図に示すように、第２段差面２２５には、ステータ２に設けられた端子ピン６，６の先端部が突設されている。端子ピン６，６は、ステータ２のコアメンバー２１ａ〜２１ｉのフランジ部３１０，３１０からほぼ垂直に立設されており、その一部にはコイル２５０の始端および終端がそれぞれ絡げられた状態で結線されている。

端子ピン６，６は、電動機の各相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）毎にそれぞれ２コ一組で３カ所（合計６カ所）設けられている。この例において、各端子ピン６，６はコアメンバー２１ａ，２１ｄ，２１ｇからそれぞれ立設されている。

これによれば、図１に示すように、第２段差面２２５に沿って回路基板５を載置することにより、回路基板５上に設けられた図示しない差込孔に端子ピン６，６を直接差し込むことができる。

より好ましい態様としては、第２段差面２２５の端子ピン６，６の周囲が第２段差面よりさらに一段低く凹んでいることが好ましい。これによれば、インサート成型時に端子ピン６，６の周囲に合成樹脂が金型とピントの間のシールが十分でないため、凸状に盛り上がることを防止することができ、回路基板５を確実に水平に載置することができる。

また、端子ピン６，６に隣接する第２内周面２２２の一部が半径方向に沿ってさらに凹まされていることが好ましい。これによれば、端子ピン６，６の先端から蓋部材１０ａに向けて短絡放電することを防止することができる。

第２段差面２２５にはさらに、ガイド孔２２６が形成されている。図５に示すように、ガイド孔２２６は、ステータ２をインサート成型する際、コアメンバー２１ａ，２１ｄ，２１ｇに設けられた位置合わせ部３６０のガイド孔３６１に図示しないガイドピンを差し込んだ状態でインサート成形することにより形成される。

第２段差面２２５には、回路基板５に設けられた図示しない切欠部に合致し、ステータ２に対する回路基板５の位置合わせを行うための係止爪２２７が設けられている。係止爪２２７は、内側に向かって突設されており、この例では所定角度で３カ所設けられている。

第２収納部２３０（図１では右側）は、ロータ出力軸４の軸線方向に沿って凹まされた凹部からなり、その底面にはステータ２の各コアメンバー２１ａ〜２１ｉの他方の各ティース面２２が露出している。

第２収納部２３０は、外側から内側に向かうにつれて、段階的にその内径が小さくなる２つの内周面（第１内周面２３１および第２内周面２３２）を有する階段状に形成されている。

第１内周面２３１と第２内周面２３２との間には、ティース面２２に沿って水平な第１段差面２３３が設けられている。図１に示すように、第１段差面２３３は、他方の蓋部材１０ｂの外周縁を支持する支持面であり、第１内周面２３１とともに第１段差面２３３に沿って蓋部材１０ｂが水平に取り付けられる。

ステータ２の中心部には軸受部２４０が配置されている。この例において、軸受部２４０は、一対のラジアルボールベアリング２４１，２４２を有し、その内輪はロータ出力軸４に圧入嵌めされ、外輪側は樹脂成形体２００によって埋設されている。本発明において軸受部２４０の構成は任意であってよい。

第１および第２収納部２２０，２３０には、円盤状のロータ３，３が回転可能に配置されている。ロータ３，３は、円盤状のロータバックヨーク３１のステータ２対向面側にロータマグネット３２を備えており、反ステータ２対向面側（回路基板５側）には、回路基板５上に実装された位置検出センサ５１の被検出部としての位置検出マグネット３３が設けられている。

なお、本発明において、ロータ３，３はアキシャルエアギャップ型電動機用としての基本的な構成を備えていれば、その具体的な形状は任意である。この例において、ロータ３，３はステータ２を挟んで左右両側に配置されているが、いずれか一方のみであってもよい。

さらに、各ロータ３，３は同一のロータ出力軸４を共有しているが、各ロータ３，３毎にロータ出力軸を有する２出力軸タイプであってもよい。さらには、ロータ出力軸４を持たずにステータ２に対してロータ３，３をラジアルボールベアリングを介して直に支持させるシャフトレス型としてもよい。

次に、ステータ２について説明する。図６は、ステータ２の斜視図であり、図７（ａ）および（ｂ）は、ステータコアの正面図および側面図である。図８（ａ）および（ｂ）は、コアメンバーの斜視図で、図９（ａ）〜（ｆ）は、コアメンバーの正面図，背面図，側面図，平面図，底面図およびＡ−Ａ線断面図である。

これら図面に示すように、ステータ２には、ロータ出力軸４の回転軸線を中心軸として環状に配置された複数個（この例では９個（９スロット））のコアメンバー２１ａ〜２１ｉが含まれている。各コアメンバー２１ａ〜２１ｉは同一構成のため、この例ではコアメンバー２１ａを例にとって説明する。

図８（ａ）および（ｂ）に示すように、コアメンバー２１ａは左右一対のフランジ状のティース面２２，２２を有するボビン状の固定子鉄心２３を有し、同固定子鉄心２３にはコイル２５０（図１参照）が巻回されている。固定子鉄心２３はＨ字状に形成された電磁鋼板を半径方向に沿って積層することにより形成される。

この例において、固定子鉄心２３のティース面２２の両端には、コギングトルクを低減するため、それぞれ円周方向に所定角度傾けられたスキューが形成されているが、スキューの有無などティース面２２の形状は、仕様に応じて任意に選択される。

固定子鉄心２３は、絶縁樹脂からなるインシュレータ３００によってティース面２２，２２を残して全体が覆われている。インシュレータ３００はティース面２２，２２に沿って半径方向に延びるフランジ部３１０，３１０を備えており、このフランジ部３１０，３１０もコイル２５０を巻回するボビンの一部を形成している。

各フランジ部３１０，３１０には、各ポールメンバー２１ａ〜２１ｉ同士を相互に連結するための２つの連結手段が設けられている。まず第１連結手段として、フランジ部３１０，３１０の円周方向の端部には、各ポールメンバー２１ａ〜２１ｉ同士をロータ出力軸４の軸線を中心として環状に連結するためのフック部３２０，３２０と、同フック部３２０，３２０が係止される係止軸３３０，３３０とが設けられている。

図１０（ａ）および（ｂ）の部分拡大図を併せて参照して、フック部３２０，３２０は、各フランジ部３１０の外周側で、その円周方向の一方の端部（図１０（ａ）では右端）から外側に向けて突設された凸部で、その上端面には係止軸３３０に沿って係止されるフック溝３２１が設けられている。

フック溝３２１は、係止軸３３０の外周面に沿って係止される円弧溝からなり、フック溝３２１を隣接するコアメンバー２１ａ〜２１ｉの係止軸３３０に係止させることにより、コアメンバー２１ａ〜２１ｉが係止軸３３０を中心に回動自在に連結される。

フック部３２０には、フック部３２０をスムーズに係止軸３３０に係止させるための第１〜第３ガイド面３２２〜３２４が設けられている。第１ガイド面３２２は、フック溝３２１の端縁から先端に向かって右斜め下（図１０（ａ）参照）に形成されたテーパー面からなる。

第２ガイド面３２３は、第１ガイド面３２２の先端からフランジ部３１０側に向かって左斜め下（図１０（ａ）参照）に形成されたテーパー面からなり、第３ガイド面３２４は、第２ガイド面３２３の端部からフランジ部３１０の基端に向かって左斜め上（図１０（ａ）参照）に形成されたテーパー面からなる。

第３ガイド面３２３とフランジ部３１０との付け根部には、各コアメンバー２１ａ〜２１ｉ同士を連結したのち、最後にコアメンバー２１ａ〜２１ｉの両端を連結する際にガイド部３５０に沿って当接するＲ部３２５が設けられている。

係止軸３３０，３３０は、各フランジ部３１０，３１０の外周側の円周方向の他端側（フック部３２０とは反対側の端部）に突設されており、フランジ部３１０，３１０に円柱状に一体形成されている。この例において、係止軸３３０，３３０は、フランジ部３１０，３１０を挟んで同軸的に設けられている。

係止軸３３０，３３０のうち、一方（図８（ｂ）の正面側）の係止軸３３０には、軸方向に沿って所定深さの支持孔３３１が設けられている。支持孔３３１は、端子ピン６を立設するための差込孔からなり、そこに端子ピン６がほぼ垂直に立設される。

一方の係止軸３３０には、ガイド部３５０の薄肉化によって低下した係止軸３３０を含むフランジ部３１０の強度を補うための補強リブ３３２が設けられている。この例において、補強リブ３３２は、フック部７による干渉を受けない位置、すなわち係止軸３３０の上面側に設けられている。なお、他方の係止軸３３０は単なる円柱体からなる。

なお、補強リブ３３２は一方の係止軸３３０のみに設けられているが、両方の係止軸３３０，３３０に設けてもよいことは言うまでもない。また、補強リブ３３２の形状および数は、フック部３２０の係止位置に干渉しない位置であれば、任意に変更できる。

より好ましい態様として、図９（ｃ）に示すように、各フランジ部３１０，３１０のガイド部３５０，３５０の面間距離Ｌ１に対して各フック部３２０，３２０の内面の面間距離Ｌ２が狭く形成されている。

これによれば、各フック部３２０，３２０をフランジ部３１０，３１０に取り付けることにより、フック部３２０，３２０がフランジ部３１０，３１０を挟み込んで支持することにより、より強固に固定することができる。

この例において、第１連結手段はフック部３２０のフック溝３２１を係止軸３３０に係止することにより、各コアメンバー２１ａ〜２１ｉ同士を連結しているが、これ以外に、図１２（ａ），（ｂ）に示すように、フック部３２０の軸方向の内側に凸部３２６を設けて、フランジ部３１０の凹部３５０内に凹部３８０を設けておき、凹部３８０内に凸部３２６を凹凸嵌合させてもよい。なお、凸部３２６および凹部３８０は丸形に形成されているが、多角形状であってもよい。

次に、フランジ部３１０，３１０には、第２連結手段としての係止凸部３４１，３４１と、係止凸部３４１，３４１の受け手側として係止凹部３４２，３４２とが設けられている。係止凸部３４１，３４１は各フランジ部３１０，３１０の円周方向の一方の端部（図９（ａ）では右側面）から外側に向けて突設された凸部で、この例では三角形状に形成された舌片からなる。

これに対して、係止凹部３４２，３４２は各フランジ部３１０，３１０の円周方向の他方の端部（図９（ａ）では左側面）から内側に向けて形成された切欠部からなり、係止凸部３４１と合致する三角形状の溝として形成されている。

この例において、各係止凸部５２および係止凹部５３は三角形状に形成されているが、各ポールメンバー２１ａ〜２１ｉ同士を互いに環状に連結可能な形状であれば、四角形状や半円状など仕様に応じて任意に変更可能である。

これによれば、第１係止手段とともに係止凸部３４１および係止凹部３４２とを互いに合致させることにより、確実かつ高精度に各ポールメンバー２１ａ〜２１ｉ同士を環状に連結することができる。

図１０（ａ），（ｂ）に示すように、各フランジ部３１０，３１０にはさらに、フック部３２０を３３０係止軸に案内するガイド部３５０が設けられている。

ガイド部３５０は、フランジ部３１０，３１０の一部をロータ出力軸４の軸線方向に凹ませた凹部からなり、ガイド部３５０とフランジ部３１０との境界部には、フック部３２０をガイドするとともに、フック部３２０の一部を係止軸３３０とともに狭持する段差面３５１が設けられている。

段差面３５１は、その一部が階段状に形成されており、係止軸３３０と段差面３５１との間にフック部３２０を挟み込んで支持するための挟持部３５２が形成されている。これによれば、フック部３２０の一部に段差面３５１が当接することにより、フック部３２０を係止軸３３０とともに挟み込んで強固に固定することができる。

図１０（ａ）および図１１（ｂ）に示すように、フランジ部３１０には、各コアメンバー２１ａ〜２１ｉを環状に連結したのち、インサート成形によって樹脂成形体３００を一体成形する際、金型とコアメンバー２１ａ〜２１ｉの相対的な位置合わせを行うための位置合わせ部３６０が設けられている。

位置合わせ部３６０は、一方のフランジ部３１０の上端のほぼ中央に突設された円筒状のボスからなり、その中央には図示しないガイドピンが差し込まれるガイド孔３６１が設けられている。ガイド孔３６１の底部は、ガイドピンが導き入れやすいように、すり鉢状に形成されている。

図１１（ａ）の正面側のフランジ部３１０にはさらに、他方の端子ピン６が立設される筒部３７０が設けられている。筒部３７０には、端子ピン６を立設するための支持孔３７１が設けられており、支持孔３７１を介して端子ピン６がほぼ垂直に立設される。

図１１（ｂ）の正面側のフランジ部３１０にも、筒部３７０と同形状の筒部３７３が設けられている。ただし、筒部３７３は単なる円柱体からなり、フランジ部３１０，３１０を挟んで筒部３７０と同軸的に突設されている。筒部３７０は、係止軸３３０とロータ３のロータ出力軸４の中心軸を中心とする同心円上に設けられている。

各フランジ部３１０，３１０にはさらに、フランジ部３１０，３１０のティース面２２、２２同士を互いに向かい合わせて、各コアメンバー２１ａ〜２１ｉを所定の水平回転軸に沿って並べるための位置決め手段としての第１位置決め部４１０と第２位置決め部４２０とを備えている。

第１位置決め部４１０は、フランジ部３１０の外周側に設けられた一対の位置決めリブ４１１，４１２を有し、各位置決めリブ４１１，４１２は、それぞれフランジ部３１０から垂直に突設した矩形状の板体からなる。各位置決めリブ４１１，４１２は、フランジ部３１０においてステータ２の円周方向および半径方向に相対的にずらされた状態で配置されている。

第２位置決め部４２０は、フランジ部３１０の内周側に設けられた一対の位置決めリブ４２１，４２２を有し、各位置決めリブ４２１，４２２は、それぞれフランジ部３１０から垂直に突設した矩形状の板体からなる。この位置決めリブ４２１，４２２もフランジ部３１０においてステータ２の円周方向および半径方向に相対的にずらされた状態で配置されている。

これによれば、隣接するコアメンバー（例えば２１ａと２１ｂ）の各ティース面２２同士を互いに向き合わせて、位置決めリブ４１１，４１２同士を互いに噛み合わせることで、図１３に示すように、相毎にコアメンバー２１ａ〜２１ｃ（２１ｄ〜２１ｆ，２１ｇ〜２１ｉ）を水平回転軸Ｏに沿って配置して、コイル２５０を切断することなく一巻きでコアメンバー２１ａ〜２１ｃに巻回することができる。

フランジ部３１０の上端側には、これらコアメンバー２１ａ〜２１ｉ同士を、図１３に示すように各ティース面２２同士を突き合わせた際、係止軸３３０と位置合わせ部３６０の先端を受け止める受け部３９０，３９０が設けられている。

受け部３９０，３９０は、フランジ部３１０の上端側にＵ字状に形成された凹部からなり、そこに係止軸３３０と位置合わせ部３６０の先端が係止される。この例において、受け部３９０，３９０は凹部からなるが、例えばボスなどであってもよい。

図１３に示すように、フランジ部３１０の円周方向の一端側には、フランジ部３１０が突出した固定子鉄心２３のティース面２２の側面を覆い隠す巻線保護部４３０が設けられている。

巻線保護部４３０は、ティース面２２の側面に沿って立設されたリブからなり、これにより、ティース面２２の側面がカバーされる。これによれば、図１３に示すように、コイル２５０を一巻きで巻回した際に、各コアメンバー２１ａ〜２１ｉ間に架け渡される渡り線が固定子鉄心２３に直接接触して破損したり傷ついたりすることを防止することができる。

次に、図１４（ａ）〜（ｃ）および図１５（ａ）〜（ｄ）を参照して、コアメンバー２１ａ〜２１ｉの連結手順の一例について説明する。まず最初に、図１４（ａ）に示すように、コアメンバー２１ａのフック部３２０のフック溝３２１を隣接するコアメンバー２１ｂの係止軸３３０に引っ掛ける。

次に、図１４（ｂ）に示すように、フック部３２０を係止軸３３０に引っ掛けた状態で、コアメンバー２１ｂを係止軸３３０を中心にコアメンバー２１ａ側に回転させてゆく。これにより、フック部３２０の先端部が係止軸３３０と段差面３５１との間に形成された挟持部３５２を回動しながら通過する。

さらにコアメンバー２１ｂをコアメンバー１２ａ側に回転させてゆくと、図１４（ｃ）に示すように、第２連結手段であるコアメンバー２１ａの係止凸部３４１に向けてコアメンバー２１ｂの係止凹部３４２が差し込まれることにより、コアメンバー２１ａとコアメンバー２１ｂとが相互に連結される。このとき、挟持部３５１がストッパーとなってフック部３２０の先端を拘束することにより、コアメンバー２１ａが矢印方向に移動することが規制される。

以上の一連の動作を各コアメンバー２１ａ〜２１ｉ毎に繰り返す。最後に、コアメンバー２１ａの端部と、コアメンバー２１ｉの端部とを連結する。図１５（ａ）に示すように、コアメンバー２１ｉのフック部３２０の先端部をコアメンバー２１ａの係止軸３３０に当接させる。

フック部３２０が当接した状態で、フック部３２０を係止軸３３０側に押し込んでゆくと、図１５（ｂ）に示すように、フック部３２０は、第１ガイド面３２１（図１０（ａ）参照）に沿って係止軸３３０の下側に押し込まれる。

さらに押し込んでゆくと、図１５（ｃ）に示すように、フック部３２０の第２ガイド面３２３が段差面３５１に当接し、第３ガイド面３２４の一部がティース面２２の角部に接触し、係止軸３３０と挟持部３５１との間の狭い部分をフック部３２０が弾性変形しながら通過していく。

ここで、フック部３２０をさらに押し込むと、図１５（ｄ）に示すように、フック部３２０は、ティース面２２のエッジに沿って第３ガイド面３２５のＲ部３２５がガイドされつつ、押し込まれ、最後にフック部３２０の係止溝３２１が係止軸３３０に沿って嵌合する。これにより、フック部３２０の先端が挟持部３５１に移動を規制されることで、円形状を保つことができる。以上の一連の動作によって、コアメンバー２１ａ〜２１ｉが環状に組み立てられる。

組み立てられたステータ２は、専用のインサート金型（図示しない）に取り付けられるが、このとき各コアメンバー２１ａ〜２１ｉの位置合わせ部３６０のガイド孔３６１に、金型のガイドピンを合致させることにより、金型とステータ２との相対的な位置合わせを行うことができる。この位置合わせ作業により、ステータ２の樹脂成形体２００に対する位置決めが行われるばかりでなく、ロータ３，３と回路基板５の相対的な位置合わせも行うことができる。

このようにして金型内に組み付けたのち、金型内に溶融樹脂を流し込んで樹脂成形体２００を一体成形する。このステータ２に軸受け部２４０を取り付け、そこにロータ３，３を組み付けたのち、第１収納部２２０の第２段差面２２５に回路基板５を固定し、回路基板５の差込孔と端子ピン６とをハンダ付けする。

回路基板５の上に、さらに絶縁シート（図示しない）を被せたのち、最後に樹脂成形体２００の両面に蓋部材１０ａ，１０ｂを取り付けることにより、図１に示すようなアキシャルエアギャップ型電動機１が完成する。

この実施形態において、アキシャルギャップ型電動機１はステータ２が９スロット、ロータ３，３が８極のいわゆる９スロット８極型であるが、ステータ２のスロット数およびロータ３の極数は仕様に応じて任意に変更可能である。

本発明の一実施形態に係るアキシャルエアギャップ型電動機の要部断面図。 （ａ）ステータの正面図，（ｂ）ステータの側面図。 ステータの斜視図。 ステータの端子ピン付近を拡大して示す要部断面図。 ステータのガイド孔付近を拡大して示す要部断面図。 ステータコアの斜視図。 （ａ）ステータコアの正面図，（ｂ）ステータコアの側面図。 （ａ）コアメンバーを一方のフランジ部側から見た斜視図，（ｂ）コアメンバーを他方のフランジ部側から見た斜視図。 （ａ）コアメンバーの正面図，（ｂ）コアメンバーの背面図，（ｃ）コアメンバーの平面図，（ｄ）コアメンバーの底面図，（ｅ）コアメンバーの側面図，（ｆ）コアメンバーのＡ−Ａ線断面図。 （ａ）コアメンバーの一方のフランジ部の外周側を拡大した側面図，（ｂ）コアメンバーの他方のフランジ部の外周側を拡大した側面図。 （ａ）図１０（ａ）のＢ−Ｂ線断面図，（ｂ）図１０（ａ）のＣ−Ｃ線断面図。 （ａ）第１連結手段の変形例を示す部分拡大正面図，（ｂ）第１連結手段の変形例を示す部分拡大平面図。 コアメンバーを棒状に配置した状態を示す斜視図。 （ａ）〜（ｃ）各コアメンバーの連結ステップを説明する説明図１。 （ａ）〜（ｄ）各コアメンバーの連結ステップを説明する説明図２。

符号の説明

１ アキシャルエアギャップ型電動機
２ ステータ
３，３ ロータ
４ ロータ出力軸
５ 回路基板
６ 端子ピン
２１ａ〜２１ｉ コアメンバー
２２ ティース面
２３ 固定子鉄心
２００ 樹脂成形体
２２０ 第１収納部
２３０ 第２収納部
２４０ 軸受け部
２５０ コイル
３３０ インシュレータ
３１０ フランジ部
３２０ フック部
３３０ 係止軸（第１筒部）
３４１ 係止凸部
３４２ 係止凹部
３５０ 挟持部
３６０ 位置合わせ部
３７０ 筒部
４１０ 第１位置決め部
４２０ 第２位置決め部
４３０ 巻線保護部

Claims (11)

1. ステータとロータとが上記ロータのロータ出力軸の軸線方向に沿って所定の空隙をもって対向的に配置され、上記ステータは、上記ロータ出力軸の軸線を中心に環状に配置される複数のコアメンバーを有し、上記コアメンバー同士が所定の連結手段を介して相互に連結されているアキシャルエアギャップ型電動機において、
   上記各コアメンバーは、固定子鉄心と、上記固定子鉄心の巻線部を絶縁するインシュレータとを有するボビン状に形成されており、上記インシュレータは、上記固定子鉄心のティース面に沿って平行な一対のフランジ部を有し、上記各フランジ部の円周方向の一端には、第１連結手段としてのフック部が突設されており、上記各フランジ部の円周方向の他端には、隣接する上記コアメンバーの上記フック部が係止される円柱状の係止軸が突設されているとともに、上記各フランジ部にはさらに、上記フック部を上記係止軸に案内するガイド部が設けられており、上記ガイド部には、上記フック部の一部を上記係止軸とともに狭持する挟持部が設けられていることを特徴とするアキシャルエアギャップ型電動機。
2. 上記フック部および上記係止軸は上記フランジ部の外周側に設けられており、上記フランジ部の内周側には、上記フランジ部の円周方向の一端に設けられた係止凸部と、上記フランジ部の円周方向の他端に設けられ、上記係止凸部に合致する係止凹部とを含む第２連結手段がさらに設けられていることを特徴とする請求項１に記載のアキシャルエアギャップ型電動機。
3. 上記ガイド部は、上記フランジ部の一部を上記ロータ出力軸の軸線方向に凹ませた凹部からなり、上記挟持部は上記ガイド部と上記フランジ部との間に形成された段差面からなることを特徴とする請求項１または２に記載のアキシャルエアギャップ型電動機。
4. 上記各ガイド部の面間距離に対して上記各フック部の内面の面間距離が若干狭く形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のアキシャルエアギャップ型電動機。
5. 上記フック部は、上記係止軸に沿って係止される円弧状のフック溝を有し、上記コアメンバーは上記フック溝を介して上記係止軸を中心に回動可能に連結されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のアキシャルエアギャップ型電動機。
6. 上記各フランジ部には、上記巻線部に巻回されるコイルの両端をそれぞれ個別に絡げて結線される端子ピンを上記フランジ部からほぼ垂直に立設するための筒部が設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のアキシャルエアギャップ型電動機。
7. 上記係止軸は、上記筒部を兼用していることを特徴とする請求項６に記載のアキシャルエアギャップ型電動機。
8. 上記係止軸および／または上記筒部には、補強用の補強リブが設けられていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のアキシャルエアギャップ型電動機。
9. 上記フランジ部にはさらに、上記コアメンバー同士を環状に連結した状態で一体的に樹脂モールドする際、その金型に対する相対的な位置合わせを行うための位置合わせ部が設けられていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のアキシャルエアギャップ型電動機。
10. 上記各コアメンバーには、上記フランジ部のティース面同士を互いに向かい合わせて、上記各コアメンバーを所定の回転軸に沿って並べ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１〜９のいずれか１項に記載のアキシャルエアギャップ型電動機。
11. 上記インシュレータには、各コアメンバー間に架け渡されるコイルの渡り線が固定子鉄心に直接接触しないようにするため、上記固定子鉄心の側面の一部を覆い隠す巻線保護部が設けられていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載のアキシャルエアギャップ型電動機。

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