JP5423971B2 - Axial gap type electric motor - Google Patents
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Description
本発明は、回転子と固定子が出力軸の軸線方向に沿って所定の空隙をもって対向して配置される1回転子型のアキシャルギャップ型電動機に関し、特に、固定子を構成するコアメンバの磁気コアの製作時の材料歩留まりの改善と各磁気コア同士の確実な磁気的結合を図ったアキシャルギャップ型電動機に関する。 The present invention relates to a single rotor type axial gap type motor in which a rotor and a stator are arranged to face each other with a predetermined gap along an axial direction of an output shaft, and in particular, a magnetic core of a core member constituting the stator TECHNICAL FIELD The present invention relates to an axial gap type electric motor that improves material yield at the time of manufacturing and secures magnetic coupling between magnetic cores.
1回転子型のアキシャルギャップ型電動機として、図8に示す構成のものが提案されている(特許文献1参照)。図8において、500はケース、600は固定子、700は回転子、800は出力軸である。ケース500は、前ケース510と、後ケース520と、両ケース510,520を結合する外周ケース530、および軸受540、550を有する。固定子600は、後ケース520の内側に周方向に等角度ピッチで配置された複数のコアメンバ610からなる。出力軸800は両ケース510,520の間に軸受540,550を介して支持されている。そして、出力軸800に回転子700の中心部が固着されている。この回転子700には、円盤形状の回転子ヨーク710の後ケース620側を向く面に、コアメンバ610と空隙Gを介して対面するように、複数の永久磁石720が等角度ピッチで周方向に固着されている。コアメンバ610は、磁気コア611と、その磁気コア611の周囲を覆う絶縁性のボビン612と、そのボビン612に巻装されたコイル613を備える。
As a single rotor type axial gap type electric motor, one having the configuration shown in FIG. 8 has been proposed (see Patent Document 1). In FIG. 8, 500 is a case, 600 is a stator, 700 is a rotor, and 800 is an output shaft. The
磁気コア611は、図9に示すように、先端面が空隙Gに直面する直方体のコア先端部611aと、後ケース520側に位置し固定子600の円周方向に広がったコア後端部611bを有する。そして、図10に示すように、複数個の磁気コア611を固定子600の円周方向に円環形状に、コア後端部611bの側端面611b1を相互に接触結合させて組み立てられる。このように、磁気コア611は円周方向に複数個を結合させる関係から、コア先端部611aとコア後端部611bは、内周側(図9では左側)が幅狭で外周側(図9では右側)が幅広の台形形状となるように固定子600の半径径方向(矢印A方向)に電磁鉄心片を複数枚互いに積層させて構成される。
As shown in FIG. 9, the
ところが、図8〜図10で説明した従来の電動機は、磁気コア611の形状が、内周側が幅狭で外周側が幅広な積層方向Aに台形形状であるので、これを形成するために積層する電磁鉄心片の形状が全て異なり、各形状の電磁鉄心片をロール形状の電磁鋼板から順送型のプレス金型で打抜形成する場合に、材料歩留まりが悪くなり、コストが悪化する問題がある。また、複数の磁気コア611を円環状となるように結合させるとき、相互に接触する個所はコア後端部611bの側端面611b1のみであり、接触面積が小さく、隣接する磁気コア611同士が磁気的に結合されないおそれがある。
However, in the conventional electric motor described with reference to FIGS. 8 to 10, the
本発明の目的は、電磁鋼板の打ち抜き型を1種類で済ませることで打ち抜きの材料歩留まりを良好にさせると共に、隣接する磁気コア同士を磁気的に確実に結合させることができるようにした磁気コアを有するアキシャルギャップ型電動機を提供することである。 An object of the present invention is to provide a magnetic core which can improve the material yield of punching by using only one type of punching die for electromagnetic steel sheets and can magnetically couple adjacent magnetic cores with each other. An axial gap type electric motor is provided.
上述した目的を達成するため、請求項1にかかる発明は、固定子と回転子が該回転子の出力軸の軸線方向に沿って対向的に配置され、前記回転子は前記出力軸の軸線を中心に円周方向に配置される複数の永久磁石を有し、前記固定子は前記出力軸の軸線を中心に円周方向に配置される複数のコアメンバを有し、該各々のコアメンバ同士が相互に所定の角度ピッチで連結されているアキシャルギャップ型電動機において、前記各コアメンバは前記固定子の半径方向に同一形状の鋼板が積層された磁気コアを含み、該磁気コアは、前記永久磁石と対向するコア先端部と、前記各コアメンバ同士を磁気的に相互に連結して円環形状の磁気ヨークを形成するためのコア後端部と、該コア後端部と前記コア先端部の間を接続するコア胴体部とを備え、前記コア後端部における前記円周方向の一端部と他端部には、該円周方向に隣接する別のコアメンバのコア後端部と前記軸線方向に重なり合う矩形状の結合平面が設けられている、ことを特徴とする。
請求項2にかかる発明は、請求項1に記載のアキシャルギャップ型電動機において、前記コア後端部の前記円周方向の前記一端部に設けられる前記結合平面は、前記一端部を軸線方向に沿って前記回転子側に凹ませた位置に形成されると共に、前記他端部に設けられる前記結合平面は、前記他端部を軸線方向に沿って反回転子側に凹ませた位置に形成されることを特徴とする。
請求項3にかかる発明は、請求項2に記載のアキシャルギャップ型電動機において、前記結合平面の前記円周方向の長さをX、前記半径方向の長さをt、前記複数のコアメンバの配置される角度ピッチをαとするとき、前記円周方向の長さXは、
X≧t・sinα
に設定したことを特徴とする。
請求項4にかかる発明は、請求項1、2又は3に記載のアキシャルギャップ型電動機において、前記コアメンバはさらに、少なくとも前記コア先端部の先端面を残して前記磁気コアの外周を覆い、前記コア先端部の先端面に平行な前フランジと前記コア後端部の後端面に平行な後フランジを有するボビンを含み、前記コア先端部の少なくとも先端面は前記前フランジから前記軸線方向の前記回転子側に突出していることを特徴とする。
請求項5にかかる発明は、請求項1、2、3又は4に記載のアキシャルギャップ型電動機において、前記前フランジおよび前記後フランジの前記円周方向の一端側にはフックが突設され、他端側には前記軸線方向に突出し隣のコアメンバの前記フックが係止される係止軸が設けられており、前記コア先端部の先端面は前記係止軸の先端よりも前記軸線方向先方に突出していることを特徴とする。
In order to achieve the above-described object, the invention according to claim 1 is such that the stator and the rotor are arranged to face each other along the axial direction of the output shaft of the rotor, and the rotor has the axis of the output shaft. The stator has a plurality of permanent magnets arranged in the circumferential direction at the center, and the stator has a plurality of core members arranged in the circumferential direction around the axis of the output shaft, and the core members are mutually connected. In each of the axial gap type motors connected to each other at a predetermined angular pitch, each core member includes a magnetic core in which steel plates having the same shape are stacked in the radial direction of the stator, and the magnetic core is opposed to the permanent magnet. A core front end, a core rear end for magnetically connecting the core members to each other to form an annular magnetic yoke, and a connection between the core rear end and the core front end A core torso and a front At the one end portion and the other end portion in the circumferential direction at the core rear end portion, a rectangular coupling plane overlapping with the core rear end portion of another core member adjacent in the circumferential direction in the axial direction is provided. It is characterized by that.
According to a second aspect of the present invention, in the axial gap type electric motor according to the first aspect, the coupling plane provided at the one end portion in the circumferential direction of the core rear end portion has the one end portion along the axial direction. The coupling plane provided at the other end portion is formed at a position where the other end portion is recessed toward the non-rotor side along the axial direction. It is characterized by that.
According to a third aspect of the present invention, in the axial gap motor according to the second aspect, the circumferential length of the coupling plane is X, the radial length is t, and the core members are arranged. When the angular pitch is α, the circumferential length X is
X ≧ t · sinα
It is characterized by being set to.
According to a fourth aspect of the present invention, in the axial gap type electric motor according to the first, second, or third aspect, the core member further covers an outer periphery of the magnetic core, leaving at least a front end surface of the core front end portion. A bobbin having a front flange parallel to the front end surface of the front end portion and a rear flange parallel to the rear end surface of the rear end portion of the core, wherein at least the front end surface of the core front end portion extends from the front flange to the rotor in the axial direction. It protrudes to the side.
According to a fifth aspect of the present invention, in the axial gap type electric motor according to the first, second, third, or fourth aspect, a hook projects from the circumferential end of the front flange and the rear flange. A locking shaft that protrudes in the axial direction and that locks the hook of the adjacent core member is provided on the end side, and the distal end surface of the core distal end portion is further forward in the axial direction than the distal end of the locking shaft. It is characterized by protruding.
本発明によれば、複数枚積層して磁気コアを構成する鋼板が同一形状の鋼板であるであるので、その鋼板をプレス金型で打抜製作する際の材料歩留まりが良好になる。また、隣接する磁気コアのコア後端部同士は結合平面において軸線方向に互いに重なるので、磁気的に確実に結合させることができる。 According to the present invention, since the steel plates constituting the magnetic core by laminating a plurality of sheets are the same shape steel plates, the material yield is improved when the steel plates are stamped and manufactured with a press die. Moreover, since the core rear ends of adjacent magnetic cores overlap each other in the axial direction in the coupling plane, they can be reliably coupled magnetically.
図1に、本発明の1つの実施例の1回転子型のアキシャルギャップ型電動機の断面を示す。図1において、100は固定子、200は回転子、300は出力軸である。固定子100は出力軸300の周方向に等角度ピッチで配置された複数個のコアメンバ110と、軸受120と、各コアメンバ110と軸受120を一体的に保持する樹脂成形体130を備える。回転子200は円盤形状の磁気ヨーク210と、その磁気ヨーク210の裏面においてコアメンバ110の前面に所定の空隙Gを介して対面するように出力軸300の周方向に等角度ピッチで配置された複数の永久磁石220を備える。出力軸300は回転子200の中心に一体化され、固定子100の軸受120で支持されている。なお、この出力軸300は、回転力を取り出すために前方(図1の右側)に延長され、固定子100を保持するケース(図示せず)に取り付けられた軸受でさらに支持される場合もある。
FIG. 1 shows a cross section of a single-rotor axial gap motor according to one embodiment of the present invention. In FIG. 1, 100 is a stator, 200 is a rotor, and 300 is an output shaft. The
コアメンバ110は、磁気コア111と、その磁気コア111に装着される絶縁材からなるボビン112と、そのボビン112に巻装されるコイル113からなる。図2に、各向きのコアメンバ110を示した。ただし、ここではコイル113は巻装されていない。
The
図3に各向きの磁気コア111を示す。この磁気コア111は、電磁鋼鈑を打ち抜いて形成した断面が略エ形状の複数枚の鋼板(後記する電磁鉄心片401)を、固定子100の半径方向である矢印A方向に積層して形成したものであり、回転子200の永久磁石220に先端面111a1が対面するコア先端部111aと、その反対側のコア後端部111bと、そのコア先端部111aとコア後端部111bを連結させるコア胴体部111cとからなる。コア後端部111bは、出力軸300の軸線方向である矢印C方向に略垂直な2つの端面(上端面111b21、底端面111b11)を有する。さらに、コア後端部111bの円周方向Bの一方の端部の底端面111b11から軸線方向に一段低く凹まされた外側段差結合平面111b1が形成され、他方の端部の上端面111b21から軸線方向に一段低く凹まされた内側段差結合平面111b2が形成されている。打ち抜かれた複数枚の電磁鉄心片401は同一形状であるので、これを積層すると、コア先端部111aの先端面111b1、コア後端部111bの底端面111b11は四角形状となり、外側段差結合平面111b1と内側段差結合平面111b2は、積層方向(A方向:固定子100の半径方向)の幅が一定となっている。
FIG. 3 shows the
ボビン112は、図2に示したように、コア前端部111aの先端面111a1に平行な前フランジ112aと、コア後端部111bの底端面111b11に平行な後フランジ112bと、両フランジ112a,112bを接続する巻筒112cからなる。前フランジ112aには、フック112a1と係止軸112a2と係合凹部112a3と係合片112a4が形成されている。また、後フランジ112bにも、フック112b1と係止軸112b2と係合凹部112b3と係合片112b4が形成され、さらに端子台112b5が形成されている。なお、このボビン112は、合成樹脂の成型品からなり、磁気コア111の円周方向に沿ってほぼ半分割されており、それらを磁気コア111の両側から嵌め込むことにより、磁気コア111に取り付けられるようになっている。
As shown in FIG. 2, the
このコアメンバ110は、ボビン112の巻筒112c内に磁気コア111のコア胴体部111cを配置して、その磁気コア111のコア先端部111aが前フランジ112aの外側に突出し(図2(a))、コア後端部111bが後フランジ112bの外側に突出する(図2(b))ように、ボビン112を一体化した後に、巻筒112cにコイル113を巻装する(図2では図示せず)ことで組み立てられる。コイル113の端子は、端子台112b5に装着した端子ピン(図示せず)に接続される。この組立状態では、コア先端部111aの先端面111a1は前フランジ112aよりも軸線方向の先方に突出し、コア後端部111bの底端面111b11は後フランジ112bよりも軸線方向の後方に突出する。また、コア先端部111aの先端面111a1は係止軸112a2の先端より軸線方向の先方に突出している。つまり、コア先端部111aの先端面111a1は最も先端に位置して永久磁石と対面し、コア後端部111bの底端面111b11は最も後端に位置している。
In the
複数個のコアメンバ110を、磁気コア111のコア先端部111aが同一面を向き、コア後端部111bも同一面を向くように、隣接するボビン112の前フランジ112aのフック112a1と係止軸112a2との係止、後フランジ112bのフック112b1と係止軸112b2との係止を行い、係合凹部112a3と係合片112a4との係合、係合凹部112b3と係合片112b4との係合を行うことにより、図4に示すように、複数個のコアメンバ110が固定子100の円周方向であるC方向に、所定の角度ピッチで連結される。このとき、隣接する磁気コア111の相互間では、コア先端部111aは接触せず、コア後端部111bは外側段差結合平面111b1と内側段差結合平面111b2が一部重なり合って接触する。この接触により、隣接する磁気コア111間を磁力線が行き来できる。したがって、コア後端部111bの外側段差結合平面111b1と内側段差結合平面111b2は、隣接する磁気コア111を磁気的に結合するための結合面としての役割を果たす。そして、所定数のコアメンバ110を順次連結すると、全体はエンドレスの円環形状となり、コア後端部111bは円環形状の磁気ヨークとなる。図5に磁気コア111のみについて、円環形状に結合される状態を示した(電磁鉄心片401の積層状態は省略している)。
The hooks 112a1 and the locking shafts 112a2 of the
以上のように円環形状に組み立てられた複数個のコアメンバ110は、軸受120とともに専用のインサート金型(図示しない)に取り付けられた後、金型内に熔融樹脂が流し込まれコア先端部111aを残して全体が樹脂成形体130として一体成形される。
The plurality of
ここで、磁気コア111のコア後端部111bの外側段差結合平面111b1と内側段差結合平面111b2について図を用いて詳細に説明する。図6は図5のD部分についての説明図である。隣接する磁気コア111の相互間で出力軸300の軸線方向に一部が重なって接触する外側段差結合平面111b1と内側段差結合平面111b2が半径方向に亘り常に接触するには少なくとも、図6(a),(b)に示すような重ねられる必要がある。この場合、段差結合平面111b1,111b2の幅Xは、半径方向の長さ(磁気コア111の半径方向の厚さに相当する)をtとし、隣接する磁気コア111の間の角度ピッチをαとすると、線分a1(右側の磁気コア111の厚さtの方向に沿った線分)と線分a2(左側の磁気コア11の厚さtの方向に沿った線分)のなす角度もαとなるので、
X=t・sinα (1)
となる。よって、幅Xは
X≧t・sinα (2)
に設定すれば、隣接する磁気コア111同士を半径方向に亘り常に接触させることができる。
Here, the outer step coupling plane 111b1 and the inner step coupling plane 111b2 of the core
X = t · sinα (1)
It becomes. Therefore, the width X is X ≧ t · sin α (2)
If set to, the adjacent
このように、外側段差結合平面111b1と内側段差結合平面111b2を半径方向に亘って常に接触できるようにすることで、磁気コア111を構成する全電磁鉄心片401が隣接する磁気コアと磁気的に結合される。したがって、磁気コア111を複数連結したコアメンバ110には、コア後端部111bにおいて磁気抵抗の少ない円環形状の磁気ヨークが形成される。
In this way, by allowing the outer step coupling plane 111b1 and the inner step coupling plane 111b2 to always contact each other in the radial direction, all the
また、本実施例の磁気コア111は、前記したように、電磁鋼鈑をプレス金型で打ち抜いて断面が略エ形状の電磁鉄心片を複数枚形成し、これを積層して形成したものであり、そこに使用する電磁鉄心片は同一形状、つまり1種類である。したがって、例えば、電磁鋼板400から電磁鉄心片401を打ち抜く場合に、図7に示すように打ち抜くことができるので、材料歩留まりを良くすることができる。
In addition, as described above, the
この電磁鉄心片401の形状は、磁気コア111のコア先端部111aの積層の方向に直交する面形状に対応する形状の第1形状部401aと、コア後端部111bの積層の方向に直交する面形状に対応する形状、つまり、外側段差結合平面111b1に対応する外側段差部401b1と内側段差結合平面111b2に対応する内側段差部401b2を有する第2形状部401bと、コア胴体部111cの積層の方向に直交する面形状に対応する形状の第3形状部401cとからなる略エ形状である。
The shape of the
100:固定子、110:コアメンバ、111:磁気コア、111a:コア先端部、111a1:先端面、111b:コア後端部、111c:コア胴体部、111b1:外側段差結合平面、111b2:内側段差結合平面、111b11:底端面、111b21:上端面、112:ボビン、112a:前フランジ、112b:後フランジ、112c:巻胴部、112a1,112b1:フック、112a2,112b2:係止軸、112a3,112b3:係合凹部、112a4,112b4:係合片、112b5:端子台
200:回転子、210:磁気ヨーク、220:永久磁石
300:出力軸
400:電磁鋼板、401:電磁鉄心片、401a:第1形状部、401b:第2形状部、401b1:外側段差部、401b2:内側段差部、401c:第3形状部
500:ケース、510:前ケース、520:後ケース、530:外周ケース,540,440:軸受
600:固定子、610:コアメンバ、611:磁気コア、612:ボビン、613:コイル
700:回転子、710:磁気ヨーク、720:永久磁石
800:出力軸
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100: Stator, 110: Core member, 111: Magnetic core, 111a: Core front-end | tip part, 111a1: Front end surface, 111b: Core rear-end part, 111c: Core body part, 111b1: Outer level | step difference coupling plane, 111b2: Inner level | step difference coupling Plane, 111b11: Bottom end surface, 111b21: Upper end surface, 112: Bobbin, 112a: Front flange, 112b: Rear flange, 112c: Winding body, 112a1, 112b1: Hook, 112a2, 112b2: Locking shaft, 112a3, 112b3: Engaging recess, 112a4, 112b4: engaging piece, 112b5: terminal block 200: rotor, 210: magnetic yoke, 220: permanent magnet 300: output shaft 400: electromagnetic steel plate, 401: electromagnetic iron core piece, 401a: first shape Part, 401b: second shape part, 401b1: outside step part, 401b2: inside
Claims (5)
前記各コアメンバは前記固定子の半径方向に同一形状の鋼板が積層された磁気コアを含み、
該磁気コアは、前記永久磁石と対向するコア先端部と、前記各コアメンバ同士を磁気的に相互に連結して円環形状の磁気ヨークを形成するためのコア後端部と、該コア後端部と前記コア先端部の間を接続するコア胴体部とを備え、
前記コア後端部における前記円周方向の一端部と他端部には、該円周方向に隣接する別のコアメンバのコア後端部と前記軸線方向に重なり合う矩形状の結合平面が設けられている、
ことを特徴とするアキシャルギャップ型電動機。 A stator and a rotor are arranged opposite to each other along the axial direction of the output shaft of the rotor, and the rotor has a plurality of permanent magnets arranged circumferentially around the axis of the output shaft. In the axial gap type electric motor, the stator has a plurality of core members arranged in a circumferential direction around the axis of the output shaft, and the core members are connected to each other at a predetermined angular pitch.
Each core member includes a magnetic core in which steel plates of the same shape are laminated in the radial direction of the stator,
The magnetic core includes a core front end facing the permanent magnet, a core rear end for magnetically connecting the core members to each other to form an annular magnetic yoke, and the core rear end A core body part that connects between the part and the core tip part,
At one end and the other end in the circumferential direction at the core rear end, a rectangular coupling plane overlapping the core rear end of another core member adjacent in the circumferential direction in the axial direction is provided. Yes,
An axial gap type electric motor characterized by that.
前記コア後端部の前記円周方向の前記一端部に設けられる前記結合平面は、前記一端部を軸線方向に沿って前記回転子側に凹ませた位置に形成されると共に、前記他端部に設けられる前記結合平面は、前記他端部を軸線方向に沿って反回転子側に凹ませた位置に形成されることを特徴とするアキシャルギャップ型電動機。 In the axial gap type electric motor according to claim 1,
The coupling plane provided at the one end in the circumferential direction of the core rear end is formed at a position where the one end is recessed toward the rotor along the axial direction, and the other end. The coupling plane provided in the axial gap type electric motor is characterized in that the other end is formed at a position recessed in the counter-rotor side along the axial direction.
前記結合平面の前記円周方向の長さをX、前記半径方向の長さをt、前記複数のコアメンバの配置される角度ピッチをαとするとき、前記円周方向の長さXは、
X≧t・sinα
に設定したことを特徴とするアキシャルギャップ型電動機。 In the axial gap type electric motor according to claim 2,
When the circumferential length of the coupling plane is X, the radial length is t, and the angular pitch at which the core members are arranged is α, the circumferential length X is:
X ≧ t · sinα
Axial gap type electric motor characterized by being set to.
前記コアメンバはさらに、少なくとも前記コア先端部の先端面を残して前記磁気コアの外周を覆い、前記コア先端部の先端面に平行な前フランジと前記コア後端部の後端面に平行な後フランジを有するボビンを含み、前記コア先端部の少なくとも先端面は前記前フランジから前記軸線方向の前記回転子側に突出していることを特徴とするアキシャルギャップ型電動機。 In the axial gap type electric motor according to claim 1, 2, or 3,
The core member further covers the outer periphery of the magnetic core, leaving at least the front end surface of the core front end, and a front flange parallel to the front end surface of the core front end and a rear flange parallel to the rear end surface of the core rear end An axial gap type electric motor comprising: a bobbin having at least a core end portion protruding from the front flange toward the rotor side in the axial direction.
前記前フランジおよび前記後フランジの前記円周方向の一端側にはフックが突設され、他端側には前記軸線方向に突出し隣のコアメンバの前記フックが係止される係止軸が設けられており、前記コア先端部の先端面は前記係止軸の先端よりも前記軸線方向先方に突出していることを特徴とするアキシャルギャップ型電動機。 In the axial gap type electric motor according to claim 1, 2, 3, or 4,
A hook is projected from one end side in the circumferential direction of the front flange and the rear flange, and a locking shaft is provided on the other end side to protrude in the axial direction and to be locked by the hook of the adjacent core member. The axial gap type electric motor is characterized in that the front end surface of the core front end protrudes further forward in the axial direction than the front end of the locking shaft.
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