JP6862616B2

JP6862616B2 - モータ構造

Info

Publication number: JP6862616B2
Application number: JP2016040792A
Authority: JP
Inventors: 輝朗吉地
Original assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Current assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Priority date: 2016-03-03
Filing date: 2016-03-03
Publication date: 2021-04-21
Anticipated expiration: 2036-03-03
Also published as: JP2017158348A

Description

本発明は、モータ構造に関し、特に、ロータホルダの外周位置に磁石とロータヨーク片を円周方向に沿って交互に積み重ねることによって、ロータを形成することにより、放熱性に優れると共に組み立てが容易な構造とするための新規な改良に関する。

従来、用いられていたこの種のアキシャルギャップ型扁平モータとしては、図１４及び図１５で示すように、特許文献１の「界磁子及びその製造方法並びに回転電機」の構成を挙げることができる。
すなわち、図１４及び図１５で示されるアキシャルギャップ型回転電機１０の円板状の第１バックヨーク３２の内面３２ａには、ステータ巻線３２Ａを有する複数の磁心３１が設けられ、前記第１バックヨーク３２、磁心３１及びステータ巻線３２Ａによってステータ３０が形成されている。

前記第１バックヨーク３２に対向するように、第２バックヨーク２３が設けられ、前記各バックヨーク３２,２３間には、磁石２２とロータヨーク片２４とからなるロータ２０が軸孔７０を貫通する回転軸５０ａに一体状に設けられている。

前述の図１４に示されたアキシャルギャップ型回転電機１０の組立断面図が図１５に示されている。
前記ステータ３０の磁心３１は、前記ロータ２０の界磁発生部２８のロータヨーク片２４の表面２１ａと対向している。
従って、前述の図１５の構成において、前記ステータ３０の各ステータ巻線３２Ａに所要の駆動信号を供給することにより、前記ロータ２０が回転できるように構成されている。

次に、図１６及び図１７で示される第２従来構成の場合、特許文献２として開示されている。
すなわち、図１６において符号３０,３０Ａで示されるものは、一対の第１、第２輪状ステータであり、各輪状ステータ３０,３０Ａ間にはロータ２０が設けられている。
前記ロータ２０には、図１７で示されるように、ステンレス等で形成され放射状に一対組の複数の支持片８４を有する回転子支持部材２１が設けられている。前記各支持片８４間には、フェライト磁石４０と圧粉鉄心４１とが交互に設けられ、前記各フェライト磁石４０は交互に異なる磁極Ｎ，Ｓとなるように形成されている。
前記フェライト磁石４０と圧粉鉄心４１が設けられた前記回転子支持部材２１の外周にはステンレス等からなる帯状のロータ固定部材４２が巻回されることにより、ロータ２０が構成されている。

前記各輪状ステータ３０,３０Ａの外周には、磁心３１とステータ巻線３２Ａが交互に円周方向に沿って積層して設けられており、前記各ステータ３０,３０Ａに形成された受孔３３には、前記ロータ２０の回転軸４３が回転自在に設けられていることによりアキシャルギャップ型回転電機１０が構成されている。

特開２０１０−４６３５号公報特願２００９−２３９６８８号

従来のアキシャルギャップモータは、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、図１４及び図１５で示す第１従来構成においては、ステータ３０に対向配置されたロータ２０の磁石２２及びロータヨーク片２４が、前記ロータ２０の内面２０ａ上に貼着されているため、前記ロータ２０が高速回転した場合に、磁石２２とロータヨーク２４が離脱する可能性があった。
さらに、前記ロータ２０の内面２０ａにロータ磁石２２とロータヨーク２４が設けられているため、アキシャルギャップ型回転電機１０の軸方向の厚さを薄くするには限界があった。

また、図１６及び図１７の第２従来構成においては、一対の第１、第２輪状ステータ３０,３０Ａの放射状のスリットの中にステータ巻線３２Ａを挿入しなければならず、組立てが容易ではなかった。
また、ステンレス等で形成された回転子支持部材２１の各支持片８４間に、予め成形した圧粉鉄心４１とフェライト磁石４０を挿入しなければならず、コストダウンが極めて困難であった。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、特に、ロータホルダの外周位置に磁石とロータヨークを円周方向に沿って交互に積み重ねることによって、ロータを形成することにより、放熱性に優れたモータ構造を提供することを目的とする。

本発明によるモータ構造は、輪状をなし互いに対向配置される第１、第２輪状ステータと、前記第１、第２輪状ステータの磁心に設けられたステータ巻線と、前記第１、第２輪状ステータ間に回転自在に設けられ極性が互いに異なるように配設された複数の磁石を有するロータと、からなるモータ構造において、前記第１、第２輪状ステータは、その内端面に半径方向に沿って形成され前記ステータ巻線を設けるための多数の溝を有し、前記ロータは、ロータヨークとしての多数のロータヨーク片と板状をなす多数の前記磁石とを輪状に接着して構成され、前記ロータのロータヨーク片及び磁石の内側には、非磁性材で形成された円板状のロータホルダが設けられ、前記ロータの外周には、前記磁石と前記ロータヨーク片を固定するためのロータ固定リングが設けられ、前記ロータホルダの外周には、凹凸面を形成するための多数の凹部が形成され、前記磁石の内端は前記凹部に係合し、前記ロータの第１、第２端面には、前記ロータホルダ、前記磁石及び前記ロータヨーク片を覆うための互いに同一形状の第１、第２円板部材が設けられ、前記第１、第２円板部材は、中心部に形成された中心円板部と、前記中心円板部の外側に形成された輪部と、前記中心円板部と前記輪部との間を接続するための放射状に形成された直線状の多数の支持片と、からなり、前記中心円板部は前記ロータホルダに対応し、前記支持片は、前記ロータヨーク片又は前記磁石に対応していると共に、前記第１、第２円板状部材により、前記ロータホルダ、前記磁石及び前記ロータヨーク片の前記ロータからの離脱を防止する構成である。

本発明によるモータ構造は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、輪状をなし互いに対向配置される第１、第２輪状ステータと、前記第１、第２輪状ステータの磁心に設けられたステータ巻線と、前記第１、第２輪状ステータ間に回転自在に設けられ極性が互いに異なるように配設された複数の磁石を有するロータと、からなるモータ構造において、前記第１、第２輪状ステータは、その内端面に半径方向に沿って形成され前記ステータ巻線を設けるための多数の溝を有し、前記ロータは、ロータヨークとしての多数のロータヨーク片と板状をなす多数の前記磁石とを輪状に接着して構成されていることにより、ステータの組み立てが容易で、かつ、放熱性に優れ、ロータの磁石の脱落が防止でき、軸方向の厚さをより薄くできる。
また、前記ロータのロータヨーク片及び磁石の内側には、非磁性材で形成された円板状のロータホルダが設けられていることにより、磁石やロータヨーク片の保持が容易である。
また、前記ロータの外周には、前記磁石と前記ロータヨーク片を固定するためのロータ固定リングが設けられていることにより、磁石とロータヨーク片の外側への抜けを確実に防止することができる。
また、前記ロータホルダの外周には、凹凸面を形成するための多数の凹部が形成され、前記磁石の内端は前記凹部に係合し、前記ロータの第１、第２端面には、前記ロータホルダ、前記磁石及び前記ロータヨーク片を覆うための互いに同一形状の第１、第２円板部材が設けられていることにより、ロータの各磁石及びロータヨーク片の固定・保持を確実とすることができる。
また、前記各円板部材は、中心部に形成された中心円板部と、前記中心円板部の外側に形成された輪部と、前記中心円板部と前記輪部との間を接続するための放射状に形成された直線状の多数の支持片と、からなり、前記中心円板部は前記ロータホルダに対応し、前記支持片は、前記ロータヨーク片又は前記磁石に対応していると共に、前記第１、第２円板状部材により、前記ロータホルダ、前記磁石及び前記ロータヨーク片の前記ロータからの離脱を防止することにより、前記ロータホルダの外面の保護及び磁石とロータヨーク片の保護を効果的に行うことができる。

本発明によるモータ構造を示す斜視図である。図１の第１輪状ステータの要部を示す拡大斜視図である。図１のモータ構造の要部の断面図である。図１の第２輪状ステータを示す拡大斜視図である。図１のモータ構造の要部を示す部分断面図である。図１のロータの要部を示す斜視図である。図６のロータの要部を示す分解斜視図である。図５のロータを示すための斜視図である。図１のモータ構造のロータを示すための拡大断面図である。図１のロータのロータヨーク片と磁石の配列を示す拡大斜視図である。図１０の各ロータヨーク片の中央にロータホルダが設けられている状態を示す一部切欠き斜視図である。図１のロータの両端面に設けられた第１、第２円板部材を示す斜視図である。図１のロータの一部を除去した状態を示す斜視図である。第１従来構成を示す分解斜視図である。図１４の概略構成図である。第２従来構成を示す分解斜視図である。図１６の構成の詳細分解斜視図である。

本発明によるモータ構造は、ロータホルダの外周位置に磁石とロータヨーク片を円周方向に沿って交互に積み重ねることによって、ロータを形成し、放熱性に優れると共に組み立てが容易な構造とすることである。

以下、図面と共に本発明によるモータ構造の好適な実施の形態について説明する。
尚、従来例と同一又は同等部分には、同一符号を付して説明する。
図１において、符号１０で示されるものは、アキシャルギャップ型回転電機を構成するモータ構造であり、前記モータ構造１０は、第１輪状ステータ３０、ロータ２０及び第２輪状ステータ３０Ａとからなり、前記ロータ２０は、その中心部にロータホルダ２０Ａが設けられている。

前記第１、第２輪状ステータ３０,３０Ａの第１、第２内端面６０,６１には、図２から図４に拡大して示すように、所定角度間隔毎に溝６２によって仕切られた磁心３１が半径方向ｒに沿って形成されており、前記各磁心３１の外周に配設され予め輪状に形成されたステータ巻線３２Ａは、前記各溝６２内に設けられている。
前記各輪状ステータ３０,３０Ａは、所定の厚さ１０ｍｍ程度の輪状鉄心を用いることもできるが、うず電流損を避けるためには、例えば、厚さ０．３５〜０．５ｍｍで所定の特性のフープ材を螺旋状に巻付けて厚さ１０ｍｍの輪状鉄心とした後に、前記溝６２を前記各内端面６０,６１に後加工することにより形成することができる。
尚、前記各内端面６０,６１は、前記各ステータ３０,３０Ａを前述のように製作した時に、前記ロータ２０とのアキシャルギャップを高精度に管理した場合には、前記各内端面６０,６１の後加工をすることなく、用いることができる。

前記各輪状ステータ３０,３０Ａ間には、前記各輪状ステータ３０,３０Ａと同一外径の円板状をなすロータ２０が回転自在に設けられており、前記ロータ２０は、図５から図９に示すように構成されている。
すなわち、前記ロータ２０は、円板状をなすと共に軸孔７０を有するロータホルダ２０Ａと、前記ロータホルダ２０Ａの外周に円周に沿って設けられた磁石２２及びロータヨーク片２４と、その外周７１Ａを固定するためのロータ固定リング４２と、から主として構成されている。

前記ロータホルダ２０Ａはステンレス等の非磁性材で形成され、前記磁石２２とロータヨーク片２４とは、図示しない治具の中に設けられた前記ロータホルダ２０Ａの外周に沿って接着剤(図示せず)を介して、図７に示すように交互に、かつ、輪状に固定して構成されている。

図８は、前記ロータ２０の完成品の約４分の１の部分の概略を示すもので、前記ロータホルダ２０Ａ、ロータ固定リング４２からなるロータ２０の組み合わせ状態が明らかに示されている。
図９は、図８で示したロータ２０の右側の断面の拡大図であり、前記ロータ２０の前記ロータ固定リング４２、磁石２２又はロータヨーク片２４、ロータホルダ２０Ａ及び軸孔７０からなるロータ２０の断面構成が開示され、前記ロータ２０の厚さＴが全体にわたり均一であることが示されている。

次に、図１０から図１３は、前記ロータ２０を示すもので、図１０及び図１１の状態では、前記ロータホルダ２０Ａの外周には、所定角度毎に形成された凸部７１ａが形成され、前記各凸部７１ａ間には凹部７１ｂが形成されている。
前記各凹部７１ｂには、前記各ロータヨーク片２４の内端２４ａが接着剤によって一体接続されている。
尚、前述の図１０では、前記各ロータヨーク片２４間に位置する磁石２２を図示しているが、図１１では、前記磁石２２の図示を省略している。

図１２は、前記ロータ２０の第１、第２端面２０ａ、２０ｂに取付けられる互いに同一形状の第１、第２円板部材８０,８１を示している。
前記各円板部材８０,８１は、その中心部に円板状に形成された中心円板部８２と、前記中心円板部８２の外周８２ａの外側に形成された輪部８３と、前記外周８２ａと前記輪部８３とを接続するために放射状に設けられた直線状の多数の支持片８４と、から構成されている。

従って、前記第１、第２円板部材８０,８１を、図９で示すように、前記ロータ２０の前記第１、第２端面２０ａ，２０ｂに設けることにより、前記ロータホルダ２０Ａ、磁石２２、ロータヨーク片２４のロータ２０からの離脱を防止し、アキシャルギャップ型モータ１０の高速回転時の信頼性を従来構成よりも向上させることができる。

次に、本発明によるモータ構造の要旨とするところは、以下の通りである。
すなわち、輪状をなし互いに対向配置される第１、第２輪状ステータ３０，３０Ａと、前記第１、第２輪状ステータ３０，３０Ａの磁心３１に設けられたステータ巻線３２Ａと、前記第１、第２輪状ステータ３０，３０Ａ間に回転自在に設けられ極性が互いに異なるように配設された複数の磁石２２を有するロータ２０と、からなるモータ構造において、前記第１、第２輪状ステータ３０，３０Ａは、その内端面６０，６１に半径方向ｒに沿って形成され前記ステータ巻線３２Ａを設けるための多数の溝６２を有し、前記ロータ２０は、ロータヨークとしての多数のロータヨーク片２４と板状をなす多数の前記磁石２２とを輪状に接着して構成され、前記ロータ２０のロータヨーク片２４及び磁石２２の内側には、非磁性材で形成された円板状のロータホルダ２０Ａが設けられ、前記ロータ２０の外周には、前記磁石２２と前記ロータヨーク片２４を固定するためのロータ固定リング４２が設けられ、前記ロータホルダ２０Ａの外周には、凹凸面を形成するための多数の凹部７１ｂが形成され、前記磁石２２の内端２２ａは前記凹部７１ｂに係合し、前記ロータ２０の第１、第２端面２０ａ，２０ｂには、前記ロータホルダ２０Ａ、前記磁石２２、前記ロータヨーク片２４を覆うための互いに同一形状の第１、第２円板部材８０，８１が設けられ、前記各円板部材８０，８１は、中心部に形成された中心円板部８２と、前記中心円板部８２の外側に形成された輪部８３と、前記中心円板部８２と前記輪部８３との間を接続するための放射状に形成された直線状の多数の支持片８４と、からなり、前記中心円板部８２は前記ロータホルダ７０Ａに対応し、前記支持片８４は、前記ロータヨーク片２４又は前記磁石２２に対応していると共に、前記第１、第２円板状部材８０，８１により、前記ロータホルダ２０Ａ、前記磁石２２及び前記ロータヨーク片２４の前記ロータ２０からの離脱を防止する構成である。

本発明によるモータ構造は、ロータホルダの外周位置に磁石とロータヨーク片を円周方向に沿って交互に積み重ねることによって、ロータを形成することにより、放熱性に優れると共に組み立てが容易な構造であるため、偏平型のアキシャルギャップ型モータを提供できる。

１０モータ構造（アキシャルギャップ型回転電機）
２０モータ
２０Ａロータホルダ
２０ａ第１端面
２０ｂ第２端面
２２磁石
２２ａ内端
２４ロータヨーク片
２４ａ内端
３０第１輪状ステータ
３０Ａ第２輪状ステータ
３１磁心
３２ステータ巻線
４２ロータ固定リング
６０第１内端面
６１第２内端面
６２溝
７０軸孔
７１Ａ外周
７１ａ凸部
７１ｂ凹部
８０第１円板部材
８１第２円板部材
８２中心円板部
８２ａ，７１Ａ外周
８３輪部
８４支持片
ｒ半径方向

Claims

輪状をなし互いに対向配置される第１、第２輪状ステータ(30,30A)と、前記第１、第２輪状ステータ(30,30A)の磁心(31)に設けられたステータ巻線(32A)と、前記第１、第２輪状ステータ(30,30A)間に回転自在に設けられ極性が互いに異なるように配設された複数の磁石(22)を有するロータ(20)と、からなるモータ構造において、
前記第１、第２輪状ステータ(30,30A)は、その内端面(60,61)に半径方向(r)に沿って形成され前記ステータ巻線(32A)を設けるための多数の溝(62)を有し、
前記ロータ(20)は、ロータヨークとしての多数のロータヨーク片(24)と板状をなす多数の前記磁石(22)とを輪状に接着して構成され、
前記ロータ(20)のロータヨーク片(24)及び磁石(22)の内側には、非磁性材で形成された円板状のロータホルダ(20A)が設けられ、
前記ロータ(20)の外周には、前記磁石(22)と前記ロータヨーク片(24)を固定するためのロータ固定リング(42)が設けられ、
前記ロータホルダ(20A)の外周には、凹凸面を形成するための多数の凹部(71b)が形成され、前記磁石(22)の内端(22a)は前記凹部(71b)に係合し、前記ロータ(20)の第１、第２端面(20a,20b)には、前記ロータホルダ(20A)、前記磁石(22)及び前記ロータヨーク片(24)を覆うための互いに同一形状の第１、第２円板部材(80,81)が設けられ、
前記第１、第２円板部材(80,81)は、中心部に形成された中心円板部(82)と、前記中心円板部(82)の外側に形成された輪部(83)と、前記中心円板部(82)と前記輪部(83)との間を接続するための放射状に形成された直線状の多数の支持片(84)と、からなり、前記中心円板部(82)は前記ロータホルダ(20A)に対応し、前記支持片(84)は、前記ロータヨーク片(24)又は前記磁石(22)に対応していると共に、前記第１、第２円板状部材(80,81)により、前記ロータホルダ(20A)，前記磁石(22)及び前記ロータヨーク片(24)の前記ロータ(20)からの離脱を防止する構成としたことを特徴とするモータ構造。