JPWO2006114890A1 - アウタロータ型モータのステータ - Google Patents

Abstract

磁極部及びヨーク部を含む磁極単位に分割した複数のコア素子を前記ヨーク部の結合面で互に結合し、モータ軸芯にリング状に一体に組付けるようにしたアウタロータ型モータのステータにおいて、前記ヨーク部の両結合面が、前記モータ軸芯側ほど前記磁極部の中心線から離隔するように傾斜させて形成され、前記モータ軸芯に結合する内端面が形成された第１のコア素子と、前記ヨーク部の両結合面が、前記モータ軸芯側ほど前記磁極部の中心線に接近するように傾斜させて形成され、該結合面が前記第１のコア素子の結合面と結合する第２のコア素子と、前記第２のコア素子のヨーク部に、前記モータ軸芯に平行に挿通された固定ロッドと、前記固定ロッドの端部が挿入され、該固定ロッドを前記モータ軸芯側へ押圧することにより前記第１、第２のコア素子同士を結合し、前記第１のコア素子を前記モータ軸芯に結合させる端板と、を備える。

Description

本発明は、アウタロータ型モータのステータに関する。

従来のアウタロータ型モータのステータコアとして、アウタロータ型のステータコアにおけるヨーク部、磁極部及び爪部からなる磁極単位に分割したコア素子をヨーク部分で相互に結合させて、複数のコア素子をリング状に一体に組み付けるようにしたモータのステータコアであって、各コア素子におけるヨーク部の一方側に下方突出腕部を、その他方に上方突出腕部をそれぞれ設けて、隣接するコア素子における各対向する下方突出腕部と上方突出腕部とが互いに円周方向に所定の範囲をもって移動可能に結合できるようにしたうえで、各コア素子をリング状に並べた状態で一体に組み付けるようにし、下方突出腕部と上方突出腕部との結合部分にリテーナの歯の埋込穴が形成されるようにしたうえで、複数のコア素子をリング状に一体に組み付けたコア組立体の両側からリテーナをそれぞれ装着したものがある（例えば、特許文献１参照）。

また、他の従来のアウタロータ型モータのステータコアとして、複数のコア素子をリング状に一体に組み付けるようにしたモータのステータコアであって、各コア素子におけるヨーク部の一方側に下方突出爪を、その他方に上方突出爪をそれぞれ設けて、隣接するコア素子における各対向する下方突出爪と上方突出爪とを係合させ、各コア素子をリング状に並べた状態で一体に組み付けるようにし、各コア素子のヨーク部に回転軸と平行に設けた孔に平行ロッドを挿し込み、該平行ロッドによって各コア素子に働く放射方向の力を受けるようにしたものがある（例えば、特許文献２参照）。

特開２００３−１９９２７０号公報 特開２０００−０５０５８３号公報

しかしながら、上記従来のアウタロータ型モータのステータコアは、組立てるとき、全てのコア素子にリテーナの歯あるいは平行ロッドを挿通する必要があり、コア素子数が多いモータの場合、部品点数及び加工・組立工数が多いという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、部品点数及び加工・組立工数を低減したアウタロータ型モータのステータを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、磁極部及びヨーク部を含む磁極単位に分割した複数のコア素子を前記ヨーク部の結合面で互に結合し、モータ軸芯にリング状に一体に組付けるようにしたアウタロータ型モータのステータにおいて、前記ヨーク部の両結合面が、前記モータ軸芯側ほど前記磁極部の中心線から離隔するように傾斜させて形成され、前記モータ軸芯に結合する内端面が形成された第１のコア素子と、前記ヨーク部の両結合面が、前記モータ軸芯側ほど前記磁極部の中心線に接近するように傾斜させて形成され、該結合面が前記第１のコア素子の結合面と結合する第２のコア素子と、前記第２のコア素子のヨーク部に、前記モータ軸芯に平行に挿通された固定ロッドと、前記固定ロッドの端部が挿入され、該固定ロッドを前記モータ軸芯側へ押圧することにより前記第１、第２のコア素子同士を結合し、前記第１のコア素子を前記モータ軸芯に結合させる端板と、を備えることを特徴とする。

本発明にかかるアウタロータ型モータのステータは、部品点数及び加工・組立工数が少なく、第１、第２のコア素子の結合面間に隙間ができないという効果を奏する。

図１は、実施の形態１のステータのモータ中心軸に直交する面に沿う断面図である。 図２は、ステータのモータ中心軸に沿う断面図である。 図３は、ステータの端板を示す斜視図である。 図４は、ステータの端板の変形例を示す斜視図である。 図５−１は、コア素子の結合面間の隙間調整方法を示す図である。 図５−２は、コア素子の結合面間の隙間調整方法を示す図である。 図６は、実施の形態２のステータのモータ中心軸に直交する面に沿う断面図である。 図７は、実施の形態３のステータのモータ中心軸に沿う断面図である。 図８は、ステータの端板を示す斜視図である。 図９は、ステータの端板の変形例を示すモータ中心軸に沿う断面図である。 図１０は、ステータの端板の変形例を示す正面図である。 図１１は、ステータの端板の他の変形例を示す正面図である。

符号の説明

１ 第１のコア素子
２ 第２のコア素子
１ａ，２ａ 爪部
１ｂ，２ｂ 磁極部
１ｃ，２ｃ ヨーク部
１ｄ，２ｄ 結合面
１ｅ，２ｅ 内端面
２ｆ 固定孔
１ｇ 蟻溝
２ｇ 凸部
１ｍ，２ｍ 磁極部の中心線
３ スリーブ（モータ軸芯）
４ 固定ロッド
５，９，３５，４５，５５ 端板
５ａ 孔
６ モータ中心軸
９ａ，３５ａ Ｕ字状溝
４５ａ 円形カム面
５５ａ 締付部

以下に、本発明にかかるアウタロータ型モータのステータの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１のステータのモータ中心軸に直交する面に沿う断面図であり、図２は、ステータのモータ中心軸に沿う断面図であり、図３は、ステータの端板を示す斜視図である。

図１及び図２において、実施の形態１のステータ１０は、鋼板を積層して形成され、モータ中心軸６方向を向くメガホン形状の６個の第１のコア素子１と、鋼板を積層して形成され、モータ中心軸６方向を向く矢印形状の６個の第２のコア素子２と、第１、第２のコア素子１、２が交互にリング状に結合されて設置されるモータ軸芯としての円管状のスリーブ３と、スリーブ３の両端部に嵌合され第１、第２のコア素子１、２を挟み込む２枚の端板７と、第２のコア素子２及び端板７に挿通され第２のコア素子２をモータ軸芯（スリーブ３）方向に押圧して第１のコア素子１をスリーブ３に結合する固定ロッド４とを備えている。

第１のコア素子１は、ステータ１０の外周端部となる爪部１ａ、コイルが巻装される磁極部１ｂ及びヨーク部１ｃを有している。ヨーク部１ｃの側面の両結合面１ｄ、１ｄは、モータ軸芯３側ほど磁極部１ｂの中心線１ｍから離隔するように傾斜させて形成され、中心線１ｍに対して略１５°傾斜する傾斜面となっている。ヨーク部１ｃの内周端部には、モータ軸芯としてのスリーブ３に結合する円弧状の内端面１ｅが形成されている。第２のコア素子２は、ステータ１０の外周端部となる爪部２ａ、コイルが巻装される磁極部２ｂ及びヨーク部２ｃを有している。ヨーク部２ｃの側面の両結合面２ｄ、２ｄは、モータ軸芯３側ほど磁極部２ｂの中心線２ｍに近接するように傾斜させて形成され、中心線２ｍに対して略４５°傾斜する傾斜面となっている。ヨーク部２ｃには、モータ中心軸６と平行な固定孔２ｆが設けられている。

第１、第２のコア素子１、２がヨーク部１ｃ、２ｃで交互にリング状に結合されてスリーブ３上に設置されるとき、結合面１ｄ、２ｄは互いに密着し、第１のコア素子１のヨーク部１ｃの円弧状の内端面１ｅは、スリーブ３の外周面に密着し、第２のコア素子２のヨーク部２ｃの内端面２ｅは、スリーブ３の外周面から離間するようにそれぞれの形状が形成されている。

図３に示すように、リング状の端板５には、固定ロッド４の端部を挿通するためのリング状に配置された６つの孔５ａが円周方向に等間隔に設けられている。端板５の孔５ａのピッチ径φＤ₂は、図２に示す、第１、第２のコア素子１、２がヨーク部１ｃ、２ｃで交互にリング状に結合されてスリーブ３上に設置されたときの、第２のコア素子２の固定孔２ｆに挿通された固定ロッド４のピッチ径φＤ₁より小さくなるように設計されている。

端板５のスリーブ３への組付け時に、端板５を加熱膨張させてピッチ径φＤ₂を固定ロッド４のピッチ径Ｄ₁に合わせ、固定ロッド４を端板５の孔５ａに通す。組付け完了後、端板７の温度が常温に戻って収縮し、スリーブ３に締まり嵌めされ、同時に、端板５が固定ロッド４をスリーブ３側へ押圧する。

固定ロッド４がスリーブ３側へ押圧されると、第２のコア素子２がスリーブ３側へ押圧され、結合面２ｄ、２ｄが第１のコア素子１の結合面１ｄ、１ｄをスリーブ３側へ押圧し、結合面１ｄ、２ｄ同士が密着して結合するとともに、第１のコア素子１の内端面１ｅをスリーブ３の外周面に結合させる。このようにして、第１、第２のコア素子１、２、固定ロッド４、端板５及びスリーブ３が互いに結合され、ステータ１０が組立てられる。

なお、図示はしないが、コイルは、第１、第２のコア素子１、２を組立てる前に、磁極部１ｂ、２ｂに巻装される。組立て前に巻装するので、集中巻をすることによりコイル密度を高めることができる。

図４に、端板５の変形例の端板９を示す。リング状の端板９の内周部には、固定ロッド４を挿通するための６つのＵ字状溝９ａが円周方向に等間隔に設けられている。端板９のＵ字状溝９ａのピッチ径φＤ₃は、図２に示す、第１、第２のコア素子１、２がヨーク部１ｃ、２ｃで交互にリング状に結合されてスリーブ３上に設置されたときの、第２のコア素子２の固定孔２ｆに挿通された固定ロッド４のピッチ径φＤ₁より小さくなるように設計されている。

端板９のスリーブ３への組付け時に、端板９を加熱膨張させてピッチ径φＤ₃を固定ロッド４のピッチ径Ｄ₁に合わせ、固定ロッド４を端板９のＵ字状溝９ａに通す。組付け完了後、端板９の温度が常温に戻って収縮し、スリーブ３に締まり嵌めされ、同時に、端板９が固定ロッド４をスリーブ３側へ押圧する。

固定ロッド４がスリーブ３側へ押圧されると、第２のコア素子２がスリーブ３側へ押圧され、結合面２ｄ、２ｄが第１のコア素子１の結合面１ｄ、１ｄをスリーブ３側へ押圧し、結合面１ｄ、２ｄ同士が密着して結合するとともに、第１のコア素子１の内端面１ｅをスリーブ３の外周面に結合させる。このようにして、第１、第２のコア素子１、２、固定ロッド４、端板９及びスリーブ３が互いに結合され、ステータ１０が組立てられる。

特許文献１及び２に開示された従来のアウタロータ型モータのステータでは、コア素子のヨーク部の下方突出腕部（下方突出爪）及び上方突出腕部（上方突出爪）の周方向幅寸法は、コア素子をヨーク部で相互に結合させて複数のコア素子をリング状に一体に組み付けるとき、周方向幅寸法が大きくて組み付け不可能とならないように、マイナス（−）の公差で製作される。このため、組み付けられるコア素子数に比例してマイナス公差が累積し、コア素子のヨーク部間に隙間が生ずることとなる。

実施の形態１のステータ１０では、第１、第２のコア素子１、２がマイナス公差で製作されていても、ヨーク部１ｃ、２ｃ間に隙間を生じることはない。その理由を、図５−１を参照して説明する。第１のコア素子１が破線１´で示すように幅狭に製作されていても、第２のコア素子２が固定ロッド４によりスリーブ３側へ押圧されるため、第２のコア素子２がスリーブ３側へ変位して第１のコア素子１´の結合面１ｄ´と第２のコア素子２の結合面２ｄとを密着させる。従って、ヨーク部１ｃ、２ｃ間に隙間を生じることはない。第２のコア素子２が幅狭に製作されていても、上記と同様に、ヨーク部１ｃ、２ｃ間に隙間を生じることはない。また、第１、第２のコア素子１、２が幅広に製作されていても、第２のコア素子２を外周側へ変位させればよいので、組み付け不可能となることもない。

なお、図５−１に示すように、第２のコア素子２の中心線２ｍと結合面２ｄとの成す角度をθとすると、第１のコア素子１の円周幅方向の公差に応じて第２のコア素子２の径方向変位量は、１／tanθに比例する。従って、前記角度θを大きくすると、第２のコア素子２の径方向変位量を小さくすることができる。

ただし、前記角度θを大きくしすぎると、図５−２に示すように、第１のコア素子１に、結合面１ｄとは別の面１ｆを形成しなければならなくなり、面１ｆ、１ｆ間には隙間が形成される。また、第２のコア素子２の固定孔２ｆ（固定ロッド４）は、磁極部２ｂの根元近傍に配置されることになる。

磁極部２ｂの根元近傍は、磁束が集中するため、固定ロッド４や隙間が磁極部２ｂの根元近傍に配置されると、磁束が乱れてモータの効率を悪化させる。図１に示す実施の形態１のステータ１０は、第２のコア素子２の磁極部２ｂの根元近傍に結合面２ｄを配置して隙間をなくし、かつ、前記角度θを比較的大きくして第２のコア素子２の径方向変位量を小さくしている。

また、第１のコア素子１の磁極部１ｂの幅と第２のコア素子２の磁極部２ｂの幅を異なる寸法とし、第１、第２のコア素子１、２の磁極部１ｂ、２ｂのいずれか一方にコイルを巻装し、他方にはコイルを巻装しないステータ１０とすることもできる。

実施の形態２．
図６は、実施の形態２のステータ２０のモータ中心軸に直交する面に沿う断面図である。図６において、図１に示すものと同等のものには同一の符号を付して詳細な説明を省略する。実施の形態２のステータコア２０は、第１のコア素子２１のヨーク部１ｃの両側面に蟻溝１ｇを設け、第２のコア素子２２のヨーク部２ｃの両側面に蟻溝１ｇに緩く嵌合する凸部２ｇを設けている。

蟻溝１ｇと凸部２ｇとを嵌合させながら、第１のコア素子２１と第２のコア素子２２とを交互に連結してリング状に組立てていくと、蟻溝１ｇと凸部２ｇとは嵌合すると外れないので、ステータ２０の組立途中で組立治具等を用いなくてもリング形状を保つことができ、組立作業性が向上する。固定ロッド４及び端板５（９）による第１、第２のコア素子２１、２２、及びスリーブ３の結合は、実施の形態１のステータ１０の場合と同じである。

実施の形態３．
図７は、実施の形態３のステータ３０のモータ中心軸に沿う断面図であり、図８は、実施の形態３の端板３５を示す斜視図であり、図９は、ステータ３０の端板の変形例を示すモータ中心軸に沿う断面図であり、図１０は、端板３５の変形例としての端板４５を示す正面図であり、図１０は、端板３５の他の変形例としての端板５５を示す正面図である。実施の形態３において、第１、第２のコア素子１、２（２１、２２）、固定ロッド４及びスリーブ３は、実施の形態１、２に示すものと同等であるので説明は省略する。

図７及び図８に示すように、端板３５は、リング状に形成され、内周部に固定ロッド４を挿入するための６つのＵ字状溝３５ａが円周方向に等間隔に設けられたロッド挿入部３５ｂと、ロット挿入部３５ｂよりも内径が小さく形成され、４つのボルト通し孔３５ｄが設けられ、スリーブ３に取付けられる取付部３５ｃとを有している。

Ｕ字状溝３５ａの入口側のピッチ径φＤ₄は、図２に示す、固定ロッド４の前述のピッチ径φＤ₁より大きく形成され、Ｕ字溝３５ａの奥側のピッチ径φＤ₅は、前記ピッチ径φＤ₁より小さく形成され、Ｕ字状溝３５ａは傾斜溝となっている。取付部３５ｃに設けられた４つのボルト通し孔３５ｄは、スリーブ３の両端面に設けられた４つのねじ穴３ａに対向する位置に設けられている。

図７に示すように、第２のコア素子２に挿通された固定ロッド４を端板３５のＵ字状溝３５ａに挿入し、ボルト３６をボルト通し孔３５ｄを通してスリーブ３のねじ穴３ａにねじ込んでいくと、端板３５がスリーブ３の端部に徐々に接近し、固定ロッド４の端部がＵ字状溝３５ａの入口側から奥側へ摺動し、Ｕ字状溝３５ａの傾斜によって固定ロッド４をスリーブ３側へ押圧する。

固定ロッド４がスリーブ３側へ押圧されると、第２のコア素子２がスリーブ３側へ押圧され、結合面２ｄ、２ｄが第１のコア素子１の結合面１ｄ、１ｄをスリーブ３側へ押圧し、結合面１ｄ、２ｄ同士が密着して結合するとともに、第１のコア素子１の内端面１ｅをスリーブ３の外周面に結合させる。このようにして、第１、第２のコア素子１、２、固定ロッド４、端板３５及びスリーブ３が互いに結合され、ステータ３０が組立てられる。

図９及び図１０に、端板３５の変形例としての端板４５を示す。図１０に示すように、端板４５は、リング状に形成され、内周部に円形カム面４５ａが形成されたロッド挿入部４５ｂと、ロッド挿入部４５ｂよりも内径が小さく形成され、リング状に多数のボルト通し孔４５ｄが設けられ、スリーブ３の端部に取付けられる取付部４５ｃとを有している。

円形カム面４５ａの最大内径φＤ₆は、図２に示す、固定ロット４の前述のピッチ径φＤ₁より大きく形成され、円形カム面４５ａの最小内径φＤ₇は、固定ロッド４のピッチ径φＤ₁より小さく形成されている。取付部４５ｃに設けられた多数のボルト通し孔４５ｄは、スリーブ３の両端面に設けられた多数のねじ穴３ａに対向する位置に設けられている。

図９に示すように、第２のコア素子２に挿通された固定ロッド４の端部を端板４５のロッド挿入部４５ｂに挿入し、端板４５を図１０の矢印Ａ方向へ破線で示す位置まで回転させ、円形カム面４５ａのモータ中心軸６方向への傾斜によって固定ロッド４をスリーブ３側へ押圧する。

固定ロッド４がスリーブ３側へ押圧されると、第２のコア素子２がスリーブ３側へ押圧され、結合面２ｄ、２ｄが第１のコア素子１の結合面１ｄ、１ｄをスリーブ３側へ押圧し、結合面１ｄ、２ｄ同士が密着して結合するとともに、第１のコア素子１の内端面１ｅをスリーブ３の外周面に結合させる。

取付部４５ｃに設けられた多数のボルト通し孔４５ｄのうち、スリーブ３の両端面に設けられた多数のねじ穴３ａと周方向位置が一致した複数の孔に、ボルト３６を通してねじ穴３ａにねじ込んで締結することにより、第１、第２のコア素子１、２、固定ロッド４、端板４５及びスリーブ３が互いに結合され、ステータコア３０が組立てられる。

図１１に、端板３５の他の変形例としての端板５５を示す。図１１に示すように、端板５５は、スナップリング状に形成され、両端部に締付部５５ａを有している。

第２のコア素子２に挿通された固定ロッド４を端板５５の内周部に挿入し、図示しない締付具で締付部５５ａを図１１の矢印Ｂ方向へ締付け、端板５５を矢印Ｃ方向へ破線で示す位置まで変形させ、固定ロッド４をスリーブ３側へ押圧する。

固定ロッド４がスリーブ３側へ押圧されると、第２のコア素子２がスリーブ３側へ押圧され、結合面２ｄ、２ｄが第１のコア素子１の結合面１ｄ、１ｄをスリーブ３側へ押圧し、結合面１ｄ、２ｄ同士が密着して結合するとともに、第１のコア素子１の内端面１ｅをスリーブ３の外周面に結合させる。このようにして、第１、第２のコア素子１、２、固定ロッド４、端板５５及びスリーブ３が互いに結合され、ステータ３０が組立てられる。

以上、実施の形態１〜３のアウタロータ型モータのステータについて説明したが、モータ軸芯としてのスリーブ３は、中空部のない軸であってもよい。

以上のように、本発明にかかるアウタロータ型モータのステータは、部品点数及び加工・組立工数が少なく低コストであり、かつ、第１、第２のコア素子の結合面間に隙間ができないので、磁束を乱さずにモータを高効率化するステータとして有用である。

Claims (8)

1. 磁極部及びヨーク部を含む磁極単位に分割した複数のコア素子を前記ヨーク部の結合面で互に結合し、モータ軸芯にリング状に一体に組付けるようにしたアウタロータ型モータのステータにおいて、
   前記ヨーク部の両結合面が、前記モータ軸芯側ほど前記磁極部の中心線から離隔するように傾斜させて形成され、前記モータ軸芯に結合する内端面が形成された第１のコア素子と、
   前記ヨーク部の両結合面が、前記モータ軸芯側ほど前記磁極部の中心線に接近するように傾斜させて形成され、該結合面が前記第１のコア素子の結合面と結合する第２のコア素子と、
   前記第２のコア素子のヨーク部に、前記モータ軸芯に平行に挿通された固定ロッドと、
   前記固定ロッドの端部が挿入され、該固定ロッドを前記モータ軸芯側へ押圧することにより前記第１、第２のコア素子同士を結合し、前記第１のコア素子を前記モータ軸芯に結合させる端板と、
   を備えることを特徴とするアウタロータ型モータのステータ。
2. 前記第１のコア素子の側面が蟻溝を有し、前記第２のコア素子の側面が前記蟻溝に嵌合する凸部を有することを特徴とする請求項１に記載のアウタロータ型モータのステータ。
3. 前記端板の、リング状に配置されて前記固定ロッドの端部が挿入される複数の孔の常温時のピッチ径が、前記第１、第２のコア素子が交互にリング状に結合されて前記モータ軸芯上に設置されたときの、前記固定ロッドのピッチ径より小さいことを特徴とする請求項１に記載のアウタロータ型モータのステータ。
4. 前記端板の、リング状に配置されて前記固定ロッドの端部が挿入される複数の溝の常温時のピッチ径が、前記第１、第２のコア素子が交互にリング状に結合されて前記モータ軸芯上に設置されたときの、前記固定ロッドのピッチ径より小さいことを特徴とする請求項１に記載のアウタロータ型モータのステータ。
5. 前記端板の、リング状に配置されて前記固定ロッドの端部が挿入される複数の溝の入口側のピッチ径が、前記第１、第２のコア素子が交互にリング状に結合されて前記モータ軸芯上に設置されたときの、前記固定ロッドのピッチ径より大きく形成され、奥側のピッチ径が、前記固定ロッドのピッチ径より小さく形成され、前記溝が傾斜溝となっていることを特徴とする請求項１に記載のアウタロータ型モータのステータ。
6. 前記端板が、リング状に形成され前記固定ロッドの端部が挿入される内周部に円形カム面が形成され、前記円形カム面の最大内径が、前記第１、第２のコア素子が交互にリング状に結合されて前記モータ軸芯上に設置されたときの、前記固定ロッドのピッチ径より大きく形成され、前記円形カム面の最小内径が、前記固定ロッドのピッチ径より小さく形成されていることを特徴とする請求項１に記載のアウタロータ型モータのステータ。
7. 前記端板が、両端部に締付部を有し内周部に前記固定ロッドの端部が挿入されるスナップリング状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のアウタロータ型モータのステータ。
8. 前記第１、第２のコア素子の磁極部のいずれか一方のみにコイルを巻装したことを特徴とする請求項１に記載のアウタロータ型モータのステータ。

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