WO2007034633A1 - 回転電機 - Google Patents
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- H02K37/00—Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors
- H02K37/02—Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors of variable reluctance type
- H02K37/04—Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors of variable reluctance type with rotors situated within the stators
Definitions
- the present invention relates to a rotating electrical machine including a rotor that rotates with respect to a stator.
- an electric motor (rotary electric machine) which includes a substantially cylindrical stator fixed to a housing and a rotor that rotates by a rotating magnetic field generated by the stator force.
- the structure of the stator of such an electric motor is disclosed in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2004-159476 (paragraph 0007, FIGS. 1 and 2) and Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2003-37968 (paragraph 0027, FIGS. 1 and 2).
- a structure including a plurality of substantially linear teeth arranged around a rotor and extending in a radial direction, and an excitation coil wound around each tooth. .
- an object of the present invention is to provide a rotating electrical machine that can increase the number of turns of an exciting coil without increasing the size in the radial direction.
- the present invention includes a rotor that rotates with respect to a stator, and at least one of the stator and the rotor includes a wound tooth of an excitation coil.
- a plurality of rotating electrical machines, wherein the teeth generate a magnetic field from a front end surface toward the stator or the rotor and extend in a radial direction of the rotor, and the diameter Direction extending portion force A coil winding portion formed so as to be bent is provided.
- the coil winding portion is formed so as to be bent from the radially extending portion extending in the radial direction of the rotor, so that the radial winding extends in the radial direction of the rotor.
- Local part and coil ⁇ Compared to a conventional tooth in which the turning part is formed linearly, the coil winding part can be formed longer in the axial direction, for example, without increasing the size in the radial direction. Therefore, the number of turns of the exciting coil can be increased without increasing the size of the rotating electrical machine in the radial direction.
- the volume of the entire rotating electric machine is not much different from the conventional one, but it is surrounded by the coil winding part extended in the axial direction.
- a reduction gear can be installed in the space.
- the coil winding portion may extend in the axial direction of the rotor.
- the space factor ratio of the cross-sectional area of the exciting coil to the cross-sectional area of the slot
- the space factor has decreased, but the present invention makes it possible to suppress such a decrease in the space factor.
- the stator is provided with a plurality of teeth
- the rotor is provided with magnetic field generating means for generating a magnetic field toward the stator.
- the tip surface of the stator teeth may be formed to have a larger area than the surface of the rotor magnetic field generating means facing the stator.
- the “magnetic field generating means” refers to a device that generates a magnetic field, such as a permanent magnet or an electromagnet (teeth and exciting coil).
- the tip surface of the stator teeth is formed to have a larger area than the surface of the rotor facing the stator of the magnetic field generating means. More magnetic flux from the generating means can be collected by the teeth of the stator.
- a magnetic flux capturing protrusion for capturing the magnetic flux generated from the magnetic field generating means of the rotor and traveling in the axial direction of the rotor may be provided on the distal end side of the teeth of the stator. Good.
- the magnetic flux generated from the magnetic field generating means of the rotor and directed in the axial direction of the rotor is captured by the magnetic flux capturing protrusion provided at the tip of the stator teeth. Therefore, the magnetic field generating means force can collect more directional magnetic flux in the axial direction.
- a coil protrusion that restricts a winding range of the exciting coil may be provided in the coil winding portion.
- the coil winding portion when the coil winding portion is provided with a coil projection that restricts the winding range of the excitation coil, the coil winding portion is wound when the excitation coil is wound around the coil winding portion.
- the protrusion serves as a mark for the start and end positions of the exciting coil and also serves to hold the exciting coil. As a result, the exciting coil can be neatly wound around the coil winding portion, and the space factor can be improved.
- the rotating electrical machine described above may include a connecting member that connects base ends of the plurality of teeth arranged in a circle.
- a corner formed at a connection portion between the base end portion and the connecting member may have a curved shape.
- the teeth are divided into a first tooth including at least a distal end surface of the radially extending portion and a second tooth including the coil winding portion. However, they can be connected to each other.
- the teeth are divided into the first teeth and the second teeth that can be connected to each other, the first teeth that are smaller than the entire teeth are not cared for.
- the second teeth may be processed individually. Therefore, teeth can be processed easily and low cost can be realized.
- the connecting portion between the first tooth and the second tooth is mutually connected. It may have a shape having a plurality of mating irregularities.
- the connecting portion of the first tooth and the second tooth has a plurality of concave and convex portions that mesh with each other, the magnetic force of the rotor is large when the rotor rotates. Even if a reaction force is applied to the stator and vibrates due to the influence of the above, the connecting portion can be maintained securely fixed.
- the rotating electrical machine described above may be provided with a positioning protrusion that contributes to the axial determination of the whole tooth by engaging the first tooth with a part of the motor case.
- the teeth may be configured by laminating a plurality of steel plates.
- teeth can be easily manufactured by simply laminating several types of steel plates formed into a predetermined shape by punching the steel plates, thereby reducing manufacturing costs and material costs accordingly. Can do.
- the teeth (core) manufactured by laminating a plurality of steel plates in this way have higher magnetic permeability than a general core that is integrally formed by sintering powder. The torque can be increased and the size can be reduced.
- a speed reducer that is coaxial with the rotor may be provided in a space surrounded by the coil winding portion that is bent from the radially extending portion.
- FIG. 1 is a schematic perspective view showing a structure of an electric motor according to a first embodiment.
- FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the internal structure of the electric motor.
- FIG. 3 is a perspective view showing a first tooth.
- FIG. 4 is a perspective view showing a first plate constituting the first tooth.
- FIG. 5 is a perspective view showing a second plate constituting the first tooth.
- FIG. 6 is a perspective view showing the second tooth (a), a perspective view showing the third plate constituting the second tooth (b), and a perspective view showing the fourth plate constituting the second tooth (c). ).
- FIG. 7 is a perspective view showing the relationship between the first teeth and the second teeth.
- FIG. 8 is a perspective view showing a lid of a motor case.
- FIG. 9 is a plan view showing the relationship between the first tooth and the lid.
- FIG. 10 is a perspective view showing a structure of a hollow motor according to a second embodiment.
- FIG. 11 is a perspective view showing a first tooth.
- FIG. 12 is a perspective view showing a first plate constituting the first tooth.
- FIG. 13 is a perspective view showing a second plate constituting the first tooth.
- FIG. 14 is a perspective view showing the second tooth (a), a perspective view showing the third plate constituting the second tooth (b), and a perspective view showing the fourth plate constituting the second tooth (c). ).
- FIG. 15 is a perspective view showing a structure of a connecting member.
- the electric motor (rotating electric machine) 1 includes a stator 10 formed in a substantially cylindrical shape, a rotor 20 inserted into the stator 10, and the rotation It mainly includes a gear 20 and a speed reducer 30 that is installed coaxially.
- the rotor 20 rotates with respect to the stator 10 due to the rotating magnetic field generated from the stator 10, and the torque is output to the outside via the speed reducer 30.
- the speed reducer 30 a known structure having a sun gear, a planetary gear, a carrier and the like as appropriate may be employed.
- the stator 10 mainly includes a plurality of teeth 11, an excitation coil 12 wound around these teeth 11, and a connecting member 13 that connects the plurality of teeth 11.
- the teeth 11 have a radially extending portion 11A that extends in the radial direction of the rotor 20, and a radially extending portion 11A that extends in the axial direction of the rotor 20.
- Shape to do The coil winding part 1 IB is formed in a substantially L shape. In this way, the coil winding portion 11B is bent around the radially extending portion 11A, so that the coil winding portion 11B is disposed around the reduction gear 30.
- the tooth 11 has a structure in which the portion including the distal end surface 11a that generates a magnetic field toward the rotor 20 in the radially extending portion 11A is divided into a first tooth T1 and the remaining portion is divided as a second tooth T2. It has become.
- each of the plurality of first teeth T1 is arranged in a circular shape with the tip surface 11a facing the inner peripheral side, and the vicinity of the tip surface 11a is connected to form a first 1 Tee unit TU is integrally formed.
- the first tooth unit TU is configured by laminating two types of steel plates, specifically, a first plate P1 and a second plate P2.
- the first plate P1 is configured by connecting teeth corresponding portions T1 ′ corresponding to a part of one first tooth T1 in a circular shape.
- the teeth equivalent portion T1 ′ includes a tip portion P11 including the tip surface 11a, three leg portions P12 extending radially outward from the tip portion P11, and the leg portions P12.
- a contact portion (positioning protrusion) P13 extending from the outer two leg portions P12 so as to be separated from each other and then extending radially outward is formed.
- the second plate P2 is formed by connecting teeth corresponding portions T1 "corresponding to a part of one first tooth T1 in a circular shape, like the first plate P1.
- the teeth equivalent portion T1 " is composed of a tip portion P21 including the tip surface 11a and two leg portions P22 extending from the tip portion P21 toward the outside in the radial direction. It is configured.
- the two legs P22 are formed at positions corresponding to the grooves formed by the three legs P12 of the first plate P1 (see FIGS. 3 and 4).
- the outer part is formed into a comb-like shape as a connecting part C1 (a shape having a plurality of irregularities, specifically a shape in which legs P12, P22 are arranged in a staggered manner)! /,
- the second tooth T2 is formed by removing the first tooth T1 of the radially extending portion 11A and the base portion 11A 'as the remaining portion and the coil winding. L-shape with part 11B integrally It has a shape-like structure. Then, as shown in FIGS. 6 (b) and (c), the second tooth T2 is configured by laminating two types of steel plates, specifically, a third plate P3 and a fourth plate P4. In the following description of the third plate P3 and the fourth plate P4, for the sake of convenience, the base portion 11A ′ side will be described as the upper side, and the coil winding portion 11B side will be described as the lower side.
- the third plate P3 includes a base equivalent part P31 corresponding to a part of the base part 11A 'and a winding part equivalent part corresponding to a part of the coil winding part 11B. It is configured in an approximately L shape with P32.
- the base equivalent part P31 has a wide tip end 31a, and a stepped notch 31b is formed at the tip edge of the tip end 31a. Is formed.
- the winding equivalent part P32 has one first coil protrusion 32a formed at an appropriate position on the upper side, and two second coil protrusions 32b formed at an appropriate position on the lower side. Yes.
- the first coil protrusion 32a is formed at a position where the lower edge thereof coincides with the lower edge of the base equivalent portion P3 1 (the lower edge of the non-wide side), and the second coil protrusion 32b is They are formed at a predetermined distance from the coil projection 32a and at the same position in the vertical direction. For this reason, for example, the winding start position of the exciting coil 12 is determined by the lower edge of the first coil projection 32a and the lower edge of the base equivalent part P31, and the upper edges of the two second coil projections 32b The end position of winding is determined, and as a result, the winding range of the exciting coil 12 is regulated.
- the upper corner of the second coil projection 32b is chamfered obliquely, so that the exciting coil 12 is guided to the winding part equivalent part P32 (coil winding part 11B) by this chamfered slope. I am also able to do it. Since the exciting coil 12 needs to be wound while holding a high tension, the exciting coil 12 wound around the coil winding portion 11B is fixed to the protrusions 32a and 32b for each coil.
- Each coil projection 32a, 32b is formed with the strength corresponding to the force! / Speak.
- the fourth plate P4 corresponds to a base portion corresponding portion P41 corresponding to a part of the base portion 11A 'and a winding portion corresponding to a part of the coil winding portion 11B.
- Part P42 is configured in an approximately L shape.
- the base equivalent portion P41 has a step shape of the notch 41b with a force step formed such that the tip 41a and the like are formed in substantially the same shape as the base equivalent portion P31 of the third plate P3 described above. More specifically, the third plate P3 is different in that the lower side is formed to be larger than the upper side so as to be opposite to the notch 31b of the third plate P3.
- winding portion equivalent portion P42 is formed with a coil protrusion 42a similar to the first coil protrusion 32a of the third plate P3 described above at an appropriate position on the upper side thereof, and both side edges of the lower end portion thereof.
- a connecting claw 42b connected to the connecting member 13 is formed.
- the tip of the base 11A ' has a comb-like shape as a connecting part C2 (a shape having a plurality of uneven parts, more specifically, each set of stepped notches 31b and 41b is staggered. It is designed to be formed in the shape of the arrangement.
- the coiler winding portion 11B has one first coil projection 32a on one side surface, and two second coil projections 32b and three connecting claws 42b on each side surface thereof. It is formed symmetrically.
- each protrusion T21 of the second tooth T2 sandwiching the first tooth T1 is a force formed so that the inner surface (each front end surface 1 la) of the first tooth T1 does not protrude.
- each protrusion T21 may be formed such that the front end surface of each protrusion T21 protrudes from the inner surface force of the first tooth T1. According to this, each protrusion T21 that protrudes sandwiches the rotor core 23 (see FIG.
- the connecting member 13 is a ring-shaped member that connects the base ends of the second teeth T2 connected to the first teeth T1 as described above, and the second teeth T2 It has a large diameter that connects to the connecting claw 42b on the outer side in the radial direction and a small diameter that connects to the connecting claw 42b on the inner side in the radial direction.
- the corner portion formed at the connection portion between the base end portion of the second tooth T2 and the connecting member 13 has a curved surface shape as shown in the enlarged view. According to this, since the magnetic flux easily flows between each tooth 11 and the connecting member 13, a stable magnetic path is formed.
- the rotor 20 includes a rotor boss 22 coupled to the rotating shaft 21, a rotor core 23 fixed to the outer periphery of the rotor boss 22, and a permanent magnet (magnetic field) held in a permanent magnet holding hole 23 a formed in the rotor core 23.
- the permanent magnets 24 are arranged such that the magnetic poles are directed in the circumferential direction of the rotor core 23 and the same poles are opposed to each other, so that the respective magnets formed between the permanent magnets 24 are arranged.
- Path (magnetic field generating means) 23b force N-pole magnetic field and S-pole magnetic field are generated in the circumferential direction and alternately directed toward the stator 10.
- the outer peripheral surface 23c of one magnetic path 23b is formed with an area smaller than the tip surface 11a of one tooth 11, so that the front end surface 1la of the tooth 11 is opposed to the magnetic surface facing it.
- Opposite surface of the path 23b the surface excluding the gap between the magnetic paths 23b, and when the two magnetic paths 23b overlap with one tooth 11, the teeth 11 of the outer peripheral surface 23c of each magnetic path 23b
- the surface of the part that overlaps the tip surface of 1 la is always larger than the surface.
- the motor case 50 is mainly composed of a bottomed cylindrical housing portion (not shown) and a lid body 51 shown in the drawing.
- the lid 51 is formed with a plurality of convex portions 51a along a circumferential direction thereof with a predetermined gap therebetween.
- the first teeth T1 are in contact with each other.
- Part P13 is adapted to engage with the convex part 51a. For this reason, the entire teeth (units of the first teeth T1 and the second teeth T2) are accurately aligned.
- the exciting coil 12 can be obtained without increasing the size of the electric motor 1 in the radial direction as compared with the conventional teeth formed linearly.
- the number of windings can be increased.
- the coil winding portion 11B extends along the axial direction of the rotor 20, the size of the slot becomes substantially constant, and the space factor can be maintained at a good value.
- the tip surface 1 la of the tooth 11 is formed to have a larger area than the outer peripheral surface 23c (opposite surface) of the magnetic path 23b of the rotor 20, the magnetic flux from the magnetic path 23b You can collect more by Teeth 11.
- Coil protrusions 32a, 32b, and 42a are provided as marks for winding the exciting coil 12 around the coil winding part 11B, so that the exciting coil 12 can be neatly wound on the coil winding part 11B. The product ratio can be improved.
- the magnetic flux can pass back and forth between the adjacent teeth 11, and a stable magnetic path can be obtained. Can be formed.
- each tooth 11 can be handled as a unit, and the assembling work can be facilitated.
- the connecting portions CI and C2 of the first teeth T1 and the second teeth T2 are comb-shaped, the reaction force is exerted on the stator 10 due to the magnetic force from the rotor 20 when the rotor 20 rotates. Even if it is added and vibrates, the connecting parts CI and C2 can be maintained securely fixed.
- the first tooth T1 is provided with the contact portion P13 that engages with the convex portion 51a of the motor case 50 (lid 51), the entire teeth (the first tooth T1 and the second tooth T2) for the motor case 50 are provided.
- the accuracy of determining the axis of the unit can be improved.
- the teeth 11 can be easily manufactured by simply laminating several types of plates P1 to P4 formed by punching a steel plate into a predetermined shape, manufacturing costs and material costs can be reduced accordingly.
- the core (unit of the first teeth T1 and the second teeth T2) manufactured by laminating the plurality of plates P1 to P4 in this way is generally formed by sintering powder. Since the magnetic permeability is higher than that of the core, it is possible to increase the torque and size of the motor.
- the speed reducer 30 is housed in a space surrounded by the coil winding portion 11B formed by bending from the radially extending portion 11A.
- the space formed in can be used effectively.
- a hollow motor (rotating electric machine) 60 includes a ring-shaped stator 61 formed so that an end surface thereof has a stepped shape, and a rotation that rotates with respect to the stator 61. Has 62 children.
- the rotor 62 has a plurality of permanent magnets 62a on its inner peripheral side, and is configured to generate a magnetic field by urging inward in the radial direction.
- the stator 61 includes a plurality of first teeth 63 disposed inside the rotor 62, a substantially J-shaped second teeth 64 that supports the first teeth 63 from the inside, and a second tooth 64. And a connecting member 65 for supporting the base end portion.
- each of the plurality of first teeth 63 is arranged in a circular shape with the front end surface 63a facing outward, and the vicinity of the front end surface 63a is connected so that the first teeth 63 are connected.
- -It is integrally formed as a TU.
- the first tooth unit TU is configured by stacking two types of steel plates, specifically, a first plate 63A and a second plate 63B.
- the first plate 63A is configured by connecting teeth corresponding portions 63 ′ corresponding to a part of one first tooth 63 in a circular shape.
- the teeth-corresponding portion 63 ′ includes a tip portion 63b including a tip surface 63a, three leg portions 63c extending from the tip portion 63b toward the inner side in the radial direction, and the leg portions 63c.
- an extension part 63d that extends away from the two outer leg parts 63c and extends radially inward is formed.
- the second plate 63B has a tooth-corresponding portion 63 "corresponding to a part of one first tooth 63 connected in a circular shape, like the first plate 63A.
- the teeth-corresponding portion 63 "includes a tip portion 63e including a tip surface 63a, and two leg portions 63f extending from the tip portion 63e toward the inner side in the radial direction.
- the two leg portions 63f are formed at positions corresponding to the grooves formed by the three leg portions 63c of the first plate 63A (see FIGS. 11 and 12).
- the connecting part C3 has a comb shape (a shape with a plurality of uneven parts, specifically legs 63c, 63f Is formed in a zigzag shape).
- the second teeth 64 are connected to the first teeth 63 so that a base portion (radially extending portion) 64a extending in the radial direction of the rotor 62 and a base portion
- An arm part 64b extending from 64a in the axial direction of the rotor 62 and a coil winding part 64c extending radially outward from the arm part 64b are configured in a substantially J shape.
- the coil winding portion 64c is formed to be longer than the length of the radially extending portion (the length obtained by adding the base portion 64a and the first tooth 63). It is possible to increase the number of windings.
- the teeth in order to increase the number of coil turns while maintaining the diameter of the hollow portion of the hollow motor, the teeth must be extended radially outward, and the hollow motor is large in the radial direction.
- the second tooth 64 is bent in a substantially J-shape, which eliminates the problem of increasing the size in the radial direction. Then, as shown in FIGS. 14 (b) and (c), the second tooth 64 is configured by laminating two types of steel plates, specifically, a third plate 64A and a fourth plate 64B. .
- the third plate 64A includes a base equivalent part 64a ′ corresponding to a part of the base part 64a and an arm part equivalent part 64b ′ corresponding to a part of the arm part 64b.
- the coil winding portion 64c ′ which corresponds to a part of the coil winding portion 64c, is configured in a substantially J shape.
- the base equivalent part 64a ′ is formed as a stepped step part 64d whose tip approaches the arm part equivalent part 64b ′ as the force is directed toward the winding part equivalent part 64c ′, and the outside of the step part 64d.
- a claw portion 64e that sandwiches the first teeth 63 is formed on the side opposite to the winding portion equivalent portion 64c ′.
- the wound portion equivalent portion 64c ′ is formed with a notch portion 64f and a leg portion 64g for connecting to the connecting member 65 at the base end portion.
- the fourth plate 64B includes a base equivalent part 64a "corresponding to a part of the base part 64a, and an arm part equivalent part 64b" corresponding to a part of the arm part 64b.
- the winding part equivalent part 64c "corresponding to a part of the coil winding part 64c” is substantially J-shaped.
- the base part 64a has a leading end corresponding to the winding part equivalent part 64c".
- the step portion 64d ' is formed as a stepped portion 64d' that approaches the arm portion 64b 'as it moves away from the first portion.
- a claw portion 64e ′ is formed to sandwich the pin.
- the winding portion equivalent portion 64c ” has a base end portion for connecting to the connecting member 65. Notches 64f 'and legs 64g' are formed.
- the tip force connecting part C4 of the base part 64a has a comb shape (a shape having a plurality of uneven parts, more specifically, each set of stepped parts 64d and 64d ' The shape is arranged in a staggered pattern).
- each set of the claw portions 64e and 64e ' is arranged in a staggered manner on both sides of the connecting portion C4.
- the first teeth 63 and the second teeth 64 described above are connected when their connecting portions C3 and C4 are held together.
- the connecting member 65 is a ring-shaped component, and a second tooth attachment portion 65a for attaching a base end portion of the second tooth 64 is provided on the inner peripheral surface thereof.
- a plurality are formed at predetermined intervals in the circumferential direction.
- the connecting member 65 includes a fifth plate 65A having a recess 65b that sandwiches leg portions 64g and 64g ′ at the base end of the second tooth 64 in the stacking direction, and a base of the second tooth 64.
- a sixth plate 65B having a recess 65c formed so as to protrude radially inward from the recess 65b so as to sandwich both sides in the stacking direction while engaging the notches 64f and 64f at the end. It is composed by laminating
- the teeth in order to increase the number of coil turns while maintaining the diameter of the hollow portion of the hollow motor, the teeth have to be extended radially outward, and the hollow motor is enlarged in the radial direction.
- the second teeth 64 since the second teeth 64 are bent and formed in a substantially J shape, the number of coil turns can be increased without increasing the size in the radial direction.
- the coil winding portion is a force formed to be bent at approximately 90 ° or approximately 180 ° from the radially extending portion extending in the radial direction.
- the present invention is not limited to this, and is formed by bending.
- the number of coil turns can be increased, and the diameter of the electric motor (rotary electric machine) As long as the enlargement to the direction can be suppressed, it may be bent at any angle.
- a force that employs an electric motor or a hollow motor as the rotating electrical machine is not limited to this, and may be, for example, a generator or a solenoid.
- the present invention is applied to the stator.
- the present invention is not limited to this, and the present invention may be applied to the rotor as long as the rotor has a plurality of teeth.
- the teeth are manufactured by laminating a plurality of steel plates.
- the present invention is not limited to this, and the teeth may be integrally formed by forging, for example.
- the connecting portion between the first tooth and the second tooth has a comb shape, but the present invention is not limited to this, and may have a U shape, for example.
- the teeth are divided.
- the present invention is not limited to this, and the teeth may be integrally formed.
- the tip portion of the radially extending portion 11A is divided as the first tooth T1
- the present invention is not limited to this, and the entire radially extending portion 11A is the first portion. It may be divided as a tooth.
- the number of teeth and permanent magnets can be arbitrarily set without being limited to the above embodiments.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
Abstract
電動モータ1は、固定子10に対して回転する回転子20を備え、その固定子10に励磁コイル12の巻回されたティース11を複数有している。そして、このティース11は、先端面11aから回転子20に向けて磁界を発生し、かつ回転子20の径方向に延在する径方向延在部11Aと、径方向延在部11Aから屈曲するように形成されるコイル巻回部11Bとを備えている。
Description
回転電機
技術分野
[0001] 本発明は、固定子に対して回転する回転子を備えた回転電機に関するものである 背景技術
[0002] 一般に、電動モータ(回転電機)として、ハウジングに固定される略円筒状の固定子 と、この固定子力 発生する回転磁界によって回転する回転子とを備えたものが知ら れている。そして、このような電動モータの固定子の構造としては、特開 2004— 159 476号公報(段落 0007、図 1, 2)及び特開 2003— 37968号公報(段落 0027、図 1 , 2)に開示されているように、従来、回転子の周囲に複数配設され、かつ径方向に 延在する略直線状のティースと、各ティースに巻き付けられる励磁コイルとを備えた 構造が知られている。
[0003] し力しながら、従来の固定子の構造では、モータトルクを上げるために励磁コイルの 巻き数を多くしょうとすると、ティースを径方向に延ばさなければならないので、電動 モータが径方向にぉ 、て大型化すると 、つた問題があった。
[0004] そこで、本発明では、径方向において大型化することなぐ励磁コイルの巻き数を多 くすることができる回転電機を提供することを目的とする。
発明の開示
[0005] 前記の課題を解決するために、本発明は、固定子に対して回転する回転子を備え 、前記固定子および前記回転子の少なくとも一方が、励磁コイルの卷回されたティー スを複数有する回転電機であって、前記ティースは、先端面から前記固定子または 前記回転子に向けて磁界を発生し、かつ前記回転子の径方向に延在する径方向延 在部と、前記径方向延在部力 屈曲するように形成されるコイル卷回部とを備えるこ とを特徴とする。
[0006] 本発明によると、コイル卷回部が、回転子の径方向に延在する径方向延在部から 屈曲するように形成されるので、回転子の径方向にお ヽて径方向延在部とコイル卷
回部とがともに直線状に形成される従来のティースに比べ、径方向の大きさを大きく しなくともコイル卷回部を例えば軸方向に長く形成することができる。そのため、回転 電機を径方向に大型化することなぐ励磁コイルの巻き数を多くすることができる。ま た、前記したようにコイル卷回部を例えば軸方向に延ばした場合は、回転電機全体 の体積としては従来のものとあまり変わらないが、軸方向に延ばしたコイル卷回部で 囲まれた空間に減速機を組み込むことができるなどといった最適設計が可能となる。
[0007] 上述した回転電機は、前記コイル卷回部が、前記回転子の軸方向に延在してもよ い。
[0008] このような回転電機によると、コイル卷回部が回転子の軸方向に沿って延在するの で、励磁コイルの巻き数を多くするためにコイル卷回部の長さを軸方向に大きくしても 、隣り合うコイル卷回部同士の隙間 (スロット)の大きさが略一定となる。そのため、占 積率 (スロットの断面積に対する励磁コイルの断面積の割合)を良好な値に維持する ことができる。ちなみに、従来の径方向に延在するティースでは、励磁コイルの巻き数 を多くするためにコイル卷回部の長さを径方向に大きくすると、隣り合うコイル卷回部 同士の隙間は径方向外側になるほど広がるため、占積率が低下していたが、本発明 により、このような占積率の低下を抑制することが可能となった。
[0009] 上述した回転電機は、少なくとも前記固定子に、前記ティースが複数備えられるとと もに、前記回転子に、前記固定子へ向けて磁界を発生させる磁界発生手段が備えら れ、前記固定子のティースの先端面は、前記回転子の磁界発生手段の前記固定子 との対向面よりも大きな面積となるように形成されてもょ 、。
[0010] ここで、「磁界発生手段」とは、永久磁石や電磁石 (ティースおよび励磁コイル)など 磁界を発生させるものを 、う。
[0011] このような回転電機によると、固定子のティースの先端面が、回転子の磁界発生手 段の固定子との対向面よりも大きな面積となるように形成されて 、るので、磁界発生 手段からの磁束を固定子のティースによってより多く集めることができる。
[0012] 上述した回転電機は、前記回転子の磁界発生手段から発生して前記回転子の軸 方向へ向かう磁束を捕捉する磁束捕捉用突起を、前記固定子のティースの先端側 に設けてもよい。
[0013] このような回転電機によると、回転子の磁界発生手段から発生して回転子の軸方向 へ向カゝぅ磁束が、固定子のティース先端に設けられた磁束捕捉用突起で捕捉される ので、磁界発生手段力も軸方向へ向力 磁束をより多く集めることができる。
[0014] 上述した回転電機は、前記コイル卷回部に、前記励磁コイルの卷回範囲を規制す るコイル用突起を設けてもょ ヽ。
[0015] このような回転電機によると、コイル卷回部に励磁コイルの卷回範囲を規制するコィ ル用突起を設けることで、励磁コイルをコイル卷回部に巻き付けていく際に、コイル用 突起が励磁コイルの巻き始めや巻き終わりの位置の目印になるとともに、励磁コイル を保持する役割を果たす。これにより、コイル卷回部に励磁コイルをきれいに卷くこと ができ、占積率を向上させることができる。
[0016] 上述した回転電機は、円状に配設される前記複数のティースの基端部同士を連結 する連結部材を設けてもょ ヽ。
[0017] このような回転電機〖こよると、円状に配設される複数のティースの基端部同士が連 結部材で連結されるので、隣り合うティース間で磁束が行き来することが可能となり、 安定的な磁路を形成することができる。
[0018] 上述した回転電機は、前記基端部と前記連結部材との接続部分に形成される角部 を、曲面形状としてもよい。
[0019] このような回転電機によると、ティースの基端部と連結部材との接続部分に形成され る角部を曲面形状としたので、磁束が流れやすくなり、より安定的な磁路を形成する ことができる。
[0020] 上述した回転電機は、前記ティースが、前記径方向延在部の少なくとも先端面を含 む第 1ティースと、前記コイル卷回部を含む第 2ティースとに分割されるとともに、これ らが互 、に連結自在に構成されてもょ 、。
[0021] このような回転電機によると、ティースが互いに連結自在となる第 1ティースと第 2テ ィースとに分割されるので、ティース全体をカ卩ェするのではなぐそれよりも小さな第 1 ティースまたは第 2ティースを個別に加工すればよい。そのため、ティースの加工が 容易となり、低コストィ匕を実現することができる。
[0022] 上述した回転電機は、前記第 1ティースと前記第 2ティースとの連結部は、互いに嚙
み合う凹凸部を複数有した形状でもよい。
[0023] このような回転電機によると、第 1ティースと第 2ティースとの連結部が互いに嚙み合 う凹凸部を複数有した形状であるため、回転子の回転時において回転子力もの磁力 の影響で固定子に反力が加わって振動したとしても、その連結部を確実に固定させ た状態で維持させることができる。
[0024] 上述した回転電機は、前記第 1ティースに、モータケースの一部と係合することで、 前記ティース全体の軸決めに寄与する位置決め用突起を設けてもょ 、。
[0025] このような回転電機によると、第 1ティースにモータケースの一部と係合する位置決 め用突起が設けられるので、モータケースに対するティース全体の軸決め精度を向 上させることができる。
[0026] 上述した回転電機は、前記ティースを、複数の鋼板を積層して構成してもよ 、。
[0027] このような回転電機によると、鋼板を打ち抜いて所定の形状に形成した数種類の鋼 板を適宜積層するだけで簡単にティースを製造できるので、その分製造コストや材料 費を低減することができる。また、このように複数の鋼板を積層して製造されるティー ス (コア)は、粉体を焼結することで一体に形成される一般的なコアに比べ、透磁率が 高くなるため、モータの高トルク化や小型化を図ることが可能となる。
[0028] さらに、上述した回転電機は、前記径方向延在部から屈曲形成される前記コイル卷 回部で囲まれた空間に、前記回転子と同軸となる減速機を設けてもよい。
[0029] このような回転電機によると、径方向延在部力 屈曲形成されるコイル卷回部に囲 まれた空間内に減速機が収容される構造となるため、回転電機の径方向への大型化 を抑制するために形成された空間(コイル卷回部で囲まれた空間)を有効活用するこ とができる。また、コイル卷回部で囲まれた空間内に減速機を収容する構造であるた め、回転電機全体の厚さゃ径方向の大きさを変えることなぐ減速機能の追加を図る ことができる。
図面の簡単な説明
[0030] [図 1]第 1の実施形態に係る電動モータの構造を示す概略斜視図である。
[図 2]電動モータの内部構造を示す概略断面図である。
[図 3]第 1ティースを示す斜視図である。
[図 4]第 1ティースを構成する第 1プレートを示す斜視図である。
[図 5]第 1ティースを構成する第 2プレートを示す斜視図である。
[図 6]第 2ティースを示す斜視図 (a)と、第 2ティースを構成する第 3プレートを示す斜 視図 (b)と、第 2ティースを構成する第 4プレートを示す斜視図 (c)である。
[図 7]第 1ティースと第 2ティースの関係を示す斜視図である。
[図 8]モータケースの蓋体を示す斜視図である。
[図 9]第 1ティースと蓋体の関係を示す平面図である。
[図 10]第 2の実施形態に係る中空モータの構造を示す斜視図である。
[図 11]第 1ティースを示す斜視図である。
[図 12]第 1ティースを構成する第 1プレートを示す斜視図である。
[図 13]第 1ティースを構成する第 2プレートを示す斜視図である。
[図 14]第 2ティースを示す斜視図 (a)と、第 2ティースを構成する第 3プレートを示す斜 視図 (b)と、第 2ティースを構成する第 4プレートを示す斜視図 (c)である。
[図 15]連結部材の構造を示す斜視図である。
発明を実施するための最良の形態
[0031] 〔第 1の実施形態〕
次に、本発明の第 1の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明す る。
[0032] 図 1および図 2に示すように、電動モータ(回転電機) 1は、略円筒状に形成される 固定子 10と、この固定子 10内に挿入される回転子 20と、この回転子 20と同軸に設 けられる減速機 30とを主に備えている。そして、この電動モータ 1では、固定子 10か ら発生する回転磁界によって固定子 10に対して回転子 20が回転し、そのトルクが減 速機 30を介して外部に出力されるようになっている。なお、減速機 30としては、サン ギヤ、プラネタリギヤ、キャリア等を適宜備える周知の構造のものを採用すればよい。
[0033] 固定子 10は、複数のティース 11と、これらのティース 11に卷回される励磁コイル 12 と、複数のティース 11を連結させる連結部材 13とを主に備えて 、る。
ティース 11は、図 2に示すように、回転子 20の径方向に延在する径方向延在部 11 Aと、回転子 20の軸方向に延在するように径方向延在部 11A力 屈曲するように形
成されるコイル卷回部 1 IBとによって略 L字状に形成されている。そして、このように コイル卷回部 11Bが径方向延在部 11A力ゝら屈曲形成されることで、減速機 30の周 囲にコイル卷回部 11Bが配設されるようになつている。さらに、ティース 11は、径方向 延在部 11Aのうち回転子 20に向けて磁界を発生する先端面 11aを含む部分を第 1 ティース T1とし、残りの部分を第 2ティース T2として分割された構造となっている。
[0034] 図 3に示すように、複数の第 1ティース T1は、それぞれ先端面 11aを内周側に向け た円状に配設されるとともに、その先端面 11a近傍が連結されることで第 1ティースュ ニット TUとして一体に形成されている。そして、この第 1ティースユニット TUは、図 4 および図 5に示すように、 2種類の鋼板、詳しくは第 1プレート P1および第 2プレート P 2が積層されることで構成されて 、る。
[0035] 図 4に示すように、第 1プレート P1は、 1つの第 1ティース T1の一部に相当するティ ース相当部 T1 'が円状に連結されて構成されている。そして、このティース相当部 T1 'は、先端面 11aを含む先端部 P11と、この先端部 P11から径方向外側に向かって 延在する 3本の脚部 P 12と、これらの脚部 P 12のうち外側の 2つの脚部 P 12から互い に離れるように延在した後、径方向外側に向かつて延在する当接部 (位置決め用突 起) P 13とで構成されている。
[0036] 図 5に示すように、第 2プレート P2は、第 1プレート P1と同様に、 1つの第 1ティース T1の一部に相当するティース相当部 T1 "が円状に連結されて構成されて!、る。そし て、このティース相当部 T1"は、先端面 11aを含む先端部 P21と、この先端部 P21か ら径方向外側に向力つて延在する 2本の脚部 P22とで構成されている。なお、 2本の 脚部 P22は、第 1プレート P1の 3本の脚部 P12で形成される溝に一致する位置に形 成されるようになつている(図 3, 4参照)。
[0037] そして、前記した第 1プレート P1を所定枚数積層し、その上力も第 2プレート P2を所 定枚数積層することで、図 3の拡大図で示すように、第 1ティース T1の径方向外側の 部分が、連結部 C1として櫛型形状 (凹凸部を複数有した形状、詳しくは脚部 P12, P 22が千鳥状に配設された形状)に形成されるようになって!/、る。
[0038] 図 6 (a)に示すように、第 2ティース T2は、径方向延在部 11Aのうちの第 1ティース T 1を除 、た残りの部分となる基部 11A'と、コイル卷回部 11Bとを一体に有する略 L字
状の構造となっている。そして、この第 2ティース T2は、図 6 (b)および (c)に示すよう に、 2種類の鋼板、詳しくは第 3プレート P3および第 4プレート P4が積層されることで 構成されている。なお、以下の第 3プレート P3および第 4プレート P4についての説明 においては、便宜上、基部 11A'側を上側とし、コイル卷回部 11B側を下側として説 明することとする。
[0039] 図 6 (b)に示すように、第 3プレート P3は、基部 11A'の一部に相当する基部相当 部 P31と、コイル卷回部 11Bの一部に相当する卷回部相当部 P32とで略 L字状に構 成されている。基部相当部 P31は、その先端部 31aが幅広に形成されており、この先 端部 31aの先端縁には、上側が下側よりも大きく切り欠かれた形状となる段付きの切 欠部 31bが形成されている。また、卷回部相当部 P32には、その上側の適所に第 1コ ィル用突起 32aが 1つ形成されるとともに、その下側の適所に第 2コイル用突起 32b 力^つ形成されている。そして、第 1コイル用突起 32aは、その下縁が基部相当部 P3 1の下縁 (幅広でない方の下縁)と一致する位置に形成されるとともに、第 2コイル用 突起 32bは、第 1コイル用突起 32aから所定距離離れ、かつ、上下方向において同 位置に形成されている。そのため、例えば第 1コイル用突起 32aの下縁と基部相当部 P31の下縁によって励磁コイル 12の巻き始めの位置が決まるとともに、 2つの第 2コィ ル用突起 32bの上縁によって励磁コイル 12の巻き終わりの位置が決まり、ひいては 励磁コイル 12の卷回範囲が規制されるようになっている。また、第 2コイル用突起 32 bの上側の角部は斜めに面取りされており、これにより、この面取りされた斜面で励磁 コイル 12を卷回部相当部 P32 (コイル卷回部 11B)に誘導できるようにもなつている。 なお、励磁コイル 12は高いテンションをカ卩えながら巻いていく必要があることから、コ ィル卷回部 11Bに巻かれた励磁コイル 12は、各コイル用突起 32a, 32bに対して所 定のカをカ卩えることになるため、各コイル用突起 32a, 32bはその力に対応した強度 で形成されるようになって!/ヽる。
[0040] 図 6 (c)に示すように、第 4プレート P4は、基部 11 A'の一部に相当する基部相当部 P41と、コイル卷回部 11Bの一部に相当する卷回部相当部 P42とで略 L字状に構成 されている。基部相当部 P41は、その先端部 41a等が前記した第 3プレート P3の基 部相当部 P31と略同様の形状に形成される力 段付きの切欠部 41bの段の形状が
第 3プレート P3の切欠部 31bとは逆になるように、詳しくは下側が上側よりも大きく切 り欠かれるように形成されている点で異なっている。また、卷回部相当部 P42には、そ の上側の適所に前記した第 3プレート P3の第 1コイル用突起 32aと同様のコイル用突 起 42aが形成されるとともに、その下端部の両側縁に連結部材 13に連結される連結 爪 42bが形成されている。
[0041] そして、前記した第 4プレート P4を 2枚 1組のセットとして 3つ用意し、これらの間に 2 枚 1組の第 3プレート P3のセットを 1つずっ配設することで、図 6 (a)で示すように、基 部 11A'の先端が、連結部 C2として櫛型形状(凹凸部を複数有した形状、詳しくは 段付きの切欠部 31b, 41bの各セットが千鳥状に配設された形状)に形成されるよう になっている。また、コィノレ卷回部 11Bには、その片側面に 1つの第 1コイル用突起 3 2aが形成されるとともに、その両側面に 2つの第 2コイル用突起 32bと 3つの連結爪 4 2bがそれぞれ対称に形成されるようになっている。
[0042] そして、図 7に示すように、前記した第 1ティース T1と第 2ティース T2は、それらの連 結部 CI, C2が互いに嚙み合うことで連結されるようになっている。なお、本実施形態 では、第 1ティース T1を挟み込む第 2ティース T2の 2つの突起 T21の先端面が第 1 ティース T1の内面 (各先端面 1 la)力 突出しないように形成されている力 本発明 はこれに限定されず、各突起 T21の先端面が第 1ティース T1の内面力 突出するよ うに各突起 T21を形成するようにしてもよい。これによれば、突出した各突起 T21が、 後記する回転子 20のロータコア 23 (図 1参照)を軸方向にお!、て挟み込むことで、口 ータコア 23から発生して回転子 20の軸方向へ向力 磁束を捕捉するといつた効果を 有する磁束捕捉用突起として機能するので、このように構成するのが望ましい。
[0043] 図 1に示すように、連結部材 13は、前記したように第 1ティース T1に連結させた第 2 ティース T2の基端部同士を連結させるリング状の部材であり、第 2ティース T2の径方 向外側にある連結爪 42bと連結する大径のものと、径方向内側にある連結爪 42bと 連結する小径のものとで構成されている。なお、第 2ティース T2の基端部と連結部材 13との接続部分に形成される角部は、拡大図で示すように、曲面形状としておくのが 望ましい。これによれば、各ティース 11と連結部材 13との間を磁束が流れやすくなる ので、安定的な磁路が形成されることとなる。
[0044] 回転子 20は、回転軸 21に結合されたロータボス 22と、ロータボス 22の外周に固定 されたロータコア 23と、このロータコア 23に形成した永久磁石保持孔 23aに保持され た永久磁石 (磁界発生手段; 1つのみ図示) 24とを主に備えている。そして、各永久 磁石 24は、ロータコア 23の周方向にそれぞれ磁極を向け、かつ同極同士が対向す るように配設されており、これにより、各永久磁石 24の間に形成される各磁路 (磁界 発生手段) 23b力 N極の磁界や S極の磁界を周方向にぉ 、て交互に固定子 10に 向けて発生するようになっている。また、 1つの磁路 23bの外周面 23cは、 1つのティ ース 11の先端面 11aよりも小さな面積で形成されており、これにより、ティース 11の先 端面 1 laが、これに対向する磁路 23bの対向面 (磁路 23b間の隙間を除いた面であ り、 2つの磁路 23bが 1つのティース 11と重なっている場合には、各磁路 23bの外周 面 23cのうちティース 11の先端面 1 laと重なった部分の面を 、う。 )よりも常に大きな 面積となっている。
[0045] 最後に、固定子 10とモータケース 50との関係について説明する。
[0046] 図 8に示すように、モータケース 50は、図示しない有底円筒状の収容部と、図に示 す蓋体 51とで主に構成されている。そして、この蓋体 51には、その周方向に沿って 複数の凸状部 51aが所定の隙間を介して形成されており、これにより、図 9に示すよう に、第 1ティース T1の当接部 P13が凸状部 51aと係合するようになつている。そのた め、ティース全体 (第 1ティース T1と第 2ティース T2のユニット)が精度良く軸決めされ るようになっている。
[0047] 以上によれば、第 1の実施形態において、次のような効果を得ることができる。
コイル卷回部 11Bが径方向延在部 11Aから屈曲するように形成されるので、直線 状に形成される従来のティースに比べ、電動モータ 1を径方向に大型化することなく 、励磁コイル 12の巻き数を多くすることができる。また、コイル卷回部 11Bが回転子 2 0の軸方向に沿って延在するので、スロットの大きさが略一定となり、占積率を良好な 値に維持することができる。
[0048] ティース 11の先端面 1 laが、回転子 20の磁路 23bの外周面 23c (対向面)よりも大 きな面積となるように形成されて 、るので、磁路 23bからの磁束をティース 11によって より多く集めることができる。
励磁コイル 12をコイル卷回部 11Bに巻き付けていく際の目印等となるコイル用突起 32a, 32b, 42aを設けたので、コイル卷回部 11Bに励磁コイル 12をきれいに卷くこと ができ、占積率を向上させることができる。
[0049] 円状に配設される複数のティース 11の基端部同士が連結部材 13で連結されるの で、隣り合うティース 11間で磁束が行き来することが可能となり、安定的な磁路を形 成することができる。
ティース 11を分割して構成することでティース 11全体よりも小さな第 1ティース T1ま たは第 2ティース T2を個別にカ卩ェするだけでよいので、ティース 11の加工が容易と なり、低コストィ匕を実現することができる。また、第 1ティース T1を円状に一体に形成し たので、各ティース 11をユニットとして扱うことができ、その組立作業も容易にすること ができる。
[0050] 第 1ティース T1と第 2ティース T2との連結部 CI, C2が櫛型形状であるため、回転 子 20の回転時において回転子 20からの磁力の影響で固定子 10に反力が加わって 振動したとしても、その連結部 CI, C2を確実に固定させた状態で維持させることが できる。
第 1ティース T1に、モータケース 50 (蓋体 51)の凸状部 51aと係合する当接部 P13 が設けられるので、モータケース 50に対するティース全体 (第 1ティース T1と第 2ティ ース T2のユニット)の軸決め精度を向上させることができる。
[0051] 鋼板を打ち抜いて所定の形状に形成した数種類のプレート P1〜P4を適宜積層す るだけで簡単にティース 11を製造できるので、その分製造コストや材料費を低減する ことができる。また、このように複数のプレート P1〜P4を積層して製造されるコア (第 1 ティース T1と第 2ティース T2のユニット)は、粉体を焼結することで一体に形成される 一般的なコアに比べ、透磁率が高くなるため、モータの高トルク化や小型化を図るこ とが可能となる。
径方向延在部 11Aから屈曲形成されるコイル卷回部 11Bに囲まれた空間内に減 速機 30が収容される構造となるため、電動モータ 1の径方向への大型化を抑制する ために形成された空間を有効活用することができる。
[0052] 〔第 2の実施形態〕
以下に、本発明の第 2の実施形態について説明する。
[0053] 図 10に示すように、中空モータ(回転電機) 60は、その端面が段付き形状となるよう に形成されるリング状の固定子 61と、この固定子 61に対して回転する回転子 62とを 主に備えている。ここで、回転子 62は、その内周側に複数の永久磁石 62aを有して おり、径方向内側に向力つて磁界を発生するように構成されて 、る。
[0054] 固定子 61は、回転子 62の内側に配置される複数の第 1ティース 63と、第 1ティース 63を内側から支持する略 J字状の第 2ティース 64と、第 2ティース 64の基端部を支持 する連結部材 65とを備えて構成されて 、る。
[0055] 図 11に示すように、複数の第 1ティース 63は、それぞれ先端面 63aを外側に向けた 円状に配設されるとともに、その先端面 63a近傍が連結されることで第 1ティースュ- ット TU,として一体に形成されている。そして、この第 1ティースユニット TU,は、図 12 および図 13に示すように、 2種類の鋼板、詳しくは第 1プレート 63Aおよび第 2プレー ト 63Bが積層されることで構成されて 、る。
[0056] 図 12に示すように、第 1プレート 63Aは、 1つの第 1ティース 63の一部に相当するテ ィース相当部 63'が円状に連結されて構成されている。そして、このティース相当部 6 3'は、先端面 63aを含む先端部 63bと、この先端部 63bから径方向内側に向力つて 延在する 3本の脚部 63cと、これらの脚部 63cのうち外側の 2つの脚部 63cから互い に離れるように延在した後、径方向内側に向かって延在する延在部 63dとで構成さ れている。
[0057] 図 13に示すように、第 2プレート 63Bは、第 1プレート 63Aと同様に、 1つの第 1ティ ース 63の一部に相当するティース相当部 63"が円状に連結されて構成されている。 そして、このティース相当部 63"は、先端面 63aを含む先端部 63eと、この先端部 63 eから径方向内側に向力つて延在する 2本の脚部 63fとで構成されている。なお、 2本 の脚部 63fは、第 1プレート 63Aの 3本の脚部 63cで形成される溝に一致する位置に 形成されるようになっている(図 11, 12参照)。
[0058] そして、前記した第 1プレート 63Aを所定枚数積層し、その上から第 2プレート 63B を所定枚数積層することで、図 11に示すように、第 1ティース 63の径方向内側の部 分が、連結部 C3として櫛型形状 (凹凸部を複数有した形状、詳しくは脚部 63c, 63f
が千鳥状に配設された形状)に形成されるようになって ヽる。
[0059] 図 14 (a)に示すように、第 2ティース 64は、第 1ティース 63と連結することで回転子 62の径方向に延在する基部 (径方向延在部) 64aと、基部 64aから回転子 62の軸方 向に延在するアーム部 64bと、アーム部 64bから径方向外側に延在するコイル卷回 部 64cとで略 J字状に構成されている。ここで、コイル卷回部 64cは、径方向延在部の 長さ(基部 64aと第 1ティース 63を足した長さ)よりも長く形成されるようになっており、 これにより励磁コイル 12の巻き数の増加を図ることが可能となっている。ちなみに、従 来の直線状のティースでは、中空モータの中空部分の径を維持しつつ、コイル巻き 数を増やすには、ティースを径方向外側に伸ばさざるを得ず、中空モータが径方向 に大型化してしまうが、本実施形態の中空モータ 60では、第 2ティース 64が略 J字状 に屈曲形成されているので、径方向に大型化するという問題が解消されている。そし て、この第 2ティース 64は、図 14 (b)および (c)に示すように、 2種類の鋼板、詳しくは 第 3プレート 64Aおよび第 4プレート 64Bが積層されることで構成されている。
[0060] 図 14 (b)に示すように、第 3プレート 64Aは、基部 64aの一部に相当する基部相当 部 64a'と、アーム部 64bの一部に相当するアーム部相当部 64b 'と、コイル卷回部 6 4cの一部に相当する卷回部相当部 64c'とで略 J字状に構成されている。基部相当 部 64a'は、その先端が、卷回部相当部 64c '側に向力 につれてアーム部相当部 6 4b 'に近づく階段状の段差部 64dとして形成されるとともに、この段差部 64dの外側( 卷回部相当部 64c'の反対側)には、第 1ティース 63を挟み込む爪部 64eが形成され ている。また、卷回部相当部 64c'には、その基端部に連結部材 65と連結するための 切欠部 64fと脚部 64gが形成されて ヽる。
[0061] 図 14 (c)に示すように、第 4プレート 64Bは、基部 64aの一部に相当する基部相当 部 64a"と、アーム部 64bの一部に相当するアーム部相当部 64b"と、コイル卷回部 6 4cの一部に相当する卷回部相当部 64c"とで略 J字状に構成されている。基部相当 部 64a"は、その先端が、卷回部相当部 64c"から離れるにつれてアーム部相当部 6 4b"に近づく階段状の段差部 64d'として形成されるとともに、この段差部 64d'の内 側 (卷回部相当部 64c"側)には、第 1ティース 63を挟み込む爪部 64e'が形成されて いる。また、卷回部相当部 64c"には、その基端部に連結部材 65と連結するための
切欠部 64f 'と脚部 64g'が形成されている。
[0062] そして、前記した第 3プレート 64Aの 4枚 1組のセットを、第 4プレート 64Bの 4枚 1組 の 2つのセットで挟み込み、これらをさらに第 3プレート 64Aの 2枚 1組の 2つのセット で挟み込むことで、図 14 (a)で示すように、基部 64aの先端力 連結部 C4として櫛型 形状 (凹凸部を複数有した形状、詳しくは段差部 64d, 64d'の各セットが千鳥状に 配設された形状)に形成されるようになっている。また、この連結部 C4の両側には、 爪部 64e, 64e'の各セットが千鳥状に配設されるようになって 、る。
[0063] そして、図 10に示すように、前記した第 1ティース 63と第 2ティース 64は、それらの 連結部 C3, C4が互いに嚙み合うことで連結されるようになって 、る。
[0064] 図 15に示すように、連結部材 65は、リング状に形成された部品であり、その内周面 に、第 2ティース 64の基端部を取り付けるための第 2ティース取付部 65aが周方向に 所定の間隔を空けて複数形成されている。具体的に、この連結部材 65は、第 2ティ ース 64の基端部の脚部 64g, 64g'を積層方向に挟み込む凹部 65bを有した第 5プ レート 65Aと、第 2ティース 64の基端部の切欠部 64f, 64f,に係合しつつ、その積層 方向における両側を挟み込むために、前記凹部 65bよりも径方向内側に突出するよ うに形成される凹部 65cを有した第 6プレート 65Bとを積層することで構成されている
[0065] 以上によれば、第 2の実施形態において、次のような効果を得ることができる。
従来の直線状のティースでは、中空モータの中空部分の径を維持しつつ、コイル 巻き数を増やすには、ティースを径方向外側に伸ばさざるを得ず、中空モータが径 方向に大型化してしまうが、本実施形態の中空モータ 60では、第 2ティース 64が略 J 字状に屈曲形成されているので、径方向に大型化することなぐコイル巻き数を増や すことができる。
[0066] なお、本発明は、前記した 2つの実施形態に限定されることなぐ様々な形態で実 施される。
前記各実施形態では、コイル卷回部を、径方向に延びる径方向延在部から略 90 ° または略 180° に折り曲げるように形成した力 本発明はこれに限定されず、屈曲 形成することでコイル巻き数を増やすことができ、かつ電動モータ(回転電機)の径方
向への大型化を抑制できれば、どのような角度で折り曲げてもよい。
[0067] 前記各実施形態では、回転電機として電動モータや中空モータを採用した力 本 発明はこれに限定されず、例えば発電機やソレノイドであってもよい。
前記各実施形態では、固定子に本発明を適用したが、本発明はこれに限定されず 、回転子が複数のティースを有する構造であれば回転子に本発明を適用してもよい
[0068] 前記各実施形態では、複数の鋼板を積層することでティースを製造したが、本発明 はこれに限定されず、例えば铸造によりティースを一体成形してもよい。
前記各実施形態では、第 1ティースと第 2ティースとの連結部を櫛型形状としたが、 本発明はこれに限定されず、例えばコ字形状としてもよい。
[0069] 前記各実施形態では、ティースを分割構造としたが、本発明はこれに限定されず、 一体に形成するようにしてもよい。また、例えば第 1の実施形態では、径方向延在部 11Aのうち先端部分のみを第 1ティース T1として分割したが、本発明はこれに限定さ れず、径方向延在部 11A全体を第 1ティースとして分割してもよい。さらに、ティース や永久磁石の数は、前記各実施形態に限定されることなぐ任意に設定可能である。
Claims
[1] 固定子に対して回転する回転子を備え、
前記固定子および前記回転子の少なくとも一方が、励磁コイルの卷回されたティー スを複数有する回転電機であって、
前記ティースは、
先端面から前記固定子または前記回転子に向けて磁界を発生し、かつ前記回転 子の径方向に延在する径方向延在部と、
前記径方向延在部力 屈曲するように形成されるコイル卷回部とを備えることを特 徴とする回転電機。
[2] 前記コイル卷回部が、前記回転子の軸方向に延在することを特徴とする請求の範 囲第 1項に記載の回転電機。
[3] 少なくとも前記固定子に、前記ティースが複数備えられるとともに、
前記回転子に、前記固定子へ向けて磁界を発生させる磁界発生手段が備えられ、 前記固定子のティースの先端面は、前記回転子の磁界発生手段の前記固定子と の対向面よりも大きな面積となるように形成されていることを特徴とする請求の範囲第
1項に記載の回転電機。
[4] 前記回転子の磁界発生手段から発生して前記回転子の軸方向へ向かう磁束を捕 捉する磁束捕捉用突起を、前記固定子のティースの先端側に設けたことを特徴とす る請求の範囲第 3項に記載の回転電機。
[5] 前記コイル卷回部に、前記励磁コイルの卷回範囲を規制するコイル用突起を設け たことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の回転電機。
[6] 円状に配設される前記複数のティースの基端部同士を連結する連結部材を設けた ことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の回転電機。
[7] 前記基端部と前記連結部材との接続部分に形成される角部を、曲面形状としたこと を特徴とする請求の範囲第 6項に記載の回転電機。
[8] 前記ティースが、前記径方向延在部の少なくとも先端面を含む第 1ティースと、前記 コイル卷回部を含む第 2ティースとに分割されるとともに、これらが互いに連結自在に 構成されていることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の回転電機。
[9] 前記第 1ティースと前記第 2ティースとの連結部は、互いに嚙み合う凹凸部を複数 有した形状であることを特徴とする請求の範囲第 8項に記載の回転電機。
[10] 前記第 1ティースには、モータケースの一部と係合することで、前記ティース全体の 軸決めに寄与する位置決め用突起が設けられることを特徴とする請求の範囲第 8項 に記載の回転電機。
[11] 前記ティースは、複数の鋼板を積層してなることを特徴とする請求の範囲第 1項に 記載の回転電機。
[12] 前記径方向延在部から屈曲形成される前記コイル卷回部で囲まれた空間に、前記 回転子と同軸となる減速機を設けたことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の回 転電機。
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