WO2011065080A1 - アキシャルギャップ型電動機およびポンプ装置 - Google Patents

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WO2011065080A1
WO2011065080A1 PCT/JP2010/064860 JP2010064860W WO2011065080A1 WO 2011065080 A1 WO2011065080 A1 WO 2011065080A1 JP 2010064860 W JP2010064860 W JP 2010064860W WO 2011065080 A1 WO2011065080 A1 WO 2011065080A1
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electric motor
stator
contact
rotor
axial gap
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PCT/JP2010/064860
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博和 松崎
前山　研
元明 藤本
智則 小嶋
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株式会社富士通ゼネラル
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Publication date
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    • F04D13/00—Pumping installations or systems
    • F04D13/02—Units comprising pumps and their driving means
    • F04D13/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
    • F04D13/0606—Canned motor pumps
    • F04D13/064—Details of the magnetic circuit
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04D13/0626—Details of the can
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04D13/0666—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven the motor being of the plane gap type
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/14—Stator cores with salient poles
    • H02K1/146—Stator cores with salient poles consisting of a generally annular yoke with salient poles
    • H02K1/148—Sectional cores

Definitions

  • the present invention relates to a one-rotor type axial gap type motor in which a rotor and a stator are arranged to face each other with a predetermined gap along the axial direction of a rotor output shaft.
  • the present invention relates to a more efficient axial gap type electric motor in which each yoke piece is magnetically and reliably connected.
  • an axial gap type electric motor is an electric motor in which a rotor (rotor) is arranged oppositely with a predetermined gap on one or both sides of a stator (stator), and is a radial gap type electric motor.
  • a rotor rotor
  • stator stator
  • radial gap type electric motor Compared to an electric motor, the overall length in the direction of the rotation axis can be shortened regardless of the magnitude of the output.
  • the stator is formed by connecting a plurality of core members in an annular shape around the axial direction of the rotor output shaft. According to this, it is possible to easily assemble the stator by simply winding the core members in advance and connecting and connecting the core members.
  • Patent Document 2 in the case of a so-called single rotor axial gap type motor in which one rotor is disposed on one surface of a stator, a yoke part piece provided on a core member is connected. It is preferable to provide a yoke portion on the side opposite to the rotor of the stator core so as to expand the magnetic flux path and increase the output.
  • the end surfaces of the yoke parts of adjacent core members are in contact with each other to form one magnetic circuit, so the contact area cannot be sufficiently large, Magnetic resistance may increase. Further, if the contact area is not large, for example, contact between the end faces is easily separated when receiving an impact, so that the magnetic resistance is further increased, and the magnetic loss of the electric motor may be increased.
  • a pump device as shown in Patent Document 3, for example.
  • This pump device has an electric motor chamber and a pump chamber partitioned through a predetermined partition wall, a stator is disposed in the electric motor chamber, and a rotor is disposed in the pump chamber.
  • the rotor is integrally provided with a pump impeller so that the fluid taken into the pump chamber can be discharged by the rotational force of the rotor.
  • the axial gap type electric motor shown in Patent Document 1 is provided with a connecting means for connecting the core members to each other on the side surface of the flange portion of the insulator, a bridge for processing the crossover, and the like.
  • JP 2008-118833 A JP 2006-50745 A JP 09-209969 A
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to use a single rotor type axial gap type electric motor and a high output single rotor type axial gap type electric motor with low magnetic loss. It is to provide a pump device.
  • the stator and the rotor are arranged to face each other with a predetermined gap along the axial direction of the rotor output shaft of the rotor, and the stator is annular around the axis of the rotor output shaft.
  • the core members are connected to each other via a predetermined connecting means,
  • Each of the core members includes a tooth surface facing the rotor, a winding portion extending from the tooth surface in the axial direction, and a winding portion around which the winding is wound, and connecting the core members to each other.
  • a stator core having a yoke part piece for forming a part of an annular yoke part on one end side in the axial direction of the stator, and at both ends of the yoke part piece in the circumferential direction
  • a contact surface that contacts the yoke piece of the core member adjacent to the surface of the core member is provided as As, and the surface area of the contact surface is As, and the projected area of the side surface of the yoke piece viewed from the circumferential direction is Ap. It is characterized in that it is formed such that As> Ap.
  • each of the contact surfaces includes two or more surfaces, and at least one of the surfaces is provided substantially parallel to the teeth surface. It is a feature.
  • each of the contact surfaces includes an arc surface, and the arc surface is formed to have a convex or concave shape in a circumferential direction. It is characterized by that.
  • each of the contact surfaces is provided with a position shift prevention means for preventing a position shift in a state where the contact surfaces match each other. It is characterized by being provided.
  • the core member further includes an insulator that covers the outer periphery of the stator core, leaving the tooth surface of the winding portion, and the insulator includes the tooth surface.
  • a hook portion as a first connecting means protrudes from one end side in the circumferential direction of the flange portion.
  • a locking shaft for locking the hook portion is provided on the end side, and the locking shaft is formed so that its axial height is lower in the axial direction than the tooth surface. It is characterized by having.
  • the invention according to claim 7 is arranged in the above-mentioned claim 5 or 6, wherein when the core members are connected to each other, a part of each of the adjacent flange portions is arranged to overlap each other in the axial direction.
  • the contact portion where the flange portions on one side of the yoke portion overlap each other and the contact portion of the core member are arranged so that the overlapping directions are staggered in the axial direction.
  • the invention according to claim 8 is the invention according to claim 1 or 2, wherein the core member is made of a laminated steel plate, and the abutting surface is substantially parallel to the lamination direction of the laminated steel plate and with respect to the axial direction. It is characterized by being provided vertically.
  • the present invention also includes a pump device incorporating this axial gap type electric motor. That is, the invention described in claim 9 is a pump device using the axial gap type electric motor described in any one of claims 5 to 7, wherein the pump device is thick in the axial direction.
  • the motor chamber and the pump chamber are partitioned by a partition wall provided with a portion and a thin portion.
  • the stator of the axial gap motor has the teeth surface and the partition wall is thin.
  • the rotor of the axial gap type electric motor is disposed opposite to the stator across the partition wall in the pump chamber.
  • the contact surfaces are formed such that As> Ap, the contact surfaces can be reliably brought into contact with each other, so that a magnetic flux path can be secured.
  • the contact area can be easily increased by providing two or more contact surfaces by including at least two or more surfaces. Furthermore, since the contact surface includes an arc surface, the surface area can be further increased than the flat surface, and the magnetic flux density can be increased.
  • the positional displacement prevention means for preventing the positional displacement between the contact surfaces is provided on the contact surface, so that even if an external force is applied, the positional displacement is prevented. Since the contact surfaces are connected by the prevention means, the connection can be reliably maintained.
  • the tooth surface is formed so that the flange on the tooth surface side of the pair of flange portions of the insulator attached to the core member is lower in the axial direction than the tooth surface. It becomes the highest position, the gap with the rotor can be reduced, and the axial dimension can be reduced.
  • the engagement shaft provided on the other end side in the circumferential direction of the flange portion is formed so that the axial height is lower than the tooth surface in the axial direction.
  • the stop shaft does not get in the way, and the gap with the rotor can be made smaller.
  • the flange portions of the adjacent core members are arranged so as to overlap each other along the axial direction. Since the contact surface abuts from any one side in the axial direction, and the contact surface of the yoke part piece is disposed in the opposite direction to the axial direction so as to abut from any other side in the axial direction, It is possible to reliably prevent the core member from coming off in the axial direction.
  • the core member by forming the core member using the laminated steel plates obtained by laminating electromagnetic steel plates, one steel plate comes into contact with a plurality of steel plates, so that a magnetic path is secured. Furthermore, even if magnetic flux concentrates on one steel plate, it is dispersed in the surrounding steel plates, so that magnetic saturation is alleviated.
  • the stator of the axial gap type motor described in any one of claims 1 or 7 is disposed in the motor chamber, and any one of claims 1 or 7 is disposed in the pump chamber.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part of an axial gap type electric motor according to an embodiment of the present invention.
  • the side view of the said stator. 3A is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 3A
  • FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line DD in FIG. 3A
  • FIG. 3C is an enlarged cross-sectional view of a connecting portion of the stator core.
  • A The perspective view which looked at the core member of the said stator from the teeth surface side, (b) The perspective view which looked at the said core member from the yoke part side.
  • A Front view of the core member, (b) Rear view, (c) Plan view, (d) BB sectional view and (e) CC sectional view.
  • A The perspective view which looked at the stator core from the inner diameter side, (b) The perspective view which looked at the stator core from the outer diameter side.
  • A The front view which looked at the stator core from the inner diameter side, (b) Rear view, (c) Plan view, and (d) Bottom view.
  • the perspective view which looked at the stator core provided with the 1st position shift prevention means from the inner diameter side (b) The perspective view which looked at the said stator core from the outer diameter side, (c) The first position shift means The schematic diagram showing a latching state.
  • the perspective view which looked at the stator core provided with the 2nd position shift prevention means from the inner diameter side (b) The perspective view which looked at the said stator core from the outer diameter side.
  • the perspective view of the partition wall of the said pump apparatus (a) The perspective view which looked at the stator core provided with the 1st position shift prevention means from the inner diameter side, (b) The perspective view which looked at the said stator core from the outer diameter side.
  • the axial gap type motor 1 includes a stator 2 that forms an outer shell with a resin molded body 10 except for a tooth surface 22 a of the stator 2 and an end surface of the yoke piece 23, and one of the stators 2. And a rotor 3 disposed on the surface (right side surface in FIG. 1) with a predetermined gap (air gap) therebetween.
  • a rotor output shaft 4 is coaxially fixed to the rotor 3.
  • the stator 2 is formed in an annular shape around the axial direction of the rotor output shaft 4, and is integrally formed with the resin molded body 10 by insert molding.
  • a substrate pedestal 11 on which a control substrate (not shown) is installed is integrally molded by a resin molded body 10 on the opposite rotor side (left side surface in FIG. 1) of the stator 2.
  • the rotor 3 is provided with a large number of magnets 31 in the circumferential direction so as to be opposed to the tooth surface 22a of the stator 2 on one surface (left side surface in FIG. 1) of a disk-shaped rotor back yoke 32.
  • the specific configuration of the rotor 3 may be arbitrary.
  • the rotor output shaft 4 is supported by one bearing housed in a bearing housing portion provided in the stator 2, but the support structure of the output shaft is not limited to this and is arbitrary. Good.
  • the stator 2 includes a plurality of core members 21a to 21i arranged in an annular shape around the axis of the rotor output shaft 4.
  • the core members 21a to 21i are composed of 9 pieces (9 slots). Since the core members 21a to 21i have the same shape, the core member 21a will be described below as an example.
  • the core member 21 a includes a stator core 24 and an insulator 40 attached so as to cover the outer periphery of the stator core 24.
  • the stator core 24 is made of an electromagnetic steel sheet punched into an H shape along the radial direction of the stator 2 (vertical direction in FIG. 7 (a)).
  • it may be formed by powder molding or cutting.
  • the stator core 24 includes a winding part 22 around which a winding (not shown) is wound via an insulator 40 and a yoke part piece 23 integrally formed on the proximal end side of the winding part 22.
  • a fan-shaped tooth surface 22 a facing the rotor magnet 31 of the rotor 3 is integrally provided on the tip end side (right side surface in FIG. 1) of the winding portion 22.
  • the stator core 24 is formed in a bobbin shape having a flange-like tooth surface 22 a and a yoke piece 23 at both ends of the winding portion 22.
  • the winding portion 22 has a gradually increasing width in the radial direction from the inner diameter side (lower side in FIG. 7E) to the outer diameter side (upper side in FIG. 7E). It is formed in a triangular shape with an increasing cross section.
  • the winding part 22 is formed in a trapezoidal shape, but the shape of the winding part 22 may be arbitrary according to use.
  • the teeth surface 22a is also formed so that the circumferential width gradually increases from the inner diameter side (lower side of FIG. 7A) to the outer diameter side (upper side of FIG. 7A), as viewed from the axial direction. It is formed in a fan shape. In this example, the tooth surface 22a is formed in a fan shape, but the shape may be arbitrary depending on use.
  • the yoke part piece 23 is provided on the proximal end side (right side in FIG. 7D) of the winding part 22, and from the inner diameter side (lower side of FIG. 7B) to the outer diameter side (FIG. 7B). The width in the circumferential direction is gradually increased toward the upper side.
  • the yoke part piece 23 has a circumferential width larger than the circumferential width of the tooth surface 22a.
  • both ends of the tooth surface 22a are formed. It seems that a part of both ends (the first contact surface 231 and the second contact surface 232) of the yoke piece 23 protrude from the side by a predetermined length (FIGS. 7A and 9C). reference).
  • a first contact surface 231 is provided on one end side (right side in FIG. 9A) of the yoke part piece 23 in the circumferential direction, and on the other end side (left side in FIG. 9A), A second contact surface 232 is provided.
  • the first contact surface 231 is formed of an L-shaped step surface that is recessed one step lower in the axial direction from the bottom surface of the yoke piece 23, and is formed along the second contact surface 232 of the adjacent core member 21b.
  • the second contact surface 232 is formed of an L-shaped step surface that is recessed one step lower in the axial direction from the upper surface of the yoke piece 23, and is symmetrical with the first contact surface 231.
  • the first contact surface 231 and the second contact surface 232 are formed by L-shaped step surfaces, the first contact surface 231 and the second contact surface 232 are formed as shown in FIGS.
  • the abutting surfaces 231 and the second abutting surfaces 232 face each other and are engaged with each other, whereby the abutting surfaces 231 and 232 are connected to each other in a matched state.
  • the first and second contact surfaces 231 and 232 are each formed in an L-shaped cross section, but are configured to include at least two or more surfaces. That is, as shown in FIG. 11A, the first and second contact surfaces 231 and 232 are orthogonal to the two contact surfaces 231a, 231b and 232a, 232b parallel to the axial direction. One abutting surface 231c, 232c is provided.
  • the surface area As of the first contact surface 231 is As1
  • the surface areas As of the contact surfaces 231a, 231b, and 231c are S1a, S1b, and S1c, respectively
  • the surface area As2 of the second contact surface 232 is As2
  • the surface areas of the contact surfaces 232a, 232b, 232c are S2a, S2b, S2c, respectively
  • the first contact surface 231 and the second contact surface 232 have a larger surface area than the projected area of the side surface when the yoke part piece 23 is viewed from the circumferential direction.
  • the surface area As of each of the contact surfaces 231 and 232 can be made larger than the projected area Ap of the side surface of the yoke part 23 viewed from the circumferential direction.
  • the first and second contact surfaces 231 and 232 may be formed to be uneven and meshed with each other. According to this, not only can the surface areas of the contact surfaces 231 and 232 be increased, but also the contact surfaces 231 and 232 can be more reliably engaged.
  • the first and second contact surfaces 231 and 232 may be formed in arcuate surfaces. That is, even if one first contact surface 231 is formed as a concave arc surface, and the other second contact surface 232 is formed as a convex arc surface that matches the first contact surface 231, they may match each other. Good. Such an embodiment is also included in the present invention.
  • first and second contact surfaces 231 and 232 are one surface, the surface area can be increased by forming the first and second contact surfaces 231 and 232 in an arc shape. Furthermore, positioning can also be performed together by making them concavo-convex arc surfaces so as to match each other.
  • the insulator 40 covers the teeth surface 22 a and the inner peripheral surface of the yoke piece 23, and both sides in the radial direction from the teeth surface 22 a and the yoke piece 23 (up and down direction in FIG. 7).
  • flange portions 41, 41 extending to the outer periphery, and an outer cylinder portion 42 covering the outer peripheral surface of the winding portion 22.
  • the insulator 40 is made of a synthetic resin molded product, and is almost divided into half along the circumferential direction, and is fitted from both sides of the stator core 24 (left and right sides in FIG. 7A). Thus, it can be attached to the stator core 24.
  • the insulator 40 may be integrally formed with the stator core 24.
  • the mounting structure of the insulator 40 may be arbitrary depending on the specifications.
  • the flange portions 41 and 41 of the insulator 40 are provided with two connecting means for connecting the core members 21a to 21i to each other in the circumferential direction.
  • the core members 21a to 21i are annularly arranged around the rotor output shaft 4 at the circumferential ends of the flange portions 41, 41.
  • the hook portion 43 is provided on the outer diameter side end surface of each flange portion 41, and extends from the end surface on one end side in the circumferential direction of each flange portion 41 to the outer side in the circumferential direction. It consists of a tongue piece projecting toward it. On the outer diameter side of the hook portion 43, a hook groove 431 that matches along the outer peripheral surface of the locking shaft 44 is provided.
  • the hook groove 431 is formed of a semicircular arc surface that is matched along the outer peripheral surface of the locking shaft 44, and the hook groove 431 is hooked on the outer peripheral surface of the locking shaft 44 provided in the adjacent core member.
  • the core members 21a to 21i can be rotated around the axis of the locking shaft 44.
  • the locking shaft 44 has a columnar shape, and protrudes in the axial direction from the other end side in the circumferential direction (the side opposite to the hook portion 43) on the outer diameter side surface of each flange portion 41.
  • the locking shaft 44 is provided such that its tip is lower than the tooth surface 22a.
  • the tooth surface 22a becomes the outermost surface in the axial direction of the core member 21a, and is waterproof between the stator 2 and the rotor 3, for example. Even if it is used for a pump device in which a partition wall is interposed, the distance between the stator 2 and the rotor 3 can be made as small as possible, and a decrease in output can be minimized.
  • a locking rib 45 and a locking groove 46 as a receiver side of the locking rib 45 are provided on the inner diameter side of the flange portions 41, 41. ing.
  • the locking rib 45 is provided on the end surface on the inner diameter side in the circumferential direction of each flange portion 41, 41 from the end surface on one end side (the right end in FIG. 7A). It is a convex piece protruding toward the outer side in the circumferential direction, and this example is formed in a triangular shape.
  • each of the locking grooves 46, 46 is a concave groove that is a side surface on the inner diameter side of each flange portion 41, 41 and is recessed one step lower in the axial direction on the side surface on the other end side in the circumferential direction. (The left end in FIG. 7A) is formed as a triangular concave groove that coincides with the locking rib 45 in shape.
  • the locking ribs 45, 45 and the locking grooves 46, 46 are both formed in a triangular shape.
  • the core members 21a to 21i can be connected to each other in a ring shape, May be arbitrarily selected according to the specification.
  • terminal blocks 47, 47 used for processing of crossover wires and terminal pins (both not shown) are provided.
  • the terminal blocks 47, 47 are support shafts projecting from the side surface on the outer diameter side of the flange portion 41 on the yoke portion piece 23 side, and project at two locations with a predetermined interval. It is installed.
  • a terminal hole into which the terminal pin described above is inserted is formed at the tip of the terminal blocks 47 and 47.
  • the terminal blocks 47 and 47 are not provided in the flange part 41 by the side of the teeth surface 22a.
  • all the core members 21a to 21i are connected in a ring shape.
  • the flange portions 41 and 41 of the adjacent core members 21a to 21i are connected to the locking shaft peripheral portion 441.
  • 441 and hook portions 43, 43 are in contact with each other so as to overlap in the axial direction.
  • the contact surfaces 231c and 232c in the axial direction of the yoke piece 23 are in contact with each other so as to overlap in the axial direction (FIG. 5C).
  • the overlapping direction of the flange portions 41, 41 and the yoke portion pieces 23, 23 is staggered in the axial direction, thereby causing the flange portions 41, 41 to fall off, Since the yoke part pieces 23 and 23 fall off in opposite directions, the core members 21a to 21i can be connected more firmly.
  • the contact surfaces 231c and 232c in the axial direction of the yoke piece 23 are arranged so as to overlap in the axial direction, but as shown in FIGS. 12 to 13, the contact surfaces 231c and 232c are As long as they can overlap in the axial direction, they may be provided upside down.
  • the core members 21a to 21i are composed of laminated steel plates in which electromagnetic steel plates are laminated, and in addition to securing a magnetic path, an effect of reducing magnetic saturation can be obtained. That is, as shown in FIG. 10 (b) or FIG. 12 (b), a single steel plate comes into contact with a plurality of steel plates by forming a core member using laminated steel plates in which electromagnetic steel plates are laminated. A road is secured. Furthermore, even if magnetic flux concentrates on one steel plate, it is dispersed in the surrounding steel plates, so that magnetic saturation is alleviated.
  • first and second contact surfaces 231 and 232 are formed in an L-shaped cross section, and the yoke part pieces 23 are connected in an annular shape by matching them with each other.
  • the positional deviation prevention means is configured such that the engagement recess 233 provided on the contact surface 231c of the first contact surface 231 and the contact between the second contact surface 232 and It consists of a locking projection 234 protruding from the surface 232c.
  • the locking recess 233 and the locking projection 234 are provided at positions that relatively match.
  • the locking concave portion 233 and the locking convex portion 234 are each formed in a hemispherical shape, and the state in which the yoke portion pieces 23 are engaged with each other can be maintained by engaging each other.
  • the stator core 24 uses a dust core that can easily form an arbitrary three-dimensional shape, but the present invention is not limited to this, and may be formed by laminating magnetic steel plates. However, it may be formed by cutting or the like.
  • the locking concave portion 233 and the locking convex portion 234 are composed of a set of hemispherical irregularities, but two or more sets may be provided, or cylindrical irregularities may be formed and can be matched with each other and misaligned. As long as the above can be prevented, other modifications are also included in the present invention.
  • a part of the first and second contact surfaces 231 and 232 is further recessed from the end surface along the circumferential direction.
  • the contact surfaces 231d and 232d that contact each other along the circumferential direction may be provided.
  • the first and second contact surfaces 231 and 232 are contact surfaces parallel to the axial direction (contact surfaces 231a and 232b) -radially parallel contact surfaces (contact surfaces 231c and 231c ′ and 231c ′, 232c) —By providing contact surfaces parallel to the three directions of contact surfaces parallel to the circumferential direction (contact surfaces 231d, 232d), the contact surfaces 231 and 232 can be matched with each other. , Misalignment can be prevented.
  • stator core 2 After the assembled stator core 2 is attached to a dedicated insert mold (not shown), the molten resin is poured into the mold, and the whole is integrally formed with the resin molded body 10 leaving the tooth surface 22a. Finally, after performing a connection process, attaching a substrate to the substrate pedestal 11, etc., it is incorporated into a predetermined target device.
  • the axial gap type electric motor 1 is preferably used for a pump device P that conveys a fluid such as water.
  • the pump unit P via a predetermined waterproof partition wall P W, interior is partitioned into a motor chamber M C and the pump chamber P C, has a suction port P IN in the axial direction of the rotor 3, A discharge port P OUT is provided in the radial direction.
  • the motor chamber M C side are positioned the stator 2 of the axial gap type electric motor 1, the pump chamber P C side across the partition wall P W is the rotor 3 is provided, the rotor 3, the pump The impeller I M for use is integrally provided, and the rotational driving force of the rotor 3 directly drives the impeller I M.
  • the partition wall P W is provided with a thick portion and a thin portion in the axial direction. That is, the thickness in the axial direction of the tooth surface facing portion 51 facing the tooth surface 22a is formed so as to make the gap with the rotor 3 as small as possible, and other portions, that is, the tooth surface facing portion.
  • the resin molded body facing portion 52 that faces the resin molded body 10 of the stator 2 on the inner diameter side and the outer diameter side of 51 is formed thick in order to maintain strength. Furthermore, since the rib 53 is formed by increasing the axial thickness between the adjacent tooth surface facing portions 51, the strength of the tooth surface facing portion 51 having a small thickness is also maintained.
  • the tooth portion 22a side flange portion 41 that contacts the partition wall PW is provided so that the tooth surface 22a is the outermost surface in the axial direction, so that the tooth surface 22a is the teeth surface of the partition wall PW . It can be brought into close contact with the facing portion 51. Therefore, since the tooth surface 22a and the rotor magnet 31 can be brought closer to the axial direction, magnetic loss between the stator 2 and the rotor 3 can be suppressed.
  • the axial gap type electric motor 1 is most preferably used in a pump device, but may be used for other general electric motor applications. That is, it may be used for driving various fans.

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Abstract

【課題】磁気損失が少なく、高出力なシングルロータ型のアキシャルギャップ型電動機および同アキシャルギャップ型電動機を用いたポンプ装置を提供する。 【解決手段】ヨーク部片２３の円周方向の一方の側面と、他方の側面に設けら、互いに合致する第１当接面２３１と第２当接面２３２とを設け、第１および第２当接面２３１，２３２の表面積ＡｓをＡｓ１，Ａｓ２、円周方向から見た上記ヨーク部片の側面の投影面積ＡｐをＡｐ１，Ａｐ２としたとき、Ａｓ＞Ａｐとなるように形成する。

Description

アキシャルギャップ型電動機およびポンプ装置
　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所定の空隙をもって互いに対向的に配置される１ロータ型のアキシャルギャップ型電動機に関し、さらに詳しく言えば、ステータコアのヨーク部を構成する各ヨーク部片同士を磁気的に確実に連結して、より高効率なアキシャルギャップ型電動機に関する。
　例えば特許文献１に示すように、アキシャルギャップ型電動機は、ステータ（固定子）の一方または両方向の側面にロータ（回転子）を所定の空隙をもって対向的に配置した電動機であって、ラジアルギャップ型電動機に比べて、出力の大小に関わらず回転軸方向の全体長さを短くすることができる。
　ステータは、複数のコアメンバー同士をロータ出力軸の軸線方向を中心に環状に連結したものから形成されている。これによれば、各コアメンバーにあらかじめ巻線を施しておき、各コアメンバー同士を連結して結線するだけで、簡単にステータの組み立てが行える。
　ところで、例えば特許文献２に示すように、ステータの一方の面に１つのロータを配置した、いわゆるシングルロータのアキシャルギャップ型電動機の場合、コアメンバーに設けられるヨーク部片を連結して構成されるヨーク部をステータコアの反ロータ側に設けて、磁束経路の拡大を図り、より高出力化することが好ましい。
　しかしながら、上述した分割コア型のアキシャルギャップ型電動機の場合、隣接するコアメンバーのヨーク部片の端面同士を互いに接触させて１つの磁気回路を形成しているため、接触面積が十分大きく取れず、磁気抵抗が大きくなるおそれがある。また、接触面積が大きく取れないと、例えば衝撃を受けた際に端面同士の接触が離れやすくなるため、磁気抵抗がさらに大きくなり、電動機の磁気損失が大きくなるおそれがある。
　ところで、アキシャルギャップ型電動機の用途の一例として、例えば特許文献３に示すようなポンプ装置がある。このポンプ装置は、所定の仕切壁を介して区画された電動機室とポンプ室とを有し、電動機室内にステータが配置され、ポンプ室内にロータが配置されている。ロータには、ポンプ用の羽根車が一体的に設けられており、ロータの回転力によってポンプ室内に取り込まれた流体を吐出できるようになっている。
　しかしながら、上述した分割コア型のアキシャルギャップ型電動機をポンプ装置に用いた場合、次のような問題があった。すなわち、特許文献１に示すアキシャルギャップ型電動機は、インシュレータのフランジ部の側面に各コアメンバー同士を連結するための連結手段や渡り線を処理するブリッジなどが設けられている。
　そのため、フランジ部の一部がティース面よりも飛び出しているため、ポンプ装置の電動機室に組み込んだ場合に、ステータのティース面とロータのマグネット面との隙間が必然的に大きくなり、その結果、モータ出力が低下してしまう。
特開２００８－１１８８３３号公報 特開２００６－５０７４５号公報 特開平０９－２０９９６９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、磁気損失が少なく、高出力なシングルロータ型のアキシャルギャップ型電動機および同アキシャルギャップ型電動機を用いたポンプ装置を提供することにある。
　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ギャップ型電動機において、
　上記各コアメンバーは、上記ロータと対向するティース面と、同ティース面から上記軸線方向に延在するとともに、巻線が巻回される巻線部と、上記各コアメンバー同士を連結して上記ステータの上記軸線方向の一端側に環状のヨーク部の一部を形成するためのヨーク部片とを備える固定子鉄心を含み、上記ヨーク部片の円周方向の両端側には、円周方向に隣接する上記コアメンバーの上記ヨーク部片と当接する当接面が設けられており、上記当接面の表面積をＡｓ、円周方向から見た上記ヨーク部片の側面の投影面積をＡｐとしたとき、Ａｓ＞Ａｐとなるように形成さ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、上記各当接面は、２以上の面を含み、そのうちの少なくとも１つの面は、上記ティース面とほぼ平行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、上記各当接面は、円弧面を含み、上記円弧面は、円周方向に凸または凹形状となるように形成されてい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１，２または３において、上記各当接面には、上記当接面同士が合致した状態での位置ズレを防止するための位置ズレ防止手段が設けら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において、上記コアメンバーはさらに、上記巻線部のティース面を残して上記固定子鉄心の外周を覆うインシュレータを含み、上記インシュレータは、上記ティース面に沿って平行な一対のフランジ部を有するボビン状に形成されており、上記ティース面側の上記フランジは、上記ティース面よりも上記軸線方向に低くなるように形成されてい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５において、上記フランジ部の円周方向の一端側には、第１連結手段としてのフック部が突設され、上記フランジ部の円周方向の他端側には、上記フック部が係止される係止軸が設けられており、上記係止軸は、その軸方向高さが、上記ティース面よりも上記軸線方向に低くなるように形成さ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５または６において、上記コアメンバー同士を連結する際、隣接する上記各フランジ部の一部が上記軸線方向に互いに重なるように配置されており、上記ヨーク部片側における上記フランジ部同士が重なり合う当接部と、上記コアメンバーの当接部とは、重なり合う方向が上記軸線方向に互い違いとなるように配置さ
れていることを特徴としている。
　請求項８に記載の発明は、上記請求項１または２において、上記コアメンバーは、積層鋼板からなり、上記当接面は、上記積層鋼板の積層方向とほぼ平行、かつ、上記軸線方向に対して垂直となるように設けられていることを特徴としている。
　本発明には、このアキシャルギャップ型電動機を組み込んでなるポンプ装置も含まれる。すなわち、請求項９に記載の発明は、上記請求項５ないし７のいずれか１項に記載されたアキシャルギャップ型電動機を用いたポンプ装置であって、上記ポンプ装置は、軸線方向の厚みが厚い部分と薄い部分とが設けられた仕切壁によって電動機室とポンプ室とに区画されており、上記電動機室には、上記アキシャルギャップ型電動機のステータが、上記ティース面を上記仕切壁の厚みが薄い部分と対向するように配置されており、上記ポンプ室には、上記アキシャルギャップ型電動機のロータが上記仕切壁を挟んで上記ステータに対向的に配置さ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、ヨーク部片同士を互いに連結する際に当接する当接面の表面積をＡｓ、円周方向から見た上記ヨーク部片の側面の投影面積をＡｐとしたとき、当接面は、Ａｓ＞Ａｐとなるように形成したことにより、確実に当接面同士を当接させることができるので、磁束経路を確保することができる。
　請求項２および３に記載の発明によれば、当接面が少なくとも２以上の面を含むことにより、当接面を２面以上設けることで、接触面積を簡単に増やすことができる。さらには、当接面が円弧面を含むことにより、平坦面よりもさらに表面積を増やすことができ、磁束密度を高めることができる。
　請求項４に記載の発明によれば、当接面に当接面同士の位置ズレを防止するための位置ズレ防止手段を設けたことにより、外的な力が加えられたとしても、位置ズレ防止手段によって当接面同士が連結されているため、確実に連結を維持することができる。
　請求項５に記載の発明によれば、コアメンバーに取り付けられるインシュレータの一対のフランジ部のうち、ティース面側のフランジをティース面よりも軸線方向に低くなるように形成したことにより、ティース面が最も高い位置となり、ロータとの間のギャップを小さくすることができ、軸方向寸法を小さくすることができる。
　請求項６に記載の発明によれば、フランジ部の円周方向の他端側に設けられる係止軸の軸方向高さをティース面よりも軸線方向に低くなるように形成したことにより、係止軸が邪魔にならず、ロータとの間のギャップをより小さくすることができる。
　請求項７に記載の発明によれば、コアメンバー同士を連結する際、隣接する上記コアメンバーのフランジ部の一部が上記軸線方向に沿って互いに重なるように配置されており、フランジ部の当接面が軸線方向のいずれか一方側から当接し、ヨーク部片の当接面は、軸線方向のいずれか他方側から当接するように、軸線方向に対して逆向きに配置されているため、コアメンバーが軸線方向に外れることを確実に防止することができる。
　請求項８に記載の発明によれば、電磁鋼板を積層した積層鋼板を用いてコアメンバーを構成することにより、１枚の鋼板が複数枚の鋼板と接触するので、磁路が確保される。さらには、１枚の鋼板に磁束が集中しても、周囲の鋼板に分散されるため、磁気飽和が緩和される。
　請求項９に記載の発明によれば、電動機室内に請求項１または７のいずれか１項に記載されたアキシャルギャップ型電動機のステータが配置され、ポンプ室内に請求項１または７のいずれか１項に記載されたアキシャルギャップ型電動機のロータが配置されることで、仕切壁を挟んで対向配置されたステータとロータとの距離をできるだけ小さくすることができ、モータ出力をできるだけ高めることができる。
本発明の一実施形態に係るアキシャルギャップ型電動機の要部断面図。 （ａ）上記アキシャルギャップ型電動機のステータをティース面側から見た斜視図，（ｂ）ヨーク部側から見た斜視図。 （ａ）上記ステータをティース面側から見た正面図，（ｂ）ヨーク部側から見た正面図。 上記ステータの側面図。 図３（ａ）のＡ－Ａ線断面図，（ｂ）図３（ａ）のＤ－Ｄ線断面図，（ｃ）固定子鉄心の連結部の拡大断面図。 （ａ）上記ステータのコアメンバーをティース面側から見た斜視図，（ｂ）上記コアメンバーをヨーク部側から見た斜視図。 （ａ）上記コアメンバーの正面図，（ｂ）背面図，（ｃ）平面図，（ｄ）Ｂ－Ｂ線断面図および（ｅ）Ｃ－Ｃ線断面図。 （ａ）固定子鉄心を内径側から見た斜視図，（ｂ）固定子鉄心を外径側から見た斜視図。 （ａ）固定子鉄心を内径側から見た正面図，（ｂ）背面図，（ｃ）平面図および（ｄ）底面図。 （ａ）固定子鉄心同士を連結した状態の模式図，（ｂ）その連結部分をハッチングで表す模式図。 （ａ）当接面の噛み合わせ状態を示す模式図，（ｂ）当接面のかみ合わせの変形例を表す模式図，（ｃ）当接面を円弧状に変形例を表す模式図。 （ａ）固定子鉄心同士を連結した状態の模式図，（ｂ）その連結部分をハッチングで表す模式図。 当接面の噛み合わせ状態を示す模式図。 ステータコアの組立手順の一例を説明する模式図。 ステータコアの組立手順の一例を説明する模式図。 （ａ）第１位置ズレ防止手段を備えた固定子鉄心を内径側から見た斜視図，（ｂ）上記固定子鉄心を外径側から見た斜視図，（ｃ）第１位置ズレ手段の係止状態を表す模式図。 （ａ）第２位置ズレ防止手段を備えた固定子鉄心を内径側から見た斜視図，（ｂ）上記固定子鉄心を外径側から見た斜視図。 本発明のアキシャルギャップ型電動機を組み込んでなるポンプ装置の（ａ）斜視図および（ｂ）要部断面部。 上記ポンプ装置の仕切壁の斜視図。
　次に、本発明の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に示すように、このアキシャルギャップ型電動機１は、ステータ２のティース面２２ａとヨーク部片２３の端面を除き、樹脂成形体１０で外殻を形成するステータ２と、ステータ２の一方の面（図１では右側面）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ロータ３とを備えている。ロータ３には、ロータ出力軸４が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１０とともに一体成形されている。ステータ２の反ロータ側（図１では左側面側）には、図示しない制御基板が据え付けられる基板台座１１が樹脂成形体１０によって一体成形されている。
　ロータ３は、円盤状のロータバックヨーク３２の一方の面（図１では左側面）にステータ２のティース面２２ａと対向するようにマグネット３１が円周方向に多数設けられている。本発明において、ロータ３の具体的な構成は任意であってよい。また、ロータ出力軸４は、この例において、ステータ２に設けられた軸受収容部に収容された１つの軸受で支持されているが、出力軸の支持構造はこれに限らず、任意であってよい。
　図２～図７を併せて参照して、ステータ２は、ロータ出力軸４の軸線を中心として環状に配置される複数のコアメンバー２１ａ～２１ｉを備えている。この例において、コアメンバー２１ａ～２１ｉは９個（９スロット）からなる。各コアメンバー２１ａ～２１ｉはともに同一形状であるため、以下ではコアメンバー２１ａを例にとって説明する。
　コアメンバー２１ａは、固定子鉄心２４と、固定子鉄心２４の外周を覆うように取り付けられるインシュレータ４０とを備えている。この例において、固定子鉄心２４は、図７（ｄ）の断面図に示すように、Ｈ字状に打ち抜かれた電磁鋼板をステータ２の半径方向（図７（ａ）の上下方向）に沿って積層して形成されているが、これ以外に粉体成形や切削加工などによって形成されていてもよい。
　固定子鉄心２４は、インシュレータ４０を介して図示しない巻線が周囲に巻回される巻線部２２と、巻線部２２の基端側に一体的に形成されるヨーク部片２３とを備え、巻線部２２の先端側（図１では右側面側）には、ロータ３のロータマグネット３１に対向する扇状のティース面２２ａが一体的に設けられている。固定子鉄心２４は、巻線部２２の両端にフランジ状のティース面２２ａとヨーク部片２３を有するボビン状に形成されている。
　図８および図９に示すように、巻線部２２は、内径側（図７（ｅ）の下側）から外径側（図７（ｅ）の上側）に向かうにつれ半径方向の幅が漸次大きくなる断面三角形状に形成されている。この例において、巻線部２２は台形状に形成されているが、巻線部２２の形状は使用に応じて任意であってよい。
　ティース面２２ａも内径側（図７（ａ）の下側）から外径側（図７（ａ）の上側）に向かうにつれ周方向の幅が漸次大きくなるように形成され、軸線方向から見て扇状に形成されている。この例において、ティース面２２ａは扇状に形成されているが、その形状は使用に応じて任意であってよい。
　ヨーク部片２３は、巻線部２２の基端側（図７（ｄ）では右側）に設けられ、内径側（図７（ｂ）の下側）から外径側（図７（ｂ）の上側）に向かうにつれ周方向の幅が漸次大きくなるように形成されている。
　ヨーク部片２３は、周方向の幅がティース面２２ａの周方向の幅よりも大きく形成されており、固定子鉄心２４やコアメンバー２１ａをティース面２２ａ側から見た場合、ティース面２２ａの両端側からヨーク部片２３の両端（第１当接面２３１，第２当接面２３２）の一部がそれぞれ所定長さだけ突出しているように見える（図７（ａ），図９（ｃ）参照）。
　ヨーク部片２３の円周方向の一端側（図９（ａ）の右側）には、第１当接面２３１が設けられており、他端側（図９（ａ）の左側）には、第２当接面２３２が設けられている。
　すなわち、第１当接面２３１は、ヨーク部片２３の底面から軸線方向に一段低く凹まされたＬ字状の段差面からなり、隣接するコアメンバー２１ｂの第２当接面２３２に沿って形状的に合致するようになっている。第２当接面２３２は、ヨーク部片２３の上面から軸線方向に一段低く凹まされたＬ字状の段差面からなり、第１当接面２３１とは対称形状である。
　これによれば、第１当接面２３１および第２当接面２３２がＬ字状の段差面によって形成されていることにより、図１０（ａ），（ｂ）に示すように、この第１当接面２３１と第２当接面２３２とを互いに向き合わせ、交互に噛み合わせることにより、各当接面２３１，２３２同士が互いに合致した状態で連結される。
　第１および第２当接面２３１，２３２は、それぞれ断面Ｌ字状に形成されているが、少なくとも２以上の面を含むように構成されている。すなわち、図１１（ａ）に示すように、第１および第２当接面２３１，２３２は、軸線方向に平行な２つの当接面２３１ａ，２３１ｂおよび２３２ａ，２３２ｂと、軸線方向に対して直交する１つの当接面２３１ｃ，２３２ｃをそれぞれ備えている。
　本発明において、第１当接面２３１の表面積ＡｓをＡｓ１とし、当接面２３１ａ，２３１ｂ，２３１ｃの表面積ＡｓをそれぞれＳ１ａ，Ｓ１ｂ，Ｓ１ｃ、とすると、第１当接面２３１の表面積Ａｓ１は、Ａｓ１＝Ｓ１ａ＋Ｓ１ｂ＋Ｓ１ｃとなる。同様に、第２当接面２３２の表面積ＡｓをＡｓ２とし、当接面２３２ａ，２３２ｂ，２３２ｃの表面積をそれぞれＳ２ａ，Ｓ２ｂ，Ｓ２ｃとすると、第２当接面２３２の表面積Ａｓ２は、Ａｓ２＝Ｓ２ａ＋Ｓ２ｂ＋Ｓ２ｃとなる。一方、第１当接面２３１および第２当接面２３２のヨーク部片２３を円周方向から見た側面の投影面積ＡｐをＡｐ１，Ａｐ２としたとき、第１当接面２３１の投影面積Ａｐ１は、Ａｐ１＝Ｓ１ａ＋Ｓ１ｂ（第２当接面２３２の投影面積Ａｐ２はＳ２ａ＋Ｓ２ｂ）となる。したがって、第１および第２当接面２３１，２３２は、Ａｓ１＞Ａｐ１，Ａｓ２＞Ａｐ２となるように形成されている。
　第１当接面２３１および第２当接面２３２は、その表面積がヨーク部片２３を円周方向から見た側面の投影面積よりも大きく形成されていることにより、接触面積を大きく取ることができ、その結果、隣り合うコアメンバー（例えば、コアメンバー２１ａとコアメンバー２１ｂ）が寸法誤差などで近接できず周方向に若干の距離をもって配置されるような場合でも、磁束を継ぐ経路を確保することができる。
　これにより、ヨーク部片２３を円周方向から見た側面の投影面積Ａｐよりも各当接面２３１，２３２の表面積Ａｓを大きくすることができる。より表面積を増やす方法としては、図１１（ｂ）に示すように、第１および第２当接面２３１，２３２をそれぞれ凹凸に形成しておき、これらを噛み合わせるようにしてもよい。これによれば、各当接面２３１，２３２の表面積を大きくすることができるばかりでなく、各当接面２３１，２３２の噛み合わせをより確実に行うことができる。
　また、これとは別の方法として、図１１（ｃ）に示すように、第１および第２当接面２３１，２３２は円弧面に形成されていてもよい。すなわち、一方の第１当接面２３１を凹状の円弧面に形成しておき、他方の第２当接面２３２を、これに合致する凸状の円弧面としておき、これらを互いに合致させてもよい。このような態様も本発明に含まれる。
　第１および第２当接面２３１，２３２が１面であっても、円弧状に形成することで、表面積を大きくすることができる。さらには、凹凸状の円弧面としておくことで、それらを互いに合致させることで、位置決めも併せて行うことができる。
　再び図６，７を参照して、インシュレータ４０は、ティース面２２ａおよびヨーク部片２３の内周面を覆うとともに、ティース面２２ａおよびヨーク部片２３から半径方向の両側（図７の上下方向）に延びるフランジ部４１，４１と、巻線部２２の外周面を覆う外筒部４２とを備えている。
　この例において、インシュレータ４０は、合成樹脂の成型品からなり、円周方向に沿ってほぼ半分割されており、それらを固定子鉄心２４の両側（図７（ａ）では左右側）から嵌め込むことにより、固定子鉄心２４に取り付けられるようになっている。なお、インシュレータ４０は、固定子鉄心２４に一体成形されていてもよく、本発明において、インシュレータ４０の取付構造は、仕様に応じて任意であってよい。
　インシュレータ４０の各フランジ部４１，４１には、各コアメンバー２１ａ～２１ｉ同士を周方向に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の連結手段（以下、第１連結手段とする）として、フランジ部４１，４１の円周方向の端部には、各コアメンバー２１ａ～２１ｉ同士をロータ出力軸４を中心に環状に連結するためのフック部４３と、同フック部４３が係止される係止軸４４とが設けられている。
　図７（ａ）に示すように、フック部４３は、各フランジ部４１の外径側端面に設けられており、各フランジ部４１の円周方向の一端側の端面から円周方向の外側に向けて突設された舌片からなる。このフック部４３の外径側には、係止軸４４の外周面に沿って合致するフック溝４３１が設けられている。
　フック溝４３１は、係止軸４４の外周面に沿って合致される半円状の円弧面からなり、フック溝４３１を隣接するコアメンバーに設けられた係止軸４４の外周面に引っ掛けることで、係止軸４４の軸線を中心に各コアメンバー２１ａ～２１ｉ同士を回転させることができる。
　係止軸４４は、円柱状を呈し、各フランジ部４１の外径側の側面であって円周方向の他端側（フック部４３とは反対側）から軸線方向に突設されている。係止軸４４は、その先端がティース面２２ａよりも低くなるように設けられている。
　これによれば、係止軸４４の先端をティース面２２ａよりも低い位置に設けることで、ティース面２２ａがコアメンバー２１ａの軸方向の最外面となり、例えばステータ２とロータ３との間に防水用の仕切壁が介在するポンプ装置などに用いても、ステータ２とロータ３の間の距離をできる限り小さくすることができ、出力低下を最小限に抑えることができる。
　次に、第２の連結手段（第２連結手段）として、フランジ部４１，４１の内径側には、係止リブ４５と、係止リブ４５の受け手側としての係止溝４６とが設けられている。図７（ａ）に示すように、係止リブ４５は、各フランジ部４１，４１の円周方向の内径側端面に設けられており、一端側の端面（図７（ａ）では右端）から円周方向の外側に向けて突設された凸状片であり、この例は三角形状に形成されている。
　これに対して、各係止溝４６，４６は、各フランジ部４１，４１の内径側の側面であって円周方向の他端側の側面に軸線方向に一段低く凹まされた凹溝からなり（図７（ａ）では左端）、係止リブ４５と形状的に合致する三角形状の凹溝として形成されている。
　この例において、各係止リブ４５，４５および係止溝４６，４６はともに、三角形状に形成されているが、各コアメンバー２１ａ～２１ｉ同士を環状に連結可能な形状であれば、その形状は仕様に応じて任意に選択されてよい。
　各フランジ部４１，４１のうち、ヨーク部片２３側のフランジ部４１の側面には、渡り線や端子ピン（ともに図示しない）などの処理に用いられる端子台４７，４７が設けられている。図６（ｂ）に示すように、端子台４７，４７は、ヨーク部片２３側のフランジ部４１の外径側の側面に突設された支軸であって、所定の間隔をもって２箇所突設されている。
　端子台４７，４７の先端には、上述した端子ピンが差し込まれる端子孔が穿設されている。なお、ティース面２２ａを最外面とするため、ティース面２２ａ側のフランジ部４１には、端子台４７，４７は設けられていない。
　次に、図１４，１５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、コアメンバー２１ａ～２１ｉ同士を連結するにあたっては、コアメンバー２１ａのフック部４３を隣接するコアメンバー２１ｉの係止軸４４に引っ掛ける。
　フック部４３を引っ掛けた状態のまま、コアメンバー２１ａを係止軸４４の軸線を中心に、図１４の矢印方向に回動させてゆくと、隣接するコアメンバー２１ｉの内径側に設けられた係止リブ４５がコアメンバー２１ａの係止溝４６に沿って差し込まれ、図１５に示すような連結された状態となる。
　以上の一連の工程を各コアメンバー２１ａ～２１ｉ毎に行うことで、全てのコアメンバー２１ａ～２１ｉ同士が環状に連結される。ここで、図５（ａ），（ｂ）に示すように、各コアメンバー２１ａ～２１ｉ同士を連結する際、隣接するコアメンバー２１ａ～２１ｉのフランジ部４１，４１は、係止軸周辺部４４１，４４１とフック部４３，４３が軸線方向に重なり合うように当接するようになっている。
　他方において、ヨーク部片２３の軸方向の当接面２３１ｃ，２３２ｃは、軸線方向に重なり合うように（図５（ｃ））当接するようになっている。これによれば、図５（ａ）に示すように、フランジ部４１，４１とヨーク部片２３，２３の重なり合う方向が軸線方向に互い違いとなることで、フランジ部４１，４１の抜け落ち方向と、ヨーク部片２３，２３の抜け落ち方向とが互いに相反するため、各コアメンバー２１ａ～２１ｉ同士の連結をより強固にすることができる。
　この例において、ヨーク部片２３の軸方向の当接面２３１ｃ，２３２ｃは、軸線方向に重なり合うように配置されているが、図１２～図１３に示すように、当接面２３１ｃ，２３２ｃは、軸線方向に重なり合うことができれば、上下逆向きに設けられていてもよい。
　上記したように、ヨーク部片２３の円周方向の両端に設けられる当接面が、隣接するヨーク部片の当接面と軸線方向に重なり合うように配置される当接面２３１ｃを備える場合、コアメンバー２１ａ～２１ｉを図１０又は図１２に示すように、電磁鋼板を積層した積層鋼板で構成することにより、磁路の確保に加えて、磁気飽和の緩和という効果が得られる。すなわち、図１０（ｂ）又は図１２（ｂ）に示すように、電磁鋼板を積層した積層鋼板を用いてコアメンバーを構成することにより、１枚の鋼板が複数枚の鋼板と接触するので磁路が確保される。さらには、１枚の鋼板に磁束が集中しても、周囲の鋼板に分散されるため、磁気飽和が緩和される。
　この例において、第１および第２当接面２３１，２３２は、断面Ｌ字状に形成されており、それらを互いに合致させることで、ヨーク部片２３同士が環状に連結されるようになっているが、第１および第２当接面２３１，２３２を連結した状態でずれないようにするための位置ズレ防止手段を備えてもよい。
　図１６（ａ）～（ｃ）を参照して、位置ズレ防止手段は、第１当接面２３１の当接面２３１ｃに設けられた係止凹部２３３と、第２当接面２３２の当接面２３２ｃから突設された係止凸部２３４とからなる。係止凹部２３３と係止凸部２３４とは、相対的に合致する位置に設けられている。
　係止凹部２３３および係止凸部２３４は、それぞれ半球状に形成されており、それらが互いに噛み合わせられることで、ヨーク部片２３同士が噛み合わせられた状態を維持できるようになっている。
　この例において、固定子鉄心２４は、任意の立体形状を容易に作ることができる圧粉磁心が用いられているが、本発明はこれに限られず、磁性鋼板を積層して形成してもよいし、切削加工などにより形成してもよい。係止凹部２３３および係止凸部２３４は、１組の半球状の凹凸からなるが、２組以上設けられていてもよいし、円柱状の凹凸であってもよく、互いに合致可能で位置ズレを防止することができれば、その他の変形例も本発明に含まれる。
　位置ズレの別の方法としては、図１７（ａ），（ｂ）に示すように、第１および第２当接面２３１，２３２の一部を端面から円周方向に沿ってさらに一段凹ませ、円周方向に沿って互いに当接する当接面２３１ｄ，２３２ｄを設けてもよい。
　これによれば、第１および第２当接面２３１，２３２が軸線方向に平行な当接面（当接面２３１ａ，２３２ｂ）－径方向平行な当接面（当接面２３１ｃ，２３１ｃ’および２３１ｃ’，２３２ｃ）－周方向に平行な当接面（当接面２３１ｄ，２３２ｄ）の３方向に平行な当接面を備えることにより、各当接面２３１，２３２同士を互いに合致させるだけで、位置ズレを防止することができる。
　組み立てられたステータコア２は、専用のインサート金型（図示しない）に取り付けられたのち、金型内に熔融樹脂が流し込まれティース面２２ａを残して全体が樹脂成形体１０によって一体成形される。最後に、結線処理や基板台座１１への基板の取り付けなどを行った後、所定の対象装置へと組み込まれる。
　図１８（ａ），（ｂ）に示すように、この例において、アキシャルギャップ型電動機１は、水などの流体を搬送するポンプ装置Ｐに好ましくは用いられる。このポンプ装置Ｐは、所定の防水用仕切壁ＰＷを介して、内部が電動機室ＭＣとポンプ室ＰＣとに区画されており、ロータ３の軸線方向に吸入口ＰＩＮを有し、半径方向に吐出口ＰＯＵＴが設けられている。
　電動機室ＭＣ側には、アキシャルギャップ型電動機１のステータ２が配置されており、仕切壁ＰＷを挟んでポンプ室ＰＣ側にがロータ３が設けられている、ロータ３には、ポンプ用のインペラＩＭが一体的に設けられており、ロータ３の回転駆動力が直にインペラＩＭを駆動するようになっている。
　この例において、仕切壁ＰＷは、図１９に示すように、軸線方向の厚みが厚い部分と薄い部分とが設けられている。すなわち、ティース面２２ａに対向するティース面対向部５１の軸方向の厚みは、ロータ３との間のギャップをできるだけ小さくすように薄く形成されており、それ以外の部分、つまり、ティース面対向部５１の内径側及び外径側であって、ステータ２の樹脂成形体１０に対向する樹脂成形体対向部５２は、強度を保つため厚く形成されている。さらに、隣接するティース面対向部５１の間の軸方向厚みを厚くして、リブ５３が形成されているので、厚みが薄いティース面対向部５１の強度も保たれる。
　さらには、仕切壁ＰＷに当接するティース面２２ａ側のフランジ部４１は、ティース面２２ａが軸方向の最外面となるように設けられているため、ティース面２２ａを仕切壁ＰＷのティース面対向部５１に密着させることができる。したがって、ティース面２２ａとロータマグネット３１を軸線方向に近づけることができるので、ステータ２とロータ３との間での磁気損失を抑えることができる。
　本発明において、アキシャルギャップ型電動機１は、ポンプ装置に用いられることが最も好ましいが、これ以外に、一般的な電動機の用途に用いられてもよい。すなわち、各種ファンの駆動用などとして用いられてもよい。
　１　アキシャルギャップ型電動機。
　２　ステータ
　２１ａ～２１ｉ　コアメンバー
　２２　巻線部
　２２ａ　ティース面
　２３　ヨーク部片
　２３１　第１当接面
　２３２　第２当接面
　２４　固定子鉄心
　３　ロータ
　３１　ロータマグネット
　３２　ロータバックヨーク
　４０　インシュレータ
　４１，４１　フランジ部
　４２　外筒部
　４３　フック部
　４４　係止軸
　４５　係止リブ
　４６　係止溝
　Ｐ　ポンプ装置

Claims (9)

  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ギャップ型電動機において、
    　上記各コアメンバーは、上記ロータと対向するティース面と、同ティース面から上記軸線方向に延在するとともに、巻線が巻回される巻線部と、上記各コアメンバー同士を連結して上記ステータの上記軸線方向の一端側に環状のヨーク部の一部を形成するためのヨーク部片とを備える固定子鉄心を含み、上記ヨーク部片の円周方向の両端側には、円周方向に隣接する上記コアメンバーの上記ヨーク部片と当接する当接面が設けられており、上記当接面の表面積をＡｓ、円周方向から見た上記ヨーク部片の側面の投影面積をＡｐとしたとき、Ａｓ＞Ａｐとなるように形成さ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。
  2. 　上記各当接面は、２以上の面を含み、そのうちの少なくとも１つの面は、上記ティース面とほぼ平行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ギャップ型電動機。
  3. 　上記各当接面は、円弧面を含み、上記円弧面は、円周方向に凸または凹形状となるように形成されてい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ギャップ型電動機。
  4. 　上記各当接面には、上記当接面同士が合致した状態での位置ズレを防止するための位置ズレ防止手段が設けられていることを特徴とする請求項１，２または３に記載のアキシャルギャップ型電動機。
  5. 　上記コアメンバーはさらに、上記巻線部のティース面を残して上記固定子鉄心の外周を覆うインシュレータを含み、上記インシュレータは、上記ティース面および上記ヨーク部片に沿って平行な一対のフランジ部を有するボビン状に形成されており、上記ティース面側の上記フランジは、上記ティース面よりも上記軸線方向に低くなるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載のアキシャルギャップ型電動機。
  6. 　上記フランジ部の円周方向の一端側には、第１連結手段としてのフック部が突設され、上記フランジ部の円周方向の他端側には、上記フック部が係止される係止軸が設けられており、上記係止軸は、その軸方向高さが、上記ティース面よりも上記軸線方向に低くなるように形成されていることを特徴とする請求項５に記載のアキシャルギャップ型電動機。
  7. 　上記コアメンバー同士を連結する際、隣接する上記各フランジ部の一部が上記軸線方向に互いに重なるように配置されており、上記ヨーク部片側における上記フランジ部同士が重なり合う当接部と、上記コアメンバーの当接部とは、重なり合う方向が上記軸線方向に互い違いとなるように配置されていることを特徴とする請求項５または６に記載のアキシャルギャップ型電動機。
  8. 　上記コアメンバーは、積層鋼板からなり、上記当接面は、上記積層鋼板の積層方向とほぼ平行、かつ、上記軸線方向に対して垂直となるように設けられてい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ギャップ型電動機。
  9. 　上記請求項５ないし７のいずれか１項に記載されたアキシャルギャップ型電動機を用いたポンプ装置であって、上記ポンプ装置は、軸線方向の厚みが厚い部分と薄い部分とが設
    けられた仕切壁によって電動機室とポンプ室とに区画されており、上記電動機室には、上記アキシャルギャップ型電動機のステータが、上記ティース面を上記仕切壁の厚みが薄い部分と対向するように配置されており、上記ポンプ室には、上記アキシャルギャップ型電動機のロータが上記仕切壁を挟んで上記ステータに対向的に配置されていることを特徴とするポンプ装置。
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