WO2016170608A1 - アキシャルギャップ型回転電機 - Google Patents

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WO2016170608A1
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WO
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electrical machine
rotating electrical
stator
outer periphery
axial gap
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PCT/JP2015/062170
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English (en)
French (fr)
Inventor
則久 岩崎
正木　良三
榎本　裕治
卓男 王
Original Assignee
株式会社日立産機システム
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    • 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
    • H02K1/18—Means for mounting or fastening magnetic stationary parts on to, or to, the stator structures

Definitions

  • the present invention relates to an axial gap type rotating electrical machine and a stator for a rotating electrical machine, and more particularly to an axial gap type rotating electrical machine having a resin molded stator and a resin molded rotatable stator.
  • miniaturization and higher efficiency of motors and generators are urgently needed.
  • miniaturization and high efficiency are contradictory elements, but it has become a problem in recent years how high compatibility can be achieved.
  • the axial gap type electric motor can realize various combinations such as a configuration of “one rotor and one stator” having one stator and one rotor, “one stator and two rotors”, and “two stators and one rotor”.
  • Patent Document 1 discloses an axial gap type electric motor constituted by “1 stator and 2 rotor”. In this electric motor, a stator composed of a plurality of core members is applied, and the divided cores are inserted into a casing provided with a hole having substantially the same diameter as each core member to hold them. It has become.
  • Patent Document 2 is an axial gap type electric motor composed of a plurality of core members. Each core member is annularly arranged at a predetermined position of the electric motor housing, and these are integrally molded with resin and fixed to the housing. The configuration is disclosed.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a longitudinal section showing a core member and a molding jig during resin molding.
  • This method is a method of fixing the stator directly to the motor housing simultaneously with the molding of the stator.
  • a lower mold 62 having an outer diameter substantially the same as that of the inner cylinder portion is inserted into the housing H.
  • the stator has a plurality of core members 20 arranged in an annular shape about the axis.
  • a middle mold 61 made of a cylinder or a column is installed to form a penetrating portion of the shaft.
  • an upper die 60 provided with a resin sealing hole is inserted from above the housing H (on the side of the housing opening opposite to where the lower die 62 is inserted), and the core member 20 is inserted into the upper die 60, The intermediate mold 61, the lower mold 62, and the inner peripheral surface of the housing 50 are sandwiched.
  • each core member 20 is molded, so that a resin-molded stator is integrally formed.
  • the resin is also sealed in the hole 51 formed in the housing H, so that the stator can be securely fixed to the housing H.
  • each core member 20 is shifted due to the sealing pressure of the resin.
  • the misalignment of the core member also causes a problem that insulation of each core member cannot be secured.
  • the core member is displaced toward the inner periphery of the housing by the sealing pressure at the time of molding, the coil wound around the outer periphery of the core member comes into contact with the inner periphery of the housing. There is a risk that it will not be secured. Therefore, in the case of the above example, it can be said that it is necessary to provide some means for ensuring the insulation between the inner periphery of the housing and the coil due to the deviation.
  • the above example is a mold that also serves to fix the housing and the stator.
  • the resin-molded stator is manufactured as a single component.
  • the core member may be displaced due to the resin sealing pressure. That is, there is a possibility that a resin molded stator having a coil exposed on a part of the outer periphery may be obtained. If the stator is incorporated in the housing or the like in such a state, the insulation between the coil exposed portion and the inner periphery of the housing may be affected.
  • a resin mold that further ensures performance and reliability is desired.
  • a plurality of core members composed of a core extending in the direction of the rotation axis and a coil wound around the outer periphery in the radial direction of the core constitute an annular body arranged annularly around the rotation axis
  • a rotating electrical machine stator having a resin mold portion on the outer periphery in the radial direction, a rotor that faces the rotating shaft direction end surface of the annular body through a predetermined gap, a rotating shaft that is connected to the rotor and rotates together, and rotation
  • An axial gap type rotating electrical machine having a housing that rotatably supports a shaft, wherein the resin mold portion has a recess in a radially outer periphery, and a radially outer periphery of the annular body is a bottom portion of the recess It is the structure which becomes the position which is the same as this position or near the rotation axis.
  • annular body in which a plurality of core members including a core extending in the rotation axis direction and a coil wound around the outer periphery in the radial direction of the core are annularly arranged around the rotation axis.
  • a rotor for a rotating electrical machine having a resin mold part at least on the outer periphery in the radial direction of the annular body, a rotor facing the rotational axis direction end face of the annular body with a predetermined gap, and the rotor connected to the rotor.
  • An axial gap type rotating electrical machine having a rotating shaft that rotates together and a housing that rotatably supports the rotating shaft, wherein the resin mold portion has a plurality of convex portions having the same radial distance from the rotation axis.
  • the outer periphery in the radial direction of the annular body is the same as the position of the base of the convex portion or a position closer to the rotational axis.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a configuration of a core member of the axial gap motor according to the first embodiment.
  • 1 is a longitudinal sectional view showing a configuration of an axial gap type motor according to Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 3 is a perspective view illustrating a configuration of a stator mold according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a state in which a core member is arranged in a mold for molding according to Example 1 and a state after a resin mold.
  • FIG. 1 It is a schematic diagram which shows that the stator after the resin molding by Example 1 was installed in the housing. It is a schematic diagram which shows the structure of the type
  • FIG. It is a schematic diagram which shows the state of the stator after resin molding and the arrangement
  • FIG. It is a schematic diagram which shows that the stator after the resin molding by Example 2 was installed in the housing.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view showing a configuration of an axial gap motor 1 (hereinafter simply referred to as “motor 1”) according to the first embodiment to which the present invention is applied.
  • a motor is taken as an example, but the present invention is not limited to this and can be applied to a generator.
  • the motor 1 has an armature configuration of one stator and two rotors composed of one stator St and two rotors Rt sandwiching the stator from the axial direction. A predetermined air gap is secured between the stator St and each rotor Rt. In this figure, the resin molded on the stator St is not shown.
  • the stator St includes a core 100, a bobbin 200, and a coil 300.
  • the core 100 is made of a magnetic metal, and a steel plate, powder molding, die casting, a laminated core, or the like can be applied.
  • a laminated core formed by laminating an amorphous magnetic material (amorphous) metal made of a foil strip (tape shape) in the radial direction is applied.
  • the laminated piece gradually increases in width toward the outside in the radial direction, and has a columnar shape with a substantially trapezoidal cross section due to the lamination.
  • the lamination direction of a lamination piece is not restricted to a radial direction, A rotation direction may be sufficient.
  • the foil strip may be formed as a spiral roll.
  • the shape of the core 100 may be an elliptic cylinder, a cylinder, another polygonal cylinder, and a column with a streamlined cross section. Various configurations such as a cone shape and a truncated cone shape may be applied. can do.
  • the bobbin 200 is made of an insulating resin. It has a cylindrical shape having an inner diameter substantially the same as the outer diameter of the core 100.
  • the present invention is not limited to the bobbin 200, and various configurations such as an insulating paper, a resin sheet, or a coating agent for the core 100 and the coil 300 can be used as long as the insulation between the core 100 and the coil 300 can be secured. Can be applied.
  • the coil 300 is a conducting wire made of a copper wire, an aluminum wire, or the like, and is wound around the outer cylinder portion of the bobbin 200.
  • the plurality of core members 2 composed of the core 100, the bobbin 200, and the coil 300 constitute an annular body that is annularly arranged around the rotation axis Sh, and are integrally formed by a resin mold described later. Configure St.
  • FIG. 3 shows the configuration of the core member 2.
  • the bobbin 200 in which the core 100 is disposed in the inner cylinder has flange portions 201 extending at a predetermined width outward in the radial direction of the core at both ends in the axial direction.
  • the coil 300 is wound around a bobbin outer cylinder part between the two flange parts 201.
  • the number of winding layers of the coil is reduced in the vicinity of both flange portions 201, and the number of winding layers is increased on the central side excluding that.
  • FIG. 3B is a top view of the core member 2 observed from the axial direction.
  • the coil 300 is wound around the outer periphery of the flange 201 so as to be approximately the same as or slightly larger than the extension width thereof. (Dotted line part)
  • the bobbin 200 is provided with the flange 201, but the present invention is not limited to this, and the hook 201 may not be entirely or partially.
  • the rotor Rt includes a magnet 400, a rotor core 500, and a rotor flange 600.
  • the magnet 400 is formed by circularly arranging fan-shaped magnetic bodies with alternating magnetic poles.
  • the rotor core 500 is an annular member that supports the magnet 400 and short-circuits the magnetic flux in the direction opposite to the magnet. It consists of steel plate, compacting, foil strip vortex formation, and the like. The spiral shape is particularly suitable for preventing eddy currents.
  • the rotor flange 600 includes an inner peripheral protrusion 601 and an outer peripheral protrusion 602 that are in the form of a double cylinder that includes all or part of the rotor core 500 in the axial direction. Such protrusions can also provide stress for positioning and rotation of the magnet 400 and the rotor core 500.
  • the magnet 400, the rotor core 500, and the back yoke 600 are coupled by an adhesive, welding, fitting, or a combination thereof.
  • FIG. 4A shows the configuration of the rotating shaft Sh and the armature.
  • the stator St is fixed to the inner cylinder of the housing H, and the rotor Rt rotates.
  • various methods such as mounting a stator integrally formed with an adhesive, bolting, or a resin mold, which will be described later, in the housing H and further resin molding can be applied.
  • the rotor Rt is fixed so as to rotate around both shaft ends of the rotation shaft Sh, and the bracket Br and the rotation shaft Sh are rotatably connected by a bearing Be. Due to the conduction of current to the coil 300, the rotational force of the rotor Rt is obtained.
  • FIG. 4B shows another example of the structure for fixing the shaft.
  • the motor 1 is built in a machine element to which the motor 1 is applied instead of the housing H.
  • the outer peripheral side of the stator Rt is fixed to other machine elements.
  • the center of the stator Rt is connected to the bearing Be via the bearing holder H1, and the inner ring side of the bearing Be is connected to the shaft Sh.
  • the rotor Rt is fixed so as to rotate together with the shaft Sh.
  • the stator St and other machine elements are fixed in the same manner as in the example of FIG.
  • FIG. 5 is a perspective view of a mold 700 for resin-molding the stator St.
  • the mold 702 is formed of an annular body having a double cylinder shape opened on one side in the axial direction.
  • An inner cylinder 701 is provided on the center side, and an outer cylinder 702 is provided on the outside.
  • the resin is sealed by sealing with an upper mold (not shown).
  • a plurality of protrusions 703 are provided on the inner peripheral surface of the outer cylinder portion 702.
  • the protrusions 703 are provided as many as the number of core members 2 arranged on the mold 700.
  • the protrusions 703 are arranged at equal intervals in the rotation direction.
  • the protrusion 703 has a substantially semicircular cross section and is formed along the axial direction on the inner peripheral surface of the outer cylinder 702.
  • the protrusion 703 is not limited to a semicircular cross-sectional shape, and may be a rectangle or a triangle. However, it can be said that a semicircular shape is preferable in terms of narrowing the exposed area of the coil 300 and damage.
  • the length L1 between the outer periphery of the inner cylindrical portion 701 and the axial center end of each projecting portion 703 facing it is substantially the same as or slightly larger than the length from the axial center portion of the core member 2 to the radially outer peripheral portion. It has become.
  • the axial center side portion and the radially outer peripheral portion of the core member 2 are the tip of the bobbin 200 in the extending direction or the coil 300 when the number of winding layers exceeds the extending direction of the bobbin 200. It is a portion on the axial center side of the coil 300 and a portion near the outer periphery.
  • FIG. 6A shows a state in which the core member 2 is arranged in the mold 700.
  • Core member 2 When arranging the core members 2, all of the core members 2 are arranged so that a part of the outer peripheral side in the radial direction faces the protruding portion 703.
  • the protrusions 703 are arranged so as not to be positioned between the adjacent core members 702 on the radially outer peripheral side.
  • the protrusion 703 is installed near the center of the portion of the core member 2 that is closer to the outermost periphery.
  • FIG. 6B shows the stator St after resin molding.
  • the resin 800 on the outer peripheral side is partially formed with a recess 802 by the protrusion 703, and the outer surface other than the recess (may be referred to as “convex 801” for convenience of explanation) is sufficiently filled with the resin 800.
  • the coil 300 is not exposed to the outermost peripheral side of the stator St. That is, even if the core member 2 is displaced in the radial direction due to the resin sealing pressure, the axial top portion of the protrusion 703 is in contact with a part of the coil 300 (or the flange portion 210) on the outermost peripheral side of the core member 2.
  • the coil 300 is slightly exposed at the contact portion between the coil 300 and the mold protrusion 703 (the bottom portion on the axial center side of the recess 802).
  • FIG. 6C is a partially enlarged view showing a resin portion formed on the axial end face side of the stator St.
  • the resin 800 is also formed on the flange portion 210 of the bobbin, and the portion where the core 100 protrudes from the bobbin 200 is not resin-molded.
  • the entire protruding portion of the core 100 may be resin-molded, or only the outer peripheral side of the stator St may be resin-molded.
  • FIG. 7 shows a state in which the stator St formed in this way is installed on a stator support member such as a housing H.
  • a stator support member such as a housing H.
  • the convex portion 801 of the resin portion formed on the stator St is in contact with the inner peripheral wall of the housing H, but the coil 300 is not in contact.
  • the concave portion 802 for each stator core member 2 it is possible to ensure insulation corresponding to the displacement of each core member 2 with respect to the resin sealing pressure.
  • the gap between the core member 2 and the inner periphery of the mold 700 due to the thickness of the convex portion 703 of the mold 700 ensures that the resin wraps around the outer periphery of the core member 2.
  • one recess 802 is formed for each core member 2, but a plurality of recesses 802 may be formed in each core member.
  • the recess 802 is formed at the center on the outer peripheral side of the core member 2, but it is not always necessary to be at the center, and it is formed at a position in the left-right rotation direction from the center depending on the shape of the core member 2. Also good.
  • Example 1 was configured to provide the insulating property of the coil 300 by providing the convex portion 703 on the inner periphery of the mold 700 and forming the concave portion 802 in the stator St.
  • the second embodiment is characterized in that the recesses 903 corresponding to the number of core members 2 are formed on the inner periphery of the mold 700 and the resin protrusions 952 are formed on the outermost periphery of the stator St.
  • FIG. 8 shows a perspective view of the mold 900.
  • the mold 900 also has a double cylinder shape that is open on one side in the axial direction, like the mold 700 of the first embodiment (FIG. 4).
  • the mold 900 is formed with a recess 902 instead of a protrusion on the inner periphery of the outer cylindrical portion.
  • the radial length L2 from the inner peripheral surface other than the recess 902 to the outer periphery of the inner cylindrical portion is substantially the same as or slightly larger than the radial length of the core member 2.
  • FIG. 9A shows a state in which the core member 2 is annularly arranged on the mold 900.
  • a gap is formed between the outer peripheral side of each core member 2 and the inner peripheral wall of the mold 900, and a gap corresponding to the radial width is further formed in the recess 902.
  • FIG. 9 (b) shows the stator St after resin molding.
  • the resin on the axial end face side of the slater St is not shown, but the flange portion 210 is also molded with resin, as in FIG. 6C.
  • convex portions 952 that face each core member 2 in the rotational axis direction are formed on the outer periphery of the stator St.
  • the outer peripheral position of the core member 2 facing the convex portion 952 is closer to the rotational axis than the base position of the convex portion 952, and the radial tip of the convex portion 952 is the outermost peripheral position in the radial direction of the stator St.
  • the part is more radially outward than that.
  • the protruding portion 952 that is positioned does not contact the inner periphery of the housing H, and insulation can be ensured.
  • symbol 960 is a part where the resin enclosed between the adjacent core members 2 wraps around to the outer peripheral side.
  • FIG. 10 (a) and 10 (b) show that the stator St after resin molding is installed on a stator indicating member such as a housing H.
  • insulation between the stator St (particularly, the coil 300) and the housing H can be ensured. That is, even if a part of the coil 300 is exposed on the outer peripheral surface other than the convex portion 952 of the core member 2, the exposed portion does not come into contact with the inner peripheral wall of the housing portion H by the convex portion 952.
  • the number and positions of the convex portions 952 may be larger than the number of core members 2 as in the first embodiment, and the positions may be shifted in the left-right direction depending on the shape of the core members 2 and the like. May be.
  • the concave portion 902 of the mold 900 has a thin groove shape.
  • the groove has a width shorter than the outer peripheral width in the rotation direction of the core member 2, the same effect can be expected.
  • the convex portion 952 having a large width in the rotation direction is formed, and accordingly, the portion on which the outer peripheral side of the core member 2 is reliably molded increases, and the risk due to the exposure of the coil 300 can be prevented accordingly. it can.
  • the width of the convex portion 952 is increased, the contact area with the inner peripheral surface of the housing H is also increased, and an effect can be expected for securing the supporting force of the stator St.
  • the form which implements this invention was demonstrated, this invention is not limited to the said various example, A various change is possible in the range which does not deviate from the meaning.
  • part or all of the configuration of the first embodiment may be applied to the second embodiment, or vice versa.
  • the concave portion 802 of the first embodiment and the convex portion 952 of the second embodiment may be formed for each core member 2, and in this configuration, one number is increased or decreased from the other number. It may be.
  • the structure which forms the recessed part 802 and the convex part 952 alternately by adjacent core members may be sufficient.

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Abstract

　樹脂モールドされたステータの絶縁性等を確保する。回転軸方向に延伸するコア及び該コアの径方向外周側に巻き回されたコイルからなる複数のコアメンバが、回転軸心を中心として環状に配置された環状体を構成し、該環状体の径方向外周に樹脂モールド部を有する回転電機用ステータと、前記環状体の回転軸方向端面と所定のギャップを介して面対向するロータと、該ロータと接続されて共回りする回転軸と、回転軸を回転可能に支持する筺体とを有するアキシャルギャップ型回転電機であって、前記樹脂モールド部が、径方向外周に凹部を有するものであり、前記環状体の径方向外周が、前記凹部の底部の位置と同一又は回転軸心寄りの位置となるものであるアキシャルギャップ型回転電機。

Description

アキシャルギャップ型回転電機
　本発明は、アキシャルギャップ型回転電機及び回転電機用ステータに係り、樹脂でモールドされたステータを有するアキシャルギャップ型回転電機及び樹脂モールドされた回転でき用ステータに関する。
　省エネルギー化や輸送機器分野での電動化が進む中で，電動機や発電機の小型・高効率化が急務となっている。本来、小型化と、高効率とは相反する要素であるが、その両立性をどれだけ高いレベルで実現できるかが近年の課題となっている。こうした背景の小型・省スペース化や大トルク化が期待できるアキシャルギャップ型回転電機への注目度が高まっている。
　例えば、アキシャルギャップ型の電動機では、径方向の断面積が広い程トルクを出しやすいモータであることから扁平化が期待できる。アキシャルギャップ型電動機は、ステータとロータが夫々１つずつの「１ロータ・１ステータ」の構成、「１ステータ・２ロータ」或いは「２ステータ・１ロータ」等、様々な組み合わせが実現できる。
　特許文献１は、「１ステータ・２ロータ」で構成されたアキシャルギャップ型電動機を開示する。この電動機では、複数のコアメンバで構成されたステータを適用するようになっており、各コアメンバと概略同径の穴が設けられたケーシングに分割コアを軸方向挿入することで、これらを保持するようになっている。
　また、特許文献２は、複数のコアメンバから構成されるアキシャルギャップ型電動機であって、各コアメンバを電動機ハウジングの所定の位置に環状に配置し、これらを樹脂で一体にモールドしてハウジングに固定する構成を開示する。
　このようなモールディングの例として、複数のコアメンバを樹脂モールドで一体に成形する一手法を説明する。図１に、樹脂モールド時のコアメンバとモールド治具の様を示す縦断面の模式図である。本手法はステータのモールディングと同時に、ステータを電動機のハウジングに直接的に固定する手法である。ハウジングＨに、その内筒部と概略同径の外径を有する下金型６２を挿入する。ステータは、複数のコアメンバ２０を、軸心を中心として環状に配置される。ステータの中央には、シャフトの貫通部を形成するために筒状或いは柱体からなる中金型６１が設置される。その後、ハウジングＨの上方（下金型６２が挿入されたのと反対側のハウジング開口部側）から、樹脂封入孔が設けられた上金型６０が挿入され、コアメンバ２０が上金型６０、中金型６１、下金型６２及びハウジング５０の内周面に挟まれる状態となる。上金型６０等から樹脂が所定の圧力で封入されることで、各コアメンバ２０がモールドされることで、一体的に樹脂モールドされたステータが形成されるようになっている。なお、ハウジングＨに形成された穴部５１にも樹脂が封入されることで、ステータのハウジングＨへの固定を確実とするようになっている。
特開２０１２－５０２５０号公報 国際公開ＷＯ２０１３／１２１５９０Ａ１
　ここで、樹脂の封入圧によって、各コアメンバ２０の位置がズレる虞がある。コアメンバのズレは、各コアメンバの絶縁性が確保できないといった問題も招来する。例えば、モールド時の封圧でコアメンバがハウジング内周側にズレることで、コアメンバの外周に巻き回されたコイルがハウジング内周に接触し、この状態でモールドされるとコイルとハウジングの絶縁性が確保されない虞がある。したがって、上記の例の場合では、ズレによってハウジング内周と、コイルとの絶縁性を確保する何らかの手段を施す必要が生ずるとも言える。
　上記例は、ハウジングとステータの固定も兼ねたモールドであるが、ハウジングに代えて樹脂モールド用の独立した金型を用いて複数のコアメンバを樹脂モールドする場合、即ち樹脂モールドステータを単部品として製造する場合にも、樹脂の封入圧によるコアメンバのズレが生ずる虞がある。つまり、外周の一部にコイルが露出した樹脂モールドステータを得る結果となる虞がある。係る状態でハウジング等にステータを組み込めば、コイル露出部分とハウジング内周間の絶縁性に影響を及ぼす虞がある。
  性能や信頼性をより確保する樹脂モールドが望まれる。
　上記課題を解決するために、例えば請求の範囲に記載の構成を適用する。即ち回転軸方向に延伸するコア及び該コアの径方向外周側に巻き回されたコイルからなる複数のコアメンバが、回転軸心を中心として環状に配置された環状体を構成し、該環状体の径方向外周に樹脂モールド部を有する回転電機用ステータと、前記環状体の回転軸方向端面と所定のギャップを介して面対向するロータと、該ロータと接続されて共回りする回転軸と、回転軸を回転可能に支持する筺体とを有するアキシャルギャップ型回転電機であって、前記樹脂モールド部が、径方向外周に凹部を有するものであり、前記環状体の径方向外周が、前記凹部の底部の位置と同一又は回転軸心寄りの位置となる構成である。
　また、他の構成を示せば、回転軸方向に延伸するコア及び該コアの径方向外周側に巻き回されたコイルからなる複数のコアメンバが、回転軸心を中心として環状に配置された環状体を構成し、該環状体の少なくとも径方向外周に樹脂モールド部を有する回転電機用ステータと、前記環状体の回転軸方向端面と所定のギャップを介して面対向するロータと、該ロータと接続されて共回りする回転軸と、回転軸を回転可能に支持する筺体とを有するアキシャルギャップ型回転電機であって、前記樹脂モールド部が、回転軸心からの径方向距離が同一となる複数の凸部を径方向外周に有するものであり、前記環状体の径方向外周が、前記凸部の付け根の位置と同一又は回転軸心寄りの位置となる構成である。
　本発明によれば、ステータを確実に絶縁する効果を奏する。更に、コアメンバの外径方向への確実な位置決め効果を奏する。本発明の更なる課題・構成・効果は、以下の記載から明らかになる。
従来のステータを樹脂モールドする様の一例を示す模式図である。 本発明を適用した実施例１によるアキシャルギャップ型モータを展開した斜視図である。 実施例１によるアキシャルギャップ型モータのコアメンバの構成を示す模式図である。 実施例１によるアキシャルギャップ型モータの構成を示す縦断面図である。 実施例１によるステータモールド用の型の構成を示す斜視図である。 実施例１によるモールド用型にコアメンバを配置した様及び樹脂モールド後のステータの様を示す模式図である。 実施例１による樹脂モールド後のステータをハウジングに設置した様を示す模式図である。 実施例２によるアキシャルギャップ型モータのステータをモールドする型の構成を示す模式図である。 実施例２によるモールド型にコアメンバを配置した様及び樹脂モールド後のステータの様を示す模式図である。 実施例２による樹脂モールド後のステータをハウジングに設置した様を示す模式図である。
　以下，図面を用いて本発明を実施するための形態について説明する。
  図２に、本発明を適用した実施例１によるアキシャルギャップ型モータ１（以下、単に「モータ１」という。）の構成を示す展開斜視図を示す。なお、本例ではモータを例とするが、本発明はこれに限定されるものではなく、発電機にも適用できるものである。
　図２に示す様に、モータ１は、１つのステータＳｔと、これを軸方向から挟んだ２つのロータＲｔから構成される１ステータ・２ロータの電機子構成をとる。ステータＳｔと、各ロータＲｔとの間は所定のエアギャップが確保される。なお、本図において、ステータＳｔにモールドされる樹脂は図示していない。
　ステータＳｔは、コア１００、ボビン２００及びコイル３００を備える。
  コア１００は、磁性体の金属からなり、鋼板、粉体成形、ダイキャスト、積層コア等を適用することができる。本例では、箔帯（テープ状）からなる非結晶磁性体（アモルファス）金属を径方向に積層してなる積層鉄心を適用するものとする。積層片は径方向外側に向かうにつれて徐々に幅が大となっており、積層によって、断面が概略台形の柱体形状を有する。なお、積層片の積層方向は径方向に限らず、回転方向でもよい。渦電流の発生を防止するのに有利であるためである。また、箔帯を渦巻状のロールとして成形してもよい。また、コア１００の形状は楕円柱体、円柱体、他の多角径柱体及び断面が流線形の柱体でもよいし、柱体に限らず錐形上、錐台形上等種々の構成を適用することができる。
　ボビン２００は、絶縁性の樹脂からなる。コア１００の外径と概略同径の内径を有する筒形状を有する。なお、本発明はボビン２００に限定されるものではなく、コア１００と、コイル３００との絶縁性が確保できれば、絶縁紙や樹脂性のシート等或いはコア１００やコイル３００のコーティング剤等種々の構成を適用することができる。コイル３００は、銅線或いはアルミ線等からなる導通線であり、ボビン２００の外筒部に巻き回すようになっている。
　このようにコア１００、ボビン２００及びコイル３００から構成された複数のコアメンバ２が、回転軸Ｓｈを中心に環状に配置された環状体を構成し、後述する樹脂モールドによって一体的に形成されたステータＳｔを構成する。
　図３に、コアメンバ２の構成を示す。図３（ａ）において、コア１００が内筒に配置されたボビン２００は、軸方向の両端部において、コアの径方向外側に所定幅延伸する鍔部２０１を有する。コイル３００は、両鍔部２０１の間のボビン外筒部に巻き回される。ボビン２００の外筒部において、両鍔部２０１付近ではコイルの巻層数を少なくし、それを除く中央側により巻層数を多く巻回している。図３（ｂ）は、軸方向からコアメンバ２を観察した上面図である。同図に示すように、最も巻層数が多いボビン外筒部の中央寄りでは、鍔２０１の外周側において、コイル３００がその延伸幅と概略同じ或いは若干大となるように巻き回わされる（点線部）ようになっている。
  なお、本実施例では、ボビン２００に鍔部２０１を設ける構成であるが、本発明はこれに限定されず鍔部２０１の全部又は一部が無くてもよい。
　図２に戻り、ロータＲｔは、磁石４００、ロータコア５００、ロータフランジ６００からなる。磁石４００は、扇形の磁性体が磁極を交互にして環状に配置されてなる。ロータコア５００は、磁石４００を支持すると共に磁束を磁石と反対方向への磁束を短絡する環状部材である。鋼板、圧粉成形、箔帯の渦巻形成等からなる。渦巻形状の場合、渦電流の防止面で特に好適である。ロータフランジ６００は、ロータコア５００の全部又は一部を軸方向で内包する二重筒形状となる内周側突起６０１及び外周側突起６０２を有する。かかる突起によって、磁石４００やロータコア５００の位置決め及び回転に対する応力も得ることができる。磁石４００、ロータコア５００及びバックヨーク６００は、接着剤、溶接、嵌め込み或いはこれらの組合せによって結合される。
　図４（ａ）に、回転軸Ｓｈと電機子の構成を示す。ステータＳｔが、ハウジングＨの内筒に固定され、ロータＲｔが回転するようになっている。ハウジングＨへの固定は、接着剤やボルト留め或いは後述する樹脂モールドによって一体成形されたステータをハウジングＨ内に設置し、更に樹脂成形する等の種々の方法が適用できる。ロータＲｔは、回転軸Ｓｈの両軸端側に共回りするように固定され、ブラケットＢｒと回転軸Ｓｈが軸受Ｂｅによって回転可能に接続される。コイル３００への電流の導通により、ロータＲｔの回転力を得るようになっている。
　図４（ｂ）は、シャフト固定の他の構成例である。ハウジングＨに代えて、モータ１を適用先の機械要素に内蔵する場合の一例である。ステータＲｔの外周側は、他の機械要素と固定される。ステータＲｔ中央には、軸受ホルダＨ１を介して軸受Ｂｅと接続され、軸受Ｂｅの内輪側がシャフトＳｈと接続される。ロータＲｔは、シャフトＳｈと共回りするように固定される。ステータＳｔと他の機械要素との固定は図３（a）の例と同様である。
　次いで、本実施例の特徴の一つである、樹脂モールドについて説明する。
  図５に、ステータＳｔを樹脂モールドするための型７００の斜視図を示す。型７０２は、軸方向の一方側が開口した二重筒形状を有する環状体からなる。中央側に内筒部７０１、外側に外筒部７０２を備える。各筒部の間にコアメンバ２を環状に配置した後、上型（不図示）で封止して樹脂を封入するようになっている。
　また、外筒部７０２の内周面には、複数の突起部７０３が設けられる。突起部７０３は、型７００に配置するコアメンバ２の数分が設けられる。突起部７０３は、夫々が回転方向で等間隔の配置となる。突起部７０３は、断面が概略半円形の形状を有し、外筒部７０２の内周面を軸方向に沿って形成される。
　なお、突起部７０３は、半円形の断面形状に限るものではなく、矩形でも三角形等でもよいが、コイル３００の露出面積の狭小化及び損傷等の面からは半円形が好ましいとも言える。
　内筒部７０１の外周と、それに対向する各突起部７０３の軸心側先端との間の長さＬ１は、コアメンバ２の軸心側部分から径方向外周部分までの長さと概略同じ或いは若干大となっている。
  なお、コアメンバ２の軸心側の部分及び径方向外周部分とは、ボビン２００の延伸方向先端或いはコイル３００がボビン２００の延伸方向先端を越えた巻層数で巻き回される場合には、当該コイル３００の軸心側の部分及び外周寄りの部分である。
　図６（ａ）に、コアメンバ２を型７００に配置した様を示す。コアメンバ２
を配置する際、全てのコアメンバ２の径方向外周側の一部が突起部７０３と対向するように配置される。換言すれば、径方向外周側で、隣接するコアメンバ７０２との間に突起部７０３が位置することがないように配置される。本実施例では、突起部７０３が、コアメンバ２の最外周寄りの部分の中央付近に設置するものとする。
　図６（ｂ）は、樹脂モールド後のステータＳｔの様を示す。同図において、特にステータＳｔの外周側に形成された樹脂８００の部分のみを示している。外周側の樹脂８００には、突起７０３によって一部に凹部８０２が形成され、当該凹部以外の外周面（説明の便宜上「凸部８０１」と称する場合がある。）は、樹脂８００が十分に充填され、ステータＳｔの最外周側にコイル３００が露出することがない。即ち樹脂封入圧によって、コアメンバ２が径方向にズレたとしても、突起部７０３の軸心方向頭頂部が、コアメンバ２の最外周側において、コイル３００（又は鍔部２１０）の一部と当設することから、当該接触部分よりも更に外周側に樹脂８００が回りこむ流路が確保される。そして、コイル３００と型の突起部７０３の接触部分（凹部８０２の軸心側の底部）で僅かにコイル３００が露出する程度となる。
　また、上述のように、各突起部７０３と、型７００の内筒部７０１外周と軸心方向の距離Ｌ１が同一であるため、各凹部８０２の底部と回転軸心との距離も同一となる。
　なお、図６（ｃ）は、ステータＳtの軸方向端面側に形成された樹脂部分を示す一部拡大図である。樹脂８００は、ボビンの鍔部２１０上にも形成されるようになっており、ボビン２００からコア１００が突出する部分には、樹脂モールドされないようになっている。なお、このコア１００の突出部分全体を樹脂モールドするようにしてもよいし、ステータＳｔの外周側のみを樹脂モールドする構成であってもよい。
　図７に、このようにして形成されたステータＳｔを、ハウジングＨ等のステータ支持部材に設置した様を示す。図６（ａ）、（ｂ）に示すように、ハウジングＨの内周壁に対しては、ステータＳｔに形成された樹脂部分のうち凸部８０１が接するが、コイル３００が接触することはない。
　以上、実施例１によれば、ステータ（特に、コイル３００）Ｓｔの絶縁性を確実に確保することができる。
　また、ステータコアメンバ２毎に、凹部８０２が形成されることで、各コアメンバ２の樹脂封入圧に対するズレに対応した絶縁性を確保することができる。
  また、型７００の凸部７０３の厚みによるコアメンバ２と、型７００内周との隙間が、コアメンバ２外周側への樹脂の回り込みを確実にする。
  なお、実施例１では、コアメンバ２毎に１つの凹部８０２を形成するようにしたが、各コアメンバに複数の凹部８０２を形成するようにしてもよい。また、実施例１では、凹部８０２を、コアメンバ２の外周側の中央に形成したが、必ずしも中央で有る必要はなく、コアメンバ２の形状等によって中央から左右回転方向の位置に形成するようにしてもよい。
　実施例１は、型７００の内周に凸部７０３を設け、ステータＳｔに凹部８０２を形成することで、コイル３００の絶縁性を確保する構成であった。実施例２は、型７００の内周に、コアメンバ２の数に応じた凹部９０３を形成し、ステータＳｔの最外周に、樹脂による凸部９５２を形成する点を特徴の一つとする。
　図８に、型９００の斜視図を示す。型９００も、実施例１の型７００（図４）と同様に、軸方向の一方側が開口した二重筒形状を有する。型９００は、実施例１と異なり、外周筒状部の内周に、凸部ではなく、凹部９０２が形成される。凹部９０２以外の内周面から内側筒状部の外周までの径方向長さＬ２は、コアメンバ２の径方向長さと概略同一又は若干大となっている。本実施例において、若干大とすることで、コアメンバの外周側に樹脂が回り込む流路をより確保できるという効果を期待することができる。
　図９（ａ）に、型９００にコアメンバ２が環状配置された様を示す。各コアメンバ２の外周側と、型９００の内周壁との間には隙間が形成されると共に、凹部９０２にはその径方向幅分の隙間が更に形成される。
　図９（ｂ）に、樹脂モールド後のステータＳｔの様を示す。なお、本実施例もスレータＳｔの軸方向端面側の樹脂は図示しないが、図６（ｃ）と同様に、鍔部２１０も樹脂でモールドされるものとする。ステータＳｔの外周には、各コアメンバ２に回転軸心方向に対向する凸部９５２が形成される。凸部９５２と対向するコアメンバ２の外周位置は、凸部９５２の付け根の位置よりも回転軸心寄りの位置となり、凸部９５２の径方向先端は、ステータＳｔの径方向で最外周の位置となる。
　また、ステータＳｔ外周の凸部９５２以外の部分は、コアメンバ２のズレ等によって、コイル３００の一部が肉薄のモールド又は一部が露出した状態となったとしても、それよりも径方向外側に位置する凸部９５２によってハウジングＨ内周に接触することがなく、絶縁性を確保することができる。
　なお、符号９６０で示す部分は、隣接するコアメンバ２間に封入された樹脂が外周側まで回り込んだ部分である。
　図１０（ａ）、（ｂ）に、樹脂モールド後のステータＳｔが、ハウジングＨ等のステータ指示部材に設置された様を示す。ステータＳｔの外周側面において、ハウジングＨの内周壁と接触するのは、凸部９５２のみである。
　以上のように、実施例２によれば、ステータＳｔ（特に、コイル３００）と、ハウジングＨとの絶縁性を確保することができる。即ち仮にコアメンバ２の凸部９５２以外の外周面にコイル３００の一部が露出していたとしても、凸部９５２によって、当該露出部分がハウジン部Ｈの内周壁と接触することがない。
　なお、本実施例でも、凸部９５２の数や位置は、実施例１と同様にコアメンバ２の数よりも多くても良いし、コアメンバ２の形状等に応じて、その位置が左右方向にずれてもよい。
　また、本実施例では、型９００の凹部９０２を細い溝形状としたが、コアメンバ２の回転方向の外周幅よりも短い幅の溝であれば、同様の効果を期待することができる。この場合、当該回転方向に幅が大となる凸部９５２が形成され、その分、コアメンバ２の外周側が確実にモールドされる部分が多くなり、コイル３００の露出によるリスクをその分防止することができる。更に、凸部９５２の幅が大となることで、ハウジングＨの内周面との接触面積も増加し、ステータＳｔの支持力の確保にも効果が期待できる。
　以上、本発明を実施する形態について説明したが、本発明は上記種々の例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。例えば、実施例１の構成の一部又は全部を実施例２に適用しても良いし、その逆であってもよい。具体的には、コアメンバ２毎に、実施例１の凹部８０２と、実施例２の凸部９５２を形成するようにしても良いし、当該構成において、一方の数を他方の数より増減するようにしてもよい。また、隣接するコアメンバ同士で交互に凹部８０２と、凸部９５２とを形成する構成であってもよい。
　Ｓｔ…ステータ、Ｒｔ…ロータ、Ｈ…ハウジング、Ｂｒ…ブラケット、Ｓｈ…シャフト、Ｂｅ…軸受、Ｈｌ…軸受ホルダ、１…アキシャルギャップ型モータ、コアメンバ２、５０…ハウジング、５１…穴部、６０…上金型、６１…中金型、６２…下金型、１００…コア、
２００…ボビン、２１０…鍔部、３００…コイル、４００…磁石、５００…ロータコア、６００…ロータフランジ、６１０…ロータフランジ内径側突部、６２０…ロータフランジ外径側突部、７００…型、７０１…内筒部、７０２…外筒部、７０３…突起部、８００…樹脂、８０１…凸部、８０２…凹部、９００…型、凹部…９０２、凸部…９５２

Claims (18)

  1. 　回転軸方向に延伸するコア及び該コアの径方向外周側に巻き回されたコイルからなる複数のコアメンバが、回転軸心を中心として環状に配置された環状体を構成し、該環状体の径方向外周に樹脂モールド部を有する回転電機用ステータと、
    　前記環状体の回転軸方向端面と所定のギャップを介して面対向するロータと、
    　該ロータと接続されて共回りする回転軸と、
    　回転軸を回転可能に支持する筺体とを有するアキシャルギャップ型回転電機であって、
    　前記樹脂モールド部が、径方向外周に凹部を有するものであり、
    　前記環状体の径方向外周が、前記凹部の底部の位置と同一又は回転軸心寄りの位置となるものであるアキシャルギャップ型回転電機。
  2. 　請求項１に記載のアキシャルギャップ型回転電機であって、
    　前記凹部が、前記コアメンバの径方向外周と回転軸心方向で対向する位置に設けられたものであるアキシャルギャップ型回転電機。
  3. 　請求項１に記載のアキシャルギャップ型回転電機であって、
    　前記樹脂モールド部が、少なくとも前記コアメンバと同数の凹部を有するものであり、
    　各コアメンバの径方向外周に少なくとも１つの凹部が対向するものであるアキシャルギャップ型回転電機。
  4. 　請求項１に記載のアキシャルギャップ型回転電機であって、
    　前記凸部が、回転方向に等間隔で設けられたものであるアキシャルギャップ型回転電機。
  5. 　請求項１に記載のアキシャルギャップ型回転電機であって、
    　前記樹脂モールド部が、前記凹部を除いた外周側の面で、前記ハウジングの内周面と接触するものであるアキシャルギャップ型回転電機。
  6. 　回転軸方向に延伸するコア及び該コアの径方向外周側に巻き回されたコイルからなる複数のコアメンバが、回転軸心を中心として環状に配置された環状体を構成し、該環状体の径方向外周に樹脂モールド部を有する回転電機用ステータであって、
    　前記樹脂モールド部が、径方向外周に凹部を有するものであり、
    　前記環状体の径方向外周が、前記凹部の底部の位置と同一又は回転軸心側寄りの位置となるものである回転電機用ステータ。
  7. 　請求項６に記載の回転電機用ステータであって、
    　前記凹部が、前記コアメンバの径方向外周と回転軸心方向で対向する位置に設けられたものである回転電機用ステータ。
  8. 　請求項６に記載の回転電機用ステータであって、
    　前記凹部が、少なくとも前記コアメンバと同数の凹部を有するものであり、
    　各コアメンバの径方向外周に少なくとも１つの凹部が回転軸心方向で対向するものである回転電機用ステータ。
  9. 　請求項８に記載の回転電機用ステータであって、
    　前記凹部が、回転方向に等間隔に設けられたものである回転電機用ステータ。
  10. 　回転軸方向に延伸するコア及び該コアの径方向外周側に巻き回されたコイルからなる複数のコアメンバが、回転軸心を中心として環状に配置された環状体を構成し、該環状体の少なくとも径方向外周に樹脂モールド部を有する回転電機用ステータと、
    　前記環状体の回転軸方向端面と所定のギャップを介して面対向するロータと、
    　該ロータと接続されて共回りする回転軸と、
    　回転軸を回転可能に支持する筺体とを有するアキシャルギャップ型回転電機であって、
    　前記樹脂モールド部が、回転軸心からの径方向距離が同一となる複数の凸部を径方向外周に有するものであり、
    　前記環状体の径方向外周が、前記凸部の付け根の位置と同一又は回転軸心寄りの位置となるものであるアキシャルギャップ型回転電機。
  11. 　請求項１０に記載のアキシャルギャップ型回転電機であって、
    　前記凸部が、前記コアメンバの外周と回転軸心方向で対向する位置に設けられたものであるアキシャルギャップ型回転電機。
  12. 　請求項１０に記載のアキシャルギャップ型回転電機であって、
    　前記樹脂モールド部が、前記コアメンバの数と同数の凸部を少なくとも有するものであり、
    　各コアメンバの径方向外周に少なくとも１つの凸部が回転軸心方向で対向する位置に設けられたものであるアキシャルギャップ型回転電機。
  13. 　請求項１０に記載のアキシャルギャップ型回転電機であって、
    　前記凸部が、回転方向に等間隔で設けられたものであるアキシャルギャップ型回転電機。
  14. 　請求項１０に記載のアキシャルギャップ型回転電機であって、
    　前記樹脂モールド部が、前記凹部を除いた外周側の面で、前記ハウジングの内周面と接触するものであるアキシャルギャップ型回転電機。
  15. 　回転軸方向に延伸するコア及び該コアの径方向外周側に巻き回されたコイルからなる複数のコアメンバが、回転軸心を中心として環状に配置された環状体を構成し、該環状体の少なくとも径方向外周に樹脂モールド部を有する回転電機用ステータであって、
    　前記樹脂モールド部が、回転軸心からの径方向距離が同一となる複数の凸部を径方向外周に有するものであり、
    　前記環状体の径方向外周が、前記凸部の付け根の位置と同一又は回転軸心寄りの位置となるものである回転電機用ステータ。
  16. 　請求項１５に記載の回転電機用ステータであって、
    　前記凸部が、前記コアメンバの外周と回転軸心方向で対向する位置に設けられたものである回転電機用ステータ。
  17. 　請求項１５に記載の回転電機用ステータであって、
    　前記樹脂モールド部が、前記コアメンバと同数の凸部を少なくとも有するものであり、
    　各コアメンバの径方向外周に少なくとも１つの凸部が回転軸心方向で対向する位置に設けられたものである回転電機用ステータ。
  18. 　請求項１５に記載の回転電機用ステータであって、
    　前記凸部が、回転方向に等間隔で設けられたものである回転電機用ステータ。
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