WO2022158184A1 - モータ - Google Patents

Abstract

回転軸方向における小型化を図る。　モータ（１）は、内周部（１１１）及び外周部（１１２）を有するステータハウジング（１１）と、ステータハウジング（１１）の外周部（１１２）に支持されるステータ（１２）と、ステータハウジング（１１）及びステータ（１２）を覆うロータハウジング（１３）と、ロータハウジング（１３）の外周部（１３２）に支持されるマグネット（１４）と、を備える。ステータ（１２）は、マグネット（１４）の内側に設けられていて、ステータハウジング（１１）に支持されるとともに回転軸方向において位置決めされる第１面と、回転軸方向において外部に対向する第２面と、を有する。マグネット（１４）は、ロータハウジング（１３）に支持される面が、回転軸方向においてステータコア（１２０）の上面部（１２１）の側に設けられている。

Description

モータ

　本発明は、モータに関する。

　アウターロータ型のモータにおいて、ロータケースの内側に駆動用マグネットと位置検出用マグネットが軸方向に沿って固定されたロータを有するブラシレスモータが知られている（例えば、特許文献１参照）。上記ブラシレスモータは、駆動用マグネットと位置検出用マグネットとの間に、これらの周方向の位置決めを行う位置決め部を有する円環状の隔離板を配されている。

特開２０１８－１１７４２９号公報

　一般に、アウターロータ型のモータにおいて、ロータハウジングは、径方向においてステータハウジングと対向するように配置される。従来のアウターロータ型のモータにおいて、ステータコア、及び、マグネットの回転軸方向の位置決め方向が、それぞれの回転軸方向において向かい合うように構成されていた。このため、従来のアウターロータ型のモータは、例えば、製造時のバラつき等の影響を考慮して、回転軸方向においてステータコアとロータハウジングとの隙間を大きく取る必要があった。つまり、従来のアウターロータ型のモータは、ステータコアにおける厚さの変化を考慮すると、ロータハウジングが大型化してしまっていた。

　また、モータにおいて、モータの特性を決めるトルク定数を変化させるために、磁路幅を変化させることが一般的に行われている。この場合において、モータの磁路幅を変化させるために、ステータコアの積層方向（回転軸方向）の長さを変化させる。

　しかしながら、従来のモータにおいて、ステータコアの積層方向の長さを変化させる場合に、例えば、ステータコアの積層方向の長さを増やすとマグネットとステータコアの回転軸方向における中心がずれてしまうという問題があった。このため、従来のモータにおいて、回転軸方向における中心の位置を合わせるために、ロータハウジング、及び、ステータハウジングそれぞれの厚さに合わせて設計する必要があった。

　本発明は、回転軸方向における小型化を図ることができるモータを提供することを課題の一例とする。

　本発明に係るモータは、内周部及び外周部を有するステータハウジングと、前記ステータハウジングの外周部に支持されるステータと、前記ステータハウジング及び前記ステータを覆うロータハウジングと、前記ロータハウジングの外周部に支持されるマグネットと、備え、前記ステータは、前記マグネットの内側に設けられ、前記ステータハウジングに支持されるとともに回転軸方向において位置決めされる第１面と、回転軸方向において外部に対向する第２面と、を有し、前記マグネットは、前記ロータハウジングに支持される面が、回転軸方向において前記ステータの第１面の側に設けられている。

　本発明の一態様に係るモータにおいて、前記ステータの第１面と前記ロータハウジングとの間には、回転軸方向において空隙が形成されている。

　本発明の一態様に係るモータにおいて、前記ステータハウジングは、回転軸方向において前記ステータの第１面を位置決めする位置決め部を有する。

　本発明の一態様に係るモータにおいて、前記ロータハウジングは、回転軸方向において前記マグネットの前記ロータハウジングに支持される面を位置決めする位置決め部を備える。

　本発明の一態様に係るモータにおいて、前記ロータハウジングは、前記位置決め部から回転軸方向に突出する第二位置決め部を有する。

　本発明に係るモータによれば、回転軸方向における小型化を図ることができる。

本発明の実施の形態に係るモータの構成を概略的に示す斜視図である。 図１に示すモータの平面図である。 図１に示すモータの側断面図である。

　以下、本発明の実施の形態に係るモータについて図面を参照しながら説明する。

　図１は、本発明の実施の形態に係るモータ１の構成を概略的に示す断面図である。図２は、モータ１の平面図である。図３は、モータ１の側断面図である。

　以下の説明では、便宜上、モータ１が回転する際の回転軸線ｘが延びる方向を軸線ｘ方向とする。軸線ｘ方向は、回転軸方向ともいう。また、以下の説明では、便宜上、軸線ｘ方向において矢印ａ方向を上側ａとし、矢印ｂ方向を下側ｂとする。また、軸線ｘに垂直な径方向において、軸線ｘから遠ざかる方向（図２，３の矢印ｃ方向）を外周側ｃとし、軸線ｘに向かう方向（図２，３の矢印ｄ方向）を内周側ｄとする。以下の説明では、便宜上、図３に示す方向をモータ１の側面とする。また、以下の説明では、便宜上、モータ１を上側ａから下側ｂに向かって見る方向を平面、下側ｂから上側ａに向かって見る方向を底面とする。

　図３に示すように、本実施の形態に係るモータ１は、内周部１１１及び外周部１１２を有するステータハウジング１１と、ステータハウジング１１の外周部１１２に支持され、ステータコア１２０とコイル１７とを有するステータ１２と、ステータハウジング１１及びステータ１２を覆うロータハウジング１３と、ロータハウジング１３の外周部１３２に支持されるマグネット１４と、を備える。ステータ１２は、マグネット１４の内側に設けられていて、ステータハウジング１１に支持されるとともに回転軸方向において位置決めされる第１面であるステータコア１２０の上面部１２１と、回転軸方向において外部に対向する第２面である下面部１２２と、を有する。マグネット１４は、ロータハウジング１３に支持される面である上面部１４１が、回転軸方向においてステータコア１２０の上面部１２１の側に設けられている。以下、モータ１の構成及び動作を具体的に説明する。

［モータの構成］
　モータ１は、上述したように、主な構成要素として、ステータハウジング１１、ステータ１２、ロータハウジング１３、マグネット１４、及び、軸受１６を備える。

　ステータハウジング１１は、上述した内周部１１１及び外周部１１２に加えて、軸受ホルダ１１４、連結部１１５を有する。図２に示すように、ステータハウジング１１は、上述した内周部１１１及び外周部１１２が軸線ｘを中心とした円環状に形成されている。

　図３に示すように、内周部１１１は、軸線ｘ方向に延びる円筒状または略円筒状に形成されている。内周部１１１は、内周側ｄの面に、軸受１６を保持する軸受ホルダ１１４を有する。軸受ホルダ１１４は、軸受１６の数に応じて、例えば２つ設けられている。軸受ホルダ１１４は、軸受１６の外輪１６１の外周側ｃの面を保持する。

　外周部１１２は、軸線ｘ方向を中心とした円環状または略円環状に形成されている。外周部１１２は、内周側ｄに連結部１１５が接続している。外周部１１２は、外周側ｃの面に、ステータ１２のステータコア１２０の内周側ｄの内周面部１２３が面している。外周部１１２は、軸線ｘ方向においてステータ１２のステータコア１２０の第１面である上面部１２１を位置決めする位置決め部１１６を有する。

　位置決め部１１６は、軸線ｘ方向において、ステータハウジング１１の外周部１１２における上側ａの端部に設けられている。また、位置決め部１１６は、径方向において、外周部１１２の外周側ｃの面から外周側ｃに向かって突出している。位置決め部１１６は、ステータコア１２０の上面部１２１に接することで、ステータコア１２０の軸線ｘ方向を位置決めする。

　連結部１１５は、内周部１１１と外周部１１２とを連結する。連結部１１５は、例えば、内周部１１１から外周部１１２に向かって径方向に延びている。

　ステータコア１２０は、珪素鋼板等の磁性体の積層体となっている。ステータコア１２０は、環状部、及び、環状部から外周側ｃへ向かって延びるように形成された複数の磁極部であるティース部からなる。内周面部１２３が、ステータハウジング１１の外周部１１２の外周側ｃの面に固定されていることにより、ステータ１２は、ステータハウジング１１に固定されている。

　ステータコア１２０のティース部には、絶縁部材となる不図示のインシュレータが装着されている。コイル１７は、複数のティース部の各々の周囲に装着されたインシュレータに巻き回されている。ステータコア１２０とコイル１７とは、このインシュレータによって絶縁されている。なお、絶縁部材は、ステータコア１２０とコイル１７とが絶縁されていればよく、インシュレータに限らず、例えば、絶縁塗装、絶縁紙、インシュレーションシート等の構造を用いてもよい。

　ロータハウジング１３は、マグネット１４が取り付けられる。ロータハウジング１３は、全体として略円環状を成している。ロータハウジング１３は、図２に示すように、内周部１３１及び外周部１３２が軸線ｘを中心とした円環状に形成されている。

　図３に示すように、内周部１３１は、軸線ｘ方向に延びる円筒状または略円筒状に形成されている。内周部１３１は、外周側ｃの面が、軸受１６の内輪１６２の内周側ｄの面に保持されている。つまり、内周部１３１は、モータ１において回転軸として機能する。

　外周部１３２は、軸線ｘ方向を中心とした円環状または略円環状に形成されている。外周部１３２は、内周側ｄに連結部１３４が接続している。外周部１３２は、内周側ｄの面に、マグネット１４の外周側ｃの面が面している。

　ロータハウジング１３の、軸方向（軸線ｘ方向）に垂直な断面において、マグネット１４の断面が長方形として表れる（図３参照）。ロータハウジング１３は、軸線ｘ方向においてマグネット１４のロータハウジング１３に支持される面であり、上側ａの面である上面部１４１を位置決めする位置決め部１３３を備える。

　位置決め部１３３は、軸線ｘ方向において、ロータハウジング１３の外周部１３２の上側ａに設けられている。また、位置決め部１３３は、径方向において、外周部１３２の内周側ｄの面から内周側ｄに向かって突出している。位置決め部１３３は、マグネット１４の上面部１４１に接することで、マグネット１４の軸線ｘ方向を位置決めする。

　また、ロータハウジング１３の外周部１３２には、マグネット１４の内周側ｄの位置決めを行う為、第二位置決め部１３５が設けられている。第二位置決め部１３５は、位置決め部１３３の内周側ｄの端部から、下側ｂに向けて突出している。第二位置決め部１３５でマグネット１４の径方向の位置決めを行うことによって、マグネット１４の寸法公差や内外径の同軸度、他部材との嵌めあい隙間等の影響を受ける事無く、最小限の公差累積でマグネット１４を取り付けられるため、ステータ１２とマグネット１４とのエアギャップを狭小化した設計が可能となる。そのため、モータ出力を向上させることが可能となる。なお、第二位置決め部１３５は、回転中心となる内周部１３１と同時旋盤加工により精度良く加工出来るため、製造加工が容易にモータ出力を向上させることが可能となる。

　連結部１３４は、内周部１３１と外周部１３２とを連結する。連結部１３４は、例えば、内周部１３１から外周部１３２に向かって径方向に延びている。ステータ１２の上面部１２１とロータハウジング１３の連結部１３４の下側ｂの面との間には、軸線ｘ方向において空隙Ｓが形成されている。

［モータの作用］
　次に、以上説明した構成を備えるモータ１の作用について説明する。

　モータの特性を決めるトルク定数（Ｋｔ）は、以下の式（１）で表される。式（１）において、Ｒ：モータの回転半径、Ｎ：コイル巻数、ｂ：磁束密度、Ｌ：磁路幅（マグネットの軸線ｘ方向の長さ）、である。

　Ｋｔ＝２×Ｒ×Ｎ×ｂ×Ｌ　　　　　　　　　　　　・・・（１）

　モータ１において、上述した式（１）の数値を調整してトルク定数を変化させる際に、モータ１の磁路幅（Ｌ）を変化させることが一般的である。磁路幅を変化させるために、モータ１において、ステータコア１２０の積層方向（軸線ｘ方向）の長さ、具体的にはステータコア１２０の厚さを変化させる。

　モータ１は、例えば、ドローン用のアウターローターモータとして用いられる場合に、ステータ１２の天面側（上側ａ）の面に不図示のプロペラが取り付けられ、それに対向するロータハウジング１３の底面側（下側ｂ）の面が不図示の機体に取り付けられる。

　モータ１は、組み立ての際に、ステータハウジング１１に対してステータ１２を、ロータハウジング１３に対してマグネット１４を、それぞれ軸線ｘ方向から組み付ける。このため、モータ１において、ステータハウジング１１は、ステータ１２の軸線ｘ方向の位置決めを行う部位（位置決め部）が必要である。同様に、モータ１において、ロータハウジング１３は、マグネット１４の軸線ｘ方向の位置決めを行う位置決め部が必要である。

　ここで、ステータコア１２０及びマグネット１４それぞれの軸線ｘ方向の位置決め面の向いている方向が向かい合う場合が考えられる。具体的には、例えば、ステータハウジング１１の位置決め部が軸線ｘ方向において下側ｂに、ロータハウジング１３の位置決め部が軸線ｘ方向において上側ａに設けられているような場合が考えられる。このような場合に、ステータコア１２０の厚さを変化させようとすると、マグネット１４とステータコア１２０との軸線ｘ方向における中心がずれてしまう。

　一方、以上説明したように、モータ１は、ステータ１２のステータコア１２０の軸線ｘ方向の位置決めを行う位置決め部１１６と、マグネット１４の軸線ｘ方向の位置決めを行う位置決め部１３３とは、ともに下側ｂを向いている。つまり、ステータコア１２０の軸線x方向における位置決め方向とマグネット１４の軸線x方向における位置決め方向は一致している。

　以上のように構成されていることにより、モータ１によれば、ステータコア１２０の厚さを変化させる場合に、例えば、ステータコア１２０の厚さを変化させてもマグネット１４とステータコア１２０との軸線ｘ方向における中心がずれてしまうことを防ぐことができる。つまり、モータ１によれば、ステータコア１２０とマグネット１４との軸線ｘ方向における中心の位置を容易に合わせることができる。

　また、位置決め部１１６と位置決め部１３３とが、ともに軸線ｘ方向において上側ａに設けられていることにより、モータ１によれば、ステータコア１２０の積層厚にバラつきが生じてもロータハウジング１３との隙間である空隙Ｓが狭くなることを防ぐことができる。つまり、モータ１によれば、設計上の空隙Ｓを狭く設計することができるため、構成を小型化することができる。

　従って、位置決め部１１６と位置決め部１３３とが、ともに軸線ｘ方向において上側ａに設けられているモータ１によれば、回転軸方向における小型化を図ることができる。

　その他、当業者は、従来公知の知見に従い、モータ１を適宜改変することができる。かかる改変によってもなお本発明の構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。

１…モータ、１１…ステータハウジング、１２…ステータ、１３…ロータハウジング、１４…マグネット、１６…軸受、１７…コイル、１１１…内周部、１１２…外周部、１１４…軸受ホルダ、１１５…連結部、１１６…位置決め部、１２０…ステータコア、１２１…上面部、１２２…下面部、１２３…内周面部、１３１…内周部、１３２…外周部、１３３…位置決め部、１３４…連結部、１３５…第二位置決め部、１４１…上面部、１６１…外輪、１６２…内輪

Claims (5)

1. 　内周部及び外周部を有するステータハウジングと、
   　前記ステータハウジングの外周部に支持されるステータと、
   　前記ステータハウジング及び前記ステータを覆うロータハウジングと、
   　前記ロータハウジングの外周部に支持されるマグネットと、
   を備え、
   　前記ステータは、
   　前記マグネットの内側に設けられ、前記ステータハウジングに支持されるとともに回転軸方向において位置決めされる第１面と、回転軸方向において外部に対向する第２面と、
   　を有し、
   　前記マグネットは、
   　前記ロータハウジングに支持される面が、回転軸方向において前記ステータの第１面の側に設けられている、
   　モータ。
2. 　前記ステータの第１面と前記ロータハウジングとの間には、回転軸方向において空隙が形成されている、
   　請求項１に記載のモータ。
3. 　前記ステータハウジングは、
   　回転軸方向において前記ステータの第１面を位置決めする位置決め部を有する、
   　請求項１または２に記載のモータ。
4. 　前記ロータハウジングは、
   　回転軸方向において前記マグネットの前記ロータハウジングに支持される面を位置決めする位置決め部を備える、
   　請求項１から３のいずれか１項に記載のモータ。
5. 　前記ロータハウジングは、
   　前記位置決め部から回転軸方向に突出する第二位置決め部を有する、
   　請求項４に記載のモータ。

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