アキシャルギャップ型電動機

【課題】簡単な構造でロータバックヨークの共振による振動を抑えるとともに、ロータバックヨークの抜け落ちを防ぐことができるアキシャルギャップ型電動機を提供する。
【解決手段】ステータ１０の両側に所定の空隙をもって対向的に配置される一対のロータ２０、３０を備えた電動機であって、ロータ２０は、シャフト４０に圧入される円盤状のロータ保持部材２１と、ロータ保持部材２１の外周部２１１に圧入される孔２２１を有する円環状のロータバックヨーク２２とを備え、ロータ保持部材２１の外周部２１１には、孔２２１の内周縁部２２２を受けるツバ部２１２が延在し、ロータ３０は、ロータ保持部材３１とロータバックヨーク３２とを備え、ロータ２０と同じ構造になっている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アキシャルギャップ型電動機に関し、特に、ロータバックヨークの共振による振動を抑えることができるアキシャルギャップ型電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ステータとロータがロータの軸線方向に所定の空隙をもって対向的に配置されたアキシャルギャップ型電動機が知られている。この種の電動機におけるロータは、例えば、シャフトに一体化された円盤状のフランジと、ダイキャスト合金で形成されたロータフレームを介してフランジに取付けられた円盤状のロータバックヨークとを備えたロータがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このロータは、ロータバックヨークの径方向の長さが短くなっているため、ロータバックヨークがシャフトまで伸びた構造に比べて、ロータバックヨークの固有振動数が高くなり、実使用回転数での共振の発生を回避でき、結果として、ロータバックヨークの共振による振動を抑えることが可能になっている。
【０００４】
しかしながら、上述のロータは、フランジとロータバックヨークとをダイキャスト合金で結合するため、金型が必要であり、コストがかかるという問題点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１４８３１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記問題点に鑑み、簡単な構造でロータバックヨークの共振による振動を抑えるとともに、ロータバックヨークの抜け落ちを防ぐことができるアキシャルギャップ型電動機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明のアキシャルギャップ型電動機は、ステータとロータがロータの軸線方向に所定の空隙をもって対向的に配置され、ロータは、シャフトと、シャフトの外径側に形成される円盤状のロータ保持部材と、ロータ保持部材の外周部に圧入される孔が形成されている円環状のロータバックヨークとを備え、ロータ保持部材のステータ対向面側の外周部には、ロータバックヨークの孔の内周縁部を受けるツバ部が外径方向に延在している。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のアキシャルギャップ型電動機によれば、ロータは、シャフトの外径側に形成されるロータ保持部材にロータバックヨークを圧入するだけの簡単な構造でロータバックヨークの固有振動数を高くすることができ、ロータバックヨークの共振による振動を抑えることができる。
【０００９】
また、本発明のアキシャルギャップ型電動機によれば、ロータは、ロータ保持部材のステータ対向面側の外周部にロータバックヨークの孔の内周縁部を受けるツバ部が延在しているため、ステータコアからの磁気吸引力の影響を受けて、ロータバックヨークがロータ保持部材から抜け落ちるのを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明によるアキシャルギャップ型電動機を示す断面図である。
【図２】本発明によるアキシャルギャップ型電動機のロータを示す部分断面図である。
【図３】本発明によるアキシャルギャップ型電動機のその他のロータを示す部分断面図である。
【図４】本発明によるアキシャルギャップ型電動機のその他のロータを示す部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づき詳細に説明する。図１および図２に示すように、本実施形態におけるアキシャルギャップ型電動機は、環状のステータ１０と、ステータ１０の両側に所定の空隙をもって対向的に配置される円盤状の一対のロータ２０、３０とを備えている。ロータ２０、３０はシャフト４０を共有しており、ステータ１０は、シャフト４０を固定する一対のベアリング５０、６０を内周側に備えている。
【００１２】
このアキシャルギャップ型電動機は、シャフト４０を中心に、ブラケット蓋８０、回路基板７０、ロータ２０、ステータ１０、ロータ３０、ブラケット蓋９０が順次配置されている。ステータ１０は、ステータコア１３のティース部１３１、１３２を残して覆ったインシュレータ１４に巻線１５を巻回した９個のコアメンバー１２を環状に連結した状態で、モールド樹脂１６で一体的に形成されている。
【００１３】
ステータ１０には、シャフト４０が挿入されるシャフト挿入孔１６１と、シャフト挿入孔１６１に連続的に形成され、ベアリング５０、６０がそれぞれ収容される一対のベアリング収容穴１６２と、回路基板７０が配置される基板配置段部１６３と、ブラケット蓋８０、９０がそれぞれ嵌合される一対の蓋嵌合段部１６４とがモールド樹脂１６で一体的に形成されている。
【００１４】
ベアリング５０、６０と、ロータ２０、３０との間には、環状に形成された一対のスペーサ５１、６１が設けられる。スペーサ５１、６１はそれぞれ、ベアリング５０、６０の内輪と、後述するロータ保持部材２１、３１に当接するように配置されて、ベアリング５０、６０と、ロータ保持部材２１、３１との間に隙間を確保している。この隙間により、ロータ保持部材２１、３１がステータ１０に接触しないようにしている。回路基板７０は、シャフト４０が挿入される孔７１を有する円盤状に形成され、回路基板７０上には、アキシャルギャップ型電動機を駆動制御する電動機駆動部が搭載されている。回路基板７０の外周部には、巻線１５に接続される端子ピン１４３を半田付けしており、巻線１５が端子ピン１４３により回路基板７０の電動機駆動部に接続されている。ブラケット蓋８０、９０はそれぞれ、鋼板をプレスして円盤状に形成されている。
【００１５】
次に、コアメンバー１２のステータコア１３およびインシュレータ１４について詳細に説明する。ステータコア１３は、ロータ２０に対向するティース部１３１と、ロータ３０に対向するティース部１３２と、ティース部１３１とティース部１３２の間を一体的に連結する巻胴部１３３とを備えている。ティース部１３１とティース部１３２と巻胴部１３３とは、Ｈ字状に打ち抜かれた電磁鋼板を、ステータ１０の半径方向に積層することで形成されている。これにより、ステータコア１３は、巻胴部１３３の両端にフランジ状のティース部１３１とティース部１３２とを有するボビン状になっている。
【００１６】
インシュレータ１４は、巻胴部１３３の外周面を覆う外筒部１４１と、外筒部１４１の端部から半径方向に連続的に形成されたフランジ部１４２とを備えている。これにより、インシュレータ１４は、ステータコア１３と同様に、外筒部１４１の両端にフランジ部１４２を有するボビン状になっている。なお、インシュレータ１４のティース部１３１側のフランジ部１４２の外周部には、端子ピン１４３が立設されている。
【００１７】
以上説明してきた９個のコアメンバー１２は、３個のコアメンバー１２がＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各相の巻線１５で接続されたＵ相用コアメンバー組、Ｖ相用コアメンバー組、Ｗ相用コアメンバー組となって三相のアキシャルギャップ型電動機を構成している。
【００１８】
次に、ロータ２０について詳細に説明する。ちなみに、ロータ３０はロータ保持部材３１とロータバックヨーク３２とロータマグネット３３とを備え、ステータ１０を挟んでロータ２０と対向するように配置されており、その構造はロータ２０と同じであるため、その説明を省略する。ロータ２０は、ロータ保持部材２１とロータバックヨーク２２とロータマグネット２３とセンサマグネット２４とを備えている。ロータ保持部材２１は、鋼板を切削加工することにより、中心にシャフト４０に圧入される孔２１３を有する円盤状に形成されている。ロータ保持部材２１のステータ対向面側の外周部２１１には、後述するロータバックヨーク２２の内周縁部２２２を受けるツバ部２１２が形成され、ツバ部２１２はロータ保持部材２１の外径方向に延在するように形成されている。
【００１９】
ロータバックヨーク２２は、鋼板を図示しない円筒状のパンチで打ち抜くことにより、ロータ保持部材２１に圧入される孔２２１を有する円環状に形成される。ロータバックヨーク２２の孔２２１の内周縁部２２２は、ロータ保持部材２１のツバ部２１２に当接しており、ロータバックヨーク２２がステータ側に位置ズレしたり抜け落ちたりしないようになっている。ロータバックヨーク２２のステータ対向面側には、８個のロータマグネット２３が環状に配置され、ロータバックヨーク２２の回路基板対向面側には、８個のセンサマグネット２４が環状に配置されている。センサマグネット２４は、回路基板７０に搭載される図示を省略した位置検出素子で回転位置を検出するために配置されている。
【００２０】
以上説明してきた本発明のアキシャルギャップ型電動機によれば、ロータ２０は、シャフト４０に圧入される円盤状のロータ保持部材２１と、ロータ保持部材２１の外周部２１１に圧入される孔２２１が形成されている円環状のロータバックヨーク２２とを備え、ロータ保持部材２１のステータ対向面側の外周部２１１には、ロータバックヨーク２２の孔２２１の内周縁部２２２を受けるツバ部２１２が外径方向に延在している構造になっている。
【００２１】
したがって、ロータ２０は、シャフト４０に圧入されるロータ保持部材２１にロータバックヨーク２２を圧入するだけの簡単な構造でロータバックヨーク２２の固有振動数を高くすることができ、ロータバックヨーク２２の共振による振動を抑えることができる。
【００２２】
また、ロータ２０は、ロータ保持部材２１のステータ対向面側の外周部２１１にロータバックヨーク２２の孔２２１の内周縁部２２２を受けるツバ部２１２が延在しているため、ステータコア１３からの磁気吸引力の影響を受けて、ロータバックヨーク２２がロータ保持部材２１から抜け落ちるのを防ぐことができる。なお、ロータ３０はロータ２０と同じ構造であるため、ロータバックヨーク３２についても同様な効果を得ることができる。
【００２３】
次に、ロータ２０、３０のその他の実施形態について図３を用いて説明する。なお、図１に示す実施形態と共通する構成は説明を省略する。また、ロータ３０はロータ２０と同じ構造であるため、その説明を省略する。ロータ２０に備えたロータ保持部材２１は、ステータ対向面側の内周部２１４に、スペーサ５１の替わりにスペーサ部２１５が一体的に形成されている。また、ロータ保持部材３１についても同様である。この結果、アキシャルエアギャップ型電動機として部品点数を少なくした上で、ベアリング５０、６０とロータ保持部材２１、３１との間に隙間を確保することができる。
【００２４】
次に、ロータ２０、３０のその他の実施形態について図４を用いて説明する。なお、図１に示す実施形態と共通する構成は説明を省略する。また、ロータ３０はロータ２０と同じ構造であるため、その説明を省略する。ロータ２０に備えたロータ保持部材２１’は、ロータ保持部材２１のように鋼板を切削加工して形成する替わりに、鋼板をプレス加工して形成してもよい。この場合、円板状の鋼板を図示しないプレス加工機でプレス加工することにより、外周部２１１’、ツバ部２１２’、孔２１３’および内周部２１４’が形成される。また、ロータ保持部材３１についても同様である。この結果、図１に示す実施形態と同様な効果を得ることができるとともに、切削加工の場合と比べて歩留りが改善される。
【００２５】
なお、本発明のアキシャルギャップ型電動機では、ステータ１０の両側に所定の空隙をもって対向的に配置される一対のロータ２０、３０を備えるようにしたが、本発明はこれに限らず、ロータを１つのみ備えたアキシャルエアギャップ型電動機にも適用できる。また、本発明のアキシャルギャップ型電動機では、シャフト４０の外径側にロータ保持部材２１、３１を圧入するようにしたが、本発明はこれに限らず、鋼鉄を切削加工してシャフト４０の外径側にロータ保持部材２１、３１を一体的に形成してもよい。
【符号の説明】
【００２６】
１０ステータ
１２コアメンバー
１３ステータコア
１３１ティース部
１３２ティース部
１３３巻胴部
１４インシュレータ
１４１外筒部
１４２フランジ部
１４３端子ピン
１５巻線
１６モールド樹脂
１６１シャフト挿入孔
１６２ベアリング収容穴
１６３基板配置段部
１６４蓋嵌合段部
２０ロータ
２１ロータ保持部材
２１’ ロータ保持部材
２１１外周部
２１１’ 外周部
２１２ツバ部
２１２’ ツバ部
２１３孔
２１３’ 孔
２１４内周部
２１４’ 内周部
２１５スペーサ部
２２ロータバックヨーク
２２１孔
２２２内周縁部
２３ロータマグネット
２４センサマグネット
３０ロータ
３１ロータ保持部材
３２ロータバックヨーク
３３ロータマグネット
４０シャフト
５０ベアリング
５１スペーサ
６０ベアリング
６１スペーサ
７０回路基板
７１孔
８０ブラケット蓋
９０ブラケット蓋

【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータとロータとが同ロータの軸線方向に所定の空隙をもって対向的に配置されたアキシャルギャップ型電動機であって、
前記ロータは、シャフトと、同シャフトの外径側に形成される円盤状のロータ保持部材と、前記ロータ保持部材の外周部に圧入される孔が形成されている円環状のロータバックヨークとを備え、
前記ロータ保持部材のステータ対向面側の外周部には、前記ロータバックヨークの孔の内周縁部を受けるツバ部が外径方向に延在していることを特徴とするアキシャルギャップ型電動機。
【請求項２】
前記ロータ保持部材のステータ対向面側の内周部には、前記シャフトを固定するベアリングの内輪に当接するスペーサ部が一体的に形成されていることを特徴とする請求項１記載のアキシャルギャップ型電動機。

【図１】