電動機
【課題】 ケースに対する固定子の相対変位を阻止する構成を備えた電動機を提供する。
【解決手段】 本発明は、回転軸２を備えた回転子３と、前記回転子に対向するように配置された固定子４と、前記回転子と前記固定子とを内装し、その内面に前記固定子を固定するケース５とを備えた電動機において、前記ケースと前記固定子との双方にキー結合する、前記回転軸と平行なピン１８を設けたことを特徴とする電動機である。
【解決手段】 本発明は、回転軸２を備えた回転子３と、前記回転子に対向するように配置された固定子４と、前記回転子と前記固定子とを内装し、その内面に前記固定子を固定するケース５とを備えた電動機において、前記ケースと前記固定子との双方にキー結合する、前記回転軸と平行なピン１８を設けたことを特徴とする電動機である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、低速高トルクを発揮する電動機として、回転軸方向に固定子と回転子とが対向して配置される軸方向空隙型電動機がある（特許文献１参照）。この軸方向空隙型電動機は、コイルが巻回される固定子と、このコイルに回転軸方向に対向して配置され、複数対の永久磁石が周方向に配置される回転子とからなる。そして、コイルに電流を流して回転磁界を発生させ、これに伴い固定子と回転子との間の磁気的な吸引力および反発力によって、回転子を回転させるものである。
【０００３】
この軸方向空隙型電動機の固定子を構成するヨークは、樹脂モールドにより、コイルが巻回されるティースと一体成形され、その外周面がハウジングに嵌合される。
【特許文献１】特開平７−２６４８３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のヨークの固定構造では、電動機の出力が増大すると回転子の回転力の反力がヨークに作用するため、ヨークとハウジングとの間で相対変位が生じる虞がある。相対変位を防止するためには、ハウジングとヨークをボルトで固定すればよいが、この場合には、固定子の大型化や重量の増加を招き、さらにボルト止めによりヨークに圧縮応力が作用することで、磁気回路の抵抗となり、電動機の出力低下を引き起こす虞がある。
【０００５】
本発明は上記の問題点を鑑みてなされたものであり、電動機の大型化や出力の低下を招くことなく、大きなトルク反力を支持できる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】
【０００６】
本発明は、回転軸を備えた回転子と、前記回転子に対向するように配置された固定子と、前記回転子と前記固定子とを内装し、その内面に前記固定子を固定するケースとを備えた電動機において、前記ケースと前記固定子との双方にキー結合する、前記回転軸と平行なピンを設けたことを特徴とする電動機である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明では、ケースと固定子とに渡って配置されるピンを設け、回転子が回転するときに生じる回転力の反力による固定子とケースとの回転軸回りの相対変位を抑制するので、電動機の大型化や出力の低下を招くことなく、大きなトルク反力を支持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図１は、本発明の軸方向空隙型電動機１の断面図である。
【０００９】
軸方向空隙型電動機１は、不図示の被回転部材に接続する回転軸２と、回転軸２を回転する回転子３と、回転軸２と軸方向に所定の空隙をもって対向するように設けられた一対の固定子４とからなり、これらをケース５内に収納して構成される。
【００１０】
回転軸２は、ケース５の円筒形の支持壁５ａ、５ｂに支持された軸受６、７を介して回転自由にケース５に支持される。回転軸２の一端は、ケース５から突出し、不図示の被回転部材に結合する。回転軸２の他端に臨んで支持壁５ａの内側に回転軸２の回転速度を検出するセンサ８が設置される。
【００１１】
回転子３は、円盤状に形成され、回転軸２の外周面に嵌合してケース５内の軸方向略中央に配置される。回転子３には、不図示の永久磁石が周方向に等間隔に配置され、この永久磁石に対面するように固定子４のティース１１が配置される。
【００１２】
固定子４は、ケース５に固定されるコア１３と、コア１３に配置された複数のコイル１０とから形成される。コア１３は、絶縁材を介してコイル１０が巻回される複数のティース１１と、このティース１１をケース５に固定する環状のヨーク１２とからなり、回転子３に軸方向両側から望んで配置される。
【００１３】
コア１３の各ティース１１は、ヨーク１２から回転子３に向かって突出し、回転子３と軸方向に所定の隙間を持って対峙する。
【００１４】
図２を参照すると、各ティース１１は、周方向に所定間隔で配置され、ティース１１には、コイル１０が不図示の絶縁材を介して巻回される。コイル１０がティース１１に巻回された状態でモールド樹脂によりコア１３とコイル１０とが一体的に成形される。モールド成形後、ケース５の内面に形成された軸方向に開口する環状溝１５、１６に環状のヨーク１２の外内周面を嵌合させることで、固定子４は、ケース５に固定される。なお、コア１３を周方向に分割することも可能である。
【００１５】
回転子３と固定子４とを内装するケース５は、有底円筒形状の本体部５ｃと本体部５ｃの開口部を閉止する蓋部５ｄとから構成される。蓋部５ｄには、回転軸２が貫通する貫通孔１４が形成される。本体部５ｃの底面と蓋部５ｄの内周面には、ヨーク１２が嵌合する環状溝１５、１６が形成される。
【００１６】
このように固定子４は、ヨーク１２を環状溝１５、１６に嵌合させることでケース５に固定される。しかしながら、電動機１の出力の増大により回転子３の回転力の反力が増大し、この反力がケース５に対してヨーク１２を軸回りに回転させようとする。反力が大きくなると、ヨーク１２の内外周面が環状溝１５、１６に対して周方向にすべり、固定子４とケース５との間に相対変位を生じる虞がある。
【００１７】
このような課題を解決するために本発明では、ヨーク１２とケース５との回転軸２の中心軸回りの相対変位を阻止するピン１８を軸方向に設置する。
【００１８】
図２と図３を参照すると、ケース５の環状溝１５とヨーク１２の外周面１２ａのそれぞれに略半円状の複数の凹部１９ａ、１９ｂを軸方向に形成し、互いの凹部１９ａ、１９ｂが対面することで円形断面の穴部１９が形成されるようにする。そしてこれらの穴部１９にピン１８をそれぞれ挿入し、これによりケース５とヨーク１２とをキー結合する。
【００１９】
穴部は、隣接するティース１１の軸心を通る中心線Ｃ１、Ｃ２がなす角の二等分線Ｌと、環状溝１５とヨーク１２の外周面１２ａとの嵌合面１７との交点が中心となるように形成される。これらの穴部１９は、周方向に均等に形成されることが望ましく、また反力の大きさに応じて数、径等を設定する。なお、穴部１９は、環状溝１５とヨーク１２の外周面１２ａとの間に限らず、環状溝１５とヨーク１２の内周面との間、あるいは双方に形成することができる。また、コア１３を周方向に分割して形成する場合には、嵌合面１７と隣接するコア１３間の境界面をも含むように穴部１９を形成することで、ピン１８の本数を低減することができる。
【００２０】
なお、環状溝１６とヨーク１２との間にも同様の穴部１９を形成し、ピン１８を挿入する。
【００２１】
次に作用を説明する。
【００２２】
本発明の軸方向空隙型電動機は、例えば、ケース５を固定し、回転子３に固定される回転軸２を被回転部材に接続した状態で固定子４のコイル１０に通電される。固定子４のコイル１０に通電されると、回転磁界が発生し、これに伴い固定子４と回転子３との間の磁気的な吸引力および反発力によって、回転子３が所定方向に回転する。この回転により回転軸２も回転する。
【００２３】
回転軸２は、不図示の被回転部材に接続されているので被回転部材の回転反力が、固定子４に作用する。この反力は、ケース５と固定子４のヨーク１２との間の嵌合面１７に周方向のすべりを生じさせる外力として作用する。そこで本発明では、ケース５とヨーク１２との間の嵌合面１７を含むように軸方向に形成した穴部にピン１８を挿入し、このピン１８により回転子３の回転時の反力による固定子４とケース５との間の相対変位を阻止する。この構造により、モータの大型化や重量の増加を抑制しつつ、固定子４とケース５との間の相対変位を抑制することができる。
【００２４】
穴部は、隣接するティース１１の軸心を通る中心線Ｃ１、Ｃ２がなす角の二等分線Ｌと嵌合面１７との交点が中心となるように配置されるので、反力を支持することに伴ってヨーク１２に生じる圧縮応力は磁気回路から比較的遠い位置に発生する。したがって、圧縮応力による電動機１の出力低下を小さく抑えることができる。
【００２５】
また、複数の穴部を周方向に等間隔で配置することで、穴部に挿入するピン１８を小型化でき、圧縮応力を分散される。したがって、モータの大型化や重量の増加の抑制に関して、さらに好ましい効果が得られる。
【００２６】
図４は、第２の実施形態としての反力に抗して固定子４を支持するピン２０の構成を説明する図である。
【００２７】
図３に示した第１の実施形態のピン１８は、ケース５とヨーク１２との嵌合面１７を含むように穴部を形成したが、第２の実施形態では、穴部が嵌合面１７を含むことなく、ケース５とヨーク１２の軸方向の接合面の両側に形成し、この穴部にピン２０を挿入している。このような配置とすることで、ピン２０の配置の自由度を増やすことができる。
【００２８】
穴部及び穴部に挿入されるピン１８、２０の形状は、円形に限定されない。穴部とピンとがキー結合可能な如何なる形状も適用可能である。
【００２９】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。例えば、本発明を軸方向空隙型電動機に限らず、回転子の外周側に固定子が配置された電動機にも適用できることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の軸方向空隙型電動機１の構成を説明する断面図である。
【図２】図１の断面Ａ−Ａの断面図である。
【図３】図２の断面Ｂ−Ｂの断面図である。
【図４】第２の実施形態としてのトルク反力を支持するピンを説明する図である。
【符号の説明】
【００３１】
１ 軸方向空隙型電動機
２ 回転軸
３ 回転子
４ 固定子
５ ケース
１０ コイル
１１ ティース
１２ ヨーク
１３ コア
１４ 貫通孔
１５、１６ 環状溝
１７ 嵌合面
１８ ピン
１９ 凹部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、低速高トルクを発揮する電動機として、回転軸方向に固定子と回転子とが対向して配置される軸方向空隙型電動機がある（特許文献１参照）。この軸方向空隙型電動機は、コイルが巻回される固定子と、このコイルに回転軸方向に対向して配置され、複数対の永久磁石が周方向に配置される回転子とからなる。そして、コイルに電流を流して回転磁界を発生させ、これに伴い固定子と回転子との間の磁気的な吸引力および反発力によって、回転子を回転させるものである。
【０００３】
この軸方向空隙型電動機の固定子を構成するヨークは、樹脂モールドにより、コイルが巻回されるティースと一体成形され、その外周面がハウジングに嵌合される。
【特許文献１】特開平７−２６４８３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のヨークの固定構造では、電動機の出力が増大すると回転子の回転力の反力がヨークに作用するため、ヨークとハウジングとの間で相対変位が生じる虞がある。相対変位を防止するためには、ハウジングとヨークをボルトで固定すればよいが、この場合には、固定子の大型化や重量の増加を招き、さらにボルト止めによりヨークに圧縮応力が作用することで、磁気回路の抵抗となり、電動機の出力低下を引き起こす虞がある。
【０００５】
本発明は上記の問題点を鑑みてなされたものであり、電動機の大型化や出力の低下を招くことなく、大きなトルク反力を支持できる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】
【０００６】
本発明は、回転軸を備えた回転子と、前記回転子に対向するように配置された固定子と、前記回転子と前記固定子とを内装し、その内面に前記固定子を固定するケースとを備えた電動機において、前記ケースと前記固定子との双方にキー結合する、前記回転軸と平行なピンを設けたことを特徴とする電動機である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明では、ケースと固定子とに渡って配置されるピンを設け、回転子が回転するときに生じる回転力の反力による固定子とケースとの回転軸回りの相対変位を抑制するので、電動機の大型化や出力の低下を招くことなく、大きなトルク反力を支持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図１は、本発明の軸方向空隙型電動機１の断面図である。
【０００９】
軸方向空隙型電動機１は、不図示の被回転部材に接続する回転軸２と、回転軸２を回転する回転子３と、回転軸２と軸方向に所定の空隙をもって対向するように設けられた一対の固定子４とからなり、これらをケース５内に収納して構成される。
【００１０】
回転軸２は、ケース５の円筒形の支持壁５ａ、５ｂに支持された軸受６、７を介して回転自由にケース５に支持される。回転軸２の一端は、ケース５から突出し、不図示の被回転部材に結合する。回転軸２の他端に臨んで支持壁５ａの内側に回転軸２の回転速度を検出するセンサ８が設置される。
【００１１】
回転子３は、円盤状に形成され、回転軸２の外周面に嵌合してケース５内の軸方向略中央に配置される。回転子３には、不図示の永久磁石が周方向に等間隔に配置され、この永久磁石に対面するように固定子４のティース１１が配置される。
【００１２】
固定子４は、ケース５に固定されるコア１３と、コア１３に配置された複数のコイル１０とから形成される。コア１３は、絶縁材を介してコイル１０が巻回される複数のティース１１と、このティース１１をケース５に固定する環状のヨーク１２とからなり、回転子３に軸方向両側から望んで配置される。
【００１３】
コア１３の各ティース１１は、ヨーク１２から回転子３に向かって突出し、回転子３と軸方向に所定の隙間を持って対峙する。
【００１４】
図２を参照すると、各ティース１１は、周方向に所定間隔で配置され、ティース１１には、コイル１０が不図示の絶縁材を介して巻回される。コイル１０がティース１１に巻回された状態でモールド樹脂によりコア１３とコイル１０とが一体的に成形される。モールド成形後、ケース５の内面に形成された軸方向に開口する環状溝１５、１６に環状のヨーク１２の外内周面を嵌合させることで、固定子４は、ケース５に固定される。なお、コア１３を周方向に分割することも可能である。
【００１５】
回転子３と固定子４とを内装するケース５は、有底円筒形状の本体部５ｃと本体部５ｃの開口部を閉止する蓋部５ｄとから構成される。蓋部５ｄには、回転軸２が貫通する貫通孔１４が形成される。本体部５ｃの底面と蓋部５ｄの内周面には、ヨーク１２が嵌合する環状溝１５、１６が形成される。
【００１６】
このように固定子４は、ヨーク１２を環状溝１５、１６に嵌合させることでケース５に固定される。しかしながら、電動機１の出力の増大により回転子３の回転力の反力が増大し、この反力がケース５に対してヨーク１２を軸回りに回転させようとする。反力が大きくなると、ヨーク１２の内外周面が環状溝１５、１６に対して周方向にすべり、固定子４とケース５との間に相対変位を生じる虞がある。
【００１７】
このような課題を解決するために本発明では、ヨーク１２とケース５との回転軸２の中心軸回りの相対変位を阻止するピン１８を軸方向に設置する。
【００１８】
図２と図３を参照すると、ケース５の環状溝１５とヨーク１２の外周面１２ａのそれぞれに略半円状の複数の凹部１９ａ、１９ｂを軸方向に形成し、互いの凹部１９ａ、１９ｂが対面することで円形断面の穴部１９が形成されるようにする。そしてこれらの穴部１９にピン１８をそれぞれ挿入し、これによりケース５とヨーク１２とをキー結合する。
【００１９】
穴部は、隣接するティース１１の軸心を通る中心線Ｃ１、Ｃ２がなす角の二等分線Ｌと、環状溝１５とヨーク１２の外周面１２ａとの嵌合面１７との交点が中心となるように形成される。これらの穴部１９は、周方向に均等に形成されることが望ましく、また反力の大きさに応じて数、径等を設定する。なお、穴部１９は、環状溝１５とヨーク１２の外周面１２ａとの間に限らず、環状溝１５とヨーク１２の内周面との間、あるいは双方に形成することができる。また、コア１３を周方向に分割して形成する場合には、嵌合面１７と隣接するコア１３間の境界面をも含むように穴部１９を形成することで、ピン１８の本数を低減することができる。
【００２０】
なお、環状溝１６とヨーク１２との間にも同様の穴部１９を形成し、ピン１８を挿入する。
【００２１】
次に作用を説明する。
【００２２】
本発明の軸方向空隙型電動機は、例えば、ケース５を固定し、回転子３に固定される回転軸２を被回転部材に接続した状態で固定子４のコイル１０に通電される。固定子４のコイル１０に通電されると、回転磁界が発生し、これに伴い固定子４と回転子３との間の磁気的な吸引力および反発力によって、回転子３が所定方向に回転する。この回転により回転軸２も回転する。
【００２３】
回転軸２は、不図示の被回転部材に接続されているので被回転部材の回転反力が、固定子４に作用する。この反力は、ケース５と固定子４のヨーク１２との間の嵌合面１７に周方向のすべりを生じさせる外力として作用する。そこで本発明では、ケース５とヨーク１２との間の嵌合面１７を含むように軸方向に形成した穴部にピン１８を挿入し、このピン１８により回転子３の回転時の反力による固定子４とケース５との間の相対変位を阻止する。この構造により、モータの大型化や重量の増加を抑制しつつ、固定子４とケース５との間の相対変位を抑制することができる。
【００２４】
穴部は、隣接するティース１１の軸心を通る中心線Ｃ１、Ｃ２がなす角の二等分線Ｌと嵌合面１７との交点が中心となるように配置されるので、反力を支持することに伴ってヨーク１２に生じる圧縮応力は磁気回路から比較的遠い位置に発生する。したがって、圧縮応力による電動機１の出力低下を小さく抑えることができる。
【００２５】
また、複数の穴部を周方向に等間隔で配置することで、穴部に挿入するピン１８を小型化でき、圧縮応力を分散される。したがって、モータの大型化や重量の増加の抑制に関して、さらに好ましい効果が得られる。
【００２６】
図４は、第２の実施形態としての反力に抗して固定子４を支持するピン２０の構成を説明する図である。
【００２７】
図３に示した第１の実施形態のピン１８は、ケース５とヨーク１２との嵌合面１７を含むように穴部を形成したが、第２の実施形態では、穴部が嵌合面１７を含むことなく、ケース５とヨーク１２の軸方向の接合面の両側に形成し、この穴部にピン２０を挿入している。このような配置とすることで、ピン２０の配置の自由度を増やすことができる。
【００２８】
穴部及び穴部に挿入されるピン１８、２０の形状は、円形に限定されない。穴部とピンとがキー結合可能な如何なる形状も適用可能である。
【００２９】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。例えば、本発明を軸方向空隙型電動機に限らず、回転子の外周側に固定子が配置された電動機にも適用できることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の軸方向空隙型電動機１の構成を説明する断面図である。
【図２】図１の断面Ａ−Ａの断面図である。
【図３】図２の断面Ｂ−Ｂの断面図である。
【図４】第２の実施形態としてのトルク反力を支持するピンを説明する図である。
【符号の説明】
【００３１】
１ 軸方向空隙型電動機
２ 回転軸
３ 回転子
４ 固定子
５ ケース
１０ コイル
１１ ティース
１２ ヨーク
１３ コア
１４ 貫通孔
１５、１６ 環状溝
１７ 嵌合面
１８ ピン
１９ 凹部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸を備えた回転子と、
前記回転子に対向するように配置された固定子と、
前記回転子と前記固定子とを内装し、その内面に前記固定子を固定するケースとを備えた電動機において、
前記ケースと前記固定子との双方にキー結合する、前記回転軸と平行なピンを設けたことを特徴とする電動機。
【請求項２】
前記固定子は、前記ケースに固定されるコアと、このコアに巻回される前記コイルとを備え、前記回転子と軸方向に対向するように配置され、
前記ピンは、前記コアと前記ケースとの双方にキー結合することを特徴とする請求項１に記載の電動機。
【請求項３】
前記ケースは、前記回転軸の軸方向に開口する環状溝を内面に備え、
前記コアは、環状に形成されて前記環状溝に嵌合するヨークを備え、
前記ピンは、前記ヨークと前記ケースとの嵌合面をまたいで軸方向に形成された穴部に挿入されることを特徴とする請求項２に記載の電動機。
【請求項４】
前記コアは、周方向に分割して形成され、
前記ピンは、隣接する分割コア間の境界面と前記嵌合面との交差部に形成された穴部に挿入されることを特徴とする請求項３に記載の電動機。
【請求項５】
前記コアは、前記ケースに固定されるヨークと、前記コイルが巻回される複数のティースとから構成され、
前記ピンは、隣接する前記ティースのそれぞれの中心線の２等分線と前記嵌合面との交差部に形成された穴部に挿入されることを特徴する請求項３に記載の電動機。
【請求項１】
回転軸を備えた回転子と、
前記回転子に対向するように配置された固定子と、
前記回転子と前記固定子とを内装し、その内面に前記固定子を固定するケースとを備えた電動機において、
前記ケースと前記固定子との双方にキー結合する、前記回転軸と平行なピンを設けたことを特徴とする電動機。
【請求項２】
前記固定子は、前記ケースに固定されるコアと、このコアに巻回される前記コイルとを備え、前記回転子と軸方向に対向するように配置され、
前記ピンは、前記コアと前記ケースとの双方にキー結合することを特徴とする請求項１に記載の電動機。
【請求項３】
前記ケースは、前記回転軸の軸方向に開口する環状溝を内面に備え、
前記コアは、環状に形成されて前記環状溝に嵌合するヨークを備え、
前記ピンは、前記ヨークと前記ケースとの嵌合面をまたいで軸方向に形成された穴部に挿入されることを特徴とする請求項２に記載の電動機。
【請求項４】
前記コアは、周方向に分割して形成され、
前記ピンは、隣接する分割コア間の境界面と前記嵌合面との交差部に形成された穴部に挿入されることを特徴とする請求項３に記載の電動機。
【請求項５】
前記コアは、前記ケースに固定されるヨークと、前記コイルが巻回される複数のティースとから構成され、
前記ピンは、隣接する前記ティースのそれぞれの中心線の２等分線と前記嵌合面との交差部に形成された穴部に挿入されることを特徴する請求項３に記載の電動機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００９−１３０９４５（Ｐ２００９−１３０９４５Ａ）
【公開日】平成２１年６月１１日（２００９．６．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２９９６５７（Ｐ２００７−２９９６５７）
【出願日】平成１９年１１月１９日（２００７．１１．１９）
【出願人】（００００００９２９）カヤバ工業株式会社 (2,151)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月１１日（２００９．６．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月１９日（２００７．１１．１９）
【出願人】（００００００９２９）カヤバ工業株式会社 (2,151)
【Ｆターム（参考）】
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