特許第6862616号(P6862616)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6862616
(24)【登録日】2021年4月5日
(45)【発行日】2021年4月21日
(54)【発明の名称】モータ構造
(51)【国際特許分類】
   H02K 1/22 20060101AFI20210412BHJP
   H02K 1/27 20060101ALI20210412BHJP
【FI】
   H02K1/22 A
   H02K1/27 503
【請求項の数】1
【全頁数】12
(21)【出願番号】特願2016-40792(P2016-40792)
(22)【出願日】2016年3月3日
(65)【公開番号】特開2017-158348(P2017-158348A)
(43)【公開日】2017年9月7日
【審査請求日】2018年12月10日
(73)【特許権者】
【識別番号】000203634
【氏名又は名称】多摩川精機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100110423
【弁理士】
【氏名又は名称】曾我 道治
(74)【代理人】
【識別番号】100111648
【弁理士】
【氏名又は名称】梶並 順
(74)【代理人】
【識別番号】100147500
【弁理士】
【氏名又は名称】田口 雅啓
(74)【代理人】
【識別番号】100166235
【弁理士】
【氏名又は名称】大井 一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100179914
【弁理士】
【氏名又は名称】光永 和宏
(74)【代理人】
【識別番号】100179936
【弁理士】
【氏名又は名称】金山 明日香
(72)【発明者】
【氏名】吉地 輝朗
【審査官】 末續 礼子
(56)【参考文献】
【文献】 特開2008−278648(JP,A)
【文献】 特開2005−269778(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H02K 1/22
H02K 1/27
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
輪状をなし互いに対向配置される第1、第2輪状ステータ(30,30A)と、前記第1、第2輪状ステータ(30,30A)の磁心(31)に設けられたステータ巻線(32A)と、前記第1、第2輪状ステータ(30,30A)間に回転自在に設けられ極性が互いに異なるように配設された複数の磁石(22)を有するロータ(20)と、からなるモータ構造において、
前記第1、第2輪状ステータ(30,30A)は、その内端面(60,61)に半径方向(r)に沿って形成され前記ステータ巻線(32A)を設けるための多数の溝(62)を有し、
前記ロータ(20)は、ロータヨークとしての多数のロータヨーク片(24)と板状をなす多数の前記磁石(22)とを輪状に接着して構成され、
前記ロータ(20)のロータヨーク片(24)及び磁石(22)の内側には、非磁性材で形成された円板状のロータホルダ(20A)が設けられ、
前記ロータ(20)の外周には、前記磁石(22)と前記ロータヨーク片(24)を固定するためのロータ固定リング(42)が設けられ、
前記ロータホルダ(20A)の外周には、凹凸面を形成するための多数の凹部(71b)が形成され、前記磁石(22)の内端(22a)は前記凹部(71b)に係合し、前記ロータ(20)の第1、第2端面(20a,20b)には、前記ロータホルダ(20A)、前記磁石(22)及び前記ロータヨーク片(24)を覆うための互いに同一形状の第1、第2円板部材(80,81)が設けられ、
前記第1、第2円板部材(80,81)は、中心部に形成された中心円板部(82)と、前記中心円板部(82)の外側に形成された輪部(83)と、前記中心円板部(82)と前記輪部(83)との間を接続するための放射状に形成された直線状の多数の支持片(84)と、からなり、前記中心円板部(82)は前記ロータホルダ(20A)に対応し、前記支持片(84)は、前記ロータヨーク片(24)又は前記磁石(22)に対応していると共に、前記第1、第2円板状部材(80,81)により、前記ロータホルダ(20A),前記磁石(22)及び前記ロータヨーク片(24)の前記ロータ(20)からの離脱を防止する構成としたことを特徴とするモータ構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、モータ構造に関し、特に、ロータホルダの外周位置に磁石とロータヨーク片を円周方向に沿って交互に積み重ねることによって、ロータを形成することにより、放熱性に優れると共に組み立てが容易な構造とするための新規な改良に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、用いられていたこの種のアキシャルギャップ型扁平モータとしては、図14及び図15で示すように、特許文献1の「界磁子及びその製造方法並びに回転電機」の構成を挙げることができる。
すなわち、図14及び図15で示されるアキシャルギャップ型回転電機10の円板状の第1バックヨーク32の内面32aには、ステータ巻線32Aを有する複数の磁心31が設けられ、前記第1バックヨーク32、磁心31及びステータ巻線32Aによってステータ30が形成されている。
【0003】
前記第1バックヨーク32に対向するように、第2バックヨーク23が設けられ、前記各バックヨーク32,23間には、磁石22とロータヨーク片24とからなるロータ20が軸孔70を貫通する回転軸50aに一体状に設けられている。
【0004】
前述の図14に示されたアキシャルギャップ型回転電機10の組立断面図が図15に示されている。
前記ステータ30の磁心31は、前記ロータ20の界磁発生部28のロータヨーク片24の表面21aと対向している。
従って、前述の図15の構成において、前記ステータ30の各ステータ巻線32Aに所要の駆動信号を供給することにより、前記ロータ20が回転できるように構成されている。
【0005】
次に、図16及び図17で示される第2従来構成の場合、特許文献2として開示されている。
すなわち、図16において符号30,30Aで示されるものは、一対の第1、第2輪状ステータであり、各輪状ステータ30,30A間にはロータ20が設けられている。
前記ロータ20には、図17で示されるように、ステンレス等で形成され放射状に一対組の複数の支持片84を有する回転子支持部材21が設けられている。前記各支持片84間には、フェライト磁石40と圧粉鉄心41とが交互に設けられ、前記各フェライト磁石40は交互に異なる磁極N,Sとなるように形成されている。
前記フェライト磁石40と圧粉鉄心41が設けられた前記回転子支持部材21の外周にはステンレス等からなる帯状のロータ固定部材42が巻回されることにより、ロータ20が構成されている。
【0006】
前記各輪状ステータ30,30Aの外周には、磁心31とステータ巻線32Aが交互に円周方向に沿って積層して設けられており、前記各ステータ30,30Aに形成された受孔33には、前記ロータ20の回転軸43が回転自在に設けられていることによりアキシャルギャップ型回転電機10が構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開2010−4635号公報
【特許文献2】特願2009−239688号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
従来のアキシャルギャップモータは、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、図14及び図15で示す第1従来構成においては、ステータ30に対向配置されたロータ20の磁石22及びロータヨーク片24が、前記ロータ20の内面20a上に貼着されているため、前記ロータ20が高速回転した場合に、磁石22とロータヨーク24が離脱する可能性があった。
さらに、前記ロータ20の内面20aにロータ磁石22とロータヨーク24が設けられているため、アキシャルギャップ型回転電機10の軸方向の厚さを薄くするには限界があった。
【0009】
また、図16及び図17の第2従来構成においては、一対の第1、第2輪状ステータ30,30Aの放射状のスリットの中にステータ巻線32Aを挿入しなければならず、組立てが容易ではなかった。
また、ステンレス等で形成された回転子支持部材21の各支持片84間に、予め成形した圧粉鉄心41とフェライト磁石40を挿入しなければならず、コストダウンが極めて困難であった。
【0010】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、特に、ロータホルダの外周位置に磁石とロータヨークを円周方向に沿って交互に積み重ねることによって、ロータを形成することにより、放熱性に優れたモータ構造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】
【0011】
本発明によるモータ構造は、輪状をなし互いに対向配置される第1、第2輪状ステータと、前記第1、第2輪状ステータの磁心に設けられたステータ巻線と、前記第1、第2輪状ステータ間に回転自在に設けられ極性が互いに異なるように配設された複数の磁石を有するロータと、からなるモータ構造において、前記第1、第2輪状ステータは、その内端面に半径方向に沿って形成され前記ステータ巻線を設けるための多数の溝を有し、前記ロータは、ロータヨークとしての多数のロータヨーク片と板状をなす多数の前記磁石とを輪状に接着して構成され、前記ロータのロータヨーク片及び磁石の内側には、非磁性材で形成された円板状のロータホルダが設けられ、前記ロータの外周には、前記磁石と前記ロータヨーク片を固定するためのロータ固定リングが設けられ、前記ロータホルダの外周には、凹凸面を形成するための多数の凹部が形成され、前記磁石の内端は前記凹部に係合し、前記ロータの第1、第2端面には、前記ロータホルダ、前記磁石及び前記ロータヨーク片を覆うための互いに同一形状の第1、第2円板部材が設けられ、前記第1、第2円板部材は、中心部に形成された中心円板部と、前記中心円板部の外側に形成された輪部と、前記中心円板部と前記輪部との間を接続するための放射状に形成された直線状の多数の支持片と、からなり、前記中心円板部は前記ロータホルダに対応し、前記支持片は、前記ロータヨーク片又は前記磁石に対応していると共に、前記第1、第2円板状部材により、前記ロータホルダ、前記磁石及び前記ロータヨーク片の前記ロータからの離脱を防止する構成である。
【発明の効果】
【0012】
本発明によるモータ構造は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、輪状をなし互いに対向配置される第1、第2輪状ステータと、前記第1、第2輪状ステータの磁心に設けられたステータ巻線と、前記第1、第2輪状ステータ間に回転自在に設けられ極性が互いに異なるように配設された複数の磁石を有するロータと、からなるモータ構造において、前記第1、第2輪状ステータは、その内端面に半径方向に沿って形成され前記ステータ巻線を設けるための多数の溝を有し、前記ロータは、ロータヨークとしての多数のロータヨーク片と板状をなす多数の前記磁石とを輪状に接着して構成されていることにより、ステータの組み立てが容易で、かつ、放熱性に優れ、ロータの磁石の脱落が防止でき、軸方向の厚さをより薄くできる。
また、前記ロータのロータヨーク片及び磁石の内側には、非磁性材で形成された円板状のロータホルダが設けられていることにより、磁石やロータヨーク片の保持が容易である。
また、前記ロータの外周には、前記磁石と前記ロータヨーク片を固定するためのロータ固定リングが設けられていることにより、磁石とロータヨーク片の外側への抜けを確実に防止することができる。
また、前記ロータホルダの外周には、凹凸面を形成するための多数の凹部が形成され、前記磁石の内端は前記凹部に係合し、前記ロータの第1、第2端面には、前記ロータホルダ、前記磁石及び前記ロータヨーク片を覆うための互いに同一形状の第1、第2円板部材が設けられていることにより、ロータの各磁石及びロータヨーク片の固定・保持を確実とすることができる。
また、前記各円板部材は、中心部に形成された中心円板部と、前記中心円板部の外側に形成された輪部と、前記中心円板部と前記輪部との間を接続するための放射状に形成された直線状の多数の支持片と、からなり、前記中心円板部は前記ロータホルダに対応し、前記支持片は、前記ロータヨーク片又は前記磁石に対応していると共に、前記第1、第2円板状部材により、前記ロータホルダ、前記磁石及び前記ロータヨーク片の前記ロータからの離脱を防止することにより、前記ロータホルダの外面の保護及び磁石とロータヨーク片の保護を効果的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
図1】本発明によるモータ構造を示す斜視図である。
図2図1の第1輪状ステータの要部を示す拡大斜視図である。
図3図1のモータ構造の要部の断面図である。
図4図1の第2輪状ステータを示す拡大斜視図である。
図5図1のモータ構造の要部を示す部分断面図である。
図6図1のロータの要部を示す斜視図である。
図7図6のロータの要部を示す分解斜視図である。
図8図5のロータを示すための斜視図である。
図9図1のモータ構造のロータを示すための拡大断面図である。
図10図1のロータのロータヨーク片と磁石の配列を示す拡大斜視図である。
図11図10の各ロータヨーク片の中央にロータホルダが設けられている状態を示す一部切欠き斜視図である。
図12図1のロータの両端面に設けられた第1、第2円板部材を示す斜視図である。
図13図1のロータの一部を除去した状態を示す斜視図である。
図14】第1従来構成を示す分解斜視図である。
図15図14の概略構成図である。
図16】第2従来構成を示す分解斜視図である。
図17図16の構成の詳細分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
本発明によるモータ構造は、ロータホルダの外周位置に磁石とロータヨーク片を円周方向に沿って交互に積み重ねることによって、ロータを形成し、放熱性に優れると共に組み立てが容易な構造とすることである。
【実施例】
【0015】
以下、図面と共に本発明によるモータ構造の好適な実施の形態について説明する。
尚、従来例と同一又は同等部分には、同一符号を付して説明する。
図1において、符号10で示されるものは、アキシャルギャップ型回転電機を構成するモータ構造であり、前記モータ構造10は、第1輪状ステータ30、ロータ20及び第2輪状ステータ30Aとからなり、前記ロータ20は、その中心部にロータホルダ20Aが設けられている。
【0016】
前記第1、第2輪状ステータ30,30Aの第1、第2内端面60,61には、図2から図4に拡大して示すように、所定角度間隔毎に溝62によって仕切られた磁心31が半径方向rに沿って形成されており、前記各磁心31の外周に配設され予め輪状に形成されたステータ巻線32Aは、前記各溝62内に設けられている。
前記各輪状ステータ30,30Aは、所定の厚さ10mm程度の輪状鉄心を用いることもできるが、うず電流損を避けるためには、例えば、厚さ0.35〜0.5mmで所定の特性のフープ材を螺旋状に巻付けて厚さ10mmの輪状鉄心とした後に、前記溝62を前記各内端面60,61に後加工することにより形成することができる。
尚、前記各内端面60,61は、前記各ステータ30,30Aを前述のように製作した時に、前記ロータ20とのアキシャルギャップを高精度に管理した場合には、前記各内端面60,61の後加工をすることなく、用いることができる。
【0017】
前記各輪状ステータ30,30A間には、前記各輪状ステータ30,30Aと同一外径の円板状をなすロータ20が回転自在に設けられており、前記ロータ20は、図5から図9に示すように構成されている。
すなわち、前記ロータ20は、円板状をなすと共に軸孔70を有するロータホルダ20Aと、前記ロータホルダ20Aの外周に円周に沿って設けられた磁石22及びロータヨーク片24と、その外周71Aを固定するためのロータ固定リング42と、から主として構成されている。
【0018】
前記ロータホルダ20Aはステンレス等の非磁性材で形成され、前記磁石22とロータヨーク片24とは、図示しない治具の中に設けられた前記ロータホルダ20Aの外周に沿って接着剤(図示せず)を介して、図7に示すように交互に、かつ、輪状に固定して構成されている。
【0019】
図8は、前記ロータ20の完成品の約4分の1の部分の概略を示すもので、前記ロータホルダ20A、ロータ固定リング42からなるロータ20の組み合わせ状態が明らかに示されている。
図9は、図8で示したロータ20の右側の断面の拡大図であり、前記ロータ20の前記ロータ固定リング42、磁石22又はロータヨーク片24、ロータホルダ20A及び軸孔70からなるロータ20の断面構成が開示され、前記ロータ20の厚さTが全体にわたり均一であることが示されている。
【0020】
次に、図10から図13は、前記ロータ20を示すもので、図10及び図11の状態では、前記ロータホルダ20Aの外周には、所定角度毎に形成された凸部71aが形成され、前記各凸部71a間には凹部71bが形成されている。
前記各凹部71bには、前記各ロータヨーク片24の内端24aが接着剤によって一体接続されている。
尚、前述の図10では、前記各ロータヨーク片24間に位置する磁石22を図示しているが、図11では、前記磁石22の図示を省略している。
【0021】
図12は、前記ロータ20の第1、第2端面20a、20bに取付けられる互いに同一形状の第1、第2円板部材80,81を示している。
前記各円板部材80,81は、その中心部に円板状に形成された中心円板部82と、前記中心円板部82の外周82aの外側に形成された輪部83と、前記外周82aと前記輪部83とを接続するために放射状に設けられた直線状の多数の支持片84と、から構成されている。
【0022】
従って、前記第1、第2円板部材80,81を、図9で示すように、前記ロータ20の前記第1、第2端面20a,20bに設けることにより、前記ロータホルダ20A、磁石22、ロータヨーク片24のロータ20からの離脱を防止し、アキシャルギャップ型モータ10の高速回転時の信頼性を従来構成よりも向上させることができる。
【0023】
次に、本発明によるモータ構造の要旨とするところは、以下の通りである。
すなわち、輪状をなし互いに対向配置される第1、第2輪状ステータ30,30Aと、前記第1、第2輪状ステータ30,30Aの磁心31に設けられたステータ巻線32Aと、前記第1、第2輪状ステータ30,30A間に回転自在に設けられ極性が互いに異なるように配設された複数の磁石22を有するロータ20と、からなるモータ構造において、前記第1、第2輪状ステータ30,30Aは、その内端面60,61に半径方向rに沿って形成され前記ステータ巻線32Aを設けるための多数の溝62を有し、前記ロータ20は、ロータヨークとしての多数のロータヨーク片24と板状をなす多数の前記磁石22とを輪状に接着して構成され、前記ロータ20のロータヨーク片24及び磁石22の内側には、非磁性材で形成された円板状のロータホルダ20Aが設けられ、前記ロータ20の外周には、前記磁石22と前記ロータヨーク片24を固定するためのロータ固定リング42が設けられ、前記ロータホルダ20Aの外周には、凹凸面を形成するための多数の凹部71bが形成され、前記磁石22の内端22aは前記凹部71bに係合し、前記ロータ20の第1、第2端面20a,20bには、前記ロータホルダ20A、前記磁石22、前記ロータヨーク片24を覆うための互いに同一形状の第1、第2円板部材80,81が設けられ、前記各円板部材80,81は、中心部に形成された中心円板部82と、前記中心円板部82の外側に形成された輪部83と、前記中心円板部82と前記輪部83との間を接続するための放射状に形成された直線状の多数の支持片84と、からなり、前記中心円板部82は前記ロータホルダ70Aに対応し、前記支持片84は、前記ロータヨーク片24又は前記磁石22に対応していると共に、前記第1、第2円板状部材80,81により、前記ロータホルダ20A、前記磁石22及び前記ロータヨーク24の前記ロータ20からの離脱を防止する構成である。
【産業上の利用可能性】
【0024】
本発明によるモータ構造は、ロータホルダの外周位置に磁石とロータヨーク片を円周方向に沿って交互に積み重ねることによって、ロータを形成することにより、放熱性に優れると共に組み立てが容易な構造であるため、偏平型のアキシャルギャップ型モータを提供できる。
【符号の説明】
【0025】
10 モータ構造(アキシャルギャップ型回転電機)
20 モータ
20A ロータホルダ
20a 第1端面
20b 第2端面
22 磁石
22a 内端
24 ロータヨーク片
24a 内端
30 第1輪状ステータ
30A 第2輪状ステータ
31 磁心
32 ステータ巻線
42 ロータ固定リング
60 第1内端面
61 第2内端面
62 溝
70 軸孔
71A 外周
71a 凸部
71b 凹部
80 第1円板部材
81 第2円板部材
82 中心円板部
82a,71A 外周
83 輪部
84 支持片
r 半径方向
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12
図13
図14
図15
図16
図17