特開 2022-126014 モータのシリーズの製造方法、及びモータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022126014

(43)【公開日】2022-08-30

(54)【発明の名称】モータのシリーズの製造方法、及びモータ

(51)【国際特許分類】

   H02K 15/02 20060101AFI20220823BHJP

   H02K 5/04 20060101ALI20220823BHJP

【ＦＩ】

H02K15/02 Z

H02K5/04

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021023825

(22)【出願日】2021-02-18

(71)【出願人】

【識別番号】591218307

【氏名又は名称】株式会社ニッセイ

(74)【代理人】

【識別番号】100078721

【弁理士】

【氏名又は名称】石田 喜樹

(72)【発明者】

【氏名】神谷 貴之

(72)【発明者】

【氏名】山口 上陽

【テーマコード（参考）】

5H605

5H615

【Ｆターム（参考）】

5H605AA07

5H605BB05

5H605CC01

5H615AA01

5H615BB01

5H615BB05

5H615BB14

5H615PP01

5H615PP28

(57)【要約】

【課題】効率の異なるシリーズのモータの部品を共用化することで、低コストでモータを提供することを目的とする。
【解決手段】モータフレームの内部に固定されるステータと、モータフレームの前端側に配置され、モータ軸の一端を軸受を介して軸支する負荷側ブラケットと、モータフレームの後端側に配置され、モータ軸の他端を軸受を介して軸支する反負荷側ブラケットと、を備えるモータを複数有するシリーズであって、モータの効率が低い第１シリーズと、該第１シリーズよりもモータの効率が高い第２シリーズとを含み、第１シリーズ及び第２シリーズにおける所定の容量のモータ同士で、モータフレーム、負荷側ブラケット、及び反負荷側ブラケットが各々同一形状であり、第２シリーズにおけるモータのステータの積厚は、第１シリーズにおけるモータのステータの積厚よりも厚い。積厚の増加分はスペーサを用いる。
【選択図】 図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

モータフレームの内部に固定されるステータと、
前記モータフレームの前端側に配置され、モータ軸の一端を軸受を介して軸支する負荷側ブラケットと、
前記モータフレームの後端側に配置され、前記モータ軸の他端を軸受を介して軸支する反負荷側ブラケットと、
を備えるモータを複数有するシリーズの製造方法であって、
前記モータのシリーズは、モータの効率が低い第１シリーズと、該第１シリーズよりもモータの効率が高い第２シリーズとを含み、
前記第１シリーズにおける所定の容量のモータと、前記第２シリーズにおける前記所定の容量のモータとは、前記モータフレーム、前記負荷側ブラケット、及び前記反負荷側ブラケットが各々同一形状であり、
前記第２シリーズにおける前記所定の容量のモータは、前記モータフレームと、前記負荷側ブラケットまたは前記反負荷側ブラケットの少なくともいずれか一方との間に配置されるスペーサを有し、
前記第２シリーズにおける前記所定の容量のモータのステータの積厚は、前記第１シリーズにおける前記所定の容量のモータのステータの積厚よりも厚い
ことを特徴とするモータのシリーズの製造方法。

【請求項2】

前記モータ軸の一端が接続されるギア機構を備える
ことを特徴とする請求項１に記載のモータのシリーズの製造方法。

【請求項3】

前記モータ軸の軸方向より見て、前記スペーサの形状は、前記モータフレームの形状と略同一である
ことを特徴とする請求項１または２に記載のモータのシリーズの製造方法。

【請求項4】

前記モータフレームの表面には端子箱が配置されており、
前記スペーサは、前記モータフレームと前記反負荷側ブラケットとの間のみに配置されている
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のモータのシリーズの製造方法。

【請求項5】

モータフレームの内部に固定されるステータと、
前記モータフレームの前端側に配置され、モータ軸の一端を軸受を介して軸支する負荷側ブラケットと、
前記モータフレームの後端側に配置され、前記モータ軸の他端を軸受を介して軸支する反負荷側ブラケットと、
を備えるモータであって、
前記モータは、前記モータフレームと、前記負荷側ブラケットまたは前記反負荷側ブラケットの少なくともいずれか一方との間に配置されるスペーサを有する
ことを特徴とするモータ。

【請求項6】

前記モータ軸の一端が接続されるギア機構を備える
ことを特徴とする請求項５に記載のモータ。

【請求項7】

前記モータ軸の軸方向より見て、前記スペーサの形状は、前記モータフレームの形状と略同一である
ことを特徴とする請求項５または６に記載のモータ。

【請求項8】

前記モータフレームの表面には端子箱が配置されており、
前記スペーサは、前記モータフレームと前記反負荷側ブラケットとの間のみに配置されている
ことを特徴とする請求項５から７のいずれか１項に記載のモータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、効率の異なるシリーズのモータの部品を共用化することで、低コストでモータを提供することができるモータのシリーズの製造方法、及びモータに関する。

【背景技術】

【0002】

モータの効率クラスを規定する規格として、ＩＥＣ（国際電気標準会議）６００３４－３０－１が２０１４年３月に発行されている。効率クラスとは、効率基準値をクラス分けしたもので、最も高い効率からＩＥ４（スーパープレミアム効率）、ＩＥ３（プレミアム効率）、ＩＥ２（高効率）、及びＩＥ１（標準効率）が規定されている。

【0003】

近年、国際的な地球環境問題への関心が高まっている状況下で、エネルギー需要の伸びを抑えていくことが緊急の課題となっている。このような状況下で、各国とも、より高効率なモータへと製造及び使用が制限されていくスケジュールが示されている。

【0004】

例えば中国では、２０１７年９月１日よりモータ容量０．７５ｋＷ以上～３７５ｋＷ以下の三相インダクションモータに対してＩＥ３相当（中国独自のＧＢ規格により、２０２１年６月１日以前はＧＢ２級、２０２１年６月１日以降はＧＢ３級）の効率クラスが求められているが、２０２１年６月１日以降は、モータ容量０．１２ｋＷ以上～１０００ｋＷ以下の三相インダクションモータに対してＩＥ３相当の効率クラスが求められる予定となっている。

【0005】

また、欧州では、２０１７年１月１日よりモータ容量０．７５ｋＷ以上～３７５ｋＷ以下のモータに対してＩＥ３の効率クラスが求められているが、２０２１年７月１日以降は、モータ容量０．１２ｋＷ以上～０．７５ｋＷ未満の三相インダクションモータに対してＩＥ２の効率クラスが求められ、かつモータ容量０．７５ｋＷ以上～１０００ｋＷ以下の三相インダクションモータに対してＩＥ３の効率クラスが求められる予定となっている。

【0006】

しかしながら、従来の低効率モータも、規制のされていない国に対しては販売が可能であり、安価である為にユーザのニーズもある。また、規制前に販売・設置された低効率モータに対しては、規制後であっても保守用の交換部品として在庫をしておく必要がある。このため、モータの製造メーカは、同じ容量のモータに対して効率の異なる複数種類のモータを用意しておかなければならず、製造メーカにとって極めて重い在庫負担を余儀なくされることになる。

【0007】

この問題を解決するための発明として、従来、特許文献１には、第１基本シリーズ（低効率モータ）の特定の枠番のギヤと連結されるモータを、第２基本シリーズ（高効率モータ）の当該特定の枠番よりも小さい枠番のギヤと連結される構成とすることで、同一のモータを、低効率の基本シリーズ、及び高効率の基本シリーズにも共用し、全シリーズ中のモータの種類の抑えることができるシリーズが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２０１２－２４４７７５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

特許文献１に開示されたモータのシリーズのように、同一出力のモータのサイズ（枠番）を大きくすると銅損や鉄損の低減につながり、比較的容易に高効率化が図れるが、モータを使用する設置場所のスペースの問題により、取付けが困難になる場合がある。特に、モータの外径が大きくなることに関しては設置上問題となるケースが多い。一方、モータの軸方向には、冷却ファンのためにスペースに余裕を持たせている場合が多いため、モータの長さ方向が長くなることに対しては許容され易い傾向にある。また、特許文献１のモータのシリーズでは、大きさの異なるギヤと各モータとを連結するために、継カバー（Ｋａ１～Ｋｃ３）をそれぞれ用意しなければならないため、部品の種類が増えてしまうという問題もある。

【0010】

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、同一容量の低効率モータと高効率モータとで部品を共通化することで、モータの外径の増大を抑え、低コストでモータを提供することができるモータのシリーズの製造方法、及びモータ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】

この目的を達成するために、請求項１記載のモータのシリーズの製造方法は、モータフレームの内部に固定されるステータと、前記モータフレームの前端側に配置され、モータ軸の一端を軸受を介して軸支する負荷側ブラケットと、前記モータフレームの後端側に配置され、前記モータ軸の他端を軸受を介して軸支する反負荷側ブラケットと、を備えるモータを複数有するシリーズの製造方法であって、前記モータのシリーズは、モータの効率が低い第１シリーズと、該第１シリーズよりもモータの効率が高い第２シリーズとを含み、前記第１シリーズにおける所定の容量のモータと、前記第２シリーズにおける前記所定の容量のモータとは、前記モータフレーム、前記負荷側ブラケット、及び前記反負荷側ブラケットが各々同一形状であり、前記第２シリーズにおける前記所定の容量のモータは、前記モータフレームと、前記負荷側ブラケットまたは前記反負荷側ブラケットの少なくともいずれか一方との間に配置されるスペーサを有し、前記第２シリーズにおける前記所定の容量のモータのステータの積厚は、前記第１シリーズにおける前記所定の容量のモータのステータの積厚よりも厚いことを特徴とするものである。
また、請求項２記載のモータのシリーズの製造方法は、請求項１に記載のモータのシリーズの製造方法であって、更に、前記モータ軸の一端が接続されるギア機構を備えることを特徴とするものである。
また、請求項３記載のモータのシリーズの製造方法は、請求項１または２に記載のモータのシリーズの製造方法であって、更に、前記モータ軸の軸方向より見て、前記スペーサの形状は、前記モータフレームの形状と略同一であることを特徴とするものである。
また、請求項４記載のモータのシリーズの製造方法は、請求項１から３のいずれか１項に記載のモータのシリーズの製造方法であって、更に、前記モータフレームの表面には端子箱が配置されており、前記スペーサは、前記モータフレームと前記反負荷側ブラケットとの間のみに配置されていることを特徴とするものである。
また、請求項５記載のモータは、モータフレームの内部に固定されるステータと、前記モータフレームの前端側に配置され、モータ軸の一端を軸受を介して軸支する負荷側ブラケットと、前記モータフレームの後端側に配置され、前記モータ軸の他端を軸受を介して軸支する反負荷側ブラケットと、を備えるモータであって、前記モータは、前記モータフレームと、前記負荷側ブラケットまたは前記反負荷側ブラケットの少なくともいずれか一方との間に配置されるスペーサを有することを特徴とするものである。
また、請求項６記載のモータは、請求項５に記載のモータであって、更に、前記モータ軸の一端が接続されるギア機構を備えることを特徴とするものである。
また、請求項７記載のモータは、請求項５または６に記載のモータであって、更に、前記モータ軸の軸方向より見て、前記スペーサの形状は、前記モータフレームの形状と略同一であることを特徴とするものである。
また、請求項８記載のモータは、請求項５から７のいずれか１項に記載のモータであって、更に、前記モータフレームの表面には端子箱が配置されており、前記スペーサは、前記モータフレームと前記反負荷側ブラケットとの間のみに配置されていることを特徴とするものである。

【発明の効果】

【0012】

請求項１記載のモータのシリーズの製造方法、及び請求項５記載のモータによれば、モータの効率が低い第１シリーズと、モータの効率が高い第２シリーズとで、モータフレーム、負荷側ブラケット、及び反負荷側ブラケットを共通化することができる。このため、第１シリーズから第２シリーズに置き換えた際にモータの外径が増大することが無い。また、各部品が共通化されているため、低コストでモータのシリーズを提供することができる。
また、請求項２記載のモータのシリーズの製造方法、及び請求項６記載のモータによれば、ギア機構を備えるギアモータを提供する場合、モータの効率が低い第１シリーズと、モータの効率が高い第２シリーズとで、モータの外径が変わらないため、モータフレームとギア機構とを連結する部品を新たに製造する必要が無く、コストダウンとなる。
また、請求項３記載のモータのシリーズの製造方法、及び請求項７記載のモータによれば、スペーサの形状が軸方向から見てモータフレームの形状と略同一であるため、スペーサ部分が外方に突出することがない。このため、モータの設置時に周囲の装置と干渉する可能性が低く、使い勝手が良い。
また、請求項４記載のモータのシリーズの製造方法、及び請求項８記載のモータによれば、スペーサがモータフレームの反負荷側のみに設置されるため、第１シリーズのモータから第２シリーズのモータに置き換えた際に、端子箱の位置が変わらない。このため、モータへの配線等の長さを変更する必要が無い。端子箱はモータフレームから外部に突出しているため、周囲の装置との干渉が問題になり易い箇所であるが、本発明によれば端子箱の位置が変わらないため、使い勝手が良い。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本実施形態における低効率モータを備えたギアモータの断面図である。

【図2】本実施形態における高効率モータを備えたギアモータの断面図である。

【図3】図２のＡ部拡大図である。

【図4】スペーサの正面図及び断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、効率値がＩＥ１クラスの所定の容量（例えば０．４ｋＷ）のギアモータ１Ａ（インダクションモータ）の説明図であり、モータ部分を断面で表示している。このギアモータ１Ａは、筒状のモータフレーム２と、モータフレーム２の軸方向の一端側（負荷側，図１の右側）にギアブラケット３を介して接続されるギアヘッド４と、モータフレーム２の他端側（反負荷側，図１の左側）にモータブラケット５を介して接続されるファンカバー６と、ファンカバー６内に設けられるファン７と、モータフレーム２の外周面に設置された端子箱８とを備えている。

【0015】

モータフレーム２の内側には、積厚Ｌ１のステータ９Ａが、焼き嵌めによって固定されている。ステータ９Ａの内側には、ロータ１０Ａが収容されている。ロータ１０Ａの中心にはモータ軸１１Ａが圧入によって一体的に固定されており、モータ軸１１Ａはギアブラケット３とモータブラケット５とにそれぞれ保持された軸受１２，１２を介して軸心Ｃ０を中心として回転可能に支持されている。

【0016】

モータブラケット５、モータフレーム２、及びギアブラケット３は、モータブラケット５側からモータフレーム２を貫通してギアブラケット３に設けられたネジ穴に螺合される複数の通しボルト１３Ａにより、一体に結合されている。また、通しボルト１３Ａの頭部には、ファンカバー６を固定するためのＬ字型のステー１４が、共締めによりモータブラケット５に固定されている。ファンカバー６は、ステー１４に、固定ネジ１５により固定されている。

【0017】

負荷側に突出するモータ軸１１Ａの端部にはピニオン１６が形成されており、ピニオン１６は、ギアヘッド４内に設けられた図示しないギア機構と噛合している。ギアモータ１Ａの出力軸１７は、ギアヘッド４から突出している。また、ギアヘッド４には、ギアモータ１Ａを相手側装置に固定するための据付部１８が形成されている。

【0018】

モータ軸１１Ａの反負荷側の端部は、モータブラケット５の中心を通ってファンカバー６内に突出し、先端にはファン７が嵌合固定されている。ファンカバー６におけるファン７との対向部分には、軸方向に向かって多数の吸気口が形成されているため、モータ軸１１Ａの回転に伴ってファン７が回転すると、ファンカバー６内で空気がファン７の外周側へ導かれて、モータブラケット５の外周とファンカバー６との隙間を通ってモータフレーム２の表面及びギアヘッド４の表面を冷却するようになっている。

【0019】

図２は、効率値がＩＥ３クラスのギアモータ１Ｂの説明図であり、モータ部分を断面で表示している。ＩＥ１クラスのギアモータ１Ａに対して、ＩＥ３クラスのギアモータ１Ｂの相違点は、ステータ９Ｂ、ロータ１０Ｂ、モータ軸１１Ｂ、及び通しボルト１３Ｂの形状が異なる点と、スペーサ３０が追加されている点である。その他の部品（ギアブラケット３、モータフレーム２、モータブラケット５、ファン７、ファンカバー６、端子箱８等）に関しては、ＩＥ１クラスとＩＥ３クラスのギアモータで各々同一形状である。つまり、部品が共通化されている。ギアモータ１Ａとギアモータ１Ｂとは、同じ容量（ここでは０．４ｋＷ）である。

【0020】

ここで、モータの効率改善の手法について簡単に説明する。インダクションモータの損失は、一次銅損、鉄損、二次銅損、機械損、及び漂遊負荷損に分類される。それぞれの損失を低減するためには様々なアプローチがあるが、本発明では特に一次銅損に着目し、高効率化を図った。一次銅損は固定子巻線に流れる電流値と固定子巻線の抵抗によって決まるため、巻線抵抗を低くすることでモータの高効率化が図れる。つまり、固定子巻線の線径を太くし、巻数を少なくする必要がある。しかし、単純に巻数を少なくするだけでは電流値が増えるため、固定子鉄心が磁気飽和し易くなってしまう。この対策として、固定子鉄心の鉄の量を増やす（つまりステータの積厚を厚くする）ことで、磁気飽和を防ぐことができる。

【0021】

ギアモータ１Ｂには、ギアモータ１Ａに使用するステータ９Ａよりも積厚が厚い、積厚Ｌ２のステータ９Ｂが用いられている（Ｌ１＜Ｌ２）。モータフレーム２に対するステータ９Ａの焼き嵌め位置と、ステータ９Ｂの焼き嵌め位置とは、負荷側を基準として揃っている。つまり、積厚が厚くなった分、ステータ９Ｂはモータフレーム２の反負荷側へ突出するような配置となっている。

【0022】

ステータ９Ｂの内側には、ステータ９Ｂの積厚増加分だけ厚いロータ１０Ｂが収容されている。ロータ１０Ｂの中心には、同じくステータ９Ｂの積厚増加分だけ長いモータ軸１１Ｂが圧入によって一体的に固定されており、モータ軸１１Ｂはギアブラケット３とモータブラケット５とにそれぞれ保持された軸受１２，１２を介して軸心Ｃ０を中心として回転可能に支持されている。

【0023】

モータフレーム２とモータブラケット５との間には、ステータ９Ｂの積厚増加分に対応した厚さの筒状のスペーサ３０が配置されている。モータブラケット５、スペーサ３０、モータフレーム２、及びギアブラケット３は、モータブラケット５側からスペーサ３０及びモータフレーム２を貫通してギアブラケット３に設けられたネジ穴に螺合される複数の通しボルト１３Ｂにより、一体に結合されている。

【0024】

図３は図２のＡ部拡大図であり、ギアモータ１Ｂにおけるスペーサ３０及びその付近の詳細に説明した図である。図４はスペーサ３０の図面であり、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は正面図である。スペーサ３０の外形は、軸心Ｃ０の方向より見て、端子箱８の設置部分を除いたモータフレーム２の外形と略同一の円形である。スペーサ３０の負荷側の端面には、モータフレーム２と連結するための負荷側インロー３１が形成されている。負荷側インロー３１の形状は、モータブラケット５のインロー３２の形状（外径・長さ）と等しい。また、スペーサ３０の反負荷側の端面には、モータブラケット５と連結するための反負荷側インロー３３が形成されている。反負荷側インロー３３の形状は、モータフレーム２のインロー３４の形状（外径・長さ）と等しい。このような寸法設定とすることで、ＩＥ１クラスのギアモータ１Ａを構成する場合にはモータフレーム２とモータブラケット５とを直接連結することができ、ＩＥ３クラスのギアモータ１Ｂを構成する場合にはモータフレーム２とモータブラケット５との間にスペーサ３０を挟んで連結することができる。また、スペーサ３０の内周面には、通しボルト１３Ｂとの干渉を避けるための４箇所の切り欠き３５が形成されている。

【0025】

このように、上記形態のギアモータのシリーズによれば、ＩＥ１クラスのギアモータ１ＡとＩＥ３クラスのギアモータ１Ｂとで、モータフレーム２、ギアブラケット３、モータブラケット５、ファン７及ファンカバー６を共通化することができる。このため、ＩＥ１クラスのギアモータ１ＡからＩＥ３クラスのギアモータ１Ｂに置き換えた際に、モータの外径が増大することが無い。また、モータフレーム２、ギアブラケット３、モータブラケット５、ファン７、及びファンカバー６が共通化されているため、低コストでモータのシリーズを提供することができる。

【0026】

また、ＩＥ１クラスのギアモータ１ＡとＩＥ３クラスのギアモータ１Ｂとで、モータの外径が変わらないため、モータフレーム２とギアヘッド４とを連結する部品を新たに製造する必要が無く、コストダウンとなる。

【0027】

また、スペーサ３０の外形は、軸方向から見てモータフレーム２の外形と略同一の円形であるため、スペーサ３０がモータフレーム２に対して外方に突出することがない。このため、ギアモータ１Ｂを設置する際に周囲の装置と干渉する可能性が低く、使い勝手が良い。

【0028】

また、スペーサ３０がモータフレーム２とモータブラケット５との間のみに配置されており、ギアヘッド４に据付部１８が設けられている。このため、ＩＥ１クラスのギアモータ１Ａから１Ｅ３クラスのギアモータ１Ｂに置き換えた際に、据付部１８に対して端子箱８の位置が変わらない。このため、モータへの配線等の長さを変更する必要が無い。端子箱８はモータフレーム２から外方に突出しているために周囲の装置との干渉が問題になり易い箇所であるが、本実施形態では端子箱８の位置が変わらないため、使い勝手が良い。

【0029】

以上のように、本実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。以下に、上記実施形態に加えうる変更の例について説明する。

【0030】

例えば、本実施形態では、ギアヘッド４を備えるギアモータとしたが、ギアヘッドは備えずにモータ軸を直接相手側装置に連結するようなモータであっても良い。また、本実施形態では、モータフレーム２及びスペーサ３０の外形は円形としたが、角形のモータであっても良い。また、本実施形態ではギアブラケット３とギアヘッド４とは別部品としたが、ギアブラケット３の形状はギアヘッド４に一体型に形成されていても良い。また、本実施形態のギアモータに防水機能を追加するために、モータフレーム２、ギアブラケット３、モータブラケット５、及びスペーサ３０の嵌合面には、Ｏリングを備える構造であっても良い。また、本実施形態ではブレーキを備えていないギアモータとしたが、例えばモータブラケット５とファン６との間にブレーキを備えるギアモータとしても良い。また、本実施形態では、ＩＥ１クラスの０．４ｋＷのギアモータ１Ａに、スペーサ３０を追加し、ステータの積厚を延ばすことで、ＩＥ３クラスの０．４ｋＷのギアモータ１Ｂを構成しているが、同じ効率クラスのより容量の大きいギアモータを構成することもできる。例えば、ＩＥ１クラスの０．４ｋＷのギアモータ１Ａに、スペーサ３０を追加し、ステータの積厚を延ばすことで、ＩＥ１クラスの０．５５ｋＷのギアモータを構成することもできる。

【0031】

［本発明と実施形態との構成の対応関係］
本実施形態のギアモータ１Ａは、本発明の第１シリーズのモータの一例である。本実施形態のギアモータ１Ｂは、本発明の第２シリーズのモータの一例である。本実施形態のギアブラケット３は、本発明の負荷側ブラケットの一例である。本実施形態のモータブラケット５は、本発明の反負荷側ブラケットの一例である。

【符号の説明】

【0032】

１Ａ，１Ｂ ギアモータ
２ モータフレーム
３ ギアブラケット
４ ギアヘッド
５ モータブラケット
８ 端子箱
９Ａ，９Ｂ ステータ
１０Ａ，１０Ｂ ロータ
１１Ａ，１１Ｂ モータ軸
１６ ピニオン
３０ スペーサ
Ｃ０ 軸心
Ｌ１，Ｌ２ 積厚

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】