特開 2024-178028 アキシャルギャップモータ用のステータコアの設置構造

(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】P2024178028

(43)【公開日】2024-12-24

(54)【発明の名称】アキシャルギャップモータ用のステータコアの設置構造

(51)【国際特許分類】

   H02K 1/12 20060101AFI20241217BHJP

【ＦＩ】

H02K1/12 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023096512

(22)【出願日】2023-06-12

(71)【出願人】

【識別番号】000005348

【氏名又は名称】株式会社ＳＵＢＡＲＵ

(74)【代理人】

【識別番号】100100354

【弁理士】

【氏名又は名称】江藤 聡明

(72)【発明者】

【氏名】小名川 真

【テーマコード（参考）】

5H601

【Ｆターム（参考）】

5H601AA08

5H601AA09

5H601DD12

5H601GA23

5H601GD02

5H601GD18

5H601KK18

5H601KK19

(57)【要約】

【課題】アキシャルギャップモータ用のステータコアの設置構造において、磁気回路への悪影響を及ぼす様なステータコアへの構成を付加することなく、且つ的確に位置決めしてステータコアを設置することのできるアキシャルギャップモータ用のステータコアの設置構造を提供すること。
【解決手段】円環状のステータコア１０は６つの円弧状の分割ステータティース１２で構成され、各分割ステータティース１２の外周面１２ａと内周面１２ｂには、それぞれステータプレート１６の外周壁部１６ａと内周壁部１６ｂとの離間間隔が、ロータ側に向かって広くなる様にテーパ部１３、１５が設けられ、各分割ステータティース１２のステータプレート１６への装填は、ステータプレート１６に固定された係止部材１８、２０、２２にて、それぞれのテーパ部１３、１５が係止された状態でなされていることを特徴とする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のピースに分割されたティース部が中央部に孔部を有する様に円環状に組み合わされた円環状のステータコアと、外周縁と内周縁にそれぞれ外周壁部と内周壁部を有する円環状のステータプレートと、を有し、前記円環状のステータコアが、前記ステータプレートの前記外周壁部と前記内周壁部との間に装填されてなるステータを一対備え、該一対のステータ間にて前記孔部の中心を軸中心として回転するロータが設けられたアキシャルギャップモータ用のステータコアの設置構造において、
前記円環状のステータコアは複数の円弧状の分割ステータティースで構成され、前記各分割ステータティースの外周面と内周面には、それぞれ前記ステータプレートの前記外周壁部と内周壁部との離間間隔が、前記ロータ側に向かって広くなる様にテーパ部が設けられ、
前記各分割ステータティースの前記ステータプレートへの装填は、該ステータプレートに固定された係止部材にて、前記それぞれのテーパ部が係止された状態でなされていることを特徴とするアキシャルギャップモータ用のステータコアの設置構造。

【請求項2】

前記係止部材による前記分割ステータティースの係止構造は、
前記ステータプレートに締結された状態で前記分割ステータティースのテーパ部に直接又は間接に当接された状態となる締結部材にて構成されたことを特徴とする請求項１に記載のアキシャルギャップモータ用のステータコアの設置構造。

【請求項3】

前記締結部材による前記分割ステータティースの係止構造は、
前記ステータプレートの前記内周壁部の外側から該内周壁部を貫通し、先端が前記分割ステータティースのテーパ部に当接された状態となるネジ部材にて構成されたことを特徴とする請求項２に記載のアキシャルギャップモータ用のステータコアの設置構造。

【請求項4】

前記締結部材による前記分割ステータティースの係止構造は、
前記ステータプレートの前記外周壁部と前記分割ステータティースのテーパ部との間に配置されて前記テーパ部に当接される中間部材と、該中間部材を貫通して前記ステータプレートに螺入されるネジ部材にて構成されたことを特徴とする請求項２に記載のアキシャルギャップモータ用のステータコアの設置構造。

【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モータ用のステータコアの設置構造、特に、複数のピースからなるアキシャルギャップモータ用のステータコアの設置構造に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、従来のラジアルギャップモータに替わって、薄型化や高出力化が可能であるアキシャルギャップモータの利用場面が広がっている。アキシャルギャップモータは、円環状ステータコアと同ステータコアの軸中心として回転するロータが軸方向の片側或いは両側に対向した構造を有する。

【0003】

アキシャルギャップモータのステータコアは、ラジアルギャップモータで使用されている電子鋼板に替わって,軟磁性粉末を金型に充填し加圧成形する工程を伴う圧粉コアが用いられる場合がある。圧粉コアを用いることで、形状の自由度が増し、良好な３次元磁気回路を構成することが可能となる。

【0004】

図１１は、特許文献１に開示されているステータコアを示す。図１１に示すように、ステータコア３０は、複数（本例では６つ）のピースに分割されたステータティース３２を円環状に並べて設置することで構成されている。ステータコア３０の中心には、ロータの回転軸が挿通される孔部３８が形成されている。１つの分割ステータティース３２には、２つのティース部３４がロータ側に突設して設けられている。分割ステータティース３２は、ハウジングに固定されるが、この固定は、それぞれの分割ステータティース３２に形成された貫通孔３６を用いて、この貫通孔３６にネジなどの固定部材を用いて行われている。

【0005】

アキシャルギャップモータでは、各ティース部３４にコイルが巻かれ、ティース部３４の表面に磁極が形成され、この磁極とロータに配置された磁石の極性とによりロータが回転可能となっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】ＷＯ２０２０／０５９５１７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献１に開示されたステータコア３０では、上記の様に分割ステータティース３２はハウジングの蓋部又はステータプレートに、貫通孔３６にネジを通すことで固定されている。しかし、ステータコア３０に貫通孔３６を形成することは、磁気回路への影響を考慮すると好ましくなく、貫通孔３６の影響を小さくするためには、ステータコア３０のサイズが大きくなったり、複雑になったりする問題がある。

【0008】

また、分割ステータティース３２は、上記の様に軟磁性粉末を金型に充填し加圧成形する工程を伴う圧粉コアであることから、分割ステータティース３２にネジ止め用の孔部を形成し、ネジ締結することは材料の脆性による分割ステータティースの強度耐久性に課題を有する。更に製造組立工数が増えるという問題も存する。

【0009】

さらに、アキシャルギャップモータにおいては、ステータコアのティ－ス部とロータの磁石との位置関係が重要であることから、ステータコアをステータプレートに正確に位置決めして固定することが重要であるが、ステータコアをネジにより固定する方法では、正確な位置決めが難しい。例えば、ステータプレートに分割ステータティースをネジで固定するためのネジ孔を作成する際に、その位置がずれてしまうと直ちに正確な位置決めは不可能となる。したがって、正確な位置決めができないことから、アキシャルギャップモータの性能が最大現に発揮されないという問題も生じる。

【0010】

本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、その目的は、アキシャルギャップモータ用のステータコアの設置構造において、磁気回路への悪影響を及ぼす様なステータコアへの構成を付加することなく、且つ的確に位置決めしてステータコアを設置することのできるアキシャルギャップモータ用のステータコアの設置構造を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記目的を達成するため、本発明の一実施の形態のアキシャルギャップモータ用のステータコアの設置構造は、
複数のピースに分割されたティース部が中央部に孔部を有する様に円環状に組み合わされた円環状のステータコアと、外周縁と内周縁にそれぞれ外周壁部と内周壁部を有する円環状のステータプレートと、を有し、前記円環状のステータコアが、前記ステータプレートの前記外周壁部と前記内周壁部との間に装填されてなるステータを一対備え、該一対のステータ間にて前記孔部の中心を軸中心として回転するロータが設けられたアキシャルギャップモータ用のステータコアの設置構造において、
前記円環状のステータコアは複数の円弧状の分割ステータティースで構成され、前記各分割ステータティースの外周面と内周面には、それぞれ前記ステータプレートの前記外周壁部と内周壁部との離間間隔が、前記ロータ側に向かって広くなる様にテーパ部が設けられ、
前記各分割ステータティースの前記ステータプレートへの装填は、該ステータプレートに固定された係止部材にて、前記それぞれのテーパ部が係止された状態でなされていることを特徴とする。

【0012】

この構成によれば、各分割ステータティースの外周面と内周面にそれぞれテーパ部が設けられたことで、係止部材がこのテーパ部への当接された状態を得ることで、ステータコアの動きが規制される。すなわち、テーパ部は、ステータプレートの外周壁部と内周壁部との離間間隔が、ロータ側に向かって広くなる様に傾斜しており、各分割ステータティースは、ステータプレートに固定された状態の係止部材によってテーパ部にて係止される。この係止は、例えば、係止部材がテーパ部に当接されることなどによって簡単に行うことができ、この当接によって各分割ステータティースのロータ側への動きが規制される。また、この係止部材のテーパ部への係止は、テーパ部が存在する領域であればその係止位置を精密に設定する必要がなく、係止部材によるテーパ部への当接状態の確保作業も容易である。

【0013】

これにより、ステータコアは固定のための貫通孔が設けられることもないので磁気回路の特性が阻害されることがない。また、係止箇所を充分に多く取りステータコアをより堅固に固定することも可能となる。

【発明の効果】

【0014】

本発明のアキシャルギャップモータ用のステータコアの設置構造によれば、ステータコアに機能を阻害する構造を付加することなく、ステータコアの固定と同時にステータコアをステータプレートに正確に位置決めすることが可能である。また、ステータコアに圧粉を用いることによる強度耐久課題を同時に解決することが可能となり、これらにより、アキシャルギャップモータの高性能化が達成される。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明のアキシャルギャプモータ用のステータコアの設置構造の一実施の形態に係る斜視図である。

【図2】図１の平面図である。

【図3】図２のＡ－Ａ断面図である。

【図4】図３の一部拡大断面図である。

【図5】図１に示すステータコアの分割ステータティースの斜視図を示す。

【図6】図１に示すステータプレートの斜視図を示す。

【図7】図６に示すステータプレートのＣ－Ｃ断面図を示す。

【図8】図５に示す分割ステータティースのＢ－Ｂ断面図を示す。

【図9】図１に示す円弧状の締結金具の斜視図を示す。

【図10】図９に示す円弧状の締結金具のＤ－Ｄ断面図を示す。

【図11】特許文献１のステータコアについての説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下に本発明のアキシャルギャップモータ用のステータコアの設置構造の一実施の形態について添付図面に基づいて説明する。

【0017】

図１は本実施の形態に係るアキシャルギャップモータ用のステータコア１０がステータプレート１６に装填された状態の斜視図、図２はその平面図、図３は図２の平面図におけるＡ－Ａ断面図である。図４は図３の断面図における一部拡大断面図である。ステータコア１０は、後述する６つの分割ステータティース１２で円環状に形成されており、同じく円環状に形成されたステータプレート１６に後述する締結部材によって取り付けられている。

【0018】

図示の様に、本実施の形態では、６つの分割ステータティース１２により、円環状のステータコア１０が形成されている。図５は、この１つのステータティース１２が示されており、それぞれ平面形状は円弧状に形成され、上面には、３つのティース部１４がそれぞれ設けられている。この分割ステータティース１２は、軟磁性粉末を金型に充填し加圧成形することにより形成されており、各ティース部１４には、コイルが巻かれ電圧が印加されて磁気回路が形成される。

【0019】

この分割ステータティース１２が円環状に組み合わされたステータコア１０の中央部には、孔部２８が確保され、この孔部２８の中心にロータの回転軸が位置するものであり、図示していないロータはこのステータコア１０に対向配置される。

【0020】

図６は、ステータプレート１６の斜視図、図７はそのＣ－Ｃ断面図である。ステータコア１０は、このステータプレート１６上に固定される。図示の様に、ステータプレート１６は、円環状に形成されており、アルミニウム等の非磁性材料で構成されている。そして、その外周縁と内周縁には、外周壁部１６ａと内周壁部１６ｂとがそれぞれ形成されており、これらの壁部間が分割ステータティース１２を載置するための凹部１６ｃとなっている。

【0021】

図８は、図５に示した分割ステータティース１２のＢ－Ｂ断面図であり、１つの分割ステータティース１２の最外周である外周面１２ａには、テーパ部１３が設けられている。このテーパ部１３の傾斜（角度α°）は、対向するステータプレート１６の外周壁部１６ａとの離間間隔が、対向配置されるロータ側に向かって広くなる傾斜（図上、上方に向かって暫時広くなる傾斜）とされている。また、分割ステータティース１２の最内周である内周面１２ｂには、テーパ部１５が設けられており、このテーパ部１５の傾斜（角度β°）も同様に、対向するステータプレート１６の内周壁部１６ｂとの離間間隔が、対向配置されるロータ側に向かって広くなる傾斜（図上、上方に向かって暫時広くなる傾斜）とされている。

【0022】

次に、ステータプレート１６の凹部１６ｃ内への各分割ステータティース１２の係止部材を用いた取付けについて説明する。係止部材としては、内周側での係止は、図１、図３及び図４に示した締結ネジ２２が用いられる。外周側での係止は、図１、図３及び図４に示した締結金具１８、締結ボルト２０及び締結ネジ２２が用いられる。

【0023】

まず、ステータプレート１６の凹部１６ｃに分割ステータティース１２が装填され、この装填された分割ステータティース１２のテーパ部１５に締結ネジ２２の先端が当接されることで内周側での係止が行われる。この締結ネジ２２は、ステータプレート１６の内周壁部１６ｂに形成されている締結ネジ孔１６ｅに螺合され、その先端がテーパ部１５に当接される。この締結ネジ２２のテーパ部１５への当接により、分割ステータティース１２は、図４において図上上方への移動が規制される。

【0024】

すなわち、ステータプレート１６の内周壁部１６ｂに締結ネジ２２が通される貫通孔１６ｅを形成することだけで、係止構造が構成される。そして、分割ステータティース１２のテーパ部１３に対向する内周壁部１６ｂの箇所に締結ネジ２２を通してその先端をテーパ部１５に直接に当接させることで、各分割ステータティース１２のロータ側への動きを規制することができ、安定した設置状態が得られる。

【0025】

次に、外周側での係止について説明する。まず、各分割ステータティース１２の外周面１２ａとステータプレート１６の外周壁部１６ａとの隙間に中間部材としての締結金具１８が嵌め込まれる。

【0026】

図９は、この締結金具１８の構成を示しており、図１０は、図９に示す円弧状の締結金具のＤ－Ｄ断面図を示す。締結金具１８は、アルミニウム等の非磁性材料で構成され、図示の様に、ステータプレート１６の外周壁部１６ａと分割ステータティース１２の外周面１２ａの隙間が平面視で円弧状であることから、この形状に適合するように円弧状に形成されている。そして、重要なことは、締結金具１８の内周面１８ｃには、テーパ部１９が設けられていることである。このテーパ部１９の傾斜は、締結金具１８がステータプレート１６の外周壁部１６ａと分割ステータティース１２の外周面１２ａとの隙間に嵌合されたときに、分割ステータティース１２の外周面１２ａのテーパ部１３に密着して当接されるように設定されている。すなわち、テーパ部１９の傾斜（角度γ°）は、分割ステータティース１２の外周面１２ａのテーパ部１５の傾斜（角度α°）とほぼ等しくなるように構成されている。

【0027】

この締結金具１８を貫通してネジ部材である締結ボルト２０がステータプレート１６に螺入されて固定されることで、締結金具１８の分割ステータティース１２のテーパ部１３への当接状態は安定した状態が確保される。したがって、締結ボルト２０のステータプレート１６への螺入の方向は、締結金具１８によるテーパ部への当接方向とは異なる方向で行うことが可能であり、締結ボルト２０による係止構造の適用のバリエーションが拡がる。この締結金具１８を利用する係止構造によっても、各分割ステータティース１２のロータ側への動きは的確に規制される。

【0028】

上記の様に、本実施の形態に係るアキシャルギャップモータ用のステータコア１０の設置構造によれば、分割ステータティース１２の外周面１２ａと内周面１２ｂに、それぞれステータプレート１６の外周壁部１６ａと内周壁部１６ｂとの離間間隔が、ロータ側に向かって広くなるテーパ部１３、１５が設けられている。したがって、分割ステータティース１２の外周面１２ａには、締結ボルト２０によりステータプレート１６に固定された中間部材としての締結金具１８が当接され、、また分割ステータティース１２の内周面１２ｂは、同じくステータプレート１６に固定された締結ネジ２２の先端が当接され、安定した固定状態が得られる。

【0029】

したがって、ステータプレート１６には締結部材の取付のための貫通孔や凹部が生じるが、ステータコア１０自体には付加構造は生じない。この状態で、締結部材が分割ステータティース１２のテーパ部１３、１５に直接又は間接に当接された状態となることで、各分割ステータティース１２は、ロータ側への動きが規制され、磁気回路への悪影響等による機能低下の弊害が回避される。

【0030】

また、ステータコア１０に機能を阻害する構造を付加することなく、ステータコア１０をステータプレート１６に正確に位置決めして固定することが可能である。これにより、アキシャルギャップモータの高性能化も達成される。

【0031】

なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、分割ステータティース１２の数を６個とした例を示したが他の数で構成される場合にも適用可能である。

【符号の説明】

【0032】

１０ ステータコア
１２ 分割ステータティース
１２ａ 外周面
１２ｂ 内周面
１３、１５、１９ テーパ部
１４ ティース部
１６ ステータプレート
１６ａ 外周壁部
１６ｂ 内周壁部
１６ｃ 凹部
１６ｅ 締結ネジ孔
１６ｆ 締結ボルト孔
１８ 円弧状の締結金具
１８ａ ボルト貫通孔
１８ｂ 内周面
１８ｃ 外周面
２０ 締結ボルト
２２ 締結ネジ
２８ 回転軸孔
３０ 特許文献１のステータコア
３２ 分割ステータティース
３４ ティース部
３６ 貫通孔
３８ 回転軸孔

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】