特開 2024-62486 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】P2024062486

(43)【公開日】2024-05-10

(54)【発明の名称】モータ

(51)【国際特許分類】

   H02K 5/04 20060101AFI20240501BHJP

   H02K 1/18 20060101ALI20240501BHJP

【ＦＩ】

H02K5/04

H02K1/18 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022170333

(22)【出願日】2022-10-25

(71)【出願人】

【識別番号】000002059

【氏名又は名称】シンフォニアテクノロジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002734

【氏名又は名称】弁理士法人藤本パートナーズ

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 章洋

(72)【発明者】

【氏名】有賀 信雄

(72)【発明者】

【氏名】坂本 大地

(72)【発明者】

【氏名】渡邉 瞬也

【テーマコード（参考）】

5H601

5H605

【Ｆターム（参考）】

5H601AA08

5H601AA09

5H601CC01

5H601CC15

5H601DD01

5H601DD09

5H601DD11

5H601DD18

5H601EE03

5H601EE13

5H601EE18

5H601GA02

5H601GB05

5H601JJ04

5H601JJ10

5H601KK18

5H601KK21

5H601KK30

5H605AA07

5H605BB05

5H605CC01

5H605CC02

5H605CC03

5H605CC10

5H605DD05

5H605EA02

5H605EA06

5H605GG01

5H605GG06

(57)【要約】

【課題】重量の増加を抑制しながらも、ボルトが緩んでしまうことを抑制できるモータを提供する。
【解決手段】筒状部３１と筒状部３１の一端に設けられた端部３２とを有するハウジング３と、コイルを保持するステータコア６２の一端がハウジング３における端部３２の内面３２Ａに当接するようにハウジング３内に収容されるステータ６と、ステータ６の径内側または径外側に配置されてステータ６と共にハウジング３内に収容され、通電によりステータ６に対して回転するロータと、ステータコア６２の他端に当接する端板７と、端板７を貫通し、ハウジング３の端部３２にねじ込まれることで、ハウジング３の端部３２と端板７に挟まれたステータコア６２を固定するボルト８と、端板７とハウジング３の他端とを連結する接着層９と、を備える。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

筒状部と当該筒状部の一端に設けられた端部とを有するハウジングと、
コイルを保持するステータコアの一端が前記ハウジングにおける前記端部の内面に当接するように当該ハウジング内に収容されるステータと、
前記ステータの径内側または径外側に配置されて当該ステータと共に前記ハウジング内に収容され、通電により前記ステータに対して回転するロータと、
前記ステータコアの他端に当接する端板と、
前記端板を貫通し、前記ハウジングの端部にねじ込まれることで、前記ハウジングの端部と前記端板に挟まれた前記ステータコアを固定するボルトと、
前記端板と前記ハウジングの他端とを連結する接着層と、
を備えたモータ。

【請求項2】

前記接着層が、断続的に設けられている請求項１に記載のモータ。

【請求項3】

前記端板は、前記ボルトを貫通する貫通孔を備え、
前記接着層は、前記貫通孔の径外位置に設けられている請求項２に記載のモータ。

【請求項4】

前記ハウジングの他端の内面に設けられた凹部又は凸部と、前記端板の周囲に前記凹部又は凸部に対応するように設けられた凸部又は凹部と、を備え、前記凹部と前記凸部とが嵌合する形状とされており、嵌合部分に前記接着層が設けられている請求項２又は３に記載のモータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ハウジング内にステータ及びロータが収容されるモータに関する。

【背景技術】

【0002】

上記モータにおいて、ハウジング内に収容されるステータコアをハウジングに固定するための固定構造が多数提案されている。例えば、特許文献１では、円筒状のハウジングの一端を閉じる底壁の内面に一端が当接し、かつ、ハウジングの側壁の内周面との間に隙間が形成されるようにステータコアをハウジング内に配置し、配置されたステータコアの他端の周縁部に当該ステータコアの他端から径方向外方に向けて突出した状態で端板（エンドプレート）を配置する。そして、端板の径方向外側に突出した外周縁に、周方向に沿って間隔を置いて複数の貫通孔を形成し、これら貫通孔のそれぞれに貫通されるボルトの軸部の先端を当該貫通孔に対応してハウジングの底壁に形成されている雌ねじ部に螺合する。これによって、ボルトの頭部で端板をハウジングの底壁側へ押し付けることで、ステータコアをハウジングの底壁に固定することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００５－３０４２１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記固定構造では、端板とステータコアとを周方向において複数のボルトでのみ固定しているため、通電時のモータトルクにより端板とステータコアが一緒に周方向へ移動してしまい、ハウジングとステータコアとが周方向で位置ずれしてしまうことがある。その位置ずれにより、ハウジングとステータコアとの接触部分が摩耗してボルトが緩んでしまうという問題があった。この問題を解決するために、ボルトの本数を増やし固定力を強めることが考えられるが、モータの重量が増加してしまうという別の問題が発生し、改善の余地があった。

【0005】

そこで本発明は、重量の増加を抑制しながらも、ボルトが緩んでしまうことを抑制できるモータを提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明のモータは、筒状部と当該筒状部の一端に設けられた端部とを有するハウジングと、コイルを保持するステータコアの一端が前記ハウジングにおける前記端部の内面に当接するように当該ハウジング内に収容されるステータと、前記ステータの径内側または径外側に配置されて当該ステータと共に前記ハウジング内に収容され、通電により前記ステータに対して回転するロータと、前記ステータコアの他端に当接する端板と、前記端板を貫通し、前記ハウジングの端部にねじ込まれることで、前記ハウジングの端部と前記端板に挟まれた前記ステータコアを固定するボルトと、前記端板と前記ハウジングの他端とを連結する接着層と、を備えている。

【0007】

本発明によれば、ハウジングの端部と端板に挟まれたステータコアをボルトにより固定するだけでなく、端板とハウジングの他端とを接着層により連結することで、通電時のモータトルクにより端板が周方向に移動することを抑制して、ハウジングとステータコアの位置ずれを抑えることができる。これにより、通電時においてハウジングとステータコアとの接触部分が摩耗してボルトが緩んでしまうことを抑制できる。また、ステータの自重による撓みも抑制できる。

【0008】

また、本発明のモータは、前記接着層が、断続的に設けられていてもよい。

【0009】

上記のように、接着層を断続的に設けることで、接着層がハウジングの変形に対して応力緩和して、全面接着した場合よりも低い強度の端板を用いることができる。これにより、軽量かつ低コストの端板に変更できる。また、断続的に設けられる接着層の長さを変更することによって、端板とハウジングの他端との連結状態を調整できる。

【0010】

また、本発明のモータは、前記端板が、前記ボルトを貫通する貫通孔を備え、前記接着層は、前記貫通孔の径外位置に設けられていてもよい。

【0011】

上記のように、接着層を貫通孔の径外位置に設けることで、軸力を与えている位置と接着層が周方向にほぼ一致させて、温度変化に対する熱変形差に対して接着層の応力や端板の曲げ応力がより緩和される。これにより、端板の軽量化ができる。

【0012】

また、本発明のモータは、前記ハウジングの他端の内面に設けられた凹部又は凸部と、前記端板の周囲に前記凹部又は凸部に対応するように設けられた凸部又は凹部と、を備え、前記凹部と前記凸部とが嵌合する形状とされており、嵌合部分に前記接着層が設けられていてもよい。

【0013】

上記のように、凸部と凹部の嵌合による端板とハウジングの周方向へのずれ止めも重ねて発揮できる。また、接着層が剥がれたとしても、凸部と凹部の嵌合により周方向へのずれ止め機能を維持することができる。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、ハウジングの端部と端板に挟まれたステータコアを固定するボルトと、端板とハウジングの他端とを連結する接着層と、を備えることによって、重量の増加を抑制しながらも、ボルトが緩んでしまうことを抑制できるモータを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明のモータの平面図である。

【図2】図１におけるＩＩの部分の拡大図である。

【図3】図１におけるＩＩＩ－ＩＩＩ線断面図である。

【図4】端板の平面図である。

【図5】図４におけるＶ－Ｖ線断面図である。

【図6】端板の底面図である。

【図7】ステータコアの別の固定構造を示す要部の断面図である。

【図8】別の形態の端板でステータコアを固定した状態を示す要部の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

本発明のモータの一実施形態を、図面に基づいて説明を行う。

【0017】

モータ１は、図１に示すように、動力を発生させるモータ主要部２を収納するためのハウジング３を備えている。

【0018】

ハウジング３は、金属材料（例えばアルミニウム合金）で構成され、図１及び図３に示すように、軸方向両端が開口された円筒状の筒状部３１と、筒状部３１の軸方向一端の開口を閉じるように設けられた円板状の端部３２と、を備えている。尚、筒状部３１の軸方向他端は、図示していない蓋体で閉じられる。筒状部３１の軸方向他端の内面には、後述する端板７の凸部７２が嵌合する径方向外側に円弧状に凹んだ凹部３１Ａが形成されている。この実施形態では、ハウジング３を筒状部３１と端部３２が一体のものから構成しているが、筒状部３１と端部３２を別部品から構成し、それら２つの部品を一体化した構成であってもよい。

【0019】

図１に示すモータ１は、後述のステータ６の径方向内側に後述のロータ５が回転自在にハウジング３内の略中心に軸支された回転軸４に一体回転するように取り付けられて、インナーロータ型に構成されている。モータ１は、例えば、航空用電動機、ロボットなどのアクチュエータの駆動源として用いられる他、ポンプやコンプレッサの駆動源、フライホイール蓄電装置として用いてもよいし、その他の目的で用いてもよい。

【0020】

モータ主要部２は、図１に示すように、一端部が負荷に接続される回転軸４と、回転軸４に一体回転するように外嵌されるロータ５と、ロータ５の外面に径方向で対向するように隙間を空けてハウジング３に固定されるステータ６と、を備えている。つまり、ロータ５に対してステータ６が径方向外側に位置する。ロータ５は、回転軸４に一体回転するように外嵌されるロータコア５１と、ロータコアの外周部に周方向に沿って配置される複数の永久磁石（図示せず）を備える磁石部５２と、を備えている。

【0021】

ステータ６は、コイル６１と、コイル６１を保持するステータコア６２と、を備えている。

【0022】

ステータコア６２は、複数の電磁鋼板を軸方向に沿うように積層して構成され、円環状のステータ本体６２Ａと、ステータ本体６２Ａの内周面から径方向内側に放射状に延びる複数のティース６２Ｂと、を備えている。各ティース６２Ｂにコイル６１が巻回されている。そして、コイル６１への通電により、ステータ６に対してロータ５が回転する。

【0023】

ステータコア６２は、ハウジング３に固定されており、その固定構造について説明する。

【0024】

図３に示すように、軸方向一端がハウジング３の端部３２の内面３２Ａに当接したステータコア６２の軸方向他端に当接する端板７と、端板７を貫通し、ハウジング３の端部３２に形成のネジ孔３２Ｎにねじ込まれることで、ハウジング３の端部３２と端板７に挟まれたステータコア６２を固定するボルト８と、端板７とハウジング３の軸方向他端とを連結する接着層９と、を備え、それらを用いてステータコア６２をハウジング３に固定する。

【0025】

端板７は、鉄系材料や、アルミ、チタン等の金属材料で構成され、ステータコア６２を構成する材料と線膨張係数が近い材料を選択することが好ましい。また、端板７は、図４～図６に示すように、円環状（リング状）の本体部７１と、本体部７１の外周縁に周方向に間隔（この実施形態では一定間隔）を空けて径方向外側に円弧状に突出する複数（図では１２個）の凸部７２と、各凸部７２の中心部に厚み方向に貫通するボルト貫通用の貫通孔７３と、を備えている。端板７の本体部７１の内周縁のハウジング３の端部３２側の面（軸方向一端側の面）には、ハウジング３の端部３２から離間する側（軸方向他端側）に凹んだ段差部７１Ａが形成されている。この段差部７１Ａにステータコア６２の軸方向他端の外周部が嵌合することによって、ステータコア６２に端板７を設置する時に端板７の径方向における位置決めが容易になる効果や、端板７の凸部７２の外周面７２Ａとハウジング３の筒状部３１の凹部３１Ａの内面３１Ｂとの間を連結する複数の接着層９の径方向の厚みを均一化できる効果がある。尚、前記段差部７１Ａは、ステータコア６２に端板７を設置する時に端板７の径方向の位置決めを行うためのインロー部を構成している。この実施形態では、端板７の軽量化のために、ボルト貫通用の貫通孔７３の部分に凸部７２を設けているため、ハウジング３に対応ではなく、端板７の形状に対応してハウジング３の形状を決めている。

【0026】

ボルト８は、金属（又は金属と略同等の強度を有する材料）で構成され、図３に示すように、頭部８１と、頭部８１の外径よりも小さな外径を有する軸部８２と、を備えている。軸部８２の外面に、ハウジング３の端部３２に形成するネジ孔３２Ｎに螺合可能なネジ部８２Ｎが形成されている。軸部８２の長さは、貫通孔７３を貫通した軸部８２のネジ部８２Ｎがハウジング３の端部３２に形成するネジ孔３２Ｎに螺合可能となるように設定されている。

【0027】

接着層９に使用する接着剤としては、例えば、常温硬化型又は熱硬化型のエポキシ樹脂系の接着剤を用いることができるが、弾性を有する材料であれば、どのような材料であってもよい。よって、接着剤の主成分は、樹脂に限らず、例えば金属であってもよい。また、接着層９は、端板７の貫通孔７３の径外位置に周方向に断続的に設けられている。具体的には、図２に示すように、端板７に備える各凸部７２の外周面７２Ａとハウジング３の筒状部３１の凹部３１Ａの内面３１Ｂとの間に接着層９を設けることによって、一定間隔を空けて接着層９を断続的に設けることができる。

【0028】

前記のように接着層９による弾性力や接着されていない部分にハウジング３の内周面と端板７の外周面との間に発生する隙間によって、モータが温度変化した時（特に温度が低下した時）にハウジング３が熱収縮して端板７の外周面に作用する圧力を緩和することができる。この圧力の緩和により、端板７やステータコア６２を必要以上に厚くしなくてもよくなり、モータの軽量化及び低コスト化を図れる。更に、ハウジング３からの圧縮に対して強度を持たせるために厚みを厚くするのは端板７だけで済むので、モータ全体としては軽量化を図れる。また、断続的に設けられる接着層９の長さを変更することによって、端板７とハウジング３の他端との連結状態を調整できる利点がある。また、ボルト８による端板７を介したステータコア６２の固定位置に近接して接着層９が設けられる、つまり接着層９を貫通孔７３の径外位置に設けることで、軸力を与えている位置と接着層９が周方向にほぼ一致させて、温度変化に対する熱変形差に対して接着層９の応力や端板７の曲げ応力がより緩和される。これにより、端板７の軽量化ができる。尚、接着層９として高伝熱性のものを用いることによって、放熱性を向上させるようにしてもよい。

【0029】

各凸部７２の外周面７２Ａに塗布される接着層９の周方向の範囲は、ハウジング３の筒状部３１の軸方向他端の内面に径方向内側に凹むように形成された凹部３１Ａに嵌合する部分である。また、各凸部７２の外周面７２Ａに塗布される接着層９の軸方向の範囲は、凸部７２の外周面７２Ａの軸方向全長としているが、軸方向全長よりも短い長さであってもよい。要するに、接着層９は、端板７に備える複数の凸部７２とハウジング３の筒状部３１の凹部３１Ａとが嵌合する嵌合部分に設けられている。また、各凸部７２の外周面７２Ａに塗布される接着層９の厚みは、０．０１ｍｍ～１．０ｍｍの範囲内の任意の値が好ましく、より好ましくは、０．０５ｍｍ～０．５ｍｍの範囲の任意の値である。この実施形態では、ハウジング３の筒状部３１の軸方向他端に凹部３１Ａを形成しているが、ハウジング３の筒状部３１の軸方向他端よりも軸方向一端に少し寄った部分に凹部を形成してもよい。

【0030】

ステータコア６２をハウジング３に固定する手順について説明すれば、まず、コイル６１を保持するステータコア６２の一端がハウジング３における端部３２の内面３２Ａ（図３参照）に当接するようにハウジング３内にステータ６を収容する。続いて、接着層９が断続的に設けられた端板７を、端板７の段差部７１Ａがステータコア６２のハウジング３の端部３２から離間する側端の外周縁に嵌合するように、かつ、端板７の凸部７２がハウジング３の凹部３１Ａに嵌合するように、配置する。これにより、端板７とハウジング３の軸方向他端とが接着層９により連結される。この実施形態では、端板７に接着層９を設けた場合を示しているが、ハウジング３の凹部３１Ａに接着層９を設けてもよいし、端板７及びハウジング３の凹部３１Ａの両方に接着層９を設けてもよい。

【0031】

次に、端板７の全ての凸部７２の貫通孔７３にボルト８の軸部８２を貫通させるととともに、ハウジング３の端部３２のネジ孔３２Ｎにボルト８の軸部８２のネジ部８２Ｎをねじ込むことによって、ボルト８の頭部８１が端板７をハウジング３の端部３２側へ押圧して、ハウジング３の端部３２と端板７に挟まれたステータコア６２を固定することができる。

【0032】

上記のように、ハウジング３の端部３２と端板７に挟まれたステータコア６２をボルト８により固定するだけでなく、端板７とハウジング３の他端とを接着層９により連結することで、通電時のモータトルクにより端板７が周方向に移動することを抑制して、ハウジング３とステータコア６２の位置ずれを抑えることができる。これにより、通電時においてハウジング３とステータコア６２との接触部分の摩耗してボルト８が緩んでしまうことを抑制できる。また、凸部７２と凹部３１Ａの嵌合による端板７とハウジング３の周方向へのずれ止めも重ねて発揮できる。また、凸部７２が円弧状に形成されているため、凸部７２に嵌合する円弧状の凹部３１Ａとの接触面積を増大させることができる。

【0033】

尚、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

【0034】

前記実施形態では、インナーロータ型のモータを用いたが、アウターロータ型のモータ等であってもよい。

【0035】

また、前記実施形態では、接着層９を周方向に断続的に設けたが、周方向全周に連続して設けてもよい。

【0036】

また、前記実施形態では、ボルト８をハウジング３の端部３２にねじ込む構成であったが、図７に示すように、ハウジング３の軸方向中間部に形成したネジ孔３４Ｎにボルト８のネジ部８２Ｎをねじ込む構成であってもよい。図７の場合には、ハウジング３を、端部３２に連結されて他端に延びる小径部３３と、小径部３３の他端から径方向に延びる中間部３４と、中間部３４の外周端から他端に延びる大径部３５と、から構成し、中間部３４にネジ孔３４Ｎを形成しているが、筒状部３１の軸方向中間部の内面に径方向に突出する円環状の突出部を周方向に間隔を空けて備え、それら突出部にネジ部を形成してもよい。図７のボルト８は、図３で示したボルト８よりも軸方向の長さを短くできるので、ステータコア６の撓みを抑え易い。

【0037】

また、前記実施形態では、端板７の径方向内側のハウジング３の端部３２側の面にステータコア６２のハウジング３の端部３２から離間する側端の外周縁と嵌合する段差部７１Ａを備えたが、図７に示すように、段差部を省略して端板７のハウジング３の端部３２側の面の全域がフラットな構成の端板７であってもよい。

【0038】

また、前記実施形態では、端板７の径方向内側のハウジング３の端部３２側の面にステータコア６２のハウジング３の端部３２から離間する側端の外周縁と嵌合する段差部７１Ａ、つまりインロー部を備えたが、図８に示すように、ステータコア６２のハウジング３の端部３２から離間する側端の外周縁と嵌合するインロー部７１Ａを径方向内側と径方向外側の途中部分にハウジング３の端部３２側に突出するように設けてもよい。他の構成は、図３と同一である。

【0039】

また、前記実施形態では、ハウジング３の他端の内面に設けられた凹部３１Ａと、端板７の周囲に凹部３１Ａに対応するように設けられ、当該凹部３１Ａに嵌合する凸部７２と、を備えたが、ハウジング３の他端の内面に径方向内側に突出する凸部と、端板７の周囲にハウジング３の凸部に対応するように設けられ、当該凸部に嵌合する凹部と、を備えて実施してもよい。

【0040】

また、前記実施形態では、ハウジング３の筒状部３１の軸方向他端にのみ凹部３１Ａを形成したが、ハウジング３の筒状部３１の軸方向全域に亘るように凹部を形成してもよい。

【符号の説明】

【0041】

１…モータ、２…モータ主要部、３…ハウジング、４…回転軸、５…ロータ、６…ステータ、７…端板、８…ボルト、９…接着層、３１…筒状部、３１Ａ…凹部、３１Ｂ…内面、３２…端部、３２Ａ…内面、３２Ｎ…ネジ孔、３３…小径部、３４…中間部、３４Ｎ…ネジ孔、３５…大径部、５１…ロータコア、５２…磁石部、６１…コイル、６２…ステータコア、６２Ａ…ステータ本体、６２Ｂ…ティース、７１…本体部、７１Ａ…段差部（インロー部）、７２…凸部、７２Ａ…外周面、７３…貫通孔、８１…頭部、８２…軸部、８２Ｎ…ネジ部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】