特許 7558523 アキシャルギャップ型モータ

(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】

(24)【登録日】2024-09-20

(45)【発行日】2024-10-01

(54)【発明の名称】アキシャルギャップ型モータ

(51)【国際特許分類】

   H02K 1/18 20060101AFI20240924BHJP

   H02K 21/24 20060101ALI20240924BHJP

【ＦＩ】

H02K1/18 Z

H02K1/18 A

H02K21/24 M

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2020061922

(22)【出願日】2020-03-31

(65)【公開番号】P2021164217

(43)【公開日】2021-10-11

【審査請求日】2023-03-06

(73)【特許権者】

【識別番号】518316114

【氏名又は名称】株式会社アーミス

(73)【特許権者】

【識別番号】000002967

【氏名又は名称】ダイハツ工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107423

【弁理士】

【氏名又は名称】城村 邦彦

(74)【代理人】

【識別番号】100120949

【弁理士】

【氏名又は名称】熊野 剛

(74)【代理人】

【識別番号】100155457

【弁理士】

【氏名又は名称】野口 祐輔

(72)【発明者】

【氏名】朝間 淳一

(72)【発明者】

【氏名】東 竜也

(72)【発明者】

【氏名】田中 孔明

【審査官】津久井 道夫

(56)【参考文献】

【文献】実開昭５０－０２８８０３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開昭５３－０５１４１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－２５０５３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－２４１０５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】実公昭４８－０２５０７０（ＪＰ，Ｙ１）

【文献】特開平０７－２６４８２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／１４２４４１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１０４４８５７９４（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｋ １／１８

Ｈ０２Ｋ ２１／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ケースと、前記ケースに固定されたステータと、前記ステータに対して回転するロータと、前記ステータと前記ロータとの軸方向間に形成されたモータギャップと、前記ケースに対して前記ステータの周方向一部領域を前記モータギャップが小さくなる側に押し込み可能な押圧部材と、前記ケースと前記ステータとを軸方向に固定する固定用ボルトとを備え、
前記ケースのうち、前記モータギャップと半径方向で重なる領域に貫通孔を設け、
前記貫通孔と前記固定用ボルトが同じ周方向位置に設けられたアキシャルギャップ型モータ。

【請求項2】

前記ステータが、積層鋼板からなるステータコアと、コイルとを有し、
前記ステータコアと前記ケースとの軸方向間にプレートが介在し、
前記押圧部材が、前記プレートを介して前記ステータコアを押し込む請求項１に記載のアキシャルギャップ型モータ。

【請求項3】

前記プレートが、前記ステータコアよりも硬い材料で形成された請求項２に記載のアキシャルギャップ型モータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ステータとロータの軸方向間にモータギャップが形成されたアキシャルギャップ型モータに関する。

【背景技術】

【0002】

モータのステータとロータとの間に形成されるモータギャップの精度は、モータの性能を大きく左右する。モータギャップの精度を高めるためには、モータを構成する各部品の寸法公差を厳しく管理して寸法精度を高めたり、適当な厚さのシムを部品間に組み込んだりすることが考えられる。しかし、上記の何れの方法でもコストと時間がかかる。

【0003】

例えば、下記の特許文献１に示されているアキシャルギャップ型モータでは、ロータ（回転子）を、軸受を介してステータ（固定子）に取り付け、軸受の外周に設けられた軸受ハブに外周ねじ部を形成すると共に、ステータに内周ねじ部を形成している。軸受ハブの外周ねじ部とステータの内周ねじ部とを螺合させた状態で、軸受ハブとステータとを相対回転させることで、軸受及びロータがステータに対して軸方向に移動する。これにより、ロータとステータとの軸方向間のモータギャップ（アキシャルギャップ）を調整している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開平１１－６９６９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

アキシャルギャップ型モータにおいて、例えば、ステータの軸心がロータの軸心に対して僅かに傾斜している場合、モータギャップの大きさが周方向位置によって変動する。上記特許文献１の構成では、モータギャップ全体を大きくしたり小さくしたりすることはできるが、モータギャップの部分的な調整はできないため、モータギャップの周方向位置による変動を修正することはできない。

【0006】

そこで、本発明は、アキシャルギャップ型モータのモータギャップを部分的に調整可能とすることで、モータギャップの精度を高め、もってモータの性能を高めることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

前記課題を解決するために、本発明は、ケースと、前記ケースに固定されたステータと、前記ステータに対して回転するロータと、前記ステータと前記ロータとの軸方向間に形成されたモータギャップと、前記ケースに対して前記ステータの周方向一部領域を前記モータギャップが小さくなる側に押し込み可能な押圧部材とを備えたアキシャルギャップ型モータを提供する。

【0008】

このアキシャルギャップ型モータでは、ケースに固定されたステータの周方向一部領域を、押圧部材（例えば、ねじ部材）によって押し込むことにより、この周方向領域におけるモータギャップを小さくすることができる。この場合、押圧部材の押し込み量を調整することによって、モータギャップの周方向一部領域の大きさを調整することができるため、モータギャップの周方向位置による変動を修正することが可能となる。

【0009】

上記のアキシャルギャップ型モータでは、ケースのうち、モータギャップと半径方向で重なる領域に貫通孔を設けることが好ましい。これにより、貫通孔を介してモータギャップの大きさを測定することができるため、この測定結果に基づいて、押圧部材によるステータの押し込み量を調整することができる。

【発明の効果】

【0010】

以上のように、本発明によれば、アキシャルギャップ型モータのモータギャップを部分的に調整することができるため、モータギャップの大きさを全周で均一化することができ、もってモータの性能を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の一実施形態に係るアキシャルギャップ型モータの断面図であり、図２のＸ－Ｘ線断面図である。

【図2】上記アキシャルギャップ型モータを図１のＹ方向から見た正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

【0013】

本発明の一実施形態に係るアキシャルギャップ型モータ１（以下、単に「モータ１」とも言う。）は、図１に示すように、固定側となるケース１０及びステータ２０と、回転側となるロータ３０及び回転軸４０とを備える。ステータ２０とロータ３０との間には、軸方向のモータギャップ（アキシャルギャップ）が形成される。図示例では、円盤状のロータ３０の軸方向両側にステータ２０が設けられ、ロータ３０と一方のステータ２０との軸方向間にモータギャップＧ１が形成され、ロータ３０と他方のステータ２０との軸方向間にモータギャップＧ２が形成される。

【0014】

ケース１０は、円筒部１１と、円筒部１１の軸方向両端から内径側に延びる一対の平板部１２とを有する。図示例では、円筒部１１と一方の平板部１２とが第１ケース部材１０Ａとして一体に設けられ、他方の平板部１２が第２ケース部材１０Ｂとして設けられる。第１ケース部材１０Ａと第２ケース部材１０Ｂは、ボルト等の適宜の手段で固定される。第１ケース部材１０Ａの平板部１２の軸心に設けられた軸孔１２ａは、キャップ１３により閉塞されている。第２ケース部材１０Ｂの平板部１２の軸心に設けられた軸孔１２ａからは、回転軸４０が突出している。

【0015】

ステータ２０は、ステータコア２１及びコイル２２を有する。ステータコア２１は、例えば積層鋼板からなり、円盤状のヨーク部２１ａと、ヨーク部２１ａから軸方向内側（ロータ３０側）に突出し、周方向等間隔に設けられた複数のティース部２１ｂとを有する。各ティースの周りにコイル２２が設けられる。

【0016】

ステータコア２１は、固定ボルト５０によりケース１０の平板部１２に固定される。固定ボルト５０は、図２に示すように、周方向に離隔した複数箇所（例えば４箇所）に設けられる。本実施形態では、ステータコア２１とケース１０の平板部１２との間にはプレート５１が介在している（図１参照）。ステータコア２１の軸方向外側（ロータ３０と反対側）の端面には、固定ボルト５０が螺合する複数のねじ孔２１ｃが形成される。ケース１０の平板部１２及びプレート５１のうち、ステータコア２１のねじ孔２１ｃと同軸上の位置には、固定ボルト５０が挿通される貫通孔１２ｂ、５１ａが形成される。

【0017】

ロータ３０は、略円盤状のロータコア３１と、複数のマグネット３２とを有する。ロータコア３１は、例えば積層鋼板で形成され、周方向複数箇所に軸方向の貫通孔３１ａが形成される。ロータコア３１の軸心には、軸孔３１ｂが形成される。マグネット３２は、ロータコア３１の各貫通孔３１ａに嵌め込まれ、例えば接着により固定される。

【0018】

回転軸４０は、ロータコア３１の軸孔３１ｂに挿入され、例えば圧入により固定される。回転軸４０は、軸受６１、６２を介してケース１０に取り付けられる。これにより、回転軸４０及びロータ３０が、ケース１０に対して一体に回転可能とされる。

【0019】

以上がモータ１の基本的な構成である。以下、本発明の特徴的構成である押圧部材について説明する。

【0020】

本実施形態では、押圧部材としてねじ部材が設けられ、図示例では押圧ボルト７０が設けられる。ケース１０の平板部１２には、複数のねじ孔１２ｃが設けられ、各ねじ孔１２ｃの内周面のねじ部と押圧ボルト７０の外周面のねじ部とが螺合している（図１参照）。押圧ボルト７０は、周方向に離隔した複数箇所に設けることが好ましい。また、押圧ボルト７０は、半径方向に離隔した複数箇所に設けることが好ましい。図示例では、半径の異なる２つの円周上で、それぞれ周方向に離隔した４箇所に、押圧ボルト７０が設けられる（図２参照）。

【0021】

ケース１０の円筒部１１のうち、各ステータ２０とロータ３０との軸方向間のモータギャップＧ１、Ｇ２と半径方向で重なる領域には、半径方向の貫通孔１１ａが形成される（図１参照）。貫通孔１１ａは、周方向に離隔した複数箇所に形成され、例えば、周方向等間隔の複数箇所（例えば４箇所）に形成される。各貫通孔１１ａは、閉塞部材１４で閉塞される。閉塞部材１４は、取り外し可能な状態で貫通孔１１ａに装着される。

【0022】

上記のモータ１の組立工程では、まず、ステータ２０をケース１０の各平板部１２に固定する。具体的には、固定ボルト５０を、ケース１０の平板部１２の貫通孔１２ｂ及びプレート５１の貫通孔５１ａに軸方向外側から挿通すると共に、ステータコア２１のねじ孔２１ｃに螺合させて締め付けることにより、ステータコア２１とケース１０の平板部１２とがプレート５１を挟んだ状態で固定される。

【0023】

その後、ロータ３０の軸孔３１ｂに回転軸４０を固定すると共に、ケース１０の各平板部１２の内周面に、軸受６１、６２を介して回転軸４０を組み付ける。そして、ケース１０の第１ケース部材１０Ａ（円筒部１１及び一方の平板部１２）と第２ケース部材１０Ｂ（他方の平板部１２）とをボルト等で固定する。以上により、モータ１が組み立てられる。

【0024】

モータ１を組み立てた後、ケース１０の円筒部１１に設けられた閉塞部材１４を取り外し、貫通孔１１ａを介してモータギャップＧ１、Ｇ２がケース１０の外部から見える状態とする。この状態で、モータギャップＧ１、Ｇ２の大きさを確認しながら、ケース１０の平板部１２の各ねじ孔１２ｃに螺合した押圧ボルト７０を回転させて、押圧ボルト７０の先端でステータコア２１を軸方向内側（ロータ３０側）に押し込む。例えば、ケース１０の貫通孔１１ａを介して、モータギャップＧ１、Ｇ２に所定の厚さを有する板状のシックネスゲージ（図示省略）を挿入し、この状態で押圧ボルト７０を回転させてステータコア２１を軸方向内側に押し込む。本実施形態では、調整前のモータギャップＧ１、Ｇ２の大きさが規定値（シックネスゲージの厚さ）よりも若干大きくなるように、予め各部材の寸法等が設定される。

【0025】

上記のように押圧ボルト７０でステータコア２１を押し込むことにより、ステータコア２１が撓んで周方向一部領域（押圧ボルト７０で押圧された周方向領域）がケース１０の平板部１２から離れる方向に移動し、この周方向領域及びその近傍のティース部２１ｂの先端がロータ３０に近づく。これにより、当該周方向領域及びその近傍において、ステータコア２１とロータ３０との間のモータギャップＧ１、Ｇ２が小さくなる。そして、モータギャップＧ１、Ｇ２の大きさが規定値になったら、押圧ボルト７０の回転を停止する。本実施形態では、ステータコア２１のティース部２１ｂの先端（軸方向内側の端面）とロータ３０とでシックネスゲージが挟まれたら、押圧ボルト７０の回転を停止する。これにより、当該押圧ボルト７０の周方向領域及びその近傍において、モータギャップＧ１、Ｇ２の大きさを規定値に設定することができる。以上の作業を、他の押圧ボルト７０でも同様に行うことにより、モータギャップＧ１、Ｇ２の大きさを全周で略均一な値（規定値）に設定することができる。

【0026】

以上のように、押圧ボルト７０でステータコア２１の周方向一部領域を軸方向内側に押し込むことにより、モータギャップＧ１、Ｇ２の大きさを部分的に調整することができる。これにより、例えば、ステータ２０の中心軸がロータ３０との中心軸に対して僅かに傾斜した状態でケース１０に固定され、モータギャップＧ１、Ｇ２の大きさが周方向位置によって異なる場合でも、押圧ボルト７０ごとに押し込み量を調整することで、モータギャップＧ１、Ｇ２の大きさを全周で略均一化することができる。

【0027】

また、ステータコア２１の端面は、積層鋼板を構成する各鋼板の縁が露出した面であるため、この面を押圧ボルト７０で直接押圧すると、ステータコア２１が変形しやすい。そこで、本実施形態では、プレート５１を介して、積層鋼板からなるステータコア２１の端面を押圧ボルト７０の先端で押圧することで、ステータコア２１の変形を防止している。プレート５１は、ステータコア２１よりも硬い材料で形成することが好ましい。尚、ステータコア２１の強度に問題が無ければ、プレート５１を省略して、押圧ボルト７０の先端でステータコア２１を直接押圧してもよい。

【0028】

本発明は、上記の実施形態に限られない。以下、本発明の他の実施形態を説明するが、上記の実施形態と同様の点については重複説明を省略する。

【0029】

例えば、モータギャップＧ１、Ｇ２の大きさを測定器（図示省略）で測定しながら、押圧ボルト７０でステータコア２１を軸方向内側に押し込んでもよい。この場合、測定器により測定したモータギャップＧ１、Ｇ２の大きさが規定値になったら、押圧ボルト７０の回転を停止する。測定器としては、例えば、ケース１０の外部から貫通孔１１ａを介してモータギャップＧ１、Ｇ２を測定するものを使用できる。あるいは、予めケース１０の内部に配した測定器で、モータギャップＧ１、Ｇ２の大きさを測定してもよい。この場合、ケース１０の貫通孔１１ａが不要となる。

【0030】

また、押圧ボルト７０の押し込み量の設定方法は上記に限られない。例えば、モータ１を組み立てた後、調整前のモータギャップＧ１、Ｇ２の大きさを測定し、この測定値と規定値との差を、押圧ボルト７０の押し込み量として設定してもよい。この場合、押圧ボルト７０の押し込み量は、押圧ボルト７０の先端がプレート５１に当接したときを原点として設定される。例えば、押圧ボルト７０を回転させてトルクが急激に上昇したときを、押圧ボルト７０の押し込み量の原点とすることができる。あるいは、押圧ボルト７０の先端がケース１０の平板部１２の軸方向内側の端面と面一になった状態を、押圧ボルトの押し込み量の原点としてもよい。この場合、予め、押圧ボルト７０の先端とケース１０の平板部１２の軸方向内側の端面とが面一なった状態で、押圧ボルト７０と平板部１２とを仮固定し、この状態でモータ１を組み立てた後、この位置を原点として押圧ボルト７０を所定量だけ押し込む。

【0031】

また、モータギャップＧ１、Ｇ２の大きさは、上記のようにシックネスゲージや測定器で直接的に管理する場合に限らず、例えば、押圧ボルト７０の締め付けトルクで管理することもできる。例えば、予め、生産ロットごとに、所望のモータギャップが得られる押圧ボルト７０の締め付けトルクの値を検証し、その値で締め付けトルクを管理することにより、モータギャップを所望の大きさにすることができる。

【0032】

以上の実施形態では、固定ボルト５０でステータコア２１とケース１０とを完全に固定してモータ１を組み立てた後、押圧ボルト７０でステータコア２１を押し込む場合を示したが、これに限られない。例えば、固定ボルト５０を緩く締め付けてステータコア２１とケース１０の平板部１２とを遊びを有する状態で一体化し、この状態でモータ１を組み立ててもよい。こうしてモータ１を組み立てた後、押圧ボルト７０でステータコア２１を軸方向内側に押し込むことで、固定ボルト５０に軸力を発生させてステータコア２１とケース１０とを完全に固定すると共に、ステータコア２１の周方向一部領域を軸方向内側に移動させてモータギャップＧ１、Ｇ２を調整することができる。。

【0033】

また、ステータコア２１とケース１０との固定方法は、ボルトに限らず、溶接や接着により行ってもよい。何れの場合でも、ステータコア２１のうち、固定ボルト５０や溶接等によりケース１０に固定された領域以外の領域が、押圧部材（例えば押圧ボルト７０）で押し込まれる。

【0034】

また、以上の実施形態では、ロータ３０の軸方向両側にステータ２０を設けた場合を示したが、これに限らず、ロータ３０の軸方向一方のみにステータ２０を設けたモータに本発明を適用してもよい。

【符号の説明】

【0035】

１ モータ
１０ ケース
１０Ａ 第１ケース部材
１０Ｂ 第２ケース部材
１１ 円筒部
１２ 平板部
１３ キャップ
１４ 閉塞部材
２０ ステータ
２１ ステータコア
２２ コイル
３０ ロータ
３１ ロータコア
３２ マグネット
４０ 回転軸
５０ 固定ボルト
５１ プレート
７０ 押圧ボルト（押圧部材）
Ｇ１、Ｇ２ モータギャップ

【図1】

【図2】