(57)【要約】【課題】据付作業性を向上させると共に位置ずれの発生を低減させる。【解決手段】ステータとロータの組が複数組で構成され、単一のフレームに実装されてなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータとロータの組が複数組で構成され、単一のフレームに実装されてなることを特徴とするモータ。
【請求項２】
各組のステータは、一体成型されたコアによって一体ものとして形成されることを特徴とする請求項１記載のモータ。
【請求項３】
コアにおいて互いに隣り合うステータ間には貫通穴が形成されていることを特徴とする請求項２記載のモータ。
【請求項４】
貫通穴には樹脂が充填されることを特徴とする請求項３記載のモータ。
【請求項５】
複数組のステータとロータとは、各組のロータの回転軸が並行となるように設けられることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のモータ。
【請求項６】
組数が４の場合には、各組のロータの回転軸が正方形の各頂点に位置するように設けられることを特徴とする請求項５記載のモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、下記特許文献１には、２つのモータ（電動機）を併設して１つの駆動軸を駆動する技術が開示されている。この技術では、同一トルクを有する各モータの回転軸を歯車を介して１つの駆動軸に連結することにより、当該駆動軸を２倍のトルクで回転駆動する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２７０５９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記従来技術のように２つのモータを併設するためには、各々のモータについて支持機構を設ける必要がある。すなわち、各モータの回転軸に装着された歯車が駆動軸に装着された歯車と正常に噛み合うように位置決めした状態で各モータを支持する必要がある。
【０００５】
しかしながら、このように各モータを支持するためのモータ据付作業は、煩雑で手間の掛る作業であるという問題点がある。また、各モータが個別に支持されているので駆動軸に対するモータの位置ずれが発生し易く、この結果として駆動軸を正常に駆動し得ない事態が発生し易いという問題点がある。
【０００６】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、据付作業性を向上させると共に位置ずれの発生を低減させることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明では、第１の解決手段として、ステータとロータの組が複数組で構成され、単一のフレームに実装されてなる、という手段を採用する。
【０００８】
第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、各組のステータは、一体成型されたコアによって一体ものとして形成される、という手段を採用する。
【０００９】
第３の解決手段として、上記第２の解決手段において、コアにおいて互いに隣り合うステータ間には貫通穴が形成されている、という手段を採用する。
【００１０】
第４の解決手段として、上記第３の解決手段において、貫通穴には樹脂が充填される、という手段を採用する。
【００１１】
第５の解決手段として、上記第１〜第４のいずれかの解決手段において、複数組のステータとロータとは、各組のロータの回転軸が並行となるように設けられる、という手段を採用する。
【００１２】
第６の解決手段として、上記第１の解決手段において、組数が４の場合には、各組のロータの回転軸が正方形の各頂点に位置するように設けられる、という手段を採用する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、複数組のステータとロータとが単一のフレームに実装されてなるので、据付作業性を向上させると共に位置ずれの発生を低減させる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態に係るモータＡの正面図（ａ）及び下面図（ｂ）である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るモータＡの下面図（ｂ）におけるＸ1−Ｘ1線矢視図である。
【図３】本発明の第１実施形態の変形例に係るモータＡ’を示すＸ1−Ｘ1線矢視図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係るモータＡによる駆動軸の駆動状態を示す側面図（ａ）及び正面図（ｂ）である。
【図５】本発明の第２実施形態に係るモータＢの正面図（ａ）及び下面図（ｂ）である。
【図６】本発明の第２実施形態に係るモータＢの下面図（ｂ）におけるＸ2−Ｘ2線矢視図である。
【図７】本発明の第２実施形態の変形例に係るモータＢ’を示すＸ2−Ｘ2線矢視図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係るモータＢによる駆動軸の駆動状態を示す側面図（ａ）及び正面図（ｂ）である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
〔第１実施形態〕
最初に、第１実施形態に係るモータＡ、Ａ’について説明する。
モータＡは、図１に示すように、本体１から２本の回転軸２Ａ、２Ｂが突出すると共に、本体１の底部に脚３が設けられた外部構造を備えている。また、本モータＡの内部構造は、図２に示すように、単一のフレーム４内に２組のステータ５Ａ、５Ｂとロータ６Ａ、６Ｂとが実装されたものとなっている。ステータ５Ａとロータ６Ａとは第１組の誘導機を構成し、ステータ５Ｂとロータ６Ｂとは第２組の誘導機を構成している。
【００１６】
本体１は、図１（ａ）に示すように正面視で長円形（対向する半円間に四角形を挿入したような形状：小判形）、また図１（ｂ）に示すように、下面視で長方形、かつ、底部に４つの脚３が設けられている。２本の回転軸２Ａ、２Ｂは、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、円柱状部材であり、一定距離を隔てた並行な状態で本体１から突出している。脚３は、図１（ｂ）に示すように、本体１の底部において左右及び前後に対称な４か所にそれぞれ設けられている。
【００１７】
フレーム４は、上記本体１の外郭を構成し、内部に上記各組の誘導機を構成するステータ５Ａ、５Ｂ及びロータ６Ａ、６Ｂが収容されている。すなわち、フレーム４の内部には、正面から裏面に向けた方向を軸線方向とする２つの円柱状空洞が各組のステータ５Ａ、５Ｂを収容するために形成されている。フレームは金属の鋳物で形成することが多いが、モータのトルクや振動に耐える強度を有していれば他の材料や、鋳物以外の成形方法（削り出しなど）で形成してもよい。各組のステータ５Ａ、５Ｂは、ステータコア５ａ1、５ｂ1とステータ巻線５ａ2、５ｂ2から構成されている。各々のステータコア５ａ1、５ｂ1は、上記円柱状空洞と略同一形状の円柱状積層鋼板から形成されており、図示するように各組のロータ６Ａ、６Ｂと対向する内周側に６極の極歯を備えている。各々のステータ巻線５ａ2、５ｂ2は、上記極歯にそれぞれ巻回された銅線である。なお、極歯の数は6極に限らず、モータの回転数等の仕様に応じて他の極数、たとえば4極や12極などでもよい。また、ステータ巻線は複数の極歯をまたぐように巻き回す分布巻であってもよい。
【００１８】
各組のロータ６Ａ、６Ｂは、上記極歯と対向するように各々のステータコア５ａ1、５ｂ1の内周に同軸状に挿入された円筒状部材である。誘導機がかご型の場合、かご状に形成されたアルミニウムや銅を材料とする導電部と、かご内を充填する積層された電磁鋼板でロータが形成されることが多い。各組のロータ６Ａ、６Ｂには、上記回転軸２Ａ、２Ｂがそれぞれ同軸状に挿入されている。すなわち、各々の回転軸２Ａ、２Ｂとロータ６Ａ、６Ｂとは同軸状の一体構造物として構成されている。なお、各々の回転軸２Ａ、２Ｂがフレームを貫通する箇所および裏面側の端部は、フレーム４に設けられた軸受（図示略）によって回転自在に支持されている。
【００１９】
ここで、モータＡの内部構造は、図２に示す構造に代えて、図３に示すような変形構造であっても良い。すなわち、図３の変形例に係るモータＡ’における各組のステータ５Ａ’、５Ｂ’は、一体成型されたステータコア５ａｂによって一体ものとして形成され、フレーム４’内に収容されている。また、このステータコア５ａｂには、図示するように各組のステータ５Ａ’、５Ｂ’の間に、両者間の磁束を分離するように貫通穴５ｃが形成されている。
【００２０】
また、この貫通穴５ｃには、非磁性材料（磁束を通し難い材料）が補強用あるいは／及び冷却用に充填されている。上記非磁性材料としては、例えば樹脂が採用される。モータＡ’の作動時にはステータコア５ａｂが鉄損による発熱によって温度上昇するが、冷却を特に重視する場合には、熱伝導率の高い非磁性材料を貫通穴５ｃに充填し、非磁性材料を介してステータコア５ａｂの熱を排熱することが好ましい。
【００２１】
また、上記冷却を重視する場合には、貫通穴５ｃには何も充填せず、冷却空気を挿通させる冷却孔として利用しても良い。この場合には、貫通穴５ｃに符合するフレーム４の箇所に穴を設けることにより、冷却空気が貫通穴５ｃを通過できるようにする必要がある。また、冷却効率を向上させるために多数の貫通穴５ｃをステータコア５ａｂに設けるようにしても良い。さらには、貫通穴５ｃに導管を挿通させることにより、冷却空気（気体冷媒）に代えて水や油、あるいはイソブタンやシクロペンタン等の液体冷媒を流通させるようにしても良い。
【００２２】
なお、図３では、上記貫通穴５ｃは、各組のステータ５Ａ’、５Ｂ’間において最も距離が短い位置、つまり各組のステータ５Ａ’、５Ｂ’の中心（回転軸２Ａ、２Ｂの軸芯）を結ぶ線分の中間点近傍に設けられている。このような貫通穴５ｃの配置は、各組のステータ５Ａ’、５Ｂ’間における磁気的な結合（相互干渉）を最も効果的に遮断することを目的として設定さたものである。
【００２３】
しかしながら、貫通穴５ｃの位置は、図３に示す位置に限定されるものではなく、例えば各組のステータ５Ａ’、５Ｂ’間において、ステータコア５ａｂの肉厚が最も厚い部位、つまり各組のステータ５Ａ’、５Ｂ’の中心を結ぶ線分の中間点を通る垂直線上の上端近傍及び下端近傍の２箇所に、仮想線（二点鎖線）で示すように楔状に設けても良い。
【００２４】
次に、このように構成されたモータＡ、Ａ’による駆動軸の駆動状態について、図４をも参照して詳しく説明する。
【００２５】
図４（ａ）、（ｂ）において、符号７Ａ、７Ｂは小径歯車、８は駆動軸、９は大径歯車、また１０は軸受である。モータＡ、Ａ’によって所定の駆動軸を回転駆動する場合、図４（ａ）に示すように、モータＡ、Ａ’は、脚３を支持台上に固定することによって駆動軸８に対して位置決めされる。すなわち、モータＡ、Ａ’は、各々の回転軸２Ａ、２Ｂに装着された同一形状の小径歯車７Ａ、７Ｂが駆動軸８に装着された大径歯車９と正常に噛み合うように支持台上に位置決めされて固定される。
【００２６】
このようにモータＡ、Ａ’が固定された状態では、小径歯車７Ａ、７Ｂは、各々に同一状態で大径歯車９に噛み合う。したがって、各々の回転軸２Ａ、２Ｂの動力（トルク）は、駆動軸８に同様に伝達されるので、各々の回転軸２Ａ、２Ｂの動力（トルク）の２倍のトルクで駆動軸を回転させることができる。
【００２７】
また、このようなモータＡ、Ａ’によれば、単一のフレーム４内に２組のステータ５Ａ、５Ｂ（５Ａ’、５Ｂ’）及びロータ６Ａ、６Ｂが収容されているので、つまり２つのモータが一体として構成されているので、従来のように別体として設けられた２つのモータを個別に位置決めして駆動軸と結合させる場合に比較して、据付の作業性を向上させると共に位置ずれの発生を低減させることができる。
【００２８】
〔第２実施形態〕
次に、第２実施形態に係るモータＢ、Ｂ’について説明する。
モータＢは、図５に示すように、本体１１から４本の回転軸１２Ａ〜１２Ｄが突出すると共に、本体１１の底部に脚１３が設けられた外部構造を備えている。また、本モータＢの内部構造は、図６に示すように、単一のフレーム１４内に４組のステータ１５Ａ〜１５Ｄとロータ１６Ａ〜１６Ｄとが実装されたものとなっている。ステータ１５Ａとロータ１６Ａとは第１組の誘導機を構成し、ステータ１５Ｂとロータ１６Ｂとは第２組の誘導機を構成し、ステータ１５Ｃとロータ１６Ｃとは第３組の誘導機を構成し、またステータ１５Ｄとロータ１６Ｄとは第４組の誘導機を構成している。
【００２９】
本体１１は、図５（ａ）に示すように正面視で肩落ちした正方形、また図５（ｂ）に示すように、下面視で長方形、かつ、底部に４つの脚１３が設けられている。４本の回転軸１２Ａ〜１２Ｄは、第１実施形態のモータＡの回転軸２Ａ、２Ｂと同様に、円柱状部材であり、一定距離を隔てた並行な状態で本体１１から突出している。脚１３は、第１実施形態のモータＡの脚３と同様に、本体１１の底部において左右及び前後に対称な４か所にそれぞれ設けられている。
【００３０】
フレーム１４は、上記本体１の外郭を構成し、内部に上記各組の誘導機を構成するステータ１５Ａ〜１５Ｄ及びロータ１６Ａ〜１６Ｄが収容されている。すなわち、フレーム１４の内部には、正面から裏面に向けた方向を軸線方向とする４つの円柱状空洞が各組のステータ１５Ａ〜１５Ｄを収容するために形成されている。フレームは金属の鋳物で形成することが多いが、モータのトルクや振動に耐える強度を有していれば他の材料や、鋳物以外の成形方法（削り出しなど）で形成してもよい。各組のステータ１５Ａ〜１５Ｄは、ステータコア１５ａ1〜１５ｄ1とステータ巻線１５ａ2〜１５ｄ2とから構成されている。各々のステータコア１５ａ1〜１５ｄ1は、上記円柱状空洞と略同一形状の円柱状積層鋼板から形成されており、図示するように各組のロータ１６Ａ〜１６Ｄと対向する内周側に６極の極歯を備えている。各々のステータ巻線１５ａ2〜１５ｄ2は、上記極歯にそれぞれ巻回された銅線である。なお、極歯の数は6極に限らず、モータの回転数等の仕様に応じて他の極数、たとえば4極や12極などでもよい。また、ステータ巻線は複数の極歯をまたぐように巻き回す分布巻であってもよい。
【００３１】
各組のロータ１６Ａ〜１６Ｄは、上記極歯と対向するように各々のステータコア１５ａ1〜１５ｄ1の内周に同軸状に挿入された円筒状部材である。たとえば誘導機がかご型の場合、かご状に形成されたアルミニウムや銅を材料とする導電部と、かご内を充填する積層された電磁鋼板でロータが形成される。各組のロータ１６Ａ〜１６Ｄには、上記回転軸１２Ａ〜１２Ｄがそれぞれ同軸状に挿入されている。すなわち、各々の回転軸１２Ａ〜１２Ｄとロータ１６Ａ〜１６Ｄとは同軸状の一体構造物として構成されている。なお、各々の回転軸１２Ａ〜１２Ｄがフレームを貫通する箇所および裏面側の端部は、フレーム１４に設けられた軸受（図示略）によって回転自在に支持されている。
【００３２】
ここで、モータＢの内部構造は、図６に示す構造に代えて、図７に示すような変形構造であっても良い。すなわち、図７の変形例に係るモータＢ’における各組のステータ１５Ａ’〜１５Ｄ’は、一体成型されたステータコア１５ａｂによって一体ものとして形成され、フレーム１４’内に収容されている。また、このステータコア１５ａｂには、図示するように各組のステータ１５Ａ’〜１５Ｄ’の間に、それぞれの間の磁束を分離するように貫通穴１５ｃが形成されている。
【００３３】
また、この貫通穴１５ｃには、非磁性材料（磁束を通し難い材料）が補強用あるいは／及び冷却用に充填されている。上記非磁性材料としては、例えば樹脂が採用される。モータＢ’の作動時にはステータコア１５ａｂが鉄損による発熱によって温度上昇するが、冷却を特に重視する場合には、熱伝導率の高い非磁性材料を貫通穴１５ｃに充填し、非磁性材料を介してステータコア１５ａｂの熱を排熱することが好ましい。または、冷却を特に重視する場合には、貫通穴１５ｃには何も充填せず、冷却空気を挿通させる冷却孔として利用しても良い。
【００３４】
また、上記冷却を重視する場合には、貫通穴１５ｃには何も充填せず、冷却空気を挿通させる冷却孔として利用しても良い。この場合には、貫通穴１５ｃに符合するフレーム１４’の箇所に穴を設けることにより、冷却空気が貫通穴１５ｃを通過できるようにする必要がある。また、冷却効率を向上させるために多数の貫通穴１５ｃをステータコア１５ａｂに設けるようにしても良い。さらには、貫通穴１５ｃに導管を挿通させることにより、冷却空気（気体冷媒）に代えて水や油、あるいはイソブタンやシクロペンタン等の液体冷媒を流通させるようにしても良い。
【００３５】
なお、図７では、上記貫通穴１５ｃは、各組のステータ１５Ａ’〜１５Ｄ’間において最も距離が短い位置、つまり各組のステータ１５Ａ’〜１５Ｄ’の中心（回転軸１２Ａ〜１２Ｄの軸芯）を結ぶ線分の中間点近傍に設けられている。このような貫通穴１５ｃの配置は、各組のステータ１５Ａ’〜１５Ｄ’間における磁気的な結合（相互干渉）を最も効果的に遮断することを目的として設定さたものである。
【００３６】
しかしながら、貫通穴１５ｃの位置は、図７に示す位置に限定されるものではなく、例えば各組のステータ１５Ａ’〜１５Ｄ’間において、ステータコア１５ａｂの肉厚が最も厚い部位、つまり各組のステータ１５Ａ’〜１５Ｄ’の中心を結ぶ線分の中間点を通る垂直線上の上端近傍及び下端近傍の４箇所に、仮想線（二点鎖線）で示すように楔状に設け、また上記各垂直線の交点近傍に仮想線（二点鎖線）で示すように菱形状に設けても良い。
【００３７】
次に、このように構成されたモータＢ、Ｂ’による駆動軸の駆動状態について、図８をも参照して詳しく説明する。
【００３８】
図８（ａ）、（ｂ）において、符号１７Ａ〜１７Ｄは小径歯車、１８は駆動軸、１９は大径歯車、また２０は軸受である。モータＢ、Ｂ’によって所定の駆動軸を回転駆動する場合、図８（ａ）に示すように、モータＢ、Ｂ’は、脚１３を支持台上に固定することによって駆動軸１８に対して位置決めされる。すなわち、モータＢ、Ｂ’は、図８（ｂ）に示すように、各々の回転軸１２Ａ〜１２Ｄが形成する正方形の中心点に駆動軸１８が位置することにより、各駆動軸１８に装着された同一形状の小径歯車１７Ａ〜１７Ｄと駆動軸１８に装着された大径歯車１９とが正常に噛み合うように支持台上に位置決めされて固定される。
【００３９】
このようにモータＢ、Ｂ’が固定された状態では、小径歯車１７Ａ〜１７Ｄは、各々に同一状態で大径歯車１９に噛み合う。したがって、各々の回転軸１２Ａ〜１２Ｄの動力（トルク）は、駆動軸１８に同様に伝達されるので、各々の回転軸１２Ａ〜１２Ｄの動力（トルク）の４倍のトルクで駆動軸を回転させることができる。
【００４０】
また、このようなモータＢ、Ｂ’によれば、単一のフレーム１４内に４組のステータ１５Ａ〜１５Ｄ、１５Ａ’〜１５Ｄ’及びロータ１６Ａ〜１６Ｄが収容されているので、つまり４つのモータが一体として構成されているので、従来のように別体として設けられたモータを個別に位置決めして駆動軸と結合させる場合に比較して、据付の作業性を向上させると共に位置ずれの発生を低減させることができる。
【００４１】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上記第１実施形態では、単一のフレーム４内に２組の誘導機を構成するステータ５Ａ、５Ｂ（５Ａ’、５Ｂ’）及びロータ６Ａ、６Ｂを収容する場合について説明し、上記第２実施形態では、単一のフレーム１４内に４組の誘導機を構成するステータ１５Ａ〜１５Ｄ（１５Ａ’〜１５Ｄ’）及びロータ１６Ａ〜１６Ｄを収容する場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。２組あるいは４組以外の複数組の誘導機を収容するようにしても良い。例えば、３組の誘導機を収容する場合は、正三角形の各頂点に回転軸が位置するように３組のステータ及びロータをフレーム内に収容すれば良く、また５組の誘導機を収容する場合は、正五角形の各頂点に回転軸が位置するように５組のステータ及びロータをフレーム内に収容すれば良い。
【００４２】
（２）上記第１、第２実施形態では、複数組の誘導機をフレーム内に収容したが、誘導機を構成するステータ及びロータに代えて、例えば同期機を構成するステータ及びロータを収容しても良い。たとえば永久磁石同期機の場合、ロータは積層された電磁鋼板と、その表面ないし内部に固定された永久磁石から形成される。
【符号の説明】
【００４３】
Ａ、Ａ’、Ｂ、Ｂ’…モータ、１、１１…本体、２Ａ，２Ｂ、１２Ａ〜１２Ｄ…回転軸、３、１３…脚、４、４’、１４、１４’…フレーム、５Ａ、５Ｂ、５Ａ’、５Ｂ’、１５Ａ〜１５Ｄ、１５Ａ’〜１５Ｄ’…ステータ、５ａ1、５ｂ1、５ａｂ、１５ａ1〜１５ｄ1、１５ａｂ…ステータコア、５ａ2、５ｂ2、１５ａ2〜１５ｄ2…ステータ巻線、５ｃ、１５ｃ…貫通穴、６Ａ、６Ｂ、１６Ａ〜１６Ｄ…ロータ、７Ａ、７Ｂ、１７Ａ〜１７Ｄ…小径歯車、８、１８…駆動軸、９、１９…大径歯車、１０、２０…軸受
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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