(57)【要約】【課題】大型化することなくステータコアとロータとの間のエアギャップの調整が容易な電動機を提供する。【解決手段】複数の電磁鋼板１３が積層されて構成された環状のステータコア１１と、ステータコア１１の内周側に配置され、ステータコア１１に対向する永久磁石２２を有するロータ２と、ロータ２を回転可能に支持するシャフト３と、を備え、ステータコア１１の積層方向の端部に、電磁鋼板１３に積層される環状の積層部１７と、積層部１７から径方向内方に延設された複数の延在部１８と、を有する金属製の異形板１６が設けられ、延在部１８がシャフト３を保持可能に形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電磁鋼板が積層されて構成された環状のステータコアと、
前記ステータコアの内周側に配置され、前記ステータコアに対向する永久磁石を有するロータと、
前記ロータを回転可能に支持するシャフトと、を備え、
前記ステータコアの積層方向の端部に、前記電磁鋼板に積層される環状の積層部と、前記積層部から径方向内方に延設された複数の延在部と、を有する金属製の異形板が設けられ、
前記延在部が前記シャフトを保持可能に形成されている電動機。
【請求項２】
前記シャフトの回転軸芯から複数の前記延在部の先端までの距離は、前記ロータの半径よりも短い請求項１に記載の電動機。
【請求項３】
複数の前記延在部の先端は、各々が離間する状態で設けられている請求項１または２に記載の電動機。
【請求項４】
前記ステータコアは、径方向内方に突出しコイルが巻き付けられる複数のティース部を有し、
前記延在部は、複数の前記ティース部の少なくとも一部から径方向内方に延設されて設けられるとともに、前記延在部の幅は前記ティース部の幅よりも狭い請求項１から３のいずれか一項に記載の電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動機は、ロータ、ステータ、基板等の各種電気部品をハウジング内に組み付けて構成されている。特許文献１には、ステータコアがハウジングにインサート成形された電動機が示されている。この電動機では、ステータコアを有するハウジングがロータの軸部を支持する枠体に基準ピンによって組付けられることで、ロータとステータコアとの間のエアギャップが設定されている。
【０００３】
特許文献２には、焼結形成された環状のステータコアを備えた電動ポンプが開示されている。この電動ポンプのステータコアには、軸方向の端部から軸方向に沿って突出するホルダが一体形成されている。ホルダは、内周側においてロータを回転可能に支持するシャフトの軸受を保持している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２３６８４０号公報
【特許文献２】特開２０１２−１４９５６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電動機では、ステータコアとロータとの間のエアギャップが狭いほど、両者間の磁界が強くなることから性能向上が見込まれる。このため、電動機ではエアギャップが狭い方が望ましく、電動機を小型化する上でも効果的である。しかし、特許文献１に示される電動機では、ステータコアがハウジングに固定された状態でロータとの間のエアギャップが設定されている。その場合、エアギャップはハウジングの寸法精度も加味して設定する必要がある。このため、電動機においてエアギャップを狭くすることが困難であった。
【０００６】
一方、特許文献２に示される電動ポンプでは、ステータコアに設けられたホルダがシャフトの軸受を保持する。これにより、ステータコアとロータとの間のエアギャップを設定する上で、ロータに対してステータコアの寸法のみを考慮すればよく、エアギャップを狭くすることができる。しかしながら、ホルダを有するステータコアが焼結形成され、ホルダはステータコアの端部から軸方向に沿って延設された小径の筒状である。このため、ホルダの強度が低下する虞がある。また、ホルダは、ステータコアの端部から軸方向に沿って延設されることから、ホルダが軸受を介してシャフトを保持するには、シャフトの軸受をロータの径よりも大きくする必要がある。このように、シャフトの軸受が大きくなるため、電動機を小型化することが困難であった。
【０００７】
上記実情に鑑み、大型化することなくステータコアとロータとの間のエアギャップの調整が容易な電動機が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る電動機の特徴構成は、複数の電磁鋼板が積層されて構成された環状のステータコアと、前記ステータコアに内周側に配置され、前記ステータコアに対向する永久磁石を有するロータと、前記ロータを回転可能に支持するシャフトと、を備え、前記ステータコアの積層方向の端部に、前記電磁鋼板に積層される環状の積層部と、前記積層部から径方向内方に延設された複数の延在部と、を有する金属製の異形板が設けられ、前記延在部が前記シャフトを保持可能に形成されている点にある。
【０００９】
本構成によれば、ステータコアの積層方向の端部に金属製の異形板が設けられ、異形板の延在部がシャフトを保持可能に形成されている。このため、ステータコアとロータと間のエアギャップは、ステータコアとロータを回転可能に支持するシャフトとによって設定される。すなわち、当該エアギャップは、異形板の寸法設定のみで調整可能となり、ステータコアを収容するハウジングの形状精度を考慮することなく設定することができる。これにより、当該エアギャップを容易に狭くすることができる。
【００１０】
また、異形板でシャフトを保持する構成であるため、ステータコアの全体形状を変更することなく、異形板の形状を変更するだけでステータコアとロータと間のエアギャップを容易に調整することができる。
さらに、金属製の異形板は、環状の積層部と、積層部から延設された延在部によって構成されているため、厚みを変更するだけでシャフトを保持するための強度を容易に確保することができる。これにより、電動機を大型化せずに耐久性を向上させることができる。
【００１１】
他の特徴構成は、前記シャフトの回転軸芯から複数の前記延在部の先端までの距離は、前記ロータの半径よりも短い点にある。
【００１２】
本構成によれば、異形板の延在部がロータの外周よりもシャフトの回転軸芯に近い位置に配置されることになる。これにより、仮に、異形板の延在部とシャフトとの間に軸受を設ける場合、その軸受をロータの外径よりも小径にすることができる。その結果、電動機をコンパクトにすることができる。
【００１３】
他の特徴構成は、複数の前記延在部の先端は、各々が離間する状態で設けられている点にある。
【００１４】
電動機では、通常、環状のステータコアにはコイルが巻き付けられる。ここで、本構成の如く、複数の延在部の先端が各々離間していると、隣接する延在部と間にコイル巻付用装置（例えばコイル巻回用ノズル）を配置することができる。これにより、ステータコアにコイルを容易に巻付けることができる。
【００１５】
他の特徴構成は、前記ステータコアは、径方向内方に突出しコイルが巻き付けられる複数のティース部を有し、前記延在部は、複数の前記ティース部の少なくとも一部から径方向内方に延設されて設けられるとともに、前記延在部の幅は前記ティース部の幅よりも狭い点にある。
【００１６】
本構成によれば、ステータコアは径方向内方に突出する複数のティース部にコイルが巻き付けられており、コイルへの通電により磁界が発生する。ここで、本構成のように、異形板の延在部の幅をステータコアのティース部の幅よりも狭くすると、電動機の駆動に寄与しない磁気通路を減らすことができる。これにより、電動機を効率よく駆動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態の電動機の断面図である。
【図２】ステータコアの斜視図である。
【図３】ステータコアの底面図である。
【図４】第２実施形態の電動機の断面図である。
【図５】第３実施形態のステータコアの底面図である。
【図６】第４実施形態のステータコアの底面図である。
【図７】別形態の制御基板とステータコアとの接続構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
〔第１実施形態〕
図１に示すように、電動機１００には、ハウジング５の内部に、環状のステータ１と、ロータ２と、ロータ２を回転可能に支持するシャフト３と、が備えられている。ハウジング５は、ポンプ等の機器を覆うケース（不図示）に接続される。つまり、シャフト３の一端はハウジング５の内部に存在しており、シャフト３の他端はハウジング５から突出している。
【００２０】
ステータ１は、環状のステータコア１１と、コイル１２とを備えている。ステータコア１１は、複数の電磁鋼板１３が積層されて構成されている。図２に示すように、ステータコア１１は、内周部に複数のティース部１４及びティースフランジ部１５を径方向内方に向けて備えている。複数のティース部１４は、ステータコア１１において径方向内方に突出し、ロータ２の永久磁石２２に対向している。ティース部１４には後述するインシュレータ４０を介してコイル１２が巻き付けられている。ティースフランジ部１５は、複数のティース部１４の突出端において、周方向に張り出す形状で形成されており、ロータ２の永久磁石２２に対向している。
【００２１】
図１に示すように、ロータ２は、シャフト３と一体回転するロータヨーク２１と、ロータヨーク２１の外周に支持された複数の永久磁石２２とを備えて円柱状に構成されている。ロータ２は、ステータコア１１の内周側に配置され、ステータコア１１に対向する位置に永久磁石２２が設けられている。
【００２２】
ステータコア１１には、絶縁性の樹脂で構成されたインシュレータ４０が取付けられている。インシュレータ４０は、回転軸芯Ｘに沿う方向からステータコア１１を挟み込むように配置されており、ティース部１４を覆う部分にコイル１２が巻き付けられている。
【００２３】
電動機１００には、電動機１００の駆動を制御する電子部品等を搭載された制御基板５０が備えられている。制御基板５０は、ステータ１及びロータ２に対向する位置に設けられている。制御基板５０にはプレスフィットピン５１が挿入配置されており、プレスフィットピン５１がインシュレータ４０を介してコイル１２に接続されている。制御基板５０は、ハウジング５に接続される制御ケース６に収容されている。なお、制御ケース６はハウジング５に一体形成されていてもよい。
【００２４】
図１に示すように、ハウジング５は、シャフト３が突出する側及び制御基板５０が接続される側は開口されて筒状に形成されている。ハウジング５の内周側にステータコア１１が収容されている。
【００２５】
図１〜図３に示すように、ステータコア１１には、電磁鋼板１３の積層方向の端部に金属製の異形板１６が積層されている。異形板１６は、例えば１枚又は複数（図１及び図２では３枚）の電磁鋼板で構成されている。異形板１６は、ステータコア１１の電磁鋼板１３に積層される積層部１７と、積層部１７から径方向内方に延設された複数の延在部１８とを有する。延在部１８はシャフト３を保持可能に形成されている。本実施形態では、シャフト３の外周側には軸受部３１が設けられており、複数の延在部１８に対して軸受部３１が圧入されている。しかし、シャフト３の保持はこの構成に限られるものではなく、軸受部３１を用いずに延在部１８の端部で直接シャフト３を保持するように構成してもよい。
【００２６】
このように、本構成では、ステータコア１１の積層方向の端部に金属製の異形板１６が設けられ、異形板１６の延在部１８がシャフト３を保持可能に形成されている。このため、ステータコア１１とロータ２と間のエアギャップは、ステータコア１１とロータ２を回転可能に支持するシャフト３とによって設定される。すなわち、当該エアギャップは、異形板１６の寸法設定のみで調整可能となり、ステータコア１１を収容するハウジング５の精度を考慮することなく設定することができる。これにより、当該エアギャップを容易に狭くすることができる。
【００２７】
また、ステータコア１１に積層された異形板１６でシャフト３を保持する構成であるため、ステータコア１１の全体形状を変更することなく、異形板１６の形状を変更するだけでステータコア１１とロータ２と間のエアギャップは調整することができる。さらに、金属製の異形板１６は、ステータコア１１に積層される環状の積層部１７と、積層部１７から延設された延在部１８によって構成されているので、厚みを変更するだけでシャフト３を保持するための強度を容易に確保することができる。
【００２８】
図１に示すように、シャフト３の回転軸芯Ｘから複数の延在部１８の先端１８ａまでの距離Ｌ１は、ロータ２の半径Ｌ２よりも短い。これにより、異形板１６の延在部１８がロータ２の外周よりもシャフト３の回転軸芯Ｘに近い位置に配置されることになる。その結果、シャフト３に軸受部３１を設ける際に、軸受部３１をロータ２の外径よりも小径にすることができるため、電動機１００をコンパクトにすることができる。
【００２９】
図２及び図３に示すように、複数の延在部１８の先端１８ａは、各々が離間する状態で設けられている。ステータコア１１のティース部１４にコイル１２を巻き付ける場合には、例えば専用の巻付装置（不図示）が用いられる。巻付装置のノズルの先端からコイル１２を送り出すと共に、ステータコア１１とノズルとを相対移動させる制御が行われる。ここで、本構成の如く、複数の延在部１８の先端１８ａが各々離間していると、隣接する延在部１８と間にコイル１２の巻付装置（例えばコイル巻回用ノズル）を配置することができる。これにより、ステータコア１１のティース部１４にコイル１２を容易に巻付けることができる。また、複数の延在部１８の先端１８ａが各々離間することで、電動機１００の駆動に寄与しない磁気通路を減らすことができる。
【００３０】
〔第２実施形態〕
図４に示すように、本実施形態では、異形板１６は、延在部１８の端部１８ｂがシャフト３の回転軸芯Ｘに沿って折り曲げられている。これにより、延在部１８の端部１８ｂと軸受部３１との当接面積が増すことになるため、異形板１６を少ない枚数で構成することができる。なお、他の構成は第１実施形態と同じである。
【００３１】
図４では、延在部１８の端部１８ｂはシャフト３が突出する側に向けて折り曲げられる例を示したが、延在部１８の端部１８ｂはシャフト３が突出する側とは反対の側に向けて折り曲げてもよい。この場合は、軸受部３１がロータ２の径方向内方に配置され、ロータ２には軸受部３１を配置するための肉抜き部が形成される。これにより、電動機１００をコンパクトに構成することができる。
【００３２】
〔第３実施形態〕
図５に示すように、本実施形態では、異形板１６の延在部１８の幅Ｗ２はステータコア１１のティース部１４の幅Ｗ１よりも狭く構成されている。これにより、電動機１００の駆動に寄与しない磁気通路を減らすことができる。他の構成は第１実施形態と同じである。
【００３３】
〔第４実施形態〕
図６に示すように、本実施形態では、異形板１６の延在部１８の数がティース部１４の数よりも少なく構成されている。図６に示す例では、延在部１８の数がティース部１４の数の半分であり、複数のティース部１４において、延在部１８が配置される部分と延在部１８が配置されない部分とが交互に存在する。これにより、電動機１００の駆動に寄与しない磁気通路をさらに減らすことができる。異形板１６の延在部１８は、その数がティース部１４の数よりも少なく、且つ、ロータ２のシャフト３の周方向に対して均等に配置されていれば、図６に示す例とは異なる数及び配置であってもよい。他の構成は第１実施形態と同じである。なお、異形板１６において延在部１８が配置されない部分については、ティース部１４とティースフランジ部１５が形成されている。
【００３４】
〔その他の実施形態〕
（１）上記実施形態では、異形板１６が電磁鋼板で構成されている例を示したが、異形板１６は全体または延在部１８の少なくとも一部が非磁性体で構成されていてもよい。
【００３５】
（２）上記実施形態では、制御基板５０とステータ１との接続形態として、制御基板５０に設けられたプレスフィットピン５１がインシュレータ４０を介してコイル１２に接続される例を示した。これに代えて、図７に示すように、制御基板５０をインシュレータ４０に設けられた突出部分に挿入して突出部分の端部４２を熱カシメすることで固定するとともに、制御基板５０に設けられたコイル引き出し用ピン５２をコイル１２とを接続するようにしてもよい。
【００３６】
（３）上記の実施形態では、ロータ２の外周面に永久磁石２２を設ける例を示したが、必ずしもロータ２の外周面に永久磁石２２が露出する必要はなく、永久磁石２２がロータ２に埋設される構成でもよい。
【００３７】
（４）上記の実施形態では、複数の延在部１８の先端１８ａは、各々が離間する状態で設られる例を示したが、隣接する先端１８ａの少なくとも一部がつながっていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、電磁鋼板を積層したステータコアを有する電動機に広く利用することができる。
【符号の説明】
【００３９】
１      ：ステータ
２      ：ロータ
３      ：シャフト
５      ：ハウジング
１１    ：ステータコア
１２    ：コイル
１３    ：電磁鋼板
１４    ：ティース部
１６    ：異形板
１７    ：積層部
１８    ：延在部
１８ａ  ：先端
１８ｂ  ：端部
２２    ：永久磁石
３１    ：軸受部
１００  ：電動機
Ｌ１    ：回転軸芯から延在部までの距離
Ｌ２    ：ロータの半径
Ｗ１    ：ティース部の幅
Ｗ２    ：延在部の幅
Ｘ      ：回転軸芯
【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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