(57)【要約】【課題】本発明は、ステータである絶縁部材の一部を利用してケースを小形化すると共に構造を簡単化することである。【解決手段】本発明によるアキシャル発電機・モータのステータ構造は、アキシャル発電機・モータ(40)のケース(20)の一部をなす絶縁部材(1)に設けられた複数の独立した輪状ステータコイル(13)と、前記絶縁部材(1)の中心位置に形成され前記アキシャル発電機・モータ(40)の回転軸(9)を回転自在に貫通させるための軸用孔(22)と、よりなる構成である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アキシャル発電機・モータ(40)のケース(20)の一部をなすと共にステータとしての絶縁部材(1)に設けられた複数の独立した輪状ステータコイル(13)と、前記絶縁部材(1)の中心位置に形成され前記アキシャル発電機・モータの回転軸(9)を回転自在に貫通させるための軸用孔(22)と、よりなることを特徴とするアキシャル発電機・モータのステータ構造。
【請求項２】
前記絶縁部材(1)は、前記軸用孔(22)を有する円板体(1C)と、前記円板体(1C)に接続された筒状部材(1D)と、からなり、前記円板体(1C)に前記軸用孔(22)が形成され、前記筒状部材(1D)が前記ケース(20)の一部を形成していることを特徴とする請求項１記載のアキシャル発電機・モータのステータ構造。
【請求項３】
前記絶縁部材(1)は、断面コ字形をなす絶縁主体部(1A)と、前記絶縁主体部(1A)の一面側(1Aa)に一体に軸方向(P)に沿って突出して形成され前記輪状ステータコイル(13)を外周に有する突出筒部(21)と、からなることを特徴とする請求項１記載のアキシャル発電機・モータのステータ構造。
【請求項４】
前記絶縁主体部(1A)の一端面(1Ab)及び一面側(1Aa)には前記各突出筒部(21)全てを覆うことができる大きさをなす第１、第２凹部(23,23A)が形成され、前記第１凹部(23)の底部の底部壁(23a)の壁厚(T1)は前記突出筒部(21)の肉厚(T2)より薄く形成されていることを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載のアキシャル発電機・モータのステータ構造。
【請求項５】
前記絶縁部材(1)の軸方向(P)に沿う両側に配設され、前記回転軸(9)に固定されて各々内面に複数の板状マグネット(25)を有する一対の第１、第２ロータヨーク(26,27)と、前記各ロータヨーク(26,27)の外側に、前記回転軸(9)に互いに離間して設けられた第１、第２軸受(7a,7b)を介して配設された前蓋(28)及び後蓋(29)と、を備え、前記絶縁部材(1)の一端(1a)は前記前蓋(28)及び後蓋(29)の各一端(28a,29a)と接続され、前記絶縁部材(1)の他端(1b)と前記前蓋(28)及び後蓋(29)の各他端(28b,29b)とは固定ねじ(30)を介して接続されていることを特徴とする請求項１ないし４の何れかに記載のアキシャル発電機・モータのステータ構造。
【請求項６】
前記第１ロータヨーク(26)は前記回転軸(9)に対して圧入により固定され、前記第２ロータヨーク(27)は前記回転軸(9)に対して接着により固定されていることを特徴とする請求項５記載のアキシャル発電機・モータのステータ構造。
【請求項７】
前記絶縁部材(1)は、セラミック又は樹脂よりなることを特徴とする請求項１ないし６の何れかに記載のアキシャル発電機・モータのステータ構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アキシャル発電機・モータのステータ構造に関し、特に、ケースの一部をなす絶縁部材に輪状ステータコイルを設けて回転軸を貫通させることにより、小形化及び構造を簡単化するための新規な改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、用いられていたこの種のアキシャルモータ用ステータとしては、例えば、特許文献１に示される構成を図１４、図１５及び図１６に挙げることができる。
すなわち、図１４〜図１６において、図１４は、従来のアキシャルモータ用ステータが適用されたアキシャルモータの構成を模式的に示す断面図である。このアキシャルモータは、永久磁石型の同期モータであり、図１４に示すように軸方向に対向して配置されたステータ１及びロータ３を備えて構成されている。ロータ３は、ベアリング７ａ，７ｂによって回転可能な状態で支持されている。ベアリング７ａは、ロータ３の外縁部３ａと所定の固定構造（ケーシング等）５との間に介挿されている。ベアリング７ｂは、ロータ３と固定された駆動軸９とステータ１との間に介挿されている。
【０００３】
ステータ１は、図１４及び図１５に示すように、ステータ本体１１と、駆動用の複数（例えば、１２個）の集中巻きコイル１３とを備えており、所定の固定構造（ケーシング等）１５に固定される。
【０００４】
ステータ本体１１は、略円盤状の本体部１１ａと、その本体部１１ａのロータ３側の面からロータ３側に向けて突設された複数（コイル１３と同数）のティース部（突出部）１１ｂとを備えて構成されている。ティース部１１ｂは、本体部１１ａのロータ３側表面において周方向に間隔をあけて配置されており、コイル１３が外挿されて装着されるコイル装着部として機能すると共に、コイル１３の磁心としても機能する。本体部１１ａの中央部には、ベアリング７ｂを保持する保持部１１ｃが設けられている。
【０００５】
この本体部１１ａ及びティース部１１ｂは、金属磁性粉末（例えば、鉄粉）、又は所定の被膜（例えば、燐酸化合物被膜）で覆った金属磁性粉末（例えば、鉄粉）を樹脂で結合した圧粉磁性体により形成されている。圧粉磁性体の結合用樹脂としては、例えばポリフェニレンサルファイド、可溶性ポリイミド若しくはさらに他の樹脂、又はこれらの混合物などが用いられる。本体部１１ａ及びティース部１１ｂの形成は、圧粉磁性体材料を所定の成型用の型に充填して加圧、圧縮した後、加熱処理することにより行なわれる。
【０００６】
このような圧粉磁性体は、優れた磁気特性を有すると共に、鉄損が小さく、金型による成型が容易であり、また磁気特性が等方的であるという有利な特性を有している。このため、コイル１３の形状及び寸法に応じた形状等を有するティース部１１ｂ及び本体部１１ａを容易に形成できる。
【０００７】
本体部１１ａとティース部１１ｂとは、圧粉磁性材料を用いて上記のように別々に成型された後、図１６に示すように組立てられる。本体部１１ａのロータ３側の面には保持凹部１１ｄが設けられ、ティース部１１ｂの底部にはその保持凹部１１ｄに圧入されて固定される圧入部１１ｅが突設されている。圧入部１１ｅの保持凹部１１ｄへの圧入は、プレス装置を用いて行われる。圧入前の保持凹部１１ｄ及び圧入部１１ｅの側壁部１１ｆ，１１ｇは、図１６に示すように本体部１１ａの表面に対して垂直方向に沿って設けられているのであるが、圧入時の圧力による変形等により、圧入後は保持凹部１１ｄの深さ方向に対して末広がり状に傾斜し、これによってティース部１１ｂの固定強度の向上が図られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−３４８４７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来のアキシャル発電機・モータのステータ構造は、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、ステータ１に別体として取付けられたティース部１１ｂにコイル１３を各々設けなくてはならず、ステータ１の組立てが容易ではない。
また、ステータ１自体が単独で独立し、かつ、駆動軸９の軸受けが設けられているため、ケースの一部を兼ねることができず、モータ自体の小形化及び簡素化を達成することは困難であった。
【００１０】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、特に、ケースの一部をなす絶縁部材に輪状ステータコイルを設けて回転軸を貫通させることにより、小形化及び構造を簡単化するようにしたアキシャル発電機・モータのステータ構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によるアキシャル発電機・モータのステータ構造は、アキシャル発電機・モータのケースの一部をなすと共にステータとしての絶縁部材に設けられた複数の独立した輪状ステータコイルと、前記絶縁部材の中心位置に形成され前記アキシャル発電機・モータの回転軸を回転自在に貫通させるための軸用孔と、よりなる構成であり、また、前記絶縁部材は、前記軸用孔を有する円板体と、前記円板体に接続された筒状部材と、からなり、前記円板体に前記軸用孔が形成され、前記筒状部材が前記ケースの一部を形成している構成であり、また、前記絶縁部材は、断面コ字形をなす絶縁主体部と、前記絶縁主体部の一面側に一体に軸方向に沿って突出して形成され前記輪状ステータコイルを外周に有する突出筒部と、からなる構成であり、また、前記絶縁主体部の一端面及び一面側には前記各突出筒部全てを覆うことができる大きさをなす第１、第２凹部が形成され、前記第１凹部の底部の底部壁の壁厚は前記突出筒部の肉厚より薄く形成されている構成であり、また、前記絶縁部材の軸方向に沿う両側に配設され、前記回転軸に固定されて各々内面に複数の板状マグネットを有する一対の第１、第２ロータヨークと、前記各ロータヨークの外側に、前記回転軸に互いに離間して設けられた第１、第２軸受を介して配設された前蓋及び後蓋と、を備え、前記絶縁部材の一端は前記前蓋及び後蓋の各一端と接続され、前記絶縁部材の他端と前記前蓋及び後蓋の各他端とは固定ねじを介して接続されている構成であり、また、前記第１ロータヨークは前記回転軸に対して圧入により固定され、前記第２ロータヨークは前記回転軸に対して接着により固定されている構成であり、また、前記絶縁部材は、セラミック又は樹脂よりなる構成である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によるアキシャル発電機・モータのステータ構造は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、アキシャル発電機・モータのケースの一部をなすと共にステータとしての絶縁部材に設けられた複数の独立した輪状ステータコイルと、前記絶縁部材の中心位置に形成され前記アキシャル発電機・モータの回転軸を回転自在に貫通させるための軸用孔と、よりなることにより、絶縁部材をケースの一部とすることができ、アキシャル発電機・モータの構造を小形、簡単化し、すぐれた放熱効果を得ることができる。
また、前記絶縁部材は、前記軸用孔を有する円板体と、前記円板体に接続された筒状部材と、からなり、前記円板体に前記軸用孔が形成され、前記筒状部材が前記ケースの一部を形成していることにより、構造の扁平化が達成できる。
また、前記絶縁部材は、断面コ字形をなす絶縁主体部と、前記絶縁主体部の一面側に一体に軸方向に沿って突出して形成され前記輪状ステータコイルを外周に有する突出筒部と、からなることにより、輪状ステータコイルの取付けが容易で、ケースの一部を兼ねたステータとしての絶縁部材を得ることができる。
また、前記絶縁主体部の一端面及び一面側には前記各突出筒部全てを覆うことができる大きさをなす第１、第２凹部が形成され、前記第１凹部の底部の底部壁の壁厚は前記突出筒部の肉厚より薄く形成されていることにより、前記各凹部内にロータの板状マグネットを位置させることができ、全体構造の小形・扁平化ができる。
また、前記絶縁部材の軸方向に沿う両側に配設され、前記回転軸に固定されて各々内面に複数の板状マグネットを有する一対の第１、第２ロータヨークと、前記各ロータヨークの外側に、前記回転軸に互いに離間して設けられた第１、第２軸受を介して配設された前蓋及び後蓋と、を備え、前記絶縁部材の一端は前記前蓋及び後蓋の各一端と接続され、前記絶縁部材の他端と前記前蓋及び後蓋の各他端とは固定ねじを介して接続されていることにより、ステータである絶縁部材を前蓋と後蓋で挟持するように保持でき、組立てを簡単に行なうことができる。
また、前記第１ロータヨークは前記回転軸に対して圧入により固定され、前記第２ロータヨークは前記回転軸に対して接着により固定されていることにより、ロータと回転軸の固定が容易となる。
また、前記絶縁部材は、セラミック又は樹脂よりなることにより、輪状ステータコイルからの発熱の伝熱及び放熱を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明によるアキシャル発電機・モータのステータ構造を図３のＡ−Ａ断面として示す断面図である。
【図２】図１のＥ部拡大図である。
【図３】図１の左側面図である。
【図４】図１の右側面図である。
【図５】図４の絶縁部材に輪状ステータコイルを装着した状態を示す構成図である。
【図６】図５の輪状ステータコイルを示す拡大構成図である。
【図７】図６の他の形態の輪状ステータコイルを示す斜視図である。
【図８】図６の輪状ステータコイルの斜視図である。
【図９】図６の輪状ステータコイルを示す底面図である。
【図１０】図１のステータとしての絶縁部材を用いて組立てたアキシャル発電機・モータを示す断面図である。
【図１１】(A),(B)は、図１０におけるロータを示す構成図である。
【図１２】本発明の絶縁部材の他の形態を示す構成図である。
【図１３】図１２の絶縁部材を保持した状態を示す断面構成図である。
【図１４】従来のアキシャルモータの要部を示す断面図である。
【図１５】図１４のステータを示す左側面図である。
【図１６】図１４の要部の組立て図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明は、ケースの一部をなす絶縁部材に輪状ステータコイルを設けて回転軸を貫通させることにより、小形化及び構造を簡単化することである。
【実施例】
【００１５】
以下、図面と共に本発明によるアキシャル発電機・モータのステータ構造の好適な実施の形態について説明する。
尚、従来例と同一又は同等部分については同一符号を用いて説明する。
図１において符号１で示されるものは、図３のＡ−Ａ断面図として示され、絶縁性の樹脂又はセラミック等で形成された絶縁部材であり、この絶縁部材１は後述のケース２０（図１０で示す）の一部をなすと共に、ステータとしての機能を有し、かつ、断面形状でコ字形を形成している。尚、図１０の構成は、発電機又はモータとして用いることができるアキシャル発電機・モータ４０を示している。
【００１６】
前記絶縁部材１は、前述の断面コ字形をなす絶縁主体部１Ａと、前記絶縁主体部１Ａの一面側１Ａａに一体に軸方向Ｐに沿って突出して形成され三角形等の輪状ステータコイルを外周に有する複数の突出筒部２１と、から構成されている。
前記絶縁部材の中心位置には、後述の回転軸９（図１０で示す）を回転自在に貫通して案内するための軸用孔２２が形成されている。
【００１７】
前記絶縁主体部１Ａの一端面１Ａｂ及び一面側１Ａａには、全ての前記各突出筒部２１を覆うように対応することができる大きさをなす第１、第２凹部２３,２３Ａが形成され、前記第１凹部２３の底部の底部壁２３ａの壁厚Ｔ１は、図２で示されるように、前記突出筒部２１の肉厚Ｔ２より薄く形成されている。すなわち、後述のように、一端面１Ａｂ側に配設された板状マグネット２５と突出筒部２１の輪状ステータコイル１３との間に位置する底部壁２３ａは、可能な限り薄い方が磁気作用上好適である。
【００１８】
前記絶縁部材１の軸方向Ｐに沿う両側には、図１０で示されるように、前記回転軸９に固定され各々内面に、図１１で示すように、複数の板状マグネット２５を有する一対の第１、第２ロータヨーク２６,２７が互いに対向配設され、第１ロータヨーク２６は回転軸９に圧入部９Ａとして圧入され、第２ロータヨーク２７は回転軸９に接着部９Ｂとして接着固定されていると共に、前記ロータ３は前記各ロータヨーク２６,２７により構成されている。
前記各ロータヨーク２６,２７の板状マグネット２５は、前記各凹部２３,２３Ａ内に一部又は全部が内設されるように構成されている。
【００１９】
前記各ロータヨーク２６,２７の外側には、前記回転軸９に互いに離間して設けられた第１、第２軸受７ａ，７ｂを介して前蓋２８及び後蓋２９が配設され、前記前蓋２８の一端２８ａと前記後蓋２９の一端２９ａ及び前記絶縁部材１の一端１ａは互いに接続され、前記各一端１ａ，２９ａ間にはブッシュ３０を介して前記輪状ステータコイル１３に接続されたリード線３１が外部に向けて引出されている。
【００２０】
前記前蓋２８の他端２８ｂと前記絶縁部材１の他端１ｂ及び前記後蓋２９の他端２９ｂは、各々のねじ孔２８ｂＡ，１ｂＡ及び２９ｂＡを介して螺入された固定ねじ３０によって図１０のように互いに一体状に固定されている。
前記ケース２０は、前述の前蓋２８、絶縁部材１及び後蓋２９により密閉形の構造として構成され、前記絶縁部材１はケース２０の一部として外部に露出している。
【００２１】
図３は前述の図１の絶縁部材１の左側面を示すもので、前記突出筒部２１の裏側が見える状態で、図４は図１の絶縁部材１の右側面を示すもので、各突出筒部２１が直接見える状態である。
尚、前述の図３及び図４で示される前記絶縁部材１の構成と図１で示される絶縁部材１の断面図とは、ねじ孔１ｂＡの断面があることで異なるが、図１の断面は図３のＡ−Ａ断面で示しているが故である。
【００２２】
図５は、前記絶縁部材１の各突出筒部２１に対して予め巻回された図６で示される輪状ステータコイル１３を装着させ樹脂モールド又はポッティングで固定した構成であり、前記輪状ステータコイル１３を三角状とし、輪状ステータコイル１３の占積率を向上させている。
前記輪状ステータコイル１３は、図６で示されるように、複数のコイルをベルト状に形成したコイルで、巻回された輪状ステータコイル１３の巻き始めと巻き終わりが第１端線１３Ａ及び第２端線１３Ｂとして形成されている。
【００２３】
図７は、図６の輪状ステータコイル１３の他の形態を示し、円状に形成され、図８では図６の構成の斜視図を示し、図９は、図６の輪状ステータコイル１３を底部から見た底面図であり、両側から第１、第２端線１３Ａ，１３Ｂが位置している。
【００２４】
図１２及び図１３は、図１の絶縁部材１の他の形態を示し、前記絶縁部材１が円板体１Ｃと筒状部材１Ｄとよりなり、樹脂モールド又はポッティング等で固定した複数の輪状ステータコイル１３を複数個有する状態の前記円板体１Ｃが前記筒状部材１Ｄの係合部１Ｄａに係合していることにより、ケース２０の一部をなす前記絶縁部材１を構成している。
従って、図１３に示される絶縁部材１を、図１に示される前記絶縁部材１の代りに適用することができる。
尚、前述の図１０の構成は、アキシャルモータとしてもアキシャル発電機としても用いることができる。
【００２５】
次に、前述の本発明によるアキシャル発電機・モータのステータ構造の要旨とするところは、以下の通りである。
アキシャル発電機・モータ４０のケース２０の一部をなすと共にステータとしての絶縁部材１に設けられた複数の独立した輪状ステータコイル１３と、前記絶縁部材１の中心位置に形成され前記アキシャル発電機・モータ４０の回転軸９を回転自在に貫通させるための軸用孔２２と、よりなり、また、前記絶縁部材１は、前記軸用孔２２を有する円板体１Ｃと、前記円板体１Ｃに接続された筒状部材１Ｄと、からなり、前記円板体１Ｃに前記軸用孔２２が形成され、前記筒状部材１Ｄが前記ケース２０の一部を形成している構成であり、また、前記絶縁部材１は、断面コ字形をなす絶縁主体部１Ａと、前記絶縁主体部１Ａの一面側１Ａａに一体に軸方向Ｐに沿って突出して形成され前記輪状ステータコイル１３を外周に有する突出筒部２１と、からなる構成であり、また、前記絶縁主体部１Ａの一端面１Ａｂ及び一面側１Ａａには前記各突出筒部２１全てを覆うことができる大きさをなす第１、第２凹部２３，２３Ａが形成され、前記第１凹部２３の底部の底部壁２３ａの壁厚Ｔ１は前記突出筒部２１の肉厚Ｔ２より薄く形成されている構成であり、また、前記絶縁部材１の軸方向Ｐに沿う両側に配設され、前記回転軸９に固定されて各々内面に複数の板状マグネット２５を有する一対の第１、第２ロータヨーク２６，２７と、前記各ロータヨーク２６，２７の外側に、前記回転軸９に互いに離間して設けられた第１、第２軸受７ａ,７ｂを介して配設された前蓋２８及び後蓋２９と、を備え、前記絶縁部材１の一端１ａは前記前蓋２８及び後蓋２９の各一端２８ａ,２９ａと接続され、前記絶縁部材１の他端１ｂと前記前蓋２８及び後蓋２９の各他端２８ｂ,２９ｂとは固定ねじ３０を介して接続されている構成であり、また、前記第１ロータヨーク２６は前記回転軸９に対して圧入により固定され、前記第２ロータヨーク２７は前記回転軸９に対して接着により固定されている構成であり、また、前記絶縁部材１は、セラミック又は樹脂よりなる構成である。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明によるアキシャル発電機・モータのステータ構造は、輪状ステータコイルを有するステータとしての絶縁部材がケースの一部をなしているため、全体形状の小形化及び簡単化ができ、従来取付けが不可能であった場所にも取付けが可能となる。
【符号の説明】
【００２７】
１    絶縁部材
１Ａ    絶縁主体部
１Ａａ    一面側
１Ａｂ    一端面
１ａ，２８ａ，２９ａ    一端
１ｂ，２８ｂ，２９ｂ    他端
１ｂＡ，２８ｂＡ，２９ｂＡ    ねじ孔
３    ロータ
７ａ，７ｂ    第１、第２軸受
９    回転軸
９Ａ    圧入部
９Ｂ    接着部
１３    輪状ステータコイル
２０    ケース
２１    突出筒部
２２    軸用孔
２３,２３Ａ    第１、第２凹部
２３ａ    底部壁
２５    板状マグネット
２６,２７    第１、第２ロータヨーク
２８    前蓋
２９    後蓋
３０    固定ねじ
４０    アキシャル発電機・モータ
Ｐ    軸方向
Ｔ１    壁厚
Ｔ２    肉厚
１Ｃ    円板体
１Ｄ    筒状部材
１Ｄａ    係合部
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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