(57)【要約】【課題】本発明は、回転軸上の一対のロータヨークを圧入・嵌合・接着だけではなく、凹凸係合部を介して強固に結合させ、小型化することである。【解決手段】本発明によるアキシャル発電機・モータのロータ構造は、回転軸(9)上にステータ(1)を挟持するように設けられマグネット板(25)を有する一対のロータヨーク(26,27)の各筒状体(50,51)が前記ステータ(1)の軸用孔(22)内に位置すると共に凹凸係合部(52,53)によって強固に係合することにより小型化及び信頼性の向上を得ることができる構成である。【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(61)を形成するための前蓋(28)及び後蓋(29)の第１、第２軸受(7a,7b)を介して回転自在に設けられた回転軸(9)と、前記回転軸(9)上で互いに対向配置され円板状をなすと共に複数の板状マグネット(25)を有する第１、第２ロータヨーク(26,27)と、前記各ロータヨーク(26,27)間に配設された複数の輪状ステータコイル(13)を有すると共に前記前蓋(28)及び後蓋(29)に支持されたステータ(1)と、を備え、
前記各ロータヨーク(26,27)の内面側(26a,27a)には、円周方向に沿って複数のマグネット用凹部(25A)が形成され、前記各マグネット用凹部(25A)には外方に向けて貫通する孔(26b,27b)が形成され、前記各マグネット用凹部(25A)の外周側には外周壁(26A,27A)が形成され、各板状マグネット(25)は接着剤により前記各マグネット用凹部(25A)内に接着され、前記接着時における前記各マグネット用凹部(25A)と前記各板状マグネット(25)との間の空気は前記孔(26b)を介して外部へ排出され、前記外周壁(26A,27A)は前記各マグネット用凹部(25A)内の前記各板状マグネット(25)の前記外周側(G)への飛出しを防ぐように構成されていることを特徴とするアキシャル発電機・モータのロータ構造。
【請求項２】
前記各板状マグネット(25)及び前記各マグネット用凹部は台形(D)よりなり、前記台形(D)の外側辺(D1)の第１長さ(L1)は内側辺(D2)の第２長さ(L2)よりも大であることを特徴とする請求項１記載のアキシャル発電機・モータのロータ構造。
【請求項３】
前記輪状ステータコイル(13)は、三角輪で形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のアキシャル発電機・モータのロータ構造。
【請求項４】
前記各ロータヨーク(26,27)の軸用孔(22a)の周縁に軸方向(P)に沿って延設された第１、第２筒状体(50,51)と、前記各筒状体(50,51)の内端(50a,51a)で周方向に沿って交互に形成された複数の凸部(50A,51A)及び凹部(50B,51B)からなる凹凸係合部(52,53)を有し、前記各ロータヨーク(26,27)は、前記凹凸係合部(52,53)を介して結合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・モータのロータ構造。
【請求項５】
前記各ロータヨーク(26,27)の外面側(26c,27c)における前記軸用孔(22a)の周縁には、前記各軸受(7a,7b)の一部を案内するための軸受用凹部(80)が形成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・モータのロータ構造。
【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・モータのロータ構造に関し、特に、回転軸上のロータヨークに対して板状マグネットを確実に固定し、凹凸係合部を介して各ロータヨークを結合させ、安定したロータを得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モータのロータ構造としては、例えば、特許文献１に開示されている構成を図１２に示すことができる。
すなわち、図１２において符号１で示されるものは、輪状ステータコイル１３を有するステータであり、このステータ１の軸用孔２２には回転軸９が回転自在に貫通すると共に図示しないケーシングに保持されている。
【０００３】
前記回転軸９上における前記ステータ１の両側には、前記ステータ１を挟持するような位置状態で、一対の第１、第２ロータヨーク２６,２７が前記回転軸９に固定されている。
前記各ロータヨーク２６,２７の内面側２６ａ，２７ａには、複数の板状マグネット２５が設けられ、各ロータヨーク２６,２７は前記回転軸９上で固定されていると共に、互いに独立した状態で配設されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２３７０８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のモータ構造は、以上のように構成されているため、次のような課題が存在していた。
すなわち、回転軸が貫通しているステータの両側に設けられた第１、第２ロータヨークは、回転軸に対して圧入又は接着のみであるため、モータの使用初期は問題が発生することはないが、経年につれて回転軸と各ロータヨークとの結合が難しい状況となっていた。
また、各ロータヨークは回転軸のみで接続され、回転軸以外では直接接続されていないため、何れか一方のロータヨークの回転軸との結合が低下すると、各ロータヨークの位相が互いにずれる恐れもあり、信頼性の維持にも問題があった。
また、前記ステータを図示しないケースに対して、必要な部品を介して固定する必要があり、モータ自体の形状としては大型化せざるを得なかった。
【０００６】
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、回転軸上のロータヨークに対して板状マグネットを確実に固定し、凹凸係合部を介して各ロータヨークを結合させ、安定したロータを得るようにしたアキシャル発電機・モータのロ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】
【０００７】
本発明によるアキシャル発電機・モータのロータ構造は、アキシャル発電機・モータのケースを形成するための前蓋及び後蓋の第１、第２軸受を介して回転自在に設けられた回転軸と、前記回転軸上で互いに対向配置され円板状をなすと共に複数の板状マグネットを有する第１、第２ロータヨークと、前記各ロータヨーク間に配設された複数の輪状ステータコイルを有すると共に前記前蓋及び後蓋に支持されたステータと、を備え、前記各ロータヨークの内面側には、円周方向に沿って複数のマグネット用凹部が形成され、前記各マグネット用凹部には外方に向けて貫通する孔が形成され、前記各マグネット用凹部の外周側には外周壁が形成され、各板状マグネットは接着剤により前記各マグネット用凹部内に接着され、前記接着時における前記各マグネット用凹部と前記各板状マグネットとの間の空気は前記孔を介して外部へ排出され、前記外周壁は前記各マグネット用凹部内の前記各板状マグネットの前記外周側への飛出しを防ぐように構成されている構成であり、また、前記各板状マグネット及び前記各マグネット用凹部は台形よりなり、前記台形の外側辺の第１長さは内側辺の第２長さよりも大である構成であり、また、前記輪状ステータコイルは、三角輪で形成されている構成であり、また、前記各ロータヨークの軸用孔の周縁に軸方向に沿って延設された第１、第２筒状体と、前記各筒状体の内端で周方向に沿って交互に形成された複数の凸部及び凹部からなる凹凸係合部を有し、前記各ロータヨークは、前記凹凸係合部を介して結合されている構成であり、また、前記各ロータヨークの外面側における前記軸用孔の周縁には、前記各軸受の一部を案内するための軸受用凹部が形成されている構成である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によるアキシャル発電機・モータのロータ構造は、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・モータのケースを形成するための前蓋及び後蓋の第１、第２軸受を介して回転自在に設けられた回転軸と、前記回転軸上で互いに対向配置され円板状をなすと共に複数の板状マグネットを有する第１、第２ロータヨークと、前記各ロータヨーク間に配設された複数の輪状ステータコイルを有すると共に前記前蓋及び後蓋に支持されたステータと、を備え、  前記各ロータヨークの内面側には、円周方向に沿って複数のマグネット用凹部が形成され、前記各マグネット用凹部には外方に向けて貫通する孔が形成され、前記各マグネット用凹部の外周側には外周壁が形成され、各板状マグネットは接着剤により前記各マグネット用凹部内に接着され、前記接着時における前記各マグネット用凹部と前記各板状マグネットとの間の空気は前記孔を介して外部へ排出され、前記外周壁は前記各マグネット用凹部内の前記各板状マグネットの前記外周側への飛出しを防ぐように構成されていることにより、ロータの組立てが容易で、かつ、ロータヨークに対する板状マグネットの取付けが確実で、万一マグネットの取付けが緩くなった場合でも、外周壁によりマグネットの外部への飛散を防止できる。
また、前記各板状マグネット及び前記各マグネット用凹部は台形よりなり、前記台形の外側辺の第１長さは内側辺の第２長さよりも大であること及び、前記輪状ステータコイルは、三角輪で形成されていることにより、各マグネットに対して輪状ステータコイルが確実に対応し、ロータが回転する時の確実な磁気作用を得ることができる。
また、前記各ロータヨークの軸用孔の周縁に軸方向に沿って延設された第１、第２筒状体と、前記各筒状体の内端で周方向に沿って交互に形成された複数の凸部及び凹部からなる凹凸係合部を有し、前記各ロータヨークは、前記凹凸係合部を介して結合されていることにより、各ロータヨーク同士を簡単に組み立てて結合できる。
前記各ロータヨークの外面側における前記軸用孔の周縁には、前記各軸受の一部を案内するための軸受用凹部が形成されていることにより、各軸受の一部が入ることにより、各ロータヨークのスラスト方向への抜けを防止できると共に、モータとしての軸方向厚さの偏平化に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明によるアキシャル発電機・モータのロータ構造を示すための断面図である。
【図２】図１のステータを示す断面図である。
【図３】図２のステータの左側面図である。
【図４】図２のステータの右側面図である。
【図５】図４のステータに輪状ステータコイルを装着した構成図である。
【図６】図１の回転軸を示す拡大構成図である。
【図７】図１の第１ロータヨークの内面側を示す構成図である。
【図８】図７のＡ−Ａ断面図である。
【図９】図１の第２ロータヨークの内面側を示す構成図である。
【図１０】図９のＢ−Ｂ断面図である。
【図１１】（Ａ），（Ｂ）は各ロータヨークに板状マグネットを取付けた状態を示す構成図である。
【図１２】従来のモータのロータ構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明は、回転軸上のロータヨークに対して板状マグネットを確実に固定し、凹凸係合部を介して各ロータヨークを結合させ、安定したロータを得ることである。
【実施例】
【００１１】
以下、図面と共に本発明によるアキシャル発電機・モータのロ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は同一符号を付して説明する。
図１において、符号1で示されるものは、図２で詳細に示されているように、絶縁部材からなるステータであり、このステータ１は全体形状が断面でコ字形をなしその軸中心位置には軸用孔２２が形成されている。
【００１２】
前記ステータ１の一面側１Ａａの周縁位置には、図３から図５で示されるように三角形をなすと共に軸方向Ｐに沿って突出する複数の突出筒部２１が形成され、前記各突出筒部２１には三角形をなす輪状ステータコイル１３が設けられている。
図３及び図４は、図２における前記ステータ１の左及び右側面図を示し、輪状ステータコイル１３を有しない前記突出筒部２１を示している。
【００１３】
前記回転軸９上における前記ステータ１の両側位置には、図７から図１０で示されロータ３を形成するための第１、第２ロータヨーク２６,２７が互いに離間して対向し、前記ステータ１を挟持するように固定されている。
前記第１ロータヨーク２６は、出力側ロータヨークをなすと共に図７及び図８で示されるように、第１、第２ロータヨーク２６,２７は、その内面側２６ａ，２７ａの周縁には、円周方向に沿って複数のマグネット用凹部２５Ａが所定角度間隔毎に形成され、各マグネット用凹部２５Ａの中央位置には軸方向Ｐに沿って貫通する孔２６ｂ，２７ｂが形成されている。
【００１４】
前記各マグネット用凹部２５Ａ内には、前記マグネット用凹部２５Ａと同じもしくは若干小さい形状からなると共にこのマグネット用凹部２５Ａの深さよりも厚さが厚い形状の板状マグネット２５が図示しない接着剤を介して接着固定されている。
前記板状マグネット２５を前記マグネット用凹部２５Ａ内に接着固定する際、この板状マグネット２５とマグネット用凹部２５Ａとの間に存在する空気は、前記孔２６ｂ，２７ｂを介して外部に排出されることにより、その間の接着面は空気が抜けた状態で接着されるため、ピンホール等の空隙等が残らず、前記マグネット用凹部２５Ａ内に対して板状マグネット２５が強力に貼着されている。
【００１５】
前記各マグネット用凹部２５Ａの外周側には外周壁２６Ａ，２７Ａが形成され、前記各ロータヨーク２６,２７が回転した時の前記各マグネット用凹部２５Ａ内の各板状マグネット２５が万一離脱するような状態になった場合でも、前記外周壁２６Ａ，２７Ａによって板状マグネット２５の外周側への離脱及び飛出しを防止することができる。
【００１６】
前記各板状マグネット２５及び各マグネット用凹部２５Ａは、図７及び図８のように軸方向Ｐからみると、全体形状が台形Ｄ又は扇形Ｓよりなり、前記台形Ｄとして説明すると、前記台形Ｄの外側辺Ｄ１の第１長さＬ１は、その内側辺Ｄ２の第２長さＬ２よりも大である。
また、前記各板状マグネット２５は、図５で示されるステータ１の三角輪状の輪状ステータコイル１３が対応しており、前記板状マグネット２５の台形Ｄ内に前記輪状ステータコイル１３が完全に対応し、最も高効率で相互磁気作用（モータ及び発電機として周知のように）が得られるように構成されている。
【００１７】
前記各ロータヨーク２６,２７の外面側２６ｃ，２７ｃにおいては、その軸心に設けられ前記回転軸９が貫通するための軸用孔２２ａの周縁に、図８及び図１０で示されるように軸受用凹部８０が形成されている。
前記軸受用凹部８０には、図１で特に示されているように、回転軸９を支持するための各軸受７ａ，７ｂの一部が入り込むように案内されており、その結果、アキシャル発電機・モータ４０の軸方向Ｐにおける厚さを従来よりも短くし、偏平化に大きく寄与することができる。
【００１８】
尚、前述のロータヨーク２６,２７の構成については、前述のように、各々向きが逆方向となるだけで全く同一構成で形成されているため、製作が極めて容易である。
【００１９】
次に、前述の第１、第２ロータヨーク２６,２７を回転軸９上で互いに結合させる構成について図７から図１０を用いて説明する。
前記第１、第２ロータヨーク２６,２７の軸用孔２２の周縁には、軸方向Ｐに沿って延設されて突出する第１、第２筒状体５０,５１が形成されている。
前記第１、第２筒状体５０,５１の内端５０ａ，５１ａには、その周方向に沿って各凸部５０Ａ，５１Ａと各凹部５０Ｂ，５１Ｂが交互に形成され、前記各凸部５０Ａ，５１Ａと各凹部５０Ｂ，５１Ｂとの突出差Ｄが図８及び図１０のように形成されている。
【００２０】
前記第１、第２筒状体５０,５１の内端５０ａ，５１ａに形成された前記各凸部５０Ａ，５１Ａ及び各凹部５０Ｂ，５１Ｂにより、各凹凸係合部５２,５３が形成されている。
従って、前記第１、第２ロータヨーク２６,２７を前記回転軸９上で嵌め合わせた場合、前記第１ロータヨーク２６の各凸部５０Ａ及び各凹部５０Ｂと第２ロータヨーク２７の各凹部５１Ｂ及び各凸部５１Ａとが嵌め合い状態となって係合（すなわち、各凹凸係合部５２,５３が互いに係合する）状態となる。
【００２１】
前述の場合、前記第１、第２筒状体５０,５１の一部は、図１に示されるように、前記ステータ１の軸用孔２２の中に位置しており、前記第１筒状体５０は回転軸９に対して圧入による圧入部９Ａを介して固定され、前記第２筒状体５１は回転軸９の輪状凹凸部９Ｂに対して嵌合して接着される嵌合・接着部９Ｃを介して固定されている。
【００２２】
前記各ロータヨーク２６,２７の各筒状体、５１の外側には、前記回転軸９を回転自在に支持する前蓋２８と後蓋２９の第１、第２軸受７ａ，７ｂの内輪７ａＡ，７ｂＡが当接して位置していることにより、前記各ロータヨーク２６,２７のスラスト方向への抜けが防止されるように構成されている。
従って、前記前蓋２８とステータ１と後蓋２９とは、互いに直接及びブッシュ６０を介して接続・保持されていることによりアキシャル発電機・モータ４０のケース６１を形成している。
【００２３】
尚、前記各ロータヨーク２６,２７の各板状マグネット２５は、図１１で示されるように構成され、Ｓ極とＮ極が円周方向に沿って交互に配設され、かつ、前記第１ロータヨーク２６のＳ極とＮ極は第２ロータヨーク２７のＮ極とＳ極に対応し、互いに極の位相がずれた状態で対向配置されるように構成されている。
【００２４】
また、前述の本発明によるアキシャル発電機・モータのロータ構造の要旨とするところは、以下の通りである。
すなわち、アキシャル発電機・モータ４０のケース６１を形成するための前蓋２８及び後蓋２９の第１、第２軸受７ａ,７ｂを介して回転自在に設けられた回転軸９と、前記回転軸９上で互いに対向配置され円板状をなすと共に複数の板状マグネット２５を有する第１、第２ロータヨーク２６，２７と、前記各ロータヨーク２６，２７間に配設された複数の輪状ステータコイル１３を有すると共に前記前蓋２８及び後蓋２９に支持されたステータ１と、を備え、前記各ロータヨーク２６，２７の内面側２６ａ,２７ａには、円周方向に沿って複数のマグネット用凹部２５Ａが形成され、前記各マグネット用凹部２５Ａには外方に向けて貫通する孔２６ｂ,２７ｂが形成され、前記各マグネット用凹部２５Ａの外周側には外周壁２６Ａ,２７Ａが形成され、各板状マグネット２５は接着剤により前記各マグネット用凹部２５Ａ内に接着され、前記接着時における前記各マグネット用凹部２５Ａと前記各板状マグネット２５との間の空気は前記孔２６ｂを介して外部へ排出され、前記外周壁２６Ａ,２７Ａは前記各マグネット用凹部２５Ａ内の前記各板状マグネット２５の前記外周側Ｇへの飛出しを防ぐように構成されていることを特徴とするアキシャル発電機・モータのロータ構造。
前記各板状マグネット２５及び前記各マグネット用凹部は台形Ｄよりなり、前記台形Ｄの外側辺Ｄ１の第１長さＬ１は内側辺Ｄ２の第２長さＬ２よりも大であることを特徴とするアキシャル発電機・モータのロータ構造であり、また、前記輪状ステータコイル１３は、三角輪で形成されていることを特徴とするアキシャル発電機・モータのロータ構造であり、また、前記各ロータヨーク２６,２７の軸用孔２２ａの周縁に軸方向Ｐに沿って延設された第１、第２筒状体５０，５１と、前記各筒状体５０，５１の内端５０ａ,５１ａで周方向に沿って交互に形成された複数の凸部５０Ａ,５１Ａ及び凹部５０Ｂ,５１Ｂからなる凹凸係合部５２，５３を有し、前記各ロータヨーク２６，２７は、前記凹凸係合部５２，５３を介して結合されていることを特徴とするアキシャル発電機・モータのロータ構造であり、また、前記各ロータヨーク２６，２７の外面側２６ｃ，２７ｃにおける前記軸用孔２２ａの周縁には、前記各軸受７ａ,７ｂの一部を案内するための軸受用凹部８０が形成されていることを特徴とするアキシャル発電機・モータのロータ構造である。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明によるアキシャル発電機・モータのロータ構造は、各ロータヨークに所定間隔で形成された複数のマグネット用凹部内にこれと同じ形状の板状マグネットを接着剤で固定し、マグネット用凹部の外周側に外周壁が設けられているため、板状マグネットの飛出しを防止できる。
【符号の説明】
【００２６】
１    ステータ
１Ａａ    一面側
３    ロータ
７ａ，７ｂ    第１、第２軸受
７ＡａＡ，７ｂＢ    内輪
９Ａ    圧入部
９Ｂ    輪状凹凸部
９Ｃ    嵌合・接着部
１３    輪状ステータコイル
２１    突出筒部
２２，２２ａ    軸用孔
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
４０    アキシャル発電機・モータ
５０，５１    第１、第２筒状体
５０ａ，５１ａ    内端
５０Ａ，５１Ａ    凸部
５０Ｂ，５１Ｂ    凹部
５２，５３    凹凸係合部
８０    軸受用凹部
【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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