(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コア、該コア外周に配置する巻線及び該コアと該巻線の間に配置されたボビンを有する複数のコアユニットが、回転軸を中心に環状に配列されてなるステータと、前記コアの軸方向端面とギャップを介して面対向する少なくとも一つのロータと、前記ロータと共回りする回転軸と、前記ステータおよび前記ロータが格納される筐体とを備えるアキシャルギャップ型回転電機であって、
前記ステータの軸方向端面且つ外形側に、前記ステータの外形側環状形状に沿って周方向に延伸する外壁及び内壁を備える配線固定部材を複数有し、
前記ステータは、前記コアユニットから前記巻線を引き出す渡り線を有し、
前記配線固定部材は、前記外壁と前記内壁の間に前記渡り線を配置するものであり、
前記内壁の前記ステータ側の軸方向端面の少なくとも一部が前記ボビンと接しており、
前記筐体の外へ前記渡り線を引き出す引き出し部周辺に配置される前記配線固定部材は、他の前記配線固定部材よりも周方向長さが短いものであるアキシャルギャップ型回転電機。
【請求項２】
請求項１において、
前記ボビンは、前記コアを挿入する中空部と、前記コアの外周と鉛直方向に所定長さ延伸する鍔部と、を有し、
前記配線固定部材は、前記外壁の前記ステータ側の軸方向端面から軸方向に延伸する突起部を有し、
前記鍔部の径方向外側には、径方向に窪んだ凹部を有し、前記突起部と前記凹部が勘合するものであるアキシャルギャップ型回転電機。
【請求項３】
請求項2において、
前記突起部は、軸方向に延伸する軸部と、前記軸部と交差し前記軸部の幅よりも太い係止部と、を有するものであるアキシャルギャップ型回転電機。
【請求項４】
請求項２において、
前記外壁は前記内壁よりも厚いものであるアキシャルギャップ型回転電機。
【請求項５】
請求項１において、
前記ステータと前記配線固定部材と前記筐体とは、樹脂によって固定され、
前記配線固定部材の内壁および外壁は径方向に貫通する穴を複数有するものであるアキシャルギャップ型回転電機。
【請求項６】
請求項1において、
前記配線固定部材は周方向に複数分割され、
１の前記配線固定部材の周方向長さは、１の前記コアユニットの周方向長さよりも長いものであるアキシャルギャップ型回転電機。
【請求項７】
請求項１において、
周方向長さの異なる複数の配線固定部材を有するものであるアキシャルギャップ型回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アキシャルギャップ型回転電機に係り、特にハウジング内部の配線固定する部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
アキシャルギャップ型回転電機は、一般的に使用されているラジアルギャップ型回転電機に比べ、薄型扁平構造に向くと考えられている。本回転電機では、巻線がハウジング（の内周）と近接するため、ステータの巻線から引き出された渡り線をロータの外径側に配置する場合が多い。渡り線は、移動しないようコアや巻線などとともに樹脂等でモールド固定するのも好適である。このアキシャルギャップ型回転電機にてトルクや効率を向上するためには、磁石面積の増加、即ち磁路の断面積増加が重要となる。具体的には、限られたハウジングの内径においてロータ磁石とステータとが対向する面積を増やすことが望まれる。【０００３】
そのため、ステータ巻線から引き出された電線（引出線）及び、引出線と接続された渡り線を配置するスペースは限られており、多くはロータの外径側に配置される。このスペースから渡り線がはみ出すと、ロータとの干渉による損傷及びハウジングとの接触等による絶縁不良などを招来する。したがって、ハウジング及び巻線に対する絶縁性能の確保や、ロータとの干渉を避けるために、渡り線の固定、保護を実施する必要がある。【０００４】
この問題を解決する手法として、例えば特許文献１は、アキシャルエアギャップ型電動機であって、コアユニットを構成するインシュレータ端面の外周側に、軸方向に延伸する渡り線処理部を備え、この渡り線処理部の外径側に、回転方向に延伸して渡り線を配置する複数の支持溝を有し、各コアユニットの渡り線を隣接する渡り線処理部を介して支持する構成を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１１８８３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の回転電機には、ボビン鍔部外周側の軸方向上部に渡り線を支持するための溝（渡り線処理部）が設けられている。しかしながら、特許文献１では、支持溝はボビンの周方向長さの半分程度の長さであり、ボビン間の支持溝が存在しない部分では、渡り線が内径側に突出する虞が生ずる。【０００７】
また、特許文献１は、渡り線処理部が各コアユニットに１つ配置する構成である。この為、隣接する渡り線処理部間の離間距離が大きくなるという特性を有する。かかる構成の場合、渡り線が、渡り線処理部間に直線的に配置し、その分渡り線が内径側に位置する。隣接する各渡り線処理部間に直線的に渡り線が配置すると、渡り線が多角形の領域を形成する。渡り線処理部及び渡り線をコアユニットと共に樹脂で一体的にモールドする樹脂モールドステータとする場合、この多角形の領域に内接する大きさの樹脂型しか使用することができないという問題が生ずる。即ちその分ロータの径寸が制限されるという課題が発生し、性能面又は小型化の面で不利となる。また、これを解消するために、多角形の領域以上の径寸を持つ樹脂型を用いると、樹脂型の挿抜時に
渡り線を損傷する虞がある。【０００８】
さらに特許文献１の渡り線処理部は、渡り線の配設距離に比して径寸の割合が小さい柱体形状であることから、渡り線が係止する溝の面積もその分少なく、作業又は樹脂モールド時の封入圧によって溝から容易に脱落する虞もあり、作業性の低下や渡り線等の損傷の虞もある。【０００９】
本発明は、上記のような渡り線の信頼性と、配置領域の省スペースとを確保し得るアキシャルギャップ型回転電機を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、例えば請求の範囲に記載の構成を採用する。本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、コア、該コア外周に配置する巻線及び該コアと該巻線の間に配置されたボビンを有する複数のコアユニットが、回転軸を中心に環状に配列されてなるステータと、コアの軸方向端面とギャップを介して面対向する少なくとも一つのロータと、ロータと共回りする回転軸と、ステータおよびロータが格納される筐体とを有するアキシャルギャップ型回転電機であって、ステータの軸方向端面且つ外形側に、ステータの外形側環状形状に沿って周方向に延伸する外壁及び内壁を備える配線固定部材を有し、ステータは、コアユニットから巻線を引き出す渡り線を備え、配線固定部材は、外壁と内壁の間に渡り線を配置するものであり、内壁のステータ側の軸方向端面の少なくとも一部はボビンと接しているものであるとする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の一側面によれば、渡り線の配置領域の省スペース化が可能となり、アキシャルギャップ型回転電機の高出力化、高効率化や小型化を図ることができる。【００１２】
本発明の他の課題、構成及び効果は、以下の記載から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】アキシャルギャップ型回転電機の構造例を示す分解斜視図である。
【図２】アキシャルギャップ型回転電機の固定子の例を示す斜視図である。
【図３】本発明を適用した実施例１に係るアキシャルギャップ回転電機の軸方向断面図である。
【図４】実施例１に係るアキシャルギャップ回転電機のステータ、及び配線固定部材の概念図である。
【図５】実施例１に係る配線固定部材の断面図である。
【図６】実施例１の変形例に係るアキシャルギャップ回転電機のステータ、及び配線固定部材の概念図である。
【図７】実施例１に係るアキシャルギャップ型回転電機のステータ固定方法を示す模式図である
【図８】本発明を適用した実施例２に係る配線固定部材の斜視図である。
【図９】実施例２に係るハウジング内部を軸方向から見た図である。
【図１０】実施例２に係るアキシャルギャップ型回転電機のボビンの例を示す斜視図である。
【図１１】実施例２に係る配線固定部材を示す上面図および背面図である。
【図１２】本発明を適用した実施例３に係るハウジング内部を軸方向から見た図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、発明を実施するための形態を、図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１５】
はじめに、図１および図２を用いてアキシャルギャップ型電動機の構造を説明する。図１はアキシャルギャップ電動機のステータ及びロータの分解斜視図であり、図２はステータ部分を拡大した斜視図である。【００１６】
ステータ１００はコアとなる鉄心１１０をボビン１２０に挿入し、ボビン１２０にコイル１３０を巻回してなるコアユニットが複数個環状に配列されたものである。ロータ２００はロータヨーク２１０に磁石２２０を取り付け、磁石２２０が露出した面とステータ１００の端面と所定のギャップを介して対向し、ステータ１００を挟む構造となっている。【００１７】
このとき、ボビン１２０に巻きまわされたコイル１３０は、ステータ１００のうち一方の軸方向端面に引き出される。このコイル１３０から引き出された線（引出線１４０）は、ボビン１２０の最外周をぐるりと一周する渡り線１５０に電気的に接続される。渡り線１５０はハウジングに設けられた穴（図示せず）からハウジング外へ引き出され、当該コイルに電力を供給する外部電源と電気的に接続される。渡り線の数は、３相モータであれば３の倍数本だけ渡されるのが一般的である。本実施例では省略のため１本のみ図示している。【００１８】
このような構造の電動機を製造する場合においては、渡り線を円に近い形で配線することで、回転子の直径を大きくとることができる。また、ハウジングへ固定子を挿入する際に、この引出線１４０や渡り線１５０を傷つけないように挿入する必要がある。また、樹脂モールドする際のモールド型やロータとも、これらの線が接触しないように注意しなければならない。そこでこれらの線の固定を簡便にするために、本発明を適用したアキシャルギャップ型電動機の構造について、図３、図４を用いて説明する。【００１９】
図３には、本発明を適用した実施例１によるアキシャルギャップ型電動機１（以下、単に「電動機１」という場合がある。）の断面図を、図４には、本発明を適用したアキシャルギャップ型電動機１のステータ及び配線固定部材の概念図を示す。【００２０】
図３、図４に示す通り、電動機１は、概略環状の１つのステータ（固定子）１００と、これを回転軸方向から挟むように配置された円盤状の２つのロータ（回転子）２００とを備え、これらが軸方向に所定の空隙（ギャップ）を介して面対向して配置する構成を有する。【００２１】
ロータ２００は、その中央部がシャフト（回転軸）５００と共回りするように固定され、シャフト５００の負荷側及び反負荷側が軸受４１０を介して、ブラケット４００に支持される。ブラケット４００は、外径付近で概略筒状のハウジング３００の端部とボルト等を介して固定されるようになっている。本実施例では電動機１の筐体の例としてモータハウジング３００をあげて説明するが、電動機１の筐体としては他のアプリケーションと一体となった筐体でもあっても勿論構わない。【００２２】
ロータ２００は、ローターベース２１０および磁石２２０を有する。ベース２１０はロータ２００の基台として機能し、円盤形状からなり、一方の端面に、接着剤や機械的固定によって複数の磁石２２０を固定するようになっている。ベース２１０はローターヨーク（継鉄）として機能する材質であっても構わない。磁石２２０は永久磁石であり、仕様に応じてネオジウム、フェライト等種々の磁石が適用できる。磁石２２０の形状の一例としては、１極単位で扇形とし、隣接する磁石同士で軸方向の一方面が異なる極（Ｓ・Ｎ）として環状に配置する。【００２３】
ステータ１００は、鉄心１１０の外周側に絶縁部材であるボビン１２０を介して巻線１３０が夫々配置する複数（図４では６個）のコアユニットが、シャフト５００を中心に環状に配置してなる。また、かかる環状体からなるステータ１００のハウジング３００内への固定及び絶縁等を図るため、ステータ１００は、隣接するコアユニット間及び環状体の内外周側及び軸方向端面の一部又は全部を覆うモールド樹脂（図示せず）を有する。【００２４】
各コアユニットから引き出される渡り線１５０は、ステータ１００の反負荷側（図３の側、図４の上方側）端面且つハウジング３００の内周側に、後述する配線固定部材６００）を介して配置する。巻線１３０、引出線１４０及び渡り線１５０はいずれも被覆された導線であることが好ましい。【００２５】
また、かかる環状体からなるステータ１００及び配線固定部材６００の固定及び絶縁更には、これらとハウジング３００の固定及び絶縁を図るため、ステータ１００は、隣接するコアユニット間、環状体の内外周側及び軸方向端面の一部又は全部を一体的に覆うモールド樹脂を有する。【００２６】
次いで配線固定部材６００について説明する。本実施例では配線固定部材６００を固定子の軸方向端面の一方に設ける構造について述べる。【００２７】
固定子からの引出線１４０は、図２のように固定子のボビンの径方向外側から軸方向端面に引き出され、渡り線１５０に接続される。この渡り線１５０は固定子外周に沿って設けられる配線固定部材６００の中に挿入される。配線固定部材は、内径側の第１の壁（内壁）と外径側の第２の壁（外壁）とで渡り線１５０を挟む形状であり、内壁と外壁とは、配線固定部材上部（回転軸方向外側）で連結されている。配線固定部材の内壁および外壁は、ハウジングと略同一の曲率でカーブしている。内壁の軸方向端面のうち少なくとも一部がボビン１２０の鍔部と接触することにより配線固定部材６００が支持される。【００２８】
配線固定部材６００の軸方向断面は図４に示すように略コの字形状をの中空部を有し、中空部内に渡り線１５０が配置される。内壁と外壁の厚み（径方向長さ）は、図４のように同一でもよいし、図５（ａ）のように、外壁が厚くてもよい。また断面形状は、図５（ｂ）に示すように、略Ｈ状でも良い。また、モールド型に接触しにくくするために、図５（ｃ）のように内壁上部の角を落としても良いし、丸く加工してもよい。内壁と外壁の間の渡り線は、軸方向に一列配列しても良いし、図５（ｄ）（ｅ）のように２列でも、互い違いに重なっていても良い。【００２９】
本実施例の配線固定部材６００はハウジング３００の外へ渡り線１５０を出す引出部３１０付近を除き、周方向をほぼ一周する形状としている。しかし本発明はこれに限らず、周方向に複数分割した配線固定部材６００を複数設ける形としても良い。例えば、図６の例では周方向に４つの配線固定部材と6つのコアユニットを設けた例を示す。周方向に配線固定部材６００を複数配置することで、一つの配線固定部材６００の中に渡り線を挟む際の作業性が向上する。なお、この配線固定部材６００の数はいくつに分割してもかまわない。コアユニットの数よりも配線固定部材６００の数が少なく、配線固定部材の周方向長さがコアユニットの周方向長さよりも長い方が、部品点数が増えすぎて煩雑化しないため好適である。例えば、コアユニットが1２個、配線固定部材６００が6個の構成としても構わない。コアユニットの数と配線固定部材６００の数は約数の関係である必要はなく、例えば角度で決めてもよい。具体的には、１２０度ずつ3つの配線固定部材６００を設けたり、90度ずつの区切りで4つの配線固定部材６００を設けてもよい。【００３０】
配線固定部材６００の材料は、絶縁体であればどのような材料でも構わない。軽量化の観点から本実施例では樹脂を用いた例で説明した。【００３１】
なお、本発明実施にあたり、ロータとステータの数及び位置関係は、必ずしも図１及び図２と同一である必要はない。例えば、ロータとステータの数が一つずつでも構わないし、二つのステータの間に１つのロータが挟まれる構造でも構わない。【００３２】
次いで、図７を用いて本実施例のアキシャルギャップ型電動機１において、ハウジングとステータをモールドする場合の模式図である。【００３３】
まず下型５００の上にコアユニットを配列したステータ１００および配線固定部材６００を乗せ、内径型５１０を挿入する。その上からハウジング３００を被せ、ステータ上型５２０を乗せる。その後ステータ上型５２０に形成された空隙（図示せず）から樹脂を流入し、ステータ１００および配線固定部材６００を一体としてモールドする。このとき、渡り線１５０は配線固定部材内に収まっているため、上型５２０と接触させることなく上型５２０をハウジング３００内へ挿入することができる。【００３４】
以上のように、本実施例の電動機１００によれば、渡り線１５０を配線固定部材６００の内壁と外壁の間に挟み込むことで、渡り線１５０の内径、外径及び軸方向への配線の突出を防ぐことができる。そのため、渡り線１５０が内径側へずれ込んで、この後挿入されるロータと接触する虞がなくなり、ローター径を配線固定部材６００のぎりぎりまで大きくすることが可能となる。また、この配線部材６００をステータと共に樹脂で固定することで、より強固な固定も可能となる。
＜変形例＞
なお、上記の実施例１ではステータ１００とハウジング３００を樹脂モールドする例について述べたが、ステータ１００とハウジング３００とはモールド以外の方法によって固定されてもよい。例えば隣り合うコアユニット同士が勘合する構造になっている等、環状に配列したコアユニット同士が固定されており、接着剤等でハウジング３００に固定されている構造でも良い。ステータ１００およびハウジング３００がモールドされているか否かに関わらず、本発明を適用することが可能である。
【実施例２】
【００３５】
本発明を適用した実施例２の配線固定部材について説明する。
図８に実施例２の配線固定部材６０１を示す。配線固定部材６０１は、渡り線やステータと一緒に樹脂モールドされるため、樹脂が入りやすいように内壁、外壁および上壁に複数の貫通孔を設けている。また、内壁の周方向内側の面や上面にもモールド樹脂の流路となるよう軸方向または径方向に延伸する凸部が形成されている。この凸部がモールド型に接触するので、モールド型に接触していない平面部とモールド型徒の間に流路が形成され、モールド樹脂が回りこみやすい構造となる。【００３６】
さらに外壁端面には、軸方向に延伸する突起６１０を有している。この突起６１０は外壁側根元から延伸する突起軸部６１１と、突起軸部６１１に対して垂直に延伸する突起係止部６１２からなる。突起係止部６１２の周方向長さは突起軸部６１１の周方向長さよりも大きい。図８に示す配線固定部材の例では、係止部６１２は複数の軸部６１１に対して共通する形で設けられている。【００３７】
図9には、配線固定部材601を配列した状態のハウジング内部を軸方向から見た図を示す。図のように、配線固定部材は一周ぐるりと配列されている。【００３８】
図１０にはボビン120の斜視図を示す。実施例２のステータに用いるボビン１２０には、図のように鍔部に何箇所かの切り欠きを備えているものを用いる。この切り欠きに、配線固定部材601の軸部６１１が径方向外側から勘合することにより、ステータに配線固定部材６０１が固定される。突起６１０には係止部６１２があることにより配線固定部材601が軸方向に外れてしまう虞を低減することができる。後述する図１１での説明に用いるため、図１０においてボビンの外周方向長さをBとして示しておく。【００３９】
本発明を適用した配線固定部材６０１の突起６１０は、必ずしも図８の形状でなくとも良い。
図１１に突起６１０の変形例を示す。図１１（ａ）に、配線固定部材６０１の上面図および背面図（径方向外側から見た図）を示す。図１１（ｂ）（ｃ）の上面図は（ａ）と同様のため省略する。また、図中にはボビン１２０の幅Ｂを比較のために示す。実施例２の配線固定部材６０１は外壁下側から方向に延伸する突起部６１０を設けている。突起部６１０の径方向の厚みは、配線固定部材６０１の外壁の厚みと同じにしておくことで作成が容易となる。【００４０】
この突起部６１０の形状は、図１１（ａ）のようにＴ字状のものを２本設け、ひとつのボビンに対し２箇所で係止する形でもよい。あるいは、図１１（ｂ）のように二つの軸部６１１に一つの突起係止部６１２が連結された形状でもよい。あるいは、図１１（ｃ）のようにひとつのボビンに対しひとつの突起部６１０を設け、配線固定部材６０１が複数のボビンの切り欠きに跨っていてもよい。【００４１】
図１１（ｄ）のように係止部６１２がなく軸部６１１のみであったとしても、配線固定部材６０１が周方向にずれることを防止する効果を得ることは可能である。【００４２】
突起部６１０位置は、配線固定部材６０１の中央である必要は無く、ボビン鍔部の切り欠きとの位置関係によって自由に決めて良い。例えば図１１（ｄ）のように配線固定部材６０１の中央からずれていても良いし、ボビン鍔部の中央からずれていてもかまわない。【００４３】
また、このとき配線固定部材６０１の断面は実施例１で示した図５（ａ）（ｃ）（ｅ）のように、外壁側を内壁側よりも厚くしておくことで、そうでない場合と比較して突起部６１０の強度を確保することができる。【００４４】
本実施例で述べたように、配線固定部材６０１に突起部を設けることで、配線固定部材がずれるのを防止することができる。
【実施例３】
【００４５】
実施例１、２では、周方向長さが同じ配線固定部材を隙間なく配列した例を示したが、一つのモータに用いられる配線固定部材６０１の長さは必ずしもすべて同じでなくともよい。本発明を適用した実施例３では、配線固定部材の長さを変えた例について説明する。【００４６】
図１２にはハウジング300内部を軸方向から見た図を示す。図中左上の配線固定部材６０２のみが他の配線固定部材６０１よりも周方向長さが短くなっている。ただし最も短い配線固定部材６０２の周方向長さがコアユニットの周方向長さよりは長いという点は、いずれの実施例とも同様である。【００４７】
配線固定部材602の周方向長さを短くしているのは、渡り線150を引出部310からハウジング外部へ引き出す作業を行う空間を確保するためである。【００４８】
このように、周方向長さの異なる複数の配線固定部材を用いることで、より作業性が向上する。【００４９】
なお、本発明の回転電機は、電動機（モータ）しても発電機（ジェネレータ）としても適用することができるものである。
【符号の説明】
【００５０】
１００…ステータ、１１０…コア、１２０…ボビン、１３０…コイル、１４０…引出線、１５０…渡り線、２００…ロータ、２１０…ロータベース、２２０…マグネット、３００…ハウジング、３０１…渡り線引出穴、４００…エンドブラケット、４１０…軸受、５００…下型、５１０…内径型、５２０…上型、６００、６０１、６０２…配線固定部材。
【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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