(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータの発生する回転力を外部に伝達する出力軸と、円形コイルと、前記出力軸方向に複数積み重なったステータとを備え、
該複数のステータはそれぞれ前記出力軸方向に対して垂直方向に分割された２つのステータコアが向き合って前記円形コイルを内蔵するように構成されている電動機において、
前記各ステータを構成する複数のステータコアはそれぞれ圧粉磁心により一体成型され、
前記複数のステータコアのうち、両端に配置された２つのステータコア以外の複数のステータコアは、それぞれ複数の爪型磁極と、コイル端部を外部に引き出す切り欠き部とを備えた同一形状であり、該同一形状に成形されたステータコアは、向かい合わされて互いの爪型磁極が交互になるように対向されており、
前記両端に配置された２つのステータコアは、同一形状であり、それぞれベアリングを介して前記出力軸を保持して該ベアリングを収納する部位をそれぞれ圧粉磁心により一体成型した
ことを特徴とする電動機。
【請求項２】
請求項１記載の電動機において、
前記ベアリングを収納する部位は、前記両端部に配置された２つのステータコアのそれぞれ内側または外側に配置された
ことを特徴とする電動機。
【請求項３】
請求項１記載の電動機において、
前記出力軸が接続される負荷機械と結合するための基準となるガイド部を、前記両端に配置された２つのステータコアの外側に、それぞれ圧粉磁心により一体成型した
ことを特徴とする電動機。
【請求項４】
請求項１記載の電動機において、
前記複数のステータコアのそれぞれに、該複数のステータコアを結合するための複数の穴機構を外周部に設け、該複数の穴機構は前記複数のステータコアがそれぞれ有する磁極に対して所定の距離あるいは角度を保ち配置し、圧粉磁心により一体成型した
ことを特徴とする電動機。
【請求項５】
請求項１記載の電動機において、
前記複数のステータはＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３つのステータコアであり、前記複数のステータコアのそれぞれに、該複数のステータコアを構成する複数のステータコアを結合するための複数の長穴機構を外周部に設け、前記３つのステータコアがそれぞれの相間の位相が１２０度となって配置された状態で前記複数のステータコアに設けられた穴機構同士が通じて形成される複数の通し穴にボルトを通すことにより前記複数ステータコアを結合する
ことを特徴とする電動機。
【請求項６】
請求項１記載の電動機において、
前記複数のステータコアのそれぞれに、該構成する複数のステータコアを所定個数のボルトを通して結合するための前記所定個数の穴機構を外周部に具備し、
前記所定個数の穴機構のそれぞれは、前記ステータコアが所定の角度を持って積み重なった状態で、前記複数のステータスコイルのそれぞれの前記穴機構同士が重なって前記ボルトを通すための前記所定個数の通し穴を形成する長さとし、
該所定個数の通し穴に前記所定個数にボルトを通すことにより前記複数のステータスコアを結合し、
前記複数ステータコアのそれぞれの前記穴機構は、圧粉磁心により一体成型した
ことを特徴とする電動機。
【請求項７】
請求項１記載の電動機において、
前記対称性がある同一形状に成型されたステータコアを、各ステータコアの互いの爪型磁極が交互になるよう対向して向かい合わせることにより、前記円形コイルのコイル端部４２１と４２２は、各々ステータコアの外周部に設けられた切欠き部５３１、５４１から外部に引き出される
ことを特徴とする電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、出力軸を固定するベアリングを収納できる電動機を提供する技術に係わるものである。
【背景技術】
【０００２】
複数に分割されたコアにより構成されたステータから成る電動機において、出力軸方向に対して垂直方向に分割されたステータコア有し、その複数のステータコアを出力軸方向に積み重ねることで多相のステータを構成する電動機提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この具体例として図８を用いて説明する。図８は、特許文献１に示される爪型磁極を持つクローポール型電動機を３相化した場合の概略構成図である。ステータコア５１、５２は互いの爪型磁極が交互になるよう対向させて積みかさねるもので、その間にリング型コイル４１を巻くことで１相分のステータが実現されている。同様にステータコア５３、５４、ステータコア５５、５６で他の２相分のステータとし、全部で３相電動機としている。このように各ステータコアだけでは、積み重ねた方向に結合させる手段が無いため、エンドブラケット２０１、２０２、およびフレーム３０１にて結合させている。また、エンドブラケット２０１、２０２は、それぞれ、出力軸１を押さえるベアリング３１、３２を収納する部分を要している。
【０００４】
すなわち、上記従来の技術等においては、複数のステータコアを積み重ねた場合、各々のステータコアを結合する手段が無く、また、電動機の出力軸を固定するベアリングを収納するためのエンドブラケットやフレームといった別の部材を必要とし、コストが高くなるという問題がある。
【特許文献１】特開２００１−１６１０５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記、問題に鑑み、本発明は、出力軸方向に対して垂直方向に分割されたステータコア有し、その複数のステータコアを積み重ねることで多相のステータを構成する電動機において、出力軸を固定するベアリングを収納するためのエンドブラケットやフレームなどの別の部材を必要としない構造を有する電動機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】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するために、上記複数のステータコアのうち、両端部のステータコアに、ベアリングを収納する機構と、出力軸が接続される負荷機械と結合するための基準となるガイド機構（インロー接合機能に相当）とを有する構造とするとともに、圧粉磁心を用いてこの形状を有するステータコアを３次元的に一体成型する。
【０００７】
また、本発明は、上記圧粉磁心を用いて３次元的に一体成型した複数のステータコアの全てに、該複数のステータコアを結合するための複数の通し穴を外周部に形成し、該複数の通し穴は該ステータコアの磁極に対して所定の距離あるいは角度を保って配置し、この通し穴に締結手段を挿通して一体化する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、複数のステータコアのうち、両端部のステータコアに、ベアリングを収納する機構ならびに負荷機械と結合のためのガイド機構を圧粉磁心により一体成型することができるため、エンドブラケットといった従来ベアリングを収納する別部品が不要になることから価格を安くすることができる。
【０００９】
また、圧粉磁心により一体成型する全てのステータコアの外周部に、全てのステータコアを結合する通し穴を設けて締結手段により一体化することができるので、エンドブラケットやフレームといった別部品が不要になることから価格を安くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の実施の形態の概要を説明する。本発明は、ロータの発生する回転力を外部に伝達する出力軸と、該出力軸方向に対して垂直方向に複数に分割されたステータコアを複数積み重ねることで多相化された多相ステータと、該出力軸と該ステータコアの間にベアリングを具備した電動機のステータコアにおいて、各ステータコアを圧粉磁心により一体成型し、該多相ステータの両端部となる各々のステータコアに前記ベアリングを収納する部位を一体成型した。
【００１１】
本発明は、上記電動機のステータにおいて、  前記両端部のステータコアに一体化される前記ベアリングを収納する部位は、該両端部のステータコアの内側または外側に配置され、粉磁心により一体成型した。本発明は、上記電動機のステータにおいて、  前記電動機の出力軸が接続される負荷機械と結合するための基準となるガイド部を、該両端部のステータコアの外側に、圧粉磁心により一体成型した。
【００１２】
本発明は、上記電動機のステータにおいて、上記多相ステータを構成する複数のステータコアの各々において、該複数のステータコアを結合するための複数の穴機構を外周部に設け、該複数の穴機構は該ステータコアの磁極に対して所定の距離あるいは角度を保ち配置され、圧粉磁心により一体成型した。さらに、本発明は、上記電動機のステータにおいて、上記多相ステータを構成する複数のステータコアの各々に複数のステータコアを結合するための複数の長穴機構を外周部に設け、該複数のステータコアが所定の角度を持って積み重ねた場合にも、該複数の長穴機構は該複数の全てのステータコア磁極に対して共通部分ができるような長さとするとともに、該複数の長穴機構は該ステータコアの磁極に対して所定の距離あるいは角度を保ち配置され、圧粉磁心により一体成型した。
【００１３】
本発明を実施するための最良の形態を図１〜図７を用いて説明する。
【実施例１】
【００１４】
本発明の一実施形態である電動機の全体構造を図１に示し、そのステータ１相分（真中のＶ相）の構成について斜視図である図２を用いて説明する。この電動機は、爪型の磁極をもつクローポール型電動機を基にした構造である。本発明のステータの１相分は、図２に示すように、形状円形のステータコア５３、５４の内周部には、各々爪型磁極５３２、５４２が所定の間隔をもって配置され、さらに、コイル４２のコイル端部４２１，４２２を外部に引き出す切り欠き部５３１，５４１が形成され、圧粉磁心により一体に成型されている。円形コイル４２はステータコア５３，５４の外周部と内周にある爪型磁極５３２，５４２との間に配置される。このステータコア５３，５４は互いの爪型磁極が交互になるよう対向し、円形コイル４２を内蔵する構造で密着させることで１相分のステータとなる。なお、円形コイル４２のコイル端部４２１と４２２は、各々ステータコア５３、５４の外周部に設けられた切欠き部５３１、５４１から外部に引き出されるものである。ここで、ステータコア５３と５４は対称性があるため、圧粉磁心により同一形状に成型されたコアを向かい合わせることで実現できる。
【００１５】
図１は、上記ステータを３個積み重ねて三相電動機を構成した場合の断面図および右側面図である。この三相電動機は、ステータコア８１、５２で他の１相のステータ（Ｕ相）を、また、ステータコア８２、５５でもうひとつの他の１相のステータ（Ｗ相）を構成しており、各々円形コイル４１、４３を内蔵して構成される。前述のＶ相ステータとこれらＵ相およびＷ相のステータを積み重ねて三相ステータを形成するが、その積み重ねる角度の関係は、それぞれが爪磁極を基準に電機角にして１２０度づつ回転した位置で積み重ねる。
【００１６】
全ステータコアのうち両端部のステータコア８１、８２は、対称の形状であり、その内側にはステータコア５３の持つ爪型磁極５３２と同等な爪型磁極とともに、ボールベアリング３１，３２を収納し保持できるような機構を備えている。さらに、ステータコア８１、８２の外側になる部分には、出力軸１によって結合される負荷機械との接続を容易にするための負荷機械結合用基準ガイド（以下、単にガイド機構という）８１１（インロー接合機能に相当）をも併せ持って構成している。
【００１７】
ボールベアリング３１，３２を介してステータコア８１，８２に支持される出力軸１は、ロータ２と結合されており、ロータ２が発生する回転力を、負荷機械に伝達する。このようにステータコア５２〜５５、８１、８２で構成されたステータは、軸方向の結合力がないため、フレーム６１，６２を用いて固定する。つまり、フレーム６１、６２は、有底円筒形状をしており、円形の底に前記ボールベアリング収納部およびガイド機構８１１が挿通される円形の穴を有するもので、これら２つのフレーム６１，６２を両端部のステータコア８１、８２の双方から被せ、通しボルト７１〜７３の３本で固定している。このため、フレーム６１，６２の外周部には、通しボルト７１〜７３を通すことのできる穴を持っている。
【００１８】
なお、本実施例では、フレーム６１、６２の形状を円筒形としているが、内周がステータコアに密着できるような形状であれば外周の形状は自由に選択することができる。また、双方のフレームを固定する通しボルトの数も自由に選択することも可能であることは明白である。
【００１９】
本実施例によれば、全ステータコアのうちステータコア５２〜５５は同一形状であり、また、ステータコア８１と８２は同一形状のため、圧粉磁心で成型する場合には、２種類の金型をよういすることによって全てのステータコアを成型できるという効果がある。
【実施例２】
【００２０】
実施例２について図３を用いて説明する。なお、図３において図１，２と同一の符号は同一機能を有するものを示している。上記の実施例１では、ボールベアリング３１，３２が両端部のステータコア８１，８２の内側に配置されるのに対して、本実施例では、両端部のステータコア９１，９２の外側に配置されるようにしたものである。つまり、両端部のステータコア９１、９２は対称の形状を有しており、その内側には図２に示されるステータコア５３の持つ爪型磁極５３２と同等な爪型磁極を備えている。更に、ステータコア９１、９２の外側には、ボールベアリング３１，３２が収納、保持できるような機構と共に結合される負荷機械との接続を容易にするためのガイド機構８１１（インロー接合機能に相当）をも併せ持って構成している。
【００２１】
本実施例によれば、ボールベアリング３１、３２をステータコア９１、９２の外側に配置することで、ボールベアリング３１、３２の径の大きさを内側にある爪型磁極の径よりも大きく取ることが可能となるため、ボールベアリング３１、３２の径の大きさを自由に選択できるという効果がある。
【００２２】
また、出力軸１に加わる軸方向の力に対して、各々のステータコア９１，９２に加わる力は、各々がモータの中心側に働くことになる。そのため、通常金属より機械的強度に劣ると言われている圧粉磁心を用いた場合においても、その強度を確保できるという効果がある。
【実施例３】
【００２３】
図４および図５を用いて実施例３について説明する。なお、図４において図１と同一の符号は同一機能を有するものである。本実施例は、上記の実施例１、実施例２におけるフレーム６１，６２をも無くし、ステータコアを結合するための通し穴群１０８を、ステータコア自体の外周部に設けるようにしたものである。つまり、ステータコア１０１〜１０６の構造は、外周部の通し穴部分を除き、それより内側の構造は図１のステータコア８１、５２〜５５、８２と同一である。この通し穴群１０８のうち３箇所に通しボルト７１〜７３を挿通して締めることで、全てのステータコア１０１〜１０６を一体に締結固定している。なお、本実施例では、通しボルト７１から７３の３本によりステータコア１０１〜１０６を締結固定しているが、通し穴群１０８は全て利用できるため、固定位置と数は自由に選択できることは明らかである。
【００２４】
ここで、各ステータコア１０１〜１０６の外周に設ける通し穴群１０８のピッチθｈは、下記（１）式のようになる。
【００２５】
θｈ＝３６０°／（３×Ｐ）…（１）
但し、Ｐ：１相あたりの爪磁極数
【００２６】
次に、この通し穴ピッチθｈの関係を、図５を用いて説明する。各相毎に対向する爪磁極の間隔は電気角にして１８０°とする必要がある。つまり、図５に示すように、Ｕ相ステータステータコア１０１と１０２、Ｖ相ステータステータコア１０３と１０４、Ｗ相ステータステータコア１０５と１０６が対となり、等間隔で爪磁極が配置される。また、相間の位相は１２０°となるため、Ｕ相ステータに対してＶ相ステータは電機角にして１２０°の位相を持って配置する必要があり、つまり、対向するＶ相ステータコア１０３と１０４の配置は図５のようになる。更に、Ｕ相ステータに対してＶ相ステータは電機角にして２４０°の位相を持って配置する必要があり、つまり、対向するＷ相ステータコア１０５と１０６の配置は図５のようになる。
【００２７】
なお、図５においては、爪磁極位置と通し穴位置を同じにしているが、θｈの間隔を保てば爪磁極と通し穴は同位置にする必要はないことは明らかである。
【００２８】
なお、本実施例では圧粉磁心で成型されたステータコアが剥き出しになるため、これを保護するため表面にモールド等の表面処理することも可能である。
【００２９】
本実施例によれば、各ステータコアの外周に設ける通し穴群１０８は全て固定用に利用できるため、固定位置と数を自由に選択できるという効果がある。
【００３０】
また、全ステータコアのうちステータコア１０１、１０６、ならびにステータコア１０２〜１０５は同一形状で実現できるため、圧粉磁心で成型する場合には２種類の金型にてステータコアを成型できるという効果がある。
【実施例４】
【００３１】
図６および図７を用いて実施例４について説明する。なお、図６と図７において図１と同一の符号は同一機能を有するものである。本実施例は、上記の実施例３ではステータコアの全外周部に等間隔に通し穴を設けた構成に対して、各ステータコアが所定の角度（電気的位相差）を持って積み重ねられた場合でも、全てのステータコアの持つ通し穴が重なりボルトを通すことができる最低限の通し穴を設けたものである。図６では各ステータコア１１１〜１１６が上述のように所定の角度を持って重ねられても共通化できる範囲Ａの部分に円周上に延びる長穴１１７，１１８，１１９を設けた構造としている。図６では固定個所を３箇所としているため、１２０度の角度を持った長穴１１７〜１１９の各々に、通しボルト７１〜７３を用いて全ステータコア１１１〜１１６を固定している。なお、ステータコア１１１〜１１６の構造は外周部の長穴部分を除き、それより内側の構造は図４のステータコア１０１〜１０６と同一である。
【００３２】
次に、この長穴の大きさと位置関係を図７により説明する。長穴１１７近傍の各ステータコア１１１〜１１６の爪磁極位置と長穴位置を示している。各ステータコア１１１〜１１６の持つ爪磁極位置関係は、上述の図５と同様に角度のピッチθｈとなる。ここで、電気角１２０°の位相差で配置される各相ステータコアに共通部が存在する最小限の範囲Ａは、角度θｈの５倍の長さとなる。これにより、各ステータコア１１１〜１１６が全て重なり合う範囲に通し穴が存在することになり、この位置に通しボルト７１によりステータコアを固定するものである。なお、Ｕ相ステータを例にすると、ステータコア１１３と１１４は対向して配置されるもので、つまり、ステータコア１１４を裏返してみればステータコア１１３と、磁極位置および長穴の位置は一致するため両者は同一形状であることがわかる。
【００３３】
本実施例によれば、各ステータコアの外周に設ける長穴の大きさは、全てのステータコアが重なり合う最小限の大きさであることから、機械的強度が弱い圧粉磁心を用いて成型した場合にも、全周に穴を設ける場合よりその強度を向上できるという効果がある。
【００３４】
また、全ステータコアのうちステータコア１１１と１１６、ならびにステータコア１１２〜１１５は同一形状で実現できるため、圧粉磁心で成型する場合には２種類の金型のみでステータコアを成型できるという効果がある。
【００３５】
実施例２に示したボールベアリング３１，３２を収納する部位を両端部のステータコア９１，９２の外側に設ける構成は、実施例３および実施例４にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施例１にかかる電動機の構造を説明する図。
【図２】本発明の実施例１にかかるＵ相ステータの構造を説明する図。
【図３】本発明の実施例２にかかる電動機の構造を説明する図。
【図４】本発明の実施例３にかかる電動機の構造を説明する図。
【図５】実施例３のステータ固定用穴の配置を説明する図。
【図６】本発明の実施例４にかかる電動機の構造を説明する図。
【図７】実施例４のステータ固定用穴の配置を説明する図。
【図８】従来の電動機の構造を説明する図。
【符号の説明】
【００３７】
１  出力軸
２  ロータ
３１，３２  ボールベアリング
４１〜４３  円形コイル
５１〜５５  ステータコア
６１、６２  フレーム
７１〜７３  通しボルト
８１，８２  端部ステータコア
９１，９２  端部ステータコア
１０１，１０６  端部ステータコア
１０２〜１０５  ステータコア
１１１，１１６  端部ステータコア
１１２〜１１５  ステータコア
１０８  ステータコア固定用穴群
１１７〜１１９  ステータコア固定用長穴
８１１  負荷機械結合用基準ガイド
【図１】
0004641882.tif 000002
【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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