(57)【要約】【課題】簡単な構成でコイルの装着も容易であり、しかも高出力時の応力に耐え得るアキシャルモータ用ステータ及びその関連技術を提供する。【解決手段】このアキシャルモータ用ステータ１１では、ステータ本体１１の本体部１１ａにロータ３側に向けて突設されたティース部１１ｂに駆動用のコイル１３を外挿して装着する。本体部１１ａ及びティース部１１ｂは圧粉磁性体で形成されている。ティース部１１ｂは、その圧入部１１ｅを本体部１１ａの保持凹部１１ｄ内に圧入して固定する。【選択図】図1
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ内においてロータと軸方向に対向して配置されるアキシャルモータ用ステータであって、
前記ロータに対向して配置される本体部と、
前記本体部から前記ロータ側に向けて突設され、その外周部に駆動用のコイルが外挿されて装着される突出部と、
を備えることを特徴とするアキシャルモータ用ステータ。
【請求項２】
請求項１に記載のアキシャルモータ用ステータにおいて、
前記突出部は磁性体により形成されていることを特徴とするアキシャルモータ用ステータ。
【請求項３】
請求項２に記載のアキシャルモータ用ステータにおいて、
前記本体部は磁性体により形成されていることを特徴とするアキシャルモータ用ステータ。
【請求項４】
請求項２又は３に記載のアキシャルモータ用ステータにおいて、
前記突出部は、金属磁性粉末、又は所定の被膜で覆った金属磁性粉末を樹脂で結合した圧粉磁性体により形成されていることを特徴とするアキシャルモータ用ステータ。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載のアキシャルモータ用ステータにおいて、
前記本体部と前記突出部とは別々に形成されて固着されていることを特徴とするアキシャルモータ用ステータ。
【請求項６】
請求項５に記載のアキシャルモータ用ステータにおいて、
前記本体部には、前記突出部の底部側の圧入部が圧入されて固定される保持凹部が設けられていることを特徴とするアキシャルモータ用ステータ。
【請求項７】
請求項４に記載のアキシャルモータ用ステータであって、
前記本体部と前記突出部とは前記圧粉磁性体により一体に形成されていることを特徴とするアキシャルモータ用ステータ。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかに記載のアキシャルモータ用ステータを備えることを特徴とするアキシャルモータ。
【請求項９】
請求項８に記載のアキシャルモータは、自動車の車輪を駆動する車輪駆動用モータであり、
前記ステータは、前記車輪の車軸側に設けられ、
前記ロータは、前記車輪のホイール部に設けられることを特徴とするアキシャルモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アキシャルモータ用ステータ及びその関連技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
アキシャルモータでは、大きな出力トルクを得ようとすると、ステータのコイル装着部には磁界の作用により回転方向及び軸方向に対する大きな力がかかるため、ステータのコイル装着部の機械的強度等が大きな課題となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
そこで、本発明の解決すべき課題は、簡単な構成でコイルの装着も容易であり、しかも高出力時の応力に耐え得るアキシャルモータ用ステータ及びその関連技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の課題を解決するため、請求項１の発明では、モータ内においてロータと軸方向に対向して配置されるアキシャルモータ用ステータであって、前記ロータに対向して配置される本体部と、前記本体部から前記ロータ側に向けて突設され、その外周部に駆動用のコイルが外挿されて装着される突出部とを備える。
【０００５】
また、請求項２の発明では、請求項１の発明に係るアキシャルモータ用ステータにおいて、前記突出部は磁性体により形成されている。
【０００６】
また、請求項３の発明では、請求項２の発明に係るアキシャルモータ用ステータにおいて、前記本体部は磁性体により形成されている。
【０００７】
また、請求項４の発明では、請求項２又は３の発明に係るアキシャルモータ用ステータにおいて、前記突出部は、金属磁性粉末、又は所定の被膜で覆った金属磁性粉末を樹脂で結合した圧粉磁性体により形成されている。
【０００８】
また、請求項５の発明では、請求項１ないし４のいずれかの発明に係るアキシャルモータ用ステータにおいて、前記本体部と前記突出部とは別々に形成されて固着されている。
【０００９】
また、請求項６の発明では、請求項５の発明に係るアキシャルモータ用ステータにおいて、前記本体部には、前記突出部の底部側の圧入部が圧入されて固定される保持凹部が設けられている。
【００１０】
また、請求項７の発明では、請求項４の発明に係るアキシャルモータ用ステータであって、前記本体部と前記突出部とは前記圧粉磁性体により一体に形成されている。
【００１１】
また、請求項８の発明では、請求項１ないし７のいずれかの発明に係るアキシャルモータ用ステータを備える。
【００１２】
また、請求項９の発明では、請求項８の発明に係るアキシャルモータは、自動車の車輪を駆動する車輪駆動用モータであり、前記ステータは、前記車輪の車軸側に設けられ、前記ロータは、前記車輪のホイール部に設けられる。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に記載の発明によれば、ステータの本体部にロータ側に向けて突設された突出部に駆動用のコイルを外挿して装着する構成であるため、簡単な構成によりコイルを強固に支持固定することができるとともに、コイルの装着も容易である。その結果、簡単な構成でコイルの装着も容易であり、しかも高出力時の応力に耐え得るアキシャルモータ用ステータを提供できる。
【００１４】
請求項２に記載の発明によれば、コイルが外挿されて装着されるステータの突出部をコイルの磁心としても機能させることができ、ロータ駆動用の磁界を効率よく発生させることができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明によれば、突出部及び本体部が磁性体により形成されているため、コイルによって生成された磁界を突出部及び本体部によって効率よく導くことができ、磁気エネルギーを効率よく利用することができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明によれば、圧粉磁性体は、優れた磁気特性を有するとともに、鉄損が小さく、金型による形状形成が容易であり、また磁気特性が等方的であるため、磁心として機能する突出部を容易に形成することができ、この圧粉磁性体を用いることによって、軸方向に対向するステータとロータ間に磁気回路を効率よく形成することができ、モータの効率及び出力等の向上が図れる。
【００１７】
請求項５に記載の発明によれば、本体部と突出部とが別々に形成されて固着されているため、各パーツ（本体部及び突出部）の形状を簡単化することができ、各パーツの形成を容易に行うことができる。
【００１８】
請求項６に記載の発明によれば、本体部の保持凹部に突出部の底部側の圧入部を圧入して固定する構成であるため、本体部と突出部との組み立て及び固定を容易に行うことができる。
【００１９】
請求項７に記載の発明によれば、本体部と突出部とが圧粉磁性体により一体に形成されているため、部品点数を削減して製造工程の簡略化が図れるとともに、突出部と本体部とを別々に形成して固着する構成に比して、ステータの機械的強度の向上が図れる。
【００２０】
請求項８に記載の発明によれば、ステータの構成を簡単化でき、コイルの装着も容易であり、しかもステータのコイル装着部が大出力時の応力に耐え得るアキシャルモータを提供できる。
【００２１】
請求項９に記載の発明によれば、請求項８に記載の発明に係るアキシャルモータのステータを車軸側に設け、ロータを車輪のホイール部に設ける構成であるため、車輪の軸部回りの空間を有効に利用してアキシャルモータを設けることができるとともに、小型で高出力の車輪駆動機構を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る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１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。
【００２３】
ステータ１は、図１及び図２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。
【００２４】
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ともに、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。
【００２５】
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われる。
【００２６】
このような圧粉磁性体は、優れた磁気特性を有するとともに、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。
【００２７】
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３に示すように組み立てられる。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３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、圧入後は図４に示すように保持凹部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。
【００２８】
ティース部１１ｂが本体部１１ａに固着されると、図３及び図４に示すように、コイル１３がティース部１１ｂに外挿されて固定される。
【００２９】
コイル１３は、図５に示すように、断面平角形の細長い銅板２１がエッチワイズに集中巻きされて構成されている。巻回されて積層された銅板２１間は、絶縁フィルム等で絶縁されている。また、このように構成されたコイル１３は、絶縁コート等の絶縁処理が施される。このようなコイル１３は、電気接合部の引き出しが容易であるとともに、細線巻きのコイルに比して放熱効率がよいという利点がある。変形例として、通常の断面円形の細い導体線を集中巻したものをコイル１３として用いてもよい。
【００３０】
ロータ３は、図６に示すように、略円盤状のロータ本体２５と、そのロータ本体２５に取り付けられる複数（例えば、４個）の永久磁石２７を備えてそれぞれ構成されている。ロータ本体２５におけるステータ１との対向面には、永久磁石２７の埋め込み用の凹状の複数の磁石保持部（貫通孔でもよい）２５ａが周方向に間隔をあけてそれぞれ設けられている。ロータ本体２５の中央部には、回転軸９が挿入固定される貫通孔２５ｂが設けられている。永久磁石２７は、保持部２５ａに嵌め込まれて固定される。ロータ３において永久磁石２７は、隣接する永久磁石２７同士で極性が逆になるようにＮ、Ｓが交互に配置されている。また、ロータ本体２５は磁性体材料によって形成されるのであるが、このロータ本体２５についても、上記圧粉磁性体により形成してもよい。
【００３１】
そして、ロータ３の駆動は、ステータ１の各コイル１３に与えられた駆動用の電流（例えば、交流電流）によって生成される磁界と、各ロータ３の各永久磁石２７によって生成される磁界との相互作用によって行われる。
【００３２】
この駆動の際、ティース部１１ｂの後方側（ロータ３と反対側）には磁性体（圧粉磁性体）で形成された本体部１１ａがあるため、図４に示すように、コイル１３によってコイル１３の後方側に生成される磁界Ｈを、本体部１１ａによって効率よく導くことができ、磁界Ｈが空気中等に漏れてエネルギーロスが生じるのが防止される。
【００３３】
以上のように、本実施形態によれば、ステータ本体１１の本体部１１ａにロータ３側に向けて突設されたティース部１１ｂに駆動用のコイル１３を外挿して装着する構成であるため、簡単な構成によりコイル１３を強固に支持固定することができるとともに、コイル１３の装着も容易である。その結果、簡単な構成でコイル１３の装着も容易であり、しかもステータ１のコイル装着部が高出力時の応力に耐え得るアキシャルモータを提供できる。
【００３４】
また、ティース部１１ｂが圧粉磁性体で形成されているため、ティース部１１ｂをコイル１３の磁心としても機能させることができ、ロータ３駆動用の磁界を効率よく発生させることができる。
【００３５】
また、ティース部１１ｂ及び本体部１１ａが圧粉磁性体により形成されているため、コイル１３によって生成された磁界をティース部１１ｂ及び本体部１１ａによって効率よく導くことができ、磁気エネルギーを効率よく利用することができる。
【００３６】
また、圧粉磁性体は、優れた磁気特性を有するとともに、鉄損が小さく、金型による形状形成が容易であり、また磁気特性が等方的であるため、ステータ本体１１の本体部１１ａ及びティース部１１ｂを容易に形成することができ、この圧粉磁性体を用いることによって、軸方向に対向するステータ１とロータ３間に磁気回路を効率よく形成することができ、モータの効率及び出力等の向上が図れる。
【００３７】
また、本体部１１ａとティース部１１ｂとが別々に形成されて固着されているため、各パーツ（本体部１１ａ及びティース部１１ｂ）の形状を簡単化することができ、各パーツの形成を容易に行うことができる。
【００３８】
また、本体部１１ａの保持凹部１１ｄにティース部１１ｂの底部側の圧入部１１ｅを圧入して固定する構成であるため、本体部１１ａとティース部１１ｂとの組み立て及び固定を容易に行うことができる。
【００３９】
＜第２実施形態＞
図７は、本発明の第２実施形態に係る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要部断面図である。本実施形態に係るアキシャルモータが上記第１実施形態に係るアキシャルモータと実質的に異なる点は、ステータ本体１１のティース部１１ｂの構成に関する点のみであり、互いに対応する部分には同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００４０】
本実施形態では、図７に示すように、ステータ本体１１の本体部１１ａと各ティース部１１ｂとが、上記の圧粉磁性体材料を用いた金型成型により一体に形成されている。
【００４１】
このため、本実施形態においては、部品点数を削減して製造工程の簡略化が図れるとともに、ティース部１１ｂと本体部１１ａとを別々に形成して固着する構成に比して、ステータ１１の機械的強度の向上が図れる等の特有の効果が得られる。
【００４２】
＜適用例＞
図８は、上記第１及び２実施形態に係るアキシャルモータが適用された車輪駆動用モータの構成を模式的に示す軸平行断面図である。
【００４３】
本適用例に係る車輪駆動用モータは、図８に示すように、自動車の車輪４１を直接駆動するホイールインモータであり、車輪４１のホイール部４３の内側内周部に設けられている。そして、このモータのステータ１が車輪４１の車軸４５に固定されており、ロータ３がホイール部４３の内側におけるステータ１との対向面に一体的に設けられている。
【００４４】
また、本適用例では、ステータ１が車軸４５とホイール部４３との間に介装されている。このため、ステータ１の外周にはベアリング４７が外嵌されている。そして、ホイール部４３が、ステータ１及びベアリング４７を介して車軸４５に回転自在に軸支されている。なお、図８中の符号４９はタイヤを示している。
【００４５】
以上のように、本適用例によれば、上記第１及び２実施形態に係るアキシャルモータを車輪４１のホイール部４３内に設け、そのステータ１を車軸４１側に設け、ロータ３をホイール部４３に一体的に設け、アキシャルモータにより車輪４１を直接駆動する構成であるため、車輪４１のホイール部４３の内側における軸部回りの空間を有効に利用してアキシャルモータを設けることができるとともに、小型で高出力の車輪駆動機構を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る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。
【図２】図１のアキシャルモータに備えられるステータの正面図である。
【図３】図２のステータの組み立て工程を説明するための断面図である。
【図４】図２のステータの要部断面図である。
【図５】図２のステータに備えられるコイルの斜視図である。
【図６】図１のアキシャルモータに備えられるロータの正面図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る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要部断面図である。
【図８】第１及び第２実施形態に係るアキシャルモータが適用された車輪駆動用モータ（ホイールインモータ）の構成を模式的に示す軸平行断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  ステータ
３  ロータ
１１  ステータ本体
１１ａ  本体部
１１ｂ  ティース部
１３  コイル
２５  ロータ本体
２７  永久磁石
４１  車輪
４３  ホイール部
４５  車軸
【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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