(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状のステータヨークと、前記ステータヨークから径方向外側に向かって突出した複数の外側ティースと、前記外側ティースと同数で前記ステータヨークから径方向内側に向かって突出した複数の内側ティースとを有するステータコアと、前記ステータコアに巻回された複数のコイルとを備えたステータと、
前記外側ティースに空隙を介して対向した外側永久磁石を有する外側ロータと、前記内側ティースに空隙を介して対向した内側永久磁石を有する内側ロータと、
前記外側ロータと前記内側ロータがそれぞれ直結する回転軸を含み、
前記ステータコアは、前記外側ティースの間に構成された外側スロットと、前記内側ティースの間に構成された内側スロットとを有し、
前記コイルは、前記外側スロットと前記内側スロットの間の前記ステータヨークに巻回され、３相スターまたはデルタ状に結線されたトロイダルコイルであり、
前記ステータヨークは、第１の面と第２の面とを貫通する貫通穴を備え、
前記外側スロット、前記内側スロット、前記第１の面、前記第２の面、及び前記貫通穴を一体的に成形するモールド樹脂を備え、
前記第１の面上のモールド樹脂と前記第２の面上のモールド樹脂とは前記貫通孔に充填されたモールド樹脂により連結され、
前記貫通穴は、断面が円形または楕円形であり、前記ステータヨークの径方向長さをＬ、前記内側ティースの最短幅と前記外側ティースの最短幅との短い方をＴとしたとき、
前記貫通穴は、断面の径方向長さが、√（Ｌ２＋Ｔ２）／２±１０％であり、
前記貫通穴は、前記外側ティースの回転方向中央と前記内側ティースの回転方向中央とを結び回転中心を通る直線と前記ステータヨークの中心円弧の交点に設けられるモータ。
【請求項２】
前記貫通穴は、前記ステータヨークの周方向に等間隔に設けられる請求項１記載のモータ。
【請求項３】
前記コイルは、集中巻線方式で巻回される請求項１記載のモータ。
【請求項４】
前記コイルは、前記モールド樹脂によって前記ステータコアに固定される請求項１記載のモータ。
【請求項５】
前記モールド樹脂は、フィラーを含んだ不飽和ポリエステル樹脂である請求項１記載のモータ。
【請求項６】
前記モールド樹脂は、更に取付部を有する請求項１記載のモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ツインロータ型ブラシレスモータに関し、特に、ステータにモールド樹脂を備えた構成に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図４は、従来のツインロータを有するトロイダル方式のブラシレスモータの断面図である。図５は図４における５−５断面を示す断面図である。この従来のモータは、ステータ１１０と内側ロータ１２０と外側ロータ１３０から構成されている。
【０００３】
ステータ１１０は、ステータコア１１１とコイル１１５よりなる。ステータコア１１１は、ステータヨーク１１４と、このステータヨーク１１４に設けられた外側ティース１１２と内側ティース１１３とからなり、外側ティース１１２の間には外側スロット１１６が、内側ティース１１３の間には内側スロット１１７が、それぞれ構成されている。
【０００４】
ステータヨーク１１４にはトロイダル方式の複数の３相コイル１１５が施されている。このコイル１１５は集中巻線方式でステータヨーク１１４に巻回され、外側スロット１１６と内側スロット１１７に収納され、スターまたはデルタ結線される。
【０００５】
内側ロータ１２０は回転軸１２９に直結され、ステータ１１０の内側に回転自在に保持される。内側ロータ１２０は、更に内側ロータフレーム１２３と内側ロータヨーク１２１と内側永久磁石１２２とを有する。また、外側ロータ１３０は、同様に回転軸１２９に直結され、ステータ１１０の外側に回転自在に保持される。外側ロータ１３０は、更に外側ロータフレーム１３３と外側ロータヨーク１３１と外側永久磁石１３２とを有する。
【０００６】
内側ロータ１２０および外側ロータ１３０は、コイル１１５に流れる電流による磁界によって回転する。尚、図４は、ロータコア１２１および１３１の表面に永久磁石１２２および永久磁石１３２をそれぞれ設けた、表面磁石型ロータを示している。このようなトロイダルモータの構成は、例えば特許文献１に開示されている。
【０００７】
ここで、このステータ１１０は、コイル１１５の巻回終了後モールド樹脂１５０で封止される。コイル１１５をステータコア１１１に強固に固定し、防湿性、防滴性を向上するためである。コイル１１５をモールド樹脂１５０により一体成形すると、外側スロット１１６、内側スロット１１７、ステータヨーク１１４の第１の面１４１（図５における紙面上側）、及びステータヨーク１１４の第２の面１４２（図５における紙面下側）が、モールド樹脂１５０で充填される。
【０００８】
一般的なインナーロータ型モータやアウターロータ型モータでは、ステータとロータ間のエアギャップは１個所のみであるため、エアギャップのない側にモールド樹脂を充分に充填して強固な樹脂封止が可能である。しかし本願のようなツインロータ型モータにおいては、ステータの内周側と外周側にエアギャップは２個所存在する。従って、上述のようなエアギャップのない側に樹脂を充分に充填して強固な樹脂封止を行うことは不可能である。
【０００９】
具体的には、ステータヨーク１１４の第１の面１４１上のモールド樹脂と第２の面１４２上のモールド樹脂とは、外側スロット１１６のスロットオープン部（スロットの入り口）と内側スロット１１７のスロットオープン部のみで連結されることとなる。従って、このスロットオープン部を大きくしてモールド樹脂１５０の量を多くしなければ、第１の面１４１上のモールド樹脂と第２の面１４２上のモールド樹脂とが剥離してしまうという課題があった。また、この剥離を避けるためにスロットオープン部を大きくすることは、コギングトルクの増加やモータ効率の低下に繋がり、好ましいことではない。このようにモールド樹脂の剥離を回避しながら、最適なモータ設計を行うことが困難という課題があった。
【特許文献１】日本特許出願特開２００１−３７１３３号公報
【発明の開示】
【００１０】
本発明のモータは次の構成を有する。環状のステータヨークと、このステータヨークから径方向外側に向かって突出した複数の外側ティースと、この外側ティースと同数でステータヨークから径方向内側に向かって突出した複数の内側ティースとを有するステータコアと、このステータコアに巻回された複数のコイルとを備えたステータを含む。さらに、外側ティースに空隙を介して対向した外側永久磁石を有する外側ロータと、内側ティースに空隙を介して対向した内側永久磁石を有する内側ロータと、外側ロータと内側ロータがそれぞれ直結する回転軸を含む。
【００１１】
ステータコアは、外側ティースの間に構成された外側スロットと、内側ティースの間に構成された内側スロットとを有し、コイルは、外側スロットと内側スロットの間のステータヨークに巻回され、３相スターまたはデルタ状に結線されたトロイダルコイルである。
【００１２】
ここで、ステータヨークは、第１の面と第２の面とを貫通する貫通穴を備え、外側スロット、内側スロット、第１の面、第２の面、及び貫通穴を一体的に成形するモールド樹脂を備え、貫通穴の断面形状が円形または楕円形であり、ステータヨークの径方向長さをＬ、内側ティースの最短幅と外側ティースの最短幅との短い方をＴとしたとき、貫通穴は、断面の径方向長さが、√（Ｌ２＋Ｔ２）／２±１０％である。
【００１３】
この構成による本発明のモータは、小型、大トルク、高効率、低コギングトルク、低コストを実現すると共に、第１の面と第２の面とに充填されたモールド樹脂を強固に連結して、剥離を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態におけるツインロータを有するトロイダル方式のブラシレスモータの断面図である。図２は図１における２−２断面を示す断面図である。本実施の形態のモータは、ステータ１０と、このステータ１０の内径側に対向する内側ロータ２０と、外径側に対向する外側ロータ３０とで構成される。
【００１５】
ステータ１０を構成するステータコア１１は、略環状のステータヨーク１４と、このステータヨーク１４から外周方向に突出した外側ティース１２と、外側ティース１２と同数でステータヨーク１４から内周方向に突出した内側ティース１３とから成る。各々の外側ティース１２の間には外側スロット１６が、各々の内側ティース１３の間には内側スロット１７が、それぞれ構成されている。そして、３相スターもしくはデルタ状に結線されトロイダルコイル形式による複数のコイル１５が、外側スロット１６と内側スロット１７の間のステータヨーク１４に集中巻線方式で巻回されている。
【００１６】
外側ティース１２に対向して所定のエアギャップを介して外側ロータ３０が配設されている。同様に、内側ティース１３に対向して所定のエアギャップを介して内側ロータ２０が配設されている。
【００１７】
外側ロータ３０は、外側ロータフレーム３３の内径側に外側ロータヨーク３１が固着され、更にその内径側にリング状の外側永久磁石３２が固着されて構成されている。外側ロータフレーム３３と外側ロータヨーク３１とは、圧入、焼きばめ、もしくは接着等の手段で結合される。外側ロータヨーク３１は所定の形状に打ち抜いた電磁鋼板を積層して成り、磁気回路を構成する。
【００１８】
同様に、内側ロータ２０は、内側ロータフレーム２３の外径側に内側ロータヨーク２１が固着され、更にその外径側にリング状の内側永久磁石２２が固着されて構成されている。内側ロータフレーム２３と内側ロータヨーク２１とは、圧入、焼きばめ、もしくは接着等の手段で結合される。内側ロータヨーク２１は所定の形状に打ち抜いた電磁鋼板を積層して成り、磁気回路を構成する。
【００１９】
そして、内側ロータフレーム２３と外側ロータフレーム３３は、回転軸２９に連結されて、コイル１５に所定の通電を行うことにより、一体に回転する。このように本実施の形態のモータは、内側ロータ２０と外側ロータ３０を有することにより、一般的なインナーロータ型モータやアウターロータ型モータに比べ、高トルク、高出力が実現できる。
【００２０】
次に、本実施の形態のモータのステータ１０は、コイル１５巻回後、モールド樹脂５０で一体成形されている。これはコイル１５をステータコア１１に固定し、更に防湿、防滴機能を向上させるためである。
【００２１】
ステータコア１１のステータヨーク１４には、軸方向に貫通する複数の貫通穴１８を備えている。コイル１５をモールド樹脂５０により一体成形すると、外側スロット１６、内側スロット１７、ステータヨーク１４の第１の面４１（図２における紙面上側）、ステータヨーク１４の第２の面４２（図２における紙面下側）、及び貫通穴１８が、モールド樹脂５０で充填される。ステータヨーク１４の第１の面４１上のモールド樹脂５０と第２の面４２上のモールド樹脂５０とが、貫通穴１８に充填されたモールド樹脂５０で連結されることになる。モータ小型化のために、第１の面４１と第２の面４２とに成型されるモールド樹脂は、極力薄くすることが好ましいが、貫通穴１８に充填されたモールド樹脂５０での連結により剥離を防止することができる。なお、第２の面４２に成型されたモールド樹脂５０に連結して、取付部５１が一体に成型されている。この取付部５１は、他の部品の取付やこのモータの機器への取付に利用される。
【００２２】
ここで、この複数の貫通穴１８は、外側ティース１２の回転方向中央と内側ティース１３の回転方向中央とを結び回転中心を通る直線６１とステータヨーク１４の中心円弧６２の交点に設けられる。この貫通穴１８の断面形状は円形または楕円形が好適であり、その径方向長さは、ステータヨーク１４の径方向長さをＬとし、内側ティース１３の最短幅と外側ティース１２の最短幅との短い方をＴとしたとき、√（Ｌ２＋Ｔ２）／２±１０％とする。この貫通穴１８の径方向長さをこの数値より大きくすると、ステータヨーク１４が磁気飽和を起こしモータトルクが低下する恐れがある。逆に貫通穴１８の直径をこの数値より小さくすると、成型時にモールド樹脂の流れが悪くなり、強度が低下する。なおこの貫通穴１８の断面形状は、四角形、長方形、三角形等、適宜採用可能である。
【００２３】
モールド樹脂５０は、フィラーを含んだ不飽和ポリエステルが好適である。成型時の流動性と強度が優れているためである。
【００２４】
次に、図３はティース先端幅とコギングトルクとの関係を示す図である。破線は、内側ロータ２０のみが存在すると仮定した場合の内側ティース１３のティース先端幅とコギングトルクの関係を示す。実線は、外側ロータ３０のみが存在すると仮定した場合の外側ティース１２のティース先端幅とコギングトルクの関係を示す。ティース先端幅が大きくなるとスロットオープン長さ（ティースの最大幅部における隣接ティースとの間隔）が小さくなるので、スロットオープン部分に充填されるモールド樹脂５０の量も低減する。このため、ステータヨーク１４の第１の面４１上に充填されるモールド樹脂５０と、ステータヨーク１４の第２の面４２上に充填されるモールド樹脂５０とを連結する固着力が低減する。
【００２５】
そこで、ステータヨーク１４における軸方向に貫通する複数の貫通穴１８に充填されたモールド樹脂が、ステータヨーク１４の第１の面４１上に充填されるモールド樹脂５０と、第２の面４２上に充填されるモールド樹脂５０とを連結することによって、それらの強固な固着力を実現することができる。特に、コギングトルクを低減するためにスロットオープン長さを小さくする場合には、効果が大きい。
【００２６】
なお本実施の形態においては、この貫通穴１８は各内外ティース１３，１２に対応するステータヨーク１４に等間隔に設けたが、全ての内外ティース１３，１２に対応する位置に設けなくてもよい。適当に間引きしてこの貫通穴１８の数を減らせてもよい。
【００２７】
また、本実施の形態においては、２０極１２コイルの構成を示したが、本発明は、例えば１２極１８コイルの構成等、他の構成にも適用できる。また永久磁石はロータヨークの表面に貼り付ける構成を示したが、本発明は、ロータヨークに永久磁石を埋め込む形式のいわゆる埋め込み磁石型モータ（ＩＰＭモータ）にも適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明は、家電製品や電装品など、小型でスペースに制限があり、かつ高出力で高効率、低コストが求められるモータに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態におけるモータの断面図
【図２】図１における２−２断面を示す断面図
【図３】本発明の実施の形態におけるモータのスロットオープンとコギングトルクとの関係を示すグラフ
【図４】従来のモータの断面図
【図５】図４における５−５断面を示す断面図
【符号の説明】
【００３０】
１０    ステータ
１１    ステータコア
１２    外側ティース
１３    内側ティース
１４    ステータヨーク
１５    コイル
１６    外側スロット
１７    内側スロット
１８    貫通穴
２０    内側ロータ
２１    内側ロータヨーク
２２    内側永久磁石
２３    内側ロータフレーム
３０    外側ロータ
３１    外側ロータヨーク
３２    外側永久磁石
３３    外側ロータフレーム
４１    ステータヨークの第１の面
４２    ステータヨークの第２の面
５０    モールド樹脂
５１    取付部
【図１】
0005287241.tif 000002
【図２】
0005287241.tif 000003
【図３】
0005287241.tif 000004
【図４】
0005287241.tif 000005
【図５】
0005287241.tif 000006