(57)【要約】  コアとコイルとボビンにより形成される複数のコアユニットが、回転軸を中心としてハウジング内周面に沿って環状に配置された固定子と、回転軸径方向に所定のギャップを介してコアの端面と面対向する回転子とを有するアキシャルギャップ型回転電機であって、ボビンは、筒型形状をなし、筒型形状の上下に外周方向にわたり所定分延伸したつば部を有し、ボビンのつば部の内周方向の先端部に切欠き部を設け、鋭角形状をなすようにした。また、ボビンの外周方向の近傍の側面部に、ほぼ円形形状の切欠き部を設けるようにした。  これにより、ステータをモールド成形する場合に、樹脂モールドを流れやすくして、コアユニットのボビンの破損を回避することができる。
2018142463.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアとコイルとボビンにより形成される複数のコアユニットが、回転軸を中心としてハウジング内周面に沿って環状に配置された固定子と、回転軸径方向に所定のギャップを介して前記コアの端面と面対向する回転子とを有するアキシャルギャップ型回転電機であって、
前記ボビンは、筒型形状をなし、筒型形状の上下に外周方向にわたり所定分延伸したつば部を有し、
前記ボビンのつば部の内周方向または外周方向の近傍の側面に切欠き部を設けたことを特徴とするアキシャルギャップ型回転電機。
【請求項２】
前記切欠き部は、鋭角形状をなし、前記ボビンのつば部の内周方向の先端に設けたことを特徴とする請求項１記載のアキシャルギャップ型回転電機。
【請求項３】
前記ボビンのモールド形成時の上面にあたるつば部の内周方向の先端部と、前記ボビンのモールド形成時の下面にあたるつば部の内周方向の先端部とに、ともに切欠き部を設け、
前記ボビンのモールド形成時の上面にあたるつば部の内周方向の先端部の切欠き部の切り欠き角度が、前記ボビンのモールド形成時の下面にあたるつば部の内周方向の先端部の切欠き部の切り欠き角度より大きいことを特徴とする請求項１記載のアキシャルギャップ型回転電機。
【請求項４】
前記ボビンのつば部の外周方向の近傍の側面の切欠き部は、ほぼ半円形状、又は、ほぼ半楕円形状をなすことを特徴とする請求項１記載のアキシャルギャップ型回転電機。
【請求項５】
コアとコイルとボビンにより形成される複数のコアユニットが、回転軸を中心としてハウジング内周面に沿って環状に配置された固定子と、回転軸径方向に所定のギャップを介して前記コアの端面と面対向する回転子とを有するアキシャルギャップ型回転電機であって、
前記ボビンは、筒型形状をなし、筒型形状の上下に外周方向にわたり所定分延伸したつば部と、前記ボビンの内筒部の外周を取り囲み上下に一定幅の出っ張りを有する凸部とを有し、
前記ボビンのつば部の内周方向の先端部に切欠き部を設け、前記凸部に当接するようにして、前記切欠き部の前記ボビンの回転軸方向の形状を直線形状にしたことを特徴とす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、ステータ（固定子）をモールド成形する用途に用いて好適なアキシャルギャップ型回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
アキシャルギャップ型回転電機は，円筒状の固定子と円盤状の回転子を、回転軸径方向に所定のエアギャップを介して面対向して配置したものである。固定子は、ハウジング部内周方向に反って配置した複数の鉄心と、これに巻き回されたコイルとを含む。アキシャルギャップ型回転電機は、トルクを発生するギャップ面が、おおよそ径の２乗に比例して増加するため、径方向にギャプを有する機構のラジアルギャップ型と比較して、高能率で薄型形状に好適な回転電機と考えられている。【０００３】
特に、２枚の回転子で一つの固定子を挟み込んだダブルロータ型のアキシャルギャップ型回転電機は，２倍のギャップ面積を確保することができるため、より優れた特性を得られる可能性がある構造として注目されている。このダブルロータ型のアキシャルギャップ型回転電機では、鉄心及びコイルが独立して配置されるため、モールド樹脂でこれらをハウジングに支持固定することが多い。【０００４】
例えば、特許文献１には、複数のコアユニットを一体にして樹脂モールドにより成形する技術が開示されている（段落番号０００６）。また、型７００にコアユニットの最外周の中央付近に突起７０３を設け（段落番号００２５、図５）、樹脂８００の硬化時に、形成される凹部８０２により樹脂の封入圧に対するズレに対応した絶縁性を確保することができるとしている（段落番号００３４、図７）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１６／１７０６０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１は、樹脂モールドの形成時に、型に特徴を持たせて、それによって形成される樹脂の形状によって、コアユニットのズレを防止できるものとしている。【０００７】
一般に、樹脂モールドによって成形する場合には熱硬化性樹脂が使用されることが多い。このような樹脂を用いた場合、樹脂封入工程の後半では、先に注入した樹脂の硬化が始まり隅々まで樹脂を充填するには高圧で樹脂封入をする必要がある。【０００８】
モールドによってステータを成形する際に、樹脂モールドを流れやすくして簡便に製造できるアキシャルギャップ型回転電機が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のアキシャルギャップ型回転電機は、好ましくは、コアとコイルとボビンにより形成される複数のコアユニットが、回転軸を中心としてハウジング内周面に沿って環状に配置された固定子と、回転軸径方向に所定のギャップを介してコアの端面と面対向する回転子とを有するアキシャルギャップ型回転電機であって、ボビンは、筒型形状をなし、筒型形状の上下に外周方向にわたり所定分延伸したつば部を有し、ボビンのつば部の内周方向または外周方向の近傍の側面に切欠き部を設けたようにしたものである。【００１０】
また、好ましくは、切欠き部は、鋭角形状をなし、ボビンのつば部の内周方向の先端に設けたようにしたものである。【００１１】
また、好ましくは、切欠き部は、ほぼ半円形状、又は、ほぼ半楕円形状をなし、ボビンのつば部の外周方向の近傍の側面部に設けたようにしたものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ステータをモールド成形する場合に、樹脂モールドを流れやすくして、コアユニットのボビンの破損を回避することのできるアキシャルギャップ型回転電機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１Ａ】実施形態１に係るアキシャルギャップ型回転電機の概要構成図である（その一）。
【図１Ｂ】実施形態１に係るアキシャルギャップ型回転電機の概要構成図である（その二）。
【図２Ａ】従来技術に係るコアユニットの斜視図である。
【図２Ｂ】従来技術に係るボビンの斜視図である。
【図３】固定子の樹脂モールド成形の様子を示す図である。
【図４】固定子の樹脂モールド成形の要部拡大図である。
【図５】実施形態１に係るボビンの斜視図である。
【図６Ａ】従来技術に係るボビンの上面図である。
【図６Ｂ】従来技術に係るボビンの下面図である。
【図７Ａ】実施形態１に係るボビンの上面図である（その一）。
【図７Ｂ】実施形態１に係るボビンの上面図である（その二）。
【図７Ｃ】実施形態１に係るボビンの上面図である（その三）。
【図８】実施形態２に係るボビンの上面図である。
【図９】実施形態２に係るボビンの下面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図１Ａないし図９を用いて本発明を適用した各実施形態を説明する。
【実施形態１】
【００１５】
先ず、図１Ａ及び図１Ｂを用いて実施形態１に係るアキシャルギャップ型回転電機の全体構成について説明する。
【００１６】
図１Ａの断面図は、実施形態１に係るダブルロータ型アキシャルギャップ型永久磁石同期モータ１（以下、単に「モータ１」という場合がある。）の概要構成を表わしている。
【００１７】
モータ１は、図１Ａに示されるように、ハウジング５０の内周面に沿って配置されたドーナツ形状の固定子１９を、円盤状の２つの回転子３０が、回転軸径方向に所定のエアギャップを介してはさむようにして、それぞれ面対向して配置されている。
【００１８】
回転子３０は、円盤中央が回転軸４０と固定されている。そして、回転軸４０は、固定子１９の中央部分を貫通して配置され、両端部が軸受７０を介してエンドブラケット６０と回転可能に固定されている。また、エンドブラケット６０は、概略円筒形からなるハウジング５０の両開口端部付近で固定される。
【００１９】
さらに、回転子３０は、円形のヨーク３３に、ローターベース３２を介して永久磁石３１を備えている。永久磁石は、回転軸４０方向を中心とする概略扇形の形状からなる複数の平板状の磁石からなり、回転方向に異なる極性の磁石が配置される。なお、永久磁石３１はフェライトを適用するものとするが、これに限るものではない。例えばヨーク３３を省略する構成としてもよい。
【００２０】
モータ１の電機子構成を、図１Ｂの斜視図に示す。固定子１９は、回転軸心Ａを中心方向としてハウジング５０の内周に沿って配置された１２個のコアユニット２０からなる。一つのコアユニット２０が、１スロットを構成するようになっている。また、コアユニット２０同士及びハウジング５０の内周面は、樹脂モールドによって互いに一体的に成形され、固定子に固定されるようになっている（後述）。
【００２１】
次に、図２Ａ、図２Ｂを用いて従来技術に係るコアユニットの構成について説明する。
【００２２】
コアユニット２０は、図２Ａに示されるように、ボビン２２、コア２１及びコイル２３を備えてなる。コア２１は、徐々に幅が大きくなるように成形された金属板が径方向に順次積層されてなる概略台形あるいは三角柱状の形状を有する鉄を主成分とするアモルファス金属である。なお、コア２１の断面形状には、概略台形や三角形以外にも、延長方向に交点を有する二つの斜辺を有する断面であればよい。積層される金属板としては、鉄等であってもよいが、本実施形態ではアモルファスを含有する金属をテープ状に薄板化し、順次回転方向幅を大にして積層することでコア２１を得るようになっている。
【００２３】
ボビン２２は、図２Ｂの斜視図に示されるように、台形柱形状である積層鉄心外周の形状に概略一致する内径となる内筒部２２Ｃを有する台形筒形状の本体部２２Ａと、本体部２２Ａの両端部に設けられて、本体部２２Ａの外筒部と鉛直の全周方向に渡って所定長さ分延伸するつば部２２Ｂとからなる。本体部２２Ａは、コア２１の外径と概略同一あるいは若干大きい内径を有する内筒部２２Ｃに、積層鉄心を挿入した際、コア２１の外周両端部（すなわち、外周上で回転軸心Ａの延伸方向の両端部）近傍を覆うことができる長さを有する。ボビン２２は、コイルと鉄心の絶縁を確保できるものであれば種々の素材を適用できるが、一般には樹脂成形によって提供される。ボビン２２が樹脂の素材のときには、樹脂モールド成形時の封入圧に耐えるようにモールド成形することが重要な課題となる。
【００２４】
つば部２２Ｂの外周方向に設けられる切欠き部２２ａは、コイルの引出線２４を引き出すためのものである。また、本体部２２Ａの内筒部２２Ｃの外周を取り囲むように、上下に一定幅の出っ張りを有する凸部２２ｂが形成されている。
【００２５】
コアユニット２０は、図２Ａに示されように、ボビン２２の本体部２２Ａの内径側にコア２１が挿入され、本体部２２Ａの外周、両端のつば部２２Ｂの間にコイル２３が巻き回されて構成される。
【００２６】
次に、図３及び図４を用いてコアユニット２０同士及びハウジング５０内周と一体に成形する樹脂モールド工程の様子を説明する。
【００２７】
コアユニット２０同士及びハウジング５０内周と一体に成形する樹脂モールドする際には、図３に示されるように、ハウジング５０が、その内径が略一致する下金型６２に挿入され、ハウジング５０の反対側開口から、後に回転軸が貫通するための軸芯空間を形成するための筒状の中金型６１が、下金型６２の中央に配置される。コアユニット２０が、中金型６１を中心として環状に配列される。このとき、ボビンのつば部２２Ｂが、径方向の位置決めや隣接するコアユニット２０との回転軸回転方向の位置決めを行うようになっている。
【００２８】
その後、ハウジング５０の内径と概略一致する外径を有すると共に中金型６１を貫通するために中央に円筒空間を有する上金型が、下金型６２と反対側のハウジング開口から挿入され、コアユニット２０を挟みこんで支持する。その後、上金型及び下金型６２の対向面からモールド樹脂８０が封入されるようになっている。モールド樹脂８０は、図４に示されるように、コアユニット２０間、ハウジング５０内周面、中金型６１方向及びボビンのつば部２２Ｂの回転子３０との対向面上に略隙間なく充填される。このモールド樹脂８０は、成形収縮率が低く、寸法安定性が高い熱硬化性の不飽和ポリエステル樹脂（例えば、ＢＭＣ（Bulk  Molding  Compound））が使われるのが通例である。
【００２９】
次に、図５ないし図７Ｃを用いて実施形態１に係るボビンの形状について説明する。
【００３０】
本実施形態に係るボビン２２は、上面のつば部２２Ｂの外周方向に近い側面の両方向に、ほぼ半円形状、又は、ほぼ半楕円形状の切欠き部２２ｄが形成され、下面のつば部２２Ｂの内周方向の先端部に切欠き部２２ｃが形成され、鋭角形状になっている。ここで、図３に示したように、金型６２に相対する方向がボビン２２の下面となり、それと相対する方、すなわち、モールド樹脂８０がそそぎ込まれる方向がボビン２２の上面となる。
【００３１】
モールド樹脂８０が高圧で充填されるときには、下面の部分から上面にモールド樹脂８０が徐々に満たされ、ボビン２２の上面のつば部２２Ｂの近傍で封入圧が最大となる。ボビン２２は、樹脂（プラスチック）成形のため破損する虞がある。そのため、本実施形態では、モールド樹脂８０の流路を確保し、モールド成形の終盤時において、ボビン２２の上面のつば部２２Ｂの近傍における封入圧を減少させるために、上面のつば部２２Ｂの外周方向に近い側面に切欠き部２２ｄが形成され、下面のつば部２２Ｂの内周方向の先端部に鋭角形状の切欠き部２２ｃを設けたものである（図６Ａの従来技術に係るボビンの上面図と図７Ａの本実施形態に係るボビンの上面図の比較）。
【００３２】
なお、切欠き部２２ｄは、図７Ａでは、半円形形状になっているが、半楕円形形状でもよいし、正方形、長方形の約半分が形成する穴の形状でもよい。
【００３３】
従来技術の下面のつば部２２Ｂでも、モールド樹脂８０を通すための流路の切欠き２２ｅが形成されていたが、本実施形態の切欠き部２２ｃはより鈍角的になっている。すなわち、従来技術のボビンの切欠き部２２ｅの切り込み角度φ、本実施形態のボビンの切欠き部２２ｃの切り込み角度θとしたときに、φ＜θの関係が成立するようにすることが望ましい。
【００３４】
また、図７Ｂに示されるように、ボビン２２の内周方向の先端の両方向に切欠き部２２ｇを設けて、先端に凸部２２ｆを形成させるようにして、モールド樹脂８０を通すための流路を確保するようにしてもよい。
【００３５】
さらに、図７Ｃに示されるように、ボビン２２の内周方向の先端に、凸部２２ｂの下辺に当接する切欠き部２２ｈを設けるようにして、上面のつば部２２Ｂ全体をほぼ台形形状で、ボビンの回転軸方向の形状を直線形状にして、モールド樹脂８０を通すための流路を確保するようにしてもよい。
【実施形態２】
【００３６】
次に、図８及び図９を用いて第二のアキシャルギャップ型回転電機について説明する。
【００３７】
本実施形態では、実施形態１のボビンの形状を変更したものであり、その他の部分は同様である。
【００３８】
本実施形態のボビン２２の形状は、本体部２２Ａの内筒部２２Ｃの外周を取り囲むように、上下に一定幅の出っ張りを有する凸部２２ｂは形成されていない。上面のつば部２２Ｂに切欠き部２２ｃ、切欠き部２２ｄが設けられることは実施形態１と同様である。下面のつば部２２Ｂにおいても凸部２２ｂは形成されておらず、モールド樹脂８０の流路のための切欠き部２２ｅは形成されていない。
【００３９】
以上説明してきたように、本実施形態のアキシャルギャップ型回転電機のボビンの形状によれば、固定子のモールド成形時におけるボビンの破損の虞を低減して、生産性を向上させることができる。
【符号の説明】
【００４０】
１…モータモータ、１９…固定子、２０…コアユニット、２１…コア、２２…ボビン、２２Ａ…本体部、２２Ｂ…つば部、２２Ｃ…内筒部、２２ａ、２２ｃ〜２２ｇ、２２ｈ…切欠き部、２２ｂ、２２ｆ…凸部、２３…コイル、２４…引出線、３０…回転子、３１…永久磁石、３２…ローターベース、３３…ヨーク、４０…回転軸、５０…ハウジング、６０…エンドブラケット、７０…軸受
【図１Ａ】
2018142463.tif 000003
【図１Ｂ】
2018142463.tif 000004
【図２Ａ】
2018142463.tif 000005
【図２Ｂ】
2018142463.tif 000006
【図３】
2018142463.tif 000007
【図４】
2018142463.tif 000008
【図５】
2018142463.tif 000009
【図６Ａ】
2018142463.tif 000010
【図６Ｂ】
2018142463.tif 000011
【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８】
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【図９】
2018142463.tif 000016
【国際調査報告】
2018142463.tif 000017
2018142463.tif 000018
2018142463.tif 000019
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