(57)【要約】【課題】トルクリミッターをモータ内のロータと一体的に設けることでトルクリミッターを備えるアキシャルモータの一体化、小型化を図ることができるアキシャルモータの提供を課題とする。【解決手段】駆動側ロータ部１１０と負荷側ロータ部１２０と継手機構１３０とを備えるロータ１００と、ステータ２００と、モータ軸３００と、モータケース４００とから構成されるアキシャルモータ１であって、駆動側ロータ部１１０と負荷側ロータ部１２０との間に摩擦クラッチ板１３１を介在させた継手機構１３０を用いることでトルクリミッター機能をロータ１００と一体的に設ける。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータとステータとを備えたアキシャルモータであって、前記ロータは、モータ軸に一体的に固定された駆動側ロータ部と、前記モータ軸には固定されない負荷側ロータ部とを備え、且つ過剰負荷が加わったときに前記負荷側ロータ部と駆動側ロータ部との結合を解除して相対回転を許容する継手機構を備えてあることを特徴とするアキシャルモータ。
【請求項２】
請求項１に記載のアキシャルモータであって、駆動側ロータ部と負荷側ロータ部と継手機構とを含むロータと、ステータとをモータケース内に収容して、１つのユニットにしてあることを特徴とするアキシャルモータ。
【請求項３】
請求項１又は２の何れか１項に記載のアキシャルモータであって、継手機構は、駆動側ロータ部と負荷側ロータ部との間に介在せられる摩擦クラッチ板と、該摩擦クラッチ板を介して駆動側ロータ部と負荷側ロータ部とを所定の圧力で接触状態に保持させる保持手段とを有することを特徴とするアキシャルモータ。
【請求項４】
請求項３に記載のアキシャルモータであって、保持手段は、駆動側ロータ部の一部を利用して構成した収容ケースと、該収容ケース内に配置された負荷側ロータ部を摩擦クラッチ板を介して駆動側ロータ部に所定の圧力で面接触するように押し止めする押し止め部材とを有す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、アキシャルモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
アキシャルギャップ型モータ、即ちアキシャルモータは、高出力にしようとすると、その分だけがギャップ面積を確保するためロータ径が大きくなり、イナーシャ（慣性）も大きくなる。このためロータのシャフトのねじれ破損やギヤの歯こぼれなどの発生を低減するための対策等が望まれる。
上記対策として、アキシャルモータなどの電動機に過剰負荷がかかった場合にモータの破損や変形を防止する目的で、摩擦クラッチ等のトルクリミッターを用いるものがある。
このようなものとして、例えば下記特許文献１がある。
【特許文献１】特開平９−８４３００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記特許文献１に示すような電動パワーステアリング装置における問題は、トルクリミッターを電動機の外部に別の機構として設ける構成であることから、トルクリミッターを備える電動機の一体化、小型化を図ることができないことである。
【０００４】
そこで本発明は上記従来における問題点を解決し、トルクリミッターをモータ内のロータと一体的に設けることでトルクリミッターを備えるアキシャルモータの一体化、小型化を図ることができるアキシャルモータの提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のアキシャルモータは、ロータとステータとを備えたアキシャルモータであって、前記ロータは、モータ軸に一体的に固定された駆動側ロータ部と、前記モータ軸には固定されない負荷側ロータ部とを備え、且つ過剰負荷が加わったときに前記負荷側ロータ部と駆動側ロータ部との結合を解除して相対回転を許容する継手機構を備えてあることを第１の特徴としている。
【０００６】
上記本発明の第１の特徴によれば、モータ軸に一体的に固定された駆動側ロータ部と、モータ軸には固定されない負荷側ロータ部とを備え、且つ過剰負荷が加わったときに負荷側ロータ部と駆動側ロータ部との結合を解除して相対回転を許容する継手機構を備えてある構成としてあるので、通常の動作状態においては継手機構を介して駆動側ロータ部に生じた回転を負荷側ロータ部へ伝達させることができる。一方、過剰負荷が加わった場合には、継手機構は駆動側ロータ部と負荷側ロータ部との結合を解除して両者の相対回転を許容するため、負荷側ロータ部に加わる過剰負荷が駆動側ロータ部にそのまま伝わることが回避される。よってモータ軸のねじれ破損やギヤの歯こぼれを効果的に防止することができ、アキシャルモータの高出力化を図ることができる。
加えて、トルクリミッターとしての機能をロータの一部として構成したので、トルクリミッターを有するアキシャルモータを含む機構の全体の小型化を図ることが可能となる。
本特徴によるアキシャルモータは、例えば自動車のパワーステアリング装置の一部として利用することができる。
【０００７】
また本発明のアキシャルモータは、上記本発明の第１の特徴に加えて、駆動側ロータ部と負荷側ロータ部と継手機構とを含むロータと、ステータとをモータケース内に収容して、１つのユニットにしてあることを第２の特徴としている。
【０００８】
上記本発明の第２の特徴によれば、上記本発明の第１の特徴による作用効果に加えて、駆動側ロータ部と負荷側ロータ部と継手機構とを含むロータと、ステータとをモータケース内に収容して、１つのユニットとする構成としてあるので、アキシャルモータのユニットそのものをトルクリミッター機能を備えたものとすることができる。よってトルクリミッター付きアキシャルモータユニットとしての１部品化が図られ、アキシャルモータを含む機構の製造においての部品点数の低減化、製造工程の単純化、製造時間の短縮化、製造コストの低減化の可能性を得ることができる。
【０００９】
また本発明のアキシャルモータは、上記第１又は第２の特徴に加えて、継手機構は、駆動側ロータ部と負荷側ロータ部との間に介在せられる摩擦クラッチ板と、該摩擦クラッチ板を介して駆動側ロータ部と負荷側ロータ部とを所定の圧力で接触状態に保持させる保持手段とを有することを第３の特徴としている。
【００１０】
上記本発明の第３の特徴によれば、上記第１又は第２の特徴による作用効果に加えて、継手機構は、駆動側ロータ部と負荷側ロータ部との間に介在せられる摩擦クラッチ板と、該摩擦クラッチ板を介して駆動側ロータ部と負荷側ロータ部とを所定の圧力で接触状態に保持させる保持手段とを有する構成としてあるので、摩擦クラッチ板と保持手段とで、駆動側ロータ部と負荷側ロータ部との断接が可能となる。即ち、負荷が小さい通常の場合は、摩擦クラッチ板による接触圧により、駆動側ロータの駆動力をモータ軸には固定されない負荷側ロータ部へと確実に伝達させることができる。一方、過剰負荷が加わった場合には、摩擦クラッチ板による接触圧を超える負荷が回転方向に加わるため、駆動側ロータ部と負荷側ロータ部との間に滑りを生じさせることができる。これによって、駆動側ロータ部と負荷側ロータ部とは、相互に相手に完全強制されることのない相対回転動作を行うことが可能となる。従って、アキシャルモータのモータ軸の破損等の問題を確実に低減することができる。
また駆動側ロータ部と負荷側ロータ部との接触を摩擦クラッチ板を介して面接触として接触させることができるので、駆動側ロータ部、負荷側ロータ部を大径化、薄肉化した場合、即ち高出力化した場合においても、摩擦クラッチ板をそれに合せて大径化することで、トルクリミッター機能を十分に追従させて発揮させることができる。
【００１１】
また本発明のアキシャルモータは、上記第３の特徴に加えて、保持手段は、駆動側ロータ部の一部を利用して構成した収容ケースと、該収容ケース内に配置された負荷側ロータ部を摩擦クラッチ板を介して駆動側ロータ部に所定の圧力で面接触するように押し止めする押し止め部材とを有することを第４の特徴としている。
【００１２】
上記本発明の第４の特徴によれば、上記第３の特徴による作用効果に加えて、保持手段は、駆動側ロータ部の一部を利用して構成した収容ケースと、該収容ケース内に配置された負荷側ロータ部を摩擦クラッチ板を介して駆動側ロータ部に所定の圧力で面接触するように押し止めする押し止め部材とを有する構成としてあるので、駆動側ロータ部の一部を利用して構成した収容ケースを用い、その収容ケース内に負荷側ロータ部が配置されることで、簡素構成でコンパクトにロータ部の一体化を図ることができる。
また押し止め部材により負荷側ロータ部を摩擦クラッチ板を介して駆動側ロータ部に所定の圧で確実に接触させることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のアキシャルモータによれば、モータ軸に一体的に固定された駆動側ロータ部と、モータ軸には固定されない負荷側ロータ部とを備え、且つ過剰負荷が加わったときに負荷側ロータ部と駆動側ロータ部との結合を解除して相対回転を許容する継手機構を備えてある構成としてあるので、アキシャルモータ内のロータと一体的にトルクリミッターを備えることができる。従って、アキシャルモータの一体化、小型化を図ることができると共にアキシャルモータの破損や変形を確実に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】
以下の図面を参照して、本発明の実施の形態に係るアキシャルモータを説明し、本発明の理解に供する。しかし、以下の説明は本発明の実施形態であって、特許請求の範囲に記載の内容を限定するものではない。
【００１５】
図１は本発明の実施形態に係るアキシャルモータを示す断面図である。
【００１６】
図１を参照して、本実施形態のアキシャルモータ１は、ロータ１００と、ステータ２００と、モータ軸３００と、モータケース４００とを備えている。
【００１７】
前記ロータ１００は、駆動側ロータ部１１０と、負荷側ロータ部１２０と、継手機構１３０とを備えている。
【００１８】
前記駆動側ロータ部１１０は、モータ軸３００に取り付けられ、モータ軸３００と共に回転する。この駆動側ロータ部１１０は中央に取付穴１１０ａを有する円板形状をしており、該取付穴１１０ａにモータ軸３００を貫通させた状態でモータ軸３００と一体に取り付けてある。
また駆動側ロータ部１１０には、ステータ２００と対面する面に、複数の永久磁石１１１を円周方向に所定の間隔で取り付けてある。
駆動側ロータ部１１０の材質は、例えばアルミニウム等の軽量な金属とすることができるが、これに限らず適宜変更可能である。またその形状や厚みも適宜変更可能である。
【００１９】
前記負荷側ロータ部１２０は、モータ軸３００には固定されない。即ち、モータ軸に対してフリーである。
負荷側ロータ部１２０は、円板形状としており、前記モータ軸３００を受け入れる受入穴１２０ａと、図示しない負荷側の軸と接合して固定されるための接合用穴１２０ｂとを有している。
負荷側ロータ部１２０の材質も、アルミニウム等の軽量な金属とすることができるが、これに限らず適宜変更可能である。またその形状や厚みも適宜変更可能である。
【００２０】
前記継手機構１３０は、摩擦クラッチ板１３１と、保持手段１３２とを備えている。
継手機構１３０は、駆動側ロータ部１１０と負荷側ロータ部１２０とを結合させると共に、過剰負荷が加わったときに駆動側ロータ部１１０と負荷側ロータ部１２０との結合を解除してそれぞれを相対回転させるためのものである。
【００２１】
前記摩擦クラッチ板１３１は、駆動側ロータ部１１０と負荷側ロータ部１２０との間に介在せられ、駆動側ロータ部１１０と負荷側ロータ部１２０とを相互に断接させるためのものである。
摩擦クラッチ板１３１は円板形状とし、片面側の面で駆動側ロータ部１１０に一体的に固定されている。また摩擦クラッチ板１３１の中央部には、前記モータ軸３００との接触を回避するための回避穴１３１ａが設けられている。
一方、摩擦クラッチ板１３１は、負荷側ロータ部１２０に対して、一体に固定されることはなく、面で接触された状態に保持されている。
【００２２】
摩擦クラッチ板１３１は、例えばセラミック板やウェーブワッシャー等様々なものを用いることができる。ウェーブワッシャーとすることで摩擦クラッチ板１３１と駆動側ロータ部１１０、負荷側ロータ部１２０との接触が点となり、摩擦クラッチ板１３１と駆動側ロータ部１１０、負荷側ロータ部１２０との間に部分的に空洞部を形成することができる。よって特に過剰負荷が加わった場合においては、負荷側ロータ部１２０と摩擦クラッチ板１３１が取り付けられた駆動側ロータ部１１０との間で滑りによる摩擦熱が発生するところ、空洞部ができることで摩擦熱の放熱性を向上させることができる。尚、摩擦クラッチ板１３１の形状や厚みは適宜変更可能である。
【００２３】
前記保持手段１３２は、負荷側ロータ部１２０を摩擦クラッチ板１３１を介して駆動側ロータ部１１０に所定の圧力で接触状態に保持させるためのものである。
保持手段１３２は、前記駆動側ロータ部の一部を利用して構成した収容ケース１３２ａと、Ｃリング１３２ｂとを備えている。
【００２４】
前記収容ケース１３２ａは、駆動側ロータ部１１０の直径と同一直径で且つ開口部先端が内向き窄まるように形成した環状部材からなり、該環状部材の基端が前記駆動側ロータ部１１０に一体的に固着されることで構成されている。勿論、前記環状部材を別体に形成することなく、環状部材に相当する部分を駆動側ロータ部１１０に一体成形することで収容ケース１３２ａを構成するようにしてもよい。
【００２５】
前記Ｃリング１３２ｂは、収容ケース１３２ａと相俟って、負荷側ロータ部１２０を摩擦クラッチ板１３１に、所定の圧力で面接触させるためのものである。
このＣリング１３２ｂは、収容ケース１３２ａの開口部先端と負荷側ロータ部１２０との間に嵌め込まれる。
用意したＣリング１３２ｂを、その径を小さく圧縮した状態で収容ケース１３２ａの開口部先端の内向き窄まり部から内部に挿入することで、Ｃリング１３２ｂを収容ケース１３２ａ内に嵌め込む。この状態で、Ｃリング１３２ｂは負荷側ロータ部１２０を摩擦クラッチ板１３１に押圧して、所定の圧力による接触状態を保持させる。
【００２６】
このようにして、負荷側ロータ部１２０を摩擦クラッチ板１３１に常時所定の圧力で接触させた状態に保持することにより、通常の運転状態においては、駆動側ロータ部１１０の駆動力を十分に負荷側ロータ部１２０へと伝えることができる。一方、過剰負荷が加わった場合には、摩擦クラッチ板１３１による負荷側ロータ部１２０と駆動側ロータ部１１０との結合力を上回る力が働くため、摩擦クラッチ板１３１による結合が利かなくなり、負荷側ロータ部１２０と駆動側ロータ部１１０との間に滑りが生じる。即ち、負荷側ロータ部１２０と駆動側ロータ部１１０との間で相対回転が生じ、正にトルクリミッター機能が発揮される。
【００２７】
尚、負荷側ロータ部１２０と摩擦クラッチ板１３１との接触圧力をどのような所定の圧力とするかは、モータの出力、大きさ、使用対象、その他に応じて、予め実験により定めることになる。そして予め定められた接触圧力に応じて、Ｃリング１３２ｂの厚み等を決定することになる。
また負荷側ロータ部１２０の摩擦クラッチ板１３１に対する接触面の面粗度、摩擦クラッチ板１３１の面粗度についても、モータの用途や、接触圧との関係等において、予め実験により、適当な面粗度の条件が決定されることになる。
また本実施形態においては、押し止め部材としてＣリングを用いる構成としたが、必ずしもＣリングに限るものではなく、留め金等押し止め部材としての機能を有するものであれば如何なるものであってもよい。
【００２８】
前記ステータ２００は、モータケース４００内に固定されて、不動状態に保持されるもので、コア２１０と、該コア２１０に取り付けられる固定子として複数の電気コイル２２０と、軸受け２３０、モールド樹脂２４０とを備えている。
【００２９】
前記コア２１０は、通常のアキシャルモータで使用される磁性圧粉成形体や電磁鋼板等で構成されるコアであり、モータ軸３００を中心として複数個設けられる。
【００３０】
前記電気コイル２２０は、通常のアキシャルモータで使用される電気コイルであり、コア２１０に巻回された状態において前記駆動側ロータ部１１０の永久磁石１１１に対応した数で且つ対応した位置関係をもって配置される。
【００３１】
前記軸受け２３０は、通常のアキシャルモータで使用されるベアリング等で構成される軸受けであり、モータ軸３００を軸受けする。
【００３２】
前記モールド樹脂２４０は、通常のアキシャルモータで使用されるエポキシ樹脂等のモールド樹脂でステータ２００内の空洞部に充填される。
尚、勿論コア２１０、電気コイル２２０、軸受け２３０の数、配置位置、大きさ、形状等は本実施例のものに限るものではない。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明は、アキシャルモータとして、種々のモータ駆動を必要とする機器に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施形態に係るアキシャルモータを示す断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１          アキシャルモータ
１００      ロータ
１１０      駆動側ロータ部
１１０ａ    取付穴
１１１      永久磁石
１１２      環状部材
１２０      負荷側ロータ部
１２０ａ    受入穴
１２０ｂ    接合用穴
１３０      継手機構
１３１      摩擦クラッチ板
１３１ａ    回避穴
１３２      保持手段
１３２ａ    収容ケース
１３２ｂ    Ｃリング
２００      ステータ
２１０      コア
２２０      コイル
２３０      軸受け
２４０      モールド樹脂
３００      モータ軸
４００      モータケース
【図１】
2009130989.tif 000003