JP2012244704A - 外転型の電動機 - Google Patents

Abstract

【課題】磁極部の変位を抑制可能な外転型の電動機を提供する。
【解決手段】外転型の電動機１は、ステータ２と、ステータ２の径方向外側に配置される略円環状のロータ１０と、を備える。ロータ１０は、ロータカップ１４の縁部１４ａの軸方向他端側に設けられ、磁極部９の軸方向他端側への変位を規制する略円環状の第２の端面板４３と、を備える。第２の端面板４３は、縁部１４ａの内周面１４ｃに取り付けられてロータヨーク１１と軸方向で当接する円環部４３ａと、円環部４３ａから径方向内側に突出し、磁極部９の軸方向他端側への変位を規制する凸部４３ｂと、周方向に隣り合う前記磁極部９間に位置する円環部４３ａの内周面４３ｃから軸方向一端側に向かって延びる延出部４３ｄと、を有する。延出部４３ｄは、周方向両側面４３ｇが磁極部９と当接して、磁極部９の周方向への変位を規制する。
【選択図】図３

Description

本発明は、外転型の電動機に関する。

従来、外転型の電動機としては、複数の永久磁石をロータヨークの内周面に配置し、ロータの径方向内側に対向配置したステータのコイルに通電して、コイルが発生する回転磁界によってロータを回転させるように構成したものが知られている。

例えば、図１４に示すように、特許文献１に記載の外転型の電動機１００においては、ケーシング１２１には、該ケーシング１２１内に一部を突入させるスリーブ１２２が固定されており、図示しないエンジンのクランクシャフト１２３が、軸受１２４およびオイルシール１２５をスリーブ１２２との間に介在させてスリーブ１２２内に同軸に配置される。クランクシャフト１２３の端部には碗状に形成されるロータヨーク１２６が同軸に締着されており、ロータヨーク１２６の内周にはマグネット１２８が固着され、ロータヨーク１２６には冷却用ファン１２９が固着される。スリーブ１２２の端部には、ステータ１３０がボルト１３１で固定されており、ロータヨーク１２６に設けられたマグネット１２８は、ステータ１３０との間にわずかなエアギャップを形成するようにしてステータ１３０を同軸に囲繞する。

特開２０００−１７５３９６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の外転型の電動機１００においては、ロータヨーク１２６の内周にマグネット１２８を固着しているのみであるため、ロータヨーク１２６回転中にマグネット１２８が位置ずれを起こし、脱落してしまう虞がある。

本発明は、前述した課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、磁極部の変位を抑制可能な外転型の電動機を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、
ステータ（例えば、後述の実施形態におけるステータ２）と、
前記ステータの径方向外側に配置される略円環状のロータ（例えば、後述の実施形態におけるロータ１０）と、
を備える外転型の電動機（例えば、後述の実施形態における外転型の電動機１）であって、
前記ロータは、
径方向に磁化され且つ周方向で交互に磁化方向を反転させるように、周方向に所定の間隔で配置された複数の磁極部（例えば、後述の実施形態における磁極部９）と、
回転シャフト（例えば、後述の実施形態における回転シャフト１３）に連結されるとともに軸方向一端側を径方向に延び、該磁極部の径方向外側に円環状の縁部（例えば、後述の実施形態における縁部１４ａ）が設けられたロータカップ（例えば、後述の実施形態におけるロータカップ１４）と、
前記縁部の内周面（例えば、後述の実施形態における内周面１４ｃ）に固定された略円環状のロータヨーク（例えば、後述の実施形態におけるロータヨーク１１）と、
前記縁部の軸方向他端側に設けられ、前記磁極部の軸方向他端側への変位を規制する略円環状の端面板（例えば、後述の実施形態における第２の端面板４３）と、を備え、
前記端面板は、
前記縁部の内周面に取り付けられて前記ロータヨークと軸方向で当接する円環部（例えば、後述の実施形態における円環部４３ａ）と、
該円環部から径方向内側に突出し、前記磁極部の軸方向他端側への変位を規制する凸部（例えば、後述の実施形態における凸部４３ｂ）と、
周方向に隣り合う前記磁極部間に位置する前記円環部の内周面（例えば、後述の実施形態における内周面４３ｃ）から軸方向一端側に向かって延びる延出部（例えば、後述の実施形態における延出部４３ｄ）と、を有し、
前記延出部は、周方向両側面（例えば、後述の実施形態における周方向両側面４３ｇ）が前記磁極部と当接して、前記磁極部の周方向への変位を規制する
ことを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の構成に加えて、
前記延出部は、非磁性材料からなる
ことを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の構成に加えて、
前記端面板は、前記円環部と、前記凸部と、前記延出部と、が非磁性材料から一体形成される
ことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、ロータカップの縁部に設けられた端面板は、凸部によって磁極部の軸方向他端側への変位を規制し、延出部によって磁極部の周方向への変位を規制する。このように、磁極部の変位を端面板によって規制することが可能となる。

請求項２及び３の発明によれば、磁極部の周方向への変位を規制する延出部が、非磁性材料からなるので、ロータ回転中の延出部における渦損失を低減することが可能となる。

本発明の外転型の電動機の断面図である。 図１のＡ−Ａ線断面矢視図である。 本発明に係る第１実施形態のロータの部分斜視図である。 図３のＢ−Ｂ線におけるロータの断面図である。 図３に示すロータの正面部である。 図３に示すロータの第２の端面板を示す部分斜視図である。 比較例に係るロータの部分斜視図である。 図７のＣ−Ｃ線におけるロータの断面図である。 図７のＤ−Ｄ線におけるロータの断面図である。 本発明の第１の変形例に係るロータの部分斜視図である。 本発明の第２の変形例に係るロータの断面図である。 本発明の第３の変形例に係るロータの断面図である。 本発明の第４の変形例に係るロータの断面図である。 従来の外転型の電動機の断面図である。

以下、本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。

（第１実施形態）
図１及び図２に示すように、本実施形態の外転型の電動機１は、軸心Ｏを中心として、モータハウジング２１にボルト２２により固定されたステータ２と、ステータ２の径方向外側に僅かなエアギャップＳを介して対向配置され、軸心Ｏ周りに回転可能な略円環状のロータ１０とを備えて構成される。

ステータ２は、ステータコア３と複数のコイル４とを備える。ステータコア３は、複数の電磁鋼板が軸方向（図１において紙面と垂直方向）に積層されて構成され、円環状の支持部３ａから径方向外側に向かって放射状に突出形成された複数のティース３ｂを有する。支持部３ａの内側には、ボルト穴３ｃをそれぞれ有する複数の凸部３ｄが設けられ、ボルト穴３ｃに挿通されるボルト２２により、ステータコア３がモータハウジング２１に固定されている。コイル４は、巻線６を、絶縁特性を有する合成樹脂などで形成されたインシュレータ７を介してステータコア３のティース３ｂの周囲に巻回することで形成される。

ロータ１０は、径方向に磁化され且つ周方向で交互に磁化方向を反転させるように、周方向に所定の間隔で配置された複数の磁極部９と、回転シャフト１３に連結されるとともに軸方向一端側（図１において紙面奥側、図２において右側）を径方向に延び、磁極部９の径方向外側に円環状の縁部１４ａが設けられた縁付円盤状のロータカップ１４と、ロータカップ１４の縁部１４ａの内周面１４ｃに固定され、磁極部９を径方向外側から保持し、略円環状の電磁鋼板を軸方向に積層することによって構成されたロータヨーク１１と、を備えており、軸方向他端側（図１において紙面手前側、図２において左側）が開口するように形成される。

複数の磁極部９は、径方向に磁化され且つ周方向で交互に磁化方向を反転させるように、周方向に所定の間隔で配置され、略矩形状の一対の磁石１２から構成されており、これらの一対の磁石１２は、ロータヨーク１１の内周面１１ｂに例えば接着剤で固定されている。具体的には、一対の磁石１２がロータヨーク１１の内周面１１ｂに固定されて構成された磁極部９ａにおいて、その径方向外側がＮ極とすると、所定の間隔を介して磁極部９ａと隣り合う磁極部９ｂは、その径方向外側がＳ極となるように一対の磁石１２がロータヨーク１１の内周面１１ｂに固定されて構成される。なお、磁極部９は必ずしも一対の磁石から構成される必要はなく、１つの磁石から構成されてもよい。

回転シャフト１３は、玉軸受２３により、モータハウジング２１に対して回転自在に支承されており、ステータ２が発生する回転磁界によってロータ１０が軸心Ｏ周りに回転駆動される。回転シャフト１３とステータ２との間には、回転シャフト１３の磁極位置を検出するレゾルバ２４が配設されている。

ロータカップ１４は非磁性材料からなり、回転シャフト１３の軸方向一端側に連結し径方向に延びる軸連結部１４ｂの径方向外側端部から縁部１４ａが軸方向他端側に延設されて形成されている。

図３及び図４に示すように、ロータカップ１４の縁部１４ａの内周面１４ｃには、ロータヨーク１１を挟んで軸方向一端側及び軸方向他端側に第１の端面板４１及び第２の端面板４３が固定されている。第１，第２の端面板４１，４３は、非磁性材料からなり、好ましくはＳＵＳ３０４やＳＵＳ３０５等のオーステナイト系ステンレス鋼から構成される。

第１の端面板４１は略円環状に形成されており、ロータヨーク１１の軸方向一端側面１１ｆとロータカップ１４の軸連結部１４ｂとに挟まれるように固定されている。第１の端面板４１の内周面４１ａは、軸連結部１４ｂの内周面１４ｄと滑らかに接続し、１つの面を形成している。また、第１の端面板４１の内周面４１ａは、ロータヨーク１１の内周面１１ｂよりも径方向内側に位置するように形成されており、磁石１２の軸方向一端側への変位を規制する。

図３〜図６に示すように、第２の端面板４３は、ロータカップ１４の縁部１４ａの内周面１４ｃに取り付けられてロータヨーク１１の軸方向他端側面１１ｇと軸方向で当接する略円環状の円環部４３ａと、円環部４３ａから径方向内側へ突出し、磁石１２の軸方向他端側への変位を規制する断面略半円状の複数の凸部４３ｂと、周方向に隣り合う磁極部９間に位置する円環部４３ａの内周面４３ｃから軸方向一端側に向かって延びる延出部４３ｄと、を有しており、これら円環部４３ａと凸部４３ｂと延出部４３ｄとが非磁性材料から一体形成される。

延出部４３ｄは、外周面４３ｅが周方向に隣り合う磁極部９間に位置するロータヨーク１１の内周面１１ｂに当接するように軸方向に延びており、内周面４３ｆが傾斜して形成される。また、延出部４３ｄの軸方向幅は、ロータヨーク１１の軸方向幅よりも小さくなるように形成されており、径方向幅は、軸方向一端側に向かうに従って小さくなるように形成される。また、延出部４３ｄは、周方向両側面４３ｇが磁極部９（磁石１２）と当接するように形成されており、磁極部９の周方向への変位を規制している。

このように、ロータカップ１４の縁部１４ａに設けられた第２の端面板４３は、凸部４３ｂによって磁極部９の軸方向他端側への変位を規制し、延出部４３ｄによって磁極部９の周方向への変位を規制するので、磁極部９を接着剤等で固着しただけの場合に比べ、磁極部９の変位抑制の効果を高めることが可能となる。

（比較例）
ここで、比較例に係るロータ１０Ａを、図７〜９に示す。なお、このロータ１０Ａは、本発明の第１実施形態のロータ１０と基本的構成を同一としているため、同一部分には同一符号を付して説明を簡略化又は省略し、相違部分のみ詳述する。

比較例に係るロータ１０Ａの第２の端面板４３Ａは、第１の端面板４１と略等しい略円環形状に形成されており、第１実施形態のロータ１０が備えていた凸部４３ｂ及び延出部４３ｄを有していない。また、ロータヨーク１１の内周面１１ｂには、磁極部９（磁石１２）の周方向への変位を規制するために、周方向に所定の間隔で一対ずつ径方向内側に突出する複数の段部１１ｃが形成されている。

このように構成された比較例のロータ１０Ａでは、ロータヨーク１１が電磁鋼板を積層することによって形成されているため、ロータ回転の際、磁極部９の周方向への変位を規制するロータヨーク１１の段部１１ｃにおいて渦損失が発生し、モータ効率が悪化する虞がある。

これに対し、本実施形態では、磁極部９の周方向への変位を規制する延出部４３ｄが非磁性材料からなるため、延出部４３ｄにおける渦損失を低減することが可能となる。

以上説明したように、本実施形態の外転型の電動機１によれば、ロータカップ１４の縁部１４ａに設けられた第２の端面板４３は、凸部４３ｂによって磁極部９の軸方向他端側への変位を規制し、延出部４３ｄによって磁極部９の周方向への変位を規制する。このように、磁極部９の変位を第２の端面板４３によって規制することが可能となる。

さらに、磁極部９の周方向への変位を規制する延出部４３ｄは非磁性材料からなるので、ロータ回転中においても、延出部４３ｄにおける渦損失を低減することが可能となる。

尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
例えば、上述の実施形態においては、第２の端面板４３は、円環部４３ａと凸部４３ｂと延出部４３ｄとが非磁性材料から一体形成されるとしたが、必ずしもこれに限定されず、少なくとも延出部４３ｄが非磁性材料からなればよい。

また、上述の実施形態において、第２の端面板４３のそれぞれの凸部４３ｂは、１つの磁石１２と対向するように形成されるとしたが（図３参照。）、これに限定されず、図１０に示すように、それぞれ一対の磁石１２と対向するように形成することで、１つの凸部４３ｂによって一対の磁石１２の軸方向他端側への変位を規制するようにしてもよい。

なお、延出部４３ｄは、図１１に示すように、その軸方向幅をロータヨーク１１の軸方向幅と略同一とし、軸方向一端側端部が第１の端面板４１と当接するように形成してもよい。

また、延出部４３ｄは、図１２に示すように、その軸方向幅をロータヨーク１１の軸方向幅と略同一とし、その内周面４３ｆが軸方向に対して水平となるように形成してもよい。

また、延出部４３ｄは、図１３に示すように、その軸方向幅をロータヨーク１１の軸方向幅と略同一とし、径方向幅が軸方向一端側に向かうに従って大きくなり、その内周面４３ｆが傾斜するように形成してもよい。

１ 外転型の電動機
２ ステータ
９ 磁極部
１０ ロータ
１１ ロータヨーク
１２ 磁石
１３ 回転シャフト
１４ ロータカップ
１４ａ 縁部
１４ｃ 内周面
４３ 第２の端面板（端面板）
４３ａ 円環部
４３ｃ 内周面
４３ｂ 凸部
４３ｄ 延出部
４３ｇ 周方向両側面

Claims (3)

1. ステータと、
   前記ステータの径方向外側に配置される略円環状のロータと、
   を備える外転型の電動機であって、
   前記ロータは、
   径方向に磁化され且つ周方向で交互に磁化方向を反転させるように、周方向に所定の間隔で配置された複数の磁極部と、
   回転シャフトに連結されるとともに軸方向一端側を径方向に延び、該磁極部の径方向外側に円環状の縁部が設けられたロータカップと、
   前記縁部の内周面に固定された略円環状のロータヨークと、
   前記縁部の軸方向他端側に設けられ、前記磁極部の軸方向他端側への変位を規制する略円環状の端面板と、を備え、
   前記端面板は、
   前記縁部の内周面に取り付けられて前記ロータヨークと軸方向で当接する円環部と、
   該円環部から径方向内側に突出し、前記磁極部の軸方向他端側への変位を規制する凸部と、
   周方向に隣り合う前記磁極部間に位置する前記円環部の内周面から軸方向一端側に向かって延びる延出部と、を有し、
   前記延出部は、周方向両側面が前記磁極部と当接して、前記磁極部の周方向への変位を規制する
   ことを特徴とする外転型の電動機。
2. 前記延出部は、非磁性材料からなる
   ことを特徴とする請求項１に記載の外転型の電動機。
3. 前記端面板は、前記円環部と、前記凸部と、前記延出部と、が非磁性材料から一体形成される
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の外転型の電動機。

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