JPH0152989B2

JPH0152989B2 -

Info

Publication number: JPH0152989B2
Application number: JP16904784A
Authority: JP
Inventors: Toshuki Ishino; Tokuo Ide
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-08-13
Filing date: 1984-08-13
Publication date: 1989-11-10
Also published as: JPS6149642A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、永久磁石からなる円筒状ロータに対
しステータが外嵌状態で同心的に配置されたイン
ナーロータ型同期モータにおけるステータの製造
方法に関し、より詳しくは、巻線を巻装しうるよ
うに形成された胴部及びその両端の鍔部からなる
中空ドラム形のステータ本体と該ステータ本体の
両鍔部間に橋架されるステータヨークとで構成さ
れるステータの製造方法に関する。

従来のインナーロータ型同期モータにおけるス
テータとしては、特開昭60−122614号公報に開示
されたモータローラのモータに使用されているス
テータがあるが、このステータはその主体となる
磁極片がいわゆる片持ち支持構造であるため、機
械的に不安定となり、したがつてロータとのエヤ
ーギヤツプが小さいとロータに付着するおそれが
あることからある程度大きなエヤーギヤツプを与
える必要がありそうするとトルクを然程大きくで
きなくなるといつた問題があつた。

そこで本発明は上記従来のステータの問題点を
解消することのできるステータ、特にステータ本
体の製造方法を提供することを目的としたもの
で、この目的を達成しうる本発明の製造方法は、
高透磁率材料よりなる鍔片の内周縁に、各自由端
部を内方向に斜めにカツトした高透磁率材料より
なる複数本の帯状磁極片を、周方向に一定間隔で
且つ該鍔片と直角に位置させて、各磁極片の基端
部を該鍔片の内周縁部に溶接し、それによつて形
成されたかご形のステータ部材の一対を、一方の
ステータ部材の各磁極片が他方のステータ部材の
相隣る磁極片間に周方向に一定間隙をもつて突入
するように互いに同軸上に嵌挿せしめると共に、
この一対のステータ部材に対しそれらの磁極片の
その内周面側と外周面側の間にキヤビテイを形成
するような金型を配設し、しかる後この金型内に
溶融合成樹脂を注入し、上記磁極片の外周面を被
覆するような樹脂絶縁層を上記ステータ部材と一
体に成形して、中空ドラム形ステータ本体を形成
し、このステータ本体に巻線を巻装した後、この
巻線外表面に絶縁テープを被着し、更にステータ
本体の係合突起部にステータヨークを係合するこ
とを特徴としている。

以下本発明をモータローラに実施した一実施例
につき図面に基づいて説明する。

第１図はモータローラの縦断面図、第２図は、
横断面図を示しており、これらの図において１は
固定軸、２は中空円筒状のローラ本体で、このロ
ーラ本体２の両端部内周面にローラ本体側スリー
ブ部材３，４が、また固定軸１上には上記スリー
ブ部材３，４と対向する位置に固定軸側スリーブ
部材５，６がそれぞれ固着されていて、これらロ
ーラ本体側スリーブ部材３，４と固定軸側スリー
ブ部材５，６との間に軸受７，８が介装されてお
り、そして固定軸側スリーブ部材５，６は比較的
厚肉に形成してあつてその一方のスリーブ部材５
には複数個のモータ電線導出用孔９が軸方向に貫
設されている。１０はローラ本体２内部に設けら
れたインナーロータ型同期モータ、１１はローラ
本体２内部においてモータ１０の回転をローラ本
体２に伝えるために回転伝達機構である。

上記モータ１０はそれぞれ左右２個１組のロー
タ１２Ａ，１２Ｂとステータ１３Ａ，１３Ｂとか
らなる。左右のロータ１２Ａ，１２Ｂは、固定軸
１に遊嵌状態で同心的に套嵌された金属製の支持
管１４Ａ，１４Ｂと、支持管１４Ａ，１４Ｂ上に
それぞれ両端部を残した状態で嵌合されて接着剤
により固着された中空円筒状の永久磁石からなる
ロータ本体１５Ａ，１５Ｂと、支持管１４Ａ，１
４Ｂのそれぞれの両端部上に嵌合固着されてロー
タ本体１５Ａ，１５Ｂのそれぞれの両端面に接合
されていると共に軸受１６，１７，１８，１９に
より固定軸１上に回転自在に支承されている合成
樹脂製の端部支承管２０A₁，２０A₂，２０B₁，
２０B₂と、から構成され、そして双方のロータ
１２Ａ，１２Ｂは、隣接する端部支承管２０A₂
及び２０B₁の端面相互を突合わせると共にこの
突合わせ部分の内側に挿入した連結環２１を介し
て接着剤等で結合することにより、一体回転可能
に連結され、またロータ１２Ｂの右側の端部支承
管２０B₂はいわゆるロータ出力軸部をなすもの
で、その先端部には回転伝動機構１１に回転を伝
えるギヤ２２が形成されている。

一方、左右のステータ１３Ａ，１３Ｂは、上記
ロータ１２Ａ，１２Ｂのそれぞれに遊嵌状態で直
列状に外嵌された左右それぞれ４個づつの中空ド
ラム形ステータ本体２３A₁〜２３A₄，２３B₁〜
２３B₄と、各ステータ本体に巻装された巻線２
４…と、それぞれ４個のステータ本体２３A₁〜
２３A₄，２３B₁〜２３B₄の外周面に当てがわれ
てそれらを一体に抱持するそれぞれ３個の長尺状
ヨークバンド２５ａ，２５ａ，２５ａ，２５ｂ，
２５ｂ，２５ｂからなる左右のステータヨーク２
５Ａ，２５Ｂと、からなり、左右のステータヨー
ク２５Ａの左側端部は固定軸１に適宜固装された
金属製の支持円筒部材２６に固定され、また右方
のステータヨーク２５Ｂの右側端部はロータ１２
Ｂ上に軸受２７を介して回転自在に支持された支
持スリーブ２８に固定され、そしてこれら双方の
ステータヨーク２５Ａ，２５Ｂの対向端部は連結
環２９を介し接着剤等で相互に一体連結された支
持スリーブ３０，３０にそれぞれ固定され、この
支持スリーブ３０，３０は軸受３１を介してロー
タ１２Ａ，１２Ｂ上に回転自在に支持されてい
る。上記中空ドラム形ステータ本体２３A₁〜２
３A₄，２３B₁〜２３B₄はそれぞれ同一構造であ
り、したがつてその１つのステータ本体２３につ
き第３図〜第５図により説明すると、かかるステ
ータ本体２３は、適当な高透磁率材料よりなるリ
ング状の鍔片３２の内周縁から同様に高透磁率材
料よりなる６本の帯状磁極片３３…を周方向に一
定間隔をおいて軸方向に一体的に突出させてなる
かご形のステータ部材３４を一対備え、この一対
のかご形ステータ部材３４，３４を、一方のステ
ータ部材３４の各磁極片３３が他方のステータ部
材３４の相隣る磁極片３３，３３間に周方向に一
定の間隙をもつて突入するように互いに同軸上に
嵌挿すると共に、これら磁極片３３…の間隙部及
び外周面更に両鍔片３２，３２の相対向する内側
面に亘つて樹脂絶縁層３５を一体にモールド成形
して中空ドラム形に形成されたもので、円筒状に
配列された磁極片３３…とその外周面ないし磁極
片３３相互間の隙間に形成された樹脂絶縁層３５
部分とにより当該ステータ本体２３の胴部が形成
され、また各鍔片３２とその内側面に形成された
樹脂絶縁層３５部分とにより鍔部が形成される。
尚、この樹脂絶縁層３５は、当該ステータ本体２
３に巻装される巻線２４とかご形ステータ部材３
４，３４との間の絶縁を行う機能と共にかご形ス
テータ部材３４，３４相互を一体に連結する機能
を有するもので、少なくとも磁極片３３…の外周
面を連続的に覆うように形成される必要がある。
上記かご形ステータ部材３４を構成する鍔片３２
の外周縁には互いに近接する１対１組の係合突起
３６，３６が周方向に一定間隔をおいて３箇所に
一体突設されており、そして各組の係合突起対３
６，３６は、双方のかご形ステータ部材３４，３
４を各磁極片３３が周方向に一定間隔で突入する
よう互いに同軸上に嵌挿させた状態において互い
に相手方のステータ部材３４の各組の係合突起対
３６，３６と軸方向に重なり合うことができるよ
うに配設されている。また、ステータヨーク２５
Ａ，２５Ｂを構成する各ヨークバンド２５ａ，２
５ｂは第２図更には第６図で明らかなように、適
当な高透磁率材料よつてステータ本体２３の鍔片
３２の外周形状に対応するような横断面円弧状に
形成されており、そして直列状態に配置される４
個のステータ本体２３A₁〜２３A₄又は２３B₁〜
２３B₄における各鍔片３２の各係合突起対３６，
３６と対応する位置にそれぞれ１対１組の係合孔
３７，３７，３８，３８，３９，３９，４０，４
０及び４１，４１が穿設され、これらのうちの係
合孔対３７，３７には例えば第１図に関し左端の
ステータ本体２３B₁における左側の鍔片３２上
の係合突起対３６，３６が係合され、係合孔対３
８，３８には、同ステータ本体２３B₁における
右側の鍔片３２上の係合突起対３６，３６と右隣
りのステータ本体２３B₂における左側の鍔片３
２上の係合突起対３６，３６とが周方向に互いに
重なり合つた状態で一緒に係合され、また係合孔
対３９には、上記ステータ本体２３B₂における
右側の鍔片３２上の係合突起対３６，３６と更に
右隣りのステータ本体２３B₃における左側の鍔
片３２上の係合突起対３６，３６とが周方向に一
定角度ずれた状態で一緒に係合され、更に係合孔
対４０，４０には、上記ステータ本体２３B₃に
おける右側の鍔片３２上の係合突起対３６，３６
と右端のステータ本体２３B₄における左側の鍔
片３２上の係合突起対３６，３６とが周方向に重
なり合つた状態で一緒に係合され、そしてこの右
端のステータ本体２３B₄における右側の鍔片３
２上の係合突起対３６，３６が係合孔対４１，４
１に係合されるようになつている。以上は１個の
ヨークバンド２５ａ又は２５ｂについてのみ説明
したが、各ヨークバンド２５ａ，２５ｂは全く同
一構造であり、しかして３個１組のヨークバンド
２５ａ，２５ａ，２５ａ及び２５ｂ，２５ｂ，２
５ｂが４個のステータ本体２３A₁〜２３A₄及び
２３B₁〜２３B₄に対しそれぞれ上述のような係
合態様で且つ第２図に示すような配置状態で装着
され、それによつてそれぞれ４個のステータ本体
２３A₁〜２３A₄及び２３B₁〜２３B₄は、軸方
向、周方向及び半径方向に移動不可に相互連結さ
れると共に、左右２個づつのステータ本体２３
A₁，２３A₂と２３A₃，２３A₄との間、及び２３
B₁，２３B₂と２３B₃，２３B₄との間において位
相角のずれを生じさせることになる。尚、この場
合ステータ本体２３A₁，２３A₂及びステータ本
体２３B₁，２３B₂は同位相であり、つまりそれ
ぞれの係合突起対３６，３６が同一直線上に重な
り合つていて、それらの間に位相角のずれがない
ものとする。また、第１図に示すように、左方の
ステータヨーク２５Ａにおける各ヨークバンド２
５ａの両端部はビス孔４２（第７図参照）を介し
てビス４３により支持円筒部材２６及び支持スリ
ーブ３０に固着され、右方のステータヨーク２５
Ｂにおける各ヨークバンド２５ｂの両端部も同様
にビス孔４２を介してビス４３により支持スリー
ブ３０及び２８に固着されている。

次に、上述したような構成を有するステータ１
３Ａ，１３Ｂの製造方法につき説明すると、先ず
高透磁率材料よりなる適当な厚みの金属板を例え
ば打抜き加工して、第６図に示すような形状の鍔
片３２を形成する。この鍔片３２は、前述し更に
第６図で示すように、その外周縁に、一定間隔で
近接する１対１組の係合突起３６，３６が３箇所
に等ピツチで外向き半径方向に突出し、また内周
縁には６個の磁極片取付用突起３２ａ…が等ピツ
チで内向き半径方向に突出している。尚、各係合
突起３６相互の配置関係ならびに各係合突起３６
と各磁極片取付用突起３２ａとの配置関係は第６
図に示すとおりである。一方、高透磁率材料より
なる適当な厚みの金属板であつて、所要の幅と長
さを有し且つ断面が所定の円弧状をなした第６図
に示すような帯状磁極片３３を形成する。そし
て、鍔片３２の内周縁部に６本の帯状磁極片３３
…を直角に当てがつて、各帯状磁極片３３の基端
部を各磁極片取付用突起３２ａの一側面に例えば
スポツト溶接等により溶接し、それによつて第５
図に示されるようなかご形ステータ部材３４を形
成する。こうして形成したかご形ステータ部材３
４の一対を、第５図のような配置から、一方のス
テータ部材３４の各磁極片３３が他方のステータ
部材３４の相隣る磁極片３３，３３間に周方向に
一定間隙をもつて突入するように互いに同軸上に
嵌挿せしめ、そしてこの状態を維持したままこの
一対のステータ部材３４，３４に所定の成形用金
型をセツトする。すなわち、この１対のステータ
部材３４，３４に対し、それらの磁極片３３…の
内周面側と外周面側の間、及び両鍔片３２の相対
向する内側面側にキヤビテイ（成形室）を形成す
るような所定の成形用金型（図示省略）を配設す
る。そしてこの金型内に射出成形法により加熱溶
融した熱可塑性樹脂を注入して、第３図に示すよ
うに磁極片３３…の外周面及び各磁極片３３相互
間の隙間部分更には各鍔片３２の内側面に亘る樹
脂絶縁層３５を形成する。この場合、熱可塑性樹
脂にはガラス繊維強化樹脂を用いる。また、成形
中に各磁極片３３が成形圧力で横振れして周方向
の隙間寸法に狂いが生じないようにするため、各
磁極片３３相互間に金型の一部が突入嵌合され
る。また、第４図で明らかなように各磁極片３３
の先端部（自由端部）は樹脂絶縁層３５に対し楔
状に喰い付いて確実且つ強固に結合しうるよう斜
めに形成されている。上記樹脂絶縁層３５の形成
により一対のステータ部材３４，３４を一体に結
合し、第３図に示されるような中空ドラム形のス
テータ本体２３を形成する。こうして形成したス
テータ本体２３に巻線２４を巻装し、この巻線２
４の外表面に絶縁テープ４４を被着する。そし
て、このようなステータ本体２３を４個１組とし
て、これに３個のヨークバンド２５ａ…又は２５
ｂ…からなるステータヨーク２５Ａ又は２５Ｂを
装着して、ステータ１３Ａ又は１３Ｂを完成する
に至る。

前記ロータ１２Ａ，１２Ｂのロータ本体１５
Ａ，１５Ｂにはそれぞれ、周方向に沿つてＮ極、
Ｓ極、Ｎ極…というように12の磁極が現れるよう
に着磁されており、そしてこのロータ本体１５
Ａ，１５Ｂの外周には、ステータ１３Ａ，１３Ｂ
の各ステータ本体２３内で対向方向に互い違いに
挿入されて周方向に一定間隔で配列されている12
本の磁極片３３…が、一定のエアーギヤツプを保
つて対面配置されている。

また、前記ステータ１３Ａ，１３Ｂのそれぞれ
のステータ本体２３A₁〜２３A₄，２３B₁〜２３
B₄に巻装されている各巻線２４相互の結線状態
は第８図の回路図に示されるとおりである。尚、
この回路図において２４A₁はステータ本体２３
A₁に巻かれた巻線、２４A₂はステータ本体２３
A₂に巻線、以下同様に２４A₃〜２４B₄はステー
タ本体２３A₃〜２３B₄にそれぞれ対応する巻線
を示している。またこれら巻線２４A₁〜２４A₄，
２４B₁〜２４B₄からの引出し線４５ａ，４５ｂ，
４５ｃは、第１図に示すように固定軸１の一端部
に固定されている固定軸側スリーブ部材５のモー
タ電線導出用孔９…を通つてローラ本体２の外方
に引き出され、コントロールボツクス４６内に導
入され、ここで引出し線４５ａと４５ｂとの間に
コンデンサＣが介設されると共に、これらの引出
し線４５ａ，４５ｂと他の電線４５ｄとの間にス
イツチSwが設けられ、そしてこの電線と引出し
線４５ｃとがコントロールボツクス４６を出て電
源に接続される。この場合ローラ本体２からコン
トロールボツクス４６へ至る引出し線４５ａ，４
５b.４５ｃの途中にコネクター（図示省略）を介
設してもよい。またこの場合において、前述のよ
うにステータ本体２３A₁，２３A₂と２３A₃，２
３A₄との間、及びステータ本体２３B₁，２３B₂
と２３B₃，２３B₄との間で若干位相角をずらし
ていることから、巻線２４A₁，２４A₂及び巻線
２４A₃，２４A₄に流れる電流の位相差により、
また巻線２４B₁，２４B₂及び巻線２４B₃，２４
B₄に流れる電流の位相差によつて回転磁界が発
生して充分な起動トルク及び運転トルクが得られ
るようになつている。尚、本実施例では、第８図
で明らかなようにステータ１３Ａ，１３Ｂの巻線
２４A₁と２４A₂，２４A₃と２４A₄，２４B₁と２
４B₂、及び２４B₃と２４B₄はそれぞれ並列接続
となつているが、起動時のみこのような並列接続
とし、運転中はこれらをそれぞれ直列接続に切換
えて、運転中の電流を減少させるようにすること
も可能である。

前記モータ１０の回転をローラ本体２に伝える
回転伝達機構１１は、ロータ本体１５Ｂの一端に
連設されている端部支承管（ロータ出力軸部）２
０B₂に形成されたギヤ２２の外周にこれと噛合
可能な複数個の遊星ギヤ４７…を周方向に定間隔
で配置して、各遊星ギヤ４７を、固定軸１に固装
された支持フレーム４８に軸着すると共に、各遊
星ギヤ４７を、中空円筒支持体４９の内周面に形
成された内歯ギヤ５０に噛合させ、この円筒支持
体４９の一端をローラ本体２と一体のスリーブ部
材４に接着剤等にて固着してなるものであり、し
たがつてロータ１２Ａ，１２Ｂの回転は上記ロー
タ出力軸２０B₂−ギヤ２２−遊星ギヤ４７−内
歯ギヤ５０−円筒支持体４９−スリーブ部材４を
経て減速されてローラ本体２に伝達されるように
なつている。

以上説明したように本発明は、高透磁率材料よ
りなる鍔片の内周縁に、各自由端部を内方向に斜
めにカツトした高透磁率材料よりなる複数本の帯
状磁極片を、周方向に一定間隔で且つ該鍔片と直
角に位置させて、各磁極片の基端部を該鍔片の内
周縁部に溶接し、それによつて形成されたかご形
のステータ部材の一対を、一方のステータ部材の
各磁極片が他方のステータ部材の相隣る磁極片間
に周方向に一定間隙をもつて突入するように互い
に同軸上に嵌挿せしめると共に、この一対のステ
ータ部材に対しそれらの磁極片のその内周面側と
外周面側の間にキヤビテイを形成するような金型
を配設し、しかる後この金型内に溶融合成樹脂を
注入し、上記磁極片の外周面を被覆するような樹
脂絶縁層を上記ステータ部材と一体に成形して、
中空ドラム型ステータ本体を形成し、このステー
タ本体に巻線を巻装した後、この巻線外表面に絶
縁テープを被着し、更にステータ本体の係合突起
部にステータヨークを係合するようにしているの
で、各磁極片を両端支持構造とすることができ、
機械的に安定した磁極片を備えたステータを提供
することができる。特に本発明においてはかご形
ステータ部材を構成する鍔片と各磁極片とを深絞
り等によらずそれぞれ別個に作つておいて、溶接
により一体接合するようにしているので、磁極片
の長さが鍔片の径によつて制約されることなく所
望に長くできると共に、磁極片の厚みに関しても
その全長に亘り均一にすることができ、また材料
も有効に使用できる。また、ステータ部材を形成
する各磁極片の自由端部を内方向に斜めにカツト
しているので、各磁極片が樹脂絶縁層に対し楔状
に喰い付いた状態となつて確実に且つ強固に結合
することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図
はモータローラの縦断面図、第２図は第１図の
−線拡大断面図、第３図は第１図のモータロー
ラに使用されているモータのステータ本体を示す
斜視図、第４図は第３図のステータ本体の拡大縦
断面図、第５図はステータ本体を構成する一対の
かご形ステータ部材を示す斜視図、第６図はかご
形ステータ部材の製造方法を説明する説明斜視
図、第７図はステータヨークを構成するヨークバ
ンドを示す拡大斜視図、第８図は電気回路図であ
る。１０……インナーロータ型同期モータ、１１…
…回転伝達機構、１２Ａ，１２Ｂ……ロータ、１
３Ａ，１３Ｂ……ステータ、１５Ａ，１５Ｂ……
ロータ本体、２３，２３A₁〜２３A₄，２３B₁〜
２３B₄……中空ドラム形ステータ本体、２４，
２４A₁〜２４A₄，２４B₁〜２４B₄……巻線、２
５ａ，２５ｂ……ヨークバンド、２５Ａ，２５Ｂ
……ステータヨーク、３２……鍔片、３３……帯
状磁極片、３４……かご形ステータ部材、３５…
…樹脂絶縁層、３６……係合突起（係合突起部）、
３７〜４１……係合孔、４４……絶縁テープ。

Claims

【特許請求の範囲】

１永久磁石からなる円筒状ロータに、巻線を巻
装しうるように形成された胴部及びその両端の鍔
部からなる中空ドラム形ステータ本体と該ステー
タ本体の両鍔部間に橋架されるステータヨークと
で構成されるステータが同心的に外嵌されてなる
インナーロータ型同期モータにおけるステータの
製造方法であつて、高透磁率材料よりなる鍔片の
内周縁に、各自由端部を内方向に斜めにカツトし
た高透磁率材料よりなる複数本の帯状磁極片を、
周方向に一定間隔で且つ該鍔片と直角に位置させ
て、各磁極片の基端部を該鍔片の内周縁部に溶接
し、それによつて形成されたかご形のステータ部
材の一対を、一方のステータ部材の各磁極片が他
方のステータ部材の相隣る磁極片間に周方向に一
定間隙をもつて突入するように互いに同軸上に嵌
挿せしめると共に、この一対のステータ部材に対
しそれらの磁極片のその内周面側と外周面側の間
にキヤビテイを形成するような金型を配設し、し
かる後この金型内に溶融合成樹脂を注入し、上記
磁極片の外周面を被覆するような樹脂絶縁層を上
記ステータ部材と一体に成形して、中空ドラム型
ステータ本体を形成し、このステータ本体に巻線
を巻装した後、この巻線外表面に絶縁テープを被
着し、更にステータ本体の係合突起部にステータ
ヨークを係合することを特徴とするインナーロー
タ型同期モータにおけるステータの製造方法。