JPH0222617B2

JPH0222617B2 -

Info

Publication number: JPH0222617B2
Application number: JP11477585A
Authority: JP
Inventors: Toshuki Ishino; Tokuo Ide
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-05-28
Filing date: 1985-05-28
Publication date: 1990-05-21
Also published as: JPS6149643A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、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同期モータに関し、特
にそのステータに関する。

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、特願昭58−228912号明細書に開
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。

本発明の一つの目的は、上記のような従来のス
テータの問題点を解決すべく、機械的に安定した
構造の磁極片を有するステータを提供することで
ある。

本発明の他の目的は、製作が容易に行える構造
を有するステータを提供するにある。

これらの目的を達成するための本発明のステー
タによれば、このステータは、同期モータの円筒
状ロータ１２Ａ，１２Ｂに同心的に外嵌されるス
テータ１３Ａ，１３Ｂであつて、このステータ１
３Ａ，１３Ｂは胴部及びその両端部の鍔部からな
る中空ドラム形ステータ本体２３と該ステータ本
体に巻装された巻線２４とで構成されており、上
記ステータ本体２３は一対のかご形磁極部材３４
とこれらを互いに非接触状態で連結する絶縁性の
連結部材３５とからなり、各かご形磁極部材３４
は、高透磁率材料によりリング状に形成されてい
てその内周縁に複数の磁極片取付用突起３２ａが
一定間隔で内向き半径方向に突設され且つ外周縁
にステータヨーク２５Ａ，２５Ｂのヨークバンド
２５ａ，２５ｂを係止するため係合突起３６が一
定間隔で外向き半径方向に突設されている鍔片３
２と、それぞれ高透磁率材料により帯状にして且
つ断面円弧状に形成された上記突起と同数の磁極
片３３とからなり、これらの磁極片３３は円筒を
成すように配列されていて各一端面が上記鍔片３
２における各磁極片取付用突起３２ａの一側面に
溶着されており、上記のように形成された一対の
かご形磁極部材３４，３４は、一方の磁極部材３
４の各磁極片３３を、他方の磁極部材３４の相隣
る磁極片３３間に周方向に一定間隙をもつて嵌挿
され、両磁極部材３４，３４の各磁極片３３，３
３の相隣る間隙部、各磁極片３３，３３の外周面
及び両鍔片３２，３２の相対向する内側面に亘つ
て上記連結部材３５が樹脂モールド成形されてい
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に伝えるための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
ローラ本体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
ラ本体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を介して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
かご形の磁極部材３４を一対備え、この一対のか
ご形磁極部材３４，３４を、一方の磁極部材３４
の各磁極片３３が他方の磁極部材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延在す
るような絶縁性の連結部材３５を樹脂のモールド
成形により形成して、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
た絶縁性連結部材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との
内側面に形成された絶縁性連結部材３５部分とに
より鍔部が形成される。尚、この絶縁性連結部材
３５は、当該ステータ本体２３に巻装される巻線
２４とかご形磁極部材３４，３４との間の絶縁を
行う機能と共にかご形磁極部材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…の外周に亘つて形成される必要があ
る。上記かご形磁極部材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、双方のかご形磁極部材３４，３４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
手方の磁極部材３４の各組の係合突起対３６，３
６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２５Ａ，２５
Ｂを構成する各ヨークバンド２５ｂ，２５ｂは第
２図更には第６図で明らかなように、適当な高透
磁率材料に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，
３７，３８，３８，３９，３９，４０，４０及び
４１，４１が穿設され、これらのうちの係合孔３
７，３７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３６，３６が係合され、係合孔対３８，３８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３２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、そしてこの右側のステ
ータ本体２３B₄における右側の鍔片３２上の係
合突起対３６，３６が係合孔対４１，４１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，２５ｂ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状態様
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２３
A₁〜２３A₄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２３A₁，２
３A₂と２３A₃，２３A₄との間、及び２３B₁，２
３B₂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２３
B₁，２３B₂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、左右のステー
タヨーク２５Ａにおける各ヨークバンド２５ａの
両端部はビス孔４２（第９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３
０に固着され、右方のステータヨーク２５Ｂ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所定厚みの金属板を例えば
打抜き加工して、第６図イ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図イで示すように、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おり、各突起３
２ａの先端縁３２ｂは鍔片３２の軸芯を中心とす
る半径Ｒの円弧に形成されている。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
イに示すとおりである。一方、高透磁率材料を例
えば冷間引抜き加工して、所要の幅と厚みを有し
且つ断面が上記突起３２ａ先端縁の円弧に対応す
る円弧状をなした長尺帯状材（図示せず）を形成
し、この長尺帯状材を所定長さずつに切断して第
６図ロに示すような帯状磁極片３３を多数本形成
する。そして、鍔片３２の内周縁部に６本の帯状
磁極片３３…を直角に配置して、各帯状磁極片３
３の一端面を各磁極片取付用突起３２ａの一側面
の先端部に例えばスポツト溶接などの抵抗溶接に
より溶接し、それによつて第５図に示されるよう
なかご形磁極部材３４を形成する。尚、この抵抗
溶接にあたつては例えば第７図及び第８図に示す
ように、一方の電極P₁上に鍔片３２を載置し、
この鍔片３３上には磁極片位置決め用の治具Ｔを
配置し、この治具Ｔの磁極片挿入孔Ｓ…にそれぞ
れ磁極片３３を挿入して各磁極片３３の一端面を
第８図のように各磁極片取付用突起３２ａの一側
面上に当接させ、しかる後治具Ｔの上面から突出
した磁極片３３…上に他方の電極P₂を載せて加
工し、そして通電するようにしている。こうして
形成したかご形磁極部材３４の一対を、第５図の
ような配置から、一方の磁極部材３４の各磁極片
３３が他方の磁極部材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磁極部材３４，３４に所
定の成形用金型を当てがい、熱可塑性樹脂による
射出成形を行つて、第３図に示すように磁極片３
３…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の内側面に亘つて延在する絶縁
性の連結部材３５を一体形成する。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）は連結部材３５に対
し楔状に喰い付け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。上記連結部材３５の形
成により一対の磁極部材３４，３４が一体結合さ
れて、第３図に示される中空ドラム形のステータ
本体２３が形成されるわけである。こうして形成
されたステータ本体２３に巻線２４が巻装され、
この巻線２４の外表面に絶縁テープ４４が被着さ
れる。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２５ｂ…からなるステータヨーク２５Ａ又
は２５Ｂが装着されて、ステータ１３Ａ又は１３
Ｂが完成されることになる。

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１０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
２３A₁に巻かれた巻線、２４A₂はステータ本体
２３A₂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２４A₁〜２
４A₄，２４B₁〜２４B₄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４
６内に導入され、ここで引出し線４５ａと４５ｂ
との間のコンデンサ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S_W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４
５ａ，４５ｂ，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２３A₃，２３A₄との間、及びステータ本体２
３B₁，２３B₂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２４A₁，２
４A₂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
２４B₃，２４B₄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１０図で明らかなようにステータ１３
Ａ，１３Ｂの巻線２４A₁と２４A₂，２４A₃と２
４A₄，２４B₁と２４B₂、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によるステータは胴
部及びその両端部の鍔部を有する中空ドラム形の
ステータ本体からなつていて、このステータ本体
が一対のかご形磁極部材とこれらを互いに非接触
状態で連結する絶縁性連結部材とで構成されてい
るので、各磁極部材の磁極片は機械的に安定して
支持され得て、ロータに付着するおそれがなく、
したがつてエアーギヤツプをより小さくできて大
きなトルクを得ることができる。そして特に本発
明のステータにあつては、各かご形磁極部材を構
成する鍔片がその内周縁に定間隔で内向き半径方
向に突出する複数の磁極片取付用突起を有し、こ
れらの突起の各一側面に断面円弧状を成す帯状磁
極片の各一端面が溶着されてなるため、その製作
にあたつて鍔片と磁極片との位置決め及び溶接作
業がやり易くなる。つまり、鍔片に設けた突起に
より磁極片の取付位置が定まりその突起の側面に
磁極片の一端面を当接させればよいから簡単な治
具等にて溶接作業を行うことができ、特にスポツ
ト溶接などの抵抗溶接を行う場合には最適とな
る。また、これら複数の帯状磁極片が円筒形を成
すように配列されているため、磁極部材の厚みを
より薄くできてモータの径を小さくできる一方、
各磁極片のロータとのエアーギヤツプを周方向に
均一に形成できる利点がある。

【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
かご形磁極部材を示す斜視図、第６図イは鍔片を
示す平面図、第６図ロは磁極片を示す斜視図、第
７図は治具を用いて鍔片と磁極片とを抵抗溶接し
ている状態の平面図、第８図は第７図の−線
断面図、第９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１０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、１３Ａ，
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、２５ａ，２５ｂ…ヨー
クバンド、２５Ａ，２５Ｂ…ステータヨーク、３
２…鍔片、３３…帯状磁極片、３４…かご形磁極
部材、３５…絶縁性連結部材。

Claims

【特許請求の範囲】

１同期モータの円筒状ロータ１２Ａ，１２Ｂに
同心的に外嵌されるステータ１３Ａ，１３Ｂであ
つて、このステータ１３Ａ，１３Ｂは胴部及びそ
の両端部の鍔部からなる中空ドラム形ステータ本
体２３と該ステータ本体に巻装された巻線２４と
で構成されており、上記ステータ本体２３は一対
のかご形磁極部材３４とこれらを互いに非接触状
態で連結する絶縁性の連結部材３５とからなり、
各かご形磁極部材３４は、高透磁率材料によりリ
ング状に形成されていてその内周縁に複数の磁極
片取付用突起３２ａが一定間隔で内向き半径方向
に突設され且つ外周縁にステータヨーク２５Ａ，
２５Ｂのヨークバンド２５ａ，２５ｂを係止する
ため係合突起３６が一定間隔で外向き半径方向に
突設されている鍔片３２と、それぞれ高透磁率材
料により帯状にして且つ断面円弧状に形成された
上記突起と同数の磁極片３３とからなり、これら
の磁極片３３は円筒を成すように配列されていて
各一端面が上記鍔片３２における各磁極片取付用
突起３２ａの一側面に溶着されており、上記のよ
うに形成された一対のかご形磁極部材３４，３４
は、一方の磁極部材３４の各磁極片３３を、他方
の磁極部材３４の相隣る磁極片３３間に周方向に
一定間隙をもつて嵌挿され、両磁極部材３４，３
４の各磁極片３３，３３の相隣る間隙部、各磁極
片３３，３３の外周面及び両鍔片３２，３２の相
対向する内側面に亘つて上記連結部材３５が樹脂
モールド成形される同期モータにおけるステー
タ。