JPS6149643A - 同期モ−タにおけるステ−タ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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ＩＩＩＩＦ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、したがってロータとのエヤーギャップが小さいとロ
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
ヤーギャッ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った問題があった。

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（、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と該ステータ本体に巻装され
た巻線とで構成されており、上記ステータ本体は一対の
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
絶縁性の連結部材とからなり、各かご形磁極部材は、高
１３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が一定間隔で内向き半径方
向に突設されている鍔片と、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
数の磁極片とからなり、これらの磁極片は円筒を成すよ
うに配列されていて各一端面が上記鍔片における各磁極
片取付用突起の一側面に溶着されている。

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
形成してあっ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フ全同期
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／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ｌ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ぶ
共に軸受１６．１７．１８．１９により固定軸ｌ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２ＯＡ
１　、２ＯＡ２　、２０Ｂｔ　、　２０日２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２０Ｂ、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２ＧＢ２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１
２Ａ、１２Ｂのそれぞれに遊嵌状態で直列状に外嵌され
た左右それぞれダ個づつの中空ドラム形ステーク本体２
３Ａ！〜２３Ａ４．２３Ｂｔ〜２３Ｂ４と、各ステータ
本体に巻装された巻線２４・−・と、それぞれダ個のス
テータ本体２３Ａ１〜２３Ａ４．２３Ｂ＋　〜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Ｊｌｍｌの長尺状ヨークバンド２５ａ。

２５ａ、２５ａ、２５ｂ、２５ｂ、２５ｂからなる左右
ノステータヨーク２５Ａ、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０ＩＩＩ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コー
ク２５Ａ、２５Ｂの対向端部は連結［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３
１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
、したがってその７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１３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って突入す
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っ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とその
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・・・の外周に亘って形成さ
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７対／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
没されており、そして各組の係合突起対３６．３６４よ
、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３６．３６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２５Ａ、
２５Ｂを構成する各ヨークツインド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
材料によってステーク本体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ダ個のステータ本体２３Ａ１〜２
３Ａ４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／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３
６．３６が係合され、係合孔対３８．３８には、同ステ
ータ本体２３Ｂ里における右側の鍔片３２上の保合突起
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
互いに重なり合っ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上の保合突起対３６．３８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上の保合突起対３
６．３６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
合っ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
っている０以上は／１ｌｌｉｌ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２５
ａ。

２５ｂは全く同一構造であり、しかしてＪ個／組のヨー
クバンド２５ａ、２５ａ、２５ａ及び２５ｂ、２５ｂ。

２５ｂがダ個のステータ本体２３Ａ１〜２３Ａ４及び２
３８１〜２３Ｂ４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
よってそれぞれダ個のステーク本体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１、左右２個づつ
のステーク本体２３Ａ＋　、２３Ａ２と２３Ａａ　、２
３Ａ４との間、及び２３Ｂｔ　、２３Ｂ２と２３８３．
２３Ｂ４との間において位相角のずれを生しさせること
になる。尚、この場合ステータ本体２３Ａ＋。

２３Ａ２及びステータ本体２３Ｂ＋　、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っていて、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３０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の両端部も同様にとス孔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、上体したような構成を有するステータ１３Ａ、１
３Ｂ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／対／組の係合突起３
６．３６が３箇所に等ピッ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・・・
が等ピッ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３３
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７）溶接などの抵抗溶接により′ｆ４接し
、それによって第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っては例えば
第７図及び第８図に示すように、一方の電極Ｐｉ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ｒＩｉｔｉ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を載せて加圧し〜
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っ
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
成形を行って、第３図に示すように磁極片３３・・・の
外周面及び各磁極片３３相互間の隙間部公吏には各鍔片
３２の内側面に亘っ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ＶＡ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（目出端部）は連結部材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、このようなステーク本体２３をダ個／組
として、これにｊｌｌ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１３Ｂが完成される
ことになる。

前記ロータ１２Ａ、１２Ｂのロータ本体１５Ａ、　１５
Ｂにはそれぞれ、周方向に沿ってＮ極、Ｓ極、Ｎ極・−
・というようにａ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１５Ａ、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本の磁瓶片３３・・−が、一定のエアーギャ
ップを保っ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２３Ａ１〜２３Ａ４．２３Ｂ１〜２３Ｂ４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２
４Ａ１はステータ本体２３ＡＩに巻かれた巻線、２４Ａ
２はステーク本体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２４Ａ、
〜２４Ａ４　、２・ＩＢ、〜２４Ｂ４がらの引出し線４
５　ａ　、　４５　ｂ　、　４５　ｃ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例スリ
ーブ部材５のモータ電線導出用孔９・・・を通ってロー
ラ本体２の外方に引き出され、コントロールボックス４
６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が介設されると共ニ、これらの引出し線
４５ａ、４５ｂと他のｉｔ＆Ｊｃ４ｓｄとの間にスイッ
チＳｗが設けられ、そしてこの電線と引出し線４５ｃと
がコントロールボックス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ックス４６へ
至る引出し線４５ａ、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
２３Ａ＋　、２３Ａ２と２３Ａ３．２３Ａ４との間、及
びステータ本体２３Ｂｓ　、２３Ｂ２と２３８３゜２３
Ｂ４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２４Ｂ＋。

２４Ｂ２及び巻線２４Ｂ３．２４Ｂ４に流れる電流の位
相差によっ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っている。

尚、本実施例では、第１０図で明らかなようにステータ
１３Ａ、１３Ｂの巻線２４Ａ１と２４Ａ２．２４Ａ３と
２４Ａ４．２４Ｂ＋　と２４８２、及び２４Ｂ３と２４
Ｂ４はそれぞれ並列接続となっているが、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ｔ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）２０８２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２ギヤ４７を
、固定軸ｌ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５ｏ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、したがってロータ
１２Ａ、　１２Ｂの回転は上記ロータ出力軸２０Ｂｚ−
ギヤ２２−遊星ギャ４７−内歯ギヤ５〇−円筒支持体４
９−スリーブ部材４を経て減速されてローラ本体２に伝
達されるようになっている。　　　　　　　。

以上説明したように本発明に劣るステークは一部及びそ
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
らなっていて、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悠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、したがってエアーギャッ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
テータにあっては、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−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、その製作にあたって鍔片と磁極片との位置決め及
びｌ容接作業がやり易（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、特にスポット溶接などの抵
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ぞきてモ
ータの径を小さくできる一方、各磁極片のロータとのエ
アーギャッ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２ｒＪ！Ｊは第１図の■−ｎ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図はステーク本
体を＋ｉ成する一対のかご形磁極部材を示す斜視図、第
６図（伺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。 ＩＯ・・・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、１
３Ｂ・・・ステーク、１５Ａ、１５Ｂ・・・ロータ本体
、２３．２３Ａ＋〜２３Ａ４．２３Ｂ＋　〜２３Ｂ４・
・・中空ドラム形ステータ本体、２４．２４Ａ＋〜２４
Ａ４．２４Ｂ＋〜２４Ｂ４・・・巻線、２５ａ　、　２
５　ｂ−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
・・・かご形磁極部材、３５・・・絶縁性連結部材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 同期モータの円筒状ロータに同心的に外嵌されるステー
   タであって、このステータ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と該ステータ本体に
   巻装された巻線とで構成されており、上記ステータ本体
   は一対のかご形磁極部材とこれらを互いに非接触状態で
   連結する絶縁性の連結部材とからなり、各かご形磁極部
   材は、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が一定間隔で内向き
   半径方向に突設されている鍔片と、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
   起と同数の磁極片とからなり、これらの磁極片は円筒を
   成すように配列されていて各一端面が上記鍔片における
   各磁極片取付用突起の一側面に溶着されている同期モー
   タにおけるステータ。