(57)【要約】【課題】コイルに流れる漏れ磁束に起因する渦電流損失を低減することができるアキシャルギャップ型モータを提供する。【解決手段】ロータ１１に対向配置されるステータ２０のスロット部２４は、ステータ２０の外径側から内径側に向かうに従って次第に軸方向長さが増加するように形成される。これにより、スロット部２４に挿入されるコイル３０は、ステータ２０の外径側から内径側に向かうに従って次第にロータ１１から軸方向に離間して配置される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸周りに回転可能なロータと、前記ロータを回転軸方向の両側から挟み込むように前記ロータと一定の距離を介して対向配置される一対のステータと、を備えるアキシャルギャップ型モータであって、
一対の前記ステータは、略円環形状のリターンパス部と、前記リターンパス部から前記ロータに向かって突出する複数のティース部と、を備え、複数相のコイルが挿入される複数のスロット部が形成されるステータコアを有し、
前記スロット部は、その軸方向長さが前記ステータの外径側から内径側に向かうに従って増加するように形成されることを特徴とするアキシャルギャップ型モータ。
【請求項２】
前記リターンパス部は、その軸方向長さが前記ステータの外径側から内径側に向かうに従って減少するように形成されることを特徴とする請求項１記載のアキシャルギャップ型モータ。
【請求項３】
前記ステータコアは、リターンパス部の内径側軸方向長さＬｉと外径側軸方向長さＬｏとの比Ｌｉ／Ｌｏが、ティース部の内径側周方向幅Ｔｉと外径側周方向幅Ｔｏとの比Ｔｉ／Ｔｏと等しいことを特徴とする請求項２に記載のアキシャルギャップ型モータ。
【請求項４】
一対の前記ステータは、前記ティース部のロータ対向面および前記リターンパス部の前記ロータから離間している面が平行に形成されることを特徴とする請求項２に記載のアキシャルギャップ型モータ。
【請求項５】
前記スロット部に挿入されて前記ステータコアの内周面から内径側に突出する前記コイルの内径側コイルエンドは、前記ロータから軸方向に離間する方向に配置されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のアキシャルギャップ型モータ。
【請求項６】
前記ステータコアは、前記ティース部に突起部を有さないことを特徴とするに請求項１から請求項５のいずれかに記載のアキシャルギャップ型モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アキシャルギャップ型モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、回転軸方向の両側からロータを挟み込むようにして対向配置された一対のステータを備え、ロータの永久磁石による界磁磁束に対して、一対のステータを介した磁束ループを形成してロータを回転させるアキシャルギャップ型モータが知られている。このようなアキシャルギャップ型モータとしては、ロータのステータ対向面を外径側から内径側に向かって軸方向幅が太くなるように傾斜させると共に、ステータのロータ対向面をロータのステータ対向面に対応させて傾斜させ、出力トルクの増大を図るようにしたアキシャルギャップ型モータが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１６１０１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、アキシャルギャップ型モータは、ロータ回転時に発生する漏れ磁束によってコイルに渦電流が流れ、これによって渦電流損失が発生する。渦電流は、ロータとコイルとの距離が近いほど大きくなる。また、アキシャルギャップ型モータにおいては、ティース部先端に、いわゆる、耳と呼ばれる突起を設けると磁束短絡が生じる問題があり、耳を設けることができず、漏れ磁束がスロット内部を通過し易い。
【０００５】
更に、スロット部の平面形状は、加工の容易性から溝幅が径方向に一定になるように形成されるのが一般的であり、この場合、ティース部の形状は外径側が広がった扇形状となる。このため、外径側と比較した場合、ティース部の幅が狭い内径側においてコイルに流れる磁束が多くなり、渦電流損失が増大する問題があった。また、近年の高速回転に対応するため、ロータシャフト周辺部を太くしてロータ強度および剛性を強化し、運転時における振動、騒音の発生を抑制する強い要求がある。
【０００６】
特許文献１に記載のアキシャルギャップ型モータ1は、図６に示すように、ロータ２は、その軸方向の内径側幅Ｚａが外径側幅Ｚｂより長くなるように、所定角度θだけ傾斜したテーパ状に形成されている。また、ステータ３のロータ対向面４は、これに対応して所定角度θだけ傾斜させて出力トルクの増大を図っている。このように、ロータ２をテーパ状に形成することにより、ロータシャフト５周辺部の強度および剛性が向上する。しかし、本発明の主目的である内径側における渦電流損失に対しての記載はない。また、ロータシャフト周辺部が太いため、内径側コイルエンド６がロータシャフト５に接近し、逃げがとり難いという問題があった。
【０００７】
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ステータの内径側においてコイルに流れる漏れ磁束に起因する渦電流損失を低減することができるアキシャルギャップ型モータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、回転軸周りに回転可能なロータ（例えば、後述の実施形態におけるロータ１１）と、前記ロータを回転軸方向の両側から挟み込むように前記ロータと一定の距離を介して対向配置される一対のステータ（例えば、後述の実施形態におけるステータ２０）と、を備えるアキシャルギャップ型モータであって、
一対の前記ステータは、略円環形状のリターンパス部（例えば、後述の実施形態におけるリターンパス部２１）と、前記リターンパス部から前記ロータに向かって突出する複数のティース部（例えば、後述の実施形態におけるティース部２２）と、複数相のコイル（例えば、後述の実施形態におけるコイル３０）が挿入される複数のスロット部（例えば、後述の実施形態におけるスロット部２４）と、を備えるステータコア（例えば、後述の実施形態におけるステータコア２３）を有し、
前記スロット部は、その軸方向長さが前記ステータの外径側から内径側に向かうに従って増加するように形成されることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のアキシャルギャップ型モータにおいて、前記リターンパス部は、その軸方向長さが前記ステータの外径側から内径側に向かうに従って減少するように形成されることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載のアキシャルギャップ型モータにおいて、前記ステータコアは、リターンパス部の内径側軸方向長さＬｉと外径側軸方向長さＬｏとの比Ｌｉ／Ｌｏが、ティース部の内径側周方向幅Ｔｉと外径側周方向幅Ｔｏとの比Ｔｉ／Ｔｏと等しいことを特徴とする。
【００１１】
請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載のアキシャルギャップ型モータにおいて、一対の前記ステータは、前記ティース部のロータ対向面および前記リターンパス部の前記ロータから離間している面が平行に形成されることを特徴とする。
【００１２】
請求項５に係る発明は、請求項１から請求項４のいずれかに記載のアキシャルギャップ型モータにおいて、前記スロット部に挿入されて前記ステータコアの内周面から内径側に突出する前記コイルの内径側コイルエンド（例えば、後述の実施形態における内径側コイルエンド３２）は、前記ロータから軸方向に離間する方向に配置されることを特徴とする。
【００１３】
請求項６に係る発明は、請求項１から請求項５のいずれかのアキシャルギャップ型モータにおいて、前記ステータコアは、前記ティース部に突起部を有さないことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の発明によれば、ステータのスロット部の軸方向長さを外径側から内径側に向かうに従って増加するように形成して、スロット部に挿入されるコイルが、外径側から内径側に向かって次第にロータから軸方向に離間するようにしたので、漏れ磁束を拾い易いスロット部の入り口と、コイルとの距離を広げることができ、これによって磁束量を低下させることなく、渦電流損失を低減することができる。
【００１５】
請求項２の発明によれば、ステータのリターンパス部の軸方向長さを外径側から内径側に向かうに従って減少するように形成しているので、磁束が径方向に流れるのを抑制することができる。
【００１６】
請求項３の発明によれば、ステータコアは、リターンパス部の内径側軸方向長さＬｉと外径側軸方向長さＬｏとの比Ｌｉ／Ｌｏが、ティース部の内径側周方向幅Ｔｉと外径側周方向幅Ｔｏとの比Ｔｉ／Ｔｏと等しいので、ステータコアの磁束密度を均一化することができ、磁束が径方向に流れるのを抑制することができる。
【００１７】
請求項４の発明によれば、スロット部やリターンパス部の寸法が外径側から内径側に向かうに従って変化しても、ステータコアは大きくならずコンパクトに構成することができる。
【００１８】
請求項５の発明によれば、ステータコアの内周面から内径側に突出する内径側コイルエンドが、ロータから軸方向に離間する方向に形成されているので、ロータシャフト周辺部を肉厚に形成することが可能となり、ロータ強度および剛性を向上させて運転時における振動、騒音の発生を抑制することができる。
【００１９】
請求項６の発明によれば、ティース部に突起部を有さないため、漏れ磁束がスロット内部を通過し易い問題があるが、ステータの内径側においてコイルをロータから軸方向に離間させて配置しているので、有効に渦電流損失を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係るアキシャルギャップ型モータの断面図である。
【図２】図１におけるＡ部拡大図である。
【図３】ステータコアの一部の正面図である。
【図４】図２におけるＢ−Ｂ矢視図である。
【図５】図２におけるＣ−Ｃ矢視図である。
【図６】従来のアキシャルギャップ型モータの要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を、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。
【００２２】
図１および図２に示すように、アキシャルギャップ型モータ１０は、回転軸Ｏ周りに回転可能に設けられた略円環状のロータ１１と、回転軸Ｏの軸方向の両側からロータ１１を挟み込むようにして対向配置され、ロータ１１を回転させる回転磁界を発生する複数相の各コイル（固定子巻線）３０を有する一対のステータ２０，２０と、を備える。
【００２３】
各ロータ１１は、ロータシャフト２８と、ロータシャフト２８上に配置される主磁石部４１，…，４１、ヨーク部４２，…，４２、および副磁石部４３，…，４３を備える。
また、各ステータ２０は、ステータコア２３と、コイル３０とからなる。図３も参照して、ステータコア２３は、略円環板状のリターンパス部２１、およびロータ１１に対向するリターンパス部２１の対向面上で周方向に所定間隔をおいた位置から軸方向に沿ってロータ１１に向かい突出すると共に径方向に伸びる複数のティース部２２，…，２２と、を備える。また隣り合うティース部２２，２２間には複数のスロット部２４が形成される。スロット部２４には、例えば、Ｕ相、Ｖ相、およびＷ相の複数相からなるコイル３０が挿入される。このステータ２０は、ティース部２２の先端（即ち、ロータ対向面２６）が、ロータ１１（即ち、ヨーク部４２のステータ対向面１２）と一定の距離Ｘを介して対向配置されている。
【００２４】
各ティース部２２のロータ対向面２６は、各ヨーク部４２のステータ対向面１２と平行に形成されている。また、各ステータ２０のロータ１１と反対側の面、すなわち、リターンパス部２１のロータ１１から離間している面２７も、ティース部のロータ対向面２６、ヨーク部４２のステータ対向面１２と平行に形成されている。
【００２５】
図３に示すように、ステータコア２３のスロット部２４の周方向幅Ｗは、外径側と内径側で一定である。換言すれば、ティース部２２の内径側周方向幅Ｔｉは、外径側周方向幅Ｔｏより狭く、扇形となっている（Ｔｉ＜Ｔｏ）。これは、径方向に溝幅が一定のスロット部２４の方が、製作が容易であることによる。勿論、スロット部２４を扇形に形成してもよい。
【００２６】
また、図２に示すように、スロット部２４の溝深さは、外径側長さＤｏから内径側長さＤｉに向かって次第に深く（Ｄｏ＜Ｄｉ）形成されており、すなわちスロット部２４の軸方向長さがステータ２０の外径側から内径側に向かうに従って増加するように形成されている。そして、リターンパス部２１の内径側軸方向長さＬｉは、外径側軸方向長さＬｏより小さくなっている（Ｌｉ＜Ｌｏ）。リターンパス部２１の内径側軸方向長さＬｉと外径側軸方向長さＬｏとの比Ｌｉ／Ｌｏは、ティース部２２の内径側周方向幅Ｔｉと外径側周方向幅Ｔｏとの比Ｔｉ／Ｔｏと等しくなるように設定されている。
【００２７】
このように、リターンパス部２１の内径側軸方向長さＬｉと外径側軸方向長さＬｏとの比Ｌｉ／Ｌｏを、ティース部２２の内径側周方向幅Ｔｉと外径側周方向幅Ｔｏとの比Ｔｉ／Ｔｏと等しくなるように設定する（Ｌｉ／Ｌｏ＝Ｔｉ／Ｔｏ）ことにより、ステータコア２３の磁束密度を均一化することができ、径方向への磁束の流れが抑制される。
【００２８】
図４および図５も参照して、コイル３０は、内径側に向かって次第に溝深さが深くなるスロット部２４の底面２４ａに沿ってスロット部２４に挿入される。これにより、コイル３０は、ステータ２０の外径側から内径側に向かうに従って次第にロータ１１から軸方向に離間する。即ち、ヨーク部４２のステータ対向面１２からコイル３０までの内径側距離Ｃｉは、外径側距離Ｃｏより大きい。
【００２９】
ステータ２０の内径側においては、外径側と比較して、ステータコア２３よりコイル３０に流れる磁束が多くなる傾向があるが、ロータ１１のステータ対向面１２からコイル３０までの内径側距離Ｃｉを大きくして、漏れ磁束を拾い易いスロット部２４の入り口と、コイル３０との距離を広げることにより、コイル３０に流れる漏れ磁束を抑制して渦電流損失を低減することができる。また、ロータ１１（ヨーク部のステータ対向面１２）とステータ２０（ステータのロータ対向面２６）との距離Ｘは、従来と変わらず一定なので、磁気特性に及ぼす影響はない。
【００３０】
また、スロット部２４に挿入されたコイル３０は、外径側コイルエンド３１がステータコア２３の外径側に、また内径側コイルエンド３２がステータコア２３の内径側に突出する。ステータコア２３の内周面から内径側に突出する内径側コイルエンド３２は、外径側コイルエンド３１に比べて、ロータ１１から軸方向に離間する方向に延設される。これによりロータシャフト２８を肉厚に形成することが可能となり、ロータ１１の強度および剛性を向上させて運転時における振動、騒音の発生を抑制することができる。
【００３１】
以上説明したように、本実施形態に係るアキシャルギャップ型モータ１０によれば、ステータ２０のスロット部２４の溝深さを、外径側から内径側に向かうに従って次第に深くなるように形成し、スロット部２４に挿入されるコイル３０を、外径側から内径側に向かって次第にロータ１１から軸方向に離間させるようにしたので、漏れ磁束を拾い易いスロット部２４の入り口と、コイル３０との距離を広げることができ、これによって磁束量を低下させることなく、渦電流損失を抑制することができる。
【００３２】
また、ステータコア２３は、リターンパス部２１の軸方向長さがステータ２０の外径側から内径側に向かうに従って減少するように形成されており、リターンパス部２１の内径側軸方向長さＬｉと外径側軸方向長さＬｏとの比Ｌｉ／Ｌｏが、ティース部２２の内径側周方向幅Ｔｉと外径側周方向幅Ｔｏとの比Ｔｉ／Ｔｏと同じであるので、ステータコア２３の磁束密度を均一化することができ、磁束が径方向に流れるのを抑制することができる。
【００３３】
また、ティース部２２のロータ対向面２６およびリターンパス部２１のロータ１１から離間している面２７が平行に形成されているので、スロット部２４やリターンパス部２１の寸法が外径側から内径側に向かうに従って変化しても、ステータコア２３は大きくならずコンパクトに構成することができる。
【００３４】
更に、ステータコア２３の内周面から内径側に突出する内径側コイルエンド３２が、ロータ１１から軸方向に離間する方向に配置されるので、ロータシャフト２８周辺部を肉厚に形成することが可能となり、ロータ強度および剛性を向上させて運転時における振動、騒音の発生を抑制することができる。
【００３５】
また、本発明は、ステータコア２３がティース部に突起部を有さず、漏れ磁束がスロット内部を通過し易い形状のステータ２０を有するアキシャルギャップ型モータ１０において、特に有効に渦電流損失を抑制することができる。
【００３６】
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。
【符号の説明】
【００３７】
１０      アキシャルギャップ型モータ
１１      ロータ
１２      ヨーク部のステータ対向面
２０      ステータ
２２      ティース部
２３      ステータコア
２４      スロット部
２４ａ    スロット部の底面
２６      ティース部のロータ対向面
３０      コイル
３２      内径側コイルエンド
４１      主磁石部
４２      ヨーク部
４３      副磁石部
Ｄｉ      スロット部の内径側軸方向長さ
Ｄｏ      スロット部の外径側軸方向長さ
Ｌｉ      リターンパス部の内径側軸方向長さ
Ｌｏ      リターンパス部の外径側軸方向長さ
Ｏ        回転軸
Ｔｉ      ティース部の内径側周方向幅
Ｔｏ      ティース部の外径側周方向幅
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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