(57)【要約】【課題】アキシャル型モータにおいて、簡単な構成でロータ回転軸方向に関するロータの支持剛性を下げることを可能にする。【解決手段】強磁性体により構成された第２のステータ１４はロータ回転軸方向において第１のステータ１２と反対側に配置されており、第１のステータ１２及び第２のステータ１４が回転軸方向においてロータ１０を挟んだ状態で対向配置されている。第２のステータ１４におけるロータ１０との対向面１４−１には、ロータ１０側に突出したティース、及びロータ１０にトルクを作用させるためのコイルが設けられていない。ロータ１０と第２のステータ１４との間には、ロータ１０と第１のステータ１２との間に作用する吸引力と反対方向の吸引力が作用するため、ロータ１０に作用する吸引力を低減することができる。【選択図】図１
2006109678.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸まわりに回転可能であり、界磁束を発生するロータと、
回転軸方向においてロータと対向配置され、ロータに回転力を作用させるためのコイルが配設された第１のステータと、
を有するアキシャル型モータであって、
ロータからの界磁束が鎖交可能であり、ロータに回転力を作用させるためのコイルが配設されていない第２のステータを有し、
第１のステータ及び第２のステータが回転軸方向においてロータを挟んで対向配置されていることを特徴とするアキシャル型モータ。
【請求項２】
請求項１に記載のアキシャル型モータであって、
第２のステータにおけるロータとの対向面に、ロータ側へ突出したティースが形成されていないことを特徴とするアキシャル型モータ。
【請求項３】
請求項２に記載のアキシャル型モータであって、
第１のステータにおけるロータとの対向面に、ロータ側へ突出しコイルが装着されたティースが形成されており、
第２のステータにおけるロータとの対向面積は、第１のステータのティースにおけるロータとの対向面積に略等しいことを特徴とするアキシャル型モータ。
【請求項４】
請求項１に記載のアキシャル型モータであって、
第２のステータにおけるロータとの対向面に、ロータ側へ突出しコイルが装着されていないティースが形成されていることを特徴とするアキシャル型モータ。
【請求項５】
請求項４に記載のアキシャル型モータであって、
第１のステータにおけるロータとの対向面に、ロータ側へ突出しコイルが装着されたティースが形成されており、
第２のステータのティースにおけるロータとの対向面積は、第１のステータのティースにおけるロータとの対向面積に略等しいことを特徴とするアキシャル型モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータ及びステータがロータ回転軸方向において対向配置されているアキシャル型モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のアキシャル型モータの一例が下記特許文献１に開示されている。特許文献１においては、複数の永久磁石が設けられた略円板状のロータが、複数相のコイルが設けられた略円板状のステータとロータ回転軸方向において所定のギャップを存する状態で対向配置されている。そして、複数の永久磁石における極と極の境目に溝を設け、各永久磁石を偏肉形状としている。これによって、永久磁石における極と極の境目にて磁束密度が突出することを防止し、出力トルクの脈動の低減を図っている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−５７７５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ロータ回転軸方向において対向配置されたロータとステータとの間には、磁気力による吸引力が作用する。特許文献１においては、ロータに作用する吸引力の方向がステータが配置された側の一方向であるので、この吸引力に抗するためにロータ回転軸方向に関するロータの支持剛性を高くする必要がある。したがって、ロータの支持構造が複雑化してしまうという問題点がある。
【０００５】
本発明に係るアキシャル型モータは、簡単な構成でロータ回転軸方向に関するロータの支持剛性を下げることを可能にする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るアキシャル型モータは、上述した課題を解決するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明に係るアキシャル型モータは、回転軸まわりに回転可能であり、界磁束を発生するロータと、回転軸方向においてロータと対向配置され、ロータに回転力を作用させるためのコイルが配設された第１のステータと、を有するアキシャル型モータであって、ロータからの界磁束が鎖交可能であり、ロータに回転力を作用させるためのコイルが配設されていない第２のステータを有し、第１のステータ及び第２のステータが回転軸方向においてロータを挟んで対向配置されていることを要旨とする。
【０００８】
本発明においては、ロータからの界磁束が鎖交可能でありロータに回転力を作用させるためのコイルが配設されていない第２のステータを有し、第１のステータ及び第２のステータが回転軸方向においてロータを挟んで対向配置されている。ロータと第１のステータとの間には磁気力による吸引力が作用するが、ロータと第２のステータとの間にも磁気力による吸引力を作用させることができ、この吸引力はロータと第１のステータとの間に作用する吸引力と反対方向に作用する。これによって、ロータに作用する吸引力を低減することができ、その際に、第２のステータにコイルが配設されていないことで第２のステータの構成を簡略化することができる。したがって、本発明によれば、簡単な構成でロータ回転軸方向に関するロータの支持剛性を下げることが可能となる。
【０００９】
本発明に係るアキシャル型モータにおいて、第２のステータにおけるロータとの対向面に、ロータ側へ突出したティースが形成されていないものとすることもできる。こうすれば、第２のステータの構成をさらに簡略化することができる。この本発明に係るアキシャル型モータにおいて、第１のステータにおけるロータとの対向面に、ロータ側へ突出しコイルが装着されたティースが形成されており、第２のステータにおけるロータとの対向面積は、第１のステータのティースにおけるロータとの対向面積に略等しいものとすることもできる。こうすれば、第１のステータのコイルに電流を流していない状態で、ロータに作用する吸引力をほぼつり合わせることができる。
【００１０】
本発明に係るアキシャル型モータにおいて、第２のステータにおけるロータとの対向面に、ロータ側へ突出しコイルが装着されていないティースが形成されているものとすることもできる。この本発明に係るアキシャル型モータにおいて、第１のステータにおけるロータとの対向面に、ロータ側へ突出しコイルが装着されたティースが形成されており、第２のステータのティースにおけるロータとの対向面積は、第１のステータのティースにおけるロータとの対向面積に略等しいものとすることもできる。こうすれば、第１のステータのコイルに電流を流していない状態で、ロータに作用する吸引力をほぼつり合わせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態（以下実施形態という）を図面に従って説明する。
【００１２】
図１〜３は、本発明の実施形態に係るアキシャル型モータの構成の概略を示す図である。図１は径方向の断面図を示し、図２はロータ及びステータの分解斜視図を示し、図３はロータ及びステータを周方向に展開した断面を部分的に示す。本実施形態に係るアキシャル型モータは、以下に説明するロータ１０、第１のステータ１２、及び第２のステータ１４を備えている。
【００１３】
ロータ１０は、略円板状の形状であり、ロータシャフト２０に固定されている。ロータシャフト２０は、第１のステータ１２、第２のステータ１４、及びステータケース３０に図示しないベアリングを介して支持されていることで、中心軸方向の並進運動が拘束されているとともに中心軸まわりの回転運動が許容されている。これによって、ロータ１０は、ロータシャフト２０の中心軸（ロータ回転軸）まわりに回転可能である。そして、ロータ１０には、界磁束を発生するための複数の永久磁石１６が周方向（ロータ１０の回転方向）に配列されている。なお、図３に示すように、ロータ１０には、周方向に配列された永久磁石１６間に空気層３２が形成されていてもよい。
【００１４】
第１のステータ１２は、略円板状の形状であり、ロータ回転軸方向（アキシャル方向）においてロータ１０の一方の面１０−１と対向配置されている。第１のステータ１２は、非磁性材料により構成されるステータケース３０に固定されている。第１のステータ１２におけるロータ１０（の一方の面１０−１）との対向面１２−１には、ロータ１０（の一方の面１０−１）側に突出した複数のティース１８が周方向（ロータ１０の回転方向と平行方向）に配列して形成されている。そして、ティース１８の各々には、ロータ１０にトルクを作用させるためのコイル２２が装着されている。また、第１のステータ１２におけるコイル２２及びティース１８以外の部分がバックヨーク１２−２を構成している。ここで、ロータ１０（永久磁石１６）と第１のステータ１２（ティース１８）との間には所定量のギャップが存在しており、永久磁石１６からの界磁束がティース１８へ鎖交可能となっている。そして、第１のステータ１２の各コイル２２に電流を順次流すことで回転磁界を発生させることができ、この回転磁界とロータ１０に配設された永久磁石１６の発生する磁界との相互作用により、ロータ１０を回転駆動させるためのトルクを発生することができる。なお、第１のステータ１２の各コイル２２に流す電流については、図示しない制御装置により制御することができる。
【００１５】
第２のステータ１４は、略円板状の形状であり、ロータ回転軸方向においてロータ１０の他方の面（一方の面１０−１の裏面）１０−２と対向配置されている。すなわち、第２のステータ１４はロータ回転軸方向において第１のステータ１２と反対側に配置されており、第１のステータ１２及び第２のステータ１４が回転軸方向においてロータ１０を挟んだ状態で対向配置されている。第２のステータ１４は、磁性体（強磁性体）により構成されており、ステータケース３０に固定されている。ここで、ロータ１０（永久磁石１６）と第２のステータ１４との間にも所定量のギャップが存在しており、永久磁石１６からの界磁束が第２のステータ１４へ鎖交可能となっている。
【００１６】
そして、本実施形態においては、第２のステータ１４におけるロータ１０（の他方の面１０−２）との対向面１４−１の形状は略平面であり、第２のステータ１４におけるロータ１０との対向面１４−１には、ロータ１０（の他方の面１０−２）側に突出したティースが形成されていない。さらに、第２のステータ１４には、ロータ１０にトルクを作用させるためのコイルも設けられていない。
【００１７】
ここで、図３に示すように、ロータ１０の永久磁石１６の発生する磁束は、第１のステータ１２のティース１８、バックヨーク１２−２、及び他のティース１８を通ってロータ１０の他の永久磁石１６に戻ることで、ロータ１０と第１のステータ１２との間には磁気力による吸引力が作用する。そのため、この吸引力に抗するようにロータ１０を支持する必要がある。
【００１８】
ただし、本実施形態においては、ロータ１０にトルクを作用させるためのコイルが設けられていない第２のステータ１４をロータ１０を挟んで第１のステータ１２と反対側に配置することにより、図３に示すように、ロータ１０の永久磁石１６から第２のステータ１４を通ってロータ１０の他の永久磁石１６へ戻る磁路を形成することができる。これによって、ロータ１０と第２のステータ１４との間にも磁気力による吸引力を作用させることができ、この吸引力はロータ１０と第１のステータ１２との間に作用する吸引力と反対方向に作用する。したがって、本実施形態によれば、ロータ１０に作用する吸引力を低減することができるので、ロータ回転軸方向におけるロータ１０の支持剛性を下げることが可能となり、ロータ１０の支持構造を簡略化することができる。さらに、本実施形態によれば、第２のステータ１４にティース及びコイルが設けられていないことで、第２のステータ１４の構成を簡略化することができ、アキシャル型モータ全体の構成を簡略化することができる。
【００１９】
ここで、第２のステータ１４におけるロータ１０（の他方の面１０−２）と対向する面１４−１の面積を第１のステータ１２の各ティース１８におけるロータ１０（の一方の面１０−１）と対向する面１８−１の合計面積と略等しく設定した場合を考える。その場合は、第１のステータ１２の各コイル２２に電流を流していない状態で、ロータ１０に作用する吸引力を略つり合わせることができる。一方、第２のステータ１４におけるロータ１０と対向する面１４−１の面積を第１のステータ１２の各ティース１８におけるロータ１０と対向する面１８−１の合計面積より大きく設定した場合を考える。その場合は、第１のステータ１２のティース１８における磁束が増大してロータ１０と第１のステータ１２との間における吸引力が増大するように第１のステータ１２のコイル２２に電流を流している状態で、ロータ１０に作用する吸引力を略つり合わせることができる。また、第２のステータ１４におけるロータ１０と対向する面１４−１の面積を第１のステータ１２の各ティース１８におけるロータ１０と対向する面１８−１の合計面積より小さく設定した場合を考える。その場合は、第１のステータ１２のティース１８における磁束が減少してロータ１０と第１のステータ１２との間における吸引力が減少するように第１のステータ１２のコイル２２に電流を流している状態で、ロータ１０に作用する吸引力を略つり合わせることができる。以上のことから、第２のステータ１４におけるロータ１０と対向する面１４−１の好適な面積については、第１のステータ１２のコイル２２に流す電流の頻度を考慮して設定することができる。例えば最も使用頻度の高いコイル２２電流の条件においてロータ１０に作用する吸引力がつり合うように、第２のステータ１４におけるロータ１０と対向する面１４−１の面積を設定することができる。
【００２０】
以上の本実施形態の説明においては、第２のステータ１４にロータ１０側へ突出したティースが形成されていない場合について説明した。ただし、本実施形態においては、図４，５に示すように、第２のステータ１４におけるロータ１０（の他方の面１０−２）との対向面１４−１に、ロータ１０（の他方の面１０−２）側に突出した複数のティース２８が周方向に配列して形成されていてもよい。ここで、図４は径方向の断面図を示し、図５はロータ及びステータを周方向に展開した断面を部分的に示す。ただし、第２のステータ１４の各ティース２８には、ロータ１０にトルクを作用させるためのコイルが装着されていない。そして、第２のステータ１４の各ティース２８は、ロータ１０を挟んで第１のステータ１２の各ティース１８とそれぞれ対向するように形成されている。また、第２のステータ１４におけるティース２８以外の部分がバックヨーク１４−２を構成している。なお、他の構成については図１〜３に示す構成と同様であるため説明を省略する。
【００２１】
図４，５に示す構成においては、図５に示すように、ロータ１０の永久磁石１６から第２のステータ１４のティース２８、バックヨーク１４−２、及び他のティース２８を通ってロータ１０の他の永久磁石１６へ戻る磁路を形成することができる。これによって、ロータ１０と第２のステータ１４との間に磁気力による吸引力を作用させることができ、この吸引力はロータ１０と第１のステータ１２との間に作用する吸引力と反対方向に作用する。したがって、図４，５に示す構成においても、ロータ１０に作用する吸引力を低減することができ、その際に、第２のステータ１４にコイルが設けられていないので、簡単な構成でロータ回転軸方向に関するロータ１０の支持剛性を下げることが可能となる。
【００２２】
なお、図４，５に示す構成において、第２のステータ１４の各ティース２８におけるロータ１０（の他方の面１０−２）と対向する面２８−１の合計面積を第１のステータ１２の各ティース１８におけるロータ１０（の一方の面１０−１）と対向する面１８−１の合計面積と略等しく設定した場合を考える。その場合は、第１のステータ１２の各コイル２２に電流を流していない状態で、ロータ１０に作用する吸引力を略つり合わせることができる。一方、第２のステータ１４の各ティース２８におけるロータ１０と対向する面２８−１の合計面積を第１のステータ１２の各ティース１８におけるロータ１０と対向する面１８−１の合計面積より大きく設定した場合を考える。その場合は、第１のステータ１２のティース１８における磁束が増大してロータ１０と第１のステータ１２との間における吸引力が増大するように第１のステータ１２のコイル２２に電流を流している状態で、ロータ１０に作用する吸引力を略つり合わせることができる。また、第２のステータ１４の各ティース２８におけるロータ１０と対向する面２８−１の合計面積を第１のステータ１２の各ティース１８におけるロータ１０と対向する面１８−１の合計面積より小さく設定した場合を考える。その場合は、第１のステータ１２のティース１８における磁束が減少してロータ１０と第１のステータ１２との間における吸引力が減少するように第１のステータ１２のコイル２２に電流を流している状態で、ロータ１０に作用する吸引力を略つり合わせることができる。
【００２３】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態に係るアキシャル型モータの概略構成を示す径方向の断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係るアキシャル型モータのロータ及びステータの概略構成を示す分解斜視図である。
【図３】本発明の実施形態に係るアキシャル型モータのロータ及びステータを周方向に展開した断面を部分的に示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係るアキシャル型モータの他の概略構成を示す径方向の断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係るアキシャル型モータの他のロータ及びステータを周方向に展開した断面を部分的に示す図である。
【符号の説明】
【００２５】
１０  ロータ、１２  第１のステータ、１４  第２のステータ、１６  永久磁石、１８，２８  ティース、２０  ロータシャフト、２２  コイル、３０  ステータケース、３２  空気層。
【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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