(57)【要約】【課題】  コイル部の電流が低下することを抑制することができる技術を提供する。【解決手段】  磁石を有するロータと、前記ロータの回転軸方向に対向して配置されるステータと、を備え、前記ステータは、前記磁石に対向するティース部を備えるコア部と、前記ティース部の前記回転軸に沿った外周面に巻回されている角形導線を有するコイル部と、を備え、前記コイル部の前記磁石側の端部における前記回転軸方向に垂直な断面積は、前記コイル部の他の部分における前記回転軸方向に垂直な断面積よりも小さい、アキシャルギャップ型モータ。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁石を有するロータと、
前記ロータの回転軸方向に対向して配置されるステータと、を備え、
前記ステータは、
前記磁石に対向するティース部を備えるコア部と、
前記ティース部の前記回転軸に沿った外周面に巻回されている角形導線を備えるコイル部と、を備え、
前記コイル部の前記磁石側の端部における前記回転軸に垂直な断面積は、前記コイル部の他の部分における前記回転軸に垂直な断面積よりも小さい、アキシャルギャップ型モータ。
【請求項２】
前記コイル部の前記回転軸に垂直な断面積は、前記磁石側の端部から前記回転軸方向に離間するのに従って、徐々に増加する、請求項１に記載のアキシャルギャップ型モータ。
【請求項３】
前記ティース部の前記磁石側の端部における前記回転軸に垂直な断面積は、前記コイル部の他の部分における前記回転軸に垂直な断面積よりも大きい、請求項１又は２に記載のアキシャルギャップ型モータ。
【請求項４】
前記ティース部の前記回転軸に垂直な断面積は、前記磁石側の端部から前記回転軸方向に離間するのに従って、徐々に減少する、請求項３に記載のアキシャルギャップ型モータ。
【請求項５】
前記ティース部の前記磁石側の端部における前記ロータの回転方向の長さは、前記ティース部の他の部分における前記回転方向の長さよりも大きい、請求項３又は４に記載のアキシャルギャップ型モータ。
【請求項６】
前記ティース部の前記回転方向に垂直な長さは、前記回転軸方向において均一である、請求項３又は４に記載のアキシャルギャップ型モータ。
【請求項７】
前記角形導線の前記回転軸方向の断面において、前記回転軸方向の長さは、前記磁石側の端部から前記回転軸方向に離間するのに従って減少し、前記回転方向の長さは、前記磁石側の端部から前記回転軸方向に離間するのに従って増加する、請求項１から６のいずれか一項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】
本明細書に開示の技術は、アキシャルギャップ型モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に、アキシャルギャップ型モータが開示されている。このモータは、磁石を有するロータと、ロータの回転軸方向に離間して配置されるステータと、を備える。ステータは、ロータの磁石と対向するティース部と、ティース部に巻回される導線を有するコイル部と、を備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３４８４７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
コイル部の電流が大きいほど、コイル部とティース部とによって発生される磁力を強くすることができ、モータのトルクを大きくすることができる。言い換えると、コイル部の電流が低下すると、モータのトルクも低下する。
【０００５】
本明細書では、コイル部の電流が低下することを抑制することができる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書で開示される技術は、アキシャルギャップ型モータに関する。アキシャルギャップ型モータは、磁石を有するロータと、前記ロータの回転軸方向に対向して配置されるステータと、を備えていてもよい。前記ステータは、前記磁石に対向するティース部を備えるコア部と、前記ティース部の前記回転軸に沿った外周面に巻回されている角形導線を備えるコイル部と、を備えていてもよい。前記コイル部の前記磁石側の端部における前記回転軸に垂直な断面積は、前記コイル部の他の部分における前記回転軸に垂直な断面積よりも小さくてもよい。
【０００７】
アキシャルギャップ型モータでは、ステータのコイル部に電流が流れると、ティース部に磁界が発生する。これにより、磁石を有するロータが回転する。このとき、磁束は、磁石側の端部に位置するコイル部を通過する場合がある。この結果、磁束によってコイル部に流れる電流が乱れ、電流値が低下する。上記の構成では、磁束の影響を受ける領域、即ちコイル部の磁石側の端部における回転軸に垂直な断面積が、他の部分における回転軸に垂直な断面積よりも小さい。この構成によれば、コイル部において、磁束が通過する部分を小さくすることができる。この結果、コイル部を流れる電流が、磁束によって乱れることを抑制することができる。これにより、コイル部に流れる電流が磁束によって低下することを抑制することができる。
【０００８】
前記コイル部の前記回転軸に垂直な断面積は、前記磁石側の端部から前記回転軸方向に離間するのに従って、徐々に増加してもよい。
【０００９】
前記ティース部の前記磁石側の端部における前記回転軸に垂直な断面積は、前記コイル部の他の部分における前記回転軸に垂直な断面積よりも大きくてもよい。ティース部の断面積を大きくすることによって、磁石と対向するティース部の面積を大きくすることができる。これにより、ステータとロータとの間の磁力を大きくすることができる。また、磁石側の端部以外では、ティース部を比較的に小さくすることによって、コイル部を配置するスペースを確保することができる。この結果、コイル部によって発生する磁界の磁束密度が低下することを抑制しつつ、磁石側の端部の断面積を広くすることによって、磁力を大きくすることができる。
【００１０】
前記ティース部の前記回転軸に垂直な断面積は、前記磁石側の端部から前記回転軸方向に離間するのに従って、徐々に減少してもよい。この構成によれば、ティース部内の磁束がスムーズに形成される。これにより、コイル部によって発生する磁界の磁束密度が低下することを抑制しつつ、磁石側の端部の断面積を広くすることによって、磁力を大きくすることができる。
【００１１】
前記ティース部の前記磁石側の端部における前記ロータの回転方向の長さは、前記ティース部の他の部分における前記回転方向の長さよりも大きくてもよい。この構成によれば、ロータの回転方向におけるティース部の長さを変更することによって、ティース部の磁石側の端部における回転軸に垂直な断面積を、他の部分における断面積よりも大きくすることができる。
【００１２】
前記ティース部の前記回転方向に垂直な長さは、前記回転軸方向において均一であってもよい。この構成によれば、ティース部の回転方向に垂直な長さが磁石側の端部から回転軸方向に離間するのに従って減少する構成と比較して、ティース部の断面積が小さくなることを抑制することができる。この結果、ティース部の断面積の縮小による磁束密度の低下を抑制することができる。
【００１３】
前記角形導線の前記回転軸方向の断面において、前記回転軸方向の長さは、前記磁石側の端部から前記回転軸方向に離間するのに従って減少し、前記回転方向の長さは、前記磁石側の端部から前記回転軸方向に離間するのに従って増加してもよい。この構成によれば、磁石側の端部では回転軸方向の断面積を小さくする代わりに、回転軸方向の長さを長くすることによって、角形導線の断面積が小さくなることを抑制することができる。これにより、導線の抵抗が上昇することを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施例のアキシャルギャップ型モータの斜視図を示す。
【図２】第１実施例のステータにおいてコイル部が取り外されている状態の斜視図を示す。
【図３】図１のIII-III断面の断面図を示す。
【図４】図１のIV-IV断面の断面図を示す。
【図５】第１実施例のティース部を磁石側から見た図を示す。
【図６】第１実施例のコイル部の斜視図を示す。
【図７】第１実施例のコイル部を隣接するコイル部側から見た図を示す。
【図８】第１実施例のコイル部を磁石側から見た図を示す。
【図９】第１実施例のコイル部をステータの基部側から図を示す。
【図１０】第２実施例のアキシャルギャップ型モータの斜視図を示す。
【図１１】第２実施例のステータにおいてコイル部が取り外されている状態の斜視図を示す。
【図１２】図１０のXII-XII断面の断面図を示す。
【図１３】図１０のXIII-XIII断面の断面図を示す。
【図１４】第２実施例のティース部を磁石側から見た図を示す。
【図１５】第２実施例のコイル部の斜視図を示す。
【図１６】第２実施例のコイル部を隣接するコイル部側から見た図を示す。
【図１７】第２実施例のコイル部を磁石側から見た図を示す。
【図１８】変形例の図１０のXIII-XIII断面の断面図を示す。
【図１９】変形例のティース部及びコイル部の断面図を示す。
【図２０】変形例のティース部及びコイル部の断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（第１実施例）
図１は、本実施例のアキシャルギャップ型モータ１０（以下では単に「モータ１０」と呼ぶ）を、ステータ３０側から見た斜視図を示す。モータ１０は、例えば、電動二輪車等の車両のように比較的にトルクが必要とされる装置に用いられる。なお、モータ１０の使用は、これに限定されない。モータ１０は、図示省略したケース内に収容されて用いられる。
【００１６】
モータ１０は、ロータ２０と、ステータ３０と、を備える。ロータ２０は、基部２４と、複数の磁石２２と、シャフト２６と、を備える。基部２４は、円板形状を有する。基部２４の中心には、シャフト２６が固定されている。シャフト２６は、基部２４を貫通して延びている。シャフト２６は、軸受けを介してケースに支持されている。ロータ２０は、シャフト２６の中心軸Ｚを中心に回転する。以下では、中心軸Ｚを回転軸Ｚと呼ぶことがある。シャフト２６は、ロータ２０の回転によるトルクを、車輪等に伝達する。
【００１７】
基部２４の一方の面には、複数の磁石２２が配置されている。複数の磁石２２は、ロータ２０の回転方向Ｒに等間隔に配置されている。複数の磁石２２のそれぞれは、扇形又は、三角形の平板形状を有する。
【００１８】
磁石２２の基部２４と反対側の面には、ステータ３０が配置されている。ステータ３０は、磁石２２に対して回転軸Ｚ方向に隙間を有して対向している。ステータ３０は、コア部３１と、複数のコイル部４０と、を備える。コア部３１は、磁性材料で作製されている。図２は、コア部３１を磁石２２側から見た斜視図を示す。
【００１９】
コア部３１は、基部３２と、複数のティース部３４と、を備える。基部３２は、円環形状を有する。基部３２の中心部には、シャフト２６が貫通している。基部３２の中心は、回転軸Ｚ上に位置する。基部３２の磁石２２と対向する面には、複数のティース部３４が配置されている。ステータ３０には、複数（本実施例では１２個）のティース部３４が配置されている。複数のティース部３４は、ロータ２０の回転方向Ｒに等間隔に配置されている。複数のティース部３４は、基部３２と反対側の端面において、複数の磁石２２と対向している。
【００２０】
図３は、回転軸Ｚを含むステータ３０の半径方向Ｘの断面図である。なお、図３では、見易さを優先して、後述するコイル部４０に断面を示すハッチングは付されていていない。以下の図でも同様である。図３に示すように、ティース部３４では、半径方向Ｘの長さが、回転軸Ｚ方向で変化する。詳細には、ティース部３４の半径方向Ｘの長さは、基部３２から磁石２２に向かって徐々に長くなる。
【００２１】
図４は、回転軸Ｚに平行であって、ティース部３４（図４のティース部３４ａ）の回転方向Ｒの中心を通過する半径方向Ｘに垂直な断面図である。ティース部３４では、基部３２の回転方向Ｒの長さが、回転軸Ｚ方向で変化する。詳細には、ティース部３４の回転方向Ｒの長さは、基部３２から磁石２２に向かって徐々に長くなる。この構成では、ティース部３４の回転軸Ｚに垂直な断面の断面積は、磁石２２側の端部（即ち図３、図４の下端）から回転軸Ｚ方向に離間する（即ち図３、図４の上方に進む）のに従って、徐々に減少する。
【００２２】
図５は、１個のティース部３４を磁石２２に対向する対向面３４ｂ側から見た図である。対向面３４ｂは、破線で示されるティース部３４ａの基部３２側の端面３４ｃに対して相似である。即ち、ティース部３４では、回転軸Ｚに垂直な断面が相似に変化する。
【００２３】
図１に示すように、複数のティース部３４のそれぞれには、コイル部４０が配置されている。コイル部４０は、回転軸Ｚに沿ったティース部３４の外周面を囲むように配置されている。コイル部４０は、その断面が四角形の角形導線４２を巻き回すことによって作製されている。図６から図９は、コイル部４０単体を示す図である。図６は、斜視図を示し、図７は、回転方向Ｒの側面図を示し、図８は、磁石２２側の端面４２ｚ側から見た図を示し、図９は、基部３２側の端面４２ａから見た図を示す。
【００２４】
コイル部４０は、ティース部３４の断面積の変化に対応して、コイル部４０の回転軸Ｚに垂直な断面の断面積は、磁石２２側の端部（即ち図３、図４の下端）から回転軸Ｚ方向に離間する（即ち図３、図４の上方に進む）のに従って、徐々に増加する。この結果、磁石２２側の端面４２ｚは、コイル部４０の他の部分における回転軸Ｚ方向に垂直な断面積よりも小さい。コイル部４０内には、ティース部３４が収容される空間が画定される。
【００２５】
図６、図７に示すように、角形導線４２の回転軸Ｚ方向の断面における角形導線４２の回転軸Ｚ方向の長さは、磁石２２側の端面４２ｚから基部３２側の端面４２ａに向かって、即ち、磁石２２側の端部から回転軸Ｚ方向に離間するのに従って、徐々に減少している。一方、図４に示すように、角形導線４２の回転軸Ｚ方向の断面における角形導線４２の回転方向Ｒの長さは、磁石２２側の端部から回転軸Ｚ方向に離間するのに従って、徐々に増加している。この構成によれば、磁石２２側の端部近傍のコイル部４０の回転軸Ｚに垂直な断面の断面積が小さい箇所において、角形導線４２の断面積が小さくなることを抑制することができる。これにより、角形導線４２の抵抗が上昇することを抑制することができる。
【００２６】
コイル部４０の外周の寸法は、回転軸Ｚ方向で均一である。
【００２７】
コイル部４０は、角形導線４２を巻き回すことによって作製されている。この構成によれば、コイル部４０を断面が円形の導線を巻き回すことによって作製する場合と比較して、導線を密に配置することができる。ステータ３０では、ティース部３４が隣り合って配置されているため、コイル部４０を配置することができるスペースが限られている。例えば、導線の断面積が等しい場合、導線を密に配置することができれば、導線の巻き数を増加させることができる。また、例えば、巻き数が等しい場合、導線を密に配置することができれば、導線の断面積を大きくすることができる。これにより、導線の抵抗を低減し、電流を大きくすることができる。即ち、導線を密に配置することによって、コイル部４０によって発生する磁束密度を増加させることができる。
【００２８】
また、ティース部３４では、回転軸Ｚに垂直な断面が、磁石２２側の端部において最も大きい。この構成によれば、磁石２２と対向するティース部３４の対向面積を大きくすることができる。これにより、磁石２２とティース部３４との間の磁力を大きくすることができる。また、ティース部３４において、磁石２２と対向する部分以外の部分の断面積を比較的に小さくすることによって、コイル部４０を配置するスペースを確保することができる。この結果、コイル部４０によって発生する磁界の磁束密度が低下することを抑制しつつ、磁石２２側の端部の断面積を広くすることによって、磁力を大きくすることができる。
【００２９】
また、ティース部３４の回転軸Ｚに垂直な断面積を徐々に変化させることによって、ティース部３４の端部から内側に向けて、磁束がスムーズに形成される。これにより、コイル部４０によって発生する磁界の磁束密度が低下することを抑制しつつ、磁石２２側の端部の断面積を広くすることによって、磁力を大きくすることができる。
【００３０】
さらに、ティース部３４の回転軸Ｚに垂直な断面積の変化に合わせて、コイル部４０において角形導線４２の断面が徐々に変化されることによって、コイル部４０の外形寸法を変化させずに角形導線４２を巻き回すことができる。この構成によれば、角形導線４２を巻き回す際に、角形導線４２を徐々に変形しながら巻き回すことができる。
【００３１】
（第２実施例）
第１実施例と異なる点を説明する。なお、第１実施例と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。本実施例のモータ１１０は、モータ１０と比較して、ステータ１３０の構成が、ステータ３０の構成と異なる。
【００３２】
ステータ１３０は、磁石２２に対して回転軸Ｚ方向に隙間を有して対向している。ステータ１３０は、コア部１３１と、コイル部１４０と、を備える。図１１は、コア部１３１を、磁石２２側から見た斜視図を示す。
【００３３】
コア部１３１は、磁性材料で作製されている。コア部１３１は、基部１３２と、複数のティース部１３４と、を備える。基部１３２は、基部３２と同様の構成を有する。基部１３２の磁石２２と対向する面には、複数のティース部１３４が配置されている。複数のティース部１３４は、ロータ２０の回転方向Ｒに等間隔に配置されている。複数のティース部１３４は、複数の磁石２２と対向する位置に配置されている。
【００３４】
図１２は、回転軸Ｚを含む基部１３２の半径方向Ｘの断面図である。図１３は、回転軸Ｚに平行であって、ティース部１３４（図１３のティース部１３４ａ）の回転方向Ｒの中心を通過する半径方向Ｘに垂直な断面図である。ティース部１３４では、基部１３２の半径方向Ｘの長さが、回転軸Ｚ方向に沿って変化せずに均一である。一方、ティース部１３４の基部１３２の回転方向Ｒの長さは、ティース部３４と同様に、回転軸Ｚ方向に沿って変化する。
【００３５】
図１４は、１個のティース部１３４ａを磁石２２に対向する対向面１３４ｂ側から見た図である。対向面１３４ｂは、破線で示されるティース部１３４ａの基部１３２側の端面１３４ｃに対して半径方向Ｘの長さは変化せず、回転方向Ｒの長さのみが変化している。
【００３６】
複数のティース部１３４のそれぞれに配置されているコイル部１４０は、回転軸Ｚに沿ったティース部１３４の外周面を囲むように配置されている。コイル部１４０は、その断面が四角形の角形導線１４２を巻き回すことによって作製されている。図１５から図１７は、コイル部１４０単体を示す図である。図１５は、斜視図を示し、図１６は、回転方向Ｒの側面図を示し、図１７は、磁石２２側の端面１４２ｚ側から見た図を示す。
【００３７】
コイル部１４０の回転軸Ｚに垂直な断面の断面積は、磁石２２側の端部（即ち図１２、図１３の下端）から回転軸Ｚ方向に離間する（即ち図１２、図１３の上方に進む）のに従って、徐々に増加する。この結果、磁石２２側の端面１４２ｚは、コイル部１４０の他の部分における回転軸Ｚに垂直な断面積よりも小さい。
【００３８】
図１２、図１３に示すように、角形導線１４２の回転軸Ｚ方向の断面における角形導線１４２の回転軸Ｚ方向の長さは、磁石２２側の端面１４２ｚから基部１３４側の端面１４２ａに向かって、即ち、磁石２２側の端部から回転軸Ｚ方向に離間するのに従って、徐々に減少している。一方、図１３に示すように、角形導線１４２の回転軸Ｚ方向の断面における角形導線１４２の回転方向Ｒの長さは、磁石２２側の端部から回転軸Ｚ方向に離間するのに従って、徐々に増加している。この構成によれば、磁石２２側の端部近傍のコイル部１４０の回転軸Ｚ方向に垂直な断面の断面積が小さい箇所において、角形導線１４２の断面積が小さくなることを抑制することができる。これにより、角形導線１４２の抵抗が上昇することを抑制することができる。
【００３９】
この構成によれば、モータ１１０は、モータ１０と同様の効果を奏することができる。また、ティース部１３４の半径方向Ｘの寸法を一定にすることによって、ティース部１３４の断面積が小さくなることを抑制することができる。これにより、ティース部１３４の断面積が小さいために磁束密度が低下することを抑制することができる。
【００４０】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
【００４１】
（１）上記の第２実施例では、ティース部１３４の回転方向Ｒの寸法は、回転軸Ｚ方向に沿って変化している。しかしながら、図１８に示すように、ティース部１３４の回転方向Ｒの寸法は、回転軸Ｚ方向に均一であってもよい。即ち、ティース部３４の回転軸Ｚに垂直方向の断面積は、回転軸Ｚ方向に沿って均一であってもよい。
【００４２】
（２）また、上記の各実施例では、ティース部３４，１３４の寸法は、回転軸Ｚ方向に沿って徐々に変化している。しかしながら、ステータ３０，１３０は、ティース部３４，１３４に替えて、図１９に示すティース部２３４を備えていてもよい。図１９は、ステータに配置されている複数のティース部２３４のうちの１個のティース部２３４において、回転方向Ｒの中心を通過する半径方向Ｘの断面図である。ティース部２３４では、磁石２２側の端部において、他の部分よりも断面積が大きくなっており、他の部分の断面積は、回転軸Ｚ方向において同一であってもよい。このとき、コイル部２４０では、磁石２２側の端部において、他の部分よりも回転軸Ｚに垂直な断面積が小さくなっており、他の部分の断面積は、回転軸Ｚ方向において同一であってもよい。コイル部２４０の外形寸法は、回転軸Ｚ方向で均一であってもよい。なお、コイル部２４０の磁石２２側の端部の回転軸Ｚ方向の長さは、コイル部２４０内を磁束が通過する部分を含む長さであってもよい。
【００４３】
（３）あるいは、ステータ３０，１３０は、ティース部３４，１３４に替えて、図２０に示すティース部３３４を備えていてもよい。図２０は、ティース部３３４の回転方向Ｒの中心を通過する半径方向Ｘの断面図である。ティース部３３４では、回転軸Ｚに垂直な断面積が、回転軸Ｚ方向において均一であってもよい。一方、コイル部３４０では、磁石２２側の端部において、他の部分よりも断面積が小さくなっており、他の部分の断面積は、回転軸Ｚ方向において均一であってもよい。
【００４４】
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００４５】
１０：アキシャルギャップ型モータ
２０：ロータ
２２：磁石
２４：基部
２６：シャフト
３０：ステータ
３１：コア部
３２：基部
３４：ティース部
４０：コイル部
４２：角形導線
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2018078776.tif 000013
【図１２】
2018078776.tif 000014
【図１３】
2018078776.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
2018078776.tif 000017
【図１６】
2018078776.tif 000018
【図１７】
2018078776.tif 000019
【図１８】
2018078776.tif 000020
【図１９】
2018078776.tif 000021
【図２０】
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