(57)【要約】【課題】アキシャルギャップモータのステータを分割コアで形成して誘導電流が生じないように保持する。【解決手段】フレーム７に各分割コア３、４を支柱の間隔で保持して環状に配設することによってステータ１を形成し、さらに、フレーム７の各分割コア３，４それぞれの少なくとも一部を囲む電気的なループ毎に、その電気的なループを切断する切欠部１０、１２を形成し、フレーム７の各分割コア３、４の周囲部分に誘導電流が流れないようにする。【選択図】図１
2011182576.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータとステータがモータ軸方向にギャップを設けて対向配置されたアキシャルギャップモータであって、
前記ステータは、
周方向の所定間隔毎に径方向の支柱を設けた保持枠構造の導電性のフレームと、
前記フレームに前記支柱の間隔で保持されて周方向に配設された複数の分割コアとを備え、
前記フレームは、
前記支柱を含み前記各分割コアそれぞれの少なくとも一部を囲む電気的なループ毎に、該ループを切断する切欠部が形成されていることを特徴とするアキシャルギャップモータ。
【請求項２】
請求項１に記載のアキシャルギャップモータにおいて、
前記切欠部は、前記フレームのモータ軸側の内径側部分に形成されることを特徴とするアキシャルギャップモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ロータとステータがモータ軸方向にギャップを設けて対向配置されたアキシャルギャップモータに関し、詳しくは、ステータの誘導電流対策に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アキシャルギャップモータは、ロータとステータがモータ軸方向にギャップを設けて対向配置した構成であり、ステータの各磁極のティースは圧粉磁心で形成することが提案されている（例えば特許文献１（段落［００１９］−［００２５］、図２等）参照）。
【０００３】
図４は特許文献１の一実施形態のステータ１００を示し、ステータ１００は略円盤状のステータ本体１０７と、駆動用の複数の集中巻きの励磁コイル１０９と、コイル１０９と同数の固定子磁心（ステータ磁極）１１１とを備える。固定子磁心１１１は圧粉磁心により形成されている。ステータ本体１０７には、コイル１０９および固定子磁心１１１の挿入用の複数の挿入孔１１７ａが周方向に間隔をあけて設けられ、コイル１０９および固定子磁心１１１は、ステータ本体１０７の各挿入孔１０７ａにモータ軸方向から嵌め込んでステータ本体１０７に保持される。
【０００４】
また、この種のアキシャルギャップモータについては、本出願人の既出願により立体的な磁路構成にすることも提案されている（特願２００９−０１１５２３２号）。
【０００５】
図５は前記既出願の３相駆動のアキシャルギャップモータ２００の概略の分解斜視図であり、アキシャルギャップモータ２００は、モータ軸（図示せず）に軸支されたモータ軸方向の２個のロータ２０３ａ、２０３ｂ間に表裏両面が磁極面の１個のステータ２０４を設け、さらに、モータ軸に装着した円筒状の磁路形成部材２０５をステータ２０４の中心孔に遊挿し、磁路形成部材２０５の両端面をロータ２０３ａ、２０３ｂの端面（磁極面）に当接して形成される。磁路形成部材２０５はロータ２０３ａ、２０３ｂ間の磁路を形成する。なお、図５の実線ｍはモータ軸を示し、破線矢印は磁束が通る磁路を示す。
【０００６】
そして、ロータ２０３ａ、２０３ｂは、ステータ２０４に対向する端面（磁極面）に例えば８個のロータ磁極２０６が周方向に等間隔に配設されている。ステータ４は、例えば、ロータ２０３ａに対向する一方の端面（磁極面）に全てＳ極に励磁されるＡ、Ｂ、Ｃの相順の１２個のステータ磁極２０７ａが周方向に等間隔に配設され、ロータ２０３ｂに対向する他方の端面（磁極面）に全てＮ極に励磁されるＡ、Ｂ、Ｃの相順の１２個のステータ磁極２０７ｂがステータ磁極２０７ａより周方向にずらして等間隔に配設されている。
【０００７】
そして、アキシャルギャップモータ２００は、３相駆動によってステータ２０４の各ステータ磁極２０７ａ、２０７ｂに集中巻きされた各相の励磁コイル（図示せず）がＡ、Ｂ、Ｃの相順に通電され、このとき、図５の破線矢印に示すように磁束がステータ２０４の軸方向および周方向に進む立体磁路が形成される。そして、例えばステータ２０４の裏面の励磁相のＮ極から出た磁束が上記立体磁路を通ることにより、ロータ２０３ｂ、磁路形成部材２０５、ロータ２０３ａを通ってステータ２０４の表面の励磁相のＳ極に入り、その磁気的な吸引によりロータ２０３ａ、２０３ｂが回転してアキシャルギャップモータ２００が駆動される。
【０００８】
ところで、ステータ１００、２０４のようなアキシャルギャップモータのステータについては、磁極毎の複数の分割コアを周方向に配設して形成することも提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−２３７０８６号公報
【特許文献２】特開平９−２３３７７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
図４のステータ１００を備えたアキシャルギャップモータの場合、一般的なアキシャルギャップモータと同様、各固定子磁心１１１は周方向にＮ極、Ｓ極に交互に励磁され、Ｎ極の固定子磁心１１１の磁束がロータを通ってＳ極の固定子磁心１１１に進む。このとき各固定子磁心（ステータ磁極）１１１の挿入孔１１７ａを囲むような電気的なループ（閉ループ）が形成されていると、ステータ本体１０７をモータ軸方向に通る磁束が変動することによって前記ループを流れる誘導電流が発生し、この誘導電流によってアキシャルギャップモータは損失が生じてモータ効率が低下する。
【００１１】
また、図５のアキシャルギャップモータ２００の場合、ステータ２０４のヨーク部が周方向に電気的なループを形成するならば、磁路形成部材２０５を通る磁束がステータ２０４をモータ軸方向に通り、この磁束の変動によってステータ２０４のヨーク内周部分に同様の誘導電流が発生し、この誘導電流によってアキシャルギャップモータ２００の損失が生じてモータ効率が低下する可能性がある。
【００１２】
さらに、ステータ１００、２０４を圧粉磁心で形成する場合、製造や組み付けの容易さを考慮すると、特許文献２等に記載のような分割コアを圧粉磁心で形成し、各分割コアを環状に配設してステータ１００、２０４を形成することが好ましいが、この場合には、圧粉磁心はそれ自体が電気抵抗が高いので電気的なループを構成しにくいが、モータ軸方向（アキシャル方向）に作用する吸収力に対して分割コアを保持するために、例えば分割コアを囲むように保持枠等を設けると、各分割コアをモータ軸方向に通る磁束の変動により、各分割コアの周囲の電気的なループに同様の誘導電流が発生する可能性がある。
【００１３】
本発明は、アキシャルギャップモータのステータを分割コアで形成して誘導電流が生じないように保持することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記した目的を達成するために、本発明のアキシャルギャップモータは、ロータとステータがモータ軸方向にギャップを設けて対向配置されたアキシャルギャップモータであって、前記ステータは、周方向の所定間隔毎に径方向の支柱を設けた保持枠構造の導電性のフレームと、前記フレームに前記支柱の間隔で保持されて周方向に配設された複数の分割コアとを備え、前記フレームは、前記支柱を含み前記各分割コアそれぞれの少なくとも一部を囲む電気的なループ毎に、該ループを切断する切欠部が形成されていることを特徴としている（請求項１）。
【００１５】
また、本発明のアキシャルギャップモータは、前記切欠部が、前記フレームのモータ軸側の内径側部分に形成されることを特徴としている（請求項２）。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１の発明の場合、フレームに圧粉磁心等で形成された各分割コアが支柱の間隔で保持されて環状に配設されることにより、アキシャルギャップモータのステータが分割コアで形成される。さらに、フレームの各分割コアそれぞれの少なくとも一部を囲む電気的なループ毎にその電気的なループを切断する切欠部が形成されるので、各分割コアをモータ軸方向に通る磁束が変動しても、フレームの各分割コアの周囲部分には誘導電流は流れない。そのため、誘導電流によるモータ効率の低下がない高性能なアキシャルギャップモータを提供できる。
【００１７】
請求項２の発明の場合、切欠部がフレームのモータ軸側の内径側部分に形成されるので、切欠部によるフレームの強度低下を少なくすることができる。しかも、とくにステータの表裏のいずれか一方の面の磁極を全てＳ極、他方の面の全ての磁極をＮ極とする立体的な磁路構成のアキシャルギャップモータの場合に、ロータ間の磁路を形成する磁路形成部材を一方向に通ってロータからステータに向かう磁束の変動による各分割コアの周囲部分の誘導電流の発生が、とくに磁束の影響が大きいステータの内径側でのループ切断によって確実に阻止される。また、ステータは、熱伝導率を良くするため、通常は外周部（外径側）をケースに密着させて保持されるので、フレームに切欠部を設けてもケースへの接触面を通して導通してしまい切欠部の効果が損なわれるという事態を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態のステータの分解状態の斜視図である。
【図２】図１のフレーム本体の一部の拡大した正面図である。
【図３】図１のステータの組み付けた状態の一部の拡大した正面図である。
【図４】従来例のステータの正面図である。
【図５】既出願のアキシャルギャップモータの部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
つぎに、本発明をより詳細に説明するため、図５のアキシャルギャップモータ２００と同様の立体的な磁路構成のアキシャルギャップモータに適用した本発明の一実施形態について、図１、図２、図５を参照して詳述する。
【００２０】
まず、本実施形態の立体的な磁路構成のアキシャルギャップモータは図５のアキシャルギャップモータ２００と同様、モータ軸（図示せず）に２個のロータ(図示せず）が軸支され、両ロータ間に、裏表両面にステータ磁極を配設したステータ１が設けられ、ロータとステータ１がモータ軸方向にギャップを設けて対向配置される。
【００２１】
図１はステータ１を、紙面右側から順に、フレーム本体２、環状に並べたＮ極側の複数（１２個）の分割コア３、環状に並べたＳ極側の複数（１２個）の分割コア４、外側の押さえ用の固定リング５、内側の環状に配設される複数の分割押さえ部材６に分解して示し、フレーム本体２および固定リング５、各分割押さえ部材６により本発明のフレーム７が形成される。
【００２２】
そして、フレーム本体２は、ステンレス等の非磁性体の導電材で形成され、同心状の外枠部２１、内枠部２２と、両枠部２１、２２間の窓枠部２３とを備える。窓枠部２３は、周方向に等間隔に放射状に形成された径方向の複数（１２個）の支柱２４を備える。支柱２４は左右側がテーパー状に形成され、各支柱２４間の開口２５の周縁もテーパー状である。なお、内枠部２２の構成については後述する。
【００２３】
Ｎ極側の各分割コア３は、それぞれ平面視が径方向に長い台形の薄板状であり、各開口２５に嵌め込まれる表面３ａ側に、一回り小さな直方体状のＮ極のステータ磁極の突極（ティース）３１が形成されている。なお、各分割コア３はステータ磁極３１とともに圧粉磁心を圧縮して形成される。
【００２４】
そして、フレーム本体２に各分割コア３を組み付ける際には、各分割コア３が表面３ａ側から各開口２５に嵌め込まれる。このとき、Ｎ極の各ステータ磁極３１は各開口２５から外側に突出し、各分割コア３はステータ磁極３１の周囲が各支柱２４の左右縁を含む窓枠部２３の開口縁に当接した状態で各支柱２４間に保持される。この場合、各支柱２４によっても各分割コア３の受け面が形成され、ステータ１の剛性を高くできる。
【００２５】
Ｓ極側の各分割コア４は、各分割コア３と同じ形状であり、表面４ａ側にステータ磁極３１と同様のＮ極のステータ磁極の突極（ティース）４１が形成されている。なお、各分割コア４もステータ磁極４１とともに圧粉磁心を圧縮して形成される。
【００２６】
各分割コア３、４は、それぞれの裏面３ｂ、４ｂの左右の外周寄りの同じ半径上の位置に、凹凸８が周方向（左右方向）に一列に形成される。
【００２７】
そして、Ｎ極側の各分割コア４は、径方向に半分（１／２ピッチ）ずれて各２個の分割コア３に跨るように、各分割コア３に背中合わせの状態に重ねられる。このとき、隣り合う各２個の分割コア３の左右いずれかの凹凸８に各分割コア４の左右の凹凸８が嵌まり合い、各分割コア４は容易に位置決めされてＳ極の各ステータ磁極４１が外側に突出した状態で環状に配設される。このように構成することによって、モータ軸から見たステータ１の磁極数が倍の２４極になる。また、各分割コア４は裏面の中央部が支柱２４に当接して支えられ、各分割コア３と同様に、支柱２４の間隔で環状に配設される。
【００２８】
なお、各分割コア３、４のステータ磁極３１、４１には、それぞれ励磁コイルが集中巻きされる。
【００２９】
外側の固定リング５は断面が逆Ｌ字状の非磁性体（ステンレス等の導電材）のつば付リング体であり、フレーム本体２の外枠部２１内側に各分割コア４をフレーム本体２側に押し付けるように圧入され、各分割コア３、４の外径側をフレーム本体２に係止する。このとき、各分割コア３、４の圧粉磁心は硬くて脆いが圧縮に対する強度が高いため、固定リング５により、各分割コア３、４の外周に沿った長い範囲を固定リング５で押さえて確実に固定できる。なお、固定リング５を押し付けて複数の分割コア３、４をまとめて固定できるので、分割コア３、４を個別にボルト締結等で固定する場合に比して組み付け作業性が向上する利点もある。
【００３０】
つぎに、フレーム本体２の内枠部２２および各分割押さえ部材６について説明する。
【００３１】
各分割コア３、４の内径側を押し付けてフレーム本体２に係止するだけであれば、内枠部２２は外枠部２１と同様に連続的な環状に形成し、各分割押さえ部材６の代わりに固定リング５と同様の連続的な環状の固定リングを用いれば十分であり、このとき、ステータ１は図５のステータ２０４に相当する構造になる。
【００３２】
しかし、そのように形成すると、各分割コア３は、それぞれフレーム本体２の外枠部２１、内枠部２２、支柱２４を含む電気的な導体ループで囲まれ、また、各分割コア４は、隣り合う各２個の分割コア４の半分ずつが、固定リング５、各分割押さえ部材６に代わる固定リング、支柱２４の電気的な導体ループで囲まれた状態になる。すなわち、フレーム７に相当するフレームには支柱２４を含み各分割コア３、４それぞれの少なくとも一部を囲む電気的なループが形成される。このような構成のフレームに保持されたステータを図５のステータ２０４の代わりに用いてアキシャルギャップモータを形成すると、図５の磁路形成部材２０５を一方向に通る同図の破線矢印の磁束が各分割コア３、４を通り、その磁束の変動（脈動変化）によって各分割コア３、４の周囲部分に誘導電流が流れる。
【００３３】
そこで、本実施形態の場合、フレーム本体２の内枠部２２は連続的な環状ではなく、略各分割コア４毎の複数の弧片状の分割部９が断続した環状構成であり、各分割分９の隙間が窓枠部２３の内径側部分の切り欠きとともに、本発明の切欠部１０を形成する。なお、内枠部２２の各分割部分９もフレーム本体２、固定リング５と同様の非磁性体の導電材で形成される。
【００３４】
図２はフレーム本体２の一部を拡大して示し、切欠部１０によってフレーム本体２は各開口２５の内径側中央にスリット状の切欠部１０が形成され、切欠部１０で区切られた各分割部９はそれぞれの表面側に各分割押さえ部材６のメス側の係止部１１が形成されている。
【００３５】
一方、各分割押さえ部材６は、分割部９と同じ材質の弧片体で形成され、裏面側に例えば係止部１１に圧入されるオス側の係止突起（図示せず）が形成されている。
【００３６】
そして、各分割押さえ部材６は、環状に並べられた各分割コア４の内径側にフレーム本体２の各分割部９に重なるように環状に配設されてフレーム本体２側に押し付けられることにより、フレーム本体２の各分割部９に接着し、各分割コア４の内径側を個別にフレーム本体２に押し付けて、各分割コア３、４の内径側をフレーム本体２に係止する。
【００３７】
図３は各分割押さえ部材６がフレーム本体２の各分割部９に接着した状態のステータ１の一部を拡大して示し、各分割押さえ部材６の隙間により、分割コア４側にも切欠部１０に重なるように切欠部１２が形成される。
【００３８】
このようにして形成されたステータ１は、圧粉磁心の各分割コア３、４を背中合わせに環状に配置して形成され、立体磁路構成のアキシャルギャップモータのステータに好適である。
【００３９】
さらに、ステータ１の場合、裏面の各分割コア３については、各分割コア３に接触する略フレーム本体２の外径部２１、内径部２２、支柱２４により各分割コア３を個別に囲む電気的なループが形成されるが、これらのループはその一部が各切欠部１０により電気的に切断される。また、表面の各分割コア４については、各分割コア４に接触する略固定リング５、各分割押さえ部材６、支柱２４によりにより隣り合う２個の分割コア４の半分ずつを囲む電気的なループが形成されるが、これらのループはその一部が各切欠部１２により電気的に切断される。
【００４０】
そのため、例えば図５のステータ２０４の代わりにステータ１を設けて形成される立体磁路構成のアキシャルギャップモータは、ロータ２０３ａ、２０３ｂ間の磁路を形成する磁路形成部材２０５を一方向に通り、さらに、ロータ２０３ａ、２０３ｂ間のステータ１をモータ軸方向に通過する磁束が脈動変化しても、ステータ１は、切欠部１０、１２によって各分割コア３、４の周囲の電気的なループがいずれも切断され、誘導電流の発生が切欠部１０、１１によって確実に阻止され、フレーム７の各分割コア３、４の周囲部分には誘導電流は流れない。
【００４１】
したがって、誘導電流によるモータ効率の低下がない高性能な立体磁路構成のアキシャルギャップモータを提供できる。しかも、切欠部１０、１２をフレーム７の内径側に形成するので、切欠部１０、１２によるフレーム７の強度低下は少ない。
【００４２】
また、ステータ１は固定ボルト等の出っ張りがなく、その分ステータ１の外径を小さくできる。しかも、固定リング５の圧入等で各分割コア３、４をフレーム７に保持するので、部品数が少なく、ステータ１を軽量、安価に形成できる。
【００４３】
以上説明したように、本実施形態の場合、圧粉磁心の各分割コア３、４を確実にフレーム７に保持し、分割コア３、４を用いた軽量・小型で組み付けが容易であって誘導電流が流れない両面磁極面構成のステータ１を構成することができ、ステータ１を用いて誘導電流によるモータ効率の低下がない高性能な立体磁路構成のアキシャルギャップモータを提供できる。
【００４４】
また、切欠部１０、１２をフレーム７の内径側に形成することにより、切欠部１０、１２によるフレーム７の強度低下を防止することができる利点もある。
【００４５】
そして、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行なうことが可能であり、例えば、ステータ１は分割コア３のみを有する片面磁極構成であってもよい。
【００４６】
切欠部１０、１２は各電気的なループの適当な一部を電気的に切断するものであればよく、それらの形成位置はフレーム７の内径側部分に限るものではなく、ループ毎に複数形成してもよい。また、切欠部１０、１２は樹脂等の絶縁材が充填等されていてもよい。
【００４７】
各分割押さえ部材６と係止部１１とは割りピン等のピンやボルトで接合するようにしてもよい。
【００４８】
各分割コア３、４は圧粉磁心で形成されていなくてもよく、適当な磁性材で形成されていればよい。
【００４９】
そして、本発明は、立体磁路構成のアキシャルギャップモータのステータだけでなく、種々のアキシャルギャップモータのステータに適用できるのは勿論であり、その際、ステータやロータの磁極数や駆動相数等はどのようであってもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１    ステータ
３、４    分割コア
７    フレーム
２４    支柱
１０、１２    切欠部
【図１】
2011182576.tif 000003
【図２】
2011182576.tif 000004
【図３】
2011182576.tif 000005
【図４】
2011182576.tif 000006
【図５】
2011182576.tif 000007