(57)【要約】【課題】コギングトルクの抑制効果が大きいアキシャルギャップモータを提供する。【解決手段】回転軸に固定のロータ２と、ロータに軸方向のギャップを持って対向配置されるステータ３とを備えたアキシャルギャップモータ１において、ステータの隣接する各２つのティース１２における第２ポール間の隙間１６にコア１７が介設されている。【選択図】図１
2019041551.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸に固定のロータと、このロータに軸方向のギャップを持って対向配置されるステータとを備え、
前記ロータは、円環状のロータフレームを有し、このロータフレームの前記ステータとの対向面に、前記ロータフレームと同心で内外２重とした外側の第１仮想円及び内側の第２仮想円の内、前記第１仮想円の円周方向に沿って円弧状の第１磁石片が、間隔を有して複数設けられ、前記第２仮想円の円周方向に沿って円弧状の第２磁石片が、間隔を有して複数設けられ、各前記第１磁石片と各前記第２磁石片は、前記ロータフレームの径方向に対向配置され、且つ共に軸方向に着磁され、
前記第１磁石片及び前記第２磁石片では、隣接する２つのものの極性が異なり、且つ各前記第１磁石片とその内側直近に位置する前記第２磁石片の極性も異なり、各前記第１磁石片の両端縁と、その内側直近に位置する各前記第２磁石片の両端縁とを結ぶ２本の仮想線分が、前記ロータフレームの中心を通り、
前記ステータは、周方向に間隔を有して配置され、径方向に延びるティースを複数有し、各ティースは、径方向の外側端部と内側端部の各々に、軸方向に屈曲し、前記第１磁石片と対向する第１ポールと、前記第２磁石片と対向し、軸方向に屈曲した第２ポールとを有し、前記第１ポールの外周にコイルが巻回されたアキシャルギャップモータにおいて、
隣接する各２つの前記ティースにおける前記第２ポール間の隙間にコアが介設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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転軸に固定のロータと、このロータに軸方向のギャップを持って対向配置されるステータとを備えたアキシャルギャップモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一般に、この種のアキシャルギャップモータにおいて、ステータは、ロータとの対向面にその周方向に間隔を有して設けられ、コイルが巻回された複数のティースを有している。また、前記ロータは、磁性体からなるロータフレームを有し、このロータフレームに周方向に間隔を有して複数の磁石が、前記ステータ側の磁極を交互に変えて設けられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、アキシャルギャップモータとして、次のようなロータ及びステータを備えたものも開発されている。すなわち、ロータが有する円環状のロータフレームのステータとの対向面に、前記ロータフレームと同心で内外２重とした外側の第１仮想円及び内側の第２仮想円の内、前記第１仮想円の円周方向に沿って円弧状の第１磁石片が、間隔を有して複数設けられ、前記第２仮想円の円周方向に沿って円弧状の第２磁石片が、間隔を有して複数設けられる。各前記第１磁石片と各前記第２磁石片は、前記ロータフレームの径方向に対向配置され、且つ共に軸方向に着磁されている。前記第１磁石片及び前記第２磁石片では、隣接する２つのものの極性が異なり、且つ各前記第１磁石片とその内側直近に位置する前記第２磁石片の極性も異なり、各前記第１磁石片の両端縁と、その内側直近に位置する各前記第２磁石片の両端縁とを結ぶ２本の仮想線分が、前記ロータフレームの中心を通る。ステータは、周方向に間隔を有して配置され、径方向に延びるティースを複数有する。各ティースは、径方向の外側端部と内側端部の各々に、軸方向に屈曲し、前記第１磁石片と対向する第１ポールと、前記第２磁石片と対向し、軸方向に屈曲した第２ポールとを有し、前記第１ポールの外周にコイルが巻回されている。
【０００４】
このようなアキシャルギャップモータについては、コギングトルクの抑制が課題となっている。コギングとは、モータにおいてステータとロータの磁気吸引力が角度に依存して細かく脈動する現象である。コギングトルクとは、電流を流さない状態で外部から回転軸を回転させたときにガクガクと試験者が感じるトルクであり、前記コギングによって磁気抵抗が変化するために起こる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２４５３６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、以上の点に鑑み、コギングトルクの抑制効果が大きいアキシャルギャップモータを提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、回転軸に固定のロータと、このロータに軸方向のギャップを持って対向配置されるステータとを備え、前記ロータは、円環状のロータフレームを有し、このロータフレームの前記ステータとの対向面に、前記ロータフレームと同心で内外２重とした外側の第１仮想円及び内側の第２仮想円の内、前記第１仮想円の円周方向に沿って円弧状の第１磁石片が、間隔を有して複数設けられ、前記第２仮想円の円周方向に沿って円弧状の第２磁石片が、間隔を有して複数設けられ、各前記第１磁石片と各前記第２磁石片は、前記ロータフレームの径方向に対向配置され、且つ共に軸方向に着磁され、前記第１磁石片及び前記第２磁石片では、隣接する２つのものの極性が異なり、且つ各前記第１磁石片とその内側直近に位置する前記第２磁石片の極性も異なり、各前記第１磁石片の両端縁と、その内側直近に位置する各前記第２磁石片の両端縁とを結ぶ２本の仮想線分が、前記ロータフレームの中心を通り、前記ステータは、周方向に間隔を有して配置され、径方向に延びるティースを複数有し、各ティースは、径方向の外側端部と内側端部の各々に、軸方向に屈曲し、前記第１磁石片と対向する第１ポールと、前記第２磁石片と対向し、軸方向に屈曲した第２ポールとを有し、前記第１ポールの外周にコイルが巻回されたアキシャルギャップモータにおいて、前記ステータの隣接する各２つの前記ティースにおける前記第２ポール間の隙間にコアが介設されている。
ことを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、コギングトルクの抑制効果が大きい。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明のアキシャルギャップモータの一実施形態の周方向にカットした部分の斜視図。
【図２】（ａ）（ｂ）は、各々、図１に示すティースのみ、コイルが巻回されたティースの斜視図。
【図３】図１に示す実施形態をステータコアを省略して示した平面図。
【図４】図１に示す実施形態と従来のアキシャルギャップモータとのコギングトルク特性を比較したグラフ。
【図５】図１に示す実施形態と従来のアキシャルギャップモータとのトルク特性を比較したグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１、図２及び図３を参照して本発明の一実施形態であるアキシャルギャップモータ１を説明する。アキシャルギャップモータ１は、回転軸（図示省略）に固定のロータ２と、ロータ２に軸方向のギャップを持って対向配置されるステータ３とを備えている。アキシャルギャップモータ１では、軸方向に磁束が発生する。
【００１１】
ロータ２は、円環状のロータフレーム４を有し、ロータフレーム４のステータ３との対向面５に、ロータフレーム４と同心で内外２重とした外側の第１仮想円６及び内側の第２仮想円７の内、第１仮想円６の円周方向に沿って円弧状の第１磁石片８が、間隔ｄ１を有して複数設けられている。また、第２仮想円７の円周方向に沿って円弧状の第２磁石片９が、間隔ｄ２を有して複数設けられている。さらに、各第１磁石片８と各第２磁石片７は、ロータフレーム４の径方向に対向配置され、且つ共に軸方向に着磁されている。
【００１２】
また、第１磁石片８及び第２磁石片９では、隣接する２つものの極性が異なり、且つ各第１磁石片８とその内側直近に位置する第２磁石片９の極性も異なる。また、各第１磁石片８の両端縁１０ａと、その内側直近に位置する各第２磁石片９の両端縁１０ｂとを結ぶ仮想線分１１が、ロータフレーム４の中心Ｃを通る。
【００１３】
ステータ３は、周方向に間隔ｄ３を有して配置され、径方向に延びるティース１２を複数有している。各ティース１２は、径方向の外側端部と内側端部の各々に、軸方向に屈曲し、第１磁石片８と対向配置される第１ポール１３と、第２磁石片９と対向配置され、軸方向に屈曲した第２ポール１４とを有する。コイル１５は、第１ポール１３の外周に巻回されている。
【００１４】
また、隣接する各２つのティース１２における第２ポール１４間の隙間１６にコア１７が介設されている。
【００１５】
本実施形態では、ロータ２及びステータ３は共に、例えば、円筒状のケース（図示省略）の内部に収めることができる。この場合、前記回転軸は、前記ケースの内外部の少なくともいずれか一方にベアリング（図示省略）等を介して回転自在に支持することができる。また、前記回転軸は、いずれか一方の端部が前記ケースの外側方に突出し、回転時に発生するトルクを各種機器に伝達することができる。
【００１６】
ステータ３は、前記ケースの内部に固定可能である。ステータ３の個数は特に制限はなく、単数又は複数のいずれかとすることができる。また、前記ケースの内部における配置位置も特に制限はなく、前記ケースの内部における内側又は外側のいずれか一方とすることができる。ステータ３が内側に配置される場合、ロータ２は前記ケースにおける内部の外側に、ステータ３が外側に配置される場合、ロータ２は内側に配置することができる。
【００１７】
ステータ３の固定方式についても特に制限はない。従来公知のものを含め、適宜な方式によってステータ３は固定可能である。ティース１２は、例えば、円環状のヨーク１８等に、第１ポール１３及び第２ポール１４の先端と反対側で固定することができる。ティース１２は、第１ポール１３及び第２ポール１４も含め、磁性体から一体成形することができる。ティース１２とヨーク１８の固定方式は、接着剤を用いた接着、粘着材による粘着、溶接による溶着等が例示される。この場合、コア１７もヨーク１８等に固定可能である。コア１７も磁性体から成形することができる。コア１７は、隣接する各２つのティース１２における第２ポール１４間の隙間１６に臨む対向面に固定することができる。この場合、コア１７の固定方式は、接着剤を用いた接着、粘着材による粘着、溶接による溶着等が例示される。したがって、コア１７が固定され、例えば、ティース１２と一体となったものをヨーク１８等に固定することもできる。
【００１８】
本実施形態では、ティース１２は、第１ポール１３、第２ポール１４及びそれ以外の部分のいずれも、四角柱状の形状を有している。一方、ティース１２を形成する各部分の形状は、四角柱状に限定されることはなく、四角柱以外の多角柱の他、円柱又は楕円柱とすることができる。また、柱状ばかりでなく、筒状とすることも可能である。さらに、部分によって形状を変えることも可能である。
【００１９】
コア１７の形状は、隣接する各２つのティース１２における第２ポール１４間の隙間１６に介設可能である限り、特に制限はない。
【００２０】
本実施形態では、ロータ２とステータ３を共に単数としているが、複数とすることも可能である。ステータ３が、ロータ２に軸方向のギャップを持って対向配置される限り特に制限はない。例えば、本実施形態のロータ２及びステータ３を一組として、もう一組をロータフレーム４の対向面５と反対側に配置し、２つのロータ２相互を固定して一体化することも可能である。
【００２１】
図４及び図５を参照して本発明の一実施形態の抑制効果を説明する。コイル１５の巻き数を２０ターンとし、１００Ｈｚ, ５０Ａの電流を流し、回転数を７５０ｒｐｍとしたときの電磁界シミュレーションを行った。本実施形態は、コア１７が、ステータ３の第２ポール１４側の隙間１６に介設されない従来のアキシャルギャップモータと比較すると、コギングトルクが小さいことが確認される。コギングトルクが小さいので、本実施形態は滑らかに回転し、精度の高い回転制御が可能となる。また、本実施形態は、電流を流したときにもトルクの脈動が小さいことが確認される。
【００２２】
以上から、本実施形態では、ロータ２の回転方向と磁束の流れが直交しているために、ステータ３内で磁束がほとんどショートしていないことの根拠となる。
【００２３】
このように、本実施形態は、隣接する各２つのステータ３の第２ポール１４間の隙間１６にコア１７が介設されているので、コギングトルクの抑制効果が大きい。また、本実施形態は、簡略化された構造を有しているという利点も持つ。
【００２４】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。ステータ及びロータ以外のアキシャルギャップモータの構造については、従来公知のものも含め、多様なものを本発明では採用することができる。
【符号の説明】
【００２５】
１…アキシャルギャップモータ、２…ロータ、３…ステータ、４…ロータフレーム、５…対向面、６…第１仮想円、７…第２仮想円、８…第１磁石片、９…第２磁石片、１０ａ…両端縁、１０ｂ…両端縁、１１…仮想線分、１２…ティース、１３…第１ポール、１４…第２ポール、１５…コイル、１６…隙間、１７…コア、Ｃ…ロータフレーム４の中心、ｄ１，ｄ２，ｄ３…間隔。
【図１】
2019041551.tif 000003
【図２】
2019041551.tif 000004
【図３】
2019041551.tif 000005
【図４】
2019041551.tif 000006
【図５】
2019041551.tif 000007