(57)【要約】【課題】ロータの軸方向両側にステータを対向させた構造において小型化を図ることができるモータおよびそれを用いた圧縮機を提供する。【解決手段】回転軸４と、回転軸４に固定されたロータ５０と、ロータ５０の軸方向両側に空隙を介して対向する第１,第２ステータ４０,６０とを有する。上記第１,第２ステータ４０,６０は夫々、バックヨーク４１,６１と、バックヨーク４１,６１の空隙側に周方向に複数配置されたティース４４,６４と、ティース４４,６４の周りに巻回されたコイル４２,６２とを有する。上記第１ステータ４０のバックヨーク４１は、回転軸４の端面に対向する部分を有し、第２ステータ６０のバックヨーク６１に回転軸４が貫通する軸穴６１aを設ける。第１ステータ４０のバックヨーク４１の厚みＴy1を、第２ステータ６０のバックヨーク６１の厚みＴy2よりも小さくする。【選択図】図１
2008079362.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸(４,２０４,５０４,６０４,８０４)と、上記回転軸(４,２０４,５０４,６０４,８０４)に固定されたロータ(５０,２５０,３５０,４５０,８５０)と、上記ロータ(５０,２５０,３５０,４５０,８５０)の軸方向両側に空隙を介して対向する第１,第２ステータ(４０,１４０,２４０,５４０,６４０,７４０,８４０,６０,２６０,５６０,６６０,８６０,３６０)とを有するモータであって、
上記第１,第２ステータ(４０,１４０,２４０,５４０,６４０,７４０,８４０,６０,２６０,５６０,６６０,８６０,３６０)は、バックヨーク(４１,１４１,２４１,７４１,８４１,６１,２６１,８６１)と、上記バックヨーク(４１,１４１,２４１,７４１,８４１,６１,２６１,８６１)の上記空隙側に周方向に複数配置されたティース(４４,２４４,５４４,６４４,６４,２６４,５６４,６６４,８６４)と、上記ティース(４４,２４４,５４４,６４４,６４,２６４,５６４,６６４,８６４)の周りに巻回されたコイル(４２,２４２,６２,２６２,８６２,３６２)とを有し、
上記第１ステータ(４０,１４０,２４０,５４０,６４０,７４０,８４０)の上記バックヨーク(４１,１４１,２４１,７４１,８４１)は、上記回転軸(４,２０４,５０４,６０４,８０４)の端面に対向する部分を有し、
上記第２ステータ(６０,２６０,５６０,６６０,８６０)の上記バックヨーク(６１,２６１,８６１)に上記回転軸(４,２０４,５０４,６０４,８０４)が貫通する軸穴(６１a,２６１a,８６１a)が設けられ、
上記第１ステータ(４０,１４０,２４０,５４０,６４０,７４０,８４０)の上記バックヨーク(４１,１４１,２４１,７４１,８４１)の厚みＴy1が、上記第２ステータ(６０,２６０,５６０,６６０,８６０)の上記バックヨーク(６１,２６１,８６１)の厚みＴy2よりも小さいことを特徴とするモータ。
【請求項２】
請求項１に記載のモータにおいて、
上記第１ステータ(４０,１４０)の上記バックヨーク(４１,１４１)に軸を中心とする穴(４１a,１４１a)が設けられ、
上記第１ステータ(４０,１４０)の上記バックヨーク(４１,１４１)の上記穴(４１a,１４１a)の半径Ｒi1が、上記第２ステータ(６０)の上記バックヨーク(６１)の上記軸穴(６１a)の半径Ｒi2よりも小さいことを特徴とするモータ。
【請求項３】
請求項１または２に記載のモータにおいて、
上記ロータ(５０,２５０,３５０)に設けられた磁性体を通る磁束は、上記磁性体を介して上記第１ステータ(４０,１４０,２４０,５４０,６４０,７４０)と上記第２ステータ(６０,２６０,５６０,６６０)を軸方向に貫通する磁気回路を形成していることを特徴とするモータ。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１つに記載のモータにおいて、
上記ロータ(５０,２５０,３５０,４５０)よりも上記第２ステータ(６０,２６０,５６０,６６０)側に上記回転軸(４,２０４,５０４,６０４)を回転自在に支持する軸受(２１)が設けられていることを特徴とするモータ。
【請求項５】
請求項２に記載のモータにおいて、
上記第１ステータ(４０,１４０,２４０,５４０,６４０,７４０,８４０)の上記バックヨーク(４１,１４１,２４１,７４１,８４１)の外側の半径Ｒoと、上記第２ステータ(６０,２６０,５６０,６６０,８６０)の上記バックヨーク(６１,２６１,８６１)の外側の半径は略同一であり、
(Ｒo−Ｒi1)Ｔy1  ＝  (Ｒo−Ｒi2)Ｔy2
の条件を満足することを特徴とするモータ。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１つに記載のモータにおいて、
上記第１ステータ(４０,１４０,２４０,５４０,６４０,７４０,８４０)の上記ティース(４４,２４４,５４４,６４４)の上記回転軸(４,２０４,５０４,６０４,８０４)に対して最外周側を結ぶ円の半径をＲto1とし、
上記第１ステータ(４０,１４０,２４０,５４０,６４０,７４０,８４０)の上記ティース(４４,２４４,５４４,６４４)の上記回転軸(４,２０４,５０４,６０４,８０４)に対して最内周側を結ぶ円の半径をＲti1とし、
上記第２ステータ(６０,２６０,５６０,６６０,８６０)の上記ティース(６４,２６４,５６４,６６４,８６４)の上記回転軸(４,２０４,５０４,６０４,８０４)に対して最外周側を結ぶ円の半径をＲto2とし、
上記第２ステータ(６０,２６０,５６０,６６０,８６０)の上記ティース(６４,２６４,５６４,６６４,８６４)の上記回転軸(４,２０４,５０４,６０４,８０４)に対して最内周側を結ぶ円の半径をＲti2としたとき、
Ｒto1＜Ｒto2  かつ  Ｒti1＜Ｒti2
の条件を満足することを特徴とするモータ。
【請求項７】
請求項６に記載のモータにおいて、
(Ｒto1−Ｒti1)  ＞  (Ｒto2−Ｒti2)
の条件を満足することを特徴とするモータ。
【請求項８】
請求項６または７に記載のモータにおいて、
上記第１ステータ(４０,１４０,２４０,５４０,６４０,７４０,８４０)の上記コイル(４２,２４２)の半径方向の幅をＷc1とし、
上記第２ステータ(６０,２６０,５６０,６６０,８６０)の上記コイル(６２,２６２,８６２,３６２)の半径方向の幅をＷc2としたとき、
Ｗc1  ＞  Ｗc2
の条件を満足することを特徴とするモータ。
【請求項９】
請求項８に記載のモータにおいて、
上記第１ステータ(４０,１４０,２４０,５４０,６４０,７４０,８４０)の上記コイル(４２,２４２)の軸方向の長さをＬc1とし、
上記第２ステータ(６０,２６０,５６０,６６０,８６０)の上記コイル(６２,２６２,８６２,３６２)の軸方向の長さをＬc2としたとき、
Ｌc1  ＜  Ｌc2
の条件を満足することを特徴とするモータ。
【請求項１０】
請求項９に記載のモータにおいて、
Ｗc1・Ｌc1  ≒  Ｗc2・Ｌc2
の条件を満足することを特徴とするモータ。
【請求項１１】
請求項６乃至１０のいずれか１つに記載のモータにおいて、
上記第１,第２ステータ(５４０,６４０５６０,６６０)との上記ティース(５４４,６４４,５６４,６６４)先端の空隙面に幅広部(５４５,５６５,６４５,６６５)を夫々有し、
上記第１ステータ(５４０,６４０)の上記幅広部(５４５,６４５)の上記回転軸(５０４,６０４)に対して最外周側を結ぶ円の半径をＲho1とし、
上記第１ステータ(５４０,６４０)の上記幅広部(５４５,６４５)の上記回転軸(５０４,６０４)に対して最内周側を結ぶ円の半径をＲhi1とし、
上記第２ステータ(５６０,６６０)の上記幅広部(５６５,６６５)の上記回転軸(５０４,６０４)に対して最外周側を結ぶ円の半径をＲho2とし、
上記第２ステータ(５６０,６６０)の上記幅広部(５６５,６６５)の上記回転軸(５０４,６０４)に対して最内周側を結ぶ円の半径をＲhi2としたとき、
Ｒho1≧Ｒto1  かつ  Ｒho2≧Ｒto2  かつ  Ｒhi1≦Ｒti1  かつ  Ｒhi2≦Ｒti2
の条件を満足することを特徴とするモータ。
【請求項１２】
請求項６乃至１０のいずれか１つに記載のモータにおいて、
上記ロータ(２５０,４５０)の上記第１ステータ(２４０)に対向する部分の磁性体の上記回転軸(２０４)に対して最外周側を結ぶ円の半径をＲＲo１とし、
上記ロータ(２５０,４５０)の上記第１ステータ(２４０)に対向する部分の磁性体の上記回転軸(２０４)に対して最内周側を結ぶ円の半径をＲＲi1とし、
上記ロータ(２５０,４５０)の上記第２ステータ(２６０)に対向する部分の磁性体の上記回転軸(２０４)に対して最外周側を結ぶ円の半径をＲＲo2とし、
上記ロータ(２５０,４５０)の上記第２ステータ(２６０)に対向する部分の磁性体の上記回転軸(２０４)に対して最内周側を結ぶ円の半径をＲＲi2としたとき、
ＲＲo１＜ＲＲo2  かつ  ＲＲi1＜ＲＲi2
の条件を満足することを特徴とするモータ。
【請求項１３】
請求項６乃至１０のいずれか１つに記載のモータにおいて、
上記ロータ(４５０)の上記第１ステータ(２４０)に対向する部分の磁性体の上記回転軸(２０４)に対して最外周側を結ぶ円の半径をＲＲo１とし、
上記ロータ(４５０)の上記第１ステータ(２４０)に対向する部分の磁性体の上記回転軸(２０４)に対して最内周側を結ぶ円の半径をＲＲi1とし、
上記ロータ(４５００)の上記第２ステータ(２６０)に対向する部分の磁性体の上記回転軸(２０４)に対して最外周側を結ぶ円の半径をＲＲo2とし、
上記ロータ(４５０)の上記第２ステータ(２６０)に対向する部分の磁性体の上記回転軸(２０４)に対して最内周側を結ぶ円の半径をＲＲi2としたとき、
ＲＲo１≒Ｒto1  かつ  ＲＲo2≒Ｒto2  かつ  ＲＲi1≒Ｒti1  かつ  ＲＲi2≒Ｒti2
の条件を満足することを特徴とするモータ。
【請求項１４】
請求項６乃至１０のいずれか１つに記載のモータにおいて、
上記ロータ(３５０)の上記第１,第２ステータ(２４０,２６０)とに対向する部分の磁性体の上記回転軸(２０４)に対して最外周側を結ぶ円の半径をＲＲoとし、
上記ロータ(３５０)の上記第１,第２ステータ(２４０,２６０)とに対向する部分の磁性体の上記回転軸(２０４)に対して最内周側を結ぶ円の半径をＲＲiとしたとき、
ＲＲo≧Ｒto1  かつ  ＲＲo≧Ｒto2  かつ  Ｒti1≧ＲＲi  かつ  Ｒti2≧ＲＲi
の条件を満足することを特徴とするモータ。
【請求項１５】
請求項１乃至１３のいずれか１つに記載のモータにおいて、
上記ロータ(５０,２５０,３５０,４５０)に永久磁石(３２,２３２,３３２,４３４,４３５,５３２,６３２)を設けたことを特徴とするモータ。
【請求項１６】
請求項１乃至１５のいずれか１つに記載のモータにおいて、
上記ロータ(５０,２５０,３５０)に軸方向に１層の永久磁石(３２,２３２,３３２)を設け、その永久磁石(３２,２３２,３３２)の軸方向端面の両側に、磁極ごとに磁気的に分離された磁性体(３３,２３３,２３４,３３３,３３４)を設けたことを特徴とするモータ。
【請求項１７】
請求項１乃至１６のいずれか１つに記載のモータにおいて、
上記第１ステータ(７４０)の上記バックヨーク(７４１)に、軸方向に突出したリブ(７４６)を設けたことを特徴とするモータ。
【請求項１８】
請求項１乃至１７のいずれか１つに記載のモータを搭載したことを特徴とする圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、モータおよびそれを用いた圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータとしては、回転軸に固定されたロータの軸方向両側にわずかな空隙を介して第１,第２ステータが対向するアキシャルギャップ型モータがある(例えば、特開２００５−３１８７８２号公報(特許文献１)参照)。このアキシャルギャップ型モータは、回転磁界による半径方向の力が発生せず、芯ずれ等による振動や騒音を防止でき、軸方向の寸法を小さくして小型化することができるという利点を有する。さらには、ロータに働く吸引力(スラスト力)を、軸方向両側の空隙においてキャンセルすることで、軸受損失を減らし、軸受寿命を延ばすという利点をあわせて有する。
【０００３】
しかしながら、上記アキシャルギャップ型モータは、ロータの軸方向両側にステータを設けるということで、せっかくのアキシャルギャップ型モータの利点である軸方向の寸法を小さくするというメリットを低減してしまうという問題がある。
【特許文献１】特開２００５−３１８７８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで、この発明の課題は、ロータの軸方向両側にステータを対向させた構造において小型化を図ることができるモータおよびそれを用いた圧縮機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、この発明のモータは、
回転軸と、上記回転軸に固定されたロータと、上記ロータの軸方向両側に空隙を介して対向する第１,第２ステータとを有するモータであって、
上記第１,第２ステータは、バックヨークと、上記バックヨークの上記空隙側に周方向に複数配置されたティースと、上記ティースの周りに巻回されたコイルとを有し、
上記第１ステータの上記バックヨークは、上記回転軸の端面に対向する部分を有し、
上記第２ステータの上記バックヨークに上記回転軸が貫通する軸穴が設けられ、
上記第１ステータの上記バックヨークの厚みＴy1が、上記第２ステータの上記バックヨークの厚みＴy2よりも小さいことを特徴とする。
【０００６】
上記構成のモータによれば、上記第１ステータのバックヨークが回転軸の端面に対向する部分を有するものとしては、例えば、第１ステータのバックヨークに穴が設けられていない構造や、穴が設けられていても第２ステータのバックヨークの回転軸が貫通する軸穴よりも小さい構造のものがある。このようなモータ構造では、第１,第２ステータのバックヨークの外径寸法が同じであれば、第１ステータのバックヨークの半径方向の寸法が軸穴を有する第２ステータのバックヨークの半径方向の寸法よりも長くなる。したがって、第１ステータのバックヨークの厚みＴy1を第２ステータのバックヨークの厚みＴy2よりも小さくしても、第１ステータのバックヨークは、第２ステータのバックヨークに相当する断面積を確保して、ロータにスラスト力が働かないように第１,第２ステータの磁気抵抗を略等しくすることが可能となる。これにより、ロータの軸方向両側にステータを対向させた構造において小型化を図ることができる。
【０００７】
また、一実施形態のモータでは、
上記第１ステータの上記バックヨークに軸を中心とする穴が設けられ、
上記第１ステータの上記バックヨークの上記穴の半径Ｒi1が、上記第２ステータの上記バックヨークの上記軸穴の半径Ｒi2よりも小さい。
【０００８】
上記実施形態によれば、上記第１ステータのバックヨークに設けられた軸を中心とする穴の半径Ｒi1を、第２ステータのバックヨークの回転軸が貫通する軸穴の半径Ｒi2よりも小さくすることによって、第１ステータのバックヨークの半径方向内側を第１ステータ側よりも長くできる。
【０００９】
また、一実施形態のモータでは、上記ロータに設けられた磁性体を通る磁束は、上記磁性体を介して上記第１ステータと上記第２ステータを軸方向に貫通する磁気回路を形成している。
【００１０】
上記実施形態によれば、上記ロータに設けられた磁性体を通る磁束が、磁性体を介して第１ステータと第２ステータを軸方向に貫通する磁気回路を形成する構成とすることによって、第１ステータと第２ステータを通る磁束が等しくなるので、第１,第２ステータの磁気抵抗を略等しくしたことと相俟って、ロータに働くスラスト力がキャンセルされる。
【００１１】
また、一実施形態のモータでは、上記ロータよりも上記第２ステータ側に上記回転軸を回転自在に支持する軸受が設けられている。
【００１２】
上記実施形態によれば、上記回転軸の第２ステータ側に負荷が接続されるので、ロータよりも第２ステータ側に回転軸を回転自在に支持する軸受を設けることによって、回転軸を安定して支持することができる。
【００１３】
また、一実施形態のモータでは、
上記第１ステータの上記バックヨークの外側の半径Ｒoと、上記第２ステータの上記バックヨークの外側の半径は略同一であり、
(Ｒo−Ｒi1)Ｔy1  ＝  (Ｒo−Ｒi2)Ｔy2
の条件を満足する。
【００１４】
上記実施形態によれば、上記条件を満足することによって、第１,第２ステータのバックヨークの軸を含む平面に沿った断面積が等しくなる。
【００１５】
また、一実施形態のモータでは、
上記第１ステータの上記ティースの上記回転軸に対して最外周側を結ぶ円の半径をＲto1とし、
上記第１ステータの上記ティースの上記回転軸に対して最内周側を結ぶ円の半径をＲti1とし、
上記第２ステータの上記ティースの上記回転軸に対して最外周側を結ぶ円の半径をＲto2とし、
上記第２ステータの上記ティースの上記回転軸に対して最内周側を結ぶ円の半径をＲti2としたとき、
Ｒto1＜Ｒto2  かつ  Ｒti1＜Ｒti2
の条件を満足する。
【００１６】
上記実施形態によれば、上記条件を満足することによって、第１ステータのティースが第２ステータのティースよりも半径方向内側に全体としてずれて、第１ステータのティースの内周側のスペースを有効に利用できる。
【００１７】
また、一実施形態のモータでは、
(Ｒto1−Ｒti1)  ＞  (Ｒto2−Ｒti2)
の条件を満足する。
【００１８】
上記実施形態によれば、半径方向内側にずれた第１ステータのティースの半径方向の長さを第２ステータのティースよりも長くすることによって、第１,第２ステータのティースにおいて、回転軸に対して直角な平面に沿った断面積を略同一とすることが可能となる。
【００１９】
また、一実施形態のモータでは、
上記第１ステータの上記コイルの半径方向の幅をＷc1とし、
上記第２ステータの上記コイルの半径方向の幅をＷc2としたとき、
Ｗc1  ＞  Ｗc2
の条件を満足する。
【００２０】
上記実施形態によれば、上記条件を満足させて、第１ステータのコイルの半径方向の幅を第２ステータのコイルよりも長くすることによって、第１ステータ側の空間の利用密度が高まる。
【００２１】
また、一実施形態のモータでは、
上記第１ステータの上記コイルの軸方向の長さをＬc1とし、
上記第２ステータの上記コイルの軸方向の長さをＬc2としたとき、
Ｌc1  ＜  Ｌc2
の条件を満足する。
【００２２】
上記実施形態によれば、第１ステータのコイルの軸方向の長さを第２ステータのコイルよりも長くすることによって、第１,第２ステータのコイルの起磁力を略同一にすることが可能となる。
【００２３】
また、一実施形態のモータでは、
Ｗc1・Ｌc1  ≒  Ｗc2・Ｌc2
の条件を満足する。
【００２４】
上記実施形態によれば、第１,第２ステータのコイルの断面積を略同一にすることによって、第１,第２ステータの起磁力を略等しくできる。
【００２５】
また、一実施形態のモータでは、
上記第１,第２ステータの上記ティース先端の空隙面に幅広部を夫々有し、
上記第１ステータの上記幅広部の上記回転軸に対して最外周側を結ぶ円の半径をＲho1とし、
上記第１ステータの上記幅広部の上記回転軸に対して最内周側を結ぶ円の半径をＲhi1とし、
上記第２ステータの上記幅広部の上記回転軸に対して最外周側を結ぶ円の半径をＲho2とし、
上記第２ステータの上記幅広部の上記回転軸に対して最内周側を結ぶ円の半径をＲhi2としたとき、
Ｒho1≧Ｒto1  かつ  Ｒho2≧Ｒto2  かつ  Ｒhi1≦Ｒti1  かつ  Ｒhi2≦Ｒti2
の条件を満足する。
【００２６】
上記実施形態によれば、上記条件を満足することによって、第１,第２ステータのティースから幅広部に磁束がスムースに移るようにできる。
【００２７】
また、一実施形態のモータでは、
上記ロータの上記第１ステータに対向する部分の磁性体の上記回転軸に対して最外周側を結ぶ円の半径をＲＲo１とし、
上記ロータの上記第１ステータに対向する部分の磁性体の上記回転軸に対して最内周側を結ぶ円の半径をＲＲi1とし、
上記ロータの上記第２ステータに対向する部分の磁性体の上記回転軸に対して最外周側を結ぶ円の半径をＲＲo2とし、
上記ロータの上記第２ステータに対向する部分の磁性体の上記回転軸に対して最内周側を結ぶ円の半径をＲＲi2としたとき、
ＲＲo１＜ＲＲo2  かつ  ＲＲi1＜ＲＲi2
の条件を満足する。
【００２８】
上記実施形態によれば、上記条件を満足することによって、第１,第２ステータのティースの先端をロータの磁性体が覆う形にして、第１,第２ステータからロータに渡る磁束のもれを少なくできる。
【００２９】
また、一実施形態のモータでは、
上記ロータの上記第１ステータに対向する部分の磁性体の上記回転軸に対して最外周側を結ぶ円の半径をＲＲo１とし、
上記ロータの上記第１ステータに対向する部分の磁性体の上記回転軸に対して最内周側を結ぶ円の半径をＲＲi1とし、
上記ロータの上記第２ステータに対向する部分の磁性体の上記回転軸に対して最外周側を結ぶ円の半径をＲＲo2とし、
上記ロータの上記第２ステータに対向する部分の磁性体の上記回転軸に対して最内周側を結ぶ円の半径をＲＲi2としたとき、
ＲＲo１≒Ｒto1  かつ  ＲＲo2≒Ｒto2  かつ  ＲＲi1≒Ｒti1  かつ  ＲＲi2≒Ｒti2
の条件を満足する。
【００３０】
上記実施形態によれば、上記条件を満足することによって、第１,第２ステータのティースの先端がロータの磁性体と正対する。
【００３１】
また、一実施形態のモータでは、
上記ロータの上記第１,第２ステータに対向する部分の磁性体の上記回転軸に対して最外周側を結ぶ円の半径をＲＲoとし、
上記ロータの上記第１,第２ステータに対向する部分の磁性体の上記回転軸に対して最内周側を結ぶ円の半径をＲＲiとしたとき、
ＲＲo≧Ｒto1  かつ  ＲＲo≧Ｒto2  かつ  Ｒti1≧ＲＲi  かつ  Ｒti2≧ＲＲi
の条件を満足する。
【００３２】
上記実施形態によれば、上記条件を満足することによって、永久磁石の断面積を大きくとりつつ、ロータの磁性体により第１,第２ステータのティースの先端に磁束を集中させることができる。
【００３３】
また、一実施形態のモータでは、上記ロータに永久磁石を設けた。
【００３４】
上記実施形態によれば、上記ロータに永久磁石を用いることで、空隙磁束密度を増し、トルクを向上させる効果を有する。
【００３５】
また、一実施形態のモータでは、上記ロータに軸方向に１層の永久磁石を設け、その永久磁石の軸方向端面の両側に、磁極ごとに磁気的に分離された磁性体を設けた。
【００３６】
上記実施形態によれば、永久磁石を軸方向に一層とすることで、磁石量を低減すると共に、永久磁石表面に磁性体を設けることで、減磁に対して強くなり、渦電流損の低減にも寄与する。また、上記ロータに設けられた磁石の磁束が、磁石を介して第１ステータと第２ステータを軸方向に貫通する磁気回路を形成するので、第１ステータと第２ステータを通る磁束が等しくなる。
【００３７】
また、一実施形態のモータでは、上記第１ステータの上記バックヨークに、軸方向に突出したリブを設けた。
【００３８】
上記実施形態によれば、上記第２ステータのバックヨークよりも薄い第１ステータのバックヨークに、軸方向に突出したリブを設けることによって、第１ステータのバックヨークの強度を上げることができる。
【００３９】
また、この発明の圧縮機では、上記のいずれか１つのモータを搭載したことを特徴とする。
【００４０】
上記構成によれば、上記のいずれか１つのモータを搭載して圧縮機構部を駆動することによって、小型化を図ることができる。
【発明の効果】
【００４１】
以上より明らかなように、この発明のモータによれば、回転軸に固定されたロータの軸方向両側に空隙を介して第１,第２ステータが対向するモータ構造において小型化を図ることができるモータを実現することができる。
【００４２】
また、一実施形態のモータによれば、上記第１ステータのバックヨークに軸を中心にして設けられた穴の半径Ｒi1を、第２ステータのバックヨークの回転軸が貫通する軸穴の半径Ｒi2よりも小さくすることによって、第１ステータのバックヨークの半径方向内側を第１ステータ側よりも長くできる。
【００４３】
また、一実施形態のモータによれば、上記ロータに設けられた磁性体を通る磁束が、磁性体を介して第１ステータと第２ステータを軸方向に貫通する磁気回路を形成することによって、第１ステータと第２ステータを通る磁束が等しくなるので、第１,第２ステータの磁気抵抗を略等しくしたことと相俟って、ロータに働くスラスト力がキャンセルされる。
【００４４】
また、一実施形態のモータによれば、上記回転軸の第２ステータ側に負荷が接続されるので、ロータよりも第２ステータ側に回転軸を回転自在に支持する軸受を設けることによって、回転軸を安定して支持することができる。
【００４５】
また、一実施形態のモータによれば、
第１,第２ステータのバックヨークの外側の半径が略同一のＲoであり、
(Ｒo−Ｒi1)Ｔy1  ＝  (Ｒo−Ｒi2)Ｔy2
の条件を満足することによって、第１,第２ステータのバックヨークの軸を含む平面に沿った断面積が等しくなる。
【００４６】
また、一実施形態のモータによれば、上記第１ステータのティースの回転軸に対して最外周側を結ぶ円の半径をＲto1とし、第１ステータのティースの回転軸に対して最内周側を結ぶ円の半径をＲti1とし、上記第２ステータのティースの回転軸に対して最外周側を結ぶ円の半径をＲto2とし、第２ステータのティースの回転軸に対して最内周側を結ぶ円の半径をＲti2としたとき、
Ｒto1＜Ｒto2  かつ  Ｒti1＜Ｒti2
の条件を満足することによって、第１ステータのティース全体が第２ステータのティースよりも半径方向内側にずれて、第１ステータのティースの内周側のスペースを有効に利用できる。
【００４７】
また、一実施形態のモータによれば、半径方向内側にずれた第１ステータのティースの半径方向の長さを第２ステータのティースよりも長くすることによって、第１,第２ステータのティースにおいて、回転軸に対して直角な平面に沿った断面積を略同一とすることが可能となる。
【００４８】
また、一実施形態のモータによれば、第１ステータのコイルの半径方向の幅を第２ステータのコイルよりも長くすることによって、第１ステータ側の空間の利用密度が高くなる。
【００４９】
また、一実施形態のモータによれば、第１ステータのコイルの軸方向の長さを第２ステータのコイルよりも長くすることによって、第１,第２ステータの起磁力を略同一にすることが可能となる。
【００５０】
また、一実施形態のモータによれば、第１,第２ステータのコイルの断面積を略同一にすることによって、第１,第２ステータの起磁力を略等しくできる。
【００５１】
また、一実施形態のモータによれば、上記第１ステータの幅広部の回転軸に対して最外周側を結ぶ円の半径をＲho1とし、第１ステータの幅広部の回転軸に対して最内周側を結ぶ円の半径をＲhi1とし、上記第２ステータの幅広部の回転軸に対して最外周側を結ぶ円の半径をＲho2とし、第２ステータの幅広部の回転軸に対して最内周側を結ぶ円の半径をＲhi2としたとき、
Ｒho1≧Ｒto1  かつ  Ｒho2≧Ｒto2  かつ  Ｒhi1≦Ｒti1  かつ  Ｒhi2≦Ｒti2
の条件を満足することによって、第１,第２ステータのティースから幅広部に磁束がスムースに移るようにできる。
【００５２】
また、一実施形態のモータによれば、上記ロータの第１ステータに対向する部分の磁性体の回転軸に対して最外周側を結ぶ円の半径をＲＲo１とし、ロータの第１ステータに対向する部分の磁性体の回転軸に対して最内周側を結ぶ円の半径をＲＲi1とし、ロータの第２ステータに対向する部分の磁性体の回転軸に対して最外周側を結ぶ円の半径をＲＲo2とし、ロータの第２ステータに対向する部分の磁性体の回転軸に対して最内周側を結ぶ円の半径をＲＲi2としたとき、
ＲＲo１＜ＲＲo2  かつ  ＲＲi1＜ＲＲi2
の条件を満足することによって、ロータの磁性体が第１,第２ステータのティースの先端を覆うことにより、第１,第２ステータからロータに渡る磁束のもれを少なくできる。
【００５３】
また、一実施形態のモータによれば、上記ロータの第１ステータに対向する部分の磁性体の回転軸に対して最外周側を結ぶ円の半径をＲＲo１とし、ロータの第１ステータに対向する部分の磁性体の回転軸に対して最内周側を結ぶ円の半径をＲＲi1とし、ロータの第２ステータに対向する部分の磁性体の回転軸に対して最外周側を結ぶ円の半径をＲＲo2とし、ロータの第２ステータに対向する部分の磁性体の回転軸に対して最内周側を結ぶ円の半径をＲＲi2としたとき、
ＲＲo１≒Ｒto1  かつ  ＲＲo2≒Ｒto2  かつ  ＲＲi1≒Ｒti1  かつ  ＲＲi2≒Ｒti2
の条件を満足することによって、第１,第２ステータのティースの先端がロータの磁性体と正対する。
【００５４】
また、一実施形態のモータによれば、上記ロータの第１,第２ステータに対向する部分の磁性体の回転軸に対して最外周側を結ぶ円の半径をＲＲoとし、ロータの第１,第２ステータに対向する部分の磁性体の回転軸に対して最内周側を結ぶ円の半径をＲＲiとしたとき、
ＲＲo≧Ｒto1  かつ  ＲＲo≧Ｒto2  かつ  Ｒti1≧ＲＲi  かつ  Ｒti2≧ＲＲi
の条件を満足することによって、永久磁石の断面積を大きくとりつつ、ロータの磁性体により第１,第２ステータのティースの先端に磁束を集中させることができる。
【００５５】
また、一実施形態のモータによれば、上記ロータに永久磁石を用いることで、空隙磁束密度を増し、トルクを向上させる効果を有する。
【００５６】
また、一実施形態のモータによれば、永久磁石を軸方向に一層とすることで、磁石量を低減すると共に、永久磁石表面に磁性体を設けることで、減磁に対して強くなり、渦電流損の低減にも寄与すると共に、ロータに設けられた磁石の磁束が、磁石を介して第１ステータと第２ステータを軸方向に貫通する磁気回路を形成するので、第１ステータと第２ステータを通る磁束が等しくなる。
【００５７】
また、一実施形態のモータによれば、上記第２ステータのバックヨークよりも薄い第１ステータのバックヨークに、軸方向に突出したリブを設けることによって、第１ステータのバックヨークの強度を上げることができる。
【００５８】
また、この発明の圧縮機によれば、上記モータを搭載して圧縮機構部を駆動することにより小型化の圧縮機を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５９】
以下、この発明のモータおよび圧縮機を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００６０】
(第１実施形態)
図１はこの発明の第１実施形態のアキシャルギャップ型モータを用いた圧縮機の断面図を示している。この第１実施形態の圧縮機は、高圧ドーム型であり、ステータの内径が異なり、さらに、ステータのバックヨークの厚みが異なる。
【００６１】
この第１実施形態の圧縮機は、図１に示すように、密閉容器１と、上記密閉容器１内に配置された圧縮機構部２と、上記密閉容器１内かつ圧縮機構部２の上側に配置され、圧縮機構部２を回転軸４を介して駆動するアキシャルギャップ型モータ３とを備えている。上記密閉容器１の下側側方に、吸入管１１を接続する一方、密閉容器１の上側に吐出管１２を接続している。上記吸入管１１から供給される冷媒ガスは、圧縮機構部２の吸込側に導かれる。
【００６２】
上記アキシャルギャップ型モータ３は、回転軸４に固定されたロータ５０と、上記ロータ５０の軸方向の上側に配置された第１ステータ４０と、上記ロータ５０の軸方向の下側に配置された第２ステータ６０とを有する。
【００６３】
上記ロータ５０は、図２に示すように、永久磁石３２を、その永久磁石３２の軸方向両側から磁性体(鉄等の軟磁性体)からなるロータコア３３で挟むように重ね合わせて形成している。また、異なる磁極の永久磁石３２は、ロータコア３３も含め、磁気的に分離されている。図２において、ＲＲoはロータコア３３の回転軸４に対して最外周側を結ぶ円の半径、ＲＲi1はロータコア３３の回転軸４に対して最内周側を結ぶ円の半径である。なお、永久磁石が空隙に露出している場合は、ＲＲｏは永久磁石の回転軸４に対して最外周側を結ぶ円の半径、ＲＲi1は永久磁石の回転軸４に対して最内周側を結ぶ円の半径となる。
【００６４】
上記ロータ５０全体を保持するために、図３に示すように、図２に示す永久磁石３２とロータコア３３を一体としてモールドしている。図３では完全にモールドした例を示すが、空隙長を小さくするため、ロータコアを樹脂から露出させても良い。上記ロータ５０に永久磁石３２を用いることで、空隙磁束密度を増し、トルクを向上させる効果を有する。また、永久磁石を軸方向に一層とすることで、磁石量を低減する。さらに、磁石表面に鉄心(ロータコア)を設けることで、減磁に対して強くなり、ロータコアを圧粉鉄心とすれば渦電流損の低減にも寄与する。
【００６５】
上記第１ステータ４０は、中央に穴４１aを有する円板形状の磁性体からなるバックヨーク４１と、上記バックヨーク４１上に円周に沿って立設された複数のティース４４に巻回されたコイル４２とを有している。また、上記第２ステータ６０は、中央に軸穴６１aを有する円板形状の磁性体からなるバックヨーク６１と、上記バックヨーク６１上に円周に沿って立設された複数のティース６４に巻回されたコイル６２とを有している。
【００６６】
また、図４は上記第２ステータ６０の斜視図を示している。なお、第１ステータ４０は、中央の穴の径が小さいことと、バックヨークの厚みが薄いことを除いて第２ステータ６０と同様の構成をしている(上下が逆)。
【００６７】
図４に示すように、第２ステータ６０は、軸方向に伸びたティース６４まわりに直接アキシャルコイルが巻回されている。上記複数のティース６４は、バックヨーク６１によって互いに磁気的に接続されている。上記コイル６２は、例えば３相スター結線され、インバータから電流を供給する(第１ステータ４０も同様)。
【００６８】
第１ステータ４０,第２ステータ６０夫々のロータ５０に対向する位置には、互いに逆の極性が発生するようにコイル４２,６２が巻回される。すなわち、軸方向の一方の方向から見て同一方向に巻回されたコイルが設けられることになる。
【００６９】
図４において、Ｒoはバックヨーク６１の外側の半径、Ｒto2はティース６４の回転軸４に対して最外周側を結ぶ円の半径、Ｒti2はティース６４の回転軸４に対して最内周側を結ぶ円の半径、Ｒi2はバックヨーク６１の内側の半径である。
【００７０】
上記アキシャルギャップ型モータでは、ロータ５０の永久磁石３２の両面の磁束が第１ステータ４０,第２ステータ６０に夫々鎖交するため、トルクが向上する。
【００７１】
また、上記圧縮機構部２は、図１に示すように、シリンダ状の本体部２０と、この本体部２０の上下の開口端のそれぞれに取り付けられた上端板８および下端板９とを備える。上記回転軸４は、上端板８および下端板９を貫通して、本体部２０の内部に挿入されている。上記回転軸４は、圧縮機構部２の上端板８に設けられた軸受２１と、圧縮機構部２の下端板９に設けられた軸受２２により回転自在に支持されている。上記本体部２０内の回転軸４にクランクピン５が設けられ、そのクランクピン５に嵌合されて駆動されるピストン６とそれに対応するシリンダとの間に形成された圧縮室７により圧縮を行う。ピストン６は偏芯した状態で回転し、または、公転運動を行い、圧縮室７の容積を変化させる。
【００７２】
上記構成の圧縮機において、アキシャルギャップ型モータ３を回転させることにより圧縮機構部２を駆動すると、吸入管１１から圧縮機構部２に冷媒ガスが供給され、圧縮機構部２で冷媒ガスを圧縮する。そうして圧縮機構部２で圧縮された高圧冷媒ガスは、圧縮機構部２の吐出ポート２３より密閉容器１内に吐出され、回転軸４の周りに設けられた溝(図示せず)、第１ステータ４０,ロータ５０,第２ステータ６０のそれぞれの内部を軸方向に貫通する穴(図示せず)、第１ステータ４０,ロータ５０,第２ステータ６０のそれぞれの外周部と密閉容器１の内面との間の空間等を通って、アキシャルギャップ型モータ３の上部空間に運ばれた後、吐出管１２を介して密閉容器１の外部に吐出される。
【００７３】
次に、上記アキシャルギャップ型モータ３の詳細構造について説明する。
【００７４】
上記軸受２１は、ロータ５０よりも第２ステータ６０側にのみあり、片持ち構造である。具体的には、軸受２１は、圧縮機構部２の上部の吐出ポート２３のある部分の内側に設けられるが、併せて第２ステータ内径に設けられていてもよい。また、圧縮機構部２は、軸受２１に対してロータ５０と反対の側に設けられる。
【００７５】
第１ステータ４０のバックヨーク４１の穴４１aの半径が、第２ステータ６０のバックヨーク６１の軸穴６１aの半径よりも小さい。これは、第１ステータ４０にまで回転軸４が伸びている必要がないからで、第１ステータ４０内部を軸が貫通しないためである。具体的には、第２ステータ６０の軸穴６１aは、回転軸４の径より大であることが必要であるが、第１ステータ４０には、軸穴は必要がない。または、回転軸４の先端は、他の部分より径を小さくできるため、もし第１ステータに軸が貫通したとしても、第２ステータの軸穴より必ず小さくできる。しかし、圧縮機の場合であれば、冷媒通路が必要であり何らかの貫通孔が必要である。
【００７６】
例えば、図５は冷媒通路としての貫通穴が設けられた第１ステータ１４０の斜視図を示しており、図５に示すように、バックヨーク１４１の軸周りに複数の小穴１４１aがあってもよい。さらに、第２ステータの軸周りにも冷媒通路を設けてもよい。また、バックヨーク１４１の外周を圧縮容器内側に焼きばめ,溶接等で固定する場合、外周部に油戻し通路１４１bを設けている。これらの冷媒および油の通路設計は任意である。また、これらの通路により、磁気抵抗が増すため、次のことを考慮する必要がある。
【００７７】
第１ステータの穴が小さいということは、バックヨークの軸を含む平面に沿った断面積が広いということである。図６はアキシャルギャップ型モータの要部の縦断面の模式図を示しており、図６に示すように、第１ステータ４０のバックヨーク４１の厚みＴy1を第２ステータ６０のバックヨーク６１の厚みＴy2よりも小さくしても、第１ステータ４０のバックヨーク４１の幅があるため、一定の磁路面積を確保することができる。したがって、第１,第２ステータ４０,６０の磁気抵抗を略等しくすることが可能となるので、ロータ５０の軸方向両側に第１,第２ステータ４０,６０を対向させた構造において軸方向寸法の小型化が図れる。
【００７８】
なお、バックヨーク４１,６１の外側の半径をＲoとし、バックヨーク４１の穴４１aの半径をＲi1が、バックヨーク６１の軸穴６１aの半径をＲi2とした場合、
(Ｒo−Ｒi1)Ｔy1  ＝  (Ｒo−Ｒi2)Ｔy2
とすれば、第１ステータ４０と第２ステータ６０において磁路の断面積が一定になる。
【００７９】
また、アキシャルギャップ型モータに冷媒通路がある場合は、バックヨークの軸に直交する切断面の面積が同等となるようなＲoおよびＲi1，Ｒi2を等価の半径として用いればよい。
【００８０】
また、上記永久磁石３２を軸方向両側からロータコア３３で挟むように重ね合わせたロータ５０のように、ロータ構造は、磁石の磁極を短絡するようなバックヨークを持たない方が、ロータの軸方向の厚みを減ずることができる。すなわち、ロータ内部では、磁束は軸方向に貫通する。
【００８１】
上記アキシャルギャップ型モータを圧縮機に搭載した場合、第２ステータのバックヨークには、圧縮機構部からの吐出ガスが直接(またはマフラーを介して)作用するため、強度が必要であるが、第１ステータのバックヨークには、吐出ガスがモータの空隙などを通って脈動が十分に減衰されて作用するため、強度はあまり必要がない。つまり、第１ステータ側のバックヨークの厚みを第２ステータ側よりも薄くすることが、構造面でも望ましい。
【００８２】
なお、第２ステータ６０において、図７に示すように、ティース６４先端に幅広部６５があった場合、幅広部６５の外径および内径を、ティース６４の外径および内径に読み替える。ティース６４の先端の幅広部６５は、ロータ６０の磁束をより多く鎖交させるのに役に立つ(第１ステータも同様)。図７では、ティース６４の一部が見えるように幅広部６５の一部を破断している。
【００８３】
(第２実施形態)
図８はこの発明の第２実施形態のアキシャルギャップ型モータを用いた圧縮機の断面図を示している。この第２実施形態の圧縮機は、高圧ドーム型であり、ステータの内径が異なり、さらに、ステータのバックヨーク厚みが異なる。バックヨークの内径、外径、厚みの関係は、第１実施形態と同じである。上記第１実施形態の圧縮機と同一の構成は、同一参照番号を付している。
【００８４】
図８に示すように、第１ステータ２４０は、中央の穴２４１aを有する円板形状の磁性体からなるバックヨーク２４１と、上記バックヨーク２４１上に円周に沿って立設された複数のティース２４４に巻回されたコイル２４２とを有している。また、上記第２ステータ２６０は、中央の軸穴２６１aを有する円板形状の磁性体からなるバックヨーク２６１と、上記バックヨーク６２１上に円周に沿って立設された複数のティース２６４に巻回されたコイル２６２とを有している。
【００８５】
さらに、第２ステータ２６０の内周には太い回転軸２０４(少なくとも軸受２１に対してロータ５０を保持しうる太さが必要)があるため、第２ステータ２６０では、コイル２６２やティース２６４を収納しうるスペースが制限される。一方、第１ステータ２４０では、図８においては、コイル２６２やティース２６４を収納しうるスペースは、他の部分より細くなった回転軸２０４の先端部２０４aにのみ制限される。つまり、第１ステータ２４０は、第２ステータ２６０よりティース２４４をより内側に設け、コイル２４２の半径方向の幅を大きく取ることが可能となる。回転軸２０４がロータ５０から、第１ステータ側に突出しなければ、さらに、コイル２４２の半径方向の幅を大きく取ることができる。
【００８６】
図９Ａは上記アキシャルギャップ型モータ３０３の要部の縦断面の模式図を示している。
【００８７】
第１,第２ステータ２４０,２６０は図４に示す第２ステータ６０のようなものであるが、第１,第２ステータ２４０,２６０で、ティースの位置やコイルの形態などが異なる。図９Ａ示すように、
上側の第１ステータ２４０のティース２４４の回転軸２０４に対して最外周側を結ぶ円の半径をＲto1とし、
上側の第１ステータ２４０のティース２４４の回転軸２０４に対して最内周側を結ぶ円の半径をＲti1とし、
下側の第２ステータ２６０のティース２６４の回転軸２０４に対して最外周側を結ぶ円の半径をＲto2とし、
下側の第２ステータ２６０のティース２６４の回転軸２０４に対して最内周側を結ぶ円の半径をＲti2とするとき、
Ｒto1＜Ｒto2  かつ  Ｒti1＜Ｒti2
としている。
【００８８】
つまり、第１ステータ２４０には、コイル２４２を内径部まで設けることができるため、圧縮容器１の内周とティース２４４との間を大きくし(Ｒto1＜Ｒto2)、その分、ティース２４４の内径も小さくする(Ｒti1＜Ｒti2)。
【００８９】
さらに、第１ステータ２４０は、ティース２４４の径が小さくなるわけであるから、ティース断面積も減少してしまう恐れがあるので、
(Ｒto1−Ｒti1)  ＞  (Ｒto2−Ｒti2)
とすることで、ティース断面積を略同一とすることができる。
【００９０】
さらに、第１ステータ２４０のコイル幅をＷc1とし、第２ステータ２６０のコイル幅をＷc2としたとき、
Ｗc1  ＞  Ｗc2
とすることにより、第１ステータ２４０側の空間の利用密度が高まる。
【００９１】
このとき、図９Ａに示すように、第１ステータ２４０のコイル２４２の断面積が大きくなってしまうので、断面積が同一となるようにコイル２４２の高さを調整すると、第１,第２ステータ２４０,２６０で起磁力が同一となって好適である。具体的には、スラスト力がよりキャンセルされる。数値で表すと、第１ステータ２４０のコイル２４２の軸方向長さをＬc1とし、第２ステータ２６０のコイル２６２の軸方向長さをＬc2としたとき、
Ｌc1  ＜  Ｌc2
としている。これにより、第１ステータの軸方向長さが更に短縮される。
【００９２】
さらに、
Ｗc1・Ｌc1  ＝  Ｗc2・Ｌc2
とすれば、第１,第２ステータ２４０,２６０の断面積が同一になる。
【００９３】
このとき、第１ステータ２４０と第２ステータ２６０で、ロータ２５０に対向する部分の径が異なる。したがって、ロータ２５０と第１,第２ステータ２４０,２６０の対向面積が減る場合がある。これを解決する手段としては、例えば次の方法が考えられる。
【００９４】
第一に、ロータ２５０の空隙に対向する面の磁性体からなるロータコア２３３,２３４を、第１,第２ステータ２４０,２６０のティース２４４,２６４(または幅広部)に併せる方法である。これは、永久磁石２３２の両側にロータコア２３３,２３４を設けた形態において、実現可能である。例えば、図９Ａのように、第１,第２ステータ２４０,２６０のティース２４４,２６４の径に併せて、ロータ２５０の上端面のロータコア２３３と、下端面のロータコア２３４の径をずらしている。
【００９５】
具体的には、図９Ｂに示すように、
ロータ２５０の第１ステータ２４０に対向する部分のロータコア２３３(鉄等の軟磁性体)の回転軸２０４に対して最外周側を結ぶ円の半径をＲＲo１とし、
ロータ２５０の第１ステータ２４０に対向する部分のロータコア２３３(鉄等の軟磁性体)の回転軸２０４に対して最内周側を結ぶ円の半径をＲＲi1とし、
ロータ２５０の第２ステータ２６０に対向する部分のロータコア２３４(鉄等の軟磁性体)の回転軸２０４に対して最外周側を結ぶ円の半径をＲＲo2とし、
ロータ２５０の第２ステータ２６０に対向する部分のロータコア２３４(鉄等の軟磁性体)の回転軸２０４に対して最内周側を結ぶ円の半径をＲＲi2としたとき、
ＲＲo１＜ＲＲo2  かつ  ＲＲi1＜ＲＲi2
としている。
【００９６】
図９Ｂでは、ＲＲo１はＲto1よりも若干大きく、ＲＲo2はＲto2よりも若干大きく、また、ＲＲi1はＲti1よりも若干小さく、ＲＲi2はＲti2よりも若干小さい。つまり、第１,第２ステータ２４０,２６０のティース２４４,２６４の先端を、ロータ２５０のロータコア２３３,２３４が覆う形になる。
【００９７】
図１０Ａはロータ２５０を斜め上方から見た斜視図を示しており、図１０Ｂはロータ２５０を上下逆さまにして斜め上方から見た斜視図を示している。図１０Ａ,図１０Ｂでは、保持用のモールド等は省略している。
【００９８】
なお、図１０Ａ,図１０Ｂにおいて、永久磁石２３２の上下で互いに隣接するロータコア２３３,２３４の辺縁部を平行とすれば、上下の互いに隣接するロータコア２３３,２３４で開き角度が異なるため、第１,第２ステータ２４０,２６０との間で、いわゆるスキュー効果が得られ、コギングトルク低減にも効果を有する。
【００９９】
図１１に示すように、ロータ３５０の永久磁石３３２の両端に、永久磁石３３２と略同一断面形状を有する磁性体からなるロータコア３３３,３３４を設けてもよい。この場合、ロータコア３３３,３３４の外径と内径の間に、第１,第２ステータ２４０,２６０のティース２４４,２６４も含まれている。具体的には、
ロータ３５０の第１,第２ステータ２４０,２６０に対向する部分のロータコア３３３,３３４(鉄等の軟磁性体)の回転軸２０４に対して最外周側を結ぶ円の半径をＲＲoとし、
ロータ３５０の第１,第２ステータ２４０,２６０に対向する部分のロータコア３３３,３３４(鉄等の軟磁性体)の回転軸２０４に対して最内周側を結ぶ円の半径をＲＲiとしたとき、
ＲＲo≧Ｒto1  かつ  ＲＲo≧Ｒto2  かつ  Ｒti1≧ＲＲi  かつ  Ｒti2≧ＲＲi
としている。
【０１００】
この構成は、永久磁石３３２の断面積を大きくとりつつ、ロータコア３３３,３３４により、ティース２４４,２６４の先端に磁束を集中させることができる。
【０１０１】
また、図１２に示すように、ロータ４５０のバックヨーク４３３の両面に永久磁石４３４,４３５を設けて、永久磁石４３４,４３５が空隙面に露出するようにしてもよい。しかし、バックヨーク４３３は、周方向に隣接する磁石の磁極を短絡するより、軸方向に対向した磁石の反磁極面同士を短絡することを考えれば、厚みはあまり必要ではない。
【０１０２】
図１２では、ティース２４４の先端の外径および内径を、永久磁石４３４の外径および内径に揃えると共に、ティース２６４の先端の外径および内径を、永久磁石４３５の外径および内径に揃えている。具体的には、
ロータ４５０の第１ステータ２４０に対向する部分の永久磁石４３４(軟磁性体と硬磁性体のいずれも含む)の回転軸２０４に対して最外周側を結ぶ円の半径をＲＲo１とし、
ロータ４５０の第１ステータ２４０に対向する部分の永久磁石４３４(軟磁性体と硬磁性体のいずれも含む)の回転軸２０４に対して最内周側を結ぶ円の半径をＲＲi1とし、
ロータ４５０の第２ステータ２６０に対向する部分の永久磁石４３５(軟磁性体と硬磁性体のいずれも含む)の回転軸２０４に対して最外周側を結ぶ円の半径をＲＲo2とし、
ロータ４５０の第２ステータ２６０に対向する部分の永久磁石４３５(軟磁性体と硬磁性体のいずれも含む)の回転軸２０４に対して最内周側を結ぶ円の半径をＲＲi2としたとき、
ＲＲo１≒Ｒto1  かつ  ＲＲo2≒Ｒto2  かつ  ＲＲi1≒Ｒti1  かつ  ＲＲi2≒Ｒti2
としている。
【０１０３】
また、後述するように、幅広部がティース先端に設けられる場合は、ティースの外径および内径を、幅広部の外径および内径と読み替える。
【０１０４】
第二に、ティース先端に幅広部を設け、ロータの磁性体と対向するようにティース先端を広げる方法がある。
【０１０５】
図１３は上記第１,第２ステータ２４０,２６０の変形例としてのステータ３６０の構造を示しており、バックヨーク３６１上に円周に沿って複数のティース３６４が立設され、各ティース３６４にコイル３６２が巻回されている。そして、ティース３６４の先端の幅広部３６５が、内周と外周において、薄肉部３６５aで接続され、一体化されている。この幅広部３６５の外側の半径をＲhoとし、内側の半径をＲhiとする。なお、薄肉部３６５aを除いてＲho，Ｒhiを定義しても良い、いずれにしても、薄肉部３６５aは容易に飽和して磁束が短絡しない程度十分に細いため、いずれで定義するかによって大きな差はない。
【０１０６】
図１４は上記アキシャルギャップ型モータの他の変形例の要部の縦断面の模式図を示しており、永久磁石５３２の両端が、直接空隙に面している。この永久磁石５３２は、例えば、リング磁石を多極着磁することで得られる。永久磁石５３２の内周部５３４は非磁性体でも良く、磁石の無着磁部分でも良い。ここでは、内周部５３４は回転軸５０４の保持を果たす。第１,第２ステータ５４０,５６０のティース５４４,５６４の先端の幅広部５４５,５６５にも、永久磁石５３２の磁極面が含まれている。これは、特に空隙に永久磁石５３２の磁極面が露出している表面磁石型の場合に有効である。
【０１０７】
図１４に示すように、
第１ステータステータ５４０の幅広部５６５の回転軸５０４に対して最外周側を結ぶ円の半径をＲho1とし、
第１ステータステータ５４０の幅広部５６５の回転軸５０４に対して最内周側を結ぶ円の半径をＲhi1とし、
第２ステータステータ５６０の幅広部５６５の回転軸５０４に対して最外周側を結ぶ円の半径をＲho2とし、
第２ステータステータ５６０の幅広部５６５の回転軸５０４に対して最内周側を結ぶ円の半径をＲhi2としたとき、
Ｒho1≧Ｒto1  かつ  Ｒho2≧Ｒto2  かつ  Ｒhi1≦Ｒti1  かつ  Ｒhi2≦Ｒti2
としている。
【０１０８】
これにより、第１,第２ステータ５４０,５６０のティース５４４,５６４から幅広部５４５,５６５に磁束がスムースに移る。
【０１０９】
また、図１５は上記アキシャルギャップ型モータの他の変形例の要部の縦断面の模式図を示しており、図１５に示すように、幅広部６４５,６６５は、上下の第１,第２ステータ６４０,６６０で同一であり、回転軸６０４に固定されたロータ６５０の永久磁石６３２と正対している。また、幅広部６４５,６６５は、ティース６４４,６６４の先端の全面積を覆う。第１,第２ステータ６４０,６６０の幅広部６４５,６６５を共用できるという利点もある。
【０１１０】
なお、第１ステータのバックヨークは、厚みが小さいため、図１６に示すように、第１ステータ７４０のバックヨーク７４１に軸方向に突出したリブ７４６を設けてもよく、第１ステータ７４０の空隙側に設けるのがより望ましい。また、リブ７４６は、円周方向に設けられた円弧状のリブ７４６a、半径方向に設けられた直線上のリブ７４６bの組み合わせであるが、いずれか一方であってもよい。なお、半径方向に設けられた直線上のリブ７４６bは、ティースのない部分に設けるとより効果が増す。
【０１１１】
(第３実施形態)
図１７はこの発明の第３実施形態のモータの分解斜視図を示している。スイッチトリラクタンス型モータである。図１７に示すように、回転軸８０４に固定されたロータ８５０の軸方向両側に空隙を介して第１,第２ステータ８４０,８６０が対向している。また、回転軸８０４は、第２ステータ８６０のバックヨーク８６１に設けられた軸穴８６１aを貫通している。
【０１１２】
上記ロータ８５０は、内周部を連結した歯車形状となっており、非連結部のみ、第１,第２ステータ８４０,８６０のティース８６４と対向する。ロータ８５０の連結部８５２は、主として歯部８５１を保持し、回転軸８０４と勘合する働きを有するが、部分的にはバックヨークとして働いても良い。いずれにしても、主磁束は、第１ステータ８４０のティース８６４から来た磁束は、歯部８５１を通って、第２ステータ８６０のティース８６４に渡る。したがって、連結部８５２は、バックヨークとしての意味合いは小さい。この図１７では、第１,第２ステータ８４０,８６０のバックヨーク８４１,８６１の厚みのみ変えているが、上記第１,第２実施形態と同様、ティース位置等を変えても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】図１はこの発明の第１実施形態のアキシャルギャップ型モータを用いた圧縮機の断面図を示している。
【図２】図２は上記アキシャルギャップ型モータのロータの要部の斜視図である。
【図３】図３はモールドされたロータの斜視図である。
【図４】図４は上記アキシャルギャップ型モータの第２ステータの斜視図である。
【図５】図５は上記アキシャルギャップ型モータの第１ステータの変形例の斜視図である。
【図６】図６は上記アキシャルギャップ型モータの要部の縦断面の模式図である。
【図７】図７はティース先端に幅広部を設けたステータの斜視図である。
【図８】図８はこの発明の第２実施形態のアキシャルギャップ型モータを用いた圧縮機の断面図を示している。
【図９Ａ】図９Ａは上記アキシャルギャップ型モータの要部の縦断面の模式図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは上記アキシャルギャップ型モータの要部の縦断面の模式図である。
【図１０Ａ】図１０Ａはロータの上下を逆さまにして斜め上方から見た斜視図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂはロータを斜め上方から見た斜視図である。
【図１１】図１１は上記アキシャルギャップ型モータの要部の他の例の縦断面の模式図である。
【図１２】図１２は上記アキシャルギャップ型モータの要部の他の例の縦断面の模式図である。
【図１３】図１３は第１,第２ステータに用いられる幅広部を備えたステータの斜視図である。
【図１４】図１４は上記アキシャルギャップ型モータの他の変形例の要部の縦断面の模式図である。
【図１５】図１５は上記アキシャルギャップ型モータの他の変形例の要部の縦断面の模式図を示しており、
【図１６】図１６はバックヨークの上側に軸方向に突出したリブを設けた第１ステータの斜視図である。
【図１７】図１７はこの発明の第３実施形態のスイッチトリラクタンス型モータの断面図である。
【符号の説明】
【０１１４】
１…密閉容器
２…圧縮機構部
３,３０３…アキシャルギャップ型モータ
４,２０４,５０４,６０４,８０４…回転軸
５…クランクピン
６…ピストン
７…圧縮室
８…上端板
９…下端板
１１…吸入管
１２…吐出管
２０…本体部
２１…軸受
２２…軸受
３２,２３２,３３２,４３４,４３５,５３２,６３２…永久磁石
３３,２３３,２３４,３３３,３３４…ロータコア
４０,１４０,２４０,５４０,６４０,７４０,８４０…第１ステータ
４１,１４１,２４１,７４１,８４１…バックヨーク
４１a,７４１a…穴
４２,２４２…コイル
４４,２４４,５４４,６４４…ティース
５０,２５０,３５０,４５０,８５０…ロータ
６０,２６０,５６０,６６０,８６０…第２ステータ
６１,２６１,８６１…バックヨーク
６１a,２６１a…軸穴
６２,２６２,８６２…コイル
６４,２６４,５６４,６６４,８６４…ティース
６５…幅広部
１４１a…小穴
１４１b…油戻し通路
３６０…ステータ
３６１…バックヨーク
３６２…コイル
３６４…ティース
３６５…幅広部
３６５a…薄肉部
５４５,５６５,６４５,６６５…幅広部
７４６,７４６a,７４６b…リブ
【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９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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