(57)【要約】【課題】アキシャルギャップ型モータの局部的な温度上昇を効果的に抑える技術を提供する。【解決手段】本発明によるモータは，回転軸（１ａ）を中心として回転可能に支持されるロータ（１）と，電磁気的相互作用によってロータ（１）を回転させるステータ（２）とを備えている。ロータ（１）は，回転軸（１ａ）に平行なアキシャル方向でステータ（２）に対向し，前記アキシャル方向に磁界を発生する複数の永久磁石（３）と，前記複数の永久磁石（３）が接合されているロータ鉄心（４）とを含む。前記回転軸（１ａ）に垂直で，複数の永久磁石（３）を通過する垂直面を定めたとき，前記垂直面の上にあり，且つ，前記回転軸（１ａ）と前記垂直面との交点を中心とする円（６）のうちの前記複数の永久磁石（３）のうちの任意の一の永久磁石の内部にある部分である円弧（６ａ）が，前記円（６）の中心を見込む角（θ）は，前記円（６）の半径の減少に対応して広義に単調に減少する。【選択図】　図２
2004015916.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸を中心として回転可能に支持されるロータと，
電磁気的相互作用によって前記ロータを回転させるステータ
とを備え，
前記ロータは，
前記回転軸に平行なアキシャル方向で前記ステータに対向し，前記アキシャル方向に磁界を発生する複数の永久磁石と，
前記複数の永久磁石が接合されているロータ鉄心
とを含み，
前記回転軸に垂直で，前記複数の永久磁石を通過する垂直面を定めたとき，前記垂直面の上にあり，且つ，前記回転軸と前記垂直面との交点を中心とする円のうちの前記複数の永久磁石のうちの任意の一の永久磁石の内部にある部分である円弧が前記円の中心を見込む角は，前記円の半径の減少に対応して広義に単調に減少する
アキシャルギャップ型モータ。
【請求項２】
請求項１に記載のアキシャルギャップ型モータにおいて，
前記複数の永久磁石は，同一の形状を有し，且つ，
前記複数の永久磁石は，前記回転軸を中心として回転対称に配置されている
アキシャルギャップ型モータ。
【請求項３】
請求項１に記載のアキシャルギャップ型モータにおいて，
前記ステータは，
複数の電機子歯と，
複数の電機子歯の間に挿入される巻線
とを含み，
前記電機子歯の歯幅は，前記回転軸に近づくほど狭くなる
アキシャルギャップ型モータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，アキシャルギャップ型モータに関する。本発明は，特に，界磁に永久磁石が使用されたアキシャルギャップ型モータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
永久磁石を含むロータと，電機子巻線を含むステータとがアキシャル方向に対向する回転界磁型のアキシャルギャップ型モータは，例えばマニュピレータの腕のように，寸法の制約が大きい用途に広く採用される。このようなアキシャルギャップ型モータは，例えば，公開特許公報（特開昭５８−２２２７６６，特開昭５８−２２２７６７）に開示されている。
【０００３】
永久磁石を用いた回転界磁型のアキシャルギャップ型モータのステータの鎖交磁束の磁束密度が局所的に大きくなることは，局所的な温度上昇を招く。鉄損は磁束密度の２乗に比例する。従って，磁束密度が局部的に大きくなると磁束密度が大きい部分において局部的に大きな鉄損が発生し，該部分の温度が局部的に上昇する。アキシャルギャップ型モータでは，ステータの半径方向内側において大きな鉄損が発生しやすく，この鉄損は，モータの内側の温度を局部的に上昇させる。このような局部的な温度上昇は，モータの信頼性の確保の観点から好ましくない。
【０００４】
アキシャルギャップ型モータの局部的な温度上昇を効果的に抑える技術の提供が望まれる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は，アキシャルギャップ型モータの局部的な温度上昇を効果的に抑える技術を提供することにある。本発明の目的は，特に，アキシャルギャップ型モータの内部における局部的な温度上昇を効果的に抑える技術を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
以下に，［発明の実施の形態］で使用される番号・符号を用いて，課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は，［特許請求の範囲］の記載と［発明の実施の形態］の記載との対応関係を明らかにするために付加されている。但し，付加された番号・符号は，［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【０００７】
本発明によるモータは，回転軸（１ａ）を中心として回転可能に支持されるロータ（１）と，電磁気的相互作用によってロータ（１）を回転させるステータ（２）とを備えている。ロータ（１）は，回転軸（１ａ）に平行なアキシャル方向でステータ（２）に対向し，前記アキシャル方向に磁界を発生する複数の永久磁石（３）と，前記複数の永久磁石（３）が接合されているロータ鉄心（４）とを含む。前記回転軸（１ａ）に垂直で，複数の永久磁石（３）を通過する垂直面を定めたとき，前記垂直面の上にあり，且つ，前記回転軸（１ａ）と前記垂直面との交点を中心とする円（６）のうちの前記複数の永久磁石（３）のうちの任意の一の永久磁石の内部にある部分である円弧（６ａ）が，前記円（６）の中心を見込む角（θ）は，前記円（６）の半径の減少に対応して広義に単調に減少する。アキシャルギャップ型モータは，回転軸（１ａ）に近い位置ほど多くの磁束がステータ（２）に鎖交しやすい傾向を有する。しかし，このような条件を成り立たせるような形状を有する永久磁石（３）は，回転軸１ａに近い位置ほど少ない磁束をステータ（２）に鎖交させ，ステータ（２）の中心付近の磁束の集中を緩和する。ステータ（２）の中心付近の磁束の集中が緩和されることにより，モータの内部における局部的な温度上昇が効果的に抑えられる。
【０００８】
前記複数の永久磁石（３）は，同一の形状を有し，且つ，前記複数の永久磁石（３）は，回転軸（１ａ）を中心として回転対称に配置されていることが好ましい。複数の永久磁石（３）がこのように配置されることにより，永久磁石（３）がステータ（２）に鎖交させる磁束は周方向に均一化され，局部的な温度上昇が効果的に抑えられる。
【０００９】
上述の永久磁石（３）の形状は，ステータ（２）が複数の電機子歯（８）と，複数の電機子歯（８）の間に挿入される巻線（９）とを含み，電機子歯（８）の歯幅は，回転軸（１ａ）に近づくほど狭くなる場合に特に有効である。電機子歯（８）の歯幅は，回転軸（１ａ）に近づくほど狭くなるアキシャルギャップ型モータでは，回転軸（１ａ）に近い位置ほど多くの磁束がステータ（２）に鎖交し，回転軸（１ａ）に近い位置において磁束の集中が発生しやすい。しかし，上記の形状を有する永久磁石（３）は，回転軸（１ａ）に近い位置ほど少ない磁束をステータ（２）に鎖交させ，ステータ（２）の中心付近の磁束の集中を緩和する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下，添付図面を参照しながら，本発明によるアキシャルギャップ型モータの実施の一形態を説明する。
【００１１】
本発明によるアキシャルギャップ型モータの実施の一形態では，図１に示されているように，ロータ１が２つのステータ２とともに設けられている。ステータ２は，ロータ１を挟むように配置されている。ステータ２は，電磁気的相互作用によって，ロータ１を，回転軸１ａを中心として回転させる。
【００１２】
該アキシャルギャップ型モータは，回転軸１ａに垂直な対称面１０に対して鏡面対称の構造を有する。以下では，対称面１０の一方の側の構造のみが説明される。
【００１３】
ロータ１は，複数の永久磁石３と，円盤状のロータ鉄心４と，シャフト５とを含む。永久磁石３は，回転軸１ａに平行なアキシャル方向にステータ２に対向し，アキシャル方向に磁束を発生する。永久磁石３は，ロータ鉄心４に接合されている。ロータ鉄心４は，シャフト５に接続されている。シャフト５は，軸受（図示されない）によって回転可能に支持されている。
【００１４】
図２は，回転軸１ａに垂直で，且つ，永久磁石３を通過する垂直面における永久磁石３の断面図である。図２には，一の永久磁石３の断面の形状が示されている。該垂直面の上にあり，回転軸１ａと該垂直面との交点を中心Ｏとする円を，円６とし，円６のうちの一の永久磁石３の内部にある部分を円弧６ａとし，更に，円弧６ａが中心Ｏを見込む角をθとすると，永久磁石３は，角θが円６の半径ｒの減少に対応して単調に減少するような形状を有している。このような形状を有する永久磁石３が，ステータ２に鎖交させる鎖交磁束は，回転軸１ａに近い位置ほど少ない。
【００１５】
図３に示されているように，永久磁石３は，同一の形状を有し，且つ，回転軸１ａを中心として回転対称に配置されている。円周方向に隣接する２つの永久磁石３が発生する磁束の方向は逆である。円周方向に隣接する２つの永久磁石３のうちの一の永久磁石３は，他の永久磁石３を，回転軸１ａを中心として３６０／ｎ°だけ回転した位置に配置されている。ここでｎは，一のステータ２に対向する永久磁石３の個数であり，本実施の形態では，ｎは８である。このような永久磁石３の配置は，永久磁石３がステータ２に鎖交させる鎖交磁束の周方向の均一性を向上し，ステータ２の温度の周方向の均一性を向上する。
【００１６】
ステータ２は，図１に示されているように，ステータ鉄心７と，複数の電機子歯８と，巻線９とを含む。ステータ鉄心７は，シャフト５によって貫通される穴が設けられた円盤状の形状を有する。電機子歯８は，等角度間隔にステータ鉄心７に接合されている。電機子歯８は，ステータ鉄心７からアキシャル方向に延伸する。図４（ａ），（ｂ）に示されているように，隣接する２つの電機子歯８は，その間にスロットを形成する。巻線９は，該スロットに挿入される。但し，図４（ａ），（ｂ）には，巻線９は図示されていない。
【００１７】
図４（ａ）は，ステータ２の外側の位置にある断面Ａにおける電機子歯８の断面図であり，図４（ｂ）は，ステータ２の内側の位置にある断面Ｂにおける電機子歯８の断面図である。図４（ａ）と図４（ｂ）とに示されているに示されているように，電機子歯８の歯幅は，回転軸１ａに近いほど狭い。
【００１８】
このような電機子歯８の構造は，ステータ２の内側において永久磁石３がステータ２に鎖交させる鎖交磁束を集中させ，回転軸１ａに近いほどステータ２の磁束密度を増加させる作用がある。
【００１９】
しかし，ステータ２に鎖交させる鎖交磁束が回転軸１ａに近い位置ほど少なくなるような形状に形成された永久磁石３は，ステータ２の内側における鎖交磁束の集中を緩和する。従って，ステータ２の内側における局所的な磁束密度の増大は発生しにくく，ステータ２の内側における局所的な温度の上昇も発生しにくい。
【００２０】
このように，本実施の形態では，永久磁石３が，角θが円６の半径ｒの減少に対応して単調に減少するような形状に形成されており，これにより，ステータ２の内側における局所的な温度上昇の発生が防止されている。
【００２１】
図２に示されている永久磁石３では，永久磁石３の形状を規定する角θは，円６の半径ｒの減少に対応して連続的に減少されるが，永久磁石３の形状は，図５に示されているような形状に変更され得る。形状が変更された永久磁石３は，以下，永久磁石３’と記載される。永久磁石３’は，内径がｒ１，外径がｒ２である扇型を底面とする柱体３ａ’と，内径がｒ２，外径がｒ３である扇型を底面とする柱体３ｂ’とがラジアル方向（アキシャル方向に垂直な方向）に接合された形状を有する。永久磁石３’では，永久磁石３’の形状を規定する角θが，円６の半径ｒの減少に対応してステップ状に減少される。即ち，ｒ１≦ｒ≦ｒ２においてθ＝θ１であり，ｒ２＜ｒ≦ｒ３においてθ＝θ２（θ２＞θ１）である。永久磁石３’においても，永久磁石３’の形状を規定する角θは，円６の半径ｒの減少に対応して広義に単調に減少する。永久磁石３’がステータ２に鎖交させる鎖交磁束は，図２の永久磁石３がステータ２に鎖交させる鎖交磁束と同様に，回転軸１ａに近い位置ほど少ない。従って，図５に示されている永久磁石３’の形状は，図２の永久磁石３の形状と同様の効果を奏する。このように，永久磁石３の形状は，円６の半径ｒの減少に対応して角θが広義に単調に減少するような形状であれば，図２，及び図５に示されている形状に限られない。
【００２２】
【発明の効果】
本発明により，アキシャルギャップ型モータの局部的な温度上昇を効果的に抑える技術が提供される。本発明により，特に，アキシャルギャップ型モータの内部における局部的な温度上昇が効果的に抑えられる技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は，本発明によるアキシャルギャップ型モータの実施の一形態を示す断面図である。
【図２】図２は，永久磁石３の形状を示す図である。
【図３】図３は，永久磁石３の配置を示す図である。
【図４】図４は，電機子歯８の形状を示す図である。
【図５】図５は，永久磁石３の形状の変形例を示す図である。
【符号の説明】
１：ロータ
１ａ：回転軸
２：ステータ
３：永久磁石
４：ロータ鉄心
５：シャフト
６：円
６ａ：円弧
７：ステータ鉄心
８：電機子歯
９：巻線
１０：対称面
【図１】
2004015916.tif 000003
【図２】
2004015916.tif 000004
【図３】
2004015916.tif 000005
【図４】
2004015916.tif 000006
【図５】
2004015916.tif 000007