(57)【要約】  【課題】固定子を形成する各小固定子間の扇形の無駄なスペースを有効活用するとともに、磁気特性を改善して効率的な電動機を提供する。  【解決手段】  固定子鉄心１ａは、方向性電磁鋼板を略Ｉ字型にプレスで打ち抜き、これを積層して形成する。なお、積層するときに方向性電磁鋼板の鉄損が少ない方の方向を上下となる向きに揃えて組み立てる。また、この方向性電磁鋼板は、固定子鉄心１ａの奥に向かって横幅が広くなるように形成する。そして、固定子鉄心１ａの上下面を除いて、樹脂製のインシュレータ１ｂで覆って固定子ユニット１を作成する。このインシュレータ１ｂの上下面には、扇型のフランジ１ｄが備えられており、点線で示す巻線１ｃが巻回されている。そして、この扇形の固定子ユニット１をリング状に複数個並べ、樹脂によりモールドして固定子を形成する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子鉄心の外周に巻線を巻回した複数の固定子ユニットからなる固定子と、同固定子の中心を挿通する回転軸が前記固定子の両端面に隙間を隔てて対向する永久磁石を備えた回転体の中心に固定された回転子とからなる電動機において、
前記固定子鉄心は方向性電磁鋼板の鉄損が少ない方向の端面を前記永久磁石と対向する向きに形成されてなることを特徴とする電動機。
【請求項２】
前記固定子は、前記固定子ユニットをリング状に複数並べて形成されてなることを特徴とする請求項１記載の電動機。
【請求項３】
前記固定子ユニットは、前記永久磁石と対向する面が扇形に形成されてなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機に関わり、より詳細には、複数の固定子ユニットを１つの固定子とした構造のアキシャルギャップ型電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アキシャルギャップモータ（以下、モータという）１０は、図５の半縦断面図で示す構造であり、図６は図５におけるＡ−Ａ線断面図である。図７は、回転子の正面図である。まず、回転子１１の構造について説明する。
【０００３】
回転軸１２の中央部は、他の部分よりも径が太くなっており、この径が太くなった部分の前部には、円板状の第１ヨーク１４が設けられ、後部には同じく円板状の第２ヨーク１６が設けられている。そして、この第１ヨーク１４の後面側には、円板状の第１マグネット１８が設けられている。円板状の第１マグネット１８には、４５°毎にＮ極とＳ極が配されている。また、第２ヨーク１６の前面側には、円板状の第２マグネット２０が設けられている。これら円板状の第１マグネット１８と円板状の第２マグネット２０とは平行に配され、かつ、第１マグネット１８のＮ極には、第２マグネット２０のＳ極が対向するように配されている。
【０００４】
次に、固定子２２の構造について説明する。
固定子２２は、図６に示すように、小固定子２４を回転軸１２の回りの円周上に６０°毎に６個並べたものである。そして各小固定子２４は、非磁性体よりなる例えばアルミニウム製の円筒形の容器状のブラケット３２の内周面に固定されている。また、６個の小固定子２４は、円板状の第１マグネット１８と円板状の第２マグネット２０との間に配置されている。
【０００５】
各小固定子２４の固定子鉄心３０は、図５に示すように、Ｈ字状の鉄板を複数枚積層している。一方、スプール２６にコイル２８を巻回しており、このコイル２８を巻回したスプール２６に固定子鉄心３０をはめ込んでいる。なお、図５に示すように、Ｈ字状の固定子鉄心３０は、Ｔ字状の前部３０ａとＴ字状の後部３０ｂに分かれており、スプール２６に嵌め込み可能となっている。
【０００６】
ブラケット３２の前部には、円板状のブラケット３４がはめ込まれている。そして、回転軸１２の前部は軸受３６を介してブラケット３４に取り付けられ、回転軸１２の後部は軸受３８を介してブラケット３２の後部に取り付けられている。また、回転軸１２が軸受３６、３８に対して固定されるようにリング状の止輪４０，４２が設けられている。
モータ１０の回転子１１は、第１マグネット１８と第２マグネット２０とで構成され、これらが６つの小固定子２４を挟むような形で設けられているため、６つの小固定子２４の前方及び後方に位置する第１マグネット１８と第２マグネット２０の磁束が、小固定子２４を通るため、従来のモータよりも高トルクを実現することができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
しかしながら、前述の固定子構造では、小固定子が図６に示されるように断面が矩形であるため、これを並べてリング状の固定子とすると、各小固定子間に扇形の無駄なスペースが発生してしまい、結果的に潜在的な磁気能力を十分に生かすことができないとともに、小固定子を多数配置することが難しいため、コギングトルクによる振動や騒音が発生しやすいという問題があった。
【０００８】
また、固定子鉄心を固定子の左右から装着する分割構造のため、一体に形成された鉄心に比べて磁気特性が悪化し、効率が低下するという問題もあった。
【特許文献１】特開２０００−２５３６３５号公報（第３頁、図１−図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は以上述べた問題点を解決し、各小固定子間の扇形の無駄なスペースを有効活用するとともに、磁気特性を改善して効率的な電動機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は上述の課題を解決するため、固定子鉄心の外周に巻線を巻回した複数の固定子ユニットからなる固定子と、同固定子の中心を挿通する回転軸が前記固定子の両端面に隙間を隔てて対向する永久磁石を備えた回転体の中心に固定された回転子とからなる電動機において、
前記固定子鉄心は方向性電磁鋼板の鉄損が少ない方向の端面を前記永久磁石と対向する向きに形成されてなる構造とする。
【００１１】
また、前記固定子は、前記固定子ユニットをリング状に複数並べて形成されてなる構造とする。
【００１２】
また、前記固定子ユニットは、前記永久磁石と対向する面が扇形に形成されてなる構造とする。
【発明の効果】
【００１３】
以上の手段を用いることにより、本発明による電動機によれば、請求項１に係わる発明は、固定子鉄心を方向性電磁鋼板で形成することにより、鉄損を減少させて電動機の効率を向上させることができる。
【００１４】
また、請求項２に係わる発明は、複数の固定子ユニットをリング状に並べた構造としたことにより、極数の異なる固定子を一種類の固定子ユニットのみを使用して作成できるため、金型の種類を削減できるとともに、部品管理や工程管理が容易となる。
【００１５】
また、請求項３に係わる発明は、各固定子ユニット間の無駄なスペースを減少させ、結果的に電動機の効率を高めることができる。また、無駄なスペースを減少させて相対的に固定子ユニットの数を増やすことができるため、コギングトルクの発生を減少させて振動や騒音を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいた実施例として詳細に説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１は本発明による電動機の一実施例を示す断面図である。この電動機は回転する永久磁石を固定子の両端にそれぞれ備えているアキシャルギャップ型のモータである。
【００１８】
電動機は、固定子鉄心１ａを内部に備えたインシュレータ１ｂの外周に巻線１ｃを巻回した固定子ユニット１と、同固定子ユニット１をリング状に複数並べて合成樹脂でモールドし、中心部に軸受２を備えた固定子３と、同固定子３の両端面に隙間を隔てて対向する円板状の永久磁石４ａ（回転体）の中心部に、軸受２に軸支された回転軸４ｂが固定された回転子４とで構成されている。
【００１９】
図２は本発明による電動機の固定子鉄心１ａを示す斜視図である。この固定子鉄心１ａは、方向性電磁鋼板を略Ｉ字型にプレスで打ち抜き、これを積層して形成されている。なお、積層するときに方向性電磁鋼板の鉄損が少ない方の方向を図２では上下となる向きに揃えて組み立てる。つまり、図１においては、方向性電磁鋼板の鉄損が少ない方の端面が、永久磁石４ａと対向する面となるように積層する。
【００２０】
また、この方向性電磁鋼板は、固定子鉄心１ａの奥（図１では固定子３の外周に相当）に向かって横幅が広くなるように形成されている。これは上面から見た場合に台形であり、台形の上辺が手前に、底辺が奥側となっている。
【００２１】
図３は本発明による電動機の固定子ユニット１を示す斜視図である。図２で説明した固定子鉄心１ａの上下面を除いて、樹脂製のインシュレータ１ｂで覆う構造となっている。
【００２２】
このインシュレータ１ｂの上下面には、扇型のフランジ１ｄが備えられており、図３の点線で示す巻線１ｃが巻回されている。
【００２３】
図４は本発明による電動機の磁力方向を説明するための説明図である。固定子３は、図３で説明した固定子ユニット１をリング状に複数個並べ、樹脂によりモールドして形成されている。
【００２４】
このように、固定子鉄心１ａを台形状にし、固定子ユニット１を扇型に形成し、これをリング状に並べた構造としたことにより、各固定子ユニット１間の無駄なスペースを減少させ、結果的に電動機の効率を高めることができたり、固定子ユニット１の数を増やすことができるため、コギングトルクの発生を減少させて振動や騒音を抑制することができる。また、極数の異なる固定子を一種類の固定子ユニットのみを使用して作成できるため、金型の種類を削減できるとともに、部品管理や工程管理が容易となる。
【００２５】
この固定子３の両側面には、図１で説明したように円板状の永久磁石４ａがそれぞれ配置されている。そして、この永久磁石４ａは固定子ユニット１の位置と対応して、円周方向にＳ極、Ｎ極、Ｓ極、Ｎ極、と順に着磁されている。そして、固定子３を挟んで対向するこの一対の永久磁石４ａは、磁極が互いに異なるように配置されている。
【００２６】
固定子３を駆動するため、該当する固定子ユニット１の巻線に電流を流すと、例えば図４の矢印に示すように、上の永久磁石４ａから下の永久磁石４ａへ磁力線が発生し、また、下の永久磁石４ａから上の永久磁石４ａへ磁力線が発生する。
【００２７】
本実施例では前述のように、固定子鉄心１ａを方向性電磁鋼板で形成し、そして方向性電磁鋼板の鉄損が少ない方の端面が、永久磁石４ａと対向する面となるようにしているため、上下方向の磁力線に関しては、通常使用されている無方向性電磁鋼板と比較して鉄損を減少させることができる。
【００２８】
実験によりこの効果を確認するため、電磁鋼板の種類の違い以外全く同じ電動機を製作し、実際の鉄損を測定した。この結果、無方向性電磁鋼板では鉄損が２．４１Ｗであったものが、方向性電磁鋼板では２．２７Ｗとなり、約５．８％の鉄損を改善させることができた。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明による電動機の実施例を示す断面図である。
【図２】本発明による電動機の固定子鉄心を示す斜視図である。
【図３】本発明による電動機の固定子ユニットを示す斜視図である。
【図４】本発明による電動機の磁力方向を説明するための説明図である。
【図５】従来の電動機の構造を示す半縦断面図である。
【図６】図５におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図７】従来の回転子の磁石を示す正面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  固定子ユニット
１ａ  固定子鉄心
１ｂ  インシュレータ
１ｃ  巻線
１ｄ  フランジ
２  軸受
３  固定子
４  回転子
４ａ  永久磁石
４ｂ  回転軸
【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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