(57)【要約】【課題】コアの回転電機の回転軸に垂直な平面内における占有面積をなるべく大きくして、トルクを高めることができるアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造を提供する。【解決手段】コア１にインシュレータ２を介してコイル３を巻装してなるステータ４とロータとが回転軸に沿って対向して配置されるアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造において、  コア１を、電磁鋼板を積層してなる直方体状の複数種類のブロック５、６を組み合わせて構成して、コアの周方向長さを、少なくとも最内周側よりも外周側にて長くしてなることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアにインシュレータを介してコイルを巻装してなるステータとロータとが回転軸に沿って対向して配置されるアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造において、
前記コアを、電磁鋼板を積層してなる直方体状の複数種類のブロックを組み合わせて構成して、コアの周方向長さを、少なくとも最内周側よりも外周側にて長くしてなるアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造。
【請求項２】
前記インシュレータの外周面形状をエッジ部のない滑らかな形状としてなる請求項１に記載のアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造。
【請求項３】
前記インシュレータとコアとの間に非磁性体を充填してなる請求項１もしくは２に記載のアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造。
【請求項４】
前記インシュレータとコアとの間に圧粉コア用磁粉を充填してなる請求項１もしくは２に記載のアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造。
【請求項５】
隣接するブロックのそれぞれに、相互に雌雄嵌合する嵌合部を設けてなる請求項１〜４のいずれかに記載のアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転軸に沿ってステータとロータとが対向して配置されるアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、回転軸に沿ってステータとディスク状のロータとが対向して配置されるアキシャルギャップ型回転電機においては、特許文献１に記載されているように、例えば図９に示すごとく、直方体状のコア５１を周方向に複数個等間隔に配設して、そのコア５１の周りにインシュレータ５２を介してコイル５３を巻装して、ステータ５４を構成している。
【特許文献１】特開２００３−２２７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところがこのような形態のステータの構造では、隣接するコアの間の隙間５５の周方向長さは回転電機の半径方向外側に行くほど広くなるため、その分、磁束の通路となるコア５１の回転軸に垂直な平面内における占有面積が小さくなるとともに、回転電機のトルクに寄与しない部分の面積が増えて、トルクを高めるにあたり不利になるという問題点があった。
【０００４】
本発明は上述したところの課題を解決することを目的とするものであり、その目的は、コアの回転電機の回転軸に垂直な平面内における占有面積をなるべく大きくして、トルクを高めることができるアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に係るアキシャルギャップ型回転電機のロータ構造は、コアにインシュレータを介してコイルを巻装してなるステータとロータとが回転軸に沿って対向して配置されるアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造において、
前記コアを、電磁鋼板を積層してなる直方体状の複数種類のブロックを組み合わせて構成して、コアの周方向長さを、少なくとも最内周側よりも外周側にて長くしてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
請求項１に係るアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造によれば、コアを、電磁鋼板を積層してなる複数種類のブロックを組み合わせて、コアの周方向長さを、少なくとも最内周側よりも外周側にて長くすることにより、回転電機の中心軸に垂直な平面内において、隣り合うコア間の隙間が外周側に行くほど大きくなることを防止して、コアの占有面積を、なるべく大きくすることができ、これにより、トルクを有利に向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明に係るアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造の一実施形態を示す略式断面図である。
このアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造は、コア１にインシュレータ２を介してコイル３を巻装してなるステータ４とディスク状のロータとが回転軸に沿って対向して配置されるアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造において、
コア３を、長方形の電磁鋼板を積層してなる直方体状の複数種類のブロック、例えば図１（ａ）に示す回転電機の周方向に長いブロック５と、周方向に短く半径方向に長いブロック６を組み合わせて構成して、コアの周方向長さを、少なくとも最内周側よりも外周側において長くしてなることを特徴とする。（請求項１に相当）
これによれば、隣り合うコア間に生じる隙間をなるべく小さくして、回転軸に垂直な平面内におけるコアの占有面積をなるべく増やして、トルクを向上することができる。
【０００８】
図１（ａ）に示す形態では、二つのブロックを組み合わせて、周方向長さを二段階に異ならせたコアを構成しているが、図１（ｂ）に示すように、周方向長さを漸次異ならせた、三つのブロック７、８、９を組み合わせてコアを構成して、コアの周方向長さを、内周側から外周側に向けて三段階に長くすることもできる。これによれば、図１（ａ）に示す形態のコアに比べて、隣り合うコアの隙間が、外周側に向かうにしたがって拡大してしまうことを防止して、さらに効果的にコアの占有面積を増やして、トルクをより有利に向上することができる。
【０００９】
さらに、図１（ｃ）に示す形態のように、周方向長さを漸次異ならせた、四つのブロック１０、１１、１２、１３を組み合わせてコアを構成して、コアの周方向長さを内周側から外周側に向けて四段階に長くすることもできる。
これによれば、とくには、回転軸に垂直な平面内において、外周側のスペースをさらに有効に活用して、コアの占有面積を大きくしてトルクを向上することができる。
ここでは、コアの周方向長さを二段階〜四段階に長くする形態を示したが、コアの占有面積を高めるために、より多段階の構成とすることも可能である。
【００１０】
また、図１（ｄ）に示す形態のように、半径方向に長いブロック１４の半径方向外側部分の両側に、周方向長さの短い一対のブロック１５を配してＴ字状のコアを構成することもできる。
あるいは、図１（ｅ）に示す形態のように、周方向に長いブロック１６の外周側に、半径方向長さの短いブロック１７を、内周側にブロック１８を配して、十字状のコアを構成することもできる。
図１（ｄ）および図１（ｅ）に示す形態のコアによっても、コアの占有面積を大きくしてトルクを向上することができる。
ここで電磁鋼板としては、表面に無機質の絶縁被膜を施した薄いケイ素鋼板を用いることが好ましい。
【００１１】
図２は本発明に係るアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造の他の実施形態を示す略式断面図である。
コアを構成するブロックの形状は、図１に示すものと同様であるため説明は割愛する。
ここでは、インシュレータ２の外周面形状をエッジ部のない滑らかな形状として、（請求項２に相当）インシュレータ２とコア１との間に、樹脂等からなる非磁性体１９を充填している。（請求項３に相当）
【００１２】
インシュレータ２の外周面形状をエッジ部のない滑らかな形状とすることにより、特にはインシュレータ２の、コア１の角部の外周側に位置する部分が、コイル３の被覆を破損してしまうことを防止することができる。
また、インシュレータ２とコア１との間に非磁性体を充填することにより、コアとインシュレータとの間に相互に支持する力を発生させて、ステータ全体の剛性を高めることができる。
【００１３】
さらに好ましくは、インシュレータ２とコア３との間に、前述した非磁性体１９に換えて、圧粉コア用磁粉２０を充填する。（請求項４に相当）
これによれば、コアとインシュレータとの間に相互に支持する力を発生させて、ステータ全体の剛性を高めることができるとともに、充填した圧粉コア用磁粉２０がコアと同様に磁束を高める働きをするので、トルクに寄与する部分の占有面積を増やして、トルクをさらに向上することができる。
【００１４】
図３は、本発明に係るアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造の、コアを構成するブロックの接合態様を示す模式斜視図である。
ここでは、図１（ｄ）および図２（ｄ）で示した形態のコアを示す。
電磁鋼板を重ねて構成される各々のブロック１４とブロック１５の接合面に、図示しない接着剤を塗布して、各々の接合面を図示のごとく接合して、コア１を構成する。もちろん接着剤を塗布することに換えて、溶接やカシメによる接合とすることも可能である。
【００１５】
図４は、本発明に係るアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造の、コアを構成するブロックの接合態様を示す模式斜視図である。
電磁鋼板を重ねて構成される各々のブロック２１とブロック２２およびブロック２３の接合面に、図示しない接着剤を塗布して、各々の接合面を図示のごとく接合して、コア１を構成する。ここでも接着剤を塗布することに換えて、溶接やカシメによる接合とすることが可能である。
【００１６】
ここで接着剤の種類は特に限定するものではないが、例えば、アクリル樹脂系接着剤、ウレタン樹脂系接着剤、エポキシ樹脂系接着剤、フェノール樹脂系接着剤、ナイロン樹脂系接着剤、合成ゴム系接着剤、塩化ビニル樹脂系接着剤、およびこれらの接着剤を組み合わせた複合型接着剤などを使用することが可能である。
【００１７】
図５は本発明に係るアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造の一実施形態を示す略式断面図である。
このアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造は、コア１にインシュレータ２を介してコイル３を巻装してなるステータとディスク状のロータとが回転軸に沿って対向して配置されるアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造において、
前記コア３を、電磁鋼板を積層してなる直方体状の複数種類のブロック、例えば図５（ａ）に示す回転電機の周方向に長いブロック２３と、周方向に短く半径方向に長いブロック２４を組み合わせて構成して、隣接するブロック２３、２４のそれぞれに、相互に雌雄嵌合するここでは図示しない嵌合部を設けている。（請求項５に相当）
また、インシュレータ２の外周面形状を、エッジ部のない滑らかな形状として、（請求項２に相当）インシュレータ２とコア１との間に、樹脂等からなる非磁性体２５を充填している。（請求項３に相当）
あるいは、インシュレータ２とコア３との間に、非磁性体２５に換えて、圧粉コア用磁粉２６を充填することもできる。（請求項４に相当）
【００１８】
隣接するブロック２３、２４のそれぞれに、相互に雌雄嵌合する嵌合部を設けて、それらを雌雄嵌合して、十字状のコア１を構成することにより、前述したように、接着剤によりブロック相互間を接合して構成することに比べて、コア１の剛性をより高めることができる。
請求項１〜４に相当する構成による作用効果は前述しているので割愛する。
また、コア１は、図５（ａ）に示す形態のもののほか、図５（ｂ）に示すように、周方向長さの長いブロック２７と半径方向長さの長いブロック２８を組み合わせて、Ｔ字状としても良いし、図５（ｃ）に示すように、半径方向長さの長いブロック２９と、半径方向長さの短い一対のブロック３０とを組み合わせて、これもＴ字状としても良い。
【００１９】
図６〜８は、本発明に係るアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造の、コアを構成するブロックの接合態様を示す模式斜視図である。
図６では、図５（ａ）に示す形態のコア１の接合態様を示しており、電磁鋼板を積層してなるブロック２３には雄側の嵌合部２３ａを設け、ブロック２４には雌側の嵌合部２４ａを設けて、嵌合部２３ａを嵌合部２４ａに嵌合して、ブロック２３およびブロック２４を接合し、コア１を構成している。
【００２０】
図７では、図５（ｂ）に示す形態のコア１の接合態様を示しており、電磁鋼板を積層してなるブロック２７には雌側の凹状の嵌合部２７ａを設け、ブロック２８には雄側の凸状の嵌合部２８ａを設けて、嵌合部２８ａを嵌合部２７ａに挿入嵌合して、ブロック２７およびブロック２８を接合し、コア１を構成している。
【００２１】
図８では、図５（ｃ）に示す形態のコア１の接合態様を示しており、電磁鋼板を積層してなるブロック２９には雌側の凹状の嵌合部２７ａを設け、ブロック３０には雄側の凸状の嵌合部３０ａを設けて、嵌合部３０ａを嵌合部２９ａに、回転軸に平行な方向から挿入嵌合して、ブロック２９およびブロック３０を接合し、図８（ｄ）に示すようなコア１を構成している。
【００２２】
なお、嵌合部２９ａおよび３０ａの形態は種々の形態をとることが可能であり、たとえば、回転軸に垂直な平面内における形状を、図８（ａ）に示すようなＴ字状、図８（ｂ）（ｃ）に示す平行四辺形状とすることが可能である。なお、後者の形態によれば、回転軸に平行な方向から挿入嵌合することに加えて、平行四辺形状の嵌合部２９ａの斜辺に沿った方向に、ブロック２９および３０を相互に近接変位させて、嵌合部２９ａおよび３０ａを嵌合することも可能である。
【００２３】
上述したステータ構造を有するアキシャルギャップ型回転電機においては、コアは周上複数箇所に設けられ、図示しないインバータにより励磁されたコイルにより、周方向に回転磁界が形成されると、周方向に交互に極性が異なる複数の永久磁石が埋設されたディスク状のロータは回転磁界に吸引・反発されて同期速度で回転する。
【００２４】
なお、本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明は、アキシャルギャップ型回転電機のステータに用いて好適なものである。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係るアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造の一実施形態を示す、略式断面図である。
【図２】本発明に係るアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造の他の実施形態を示す略式断面図である。
【図３】本発明に係るアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造の、ブロックの接合態様を示す略式矢視図である。
【図４】本発明に係るアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造の、ブロックの他の接合態様を示す略式矢視図である。
【図５】本発明に係るアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造のさらに他の実施形態を示す略式断面図である。
【図６】本発明に係るアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造の、ブロックの接合態様を示す略式矢視図である。
【図７】本発明に係るアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造の、ブロックの接合態様を示す略式矢視図である。
【図８】本発明に係るアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造の、ブロックの接合態様を示す略式矢視図である。
【図９】従来のアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造を示す略式断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  コア
２  インシュレータ
３  コイル
４  ステータ
５〜１８  ブロック
１９  非磁性体
２０  圧粉コア用磁粉
２１〜２４  ブロック
２５  非磁性体
２６  圧粉コア用磁粉
２７〜３０  ブロック
５１  コア
５２  インシュレータ
５３  コイル
５４  ステータ
５５  隙間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2005348552.tif 000006
【図５】
2005348552.tif 000007
【図６】
2005348552.tif 000008
【図７】
2005348552.tif 000009
【図８】
2005348552.tif 000010
【図９】
2005348552.tif 000011