(57)【要約】【課題】コイルを巻回したステータティースの利用率を向上させ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】回転軸に沿って少なくとも一対の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であって、コイルを巻回したステータティースを、円環状のステータヨークの周方向に配置してなるステータ構造において、ステータティース１の外径側のコイルの厚さが内径側のコイルの厚さよりも大きくなるよう、ステータティース１にコイル１−１、１−２を巻回する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸に沿って少なくとも一対の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であって、コイルを巻回したステータティースを、円環状のステータヨークの周方向に配置してなるステータ構造において、ステータティースの外径側のコイルの厚さが内径側のコイルの厚さよりも大きくなるよう、ステータティースにコイルを巻回することを特徴とす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】
ステータティースを、軸方向に沿ってロータと対向する側から、第１のティース部分と第１のティース部分と同様の横断面を有する内径側を斜めに切断した形状の第２のティース部分とから構成し、第１のティース部分の周囲に第１のコイルを巻回するとともに、第２のティース部分の切断した斜辺部分から斜めに第２のコイルを巻回し、第２のコイルを、内径側は第２のティース部分の切断した斜辺部分に位置させ、外径側は第１のティース部分の第１のコイルに重ねて位置させることを特徴とする請求項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】
ステータティースが軸方向と垂直方向に台形形状の電磁鋼板を積層してなることを特徴とする請求項１または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】
ステータヨークの内径側に厚みが徐々に薄くなる斜辺部分を設けるとともに、その斜辺部分に窪み部を設け、その窪み部にステータティースの外径側の端部の一部を挿入し、ステータヨークの斜辺部分に沿って第２のコイルが斜めに巻かれていることを特徴とする請求項２または３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】
ステータヨークが、斜辺部分は外径側から内径側に徐々に長さの異なる直方体形状の電磁鋼板を軸方向に積層してなり、それ以外の部分は同一の直方体形状の電磁鋼板を軸方向に積層してなることを特徴とする請求項４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、回転軸に沿って少なくとも一対の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であって、コイルを巻回したステータティースを、円環状のステータヨークの周方向に配置してなるステータ構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転軸に沿って少なくとも一対の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モータは、種々の構成のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−１８７６３５号公報
【０００３】
図５は従来のアキシャルギャップ型回転電機の一例の構成を示す図である。図５に示す例では、回転軸となるロータ軸５２と、ロータ軸５２に固定された円筒状のロータ５３と、ロータ５３と対向して設けられたステータ５４とを、ケース５５内に収納して、アキシャルギャップモータ５１を構成している。ここで、ロータ軸５２は、ベアリング５６を介してケース５５に回転自在に装着されている。また、ロータ５３は、ロータバックコア５７と、磁石５８及びロータコア５９とから構成されている。さらに、ステータ５４は、ステータヨーク６０と、ステータティース６１及びコイル６２とから構成されている。そして、ステータ５４とロータ５３との間にギャップ６３が形成されている。なお、６４はロータ軸５２の回転位置を検知するためのエンコーダであり、６５はケース５５内に設けられたアキシャルギャップモータ５１を冷却するための冷却水路である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図６（ａ）、（ｂ）はそれぞれ従来のアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造の一例を示す図である。ここで、図６（ａ）はステータ５４の平面図を示し、図６（ｂ）は図６（ａ）においてＡ−Ａ断面から矢印方向を見た図を示す。図６（ａ）、（ｂ）に示す例では、断面直方体形状で円環状のステータヨーク６０上において、コイル６２を巻回した直方体形状のステータティース６１の複数個を周方向に等間隔で固定して、ステータ５４を構成している。図６（ａ）、（ｂ）に示すように、ステータティース６１の断面形状を長方形にとった場合、コイル６２を巻回できる面積は内径側で決定されるため、隣り合うステータティース６１間の外径側の利用率が低くなる問題があった。
【０００５】
本発明の目的は上述した問題点を解消して、コイルを巻回したステータティースの利用率を向上させ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しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造は、回転軸に沿って少なくとも一対の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であって、コイルを巻回したステータティースを、円環状のステータヨークの周方向に配置してなるステータ構造において、ステータティースの外径側のコイルの厚さが内径側のコイルの厚さよりも大きくなるよう、ステータティースにコイルを巻回することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の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、ステータティースの外径側のコイルの厚さが内径側のコイルの厚さよりも大きくなるよう、ステータティースにコイルを巻回することで、内径側のコイルスペースを変えることなく、外径側のコイルスペースを有効利用することができ、コイルを巻回したステータティースの利用率を向上させることができる。
【０００８】
なお、本発明のアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造の好適例においては、ステータティースを、軸方向に沿ってロータと対向する側から、第１のティース部分と第１のティース部分と同様の横断面を有する内径側を斜めに切断した形状の第２のティース部分とから構成し、第１のティース部分の周囲に第１のコイルを巻回するとともに、第２のティース部分の切断した斜辺部分から斜めに第２のコイルを巻回し、第２のコイルを、内径側は第２のティース部分の切断した斜辺部分に位置させ、外径側は第１のティース部分の第１のコイルに重ねて位置させることができる。このように構成すれば、ステータティースの内径側の部分は第１のコイルまたは第２のコイルの単独の厚さとするとともに、ステータティースの外径側の部分は第１のコイルと第２のコイルとを重ね合わせた厚さとすることができる。その結果、ステータティースの外径側のコイルの厚さが内径側のコイルの厚さよりも大きくなる構造を好適に達成することができる。
【０００９】
また、本発明のアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造の好適例においては、ステータティースが軸方向と垂直方向に台形形状の電磁鋼板を積層してなることができる。このように構成すれば、ステータティースを通過する磁束を好適に制御することができる。
【００１０】
さらに、本発明のアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造の好適例においては、ステータヨークの内径側に厚みが徐々に薄くなる斜辺部分を設けるとともに、その斜辺部分に窪み部を設け、その窪み部にステータティースの外径側の端部の一部を挿入し、ステータヨークの斜辺部分に沿って第２のコイルが斜めに巻くことができる。このように構成すれば、飽和して利用率の低いステータヨークの内径側の部分をコイルスペースとして使用できるとともに、ステータティースのステータヨークへの組み付けを容易にすることができる。さらに、第２のコイルを斜めに巻く際、ステータヨークの斜辺部分がガイドとなって、第２のコイルを容易に巻回することができる。
【００１１】
さらにまた、本発明のアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造の好適例においては、ステータヨークが、斜辺部分は外径側から内径側に徐々に長さの異なる直方体形状の電磁鋼板を軸方向に積層してなり、それ以外の部分は同一の直方体形状の電磁鋼板を軸方向に積層して構成することができる。このように構成すれば、ステータヨークを通過する磁束を好適に制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、この発明の実施の形態を、図面に基づき詳細に説明する。
図１（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明のアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造で用いるステータティースの一例を説明するための平面図および正面図である。図１（ａ）、（ｂ）に示す例において、ステータティース１は、図示しないステータヨークに固定してステータを構成する場合の軸方向に沿ってロータと対向する側から、直方体形状の第１のティース部分１−１と、第１のティース部分１−１と同様の横断面を有する直方体の内径側を斜めに切断した形状の第２のティース部分１−２とから構成されている。第１のティース部分１−１および第２のティース部分１−２からなるステータティース１は、磁束を軸方向に通し易くするため、軸方向と垂直な方向に、第１のティース部分１−１と第２のティース部分１−２の両者を含む図１（ｂ）に示すような台形形状の電磁鋼板を積層して構成されることが好ましい。
【００１３】
本例では、ステータティース１にコイルを巻回するにあたり、第１のティース部分１−１の周囲に第１のコイル２−１を巻回するとともに、第２のティース部分１−２の切断した斜辺部分３から斜めに第２のコイル２−２を巻回する。その際、第２のコイル２−２を、内径側は第２のティース部分１−２の切断した斜辺部分３に位置させるとともに、外径側は第１のティース部分１−１の第１のコイル２−１に重ねて位置させている。なお、第１のコイル２−１と第２のコイル２−２との接続については、直列に接続しても良いし、並列に接続しても良い。
【００１４】
図１（ａ）、（ｂ）に示す例では、コイルを巻回したステータティース１において、ステータティース１の内径側の部分は第１のコイル２−１または第２のコイル２−２の単独の厚さとするとともに、ステータティース１の外径側の部分は第１のコイル２−１と第２のコイル２−２とを重ね合わせた厚さとすることができる。そのため、ステータティース１の外径側のコイルの厚さを内径側のコイルの厚さよりも大きくすることができる。その結果、従来のコイルを巻回したステータティースと比べて、コイルを巻回するための内径側のコイルスペースを変えることなく、外径側のコイルスペースを有効利用することができ、コイルを巻回したステータティースの利用率を向上させることができる。
【００１５】
図２（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明のアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造で用いるステータヨークの一例を説明するための図である。ここで、図２（ａ）はステータヨークの一部分の平面図を示し、図２（ｂ）は図２（ａ）においてＡ−Ａ線に沿った断面を矢印方向に見た図を示す。図２（ａ）、（ｂ）に示す例において、円環状のステータヨーク１１は、上面部分１２の内径側に軸方向の厚みが内径側ほど徐々に薄くなる斜辺部分１３を有するとともに、その斜辺部分１３に設けられた窪み部１４を有している。ここで、窪み部１４は、図１（ａ）、（ｂ）に示す形状のステータティース１を固定するために用いられている。そして、窪み部１４は、ステータティース１を設けるべき位置に対応して、周方向に等間隔で複数箇所設けられ得ている。
【００１６】
図３は本発明のアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造の一例を説明するための図である。図３に示す例では、ステータ２１を、図１（ａ）、（ｂ）に示すステータティース１と図２（ａ）、（ｂ）に示すステータヨーク１１とから構成している。本例では、ステータヨーク１１に設けられた窪み部１４にステータティース１の外径側の端部の一部を挿入し、ステータヨーク１１に設けられた斜辺部分１３に沿って、斜めに巻かれた第２のコイル２−２を配置している。
【００１７】
なお、第１のコイル２−１の巻回部分はステータヨーク１１の上面部分１２上に露出しており、第１のコイル２−１がステータティース１を窪み部１４に挿入する際の邪魔になることはない。また、ステータティース１を窪み部１４に挿入する工程と、ステータティース１にコイルを巻回する工程とは、どちらが先でも特に問題はない。ただ、ステータティース１を窪み部１４に挿入した後にコイルを巻回した方が、第２のコイル２−２を斜めに巻く際に、ステータヨーク１１の斜辺部分１３を第２のコイル２−２のガイドとして利用できるため好ましい。
【００１８】
図３に示す本発明のアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造では、飽和して利用率の低いステータヨークの内径側の部分をコイルスペースとして使用できるとともに、ステータティースのステータヨークへの組み付けを容易にすることができる。
【００１９】
なお、上述した実施例では、ステータティース１のロータと対向する面の形状が長方形の例を説明したが、本発明のステータ構造はそれに限定されるものではない。例えば、図４（ａ）に示すように、円環状のステータヨーク１１の形状に沿って、ロータと対向する面の形状が長方形のステータティース１を配置した場合、外径側のＡ部は、従来よりも厚くコイルは巻けるため従来よりは無駄が少ないものの、やはり無駄として残る。これに対し、図４（ｂ）に示すように、円環状のステータヨーク１１の形状に沿って、ロータと対向する面の形状が扇形のステータティース１を配置した場合、図４（ａ）に示した長方形の例と比べて、外径側の無駄なＡ部を無くすことができる。また、図４（ｂ）に示すように扇形のステータティース１を配置した場合は、図４（ａ）に示すように長方形のステータティース１を配置した場合と比べて、ステータヨークのロータに対向する面の面積が同じとすると、内径側の面積を小さくでき、この部分を通る磁束を小さくできるため、ステータヨーク１１の内周側の厚さを薄くすることができる。その結果、軸方向の長さを短くできるとともに、内周側のコイルスペースを確保することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明のアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造は、回転軸に沿って少なくとも一対の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モータにおいて、ステータの効率を向上させる用途に好適に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明のアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造で用いるステータティースの一例を説明するための平面図および正面図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明のアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造で用いるステータヨークの一例を説明するための図である。
【図３】本発明のアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造の一例を説明するための図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明のステータ構造で用いるステータティースのロータと対向する面の形状を比較して説明するための図である。
【図５】従来のアキシャルギャップ型回転電機の一例の構成を示す図である。
【図６】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ従来のアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００２２】
１  ステータティース
１−１  第１のティース部
１−２  第２のティース部
２−１  第１のコイル
２−２  第２のコイル
３、１３  斜辺部
１１  ステータヨーク
１２  上面部分
１４  窪み部
２１  ステータ
【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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