(57)【要約】【課題】磁束を多く拾うことができ、出力の減少を防ぐ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ティース構造を提供する。【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を構成する部材であって、周囲にコイルを巻回するためのコアとして用いられるステータティース１を、ティース本体１１と、ティース本体１１のロータと対向する端部に設けられ、ティース本体１１の端部よりも広い表面を有するティース広がり部２１と、から構成する。【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を構成する部材であって、周囲にコイルを巻回するためのコアとして用いられるステータティースにおいて、ティース本体と、ティース本体のロータと対向する端部に設けられ、ティース本体の端部よりも広い表面を有するティース広がり部と、から構成した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ティース構造。
【請求項２】
ティース本体を、ステータの軸方向と直角方向に電磁鋼板を積層して構成し、ティース広がり部を、ステータの軸方向に電磁鋼板を積層するとともに、ティース本体の端部を嵌合する開口部を設けて構成したティース拡大部と、この開口部に嵌合したティース本体の端部と、から構成した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ティース構造。
【請求項３】
ティース本体の磁束が通らない主面側において、ティース広がり部を構成するティース拡大部に、ティース拡大部を切断するように非磁性体部分を設けたことを特徴とする請求項２に記載のアキシャルギャップ型回転電機のステータティース構造。
【請求項４】
ティース広がり部において、ティース拡大部の表面と開口部から露出するティース本体の端部の表面とが同一表面となるよう構成した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ティース構造。
【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を構成する部材であって、周囲にコイルを巻回するためのコアとして用いられるステータティースの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８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８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９（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９（ａ）はステータ５４の平面図を示し、図９（ｂ）は図９（ａ）においてＡ−Ａ断面から矢印方向を見た図を示す。図９（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（ここではステータティースが本発明の対象であるため図示せず）を巻回すべき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。
【０００５】
このステータティース６１は形状や材質等を考慮して磁束を多く拾う構成とする必要があるが、図９（ａ）、（ｂ）に示す例では、ステータティース６１はいずれも直方体形状を有しており、また、ロータと対向するギャップ面６１ａもその横断面と同じ面積を有しており、形状の点で磁束を多く拾うための何らの手段もとられていなかった。そのため、必要な磁束がステータティース６１に入らず、出力が減少してしまう問題があった。
【０００６】
本発明の目的は上述した問題点を解消して、磁束を多く拾うことができ、出力の減少を防ぐ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ティース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】
【０００７】
本発明のアキシャルギャップ型回転電機のステータティース構造は、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を構成する部材であって、周囲にコイルを巻回するためのコアとして用いられるステータティースにおいて、ティース本体と、ティース本体のロータと対向する端部に設けられ、ティース本体の端部よりも広い表面を有するティース広がり部と、から構成したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のアキシャルギャップ型回転電機のステータティース構造によれば、ステータティースを、ティース本体と、ティース本体のロータと対向する端部に設けられ、ティース本体の端部よりも広い表面を有するティース広がり部と、から構成することで、ティース広がり部が磁束を多く拾うことができるため、出力の減少を防ぐことができる。
【０００９】
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ティース構造の好適例としては、ティース本体を、ステータの軸方向と直角方向に電磁鋼板を積層して構成し、ティース広がり部を、ステータの軸方向に電磁鋼板を積層するとともに、ティース本体の端部を嵌合する開口部を設けて構成したティース拡大部とこの開口部に嵌合したティース本体の端部とから構成することができる。このように構成すれば、ティース本体とティース拡大部とを別個に作製して嵌め合わせるだけの簡単な方法で、ステータ広がり部を有するステータティースを作製できる。また、磁束はティース本体の積層した電磁鋼板の間を抜けて軸方向に通過でき、ティース拡大部を設けることで磁束の軸方向の通過を阻害することがない。さらに、軸方向に電磁鋼板を積層してなるティース拡大部は電磁鋼板の表面がギャップ面となり渦電流が発生しやすいが、ティース拡大部をティース本体の外周のみに設けた構成であるため、渦電流の流れる面積を小さくとることができる。
【００１０】
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ティース構造の好適例としては、ティース本体の磁束が通らない主面側において、ティース広がり部を構成するティース拡大部に、ティース拡大部を切断するように非磁性体部分を設けることができる。このように構成すれば、ティース拡大部に流れる渦電流をさらに効果的に遮断することができる。また、ステータティースの先端部分は飽和が早いため、非磁性体部分を設けることによる性能の悪化は無い。
【００１１】
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ティース構造の好適例としては、ティース広がり部において、ティース拡大部の表面と開口部から露出するティース本体の端部の表面とが同一表面となるよう構成することができる。このように構成すれば、本発明のステータティース構造をより効果的に構成することができる。
【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は本発明のアキシャルギャップ型回転電機のステータティース構造の一例を説明するための図である。図１に示す例において、本発明のステータティース１波、直方体形状を有するティース本体１１と、ティース本体１１のロータと対向する端部に設けられ、ティース本体１１の端部よりも広い表面を有するティース広がり部２１と、から構成されている。本例では、ティース本体１１とティース広がり部２１とが一体となったＴ字形状で板状の電磁鋼板を準備し、準備した電磁鋼板を複数枚ステータの軸方向と直角方向に積層して、ステータティース１を得ている。
【００１３】
図１に示すステータティース１では、ロータと対向する面にティース広がり部２１を設けることで、ロータと対向する面の面積を広くできるため、従来のステータティースと比べて、磁束を多く拾う構造とすることができる。また、電磁鋼板の積層方向がステータの軸方向と直角方向であるため、ステータティースを通過しロータへと抜ける磁束の流れを妨げることはない。
【００１４】
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ティース構造の他の例を説明するための図である。図２（ａ）はステータティース１の斜視図を示すとともに、図２（ｂ）はステータティース１の平面図を示す。図２（ａ）、（ｂ）に示すステータティース１では、直方体形状のティース本体１１の端部の周囲に、ティース本体１１の端部を嵌合するための開口部２２を有するティース拡大部２３を、ティース本体１１の端部をティース拡大部２３の開口部２２に嵌め合わせて、ティース本体１１の端部よりも広い表面を有するティース広がり部２１を構成している。また、ティース本体１１は、板状の電磁鋼板を、ステータの軸方向と直角方向に積層して構成されている。さらに、ティース拡大部２３は、開口部２２を有する板状の電磁鋼板を、ステータの軸方向に積層して構成されている。そして、ティース広がり部２１において、ティース拡大部２３の表面と開口部２２から露出するティース本体１１の端部の表面とが同一表面となるよう構成されている。
【００１５】
図２（ａ）、（ｂ）に示すステータティース１では、図１に示す例と同様に、ティース広がり部２１を設けることで、磁束を多く拾う構造とすることができる。それに加えて、ティース広がり部２１をティース本体１１とティース拡大部２３とから構成することで、ティース本体１１とティース拡大部２３とを別個に作製して嵌め合わせるだけの簡単な方法で、ティース広がり部２１を有するステータティース１を作製できる。また、磁束はティース本体１１の積層した電磁鋼板の間を抜けて軸方向に通過でき、ティース拡大部２３を設けることで磁束の軸方向の通過を阻害することがない。さらに、軸方向に電磁鋼板を積層してなるティース拡大部２１は電磁鋼板の表面がギャップ面となり渦電流が発生しやすいが、ティース拡大部２１をティース本体１１の外周のみに設けた構成であるため、渦電流の流れる面積を小さくとることができる。
【００１６】
図３（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ティース構造のさらに他の例を説明するための図である。図３（ａ）、（ｂ）に示すステータティース１では、図２（ａ）、（ｂ）に示す例と同様に、ティース本体１１とティース本体１１の端部およびティース拡大部２３からなるティース広がり部２１とから構成する点に加えて、ティース拡大部２３に、ティース拡大部２３を切断するように非磁性体部分２４を設けている。この非磁性体部分２４は、ティース本体１１の磁束が通らない主面１１ａ側に設ける必要がある。非磁性体部分２４を構成する材料としては、アルミニウム、銅等を好適に使用することができる。また、非磁性体部分２４を空気で構成する、すなわち、ギャップ形状に切り欠いて構成することもできるが、この場合は、ティース拡大部２３の強度が低くなる。
【００１７】
図３（ａ）、（ｂ）に示すステータティース１では、上述した図１および図２（ａ）、（ｂ）に示す本発明のステータティース１の作用効果に加えて、ティース拡大部２３に流れる渦電流をさらに効果的に遮断することができる。また、ステータティース１のティース拡大部２３の存在する先端部分は飽和が早いため、非磁性体部分２４を設けることによる性能の悪化は無い。
【００１８】
図４（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ティース構造のさらに他の例を説明するための図である。図４（ａ）、（ｂ）に示す例は基本的に図３（ａ）、（ｂ）に示す例と同一構造であり、同一の作用効果を得ることができる。図４（ａ）、（ｂ）に示す例において、図３（ａ）、（ｂ）に示す例と異なる点は、ティース本体２２を構成する電磁鋼板を積層する向きが、軸方向に直角方向ではあるが９０度異なる点と、電磁鋼板の積層方向の相違に基づいて主面２２ａが異なるため、ティース拡大部２３の非磁性体部分２４を設ける位置が異なる点である。
【００１９】
本発明のように先端にティース広がり部２１を設けたステータティース２と、先端にティース広がり部が無い従来例とを比べると、ティース広がり部２１がある場合のティース磁束を１とした場合にティース広がり部の無い場合のティース磁束は約０．７となり、本発明のステータティース１により大幅にティース磁束が上昇することがわかる。その結果、本発明によれば、アキシャルギャップ型回転電機の出力を向上させることができる。
【００２０】
なお、本発明において、先端に設けたティース広がり部２１を構成するティース拡大部２３を、電磁鋼板の積層ではなく鉄粉で一体に成形することも考えられるが、鉄粉からなるティース拡大部２３の飽和磁束密度が低いため、先端部分がすぐに飽和してしまい、必要な磁束がティースに入らず好適ではない。また、本発明において、ティース本体１１を軸方向に電磁鋼板を積層して構成することも考えられるが、ロータに対向する面が１枚の板状の電磁鋼板となり、渦電流が大きくなるため好適ではない。
【００２１】
図５は本発明のステータ構造を製造する際の工程の一例を説明するための図である。図５に従って製造工程を説明すると、まず、上述したような構成を有するティース本体１１とティース拡大部２３を準備する。その際、ティース本体１１の先端部において、ティース本体１１の主面１１ａと垂直な両側面、または、ティース本体１１の主面１１ａと平行な両側面、にティース拡大部２３の開口部２２が嵌り合う段部１１ｓを設ける。そして、ティース拡大部２３の開口部２２を段部１１ｓに嵌め合わせて固定することで、ティース本体１１の端部にティース拡大部２３を設けてなるティース広がり部２１を備える本発明のステータティース１を製造することができる。これらの工程は、図６に示すように、ティース本体１１を構成する電磁鋼板の積層方向が９０度異なる例においても、同様である。
【００２２】
また、上述した実施例では、図７（ａ）、（ｂ）にそれぞれ電磁鋼板の積層方向が異なる例を示すように、ステータティース１の軸方向の面が長方形で直方体形状の例を説明したが、本発明のステータティース構造はこれに限定されるものではない。例えば、図７（ｃ）、（ｄ）に示すように、ステータティース１の軸方向の面を台形状とすることもできる。図７（ｃ）、（ｄ）に示す場合は、ティース拡大部２３の開口部２２の形状をその台形状に合わせることで、上述した例と同様に、本発明のステータティース構造を得ることができる。なお、図７（ａ）〜（ｄ）に示す例においても、図５、図６で示した段部１１ｓを示している。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明のアキシャルギャップ型回転電機のステータティース構造は、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】
【００２４】
【図１】本発明のアキシャルギャップ型回転電機のステータティース構造の一例を説明するための図である。
【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ティース構造の他の例を説明するための図である。
【図３】（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ティース構造のさらに他の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アキシャルギャップ型回転電機のステータティース構造のさらに他の例を説明するための図である。
【図５】本発明のステータティース構造を製造する際の工程の一例を説明するための図である。
【図６】本発明のステータティース構造を製造する際の工程の他の例を説明するための図である。
【図７】（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ本発明のステータティース構造におけるステータティースの軸方向の面を示す図である。
【図８】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９】（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】
【００２５】
１  ステータティース
１１  ティース本体
１１ａ  主面
１１ｓ  段部
２１  ティース広がり部
２２  開口部
２３  ティース拡大部
２４  非磁性体部分
【図１】
2005287217.tif 000003
【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９】
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