(57)【要約】本ツインロータ型モータのステータは、環状のヨーク部と、このヨーク部の外径側に設けた複数の外側ティース部及び外側スロット部と、このヨーク部の内径側に設けた複数の内側ティース部及び内側スロット部と、このヨーク部にトロイダル巻を施した複数のコイルとを備える。また、本ツインロータ型モータのロータは、外側ティース部に対向する外側永久磁石を有する外側ロータと、内側ティース部に対向する内側永久磁石を有する内側ロータとを備える。さらにステータは、樹脂モールド部を備え、この樹脂モールド部は、コイルを封止するとともに取り付け部を有する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状のヨーク部と、前記ヨーク部の外径側に設けた複数の外側ティース部及び外側スロット部と、前記ヨーク部の内径側に設けた複数の内側ティース部及び内側スロット部と、前記ヨーク部にトロイダル巻を施した複数のコイルとで構成されるステータと、
前記外側ティース部に対向する外側永久磁石を有する外側ロータと、前記内側ティース部に対向する内側永久磁石を有する内側ロータとを備えたロータとより成り、
前記ステータは、樹脂モールド部を備え、前記樹脂モールド部は、前記コイルを封止するとともに取り付け部を有することを特徴とするツインロータ型モータ。
【請求項２】
前記コイルは、３相スター結線又は３相デルタ結線のいずれか一方の結線で接続されることを特徴とする請求項１記載のツインロータ型モータ。
【請求項３】
前記外側ロータと前記内側ロータは、それぞれ個別に出力軸を有することを特徴とする請求項１記載のツインロータ型モータ。
【請求項４】
前記外側ロータと前記内側ロータは、結合した１つの出力軸を有することを特徴とする請求項１記載のツインロータ型モータ。
【請求項５】
前記樹脂モールド部は、前記外側ティース部と前記内側ティース部の少なくとも一方のティース先端部を露出させることを特徴とする請求項１記載のツインロータ型モータ。
【請求項６】
前記外側永久磁石と前記内側永久磁石との極対数は同一であることを特徴とする請求項１記載のツインロータ型モータ。
【請求項７】
前記外側スロット部と前記内側スロット部とのスロット数は同一であり、前記極対数と前記スロット数の比率は、１対６であることを特徴とする請求項６記載のツインロータ型モータ。
【請求項８】
前記外側スロット部と前記内側スロット部とのスロット数は同一であり、前記極対数と前記スロット数の比率は、５対６であることを特徴とする請求項６記載のツインロータ型モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、ツインロータを備えたモータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】  従来のツインロータ型モータの断面図を図８に示す。この関連技術は、例えば日本特許出願特開２００１−３７１３３号公報に開示されている。【０００３】  図８は、従来のトロイダル方式のブラシレスモータを示しており、ステータ６０と外側ロータ７０と内側ロータ７５から構成されている。なお、図８は通常の分布巻で使用される極対数Ｐとスロット数Ｎｓの組合せが１：６である４極１２スロットのモータを示している。【０００４】  ステータ６０は、環状のヨーク部６１と、このヨーク部６１の外径側に設けた複数の外側ティース部６２及び外側スロット部６３と、このヨーク部６１の内径側に設けた複数の内側ティース部６５及び内側スロット部６６とを備えている。そして、ヨーク部６１に外側スロット部６３及び内側スロット部６６の間にトロイダル状に巻回された複数のコイル６４を備えている。【０００５】  一方、このステータ６０の内外に２つのロータ７０，７５を備えている。外側ロータ７０は、外側ティース部６２に対向する外側永久磁石７２と外側ヨーク７１より成り、ステータ６０の外側に回転自在に支承されている。内側ロータ７５は、内側ティース部６５に対向する内側永久磁石７７と内側ヨーク７６より成り、ステータ６０の内側に回転自在に支承されている。【０００６】  コイル６４は、３相スター結線又は３相デルタ結線されている。このコイル６４に通電することにより、外側ロータ７０と内側ロータ７５は、共にコイル６４に流れる電流による磁界によってトルクが発生し所定の方向に回転する。【０００７】  ステータ６０は、環状のヨーク部６１の外側ティース部６２及び内側ティース部６５と交差する部分に複数の取り付け穴８０を備えている。この取り付け用穴８０は、ヨーク部６１を貫通している。【０００８】  ツインロータ型モータにおいては、ステータ６０の外側と内側双方にそれぞれ外側ロータ７０および内側ロータ７５が存在するために、通常、ステータ６０を保持するために使用される焼き嵌めや圧入などの固定方法を使用できない。そのため、図８に示すように、取り付け用穴８０を設け、この取り付け用穴８０にボルト（図示せず）などを通すことによって、ステータ６０を機器に固定することが可能となる。【０００９】  この従来の取り付け方法は、技術文献「ＩＥＥＥ  ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ  ＯＮ  ＩＮＤＵＳＴＲＹ  ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＳ，ＶＯＬ．４０，ＮＯ．３，ＭＡＹ／ＪＵＮＥ  ２００４」に開示されている。この文献の論文「Ｄｅｓｉｇｎ  ａｎｄ  Ｐａｒａｍｅｔｅｒ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  ｏｆ  Ｄｕａｌ−Ｒｏｔｏｒ，Ｒａｄｉａｌ−Ｆｌｕｘ，Ｔｏｒｏｉｄａｌｌｙ−Ｗｏｕｎｄ，Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ−Ｍａｇｎｅｔ  Ｍａｃｈｉｎｅｓ」の７７４ページ、「Ａ．Ｆｌｕｘ  Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ」の項に、ボルト穴によって漏れ磁束が増加し、ステータコアの磁束密度が１５％低下することが記載されている。【００１０】  この従来のツインロータ型モータにおいては、ステータ６０の機器への取り付けのために、取り付け用穴８０を設けることが可能であるが、このことにより、取り付け用穴８０を設けるためのスペースが、ヨーク６１のどこかの部分に必要となる。モータ性能への���響を少なくするためには、図８に示したように、ヨーク６１と外側ティース６２及び内側ティース６５との交差する部分に取り付け用穴８０を設けることが望ましい。しかし、特にモータのトルクが大きくなる程、取り付けのためのボルトに要求される強度が必要となり、これに伴い、取り付け用穴８０の径を大きくしなければならない。【００１１】  このような場合、モータの磁気回路設計上必要とされるヨーク６１、外側ティース６２、内側ティース６５の幅よりも、取り付け強度上で機械的に必要とされる幅の方が大きくなることが生じる。このことにより、例えば外側ティース６２あるいは内側ティース６５の幅が大きくなるとスロット面積が小さくなるため、電流密度が増加して信頼性上問題となり、この電流密度増加を抑制するためにスロット面積を大きくすると、内側ロータ７５の外径が小さくなってモータのトルクが低下する。また、ヨーク６１の幅が大きくなると、内側ロータ７５の外径が小さくなってモータのトルクが低下する。したがって、取り付け用穴８０を設けることにより、モータの特性を十分に確保することが困難となる。
【発明の開示】
【００１２】  本発明のツインロータ型モータは次の構成を有する。環状のヨーク部と、このヨーク部の外径側に設けた複数の外側ティース部及び外側スロット部と、このヨーク部の内径側に設けた複数の内側ティース部及び内側スロット部と、このヨーク部にトロイダル巻を施した複数のコイルとで構成されるステータと、外側ティース部に対向する外側永久磁石を有する外側ロータと、内側ティース部に対向する内側永久磁石を有する内側ロータとを備えたロータとより成る。更にステータは樹脂モールド部を備え、この樹脂モールド部は、コイルを封止すると共に取り付け部を有する。
【００１３】  この構成により、効率の低下、トルクの低下など、特性が悪化せず、性能の高いツインロータ型モータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は本発明の実施の形態１におけるツインロータ型モータの断面図である。
【図２】図２は同上のステータの詳細断面図である。
【図３】図３は図１のＡ−Ｏ断面を示す軸方向断面図である。
【図４】図４は本発明の実施の形態２におけるツインロータ型モータの軸方向断面図である。
【図５】図５は本発明の実施の形態３におけるツインロータ型モータの軸方向断面図である。
【図６】図６は本発明の実施の形態４におけるツインロータ型モータの断面図である。
【図７】図７は同上のステータの詳細断面図である。
【図８】図８は従来のツインロータ型モータの断面図である。
【符号の説明】
【００１５】１０  ステータ
１１  ヨーク部
１２  外側ティース部
１３  外側スロット部
１４  コイル
１５  内側ティース部
１６  内側スロット部
２０  外側ロータ
２１  外側ヨーク
２２，２２Ｂ  外側永久磁石
２４，２９，４１  出力軸
２５  内側ロータ
２６  内側ヨーク
２７，２７Ｂ  内側永久磁石
３０，３０Ａ  樹脂モールド部
３１  取り付け部
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】  以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。【００１７】  （実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１によるツインロータ型モータを示す断面図であり、３相のトロイダル巻状のコイルが施されたブラシレスモータを示している。図１に示すように、本発明のツインロータ型モータは、ステータ１０と外側ロータ２０と内側ロータ２５から構成されている。尚、図１は極対数Ｐとスロット数Ｎｓの組合せが１：６である４極１２スロットのモータを表している。【００１８】  ステータ１０は、環状のヨーク部１１と、このヨーク部１１の外径側に設けた複数の外側ティース部１２及び外側スロット部１３と、このヨーク部１１の内径側に設けた複数の内側ティース部１５及び内側スロット部１６とを備えている。そしてヨーク部１１に外側スロット部１３及び内側スロット部１６の間にトロイダル状に巻回した複数のコイル１４を備えている。そして図１にハッチングで示す通り、このコイル１４を封止する樹脂モールド部３０を備えている。【００１９】  一方、このステータ１０の内外に２つのロータ２０，２５が備えられている。外側ロータ２０は、外側ティース部１２に対向する外側永久磁石２２と外側ヨーク２１より成る。内側ロータ２５は、内側ティース部１５に対向する内側永久磁石２７と内側ヨーク２６より成る。そしてこれら外側永久磁石２２と内側永久磁石２７は、共に４極（極対数Ｐ＝２）に着磁されている。【００２０】  図２は、図１のステータ１０における樹脂モールド部３０で封止されている部分を取り出した断面図である。コイル１４は、ヨーク部１１に各々の外側スロット部１３及び内側スロット部１６の間にトロイダル状に巻回された個別のコイルＵ１、Ｖ１、Ｗ１、Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２、Ｕ３、Ｖ３、Ｗ３、Ｕ４、Ｖ４、Ｗ４より成り、３相スター結線又は３相デルタ結線されている。そしてこのコイル１４に通電することにより、外側ロータ２０と内側ロータ２５は、共にトルクが発生し所定の方向に回転する。【００２１】  図３は、図１におけるＡ−Ｏ断面を表した断面図である。外側ロータ２０は、外側ロータヨーク２１を内径側まで延伸し、外側ロータ用出力軸２４に結合され、回転自在に支承されている。内側ロータ２５は、内側ロータヨーク２６を介して内側ロータ用出力軸２９に結合され、回転自在に支承されている。外側ティース部１２は、ギャップＧ１を介して外側永久磁石２２と対向し、内側ティース部１５は、ギャップＧ２を介して内側永久磁石２７と対向する。２つの出力軸２４，２９は、異なる回転方向又は異なる回転速度とすることも可能である。【００２２】  また、ステータ１０は、コイル１４を封止するように樹脂モールド部３０を備えている。この樹脂モールド部３０によって、コイル１４からの放熱性が良くなるという効果がある。【００２３】  さらに、この樹脂モールド部３０は、取り付け部３１を有する。この取り付け部３１は、樹脂モールド部３０と一体成形とすることが好ましい。この取り付け部３１は、例えば、軸方向に貫通穴を設け、機器へボルト等で固定することができる。機器への取り付け方法は、ボルト止めに限定するものではなく、かしめ、熔着等の方法を使ってもよい。また、図３では台座状の取り付け部３１を示したが、このような形状に限定するものではない。例えば、取り付け部３１は、この台座形状をなくしてコイルを封止する樹脂モールド部３０に直接ボルト止めすること、あるいは下方に複数の突起部を設けて機器に熔着固定することも可能である。【００２４】  このように、樹脂モールド部３０と一体成形した取り付け部３１を設けることによって、ステータコアのヨーク部１１に貫通穴が不要となり、ステータ１０の形状は、モータ特性を左右する磁気回路設計上の要素のみから決定することが可能となる。従って、機器への取り付けを考慮することによるモータ特性の低下を招くこと無く、高性能なツインロータ型モータを実現することができる。【００２５】  （実施の形態２）
図４は本発明の実施の形態２によるツインロータ型モータの軸方向断面図である。なお、実施の形態１と同一構成については、同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。本実施の形態は、実施の形態１とステータは同一であり、ロータのみが異なる。【００２６】  図４において、外側ロータ２０Ａは、外側ロータヨーク２１Ａを内径側まで延伸し、内側ロータ２５Ａを構成する内側ロータヨーク２６Ａと結合され、内外ロータヨーク４０を構成する。この内外ロータヨーク４０は、出力軸４１に結合される。【００２７】  このように、ロータの出力軸が１つであることによって、当然ながら、外側ロータ２０Ａの出力トルクと内側ロータ２５Ａの出力トルクの和がモータの出力軸トルクとなる。従って、モータの出力トルクが大きくなる。【００２８】  前述の通り、外側ロータ２０Ａと内側ロータ２５Ａを結合するための内外ロータヨーク４０が必要であり、この内外ロータヨーク４０はステータ１０の軸方向片側を覆うように構成される。そのため、ステータコアのヨーク部１１に貫通穴を設けて機器へ固定することは非常に困難となる。本実施の形態のように樹脂モールド部３０と一体成形した取り付け部３１を設けることによって、機器へ取り付けが極めて容易になる。【００２９】  （実施の形態３）
図５は本発明の実施の形態３によるツインロータ型モータの軸方向断面図である。なお、実施の形態１及び実施の形態２と同一構成については、同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。本実施の形態は、実施の形態２とロータは同一であり、ステータのみが異なる。【００３０】  本実施の形態では、樹脂モールド部３０Ａの形状が実施の形態１及び実施の形態２と異なる。即ち、樹脂モールド部３０Ａは、径方向に小さくし、外側ティース部１２及び内側ティース部１５の先端部を露出する構造としている。この露出させる構造は、外側ティース部１２と内側ティース部１５の両方に適用してもよいし、いずれか片方でもよい。【００３１】  この樹脂モールド部３０Ａは、コイル１４を封止して放熱性を向上させ、コイル１４の温度上昇を抑制する作用も有するが、本実施の形態ではこの効果を十分得られるだけの必要最小限の樹脂モールド部３０Ａのみで構成できることから、材料の使用量が低減される。【００３２】  また、外側ティース部１２と内側ティース部１５の先端部を露出することにより、この露出部分をモータ組み立て時の位置決めとして使用することができる。特に、本発明に示すようなツインロータ型モータにおいては、一般のモータに比べて、ステータと外側ロータおよび内側ロータの同軸度などにおいて高精度を必要とする。この時、外側ティース部１２と内側ティース部１５の径方向両面と軸方向端面の一部を組み立ての位置決めに利用できることは、モータを高精度に組み立てることに対して、大きな効果が得られる。【００３３】  （実施の形態４）
図６は本発明の実施の形態４によるツインロータ型モータの断面図である。また図７はステータ１０Ｂにおける樹脂モールド部３０で封止されている部分を取り出した断面図である。なお、実施の形態１と同一構成については、同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。本実施の形態は、実施の形態１と永久磁石の極対数とコイルの巻線仕様が異なる。【００３４】  本実施例は、極対数Ｐとスロット数Ｎｓの組合せが、Ｐ：Ｎｓ＝５：６である２０極１２スロットのツインロータ型モータを示している。【００３５】  ステータ１０Ｂの内外に２つのロータ２０Ｂ，２５Ｂが備えられている。外側ロータ２０Ｂは、外側ティース部１２に対向する外側永久磁石２２Ｂと外側ヨーク２１より成る。内側ロータ２５Ｂは、内側ティース部１５に対向する内側永久磁石２７Ｂと内側ヨーク２６より成る。そしてこれら外側永久磁石２２Ｂと内側永久磁石２７Ｂは、共に２０極（極対数Ｐ＝１０）に着磁されている。【００３６】  また、図７は、当実施の形態を実現するためのコイル分布を示しており、図２と比較すると、トロイダル状に巻回された個別のコイルＵ１、Ｖ１、Ｗ１、Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２、Ｕ３、Ｖ３、Ｗ３、Ｕ４、Ｖ４、Ｗ４の分布が、回転方向逆向きとなっている。【００３７】  本実施の形態における極対数Ｐとスロット数Ｎｓの組合せがＰ：Ｎｓ＝５：６の場合、実施の形態１におけるＰ：Ｎｓ＝１：６の組合せのモータとトルク定数は同等となる。一方、極対数が増加することによってステータコア１２の磁束密度は減少する。このことは、ステータコアで発生する鉄損が減少することを意味し、モータ効率が向上することとなる。【００３８】  一方、ヨーク１１に施されたコイル１４Ｂは、図７に示したように、トロイダル状のままでコイル分布のみを変更することで構成できるために、銅損増加などの効率への悪影響や、トルク変動や回転むらといった騒音への悪影響などが発生することがない。【００３９】  さらには、ステータコアの磁束密度が低下するということは、トルクを低下させずにティース１２，１５やヨーク１１の幅を小さく設計することが可能であることを意味する。例えば、ティース１２，１５及びヨーク１１の幅を小さくし、かつスロット面積が同一となる設計を行えば、内側ロータの外径を大きくすることが可能となるために、モータトルク向上、あるいは効率向上が可能となる。また、ヨーク１１の幅を小さくすることによって、コイル１４Ｂの周長が減少し、コイルの抵抗値が減少するために銅損が減少するという効果も得られる。【００４０】  このように、本実施の形態モータ構成によって、効率の高いツインロータ型モータを実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】  本ツインロータ型モータは、ステータにコイルを封止するための樹脂モールド部を備え、これと一体成形した取り付け部を設けることによって、ステータコアのヨーク部に機器取り付けのための貫通穴を不要とする。これによって機器への取り付けを考慮することによるモータ特性の低下を招くこと無く、発生トルクが大きく高効率なツインロータ型モータを提供することができる。
【図１】
2007010640.tif 000002
【図２】
2007010640.tif 000003
【図３】
2007010640.tif 000004
【図４】
2007010640.tif 000005
【図５】
2007010640.tif 000006
【図６】
2007010640.tif 000007
【図７】
2007010640.tif 000008
【図８】
2007010640.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成19年4月17日(2007.4.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状のヨーク部と、前記ヨーク部の外径側に設けた複数の外側ティース部及び外側スロット部と、前記ヨーク部の内径側に設けた複数の内側ティース部及び内側スロット部と、前記ヨーク部にトロイダル巻を施した複数のコイルとで構成されるステータと、
前記外側ティース部に対向する外側永久磁石を有する外側ロータと、前記内側ティース部に対向する内側永久磁石を有する内側ロータとを備えたロータとより成り、
前記ステータは、樹脂モールド部を備え、前記樹脂モールド部は、前記コイルを封止するとともに取り付け部を有することを特徴とするツインロータ型モータ。
【請求項２】
前記コイルは、３相スター結線又は３相デルタ結線のいずれか一方の結線で接続されることを特徴とする請求項１記載のツインロータ型モータ。
【請求項３】
前記外側ロータと前記内側ロータは、それぞれ個別に出力軸を有することを特徴とする請求項１記載のツインロータ型モータ。
【請求項４】
前記外側ロータと前記内側ロータは、結合した１つの出力軸を有することを特徴とする請求項１記載のツインロータ型モータ。
【請求項５】
前記樹脂モールド部は、前記外側ティース部と前記内側ティース部の少なくとも一方のティース先端部を露出させることを特徴とする請求項１記載のツインロータ型モータ。
【請求項６】
前記外側永久磁石と前記内側永久磁石との極対数は同一であることを特徴とする請求項１記載のツインロータ型モータ。
【請求項７】
前記外側スロット部と前記内側スロット部とのスロット数は同一であり、前記極対数と前記スロット数の比率は、１対６であることを特徴とする請求項６記載のツインロータ型モータ。
【請求項８】
前記外側スロット部と前記内側スロット部とのスロット数は同一であり、前記極対数と前記スロット数の比率は、５対６であることを特徴とする請求項６記載のツインロータ型モータ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ツインロータを備えたモータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のツインロータ型モータの断面図を図８に示す。この関連技術は、例えば日本特許出願特開２００１−３７１３３号公報に開示されている。
【０００３】
図８は、従来のトロイダル方式のブラシレスモータを示しており、ステータ６０と外側ロータ７０と内側ロータ７５から構成されている。なお、図８は通常の分布巻で使用される極対数Ｐとスロット数Ｎｓの組合せが１：６である４極１２スロットのモータを示している。
【０００４】
ステータ６０は、環状のヨーク部６１と、このヨーク部６１の外径側に設けた複数の外側ティース部６２及び外側スロット部６３と、このヨーク部６１の内径側に設けた複数の内側ティース部６５及び内側スロット部６６とを備えている。そして、ヨーク部６１に外側スロット部６３及び内側スロット部６６の間にトロイダル状に巻回された複数のコイル６４を備えている。
【０００５】
一方、このステータ６０の内外に２つのロータ７０，７５を備えている。外側ロータ７０は、外側ティース部６２に対向する外側永久磁石７２と外側ヨーク７１より成り、ステータ６０の外側に回転自在に支承されている。内側ロータ７５は、内側ティース部６５に対向する内側永久磁石７７と内側ヨーク７６より成り、ステータ６０の内側に回転自在に支承されている。
【０００６】
コイル６４は、３相スター結線又は３相デルタ結線されている。このコイル６４に通電することにより、外側ロータ７０と内側ロータ７５は、共にコイル６４に流れる電流による磁界によってトルクが発生し所定の方向に回転する。
【０００７】
ステータ６０は、環状のヨーク部６１の外側ティース部６２及び内側ティース部６５と交差する部分に複数の取り付け穴８０を備えている。この取り付け用穴８０は、ヨーク部６１を貫通している。
【０００８】
ツインロータ型モータにおいては、ステータ６０の外側と内側双方にそれぞれ外側ロータ７０および内側ロータ７５が存在するために、通常、ステータ６０を保持するために使用される焼き嵌めや圧入などの固定方法を使用できない。そのため、図８に示すように、取り付け用穴８０を設け、この取り付け用穴８０にボルト（図示せず）などを通すことによって、ステータ６０を機器に固定することが可能となる。
【０００９】
この従来の取り付け方法は、技術文献「IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRY APPLICATIONS, VOL.40, NO.3, MAY/JUNE 2004」に開示されている。この文献の論文「Design and Parameter Effect Analysis of Dual-Rotor, Radial-Flux, Toroidally-Wound, Permanent-Magnet Machines」の７７４ページ、「A. Flux Distribution」の項に、ボルト穴によって漏れ磁束が増加し、ステータコアの磁束密度が１５％低下することが記載されている。
【００１０】
この従来のツインロータ型モータにおいては、ステータ６０の機器への取り付けのために、取り付け用穴８０を設けることが可能であるが、このことにより、取り付け用穴８０を設けるためのスペースが、ヨーク６１のどこかの部分に必要となる。モータ性能への影響を少なくするためには、図８に示したように、ヨーク６１と外側ティース６２及び内側ティース６５との交差する部分に取り付け用穴８０を設けることが望ましい。しかし、特にモータのトルクが大きくなる程、取り付けのためのボルトに要求される強度が必要となり、これに伴い、取り付け用穴８０の径を大きくしなければならない。
【００１１】
このような場合、モータの磁気回路設計上必要とされるヨーク６１、外側ティース６２、内側ティース６５の幅よりも、取り付け強度上で機械的に必要とされる幅の方が大きくなることが生じる。このことにより、例えば外側ティース６２あるいは内側ティース６５の幅が大きくなるとスロット面積が小さくなるため、電流密度が増加して信頼性上問題となり、この電流密度増加を抑制するためにスロット面積を大きくすると、内側ロータ７５の外径が小さくなってモータのトルクが低下する。また、ヨーク６１の幅が大きくなると、内側ロータ７５の外径が小さくなってモータのトルクが低下する。したがって、取り付け用穴８０を設けることにより、モータの特性を十分に確保することが困難となる。
【発明の開示】
【００１２】
本発明のツインロータ型モータは次の構成を有する。環状のヨーク部と、このヨーク部の外径側に設けた複数の外側ティース部及び外側スロット部と、このヨーク部の内径側に設けた複数の内側ティース部及び内側スロット部と、このヨーク部にトロイダル巻を施した複数のコイルとで構成されるステータと、外側ティース部に対向する外側永久磁石を有する外側ロータと、内側ティース部に対向する内側永久磁石を有する内側ロータとを備えたロータとより成る。更にステータは樹脂モールド部を備え、この樹脂モールド部は、コイルを封止すると共に取り付け部を有する。
【００１３】
この構成により、効率の低下、トルクの低下など、特性が悪化せず、性能の高いツインロータ型モータを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。
【００１５】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１によるツインロータ型モータを示す断面図であり、３相のトロイダル巻状のコイルが施されたブラシレスモータを示している。図１に示すように、本発明のツインロータ型モータは、ステータ１０と外側ロータ２０と内側ロータ２５から構成されている。尚、図１は極対数Ｐとスロット数Ｎｓの組合せが１：６である４極１２スロットのモータを表している。
【００１６】
ステータ１０は、環状のヨーク部１１と、このヨーク部１１の外径側に設けた複数の外側ティース部１２及び外側スロット部１３と、このヨーク部１１の内径側に設けた複数の内側ティース部１５及び内側スロット部１６とを備えている。そしてヨーク部１１に外側スロット部１３及び内側スロット部１６の間にトロイダル状に巻回した複数のコイル１４を備えている。そして図１にハッチングで示す通り、このコイル１４を封止する樹脂モールド部３０を備えている。
【００１７】
一方、このステータ１０の内外に２つのロータ２０，２５が備えられている。外側ロータ２０は、外側ティース部１２に対向する外側永久磁石２２と外側ヨーク２１より成る。内側ロータ２５は、内側ティース部１５に対向する内側永久磁石２７と内側ヨーク２６より成る。そしてこれら外側永久磁石２２と内側永久磁石２７は、共に４極（極対数Ｐ＝２）に着磁されている。
【００１８】
図２は、図１のステータ１０における樹脂モールド部３０で封止されている部分を取り出した断面図である。コイル１４は、ヨーク部１１に各々の外側スロット部１３及び内側スロット部１６の間にトロイダル状に巻回された個別のコイルＵ１、Ｖ１、Ｗ１、Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２、Ｕ３、Ｖ３、Ｗ３、Ｕ４、Ｖ４、Ｗ４より成り、３相スター結線又は３相デルタ結線されている。そしてこのコイル１４に通電することにより、外側ロータ２０と内側ロータ２５は、共にトルクが発生し所定の方向に回転する。
【００１９】
図３は、図１におけるＡ−Ｏ断面を表した断面図である。外側ロータ２０は、外側ロータヨーク２１を内径側まで延伸し、外側ロータ用出力軸２４に結合され、回転自在に支承されている。内側ロータ２５は、内側ロータヨーク２６を介して内側ロータ用出力軸２９に結合され、回転自在に支承されている。外側ティース部１２は、ギャップＧ１を介して外側永久磁石２２と対向し、内側ティース部１５は、ギャップＧ２を介して内側永久磁石２７と対向する。２つの出力軸２４，２９は、異なる回転方向又は異なる回転速度とすることも可能である。
【００２０】
また、ステータ１０は、コイル１４を封止するように樹脂モールド部３０を備えている。この樹脂モールド部３０によって、コイル１４からの放熱性が良くなるという効果がある。
【００２１】
さらに、この樹脂モールド部３０は、取り付け部３１を有する。この取り付け部３１は、樹脂モールド部３０と一体成形とすることが好ましい。この取り付け部３１は、例えば、軸方向に貫通穴を設け、機器へボルト等で固定することができる。機器への取り付け方法は、ボルト止めに限定するものではなく、かしめ、熔着等の方法を使ってもよい。また、図３では台座状の取り付け部３１を示したが、このような形状に限定するものではない。例えば、取り付け部３１は、この台座形状をなくしてコイルを封止する樹脂モールド部３０に直接ボルト止めすること、あるいは下方に複数の突起部を設けて機器に熔着固定することも可能である。
【００２２】
このように、樹脂モールド部３０と一体成形した取り付け部３１を設けることによって、ステータコアのヨーク部１１に貫通穴が不要となり、ステータ１０の形状は、モータ特性を左右する磁気回路設計上の要素のみから決定することが可能となる。従って、機器への取り付けを考慮することによるモータ特性の低下を招くこと無く、高性能なツインロータ型モータを実現することができる。
【００２３】
（実施の形態２）
図４は本発明の実施の形態２によるツインロータ型モータの軸方向断面図である。なお、実施の形態１と同一構成については、同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。本実施の形態は、実施の形態１とステータは同一であり、ロータのみが異なる。
【００２４】
図４において、外側ロータ２０Ａは、外側ロータヨーク２１Ａを内径側まで延伸し、内側ロータ２５Ａを構成する内側ロータヨーク２６Ａと結合され、内外ロータヨーク４０を構成する。この内外ロータヨーク４０は、出力軸４１に結合される。
【００２５】
このように、ロータの出力軸が１つであることによって、当然ながら、外側ロータ２０Ａの出力トルクと内側ロータ２５Ａの出力トルクの和がモータの出力軸トルクとなる。従って、モータの出力トルクが大きくなる。
【００２６】
前述の通り、外側ロータ２０Ａと内側ロータ２５Ａを結合するための内外ロータヨーク４０が必要であり、この内外ロータヨーク４０はステータ１０の軸方向片側を覆うように構成される。そのため、ステータコアのヨーク部１１に貫通穴を設けて機器へ固定することは非常に困難となる。本実施の形態のように樹脂モールド部３０と一体成形した取り付け部３１を設けることによって、機器へ取り付けが極めて容易になる。
【００２７】
（実施の形態３）
図５は本発明の実施の形態３によるツインロータ型モータの軸方向断面図である。なお、実施の形態１及び実施の形態２と同一構成については、同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。本実施の形態は、実施の形態２とロータは同一であり、ステータのみが異なる。
【００２８】
本実施の形態では、樹脂モールド部３０Ａの形状が実施の形態１及び実施の形態２と異なる。即ち、樹脂モールド部３０Ａは、径方向に小さくし、外側ティース部１２及び内側ティース部１５の先端部を露出する構造としている。この露出させる構造は、外側ティース部１２と内側ティース部１５の両方に適用してもよいし、いずれか片方でもよい。
【００２９】
この樹脂モールド部３０Ａは、コイル１４を封止して放熱性を向上させ、コイル１４の温度上昇を抑制する作用も有するが、本実施の形態ではこの効果を十分得られるだけの必要最小限の樹脂モールド部３０Ａのみで構成できることから、材料の使用量が低減される。
【００３０】
また、外側ティース部１２と内側ティース部１５の先端部を露出することにより、この露出部分をモータ組み立て時の位置決めとして使用することができる。特に、本発明に示すようなツインロータ型モータにおいては、一般のモータに比べて、ステータと外側ロータおよび内側ロータの同軸度などにおいて高精度を必要とする。この時、外側ティース部１２と内側ティース部１５の径方向両面と軸方向端面の一部を組み立ての位置決めに利用できることは、モータを高精度に組み立てることに対して、大きな効果が得られる。
【００３１】
（実施の形態４）
図６は本発明の実施の形態４によるツインロータ型モータの断面図である。また図７はステータ１０Ｂにおける樹脂モールド部３０で封止されている部分を取り出した断面図である。なお、実施の形態１と同一構成については、同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。本実施の形態は、実施の形態１と永久磁石の極対数とコイルの巻線仕様が異なる。
【００３２】
本実施例は、極対数Ｐとスロット数Ｎｓの組合せが、Ｐ：Ｎｓ＝５：６である２０極１２スロットのツインロータ型モータを示している。
【００３３】
ステータ１０Ｂの内外に２つのロータ２０Ｂ，２５Ｂが備えられている。外側ロータ２０Ｂは、外側ティース部１２に対向する外側永久磁石２２Ｂと外側ヨーク２１より成る。内側ロータ２５Ｂは、内側ティース部１５に対向する内側永久磁石２７Ｂと内側ヨーク２６より成る。そしてこれら外側永久磁石２２Ｂと内側永久磁石２７Ｂは、共に２０極（極対数Ｐ＝１０）に着磁されている。
【００３４】
また、図７は、当実施の形態を実現するためのコイル分布を示しており、図２と比較すると、トロイダル状に巻回された個別のコイルＵ１、Ｖ１、Ｗ１、Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２、Ｕ３、Ｖ３、Ｗ３、Ｕ４、Ｖ４、Ｗ４の分布が、回転方向逆向きとなっている。
【００３５】
本実施の形態における極対数Ｐとスロット数Ｎｓの組合せがＰ：Ｎｓ＝５：６の場合、実施の形態１におけるＰ：Ｎｓ＝１：６の組合せのモータとトルク定数は同等となる。一方、極対数が増加することによってステータコア１２の磁束密度は減少する。このことは、ステータコアで発生する鉄損が減少することを意味し、モータ効率が向上することとなる。
【００３６】
一方、ヨーク１１に施されたコイル１４Ｂは、図７に示したように、トロイダル状のままでコイル分布のみを変更することで構成できるために、銅損増加などの効率への悪影響や、トルク変動や回転むらといった騒音への悪影響などが発生することがない。
【００３７】
さらには、ステータコアの磁束密度が低下するということは、トルクを低下させずにティース１２，１５やヨーク１１の幅を小さく設計することが可能であることを意味する。例えば、ティース１２，１５及びヨーク１１の幅を小さくし、かつスロット面積が同一となる設計を行えば、内側ロータの外径を大きくすることが可能となるために、モータトルク向上、あるいは効率向上が可能となる。また、ヨーク１１の幅を小さくすることによって、コイル１４Ｂの周長が減少し、コイルの抵抗値が減少するために銅損が減少するという効果も得られる。
【００３８】
このように、本実施の形態モータ構成によって、効率の高いツインロータ型モータを実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本ツインロータ型モータは、ステータにコイルを封止するための樹脂モールド部を備え、これと一体成形した取り付け部を設けることによって、ステータコアのヨーク部に機器取り付けのための貫通穴を不要とする。これによって機器への取り付けを考慮することによるモータ特性の低下を招くこと無く、発生トルクが大きく高効率なツインロータ型モータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施の形態１におけるツインロータ型モータの断面図
【図２】同上のステータの詳細断面図
【図３】図１のＡ−Ｏ断面を示す軸方向断面図
【図４】本発明の実施の形態２におけるツインロータ型モータの軸方向断面図
【図５】本発明の実施の形態３におけるツインロータ型モータの軸方向断面図
【図６】本発明の実施の形態４におけるツインロータ型モータの断面図
【図７】同上のステータの詳細断面図
【図８】従来のツインロータ型モータの断面図
【符号の説明】
【００４１】
１０    ステータ
１１    ヨーク部
１２    外側ティース部
１３    外側スロット部
１４    コイル
１５    内側ティース部
１６    内側スロット部
２０    外側ロータ
２１    外側ヨーク
２２，２２Ｂ    外側永久磁石
２４，２９，４１    出力軸
２５    内側ロータ
２６    内側ヨーク
２７，２７Ｂ    内側永久磁石
３０，３０Ａ    樹脂モールド部
３１    取り付け部
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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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【図８】
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【国際調査報告】
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2007010640.tif 000019
2007010640.tif 000020
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