(57)【要約】【課題】隣接するティースの間にある無駄な空間（デッドスペース）を有効利用することができる回転電機を提供する。【解決手段】ロータと、コイルが装着された複数個のティースを円周状に配置したステータを有する回転電機において、ティース配置方向に沿って配置され、隣接するティース１１の間を接続する対接続用ティース１８を有する。２個のティース１１をロータ回転軸方向に沿って配置された接続用ティース１７によって接続したティース対１６を形成する。ティース対１６を構成する各ティース１１は、ロータに対向配置されたエアギャップ面を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータと、コイルが装着された複数個のティースを円周状に配置したステータを有する回転電機において、
ティース配置方向に沿って配置され、隣接する前記ティースの間を接続する第１接続用ティースを有することを特徴とする回転電機。
【請求項２】
前記ティースは、２個のティースをロータ回転軸方向に沿って配置された第２接続用ティースによって接続したティース対であることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
前記ティース対を構成する各ティースは、前記ロータに対向配置されたエアギャップ面を有することを特徴とする請求項２に記載の回転電機。
【請求項４】
前記コイルは、前記第１接続用ティース及び前記第２接続用ティースに装着されていることを特徴とする請求項２または３に記載の回転電機。
【請求項５】
前記第１接続用ティースに装着されたコイルにより発生する起磁力と前記第２接続用ティースに装着されたコイルにより発生する起磁力の和が０になるように、前記コイルに電流を流すことを特徴とする請求項４に記載の回転電機。
【請求項６】
前記４個のエアギャップ面の内、対角線方向に位置する２個のエアギャップ面を、エアギャップ面に対し略直交するステータ径方向に沿って分断したことを特徴とする請求項４に記載の回転電機。
【請求項７】
２個の前記第１接続用ティースの各コイルにより発生する磁束が同位相になるように、、２個の前記第２接続用ティースの各コイルにより発生する磁束が同位相になるように、また、前記第１接続用ティースのコイルにより発生する磁束と前記第２接続用ティースのコイルにより発生する磁束は１８０°位相が異なるように、前記各コイルに電流を流すことを特徴とする請求項４から６のいずれか一項に記載の回転電機。
【請求項８】
前記第１接続用ティースの断面積と前記第２接続用ティースの断面積の比を、前記第１接続用ティースのコイルによる起磁力と前記第２接続用ティースのコイルによる起磁力の比に等しくしたことを特徴とする請求項７に記載の回転電機。
【請求項９】
前記コイルは、前記第１接続用ティース及び前記第２接続用ティース接続部分を除く前記ティースに装着されていることを特徴とする請求項２または３に記載の回転電機。
【請求項１０】
前記ステータの内側と外側にそれぞれロータが配置され、前記コイルに複合電流を供給することにより、前記２個のロータを独立で駆動することを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回転電機に関し、特に、２個のティースを接続したティース対のデッドスペースを有効利用したステータを有する回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転電機である、「軸方向に整列されたステータ及び／又はロータ磁極を有する回転電機モータ」（特許文献１参照）が知られている。この「回転電機モータ」は、回転電気モータが回転軸の環状リング構成内に設置された複数の永久磁石要素を備える。磁石要素は、内側環状表面に沿って磁気極性を連続的に交番する。ステータは、半径方向エアーギャップによってロータから間隔を空けられている。ステータは、ステータ捲線を形成するために捲かれた各コイルを有する複数の磁気コアセグメントを含み、コアセグメントは、互いに直接接触から分離されており且つ半径方向エアーキャップに沿って設置されている。
【０００３】
各ステータセグメントは、回転軸に平行な方向に互いに整列した一対の磁極を備える。従って、ステータは、半径方向に整列したステータ磁極の第１の組及び軸方向にずらされた半径方向で整列したステータ磁極の第２の組から成る。
【特許文献１】特表２００５−５０６０２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、従来の「回転電機モータ」（特許文献１参照）は、コイルの巻かれた部分のティース断面積を大きく取る、又はコイルの巻き数を増やす場合、ティースのコイルが巻いていない部分と隣のティースのコイルが巻いていない部分の間が、無駄な空間（デッドスペース）になってしまっていた。
この発明の目的は、隣接するティースの間にある無駄な空間（デッドスペース）を有効利用することができる回転電機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、この発明に係る回転電機は、ロータと、コイルが装着された複数個のティースを円周状に配置したステータを有する回転電機において、ティース配置方向に沿って配置され、隣接する前記ティースの間を接続する第１接続用ティースを有することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００６】
この発明によれば、ロータと、コイルが装着された複数個のティースを円周状に配置したステータを有する回転電機は、ティース配置方向に沿って配置された第１接続用ティースにより、隣接するティースの間が接続されている。このため、隣接するティースの間にある無駄な空間（デッドスペース）を有効利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、この発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
図１は、この発明の一実施の形態に係る回転電機のステータの斜視図である。図１に示すように、回転電機のステータ１０は、４個のティース（ステータティース）１１からなるティース組１２を複数個（一例として、６個を図示）、互いに略等間隔離間すると共に円周状に配置することにより、円環状（リング状）に形成されている。リング状のステータ１０の内周側と外周側には、エアギャップを有してそれぞれロータ、即ち、内側ロータと外側ロータ（図示しない）が配置されており、各ティース１１は、ロータに対向配置されたエアギャップ面を有している。
【０００８】
各ティース組１２には、コイル１３とコイル１４が装着されており、このコイル１３，１４に複合電流を流すことで、内側ロータと外側ロータが同時に駆動される。
図２は、図１のティース組を形成するティース対組の斜視説明図であり、図３は、図２のティース対組を形成するティース対の斜視説明図である。図２に示すように、ティース対組１５は、２個のティース対１６を組み合わせて形成され、図３に示すように、ティース対１６は、２個のティース１１を組み合わせて形成されている。
【０００９】
図２及び図３に示すように、ティース対１６は、２個の矩形板状体からなるティース１１を対向並置した状態で、対向面同士を接続用ティース（第２接続用ティース）１７で接続することにより、２個のティース１１を一体的に組み合わせている（図３参照）。ティース対組１５は、２個のティース対１６を接続用ティース１７が略平行になるように並置した状態で、隣接するティース１１の対向面（側面）同士を対接続用ティース（第１接続用ティース）１８でそれぞれ接続することにより、２個のティース対１６を一体的に組み合わせている（図２参照）。
【００１０】
つまり、接続用ティース１７は、ロータ回転軸方向に沿って配置され、２個のティースを接続してティース対１６を形成し、対接続用ティース１８は、ティース配置方向に沿って配置され、隣接するティース対１６の各ティース１１の間を接続してティース対組１５を形成している。
【００１１】
図４は、図２のティース対組にコイルを形成した状態の斜視説明図である。図４に示すように、２個のティース対１６を組み合わせたティース対組１５に、２組のコイル１３，１４を装着して、ティース組１２が形成される。コイル１３は、接続用ティース１７にコイル巻線をステータ周方向（矢印参照）に巻回して、コイル１４は、対接続用ティース１８にコイル巻線をステータ径方向（矢印参照）に巻回して、それぞれ隣接するティース１１の間に配置されている。
【００１２】
このように、２個のティース対１６を接続する対接続用ティース１８を設けることにより、ティース１１のコイルが装着されていない部分と、その隣接するティース１１のコイルが巻かれていない部分の間が、無駄な空間（デッドスペース）になることがなく、コイルが装着された部分のティース断面積を大きくする場合やコイル巻線の巻き数を増やす場合等に、有効利用することができる。
また、接続用ティース１７にコイル１３が、対接続用ティース１８にコイル１４が、それぞれ装着されていることから、対接続用ティース１８を設けない場合に比べ、接続用ティース１７の断面積を小さくしたり、接続用ティース１７に装着されるコイル１３のコイル巻線の巻数を少なくしたりすることができる。
【００１３】
また、このようなティース組１２を有するステータ１０の内側と外側にそれぞれロータが配置された、１ステータ２ロータ構成のラジアルギャップ形回転電機において、コイル１３，１４に複合電流を供給することにより、２個のロータを独立で駆動することができるので、２軸独立駆動モータのトルク密度を高めることができる。また、片方のロータ磁石による磁束がもう一方のロータ磁石を殆ど通過しないことから、磁気抵抗が低くトルク密度が高い２軸独立駆動モータを実現することができる。
【００１４】
図５は、図４のティース組に発生する磁束について説明するティース組の断面説明図である。図５に示すように、ティース組１２のコイル１３とコイル１４に電流を流すことにより、各コイル１３，１４に起磁力が発生して、ティース組１２に磁束のループ（図中、破線参照）が形成される。しかしながら、コイル１３とコイル１４に発生する起磁力の和を０にすることにより、磁束のループが形成されるのを防ぐことができる。
【００１５】
即ち、コイル１３により発生する起磁力とコイル１４により発生する起磁力の和が０になるように、コイル１３，１４に電流を流すことにより、接続用ティース１７と対接続用ティース１８で構成されるティース組１２の環状部分で磁束がループを形成することを防いで、コイル電流により発生した磁束を効率的にエアギャップ面に誘導することができる。
【００１６】
図６は、磁束のループが形成されるのを防ぐ他の手段を講じたティース組の斜視図である。図６に示すように、ティース組１９は、ティース対１６を形成する２個のティース１１の一方に、ステータ径方向全域にわたって、対接続用ティース１８（図２（ｂ）参照）と傾斜して交差する切込み２０が形成されている。切込み２０は、隣接するティース対１６において、対接続用ティース１８によって接続された同一側のティース１１ではない反対側のティース１１、即ち、四隅に配置された各ティースの対角線方向に位置するティース１１に形成される。
【００１７】
つまり、ティース組１９の一方のロータに対向して４個ある、ティース１１のエアギャップ面の内、対角線方向に位置する２個のエアギャップ面を、エアギャップ面に対し略直交するステータ径方向に沿って分断し、ティース１１を対接続用ティース１８の配置方向であるステータ円周方向に２つに分割する。これにより、接続用ティース１７のコイル１３により発生する起磁力と、対接続用ティース１８のコイル１４により発生する起磁力の和が０でなくても、接続用ティース１７と対接続用ティース１８で構成されるティース組１９の環状部分で磁束がループを形成する（図５参照）ことを防いで、コイル電流により発生した磁束を効率的にエアギャップ面に誘導することができる。
【００１８】
また、ティース組１２（ティース組１９）を形成する、２つの接続用ティース１７の各コイル１３により発生する磁束が同位相になるように、２つの対接続用ティース１８の各コイル１４により発生する磁束が同位相になるように、コイル１３，１４に電流を流す。これにより、２つの接続用ティース１７の各コイル１３に流れる電流により発生するトルク、及び２つの対接続用ティース１８の各コイル１４に流れる電流により発生するトルクを等しくすることができる。
【００１９】
また、コイル１３により発生する磁束とコイル１４により発生する磁束は、１８０°位相が異なるように、コイル１３，１４に電流を流す。これにより、接続用ティース１７のコイル１３により発生する磁束と、対接続用ティース１８のコイル１４により発生する磁束を、ロータ面に対し略直交するティース部分で強め合うようにすることができる。このため、効果的にトルクを発生させることができる。
【００２０】
また、接続用ティース１７の断面積と対接続用ティース１８の断面積の比を、接続用ティース１７のコイル１３に電流を流して発生する起磁力と、対接続用ティース１８のコイル１４に電流を流して発生する起磁力の比に、等しくする。この結果、コイル１３に流れる電流とコイル１４に流れる電流を同じ比率で増加させていったとき、接続用ティース１７と対接続用ティース１８における磁束の飽和が同時に起きるようにすることができる。
【００２１】
これにより、各コイル１３，１４の起磁力の和が０になるように電流を流していた場合、接続用ティース１７と対接続用ティース１８の飽和により各コイル１３，１４の起磁力の和が０になるように電流を流すことが困難になることを、防止することができる。また、接続用ティース１７と対接続用ティース１８のどちらかで先に磁束飽和が発生して電流とトルクの関係が非線形になることを、防止することができる。
【００２２】
図７は、この発明に係る他のティース組の斜視説明図であり、図８は、図７のティース組を形成するティース対組の斜視説明図である。図７に示すように、ティース組２１は、コイル１３，１４に代えて、コイル２２を有している。その他の構成及び作用は、ティース組１２（図４参照）と同様である。
【００２３】
図７に示すように、ティース組２１は、コイル２２が装着されるティース対組２３を有している。図８に示すように、ティース対組２３は、接続用ティース１７と対接続用ティース１８に代えて、接続用ティース１７と対接続用ティース１８のステータ径方向長さを短くして外周側にコイル装着空間を設けた、接続用ティース２４と対接続用ティース２５を有している。その他の構成及び効果は、ティース対組１５（図２参照）と同様である。
コイル２２は、ティース対組２３の各ティース１１のコイル装着空間、即ち、各ティース１１の接続用ティース２４及び対接続用ティース２５との接続部分を除いた、ティース１１のステータ径方向外側の周囲に、コイル巻線を巻回して（図７矢印参照）装着されている。
【００２４】
つまり、接続用ティース２４と対接続用ティース２５を設けて、接続用ティース２４に流れていた磁束を対接続用ティース２５にも流せるようにしたことから、接続用ティース１７のみ設けた場合と比較し、接続用ティース１７に流れていた磁束を略半分にすることができるので、接続用ティース２４の断面積を接続用ティース１７の断面積の略半分にすることができる。
【００２５】
図９は、図１のティースをアキシャルギャップ型モータ用に変更した場合の一例を示す斜視説明図である。図９に示す、ティース３０は、１ステータ２ロータ構成のラジアルギャップ型回転電機のティース組１２（図１参照）のティース１１を、１ステータ２ロータのアキシャルギャップ型回転電機（モータ）用に変更したものである。
ティース３０は、ロータ回転軸（図示しない）方向両側にステータ周方向に沿う周方向ティース部３０ａを有する、横向きＨ字形に形成されている。このティース３０を、２個、ステータ径方向に並置して、接続用ティース３１により一体的に接続することにより、ティース対３２が形成される。ティース対３２には、接続用ティース３１の周囲にコイル巻線を巻回して（図９、矢印参照）コイル３３が装着されている。
【００２６】
図１０は、図９のティース対により形成したティース対組の一例を示す斜視説明図である。図１０に示すように、２個のティース対３２（図９参照）を接続用ティース３１が略平行になるように並置した状態で、隣接するティース３０の対向面（側面）同士を対接続用ティース３４でそれぞれ接続することにより、２個のティース対３２を一体的に組み合わせたティース対組３５を形成している。
ティース対組３５には、対接続用ティース３４の周囲にコイル巻線を巻回して（図１０、矢印参照）コイル３６が装着されている。
【００２７】
図１１は、図１のティースをアキシャルギャップ型モータ用に変更した場合の他の例を示す斜視説明図である。図１１に示す、ティース３７は、１ステータ２ロータ構成のラジアルギャップ型回転電機のティース組１２（図１参照）のティース１１を、１ステータ１ロータのアキシャルギャップ型回転電機（モータ）用に変更したものである。
ティース３７は、ロータ回転軸（図示しない）方向一方側にステータ周方向に沿う周方向ティース部３７ａを有する、Ｔ字形に形成されている。このティース３７を、２個、ステータ径方向に並置して、接続用ティース３８により一体的に接続することにより、ティース対３９が形成される。ティース対３９には、接続用ティース３８の周囲にコイル巻線を巻回して（図１１、矢印参照）コイル４０が装着されている。
【００２８】
図１２は、図１１のティース対により形成したティース対組の一例を示す斜視説明図である。図１２に示すように、２個のティース対３９（図１１参照）を接続用ティース３８が略平行になるように並置した状態で、隣接するティース３７の対向面（側面）同士を対接続用ティース４１でそれぞれ接続することにより、２個のティース対３９を一体的に組み合わせたティース対組４２を形成している。
ティース対組４２には、対接続用ティース４１の周囲にコイル巻線を巻回して（図１０、矢印参照）コイル４３が装着されている。
【００２９】
このように、この発明によれば、ロータと、コイルが装着された複数個のティースを円周状に配置したステータを有する回転電機は、ティース配置方向に沿って配置された第１接続用ティースにより、隣接するティースの間が接続されているので、隣接するティースの間にある無駄な空間（デッドスペース）を有効利用することができる。
なお、上記実施の形態において、回転電機は、ラジアルギャップ型１ステータ２ロータ構成に限るものではなく、ラジアルギャップ型の２ステータ１ロータ構成或いは１ステータ１ロータ構成でも良く、また、アキシャルギャップ型の１ステータ２ロータ構成及び１ステータ１ロータ構成に限るものではなく、アキシャルギャップ型の２ステータ１ロータ構成でも良い。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】この発明の一実施の形態に係る回転電機のステータの斜視図である。
【図２】図１のティース組を形成するティース対組の斜視説明図である。
【図３】図２のティース対組を形成するティース対の斜視説明図である。
【図４】図２のティース対組にコイルを形成した状態の斜視説明図である。
【図５】図４のティース組に発生する磁束について説明するティース組の断面説明図である。
【図６】磁束のループが形成されるのを防ぐ他の手段を講じたティース組の斜視図である。
【図７】この発明に係る他のティース組の斜視説明図である。
【図８】図７のティース組を形成するティース対組の斜視説明図である。
【図９】図１のティースをアキシャルギャップ型モータ用に変更した場合の一例を示す斜視説明図である。
【図１０】図９のティース対により形成したティース対組の一例を示す斜視説明図である。
【図１１】図１のティースをアキシャルギャップ型モータ用に変更した場合の他の例を示す斜視説明図である。
【図１２】図１１のティース対により形成したティース対組の一例を示す斜視説明図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０  ステータ
１１，３０，３７  ティース
１２，１９，２１  ティース組
１３，１４，２２，３３，３６，４０，４３  コイル
１５，２３，３５，４２  ティース対組
１６，３２，３９  ティース対
１７，２４，３１，３８  接続用ティース
１８，２５，３４，４１  対接続用ティース
２０  切込み
３０ａ，３７ａ  周方向ティース部
【図１】
2007202334.tif 000003
【図２】
2007202334.tif 000004
【図３】
2007202334.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2007202334.tif 000009
【図８】
2007202334.tif 000010
【図９】
2007202334.tif 000011
【図１０】
2007202334.tif 000012
【図１１】
2007202334.tif 000013
【図１２】
2007202334.tif 000014