(57)【要約】【課題】回転軸に固定のロータと、このロータに軸方向のギャップを持って対向配置されるステータとを備える本発明のアキシャルギャップモータを、コイルを巻回するための十分なスペースを周方向に確保でき、その上、中心孔の周囲にモータトルクの発生に寄与しないスペースを可及的に縮小できるように構成する。【解決手段】ステータ３１は、回転軸１が遊挿される中心孔３１を形成した円板状のヨーク３２と、ヨークのロータ２との対向面に設けられる、コイル３３が巻回されるティース部３４とを備える。ヨークの径方向内側で周方向に間隔を存して並設される複数個の内側ティース３４ａと径方向外側で周方向に間隔を存して並設される複数個の外側ティース３４ｂとでティース部を構成する、ロータの極数を基準とし、このロータの極数に対する外側ティースの数の比を１．５とし、内側ティースの数の比を１．１２５または０．７５に設定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸に固定のロータと、このロータに軸方向のギャップを持って対向配置されるステータとを備え、ステータは、回転軸が遊挿される中心孔を形成した円板状のヨークと、ヨークのロータとの対向面に設けられる、コイルが巻回されるティース部とを備えるアキシャルギャップモータにおいて、
ティース部が、ヨークの径方向内側で周方向に間隔を存して並設される複数個の内側ティースと、径方向外側で周方向に間隔を存して並設される複数個の外側ティースとで構成され、ロータの極数を基準とし、このロータの極数に対する外側ティースの数の比を１．５とし、内側ティースの数の比を１．１２５または０．７５に設定したことを特徴とするアキシャルギャップモータ。
【請求項２】
前記コイルは、各内側ティースと各外側ティースとに直列接続されることを特徴とする請求項１記載のアキシャルギャップモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転軸に固定のロータと、このロータに軸方向のギャップを持って対向配置されるステータとを備え、発生する磁束の向きを軸方向としたアキシャルギャップモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のアキシャルギャップモータは例えば特許文献１で知られている。この従来例のものにおいて、ステータは、回転軸が遊挿される中心孔を形成した円板状のヨークと、ヨークのロータとの対向面に周方向に間隔を存して並設される複数個のティース（ティース部）とを備え、各ティースには、三相の（励磁）コイルが夫々巻回されている。各ティースは、その面積を可及的に大きくするため、径方向内側から外側に向かって拡大する略扇形に形成され、ヨークに各ティースを配置したとき、互いに隣接する各ティースの間の間隔（幅）が径方向全長に亘って略均等になるようにしている。なお、ロータとしては、ロータフレームにステータ側の極性を交互にかえて複数のマグネットを周方向に並設したものが一般に用いられる。
【０００３】
ところで、コイルへの目標とする出力（電圧値、電流値）で所望のモータトルクを得るには、コイルの線径と巻数とを適切に設定することが求められるが、アキシャルギャップモータは、回転軸の軸方向に扁平な構造に特徴がある以上、コイルを巻回するためのスペースを軸方向に拡大することは好ましくない。一方、ヨークサイズを変えずに上記スペースを周方向に拡大するには、例えば各ティースの周方向の幅を小さくして隣接する各ティースの間の間隔を所定以上に拡大することが考えられる。
【０００４】
然し、上記従来例のように各ティースが略扇形の場合、各ティースの周方向の幅を小さくすると、ヨークの中心孔から各ティースの最内縁部までの径方向の間隔が拡がってしまい、中心孔の周囲に、ロータの各マグネットと対面する各ティースの部分がなく、モータトルクの発生に寄与しない大きなスペースができてしまうという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−２４２９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、以上の点に鑑み、コイルを巻回するための十分なスペースを周方向に確保でき、その上、中心孔の周囲にモータトルクの発生に寄与しないスペースを可及的に縮小できるようにしたアキシャルギャップモータを提供することをその課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、回転軸に固定のロータと、このロータに軸方向のギャップを持って対向配置されるステータとを備える本発明のアキシャルギャップモータにおいて、ステータは、回転軸が遊挿される中心孔を形成した円板状のヨークと、ヨークのロータとの対向面に設けられる、コイルが巻回されるティース部とを備え、ティース部が、ヨークの径方向内側で周方向に間隔を存して並設される複数個の内側ティースと、径方向外側で周方向に間隔を存して並設される複数個の外側ティースとで構成され、ロータの極数を基準とし、このロータの極数に対する外側ティースの数の比を１．５とし、内側ティースの数の比を１．１２５または０．７５に設定したことを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、各外側ティースの周方向の幅を小さくして隣接する各ティースの間の間隔を所定以上に拡大することでヨークサイズを変えずにコイルを巻回するためのスペースを周方向に拡大することができ、その上、中心孔の周囲に内側ティースが存することで、モータトルクの発生に寄与しないスペースを可及的に縮小することができる。なお、ロータの極数に対する内側ティースと外側ティースとの数の比が上記以外の場合、モータトルクを発生しないことが確認された。
【０００９】
本発明において、前記コイルは、各内側ティースと各外側ティースとに直列接続されることが好ましい。これによれば、接点や電源の追加を不要にでき、有利である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態のアキシャルギャップモータの構成を説明する断面図。
【図２】図１に示すアキシャルギャップモータのロータの平面図。
【図３】（ａ）は、図１に示すアキシャルギャップモータのステータの平面図、（ｂ）は、コイルの結線を説明する図。
【図４】（ａ）は、第２の実施形態のアキシャルギャップモータのステータの平面図、（ｂ）は、コイルの結線を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、所謂１ロータ２ステータ型に適用した場合を例に本発明のアキシャルギャップモータの実施形態を説明する。以下において、回転軸の軸方向を上下方向とし、図１を基準に「上」、「下」といった方向を示す用語を用いるものとする。
【００１２】
図１を参照して、ＧＭ１は第１実施形態のアキシャルギャップモータである。アキシャルギャップモータＧＭ１は、回転軸１に固定のロータ２と、このロータ２の上側または下側に上下方向のギャップＧを夫々持って対向配置されるステータ３１，３２とを備え、発生する磁束の向きを軸方向としたものである。
【００１３】
ロータ２は、図２に示すように、ロータフレーム２１を備え、ロータフレーム２１には、ステータ３１，３２側の極性を周方向に交互にかえて、夫々が同一の略扇形の輪郭を持つ複数のマグネット（永久磁石）２２が周方向に等間隔で組み込まれている（本実施形態では、極数が１６）。なお、ロータ２としては、公知のものが利用できるため、これ以上の詳細な説明を省略する。他方、ステータ３１，３２は同一の構造を持つため、上側に位置するステータ３１について説明すると、ステータ３１は回転軸１が遊挿される中心孔３１を形成した円板状のヨーク３２と、ヨーク３２のロータ２との対向面に設けられる、三相の（励磁）コイル３３が夫々巻回されるティース部３４とを備える。
【００１４】
ティース部３４は、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、ヨーク３２の径方向内側で周方向に等間隔で並設される複数個の内側ティース３４ａと、径方向外側で周方向に等間隔で並設される複数個の外側ティース３４ｂとに分けて構成されている。内側ティース３４ａと外側ティース３４ｂとは、径方向内側から外側に向かって拡大する略扇形に夫々形成されている。この場合、ロータ２の極数を基準とし、ロータ２の極数に対する外側ティース３４ｂの数の比が１．５、内側ティース３４ａの数の比が０．７５に夫々設定されている。そして、三相のコイル３３は、周方向にＵ相のコイル３３ａ、Ｖ相のコイル３３ｂ、Ｗ相のコイル３３ｃの順序を繰り返すように各内側ティース３４ａと各外側ティース３４ｂとに夫々巻回されている。
【００１５】
即ち、Ｕ相の電源Ｅ１に接続されるＵ相のコイル３３ａは、いずれかの内側ティース３４ａに先ず巻回され（Ｕ１）、次に、内側ティース３４ａの径方向外側に位置する外側ティース３４ｂに巻回され（Ｕ２）、次に、周方向に３個ずれた外側ティース３４ｂに巻回される（Ｕ３）。次いで、上記内側ティース３４ａから周方向に３個ずれた他の内側ティース３４ａに巻回され（Ｕ４）、次に、他の内側ティース３４ａの径方向外側に位置する外側ティース３４ｂに巻回され（Ｕ５）、次に、周方向に３個ずれた外側ティース３４ｂに巻回される（Ｕ６）。そして、上記他の内側ティース３４ａから周方向に３個ずれた更に他の内側ティース３４ａに巻回され（Ｕ７）、次に、内側ティース３４ａの径方向外側に位置する外側ティース３４ｂに巻回され（Ｕ８）、次に、周方向に３個ずれた外側ティース３４ｂに巻回される（Ｕ９）。最後に、上記更に他の内側ティース３４ａから周方向に３個ずれた更に他の内側ティース３４ａに巻回され（Ｕ１０）、次に、内側ティース３４ａの径方向外側に位置する外側ティース３４ｂに巻回され（Ｕ１１）、次に、周方向に３個ずれた外側ティース３４ｂに巻回される（Ｕ１２）。
【００１６】
上記と同様にして、Ｖ相の電源Ｅ２に接続されるＶ相のコイル３３ｂが、各内側ティース３４ａと各外側ティース３４ｂとに夫々巻回され（Ｖ１〜Ｖ１２）、また、Ｗ相の電源Ｅ３に接続されるＷ相のコイル３３ｃが、各内側ティース３４ａと各外側ティース３４ｂとに夫々巻回される（Ｗ１〜Ｗ１２）。なお、特に図示して説明しないが、内側ティース３３ａと外側ティース３３ｂとに直列接続するための結線は、例えばティース部３３が設けられたヨーク３２の面に設ければよい。
【００１７】
以上によれば、各外側ティース３４ｂの周方向の幅を大きくして隣接する各外側ティース３４ｂの間の間隔Ｄを所定以上に拡大することでヨーク３２サイズを変えずにコイル３３を巻回するためのスペースを周方向に拡大することができる。しかも、中心孔３１の周囲に内側ティース３３ａが存することで、モータトルクの発生に寄与しないスペースを可及的に縮小することができる。また、三相のコイル３３ａ〜３３ｃを各内側ティース３４ａと各外側ティース３４ｂとに夫々直列接続したため、接点や電源の追加を不要にでき、有利である。
【００１８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記のものに限定されるものではない。上記実施形態では、ロータ２の極数を１６とし、ロータ２の極数に対する内側ティース３４ａと外側ティース３４ｂとの数の比を上記の如く設定したものを例に説明したが、ロータ２の極数は上記に限定されるものではなく、ロータ２の極数に応じてステータ３１，３２の各層のコイル数が設定される。また、Ｕ相のコイル３３ａ、Ｖ相のコイル３３ｂ及びＷ相のコイル３３ｃが各内側ティース３４ａと各外側ティース３４ｂとに夫々巻回されたものをＵ相、Ｖ相及びＷ相の順に周方向に配置したものを例にしているが、配置はこれに限定されるものではない。
【００１９】
また、ロータ２の極数に対する外側ティース３４ｂの数の比を１．５にした場合において、モータトルクを効果的に発生させるためには、内側ティース３４ａの数の比を１．１２５に設定してもよい。この場合、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、Ｕ相のコイル３４ａが各内側ティース３４ａと各外側ティース３４ｂとに夫々巻回され（Ｕ１００〜Ｕ１１３）、Ｖ相のコイル３３ｂが、各内側ティース３４ａと各外側ティース３４ｂとに夫々巻回され（Ｖ１００〜Ｖ１１３）、また、Ｗ相の電源Ｅ３に接続されるＷ相のコイル３３ｃが各内側ティース３４ａと各外側ティース３４ｂとに夫々巻回される（Ｗ１００〜Ｗ１１３）ようにしておけばよい。
【符号の説明】
【００２０】
ＧＭ１，ＧＭ２…アキシャルギャップモータ、１…回転軸、２…ロータ、３１，３２…ステータ、３１…中心孔、３２…ヨーク、３３ａ,３３ｂ、３３ｃ…コイル、３４ａ…内側ティース（ティース部）、３４ｂ…外側ティース（ティース部）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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