(57)【要約】【課題】占積率を向上することができるアキシャルギャップ型モータ、このモータの構成部材に適したステータコア及びステータを提供する。【解決手段】ステータコア10は、円環状のヨーク部11と、ヨーク部11の一面に突設される複数の柱状のティース12とを具える。各ティース12の外周には、巻線Wを巻回してなるコイルCが配置されてステータを構成する。ヨーク部11の一面は、周縁11eから各ティース12のエンド面12eに至って切り欠かれ、この切欠き箇所をコイルCに繋がる巻線の端部Weの配置溝14とする。巻線を多層に整列巻きしてコイルを形成する場合、配置溝14に巻線の端部Weを配置することで、端部Weが各層をつくる巻線と接触してターン数が低減することを防止でき、占積率を高められる。【選択図】図1
2009044829.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻線からなるコイルが配置されるアキシャルギャップ型モータ用のステータコアであって、
このコアは、前記コイルをつくる巻線の端部が配置される配置溝を具えることを特徴とするステータコア。
【請求項２】
前記コアは、コイルが搭載されるヨーク部を具えており、
前記配置溝は、前記ヨーク部に設けられていることを特徴とする請求項1に記載のステータコア。
【請求項３】
前記コアは、ヨーク部に繋がり、外周にコイルが配置されるティースを具えることを特徴とする請求項1又は2に記載のステータコア。
【請求項４】
前記ティースは、ヨーク部との連結側と反対側の端部から突出する鍔部を具えており、
前記配置溝は、鍔部に設けられていることを特徴とする請求項3に記載のステータコア。
【請求項５】
前記配置溝の底面は、ティース側に向かって高くなる傾斜面であることを特徴とする請求項3又は4に記載のステータコア。
【請求項６】
前記配置溝は、コアの径方向内周側、又は径方向外周側に設けられていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のステータコア。
【請求項７】
請求項1〜6のいずれか1項に記載のステータコアと、このコアに挿通されるモータの回転軸に対して放射状にコア上に配置された複数のコイルとを具えることを特徴とするアキシャルギャップ型モータ用ステータ。
【請求項８】
請求項7に記載のステータと、このステータと共通するモータの回転軸が挿通されるロータとを具えることを特徴とするアキシャルギャップ型モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アキシャルギャップ型モータ、及びアキシャルギャップ型モータの構成部材に利用されるステータコア並びにステータに関するものである。特に、占積率を向上することができるアキシャルギャップ型モータ用のステータコアに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
アキシャルギャップ型モータ用のステータコアとして、例えば、巻線を巻回してなるコイルを挿入する孔や溝を複数具える円環状のステータコア(特許文献1図2,5参照)や、コイルが配置されるティースが円環状のコア本体に突設されたステータコア(特許文献2図3,7参照)がある。また、コイルの内側に配置されるティース部分を有していない空心型のステータコアがある。
【０００３】
ステータコアに配置されるコイルは、コイルをつくるターンに繋がる巻線の端部にバスバー部材といった電力供給部材が接続されて電力が供給される。この巻線の端部は、上記電力供給部材との接合部分であり、通常、コイルのターン数(巻き数)に含まない。
【０００４】
【特許文献１】特開2005-237086号公報
【特許文献２】特開2005-348472号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
占積率を高めることで、モータの出力や効率を向上したり、小型化に寄与することができる。従って、占積率は高い方が望ましい。占積率を高めるには、ターン数を多くすることが効果的である。例えば、巻線を多層に整列巻きすると、ターン数を増加し易い。しかし、従来のアキシャルギャップ型モータ用のステータコアでは、占積率の向上に限界がある。
【０００６】
図5は、巻線を多層に整列巻きしてなるコイルを四角柱状体に配置した状態を模式的に示す図であり、(I)は、斜視図、(II)は、ターン数を説明する説明図である。以下、図面において同一符号は同一物を示す。図5(II)において巻線W中の数字(n-m)は、層数とターン数(第n層の第mターン)を示す。例えば、図5に示すような四角柱状体100に、巻線Wを整列巻きしたコイルが配置された状態を考える。このとき、第1層(最内層)の第1ターンをつくる巻線W1-1に連なる巻線の端部Weを、図5(I)に示すように巻線W1-1と同一平面上に位置させると、巻線の端部Weが各層をつくる巻線と接触して(干渉して)、ターン数が少なくなる。
【０００７】
図5に示すように四角柱状体100の一方の側面100s1の延長面に沿って巻線の端部Weを配置し、一方の側面100s1から背面、他方の側面100s2を経て正面100fに巻線Wを巻回して、1ターンとする。そして、他方の側面100s2に配された第1層の第3ターンをつくる巻線W1-3を正面100fで折り返し(図5(II)において一点鎖線は折り返し状態を示す)、一方の側面100s1に配された巻線W1-2,W1-3間の上に巻線(この巻線が第2層の第1ターンをつくる巻線W2-1の始まりになる)を積む、というように多層に整列巻きする。すると、他方の側面100s2側に配された第2層の第1ターンをつくる巻線W2-1を折り返し、一方の側面100s1に配された巻線W1-1,W1-2間の上に積もうとすると、折り返した巻線は、端部Weに接触して積めない。第2層以降の巻線についても同様に、折り返した巻線が巻線の端部Weと接触することがある。そのため、巻線の端部Weと各層をつくる巻線とが接触しないように、各層をつくる巻線を巻線の端部Weから回避して巻回せざるを得ない。すると、図5(II)に示す第2層の第2ターンをつくる巻線部分(図5(II)に一点鎖線円で示す部分)は、巻線が配置されないデッドスペースとなる。このように従来のステータコアは、巻線の端部に大きなデッドスペースが生じ、このデッドスペースによりターン数が制限されることから、占積率の向上に限界がある。
【０００８】
そこで、本発明の目的の一つは、占積率を向上することができるアキシャルギャップ型モータ用のステータコアを提供することにある。また、本発明の他の目的は、このステータコアを具えるアキシャルギャップ型モータ用のステータを提供することにある。更に、本発明の別の目的は、上記ステータを具えるアキシャルギャップ型モータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、巻線の端部を配置する箇所をステータコアに設けることで上記目的を達成する。具体的には、本発明は、巻線からなるコイルが配置されるアキシャルギャップ型モータ用のステータコアであり、上記コイルをつくる巻線の端部が配置される配置溝を具えることを特徴とする。
【００１０】
本発明コアは、その一部を切り欠いてなる溝を具えており、この溝を巻線の端部の配置箇所とする。このような本発明コアに、巻線を多層に整列巻きしてなるコイルを配置する場合、このコイルを形成するにあたり、巻線の端部を、コイルをつくるターンに接触しないように同ターンから離した状態で巻線を巻回できる。具体的には、図4に示すように巻線の端部Weを第1層の第1ターンをつくる巻線W1-1から逃した状態(ここでは、一方の側面100s1の延長面上に存在しない状態)とすることで、巻線の端部Weと各層をつくる巻線Wとが接触せず、デッドスペースを低減してターン数を増加できる。例えば、図4に示す例では、他方の側面100s2側に配された第2層の第1ターンをつくる巻線W2-1を四角柱状体100の正面100fで折り返して、一方の側面100s1に配された巻線W1-1,W1-2間の上に積める。そのため、本発明コアは、ターン数が多いコイルを配置することができ、占積率を高められる。占積率を向上することで、従来のモータと同程度の性能を具えるモータに本発明コアを利用する場合、本発明コアは、より小型にできるため、コア材料の削減、軽量化、引いては低コスト化に寄与することができる。以下、本発明をより詳しく説明する。
【００１１】
本発明コアは、磁性材料から構成される磁性部材であり、巻線を巻回してなるコイルが配置されて、アキシャルギャップ型モータの構成部材、具体的にはステータに利用される。このコアは、コイルが搭載されるヨーク部を具える。このヨーク部は、コイルの搭載部材である他、例えば、上記コイルを励磁した際に生じた磁束の通路に利用される。ヨーク部は、中心部分に回転軸が挿通される挿通孔を有する環状体、代表的には円環状体が挙げられる。或いは、ヨーク部は、複数の分割片を組み合わせて一体の環状体となる構成が挙げられる。ヨーク部には、通常、複数のコイルが搭載される。
【００１２】
本発明コアは、ヨーク部に繋がり、外周にコイルが配置されるティースを具える構成とすることができる。ティースは、コイルの内側に配置されて磁束の通路として活用することができるため、ティースを有する本発明コアは、コイルからの磁束を有効に利用できる。ティースは、通常、複数設ける。
【００１３】
上記ティースとヨーク部とは、一体成形された構成でも、互いに分離可能であり、組み合わせることで一体となる構成でもよい。ティースとヨーク部とが一体成形された構成は、ティースが強固にヨーク部に固定されているため、例えば、ティースに直接巻線を巻回してコイルを形成することができる。このとき、ヨーク部は、上述したように分割片を組み合わせる構成であると、特に、各分割片がティースを一つずつ具える構成であると、巻線の巻回作業が行い易い。ティースとヨーク部とが分離可能な構成は、別途形成したコイルをティースに配置してからヨーク部にティースを装着することができるため、コイルの配置作業が行い易い。
【００１４】
ティースは、柱状体、特にコイルの内周形状に沿った外周形状を有する柱状体が挙げられる。また、ティースは、ヨーク部との連結側と反対側の端部から突出する鍔部を具えた構成とすることができる。鍔部を具えることで、出力を向上することができる他、コイルがティースから脱落することを防止できるといった効果が得られる。鍔部とティースの外周面とヨーク部とで囲まれる断面]状の空間は、コイルの収納部(スロット)に利用される。鍔部を有する場合、ティースとヨーク部とを分離可能な構成とすることで、ティースの外周にコイルを簡単に配置できる。ヨーク部と、鍔部を有するティースとが一体成形された構成である場合、上述のようにティースに直接巻線を巻回してコイルを形成するとよい。
【００１５】
そして、本発明コアは、巻線の端部を配置する配置溝を有することを最大の特徴とする。配置溝の具体的な形成箇所は、ヨーク部又は鍔部が挙げられる。また、配置溝は、コアの径方向内周側(回転軸側)、又は径方向外周側(ヨーク部の周縁側)に設けられていることが好ましい。ここで、本発明コアがティースを有する場合、ヨーク部において隣り合うティース間で挟まれる領域には、配置溝が形成されないことが好ましい。ヨーク部を磁路として利用する場合、上記隣り合うティース間で挟まれる領域において特にティースとヨーク部との境界近傍は、磁気が集中し易い。従って、この部分に配置溝を設けるためにヨーク部を切り欠くと、この部分の磁路面積が低減する。これに対し、コアの径方向内周側、外周側の領域は、比較的磁気が集中し難いため、配置溝を設けても、磁路面積を低減し難い。
【００１６】
ここで、複数のコイルに3相交流を流す場合、相ごとに巻線の端部を結線する。ヨーク部又は鍔部において径方向内周側に配置溝を設けると、各コイルの巻線の端部が近接して配置されるため、結線のための巻線が短くて済み、巻線量を低減できる。一方、ヨーク部又は鍔部において径方向外周側に配置溝を設けると、各コイルの巻線が比較的離れて配置されるため、巻線の端部を取り回し易く、結線処理を容易に行える。
【００１７】
配置溝は、巻線の端部が配置できれば特に形状は問わない。但し、巻線の端部に極端な曲げなどが加わると、結線処理のために巻線の端部を引き出し難くなったり、巻線を巻回する際に配置溝からティースに巻線を引き出し難くなったり、巻線表面を損傷したりする、などが考えられる。従って、配置溝は、巻線の端部を滑らかに配置できる形状であることが好ましい。例えば、配置溝の深さを段階的或いは連続的に変化させる、即ち、配置溝の底面を階段状にしたり傾斜させたりすることが挙げられる。具体的には、ヨーク部又は鍔部において、コイルをつくるターンのうち、最内側に配されるターンが配置される箇所に向かって溝の深さが浅くなるように底面を傾斜させる。本発明コアがティースを具える場合、配置溝の底面は、ティース側に向かって高くなる傾斜面とする。
【００１８】
或いは、配置溝の大きさを巻線の大きさ(例えば、直径)よりも十分に大きくすることが挙げられる。但し、配置溝を大きくし過ぎると、ヨーク部の磁路面積が低減して性能が低下する恐れがある。性能の低下が問題にならない範囲で配置溝を大きくすると、巻線に過度の曲げなどが加わり難い他、コア材料の削減、軽量化、低コスト化に効果がある。一方、配置溝の大きさを巻線の大きさや数に応じた大きさとすると、ヨーク部の磁路面積の低減を抑制することができる。
【００１９】
本発明コアは、例えば、鉄や鋼といった軟磁性材料などの磁性材料からなる板材を積層させた積層体、上記磁性材料の粉末や同粉末表面に絶縁被覆を形成した被覆粉末を用いた圧粉成形体、上記積層体と圧粉成形体とを組み合わせた組合物で構成することが挙げられる。特に、圧粉成形体は、複雑な形状であっても簡単に製造することができる上、磁気の方向性の自由度が大きい点で有利である。
【００２０】
上記構成を具える本発明コアは、アキシャルギャップ型モータを構成するステータに好適に利用できる。本発明ステータは、本発明コアに複数のコイルを配置することで得られる。具体的には、本発明コアに挿通されるモータの回転軸に対して放射状に複数のコイルをコア上に配置する。各コイルは、均等配置することが好ましい。また、コイルは、巻線を多層に整列巻きして形成すると、占積率を向上できて好ましい。
【００２１】
上記本発明ステータと、このステータと共通の回転軸が挿通されるロータとを具えることで、本発明アキシャルギャップ型モータが得られる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明アキシャルギャップ型モータ用のコアは、占積率を高めることができる。本発明ステータ及び本発明モータは、占積率が高いコイルを具えることができるため、従来のモータと同程度の性能を有する場合、より小型であり、省スペース化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
＜実施例1＞
《ステータコア》
図1は、巻線の端部を収納する配置溝を具えるアキシャルギャップ型モータ用のステータコアの一例を示し、(I)は、コアをモータの回転軸方向から見た上面図、(II)は、配置溝部分を拡大して示す部分斜視図、（III）は、(I)のコアにコイルを配置したときのA-A断面図である。ステータコア10は、円環状のヨーク部11と、ヨーク部11の一面(上面)に突設される複数の柱状のティース12とを具える磁性部材である。ティース12の外周には、巻線Wを巻回してなるコイルCが配置されて、ステータを構成する。コア10の特徴とするところは、コア10の一部にコイルCをつくる巻線の端部Weが配置される配置溝14を具える点にある。以下、各構成を詳細に説明する。
【００２４】
ヨーク部11は、中心部分にアキシャルギャップ型モータの回転軸(図示せず)が挿通される挿通孔13を具える円環状体であり、一面に複数のティース12が突設されている。この一面には、コイルCの端面が接するようにコイルCが搭載される(図1(III)参照)。各ティース12は、挿通孔13の中心から放射状にヨーク部11上に配置されている。各ティース12は、端面(図1(I)で見える面)が台形状の四角柱状体であり、台形状の端面の短辺側が回転軸側(ヨーク部11の内周側)、同長辺側がヨーク部11の周縁側(外周側)となるようにヨーク部11に均等に配置されている。より具体的には、台形状の端面の中心線が、ヨーク部11の径方向に平行するように各ティース12がヨーク部11に配置されている。これらヨーク部11及びティース12は、コイルCを支持する他、配置されたコイルCを励磁して生じた磁束の通路として利用される。
【００２５】
ヨーク部11とティース12とは一体成形された圧粉成形体である。圧粉成形体とすることで、円環状のヨーク部11から複数の柱状のティース12が突出したという複雑な立体形状のコア10を簡単に製造することができる。
【００２６】
ヨーク部11においてティース12を具える一面には、配置溝14が設けられている。配置溝14は、ティース12ごとに設けられている。即ち、配置溝14は、ティース12と同数存在し、各配置溝14は、対応する各ティース12よりもヨーク部11の径方向外周側に位置する。具体的には、ヨーク部11の一面において、ヨーク部の周縁11eと各ティース12間の領域の一部が、周縁11eからティース12の一面(ここではエンド面12eと呼ぶ)に至るように切り欠かれており、この切欠き箇所が配置溝14である。
【００２７】
この例に示す配置溝14は、ティースのエンド面12eの中心線Lcよりもティースの一方の側面12s1側寄りに、一方の開口部(外周側開口部14Oo)を具え、ティースの他方の側面12s2近傍に、他方の開口部(ティース側開口部140t)を具える。即ち、両開口部140o,140tがヨーク部11の周方向にずれた位置に設けられている。配置溝14は、外周側開口部140oからティースのエンド面12eに向かって配置されている第一の直線状部分14l1と、ヨーク部11とティースのエンド面12eとの境界近傍に沿って、この近傍に配置されている第二の直線状部分14l2とが滑らかに接続された屈曲形状である。第一の直線状部分14l1は、ヨーク部14の径方向に、かつティースのエンド面12eに非直交に交差するように配される。もちろん、第一の直線状部分14l1をヨーク部14の径方向に沿って、特に、ティースのエンド面12eに直交するように配置してもよいが、この場合、コイルCをつくる第1層の第1ターンの巻線W1-1の始まり部分が配置されるティースの側面12s2に向かって、巻線の端部Weを直角に近い角度で曲げることになる。これに対し、上述の非直交配置では、巻線の端部Weに過度な曲げを加え難くすることができる。
【００２８】
配置溝14は、外周側開口部140oとティース側開口部140tとの間で深さdを異ならせている。具体的には、配置溝の底面141を、図1(II)に示すように周縁11eからティース側に向かって高くなる傾斜面としている。即ち、底面141は、外周側開口部140oからティース側開口部140tに向かって連続的に高くなっている。このような傾斜をつけることで、配置溝14に配置された巻線の端部Weに過剰な曲げなどが加わったり、曲げなどが加わることで巻線表面を損傷するなどの恐れを低減できる。
【００２９】
また、配置溝14の深さdを調整することで、占積率を高められる。配置溝14に配される巻線の端部Weの上には、コイルCをつくるターンが積層される。従って、配置溝14に配された巻線の端部Weの露出量が多いと、この上に効率よくターンを積めず、ターン数が少なくなる。そのため、配置溝14からの巻線の端部Weの露出量がターン数の減少に影響しない範囲になるように深さdを調整する。
【００３０】
この例では、外周側開口部140o近傍の深さdは、巻線の線径(断面積)に若干の余裕度を加味した大きさ、即ち、巻線の端部Weを配置溝14に配置した際、溝14から巻線が突出しない大きさとしている。そして、上述のように底面141を傾斜させて、ティース側開口部140tに向かって徐々に深さdを小さくし(浅くし)、同開口部140t近傍では、巻線の端部Weが概ね露出して、第1層の第1ターンをつくる巻線W1-1に滑らかに繋がる。開口部140t近傍は、ヨーク部11の一面と概ね面一にしている。深さdが大き過ぎると、ティース側開口部近傍で巻線を直角に近い角度で立ち上げることで、巻線に過度の曲げが加わる恐れがある。このように配置溝14の形状と深さdとを工夫することで、溝14に配置されて巻線の端部Weに加えられる曲げ、具体的には、溝14の深さ方向(モータの回転軸方向)の曲げ、及び水平方向(回転軸方向に直交する方向)の曲げを緩和することができる。
【００３１】
配置溝14の幅w1は外周側開口部140oからティース側開口部140tの全域に亘って概ね等しくしており、巻線の線径よりも若干大きくして、巻線の端部Wを配置し易くしている。
【００３２】
上記配置溝14を具えるコア10は、図1(III)に示すようにコイルCに繋がる巻線の端部Weを配置溝14に逃した状態でコイルCを配置することができる。従って、コア10は、巻線の端部をヨーク部の一面上に配置する場合と比較して、ターン数の多いコイルを配置することができる。具体的には、先に説明したように図5に示す配置溝を有していないコアにおいて、ヨーク部の一面に巻線の端部を配置すると、巻線の端部Weが邪魔で巻線を効率よく積めず、この端部We近傍に大きなデッドスペースができてターン数が減る。これに対し、コア10は、巻線の端部Weに係らず、巻線を効率よく積めるため、大きなデッドスペースができ難く、ターン数を多くすることができる。従って、コア10は、図1(III)に示すように巻線Wを多層に整列巻きしてなるコイルCであって、ターン数が多いものを配置することができる。このようなコア10をアキシャルギャップ型モータのステータに利用することで、占積率の高いアキシャルギャップ型モータが得られる。また、コア10はコイルの占積率を高められるため、従来のモータと同程度の性能のモータを作製する場合、コア10を用いることで、より小型にすることができる。
【００３３】
コイルCをコア10に配置するには、コイルCを別途形成しておき、ティース12の外周に挿通させると共に、巻線の端部Weを配置溝14に配置させることが挙げられる。コア10は、配置溝の底面141が傾斜していることから、巻線の端部Weをコア10の外部に滑らかに引き出し易く、コア10の外部で結線処理を行い易い。或いは、ティース12に直接巻線Wを巻回してコイルCを形成することができる。このとき、配置溝14は、巻線Wの導入溝とする。上述のように配置溝の底面141が傾斜していることから、巻線の端部Weをティース12に滑らかに導き出せる。
【００３４】
コア10と巻線Wとをより確実に絶縁するために、コア10において巻線Wとの接触箇所(ヨーク部11の一面、及びティースのエンド面12e及びその対向面、側面12s1,12s2)にインシュレータ(図示せず)を配置することができる。
【００３５】
インシュレータは、PPS(Poly  Phenylene  Sulfide)、LCP(Liquid  Crystal  Polymer)などの樹脂といった絶縁材料で構成する。上記樹脂にガラス(二酸化珪素)、アルミナ(酸化アルミニウム)、酸化チタンなどの無機充填剤を添加させると、放熱性に優れたインシュレータとすることができる。インシュレータの具体的な構成は、ティース12の外周を覆う筒状部と、筒状部の各周縁から突出するフランジ部を具える縦断面が]状のものが挙げられる。一方のフランジ部は、ヨーク部11の一面に接するように配置する。断面]状のインシュレータがつくる空間は、コイルCの収納部(スロット)となる。このようなインシュレータは、筒状部をティース12に挿通することで、コア10に配置することができる。或いは、分割片を組み合わせて一体となる構成のインシュレータとしてもよい。
【００３６】
〔変形例1〕
コア10は、ヨーク部11が一体の円環状体である構成としたが、ヨーク部が複数の分割片を組み合わせて一体となる構成とすることができる。具体的には、複数の円弧状片を組み合わせて円環状のヨーク部を構成する。各円弧状片はそれぞれ、ティースを一つずつ有するように分割されていることが好ましい。ヨーク部が分割可能であることで、例えば、ティースに直接巻線を巻回してコイルを形成する場合、ヨーク部を一体に組み立てる前にコイルを形成できるため、隣り合うティースが邪魔にならず、コイルを形成し易い。分割片同士の結合は、例えば、互いに係合する係合部を設けておいて行う。
【００３７】
〔変形例2〕
コア10は、ヨーク部11とティース12とが一体成形された構成としたが、図2に示すコア20のように、ヨーク部21とティース22とが分離可能な構成とすることができる。両者を一体にするには、ヨーク部21とティース22とに互いに係合する係合部を設けたり、ボルトなどの締結部材や接着剤を用いることが挙げられる。図2に示すコア20は、係合部を具える例であり、ティース22に凸部22cを具え、ヨーク部21に凸部22cが嵌合する凹部を具え、ヨーク部21の凹部にティースの凸部22cを嵌め込み、接着剤で接合することで結合する構成である。係合部は、上述のように一方に凸部、他方に凹部を設ける構成の他、一方にスライド溝、他方にこの溝をスライド可能な突条を設けて、突条を溝に嵌合することで結合する構成が挙げられる。上記ヨーク部21とティース22の結合は、接着剤を用いず、押圧することで行ってもよい。
【００３８】
コア20は、ヨーク部21とティース22とが分離可能であることで、コイルをティース22の外周に容易に配置できる。例えば、ヨーク部に一体のティースに別途用意したコイルを挿入する場合、ヨーク部の内周側ほど隣り合うティース間の幅が狭いため、コイルの大きさによっては、コイルを配置し難いことが考えられる。これに対して、コア20のようにヨーク部21からティース22が分離可能であれば、別途形成したコイルをティース22に配置する際、ヨーク部21にティース22を固定する前にコイルをティース22に挿入することで、コイルをティース22の外周に容易に配置できる。なお、ヨーク部とティースとが分離可能な構成の場合も、実施例1と同様にティースをヨーク部に装着してから、コイルをティースに挿通配置させてもよい(但し、ティースは鍔部(後述)を有してないものとする)。
【００３９】
〔変形例3〕
コア10は、配置溝14の幅w1をヨーク部11の周縁側からティース12に至る全域に亘って巻線の線径と同程度としたが、図2に示すコア20のように、配置溝24の幅w2を巻線の大きさよりも広くすることができる。図2に示すコア20では、配置溝24の幅w2を溝24の全域で均一とせず異ならせている。具体的には、配置溝24は、周縁21e側の幅(外周側開口部の幅)をティース22の幅と同程度とし、ティース22側の幅がティース22の幅よりも少し小さくなるように、周縁21e側からティース22に向かうにつれて幅w2が狭くなる形状(底面241が台形状)である。このように配置溝24の幅を広くすることで、巻線に過度の曲げを与えることなく、巻線を溝24に配置させることができる。また、巻線の配置も容易である。更に、溝を大きくした分だけコア材料を削減できるため、軽量にすることができる上、コストも削減できる。ここでは、配置溝24の形状を台形状としているが、台形を含む矩形状といった直線的な形状ではなく、曲線的な形状とすることもできる。加えて、この例では、ティース22とヨーク部21とが分離可能な構成であるが、配置溝24のティース側の幅をティース22の幅よりも狭いテーパ状とすることで、ティース22が周縁側に滑ってヨーク部21から抜けることを防止できる。
【００４０】
〔変形例4〕
コア10は、ティース12が四角柱状体である構成を説明した。図2に示すコア20のように、ティース22は、ヨーク部21との連結側と反対側の端部から突出する鍔部25を具える構成としてもよい。鍔部25を具えることで、コア20をモータに利用した場合、出力を向上することができる。また、コイルがティース22から抜け落ち難い。鍔部25は、図2に示すようにティース22の全周に亘って設けてもよいし、ティースの一部にのみ設けてもよい。
【００４１】
鍔部を有するティースとヨーク部とが一体成形されている場合、コイルは、ティースに直接巻線を巻回することで形成できる。コア20のように、鍔部25を有するティース22とヨーク部21とが分離可能な構成である場合、ティース22をヨーク部21に装着して、上記と同様にティース22に直接巻線を巻回してコイルを形成してもよいし、ティース22をヨーク部21に装着する前に別途形成したコイルをティース22に挿入配置してもよい。
【００４２】
〔変形例5〕
コア20のように鍔部25を有するティース22とする場合、配置溝を鍔部に設けてもよい。鍔部に配置溝を設けることで、ヨーク部に配置溝を設けることによる磁路面積の減少が無いため、このコアは、ヨーク部の磁路面積を十分に確保することができる。鍔部に設ける配置溝は、上述したコア10の配置溝14と同様の構成が適用できる。
【００４３】
なお、配置溝をヨーク部と鍔部との双方に設けて、いずれの配置溝を利用するかを任意に選択できるようにしてもよい。
【００４４】
〔変形例6〕
コア10は、ティース12よりも外周側に配置溝14を設ける構成を説明したが、配置溝は、ヨーク部においてティースよりも径方向内周側に設けてもよい。具体的には、ヨーク部の一面において、ヨーク部の回転軸の挿通孔近傍と各ティースのエンド面に対向する対向面間の領域の一部を、挿通孔近傍からティースの対向面に至るように切り欠き、この切欠き箇所を配置溝とする。
【００４５】
配置溝をヨーク部の径方向内周側に設けることで、各配置溝に配置される巻線の端部が近接して存在するため、結線のための巻線量を低減できる。例えば、回転軸の挿通孔に配置溝の開口部を設けておき、ヨーク部上で結線を行って、結線された巻線を上記開口部からヨーク部の外部に出し、回転軸の回転を阻害しないように配置する。或いは、配置溝の底面において回転軸側近傍に、表裏に貫通する孔を設け、巻線の端部をヨーク部の裏面側に引き出せるようにする。この孔に巻線の端部を挿通してヨーク部の裏面側に巻線を引き出すことで、結線処理を裏面側で行えると共に、結線された巻線を裏面に配置させることができる。この場合、結線部分などにより、回転軸の回転を阻害する恐れが実質的にない。
【００４６】
なお、配置溝をヨーク部の径方向外周側と内周側との双方に設けて、いずれの配置溝を利用するか任意に選択できるようにしてもよい。
【００４７】
《ステータ》
上記コア10,20の各ティース12,22にそれぞれコイルCを配置することで、図3に示すようなアキシャルギャップ型モータ用のステータ30を構築することができる。
【００４８】
コイルCをつくる巻線は、断面円形状の金属導体と、導体の外周に絶縁被覆を具える丸線を用いている(図1(III)参照)。その他、巻線は、導体と絶縁被覆とを具える種々の形状、例えば、断面矩形状、断面六角形状のものなどが利用できる。図1(III)では、1度に巻回する巻線数を1本としたが、巻線数を2本以上としてもよい。
【００４９】
コイルCをティース12の外周に配置すると共に、配置溝(図1参照)に巻線の端部を配置してコア10の外部に引き出す。引き出した巻線の端部は、ヨーク部11上、或いはヨーク部11の外周側で適宜結線処理を行う。
【００５０】
《アキシャルギャップ型モータ》
図3に示すように、上記ステータ30と、別途用意したロータ31とに共通の回転軸Amを挿通配置することで、ステータ30とロータ31間に回転軸Am方向の隙間(ギャップ)を有するアキシャルギャップ型モータを構築することができる。
【００５１】
ロータ31は、上記ステータ30と同程度の外径を有する円環状体であって、中央部分に回転軸Amが挿入固定される挿通孔33を有するものが挙げられる。ロータ31においてステータ30と対向する面には、磁石32を配置する。磁石32は、例えば、永久磁石や電磁石が利用できる。
【００５２】
＜実施例2＞
上記実施例1では、ティース12を具える構成としたが、ティースを有していない空心型の構造とすることができる。空心型の構造のコアとする場合、コイルの外形に沿った位置決め溝をヨーク部に設けると、コイルの位置決めを行い易い。このとき、位置決め溝に連なるように配置溝を設けるとよい。また、このコアに配置するコイルは、別途形成しておいたものを用いる。そして、コイルをヨーク部に配置した後、樹脂などでコイルとヨーク部とを固めると、コイルを安定した位置に固定することができる。
【００５３】
なお、上述した実施形態は、本発明の要旨を逸脱することなく、適宜変更することが可能であり、上述した構成に限定されるものではない。例えば、圧粉成形体に代えて、磁性材料からなる板材の積層体でステータコアを形成することができる。また、ティース数を変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明アキシャルギャップ型モータ用のステータコア及びステータは、アキシャルギャップ型モータの構成部材に好適に利用することができる。このコアやステータを具える本発明アキシャルギャップ型モータは、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車などの設置スペースに制限があるモータに好適に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】配置溝を具えるアキシャルギャップ型モータ用のステータコアの一例を示し、(I)は、コアをモータの回転軸方向から見た上面図、(II)は、配置溝部分を拡大して示す部分斜視図、（III）は、(I)のコアにコイルを配置して切断したA-A断面図である。
【図２】ヨーク部とティースとが分離可能なアキシャルギャップ型モータ用のステータコアの一例を示す斜視図である。
【図３】アキシャルギャップ型モータ用のステータを具えるアキシャルギャップ型モータの部分断面図である。
【図４】巻線の端部を逃した状態で巻線を多層に整列巻きしてなるコイルを四角柱状体に配置した状態を説明する説明図である。
【図５】巻線を多層に整列巻きしてなるコイルを四角柱状体に配置した状態を模式的に示す図であり、(I)は、斜視図、(II)は、ターン数を説明する説明図である。
【符号の説明】
【００５６】
10,20  ステータコア  11,21  ヨーク部  11e,21e  周縁  12,22  ティース
12e  エンド面  12s1,12s2  側面  13  挿通孔  14,24  配置溝
14l1  第一の直線状部分  14l2  第二の直線状部分  140o  外周側開口部
140t  ティース側開口部  141,241  底面  22c  凸部  25  鍔部
30  ステータ  31  ロータ  32  磁石  33  挿通孔
100  四角柱状体  100s1,100s2  側面  100f  正面
C  コイル  W  巻線  We  巻線の端部  Lc  中心線  Am  回転軸
【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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