(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
分割ステータの内外にそれぞれ永久磁石を備えたアウターロータとインナーロータとを配置し、前記分割ステータ間の前記ロータ付近それぞれにエアギャップを設けたモータにおいて、
前記インナーロータ側のエアギャップにその周方向の幅が、前記ロータから径方向に離れた位置にて小なる部分を形成し、
前記ギャップ幅が小なる部分を持たないエアギャップの幅を前記ギャップ幅が小なる部分のエアギャップ幅より広く形成したことを特徴とする同軸多重ロータモータのステータ構造。
【請求項２】
前記インナーロータ側のエアギャップにおいて、前記インナーロータ付近のギャップ幅が小なる部分を、前記インナーロータ側のエアギャップ内にてアウターロータ側に形成した請求項１に記載の同軸多重ロータモータのステータ構造。
【請求項３】
前記エアギャップの周方向の幅を径方向に沿って少なくとも二段階に変化させた請求項１または２に記載の同軸多重ロータモータのステータ構造。
【請求項４】
前記エアギャップの周方向の幅を前記ロータ付近で最も広く、径方向に沿って連続して狭くした請求項１または２に記載の同軸多重ロータモータのステータ構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、同軸多重ロータモータのステータ構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の同軸多重ロータモータとして、図９に示したようなものがある。モータ１は周方向に均等に分割されたステータ２と、その外周側にアウターロータ４、内周側にインナーロータ６が設置されたものがある。２つのロータ４，６にはそれぞれ周方向に均等に永久磁石３、５が埋め込まれ、ステータ２にはステータコイルが巻きつけられている。ステータとステータの間は接触しておらず、インナーロータ６側からアウターロータ４側へ、インナー側エアギャップ９、ステータコイルの巻き付け部８、アウター側エアギャップ７という隙間が構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとしている問題点】
しかしながら、このような構成では、エアギャップ７，９の周方向の幅が狭いためロータ４，６のもれ磁束が発生するという問題が生じる。また、エアギャップ７，９を広くすると、主磁束の通路としての役割を果さないという問題がある。一つのステータ２に対向した２つのロータ４，６に対し、２つのエアギャップ７，９を必要とし、一つのエアギャップは対向するロータのもれ磁束を防ぎ、且つもう一方の対向するロータの主磁束通路となるため、もれ磁束を減少させ、且つ、主磁束を確保する設計が困難である。
【０００４】
本発明は、ステータ２のエアギャップ形状を変更することで、インナーロータもれ磁束、アウターロータもれ磁束、ステータコイルのもれ磁束の３つを減少させ、且つトルク向上に寄与できる主磁路を確保することを目的とする。
【０００５】
【問題点を解決するための手段】
第１の発明は、分割ステータの内外にそれぞれ永久磁石を備えたアウターロータとインナーロータとを配置し、前記分割ステータ間の前記ロータ付近それぞれにエアギャップを設けたモータにおいて、前記インナーロータ側のエアギャップにその周方向の幅が、前記ロータから径方向に離れた位置にて小なる部分を形成し、前記ギャップ幅が小なる部分を持たないエアギャップの幅を前記ギャップ幅が小なる部分のエアギャップ幅より広く形成した。
【０００７】
第２の発明は、第１の発明において、前記インナーロータ側の前記エアギャップにおいて、前記インナーロータ付近の周方向の幅より狭い幅を、前記インナーロータ側の前記エアギャップ内の前記アウターロータ側に形成した。
【０００８】
第３の発明は、第１または２の発明において、前記エアギャップの周方向の幅を径方向に沿って少なくとも２段にした。
【０００９】
第４の発明は、第１または２の発明において、前記エアギャップの周方向の幅を前記ロータ付近で最も広く、径方向に沿って連続して狭くした。
【００１０】
第１の発明によれば、エアギャップ内におけるロータ付近の周方向の幅が狭くない部分により、エアギャップ付近に設置されているロータのもれ磁束を抑制することができ、且つ、ロータより離れた部分に幅の狭い部分を設けることにより、エアギャップ付近に設置されているロータと反対側のロータの主磁束の磁路を確保することができる。さらに、狭い幅を持たない方のエアギャップ付近に設置されたロータのもれ磁束を防ぐことができる。また、どちらかのエアギャップを広く形成することで、ステータ周囲の磁路は広くしたエアギャップを通ることができないので、ステータコイルのもれ磁束を防ぐことができる。
【００１２】
第２の発明によれば、インナーロータ側のエアギャップの幅を狭くすることで、インナーロータ側のもれ磁束は、インナーロータ付近の幅が狭くない部分により防ぐことができ、インナーロータの主磁束はアウターロータ内を通ることで磁路を確保できる。また、アウターロータの主磁束は、インナーロータ側のエアギャップの幅が狭い部分を磁路として確保できる。
【００１３】
第３の発明によれば、エアギャップを二段以上にすることで、第１の発明と同様な効果を得ることができる。
【００１４】
第４の発明によれば、エアギャップの周方向の幅をステータ内部に向かって連続的に狭くすることで、第１の発明と同様な効果を得ることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１に第１の実施形態の構造図を示す。モータ１は、その横断面は円形状で、その中心線に沿って周方向に１２等分割したステータ２と、その外側に設置され、８極の永久磁石３を周方向に等間隔に埋め込んだ円筒状のアウターロータ４と、ステータ２の内側に設置され、４極の永久磁石５を周方向に等間隔に埋め込んだ円柱状のインナーロータ６から構成する。ステータ２は周方向に等間隔に設置され、各々分割されたステータ２とステータ２の間には、ステータコイルを巻きつけるためのステータコイル巻き付け部８を設ける。隣り合うステータ２は互いに接触せず、その隙間には、アウターロータ４側からインナーロータ６側に向かって、アウター側エアギャップ７、ステータコイル巻き付け部８、インナー側エアギャップ９を設け、インナー側エアギャップ９を径方向に沿って周方向の幅が違う第一ギャップ部９Ａと第二ギャップ部９Ｂの二段により構成する。ここで、インナーロータ６に近い側の第二ギャップ部９Ｂの周方向の幅は第一ギャップ部９Ａの周方向の幅より広くする。また、アウター側エアギャップ７の幅は少なくとも第一ギャップ部９Ａよりも広くとる。
【００１６】
このように、インナーロータ６に近い第二ギャップ部９Ｂの周方向の幅を第一ギャップ部９Ａより広くすることで磁場抵抗が上がるので、図３の破線で示したインナーロータ６のもれ磁束を抑制することができる。
【００１７】
さらに、第１ギャップ９Ａを周方向に狭くすることで、図３の実線で示したアウターロータ４の主磁束を通す磁路を確保することができる。また、アウター側エアギャップ７の幅を周方向に広くとることにより、アウター側エアギャップ７の磁気抵抗が上がるので、図２の破線で示したアウターロータ４のもれ磁束を抑制することができる。この時、インナーロータ６の主磁束は図２の実線のようにアウターロータ４内を通過することができる。また、アウター側エアギャップ７の幅を広くとることで磁気抵抗が上がり、ステータコイルによるもれ磁束を抑えることができる。
【００１８】
このようにエアギャップ７，９を構成することで、インナーロータ６とアウターロータ４の主磁束の経路を確保しつつ、各ロータ４，６のもれ磁束を抑制することができる。
【００１９】
図４に第２の実施形態の構造図を示す。第２の実施形態は、第１の実施形態において、アウター側エアギャップ７を二段、すなわち、第一ギャップ部７Ａ、第二ギャップ部７Ｂとし、インナー側エアギャップ９を一段とした。
【００２０】
インナー側エアギャップ９を周方向に広くとり、インナーロータ６のもれ磁束を防ぎ、アウターロータ４に近い第二ギャップ部７Ｂを周方向に広くとりアウターロータ４のもれ磁束を抑制し、第一ギャップ部７Ａを周方向に狭くとりインナーロータ６の主磁束の通り道とした。このような、構造にすると、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００２１】
第３の実施形態の構造図を図５に示す。第３の実施形態は第１の実施形態において、インナー側エアギャップ９をインナーロータ６側では広く、アウターロータ４側に向かうにつれ徐々に狭い斜面部９Ｃにより形成する。これにより、インナー側エアギャップ９のインナーロータ６側の広がりによりインナーロータ６のもれ磁束を抑制することができ、且つアウターロータ４の主磁束はインナー側エアギャップ９の最もステータコイル巻き付け部８に近い部分を通るので、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００２２】
第４の実施形態の構造図を図６に示す。第４の実施形態は、第２の実施形態において、アウター側エアギャップ７をアウターロータ４側では広くインナーロータ６側の向かうにつれて徐々に狭い斜面部７Ｃにより形成する。これにより、アウター側エアギャップ７のアウターロータ４側の広がりよりアウターロータ４のもれ磁束を抑制することができ、且つインナーロータ６の主磁束はアウター側エアギャップ７の最もステータコイル巻き付け部８に近い部分を通るので、第２の実施形態の条件を満たす場合には、第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００２３】
第５の実施形態の構造図を図７に示す。第５の実施形態は、第１の実施形態において、インナー側エアギャップ９を径に沿って三段、すなわち、アウターロータ４側から第一ギャップ部９Ｄ、第二ギャップ部９Ｅ、第三ギャップ部９Ｆとし、第一ギャップ部９Ｄ、第三ギャップ部９Ｆを広く、第二ギャップ部９Ｅを狭くした。このように形成することで、第一ギャップ部９Ｄの広がりによりステータコイルのもれ磁束を抑制することができ、第三ギャップ部９Ｆの広がりによりインナーロータ６のもれ磁束を抑制することができ、第二ギャップ部９Ｅがアウターロータ４の主磁束の通路となり、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００２４】
第６の実施形態の構造図を図８に示す。第６の実施形態は、第２の実施形態において、アウター側エアギャップ７を径に沿って三段、すなわち、第一ギャップ部７Ｄ、第二ギャップ部７Ｅ、第三ギャップ部７Ｆとし、第一ギャップ部７Ｄ、第三ギャップ部７Ｆを広く、第二ギャップ部７Ｅを狭くした。このように形成することで、第一ギャップ部７Ｄの広がりによりステータコイルのもれ磁束を抑制することができ、第三ギャップ部７Ｆの広がりによりアウターロータ４のもれ磁束を抑制することができ、第二ギャップ部７Ｅがインナーロータ６の主磁束の通路となり、第２の実施形態の条件を満たす場合には、第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００２５】
本実施形態においては、アウターロータ４側もしくはインナーロータ６側のどちらかしか、エアギャップの周方向の幅を変化させなかったが、このエアギャップの幅を変化させる設定は両方に適用しても良い。この意を含め、本発明は上記実施形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載した技術的思想の範囲以内で様々な変更が成し得ることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態の構成図である。
【図２】アウターロータのもれ磁束とインナーロータの主磁束である。
【図３】アウターロータの主磁束とインナーロータのもれ磁束である。
【図４】第２の実施形態の構造図である。
【図５】第３の実施形態の構造図である。
【図６】第４の実施形態の構造図である。
【図７】第５の実施形態の構造図である。
【図８】第６の実施形態の構造図である。
【図９】従来の同軸多重ロータモータの構造図である。
【符号の説明】
１    モータ
２    分割ステータ
３    アウターロータの永久磁石
４    アウターロータ
５    インナーロータの永久磁石
６    インナーロータ
７    アウターロータ側エアギャップ
７Ａ  第一ギャップ部
７Ｂ  第二ギャップ部
７Ｃ  斜面部
７Ｄ  第一ギャップ部
７Ｅ  第二ギャップ部
７Ｆ  第三ギャップ部
８    ステータコイル巻き付け部
９    インナー側エアギャップ
９Ａ  第一ギャップ部
９Ｂ  第二ギャップ部
９Ｃ  斜面部
９Ｄ  第一ギャップ部
９Ｅ  第二ギャップ部
９Ｆ  第三ギャップ部
【図１】
0003770112.tif 000002
【図２】
0003770112.tif 000003
【図３】
0003770112.tif 000004
【図４】
0003770112.tif 000005
【図５】
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【図６】
0003770112.tif 000007
【図７】
0003770112.tif 000008
【図８】
0003770112.tif 000009
【図９】
0003770112.tif 000010