【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アキシャルギャップ型電動機に係わり、より詳細には、固定子と回転子の永久磁石との配置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、アキシャルギャップ型電動機は、図８の側断面図に示すような構造である。図８（Ａ）と図８（Ｂ）との違いは回転軸を軸支する軸受の取付位置の違いである。
図８の電動機は、２枚の円板状の保持板９０と、対向する２枚の保持板９０の間に配設されて両端が保持板９０に固定された固定子９１と、保持板９０の側面側に配設され、回転軸９２に固定された２枚の円板９３からなる回転子９４と、保持板９０を両側から内面に保持するブラケット９５とで構成されている。
固定子９１は、円柱状の鉄心９１ａに巻線９１ｂを巻回して構成され、２枚の保持板９０の孔９０ａに鉄心９１ａの両端がそれぞれ嵌合されている。また、保持板９０の中心には挿通孔９０ｂが備えられている。
そして、図８（Ａ）では回転軸９２に挿通された軸受９６がブラケット９５の両端に備えられ、図８（Ｂ）では回転軸９２に挿通された軸受９７が挿通孔９０ｂに固定されている。
前述のようにこの２つの電動機は、軸受の取付位置が異なるのみであり、また軸受の取付位置は本願の特徴部分ではないため、以下の説明は図８（Ｂ）についてのみ記載する。
【０００３】
アキシャルギャップ型電動機の固定子および回転子は、回転子軸方向から見た図６（Ａ）正面の断面図、および、回転軸を左右に配置して見た図６（Ｂ）側断面図に示すように、２枚の円板状の保持板８０と、対向する２枚の保持板８０の間に配設されて両端が保持板８０に固定された固定子８１と、保持板８０の側面側に配設され、回転軸８２に固定された２枚の円板８３からなる回転子８４とで構成されている。
固定子８１は、円柱状の鉄心８１ａに巻線８１ｂを巻回して構成され、２枚の保持板８０の孔８０ａに鉄心８１ａの両端がそれぞれ嵌合されている。またこの固定子８１は、図６（Ａ）に示すように、保持板８０の円周方向に等間隔で合計８個が配置されて固定子列を形成している。
【０００４】
保持板８０は中心に軸受８０ｂを備えており、この軸受８０ｂには回転軸８２が軸支されている。一方、鉄心８１ａの端部と隙間を隔てて対向する８個の永久磁石８３ａが配設されて向き合った２枚の円板８３の中心に回転軸８２が固定されて回転子８４を構成している。
回転子８４に配設された円柱状の永久磁石８３ａは、鉄心８１ａの端部と対応する回転子８４の円板８３に埋設されており、隣接する永久磁石８３ａの極性が異なるように配設されている。
【０００５】
次に図７の制御回路のブロック図を用いて動作を説明する。この制御回路は、固定子の巻線８１ｂの２つの巻線グループと、ＤＣ電源を入力して巻線８１ｂを駆動する駆動部９０と、他の制御機器、例えばエアコンの制御部（図示せず）からの回転制御信号と回転子の回転位置を検出するロータ位置検出部９１の信号を入力し、駆動部９０へ巻線８１ｂの駆動タイミング信号を出力する制御部９２とで構成されている。
固定子の巻線８１ｂは、巻線グループ１と巻線グループ２とに分かれて駆動されるように駆動部９０に接続されている。各巻線グループは４つの巻線８１ｂからなり、また、各巻線８１ｂは図６（Ａ）の配置において、円周方向に１つおきの巻線８１ｂが直列に接続されている。
【０００６】
制御部９２では、回転制御信号で示される回転速度を目標とし、ロータ位置検出部９１で検出される位置パルスで回転子の位置と、また、その周期から現在の回転速度とを検出し、目標となる回転速度となるように駆動部９０へ巻線８１ｂの駆動タイミング信号を出力する。駆動タイミング信号は、各巻線グループを時間的に交互に駆動するタイミングや、駆動パルス幅が制御された信号であり、この信号を入力した駆動部９０が巻線グループを駆動することにより回転子が回転する（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
しかしながら、このようなアキシャルギャップ型電動機は、一定負荷の運転では高効率である一方、負荷の変動に対応して高速や低速で運転する用途では効率が低下するという問題がある。
【０００８】
【特許文献１】
特開平９−２００９８７号公報 （第５頁、第１０図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は以上述べた問題点を解決し、変動する負荷に適応するとともに、広い回転速度範囲で効率のよいアキシャルギャップ型電動機を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記問題点を解決するため、円周方向に２列にして同心円状に複数の孔を穿設するとともに中心に軸受を備えた円板状の保持板を前記複数の孔位置が合致するように相対向して配設し、円柱状の鉄心に巻線を巻回した複数の固定子の両端を対応する前記孔に嵌着することにより前記保持板の間に２列の固定子列を形成し、前記鉄心の端部と隙間を隔てて対向する位置に複数の永久磁石を備えた２枚の円板をそれぞれ前記保持板の外側に位置するように前記軸受に軸支された回転軸に固定して回転子を形成し、前記保持板をブラケット内面に保持する。
【００１１】
または、円周方向に２列にして同心円状に複数の孔を穿設するとともに中心に挿通孔を備えた円板状の保持板を前記複数の孔位置が合致するように相対向して配設し、円柱状の鉄心に巻線を巻回した複数の固定子の両端を対応する前記孔に嵌着することにより前記保持板の間に２列の固定子列を形成し、前記鉄心の端部と隙間を隔てて対向する位置に複数の永久磁石を備えた２枚の円板をそれぞれ前記保持板の外側に位置するように前記挿通孔に挿通された回転軸に固定して回転子を形成し、前記回転軸を軸支する軸受を両側に備えたブラケット内面に前記保持板を保持する。
【００１２】
また、前記固定子は各固定子列ごとに同じ個数であり、円周方向に対して同じ角度で配設されてなる構造とする。
【００１３】
もしくは、前記固定子は各固定子列ごとに同じ個数であり、円周方向に対して前記固定子列ごとに補間する角度で配設されてなる構造とする。
【００１４】
もしくは、前記固定子は、各固定子列ごとに前記固定子の数が異なる構造とする。
【００１５】
また、前記永久磁石を複数の前記固定子列を横断し、それぞれの前記固定子列の１つの固定子と対応する形状とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明によるアキシャルギャップ型電動機を詳細に説明する。
図１は本発明によるアキシャルギャップ型電動機の回転子および固定子の第一実施例を示す（Ａ）は回転軸方向から見た正面の断面図、（Ｂ）は回転軸を左右に配置して見た側断面図である。基本的な構造は従来の例と同じであるが、環状に配設された固定子列が複数であることが本願の特徴である。また、ブラケットの構造については、従来例と同じ構造であるため説明を省略する。さらに、軸受の配設箇所は従来例で説明した通り、ブラケット内、または円板内の２通りの構造があるが、本願では図８（Ｂ）を基にして説明する。従って本願では軸受の配設箇所を特定するものではない。
【００１７】
本発明によるアキシャルギャップ型電動機の回転子および固定子は、２枚の円板状の保持板１と、対向する２枚の保持板１の間に配設されて両端が固定された固定子２と、保持板１の側面側に配設され、回転軸３が固定された円板４からなる回転子５とで構成されている。
固定子２は、円柱状の鉄心２ａに巻線２ｂを巻回して構成されており、２枚の保持板１の孔１ａに鉄心２ａの両端がそれぞれ嵌合して固定されている。またこの固定子２は、図１（Ａ）に示すように、保持板１の円周方向に８個の固定子が、等間隔で２つの固定子列として配置されている。また、内周側の固定子列の固定子２は、外周側の固定子列の固定子２に比べて直径が小さく、また、円周方向に同じ角度で設けられている。
【００１８】
保持板１は中心に軸受１ｂを備えており、この軸受１ｂには回転軸３が軸支されている。一方、固定子２の鉄心２ａのそれぞれの端部と隙間を隔てて対向する１６個の永久磁石４ａが配設された２枚の円板４の中心には回転軸３が固定されて回転子５を構成している。
回転子５に配設された円柱状の永久磁石４ａは、固定子２の鉄心２ａの端部と対応する位置で回転子５の円板４に埋設されており、円周方向で隣接する永久磁石４ａの極性が異なるように、また、半径方向で隣接する永久磁石４ａの極性が同じとなるように配設されている。
【００１９】
次に図５の制御回路のブロック図を用いて動作を説明する。この制御回路は、固定子の巻線として内周部用と外周部用とのグループに分かれ、それぞれが組として駆動される２つの巻線グループと、内周部用の巻線グループ１及び２と外周部用の巻線グループ３及び４とを巻線切換信号によって切り換える駆動信号切換部１０と、ＤＣ電源を入力して巻線２ｂを駆動する駆動部１１と、他の制御機器、例えばエアコンの制御部（図示せず）からの回転制御信号と回転子の回転位置を検出するロータ位置検出部１２の信号とを入力し、駆動部１１へ巻線２ｂの駆動タイミング信号と駆動信号切換部１０への巻線切換信号とを出力する制御部１３とで構成されている。
固定子の巻線２ｂは、内周部用／外周部用ごとに巻線グループ１及び２／巻線グループ３及び４とに分かれて駆動されるように駆動信号切換部１０に接続されている。各巻線グループ１から４は、それぞれ４つの巻線２ｂからなり、また、各巻線２ｂは図１（Ａ）の配置において、円周方向に１つおきの巻線２ｂが固定子列ごとに直列に接続されている。
【００２０】
制御部１３では、回転制御信号で示される回転速度を目標とし、ロータ位置検出部１２で検出される位置パルスで回転子の位置と、また、その周期から現在の回転速度とを検出し、目標となる回転速度となるように駆動部１１へ巻線２ｂの駆動タイミング信号を出力する。駆動タイミング信号は、各巻線グループを時間的に交互に駆動するタイミングや、駆動パルス幅が制御された信号であり、この信号を入力した駆動部１１が巻線グループを駆動することにより回転子が回転する。
【００２１】
この時、制御部１３は駆動信号切換部１０に対して３種類の巻線切換信号を回転制御信号に対応して出力する。この３種類の巻線切換信号は、常用回転で使用される巻線グループ１と２との駆動、低速回転で使用される巻線グループ３と４との駆動、高速回転で使用される巻線グループ１から４の全駆動に対応している。つまり、制御部１３は回転制御信号で指示される回転速度に対応し、低トルク回転、常用トルク回転、高トルク回転の３つのゾーンに分類し、それぞれの回転速度ゾーンに対応してこの３つのトルクゾーンを対応させ、巻線切換信号を選択する。そして、各ゾーン内の回転速度範囲では、従来の制御手段であるパルス幅制御や電圧制御を用いて細かく回転速度を制御する。
【００２２】
このような固定子の配置と制御方法とにより、従来の構造では得られなかった広範囲なトルク制御が可能であり、また、内周と外周との２つの固定子列を同時に駆動することにより、従来例よりトルクを増加させることができる。
また、内周の固定子は外周の固定子（従来例の固定子と同じ大きさ）より小さくすることにより駆動電力を小さくできるため、低トルク運転時に効率を向上させることができる。
【００２３】
図２は本発明による第二実施例を示す正面の断面図である。第一実施例に比べて内周の固定子の配置と、この固定子に対応して配置された永久磁石（図示せず）が異なる。
この実施例では保持板２２の外周に８個の固定子２０が円周方向に等間隔で配置されており、また、内周にも８個の固定子２１が円周方向に等間隔で配置されている。内周の固定子２１は、円周方向に対して外周の固定子２０の固定子列を補間する角度で配設されている。つまり、外周の固定子列の隣接する固定子２０の間に内周側の固定子２１がそれぞれ配設されている。
この構造によりトルクリップルを減少させ、振動を低減させることができる。ただし、内周と外周との固定子の配置角度をずらしたため、内周と外周との固定子の駆動タイミングがずれる。従って制御部は内周用と外周用の２つの駆動タイミングを発生する。
また、この構造は外周の固定子列の隣接する固定子２０の間のスペースを有効に利用できる。従って内周の固定子２１の直径を大きく設計できるため、図１の例に比べてトルクを増加させることができる。
【００２４】
図３は本発明による第三実施例を示す正面の断面図である。第二実施例に比べて内周の固定子の配置と、この固定子に対応して配置された永久磁石（図示せず）が異なる。
この実施例では保持板３２の外周に８個の固定子３０が円周方向に等間隔で配置されており、また、内周には６個の固定子３１が円周方向に等間隔で配置されている。
このように、複数の固定子列の固定子の数を各固定子列ごとに異なるように配設することにより、各固定子列の固定子の数で決定される駆動特性を切り換えて駆動できるため、任意のトルク制御範囲を得ることが容易となる。
【００２５】
図４は回転子４３の円板４０の断面図である。この回転子４３は図１の固定子２に対応しており、永久磁石４１を２つの固定子列（図１では内周と外周との列）を横断し、それぞれの固定子列の１つの固定子２と対応する形状となっている。つまり、円周方向に同じ角度で配設され、同じ極性で駆動される内周と外周との２つ固定子を覆う１つの永久磁石４１が８個配置されている。
この構造により、複数の固定子列を設けたとしても、回転子の永久磁石は１つの列の固定子の数で済むため、部材の管理や組立工数を削減することができる。また、永久磁石４１を大きくすることができるため、トルク改善を図ることができる。また図示しないが、この形状の永久磁石は、各固定子列の固定子の数が同じ場合に適用できる。従って、本願の第二実施例（図２）の構造においても適用可能である。
【００２６】
以上のように保持板の内周と外周とに配設された固定子の配置や数により低トルクから高トルクまでの広いトルク制御範囲で運転可能な電動機とすることができる。従って各回転速度で必要なトルクを選択し、結果的に電動機の効率を高めることができる。
また、本願は実施例に示した固定子の数や配置に限るものではなく、固定子列を複数設けたり、各固定子列の固定子の数を増減させたりして配置してもよい。さらに、固定子列ごとに配設された固定子の巻線の直径や巻線の数をそれぞれ異なるようにし、各固定子列を選択して駆動し、これらの組合せにより必要となる電動機のトルク仕様に容易に対応できる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によるアキシャルギャップ型電動機によれば、請求項１および２に係わる発明は、固定子列を回転軸と同心円状に複数設け、運転状態に適応して固定子列ごとに選択して駆動することにより、従来の構造では得られなかった広範囲なトルク制御が可能であり、また、全ての固定子列を同時に駆動することにより、従来例よりトルクを増加させることができる。
【００２８】
また、請求項３に係わる発明は、固定子を複数の固定子列ごとに同じ個数とし、円周方向に対して同じ角度で配設することにより、トルクリップルを減少させ、振動を低減させることができる。また、内周の固定子は外周の固定子（従来例の固定子と同じ大きさ）より小さくすることにより駆動電力を小さくできるため、低トルク運転時に効率を向上させることができる。
【００２９】
また、請求項４に係わる発明は、固定子を各固定子列ごとに同じ個数とし、円周方向に対して固定子列ごとに補間する角度で配設することにより、トルクリップルを減少させ、振動を低減させることができる。また、この構造は隣接する固定子の間のスペースを有効に利用できる。従って、補間して配置される固定子の直径を大きく設計できるため、トルクを増加させることができる。
【００３０】
また、請求項５に係わる発明は、固定子の数を各固定子列ごとに異なるように配設することにより、固定子の数で決定される駆動特性を固定子列ごとに切り換えて駆動できるため、任意のトルク制御範囲を得ることが容易となる。
【００３１】
また、請求項６に係わる発明は、永久磁石を複数の固定子列を横断し、それぞれの固定子列の１つの固定子と対応する形状とすることにより、複数の固定子列を設けたとしても、回転子の永久磁石は１つの列の固定子の数で済むため、部材の管理や組立工数を削減することができる。また、永久磁石を大きくすることができるため、トルク改善を図ることができる。
【００３２】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるアキシャルギャップ型電動機の第一実施例であり、固定子と回転子との構造を示す（Ａ）は正面の断面図、（Ｂ）は側断面図である。
【図２】本発明によるアキシャルギャップ型電動機の第二実施例を示す正面の断面図である。
【図３】本発明によるアキシャルギャップ型電動機の第三実施例を示す正面の断面図である。
【図４】本発明によるアキシャルギャップ型電動機の第四実施例を示す回転子の円板の断面図である。
【図５】本発明によるアキシャルギャップ型電動機を駆動するための一実施例を示す制御ブロック図である。
【図６】従来のアキシャルギャップ型電動機の固定子と回転子との構造を示す（Ａ）は正面の断面図、（Ｂ）は側断面図である。
【図７】従来のアキシャルギャップ型電動機を駆動するための一実施例を示す制御ブロック図である。
【図８】従来のアキシャルギャップ型電動機を示す側面の断面図であり、（Ａ）は一実施例、（Ｂ）は他の実施例である。
【符号の説明】
１、２２、３２ 保持板
１ａ 孔
１ｂ 軸受
２、２０、２１、３０、３１ 固定子
２ａ 鉄心
２ｂ 巻線
３、４２ 回転軸
４、４０ 円板
４ａ、４１ 永久磁石
５、４３ 回転子
１０ 駆動信号切換部
１１ 駆動部
１２ ロータ位置検出部
１３ 制御部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an axial gap type electric motor, and more particularly, to an arrangement of a stator and a permanent magnet of a rotor.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, an axial gap type electric motor has a structure as shown in a side sectional view of FIG. The difference between FIG. 8A and FIG. 8B is the difference in the mounting position of the bearing that supports the rotating shaft.
The electric motor shown in FIG. 8 includes two disk-shaped holding plates 90, a stator 91 disposed between two opposing holding plates 90 and having both ends fixed to the holding plates 90, and a holding plate 90. The rotor 94 is composed of two discs 93 fixed to the rotating shaft 92 and a bracket 95 for holding the holding plate 90 on the inner surface from both sides.
The stator 91 is configured by winding a winding 91b around a cylindrical iron core 91a, and both ends of the iron core 91a are fitted into holes 90a of two holding plates 90, respectively. An insertion hole 90b is provided at the center of the holding plate 90.
In FIG. 8A, bearings 96 inserted through the rotating shaft 92 are provided at both ends of the bracket 95, and in FIG. 8B, bearings 97 inserted through the rotating shaft 92 are fixed to the insertion holes 90b. .
As described above, the two motors differ only in the mounting position of the bearing, and the mounting position of the bearing is not a characteristic part of the present application. Therefore, the following description will be given only with reference to FIG.
[0003]
The stator and the rotor of the axial gap type electric motor are shown in a front sectional view of FIG. 6A viewed from the rotor axial direction and a side sectional view of FIG. As shown, two disk-shaped holding plates 80, a stator 81 disposed between two opposed holding plates 80 and both ends of which are fixed to the holding plate 80, and a side surface of the holding plate 80. And a rotor 84 composed of two disks 83 fixed to the rotating shaft 82.
The stator 81 is configured by winding a winding 81b around a cylindrical iron core 81a, and both ends of the iron core 81a are fitted into holes 80a of two holding plates 80, respectively. As shown in FIG. 6A, a total of eight stators 81 are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the holding plate 80 to form a stator row.
[0004]
The holding plate 80 has a bearing 80b at the center, and a rotating shaft 82 is supported by the bearing 80b. On the other hand, a rotating shaft 82 is fixed to the center of two opposed disks 83 provided with eight permanent magnets 83a facing each other with a gap from the end of the iron core 81a to form a rotor 84. I have.
The columnar permanent magnet 83a disposed on the rotor 84 is embedded in the disk 83 of the rotor 84 corresponding to the end of the iron core 81a, and is disposed such that adjacent permanent magnets 83a have different polarities. Have been.
[0005]
Next, the operation will be described with reference to the block diagram of the control circuit shown in FIG. This control circuit includes two winding groups of stator windings 81b, a drive unit 90 that inputs a DC power supply to drive the windings 81b, and another control device such as a control unit of an air conditioner (not shown). ) And a control unit 92 that inputs a signal from a rotor position detection unit 91 that detects the rotational position of the rotor and outputs a drive timing signal for the winding 81b to the drive unit 90.
The winding 81b of the stator is connected to the driving unit 90 so as to be driven separately in the winding group 1 and the winding group 2. Each winding group is composed of four windings 81b, and each winding 81b is arranged in series with every other winding 81b in the circumferential direction in the arrangement of FIG. 6A.
[0006]
The control unit 92 sets the rotation speed indicated by the rotation control signal as a target, detects the position of the rotor with a position pulse detected by the rotor position detection unit 91, and also detects the current rotation speed from the cycle thereof. A drive timing signal for the winding 81b is output to the drive unit 90 so that the rotation speed becomes as follows. The drive timing signal is a signal in which the timing of driving each winding group alternately in time and the driving pulse width are controlled. The driving unit 90 that has input this signal drives the winding group to drive the rotor. It rotates (for example, see Patent Document 1).
[0007]
However, such an axial gap type electric motor has a high efficiency in a constant load operation, but has a problem in that the efficiency is reduced in an application in which the motor is operated at a high speed or a low speed in response to a load change.
[0008]
[Patent Document 1]
JP-A-9-200987 (page 5, FIG. 10)
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-described problems and to provide an axial gap type electric motor which is adaptable to fluctuating loads and which is efficient in a wide rotation speed range.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The present invention solves the above problems by forming a plurality of holes concentrically in two rows in the circumferential direction and forming a disc-shaped holding plate provided with a bearing at the center by positioning the plurality of holes. Two stator rows are arranged between the holding plates by fitting both ends of a plurality of stators, which are arranged opposite to each other so as to match with each other and have a winding wound around a cylindrical iron core, in the corresponding holes. And two disks provided with a plurality of permanent magnets at positions opposed to the ends of the iron core with a gap therebetween, the rotation being pivotally supported by the bearings so as to be positioned outside the holding plate. A rotor is fixed to the shaft, and the holding plate is held on the inner surface of the bracket.
[0011]
Alternatively, a plurality of holes are formed concentrically in two rows in the circumferential direction, and disk-shaped holding plates provided with an insertion hole at the center are arranged to face each other so that the positions of the plurality of holes match. The two stator rows are formed between the holding plates by fitting both ends of a plurality of stators having windings wound around a cylindrical iron core into the corresponding holes, and end portions of the iron core are formed. A rotor is formed by fixing two disks provided with a plurality of permanent magnets at positions facing each other with a gap therebetween to a rotating shaft inserted through the insertion hole so as to be positioned outside the holding plate. Then, the holding plate is held on an inner surface of a bracket provided with bearings for supporting the rotating shaft on both sides.
[0012]
Further, the number of the stators is the same for each stator row, and the stators are arranged at the same angle with respect to the circumferential direction.
[0013]
Alternatively, the number of the stators is the same for each stator row, and the stators are arranged at an angle interpolated for each stator row in the circumferential direction.
[0014]
Alternatively, the stator has a structure in which the number of the stators differs for each stator row.
[0015]
Further, the permanent magnet has a shape that traverses the plurality of stator rows and corresponds to one stator of each of the stator rows.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an axial gap type electric motor according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
1A and 1B show a first embodiment of a rotor and a stator of an axial gap type electric motor according to the present invention. FIG. 1A is a front sectional view as viewed from the direction of the rotation axis, and FIG. It is the side sectional view seen. The basic structure is the same as that of the conventional example, but a feature of the present application is that there are a plurality of stator rows arranged in a ring. Further, the structure of the bracket is the same as that of the conventional example, and the description thereof is omitted. Further, as described in the conventional example, there are two types of locations where the bearings are provided, either in the bracket or in the disk, but in the present application, the description will be made based on FIG. Therefore, the present application does not specify the location of the bearing.
[0017]
A rotor and a stator of an axial gap type electric motor according to the present invention are provided with two disk-shaped holding plates 1 and a stator 2 disposed between two opposed holding plates 1 and having both ends fixed. And a rotor 5, which is disposed on the side surface of the holding plate 1 and is made up of a disk 4 to which the rotating shaft 3 is fixed.
The stator 2 is configured by winding a winding 2b around a cylindrical iron core 2a, and both ends of the iron core 2a are fitted and fixed to holes 1a of two holding plates 1, respectively. As shown in FIG. 1A, the stator 2 has eight stators arranged at equal intervals in the circumferential direction of the holding plate 1 as two stator rows. The stator 2 of the inner stator row has a smaller diameter than the stator 2 of the outer stator row, and is provided at the same angle in the circumferential direction.
[0018]
The holding plate 1 is provided with a bearing 1b at the center, and the rotating shaft 3 is supported by the bearing 1b. On the other hand, the rotating shaft 3 is fixed to the center of two disks 4 on each of which 16 permanent magnets 4a opposed to each end of the iron core 2a of the stator 2 with a gap provided therebetween are fixed. 5.
The columnar permanent magnet 4a disposed on the rotor 5 is embedded in the disk 4 of the rotor 5 at a position corresponding to the end of the iron core 2a of the stator 2, and the permanent magnet 4a is circumferentially adjacent to the permanent magnet 4a. The magnets 4a are arranged so that the polarities thereof are different, and the permanent magnets 4a adjacent in the radial direction have the same polarity.
[0019]
Next, the operation will be described with reference to the block diagram of the control circuit shown in FIG. This control circuit is divided into two groups, one for the inner peripheral part and one for the outer peripheral part, as the stator windings, and two winding groups each of which is driven as a set, and the inner peripheral part winding groups 1 and 2. Drive signal switching unit 10 for switching between winding groups 3 and 4 for the outer peripheral portion by a winding switching signal, driving unit 11 for inputting DC power to drive winding 2b, and other control devices such as an air conditioner , A rotation control signal from a control unit (not shown) and a signal from a rotor position detection unit 12 for detecting the rotation position of the rotor, and a drive timing signal for the winding 2 b and a drive signal switching unit to the drive unit 11. And a control unit 13 for outputting a winding switching signal to the control signal 10.
The winding 2b of the stator is connected to the drive signal switching unit 10 so as to be driven separately into winding groups 1 and 2 / winding groups 3 and 4 for the inner and outer peripheral portions. . Each of the winding groups 1 to 4 is composed of four windings 2b, and each winding 2b is arranged in series with every other winding 2b in the circumferential direction in the arrangement of FIG. It is connected to the.
[0020]
The control unit 13 sets the rotation speed indicated by the rotation control signal as a target, detects the position of the rotor with the position pulse detected by the rotor position detection unit 12, and also detects the current rotation speed from the cycle thereof. A drive timing signal for the winding 2b is output to the drive unit 11 so that the rotation speed becomes as follows. The drive timing signal is a signal in which the timing of driving each winding group alternately in time and the driving pulse width are controlled, and the driving unit 11 which has input this signal drives the winding group to drive the rotor. Rotate.
[0021]
At this time, the control unit 13 outputs three types of winding switching signals to the drive signal switching unit 10 in accordance with the rotation control signals. These three types of winding switching signals are used to drive winding groups 1 and 2 used in normal rotation, to drive winding groups 3 and 4 used in low-speed rotation, and to use windings used in high-speed rotation. All the drives of groups 1 to 4 are supported. That is, the control unit 13 classifies into three zones of low torque rotation, normal torque rotation, and high torque rotation according to the rotation speed instructed by the rotation control signal, and corresponds to each of the three rotation speed zones. The winding switching signal is selected according to the torque zone. Then, in the rotation speed range in each zone, the rotation speed is finely controlled using pulse width control or voltage control which is a conventional control means.
[0022]
With such a stator arrangement and control method, a wide range of torque control that could not be obtained by the conventional structure is possible, and by simultaneously driving the two stator rows of the inner circumference and the outer circumference, The torque can be increased as compared with the conventional example.
Further, since the driving power can be reduced by making the inner stator smaller than the outer stator (same size as the conventional stator), the efficiency can be improved during low torque operation.
[0023]
FIG. 2 is a front sectional view showing a second embodiment according to the present invention. The arrangement of the stator on the inner periphery and the permanent magnet (not shown) arranged corresponding to this stator are different from those of the first embodiment.
In this embodiment, eight stators 20 are arranged on the outer periphery of the holding plate 22 at equal intervals in the circumferential direction, and eight stators 21 are also arranged on the inner periphery at equal intervals in the circumferential direction. Have been. The inner stator 21 is disposed at an angle with respect to the circumferential direction to interpolate the stator row of the outer stator 20. In other words, the inner stator 21 is disposed between the adjacent stators 20 in the outer stator row.
With this structure, torque ripple can be reduced and vibration can be reduced. However, since the arrangement angle of the stator between the inner circumference and the outer circumference is shifted, the drive timing of the stator between the inner circumference and the outer circumference is shifted. Therefore, the control unit generates two drive timings for the inner circumference and the outer circumference.
In addition, this structure can effectively utilize the space between the adjacent stators 20 of the outer stator row. Therefore, the diameter of the inner stator 21 can be designed to be large, so that the torque can be increased as compared with the example of FIG.
[0024]
FIG. 3 is a front sectional view showing a third embodiment according to the present invention. The arrangement of the stator on the inner periphery and the permanent magnets (not shown) arranged corresponding to this stator are different from those in the second embodiment.
In this embodiment, eight stators 30 are arranged on the outer periphery of the holding plate 32 at equal intervals in the circumferential direction, and six stators 31 are arranged on the inner periphery at equal intervals in the circumferential direction. Have been.
Thus, by arranging the number of stators of a plurality of stator rows so as to be different for each stator row, it is possible to switch and drive the drive characteristics determined by the number of stators of each stator row. Therefore, it is easy to obtain an arbitrary torque control range.
[0025]
FIG. 4 is a sectional view of the disk 40 of the rotor 43. The rotor 43 corresponds to the stator 2 in FIG. 1, and the permanent magnet 41 traverses two stator rows (in FIG. 1, a row of an inner circumference and an outer circumference), and one of each stator row. It has a shape corresponding to the stator 2. That is, eight permanent magnets 41 are arranged at the same angle in the circumferential direction and cover two stators, the inner circumference and the outer circumference driven by the same polarity.
With this structure, even if a plurality of stator rows are provided, the number of permanent magnets of the rotor is the same as the number of stators in one row, so that member management and assembly man-hours can be reduced. Further, since the size of the permanent magnet 41 can be increased, torque can be improved. Although not shown, the permanent magnet of this shape can be applied when the number of stators in each stator row is the same. Therefore, the present invention is also applicable to the structure of the second embodiment (FIG. 2) of the present application.
[0026]
As described above, the motor can be operated in a wide torque control range from low torque to high torque, depending on the arrangement and number of the stators disposed on the inner and outer circumferences of the holding plate. Therefore, the required torque can be selected at each rotation speed, and as a result, the efficiency of the electric motor can be increased.
Further, the present application is not limited to the number and arrangement of the stators shown in the embodiment, and a plurality of stator rows may be provided, or the number of stators in each stator row may be increased or decreased. Furthermore, the diameter of the stator windings and the number of windings arranged for each stator row are made different from each other, each stator row is selected and driven, and the torque of the motor required by these combinations is selected. Easy to meet specifications.
[0027]
【The invention's effect】
As described above, according to the axial gap type electric motor according to the present invention, the invention according to claims 1 and 2 provides a plurality of stator rows concentrically with the rotating shaft and adapts each stator row to the operating state. , It is possible to control a wide range of torque that cannot be obtained by the conventional structure, and it is possible to increase the torque compared to the conventional example by simultaneously driving all the stator rows. .
[0028]
In the invention according to claim 3, the same number of stators is provided for each of a plurality of stator rows, and the stators are arranged at the same angle with respect to the circumferential direction, thereby reducing torque ripple and reducing vibration. Can be. Further, since the driving power can be reduced by making the inner stator smaller than the outer stator (same size as the conventional stator), the efficiency can be improved during low torque operation.
[0029]
The invention according to claim 4 has the same number of stators for each stator row, and is disposed at an angle interpolated for each stator row in the circumferential direction, thereby reducing torque ripple. Vibration can be reduced. Also, this structure can effectively utilize the space between adjacent stators. Therefore, the diameter of the stator arranged by interpolation can be designed to be large, so that the torque can be increased.
[0030]
In the invention according to claim 5, the drive characteristics determined by the number of stators can be switched and driven for each stator row by disposing the number of stators differently for each stator row. Therefore, it is easy to obtain an arbitrary torque control range.
[0031]
The invention according to claim 6 is configured such that the plurality of stator rows are provided by traversing the plurality of stator rows and forming a shape corresponding to one of the stator rows. However, since the number of permanent magnets of the rotor is only the number of stators in one row, member management and assembly man-hours can be reduced. Further, since the size of the permanent magnet can be increased, torque can be improved.
[0032]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a first embodiment of an axial gap type electric motor according to the present invention, in which (A) is a front sectional view and (B) is a side sectional view showing the structure of a stator and a rotor.
FIG. 2 is a front sectional view showing a second embodiment of the axial gap type electric motor according to the present invention.
FIG. 3 is a front sectional view showing a third embodiment of the axial gap type electric motor according to the present invention.
FIG. 4 is a sectional view of a rotor disk showing a fourth embodiment of the axial gap type electric motor according to the present invention.
FIG. 5 is a control block diagram showing one embodiment for driving an axial gap type electric motor according to the present invention.
6A is a front sectional view and FIG. 6B is a side sectional view showing a structure of a stator and a rotor of a conventional axial gap type electric motor.
FIG. 7 is a control block diagram showing one embodiment for driving a conventional axial gap type electric motor.
FIG. 8 is a side sectional view showing a conventional axial gap type electric motor, in which (A) is one embodiment and (B) is another embodiment.
[Explanation of symbols]
1, 22, 32 Holding plate 1a Hole 1b Bearing 2, 20, 21, 30, 31 Stator 2a Iron core 2b Winding 3, 42 Rotating shaft 4, 40 Disk 4a, 41 Permanent magnet 5, 43 Rotor 10 Drive signal Switching unit 11 Drive unit 12 Rotor position detection unit 13 Control unit
