JP2005110372A - Axial gap motor - Google Patents
Axial gap motor Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005110372A JP2005110372A JP2003338235A JP2003338235A JP2005110372A JP 2005110372 A JP2005110372 A JP 2005110372A JP 2003338235 A JP2003338235 A JP 2003338235A JP 2003338235 A JP2003338235 A JP 2003338235A JP 2005110372 A JP2005110372 A JP 2005110372A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- iron core
- fixed iron
- rotor
- stator
- yoke
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、ハウジングに固定された固定子と、ハウジングに回転可能に保持された回転子とを有するアキシャルギャップモータに関する。 The present invention relates to an axial gap motor having a stator fixed to a housing and a rotor rotatably held in the housing.
特許文献1には、図15及び図16に示すように、ハウジング100に保持された固定子200と、ハウジング100に回転可能に保持された回転子400とを有するアキシャルギャップモータが知られている。固定子200は、回転方向に沿って並設された複数個の固定鉄心210と、各固定鉄心210に巻線220を巻きつけて形成された励磁コイル層230とを有する。図16から理解できるように、断面でT字形状をなす鉄板212を複数枚積層した2個1組の積層体211を互いに対向させるように組み付けることにより、固定子鉄心210は形成されている。固定鉄心210を構成する積層体211はT字形状をなす。このような2個1組の積層体211を組み付けて形成した固定鉄心210に巻線220を巻き付けて励磁コイル層230を形成している。
Patent Document 1 discloses an axial gap motor having a
また特許文献2には、図17及び図18に示すように、プリント配線基板500に設けた固定子600と、プリント配線基板500に軸受511を介して回転可能に取り付けた回転子700とを備えたアキシャルギャップモータが知られている。このものでは図17及び図18に示すように、固定子600は、軸長方向の寸法が短い短筒部610と鍔部620とをもつ。固定子600は鍛造プレス成形品で形成されていると推察される。
Further, as shown in FIGS. 17 and 18,
また特許文献3には、断面角形状の鉄心をもつ固定子を用い、断面角形状の鉄心に巻線を巻き付けて励磁コイル層を形成した回転機の磁気回路構造が知られている。同様に、特許文献4にも、断面角形状の鉄心をもつ固定子を用い、断面角形状の鉄心に巻線を巻き付けて励磁コイル層を形成した回転機が知られている。
Patent Document 3 discloses a magnetic circuit structure of a rotating machine in which a stator having an iron core with a square cross section is used and a winding is wound around the iron core with a square cross section to form an exciting coil layer. Similarly,
また特許文献5には、軟磁性金属粒子に非磁性金属酸化物をメカノフュージョンにより被覆し、更に、その上に高抵抗軟磁性物質をメカノフュージョンにより被覆した軟磁性粉末を用い、軟磁性粉末の集合体をホットプレス等で加圧して焼結した複合軟磁性材料が開示されている。
Further, in
また特許文献6には、軟磁性の金属粒子の表面に高抵抗物質を被覆すると共に、その上にりん酸系化成処理皮膜を積層させた軟磁性粉末を用い、その軟磁性粉末の集合体を圧縮成形した軟磁性成形体が開示されている。 In Patent Document 6, a soft magnetic powder in which a surface of soft magnetic metal particles is coated with a high-resistance substance and a phosphoric acid-based chemical conversion coating is laminated thereon is used. A compression-molded soft magnetic molded body is disclosed.
また特許文献7には、軟磁性の金属粒子の表面にP,Mg,B,Feを必須元素とするガラス状絶縁層で被覆した軟磁性粉末の集合体を圧縮成形した高周波圧粉磁心が開示されている。 Patent Document 7 discloses a high-frequency dust core obtained by compression-molding an aggregate of soft magnetic powders coated with a glassy insulating layer containing P, Mg, B, and Fe as essential elements on the surface of soft magnetic metal particles. Has been.
また特許文献8には、鉄を主要成分とする軟磁性の鉄粉末の表面にフェライト層を被覆した軟磁性粉末の集合体を圧縮成形したモータ用軟磁性成形体が開示されている。
上記した特許文献1に係るアキシャルギャップモータによれば、図15及び図16に示すように、断面でT字形状をなす鉄板212を複数枚積層して形成された固定鉄心210に巻線220を巻き付けて励磁コイル層230を形成することにしているため、固定鉄心210の角縁部215のエッジによって巻線220が損傷するおそれがある。殊に、巻線220が緩まないように、巻線220をきつく巻き付けると、巻線220が角縁部215のエッジによって損傷するおそれが高くなる。更に断面で角形状の固定鉄心210に巻線220を巻き付けて励磁コイル層230を形成することにしているため、励磁コイル層230の巻線220の占有率を高めるには限界があり、ひいてはモータ効率を高めるには限界がある。
According to the above-described axial gap motor according to Patent Document 1, as shown in FIGS. 15 and 16, the winding 220 is attached to the fixed
上記した特許文献2に係るアキシャルギャップモータによれば、図18に示すように、固定子600は、軸長方向の寸法が短い短筒部610と鍔部620とをもつ。そしてプリント配線基板500に設けた固定子700のうち軸長方向の寸法が短い短筒部610に巻線820を巻き付けて励磁コイル層800を形成することにしているため、巻線820を巻き付けにくい不具合があった。殊に、プリント配線基板500は薄肉であり、可撓性に富むため、短筒部610に巻線820を巻き付ける際の荷重等で、プリント配線基板500が撓み、短筒部610や鍔部620の位置が変位することがある。この場合、巻線820が鍔部620のエッジに触れて巻線820が損傷するおそれがあった。更にプリント配線基板500は薄肉であり、可撓性に富むため、短筒部610に巻き付けた巻線820に予想外の力が作用することがあり、巻線820の巻き付けが緩むおそれがあった。
According to the above-described axial gap motor according to
更に、特許文献3に係るモータ、特許文献4に係るモータによれば、断面角形状の鉄心をもつ固定子を用い、断面角形状の鉄心に巻線を巻き付けて励磁コイル層を形成しているため、固定鉄心の角縁部のエッジによって巻線が損傷するおそれがある。更に断面で角形状の鉄心に巻線を巻き付けて励磁コイル層を形成することにしているため、励磁コイル層の巻き線の占有率を高めるには限界があり、ひいてはモータ効率を高めるには限界がある。
Furthermore, according to the motor according to Patent Document 3 and the motor according to
特許文献5以降については、断面円形状の固定子鉄心に巻線を巻き付けて励磁コイル層を形成する技術を開示するものではない。
本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、巻線の損傷、巻線の緩みを避けるのに有利なアキシャルギャップモータを提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an axial gap motor that is advantageous in avoiding damage to windings and loosening of windings.
様相1に係るアキシャルギャップモータは、ハウジングと、
ハウジングに固定され、回転方向に沿って並設された複数個の固定鉄心と各固定鉄心に巻線を巻き付けて形成された励磁コイル層とを有する固定子と、
軸長方向において固定子に対面するようにハウジングに回転可能に保持され、回転方向に沿って並設され磁極の極性が回転方向に沿って交互となるように配置された永久磁石をもつ回転子とを具備しており、
固定子の軸端面と回転子の軸端面との間にギャップを形成するアキシャルギャップモータにおいて、
固定子の固定鉄心は、回転子の軸直角方向に沿った断面において、断面円形状に設定されていることを特徴とするものである。
An axial gap motor according to aspect 1 includes a housing,
A stator having a plurality of fixed iron cores fixed to the housing and arranged in parallel along the rotation direction, and an exciting coil layer formed by winding a winding around each of the fixed iron cores;
A rotor having permanent magnets that are rotatably held in the housing so as to face the stator in the axial direction, and are arranged in parallel along the rotation direction so that the polarities of the magnetic poles alternate along the rotation direction. And
In an axial gap motor that forms a gap between the shaft end surface of the stator and the shaft end surface of the rotor,
The stator core of the stator is characterized by being set to have a circular cross section in a cross section along the direction perpendicular to the axis of the rotor.
様相1に係るアキシャルギャップモータによれば、固定子の固定鉄心は、回転子の軸直角方向に沿った断面において、断面円形状に設定されている。このため巻線を固定鉄心に巻き付けたとき、巻線とエッジとの接触が回避され、巻線の損傷が抑制され、固定子の耐久性の向上を図り得る。更に巻線を固定鉄心に巻装する操作作業性が向上する。 According to the axial gap motor according to aspect 1, the fixed iron core of the stator is set to have a circular cross section in a cross section along the direction perpendicular to the axis of the rotor. For this reason, when the winding is wound around the fixed iron core, contact between the winding and the edge is avoided, damage to the winding is suppressed, and durability of the stator can be improved. Furthermore, the operability of winding the winding around the fixed iron core is improved.
様相2に係るアキシャルギャップモータによれば、固定鉄心のうち回転子の永久磁石に対面する側は、固定鉄心の径外方向に延設された突部をもち、突部は、固定鉄心の軸心の回りに沿ってリング状に延設されたフランジ部であることを特徴とする。固定鉄心のフランジ部によって、固定鉄心に巻装した励磁コイル層が固定鉄心から離脱することを抑えることができる。
According to the axial gap motor according to
様相3に係るアキシャルギャップモータによれば、固定鉄心のフランジ部は、回転子の軸心に沿った断面において、回転子に向かうにつれて外径が小さくなる傾斜面を有することを特徴とする。この場合、励磁コイル層により固定子側に発生する磁束を回転子の永久磁石の磁極の中央域に向けて指行させるのに有利となる。このため当該磁束を永久磁石の磁極の中央域に効率よく透過させることができ、モータ効率の向上、脈動トルクであるコキングトルクの抑制に有利となる。 According to the axial gap motor according to aspect 3, the flange portion of the fixed iron core has an inclined surface whose outer diameter becomes smaller toward the rotor in a cross section along the axis of the rotor. In this case, it is advantageous to direct the magnetic flux generated on the stator side by the exciting coil layer toward the central region of the magnetic pole of the permanent magnet of the rotor. For this reason, the magnetic flux can be efficiently transmitted to the central region of the magnetic pole of the permanent magnet, which is advantageous in improving motor efficiency and suppressing coking torque, which is pulsating torque.
様相4に係るアキシャルギャップモータによれば、固定鉄心は、電気絶縁性が高い絶縁被覆層を有する軟磁性粒子の集合体を固結させて形成されていることを特徴とする。この場合、絶縁被覆層が固定鉄心の比抵抗を高めることができ、これにより固定鉄心の透磁率を確保しつつ、固定鉄心の渦電流損等の損失を低減させることができる。
According to the axial gap motor of
様相5に係るアキシャルギャップモータによれば、回転子は、回転可能にヨークと、ヨークに保持された永久磁石とを有しており、ヨークは、電気絶縁性が高い絶縁被覆層を有する軟磁性粒子の集合体を固結させて形成されていることを特徴とする。この場合、絶縁被覆層がヨークの比抵抗を高めることができ、これによりヨークの透磁率を確保しつつ、ヨークの渦電流損等の損失を低減させることができる。
According to the axial gap motor according to
固定鉄心及び/またはヨークを構成する軟磁性粒子の絶縁被覆層としては、鉄酸化物を主用成分とするフェライト、あるいは、りん酸塩を主要成分とするりん酸化化成処理膜を例示することができる。フェライトとしては鉄、ニッケル、コバルト、マンガン、銅、亜鉛、希土類元素等のうちの1種または2種以上を含む形態を例示できる。更には上記した軟磁性粒子の絶縁被覆層としては、ポリアミドやポリイミド等の樹脂被覆層等を例示することができる。軟磁性粒子としては鉄系粉末粒子を採用できる。鉄系粉末粒子としては純鉄、または純鉄に近い組成をもつものを例示できる。軟磁性粒子の集合体を圧粉成形する場合には、炭素量、シリコン量が多いと、軟磁性粒子が硬くなり過ぎ、軟磁性粒子の集合体を成形するときに軟磁性粒子の集合体の圧縮成形性を高めるのに限界がある。そこで、絶縁被覆層を被覆していない軟磁性粒子を100%としたとき、重量比で、炭素は0.1%以下、0.01%以下、または0.005%以下を例示でき、酸素は0.05%以下または0.01%以下を例示でき、シリコンは0.2%以下、0.1%以下、または0.05%以下を例示できる。この場合、軟磁性粒子が硬くなり過ぎることを防止でき、軟磁性粒子の集合体を圧縮成形するとき、軟磁性粒子の集合体の圧縮成形性を高めるのに貢献することができる。但し、場合によっては、鉄系粉末粒子において炭素量、シリコン量は前記した値を越える形態とすることもできる。 Examples of the insulating coating layer of the soft magnetic particles constituting the fixed iron core and / or the yoke include a ferrite containing iron oxide as a main component or a phosphorylation conversion film containing a phosphate as a main component. it can. Examples of the ferrite include a form containing one or more of iron, nickel, cobalt, manganese, copper, zinc, rare earth elements and the like. Furthermore, examples of the insulating coating layer of the soft magnetic particles include a resin coating layer such as polyamide and polyimide. Iron-based powder particles can be used as the soft magnetic particles. Examples of the iron-based powder particles include pure iron or those having a composition close to pure iron. When compacting an aggregate of soft magnetic particles, if the amount of carbon and silicon is large, the soft magnetic particles become too hard, and when the aggregate of soft magnetic particles is molded, There is a limit to improving compression moldability. Therefore, when the soft magnetic particles not coated with the insulating coating layer are defined as 100%, carbon can be exemplified by 0.1% or less, 0.01% or less, or 0.005% or less in terms of weight ratio, 0.05% or less or 0.01% or less can be exemplified, and silicon can be exemplified by 0.2% or less, 0.1% or less, or 0.05% or less. In this case, it is possible to prevent the soft magnetic particles from becoming too hard, and when compressing the aggregate of soft magnetic particles, it is possible to contribute to improving the compression moldability of the aggregate of soft magnetic particles. However, depending on the case, the amount of carbon and silicon in the iron-based powder particles may be in a form exceeding the above-described values.
軟磁性粒子の平均粒径としては10〜500マイクロメートル、20〜120マイクロメートル、30〜100マイクロメートルを例示できるが、これに限定されるものではない。絶縁被覆層の厚みとしては、モータの用途、軟磁性粒子の粒径によるが、10ナノメートル〜20マイクロメートル、50ナノメートル〜20マイクロメートルを例示できるが、これらに限定されるものではない。 Examples of the average particle diameter of the soft magnetic particles include 10 to 500 micrometers, 20 to 120 micrometers, and 30 to 100 micrometers, but are not limited thereto. Although the thickness of the insulating coating layer depends on the use of the motor and the particle size of the soft magnetic particles, it can be exemplified by 10 to 20 micrometers and 50 to 20 micrometers, but is not limited thereto.
様相6に係るアキシャルギャップモータによれば、永久磁石の厚みをt1とし、ヨークのうち永久磁石を保持しないヨーク部分の厚みをt2とすると、t2/t1=1.5〜4.0の範囲内に設定されていることを特徴とする。この場合には、ヨークのうち永久磁石を保持しないヨーク部分の厚みが確保され、当該ヨーク部分の剛性が確保される。故に、モータの回転中において生じる固定鉄心と永久磁石との間の磁気吸引力及び磁気反発力によりヨークが微小的な撓み変形することが抑制される。t2/t1としては、アキシャルギャップモータの種類に応じて選択できるものの、t2/t1の上限としては、例えば3.5または3.0または2.8または2.5または2.0とすることができ、この上限と組み合わせ得る下限としては例えば1.6または1.7または1.8とすることができる。 In the axial gap motor according to aspect 6, assuming that the thickness of the permanent magnet is t1, and the thickness of the yoke portion that does not hold the permanent magnet is t2, the range of t2 / t1 = 1.5 to 4.0. It is characterized by being set to. In this case, the thickness of the yoke portion that does not hold the permanent magnet in the yoke is secured, and the rigidity of the yoke portion is secured. Therefore, it is possible to prevent the yoke from being bent and deformed by a magnetic attraction force and a magnetic repulsive force between the fixed iron core and the permanent magnet generated during the rotation of the motor. Although t2 / t1 can be selected according to the type of the axial gap motor, the upper limit of t2 / t1 is, for example, 3.5, 3.0, 2.8, 2.5, or 2.0. The lower limit that can be combined with this upper limit is, for example, 1.6, 1.7, or 1.8.
殊に、電気絶縁性が高い絶縁被覆層を有する軟磁性粒子の集合体を固結させてヨークが形成されている場合には、ヨークの厚みを厚くしたとしても、ヨークにおける渦電流損等の損失を抑え得る。このため、ヨークを厚肉化し、これの剛性を高めることができる。従って、モータの回転中において生じる固定鉄心と永久磁石との間の磁気吸引力及び磁気反発力が大きいときであっても、磁気吸引力及び磁気反発力によりヨークが微小的な撓み変形することが抑制され、モータの高性能性及び高信頼性を確保するのに有利である。 In particular, when the yoke is formed by consolidating an aggregate of soft magnetic particles having an insulating coating layer having high electrical insulation, even if the yoke is thick, eddy current loss in the yoke Loss can be suppressed. For this reason, the yoke can be thickened and the rigidity thereof can be increased. Therefore, even when the magnetic attractive force and the magnetic repulsive force between the fixed iron core and the permanent magnet generated during the rotation of the motor are large, the yoke can be deformed and deformed by the magnetic attractive force and the magnetic repulsive force. This is advantageous for ensuring high performance and high reliability of the motor.
様相7に係るアキシャルギャップモータによれば、ヨークを形成する軟磁性粒子の絶縁被覆層は、固定鉄心を形成する軟磁性粒子の絶縁被覆層よりも、厚みが薄く設定されていることを特徴とする。固定鉄心はハウジングに固定されているため、モータの回転駆動時においても固定鉄心には遠心力は作用しない。これに対してモータ回転駆動時には回転子は回転するため、回転子のヨークには遠心力が作用する。このため、回転によって発生する遠心力が大きいときには、ヨークは強度が高い方が好ましい。 According to the axial gap motor according to aspect 7, the insulating coating layer of the soft magnetic particles forming the yoke is set to be thinner than the insulating coating layer of the soft magnetic particles forming the fixed iron core. To do. Since the fixed iron core is fixed to the housing, no centrifugal force acts on the fixed iron core even when the motor is driven to rotate. On the other hand, since the rotor rotates when the motor is driven to rotate, centrifugal force acts on the yoke of the rotor. For this reason, when the centrifugal force generated by the rotation is large, the yoke is preferably strong.
この点を考慮し、固定鉄心を形成する軟磁性粒子と、ヨークを形成する軟磁性粒子とを別のものとすることができる。従って、ヨークを形成する軟磁性粒子の絶縁被覆層の厚みは、固定鉄心を形成する軟磁性粒子の絶縁被覆層の厚みよりも、薄く設定することができる。この場合、ヨークにおける比抵抗の増加、ヨークにおける渦電流損等の損失の低減を図りつつ、ヨークの強度の確保に有利である。 In consideration of this point, the soft magnetic particles forming the fixed iron core and the soft magnetic particles forming the yoke can be made different. Therefore, the thickness of the insulating coating layer of the soft magnetic particles forming the yoke can be set thinner than the thickness of the insulating coating layer of the soft magnetic particles forming the fixed iron core. In this case, it is advantageous for securing the strength of the yoke while increasing the specific resistance in the yoke and reducing the loss such as eddy current loss in the yoke.
本発明に係るアキシャルギャップモータによれば、固定子の固定鉄心は、回転子の軸直角方向に沿った断面において、断面円形状に設定されている。このため固定子の固定鉄心に巻線を巻き付けて励磁コイル層を形成する際に、固定鉄心のエッジと巻線との接触を回避でき、従って巻線を損傷させるおそれを低減させることができる。更に、固定子はハウジングに固定されているため、励磁コイル層に対する固定性が向上する。故にハウジングに外力が作用するときであっても、励磁コイル層を構成する巻線が緩むことを防止することができる。 According to the axial gap motor of the present invention, the stator core of the stator is set to have a circular cross section in the cross section along the direction perpendicular to the axis of the rotor. Therefore, when the winding is wound around the stator core of the stator to form the exciting coil layer, the contact between the edge of the stator core and the winding can be avoided, and thus the possibility of damaging the winding can be reduced. Furthermore, since the stator is fixed to the housing, the fixing property to the exciting coil layer is improved. Therefore, even when an external force acts on the housing, it is possible to prevent the windings constituting the exciting coil layer from being loosened.
以下、本発明の実施形態1を図1〜図9を参照して具体的に説明する。本実施形態に係るアキシャルギャップモータはブラシレスモータである。このアキシャルギャップモータは、図1に示すように、ハウジング1と、ハウジング1に固定された固定子2と、軸心Pの回りでハウジング1に回転可能に保持された2個1組の回転子4とを備えている。固定子2の軸端面と回転子4の軸端面との間には、ギャップ15,ギャップ16が形成されている。ギャップ15,ギャップ16はモータの軸長方向において固定子2の両側に形成されている。
Hereinafter, Embodiment 1 of the present invention will be specifically described with reference to FIGS. The axial gap motor according to the present embodiment is a brushless motor. As shown in FIG. 1, this axial gap motor includes a housing 1, a
図1に示すように、ハウジング1は、開口10を有する円筒形状をなす第1ハウジング11と、第1ハウジング11の開口10にあてがわれて連結されたプレート状をなす第2ハウジング12とで形成されている。第1ハウジング11の軸受ホルダ11aは軸受13を保持する。第2ハウジング12の軸受ホルダ12aは軸受14を保持する。軸受13,14はストップリング40nを介してハウジング1に保持されている。
As shown in FIG. 1, the housing 1 includes a
第1ハウジング11及び第2ハウジング12は磁束を透過させにくい性質と、渦電流を流しにくい性質とを有することが好ましい。従って、第1ハウジング11及び第2ハウジング12はベークライト、樹脂等で形成することができる。但し場合によっては、ステンレス鋼、アルミニウム合金で形成することも可能である。
It is preferable that the
固定子2はハウジング1の第1ハウジング11の内周面11iに接着剤により接着されて固定されている。回転子4は軸受13,14を介して回転可能にハウジング1に保持されている。回転子4は、これの軸心Pののびる方向において固定子2の互いに背向する軸端面に対面するように2個1組として設けられている。2個1組の回転子4の間に固定子2が配置されている。
The
図2は固定子2の端面図を示す。図2に示すように、固定子2は、回転子4の軸心Pの回りで回転子4の回転方向(矢印R方向)に沿って間隔を隔てて並設された複数個の固定鉄心20と、各固定鉄心20の外周面に巻線26を多重に巻き付けて形成した励磁コイル層27と、励磁コイル層27及び固定鉄心20を被覆した固定子被覆層28と、固定子被覆層28の中央域に形成された軸挿通孔29とを有する。巻線26は導線と導線に被覆された導線被覆層とで形成されている。固定子被覆層28は励磁コイル層27の外周面を覆っている。固定子被覆層28は射出成形で形成しても良いし、圧縮成形で形成しても良い。固定子被覆層28は樹脂を基材として形成されているが、非金属であるベークライトで形成されていても良い。図2に示すように、回転方向(矢印R方向)において固定鉄心20は60度間隔で複数個(6個)並設されている。
FIG. 2 shows an end view of the
図1に示すように、回転子4は、軸心Pをもつ回転軸40(材質:機械構造用鋼)と、回転軸40に保持された円盤状をなす軟磁性を有するヨーク41と、ヨーク41に保持された円盤形状をなす永久磁石42とを有する。図1に示すように、ヨーク41は、回転軸40の外周面に段部40kに当接した状態で、ストップリング40mにより拘束されつつ、回転軸40の大径部40aの外周側に固定されている。永久磁石42の軸端面42a,42bが磁極とされている。永久磁石42はネオジム−鉄−ボロン系とされているが、これに限定されるものではなく、サマリウム−コバルト系でも良く、更には場合によってはフェライト磁石としても良い。
As shown in FIG. 1, the
モータの回転に伴い永久磁石42に遠心力が作用するとき、永久磁石42に作用する遠心力への抵抗となる抵抗壁41r(図1参照)がヨーク41の外周域に設けられている。抵抗壁41rは永久磁石42の外側に設けられている。更に、永久磁石42のずれに対して抵抗となる抵抗壁41w(図1参照)がヨーク41の内周域に設けられている。抵抗壁41wは永久磁石42の外周側に設けられている。
A
図3は回転子4の端面図を示す。図3に示すように、回転子4の永久磁石42は、回転方向(矢印R方向)に沿って間隔を隔てて複数個(8個)並設されており、磁極の極性が回転方向(矢印R方向)に沿って交互となるように配置されている。永久磁石42の個数と固定鉄心20の個数とは異なる値とされている。
FIG. 3 shows an end view of the
図4は固定子2の主要素である固定鉄心20の斜視図を示す。図5は回転子4の軸直角方向に沿って切断した励磁コイル層27を巻き付けた固定鉄心20の断面を示す。図5に示すように、固定子2の固定鉄心20は断面円形状に設定されている。
FIG. 4 is a perspective view of the fixed
図6に示すように、固定鉄心20は、断面円形状に設定されており外周面21cが円筒形状をなす本体部21と、突部であるリング状をなすフランジ部23とで形成されている。フランジ部23は、固定鉄心20の本体部21の一方の軸端及び他方の軸端の双方に互いに背向するように形成されている。フランジ部23は、固定鉄心20の本体部21と同軸的に径外方向に向けて延設されており、固定鉄心20の軸心P2の回りに沿ってリング状に延設されている。フランジ部23は、回転子4の永久磁石42に対面可能な平坦な軸端面23fをもつ。
As shown in FIG. 6, the fixed
モータの使用時には励磁コイル層27に給電され、固定鉄心20による回転磁界が生じる。固定鉄心20による回転磁界及び永久磁石42の磁界による磁気吸引力及び/または磁気反発力によって、回転子4がこれの軸心Pの回りで固定子2に対して回転する。
When the motor is used, power is supplied to the
図7は、回転する回転子4の永久磁石42が固定状態の固定子2に接近する状態を示す。図7に示すように、固定鉄心20にはこれの径外方向へ突出するフランジ部23が形成されているため、永久磁石42、固定鉄心20を透過する磁束を早期に取り込むのに有利であり、モータ効率の向上、脈動トルクであるコキングトルクの抑制に有利となる。従って、固定鉄心20のフランジ部23は磁束取り込み部として機能することができる。
FIG. 7 shows a state in which the
また、図6は回転子4の軸心に沿った断面を示している。図6に示すように、固定鉄心20のフランジ部23は、回転子4に向かうにつれて外径が小さくなる円錐面形状をなす傾斜面24を有する。ここで、固定鉄心20のフランジ部23は固定鉄心被覆層28よりも透磁率が高い。このため励磁コイル層27に給電して固定鉄心20に回転磁界を形成するとき、励磁コイル層27で発生する磁束を、透磁率が低い樹脂を基材とする固定鉄心被覆層28よりも、透磁率が高い傾斜面24に沿ってフランジ部23内を透過させるのに有利となる。従って、当該磁束を回転子4の永久磁石42の中心線P3(磁極中心)に向けて指向させるのに有利となる。このため当該磁束を永久磁石42の磁極のうち磁場が強い中央域に効率よく透過させることができ、モータ効率の向上、脈動トルクであるコキングトルクの抑制に有利となる。
FIG. 6 shows a cross section along the axis of the
なお、図6に示すように、固定鉄心20のフランジ部23の傾斜面24のうち外径が小さい側の内周端24iとし、外径が大きい側の外周端24pとすると、半径方向において外周端24pと内周端24との間に、永久磁石42の外周縁42pは位置している。この場合、固定鉄心20のフランジ部23による磁束取り込み機能が確保される。
As shown in FIG. 6, assuming that the outer
更に本実施形態によれば、前述したように固定鉄心20のフランジ部23の傾斜面24は、回転子4に向かうにつれて外径が小さくなる円錐面形状をなす(図6参照)。このため係合面として機能できる傾斜面24の表面積を増加させるのに有利となる。ひいては、固定鉄心20のフランジ部23の傾斜面24と固定子被覆層28の係合面28cとの接合面積を増加させることができる。これにより固定鉄心20と固定子被覆層28との一体性を一層高めることができる。
Furthermore, according to the present embodiment, as described above, the
更に固定鉄心20のフランジ部23の傾斜面24は、回転子4に向かうにつれて外径が小さくなるように傾斜しているため、固定鉄心20に対する抜け止め性が向上し、固定子被覆層28から固定鉄心20が離脱することを防止するのにも有利である。
Further, since the
本実施形態によれば、図8に示すように、電気絶縁性が高い絶縁被覆層50を鉄系粉末粒子51の表面に被覆させて形成した軟磁性粒子5が用いられている。鉄系粉末粒子51は、平均粒径が約60〜120μmm(殊に80μm)とされており、水アトマイズ粉末粒子であり、重量比で純度が99.95%以上とされている。このように鉄系粉末粒子51は純鉄に近い組成をもつ。具体的に、絶縁被覆層50を被覆していない鉄系粉末粒子51を100%としたとき、重量比で、炭素は0.002%以下、酸素は0.01%以下、シリコンは0.01%以下とされている。これにより軟磁性粒子5の圧縮成形性が確保されている。絶縁被覆層50はりん酸化化成処理した膜とされており、厚みが50〜500ナノメートル、殊に100〜300ナノメートルとされているが、これらに限定されるものではない。
According to the present embodiment, as shown in FIG. 8, the soft
上記のような絶縁被覆層50を有する軟磁性粒子5の集合体を固結させることにより、固定鉄心20は形成されている。具体的には、上記のような絶縁被覆層50を有する軟磁性粒子5を成形型のキャビティに装填し、温間圧粉成形することにより、固定鉄心20は形成されている。上記した温間圧粉成形の条件は、大気中において120〜170℃、殊に150℃とされており、成形圧力は5000〜12000kgf/cm2(≒490〜1176MPa)、殊に9000kgf/cm2(≒882MPa)とされている。このように固定鉄心20は温間圧縮成形で形成されているものの、未焼結品である。
The fixed
上記のように固定鉄心20は、絶縁被覆層50を有する軟磁性粒子5を原料として形成されているため、固定鉄心20の比抵抗を高めることができる。一般的には、渦電流損失は基本的には比抵抗に反比例すると言われている。このため、固定鉄心20の比抵抗を高めれば、固定鉄心20の透磁率を高めつつ、固定鉄心20の渦電流損等の損失を低減させることができる。図9は、絶縁被覆層50を有する軟磁性粒子5を固結させた状態を模式的に示す。絶縁被覆層50は粒界のごとく存在しており、渦電流のループを小さくし、渦電流損を小さくするのに有利である。
As described above, since the fixed
本実施形態によれば、固定鉄心20ばかりか、回転子4のヨーク41も、前記した電気絶縁性が高い絶縁被覆層50を有する軟磁性粒子5の集合体を固結させて形成されている。このため、絶縁被覆層50がヨーク41の比抵抗を高めることができ、ヨーク41の透磁率を確保しつつヨーク41の渦電流損等の損失を低減させることができる。具体的には、このような絶縁被覆層50を有する軟磁性粒子5を成形型(図示せず)のキャビティに永久磁石42と共に装填し、温間圧粉成形することにより、回転子4のヨーク41は形成されている。温間圧粉成形の条件は、基本的には固定鉄心20の場合と同様とされている。よってヨーク41は温間圧縮成形で形成されているものの、未焼結品である。
According to the present embodiment, not only the fixed
本実施形態によれば、回転子4について、永久磁石42の厚みをt1(図6参照)とし、ヨーク41のうち永久磁石42を保持しないヨーク41部分の厚みをt2(図6参照)とすると、t2/t1=1.5〜4.0の範囲内に、殊に1.8〜2.2の範囲内に設定されており、ヨーク41が厚肉化されている。
According to the present embodiment, regarding the
モータの回転中においては固定鉄心20の回転磁場と永久磁石42の磁場との間において磁気吸引力及び磁気反発力が生じる。モータの高性能化のため固定鉄心20による回転磁界及び永久磁石42の磁界が強いときには、モータの回転中において磁気吸引力及び磁気反発力が必然的に大きくなり、ヨーク41が矢印A1,A2方向(図6参照)に沿って微視的に撓み変形し、ギャップ15,16のギャップ幅を変動させるおそれがある。この場合、モータの高性能化、高信頼性を得るには好ましくない。
During the rotation of the motor, a magnetic attractive force and a magnetic repulsive force are generated between the rotating magnetic field of the fixed
この点本実施形態によれば、上記した軟磁性粒子5の集合体を固結することによりヨーク41が形成されているため、ヨーク41の肉厚t2を厚くしたとしても、ヨーク41の渦電流損等の損失を低減することができる。このようにヨーク41の損失を低減できるため、ヨーク41の肉厚を確保してヨーク41の剛性を高めることができる。よって、モータの回転中において磁気吸引力及び磁気反発力が大きいときであっても、磁気吸引力及び磁気反発力によりヨーク41が微視的に撓み変形することを抑制でき、ひいては機械損が増加することを低減でき、モータの信頼性を一層高めることができる。
In this respect, according to the present embodiment, the
なお、本実施形態によれば、ヨーク41を形成する軟磁性粒子5の絶縁被覆層50の厚みをt4とし、固定鉄心20を形成する軟磁性粒子5の絶縁被覆層50の厚みをt5としたとき、t4=t5にしても良いし、t4≒t5にしても良いし、t4>t5にしても良いし、t4<t5にしても良い。
According to the present embodiment, the thickness of the insulating
また本実施形態によれば、ヨーク41を形成する軟磁性粒子5の鉄系粉末粒子51の厚みをt6とし、固定鉄心20を形成する軟磁性粒子5の鉄系粉末粒子51の厚みをt7としたとき、t6=t7にしても良いし、t6≒t7にしても良いし、t6>t7にしても良いし、t6<t7にしても良い。
According to this embodiment, the thickness of the iron-based
図10及び図11は実施形態2を示す。図10は実施形態2に係る固定子2の断面図を示す。図11は図10のXI−XI線に沿った固定子2の断面図を示す。
本実施形態は実施形態1と基本的には同様の構成であり、基本的には同様の作用効果を奏する。以下、実施形態1と相違する部分を中心として説明する。共通する機能を有する部位には、なるべく共通の符号を付する。固定子2はインサート成形法により一体化されている。具体的には、巻線26を巻き付けて励磁コイル層27を配置した固定鉄心20を成形型(図示せず)の成形キャビティの所定部位に配置し、成形キャビティに樹脂を装填して固化させることによりモールド樹脂成形されて一体化されている。この結果、固定鉄心20、励磁コイル層27及び固定子被覆層28は一体成形されている。これにより固定鉄心20の組み付け、ハウジング1への接着固定を一度にでき、製造工程の短縮化を図ることができる。更に固定鉄心20を同時に成形することにより固定鉄心20の位置精度の向上、緩み及びずれの抑制を図ることができ、モータの信頼性を高めることができる。
10 and 11 show the second embodiment. FIG. 10 shows a cross-sectional view of the
The present embodiment has basically the same configuration as that of the first embodiment, and basically has the same functions and effects. Hereinafter, a description will be given centering on portions different from the first embodiment. Parts having common functions are denoted by the same reference numerals as much as possible. The
なお、図11においては、図面の複雑化を避けるべく、固定子被覆層28を点々として示す。上記した実施形態2によれば、固定子2の固定鉄心20は、回転子4の軸心Pの軸直角方向に沿った断面において断面円形状に設定されているため、固定鉄心20の本体部21の外周面はエッジを有せず、巻線とエッジとの接触を回避できる。故に、固定鉄心20に巻線26を巻き付ける際に、巻線26を損傷させるおそれを低減することができる。更に固定子2はハウジング1に固定されているため、励磁コイル層27に対する固定性が向上し、ハウジング1に外力が作用するときであっても、励磁コイル層27を構成する巻線26が緩むことを防止することができる。
In FIG. 11, the
図12及び図13は実施形態3を示す。本実施形態は実施形態1と基本的には同様の構成であり、基本的には同様の作用効果を奏する。共通する機能を有する部位には、なるべく共通の符号を付する。以下、実施形態1と相違する部分を中心として説明する。固定子2の軸端面と回転子4の軸端面との間にスラスト軸受70が介在されている。スラスト軸受70は回転軸40の大径部40aの外周面よりも径外方向に配置されている。スラスト軸受70は、固定子2の軸端面に係合する金属製の第1リング71と、回転子4のヨーク41の軸端面に係合する金属製の第2リング72と、第1リング71及び第2リング72との間に設けられた複数個のボール状をなす金属製の転動体73とを有する。スラスト軸受70は、回転軸40の外周側に同軸的に設けられており、固定子2の軸端面と回転子4の軸端面との間におけるギャップ15,16のギャップ幅を一定に維持する機能を有する規制部材として機能することができる。
12 and 13 show the third embodiment. The present embodiment has basically the same configuration as that of the first embodiment, and basically has the same functions and effects. Parts having common functions are denoted by the same reference numerals as much as possible. Hereinafter, a description will be given centering on portions different from the first embodiment. A
上記したように固定子2の軸端面と回転子4の軸端面との間に軸受であるスラスト軸受70が介在され、回転子4がスラスト軸受70により拘束されている。このため、モータが回転する場合、固定子2と回転子4との間に発生する磁気吸引力、磁気反発力が大きいときであっても、磁気吸引力及び/または磁気反発力に起因する回転軸40の振れが低減され、ひいては回転軸40の振れに基づく機械損が低減される。更に、図12及び図13に示すように、固定子2の軸端面と回転子4の軸端面との間に予備圧縮用のバネ部材75が介在され、スラスト軸受70のがたが規制されているため、機械損が一層抑制され、モータ効率が向上する。なお、バネ部材75は皿バネで形成されているが、これに限らず、場合によっては板バネ、コイルバネ等とすることもできる。
As described above, the thrust bearing 70 as a bearing is interposed between the shaft end surface of the
上記した実施形態3によれば、固定子2の固定鉄心20は、回転子4の軸直角方向に沿った断面において断面円形状に設定されているため、固定鉄心20に巻線26を巻き付ける際に、巻線26とエッジとの接触を回避でき、巻線26を損傷させるおそれを低減することができる。更に固定子2はハウジング1に固定されているため、励磁コイル層27に対する固定性が向上し、ハウジング1に外力が作用するときであっても、励磁コイル層27を構成する巻線26が緩むことを防止することができる。
According to the third embodiment described above, the fixed
図14は実施形態4を示す。本実施形態は実施形態1と基本的には同様の構成であり、基本的には同様の作用効果を奏する。共通する機能を有する部位には、なるべく共通の符号を付する。以下、実施形態1と相違する部分を中心として説明する。固定子2の軸端面と回転子4の軸端面との間に、摩擦係数が小さい材料で形成されているリング形状をなす軸受としてのスリーブ軸受77(材質:PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)が介在している。スリーブ軸受77は、固定子2の軸端面と回転子4の軸端面との間におけるギャップ15,16のギャップ幅を一定に維持する機能を有する規制部材として機能することができる。これにより固定子2と回転子4との間におけるギャップ15,16のギャップ幅の変動を防止することができる。更に、固定子2と回転子4との間に発生する磁気吸引力及び/または磁気反発力に起因する回転軸40の振れを低減でき、ひいては回転軸40の振れに基づく機械損が低減され、モータの信頼性を高めることができる。
FIG. 14 shows a fourth embodiment. The present embodiment has basically the same configuration as that of the first embodiment, and basically has the same functions and effects. Parts having common functions are denoted by the same reference numerals as much as possible. Hereinafter, a description will be given centering on portions different from the first embodiment. Between the shaft end surface of the
上記した実施形態4によれば、固定子2の固定鉄心20は、回転子4の軸直角方向に沿った断面において断面円形状に設定されているため、固定鉄心20に巻線26を巻き付ける際に、巻線26を損傷させるおそれを低減することができる。更に固定子2はハウジング1に固定されているため、励磁コイル層27に対する固定性が向上し、ハウジング1に外力が作用するときであっても、励磁コイル層27を構成する巻線26が緩むことを防止することができる。
According to the above-described fourth embodiment, the fixed
(試験例1)
試験例1は実施形態1のアキシャルギャップモータに基づく。試験例1によれば、上記した固定鉄心20及びヨーク41を形成する軟磁性粒子5は、平均粒径が約60〜100μm(80μm)とされており、水アトマイズ粉末粒子であり、重量比で鉄純度が99.95%以上とされている。絶縁被覆層50はりん酸化化成処理した膜とされており、厚みが100〜300ナノメートルとされている。この試験例1によれば、固定鉄心20及びヨーク41の透磁率を高めつつ、渦電流損等の損失を低減させることができる。
(Test Example 1)
Test Example 1 is based on the axial gap motor of the first embodiment. According to Test Example 1, the soft
(試験例2)
試験例2は実施形態1のアキシャルギャップモータに基づく。試験例2によれば、上記した軟磁性粒子5は、平均粒径が60〜100μm(80μm)の鉄系粉末にMn−Znフェライトの粉末をメカノフュージョンにより被覆させたものを用いた。Mn−Znフェライトの粉末をメカノフュージョンして形成された絶縁被覆層50の厚みは1〜3マイクロメートルである。そして、このような絶縁被覆層50を有する軟磁性粒子5を成形型のキャビティに装填し、温間圧粉成形(大気中150℃、成形圧力9000kgf/cm2≒882MPa)することにより、固定鉄心20、ヨーク41は形成されている。この試験例2によれば、固定鉄心20及びヨーク41の透磁率を高めつつ、渦電流損等の損失を低減させることができる。
(Test Example 2)
Test example 2 is based on the axial gap motor of the first embodiment. According to Test Example 2, the soft
(試験例3)
試験例3は実施形態1のアキシャルギャップモータに基づく。試験例3によれば、上記した軟磁性粒子5は、平均粒径が60〜100μm(80μm)の鉄系粉末(ガスアトマイズ粉末、重量比で鉄純度が99.95%以上)にNi−Znフェライトをフェライトメッキして被覆させたものを用いた。Ni−Znフェライトの絶縁被覆層50の厚みは30ナノメートルである。そして、このような絶縁被覆層50を有する軟磁性粒子5を成形型のキャビティに装填し、温間圧粉成形(大気中150℃、成形圧力9000kgf/cm2≒882MPa)することにより、固定鉄心20、ヨーク41は形成されている。この試験例3によれば、固定鉄心20及びヨーク41の透磁率を高めつつ、渦電流損等の損失を低減させることができる。
(Test Example 3)
Test example 3 is based on the axial gap motor of the first embodiment. According to Test Example 3, the above-described soft
(試験例4)
試験例4は実施形態1のアキシャルギャップモータに基づく。試験例4によれば、ヨーク41を形成する絶縁被覆層50を有する軟磁性粒子5Bについては、固定鉄心20を形成する絶縁被覆層50を有する軟磁性粒子5Aよりも、絶縁被覆層50の厚みを厚く設定している。軟磁性粒子5A,5Bにおいて、絶縁被覆層50は同一材質または同系材質としている。絶縁被覆層50が同系材質であるとは、絶縁被覆層50を構成する主要成分が共通することを意味する。
(Test Example 4)
Test Example 4 is based on the axial gap motor of the first embodiment. According to Test Example 4, for the soft magnetic particles 5B having the insulating
固定鉄心20はハウジング1に固定されているため、固定鉄心20には遠心力は作用しない。これに対して回転子4は回転するため、回転子4のヨーク41には遠心力が作用する。更にモータの回転駆動時には、ヨーク41には前記した矢印A1,A2方向の力が作用する。このため上記した力がかなり強い場合には、ヨーク41の強度は高い方が好ましい。
Since the fixed
この点を考慮し、固定鉄心20を形成する絶縁被覆層50を有する軟磁性粒子5と、ヨーク41を形成する絶縁被覆層50を有する軟磁性粒子5とを別のものとしている。即ち、ヨーク41を形成する軟磁性粒子5の絶縁被覆層50の厚みをt4とし、固定鉄心20を形成する軟磁性粒子5の絶縁被覆層50の厚みをt5としたとき、t4<t5に設定している。これによりヨーク41の比抵抗を高めてヨークの渦電流損等の損失を低減させつつ、ヨーク41の強度を高めるのに有利である。
Considering this point, the soft
(試験)
試料A〜Fについて試験した。表1は試料A〜Fについて試験した基本的条件及び試験結果を示す。
(test)
Samples A to F were tested. Table 1 shows the basic conditions and test results tested for Samples A-F.
試料Aでは、固定鉄心は電磁軟鉄で形成されている。試料Bでは、絶縁被覆層が形成されていない鉄粉で形成された軟磁性粉末を用い、この軟磁性粉末の集合体を成形型で圧縮成形(温度:室温,成形圧:5000kgf/cm2≒4.9×108N/m)することにより、固定鉄心は形成されている。試料Cでは、りん酸皮膜の絶縁被覆層(厚み:30〜50ナノメートル)を鉄粉(平均粒径:80〜100マイクロメートル)に被覆した軟磁性粉末を用い、そして、りん酸皮膜を被覆した軟磁性粉末100重量%に対してポリアミド樹脂粉末を外付け%で0.6重量%混合し(ポリアミド樹脂粉末+軟磁性粉末=100.6重量%とする)、このポリアミド樹脂粉末と軟磁性粉末との混合粉末の集合体を成形型で圧縮成形(温度:室温,成形圧:7000kgf/cm2≒6.86×108N/m)し、230℃でキュアーすることにより、固定鉄心は形成されている。 In sample A, the fixed iron core is formed of electromagnetic soft iron. In sample B, soft magnetic powder formed of iron powder on which no insulating coating layer was formed was used, and the aggregate of the soft magnetic powder was compression molded with a mold (temperature: room temperature, molding pressure: 5000 kgf / cm 2 ≈ (4.9 × 10 8 N / m), the fixed iron core is formed. In sample C, a soft magnetic powder in which an insulating coating layer (thickness: 30 to 50 nanometers) of a phosphoric acid film is coated on iron powder (average particle size: 80 to 100 micrometers) is used, and the phosphoric acid film is coated. The polyamide resin powder is mixed with 0.6% by weight of the externally applied polyamide resin powder to 100% by weight of the soft magnetic powder (polyamide resin powder + soft magnetic powder = 100.6% by weight). The assembly of the mixed powder with the powder is compression-molded with a mold (temperature: room temperature, molding pressure: 7000 kgf / cm 2 ≈6.86 × 10 8 N / m) and cured at 230 ° C. Is formed.
試料Dでは、りん酸皮膜の絶縁被覆層(厚み:30〜50ナノメートル)を鉄粉(平均粒径:80〜100マイクロメートル)に被覆した軟磁性粉末を用い、この軟磁性粉末の集合体を成形型で圧縮成形(温度:150℃、成形圧:8000kgf/cm2≒7.84×108N/m)することにより、固定鉄心は形成されている。また、試料Eでは、MnーZnフェライトの絶縁被覆層(厚み:1〜3マイクロメートル)を鉄粉(平均粒径:80〜100マイクロメートル)にメカノフュージョン処理により被覆した軟磁性粉末を用い、この軟磁性粉末の集合体を成形型で圧縮成形(温度:150℃、成形圧:9000kgf/cm2≒8.82×108N/m)することにより、固定鉄心は形成されている。。 Sample D uses a soft magnetic powder in which an insulating coating layer (thickness: 30 to 50 nanometers) of a phosphoric acid film is coated with iron powder (average particle diameter: 80 to 100 micrometers). Is formed by compression molding (temperature: 150 ° C., molding pressure: 8000 kgf / cm 2 ≈7.84 × 10 8 N / m) with a mold. In sample E, soft magnetic powder obtained by coating an Mn-Zn ferrite insulating coating layer (thickness: 1 to 3 micrometers) on iron powder (average particle diameter: 80 to 100 micrometers) by mechanofusion treatment, The assembly of the soft magnetic powder is compression-molded with a molding die (temperature: 150 ° C., molding pressure: 9000 kgf / cm 2 ≈8.82 × 10 8 N / m), thereby forming a fixed iron core. .
また、試料Fでは、NiーZnフェライトの絶縁被覆層(厚み:40〜100ナノメートル)を鉄粉(平均粒径:80〜100マイクロメートル)にフェライトメッキ処理により被覆した軟磁性粉末を用い、この軟磁性粉末の集合体を成形型で圧縮成形(温度:150℃、成形圧:9000kgf/cm2≒8.82×108N/m)することにより、固定鉄心は形成されている。。 Sample F uses a soft magnetic powder in which an Ni-Zn ferrite insulating coating layer (thickness: 40 to 100 nanometers) is coated with iron powder (average particle diameter: 80 to 100 micrometers) by ferrite plating. The assembly of the soft magnetic powder is compression-molded with a molding die (temperature: 150 ° C., molding pressure: 9000 kgf / cm 2 ≈8.82 × 10 8 N / m), thereby forming a fixed iron core. .
上記した各試料A〜Fに係る密度、最大透磁率、比抵抗、モータ効率を試験した。試験結果によれば、表1に示すように、絶縁被覆層が形成されていない試料Bによれば、比抵抗がかなり小さく、モータ効率も38%と低かった。 The density, maximum magnetic permeability, specific resistance, and motor efficiency according to each of the samples A to F described above were tested. According to the test results, as shown in Table 1, according to Sample B in which the insulating coating layer was not formed, the specific resistance was considerably small and the motor efficiency was as low as 38%.
これに対して、りん酸皮膜とポリアミドにより絶縁被覆層が形成されている試料Cによれば、最大透磁率が低いものの、比抵抗が最も高いため、モータ効率は50%を越えており、良好であった。 On the other hand, according to Sample C in which the insulating coating layer is formed of a phosphoric acid film and polyamide, although the maximum magnetic permeability is low, the specific resistance is the highest, so the motor efficiency exceeds 50%, which is good Met.
MnーZnフェライトの絶縁被覆層が形成されている試料Eによれば、最大透磁率を良好に維持しつつ、比抵抗を高めることができ、モータ効率もかなり良好であった。またNiーZnフェライトの絶縁被覆層が形成されている試料Fによれば、最大透磁率を良好に維持しつつ、比抵抗を高めることができ、モータ効率もかなり良好であった。モータ効率は[(出力(ワット)/入力(ワット)]×100%として定義される。入力(ワット)は電圧(ボルト)×電流(アンペア)である。出力(ワット)は1.027×10-5×N×Tである。ここでNはモータの回転数(rpm)であり、Tはトルク(gf・cm)である。あるいは、トルクをT(N・m)とした場合、出力(ワット)は10.065×N×Tとされる。 According to the sample E on which the insulating coating layer of Mn—Zn ferrite was formed, the specific resistance could be increased while maintaining the maximum magnetic permeability satisfactorily, and the motor efficiency was also quite good. Further, according to the sample F on which the Ni-Zn ferrite insulating coating layer was formed, the specific resistance could be increased while maintaining the maximum magnetic permeability satisfactorily, and the motor efficiency was also quite good. Motor efficiency is defined as [(output (watt) / input (watt)) × 100%, input (watt) is voltage (volt) × current (ampere), output (watt) is 1.027 × 10 −5 × N × T, where N is the number of revolutions (rpm) of the motor and T is the torque (gf · cm), or when the torque is T (N · m), the output ( Watt) is 10.065 × N × T.
(他の例)
上記した実施形態1によれば、絶縁被覆層50を有する軟磁性粒子5を成形型のキャビティに装填し、温間圧粉成形することにより、固定鉄心20及びヨーク41が形成されている。固定鉄心20及びヨーク41を温間圧粉成形する際の条件は、実施形態1に記載されている条件に限定されるものではない。更に、軟磁性粒子5を成形型のキャビティに装填し、常温で圧粉成形することにより、固定鉄心20及びヨーク41を形成することにしても良い。その他、本発明は上記し且つ図面に示した実施例のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できるものである。上記した記載から次の技術的思想も把握することができる。
(Other examples)
According to the first embodiment described above, the fixed
[付記項1]ハウジングと、
前記ハウジングに固定され、回転方向に沿って並設された複数個の固定鉄心と各前記固定鉄心に巻線を巻き付けて形成された励磁コイル層とを有する固定子と、
固定子に対して軸長方向において対面するように前記ハウジングに回転可能に保持され、回転方向に沿って並設され磁極の極性が回転方向に沿って交互となるように配置された永久磁石をもつ回転子とを具備しており、前記固定子の軸端面と前記回転子の軸端面との間にギャップを形成するアキシャルギャップモータにおいて、
前記固定鉄心のうち前記回転子の前記永久磁石に対面する側は、前記固定鉄心の径外方向に延設された突部をもち、
前記突部は、前記固定鉄心の軸心の回りに沿ってリング状に延設されたフランジ部であることを特徴とするアキシャルギャップモータ。巻線の外れがフランジ部により防止される。
[Additional Item 1] Housing;
A stator having a plurality of fixed iron cores fixed to the housing and arranged side by side in the rotation direction, and an exciting coil layer formed by winding a winding around each of the fixed iron cores;
Permanent magnets that are rotatably held in the housing so as to face the stator in the axial direction, and are arranged in parallel along the rotational direction so that the polarities of the magnetic poles alternate along the rotational direction. An axial gap motor that forms a gap between the shaft end surface of the stator and the shaft end surface of the rotor,
The side of the fixed iron core that faces the permanent magnet of the rotor has a protrusion that extends in the radially outward direction of the fixed iron core,
The axial gap motor according to claim 1, wherein the protrusion is a flange portion extending in a ring shape around the axis of the fixed iron core. Disengagement of the winding is prevented by the flange portion.
[付記項2]付記項1において、前記フランジ部は、前記回転子の軸心に沿った断面において、前記回転子に向かうにつれて外径が小さくなる傾斜面を有することを特徴とするアキシャルギャップモータ。この場合、固定鉄心のフランジ部は透磁率が高いため、励磁コイル層に給電して固定鉄心に回転磁界を形成するとき、励磁コイル層で発生する磁束を、透磁率が高い傾斜面に沿ってフランジ部内を透過させるのに有利となる。従って、当該磁束を回転子の永久磁石の中心線(磁極中心)に向けて指向させるのに有利となる。このため当該磁束を永久磁石の磁極の中央域に効率よく透過させることができ、モータ効率の向上、脈動トルクであるコキングトルクの抑制に有利となる。 [Additional Item 2] The axial gap motor according to Additional Item 1, wherein the flange portion has an inclined surface whose outer diameter decreases in a cross section along the axial center of the rotor toward the rotor. . In this case, since the flange portion of the fixed iron core has a high magnetic permeability, when power is supplied to the exciting coil layer to form a rotating magnetic field in the fixed iron core, the magnetic flux generated in the exciting coil layer is caused to flow along the inclined surface having a high magnetic permeability. This is advantageous for transmitting through the flange portion. Therefore, it is advantageous to direct the magnetic flux toward the center line (magnetic pole center) of the permanent magnet of the rotor. For this reason, the magnetic flux can be efficiently transmitted to the central region of the magnetic pole of the permanent magnet, which is advantageous in improving motor efficiency and suppressing coking torque, which is pulsating torque.
本発明に係るアキシャルギャップモータは自動車等の車両、電気機器、電子機器等のブラシレスモータとして利用することができる。 The axial gap motor according to the present invention can be used as a brushless motor for vehicles such as automobiles, electrical equipment, electronic equipment, and the like.
1はハウジング、2は固定子、20は固定鉄心、23はフランジ部、24は傾斜面、26は巻線、27は励磁コイル層、28は固定子被覆層、4は回転子、40は回転軸、41はヨーク、42は永久磁石、5は軟磁性粒子、50は絶縁被覆層、51は鉄系粉末粒子、70はスラスト軸受(規制部材)、77はスリーブ軸受(規制部材)を示す。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 is a housing, 2 is a stator, 20 is a fixed iron core, 23 is a flange part, 24 is an inclined surface, 26 is winding, 27 is an exciting coil layer, 28 is a stator coating layer, 4 is a rotor, 40 is rotation A shaft, 41 is a yoke, 42 is a permanent magnet, 5 is a soft magnetic particle, 50 is an insulating coating layer, 51 is an iron-based powder particle, 70 is a thrust bearing (regulating member), and 77 is a sleeve bearing (regulating member).
Claims (7)
前記ハウジングに固定され、回転方向に沿って並設された複数個の固定鉄心と各前記固定鉄心に巻線を巻き付けて形成された励磁コイル層とを有する固定子と、
軸長方向において前記固定子に対面するように前記ハウジングに回転可能に保持され、前記回転方向に沿って並設され磁極の極性が前記回転方向に沿って交互となるように配置された永久磁石をもつ回転子とを具備しており、
前記固定子の軸端面と前記回転子の軸端面との間にギャップを形成するアキシャルギャップモータにおいて、
前記固定子の前記固定鉄心は、前記回転子の軸直角方向に沿った断面において、断面円形状に設定されていることを特徴とするアキシャルギャップモータ。 A housing;
A stator having a plurality of fixed iron cores fixed to the housing and arranged side by side in the rotation direction, and an exciting coil layer formed by winding a winding around each of the fixed iron cores;
Permanent magnets that are rotatably supported by the housing so as to face the stator in the axial direction, and are arranged in parallel along the rotational direction so that the polarities of the magnetic poles alternate along the rotational direction. And a rotor with
In the axial gap motor that forms a gap between the shaft end surface of the stator and the shaft end surface of the rotor,
The axial gap motor according to claim 1, wherein the fixed iron core of the stator is set to have a circular cross section in a cross section along a direction perpendicular to the axis of the rotor.
前記突部は、前記固定鉄心の軸心の回りに沿ってリング状に延設されたフランジ部であることを特徴とするアキシャルギャップモータ。 In Claim 1, the side which faces the permanent magnet of the rotor among the fixed iron core has a projecting portion extending in the radially outward direction of the fixed iron core,
The axial gap motor according to claim 1, wherein the protrusion is a flange portion extending in a ring shape around the axis of the fixed iron core.
前記ヨークは、電気絶縁性が高い絶縁被覆層を有する軟磁性粒子の集合体を固結させて形成されていることを特徴とするアキシャルギャップモータ。 The rotor according to any one of claims 1 to 4, wherein the rotor includes a rotatable yoke and a permanent magnet held by the yoke.
The axial gap motor is characterized in that the yoke is formed by consolidating an aggregate of soft magnetic particles having an insulating coating layer having high electrical insulation.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003338235A JP2005110372A (en) | 2003-09-29 | 2003-09-29 | Axial gap motor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003338235A JP2005110372A (en) | 2003-09-29 | 2003-09-29 | Axial gap motor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005110372A true JP2005110372A (en) | 2005-04-21 |
Family
ID=34533818
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003338235A Pending JP2005110372A (en) | 2003-09-29 | 2003-09-29 | Axial gap motor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2005110372A (en) |
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006340537A (en) * | 2005-06-03 | 2006-12-14 | Fujitsu General Ltd | Axial air gap electric motor |
JP2007043864A (en) * | 2005-08-05 | 2007-02-15 | Fujitsu General Ltd | Axial air gap synchronous machine |
JP2008199791A (en) * | 2007-02-13 | 2008-08-28 | Daikin Ind Ltd | Armature, rotary electric machine, compressor, blower, and air conditioner |
EP2251962A2 (en) | 2009-05-14 | 2010-11-17 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Cooling mechanism for axial gap type rotating machines |
JP2011130654A (en) * | 2009-11-16 | 2011-06-30 | G+ Powertec Ltd | Ac generator |
JP2011151882A (en) * | 2010-01-19 | 2011-08-04 | Alphana Technology Co Ltd | Disk drive |
JP2012050250A (en) * | 2010-08-27 | 2012-03-08 | Hitachi Appliances Inc | Axial gap type rotating electrical machine |
WO2013099343A1 (en) * | 2011-12-27 | 2013-07-04 | 株式会社日立産機システム | Axial gap rotating electrical machine |
JP2014121175A (en) * | 2012-12-17 | 2014-06-30 | Fujitsu General Ltd | Electric motor |
JP2018506958A (en) * | 2015-02-26 | 2018-03-08 | オーラフ ベッチャー | Disc rotor and axial flow type rotating electrical machine |
CN110165856A (en) * | 2019-06-06 | 2019-08-23 | 深圳市恒驱电机股份有限公司 | A kind of novel brushless disk motor |
KR20200084076A (en) * | 2019-01-02 | 2020-07-10 | 주식회사 이플로우 | Motor reducing cogging torque |
-
2003
- 2003-09-29 JP JP2003338235A patent/JP2005110372A/en active Pending
Cited By (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4706339B2 (en) * | 2005-06-03 | 2011-06-22 | 株式会社富士通ゼネラル | Axial air gap type electric motor |
JP2006340537A (en) * | 2005-06-03 | 2006-12-14 | Fujitsu General Ltd | Axial air gap electric motor |
JP2007043864A (en) * | 2005-08-05 | 2007-02-15 | Fujitsu General Ltd | Axial air gap synchronous machine |
JP2008199791A (en) * | 2007-02-13 | 2008-08-28 | Daikin Ind Ltd | Armature, rotary electric machine, compressor, blower, and air conditioner |
US8390157B2 (en) | 2009-05-14 | 2013-03-05 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Cooling mechanism for axial gap type rotating machines |
EP2251962A2 (en) | 2009-05-14 | 2010-11-17 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Cooling mechanism for axial gap type rotating machines |
JP2010288445A (en) * | 2009-05-14 | 2010-12-24 | Shin-Etsu Chemical Co Ltd | Cooling mechanism in axial gap type rotating machine |
JP2011130654A (en) * | 2009-11-16 | 2011-06-30 | G+ Powertec Ltd | Ac generator |
JP2011151882A (en) * | 2010-01-19 | 2011-08-04 | Alphana Technology Co Ltd | Disk drive |
JP2012050250A (en) * | 2010-08-27 | 2012-03-08 | Hitachi Appliances Inc | Axial gap type rotating electrical machine |
US8786155B2 (en) | 2010-08-27 | 2014-07-22 | Hitachi Appliances, Inc. | Axial gap rotating electrical machine |
WO2013099343A1 (en) * | 2011-12-27 | 2013-07-04 | 株式会社日立産機システム | Axial gap rotating electrical machine |
JP2013135541A (en) * | 2011-12-27 | 2013-07-08 | Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd | Axial gap rotary electric machine |
JP2014121175A (en) * | 2012-12-17 | 2014-06-30 | Fujitsu General Ltd | Electric motor |
JP2018506958A (en) * | 2015-02-26 | 2018-03-08 | オーラフ ベッチャー | Disc rotor and axial flow type rotating electrical machine |
KR20200084076A (en) * | 2019-01-02 | 2020-07-10 | 주식회사 이플로우 | Motor reducing cogging torque |
KR102151421B1 (en) * | 2019-01-02 | 2020-09-03 | 주식회사 이플로우 | Motor reducing cogging torque |
CN110165856A (en) * | 2019-06-06 | 2019-08-23 | 深圳市恒驱电机股份有限公司 | A kind of novel brushless disk motor |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4796788B2 (en) | Coreless motor | |
US20060273670A1 (en) | Motor stator | |
US10848016B2 (en) | Magnetic powder dust core with entirely buried coil or magnet | |
CN111525763B (en) | Axial flux motor with insulated rotor | |
WO2010084672A1 (en) | Dynamo electric machine | |
US7443071B2 (en) | Motor stator | |
JP2005110372A (en) | Axial gap motor | |
JP2007068330A (en) | Three-phase permanent magnet brushless motor | |
JP4775566B2 (en) | Rare earth permanent magnet, method of manufacturing the same, and rotating machine | |
WO2019077983A1 (en) | Axial gap-type dynamo-electric machine | |
WO2008132970A1 (en) | Insulator, stator of electric motor, and electric motor | |
JPH08256441A (en) | Permanent magnet rotor | |
WO2005086609A2 (en) | Permanent magnet rotor for brushless d.c. motor | |
WO2013147157A1 (en) | Rotating electrical machine | |
JP5606077B2 (en) | Disk drive | |
JP5587233B2 (en) | Stator core and motor using the same | |
JP2001037124A (en) | Rotor | |
JP2011176991A (en) | Rotor core and electric motor | |
JP4245211B2 (en) | Yoke-integrated rotating magnet for spindle motor and manufacturing method thereof | |
JP4882720B2 (en) | Electric motor stator, electric motor stator manufacturing method, and electric motor | |
JP4238588B2 (en) | Motor, motor rotor and composite anisotropic magnet | |
JP4500180B2 (en) | Manufacturing method of split stator of electric motor | |
JP4241209B2 (en) | Motor device and method for manufacturing casing thereof | |
JP6156030B2 (en) | Bow magnet piece and motor | |
JP2003092860A (en) | Embedded magnet motor and its manufacturing method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060825 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090225 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090303 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20090630 |