JP2006217766A - アキシャルギャップ型回転電機のステータ構造 - Google Patents
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Abstract
【課題】ステータのバックコア部の厚みをなるべく薄くして、ステータひいては回転電機全体を小さくすることができるアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造を提供する。
【解決手段】コア1にコイル2を巻装してなるステータ3とロータ4が回転軸に沿って対向して配置されるアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造において、前記コア1のバックコア部5の内周面5aを、前記コア1のコイル2を巻装する部分をなすティース部6の内周面6aよりも内周側にせり出させることを特徴とする。
【選択図】図3
【解決手段】コア1にコイル2を巻装してなるステータ3とロータ4が回転軸に沿って対向して配置されるアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造において、前記コア1のバックコア部5の内周面5aを、前記コア1のコイル2を巻装する部分をなすティース部6の内周面6aよりも内周側にせり出させることを特徴とする。
【選択図】図3
Description
本発明は、回転軸に沿ってステータとロータとが対向して配置されるアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造に関するものである。
ロータに永久磁石を設けた回転電機は、損失が少なくかつ効率がよく、出力が大きい等の理由により自動車もしくは産業用機械に数多く使用されている。なかでも、回転軸に沿ってステータとディスク状のロータとが対向して配置されるアキシャルギャップ型回転電機は、その回転軸方向の厚みの薄型化が可能であるため、特許文献1に記載されているように、レイアウト上の制約がある場合により多く用いられている。
特開2004−080897号公報
このような形態のステータの構造では、それぞれのティース部間の磁束を通過させるために、バックコア部の径方向断面(周方向に垂直な断面であって、周方向に隣接するティース部の間に位置するもの)における面積を、磁束を通過させるにあたって必要十分なものとする必要がある。ところが、図9に示すように、コア1のコイル2を巻装する部分であるティース部6と、それぞれのティース部6に発生する磁束を通す役割を果たすバックコア部5の、各々の内周面と外周面とを一致させるように構成していたため、当該バックコア部5の径方向断面の径方向長さ5aを長くできず、バックコア部5の前記中心軸線方向の長さ、つまりは厚み5bを厚くする必要が生じて、これにより、ステータ3のコア1ひいては回転電機全体がその中心軸線方向に大きくなってしまうという問題点があった。
本発明は上述したところの課題を解決することを目的とするものであり、その目的は、ステータのバックコア部の厚みをなるべく薄くして、ステータひいては回転電機全体を小さくすることができるアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造を提供することにある。
請求項1に係るアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造は、コアにコイルを巻装してなるステータとロータが回転軸に沿って対向して配置されるアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造において、前記コアのバックコア部の内周面を、前記コアのコイルを巻装する部分をなすティース部の内周面よりも内周側にせり出させることを特徴とする。
これによれば、前記バックコア部の内周面を前記ティース部の内周面よりも内周側にせり出させているので、前述したバックコア部の径方向断面の径方向長さを、従来の形状のものよりも長くすることができるため、このバックコア部の径方向断面の面積を、磁束を通過させるにあたって必要十分なものとするにあたり、バックコア部の厚みを薄くすることができる。これにより、コアひいては回転電機全体がその中心軸線方向に大きくなってしまうことを防止することができる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は本発明に係るアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造の一実施形態を示す略式断面図である。
このアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造は、コア1にコイル2を巻装してなるステータ3とロータ4が回転軸に沿って対向して配置されるアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造において、前記コア1のバックコア部5の内周面を、前記コア1のコイル2を巻装する部分をなすティース部6の内周面よりも内周側にせり出させることを特徴とする。(請求項1に相当)
図1は本発明に係るアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造の一実施形態を示す略式断面図である。
このアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造は、コア1にコイル2を巻装してなるステータ3とロータ4が回転軸に沿って対向して配置されるアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造において、前記コア1のバックコア部5の内周面を、前記コア1のコイル2を巻装する部分をなすティース部6の内周面よりも内周側にせり出させることを特徴とする。(請求項1に相当)
これによれば、バックコア部5の内周面5aを前記ティース部6の内周面6aよりも内周側にせり出させているので、前述したバックコア部5の径方向断面の径方向長さ5bを、図8に示す、従来の形状のものよりも長くすることができるため、このバックコア部の径方向断面の面積を、磁束を通過させるにあたって必要十分なものとするにあたり、バックコア部5の厚み5cを、図8に示す従来のものよりも、薄くすることができる。これにより、コア1ひいては回転電機全体がその中心軸線方向に大きくなってしまうことを防止することができる。
なお、ロータ4は、複数の永久磁石7をディスク状の保持部材8に周方向に等間隔に並べて設けるとともに当該保持部材8を回転軸9に連結して構成され、この回転軸9は軸受10を介してケース11により回転自在に支持される。さらにケース10には冷却路12が設けられ、ティース部6およびコイル3の損失による発熱を吸収し冷却するための冷却液が循環される。さらに回転軸9の端部にはロータ4の回転量や位置を検出するための、エンコーダ13が設けられ、ロータ4の隣接する永久磁石7の間には、リラクタンストルクを利用するために、電磁鋼板からなるロータコア14が設けられる。
図1に示すアキシャルギャップ型回転電機において、コイル2を図示しないインバータにより励磁すると、ステータ3の周方向に回転磁界が形成され、周方向に交互に極性が異なる複数の永久磁石7が埋設されたディスク状のロータ4は回転磁界に吸引反発されて回転磁界と同期速度で回転する。
図2は、本発明に係るアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造を、ギャップ側から見て示す模式図である。
図2に示すように、コイル2を巻装されたティース部6は周方向に等間隔に設けられ、ティース部6の形状は、ステータ3の中心軸線方向に垂直な断面内において、ティース部6の占有面積をなるべく大きくするべく、台形状、扇形状、楕円状等種々の形態とすることができる。
図2に示すように、コイル2を巻装されたティース部6は周方向に等間隔に設けられ、ティース部6の形状は、ステータ3の中心軸線方向に垂直な断面内において、ティース部6の占有面積をなるべく大きくするべく、台形状、扇形状、楕円状等種々の形態とすることができる。
図3は、本発明に係るアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造の一実施形態を、図2のAA断面において示す模式図である。図3中左側が内周側を示す。
このアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造も、前述したものと同じく、コア1にコイル2を巻装してなるステータ3とロータ4が回転軸に沿って対向して配置されるアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造において、前記コア1のバックコア部5の内周面5aを、前記コア1のコイル2を巻装する部分をなすティース部6の内周面6aよりも内周側にせり出させている。(請求項1に相当)
請求項1に相当する構成による作用効果は前述したので割愛する。
このアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造も、前述したものと同じく、コア1にコイル2を巻装してなるステータ3とロータ4が回転軸に沿って対向して配置されるアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造において、前記コア1のバックコア部5の内周面5aを、前記コア1のコイル2を巻装する部分をなすティース部6の内周面6aよりも内周側にせり出させている。(請求項1に相当)
請求項1に相当する構成による作用効果は前述したので割愛する。
さらに、前記バックコア部5の隣接するティース部6の間に位置する径方向断面における面積(図3中破線より下の部分の面積)を、前記ティース部6のステータの中心軸線に垂直な断面における面積(図1に斜線で示す台形状のティース部の面積)の1/2としている。(請求項2に相当)
これによれば、前記バックコア部5の隣接するティース部6の間に位置する径方向断面における面積を、コイル2の励磁により形成されたティース部6内の磁束を、当該ティース部6の周方向両側に位置するバックコア部5に振り分けて通すために、必要十分な面積とすることができるので、ティース部6およびバックコア部5により構成されるコア1内の、磁束の流れをスムーズなものとすることができる。なおここで1/2とは、略1/2の意味を含むものとする。
これによれば、前記バックコア部5の隣接するティース部6の間に位置する径方向断面における面積を、コイル2の励磁により形成されたティース部6内の磁束を、当該ティース部6の周方向両側に位置するバックコア部5に振り分けて通すために、必要十分な面積とすることができるので、ティース部6およびバックコア部5により構成されるコア1内の、磁束の流れをスムーズなものとすることができる。なおここで1/2とは、略1/2の意味を含むものとする。
図4は、本発明に係るアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造の、他の実施形態を、図2のAA断面において示す模式図である。ここでも、図4中左側が内周側を示し、上側がギャップ側を、下側がその反対側である背面側を示す。
このアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造も、前述したものと同じく、コア1にコイル2を巻装してなるステータ3とロータ4が回転軸に沿って対向して配置されるアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造において、前記コア1のバックコア部5の内周面5aを、前記コア1のコイル2を巻装する部分をなすティース部6の内周面6aよりも内周側にせり出させている。(請求項1に相当)
請求項1に相当する構成による作用効果は前述したのでここでも割愛する。
このアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造も、前述したものと同じく、コア1にコイル2を巻装してなるステータ3とロータ4が回転軸に沿って対向して配置されるアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造において、前記コア1のバックコア部5の内周面5aを、前記コア1のコイル2を巻装する部分をなすティース部6の内周面6aよりも内周側にせり出させている。(請求項1に相当)
請求項1に相当する構成による作用効果は前述したのでここでも割愛する。
さらにここでは、前記バックコア部5の前記ティース部6の内周面6aよりも内周側にせり出させた部分の背面側の形状5dを、当該部分の厚みt(ステータの中心軸線方向の長さ)が内周側に行くにつれ徐々に減少するテーパ形状としている。(請求項3に相当)
これによれば、バックコア部5のうち磁束が集中しない部分を削除して、バックコア部5ひいてはコア1全体の軽量化を図ることができ、テーパ形状とした部分が露出するため、コア1の冷却面積を増やして、コア1の冷却効率を高めることができる。
これによれば、バックコア部5のうち磁束が集中しない部分を削除して、バックコア部5ひいてはコア1全体の軽量化を図ることができ、テーパ形状とした部分が露出するため、コア1の冷却面積を増やして、コア1の冷却効率を高めることができる。
図5は、本発明に係るアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造の、さらに他の実施形態を、図2のAA断面において示す模式図である。ここでも、図5中左側が内周側を示し、上側がギャップ側を、下側がその反対側である背面側を示す。
このアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造も、前述したものと同じく、コア1にコイル2を巻装してなるステータ3とロータ4が回転軸に沿って対向して配置されるアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造において、前記コア1のバックコア部5の内周面5aを、前記コア1のコイル2を巻装する部分をなすティース部6の内周面6aよりも内周側にせり出させている。(請求項1に相当)
請求項1に相当する構成による作用効果は前述したのでここでも割愛する。
このアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造も、前述したものと同じく、コア1にコイル2を巻装してなるステータ3とロータ4が回転軸に沿って対向して配置されるアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造において、前記コア1のバックコア部5の内周面5aを、前記コア1のコイル2を巻装する部分をなすティース部6の内周面6aよりも内周側にせり出させている。(請求項1に相当)
請求項1に相当する構成による作用効果は前述したのでここでも割愛する。
さらにここでは、前記バックコア部5の前記ティース部6の内周面6aよりも内周側にせり出させた部分の背面側の形状5dを、当該部分の厚みtが内周側に行くにつれ階段状に減少する階段形状としている。(請求項4に相当)
これによっても、バックコア部5のうち磁束が集中しない部分を削除して、バックコア部5ひいてはコア1全体の軽量化を図ることができ、テーパ形状とした部分が露出するため、コア1の冷却面積を増やして、コア1の冷却効率を高めることができる。
これによっても、バックコア部5のうち磁束が集中しない部分を削除して、バックコア部5ひいてはコア1全体の軽量化を図ることができ、テーパ形状とした部分が露出するため、コア1の冷却面積を増やして、コア1の冷却効率を高めることができる。
図6は、本発明に係るアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造の、さらに他の実施形態を、図2のAA断面において示す模式図である。ここでも、図6中左側が内周側を示し、上側がギャップ側を、下側がその反対側である背面側を示す。
このアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造も、前述したものと同じく、コア1にコイル2を巻装してなるステータ3とロータ4が回転軸に沿って対向して配置されるアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造において、前記コア1のバックコア部5の内周面5aを、前記コア1のコイル2を巻装する部分をなすティース部6の内周面6aよりも内周側にせり出させている。(請求項1に相当)ここで、内周面6aとは、図6に示すティース部6の最も背面側の内周面を指す。
請求項1に相当する構成による作用効果は前述したのでここでも割愛する。
このアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造も、前述したものと同じく、コア1にコイル2を巻装してなるステータ3とロータ4が回転軸に沿って対向して配置されるアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造において、前記コア1のバックコア部5の内周面5aを、前記コア1のコイル2を巻装する部分をなすティース部6の内周面6aよりも内周側にせり出させている。(請求項1に相当)ここで、内周面6aとは、図6に示すティース部6の最も背面側の内周面を指す。
請求項1に相当する構成による作用効果は前述したのでここでも割愛する。
さらにここでは、前記ティース部6およびバックコア部5のステータの中心軸線方向に垂直な断面における形状を、ギャップ側から背面側に行くにつれ外周側から内周側に階段状にずらせた階段形状としている。(請求項5に相当)これにともない、ティース部6に対して、コイル2も階段形状に巻装される。
これによれば、図3から図5に示した形態のコア1においては、隣接するティース部6間に位置するバックコア部5において、磁束がその内周側をより多く通過することに起因して、ティース部6内の磁束は、図6中矢印Φに示すように、ギャップ側から背面側に行くに従い、外周側から内周側に移動するように通過するので、ティース部6およびバックコア部5の形状を前述したような階段形状とすることにより、コア1を磁束の通路に沿わせた形態として、コア1内の磁束の通過をよりスムーズなものとすることができる。
これによれば、図3から図5に示した形態のコア1においては、隣接するティース部6間に位置するバックコア部5において、磁束がその内周側をより多く通過することに起因して、ティース部6内の磁束は、図6中矢印Φに示すように、ギャップ側から背面側に行くに従い、外周側から内周側に移動するように通過するので、ティース部6およびバックコア部5の形状を前述したような階段形状とすることにより、コア1を磁束の通路に沿わせた形態として、コア1内の磁束の通過をよりスムーズなものとすることができる。
図7は、本発明に係るアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造の、さらに他の実施形態を、図2のAA断面において示す模式図である。ここでも、図7中左側が内周側を示し、上側がギャップ側を、下側がその反対側である背面側を示す。
このアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造も、前述したものと同じく、コア1にコイル2を巻装してなるステータ3とロータ4が回転軸に沿って対向して配置されるアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造において、前記コア1のバックコア部5の内周面を、前記コア1のコイル2を巻装する部分をなすティース部6の内周面よりも内周側にせり出させている。(請求項1に相当)
請求項1に相当する構成による作用効果は前述したのでここでも割愛する。
このアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造も、前述したものと同じく、コア1にコイル2を巻装してなるステータ3とロータ4が回転軸に沿って対向して配置されるアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造において、前記コア1のバックコア部5の内周面を、前記コア1のコイル2を巻装する部分をなすティース部6の内周面よりも内周側にせり出させている。(請求項1に相当)
請求項1に相当する構成による作用効果は前述したのでここでも割愛する。
さらにここでは、前記ティース部6とバックコア部5との接続部分5eの内周側の形状を、R形状としている。(請求項6に相当)ここで、接続部分5eとは、図7中L字状をなすコア1の、内側の角部を指すものとする。
これによれば、当該接続部分5eにおいて発生する応力集中を緩和して、コア1の剛性を高めることができる。
これによれば、当該接続部分5eにおいて発生する応力集中を緩和して、コア1の剛性を高めることができる。
なお、以上述べたステータ構造において、前記ティース部6を圧粉コアにより形成することができる。(請求項7に相当)これによれば、より容易にティース部6を形成することができる。
また、前記ティース部6と前記バックコア部5とを分割して形成することもできる。(請求項8に相当)これによれば、ティース部6およびバックコア部5とをそれぞれ、電磁鋼板を積層して形成するに当たり、有利な構成とすることができる。
また、前記ティース部6と前記バックコア部5とを分割して形成することもできる。(請求項8に相当)これによれば、ティース部6およびバックコア部5とをそれぞれ、電磁鋼板を積層して形成するに当たり、有利な構成とすることができる。
なお、このように、ティース部6およびバックコア部5とをおのおの別に電磁鋼板で積層して形成する場合においては、図8に示すように、例えば歯車状に形成されたバックコア部5の溝部分に、例えば台形柱状をなすティース部6を外周側から挿入して、コア1を構成することになるが、本発明のようにバックコア部5の内周面を、ティース部6の内周面6aよりもせり出させて、磁束の通過をスムーズなものとするためには、ティース部6の内周面6aを、バックコア部5の溝底部分に隙間なく接触させて、磁気的に接続することが必要となる。
あるいは、ティース部6とバックコア部5とを、はじめから一体的に圧粉コアにより形成することも可能である。
なお、本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。
本発明は、アキシャルギャップ型回転電機のステータに用いて好適なものである。
1 コア
2 コイル
3 ステータ
4 ロータ
5 バックコア部
5a 内周面
5b 背面側形状
6 ティース部
6a 内周面
7 永久磁石
8 保持部材
9 回転軸
10 軸受
11 ケース
12 冷却路
13 エンコーダ
14 ロータコア
2 コイル
3 ステータ
4 ロータ
5 バックコア部
5a 内周面
5b 背面側形状
6 ティース部
6a 内周面
7 永久磁石
8 保持部材
9 回転軸
10 軸受
11 ケース
12 冷却路
13 エンコーダ
14 ロータコア
Claims (8)
- コアにコイルを巻装してなるステータとロータが回転軸に沿って対向して配置されるアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造において、前記コアのバックコア部の内周面を、前記コアのコイルを巻装する部分をなすティース部の内周面よりも内周側にせり出させることを特徴とするアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造。
- 前記バックコア部の隣接するティース部の間に位置する径方向断面における面積を、前記ティース部のステータの中心軸線に垂直な断面における面積の1/2とすることを特徴とする請求項1に記載のアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造。
- 前記バックコア部の前記ティース部の内周面よりも内周側にせり出させた部分の背面側の形状を、当該部分の厚みが内周側に行くにつれ徐々に減少するテーパ形状とすることを特徴とする請求項1もしくは2に記載のアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造。
- 前記バックコア部の前記ティース部の内周面よりも内周側にせり出させた部分の背面側の形状を、当該部分の厚みが内周側に行くにつれ階段状に減少する階段形状とすることを特徴とする請求項1もしくは2に記載のアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造。
- 前記ティース部およびバックコア部のステータの中心軸線方向に垂直な断面における形状を、ギャップ側から背面側に行くにつれ外周側から内周側に階段状にずらせた階段形状とすることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造。
- 前記ティース部とバックコア部との接続部分の内周側の形状を、R形状とすることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造。
- 前記ティース部を圧粉コアにより形成することを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造。
- 前記ティース部と前記バックコア部とを分割して形成することを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載のアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造。
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Cited By (2)
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JP2008193838A (ja) * | 2007-02-06 | 2008-08-21 | Daikin Ind Ltd | アキシャルギャップ型モータ |
JP2009095086A (ja) * | 2007-10-04 | 2009-04-30 | Honda Motor Co Ltd | アキシャルギャップ型モータ |
-
2005
- 2005-02-07 JP JP2005030288A patent/JP2006217766A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
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