JP2012034458A - Axial gap motor - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve motor characteristics by reducing non-opposing magnetic fluxes of a stator and a rotor of an axial gap motor without adding a new member.SOLUTION: A stator 5 has stator cores 8 each formed into a shape of a fan with its center part cut off. Each of rotors 4a and 4b has rotor cores 12 that are formed similarly to the stator cores 8. At least one of each of the stator cores 8 and each of the rotor cores 12 is tapered at its radially inner side where there is a narrow space between adjacent cores by being flexed inward to extend the space between the adjacent cores. Thus, non-opposing magnet fluxes of the stator 5 and the rotors 4a and 4b are reduced, and motor characteristics are improved, without adding a new member.

Description

本発明は、外径側と内径側の対の磁極で構成された径方向のステータ磁極対を有する略扇形(より正確には扇形から中心点部分を切欠した形状)のステータコアを周方向に配設したステータを備えたアキシャルギャップモータに関し、詳しくは、漏れ磁束の低減等の特性の改善に関する。   According to the present invention, a substantially sector-shaped stator core (more precisely, a shape in which a center point portion is cut out from a sector shape) having a radial stator pole pair constituted by a pair of magnetic poles of an outer diameter side and an inner diameter side is arranged in the circumferential direction. More specifically, the present invention relates to an improvement in characteristics such as a reduction in leakage magnetic flux.

従来、ステータとロータを磁極面が対向するようにモータ軸の方向に配置したアキシャルギャップモータには、種々の構造のものがある。   Conventionally, there are various types of axial gap motors in which the stator and the rotor are arranged in the direction of the motor shaft so that the magnetic pole surfaces face each other.

本出願人は、外径側と内径側の対の磁極で構成された径方向のステータ磁極対を有する上記の略扇形のステータコアを周方向に配設したステータと、ロータ磁極を有する略扇形のロータコアを周方向に配設したロータとを備えたアキシャルギャップモータを、既に発明して出願している(特願2010−058974号)。   The present applicant has a stator in which the above-mentioned substantially sector-shaped stator core having a radial stator pole pair composed of a pair of magnetic poles on the outer diameter side and the inner diameter side is disposed in the circumferential direction, and a substantially fan-shaped stator having a rotor magnetic pole. An axial gap motor provided with a rotor having a rotor core disposed in the circumferential direction has already been invented and applied (Japanese Patent Application No. 2010-058974).

図11は上記既出願のアキシャルギャップモータ101を示し、アキシャルギャップモータ101は、モータ軸102の出力側(紙面左側の表側)から順に、一方(表側)のステータ103a、ロータ104、他方(裏側)のステータ103bが隙間(ギャップ)を設けて磁極面が対向するように配設されている。なお、図中の破線はステータ103a、103bの非対向磁極を示す。   FIG. 11 shows the axial gap motor 101 of the above-mentioned application. The axial gap motor 101 is one (front side) stator 103a, rotor 104, and the other (back side) in order from the output side of the motor shaft 102 (the front side on the left side of the paper). The stator 103b is provided with a gap (gap) so that the magnetic pole faces face each other. In addition, the broken line in a figure shows the non-opposing magnetic pole of stator 103a, 103b.

ロータ104の両面側のステータ103a、103bは、磁極面がロータ104に対向する片側磁極構成であり、両面磁極構成のロータ104は、両面が磁極面であり、モータ軸102に軸支されて回転する。   The stators 103a and 103b on both sides of the rotor 104 have a single-sided magnetic pole configuration in which the magnetic pole surface faces the rotor 104. The double-sided magnetic rotor 104 has both sides of the magnetic pole surface and is supported by the motor shaft 102 and rotated. To do.

図12(a)、(b)はステータ103a、103bを示す。アキシャルギャップモータ101はA、B、Cの3相駆動のリラクタンスモータであり、ステータ103a、103bは、ステータ磁極対131を有する例えば圧粉磁心で形成された扇形(より正確には扇形から中心点部分を切欠した形状)のステータコア132が周方向に30度の間隔で設けられている。ステータ磁極対131は、外径側、内径側にロータ104方向に突出した対の磁極131a、131bのティースを有し、ティース間はコア131cで繋がれている。   12A and 12B show the stators 103a and 103b. The axial gap motor 101 is a three-phase reluctance motor of A, B, and C, and the stators 103a and 103b are fan-shaped, for example, formed of a dust core having a stator magnetic pole pair 131. A stator core 132 having a shape with a part cut away is provided at intervals of 30 degrees in the circumferential direction. The stator magnetic pole pair 131 has teeth of a pair of magnetic poles 131a and 131b protruding in the direction of the rotor 104 on the outer diameter side and the inner diameter side, and the teeth are connected by a core 131c.

そして、ステータ103a、103bそれぞれの各ステータ磁極対131を有するステータコア132は、放射状に配設した状態で外径側、内径側に非磁性体金属のリング体151、152が嵌められ、隣のコアとの間が絶縁されて磁気的に独立した状態で環状に固定されている。各ステータ磁極対131を有するステータコア132の間(ギャップ)は、軽量化を図るための空間である。   The stator core 132 having the stator magnetic pole pairs 131 of the respective stators 103a and 103b is fitted with non-magnetic metal ring bodies 151 and 152 on the outer diameter side and inner diameter side in a radially arranged state. And is fixed in an annular shape in a magnetically independent state. A space (gap) between the stator cores 132 having the stator pole pairs 131 is a space for reducing the weight.

なお、ステータ103a、103bの各ステータ磁極対131は、例えば表側からみて時計回りにA相、B相、C相の順の各相の磁極対を形成し、90度ずつずれた各4個の磁極対が各相の同時に励磁される磁極対である。   Each of the stator magnetic pole pairs 131 of the stators 103a and 103b, for example, forms a magnetic pole pair of each phase in the order of A phase, B phase, and C phase clockwise when viewed from the front side, and each of the four magnetic pole pairs shifted by 90 degrees. A magnetic pole pair is a magnetic pole pair in which each phase is excited simultaneously.

ステータ103a、103bそれぞれにおいて、各ステータ磁極対131は、磁極131a、131b毎に集中巻きの励磁コイルを設けるとステータ103a、103bのコイルの個数、量が極めて多くなるため、ステータ磁極対131毎に磁極131a、131b間のコア131cの部分に磁極131a、131bの励磁に共用される励磁コイル106を備え、ステータ103a、103bのコイルの個数、量を極力少なくするように形成される。この場合、例えばA相の各励磁コイル106が通電されると、各励磁コイル106の磁束がそれぞれのステータ磁極対131を径方向に通って磁極131a、131bが、N極、S極(またはその逆)に励磁される。各励磁コイル106は外径側、内径側の渡り線161によって各相の一対の端子に引き出される。   In each of the stators 103a and 103b, each of the stator magnetic pole pairs 131 has an extremely large number and quantity of coils of the stators 103a and 103b when a concentrated winding exciting coil is provided for each of the magnetic poles 131a and 131b. The portion of the core 131c between the magnetic poles 131a and 131b is provided with an exciting coil 106 that is commonly used for exciting the magnetic poles 131a and 131b, and is formed so as to minimize the number and amount of coils of the stators 103a and 103b. In this case, for example, when each A-phase excitation coil 106 is energized, the magnetic flux of each excitation coil 106 passes through each stator magnetic pole pair 131 in the radial direction so that the magnetic poles 131a and 131b have N poles and S poles (or their poles). On the contrary, it is excited. Each exciting coil 106 is drawn out to a pair of terminals of each phase by a connecting wire 161 on the outer diameter side and inner diameter side.

図13(a)はロータ104の例えば表側の磁極面を示し、ロータ104は表裏の両面にロータ磁極としてのロータ磁極対141を有する扇形(より正確にはステータコア132と同様の扇形から中心点部分を切欠した形状)の8個のロータコア142が周方向に45度の間隔で設けられ、表裏が対称な形状である。そして、各ロータ磁極対141は、ステータ103a、103bの対の磁極131a、131bに対向する外径側、内径側の対の磁極141a、141bのティースをコア141cで繋いだ構成であり、ステータ磁極131と同様、外径側、内径側の非磁性金属のリング体191、192が嵌められて放射状(環状)に固定される。   FIG. 13A shows a magnetic pole surface on the front side of the rotor 104, for example, and the rotor 104 has a fan-shaped pair of rotor magnetic poles 141 as rotor magnetic poles on both the front and back surfaces. 8 rotor cores 142 are provided at intervals of 45 degrees in the circumferential direction, and the front and back are symmetrical. Each rotor magnetic pole pair 141 has a configuration in which teeth of the pair of magnetic poles 141a and 141b on the outer diameter side and the inner diameter side facing the pair of magnetic poles 131a and 131b of the stators 103a and 103b are connected by the core 141c. Similarly to 131, nonmagnetic metal ring bodies 191 and 192 on the outer diameter side and inner diameter side are fitted and fixed radially (annular).

ロータ104の表裏の各ロータ磁極対141は、実際には、例えば圧粉磁心のロータコア(ヨーク)により裏表の磁極対が一体に形成され、さらに、ロータ104の表裏それぞれにおいて、各ロータコア(ヨークユニット)142は、コア142間の隙間により絶縁されて磁気的に独立している。   Each rotor magnetic pole pair 141 on the front and back sides of the rotor 104 is actually formed by integrally forming a magnetic pole pair on the front and back sides of, for example, a dust core rotor core (yoke). 142) are insulated by a gap between the cores 142 and are magnetically independent.

図13(b)は表裏の各ロータ磁極対141が圧粉磁心の共通のヨークにより一体に形成された場合のロータ104の斜視図であり、圧粉磁心の各ロータコア142は、表裏に磁極141a、141bの突出したティースが形成され、そのティース間が凹状のコア141cで繋がれている。   FIG. 13B is a perspective view of the rotor 104 when the rotor magnetic pole pairs 141 on the front and back sides are integrally formed by a common yoke of the dust core, and each rotor core 142 of the dust core has a magnetic pole 141a on the front and back. , 141b protruding teeth are formed, and the teeth are connected by a concave core 141c.

そして、ステータ103a、103b及びロータ104を図11のように組み付けると、ステータ103a、103bの各ステータ磁極対131に装着された励磁コイル106のロータ104の方向に突出した部分は、ロータ104の前記ティース間のコア141cの凹部に回転自在に嵌る。また、ステータ103a、103bの外径側の突出した厚みのある部分に、ロータ104の外径側の厚みの薄い部分が対向し、ステータ103a、103bの内径側の薄い部分に、ロータ104の内径側のステータ103a、103b側に突出した厚みのある部分が対向する。   When the stators 103a and 103b and the rotor 104 are assembled as shown in FIG. 11, the portions of the excitation coil 106 mounted on the stator magnetic pole pairs 131 of the stators 103a and 103b that protrude in the direction of the rotor 104 are It fits in a recess of the core 141c between the teeth so as to be freely rotatable. Further, the thin portion on the outer diameter side of the rotor 104 faces the protruding thick portion on the outer diameter side of the stator 103a, 103b, and the inner diameter of the rotor 104 faces the thin portion on the inner diameter side of the stator 103a, 103b. Thick portions protruding toward the stators 103a and 103b on the side face each other.

上記構成のアキシャルギャップモータ101は、各相の励磁コイル6がA相、B相、C相の順にパルス通電されて動作する。   The axial gap motor 101 configured as described above operates by energizing each phase of the exciting coil 6 in the order of A phase, B phase, and C phase.

なお、上記既出願には、ステータ3a、3bに、ステータ3a、3bそれぞれの各励磁コイル6に重なるように、環状の界磁コイルを配置し、界磁コイルの直流の界磁磁束をステータ3a、3bの各ステータ磁極対31の励磁磁束に一括して重畳して磁束量を増加してトルクアップを図ることも記載されている。   In the above-mentioned existing application, an annular field coil is disposed on the stators 3a and 3b so as to overlap the respective excitation coils 6 of the stators 3a and 3b, and a DC field flux of the field coil is applied to the stator 3a. It is also described that torque is increased by increasing the amount of magnetic flux by superimposing the magnetic flux on the magnetic flux of each stator pole pair 31 of 3b in a lump.

一方、ロータの外周側にステータを磁極面が対向するように同軸状に配置したラジアルギャップモータにおいて、磁束遮蔽手段としての磁束遮蔽部または磁束遮蔽部材を設け、不要な個所への磁束を遮蔽することにより、モータ特性を改善して出力を向上することが提案されている(例えば、特許文献1(要約書、請求項1、段落[0042]−[0049]、図1等)、特許文献2(要約書、請求項1、段落[0031]−[0042]、図1等)参照)。   On the other hand, in a radial gap motor in which the stator is coaxially arranged on the outer peripheral side of the rotor so that the magnetic pole surfaces face each other, a magnetic flux shielding part or a magnetic flux shielding member is provided as magnetic flux shielding means to shield the magnetic flux to unnecessary portions. Therefore, it has been proposed to improve motor characteristics by improving motor characteristics (for example, Patent Document 1 (Abstract, Claim 1, Paragraphs [0042]-[0049], FIG. 1), Patent Document 2) (See abstract, claim 1, paragraphs [0031]-[0042], FIG. 1 etc.)).

図14は特許文献1に記載のラジアルギャップモータであるSRモータ201を示し、SRモータ200は、回転子としてのロータ202、固定子としてのステータ203及びこれらを収容する図示しないモータハウジングなどを備えて構成される。   FIG. 14 shows an SR motor 201 that is a radial gap motor described in Patent Document 1. The SR motor 200 includes a rotor 202 as a rotor, a stator 203 as a stator, a motor housing (not shown) that accommodates these, and the like. Configured.

ロータ202は4つの突極202aを有するロータコアの中心に形成された貫通穴に出力軸(シャフト)205を挿入して構成される。   The rotor 202 is configured by inserting an output shaft (shaft) 205 into a through hole formed at the center of a rotor core having four salient poles 202a.

ステータ203はステータコア及び複数の巻線コイル207を備えて構成される。ステータコアは略円筒状のヨーク部の内側に半径方向に突出する6つの突極203aを一体的に設けて構成される。   The stator 203 includes a stator core and a plurality of winding coils 207. The stator core is configured by integrally providing six salient poles 203a projecting in the radial direction inside a substantially cylindrical yoke portion.

ロータ202はステータ203の突極203aとの間に所定のギャップをもつように、同軸に挿入配置されている。ステータ203の突極203aには、それぞれボビンに巻回された巻線コイル207が装着される。   The rotor 202 is coaxially inserted and arranged so as to have a predetermined gap with the salient pole 203a of the stator 203. A winding coil 207 wound around a bobbin is attached to each salient pole 203a of the stator 203.

ロータ202の各突極202aの両側部及び突極間部分(突極202aとこれに隣り合う突極202aの間の部分)の表面には、それぞれ非磁性導電膜(磁束遮蔽部)209a、209b、209cが形成される。この非磁性導電膜209a、209b、209cは、アルミニウムを蒸着することにより形成される。   Nonmagnetic conductive films (magnetic flux shielding portions) 209a and 209b are formed on both sides of each salient pole 202a of the rotor 202 and on the surface between salient poles (a portion between the salient pole 202a and the salient pole 202a adjacent thereto), respectively. , 209c are formed. The nonmagnetic conductive films 209a, 209b, and 209c are formed by evaporating aluminum.

そして、SRモータ201は、一対の巻線コイル207に電流が流れると、ステータ203の突極203aからロータ202の突極202aへ向かう磁束が発生し、その近傍に存在するロータ202の突極202aが突極203aに引き付けられることで、ロータ202が回転して動作する。   When the current flows through the pair of winding coils 207, the SR motor 201 generates a magnetic flux from the salient pole 203a of the stator 203 toward the salient pole 202a of the rotor 202, and the salient pole 202a of the rotor 202 existing in the vicinity thereof. Is attracted to the salient pole 203a, and the rotor 202 rotates and operates.

このとき、巻線コイル207に通電することにより、ステータ203の突極203aからロータ202の突極202aの先端部に向かう磁束及び、突極2aの側部及び突極間部分に向かう漏れ磁束が発生するが、ロータ202の突極202aの両側部に形成された非磁性導電膜209b、209c、突極間部分に形成された非磁性導電膜9aを通過する磁束の変化に伴い、漏れ磁束の変化が妨げられて回転トルクの発生に有効に寄与する磁束が増加し、SRモータ1のトルク(出力)が向上する。   At this time, when the winding coil 207 is energized, magnetic flux from the salient pole 203a of the stator 203 toward the tip of the salient pole 202a of the rotor 202 and leakage flux toward the side of the salient pole 2a and the portion between the salient poles are generated. The leakage magnetic flux is generated in accordance with the change in the magnetic flux passing through the nonmagnetic conductive films 209b and 209c formed on both sides of the salient pole 202a of the rotor 202 and the nonmagnetic conductive film 9a formed between the salient poles. The magnetic flux that effectively prevents the change and contributes to the generation of the rotational torque increases, and the torque (output) of the SR motor 1 is improved.

図15は特許文献2に記載のラジアルギャップモータであるSRモータ301を示し、SRモータ301も、回転子としてのロータ302、固定子としてのステータ303及びこれらを収容する図示しないモータハウジングなどを備えて構成される。   FIG. 15 shows an SR motor 301 that is a radial gap motor described in Patent Document 2. The SR motor 301 also includes a rotor 302 as a rotor, a stator 303 as a stator, a motor housing (not shown) that accommodates these, and the like. Configured.

ロータ302は4つの突極302aを有するロータコア304の中心に形成された貫通穴に出力軸(シャフト)305を挿入して一体的に固定して構成されている。   The rotor 302 is configured by inserting an output shaft (shaft) 305 into a through hole formed at the center of a rotor core 304 having four salient poles 302a and fixing them integrally.

ステータ303はステータコア306及び複数の巻線コイル307を備えて構成される。ステータコア306は略円筒状のヨーク部の内側に半径方向に突出する6つの突極303aを一体的に設けて構成されている。ステータ303はモータハウジングの内側に固定される。   The stator 303 includes a stator core 306 and a plurality of winding coils 307. The stator core 306 is configured by integrally providing six salient poles 303a projecting in the radial direction inside a substantially cylindrical yoke portion. The stator 303 is fixed inside the motor housing.

ロータ302はステータ303の突極303aとの間に所定のギャップをもつように、同軸上に挿入配置されている。ステータ303の突極303aには、それぞれボビン308に巻回された巻線コイル307が装着されている。   The rotor 302 is coaxially inserted and disposed so as to have a predetermined gap with the salient pole 303a of the stator 303. Winding coils 307 wound around bobbins 308 are mounted on the salient poles 303a of the stator 303, respectively.

そして、ボビン308の一対の側壁の外面にはそれぞれ非磁性導電膜(磁束遮蔽部材)309a、309bが形成されている。この非磁性導電膜309a、309bは、アルミニウムを蒸着することにより形成されている。   Nonmagnetic conductive films (magnetic flux shielding members) 309a and 309b are formed on the outer surfaces of the pair of side walls of the bobbin 308, respectively. The nonmagnetic conductive films 309a and 309b are formed by evaporating aluminum.

そして、各相の一対の巻線コイル307に電流が通流すると、ステータ303の突極303aからロータ302の突極302aへ向かう磁束が発生し、その近傍に存在するロータ302の突極302aが引き付けられることで、ロータ302が回転する。   When a current flows through the pair of winding coils 307 of each phase, a magnetic flux is generated from the salient pole 303a of the stator 303 toward the salient pole 302a of the rotor 302, and the salient pole 302a of the rotor 302 existing in the vicinity thereof is generated. By being attracted, the rotor 302 rotates.

ところで、巻線コイル307の通電により、ステータ303の突極303aからロータ302の突極302aに向かう磁束が発生すると、その一部はボビン308の側壁部分を通過する。このとき、ボビン308の側壁に形成された非磁性導電膜309a、309b内に渦電流が生じ、この渦電流が磁束の変化を妨げることにより回転トルクの発生に有効に寄与する磁束を増加してSRモータ301の出力トルクを増加する。   By the way, when a magnetic flux is generated from the salient pole 303 a of the stator 303 to the salient pole 302 a of the rotor 302 by energization of the winding coil 307, a part thereof passes through the side wall portion of the bobbin 308. At this time, an eddy current is generated in the nonmagnetic conductive films 309a and 309b formed on the side wall of the bobbin 308, and this eddy current prevents the change of the magnetic flux, thereby increasing the magnetic flux that effectively contributes to the generation of the rotational torque. The output torque of the SR motor 301 is increased.

特開2001−28851号公報JP 2001-28851 A 特開2000−2341917号公報JP 2000-2341917 A

前記既出願に記載のようなアキシャルギャップモータにおいても、隣接コア間の漏れ磁束やステータとロータの非対向磁束を低減して出力やトルクを一層増大することが望まれる。   In the axial gap motor as described in the above-mentioned application, it is desired to further increase the output and torque by reducing the leakage magnetic flux between adjacent cores and the non-opposing magnetic flux between the stator and the rotor.

この場合、特許文献1、2のラジアルギャップモータのように、磁束遮蔽手段としての磁束遮蔽部(非磁性導電膜209a、209b、209c)または磁束遮蔽部材(非磁性導電膜309a、309b)を設け、不要な個所への磁束を遮蔽し、通電励磁中のステータコアからその両隣のステータコアへの漏れ磁束(すなわち、隣接コア間の漏れ磁束)や、ステータとロータの非対向磁束を低減し、モータ特性を改善して出力やトルクを向上することが考えられるが、磁束遮蔽部や磁束遮蔽部材として、前記不要な個所に非磁性・導電性材料を蒸着やメッキしたり、導電板や導電材料を充填したりする必要があり、新たな部材の追加が必要になって、その分、コストがかかるとともに、重量が増加してモータ体格が大型化する等の問題がある。   In this case, as in the radial gap motors of Patent Documents 1 and 2, a magnetic flux shielding unit (nonmagnetic conductive films 209a, 209b, 209c) or a magnetic flux shielding member (nonmagnetic conductive films 309a, 309b) is provided as magnetic flux shielding means. , Shielding the magnetic flux to unnecessary parts, reducing the magnetic flux leakage from the stator core that is energized to the adjacent stator core (that is, the magnetic flux leakage between the adjacent cores) and the non-opposing magnetic flux between the stator and the rotor. It is conceivable to improve the output and torque, but as a magnetic flux shielding part and magnetic flux shielding member, non-magnetic / conductive material is deposited or plated on the unnecessary part, or a conductive plate or conductive material is filled. It is necessary to add a new member, which increases costs and increases the weight and the motor size.

本発明は、この種のアキシャルギャップモータにおいて、非磁性・導電性材料を蒸着やメッキのような新たな部材の追加なく、ステータとロータの非対向磁束を低減してモータ特性を改善することを目的とし、また、隣接コア間の漏れ磁束も少なくしてモータ特性をさらに改善することも目的とする。   According to the present invention, in this type of axial gap motor, the non-opposing magnetic flux between the stator and the rotor is reduced and the motor characteristics are improved without adding a new member such as vapor deposition or plating of a nonmagnetic / conductive material. Another object is to further improve motor characteristics by reducing leakage magnetic flux between adjacent cores.

上記した目的を達成するために、本発明のアキシャルギャップモータは、外径側と内径側の対の磁極で構成された径方向のステータ磁極対を有し扇形から中心点部分を切欠した形状のステータコアを周方向に配設したステータと、ロータ磁極を有し扇形から中心点部分を切欠した形成のロータコアを周方向に配設したロータとを有するアキシャルギャップモータであって、前記ステータコア及び前記ロータコアの少なくともいずれか一方は、両側が内径側で内側に屈曲した先細りに形成されていることを特徴としている(請求項1)。   In order to achieve the above-described object, an axial gap motor of the present invention has a radial stator magnetic pole pair composed of a pair of magnetic poles on the outer diameter side and the inner diameter side, and has a shape in which a center point portion is notched from a sector shape. An axial gap motor comprising: a stator having a stator core disposed in a circumferential direction; and a rotor having a rotor magnetic pole and a rotor core formed by cutting out a central point portion from a sector shape, the stator core and the rotor core At least one of these is characterized in that both sides are formed in a tapered shape that is bent inward on the inner diameter side (Claim 1).

そして、内径側の前記先細りの部分は、隣接コア間が平行間隔になるように形成されていることが好ましい(請求項2)。   The tapered portion on the inner diameter side is preferably formed so that the adjacent cores are parallel to each other (Claim 2).

さらに、隣接コア間の漏れ磁束も小さくしてモータ特性を改善するため、前記ステータコアの外径側の磁極の裏側は、隣接コア間の間隔を広げるように面取り状に削られていることが望ましい(請求項3)。   Further, in order to reduce the leakage magnetic flux between adjacent cores and improve the motor characteristics, it is desirable that the back side of the magnetic pole on the outer diameter side of the stator core is chamfered so as to widen the interval between the adjacent cores. (Claim 3).

請求項1に係る本発明のアキシャルギャップモータの場合、扇形の中心点部分を切り欠いた形状のステータコア、ロータコアの少なくともいずれか一方において、とくに隣接コア間の間隔が狭くなる内径側が内側に屈曲した先細りの形状に形成され、隣接コア間の間隔が広くなるため、非磁性・導電性材料を蒸着やメッキしたりする必要がなく、新たな部材の追加なく、ステータとロータの非対向磁束を低減してモータ特性を改善し、モータの出力やトルクを増大することができる。   In the case of the axial gap motor of the present invention according to claim 1, at least one of the stator core and the rotor core having a sector-shaped center point portion, particularly the inner diameter side where the interval between adjacent cores is narrowed inwardly. Formed in a tapered shape and widened between adjacent cores, eliminating the need for vapor deposition or plating of non-magnetic and conductive materials, reducing the non-opposing magnetic flux between the stator and rotor without adding new components Thus, the motor characteristics can be improved, and the output and torque of the motor can be increased.

請求項2に係る本発明のアキシャルギャップモータの場合、前記した内径側の先細りの部分は、隣接コア間が平行間隔になるように形成されているため、内径側の隣接コア間の間隔が均一に広がり、ステータとロータの非対向磁束を一層良好に小さくしてモータ出力やトルクを増大することができるとともに磁極面積を確保できる。   In the case of the axial gap motor of the present invention according to claim 2, since the tapered portion on the inner diameter side is formed so that the adjacent cores have a parallel interval, the interval between the adjacent cores on the inner diameter side is uniform. Thus, the non-opposing magnetic flux between the stator and the rotor can be further reduced to increase the motor output and torque, and the magnetic pole area can be secured.

請求項3に係る本発明のアキシャルギャップモータの場合、ステータコアの外径側の部分が、磁極は残してその裏側の磁束が通る部分を、隣接コア間の間隔を広げるように面取り状に削って形成されるので、磁極面積を狭くしたりすることなく、隣接コア間の漏れ磁束も小さくしてモータ特性を改善し、モータ出力やトルクをさらに一層増大することができる。   In the case of the axial gap motor of the present invention according to claim 3, the outer diameter side portion of the stator core is cut into a chamfered shape so as to widen the interval between adjacent cores while leaving the magnetic pole and passing the magnetic flux on the back side. Thus, without reducing the magnetic pole area, the leakage magnetic flux between adjacent cores can be reduced to improve the motor characteristics, and the motor output and torque can be further increased.

本発明の一実施形態のアキシャルギャップモータの断面図である。It is sectional drawing of the axial gap motor of one Embodiment of this invention. 図1のアキシャルギャップモータのステータの磁極面の正面図である。It is a front view of the magnetic pole surface of the stator of the axial gap motor of FIG. 図1のアキシャルギャップモータのロータの背面図である。It is a rear view of the rotor of the axial gap motor of FIG. 図2のステータコアの斜視図である。。FIG. 3 is a perspective view of the stator core of FIG. 2. . (a)、(b)、(c)は図4のステータコアの磁極面からみた正面図、側面図、背面図である。(A), (b), (c) is the front view seen from the magnetic pole surface of the stator core of FIG. 4, a side view, and a rear view. (a)は図2のステータの磁極面側の隣接コアの外径側の間隔の説明図、(b)は図2のステータの磁極面の裏面側の隣接コアの外径側の間隔の説明図である。2A is an explanatory diagram of the spacing on the outer diameter side of the adjacent core on the magnetic pole surface side of the stator in FIG. 2, and FIG. FIG. (a)、(b)は図2のステータのステータコアの内径側の磁極の形状の説明図である。(A), (b) is explanatory drawing of the shape of the magnetic pole of the inner diameter side of the stator core of the stator of FIG. 図3のロータのロータコアの斜視図である。FIG. 4 is a perspective view of a rotor core of the rotor of FIG. 3. (a)、(b)、(c)は図8のロータコアの磁極面からみた正面図、側面図、背面図である。(A), (b), (c) is the front view seen from the magnetic pole surface of the rotor core of FIG. 8, a side view, and a rear view. (a)は図1のアキシャルギャップモータのステータとロータの非対向の部分の内径側の磁極間隔の説明図、(b)はステータの隣接コアの内径側の間隔の説明図である。(A) is explanatory drawing of the magnetic pole space | interval of the internal diameter side of the non-opposing part of the stator and rotor of the axial gap motor of FIG. 1, (b) is explanatory drawing of the space | interval of the internal diameter side of the adjacent core of a stator. 既出願のアキシャルギャップモータの断面図である。It is sectional drawing of the axial gap motor of an existing application. (a)、(b)は図11の一方、他方のステータを紙面の左側からみた背面図、正面図である。(A), (b) is the rear view and front view which looked at the other stator of FIG. 11 from the left side of the paper surface. (a)、(b)は図11のロータを紙面の左側からみた正面図、斜視図である。(A), (b) is the front view and perspective view which looked at the rotor of FIG. 11 from the left side of the paper surface. 従来のラジアルギャップモータの一例の断面図である。It is sectional drawing of an example of the conventional radial gap motor. 従来のラジアルギャップモータの他の例の断面図である。It is sectional drawing of the other example of the conventional radial gap motor.

つぎに、本発明をより詳細に説明するため、一実施形態について、図1〜図10を参照して詳述する。なお、それらの図面においては、モータ軸等は適宜省略している。   Next, in order to describe the present invention in more detail, an embodiment will be described in detail with reference to FIGS. In these drawings, the motor shaft and the like are omitted as appropriate.

図1は本実施形態のアキシャルギャップモータ1のモータ軸2に沿った部分断面を示し、アキシャルギャップモータ1は、モータ軸2に、後述するロータを取り付けるための同形状の前側(紙面左側)、後側のフランジシャフト3a、3bが取り付けられている。フランジシャフト3a、3bは、モータ軸2が中心を貫通した円盤状のフランジ部31の外周に円筒状の支持部32を取り付けた形状である。   FIG. 1 shows a partial cross-section along the motor shaft 2 of the axial gap motor 1 of the present embodiment. The axial gap motor 1 has a front side (left side in the drawing) of the same shape for attaching a rotor to be described later to the motor shaft 2. Rear flange shafts 3a and 3b are attached. The flange shafts 3a and 3b have a shape in which a cylindrical support portion 32 is attached to the outer periphery of a disc-shaped flange portion 31 through which the motor shaft 2 penetrates the center.

前側の支持部32には環状の一方(表側)のロータ4aが取り付けられている。その後方には、両面が磁極面に形成されてモータ軸2が中心開口を貫通した環状のステータ5が配設されている。さらに、その後方の後側の支持部32には環状の他方(裏側)のロータ4bが取り付けられている。このようにして、モータ軸2の方向に表側から順に、フランジシャフト3aを介してモータ軸2に支持されたロータ4a、ステータ5、フランジシャフト3bを介してモータ軸2に支持されたロータ4bが、磁極面を対向させて配置される。少なくともフランジシャフト3a、3bは、いずれも非磁性体の例えばステンレスで形成されている。   One annular (front side) rotor 4 a is attached to the front support portion 32. On the rear side, an annular stator 5 in which both surfaces are formed as magnetic pole surfaces and the motor shaft 2 passes through the central opening is disposed. Furthermore, the annular rear (back side) rotor 4b is attached to the rear support portion 32 behind the rear portion. In this way, the rotor 4a supported by the motor shaft 2 via the flange shaft 3a, the rotor 4a supported by the motor shaft 2 via the flange shaft 3a, the stator 5 and the rotor shaft 4b supported by the motor shaft 2 in this order from the front side. The magnetic pole faces are arranged to face each other. At least the flange shafts 3a and 3b are both made of a non-magnetic material such as stainless steel.

ステータ5は例えば前側の分割ステータ51と後側の分割ステータ52を仕切り板53を挟んで接合して形成され、両分割ステータ51、52は外径側、内径側に非磁性体金属のリング体6a、6bが嵌められて一体化されている。さらに、外径側のリング体6aの外側には、各相の一対の端子等を覆う樹脂被覆体7が重ねて設けられている。なお、図1の実線、破線の矢印線ループは分割ステータ51、52それぞれの磁束のループを示す。   The stator 5 is formed, for example, by joining a front-side split stator 51 and a rear-side split stator 52 with a partition plate 53 in between, and the split stators 51 and 52 are ring bodies made of non-magnetic metal on the outer diameter side and inner diameter side. 6a and 6b are fitted and integrated. Further, a resin cover 7 that covers a pair of terminals and the like of each phase is provided on the outer side of the ring body 6a on the outer diameter side. In addition, the solid line of FIG. 1 and the broken arrow line loop show the loop of the magnetic flux of each of the divided stators 51 and 52.

図2はステータ5の一方の磁極面を形成する分割ステータ51の表面側の磁極面を示す。分割ステータ51、52は同じ構成であり、アキシャルギャップモータ1は前記既出願のアキシャルギャップモータ101と同様のA、B、Cの3相駆動のリラクタンスモータである。   FIG. 2 shows the magnetic pole surface on the surface side of the split stator 51 that forms one magnetic pole surface of the stator 5. The divided stators 51 and 52 have the same configuration, and the axial gap motor 1 is a reluctance motor of three-phase drive of A, B, and C similar to the axial gap motor 101 of the already-filed application.

そして、分割ステータ51、52は、例えば圧粉磁心で形成された12個(相当たり90度の間隔の4個)のステータコア8が周方向に30度の間隔で配設される。ステータコア8間(隣接コア間)の隙間は空間または非磁性体の樹脂の充填部であり、各ステータコア8は磁気的に独立している。   In the divided stators 51 and 52, for example, 12 stator cores 8 formed of a powder magnetic core (four at intervals of 90 degrees per phase) are arranged at intervals of 30 degrees in the circumferential direction. A gap between the stator cores 8 (between adjacent cores) is a space or a non-magnetic resin filling portion, and each stator core 8 is magnetically independent.

各ステータコア8は、正面からみると扇形から中心点部分を切欠した形状であり、外径側と内径側の対の磁極9a、9bの突起したティースを磁極間のヨーク部9cで繋いだ構成の径方向のステータ磁極対9を有する。   Each stator core 8 has a shape in which a central point portion is cut out from a fan shape when viewed from the front, and the protruding teeth of a pair of magnetic poles 9a and 9b on the outer diameter side and inner diameter side are connected by a yoke portion 9c between the magnetic poles. It has a radial stator pole pair 9.

各ステータコア8のヨーク部9cには、ステータ磁極対9の磁極9a、9bの励磁に共用される各相それぞれの励磁コイル10が装着される。励磁コイル10は、本実施形態の場合、装着を容易にする等のため、いわゆるカセットコイルで形成される。この場合、カセットコイルが巻装されたコイルボビンをヨーク部9cに取り付ける簡単な作業で励磁コイル10の装着が完了する。なお、励磁コイル10はヨーク部9cにコイル(エナメル線)を直接巻きつける等して形成してもよい。   Excitation coils 10 for each phase that are shared by the magnetic poles 9a and 9b of the stator magnetic pole pair 9 are mounted on the yoke portion 9c of each stator core 8. In the case of this embodiment, the exciting coil 10 is formed of a so-called cassette coil in order to facilitate mounting. In this case, the mounting of the exciting coil 10 is completed by a simple operation of attaching the coil bobbin around which the cassette coil is wound to the yoke portion 9c. The exciting coil 10 may be formed by directly winding a coil (enameled wire) around the yoke portion 9c.

ところで、本実施形態においては、磁束量を多くしてモータ出力(トルク出力)を大きくするため、ステータ5の両磁極面側において、各ステータ磁極対9のヨーク部9cの励磁コイル6に重なるように、環状の界磁コイル11を配置し、界磁コイル11の直流の界磁磁束を各ステータ磁極対9の励磁磁束に一括して重畳し、磁束量を増加する。   By the way, in this embodiment, in order to increase the amount of magnetic flux and increase the motor output (torque output), on both magnetic pole surface sides of the stator 5, it overlaps with the excitation coil 6 of the yoke portion 9 c of each stator magnetic pole pair 9. In addition, an annular field coil 11 is arranged, and the DC field magnetic flux of the field coil 11 is collectively superposed on the excitation magnetic flux of each stator pole pair 9 to increase the amount of magnetic flux.

図3はアキシャルギャップモータ1の表側からみたロータ4aの背面図である。ロータ4a、4bは、同じ構成であり、それぞれ例えば圧粉磁心で形成された8個のロータコア12が周方向に45度の間隔で配設され、各ロータコア12は、外径側、内径側の非磁性金属のリング体13a、13bが嵌められて放射状(環状)に固定される。ロータコア12間(隣接コア間)の隙間は例えば非磁性体の樹脂の充填部14であり、各ロータコア12も磁気的に独立している。   FIG. 3 is a rear view of the rotor 4 a as viewed from the front side of the axial gap motor 1. The rotors 4a and 4b have the same configuration. For example, eight rotor cores 12 formed of, for example, dust cores are arranged at intervals of 45 degrees in the circumferential direction, and each rotor core 12 has an outer diameter side and an inner diameter side. Non-magnetic metal ring bodies 13a and 13b are fitted and fixed radially (annular). The gap between the rotor cores 12 (between adjacent cores) is, for example, a non-magnetic resin filling portion 14, and each rotor core 12 is also magnetically independent.

各ロータコア12も、ステータコア8と同様、正面からみると扇形から中心点部分を切欠した形状であり、外径側と内径側の対の磁極15a、15bの突起したティースを磁極間のヨーク部15cで繋いだ構成の径方向のロータ磁極対15を有する。各ロータ磁極対11も、ステータ磁極対8と同様、正面からみると扇形から中心点部分を切欠した形状であり、ロータ4a、4bの回転により、ロータ4aの磁極15a、15bが分割ステータ51の磁極9a、9bに対向、非対向の状態になり、ロータ4bの磁極15a、15bが分割ステータ52の磁極9a、9bに対向、非対向の状態になる。   Similarly to the stator core 8, each rotor core 12 has a shape in which a central point portion is cut out from a fan shape when viewed from the front, and the protruding teeth of the pair of magnetic poles 15a and 15b on the outer diameter side and inner diameter side are provided as yoke portions 15c between the magnetic poles. And a pair of radial rotor magnetic poles 15 connected together. Similarly to the stator magnetic pole pair 8, each rotor magnetic pole pair 11 has a shape in which a central point portion is cut out from a fan shape when viewed from the front, and the magnetic poles 15 a and 15 b of the rotor 4 a are rotated by the rotation of the rotors 4 a and 4 b. The magnetic poles 9a and 9b are opposed to and not opposed to each other, and the magnetic poles 15a and 15b of the rotor 4b are opposed to and opposed to the magnetic poles 9a and 9b of the split stator 52.

そして、分割ステータ51、52の例えばA相の励磁コイル10が通電されると、A相のステータ磁極対9の励磁コイル10の磁束が、ステータ磁極対9を径方向に通り、例えば、磁極9a、9bがN極、S極に励磁され、対向するロータ磁極対15を通る図1の実線、破線の矢印線の磁束のループが形成される。この磁束のループに基づく、ロータ4a、4bとステータ5との磁気的な吸引動作によってアキシャルギャップモータ1が回転する。   When, for example, the A-phase excitation coil 10 of the divided stators 51 and 52 is energized, the magnetic flux of the excitation coil 10 of the A-phase stator magnetic pole pair 9 passes through the stator magnetic pole pair 9 in the radial direction, for example, the magnetic pole 9a. 9b are excited to the N pole and the S pole, and a magnetic flux loop of solid lines and broken arrow lines in FIG. The axial gap motor 1 is rotated by magnetic attraction between the rotors 4a and 4b and the stator 5 based on the magnetic flux loop.

ところで、本実施形態においては、非磁性・導電性材料を蒸着やメッキしたりすることなく、隣接コア間の漏れ磁束を小さくしてモータ出力やトルクを増大するため、(1)ステータ5の各ステータコア8の形状を加工し、局所的な磁気飽和が発生しないようにして隣接するステータコア8間(隣接コア間)の漏れ磁束を小さくする。(2)ロータ4a、4bとステータ5の非対向磁束を低減するコア形状を提供する。   By the way, in this embodiment, in order to increase the motor output and the torque by reducing the leakage magnetic flux between adjacent cores without vaporizing or plating a nonmagnetic / conductive material, (1) each of the stator 5 The shape of the stator core 8 is processed to reduce the leakage magnetic flux between adjacent stator cores 8 (between adjacent cores) so that local magnetic saturation does not occur. (2) A core shape that reduces the non-opposing magnetic flux between the rotors 4a and 4b and the stator 5 is provided.

まず、(1)の漏れ磁束を低減するステータ5の形状について、さらに詳述する。この場合、漏れ磁束の磁路の削減もしくは切断は、隣接コア間の間隔が狭くなる内径側より、隣接コア間の間隔が広くなる外径側の方が容易である。そこで、隣接コア間の漏れ磁束の低減は、少なくともステータコア8の外径側を加工して行なう。   First, the shape of the stator 5 that reduces the leakage magnetic flux of (1) will be described in further detail. In this case, it is easier to reduce or cut the magnetic path of the leakage magnetic flux on the outer diameter side where the interval between adjacent cores is wider than on the inner diameter side where the interval between adjacent cores becomes narrower. Therefore, the leakage magnetic flux between adjacent cores is reduced by processing at least the outer diameter side of the stator core 8.

図4はステータコア8をその磁極面からみた斜視図であり、図5の(a)、(b)、(c)はステータコア8の正面(磁極面)図、右側面図、背面図である。それらの図面から明らかなように、各ステータコア8は、外径側の磁極9aの裏側のヨーク部9dの左右側が、隣接コア(隣り合うステータコア8)間の間隔を広げるように面取り状に削られている。   4 is a perspective view of the stator core 8 as seen from its magnetic pole surface. FIGS. 5A, 5B, and 5C are a front (magnetic pole surface) view, a right side view, and a rear view of the stator core 8. FIG. As is clear from these drawings, each stator core 8 is cut into a chamfered shape so that the left and right sides of the yoke portion 9d on the back side of the magnetic pole 9a on the outer diameter side are widened so as to widen the interval between adjacent cores (adjacent stator cores 8). ing.

このとき、所的な磁気飽和が発生しないようにしてステータコア8間の漏れ磁束を小さくするため、各ステータコア8においては、(i)磁極9a、9bは十分な磁極面積を確保する。また、外径側の磁極9aは磁束の十分な通路を確保するようにモータ軸2の方向に所定の厚み(図5(b)の厚みα)に形成する。(ii)外径側の磁極9aの裏側のヨーク部9dは、外径方向に向けて周方向の幅(横幅)が次第に狭くなって隣接コア間の間隔を広げるように面取り状に削って形成する。その際、各ステータコア8がリング体6a、6bによって確実に固定されて保持されるようにするとともに、内径方向への磁路を確保するため、ヨーク部9dは最外周の外径側端部において、周方向に一定の横幅の平面または曲面の部分を確保するように、図5(c)に示すように左右に横幅β(α≧β)だけ削る。   At this time, in order to reduce the leakage magnetic flux between the stator cores 8 without causing a certain magnetic saturation, in each stator core 8, (i) the magnetic poles 9a and 9b ensure a sufficient magnetic pole area. Further, the outer diameter side magnetic pole 9a is formed in a predetermined thickness (thickness α in FIG. 5B) in the direction of the motor shaft 2 so as to ensure a sufficient path for the magnetic flux. (Ii) The yoke portion 9d on the back side of the magnetic pole 9a on the outer diameter side is formed by chamfering so that the circumferential width (lateral width) gradually decreases toward the outer diameter direction and the interval between adjacent cores is increased. To do. At that time, in order to ensure that each stator core 8 is securely fixed and held by the ring bodies 6a and 6b, and to secure a magnetic path in the inner diameter direction, the yoke portion 9d is provided at the outermost outer diameter side end portion. Then, as shown in FIG. 5C, the horizontal width β (α ≧ β) is cut to the left and right so as to secure a plane or curved surface portion having a constant horizontal width in the circumferential direction.

このようにすると、ステータ5の磁極面の裏側の部分は、隣接コア間の外径側の周方向の距離が長くなり、扇形の磁極形状によって十分な磁極面積を確保した上で、外径方向に次第に狭くなるヨーク部9dの加工により、隣接するステータコア8間の空間距離を広げてステータコア8間の漏れ磁束を確実に小さくできる。   In this way, the portion on the back side of the magnetic pole surface of the stator 5 has a longer circumferential distance on the outer diameter side between adjacent cores, and a sufficient magnetic pole area is ensured by the fan-shaped magnetic pole shape. By processing the yoke portion 9d that becomes gradually narrower, the spatial distance between the adjacent stator cores 8 can be widened, and the leakage magnetic flux between the stator cores 8 can be reliably reduced.

図6(a)は分割ステータ51の一部を磁極面側からみた隣接コア間の間隔を示し、同図(b)は同じ部分の裏側のヨーク部9dからみた隣接コア間の間隔を示す。それらの図面のステータコア8間の矢印線の比較からも明らかなように、ステータコア8の外径側の磁極9aの裏側は、ヨーク部9dの加工により隣り合うステータコア8間の空間距離が広がり、この結果、ステータコア8間の漏れ磁束が小さくなる。   6A shows the interval between adjacent cores when a part of the divided stator 51 is viewed from the magnetic pole surface side, and FIG. 6B shows the interval between adjacent cores when viewed from the yoke portion 9d on the back side of the same part. As is clear from the comparison of the arrow lines between the stator cores 8 in these drawings, the back side of the magnetic pole 9a on the outer diameter side of the stator core 8 increases the spatial distance between the adjacent stator cores 8 by processing the yoke portion 9d. As a result, the leakage magnetic flux between the stator cores 8 is reduced.

なお、各ステータコア8の内部磁路の磁束が図1の矢印線に示したように例えばステータ磁極対9の磁極9bから磁極9aに進むには、ステータコア9のモータ軸2方向にも万遍なく磁束を分散させる必要があるが、α≧βに加工し、磁極9aの厚みαを、ヨーク部9dの最外周部分での周方向幅の左右の切削長さβ以上にすると、モータ軸2方向に入射された磁束が周方向及びさらに軸方向に向かうために十分な折れ曲がり個所を確保でき、所的な磁気飽和が発生することもない。   For example, in order for the magnetic flux in the internal magnetic path of each stator core 8 to advance from the magnetic pole 9b of the stator magnetic pole pair 9 to the magnetic pole 9a as shown by the arrow line in FIG. Although it is necessary to disperse the magnetic flux, if machining is performed so that α ≧ β and the thickness α of the magnetic pole 9a is greater than or equal to the left and right cutting length β of the circumferential width at the outermost peripheral portion of the yoke portion 9d, the motor shaft 2 direction A sufficient bending portion can be secured for the magnetic flux incident on the magnetic head to go in the circumferential direction and further in the axial direction, and no magnetic saturation occurs.

つぎに、(2)の非対向磁束を低減するコア形状について、詳述する。非対向磁束は、コア間隔が広くなる外径側より、コア間隔が狭くなる内径側で問題となる。そこで、内径側のコア形状を改良する。すなわち、ステータコア8、ロータコア12の内径側の磁極9b、15b及びその裏側部分を、概略同じ形状であって、外径側の磁極9a、15aよりも外径側を中心点とする先細りの形状にする。   Next, the core shape for reducing the non-opposing magnetic flux of (2) will be described in detail. The non-facing magnetic flux becomes a problem on the inner diameter side where the core interval becomes narrower than on the outer diameter side where the core interval becomes wider. Therefore, the core shape on the inner diameter side is improved. That is, the magnetic poles 9b and 15b on the inner diameter side of the stator core 8 and the rotor core 12 and the back side portions thereof have substantially the same shape, and have a tapered shape centering on the outer diameter side of the magnetic poles 9a and 15a on the outer diameter side. To do.

まず、ステータ5のコア形状について説明する。   First, the core shape of the stator 5 will be described.

図7はステータコア8の内径側の形状の説明図であり、ステータコア8を、同図(a)に示すように、中心点Paを基準にした扇形の形状に即して外径側の磁極9a、ヨーク部9cとともに内径側の磁極9xを有する形状に形成した場合、磁極9xは横幅(周方向の長さ)が比較的長く、その磁極面積を磁極9aと同一にする磁極9xの径方向の長さはlxになる。この場合、ステータコア8を周方向に配設すると、内径側の磁極9xの周方向の間隔は短く、非対向時であっても内径側の磁極9xとロータ4a、4bのロータコア12の内径側の磁極15bとの空間距離が短くなり、非対向状態であっても、ステータ磁極面とロータ磁極側面、およびロータ磁極面とステータ磁極側面をつなぐフリンジング磁路により、不要な磁束が発生してモータ出力やトルクが低下する。   FIG. 7 is an explanatory diagram of the shape of the stator core 8 on the inner diameter side. As shown in FIG. 7A, the stator core 8 has a magnetic pole 9a on the outer diameter side in conformity with a sector shape based on the center point Pa. When the magnetic pole 9x is formed in a shape having the inner diameter side magnetic pole 9x together with the yoke portion 9c, the magnetic pole 9x has a relatively long lateral width (the length in the circumferential direction), and its magnetic pole area is the same as that of the magnetic pole 9a. The length is lx. In this case, when the stator core 8 is disposed in the circumferential direction, the circumferential interval between the magnetic poles 9x on the inner diameter side is short, and even when not facing each other, the magnetic pole 9x on the inner diameter side and the inner diameter side of the rotor core 12 of the rotors 4a and 4b. Even if the spatial distance to the magnetic pole 15b is short and it is in a non-opposing state, unnecessary magnetic flux is generated by the fringing magnetic path connecting the stator magnetic pole surface and the rotor magnetic pole side surface, and the rotor magnetic pole surface and the stator magnetic pole side surface. Output and torque decrease.

そこで、本実施形態においては、ステータコア8を図7(b)に示すように、両側が内径側で内側に屈曲した先細りに形成し、内径側の磁極9bの隣接コアの間隔を広くして非対向磁束を低減する。すなわち、外径側の磁極9a、ヨーク部9cは中心点Paを基準にした扇形の形状に形成し、内径側の磁極9bは、中心点Paより外径寄りに設定した中心点Pbを基準にした扇形の形状に形成する。この場合、磁極9bは左右両側が磁極9xより内側に屈曲して細くなり、その分、磁極9bの径方向の長さlbはlxより多少長くなるが、それでも内径側の磁極9bの周方向の間隔は広がり、非対向時に内径側の磁極9bとロータ4a、4bのロータコア12の内径側の磁極15bとの空間距離が長くなり、不要な磁束の発生が減少してモータ出力、トルクが増大する。なお、対向時の磁束の減少等を防止するため、内径側の磁極9bの裏側の部分も磁極9bと同じ形状に形成する。また、中心点Pbの位置は、好ましくは、モータ軸2の中心よりも外径側寄りの位置である。   Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 7B, the stator core 8 is formed in a tapered shape in which both sides are bent inward on the inner diameter side, and the interval between adjacent cores of the magnetic pole 9b on the inner diameter side is increased. Reduce the opposing magnetic flux. That is, the magnetic pole 9a and the yoke portion 9c on the outer diameter side are formed in a sector shape with respect to the center point Pa, and the magnetic pole 9b on the inner diameter side is based on the center point Pb set closer to the outer diameter than the center point Pa. The fan-shaped shape is formed. In this case, the left and right sides of the magnetic pole 9b are bent inwardly of the magnetic pole 9x, and the radial length lb of the magnetic pole 9b is slightly longer than lx. The distance increases, and when it is not opposed, the spatial distance between the magnetic pole 9b on the inner diameter side and the magnetic pole 15b on the inner diameter side of the rotor core 12 of the rotors 4a and 4b is increased, and generation of unnecessary magnetic flux is reduced to increase motor output and torque. . In order to prevent a decrease in magnetic flux at the time of facing, the portion on the back side of the magnetic pole 9b on the inner diameter side is also formed in the same shape as the magnetic pole 9b. The position of the center point Pb is preferably a position closer to the outer diameter side than the center of the motor shaft 2.

つぎに、ロータ4a、4bのコア形状について説明する。ステータ5だけでなく、ロータ4a、4bについても同様のコア形状にすることにより、より一層、非対向時のステータ5の内径側の磁極9bとロータ4a、4bのロータコア12の内径側の磁極15bとの空間距離が長くなり、不要な磁束の発生が減少してモータ出力やトルクが増大する。   Next, the core shape of the rotors 4a and 4b will be described. Not only the stator 5 but also the rotors 4a and 4b have the same core shape, so that the magnetic pole 9b on the inner diameter side of the stator 5 and the magnetic pole 15b on the inner diameter side of the rotor core 12 of the rotor 4a and 4b when not facing each other. , The generation of unnecessary magnetic flux decreases, and the motor output and torque increase.

図8はロータコア12をその磁極面からみた斜視図であり、図9の(a)、(b)、(c)はロータコア12の正面(磁極面)図、右側面図、背面図である。   FIG. 8 is a perspective view of the rotor core 12 as viewed from its magnetic pole surface. FIGS. 9A, 9B, and 9C are a front (magnetic pole surface) view, a right side view, and a rear view of the rotor core 12, respectively.

そして、ロータコア12についても、図9(a)に示すように、両側が内径側で内側に屈曲した先細りになるように形成し、内径側の磁極15bの間隔をステータコア8の内径側の磁極9bと同じ間隔にする。すなわち、外径側の磁極15a、ヨーク部15cは中心点Qaを基準にした扇形の形状に形成し、内径側の磁極15bは、中心点Qaより外径寄りに設定した中心点Qbを基準にした扇形の形状に形成する。なお、磁極面からみたロータコア12の形状をステータコア8と同一形状にする場合は、Qa=Pa、Qb=Pbである。また、ロータコア12の場合、前記の隣接コア間の漏れ磁束の問題は生じないので、磁極15a、15bの裏側部分は表面側と全く同じ平面形状に形成する。   Also, as shown in FIG. 9A, the rotor core 12 is also formed so that both sides are tapered inwardly on the inner diameter side, and the interval between the magnetic poles 15 b on the inner diameter side is set to the magnetic pole 9 b on the inner diameter side of the stator core 8. Same interval as. That is, the magnetic pole 15a and the yoke portion 15c on the outer diameter side are formed in a fan shape with respect to the center point Qa, and the magnetic pole 15b on the inner diameter side is based on the center point Qb set closer to the outer diameter than the center point Qa. The fan-shaped shape is formed. In addition, when making the shape of the rotor core 12 seen from the magnetic pole face the same shape as the stator core 8, Qa = Pa and Qb = Pb. Further, in the case of the rotor core 12, the problem of leakage magnetic flux between the adjacent cores does not occur, so the back side portions of the magnetic poles 15a and 15b are formed in the same plane shape as the surface side.

図10(a)はアキシャルギャップモータ1の非対向状態の一部を出力側からみた状態図であり、ステータコア8とロータコア15の内径側の磁極8b、15bの間隔が矢印線に示すように広がることにより、内径側の磁極8b、15b同士の十分な空間距離を確保して、磁束を低減することができる。   FIG. 10A is a state view of a part of the non-opposing state of the axial gap motor 1 as seen from the output side, and the interval between the magnetic poles 8b and 15b on the inner diameter side of the stator core 8 and the rotor core 15 increases as indicated by the arrow line. Thus, it is possible to secure a sufficient spatial distance between the magnetic poles 8b and 15b on the inner diameter side and reduce the magnetic flux.

ところで、ステータコア8の内径側の磁極9bの周方向の間隔が長くなるので、このようなコア形状にすると、内径側においても前記した漏れ磁束の磁路の削減が行なえる利点もある。   By the way, since the interval in the circumferential direction of the magnetic pole 9b on the inner diameter side of the stator core 8 becomes longer, there is an advantage that the magnetic path of the leakage magnetic flux described above can be reduced also on the inner diameter side.

図10(b)は上記の内径側における漏れ磁束の磁路の削減を示し、矢印線に示すように、ステータコア8の内径側の磁極9bの周方向の間隔が長くなり、内径側においても漏れ磁束の磁路が減少する。   FIG. 10B shows the reduction of the magnetic path of the leakage magnetic flux on the inner diameter side, and as indicated by the arrow line, the circumferential interval of the magnetic pole 9b on the inner diameter side of the stator core 8 becomes longer, and the leakage also occurs on the inner diameter side. The magnetic path of the magnetic flux decreases.

さらに、図6(a)、(b)、図10(b)に示すように、ステータコア8の内径側の先細りの部分である磁極9bの部分が、その形状を適当に設定することによって、磁極面から(正面から)みて隣接コア間が平行間隔になるように形成されていると、内径側の隣接コア間の間隔が均一に広がり、非対向磁束が一層良好に減少してモータ出力が増大し、しかも、磁極9bの磁極面積も確保できる利点がある。しかも、磁極9bから入った磁束がステータコア8を外径方向に進むための磁路断面積が確保されやすく、磁気飽和を生じにくい利点もある。   Further, as shown in FIGS. 6A, 6B, and 10B, the portion of the magnetic pole 9b, which is a tapered portion on the inner diameter side of the stator core 8, is appropriately set in the shape of the magnetic pole 9b. If it is formed so that the adjacent cores are parallel to each other when viewed from the front (from the front), the distance between the adjacent cores on the inner diameter side is evenly spread, the non-opposing magnetic flux is further reduced, and the motor output is increased. Moreover, there is an advantage that the magnetic pole area of the magnetic pole 9b can be secured. In addition, the magnetic path cross-sectional area for allowing the magnetic flux entering from the magnetic pole 9b to travel in the outer diameter direction through the stator core 8 is easily secured, and there is an advantage that magnetic saturation does not easily occur.

以上のように、本実施形態の場合、ステータ5とロータ4a、4bの非対向磁束を低減してモータ特性(トルクや出力)を向上することができる。また、局所的な磁気飽和を生じさせることなく、ステータ5のステータコア8間の漏れ磁束を低減してモータ特性をさらに向上することができる。そして、非磁性・導電性材料を蒸着やメッキしたりする必要がなく、新たに部材を追加することがないため、アキシャルギャップモータ1の質量やコストの増加は生じない。   As described above, in the present embodiment, the non-opposing magnetic flux between the stator 5 and the rotors 4a and 4b can be reduced to improve the motor characteristics (torque and output). Further, the leakage flux between the stator cores 8 of the stator 5 can be reduced and the motor characteristics can be further improved without causing local magnetic saturation. Further, there is no need to vapor-deposit or plate a nonmagnetic / conductive material, and no new members are added, so that the mass and cost of the axial gap motor 1 do not increase.

そして、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行なうことが可能であり、例えば、ステータコア8の外径側の加工は行なわず、内径側のコア形状の改良(内径側の磁極9b、15bを先細りの形状に加工)のみを行なってステータ5とロータ4a、4bの非対向磁束を低減してモータ特性(トルクや出力)を向上するようにしてもよい。この場合、ステータ5とロータ4a、4bの少なくともいずれか一方について内径側の磁極9b、15bを先細りの形状に加工すれば効果が得られるので、内径側のコア形状の改良は、ステータ5とロータ4a、4bの少なくともいずれか一方について行なえばよい。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications other than those described above can be made without departing from the spirit thereof, for example, processing on the outer diameter side of the stator core 8 No improvement is made, and only the improvement of the core shape on the inner diameter side (machining of the magnetic poles 9b and 15b on the inner diameter side into a tapered shape) is performed to reduce the non-opposing magnetic flux between the stator 5 and the rotors 4a and 4b. Output) may be improved. In this case, since the effect can be obtained by processing the magnetic poles 9b and 15b on the inner diameter side into a tapered shape for at least one of the stator 5 and the rotors 4a and 4b, the improvement of the core shape on the inner diameter side can be improved. What is necessary is just to perform about at least any one of 4a and 4b.

つきに、アキシャルギャップモータ1のロータ4a、4bやステータ5の磁極数等はどのようであってもよく、ロータ4a、4bのモータ軸2への取り付け構造が前記実施形態と異なっていてもよいのは勿論である。   Finally, the number of magnetic poles of the rotors 4a and 4b and the stator 5 of the axial gap motor 1 may be whatever, and the mounting structure of the rotors 4a and 4b to the motor shaft 2 may be different from that of the above embodiment. Of course.

さらに、例えばロータ4aと分割ステータ51とで構成されるようなステータの磁極面が片面のアキシャルギャップモータにも本発明を同様に適用することができる。   Further, the present invention can be similarly applied to an axial gap motor having a single-sided magnetic pole surface of a stator configured by, for example, the rotor 4a and the split stator 51.

そして、本発明は、電気自動車の駆動モータ等の種々の用途のアキシャルギャップモータに適用することができる。   The present invention can be applied to an axial gap motor for various uses such as a drive motor for an electric vehicle.

1 アキシャルギャップモータ
4a、4b ロータ
5 ステータ
8 ステータコア
9 ステータ磁極対
9a、9b 対の磁極
12 ロータコア
15 ロータ磁極対
15a、15b 対の磁極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Axial gap motor 4a, 4b Rotor 5 Stator 8 Stator core 9 Stator magnetic pole pair 9a, 9b pair magnetic pole 12 Rotor core 15 Rotor magnetic pole pair 15a, 15b pair magnetic pole

Claims (3)

外径側と内径側の対の磁極で構成された径方向のステータ磁極対を有し扇形から中心点部分を切欠した形状のステータコアを周方向に配設したステータと、ロータ磁極を有し扇形から中心点部分を切欠した形成のロータコアを周方向に配設したロータとを有するアキシャルギャップモータであって、
前記ステータコア及び前記ロータコアの少なくともいずれか一方は、両側が内径側で内側に屈曲した先細りに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。
A stator having a pair of magnetic poles in the radial direction composed of a pair of magnetic poles on the outer diameter side and the inner diameter side and having a stator core having a shape in which a center point portion is cut out from a sector shape and a sector shape having a rotor magnetic pole. An axial gap motor having a rotor core formed in a circumferential direction with a rotor core formed by cutting out the center point portion from
At least one of the stator core and the rotor core is formed in a tapered shape in which both sides are bent inward on the inner diameter side.
請求項1に記載のアキシャルギャップモータにおいて、
内径側の前記先細りの部分は、隣接コア間が平行間隔になるように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 axial gap motor according to claim 1,
The taper portion on the inner diameter side is formed so as to have a parallel interval between adjacent cores.
請求項1または2に記載のアキシャルギャップモータにおいて、
前記ステータコアの外径側の磁極の裏側は、隣接コア間の間隔を広げるように面取り状に削ら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 axial gap motor according to claim 1 or 2,
An axial gap motor, wherein the back side of the magnetic pole on the outer diameter side of the stator core is cut into a chamfered shape so as to widen the interval between adjacent cores.
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