JP2018033281A

JP2018033281A - アキシャルギャップモータ

Info

Publication number: JP2018033281A
Application number: JP2016165903A
Authority: JP
Inventors: 圭一森永; Keiichi Morinaga
Original assignee: Toyo Electric Manufacturing Ltd
Current assignee: Toyo Electric Manufacturing Ltd
Priority date: 2016-08-26
Filing date: 2016-08-26
Publication date: 2018-03-01

Abstract

【課題】回転軸１に固定のロータ２と、このロータに軸方向のギャップＧａを持って対向配置されるステータ３とを備えるアキシャルギャップモータを生産性の良い低コストのものとする。【解決手段】ロータ２が、円板状のロータフレーム２１を有し、ロータフレームに、ステータ側の磁極を変えて径方向に間隔を存して列設される一対の磁石片２２ａ，２２ｂが、周方向に所定間隔を置いてかつ周方向で互いに隣接する磁石片のステータ側の磁極を変えて並設される。ステータ３が、帯状の磁性材料を複数周巻回してなる巻コアを周方向で二分割して構成されるカットコア３１ａ，３１ｂの複数個を有し、各カットコアに巻線４ａ，４ｂが施されてその両端面がロータの径方向外側の磁石片の回転軌道と径方向内側の磁石片の回転軌道とに夫々対向するように各カットコアが配置される。【選択図】図３

Description

本発明は、回転軸に固定のロータと、このロータに軸方向のギャップを持って対向配置されるステータとを備えるアキシャルギャップモータに関する。

この種のアキシャルギャップモータは例えば特許文献１で知られている。この従来例のものでは、ステータが、巻線を施したコアの複数個を周方向に等間隔で並設して構成されている。コアとしては、帯状の軟磁性合金を巻回してなる巻磁心部材と帯状の軟磁性合金を複数周巻回してなる外周側磁心部材とを備え、巻磁心部材の外周側に外周側磁心部材を配置して一体化したものが用いられる。

然しながら、上記従来例のものでは、巻磁心部材と外周側磁心部材とを別個に製作し、一体化して製作されている。このため、製作工程が多く、生産性が悪いというだけでなく、コスト高を招来するという問題がある。

特開２０１１−１０９８０９号公報

本発明は、以上の点に鑑み、生産性の良い低コストのアキシャルギャップモータを提供することをその課題とするものである。

上記の課題を解決するために、回転軸に固定のロータと、このロータに軸方向のギャップを持って対向配置されるステータとを備える本発明のアキシャルギャップモータは、ロータが、円板状のロータフレームを有し、ロータフレームに、ステータ側の磁極を変えて径方向に間隔を存して列設される一対の磁石片が、周方向に所定間隔を置いてかつ周方向で互いに隣接する磁石片のステータ側の磁極を変えて並設され、ステータが、帯状の磁性材料を複数周巻回してなる巻コアを周方向で二分割して構成されるカットコアの複数個を有し、各カットコアに巻線が施されてその両端面がロータの径方向外側の磁石片の回転軌道と径方向内側の磁石片の回転軌道とに夫々対向するように各カットコアが配置されることを特徴とする。

ここで、近年、（高周波用）変圧器やリアクトルなどに用いるコア（鉄心）として、所謂打抜型鉄心や切コアと比較して磁気特性に優れるだけでなく小型化、軽量化が可能なことから、帯状の各種磁性材料を複数周巻回してなる巻コアを周方向で二分割し、歪み取り焼鈍などの各種加工を施して製作されるカットコアが用いられている。そこで、カットコアに着目し、ステータのコアとしてカットコアを採用することで、上記従来例のものと比較してアキシャルギャップモータの生産性を向上しつつ、低コスト化を図れることを見出した。そして、ロータのロータフレームに、ステータ側の磁極を変えて径方向に間隔を存して列設される一対の磁石片を、周方向に所定間隔を置いてかつ周方向で互いに隣接する磁石片のステータ側の磁極を変えて並設する構成を採用することで、各カットコアの巻線に通電して励磁し、その近傍のロータの各対の磁石片が磁気吸引されてトルクが発生してロータが回転し、各励磁相を順次に切替えることでロータを確実に連続して回転させることができる。

尚、本発明においては、前記ステータが、前記カットコアに対して前記ロータを挟んで対峙するカットコアを更に備える構成を採用することができる。また、前記磁性材料が、アモルファス磁性合金であれば、例えば渦電流損失を小さくでき、有利である。

本発明の実施形態のアキシャルギャップモータの構成を説明する模式断面図。図１に示すアキシャルギャップモータの部分平面図。図１に示すアキシャルギャップモータの部分斜視図。ロータの部分斜視図。変形例に係るアキシャルギャップモータの構成を説明する模式部分断面図。

以下、図面を参照して、所謂１ロータ２ステータ型に適用した場合を例に本発明のアキシャルギャップモータの実施形態を説明する。以下において、回転軸の軸方向を上下方向とし、「上」、「下」といった方向は図１を基準とする。

図１〜図３を参照して、ＧＭは、アキシャルギャップモータである。アキシャルギャップモータＧＭは、回転軸１に固定のロータ２と、このロータ２の上側及び下側に上下方向のギャップＧａを持って対向配置されるステータ３とを備える。図４も参照して、ロータ２は、円板状のロータフレーム２１を備え、ロータフレーム２１には、上側（または下側）の磁極を変えて径方向に間隔を存して列設される一対の磁石片２２ａ，２２ｂが、周方向に所定間隔を置いてかつ周方向で互いに隣接する磁石片２２ａ，２２ｂの上側の磁極を変えて並設されている。この場合、対をなす、ロータ２の径方向外側の磁石片２２ａと径方向内側の磁石片２２ｂとは、略扇状の輪郭を持ち、磁石片２２ａと磁石片２２ｂとの回転方向の前後の辺２２１，２２２がロータ２の回転中心を通る線上に夫々位置するようにしている。なお、磁石片２２ａと磁石片２２ｂの径方向の幅や、両磁石片２２ａ，２２ｂの径方向の間隔は、設置しようとする極数に応じて適宜選択される。そして、両磁石片２２ａ，２２ｂは、ロータフレーム２１に板厚方向に貫通させて開設した格納孔２３ａ，２３ｂに夫々嵌着されている。

ステータ３は、帯状の各種磁性材料を、四角形の輪郭を持つように複数周巻回してなる巻コアを周方向で二分割し、歪み取り焼鈍などの各種加工を施して製作されるカットコア３１ａ，３１ｂを有する。磁性材料としては、例えば渦電流損失を小さくできるアモルファス磁性合金が用いられ、アモルファス磁性合金としては、Ｆｅ基アモルファス、Ｃｏ基アモルファス等が挙げられる。磁性材料は、これに限定されるものではなく、Ｆｅ基軟磁性材料等の他の磁性材料を用いることもできる。なお、カットコア３１ａ，３１ｂの製法自体は公知であるため、ここでは詳細な説明は省略する。

一のカットコア３１ａは、その両自由端の周囲に巻線４ａを夫々施した後、その両端面３１１，３１１がロータ２の径方向外側の磁石片２２ａの回転軌道と径方向内側の磁石片２２ｂの回転軌道とに夫々対向するように配置される。次に、他のカットコア３１ｂは、その両自由端の周囲に巻線４ｂを夫々施した後、一のカットコア３１ａに対してロータ２を挟んで対峙するように、即ち、他のカットコア３１ｂの両端面３１２，３１２が一のカットコア３１ａの両端面３１１，３１１に夫々対向するように配置される。そして、このように上下方向で対をなすカットコア３１ａ，３１ｂの複数が周方向に等間隔で複数配置される。この場合、カットコア３１ａ，３１ｂの配置数は、ロータ２の極数を基準として適宜選択される。また、上下方向で対をなすカットコア３１ａ，３１ｂの巻線４ａ，４ｂは直列に接続され、周方向にＵ相、Ｖ相及びＷ相の順序を繰り返すようにしている。そして、各巻線４ａ，４ｂは、図示省略のＵ相の電源、Ｖ相の電源及びＷ相の電源に夫々接続されている。これにより、巻線４ａ，４ｂに通電すると、周方向に沿って磁束Ｍｆが生じ、両磁石片２２ａ，２２ｂとの対向面の付近では、磁束Ｍｆの向きが軸方向となる（図３中、矢印参照）。

以上の実施形態によれば、ステータ３のコアとしてカットコア３１ａ，３１ｂを採用することで、上記従来例のものと比較してアキシャルギャップモータＧＭの生産性を向上しつつ、低コスト化を図ることができる。そして、ロータ２のロータフレーム２１に、上側（または下側）の磁極を変えて径方向に間隔を存して列設される一対の磁石片２２ａ，２２ｂを、周方向に所定間隔を置いてかつ周方向で互いに隣接する磁石片２２ａ，２２ｂの上側の磁極を変えて並設する構成を採用することで、各カットコア３１ａ，３１ｂの巻線４ａ，４ｂに夫々通電して励磁し、その近傍のロータ２の各対の磁石片２２ａ，２２ｂが磁気吸引されてトルクが発生してロータ２が回転し、各励磁相を順次に切替えることでロータ２を確実に連続して回転させることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記のものに限定されるものではない。上記実施形態では、四角形の輪郭を持つように複数周巻回してなる巻コアを周方向で二分割してなるものを例に説明したが、これに限定されるものではなく、図５に示すように、ステータ３０は、円形の輪郭を持つように複数周巻回してなる巻コアを周方向で二分割してなるカットコア５０ａ，５０ｂを有するものとしてもよい。また、上記実施形態では、所謂１ロータ２ステータ型に適用した場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、所謂１ロータ１ステータ型のものにも適用することができる。

ＧＭ…アキシャルギャップモータ、２…ロータ、２１…ロータフレーム、２２ａ，２２ｂ…磁石片、３…ステータ、３１ａ，３１ｂ…カットコア、４ａ，４ｂ…巻線。

Claims

回転軸に固定のロータと、このロータに軸方向のギャップを持って対向配置されるステータとを備えるアキシャルギャップモータにおいて、
ロータが、円板状のロータフレームを有し、ロータフレームに、ステータ側の磁極を変えて径方向に間隔を存して列設される一対の磁石片が、周方向に所定間隔を置いてかつ周方向で互いに隣接する磁石片のステータ側の磁極を変えて並設され、
ステータが、帯状の磁性材料を複数周巻回してなる巻コアを周方向で二分割して構成されるカットコアの複数個を有し、各カットコアに巻線が施されてその両端面がロータの径方向外側の磁石片の回転軌道と径方向内側の磁石片の回転軌道とに夫々対向するように各カットコアが配置されることを特徴とするアキシャルギャップモータ。
前記ステータは、前記カットコアに対して前記ロータを挟んで対峙するカットコアを更に備えることを特徴とする請求項１記載のアキシャルギャップモータ。
前記磁性材料は、アモルファス磁性合金であることを特徴とする請求項１または請求項２記載のアキシャルギャップモータ。