JP5181827B2 - Axial gap motor and fan device using the same - Google Patents
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Description
本発明は、アモルファス金属を用いたアキシャルギャップモータ及びそれを用いたファン装置に関する。 The present invention relates to an axial gap motor using an amorphous metal and a fan device using the same.
近年、省エネルギーと環境問題の観点よりモータの高効率化が求められている。モータの高効率化は電磁鋼板や磁石材料などの材料特性の向上と共に達成されてきた。その中で、アモルファス金属は高透磁率,低損失を特徴としておりモータの高効率化への貢献が期待できる。アモルファス金属をモータに用いる形態として、生産性の良い極力加工を施さない簡易構造やモータ効率を向上させる構造が求められる。 In recent years, higher efficiency of motors has been demanded from the viewpoint of energy saving and environmental problems. Higher efficiency of motors has been achieved with improved material properties such as electrical steel sheets and magnet materials. Among them, amorphous metal is characterized by high magnetic permeability and low loss, and can be expected to contribute to higher motor efficiency. As a form in which amorphous metal is used for a motor, a simple structure that does not perform machining with high productivity and a structure that improves motor efficiency are required.
特許文献1及び2には、アモルファス金属を積層することにより固定子鉄心を形成することが開示されている。
また、特許文献3には、極力加工を施さない固定子鉄心を用いたアキシャルギャップモータの例が開示されており、電磁鋼板を巻回して固定子鉄心を形成する方法について提案されている。
モータの高効率化には低損失・高透磁率が特徴のアモルファス金属の適用が有効である。しかし、アモルファス金属は飽和磁束密度が低いためスロットティースモータのティース先端部など極端に磁束密度が高くなる箇所への適用は逆にモータ特性を低下させかねない。また、アモルファス金属は薄く,硬く,脆いため、電磁鋼板のように打ち抜きによる加工等が困難である。 The application of amorphous metal, which is characterized by low loss and high magnetic permeability, is effective for improving the motor efficiency. However, since amorphous metal has a low saturation magnetic flux density, application to a location where the magnetic flux density is extremely high, such as a tooth tip portion of a slot tooth motor, may adversely deteriorate the motor characteristics. In addition, since amorphous metal is thin, hard, and brittle, it is difficult to process by punching like an electromagnetic steel sheet.
そこで、本発明では、スロットティースモータのティース先端部など極端に磁束密度が高くなる箇所が存在しない構造とし、さらに、極力加工を施さない簡易固定子鉄心構造とすることにより、高効率、且つ生産性の良い低コストなアキシャルギャップモータを提供することにある。 Therefore, in the present invention, a structure that does not have a portion where the magnetic flux density is extremely high, such as a tooth tip portion of a slot tooth motor, and a simple stator core structure that is not subjected to machining as much as possible are used to achieve high efficiency and production. It is to provide a good and low cost axial gap motor.
本発明のアキシャルギャップモータは、リボン状のアモルファス金属を巻回することで形成された固定子鉄心に、固定子巻き線が巻回された固定子と、永久磁石を有し前記固定子の両側に配置された回転子とを備えたアキシャルギャップモータにおいて、固定子鉄心はその巻き芯部から固定子外周側の周面まで径方向に設けられた1本のスリットを有することを特徴とする。 Axial gap motor of the present invention, the stator core formed by winding a ribbon-like amorphous metal, a stator the stator winding is wound on both sides of the stator have a permanent magnet In the axial gap motor including the rotor disposed on the stator core, the stator core has one slit provided in the radial direction from the winding core portion to the outer peripheral surface of the stator .
本発明によれば、鉄損低減による高効率,簡易構造による低コスト,コギングトルク・トルクリプル低減による低騒音なアキシャルギャップモータ並びに、高効率,低コスト,低騒音ファン装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an axial gap motor having high efficiency by reducing iron loss, low cost by a simple structure, low noise by reducing cogging torque and torque ripple, and a high efficiency, low cost, low noise fan device.
本発明のアキシャルギャップモータは、リボン状のアモルファス金属を巻回することで形成された固定子鉄心に、固定子巻き線が巻回された固定子と、永久磁石を有する回転子とを有することを特徴とする。 The axial gap motor of the present invention has a stator in which a stator winding is wound around a stator core formed by winding a ribbon-like amorphous metal, and a rotor having a permanent magnet. It is characterized by.
その際に、固定子鉄心にスリットを有し、そのスリットを固定子の外周部に設けることを特徴とする。 In that case, the stator iron core has a slit, and the slit is provided on the outer periphery of the stator.
また、リボン状のアモルファス金属間に絶縁物を挟むことを特徴とし、固定子鉄心の巻き芯部の空隙に、磁性体を有することを特徴とする。 In addition, an insulator is sandwiched between ribbon-like amorphous metals, and a magnetic material is provided in a gap in the winding core portion of the stator core.
さらに、リボン状のアモルファス金属を巻回する際に、リボン状のアモルファス金属の折り曲げ角部の半径が1mm以下であることを特徴とする。 Further, when the ribbon-like amorphous metal is wound, the radius of the bent corner portion of the ribbon-like amorphous metal is 1 mm or less.
また、本発明のアキシャルギャップモータは、巻回したリボン状のアモルファス金属を切断することにより形成された固定子鉄心に、固定子巻き線を巻回した固定子と、永久磁石を有する回転子とを有することを特徴とする。 Further, the axial gap motor of the present invention includes a stator core formed by cutting a wound ribbon-shaped amorphous metal, a stator wound with a stator winding, and a rotor having a permanent magnet. It is characterized by having.
その際に、固定子巻き線の折り曲げ角部の半径が1mm以下であることを特徴とし、固定子巻き線が薄板状であることを特徴とする。 At that time, the radius of the bent corner of the stator winding is 1 mm or less, and the stator winding is a thin plate.
さらに、本発明のアキシャルギャップモータは、複数個の回転子を有し、複数個の回転子が有する永久磁石が、異なった残留磁束密度を有することを特徴とし、複数個の回転子と固定子との間隔が、異なることを特徴とする。 Furthermore, the axial gap motor of the present invention has a plurality of rotors, and the permanent magnets of the plurality of rotors have different residual magnetic flux densities. The interval between and is different.
以上の通り、本発明は、アキシャルギャップモータの固定子鉄心をリボン状のアモルファス金属を巻取ることによって形成し、モータの高効率、簡易構造による生産性向上、コスト低減を実現するものである。また、アモルファス金属リボンを巻取り後、切断することによって固定子鉄心を形成することも可能である。さらに、固定子鉄心形成後、固定子鉄心に渦電流防止スリットを設けることで損失の増加を防止し、アモルファス金属の特徴である高透磁率・低損失を活かしたモータの高効率化が可能となる。 As described above, according to the present invention, the stator core of an axial gap motor is formed by winding a ribbon-like amorphous metal, and the motor is highly efficient, the productivity is improved by a simple structure, and the cost is reduced. It is also possible to form the stator core by winding the amorphous metal ribbon and then cutting it. In addition, after the stator core is formed, an increase in loss can be prevented by providing eddy current prevention slits in the stator core, making it possible to increase the efficiency of the motor by taking advantage of the high permeability and low loss that are the characteristics of amorphous metal. Become.
尚、アモルファス金属を巻回する際、アモルファス金属間に絶縁物を挟むことでも渦電流損失を防止できる。さらに、固定子鉄心の形状を簡単に扁平形状とすることができ、扁平形状により、モータのコギングトルク・トルクリプルの低減が可能となる。 In addition, when winding an amorphous metal, eddy current loss can also be prevented by sandwiching an insulator between the amorphous metals. Furthermore, the shape of the stator core can be easily made flat, and the flat shape makes it possible to reduce the cogging torque and torque ripple of the motor.
以下、本発明の一実施例について図を用いて詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1に本発明の第1実施例であるアキシャルギャップモータを示す。本実施例のアキシャルギャップモータは複数個の固定子鉄心と固定子巻き線を有する固定子100と永久磁石3を有する回転子200からなる。回転子200は図1に示すように、固定子100の上下両側に配置される場合と、片側のみに配置される場合がある。
FIG. 1 shows an axial gap motor according to a first embodiment of the present invention. The axial gap motor of the present embodiment includes a plurality of stator cores, a
固定子鉄心1は図2に示すようにリボン状のアモルファス金属を巻回することで形成され、図3(a)や図3(b)に示す扇形の形状となる。その後、図4のように固定子鉄心1の外周に固定子巻き線2を巻回し、固定子100となる。また、固定子鉄心1と固定子巻き線2の間には、樹脂製のコイルボビンや絶縁テープなどで固定子鉄心1と固定子巻き線2の絶縁が保たれている。
The
本実施例では、更に、図5に示すように渦電流防止スリット6を設ける。コーティングが施されないアモルファス金属をモータの固定子鉄心として用いる場合、渦電流損失が増大するが、渦電流防止スリット6を設けることで渦電流の発生を抑制でき低損失な鉄心を提供することができる。また、図6のような扁平形状も簡単な巻き構造で提供することができ、モータのコギングトルクやトルクリプルを低減でき低騒音なモータを提供できる。
In this embodiment, an eddy
本実施例では固定子鉄心を巻回する際の固定子鉄心巻き芯部の空洞5が生じるが、空洞を圧粉磁心などの磁性体で満たすことで固定子鉄心の磁束が通る断面積を増加させモータ効率を向上させることができる。
In this embodiment, a
また、リボン状のアモルファス金属を巻回することで形成された固定子鉄心1の折り曲げ角部7の半径が1mm以下とすることで、固定子領域における固定子鉄心の割合が多くなり、モータ効率を向上させることができる。
Moreover, the ratio of the stator core in the stator region is increased by setting the radius of the
〔参照例1〕
次に、参照例である固定子鉄心の製造方法について述べる。図8に示す様に、リボン状のアモルファス金属を巻回する。その後、接着剤などを含浸し、図9に示すように任意の分割数に切断することで図10に示す巻き鉄心切り出し固定子鉄心9が得られる。また、図11の様に巻き鉄心切り出し固定子鉄心9の外周に固定子巻き線2を巻回し、固定子100となる。本実施例では、更に、図12に示すように渦電流防止スリット6を設けることで、渦電流損失の増大を防ぐことができる。
[ Reference Example 1 ]
Next, a method for manufacturing a stator core as a reference example will be described. As shown in FIG. 8, a ribbon-like amorphous metal is wound. Thereafter, the wound core is impregnated and cut into an arbitrary number of divisions as shown in FIG. 9 to obtain a wound core cut-
このように、巻回した後に単純な加工のみで固定子鉄心を得ることができるとともに、実施例1の様に巻回のみで鉄心を得る場合には避けられない固定子鉄心巻き芯部の空洞5や固定子鉄心の折り曲げ角部が存在しない高効率な固定子鉄心を提供することができる。さらに、本実施例では図13の様に、分割したい分割数の2倍の数だけ切断し、図14の様に2個一組で使用し、図15の様に固定子巻き線2を巻回することで固定子100を提供することができる。このように、2個一組で用いることで、1つの加工条件のみの加工で渦電流抑制が得られる固定子鉄心を製造することができ、単純加工で低コスト,高効率な固定子鉄心を提供することができる。
Thus, the stator core can be obtained only by simple processing after winding, and the cavity of the stator core winding core that cannot be avoided when the core is obtained only by winding as in the first embodiment. 5 and a highly efficient stator core which does not have a bent corner portion of the stator core can be provided. Further, in this embodiment, as shown in FIG. 13, the number of divisions to be divided is cut twice, and the two pieces are used as a set as shown in FIG. 14, and the stator winding 2 is wound as shown in FIG. The
また、図16の様に、扁平な扇形形状となる様に切断することで、コギングトルク・トルクリプルを低減できる図17に示す扁平形状の固定子鉄心を簡単に製造することができる。 Also, as shown in FIG. 16, the flat stator core shown in FIG. 17 that can reduce cogging torque and torque ripple can be easily manufactured by cutting it into a flat fan shape.
本参照例では固定子鉄心の材質はアモルファス金属に限らず、電磁鋼板等薄板の磁性体に変更することができる。 In this reference example, the material of the stator core is not limited to amorphous metal, but can be changed to a thin magnetic body such as an electromagnetic steel plate.
〔参照例2〕
本実施例では、実施例1及び参照例1の固定子巻き線2において、図18に示す固定子巻き線2の折り曲げ角部10の半径を1mm以下とすることにある。
[ Reference Example 2 ]
In the present embodiment, in the stator winding 2 of the first embodiment and the reference example 1 , the radius of the
このように、固定子巻き線2の折り曲げ角部10を1mm以下とすることで、固定子領域における固定子鉄心の割合が多くなり、固定子巻き線2の占積率も上げることができ、モータ効率を向上させることができる。さらに、固定子巻き線2を薄板形状の銅箔などを用いることで、丸線の銅線を用いるより固定子巻き線の占積率を向上させることができるとともに、固定子巻き線領域における巻数を少なくできるので、少ない製造工程で固定子巻き線を形成することができる。
Thus, by setting the
図19に本実施例のアキシャルギャップモータを用いたファン装置を示す。本発明のアキシャルギャップモータは固定子100の構造により高出力密度となるため、回転子200の永久磁石3の残留磁束密度が低くても小型・高効率のモータが提供できる。よって、フェライト磁石のような安価な永久磁石を用いることで低コスト化が実現できる。また、様々な永久磁石が選択可能となるのでの二つ以上の回転子200を有するアキシャルギャップモータにおいて、各々の回転子200の永久磁石3の残留磁束密度が異なるものを用いることによって、シャフトにスラスト方向の力が生じ、羽根13が回転することによって生じるスラスト方向の力を打ち消すことができ、低騒音なファン装置を提供することができる。さらに本実施例では、回転子200を二つ以上有するアキシャルギャップモータの固定子100と回転子200の間のギャップの距離が各々異なることによっても、シャフトにスラスト方向の力が生じ、羽根13が回転することによって生じるスラスト方向の力を打ち消すことができ、低騒音なファン装置を提供することができる。
FIG. 19 shows a fan device using the axial gap motor of this embodiment. Since the axial gap motor of the present invention has a high output density due to the structure of the
本発明はアキシャルギャップモータは小型,高効率,低騒音であるため、家電製品のエアコン用の室内機及び室外機のファンモータとして用いることができ、また、アキシャルギャップ構造であるため扁平構造も可能なため産業用ファン装置や自動車用補機装置などにも用いることができる。 In the present invention, the axial gap motor is small, highly efficient, and low in noise, so it can be used as a fan motor for indoor units and outdoor units for air conditioners in home appliances, and a flat structure is also possible because of the axial gap structure. Therefore, it can also be used for industrial fan devices and automotive auxiliary devices.
1 固定子鉄心
2 固定子巻き線
3 永久磁石
4 回転子ヨーク
5 固定子鉄心巻き芯部の空洞
6 渦電流防止スリット
7 固定子鉄心1の折り曲げ角部
8 巻き鉄心
9 巻き鉄心切り出し固定子鉄心
10 固定子巻き線2の折り曲げ角部
11 固定子100と回転子200の間のギャップ
12 シャフト
13 羽根
100 固定子
200 回転子
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記固定子鉄心はその巻き芯部から固定子外周側の周面まで径方向に設けられた1本のスリットを有することを特徴とするアキシャルギャップモータ。 Comprising a stator solid stator iron core formed by winding a ribbon-like amorphous metal stator winding is wound and a rotor disposed on both sides of the stator have a permanent magnet In the axial gap motor
The stator core has an axial gap motor having one slit provided in a radial direction from a winding core portion to a peripheral surface on the outer periphery side of the stator .
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