JPWO2015159332A1 - アキシャルギャップ型回転電機 - Google Patents

Abstract

アキシャルエアギャップ型回転電機において、高出力・高効率化を確保しつつ軸電圧を低減する。鉄心（21）とコイル（22）を有する複数のステータコア（20）を、シャフトを中心にして環状に配列してなるステータ（19）と、ステータと径方向に内周面が対向するハウジング（40）と、ステータと、シャフト径方向に所定のエアギャップを介して面対向する少なくとも１つのロータ（30）とを有し、ロータが、外周側に導電性部材からなる導電性部分（33等）を有するものであり、ハウジング内周面と、導電性部分（33等）とが径方向から対向する第１領域（11）と、第１領域よりもステータ側であって、ロータと対向するコイルの側面までの第２領域（12）とが形成されており、第２領域に配置された渡り線の比率が、第１領域よりも大であるアキシャルエアギャップ型回転電機。

Description

本発明は，アキシャルギャップ型回転電機に係り、特に、複数のステータコアからなるステータを有するアキシャルエアギャップ型回転電機に関する。

電動機器の省エネルギー化等のため、可変速システムや、永久磁石同期機などのインバータにより駆動される回転電機が増加している。これらの回転電機では，インバータが発生するコモンモード電圧がコイルとロータとの間で静電結合し、軸受の内外輪間に電位差（以下、「軸電圧」という。）を発生させることが問題となることがある。これは，過大な軸電圧が，軸受内の潤滑油の絶縁破壊を招き、電流による軸受電食を発生するためである。（例えば，特許文献１）。

特許文献１は、コイルとロータ間を遮蔽して、軸電圧を低減する技術を開示する。具体的には、特許文献１は、ラジアルギャップ型の回転電機であって、ステータコアとコイルのロータと向き合うステータ表面全体に絶縁層を設け、その表面には、ステータコアの磁束の流れと垂直の方向に導電部と絶縁部が交互に形成する構成となっている。即ち接地電位となっているコアに、導電部が電気的に接続されるようになっている。これにより導電部に大きな渦電流が発生せず、コイルとロータ間を遮蔽でき、静電容量を大幅に低減することが可能となる。

また、特許文献２は、アキシャルエアギャップ型の回転電機であって、複数のコアの接地構造や，コイルと回転子，シャフト間の遮蔽構造など，アキシャルエアギャップ型特有の構造に着目した軸電圧の低減技術を開示する。具体的には、特許文献２は、コイルが巻き回されたボビンから鉄心の端部を突出させ、突出した鉄心の外周面と、ハウジング内周面と導電性部材を介して電気的に導通させることで鉄心を接地する構成を開示する。また、特許文献２は、円環形状からなる固定子の回転軸側中央部分とシャフトとの間に筒状の導電部材を配置してこれをハウジングと電気的に導通させることで、シャフトとコイル間の遮蔽をする構成を開示する。

特開２０１２−５３０７号公報 特開２０１４‐１７９１５号公報

ここで、軸受電食の防止には、コイル渡り線部と、ロータとの関係で考慮することも重要である。これは、コイルの渡り線部がロータとの間に無視できない大きな静電容量をもつ可能性があるためである。通常、各ステータコアから引き出されたコイルの渡り線は、ハウジン部内周を回り込こむように配置され、端子箱口等から外部に引き出される構成を取る。アキシャルエアギャップ型回転電機では、トルク出力に寄与するギャップ面積（ステータとロータの対向面の面積）がおおよそ径の２乗に比例するため、ステータコアやロータの外径はハウジング内周と干渉しない範囲で大きく設計される傾向にある。このためコイルと、ハウジングとの間に空間的な余裕が少なくなり、その分、渡り線がロータ側に突出して配置され，ロータの側面と接近することになる。渡り線の本数や導体径が大きくなれば，ロータとの間の静電容量は、コイルとロータ間の静電容量に対して、更に無視できない程度となる。

この部分の静電容量を低減するには、（１）渡り線と回転子との距離を増加したり、（２）渡り線とロータの対向面積を低減したりすればよい。しかしながら、これらの実現には，距離を確保するために回転子外径を縮小したり，コイルとハウジングの間に渡り線を配置するためにステータコア外径を縮小したりといった、いずれもギャップ面積の低減を招来し，それに起因するモータ特性の低下即ち出力や効率の低下を招く。
アキシャルエアギャップ型回転電機の高出力、高効率化を確保しつつ軸電圧の低減を実現することが望まれる。

上記課題を解決するために、特許請求の範囲に記載の発明を適用する。即ち鉄心及びその外周に巻き回されたコイルを少なくとも有する複数のステータコアを、シャフトを中心に、磁力線が該シャフトと並行になる向きで、環状に配列してなるステータと、該ステータと径方向に内周面が対向するハウジングと、前記ステータと、シャフト径方向に所定のエアギャップを介して面対向する少なくとも１つのロータとを有するアキシャルエアギャップ型回転電機であって、前記ロータが、外周側に導電性部材からなる導電性部分を有するものであり、前記ハウジング内周面と、前記導電性部分とが径方向から対向する第１領域と、前記第１領域よりも前記ステータ側で、前記ロータと対向する前記コイルの側面までの第２領域と、が形成されており、前記第２領域に配置された前記ステータコアの渡り線の比率が、前記第１領域に配置される前記ステータコアの渡り線の比率よりも大であるアキシャルエアギャップ型回転電機である。

また、鉄心及びその外周に巻き回されたコイルを少なくとも有する複数のステータコアを、シャフトを中心に、磁力線が該シャフトと並行になる向きで、環状に配列してなるステータと、該ステータと径方向に内周面が対向するハウジングと、前記ステータと、シャフト径方向に所定のエアギャップを介して面対向する少なくとも１つのロータとを有するアキシャルエアギャップ型回転電機であって、前記ロータが、外周側に導電性部材からなる導電性部分を有するものであり、前記ステータコアの渡り線が、前記ハウジングの内周面と、前記巻線のシャフト方向端面と、前記導電性部分とで形成される領域に配設されるものであり、前記ハウジング内周面と電気的に接続された導電性の遮蔽部材が、前記渡り線と、前記導電性部分との間に配設されるものであるアキシャルエアギャップ型の回転電機である。

本発明の一側面によれば、アキシャルエアギャップ型回転電機の出力や効率を確保しつつ軸電圧を低減する効果がある。また軸受電食に対する信頼性を高める効果がある。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の記載から明らかとなる。

本発明を適用した第１実施形態によるモータの側断面である。 第１実施形態によるモータの部分概要を示す斜視図である。 第１実施形態による部分断面拡大図である 第１実施形態による渡り線形状とロータ間の静電容量の関係を示した模式図である。 第１実施形態の他の例を示す部分拡大図である 第２実施形態によるモータの部分断面拡大図である。 第２実施形態の保持部材の例を示す斜視図である。 第２実施形態の保持部材の他の例を示す斜視図である。 第３実施形態によるモータのＹ‐Ｙ´断面図である。 図５（ａ）に示す渡り線の周方向展開図である。 第３実施形態による渡り線の他の配設例を示す周方向展開図である。 第３実施形態による渡り線の他の配設例を示す周方向展開図である。 第３実施形態による渡り線の他の配設例を示す周方向展開図である。 第４実施形態によるモータの部分断面拡大図である。 第４実施形態によるモータの渡り線を樹脂モールドする突起部の製造工程を示す模式図である。 第４実施形態の渡り線を樹脂モールドした後の周方向展開図である。 第５実施形態によるモータの渡り線の様を示す部分断面図である。 比較例の樹脂モールド工程による渡り線のモールド後の様を示す模式図である。 他の比較例の樹脂モールド工程による渡り線のモールド後の様を示す模式図である。 第６実施形態によるモータの部分断面拡大図である。 第６実施形態によるモータの更なる部分断面拡大図である。 第６実施形態によるモータの他の例の部分断面拡大図である。 第７実施形態のモータの部分断面拡大図である。 図１０（ａ）に示す導電部材の一例を示す展開図である。 図１０（ａ）に示す導電部材の他の例を示す周方向展開図である。 図１０（ａ）に示す導電部材の他の例を示す周方向展開図である。 図１０（ａ）に示す導電部材の他の例を示す周方向展開図である。 第８実施形態によるモータの部分断面拡大図である。 第９実施形態によるモータの要部構成を示す斜視図である。 比較例によるモータの示す斜視図である。

〔第１実施形態〕
以下、本発明を実施するための形態を説明する。図１（ａ）に、本発明を適用した一例である第１実施形態のアキシャルエアギャップ型モータ１（以下、「モータ１」と略記する場合がある。）の構成を表わす回転軸方向の断面図を示す。また、図１（ｂ）に、モータ１の電機子の概観構成を表わす展開斜視図を示す。

モータ１は，概略円環状のドーナツ形状を有するステータ１９が、ディスク形状の２つのロータ３０がシャフト方向から挟むように面対向して配置された所謂ダブルロータ型の回転電機である。
ステータ１９は、複数のステータコア２０がシャフト７０を中心として環状に配列して構成される（本例では１２個のステータコア２０を有するものとする。）。ステータコア２０は、両端部の側面が概略台形若しくは扇形を有する柱体の鉄心２１と、鉄心２１の外径と概略一致する内径の筒部を有するボビン２３と、ボビン２３の外筒部に巻き回されたコイル２２とから構成される。環状に配列されたステータコア２０の夫々と、ハウジング４０の内周面とが樹脂２４によって一体的にモールドされてステータ１９が支持されるようになっている。

ロータ３０は、鉄心２１の端部側面に対向する永久磁石３１と、その背面に配置されたバックヨーク３２と、これらを支持してシャフト７０と共回りするように結合するヨーク３３とからなる。ヨーク３３は、金属等の導電性部材からなる。本実施形態では鉄を使用するものとするがこれに限るものではなく、アルミやステンレス鋼（ＳＵＳ等）でもよい。
シャフト７０は、軸受５０を介して回転自在にエンドブラケット６０に結合される。エンドブラケット６０は、ハウジング４０の両端部側面に固定される。
ハウジング４０の外周側面には、端子箱８０が設けられており、図示しない１次側の電線と２次側の電線が端子台を介し電気的に接続される。２次側には、コイル２２から引き出された渡り線が接続されるようになっている。

このような構成を有するモータ１は、以下のように動作する。端子台の１次側にインバータの出力線が接続され、コイル２２に交流電流が通電する。これにより、ステータ２０には回転磁界が形成され、永久磁石３１によりロータ３０に形成された直流磁界と吸引反発してトルクを発生する。このときコイル２２と、ロータ３０との間の静電容量によって、コイル２２に生じるインバータのコモンモード電圧が、ロータ３０側に静電結合する。ロータ３０が電位をもつことにより、接地電位となっているハウジング４０との間である軸受５０を中心とした周辺部分に軸電圧と呼ばれる電圧が発生するようになる。

図２（ａ）に、モータ１の拡大断面を模式的に示す。本図では，バックヨーク３２、樹脂２４、ボビン２３などの一部部品の図示を省略する。渡り線２２ａの一部又は全部は、コイル２２、鉄心２１、ロータ３０及びハウジング４０の回転軸径方向に位置する領域（空間）に配置される。

ここで、ハウジング４０と径方向から対向する導電性の部材の端面がロータ３０の外周面と一致する領域を第１領域１１、第１領域１１に含まれない領域を第２領域１２とした場合、渡り線２２ａは，第２領域１２に配置される比率が、第１領域１１に配置されている比率よりも高くなるように配線されるようになっている。なお、ヨーク３３は鉄により形成されており、外径が永久磁石３１よりも突出している。このため、永久磁石３１の外周面、ハウジング４０及びコイル２２から形成される領域を第２領域１２とするものとする。

コモンモード電圧Vcomに起因する軸電圧Vbは、次の〔数式１〕で表される。

ここで，Cwrは、コイル２２とロータ３０間の静電容量を示し、Crfは、コイル２２とフレーム即ちハウジング４０やエンドブラケットの間の静電容量を示す、Cbは、軸受内外輪間の静電容量を示す。

図２（ｂ）に、渡り線２２ａの配置状態と、Cwrとの関係を模式的に示す。本図のCwrは、渡り線２２ａをコイル２２の端面から回転軸方向（ここではZ方向と定義）に積み上げたときの渡り線の端面位置との関係である。ここで、渡り線の高さがコイル２２以下の場合、渡り線２２ａと、ロータ３０の導電性を有する部材との距離が大きくなるため、Cwrは十分小さい。同様に、渡り線の高さが，ヨーク３３の位置よりも低い領域では，Cwrの増加勾配が小さい。他方、ヨーク３３よりも高くなると，渡り線２２ａと、ヨーク３３とが近接して対向するため、Cwrが急激に増加することになる。

図２（ａ）に示すように，第１実施形態では、第２領域１２に大半の渡り線を配置しているため、渡り線２２ａによる軸電圧の増加を抑制することができる。これにより，軸受５０内の潤滑油への放電が抑制されると共に軸受電食が抑制される。
また、渡り線２２ａの一部を、コイル２２よりもロータ３０側に配置しているため，その分、鉄心２１の外径やコイル２２の回転軸方向巻幅或いは外径を最大限に大きくすることが可能である。これにより，モータの出力や効率を低下させることなく，軸電圧の抑制が可能となる。

また、非導電性のフェライト磁石等を永久磁石３１に用いる場合には、永久磁石３１の外径がヨーク３３の外径と一致、もしくは外径側に突出していても，永久磁石３１の外周側面に第２領域１２が形成される。
図３に、この例を示す。本構造によると，磁石径の拡大と、渡り線２２ａとロータ３０の静電容量の低減を両立することが可能となり、モータの高出力化や高効率化と軸電圧の低減を同時に実現することができる。

なお、本実施形態では，ダブルロータ型のモータ１を例として説明したが、１つのロータ３０と、１つのステータ９０と面対向したシングルロータ構造のアキシャルエアギャップ型電動機に適用することもできる。また，永久磁石３１を備えない、シンクロナスリラクタンスモータやスイッチトリラクタンスモータ又は誘導モータであってもよい。更には、モータではなく発電機であってもよい。

〔第２実施形態〕
本発明を適用した第２実施形態のモータ１は、渡り線２２を２層で配置する点を、特徴の一つとする。
図４（ａ）に、第２実施形態でのモータ１の断面部分拡大図を示す。なお、第１実施形態と同一の箇所に関しては同一符号を用い，説明を省略する。
渡り線２２ａは、第２領域１２のコイル２２寄りで、回転軸芯方向に２層で配置される。渡り線２２ａが、１領域１１に対して、更に距離をとるようになる。また、多層になるため、渡り線２２ａを安定させる保持部材を備える。

図４（ｂ）に、渡り線の位置決めに利用可能な保持部材２５を示す。保持部材２５は，樹脂等により成形されており、ボビン２３に形成された鍔部２３ａ上のハウジング側に配置される。ボビン２３の当該配置面には、突起部２３ａを備え、保持部材２５を支持するようになっている。保持部材２５は、渡り線格納部２５ａをもつ。本図の保持部材２５は，複数の渡り線格納部２５ａを有するため、渡り線の位置決めしやすい。保持部材２５は全てのボビンに設けることが好ましいが、１又は２つ置き等でも一定の効果をえることができる。渡り線の格納密度を高められるため，第２領域が狭小な場合であっても多くの渡り線２２ａを配置することが可能となる。図４（ｃ）には，１つの渡り線格納部２５ａを設けた保持部材２５を示す。

渡り線を２層で配置することで，ロータ３０からみれば、渡り線２２ａの投影面積が減少する。さらに，渡り線２２ａ群の高さが低減するため、導電性のロータ３０部材との距離が拡大する。これらにより、渡り線２２ａと、ロータ３０との間の静電容量を低減することが可能となる。また，保持部材２５を用いることで，配線作業の作業性が向上するとともに，渡り線の安定性が増す。

なお、本実施形態では，渡り線２２ａを回転軸方向に２層とする例を示したが、更に多層であってもよい。また、保持部材２５の保持は、ボビン２３で無くてもよい。また、保持部材２５は、渡り線２２ａを回しこむ全周に連続したような形状であってもよい。渡り線格納部２５ａの形状も複数本をまとめて配置するような形状であってもよい。
〔第３実施形態〕
本発明を適用した第３実施形態のモータ１は、ハウジング４０の内周面側に、対称性を持って渡り線２２ａを配置する点を特徴の一つとする。
図５（ａ）に、図１のＸ‐Ｘ´線断面を示す。また、本図のＹ‐Ｙ´線を中心とした渡り線２２ａの展開図を図５（ｂ）に模式的に示す。なお、第１実施形態と同一の箇所に関しては同一符号を用い、説明を省略する。

図５（ａ）に示すように、各ステータコア２０ａ〜２０ｌから引き出された渡り線２２ａは、端子箱８０（の穴）とロータ３０軸をつなぐＹ‐Ｙ‘線に対して対称性をもつように配置される。図５（ｂ）に示すように、端子箱８０により近いステータコア２０ｂの渡り線よりも、より遠いステータコア２０ｃの渡り線の周方向線部の方が、第１領域１１に近い位置に配置されるようになっている。つまり周方向にわたっている渡り線２２ａのステータコア２０端面からの高さＨを平均的に低くして、渡り線２２ａと、ロータ３０（の導電性部分／第１領域１１）との距離が増加し、両者間の静電容量を低減することができる。

また、図６（ａ）、（ｂ）に、渡り線２２ａの他の対称性をもった配置例を示す（何れも展開図）。図６（ａ）では、各渡り線２２ａが階段状に配置される。図６（ｂ）では、各渡り線２２ａが、テーパ状に配置される。何れも、渡り線２２ａと第１領域１１との距離を十分に確保することができ、両者間の静電容量を低減することができる。

図６（ｃ）に、渡り線２２ａの他の対称性をもった配置例を更に示す展開図）。図６（ｃ）では、ステータコア２０の各渡り線２２ａを１つ置きに出力側、反出力側に配置し且つ対称性をもって配置する例である。端子箱８０に引き出す穴を複数設けたり、一方側の渡り線２２ａを特定のステータコア２（例えば、２０ｌ）付近で纏めた後に、他方側の渡り線群と合流するようにしたりすることで実現できる。本例の場合、各渡り線２２ａと、第１領域１１との距離は、概ね１/２Ｈとすることができる。なお、１つ置きではなく２つ置き等でもよく又連続する半分の渡り線２２ａを夫々シャフト反対方向に配置してもよい。
〔第４実施形態〕
第４実施形態のモータ１は、渡り線２２ａを樹脂で一体的にモールドする点を特徴の一つとする。特に、本実施形態では、環状配列された複数のステータコア２０及びそれらをハウジング４０に一体的に樹脂モールドする工程と共に渡り線２２ａをモールドする例を示す。

図７（ａ）に、渡り線２２ａ、ステータコア２０及びハウジング４０が樹脂モールド２４によってモールディングされた様を模式的に示す。図７（ｂ）は、モールドマシンのモールド工程を示す模式図である。なお、実施例１と同一の箇所に関しては同一符号を用い，説明を省略する。

本実施例のモータ１は、図７（ａ）に示すように、鉄心２１やコイル２２及びボビン２３（不図示）を、ハウジング４０とモールド樹脂２４によって一体に成形するようになっている（図点線部）。このとき、渡り線２２ａが共にモールディングされるようになっている。
図７（ｂ）に、具体的な工程を示す。ハウジング４０の両開口部から外径がハウジング４０の内径と概略同一のモールド金型２１０（上・下）が挿入されるようになっている。モールド金型２１０は、中央にシャフト７０等を逃がす穴が設けられた柱体の形状を有する。下金型２１０ｂは、先端が本体部よりも外径が小であり、渡り線２２０ａの突起部２４ａをモールドする空間が設けられる。下金型２２０ａに、ハウジング４０が挿入される。複数のステータコア２０が、シャフトを中心として環状に配列される。この際、渡り線２２０ａが、下金型２１０ｂの先端部とハウジングとの間に形成された空間に配置される。その後、上金型２１０ａが、ハウジング４０の他方開口部から挿入され、それらに挟持されたステータコア２０に対し、上下金型先端面に設けられた射出口から樹脂が射出され、一体的にモールドされるようになっている。

図７（ｃ）に、Ｙ‐Ｙ´線を中心とした渡り線部の展開図を示す。本例は、図６（ｂ）に示すテーパ状の積層配置を行った渡り線２２ａであるが、夫々の渡り線が必要十分に樹脂モールドされるようになる。モールド下金型２１０の外周段部を渡り線の配置に即した形状に加工され、これに沿って渡り線を配置したものである。
本構造により，渡り線の引き回し作業の作業性が向上する。さらに，モールド時に樹脂２４から受ける圧力により渡り線が変形し，渡り線とロータ３０との位置関係が変化することを抑制できる。
なお、上述した実施形態３のように、渡り線２２ａを階段状やテーパ状に回し込む際、下金型２１０ｂの先端外周（外径小の部分）の形状を成形し、樹脂射出時に、配置が崩れないようにするのも好適である。

本実施形態の構造により、渡り線を所望の位置で保持できるため、渡り線とロータ３０との位置関係が変化することがない。軸電圧値も一定となり、軸受電食に対する長期的な信頼性を向上することができる。
〔第５実施形態〕
第５実施形態のモータ１は、渡り線２２ａを絶縁材で覆う点と、渡り線２２ａのシャフト側に薄板部材を設ける点を特徴の一つとする。
図８（ａ）に、第４実施形態（図６）で示した突起部２４ａの拡大図を示す。なお，上述した他の実施形態と同一の箇所に関しては同一符号を用い、説明を省略する。

渡り線２２ａは、各々絶縁性を有する軟性樹脂やゴム等の絶縁チューブ９１で覆われる。更に、突起部２４ａのシャフト７０方向に、絶縁体で構成された薄板部材が配置され。樹脂モールドされるようになっている。薄板部材は、リング形状の高さの低い円柱構造でああってもよい。

第５実施形態の構造により，図８（ｃ）（ｄ）に示すごとく、下金型２１０ｂを外した際、下金型２１０ｂに接した絶縁チューブ９２が、突起部２４ａの内径側に突出するのを防止することができる。これにより、ロータ３０と、チューブ９２との距離を確実に管理することができ、モータ駆動時に接触することを抑制できる。
更に、内径側に配置された薄板部材９０の厚み分、渡り線２２ａを外径方向に配置させることからロータ３０との距離を確実に確保することができる。
また、下金型２１０ｂを外す際、金型と樹脂の粘着力や張力によって渡り線２２ａが内径側に引っ張られる虞もあるが、薄板部材９０によってこれを防止できる。

〔第６実施形態〕
本発明を適用した第６実施形態のモータ１は、第１領域及び／又は第２領域に配設された渡り線を、Cwrから略完全に遮蔽することを特徴の一つとする。
図９（ａ）に、モータ１の断面拡大図を示す。図１０（ａ）、（ｂ）に、更に、渡り線部分の断面拡大図を示す。なお、上述した他の実施形態と同一の箇所に関しては同一符号を用い、説明を省略する。

第６実施形態は、渡り線２２ａが、夫々又は集約して導電部材９２で覆い、更に、導電部材９２をハウジング４０と電気的に接続した構成を取る。図９（ａ）は、渡り線１本ごとに導電部材９２を配置した例である。また、図１１（ｂ）は、複数の渡り線を１つの導電部材９２内に格納した例である。

本構造により，渡り線とロータ３０間が遮蔽されるため，渡り線部Cwrを大幅に低減することができる。更に、導電部材９２とロータ３０の間にはCrfが形成されるため、一層の軸電圧低減効果がある。図９（ｂ）のように，複数の渡り線をまとめて導電部材９２に格納することで、構造を簡易化することができる。
導電部材９２には、シールドケーブルや導体箔と絶縁シートが張り合わされて多数本のケーブルを格納することができるシールドチューブなどを適用することができる。

〔第７実施形態〕
本発明を適用した第７実施形態のモータ１は、第１領域及び／又は第２領域に配設された渡り線を、Cwrから略完全に遮蔽することを特徴の一つとする。
図１０（ａ）に、モータ１の渡り線部の断面拡大図を示す。図１０（ｂ）は、図５（ａ）のＹ‐Ｙ´線を中心とした渡り線２２ａの展開図である。なお、上述の他の実施形態と同一の箇所に関しては同一符号を用い，説明を省略する。
第７実施形態のモータ１は、渡り線２２ａと、ロータ３０との間に、ハウジング４０の内周に沿った連続した薄板状の導電部材９２を有し、更に、薄板状の導電部材９２を、ハウジング４０とリード線等で電気的に接続する構成を取る。

本構造により、第６実施形態と同様の軸電圧低減効果が得られる。本構造の場合は、ロータ３０と導電部材９２を近接して対向させることが可能なため、Crfが増加し、軸電圧のさらなる低減が可能である。また，導電部材９２の形状が簡略化されるため，組立性も向上する。同様に、導電部材９２とハウジング４０とリード線等により一か所で電気的に接続するため、構成も簡易にすることができる。

図１０（ｃ）は、薄板状の導電部材９２の他の例を示す。端子箱８０と、シャフト７０とをつなぐＹ‐Ｙ´線に対して対称性をもつように渡り線２２ａを配置し且つＹ‐Ｙ´線に対して対称性をもつように導電部材９２を端子箱８０の周辺のみに配置している。
本構造により，少ない導電部材９２により、渡り線とロータ３０間を効率的に遮蔽することができ、また、部材の小型化、組立性が向上する。

図１０（ｄ）、（ｅ）は、導電部材９２他の例を表わす周方向展開図である。何れも導電部材９２は、導体部と絶縁部９２ａが交互に繰り返される構成を取る。図１０（ｄ）の例では、スリットを設けることで、絶縁部９２ａを実現する。図１０（ｅ）は、絶縁性の板部材に、メッシュ状に形成された導電性のテープ部材等を貼付し、各メッシュの一部分が夫々つながっている構成とすることで実現できる。
本構造により，漏れ磁束により導電部に渦電流が流れることを抑制し，損失の増加を抑えることができる。したがって、高いモータ出力、効率を維持しつつ軸電圧を低減することが可能になる。

〔第８実施形態〕旧実施例11-12-13集約
本発明を適用した第８実施形態は、鉄心２１のハウジング側外周の延長方向領域に渡り線２２ａを配置し、渡り線２２ａのロータ３０側に導電部材９２で遮蔽する点を特徴の一つとする。
図１１、に、モータ１の渡り線周辺の断面拡大図を示す。本実施形態では、鉄心２１がコイル２２よりも軸方向に突出する構成を取る。また、導電性部材９２が、鉄心２１のシャフト方向端面と水平にコイル２２の上部に配置されている。渡り線２２ａの一部又は全てが、導電部材９２とコイル２２の端面とで形成される領域に配置される。導電部材９２は、ハウジング４０と電気的に接続されている。

図１１（ｂ）、（ｃ）は、導電部材９２の周方向展開図である。何れも導電部材９２は、導体部と絶縁部９２ａが交互に繰り返される構成を取る。
本構造により，漏れ磁束により導電部材９２に渦電流が流れることを抑制し，損失の増加を抑えることができる。したがって、高いモータ出力、効率を維持しつつ軸電圧を低減することが可能になる。

本構造により，渡り線とロータ３０間を遮蔽することができるため，渡り線部のCwrを大幅に低減することができる。更に、導電部材９２とロータ３０間にはCrfが形成されるため、一層の軸電圧低減効果がある。ロータ３０の外径側に配置する渡り線２２ａを減少することができるため、ロータ３０の径の拡大によるモータ出力、効率の向上が可能である。

〔図９実施形態〕
本発明を適用した第９実施形態は、オープンスロット型のステータ１９を有するモータ１に、ロータ３０と対向するシャフト方向コイル端面及びシャフトとの遮蔽をすることを特徴の一つとする。
図１２（ａ）に、モータ１の電機子部分の概要を表わす斜視図を示す。モータ１は、断面が常に概略台形状となるオープンロットの鉄心２１を有する。鉄心２１はボビン２３によりコイル２２と絶縁されている。コイル２２の端面には、ボビン２３の鍔部２３ａが配置されている。鍔部２３ａのロータ３０側には、導電部材９３が内周側を除く全周にわたって配置されている。

また，シャフト７０と対向する樹脂２４の内周面にも導電部材９４が配置されている。これらの導電性部材は，ハウジング４０と電気的に接続されている。通常、オープンスロットのコア２１は，コイル２２とロータ３０との対向面積が大きくなるため、図１２（ｂ）に示すような鍔部２１ａをもつコア形状と比較して、Cwrが大きくなり易い。これに対し，本構造は、オープンスロットのコア形状でも、コイル２２とロータ３０間の静電容量を抑制することが可能である。本構造と上述の各実施形態に示した渡り線の配置を併用することで、オープンスロットのコア形状に対し、十分に軸電圧を抑制することが可能となる。
なお、本構造では、渡り線２２ａの一部又は全部を導電性部材とコイル２２とで形成される領域に配置してもよい。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記種々の構成に限定されるものはなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の構成を適用することができるのは言うまでもない。特に、上記種々の実施形態同士を組み合わせることも当然に可能である。

１ダブルロータ型のアキシャルギャップ型永久磁石同期モータ（モータ）、１１…第１領域、
１２…第２領域、１９…ステータ、２０…ステータコア、２１…鉄心、２１ａ…鍔部、２１ｂ…芯部、２２…コイル、２２ａ…渡り線、２３…ボビン、２３ａ…鍔部、２４…モールド樹脂、２４ａ…モールド突起部、２５…保持部材、２５ａ…渡り線格納部、３０…ロータ、３１…永久磁石、３２…バックヨーク、３３…ヨーク、４０…ハウジング、５０…軸受、６０…エンドブラケット、７０…シャフト、８０…端子箱、８５…開口部、９０…絶縁性の薄板、９１…絶縁チューブ、９２…導電性部材、９２ａ…絶縁部、９３…導電部材、９４…導電部材、２１０…モールド下金型、Ａ…回転軸、、Ｈ…周方向にわたっている渡り線のコア端面からの距離

Claims (21)

1. 鉄心及びその外周に巻き回されたコイルを少なくとも有する複数のステータコアを、シャフトを中心に、磁力線が該シャフトと並行になる向きで、環状に配列してなるステータと、該ステータと径方向に内周面が対向するハウジングと、前記ステータと、シャフト径方向に所定のエアギャップを介して面対向する少なくとも１つのロータとを有するアキシャルエアギャップ型回転電機であって、
   前記ロータが、外周側に導電性部材からなる導電性部分を有するものであり、
   前記ハウジング内周面と、前記導電性部分とが径方向から対向する第１領域と、
   前記第１領域よりも前記ステータ側で、前記ロータと対向する前記コイルの側面までの
   第２領域と、が形成されており、
   前記第２領域に配置された前記ステータコアの渡り線の比率が、前記第１領域に配置される前記ステータコアの渡り線の比率よりも大であるアキシャルエアギャップ型回転電機。
2. 請求項１に記載のアキシャルエアギャップ型回転電機であって、
   前記ロータが、前記シャフトと接続されたヨークと、該ヨークの前記ステータ側に配設された磁石とを有するものであり、
   前記導電性部分が、前記ヨークの外周であり、
   前記磁石が、前記ヨークの外周側よりもシャフト側に配設されたものであるアキシャルエアギャップ型回転電機。
3. 請求項１に記載のアキシャルエアギャップ型回転電機であって、
   前記ロータが、前記シャフトと接続されたヨークと、該ヨークの前記ステータ側に配設された磁石とを有するものであり、
   前記磁石が、前記ヨークの外周面から配設された非導電性の磁石であるアキシャルエアギャップ型回転電機。
4. 請求項３に記載のアキシャルエアギャップ型回転電機であって、
   前記非導電性の磁石が、フェライト磁石であるアキシャルエアギャップ型回転電機。
5. 請求項１に記載のアキシャルエアギャップ型回転電機であって、
   前記第２領域に配設された前記渡り線の少なくとも一部が前記シャフト軸心方向に積層されたものであるアキシャルエアギャップ型回転電機。
6. 請求項１に記載のアキシャルエアギャップ型回転電機であって、
   前記渡り線を前記ハウジング外部に引き出す開口部を有するものであり、
   前記渡り線が、前記開口部までより近い内周距離となるハウジング内周面に沿って、隣接するステータコアの渡り線に対して、シャフト方向に積層して配設されたものであるアキシャルエアギャップ型回転電機。
7. 請求項６に記載のアキシャルエアギャップ型回転電機であって、
   前記渡り線が、隣接する渡り線と前記シャフト方向位置が同一となる位置で、前記シャフト方向に積層して配設されたものであるアキシャルエアギャップ型回転電機。
8. 請求項６に記載のアキシャルエアギャップ型回転電機であって、
   前記渡り線が、前記開口部までの積層回数分のシャフト方向積層距離に応じた角度で、前記開口部まで直線的に配設されたものであるアキシャルエアギャップ型回転電機。
9. 請求項６に記載のアキシャルエアギャップ型回転電機であって、
   前記開口部を、複数有するものであるアキシャルエアギャップ型回転電機。
10. 請求項６に記載のアキシャルエアギャップ型回転電であって、
    前記渡り線が、隣接するステータコアの渡り線とシャフト方向反対側のハウジング内周面に沿って、隣接する渡り線に対してシャフト方向に積層するものであるアキシャルエアギャップ型回転電機。
11. 請求項１に記載のアキシャルエアギャップ型回転電機であって、
    前記渡り線を、前記ハウジング内周面と一体に樹脂モールドしたものであるアキシャルエアギャップ型回転電機。
12. 請求項１１に記載のアキシャルエアギャップ型回転電機であって、
    前記渡り線のシャフト軸心方向に、前記ハウジング内周面と同心円の円筒部材が配設されるものであり、
    該環状の円筒部材の外周面と、前記渡り線と、前記ハウジング内周とが一体的に樹脂モールドされるものであるアキシャルエアギャップ型回転電機。
13. 請求項１に記載のアキシャルエアギャップ型回転電機であって、
    前記渡り線の各々が、絶縁チューブで覆われたものであるアキシャルエアギャップ型回転電機。
14. 請求項１に記載のアキシャルエアギャップ型回転電機であって、
    前記ハウジングの前記第１領域の径方向延長線上近傍に、前記渡り線を前記ハウジング外部に引き出す開口部を有するものであるアキシャルエアギャップ型回転電機。
15. 請求項１に記載のアキシャルエアギャップ型回転電機であって、
    前記ステータコアが、前記鉄心を挿入する内筒部を有し、前記コイルを巻き回す外筒部を有するボビンを有するものであり、
    前記ボビンが、前記外筒部の端部近傍から、シャフト軸心方向に所定の幅をもって延伸する鍔部を有するものであり、
    該鍔部の前記ロータと対向する側の面上に、軸心側の面上のみで不連続となる導電性部材が配設され、該導電性部材が前記ハウジング内周面と電気的に接続するものであるアキシャルエアギャップ型回転電機。
16. 鉄心及びその外周に巻き回されたコイルと少なくとも有する複数のステータコアを、シャフトを中心に、磁力線が該シャフトと並行になる向きで、環状に配列してなるステータと、該ステータと径方向に内周面が対向するハウジンと、前記ステータと、シャフト径方向に所定のエアギャップを介して面対向する少なくとも１つのロータとを有するアキシャルエアギャップ型回転電機であって、
    前記ロータが、外周側に導電性部材からなる導電性部分を有するものであり、
    前記ステータコアの渡り線が、前記ハウジングの内周面と、前記巻線のシャフト方向端面と、前記導電性部分とで形成される領域に配設されるものであり、
    前記ハウジング内周面と電気的に接続された導電性の遮蔽部材が、前記渡り線と、前記導電性部分との間に配設されるものであるアキシャルエアギャップ型の回転電機。
17. 請求項１６に記載のアキシャルギャップ型回転電機であって、
    前記遮蔽部材が、前記渡り線夫々の外周を覆う筒形状を有するものであるアキシャルエアギャップ型回転電機。
18. 請求項１６に記載のアキシャルギャップ型回転電機であって、
    前記遮蔽部材が、筒形状を有するものであり、内部に全ての前記渡り線を内包するものであるアキシャルエアギャップ型回転電機。
19. 請求項１６に記載のアキシャルギャップ型回転電機であって、
    前記遮蔽部材が、板状の部材であるアキシャルギャップ型回転電機。
20. 請求項１９に記載のアキシャルギャップ型回転電機であって、
    前記遮蔽部材が、導電性部分と、絶縁部分とが交互に配置されたものであるアキシャルギャップ型回転電機。
21. 請求項２０に記載のアキシャルギャップ型回転電機であって、
    前記絶縁部分が、スリットであるアキシャルギャップ型回転電機。

Images