電動機
【課題】コイルの巻き数を増加できる電動機を提供する。
【解決手段】本発明は、回転軸を備えた回転子３と、回転子と軸方向に対向するように配置された固定子４とをケース５内に備えた電動機において、固定子は、ケースに固定されるヨーク１２と、コイルが巻回される複数のティース１１とを備え、各ティースは、回転軸方向から見て略扇形に形成され、扇形の一対の側辺の延長線の交点が回転軸の中心とティースとの間に位置する電動機である。
【解決手段】本発明は、回転軸を備えた回転子３と、回転子と軸方向に対向するように配置された固定子４とをケース５内に備えた電動機において、固定子は、ケースに固定されるヨーク１２と、コイルが巻回される複数のティース１１とを備え、各ティースは、回転軸方向から見て略扇形に形成され、扇形の一対の側辺の延長線の交点が回転軸の中心とティースとの間に位置する電動機である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
低速高トルクの要求に対応する電動機として、回転軸方向に固定子と回転子とが対向して配置される軸方向空隙型電動機がある（特許文献１の図２参照）。この軸方向空隙型電動機は、コイルをティースに巻回した固定子と、このコイルに回転軸方向に対向して配置され、複数の永久磁石を周方向に配置した回転子とからなる。コイルに電流を流すと回転磁界が発生し、これに伴い固定子と回転子との間に生じる磁気的な吸引力および反発力によって、回転子が回転するものである。
【特許文献１】特開２０００−２５３６３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この軸方向空隙型電動機のコアは、軸方向から見て四角形に形成されている。このような四角形のコアにコイルを巻回する場合、コイルの巻き数は、軸中心に近い側の隅部に巻回されるコイルにより左右される。つまり、隅部と隣接する他のコアのコイルの隅部との距離でコイルの巻き数が決定される。
【０００４】
しかしながら、その場合でも、コアの外周側の隅部間のスペースには、コイルを巻回することができるスペースが残っている。この点で、上記従来技術による軸方向空隙型電動機は、スペースの利用効率が高いとは言えない。
【０００５】
本発明は上記の問題点を鑑みてなされたものであり、コイルを巻回するためのスペース効率を向上させた電動機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、回転軸を備えた回転子と、前記回転子と軸方向に対向するように配置された固定子とをケース内に備えた電動機において、前記固定子は、前記ケースに固定されるヨークと、前記コイルが巻回される複数のティースとを備え、前記各ティースは、前記回転軸方向から見て略扇形に形成され、扇形の一対の側辺の延長線の交点が前記回転軸の中心と前記ティースとの間に位置するものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明では、このようなティース形状としたので、ティース間のコイルを巻回するスペースを増大することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図１は、本発明の軸方向空隙型電動機１の断面図である。
【０００９】
軸方向空隙型電動機１は、回転軸２を備えた回転子３と、回転軸２と軸方向に所定の空隙をもって対向するように設けられた一対の固定子４とからなり、これらをケース５内に収納して構成される。
【００１０】
回転軸２は、ケース５の円筒形の支持壁５ａ、５ｂに支持された軸受６、７を介して回転自由にケース５に支持される。回転軸２の一端は、ケース５から突出し、不図示の被回転部材に結合する。回転軸２の他端に臨んで支持壁５ａの内側に回転軸２の回転速度を検出するセンサ８が設置される。
【００１１】
回転子３は、円盤状に形成され、回転軸２の外周面に固定され、ケース５内の軸方向略中央に配置される。回転子３には、不図示の永久磁石が周方向に等間隔に配置され、この永久磁石に対面するように固定子４のティース１１が配置される。
【００１２】
固定子４は、ケース５に固定されるコア１３と、コア１３に配置された複数のコイル１０とから形成される。コア１３は、絶縁材を介してコイル１０が巻回される複数のティース１１と、このティース１１をケース５に固定する環状のヨーク１２とからなり、回転子３に軸方向両側から臨んで配置される。
【００１３】
コア１３の各ティース１１は、ヨーク１２から回転子３に向かって突出し、回転子３と軸方向に所定の隙間を持って対峙する。
【００１４】
図２を参照すると、各ティース１１は、周方向に所定間隔で配置され、各ティース１１には、コイル１０が不図示の絶縁材を介して巻回される。コイル１０がティース１１に巻回された状態でモールド樹脂によりコア１３とコイル１０とが一体的に成形される。モールド成形後、ケース５の内面に形成された軸方向に開口する環状溝１５、１６に環状のヨーク１２の外内周面を嵌合させる。なお、コア１３を周方向に分割することも可能である。
【００１５】
回転子３と固定子４とを内装するケース５は、有底円筒形状の本体部５ｃと本体部５ｃの開口部を閉止する蓋部５ｄとから構成される。蓋部５ｄには、回転軸２が貫通する貫通孔１４が形成される。本体部５ｃの底面と蓋部５ｄの内周面には、ヨーク１２が嵌合する環状溝１５、１６が形成される。
【００１６】
このような構成により、コイル１０はティース１１の外周に沿って巻回されるため、コイル１０がティース１１に巻回される長さは、ティース１１の外周の形状と隣接するティース１１の間の距離とに依存する。
【００１７】
例えば、回転軸方向から見たティース１１の形状が従来技術のように四角形である場合には、隣接するティース１１の内側の隅部の間の距離でコイル１０の巻き数が決定される。このような場合に、外側の隅部側にはコイル１０が巻回できるスペースが残るという課題がある。
【００１８】
このような課題を解決するために本発明は、回転軸方向から見たティース１１の形状を略扇状に形成し、扇の要（中心）を回転軸方向に位置させ、その中心は回転軸２の中心よりティース１１に近い側に位置することとした。
【００１９】
以下、図２を参照して、ティース１１の詳細な形状を説明する。
【００２０】
ティース１１の外形形状は、前述の通り、回転軸方向から見て、略扇状に形成されており、ティース１１は、回転軸２の中心を通るティース１１の中心線Ｃ１に対して傾斜する側面２０ａ、側面２０ｂを備え、側面２０ａと側面２０ｂとは中心線Ｃ１に対して対称をなす。側面２０ａと側面２０ｂのそれぞれの延長線は、中心線Ｃ１上で交差し、その交点Ｐ１は、回転軸２の中心よりティース１１に近い側に位置する。好ましくは、側面２０ａ、側面２０ｂは、隣接する２つのティース１１の中心線Ｃ１、中心線Ｃ２のなす角の二等分線Ｌと平行に形成される（その場合の交点をＰ０で示す）。
【００２１】
次に作用を説明する。
【００２２】
本発明の軸方向空隙型電動機１は、例えば、ケース５を固定し、回転子３に固定される回転軸２を被回転部材に接続した状態で固定子４のコイル１０に通電される。固定子４のコイル１０に通電されると、回転磁界が発生し、これに伴い固定子４と回転子３との間の磁気的な吸引力および反発力によって、回転子３を所定方向に回転させる。この回転により回転子３に接続する回転軸２が回転する。
【００２３】
コイル１０が巻回されるティース１１は、軸方向から見て略扇状に形成され、ティース１１の中心線Ｃ１に対して傾斜する一対の側面２０ａ、２０ｂを備え、側面２０ａ、２０ｂのそれぞれの延長線が中心線Ｃ１上で交差し、その交点Ｐ１は、回転軸２の中心よりティース１１に近い側に位置する。このような構成により、従来の形状に比してティース１１はコイル１０を巻回するスペースを増加し、巻回されるコイル１０の長さを延長させることができ、または、長さを同じとする場合にはコア１３を小型化することができる。
【００２４】
さらに、側面２０ａ、側面２０ｂを隣接するティース１１の中心線Ｃ１、中心線Ｃ２のなす角の二等分線Ｌと平行に形成することで、隣接するティース１１の相対する側面に巻回されるコイル１０が互いに平行に巻回され、コイル１０を最も効率よくティース１１に巻回することができる。
【００２５】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の軸方向空隙型電動機１の構成を説明する断面図である。
【図２】図１の断面Ａ−Ａの断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１ 軸方向空隙型電動機
２ 回転軸
３ 回転子
４ 固定子
５ ケース
１０ コイル
１１ ティース
１２ ヨーク
１３ コア
２０ａ 側面
２０ｂ 側面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
低速高トルクの要求に対応する電動機として、回転軸方向に固定子と回転子とが対向して配置される軸方向空隙型電動機がある（特許文献１の図２参照）。この軸方向空隙型電動機は、コイルをティースに巻回した固定子と、このコイルに回転軸方向に対向して配置され、複数の永久磁石を周方向に配置した回転子とからなる。コイルに電流を流すと回転磁界が発生し、これに伴い固定子と回転子との間に生じる磁気的な吸引力および反発力によって、回転子が回転するものである。
【特許文献１】特開２０００−２５３６３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この軸方向空隙型電動機のコアは、軸方向から見て四角形に形成されている。このような四角形のコアにコイルを巻回する場合、コイルの巻き数は、軸中心に近い側の隅部に巻回されるコイルにより左右される。つまり、隅部と隣接する他のコアのコイルの隅部との距離でコイルの巻き数が決定される。
【０００４】
しかしながら、その場合でも、コアの外周側の隅部間のスペースには、コイルを巻回することができるスペースが残っている。この点で、上記従来技術による軸方向空隙型電動機は、スペースの利用効率が高いとは言えない。
【０００５】
本発明は上記の問題点を鑑みてなされたものであり、コイルを巻回するためのスペース効率を向上させた電動機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、回転軸を備えた回転子と、前記回転子と軸方向に対向するように配置された固定子とをケース内に備えた電動機において、前記固定子は、前記ケースに固定されるヨークと、前記コイルが巻回される複数のティースとを備え、前記各ティースは、前記回転軸方向から見て略扇形に形成され、扇形の一対の側辺の延長線の交点が前記回転軸の中心と前記ティースとの間に位置するものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明では、このようなティース形状としたので、ティース間のコイルを巻回するスペースを増大することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図１は、本発明の軸方向空隙型電動機１の断面図である。
【０００９】
軸方向空隙型電動機１は、回転軸２を備えた回転子３と、回転軸２と軸方向に所定の空隙をもって対向するように設けられた一対の固定子４とからなり、これらをケース５内に収納して構成される。
【００１０】
回転軸２は、ケース５の円筒形の支持壁５ａ、５ｂに支持された軸受６、７を介して回転自由にケース５に支持される。回転軸２の一端は、ケース５から突出し、不図示の被回転部材に結合する。回転軸２の他端に臨んで支持壁５ａの内側に回転軸２の回転速度を検出するセンサ８が設置される。
【００１１】
回転子３は、円盤状に形成され、回転軸２の外周面に固定され、ケース５内の軸方向略中央に配置される。回転子３には、不図示の永久磁石が周方向に等間隔に配置され、この永久磁石に対面するように固定子４のティース１１が配置される。
【００１２】
固定子４は、ケース５に固定されるコア１３と、コア１３に配置された複数のコイル１０とから形成される。コア１３は、絶縁材を介してコイル１０が巻回される複数のティース１１と、このティース１１をケース５に固定する環状のヨーク１２とからなり、回転子３に軸方向両側から臨んで配置される。
【００１３】
コア１３の各ティース１１は、ヨーク１２から回転子３に向かって突出し、回転子３と軸方向に所定の隙間を持って対峙する。
【００１４】
図２を参照すると、各ティース１１は、周方向に所定間隔で配置され、各ティース１１には、コイル１０が不図示の絶縁材を介して巻回される。コイル１０がティース１１に巻回された状態でモールド樹脂によりコア１３とコイル１０とが一体的に成形される。モールド成形後、ケース５の内面に形成された軸方向に開口する環状溝１５、１６に環状のヨーク１２の外内周面を嵌合させる。なお、コア１３を周方向に分割することも可能である。
【００１５】
回転子３と固定子４とを内装するケース５は、有底円筒形状の本体部５ｃと本体部５ｃの開口部を閉止する蓋部５ｄとから構成される。蓋部５ｄには、回転軸２が貫通する貫通孔１４が形成される。本体部５ｃの底面と蓋部５ｄの内周面には、ヨーク１２が嵌合する環状溝１５、１６が形成される。
【００１６】
このような構成により、コイル１０はティース１１の外周に沿って巻回されるため、コイル１０がティース１１に巻回される長さは、ティース１１の外周の形状と隣接するティース１１の間の距離とに依存する。
【００１７】
例えば、回転軸方向から見たティース１１の形状が従来技術のように四角形である場合には、隣接するティース１１の内側の隅部の間の距離でコイル１０の巻き数が決定される。このような場合に、外側の隅部側にはコイル１０が巻回できるスペースが残るという課題がある。
【００１８】
このような課題を解決するために本発明は、回転軸方向から見たティース１１の形状を略扇状に形成し、扇の要（中心）を回転軸方向に位置させ、その中心は回転軸２の中心よりティース１１に近い側に位置することとした。
【００１９】
以下、図２を参照して、ティース１１の詳細な形状を説明する。
【００２０】
ティース１１の外形形状は、前述の通り、回転軸方向から見て、略扇状に形成されており、ティース１１は、回転軸２の中心を通るティース１１の中心線Ｃ１に対して傾斜する側面２０ａ、側面２０ｂを備え、側面２０ａと側面２０ｂとは中心線Ｃ１に対して対称をなす。側面２０ａと側面２０ｂのそれぞれの延長線は、中心線Ｃ１上で交差し、その交点Ｐ１は、回転軸２の中心よりティース１１に近い側に位置する。好ましくは、側面２０ａ、側面２０ｂは、隣接する２つのティース１１の中心線Ｃ１、中心線Ｃ２のなす角の二等分線Ｌと平行に形成される（その場合の交点をＰ０で示す）。
【００２１】
次に作用を説明する。
【００２２】
本発明の軸方向空隙型電動機１は、例えば、ケース５を固定し、回転子３に固定される回転軸２を被回転部材に接続した状態で固定子４のコイル１０に通電される。固定子４のコイル１０に通電されると、回転磁界が発生し、これに伴い固定子４と回転子３との間の磁気的な吸引力および反発力によって、回転子３を所定方向に回転させる。この回転により回転子３に接続する回転軸２が回転する。
【００２３】
コイル１０が巻回されるティース１１は、軸方向から見て略扇状に形成され、ティース１１の中心線Ｃ１に対して傾斜する一対の側面２０ａ、２０ｂを備え、側面２０ａ、２０ｂのそれぞれの延長線が中心線Ｃ１上で交差し、その交点Ｐ１は、回転軸２の中心よりティース１１に近い側に位置する。このような構成により、従来の形状に比してティース１１はコイル１０を巻回するスペースを増加し、巻回されるコイル１０の長さを延長させることができ、または、長さを同じとする場合にはコア１３を小型化することができる。
【００２４】
さらに、側面２０ａ、側面２０ｂを隣接するティース１１の中心線Ｃ１、中心線Ｃ２のなす角の二等分線Ｌと平行に形成することで、隣接するティース１１の相対する側面に巻回されるコイル１０が互いに平行に巻回され、コイル１０を最も効率よくティース１１に巻回することができる。
【００２５】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の軸方向空隙型電動機１の構成を説明する断面図である。
【図２】図１の断面Ａ−Ａの断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１ 軸方向空隙型電動機
２ 回転軸
３ 回転子
４ 固定子
５ ケース
１０ コイル
１１ ティース
１２ ヨーク
１３ コア
２０ａ 側面
２０ｂ 側面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸を備えた回転子と、
前記回転子と軸方向に対向するように配置された固定子とをケース内に備えた電動機において、
前記固定子は、前記ケースに固定されるヨークと、前記コイルが巻回される複数のティースとを備え、
前記各ティースは、前記回転軸方向から見て略扇形に形成され、扇形の一対の側辺の延長線の交点が前記回転軸の中心と前記ティースとの間に位置することを特徴とする電動機。
【請求項２】
前記一対の側辺は、前記回転軸の中心を通る前記ティースの中心線に対称に位置し、前記側辺の延長線は、前記ティースの中心線上で交差することを特徴とする請求項１に記載の電動機。
【請求項３】
前記一対の側辺は、隣接する２つの前記ティースの中心線のなす角の二等分線と平行に形成することを特徴とする請求項１または２に記載の電動機。
【請求項１】
回転軸を備えた回転子と、
前記回転子と軸方向に対向するように配置された固定子とをケース内に備えた電動機において、
前記固定子は、前記ケースに固定されるヨークと、前記コイルが巻回される複数のティースとを備え、
前記各ティースは、前記回転軸方向から見て略扇形に形成され、扇形の一対の側辺の延長線の交点が前記回転軸の中心と前記ティースとの間に位置することを特徴とする電動機。
【請求項２】
前記一対の側辺は、前記回転軸の中心を通る前記ティースの中心線に対称に位置し、前記側辺の延長線は、前記ティースの中心線上で交差することを特徴とする請求項１に記載の電動機。
【請求項３】
前記一対の側辺は、隣接する２つの前記ティースの中心線のなす角の二等分線と平行に形成することを特徴とする請求項１または２に記載の電動機。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００９−１５９６６６（Ｐ２００９−１５９６６６Ａ）
【公開日】平成２１年７月１６日（２００９．７．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３３２０９５（Ｐ２００７−３３２０９５）
【出願日】平成１９年１２月２５日（２００７．１２．２５）
【出願人】（００００００９２９）カヤバ工業株式会社 (2,151)
【公開日】平成２１年７月１６日（２００９．７．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月２５日（２００７．１２．２５）
【出願人】（００００００９２９）カヤバ工業株式会社 (2,151)
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