JP2007159282A - モータ - Google Patents

Abstract

【課題】従来のトロイダル巻線を有するモータにおいて、トロイダル巻線を行う場合、ステータティースとステータヨークから構成されるスロットに巻線スペースが限定されているため、銅線の線径が一定の場合、コイルを多く巻けず、また、巻数を増加したい場合には、銅線の線径を小さくしなければならないため、銅損が増加し、効率が低下していた。
【解決手段】トロイダル巻線を有するモータにおいて、ステ−タヨークに設けた複数のティースを無くし、又はステータティースとステータヨークを両方無くし、トロイダル巻のコイルだけでステータを構成することにより、巻数の大幅増加が可能となり、効率の良い高性能のモータを提供できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータに関するものである。

従来のモータを図７に示す。

図７は、従来のトロイダル方式のブラシレスモータを表しており、ステータ１０と内側ロータ２０と外側ロータ３０から構成されている。

ステータ１０は、ステータヨーク１１と、ステータヨークに設けられた外側ティース１３と内側ティース１４とからなり、ヨーク１１には３相コイル１６ｕ、１６ｖ、１６ｗが施されている。通常、コイル１６ｕ、１６ｖ、１６ｗはスターないしはデルタ結線されている。

内側ロータ２０は、ステータ１０の内側に回転自在に保持され、ロータヨーク２１と永久磁石２２とから成る。また、外側ロータ３０は、ステータ１０の外側に回転自在に保持され、ロータヨーク３１と永久磁石３２から成る。内側ロータ２０および外側ロータ３０は、コイル１６ｕ、１６ｖ、１６ｗに流れる電流による磁界によって回転する。尚、図７は、ロータコア２１および３１の表面に永久磁石２２および３２をそれぞれ設けた、表面磁石型ロータを示している（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−３７１３３号公報

従来のモータにおいては、図７のようなステータヨークに設けられた外側ティース１３と内側ティース１４とステータヨーク１１とから構成されるスロットにコイルを巻いており、ステータティースとステータヨークから構成されるスロットは面積が限定されているため、銅線の線径が一定の場合、コイルを多く巻けないという課題があり、また、巻数を増加したい場合、銅線の線径を小さくしなければならないため、銅損が増加し、効率が低下するという課題があった。

上記課題を解決するために本発明は、図１に示すようにステ−タヨークに設けた複数のティースを無くし、略環状のヨークにトロイダル巻線を施した。このことによって、銅線の線径を小さくしなくでも、巻数の大幅増加が可能となり、効率の低下を防げる。また、ティースを無くすことにより、最大限に内側ロータ径を大きくすることができ、内側ロータの有効磁束を増やし、トルク定数を増大させることが可能である。

本願の請求項１から請求項５に記載の発明によれば、図１に示すようにステータヨークにティースを設けることなく、略環状のヨークにトロイダル巻線を施すことが可能であり、また、請求項６に記載の発明によれば、図４に示すようにティースとヨークを両方無くし、コイルだけでステータを構成することができる。上記により、巻数の大幅増加が可能となり、効率の低下を防げることができ、また、最大限内側ロータ径を大きくすることができるため、内側ロータの有効磁束を増やし、トルク定数を増大させることが可能である。

上記の課題を解決するために本発明は、積層された鋼板で作られた略環状のステータヨークと、前記ステータヨークに３相スターもしくはデルタ状に結線されトロイダル巻線を施した複数のコイルを有するステータと、前記ステータに対して回転自在に保持されたロータとからなり、前記ロータは、ステータの内径側に対向する内側ロータと、外径側に対向する外側ロータとで構成されていることを特徴としたものである。

図２は、本発明の第一の実施例を適応した、ステータヨークにティースを設けることなく、ステータヨークにロイダル巻を施したブラシレスモータを示している。図２に示したように、本発明のモータは、ステータ１０と内側ロータ２０と外側ロータ３０から構成されている。

図２の通り、ステータヨーク１１にトロイダル巻線を施し、ステータ１０は、モールド１２でステータヨーク１１などが封止されている。

図２に示す内側ロータ２０は、ステータ１０の内側に回転自在に保持され、ロータヨーク２１と永久磁石２２とから成る。また、外側ロータ３０は、ステータ１０の外側に回転自在に保持され、ロータヨーク３１と永久磁石３２から成る。内側ロータ２０および外側ロータ３０は、コイル１６ｕ、１６ｖ、１６ｗに流れる電流による磁界によって回転する。尚、図２は、ロータコア２１および３１の表面に永久磁石２２および３２をそれぞれ設けた表面磁石型ロータを示している。

図３は、図２におけるＡ−Ｏ断面を表した図である。内側ロータと外側ロータはシャフト３３に結合され、回転自在に保持されている。内側ロータと外側ロータの出力軸が１つであることによって、当然ながら、内側ロータと外側ロータのトルクの合計がモータの軸トルクとなってモータトルクが向上する。

また、ステータヨーク１１の軸方向両端面に、コイル１６を封止するようにモールド１２が存在する。このモールド１２によって、コイル１６からの放熱性が良くなるという効果がある。

図３に示すように、モールド１２の軸方向片側面に機器への取り付け手段１７を設け、このモールド１２と取り付け手段１７とを一体成形することによって、容易に機器への取り付けが可能なモータを得ることが可能である。取り付け手段１７には、軸方向に穴を開けて、機器へボルト等で固定することもできる。一方、取り付け手段１７が無くでも、モールド１２部に取り付け穴などの取り付け手段を設ければ、容易に機器への取り付けが可能である。

図４は、本発明の第２の実施例を適応した、ステータティースとステータヨークを全て無くし、コイルだけでステータを構成したトロイダル巻のブラシレスモータを示している。ステータヨークを無くしたことのみ図２と異なるため、その他の構成要素については、説明を割愛する。図５は図４におけるＡ−Ｏ断面を表した図である。モールド１２部に取り付け穴などの取り付け手段を設ければ、容易に機器への取り付けが可能である。

図６は、本発明の第３の実施例を適応した、ステータヨークを複数分割した状態でトロイダル巻線を施したことを特徴としたブラシレスモータを示している。図６はステータヨークを１２分割したモータを表している。図６に示したように、分割した状態のステータ
ヨーク１１にコイル１６が施され、個々のトロイダル巻が施された分割ステータヨークがモールド１２で一体成形されている。ステータ形状が異なる以外の構成は図２と同一であるため、その他の構成要素の説明は割愛する。

本発明のモータは、トロイダル方式モータにおいて、ステータティースを無くし又はステータティースとステータヨークを両方無くしたことによってモータの高性能化が可能なものであり、家電製品や電装品の小型でスペースに制限があり、高効率高出力が求められる用途などに有用である。

本発明の実施例１を示したモータの断面図 本発明の実施例１を示したモータの断面図 本発明の実施例１を示したモータの軸方向断面図 本発明の実施例２を示したモータの断面図 本発明の実施例２を示したモータの軸方向断面図 本発明の実施例３を示したモータの断面図 従来例１を示したモータの断面図

符号の説明

１０ ステータ
１１ ステータヨーク
１２ モールド
１３ 外側ティース
１４ 内側ティース
１６ｕ、１６ｖ、１６ｗ コイル
２０ 内側ロータ
２１ 内側ロータヨーク
２２ 内側永久磁石
３０ 外側ロータ
３１ 外側ロータヨーク
３２ 外側永久磁石
３３ シャフト

Claims (6)

1. 積層された鋼板で作られた略環状のヨークに、３相スター又はデルタ状に結線されトロイダル巻線を施した複数のコイルを有するステータと、前記ステータに対して回転自在に保持されたロータとからなり、前記ロータは、ステータの内径側に対向する内側ロータと、外径側に対向する外側ロータとで構成されていることを特徴としたモータ。
2. ヨークの材質が鉄を含むことを特徴とした請求項１に記載のモータ。
3. ヨークの材質が樹脂を含むことを特徴とした請求項１に記載のモータ。
4. ヨークの中心線が略直線状であることを特徴とした請求項１から請求項３のいずれかに記載のモータ。
5. ヨークを複数分割した状態でトロイダル巻線を施したことを特徴とした請求項１から請求項４のいずれかに記載のモータ。
6. 巻線がモールドされることを特徴とし、かつ、モールド部分は、ステータを封止している部分と、装置に取り付ける取り付け手段を有していることを特徴とした請求項１から請求項４のいずれかに記載のモータ。
   
   

Images