JP2005204380A - Axial gap type motor - Google Patents
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Description
本発明は、ステータとロータとが出力軸の軸線方向に沿って所定の空隙(ギャップ)をもって対向配置されたアキシャルギャップ型電動機に関し、さらに詳しくいえば、ロータの回転時に発生する回転振れ(ブレ)を抑えるアキシャルギャップ型電動機に関する。 The present invention relates to an axial gap type electric motor in which a stator and a rotor are arranged to face each other with a predetermined gap (gap) along an axial direction of an output shaft, and more specifically, rotational runout (blur) generated when the rotor rotates. The present invention relates to an axial gap type electric motor that suppresses noise.
アキシャルギャップ型電動機は、円盤状に形成されたステータの軸方向に対して、同じく円盤状に形成されたロータが所定の空隙(ギャップ)をもって対向配置した電動機であり、通常の電動機に比べてブラケットを薄型に設計できることから、電動機付き自転車のハブモータやFDドライブなどの駆動用モータとして好ましく用いられている。 An axial gap type electric motor is an electric motor in which a disk-shaped rotor is arranged oppositely with a predetermined gap (gap) with respect to the axial direction of a disk-shaped stator. Can be designed to be thin, it is preferably used as a drive motor such as a hub motor or FD drive of a bicycle with an electric motor.
その一例として、例えば特許文献1がある。このアキシャルギャップ型電動機は、ステータの固定子の両側を挟み込むように第1、第2のマグネットを互いに平行に配置することにより、磁束を効果的に捕らえることができ、高トルクを得ることができる。
As an example, there is
一般に、アキシャルギャップ型電動機では、ステータの磁極面とロータの磁極面との間に形成される隙間(ギャップ)が均一であることが重要である。これは、できるだけモータの出力を大きくするためにギャップの面間距離を小さくとるためであって、ギャップの面間距離が均一でないとロータがステータに接触するおそれがあるからである。 In general, in an axial gap type electric motor, it is important that the gap (gap) formed between the magnetic pole surface of the stator and the magnetic pole surface of the rotor is uniform. This is because the distance between the surfaces of the gap is made small in order to increase the output of the motor as much as possible. If the distance between the surfaces of the gap is not uniform, the rotor may come into contact with the stator.
しかしながら、図5に示すように、ギャップが垂直平面(出力軸の軸線方向に対して垂直)に形成されている場合では、モータに通電すると発生する磁気吸引力Fが全てステータ側に向くため、磁気吸引力Fが大きくなり、ロータのマグネットがステータの各ティース(固定子)を乗り越えるときに生じる吸引反発力によって回転振れ(ブレ)が発生しやすかった。回転振れが大きくなるとステータとロータが接触して、異音の発生原因になったり、モータ故障の原因になるおそれがある。 However, as shown in FIG. 5, in the case where the gap is formed in a vertical plane (perpendicular to the axial direction of the output shaft), all the magnetic attractive force F generated when the motor is energized is directed to the stator side. The magnetic attraction force F was increased, and rotational vibration (blur) was likely to occur due to the attraction repulsive force generated when the magnet of the rotor climbed over each tooth (stator) of the stator. If the rotational runout increases, the stator and the rotor come into contact with each other, which may cause abnormal noise or cause a motor failure.
そこで、本発明の課題は、ロータの回転時に発生する回転振れを効果的に抑えることができるアキシャルギャップ型電動機を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide an axial gap type electric motor that can effectively suppress rotational runout that occurs during rotation of a rotor.
上述した課題を解決するため、本発明は請求項1において、ステータとロータとがそれらの磁極面の間に平行な空隙が形成されるように互いに対向配置されているアキシャルギャップ型電動機において、上記ロータと上記ステータの各磁極面が、上記出力軸の軸線方向に対して所定角度傾斜されていることを特徴としている。
In order to solve the above-described problems, the present invention provides an axial gap motor according to
請求項2において、上記傾斜面は直線面であり、請求項3において、上記傾斜面は曲線面である。 In claim 2, the inclined surface is a straight surface, and in claim 3, the inclined surface is a curved surface.
請求項4において、上記傾斜面は上記ステータ側が凸面とされ、これに伴って上記ロータ側が凹面とされている。 According to a fourth aspect of the present invention, the inclined surface has a convex surface on the stator side, and accordingly, the rotor side has a concave surface.
請求項5において、上記各磁極面は、上記ステータ側が凹面とされ、これに伴って上記ロータ側が凸面とされている。 According to a fifth aspect of the present invention, each of the magnetic pole surfaces has a concave surface on the stator side, and accordingly, the rotor side has a convex surface.
請求項1に記載の発明によれば、ロータとステータの各磁極面が出力軸の軸線方向に対して所定角度傾斜されていることにより、電圧を印加した際に発生する法線方向の磁気吸引力がベクトル分解によって低減されるため、回転振れを効果的に抑えることができる。 According to the first aspect of the present invention, since the magnetic pole surfaces of the rotor and the stator are inclined at a predetermined angle with respect to the axial direction of the output shaft, the magnetic attraction in the normal direction generated when a voltage is applied. Since the force is reduced by vector decomposition, it is possible to effectively suppress rotational shake.
請求項2または3に記載の発明によれば、傾斜面を直線面とすることによって成形性がよい。また、曲線面とすることによって、ベクトル分解された磁気吸引力が曲線の接線方向に沿って分解されるため、より回転振れを効果的に抑えることができる。 According to invention of Claim 2 or 3, a moldability is good by making an inclined surface into a linear surface. Further, by using the curved surface, the vector-resolved magnetic attraction force is decomposed along the tangential direction of the curve, so that the rotational shake can be more effectively suppressed.
請求項3または4に記載の発明によれば、ロータ側が凹面である分、ロータの重量を軽量化でき、さらに回転振れを抑えることができる。 According to invention of Claim 3 or 4, since the rotor side is a concave surface, the weight of a rotor can be reduced and a rotation shake can be suppressed further.
次に、本発明のアキシャルギャップ型電動機の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の一実施形態に係るアキシャルギャップ型電動機の内部構造を概略的に示す断面図である。 Next, an embodiment of an axial gap type electric motor of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an internal structure of an axial gap type electric motor according to an embodiment of the present invention.
このアキシャルギャップ型電動機1は、円盤状に形成されたステータ2と、同ステータ2の両側に所定の空隙(ギャップ)Gをもって対向配置される一対のロータ31,32とを備えている。この実施形態において、アキシャルギャップ型電動機1は、永久磁石型電動機である。
This axial gap type
なお、このアキシャルギャップ型電動機1は、ステータ2の両側に一対のロータ31,32を配しているが、いずれか一方のみであってもよい。また、ステータ2およびロータ31,32を含む各機構が実際には図示しないブラケットに収納されているが、本発明において、ブラケットの構成は任意のため、図示しないとともに、その説明は省略する。
In addition, although this axial gap type
ステータ2は、環状に形成されたステータコア21と、ロータ出力軸3の軸受部としてステータコア21の中心に配置される軸受部22とを備え、それらが合成樹脂23によって一体的にモールド成形されている。各ロータ31,32は、回転駆動力を出力するロータ出力軸3に対して同軸的に固定されている。
The stator 2 includes a
ステータコア21には、外周側の幅が狭く、内周側の幅が広い扇形状のティース24が複数個円周方向に沿って環状に配置されている。各ティース24には、これをボビンとしてコイル(ステータ巻線)25が巻回されている。各ティース24に巻回されたコイル25は、図示しない駆動回路に接続され、駆動電流が供給されることで磁力を発生する。
A plurality of fan-
図1に示すように、ティース24は、打抜加工された大きさの異なる複数枚の電磁鋼板を出力軸3の軸線方向に対して直交する方向に積層して1つのブロック体としたものからなり、軸線方向の両端面(図1では左右)、いわゆる磁極面241,241が所定角度の傾斜面となる断面台形状に形成されている。
As shown in FIG. 1, the
この例において、磁極面241,241は、ステータ2の外周方向に向かって傾斜する傾斜面からなり、この実施形態において、傾斜面241,241は、傾斜角45°となるように傾斜されている。なお、傾斜面241,241のより好ましい傾斜角としては、35〜50°の範囲内に設定することが好ましい。
In this example, the
これによれば、図2に示すように、ステータ2の両端面に各ティース24が連結して形成された環状の傾斜面が表れる。
According to this, as shown in FIG. 2, an annular inclined surface formed by connecting the
軸受部22は、2つのラジアルボールベアリング221,222を有し、ステータ2の中心に同軸的に設けられている。各ラジアルボールベアリング221,222の内径リングに出力軸3が圧入固定されている。本発明において、軸受部22の構成は任意である。
The
次に、ロータ31,32について説明する。なお、各ロータ31,32はともにステータ2を挟んで対称形状であるため、この実施形態においては、一方のロータ31について説明を行い、他方のロータ32についての説明は省略する。
Next, the
ロータ31は、ロータ出力軸3に固定された円盤状のロータ本体(ハブ)34と、ロータ本体34に支持されたロータマグネット33とを備えている。ロータマグネット33は、磁極毎に図示しない扇形状に形成された複数個のマグネットチップを含み、ロータ本体34に一体的に組み込まれている。
The
ロータマグネット33は、図1に示すように、対向するステータコア24の磁極面241と平行なギャップGを形成するため、その対向面側には、ステータコア24の磁極面241と平行な磁極面331を備えている。
As shown in FIG. 1, the
これによれば、図3に示すように、ギャップGが回転軸の軸線方向に対して所定角度傾斜した状態で形成されるため、ロータに生じる磁気吸引力Fが軸線方向に対して垂直方向に働く力Faと、軸線方向に沿って平行な方向に働く力Fbとにベクトル分解されることにより、磁気吸引力が弱まることで回転による回転振れを効果的に抑えることができる。また、回転方向には傾斜していないため、Fの回転成分も変化せず、トルクや回転効率も一定を維持することができる。 According to this, as shown in FIG. 3, since the gap G is formed in a state inclined at a predetermined angle with respect to the axial direction of the rotating shaft, the magnetic attractive force F generated in the rotor is perpendicular to the axial direction. By vector decomposition into a working force Fa and a force Fb working in a direction parallel to the axial direction, the magnetic attraction force is weakened, so that the rotational shake due to rotation can be effectively suppressed. Moreover, since it is not inclined in the rotational direction, the rotational component of F does not change, and the torque and rotational efficiency can be kept constant.
さらには、各磁極面を平行な傾斜面としたことにより、ギャップ面を垂直平面とした場合のときよりもギャップ面積が増え、よって、トルクや回転効率も向上する。 Furthermore, by making each magnetic pole surface a parallel inclined surface, the gap area is increased as compared with the case where the gap surface is a vertical plane, and thus torque and rotational efficiency are improved.
この実施形態において、ステータコア24の傾斜面241と、ロータマグネット33の傾斜面331とは、成形の容易さを考慮して直線形状とされ、これに応じて、ギャップGも直線上に設けられているが、例えば図4aに示すように、各傾斜面241a、331aを所定曲率の曲線形状にしてもよい。このような態様も本発明に含まれる。
In this embodiment, the
これによれば、各傾斜面241a、331aを曲線面とすることによって、ベクトル分解された磁気吸引力が曲線の接線方向に沿って分解されるため、より回転振れを効果的に抑えることができる。
According to this, by making each
さらに、本発明の各傾斜面331.241は、それぞれ外周方向に向けて傾斜するように形成されているが、これ以外に図4bに示すように、ステータコア24bとロータマグネット33bとの各傾斜面241b、331bを軸方向に向かって傾斜するようにしてもよい。
Furthermore, each inclined surface 331.241 of the present invention is formed so as to be inclined toward the outer circumferential direction. In addition to this, as shown in FIG. 4b, each inclined surface of the
このアキシャルギャップ型電動機1の組立手順の一例について説明すると、まず、予め一方のロータ31に取り付けられたロータ出力軸3の先端をステータ2の軸受部22に差し込み、ステータ22とロータ31とが所定の面間距離を保ったギャップ面を形成するように圧入固定する。
An example of the assembly procedure of the axial gap type
次に、他方のロータ32をロータ出力軸3の先端から挿入してゆき、ステータ22とロータ32とが所定の面間距離を保ったギャップ面を形成するように圧入固定することで、ドライブ機構が完成し、最後に、図示しないブラケットでステータの外周端を固定してアキシャルギャップ型電動機1が完成する。
Next, the
本発明において、ステータコア24が凸面であり、ロータマグネット33が凹面とされているが、逆にステータコア24側を凹面とし、ロータマグネット33を凸面としてもよい。
In the present invention, the
また、この実施形態において、アキシャルギャップ型電動機1は、ロータ3に永久磁石からなるロータマグネット33を用いた永久磁石型電動機であるが、誘導型電動機に本発明を適用してもよく。ステータ2とロータ31,32との間に形成されるギャップGが軸線方向に対して所定角度傾斜されていれば、この種の変形例も本発明に含まれる。
In this embodiment, the axial gap type
1 アキシャルギャップ型電動機
2 ステータ
21 ステータコア
22 軸受部
23 合成樹脂
24 ティース
241 傾斜面
25 コイル
31,32 ロータ
33 ロータマグネット
331 傾斜面
G ギャップ
DESCRIPTION OF
Claims (3)
上記ロータと上記ステータの各磁極面が、上記出力軸の軸線方向に対して所定角度傾斜されていることを特徴とするアキシャルギャップ型電動機。 In the axial gap type electric motor in which the stator and the rotor are arranged to face each other so that a gap is formed between their magnetic pole faces,
Each axial surface of the rotor and the stator is inclined at a predetermined angle with respect to the axial direction of the output shaft.
Priority Applications (1)
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JP2004006718A JP2005204380A (en) | 2004-01-14 | 2004-01-14 | Axial gap type motor |
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JP2004006718A JP2005204380A (en) | 2004-01-14 | 2004-01-14 | Axial gap type motor |
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JP2005204380A true JP2005204380A (en) | 2005-07-28 |
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JP2004006718A Pending JP2005204380A (en) | 2004-01-14 | 2004-01-14 | Axial gap type motor |
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JP (1) | JP2005204380A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009118550A (en) * | 2007-11-01 | 2009-05-28 | Honda Motor Co Ltd | Axial gap type motor |
-
2004
- 2004-01-14 JP JP2004006718A patent/JP2005204380A/en active Pending
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JP2009118550A (en) * | 2007-11-01 | 2009-05-28 | Honda Motor Co Ltd | Axial gap type motor |
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