JP2005287212A

JP2005287212A - アキシャルギャップ型回転電機のステータティース構造

Info

Publication number: JP2005287212A
Application number: JP2004098749A
Authority: JP
Inventors: Yusuke Nakayama; 裕介中山; Kan Akatsu; 観赤津
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2004-03-30
Filing date: 2004-03-30
Publication date: 2005-10-13

Abstract

【課題】ロータヨークまたはステータヨークを有効利用して小型化を達成することができるアキシャルギャップ型回転電機の支持構造を提供する。
【解決手段】回転軸２１または固定軸に沿って少なくとも一対のステータ１とロータ１１とが対向して配置されるアキシャルギャップ型回転電機のロータまたはステータの支持構造において、ステータティース５を支持するステータヨーク２を回転軸に回転自在に支持するベアリング３の少なくとも一部を、ステータヨーク２の内周側の内部に設けるか（第１発明）、または、磁石を支持するロータヨークを固定軸に回転自在に支持するベアリングの少なくとも一部を、ロータヨークの内周側の内部に設ける（第２発明）。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転軸または固定軸に沿って少なくとも一対のステータとロータとが対向して配置されるアキシャルギャップ型回転電機のロータまたはステータの支持構造に関するものである。

従来、回転軸に沿って少なくとも一対のステータとロータとが対向して配置されるアキシャルギャップ型回転電機は、種々の構成のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１１−１８７６３５号公報

図４は従来のアキシャルギャップ型回転電機の一例の構成を示す図である。図４に示す例では、回転軸となるロータ軸５２と、ロータ軸５２に固定された円筒状のロータ５３と、ロータ５３と対向して設けられたステータ５４とを、ケース５５内に収納して、アキシャルギャップモータ５１を構成している。ここで、ロータ軸５２は、ベアリング５６−１、５６−２を介してケース５５に回転自在に装着されている。また、ロータ５３は、ロータヨーク５７と、磁石５８及びロータコア５９とから構成されている。さらに、ステータ５４は、ステータヨーク６０と、ステータティース６１及びコイル６２とから構成されている。そして、ステータ５４とロータ５３との間にギャップ６３が形成されている。なお、６４はロータ軸５２の回転位置を検知するためのエンコーダであり、６５はケース５５内に設けられたアキシャルギャップモータ５１を冷却するための冷却水路である。

上述した従来のアキシャルギャップ型回転電機では、ロータ軸５２にロータ５３が固定されており、ロータ軸５２が回転軸となる例を示しているが、この場合、回転軸となるロータ軸５２をケース５５に回転自在に支持するためのベアリング５６−２は、ステータヨーク６０の外側に設けられていた。そのため、小型化が特徴となるアキシャルギャップ型回転電機であっても、軸方向の小型化が十分でない問題があった。また、ステータヨーク６０の内周側は磁束密度が低く、この部分に磁束を遮断するような部材を設けても問題ないが、何も設けられておらず、ステータヨーク６０の内周側が有効利用されていない問題もあった。

さらに、上述した問題は、ロータ軸５２を固定軸とし、ロータ５３をベアリング５６−１を介して回転自在にロータ軸５２に取り付け、ロータ５３の外周側に回転軸を設けるタイプのアキシャルギャップ型回転電機でも、ロータヨーク５７において同じように発生していた。

本発明の目的は上述した問題点を解消して、ロータヨークまたはステータヨークを有効利用して小型化を達成することができるアキシャルギャップ型回転電機の支持構造を提供しようとするものである。

本発明のアキシャルギャップ型回転電機の支持構造は、回転軸または固定軸に沿って少なくとも一対のステータとロータとが対向して配置されるアキシャルギャップ型回転電機のロータまたはステータの支持構造において、ステータティースを支持するステータヨークを回転軸に回転自在に支持するベアリングの少なくとも一部を、ステータヨークの内周側の内部に設けるか（第１発明）、または、磁石を支持するロータヨークを固定軸に回転自在に支持するベアリングの少なくとも一部を、ロータヨークの内周側の内部に設ける（第２発明）ことを特徴とするものである。

本発明のアキシャルギャップ型回転電機の支持構造によれば、ステータティースを支持するステータヨークを回転軸に回転自在に支持するベアリングの少なくとも一部を、ステータヨークの内周側の内部に設けるか（第１発明）、または、磁石を支持するロータヨークを固定軸に回転自在に支持するベアリングの少なくとも一部を、ロータヨークの内周側の内部に設ける（第２発明）ことで、ステータヨークまたはロータヨークの有効利用を達成できるとともに、小型なアキシャルギャップ型回転電機を得ることができる。

なお、本発明のアキシャルギャップ型回転電機の支持構造の好適例として、内部にベアリングの少なくとも一部を設けたロータヨークおよびステータヨークの軸方向の厚さｈが、少なくとも、ｈ≧Ｓ／（２（ｒ２−ｒ１））（ここで、Ｓはステータティース断面積、ｒ１はステータヨーク内径、ｒ２はステータヨーク外径である）であり、ロータヨークおよびステータヨークからベアリングまでの軸方向の最短距離Ａが前記ｈよりも小さく構成することができる。このように構成すれば、ロータヨークおよびステータヨークの厚さを最適化できるとともに、本発明の支持構造をより好適に実施することができる。

以下に、この発明の実施の形態を、図面に基づき詳細に説明する。
図１は本発明のアキシャルギャップ型回転電機の支持構造の一例を示す図である。図１に示す例において、１はステータ、１１はロータ、２１は回転軸を示しており、回転軸２１に沿ってステータ１とロータ１１とを対向して配置することで、アキシャルギャップ型回転電機の主要部を構成している。本例において、ステータ１を構成するステータヨーク２は、ベアリング３を介して回転軸２１に設けられるとともに、図示しないケースに固定されている。ステータヨーク２のロータ１１と対向する面には、コイル４を巻回したステータティース５を複数個、周方向等間隔に設けている。また、本例において、ロータ１１を構成するロータヨーク１２は回転軸２１に固定されている。ロータヨーク１２のステータ１と対向する面には永久磁石１３を複数個、周方向等間隔に設けている。

図１に示す例において、本発明の第１発明に係る支持構造の特徴は、ステータティース５を支持するステータヨーク２を回転軸２１に回転自在に支持するベアリング３の少なくとも一部を、ステータヨーク２の内周側の内部に設けた点である。ステータヨーク２の内周側の内部は磁束密度が低く、この部分にベアリング３を設けても磁束に悪影響を与えることがない。そのため、ステータヨーク２の内周側内部の部分の有効利用をすることができる。また、ベアリング３がステータヨーク２の内周側の内部に入り込んだ分だけ、従来のようにベアリングをステータヨークの外側に設けた場合と比べて、軸方向に小型化が可能となる。

図２は本発明のアキシャルギャップ型回転電機の支持構造の他の例を示す図である。図２に示す例において、図１に示す例と同一の部材には同一の符号を付し、その説明を省略する。図２に示す例では、回転軸２２に対し、ロータヨーク１２をベアリング１４を介して回転自在に設けるとともに、ステータヨーク２を固定軸２２に固定して、アキシャルギャップ型回転電機の主要部を構成している。なお、回転軸２１は、ロータヨーク１２の外周部分に設けた回転部材３１に固定されている。そして、ロータヨーク１２の外周部分と回転部材３１の外周部分とをギヤ等の手段で接続することで、ロータヨーク１２の回転に伴って回転軸２１が回転する。

図２に示す例において、本発明の第２発明に係る支持構造の特徴は、永久磁石１３を支持するロータヨーク１２を固定軸２２に回転自在に支持するベアリング１４の少なくとも一部を、ロータヨーク１２の内周側の内部に設けた点である。ロータヨーク１２の内周側の内部は磁束密度が低く、この部分にベアリング１４を設けても磁束に悪影響を与えることがない。そのため、ロータヨーク１２の内周側内部の部分の有効利用をすることができる。また、ベアリング１４がロータヨーク１２の内周側の内部に入り込んだ分だけ、従来のようにベアリングをステータヨークの外側に設けた場合と比べて、軸方向に小型化が可能となる。

本発明の支持構造においては、特に、ステータヨーク２およびロータヨーク１２の軸方向の厚みについては限定せず、ベアリングの一部がそれらの内周型内部に位置していれば本発明の効果を得ることができるが、さらに小型化のためにステータヨーク２およびロータヨーク１２の厚みの最適化を行うことが好ましい。

図３（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明の支持構造においてステータティースの最適化を図る方法の一例を説明するための図である。図３（ａ）、（ｂ）に示す例において、ステータティース５の断面積をＳ、ステータヨーク２の内径をｒ１、ステータヨーク２の外径をｒ２、ステータヨーク２の断面積をＳ’、ステータヨーク２の厚さをｈとしたとき、ステータティース５の通過磁束はステータヨーク２で２等分になって流れるので、ステータヨーク２の断面積Ｓ’は少なくともＳ／２必要となるので、ｈ（ｒ２−ｒ１）≧（Ｓ／２）となり、ｈ≧Ｓ／（２（ｒ２−ｒ１））となる。この条件のもとで、ステータヨーク２のロータ１１に対向する面からベアリング３までの最短距離Ａ、または、ロータヨーク１２のステータ１に対向する面からベアリング１４までの最短距離Ａ、を前記ｈよりも小さくすることで、本発明の支持構造をより好適に実施することができる。

本発明のアキシャルギャップ型回転電機の支持構造は、回転軸に沿って少なくとも一対のステータとロータとが対向して配置されるアキシャルギャップ型回転電機において、ステータヨークまたはロータヨークの内周側内部の部分を有効利用して、軸方向長さを短くして小型化させる用途に好適に使用することができる。

本発明のアキシャルギャップ型回転電機の支持構造の一例を示す図である。本発明のアキシャルギャップ型回転電機の支持構造の他の例を示す図である。（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明の支持構造においてステータティースの最適化を図る方法の一例を説明するための図である。従来のアキシャルギャップ型回転電機の一例の構成を示す図である。

符号の説明

１ステータ
２ステータヨーク
３ベアリング
４コイル
５ステータティース
１１ロータ
１２ロータヨーク
１３永久磁石
１４ベアリング
２１回転軸
２２固定軸
３１回転部材

Claims

回転軸または固定軸に沿って少なくとも一対のステータとロータとが対向して配置されるアキシャルギャップ型回転電機の支持構造において、ステータティースを支持するステータヨークを回転軸に回転自在に支持するベアリングの少なくとも一部を、ステータヨークの内周側の内部に設けたことを特徴とするアキシャルギャップ型回転電機の支持構造。
回転軸または固定軸に沿って少なくとも一対のステータとロータとが対向して配置されるアキシャルギャップ型回転電機のロータまたはステータの支持構造において、磁石を支持するロータヨークを固定軸に回転自在に支持するベアリングの少なくとも一部を、ロータヨークの内周側の内部に設けたことを特徴とするアキシャルギャップ型回転電機の支持構造。
内部にベアリングの少なくとも一部を設けたロータヨークおよびステータヨークの軸方向の厚さｈが、少なくとも、
ｈ≧Ｓ／（２（ｒ２−ｒ１））
（ここで、Ｓはステータティース断面積、ｒ１はステータヨーク内径、ｒ２はステータヨーク外径である）
であり、
ロータヨークおよびステータヨークからベアリングまでの軸方向の最短距離Ａが前記ｈよりも小さいことを特徴とする請求項１または２に記載のアキシャルギャップ型回転電機の支持構造。