JP2009072012A - アキシャルギャップ型回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】 アキシャルギャップ型回転電機の運転中にロータが面振動による共振を防止する。
【解決手段】 ステータ１と、円盤形状のロータ６とを軸線O方向に対向配置し、前記ステータ１と前記ロータ６との間で発生する電磁力で前記ロータ６を駆動するアキシャルギャップ型の回転電機において、前記ロータ６と該ロータ６に結合する出力軸４との結合状態である接合部半径をR1からR3に変化させる。これにより、前記ロータ６が面振動により共振する固有振動数を、ｆ_R1に等しい前記ロータの回転速度から離隔して、ｆ_R3にする。
【選択図】 図４

Description

本発明は、ステータと、円盤形状のロータとを軸線方向に対向配置したアキシャルギャップ型回転電機が、面振動により共振することを防止する技術に関する。

単位時間における円運動回数である回転電機のロータ回転速度が、単位時間における波形運動回数である回転電機の固有振動数と符合する場合、ロータが加振力を回転電機に与えることになって、回転電機が共振するという問題が知られている。
そこで従来、回転電機の共振を防止する技術として、例えば特許文献１に記載のごときものが知られている。
特許文献１に記載の回転電機は、回転電機のフレームに熱交換器を取り付ける取付剛性調整ボルトの締め付け力を調整することにより取り付け剛性を適宜に変化させて、これにより回転電機全体の固有振動数を変化させるというものである。特許文献１に記載の技術は、回転電機の据え付け剛性が工場出荷時の評価と異なっていても、共振現象を回避して静粛な運転を図るものである。
特開平８−１０７６５０号公報

しかし、上記従来のような回転電機によっても、回転電機のロータ自身の固有振動数を変化させることはできない。特に、ロータが円盤形状であるアキシャルギャップ型回転電機にあっては、ロータ厚みが小さく、当該ロータ厚みと比較してロータ半径が大きいことからロータの剛性が低く、軸線方向に直角な仮想平面に対してロータが撓んだり歪んだりする振動モードである面振動が生じやすい。
ロータ回転速度がロータ自身の固有振動数と符合した場合、ロータ自身の共振が無視し得ないほど大きくなって、回転電機の静粛な運転を妨げてしまう。

なお、ロータにリブなどの補強部材を設けることが考えられるが、このような補強部材は、ロータを駆動する電磁力の磁気回路としてなんら有用でなく、むしろ、ロータ自身の体積が大きくなって、前記磁気回路を構成する磁束の密度を弱めてしまい、ロータ出力トルクが減少する。

本発明は、上述の実情に鑑み、別途の補強部材をロータに設けることなく、ロータの共振を効果的に防ぐことができる技術を提案するものである。

この目的のため本発明によるアキシャルギャップ型回転電機は、請求項１に記載のごとく、
ステータと、円盤形状のロータとを軸線方向に対向配置し、前記ステータと前記ロータとの間で発生する電磁力で前記ロータを駆動するアキシャルギャップ型の回転電機において、
前記ロータと該ロータに結合する出力軸との結合状態を変化させることにより、前記ロータが面振動により共振する固有振動数を前記ロータの回転速度から離隔するよう構成したことを特徴としたものである。

かかる本発明の構成によれば、ロータと該ロータに結合する出力軸との結合状態を変化させることにより、前記ロータが面振動により共振する固有振動数を前記ロータの回転速度から離隔するよう構成したことから、回転電機の運転中にロータ自身の共振を防止して静粛な運転が可能になる。

以下、本発明の実施の形態を、図面に示す実施例に基づき詳細に説明する。

図１〜図３は本発明の第１実施例になるアキシャルギャップ型回転電機の構造を概略示す縦断面図である。

アキシャルギャップ型回転電機１１のステータ１は、ステータコア２とステータ鉄心５と電機子巻線７とを具える。
強磁性体材料からなるステータコア２は円環状であり、ステータコア２の外周縁でモータケース８に支持固定される。またステータコア１の中央部には、中心孔３を設け、出力軸４を貫通させる。この出力軸４は中心孔３に設けた軸受で回動自在に支持される。ステータコア２のうち中心孔３より外径側の部位には、複数のステータ鉄心５を周方向に等間隔となるよう配置する。積層鋼板からなるステータ鉄心５は、ステータコア２から出力軸４の軸線Ｏ方向に突出し、先端５ｓが拡幅してロータ６と対向する。それぞれのステータコア５の軸線Ｏ方向中程には、電機子巻線７を巻回する。

ロータ６は円盤状であり、エアギャップ９を介して上述したステータ鉄心先端５ｓと向き合うロータ６前面には複数の永久磁石１０を周方向に等間隔となるよう配置する。ロータ６の内部には、バックヨーク１２を埋設し、バックヨーク１２を永久磁石１０に貼り合わせる。永久磁石１０は軸線Ｏ方向に着磁され、バックヨーク１２は磁気回路を通す。ステータ１の電機子巻線７を流れる交流電流は回転磁界を発生させて、永久磁石１０の磁束と共に磁気回路を形成する。この磁気回路は、ステータ１と、永久磁石１０を具えるロータ６との間で電磁力を発生させて、ロータ６を同期モータとして回転させる。

ロータ６の中央に前述の出力軸４を貫通する。この出力軸４はスプラインによりロータ６と相対回転不能に係合して、ロータ６の回転を取り出す。ステータ鉄心５と軸線Ｏ方向で同じ位置には、出力軸４の中程を拡径して大径部４ｄを形成する。大径部４ｄは、ロータ６側で軸線Ｏに直角な環状端面４ｔを具える。環状端面４ｔの内径側には、軸線Ｏを中心とする環状のストッパ１３を取り付ける。ストッパ１３は、ロータ６前面と接合して、ロータ６の軸線方向位置を規定する。

ストッパ１３は、テーパに形成され、ロータ６前面と出力軸４のストッパ１３とが接合する接合面は、図１に示すように軸線Ｏ方向に突出したテーパと、このテーパを受け止める面の組合せになる。ストッパ１３は、金属類の中でもヤング率の高い軽金属あるいはゴム類乃至樹脂類の中でもヤング率の低い硬質ゴム乃至硬質樹脂からなり、軸線Ｏ方向のスラストが生じると、僅かに変形する。そうすると、上述した接合面の接合面積が変化する。

ロータ６から見てストッパ１３と反対側には、出力軸４に通された環状のカラー１４と、菊ワッシャ１５と、菊ワッシャ１５によって緩まないよう出力軸４に螺合するロックナット１６とを軸線O方向に順次配設する。カラー１４はロータ６背面が出力軸４から抜け出ることを防止する。上述および図1に示すようにロータ６は前面および背面から軸線Ｏ方向位置を規定されて、軸線Ｏ方向にガタツキ無く出力軸Ｏと結合する。

次に第１実施例のアキシャルギャップ型回転電機１１の作用について説明する。
ステータ１とロータ６との間で磁気回路による電磁力が発生してロータ６が回転するが、この電磁力としてステータ１とロータ６との間には吸引力が発生する。ロータ６から見てステータ１と出力軸大径部４ｄとが同じ前面側にあることから、電磁力の軸線Ｏ方向成分になる吸引力が、大径部４ｄとロータ６との間に介在するストッパ１３にスラストを与える。

この吸引力が少なく、ストッパ１３を押圧する軸線Ｏ方向のスラストが少ない場合にはストッパ１３が殆ど変形しないことから、ストッパ１３とロータ６との接合面の半径は図１に示すようにＲ１となる。

この吸引力が図１に示す場合よりも大きいとき、図２に細い矢で示す電磁力の軸線Ｏ方向成分がロータ６を引き寄せる。そうするとスラストによりストッパ１３が変形し、テーパが少なくなるとともにストッパ１３とロータ６との接合面の半径が大きくなって図２に示すようにＲ２となる（Ｒ１＜Ｒ２）。

この吸引力が図２に示す場合よりもさらに大きいとき、図３に太い矢で示す電磁力の軸線Ｏ方向成分がロータ６を引き寄せる。そうするとスラストによりストッパ１３がさらに変形し、テーパがなくなるとともにストッパ１３とロータ６との接合面の半径が大きくなって図３に示すようにＲ３となる（Ｒ１＜Ｒ２＜Ｒ３）。この場合、ストッパ１３よりも外径側にある大径部４ｄの環状端面４ｔが、ロータ６に接合する。環状端面４ｔおよびロータ６は、ストッパ６よりもヤング率が小さい鋼なので、ロータ６の支持剛性が最も大きくなる。

このように電磁力の軸線Ｏ方向成分によって出力軸４とロータ６との接合面の半径を、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３と連続的に変化させて、ロータ６が面振動により共振する固有振動数を変化させる。図３に示す状態から吸引力を減少させると接合面の半径がＲ３から減少し、図１および図２に示す状態に戻る。

図４（ａ）は第１実施例におけるロータ６の面振動の振幅とロータ回転速度との関係を示すグラフである。接合面の半径がＲ１のとき、ロータ６の面振動の振幅が最も大きくなる固有振動数はｆ_R1である。つまりロータ回転速度がｆ_R1のとき、ロータ６の面振動が最も大きくなる。なお固有振動数もロータ回転速度も単位時間における運動であるため、双方とも図４（ａ）の横軸に示す。

接合面の半径がＲ３（＞R1）のとき、ロータ６の面振動の振幅が最も大きくなる固有振動数はｆ_R3（＞ｆ_R1）である。接合面の半径が大きいほど、接合面積が大きくなり、ロータ６の支持剛性が高くなるため、固有振動数が大きくなる。

第１実施例では、図４（ａ）に矢で示すように、接合面の半径をＲ１とＲ３との間で変化させることで、ロータ６の面振動による固有振動数を変化させ、ロータ６の回転速度から離隔する。例えば、ロータ回転速度がｆ_R3のときは、接合面半径をR１として、ロータ固有振動数をｆ_R3から離隔する。また、ロータ回転速度がｆ_R1のときは、接合面半径をR３として、ロータ固有振動数をｆ_R1から離隔する。これにより、ロータ６の面振動の共振を防止することができ、静粛な運転が可能になる。

上述した図４（ａ）に示した第１実施例のロータ６の固有振動数につき、図４（ｂ）のマップに改めて示す。図４（ｂ）の横軸は上述した接合部半径を２倍した結合部直径である。また縦軸は面振動により共振するロータ６の共振回転速度であり、図４（ａ）に示した固有振動数と同じである。図４（ｂ）に示すように、結合部直径が大きくなれば共振回転速度も大きくなる。第１実施例では結合部直径を変化させて、ロータ６の共振回転速度を実際の回転速度から離隔することにより、ロータ６の面振動の共振を防止することができ、静粛な運転が可能になる。

図５〜図７は本発明の第２実施例になるアキシャルギャップ型回転電機の構造を概略示す縦断面図である。図５は接合面半径が小さい状態（＝Ｒ１）を表す。図６は接合面半径が図５の状態より大きい状態（＝Ｒ２）を表す。また図７は接合面半径が図６の状態より大きい状態（＝Ｒ４）を表す。この第２実施例の基本構成は、上述した第１実施例と共通するため、同一部材については、共通する符号を付して説明を省略し、異なる構成について説明する。

第２実施例のアキシャルギャップ型回転電機２１は、出力軸４が貫通した環状のストッパ２３を具える。ストッパ２３の材質は上述した第１実施例のストッパ１３と同じであるが、テーパではなく、凸曲面で、ストッパ２３の表面は、周縁から軸中心に向かうほど、ロータ６側へ球面や双曲面などの曲面で突出し、ストッパ２３の軸中心部がロータ６前面に接合する。これにより、ロータ６の軸線Ｏ方向の動きをガタツキ無く規制する。
これに対しストッパ２３の周縁部は、図５に示すように端面４ｔよりも窪んでおり、軸線Oを中心とする環状の窪み部４ｋを形成する。

ステータ１とロータ６との間の吸引力（電磁力）が少なく、ストッパ２３を押圧する軸線Ｏ方向のスラストが少ない場合にはストッパ２３が殆ど変形しないことから、ストッパ２３とロータ６との接合面の半径は図５に示すようにＲ１となる。

吸引力（電磁力）が図５に示す場合よりも大きいとき、図６に細い矢で示す電磁力の軸線Ｏ方向成分がロータ６を引き寄せる。そうするとスラストによりストッパ２３が変形し、凸曲面が少なくなるとともにストッパ２３とロータ６との接合面の半径が大きくなって図６に示すようにＲ２となる（Ｒ１＜Ｒ２）。

吸引力（電磁力）が図６に示す場合よりもさらに大きいとき、図７に太い矢で示す電磁力の軸線Ｏ方向成分がロータ６を引き寄せる。そうするとスラストによりストッパ２３がさらに変形して凸曲面がなくなるとともに、ストッパ１３とロータ６との接合面の半径が大きくなって図７に示すように窪み部４ｋを除いたＲ４となる（Ｒ１＜Ｒ２＜Ｒ４）。この場合、ストッパ１３よりも外径側にある大径部４ｄの環状端面４ｔが、ロータ６に接合する。環状端面４ｔおよびロータ６は、ストッパ６よりもヤング率が小さく高鋼性なので、ロータ６の支持剛性が最も大きくなる。

図８は第２実施例におけるロータ６の面振動の振幅とロータ回転速度との関係を示すグラフである。接合面の半径がＲ１のとき、ロータ６の面振動の振幅が最も大きくなる固有振動数はｆ_R1である。つまりロータ回転速度がｆ_R1のとき、ロータ６の面振動が最も大きくなる。

接合面の半径がＲ４（＞R1）のとき、ロータ６の面振動の振幅が最も大きくなる固有振動数はｆ_R4（＞ｆ_R1）である。接合面の半径が大きいほど、接合面積が大きくなり、ロータ６の支持剛性が高くなるため、固有振動数が大きくなる。

第２実施例では、図８に矢で示すように、接合面の半径をＲ１とＲ４との間で変化させることで、ロータ６の面振動による固有振動数を変化させ、ロータ６の回転速度から離隔する。例えば、ロータ回転速度がｆ_R4のときは、接合面半径をR１として、ロータ固有振動数をｆ_R4から離隔する。また、ロータ回転速度がｆ_R1のときは、接合面半径をR４として、ロータ固有振動数をｆ_R1から離隔する。これにより、ロータ６の面振動の共振を防止することができ、静粛な運転が可能になる。

特に第２実施例では、ロータ６と出力軸４とが接合する接合面が、軸線O方向に突出した曲面であるストッパ２３と、該曲面を受け止めるロータ６前面の組合せであることから、
前述した第１実施例のテーパであるストッパ１３とは、前記吸引力に対するロータ固有振動数の変化特性を異ならせることができる。また、窪み部４ｋを具えることから、ロータ固有振動数を非連続的に変化させることができる。

図９および図１０は本発明の第３実施例になるアキシャルギャップ型回転電機の構造を概略示す縦断面図である。図９は接合面半径が小さい状態（＝Ｒ１）を表す。図１０は接合面半径が図９の状態より大きい状態（＝Ｒ３）を表す。この第３実施例の基本構成は、上述した第１実施例と共通するため、同一部材については、共通する符号を付して説明を省略し、異なる構成について説明する。

第３実施例のアキシャルギャップ型回転電機３１は、出力軸４が貫通した環状のストッパ３３を具える。ストッパ３３の材質は上述した第１実施例のストッパ１３と同じであるが、テーパではなく、軸線Oに直角な平面でロータ６前面に接合する。これにより、ロータ６の軸線Ｏ方向の動きをガタツキ無く規制する。

ステータ１とロータ６との間の吸引力（電磁力）が少なく、吸引力（電磁力）の軸線Ｏ方向成分が図９に細い矢で示すように少ない場合には、ストッパ３３が殆ど変形しないことから、ストッパ３３とロータ６との接合面の半径は図９に示すようにＲ１となる。

吸引力（電磁力）が図９に示す場合よりも大きいとき、図１０に太い矢で示す電磁力の軸線Ｏ方向成分がロータ６を引き寄せる。そうするとスラストによりストッパ３３が変形して、ストッパ１３よりも外径側にある大径部４ｄの環状端面４ｔが、ロータ６に接合する。環状端面４ｔおよびロータ６は、ストッパ６よりもヤング率が小さく高鋼性なので、ロータ６の支持剛性が最も大きくなる。

第３実施例でも接合面の半径をＲ１とＲ３との間で変化させることで、ロータ６の面振動による固有振動数を変化させ、ロータ６の回転速度から離隔する。例えば、ロータ回転速度がｆ_R3のときは、接合面半径をR１として、ロータ固有振動数をｆ_R3から離隔する。また、ロータ回転速度がｆ_R1のときは、接合面半径をR３として、ロータ固有振動数をｆ_R1から離隔する。これにより、ロータ６の面振動の共振を防止することができ、静粛な運転が可能になる。

特に第３実施例では、ロータ６と出力軸４とが接合する接合面が、軸線O方向に直角な平面であるストッパ３３と、該平面を受け止めるロータ６前面の組合せであることから、
前述した第１実施例のテーパであるストッパ１３とも、第２実施例の曲面であるストッパ２３とも異なるよう、前記吸引力に対するロータ固有振動数の変化特性を設計することができる。

図１１は本発明の第４実施例になるアキシャルギャップ型回転電機の構造を概略示す縦断面図である。図１１は接合面半径が小さい状態（＝Ｒ１）を表す。この第４実施例の基本構成は、上述した第１実施例と共通するため、同一部材については、共通する符号を付して説明を省略し、異なる構成について説明する。

第４実施例のアキシャルギャップ型回転電機４１は、出力軸大径部４ｄの軸線Oに直角な端面が、ロータ６前面に直接に接合する。これにより、ロータ６の軸線Ｏ方向の動きをガタツキ無く規制する。ロータ６前面は、図１１に示すように、軸中心部でテーパに形成される。

吸引力（電磁力）が図１１に示す場合よりも大きいとき、電磁力の軸線Ｏ方向成分がロータ６を引き寄せる。そうするとスラストによりテーパ６前面が変形し、テーパが少なくなるとともに大径部４ｄとロータ６との接合面の半径が大きくなる。

このように電磁力の軸線Ｏ方向成分によって出力軸４とロータ６との接合面の半径を変化させて、ロータ６が面振動により共振する固有振動数を変化させる。これにより、ロータ６の面振動の共振を防止することができ、静粛な運転が可能になる。

上述した第１〜第４実施例のアキシャルギャップ型回転電機１１，２１，３１，４１はいずれも吸引力になる電磁力の軸線Ｏ方向成分によって出力軸４とロータ６との接合面の半径を変化させる。この電磁力の制御は、図１２に示す交流電流と吸引力との関係を表した特性図に基づく。

図１２中、横軸は電機子巻線７を流れる相電流の実効値（または最大値）であり、縦軸は、ステータ１とロータ６との間に発生する電磁力の軸線O方向成分になる吸引力である。また、図１２中には、電流位相角βが−９０度（強め界磁）のときを破線で示す。また、電流位相角βが０度のときを実線で示す。また、電流位相角βが＋９０度（弱め界磁）のときを一点鎖線で示す。
通常は、相電流をIａ以下にしてアキシャルギャップ型回転電機１１，２１，３１，４１を駆動運転する。また電流位相角βの極性を＋側にする弱め界磁制御を行う。このため、吸引力を弱める側になる。したがって通常運転における駆動時使用領域は、図１２に示すようにβ＝０度の線と、電機位相角β＝＋９０度の線と、相電流＝Ｉａの線で包囲されたを示す。

上述した通常運転における駆動時使用領域に対し、ロータ固有振動数を前述した図４および図８のように変化させてロータ回転速度から離隔するときは、相電流をIａ以上にしてアキシャルギャップ型回転電機１１，２１，３１，４１を駆動運転する。また電流位相角βの極性を−側にする強め界磁制御を行う。このため、吸引力を強める側になる。図１２には、実線の楕円で示すように、固有振動数を回転速度から離隔する運転における固有値可変制御領域を示す。

ここで弱め界磁制御および強め界磁制御につき、図１３に沿って説明する。図１３は、ステータ鉄心５と、磁石１０との周方向相対位置関係を模式的に示す周方向展開図であって、電流位相角βが０のときを示す。図１３において、電流位相角βの極性を−側にすると先端５ｓがＮ極であるステータ鉄心５に、前面がＳ極の永久磁石１０ｂが近づくこととなり、吸引力が強くなることが理解されよう。

図１４および図１５は本発明の第５実施例になるアキシャルギャップ型回転電機の構造を概略示す縦断面図である。図１４は接合面半径が大きい状態（＝Ｒ３）を表す。図１５は接合面半径が図１４の状態より小さい状態（＝Ｒ１）を表す。この第５実施例の基本構成は、上述した第１実施例と共通するため、同一部材については、共通する符号を付して説明を省略し、異なる構成について説明する。

第５実施例のアキシャルギャップ型回転電機５１は、ロータ６と出力軸４との接合面積を変化させるアクチュエータを具える。このアクチュエータは、ロータ６を軸線方向に変位させるピストン機構である。

環状の皿ばね５２に出力軸４を貫通し、この皿ばね５２をロータ６背面に配設する。カラー１４は皿ばね５２が軸線Ｏ方向に抜け出ることを防止する。皿ばね５２はロータ６を出力軸大径部４ｄ側に押圧し、図１４に示すようにロータ６を出力軸大径部４ｄに接合する。

出力軸大径部４ｄには、軸線O方向に摺動するピストン５３と、ピストン５３を収納するシリンダ５４を設ける。シリンダ５４は、出力軸４内部に設けた油圧配管５５と接続する。ロータ６が大径部４ｄに半径R３で接合する間、図１４に示すようにピストン５３は完全にシリンダ５４に収納されている。

油圧配管５５からシリンダ５４に油圧を供給して、ピストン５３を大径部４ｄの環状端面４ｔから突出させてロータ６を皿ばね５２側に変位させると、図１５に示すように、ロータ６と出力軸大径部４ｄとの接合面半径がR1と小さくなる。
なお、シリンダ５４の油圧を低下させると、皿ばね５２の押圧力によってピストン５３は環状端面４ｔまで後退する。このようにシリンダ５４の油圧を変化させることにより、接合面半径をR1またはR4に任意に変化させることができる。

以上の説明から明らかなように第５実施例では、図１６の特性図に示すように、接合面半径がR3のとき面振動により共振する固有振動数（回転速度）はｆ_R3である。接合面半径がR1のとき面振動により共振する固有振動数（回転速度）はｆ_R1である。ロータ６と出力軸４との接合半径がＲ３と大きければ、ロータ６の支持剛性が高いため、図１６に示すように、固有振動数ｆ_R3が固有振動数ｆ_R1より大きくなる。固有振動数を図１６の矢に示すように小さくするには、シリンダ５４に油圧を供給して接合面半径をR3からR1に小さくする。

また第５実施例のアキシャルギャップ型回転電機５１では、ピストン機構を用いてロータ６の軸線O方向に変位させることから、第１〜第4実施例のアキシャルギャップ型回転電機よりも、遥かにロータ６の軸線O方向変位量を大きくすることができ、エアギャップ９を大きくすることができる。したがって、ロータ回転速度が所定値よりも大きい場合には、エアギャップ９を大きくしてモータとしての高速回転に不利益となる誘起電圧を低下させることができる。

これまで説明して来た第１〜第５実施例のアキシャルギャップ型回転電機１１，２１，３１，４１，５１はロータを１個具える構造であったが、以下に説明するようにロータを２個具えた２ロータ１ステータ構造のアキシャルギャップ型回転電機であっても、ロータと出力軸との結合状態を変化させて、ロータが面振動により共振する固有振動数をロータの回転速度から離隔することが可能である。

図１７は本発明の第６実施例になるアキシャルギャップ型回転電機の構造を概略示す縦断面図であり、接合面半径が小さい状態（＝Ｒ１）を表す。この第６実施例の基本構成は、上述した第１実施例と共通し、ステータ１からみてロータ６を左右対称に配置したものである。

図１８は本発明の第７実施例になるアキシャルギャップ型回転電機の構造を概略示す縦断面図であり、接合面半径が大きい状態（＝Ｒ３）を表す。この第７実施例の基本構成は、上述した第５実施例と共通し、ステータ１からみてロータ６を左右対称に配置したものである。

なお、上述したのはあくまでも本発明の一実施例であり、本発明はその主旨に逸脱しない範囲において種々変更が加えられうるものである。

本発明の第１実施例になるアキシャルギャップ型回転電機の構造を概略示す縦断面図である。 本発明の第１実施例になるアキシャルギャップ型回転電機の構造を概略示す縦断面図である。 本発明の第１実施例になるアキシャルギャップ型回転電機の構造を概略示す縦断面図である。 同実施例のロータの面振動により共振する固有振動数を示す特性図であり、 （ａ）はロータ面振動の振幅とロータ回転速度との関係を示すグラフ、 （ｂ）は結合状態の変化と共振回転速度とのとの関係を示すグラフである。 本発明の第２実施例になるアキシャルギャップ型回転電機の構造を概略示す縦断面図である。 本発明の第２実施例になるアキシャルギャップ型回転電機の構造を概略示す縦断面図である。 本発明の第２実施例になるアキシャルギャップ型回転電機の構造を概略示す縦断面図である。 同実施例におけるロータ面振動の振幅とロータ回転速度との関係を示すグラフである。 本発明の第３実施例になるアキシャルギャップ型回転電機の構造を概略示す縦断面図である。 本発明の第３実施例になるアキシャルギャップ型回転電機の構造を概略示す縦断面図である。 本発明の第４実施例になるアキシャルギャップ型回転電機の構造を概略示す縦断面図である。 第１〜第４実施例のアキシャルギャップ型回転電機の相電流と吸引力との関係を示す特性図である。 ステータ鉄心とロータ永久磁石との周方向相対位置関係を模式的に示す周方向展開図である。 本発明の第５実施例になるアキシャルギャップ型回転電機の構造を概略示す縦断面図である。 本発明の第５実施例になるアキシャルギャップ型回転電機の構造を概略示す縦断面図である。 同実施例におけるロータ面振動の振幅とロータ回転速度との関係を示すグラフである。 本発明の第６実施例になるアキシャルギャップ型回転電機の構造を概略示す縦断面図である。 本発明の第７実施例になるアキシャルギャップ型回転電機の構造を概略示す縦断面図である。

符号の説明

１ 回転電機のステータ
２ ステータコア
４ 出力軸
５ ステータ鉄心
６ 回転電機のロータ
７ 電機子巻線
８ モータケース
９ エアギャップ
１０ ロータ永久磁石
１２ バックヨーク
１３ ストッパ
１４ カラー
１５ 菊ワッシャ
１６ ロックナット
２３，３３ ストッパ
５２ 皿ばね
５３ ピストン
５４ シリンダ
５５ 油圧配管

Claims (12)

1. ステータと、円盤形状のロータとを軸線方向に対向配置し、前記ステータと前記ロータとの間で発生する電磁力で前記ロータを駆動するアキシャルギャップ型の回転電機において、
   前記ロータと該ロータに結合する出力軸との結合状態を変化させることにより、前記ロータが面振動により共振する固有振動数を前記ロータの回転速度から離隔するよう構成したことを特徴とするアキシャルギャップ型回転電機。
2. 請求項１に記載のアキシャルギャップ型回転電機において、
   前記電磁力の軸線方向成分によって前記結合状態を変化させることを特徴とするアキシャルギャップ型回転電機。
3. 請求項２に記載のアキシャルギャップ型回転電機において、
   前記ロータと前記出力軸とが接合する接合面の半径を変化させることにより、前記結合状態を変化させることを特徴とするアキシャルギャップ型回転電機。
4. 請求項３に記載のアキシャルギャップ型回転電機において、
   前記接合面が、軸線方向に突出したテーパと該テーパを受け止める面の組合せであることを特徴とするアキシャルギャップ型回転電機。
5. 請求項３に記載のアキシャルギャップ型回転電機において、
   前記接合面が、軸線方向に突出した曲面と該曲面を受け止める面の組合せであることを特徴とするアキシャルギャップ型回転電機。
6. 請求項３〜５のいずれか１項に記載のアキシャルギャップ型回転電機において、
   前記接合面に前記ロータの軸線方向位置を規定するストッパを介挿し、該ストッパは前記電磁力の軸線方向成分によって変形しながら前記接合面の半径を変化させることを特徴とするアキシャルギャップ型回転電機。
7. 請求項６に記載のアキシャルギャップ型回転電機において、
   前記接合面は軸線方向に直角な環状であって、該環状接合面をなすロータ側部材または出力軸側部材のうち一方側部材の環状接合面内径側に前記ストッパを取り付け、
   前記環状接合面外径側になる前記一方側部材の端面を前記ストッパよりも高剛性の部材で形成し、
   前記ストッパを前記一方側部材の端面よりも軸線方向に突出させて他方側部材に接合し、
   前記ストッパの変形により前記一方側部材の端面が他方側部材に接合することを特徴とするアキシャルギャップ型回転電機。
8. 請求項１に記載のアキシャルギャップ型回転電機において、
   前記ロータと前記出力軸とを相互に押圧させて接合し、
   前記ロータと前記出力軸との間に前記押圧力を変化させるアクチュエータを設け、
   該アクチュエータが前記ロータと前記出力軸との接合半径を変化させることにより、前
   記結合状態を変化させることを特徴とするアキシャルギャップ型回転電機。
9. 請求項８に記載のアキシャルギャップ型回転電機において、
   前記アクチュエータは、前記ロータを軸線方向に変位させるピストン機構であることを特徴とするアキシャルギャップ型回転電機。
10. 請求項９に記載のアキシャルギャップ型回転電機において、
    前記ピストン機構は、前記出力軸の回転速度が所定値より大きい場合に、前記ロータと前記ステータとのエアギャップを大きくすることを特徴とするアキシャルギャップ型回転電機。
11. 前記ステータに電機子巻線を設け、前記ロータに永久磁石を設け、該ロータを前記電機子巻線の界磁と同期速度で駆動する請求項２に記載のアキシャルギャップ型回転電機において、
    前記電機子巻線の電流値および電流位相角によって前記電磁力の軸線方向成分を制御する手段を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。
12. 請求項１１に記載のアキシャルギャップ型回転電機において、
    前記電磁力の軸線方向成分は、前記ステータと前記ロータとの間の吸引力であって、
    前記手段は、前記出力軸の目標出力トルクを達成する前記電流位相角の極性を、前記吸引力を強める側にすることを特徴とするアキシャルギャップ型回転電機。

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