JP2009131113A - Axial gap type motor - Google Patents

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昇栄 阿部
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress the occurrence of a cogging torque and a torque ripple. <P>SOLUTION: In an axial gap type motor, each of teeth 22a, 22b of a first stator and a second stator with the same shape each other inclines only by a predetermined skew angle θ to a radial direction, and an angle of a central axis R of each of the teeth 22a, 22b with the radial direction becomes the skew angle θ. When the first stator and the second stator which hold a rotor therebetween from both sides of an O direction of a rotating shaft are viewed from one side of the O direction of the rotating shaft, the teeth 22a of the first stator and the teeth 22b of the second stator are opposite each other in a direction of inclination to the radial direction. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、アキシャルギャップ型モータに関する。   The present invention relates to an axial gap type motor.

従来、例えば回転軸方向の両側からロータを挟み込むようにして対向配置された１対のステータを備え、ロータの永久磁石による界磁磁束に対して、１対のステータを介した磁束ループを形成する軸ギャップ型の永久磁石同期機が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
特開平１０−２７１７８４号公報 特開２００１−１３６７２１号公報 2. Description of the Related Art Conventionally, for example, a pair of stators arranged opposite to each other so as to sandwich a rotor from both sides in the rotation axis direction is provided, and a magnetic flux loop via a pair of stators is formed for a field magnetic flux generated by a permanent magnet of the rotor A shaft gap type permanent magnet synchronous machine is known (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).
JP-A-10-271784 JP 2001-136721 A

ところで、上記従来技術に係る永久磁石同期機においては、回転軸方向に磁化されたロータの永久磁石による界磁磁束を、１対のステータ間で掃引するようにして各ステータの固定子巻線に効率良く鎖交させることで、出力可能なトルクを増大させているが、ロータの回転方向に作用する磁気吸引力に起因するコギングトルクおよびトルクリップルの発生を抑制することが望まれている。   By the way, in the permanent magnet synchronous machine according to the above prior art, the field magnetic flux generated by the permanent magnet of the rotor magnetized in the direction of the rotation axis is swept between a pair of stators so that the stator windings of the respective stators. Although efficient linkage increases the torque that can be output, it is desired to suppress the occurrence of cogging torque and torque ripple caused by magnetic attraction acting in the rotational direction of the rotor.

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、コギングトルクおよびトルクリップルの発生を抑制することが可能なアキシャルギャップ型モータを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an axial gap type motor capable of suppressing the generation of cogging torque and torque ripple.

上記課題を解決して係る目的を達成するために、回転軸周りに回転可能なロータ（例えば、実施の形態でのロータ１１）と、前記ロータの回転軸に平行な回転軸方向の両方側から前記ロータに対向配置される第１ステータ（例えば、実施の形態での第１ステータ１２Ａ）および第２ステータ（例えば、実施の形態での第２ステータ１２Ｂ）とを備えるアキシャルギャップ型モータであって、前記第１ステータおよび前記第２ステータは、周方向に配置されて前記回転軸方向に前記ロータに向かい突出し、かつ、径方向に対して所定のスキュー角（例えば、実施の形態でのスキュー角θ）だけ傾斜する複数のティース（例えば、実施の形態でのティース２２ａ，２２ｂ）を備え、前記ロータを前記回転軸方向の両側から挟み込む前記第１ステータおよび前記第２ステータを前記回転軸方向の一方側から見た場合に、前記第１ステータの前記ティースと、前記第２ステータの前記ティースとは、径方向に対する傾斜方向が互いに反対方向となる。   In order to solve the above problems and achieve the object, from both sides of the rotor (for example, the rotor 11 in the embodiment) rotatable around the rotation axis and the rotation axis direction parallel to the rotation axis of the rotor. An axial gap type motor including a first stator (for example, the first stator 12A in the embodiment) and a second stator (for example, the second stator 12B in the embodiment) disposed to face the rotor. The first stator and the second stator are arranged in the circumferential direction, protrude toward the rotor in the rotation axis direction, and have a predetermined skew angle (for example, the skew angle in the embodiment) with respect to the radial direction. θ) and a plurality of teeth (for example, teeth 22a and 22b in the embodiment), and the first stay that sandwiches the rotor from both sides in the rotation axis direction. And the second stator when viewed from one side of the rotation axis direction, and the teeth of the first stator, wherein a is the teeth of the second stator, the inclination direction is opposite to each other with respect to the radial direction.

さらに、本発明の第２態様に係るアキシャルギャップ型モータでは、前記第１ステータの前記ティースと前記第２ステータの前記ティースとは、前記第１ステータおよび前記第２ステータにおいて周方向で隣り合う前記ティース間の間隔であるティース間ピッチ（例えば、実施の形態でのティース間ピッチＰ）の１／２の位相差を有する。   Further, in the axial gap type motor according to the second aspect of the present invention, the teeth of the first stator and the teeth of the second stator are adjacent in the circumferential direction in the first stator and the second stator. It has a phase difference of ½ of a pitch between teeth (for example, a pitch P between teeth in the embodiment) which is an interval between teeth.

さらに、本発明の第３態様に係るアキシャルギャップ型モータでは、前記ロータは、磁化方向が前記回転軸方向であって周方向に配置された複数の主永久磁石（例えば、実施の形態での主永久磁石片４１）と、磁化方向が前記回転軸方向に直交する方向であって前記主永久磁石の端部近傍に配置された複数の副永久磁石（例えば、実施の形態での副永久磁石片４３）とを備える。   Furthermore, in the axial gap type motor according to the third aspect of the present invention, the rotor has a plurality of main permanent magnets (for example, the main permanent magnets in the embodiment) arranged in the circumferential direction with the magnetization direction being the rotation axis direction. Permanent magnet piece 41) and a plurality of sub permanent magnets (for example, sub permanent magnet pieces in the embodiment) arranged in the direction perpendicular to the rotation axis direction and in the vicinity of the end of the main permanent magnet 43).

本発明の第１態様に係るアキシャルギャップ型モータによれば、ロータを回転軸方向の両方側から挟み込む第１ステータおよび第２ステータを回転軸方向の一方側から見た場合に、第１ステータのティースと第２ステータのティースとが互いに反対方向に傾斜するスキュー状態に配置されることになり、例えばスキュー角がゼロである場合に比べて、第１ステータのティースの周縁部と第２ステータのティースの周縁部との重なり合いが生じることを抑制することができ、ロータの回転時にロータと各ステータとの間の磁気抵抗が急激に変動することを抑制し、コギングトルクおよびトルクリップルを低減することができる。   According to the axial gap type motor according to the first aspect of the present invention, when the first stator and the second stator that sandwich the rotor from both sides in the rotation axis direction are viewed from one side in the rotation axis direction, The teeth and the teeth of the second stator are arranged in a skew state in which they are inclined in opposite directions. For example, compared with a case where the skew angle is zero, the peripheral edge of the teeth of the first stator and the second stator Overlapping with the peripheral edge of the teeth can be suppressed, the magnetic resistance between the rotor and each stator can be prevented from abruptly changing during rotation of the rotor, and cogging torque and torque ripple can be reduced. Can do.

さらに、本発明の第２態様に係るアキシャルギャップ型モータによれば、第１ステータのティースと第２ステータのティースとは、ティース間ピッチの１／２の位相差を有することから、ロータを回転軸方向の両方側から挟み込む第１ステータおよび第２ステータを回転軸方向の一方側から見た場合に、第１ステータのティースの周縁部と第２ステータのティースの周縁部との重なり合いが生じることを、より一層、抑制することができ、コギングトルクおよびトルクリップルを、より一層、低減することができる。   Further, according to the axial gap type motor according to the second aspect of the present invention, the teeth of the first stator and the teeth of the second stator have a phase difference of ½ of the pitch between the teeth, so that the rotor is rotated. When the first stator and the second stator sandwiched from both sides in the axial direction are viewed from one side in the rotational axis direction, the peripheral edge of the teeth of the first stator and the peripheral edge of the teeth of the second stator occur. Can be further suppressed, and the cogging torque and the torque ripple can be further reduced.

さらに、本発明の第３態様に係るアキシャルギャップ型モータによれば、主永久磁石と副永久磁石とによる所謂永久磁石のハルバッハ配置による磁束レンズ効果によって界磁磁束を適切に収束させつつ、回転軸方向で対をなす第１ステータおよび第２ステータ間で界磁磁束を掃引することができ、コギングトルクおよびトルクリップルを低減しつつ、各ステータの固定子巻線に鎖交する磁束量を効率よく増大させることができる。   Furthermore, according to the axial gap type motor according to the third aspect of the present invention, while the field magnetic flux is appropriately converged by the magnetic flux lens effect by the so-called permanent magnet Halbach arrangement of the main permanent magnet and the sub permanent magnet, The field magnetic flux can be swept between the first stator and the second stator that are paired in the direction, and the amount of magnetic flux interlinked with the stator winding of each stator can be efficiently reduced while reducing cogging torque and torque ripple. Can be increased.

以下、本発明のアキシャルギャップ型モータの一実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
本実施の形態によるアキシャルギャップ型モータ１０は、例えば図１および図２に示すように、このアキシャルギャップ型モータ１０の回転軸Ｏ周りに回転可能に設けられた略円環状のロータ１１と、回転軸Ｏ方向の両側からロータ１１を挟みこむようにして対向配置され、ロータ１１を回転させる回転磁界を発生する複数相の各固定子巻線（図示略）を有する１対のステータ１２Ａ，１２Ｂとを備えて構成されている。 Hereinafter, an embodiment of an axial gap type motor of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
An axial gap type motor 10 according to the present embodiment includes, for example, a substantially annular rotor 11 provided to be rotatable around a rotation axis O of the axial gap type motor 10, as shown in FIGS. A pair of stators 12A and 12B having a plurality of stator windings (not shown) that are arranged to face each other so as to sandwich the rotor 11 from both sides in the axis O direction and generate a rotating magnetic field that rotates the rotor 11. Configured.

このアキシャルギャップ型モータ１０は、例えばハイブリッド車両や電動車両等の車両に駆動源として搭載され、出力軸がトランスミッション（図示略）の入力軸に接続されることで、アキシャルギャップ型モータ１０の駆動力がトランスミッションを介して車両の駆動輪（図示略）に伝達されるようになっている。   The axial gap type motor 10 is mounted as a drive source in a vehicle such as a hybrid vehicle or an electric vehicle, for example, and an output shaft is connected to an input shaft of a transmission (not shown), whereby the driving force of the axial gap type motor 10 is obtained. Is transmitted to drive wheels (not shown) of the vehicle via a transmission.

また、車両の減速時に駆動輪側からアキシャルギャップ型モータ１０に駆動力が伝達されると、アキシャルギャップ型モータ１０は発電機として機能していわゆる回生制動力を発生し、車体の運動エネルギーを電気エネルギー（回生エネルギー）として回収する。さらに、例えばハイブリッド車両においては、アキシャルギャップ型モータ１０の回転軸が内燃機関（図示略）のクランクシャフトに連結されると、内燃機関の出力がアキシャルギャップ型モータ１０に伝達された場合にもアキシャルギャップ型モータ１０は発電機として機能して発電エネルギーを発生する。   Further, when the driving force is transmitted from the driving wheel side to the axial gap type motor 10 during deceleration of the vehicle, the axial gap type motor 10 functions as a generator to generate a so-called regenerative braking force, and the kinetic energy of the vehicle body is electrically converted. Recover as energy (regenerative energy). Further, for example, in a hybrid vehicle, when the rotating shaft of the axial gap type motor 10 is connected to the crankshaft of an internal combustion engine (not shown), the axial gap type motor 10 is transmitted axially even when the output of the internal combustion engine is transmitted to the axial gap type motor 10. The gap type motor 10 functions as a generator and generates power generation energy.

各ステータ１２Ａ，１２Ｂは、互いに同等の形状を有している。
第１ステータ１２Ａは、略円環板状のヨーク部２１ａと、ロータ１１に対向するヨーク部２１ａの対向面上で周方向に所定間隔（所定のティース間ピッチＰ）をおいた位置から回転軸Ｏ方向にロータ１１に向かい突出すると共に径方向に伸びる複数のティース２２ａと、周方向で隣り合うティース２２ａ，２２ａ間のスロット２３ａに装着される固定子巻線（図示略）とを備えて構成されている。
第２ステータ１２Ｂは、略円環板状のヨーク部２１ｂと、ロータ１１に対向するヨーク部２１ｂの対向面上で周方向に所定間隔（第１ステータ１２Ａと同等の所定のティース間ピッチＰ）をおいた位置から回転軸Ｏ方向にロータ１１に向かい突出すると共に径方向に伸びる複数のティース２２ｂと、周方向で隣り合うティース２２ｂ，２２ｂ間のスロット２３ｂに装着される固定子巻線（図示略）とを備えて構成されている。 Each stator 12A, 12B has an equivalent shape.
The first stator 12A has a substantially annular plate-shaped yoke portion 21a and a rotary shaft from a position at a predetermined interval (predetermined pitch P between teeth) on the opposing surface of the yoke portion 21a facing the rotor 11 in the circumferential direction. A plurality of teeth 22a projecting toward the rotor 11 in the O direction and extending in the radial direction, and a stator winding (not shown) mounted in a slot 23a between adjacent teeth 22a, 22a in the circumferential direction. Has been.
The second stator 12B has a substantially annular plate-shaped yoke portion 21b and a predetermined interval in the circumferential direction on a facing surface of the yoke portion 21b facing the rotor 11 (a predetermined inter-tooth pitch P equivalent to the first stator 12A). A plurality of teeth 22b projecting toward the rotor 11 in the direction of the rotation axis O from the position where the coil is placed and extending in the radial direction, and a stator winding (illustrated) mounted in a slot 23b between adjacent teeth 22b, 22b in the circumferential direction Abbreviation).

各ステータ１２Ａ，１２Ｂは、例えば主極が６個（例えば、Ｕ＋，Ｖ＋，Ｗ＋，Ｕ−，Ｖ−，Ｗ−）とされた６Ｎ型であって、一方（例えば、第１ステータ１２Ａ）の各Ｕ＋，Ｖ＋，Ｗ＋極に対して、他方（例えば、第２ステータ１２Ｂ）の各Ｕ−，Ｖ−，Ｗ−極が回転軸Ｏ方向で対向するように設定されている。
例えば第１ステータ１２ＡのＵ＋，Ｖ＋，Ｗ＋極およびＵ−，Ｖ−，Ｗ−極の一方に対応する３個のティース２２ａと、第２ステータ１２ＢのＵ＋，Ｖ＋，Ｗ＋極およびＵ−，Ｖ−，Ｗ−極の他方に対応する３個のティース２２ｂとが、回転軸Ｏ方向で対向するように設定され、回転軸Ｏ方向で対向する第１ステータ１２Ａのティース２２ａと、第２ステータ１２Ｂのティース２２ｂとに対する通電状態が電気角で反転状態となるように設定されている。 Each of the stators 12A and 12B is a 6N type having, for example, six main poles (for example, U + , V + , W + , U − , V − , W − ), and one (for example, the first stator) 12A) is set so that the U − , V − , W − poles of the other (for example, the second stator 12B) face each other in the direction of the rotation axis O with respect to the U + , V + , W + poles of 12A). Yes.
For example, three teeth 22a corresponding to one of the U + , V + , W + poles of the first stator 12A and the U − , V − , W − poles, and U + , V + , W + of the second stator 12B. The teeth 22a of the first stator 12A are set so that the three teeth 22b corresponding to the pole and the other of the U − , V − , and W − poles face each other in the direction of the rotation axis O. And the energization state with respect to the teeth 22b of the 2nd stator 12B is set so that it may be inversion state by an electrical angle.

そして、各ティース２２ａ，２２ｂは径方向に対して所定のスキュー角θだけ傾斜しており、各ティース２２ａ，２２ｂの中心軸Ｒと径方向とのなす角がスキュー角θとなっている。これにより、例えば図３に示すように、ロータ１１を回転軸Ｏ方向の両側から挟み込む第１ステータ１２Ａおよび第２ステータ１２Ｂを回転軸Ｏ方向の一方側から見た場合に、第１ステータ１２Ａのティース２２ａと、第２ステータ１２Ｂのティース２２ｂとは、径方向に対する傾斜方向が互いに反対方向となる。
なお、所定のスキュー角θは、例えばティース間ピッチＰの１／４とされ、６Ｎ型の各ステータ１２Ａ，１２Ｂにおいては、ティース間ピッチＰ＝６０（ｅｄｅｇ：電気角）であるから、スキュー角θ（＝Ｐ／４）＝１５（ｅｄｅｇ：電気角）＝２．５（ｄｅｇ：機械角）となる。 Each tooth 22a, 22b is inclined by a predetermined skew angle θ with respect to the radial direction, and the angle formed by the central axis R of each tooth 22a, 22b and the radial direction is the skew angle θ. Thereby, for example, as shown in FIG. 3, when the first stator 12A and the second stator 12B sandwiching the rotor 11 from both sides in the rotation axis O direction are viewed from one side in the rotation axis O direction, the first stator 12A The teeth 22a and the teeth 22b of the second stator 12B are inclined in directions opposite to each other in the radial direction.
The predetermined skew angle θ is, for example, ¼ of the inter-tooth pitch P, and in each of the 6N type stators 12A and 12B, the inter-teeth pitch P = 60 (edeg: electrical angle). θ (= P / 4) = 15 (edeg: electrical angle) = 2.5 (deg: mechanical angle).

ロータ１１は、例えば図２に示すように、複数の主磁石極部３１，…，３１と、複数の副磁石部３２，…，３２と、非磁性材からなるロータフレーム３３とを備えて構成され、主磁石極部３１と副磁石部３２とは、周方向において交互に配置された状態で、ロータフレーム３３内に収容されている。   As shown in FIG. 2, for example, the rotor 11 includes a plurality of main magnet pole portions 31,..., A plurality of sub magnet portions 32,..., 32, and a rotor frame 33 made of a nonmagnetic material. The main magnet pole portion 31 and the sub magnet portion 32 are accommodated in the rotor frame 33 in a state of being alternately arranged in the circumferential direction.

ロータフレーム３３は、周方向に所定間隔をおいて配置された複数の径方向リブ３４，…，３４によって接続された内周側筒状部３５と外周側筒状部３６と、内周側筒状部３５の内周面上から内方に向かい突出する円環板状に形成され、外部の駆動軸（例えば、車両のトランスミッションの入力軸等）に接続される接続部３７とを備えて構成されている。
この実施の形態では、ロータフレーム３３の内周側筒状部３５が外部の駆動軸に接続されることから、径方向リブ３４の径方向の内方側がシャフト部側となり、径方向リブ３４の径方向の外方側がリム部側となる。 The rotor frame 33 includes an inner peripheral side cylindrical portion 35, an outer peripheral side cylindrical portion 36, and an inner peripheral side cylinder connected by a plurality of radial ribs 34,. A connecting portion 37 that is formed in an annular plate shape that protrudes inward from the inner peripheral surface of the shaped portion 35 and that is connected to an external drive shaft (for example, an input shaft of a vehicle transmission). Has been.
In this embodiment, since the inner peripheral cylindrical portion 35 of the rotor frame 33 is connected to an external drive shaft, the radially inner side of the radial rib 34 is the shaft portion side, and the radial rib 34 The radially outer side is the rim portion side.

径方向リブ３４の径方向に対する断面積は、径方向において所定の一定値となるように設定されている。そして、径方向リブ３４の周方向幅は、後述する副永久磁石片４３の周方向幅と同等とされている。また、径方向リブ３４の回転軸Ｏ方向の厚さは、径方向において所定の一定値となるように設定されている。   The cross-sectional area of the radial rib 34 in the radial direction is set to be a predetermined constant value in the radial direction. The circumferential width of the radial rib 34 is equal to the circumferential width of a sub permanent magnet piece 43 described later. Further, the thickness of the radial rib 34 in the direction of the rotation axis O is set to be a predetermined constant value in the radial direction.

主磁石極部３１は、厚さ方向（つまり、回転軸Ｏ方向）に磁化された略扇形板状の主永久磁石片４１と、この主永久磁石片４１を厚さ方向の両側から挟み込む１対の略扇形板状の磁性材部材４２，４２とを備えて構成され、周方向で隣り合う主磁石極部３１，３１の各主永久磁石片４１，４１は、磁化方向が互いに異方向となるように設定されている。   The main magnet pole portion 31 is a pair of substantially permanent plate-shaped main permanent magnet pieces 41 magnetized in the thickness direction (that is, the rotation axis O direction), and a pair of sandwiching the main permanent magnet pieces 41 from both sides in the thickness direction. The main permanent magnet pieces 41 and 41 of the main magnet pole portions 31 and 31 that are adjacent to each other in the circumferential direction are magnetized in different directions. Is set to

そして、ロータフレーム３３内に収容された複数の主磁石極部３１，…，３１は、径方向の両側から内周側筒状部３５と外周側筒状部３６とにより挟み込まれると共に、径方向リブ３４を介して周方向で隣り合うように配置されている。
ロータフレーム３３内において、各主磁石極部３１の主永久磁石片４１は２つの径方向リブ３４によって周方向の両側から挟み込まれ、主永久磁石片４１の回転軸Ｏ方向での厚さは、径方向リブ３４と同様に、径方向において所定の一定値となるように設定されている。
また、磁性材部材４２の回転軸Ｏ方向での厚さは、後述する副永久磁石片４３と同様に、径方向において所定の一定値となるように設定されている。 The plurality of main magnet pole portions 31,..., 31 accommodated in the rotor frame 33 are sandwiched between the inner peripheral cylindrical portion 35 and the outer peripheral cylindrical portion 36 from both sides in the radial direction, and also in the radial direction. The ribs 34 are arranged adjacent to each other in the circumferential direction.
In the rotor frame 33, the main permanent magnet piece 41 of each main magnet pole portion 31 is sandwiched from both sides in the circumferential direction by two radial ribs 34, and the thickness of the main permanent magnet piece 41 in the rotation axis O direction is: Similar to the radial rib 34, it is set to have a predetermined constant value in the radial direction.
Further, the thickness of the magnetic material member 42 in the direction of the rotation axis O is set to be a predetermined constant value in the radial direction, similarly to the sub permanent magnet piece 43 described later.

副磁石部３２は、例えば図２および図３に示すように、ロータフレーム３３内において回転軸Ｏ方向の両側から径方向リブ３４を挟み込む１対の副永久磁石片４３，４３を備えて構成され、回転軸Ｏ方向で対向する１対の副永久磁石片４３，４３は、例えば、それぞれ回転軸Ｏ方向および径方向に直行する方向（略周方向）に磁化され、互いに磁化方向が異方向とされている。
副永久磁石片４３の回転軸Ｏ方向での厚さは、磁性材部材４２と同様に、径方向において所定の一定値であって、副永久磁石片４３の周方向幅は、径方向リブ３４の周方向幅と同等とされている。 For example, as shown in FIGS. 2 and 3, the sub-magnet portion 32 includes a pair of sub-permanent magnet pieces 43 and 43 that sandwich the radial ribs 34 from both sides in the rotation axis O direction in the rotor frame 33. The pair of sub permanent magnet pieces 43 and 43 opposed in the direction of the rotation axis O are magnetized, for example, in a direction (substantially circumferential direction) perpendicular to the rotation axis O direction and the radial direction, respectively, and the magnetization directions are different from each other. Has been.
The thickness of the secondary permanent magnet piece 43 in the direction of the rotation axis O is a predetermined constant value in the radial direction, like the magnetic member 42, and the circumferential width of the secondary permanent magnet piece 43 is the radial rib 34. It is equivalent to the circumferential width of.

そして、ロータフレーム３３内において、周方向で隣り合う副磁石部３２，３２の副永久磁石片４３，４３同士は、主磁石極部３１の磁性材部材４２を周方向の両側から挟み込んでいる。
なお、ロータ１１のロータフレーム３３とロータフレーム３３以外の構成要素（つまり、主磁石極部３１および副磁石部３２）とを分離して示す図２においては、回転軸Ｏ方向で対向する１対の副永久磁石片４３，４３間および周方向で隣り合う主永久磁石片４１，４１間に、ロータフレーム３３の径方向リブ３４が配置される空間部３４ａが形成されている。 In the rotor frame 33, the sub permanent magnet pieces 43 and 43 of the sub magnet portions 32 and 32 adjacent in the circumferential direction sandwich the magnetic material member 42 of the main magnet pole portion 31 from both sides in the circumferential direction.
In FIG. 2, which shows the rotor frame 33 of the rotor 11 and the components other than the rotor frame 33 (that is, the main magnet pole portion 31 and the sub magnet portion 32) separated from each other, a pair opposed in the direction of the rotation axis O A space portion 34a in which the radial rib 34 of the rotor frame 33 is disposed is formed between the sub permanent magnet pieces 43, 43 and between the main permanent magnet pieces 41, 41 adjacent in the circumferential direction.

磁性材部材４２を介して周方向で対向する１対の副永久磁石片４３，４３同士は、互いに磁化方向が異方向とされている。
そして、回転軸Ｏ方向の一方側に配置された１対の副永久磁石片４３，４３同士は、回転軸Ｏ方向に磁化された主永久磁石片４１の一方側の磁極と同極の磁極を対向させ、回転軸Ｏ方向の他方側に配置された１対の副永久磁石片４３，４３同士は、回転軸Ｏ方向に磁化された主永久磁石片４１の他方側の磁極と同極の磁極を対向させるように配置されている。 The pair of sub permanent magnet pieces 43, 43 that face each other in the circumferential direction via the magnetic material member 42 have different magnetization directions.
The pair of sub permanent magnet pieces 43 and 43 arranged on one side in the direction of the rotation axis O have the same polarity as the magnetic pole on one side of the main permanent magnet piece 41 magnetized in the direction of the rotation axis O. A pair of sub-permanent magnet pieces 43, 43 that are opposed to each other and arranged on the other side in the direction of the rotation axis O are magnetic poles having the same polarity as the magnetic pole on the other side of the main permanent magnet piece 41 magnetized in the direction of the rotation axis O Are arranged to face each other.

つまり、例えば回転軸Ｏ方向の一方側がＮ極かつ他方側がＳ極とされた主永久磁石片４１に対して、回転軸Ｏ方向の一方側において磁性材部材４２を周方向の両側から挟み込む１対の副永久磁石片４３，４３は、互いのＮ極が周方向で対向するように配置され、回転軸Ｏ方向の他方側において磁性材部材４２を周方向の両側から挟み込む１対の副永久磁石片４３，４３は、互いのＳ極が周方向で対向するように配置されている。
これにより、所謂永久磁石のハルバッハ配置による磁束レンズ効果により主永久磁石片４１および各副永久磁石片４３，４３の各磁束が収束し、各ステータ１２Ａ，１２Ｂに鎖交する有効磁束が相対的に増大するようになっている。 That is, for example, a pair of magnetic material members 42 sandwiched from both sides in the circumferential direction on one side in the rotational axis O direction with respect to the main permanent magnet piece 41 having one side in the rotational axis O direction as the N pole and the other side as the S pole. The sub-permanent magnet pieces 43 and 43 are arranged so that their N poles face each other in the circumferential direction, and a pair of sub-permanent magnets sandwiching the magnetic material member 42 from both sides in the circumferential direction on the other side in the rotation axis O direction. The pieces 43 and 43 are arranged so that the S poles of each other face each other in the circumferential direction.
Thereby, the magnetic fluxes of the main permanent magnet piece 41 and the sub permanent magnet pieces 43 and 43 are converged by the magnetic flux lens effect due to the so-called permanent magnet Halbach arrangement, and the effective magnetic flux linked to the stators 12A and 12B is relatively It is going to increase.

この実施の形態では、ロータ１１を回転軸Ｏ方向の両側から挟み込む第１ステータ１２Ａおよび第２ステータ１２Ｂを回転軸Ｏ方向の一方側から見た場合に、第１ステータ１２Ａのティース２２ａの中心軸線Ｒと、第２ステータ１２Ｂのティース２２ｂの中心軸線Ｒとは交差しており、第１ステータ１２Ａのティース２２ａの周縁部と第２ステータ１２Ｂのティース２２ｂの周縁部との重なり合いが生じることは抑制されている。
これにより、上述した実施の形態でのアキシャルギャップ型モータ１０を実施例とし、上述した実施の形態においてスキュー角θをゼロとしたアキシャルギャップ型モータを比較例とした場合、例えば図４に示すように、実施例は比較例とほぼ同等のトルクを出力可能でありながら、例えば図５に示す各ステータ１２Ａ，１２Ｂの固定子巻線に対する通電時、および、例えば図６に示す各ステータ１２Ａ，１２Ｂの固定子巻線に対する無通電時のように、実施例では比較例に比べて、トルクリップルおよびコギングトルクを有効に低減することができる。 In this embodiment, when the first stator 12A and the second stator 12B sandwiching the rotor 11 from both sides in the rotation axis O direction are viewed from one side in the rotation axis O direction, the central axis of the teeth 22a of the first stator 12A R and the central axis R of the teeth 22b of the second stator 12B intersect each other, and the overlap between the peripheral edge of the teeth 22a of the first stator 12A and the peripheral edge of the teeth 22b of the second stator 12B is suppressed. Has been.
As a result, when the axial gap motor 10 in the above-described embodiment is used as an example and the axial gap motor in which the skew angle θ is zero in the above-described embodiment is used as a comparative example, for example, as shown in FIG. In addition, while the embodiment can output substantially the same torque as the comparative example, for example, when the stator windings of the stators 12A and 12B shown in FIG. 5 are energized, and for example, the stators 12A and 12B shown in FIG. The torque ripple and the cogging torque can be effectively reduced in the embodiment as compared with the comparative example as in the case of no energization of the stator winding.

上述したように、本実施の形態によるアキシャルギャップ型モータ１０によれば、ロータ１１を回転軸Ｏ方向の両方側から挟み込む第１ステータ１２Ａおよび第２ステータ１２Ｂを回転軸Ｏ方向の一方側から見た場合に、第１ステータ１２Ａのティース２２ａと第２ステータ１２Ｂのティース２２ｂとが互いに反対方向に傾斜するスキュー状態に配置されることになり、例えばスキュー角θがゼロである比較例に比べて、第１ステータ１２Ａのティース２２ａの周縁部と第２ステータ１２Ｂのティース２２ｂの周縁部との重なり合いが生じることを抑制することができ、ロータ１１の回転時にロータ１１と各ステータ１２Ａ，１２Ｂとの間の磁気抵抗が急激に変動することを抑制し、コギングトルクおよびトルクリップルを低減することができる。   As described above, according to the axial gap type motor 10 according to the present embodiment, the first stator 12A and the second stator 12B that sandwich the rotor 11 from both sides in the direction of the rotation axis O are viewed from one side in the direction of the rotation axis O. In this case, the teeth 22a of the first stator 12A and the teeth 22b of the second stator 12B are arranged in a skew state in which they are inclined in opposite directions, for example, compared with the comparative example in which the skew angle θ is zero. The overlapping of the peripheral portion of the teeth 22a of the first stator 12A and the peripheral portion of the teeth 22b of the second stator 12B can be suppressed, and the rotor 11 and the stators 12A, 12B can be prevented from rotating when the rotor 11 rotates. Can suppress cogging torque and torque ripple. That.

なお、上述した実施の形態では、例えば図７に示す変形例のように、第１ステータ１２Ａのティース２２ａと第２ステータ１２Ｂのティース２２ｂとは、所定位相差、例えばティース間ピッチＰの１／２の位相差等を有していてもよい。
この場合には、第１ステータ１２Ａのティース２２ａの周縁部と第２ステータ１２Ｂのティース２２ｂの周縁部との重なり合いが生じることを、より一層、抑制することができ、コギングトルクおよびトルクリップルを、より一層、低減することができる。 In the embodiment described above, for example, as in the modification shown in FIG. 7, the teeth 22a of the first stator 12A and the teeth 22b of the second stator 12B have a predetermined phase difference, for example, 1 / th of the pitch P between the teeth. May have a phase difference of 2.
In this case, it is possible to further suppress the overlap between the peripheral edge portion of the teeth 22a of the first stator 12A and the peripheral edge portion of the teeth 22b of the second stator 12B, and the cogging torque and the torque ripple can be reduced. It can be further reduced.

なお、上述した実施の形態では、各ステータ１２Ａ，１２Ｂを主極が６個（例えば、Ｕ＋，Ｖ＋，Ｗ＋，Ｕ−，Ｖ−，Ｗ−）とされた６Ｎ型としたが、これに限定されず、他の極対数であってもよく、例えば主極が３個とされた３Ｎ型では、ティース間ピッチＰ＝１２０（ｅｄｅｇ：電気角）であるから、スキュー角θ（＝Ｐ／４）＝３０（ｅｄｅｇ：電気角）となる。 In the above-described embodiment, each stator 12A, 12B is a 6N type having six main poles (for example, U + , V + , W + , U − , V − , W − ). However, the number of pole pairs is not limited to this. For example, in the 3N type having three main poles, the pitch between teeth P = 120 (edeg: electrical angle), so the skew angle θ (= P / 4) = 30 (edeg: electrical angle).

本発明の一実施形態に係るアキシャルギャップ型モータの斜視図である。It is a perspective view of an axial gap type motor concerning one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係るアキシャルギャップ型モータのロータの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the rotor of the axial gap type motor which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るアキシャルギャップ型モータのロータを回転軸方向の両側から挟み込む第１ステータおよび第２ステータを回転軸方向の一方側から見た要部平面図である。It is the principal part top view which looked at the 1st stator and 2nd stator which pinch | interpose the rotor of the axial gap type motor which concerns on one Embodiment of this invention from the both sides of a rotating shaft direction. 本発明の一実施形態に係るアキシャルギャップ型モータの実施例および比較例での第１ステータおよび第２ステータに通電される電流とアキシャルギャップ型モータのトルクとの対応関係の一例を示すグラフ図である。It is a graph which shows an example of the correspondence of the electric current supplied to the 1st stator and the 2nd stator in the example and comparative example of an axial gap type motor concerning one embodiment of the present invention, and the torque of an axial gap type motor. is there. 本発明の一実施形態に係るアキシャルギャップ型モータの実施例および比較例でのトルクリップルの波形の一例を示すグラフ図である。It is a graph which shows an example of the waveform of the torque ripple in the Example of an axial gap type motor which concerns on one Embodiment of this invention, and a comparative example. 本発明の一実施形態に係るアキシャルギャップ型モータの実施例および比較例でのコギングトルクの波形の一例を示すグラフ図である。It is a graph which shows an example of the waveform of the cogging torque in the Example and comparative example of the axial gap type motor which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の実施形態の変形例に係るアキシャルギャップ型モータのロータを回転軸方向の両側から挟み込む第１ステータおよび第２ステータを回転軸方向の一方側から見た要部平面図である。It is the principal part top view which looked at the 1st stator and 2nd stator which sandwich the rotor of the axial gap type motor which concerns on the modification of embodiment of this invention from the both sides of a rotating shaft direction from the one side of the rotating shaft direction.

符号の説明Explanation of symbols

１０ アキシャルギャップ型モータ
１１ ロータ
１２Ａ 第１ステータ
１２Ｂ 第２ステータ
２２ａ，２２ｂ ティース
４１ 主永久磁石片（主永久磁石）
４３ 副永久磁石片（副永久磁石） 10 Axial Gap Type Motor 11 Rotor 12A First Stator 12B Second Stator 22a, 22b Teeth 41 Main Permanent Magnet Piece (Main Permanent Magnet)
43 Secondary permanent magnet piece (Secondary permanent magnet)

Claims (3)

回転軸周りに回転可能なロータと、前記ロータの回転軸に平行な回転軸方向の両方側から前記ロータに対向配置される第１ステータおよび第２ステータとを備えるアキシャルギャップ型モータであって、
前記第１ステータおよび前記第２ステータは、周方向に配置されて前記回転軸方向に前記ロータに向かい突出し、かつ、径方向に対して所定のスキュー角だけ傾斜する複数のティースを備え、
前記ロータを前記回転軸方向の両側から挟み込む前記第１ステータおよび前記第２ステータを前記回転軸方向の一方側から見た場合に、前記第１ステータの前記ティースと、前記第２ステータの前記ティースとは、径方向に対する傾斜方向が互いに反対方向となることを特徴とするアキシャルギャップ型モータ。 An axial gap type motor comprising: a rotor rotatable around a rotation axis; and a first stator and a second stator disposed opposite to the rotor from both sides in a rotation axis direction parallel to the rotation axis of the rotor,
The first stator and the second stator include a plurality of teeth arranged in a circumferential direction, projecting toward the rotor in the rotation axis direction, and inclined by a predetermined skew angle with respect to a radial direction,
When the first stator and the second stator sandwiching the rotor from both sides in the rotation axis direction are viewed from one side in the rotation axis direction, the teeth of the first stator and the teeth of the second stator Is an axial gap type motor characterized in that the inclination directions with respect to the radial direction are opposite to each other. 前記第１ステータの前記ティースと前記第２ステータの前記ティースとは、前記第１ステータおよび前記第２ステータにおいて周方向で隣り合う前記ティース間の間隔であるティース間ピッチの１／２の位相差を有することを特徴とする請求項１に記載のアキシャルギャップ型モータ。 The teeth of the first stator and the teeth of the second stator are ½ phase difference of the inter-teeth pitch, which is an interval between the teeth adjacent in the circumferential direction in the first stator and the second stator. The axial gap motor according to claim 1, comprising: 前記ロータは、磁化方向が前記回転軸方向であって周方向に配置された複数の主永久磁石と、磁化方向が前記回転軸方向に直交する方向であって前記主永久磁石の端部近傍に配置された複数の副永久磁石とを備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のアキシャルギャップ型モータ。 The rotor includes a plurality of main permanent magnets arranged in a circumferential direction with a magnetization direction in the rotation axis direction, and a direction in which the magnetization direction is perpendicular to the rotation axis direction and in the vicinity of the end of the main permanent magnet. The axial gap type motor according to claim 1, further comprising a plurality of sub-permanent magnets arranged.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101140614B1 (en) * 2010-07-26 2012-05-02 한국전기연구원 Stator core for pole-shifting and electric machine comprising the same

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