JP2010017011A - Axial gap motor - Google Patents

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Taketeru Kishi
武輝 貴志
Shoei Abe
昇栄 阿部
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an axial gap motor which suppresses a rim of a rotor frame from being widened radially outward during high speed rotation and applies uniform pre-load to the rotor frame on both sides in the shaft direction. <P>SOLUTION: The axial gap motor 10 includes a rotor 11 rotatable around a rotary shaft and a stator 12 arranged opposite to the rotor from at least one side in the rotary shaft direction. The rotor 11 includes a plurality of radial ribs 35 circumferentially arranged at predetermined intervals and radially extending, a rotor frame 33 with a rim 37 and shafts 36 each provided on inner and outer diameter sides of the plurality of radial ribs 35, and a first and second outer circumferential rings 25A, 25B press-fitted to an outer periphery of the rim 37. <P>COPYRIGHT: (C)2010,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、回転軸周りに回転可能なロータと、回転軸方向の少なくとも一方側からロータに対向配置されたステータとを備え、ロータの永久磁石による界磁磁束に対して、一対のステータを介した磁束ループを形成するアキシャルギャップ型モータが知られている(例えば、特許文献1参照)。   2. Description of the Related Art Conventionally, for example, a rotor that can rotate around a rotation axis and a stator that is disposed to face the rotor from at least one side in the direction of the rotation axis are provided. An axial gap type motor that forms a magnetic flux loop is known (see, for example, Patent Document 1).

図8に示すように、上記特許文献1に記載のアキシャルギャップ型モータ100は、回転軸周りに回転可能なロータ101と、回転軸方向の両側から挟み込むようにして対向配置される一対のステータ102と、を備え、ロータ101は、主磁石片103、副磁石片104及び磁性部材105などの磁気回路要素が非磁性材料からなるロータフレーム106に収容されて構成されている。また、ロータフレーム106は、周方向に所定間隔をおいて配置されて径方向に延びる複数のリブ107と、複数のリブ107によって接続されるシャフト部108及びリム部109と、を備える。   As shown in FIG. 8, the axial gap motor 100 described in Patent Document 1 includes a rotor 101 that can rotate around a rotation axis and a pair of stators 102 that are opposed to each other so as to be sandwiched from both sides in the rotation axis direction. The rotor 101 is configured such that magnetic circuit elements such as a main magnet piece 103, a sub magnet piece 104, and a magnetic member 105 are accommodated in a rotor frame 106 made of a nonmagnetic material. The rotor frame 106 includes a plurality of ribs 107 that are arranged in the circumferential direction at predetermined intervals and extend in the radial direction, and a shaft portion 108 and a rim portion 109 that are connected by the plurality of ribs 107.

特開2008−104278号公報JP 2008-104278 A

このアキシャルギャップ型モータ100では、高速回転時に遠心力によりリム部109の軸方向両端部が、図9の点線で示すように、径方向外側に広がるおそれがあった。これに対処するため、図10に示すように外周リング110を一方から圧入して、圧入による予圧でロータフレーム106の広がりを抑制しロータフレーム106の回転強度を補うことが考えられるが、単一の外周リング110を1方向から圧入したのでは予圧が軸方向両側に均等にかからず、軸方向両側で比較的大きな予圧差が生じるという問題があった。   In this axial gap type motor 100, both axial ends of the rim portion 109 may spread outward in the radial direction due to centrifugal force during high-speed rotation, as indicated by the dotted lines in FIG. In order to deal with this, it is conceivable to press-fit the outer ring 110 from one side as shown in FIG. 10 and suppress the spread of the rotor frame 106 by preloading by press-fitting to compensate for the rotational strength of the rotor frame 106. When the outer peripheral ring 110 is press-fitted from one direction, the preload is not evenly applied to both sides in the axial direction, and there is a problem that a relatively large preload difference is generated on both sides in the axial direction.

すなわち、図11(a)に示すように、圧入方向先端側(図中左側)においては、予圧が小さく、反対側(図中右側)においては予圧が大きくなるため、図11(b)の点線で示すように、軸方向両端部で予圧が均等にかからず、軸方向両端部で高速回転時に遠心力による変位差が生じるという問題があった。   That is, as shown in FIG. 11A, the preload is small on the front end side (left side in the figure) in the press-fitting direction, and the preload is large on the opposite side (right side in the figure). As shown in FIG. 1, there is a problem that the preload is not evenly applied at both ends in the axial direction, and a displacement difference due to centrifugal force occurs at high speed rotation at both ends in the axial direction.

本発明は、上記した事情に鑑みてなされたもので、その目的は、高速回転時におけるロータフレームのリム部の径方向外側への広がりを抑制するとともに、ロータフレームに作用する予圧を軸方向両側で均等にすることができるアキシャルギャップ型モータを提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to suppress the spread of the rim portion of the rotor frame to the radially outer side during high-speed rotation and to reduce the preload acting on the rotor frame on both axial sides. It is to provide an axial gap type motor that can be made uniform.

上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、
回転軸周りに回転可能なロータ(後述の実施形態におけるロータ11)と、
回転軸方向の少なくとも一方側から前記ロータに対向配置されるステータ(後述の実施形態におけるステータ12)と、を備えるアキシャルギャップ型モータ(後述の実施形態におけるアキシャルギャップ型モータ10)であって、
前記ロータは、
周方向に所定の間隔で配置されて径方向に延びる複数のリブ(後述の実施形態における径方向リブ35)と、前記複数のリブの内径側及び外径側にそれぞれ設けられるシャフト部(後述の実施形態におけるシャフト部36)及びリム部(後述の実施形態におけるリム部37)と、を有するロータフレーム(後述の実施形態におけるロータフレーム33)と、
回転軸方向に磁化され、周方向に隣接する前記リブ間にそれぞれ配置された主磁石片(後述の実施形態における主永久磁石片41)と、
前記回転軸方向および前記径方向に直交する方向に磁化され、前記リブの前記回転軸方向の少なくとも一方側に配置された複数の副磁石片(後述の実施形態における副永久磁石片43)と、
隣接する前記副磁石片間にそれぞれ配置される磁性部材(後述の実施形態における磁性部材42)と、
前記リム部の外周部にそれぞれ圧入される第1及び第2の外周リング(後述の実施形態における外周リング25A、25B)と、
を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention described in claim 1
A rotor (rotor 11 in an embodiment described later) rotatable around a rotation axis;
An axial gap type motor (axial gap type motor 10 in an embodiment to be described later) comprising a stator (stator 12 in an embodiment to be described later) opposed to the rotor from at least one side in the rotation axis direction,
The rotor is
A plurality of ribs (radial ribs 35 in the embodiment described later) arranged at predetermined intervals in the circumferential direction and extending in the radial direction, and shaft portions (described later) provided on the inner diameter side and the outer diameter side of the plurality of ribs, respectively. A rotor frame (rotor frame 33 in an embodiment described later) having a shaft portion 36 in the embodiment) and a rim portion (rim portion 37 in an embodiment described later);
A main magnet piece (a main permanent magnet piece 41 in an embodiment described later) magnetized in the rotation axis direction and disposed between the ribs adjacent in the circumferential direction;
A plurality of sub-magnet pieces (sub-permanent magnet pieces 43 in the embodiments described later) magnetized in a direction perpendicular to the rotation axis direction and the radial direction and disposed on at least one side of the rib in the rotation axis direction;
A magnetic member (a magnetic member 42 in an embodiment described later) disposed between the adjacent sub-magnet pieces;
First and second outer peripheral rings (outer peripheral rings 25A and 25B in embodiments described later) respectively press-fitted into the outer peripheral part of the rim part;
It is characterized by providing.

上記目的を達成するために、請求項2に記載の発明は、
回転軸周りに回転可能なロータ(後述の実施形態におけるロータ11)と、
回転軸方向の少なくとも一方側から前記ロータに対向配置されるステータ(後述の実施形態におけるステータ12)と、を備えるアキシャルギャップ型モータ(後述の実施形態におけるアキシャルギャップ型モータ10)であって、
前記ロータは、
周方向に所定の間隔で配置されて径方向に延びる複数のリブ(後述の実施形態における径方向リブ35)と、前記複数のリブの内径側及び外径側にそれぞれ設けられるシャフト部(後述の実施形態におけるシャフト部36)及びリム部(後述の実施形態におけるリム部37)と、を有するロータフレーム(後述の実施形態におけるロータフレーム33)と、
周方向に隣接する前記リブ間にそれぞれ配置された磁石片(後述の実施形態における主永久磁石片41)と、
前記リブの前記回転軸方向の少なくとも一方側に配置された複数の非磁性部材(後述の実施形態における非磁性部材63)と、
隣接する前記非磁性部材間にそれぞれ配置される磁性部材後述の実施形態における磁性部材42)と、
前記リム部の外周部に圧入される第1及び第2の外周リング(後述の実施形態における外周リング25A、25B)と、
を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention described in claim 2
A rotor (rotor 11 in an embodiment described later) rotatable around a rotation axis;
An axial gap type motor (axial gap type motor 10 in an embodiment to be described later) comprising a stator (stator 12 in an embodiment to be described later) opposed to the rotor from at least one side in the rotation axis direction,
The rotor is
A plurality of ribs (radial ribs 35 in the embodiment described later) arranged at predetermined intervals in the circumferential direction and extending in the radial direction, and shaft portions (described later) provided on the inner diameter side and the outer diameter side of the plurality of ribs, respectively. A rotor frame (rotor frame 33 in an embodiment described later) having a shaft portion 36 in the embodiment) and a rim portion (rim portion 37 in an embodiment described later);
Magnet pieces (main permanent magnet pieces 41 in the embodiments described later) respectively disposed between the ribs adjacent in the circumferential direction;
A plurality of non-magnetic members (non-magnetic members 63 in the embodiments described later) disposed on at least one side of the rib in the rotation axis direction;
Magnetic members disposed between adjacent non-magnetic members, magnetic members 42) in embodiments described later,
First and second outer peripheral rings (outer peripheral rings 25A and 25B in embodiments described later) press-fitted into the outer peripheral portion of the rim portion;
It is characterized by providing.

請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の発明の構成に加えて、
前記複数のリブと前記リム部の内周面との連結部を径方向に投影した前記リム部の外周部と、前記第1及び第2の外周リングの内周面との間に隙間(後述の実施形態における逃げ溝26)を有することを特徴とする。
In addition to the configuration of the invention described in claim 1 or 2, the invention described in claim 3
A gap (described later) between the outer peripheral portion of the rim portion, which is a projection of the connecting portion between the plurality of ribs and the inner peripheral surface of the rim portion, in the radial direction and the inner peripheral surfaces of the first and second outer peripheral rings. It is characterized by having a relief groove 26) in the embodiment.

請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の発明の構成に加えて、
前記隙間は、前記第1及び第2の外周リングの端部に設けた切り欠き(後述の実施形態におけるきり欠き26A、26B)により形成されることを特徴とする。
In addition to the configuration of the invention described in claim 3, the invention described in claim 4
The gap is formed by notches (notches 26A and 26B in the embodiments described later) provided at end portions of the first and second outer peripheral rings.

請求項5に記載の発明は、請求項1〜4のいずれかに記載の発明の構成に加えて、
前記第1及び第2の外周リングは、前記回転軸方向において反対側から前記リム部の外周部に圧入されることを特徴とする。
In addition to the structure of the invention in any one of Claims 1-4, the invention of Claim 5 is
The first and second outer peripheral rings are press-fitted into the outer peripheral portion of the rim portion from opposite sides in the rotation axis direction.

請求項6に記載の発明は、請求項1〜5のいずれかに記載の発明の構成に加えて、
前記第1及び第2の外周リングは、非磁性部材からなることを特徴とする。
In addition to the structure of the invention in any one of Claims 1-5, the invention of Claim 6 is
The first and second outer peripheral rings are made of a nonmagnetic member.

請求項1及び請求項2の発明によれば、第1及び第2の外周リングにより、高速回転時におけるロータフレームのリム部の径方向外側への広がりを抑制することができ、外周リングを2つのリングに分割することでロータフレームに作用する予圧を軸方向両側で均等にすることができる。   According to the first and second aspects of the invention, the first and second outer peripheral rings can suppress the rim portion of the rotor frame from spreading radially outward during high-speed rotation. By dividing into two rings, the preload acting on the rotor frame can be made uniform on both sides in the axial direction.

請求項3の発明によれば、複数のリブとリム部の内周面との連結部を径方向に投影したリム部の外周部と、第1及び第2の外周リングの内周面との間に隙間を形成することにより、剛性の高いリブとリム部の連結部において第1及び第2の外周リングによる応力を緩和することができる。また、リブとリム部の連結部の応力を緩和することで、連結部と軸方向両端部の変位差を低減することができる。   According to invention of Claim 3, the outer peripheral part of the rim | limb part which projected the connection part of the some rib and the inner peripheral surface of a rim | limb part to radial direction, and the inner peripheral surface of a 1st and 2nd outer peripheral ring By forming a gap therebetween, the stress due to the first and second outer peripheral rings can be relieved at the connecting portion between the highly rigid rib and the rim portion. Moreover, the relaxation of the stress of the connection part of a rib and a rim | limb part can reduce the displacement difference of a connection part and an axial direction both ends.

請求項4の発明によれば、隙間を第1及び第2の外周リングの端部に設けた切り欠きにより形成することで、切り欠きを圧入時のガイドとして利用することができる。   According to invention of Claim 4, a notch can be utilized as a guide at the time of press fit by forming a clearance gap by the notch provided in the edge part of the 1st and 2nd outer periphery ring.

請求項5の発明によれば、第1及び第2の外周リングを回転軸方向において反対側からリム部の外周部に圧入することで、ロータフレームに作用する予圧を軸方向両側でより均等にすることができる。   According to the invention of claim 5, the first and second outer peripheral rings are press-fitted into the outer peripheral portion of the rim portion from the opposite side in the rotational axis direction, so that the preload acting on the rotor frame is more even on both axial sides. can do.

請求項6の発明によれば、第1及び第2の外周リングは、非磁性部材からなるため、第1及び第2の外周リングを通って磁束が短絡してしまうことを防止することができる。これにより、モータの発生トルクの減少や効率低下を防止することができる。   According to the invention of claim 6, since the first and second outer peripheral rings are made of a non-magnetic member, it is possible to prevent the magnetic flux from being short-circuited through the first and second outer peripheral rings. . As a result, it is possible to prevent a reduction in motor generated torque and a reduction in efficiency.

以下、本発明に係るアキシャルギャップ型モータの一実施形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。   Hereinafter, an axial gap type motor according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The drawings are viewed in the direction of the reference numerals.

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を有する1対のステータ12,12とを備えて構成されている。   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 12 and 12 having a plurality of stator windings that are arranged opposite to each other so as to sandwich the rotor 11 from both sides in the direction of the axis O and generate a rotating magnetic field that rotates the rotor 11. Yes.

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 motor 10 is also axially transmitted 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12は、略円環板状のヨーク部21と、ロータ11に対向するヨーク部21の対向面上で周方向に所定間隔をおいた位置から回転軸O方向に沿ってロータ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22,…,22と、適宜のティース22,22間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 12 faces the rotor 11 along the direction of the rotation axis O from a substantially annular plate-shaped yoke portion 21 and a position at a predetermined interval in the circumferential direction on the facing surface of the yoke portion 21 facing the rotor 11. A plurality of teeth 22,..., 22 that protrude and extend in the radial direction, and stator windings (not shown) mounted between the appropriate teeth 22, 22 are configured.

各ステータ12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、一方のステータ12の各U+,V+,W+極に対して、他方のステータ12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。例えば回転軸O方向で対向する1対のステータ12,12に対し、U+,V+,W+極およびU−,V−,W−極の一方に対応する一方のステータ12の3個のティース22,22,22と、U+,V+,W+極およびU−,V−,W−極の他方に対応する他方のステータ12の3個のティース22,22,22とが、回転軸O方向で対向するように設定され、回転軸O方向で対向する一方のステータ12のティース22と、他方のステータ12のティース22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 stator 12 is, for example, a 6N type having six main poles (for example, U +, V +, W +, U−, V−, W), and each stator 12 has U +, V +, W + poles. On the other hand, the U-, V-, and W-poles of the other stator 12 are set to face each other in the direction of the rotation axis O. For example, with respect to a pair of stators 12 and 12 opposed in the direction of the rotation axis O, three teeth 22 of one stator 12 corresponding to one of U +, V +, W + poles and one of U−, V−, W− poles, 22, 22 and the three teeth 22, 22, 22 of the other stator 12 corresponding to the other of the U +, V +, W + pole and the U−, V−, W− pole face each other in the direction of the rotation axis O. Thus, the energized state of the teeth 22 of one stator 12 and the teeth 22 of the other stator 12 facing each other in the direction of the rotation axis O is set so as to be reversed by an electrical angle.

ロータ11は、例えば図3に示すように、複数の主磁石部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、外周リング25A、25Bと、を備えて構成され、主磁石部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。   For example, as shown in FIG. 3, the rotor 11 includes a plurality of main magnet portions 31,..., A plurality of sub magnet portions 32,..., A rotor frame 33 made of a nonmagnetic material, an outer ring 25 </ b> A, 25B, and the main magnet 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.

そして、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35,…,35によって接続された内周側円環状のシャフト部36と外周側円環状のリム部37とを備えて構成され、シャフト部36の内周部には、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)に接続される出力軸が接続可能とされている。   The rotor frame 33 includes an inner annular ring shaft portion 36 and an outer circumferential annular ring rim portion 37 connected by a plurality of radial ribs 35,... 35 arranged at predetermined intervals in the circumferential direction. An output shaft connected to an external drive shaft (for example, an input shaft of a vehicle transmission) can be connected to the inner peripheral portion of the shaft portion 36.

主磁石部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部材42,42とを備えて構成され、周方向で隣り合う主磁石部31,31の各主永久磁石片41,41は、図4に示すように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 portion 31 has a substantially sector plate-shaped main permanent magnet piece 41 magnetized in the thickness direction (that is, the rotation axis O direction), and a pair of sandwiching the main permanent magnet piece 41 from both sides in the thickness direction. The main permanent magnet pieces 41 and 41 of the main magnet portions 31 and 31 adjacent to each other in the circumferential direction are configured to have different magnetization directions as shown in FIG. The direction is set.

そして、ロータフレーム33内に収容された複数の主磁石部31,…,31は、径方向の両側からシャフト部36とリム部37とにより挟み込まれると共に、径方向リブ35を介して周方向で隣り合うように配置されている。   The plurality of main magnet portions 31,..., 31 accommodated in the rotor frame 33 are sandwiched between the shaft portion 36 and the rim portion 37 from both sides in the radial direction, and in the circumferential direction via the radial ribs 35. They are arranged next to each other.

ロータフレーム33内において、各主磁石部31の主永久磁石片41は2つの径方向リブ35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35の回転軸O方向での厚さと同等とされている。   In the rotor frame 33, the main permanent magnet piece 41 of each main magnet portion 31 is sandwiched by two radial ribs 35 from both sides in the circumferential direction, and the thickness of the main permanent magnet piece 41 in the direction of the rotation axis O is the diameter. The thickness of the direction rib 35 is equivalent to the thickness in the direction of the rotation axis O.

副磁石部32は、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35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、図4に示すようにそれぞれ回転軸O方向および径方向に直交する方向(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。   The sub-magnet portion 32 includes a pair of sub-permanent magnet pieces 43 and 43 that sandwich the radial rib 35 from both sides in the direction of the rotation axis O in the rotor frame 33, and a pair of opposite faces in the direction of the rotation axis O. As shown in FIG. 4, the sub permanent magnet pieces 43 and 43 are magnetized in a direction (substantially circumferential direction) perpendicular to the rotation axis O direction and the radial direction, and the magnetization directions are different from each other.

副永久磁石片43の回転軸O方向での厚さは、磁性部材42の回転軸O方向での厚さと同等とされ、副永久磁石片43の周方向幅は、径方向リブ35の周方向幅と同等とされている。   The thickness of the secondary permanent magnet piece 43 in the direction of the rotational axis O is equivalent to the thickness of the magnetic member 42 in the direction of the rotational axis O, and the circumferential width of the secondary permanent magnet piece 43 is the circumferential direction of the radial rib 35. It is equivalent to the width.

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、主磁石部31の磁性部材42を周方向の両側から挟み込んでいる。   In the rotor frame 33, the sub permanent magnet pieces 43, 43 of the sub magnet portions 32, 32 adjacent in the circumferential direction sandwich the magnetic member 42 of the main magnet portion 31 from both sides in the circumferential direction.

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、主磁石部31および副磁石部32)とを分離して示す図3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35が配置される空間部43aが形成されている。   In FIG. 3, in which the rotor frame 33 of the rotor 11 and the components other than the rotor frame 33 (that is, the main magnet portion 31 and the sub magnet portion 32) are shown separately, a pair facing each other in the direction of the rotation axis O. A space 43a in which the radial ribs 35 of the rotor frame 33 are 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.

また、磁性部材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。   Further, the pair of sub permanent magnet pieces 43, 43 facing each other in the circumferential direction via the magnetic 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、図4に示すように、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12,12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, as shown in FIG. 4, for example, with respect to the main permanent magnet piece 41 in which one side in the rotation axis O direction is N-pole and the other side is S-pole, the magnetic member 42 is arranged in the circumferential direction on one side in the rotation axis O direction. The pair of sub permanent magnet pieces 43, 43 sandwiched from both sides of the magnet are arranged so that their N poles face each other in the circumferential direction, and the magnetic member 42 is sandwiched from both sides in the circumferential direction on the other side in the rotation axis O direction. The pair of sub permanent magnet pieces 43, 43 are arranged such that their S poles face each other in the circumferential direction. Accordingly, the magnetic fluxes of the main permanent magnet piece 41 and the sub permanent magnet pieces 43 and 43 are converged by the magnetic lens effect due to the so-called permanent magnet Halbach arrangement, and the effective magnetic flux linked to the stators 12 and 12 is relatively relative to each other. It is going to increase.

磁性部材42は、複数の電磁鋼板を積層した構成としてもよく、あるいは、鉄粉などの粉体を成形・焼結して製作することもできる。   The magnetic member 42 may be configured by laminating a plurality of electromagnetic steel plates, or may be manufactured by molding and sintering powder such as iron powder.

そして、本実施形態では、ロータフレーム33のリム部37の外周部に、非磁性材料からなる外周リング25A、25Bが固着されている。この外周リング25A、25Bは、それぞれリム部37の略半分の軸方向幅を有しており、互いに軸方向反対側から圧入して固着されている。   In this embodiment, outer peripheral rings 25 </ b> A and 25 </ b> B made of a nonmagnetic material are fixed to the outer peripheral portion of the rim portion 37 of the rotor frame 33. The outer peripheral rings 25A and 25B each have a substantially half axial width of the rim portion 37, and are fixed by press-fitting from opposite sides in the axial direction.

リム部37と外周リング25A、25Bとの接合面における径方向リブ35を径方向に投影した領域、即ち、外周リング25A、25Bの内周面の軸方向中央に凹状の逃げ溝(隙間)26が全周に亘って形成される。逃げ溝26の軸方向長さは、径方向リブ35の軸方向長さと同程度か少し長い程度に形成されている。逃げ溝26はそれぞれの外周リング25A、25Bの内周面の軸方向端部に形成された円弧状のきり欠き26A、26Bが、軸方向反対側から挿入されてあわさることで形成されている。   An area in which the radial ribs 35 are projected in the radial direction at the joint surface between the rim portion 37 and the outer peripheral rings 25A and 25B, that is, a concave relief groove (gap) 26 at the axial center of the inner peripheral surface of the outer peripheral rings 25A and 25B. Is formed over the entire circumference. The axial length of the escape groove 26 is formed to be the same as or slightly longer than the axial length of the radial rib 35. The escape grooves 26 are formed by inserting arc-shaped cutouts 26A and 26B formed at the axial ends of the inner peripheral surfaces of the outer peripheral rings 25A and 25B from the opposite sides in the axial direction. .

なお、切り欠き26A、26Bの形状はこれに限定されず、任意の形状を採用できる。さらに、本実施形態では、逃げ溝26は、外周リング25A、25Bの内周面に形成されているが、リム部37の外周面の軸方向中央に全周に亘って形成されていてもよい。   The shapes of the cutouts 26A and 26B are not limited to this, and any shape can be adopted. Further, in the present embodiment, the escape groove 26 is formed on the inner peripheral surface of the outer peripheral rings 25A and 25B, but may be formed over the entire circumference in the axial center of the outer peripheral surface of the rim portion 37. .

このように構成されたアキシャルギャップ型モータ10によれば、外周リング25A、25Bを備えることにより、ロータ11の高速回転時におけるロータフレーム33のリム部37の径方向外側への広がりを抑制することができる。また、外周リングを2つの外周リングに分割することにより、外周リング25A、25Bによってロータフレーム33に作用する予圧を軸方向において均等にすることができ、さらにこれらの外周リング25A、25Bを軸方向反対側からリム部37の外周部に圧入するため、図6の矢印で示すように、外周リング25A、25Bによってロータフレーム33に作用する予圧を軸方向においてより均等にすることができ、これによりリム部37の軸方向両端部における変位差を解消することができる。   According to the axial gap type motor 10 configured as described above, the outer peripheral rings 25A and 25B are provided, thereby suppressing the rim portion 37 of the rotor frame 33 from spreading outward in the radial direction when the rotor 11 rotates at high speed. Can do. Further, by dividing the outer ring into two outer rings, the preload acting on the rotor frame 33 by the outer rings 25A and 25B can be made uniform in the axial direction, and further, these outer rings 25A and 25B can be made axial. Since the outer periphery of the rim portion 37 is press-fitted from the opposite side, the preload acting on the rotor frame 33 by the outer peripheral rings 25A and 25B can be made more uniform in the axial direction as shown by the arrows in FIG. A displacement difference at both axial ends of the rim portion 37 can be eliminated.

また、リム部37と外周リング25A、25Bとの接合面における径方向リブ35を径方向に投影した領域に逃げ溝26が形成されているため、剛性の高い径方向リブ35とリム部37の連結部において第1の外周リングと第2の外周リングによる応力を緩和することができる。径方向リブ35とリム部37の連結部の応力を緩和することで、連結部(軸方向中央)と軸方向両端部の変位差を低減することができる。また、ロータフレーム33に生じる応力が低減されるので、外周リング25A、25Bの圧入荷重も低減される。これにより、高い圧入荷重を発生できる大型で高価な圧入装置が不要となるので、モータ10の製造コストを低減することができる。さらに、圧入時の途中焼付きなどの不具合の発生を防止することができる。   Further, since the relief groove 26 is formed in a region in which the radial rib 35 is projected in the radial direction on the joint surface between the rim portion 37 and the outer peripheral rings 25A and 25B, the rigid radial rib 35 and the rim portion 37 have a high rigidity. The stress caused by the first outer ring and the second outer ring can be relieved at the connecting portion. By relieving the stress at the connecting portion between the radial rib 35 and the rim portion 37, the displacement difference between the connecting portion (center in the axial direction) and both axial ends can be reduced. In addition, since the stress generated in the rotor frame 33 is reduced, the press-fitting load of the outer peripheral rings 25A and 25B is also reduced. This eliminates the need for a large and expensive press-fitting device that can generate a high press-fitting load, thereby reducing the manufacturing cost of the motor 10. Furthermore, it is possible to prevent the occurrence of problems such as seizure during press fitting.

また、逃げ溝26が外周リング25A、25Bの内周面の軸方向端部に形成されたきり欠き26A、26Bにより形成されているので、外周リング25A、25Bをロータフレーム33に圧入する際のガイドとして利用することができる。   Further, since the relief groove 26 is formed by notches 26A and 26B formed at the axial ends of the inner peripheral surfaces of the outer peripheral rings 25A and 25B, when the outer peripheral rings 25A and 25B are press-fitted into the rotor frame 33, It can be used as a guide.

また、本実施形態のアキシャルギャップ型モータ10によれば、外周リング25A、25Bは非磁性材料からなるため、外周リング25A、25Bを通って磁束が短絡してしまうことを防止することができる。これにより、モータ10の発生トルクの減少や効率低下を防止することができる。   Moreover, according to the axial gap type motor 10 of this embodiment, since the outer ring 25A, 25B is made of a nonmagnetic material, it is possible to prevent the magnetic flux from being short-circuited through the outer ring 25A, 25B. As a result, it is possible to prevent the torque generated by the motor 10 from decreasing and the efficiency from decreasing.

なお、本発明は、上記実施形態に例示したものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。   In addition, this invention is not limited to what was illustrated to the said embodiment, In the range which does not deviate from the summary of this invention, it can change suitably.

例えば、上記実施形態では、外周リング25A、25Bは、圧入によりロータフレーム33のリム部37の外周部に取り付けられているが、ロータフレーム33に圧縮応力が発生するように取り付けられていればよいため、焼きばめにより取り付けられていてもよい。   For example, in the above-described embodiment, the outer peripheral rings 25A and 25B are attached to the outer peripheral portion of the rim portion 37 of the rotor frame 33 by press-fitting, but may be attached so that compressive stress is generated in the rotor frame 33. Therefore, it may be attached by shrink fitting.

また、上記実施形態では、逃げ部26は、凹状の逃げ溝として外周リング25A、25Bの全周に亘って形成されているが、これに限定されず、径方向リブ35に対応する位置に独立して形成するようにしてもよい。但し、この場合、逃げ部26と径方向リブ35との周方向の位相合わせを考慮して、独立した逃げ部26はリム部37に形成してもよい。   Moreover, in the said embodiment, although the escape part 26 is formed over the perimeter of outer peripheral ring 25A, 25B as a concave escape groove, it is not limited to this, It is independent in the position corresponding to the radial direction rib 35. You may make it form. However, in this case, the independent relief portion 26 may be formed in the rim portion 37 in consideration of the phase alignment in the circumferential direction between the relief portion 26 and the radial rib 35.

また、上記実施形態では、回転軸O方向の何れか一方側にのみステータ12を備えてもよいし、副磁石部32は回転軸O方向の何れか一方側にのみに副永久磁石片43を備えてもよい。   In the above embodiment, the stator 12 may be provided only on one side in the direction of the rotation axis O, and the sub-magnet portion 32 may be provided with the sub-permanent magnet piece 43 only on one side in the direction of the rotation axis O. You may prepare.

また、本発明のアキシャルギャップ型モータは、ハルバッハ型に限らず、変形例として図7に示すように副磁石部32に副永久磁石片43の代わりに非磁性部材63を配設してもよい。   Further, the axial gap type motor of the present invention is not limited to the Halbach type, and as a modified example, a nonmagnetic member 63 may be disposed in the submagnet portion 32 instead of the subpermanent magnet piece 43 as shown in FIG. .

本発明に係るアキシャルギャップ型モータの一実施形態の全体斜視図である。1 is an overall perspective view of an embodiment of an axial gap motor according to the present invention. 図1に示すアキシャルギャップ型モータの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the axial gap type motor shown in FIG. 図1に示すアキシャルギャップ型モータの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the axial gap type motor shown in FIG. 図1に示すアキシャルギャップ型モータのロータを構成する磁石片と磁性部材の部分分解斜視図である。FIG. 2 is a partially exploded perspective view of a magnet piece and a magnetic member constituting a rotor of the axial gap type motor shown in FIG. 1. 図1に示すアキシャルギャップ型モータのロータを構成するロータフレームに外周リングを装着したロータの部分斜視図である。FIG. 2 is a partial perspective view of a rotor in which an outer peripheral ring is mounted on a rotor frame constituting the rotor of the axial gap type motor shown in FIG. 1. 図2に示すロータの外周リングによる予圧を説明する軸方向断面図ある。FIG. 3 is an axial sectional view for explaining preload by the outer peripheral ring of the rotor shown in FIG. 2. 本発明に係るアキシャルギャップ型モータの変形例の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the modification of the axial gap type motor which concerns on this invention. 特許文献1に記載のアキシャルギャップ型モータの分解斜視図である。2 is an exploded perspective view of an axial gap type motor described in Patent Document 1. FIG. 図8に示すロータの遠心力による変位を説明する軸方向断面図である。FIG. 9 is an axial sectional view for explaining displacement due to centrifugal force of the rotor shown in FIG. 8. 図8に示すロータフレームに外周リングを装着したロータの部分斜視図である。FIG. 9 is a partial perspective view of a rotor in which an outer peripheral ring is mounted on the rotor frame shown in FIG. 8. 図10のロータの軸方向断面図であり、(a)は外周リングによる予圧を説明する断面図であり、(b)は遠心力による変位を説明する断面図である。FIG. 11 is an axial sectional view of the rotor of FIG. 10, (a) is a sectional view for explaining preload by the outer ring, and (b) is a sectional view for explaining displacement due to centrifugal force.

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
12 ステータ
25A、25B 外周リング
26 逃げ溝(隙間)
26A、26B 切り欠き
31 主磁石部
32 副磁石部
33 ロータフレーム
35 径方向リブ
36 シャフト部
37 リム部
41 主永久磁石片
42 磁性部材
43 副永久磁石片
63 非磁性部材
O 回転軸
10 Axial gap type motor 11 Rotor 12 Stator 25A, 25B Outer ring 26 Relief groove (gap)
26A, 26B Notch 31 Main magnet part 32 Sub magnet part 33 Rotor frame 35 Radial rib 36 Shaft part 37 Rim part 41 Main permanent magnet piece 42 Magnetic member 43 Secondary permanent magnet piece 63 Nonmagnetic member O Rotating shaft

Claims (6)

回転軸周りに回転可能なロータと、
回転軸方向の少なくとも一方側から前記ロータに対向配置されるステータと、を備えるアキシャルギャップ型モータであって、
前記ロータは、
周方向に所定の間隔で配置されて径方向に延びる複数のリブと、前記複数のリブの内径側及び外径側にそれぞれ設けられるシャフト部及びリム部と、を有するロータフレームと、
回転軸方向に磁化され、周方向に隣接する前記リブ間にそれぞれ配置された主磁石片と、
前記回転軸方向および前記径方向に直交する方向に磁化され、前記リブの前記回転軸方向の少なくとも一方側に配置された複数の副磁石片と、
隣接する前記副磁石片間にそれぞれ配置される磁性部材と、
前記リム部の外周部にそれぞれ圧入される第1及び第2の外周リングと、
を備えることを特徴とするアキシャルギャップ型モータ。
A rotor rotatable around a rotation axis;
An axial gap type motor comprising: a stator disposed opposite to the rotor from at least one side in a rotation axis direction;
The rotor is
A rotor frame having a plurality of ribs arranged in the circumferential direction at predetermined intervals and extending in the radial direction, and a shaft portion and a rim portion respectively provided on an inner diameter side and an outer diameter side of the plurality of ribs;
A main magnet piece magnetized in the direction of the rotation axis and disposed between the adjacent ribs in the circumferential direction;
A plurality of sub-magnet pieces magnetized in a direction orthogonal to the rotation axis direction and the radial direction and disposed on at least one side of the rib in the rotation axis direction;
Magnetic members respectively disposed between the adjacent sub magnet pieces;
First and second outer rings that are respectively press-fitted into the outer peripheral part of the rim part;
An axial gap type motor comprising:
回転軸周りに回転可能なロータと、
回転軸方向の少なくとも一方側から前記ロータに対向配置されるステータと、を備えるアキシャルギャップ型モータであって、
前記ロータは、
周方向に所定の間隔で配置されて径方向に延びる複数のリブと、前記複数のリブの内径側及び外径側にそれぞれ設けられるシャフト部及びリム部と、を有するロータフレームと、
周方向に隣接する前記リブ間にそれぞれ配置された磁石片と、
前記リブの前記回転軸方向の少なくとも一方側に配置された複数の非磁性部材と、
隣接する前記非磁性部材間にそれぞれ配置される磁性部材と、
前記リム部の外周部にそれぞれ圧入される第1及び第2の外周リングと、
を備えることを特徴とするアキシャルギャップ型モータ。
A rotor rotatable around a rotation axis;
An axial gap type motor comprising: a stator disposed opposite to the rotor from at least one side in a rotation axis direction;
The rotor is
A rotor frame having a plurality of ribs arranged in the circumferential direction at predetermined intervals and extending in the radial direction, and a shaft portion and a rim portion respectively provided on an inner diameter side and an outer diameter side of the plurality of ribs;
Magnet pieces respectively disposed between the ribs adjacent in the circumferential direction;
A plurality of non-magnetic members disposed on at least one side of the rib in the rotational axis direction;
Magnetic members respectively disposed between adjacent non-magnetic members;
First and second outer peripheral rings press-fitted into the outer peripheral part of the rim part,
An axial gap type motor comprising:
前記複数のリブと前記リム部の内周面との連結部を径方向に投影した前記リム部の外周部と、前記第1及び第2の外周リングの内周面との間に隙間を有することを特徴とする請求項1又は2に記載のアキシャルギャップ型モータ。   There is a gap between the outer peripheral portion of the rim portion projected in the radial direction from the connecting portion of the plurality of ribs and the inner peripheral surface of the rim portion, and the inner peripheral surfaces of the first and second outer peripheral rings. The axial gap type motor according to claim 1, wherein the axial gap type motor is provided. 前記隙間は、前記第1及び第2の外周リングの端部に設けた切り欠きにより形成されることを特徴とする請求項3に記載のアキシャルギャップ型モータ。   4. The axial gap motor according to claim 3, wherein the gap is formed by a notch provided at an end portion of the first and second outer peripheral rings. 前記第1及び第2の外周リングは、前記回転軸方向において反対側から前記リム部の外周部に圧入されることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のアキシャルギャップ型モータ。   5. The axial gap type motor according to claim 1, wherein the first and second outer peripheral rings are press-fitted into the outer peripheral portion of the rim portion from opposite sides in the rotation axis direction. 前記第1及び第2の外周リングは、非磁性部材からなることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のアキシャルギャップ型モータ。   6. The axial gap type motor according to claim 1, wherein the first and second outer peripheral rings are made of a nonmagnetic member.
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