JP2010057281A - アキシャルギャップ型モータ - Google Patents

Abstract

【課題】速回転時にロータフレームが変形した場合であっても、ロータフレームに収容する構成要素をステータの磁気吸引力に対抗保持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。
【解決手段】アキシャルギャップ型モータ１０において、磁性部材４１の内周面４１ｂ及び外周面外周面４１ｃは、磁性部材４１の径方向寸法が回転軸Ｏ方向においてロータフレーム３３の外側から中間に近づくに従って大きくなるようにテーパ形状に形成され、リム部３７の内周面３７ａは、リム部３７の径方向寸法が回転軸Ｏ方向においてロータフレーム３３の外側から中間に近づくに従って小さくなるようにテーパ形状に形成され、リング部材５０の外周面５０ａは、リング部材５０の径方向寸法が回転軸Ｏ方向においてロータフレーム３３の外側から中間に近づくに従って小さくなるようにテーパ形状に形成される。
【選択図】図２

Description

本発明は、アキシャルギャップ型モータに関する。

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、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）。

図１２に示すように、例えば上記特許文献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、回転軸方向の少なくとも一方側から挟み込むようにして対向配置されるステータ１０２と、を備え、ロータ１０１は、磁石片１０３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。

特開２００８−１４８３８４号公報

このアキシャルギャップ型モータ１００では、通常、図１３（ａ）に示すように磁石片１０３及び磁性部材１０５はロータフレーム１０６のシャフト部１０８とリム部１０９の間に嵌合されているが、ロータ１０１の高速回転時には、遠心力によりリム部１０９が変形し、剛性の比較的小さい軸方向両端においては径方向に広がり、図１３（ｂ）に示すようにロータフレーム１０６のシャフト部１０８と、磁石片１０３及び磁性部材１０５との間に径方向隙間ｔが生じるおそれがあった。

また、ロータフレーム１０６内に磁石片１０３及び磁性部材１０５を接着により固定した場合、ロータ１０１の温度上昇や経年劣化などによって接着力が低下すると、ロータ１０１とステータ１０２との間に生じる磁気吸引力に対抗できなくなり、磁石片１０３や磁性部材１０５が軸方向に位置ずれするおそれがあった。

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、高速回転時にロータフレームが変形した場合であっても、ロータフレームに収容する構成要素をステータの磁気吸引力に対抗保持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。

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、１１Ａ）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、１０Ａ）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配置され、前記回転軸方向に貫通する複数の貫通部（後述の実施形態における貫通部４１ａ）を有する磁性部材（後述の実施形態における磁性部材４１）からなる磁性材極部（後述の実施形態における磁性材極部３１）と、
前記シャフト部の外周面と前記磁性部材の内周面との径方向隙間に設けられたリング部材（後述の実施形態における圧入リング５０）と、を備え、
前記磁性部材の内周面（後述の実施形態における内周面４１ｂ）及び外周面（後述の実施形態における外周面４１ｃ）は、前記磁性部材の径方向寸法が前記回転軸方向において前記ロータフレームの外側から中間に近づくに従って大きくなるようにテーパ形状に形成され、
前記リム部の内周面（後述の実施形態における内周面３７ａ）は、前記リム部の径方向寸法が前記回転軸方向において前記ロータフレームの外側から中間に近づくに従って小さくなるようにテーパ形状に形成され、
前記リング部材の外周面（後述の実施形態における外周面５０ａ）は、前記リング部材の径方向寸法が前記回転軸方向において前記ロータフレームの外側から中間に近づくに従って小さくなるようにテーパ形状に形成される、ことを特徴とするアキシャルギャップ型モータ。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明の構成に加えて、
前記磁性材極部は、周方向に隣接する全ての前記リブ間に配置されることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明の構成に加えて、
回転軸方向に磁化され、周方向に隣接する前記リブ間に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４２）と、前記主磁石片の前記回転軸方向の少なくとも一方側に配置された磁性部材（後述の実施形態における磁性部材４４）と、からなる磁石極部（後述の実施形態における主磁石部３８）を備え、
前記磁石極部と前記磁性材極部が周方向に隣接する前記リブ間に交互に配置され、
前記磁石極部を構成する磁性部材の内周面（後述の実施形態における内周面４４ｂ）及び外周面（後述の実施形態における外周面４４ｃ）は、前記磁性部材の径方向寸法が前記回転軸方向において前記ロータフレームの外側から中間に近づくに従って大きくなるようにテーパ形状に形成される、ことを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明の構成に加えて、
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を備え、
前記非磁性部材の内周面及び外周面は、前記非磁性部材の径方向寸法が前記回転軸方向において前記ロータフレームの外側から中間に近づくに従って大きくなるようにテーパ形状に形成される、ことを特徴とする。

請求項５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）を備え、
前記副磁石片の内周面（後述の実施形態における内周面４３ａ）及び外周面（後述の実施形態における外周面４３ｂ）は、前記副磁石片の径方向寸法が前記回転軸方向において前記ロータフレームの外側から中間に近づくに従って大きくなるようにテーパ形状に形成される、ことを特徴とする。

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、
前記シャフト部の外周面（後述の実施形態における外周面３６ａ）には、隣接する前記リブ間に径方向外側に突出した段部（後述の実施形態における段部３６ｂ）が形成され、
前記リング部材は、前記段部と当接することを特徴とする。

請求項１の発明によれば、リム部の内周面及びリング部材の外周面のテーパ形状と、磁性材極部を構成する磁性部材の外周面及び内周面のテーパ形状が係合することにより、高速回転時にロータフレームが変形した場合であっても、ロータフレームに収容する磁性部材を磁気吸引力に対抗して保持することができる。

請求項２の発明によれば、周方向に隣接する全ての前記リブ間に磁性材極部を配置し、磁性部材に回転軸方向に貫通する複数の貫通部を設けることで、永久磁石を用いなくても、モータとしての機能を得ることができ、安価にモータを製造することができる。

請求項３の発明によれば、回転軸方向に磁化され、周方向に隣接するリブ間にそれぞれ配置された主磁石片と、主磁石片の回転軸方向の少なくとも一方側に配置された磁性部材と、からなる磁石極部を備え、磁石極部と磁性材極部が周方向に隣接するリブ間に交互に配置することで、磁石極部を備えない構成のモータに比べて大きなトルクを得ることができ、磁性材極部を備えていないモータ、すなわち周方向に隣接する全てのリブ間に磁石極部を備えるモータに比べて永久磁石の量を半減することができる。また、リム部の内周面及びリング部材の外周面のテーパ形状と、磁石極部を構成する磁性部材の外周面及び内周面のテーパ形状が係合することにより、高速回転時にロータフレームが変形した場合であっても、ロータフレームに収容する磁性部材を磁気吸引力に対抗して保持することができる。

請求項４及び５の発明によれば、リム部の内周面及びリング部材の外周面のテーパ形状と、副磁石片又は非磁性部材の外周面及び内周面のテーパ形状が係合することにより、高速回転時にロータフレームが変形した場合であっても、ロータフレームに収容する磁性部材を磁気吸引力に対抗して保持することができる。

請求項６の発明によれば、シャフト部の外周面には、隣接するリブ間に径方向外側に突出した段部が形成されているので、リング部材を段部に当接させて、リング部材の軸方向の位置決めをすることができる。

以下、本発明に係るアキシャルギャップ型モータの各実施形態について、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。

＜第１実施形態＞
本発明の第１実施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。

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。

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。

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。

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。

ロータ１１は、例えば図２に示すように、複数の磁性材極部３１，…，３１と、圧入リング（リング部材）５０，５０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、これら複数の磁性材極部３１，…，３１と、圧入リング（リング部材）５０，５０がロータフレーム３３内に収容されている。

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。 また、シャフト部３６の外周面３６ａには、隣接するリブ３５、３５間に径方向外側に突出した段部３６ｂが形成されている。

磁性材極部３１は、略扇形板状の磁性部材４１から構成され、磁性部材４１は回転軸Ｏ方向に貫通する複数の貫通孔４１ａ（貫通部）を有する。この貫通孔４１ａは、例えば回転軸Ｏ方向に対する断面形状が径方向を長手方向とする長穴状とされ、周方向に所定間隔をおいて配置されている。

磁性部材４１は、略扇形板状体であり、複数の電磁鋼板を積層した構成、あるいは、鉄粉などの粉体を成形・焼結して製作される。

そして、ロータフレーム３３内に収容された複数の磁性材極部３１，…，３１は、径方向においてシャフト部３６とリム部３７とにより挟み込まれると共に、周方向に隣接する径方向リブ３５間に配置されている。

磁性部材４１の回転軸Ｏ方向での厚さは、ロータフレーム３３の回転軸Ｏ方向での厚さと同等とされて、径方向リブ３５の回転軸Ｏ方向両側であって、周方向に隣接する磁性部材４１、４１に挟まれた空間には空隙が設けられている。

圧入リング５０は、例えば、ステンレス鋼板などの非磁性材から形成され、シャフト部３６の外周面３６ａと磁性部材４１の内周面４１ｂとの隙間に圧入され、先端が段部３６ｂ及び径方向リブ３５に当接するとともに、磁性部材４１をリム部３７に向けて付勢している。

ここで、ロータフレーム３３のリム部３７の内周面３７ａは、図２に示すように、回転軸Ｏ方向において両外側から中間に近づくに従って小さくなるようにテーパ形状に形成されている。より具体的に、図３のＩＶＡ−ＩＶＡ線断面では、図４(ａ)に示すように、リム部３７の径方向寸法が回転軸Ｏ方向において両外側から中間に近づくに従って小さくなるようにテーパ形状に形成され、図３のＩＶＢ−ＩＶＢ線断面では、図４（ｂ）に示すように、リム部３７の径方向寸法が回転軸Ｏ方向において径方向リブ３５に近づくに従って小さくなるようにテーパ形状に形成されている。

また、磁性部材４１の内周面４１ｂ及び外周面４１ｃは、図４(ａ)に示すように、その径方向寸法が回転軸Ｏ方向において両外側から中間に近づくに従って大きくなるようにテーパ形状に形成され、磁性部材４１の外周面４１ｃがリム部３７のテーパ形状の内周面３７ａと係合する。

シャフト部３６の外周面３６ａと磁性部材４１の内周面４１ｂとの隙間に圧入される圧入リング５０の外周面５０ａは、圧入リング５０の径方向寸法が回転軸Ｏ方向において外側から中間に近づくに従って小さくなるようにテーパ形状に形成され、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、磁性部材４１の内周面４１ｂと係合する。

アキシャルギャップ型モータ１０は、軸方向と平行な方向に貫通する複数のスリット４１ａを磁性材極部３１を構成する磁性部材４１に設けることにより、磁性材極部３１に磁気突極性を付与し、一対のステータ１２、１２間において磁性材極部５０を貫通する磁路を形成する。これにより、各ステータ１２の固定子巻線による電流磁束に所望の磁気方向性を付与することができ、出力可能なトルクを増大させることができると共に、１対のステータ１２，１２間での磁気抵抗の急激な変化を抑制するようにして、１対のステータ１２，１２の固定子巻線による電流磁束の波形整形を行うことができ、トルクリップルおよび電流磁束波形の高調波の発生を抑制し、鉄損失を低減することができる。

また、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、永久磁石を用いずにロータ１１を構成することができるため、永久磁石を備える従来のモータに比べて安価に製造することができる。

さらに、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、圧入リング５０をシャフト部３６の外周面３６ａと、磁性部材４１の内周面４１ｂとの隙間に圧入することで、圧入リング５０が磁性部材４１をリム部３７の内周面３７ａに向けて付勢する。従って、高速回転時にロータフレーム３３が変形した場合であっても、径方向隙間が生じにくい。また、例え、径方向隙間が生じた場合であっても、リム部３７の内周面３７ａ及び圧入リング５０の外周面５０ａのテーパ形状と、磁性材極部３１を構成する磁性部材４１の外周面４１ｃ及び内周面４１ｂのテーパ形状が係合することにより、ロータフレーム３３に収容する磁性部材４１をステータ１２の磁気吸引力に対抗して保持することができる。

また、リム部３７の径方向寸法が回転軸方向Ｏにおいて外側から中間に近づくに従って小さくなるようにテーパ形状に形成されているので、剛性の高い径方向リブ３５との当接部においては薄肉化され、遠心力による影響を受けやすい軸方向両端部の剛性を確保することができる。これにより、ロータフレーム３３の軽量化を図りつつ高速回転時におけるロータフレーム３３の変形を抑制できる。

また、シャフト部３６の外周面３６ａには、隣接する径方向リブ３５間に径方向外側に突出した段部３６ｂが形成されているので、圧入時に、圧入リング５０を段部３６ｂに当接させることができる。これにより、圧入リング５０の軸方向の位置決めをすることができる。

また、圧入リング５０の径方向寸法が回転軸Ｏ方向において外側から中間に近づくに従って小さくなるようにテーパ形状に形成されているので、圧入リング５０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。また、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。さらに、圧入する際のガイドとして利用することができる。

なお、本実施形態においては、周方向リブ３５の回転軸Ｏ方向両側であって、隣接する磁性材極部３１、３１に挟まれた空間には空隙が設けられているが、非磁性部材を設け、短絡を防止することができる。

また、このとき、非磁性部材の内周面及び外周面は、非磁性部材の径方向寸法が回転軸Ｏ方向においてロータフレーム３３の外側から中間に近づくに従って大きくなるようにテーパ形状に形成することにより、リム部３７の内周面３７ａ及び圧入リング５０の外周面５０ａのテーパ形状と、非磁性部材の外周面及び内周面のテーパ形状が係合することにより、ロータフレーム３３に収容する非磁性部材をステータ１２の磁気吸引力に対抗して保持することができる。

＜第二実施形態＞
以下、本発明の第二実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。なお、図中、第１実施形態と同一の構成部分には同一符号を付して説明を省略する。

本実施の形態によるアキシャルギャップ型モータ１０Ａにおいては、ロータフレーム３３内の構成が第１実施形態におけるアキシャルギャップ型モータ１０とは異なるので、この点について説明する。

ロータ１１Ａは、例えば図５に示すように、複数の磁性材極部３１，…，３１（磁性材極部）と、複数の主磁石部３８，…，３８（磁石極部）と、複数の副磁石部３９，…，３９と、圧入リング（リング部材）５０，５０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、磁性材極部３１と主磁石部３８とは、副磁石部３９を挟んで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。なお、磁性材極部３１、圧入リング５０の構成は第１実施形態と同一の構成であるため説明を省略する。

主磁石部３８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４２と、この主永久磁石片４２を厚さ方向両側から挟み込む１対の略扇形板状の磁性部材４４，４４とを備えて構成され、主磁石部３８，３８の各主永久磁石片４２，４２は、図７に示すように磁化方向が互いに同方向となるように設定されている。

磁性部材４４は回転軸Ｏ方向に貫通する複数の貫通孔４４ａを有する。この貫通孔４４ａは、例えば回転軸Ｏ方向に対する断面形状が径方向を長手方向とする長穴状とされ、周方向に所定間隔をおいて配置されている。

そして、ロータフレーム３３内に収容された複数の磁性材極部３１，…，３１と複数の主磁石部３８，…，３８は、径方向においてシャフト部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を介して周方向で交互に配置されている。

また、各主磁石部３８の主永久磁石片４２は２つの径方向リブ３５によって周方向両側から挟み込まれ、主永久磁石片４２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。また、主永久磁石片４２は、２つの径方向リブ３５間にリム部３６の外周面３６ａから径方向外側に突出し、径方向リブ３５と同等の軸方向厚さを有する段部３６ｂとリム部３７の内周面に挟み込まれて保持されている。

副磁石部３９は、ロータフレーム３３内において回転軸Ｏ方向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７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。

副永久磁石片４３の回転軸Ｏ方向での厚さは、磁性部材４４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。

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３９，３９の副永久磁石片４３，４３同士は、磁性材極部３１の磁性部材４１又は主磁石部３８の磁性部材４４を周方向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、磁性材極部３１、主磁石部３８および副磁石部３９）とを分離して示す図５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４２，４２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。

また、磁性部材４４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４２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４２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。

つまり、図７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４２に対して、回転軸Ｏ方向の一方側において磁性部材４４を周方向の少なくとも一方側から挟み込む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４４を周方向の少なくとも一方側から挟み込む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４２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。

磁性部材４４は、略扇形板状体であり、複数の電磁鋼板を積層した構成、あるいは、鉄粉などの粉体を成形・焼結して製作される。

ここで、ロータフレーム３３のリム部３７の内周面３７ａは、図５及び図６に示すように、回転軸Ｏ方向において両外側から中間に近づくに従って小さくなるようにテーパ形状に形成されている。すなわち、図８のＩＸＡ−ＩＸＡ線断面では、図９（ａ）に示すように、リム部３７の径方向寸法が回転軸Ｏ方向において両外側から中間に近づくに従って小さくなるようにテーパ形状に形成され、図８のＩＸＢ−ＩＸＢ線断面では、図９（ｂ）に示すように、主永久磁石片４２に近づくに従って小さくなるようにテーパ形状に形成され、図８のＩＸＣ−ＩＸＣ線断面では、図９（ｃ）に示すように、径方向リブ３５に近づくに従って小さくなるようにテーパ形状に形成されている。

また、磁性材極部３１を構成する磁性部材４１の内周面４１ｂ及び外周面４１ｃは、図９(ａ)に示すように、その径方向寸法が回転軸Ｏ方向において両外側から中間に近づくに従って大きくなるようにテーパ形状に形成され、磁性部材４１の外周面４１ｃがリム部３７のテーパ形状の内周面３７ａと係合する。

また、磁石部３８を構成する磁性部材４４の内周面４４ｂ及び外周面４４ｃは、図９(ｂ)に示すように、その径方向寸法が回転軸Ｏ方向において主永久磁石片４２に近づくに従って大きくなるようにテーパ形状に形成され、磁性部材４４の外周面４４ｃがリム部３７のテーパ形状の内周面３７ａと係合する。

また、副永久磁石片４３の内周面４３ａ及び外周面４３ｂは、図９（ｃ）に示すように、その径方向寸法が回転軸Ｏ方向において径方向リブ３５に近づくに従って大きくなるようにテーパ形状に形成され、副永久磁石片４３の外周面４３ｂがリム部３７のテーパ形状の内周面３７ａと係合する。

シャフト部３６の外周面３６ａと磁性部材４１、４４及び副磁石片４３の内周面４１ｂ、４４ｂ、４３ａとの隙間に圧入される圧入リング５０の外周面５０ａは、圧入リング５０の径方向寸法が回転軸Ｏ方向において外側から中間に近づくに従って小さくなるようにテーパ形状に形成され、図９（ａ）〜（ｃ）に示すように、磁性部材４１、４４及び副磁石片４３の内周面４１ｂ、４４ｂ、４３ａと係合する。

アキシャルギャップ型モータ１０Ａは、軸方向と平行な方向に貫通する複数のスリット４１ａを磁性材極部３１を構成する磁性部材４１とハルバッハ配置された主磁石片４２、副磁石片４３を設けることにより、一対のステータ１２、１２間において磁路を形成する。これにより、各ステータ１２の固定子巻線による電流磁束に所望の磁気方向性を付与することができ、出力可能なトルクを増大させることができると共に、１対のステータ１２，１２間での磁気抵抗の急激な変化を抑制するようにして、１対のステータ１２，１２の固定子巻線による電流磁束の波形整形を行うことができ、トルクリップルおよび電流磁束波形の高調波の発生を抑制し、鉄損失を低減することができる。

また、このように構成されたアキシャルギャップ型モータ１０Ａによれば、永久磁石を隣接する全ての径方向リブ間に備える従来のモータに比べて、永久磁石片の量を半減することができ安価に製造することができる。また、第１実施形態のアキシャルギャップ型モータ１０に比べて大きなトルクを発生することができる。

さらに、このように構成されたアキシャルギャップ型モータ１０Ａによれば、圧入リング５０をシャフト部３６の外周面３６ａと、磁性部材４１、４４及び副磁石片４３の内周面４１ｂ、４４ｂ、４３ａと、の隙間に圧入することで、圧入リング５０が磁性部材４１、磁性部材４４及び副磁石片４３をリム部３７の内周面３７ａに向けて付勢する。従って、高速回転時にロータフレーム３３が変形した場合であっても、径方向隙間が生じにくい。また、例え、径方向隙間が生じた場合であっても、リム部３７の内周面３７ａ及び圧入リング５０の外周面５０ａのテーパ形状と、磁性部材４１、磁性部材４４及び副永久磁石片４３の外周面４１ｃ、４４ｃ、４３ｂ及び内周面４１ｂ、４４ｂ、４３ａのテーパ形状が係合することにより、ロータフレーム３３に収容する磁性部材４１、磁性部材４４及び副永久磁石片４３をステータの磁気吸引力に対抗して保持することができる。
その他、第１実施形態と同様の作用、効果を得ることができる。

なお、磁性部材４１、４４に形成される貫通孔４１ａ、４４ａの形状、数は上記実施形態に限定されるものではなく、図１０に示すように、磁性部材４４の周方向端部近傍にのみ貫通孔４４ａを形成してもよい。

また、図１１に示すように、回転軸Ｏ方向に対する断面形状が径方向を長手方向とする長穴状と貫通孔４１ａ、４４ａの代わりに、回転軸Ｏ方向と平行な方向に貫通する内周側スリット４１ａ１、４４ａ１または外周側スリット４１ａ２、４４ａ２を備えてもよい。

ここで、各内周側スリット４１ａ１は、例えば磁性部材４１の内周面上に設けられた凹溝（例えば、磁性部材４１の内周面から径方向外方に向かい削り込むようにして形成された凹溝等）によって形成され、各凹溝の深さ方向は磁性部材４１の径方向外方とされ、各凹溝は回転軸Ｏ方向と平行な方向に伸びている。
また、各外周側スリット４１ａ２は、例えば磁性部材４１の外周面上に設けられた凹溝（例えば、磁性部材４１の外周面から径方向内方に向かい削り込むようにして形成された凹溝等）によって形成され、各凹溝の深さ方向は磁性部材４１の径方向内方とされ、各凹溝は回転軸Ｏ方向と平行な方向に伸びている。
また、各内周側スリット４４ａ１は、例えば磁性部材４４の内周面上に設けられた凹溝（例えば、磁性部材４４の内周面から径方向外方に向かい削り込むようにして形成された凹溝等）によって形成され、各凹溝の深さ方向は磁性部材４４の径方向外方とされ、各凹溝は回転軸Ｏ方向と平行な方向に伸びている。
また、各外周側スリット４４ａ２は、例えば磁性部材４４の外周面上に設けられた凹溝（例えば、磁性部材４４の外周面から径方向内方に向かい削り込むようにして形成された凹溝等）によって形成され、各凹溝の深さ方向は磁性部材４４の径方向内方とされ、各凹溝は回転軸Ｏ方向と平行な方向に伸びている。

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。

例えば、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、ステータ１２と対向しない他方側においてはバックヨークを配置してもよい。

本発明に係るアキシャルギャップ型モータの全体斜視図である。 本発明の第１実施形態に係るアキシャルギャップ型モータを構成するロータの分解斜視図である。 図２のロータの正面図である。 図２の断面図であり、（ａ）は図３のＩＶＡ−ＩＶＡ線断面図、（ｂ）は図３のＩＶＢ−ＩＶＢ線断面図である。 本発明の第２実施形態に係るアキシャルギャップ型モータの分解斜視図である。 本発明の第２実施形態に係るアキシャルギャップ型モータを構成するロータの分解斜視図である。 図６のロータの部分分解斜視図である。 図６のロータの正面図である。 図６のロータの断面図であり、（ａ）は図８のＩＸＡ−ＩＸＡ線断面図、（ｂ）は図８のＩＸＢ−ＩＸＢ線断面図、（ｃ）は図８のＩＸＣ−ＩＸＣ線断面図である。 変形例に係るロータの斜視図である。 他の変形例に係るロータの斜視図である。 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。 図１２に示すロータの遠心力による変移を説明する軸方向断面図であり、(ａ)はロータフレームが変形していない状態の軸方向断面図、（ｂ）はロータフレームが径方向外側に変形した状態の径方向断面図である。

符号の説明

１０、１０Ａ アキシャルギャップ型モータ
１１、１１Ａ ロータ
１２ ステータ
３１ 磁性材極部
３８ 主磁石部（磁石極部）
３９ 副磁石部
３３ ロータフレーム
３５ 径方向リブ
３６ シャフト部
３６ａ シャフト部の外周面
３６ｂ 段部
３７ リム部
３７ａ リム部の内周面
４１ 磁性部材
４１ａ 貫通孔（貫通部）
４１ｂ 磁性部材の内周面
４１ｃ 磁性部材の外周面
４２ 主永久磁石片
４３ 副永久磁石片
４３ａ 副永久磁石片の内周面
４３ｂ 副永久磁石片の外周面
４４ 磁性部材
４４ａ 貫通孔
４４ｂ 磁性部材の内周面
４４ｃ 磁性部材の外周面
５０ 圧入リング（リング部材）
５０ａ 圧入リングの外周面
Ｏ 回転軸

Claims (6)

1. 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配置され、前記回転軸方向に貫通する複数の貫通部を有する磁性部材からなる磁性材極部と、
   前記シャフト部の外周面と前記磁性部材の内周面との径方向隙間に設けられたリング部材と、を備え、
   前記磁性部材の内周面及び外周面は、前記磁性部材の径方向寸法が前記回転軸方向において前記ロータフレームの外側から中間に近づくに従って大きくなるようにテーパ形状に形成され、
   前記リム部の内周面は、前記リム部の径方向寸法が前記回転軸方向において前記ロータフレームの外側から中間に近づくに従って小さくなるようにテーパ形状に形成され、
   前記リング部材の外周面は、前記リング部材の径方向寸法が前記回転軸方向において前記ロータフレームの外側から中間に近づくに従って小さくなるようにテーパ形状に形成される、
   ことを特徴とするアキシャルギャップ型モータ。
2. 前記磁性材極部は、周方向に隣接する全ての前記リブ間に配置される、
   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。
3. 回転軸方向に磁化され、周方向に隣接する前記リブ間に配置された主磁石片と、前記主磁石片の前記回転軸方向の少なくとも一方側に配置された磁性部材と、からなる磁石極部を備え、
   前記磁石極部と前記磁性材極部が周方向に隣接する前記リブ間に交互に配置され、
   前記磁石極部を構成する磁性部材の内周面及び外周面は、前記磁性部材の径方向寸法が前記回転軸方向において前記ロータフレームの外側から中間に近づくに従って大きくなるようにテーパ形状に形成される、
   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。
4. 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を備え、
   前記非磁性部材の内周面及び外周面は、前記非磁性部材の径方向寸法が前記回転軸方向において前記ロータフレームの外側から中間に近づくに従って大きくなるようにテーパ形状に形成される、
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のアキシャルギャップ型モータ。
5. 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を備え、
   前記副磁石片の内周面及び外周面は、前記副磁石片の径方向寸法が前記回転軸方向において前記ロータフレームの外側から中間に近づくに従って大きくなるようにテーパ形状に形成される、
   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。
6. 前記シャフト部の外周面には、隣接する前記リブ間に径方向外側に突出した段部が形成され、
   前記リング部材は、前記段部と当接する、
   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。

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