JP2010088182A - Axial gap type motor - Google Patents
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Abstract
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10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. 10, the
このアキシャルギャップ型モータ100では、ロータフレーム106を切削加工により製造する必要があるが、ロータフレーム106は一部材(円柱又は円筒形状からなる無垢材)からの削り出しのため幅(軸方向長さ)が長く、ロータフレーム106の製造に長時間を要した。
In this axial
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、ロータフレームを容易に製造可能な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 provide an axial gap type motor capable of easily manufacturing a rotor frame.
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複数の主磁石片(後述の実施形態における主永久磁石片41)と、
回転軸方向および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、
周方向に隣接する前記副磁石片間にそれぞれ配置される複数の磁性部材(後述の実施形態における磁性部材42)と、を備え、
前記ロータフレームは、
第1、第2及び第3ロータフレーム(後述の実施形態における第1、第2及び第3ロータフレーム33A、33B、33C)からなり、
前記第2ロータフレームは、前記リブ間にそれぞれ配置された前記主磁石片を保持し、
前記第1及び第3ロータフレームは、前記磁性部材と前記副磁石片の少なくとも一方を保持し、前記第2ロータフレームを回転軸方向両側から挟み込むように配置される、
ことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention described in claim 1
A rotor (
An axial gap type motor (axial
The rotor is
A plurality of ribs (
A plurality of main magnet pieces (main
A plurality of sub-magnet pieces (
A plurality of magnetic members (
The rotor frame is
It consists of first, second and third rotor frames (first, second and
The second rotor frame holds the main magnet pieces respectively disposed between the ribs;
The first and third rotor frames are arranged so as to hold at least one of the magnetic member and the sub magnet piece and sandwich the second rotor frame from both sides in the rotation axis direction.
It is characterized by that.
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、
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複数の磁石片(後述の実施形態における主永久磁石片41)と、
回転軸方向および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非磁性部材と、
周方向に隣接する前記非磁性部材間にそれぞれ配置される複数の磁性部材(後述の実施形態における磁性部材42)と、を備え、
前記ロータフレームは、
第1、第2及び第3ロータフレーム(後述の実施形態における第1、第2及び第3ロータフレーム33A、33B、33C)からなり、
前記第2ロータフレームは、前記リブ間にそれぞれ配置された前記磁石片を保持し、
前記第1及び第3ロータフレームは、前記磁性部材と前記非磁性部材の少なくとも一方を保持し、前記第2ロータフレームを回転軸方向両側から挟み込むように配置される、
ことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention described in claim 2
A rotor (
An axial gap type motor (axial
The rotor is
A plurality of ribs (
A plurality of magnet pieces (main
A plurality of non-magnetic members 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 plurality of magnetic members (
The rotor frame is
It consists of first, second and third rotor frames (first, second and
The second rotor frame holds the magnet pieces respectively disposed between the ribs;
The first and third rotor frames are arranged so as to hold at least one of the magnetic member and the nonmagnetic member and sandwich the second rotor frame from both sides in the rotation axis direction.
It is characterized by that.
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、
前記第1と第3ロータフレームの少なくとも一方は、周方向に所定の間隔でそれぞれ配置されて径方向に延びる複数の外側リブ(後述の実施形態における外側リブ39a、39c)を備え、
前記外側リブは、前記磁性部材を押さえる第1押さえ部(後述の実施形態における傾斜部62)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
At least one of the first and third rotor frames includes a plurality of outer ribs (
The outer rib has a first pressing portion (an
It is characterized by that.
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、
前記外側リブは、前記副磁石片又は前記非磁性部材を押さえる第2押さえ部(後述の実施形態におけるリブ本体61)を有する、
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 outer rib has a second pressing portion (rib
It is characterized by that.
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、
前記リム部の外周に外周リング(後述の実施形態における外周リング50)を備える、
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
Provided with an outer ring (
It is characterized by that.
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2ロータフレームは、板材を打ち抜き加工により製造した、
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 second rotor frame is manufactured by punching a plate material.
It is characterized by that.
請求項7に記載の発明は、請求項1〜6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3ロータフレームは、板材を打ち抜き加工、かつ、折り曲げ加工により製造した、
ことを特徴とする。
In addition to the structure of the invention in any one of Claims 1-6, the invention of Claim 7 is
The first and third rotor frames were manufactured by punching and bending a plate material,
It is characterized by that.
請求項8に記載の発明は、請求項2に記載の発明の構成に加えて、
前記第1と第3ロータフレームの少なくとも一方は、周方向に所定の間隔でそれぞれ配置されて径方向に延びる複数の外側リブ(後述の実施形態における外側リブ39a、39c)を備え、
前記外側リブは、前記磁性部材を押さえる第1押さえ部(後述の実施形態における傾斜部62)と前記非磁性部材を押さえる第2押さえ部(後述の実施形態におけるリブ本体61)を有し、
前記外側リブの前記第2押さえ部の回転軸方向内側に予め前記非磁性部材を取り付ける、
ことを特徴とする。
In addition to the configuration of the invention described in claim 2, the invention described in claim 8 includes:
At least one of the first and third rotor frames includes a plurality of outer ribs (
The outer rib has a first pressing portion (an
The nonmagnetic member is attached in advance to the inner side in the rotation axis direction of the second pressing portion of the outer rib,
It is characterized by that.
請求項1及び請求項2の発明によれば、ロータフレームが3分割され、第2ロータフレームを第1及び第3ロータフレームにより両側から挟み込むことで一体に構成される。これにより、それぞれの第1〜第3ロータフレームの幅(軸方向長さ)を短くすることができ、例えば、板材から打ち抜き加工や曲げ加工により製造することもでき、ロータフレームを容易に製造することができる。これにより、ロータフレームの製造効率を向上することができ、さらには製造コストを削減することができる。 According to the first and second aspects of the present invention, the rotor frame is divided into three parts, and the second rotor frame is integrally formed by being sandwiched from both sides by the first and third rotor frames. Thereby, the width | variety (axial direction length) of each 1st-3rd rotor frame can be shortened, for example, it can also manufacture by a punching process or a bending process from a board | plate material, and manufactures a rotor frame easily. be able to. Thereby, the manufacturing efficiency of the rotor frame can be improved and the manufacturing cost can be reduced.
請求項3の発明によれば、第1と第3ロータフレームの少なくとも一方は、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外側リブを備え、外側リブが磁性部材を押さえる第1押さえ部を有するので、磁性部材の軸方向の移動やずれを規制することができる。特に、磁性部材が積層鋼板から構成される場合には、ロータフレームに接着固定された磁性部材がロータの温度上昇や経年劣化などによって接着力が低下し、ロータとステータとの間に生じる磁気吸引力に対抗できなくなることに起因して磁性部材が軸方向に位置ずれするおそれがあるが、第1押さえ部により軸方向の位置ずれを規制することができる。 According to the invention of claim 3, at least one of the first and third rotor frames includes a plurality of outer ribs that are arranged at predetermined intervals in the circumferential direction and extend in the radial direction, and the outer ribs hold the magnetic member. Since it has 1 holding | suppressing part, the movement and shift | offset | difference of the axial direction of a magnetic member can be controlled. In particular, when the magnetic member is composed of laminated steel plates, the magnetic force of the magnetic member bonded and fixed to the rotor frame decreases due to temperature rise or aging of the rotor, resulting in magnetic attraction generated between the rotor and the stator. Although the magnetic member may be displaced in the axial direction due to the fact that it cannot resist the force, the axial displacement can be regulated by the first pressing portion.
請求項4の発明によれば、外側リブは、第1押さえ部により磁性部材を押さえて軸方向の位置ずれを規制するとともに、第2押さえ部により副磁石片又は非磁性部材を押さえることができる。 According to the invention of claim 4, the outer rib can hold the magnetic member by the first pressing portion to restrict axial displacement, and can press the sub-magnet piece or the non-magnetic member by the second pressing portion. .
請求項5の発明によれば、リム部の外周に外周リングを備えるので、ロータの高速回転時に、遠心力によりロータフレームのリム部が外側に拡がることを抑制することができる。 According to the invention of claim 5, since the outer ring is provided on the outer periphery of the rim portion, it is possible to suppress the rim portion of the rotor frame from spreading outward due to centrifugal force during high-speed rotation of the rotor.
請求項6の発明によれば、ロータフレームを構成する第2ロータフレームを板材を打ち抜き加工により製造するため、従来の切削加工に比べて容易にロータフレームを製造することができ、製造効率を向上させることができる。 According to the invention of claim 6, since the second rotor frame constituting the rotor frame is manufactured by punching the plate material, the rotor frame can be manufactured more easily than the conventional cutting process, and the manufacturing efficiency is improved. Can be made.
請求項7の発明によれば、ロータフレームを構成する第1及び第3ロータフレームを板材を打ち抜き加工し、かつ、折り曲げ加工により製造することができ、製造効率を向上させることができる。 According to invention of Claim 7, the 1st and 3rd rotor frame which comprises a rotor frame can be manufactured by stamping a board | plate material, and can also be bent, and can improve manufacturing efficiency.
請求項8の発明によれば、外側リブの第2押さえ部の回転軸方向内側に予め非磁性部材を取り付ける、例えば樹脂性の非磁性部材を溶着することにより、後にそれぞれ非磁性部材を取り付けるよりも組み付け性を向上させることができる。 According to the invention of claim 8, a nonmagnetic member is attached in advance to the inner side in the rotation axis direction of the second pressing portion of the outer rib. For example, by welding a resinous nonmagnetic member, the nonmagnetic member is attached later. Can also improve the assembly.
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
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
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
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
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
ロータ11は、例えば図2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、非磁性材からなる後述する第1〜第3ロータフレーム33A〜33Cによって構成されるロータフレーム33と、外周リング50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. 2, the
そして、ロータフレーム33は、回転軸O方向中央部に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と、径方向リブ35,…,35の回転軸O方向両側に径方向リブ35,…,35を挟むように対向する外側径方向リブ39a,…,39a、39c,…,39cと、径方向リブ35,…,35と外側径方向リブ39a,…,39a、39c,…,39c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、シャフト部36の内周部に形成された外部の駆動軸(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38と、を備えて構成されている。
The
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
磁性部材42の周方向両端部には、テーパ状の面取り部42aが形成されている。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。
Tapered chamfered
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
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
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
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
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
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
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、所謂永久磁石の略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
外周リング50は、主永久磁石片41を挟んで回転軸O方向に配置された磁性部材42の軸方向長さと略同一の軸方向長さを有しており、リム部37の外周に、例えば圧入して固着されている。
The
ここで、本実施形態においては、例えば図5に示すように、ロータフレーム33は回転軸O方向に3分割された、第1、第2及び第3ロータフレーム33A、33B、33Cから構成され、第2ロータフレーム33Bが回転軸O方向両側から第1及び第3ロータフレーム33A、33Cに挟まれるように配置されている。
Here, in the present embodiment, for example, as shown in FIG. 5, the
第2ロータフレーム33B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36bと外周側円環状のリム部37bと、シャフト部36bの内周部に形成された接続部38bとを備えて構成され、シャフト部36b、径方向リブ35、リム部37b及び接続部38bが全て同一の軸方向長さで形成される。
The
接続部38bには、外部駆動軸接続用の6つの貫通孔38b1が形成され、貫通孔36b1の外径側には回転軸O方向両側から第2ロータフレーム33Bを挟む第1及び第3ロータフレーム33A、33Cとの接続用のフレーム接続用貫通孔38b2が形成されている。
The
第2ロータフレーム33Bの隣接する径方向リブ35、35間には、前述した主磁石部31を構成する主永久磁石片41が配置される。
Between the adjacent
第1及び第3ロータフレーム33A、33Cは、それぞれ周方向に所定間隔をおいて配置された複数の外側径方向リブ39a,…,39a、39c,…,39cによって接続された内周側円環状のシャフト部36a、36cと外周側円環状のリム部37a、37cと、シャフト部36a、36cの内周部に形成された接続部38a、38cとを備えて同一形状に構成される。
The first and third rotor frames 33A and 33C are respectively connected to each other by a plurality of outer
そして、第1及び第3ロータフレーム33A、33Cは第2ロータフレーム33Bを挟んで回転軸O方向に対称となるように、第1ロータフレーム33Aの回転軸O方向一方側に外側径方向リブ39a,…,39a、回転軸O方向他方側に接続部38aが配置され、第3ロータフレーム33Cの回転軸O方向一方側に接続部38c、回転軸O方向他方側に外側径方向リブ39c,…,39cが配置される。従って、第1及び第3ロータフレーム33A、33Cは、第2ロータフレーム33Bを挟んだ状態で、第2ロータフレーム33Bを基準として対称をなし、外側径方向リブ39a,…,39a、39c,…,39cが径方向リブ35を中心として空間を挟んで回転軸O方向外側に配置され、接続部38a、38cが回転軸O方向内側に接続部38bを挟んで両側から隙間なく配置される。
The first and third rotor frames 33A, 33C are symmetrical with respect to the rotation axis O direction with the
接続部38a、38cには、外部駆動軸接続用の貫通孔38a1、38c1が形成され、貫通孔38a1、38c1の外径側には回転軸O方向両側から第2ロータフレーム33Bを挟んで接続するフレーム接続用貫通孔38a2、38c2が形成されている。
The connecting
外側径方向リブ39a,…,39a、39c,…,39cは、図6〜8に示すように、周方向に延設され、シャフト部36a、36cとリム部37a、37cの回転軸O方向の外側端部を径方向に連結したリブ本体61(第2押さえ部)と、リブ本体61の周方向両端部に、リブ本体61の中心線P(図7参照)から周方向に離れるに従って回転軸O方向外側に磁性部材42の面取り部42aの傾きと略等しく傾斜する傾斜部62(第1押さえ部)を備えて構成される。このため、図9に示すように、シャフト部36a、36cとリム部37a、37cは、磁性部材42より軸方向長さが短い。
The outer
第1及び第3ロータフレーム33A、33Cの軸方向長さは、図8に示すように径方向リブ35とリブ本体61により形成された空間に副永久磁石片43を収容可能に副永久磁石片43の軸方向長さと略同一であり、また、図7に示すようにリブ本体61から回転軸O方向外側に切り立つ傾斜部62の回転軸O方向端部が磁性部材42の厚さ(軸方向長さ)と略同一となるように設定される。
The axial length of the first and third rotor frames 33A and 33C is such that the secondary
第1及び第3ロータフレーム33A、33Cの周方向に隣り合う外側径方向リブ39a、39a,39c、39c間には前述した主磁石部31を構成する磁性部材42が配置される。このとき、外側径方向リブ39aの傾斜部62が磁性部材42の面取り部42aと係合し、磁性部材42の回転軸O方向及び周方向の位置決めがなされ、隣接する磁性部材42、42間には副磁石部32を構成する副永久磁石片43が配置され、副永久磁石片43は回転軸O方向において径方向リブ35と外側径方向リブ39a,…,39a、39c,…,39cのリブ本体61に挟みこまれる。
Between the outer
次に、本発明のアキシャルギャップ型モータ10のロータ11の製造方法について説明する。
Next, a method for manufacturing the
第2ロータフレーム33Bは、主永久磁石片41と同じ厚さ(軸方向長さ)を有する一枚の円環状の板材の外周側に周方向等間隔に略扇形状の主永久磁石片用開口65(図5参照)と、内周側に外部駆動軸接続用の貫通孔36b1と、第1及び第3ロータフレーム33A、33Cとの接続用のフレーム接続用貫通孔36b2を、例えばプレス成型機を用いて打ち抜き加工により形成する。
The
第1及び第3ロータフレーム33A、33Cは、第2ロータフレーム33Bのリム部37bと同じ厚さ(径方向長さ)を有する円環状の薄板材の外周側に、例えばプレス成型機を用いて、周方向に等間隔に略扇形状の磁性部材用開口66(図5参照)と、内周側に外部駆動軸接続用の貫通孔38a1、38c1と、第2ロータフレーム33Bとの接続用の貫通孔38a2、38c2を打ち抜き、続いて、磁性部材用開口66、66間の外側径方向リブ39a,…,39a、39c,…,39cによって接続される内周側円環状のシャフト部36a、36cと外周側円環状のリム部37a、37cと、シャフト部36a、36cの内周部に接続部38a、38cとを、外側径方向リブ39a,…,39a、39c,…,39cと接続部38a、38cとが幅方向反対側に位置するように、曲げ加工により形成する。
The first and third rotor frames 33A, 33C are formed on the outer peripheral side of an annular thin plate material having the same thickness (diameter length) as the
また、外側径方向リブ39a,…,39a、39c,…,39cのリブ本体61の周方向両端部に、リブ本体61の中心線P(図7参照)から周方向に離れるに従って幅方向外側(接続部38a、38cとは反対側)に傾斜する傾斜部62を上記曲げ加工と同時に折り曲げて形成する。
Further, the outer
そして、第2ロータフレーム33Bの主永久磁石片用開口65に主永久磁石片41を装着し、第1及び第3ロータフレーム33A、33Cの磁性部材用開口66に磁性部材42を外側径方向リブ39a,…,39a、39c,…,39cの傾斜部62が磁性部材42の面取り部42aと係合するように装着し、隣り合う磁性部材42、42間に副永久磁石片43を装着する。
Then, the main
このように構成された第1〜第3ロータフレーム33A〜33Cを、第2ロータフレーム33Bを挟んで、第1及び第3ロータフレーム33A、33Cが外側径方向リブ39a,…,39a、39c,…,39cが回転軸O方向外側に、接続部38a、38cが回転軸O方向内側に位置するように配置し、接続部38a〜38cに形成されたフレーム接続用貫通孔38a2〜38c2に図5に示すように、回転軸O方向両側からボルト68とナット69により締結し、外周リング50をリム部37に外嵌して、ロータ11が製造される。
The first to third rotor frames 33A to 33C configured as described above are sandwiched by the
このように構成された本発明のアキシャルギャップ型モータ10によれば、ロータフレーム33が3分割され、第2ロータフレーム33Bを第1及び第3ロータフレーム33A、33Cにより両側から挟み込むことで一体に構成されるので、それぞれの第1〜第3ロータフレーム33A〜33Cを容易に製造することができる。なお、製造方法は限定されないが、切削加工であれば同時に第1〜第3ロータフレーム33A、33B、33Cを製造することができるので製造効率を向上することができる。また、従来のロータフレームを3分割したことによりそれぞれのロータフレームの軸方向長さが短くなり、これにより第2ロータフレームにおいては板材を抜き打ち加工により、さらに第1及び第3ロータフレームは板材を抜き打ち加工と曲げ加工により容易に製造することができ、ロータフレームの製造効率を向上させることができる。
また、外部駆動軸接続用の貫通孔38a1、38b1、38c1の数を増やしてボルト締結することで外部駆動軸に強固に固定することができる。さらに、第1及び第3ロータフレーム33A、33Cに形成される外部駆動軸接続用の貫通孔38a1、38c1及びフレーム接続用貫通孔38a2、38c2の位置を調整することで、第1及び第3ロータフレーム33A、33Cを同一形状とすることができ、部品点数の増加を最小限に抑えることができる。
According to the axial
Further, the number of through-holes 38a1, 38b1, and 38c1 for connecting the external drive shaft can be increased and the bolt can be fastened to be firmly fixed to the external drive shaft. Further, the first and third rotors are adjusted by adjusting the positions of the through-holes 38a1 and 38c1 for connecting the external drive shaft and the through-holes 38a2 and 38c2 for connecting the external drive shaft formed in the first and third rotor frames 33A and 33C. The
また、本発明のアキシャルギャップ型モータ10によれば、第1及び第3ロータフレーム33A、33Cが、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外側径方向リブ39a,…,39a、39c,…,39cを備えるので、外側径方向リブ39a,…,39a、39c,…,39cのリブ本体61は、副永久磁石片43に対し回転軸O方向外側に配置されるので、副永久磁石片43は径方向リブ35と外側径方向リブ39a、39cに挟み込まれ、副永久磁石片43が回転軸O方向外側へ飛び出すことを防止することができる。
さらに、副永久磁石片43,…,43と外側径方向リブ39a,…,39a、39c,…,39cの位置が対応するため、副永久磁石片43の組み付け時に、外側径方向リブ39a,…,39a、39c,…,39cの位置に副永久磁石片43を予め固定しておくことで、組み付け時の作業性を向上することができる。
Further, according to the axial
Further, the positions of the secondary
さらに、本発明のアキシャルギャップ型モータ10によれば、磁性部材42の周方向端部には、テーパ状の面取り部42aが形成されているので、面取り部42aの傾きを選択することにより極弧角を調整し、これによりステータ12、12間での磁気抵抗の急激な変化を抑制し、トルクリップルの発生を抑制することができる。
Furthermore, according to the axial
さらに、本発明のアキシャルギャップ型モータ10によれば、外側径方向リブ39a,…,39a、39c,…,39cのリブ本体61の周方向両端部に、リブ本体61の中心線Pから離れるに従って回転軸O方向外側に磁性部材42の面取り部42aの傾きと略等しく傾斜する傾斜部62が形成されているので、磁性部材42の面取り部42aが傾斜部62と係合することにより、磁性部材42の回転軸O方向の位置ずれを防止することができる。特に、磁性部材42が電磁鋼板を径方向に積層した積層鋼板から構成される場合、ロータフレーム33に接着固定された磁性部材42がロータ11の温度上昇や経年劣化などによって接着力が低下したとしても、ロータ11とステータ12間に生じる磁気吸引力による積層鋼板同士の接着面における位置ずれや磁性部材42のロータフレーム33に対する位置ずれを規制することができる。
また、外側径方向リブ39a,…,39a、39c,…,39cのリブ本体61の周方向両端部に傾斜部62を設け、シャフト部36とリム部37の回転軸O方向長さを回転軸O方向に主永久磁石片41を挟んで対向する磁性部材42、42の回転軸方向長さより短くすることにより、高速回転するロータフレーム33の重量を軽減することができる。
Further, according to the axial
In addition,
さらに、本発明のアキシャルギャップ型モータ10によれば、ロータフレーム33の径方向外周側に外周リング50を備えるので、ロータフレーム33の製造効率を落とさずにロータフレーム33の剛性を高めることができる。これにより、ロータ11の高速回転時に、遠心力によりロータフレーム33のリム部37が外側拡がることを抑制することができる。外周リング50は非磁性材料からなるため、外周リング50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。
Furthermore, according to the axial
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.
また、上記実施形態では、回転軸O方向の一方側にのみステータを備えてもよい。この場合、回転軸O方向の一方側にのみ副永久磁石片を設け、他方側にはバックヨークとして磁性部材のみを設けてもよい。この場合、一方側に位置する、例えば第1ロータフレームに磁性部材と副永久磁石片を保持させ、他方側に位置する、例えば第3ロータフレームにはバックヨークとして磁性部材を保持させることができる。 Moreover, in the said embodiment, you may provide a stator only in the one side of the rotating shaft O direction. In this case, the secondary permanent magnet piece may be provided only on one side in the direction of the rotation axis O, and only the magnetic member may be provided on the other side as a back yoke. In this case, the magnetic member and the sub permanent magnet piece can be held on one side, for example, the first rotor frame, and the magnetic member can be held on the other side, for example, the third rotor frame as a back yoke. .
また、本発明のアキシャルギャップ型モータは、略ハルバッハ型に限らず、副磁石部32に副永久磁石片43の代わりに非磁性部材を配設してもよく、空間としてもよい。非磁性部材や空間とすることで、ロータ11内における主永久磁石片41、41間の磁束の短絡を抑制することができる。なお、副磁石部32を空間とする場合、必ずしもリブ本体61を設ける必要はない。
また、外側径方向リブ39a,…,39a、39c,…,39cのリブ本体61の回転軸O方向内側に予め樹脂製の非磁性部材を溶着により設けてもよい。本実施形態において第1及び第3ロータフレーム33A、33Cには、それぞれ12個の副永久磁石片43,…,43が取り付けられているが、副永久磁石片43は主永久磁石片41に比べて小さいため、樹脂性の非磁性部材を射出成形等で予め取り付けることで、細かな位置決め作業を必要とせず組み付け性を向上することができる。なお、非磁性部材は樹脂による溶着に限らず、接着等により取り付けてもよい。従って、副永久磁石片43や非磁性部材を予め接着することも可能である。
The axial gap type motor of the present invention is not limited to the substantially Halbach type, and a nonmagnetic member may be provided in the submagnet portion 32 instead of the
Further, non-magnetic members made of resin may be provided in advance on the inner side in the direction of the rotation axis O of the rib
10 アキシャルギャップ型モータ
11 ロータ
12 ステータ
31 主磁石部
32 副磁石部
33 ロータフレーム
33A 第1のロータフレーム
33B 第2のロータフレーム
33C 第3のロータフレーム
35 径方向リブ(リブ)
36 シャフト部
37 リム部
39a、39c 外側径方向リブ(外側リブ)
41 主永久磁石片(主磁石片)
42 磁性部材
43 副永久磁石片(副磁石片)
50 外周リング
61 リブ本体(第2押さえ部)
62 傾斜部(第1押さえ部)
O 回転軸
DESCRIPTION OF
36 Shaft portion 37
41 Main permanent magnet piece (main magnet piece)
42
50
62 Inclined part (first pressing part)
O Rotating shaft
Claims (8)
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複数の主磁石片と、
回転軸方向および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、
周方向に隣接する前記副磁石片間にそれぞれ配置される複数の磁性部材と、を備え、
前記ロータフレームは、
第1、第2及び第3ロータフレームからなり、
前記第2ロータフレームは、前記リブ間にそれぞれ配置された前記主磁石片を保持し、
前記第1及び第3ロータフレームは、前記磁性部材と前記副磁石片の少なくとも一方を保持し、前記第2ロータフレームを回転軸方向両側から挟み込むように配置される、
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 plurality of main magnet pieces magnetized in the rotation axis direction and respectively disposed between the ribs adjacent in the circumferential direction;
A plurality of sub-magnet pieces 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 plurality of magnetic members respectively disposed between the sub magnet pieces adjacent in the circumferential direction,
The rotor frame is
Consisting of first, second and third rotor frames,
The second rotor frame holds the main magnet pieces respectively disposed between the ribs;
The first and third rotor frames are arranged so as to hold at least one of the magnetic member and the sub magnet piece and sandwich the second rotor frame from both sides in the rotation axis direction.
An axial gap type motor characterized by that.
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複数の磁石片と、
回転軸方向および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非磁性部材と、
周方向に隣接する前記非磁性部材間にそれぞれ配置される複数の磁性部材と、を備え、
前記ロータフレームは、
第1、第2及び第3ロータフレームからなり、
前記第2ロータフレームは、前記リブ間にそれぞれ配置された前記磁石片を保持し、
前記第1及び第3ロータフレームは、前記磁性部材と前記非磁性部材の少なくとも一方を保持し、前記第2ロータフレームを回転軸方向両側から挟み込むように配置される、
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 plurality of magnet pieces magnetized in the rotation axis direction and respectively disposed between the ribs adjacent in the circumferential direction;
A plurality of non-magnetic members 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 plurality of magnetic members respectively disposed between the non-magnetic members adjacent in the circumferential direction,
The rotor frame is
Consisting of first, second and third rotor frames,
The second rotor frame holds the magnet pieces respectively disposed between the ribs;
The first and third rotor frames are arranged so as to hold at least one of the magnetic member and the nonmagnetic member and sandwich the second rotor frame from both sides in the rotation axis direction.
An axial gap type motor characterized by that.
前記外側リブは、前記磁性部材を押さえる第1押さえ部を有する、
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のアキシャルギャップ型モータ。 At least one of the first and third rotor frames includes a plurality of outer ribs that are arranged at predetermined intervals in the circumferential direction and extend in the radial direction,
The outer rib has a first pressing portion that presses the magnetic member.
The axial gap type motor according to claim 1, wherein the axial gap type motor is provided.
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。 The outer rib has a second pressing portion for pressing the sub-magnet piece or the nonmagnetic member.
The axial gap type motor according to claim 3.
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。 An outer ring is provided on the outer periphery of the rim portion,
The axial gap type motor according to any one of claims 1 to 4, wherein the motor is an axial gap type motor.
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。 The second rotor frame is manufactured by punching a plate material.
An axial gap type motor according to any one of claims 1 to 5, wherein:
ことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のアキシャルギャップ型モータ。 The first and third rotor frames were manufactured by punching and bending a plate material,
The axial gap type motor according to any one of claims 1 to 6, wherein
前記外側リブは、前記磁性部材を押さえる第1押さえ部と前記非磁性部材を押さえる第2押さえ部を有し、
前記外側リブの前記第2押さえ部の回転軸方向内側に予め前記非磁性部材を取り付ける、
ことを特徴とする請求項2に記載のアキシャルギャップ型モータ。 At least one of the first and third rotor frames includes a plurality of outer ribs that are arranged at predetermined intervals in the circumferential direction and extend in the radial direction,
The outer rib has a first pressing portion for pressing the magnetic member and a second pressing portion for pressing the non-magnetic member,
The nonmagnetic member is attached in advance to the inner side in the rotation axis direction of the second pressing portion of the outer rib,
The axial gap type motor according to claim 2, wherein:
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