JP2010093972A - アキシャルギャップ型モータ - Google Patents

Abstract

【課題】磁石磁束の短絡を抑制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】回転軸方向に着磁され周方向に配置された複数の主永久磁石片４１と、テープ状の磁性板１４を捲回して構成され主永久磁石片４１の回転軸方向に対向配置されるヨーク部４２を有するロータコア１３と、を備え、回転軸周りに回転可能なロータ１１と、回転軸方向の少なくとも一方側からロータ１１に対向配置されるステータ１２と、を備えるアキシャルギャップ型モータ１０であって、ロータコア１３は熱処理により非磁性化された磁束漏れ抑制部４５を有する。
【選択図】図４

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）。

図１４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では、ロータコア１０１がテープ状の電磁鋼板１０２を捲回し、捲回したロータコア１０１に磁石片１０３を格納する開口１０４を周方向に等間隔に設けることで形成されている。

また、特許文献２には、熱処理により部分的に非磁性化した薄板を積層して構成されたロータコアを用いたリラクタンスモータが開示されている。

特開２００６−１６６６３５号公報 特開２００５−２６９９００号公報

この特許文献１に記載のアキシャルギャップ型モータ１００では、周方向で隣り合う磁石片１０３、１０３間が電磁鋼板１０２により形成されているため、周方向で隣り合う磁石片１０３、１０３間で磁束が短絡してしまい、これにより、モータ１００の発生トルクの減少や効率低下を防止することができなかった。

また、特許文献２に記載のリラクタンスモータは、ロータコア内で磁気抵抗差を設けるため積層される薄板を部分的に非磁性化するものであり、ロータコア内での磁束の短絡を抑制するものではない。

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、磁石磁束の短絡を抑制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、
回転軸方向に着磁され周方向に配置された複数の主磁石片（例えば、後述の実施形態における主永久磁石片４１）と、テープ状の磁性板を捲回して構成され前記主磁石片の回転軸方向に対向配置されるヨーク部（例えば、後述の実施形態におけるヨーク部４２）を有するロータコア（例えば、後述の実施形態におけるロータコア１３，１３Ａ〜１３Ｄ）と、を備え、回転軸周りに回転可能なロータ（例えば、後述の実施形態におけるロータ１１，１１Ａ〜１１Ｄ）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（例えば、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（例えば、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、
前記ロータコアは熱処理により非磁性化された磁束漏れ抑制部（例えば、後述の実施形態における磁束漏れ抑制部４５）を有する、
ことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の構成に加えて、
前記ロータコアは、一枚の前記磁性板（例えば、後述の実施形態における磁性板１４Ａ〜１４Ｄ）を捲回して構成され、回転軸方向中央にそれぞれ前記主磁石片を保持する複数の主磁石片収容部（例えば、後述の実施形態における主磁石片用孔部１５）を有し、
前記磁束漏れ抑制部は周方向に隣り合う前記主磁石片収容部間に形成される、
ことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の構成に加えて、
前記磁束漏れ抑制部の前記回転軸方向の少なくとも一方側に、開口部を有する切り欠き（例えば、後述の実施形態における切り欠き１８）を設けた、
ことを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の構成に加えて、
前記ロータは、前記回転軸方向の少なくとも一方側に、回転軸方向および径方向に直交する方向に磁化された複数の副永久磁石片（例えば、後述の実施形態における副永久磁石片４３）を備え、
前記ロータコアは、前記磁束漏れ抑制部の前記回転軸方向の少なくとも一方側にそれぞれ前記副磁石片を保持する複数の副磁石片収容部（例えば、後述の実施形態における副永久磁石片用孔部１７ｂ）を有し、前記副磁石片収容部の回転軸方向外側及び/又は内側に、熱処理により非磁性化された副磁束漏れ抑制部（例えば、後述の実施形態における副磁束漏れ抑制部４６）を有する、
ことを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の構成に加えて、
前記ロータコアは、それぞれ一枚の前記磁性板（例えば、後述の実施形態における磁性板１４）を捲回して構成され、周方向に配置された前記複数の主磁石片を挟んで回転軸方向両側から対向配置された一対のロータコア（例えば、後述の実施形態におけるロータコア１３，１３）からなり、
周方向に隣り合う前記主磁石片間には磁束漏れ抑制空間（例えば、後述の実施形態における磁束漏れ抑制空間１６）が形成され、
前記磁束漏れ抑制部は、前記回転軸方向の少なくとも一方側に配置された前記ロータコアの前記磁束漏れ抑制空間の回転軸方向外側に形成される、
ことを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の構成に加えて、
前記ロータは、前記回転軸方向の少なくとも一方側に、回転軸方向および径方向に直交する方向に磁化された複数の副磁石片（例えば、後述の実施形態における副永久磁石片４３）を備え、
前記回転軸方向の少なくとも一方側に配置された前記ロータコアは、前記磁束漏れ抑制空間の回転軸方向外側に前記副磁石片を保持する副磁石片収容部（例えば、後述の実施形態における副永久磁石片用切り欠き１７ａ）を有し、
前記磁束漏れ抑制部は、前記副磁石片収容部の回転軸方向外側に形成される、
ことを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項１〜６に記載の構成に加えて、
前記磁束漏れ抑制部は、前記テープ状の磁性板の少なくとも一部を予め熱処理することにより形成される、
ことを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、
回転軸方向に着磁され周方向に配置された複数の主磁石片（例えば、後述の実施形態における主永久磁石片４１）と、前記主磁石片の回転軸方向に対向配置されるヨーク部（例えば、後述の実施形態におけるヨーク部４２）を有するロータコア（例えば、後述の実施形態におけるロータコア１３，１３Ａ〜１３Ｄ）と、を備え、回転軸周りに回転可能なロータ（例えば、後述の実施形態におけるロータ１１，１１Ａ〜１１Ｄ）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（例えば、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（例えば、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）のロータ製造方法において、
テープ状の磁性板（例えば、後述の実施形態における磁性板１４、１４Ａ〜１４Ｄ）を捲回して前記ロータコアを形成するロータコア捲回工程と、
熱処理により非磁性化された磁束漏れ抑制部（例えば、後述の実施形態における磁束漏れ抑制部４５）を前記ロータコアに形成する熱処理工程と、を備える、
ことを特徴とする。

請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の構成に加えて、
前記熱処理工程は、前記ロータコア捲回工程の前に、予め前記テープ状の磁性板の一部を熱処理することにより非磁性化する、
ことを特徴とする。

請求項１０に記載の発明は、請求項８又は９に記載の構成に加えて、
前記ロータは、前記回転軸方向の少なくとも一方側に、回転軸方向および径方向に直交する方向に磁化された複数の副磁石片（例えば、後述の実施形態における副永久磁石片４３）を備え、
前記熱処理工程は、前記磁束漏れ抑制部と共に熱処理することにより非磁性化された副磁束漏れ抑制部（例えば、後述の実施形態における副磁束漏れ抑制部４６）を前記ロータコアの前記副磁石片の回転軸方向外側に形成する、
ことを特徴とする。

請求項１及び８の発明によれば、ロータコアをテープ状の磁性板を捲回して構成した場合であっても、熱処理により非磁性化した磁束漏れ抑制部により磁石磁束の短絡を抑制することができる。従って、ロータコアの製造効率を落とさずに、捲回巻きで製造するロータコア内における磁石磁束の短絡を抑制することができる。

請求項２の発明によれば、磁束漏れ抑制部が周方向に隣り合う主磁石片収容部間に形成されるので、周方向で隣り合う主磁石片による磁束漏れを抑制することができる。

請求項３の発明によれば、磁束漏れ抑制部の回転軸方向の少なくとも一方側に形成された開口部を有する切り欠きによっても磁束漏れを抑制することができ、磁束漏れ抑制部と切り欠きにより周方向で隣り合う主磁石片による磁束漏れを抑制することができる。

請求項４の発明によれば、ハルバッハ構造とすることで磁束発生量を増やすことができるとともに、副磁石片収容部の回転軸方向外側に、熱処理により非磁性化された副磁束漏れ抑制部を有するので、副磁束漏れ抑制部により副磁石片の回転軸方向外側における磁束の短絡を抑制することができる。

請求項５の発明によれば、磁束漏れ抑制空間が周方向に隣り合う主磁石片収容部間に形成されるので、隣り合う主磁石片による磁束漏れを抑制することができるとともに、熱処理により非磁性化した磁束漏れ抑制部が、回転軸方向の少なくとも一方側に配置されたロータコアの磁束漏れ抑制空間の回転軸方向外側に形成されるので、磁束漏れ抑制部によっても磁束漏れを抑制することができる。

請求項６及び１０の発明によれば、ハルバッハ構造とすることで磁束発生量を増やすことができるとともに、副磁石片収容部の回転軸方向外側に、熱処理により非磁性化された磁束漏れ抑制部を有するので、磁束漏れ抑制部により副磁石片の回転軸方向外側における磁束の短絡を抑制することができる。

請求項７及び９の発明によれば、テープ状の磁性板を平板状態で熱処理できるため精度が良く、早く、安価に製造することができる。また、テープ状の磁性板を捲回した後で熱処理する場合に比べて、熱処理に要するスペースが少なくて済み、小型の熱処理施設で熱処理することができる。

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。

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、一対のロータコア１３、１３と、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とを備えて構成され、主磁石部３１，…，３１が一対のロータコア１３、１３に回転軸Ｏ方向両側から挟まれて、かつ、主磁石部３１と副磁石部３２が周方向において交互に配置された状態で、これらロータコア１３、１３と、複数の主磁石部３１，…，３１と、複数の副磁石部３２，…，３２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。

ロータコア１３は、図２及び図３に示すように、テープ状の電磁鋼板からなる磁性板１４を捲回して構成され、周方向に複数配置された略扇形形状のヨーク部４２，…，４２と、周方向で隣り合うヨーク部４２、４２間を回転軸Ｏ方向外側で連結する外側連結部４４とを備え、外側連結部４４の回転軸Ｏ方向内側には、後述する副永久磁石片４３を保持する柱状の副永久磁石片用切り欠き部１７ａが設けられている。

このように形成された２つのロータコア１３を一対として、互いの外側連結部４４が回転軸Ｏ方向外側に位置するように複数の主磁石部３１，…，３１を挟んで対向配置され、図４（ａ）に示すように、周方向で隣り合う主磁石部３１、３１間には磁束漏れ抑制空間１６が形成され、磁束漏れ抑制空間１６，…，１６にはそれぞれロータフレーム３３の径方向リブ３５が装着されている。

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を備え、周方向で隣り合う各主永久磁石片４１，４１は、例えば図４（ａ）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。

副磁石部３２は、ロータフレーム３３内において径方向リブ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、一対のロータコア１３、１３により形成された副永久磁石片用切り欠き部１７ａ、１７ａに装着される。回転軸Ｏ方向で対向する一対の副永久磁石片４３，４３は、図４（ａ）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。

また、主磁石部３１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一対の副永久磁石片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一対の副永久磁石片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。

つまり、図４（ａ）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ヨーク部４２を周方向の両側から挟み込む一対の副永久磁石片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ヨーク部４２を周方向の両側から挟み込む一対の副永久磁石片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。

ここで、本実施形態におけるロータコア１３の外側連結部４４は熱処理により非磁性化された磁束漏れ抑制部４５となっている。
例えば、図４（ｂ）に示すように、外側連結部４４に磁束漏れ抑制部４５が設けられていない場合には、副永久磁石片４３の回転軸Ｏ方向外側においては、外側連結部４４で磁石磁束が短絡してしまうが、本実施形態のように外側連結部４４に磁束漏れ抑制部４５を形成することで、図４(ａ)に示すように、主永久磁石片４１による磁束と副永久磁石片４３による磁束が回転軸Ｏ方向と略平行となるように磁界が形成され、副永久磁石片４３の回転軸Ｏ方向外側においては、外側連結部４４に形成された磁束漏れ抑制部４５により磁石磁束の短絡が抑制される。

次に、本実施形態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。なお、磁性板１４の幅方向がロータ１１の回転軸Ｏ方向であり、磁性板１４の長手方向がロータ１１の周方向である。

まず、ロータコア１３は、テープ状の電磁鋼板からなる１枚の磁性板１４に、例えばプレス成型機を用いて打ち抜き加工を施すことで、幅方向一方側に略矩形状の副永久磁石片用切り欠き部１７ａを形成する。これにより、磁性板１４には周方向で隣り合うヨーク部４２、４２間を連結する外側連結部４４が磁性板１４の幅方向他方側に形成される。さらに、外側連結部４４を熱処理により非磁性化することで磁束漏れ抑制部４５が形成される（熱処理工程）。なお、熱処理は、例えばレーザー照射によって１２００℃程度に加熱後水中にて急冷する等、公知の方法を適用することができる。

このように副永久磁石片用切り欠き部１７ａと磁束漏れ抑制部４５が形成されたテープ状の磁性板１４は、図５に示すように、巻芯７０上に仮止めされ、巻芯７０が回転することで捲回される（ロータコア捲回工程）。

磁性板１４は巻芯上で捲回されるので、最内径側から一層目、二層目、三層目、・・・と長手方向長さが長くなる。そのため、図３において隣り合う副永久磁石片用切り欠き部１７ａの中心間距離をピッチＰとすると、ピッチＰは最内径側から一層目、二層目、三層目、・・・と次第に大きくなるように設定されている。そして、図６に示すように、所定の大きさに捲回された磁性板１４の巻き始め１４ｄと巻き終わり１４ｅが巻芯の中心から径方向において同じ位置で捲回を終了し、捲回された磁性板１４の巻き始め１４ｄと巻き終わり１４ｅを溶接することでロータコア１３が形成される。なお、溶接後、磁性板１４の各層を接着してもよい。

ロータフレーム３３の周方向で隣り合う径方向リブ３５、３５間に主永久磁石片４１を装着した後、上述のように製造されたロータコア１３の副永久磁石片用切り欠き部１７ａに副永久磁石片４３を装着し、２枚のロータコア１３を一対として、ロータフレーム３３の回転軸Ｏ方向両側から主永久磁石片４１と径方向リブ３５を挟みこむように装着する。このようにして、ロータコア１３がロータフレーム３３内に収容され、ロータ１１が製造される。

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、ロータコア１３をテープ状の磁性板１４を捲回して構成した場合であっても、熱処理により非磁性化した磁束漏れ抑制部４５によりロータコア１３内における磁石磁束の短絡を抑制することができる。すなわち、製造効率を落とさずに、捲回巻きで製造されるロータコア内における磁石磁束の短絡を抑制することができる。

また、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、周方向で隣り合う主永久磁石片４１、４１間に磁束漏れ抑制空間１６が形成され、磁束漏れ抑制空間１６に非磁性部材からなる径方向リブ３５が装着されるので、周方向で隣り合う主永久磁石片４１、４１間における磁石磁束の短絡も抑制することができる。

また、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、ハルバッハ構造とすることで磁束発生量を増やすことができる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態のアキシャルギャップ型モータについて図７及び図８を参照しながら説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等部分には同一符号又は相当符号を付して説明を簡略化又は省略する。

ロータ１１Ａは、図７に示すように、ロータコア１３Ａと、複数の主磁石部３１，…，３１と、非磁性材からなるロータフレーム３３Ａとを備えて構成され、複数の主磁石部３１，…，３１とロータコア１３Ａがロータフレーム３３Ａ内に収容されている。

そして、ロータフレーム３３Ａは、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。

ロータコア１３Ａは、図７及び図８に示すように、テープ状の電磁鋼板からなる磁性板１４Ａを捲回してなり、その回転軸Ｏ方向中央部に主永久磁石片４１を収容する略扇形形状の主永久磁石片用孔部１５と柱状の磁束漏れ抑制空間１６Ａが周方向において所定の間隔で交互に形成され、また磁束漏れ抑制空間１６Ａの回転軸Ｏ方向両側には、開口部を有する切り欠き１８が形成されている。言い換えると、ロータコア１３Ａは、主永久磁石片４１を回転軸Ｏ方向両側から挟むように周方向に所定の間隔で配置されたヨーク部４２，…，４２と、回転軸Ｏ方向に隣り合うヨーク部４２、４２の周方向両端を連結する軸方向連結部１４ａ、１４ａと、周方向に隣り合うヨーク部４２、４２の回転軸Ｏ方向内側をそれぞれ連結する周方向連結部１４ｂ、１４ｂと、を備え一体に形成されている。

ここで、本実施形態におけるロータコア１３Ａは、磁束漏れ抑制空間１６Ａを囲む一対の軸方向連結部１４ａ、１４ａと一対の周方向連結部１４ｂ、１４ｂとが熱処理により非磁性化された磁束漏れ抑制部４５となっている。

次に、本実施形態のアキシャルギャップ型モータ１０のロータ１１Ａの製造方法について説明する。なお、磁性板１４Ａの幅方向がロータ１１Ａの回転軸Ｏ方向であり、磁性板１４Ａの長手方向がロータ１１Ａの周方向である。

ロータコア１３Ａは、図８に示すように、テープ状の電磁鋼板からなる磁性板１４Ａの幅方向中央部に主永久磁石片用孔部１５、磁束漏れ抑制空間１６Ａを、磁束漏れ抑制空間１６Ａの幅方向両側に開口部を有する切り欠き１８を、第１実施形態と同様に層毎にピッチＰを変えながら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ことで、幅方向に隣り合うヨーク部４２、４２間が軸方向連結部１４ａ、１４ａに連結され、周方向に隣り合うヨーク部４２、４２間がそれぞれ周方向連結部１４ｂ、１４ｂに連結された一体のロータコア１３Ａが形成される。

ここで、磁束漏れ抑制空間１６Ａの幅をＴａ、長手方向長さをＴｐ、切り欠き１８の長手方向長さをＬｓｐ，幅方向両側で隣り合う切り欠き１８、１８間距離をＬｓａ、主永久磁石片用孔部１５の幅をＬｍａ、隣り合う主永久磁石片用孔部１５、１５間距離をＬｍｐとすると、Ｔａ＝Ｌｍａ＜Ｌｓａ、Ｔｐ＜Ｌｓｐ＜Ｌｍｐの関係を満たすように設定されている。

続いて、磁束漏れ抑制空間１６Ａを囲む一対の軸方向連結部１４ａ、１４ａと一対の周方向連結部１４ｂ、１４ｂを熱処理により非磁性化することで磁束漏れ抑制部４５が形成される（熱処理工程）。

そして第１実施形態と同様に、主永久磁石片用孔部１５、磁束漏れ抑制空間１６Ａ、切り欠き１８及び磁束漏れ抑制部４５が形成されたテープ状の磁性板１４Ａを、巻芯上で捲回（ロータコア捲回工程）し、捲回された磁性板１４Ａの巻き始めと巻き終わりを溶接することでロータコア１３Ａが形成される。

このように製造されたロータコア１３Ａは、１枚のテープ状の電磁鋼板からなる磁性板１４Ａを捲回して構成され、その回転軸Ｏ方向中央部に主永久磁石片４１を収容する略扇形形状の主永久磁石片用孔部１５と柱状の磁束漏れ抑制空間１６Ａが周方向において交互に形成され、また磁束漏れ抑制空間１６Ａの回転軸Ｏ方向両側には、開口部を有する切り欠き１８、１８が形成される。

そして、ロータコア１３Ａの主永久磁石片用孔部１５に主永久磁石片４１を装着し、ロータコア１３Ａの内径側と外径側に、例えば圧入により、シャフト部３６とリム部３７を取り付け、ロータ１１が製造される。

上述したように、本実施形態によるアキシャルギャップ型モータ１０によれば、周方向に隣り合う主永久磁石片４１、４１間に磁束漏れ抑制空間１６Ａを設け、かつ、磁束漏れ抑制空間１６Ａを囲む一対の軸方向連結部１４ａ、１４ａと一対の周方向連結部１４ｂ、１４ｂを熱処理により非磁性化した磁束漏れ抑制部４５とすることで、周方向で隣り合う主永久磁石片４１、４１間における磁束の短絡を抑制し、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。なお、必ずしも磁束漏れ抑制空間１６Ａを設ける必要はなく、周方向で隣り合う主永久磁石片４１、４１間を矩形状の磁束漏れ抑制部としてもよい。

また、本実施形態によるアキシャルギャップ型モータ１０によれば、磁束漏れ抑制部４５の回転軸Ｏ方向外側に開口部を有する切り欠き１８を設けたので、切り欠き１８によっても磁束漏れを抑制することができ、磁束漏れ抑制部４５と、磁束漏れ抑制空間１６Ａと、切り欠き１８により周方向で隣り合う主永久磁石片４１、４１による磁束漏れを抑制することができる。

＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態のアキシャルギャップ型モータについて図９を参照しながら説明する。なお、第１及び第２実施形態と同一又は同等部分には同一符号又は相当符号を付して説明を簡略化又は省略する。

ロータ１１Ｂは、図９（ａ）に示すように、ロータコア１３Ｂと、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とを備えて構成され、ロータコア１３Ｂ内で主磁石部３１と副磁石部３２が周方向において交互に配置された状態で、ロータコア１３Ｂ、複数の主磁石部３１，…，３１と、複数の副磁石部３２，…，３２がロータフレーム３３内に収容されている。

ロータコア１３Ｂは、図９（ｂ）に示すテープ状の電磁鋼板からなる磁性板１４Ｂを捲回してなり、図９（ａ）に示すように、その回転軸Ｏ方向中央部に後述する主永久磁石片４１を収容する略扇形形状の主永久磁石片用孔部１５と磁性板１４Ｂの幅方向長さより僅かに短い幅方向長さを有する磁束漏れ抑制空間１６Ｂが周方向において所定の間隔で交互に形成されている。言い換えると、ロータコア１３Ｂは、主永久磁石片４１を回転軸Ｏ方向両側から挟むように周方向に所定の間隔で配置されたヨーク部４２，…，４２と、回転軸Ｏ方向に隣り合うヨーク部４２、４２の周方向両端を連結する軸方向連結部１４ａ、１４ａと、周方向に隣接するヨーク部４２、４２間の回転軸Ｏ方向外側をそれぞれ連結する外側連結部４４、４４と、を備え一体に形成されている。なお、磁束漏れ抑制空間１６Ｂは、一対の副永久磁石片４３、４３を収容する副永久磁石片用孔部を兼ねている。

ここで、本実施形態においては、磁束漏れ抑制空間１６Ｂの周方向両側に位置する一対の軸方向連結部１４ａ、１４ａを熱処理により非磁性化することで磁束漏れ抑制部４５が形成され、磁束漏れ抑制空間１６Ｂの回転軸Ｏ方向両側に位置する一対の外側連結部４４、４４を熱処理により非磁性化することで副磁束漏れ抑制部４６が形成される。

本実施形態のアキシャルギャップ型モータ１０は、複数の主磁石部３１，…，３１と、複数の副磁石部３２，…，３２を備える点で第１実施形態と共通しており、ロータコア１３Ｂが一枚のテープ状の電磁鋼板からなる磁性板１４Ｂを捲回して構成される点においては第２実施形態と共通し、上述した製造方法を援用することができる。

上述したように、本実施形態によるアキシャルギャップ型モータ１０によれば、磁束漏れ抑制空間１６Ｂの周方向両側に位置する一対の軸方向連結部１４ａ、１４ａを熱処理により非磁性化することで磁束漏れ抑制部４５が形成されるので、隣り合う主永久磁石片４１、４１による磁束漏れを抑制することができる。

また、ハルバッハ構造とすることで磁束発生量を増やすことができるとともに、副永久磁石片４３、４３の回転軸方向外側に、磁束漏れ抑制空間１６Ｂの回転軸Ｏ方向両側に位置する一対の外側連結部４４、４４を熱処理により非磁性化された副磁束漏れ抑制部４６を有するので、副磁束漏れ抑制部４６により副永久磁石片４３の回転軸方向外側における磁束の短絡を抑制することができる。なお、本実施形態において、副永久磁石片４３、４３は、磁束漏れ抑制空間１６Ｂ内の回転軸Ｏ方向両側にそれぞれ接着により装着される。

図１０は本発明の第３実施形態におけるアキシャルギャップ型モータ１０の第１変形例を示す図である。
図１０（ａ）及び（ｂ）に示すように、磁束漏れ抑制空間１６Ｃの周方向両側に位置する一対の軸方向連結部１４ａ、１４ａの回転軸Ｏ方向両側にはそれぞれ周方向に突設した突起部１４ｃ、１４ｃが形成され、磁束漏れ抑制空間１６Ｃの周方向両側に位置する一対の軸方向連結部１４ａ、１４ａと突起部１４ｃ、１４ｃ、１４ｃ、１４ｃを熱処理により非磁性化することで磁束漏れ抑制部４５が形成され、磁束漏れ抑制空間１６Ｃの回転軸Ｏ方向両側に位置する一対の外側連結部４４、４４を熱処理により非磁性化することで副磁束漏れ抑制部４６が形成される。

これにより、第３実施形態のアキシャルギャップ型モータと同様の作用・効果を有するとともに、突起部１４ｃにより副永久磁石片４３の位置決めをすることができる。

図１１は本発明の第３実施形態におけるアキシャルギャップ型モータ１０の第２変形例を示す図である。
図１１（ａ）及び（ｂ）に示すように、本変形例においては、第１変形例における周方向に対向して突設した突起部１４ｃ、１４ｃが接続されて周方向連結部１４ｂを形成し、磁束漏れ抑制空間１６Ｃが磁束漏れ抑制空間１６Ｄと回転軸Ｏ方向両側の副永久磁石片用孔部１７ｂ、１７ｂに分割されている。

ロータ１１Ｄを構成するロータコア１３Ｄは、略扇形形状の主永久磁石片用孔部１５と柱状の磁束漏れ抑制空間１６Ｄが周方向において所定の間隔で交互に形成され、また磁束漏れ抑制空間１６Ｄの回転軸Ｏ方向両側には、副永久磁石片４３を収容する柱状の副永久磁石片用孔部１７ｂ、１７ｂが形成されている。言い換えると、ロータコア１３Ｄは、主永久磁石片４１を回転軸Ｏ方向両側から挟むように周方向に所定の間隔で配置されたヨーク部４２，…，４２と、回転軸Ｏ方向に隣接するヨーク部４２、４２の周方向両端を連結する軸方向連結部１４ａ、１４ａと、周方向に隣接するヨーク部４２、４２の回転軸Ｏ方向内側をそれぞれ連結する周方向連結部１４ｂ、１４ｂと、周方向に隣接するヨーク部４２、４２の回転軸Ｏ方向外側をそれぞれ連結する外側連結部４４、４４と、を備え一体に形成されている。

ここで、本変形例におけるロータコア１３Ｄの磁束漏れ抑制空間１６Ｄを囲む一対の軸方向連結部１４ａ、１４ａと一対の周方向連結部１４ｂ、１４ｂを熱処理により非磁性化することで磁束漏れ抑制部４５が形成され、磁束漏れ抑制空間１６Ｄの回転軸Ｏ方向両側に位置する一対の外側連結部４４、４４を熱処理により非磁性化することで副磁束漏れ抑制部４６が形成される。

これにより、第３実施形態のアキシャルギャップ型モータと同様の作用・効果を有するとともに、副磁石用孔部１７ｂにより副永久磁石片４３の位置決めをすることができる。

尚、本発明は、前述した各実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。

例えば、副磁束漏れ抑制部４６を、図１２に示すように、回転軸Ｏ方向外側に行くに従って周方向長さが長くなるようにテーパ状に非磁性化してもよい。ヨーク部４２の周方向両端部に形成されたテーパ状の磁性部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。

また、熱処理工程は、ロータコア捲回工程前に限らず、捲回後に熱処理工程により非磁性化して磁束漏れ抑制部４５や副磁束漏れ抑制部４６を形成してもよい。

さらに、ロータフレーム３３、３３Ａの代わりに、図１３に示すロータフレーム３３Ｂを用いてもよい。ロータフレーム３３Ｂは、シャフト部３６Ｂに径方向リブ３５Ｂが装着される円形状の貫通孔であるシャフト部側リブ装着穴３６ａが周方向に等間隔で複数形成され、リム部３７Ｂに径方向リブ３５Ｂが装着される矩形状の貫通孔であるリム部側リブ装着穴３７ａが周方向に等間隔で複数形成されている。

また、径方向リブ３５Ｂは、略Ｔ字形状を有し、この径方向内方側端部３５ａは略円形断面を有し雄ねじ部が形成され、径方向外方側端部３５ｂ及び径方向中途部３５ｃは矩形断面を有し、径方向外方側端部３５ｂは径方向中途部３５ｃから径方向外側に向かうにつれて周方向長さが次第に長くなるとともに、一様な軸方向長さを有するように構成されている。

そして、内径側と外径側からシャフト部３６Ｂとリム部３７Ｂに、主永久磁石片４１を備えたロータコア１３Ａ又は主永久磁石片４１と副永久磁石片４３を備えたロータコア１３Ｂ〜１３Ｄを挟んで、リム部３７のリム部側リブ装着穴３７ａから径方向リブ３５Ｂを挿入する。挿入された径方向リブ３５Ｂは、径方向中途部３５ｃが磁束漏れ抑制空間１６Ａ〜１６Ｄを挿通し、径方向内方側端部３５ａがシャフト部側リブ装着穴３６ａに装着され、シャフト部３６Ｂの内径側からナット３８を螺合され、シャフト部３６Ｂに固定される。
これにより、一枚の磁性板１４Ａ〜１４Ｄからなるロータコア３３Ａ〜３３Ｄをより強固にロータフレーム３３Ｂ内に保持することができる。

本発明に係る第１実施形態のアキシャルギャップ型モータの全体斜視図である。 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。 図１に示すアキシャルギャップ型モータのロータコアを構成する磁性板の平面図である。 （ａ）は図１に示すロータコアの磁束の流れを説明する説明図であり、（ｂ）は比較例のロータコアの磁束の流れを説明する説明図である。 テープ状の磁性板を捲回する工程を説明する説明図である。 ロータコアの部分斜視図である。 本発明に係る第２実施形態のアキシャルギャップ型モータの分解斜視図である。 図５に示すアキシャルギャップ型モータのロータコアを構成する磁性板の平面図である。 （ａ）は第３実施形態のロータの分解斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のロータコアを構成する磁性板の平面図である。 （ａ）は第３実施形態の第１変形例のロータの分解斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のロータコアを構成する磁性板の平面図である。 （ａ）は第３実施形態の第２変形例のロータの分解斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のロータコアを構成する磁性板の平面図である。 ヨーク部に形成されたテーパ状の磁性部を周方向から見た模式図である。 変形例のロータフレームの分解斜視図である。 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。

符号の説明

１０ アキシャルギャップ型モータ
１１ ロータ
１２ ステータ
１３ ロータコア
１４ テープ状の磁性板
１５ 主永久磁石片用孔部（主磁石片収容部）
１６ 磁束漏れ抑制空間
１７ａ 副永久磁石片用切り欠き部（副磁石片収容部）
１７ｂ 副永久磁石片用孔部（副磁石片収容部）
１８ 切り欠き
４１ 主永久磁石片（主磁石片）
４２ ヨーク部
４３ 副永久磁石片（副磁石片）
４５ 磁束漏れ抑制部
４６ 副磁束漏れ抑制部
Ｏ 回転軸

Claims (10)

1. 回転軸方向に着磁され周方向に配置された複数の主磁石片と、テープ状の磁性板を捲回して構成され前記主磁石片の回転軸方向に対向配置されるヨーク部を有するロータコアと、を備え、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、
   前記ロータコアは熱処理により非磁性化された磁束漏れ抑制部を有する、
   ことを特徴とするアキシャルギャップ型モータ。
2. 前記ロータコアは、一枚の前記磁性板を捲回して構成され、回転軸方向中央にそれぞれ前記主磁石片を保持する複数の主磁石片収容部を有し、
   前記磁束漏れ抑制部は周方向に隣り合う前記主磁石片収容部間に形成される、
   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。
3. 前記磁束漏れ抑制部の前記回転軸方向の少なくとも一方側に、開口部を有する切り欠きを設けた、
   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。
4. 前記ロータは、前記回転軸方向の少なくとも一方側に、回転軸方向および径方向に直交する方向に磁化された複数の副磁石片を備え、
   前記ロータコアは、前記磁束漏れ抑制部の前記回転軸方向の少なくとも一方側にそれぞれ前記副磁石片を保持する複数の副磁石片収容部を有し、前記副磁石片収容部の回転軸方向外側及び/又は内側に、熱処理により非磁性化された副磁束漏れ抑制部を有する、
   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。
5. 前記ロータコアは、それぞれ一枚の前記磁性板を捲回して構成され、周方向に配置された前記複数の主磁石片を挟んで回転軸方向両側から対向配置された一対のロータコアからなり、
   周方向に隣り合う前記主磁石片間には磁束漏れ抑制空間が形成され、
   前記磁束漏れ抑制部は、前記回転軸方向の少なくとも一方側に配置された前記ロータコアの前記磁束漏れ抑制空間の回転軸方向外側に形成される、
   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。
6. 前記ロータは、前記回転軸方向の少なくとも一方側に、回転軸方向および径方向に直交する方向に磁化された複数の副磁石片を備え、
   前記回転軸方向の少なくとも一方側に配置された前記ロータコアは、前記磁束漏れ抑制空間の回転軸方向外側に前記副磁石片を保持する副磁石片収容部を有し、
   前記磁束漏れ抑制部は、前記副磁石片収容部の回転軸方向外側に形成される、
   ことを特徴とする請求項５に記載のアキシャルギャップ型モータ。
7. 前記磁束漏れ抑制部は、前記テープ状の磁性板の少なくとも一部を予め熱処理することにより形成される、
   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。
8. 回転軸方向に着磁され周方向に配置された複数の主磁石片と、前記主磁石片の回転軸方向に対向配置されるヨーク部を有するロータコアと、を備え、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のロータ製造方法において、
   テープ状の磁性板を捲回して前記ロータコアを形成するロータコア捲回工程と、
   熱処理により非磁性化された磁束漏れ抑制部を前記ロータコアに形成する熱処理工程と、を備える、
   ことを特徴とするロータ製造方法。
9. 前記熱処理工程は、前記ロータコア捲回工程の前に、予め前記テープ状の磁性板の一部を熱処理することにより非磁性化する、
   ことを特徴とする請求項８に記載のロータ製造方法。
10. 前記ロータは、前記回転軸方向の少なくとも一方側に、回転軸方向および径方向に直交する方向に磁化された複数の副磁石片を備え、
    前記熱処理工程は、前記磁束漏れ抑制部と共に熱処理することにより非磁性化された副磁束漏れ抑制部を前記ロータコアの前記副磁石片の回転軸方向外側に形成する、
    ことを特徴とする請求項８又は９に記載のロータ製造方法。

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