JP2012244671A - アキシャルギャップモータのロータ - Google Patents

Abstract

【課題】軽量、安価で生産性の高い構成でロータコアを確実に保持することができ、軽量、安価で生産性が高く、高速回転に耐え得るアキシャルギャップモータのロータを提供する。
【解決手段】アキシヤルギャップモータ１Ａのロータ２ａ、２ｂであって、複数のロータコア１１が周方向に配設され、各ロータコア１１が保持プレート１２により外径側と内径側とから挟持するように保持され、各ロータコア１１の外径側の外周に可撓性を有する高強度部材１５が環状に設けられ、保持プレート１２の各ロータコア１１間の部分に半径方向の変位を吸収する変位吸収部１２ｂを有し、ロータ２ａ、２ｂの回転に伴う遠心力は高強度部材１５の弾性変形により受け止め、高強度部材１５が外径方向に広がる弾性変形に対しては、保持プレート１２の変位吸収部１２ｂが伸縮して半径方向の変位を吸収する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ロータとステータがモータ軸の軸方向に対向して配置されるアキシャルギャップモータのロータに関し、詳しくは、ロータコアの保持構造に関する。

従来、この種のアキシャルギャップモータのロータには、永久磁石の磁極を有する複数のロータコア（分割コア）を環状に配置し、それらのロータコアを外周枠としてのリング部材により保持した構造のものがある（例えば、特許文献１（段落［００７９］−［００８７］、図５〜図９等）参照）。

図１０は上記構造のロータ１００の斜視図であり、ロータ１００の複数のロータコア（分割コア）１０１は、それぞれ図示省略した扇形の永久磁石の表裏の両面を一回り大きな扇型の磁性体１０２で挟んだ構造である。各ロータコア１０１は、環状に配置されて外周枠としての非磁性体のリング部材１０３の内側に嵌め込まれ、リング部材１０３の端縁部１０３ａを丸めたり屈曲し、接着剤やボルトを用いずに抜け止めされている。

また、この種のアキシャルギャップモータのロータには、環状に配置された複数の永久磁石を、一つずつ囲むように高強度部材を巻いて保持した構造のものがある（例えば、特許文献２（段落［００１５］−［００１７］、図３等）参照）。

図１１は上記構造のロータ２００の斜視図であり、ロータ２００は、複数のロータコアの永久磁石２０１が、それぞれ可撓性のある炭素繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ）の高強度部材２０２で包むように巻かれて環状に配置されている。

特開２００８−２７８６４９号公報 特開２００６−１７４５５４号公報

特許文献１、２のロータ１００、２００は、高回転になる程、遠心力が大きくなる。

そして、ロータ１００の場合、高回転時の遠心力によってリング部材１０３に半径方向に広がる弾性変形が生じると、リング部材１０３で緊縛して保持されている各ロータコア１０１の磁性体１０２、永久磁石は外径側に変位し、それらの隙間等が広がって各ロータコア１０１の保持が困難になる。その結果、回転によって発生するトルクをモータ軸に伝達することができなくなる。そのため、アキシャルギャップモータの高回転化が図れなくなる。なお、リング部材１０３の端縁部１０３ａを丸めたり屈曲したりする「カシメ」の加工の際に磁性体１０２を締め込むことによってロータ１００が破損するおそれもある。

また、ロータ２００の場合は、各永久磁石２０１を一つずつ高強度部材２０２で巻いて保持するため、高回転時の前記外力に対する高強度部材２０２の弾性変形の影響は特許文献１のロータ１００より少なくなるが、構造が複雑になって高価になる。なお、特許文献２には、ロータ２００の強度を高めるために、特許文献１のリング部材１０３に相当する部材として、特許文献１の高強度部材２０２と同様の可撓性のあるＣＦＲＰやケブラー（登録商標）の高強度部材を巻いて形成した円環状部材をさらに備えることも開示されているが、高回転時の前記遠心力による半径方向の弾性変形を確実に抑えるためには高強度部材を過剰に重巻き等する必要があり、一層高価になるとともに重量化し、生産性も低下する。

本発明は、軽量、安価で生産性の高い構成でロータコアを確実に保持することができ、軽量、安価で生産性が高く、高速回転に耐え得るアキシャルギャップモータのロータを提供することを目的とする。

上記した目的を達成するために、本発明のアキシャルギャップモータのロータは、ステータの磁極面とロータの磁極面とがモータ軸方向に対向するアキシヤルギャップモータのロータであつて、複数のロータコアが周方向に配設され、前記各ロータコアは保持プレートにより外径側と内径側とから挟持するように保持され、前記各ロータコアの外径側の外周に可撓性を有する高強度部材が環状に設けられ、前記保持プレートの前記各ロータコア間の部分に半径方向の変位を吸収する変位吸収部を有することを特徴としている（請求項１）。

また、本発明のアキシャルギャップモータのロータは、前記変位吸収部が、前記保持プレートを曲げて形成されていることを特徴としている（請求項２）。

請求項１に係る本発明のアキシヤルギャップモータのロータの場合、各ロータコアは、保持プレートにより外径側と内径側とから挟持するように保持され、また、可撓性を有するＣＦＲＰやケブラーのような高強度部材が外径側の外周に設けられて固定される。

そして、回転に伴って発生する遠心力は高強度部材の弾性変形により受け止めることができる。このとき、高強度部材が外径方向に広がる弾性変形に対しては、保持プレートの変位吸収部が伸縮して半径方向の変位を吸収するので、各ロータコアは保持プレートに保持された状態に保たれ、ロータコアのトルクが確実にモータ軸に伝達される。

したがって、各ロータコアを一つずつ高強度部材で巻いたり、高強度部材を過剰に重ね巻きしたりすることなく、また、保持プレートを高強度部材の弾性変形の影響を受けないように厚くして重量化することなく、軽量、安価で生産性が高い構成により、高回転時にも各ロータコアを保持プレートに確実に保持してトルクをモータ軸に伝達し、高回転に耐え得るアキシャルギャップモータのロータを提供することができる。

請求項２に係る本発明のアキシャルギャップモータのロータの場合、変位吸収部が保持プレートを曲げ加工して極めて簡単に形成されるので、一層簡単、安価にすることができるとともに生産性を高めることができる。

一実施形態のアキシヤルギャップモータの組み立てた状態の側面図である。 図１のロータの保持プレートの斜視図である。 （ａ）、（ｂ）は図１のロータの磁極面からみた平面図、そのａ−ａ線の断面図である。 他の実施形態のアキシャルギャップモータの組み立てた状態の側面図である。 図４のステータの磁極面からみた平面図である。 （ａ）、（ｂ）は図４のロータの磁極面からみた平面図、そのｂ−ｂ線断面図である。 図６のロータの保持プレートの斜視図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は図７の保持プレートの変位吸収部の曲がり部の適正例、他の例、さらに他の例ぞれぞれの説明図である。 変位吸収部の応力の説明図である。 従来のロータの一例の斜視図である。 従来のロータの他の例の斜視図である。

つぎに、本発明をより詳細に説明するため、実施形態について、図１〜図９を参照して詳述する。なお、それらの図面においては、モータ軸等は適宜省略している。

（一実施形態）
一実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。

図１は本実施形態のアキシャルギャップモータ１Ａの組み立てられた状態を示し、本実施形態のアキシャルギャップモータ１Ａは、円板状のロータ２ａ、ステータ３、ロータ２ｂを一点破線ｍのモータ軸方向に配置して形成された立体的な磁路構成のアキシャルギャップモータである。

ステータ３は後述するようにステータコア（ヨーク）３１の両端面が磁極面３１ａ、３１ｂであり、ロータ２ａは磁極面２１aがステータ３の一方の磁極面３１ａに対向し、ロータ２ｂは磁極面２１ｂがステータ３の他方の磁極面３１ｂに対向している。

磁性材（鋼材等）又は非磁性材（ステンレス等）で形成されたモータ軸４は、ロータ２ａ、２ｂの中心孔２２及びステータ３のより径大の中心孔３２を貫通している。そして、ロータ２ａ、２ｂは中心孔２２にモータ軸４が嵌入してモータ軸４と一体に回転し、ロータ２ａ、２ｂ間のステータ３は中心孔３２をモータ軸４が遊挿される。

また、モータ軸４は抜け止め等を考慮して中心孔３２の部分が中心孔２２の部分より大径に形成され、ロータ２ａ、２ｂのそれぞれの外側に抜け止め５が圧入等で取り付けられている。

モータ軸４の前記中心孔３２の部分は、ロータ２ａ、２ｂに接続された円筒状の磁路形成部材６を形成する。なお、磁路形成部材６は、モータ軸４がステンレスのような非磁性材で形成されている場合には、モータ軸４と別体の圧粉磁心等で形成された円筒状部材であってもよい。

ロータ２ａの磁極面２１ａ、ロータ２ｂの磁極面２１ｂには、それぞれ圧粉磁心等で形成された扇形又はくさび形の例えば８個のロータ磁極７が周方向に４５度の等間隔に配設されている。

ステータ３は磁性材の円板状のステータコア３１の両面が磁極面であり、そのため、アキシャルギャップモータ１Ａは、ロータ２ａとステータ３、ステータ３とロータ２ｂが磁極面を対向して配置されているのと等価の構造である。

そして、ステータコア３１は、ロータ２ａに対向する一方の磁極面３１ａに圧粉磁心等でステータコア３１と一体又は別体に形成された扇形又はくさび形の例えば１２個のステータ磁極８ａが周方向に３０度の等間隔に配設され、各ステータ磁極８ａは全てが一方の磁極性（例えばＳ極）に励磁される。

また、ステータコア３１は、ロータ２ｂに対向する他方の磁極面３１ｂにステータ磁極８ａと同様の扇形またはくさび形の例えば１２個のステータ磁極８ｂがステータ磁極８ａより周方向にずらして３０度の等間隔に配設され、各ステータ磁極８ｂは全てが他方の磁極性（例えばＮ極）に励磁される。

各ステータ磁極８ａ、８ｂはステータコア３１で磁気的に繋がれ、例えばモータ軸方向からステータ３を見ると、ステータ磁極８ａの間にステータ磁極８ｂが位置し、アキシャルギャップモータ１Ａは、ロータ２ａとステータ３、ステータ３とロータ２ｂの組合せにおいて、ステータ３の磁極数が倍の２４極になったのと等価の状態になる。

そして、各ステータ磁極８ａ、８ｂにそれぞれカセットコイルのステータコイル９が集中巻きされ、３相駆動により、各ステータコイル９は電気角１２０度毎にＡ相、Ｂ相、Ｃ相の相順に通電される。この通電により、磁極面３１ａの各ステータ磁極８ａは、通電相が切り替わる毎に隣のステータ磁極８ａに移動しながら、例えば４５度間隔（２つおき）の通電相の４個のステータ磁極８ａが前記一方の磁極性（Ｓ極）に励磁される。同様に、磁極面３１ｂの各ステータ磁極８ｂは、通電相が切り替わる毎に隣のステータ磁極８ｂに移動しながら、例えば４５度間隔（２つおき）の通電相の４個のステータ磁極８ｂが前記他方の磁極性（Ｎ極）に励磁される。

上記した通電相のステータ磁極８ａ、８ｂの励磁により、通電相のステータ磁極８ｂの磁極面（Ｎ極）から対向するロータ２ｂのロータ磁極７、磁路形成部材６、ロータ２ａのロータ磁極７、通電相のステータ磁極８ａの磁極面（Ｓ極）に至る磁路を磁束が通り、このとき、ステータ磁極８ａ、８ｂの配置が周方向にずれているので、磁束がモータ軸方向および周方向に進んで立体磁路が形成され、この立体磁路を磁束が通ることにより、ロータ２ａとステータ３、ステータ３とロータ２ｂの組合せにおいて、磁気的な吸引動作によってアキシャルギャップモータ１Ａが駆動され、モータ軸４が回転する。

なお、上記磁束を増加して高トルク化を図るため、アキシャルギャップモータ１Ａにおいては、ステータコア３１の中心孔側に磁路形成部材６を囲む環状の界磁コイル１０が設けられ、この界磁コイル１０の直流通電の界磁磁束が前記立体磁路の磁束に重畳される。

つぎに、ロータ２ａ、２ｂについて、さらに詳述する。

ロータ２ａ、２ｂは同じ構造であり、ロータ磁極７を有する略くさび形の複数個（例えば前記８個）のロータコア（分割コア）１１が保持プレート１２に保持されて周方向に配置される。

モータ軸４の径大部分の両端それぞれと対向する抜け止め５との間に、抜け止め５側にフランジ１３ａを有する非磁性材又は磁性材の短円筒状の支持部１３がモータ軸４に装着して設けられる。ロータ２ａ、２ｂの保持プレート１２は、背面側がフランジ１３ａに圧着して支持され、保持プレート１２に保持されたロータコア１１の内径側（モータ軸４側）の端部はモータ軸４に装着された支持部（内輪）１３に当接している。

図２はロータコア１１および保持プレート１２を示し、ロータコア１１は、平面視が略４５度のくさび形であって内径側の略半分のヨーク部分は切り取られ、ロータ磁極７は磁極面２１ａ、２１ｂ側に突出している。

保持プレート１２は、非磁性材の金属板又は樹脂板で形成され、円形の基部１２ａから均等な間隔でロータコア１１の個数（例えば８個）のアーム状の変位吸収部１２ｂが放射状に引き出されている。

変位吸収部１２ｂは、概略、基部１２ａ側から背面側（裏側）に曲げて形成された略１／４円弧の第１の曲がり部αａ、さらに表側（磁極面２１ａ、２１ｂ側）に曲げて形成された略１／４円弧の第２の曲がり部αｂ、平坦部αｃ、さらにほぼ表側に直角に曲げて形成された係止部αdを有し、モータ軸４の方向に曲がり部αａ、αｂの凹凸をなすように、表側、背面側それぞれから所定の曲率で略１／４円弧の曲げ加工（絞り加工等のプレス加工を含む）を施して形成される。

そして、各ロータコア１１は、図２に１点破線の矢印線で示すように保持プレート１２内に表側から取り付けられて周方向に配置され、保持プレート１２の隣り合う変位吸収部１２ｂ間に各ロータコア１１のロータ磁極７が位置する。このとき、各ロータコア１１は、図１に示すように外径側の端部が保持プレート１２の係止部αｄに当接し、保持プレート１２によって内径側と外径側とから挟持するように保持される。

さらに、各ロータコア１１は、図３に示す加硫ゴム等の柔軟な樹脂モールド材１４でヨーク部分がモールドされてその背面側が保持プレート１２に接着される。

図３（ａ）は各ロータコア１１が樹脂モールド材１４で保持プレート１２に接着された状態のロータ２ｂの磁極面を示し、同図（ｂ）は同図（ａ）のａ−ａ線の断面を示す。それらの図面に示すように、各ロータコア１１は、ヨーク部の表側も樹脂モールド材１４で薄く覆われ、モータ軸４の方向、倒れ方向、ひねり方向等に拘束される。なお、ロータ２ａも同様である。

さらに、ロータ２ａ、２ｂにおいて、周方向に配置された各ロータコア１１の外径側の外周に、可撓性を有するＣＦＲＰやケブラー等の高強度部材１５が適当数巻回して環状に設けられ、高強度部材１５が支持部１３の内輪に対向する外輪を形成する。

以上の構成のロータ２ａ、２ｂは、回転に伴って遠心力が発生すると、外輪である高強度部材１５が、その高破断強度を活かして遠心力を受け止める。このとき、高強度部材１５は弾性率（ヤング率）がさほど高くなく、ロータ２ａ、２ｂが高速に回転して前記遠心力が大きくなる程、高強度部材１５は弾性変形が大きくなって外輪方向（外径方向）に広がろうとする。この弾性変形を抑えるため、高強度部材１５を過剰に巻回すると、ロータ２ａ、２ｂが高価になるとともに重量化し、生産性も低下する。

そこで、ロータ２ａ、２ｂは、高強度部材１５の弾性変形を許容し、高強度部材１５は過剰には巻回しない。この場合、ロータ２ａ、２ｂが高回転になる程、高強度部材１５は弾性変形して広がる。

そして、保持プレート１２の変位吸収部１２ｂを設けなければ、保持プレート１２の各ロータコア１１は、遠心力により外輪側へ押し付けられて変位し、高強度部材の外輪は弾性変形により広がるので、遠心力の大部分を保持プレート１２が支えることとなり、応力が過大になって破壊され易くなる。なお、前記応力に耐えるように保持プレート１２を頑丈に形成しようとすると、保持プレート１２が厚くなって重量が増大する。また、このとき、遠心力のうち高強度部材が分担して支える力の大きさは小さくなり、その補強効果は小さくなる。

そこで、ロータ２ａ、２ｂは、保持プレート１２を厚くして重量を増大することなく、各ロータコア１１に作用して発生するトルクを、高回転になっても保持プレート１２、内輪の支持部１３を経由して確実にモータ軸４に伝達するため、各ロータコア１１が外輪側の保持プレート１２の係止部αｄと内輪側の支持部１３とに当接した状態に保持し、高強度部材１５の弾性変形に伴う保持プレート１２の半径方向の変位を変位吸収部１２ｂの伸縮により吸収する。

その結果、ロータ２ａ、２ｂが高回転になっても、保持プレート１２により各ロータコア１１を保持した状態が維持され、各ロータコア１１のトルクが保持プレート１２、内輪の支持部１３を経由して確実にモータ軸４に伝達される。

そして、変位吸収部１２ｂは保持プレート１２の製作時のプレス加工（絞り加工）等の曲げ加工で安価に生産性よく形成することができる。また、保持プレート１２の各ロータコア１１の外径側の端部が当接する係止部αｄは、高強度部材１５の巻き枠としても使用され、ロータ２ａ、２ｂの生産性が一層向上する。

したがって、軽量、安価で生産性が高い構成により、ロータ２ａ、２ｂの高回転時にも、各ロータコア１１を保持プレート１２に確実に保持して各ロータコア１１のトルクをモータ軸４に伝達し、従来にない高回転に耐え得るアキシャルギャップモータ１Ａのロータ２ａ、２ｂを提供することができる。

（他の実施形態）
他の実施形態について、図４〜図８を参照して説明する。

図４は本実施形態のアキシャルギャップモータ１Ｂの組み立てられた状態を示し、本実施形態のアキシャルギャップモータ１Ｂは、ステータ磁極が半径方向の磁極対を形成する３相駆動のリラクタンスモータであり、円板状のロータ１６ａ、ステータ１７、ロータ１６ｂを一点破線ｎのモータ軸方向に配置して形成されている。

ステータ１７は表側ステータ１８ａと裏側ステータ１８ｂとをギャップを設けて背中合せにつき合わせた構成である。

ロータ１６ａ、１６ｂは、同じ形状、構造であって、ロータ１６ａの磁極面が表側ステータ１８ａの磁極面に対向し、ロータ１６ｂの磁極面が裏側ステータ１８ｂの磁極面に対向するように、同形状の前側（紙面左側）、後側のフランジシャフト１９ａ、１９ｂによりモータ軸２０に取り付けられている。

フランジシャフト１９ａ、１９ｂは、モータ軸２０が中心を貫通した円板状のフランジ部２３の外周に円筒状の支持部２４を取り付けた構造であり、支持部２４がロータ１６ａ、１６ｂの中心孔内に嵌入することでロータ１８ａ、１８ｂと一体にモータ軸２０に取り付けられて回転する。なお、フランジシャフト１９ａ、１９ｂは、いずれも非磁性体（例えばステンレス）で形成されている。

図５は表側ステータ１８ａの磁極面の平面図を示し、表側ステータ１８ａ、裏側ステータ１８ｂは、同じ形状、構造であって、それぞれ、例えば圧粉磁心で形成された平面視くさび形の１２個（相当たり９０度の間隔の４個）のステータ磁極対２５が磁極間に隙間（ギャップ）を設けて周方向に３０度の間隔で磁気的に独立して配設されている。これらのステータ磁極対２５は、表側ステータ１８ａ、裏側ステータ１８ｂに共通の外径側、内径側の非磁性体金属のリング体２６ａ、２６ｂにより固定されている。外径側のリング体２６ａの外側には、各相の一対の端子等を覆う樹脂被覆体２７が重ねて設けられている。

各ステータ磁極対２５は、表側ステータ１８ａ、裏側ステータ１８ｂの励磁に共用される各相のカセットコイルのステータコイル２８が巻装されている。そして、各相のステータコイル２８の通電により、表側ステータ１８ａ、裏側ステータ１８ｂの９０度間隔の４個ずつのステータ磁極対２５が、内径側がＳ極（またはＮ極）、外径側がＮ極（またはＳ極）に励磁される。なお、相毎に励磁されるステータ磁極対２５が隣の磁極２５に移動する。また、両隣のステータ磁極対２５の励磁極性が相互に同じになるように、ステータコイル２８の巻き方向あるいは通電方向が設定されている。また、表側ステータ１８ａ、裏側ステータ１８ｂそれぞれの各ステータコイル２８上に、一実施形態の界磁コイル１０と同様の目的で環状の界磁コイル２９が設けられている。なお、界磁コイル２９は一部を切り欠いて示している。

図６（ａ）はロータ１６ｂの磁極面の平面図であり、同図（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線の断面図である。それらの図面に示すように、ロータ１６ａ、１６ｂは、それぞれ例えば圧粉磁心で形成された平面視くさび形の８個のロータコア（分割コア）３０が周方向に４５度の間隔で磁気的に独立して配設された構成である。各ロータコア３０は、ロータ磁極としての外径側、内径側の突起したポール３０ａ、３０ｂをヨーク部３０ｃで繋いだ構成であり、内径側の非磁性材のリング体３３と、一実施形態の保持プレート１２に対応する非磁性金属の保持プレート３４とにより、放射状に保持されている。ロータコア３０間の隙間は、一実施形態の樹脂モールド材１４と同様の樹脂モールド材３５が充填されている。なお、ヨーク部３０ｃが形成する凹部に表側ステータ１８ａ、裏側ステータ１８ｂのステータコイル２８、界磁コイル２９が遊挿されるので、アキシャルギャップモータ１Ｂのモータ軸方向の体格がその分一層小型になる。また、リング体３３は略一実施形態の支持部１３からフランジ１３ａを省いた形状であり、内輪を形成する。

そして、表側ステータ１８ａ、裏側ステータ１８ｂの通電相のステータコイル２８が通電されると、表側ステータ１８ａ、裏側ステータ１８ｂの通電相のステータ磁極対２５が励磁され、図１の破線の矢印線に示すように、表側ステータ１８ａ、裏側ステータ１８ｂのステータ磁極対２５から対向するロータ１６ａ、１６ｂのロータコア３０を通って同じステータ磁極対２５に戻る励磁磁束のループ磁路が形成され、このループ磁路を通る励磁磁束に基づく、ロータ１６ａ、１６ｂとステータ１８ａ、１８ｂとの磁気的な吸引動作によってアキシャルギャップモータ１Ｂが駆動されてモータ軸２０が回転する。

つぎに、ロータ１６ａ、１６ｂについて、さらに詳述する。

図７はロータ１６ａ、１６ｂそれぞれのロータコア３０および保持プレート３４を示し、保持プレート３４は、非磁性材の金属板又は樹脂板で形成され、リング体３３と一体又は別体であって、リング体３３の周囲に均等な間隔でロータコア３０の個数（例えば８個）のアーム状の変位吸収部３４ａを放射状に配置した構造である。

変位吸収部３４ａは、概略、リング体３３側から半径方向に変位部分までは平坦部βａであり、変位部分に至ると、背面側に曲げて形成された略１／４円弧の第１の曲がり部βｂ、表面側（磁極面側）に曲げて形成された略１／４円弧の第２の曲がり部βｃ、平坦部βｄ及び、平坦部βｄに略直角なモータ軸方向の係止部βｅを有し、曲がり部βｂ、βｃが凹凸をなすように、表側、背面側それぞれから所定の曲率で略１／４円弧の曲げ加工（絞り加工等のプレス加工を含む）を施して形成される。

そして、各ロータコア３０は図７に１点破線の矢印線で示すように保持プレート３４間に背面側（裏側）から嵌め込まれて保持プレート３４の隣り合う変位吸収部３４ａ間に位置する。このとき、各ロータコア３０は、外径側の端部が保持プレート３４の係止部βｅに当接して内径側の端部がリング体３３に当接し、保持プレート３４によって内径側と外径側とから挟持するように保持される。

また、各ロータコア３０は、加硫ゴム等の柔軟な樹脂モールド材３５でモールドされ、ヨーク部の表側が保持プレート３４の背面に接着され、モータ軸２０の方向、倒れ方向、ひねり方向等に拘束される。

さらに、ロータ１６ａ、１６ｂにおいて、保持プレート３４に保持された各ロータコア３０は、一実施形態の高強度部材１５と同様の可撓性を有するＣＦＲＰやケブラー等の高強度部材３６が適当数巻回して環状に設けられ、高強度部材３６がリング体３３の内輪に対向する外輪を形成する。

そして、高強度部材３６により、その高破断強度を活かして遠心力を受け止める。また、高強度部材３６の弾性変形を許容し、高強度部材３６の弾性変形による保持プレート３４の各ロータコア３０の変位を、保持プレート３４の各変位吸収部３４ａの伸縮により吸収する。

したがって、本実施形態のアキシャルギャップモータ１Ｂの場合も、ロータ１６ａ、１６ｂの高回転時、保持プレート３４によりロータ１６ａ、１６ｂの各ロータコア３０を保持した状態が維持され、ロータ１６ａ、１６ｂの各ロータコア３０のトルクが保持プレート３４、リング体３３の内輪を経由して確実にモータ軸２０に伝達される。

そして、各変位吸収部３４ａは保持プレート３４の製作時のプレス加工（絞り加工）等の曲げ加工で安価に生産性よく形成することができ、軽量、安価で生産性が高い構成により、ロータ１６ａ、１６ｂの高回転時にも、ロータ１６ａ、１６ｂの各ロータコア１９を保持プレート３４に確実に保持してロータ１６ａ、１６ｂの各ロータコア３０のトルクをモータ軸２０に伝達し、従来にない高回転に耐え得るアキシャルギャップモータ１Ｂのロータ１６ａ、１６ｂを提供することができる。

ところで、前記両実施形態において、変位吸収部１２ｂ、３４ａに表側、裏側からの２個の１／４円弧の曲がり部αａ、αｂ（βｂ、βｃ）を設けるのは、曲げの急峻な（きつい）部分が生じないようにして応力が集中しないようにするためである。

図８（ａ）は変位吸収部３４ａの曲がり部βｂ、βｃを表側、裏側からの２個の１／４円弧で形成した場合を示し、同図（ｂ）は曲がり部βｂ、βｃを表側、裏側からの２個の１／２円弧で形成した場合を示し、同図（ｃ）は曲がり部βｂ、βｃを表側、裏側からの２個の１／６円弧で形成した場合を示す。それらの図面において、Ｌが変位部分であり、図中の矢印線は各円弧の半径を示す。

そして、片側（例えば表側）の曲がり部βｂだけを設けた場合は、半径方向に伸縮したときに曲がり部βｂ自体に曲げによる口開きやモータ軸方向の変位が生じ易いやすくなるので、両側に曲げた（表側及び裏側に曲げた）曲がり部βｂ、βｃを半径方向に縦列に設けて前記の口開きやモータ軸方向の変位を防止する。

また、曲がり部βｂ、βｃの曲率が小さいと、図８（ｃ）の破線の丸印で囲んだように、半径方向の伸びに対する根元部分の曲げ応力が大きくなる。そして、曲がり部βｂ、βｃの曲率を大きくすれば応力は低減できるが、この場合は、保持プレート２９の半径方向に占める曲がり部βｂ、βｃの大きさが問題となる。

そして、曲がり部βｂ、βｃを１／４円ずつの円弧とすることで、保持プレート２９の半径方向に占める曲がり部βｂ、βｃをあまり大きくすることなく、根元部分の曲げ応力を最小にできる。

図９は曲がり部βｂ、βｃに相当する曲率ｒの板ばねＺの変位δ［ｍｍ］を示し、変位δは、外力をＰ［Ｎ］、ヤング率をＥ、断面２次モーメントをＩとすると、つぎの数１の（１）式で示される。

断面２次モーメントは、板ばねＺの幅、板厚をｂ、ｔとし、ポアソン比をνとすると、つぎの数２の（２）式で示される。

さらに、板ばねＺの曲げ応力をσとすると、曲げ応力σは、つぎの数３の（３）式で示される。

（３）式の曲げ応力σは、（１）式、（２）式に基づき、つぎの数４の（４）式に変形できる。

そして、（４）式から、曲率ｒに対して根元部分の応力σは、（１／ｒ^２）倍になることが明らかである。そのため、変位部分Ｌの伸縮箇所が半径方向に同じ長さであるならば、曲がり部βｂ、βｃは、１／２円弧にするよりも１／４円弧にして、曲率ｒを大きく取ったほうが応力を緩和できる。曲がり部βｂ、βｃとして、１／２円弧を２個配列すると、これは１／４円弧４個の配列と考えられるので、伸びの個所が１／４円弧を２個配列した場合の２倍、曲率が１／２倍となり、応力が２倍になる。そのため、曲がり部βｂ、βｃは、１／２円弧とするよりも、１／４円弧としたほうが、応力を小さくでき、破壊の限界が高い（伸縮し易い）。

一方、曲がり部βｂ、βｃを、１／４円弧よりさらに小さい、例えば１／６円弧にする６と、曲率部分どうしや伸縮しない箇所とのつなぎの個所に曲率ｒより曲げのきつい個所（図８（ｃ）の破線の丸印の個所）が生じ、そこでの応力が増大する。

したがって、曲がり部βｂ、βｃ（αａ、αｂ）は、１／４円弧とすることにより、最も小さな構成で応力を最小にできる。なお、曲がり部βｂ、βｃ（αａ、αｂ）の曲率は同じでなくてもよい。

そして、本発明は上記した両実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行なうことが可能であり、例えば、高強度部材１５、３６は、アモルファスワイヤー等であってもよい。また、磁極面が対向したステータとロータを１組又は３組以上備えたアキシャルギャップモータのロータにも本発明を同様に適用することができる。

つぎに、保持プレート１２、３４における変位吸収部１２ｂ、３４ａの位置は、前記両実施形態の位置に限るものではなく、より内輪側や外輪側であってよいのは勿論である。

また、保持プレート１２、３４等の形状も、前記両実施形態の形状に限るものではない。

つぎに、本発明が適用されるアキシャルギャップモータは、４相以上の多相で駆動される構成であってもよいのは勿論である。そして、ロータコア１１、３０の個数等は、前記両実施形態のものに限るものではない。また、本発明が適用されるアキシャルギャップモータは、発電機として用いられるものであってもよい。

そして、本発明は、電気自動車の駆動モータ等の種々の用途のアキシャルギャップモータのロータに適用することができる。

１Ａ、１Ｂ アキシャルギャップモータ
２ａ、２ｂ、１６ａ、１６ｂ ロータ
３、１７、１８ａ、１８ｂ ステータ
１１、３０ ロータコア
１２、３４ 保持プレート
１２ｂ、３４ｂ 変位吸収部
１５、３６ 高強度部材

Claims (2)

1. ステータの磁極面とロータの磁極面とがモータ軸方向に対向するアキシヤルギャップモータのロータであつて、
   複数のロータコアが周方向に配設され、
   前記各ロータコアは保持プレートにより外径側と内径側とから挟持するように保持され、
   前記各ロータコアの外径側の外周に可撓性を有する高強度部材が環状に設けられ、
   前記保持プレートの前記各ロータコア間の部分に半径方向の変位を吸収する変位吸収部を有することを特徴とするアキシヤルギャップモータのロータ。
2. 請求項１に記載のアキシヤルギャップモータのロータにおいて、
   前記変位吸収部は、前記保持プレートを曲げて形成されていることを特徴とするアキシヤルギャップモータのロータ。