JP2015154588A - Axial gap type motor - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an axial gap type motor capable of preventing a rotor from moving in an axial direction.SOLUTION: A short-circuiting ring is magnetically short-circuited with each of a back yoke 12 and a back yoke 22 at an outer edge side, opposes a magnetic field element 3 in a radial direction relative to a rotation axis P while interposing a cavity, and includes a protrusion 36 that protrudes to the magnetic field element 3 side.

Description

この発明はアキシャルギャップ形モータに関し、特にその界磁磁束を供給する技術に関する。   The present invention relates to an axial gap type motor, and more particularly to a technology for supplying the field magnetic flux.

モータにおける界磁磁束の供給源として、永久磁石と界磁巻線とを併用する技術が公知である。界磁巻線に流れる電流によって強さが可変となる界磁磁束(以下、「副界磁磁束」と仮称する)は、永久磁石が供給して(減磁効果を考慮しなければ)強さが固定した界磁磁束(以下、「主界磁磁束」と仮称する)に対する、いわゆる弱め界磁、あるいは強め界磁として作用する。   As a field magnetic flux supply source in a motor, a technique using a permanent magnet and a field winding in combination is known. A field magnetic flux whose strength is variable depending on the current flowing through the field winding (hereinafter referred to as “sub-field magnetic flux”) is supplied by a permanent magnet (unless the demagnetization effect is taken into consideration). Acts as a so-called field weakening or field strengthening with respect to a fixed field magnetic flux (hereinafter referred to as “main field magnetic flux”).

主界磁磁束と共に副界磁磁束を採用することにより、副界磁磁束を採用しない場合と比較して、広い運転範囲(例えばトルクや回転速度の範囲)で、効率よく運転させることができる。   By adopting the subfield magnetic flux together with the main field magnetic flux, it is possible to operate efficiently in a wider operating range (for example, a range of torque and rotational speed) compared to the case where the subfield magnetic flux is not employed.

特開2006−141106号公報JP 2006-141106 A 特開2008−043099号公報JP 2008-043099 A 特開2008−187826号公報JP 2008-187826 A 特開2012−157182号公報JP2012-157182A 特開2012−182944号公報JP 2012-182944 A 特開2012−182945号公報JP 2012-182945 A

小坂、松井、「省希土類系磁石ハイブリッド界磁モータのHEV応用への可能性」、平成22年電気学会産業応用部門大会、2−S8−4、P.II-81−II-86、平成22年Kosaka, Matsui, “Possibility of rare-earth rare-earth magnet hybrid field motor for HEV application”, 2010 IEEJ Industrial Application Conference, 2-S8-4, p. II-81-II-86, 2010

他方、モータの用途によっては、例えばインホイールモータとして、その回転軸方向に扁平なモータが望まれる場合がある。かかる観点では、固定子たる電機子と、回転子たる界磁子とが回転軸方向において対向する、アキシャルギャップ形モータが適している。   On the other hand, depending on the use of the motor, for example, a motor that is flat in the direction of the rotation axis may be desired as an in-wheel motor. From such a viewpoint, an axial gap type motor in which an armature as a stator and a field element as a rotor face each other in the direction of the rotation axis is suitable.

このようなアキシャルギャップ形モータにおいては、固定子と回転子との間を軸方向に磁束が流れるので、回転子に軸方向のスラスト力が生じる。当該スラスト力によって、回転子が軸方向に移動、或いは、振動する。   In such an axial gap type motor, since magnetic flux flows between the stator and the rotor in the axial direction, axial thrust force is generated in the rotor. The rotor moves or vibrates in the axial direction by the thrust force.

そこでこの発明は、回転子の軸方向における移動(或いは振動)を抑制できるアキシャルギャップ形モータを提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide an axial gap type motor that can suppress movement (or vibration) of the rotor in the axial direction.

本発明にかかるアキシャルギャップ形モータの第1の態様は、所定の回転軸(P)の周りで回転し、永久磁石を含む磁石磁極部(31)と、軟磁性体(32)とが前記回転軸に対する周方向において交互に配列され、前記磁石磁極部(31)の全てが、前記回転軸の両側において同じ第1極性の磁極面を、前記回転軸についての径方向の外側に向かって前記第1極性とは異なる第2極性の磁極面を、それぞれ呈する回転子(3)と、前記回転軸の一方側から前記回転子に対向し、第1電機子巻線(13)と、前記第1電機子巻線が巻回される複数の第1ティース(11)と、前記回転子とは反対側で前記複数の第1ティースを磁気的に短絡させる第1バックヨーク(12)とを有し、前記第1電機子巻線に交流電流が流れて前記回転子に対して第1回転磁界を供給する第1固定子(1)と、前記回転軸の他方側から前記回転子に対向し、第2電機子巻線(23)と、前記第2電機子巻線が巻回される複数の第2ティース(21)と、前記回転子とは反対側で前記複数の第2ティースを磁気的に短絡させる第2バックヨーク(22)とを有し、前記第2電機子巻線に前記交流電流が流れて前記回転子に対して第2回転磁界を供給する第2固定子(2)と、前記第1バックヨークと前記回転子との間において前記回転軸の周りに配置され、前記回転軸に沿う第1方向に磁界を発生させる第1界磁巻線(41)と、前記第2バックヨークと前記回転子との間において前記回転軸の周りに配置され、前記第1方向とは反対方向に磁界を発生させる第2界磁巻線(42)と、前記第1バックヨークおよび前記第2バックヨークの各々と、その外縁側において磁気的に短絡されるとともに、前記回転軸に対する径方向において前記回転子と空隙を介して対向し、前記回転子側に突出する突部を有する短絡用環(36)とを備える。   The first aspect of the axial gap type motor according to the present invention is such that the magnet magnetic pole portion (31) including a permanent magnet and the soft magnetic body (32) rotate around a predetermined rotation axis (P) and rotate. The magnet magnetic pole portions (31) are alternately arranged in the circumferential direction with respect to the shaft, and all of the magnetic pole portions (31) have the same first polarity magnetic pole surface on both sides of the rotating shaft toward the radially outer side with respect to the rotating shaft. A rotor (3) presenting a magnetic pole surface of a second polarity different from one polarity, respectively, facing the rotor from one side of the rotating shaft, a first armature winding (13), and the first A plurality of first teeth (11) around which an armature winding is wound, and a first back yoke (12) for magnetically short-circuiting the plurality of first teeth on the side opposite to the rotor. , An alternating current flows through the first armature winding and the rotor A first stator (1) for supplying a first rotating magnetic field, a second armature winding (23), and a second armature winding that are opposed to the rotor from the other side of the rotating shaft. A plurality of second teeth (21) to be rotated, and a second back yoke (22) for magnetically short-circuiting the plurality of second teeth on the opposite side of the rotor, and the second armature A second stator (2) for supplying a second rotating magnetic field to the rotor by flowing the alternating current through a winding, and around the rotating shaft between the first back yoke and the rotor. A first field winding (41) for generating a magnetic field in a first direction along the rotation axis, and disposed around the rotation axis between the second back yoke and the rotor, A second field winding (42) for generating a magnetic field in a direction opposite to the first direction; And the second back yoke, which are magnetically short-circuited on the outer edge side thereof, are opposed to the rotor via a gap in the radial direction with respect to the rotating shaft, and protrude to the rotor side A short-circuiting ring (36).

本発明にかかるアキシャルギャップ形モータの第2の態様は、第1の態様にかかるアキシャルギャップ形モータであって、前記回転子(2)は、前記磁石磁極部(31)と前記軟磁性体(32)とを保持する保持体(30)を有し、前記保持体(30)は、前記磁石磁極部および前記軟磁性体よりも外周側に位置する外環(33)を有し、前記外環のうち、少なくとも前記磁石磁極部と対向する部分は軟磁性材で形成される。   A second aspect of the axial gap type motor according to the present invention is the axial gap type motor according to the first aspect, wherein the rotor (2) includes the magnet magnetic pole part (31) and the soft magnetic body ( 32), and the holding body (30) has an outer ring (33) positioned on the outer peripheral side of the magnet magnetic pole part and the soft magnetic body, and the outer Of the ring, at least a portion facing the magnet magnetic pole portion is formed of a soft magnetic material.

本発明にかかるアキシャルギャップ形モータの第3の態様は、第2の態様にかかるアキシャルギャップ形モータであって、前記外環(33)のうち、前記磁石磁極部(31)と前記軟磁性体(32)との間の部分に対向する部分には、非磁性体が形成される。   A third aspect of the axial gap type motor according to the present invention is the axial gap type motor according to the second aspect, wherein the magnet magnetic pole part (31) and the soft magnetic body in the outer ring (33). A non-magnetic material is formed in a portion facing the portion between (32).

本発明にかかるアキシャルギャップ形モータの第4の態様は、第1から第3のいずれか一つの態様にかかるアキシャルギャップ形モータであって、前記第1固定子は、前記短絡用環(36)と前記第1バックヨーク(12)とを磁気的に短絡する第1環(14)を更に有し、前記第2固定子は、前記短絡用環(36)と前記第2バックヨーク(22)とを磁気的に短絡する第2環(24)を更に有し、前記第1環または前記第2環は電磁鋼板を前記回転軸の周りで巻回した鉄心である。   A fourth aspect of the axial gap type motor according to the present invention is the axial gap type motor according to any one of the first to third aspects, wherein the first stator includes the short-circuit ring (36). And a first ring (14) that magnetically short-circuits the first back yoke (12), and the second stator includes the shorting ring (36) and the second back yoke (22). The first ring or the second ring is an iron core in which a magnetic steel sheet is wound around the rotation axis.

本発明にかかるアキシャルギャップ形モータの第5の態様は、第1から第4のいずれか一つの態様にかかるアキシャルギャップ形モータであって、前記磁石磁極部の各々は、第2軟磁性体(317)と、前記第2軟磁性体よりも外周側に位置し、前記径方向に着磁された第1永久磁石(316)とを有する。   A fifth aspect of the axial gap type motor according to the present invention is the axial gap type motor according to any one of the first to fourth aspects, wherein each of the magnet magnetic pole portions includes a second soft magnetic body ( 317) and a first permanent magnet (316) that is positioned on the outer peripheral side of the second soft magnetic body and is magnetized in the radial direction.

本発明にかかるアキシャルギャップ形モータの第6の態様は、第5の態様にかかるアキシャルギャップ形モータであって、前記磁石磁極部(31)の各々は、前記第2軟磁性体(317)に対して前記周方向の一方側から隣り合う第2の永久磁石(314)と、前記第2軟磁性体に対して前記周方向の他方側から隣り合う第3の永久磁石(314)とを更に有し、前記第2および前記第3の永久磁石は、前記第1永久磁石が前記第2軟磁性体に向ける磁極面と同じ極性の磁極面を前記第2軟磁性体に向けて配置される。   A sixth aspect of the axial gap type motor according to the present invention is the axial gap type motor according to the fifth aspect, wherein each of the magnet magnetic pole portions (31) is formed on the second soft magnetic body (317). On the other hand, a second permanent magnet (314) adjacent from one side in the circumferential direction and a third permanent magnet (314) adjacent from the other side in the circumferential direction with respect to the second soft magnetic body are further provided. And the second and third permanent magnets are arranged with a magnetic pole face having the same polarity as the magnetic pole face directed to the second soft magnetic body by the first permanent magnet facing the second soft magnetic body. .

本発明にかかるアキシャルギャップ形モータの第7の態様は、第1から第4のいずれか一つの態様にかかるアキシャルギャップ形モータであって、前記磁石磁極部の各々は、第2軟磁性体(313)と、前記第2軟磁性体よりも前記第1固定子(1)側に位置した第1永久磁石(311)と、前記第2軟磁性体よりも前記第2固定子(2)側に位置した第2永久磁石(312)とを有し、前記第2永久磁石は、前記第1永久磁石が前記第2軟磁性体に向ける磁極面と同じ極性の磁極面を、前記第2軟磁性体に向けて配置される。   A seventh aspect of the axial gap type motor according to the present invention is the axial gap type motor according to any one of the first to fourth aspects, wherein each of the magnetic pole portions includes a second soft magnetic material ( 313), a first permanent magnet (311) positioned closer to the first stator (1) than the second soft magnetic body, and the second stator (2) side relative to the second soft magnetic body And the second permanent magnet has a magnetic pole surface having the same polarity as the magnetic pole surface toward which the first permanent magnet faces the second soft magnetic body. It is arranged toward the magnetic body.

本発明にかかるアキシャルギャップ形モータの第8の態様は、第1から第7のいずれか一つの態様にかかるアキシャルギャップ形モータであって、前記回転子(3)と前記突部との間の前記径方向の距離は、前記回転子と前記第1固定子または前記第2固定子との間のエアギャップよりも小さい。   An eighth aspect of the axial gap type motor according to the present invention is the axial gap type motor according to any one of the first to seventh aspects, and is provided between the rotor (3) and the protrusion. The radial distance is smaller than the air gap between the rotor and the first stator or the second stator.

本発明にかかるアキシャルギャップ形モータの第1の態様によれば、回転子と短絡用環の突部との間に磁束が流れる。よって、回転子が突部に対して軸方向の一方側に移動すると、回転子には、軸方向の他方側に向かう力が働く。よって、回転子の軸方向における移動を抑制できる。   According to the first aspect of the axial gap type motor of the present invention, the magnetic flux flows between the rotor and the protrusion of the short-circuiting ring. Therefore, when the rotor moves to one side in the axial direction with respect to the protrusion, a force directed to the other side in the axial direction acts on the rotor. Therefore, the movement of the rotor in the axial direction can be suppressed.

本発明にかかるアキシャルギャップ形モータの第2の態様によれば、回転子と突部との間の磁気抵抗を低減できるので、回転子と突部との間の磁束を増やすことができ、ひいては、当該磁束に起因して回転子に生じる力を増大させることができる。よって回転子の移動を更に抑制できる。   According to the second aspect of the axial gap type motor of the present invention, since the magnetic resistance between the rotor and the protrusion can be reduced, the magnetic flux between the rotor and the protrusion can be increased. The force generated in the rotor due to the magnetic flux can be increased. Therefore, the movement of the rotor can be further suppressed.

本発明にかかるアキシャルギャップ形モータの第3の態様によれば、磁石磁極部から外環へと流れる磁束を、軟磁性体よりも突部(短絡用環)へと流しやすい。よって、回転子と突部との間の磁束を増やすことができ、ひいては、当該磁束に起因して回転子に生じる力を増大させることができる。したがって回転子の移動を更に抑制できる。   According to the third aspect of the axial gap type motor of the present invention, the magnetic flux flowing from the magnet magnetic pole portion to the outer ring is more likely to flow to the protrusion (short-circuiting ring) than the soft magnetic material. Therefore, the magnetic flux between the rotor and the protrusion can be increased, and consequently the force generated in the rotor due to the magnetic flux can be increased. Therefore, the movement of the rotor can be further suppressed.

本発明にかかるアキシャルギャップ形モータの第4の態様によれば、電磁鋼板を巻回した鉄心は軸方向において小さい磁気抵抗を有するので、第1および第2のバックヨークの各々と、突部との磁気的な短絡に適している。   According to the fourth aspect of the axial gap type motor of the present invention, since the iron core wound with the electromagnetic steel sheet has a small magnetic resistance in the axial direction, each of the first and second back yokes, the protrusion, Suitable for magnetic short circuit.

本発明にかかるアキシャルギャップ形モータの第5の態様によれば、第1永久磁石からの磁束が回転子と突部との間を流れる。よって回転子に生じる力(軸方向の他方側の力)が増大する。   According to the fifth aspect of the axial gap type motor of the present invention, the magnetic flux from the first permanent magnet flows between the rotor and the protrusion. Therefore, the force (force on the other side in the axial direction) generated in the rotor increases.

本発明にかかるアキシャルギャップ形モータの第6の態様によれば、第2および第3の永久磁石は軟磁性体の着磁に寄与する。   According to the sixth aspect of the axial gap type motor of the present invention, the second and third permanent magnets contribute to the magnetization of the soft magnetic material.

本発明にかかるアキシャルギャップ形モータの第7の態様によれば、比較的簡単な構成で磁石磁極部を構成できる。   According to the seventh aspect of the axial gap type motor of the present invention, the magnetic pole portion can be configured with a relatively simple configuration.

本発明にかかるアキシャルギャップ形モータの第8の態様によれば、回転子と突部との間の磁気抵抗を低減できるので、回転子と突部との間の磁束を増やすことができ、ひいては、当該磁束に起因して回転子に生じる力を増大させることができる。よって回転子の移動を更に抑制できる。   According to the eighth aspect of the axial gap type motor of the present invention, since the magnetic resistance between the rotor and the protrusion can be reduced, the magnetic flux between the rotor and the protrusion can be increased. The force generated in the rotor due to the magnetic flux can be increased. Therefore, the movement of the rotor can be further suppressed.

第1の実施の形態にかかるアキシャルギャップ形モータの構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the axial gap type motor concerning 1st Embodiment. 界磁子の構成の一部を示す斜視図である。It is a perspective view which shows a part of structure of a field element. 第1の実施の形態にかかるアキシャルギャップ形モータの構成を例示する断面図である。It is sectional drawing which illustrates the structure of the axial gap type motor concerning 1st Embodiment. 界磁子の断面を展開した図である。It is the figure which expanded the cross section of the field element. 第1の実施の形態にかかるアキシャルギャップ形モータの構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the axial gap type motor concerning 1st Embodiment. 界磁子の構成の一部を示す斜視図である。It is a perspective view which shows a part of structure of a field element. 第1の実施の形態にかかるアキシャルギャップ形モータの構成を例示する断面図である。It is sectional drawing which illustrates the structure of the axial gap type motor concerning 1st Embodiment. 界磁子の断面を展開した図である。It is the figure which expanded the cross section of the field element. 第2の実施の形態にかかるアキシャルギャップ形モータの界磁子の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the field element of the axial gap type motor concerning 2nd Embodiment.

第1の実施の形態.
図1は第1の実施の形態にかかるアキシャルギャップ形モータの構成を示す斜視図である。構造の理解を容易にするため、モータを回転軸Pに沿って分解して示している。但し、モータの分野の通常の技術知識を有する者であれば、当該アキシャルギャップ形モータの構造を図1から認識することができる。
First embodiment.
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of an axial gap type motor according to a first embodiment. In order to facilitate understanding of the structure, the motor is shown exploded along the rotation axis P. However, a person having ordinary technical knowledge in the field of motors can recognize the structure of the axial gap type motor from FIG.

当該アキシャルギャップ形モータは、固定子たる電機子1,2と、回転子たる界磁子3と、界磁巻線41,42と、短絡用環36とを備える。電機子1,2が供給する回転磁界と、主界磁磁束と、副界磁磁束とによって界磁子3は回転軸Pの周りで回転する。   The axial gap type motor includes armatures 1 and 2 that are stators, a field element 3 that is a rotor, field windings 41 and 42, and a short-circuiting ring 36. The field element 3 is rotated around the rotation axis P by the rotating magnetic field supplied by the armatures 1 and 2, the main field magnetic flux, and the subfield magnetic flux.

電機子1は回転軸Pの一方側(図1では上側)から界磁子3に、電機子2は回転軸Pの他方側(図1では下側)から界磁子3に、それぞれいわゆるエアギャップと称される空隙を空けて対向する。   The armature 1 is from one side (upper side in FIG. 1) of the rotating shaft P to the field element 3, and the armature 2 is from the other side (lower side in FIG. 1) to the field element 3, so-called air. Opposing with a gap called a gap.

界磁子3は保持体30と、永久磁石を有する磁石磁極部31と、軟磁性体32とを有する。磁石磁極部31は、減磁を考慮しなければ大きさが一定となる、主界磁磁束を供給する。   The field element 3 includes a holding body 30, a magnet magnetic pole portion 31 having a permanent magnet, and a soft magnetic body 32. The magnet magnetic pole portion 31 supplies a main field magnetic flux whose size is constant if demagnetization is not considered.

磁石磁極部31と軟磁性体32とは、回転軸Pに対する周方向において交互に配列される。本実施の形態では磁石磁極部31と軟磁性体32とはそれぞれ10個設けられる場合を例示する。   The magnet magnetic pole portions 31 and the soft magnetic bodies 32 are alternately arranged in the circumferential direction with respect to the rotation axis P. In this embodiment, a case where ten magnet magnetic pole portions 31 and ten soft magnetic bodies 32 are provided is illustrated.

保持体30は例えば軟磁性であり、外環33、内環34、隔壁35を有している。隔壁35は磁石磁極部31と軟磁性体32との間に位置してこれらを周方向で保持する。外環33は回転軸Pの径方向の外側から、内環34は回転軸Pの径方向の内側から、それぞれ磁石磁極部31と軟磁性体32を保持する。   The holding body 30 is, for example, soft magnetic and has an outer ring 33, an inner ring 34, and a partition wall 35. The partition wall 35 is located between the magnetic pole portion 31 and the soft magnetic body 32 and holds them in the circumferential direction. The outer ring 33 holds the magnet magnetic pole portion 31 and the soft magnetic body 32 from the outside in the radial direction of the rotation axis P, and the inner ring 34 holds from the inside in the radial direction of the rotation axis P, respectively.

図2は界磁子3の構成の一部を示す斜視図である。ここでは当該構成を視認し易くするため、周方向において180°で拡がる部分を除去して示した。図2では、磁石磁極部31の断面が現れている。   FIG. 2 is a perspective view showing a part of the configuration of the field element 3. Here, in order to make the said structure easy to visually recognize, the part extended at 180 degrees in the circumferential direction was removed and shown. In FIG. 2, the cross section of the magnetic pole part 31 appears.

図3は当該アキシャルギャップ形モータの構成を例示する断面図である。当該断面は回転軸Pを含み、回転軸Pに平行な面であり、かつ磁石磁極部31が現れる位置にある。   FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating the configuration of the axial gap motor. The cross section includes the rotation axis P, is a plane parallel to the rotation axis P, and is in a position where the magnet magnetic pole portion 31 appears.

回転軸Pの一方側において磁石磁極部31の全てが同じ第1の極性(図2ではN極)の磁極面を呈する。また回転軸Pの他方側においても、磁石磁極部31の全てが同じ第1の極性の磁極面を呈する。また磁石磁極部31は、径方向外側に向かって、第1の極性とは異なる第2の極性(例えばS極)の磁極面を呈する。例えば磁石磁極部31の各々は、永久磁石311,312と軟磁性体313とを備えている。永久磁石311,312および軟磁性体313は、いずれも平板の形状を有しており、軸方向において互いに重ね合わさって配置される。軟磁性体313は軸方向において永久磁石311,312の間に位置する。永久磁石311,312はいずれも軸方向に着磁されており、軟磁性体313へと、互いに同じ第2の極性(例えばS極)の磁極面を向けて、配置される。   On one side of the rotation axis P, all of the magnetic pole portions 31 exhibit the same magnetic pole surface with the same first polarity (N pole in FIG. 2). Also, on the other side of the rotation axis P, all of the magnetic pole portions 31 exhibit the same magnetic pole surface having the first polarity. Moreover, the magnet magnetic pole part 31 exhibits the magnetic pole surface of the 2nd polarity (for example, S pole) different from a 1st polarity toward radial direction outer side. For example, each of the magnetic pole portions 31 includes permanent magnets 311 and 312 and a soft magnetic body 313. Each of the permanent magnets 311 and 312 and the soft magnetic body 313 has a flat plate shape and is arranged so as to overlap each other in the axial direction. The soft magnetic body 313 is located between the permanent magnets 311 and 312 in the axial direction. Each of the permanent magnets 311 and 312 is magnetized in the axial direction, and is disposed toward the soft magnetic body 313 with the magnetic pole surfaces of the same second polarity (for example, S pole) facing each other.

内環34には回転シャフトが挿入され、かつ固定される。図1、図2、図3では回転シャフトは省略される。当該回転シャフトは界磁子3の回転と共に回転する。   A rotating shaft is inserted into the inner ring 34 and fixed. In FIGS. 1, 2, and 3, the rotating shaft is omitted. The rotating shaft rotates with the rotation of the field element 3.

電機子1は、ティース11と、バックヨーク12と、電機子巻線13とを備える。ティース11は環状に複数設けられる。ティース11には電機子巻線13が巻回される。バックヨーク12は界磁子3とは反対側でティース11を磁気的に短絡させる。   The armature 1 includes a tooth 11, a back yoke 12, and an armature winding 13. A plurality of teeth 11 are provided in a ring shape. An armature winding 13 is wound around the teeth 11. The back yoke 12 magnetically shorts the teeth 11 on the side opposite to the field element 3.

例えばティース11はバックヨーク12に対して貫通する底部を有しており、図1ではその底部が現れている。   For example, the teeth 11 have a bottom portion penetrating the back yoke 12, and the bottom portion appears in FIG.

バックヨーク12は回転軸Pにおいて内環34と対向する位置に孔10が空いている。回転シャフト(不図示)が孔10において回転可能に挿入される。電機子巻線13には交流電流が流れ、界磁子3に対して回転磁界を供給する。   The back yoke 12 has a hole 10 at a position facing the inner ring 34 on the rotation axis P. A rotating shaft (not shown) is rotatably inserted in the hole 10. An alternating current flows through the armature winding 13 and supplies a rotating magnetic field to the field element 3.

電機子2は、ティース21と、バックヨーク22と、電機子巻線23とを備える。ティース21は環状に複数設けられる。ティース21には電機子巻線23が巻回される。バックヨーク22は界磁子3とは反対側でティース21を磁気的に短絡させる。バックヨーク22は回転軸Pにおいて内環34と対向する位置に孔20が空いている。回転シャフト(不図示)が孔20において回転可能に挿入される。電機子巻線23には交流電流が流れ、界磁子3に対して回転磁界を供給する。   The armature 2 includes a tooth 21, a back yoke 22, and an armature winding 23. A plurality of teeth 21 are provided in a ring shape. An armature winding 23 is wound around the tooth 21. The back yoke 22 magnetically shorts the teeth 21 on the side opposite to the field element 3. The back yoke 22 has a hole 20 at a position facing the inner ring 34 on the rotation axis P. A rotating shaft (not shown) is rotatably inserted in the hole 20. An alternating current flows through the armature winding 23 to supply a rotating magnetic field to the field element 3.

本実施の形態ではティース11,21のいずれもが24個設けられる場合を例示する。   In the present embodiment, a case where 24 teeth are both provided is illustrated.

電機子1はその外縁に短絡用環14を、電機子2はその外縁に短絡用環24を、それぞれ更に備える。短絡用環36は、界磁子3と径方向において間隙を介して対向する。換言すれば、短絡用環36は界磁子3よりも外周側に配置される。短絡用環14,24,36は図1では回転軸Pに沿って離れて示されるが、実際のアキシャルギャップ形モータでは互いに接触して短絡する。   The armature 1 further includes a short-circuiting ring 14 on its outer edge, and the armature 2 further includes a short-circuiting ring 24 on its outer edge. The short-circuiting ring 36 faces the field element 3 via a gap in the radial direction. In other words, the short-circuiting ring 36 is arranged on the outer peripheral side of the field element 3. Although the short-circuiting rings 14, 24, and 36 are shown separated along the rotation axis P in FIG. 1, they are brought into contact with each other and short-circuited in an actual axial gap type motor.

ただし、短絡用環14,24の各々は、短絡用環36とバックヨーク12,22の各々とを磁気的に短絡させるためのものである。よって、必ずしも短絡用環14,24の各々と短絡用環36との接触を前提としない。   However, each of the short-circuiting rings 14 and 24 is for magnetically short-circuiting the short-circuiting ring 36 and each of the back yokes 12 and 22. Therefore, the contact between each of the short-circuiting rings 14 and 24 and the short-circuiting ring 36 is not necessarily assumed.

短絡用環36の径方向内側の端面は、短絡用環14,24の各々の径方向内側の端面よりも回転軸Pに近い。換言すれば、短絡用環36は短絡用環14,24よりも界磁子3へと突出する突出部と把握することができる。短絡用環36の軸方向における厚みは、例えば界磁子3の軸方向における厚みと同程度である。   The radially inner end face of the short-circuiting ring 36 is closer to the rotation axis P than the radially inner end face of each of the short-circuiting rings 14, 24. In other words, the short-circuiting ring 36 can be understood as a projecting portion that projects to the field element 3 more than the short-circuiting rings 14 and 24. The thickness of the short-circuiting ring 36 in the axial direction is, for example, approximately the same as the thickness of the field element 3 in the axial direction.

また当該アキシャルギャップ形モータのケースがバックヨーク12,22をその径方向外側から保持する場合、当該ケースによって、バックヨーク12,22の各々と短絡用環36とを磁気的に短絡してもよい。この場合、短絡用環14,24は省略可能である。また短絡用環36を当該ケースの一部として構成してもよい。   Further, when the case of the axial gap type motor holds the back yokes 12 and 22 from the outside in the radial direction, each of the back yokes 12 and 22 and the short-circuiting ring 36 may be magnetically short-circuited by the case. . In this case, the short-circuiting rings 14 and 24 can be omitted. Further, the short-circuiting ring 36 may be configured as a part of the case.

本実施の形態において、界磁巻線41はバックヨーク12と界磁子3との間において回転軸Pの周りに配置される。より詳細には、周方向に配置された一群の電機子巻線13よりも径方向外側に設けられ、短絡用環14よりも回転軸P寄りに配置される。界磁巻線42はバックヨーク22と界磁子3との間において回転軸Pの周りに配置される。より詳細には、周方向に配置された一群の電機子巻線23よりも径方向外側に設けられ、短絡用環24よりも回転軸P寄りに配置される。換言すれば、短絡用環14,24は界磁巻線41,42の径方向外側に位置する。   In the present embodiment, the field winding 41 is arranged around the rotation axis P between the back yoke 12 and the field element 3. More specifically, it is provided on the outer side in the radial direction than the group of armature windings 13 arranged in the circumferential direction, and is arranged closer to the rotation axis P than the short-circuiting ring 14. The field winding 42 is disposed around the rotation axis P between the back yoke 22 and the field element 3. More specifically, it is provided radially outside the group of armature windings 23 arranged in the circumferential direction, and is arranged closer to the rotation axis P than the short-circuiting ring 24. In other words, the short-circuiting rings 14 and 24 are located outside the field windings 41 and 42 in the radial direction.

界磁巻線41,42に電流が流れることにより、回転軸Pに沿って磁界を発生させる。当該磁界によって副界磁磁束が得られるので、以下では簡単に、界磁巻線41,42によって副界磁磁束が発生する、との表現を採用する。   A current flows through the field windings 41 and 42 to generate a magnetic field along the rotation axis P. Since the subfield magnetic flux is obtained by the magnetic field, the expression that the subfield magnetic flux is generated by the field windings 41 and 42 is simply adopted below.

但し、界磁巻線41,42によって発生する副界磁磁束は、回転軸Pに沿った方向において互いに反対である。   However, the subfield magnetic fluxes generated by the field windings 41 and 42 are opposite to each other in the direction along the rotation axis P.

なお、電機子巻線13,23及び界磁巻線41,42は、これを構成する導線の一本一本を指すのではなく、導線が一纏まりに巻回された態様を指す。これは図面においても同様である。また、巻き始め及び巻き終わりの引き出し線、及びそれらの結線も図面においては省略した。   In addition, the armature windings 13 and 23 and the field windings 41 and 42 do not indicate each one of the conductive wires constituting the armature windings 13 and 23 but indicate an aspect in which the conductive wires are wound together. The same applies to the drawings. In addition, the drawing lines at the start and end of winding and their connection are also omitted in the drawings.

図4は界磁子3の、隔壁35が存在する径方向の位置での周方向の断面を展開した図であり、電機子巻線13,23が省略される。   FIG. 4 is a developed view of the circumferential cross section of the field element 3 at the radial position where the partition walls 35 exist, and the armature windings 13 and 23 are omitted.

図3および図4では主界磁磁束φmの流れと、副界磁磁束φaの流れとを、模式的に示している。   3 and 4 schematically show the flow of the main field magnetic flux φm and the flow of the subfield magnetic flux φa.

主界磁磁束φmの一部は、ティース11,21、バックヨーク12,22を介して、磁石磁極部31と軟磁性体32との間を流れる。これにより軟磁性体32は主界磁磁束φmによって着磁される。   Part of the main field magnetic flux φm flows between the magnet magnetic pole portion 31 and the soft magnetic body 32 via the teeth 11 and 21 and the back yokes 12 and 22. As a result, the soft magnetic body 32 is magnetized by the main field magnetic flux φm.

他方、副界磁磁束φaの大部分は、ティース11,21、バックヨーク12,22及び短絡用環14,24,36を介して、軟磁性体32を流れる。これにより、軟磁性体32は副界磁磁束φaの大部分によっても着磁される。   On the other hand, most of the subfield magnetic flux φa flows through the soft magnetic body 32 via the teeth 11 and 21, the back yokes 12 and 22, and the short-circuiting rings 14, 24 and 36. As a result, the soft magnetic body 32 is also magnetized by most of the subfield magnetic flux φa.

即ち、軟磁性体32は、主界磁磁束φmの一部と副界磁磁束φaの大部分とによって着磁され、誘発された磁極(以下「軟磁性極」と仮称)として機能する。よって副界磁磁束φaの大きさや向きを変えることにより、軟磁性極の強さは増減する。副界磁磁束φaは界磁巻線41,42に流れる電流によって制御されるので、当該電流によって界磁子3に対して弱め界磁、あるいは強め界磁を施すことができる。   That is, the soft magnetic body 32 is magnetized by a part of the main field magnetic flux φm and most of the subfield magnetic flux φa, and functions as an induced magnetic pole (hereinafter referred to as “soft magnetic pole”). Therefore, the strength of the soft magnetic pole increases or decreases by changing the magnitude and direction of the subfield magnetic flux φa. Since the sub-field magnetic flux φa is controlled by the current flowing through the field windings 41 and 42, the field element 3 can be weakened or strengthened by the current.

図4で示された態様では、ティース11と軟磁性体32とに流れる主界磁磁束φmの向きと、ティース11と軟磁性体32とに流れる副界磁磁束φaの向きとは互いに反対であり、ティース21と軟磁性体32とに流れる主界磁磁束φmの向きと、ティース21と軟磁性体32とに流れる副界磁磁束φaの向きとは、互いに反対である。よって、図4の副界磁磁束φaは、弱め界磁が施されている場合に対応する。   In the embodiment shown in FIG. 4, the direction of the main field magnetic flux φm flowing through the teeth 11 and the soft magnetic body 32 is opposite to the direction of the subfield magnetic flux φa flowing through the teeth 11 and the soft magnetic body 32. The direction of the main field magnetic flux φm flowing through the teeth 21 and the soft magnetic body 32 is opposite to the direction of the sub-field magnetic flux φa flowing through the teeth 21 and the soft magnetic body 32. Therefore, the subfield magnetic flux φa in FIG. 4 corresponds to the case where the field weakening is applied.

上述のように、副界磁磁束φaは界磁子3と短絡用環36との間を流れる。また主界磁磁束φmの一部は上述の経路を流れるものの、他の一部は副界磁磁束φaと同じ経路を流れる。よって、界磁子3と短絡用環36との間には、主界磁磁束φmと副界磁磁束φaとの両方が流れる。   As described above, the subfield magnetic flux φa flows between the field element 3 and the short-circuiting ring 36. Further, a part of the main field magnetic flux φm flows through the above-described path, but the other part flows through the same path as the sub-field magnetic flux φa. Therefore, both the main field magnetic flux φm and the subfield magnetic flux φa flow between the field element 3 and the short-circuiting ring 36.

図5は径方向に沿った断面図であって、界磁子3が短絡用環36に対して軸方向に移動した状態における、界磁子3と短絡用環36とを示している。また磁束の流れを模式的に破線で示している。図5の例示では、界磁子3が短絡用環36に対して軸方向の一方側(図5では上側)に位置している。より詳細には、界磁子3の一方側の表面3aが短絡用環36の一方側の表面36aよりも軸方向の一方側に位置し、界磁子3の他方側の表面3bが短絡用環36の他方側の表面36bよりも軸方向の一方側に位置している。この場合、界磁子3と短絡用環36との間において、磁束は斜めに流れる。   FIG. 5 is a cross-sectional view along the radial direction, showing the field element 3 and the short-circuiting ring 36 in a state where the field element 3 is moved in the axial direction with respect to the short-circuiting ring 36. Further, the flow of magnetic flux is schematically shown by a broken line. In the illustration of FIG. 5, the field element 3 is positioned on one side (upper side in FIG. 5) in the axial direction with respect to the short-circuiting ring 36. More specifically, the surface 3a on one side of the field element 3 is positioned on one side in the axial direction from the surface 36a on one side of the short-circuiting ring 36, and the surface 3b on the other side of the field element 3 is for short-circuiting. It is located on one side in the axial direction from the surface 36 b on the other side of the ring 36. In this case, the magnetic flux flows obliquely between the field element 3 and the short-circuiting ring 36.

一般的に、磁束が流れる2つの磁性体には、当該磁束の経路を最小化するように、即ち互いが近づくように力が作用する。よって、図5の場合、界磁子3が短絡用環36に近づくように、力が作用する。よって界磁子3には、軸方向の他方側に力が作用する(図5においてブロック矢印参照)。これにより、界磁子3の軸方向における移動(或いは振動、以下同様)を抑制することができる。   In general, a force acts on two magnetic bodies through which a magnetic flux flows so as to minimize the path of the magnetic flux, that is, approach each other. Therefore, in the case of FIG. 5, the force acts so that the field element 3 approaches the short-circuiting ring 36. Therefore, a force acts on the field element 3 on the other side in the axial direction (see a block arrow in FIG. 5). Thereby, the movement (or vibration, the same applies hereinafter) of the field element 3 in the axial direction can be suppressed.

また副界磁磁束φaが流れなくても、界磁子3と短絡用環36との間には主界磁磁束φmが流れるので、主界磁磁束φmによって界磁子3の軸方向の移動を抑制できる。よって、弱め界磁も強め界磁も行なわない場合であっても(即ち、界磁巻線41,42に電流を流さない場合であっても)、界磁子3の軸方向における移動は抑制される。   Even if the sub-field magnetic flux φa does not flow, the main field magnetic flux φm flows between the field element 3 and the short-circuiting ring 36. Therefore, the main field magnetic flux φm causes the field element 3 to move in the axial direction. Can be suppressed. Therefore, even when neither weak field nor strong field is performed (that is, even when no current is passed through the field windings 41 and 42), the movement of the field element 3 in the axial direction is suppressed. Is done.

なお保持体30は、非磁性であってもよいものの、磁石磁極部31および軟磁性体32よりも外周側に位置する外環33を有する場合、少なくとも外環33は軟磁性材で形成されることが望ましい。界磁子3を短絡用環36へと近づける力は、これらの間の磁気抵抗が小さいほど大きいからである。   Although the holding body 30 may be non-magnetic, when the outer ring 33 is located on the outer peripheral side of the magnet magnetic pole portion 31 and the soft magnetic body 32, at least the outer ring 33 is formed of a soft magnetic material. It is desirable. This is because the force that brings the field element 3 closer to the short-circuiting ring 36 increases as the magnetic resistance between them decreases.

また外環33のうち、磁石磁極部31と対向する部分のみが軟磁性材で形成されてもよい。これにより、磁石磁極部31と短絡用環36との間の主界磁磁束φmを増大させることができ、界磁子3を短絡用環36へと近づける力を増大させることができる。   Moreover, only the part which opposes the magnet magnetic pole part 31 among the outer rings 33 may be formed with a soft magnetic material. Thereby, the main field magnetic flux φm between the magnet magnetic pole portion 31 and the short-circuiting ring 36 can be increased, and the force for bringing the field element 3 closer to the short-circuiting ring 36 can be increased.

また隔壁35には主界磁磁束φmが流れる(図4)。よって隔壁35(より詳細には、周方向で軟磁性体313と隣接する部分)も軟磁性材で形成されることが望ましい。これにより、隔壁35が非磁性である場合に比して、主界磁磁束φmを増大することができる。これにより、モータのトルクを増大できる。   The main field magnetic flux φm flows through the partition wall 35 (FIG. 4). Therefore, it is desirable that the partition wall 35 (more specifically, the portion adjacent to the soft magnetic body 313 in the circumferential direction) is also formed of a soft magnetic material. Thereby, the main field magnetic flux φm can be increased as compared with the case where the partition wall 35 is nonmagnetic. Thereby, the torque of the motor can be increased.

保持体30は例えば軸方向に積層される積層鋼板であってもよい。これにより、主界磁磁束φmおよび副界磁磁束φaに起因して生じる渦電流を低減できる。なお、外環33のみ、または、隔壁35のみが積層鋼板で形成されてもよい。また、主界磁磁束φmが軟磁性体313を流れることに鑑みると、隔壁35のうち、周方向で軟磁性体313と隣接する部分のみが積層鋼板で形成されてもよい。   The holding body 30 may be a laminated steel plate laminated in the axial direction, for example. Thereby, the eddy current generated due to the main field magnetic flux φm and the subfield magnetic flux φa can be reduced. Only the outer ring 33 or only the partition walls 35 may be formed of laminated steel plates. In view of the fact that the main field magnetic flux φm flows through the soft magnetic body 313, only a portion of the partition wall 35 adjacent to the soft magnetic body 313 in the circumferential direction may be formed of a laminated steel plate.

界磁子3と短絡用環36との間の径方向の距離は、界磁子3と電機子1,2との間の軸方向の距離(いわゆるエアギャップ)よりも短いことが望ましい。これにより、界磁子3と短絡用環36との間の磁気抵抗を低減することができ、界磁子3の軸方向の移動を効果的に抑制できる。   The distance in the radial direction between the field element 3 and the short-circuiting ring 36 is preferably shorter than the distance in the axial direction between the field element 3 and the armatures 1 and 2 (so-called air gap). Thereby, the magnetic resistance between the field element 3 and the short-circuiting ring 36 can be reduced, and the movement of the field element 3 in the axial direction can be effectively suppressed.

図6は界磁子3の構成の一部の他の一例を示す斜視図である。ここでは当該構成を視認し易くするため、周方向において180°で拡がる部分を除去して示した。図6の界磁子3は、磁石磁極部31の構成という点で図2の界磁子3と相違する。   FIG. 6 is a perspective view showing another example of a part of the configuration of the field element 3. Here, in order to make the said structure easy to visually recognize, the part extended at 180 degrees in the circumferential direction was removed and shown. The field element 3 shown in FIG. 6 is different from the field element 3 shown in FIG.

図6の例示では、磁石磁極部31は、永久磁石314〜316と軟磁性体317とを備えている。軟磁性体317は周方向において永久磁石314,315の間に位置する。例えば軸方向から見た軟磁性体317の面積は、軸方向から見た軟磁性体32の面積よりも小さい。   In the illustration of FIG. 6, the magnet magnetic pole portion 31 includes permanent magnets 314 to 316 and a soft magnetic body 317. The soft magnetic body 317 is located between the permanent magnets 314 and 315 in the circumferential direction. For example, the area of the soft magnetic body 317 viewed from the axial direction is smaller than the area of the soft magnetic body 32 viewed from the axial direction.

永久磁石314,315は例えば平板状の形状を有しており、径方向に延在する。永久磁石316は軟磁性体317よりも外周側に配置される。永久磁石316は例えば平板状の形状を有しており、周方向に延在する。   The permanent magnets 314 and 315 have a flat plate shape, for example, and extend in the radial direction. The permanent magnet 316 is disposed on the outer peripheral side with respect to the soft magnetic body 317. The permanent magnet 316 has a flat plate shape, for example, and extends in the circumferential direction.

永久磁石314,315はいずれも軟磁性体317に対して互いに同じ第1極性の磁極面(例えばN極)を向けて配置される。例えば永久磁石314,315はいずれも周方向に着磁されてかかる配置が実現される。永久磁石316は軟磁性体317に対して第1極性の磁極面を向けて配置される。例えば永久磁石316は径方向に着磁されてかかる配置が実現される。これにより、軟磁性体317は軸方向の両側において互いに同じ第1極性の磁極面を呈することになる。   The permanent magnets 314 and 315 are all arranged with the same first magnetic pole face (for example, N pole) facing the soft magnetic body 317. For example, the permanent magnets 314 and 315 are all magnetized in the circumferential direction to realize such an arrangement. The permanent magnet 316 is disposed with the first magnetic pole face facing the soft magnetic body 317. For example, the permanent magnet 316 is magnetized in the radial direction to realize such an arrangement. As a result, the soft magnetic body 317 exhibits the same first magnetic pole face on both sides in the axial direction.

保持体30の隔壁35は、永久磁石314〜316と軟磁性体32,317との相互間に設けられ、外環33および内環34と協働して、これらを保持する。   The partition wall 35 of the holding body 30 is provided between the permanent magnets 314 to 316 and the soft magnetic bodies 32 and 317, and holds these in cooperation with the outer ring 33 and the inner ring 34.

図7は当該アキシャルギャップ形モータの構成を例示する断面図である。当該断面は回転軸Pを含み、回転軸Pに平行な面であり、かつ軟磁性体317が現れる位置にある。図8は界磁子3の、軟磁性体317が存在する径方向の位置での周方向の断面を展開した図であり、電機子巻線13,23が省略される。   FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating the configuration of the axial gap motor. The cross section includes the rotation axis P, is a plane parallel to the rotation axis P, and is in a position where the soft magnetic body 317 appears. FIG. 8 is a developed view of the circumferential cross section of the field element 3 at the radial position where the soft magnetic body 317 is present, and the armature windings 13 and 23 are omitted.

図7および図8では、主界磁磁束φmの流れと、副界磁磁束φaの流れとを、模式的に示している。主界磁磁束φmの一部は、ティース11,21、バックヨーク12,22を介して磁石磁極部31と軟磁性体32との間を流れる。この主界磁磁束φmは主として永久磁石314,315によって生じる。よって永久磁石314,315は、軟磁性体32の着磁に寄与する。主界磁磁束φmの他の一部は、ティース11,21、バックヨーク12,22、短絡用環14,24を介して、界磁子3と短絡用環36との間を流れる。この主界磁磁束φmの一部は、主として永久磁石316によって生じる。   7 and 8 schematically show the flow of the main field magnetic flux φm and the flow of the subfield magnetic flux φa. Part of the main field magnetic flux φm flows between the magnet magnetic pole portion 31 and the soft magnetic body 32 via the teeth 11 and 21 and the back yokes 12 and 22. This main field magnetic flux φm is mainly generated by the permanent magnets 314 and 315. Therefore, the permanent magnets 314 and 315 contribute to the magnetization of the soft magnetic body 32. Another part of the main field magnetic flux φm flows between the field element 3 and the short-circuiting ring 36 via the teeth 11 and 21, the back yokes 12 and 22, and the short-circuiting rings 14 and 24. A part of the main field magnetic flux φm is mainly generated by the permanent magnet 316.

副界磁磁束φaは、ティース11,21、バックヨーク12,22、短絡用環14,24を介して、界磁子3と短絡用環36との間を流れる。   The sub-field magnetic flux φa flows between the field element 3 and the short-circuit ring 36 via the teeth 11 and 21, the back yokes 12 and 22, and the short-circuit rings 14 and 24.

以上のように、界磁子3と短絡用環36との間に磁束が流れるので、界磁子3が短絡用環36に対して軸方向の一方側に移動した場合に、軸方向の他方側に向かう力が界磁子3に作用する。これにより、界磁子3を軸方向の移動を抑制できる。   As described above, since the magnetic flux flows between the field element 3 and the short-circuiting ring 36, when the field element 3 moves to one side in the axial direction with respect to the short-circuiting ring 36, the other of the axial direction A sideward force acts on the field element 3. Thereby, the movement of the field element 3 in the axial direction can be suppressed.

また、図7に示すように、軟磁性体317の外周側において、径方向に着磁された永久磁石316が設けられているので、界磁子3と短絡用環36との間を流れる主界磁磁束φmを増大させることができる。これにより、界磁子3と短絡用環36とを流れる磁束に起因して界磁子3に生じる力が増大する。よって、図2の界磁子3に比して、界磁子3の軸方向の移動を更に抑制することができる。   Further, as shown in FIG. 7, since the permanent magnet 316 magnetized in the radial direction is provided on the outer peripheral side of the soft magnetic body 317, the main current flowing between the field element 3 and the short-circuiting ring 36 is provided. The field magnetic flux φm can be increased. As a result, the force generated in the field element 3 due to the magnetic flux flowing through the field element 3 and the short-circuiting ring 36 increases. Therefore, the movement of the field element 3 in the axial direction can be further suppressed as compared with the field element 3 of FIG.

第2の実施の形態.
第2の実施の形態にかかるアキシャルギャップ形モータは、界磁子3の構成という点で第1の実施の形態と相違する。
Second embodiment.
The axial gap type motor according to the second embodiment is different from the first embodiment in the configuration of the field element 3.

第2の実施の形態では、図9に例示するように、保持体30の外環33に、非磁性部331が設けられている。図9の例示では、非磁性部331は、外環33の外周側表面に形成される凹部によって形成される。ただし、非磁性部331はこれに限らず、樹脂等であってもよい。非磁性部331は、周方向における磁石磁極部31と軟磁性体32との間(境界)に設けられており、軸方向において例えば外環33の端から端まで延在する。   In the second embodiment, as illustrated in FIG. 9, a nonmagnetic portion 331 is provided on the outer ring 33 of the holding body 30. In the illustration of FIG. 9, the nonmagnetic portion 331 is formed by a concave portion formed on the outer peripheral side surface of the outer ring 33. However, the nonmagnetic portion 331 is not limited to this, and may be a resin or the like. The nonmagnetic portion 331 is provided (boundary) between the magnet magnetic pole portion 31 and the soft magnetic body 32 in the circumferential direction, and extends, for example, from end to end of the outer ring 33 in the axial direction.

外環33付近を流れる主界磁磁束φmは、次の2つの経路を流れることができる。第1の経路は、外環33を周方向に沿って磁石磁極部31と軟磁性体32との間を流れる経路である。第2の経路は、外環33を径方向に沿って外環33と短絡用環36との間の流れる経路(副界磁磁束φaが流れる経路)である。   The main field magnetic flux φm flowing in the vicinity of the outer ring 33 can flow through the following two paths. The first path is a path that flows between the magnet magnetic pole portion 31 and the soft magnetic body 32 along the circumferential direction in the outer ring 33. The second path is a path (a path through which the subfield magnetic flux φa flows) between the outer ring 33 and the short-circuiting ring 36 along the radial direction of the outer ring 33.

第2の実施の形態では、外環33のうち、磁石磁極部31と軟磁性体32との間(境界)には、非磁性部331が設けられているので、外環33付近を流れる主界磁磁束φmは、第2経路を通りやすい。したがって、界磁子3と短絡用環36との間を流れる磁束を増大することができる。ひいては界磁子3に作用する力を増大させることができ、界磁子3の軸方向における移動を更に抑制することができる。   In the second embodiment, the non-magnetic portion 331 is provided in the outer ring 33 between the magnet magnetic pole portion 31 and the soft magnetic body 32 (boundary). The field magnetic flux φm tends to pass through the second path. Therefore, the magnetic flux flowing between the field element 3 and the short-circuiting ring 36 can be increased. As a result, the force acting on the field element 3 can be increased, and the movement of the field element 3 in the axial direction can be further suppressed.

上記いずれの実施の形態においても、短絡用環14,24としては、回転軸Pの周りで電磁鋼板を巻回した鉄心を採用することができる。かかる鉄心は軸方向において磁気抵抗が小さいためバックヨーク12,22の各々と、短絡用環36との磁気的な短絡に適している。   In any of the above embodiments, as the short-circuiting rings 14 and 24, an iron core in which an electromagnetic steel sheet is wound around the rotation axis P can be employed. Since the iron core has a small magnetic resistance in the axial direction, it is suitable for magnetic short-circuiting between the back yokes 12 and 22 and the short-circuiting ring 36.

短絡用環36(突部)は全周に亘って設けられるものの、周方向において互いに離間する複数の突部によって形成されてもよい。この場合、周方向において互いに等間隔に突部が設けられることが望ましい。これにより、界磁子3に対して回転対称に力を作用させることができるからである。   Although the short-circuiting ring 36 (projection) is provided over the entire circumference, it may be formed by a plurality of projections that are separated from each other in the circumferential direction. In this case, it is desirable that the protrusions be provided at equal intervals in the circumferential direction. This is because force can be applied to the field element 3 in rotational symmetry.

上記の種々の実施の形態は、互いの機能を損なわない限り、適宜に組み合わせることができる。   The various embodiments described above can be appropriately combined as long as the functions of each other are not impaired.

適用.
上述の実施の形態、変形はアキシャルギャップ形モータにおいて構成される。よってこれらは、例えばインホイールモータなど、自動車用モータに適用することができる。
Apply.
The above-described embodiments and modifications are configured in an axial gap type motor. Therefore, these can be applied to motors for automobiles such as in-wheel motors.

1,2 電機子
11,21 ティース
12,22 バックヨーク
13,23 電機子巻線
14,24,36 短絡用環
3 界磁子
30 保持体
31 磁石磁極部
32 軟磁性体
33 外環
311,312,314〜316 永久磁石
313,317 軟磁性体
41,42 界磁巻線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 2 Armature 11, 21 Teeth 12, 22 Back yoke 13, 23 Armature winding 14, 24, 36 Short circuit ring 3 Field element 30 Holding body 31 Magnet magnetic pole part 32 Soft magnetic body 33 Outer ring 311, 312 , 314 to 316 Permanent magnet 313, 317 Soft magnetic material 41, 42 Field winding

Claims (8)

所定の回転軸(P)の周りで回転し、永久磁石を含む磁石磁極部(31)と、軟磁性体(32)とが前記回転軸に対する周方向において交互に配列され、前記磁石磁極部(31)の全てが、前記回転軸の両側において同じ第1極性の磁極面を、前記回転軸についての径方向の外側に向かって前記第1極性とは異なる第2極性の磁極面を、それぞれ呈する回転子(3)と、
前記回転軸の一方側から前記回転子に対向し、第1電機子巻線(13)と、前記第1電機子巻線が巻回される複数の第1ティース(11)と、前記回転子とは反対側で前記複数の第1ティースを磁気的に短絡させる第1バックヨーク(12)とを有し、前記第1電機子巻線に交流電流が流れて前記回転子に対して第1回転磁界を供給する第1固定子(1)と、
前記回転軸の他方側から前記回転子に対向し、第2電機子巻線(23)と、前記第2電機子巻線が巻回される複数の第2ティース(21)と、前記回転子とは反対側で前記複数の第2ティースを磁気的に短絡させる第2バックヨーク(22)とを有し、前記第2電機子巻線に前記交流電流が流れて前記回転子に対して第2回転磁界を供給する第2固定子(2)と、
前記第1バックヨークと前記回転子との間において前記回転軸の周りに配置され、前記回転軸に沿う第1方向に磁界を発生させる第1界磁巻線(41)と、
前記第2バックヨークと前記回転子との間において前記回転軸の周りに配置され、前記第1方向とは反対方向に磁界を発生させる第2界磁巻線(42)と、
前記第1バックヨークおよび前記第2バックヨークの各々と、その外縁側において磁気的に短絡されるとともに、前記回転軸に対する径方向において前記回転子と空隙を介して対向し、前記回転子側に突出する突部を有する短絡用環(36)と
を備える、アキシャルギャップ形モータ。
A magnet magnetic pole portion (31) that rotates around a predetermined rotation axis (P) and includes a permanent magnet, and a soft magnetic body (32) are alternately arranged in a circumferential direction with respect to the rotation axis, and the magnet magnetic pole portion ( 31) all present the same first polarity magnetic pole surface on both sides of the rotating shaft and the second polarity magnetic pole surface different from the first polarity toward the outside in the radial direction with respect to the rotating shaft. A rotor (3);
A first armature winding (13), a plurality of first teeth (11) around which the first armature winding is wound, facing the rotor from one side of the rotating shaft, and the rotor And a first back yoke (12) for magnetically short-circuiting the plurality of first teeth on the opposite side of the first armature winding, an alternating current flows through the first armature winding and A first stator (1) for supplying a rotating magnetic field;
A second armature winding (23), a plurality of second teeth (21) around which the second armature winding is wound, facing the rotor from the other side of the rotating shaft, and the rotor And a second back yoke (22) for magnetically short-circuiting the plurality of second teeth on the opposite side, and the alternating current flows through the second armature winding, and the second arm is wound with respect to the rotor. A second stator (2) for supplying two rotating magnetic fields;
A first field winding (41) disposed around the rotation axis between the first back yoke and the rotor and generating a magnetic field in a first direction along the rotation axis;
A second field winding (42) disposed around the rotation axis between the second back yoke and the rotor and generating a magnetic field in a direction opposite to the first direction;
Each of the first back yoke and the second back yoke is magnetically short-circuited on the outer edge side of the first back yoke and the second back yoke, and is opposed to the rotor via a gap in the radial direction with respect to the rotation shaft, An axial gap type motor comprising: a short-circuiting ring (36) having a projecting portion.
前記回転子(2)は、前記磁石磁極部(31)と前記軟磁性体(32)とを保持する保持体(30)を有し、
前記保持体(30)は、前記磁石磁極部および前記軟磁性体よりも外周側に位置する外環(33)を有し、
前記外環のうち、少なくとも前記磁石磁極部と対向する部分は軟磁性材で形成される、請求項1に記載のアキシャルギャップ形モータ。
The rotor (2) has a holding body (30) for holding the magnet magnetic pole part (31) and the soft magnetic body (32),
The holding body (30) has an outer ring (33) located on the outer peripheral side of the magnet magnetic pole part and the soft magnetic body,
2. The axial gap motor according to claim 1, wherein at least a portion of the outer ring facing the magnet magnetic pole portion is formed of a soft magnetic material.
前記外環(33)のうち、前記磁石磁極部(31)と前記軟磁性体(32)との間の部分に対向する部分には、非磁性体が形成される、請求項2に記載のアキシャルギャップ形モータ。   The non-magnetic material is formed in a portion of the outer ring (33) facing a portion between the magnet magnetic pole portion (31) and the soft magnetic material (32). Axial gap type motor. 前記第1固定子は、前記短絡用環(36)と前記第1バックヨーク(12)とを磁気的に短絡する第1環(14)を更に有し、
前記第2固定子は、前記短絡用環(36)と前記第2バックヨーク(22)とを磁気的に短絡する第2環(24)を更に有し、
前記第1環または前記第2環は電磁鋼板を前記回転軸の周りで巻回した鉄心である、請求項1から3のいずれか一つに記載のアキシャルギャップ形モータ。
The first stator further includes a first ring (14) for magnetically short-circuiting the short-circuiting ring (36) and the first back yoke (12);
The second stator further includes a second ring (24) for magnetically short-circuiting the short-circuiting ring (36) and the second back yoke (22),
The axial gap motor according to any one of claims 1 to 3, wherein the first ring or the second ring is an iron core in which an electromagnetic steel sheet is wound around the rotation axis.
前記磁石磁極部の各々は、
第2軟磁性体(317)と、
前記第2軟磁性体よりも外周側に位置し、前記径方向に着磁された第1永久磁石(316)と
を有する、請求項1から4のいずれか一つに記載のアキシャルギャップ形モータ。
Each of the magnet magnetic pole portions is
A second soft magnetic material (317);
The axial gap type motor according to any one of claims 1 to 4, further comprising a first permanent magnet (316) that is positioned on an outer peripheral side of the second soft magnetic body and is magnetized in the radial direction. .
前記磁石磁極部(31)の各々は、前記第2軟磁性体(317)に対して前記周方向の一方側から隣り合う第2の永久磁石(314)と、前記第2軟磁性体に対して前記周方向の他方側から隣り合う第3の永久磁石(314)とを更に有し、
前記第2および前記第3の永久磁石は、前記第1永久磁石が前記第2軟磁性体に向ける磁極面と同じ極性の磁極面を前記第2軟磁性体に向けて配置される、請求項5に記載のアキシャルギャップ形モータ。
Each of the magnetic pole portions (31) has a second permanent magnet (314) adjacent to the second soft magnetic body (317) from one side in the circumferential direction, and the second soft magnetic body. And a third permanent magnet (314) adjacent from the other side in the circumferential direction.
The second and third permanent magnets are arranged such that a magnetic pole surface having the same polarity as a magnetic pole surface toward which the first permanent magnet faces the second soft magnetic body is directed toward the second soft magnetic body. 5. An axial gap motor according to 5.
前記磁石磁極部の各々は、
第2軟磁性体(313)と、
前記第2軟磁性体よりも前記第1固定子(1)側に位置した第1永久磁石(311)と、
前記第2軟磁性体よりも前記第2固定子(2)側に位置した第2永久磁石(312)と
を有し、
前記第2永久磁石は、前記第1永久磁石が前記第2軟磁性体に向ける磁極面と同じ極性の磁極面を、前記第2軟磁性体に向けて配置される、請求項1から4のいずれか一つに記載のアキシャルギャップ形モータ。
Each of the magnet magnetic pole portions is
A second soft magnetic body (313);
A first permanent magnet (311) positioned closer to the first stator (1) than the second soft magnetic body;
A second permanent magnet (312) positioned closer to the second stator (2) than the second soft magnetic body,
5. The second permanent magnet according to claim 1, wherein the second permanent magnet is disposed with a magnetic pole face having the same polarity as the magnetic pole face directed to the second soft magnetic body toward the second soft magnetic body. The axial gap type motor according to any one of the above.
前記回転子(3)と前記突部との間の前記径方向の距離は、前記回転子と前記第1固定子または前記第2固定子との間のエアギャップよりも小さい、請求項1から7のいずれか一つに記載のアキシャルギャップ形モータ。   The radial distance between the rotor (3) and the protrusion is smaller than an air gap between the rotor and the first stator or the second stator. The axial gap type motor according to any one of 7 above.
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