JP2019161760A

JP2019161760A - アキシャルギャップモータ

Info

Publication number: JP2019161760A
Application number: JP2018042500A
Authority: JP
Inventors: 圭一森永; Keiichi Morinaga
Original assignee: Toyo Electric Manufacturing Ltd
Current assignee: Toyo Electric Manufacturing Ltd
Priority date: 2018-03-09
Filing date: 2018-03-09
Publication date: 2019-09-19
Anticipated expiration: 2038-03-09
Also published as: JP7048359B2

Abstract

【課題】大型化することなく出力増大を実現することができるアキシャルギャップモータを提供すること。【解決手段】ロータ１１に、各第１磁石片１１ｂの内周面に接する円弧状の第２磁石片１１ｃ、外周面に接する円弧状の第３磁石片１１ｄが設けられ、第１磁石片のステータとの対向面側がＮ極であるとき、第２磁石片の着磁方向は、第２磁石片の内周面側がＮ極となる方向で、第３磁石片の着磁方向は、第３磁石片の外周面側がＮ極となる方向であり、第１磁石片のステータとの対向面側がＳ極であるとき、第２磁石片の着磁方向は、第２磁石片の外周面側がＮ極となる方向で、第３磁石片の着磁方向は、第３磁石片の内周面側がＮ極となる方向であり、ロータコア１１ａのステータ１２との対向面の内周部、外周部に、第２磁石片の内周面に接する磁性体からなる第１環状突起１１ｅ、第３磁石片の外周面に接する磁性体からなる第２環状突起１１ｆが設けられている。【選択図】図２

Description

本発明は、回転軸に固定のロータと、ロータに軸方向のギャップを持って対向配置されるステータとを備えたアキシャルギャップモータに関する。

従来、この種のアキシャルギャップモータにおいては、ロータは、磁性体からなる円環状のロータコアを有し、ロータコアのステータとの対向面に周方向に沿って、軸方向に着磁された複数の円弧状の磁石片が間隔を有して設けられ、隣接する磁石片の着磁方向は互いに逆方向とされている（例えば、特許文献１参照）。

このようなアキシャルギャップモータには出力増大が求められている。その方策の一つとして、ロータとステータの対向面積を拡大させることが考えられるが、この場合、アキシャルギャップモータは扁平形状を有しているが故に外径が拡大し、これに伴いセンターハイトが長尺化する大型化という問題が生ずる。他の方策として、ロータ又はステータの体積を増加させ、磁気飽和を低減させることが考えられるが、この場合にも大型化の問題が生ずる。

特開２００６−５０７０６号公報

本発明は、以上の点に鑑み、大型化することなく出力増大を実現することができるアキシャルギャップモータを提供することをその課題としている。

上記課題を解決するために、本発明は、回転軸に固定のロータと、ロータに軸方向のギャップを持って対向配置されるステータとを備えたアキシャルギャップモータであって、ロータは、磁性体からなる円環状のロータコアを有し、ロータコアのステータとの対向面に周方向に沿って、軸方向に着磁された複数の円弧状の第１磁石片が間隔を有して設けられ、隣接する第１磁石片の着磁方向は互いに逆方向とされたものにおいて、ロータに、各第１磁石片の内周面に接する円弧状の第２磁石片が設けられると共に、各第１磁石片の外周面に接する円弧状の第３磁石片が設けられ、第２磁石片及び第３磁石片の着磁方向は径方向とされ、第１磁石片のステータとの対向面側がＮ極であるとき、第２磁石片の着磁方向は、第２磁石片の内周面側がＮ極となる方向であり、且つ第３磁石片の着磁方向は、第３磁石片の外周面側がＮ極となる方向であり、第１磁石片のステータとの対向面側がＳ極であるとき、第２磁石片の着磁方向は、第２磁石片の外周面側がＮ極となる方向であり、且つ第３磁石片の着磁方向は、第３磁石片の内周面側がＮ極となる方向であり、ロータコアのステータとの対向面の内周部と外周部とに、それぞれ、第２磁石片の内周面に接する磁性体からなる第１環状突起と、第３磁石片の外周面に接する磁性体からなる第２環状突起とが設けられていることを特徴とする。

これによれば、第１環状突起及び第２環状突起が、径方向に着磁された第２磁石片及び第３磁石片の磁路となり、この磁路はロータコアの周方向となるため、第２磁石片及び第３磁石片の磁束が上記磁路を、ステータとの対向面側がＳ極である第１磁石片側からステータとの対向面側がＮ極である第１磁石片側へと向かい、その結果、ロータコアの磁束密度が低減されると共に、ステータに設けられるコイルへの鎖交磁束量が増加する。従って、アキシャルギャップモータは、扁平形状という特長をそのままにして大型化することなく出力増大を実現することができる。

本発明のアキシャルギャップモータの一実施形態を周方向に切断した要部斜視図。図１に示したアキシャルギャップモータのロータをステータの対向面側から示した要部斜視図。図１に示したアキシャルギャップモータのステータを示した要部斜視図。実施例１及び比較例１〜３のトルク特性を示したシミュレーション図。

図１〜３を参照して、アキシャルギャップモータ１は、図示していない回転軸に固定のロータ１１と、ロータ１１に軸方向Ａのギャップを持って対向配置されるステータ１２とを備えている。ロータ１１は、磁性体からなる円環状のロータコア１１ａを有し、ロータコア１１ａのステータ１２との対向面に周方向に沿って、軸方向Ａに着磁された複数の円弧状の第１磁石片１１ｂが間隔を有して設けられている。隣接する第１磁石片１１ｂの着磁方向は互いに逆方向とされている。ステータ１２は、円環状のステータコア１２ａを有し、ステータコア１２ａのロータ１１との対向面に周方向に沿って、軸方向Ａに突出する複数の円弧状のティース１２ｂが間隔を有して設けられている。ステータコア１２ａ及びティース１２ｂはいずれも磁性体からなっている。ティース１２ｂの周囲にはコイル１２ｃが巻回されている。このようなアキシャルギャップモータ１においては、磁束が軸方向Ａに鎖交する。

また、ロータ１１においては、各第１磁石片１１ｂの内周面に接する円弧状の第２磁石片１１ｃが設けられると共に、各第１磁石片１１ｂの外周面に接する円弧状の第３磁石片１１ｄが設けられている。第２磁石片１１ｃ及び第３磁石片１１ｄの着磁方向は径方向とされている。具体的には、図２中に矢印で示したように、第１磁石片１１ｂのステータ１２との対向面側がＮ極であるとき、第２磁石片１１ｃの着磁方向は、第２磁石片１１ｃの内周面側がＮ極となる方向であり、且つ第３磁石片１１ｄの着磁方向は、第３磁石片１１ｄの外周面側がＮ極となる方向である。また、第１磁石片１１ｂのステータ１２との対向面側がＳ極であるとき、第２磁石片１１ｃの着磁方向は、第２磁石片１１ｃの外周面側がＮ極となる方向であり、且つ第３磁石片１１ｄの着磁方向は、第３磁石片１１ｄの内周面側がＮ極となる方向である。

さらに、ロータコア１１ａのステータ１２との対向面の内周部と外周部とには、それぞれ、第２磁石片１１ｃの内周面に接する磁性体からなる第１環状突起１１ｅと、第３磁石片１１ｄの外周面に接する磁性体からなる第２環状突起１１ｆとが設けられている。

上記の通りのアキシャルギャップモータ１においては、第１環状突起１１ｅ及び第２環状突起１１ｆが、径方向に着磁された第２磁石片１１ｃ及び第３磁石片１１ｄの磁路となり、この磁路はロータコア１１ａの周方向となるため、第２磁石片１１ｃ及び第３磁石片１１ｄの磁束が上記磁路を、ステータ１２との対向面側がＳ極である第１磁石片１１ｂ側からステータ１２との対向面側がＮ極である第１磁石片１１ｂ側へと向かう。その結果、ロータコア１１ａの磁束密度が低減されると共に、ステータ１２に設けられるコイル１２ｃへの鎖交磁束量が増加する。従って、アキシャルギャップモータ１は、扁平形状という特長をそのままにして大型化することなく出力増大を実現することができる。

なお、当然のことであるが、アキシャルギャップモータ１においては、大型化防止のために、各第１磁石片１１ｂとこれに設けられる第２磁石片１１ｃ及び第３磁石片１１ｄとの合計磁石量は、第２磁石片１１ｃ及び第３磁石片１１ｄが設けられない従来のアキシャルギャップモータのロータコアに設けられる各磁石片の磁石量と同じとする。また、第２磁石片１１ｃ及び第１環状突起１１ｅの径方向の合計幅はコイル１２ｃの径方向内側の部分の幅以内に収め、第３磁石片１１ｄ及び第２環状突起１１ｆの径方向の合計幅はコイル１２ｃの径方向外側の部分の幅以内に収める。

図４を参照して、図１〜図３に示したアキシャルギャップモータ１の出力の増大について詳述する。

（実施例１）
実施例１は、アキシャルギャップモータ１であり、そのトルクは、後述する比較例１のアキシャルギャップモータのトルクよりも約６％大きい。
（比較例１）
比較例１は、第２磁石片１１ｃ及び第３磁石片１１ｄ並びに第１環状突起１１ｅ及び第２環状突起１１ｆがロータコアに設けられない従来のアキシャルギャップモータである。
（比較例２）
比較例２は、上記従来のアキシャルギャップモータに、実施例１のアキシャルギャップモータ１に採用した第１環状突起１１ｅ及び第２環状突起１１ｆのみをロータコアに設けたものである。そのトルクは、比較例１のアキシャルギャップモータよりわずかに大きくなるものの、実施例１のアキシャルギャップモータ１のトルクほど大きくはならない。
（比較例３）
比較例３は、上記従来のアキシャルギャップモータに、実施例１のアキシャルギャップモータ１に採用した第１磁石片１１ｃ及び第２磁石片１１ｄのみをロータコアに設けたものである。そのトルクは、比較例１の従来のアキシャルギャップモータのトルクとほぼ同等である。

実施例１と比較例１〜３の対比から明らかなように、アキシャルギャップモータ１は、従来のアキシャルギャップモータと同径及び同体積であっても出力が増大する。

以上、本発明の実施形態を図面を参照して説明したが、本発明は以上の実施形態及び実施例に限定されない。第１環状突起１１ｅ及び第２環状突起１１ｆを除くロータコアの構造やステータの構造をはじめ、磁路形成に関与しない部分の構成及び構造には多種多様なものを採用することができる。

１…アキシャルギャップモータ、１１…ロータ、１１ａ…ロータコア、１１ｂ…第１磁石片、１１ｃ…第２磁石片、１１ｄ…第３磁石片、１１ｅ…第１環状突起、１１ｆ…第２環状突起、１２…ステータ。

Claims

回転軸に固定のロータと、ロータに軸方向のギャップを持って対向配置されるステータとを備えたアキシャルギャップモータであって、
ロータは、磁性体からなる円環状のロータコアを有し、ロータコアのステータとの対向面に周方向に沿って、軸方向に着磁された複数の円弧状の第１磁石片が間隔を有して設けられ、隣接する第１磁石片の着磁方向は互いに逆方向とされたものにおいて、
ロータに、各第１磁石片の内周面に接する円弧状の第２磁石片が設けられると共に、各第１磁石片の外周面に接する円弧状の第３磁石片が設けられ、第２磁石片及び第３磁石片の着磁方向は径方向とされ、第１磁石片のステータとの対向面側がＮ極であるとき、第２磁石片の着磁方向は、第２磁石片の内周面側がＮ極となる方向であり、且つ第３磁石片の着磁方向は、第３磁石片の外周面側がＮ極となる方向であり、第１磁石片のステータとの対向面側がＳ極であるとき、第２磁石片の着磁方向は、第２磁石片の外周面側がＮ極となる方向であり、且つ第３磁石片の着磁方向は、第３磁石片の内周面側がＮ極となる方向であり、
ロータコアのステータとの対向面の内周部と外周部とに、それぞれ、第２磁石片の内周面に接する磁性体からなる第１環状突起と、第３磁石片の外周面に接する磁性体からなる第２環状突起とが設けられている
ことを特徴とするアキシャルギャップモータ。