JP2021136777A - アキシャルギャップモーター - Google Patents

Abstract

【課題】優れた駆動効率を有するとともに、騒音の発生を抑制することのできるアキシャルギャップモーターを提供する。【解決手段】アキシャルギャップモーターは、回転軸まわりに回転するローターと、前記ローターに対向し、前記回転軸と平行な軸方向にギャップを隔てて配置されるステーターと、を備え、前記ローターは、ハブと、前記ハブの外側に位置し、永久磁石を保持している環状のリムと、前記ハブと前記リムとを連結し、前記軸方向の一端側に臨む面に開口する第１開口を有する凹部を備える連結部と、前記連結部の前記一端側に配置され、前記軸方向からの平面視で、前記第１開口の少なくとも一部を覆う第１板部材と、前記凹部内に配置され、前記連結部よりも密度が低い部材と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、アキシャルギャップモーターに関する。

特許文献１に記載されているアキシャルギャップ型モーターは、回転軸まわりに回転するローターと、ローターをその厚さ方向の両側から挟み込むようにして対向配置されている一対のステーターと、を備えている。また、ローターは、ローターサポートと、磁石と、を備えている。また、ローターサポートは、環状のリム部およびシャフト部と、リム部とシャフト部とに挟まれた磁石と、シャフト部から回転軸側に延びる円環板状の接続部と、を備えている。

特開２００９−２９６７０１号公報

このようなアキシャルギャップ型モーターにおいては、加減速時の応答性をさらに向上させることが期待されている。加減速時の応答性を向上させるためには軽量化を図る必要があり、その手段の一つとして、接続部を肉抜きする方法があるが、接続部を肉抜きすると接続部の剛性が低下する。そこで、例えば、肉抜きにより低下した接続部の剛性を高めるために、接続部に補強用の板部材を設けることが考えられる。

しかしながら、このような板部材を設けると、この板部材が、ローター３の回転により生じる振動や磁石から生じる磁力によって撓み、振動する。その結果、板部材の振動に伴う振動や騒音等が発生するという課題がある。

本発明の適用例に係るアキシャルギャップモーターは、回転軸まわりに回転するローターと、
前記ローターに対向し、前記回転軸と平行な軸方向にギャップを隔てて配置されるステーターと、を備え、
前記ローターは、ハブと、
前記ハブの外側に位置し、永久磁石を保持している環状のリムと、
前記ハブと前記リムとを連結し、前記軸方向の一端側に臨む面に開口する第１開口を有する凹部を備える連結部と、
前記連結部の前記一端側に配置され、前記軸方向からの平面視で、前記第１開口の少なくとも一部を覆う第１板部材と、
前記凹部内に配置され、前記連結部よりも密度が低い部材と、を有する。

第１実施形態に係るアキシャルギャップモーターを示す縦断面図である。 図１のローターおよびシャフトを示す分解斜視図である。 図２のローターの一部のみを示す平面図である。 図３のＸ１−Ｘ１線断面図である。 第２実施形態に係るアキシャルギャップモーターを示す縦断面図である。 図５のローターおよびシャフトを示す分解斜視図である。 第３実施形態に係るアキシャルギャップモーターを示す縦断面図である。

以下、本発明に係るアキシャルギャップモーターを添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係るアキシャルギャップモーターを示す縦断面図である。図２は、図１のローターおよびシャフトを示す分解斜視図である。図３は、図２のローターの一部のみを示す平面図である。図４は、図３のＸ１−Ｘ１線断面図である。なお、図１は、図３のＸ２−Ｘ２線断面図である。

図１に示すアキシャルギャップモーター１は、回転軸Ｊまわりに回転するシャフト２と、シャフト２に固定され、シャフト２とともに回転軸Ｊまわりに回転するローター３と、回転軸Ｊに沿ってローター３の軸方向Ａにおける両側に配置されている一対のステーター４、５と、を備えたダブルステーター構造を採用している。このようなアキシャルギャップモーター１は、回転軸Ｊを中心としてローター３およびシャフト２を回転させ、シャフト２に連結された駆動対象部材に回転力を伝達する。なお、本明細書では、説明の便宜上、回転軸Ｊに沿う方向を「軸方向Ａ」とも言い、軸方向Ａに直交する方向を「径方向Ｒ」とも言い、ローター３やステーター４、５の周方向を「周方向Ｃ」とも言う。また、軸方向Ａの矢印先端側を「上」とも言い、反対側を「下」とも言う。さらに、軸方向Ａに沿って上から見た平面視を単に「平面視」とも言う。また、径方向Ｒの矢印先端側を「外」とも言い、矢印基端側を「中央」とも言う。

シャフト２は、部分的に外径が異なる略円柱状であり、中実である。これにより、シャフト２の機械的強度が向上する。ただし、シャフト２は、中空であってもよい。この場合、シャフト２の内部にアキシャルギャップモーター１用の配線を通すことができる。

シャフト２には、円盤状のローター３がシャフト２と同心的に固定されている。ローター３は、図１ないし図３に示すように、その中央部に位置し、シャフト２に固定されている部位であるハブ３１と、ハブ３１よりも外側、すなわち回転軸Ｊから遠ざかる側に位置する環状のリム３２と、ハブ３１とリム３２とを繋ぐ連結部３３と、を有する。また、リム３２には、複数の永久磁石６が保持されている。なお、ローター３については、後に詳述する。

シャフト２には、軸受け７１、７２を介してステーター４、５が取り付けられる。軸受け７１、７２によって、シャフト２およびローター３は、ステーター４、５を側面ケース８で結合して構成されるモーターケース１０に対して回転可能に支持される。なお、本実施形態では、軸受け７１、７２としてラジアルボールベアリングを用いているが、これに限定されず、例えば、アキシャルボールベアリング、アンギュラボールベアリング、テーパーローラーベアリング等、各種ベアリングを用いることができる。

ステーター４、５は、図１に示すように、ローター３を上下から挟み込むように配置されている。具体的には、ローター３の下側には隙間を介してステーター４が配置され、ローター３の上側には隙間を介してステーター５が配置されている。これらのステーター４、５は、ローター３に対して上下対称的に配置されている。

ステーター４は、シャフト２と同心的に配置されている環状のバックヨーク４１と、バックヨーク４１の上面に支持され、永久磁石６と対向して配置されている複数のステーターコア４２と、各ステーターコア４２に配置されている複数のコイル４３と、を有する。同様に、ステーター５は、シャフト２と同心的に配置されている環状のバックヨーク５１と、バックヨーク５１の下面に支持され、永久磁石６と対向して配置されている複数のステーターコア５２と、各ステーターコア５２に配置されている複数のコイル５３と、を有する。このように、ステーター４、５に複数のステーターコア４２、５２を配置することにより、シャフト２の回転がより滑らかで、優れた駆動効率を有するアキシャルギャップモーター１となる。

次に、ステーター４、５の構成について詳細に説明するが、ステーター４、５は、互いに同様の構成であるため、以下では、ステーター４について代表して説明し、ステーター５については、その説明を省略する。

バックヨーク４１は、例えば、電磁鋼板の積層体、磁性粉末の圧粉体等の各種磁性材料、特に軟磁性材料で構成される。また、バックヨーク４１は、複数の部位の集合体で構成されていてもよい。そして、このようなバックヨーク４１の上面にステーターコア４２が配置されている。ステーター４は、複数のステーターコア４２を有している。複数のステーターコア４２は、周方向Ｃに沿って等間隔に並んでいる。各ステーターコア４２は、例えば、電磁鋼板の積層体、磁性粉末の圧粉体等の各種磁性材料、特に軟磁性材料で構成される。各ステーターコア４２は、例えば、溶融、接着剤、溶接等によってバックヨーク４１に固着されていてもよいし、各種係合手段によってバックヨーク４１に係合していてもよい。

各ステーターコア４２に配置されているコイル４３は、ステーターコア４２の外周に巻き付けられている。そして、ステーターコア４２およびコイル４３で電磁石が構成される。コイル４３は、ステーターコア４２に個々に巻き付けてもよいし、あらかじめボビン状に巻き取っておき、これをステーターコア４２の外周に嵌め込む構造となっていてもよい。

アキシャルギャップモーター１は、図示しない通電回路を有し、各コイル４３は、この通電回路に接続されている。各コイル４３へは、所定の周期あるいは所定のパターンで通電される。各コイル４３へ例えば三相交流のような通電がなされると、前記電磁石から磁束が生じ、対向する永久磁石６に対し電磁力が作用する。この状態が周期的に繰り返されることにより、ローター３が回転軸Ｊまわりに回転する。

以上、ステーター４について説明したが、ステーター４は、その全体が樹脂でモールドされていてもよい。このように、樹脂でモールドすることにより、バックヨーク４１とステーターコア４２とを互いに固定することができ、より安定したステーター４を得ることができる。

次に、ローター３の構成について詳細に説明する。ローター３は、前述したように、その中央部に位置するハブ３１と、ハブ３１よりも外側に位置する環状のリム３２と、ハブ３１とリム３２とを繋ぐ連結部３３と、を有するローターサポート３０を備えている。

ハブ３１は、図１に示すように、回転軸Ｊに沿って、上面３１１ａと下面３１１ｂとの間を貫通する貫通孔３１１を有している。貫通孔３１１には、シャフト２が、例えば圧入等により固定されている。これにより、シャフト２とローター３とが固定されている。また、回転軸Ｊに沿ったハブ３１の長さ、つまりハブ３１の軸方向Ａにおける長さは、リム３２や連結部３３の軸方向Ａにおける長さよりも長くなっている。これにより、ハブ３１は、シャフト２との接触面積をより広く確保し、固定の強度を高めている。ただし、シャフト２とローター３との固定方法は、特に限定されず、ハブ３１の形状等も上記に限定されない。

リム３２は、図３に示すように、回転軸Ｊ上に中心を持つ円環状をなしており、周方向Ｃに沿って等間隔に設けられた複数の貫通孔３２１を有する。貫通孔３２１は、回転軸Ｊに沿って、リム３２の上面３２１ａと下面３２１ｂとの間を貫通している。貫通孔３２１には、それぞれ永久磁石６が挿入されている。永久磁石６の数は、アキシャルギャップモーター１の相数と極数とにより定められ、例えば、本実施形態では２４個である。なお、永久磁石６としては、例えば、ネオジム磁石、フェライト磁石、サマリウムコバルト磁石、アルニコ磁石、ボンド磁石等が挙げられるが、これらには限定されない。

回転軸Ｊに沿った永久磁石６の長さ、つまり永久磁石６の厚さは、回転軸Ｊに沿った貫通孔３２１の長さ、つまり貫通孔３２１の厚さとほぼ等しくなっている。また、永久磁石６の平面視形状は、貫通孔３２１の平面視形状とほぼ等しくなっている。これにより、永久磁石６は、貫通孔３２１をほぼ隙間なく埋めている。また、永久磁石６の上面は、リム３２の上面３２１ａに揃っており、永久磁石６の下面は、リム３２の下面３２１ｂと揃っている。

連結部３３は、図３に示すように、径方向Ｒに沿って延在する複数の梁３３１を備えている。複数の梁３３１は、回転軸Ｊを中心にして径方向Ｒに沿って放射状に延び、周方向Ｃに沿って等間隔に配置され、ハブ３１とリム３２とを連結している。そのため、隣り合う一対の梁３３１同士の間には、空隙３３２が形成される。複数の空隙３３２は、周方向Ｃに沿って等間隔に配置されている。このような構成によれば、ローター３の剛性を著しく損なうことなく、ローター３の軽量化を図ることができる。なお、空隙３３２は、本実施形態における「凹部」であり、連結部３３の上面に開口する第１開口３３２ａと、連結部３３の下面に開口する第２開口３３２ｂと、を有する貫通孔により構成されている。

なお、梁３３１の延在パターンは、放射状に限定されない。例えば、梁３３１同士が交差して格子状になっていてもよいし、空隙３３２の平面視形状が六角形等の多角形をなすように、梁３３１がハニカム構造をなしていてもよい。

各梁３３１の平面視形状は、特に限定されないが、図３では線状をなしている。そして、梁３３１は、線状に延びる梁３３１の幅、すなわち、梁３３１の回転軸Ｊおよび梁３３１が延びる軸（径方向Ｒ）の双方に直交する方向（周方向Ｃ）の長さが、徐々に変化している部分を含んでいる。具体的には、梁３３１は、幅が互いに異なっている第１部分３３１１および第２部分３３１２を含んでおり、第１部分３３１１の幅は第２部分３３１２に比べて広くなっている。このような梁３３１は、図３に示すように、第１部分３３１１をハブ３１との接続部に設けることにより、接続部に応力が集中した場合でも、梁３３１がより変形し難くなる。これにより、ローター３における振動や騒音の発生をより確実に抑えることができる。そして、応力が相対的に集中し難い第２部分３３１２では、その幅を狭くすることによって、ローター３のさらなる軽量化を図ることができる。なお、梁３３１の平面視形状は、線状に限定されず、いかなる形状であってもよい。

ローターサポート３０の構成材料としては、例えば、ステンレス鋼、アルミニウムまたはその合金、銅またはその合金、ニッケルまたはその合金、マグネシウム合金、チタンまたはその合金等の金属材料が挙げられる。また、ローターサポート３０の構成材料は、非磁性材料であるのが好ましい。これにより、ローターサポート３０が永久磁石６やコイル４３による磁束に影響を与えにくくなり、トルクの低下等の問題が発生しにくくなる。非磁性材料のうち好ましいものとしては、例えば、オーステナイト系ステンレス鋼等が挙げられる。

ローター３は、図１、図２および図４に示すように、ローターサポート３０の上側に設けられた第１板部材としての補強部材９１と、ローターサポート３０の下側に設けられた第２板部材としての補強部材９２と、を有する。つまり、ローター３は、２枚の補強部材９１、９２の間にローターサポート３０が挟まれた構成となっている。補強部材９１、９２は、それぞれ、平面視形状が円環状をなす板状の部材である。補強部材９１は、その中心部に貫通孔９１０を有している。同様に、補強部材９２は、その中心部に貫通孔９２０を有している。そして、貫通孔９１０、９２０には、それぞれローターサポート３０のハブ３１が挿入されている。

また、補強部材９１は、図示しない接着剤を介して連結部３３の上面すなわち各梁３３１の上面３３１ａに接合され、梁３３１同士を繋いでいる。さらに、補強部材９１は、前記接着剤を介してリム３２の上面３２１ａや永久磁石６の上面とも接合されている。同様に、補強部材９２は、図示しない接着剤を介して連結部３３の下面すなわち各梁３３１の下面３３１ｂに接合され、梁３３１同士を繋いでいる。さらに、補強部材９２は、前記接着剤を介してリム３２の下面３２１ｂや永久磁石６の下面とも接合されている。

このような構成によれば、補強部材９１、９２によって複数の梁３３１を一体化することができる。そのため、梁３３１同士の間に空隙３３２を設けた状態でも連結部３３を十分に補強することができる。その結果、変形し易い梁３３１を含む連結部３３の変形を抑制し、ローターサポート３０の変形に起因した振動や騒音の発生を抑制することができる。さらには、連結部３３が梁３３１を有する構成の場合、ローター３の回転に伴って風損が発生し易くなるが、補強部材９１、９２によって連結部３３が覆われることにより、かかる風損を低減することもできる。

なお、本実施形態では、補強部材９１、９２は、それぞれ、接着剤によってローターサポート３０に固定されているが、固定方法としては、特に限定されない。例えば、接合金属を用いて固定する方法、溶接等が挙げられる。

このような補強部材９１、９２を設けることにより、ローターサポート３０が補強され、曲げ変形やねじり変形が発生するのを抑制することができる。なお、曲げ変形の例としては、例えば、図４に矢印Ｔ１で示すような、軸方向Ａに沿った曲げ変形、図４に矢印Ｔ２で示すような、周方向Ｃに沿った曲げ変形等が挙げられる。また、ねじり変形の例としては、例えば、図４に矢印Ｔ３で示すような、径方向Ｒに延在する軸まわりのねじり変形が挙げられる。補強部材９１、９２を設けることにより、これらの変形を抑制することができる。

また、アキシャルギャップモーター１では、永久磁石６とステーター４、５との相互作用によって大きなトルクが発生する。このトルクは、周期的に変動することがあり、その場合には、ローター３に振動が発生し、それに伴って騒音も発生する。これに対し、補強部材９１、９２を設けることにより、ローターサポート３０の変形を抑えることができる。ローターサポート３０の変形が抑えられることにより、ローター３の回転時に生じる振動や騒音を抑制することができる。

また、補強部材９１、９２の構成材料としては、特に限定されないが、ローターサポート３０の構成材料よりもヤング率の高い材料が好ましく用いられる。このような材料を用いることにより、ローター３の軽量化を図りつつ、軽量化に伴う機械的強度の低下を抑制することができる。その結果、軽量化と低変形性とを両立したローター３を実現することができる。このような構成材料としては、例えば、ローターサポート３０の構成材料で挙げたような各種の金属材料、セラミックス材料、炭素繊維、ガラス繊維、樹脂材料等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上の複合材料が挙げられる。

また、補強部材９１、９２は、電磁鋼板を含んでいることが好ましい。電磁鋼板は、比較的ヤング率が高いため、ローターサポート３０の剛性が低い場合でも、ローターサポート３０に剛性を付与することができる。これにより、ローターサポート３０の変形を特に抑制することができる。さらに、電磁鋼板は、軟磁性材料である。そのため、周方向Ｃに沿ってＮ極磁石とＳ極磁石とが交互に並ぶことによるトルクの変動、特にコギングトルクを緩和し、前述したローター３の振動や、振動に伴う騒音の発生を抑制することができる。

なお、補強部材９１、９２は、電磁鋼板以外の磁性材料を含んでいてもよい。この場合でも上記と同様の効果が得られる。電磁鋼板以外の磁性材料としては、例えば、アモルファス金属、パーマロイ、センダスト、パーメンジュール、純鉄等の軟磁性材料等が挙げられる。

また、補強部材９１、９２の平均厚さとしては、特に限定されないが、０．１０ｍｍ以上１．５０ｍｍ以下であるのが好ましく、０．２０ｍｍ以上１．００ｍｍ以下であるのがより好ましい。このような厚さとすることにより、ローター３の厚さが増加するのを抑えつつ、ローターサポート３０に対して十分な補強効果を付与することができる。このため、ローター３の軽量化および大型化を避けつつ、振動や騒音の少ないローター３を実現することができる。

ここで、図１、図２および図４に示すように、補強部材９１は、軸方向Ａからの平面視で空隙３３２と重なり、空隙３３２の上部開口である第１開口３３２ａを覆う蓋部９１１を有する。同様に、補強部材９２は、軸方向Ａからの平面視で空隙３３２と重なり、第２開口３３２ｂを覆う蓋部９２１を有する。これら蓋部９１１、９２１は、それぞれ、ローターサポート３０と接合されていない部分である。そのため、蓋部９１１、９２１は、ローター３に生じる振動や、コイル４３から補強部材９１、９２に作用する電磁力によって厚さ方向に撓み振動し易く、かかる振動によってその周囲にある気体（空気）の膨張／圧縮による粗密波が発生し、この粗密波により騒音が生じてしまう。

そこで、本実施形態のローター３では、蓋部９１１、９２１の撓み振動を抑制する工夫を施し、それに起因する騒音の発生を抑制している。以下、詳細に説明する。補強部材９１に含まれる各蓋部９１１には、空隙３３２の内外を連通する第１貫通孔９１２が形成されている。そのため、第１貫通孔９１２を介して、空隙３３２外から空隙３３２内への気体の供給や空隙３３２内から空隙３３２外への気体の排出が可能となる。そのため、蓋部９１１、９２１の撓み振動による空隙３３２内での気体の圧縮／膨張が抑制され、粗密波の発生を効果的に抑制することができる。そのため、蓋部９１１、９２１の振動に起因した騒音の発生を効果的に抑制することができる。

なお、第１貫通孔９１２の径としては、特に限定されないが、空隙３３２の内と外との気体の流動を十分に行うことができる限りにおいてなるべく小さいことが好ましい。例えば、第１貫通孔９１２の径は、１ｍｍ以上５ｍｍ以下程度であることが好ましい。これにより、第１貫通孔９１２を形成することによる補強部材９１の剛性の低下を効果的に抑制することができる。また、第１貫通孔９１２が形成されている補強部材９１と、このような貫通孔が形成されていない補強部材９２との重量バランスの乖離を小さく抑えることができる。

また、軸方向Ａからの平面視で、第１貫通孔９１２は、空隙３３２の中央部と重なっている。空隙３３２の中央部とは、空隙３３２を平面視したときの重心の位置であり、ハブ３１、リム３２、および梁３３１から離れた位置である。そのため、空隙３３２の中央部は、蓋部９１１、９２１の振動振幅が大きくなり易い箇所である。そのため、気体の圧縮／膨張が生じ易く、その強度（圧縮比／膨張比）も高くなり易い。したがって、当該部分に第１貫通孔９１２を形成することにより、空隙３３２内での気体の圧縮／膨張が効果的に抑制され、粗密波の発生をより効果的に抑制することができる。その結果、蓋部９１１、９２１の振動に起因した騒音の発生をより効果的に抑制することができる。

また、図４に示すように、第１貫通孔９１２は、蓋部９１１に生じる振動の腹Ｈと重なっている。なお、腹Ｈは、振幅が最大になる部分を言う。このような場所に第１貫通孔９１２を設けることにより、蓋部９１１の振動を効果的に減衰させることができる。そのため、蓋部９１１、９２１の撓み振動に起因した騒音の発生をさらに効果的に抑制することができる。

また、図１、図２および図４に示すように、各空隙３３２内、具体的には、空隙３３２の第１開口３３２ａを補強部材９１で覆い、第２開口３３２ｂを補強部材９２で覆うことにより形成された各空間内には、部材としての充填材Ｇが配置されている。このように、各空間内に充填材Ｇを配置することにより蓋部９１１、９２１が振動し難くなり、蓋部９１１、９２１の振動に起因した騒音の発生を効果的に抑制することができる。

また、充填材Ｇは、蓋部９１１、９２１の内面にそれぞれ接している。これにより、蓋部９１１、９２１の振動が生じ難くなり、さらに、振動が生じてもその振動が充填材Ｇによって減衰される。そのため、蓋部９１１、９２１の振動に起因する騒音の発生を効果的に抑制することができる。特に、本実施形態では、充填材Ｇは、空間の全体を埋めて配置されている。つまり、空間が隙間なく充填材Ｇで埋められている。そして、充填材Ｇが、蓋部９１１、９２１の内面の全域と接している。これにより、蓋部９１１、９２１がより振動し難くなり、蓋部９１１、９２１の振動に起因した騒音の発生をより効果的に抑制することができる。

また、充填材Ｇは、蓋部９１１、９２１の内面にそれぞれ接合されている。これにより、蓋部９１１、９２１が充填材Ｇを介して連結された状態となって、振動の自由度が減る。そのため、蓋部９１１、９２１の振動がさらに生じ難くなり、蓋部９１１、９２１の振動に起因した騒音の発生をさらに効果的に抑制することができる。

このような充填材Ｇは、連結部３３よりも密度（ｇ／ｃｍ^３）が低い。すなわち、充填材Ｇは、単位体積当たりの重さが連結部３３よりも軽い。なお、充填材Ｇの密度とは、硬化した状態の充填材Ｇの密度を意味する。これにより、充填材Ｇを充填することによるローター３の重量増を抑えることができる。少なくとも、空隙３３２が形成されていない連結部３３よりも重くなってしまうことを防止することができる。このような充填材Ｇとしては、特に限定されないが、各種の樹脂モールド材、樹脂フォーム（発泡樹脂）等の各種樹脂材料、ゴム（エラストマー）、発泡ゴム材料等の各種ゴム材料であることが好ましい。これにより、十分に密度が低い充填材Ｇが容易に得られる。なお、充填材Ｇとしては、連結部３３よりも密度が低ければ、樹脂材料以外の材料、例えば、各種金属材料、各種セラミックス材料、多孔質セラミックス材料、各種ガラス材料、ハニカム構造体、不織布、粉体の固形物、半固形物、ペースト状物等であってもよい。

また、充填材Ｇとしては、シリコーンゴムであることが好ましい。これにより、取り扱いが簡単で、かつ、安価な充填材Ｇとなる。さらに、シリコーンゴムの中でも、シリコーンフォーム（発泡シリコーン）であることが好ましい。これにより、充填材Ｇの密度をさらに低くすることができ、充填材Ｇを充填することによるローター３の重量増を小さく抑えることができる。また、蓋部９１１、９２１の振動に起因して生じる音（粗密波）を充填材Ｇ中に存在する多数の微細孔で干渉させて減衰させることができる。そのため、蓋部９１１、９２１の振動に起因した騒音の発生をより効果的に抑制することができる。

特に、自己発泡タイプの液状シリコーンを用いれば、室温下において１０分程度で硬化させることができ、優れた作業性を発揮することができる。また、約２００℃という十分な耐熱性を発揮することもできる。また、発泡倍率を２倍〜１５倍程度の範囲において容易に選択することができ、蓋部９１１、９２１の振動により生じる音を減衰させるのに適した発泡倍率に簡単に合わせ込むこともできる。この場合、蓋部９１１に形成されている第１貫通孔９１２を介して自己発泡タイプの液状シリコーンを空隙３３２内に供給することができる。つまり、第１貫通孔９１２を自己発泡タイプの液状シリコーンを供給するための供給口として利用することができる。そのため、空隙３３２内への充填材Ｇの配置が容易となり、空隙３３２内に隙間なく充填材Ｇを充填することができる。

ただし、充填材Ｇとしては、特に限定されず、他の好ましいものとして、例えば、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ニトリルゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、アクリルゴム、エチレン−プロピレンゴム、ヒドリンゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴムのような各種ゴム材料や、スチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリブタジエン系、トランスポリイソプレン系、フッ素ゴム系、塩素化ポリエチレン系等の各種熱可塑性エラストマーが挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を混合して用いることができる。また、充填材Ｇとしては、ポリウレタン、フェノール樹脂、ユリア樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等の発泡体を用いることもできる。なお、充填材Ｇとして発泡体を用いる場合には、独立気泡／連続気泡のいずれであってもよいし、軟質／硬質のいずれであってもよい。

また、充填材Ｇの充填方法としても、特に限定されない。つまり、本実施形態のように第１貫通孔９１２を介して自己発泡タイプの液状シリコーンを空隙３３２内に供給するのではなく、予め空隙３３２と同一の形状に成形した充填材Ｇを空隙３３２内に挿入してもよい。

以上、アキシャルギャップモーター１について説明した。このようなアキシャルギャップモーター１は、前述したように、回転軸Ｊまわりに回転するローター３と、ローター３に対向し、回転軸Ｊと平行な軸方向Ａにギャップを隔てて配置されるステーター４、５と、を備える。また、ローター３は、ハブ３１と、ハブ３１の外側（外周側）に位置し、永久磁石６を保持している環状のリム３２と、ハブ３１とリム３２とを連結し、軸方向Ａの一端側である上側に臨む面に開口する第１開口３３２ａを有する凹部としての空隙３３２を備える連結部３３と、連結部３３の上側に配置され、軸方向Ａからの平面視で、第１開口３３２ａの少なくとも一部、本実施形態では全部を覆う第１板部材としての補強部材９１と、空隙３３２内に配置され、連結部３３よりも密度が低い部材である充填材Ｇと、を有する。このような構成によれば、補強部材９１によって連結部３３を補強することができる。そのため、空隙３３２を含み変形し易い連結部３３の変形を抑制し、振動や騒音の発生を抑制することができる。さらには、補強部材９１によって空隙３３２が覆われることにより、風損を低減することもできる。また、空隙３３２に充填材Ｇを配置することにより、補強部材９１の振動や、かかる振動に起因した騒音の発生を効果的に抑制することができる。

また、前述したように、充填材Ｇは、補強部材９１に接触している。これにより、充填材Ｇによって補強部材９１の振動を減衰させることができる。そのため、補強部材９１の振動や、かかる振動に起因した騒音の発生を効果的に抑制することができる。

また、前述したように、充填材Ｇは、空隙３３２に充填されている。これにより、充填材Ｇによって補強部材９１の振動をより効果的に減衰させることができる。そのため、補強部材９１の振動や、かかる振動に起因した騒音の発生をより効果的に抑制することができる。

また、前述したように、補強部材９１は、空隙３３２の内外を連通する第１貫通孔９１２を有する。このような構成によれば、第１貫通孔９１２を介して、空隙３３２外から空隙３３２内への気体の供給や空隙３３２内から空隙３３２外への気体の排出が可能となる。そのため、補強部材９１の撓み振動による空隙３３２内での気体の圧縮／膨張が抑制され、粗密波の発生を効果的に抑制することができる。そのため、補強部材９１の振動に起因した騒音を効果的に抑制することができる。

また、前述したように、軸方向Ａからの平面視で、第１貫通孔９１２は、空隙３３２の中央部と重なっている。中央部は、補強部材９１の振幅が最大となる箇所であるため、当該箇所に第１貫通孔９１２を配置することより、空隙３３２外から空隙３３２内への気体の供給や空隙３３２内から空隙３３２外への気体の排出をより効率的に行うことができる。そのため、補強部材９１の振動に起因した騒音をより効果的に抑制することができる。

また、前述したように、第１貫通孔９１２は、補強部材９１に生じる振動の腹と重なっている。これにより、補強部材９１の振動を効果的に減衰させることができる。そのため、補強部材９１の振動に起因した騒音をより効果的に抑制することができる。

また、前述したように、空隙３３２は、連結部３３の周方向Ｃに沿って複数配置されている。これにより、連結部３３を軽量化することができる。

また、前述したように、空隙３３２は、連結部３３の軸方向Ａの他端側である下側に臨む面に開口する第２開口３３２ｂを有する。そして、ローター３は、連結部３３の下側に配置され、軸方向Ａからの平面視で、第２開口３３２ｂの少なくとも一部、本実施形態では全部を覆う第２板部材としての補強部材９２を有する。このように、空隙３３２を貫通孔とし、補強部材９２を配置することにより、連結部３３の剛性を保ちつつ、連結部３３のさらなる軽量化を図ることができる。

また、前述したように、充填材Ｇは、樹脂材料である。これにより、十分に密度が低い充填材Ｇが得られる。さらに、前述したように、充填材Ｇは、シリコーンゴムである。これにより、取り扱いが簡単で、かつ、十分に安価な充填材Ｇとなる。

また、前述したように、充填材Ｇは、発泡体である。これにより、充填材Ｇの密度をさらに低くすることができ、充填材Ｇを充填することによるローター３の重量増を小さく抑えることができる。また、補強部材９１、９２の振動により生じる音を、充填材Ｇ中に存在する多数の細孔で干渉させて減衰させることもできる。そのため、補強部材９１、９２の振動による騒音の発生をさらに効果的に抑制することができる。

＜第２実施形態＞
図５は、第２実施形態に係るアキシャルギャップモーターを示す縦断面図である。図６は、図５のローターおよびシャフトを示す分解斜視図である。

本実施形態は、充填材Ｇの構成が異なること以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、以下の説明では、本実施形態に関し、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関しては、その説明を省略する。また、図５および図６において、前述した第１実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。

図５および図６に示すように、本実施形態のアキシャルギャップモーター１では、補強部材９２に含まれている各蓋部９２１にも空隙３３２の内外を連通する第２貫通孔９２２が形成されている。そのため、第１、第２貫通孔９１２、９２２を介して、空隙３３２外から空隙３３２内への気体の供給や空隙３３２内から空隙３３２外への気体の排出が可能となる。そのため、蓋部９１１、９２１の撓み振動による空隙３３２内での気体の圧縮／膨張がより効果的に抑制される。したがって、蓋部９１１、９２１の振動に起因した騒音の発生を効果的に抑制することができる。

また、軸方向Ａからの平面視で、第２貫通孔９２２は、空隙３３２の中央部と重なっている。空隙３３２の中央部は、蓋部９１１、９２１の振動振幅が大きくなり易い箇所である。そのため、気体の圧縮／膨張が生じ易く、その強度（圧縮比／膨張比）も高くなり易い。したがって、当該部分に第２貫通孔９２２を形成することにより、空隙３３２内での気体の圧縮／膨張が効果的に抑制され、粗密波の発生をより効果的に抑制することができる。その結果、蓋部９１１、９２１の振動に起因した騒音の発生をより効果的に抑制することができる。

また、図示しないが、第２貫通孔９２２は、蓋部９２１に生じる振動の腹と重なっている。このような場所に第２貫通孔９２２を設けることにより、蓋部９２１の振動を効果的に減衰させることができる。そのため、蓋部９１１、９２１の撓み振動に起因した騒音の発生をさらに効果的に抑制することができる。

また、同一の空隙３３２に形成されている第１貫通孔９１２および第２貫通孔９２２は、軸方向Ａに並んで配置されている。そして、この空隙３３２に充填されている充填材Ｇには、上面と下面とを貫通する貫通孔Ｇ１が形成され、この貫通孔Ｇ１を介して第１貫通孔９１２と第２貫通孔９２２とが連通している。このような構成によれば、例えば、第１、第２貫通孔９１２、９２２が充填材Ｇで塞がれている前述の第１実施形態と比べて、空隙３３２外から空隙３３２内への気体の供給や空隙３３２内から空隙３３２外への気体の排出がよりスムーズとなる。そのため、補強部材９１、９２の振動に起因した騒音の発生をより効果的に抑制することができる。

以上のように、本実施形態のアキシャルギャップモーター１では、補強部材９１は、空隙３３２の内外を連通する第１貫通孔９１２を有し、補強部材９２は、空隙３３２の内外を連通する第２貫通孔９２２を有する。また、充填材Ｇは、第１貫通孔９１２と第２貫通孔９２２とを連通する貫通孔Ｇ１を有する。このような構成によれば、空隙３３２外から空隙３３２内への気体の供給や空隙３３２内から空隙３３２外への気体の排出がよりスムーズとなる。そのため、補強部材９１、９２の撓み振動による空隙３３２内での気体の圧縮／膨張が抑制され、粗密波の発生を効果的に抑制することができる。したがって、補強部材９１、９２の振動に起因した騒音を効果的に抑制することができる。

このような第２実施形態によっても前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。

＜第３実施形態＞
図７は、第３実施形態に係るアキシャルギャップモーターを示す縦断面図である。

本実施形態は、ローター３の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、以下の説明では、本実施形態に関し、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図７において、前述した第１実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。

図７に示すように、本実施形態のアキシャルギャップモーター１では、ローター３から補強部材９２が省略されている。また、連結部３３では、空隙３３２が連結部３３の上面に開口する第１開口３３２ａを有する有底の凹部３３２０で構成されている。また、リム３２では、貫通孔３２１に替えて、リム３２の上面に開口する有底の凹部３２０が形成され、この凹部３２０に永久磁石６が保持されている。

このような第３実施形態によっても前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。

以上、本発明のアキシャルギャップモーターを図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、前述した変形例や実施形態を適宜組み合わせてもよい。また、シャフトを固定し、ローターとステーターとの配置を逆にして、シャフトまわりにローターが回転する形態とすることもできる。

また、前述した実施形態では、蓋部９１１が空隙３３２の第１開口３３２ａの全域を覆っていたが、これに限定されず、蓋部９１１が第１開口３３２ａの少なくとも一部を覆っていればよい。例えば、空隙３３２のハブ３１側のほぼ半分、言い換えると内周側のほぼ半分を覆っていてもよいし、空隙３３２のリム３２側のほぼ半分、言い換えると外周側のほぼ半分を覆っていてもよい。蓋部９２１についても同様である。また、前述した実施形態では、一対のステーター４、５が設けられているが、これに限定されず、いずれか一方を省略してもよい。また、前述した実施形態に限定されず、充填材Ｇは部材Ｇと呼ぶこともできる。また、充填材Ｇは、空隙３３２を完全に充填していなくとも、空隙３３２の一部にあってもよい。

１…アキシャルギャップモーター、１０…モーターケース、２…シャフト、３…ローター、３０…ローターサポート、３１…ハブ、３１１…貫通孔、３１１ａ…上面、３１１ｂ…下面、３２…リム、３２０…凹部、３２１…貫通孔、３２１ａ…上面、３２１ｂ…下面、３３…連結部、３３１…梁、３３１ａ…上面、３３１ｂ…下面、３３１１…第１部分、３３１２…第２部分、３３２…空隙、３３２ａ…第１開口、３３２ｂ…第２開口、３３２０…凹部、４…ステーター、４１…バックヨーク、４２…ステーターコア、４３…コイル、５…ステーター、５１…バックヨーク、５２…ステーターコア、５３…コイル、６…永久磁石、７１、７２…軸受け、８…側面ケース、９１…補強部材、９１０…貫通孔、９１１…蓋部、９１２…第１貫通孔、９２…補強部材、９２０…貫通孔、９２１…蓋部、９２２…第２貫通孔、Ａ…軸方向、Ｃ…周方向、Ｇ…充填材、Ｇ１…貫通孔、Ｈ…腹、Ｊ…回転軸、Ｒ…径方向、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３…矢印

Claims (12)

1. 回転軸まわりに回転するローターと、
   前記ローターに対向し、前記回転軸と平行な軸方向にギャップを隔てて配置されるステーターと、を備え、
   前記ローターは、ハブと、
   前記ハブの外側に位置し、永久磁石を保持している環状のリムと、
   前記ハブと前記リムとを連結し、前記軸方向の一端側に臨む面に開口する第１開口を有する凹部を備える連結部と、
   前記連結部の前記一端側に配置され、前記軸方向からの平面視で、前記第１開口の少なくとも一部を覆う第１板部材と、
   前記凹部内に配置され、前記連結部よりも密度が低い部材と、を有することを特徴とするアキシャルギャップモーター。
2. 前記部材は、前記第１板部材と接触している請求項１に記載のアキシャルギャップモーター。
3. 前記部材は、前記凹部に充填されている請求項１または２に記載のアキシャルギャップモーター。
4. 前記第１板部材は、前記凹部の内外を連通する第１貫通孔を有する請求項１ないし３のいずれか１項に記載のアキシャルギャップモーター。
5. 前記軸方向からの平面視で、前記第１貫通孔は、前記凹部の中央部と重なっている請求項４に記載のアキシャルギャップモーター。
6. 前記第１貫通孔は、前記第１板部材に生じる振動の腹と重なっている請求項４または５に記載のアキシャルギャップモーター。
7. 前記凹部は、前記連結部の周方向に沿って複数配置されている請求項４ないし６のいずれか１項に記載のアキシャルギャップモーター。
8. 前記凹部は、前記連結部の前記軸方向の他端側に臨む面に開口する第２開口を有し、
   前記ローターは、前記連結部の前記他端側に配置され、前記軸方向からの平面視で、前記第２開口の少なくとも一部を覆う第２板部材を有する請求項１に記載のアキシャルギャップモーター。
9. 前記第１板部材は、前記凹部の内外を連通する第１貫通孔を有し、
   前記第２板部材は、前記凹部の内外を連通する第２貫通孔を有し、
   前記部材は、前記第１貫通孔と前記第２貫通孔とを連通する貫通孔を有する請求項８に記載のアキシャルギャップモーター。
10. 前記部材は、樹脂材料である請求項１ないし９のいずれか１項に記載のアキシャルギャップモーター。
11. 前記部材は、シリコーンゴムである請求項１０に記載のアキシャルギャップモーター。
12. 前記部材は、発泡体である請求項１０または１１に記載のアキシャルギャップモーター。

Images