JP3994105B2 - アキシャルギャップ型回転電機 - Google Patents
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Description
このアキシャルギャップ型回転電機としての例えばアキシャルギャップ型電動モータは、その軸受に支持された回転軸を有する回転子のヨーク(回転子側ヨーク)と固定子のヨーク(固定子側ヨーク)とが互いに対向し、かつその対向面が回転軸に直交する構造を有している。そして、回転子側ヨークの対向面には、例えば円形状(あるいは円環状)に界磁用磁石が配設され、固定子側の対向面には、回転軸に対する放射方向(半径方向)に沿って複数のティースが配設されており、磁石およびティースの互いの対向面は回転軸に直交し、かつその対向面間のギャップは回転軸に垂直な平面状に形成される。
すなわち、アキシャルギャップ型モータにおいては、回転子と固定子との間において磁気回路が形成されており、固定子の各ティースに巻回されたコイルを介して各ティースに対する励磁を、回転子側磁石のN極、S極に合わせて順次切り替えることにより、回転子側磁石の各ティースの励磁に対する吸引力および反発力を利用して、回転子を回転させている。
このアキシャルギャップ型モータによれば、その磁石およびティースの互いの対向面が回転軸に直交する構造を有しているため、ラジアルギャップ型回転電機、すなわち、磁石およびティースの互いの対向面が回転軸に平行な構造を有する回転電機と比べて、回転軸方向に沿った長さを短くすることができ、回転電機の薄型化に寄与することができる。
ところで、近年では、上述したアキシャルギャップ型回転電機を搭載した装置やシステムに対する一層の小型化要求が強い。
したがって、上記小型化要求を満足するため、アキシャルギャップ型回転電機における放射状に配設された複数のティースの内、互いに隣接配置された一部のティース(3相交流によるインバータ駆動の場合、3相分に対応する3つのティース)を抜き、このティースを抜いた部分を、モータ駆動用コントローラ/ドライバ(インバータ等)の配置スペース、ロータ側磁石の磁極(N極、S極)位置検出センサ(ホール素子等)の配置スペース、またはコイル結線やインバータ端子形成スペース等に活用することにより、アキシャルギャップ型回転電機を搭載した装置やシステムの小型化を可能にしている。
しかしながら、上述した回転軸に対して放射状に配設された複数のティースにおける一部が抜かれた構成を有するアキシャルギャップ型回転電機においては、固定子におけるそのティースが抜かれた(欠缺した)部分と固定子におけるティース欠缺部分に対して回転軸を挟んで対向する部分との磁石吸引力(磁石が固定子を吸引する力)がアンバランス(不平衡)となる。
この吸引力のアンバランス状態および回転子の回転軸と軸受との間の内部隙間により、回転子は、固定子におけるティース欠缺部分に対するギャップが広く、かつその回転軸を挟んで対向する部分に対するギャップが狭くなるように傾斜する。
この回転子の傾斜により、回転電機の回転動作に基づいて発生する騒音/振動を増大させ、さらに、回転子の回転軸や軸受に接続されたギヤ部等での損失を増大させることになり、アキシャルギャップ型回転電機の実用性(例えば、電機自動車/電動二輪車等への搭載等)を阻害する恐れが生じていた。
上記目的を達成しるための本発明の第1の態様は、軸受に支持された回転軸および界磁用磁石を有する回転子を回転させるアキシャルギャップ型回転電機であって、前記回転子に対向配置された固定子側ヨークと、前記固定子側ヨークの前記磁石に対する対向面上に前記軸受の中心軸線上の所定点を中心点とした略切り欠き円状に配設されており、前記磁石に対して所定間隙をあけて対向する複数のティースとを備え、前記複数のティースにおける前記切り欠き部位の両側の第1および第2のティースの磁石対向面上の第1および第2の点と、当該第1および第2のティース間の中点に対して前記軸受の中心軸線を挟んで反対側にあり、前記中点および前記中心軸線を含む平面に最も近くに位置する第3のティースの磁石対向面上の第3の点とをそれぞれ含む平面が当該軸受の中心軸線に対する垂直方向から傾斜する。
また、上記目的を達成しるための本発明の第2の態様は、回転軸および界磁用磁石を有する回転子を回転させるアキシャルギャップ型回転電機であって、前記回転子に対向配置された固定子側ヨークと、前記固定子側ヨークの前記磁石に対する対向面上に前記回転軸の中心軸線上の所定点を中心点とした略切り欠き円状に配設されており、前記磁石に対して所定間隙をあけて対向する複数のティースとを備え、前記複数のティース間の周方向ピッチを、前記切り欠き部位に対する前記磁石の吸引力が増加するように不均等にしている。
さらに、上記目的を達成しるための本発明の第3の態様は、回転軸および界磁用磁石を有する回転子を回転させるアキシャルギャップ型回転電機であって、前記回転子に対向配置された固定子側ヨークと、前記固定子側ヨークの前記磁石に対する対向面上に前記回転軸の中心軸線を中心とした略切り欠き円状に配設されており、前記磁石に対して所定間隙をあけて対向する複数のティースとを備え、前記複数のティースの前記磁石に対する対向面の面積を、前記切り欠き部位に対する前記磁石の吸引力が増加するように不均等にしている。
そして、上記目的を達成しるための本発明の第4の態様は、回転軸および界磁用磁石を有する回転子を回転させるアキシャルギャップ型回転電機であって、前記回転子に対向配置された固定子側ヨークと、前記固定子側ヨークの前記磁石に対する対向面上に、所定の点を中心点として略切り欠き円状に配設されており、前記磁石に対して所定間隙をあけて対向する複数のティースとを備え、前記回転軸の回転軸中心を、前記切り欠き円の中心点に対して前記切り欠き部位から離れる方向へ偏心させている。
上記目的を達成しるための本発明の第5の態様は、回転軸および界磁用磁石を有する回転子を回転させるアキシャルギャップ型回転電機であって、前記回転子に対向配置された切り欠き円環状の固定子側ヨークと、前記固定子側ヨークの前記磁石に対する対向面上に前記軸受の中心軸線を中心とした略切り欠き円状に配設されており、前記磁石に対して所定間隙をあけて対向する複数のティースと、前記固定子側ヨークの切り欠き部を連結する連結ヨークと、を備えている。
以上述べたように、本発明の第1の態様に係わるアキシャルギャップ型回転電機によれば、複数のティースにおける切り欠き部位の両側の第1および第2のティースの磁石対向面上の第1および第2の点と、当該第1および第2のティース間の中点に対して前記軸受の中心軸線を挟んで反対側にあり、その中点および前記中心軸線を含む平面に最も近くに位置する第3のティースの磁石対向面上の第3の点とをそれぞれ含む平面が、その軸受の中心軸線に対する垂直方向から、例えば第1および第2のティースの磁石対向面が磁石に近付く方向へ傾斜している。
このため、切り欠き部位側の磁石に対するギャップを、切り欠き部位側と中心軸線を介して対向する側の部位の磁石に対するギャップに対して狭くすることができ、切り欠き部位側に対する吸磁石の吸引力と、上記切り欠き部位側と中心軸線を介して対向する側に対する磁石の吸引力との間のアンバランス(不平衡)を低減させることができる。
この結果、吸引力のアンバランスに起因した、上記切り欠き部位側と中心軸線を介して対向する側への回転子の傾斜を抑制することができ、その傾斜に基づく振動/騒音や損失を低減させることができる。
また、本発明の第2の態様に係わるアキシャルギャップ型回転電機によれば、複数のティース間の周方向ピッチを、切り欠き部位に対する磁石の吸引力が増加するように不均等にしているため、切り欠き部位側に対する吸磁石の吸引力と、上記切り欠き部位側と中心軸線を介して対向する側に対する磁石の吸引力との間のアンバランス(不平衡)を低減させることができる。
この結果、吸引力のアンバランスに起因した、上記切り欠き部位側と中心軸線を介して対向する側への回転子の傾斜を抑制することができ、その傾斜に基づく振動/騒音や損失を低減させることができる。
さらに、本発明の第3の態様に係わるアキシャルギャップ型回転電機によれば、複数のティースの磁石に対する対向面の面積を、切り欠き部位に対する磁石の吸引力が増加するように不均等にしているため、切り欠き部位側に対する吸磁石の吸引力と、上記切り欠き部位側と中心軸線を介して対向する側に対する磁石の吸引力との間のアンバランス(不平衡)を低減させることができる。
この結果、吸引力のアンバランスに起因した、上記切り欠き部位側と中心軸線を介して対向する側への回転子の傾斜を抑制することができ、その傾斜に基づく振動/騒音や損失を低減させることができる。
そして、本発明の第4の態様に係わるアキシャルギャップ型回転電機によれば、複数のティースの前記切り欠き円の中心に対して、上記回転子の回転軸中心が切り欠き部位から離れる方向へ向かって偏心している。
この構成により、回転子の回転軸中心から切り欠き部位側のティースに対する距離を、切り欠き部位と中心軸線を挟んで対向する側のティースに対する距離に対して長くすることができるため、切り欠き部位側のティース欠缺に起因した磁力不足を、上述した切り欠き部位側のティースに対する距離の増加により相殺することができる。
この結果、回転子の回転軸中心から切り欠き部位側のモーメントと切り欠き部位に対して回転軸中心を挟んで対向する側のモーメントとを平衡させることができ、切り欠き部位に対して回転軸中心を挟んで対向する側への回転子の傾きを抑制し、振動/騒音や損失を低減させることができる。
さらに、本発明の第5の態様に係わるアキシャルギャップ型回転電機によれば、固定子側ヨークの切り欠き部が連結ヨークにより連結されているため、その切り欠き部近傍の2つのティース間を磁気回路として維持することができる。
したがって、切り欠き部の存在に起因した磁束およびトルクの減少を抑制することができる。
図2は、図1に示すリヤアームの後端部の内部を説明するための図1におけるII−II矢視断面図(一部側面図)である。
図3は、図1および図2に示す自動二輪車の電動モータの一部としてリヤアームの後端部に取り付けられた使用状態の固定子の後輪側から見た状態を示す図である。
図4は、図3に示す固定子の要部の概略構成を示す斜視図である。
図5は、第1および第2のティースの磁石対向面上の第1および第2の点と第3のティースの磁石対向面上の第3の点とをそれぞれ含む平面(図4参照)と軸受の中心軸線に対する垂直方向から傾斜した状態を簡略化して示す図である。
図6は、第1および第2のティースの磁石対向面上の第1および第2の点と第3のティース磁石対向面上の第3の点とが同一平面上にある構成を有する電動モータを用いた場合に得られた損失と、本発明の第1の実施の形態に係わる構成を有する電動モータを用いて得られた損失とを比較する図である。
図7は、本発明の第2の実施の形態に係わる電動モータの固定子の概略構成を示す斜視図である。
図8は、本発明の第3の実施の形態に係わる電動モータの固定子を後輪側から見た場合の概略構成を示す平面図である。
図9は、本発明の第4の実施の形態に係わる電動モータの固定子を後輪側から見た場合の概略構成を示す平面図である。
図10は、本発明の第5の実施の形態に係わる電動モータの固定子を後輪側から見た場合の概略構成を示す平面図である。
図11は、図10に示す電動モータの磁石と固定子のティースとの関係を模式的に示す図である。
図12は、本発明の第6の実施の形態に係わる電動モータの固定子を後輪側から見た場合の概略構成を示す平面図である。
図13は、図12に示す電動モータの磁石と固定子のティースとの関係を模式的に示す図である。
図14は、本発明の第7の実施の形態に係わる電動モータの固定子を後輪側から見た場合の概略構成を示す平面図である。
図15は、図14に示す電動モータの磁石と固定子のティースとの関係を模式的に示す図である。
図16は、本発明の変形例に係る固定子の概略構成を示す斜視図。
(第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1の実施の形態に係わるアキシャルギャップ型回転電機が搭載された装置の一例である電動二輪車1の側面図である。
図1に示すように、電動二輪車1は、その車体前方上部にヘッドパイプ2を備え、このヘッドパイプ内には、車体方向変更用の図示しないステアリング軸が回動自在に挿通されている。このステアリング軸の上端には、ハンドル3aが固定されたハンドル支持部3が取り付けられており、このハンドル3aの両端にはグリップ4が取り付けられている。また、不図示の右側(図1の奥側)のグリップ6は回動可能なスロットルグリップを構成している。
そして、ヘッドパイプ2の下端から下方に向けて、左右一対のフロントフォーク5が取り付けられている。フロントフォーク5それぞれの下端には、前輪6が前車軸7を介して取り付けられており、前輪6は、フロントフォーク5により緩衝懸架された状態で前車軸7により回転自在に軸支されている。ハンドル支持部3のハンドル3aの前方にはメータ8が配置され、ハンドル支持部3におけるメータ8の下方には、ヘッドランプ9が固定されており、そのヘッドランプ9の両側方には、フラッシャランプ10(図1には一方のみ図示)がそれぞれ設けられている。
ヘッドパイプ2から側面視で略L字形を成す左右一対の車体フレーム11が車体後方に向かって延設されている。この車体フレーム11は、丸パイプ状であり、ヘッドパイプ2から車体後方に向けて斜め下方に延びた後、後方に向かって水平に延びて側面視略L字状を成している。
この一対の車体フレーム11の後方側端部には、その後方側端部から後方に向けて斜め上方に左右一対のシートレール12が延設されており、このシートレール12の後方側端部12aは、シート13の形状に沿って後方側に屈曲されている。
そして、この左右一対のシートレール12の間には、バッテリ14が着脱自在に配設されており、このバッテリ14は、充電可能な複数の2次電池を収納して構成されている。
左右一対のシートレール12の屈曲部分近傍には、逆U字状を成すシートステー15が車体前方に向かって斜め上方に傾斜して溶着されており、このシートステー15と左右のシートレール12で囲まれる部分に上記シート13が開閉可能、すなわち、シート13の前端部を介して上下に回動可能に配置されている。
シートレール12の後端部にはリヤフェンダ16が取り付けられており、このリヤフェンダ16の後面には、テイルランプ17が取り付けられている。さらに、テイルランプ17の左右には、フラッシュランプ(図1においては一方のみ図示)18が取り付けられている。
一方、左右一対の車体フレーム11のシート13下方の水平部には、リヤアームブラケット19(図1には一方のみ図示)がそれぞれ溶着されており、左右一対のリヤアームブラケット19には、リヤアーム20の前端がピボット軸21を介して揺動自在に支持されている。そして、このリヤアーム20の後端部20aには駆動輪である後輪22が回転自在に軸支されており、このリヤアーム20および後輪22は、リヤクッション23により緩衝懸架されている。
左右一対の車体フレーム11の水平部下方には、左右一対のフートステップ24(図1には一方のみ図示)がそれぞれ配設されており、また、フートステップ24の後方側には、サイドスタンド25が軸26を介して回動可能に左側のリヤアーム20に支持されており、サイドスタンド25は、リターンスプリング27により閉じ側に付勢されている。
そして、リヤアーム20の後端部20a内には、後輪22に連結され、その後輪22を回転駆動させるためのアキシャルギャップ型電動モータ28(以下、単に電動モータ28と略記することもある)を含む駆動ユニット29が取り付けられている。
図2は、リヤアーム20の後端部20aの内部を説明するための図1におけるII−II矢視断面図(一部側面図)である。なお、後輪22は図示していない。
図2に示すように、リヤアーム20の後端部20aの右側側面には、ギヤカバー35が被着され、その内部に形成された空間内に、駆動ユニット29を構成する電動モータ28、遊星ギヤ減速機36およびコントローラ37等が一体的に組み込まれている。
アキシャルギャップ型電動モータ28は、図2に示すように、リヤアーム20の後端部20aに対して、軸受38a、38bを介して、その軸受38a、38bの中心軸線BOを中心に回動可能に支持された回転子(ロータ)40と、この回転子40に対向してリヤアーム後端部20aの内面に固定された略円環(ドーナッツ)状の固定子(ステータ)41とを備えている。
回転子40は、図2に示すように、回転子側ヨーク42を有し、この回転子側ヨーク42は、リヤアーム20の後端部20aへ向かって凸の略駒形を成している。
すなわち、回転子側ヨーク42は、固定子41に対向する円環状の円環部42aと、この円環部42aの内周縁部からリヤアーム20の後端部20aへ向かって略テーパー状(略円錐台状)に延在するテーパー部42bと、このテーパー部42bのリヤアーム後端部20a側周縁部から後端部20aに向かって中心軸線BOに沿って凸状に延在する第1の円筒部42cと、この円筒部42cのリヤアーム後端部20a側周縁部からその内側に向かって径方向に延在する円環部42dと、この円環部42dの内周縁部から後端部20aに向かって中心軸線BOに沿って凸状に延在する第2の円筒部42eとを備えている。
そして、この第2の円筒部42eが軸受38a、38bを介して中心軸線BOを中心に回動可能に支持されており、回転子40の回転軸を構成している。したがって、回転子40の回転軸42eの回転軸中心が軸受38a、38bの中心軸線BOに対応している。
また、回転子40は、回転子側ヨーク42の円環部42aにおける固定子側対向面に固設されており、中心軸線BOに対して同軸な円環形状を有する界磁用磁石(マグネット)45を備えている。
磁石45は、その周方向に沿って交互に配置されたN極とS極とを有している。
回転子40の回転軸42eにおける後輪側端部には、この回転子40(回転軸42e)と同軸状に回転軸46が接続されており、この回転軸46は、回転子40と一体に回転可能になっている。
一方、遊星ギヤ減速機36は、回転軸46に連結されており、回転子側ヨーク42のテーパー部42b内に組み込まれている。この遊星ギヤ減速機36と電動モータ28とは車幅方向において部分的にオーバーラップしている。
遊星ギヤ減速機36は、回転軸46と同軸状に配置された後車軸47に連結されており、電動モータ28の回転(回転軸46の回転)を減速して後車軸47に伝達する機能を有している。後車軸47のギヤカバー35から突出する先端部47aにはナット50が着脱自在に螺着されており、後輪22は、後車軸47に嵌合された状態においてナット50の螺着により取り付けられている。
図3は、図1および図2に示す自動二輪車1の電動モータ28の一部としてリヤアーム20の後端部20aに取り付けられた使用状態の固定子41の後輪側から見た状態を示す図である。
図2および図3に示すように、固定子41は、リヤアーム20の後端部20aに固設され、軸受38a、38bの中心軸線BOを中心とした略切り欠き円(円環)状(略C字状)の鋼板が中心軸方向に沿って積層されて成る積層体構造の固定子側ヨーク(ステータヨーク)60と、磁石45に対して所定間隙をあけて対向しており、それぞれが鋼板の積層体から成る複数のティース61とを備えている。
この複数のティース61は、固定子側ヨーク60の磁石45に対する対向面上に軸受38a、38bの中心軸線BO上の点(中心点)BCを中心とした略切り欠き円状(略C字状)に配置されている。
なお、本実施形態における“切り欠き円(円環)”とは、一部が切り欠かれた略真円形あるいは略楕円形を意味する。
すなわち、本実施形態における略切り欠き円状(略C字状)に配置された複数のティース61は、周方向に沿って一定間隔(周方向ピッチ)で固定子側ヨーク60に配置されており、複数のティース61が真円状に配置された場合と比較して、3相分(U相、V相、W相)に対応する3つのティースが欠缺されている。また、複数のティース61は、図3に示すように、後輪側から見て例えば略矩形状の上面をそれぞれ有しており、固定子側ヨーク60に対してその上面が同一の高さとなるように、その固定子側ヨーク60に対して挿入固定されている。
なお、周方向ピッチとは、隣接するティース61それぞれの磁石対向面の中心とそれぞれ中心から対向面に沿って軸受38a、38bの中心軸線BO上の中心点BCとを結ぶ線分間の角度を表している。
また、固定子41は、各ティース61に巻回されたコイル62(図2参照)と、ヨーク60、各ティース61およびコイル62をモールドして一体化するモールド部63と、このモールド部63の外周面に複数個形成されており、各ティース61およびコイル62を含むモールド部63をリヤアーム20の後端部20aに取り付けるためのフランジ64とを備えており、フランジ64は、リヤアーム後端部20aに対してボルト65により螺設されている。
また、固定子側ヨーク60およびティース61の切り欠き部位(ティース欠缺部位)TWには、コントローラ37と、このコントローラ37および各コイル62に電気的に接続されており、コントローラ37の制御に基づいてコイル62(U相コイル、V相コイルW相コイル)に対して電流を切替ながら流すためのインバータ70とがそれぞれ配置されている。なお、符号71は、回転子40の回転位置を検出するためのエンコーダ基板であり、71a、71b、71cは、各相に対応したホールICである。
そして、本実施形態においては、図3〜図5に示すように、複数のティース61における切り欠き部位TWの両側の第1および第2のティース61a1および61a2の磁石対向面上の第1および第2の点P1およびP2と、第1および第2のティース61a1および61a2間(第1および第2の点P1およびP2間)の中点CPと、この中点CPに対して軸受38a、38bの中心軸線BOを挟んで反対側にあり、その中点CPおよび中心軸線BOを含む平面Hに最も近くに位置する第3のティース61a3の磁石対向面上の第3の点P3とをそれぞれ含む平面が、軸受38a、38bの中心軸線BOに対する垂直方向Xから、第1および第2の点P1およびP2が第3の点P3より例えば略0.2mm高くなるように傾斜している。
すなわち、本実施形態では、図5に示すように、固定子側ヨーク60を、第1および第2のティース61a1および61a2が第3のティース61a3よりも磁石45の固定子対向面F側へ近付くように傾斜させて、第1および第2の点P1およびP2と第3の点P3とをそれぞれ含む平面が上記垂直方向Xに対して傾斜するようにしている。
一方、図3に示すように、固定子41においては、その固定子41のリヤアーム20の後端部20aに対する取付状態において、上側に位置する2つのフランジ64a1、64a2は、固定子41の取付状態における最上点M1および最下点M2を通る線Lを挟んで略対称となるように配設されている。
さらに、図4および図5に示すように、固定子側ヨーク60の切り欠き部位TW側両端部60a1および60a2の対向する内周部を連結ヨーク75により連結している。
次に、上述した構成を有する電動モータ28の作用について、固定子41の構成に基づく作用を中心に説明する。
電動モータ28においては、回転子40と固定子41との間で磁気回路が形成されており、回転子40のマグネット45のN極から出た磁束は、ティース61から固定子側ヨーク60へ流れ、他のティース61を介して磁石45のS極へ流れている。
このとき、固定子41の複数のティース61が、中心軸線BOを中心とした略切り欠き円状に配置されているため、切り欠き部位TWの両側の第1および第2のティース61a1および61a2の磁石対向面F上の第1および第2の点P1およびP2と、第1および第2のティース61a1および61a2間の中点CPに対して軸受38a、38bの中心軸線BOを挟んで反対側にあり、その中点CPおよび中心軸線BOを含む平面Hに最も近くに位置する第3のティース61a3の磁石対向面上の第3の点P3とを同一平面上に配置してしまうと、その両者(切り欠き部位TW側と中心軸線BOを介して対向する側)の間で吸引力に差ができてしまう。
しかしながら、本実施形態においては、上記第1および第2のティース61a1および61a2の第1および第2の点P1およびP2と、第3のティース61a3の第3の点P3とをそれぞれ含む平面を、軸受38a、38bの中心軸線BOに対する垂直方向Xから、第1および第2の点P1およびP2が第3の点P3より例えば略0.2mm高くなるように傾斜させているため、切り欠き部位TW側の磁石45の固定子対向面Fに対するギャップを、切り欠き部位TW側と中心軸線BOを介して対向する側の部位の磁石45の固定子対向面Fに対するギャップに対して狭くすることができる。
したがって、切り欠き部位TW側(ティース61a1、61a2等)に対する磁石45の吸引力と、上記切り欠き部位TW側に対して中心軸線BOを介して対向する側(ティース61a3等)に対する磁石45の吸引力の間のアンバランス(不平衡)を低減させることができる。
この結果、上記吸引力のアンバランスに起因した回転子40のティース61a3側への傾斜を抑制することができる。
このように磁石45からの固定子41に対する吸引力のアンバランスが低減され、回転子40のティース61a3側への傾きが抑制された状態において、所定のティース61のコイル62へ通電すると、そのコイル62を介して所定のティース61が励磁され、励磁された所定のティース61と磁石45との間で吸引反発作用が引き起こされる。
したがって、コントローラ37およびインバータ70等を介して励磁するティース61を順次切り換えることにより、励磁されるティース61を順次移動させて、磁石45とともに回転子40を回転させることができる。
このとき、本実施形態では、回転子40のティース61a3側、すなわち、切り欠き部位TW側と中心軸線BOを介して対向する側への回転子40の傾きが抑制されているため、回転子40の回転動作に基づく振動/騒音を低減させることができる。
また、切り欠き部位TW側と中心軸線BOを介して対向する側への回転子40の傾きが抑制されているため、この回転子40のモータ軸部42eに回転軸46を介して接続されたギヤ部(遊星ギヤ減速機36等)での損失を低減させることができる。
さらに、本実施形態によれば、回転子40の軸受38a、38bの軸受スペースの確保から固定子側ヨーク60を略円環状とし、さらに円環部の一部を切り欠いて切り欠き円(円環)状に構成して、コントローラ37等をその切り欠き部位TWに配置して小型化を図っている。
このとき、本実施形態では、固定子側ヨーク60の切り欠き部位TW側両端部60a1および60a2の対向する内周部を連結ヨーク75により連結している。
この点、例えば連結ヨーク75が無い場合では、切り欠き部位TWの両側近傍のティース61a1および61a2間の磁気回路が分断されるため、そのティース61a1および61a2を通過する磁束が低下してトルクの減少を招く恐れがある。
しかしながら、本実施形態では、その固定子側ヨーク60の切り欠き部位TW側両端部60a1および60a2の対向する内周部が連結ヨーク75により連結されているため、切り欠き部位TWの両側近傍のティース61a1および61a2間の磁気回路を維持することができる。
したがって、本実施形態では、コントローラ37等の配置スペースを確保しながら、切り欠き部位TWの両側近傍のティース61a1および61a2間を通過する磁束の低下を防止してトルクの減少を防止することができる。
また、本実施形態では、連結ヨーク75が無い場合と比べて、切り欠き部位側のティースの吸引力の低下を防止することができ、切り欠き部位に起因する吸引力のアンバランスの抑制に寄与することができる。
ここで、図6は、第1および第2のティース61a1および61a2の磁石対向面上の第1および第2の点P1およびP2と第3のティース61a3の磁石対向面上の第3の点P3とが同一平面上にある構成(傾斜無し)を有する電動モータを用いた場合に得られた損失LO1と、本発明の第1の実施の形態に係わる構成(第1および第2のティース61a1および61a2の磁石対向面上の第1および第2の点P1およびP2と第3のティース61a3の磁石対向面上の第3の点P3とをそれぞれ含む平面を、その第1および第2の点P1およびP2が第3の点P3より略0.2mm高くなるように傾斜させた構成)を有する電動モータ28を用いて得られた損失LO2とを比較する図(縦軸が損失(%))である。
図6に示すように、本発明の第1の実施の形態に係わる電動モータ28を用いた場合の損失LO2は、傾斜無し状態での電動モータを用いた場合の損失LO1に比べて、約10%低下することになり、本実施形態の構成(傾斜構成)の効果が実証できた。
また、本実施形態によれば、固定子41のリヤアーム20の後端部20aに対する取付状態において、上側に位置する2つのフランジ64a1、64a2を、固定子41の取付状態における最上点M1および最下点M2を通る線Lを挟んで略対称となるように配設している。
すなわち、仮にフランジを、固定子41の取付状態における最上点M1に対して設けたとすると、例えば電動二輪車1の転倒時等の衝撃発生時において、最上点M1のフランジに最も大きな荷重(衝撃)がかかるため、最上点Mのフランジが破損する危険性が高くなる恐れが生じる。
しかしながら、本実施形態によれば、2つのフランジ64a1、64a2を、上記最上点M1を避け、その最上点M1および最下点M2を通る線Lを挟んで略対称となるように配設しているため、衝撃荷重を2つのフランジ64a1、64a2に分散させることができる。
この結果、フランジを破損する危険性を緩和しながら、少ないフランジ64およびボルト65を用いて衝撃荷重に強い構造を有する電動モータ28を提供することができる。
(第2の実施の形態)
図7は、本発明の第2の実施の形態に係わる電動モータの固定子41Aの概略構成を示す斜視図である。なお、本実施形態においては、第1実施形態における固定子41の構成のみが異なるため、それ以外の構成要素の説明については、省略または簡略化する。
図7に示すように、本実施形態の固定子41Aにおいては、固定子側ヨーク60を傾斜させることなく、第1および第2のティース61a1および61a2の磁石対向面上の第1および第2の点P1およびP2と、第3のティース61a3の磁石対向面上の第3の点P3とをそれぞれ含む平面S1を、第1および第2の点P1およびP2が第3の点P3より高くなるように傾斜させるために、複数のティース61のそれぞれの高さを、第3のティース61a3から第1および第2のティース61a1および61a2に向かって上り階段状になるように形成している。
すなわち、図7に示すように、第3のティース61a3から第1のティース61a1までの複数のティース61a3、61ak1、61ak2、・・・、61ak6、61a1のそれぞれの高さは、第3のティース61a3の高さが最も低く、以下、第1のティース61a1に向かう毎に高くなっていき、第1のティース61a1の高さが最も高くなる(第3のティース61a3の高さ<ティース61ak1の高さ<・・・<ティース61ak6の高さ<第1のティース61a1の高さ)。
同様に、図7に示すように、第3のティース61a3から第2のティース61a1までの複数のティース61a3、61am1、61am2、・・・、61am6、61a1のそれぞれの高さは、第3のティース61a3の高さが最も低く、以下、第2のティース61a2に向かう毎に高くなっていき、第2のティース61a2の高さが最も高くなる(第3のティース61a3の高さ<ティース61am1の高さ<・・・<ティース61am6の高さ<第1のティース61a2の高さ)。
したがって、本実施形態においても、第1および第2のティース61a1および61a2の磁石対向面上の第1および第2の点P1およびP2と、第3のティース61a3の磁石対向面上の第3の点P3とをそれぞれ含む平面Hを、第1および第2の点P1およびP2が第3の点P3より高くなるように傾斜させることができ、第1実施形態と同様の回転子磁石45の固定子41に対する吸引力のアンバランス(不平衡)を低減させることができる。
この結果、上記吸引力のアンバランスに起因した回転子40のティース61a3側への傾斜を抑制することができる。
特に、本実施形態では、複数のティース61のそれぞれの高さを、第3のティース61a3から第1および第2のティース61a1および61a2に向かって上り階段状になるように形成しているため、隣接するティース間の高さの差をきめ細かく調整することができる。この結果、磁石45によるティース61に対する吸引力のアンバランス(不平衡)の低減にさらに寄与することが可能になる。
(第3の実施の形態)
図8は、本発明の第3の実施の形態に係わる電動モータの固定子41Bを後輪側から見た場合の概略構成を示す平面図である。なお、本実施形態においては、第1実施形態における固定子41の構成のみが異なるため、それ以外の構成要素の説明については、省略または簡略化する。
本実施形態の固定子41Bにおいては、第1および第2実施形態とは異なる方法、すなわち、複数のティース61間の周方向ピッチを不均等にすることにより、磁石45によるティース61に対する吸引力のアンバランス(不平衡)を低減させている。
本実施形態の固定子41Bにおいては、第3のティース61a3から第2のティース61a2までの複数のティース61a3、61am1、・・・、61am6、61a2のそれぞれの磁石対向面の中心と該中心から対向面に沿って軸受38a、38bの中心軸線BOとを結ぶ線分をV1、V2、・・・、V8とすると、この線分V1〜V8における隣接する線分間の角度で定められる複数のティース61間のそれぞれの周方向ピッチを、第3のティース61a3から第1および第2のティース61a1に向かって順次広くしている。
すなわち、図8に示すように、第3のティース61a3から第2のティース61a2までの複数のティース61a3、61am1、・・・、61am6、61a2のそれぞれの周方向ピッチθ1、θ2、・・・、θ7は、第3のティース61a3と隣接するティース61am1との間の周方向ピッチθ1が最も狭く、以下、第2のティース61a2に向かう毎に順次広くなっていき、ティース61am6と第2のティース61a2との間の周方向ピッチθ7が最も広くなる(周方向ピッチθ1<周方向ピッチθ2<・・・<周方向ピッチθ6<周方向ピッチθ7)。
なお、図中におけるθtは、第3のティース61a3から第2のティース61a2までの複数のティース61a3、61am1、・・・、61am6、61a2を均等の周方向ピッチで配置した場合におけるその均等周方向ピッチを表している。
また、第3のティース61a3から第1のティース61a1までの複数のティース61a3、61ak1、・・・、61ak6、61a1のそれぞれの周方向ピッチについても、複数のティース61a3〜61a2の場合と同様であり、第3のティース61a3と61ak1との間の周方向ピッチが最も狭く、以下、第1のティース61a1に向かう毎に順次広くなっていき、ティース61ak6と第1のティース61a1との間の周方向ピッチが最も広くなっている。
すなわち、本実施形態によれば、図8に示すように、均等の周方向ピッチθtで複数のティース61を配置した場合よりも、複数のティース61を、より切り欠き部位TWに対して近付けることができる。言い換えれば、第3のティース63a3以外の残りのティース61a1、61ak1〜61ak6、61a2、61am1〜61am2を、それぞれ周方向ピッチを広げることにより、切り欠き部位TWの方向へ偏らせることができる。
この結果、複数のティース61全体の配分、すなわち、鋼板(鉄分)の固定子側ヨーク60上の配分を、切り欠き部位TW側へ増大し、その反対のティース61a3側へ減少させることができる。
すなわち、本実施形態によれば、固定子側ヨーク60上の鋼板(鉄分)の増大分だけ、切り欠き部位TW側に対する磁石45の吸引力を増加させることができ、反対に、ティース61a3側に対する磁石45の吸引力を減少させることができるため、切り欠き部位TW側と中心軸線BOを介して対向する側(ティース61a3等)に対する磁石45の吸引力のアンバランス(不平衡)を低減させることができ、吸引力のアンバランスに起因した回転子40の傾きを抑制し、振動/騒音や損失を低減させることができる。
なお、本実施形態では、複数のティース61間のそれぞれの周方向ピッチを、第3のティース61a3から第1および第2のティース61a1に向かって順次広くなるように不均等にしたが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、複数のティース61全体の配分を、切り欠き部位TW側へ増大し、その反対のティース61a3側へ減少させ、切り欠き部位TW側に対する磁石45の吸引力を増加させることができるものであれば、どんな不均等ピッチであってもよい。
(第4の実施の形態)
図9は、本発明の第4の実施の形態に係わる電動モータの固定子41Cを後輪側から見た場合の概略構成を示す平面図である。なお、本実施形態においては、第1実施形態における固定子41の構成のみが異なるため、それ以外の構成要素の説明については、省略または簡略化する。
本実施形態の固定子41Cにおいては、固定子側ヨーク60上の鋼板(鉄分)の配分を変える方法として、複数のティース61の磁石対向面の面積を不均等にすることにより、磁石45によるティース61に対する吸引力のアンバランス(不平衡)を低減させている。
すなわち、本実施形態の固定子41Cにおいては、第3のティース61a3から第2のティース61a2までの複数のティース61a3、61am1、・・・、61am6、61a2のそれぞれの磁石対向面の面積S1、S2、・・・、S8を、第3のティース61a3から第1および第2のティース61a1に向かって順次大きくしている。
上記面積を順次大きくするための具体的な方法の一例として、本実施形態では、第3のティース61a3から第2のティース61a2までの複数のティース61a3、61am1、・・・、61am6、61a2のそれぞれの磁石対向面の例えば短手方向に沿った幅W1、W2、・・・、W8を、第3のティース61a3から第1および第2のティース61a1および61a2に向かって順次大きくしている。
すなわち、図9に示すように、第3のティース61a3から第2のティース61a2までの複数のティース61a3、61am1、・・・、61am6、61a2のそれぞれの磁石対向面の面積S1、S2、・・・、S8(対向面の幅W1、W2、・・・、W8)は、第3のティース61a3が最も小さく(短く)、以下、第2のティース61a2に向かう毎に順次広く(長く)なっていき、第2のティース61a2の磁石対向面の面積S8(対向面の幅W8)が最も広く(長く)なる{磁石対向面面積S1(磁石対向面の幅W1)<磁石対向面面積S2(磁石対向面の幅W2)<・・<磁石対向面面積S7(磁石対向面の幅W7)<磁石対向面面積S8(磁石対向面の幅W8)}。
また、第3のティース61a3から第1のティース61a1までの複数のティース61a3、61ak1、・・・、61ak6、61a1のそれぞれの磁石対向面の面積(磁石対向面の幅)についても、複数のティース61a3〜61a2の場合と同様であり、第3のティース61a3の磁石対向面の面積(磁石対向面の幅)が最も小さく(短く)、以下、第1のティース61a1に向かう毎に順次広く(長く)なっていき、第1のティース61a1の磁石対向面の面積(磁石対向面の幅)が最も広く(長く)なっている。
すなわち、本実施形態によれば、図9に示すように、切り欠き部位TWと中心軸線BOを介して対向する側におけるティース61a3の磁石対向面の面積、すなわち、鉄分量を一番小さくし、以下、切り欠き部位TWへ近付いていく毎に順次その磁石対向面の面積を大きくしていき、最も切り欠き部位TWへ近付いたティース61a1および61a2の磁石対向面の面積を最も大きくしている。
このため、固定子側ヨーク60上の鉄分の配分を、その磁石対向面の変化に基づいて、第3のティース61a3側から切り欠き部位TWの方向へ偏らせることができる。
この結果、複数のティース61全体の配分、すなわち、鋼板(鉄分)の固定子側ヨーク60上の配分を、切り欠き部位TW側へ増大し、その反対のティース61a3側へ減少させることができる。
すなわち、本実施形態によれば、第3実施形態と同様に、上記鋼板(鉄分)の固定子側ヨーク60上の増大分だけ、切り欠き部位TW側に対する磁石45の吸引力を増加させることができ、反対に、ティース61a3側に対する磁石45の吸引力を減少させることができるため、切り欠き部位TW側と中心軸線BOを介して対向する側(ティース61a3等)に対する磁石45の吸引力のアンバランス(不平衡)を低減させることができ、吸引力のアンバランスに起因した回転子40の傾きを抑制し、振動/騒音や損失を低減させることができる。
なお、本実施形態においては、第3のティース61a3から第1および第2のティース61a1および61a2までの複数のティースそれぞれの磁石対向面の面積を大きくするための具体的方法として、第3のティース61a3から第1および第2のティース61a1および61a2までの複数のティースそれぞれの磁石対向面の短手方向の幅を順次大きくしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、第3のティース61a3から第1および第2のティース61a1および61a2までの磁石対向面の面積を大きくできればよく、磁石対向面の長手方向の幅や、磁石対向面の変形等であってもよい。
また、本実施形態では、複数のティース61それぞれの磁石対向面の面積を、第3のティース61a3から第1および第2のティース61a1に向かって順次大きくなるように不均等にしたが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、複数のティース61全体の配分を、切り欠き部位TW側へ増大し、その反対のティース61a3側へ減少させ、切り欠き部位TW側に対する磁石45の吸引力を増加させることができるものであれば、どのような面積不均等も含まれる。
(第5の実施の形態)
図10は、本発明の第5の実施の形態に係わる電動モータの固定子41Dを後輪側から見た場合の概略構成を示す平面図である。なお、本実施形態においては、第1実施形態における固定子41の構成のみが異なるため、それ以外の構成要素の説明については、省略または簡略化する。
図10において、符号OA1は、切り欠き円状に配置された複数のティース61の中心(複数のティース61それぞれの磁石対向面の中心OTを結ぶ円の中心)を表し、符号OA2は、回転子40の回転軸42eの回転軸中心(軸受38a、38bの中心軸線BO)を表しており、円環状磁石45の中心に対応する。
本実施形態では、図10に示すように、各ティース61の内周側の面61cと切り欠き円の中心OA1との間の半径方向に沿った第1の距離L1と円環状磁石45の内径の長さR1とを略一致させ、各ティース61の外周側の面61dと切り欠き円の中心OA1との間の半径方向に沿った第2の距離L2と円環状磁石45の外径の長さR2とを略一致させている。
さらに、図10から明らかなように、本実施形態では、切り欠き円状に配置された複数のティース61の中心OA1を、回転子40の回転軸42eの回転軸中心(円環状磁石45の中心)OA2とを、例えば、切り欠き部位TWが回転子40の回転軸42eの回転軸中心OA2から離れるように径方向に沿って偏心させている。
この偏心により、図11に示すように、回転子40の回転軸中心OA2を通る中心線(軸受38a、38bの中心軸線BOと同一)から切り欠き部位TW側のティース(ティース61a1、61a2等)の所定位置(例えば、中心OT)に対する距離LX1を、その切り欠き部位TWと中心軸線BOを挟んで対向する側のティース(例えばティース61a3等)の対応する所定位置(中心OT)に対する距離LX2に対して長くすることができる。
このとき、回転子40の回転軸中心OA2(中心軸線BO)から切り欠き部位TW側のティース(ティース61a1、61a2等)に対する中心軸線BOに沿った方向のモーメント、すなわち、磁石45の吸引力に基づくモーメント{ティースに作用する力(磁力;吸引力)とティースへの距離との積で求められる}は、通常配置(回転子40の回転軸中心OA2と切り欠き円の中心OA1とが一致)の場合には、磁石45の吸引力に差があるため、切り欠き部位TWと対向する側のティース61a3側のモーメントが大きくなり、回転子40が上記ティース61a3側に傾くことになる。
しかしながら、本実施形態では、回転子40の回転軸中心OA2を通る中心軸線BOから切り欠き部位TW側のティースに対する距離LX1を、切り欠き部位TWと中心軸線BOを挟んで対向する側のティースに対する距離LX2に対して長くすることができるため、切り欠き部位TW側のティース欠缺に起因した磁力不足を、上述した切り欠き部位TW側のティースに対する距離の増加により相殺することが可能になる。
したがって、回転子40の回転軸中心OA2(中心軸線BO)から切り欠き部位TW側の複数のティースに対する磁石45Aの吸引力に基づくモーメントと切り欠き部位TWに対して中心軸線BOを挟んで対向する複数のティースに基づくモーメントとを平衡させることができる。この結果、切り欠き部位TWに対して中心軸線BOを挟んで対向する側への回転子40の傾きを抑制し、振動/騒音や損失を低減させることができる。
(第6の実施の形態)
図12は、本発明の第6の実施の形態に係わる電動モータの固定子41Eを後輪側からみた場合の概略構成を示す平面図である。なお、本実施形態においては、第5の実施の形態で説明した回転子の構造が異なっている。
すなわち、本実施形態の円環状磁石45Aにおいては、図12に示すように、各ティース61の内周側の面61cと切り欠き円の中心OA1と間の半径方向に沿った第1の距離L1よりも円環状磁石45Aの内径の長さR1を短くし、円環状磁石45の外径の長さR2を各ティース61の外周側の面61dと切り欠き円の中心OA1と間の半径方向に沿った第2の距離L2よりも長くしている。
さらに、図12から明らかなように、本実施形態においても、切り欠き円状に配置された複数のティース61の中心OA1と、回転子40の回転軸42eの回転軸中心(円環状磁石45Aの中心)OA2とを、例えば、切り欠き部位TWが回転子40の回転軸42eの回転軸中心OA2から離れるように径方向に沿って偏心させている。
この偏心により、図13に示すように、回転子40の回転軸中心OA2を通る中心線(中心軸線BO)から切り欠き部位TW側のティース(ティース61a1、61a2等)の所定位置(例えば、中心OT)に対する距離LX1を、その切り欠き部位TWと中心軸線BOを挟んで対向する側のティース(例えばティース61a3等)の対応する所定位置(中心OT)に対する距離LX2に対して長くすることができる。
すなわち、本実施形態においても、第5実施形態と同様に、回転子40の回転軸中心OA2を通る中心軸線BOから切り欠き部位TW側のティースに対する距離LX1を、切り欠き部位TWと中心軸線BOを挟んで対向する側のティースに対する距離LX2に対して長くすることができるため、切り欠き部位TW側のティース欠缺に起因した磁力不足を、上述した切り欠き部位TW側のティースに対する距離の増加により相殺することが可能になる。
したがって、回転子40の回転軸中心OA2(中心軸線BO)から切り欠き部位TW側の複数のティースに対する磁石45Aの吸引力に基づくモーメントと切り欠き部位TWに対して中心軸線BOを挟んで対向する複数のティースに基づくモーメントとを平衡させることができる。この結果、切り欠き部位TWに対して中心軸線BOを挟んで対向する側への回転子40の傾きを抑制し、振動/騒音や損失を低減させることができる。
また、本実施形態では、各ティース内周側の面61cと切り欠き円の中心OA1と間の第1の距離L1よりも円環状磁石45Aの内径長R1を短くし、円環状磁石45Aの外径長R2を各ティース外周側の面61dと切り欠き円の中心OA1と間の第2の距離L2よりも長くしているため、図12に示すように、全てのティース61の磁石対向面を磁石45Aに完全に対向させる(磁石45Aの円環領域内に全てのティース61を位置させる)ことができ、磁束量を低下(トルクを低下)させることなく、回転子40の傾きを抑制することができる。
(第7の実施の形態)
図14は、本発明の第7の実施の形態に係わる電動モータの固定子41Fを後輪側から見たい場合の概略構成を示す平面図である。なお、本実施形態においては、第5の実施の形態あるいは第6の実施形態で説明した回転子の構造が異なっている。
すなわち、本実施形態では、図14に示すように、円環状磁石45Bの内径の長さR1を、各ティース61の内周側の面61cと切り欠き円の中心OA1との間の半径方向に沿った第1の距離L1と略一致させ、円環状磁石45Bの外径の長さR2を各ティース61の外周側の面61dと切り欠き円の中心OA1と間の半径方向に沿った第2の距離L2よりも長くしている。
さらに、図14から明らかなように、本実施形態においても、切り欠き円状に配置された複数のティース61の中心OA1と、回転子40の回転軸42eの回転軸中心(円環状磁石45Bの中心)OA2とを、例えば、切り欠き部位TWが回転子40の回転軸42eの回転軸中心OA2から離れるように径方向に沿って偏心させている。
この偏心により、図15に示すように、回転子40の回転軸中心OA2を通る中心線(中心軸線BO)から切り欠き部位TW側のティース(ティース61a1、61a2等)の所定位置(例えば、中心OT)に対する距離LX1を、その切り欠き部位TWと中心軸線BOを挟んで対向する側のティース(例えばティース61a3等)の対応する所定位置(中心OT)に対する距離LX2に対して長くすることができる。
すなわち、本実施形態においても、第4または第5実施形態と同様に、回転子40の回転軸中心OA2を通る中心軸線BOから切り欠き部位TW側のティースに対する距離LX1を、切り欠き部位TWと中心軸線BOを挟んで対向する側のティースに対する距離LX2に対して長くすることができるため、切り欠き部位TW側のティース欠缺に起因した磁力不足を、上述した切り欠き部位TW側のティースに対する距離の増加により相殺することが可能になる。
したがって、回転子40の回転軸中心OA2(中心軸線BO)から切り欠き部位TW側の複数のティースに対する磁石45Bの吸引力に基づくモーメントと切り欠き部位TWに対して中心軸線BOを挟んで対向する複数のティースに基づくモーメントとを平衡させることができる。この結果、切り欠き部位TWに対して中心軸線BOを挟んで対向する側への回転子40の傾きを抑制し、振動/騒音や損失を低減させることができる。
また、本実施形態においては、図15に示すように、上記距離LX1を距離LX2に対して長くするとともに、切り欠き部位TW側のティース(例えば、ティース61a1、61a2等)の磁石対向面を磁石45Bに対して略完全に対向させ、さらに切り欠き部位TWに対して中心軸線BOを挟んで対向する側のティース(例えば、ティース61a3等)における磁石45Bに対する対向面積を減少させることができる。
この切り欠き部位TWに対して中心軸線BOを挟んで対向する側の磁石対向面積の減少により、その磁石吸引力を低減させることができ、切り欠き部位TW側とその切り欠き部位TWに対して中心軸線BOを挟んで対向する側との磁石吸引力のアンバランスを平衡化させることができる。
なお、第5〜第7の実施の形態においては、各ティース61の内周側の面61cおよび外周側の面61dと切り欠き円の中心OA1と間の半径方向に沿った第1および第2の距離L1およびL2と、円環状磁石45(45A、45B)の内径長R1および外径長R2との関係の一例を示したに過ぎない。
すなわち、複数のティース61の中心OA1と回転子40の回転軸42eの回転軸中心OA2とを偏心させて、切り欠き部位TW側のモーメントと切り欠き部位TWに対して中心軸線BOを挟んで対向する側のモーメントとを平衡させることができる構成であれば、磁石45(45A、45B)の内径長および外径長と各ティース61の内周側面61cおよび外周側の面61dと切り欠き円の中心OA1と間の第1および第2の距離L1およびL2との大小関係については、適宜定めることができる。
なお、第1〜第7の実施の形態に係る略切り欠き円状に形成された固定子側ヨーク80の磁石45に対する対向面上に切り欠き円状に配置された複数のティース81を備えた固定子83において、図16に示すように、単に固定子側ヨーク80の切り欠き部位TW側両端部80a1および80a2の対向する内周部を連結ヨーク85により連結することも可能である。
このように構成しても、第1の実施の形態で説明したように、連結ヨーク85により切り欠き部位TWの両側近傍のティース81a1および81a2間の磁気回路を維持することができる。
したがって、本変形例においても、切り欠き部位TWによりコントローラ37等の配置スペースを確保しながら、その切り欠き部位TWの両側近傍のティース81a1および81a2間を通過する磁束の低下を防止してトルクの減少を防止することができる。
また、本変形例では、連結ヨーク85が無い場合と比べて、切り欠き部位側のティースの吸引力の低下を防止することができ、切り欠き部位に起因する吸引力のアンバランスの抑制に寄与することができる。
また、上述した各実施の形態においては、本発明に係わるアキシャルギャップ型回転電機である電動モータを、自動二輪車に搭載した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の装置/機器に搭載することも可能であり、上述した効果が得られる。
さらに、上述した各実施の形態においては、本発明に係わるアキシャルギャップ型回転電機として、アキシャルギャップ型電動機(電動モータ)について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、回転子を外部から回転させることにより、コイルに起電力を生じさせる、いわゆる発電機としても利用することが可能である。
なお、本発明は前述した第1〜第7の実施の形態に限定されることなく、その発明の要旨に基づく範囲内において適宜な変更を行うことによりその他の態様で実施し得るものである。
Claims (7)
- 軸受に支持された回転軸および界磁用磁石を有する回転子を回転させるアキシャルギャップ型回転電機であって、
前記回転子に対向配置された固定子側ヨークと、
前記固定子側ヨークの前記磁石に対する対向面上に前記軸受の中心軸線上の所定点を中心点とした略切り欠き円状に配設されており、前記磁石に対して所定間隙をあけて対向する複数のティースとを備え、
前記複数のティースにおける前記切り欠き部位の両側の第1および第2のティースの磁石対向面上の第1および第2の点と、当該第1および第2のティース間の中点に対して前記軸受の中心軸線を挟んで反対側にあり、前記中点および前記中心軸線を含む平面に最も近くに位置する第3のティースの磁石対向面上の第3の点とをそれぞれ含む平面が当該軸受の中心軸線に対する垂直方向から傾斜し、
前記固定子側ヨークの前記対向面を、前記軸受の中心軸線に対する垂直方向から前記第1および第2のティースの磁石対向面が前記磁石に近付く方向へ傾斜させたことを特徴とするアキシャルギャップ型回転電機。 - 回転軸および界磁用磁石を有する回転子を回転させるアキシャルギャップ型回転電機であって、
前記回転子に対向配置された固定子側ヨークと、
前記固定子側ヨークの前記磁石に対する対向面上に前記回転軸の中心軸線上の所定点を中心点とした略切り欠き円状に配設されており、前記磁石に対して所定間隙をあけて対向する複数のティースとを備え、
前記複数のティース間の周方向ピッチを、前記切り欠き部位に対する前記磁石の吸引力が増加するように、当該複数のティースにおける前記切り欠き部位の両側の第1および第2のティース間の中点に対して前記中心軸線を挟んで反対側にあり、前記中点および前記中心軸線を含む平面に最も近くに位置する第3のティースから当該第1および第2のティースに対して順次広くしたことを特徴とするアキシャルギャップ型回転電機。 - 回転軸および界磁用磁石を有する回転子を回転させるアキシャルギャップ型回転電機であって、
前記回転子に対向配置された固定子側ヨークと、
前記固定子側ヨークの前記磁石に対する対向面上に前記回転軸の中心軸上の所定点を中心点とした略切り欠き円状に配設されており、前記磁石に対して所定間隙をあけて対向する複数のティースとを備え、
前記複数のティースの前記磁石に対する対向面の面積を、前記切り欠き部位に対する前記磁石の吸引力が増加するように、当該複数のティースにおける前記切り欠き部位の両側の第1および第2のティース間の中点に対して前記軸受の中心軸線を挟んで反対側にあり、前記中点および前記中心軸線を含む平面に最も近くに位置する第3のティースから当該第1および第2のティースに対して順次大きくしたことを特徴とするアキシャルギャップ型回転電機。 - 前記複数のティースの前記磁石に対する対向面の幅を、前記第3のティースから前記第1および第2のティースに対して順次大きくしたことを特徴とする請求項3記載のアキシャルギャップ型回転電機。
- 回転軸および界磁用磁石を有する回転子を回転させるアキシャルギャップ型回転電機であって、
前記回転子に対向配置された固定子側ヨークと、
前記固定子側ヨークの前記磁石に対する対向面上に、所定の点を中心点として略切り欠き円状に配設されており、前記磁石に対して所定間隙をあけて対向する複数のティースとを備え、
前記回転軸の回転軸中心を、前記切り欠き円の中心点に対して前記切り欠き部位から離れる方向へ偏心させ、
前記磁石は、前記回転子の回転軸中心に同軸な円環状を成しており、前記各ティースの内周側の面および前記切り欠き円の中心点間の半径方向に沿った第1の距離と、前記円環状磁石の内径長とを略一致させ、当該各ティースの外周側の面および前記切り欠き円の中心点間の半径方向に沿った第2の距離と、前記円環状磁石の外径長とを略一致させたことを特徴とするアキシャルギャップ型回転電機。 - 回転軸および界磁用磁石を有する回転子を回転させるアキシャルギャップ型回転電機であって、
前記回転子に対向配置された固定子側ヨークと、
前記固定子側ヨークの前記磁石に対する対向面上に、所定の点を中心点として略切り欠き円状に配設されており、前記磁石に対して所定間隙をあけて対向する複数のティースとを備え、
前記回転軸の回転軸中心を、前記切り欠き円の中心点に対して前記切り欠き部位から離れる方向へ偏心させ、
前記磁石は、前記回転子の回転軸に同軸な円環状を成しており、前記各ティースの内周側の面および前記切り欠き円の中心点間の半径方向に沿った第1の距離よりも前記円環状磁石の内径長を短くし、
当該各ティースの外周側の面および前記切り欠き円の中心点間の半径方向に沿った第2の距離よりも前記円環状磁石の外径長を長くしたことを特徴とするアキシャルギャップ型回転電機。 - 回転軸および界磁用磁石を有する回転子を回転させるアキシャルギャップ型回転電機であって、
前記回転子に対向配置された固定子側ヨークと、
前記固定子側ヨークの前記磁石に対する対向面上に、所定の点を中心点として略切り欠き円状に配設されており、前記磁石に対して所定間隙をあけて対向する複数のティースとを備え、
前記回転軸の回転軸中心を、前記切り欠き円の中心点に対して前記切り欠き部位から離れる方向へ偏心させ、
前記磁石は、前記回転子の回転軸に同軸な円環状を成しており、前記各ティースの内周側の面および前記切り欠き円の中心点間の半径方向に沿った第1の距離と前記円環状磁石の内径長とを略一致させ、
当該各ティースの外周側の面および前記切り欠き円の中心点間の半径方向に沿った第2の距離よりも前記円環状磁石の外径長を長くしたことを特徴とするアキシャルギャップ型回転電機。
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