JP4500843B2 - Axial gap type motor - Google Patents

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Description

本発明は、アキシャルギャップ型モータに関する。   The present invention relates to an axial gap type motor.

従来、例えば回転軸方向の両側からロータを挟み込むようにして対向配置された1対のステータを備え、ロータの永久磁石による界磁磁束に対して、1対のステータを介した磁束ループを形成する軸ギャップ型の永久磁石同期機が知られている(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。
特開平10−271784号公報 特開2001−136721号公報
2. Description of the Related Art Conventionally, for example, a pair of stators arranged opposite to each other so as to sandwich a rotor from both sides in the rotation axis direction is provided, and a magnetic flux loop via a pair of stators is formed with respect to a field magnetic flux generated by a permanent magnet of the rotor. A shaft gap type permanent magnet synchronous machine is known (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).
JP-A-10-271784 JP 2001-136721 A

ところで、上記従来技術に係る永久磁石同期機においては、回転方向に作用する磁気吸引力に起因するコギングトルクおよびトルクリップルの発生を抑制することが望まれている。   By the way, in the permanent magnet synchronous machine which concerns on the said prior art, suppressing generation | occurrence | production of the cogging torque and torque ripple resulting from the magnetic attraction force which acts on a rotation direction is desired.

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、コギングトルクおよびトルクリップルの発生を抑制することが可能なアキシャルギャップ型モータを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an axial gap type motor capable of suppressing the generation of cogging torque and torque ripple.

上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明の第1態様に係るアキシャルギャップ型モータは、回転軸周りに回転可能なロータ(例えば、実施の形態でのロータ11)と、回転軸方向の両側から前記ロータに対向配置された第1ステータ(例えば、実施の形態での第1ステータ12A)および第2ステータ(例えば、実施の形態での第2ステータ12B)とを備えるアキシャルギャップ型モータであって、前記第1および前記第2ステータは、環状のバックヨーク(例えば、実施の形態での各ヨーク部21a,21b)と、該バックヨークの周方向の所定間隔(例えば、実施の形態での所定のピッチP)毎の位置で前記回転軸方向に前記ロータに向かい突出する複数のティース(例えば、実施の形態での各ティース22a,22b)とを備え、前記第1ステータの複数の前記ティースの周方向ピッチ(例えば、実施の形態での所定のピッチP)と前記第2ステータの複数の前記ティースの周方向ピッチ(例えば、実施の形態での所定のピッチP)とは同等であり、前記第1ステータの前記ティースの周方向幅は、前記第2ステータの前記ティースの周方向幅よりも広く、前記第1ステータの周方向で隣り合う前記ティース同士間の間隔であるスロット幅(例えば、実施の形態でのスロット幅L1)は、前記第2ステータの周方向で隣り合う前記ティース同士間の間隔であるスロット幅(例えば、実施の形態でのスロット幅L2)よりも狭く、前記第1ステータの前記ティースの前記バックヨークの回転軸方向厚さ(例えば、実施の形態での厚さY1)は、前記第2ステータの前記ティースの前記バックヨークの回転軸方向厚さ(例えば、実施の形態での厚さY2)よりも厚く、前記第1ステータの前記ティースの前記バックヨークの回転軸方向厚さと、前記第2ステータの前記ティースの前記バックヨークの回転軸方向厚さとの比と、前記第1ステータの前記ティースの周方向幅と、前記第2ステータの前記ティースの周方向幅との比とは、同等である。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, an axial gap motor according to a first aspect of the present invention includes a rotor that can rotate around a rotation axis (for example, the rotor 11 in the embodiment), a rotation An axial gap including a first stator (for example, the first stator 12A in the embodiment) and a second stator (for example, the second stator 12B in the embodiment) disposed opposite to the rotor from both sides in the axial direction. The first and second stators each have an annular back yoke (for example, each yoke portion 21a, 21b in the embodiment) and a predetermined interval in the circumferential direction of the back yoke (for example, implementation) A plurality of teeth projecting toward the rotor in the direction of the rotation axis at a position for each predetermined pitch P) (for example, each of the teeth 22a and 22b in the embodiment) The circumferential pitch of the plurality of teeth of the first stator (for example, the predetermined pitch P in the embodiment) and the circumferential pitch of the plurality of teeth of the second stator (for example, the embodiment) The circumferential width of the teeth of the first stator is wider than the circumferential width of the teeth of the second stator, and is adjacent in the circumferential direction of the first stator. The slot width (for example, the slot width L1 in the embodiment) that is the interval between the teeth that match each other is the slot width (for example, the interval between the teeth that are adjacent in the circumferential direction of the second stator). slot width in the form L2) rather narrower than, the rotation axial thickness of the back yoke of the teeth of the first stator (e.g., thickness Y1) is in the embodiment, the second stay The thickness of the teeth of the back yoke in the rotational axis direction (for example, the thickness Y2 in the embodiment), the thickness of the teeth of the first stator in the rotational axis direction of the back yoke, and the second thickness. The ratio of the teeth of the stator to the thickness in the rotational axis direction of the back yoke, the ratio of the circumferential width of the teeth of the first stator, and the circumferential width of the teeth of the second stator are equal. is there.

さらに、本発明の第2態様に係るアキシャルギャップ型モータは、前記第1ステータの周方向で隣り合う前記ティース同士間のスロット(例えば、実施の形態での各スロット23a,23b)に装着されるステータ巻線の巻数と、前記第2ステータの周方向で隣り合う前記ティース同士間のスロットに装着されるステータ巻線の巻数とは同等であり、前記第1ステータの前記スロットの回転軸方向深さは、前記第2ステータの前記スロットの回転軸方向深さよりも深い。   Furthermore, the axial gap type motor according to the second aspect of the present invention is mounted in slots between the teeth adjacent in the circumferential direction of the first stator (for example, the slots 23a and 23b in the embodiment). The number of turns of the stator winding is equal to the number of turns of the stator winding mounted in the slot between the teeth adjacent in the circumferential direction of the second stator, and the depth of the slot of the first stator in the rotational axis direction is the same. This is deeper than the depth of the slot of the second stator in the rotation axis direction.

第1態様に係るアキシャルギャップ型モータによれば、第1ステータと第2ステータとに対し、ティースの周方向ピッチを同等とした状態でティースの周方向幅およびスロット幅を互いに異なる値とすることにより、互いのティース同士の周方向端部の周方向位置が一致することを防止することができ、コギングトルクおよびトルクリップルの増大を抑制することができる。
さらに、第2ステータに比べて第1ステータでは、ティースの周方向幅が相対的に広くなることに伴い、バックヨークの回転軸方向厚さが相対的に厚くされることで、各ステータのバックヨーク同士での磁束密度が均等化され、所望の磁気回路を適正化することができ、例えば径方向等の意図しない方向に磁束が通過してしまうことを抑制することができ、所望のトルクを容易に確保することができる。
According to the axial gap type motor according to the first aspect, the circumferential width and the slot width of the teeth are different from each other with the circumferential pitch of the teeth being equal to each other with respect to the first stator and the second stator. Thereby, it can prevent that the circumferential direction position of the circumferential direction edge part of mutual teeth corresponds, and can suppress the increase in cogging torque and torque ripple.
Further, in the first stator as compared to the second stator, as the circumferential width of the teeth is relatively wide, the thickness of the back yoke in the rotation axis direction is relatively increased, so that the back yoke of each stator is increased. The magnetic flux density between each other is equalized, a desired magnetic circuit can be optimized, for example, the magnetic flux can be prevented from passing in an unintended direction such as the radial direction, and a desired torque can be easily obtained. Can be secured.

さらに、第2態様に係るアキシャルギャップ型モータによれば、第2ステータに比べて第1ステータでは、相対的にスロット幅が狭くなることに伴い、スロットの回転軸方向深さが相対的に深くされることで、スロットに装着されるステータ巻線の巻数を同数とすることができ、ステータ巻線に対する通電状態を互いに同等の状態に設定することができる。   Furthermore, according to the axial gap type motor according to the second aspect, the first stator has a relatively narrow slot width in the first stator as compared to the second stator. As a result, the number of turns of the stator windings mounted in the slots can be made the same, and the energization states for the stator windings can be set to the same state.

以下、本発明のアキシャルギャップ型モータの一実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
本実施の形態によるアキシャルギャップ型モータ10は、例えば図1から図3に示すように、このアキシャルギャップ型モータ10の回転軸O周りに回転可能に設けられた略円環状のロータ11と、回転軸O方向の両側から所定の空隙を介してロータ11を挟みこむようにして対向配置され、ロータ11を回転させる回転磁界を発生する複数相の各固定子巻線を有する1対の第1ステータ12Aおよび第2ステータ12Bとを備えて構成されている。
Hereinafter, an axial gap type motor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
The axial gap type motor 10 according to the present embodiment includes, for example, as shown in FIGS. 1 to 3, a substantially annular rotor 11 that is rotatably provided around the rotation axis O of the axial gap type motor 10, A pair of first stators 12A each having a plurality of phase stator windings that are arranged to face each other with a predetermined air gap between both sides in the direction of the axis O and generate a rotating magnetic field that rotates the rotor 11. The second stator 12B is provided.

このアキシャルギャップ型モータ10は、例えばハイブリッド車両や電動車両等の車両に駆動源として搭載され、出力軸がトランスミッション(図示略)の入力軸に接続されることで、アキシャルギャップ型モータ10の駆動力がトランスミッションを介して車両の駆動輪(図示略)に伝達されるようになっている。   The axial gap type motor 10 is mounted as a drive source in a vehicle such as a hybrid vehicle or an electric vehicle, for example, and an output shaft is connected to an input shaft of a transmission (not shown), whereby the driving force of the axial gap type motor 10 is obtained. Is transmitted to drive wheels (not shown) of the vehicle via a transmission.

また、車両の減速時に駆動輪側からアキシャルギャップ型モータ10に駆動力が伝達されると、アキシャルギャップ型モータ10は発電機として機能していわゆる回生制動力を発生し、車体の運動エネルギーを電気エネルギー(回生エネルギー)として回収する。さらに、例えばハイブリッド車両においては、アキシャルギャップ型モータ10の回転軸が内燃機関(図示略)のクランクシャフトに連結されると、内燃機関の出力がアキシャルギャップ型モータ10に伝達された場合にもアキシャルギャップ型モータ10は発電機として機能して発電エネルギーを発生する。   Further, when the driving force is transmitted from the driving wheel side to the axial gap type motor 10 during deceleration of the vehicle, the axial gap type motor 10 functions as a generator to generate a so-called regenerative braking force, and the kinetic energy of the vehicle body is electrically converted. Recover as energy (regenerative energy). Further, for example, in a hybrid vehicle, when the rotating shaft of the axial gap type motor 10 is connected to the crankshaft of an internal combustion engine (not shown), the axial gap type motor 10 is also axially transmitted. The gap type motor 10 functions as a generator and generates power generation energy.

第1ステータ12Aは、略円環板状のヨーク部21aと、ロータ11に対向するヨーク部21aの対向面上で周方向に所定間隔(所定のピッチP)をおいた位置から回転軸O方向にロータ11に向かい突出すると共に径方向に伸びる複数のティース22aと、周方向で隣り合うティース22a,22a間のスロット23aに装着される固定子巻線(図示略)とを備えて構成されている。
第2ステータ12Bは、略円環板状のヨーク部21bと、ロータ11に対向するヨーク部21bの対向面上で周方向に所定間隔(第1ステータ12Aと同等の所定のピッチP)をおいた位置から回転軸O方向にロータ11に向かい突出すると共に径方向に伸びる複数のティース22bと、周方向で隣り合うティース22b,22b間のスロット23bに装着される固定子巻線(図示略)とを備えて構成されている。
The first stator 12A has a substantially annular plate-shaped yoke portion 21a and a position on the opposing surface of the yoke portion 21a facing the rotor 11 at a predetermined interval (predetermined pitch P) in the circumferential direction from the position of the rotation axis O. A plurality of teeth 22a projecting toward the rotor 11 and extending in the radial direction, and a stator winding (not shown) mounted in a slot 23a between adjacent teeth 22a, 22a in the circumferential direction. Yes.
The second stator 12B has a predetermined interval (a predetermined pitch P equivalent to the first stator 12A) in the circumferential direction on the opposed surfaces of the substantially annular plate-shaped yoke portion 21b and the yoke portion 21b facing the rotor 11. A plurality of teeth 22b projecting toward the rotor 11 in the direction of the rotation axis O and extending in the radial direction from the existing position, and a stator winding (not shown) mounted in a slot 23b between adjacent teeth 22b, 22b in the circumferential direction And is configured.

各ステータ12A,12Bは、例えば主極が6個(例えば、U,V,W,U,V,W)とされた6N型であって、一方(例えば、第1ステータ12A)の各U,V,W極に対して、他方(例えば、第2ステータ12B)の各U,V,W極が回転軸O方向で対向するように設定されている。
例えば第1ステータ12AのU,V,W極およびU,V,W極の一方に対応する3個のティース22a,22a,22aと、第2ステータ12BのU,V,W極およびU,V,W極の他方に対応する3個のティース22b,22b,22bとが、回転軸O方向で対向するように設定され、回転軸O方向で対向する第1ステータ12Aのティース22aと、第2ステータ12Bのティース22bとに対する通電状態が電気角で反転状態となるように設定されている。
Each of the stators 12A and 12B is a 6N type having, for example, six main poles (for example, U + , V + , W + , U , V , W ), and one (for example, the first stator) 12A) is set so that the U , V , W poles of the other (for example, the second stator 12B) face each other in the direction of the rotation axis O with respect to the U + , V + , W + poles of 12A). Yes.
For example U + of the first stator 12A, V +, W + poles and U -, V -, W - 3 pieces of teeth 22a corresponding to one pole, 22a, and 22a, the second stator 12B U +, V +, W + poles and U -, V -, W - 3 pieces of teeth 22b corresponding to the other pole, 22b, and the 22b, is set to face in the rotation axis O direction, opposite the rotation axis O direction The energized state of the teeth 22a of the first stator 12A and the teeth 22b of the second stator 12B is set so as to be reversed in terms of electrical angle.

例えば図3に示すように、各ステータ12A,12Bの各ヨーク部21a,21bの回転軸O方向での厚さは、径方向の内方から外方に向かい、同等であって、第1ステータ12Aのヨーク部21aの回転軸O方向での厚さY1は、第2ステータ12Bのヨーク部21bの回転軸O方向での厚さY2よりも厚く(つまり、Y1>Y2)、各ステータ12A,12Bの各ヨーク部21a,21bの回転軸O方向の内方のロータ11側の端面つまり各ロータ対向面21Ai,21Biは径方向に平行である。また、各ヨーク部21a,21bの回転軸O方向の外方側の各端面21Ao,21Boは、径方向に平行である。   For example, as shown in FIG. 3, the thicknesses of the respective yoke portions 21a and 21b of the respective stators 12A and 12B in the direction of the rotation axis O are equal from the inner side to the outer side in the radial direction. The thickness Y1 of the yoke portion 21a of 12A in the direction of the rotation axis O is thicker than the thickness Y2 of the yoke portion 21b of the second stator 12B in the direction of the rotation axis O (that is, Y1> Y2). End faces on the inner side of the rotor 11 in the direction of the rotation axis O of the yoke portions 21a and 21b of 12B, that is, the rotor facing surfaces 21Ai and 21Bi are parallel to the radial direction. Further, the end faces 21Ao and 21Bo on the outer side in the direction of the rotation axis O of the yoke portions 21a and 21b are parallel to the radial direction.

各ステータ12A,12Bの各ティース22a,22bの回転軸O方向での厚さは、径方向の内方から外方に向かい、同等であって、第1ステータ12Aのティース22aの回転軸O方向での厚さT1は、第2ステータ12Bのティース22bの回転軸O方向での厚さT2よりも厚く(つまり、T1>T2)、各ステータ12A,12Bの各ティース22a,22bの回転軸O方向の内方のロータ11側の端面つまり各ロータ対向面22A,22Bは径方向に平行である。
これにより、第1ステータ12Aの回転軸O方向での厚さS1(=Y1+T1)は、第2ステータ12Bの回転軸O方向での厚さS2(=Y2+T2)よりも厚くなっている。
The thicknesses of the teeth 22a and 22b of the stators 12A and 12B in the direction of the rotation axis O are the same from the inner side to the outer side in the radial direction, and are equal, and the thicknesses of the teeth 22a of the first stator 12A are the same. Is thicker than the thickness T2 of the teeth 22b of the second stator 12B in the direction of the rotation axis O (that is, T1> T2), and the rotation axes O of the teeth 22a and 22b of the stators 12A and 12B. An end surface on the inner side of the rotor 11 in the direction, that is, each rotor facing surface 22A, 22B is parallel to the radial direction.
Thus, the thickness S1 (= Y1 + T1) of the first stator 12A in the direction of the rotation axis O is thicker than the thickness S2 (= Y2 + T2) of the second stator 12B in the direction of the rotation axis O.

また、各ティース22a,22bの各ロータ対向面22A,22Bは略扇型であって、各ロータ対向面22A,22Bの周方向幅は、径方向の内方から外方に向かい、漸次増大している。
そして、第1ステータ12Aのロータ対向面22Aの内周側幅Taは第2ステータ12Bのロータ対向面22Bの内周側幅Tcよりも大きく、第1ステータ12Aのロータ対向面22Aの外周側幅Tbは第2ステータ12Bのロータ対向面22Bの外周側幅Tdよりも大きくなっている。
The rotor facing surfaces 22A and 22B of the teeth 22a and 22b are substantially fan-shaped, and the circumferential widths of the rotor facing surfaces 22A and 22B gradually increase from the inner side to the outer side in the radial direction. ing.
The inner circumferential side width Ta of the rotor facing surface 22A of the first stator 12A is larger than the inner circumferential side width Tc of the rotor facing surface 22B of the second stator 12B, and the outer circumferential side width of the rotor facing surface 22A of the first stator 12A. Tb is larger than the outer peripheral side width Td of the rotor facing surface 22B of the second stator 12B.

これに伴い、第1ステータ12Aのスロット23aの周方向幅(スロット幅)L1は、第2ステータ12Bのスロット23bの周方向幅(スロット幅)L2よりも短くなっている。つまり、回転軸O方向で対向する互いのティース22a,22b同士の周方向端部の周方向位置が相違している。
なお、第1ステータ12Aのティース22aの回転軸O方向での厚さT1(つまり、スロット23aの回転軸O方向の深さ:スロット深さ)は、第2ステータ12Bのティース22bの回転軸O方向での厚さT2(つまり、スロット23bの回転軸O方向の深さ:スロット深さ)よりも大きく、各スロット23a,23b内に装着可能な固定子巻線の巻数は、互いに同等となるように設定されている。
Accordingly, the circumferential width (slot width) L1 of the slot 23a of the first stator 12A is shorter than the circumferential width (slot width) L2 of the slot 23b of the second stator 12B. That is, the circumferential positions of the circumferential ends of the teeth 22a and 22b facing each other in the direction of the rotation axis O are different.
Note that the thickness T1 of the teeth 22a of the first stator 12A in the direction of the rotation axis O (that is, the depth of the slots 23a in the direction of the rotation axis O: the slot depth) is the rotation axis O of the teeth 22b of the second stator 12B. Is larger than the thickness T2 in the direction (that is, the depth of the slot 23b in the direction of the rotation axis O: the slot depth), and the number of turns of the stator winding that can be mounted in each of the slots 23a and 23b is equal to each other. Is set to

そして、第1ステータ12Aのヨーク部21aの回転軸O方向での厚さY1と、第2ステータ12Bのヨーク部21bの回転軸O方向での厚さY2との変化比と、第1ステータ12Aのティース22aの周方向幅(例えば、外周側幅Tb)と、第2ステータ12Bのティース22bの周方向幅(例えば、外周側幅Td)との変化比とは、例えば同等(Y1:Y2=Tb:Td)になっている。
つまり、第2ステータ12Bのティース22bに比べて第1ステータ12Aのティース22aでは、周方向幅が相対的に広くなることに伴い、第1ステータ12Aのヨーク部21aの回転軸方向厚さが、第2ステータ12Bのヨーク部21bに比べて相対的に厚くされることで、各ステータ12A,12Bのヨーク部21a,21b同士での磁束密度が均等化され、例えば径方向等の意図しない方向に磁束が通過することが防止されている。
The change ratio between the thickness Y1 of the yoke portion 21a of the first stator 12A in the direction of the rotation axis O and the thickness Y2 of the yoke portion 21b of the second stator 12B in the direction of the rotation axis O, and the first stator 12A. The change ratio between the circumferential width of the teeth 22a (for example, the outer circumferential side width Tb) and the circumferential width of the teeth 22b of the second stator 12B (for example, the outer circumferential side width Td) is, for example, equal (Y1: Y2 = Tb: Td).
That is, in the teeth 22a of the first stator 12A as compared with the teeth 22b of the second stator 12B, the thickness in the rotation axis direction of the yoke portion 21a of the first stator 12A is increased as the circumferential width becomes relatively large. By being relatively thicker than the yoke portion 21b of the second stator 12B, the magnetic flux density between the yoke portions 21a and 21b of the respective stators 12A and 12B is equalized. For example, the magnetic flux in an unintended direction such as the radial direction. Is prevented from passing.

例えば各ステータ12A,12Bに対し、スロット幅L1とスロット幅L2との比率は(L1:L2=6:8)とされ、スロット深さの比率(つまり、ティース22aの厚さT1とティース22bの厚さT2の比率)は(T1:T2=20:15)とされ、ヨーク部21aの回転軸O方向での厚さY1と第2ステータ12Bのヨーク部21bの回転軸O方向での厚さY2との比率は(Y1:Y2=12:10.5)とされている。   For example, for each of the stators 12A and 12B, the ratio of the slot width L1 to the slot width L2 is (L1: L2 = 6: 8), and the ratio of the slot depth (that is, the thickness T1 of the teeth 22a and the teeth 22b The ratio of the thickness T2 is (T1: T2 = 20: 15), and the thickness Y1 of the yoke portion 21a in the direction of the rotation axis O and the thickness of the yoke portion 21b of the second stator 12B in the direction of the rotation axis O. The ratio with Y2 is (Y1: Y2 = 12: 10.5).

ロータ11は、例えば図2に示すように、複数の主磁石極部31,…,31と、複数の副磁石部32,…,32と、非磁性材からなるロータフレーム33とを備えて構成され、主磁石極部31と副磁石部32とは、周方向において交互に配置された状態で、ロータフレーム33内に収容されている。   As shown in FIG. 2, for example, the rotor 11 includes a plurality of main magnet pole portions 31,..., A plurality of sub magnet portions 32,..., 32, and a rotor frame 33 made of a nonmagnetic material. The main magnet pole portion 31 and the sub magnet portion 32 are accommodated in the rotor frame 33 in a state of being alternately arranged in the circumferential direction.

ロータフレーム33は、例えば図2に示すように、周方向に所定間隔をおいて配置された複数の径方向リブ34,…,34によって接続された内周側筒状部35と外周側筒状部36と、内周側筒状部35の内周面上から内方に向かい突出する円環板状に形成され、外部の駆動軸(例えば、車両のトランスミッションの入力軸等)に接続される接続部37とを備えて構成されている。
この実施の形態では、ロータフレーム33の内周側筒状部35が外部の駆動軸に接続されることから、径方向リブ34の径方向の内方側がシャフト部側となり、径方向リブ34の径方向の外方側がリム部側となる。
そして、径方向リブ34の径方向に対する断面形状は、径方向の外方から内方に向かい、同等である。
For example, as shown in FIG. 2, the rotor frame 33 includes an inner peripheral tubular portion 35 and an outer peripheral tubular portion connected by a plurality of radial ribs 34,... The part 36 and an annular plate projecting inward from the inner peripheral surface of the inner peripheral cylindrical part 35 are connected to an external drive shaft (for example, an input shaft of a vehicle transmission). The connection part 37 is provided.
In this embodiment, since the inner peripheral cylindrical portion 35 of the rotor frame 33 is connected to an external drive shaft, the radially inner side of the radial rib 34 is the shaft portion side, and the radial rib 34 The radially outer side is the rim portion side.
The cross-sectional shapes of the radial ribs 34 in the radial direction are the same from the outer side to the inner side in the radial direction.

主磁石極部31は、例えば、厚さ方向(つまり、回転軸O方向)に磁化された略扇形板状の主永久磁石片41と、この主永久磁石片41を厚さ方向の両側から挟み込む1対の磁性部材42,42とを備えて構成され、周方向で隣り合う主磁石極部31,31の各主永久磁石片41,41は、磁化方向が互いに異方向となるように設定されている。
なお、1対の磁性部材42,42は、厚さ方向に対する断面形状が主永久磁石片41と同等の略扇形とされている。
For example, the main magnet pole portion 31 sandwiches the main permanent magnet piece 41 from both sides in the thickness direction and a substantially fan-shaped main permanent magnet piece 41 magnetized in the thickness direction (that is, the rotation axis O direction). The main permanent magnet pieces 41 and 41 of the main magnet pole portions 31 and 31 that are configured to include a pair of magnetic members 42 and 42 and are adjacent to each other in the circumferential direction are set so that the magnetization directions thereof are different from each other. ing.
The pair of magnetic members 42, 42 has a substantially sector shape in which the cross-sectional shape in the thickness direction is the same as that of the main permanent magnet piece 41.

そして、ロータフレーム33内に収容された複数の主磁石極部31,…,31は、径方向の両側から内周側筒状部35と外周側筒状部36とにより挟み込まれると共に、径方向リブ34を介して周方向で隣り合うように配置されている。
ロータフレーム33内において、各主磁石極部31の主永久磁石片41は2つの径方向リブ34によって周方向の両側から挟み込まれ、主永久磁石片41の回転軸O方向での厚さは、径方向リブ34と同様に、径方向の外方から内方に向かい、同等である。
また、磁性部材42の回転軸O方向での厚さは、径方向の内方から外方に向かい、同等である。
The plurality of main magnet pole portions 31,..., 31 accommodated in the rotor frame 33 are sandwiched by the inner peripheral cylindrical portion 35 and the outer peripheral cylindrical portion 36 from both sides in the radial direction, and also in the radial direction. The ribs 34 are arranged adjacent to each other in the circumferential direction.
In the rotor frame 33, the main permanent magnet piece 41 of each main magnet pole portion 31 is sandwiched from both sides in the circumferential direction by two radial ribs 34, and the thickness of the main permanent magnet piece 41 in the rotation axis O direction is: Similar to the radial ribs 34, they are equivalent from the radially outward to the inward.
Further, the thickness of the magnetic member 42 in the direction of the rotation axis O is the same from the inner side to the outer side in the radial direction.

副磁石部32は、ロータフレーム33内において回転軸O方向の両側からの径方向リブ34を挟み込む一対の副永久磁石片43,43を備えて構成され、回転軸O方向で対向する1対の副永久磁石片43,43は、それぞれ回転軸O方向および径方向に直行する方向(略周方向)に磁化され、互いに磁化方向が異方向とされている。
副永久磁石片43の回転軸O方向での厚さは、径方向の内方から外方に向かい、同等であって、かつ、副永久磁石片43の周方向幅は、径方向の内方から外方に向かい、同等である。
そして、ロータフレーム33内において、周方向で隣り合う副磁石部32,32の副永久磁石片43,43同士は、主磁石極部31の磁性部材42を周方向の両側から挟み込んでいる。なお、副永久磁石片43と磁性部材42とは、周方向に対する断面形状が互いに同等の略長方形とされている。
The sub-magnet portion 32 includes a pair of sub-permanent magnet pieces 43 and 43 that sandwich the radial ribs 34 from both sides in the direction of the rotation axis O in the rotor frame 33, and a pair of opposed permanent magnet portions 43 facing each other in the direction of the rotation axis O. The sub permanent magnet pieces 43 and 43 are magnetized in a direction (substantially circumferential direction) perpendicular to the rotation axis O direction and the radial direction, respectively, and the magnetization directions are different from each other.
The thickness of the secondary permanent magnet piece 43 in the direction of the rotation axis O is the same from the inside in the radial direction to the outside, and the circumferential width of the secondary permanent magnet piece 43 is the inside in the radial direction. From the outside, it is equivalent.
In the rotor frame 33, the sub permanent magnet pieces 43 and 43 of the sub magnet portions 32 and 32 adjacent in the circumferential direction sandwich the magnetic member 42 of the main magnet pole portion 31 from both sides in the circumferential direction. In addition, the sub permanent magnet piece 43 and the magnetic member 42 are made into the substantially rectangular shape where the cross-sectional shape with respect to the circumferential direction is mutually equivalent.

なお、ロータ11のロータフレーム33とロータフレーム33以外の構成要素(つまり、主磁石極部31および副磁石部32)とを分離して示す図2においては、回転軸O方向で対向する1対の副永久磁石片43,43間および周方向で隣り合う主永久磁石片41,41間に、ロータフレーム33の径方向リブ34が配置される空間部34aが形成されている。   In FIG. 2, which shows the rotor frame 33 of the rotor 11 and the components other than the rotor frame 33 (that is, the main magnet pole portion 31 and the sub magnet portion 32) separated from each other, a pair facing each other in the direction of the rotation axis O. A space portion 34a in which the radial rib 34 of the rotor frame 33 is disposed is formed between the sub permanent magnet pieces 43, 43 and between the main permanent magnet pieces 41, 41 adjacent in the circumferential direction.

磁性部材42を介して周方向で対向する1対の副永久磁石片43,43同士は、互いに磁化方向が異方向とされている。
そして、回転軸O方向の一方側に配置された1対の副永久磁石片43,43同士は、回転軸O方向に磁化された主永久磁石片41の一方側の磁極と同極の磁極を対向させ、回転軸O方向の他方側に配置された1対の副永久磁石片43,43同士は、回転軸O方向に磁化された主永久磁石片41の他方側の磁極と同極の磁極を対向させるように配置されている。
The pair of sub permanent magnet pieces 43, 43 facing each other in the circumferential direction via the magnetic member 42 have different magnetization directions.
The pair of sub permanent magnet pieces 43 and 43 arranged on one side in the direction of the rotation axis O have the same polarity as the magnetic pole on one side of the main permanent magnet piece 41 magnetized in the direction of the rotation axis O. A pair of sub-permanent magnet pieces 43, 43 that are opposed to each other and arranged on the other side in the direction of the rotation axis O are magnetic poles having the same polarity as the magnetic pole on the other side of the main permanent magnet piece 41 magnetized in the direction of the rotation axis O. Are arranged to face each other.

つまり、例えば回転軸O方向の一方側がN極かつ他方側がS極とされた主永久磁石片41に対して、回転軸O方向の一方側において磁性部材42を周方向の両側から挟み込む1対の副永久磁石片43,43は、互いのN極が周方向で対向するように配置され、回転軸O方向の他方側において磁性部材42を周方向の両側から挟み込む1対の副永久磁石片43,43は、互いのS極が周方向で対向するように配置されている。
これにより、所謂永久磁石のハルバッハ配置による磁束レンズ効果により主永久磁石片41および各副永久磁石片43,43の各磁束が収束し、各ステータ12,12に鎖交する有効磁束が相対的に増大するようになっている。
That is, for example, with respect to the main permanent magnet piece 41 in which one side in the rotation axis O direction is an N pole and the other side is an S pole, a pair of magnetic members 42 are sandwiched from both sides in the circumferential direction on one side in the rotation axis O direction. The sub permanent magnet pieces 43, 43 are arranged so that their N poles face each other in the circumferential direction, and a pair of sub permanent magnet pieces 43 sandwiching the magnetic member 42 from both sides in the circumferential direction on the other side in the rotation axis O direction. , 43 are arranged so that their S poles face each other in the circumferential direction.
Accordingly, the magnetic fluxes of the main permanent magnet piece 41 and the sub permanent magnet pieces 43 and 43 are converged by the magnetic lens effect due to the so-called permanent magnet Halbach arrangement, and the effective magnetic flux linked to the stators 12 and 12 is relatively relative to each other. It is going to increase.

この実施形態では、ロータフレーム33の径方向リブ34および各主磁石極部31の主永久磁石片41の回転軸O方向での厚さが、径方向の外方から内方に向かい、同等であることに伴い、ロータフレーム33の内周側筒状部35の回転軸O方向での幅は、外周側筒状部36の回転軸O方向での幅と同等になっている。
つまりロータフレーム33の内周側筒状部35と外周側筒状部36との間において、ロータ11の径方向断面積は所定の一定値であって、径方向の外方から内方に向かい不変とされている。
In this embodiment, the radial ribs 34 of the rotor frame 33 and the thicknesses of the main permanent magnet pieces 41 of the main magnet pole portions 31 in the direction of the rotation axis O are the same from the outer side to the inner side in the radial direction. As a result, the width of the inner peripheral cylindrical portion 35 of the rotor frame 33 in the rotation axis O direction is equal to the width of the outer peripheral cylindrical portion 36 in the rotation axis O direction.
In other words, the radial cross-sectional area of the rotor 11 is a predetermined constant value between the inner circumferential side cylindrical portion 35 and the outer circumferential side cylindrical portion 36 of the rotor frame 33, and is directed from the radially outer side toward the inner side. It is said to be unchanged.

上述したように、本実施の形態によるアキシャルギャップ型モータ10によれば、第1ステータ12Aと第2ステータ12Bとに対し、各ティース22a,22bの周方向のピッチPを同等とした状態で、互いのティース22a,22bの周方向幅およびスロット幅を互いに異なる値とすることにより、回転軸O方向で対向する互いのティース22a,22b同士の周方向端部の周方向位置が相違し、コギングトルクおよびトルクリップルを抑制することができる。
さらに、第2ステータ12Bに比べて第1ステータ12Aでは、相対的にスロット幅が狭くなることに伴い、回転軸O方向のスロット深さが相対的に深くされることで、互いのスロット23a,23bに装着される固定子巻線の巻数を同数とすることができ、互いの固定子巻線に対する通電状態を同等の状態に設定することができる。
しかも、第2ステータ12Bのティース22bに比べて第1ステータ12Aのティース22aでは、周方向幅が相対的に広くなることに伴い、第2ステータ12Bのヨーク部21bに比べて第1ステータ12Aのヨーク部21aでは、回転軸O方向の厚さが相対的に厚くされることで、各ステータ12A,12Bのヨーク部21a,21b同士での磁石磁束の磁束密度が均等化され、所望の磁気回路を適正化することができ、例えば径方向等の意図しない方向に磁石磁束が通過してしまうことを抑制することができ、所望のトルクを容易に確保することができる。
As described above, according to the axial gap type motor 10 according to the present embodiment, the circumferential pitch P of the teeth 22a and 22b is equal to the first stator 12A and the second stator 12B. By setting the circumferential width and slot width of the teeth 22a and 22b to be different from each other, the circumferential positions of the circumferential ends of the teeth 22a and 22b facing each other in the direction of the rotation axis O are different, and cogging is performed. Torque and torque ripple can be suppressed.
Further, in the first stator 12A compared to the second stator 12B, the slot depth in the direction of the rotation axis O is relatively deepened with the relatively narrow slot width, so that the slots 23a, 23a, The number of turns of the stator windings attached to 23b can be made the same, and the energization state of the stator windings can be set to the same state.
In addition, the teeth 22a of the first stator 12A have a relatively wider circumferential width than the teeth 22b of the second stator 12B, and therefore the first stator 12A has a structure that is larger than that of the yoke portion 21b of the second stator 12B. In the yoke portion 21a, the thickness in the direction of the rotation axis O is relatively increased, so that the magnetic flux density of the magnet magnetic flux between the yoke portions 21a and 21b of the stators 12A and 12B is equalized, and a desired magnetic circuit is formed. For example, the magnetic flux can be prevented from passing in an unintended direction such as the radial direction, and a desired torque can be easily ensured.

なお、上述した実施の形態では、副磁石部32を省略してもよいし、副磁石部32を構成する一対の副永久磁石片43,43の何れか一方を省略してもよい。   In the embodiment described above, the secondary magnet portion 32 may be omitted, or one of the pair of secondary permanent magnet pieces 43, 43 constituting the secondary magnet portion 32 may be omitted.

本発明の一実施形態に係るアキシャルギャップ型モータの分解斜視図である。1 is an exploded perspective view of an axial gap motor according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係るアキシャルギャップ型モータのロータの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the rotor of the axial gap type motor which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るアキシャルギャップ型モータを径方向から見た平面図である。It is the top view which looked at the axial gap type motor concerning one embodiment of the present invention from the diameter direction.

符号の説明Explanation of symbols

10 アキシャルギャップ型モータ
11 ロータ
12A 第1ステータ
12B 第2ステータ
21a,21b ヨーク部(バックヨーク)
22a,22b ティース
23a,23b スロット
31 主磁石極部
32 副磁石部
33 ロータフレーム
34 径方向リブ
35 内周側筒状部
36 外周側筒状部
41 主永久磁石片
43 副永久磁石片
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Axial gap type motor 11 Rotor 12A 1st stator 12B 2nd stator 21a, 21b Yoke part (back yoke)
22a, 22b Teeth 23a, 23b Slot 31 Main magnet pole portion 32 Sub magnet portion 33 Rotor frame 34 Radial rib 35 Inner peripheral side cylindrical portion 36 Outer peripheral side cylindrical portion 41 Main permanent magnet piece 43 Sub permanent permanent magnet piece

Claims (2)

回転軸周りに回転可能なロータと、回転軸方向の両側から前記ロータに対向配置された第1ステータおよび第2ステータとを備えるアキシャルギャップ型モータであって、
前記第1および前記第2ステータは、環状のバックヨークと、該バックヨークの周方向の所定間隔毎の位置で前記回転軸方向に前記ロータに向かい突出する複数のティースとを備え、
前記第1ステータの複数の前記ティースの周方向ピッチと前記第2ステータの複数の前記ティースの周方向ピッチとは同等であり、
前記第1ステータの前記ティースの周方向幅は、前記第2ステータの前記ティースの周方向幅よりも広く、
前記第1ステータの周方向で隣り合う前記ティース同士間の間隔であるスロット幅は、前記第2ステータの周方向で隣り合う前記ティース同士間の間隔であるスロット幅よりも狭く、
前記第1ステータの前記ティースの前記バックヨークの回転軸方向厚さは、前記第2ステータの前記ティースの前記バックヨークの回転軸方向厚さよりも厚く、
前記第1ステータの前記ティースの前記バックヨークの回転軸方向厚さと、前記第2ステータの前記ティースの前記バックヨークの回転軸方向厚さとの比と、前記第1ステータの前記ティースの周方向幅と、前記第2ステータの前記ティースの周方向幅との比とは、同等であることを特徴とするアキシャルギャップ型モータ。
An axial gap type motor comprising: a rotor rotatable around a rotation axis; and a first stator and a second stator arranged to face the rotor from both sides in the rotation axis direction,
The first and second stators include an annular back yoke and a plurality of teeth protruding toward the rotor in the rotational axis direction at positions at predetermined intervals in the circumferential direction of the back yoke,
The circumferential pitch of the plurality of teeth of the first stator is equal to the circumferential pitch of the plurality of teeth of the second stator,
The circumferential width of the teeth of the first stator is wider than the circumferential width of the teeth of the second stator,
Slot width is the spacing between the teeth adjacent in the circumferential direction of the first stator, rather narrower than the slot width is the spacing between the teeth adjacent in the circumferential direction of the second stator,
The thickness of the teeth of the first stator in the rotational axis direction of the back yoke is thicker than the thickness of the teeth of the second stator in the rotational axis direction of the back yoke,
The ratio of the thickness in the rotation axis direction of the back yoke of the teeth of the first stator to the thickness in the rotation axis direction of the back yoke of the teeth of the second stator, and the circumferential width of the teeth of the first stator And the ratio of the second stator to the circumferential width of the teeth are equal to each other.
前記第1ステータの周方向で隣り合う前記ティース同士間のスロットに装着されるステータ巻線の巻数と、前記第2ステータの周方向で隣り合う前記ティース同士間のスロットに装着されるステータ巻線の巻数とは同等であり、
前記第1ステータの前記スロットの回転軸方向深さは、前記第2ステータの前記スロットの回転軸方向深さよりも深いことを特徴とする請求項1に記載のアキシャルギャップ型モータ。
The number of turns of the stator windings installed in the slots between the teeth adjacent in the circumferential direction of the first stator and the stator windings installed in the slots between the teeth adjacent in the circumferential direction of the second stator Is equal to the number of turns
2. The axial gap motor according to claim 1, wherein a depth of the slot of the first stator in a rotation axis direction is deeper than a depth of the slot of the second stator in a rotation axis direction.
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