JP5083826B2 - 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、回転軸周りに回転可能なロータと、回転軸方向の少なくとも一方側からロータに対向配置されたステータとを備え、ロータの永久磁石による界磁磁束に対して、ステータを介した磁束ループを形成するアキシャルギャップ型モータが知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, for example, a rotor that can rotate around a rotation axis and a stator that is disposed to face the rotor from at least one side in the direction of the rotation axis are provided. An axial gap type motor that forms a loop is known (for example, see Patent Document 1).
図12に示すように、例えば上記特許文献1に記載のアキシャルギャップ型モータ100は、回転軸周りに回転可能なロータ101と、回転軸方向の少なくとも一方側から挟み込むようにして対向配置されるステータ102と、を備え、ロータ101は、磁石片103及び磁性部材105などの磁気回路要素が非磁性材料からなるロータフレーム106に収容されて構成されている。また、ロータフレーム106は、周方向に所定間隔をおいて配置されて径方向に延びる複数のリブ107と、複数のリブ107によって接続されるシャフト部108及びリム部109と、を備える。
As shown in FIG. 12, for example, the axial
このアキシャルギャップ型モータ100では、通常、図13(a)に示すように磁石片103及び磁性部材105はロータフレーム106のシャフト部108とリム部109の間に嵌合されているが、ロータ101の高速回転時には、遠心力によりリム部109が変形し、剛性の比較的小さい軸方向両端においては径方向に広がり、図13(b)に示すようにロータフレーム106のシャフト部108と、磁石片103及び磁性部材105との間に径方向隙間tが生じるおそれがあった。
In this axial
また、ロータフレーム106内に磁石片103及び磁性部材105を接着により固定した場合、ロータ101の温度上昇や経年劣化などによって接着力が低下すると、ロータ101とステータ102との間に生じる磁気吸引力に対抗できなくなり、磁石片103や磁性部材105が軸方向に位置ずれするおそれがあった。
In addition, when the
本発明は、上記した事情に鑑みてなされたもので、その目的は、高速回転時にロータフレームが変形した場合であっても、ロータフレームに収容する構成要素をステータの磁気吸引力に対抗保持することができるアキシャルギャップ型モータを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to hold the components housed in the rotor frame against the magnetic attractive force of the stator even when the rotor frame is deformed during high-speed rotation. It is an object of the present invention to provide an axial gap type motor that can be used.
上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、
回転軸周りに回転可能なロータ(後述の実施形態におけるロータ11、11A)と、
回転軸方向の少なくとも一方側から前記ロータに対向配置されるステータ(後述の実施形態におけるステータ12)と、を備えるアキシャルギャップ型モータ(後述の実施形態におけるアキシャルギャップ型モータ10、10A)であって、
前記ロータは、
周方向に所定の間隔で配置されて径方向に延びる複数のリブ(後述の実施形態における径方向リブ35)と、前記複数のリブの内径側及び外径側にそれぞれ設けられるシャフト部(後述の実施形態におけるシャフト部36)及びリム部(後述の実施形態におけるリム部37)と、を有するロータフレーム(後述の実施形態におけるロータフレーム33)と、
周方向に隣接する前記リブ間に配置され、前記回転軸方向に貫通する複数の貫通部(後述の実施形態における貫通部41a)を有する磁性部材(後述の実施形態における磁性部材41)からなる磁性材極部(後述の実施形態における磁性材極部31)と、
前記シャフト部の外周面と前記磁性部材の内周面との径方向隙間に設けられたリング部材(後述の実施形態における圧入リング50)と、を備え、
前記磁性部材の内周面(後述の実施形態における内周面41b)及び外周面(後述の実施形態における外周面41c)は、前記磁性部材の径方向寸法が前記回転軸方向において前記ロータフレームの外側から中間に近づくに従って大きくなるようにテーパ形状に形成され、
前記リム部の内周面(後述の実施形態における内周面37a)は、前記リム部の径方向寸法が前記回転軸方向において前記ロータフレームの外側から中間に近づくに従って小さくなるようにテーパ形状に形成され、
前記リング部材の外周面(後述の実施形態における外周面50a)は、前記リング部材の径方向寸法が前記回転軸方向において前記ロータフレームの外側から中間に近づくに従って小さくなるようにテーパ形状に形成される、ことを特徴とするアキシャルギャップ型モータ。
In order to achieve the above object, the invention described in claim 1
A rotor (
An axial gap type motor (axial
The rotor is
A plurality of ribs (
A magnetic member comprising a magnetic member (a
A ring member (press-
An inner peripheral surface (an inner
The inner peripheral surface of the rim portion (inner
An outer peripheral surface of the ring member (an outer
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明の構成に加えて、
前記磁性材極部は、周方向に隣接する全ての前記リブ間に配置されることを特徴とする。
In addition to the configuration of the invention described in claim 1, the invention described in claim 2
The magnetic material pole portion is disposed between all the ribs adjacent in the circumferential direction.
請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の発明の構成に加えて、
回転軸方向に磁化され、周方向に隣接する前記リブ間に配置された主磁石片(後述の実施形態における主永久磁石片42)と、前記主磁石片の前記回転軸方向の少なくとも一方側に配置された磁性部材(後述の実施形態における磁性部材44)と、からなる磁石極部(後述の実施形態における主磁石部38)を備え、
前記磁石極部と前記磁性材極部が周方向に隣接する前記リブ間に交互に配置され、
前記磁石極部を構成する磁性部材の内周面(後述の実施形態における内周面44b)及び外周面(後述の実施形態における外周面44c)は、前記磁性部材の径方向寸法が前記回転軸方向において前記ロータフレームの外側から中間に近づくに従って大きくなるようにテーパ形状に形成される、ことを特徴とする。
In addition to the configuration of the invention described in claim 1, the invention described in claim 3 includes
A main magnet piece magnetized in the direction of the rotation axis and disposed between the ribs adjacent in the circumferential direction (a main
The magnet pole portions and the magnetic material pole portions are alternately arranged between the ribs adjacent in the circumferential direction,
The inner peripheral surface (the inner
請求項4に記載の発明は、請求項1〜3のいずれかに記載の発明の構成に加えて、
前記リブの前記回転軸方向の少なくとも一方側に配置された複数の非磁性部材を備え、
前記非磁性部材の内周面及び外周面は、前記非磁性部材の径方向寸法が前記回転軸方向において前記ロータフレームの外側から中間に近づくに従って大きくなるようにテーパ形状に形成される、ことを特徴とする。
In addition to the configuration of the invention according to any one of claims 1 to 3, the invention according to claim 4
A plurality of non-magnetic members disposed on at least one side of the rib in the rotational axis direction;
The inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the nonmagnetic member are formed in a tapered shape so that the radial dimension of the nonmagnetic member increases from the outside of the rotor frame toward the middle in the rotation axis direction. Features.
請求項5に記載の発明は、請求項3に記載の発明の構成に加えて、
前記リブの前記回転軸方向の少なくとも一方側に配置された複数の副磁石片(後述の実施形態における副永久磁石片43)を備え、
前記副磁石片の内周面(後述の実施形態における内周面43a)及び外周面(後述の実施形態における外周面43b)は、前記副磁石片の径方向寸法が前記回転軸方向において前記ロータフレームの外側から中間に近づくに従って大きくなるようにテーパ形状に形成される、ことを特徴とする。
In addition to the configuration of the invention described in claim 3, the invention described in claim 5 includes
A plurality of sub-magnet pieces (
An inner peripheral surface (an inner
請求項6に記載の発明は、請求項1〜5のいずれかに記載の発明の構成に加えて、
前記シャフト部の外周面(後述の実施形態における外周面36a)には、隣接する前記リブ間に径方向外側に突出した段部(後述の実施形態における段部36b)が形成され、
前記リング部材は、前記段部と当接することを特徴とする。
In addition to the structure of the invention in any one of Claims 1-5, the invention of Claim 6 is
On the outer peripheral surface of the shaft portion (the outer
The ring member is in contact with the stepped portion.
請求項1の発明によれば、リム部の内周面及びリング部材の外周面のテーパ形状と、磁性材極部を構成する磁性部材の外周面及び内周面のテーパ形状が係合することにより、高速回転時にロータフレームが変形した場合であっても、ロータフレームに収容する磁性部材を磁気吸引力に対抗して保持することができる。 According to the invention of claim 1, the tapered shape of the inner peripheral surface of the rim portion and the outer peripheral surface of the ring member is engaged with the tapered shape of the outer peripheral surface and inner peripheral surface of the magnetic member constituting the magnetic material pole portion. Thus, even when the rotor frame is deformed during high-speed rotation, the magnetic member accommodated in the rotor frame can be held against the magnetic attractive force.
請求項2の発明によれば、周方向に隣接する全ての前記リブ間に磁性材極部を配置し、磁性部材に回転軸方向に貫通する複数の貫通部を設けることで、永久磁石を用いなくても、モータとしての機能を得ることができ、安価にモータを製造することができる。 According to the invention of claim 2, the permanent magnet is used by disposing the magnetic material pole portion between all the ribs adjacent in the circumferential direction and providing the magnetic member with a plurality of penetration portions penetrating in the rotation axis direction. Even if it does not exist, the function as a motor can be obtained and a motor can be manufactured at low cost.
請求項3の発明によれば、回転軸方向に磁化され、周方向に隣接するリブ間にそれぞれ配置された主磁石片と、主磁石片の回転軸方向の少なくとも一方側に配置された磁性部材と、からなる磁石極部を備え、磁石極部と磁性材極部が周方向に隣接するリブ間に交互に配置することで、磁石極部を備えない構成のモータに比べて大きなトルクを得ることができ、磁性材極部を備えていないモータ、すなわち周方向に隣接する全てのリブ間に磁石極部を備えるモータに比べて永久磁石の量を半減することができる。また、リム部の内周面及びリング部材の外周面のテーパ形状と、磁石極部を構成する磁性部材の外周面及び内周面のテーパ形状が係合することにより、高速回転時にロータフレームが変形した場合であっても、ロータフレームに収容する磁性部材を磁気吸引力に対抗して保持することができる。 According to the invention of claim 3, the main magnet piece magnetized in the rotation axis direction and disposed between the ribs adjacent to each other in the circumferential direction, and the magnetic member disposed on at least one side of the rotation axis direction of the main magnet piece And a magnet pole portion comprising the magnet pole portion and the magnetic material pole portion are alternately arranged between adjacent ribs in the circumferential direction, thereby obtaining a larger torque than a motor having no magnet pole portion. The amount of permanent magnets can be halved compared to a motor that does not include a magnetic material pole, that is, a motor that includes a magnet pole between all ribs adjacent in the circumferential direction. Also, the tapered shape of the inner peripheral surface of the rim and the outer peripheral surface of the ring member and the tapered shape of the outer peripheral surface and inner peripheral surface of the magnetic member constituting the magnet pole portion are engaged so that the rotor frame can be rotated at high speed. Even in the case of deformation, the magnetic member accommodated in the rotor frame can be held against the magnetic attractive force.
請求項4及び5の発明によれば、リム部の内周面及びリング部材の外周面のテーパ形状と、副磁石片又は非磁性部材の外周面及び内周面のテーパ形状が係合することにより、高速回転時にロータフレームが変形した場合であっても、ロータフレームに収容する磁性部材を磁気吸引力に対抗して保持することができる。 According to invention of Claim 4 and 5, the taper shape of the inner peripheral surface of a rim | limb part and the outer peripheral surface of a ring member, and the taper shape of the outer peripheral surface and inner peripheral surface of a submagnet piece or a nonmagnetic member engage. Thus, even when the rotor frame is deformed during high-speed rotation, the magnetic member accommodated in the rotor frame can be held against the magnetic attractive force.
請求項6の発明によれば、シャフト部の外周面には、隣接するリブ間に径方向外側に突出した段部が形成されているので、リング部材を段部に当接させて、リング部材の軸方向の位置決めをすることができる。 According to the sixth aspect of the present invention, since the step portion protruding radially outward is formed between the adjacent ribs on the outer peripheral surface of the shaft portion, the ring member is brought into contact with the step portion, and the ring member Can be positioned in the axial direction.
以下、本発明に係るアキシャルギャップ型モータの各実施形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。 Hereinafter, embodiments of an axial gap type motor according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The drawings are viewed in the direction of the reference numerals.
<第1実施形態>
本発明の第1実施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対のステータ12,12とを備えて構成されている。
<First Embodiment>
An axial
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
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
各ステータ12は、略円環板状のヨーク部21と、ロータ11に対向するヨーク部21の対向面上で周方向に所定間隔をおいた位置から回転軸O方向に沿ってロータ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22,…,22と、適宜のティース22,22間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。
Each
各ステータ12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、一方のステータ12の各U+,V+,W+極に対して、他方のステータ12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。例えば回転軸O方向で対向する1対のステータ12,12に対し、U+,V+,W+極およびU−,V−,W−極の一方に対応する一方のステータ12の3個のティース22,22,22と、U+,V+,W+極およびU−,V−,W−極の他方に対応する他方のステータ12の3個のティース22,22,22とが、回転軸O方向で対向するように設定され、回転軸O方向で対向する一方のステータ12のティース22と、他方のステータ12のティース22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
ロータ11は、例えば図2に示すように、複数の磁性材極部31,…,31と、圧入リング(リング部材)50,50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、これら複数の磁性材極部31,…,31と、圧入リング(リング部材)50,50がロータフレーム33内に収容されている。
For example, as shown in FIG. 2, the
そして、ロータフレーム33は、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35,…,35によって接続された内周側円環状のシャフト部36と外周側円環状のリム部37とを備えて構成され、シャフト部36の内周部には、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)に接続される出力軸が接続可能とされている。 また、シャフト部36の外周面36aには、隣接するリブ35、35間に径方向外側に突出した段部36bが形成されている。
The
磁性材極部31は、略扇形板状の磁性部材41から構成され、磁性部材41は回転軸O方向に貫通する複数の貫通孔41a(貫通部)を有する。この貫通孔41aは、例えば回転軸O方向に対する断面形状が径方向を長手方向とする長穴状とされ、周方向に所定間隔をおいて配置されている。
The magnetic
磁性部材41は、略扇形板状体であり、複数の電磁鋼板を積層した構成、あるいは、鉄粉などの粉体を成形・焼結して製作される。
The
そして、ロータフレーム33内に収容された複数の磁性材極部31,…,31は、径方向においてシャフト部36とリム部37とにより挟み込まれると共に、周方向に隣接する径方向リブ35間に配置されている。
The plurality of magnetic
磁性部材41の回転軸O方向での厚さは、ロータフレーム33の回転軸O方向での厚さと同等とされて、径方向リブ35の回転軸O方向両側であって、周方向に隣接する磁性部材41、41に挟まれた空間には空隙が設けられている。
The thickness of the
圧入リング50は、例えば、ステンレス鋼板などの非磁性材から形成され、シャフト部36の外周面36aと磁性部材41の内周面41bとの隙間に圧入され、先端が段部36b及び径方向リブ35に当接するとともに、磁性部材41をリム部37に向けて付勢している。
The press-fitting
ここで、ロータフレーム33のリム部37の内周面37aは、図2に示すように、回転軸O方向において両外側から中間に近づくに従って小さくなるようにテーパ形状に形成されている。より具体的に、図3のIVA−IVA線断面では、図4(a)に示すように、リム部37の径方向寸法が回転軸O方向において両外側から中間に近づくに従って小さくなるようにテーパ形状に形成され、図3のIVB−IVB線断面では、図4(b)に示すように、リム部37の径方向寸法が回転軸O方向において径方向リブ35に近づくに従って小さくなるようにテーパ形状に形成されている。
Here, as shown in FIG. 2, the inner
また、磁性部材41の内周面41b及び外周面41cは、図4(a)に示すように、その径方向寸法が回転軸O方向において両外側から中間に近づくに従って大きくなるようにテーパ形状に形成され、磁性部材41の外周面41cがリム部37のテーパ形状の内周面37aと係合する。
Further, as shown in FIG. 4A, the inner
シャフト部36の外周面36aと磁性部材41の内周面41bとの隙間に圧入される圧入リング50の外周面50aは、圧入リング50の径方向寸法が回転軸O方向において外側から中間に近づくに従って小さくなるようにテーパ形状に形成され、図4(a)、(b)に示すように、磁性部材41の内周面41bと係合する。
In the outer
アキシャルギャップ型モータ10は、軸方向と平行な方向に貫通する複数のスリット41aを磁性材極部31を構成する磁性部材41に設けることにより、磁性材極部31に磁気突極性を付与し、一対のステータ12、12間において磁性材極部50を貫通する磁路を形成する。これにより、各ステータ12の固定子巻線による電流磁束に所望の磁気方向性を付与することができ、出力可能なトルクを増大させることができると共に、1対のステータ12,12間での磁気抵抗の急激な変化を抑制するようにして、1対のステータ12,12の固定子巻線による電流磁束の波形整形を行うことができ、トルクリップルおよび電流磁束波形の高調波の発生を抑制し、鉄損失を低減することができる。
The
また、このように構成されたアキシャルギャップ型モータ10によれば、永久磁石を用いずにロータ11を構成することができるため、永久磁石を備える従来のモータに比べて安価に製造することができる。
Further, according to the axial
さらに、このように構成されたアキシャルギャップ型モータ10によれば、圧入リング50をシャフト部36の外周面36aと、磁性部材41の内周面41bとの隙間に圧入することで、圧入リング50が磁性部材41をリム部37の内周面37aに向けて付勢する。従って、高速回転時にロータフレーム33が変形した場合であっても、径方向隙間が生じにくい。また、例え、径方向隙間が生じた場合であっても、リム部37の内周面37a及び圧入リング50の外周面50aのテーパ形状と、磁性材極部31を構成する磁性部材41の外周面41c及び内周面41bのテーパ形状が係合することにより、ロータフレーム33に収容する磁性部材41をステータ12の磁気吸引力に対抗して保持することができる。
Furthermore, according to the axial
また、リム部37の径方向寸法が回転軸方向Oにおいて外側から中間に近づくに従って小さくなるようにテーパ形状に形成されているので、剛性の高い径方向リブ35との当接部においては薄肉化され、遠心力による影響を受けやすい軸方向両端部の剛性を確保することができる。これにより、ロータフレーム33の軽量化を図りつつ高速回転時におけるロータフレーム33の変形を抑制できる。
Further, since the radial dimension of the
また、シャフト部36の外周面36aには、隣接する径方向リブ35間に径方向外側に突出した段部36bが形成されているので、圧入時に、圧入リング50を段部36bに当接させることができる。これにより、圧入リング50の軸方向の位置決めをすることができる。
Further, since a stepped
また、圧入リング50の径方向寸法が回転軸O方向において外側から中間に近づくに従って小さくなるようにテーパ形状に形成されているので、圧入リング50の圧入荷重も低減される。これにより、高い圧入荷重を発生できる大型で高価な圧入装置が不要となるので、モータ10の製造コストを低減することができる。また、圧入時の途中焼付きなどの不具合の発生を防止することができる。さらに、圧入する際のガイドとして利用することができる。
In addition, since the radial dimension of the press-
なお、本実施形態においては、周方向リブ35の回転軸O方向両側であって、隣接する磁性材極部31、31に挟まれた空間には空隙が設けられているが、非磁性部材を設け、短絡を防止することができる。
In the present embodiment, a space is provided in the space between the adjacent magnetic
また、このとき、非磁性部材の内周面及び外周面は、非磁性部材の径方向寸法が回転軸O方向においてロータフレーム33の外側から中間に近づくに従って大きくなるようにテーパ形状に形成することにより、リム部37の内周面37a及び圧入リング50の外周面50aのテーパ形状と、非磁性部材の外周面及び内周面のテーパ形状が係合することにより、ロータフレーム33に収容する非磁性部材をステータ12の磁気吸引力に対抗して保持することができる。
At this time, the inner and outer peripheral surfaces of the nonmagnetic member are formed in a tapered shape so that the radial dimension of the nonmagnetic member increases from the outside of the
<第二実施形態>
以下、本発明の第二実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。なお、図中、第1実施形態と同一の構成部分には同一符号を付して説明を省略する。
<Second embodiment>
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings as appropriate. In the figure, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
本実施の形態によるアキシャルギャップ型モータ10Aにおいては、ロータフレーム33内の構成が第1実施形態におけるアキシャルギャップ型モータ10とは異なるので、この点について説明する。
In the axial
ロータ11Aは、例えば図5に示すように、複数の磁性材極部31,…,31(磁性材極部)と、複数の主磁石部38,…,38(磁石極部)と、複数の副磁石部39,…,39と、圧入リング(リング部材)50,50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、磁性材極部31と主磁石部38とは、副磁石部39を挟んで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。なお、磁性材極部31、圧入リング50の構成は第1実施形態と同一の構成であるため説明を省略する。
For example, as shown in FIG. 5, the
主磁石部38は、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42と、この主永久磁石片42を厚さ方向両側から挟み込む1対の略扇形板状の磁性部材44,44とを備えて構成され、主磁石部38,38の各主永久磁石片42,42は、図7に示すように磁化方向が互いに同方向となるように設定されている。
The
磁性部材44は回転軸O方向に貫通する複数の貫通孔44aを有する。この貫通孔44aは、例えば回転軸O方向に対する断面形状が径方向を長手方向とする長穴状とされ、周方向に所定間隔をおいて配置されている。
The
そして、ロータフレーム33内に収容された複数の磁性材極部31,…,31と複数の主磁石部38,…,38は、径方向においてシャフト部36とリム部37とにより挟み込まれると共に、径方向リブ35を介して周方向で交互に配置されている。
The plurality of magnetic
また、各主磁石部38の主永久磁石片42は2つの径方向リブ35によって周方向両側から挟み込まれ、主永久磁石片42の回転軸O方向での厚さは、径方向リブ35の回転軸O方向での厚さと同等とされている。また、主永久磁石片42は、2つの径方向リブ35間にリム部36の外周面36aから径方向外側に突出し、径方向リブ35と同等の軸方向厚さを有する段部36bとリム部37の内周面に挟み込まれて保持されている。
Further, the main
副磁石部39は、ロータフレーム33内において回転軸O方向両側から径方向リブ35を挟み込む1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、図7に示すようにそれぞれ回転軸O方向および径方向に直交する方向(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。
The
副永久磁石片43の回転軸O方向での厚さは、磁性部材44の回転軸O方向での厚さと同等とされ、副永久磁石片43の周方向幅は、径方向リブ35の周方向幅と同等とされている。
The thickness of the secondary
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39,39の副永久磁石片43,43同士は、磁性材極部31の磁性部材41又は主磁石部38の磁性部材44を周方向両側から挟み込んでいる。
In the
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、磁性材極部31、主磁石部38および副磁石部39)とを分離して示す図5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42,42間に、ロータフレーム33の径方向リブ35が配置される空間部43aが形成されている。
In FIG. 5, the
また、磁性部材44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42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42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
つまり、図7に示すように、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42に対して、回転軸O方向の一方側において磁性部材44を周方向の少なくとも一方側から挟み込む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44を周方向の少なくとも一方側から挟み込む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42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, as shown in FIG. 7, for example, with respect to the main
磁性部材44は、略扇形板状体であり、複数の電磁鋼板を積層した構成、あるいは、鉄粉などの粉体を成形・焼結して製作される。
The
ここで、ロータフレーム33のリム部37の内周面37aは、図5及び図6に示すように、回転軸O方向において両外側から中間に近づくに従って小さくなるようにテーパ形状に形成されている。すなわち、図8のIXA−IXA線断面では、図9(a)に示すように、リム部37の径方向寸法が回転軸O方向において両外側から中間に近づくに従って小さくなるようにテーパ形状に形成され、図8のIXB−IXB線断面では、図9(b)に示すように、主永久磁石片42に近づくに従って小さくなるようにテーパ形状に形成され、図8のIXC−IXC線断面では、図9(c)に示すように、径方向リブ35に近づくに従って小さくなるようにテーパ形状に形成されている。
Here, as shown in FIGS. 5 and 6, the inner
また、磁性材極部31を構成する磁性部材41の内周面41b及び外周面41cは、図9(a)に示すように、その径方向寸法が回転軸O方向において両外側から中間に近づくに従って大きくなるようにテーパ形状に形成され、磁性部材41の外周面41cがリム部37のテーパ形状の内周面37aと係合する。
Further, as shown in FIG. 9A, the inner
また、磁石部38を構成する磁性部材44の内周面44b及び外周面44cは、図9(b)に示すように、その径方向寸法が回転軸O方向において主永久磁石片42に近づくに従って大きくなるようにテーパ形状に形成され、磁性部材44の外周面44cがリム部37のテーパ形状の内周面37aと係合する。
Further, as shown in FIG. 9B, the inner
また、副永久磁石片43の内周面43a及び外周面43bは、図9(c)に示すように、その径方向寸法が回転軸O方向において径方向リブ35に近づくに従って大きくなるようにテーパ形状に形成され、副永久磁石片43の外周面43bがリム部37のテーパ形状の内周面37aと係合する。
Further, as shown in FIG. 9C, the inner
シャフト部36の外周面36aと磁性部材41、44及び副磁石片43の内周面41b、44b、43aとの隙間に圧入される圧入リング50の外周面50aは、圧入リング50の径方向寸法が回転軸O方向において外側から中間に近づくに従って小さくなるようにテーパ形状に形成され、図9(a)〜(c)に示すように、磁性部材41、44及び副磁石片43の内周面41b、44b、43aと係合する。
The outer
アキシャルギャップ型モータ10Aは、軸方向と平行な方向に貫通する複数のスリット41aを磁性材極部31を構成する磁性部材41とハルバッハ配置された主磁石片42、副磁石片43を設けることにより、一対のステータ12、12間において磁路を形成する。これにより、各ステータ12の固定子巻線による電流磁束に所望の磁気方向性を付与することができ、出力可能なトルクを増大させることができると共に、1対のステータ12,12間での磁気抵抗の急激な変化を抑制するようにして、1対のステータ12,12の固定子巻線による電流磁束の波形整形を行うことができ、トルクリップルおよび電流磁束波形の高調波の発生を抑制し、鉄損失を低減することができる。
The
また、このように構成されたアキシャルギャップ型モータ10Aによれば、永久磁石を隣接する全ての径方向リブ間に備える従来のモータに比べて、永久磁石片の量を半減することができ安価に製造することができる。また、第1実施形態のアキシャルギャップ型モータ10に比べて大きなトルクを発生することができる。
Further, according to the axial
さらに、このように構成されたアキシャルギャップ型モータ10Aによれば、圧入リング50をシャフト部36の外周面36aと、磁性部材41、44及び副磁石片43の内周面41b、44b、43aと、の隙間に圧入することで、圧入リング50が磁性部材41、磁性部材44及び副磁石片43をリム部37の内周面37aに向けて付勢する。従って、高速回転時にロータフレーム33が変形した場合であっても、径方向隙間が生じにくい。また、例え、径方向隙間が生じた場合であっても、リム部37の内周面37a及び圧入リング50の外周面50aのテーパ形状と、磁性部材41、磁性部材44及び副永久磁石片43の外周面41c、44c、43b及び内周面41b、44b、43aのテーパ形状が係合することにより、ロータフレーム33に収容する磁性部材41、磁性部材44及び副永久磁石片43をステータの磁気吸引力に対抗して保持することができる。
その他、第1実施形態と同様の作用、効果を得ることができる。
Furthermore, according to the axial
In addition, the same operation and effect as the first embodiment can be obtained.
なお、磁性部材41、44に形成される貫通孔41a、44aの形状、数は上記実施形態に限定されるものではなく、図10に示すように、磁性部材44の周方向端部近傍にのみ貫通孔44aを形成してもよい。
Note that the shape and number of the through
また、図11に示すように、回転軸O方向に対する断面形状が径方向を長手方向とする長穴状と貫通孔41a、44aの代わりに、回転軸O方向と平行な方向に貫通する内周側スリット41a1、44a1または外周側スリット41a2、44a2を備えてもよい。
In addition, as shown in FIG. 11, the cross-sectional shape with respect to the rotation axis O direction is an elongated hole whose longitudinal direction is the radial direction, and an inner circumference penetrating in a direction parallel to the rotation axis O direction instead of the through
ここで、各内周側スリット41a1は、例えば磁性部材41の内周面上に設けられた凹溝(例えば、磁性部材41の内周面から径方向外方に向かい削り込むようにして形成された凹溝等)によって形成され、各凹溝の深さ方向は磁性部材41の径方向外方とされ、各凹溝は回転軸O方向と平行な方向に伸びている。
また、各外周側スリット41a2は、例えば磁性部材41の外周面上に設けられた凹溝(例えば、磁性部材41の外周面から径方向内方に向かい削り込むようにして形成された凹溝等)によって形成され、各凹溝の深さ方向は磁性部材41の径方向内方とされ、各凹溝は回転軸O方向と平行な方向に伸びている。
また、各内周側スリット44a1は、例えば磁性部材44の内周面上に設けられた凹溝(例えば、磁性部材44の内周面から径方向外方に向かい削り込むようにして形成された凹溝等)によって形成され、各凹溝の深さ方向は磁性部材44の径方向外方とされ、各凹溝は回転軸O方向と平行な方向に伸びている。
また、各外周側スリット44a2は、例えば磁性部材44の外周面上に設けられた凹溝(例えば、磁性部材44の外周面から径方向内方に向かい削り込むようにして形成された凹溝等)によって形成され、各凹溝の深さ方向は磁性部材44の径方向内方とされ、各凹溝は回転軸O方向と平行な方向に伸びている。
Here, each inner peripheral side slit 41a1 is, for example, a concave groove provided on the inner peripheral surface of the magnetic member 41 (for example, a concave formed so as to be scraped radially outward from the inner peripheral surface of the magnetic member 41). The depth direction of each concave groove is made radially outward of the
Further, each outer peripheral slit 41a2 is formed by, for example, a concave groove provided on the outer peripheral surface of the magnetic member 41 (for example, a concave groove formed so as to be scraped radially inward from the outer peripheral surface of the magnetic member 41). The depth direction of each groove is formed inward in the radial direction of the
Further, each inner peripheral slit 44a1 is, for example, a concave groove provided on the inner peripheral surface of the magnetic member 44 (for example, a concave groove formed so as to be scraped radially outward from the inner peripheral surface of the magnetic member 44). Etc.), the depth direction of each concave groove is radially outward of the
Further, each outer peripheral slit 44a2 is formed by, for example, a concave groove provided on the outer peripheral surface of the magnetic member 44 (for example, a concave groove formed so as to be scraped radially inward from the outer peripheral surface of the magnetic member 44). The depth direction of each groove is formed inward in the radial direction of the
なお、本発明は、上記実施形態に例示したものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。 In addition, this invention is not limited to what was illustrated to the said embodiment, In the range which does not deviate from the summary of this invention, it can change suitably.
例えば、上記実施形態では、回転軸O方向の何れか一方側にのみステータ12を備え、ステータ12と対向しない他方側においてはバックヨークを配置してもよい。
For example, in the above embodiment, the
10、10A アキシャルギャップ型モータ
11、11A ロータ
12 ステータ
31 磁性材極部
38 主磁石部(磁石極部)
39 副磁石部
33 ロータフレーム
35 径方向リブ
36 シャフト部
36a シャフト部の外周面
36b 段部
37 リム部
37a リム部の内周面
41 磁性部材
41a 貫通孔(貫通部)
41b 磁性部材の内周面
41c 磁性部材の外周面
42 主永久磁石片
43 副永久磁石片
43a 副永久磁石片の内周面
43b 副永久磁石片の外周面
44 磁性部材
44a 貫通孔
44b 磁性部材の内周面
44c 磁性部材の外周面
50 圧入リング(リング部材)
50a 圧入リングの外周面
O 回転軸
10, 10A Axial
39
41b Inner circumferential surface of
50a Press-fitting ring outer peripheral surface O Rotating shaft
Claims (6)
回転軸方向の少なくとも一方側から前記ロータに対向配置されるステータと、を備えるアキシャルギャップ型モータであって、
前記ロータは、
周方向に所定の間隔で配置されて径方向に延びる複数のリブと、前記複数のリブの内径側及び外径側にそれぞれ設けられるシャフト部及びリム部と、を有するロータフレームと、
周方向に隣接する前記リブ間に配置され、前記回転軸方向に貫通する複数の貫通部を有する磁性部材からなる磁性材極部と、
前記シャフト部の外周面と前記磁性部材の内周面との径方向隙間に設けられたリング部材と、を備え、
前記磁性部材の内周面及び外周面は、前記磁性部材の径方向寸法が前記回転軸方向において前記ロータフレームの外側から中間に近づくに従って大きくなるようにテーパ形状に形成され、
前記リム部の内周面は、前記リム部の径方向寸法が前記回転軸方向において前記ロータフレームの外側から中間に近づくに従って小さくなるようにテーパ形状に形成され、
前記リング部材の外周面は、前記リング部材の径方向寸法が前記回転軸方向において前記ロータフレームの外側から中間に近づくに従って小さくなるようにテーパ形状に形成される、
ことを特徴とするアキシャルギャップ型モータ。 A rotor rotatable around a rotation axis;
An axial gap type motor comprising: a stator disposed opposite to the rotor from at least one side in a rotation axis direction;
The rotor is
A rotor frame having a plurality of ribs arranged in the circumferential direction at predetermined intervals and extending in the radial direction, and a shaft portion and a rim portion respectively provided on an inner diameter side and an outer diameter side of the plurality of ribs;
A magnetic material pole portion comprising a magnetic member disposed between the ribs adjacent to each other in the circumferential direction and having a plurality of penetrating portions penetrating in the rotation axis direction;
A ring member provided in a radial gap between the outer peripheral surface of the shaft portion and the inner peripheral surface of the magnetic member,
The inner circumferential surface and the outer circumferential surface of the magnetic member are formed in a tapered shape so that the radial dimension of the magnetic member increases from the outside of the rotor frame toward the middle in the rotation axis direction,
The inner circumferential surface of the rim portion is formed in a tapered shape so that the radial dimension of the rim portion decreases from the outside of the rotor frame toward the middle in the rotation axis direction,
The outer peripheral surface of the ring member is formed in a tapered shape so that the radial dimension of the ring member decreases from the outside of the rotor frame toward the middle in the rotation axis direction.
An axial gap type motor characterized by that.
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 magnetic material pole portion is disposed between all the ribs adjacent in the circumferential direction.
The axial gap type motor according to claim 1.
前記磁石極部と前記磁性材極部が周方向に隣接する前記リブ間に交互に配置され、
前記磁石極部を構成する磁性部材の内周面及び外周面は、前記磁性部材の径方向寸法が前記回転軸方向において前記ロータフレームの外側から中間に近づくに従って大きくなるようにテーパ形状に形成される、
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。 A magnet pole portion comprising a main magnet piece magnetized in the rotation axis direction and disposed between the ribs adjacent to each other in the circumferential direction, and a magnetic member disposed on at least one side of the rotation axis direction of the main magnet piece. With
The magnet pole portions and the magnetic material pole portions are alternately arranged between the ribs adjacent in the circumferential direction,
The inner circumferential surface and outer circumferential surface of the magnetic member constituting the magnet pole portion are formed in a tapered shape so that the radial dimension of the magnetic member increases from the outside of the rotor frame toward the middle in the rotation axis direction. The
The axial gap type motor according to claim 1.
前記非磁性部材の内周面及び外周面は、前記非磁性部材の径方向寸法が前記回転軸方向において前記ロータフレームの外側から中間に近づくに従って大きくなるようにテーパ形状に形成される、
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のアキシャルギャップ型モータ。 A plurality of non-magnetic members disposed on at least one side of the rib in the rotational axis direction;
The inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the nonmagnetic member are formed in a tapered shape so that the radial dimension of the nonmagnetic member increases from the outside of the rotor frame toward the middle in the rotation axis direction.
The axial gap type motor according to any one of claims 1 to 3, wherein
前記副磁石片の内周面及び外周面は、前記副磁石片の径方向寸法が前記回転軸方向において前記ロータフレームの外側から中間に近づくに従って大きくなるようにテーパ形状に形成される、
ことを特徴とする請求項3に記載のアキシャルギャップ型モータ。 A plurality of sub-magnet pieces disposed on at least one side of the rib in the rotation axis direction;
The inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the sub magnet piece are formed in a tapered shape so that the radial dimension of the sub magnet piece increases from the outside of the rotor frame toward the middle in the rotation axis direction.
The axial gap type motor according to claim 3.
前記リング部材は、前記段部と当接する、
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のアキシャルギャップ型モータ。 On the outer peripheral surface of the shaft portion, a step portion protruding radially outward between the adjacent ribs is formed,
The ring member is in contact with the stepped portion;
An axial gap type motor according to any one of claims 1 to 5, wherein:
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