JP5320987B2 - アキシャルギャップ型回転電機 - Google Patents

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Description

本発明は、アキシャルギャップ型回転電機に係る発明である。
アキシャルギャップ型回転電機は、固定子と、この固定子の軸方向両側にエアギャップを介して配置された回転子とを備える回転電機である。このアキシャルギャップ型回転電機は、その構造から薄型化できる点や、磁極面積を大きくすることでトルク密度を向上できる点で他の構造の回転電機より望ましい。
このアキシャルギャップ型回転電機に関する技術については、特許文献1乃至4に開示されている。
特開2007−89270号公報 特開2001−136721号公報 特開2001−46285号公報 特開平2−262863号公報
回転子には、回転軸の周方向に沿って環状に配置される磁石と、当該磁石の少なくとも一方の面に設けられる磁性体板とを保持する必要がある。特に、特許文献2に記載の回転子では、磁性体板に段差を設けて、当該段差とフレームとを嵌合することで磁石及び磁性体板をフレームに保持している。また、特許文献4では、磁性体板とフレームとを溶接することで保持している。
しかし、特許文献2のように磁性体板に段差を設けた場合、フレームと嵌合する部分の磁性体板の板厚が薄くなり強度が低下する問題があった。逆に、磁性体板に段差を設けない場合、固定子と対向するフレームの面を、磁性体板の面と同一平面上にすることができないため、回転子と固定子とのエアギャップが大きくなる問題があった。
また、特許文献4のように磁性体板とフレームとを溶接する場合、溶接する工程が必要となり生産コストが高くなる問題点がある。また、溶接により、磁性体板が歪んだり磁気特性が劣化したりする。
そこで、本発明は、固定子が有する磁心と回転子の磁性体板との間の距離(エアギャップ)を小さく抑えることができるアキシャルギャップ型回転電機を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、この発明のアキシャルギャップ型回転電機は、回転軸を中心として回転自在に配設された回転子と、回転軸の方向にギャップを隔てて、回転子に対向配設された固定子とを備える。回転子は、回転軸の周りで周方向に沿って環状に配置され、周方向に沿って互いに離間し、いずれも所定の方向において互いに異なる極性を呈する複数の磁石と、回転軸の方向に位置する磁石の磁極面の少なくとも一方に設けられ、且つ少なくとも前記磁石(32)に対して前記固定子側に設けられる磁性体板と、磁性体板の内周部及び外周部の一部を押さえる押さえ部を磁性体板の固定子側に有し、磁性体板及び磁石を保持するフレームとを備え、固定子が有する磁心は、回転軸に対する径方向において、押さえ部が設けられていない位置で磁性体板と対向する。
また、磁性体板は磁芯と対向する側で回転軸に垂直な平面を呈し、押さえ部は、当該平面で磁性体板の内周部及び外周部の一部を押さえ
また、フレームは、磁石を回転軸の方向に投影した位置を避けて設けられても良い。
また、固定子の磁心は、回転子の磁性体板と対向する側に固定子の周方向に広がるツバ部を有しても良い。
また、磁心のツバ部は、押さえ部の厚みよりも厚くても良い。
また、押さえ部を有する面と反対側にあるフレームの面に設けられ、磁性体板及び磁石を押さえ部と共に挟持する板をさらに備えても良い。
また、2つのフレームを有し、一方のフレームの押さえ部と、他方のフレームの押さえ部とで磁性体板及び磁石を挟持しても良い。
このアキシャルギャップ型回転電機によると、回転子が、磁性体板の内周部及び外周部の一部を押さえる押さえ部を磁性体板の固定子側に有し、磁性体板及び磁石を保持するフレームを備え、固定子が有する磁心が、回転軸に対する径方向において、押さえ部が設けられていない位置で磁性体板と対向するので、固定子が有する磁心と回転子の磁性体板との間の距離(エアギャップ)を小さく抑えることができる。
また、磁性体板は磁芯と対向する側で回転軸に垂直な平面を呈し、押さえ部は、当該平面で磁性体板の内周部及び外周部の一部を押さえるので、磁性体板及び磁石を保持する強度を確保できる。
また、フレームが、磁石を回転軸の方向に投影した位置を避けて設けられると、磁気回路に必要な部分にのみ磁石を設けることができ、材料を低減できるとともに、磁石と、固定子が有する磁心とを結ぶ磁路の間に導電体(フレーム)がないので、導電体に磁束が鎖交することにより発生する渦電流損がない。
また、固定子の磁心が、回転子の磁性体板と対向する側に固定子の周方向に広がるツバ部を有すると、磁心に巻回されたコイルを形成しやすくなる。
また、磁心のツバ部は、押さえ部の厚みよりも厚くすると、エアギャップを小さくしても、磁心に巻回されたコイルがフレームと接触することがない。
また、押さえ部を有する面と反対側にあるフレームの面に設けられ、磁性体板及び磁石を押さえ部と共に挟持する円盤状の鋼板をさらに備えることでも、生産コストを抑えつつ、回転子に磁性体板及び磁石を安定的に保持可能となる。
また、2つのフレームを有し、一方のフレームの押さえ部と、他方のフレームの押さえ部とで、磁性体板及び磁石を挟持することでも、生産コストを抑えつつ、回転子に磁性体板及び磁石を安定的に保持可能となる。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係るアキシャルギャップ型モータのロータ30の分解斜視図を示している。ロータ30は、界磁部31と、フレーム35aと、フレーム35bとを備え、回転軸(図示せず)を中心として回転可能である。なお、図1では、界磁部31と、フレーム35aと、フレーム35bとが回転軸に沿ってずれて示されている。
実施の形態1に係るアキシャルギャップ型モータの断面図を図17に示す。図17に示すアキシャルギャップ型モータ3は、回転軸4に固定されたロータ30と、ロータ30の軸方向両側にエアギャップを介して夫々対向する第1ステータ10及び第2ステータ20とを備えている。すなわちアキシャルギャップ型モータ3においては、ロータ30が、軸方向両側から第1ステータ10と第2ステータ20とにより挟まれた状態で配置される。なお、第1ステータ10及び第2ステータ20の中央部は、回転軸4が貫通している。
第1ステータ10は、バックヨーク11と、そのバックヨーク11のロータ30側に立設されたティース12と、ティース12に巻回されたコイル13とを有している。また、第2ステータ20は、バックヨーク21と、そのバックヨーク21のロータ30側に立設されたティース22と、ティース22に巻回されたコイル23とを有している。バックヨーク11,21はいずれも円板形状を呈する。コイル13,23は三相コイルである。なお、本実施の形態に係るアキシャルギャップ型モータ3では、第1ステータ10及び 第2ステータ20に三相のコイル13,23を設ける構成であったが、本発明に係るアキシャルギャップ型モータ3はこれに限られず、第1ステータ10及び 第2ステータ20のいずれか一方に三相のコイル13,23を設ける構成や第1ステータ10又は 第2ステータ2のいずれかが設けられても良い。
次に、本実施の形態に係るアキシャルギャップ型モータのロータ30について、詳しく説明する。図2は、図1に示すロータ30をA−A面で切断した断面及びロータ30に近接する位置での第1及び第2ステータ10,20の一部の断面を示す断面図である。各部の寸法は、説明の都合上デフォルメして描かれていて、実寸とは異なる。図2に示す界磁部31は、磁石32と、磁石32に対して軸方向に積層する磁性体鉄心の一例としての磁性体板33,34とを有する。磁石32は、軸方向両側に互いに異なる極性を呈する第1磁極面及び第2磁極面を有する。例えば、第1磁極面はN極を呈し、第2磁極面はS極を呈する。また、磁石32は磁性体板33,34のそれぞれに挟まれ、磁石32及び磁性体板33,34が回転軸方向に対して積層されている。
磁石32には、磁束密度を大きくするため、焼結された希土類磁石を採用することが望ましい。この場合、希土類磁石、特に焼結した磁石は導電率が高く、渦電流損が生じやすいが、磁性体板33,34に、希土類磁石に比べて導電率の小さい磁性材を用いることで、渦電流損の発生を抑制することができる。特に、PWM制御のキャリア成分の磁束の変化による渦電流損を低減できる。磁性体板33,34には、磁気的に等方性を有する圧粉磁心を採用すること、特に圧粉鉄心を採用することにより、磁性体板33,34で渦電流損が生じにくくできる。
磁性体板33,34は、例えば、接着剤等を用いて磁石32に固定しても良い。接着剤には、磁性材から成るものを採用することが望ましい。磁性材からなる接着剤を用いることにより、磁性体板33,34と、磁石32との間の接着剤層の厚みを低減したことによる磁気特性の低下を補うことができる。
そして、本実施の形態に係るロータ30は、図2に示すようにフレーム35a,35bには、図1に示すように内周部及び外周部にツバ部(押さえ部)301を設けている。実際、ツバ部301は、強度が確保される範囲で薄くてよい。このツバ部301は各界磁部31の端部を押さえ、各界磁部31(積層された磁石32及び磁性体板33,34)を挟み込むことで、磁石32及び磁性体板33,34をフレーム35a,35bに保持している。さらに、本実施の形態では、周方向についてフレーム35a,35bのツバ部301が設けられていない位置に、第1ステータ10に設けたティース12及び 第2ステータ20に設けたティース22を対向配置させている。
ここで、ティース12について詳しく説明すると、ティース12は、図3に示す形状をしており、ステータツバ12aと、巻き線が巻回される三角柱12bとを備えている。そして、ティース12は、図2に示すようにステータツバ12a側が磁性体板33に対向配置され、ステータツバ12cがバックヨーク11(図17参照)に固定される。また、ステータツバ12aの厚みは、フレーム35aに設けたツバ部301の厚みよりも大きい。これにより、三角柱12aに巻回されたコイル13(図17参照)が、図2に示すように巻き線が巻回される三角柱12bの径方向に内側及び外側に設けられるが、フレーム35aに接触することがない。なお、ティース22も、ティース12と同様の構成であるので詳細な説明は省略する。
本実施の形態に係るロータ30は、図2に示すように磁性体板33,34に段差や傾斜を設けていない。一方、図18に示す一般的なロータ30では、磁性体板33,34に傾斜を設け、当該傾斜にフレーム35a,35bを嵌合させて磁石32及び磁性体板33,34をフレーム35a,35bに保持している。図18に示すロータ30では、磁性体板33,34に当該傾斜を設けることで、フレーム35aの第1ステータ10側の面351と磁性体板33の第1ステータ10側に最も近接する面332とを同一平面上にして、ティース12と磁性体板33とのエアギャップを小さく抑えている。フレーム35b、磁性体板34、ティース22についても同様である。
しかし当該傾斜部分は他の部分より薄くなっており強度が低くなる。そのため、図18に示すロータ30を駆動してフレーム35a,35bと磁性体板33,34の傾斜部分との間に強い力が働いた場合、当該傾斜部分が破損して安定して保持できなくなる場合が考えられる。
しかし、本実施の形態に係るロータ30では、図2に示すように磁性体板33,34に段差や傾斜を設けずに、磁石32及び磁性体板33,34をフレーム35a,35bで保持しているので、界磁部31を安定して保持できる。このような態様では、磁性体板33のティース12と対向する面は押さえ部301によって押さえられる部分も含めて回転軸に垂直な平面となる。よって軸方向において、押さえ部301のコイル13側端部は、ティース12の界磁部31側端部よりも界磁部31から離れる。そこで、径方向において磁石32及び磁性体板33,34を押さえているフレーム35a,35bのツバ部301を避けて、ティース12,22と磁性体板33,34とを対向させることで、ティース12(より具体的にはステータツバ12a)と界磁部13との間の距離、いわゆるエアギャップを小さく抑えることができる。
次に、図1に示すように界磁部31は、回転軸(図示せず)の周りで周方向に沿って環状に配置されると共に、周方向に沿って互いに離間して配置されている。このとき、磁石32についてみれば、磁石32も回転軸の周りで周方向に沿って環状に配置される。そして、周方向において互いに隣接する磁石32は、互いに異なる極性を呈する。つまり、隣接する一方の磁石32が軸方向の一方の側に第1磁極面を向けている場合、隣接する他方の磁石32は同じ軸方向の一方の側には第2磁極面を向けている。軸方向の他方側においても同様である。
また、フレーム35a,35bは、非磁性体から成り、界磁部31を保持する。フレーム35a,35bは、図1に示すように内周部と外周部とを接続するスポーク36a,36bを有しており、図1の例ではフレーム35a,35bそれぞれに対して6本のスポーク36a,36bを有している。そして、本実施の形態に係るロータ30では、図1に示すように隣接する一対のスポーク36a,36b間に1つの界磁部31が保持されている。
さらに、フレーム35a,35bには、内周部及び外周部にフレーム35a,35b同士を固定するためのボルト(図示せず)を通す孔が空いている。この孔にボルトを通してナット(図示せず)で止めることで、界磁部31を挟んだフレーム35a,35bを固定できる。
(実施の形態2)
図1に示したロータ30では、磁性体板33,34と同形の磁石32を用いて、磁石32と磁性体板33,34とを一緒にフレーム35a,35bで保持していた。しかし磁性体板33,34を設ける場合、これらが実質的に界磁部31の磁極として機能するので、磁石32をフレーム35a,35bにまで拡げて設ける必要はなく、かつ磁性体板33,34によって界磁部31が保持される。そこで、本実施の形態に係るロータ30では、図4に示すように、ティース12,22の直下に位置する部分にのみ磁石32を設け、磁石32の節約を図っている。なお、他の構成については、図2に示した構成と同じであるため、同じ構成要素については同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
図4に示すように、磁石32をティース12,22の直下に位置する部分にのみ設けた場合は、何らかの方法で当該磁石32の位置決めをしなければならない。この磁石32の位置決めを行う方法の1つとして、図4に示すように磁石32の周りにスペーサ320を設ける方法がある。また、図示していないが、磁性体板33,34に磁石32の位置決め手段を設ける方法が考えられる。具体的には、磁性体板33,34に磁石32の一部と嵌合する溝を備える位置決め手段が考えられる。
また、磁石32の位置決め手段を、少なくともフレーム35a,35b又はスポーク36a,36bに設けることが考えられる。具体的には、図5に、界磁部31の平面図を示す。図5は、磁性体板33側から界磁部31を見た平面図である。図5に示す界磁部31のように、磁性体板33,34に比べて、磁石32の形状を径方向に短く、周方向に長くして、軸方向から見て周方向に磁性体33,34から長くなった磁石32を、軸方向においてスポーク36a,36bで挟み位置決めする位置決め手段が考えられる。なお、フレームの界磁部収納用溝の形状は、磁性体板33と磁石32とをあわせて軸方向に投影した外形形状と等しい形状とする。別の位置決め手段としては、図6に示すように扇形の磁性体板33,34に対して内接するような形状に磁石32を成形し、フレーム35a,35b及びスポーク36a,36bに磁石32を当接させて軸方向に垂直な面内での位置決めを行う位置決め手段が考えられる。フレームの界磁部収納用溝形状は、磁性体板33の外形形状と等しい。
また、別の位置決め手段としては、図7に示すように磁性体板33,34に凹部321を設け、当該凹部321を含むB−B面での断面図である図8(a)に示すようにフレーム35a,35bに当該凹部321と嵌合する凸部355を設けている。なお、図8(a)に示す断面図では、図7では図示されていないフレーム35a,35bも図示している。凸部355は、図7及び図8(a)に示すように凹部321に対応する位置のフレーム35aのツバ部301とフレーム35bのツバ部301との間に設けられている。図8(b)に示す凹部321に対応しない位置のC−C面での断面図では、凸部355が設けられておらず、ツバ部301が磁性体板33,34を押さえている。なお、図8(b)に示す断面図でも、図7では図示されていないフレーム35a,35bを図示している。図8(a)に示すように、当該凸部355と磁石32とが接することで、磁石32の径方向における位置決めを行う位置決め手段が考えられる。なお、磁石32と当接する程度に軸方向に延在するのであれば、凸部355はフレーム35a,35bのいずれか一方にのみ設けられてもよい。あるいは内周側の凸部355と外周側の凸部とは、フレーム35a,35bに振り分けて設けられてもよい。
以上のように、本実施の形態に係るアキシャルギャップ型モータのロータ30では、ティース12,22の直下に位置する部分にのみ磁石32を設けることで、磁石32を節減できる。さらに、磁石と、固定子が有する磁心とを結ぶ磁路の間に導電体(フレーム)がないので、導電体に磁束が鎖交することにより発生する渦電流損がない。また、図5乃至図6等で示した磁石32の位置決め手段を用いることで、磁気回路として最適な位置に磁石32を位置決めできる。
なお、本実施の形態に係るアキシャルギャップ型モータは、上述したロータ30の構成以外は図17に示す構成と同じであるため、詳細な説明は省略する。
(実施の形態3)
本実施の形態に係るロータ30は、基本的には図1に示すロータ30と同じ構成であるが、スポーク36a,36bの構成が異なる。図9は、スポーク36a,36bが存在する位置での軸方向に平行な断面図である。図9において、スポーク36a,36bのD−D面の位置で切断した場合の本実施の形態に係るロータ30の断面図の例を2つ、図10(a)(b)に示す。図10に示された断面は、径方向から見た断面であり、ほぼ周方向に沿って拡がる断面である。また、図10に示された断面では、ロータ30に対して軸方向に対抗配置されるティース12,22の一部も図示されている。
まず、図10(a)に示すスポーク36a,36bの軸方向の端面は、ティース12,22と対向する磁性体板33,34の面に対し軸方向内側に位置している。図10(a)では、スポーク36aは磁性体板33と比べてティース12から遠い。またスポーク36bは磁性体板34と比べてティース22から遠い。つまり、図10(a)に示す構成では、スポーク36a,36bが磁性体板33,34よりも磁石32側に退くので渦電流損を低減できる。
一方、図10(b)に示すスポーク36a,36bは、磁性体板33,34と接する部分の辺に面取り部331を形成している。図10(b)に示すスポーク36a,36bを採用するロータ30は、スポーク36aの面取り部331が磁性体板33と比べてティース12から遠い。また、スポーク36bの面取り部331が磁性体板34と比べてティース22から遠い。つまり、図10(b)に示す構成では、スポーク36a,36bと磁性体板33,34とが接する面に形成された面取り部331が磁性体板33,34よりも磁石32側に退くので渦電流損を低減できる。なお、渦電流損の低減に主に寄与するのは、回転方向の進行側のスポーク36a,36bに形成された面取り部331であるため、少なくとも回転方向の進行側に面取り部331を設ければよい。
以上のように、本実施の形態に係るアキシャルギャップ型モータのロータ30では、図10(a)(b)に示すスポーク36a,36bの形状にすることで、スポーク36a,36bが磁性体板33,34よりも磁石32側に退くので、ロータ30に発生する渦電流損を低減できる。磁性体板33,34のスポークに接する面のうち、回転方向前進側の、エアギャップ付近からは、ステータに向って磁束が通る可能性がある。そこに導電体(フレーム)があると、渦電流が発生するが、本構成では、導電体がないので、渦電流損が提言できるためである。なお、本実施の形態に係るアキシャルギャップ型モータは、上述したロータ30の構成以外は図17に示す構成と基本的に同じであるため、詳細な説明は省略する。
(実施の形態4)
本実施の形態に係るロータ30は、図11に示すように、ツバ部301を有するフレーム35と、短絡鋼板38とで界磁部31を挟持する構成である。なお、短絡鋼板38は、第2ステータ20に、電機子としての機能よりも、第1ステータ10とロータ30との間の磁気吸引力を軽減するための機能が要求される場合に採用される(例えば第2ステータ20にはコイルが巻回されない)。そして第2ステータ20と回転子30との間に働く磁気吸引力が、第1ステータ10と回転子30との間に働く磁気吸引力より強い場合に、第2ステータ20と回転子30との間に働く磁気吸引力を弱めるために採用される。
つまり、図11に示すロータ30は、フレーム35の内周部及び外周部にツバ部301を設け、このツバ部301が各界磁部31の図中上側の端部を押さえると共に、短絡鋼板38が各界磁部31の図中下側全面を押さえることで、各界磁部31をフレーム35の所定の位置で保持している。各界磁部31は、図11に示すように軸方向から見て相互に同形の磁石32と磁性体板33とで構成されている。また、図11に示すロータ30でも、実施の形態1と同じように、フレーム35のツバ部301が設けられていない位置に、第1ステータ10に設けたティース12が対向配置されるように構成する。
また、図11に示すロータ30は、フレーム35と短絡鋼板38とがネジ39を用いて固定される。そのため、フレーム35には、ネジ39に対応するネジ穴(図示せず)が設けられている。なお、フレーム35にネジ穴を設ける代わりに、図12のようにナット302をフレーム35に設けた凹部303に格納する構成を採用しても良い。
以上のように、本実施の形態に係るアキシャルギャップ型モータのロータ30では、フレーム35と、短絡鋼板38とで界磁部31を挟持する構成を採用しても、実施の形態1にかかるロータ30と同様に、最適なエアギャップを確保しつつ、界磁部31を安定して保持可能である。なお、本実施の形態に係るアキシャルギャップ型モータは、上述したロータ30の構成以外は図17に示す構成と同じであるため、詳細な説明は省略する。また、本実施の形態に係るロータ30では、フレーム35と、短絡鋼板38とで界磁部31を挟持する構成を示したが、本発明はこれに限られず、フレーム35と共に界磁部31を軸方向において挟持する板を用いることができる。例えば第2ステータ20を設けない場合には当該板は一定の厚みを確保することで、界磁部31に対するバックヨークとして機能してもよい。
(実施の形態5)
図13(a)は、本実施の形態に係るロータ30の分解斜視図で、図13(b)は、本実施の形態に係るロータ30の完成斜視図である。実施の形態1乃至4で示されたロータ30では、界磁部31以外の磁性体板について言及していなかったが、本実施の形態に係るロータ30は、界磁部31以外に設けられ、軸方向には磁石と積層されないで、軸方向長さは、磁性体板33と磁石32を足した長さと等しい、磁性体板300を更に有する。
具体的に、本実施の形態に係るロータ30は、界磁部31と、磁性体板300と、フレーム35と、短絡鋼板38とを備え、回転軸(図示せず)を中心として回転可能である。なお、図13(a)では、界磁部31を構成する磁性体板33及び磁石32と、磁性体板300と、フレーム35と、短絡鋼板38とが回転軸に沿ってずれて示されている。磁性体板300は、いわゆるq軸インダクタンスを高くすることで、q軸インダクタンスとd軸インダクタンスの差に起因して発生するリラクタンストルクを増す働きを有する。従って、適切な電流位相で駆動することにより、マグネットトルクに加えてリラクタンストルクを有効に利用でき、同じ電流でより高いトルクを実現することができる。
図13(a)に示すように界磁部31は、回転軸(図示せず)の周りで周方向に沿って環状に配置され、磁性体板300は、界磁部31を設けないスポーク36の間に配置されている。そして、界磁部31及び磁性体板300のそれぞれは、周方向に沿って互いに離間し、その間にスポーク36が配置されている。このとき、磁石32についてみれば、磁石32も回転軸の周りで周方向に沿って環状に配置される。そして、周方向において互いに隣接する磁石32は、互いに異なる極性を呈する。つまり、隣接する一方の磁石32が軸方向の一方の側に第1磁極面を向けている場合、隣接する他方の磁石32は同じ軸方向の一方の側には第2磁極面を向けている。軸方向の他方側においても同様である。
また、図13(b)に示すロータ30は、フレーム35の内周部及び外周部にツバ部301を設け、このツバ部301が各界磁部31及び各磁性体板300の短絡鋼板38と反対側(図中上側)の端部を押さえると共に、短絡鋼板38が各界磁部31及び各磁性体板300の短絡鋼板38側(図中下側)全面を押さえることで、各界磁部31及び各磁性体板300をフレーム35の所定の位置で保持している。さらに、図13(b)に示すロータ30でも、実施の形態1と同じように、フレーム35のツバ部301が設けられていない位置に、第1ステータ10に設けたティース12が対向配置されるように構成する。なお、フレーム35と短絡鋼板38との固定方法は、上述の例以外にも実施の形態4で述べたネジ39を用いる方法がある。
また、別の固定方法を用いたロータ30のスポーク36が存在する位置での軸方向に平行な面での断面図を図15(a)(b)に示す。図15(a)に示すようにフレーム35の外周部に突起部308を設け、当該突起部308に対応する短絡鋼板38側に設けた孔に通し、図15(b)に示すように、当該突起部308を潰すこと(潰した後の突起部308a)で、フレーム35と短絡鋼板38とを固定する方法がある。なお、突起部308を潰して固定する場合、当該突起部308を潰しやすいようにフレーム35の材料にはアルミを用いることが望ましい。
さらに、別の固定方法を用いたロータ30の分解斜視図を図16(a)に、当該ロータの30短絡鋼板38側から見た完成斜視図の一部を図16(b)にそれぞれ示している。図16(a)に示すように、延在方向に垂直な断面形状がT字状の磁性体板300をフレーム35に設けたスポーク36に嵌合させ、当該磁性体板300を短絡鋼板38に接合することで、フレーム35と短絡鋼板38とを固定する方法がある。なお、磁性体板300と短絡鋼板38との接合は、レーザ溶接を用いても、接着剤を用いても、ネジ等を用いても良い。図16(b)はレーザ溶接の例であり、短絡鋼板38側にある2箇所のレーザ溶接痕307の場所で接合されている例である。これにより、磁性体板300の幅広部と、短絡鋼板38で、フレームと界磁部を挟み込み固定する形となる。
次に、本実施の形態に係るロータ30の変形例として、図14に示す構成が考えられる。図14は、本変形例に係るロータ30の分解斜視図である。図14に示すロータ30は、図13(a)に示すロータ30と異なり、外周側に開くY字形状を呈したスポーク36にフレーム35の外側から磁性体板300を挿入する構成になっている。そのため、図14に示す界磁部31は、外周近傍が内側に面取りされた形状を呈し、当該面取りされた部分に磁性体板300が配置できる。さらに、図14に示すロータ30では、磁性体板300にネジ39が通る孔が設けられている。そのため、短絡鋼板38の下側からネジ39で、短絡鋼板38、磁性体板300及びフレーム35を固定することができる。なお、図14では、フレーム35側にナットを図示していないが、ネジ39に対応するナットを設けても良いし、フレーム35にネジ39に対応するネジ穴を形成しても良い。
以上のように、本実施の形態に係るアキシャルギャップ型モータのロータ30では、磁性体板300を有する構成以外は、基本的に実施の形態4に係るロータ30と同じであるため、実施の形態4と同様の効果を有する。なお、本実施の形態で説明したロータ30は短絡鋼板30を用いる構成であったが、図1に示すロータ30のように2つのフレーム35a,35bを用いる構成に対しても同様に磁性体板300を設けても良い。また、本実施の形態に係るアキシャルギャップ型モータは、上述したロータ30の構成以外は図17に示す構成と基本的に同じであるため、詳細な説明は省略する。
以上の種々の実施の形態は相互に独立することは前提とされない。換言すれば複数の実施の形態にかかるアキシャルギャップ形モータの構成は、それぞれの実施の形態にかかる構成を毀損しない限り自由に組み合わせられる。例えば実施の形態4においても、図5や図6を用いて説明された構成を併用することができる。
また、フレーム35に対してツバ部301が別体となっていて、ネジ・溶接・接着等任意の接合手段で一体化されてなってもよい。
本発明の実施の形態1に係るアキシャルギャップ型モータに用いられるロータの分解斜視図である。 本発明の実施の形態1に係るアキシャルギャップ型モータに用いられるロータ及びロータに近接する位置でのステータの一部の断面を示す図である。 本発明の実施の形態1に係るアキシャルギャップ型モータに用いられるティースの斜視図である。 本発明の実施の形態2に係るアキシャルギャップ型モータに用いられるロータの断面図である。 本発明の実施の形態2に係るアキシャルギャップ型モータに用いられる界磁部の概略図である。 本発明の実施の形態2に係るアキシャルギャップ型モータに用いられる別の界磁部の概略図である。 本発明の実施の形態2に係るアキシャルギャップ型モータに用いられる別の界磁部の概略図である。 本発明の実施の形態2に係るアキシャルギャップ型モータに用いられるロータの断面図である。 本発明の実施の形態3に係るアキシャルギャップ型モータに用いられるロータのスポークが存在する位置での軸方向に平行な断面図である。 本発明の実施の形態3に係るアキシャルギャップ型モータに用いられるロータの断面図である。 本発明の実施の形態4に係るアキシャルギャップ型モータに用いられるロータの分解斜視図である。 本発明の実施の形態4に係るアキシャルギャップ型モータに用いられるフレームの斜視図である。 本発明の実施の形態5に係るアキシャルギャップ型モータに用いられるロータの分解斜視図である。 本発明の実施の形態5に係るアキシャルギャップ型モータに用いられる別のロータの分解斜視図である。 本発明の実施の形態5に係るアキシャルギャップ型モータに用いられるロータのフレームと短絡鋼板とを固定する方法を説明するための図である。 本発明の実施の形態5に係るアキシャルギャップ型モータに用いられるロータのフレームと短絡鋼板とを固定する別の方法を説明するための図である。 本発明の実施の形態1乃至5に係るアキシャルギャップ型モータの断面図である。 一般的なアキシャルギャップ型モータに用いられるロータ及びロータに近接する位置でのステータの一部の断面を示す図である。
符号の説明
3 アキシャルギャップ型モータ
4 回転軸
10 第1ステータ
11,21 バックヨーク
12,22 ティース
13,23 コイル
20 第2ステータ
30 ロータ
31 界磁部
32 磁石
33,34,300 磁性体板
35 フレーム
36 スポーク
37,355 凸部
38 短絡鋼板
39 ネジ
301 ツバ部
302 ナット
303,321 凹部
307 レーザ溶接痕
308 突起部
320 スペーサ
331 面取り部
332 第1ステータ側に最も近接する面

Claims (6)

  1. 回転軸を中心として回転自在に配設された回転子(30)と、前記回転軸の方向にギャップを隔てて、前記回転子(30)に対向配設された固定子(10,20)とを備えるアキシャルギャップ型回転電機であって、
    前記回転子(30)は、
    前記回転軸の周りで周方向に沿って環状に配置され、前記周方向に沿って互いに離間し、いずれも前記所定の方向において互いに異なる極性を呈する複数の磁石(32)と、
    前記回転軸の方向に位置する前記磁石(32)の磁極面の少なくとも一方に設けられ、且つ少なくとも前記磁石(32)に対して前記固定子側に設けられる磁性体板(33,34)と、
    前記磁性体板(33,34)の内周部及び外周部の一部を押さえる押さえ部(301)を前記磁性体板の前記固定子側に有し、前記磁性体板及び(33,34)前記磁石(32)を保持するフレーム(35)とを備え、
    前記固定子(10,20)が有する磁心(12)は、前記回転軸に対する径方向において、前記押さえ部(301)が設けられていない位置で前記磁性体板(33,34)と対向し、
    前記磁性体板(33,34)は前記磁芯(12)と対向する側で前記回転軸に垂直な平面を呈し、
    前記押さえ部(301)は、前記平面で前記磁性体板(33,34)の内周部及び外周部の一部を押さえることを特徴とするアキシャルギャップ型回転電機。
  2. 請求項1記載のアキシャルギャップ型回転電機であって、
    前記フレーム(35)は、前記磁石(32)を前記回転軸の方向に投影した位置を避けて設けられることを特徴とするアキシャルギャップ型回転電機。
  3. 請求項1又は請求項2に記載のアキシャルギャップ型回転電機であって、
    前記固定子(10,20)の前記磁心(12)は、前記回転子(30)の前記磁性体板(33,34)と対向する側に前記固定子の周方向に広がるツバ部(12a)を有していることを特徴とするアキシャルギャップ型回転電機。
  4. 請求項3に記載のアキシャルギャップ型回転電機であって、
    前記磁心(12)の前記ツバ部(12a)は、前記押さえ部(301)の厚みよりも厚いことを特徴とするアキシャルギャップ型回転電機。
  5. 請求項1乃至請求項4のいずれか1つに記載のアキシャルギャップ型回転電機であって、
    前記押さえ部(301)を有する面と反対側にある前記フレーム(35)の面に設けられ、前記磁性体板及び(33,34)前記磁石(32)を前記押さえ部(301)と共に挟持する板をさらに備えることを特徴とするアキシャルギャップ型回転電機。
  6. 請求項1乃至請求項のいずれか1つに記載のアキシャルギャップ型回転電機であって、
    2つの前記フレーム(35a,35b)を有し、
    一方の前記フレーム(35a)の前記押さえ部(301)と、他方の前記フレーム(35b)の前記押さえ部(301)とで前記磁性体板(33,34)及び前記磁石(32)を挟持する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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