JP6394672B2 - アキシャルギャップ型回転電機 - Google Patents

Description

この発明は、ステータと、回転軸とともに回転し、該ステータに対して回転軸の軸方向に対向配置されるロータと、を備えたアキシャルギャップ型回転電機に関する。

アキシャルギャップ型回転電機に備えたロータは、永久磁石を円盤状のコアの表面に固着した、いわゆるＳＰＭ（Surface Permanent Magnet）構造を採用したものが周知である。

ＳＰＭ構造は、永久磁石をロータコアの表面に貼り付けているので、永久磁石をロータコアに埋め込むＩＰＭ構造（Interior Permanent Magnet）に比べて電流に含まれる高調波成分の影響を受け易く、結果として渦電流損が大きくなる傾向にある。またロータの回転に伴って磁石の磁束密度が変動することも渦電流の発生要因になっていた。

その対策として特許文献１では、渦電流経路を分断するためにステータ側端面の周方向に並べられた例えば、平面視扇形状或いは四角錐台形状等の複数の磁石（磁石セグメント）をさらに分割することが提案されている。

しかしながら特許文献１のように磁石をセグメント単位からさらに分割した場合、これら分割された磁石の夫々がロータの回転に伴う遠心力を受けることや、他の磁石との間で吸引力、反発力を及ぼし合うことにより、コアに対しての接着だけでは十分な固定状態を維持できない場合があり、飛散することが懸念される。

なお、特許文献１に開示のロータについてもＳＰＭ構造を採用したものであり、この構造を採用しているが故に分割化した磁石の夫々が遠心力の影響を受け易く、磁石が飛散するおそれが高くなると考えられる。

また、特許文献２には、永久磁石をコアに対して接着により固定することに加えて、ロータの永久磁石に対応する位置で回転軸の軸方向の両側からクランプ部材によって挟み込むことで永久磁石をコア側に固定することができるアキシャルギャップ型回転電機が提案されている。

しかしながら特許文献２のクランプ部材は基本的に、磁石（磁石セグメント）の一部分のみを押さえるものであるため、特許文献２のロータに備えた永久磁石を分割した場合、クランプ部材によってコア側に固定されない磁石も存在することになる。すなわち、特許文献２のアキシャルギャップ型回転電機においては、ロータに備えた永久磁石を確実に保持することにより、結果的に高回転化、高トルク化にさらに耐え得る構造を達成するうえで改善の余地があった。

ところで、ステータ対向面に極性が交互に異なるように周方向に並べて配置される複数の磁石については、隣合う磁石を、互いに接触しない間隔を保ちつつ互いに極力接近させた方が、ロータに備えた各磁石からの磁束をステータ側のコイルに効率よく鎖交することができる観点からすると好ましいとされている。

しかしその一方で極性が異なる磁石を互いに近接させすぎると、これら隣合う磁石の間で短絡磁束が増加していき、アキシャルギャップ型回転電機を、モータとして適用する場合にはトルクが、発電機として適用する場合には電圧がそれぞれ低下することになる。

よってアキシャルギャップ型回転電機は、上述の２つの相反する課題を同時に満たす構成とすることが望まれるが、上述した特許文献１，２においては、このような課題に言及した記載については見受けらない。

特開２０１１−７８２６９公報 特開２０１５−１９２５４０号公報

そこでこの発明は、ロータに備えた磁石を確実に保持しつつ、周方向で隣合う磁石間に発生する磁束短絡の発生を抑制することができるアキシャルギャップ型回転電機の提供を目的とする。

この発明は、ステータと、回転軸とともに回転し、該ステータに対して上記回転軸の軸方向に対向配置されるロータと、を備えたアキシャルギャップ型回転電機であって、上記ロータには、ステータ対向面に極性が交互に異なるように周方向に並べて配置される複数の磁石と、これら磁石を覆って保持する保持部材とを備え、該保持部材における、隣合う磁石間に対応する少なくとも磁石間対応部位に、これら磁石間の短絡磁束路を遮断する磁束遮断部を設け、上記ロータにおける磁石に対して上記ステータ側と反対側に、複数の磁石を固定するロータコアを備え、上記保持部材は、複数の磁石に対応する形状および大きさで各磁石を上記ステータ側から覆うように形成された複数のカバー部材と、隣合うカバー部材の上記磁石間対応部位において該カバー部材を上記ロータコアの側へ磁石ごと押える押え部材とを備え、上記磁束遮断部は、上記カバー部材の上記磁石間対応部位と、押え部材とのうち少なくとも一方に設定したことを特徴とする。

上記構成によれば、ロータに備えた磁石を確実に保持しつつ、周方向で隣合う磁石間に発生する磁束短絡の発生を抑制することができる。

さらに上記構成によれば、複数のカバー部材がそれぞれに対応する磁石を覆った状態で押え部材がカバー部材を介して磁石をロータコア側に押さえ込むことで、ロータのステータ対向面に備えた複数の磁石の全てを覆った状態でしっかりと保持することができる。

さらに、隣合うカバー部材の上記磁石間対応部位と、押え部材とのうち少なくとも一方を磁束遮断部に設定することより、隣合う磁石間に発生する磁束短絡の発生を抑制することができる。

またこの発明の態様として、上記カバー部材は、磁石の周方向端面の少なくとも一部を覆うように上記磁石間対向部位において形成されたカバー端面を備えたカバー本体と、該カバー端面から周方向で隣合う磁石に向けて突出形成されたフランジ部とを備え、上記押え部材は、上記カバー端面を介して周方向で隣合う磁石間に介在するとともに上記フランジ部を上記ロータコア側に押さえ込んだ状態で、周方向で隣合う上記カバー部材が互いに接触しない幅を有して形成されたものである。

上記構成によれば、押え部材がカバー端面を介して周方向で隣合う磁石間に介在することにより、隣合う磁石が磁束短絡しない間隔に保つことができる。

特に上記磁束遮断部を押え部材に設定した構成においては、押え部材がカバー端面を介して周方向で隣合う磁石間に介在することにより、周方向で隣合う磁石間の磁気的な短絡を効果的に防ぐことができる。

なお、上記フランジ部は板状（薄肉）であるため、該フランジ部が磁性材料で形成された場合であっても磁束短絡の発生の抑制効果を得ることができる。但し、フランジ部は、磁石間の磁束短絡の抑制効果を高めることができるため、透磁率の低い磁性材料で形成することが好ましく、非磁性材料で形成することがより好ましい。

またこの発明の態様として、隣合うカバー部材の各フランジ部は、夫々のカバー部材の周方向端部において互いに径方向の異なる位置に形成されたものである。

上記構成によれば、複数のカバー部材を、複数の磁石を覆った状態でロータに組付け時に、カバー部材同士（フランジ部同士）が互いに周方向に干渉することを回避できつつ、各フランジ部は、隣合うカバー部材側へより突出形成することができるため、ロータコア側へ押圧する押え部材をしっかりと受け止めることができる。

この発明は、ステータと、回転軸とともに回転し、該ステータに対して上記回転軸の軸方向に対向配置されるロータと、を備えたアキシャルギャップ型回転電機であって、上記ロータには、ステータ対向面に極性が交互に異なるように周方向に並べて配置される複数の磁石と、これら磁石を覆って保持する保持部材とを備え、該保持部材における、隣合う磁石間に対応する少なくとも磁石間対応部位に、これら磁石間の短絡磁束路を遮断する磁束遮断部を設け、上記保持部材は、複数の磁石をまとめて覆うように上記ロータの周方向に一体に形成されたカバー部材を備え、上記磁束遮断部は、上記カバー部材の周方向の上記磁石間対応部位に備えられ、かつ隣合う磁石を仕切るように隣合う磁石間に介在する仕切り部材で形成され、上記ロータにおける磁石に対してステータ対向面と反対側に、複数の磁石を固定するロータコアを備え、上記ロータに、上記ロータコアに外嵌する外周部材を備えるとともに、上記ロータの中心位置で、回転軸に外嵌する内周部材を備え、上記保持部材は、上記外周部材の内周縁と上記内周部材の外周縁とに形成され、かつこれら内外夫々の周縁を径方向に対向するカバー部材側の対向縁部を磁石ごと上記ロータコアの側に押える押え片をさらに備えたものである。

上記構成によれば、外周部材と内周部材とに設けた両押え片により、カバー部材に対して径方向の内外両側から複数の磁石をまとめて覆った状態のカバー部材をロータコア側に押さえ込むことができるため、押え片とカバー部材とによってロータコアのステータ対向面に備えた複数の磁石の全てをしっかりと保持することができる。

さらに、周方向で隣合う磁石を仕切る仕切り部材を磁束遮断部に設定することより、隣合う磁石間に発生する磁束短絡の発生を抑制することができる。

この発明の態様として、上記保持部材における上記磁束遮断部を非磁性体で形成するとともに、上記保持部材における、上記磁束遮断部以外の部位であって少なくとも、上記ロータに備えた磁石と上記ステータとの間に相当する部位を磁性体で形成することが好ましい。

上記構成によれば、保持部材における、保持部材における、磁束遮断部以外の部位であって少なくとも、ロータに備えた磁石とステータとの間に相当する部位を磁性体で形成したため、ステータとロータとの間の空隙に保持部材が配置されることに起因してステータとロータとの間の磁気的な空隙の長さが長くなることを抑制することができる。
よって、ロータ側の磁石からステータ側へ渡る磁束が減少することないため、アキシャルギャップ型回転電機のトルクの低下を抑制することができる。

さらに上記構成によれば、保持部材における磁束遮断部を非磁性体で形成したため、周方向で隣合う磁石間の磁気的な短絡を防ぐことができる。

なお、この発明は、保持部材における、ロータに備えた磁石とステータとの間に相当する部位を、上述したように磁性体で形成するのが好ましいが、非磁性体で形成することを排除するものではない。またこの発明は、磁束遮断部を上述したように非磁性体で形成することが好ましいが低透磁率の磁性材等磁性体で形成することを排除するものではない。

ロータに備えた磁石を確実に保持しつつ、周方向で隣合う磁石間に発生する磁束短絡の発生を抑制することができる。

本発明の第１実施形態に係る回転電機の分解斜視図。 ロータ本体の上方から見た外観図。 ロータ本体の分解外観図。 図２のＡ−Ｏ−Ｂ線断面図。 図２のＣ−Ｃ線断面図。 第１実施形態に係る回転電機の変形例の説明図。 本発明の第２実施形態に係る回転電機に備えたロータ本体の外観図。 ロータ本体の分解外観図。 図２のＤ−Ｏ−Ｅ線断面図。 第２実施形態の保持部材の説明図。 図７のＦ−Ｆ線断面図。 第２実施形態に係る回転電機の変形例の説明図。

この発明の一実施形態を、以下図面を用いて説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るアキシャルギャップ型回転電機の分解斜視図、図２は、ロータ本体の上方から見た外観図、図３は、ロータ本体の分解外観図、図４は、図２のＡ−Ｏ−Ｂ線断面図、図５は、図２のＣ−Ｃ線断面図である。

図１に示すアキシャルギャップ型回転電機１（以下、「回転電機１」と称する）は、回転軸４を中心に備えるロータ３と、当該ロータ３の後記ロータ本体３１の一方側（永久磁石３４が設けられている側）に位置し、ロータ本体３１に対して回転軸４の軸方向に所定間隔を隔てて対向するステータ２と、これらロータ３及びステータ２が収容される円筒状のハウジング５とを備えた、いわゆる１ロータ１ステータ型のアキシャルギャップ型回転電機である。なお、以下の説明では、回転軸４の軸方向を単に「軸方向」と称し、軸方向と直交する方向を「径方向」、回転軸４（ロータ３）の回転方向を「周方向」と称する。

ステータ２は、図１に示すように、上記軸方向と平行な軸周りに電磁鋼板が渦巻き旋回状に巻かれた構造のバックヨーク２１と、周方向に配列された状態でこのバックヨーク２１上に固定される複数のステータコア（図示略）と、各ステータコアに装着（巻回）されるコイル２２と、バックヨーク２１の外側に固定されるエンドプレート２３とを備えている。

ステータ２は、円筒状のハウジング５の一方側からその内側に挿入され、エンドプレート２３を介してこのハウジング５に固定されている。

ハウジング５の他方側の端部にもエンドプレート２３が設けられ、このエンドプレート２３により他方側端部の開口部が塞がれている。

ロータ３は、円盤状のロータ本体３１と、このロータ本体３１の中心を貫通する回転軸４とを備えており、ロータ本体３１が、ステータ２に対向するようにハウジング５内に配置され、かつ回転軸４が、各エンドプレート２３に保持されたベアリング２４に挿入されることで、エンドプレート２３に回転自在に支持されている。

図４に示すように、回転軸４は、後述の冷却液流通空間３５Ａに連通する冷却液の導入通路４１および導出通路４２を内部に備えている。
軸方向におけるロータコア３３の位置を境として、導入通路４１は永久磁石３４側に配置され、導出通路４２はジャケット部材３５側に配置されている。

ロータ本体３１は、図２〜図５に示すように、ロータ主部材３２と、ロータ主部材３２に備えた永久磁石３４を該ロータ主部材３２に備えたロータコア３３から外れないように保持する保持部材６とを備えている。

ロータ主部材３２は、図４に示すように、帯状の電磁鋼板が渦巻旋回状に巻回されることにより概略円盤状に形成されたロータコア３３と、複数の永久磁石３４と、ロータコア３３におけるステータ２とは反対側の面であるステータ非対向面３３ｂ（図１〜図５では下面）全体を覆い、かつ、ステータ非対向面３３ｂとの間に冷却液流通空間３５Ａ（図４、図５参照）を形成するジャケット部材３５（同図参照）と、ロータコア３３の中心部に設けられかつ回転軸４に外嵌される内筒部材３６と、ロータコア３３に外嵌される外筒部材３７と、を含んでいる。内筒部材３６および外筒部材３７は、非磁性材料（オーステナイト系ステンレス、アルミ等）で形成されている。

永久磁石３４は、図３に示すように平面視略扇型であり、内筒部材３６の外周面に沿って周方向に並ぶようにロータコア３３におけるステータ２との対向面であるステータ対向面３３ａ（図１〜図５では上面）に、液漏れ防止シート３８（図４、図５参照）を介して配列され、各々接着剤により液漏れ防止シート３８の上面に固定されている。図２に示す例では、液漏れ防止シート３８の上面に８個の永久磁石３４が固定されている。なお、平面視扇形の永久磁石３４には、その周方向および径方向に沿って複数の溝が形成されている（図３参照）。液漏れ防止シート３８は、ジャケット部材３５とロータコア３３との間を流れる冷却液がロータコア３３を通じて永久磁石３４まで漏れ出すのを防止するためのシートである。

図３、図５に示すように、永久磁石３４は、周方向で隣り合う永久磁石３４は、互いに周方向に接触しないように所定の隙間を隔てて配置されている。また、同図に示すように、各永久磁石３４の周方向端部には、上面に対して一段低くした段差部３４ａが径方向に延びるように形成されている。なお、この段差部３４ａは、段差面３４ａａと縦壁面３４ａｂとで形成され、隣合う永久磁石３４の間部位に相当する部分の溝部（後記の上側溝部分３９ａ）を形成するように径方向に延びている。

図４に示すように、ジャケット部材３５は、ロータコア３３との軸方向の対向面（図４中では底面）に位置する基板部３５ａを備え、該基板部３５ａとロータコア３３との間に冷却液が流通する冷却液流通空間３５Ａが形成されている。冷却液流通空間３５Ａは、平面視略円形状の永久磁石配置領域ｚ（図３、図４参照）に対応して広がる空間に形成されている。

内筒部材３６は、導入通路４１から冷却液流通空間３５Ａに冷却液を取り入れるための取入口３６ｉ（図４参照）と、冷却液流通空間３５Ａから導出通路４２へ冷却液を排出するための排出口３６ｏ（図４参照）とを備えている。

図４に示すように、外筒部材３７は、上から順に後述するカバー部材６１、永久磁石３４、液漏れ防止シート３８、ロータコア３３、およびジャケット部材３５に外嵌する状態で当該ロータコア３３等の外側に配置されている。

内筒部材３６は外筒部材３７と同様に、上から順に後述するカバー部材６１、永久磁石３４、液漏れ防止シート３８、ロータコア３３、およびジャケット部材３５に内嵌する状態で当該ロータコア３３等の内側に配置されている。

図３〜図５に示すように、ロータ主部材３２には、後記の押え部材６５により該ロータ主部材３２を上下各側から挟み込むように径方向外側から押え部材６５が嵌め込まれる溝部３９がロータ主部材３２の周方向において隣合う永久磁石３４の間部分３４Ｓ（以下、「磁石間部位３４Ｓ」と称する）に形成され、当例ではロータ主部材３２に周方向に８つ形成されている。

具体的には、図４に示すように、溝部３９は、ロータ主部材３２の上面（ステータ２との対向面）に径方向に延びる上側溝部分３９ａと、ロータ主部材３２の下面（ステータ２との非対向面）に径方向に延びる下側溝部分３９ｂと、上側溝部分３９ａおよび下側溝部分３９ｂの各径方向外端を連結するように外筒部材３７の外周面に軸方向に延びる外周溝部分３９ｃとで連続して形成されている。

図３、図４に示すように、上側溝部分３９ａは、外筒部材３７の上面、周方向に隣合うカバー部材６１，６１の間に対応する部位３４Ｐ（以下、「磁石間対応部位３４Ｐ」と称する）に内筒部材３６の径内縁に至まで径方向に形成されている。下側溝部分３９ｂは、外筒部材３７の下面およびジャケット部材３５の下面における上側溝部分３９ａの下側位置に、径方向に形成されている。

保持部材６は、複数の永久磁石３４に対応する形状および大きさで各永久磁石３４をステータ２側（上方）から覆うように形成された複数（当例では８つ）のカバー部材６１と、磁石間対応部位３４Ｐにおいて該カバー部材６１をロータコア３３の側へ永久磁石３４ごと押える押え部材６５とを備えている。

保持部材６は、カバー部材６１を磁性体で形成するとともに、押え部材６５を磁束遮断部として非磁性体で形成している。

具体的に、磁性体としは、例えば、鉄、電磁鋼（鉄系合金）、アモルファス、ナノ結晶化させた軟磁性材、ＮｉまたはＮｉ系合金などの軟磁性材を採用することができる。これら軟磁性材は、磁性体の中でも電気的抵抗が比較的大きいため保持体として好ましい。

非磁性体としては、磁石の磁束の短絡を回避するために、樹脂（プラスチック材料）、炭素繊維、ガラス繊維（ＦＲＰ（Fiber-Reinforced Plastics））、又はオーステナイト鋼のような非磁性スチールなどの非磁性材を採用することができる。

押え部材６５は、ロータコア３３と、その上面に固定された各永久磁石３４と、永久磁石３４を覆うカバー部材６１（後記のフランジ部６３）と、ロータコア３３の下面に固定されたジャケット部材３５とを上下両側から一体に挟み込むことにより、カバー部材６１をロータコア３３の側へ永久磁石３４ごと押えるものである（図４参照）。

この押え部材６５は、図２〜図４に示すように、周方向における磁石間部位３４Ｐにおいてロータ主部材３２をその径方向外側からくわえこむように当該ロータ主部材３２に装着されている。図２〜図４に示される例では８個の押え部材６５がロータ主部材３２に装着されている。

各押え部材６５は、図３、図４に示すように、ロータ主部材３２の上下両側の位置で当該ロータ主部材３２の径方向に延びる一対のアーム部６５ａ，６５ｂと、これらアーム部６５ａ，６５ｂをロータ主部材３２の径方向外側の位置で連結する連結部６５ｃとを有する側面視コ字型の形状を有している。

一対のアーム部６５ａ，６５ｂのうち上側アーム部６５ａは、溝部３９の上側溝部分３９ａに嵌め込まれる部分に相当し、下側アーム部６５ｂは、溝部３９の下側溝部分３９ｂに嵌め込まれる部分に相当し、連結部６５ｃは、溝部３９の外周溝部分３９ｃに嵌め込まれる部分に相当する。

図４、図５に示すように、押え部材６５の下側（ジャケット部材３５側）に位置する下側アーム部６５ｂの位置は、ジャケット部材３５の下側溝部分３９ｂに嵌め込まれた状態で、ジャケット部材３５をロータコア３３側に押さえ込んでいる。下側アーム部６５ｂの上下方向の厚さは、下側溝部分３９ｂの深さと同じに設定されているため、下側アーム部６５ｂの下面は、ロータ主部材３２の下面と面一になっている。

図３〜図５に示すように、カバー部材６１は、カバー本体６２とフランジ部６３とで一体に形成されている。

カバー本体６２は、扇形形状の永久磁石３４を上方から覆うように該永久磁石３４に対応して扇形形状に形成したカバー基板部６２ａと、該カバー基板部６２ａの周方向端部から下方へ延設されたカバー端面６２ｂとを備えている。

カバー基板部６２ａは、薄板形状としている。当例ではカバー基板部６２ａは、薄板形状の磁性体を積層した積層体として形成している。これにより、磁性体で形成した保持部材６を流れる磁束に起因する薄板形状の磁性体の積層方向の電気的抵抗を高めて渦電流によるエネルギ損失（渦電流損）を低減している。
カバー端面６２ｂは、磁石間対応部位３４Ｐにおいて永久磁石３４の周方向端面の一部、すなわち段差部３４ａに有する縦壁面３４ａｂを覆うように形成されている（図５参照）。

フランジ部６３は、磁石間対応部位３４Ｐにおいて、永久磁石３４の周方向端面の一部、すなわち段差部３４ａに有する段差面３４ａａ（下面）を覆うようにカバー端面６２ｂの下端から周方向で隣合う永久磁石３４に向けて略水平に突出し、かつ径方向に沿って形成されている（図３〜図５参照）。

フランジ部６３は、隣合うカバー部材６１のフランジ部６３との間で、夫々のカバー部材６１の周方向端部における、径方向に互いに異なる位置に形成されている（図３、図４参照）。

当例では、隣合うカバー部材６１，６１の各フランジ部６３，６３は、周方向端面に平面視で平面視凹凸形状になるように２つずつ備えており、夫々のカバー部材６１の周方向端部において径方向に互い違いになるように突出形成されている。これにより、フランジ部６３は、永久磁石３４をカバー部材６１で覆った状態において、周方向で隣合うフランジ部６３も含めたカバー部材６１や隣合う永久磁石３４に当接しない長さで突出形成されているとともに、隣合うフランジ部６３も含めて各フランジ部６３が同じ高さになるように形成されている。

且つ、フランジ部６３は、後述のとおり、該フランジ部６３の上面に押え部材６５の上側アーム部６５ａの下面が当接した状態で該上側アーム部６５ａを下側から受け止め可能な幅を有して突出形成されている。

永久磁石３４をカバー基板部６２ａで覆った状態においては、磁石間部位３４Ｓでは、永久磁石３４の周方向端の段差部３４ａが、カバー部材６１のカバー端面６２ｂとフランジ部６３とで覆われた状態となる。

当例では、押え部材６５の上側アーム６５ａは、磁石間部位３４Ｓにおいて隣合うカバー部材６１，６１に備えた２つずつのフランジ部６３、すなわち合計４つのフランジ部６３を下方へ押圧した状態で上側溝部分３９ａに嵌め込まれている。

さらに押え部材６５の上側アーム６５ａは、カバー端面６２ｂを介して磁石間部位３４Ｓに介在することにより、フランジ部６３をロータコア３３側に押さえ込んだ状態で、周方向で隣合うカバー部材６１，６１や永久磁石３４，３４が互いに接触しない幅を確保している。

なお、永久磁石３４をカバー部材６１で覆った状態において、カバー部材６１の上面は、外筒部材３７および内筒部材３６の各上面と面一となっている。これにより、ロータ主部材３２の上面は略面一となる。

上述したように構成されたロータ本体３１の内筒部材３６の内側に回転軸４が挿入され、この状態で、ロータ本体３１がこのナット部材５１と鍔部４ａ（リング部材５２）とにより軸方向に挟み込まれた状態で回転軸４に固定されている。

回転軸４にロータ本体３１が固定された状態では、図４に示すように、各押え部材６５のアーム部６５ａ，６５ｂの先端がナット部材５１及びリング部材５２によりロータコア３３側に押さえ込まれている。なお、押え部材６５の各アーム部６５ａ，６５ｂの先端には、回転軸４に沿って互いに逆向き伸びる鉤部６５ｄが形成されており、上側（永久磁石３４側）のアーム部６５ａの鉤部６５ｄがナット部材５１の中央に形成された凹部に挿入され、下側（ジャケット部材３５側）のアーム部６５ｂの鉤部６５ｄがリング部材５２の内側に挿入されている。これにより、各アーム部６５ａ，６５ｂの鉤部６５ｄ，６５ｄが径方向外側から拘束され、各押え部材６５の径方向外側へ変位が規制されている。

上述した第１実施形態の回転電機１のロータ３２の作用効果について説明する。
第１実施形態に係る回転電機１は、ステータ２と、回転軸４とともに回転し、該ステータ２に対して回転軸４の軸方向に対向配置されるロータ３と、を備えたアキシャルギャップ型回転電機であって、ロータ３には、ステータ対向面３３ａに極性が交互に異なるように周方向に並べて配置される複数の永久磁石３４と、これら永久磁石３４を覆って保持する保持部材６とを備え、該保持部材６における、磁石間部位３４Ｓに対応する少なくとも磁石間対応部位３４Ｐに、これら永久磁石３４，３４間の短絡磁束路を遮断する磁束遮断部を設けたものである。

上記構成によれば、ロータ３に備えた永久磁石３４の渦電流損を低減するために永久磁石３４をさらに細かく分割化しても保持部材６により、これら分割化した複数の永久磁石３４を覆って保持することができるため、ロータ３の回転に伴う遠心力や他の永久磁石３４との吸引や反発により飛散することがなくロータ３に備えた永久磁石３４を確実に保持することができつつ、保持部材６における、磁石間部位３４Ｓに対応する少なくとも磁石間対応部位３４Ｐに、磁束遮断部を設けることにより、磁束短絡路Ｒ（図５参照）を遮断し、すなわち磁石間部位３４Ｓに発生する磁束短絡の発生を抑制し、もってモータとして適用する場合には、トルク増に寄与することができ、発電機として適用する場合には、電圧増に寄与することができる。

この発明の態様として、保持部材６における磁束遮断部としての押え部材６５を非磁性体で形成するとともに、保持部材６における、磁束遮断部（押え部材６５）以外の部位であって少なくとも、ロータ３に備えた永久磁石３４とステータ２との間に相当する部位、すなわち当例ではカバー部材６１を磁性体で形成したものである。

上記構成によれば、保持部材６における、磁束遮断部以外の部位であるカバー部材６１であって少なくとも、ロータ３に備えた永久磁石３４とステータ２との間に相当する部位であるカバー基板部６２ａを磁性体で形成したため、ステータ２とロータ３との間の空隙に該カバー基板部６２ａが配置されることに起因してステータ２とロータ３との間の磁気的な空隙の長さが長くなることがない。
よって、ロータ３側の永久磁石３４からステータ２側へ渡る磁束が減少することを抑制できるため、アキシャルギャップ型回転電機１のトルクの低下を防ぐことができる。

またこの発明の態様として、ロータ３における永久磁石３４に対してステータ２側と反対側に、複数の永久磁石３４を固定するロータコア３３を備え、保持部材６は、複数の永久磁石３４に対応する形状および大きさで各永久磁石３４をステータ２側から覆うように形成された複数のカバー部材６１と、隣合うカバー部材６１，６１の磁石間対応部位３４Ｐにおいて該カバー部材６１をロータコア３３の側へ永久磁石３４ごと押える押え部材６５とを備え、磁束遮断部を押え部材６５に設定したものである。

上記構成によれば、複数のカバー部材６１がそれぞれに対応する永久磁石３４を覆った状態で押え部材６５がカバー部材６１を介して永久磁石３４をロータコア３３側に押さえ込むことで、ロータ３のステータ対向面３３ａに備えた複数の永久磁石３４の全てを覆った状態でしっかりと保持することができる。

さらに、磁束遮断部を押え部材６５に設定することより、磁石間部位３４Ｓに発生する磁束短絡路Ｒが形成されることを抑制することができる。

さらにカバー部材６１を、複数の永久磁石３４に対応して複数備えるとともに複数の永久磁石３４に対応する形状および大きさで形成することにより、例えば、ロータ３におけるステータ２との対向面全体を覆うように形成するカバー形態と比較してカバー部材６１自体の体積を小さくすることができるため、カバー部材６１が磁性体である本実施形態において、カバー部材６１により発生する渦電流損の影響を低減することができる。

加えて、カバー部材６１を、複数の永久磁石３４に対応して複数備えても、押え部材６５は、隣合うカバー部材６１，６１の磁石間対応部位３４Ｐにおいてこれら隣合うカバー部材６１，６１を跨ぐようにして隣合う双方のカバー部材６１をロータコア３３側に押え込むことができるため、少ない押え部材６５により効率よくしっかりとカバー部材６１をロータコア３３側に押え込むことができる。

またこの発明の態様として、カバー部材６１は、永久磁石３４の周方向端面の少なくとも段差部３４ａを覆うように磁石間対応部位３４Ｐにおいて形成されたカバー端面６２ｂを備えたカバー本体６２と、該カバー端面６２ｂから周方向で隣合う永久磁石３４に向けて突出形成されたフランジ部６３とを備え、押え部材６５は、カバー端面６２ｂを介して磁石間部位３４Ｓに介在するとともにフランジ部６３をロータコア３３側に押さえ込んだ状態で、周方向で隣合うカバー部材６１，６１が互いに接触しない幅を有して形成されたものである（図５参照）。

上記構成によれば、カバー部材６１は、押え部材６５によってフランジ部６３を介してロータコア３３側に押さえ込まれるため、ロータ３のステータ対向面３３ａに備えた複数の永久磁石３４をまとめて覆った状態でしっかりと保持することができる。

さらに押え部材６５は、周方向で隣合う永久磁石３４，３４同士は勿論、カバー部材６１，６１同士が接触することがないようにカバー端面６２ｂを介して磁石間部位３４Ｓに介在することができるため、隣合う永久磁石３４，３４を磁束短絡しない間隔に保つことができる。

またこの発明の態様として、隣合うカバー部材６１，６１の各フランジ部６３は、夫々のカバー部材６１の周方向端部において径方向に交互に（互い違いに）なるように形成されたものである。すなわちカバー部材６１の周方向端部は、平面視凹凸形状に形成されたものである（図３参照）。

上記構成によれば、カバー部材６１により永久磁石３４を覆った状態において、カバー部材６１同士（フランジ部６３同士）が互いに周方向に接触することを回避できつつ、各フランジ部６３は隣合うカバー部材６１の側へより長く突出形成することができるため、各フランジ部６３には、押え部材６５によってロータコア３３側へ押圧する押圧面を十分に確保することができる。

ただし、本発明は上述した第１実施形態のように、隣合うカバー部材６１，６１の各フランジ部６３を径方向に交互に形成した構成に限らず、図６（ａ）に示すように、夫々のカバー部材６１，６１の周方向端部において径方向において同じ位置から各フランジ部６３，６３が互いに周方向において突き合う（対向し合う）ように突出形成した構成を採用してもよい。この構成において各フランジ部６３，６３は、磁石間部位３４Ｓの間隔の中間位置よりも若干短い突出長さで形成されている。

或いは、さらに他の実施形態として図６（ｂ）に示すように、周端面に段差部３４ａが形成されていない永久磁石３４においては、カバー部材６１は、そのカバー端面６２ｂを、永久磁石３４の厚みに相当する縦壁面３４ａｂ（周端面）全体を覆う長さで形成するとともに、フランジ部６３をカバー端面６２ｂの下端からロータコア３３上面に沿って周方向に突出形成する構成を採用することができる。

なお図６（ａ），（ｂ）は、いずれも第１実施形態に係る回転電機１の変形例を説明する説明図であって、図５に対応する断面図である。

また第１実施形態においては、押え部材６５を磁束遮断部として非磁性体で形成したが、本発明は、押え部材６５のみを磁束遮断部として非磁性体で形成するに限らず、押え部材６５と、カバー部材６１における少なくとも磁石間対応部位３４Ｐ、例えばフランジ部６３やカバー端面６２ｂを磁束遮断部として非磁性体で形成した構成を採用してもよい。

（第２実施形態）
図７〜図１１は、本発明の第２実施形態に係るアキシャルギャップ型回転電機１Ａ（以下、「回転電機１Ａ」と称する）に備えたロータ３Ａの説明図であって、図７は第２実施形態に係る回転電機に備えたロータ本体の外観図、図８は、ロータ本体の分解外観図、図９は、図７のＤ−Ｏ−Ｅ線断面図、図１０（ａ）は、第２実施形態の保持部材の底面図（裏面図）、図１０（ｂ）は、第２実施形態の保持部材６を下方から見た斜視図、図１１は、図７のＦ−Ｆ線断面図である。なお、第１実施形態と同様の構成については、第１実施形態と同一の符号を付してその説明を省略する。

図７〜図９に示すように、第２実施形態に係るロータ３Ａに備えた保持部材６Ａは、平面視扇形状の複数の永久磁石３４Ａをまとめて覆うようにロータ３Ａの周方向に一体に形成された平面視略円板状のカバー部材６１Ａと、上述した押え部材６５の代わりに、内筒部材３６Ａおよび外筒部材３７Ａの各側に形成された押え片３６１，３７１とで構成している。

詳しくは図８〜図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、カバー部材６１Ａは、カバー本体６２Ａと仕切り板６４とを備えて一体に形成されている。カバー本体６２Ａは、磁石間対応部位３４Ｐにおいても隙間なく周方向に連続しており、永久磁石配置領域ｚに対応する形状、すなわち中心部が開口した略円環状に形成されている。

カバー本体６２Ａの外周縁および内周縁には、後述する押え片３６１，３７１によって係合可能に上面に対して厚み方向全体が一段低くなる段差部６２Ａａ，６２Ａｂが全周に亘って形成されている。

カバー本体６２Ａは、全体が磁性体で形成されており、さらに当例では、薄板形状の磁性体を積層した積層体として形成している。これにより、磁性体で形成した保持体を流れる磁束に起因する薄板形状の磁性体の積層方向の電気的抵抗を高めて渦電流によるエネルギ損失（渦電流損）を低減している。

さらにカバー本体６２Ａの下面（裏面）であって、磁石間対応部位３４Ｐには、下方へ突出形成した一対の凸部６２Ａｃ，６２Ａｃが一体に形成されており、この一対の凸部６２Ａｃ，６２Ａｃは、これら凸部６２Ａｃ，６２Ａｃ間に仕切り板６４を嵌め込み可能な間隔を有した溝部６２０（図１０（ａ）、図１１参照）が形成されるように周方向に離間して設けられており、互いに径方向の内端から外端に平行に延びている。

仕切り板６４は、長辺（径方向辺）がカバー本体６２Ａの半径に相当する長さを有するとともに短辺（軸方向辺）が永久磁石３４Ａの厚みよりも若干短い長さを有し、さらに周方向で隣合う永久磁石３４Ａの間の隙間に相当する厚みを有する短冊形状（矩形状）の板状に形成されている。

この仕切り板６４の上端辺の長手方向の一端（径方向外端）、すなわち外筒部材３７Ａの押え片３７１に対応する部位には、該部位を切欠いた切欠き６４ａが形成されている（図９参照）。同様に、仕切り板６４の上端辺の長手方向の一端（径方向内端）、すなわち内筒部材３６Ａの押え片３６１に対応する部位には、該部位を切欠いた切欠き６４ｂが形成されている（同図参照）。

仕切り板６４は、磁束遮断部として非磁性体で形成されている。
仕切り板６４は、上端側の長辺部全体が溝部６２０に嵌合されることにより、カバー本体６２Ａに対して一体化されている（図１０（ａ）、（ｂ）参照）。

これにより、カバー部材６１Ａは、カバー本体６２Ａの周方向における８つの磁石間対応部位３４Ｐから８つの仕切り板６４が下方へ突出形成され、これら８つの仕切り板６４が底面視で放射状に形成されている。そして、永久磁石３４Ａをカバー部材６１Ａで覆った状態においては、仕切り板６４が周方向における磁石間部位３４Ｓに介在した状態となる。

図７〜図９に示すように、第２実施形態に係る外筒部材３７Ａは、その上端の内周縁に、全周に亘って内向きに突出する鍔状の上記の押え片３７１が設けられている。同様に、内筒部材３６Ａは、その上端の外周縁に、全周に亘って外向きに突出する鍔状の上記の押え片３６１が設けられている（同図参照）。

これら内筒部材３６Ａおよび外筒部材３７Ａの各押え片３６１，３７１は、共にカバー部材６１Ａを介して永久磁石３４Ａをロータコア３３側に押さえるものであり、この押え片３６１，３７１と、カバー部材６１Ａとで第２実施形態の保持部材６Ａを構成している。

また図８、図９に示すように、外筒部材３７Ａの下部には、下方へ向けて突出した突片３６２が全周に亘って設けられるとともに、ジャケット部材３５Ａに備えた外周部の上部には、ジャケット部材３５Ａの上部に設けた突片３６２に径外側から係合する下方へ向けて突出する突片３５０が全周に亘って設けられており、これら突片３５０，３６２は互いに径方向に係合している。

第２実施形態に係る永久磁石３４Ａは、外筒部材３７Ａの押え片３７１に対応して外周縁に周方向に延びる段差部３４Ａａが形成されるとともに、内筒部材３６Ａの押え片３６１に対応して内周縁に周方向に延びる段差部３４Ａｂが形成されている（図９参照）。
なお、本実形態においては、永久磁石３４Ａの周方向端部には、第１実施形態のような段差部３４ａ（図５参照）が形成されていない（図８参照）。

内筒部材３６Ａおよび外筒部材３７Ａの各押え片３６１，３７１は、共にロータコア３３側と反対側（上方）からカバー部材６１Ａの段差部６２Ａｂ，６２Ａａを介して永久磁石３４Ａの段差部３４Ａｂ，３４Ａａに係合する。押え片３６１，３７１は、径方向の内外両側からカバー部材６１Ａを介して永久磁石３４Ａをロータコア３３側に押さえる構成としている。

このとき、外筒部材３７Ａの上面とカバー部材６１Ａの上面と、内筒部材３６Ａの上面とは面一となっている（図７参照）。

なお、図９に示されるように、外筒部材３７Ａは、ジャケット部材３５Ａの外周部とともに、カバー部材６１Ａの段差部６２Ａａ、永久磁石３４Ａの段差部３４Ａａ、液漏れ防止シート３８およびロータコア３３を上下両側から挟み込むようにしてこれらに外嵌されており、内筒部材３６Ａは、カバー部材６１Ａの段差部６２Ａｂ、永久磁石３４Ａの段差部３４Ａｂ、液漏れ防止シート３８およびロータコア３３を上下両側から挟み込むようにしてこれらに内嵌されている。

上述したように第２実施形態に係る回転電機１Ａは、保持部材６Ａに、複数の永久磁石３４Ａをまとめて覆うようにロータ３Ａの周方向に一体に形成されたカバー部材６１Ａを備え、磁束遮断部は、カバー部材６１Ａの周方向の磁石間対応部位３４Ｐに備えられ、かつ隣合う永久磁石３４Ａを仕切るように隣合う磁石３４Ａ，３４Ａ間に介在する仕切り板６４で形成され、ロータ３Ａにおける永久磁石３４Ａに対してステータ対向面３３ａと反対側に、複数の永久磁石３４Ａを固定するロータコア３３を備え、ロータコア３３に外嵌する外筒部材３７Ａを備えるとともに、ロータ３Ａの中心位置で、回転軸４に外嵌する内筒部材３６Ａを備え、保持部材６Ａは、外筒部材３７Ａの内周縁と内筒部材３６Ａの外周縁とに形成され、かつこれら内外夫々の周縁を径方向に対向するカバー部材６１Ａ側の対向縁部を永久磁石３４Ａごとロータコア３３の側に押える押え片３７１，３６１をさらに備えたものである（図７〜図１１参照）。

上記構成によれば、外筒部材３７Ａと内筒部材３６Ａとのカバー部材６１Ａと対向縁部に設けた両押え片３７１，３６１により、複数の永久磁石３４Ａをまとめて覆った状態のカバー部材６１Ａを、その径方向の内外両側からロータコア３３側に押さえ込むことができるため、押え片３７１，３６１とカバー部材６１Ａとによってロータ３Ａのステータ対向面３３ａに備えた複数の永久磁石３４Ａの全てをしっかりと保持することができる。

さらに、周方向で隣合う永久磁石３４Ａを仕切る仕切り板６４を磁束遮断部に設定することより、隣合う磁石３４Ａ，３４Ａ間に発生する磁束短絡の発生を抑制することができる。

この発明の構成と、上述の実施形態との対応において、この発明の磁石は、実施形態の永久磁石３４，３４Ａに対応し、
以下同様に、
内周部材は、内筒部材３６に対応し、
外周部材は、外筒部材３７に対応し、
仕切り部材は、仕切り板６４に対応し、
磁束遮断部は、第１実施形態の押え部材６５又は第２実施形態の仕切り板６４に対応するも、この発明は、上述の実施形態の構成のみに限定されるものではなく、多くの実施の形態を得ることができる。

例えば、 図１２（ａ）、（ｂ）に示すように、カバー部材６１Ｂを仕切り板６４と同様に非磁性体で形成する構成を採用してもよい。この場合には、カバー本体６２Ｂの周方向における永久磁石３４Ａに対応する各部位に、平面視で扇形形状の磁性体パネル７０を備えてもよい。
なお、図１２（ａ），（ｂ）は、いずれも第２実施形態に係る回転電機１Ａの変形例を説明する説明図であって、図１２（ａ）は図１０（ａ）に対応する断面図であり、図１２（ｂ）は図１０（ｂ）に対応する断面図である。

この実施形態においては、磁性体パネル７０は永久磁石３４Ａの数に対応させて８枚備え、永久磁石３４Ａと平面視形状が同じ平面視で扇形形状に形成されている。さらに、カバー本体６２Ｂの周方向における永久磁石３４Ａに対応する各部位には、磁性体パネル７０が嵌め込まれる嵌込み孔６８（図１２（ａ）参照）が厚み方向に貫通形成されており、この嵌込み孔６８に磁性体パネル７０が嵌め込まれることで磁性体パネル７０は、対応する永久磁石３４Ａと対向するようにカバー部材６１Ｂに備えている。

この構成においては、カバー部材６１Ｂにおけるカバー本体６２Ｂが樹脂等の非磁性体で形成されているため、軽量化、成形性を高めつつ、永久磁石３４Ａをカバー部材６１Ｂで覆った際にはロータ３Ａに備えた永久磁石３４Ａとステータ２との間に相当する部位にはカバー部材６１Ｂにおける磁性体パネル７０が介在した状態となるため、ステータ２とロータ３Ａとの間の空隙にカバー部材６１Ｂが配置されることに起因してステータ２とロータ３Ａとの間の磁気的な空隙の長さが長くなることを抑制することができる。
よって、ロータ３Ａ側の永久磁石３４Ａからステータ２側へ渡る磁束が減少することないため、アキシャルギャップ型回転電機のトルクの低下を防ぐことができる。

さらに磁性体パネル７０を、薄板形状の磁性体を積層した積層体として形成することにより、磁性体で形成した磁性体パネル７０を流れる磁束に起因する薄板形状の磁性体の積層方向の電気的抵抗を高めて渦電流によるエネルギ損失（渦電流損）も低減することができる。

なお、本実施形態のカバー部材６１Ｂは、仕切り板６４と共にカバー本体６２Ｂを非磁性体で形成しているため、夫々を別部材で形成して組み合わせるのではなく、これら部材６４，６２Ｂを一部材により一体に形成してもよい。

１，１Ａ…アキシャルギャップ型回転電機
２…ステータ
４…回転軸
３，３Ａ…ロータ
６，６Ａ…保持部材
３４，３４Ａ…永久磁石（磁石）
３４Ｐ…磁石間対応部位
３３…ロータコア
３３ａ…ステータ対向面
３７…外筒部材（外周部材）
３６…内筒部材（内周部材）
６１，６１Ａ…カバー部材
６２ｂ…カバー端面
６２…カバー本体
６３…フランジ部（磁束遮断部）
６４…仕切り板（仕切り部材、磁束遮断部）
６５…押え部材（磁束遮断部）
３６１，３７１…押え片

Claims (5)

1. ステータと、回転軸とともに回転し、該ステータに対して上記回転軸の軸方向に対向配置されるロータと、を備えたアキシャルギャップ型回転電機であって、
   上記ロータには、ステータ対向面に極性が交互に異なるように周方向に並べて配置される複数の磁石と、これら磁石を覆って保持する保持部材とを備え、
   該保持部材における、隣合う磁石間に対応する少なくとも磁石間対応部位に、これら磁石間の短絡磁束路を遮断する磁束遮断部を設け、
   上記ロータにおける磁石に対して上記ステータ側と反対側に、複数の磁石を固定するロータコアを備え、
   上記保持部材は、複数の磁石に対応する形状および大きさで各磁石を上記ステータ側から覆うように形成された複数のカバー部材と、隣合うカバー部材の上記磁石間対応部位において該カバー部材を上記ロータコアの側へ磁石ごと押える押え部材とを備え、
   上記磁束遮断部は、上記カバー部材の上記磁石間対応部位と、押え部材とのうち少なくとも一方に設定した
   アキシャルギャップ型回転電機。
2. 上記カバー部材は、
   磁石の周方向端面の少なくとも一部を覆うように上記磁石間対向部位において形成されたカバー端面を備えたカバー本体と、該カバー端面から周方向で隣合う磁石に向けて突出形成されたフランジ部とを備え、
   上記押え部材は、上記カバー端面を介して周方向で隣合う磁石間に介在するとともに上記フランジ部を上記ロータコア側に押さえ込んだ状態で、周方向で隣合う上記カバー部材が互いに接触しない幅を有して形成された
   請求項１に記載のアキシャルギャップ型回転電機。
3. 隣合うカバー部材の各フランジ部は、夫々のカバー部材の周方向端部において互いに径方向の異なる位置に形成された
   請求項２に記載のアキシャルギャップ型回転電機。
4. ステータと、回転軸とともに回転し、該ステータに対して上記回転軸の軸方向に対向配置されるロータと、を備えたアキシャルギャップ型回転電機であって、
   上記ロータには、ステータ対向面に極性が交互に異なるように周方向に並べて配置される複数の磁石と、これら磁石を覆って保持する保持部材とを備え、
   該保持部材における、隣合う磁石間に対応する少なくとも磁石間対応部位に、これら磁石間の短絡磁束路を遮断する磁束遮断部を設け、
   上記保持部材は、複数の磁石をまとめて覆うように上記ロータの周方向に一体に形成されたカバー部材を備え、
   上記磁束遮断部は、上記カバー部材の周方向の上記磁石間対応部位に備えられ、かつ隣合う磁石を仕切るように隣合う磁石間に介在する仕切り部材で形成され、
   上記ロータにおける磁石に対してステータ対向面と反対側に、複数の磁石を固定するロータコアを備え、
   上記ロータに、上記ロータコアに外嵌する外周部材を備えるとともに、上記ロータの中心位置で、回転軸に外嵌する内周部材を備え、
   上記保持部材は、上記外周部材の内周縁と上記内周部材の外周縁とに形成され、かつこれら内外夫々の周縁を径方向に対向するカバー部材側の対向縁部を磁石ごと上記ロータコアの側に押える押え片をさらに備えた
   アキシャルギャップ型回転電機。
5. 上記保持部材における上記磁束遮断部を非磁性体で形成するとともに、上記保持部材における、上記磁束遮断部以外の部位であって少なくとも、上記ロータに備えた磁石と上記ステータとの間に相当する部位を磁性体で形成した
   請求項１〜４のうちいずれか一項に記載のアキシャルギャップ型回転電機。

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