JP6946119B2 - アキシャルギャップ型回転電機 - Google Patents

Description

本発明は、アキシャルギャップ型回転電機に関し、詳しくは、アキシャルギャップ型回転電機のロータに関する。

従来、永久磁石同期モータの一種として、アキシャルギャップ型回転電機が知られている。アキシャルギャップ型回転電機は、複数の永久磁石及びこれらを支持するベース部材を有するロータと、複数のコイルを備えるステータとを備え、当該ロータ及びステータが、ロータの軸方向に隙間を隔てて互いに対向するように配置されている。

上記ロータが回転するとき、複数の永久磁石の各々に遠心力が作用する。そのため、複数の永久磁石を支持するベース部材には、永久磁石に作用する遠心力に起因する荷重（永久磁石が遠心力の作用で径方向外側に押し付けられることによる荷重）が印加される。

ここで、複数の永久磁石の各々に作用する遠心力は、ロータの回転速度が大きくなる程、大きくなる。そのため、上記ロータを高速で回転させるには、ベース部材が上記荷重に耐えられるようにする必要がある。

下記特許文献１には、複数の永久磁石の各々を個別に囲む包囲部としての高強度部材を備えるベース部材が開示されている。下記特許文献１では、永久磁石に作用する遠心力に起因する荷重を高強度部材のうちロータの径方向に延びる部分での引張応力として分担させることにより、高強度部材のうち永久磁石よりも径方向外側でロータの周方向に延びる部分に発生する引張応力を低減している。

特開２００６−１７４５５４号公報

しかしながら、高強度部材のうち永久磁石よりも径方向外側でロータの周方向に延びる部分に発生する引張応力を低減しても、永久磁石に作用する遠心力に起因する荷重による高強度部材の変形を抑制できないことが判明した。

本発明の目的は、アキシャルギャップ型回転電機のロータにおいて、永久磁石に作用する遠心力に起因する荷重が及ぼされることで当該永久磁石を囲む包囲部が変形するのを抑制することである。

上記の目的を達成するために、本願の発明者は、永久磁石に作用する遠心力に起因する荷重が及ぼされるときに、当該包囲部の何れの部分に応力が集中するのかを調査した。そして、応力が集中するのは、永久磁石に作用する遠心力に起因する荷重が及ぼされる部分のうちロータの周方向での両端部分であり、しかも、当該部分において支配的な応力は曲げ応力であるとの知見を得るに至った。本発明者は、このような曲げ応力を低減するための方策について鋭意検討し、本発明を完成させた。

本発明は、アキシャルギャップ型回転電機であって、ロータと、前記ロータの軸方向で前記ロータに対向して配置され、前記ロータを電磁力によって回転させるステータとを備え、前記ロータは、複数の永久磁石と、前記複数の永久磁石を前記ロータの周方向に並べた状態で支持するベース部材とを備え、前記ベース部材は、前記ロータの軸方向から見て、前記複数の永久磁石の各々を個別に囲む複数の包囲部を備え、前記複数の包囲部の各々は、その内側に配置された永久磁石よりも前記周方向の一方側に位置し、前記ロータの径方向に延びる第１径方向部と、前記永久磁石よりも前記周方向の他方側に位置し、前記径方向に延びる第２径方向部と、前記第１径方向部及び前記第２径方向部よりも前記径方向の外側に位置し、前記第１径方向部と前記第２径方向部とを接続する周方向部とを含み、前記周方向部は、前記径方向で前記永久磁石と対向する内側面を有しており、前記内側面は、前記内側面のうち前記周方向の中央部分を含む領域に形成され、前記永久磁石から離れて位置する非接触面と、前記非接触面よりも前記周方向の一方側に位置し、前記径方向で前記永久磁石に接する第１接触面と、前記非接触面よりも前記周方向の他方側に位置し、前記径方向で前記永久磁石に接する第２接触面とを含む。

上記アキシャルギャップ型回転電機においては、周方向部の第１径方向部への接続部分及び第２径方向部への接続部分の各々に発生する曲げ応力を低減することができる。その理由は、以下のとおりである。

周方向部の第１径方向部への接続部分及び第２径方向部への接続部分の各々に曲げ応力が発生するのは、周方向部の第１径方向部への接続部分及び第２径方向部への接続部分の各々に曲げモーメントが作用するためである。ここで、上記接続部分に作用する曲げモーメントは、永久磁石に作用する遠心力に起因する荷重の大きさと、当該荷重が印加される位置から上記接続部分までの距離とを乗算したものである。そのため、荷重の大きさが同じであれば、当該荷重が印加される位置から上記接続部分までの距離を短くすることで、上記接続部分に作用する曲げモーメントを小さくすることができる。つまり、上記接続部分に発生する曲げ応力を低減することができる。

上記アキシャルギャップ型回転電機においては、永久磁石に作用する遠心力に起因する荷重が、周方向部における周方向の中央部分に印加されない。つまり、永久磁石に作用する遠心力に起因する荷重を周方向部の第１径方向部への接続部分及び第２径方向部への接続部分の各々に出来るだけ近い位置に印加させることができる。そのため、周方向部の第１径方向部への接続部分及び第２径方向部への接続部分の各々に発生する曲げ応力を低減することができる。

上記アキシャルギャップ型回転電機において、好ましくは、前記第１径方向部は、前記永久磁石の前記周方向の一端に接する第１内側面を有しており、前記第２径方向部は、前記永久磁石の前記周方向の他端に接する第２内側面を有しており、前記内側面は、前記軸方向から見て、前記ロータの回転中心を中心とする仮想の円に接する中間内側面と、前記中間内側面と前記第１内側面とを接続し、前記軸方向から見て、前記第１内側面に近づくほど、前記仮想の円から離れる第１内側接続面と、前記中間内側面と前記第２内側面とを接続し、前記軸方向から見て、前記第２内側面に近づくほど、前記仮想の円から離れる第２内側接続面とを有しており、前記中間内側面は、前記非接触面を含み、前記第１内側接続面は、前記第１接触面を含み、前記第２内側接続面は、前記第２接触面を含む。

この場合、例えば、永久磁石に作用する遠心力に起因する荷重が及ぼされる第１接触面及び第２接触面の各々をＲ状の湾曲面にすることで、周方向部の第１径方向部への接続部分及び第２径方向部への接続部分の各々の耐荷重性を高めることができる。

上記アキシャルギャップ型回転電機において、好ましくは、前記中間内側面の全体により、前記非接触面が実現されている。

この場合、永久磁石に作用する遠心力に起因する荷重が印加される位置を周方向部における周方向の中央部分からさらに遠ざけることができる。そのため、周方向部の第１径方向部への接続部分及び第２径方向部への接続部分の各々に発生する曲げ応力をより低減することができる。

上記アキシャルギャップ型回転電機において、好ましくは、前記永久磁石は、前記内側面よりも前記径方向の内側に離れて位置し、前記径方向で前記内側面に対向する対向面を有しており、前記非接触面は、前記内側面のうち前記径方向で前記対向面と対向する領域に形成されている。

この場合、周方向部の内周縁部に切欠を形成する必要がなくなる。そのため、周方向部の強度を確保しながら、永久磁石に作用する遠心力に起因する荷重を周方向部の第１径方向部への接続部分及び第２径方向部への接続部分の各々に出来るだけ近い位置に印加させることができる。

上記アキシャルギャップ型回転電機において、好ましくは、前記非接触面は、前記第１接触面及び前記第２接触面よりも前記径方向の外側に形成されている。

この場合、永久磁石の外周側縁部に切欠を形成する必要がなくなるので、永久磁石の体積を確保することができる。その結果、アキシャルギャップ型回転電機のトルクを確保することができる。

上記アキシャルギャップ型回転電機において、好ましくは、前記複数の包囲部のうち前記周方向で隣り合う２つの包囲部の一方が有する前記第１径方向部により、他方が有する前記第２径方向部が実現されている。この場合、複数の包囲部を纏めて取り扱うことができる。

本発明によるアキシャルギャップ型回転電機のロータによれば、周方向部の第１径方向部への接続部分及び第２径方向部への接続部分の各々に発生する曲げ応力を低減することができる。

本発明の第１の実施の形態によるアキシャルギャップ型回転電機を示す断面図である。 図１に示すアキシャルギャップ型回転電機の分解斜視図である。 図１に示すアキシャルギャップ型回転電機のロータの概略構成を示す平面図である。 図３の一部を拡大して示す平面図である。 切欠が形成されていない永久磁石を包囲部材が囲んでいる状態を示す説明図である。 図５に示す態様における周方向部の荷重分布を説明するための梁モデルである。 図４に示す態様における周方向部の荷重分布を説明するための梁モデルである。 本発明の第１の実施の形態の応用例１によるアキシャルギャップ型回転電機のロータの一部を拡大して示す平面図である。 本発明の第２の実施の形態によるアキシャルギャップ型回転電機のロータの概略構成を示す平面図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳述する。

図１及び図２を参照しながら、本発明の第１の実施の形態によるアキシャルギャップ型回転電機としてのアキシャルギャップ型ＤＣブラシレスモータ３０（以下、単にモータ３０と称する）について説明する。図１は、モータ３０の断面図である。図２は、モータ３０の分解斜視図である。

なお、以下の説明において、軸方向、径方向及び周方向は、モータ３０が備えるロータ１０の軸方向、径方向及び周方向をいうものとする。

モータ３０は、ロータ軸３２と、ロータ軸３２に固定されるロータ１０と、ロータ１０に回転駆動力を与えるステータ４０と、ロータ１０及びステータ４０を収容するケーシング５０とを備える。

ケーシング５０は、ドラム５２と、第１端壁５４と、第２端壁５６とを含む。ドラム５２は、軸方向に並んで配置された複数（本実施の形態では、２つ）の筒壁５２１が周方向に並んで配置された複数の支柱５２２によって相互に連結された構造を有しており、ロータ１２及びステータ４０を囲んでいる。なお、図２では、１つの筒壁５２１しか図示していない。第１端壁５４は、ドラム５２の軸方向の一端に取り付けられて、当該一端側の開口を塞いでいる。第２端壁５６は、ドラム５２の軸方向の他端に取り付けられて、当該他端側の開口を塞いでいる。第１端壁５４及び第２端壁５６の各々の中央部分に形成された孔には、ロータ軸３２が挿通されている。

第１端壁５４及び第２端壁５６の各々の外側面上には、図示しない冷却流路が配置される。当該冷却流路には、主としてステータ４０から発せられる熱を奪うための冷却流体（例えば、冷却水）が流される。当該冷却流路は省略されていてもよいし、第１端壁５４及び第２端壁５６の各々の内部に形成されてもよい。

ロータ軸３２は、ロータ１０に固定されて、ロータ１０の軸方向に延びる。ロータ軸３２は、軸受６０を介して第１端壁５４及び第２端壁５６に回転可能に支持される。ロータ軸３２は、ロータ１０に与えられるトルクによって、ロータ１０と一体的に回転する。

ロータ１０は、図２に示すように、複数のロータ構成要素１１と、円環状部材１８とを備える。なお、ロータ１０の詳細については、後述する。

ステータ４０は、軸方向でロータ１０に対向して配置され、ロータ１０を電磁力によって回転させる。本実施の形態では、ステータ４０は、ロータ１０の軸方向の両側に配置される。具体的に、ステータ４０は、ロータ１０と第１端壁５４との間に配置される第１ステータ要素と、ロータ１０と第２端壁５６との間に配置される第２ステータ要素とを含む。第１ステータ要素は、第１バックヨーク４０１と、複数の第１電磁石ユニット４０２とを含む。第２ステータ要素は、第２バックヨーク４０３と、複数の第２電磁石ユニット４０４とを含む。

第１バックヨーク４０１は、複数の第１電磁石ユニット４０２を磁束で結合するための鉄心（即ち、継鉄）である。第２バックヨーク４０３は、複数の第２電磁石ユニット４０４を磁束で結合するための鉄心（即ち、継鉄）である。複数の第１電磁石ユニット４０２及び複数の第２電磁石ユニット４０４は、それぞれ、電流が供給されることにより、複数の永久磁石３４が配置されたロータ１０を電磁力によって回転させる。複数の第１電磁石ユニット４０２及び複数の第２電磁石ユニット４０４は、それぞれ、ステータコア４０５と、ステータコア４０５に巻き付けられる絶縁電線からなるステータコイル４０６とを有する。ステータコイル４０６を流れる直流電流により、ステータコア４０５を軸方向に貫く磁束が形成される。ステータコイル４０６を流れる直流電流の向きを周期的に反転させることで、ロータ１０を回転させる電磁力が生成される。

図３を参照しながら、本発明の第１の実施の形態によるアキシャルギャップ型回転電機のロータ１０について説明する。図３は、ロータ１０の概略構成を示す平面図である。なお、以下の説明において、軸方向、径方向及び周方向は、ロータ１０の軸方向、径方向及び周方向をいうものとする。

ロータ１０は、図示しないロータ軸に固定され、当該ロータ軸とともに回転する。ロータ１０は、複数のロータ構成要素１１と、円環状部材１８とを備える。

複数のロータ構成要素１１は、周方向に並んで配置されている。この状態で、複数のロータ構成要素１１は、円環状部材１８によって囲まれている。なお、円環状部材１８は、例えば、炭素繊維強化樹脂によって形成されている。

複数のロータ構成要素１１は、それぞれ、永久磁石１２と、ロータ固定部材１４と、包囲部としての包囲部材１６とを含む。本実施の形態では、複数の包囲部材１６により、複数の永久磁石１２を周方向に並べた状態で支持するベース部材２０が実現されている。

図４を参照しながら、永久磁石１２、ロータ固定部材１４及び包囲部材１６について説明する。図４は、図３の一部を拡大して示す平面図である。

永久磁石１２は、図示しないステータコイルへの通電に起因して発生する磁界との相互作用により、ロータ１０をその周方向に回転させるための駆動力を発生させる。

永久磁石１２は、ロータ１０の軸方向（紙面に垂直な方向）に厚みを有しており、径方向及び周方向の各々に広がる板形状を呈している。永久磁石１２は、軸方向から見たときに、その外形中心Ｃ１を通過し、且つ、径方向に延びる基準線Ｌ１に対して線対称な形状を有する。なお、図示はしていないが、基準線Ｌ１は、軸方向からみて、ロータ１０の回転中心ＲＣ（図３参照）を通過している。

永久磁石１２は、一対の側面１２１１、１２１２を有する。一対の側面１２１１、１２１２は、周方向に離れている。一対の側面１２１１、１２１２は、それぞれ、径方向に延びる平面である。側面１２１１は、永久磁石１２の周方向の一端を規定している。側面１２１２は、永久磁石１２の周方向の他端を規定している。

永久磁石１２は、一対の外周側角部１２２１、１２２２を有する。一対の外周側角部１２２１、１２２２は、それぞれ、外形中心Ｃ１よりも径方向で外側に位置している。

一対の外周側角部１２２１、１２２２の各々には、Ｒ状の面取りが施されている。つまり、外周側角部１２２１は湾曲面１２３１を有しており、外周側角部１２２２は湾曲面１２３２を有している。

湾曲面１２３１、１２３２は、軸方向から見て、外形中心Ｃ１から外側に向かって凸となるように、円弧状に湾曲している。湾曲面１２３１の径方向内側端は、側面１２１１の径方向外側端に接続されている。湾曲面１２３２の径方向内側端は、側面１２１２の径方向外側端に接続されている。

永久磁石１２の外周側縁部には、切欠１２４が形成されている。切欠１２４は、永久磁石１２の厚さ方向（紙面に垂直な方向、つまり、ロータ１０の軸方向）の全長に亘って形成されており、全体として径方向外側に向かって開口する溝形状を有している。

切欠１２４は、永久磁石１２に遠心力が作用している状態で、後述する対向内面１２４１が包囲部材１６（具体的には、後述する周方向部１６３）に接触しない程度の形状及び大きさを有するものであればよい。

切欠１２４は、対向面としての対向内面１２４１を有する。対向内面１２４１は、溝状の切欠１２４の底面に相当する。対向内面１２４１は、軸方向から見て、湾曲面１２３１、１２３２よりも緩やかに湾曲しながら、周方向に延びている。対向内面１２４１は、軸方向から見て、湾曲面１２３１、１２３２とは異なる方向に延びている。

永久磁石１２は、一対の内周側角部１２５１、１２５２を有する。一対の内周側角部１２５１、１２５２は、それぞれ、外形中心Ｃ１よりも径方向で内側に位置している。一対の内周側角部１２５１、１２５２の各々には、面取りが施されている。

ロータ固定部材１４は、ロータ軸を固定するために用いられる。ロータ固定部材１４には、軸方向に貫通する孔１４１が形成されている。当該孔１４１に挿通されるボルト及びナットにより、ロータ軸がロータ固定部材１４に固定される。

ロータ固定部材１４は、永久磁石１２よりも径方向で内側に配置されている。この状態で、ロータ固定部材１４は、永久磁石１２に接触している。

包囲部材１６は、軸方向から見て、永久磁石１２及びロータ固定部材１４を取り囲んでいる。この状態で、包囲部材１６は、永久磁石１２及びロータ固定部材１４に接している。包囲部材１６は、例えば、炭素繊維強化樹脂によって形成されている。

包囲部材１６は、第１径方向部１６１と、第２径方向部１６２と、周方向部１６３と、連結部１６４とを備える。以下、これらについて説明する。

第１径方向部１６１は、永久磁石１２よりも周方向の一方側に位置している。第２径方向部１６２は、永久磁石１２よりも周方向の他方側に位置している。第１径方向部１６１及び第２径方向部１６２は、それぞれ、径方向に直線的に延びている。第１径方向部１６１及び第２径方向部１６２は、互いに異なる方向に延びている。第１径方向部１６１及び第２径方向部１６２の各々の径方向内側端は、連結部１６４によって連結されている。連結部１６４は、ロータ固定部材１４に接している。

第１径方向部１６１は、永久磁石１２の側面１２１１に接触する第１内側面１６１１を有する。第２径方向部１６２は、永久磁石１２の側面１２１２に接触する第２内側面１６２１を有する。第１内側面１６１１及び第２内側面１６２１は、それぞれ、径方向に延びる平面である。第１内側面１６１１及び第２内側面１６２１は、軸方向から見て、互いに異なる方向に延びている。なお、第１内側面１６１１及び第２内側面１６２１は、ロータ固定部材１４の側面にも接触している。

周方向部１６３は、第１径方向部１６１及び第２径方向部１６２よりも径方向の外側に位置している。周方向部１６３は、周方向に延びている。周方向部１６３は、第１径方向部１６１の径方向外側端と第２径方向部１６２の径方向外側端とを接続している。

周方向部１６３は、内側面１６３１を有する。内側面１６３１は、径方向で永久磁石１２と対向している。

内側面１６３１は、中間内側面１６３２と、第１内側接続面１６３３と、第２内側接続面１６３４とを含む。以下、これらについて説明する。

中間内側面１６３２は、軸方向から見て、ロータ１０の回転中心ＲＣを中心とする仮想の円ＶＣに接している。中間内側面１６３２は、周方向の全長に亘って、仮想の円ＶＣに接している。中間内側面１６３２は、内側面１６３１における周方向の中央部分を含む。ここで、内側面１６３１の中央部分は、軸方向から見て、基準線Ｌ１が内側面１６３１と交差する位置Ｐ１を含む部分である。

第１内側接続面１６３３は、中間内側面１６３２と第１内側面１６１１とを接続している。第１内側接続面１６３３は、中間内側面１６３２及び第１内側面１６１１とは異なる方向に延びている。第１内側接続面１６３３は、軸方向から見ると、第１内側面１６１１に近づくほど、仮想の円ＶＣから離れている。第１内側接続面１６３３は、永久磁石１２の湾曲面１２３１に対応して、円弧状に湾曲している。つまり、第１内側接続面１６３３は、Ｒ状の湾曲面である。

第２内側接続面１６３４は、中間内側面１６３２と第２内側面１６２１とを接続している。第２内側接続面１６３４は、中間内側面１６３２及び第２内側面１６２１とは異なる方向に延びている。第２内側接続面１６３４は、軸方向から見ると、第２内側面１６２１に近づくほど、仮想の円ＶＣから離れている。第２内側接続面１６３４は、永久磁石１２の湾曲面１２３２に対応して、円弧状に湾曲している。つまり、第２内側接続面１６３４は、Ｒ状の湾曲面である。

上記のように、本実施の形態では、永久磁石１２の外周側縁部に切欠１２４が形成されている。切欠１２４が有する対向内面１２４１は、周方向部１６３が有する内側面１６３１から径方向の内側に離れた位置にある。対向内面１２４１は、径方向で内側面１６３１に対向している。そのため、内側面１６３１には、非接触面１６３５が存在する。非接触面１６３５は、径方向で対向内面１２４１に対向して、永久磁石１２から径方向外側に離れて位置する面である。つまり、非接触面１６３５は、永久磁石１２が接触しない面である。本実施の形態では、非接触面１６３５が中間内側面１６３２の全体によって実現されている。

また、内側面１６３１には、第１接触面１６３６及び第２接触面１６３７がさらに存在する。第１接触面１６３６は、非接触面１６３５よりも周方向一方側に位置し、径方向で永久磁石１２に接する面である。第２接触面１６３７は、非接触面１６３５よりも周方向他方側に位置し、径方向で永久磁石１２に接する面である。本実施の形態では、第１接触面１６３６が第１内側接続面１６３３によって実現されており、第２接触面１６３７が第２内側接続面１６３４によって実現されている。

上記ロータ１０においては、ロータ１０の回転に伴って複数の永久磁石１２の各々に遠心力が作用する。このとき、複数の永久磁石１２の各々は、それを囲む包囲部材１６が有する第１内側接続面１６３３及び第２内側接続面１６３４の各々に対して、径方向の外向きに荷重を及ぼす。そのため、包囲部材１６が有する周方向部１６３の第１径方向部１６１への接続部分及び第２径方向部１６２への接続部分の各々において、曲げ応力の発生を抑制することができる。

図５、図６及び図７を参照しながら、包囲部材１６が有する周方向部１６３の第１径方向部１６１への接続部分及び第２径方向部１６２への接続部分の各々に発生する曲げ応力を低減することができる理由について説明する。図５は、切欠１２４が形成されていない永久磁石１２Ａを包囲部材１６が囲んでいる状態を示す平面図である。図６は、荷重Ｗｔが一様に印加されている状態の梁モデル１６３Ａを示す説明図である。図７は、荷重Ｗｔが支点Ｆ１、Ｆ２の近傍に集中して印加されている状態の梁モデル１６３Ａを示す説明図である。

図５に示すように、切欠１２４が形成されていない永久磁石１２Ａに遠心力が作用している場合を想定する。この場合、図６に示すように、包囲部材１６が有する周方向部１６３を１つの梁とする梁モデル１６３Ａを設定すると、永久磁石１２が遠心力の作用によって周方向部１６３に押し付けられることに起因する荷重Ｗｔは、梁モデル１６３Ａの全長に亘って一様に印加される。

これに対して、図４に示すように、切欠１２４が形成されている永久磁石１２が遠心力の作用によって周方向部１６３に押し付けられる場合には、図７に示すように、梁モデル１６３Ａに印加される荷重Ｗｔは、支点Ｆ１、Ｆ２の近くに集中する。

ここで、梁モデル１６３Ａの支点Ｆ１、Ｆ２に作用する曲げモーメントは、荷重Ｗｔと当該荷重Ｗｔが作用する位置から支点Ｆ１、Ｆ２までの距離Ｄ１とを積算したものである。そのため、図７に示すように、支点Ｆ１、Ｆ２に近い位置に荷重Ｗｔを集中させることにより、支点Ｆ１、Ｆ２に作用する曲げモーメントを小さくすることができる。その結果、曲げ応力を低減することができる。

また、上記ロータ１０においては、第１接触面１６３６及び第２接触面１６３７の各々がＲ状の湾曲面として形成されているので、周方向部１６３の第１径方向部１６１への接続部分及び第２径方向部１６２への接続部分の各々の耐荷重性を高めることができる。

また、上記ロータ１０においては、中間内側面１６３２の全体により、非接触面１６３５が実現されている。そのため、永久磁石１２に作用する遠心力に起因する荷重が周方向部１６３に印加される位置を周方向の中央部分からさらに遠ざけることができる。その結果、周方向部１６３の第１径方向部１６１への接続部分及び第２径方向部１６２への接続部分の各々に発生する曲げ応力をより低減することができる。

また、上記ロータ１０においては、永久磁石１２に切欠１２４が形成されているので、周方向部１６３の強度を確保しながら、永久磁石１２に作用する遠心力に起因する荷重を周方向部１６３の第１径方向部１６１への接続部分及び第２径方向部１６２への接続部分の各々に出来るだけ近い位置に印加させることができる。

また、上記ロータ１０においては、複数の包囲部材１６が円環状部材１８によって囲まれているので、複数の包囲部材１６の各々が有する周方向部１６３の径方向外側への変形を抑制することができる。

［第１の実施の形態の応用例１］
図８を参照しながら、第１の実施の形態の応用例１について説明する。図８は、応用例１に係るロータ１０１の一部を拡大して示す平面図である。

ロータ１０１は、ロータ１０と比べて、永久磁石１２に切欠１２４が形成されていない。その代りに、周方向部１６３の内周縁部に切欠１６３３が形成されている。

切欠１６３３は、周方向部１６３の厚さ方向（紙面に垂直な方向、つまり、ロータ１０の軸方向）の全長に亘って形成されており、全体として径方向内側に向かって開口する溝形状を有している。

切欠１６３３は、永久磁石１２に遠心力が作用している状態で、後述する対向内面１６３４が永久磁石１２に接触しない程度の形状及び大きさを有するものであればよい。

切欠１６３３は、対向内面１６３４を有している。対向内面１６３４は、溝状の切欠１６３３の底面に相当する。対向内面１６３４は、内側面１６３１よりも径方向の外側に位置している。対向内面１６３４は、径方向で永久磁石１２に対向している。対向内面１６３４により、永久磁石１２が接触しない非接触面１６３５が実現されている。

本応用例においても、第１の実施の形態と同様に、周方向部１６３の第１径方向部１６１への接続部分及び第２径方向部１６２への接続部分の各々に発生する曲げ応力を低減することができる。

また、本応用例においては、永久磁石１２に切欠１２４が形成されていないので、永久磁石１２の体積を確保することができる。そのため、アキシャルギャップ型回転電機のトルクを確保することができる。

［第２の実施の形態］
図９を参照しながら、本発明の第２の実施の形態としてのロータ１０Ａについて説明する。図９は、ロータ１０Ａを示す平面図である。

ロータ１０Ａは、複数の包囲部材１６によって実現されるベース部材２０を備えていない。その代りに、ベース部材２０Ａを備えている。

ベース部材２０Ａは、内側環状部２２と、複数の径方向部２４と、外側環状部２６とを備える。以下、これらについて説明する。

内側環状部２２は、ロータ軸を固定するために用いられる。内側環状部２２には、軸方向に貫通する複数の孔２２１が形成されている。複数の孔２２１の各々に挿通されるボルト及びナットにより、ロータ軸が内側環状部２２に固定される。

外側環状部２６は、内側環状部２２を取り囲んでいる。外側環状部２６は、内側環状部２２と同心的に配置されている。

複数の径方向部２４は、内側環状部２２と外側環状部２６とを連結している。複数の径方向部２４は、それぞれ、径方向に直線的に延びている。複数の径方向部２４は、周方向に等間隔に配置されている。

複数の径方向部２４のうち周方向で隣り合う２つの径方向部２４の間には、１つの永久磁石１２が配置されている。つまり、本実施の形態では、永久磁石１２よりも周方向の一方側に位置する径方向部２４と、永久磁石１２よりも周方向の他方側に位置する径方向部２４と、内側環状部２２のうち周方向で永久磁石１２と同じ位置にある部分と、外側環状部２６のうち周方向で永久磁石１２と同じ位置にある部分とを含んで、永久磁石１２を取り囲む包囲部２８が実現されている。つまり、本実施の形態では、複数の包囲部２８が相互に連結されている。別の表現をすれば、複数の包囲部２８のうち周方向で隣り合う２つの包囲部２８の一方が有する径方向部２４（第１径方向部）により、他方が有する径方向部２４（第２径方向部）が実現されている。

ロータ１０Ａにおいても、永久磁石１２の外周縁部に切欠１２４が形成されているので、外側環状部２６のうち周方向で永久磁石１２と同じ位置にある部分の中間部には、永久磁石１２に作用する遠心力に起因する荷重が及ぼされない。そのため、外側環状部２６のうち周方向で永久磁石１２と同じ位置にある部分の両端部の各々に発生する曲げ応力を低減することができる。

また、本実施の形態では、複数の包囲部２８が相互に連結されているので、ベース部材２０Ａの取り扱いが容易になる。

以上、本発明の実施の形態について詳述してきたが、これらはあくまでも例示であって、本発明は、上述の実施の形態の記載によって、何等、限定的に解釈されるものではない。

本発明に係るロータは、発電機に用いられてもよいし、電動機に用いられてもよい。

本発明において、永久磁石及び周方向部の何れかに切欠を形成することは必須ではない。例えば、永久磁石の外周縁を周方向部の内周縁に対応していない形状とすることで、周方向部における周方向の中央部分を永久磁石から離れさせてもよい。

上記第１の実施の形態において、円環状部材１８は必ずしも必要ではない。

１０ ロータ
１２ 永久磁石
１２４ 切欠
１２４１ 対向内面
１６ 包囲部材
１６１ 第１径方向部
１６１１ 第１内側面
１６２ 第２径方向部
１６２１ 第２内側面
１６３ 周方向部
１６３１ 内側面
１６３２ 中間内側面
１６３３ 第１内側接続面
１６３４ 第２内側接続面
１６３５ 非接触面
１６３６ 第１接触面
１６３７ 第２接触面
２０ ベース部材
３０ モータ
４０ ステータ

Claims (4)

1. アキシャルギャップ型回転電機であって、
   ロータと、
   前記ロータの軸方向で前記ロータに対向して配置され、前記ロータを電磁力によって回転させるステータと、を備え、
   前記ロータは、複数の永久磁石と、前記複数の永久磁石を前記ロータの周方向に並べた状態で支持するベース部材と、を備え、
   前記ベース部材は、前記ロータの軸方向から見て、前記複数の永久磁石の各々を個別に囲む複数の包囲部を備え、
   前記複数の包囲部の各々は、その内側に配置された永久磁石よりも前記周方向の一方側に位置し、前記ロータの径方向に延びる第１径方向部と、前記永久磁石よりも前記周方向の他方側に位置し、前記径方向に延びる第２径方向部と、前記第１径方向部及び前記第２径方向部よりも外側に位置し、前記第１径方向部と前記第２径方向部とを接続する周方向部と、を含み、
   前記周方向部は、前記径方向で前記永久磁石と対向する内側面を有しており、
   前記内側面は、前記内側面のうち前記周方向の中央部分を含む領域に形成され、前記永久磁石から離れて位置する非接触面と、前記非接触面よりも前記周方向の一方側に位置し、前記径方向で前記永久磁石に接する第１接触面と、前記非接触面よりも前記周方向の他方側に位置し、前記径方向で前記永久磁石に接する第２接触面と、を含み、
   前記第１径方向部は、前記永久磁石の前記周方向の一端に接する第１内側面を有しており、
   前記第２径方向部は、前記永久磁石の前記周方向の他端に接する第２内側面を有しており、
   前記内側面は、前記軸方向から見て、前記ロータの回転中心を中心とする仮想の円に接する中間内側面と、前記中間内側面と前記第１内側面とを接続し、前記軸方向から見て、前記第１内側面に近づくほど、前記仮想の円から離れる第１内側接続面と、前記中間内側面と前記第２内側面とを接続し、前記軸方向から見て、前記第２内側面に近づくほど、前記仮想の円から離れる第２内側接続面と、を有しており、
   前記中間内側面は、前記非接触面を含み、
   前記第１内側接続面は、前記第１接触面を含み、
   前記第２内側接続面は、前記第２接触面を含み、
   前記中間内側面の全体により、前記非接触面が実現されている、アキシャルギャップ型回転電機。
2. 請求項１に記載のアキシャルギャップ型回転電機であって、
   前記永久磁石は、前記内側面よりも前記径方向の内側に離れて位置し、前記径方向で前記内側面に対向する対向面を有しており、
   前記非接触面は、前記内側面のうち前記径方向で前記対向面と対向する領域に形成されている、アキシャルギャップ型回転電機。
3. 請求項１に記載のアキシャルギャップ型回転電機であって、
   前記非接触面は、前記第１接触面及び前記第２接触面よりも前記径方向の外側に形成されている、アキシャルギャップ型回転電機。
4. 請求項１〜３の何れか１項に記載のアキシャルギャップ型回転電機であって、
   前記複数の包囲部のうち前記周方向で隣り合う２つの包囲部の一方が有する前記第１径方向部により、他方が有する前記第２径方向部が実現されている、アキシャルギャップ型回転電機。

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