JP7481216B2

JP7481216B2 - アキシャルギャップ型モータおよび車両

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Publication number: JP7481216B2
Application number: JP2020160118A
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Inventors: 亮太森澤
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Priority date: 2020-09-24
Filing date: 2020-09-24
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Description

本発明は、アキシャルギャップ型モータおよび当該モータを備える車両に関する。

移動手段としての自動車は利便性に優れており、自動車に乗車して様々な場所に出向くことが可能となっている。近年では、環境負荷を考慮してレシプロエンジンに代替する電動モータを搭載した電動車両の開発も促進されている。

車両に搭載可能な電動モータとしては、ラジアルギャップ式モータが広く普及しているものの、例えば特許文献１や特許文献２に記載されたアキシャルギャップ型モータの開発も進められている。かようなアキシャルギャップ型モータは、次世代の車載モータとして小型化が期待されており、複数の磁石が周方向に整列固定された円盤状のロータと、周方向に整列された複数のコイルを有しロータと軸方向において所定の空隙で対向配置されたステータとを備えている。アキシャルギャップ型モータは軸方向に所定の空隙をもってロータとステータが対向配置するため、薄型化が比較的容易で車両用電動モータとして好適とされている。

特開２０１９－２０８２９７号公報特開２００５－１１７８３４号公報

上述した特許文献に限らず現在の技術では市場のニーズを適切に満たしているとは言えず以下に述べる課題が存在する。
例えば上記した各特許文献では、ロータとステータ間の空隙を狭くすることでトルク増強が可能であるものの、特に高速回転領域でロータの振動や偏芯の影響が大きくなることから、このようなモータ破損の可能性も高くなってくる。

これに対し、例えばロータとステータとの間の空隙を広げることでそのリスクを回避することも可能である。また、ロータとステータの位置を変更することで鎖交磁束数を減少させて最高回転数を向上させる技術も知られているが、磁気抵抗増加または鎖交磁束の減少を招くことからモータの効率が劣化してしまう。

また、ロータとステータとの接触を回避するために回転数毎でロータの振動を精度よく予測できればよいが、特に車両に搭載されるモータでは走行中の路面入力による外部からの振動入力や、変速機等の自励振動（オイルホップや歯車振動など）による外乱影響もあることから、このような外乱影響などによってロータが意図せず共振してしまう。

本発明は、上記した課題を一例に鑑みて為されたものであり、走行中におけるロータの意図しない共振を抑制可能なアキシャルギャップ型モータと当該モータを備える車両を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一実施形態におけるアキシャルギャップ型モータは、（１）回転軸に支持されたロータと、前記ロータと前記回転軸に沿って所定の空隙を有して対向配置された第１ステータと、前記ロータに対し前記第１ステータとは反対側で所定の空隙を有して対向配置された第２ステータと、前記回転軸の周方向における前記第１ステータと前記第２ステータとの相対位置を可変させるステータ移動手段と、前記ロータの振動状態を検出するロータ振動検出手段と、を含み、前記ステータ移動手段は、検出される前記ロータの振動状態の変化に応じて、前記第１ステータと前記第２ステータの少なくとも一方を他方に対し軸周りに回転させる。

なお、上記した（１）に記載のアキシャルギャップ型モータにおいては、（２）前記ロータ振動検出手段は、外部加振による前記ロータの固有振動数の変化を検出し、前記ステータ移動手段は、前記外部加振によって変化された前記ロータの固有振動数と前記モータの固有振動数とが一致しないように、前記第１ステータと前記第２ステータの少なくとも一方を他方に対して軸周りに回転させることが好ましい。

また、上記した（１）又は（２）に記載のアキシャルギャップ型モータにおいては、（３）前記第１ステータのティースと前記第２ステータのティースとが正対して第１トルクを発生可能な第１パターンと、前記第１ステータのティースと前記第２ステータのティースとが正対せず前記第１トルクよりも低トルク且つ経時変動が抑制された第２トルクを発生可能な第２パターンと、の間を切り換え可能な制御装置をさらに備えることが好ましい。

また、上記した（１）～（３）のいずれかに記載のアキシャルギャップ型モータにおいては、（４）前記ステータ移動手段は、前記第１ステータ及び前記第２ステータの少なくとも一方を前記回転軸に沿って移動させる軸方向移動手段を含み、前記第１ステータと前記第２ステータの少なくとも一方は、検出される前記ロータの振動状態の変化に応じ、他方に対して前記軸周りに回転しつつ前記回転軸方向に移動することが好ましい。

また、上記課題を解決するため、本発明の一実施形態における車両は、（５）上記した（１）～（４）のいずれかに記載のアキシャルギャップ型モータを備える。

本発明によれば、意図しないロータの共振現象を防止することができ、ロータとステータとが接触してしまうことを回避できる。

実施形態におけるアキシャルギャップ型モータの断面を示す模式図である。実施形態のアキシャルギャップ型モータのうちロータとステータの位置関係を示す模式図である。車両に搭載される外部加振センサとその制御手段を示す模式図である。ロータ振動検出手段とステータ移動手段をそれぞれ示す模式図である。一対のステータにおける相対的な位置関係および状態の遷移を説明する模式図である。実施形態の車両における機能ブロック図である。回転数毎の周波数－振幅特性の一例を示す模式図である。実施形態におけるアキシャルギャップ型モータの制御方法を示すフローチャートである。一対のステータの相対位置を変更した場合におけるロータに発生する共振現象の回避を説明する模式図である。

次に本発明を実施するための好適な実施形態について説明する。また、以下で詳述する以外の構成については、例えば上記した特許文献を含む公知の種々の車両構造およびアキシャルギャップ型モータの構造を補完してもよい。

＜アキシャルギャップ型モータ１００＞
図１及び２に、本実施形態におけるアキシャルギャップ型モータ１００の構造を模式的に示す。
本実施形態のアキシャルギャップ型モータ１００は、後述する車両Ｖに搭載される電動モータであって、ロータ１０、第１ステータ２０、第２ステータ３０、ステータ移動手段４０およびロータ振動検出手段５０などを含んで構成されている。このアキシャルギャップ型モータ１００は、車両Ｖに搭載される制御手段６０（後述）によって制御されている。

なお車両Ｖとしては、駆動力として電動モータが搭載される公知の電気自動車やハイブリッド車が例示できる。また、本実施形態のアキシャルギャップ型モータ１００は、上記した車両Ｖの動力に用いられる電動モータとして適用可能であるが、かような用途に限られず例えば特開２０１５－２５８７号公報に例示されるごとき車両用発電体としても適用できる。

図１に示すとおり、このアキシャルギャップ型モータ１００は、上記したロータ１０などを収容するモータケース２を備えている。モータケース２は、車両Ｖに取り付けられ、公知のボールベアリングなどの軸受けを介して、ロータ１０と一体となって当該モータからの駆動力をドライブシャフトに伝達するための回転軸１と接続されている。

ロータ１０は、上述のとおり回転軸１に固定支持されている。模式的に示した図２からも理解されるとおり、本実施形態のロータ１０は、中央に円形開口を有する円盤形状を呈しており、公知の磁性体材料で構成されたマグネットにより所定のパターンでＮ／Ｓ磁極の着磁が施されている。また、ロータ１０は、例えばロータ保持リングＰ１及びアダプタＰ２との間に保持された状態で、回転軸１に固着されていてもよい。

ロータ１０は、後述する一対の第１ステータ２０および第２ステータ３０と軸方向において対向するように配置されている。したがって、ロータ１０の表面と裏面にそれぞれ上記磁性体材料（第１ステータ２０と対向するマグネット１１ａと、第２ステータ３０と対向するマグネット１１ｂ）が配設されることで、ロータ１０の両面に上記したＮ／Ｓ磁極の着磁が施されている。

第１ステータ２０は、前記したロータ１０と回転軸１に沿って所定の空隙（軸方向におけるギャップ）を有して対向配置される。かような第１ステータ２０は、上記した回転軸１が通過可能なように中央に円形開口を有する平板状のベース円盤２２と、このベース円盤２２のうちロータ１０と対向する面にそれぞれ周方向に沿って並んで配置された複数の第１ティース２１とにより構成されている。

なお第１ステータ２０における各々の第１ティース２１には、公知のインシュレータを介して複数の巻線部（不図示）が巻回されている。なおステータ構造のより詳細な構造については、例えば特許文献１などの公知のアキシャルギャップ型モータのステータ構造を参照してもよい。また、第１ステータ２０材質にも特に制限はなく、上記した特許文献を含む公知の材料を適用できる。

第２ステータ３０は、ロータ１０に対して第１ステータ２０とは反対側で所定の空隙を有して対向配置される。かような第２ステータ３０は、向きが異なる点を除いて第１ステータ２０と同様の構造及び材質を有し、上記した回転軸１が通過可能なように中央に円形開口を有する平板状のベース円盤３２と、このベース円盤３２のうちロータ１０と対向する面にそれぞれ周方向に沿って並んで配置された複数の第２ティース３１とにより構成されている。

ステータ移動手段４０は、上記した第１ステータ２０と第２ステータ３０との相対位置を可変させる機能を有している。より具体的に本実施形態のステータ移動手段４０は、回転移動機構４１と、軸方向移動機構４２と、を具備して構成されている。

このステータ移動手段４０のうち回転移動機構４１は、前記した回転軸１の周方向（軸周り）における第１ステータ２０と第２ステータ３０との相対位置（より具体的には互いのティースの周方向における相対位置（位相））を可変させる。かような回転移動機構４１の構造としては、例えば公知の歯車機構などが例示でき、後述する制御手段６０の制御の下で第１ステータ２０と第２ステータ３０との相対位置を可変させることができる。

なお図１では第１ステータ２０と第２ステータ３０の双方にそれぞれ回転移動機構４１が設けられているが、この形態に限られず第１ステータ２０と第２ステータ３０の少なくとも一方に回転移動機構４１が配置されていればよい。換言すれば、第１ステータ２０と第２ステータ３０は、それぞれが軸周りに回転して相対位置を可変させる例に限られず、少なくとも一方が他方に対して回転することで相対位置を変化させる態様であってもよい。

また、ステータ移動手段４０のうち軸方向移動機構４２は、前記した回転軸１に沿った軸方向における第１ステータ２０と第２ステータ３０との相対位置（換言すれば空隙の長さ（空隙長））を可変させる。かような軸方向移動機構４２の構造としては、例えば公知のアクチュエータ（シリンダ機構や歯車機構）などが例示できる。この軸方向移動機構４２によって、後述する制御手段６０の制御の下で、ステータを固定している部品をボールベアリングなどで可動したり、ステータの台座に取り付けられたアクチュエータにより転位させることなどができる。

ロータ振動検出手段５０は、上述したロータ１０の振動状態を検出する機能を有している。ここで、ロータ１０の振動状態は、ロータ１０の回転数、ロータ１０における軸周りの回転に伴う面ブレ、アキシャルギャップ型モータ１００の振動（すなわちモータケース２の振動）、路面形状から受ける振動などによって変化し得る。したがって本実施形態のロータ振動検出手段５０は、ロータ１０の振動状態に影響する上記パラメータを検出するために、ロータセンサＳ１と外部加振センサＳ２を含んで構成されている。

このうちロータセンサＳ１としては、本実施形態では、ロータ１０の回転時における面ブレ（軸方向に沿った振動・バタつき）を検出可能な振動数検出センサ５１と、ロータ１０の回転数を検出可能な回転数検出センサ５２と、を含んで構成されている。これらロータセンサＳ１の具体例は、例えば非接触式の光学センサや超音波センサなど公知の種々の検出センサを適用してもよい。

また、外部加振センサＳ２としては、本実施形態では、モータケース２に設けられてアキシャルギャップ型モータ１００全体の振動を検出可能なモータ振動検出センサ５３と、路面の凹凸などに起因して走行中にタイヤを介して車両Ｖが受ける振動を検出可能なタイヤ振動検出センサ５４と、を含んで構成されている。

これら外部加振センサＳ２の具体例は、例えば上記した光学センサなどのほかに、トランス方式やスケール方式などの接触式変位センサなど公知の種々のセンサを適用できる。
なお本実施形態では、アキシャルギャップ型モータ１００のロータ１０の回転に影響を与えうる外部加振として、モータ自体の振動と路面からの振動を例示したが、これらに限られず他の振動を加味してもよい。

＜ステータ移動制御の態様＞
次に図４及び５も参照しつつ、本実施形態における第１ステータ２０と第２ステータ３０との相対移動（変位）の態様について説明する。
本実施形態のアキシャルギャップ型モータ１００は、２つのロータが１つのロータを挟む形で配列されており、これら２つのステータがロータに与える電磁加振力によってモータは固有振動を有する。この固有振動は周知の方法で予め算出できるものではあるものの、特に高速回転領域では上記した外乱影響や自励振動などでロータの固有振動は変化する。

したがって本実施形態のアキシャルギャップ型モータ１００では、上記したロータ振動検出手段５０が外部加振によるロータの固有振動数の変化が検出される構成となっている。その上でステータ移動手段４０は、前記した外部加振によって変化されたロータ１０の固有振動数とモータの固有振動数とが一致しないように、第１ステータ２０と第２ステータ３０の少なくとも一方を他方に対して変位させている。

このときステータ移動手段４０は、第１ステータ２０と第２ステータ３０の少なくとも一方を他方に対して軸周りに回転させる制御を行う。
なおステータ移動手段４０は、上記した軸周りの回転制御に加え、第１ステータ２０と第２ステータ３０の少なくとも一方を他方に対して軸方向に沿って移動（近接又は離間）させる制御を行ってもよい。これにより、例えばステータの軸周りにおける相対位置変更によってもロータの振動が収まらない場合などに、軸方向に沿った空隙長の制御をさらに行うことでロータに付与される力を減少させてロータの共振を抑制することができる。

図５に、第１ステータ２０と第２ステータ３０の少なくとも一方を他方に対して軸周りに回転させる例を示す。
同図から理解されるとおり、アキシャルギャップ型モータ１００における第１ステータ２０及び第２ステータ３０は、制御手段６０の制御の下で少なくとも一方が他方に対して相対的に移動することで、第１の状態～第３の状態のいずれかの状態を取り得ることができる。

まず第１の状態においては、第１ステータ２０の第１ティース２１と、第２ステータ３０の第２ティース３１とが、ロータ１０を挟んで互いに正対する状態となっている。換言すればこの第１の状態において、第１ステータ２０における第１ティース２１の位相と第２ステータ３０における第２ティース３１の位相とが一致するように、第１ステータ２０と第２ステータ３０とが位置付けられている。

なお上記したロータの共振を回避する目的のほか、この第１の状態におけるアキシャルギャップ型モータ１００では、第１パターンとして、例えばスポーツ走行や悪路走行などに有効な相対的に高いトルクの第１トルクを発生することが可能となっている。したがって、ロータの共振が生じていない場合には、例えばドライバーが第１の状態から第３の状態までの任意の状態に変更することで、モータの最大トルクを増加させてパワフルな走行モードを選択したりトルクリップルが抑制された快適走行モードを選択したりすることが実現できる。

また、第２の状態においては、第１ステータ２０の第１ティース２１と、第２ステータ３０の第２ティース３１とが、ロータ１０を挟んで９０°だけ位相がズレた状態となっている。換言すればこの第２の状態において、第１ステータ２０における第１ティース２１の半分と第２ステータ３０における第２ティース３１の半分とが正対するように、第１ステータ２０と第２ステータ３０とが位置付けられている。

この第２の状態におけるアキシャルギャップ型モータ１００では、上記した第１パターンと後述する第２パターンの中間的な第３パターンとして、双方のパターンをバランスしたトルク特性を発揮することが可能となっている。

第３の状態においては、第１ステータ２０の第１ティース２１と、第２ステータ３０の第２ティース３１とが、ロータ１０を挟んで１８０°だけ位相がズレた状態となっている。換言すればこの第３の状態において、第１ステータ２０における第１ティース２１と、第２ステータ３０における非ティース部とが正対するように、第１ステータ２０と第２ステータ３０とが位置付けられている。

この第３の状態におけるアキシャルギャップ型モータ１００では、第２パターンとして、前記した第１トルクよりも低トルクで且つ経時変動が抑制された第２トルクを発生することが可能となっている。

このように本実施形態のアキシャルギャップ型モータ１００は、第１ステータ２０の第１ティース２１と第２ステータ３０の第２ティース３１とが正対して第１トルクを発生可能な第１パターンと、この第１ティース２１と第２ティース３１とが正対せず第１トルクよりも低トルク且つ経時変動（トリクリップル）が抑制された第２トルクを発生可能な第２パターンと、の間を切り換え可能に構成されている。

これにより、例えばスポーツ走行や悪路を走行する際に比較的大きなトルク（この場合はある程度の経時変動は許容される）を要する場合には、第１ステータ２０と第２ステータ３０の相対位置を上記第１パターンに変化させることで発生トルクを高めることができる。

また、例えば高速走行時や市街地走行時など比較的加減速が少ない道路を走行する際には、例えば第１ステータ２０と第２ステータ３０の相対位置を変化させて上記第２パターンの状態を得ることで、低燃費と走行快適性を両立させることができる。

＜アキシャルギャップ型モータ１００の制御方法＞
次に図６～８も参照しつつ、本実施形態におけるアキシャルギャップ型モータ１００の制御方法について説明する。なお以下で詳述する制御方法は、プログラム化されて車両Ｖに搭載された制御手段６０によって実行される。

かような制御プログラムは、車両Ｖに搭載された保存装置ＭＲに保存され、あるいは外部通信装置ＣＳを介して車外からクラウドなど公知のネットワークＮＥＴを介してダウンロード可能となっていてもよい。

制御手段６０は、メモリやＣＰＵを備えて車両に搭載可能な公知のコンピュータであって、図６に示すとおり、ロータ情報取得部６１、外部加振情報取得部６２、周波数テーブル参照部６３、ステータ位置制御部６４および提示部６５を含んで構成されている。

このうちロータ情報取得部６１は、上記したロータセンサＳ１を介してロータ１０の情報（本例では回転数や振動数に関する情報）を取得する機能を有している。
また、外部加振情報取得部６２は、上記した外部加振センサＳ２を介してロータ１０の回転に影響を及ぼし得る外部からの加振情報を取得する機能を有している。

また、周波数テーブル参照部６３は、後述する所定の回転数毎に規定された周波数と振幅の関係を示す周波数／振幅テーブルを参照する機能を有している。本実施形態では２つのステータがロータを挟む構成を採用しており、これら２つのステータがロータに与える電磁加振力によりモータは固有振動を有する。

しかしながらこの固有振動はステータの相対位置によって電磁加振力が変化する。
そこで本実施形態では、所定の回転数毎にアキシャルギャップ型モータ１００が持つ固有振動数をシミュレーションや実験等で予め算出しておき、かような固有振動数を判別可能な周波数／振幅テーブルを規定した。

一例として、図７に、アキシャルギャップ型モータ１００における回転数が３０００～６０００ｒｐｍの際に参照する周波数／振幅テーブルを示す。このテーブルによれば、本実施形態のアキシャルギャップ型モータ１００は、回転数がそれぞれＲ１～Ｒ３付近で共振点を有する特性であることが理解できる。なお上記は一例であり、他の回転数域においても同様に実験やシミュレーションによって周波数／振幅テーブルを規定できる。

図６に戻り、ステータ位置制御部６４は、上記したステータ移動手段４０を介して第１ステータ２０と第２ステータ３０の少なくとも一方を他方に対して相対的に移動させる機能を有している。
また、提示部６５は、後述するスピーカＳＰやディスプレイＤＰを介して、アキシャルギャップ型モータ１００の動作状況など提示可能である。

本実施形態の車両Ｖは、ナビゲーション装置ＮＳ、提示装置ＤＳ、外部通信装置ＣＳおよび保存装置ＭＲなどを有して構成されている。なお車両Ｖは、上記以外に公知の車載センサや機器を搭載可能であることは上述のとおりである。

ナビゲーション装置ＮＳは、車両の位置情報を取得するためのＧＰＳ装置や、地域名称や建物などのマップ情報が内蔵されている。
提示装置ＤＳは、本実施形態では車載可能な公知のスピーカＳＰとディスプレイＤＰを含んで構成されている。このうちディスプレイＤＰは、後述するナビゲーション装置ＮＳのモニターとして兼用されていてもよい。

外部通信装置ＣＳは、例えばスマートフォンを利用したパケット通信や、コネクテッドのサービスに代表される次世代の自動車無線通信技術を利用して外部との各種の情報通信を車内で行うことができる公知の通信装置が例示できる。
保存装置ＭＲは、例えば公知のハードディスクドライブや不揮発性メモリなどが例示でき、注視イベントを必要に応じて一時的に記録することが可能な手段である。

＜注視対象検出方法＞
次に図８を参照しつつ、アキシャルギャップ型モータ１００の制御方法をより具体的に説明する。ここで、例えばアキシャルギャップ型モータ１００の発生トルクが大きくなるときや外部加振があるときは、ステータによる電磁力（ローレンツ力）が大きくなってロータに与える振動影響が増大したり、路面入力や歯車振動によってロータに与えられる振動が複雑化したりすることが想定される。

そこで本実施形態では、このような振動影響の増大や複雑化によってロータ１０が共振してしまうことを回避するために、ロータ１０の振動状態を常にモニタリングしながら固有振動が一致することが予測される場合には一対のステータにおける相対位置を変更することとした。

これにより、ステータにより発生する振動（電磁力、ローレンツ力）の周波数成分を変更することができ、ロータ１０が共振してステータと接触してしまう共振（危険速度）を回避することが可能となっている。

すなわち制御手段６０は、まずステップ１で、上記した外部加振センサＳ２からの外部加振情報を取得する。そしてロータ１０の回転に影響を与える程度の外部加振を検出したと判定されるとき（ステップ１でＹｅｓ）、次いでステップ３において回転数検出センサ５２を介してアキシャルギャップ型モータ１００の回転数を検出する。

一方、上記した外部加振は検出しないと判定されるとき（ステップ１でＮｏ）、次いでステップ２においてアキシャルギャップ型モータ１００の発生トルクは所定値以上であるか否かを判定する。なお、ロータ１０の回転に影響を与える程度の発生トルクの具体値は、モータの特性によっても異なるため実験やシミュレーションによって予め算出しておく。

そしてステップ２で発生トルクが所定値未満である場合（ステップ２でＮｏ）には、制御手段６０は、ふたたびステップ１に戻って処理を継続する。また、ステップ２で発生トルクが所定値以上である場合（ステップ２でＹｅｓ）には上記したステップ３の処理が実行される。

ステップ３でアキシャルギャップ型モータ１００の回転数が検出されたあとは、続くステップ４において、制御手段６０は、検出された回転数に応じた周波数／振幅テーブルを参照する。これにより、どの周波数帯域でロータ１０の共振が発生するかが判別可能となる。

次いでステップ５では、上記した振動数検出センサ５１を介してロータ１０の振動数が検出される。このとき、ロータ１０の回転には、上記した振動影響の増大や複雑化の要素が加わった状態となっている。換言すれば、このとき、ロータ振動検出手段５０は、外部加振によるロータ１０の固有振動数の変化を検出している。

続くステップ６において、制御手段６０は、上記した周波数／振幅テーブルを参照しつつ、検出したロータ１０の振動数が共振点に近いか否かを判定する。そしてこのロータ１０の振動が共振しないと判定される場合（ステップ６でＮｏ）、インバータなどを含む駆動システムがＯＦＦでない場合（ステップ７ＢでＮｏ）にはふたたびステップ１に戻って上記した処理が継続される。

一方でロータ１０の振動数が共振点に近いと判定される場合（ステップ６でＹｅｓ）、続くステップ７Ａで制御手段６０はステータの位置を変更する。より具体的にステータ移動手段４０は、この制御手段６０の制御の下で、外部加振によって変化されたロータの固有振動数（ステップ５で検出される）とモータの固有振動数（周波数／振幅テーブルが参照される）とが一致しないように、第１ステータ２０と第２ステータ３０の少なくとも一方を他方に対して軸周りに回転させる。

例えば制御手段６０は、変更前の上記判定時におけるステータの状態が上記第１の状態であったときは、ロータの固有振動数とモータの固有振動数とが一致しないように第２の状態か第３の状態のいずれかに変更する。これにより、図９に示すように、変化したロータ１０の固有振動数と、新たなモータの固有振動数（例えば第２の状態）とが一致せずに、ロータ１０が共振してステータと接触してしまう共振（危険速度）を回避することが可能となる。

なお図９においては、ステータの初期位置における周波数と振幅の関係を細い実線で示し、ロータの固有振動を一点鎖線で示し、初期位置から所定距離だけ移動した後のステータ位置における周波数と振幅の関係を二点鎖線で示し、ある外乱が加わった状態のロータの固有振動を点線で示し、他のある外乱が加わった状態のロータの固有振動を太い（濃い）実線で示し、さらに初期位置から他の所定距離だけ移動した後のステータ位置における周波数と振幅の関係を破線で示している。

このように本実施形態のステータ移動手段４０は、検出されるロータ１０の振動状態の変化に応じて、第１ステータ２０と第２ステータ３０の少なくとも一方を他方に対し軸周りに回転させている。

このとき、さらに制御手段６０は、検出されるロータの振動状態の変化に応じ、第１ステータ２０と第２ステータ３０の少なくとも一方を、他方に対して軸周りに回転しつつ回転軸方向に沿って移動するようにしてもよい。これにより、高速回転時にはモータから回転数情報をフィードバックし、予め設定された回転数以上になった場合にステータ位置を変更することで空隙の長さを増やしてロータとステータの接触リスクをさらに下げることが可能となる。

以上説明した本実施形態におけるアキシャルギャップ型モータ１００および当該モータを備える車両Ｖによれば、ロータ１０の回転に上記した振動影響の増大や複雑化の要素が加わったとしても、ロータの共振現象を防止してロータとステータとが接触してしまうことが回避できる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。
例えば制御手段６０は、上記したステータ位置を変更中の過程においてステータの固有振動数がロータの振動数と重なることが予測される場合には、ステータへのコイル励磁電流を一時的に遮断するように制御してもよい。これによりステータに発生する電磁力を抑え、ステータ位置を変更している過程でロータが一時的に共振してしまうことを回避することが可能となる。

このように当業者であれば上記した実施形態に対して更なる修正を試みることは明らかであり、これらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１００アキシャルギャップ型モータ
１０ロータ
２０第１ステータ
３０第２ステータ
４０ステータ移動手段
５０制御手段
Ｖ車両
ＮＳナビゲーション装置
ＤＳ提示装置
ＣＳ外部通信装置
ＭＲ保存装置

Claims

回転軸に支持されたロータと、
前記ロータと前記回転軸に沿って所定の空隙を有して対向配置された第１ステータと、
前記ロータに対し前記第１ステータとは反対側で所定の空隙を有して対向配置された第２ステータと、
前記回転軸の周方向における前記第１ステータと前記第２ステータとの相対位置を可変させるステータ移動手段と、
前記ロータの振動状態を検出するロータ振動検出手段と、を含み、
前記ステータ移動手段は、検出される前記ロータの振動状態の変化に応じて、前記第１ステータと前記第２ステータの少なくとも一方を他方に対し軸周りに回転させる、アキシャルギャップ型モータ。
前記ロータ振動検出手段は、外部加振による前記ロータの固有振動数の変化を検出し、
前記ステータ移動手段は、前記外部加振によって変化された前記ロータの固有振動数と前記モータの固有振動数とが一致しないように、前記第１ステータと前記第２ステータの少なくとも一方を他方に対して軸周りに回転させる、請求項１に記載のアキシャルギャップ型モータ。
前記第１ステータのティースと前記第２ステータのティースとが正対して第１トルクを発生可能な第１パターンと、前記第１ステータのティースと前記第２ステータのティースとが正対せず前記第１トルクよりも低トルク且つ経時変動が抑制された第２トルクを発生可能な第２パターンと、の間を切り換え可能な制御装置をさらに備える、請求項１又は２に記載のアキシャルギャップ型モータ。
前記ステータ移動手段は、前記第１ステータ及び前記第２ステータの少なくとも一方を前記回転軸に沿って移動させる軸方向移動手段を含み、
前記第１ステータと前記第２ステータの少なくとも一方は、検出される前記ロータの振動状態の変化に応じ、他方に対して前記軸周りに回転しつつ前記回転軸方向に移動する、請求項１～３のいずれか一項に記載のアキシャルギャップ型モータ。
請求項１～４のいずれか一項に記載のアキシャルギャップ型モータを備えた車両。