JP5017045B2 - 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、例えば回転軸方向の両側からロータを挟み込むようにして対向配置された1対のステータを備え、ロータの永久磁石による界磁磁束に対して、1対のステータを介した磁束ループを形成する軸ギャップ型の永久磁石同期機が知られている(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。
ところで、上記従来技術に係る永久磁石同期機においては、ロータの永久磁石による界磁磁束をいわば1対のステータ間で掃引するようにしてロータ内を直線的に貫通させることによってロータ内での磁束漏洩量を低減させ、ステータの固定子巻線を鎖交する鎖交磁束量を増大させるようになっている。
しかしながら、上記従来技術に係る永久磁石発電機においては、平板円板状のステータヨークから回転軸方向に突出する複数のティースは略扇型のロータ対向面を有し、このロータ対向面の周方向幅が径方向の外方から内方に向かい減少していることから、ティースを介してステータヨークを通過する磁石磁束の径方向での磁束密度分布が不均一となり、例えば径方向等の意図しない方向に磁石磁束が通過し易くなり、所望の磁気回路を適正化することができない虞がある。
By the way, in the permanent magnet synchronous machine according to the above-described prior art, the magnetic flux in the rotor is linearly penetrated through the rotor so as to sweep the field magnetic flux generated by the permanent magnet of the rotor between a pair of stators. The amount of leakage is reduced, and the amount of interlinkage magnetic flux interlinking the stator windings of the stator is increased.
However, in the permanent magnet generator according to the above prior art, the plurality of teeth protruding from the flat disk-shaped stator yoke in the rotation axis direction have a substantially fan-shaped rotor facing surface, and the circumferential direction of the rotor facing surface Since the width decreases from the outer side to the inner side in the radial direction, the magnetic flux density distribution in the radial direction of the magnet magnetic flux passing through the stator yoke via the teeth becomes non-uniform, for example, the radial direction is not intended. There is a possibility that the magnet magnetic flux easily passes in the direction and the desired magnetic circuit cannot be optimized.
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、磁石磁束に対する所望の磁気回路を適正化することが可能なアキシャルギャップ型モータを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an axial gap type motor capable of optimizing a desired magnetic circuit for magnet magnetic flux.
上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明の第1態様に係るアキシャルギャップ型モータは、回転軸周りに回転可能なロータ(例えば、実施の形態でのロータ11)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たステータ(例えば、実施の形態でのステータ12)とを備えるアキシャルギャップ型モータであって、前記ステータは、環状のバックヨーク(例えば、実施の形態でのヨーク部21)と、該バックヨークの周方向の所定間隔毎の位置で前記回転軸方向に前記ロータに向かい突出する複数のティース(例えば、実施の形態でのティース22)とを備え、前記ティースは略扇型のロータ対向面(例えば、実施の形態でのロータ対向面22A)を有し、前記ティースの前記ロータ対向面の周方向幅が径方向の一方から他方に向かい減少することに伴い、前記バックヨークの回転軸方向厚さが前記径方向の一方から他方に向かい減少傾向に変化する。
In order to solve the above-described problems and achieve the object, an axial gap motor according to a first aspect of the present invention includes a rotor that can rotate around a rotation axis (for example, the
さらに、本発明の第2態様に係るアキシャルギャップ型モータでは、前記ロータは、複数の磁石部(例えば、実施の形態での主磁石極部31)と、ロータフレーム(例えば、実施の形態でのロータフレーム33)とを備え、前記ロータフレームは、径方向に伸びる複数のリブ(例えば、実施の形態での径方向リブ34)と、前記リブを介して一体に接続された内周側円環状のシャフト部(例えば、実施の形態での内周側筒状部35)および外周側円環状のリム部(例えば、実施の形態での外周側筒状部36)とを備え、周方向で前記リブと交互に配置された前記磁石部は前記シャフト部と前記リム部との間に収容され、前記ロータの径方向断面積は、前記リム部側から前記シャフト部側に向かい増大傾向に変化している。
Furthermore, in the axial gap type motor according to the second aspect of the present invention, the rotor includes a plurality of magnet portions (for example, the main
さらに、本発明の第3態様に係るアキシャルギャップ型モータでは、前記ステータは、前記回転軸方向で対向配置されて前記回転軸方向の両側から前記ロータを挟み込む一対の第1ステータ(例えば、実施の形態でのステータ12)および第2ステータ(例えば、実施の形態でのステータ12)を備え、前記シャフト部と前記リム部との間に収容され、前記リブの前記回転軸方向の両側に配置された一対の第1副永久磁石片(例えば、実施の形態での副永久磁石片43)および第2副永久磁石片(例えば、実施の形態での副永久磁石片43)からなる副磁石部(例えば、実施の形態での副磁石部32)を備える。
Furthermore, in the axial gap type motor according to the third aspect of the present invention, the stator is disposed in opposition to the rotation axis direction and a pair of first stators (for example, implementations) that sandwich the rotor from both sides of the rotation axis direction. And a second stator (for example, the
第1態様に係るアキシャルギャップ型モータによれば、ティースのロータ対向面の周方向幅の減少に応じて、バックヨークの回転軸方向厚さを減少傾向に変化させることで、バックヨークでの磁束密度が均等化され、所望の磁気回路を適正化することができ、例えば径方向等の意図しない方向に磁束が通過してしまうことを抑制することができ、所望のトルクを容易に確保することができると共に、例えばロータ対向面の周方向幅の減少に拘らずに、バックヨークの回転軸方向厚さを不変に設定する場合に比べて、バックヨークを軽量化することができる。
しかも、バックヨークの回転軸方向厚さを径方向の一方から他方に向かい減少傾向に変化させる場合に、回転軸方向外方側の端面が、径方向の外方から内方に向かうことに伴い回転軸方向内方側にずれるようにして、径方向に対して傾斜したテーパ状等に形成されることで、ステータをハウジング内に位置決め固定する際の位置決め精度を容易に向上させることができ、アキシャルギャップ型モータの運転時に発生する振動および騒音を低減することができると共に、バックヨークの放熱面積を増大させることができ、アキシャルギャップ型モータの定格出力を増大させることができる。
According to the axial gap type motor according to the first aspect, the magnetic flux in the back yoke is changed by changing the thickness of the back yoke in the rotational axis direction in accordance with the decrease in the circumferential width of the rotor facing surface of the teeth. Density is equalized, a desired magnetic circuit can be optimized, and for example, magnetic flux can be prevented from passing in an unintended direction such as a radial direction, and a desired torque can be easily secured. In addition, for example, the back yoke can be reduced in weight compared to the case where the thickness in the rotation axis direction of the back yoke is set to be constant, regardless of the decrease in the circumferential width of the rotor facing surface.
In addition, when the thickness of the back yoke in the rotational axis direction is changed in a decreasing tendency from one side to the other in the radial direction, the end surface on the outer side in the rotational axis direction moves from the outer side in the radial direction toward the inner side. It is possible to easily improve the positioning accuracy when positioning and fixing the stator in the housing by being formed in a tapered shape inclined with respect to the radial direction so as to be shifted inward in the rotation axis direction, Vibration and noise generated during operation of the axial gap motor can be reduced, the heat radiation area of the back yoke can be increased, and the rated output of the axial gap motor can be increased.
さらに、第2態様に係るアキシャルギャップ型モータによれば、ロータの径方向断面積は、リム部側からシャフト部側に向かい増大傾向に変化していることにより、例えばロータの径方向断面積が不変である場合に比べて、ロータの剛性を向上させることができ、ロータの固有振動数が高くなることによりロータの高速回転時においても共振(例えば、スラスト振動等)の発生を抑制し、ロータの回転状態を安定化させることができる。
しかも、ロータの推力発生面積を増大させることができ、出力可能なトルクを増大させることができると共に、ロータの磁気吸引力にラジアル力を発生させることができ、セルフセンタリングつまり回転軸の自動的な位置決めの作用を得ることができる。
Further, according to the axial gap type motor according to the second aspect, the radial cross-sectional area of the rotor changes in an increasing tendency from the rim portion side toward the shaft portion side. The rigidity of the rotor can be improved as compared with the case where the rotor is not changed, and the occurrence of resonance (for example, thrust vibration) can be suppressed even when the rotor rotates at high speed by increasing the natural frequency of the rotor. The rotation state of can be stabilized.
In addition, the thrust generation area of the rotor can be increased, the torque that can be output can be increased, and a radial force can be generated in the magnetic attraction force of the rotor. The positioning effect can be obtained.
さらに、第3態様に係るアキシャルギャップ型モータによれば、主永久磁石片と第1副永久磁石片および第2副永久磁石片とによる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磁束を適切に収束させることができる。 Furthermore, according to the axial gap type motor according to the third aspect, the magnetic flux is appropriately generated by the magnetic lens effect by the so-called permanent magnet Halbach arrangement of the main permanent magnet piece, the first sub permanent magnet piece, and the second sub permanent magnet piece. It can be converged.
以下、本発明のアキシャルギャップ型モータの一実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
本実施の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から図3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方向の両側から所定の空隙を介してロータ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。
Hereinafter, an embodiment of an axial gap type motor of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
The 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、周方向で隣り合うティース22,22間のスロット23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
For example, with respect to a pair of
例えば図4に示すように、各ステータ12のヨーク部21の回転軸O方向の内方のロータ11側の端面つまりロータ対向面21Aは径方向に平行である。そして、ヨーク部21の回転軸O方向の外方側の端面21Bは、径方向に対して所定角φだけ傾斜した平坦面からなるテーパ状であって、回転軸O方向でのヨーク部21の厚さは、径方向の内方から外方に向かい、例えば内周側厚さLaから外周側厚さLb(>La)へと漸次増大している。
For example, as shown in FIG. 4, the end face on the inner side of the
各ステータ12のティース22の回転軸O方向での厚さは、径方向の内方から外方に向かい、同等(つまり、内周側厚さHa=外周側厚さHb)であって、ティース22の回転軸O方向でのロータ11側の端面、つまりロータ対向面22Aは、径方向に対して平行である。
The thicknesses of the
また、ティース22のロータ対向面22Aは略扇型であって、このロータ対向面22Aの周方向幅は、径方向の内方から外方に向かい、例えば内周側幅Taから外周側幅Tb(>Ta)へと漸次増大している。
そして、ヨーク部21の内周側厚さLaと外周側厚さLbとの変化比と、ティース22の内周側幅Taと外周側幅Tbとの変化比とは、例えば同等(La:Lb=Ta:Tb)になっている。
Further, the
The change ratio between the inner peripheral side thickness La and the outer peripheral side thickness Lb of the
つまり、ティース22のロータ対向面22Aの周方向幅が径方向の外方から内方に向かい減少することに伴い、ヨーク部21の回転軸O方向での厚さが径方向の外方から内方に向かい減少傾向に変化している。これにより、ヨーク部21での磁束密度が均等化され、径方向に磁束が通過することが防止されている。
なお、周方向で隣り合うティース22,22同士間の周方向での間隔、つまり周方向で隣り合うティース22,22間に形成されて径方向に伸びるスロット23のスロット幅は、径方向および回転軸O方向において所定の一定値となるように設定されている。
That is, as the circumferential width of the
It should be noted that the circumferential spacing between
ロータ11は、例えば図2に示すように、複数の主磁石極部31,…,31と、複数の副磁石部32,…,32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、主磁石極部31と副磁石部32とは、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。
As shown in FIG. 2, for example, the
ロータフレーム33は、例えば図2から図4に示すように、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34,…,34によって接続された内周側筒状部35と外周側筒状部36と、内周側筒状部35の内周面上から内方に向かい突出する円環板状に形成され、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)に接続される接続部37とを備えて構成されている。
この実施の形態では、ロータフレーム33の内周側筒状部35が外部の駆動軸に接続されることから、径方向リブ34の径方向の内方側がシャフト部側となり、径方向リブ34の径方向の外方側がリム部側となる。
そして、径方向リブ34の径方向に対する断面形状は、径方向の外方から内方に向かい、同等である。
As shown in FIGS. 2 to 4, for example, the
In this embodiment, since the inner peripheral
The cross-sectional shapes of the
主磁石極部31は、例えば図5に示すように、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41と、この主永久磁石片41を厚さ方向の両側から挟み込む1対の磁性部材42,42とを備えて構成され、周方向で隣り合う主磁石極部31,31の各主永久磁石片41,41は、磁化方向が互いに異方向となるように設定されている。
なお、1対の磁性部材42,42は、厚さ方向に対する断面形状が主永久磁石片41と同等の略扇形とされている。
For example, as shown in FIG. 5, the main
The pair of
そして、ロータフレーム33内に収容された複数の主磁石極部31,…,31は、径方向の両側から内周側筒状部35と外周側筒状部36とにより挟み込まれると共に、径方向リブ34を介して周方向で隣り合うように配置されている。
ロータフレーム33内において、各主磁石極部31の主永久磁石片41は2つの径方向リブ34によって周方向の両側から挟み込まれ、主永久磁石片41の回転軸O方向での厚さは、径方向リブ34と同様に、径方向の外方から内方に向かい、同等(つまり、外周側厚さWb=内周側厚さWa)である。
また、磁性部材42の回転軸O方向での厚さは、径方向の内方から外方に向かい、同等(つまり、内周側厚さMa=外周側厚さMb)である。
The plurality of main
In the
Further, the thickness of the
副磁石部32は、ロータフレーム33内において回転軸O方向の両側からの径方向リブ34を挟み込む一対の副永久磁石片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、それぞれ回転軸O方向および径方向に直行する方向(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。
副永久磁石片43の回転軸O方向での厚さは、径方向の内方から外方に向かい、同等(つまり、内周側厚さMa=外周側厚さMb)であって、かつ、副永久磁石片43の周方向幅は、径方向の内方から外方に向かい、同等(つまり、内周側幅Xa=外周側幅Xb)である。
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32,32の副永久磁石片43,43同士は、主磁石極部31の磁性部材42を周方向の両側から挟み込んでいる。なお、副永久磁石片43と磁性部材42とは、周方向に対する断面形状が互いに同等の略長方形とされている。
The
The thickness of the auxiliary
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、主磁石極部31および副磁石部32)とを分離して示す図2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41,41間に、ロータフレーム33の径方向リブ34が配置される空間部34aが形成されている。
In FIG. 2, which shows the
磁性部材42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41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41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
The pair of sub
つまり、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41に対して、回転軸O方向の一方側において磁性部材42を周方向の両側から挟み込む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42を周方向の両側から挟み込む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41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, for example, with respect to the main
Accordingly, the magnetic fluxes of the main
この実施形態では、ロータフレーム33の径方向リブ34および各主磁石極部31の主永久磁石片41の回転軸O方向での厚さが、径方向の外方から内方に向かい、同等(つまり、外周側厚さWb=内周側厚さW)であることに伴い、ロータフレーム33の内周側筒状部35の回転軸O方向での幅Zaは、外周側筒状部36の回転軸O方向での幅Zbと同等になっている。
つまりロータフレーム33の内周側筒状部35と外周側筒状部36との間において、ロータ11の径方向断面積は所定の一定値であって、径方向の外方から内方に向かい不変とされている。
In this embodiment, the
In other words, the radial cross-sectional area of the
そして、ロータ11および1対のステータ12,12は、例えば図3に示すように、ハウジング50内に収容されている。
ハウジング50は、例えば1対のステータ12,12を回転軸O方向の両側から挟みこむ1対の軸方向壁部51,51を備え、各軸方向壁部51は、例えば各ステータ12のヨーク部21の端面21B上に設けられた複数のボルト装着穴21aに臨んで連通すると共に軸方向壁部51を回転軸O方向に貫通する複数の貫通孔51aを備え、各貫通孔51aに装着されたボルト52aの先端部がボルト装着穴21aに締結されることで各ステータ12と軸方向壁部51とが固定されている。
The
The
軸方向壁部51の内面(つまり、ステータ対向面)51Aは、ステータ12のヨーク部21の端面21Bの形状に沿った形状つまり径方向に対して所定角φだけ傾斜した平坦面からなるテーパ状の形状を有し、端面21Bに面接触している。
The
また、軸方向壁部51には、ロータフレーム33の接続部37にボルト52aにより接続された回転軸部(出力軸)52を、ベアリング53を介して回転可能に支持する回転軸部支持孔部54が設けられている。
In addition, a rotation shaft portion support hole portion that rotatably supports a rotation shaft portion (output shaft) 52 connected to the
上述したように、本実施の形態によるアキシャルギャップ型モータ10によれば、径方向の外方から内方に向かい、ティース22のロータ対向面22Aの周方向幅の減少に応じて、ヨーク部21の回転軸O方向の厚さを減少傾向に変化させることで、ティース22を介してヨーク部21を通過する磁石磁束の径方向での磁束密度分布が均等化され、所望の磁気回路を適正化することができ、例えばヨーク部21において径方向等の意図しない方向に磁石磁束が通過してしまうことを抑制することができ、所望のトルクを容易に確保することができる。しかも、例えばロータ対向面22Aの周方向幅の径方向の外方から内方に向かう減少に拘らずにヨーク部21の回転軸O方向の厚さを不変に設定する場合に比べて、ヨーク部21を軽量化することができる。
As described above, according to the axial
さらに、ヨーク部21の回転軸O方向の厚さを径方向の外方から内方に向かい減少傾向に変化させる場合に、回転軸O方向の外方側の端面21Bが、径方向の外方から内方に向かうことに伴い回転軸O方向の内方側にずれるようにして、径方向に対して所定角φだけ傾斜したテーパ状等に形成されることで、この端面21Bに面接触するテーパ状の内面51Aを有するハウジング50内にステータ12を収容および位置決め固定する際の位置決め精度を容易に向上させることができ、アキシャルギャップ型モータ10の運転時に発生する振動および騒音を低減することができる。
しかも、ヨーク部21の端面21Bが、例えば径方向に平行な平坦面である場合に比べて、ヨーク部21の放熱面積を増大させることができ、アキシャルギャップ型モータ10の定格出力を増大させることができる。
Further, when the thickness of the
Moreover, compared to the case where the
なお、上述した実施の形態では、ロータフレーム33の内周側筒状部35と外周側筒状部36との間において、ロータ11の径方向断面積は所定の一定値であって、径方向の外方から内方に向かい不変であるとしたが、これに限定されず、例えば図6から図11に示す第1変形例のように、ロータ11の径方向断面積は、径方向の外方側(リム部側)から内方側(シャフト部側)に向かい、増大傾向に変化してもよい。
In the above-described embodiment, the radial cross-sectional area of the
この第1変形例では、例えば図9および図10に示すように、径方向リブ34の径方向に対する断面積は、径方向の外方から内方に向かい、増大傾向に変化している。例えば、径方向リブ34の周方向幅は、径方向の内方から外方に向かい、同等(つまり、内周側幅Xa=外周側幅Xb)であって、径方向リブ34の回転軸O方向での厚さは、径方向の外方から内方に向かい、外周側厚さWbから内周側厚さWa(>Wb)へと漸次増大している。そして、径方向リブ34の回転軸O方向での両端面、つまりステータ対向面34A、34Aは、径方向に対して所定角θだけ傾斜している。
In the first modification, for example, as shown in FIGS. 9 and 10, the cross-sectional area of the
そして、例えば図11に示すように、各主磁石極部31の主永久磁石片41の回転軸O方向での厚さは、径方向リブ34と同様に、径方向の外方から内方に向かい、例えば外周側厚さWbから内周側厚さWa(>Wb)へと漸次増大している。これにより、主永久磁石片41の回転軸O方向での端面、つまりステータ対向面41Aは、径方向に対して所定角θだけ傾斜している。
また、磁性部材42の回転軸O方向での厚さは、径方向の内方から外方に向かい、同等(つまり、内周側厚さMa=外周側厚さMb)であって、磁性部材42の回転軸O方向での両端面42A,42Aは、主永久磁石片41のステータ対向面41Aと同等の略扇形とされ、径方向に対して所定角θだけ傾斜している。
For example, as shown in FIG. 11, the thickness of the main
Further, the thickness of the
また、副磁石部32の副永久磁石片43の回転軸O方向での厚さは、径方向の内方から外方に向かい、同等(つまり、内周側厚さMa=外周側厚さMb)であって、かつ、副永久磁石片43の周方向幅は、径方向の内方から外方に向かい、同等(つまり、内周側幅Xa=外周側幅Xb)であって、副永久磁石片43の回転軸O方向での両端面43A,43Aは、径方向リブ34のステータ対向面34Aと同等の略長方形とされ、径方向に対して所定角θだけ傾斜している。
Further, the thickness of the secondary
そして、ロータフレーム33の径方向リブ34および各主磁石極部31の主永久磁石片41の回転軸O方向での厚さが、径方向の外方から内方に向かい、例えば外周側厚さWbから内周側厚さWa(>Wb)へと漸次増大していることに伴い、ロータフレーム33の内周側筒状部35の回転軸O方向での幅Zaは、外周側筒状部36の回転軸O方向での幅Zbよりも大きくなっている。
The thickness of the
これに伴い、例えば図6から図9に示すように、各ステータ12のヨーク部21の回転軸O方向でのロータ11側の端面、つまりロータ対向面21Aは、径方向に対して所定角θだけ傾斜したテーパ状であって、回転軸O方向でのヨーク部21の厚さは、径方向の内方から外方に向かい、例えば内周側厚さLaから外周側厚さLb(>La)へと漸次増大している。なお、この第1変形例では、ヨーク部21の回転軸O方向の外方側の端面21Bは、例えばロータ対向面21Aに対して所定角δだけ傾斜した平坦面からなるテーパ状となっている。
そして、各ステータ12のティース22の回転軸O方向での厚さは、径方向の内方から外方に向かい、同等(つまり、内周側厚さHa=外周側厚さHb)であって、ティース22の回転軸O方向でのロータ11側の端面、つまりロータ対向面22Aは、径方向に対して所定角θだけ傾斜している。
Accordingly, for example, as shown in FIGS. 6 to 9, the end surface on the
The thickness of the
なお、ティース22のロータ対向面22Aは略扇型であって、このロータ対向面22Aの周方向幅は、径方向の内方から外方に向かい、例えば内周側幅Taから外周側幅Tb(>Ta)へと漸次増大している。
そして、ヨーク部21の内周側厚さLaと外周側厚さLbとの変化比と、ティース22の内周側幅Taと外周側幅Tbとの変化比とは、例えば同等(La:Lb=Ta:Tb)になっている。
The
The change ratio between the inner peripheral side thickness La and the outer peripheral side thickness Lb of the
この第1変形例では、ロータ11の径方向断面積は、径方向の外方側(リム部側)から内方側(シャフト部側)に向かい、増大傾向に変化していることにより、例えばロータ11の径方向断面積が不変である場合に比べて、ロータ11の剛性を向上させることができ、ロータ11の固有振動数が高くなることによりロータ11の高速回転時においても共振(例えば、スラスト振動等)の発生を抑制し、ロータ11の回転状態を安定化させることができる。
しかも、各ステータ12のティース22のロータ対向面22Aと、主永久磁石片41のステータ対向面41Aと、副永久磁石片43の端面43Aとは、径方向に対して所定角θだけ傾斜していることから、例えばロータ対向面22Aとステータ対向面41Aと端面43Aとが径方向に対して平行な場合に比べて、アキシャルギャップ型モータ10の径方向の寸法を不変とした状態で、推力発生面(つまり、ロータ対向面22Aとステータ対向面41Aと端面43A)の面積を増大させ、出力可能なトルクを増大させることができると共に、ロータ11の磁気吸引力にラジアル力を発生させることができ、セルフセンタリングつまり回転軸O(つまり回転軸部52)の自動的な位置決めの作用を得ることができる。
In the first modification, the radial cross-sectional area of the
Moreover, the
なお、上述した実施の形態および第1変形例では、ヨーク部21の回転軸O方向の外方側の端面21Bは径方向に対して傾斜した平坦面からなるテーパ状としたが、これに限定されず、例えば図12に示す第2変形例のように、端面21Bは径方向に対して傾斜した凹曲面からなる略テーパ状であってもよい。
この第2変形例では、ヨーク部21の回転軸O方向の外方側の端面21Bが平坦面からなるテーパ状である場合に比べて、ステータ12の位置決め精度を、より一層、向上させることができる。
In the above-described embodiment and the first modification, the
In the second modification, the positioning accuracy of the
なお、上述した実施の形態および第1,第2変形例では、1対のステータ12,12の何れか一方を省略してもよいし、副磁石部32あるいは副磁石部32を構成する一対の副永久磁石片43,43の何れか一方を省略してもよい。
In the above-described embodiment and the first and second modified examples, either one of the pair of
10 アキシャルギャップ型モータ
11 ロータ
12 ステータ(ステータ、第1ステータ、第2ステータ)
21 ヨーク部(バックヨーク)
22 ティース
22A ロータ対向面
31 主磁石極部(磁石部)
32 副磁石部
33 ロータフレーム
34 径方向リブ(リブ)
35 内周側筒状部(シャフト部)
36 外周側筒状部(リム部)
41 主永久磁石片
43 副永久磁石片(第1副永久磁石片、第2副永久磁石片)
10 Axial
21 Yoke part (back yoke)
22
32
35 Inner peripheral side cylindrical part (shaft part)
36 Outer peripheral side cylindrical part (rim part)
41 Main
Claims (3)
前記ステータは、環状のバックヨークと、該バックヨークの周方向の所定間隔毎の位置で前記回転軸方向に前記ロータに向かい突出する複数のティースとを備え、
前記ティースは略扇型のロータ対向面を有し、
前記ティースの前記ロータ対向面の周方向幅が径方向の一方から他方に向かい減少することに伴い、前記バックヨークの回転軸方向厚さが前記径方向の一方から他方に向かい減少傾向に変化することを特徴とするアキシャルギャップ型モータ。 An axial gap type motor comprising a rotor rotatable around a rotation axis and a stator disposed opposite to the rotor from at least one side in the rotation axis direction,
The stator includes an annular back yoke and a plurality of teeth protruding toward the rotor in the rotation axis direction at positions at predetermined intervals in the circumferential direction of the back yoke,
The teeth have a substantially fan-shaped rotor facing surface,
As the circumferential width of the tooth-facing surface of the teeth decreases from one radial direction to the other, the thickness of the back yoke in the rotational axis direction decreases from one radial direction to the other. An axial gap type motor characterized by that.
前記ロータフレームは、径方向に伸びる複数のリブと、前記リブを介して一体に接続された内周側円環状のシャフト部および外周側円環状のリム部とを備え、
周方向で前記リブと交互に配置された前記磁石部は前記シャフト部と前記リム部との間に収容され、
前記ロータの径方向断面積は、前記リム部側から前記シャフト部側に向かい増大傾向に変化してい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。 The rotor includes a plurality of magnet portions and a rotor frame,
The rotor frame includes a plurality of ribs extending in the radial direction, an inner circumferential annular shaft portion and an outer circumferential annular rim portion that are integrally connected via the ribs,
The magnet portions arranged alternately with the ribs in the circumferential direction are accommodated between the shaft portion and the rim portion,
2. The axial gap type motor according to claim 1, wherein a radial cross-sectional area of the rotor changes in an increasing tendency from the rim portion side toward the shaft portion side.
前記シャフト部と前記リム部との間に収容され、前記リブの前記回転軸方向の両側に配置された一対の第1副永久磁石片および第2副永久磁石片からなる副磁石部を備えることを特徴とする請求項2に記載のアキシャルギャップ型モータ。 The stator includes a pair of first and second stators that are opposed to each other in the rotation axis direction and sandwich the rotor from both sides in the rotation axis direction,
A secondary magnet portion that is housed between the shaft portion and the rim portion and includes a pair of first and second secondary permanent magnet pieces disposed on both sides of the rib in the rotational axis direction; axial gap motor according to 請 Motomeko 2 you characterized.
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