JP5280788B2 - アキシャルギャップ型モータ - Google Patents

Description

本発明は、アキシャルギャップ型モータに関する。

従来、例えば、回転軸周りに回転可能なロータと、回転軸方向の少なくとも一方側からロータに対向配置されたステータとを備え、ロータの永久磁石による界磁磁束に対して、一対のステータを介した磁束ループを形成するアキシャルギャップ型モータが知られている（例えば、特許文献１参照）。

図１０に示すように、上記特許文献１に記載のアキシャルギャップ型モータ１００は、回転軸周りに回転可能なロータ１０１と、回転軸方向の両側から挟み込むようにして対向配置される一対のステータ１０２と、を備え、ロータ１０１は、主磁石片１０３、副磁石片１０４及び磁性部材１０５などの磁気回路要素が非磁性材料からなるロータフレーム１０６に収容されて構成されている。また、ロータフレーム１０６は、周方向に所定間隔をおいて配置されて径方向に延びる複数のリブ１０７と、複数のリブ１０７によって接続されるシャフト部１０８及びリム部１０９と、を備える。

特開２００８−１０４２７８号公報

このアキシャルギャップ型モータ１００では、ロータフレーム１０６を切削加工により製造する必要があるが、ロータフレーム１０６は一部材（円柱又は円筒形状からなる無垢材）からの削り出しのため幅（軸方向長さ）が長く、ロータフレーム１０６の製造に長時間を要した。

本発明は、上記した事情に鑑みてなされたもので、その目的は、ロータフレームを容易に製造可能なアキシャルギャップ型モータを提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、
回転軸周りに回転可能なロータ（後述の実施形態におけるロータ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るステータ（後述の実施形態におけるステータ１２）と、を備えるアキシャルギャップ型モータ（後述の実施形態におけるアキシャルギャップ型モータ１０）であって、
前記ロータは、
周方向に所定の間隔で配置されて径方向に延びる複数のリブ（後述の実施形態における径方向リブ３５）と、前記複数のリブの内径側及び外径側にそれぞれ設けられるシャフト部（後述の実施形態におけるシャフト部３６）及びリム部（後述の実施形態におけるリム部３７）と、を有するロータフレーム（後述の実施形態におけるロータフレーム３３）と、
回転軸方向に磁化され、周方向に隣接する前記リブ間にそれぞれ配置された複数の主磁石片（後述の実施形態における主永久磁石片４１）と、
回転軸方向および径方向に直交する方向に磁化され、前記リブの前記回転軸方向の少なくとも一方側に配置された複数の副磁石片（後述の実施形態における副永久磁石片４３）と、
周方向に隣接する前記副磁石片間にそれぞれ配置される複数の磁性部材（後述の実施形態における磁性部材４２）と、を備え、
前記ロータフレームは、
第１、第２及び第３ロータフレーム（後述の実施形態における第１、第２及び第３ロータフレーム３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃ）からなり、
前記第２ロータフレームは、前記リブ間にそれぞれ配置された前記主磁石片を保持し、
前記第１及び第３ロータフレームは、前記磁性部材と前記副磁石片の少なくとも一方を保持し、前記第２ロータフレームを回転軸方向両側から挟み込むように配置され、
前記第２ロータフレームは、板材を打ち抜き加工することにより製造される、ことを特徴とする。

上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、
回転軸周りに回転可能なロータ（後述の実施形態におけるロータ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るステータ（後述の実施形態におけるステータ１２）と、を備えるアキシャルギャップ型モータ（後述の実施形態におけるアキシャルギャップ型モータ１０）であって、
前記ロータは、
周方向に所定の間隔で配置されて径方向に延びる複数のリブ（後述の実施形態における径方向リブ３５）と、前記複数のリブの内径側及び外径側にそれぞれ設けられるシャフト部（後述の実施形態におけるシャフト部３６）及びリム部（後述の実施形態におけるリム部３７）と、を有するロータフレーム（後述の実施形態におけるロータフレーム３３）と、
回転軸方向に磁化され、周方向に隣接する前記リブ間にそれぞれ配置された複数の磁石片（後述の実施形態における主永久磁石片４１）と、
前記リブの前記回転軸方向の少なくとも一方側に配置された複数の非磁性部材と、
周方向に隣接する前記非磁性部材間にそれぞれ配置される複数の磁性部材（後述の実施形態における磁性部材４２）と、を備え、
前記ロータフレームは、
第１、第２及び第３ロータフレーム（後述の実施形態における第１、第２及び第３ロータフレーム３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃ）からなり、
前記第２ロータフレームは、前記リブ間にそれぞれ配置された前記磁石片を保持し、
前記第１及び第３ロータフレームは、前記磁性部材と前記非磁性部材の少なくとも一方を保持し、前記第２ロータフレームを回転軸方向両側から挟み込むように配置され、
前記第２ロータフレームは、板材を打ち抜き加工することにより製造される、ことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明の構成に加えて、
前記第１と第３ロータフレームの少なくとも一方は、周方向に所定の間隔でそれぞれ配置されて径方向に延びる複数の外側リブ（後述の実施形態における外側リブ３９ａ、３９ｃ）を備え、
前記外側リブは、前記磁性部材を押さえる第１押さえ部（後述の実施形態における傾斜部６２）を有する、
ことを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明の構成に加えて、
前記外側リブは、前記副磁石片又は前記非磁性部材を押さえる第２押さえ部（後述の実施形態におけるリブ本体６１）を有する、
ことを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明の構成に加えて、
前記リム部の外周に外周リング（後述の実施形態における外周リング５０）を備える、
ことを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の発明の構成に加えて、
前記第１及び第３ロータフレームは、板材を打ち抜き加工し、かつ、折り曲げ加工することにより製造される、ことを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項２に記載の発明の構成に加えて、
前記第１と第３ロータフレームの少なくとも一方は、周方向に所定の間隔でそれぞれ配置されて径方向に延びる複数の外側リブ（後述の実施形態における外側リブ３９ａ、３９ｃ）を備え、
前記外側リブは、前記磁性部材を押さえる第１押さえ部（後述の実施形態における傾斜部６２）と前記非磁性部材を押さえる第２押さえ部（後述の実施形態におけるリブ本体６１）を有し、
前記外側リブの前記第２押さえ部の回転軸方向内側に予め前記非磁性部材を取り付ける、ことを特徴とする。

請求項１及び請求項２の発明によれば、ロータフレームが３分割され、第２ロータフレームを第１及び第３ロータフレームにより両側から挟み込むことで一体に構成される。これにより、それぞれの第１〜第３ロータフレームの幅（軸方向長さ）を短くすることができ、例えば、板材から打ち抜き加工や曲げ加工により製造することもでき、ロータフレームを容易に製造することができる。これにより、ロータフレームの製造効率を向上することができ、さらには製造コストを削減することができる。
また、ロータフレームを構成する第２ロータフレームを板材を打ち抜き加工することにより製造するため、従来の切削加工に比べて容易にロータフレームを製造することができ、製造効率を向上させることができる。

請求項３の発明によれば、第１と第３ロータフレームの少なくとも一方は、周方向に所定の間隔で配置されて径方向に延びる複数の外側リブを備え、外側リブが磁性部材を押さえる第１押さえ部を有するので、磁性部材の軸方向の移動やずれを規制することができる。特に、磁性部材が積層鋼板から構成される場合には、ロータフレームに接着固定された磁性部材がロータの温度上昇や経年劣化などによって接着力が低下し、ロータとステータとの間に生じる磁気吸引力に対抗できなくなることに起因して磁性部材が軸方向に位置ずれするおそれがあるが、第１押さえ部により軸方向の位置ずれを規制することができる。

請求項４の発明によれば、外側リブは、第１押さえ部により磁性部材を押さえて軸方向の位置ずれを規制するとともに、第２押さえ部により副磁石片又は非磁性部材を押さえることができる。

請求項５の発明によれば、リム部の外周に外周リングを備えるので、ロータの高速回転時に、遠心力によりロータフレームのリム部が外側に拡がることを抑制することができる。

請求項６の発明によれば、ロータフレームを構成する第１及び第３ロータフレームを板材を打ち抜き加工し、かつ、折り曲げ加工することにより製造することができ、製造効率を向上させることができる。

請求項７の発明によれば、外側リブの第２押さえ部の回転軸方向内側に予め非磁性部材を取り付ける、例えば樹脂性の非磁性部材を溶着することにより、後にそれぞれ非磁性部材を取り付けるよりも組み付け性を向上させることができる。

以下、本発明に係るアキシャルギャップ型モータの一実施形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。

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および図２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。

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。

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。

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方向に沿ってロータ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、適宜のティース２２，２２間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。

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。

ロータ１１は、例えば図２に示すように、複数の主磁石部３１，…，３１と、複数の副磁石部３２，…，３２と、非磁性材からなる後述する第１〜第３ロータフレーム３３Ａ〜３３Ｃによって構成されるロータフレーム３３と、外周リング５０と、を備えて構成され、主磁石部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。

そして、ロータフレーム３３は、回転軸Ｏ方向中央部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３５，…，３５と、径方向リブ３５，…，３５の回転軸Ｏ方向両側に径方向リブ３５，…，３５を挟むように対向する外側径方向リブ３９ａ，…，３９ａ、３９ｃ，…，３９ｃと、径方向リブ３５，…，３５と外側径方向リブ３９ａ，…，３９ａ、３９ｃ，…，３９ｃによって接続された内周側円環状のシャフト部３６と外周側円環状のリム部３７と、シャフト部３６の内周部に形成された外部の駆動軸（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３８と、を備えて構成されている。

主磁石部３１は、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対の略扇形板状の磁性部材４２，４２とを備えて構成され、周方向で隣り合う主磁石部３１，３１の各主永久磁石片４１，４１は、図４に示すように磁化方向が互いに異方向となるように設定されている。

磁性部材４２の周方向両端部には、テーパ状の面取り部４２ａが形成されている。磁性部材４２は複数の電磁鋼板を積層した構成としてもよく、あるいは、鉄粉などの粉体を成形・焼結して製作することもできる。

そして、ロータフレーム３３内に収容された複数の主磁石部３１，…，３１は、径方向の両側からシャフト部３６とリム部３７とにより挟み込まれると共に、径方向リブ３５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、各主磁石部３１の主永久磁石片４１は２つの径方向リブ３５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３５の回転軸Ｏ方向での厚さと同等とされている。

副磁石部３２は、ロータフレーム３３内において回転軸Ｏ方向の両側から径方向リブ３５を挟み込む１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、図４に示すようにそれぞれ回転軸Ｏ方向および径方向に直交する方向（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、磁性部材４２の回転軸Ｏ方向での厚さと同等とされ、副永久磁石片４３の周方向幅は、径方向リブ３５の周方向幅と同等とされている。

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、主磁石部３１の磁性部材４２を周方向の両側から挟み込んでいる。

また、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。

つまり、図４に示すように、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、所謂永久磁石の略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。

外周リング５０は、主永久磁石片４１を挟んで回転軸Ｏ方向に配置された磁性部材４２の軸方向長さと略同一の軸方向長さを有しており、リム部３７の外周に、例えば圧入して固着されている。

ここで、本実施形態においては、例えば図５に示すように、ロータフレーム３３は回転軸Ｏ方向に３分割された、第１、第２及び第３ロータフレーム３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃから構成され、第２ロータフレーム３３Ｂが回転軸Ｏ方向両側から第１及び第３ロータフレーム３３Ａ、３３Ｃに挟まれるように配置されている。

第２ロータフレーム３３Ｂは、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３５，…，３５によって接続された内周側円環状のシャフト部３６ｂと外周側円環状のリム部３７ｂと、シャフト部３６ｂの内周部に形成された接続部３８ｂとを備えて構成され、シャフト部３６ｂ、径方向リブ３５、リム部３７ｂ及び接続部３８ｂが全て同一の軸方向長さで形成される。

接続部３８ｂには、外部駆動軸接続用の６つの貫通孔３８ｂ１が形成され、貫通孔３６ｂ１の外径側には回転軸Ｏ方向両側から第２ロータフレーム３３Ｂを挟む第１及び第３ロータフレーム３３Ａ、３３Ｃとの接続用のフレーム接続用貫通孔３８ｂ２が形成されている。

第２ロータフレーム３３Ｂの隣接する径方向リブ３５、３５間には、前述した主磁石部３１を構成する主永久磁石片４１が配置される。

第１及び第３ロータフレーム３３Ａ、３３Ｃは、それぞれ周方向に所定間隔をおいて配置された複数の外側径方向リブ３９ａ，…，３９ａ、３９ｃ，…，３９ｃによって接続された内周側円環状のシャフト部３６ａ、３６ｃと外周側円環状のリム部３７ａ、３７ｃと、シャフト部３６ａ、３６ｃの内周部に形成された接続部３８ａ、３８ｃとを備えて同一形状に構成される。

そして、第１及び第３ロータフレーム３３Ａ、３３Ｃは第２ロータフレーム３３Ｂを挟んで回転軸Ｏ方向に対称となるように、第１ロータフレーム３３Ａの回転軸Ｏ方向一方側に外側径方向リブ３９ａ，…，３９ａ、回転軸Ｏ方向他方側に接続部３８ａが配置され、第３ロータフレーム３３Ｃの回転軸Ｏ方向一方側に接続部３８ｃ、回転軸Ｏ方向他方側に外側径方向リブ３９ｃ，…，３９ｃが配置される。従って、第１及び第３ロータフレーム３３Ａ、３３Ｃは、第２ロータフレーム３３Ｂを挟んだ状態で、第２ロータフレーム３３Ｂを基準として対称をなし、外側径方向リブ３９ａ，…，３９ａ、３９ｃ，…，３９ｃが径方向リブ３５を中心として空間を挟んで回転軸Ｏ方向外側に配置され、接続部３８ａ、３８ｃが回転軸Ｏ方向内側に接続部３８ｂを挟んで両側から隙間なく配置される。

接続部３８ａ、３８ｃには、外部駆動軸接続用の貫通孔３８ａ１、３８ｃ１が形成され、貫通孔３８ａ１、３８ｃ１の外径側には回転軸Ｏ方向両側から第２ロータフレーム３３Ｂを挟んで接続するフレーム接続用貫通孔３８ａ２、３８ｃ２が形成されている。

外側径方向リブ３９ａ，…，３９ａ、３９ｃ，…，３９ｃは、図６〜８に示すように、周方向に延設され、シャフト部３６ａ、３６ｃとリム部３７ａ、３７ｃの回転軸Ｏ方向の外側端部を径方向に連結したリブ本体６１（第２押さえ部）と、リブ本体６１の周方向両端部に、リブ本体６１の中心線Ｐ（図７参照）から周方向に離れるに従って回転軸Ｏ方向外側に磁性部材４２の面取り部４２ａの傾きと略等しく傾斜する傾斜部６２（第１押さえ部）を備えて構成される。このため、図９に示すように、シャフト部３６ａ、３６ｃとリム部３７ａ、３７ｃは、磁性部材４２より軸方向長さが短い。

第１及び第３ロータフレーム３３Ａ、３３Ｃの軸方向長さは、図８に示すように径方向リブ３５とリブ本体６１により形成された空間に副永久磁石片４３を収容可能に副永久磁石片４３の軸方向長さと略同一であり、また、図７に示すようにリブ本体６１から回転軸Ｏ方向外側に切り立つ傾斜部６２の回転軸Ｏ方向端部が磁性部材４２の厚さ（軸方向長さ）と略同一となるように設定される。

第１及び第３ロータフレーム３３Ａ、３３Ｃの周方向に隣り合う外側径方向リブ３９ａ、３９ａ，３９ｃ、３９ｃ間には前述した主磁石部３１を構成する磁性部材４２が配置される。このとき、外側径方向リブ３９ａの傾斜部６２が磁性部材４２の面取り部４２ａと係合し、磁性部材４２の回転軸Ｏ方向及び周方向の位置決めがなされ、隣接する磁性部材４２、４２間には副磁石部３２を構成する副永久磁石片４３が配置され、副永久磁石片４３は回転軸Ｏ方向において径方向リブ３５と外側径方向リブ３９ａ，…，３９ａ、３９ｃ，…，３９ｃのリブ本体６１に挟みこまれる。

次に、本発明のアキシャルギャップ型モータ１０のロータ１１の製造方法について説明する。

第２ロータフレーム３３Ｂは、主永久磁石片４１と同じ厚さ（軸方向長さ）を有する一枚の円環状の板材の外周側に周方向等間隔に略扇形状の主永久磁石片用開口６５（図５参照）と、内周側に外部駆動軸接続用の貫通孔３６ｂ１と、第１及び第３ロータフレーム３３Ａ、３３Ｃとの接続用のフレーム接続用貫通孔３６ｂ２を、例えばプレス成型機を用いて打ち抜き加工により形成する。

第１及び第３ロータフレーム３３Ａ、３３Ｃは、第２ロータフレーム３３Ｂのリム部３７ｂと同じ厚さ（径方向長さ）を有する円環状の薄板材の外周側に、例えばプレス成型機を用いて、周方向に等間隔に略扇形状の磁性部材用開口６６（図５参照）と、内周側に外部駆動軸接続用の貫通孔３８ａ１、３８ｃ１と、第２ロータフレーム３３Ｂとの接続用の貫通孔３８ａ２、３８ｃ２を打ち抜き、続いて、磁性部材用開口６６、６６間の外側径方向リブ３９ａ，…，３９ａ、３９ｃ，…，３９ｃによって接続される内周側円環状のシャフト部３６ａ、３６ｃと外周側円環状のリム部３７ａ、３７ｃと、シャフト部３６ａ、３６ｃの内周部に接続部３８ａ、３８ｃとを、外側径方向リブ３９ａ，…，３９ａ、３９ｃ，…，３９ｃと接続部３８ａ、３８ｃとが幅方向反対側に位置するように、曲げ加工により形成する。

また、外側径方向リブ３９ａ，…，３９ａ、３９ｃ，…，３９ｃのリブ本体６１の周方向両端部に、リブ本体６１の中心線Ｐ（図７参照）から周方向に離れるに従って幅方向外側（接続部３８ａ、３８ｃとは反対側）に傾斜する傾斜部６２を上記曲げ加工と同時に折り曲げて形成する。

そして、第２ロータフレーム３３Ｂの主永久磁石片用開口６５に主永久磁石片４１を装着し、第１及び第３ロータフレーム３３Ａ、３３Ｃの磁性部材用開口６６に磁性部材４２を外側径方向リブ３９ａ，…，３９ａ、３９ｃ，…，３９ｃの傾斜部６２が磁性部材４２の面取り部４２ａと係合するように装着し、隣り合う磁性部材４２、４２間に副永久磁石片４３を装着する。

このように構成された第１〜第３ロータフレーム３３Ａ〜３３Ｃを、第２ロータフレーム３３Ｂを挟んで、第１及び第３ロータフレーム３３Ａ、３３Ｃが外側径方向リブ３９ａ，…，３９ａ、３９ｃ，…，３９ｃが回転軸Ｏ方向外側に、接続部３８ａ、３８ｃが回転軸Ｏ方向内側に位置するように配置し、接続部３８ａ〜３８ｃに形成されたフレーム接続用貫通孔３８ａ２〜３８ｃ２に図５に示すように、回転軸Ｏ方向両側からボルト６８とナット６９により締結し、外周リング５０をリム部３７に外嵌して、ロータ１１が製造される。

このように構成された本発明のアキシャルギャップ型モータ１０によれば、ロータフレーム３３が３分割され、第２ロータフレーム３３Ｂを第１及び第３ロータフレーム３３Ａ、３３Ｃにより両側から挟み込むことで一体に構成されるので、それぞれの第１〜第３ロータフレーム３３Ａ〜３３Ｃを容易に製造することができる。なお、製造方法は限定されないが、切削加工であれば同時に第１〜第３ロータフレーム３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃを製造することができるので製造効率を向上することができる。また、従来のロータフレームを３分割したことによりそれぞれのロータフレームの軸方向長さが短くなり、これにより第２ロータフレームにおいては板材を抜き打ち加工により、さらに第１及び第３ロータフレームは板材を抜き打ち加工と曲げ加工により容易に製造することができ、ロータフレームの製造効率を向上させることができる。
また、外部駆動軸接続用の貫通孔３８ａ１、３８ｂ１、３８ｃ１の数を増やしてボルト締結することで外部駆動軸に強固に固定することができる。さらに、第１及び第３ロータフレーム３３Ａ、３３Ｃに形成される外部駆動軸接続用の貫通孔３８ａ１、３８ｃ１及びフレーム接続用貫通孔３８ａ２、３８ｃ２の位置を調整することで、第１及び第３ロータフレーム３３Ａ、３３Ｃを同一形状とすることができ、部品点数の増加を最小限に抑えることができる。

また、本発明のアキシャルギャップ型モータ１０によれば、第１及び第３ロータフレーム３３Ａ、３３Ｃが、周方向に所定の間隔で配置されて径方向に延びる複数の外側径方向リブ３９ａ，…，３９ａ、３９ｃ，…，３９ｃを備えるので、外側径方向リブ３９ａ，…，３９ａ、３９ｃ，…，３９ｃのリブ本体６１は、副永久磁石片４３に対し回転軸Ｏ方向外側に配置されるので、副永久磁石片４３は径方向リブ３５と外側径方向リブ３９ａ、３９ｃに挟み込まれ、副永久磁石片４３が回転軸Ｏ方向外側へ飛び出すことを防止することができる。
さらに、副永久磁石片４３，…，４３と外側径方向リブ３９ａ，…，３９ａ、３９ｃ，…，３９ｃの位置が対応するため、副永久磁石片４３の組み付け時に、外側径方向リブ３９ａ，…，３９ａ、３９ｃ，…，３９ｃの位置に副永久磁石片４３を予め固定しておくことで、組み付け時の作業性を向上することができる。

さらに、本発明のアキシャルギャップ型モータ１０によれば、磁性部材４２の周方向端部には、テーパ状の面取り部４２ａが形成されているので、面取り部４２ａの傾きを選択することにより極弧角を調整し、これによりステータ１２、１２間での磁気抵抗の急激な変化を抑制し、トルクリップルの発生を抑制することができる。

さらに、本発明のアキシャルギャップ型モータ１０によれば、外側径方向リブ３９ａ，…，３９ａ、３９ｃ，…，３９ｃのリブ本体６１の周方向両端部に、リブ本体６１の中心線Ｐから離れるに従って回転軸Ｏ方向外側に磁性部材４２の面取り部４２ａの傾きと略等しく傾斜する傾斜部６２が形成されているので、磁性部材４２の面取り部４２ａが傾斜部６２と係合することにより、磁性部材４２の回転軸Ｏ方向の位置ずれを防止することができる。特に、磁性部材４２が電磁鋼板を径方向に積層した積層鋼板から構成される場合、ロータフレーム３３に接着固定された磁性部材４２がロータ１１の温度上昇や経年劣化などによって接着力が低下したとしても、ロータ１１とステータ１２間に生じる磁気吸引力による積層鋼板同士の接着面における位置ずれや磁性部材４２のロータフレーム３３に対する位置ずれを規制することができる。
また、外側径方向リブ３９ａ，…，３９ａ、３９ｃ，…，３９ｃのリブ本体６１の周方向両端部に傾斜部６２を設け、シャフト部３６とリム部３７の回転軸Ｏ方向長さを回転軸Ｏ方向に主永久磁石片４１を挟んで対向する磁性部材４２、４２の回転軸方向長さより短くすることにより、高速回転するロータフレーム３３の重量を軽減することができる。

さらに、本発明のアキシャルギャップ型モータ１０によれば、ロータフレーム３３の径方向外周側に外周リング５０を備えるので、ロータフレーム３３の製造効率を落とさずにロータフレーム３３の剛性を高めることができる。これにより、ロータ１１の高速回転時に、遠心力によりロータフレーム３３のリム部３７が外側拡がることを抑制することができる。外周リング５０は非磁性材料からなるため、外周リング５０を通って磁束が短絡してしまうことを防止することができる。これにより、モータ１０の発生トルクの減少や効率低下を防止することができる。

なお、本発明は、上記実施形態に例示したものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

また、上記実施形態では、回転軸Ｏ方向の一方側にのみステータを備えてもよい。この場合、回転軸Ｏ方向の一方側にのみ副永久磁石片を設け、他方側にはバックヨークとして磁性部材のみを設けてもよい。この場合、一方側に位置する、例えば第１ロータフレームに磁性部材と副永久磁石片を保持させ、他方側に位置する、例えば第３ロータフレームにはバックヨークとして磁性部材を保持させることができる。

また、本発明のアキシャルギャップ型モータは、略ハルバッハ型に限らず、副磁石部３２に副永久磁石片４３の代わりに非磁性部材を配設してもよく、空間としてもよい。非磁性部材や空間とすることで、ロータ１１内における主永久磁石片４１、４１間の磁束の短絡を抑制することができる。なお、副磁石部３２を空間とする場合、必ずしもリブ本体６１を設ける必要はない。
また、外側径方向リブ３９ａ，…，３９ａ、３９ｃ，…，３９ｃのリブ本体６１の回転軸Ｏ方向内側に予め樹脂製の非磁性部材を溶着により設けてもよい。本実施形態において第１及び第３ロータフレーム３３Ａ、３３Ｃには、それぞれ１２個の副永久磁石片４３，…，４３が取り付けられているが、副永久磁石片４３は主永久磁石片４１に比べて小さいため、樹脂性の非磁性部材を射出成形等で予め取り付けることで、細かな位置決め作業を必要とせず組み付け性を向上することができる。なお、非磁性部材は樹脂による溶着に限らず、接着等により取り付けてもよい。従って、副永久磁石片４３や非磁性部材を予め接着することも可能である。

本発明に係るアキシャルギャップ型モータの一実施形態の全体斜視図である。 図１に示すアキシャルギャップ型モータの分解斜視図である。 図１に示すアキシャルギャップ型モータのロータの分解斜視図である。 図１に示すアキシャルギャップ型モータのロータを構成する磁石片と磁性部材の部分分解斜視図である。 図１に示すロータのロータフレームの分解斜視図である。 図１に示すアキシャルギャップ型モータのロータの正面図である。 図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。 図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図である。 図６のＩＸ−ＩＸ線断面図である。 特許文献１に記載のアキシャルギャップ型モータの分解斜視図である。

符号の説明

１０ アキシャルギャップ型モータ
１１ ロータ
１２ ステータ
３１ 主磁石部
３２ 副磁石部
３３ ロータフレーム
３３Ａ 第１のロータフレーム
３３Ｂ 第２のロータフレーム
３３Ｃ 第３のロータフレーム
３５ 径方向リブ（リブ）
３６ シャフト部
３７ リム部
３９ａ、３９ｃ 外側径方向リブ（外側リブ）
４１ 主永久磁石片（主磁石片）
４２ 磁性部材
４３ 副永久磁石片（副磁石片）
５０ 外周リング
６１ リブ本体（第２押さえ部）
６２ 傾斜部（第１押さえ部）
Ｏ 回転軸

Claims (7)

1. 回転軸周りに回転可能なロータと、
   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るステータと、を備えるアキシャルギャップ型モータであって、
   前記ロータは、
   周方向に所定の間隔で配置されて径方向に延びる複数のリブと、前記複数のリブの内径側及び外径側にそれぞれ設けられるシャフト部及びリム部と、を有するロータフレームと、
   回転軸方向に磁化され、周方向に隣接する前記リブ間にそれぞれ配置された複数の主磁石片と、
   回転軸方向および径方向に直交する方向に磁化され、前記リブの前記回転軸方向の少なくとも一方側に配置された複数の副磁石片と、
   周方向に隣接する前記副磁石片間にそれぞれ配置される複数の磁性部材と、を備え、
   前記ロータフレームは、
   第１、第２及び第３ロータフレームからなり、
   前記第２ロータフレームは、前記リブ間にそれぞれ配置された前記主磁石片を保持し、
   前記第１及び第３ロータフレームは、前記磁性部材と前記副磁石片の少なくとも一方を保持し、前記第２ロータフレームを回転軸方向両側から挟み込むように配置され、
   前記第２ロータフレームは、板材を打ち抜き加工することにより製造される、
   ことを特徴とするアキシャルギャップ型モータ。
2. 回転軸周りに回転可能なロータと、
   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るステータと、を備えるアキシャルギャップ型モータであって、
   前記ロータは、
   周方向に所定の間隔で配置されて径方向に延びる複数のリブと、前記複数のリブの内径側及び外径側にそれぞれ設けられるシャフト部及びリム部と、を有するロータフレームと、
   回転軸方向に磁化され、周方向に隣接する前記リブ間にそれぞれ配置された複数の磁石片と、
   前記リブの前記回転軸方向の少なくとも一方側に配置された複数の非磁性部材と、
   周方向に隣接する前記非磁性部材間にそれぞれ配置される複数の磁性部材と、を備え、
   前記ロータフレームは、
   第１、第２及び第３ロータフレームからなり、
   前記第２ロータフレームは、前記リブ間にそれぞれ配置された前記磁石片を保持し、
   前記第１及び第３ロータフレームは、前記磁性部材と前記非磁性部材の少なくとも一方を保持し、前記第２ロータフレームを回転軸方向両側から挟み込むように配置され、
   前記第２ロータフレームは、板材を打ち抜き加工することにより製造される、
   ことを特徴とするアキシャルギャップ型モータ。
3. 前記第１と第３ロータフレームの少なくとも一方は、周方向に所定の間隔でそれぞれ配置されて径方向に延びる複数の外側リブを備え、
   前記外側リブは、前記磁性部材を押さえる第１押さえ部を有する、
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のアキシャルギャップ型モータ。
4. 前記外側リブは、前記副磁石片又は前記非磁性部材を押さえる第２押さえ部を有する、ことを特徴とする請求項３に記載のアキシャルギャップ型モータ。
5. 前記リム部の外周に外周リングを備える、
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のアキシャルギャップ型モータ。
6. 前記第１及び第３ロータフレームは、板材を打ち抜き加工し、かつ、折り曲げ加工することにより製造される、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のアキシャルギャップ型モータ。
7. 前記第１と第３ロータフレームの少なくとも一方は、周方向に所定の間隔でそれぞれ配置されて径方向に延びる複数の外側リブを備え、
   前記外側リブは、前記磁性部材を押さえる第１押さえ部と前記非磁性部材を押さえる第２押さえ部を有し、
   前記外側リブの前記第２押さえ部の回転軸方向内側に予め前記非磁性部材を取り付ける、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。

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