JP2006174552A - アキシャルギャップ型回転電機のロータ構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 ロータ厚を拡大したり部品点数を増大することなく、永久磁石の保持強度を高めることができると共に、コギングトルクを軽減することができるアキシャルギャップ型回転電機のロータ構造を提供すること。
【解決手段】 永久磁石１２，１２を配置したロータ２と、ステータコア１４とステータコイル１６を有するステータ３，３と、を備え、前記ロータ２と前記ステータ３，３が軸方向に配設されたアキシャルギャップ型回転電機において、前記ロータ２に配置される永久磁石１２，１２は、円周方向に極性を交互に異ならせながらロータプレート１１に複数個装着され、且つ、前記永久磁石１２，１２の前記ロータプレート１１に対する装着面を、ロータ軸方向に対して傾斜角θ１を持たせた傾斜装着面１２ａ，１２ａとした。
【選択図】 図３

Description

本発明は、ステータとロータが軸方向に対向配置されるアキシャルギャップ型回転電機のロータ構造の技術分野に属する。

永久磁石をロータ内部に埋め込んだ埋込磁石同期モータ（IPMSM：Interior Permanent Magnet Synchronus Motor）や永久磁石をロータ表面に張り付けた表面磁石同期モータ（SPMSM：Surface Permanent Magnet Synchronus Motor）は、損失が少なく、効率が良く、出力が大きい（マグネットトルクのほかにリラクタンストルクも利用できる）等の理由により、電気自動車用モータやハイブリッド車用モータ等の用途にその応用範囲を拡大している。

このような永久磁石同期モータであって、ステータとロータが軸方向に対向配置されるアキシャルギャップ型モータは、薄型化が可能であり、レイアウトに制限がある用途に使用されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１１−１８７６３５号公報

しかしながら、従来のアキシャルギャップ型モータにあっては、永久磁石をロータプレートの表面に装着したり、軸方向に挿入して嵌合により装着していたため、永久磁石のロータプレート装着面がロータ軸方向と一致するし、永久磁石の装着面積がロータの厚みにより制限を受けて狭くなるため、ロータプレートに対する永久磁石の保持強度が低く、磁石装着部にて剥離が発生したり、永久磁石の軸方向抜けが発生する可能性がある、という問題があった。
また、永久磁石がロータプレートに対し周方向に複数個配設されるが、永久磁石部分とロータプレート部分との境目において、磁気吸引力の差が大きく発生するため、ロータ位置によるステータとロータの静的な磁気吸引力の差を原因とするコギングトルクの発生が大きくなってしまう、という問題があった。
そして、これらの問題は、アキシャルギャップ型モータの高速回転化や高トルク化に対する大きな課題となっている。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、ロータ厚を拡大したり部品点数を増大することなく、永久磁石の保持強度を高めることができると共に、コギングトルクを軽減することができるアキシャルギャップ型回転電機のロータ構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では、永久磁石を配置したロータと、ステータコアとステータコイルを有するステータと、を備え、前記ロータと前記ステータが軸方向に配設されたアキシャルギャップ型回転電機において、
前記ロータに配置される永久磁石は、円周方向に極性を交互に異ならせながらロータプレートに複数個装着され、且つ、前記永久磁石の前記ロータプレートに対する装着面を、ロータ軸方向に対して傾斜角を持たせた傾斜装着面とした。

よって、本発明のアキシャルギャップ型回転電機のロータ構造にあっては、円周方向に極性を交互に異ならせながらロータプレートに複数個装着される永久磁石は、ロータプレートに対する装着面が、ロータ軸方向に対して傾斜角を持たせた傾斜装着面とされる。すなわち、永久磁石のロータプレート装着面がロータ軸方向（磁石抜け方向）と一致しないし、永久磁石の装着面積をロータ厚みを変えることなく広い面積を確保できるため、ロータプレートに対する永久磁石の保持強度が高くなる。また、永久磁石は、ロータプレートに対し周方向に複数個配設されるが、永久磁石部分とロータプレート部分との境目領域においては、永久磁石の傾斜装着面により、磁気吸引力が周方向位置変化に対し滑らかに変化する特性を示し、コギングトルクの発生が抑えられる。この結果、ロータ厚を拡大したり部品点数を増大することなく、永久磁石の保持強度を高めることができると共に、コギングトルクを軽減することができる。

以下、本発明のアキシャルギャップ型回転電機のロータ構造を実施するための最良の形態を、図面に示す実施例１〜実施例４に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。
図１は実施例１のロータ構造が適用された１ロータ・２ステータ型のアキシャルギャップ型回転電機を示す全体断面図、図２は実施例１のロータ構造が適用されたアキシャルギャップ型回転電機のステータを示す正面図である。
実施例１のアキシャルギャップ型回転電機は、ロータ軸１と、ロータ２と、一対のステータ３，３と、回転電機ケース４と、を備えていて、前記ロータ２と前記一対のステータ３，３とは軸方向に対向して配設されている。

前記ロータ軸１は、回転電機ケース４（フロント側サイドケース４ａ）との間に設けられた第１軸受け５と、回転電機ケース４（リヤ側サイドケース４ｂ）との間に設けられた第２軸受け６と、によって回転自在に支持されている。このロータ軸１には、軸心油路７と、該軸心油路７に連通してフロント側のステータ３を冷却する第１径方向油路８と、前記軸心油路７に連通してリヤ側のステータ３と第２軸受け６を冷却する第２径方向油路９と、前記軸心油路７に連通して前記第１軸受け５を冷却する第３径方向油路１０と、が形成されている。

前記ロータ２は、前記ロータ軸１に対し固定され、その固定位置は前記一対のステータ３，３により挟まれた位置とされる。このロータ２は、ロータ軸１に固定された強磁性体によるロータプレート１１と、前記一対のステータ３，３との対向面位置に周方向に複数埋め込まれた永久磁石１２，１２と、を有して構成されている。そして、一対のステータ３，３から与えられる回転磁束に対し、永久磁石１２，１２に反力を発生させ、ロータ軸１を中心に回転するように、前記複数の永久磁石１２，１２は、隣接する表面磁極（Ｎ極，Ｓ極）が、互いに相違するよう配置されている。ここで、ロータ２とステータ３，３との間には、エアギャップと呼ばれる軸方向隙間が存在し、互いに接触することはない。

前記ステータ３，３は、前記回転電機ケース４のフロント側サイドケース４ａとリヤ側サイドケース４ｂとにそれぞれ固定され、その固定位置は前記ロータ２の両側位置とされる。このステータ３は、前記両サイドケース４ａ，４ｂにボルト固定されるステータケース１３と、積層鋼鈑によるステータコア１４と、絶縁体１５を介してステータコア１４に巻かれたステータコイル１６と、を有して構成されている。前記ステータコイル１６付きステータコア１４は、図２に示すように、周方向に等間隔で１２個配列される。前記ステータ３には、上記構成要素以外に、前記ステータコア１４の基部に設けられるコアベース１７と、前記ステータコイル１６への給電構造であるバスバー積層体１８と、該バスバー積層体１８に接続された送電端子１９と、前記ステータケース１３に形成された冷媒ギャラリー２０と、前記ステータコイル１６付きステータコア１４と前記バスバー積層体１８の空間を埋める樹脂モールド部２１と、を有する。なお、前記送電端子１９は、モータモードの場合、バッテリからの直流を、インバータを有する図外の強電ユニットを介して三相交流に変換し、この三相交流をバスバー積層体１８を介してステータコイル１６に給電する。また、ジェネレータモードの場合、ステータコイル１６にて発電した三相交流を、インバータを有する図外の強電ユニットに給電し、強電ユニットにて直流に変換し、バッテリへ充電する。

前記回転電機ケース４は、フロント側サイドケース４ａと、リヤ側サイドケース４ｂと、両サイドケース４ａ，４ｂにボルト結合された外周ケース４ｃにより構成されている。前記フロント側サイドケース４ａと前記リヤ側サイドケース４ｂには、図１に示すように、前記冷媒ギャラリー２０に対し冷媒（例えば、冷却オイル）を供給する冷媒供給ポート２２と、前記冷媒ギャラリー２０においてステータ３から熱を奪った冷媒を排出する冷媒排出ポート２３と、が形成されている。

図３は実施例１のアキシャルギャップ型回転電機のロータ構造を示す斜視図、図４は実施例１のアキシャルギャップ型回転電機のロータ構造を示す図３のＡ方向矢視図である。以下、実施例１のロータ構造を説明する。
前記ロータ２に配置される永久磁石１２，１２は、円周方向に極性（Ｎ極とＳ極）を交互に異ならせながらロータプレート１１に複数個装着され、且つ、前記永久磁石１２，１２の前記ロータプレート１１に対する装着面を、図４に示すように、ロータ軸方向に対して傾斜角θ１を持たせた傾斜装着面１２ａ，１２ａとしている。

前記ロータプレート１１には、図３に示すように、外周側から内周側に向かって切除することで、一対の傾斜嵌合面３２ａ，３２ａと径方向ストッパ面３２ｂとで３方を囲まれた磁石装着溝３２を円周方向に複数形成する。

前記永久磁石１２は、前記磁石装着溝３２への嵌合により、前記一対の傾斜嵌合面３２ａ，３２ａに装着される一対の傾斜装着面１２ａ，１２ａと、前記径方向ストッパ面３２ｂに装着される内径装着面１２ｂと、前記ロータプレート１１のステータ対向面１１ａ，１１ａと同一面となる磁極面１２ｃと、を有する。

前記ロータ２は、一対のステータ３，３に挟まれて軸方向に対向配置され、前記ロータプレート１１の磁石装着溝３２に、ロータ軸１に直交するロータ中心面を互いの結合面Ｃとする極性の異なる一対の永久磁石１２，１２を嵌合している。

次に、作用を説明する。
従来のアキシャルギャップ型モータは、永久磁石をロータプレートの表面に装着したり、軸方向に挿入して嵌合により装着していたため、永久磁石のロータプレート装着面がロータ軸方向と一致するし、永久磁石の装着面積がロータの厚みにより制限を受けて狭くなるため、ロータプレートに対する永久磁石の保持強度が低く、磁石装着部にて剥離が発生したり、永久磁石の軸方向抜けが発生する可能性がある。
また、永久磁石がロータプレートに対し周方向に複数個配設されるが、永久磁石部分とロータプレート部分とが周方向において完全に分けられているため、永久磁石部分とロータプレート部分との境目において、磁気吸引力の差が大きく発生する。このため、ロータ位置によるステータとロータの静的な磁気吸引力の差を原因とするコギングトルクの発生が大きくなってしまう。
そして、これらの問題は、アキシャルギャップ型モータを、例えば、ハイブリッド車や電気自動車等の動力源として採用しようとする場合、高速回転化や高トルク化に対する大きな課題となっている。

これに対し、実施例１のアキシャルギャップ型回転電機のロータ構造では、前記ロータ２に配置される永久磁石１２，１２は、円周方向に極性を交互に異ならせながらロータプレート１１に複数個装着され、且つ、前記永久磁石１２，１２のロータプレート１１に対する装着面を、ロータ軸方向に対して傾斜角θ１を持たせた傾斜装着面１２ａ，１２ａとした。

よって、永久磁石１２，１２のロータプレート装着面がロータ軸方向（磁石抜け方向）と一致しないし、永久磁石１２，１２の装着面積をロータ厚みを変えることなく広い面積を確保できるため、ロータプレート１１に対する永久磁石１２，１２の保持強度が高くなる。例えば、前記傾斜角θ１を４５°とした場合には、同じロータ厚で装着面積は２倍となる。

また、永久磁石１２，１２は、ロータプレート１１に対し周方向に複数個配設されるが、永久磁石部分とロータプレート部分との境目領域においては、永久磁石１２の傾斜装着面１２ａ，１２ａにより、ロータ軸方向の磁石厚を減らしながらロータプレート部分へ移行してゆくというように、磁気吸引力（磁束）が周方向位置変化に対し滑らかに変化する特性を示し、コギングトルクの発生が低く抑えられる。

さらに、実施例１のロータ構造では、前記ロータプレート１１には、外周側から内周側に向かって切除することで、一対の傾斜嵌合面３２ａ，３２ａと径方向ストッパ面３２ｂとで３方を囲まれた磁石装着溝３２を円周方向に複数形成しているため、磁石装着溝３２の溝加工がロータプレート１１の外周側から容易に行うことができる。

実施例１のロータ構造では、永久磁石１２は、磁石装着溝３２への嵌合により、一対の傾斜嵌合面３２ａ，３２ａに装着される一対の傾斜装着面１２ａ，１２ａと、径方向ストッパ面３２ｂに装着される内径装着面１２ｂと、ロータプレート１１のステータ対向面１１ａ，１１ａと同一面となる磁極面１２ｃと、を有するため、ロータプレート１１の表面に凹凸が全く形成されることなく、永久磁石１２，１２を一体とするロータ２を構成することができる。

実施例１のロータ構造では、ロータ２は、一対のステータ３，３に挟まれて軸方向に対向配置され、前記ロータプレート１１の磁石装着溝３２に、ロータ軸１に直交するロータ中心面を互いの結合面Ｃとする極性の異なる一対の永久磁石１２，１２を嵌合しているため、ステータ対向面１１ａ，１１ａを軸方向に貫く同じ磁石装着溝３２に対し、一対の永久磁石１２，１２を嵌合するだけで、容易に軸方向両面の磁石面積を等しくすることができる。

次に、効果を説明する。
実施例１のアキシャルギャップ型回転電機のロータ構造にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。

(1) 永久磁石１２，１２を配置したロータ２と、ステータコア１４とステータコイル１６を有するステータ３，３と、を備え、前記ロータ２と前記ステータ３，３が軸方向に配設されたアキシャルギャップ型回転電機において、前記ロータ２に配置される永久磁石１２，１２は、円周方向に極性を交互に異ならせながらロータプレート１１に複数個装着され、且つ、前記永久磁石１２，１２の前記ロータプレート１１に対する装着面を、ロータ軸方向に対して傾斜角θ１を持たせた傾斜装着面１２ａ，１２ａとしたため、ロータ厚を拡大したり部品点数を増大することなく、永久磁石１２，１２の保持強度を高めることができると共に、コギングトルクを軽減することができる。

(2) 前記ロータプレート１１には、外周側から内周側に向かって切除することで、一対の傾斜嵌合面３２ａ，３２ａと径方向ストッパ面３２ｂとで３方を囲まれた磁石装着溝３２を円周方向に複数形成し、前記永久磁石１２は、前記磁石装着溝３２への嵌合により、前記一対の傾斜嵌合面３２ａ，３２ａに装着される一対の傾斜装着面１２ａ，１２ａと、前記径方向ストッパ面３２ｂに装着される内径装着面１２ｂと、前記ロータプレート１１のステータ対向面１１ａ，１１ａと同一面となる磁極面１２ｃと、を有するため、磁石装着溝３２の溝加工が容易であると共に、永久磁石１２，１２を一体とする表面凹凸の無いロータ２を構成することができる。

(3) 前記ロータ２は、一対のステータ３，３に挟まれて軸方向に対向配置され、前記ロータプレート１１の磁石装着溝３２に、ロータ軸１に直交するロータ中心面を互いの結合面Ｃとする極性の異なる一対の永久磁石１２，１２を嵌合したため、同じ磁石装着溝３２に対する一対の永久磁石１２，１２の嵌合だけで、容易に軸方向両面の磁石面積を等しくすることができる。

実施例２は、ロータ軸方向に対する傾斜角をロータ軸直交方向に対する傾斜角よりも大きな角度に設定すると共に、磁極面を傾斜装着面として磁性の異なる永久磁石を円周方向に交互に配列した例である。

図５は実施例２のアキシャルギャップ型回転電機のロータ構造を示す斜視図、図６は実施例２のアキシャルギャップ型回転電機のロータ構造を示す図５のＡ方向矢視図である。以下、実施例２のロータ構造を説明する。

前記永久磁石１２，１２の傾斜装着面１２ａ，１２ａは、ロータ軸方向に対する傾斜角θ１を、ロータ軸直交方向に対する傾斜角θ２よりも大きな角度に設定している。

前記ロータ２は、一対のステータ３，３に挟まれて軸方向に対向配置され、前記ロータプレート１１の磁石装着溝３２に、図６に示すように、一対の傾斜装着面１２ａ，１２ａからの距離が等しい平行中心面Ｄを互いの結合面とする極性の異なる一対の永久磁石１２，１２を嵌合している。つまり、永久磁石１２，１２の磁極面を、傾斜装着面１２ａ，１２ａとしている。

そして、前記ロータプレート１１の溝間部１１ｂを挟む同じ極性による一組みの永久磁石１２，１２を磁石単位とし、該磁石単位の極性を交互に異ならせながら円周方向に連続して配列している。例えば、図６の場合、溝間部１１ｂを挟むＮ極の一組みの永久磁石１２，１２により磁石単位が構成され、Ｎ極の磁石単位とＳ極の磁石単位とが円周方向に重なり合いを持ちながら平行中心面Ｄを境に交互に配列される。なお、他の構成は実施例１と同様であるので、対応する構成に同一符号を付して説明を省略する。

次に、作用を説明すると、実施例２のロータ構造は、永久磁石１２，１２の傾斜装着面１２ａ，１２ａは、ロータ軸方向に対する傾斜角θ１を、ロータ軸直交方向に対する傾斜角θ２よりも大きな角度に設定している。この傾斜角関係θ１>θ２の設定により、永久磁石１２に作用する軸方向の電磁力によって生じる永久磁石１２とロータプレート１１との界面摩擦力が大きくなり、実施例１に比べ、さらに永久磁石１２，１２の保持強度を高めることができる。

前記ロータ２は、一対のステータ３，３に挟まれて軸方向に対向配置され、ロータプレート１１の磁石装着溝３２に、一対の傾斜装着面１２ａ，１２ａからの距離が等しい平行中心面Ｄを互いの結合面とする極性の異なる一対の永久磁石１２，１２を嵌合し、且つ、ロータプレート１１の溝間部１１ｂを挟む同じ極性による一組みの永久磁石１２，１２を磁石単位とし、この磁石単位の極性を交互に異ならせながら円周方向に連続して配列している。これにより、円周方向に隣接する永久磁石１２，１２間の洩れ磁束経路（例えば、図６に示すように、Ｎ極の溝間部１１ｂから隣のＳ極の溝間部１１ｂへの磁束洩れ経路）に磁気抵抗の高い空気層が設けられることで、実施例１に比べ、洩れ磁束が低減され、トルクが増大する。
また、一組みの永久磁石１２，１２に作用する力（図６の矢印）が、ロータプレート１１に対し互いに異なる方向に作用するので、２つの力は互いにキャンセルされる。このため、ロータプレート１１の変形や振動を低減することができる。なお、他の作用は、実施例１と同様であるので説明を省略する。

次に、効果を説明すると、実施例２のアキシャルギャップ型回転電機のロータ構造にあっては、実施例１の(1)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。

(4) 前記永久磁石１２，１２の傾斜装着面１２ａ，１２ａは、ロータ軸方向に対する傾斜角θ１を、ロータ軸直交方向に対する傾斜角θ２よりも大きな角度に設定したため、実施例１に比べ、さらに永久磁石１２，１２の保持強度を高めることができる。

(5) 前記ロータ２は、一対のステータ３，３に挟まれて軸方向に対向配置され、前記ロータプレート１１の磁石装着溝３２に、一対の傾斜装着面１２ａ，１２ａからの距離が等しい平行中心面Ｄを互いの結合面とする極性の異なる一対の永久磁石１２，１２を嵌合し、且つ、前記ロータプレート１１の溝間部１１ｂを挟む同じ極性による一組みの永久磁石１２，１２を磁石単位とし、該磁石単位の極性を交互に異ならせながら円周方向に連続して配列したため、洩れ磁束の低減によりトルクを増大できると共に、ロータプレート１１の変形や振動を低減することができる。

実施例３は、実施例２において、一対の永久磁石を半径方向から視て長方形状とした例である。

図７は実施例３のアキシャルギャップ型回転電機のロータ構造を示す斜視図、図８は実施例３のアキシャルギャップ型回転電機のロータ構造を示す図７のＡ方向矢視図である。以下、実施例３のロータ構造を説明する。
実施例３の磁石装着溝３２に装着される一対の永久磁石１２，１２は、半径方向から視た形状が長方形状であり、前記磁石装着溝３２の溝幅とほぼ一致する短辺と、前記ロータプレート１１の両側に形成された一対のステータ対向面１１ａ，１１ａから突出しない長辺を有する。なお、他の構成は実施例２と同様であるので、対応する構成に同一符号を付して説明を省略する。

次に、作用を説明すると、実施例３の磁石装着溝３２に装着される一対の永久磁石１２，１２は、半径方向から視た形状を長方形状としたため、実施例２において、永久磁石１２，１２の強度上不利な三角柱の部分が排除され、永久磁石１２，１２の強度が確保される。また、永久磁石１２，１２の製造に際し、実施例２のように傾斜面を有する場合には、複雑な形状の型を要するし、材料充填にも時間を要することで、コスト増を招くのに対し、長方形状としたことで、コストの低減も行うことができる。なお、他の作用は、実施例２と同様である。

次に効果を説明すると、実施例３のアキシャルギャップ型回転電機のロータ構造にあっては、実施例２の効果に加え、下記の効果を得ることができる。

(6) 前記磁石装着溝３２に装着される一対の永久磁石１２，１２は、半径方向から視た形状が長方形状であり、前記磁石装着溝３２の溝幅とほぼ一致する短辺と、前記ロータプレート１１の両側に形成された一対のステータ対向面１１ａ，１１ａから突出しない長辺を有するため、永久磁石１２，１２の強度を確保できると共に、コスト低減も達成することができる。

実施例４は、実施例３では永久磁石を磁石装着溝に装着するのに対し、永久磁石を磁石装着穴に装着するようにしたした例である。

図９は実施例４のアキシャルギャップ型回転電機のロータ構造を示す斜視図、図１０は実施例４のアキシャルギャップ型回転電機のロータ構造を示す図９のＢ−Ｂ線断面図である。以下、実施例４のロータ構造を説明する。

前記ロータプレート１１には、両側に形成された一対のステータ対向面１１ａ，１１ａを貫通して切除することで、一対の傾斜嵌合面３３ａ，３３ａと一対の径方向ストッパ面３３ｂ，３３ｂとで４方向を囲まれた磁石装着穴３３を円周方向に複数形成し、前記永久磁石１２，１２は、前記磁石装着穴３３への嵌合により、前記一対の傾斜嵌合面３３ａ，３３ａに装着される一対の傾斜装着面１２ａ，１２ａと、前記一対の径方向ストッパ面３３ｂ，３３ｂに装着される一対の内外径装着面１２ｄ，１２ｅと、を有する。なお、他の構成は実施例３と同様であるので、対応する構成に同一符号を付して説明を省略する。

次に、作用について説明すると、実施例４のロータ構造では、永久磁石１２に作用する遠心力がステータプレート１１自体で支持され、高回転域においてする永久磁石１２のステータプレート１１に対する保持強度を高めることができる。また、この場合のステータプレート１１の製造方法については、無垢材からの削りだし、薄板の電磁鋼板を位相を周方向にずらして積層する、あるいは、焼結材などによって製造することが可能である。なお、他の作用は実施例３と同様であるの説明を省略する。

次に効果を説明すると、実施例４のアキシャルギャップ型回転電機のロータ構造にあっては、実施例３の効果に加え、下記の効果を得ることができる。

(7) 前記ロータプレート１１には、両側に形成された一対のステータ対向面１１ａ，１１ａを貫通して切除することで、一対の傾斜嵌合面３３ａ，３３ａと一対の径方向ストッパ面３３ｂ，３３ｂとで４方向を囲まれた磁石装着穴３３を円周方向に複数形成し、前記永久磁石１２，１２は、前記磁石装着穴３３への嵌合により、前記一対の傾斜嵌合面３３ａ，３３ａに装着される一対の傾斜装着面１２ａ，１２ａと、前記一対の径方向ストッパ面３３ｂ，３３ｂに装着される一対の内外径装着面１２ｄ，１２ｅと、を有するため、高回転域においてする永久磁石１２のステータプレート１１に対する保持強度を高めることができる。

以上、本発明のアキシャルギャップ型回転電機のロータ構造を実施例１〜実施例４に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

例えば、実施例１〜４では、１つのロータの両側にステータを有する例を示したが、片側にのみステータを有する場合には、本形状以外にも、永久磁石とロータプレートが軸方向にラップする傾斜装着面を有する形状であれば、同様の作用効果が得られる。

実施例４では、実施例３において磁石装着溝に代え磁石装着穴とした例を示したが、実施例１において磁石装着溝に代え磁石装着穴としても良いし、実施例２において磁石装着溝に代え磁石装着穴としても良い。

実施例１〜４では、アキシャルギャップ型回転電機として、ロータとステータとの間に軸方向のエアギャップを有する例を示したが、ロータとステータとの間には、例えば、油膜によるアキシャルギャップが存在するだけで、実質的にエアギャップが存在しないようなアキシャルギャップ型回転電機に対しても適用することができる。

実施例１〜４では、アキシャルギャップ型回転電機と述べているが、それはアキシャルギャップ型モータとして適用しても良いし、また、アキシャルギャップ型ジェネレータとして適用しても良い。また、実施例１〜４では、１ロータ・２ステータ型のアキシャルギャップ型回転電機への適用例を示したが、１ロータ・１ステータ型や２ロータ・１ステータ型や２ロータ・２ステータ型のアキシャルギャップ型回転電機等、ステータとロータの数が実施例とは異なるアキシャルギャップ型回転電機にも適用することができる。

実施例１のロータ構造が適用されたアキシャルギャップ型回転電機を示す全体断面図である。 実施例１のアキシャルギャップ型回転電機のロータ構造が適用されたステータを示す図である。 実施例１のアキシャルギャップ型回転電機のロータ構造を示す斜視図である。 実施例１のアキシャルギャップ型回転電機のロータ構造を示す図３のＡ方向矢視図である。 実施例２のアキシャルギャップ型回転電機のロータ構造を示す斜視図である。 実施例２のアキシャルギャップ型回転電機のロータ構造を示す図５のＡ方向矢視図である。 実施例３のアキシャルギャップ型回転電機のロータ構造を示す斜視図である。 実施例３のアキシャルギャップ型回転電機のロータ構造を示す図７のＡ方向矢視図である。 実施例４のアキシャルギャップ型回転電機のロータ構造を示す斜視図である。 実施例４のアキシャルギャップ型回転電機のロータ構造を示す図９のＢ−Ｂ線断面図である。

符号の説明

１ ロータ軸
２ ロータ
３ ステータ
４ 回転電機ケース
５ 第１軸受け
６ 第２軸受け
７ 軸心油路
８ 第１径方向油路
９ 第２径方向油路
１０ 第３径方向油路
１１ ロータプレート
１１ａ ステータ対向面
１２ 永久磁石
１２ａ 傾斜装着面
１２ｂ 内径装着面
１２ｃ 磁極面
１２ｄ，１２ｅ 内外径装着面
１３ ステータケース
１４ ステータコア
１５ 絶縁体
１６ ステータコイル
１７ コアベース
１８ バスバー積層体
１９ 送電端子
θ１，θ２ 傾斜角
３２ 磁石装着溝
３２ａ 傾斜嵌合面
３２ｂ 径方向ストッパ面
３３ 磁石装着穴
３３ａ 傾斜嵌合面
３３ｂ 径方向ストッパ面

Claims (7)

1. 永久磁石を配置したロータと、ステータコアとステータコイルを有するステータと、を備え、前記ロータと前記ステータが軸方向に配設されたアキシャルギャップ型回転電機において、
   前記ロータに配置される永久磁石は、円周方向に極性を交互に異ならせながらロータプレートに複数個装着され、且つ、前記永久磁石の前記ロータプレートに対する装着面を、ロータ軸方向に対して傾斜角を持たせた傾斜装着面としたことを特徴とするアキシャルギャップ型回転電機のロータ構造。
2. 請求項１に記載されたアキシャルギャップ型回転電機のロータ構造において、
   前記ロータプレートには、外周側から内周側に向かって切除することで、一対の傾斜嵌合面と径方向ストッパ面とで３方を囲まれた磁石装着溝を円周方向に複数形成し、
   前記永久磁石は、前記磁石装着溝への嵌合により、前記一対の傾斜嵌合面に装着される一対の傾斜装着面と、前記径方向ストッパ面に装着される内径装着面と、前記ロータプレートのステータ対向面と同一面となる磁極面と、を有することを特徴とするアキシャルギャップ型回転電機のロータ構造。
3. 請求項２に記載されたアキシャルギャップ型回転電機のロータ構造において、
   前記ロータは、一対のステータに挟まれて軸方向に対向配置され、
   前記ロータプレートの磁石装着溝に、ロータ軸に直交するロータ中心面を互いの結合面とする極性の異なる一対の永久磁石を嵌合したことを特徴とするアキシャルギャップ型回転電機のロータ構造。
4. 請求項２または３に記載されたアキシャルギャップ型回転電機のロータ構造において、
   前記永久磁石の傾斜装着面は、ロータ軸方向に対する傾斜角を、ロータ軸直交方向に対する傾斜角よりも大きな角度に設定したことを特徴とするアキシャルギャップ型回転電機のロータ構造。
5. 請求項４に記載されたアキシャルギャップ型回転電機のロータ構造において、
   前記ロータは、一対のステータに挟まれて軸方向に対向配置され、
   前記ロータプレートの磁石装着溝に、一対の傾斜装着面からの距離が等しい平行中心面を互いの結合面とする極性の異なる一対の永久磁石を嵌合し、且つ、前記ロータプレートの溝間部を挟む同じ極性による一組みの永久磁石を磁石単位とし、該磁石単位の極性を交互に異ならせながら円周方向に連続して配列したことを特徴とするアキシャルギャップ型回転電機のロータ構造。
6. 請求項４または５に記載されたアキシャルギャップ型回転電機のロータ構造において、
   前記磁石装着溝に装着される一対の永久磁石は、半径方向から視た形状が長方形状であり、前記磁石装着溝の溝幅とほぼ一致する短辺と、前記ロータプレートの両側に形成された一対のステータ対向面から突出しない長辺を有することを特徴とするアキシャルギャップ型回転電機のロータ構造。
7. 請求項１に記載されたアキシャルギャップ型回転電機のロータ構造において、
   前記ロータプレートには、両側に形成された一対のステータ対向面を貫通して切除することで、一対の傾斜嵌合面と一対の径方向ストッパ面とで４方向を囲まれた磁石装着穴を円周方向に複数形成し、
   前記永久磁石は、前記磁石装着穴への嵌合により、前記一対の傾斜嵌合面に装着される一対の傾斜装着面と、前記一対の径方向ストッパ面に装着される一対の内外径装着面と、を有することを特徴とするアキシャルギャップ型回転電機のロータ構造。

Images