JP4960749B2 - アキシャルギャップ型モータ - Google Patents
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Description
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。
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。
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。
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、径方向において所定の一定値となるように設定されている。
また、磁性材部材42の回転軸O方向での厚さは、後述する副永久磁石片43と同様に、径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。
副永久磁石片43の回転軸O方向での厚さは、磁性材部材42と同様に、径方向において所定の一定値であって、副永久磁石片43の周方向幅は、径方向リブ34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、主磁石極部31の磁性材部材42を周方向の両側から挟み込んでいる。
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。
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。
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。
そして、磁性材部材42を構成する各電磁鋼板は、例えば図3から図5に示すように、少なくとも径方向内方または径方向外方の領域(例えば、径方向内方領域および径方向外方領域)での圧延方向が回転軸O方向であり、径方向内方と径方向外方との間の領域(例えば、径方向央部領域)での圧延方向がロータ11の周方向となるように設定されている。
つまり、磁性材部材42は、例えば図3に示すように、圧延方向がロータ11の周方向とされた周方向圧延部42aと、圧延方向が回転軸O方向とされた軸方向圧延部42bとを備えて構成され、径方向で対向する1対の軸方向圧延部42b,42bによって周方向圧延部42aが径方向の両側から挟みこまれて構成されている。
なお、ロータ11のロータフレーム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)のみを示す図5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。
例えば図7に示す相電流進角に応じたトルク変化の一例において、圧延材から成る磁性材部材42に対し、径方向央部領域においてロータ11の周方向つまりロータ11の回転方向に相対的に初期透磁率が高い方向が配置された実施例では、径方向央部領域において相対的に初期透磁率が高い方向がロータ11の周方向以外の方向に設定された比較例に比べて、リラクタンストルクが増大している。
例えば図7に示す相電流進角に応じたトルク変化の一例において、圧延材から成る磁性材部材42に対し、径方向内方領域および径方向外方領域において回転軸O方向に相対的に初期透磁率が高い方向が配置された実施例では、径方向内方領域および径方向外方領域において相対的に初期透磁率が高い方向が回転軸O方向以外の方向に設定された比較例に比べて、磁石トルクが増大している。
さらに、径方向内方領域および径方向外方領域では回転軸O方向(つまり磁路空隙方向)に相対的に初期透磁率が高い方向を配置することにより、磁石トルクを増大させることができ、リラクタンストルクおよび磁石トルクが合成された合成トルクを増大させることができることから、アキシャルギャップ型モータ10の運転効率を向上させることができる。
また、上述した実施の形態では、主磁石極部31は主永久磁石片41を厚さ方向の両側から挟み込む1対の磁性材部材42,42を備え、副磁石部32は回転軸O方向の両側から径方向リブ34を挟み込む1対の副永久磁石片43,43を備えるとしたが、これに限定されず、回転軸O方向の何れか一方側のみに磁性材部材42と副永久磁石片43とを備えてもよい。
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)
22 ティース
23 スロット
41 主永久磁石片(主永久磁石)
42 磁性材部材(磁性部材)
43 副永久磁石片(副永久磁石、第1副永久磁石、第2副永久磁石)
Claims (3)
- 回転軸周りに回転可能なロータと、前記ロータの回転軸に平行な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、磁化方向が前記回転軸方向であって周方向に配置された複数の主永久磁石と、磁化方向が前記回転軸方向に直交する方向であって前記主永久磁石の端部近傍に配置された複数の副永久磁石と、前記周方向で隣り合う2つの前記副永久磁石間において前記主永久磁石の前記回転軸方向の少なくとも一方側の表面上に配置された磁性部材とを備え、
前記磁性部材は、圧延加工により形成された圧延材から成り、少なくとも径方向内方または径方向外方の領域での圧延方向が前記回転軸方向であり、前記径方向内方と前記径方向外方との間の領域での圧延方向が前記ロータの周方向であることを特徴とするアキシャルギャップ型モータ。 - 前記圧延材は電磁鋼板であり、
前記磁性部材は前記ロータの径方向に複数の前記電磁鋼板が積層された積層鋼板から成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。 - 前記副永久磁石は、前記主永久磁石の回転軸方向の両端部近傍に配置された1対の第1副永久磁石および第2副永久磁石を備え、
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1対の第1ステータおよび第2ステータを備えることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のアキシャルギャップ型モータ。
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