JP2009095089A - アキシャルギャップ型モータ - Google Patents

Abstract

【課題】構成が複雑化することを防止し、製作に要する費用が嵩むことを防止しつつ、通電時に発生する渦電流損失を低減して運転効率を向上させ、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。
【解決手段】アキシャルギャップ型モータのロータフレームを、回転軸Ｏ方向に積層された複数のスポーク板３５と、複数のスポーク板３５の外周面３５Ａを覆う外周リング３８と、複数のスポーク板３５のシャフト部３５ｂを回転軸Ｏ方向の両側から挟み込む１対のシャフト部側ハブ３６と、複数のスポーク板３５のリム部３５ｃを回転軸Ｏ方向の両側から挟み込む１対のリム部側ハブ３７とを備えて構成した。
【選択図】図５

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）。
特開平１０−２７１７８４号公報 特開２００１−１３６７２１号公報

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。
このような永久磁石同期機においては、永久磁石同期機の構成が複雑化することを防止し、製作に要する費用が嵩むことを防止しつつ、ステータに対する通電時に発生する電機子磁束による渦電流損失を低減して永久磁石発電機の運転効率を向上させ、ステータの固定子巻線を鎖交する鎖交磁束量をさらに増大させて、トルクポテンシャルを増大させることが望まれている。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、構成が複雑化することを防止し、製作に要する費用が嵩むことを防止しつつ、通電時に発生する渦電流損失を低減して運転効率を向上させ、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。

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１２，１２）とを備えるアキシャルギャップ型モータであって、前記ロータは、複数の主磁石部（例えば、実施の形態での主磁石極部３１）と、複数の副磁石部（例えば、実施の形態での副磁石部３２）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、前記回転軸方向に積層された複数のスポーク板（例えば、実施の形態でのスポーク板３５）と、前記複数のスポーク板の外周部において前記複数のスポーク板を一体に固定する外周リング（例えば、実施の形態での外周リング３８）とを備え、前記スポーク板は、径方向に伸びる複数のリブ（例えば、実施の形態でのリブ部３５ａ，…，３５ａ）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、実施の形態でのシャフト部３５ｂ）および外周側円環状のリム部（例えば、実施の形態でのリム部３５ｃ）とを備え、前記ロータフレームは、周方向に交互に配置された前記主磁石部および前記副磁石部を、前記回転軸方向に積層された複数の前記シャフト部および前記リム部の間に収容し、前記主磁石部は、磁化方向が前記回転軸方向であって、前記回転軸方向に積層された複数の前記リブからなるリブ部に対して前記周方向で隣り合う２つの前記リブ部間に配置された主磁石片（例えば、実施の形態での主永久磁石片４１）を備え、前記副磁石部は、磁化方向が前記回転軸方向および前記径方向に直交する方向であって、前記リブ部の前記回転軸方向の少なくとも一方側に配置された副磁石片（例えば、実施の形態での副永久磁石片４３）を備える。

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は、前記ロータフレームは、前記外周リングの内周面（例えば、実施の形態での内周面３８Ａ）上または前記リム部の外周面（例えば、実施の形態での外周面３５Ａ）上の何れか一方に径方向に突出する凸部（例えば、実施の形態での凸部３５ｄ）を備えると共に何れか他方に前記凸部と嵌合可能な凹部（例えば、実施の形態での凹溝３８ａ）を備える、あるいは、前記外周リングの内周面上および前記リム部の外周面上に径方向で対向する各リング側凹部（例えば、実施の形態での凹溝３８ａ）およびリム部側凹部（例えば、実施の形態での対向凹溝３５ｆ）を備えると共に前記リング側凹部および前記リム部側凹部に嵌合可能なキー部材（例えば、実施の形態でのキー部材３９）を備える。

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は、前記ロータの駆動力を出力するロータシャフト（例えば、実施の形態での第１出力軸３４ａ）の外周面（例えば、実施の形態での外周面３４Ａ）上には凹凸部（例えば、実施の形態での嵌合凸部３４ｃ）を備え、前記回転軸方向に積層された複数の前記シャフト部の内周面（例えば、実施の形態での内周面３５Ｂ）上には前記凹凸部に嵌合可能な嵌合凹凸部（例えば、実施の形態での嵌合凹部３５ｅ）を備え、前記嵌合凹凸部に前記凹凸部が嵌合されることで、前記ロータシャフトと前記回転軸方向に積層された複数の前記シャフト部とが一体に固定されている。

さらに、本発明の第４態様に係るアキシャルギャップ型モータでは、前記ロータフレームは、前記回転軸方向に積層された複数の前記スポーク板からなるスポーク板部に対して前記回転軸方向に積層される円環状の内周側ハブ（例えば、実施の形態でのシャフト部側ハブ３６）および外周側ハブ（例えば、実施の形態でのリム部側ハブ３７）を備え、前記主磁石部は、前記回転軸方向の少なくとも前記一方側で前記主磁石片に積層されるヨーク片（例えば、実施の形態での磁性材部材４２）を備え、前記ロータフレームは、前記周方向に交互に配置された前記主磁石部の前記ヨーク片および前記副磁石部の前記副磁石片を、前記内周側ハブおよび前記外周側ハブの間に収容かつ固定する。

さらに、本発明の第５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、前記副磁石片は、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）を備える。

第１態様に係るアキシャルギャップ型モータによれば、例えば非磁性材からなる複数のスポーク板を回転軸方向に積層してロータフレームを構成することで、磁気絶縁性を向上させることができ、各磁石片の磁束を有効に利用することができると共に、ステータに対する通電時に発生する電機子磁束による渦電流損失を低減することができ、トルクポテンシャルを増大させることができ、ジュール熱による過剰な温度上昇を防止することができ、アキシャルギャップ型モータの運転効率を向上させることができる。
しかも、複数の非磁性材の組み立てによりロータフレームを製作可能とすることで、例えばロータフレーム全体を機械加工により製作する場合に比べて、製作に要する費用が嵩むことを防止することができる。

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、外周リングとリム部とは、互いの対向面（つまり、外周リングの内周面およびリム部の外周面）上に設けられた凸部および凹部が嵌合することで、あるいは、互いの対向面上に設けられた各凹部にキー部材が嵌合することで、容易に固定可能であり、ロータフレームの構成が複雑化することを防止しつつ、回転軸方向に積層された複数のスポーク板と外周リングとを容易に一体に固定することができる。

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、ロータシャフトとシャフト部とは、互いの対向面（つまり、ロータシャフトの外周面およびシャフト部の内周面）上に設けられた各凹凸部が嵌合することで、所望の接続強度を確保しつつ容易に固定可能であり、ロータフレームの構成が複雑化することを防止しつつ、回転軸方向に積層された複数のスポーク板とロータシャフトとを容易に一体に固定することができる。

さらに、第４態様に係るアキシャルギャップ型モータによれば、周方向に交互に配置された主磁石部のヨーク片および副磁石部の副磁石片を、スポーク板部に対して回転軸方向に積層される円環状の内周側ハブおよび外周側ハブの間に収容すると共に、例えばかしめ等によって固定することにより、ロータフレームの構成が複雑化することを防止しつつ、ヨーク片と副磁石片とを容易に固定することができる。

さらに、第５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。

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、磁性材からなる出力軸３４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。

そして、ロータフレーム３３は、例えば電気的絶縁層（図示略）を介して回転軸Ｏ方向に積層された複数のスポーク板３５，…，３５と、１対の内周側円環状のシャフト部側ハブ３６，３６と、１対の外周側円環状のリム部側ハブ３７，３７と、外周リング３８とを備えて構成され、複数のスポーク板３５，…，３５および１対のシャフト部側ハブ３６，３６の内周部には、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）に接続される出力軸３４が接続されている。
スポーク板３５は、径方向に伸びる複数のリブ部３５ａ，…，３５ａと、リブ部３５ａを介して一体に接続された内周側円環状のシャフト部３５ｂおよび外周側円環状のリム部３５ｃとを備えている。
そして、回転軸Ｏ方向に積層された複数のリブ部３５ａ，…，３５ａによってロータフレーム３３の径方向リブ３３ａが構成され、回転軸Ｏ方向に積層された複数のシャフト部３５ｂ，…，３５ｂおよび１対のシャフト部側ハブ３６，３６によってロータフレーム３３のフレームシャフト部３３ｂが構成され、回転軸Ｏ方向に積層された複数のリム部３５ｃ，…，３５ｃおよび１対のリム部側ハブ３７，３７によってロータフレーム３３のフレームリム部３３ｃが構成されている。

主磁石極部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材部材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。

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、径方向の両側からフレームシャフト部３３ｂとフレームリム部３３ｃとにより挟み込まれると共に、径方向リブ３３ａ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３３ａ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３３ａ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３３ａ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、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、磁性材部材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３３ａ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３３ａが配置される空間部４３ａが形成されている。

また、磁性材部材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、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材部材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材部材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。

例えば図３から図５に示すように、スポーク板３５のシャフト部３５ｂと、シャフト部側ハブ３６とは、互いに同等の外径を有し、回転軸Ｏ方向に積層された複数のシャフト部３５ｂ，…，３５ｂは、１対のシャフト部側ハブ３６，３６によって回転軸Ｏ方向の両側から挟み込まれている。
また、スポーク板３５のリム部３５ｃと、リム部側ハブ３７とは、互いに同等の内径および外径を有し、回転軸Ｏ方向に積層された複数のリム部３５ｃ，…，３５ｃは、１対のリム部側ハブ３７，３７によって回転軸Ｏ方向の両側から挟み込まれている。

外周リング３８は、例えばスポーク板３５のリム部３５ｃの外周面３５Ａおよびリム部側ハブ３７の外周面３７Ａよりも僅かに大きな径の内周面３８Ａを備えている。
そして、スポーク板３５は、リム部３５ｃの外周面３５Ａ上から径方向外方に突出する凸部３５ｄを備え、外周リング３８の内周面３８Ａ上には、回転軸Ｏ方向に積層された複数の凸部３５ｄ，…，３５ｄを嵌合可能な回転軸Ｏ方向に伸びる凹溝３８ａが設けられている。
そして、回転軸Ｏ方向に積層された複数の凸部３５ｄ，…，３５ｄが凹溝３８ａに装着されて、外周リング３８の内周面３８Ａがスポーク板３５のリム部３５ｃの外周面３５Ａを覆うようにして、回転軸Ｏ方向に積層された複数のスポーク板３５，…，３５に外周リング３８が装着されている。
これにより、複数のスポーク板３５，…，３５を所望の位相に用意に位置決めすることが出来るとともに、複数のスポーク板３５，…，３５と外周リング３８との間でトルク伝達が可能となっている。

そして、回転軸Ｏ方向に積層された複数のスポーク板３５，…，３５に対し、回転軸Ｏ方向に積層された複数のリム部３５ｃ，…，３５ｃを回転軸Ｏ方向の両側から挟み込む１対のリム部側ハブ３７，３７は、リム部側ハブ３７の外周面３７Ａが外周リング３８の内周面３８Ａによって覆われるようにして、外周リング３８の内周部に装着され、例えば回転軸Ｏ方向の端部において溶接等によって外周リング３８に接続固定されている。

出力軸３４は、例えば図４および図５に示すように、径方向外方から径方向内方に向かうことに伴い回転軸Ｏ方向外方側の一方および他方に突出する略円板状の第１出力軸３４ａおよび第２出力軸３４ｂを備えて構成されている。
第１出力軸３４ａは、例えばスポーク板３５のシャフト部３５ｂの内周面３５Ｂよりも僅かに小さな径の外周面３４Ａを備えている。
さらに、第１出力軸３４ａは、周方向に所定間隔を置いた各複数の位置で外周面３４Ａ上から径方向外方に突出する嵌合凸部３４ｃを備え、スポーク板３５のシャフト部３５ｂの内周面３５Ｂには、第１出力軸３４ａの嵌合凸部３４ｃを嵌合可能な嵌合凹部３５ｅが設けられている。
そして、第１出力軸３４ａの嵌合凸部３４ｃが回転軸Ｏ方向に積層された複数のシャフト部３５ｂ，…，３５ｂの各嵌合凹部３５ｅに装着されて、いわばスプライン嵌合により第１出力軸３４ａと複数のスポーク板３５，…，３５とが固定され、第１出力軸３４ａの外周面３４Ａがシャフト部３５ｂの内周面３５Ｂを覆うようにして、回転軸Ｏ方向に積層された複数のスポーク板３５，…，３５の内周部に第１出力軸３４ａが装着されている。

また、第１出力軸３４ａは、回転軸Ｏ方向の両端部側において、外周面３４Ａよりも１段小さな外径の端部側外周面３４Ｂを備え、この端部側外周面３４Ｂは、シャフト部側ハブ３６の内周面３６Ａよりも僅かに小さな径を有している。
そして、回転軸Ｏ方向に積層された複数のスポーク板３５，…，３５に対し、回転軸Ｏ方向に積層された複数のシャフト部３５ｂ，…，３５ｂを回転軸Ｏ方向の両側から挟み込む１対のシャフト部側ハブ３６，３６は、シャフト部側ハブ３６の内周面３６Ａが第１出力軸３４ａの端部側外周面３４Ｂによって覆われるようにして、第１出力軸３４ａに装着され、例えば回転軸Ｏ方向の端部において溶接等によって第１出力軸３４ａに接続固定されている。
なお、この第１出力軸３４ａと１対のシャフト部側ハブ３６，３６との溶接は、例えば回転軸Ｏ方向に積層された複数のシャフト部３５ｂ，…，３５ｂを回転軸Ｏ方向の両側から挟み込む１対のシャフト部側ハブ３６，３６に対して、回転軸Ｏ方向の外方側から内方側に向かい所定の荷重が付加された状態で溶接処理が行われるプリロード溶接とされている。これにより、複数のスポーク板３５，…，３５と１対のシャフト部側ハブ３６，３６との間で摩擦力によりトルク伝達が可能となっている。

そして、径方向の央部が回転軸Ｏ方向外方側の一方に突出する第１出力軸３４ａの外周部における回転軸Ｏ方向の他方の端部３４ｄと、径方向の央部が回転軸Ｏ方向外方側の他方に突出する第２出力軸３４ｂの外周部３４ｅとは、互いに嵌合可能な形状を有し、例えば溶接等により接続されている。

また、例えば図４に示すように、シャフト部側ハブ３６の回転軸Ｏ方向の軸方向端部の外周側端部３６ａおよびリム部側ハブ３７の回転軸Ｏ方向の軸方向端部の内周側端部３７ａは、かしめ可能とされ、かしめ処理された各端部３６ａ，３７ａは、主磁石極部３１の磁性材部材４２の回転軸Ｏ方向外方側の径方向両端に設けられた面取り部（図示略）または副磁石部３２の副永久磁石片４３の回転軸Ｏ方向外方側の径方向両端に設けられた面取り部４３ｂに当接するようになっている。
つまり、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および副磁石部３２，…，３２は、シャフト部側ハブ３６およびリム部側ハブ３７の各端部３６ａ，３７ａに対するかしめ処理により固定されている。

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、非磁性材からなる複数のスポーク板３５，…，３５を回転軸Ｏ方向に積層してロータフレーム３３を構成することで、磁気絶縁性を向上させることができ、各磁石片４１，４３の磁束を有効に利用することができると共に、電気的絶縁層を介して複数のスポーク板３５，…，３５を積層することにより、ステータ１２に対する通電時に発生する電機子磁束による渦電流損失を低減することができ、アキシャルギャップ型モータ１０のトルクポテンシャルを増大させることができ、ジュール熱による過剰な温度上昇を防止することができ、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。
しかも、複数の非磁性材の組み立てによりロータフレーム３３を製作可能とすることで、例えば予め複数のスポーク板３５，…，３５とシャフト部側ハブ３６とリム部側ハブ３７とが一体とされたロータフレーム３３全体を機械加工により製作する場合に比べて、製作に要する費用が嵩むことを防止することができる。

さらに、外周リング３８と複数のスポーク板３５，…，３５とは、互いの対向面（つまり、外周リング３８の内周面３８Ａおよびリム部３５ｃの外周面３５Ａ）上に設けられた凹溝３８ａおよび凸部３５ｄが嵌合することで、容易に固定可能であり、ロータフレーム３３の構成が複雑化することを防止しつつ、回転軸Ｏ方向に積層された複数のスポーク板３５，…，３５と外周リング３８とを容易に一体に固定することができる。
さらに、出力軸３４と複数のスポーク板３５，…，３５とは、互いの対向面（つまり、第１出力軸３４ａの外周面３４Ａおよびスポーク板３５のシャフト部３５ｂの内周面３５Ｂ）上に設けられた嵌合凸部３４ｃおよび嵌合凹部３５ｅが嵌合することで、所望の接続強度を確保しつつ容易に固定可能であり、ロータフレーム３３の構成が複雑化することを防止しつつ、回転軸Ｏ方向に積層された複数のスポーク板３５，…，３５と出力軸３４とを容易に一体に固定することができる。

しかも、主磁石極部３１および副磁石部３２は、シャフト部側ハブ３６およびリム部側ハブ３７のかしめ処理された各端部３６ａ，３７ａによってロータフレーム３３に固定されることから、例えば溶接により固定される場合に生じる磁路の熱劣化を防止することができる。
しかも、主磁石極部３１および副磁石部３２の周辺に位置する部材（つまり、ロータフレーム３３）のみを非磁性材とし、磁路に寄与しない出力軸３４等を非磁性材以外の構造材（例えば、磁性材）により構成することで、所望の磁路を確保しつつ、アキシャルギャップ型モータ１０の構成に要する費用が増大してしまうことを防止することができる。

なお、上述した実施の形態においては、複数のスポーク板３５，…，３５の凸部３５ｄ，…，３５ｄが外周リング３８の凹溝３８ａに装着されるとしたが、これに限定されず、例えば図６〜図１０に示す第１変形例のように、スポーク板３５は、凸部３５ｄの代わりに、リム部３５ｃの外周面３５Ａ上に、外周リング３８の凹溝３８ａに臨むようにして対向する回転軸Ｏ方向に伸びる対向凹溝３５ｆを備え、径方向で対向する凹溝３８ａおよび対向凹溝３５ｆに装着可能なキー部材３９によって複数のスポーク板３５，…，３５と外周リング３８とを固定してもよい。

なお、上述した実施の形態においては、複数のスポーク板３５，…，３５の凸部３５ｄ，…，３５ｄが外周リング３８の凹溝３８ａに装着されるとしたが、これに限定されず、例えば図１１〜図１５に示す第２変形例のように、スポーク板３５の凸部３５ｄを省略し、外周リング３８の内周面３８Ａの径を、スポーク板３５のリム部３５ｃの外周面３５Ａの径よりも僅かに小さな値とし、外周リング３８の内周部に圧入された複数のスポーク板３５，…，３５が締まり嵌めされた状態で外周リング３８に固定されてもよい。
この場合には、スポーク板３５の形状が複雑化することを防止し、外周リング３８と複数のスポーク板３５，…，３５とを容易に固定することができる。

なお、上述した実施の形態においては、回転軸Ｏ方向の何れか一方側にのみステータ１２を備えてもよいし、副磁石部３２は回転軸Ｏ方向の何れか一方側にのみに副永久磁石片４３を備えてもよい。

本発明の一実施形態に係るアキシャルギャップ型モータの分解斜視図である。 本発明の一実施形態に係る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。 本発明の一実施形態に係るアキシャルギャップ型モータのロータの断面図である。 本発明の一実施形態に係るアキシャルギャップ型モータのロータの要部断面図である。 本発明の一実施形態に係るアキシャルギャップ型モータのロータフレームの分解斜視図である。 本発明の実施形態の第１変形例に係るアキシャルギャップ型モータのロータの斜視図である。 本発明の実施形態の第１変形例に係る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。 本発明の実施形態の第１変形例に係るアキシャルギャップ型モータのロータの断面図である。 本発明の実施形態の第１変形例に係るアキシャルギャップ型モータのロータの要部断面図である。 本発明の実施形態の第１変形例に係るアキシャルギャップ型モータのロータフレームの分解斜視図である。 本発明の実施形態の第２変形例に係るアキシャルギャップ型モータのロータの斜視図である。 本発明の実施形態の第２変形例に係る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。 本発明の実施形態の第２変形例に係るアキシャルギャップ型モータのロータの断面図である。 本発明の実施形態の第２変形例に係るアキシャルギャップ型モータのロータの要部断面図である。 本発明の実施形態の第２変形例に係るアキシャルギャップ型モータのロータフレーム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（ステータ、第１ステータ、第２ステータ）
３１ 主磁石極部（主磁石部）
３２ 副磁石部
３３ ロータフレーム
３４Ａ 外周面
３４ａ 第１出力軸（ロータシャフト）
３４ｃ 嵌合凸部（凹凸部）
３５ スポーク板
３５Ａ 外周面
３５Ｂ 内周面
３５ａ リブ部（リブ）
３５ｂ シャフト部
３５ｃ リム部
３５ｄ 凸部
３５ｅ 嵌合凹部（嵌合凹凸部）
３５ｆ 対向凹溝（リム部側凹部）
３６ シャフト部側ハブ（内周側ハブ）
３７ リム部側ハブ（外周側ハブ）
３８ 外周リング
３８Ａ 内周面
３８ａ 凹溝（凹部、リング側凹部）
３９ キー部材
４１ 主永久磁石片（主磁石片）
４２ 磁性材部材（ヨーク片）
４３ 副永久磁石片（副磁石片、第１副永久磁石片、第２副永久磁石片）

Claims (5)

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、複数の主磁石部と、複数の副磁石部と、ロータフレームとを備え、
   前記ロータフレームは、前記回転軸方向に積層された複数のスポーク板と、前記複数のスポーク板の外周部において前記複数のスポーク板を一体に固定する外周リングとを備え、
   前記スポーク板は、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、
   前記ロータフレームは、周方向に交互に配置された前記主磁石部および前記副磁石部を、前記回転軸方向に積層された複数の前記シャフト部および前記リム部の間に収容し、
   前記主磁石部は、磁化方向が前記回転軸方向であって、前記回転軸方向に積層された複数の前記リブからなるリブ部に対して前記周方向で隣り合う２つの前記リブ部間に配置された主磁石片を備え、
   前記副磁石部は、磁化方向が前記回転軸方向および前記径方向に直交する方向であって、前記リブ部の前記回転軸方向の少なくとも一方側に配置された副磁石片を備えることを特徴とするアキシャルギャップ型モータ。
2. 前記ロータフレームは、前記外周リングの内周面上または前記リム部の外周面上の何れか一方に径方向に突出する凸部を備えると共に何れか他方に前記凸部と嵌合可能な凹部を備える、あるいは、前記外周リングの内周面上および前記リム部の外周面上に径方向で対向する各リング側凹部およびリム部側凹部を備えると共に前記リング側凹部および前記リム部側凹部に嵌合可能なキー部材を備え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。
3. 前記ロータの駆動力を出力するロータシャフトの外周面上には凹凸部を備え、前記回転軸方向に積層された複数の前記シャフト部の内周面上には前記凹凸部に嵌合可能な嵌合凹凸部を備え、前記嵌合凹凸部に前記凹凸部が嵌合されることで、前記ロータシャフトと前記回転軸方向に積層された複数の前記シャフト部とが一体に固定されてい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。
4. 前記ロータフレームは、前記回転軸方向に積層された複数の前記スポーク板からなるスポーク板部に対して前記回転軸方向に積層される円環状の内周側ハブおよび外周側ハブを備え、
   前記主磁石部は、前記回転軸方向の少なくとも前記一方側で前記主磁石片に積層されるヨーク片を備え、
   前記ロータフレームは、前記周方向に交互に配置された前記主磁石部の前記ヨーク片および前記副磁石部の前記副磁石片を、前記内周側ハブおよび前記外周側ハブの間に収容かつ固定すること特徴とする請求項１から請求項３の何れか１つに記載のアキシャルギャップ型モータ。
5. 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ステータおよび第２ステータを備え、
   前記副磁石片は、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副永久磁石片を備えること特徴とする請求項１から請求項４の何れか１つに記載のアキシャルギャップ型モータ。

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