JP7048359B2 - Axial gap motor - Google Patents
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Description
本発明は、回転軸に固定のロータと、ロータに軸方向のギャップを持って対向配置されるステータとを備えたアキシャルギャップモータに関する。 The present invention relates to an axial gap motor including a rotor fixed to a rotating shaft and a stator arranged facing the rotor with an axial gap.
従来、この種のアキシャルギャップモータにおいては、ロータは、磁性体からなる円環状のロータコアを有し、ロータコアのステータとの対向面に周方向に沿って、軸方向に着磁された複数の円弧状の磁石片が間隔を有して設けられ、隣接する磁石片の着磁方向は互いに逆方向とされている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, in this type of axial gap motor, the rotor has an annular rotor core made of a magnetic material, and a plurality of circles magnetized axially along the circumferential direction on the surface of the rotor core facing the stator. The arc-shaped magnet pieces are provided at intervals, and the magnetizing directions of the adjacent magnet pieces are opposite to each other (see, for example, Patent Document 1).
このようなアキシャルギャップモータには出力増大が求められている。その方策の一つとして、ロータとステータの対向面積を拡大させることが考えられるが、この場合、アキシャルギャップモータは扁平形状を有しているが故に外径が拡大し、これに伴いセンターハイトが長尺化する大型化という問題が生ずる。他の方策として、ロータ又はステータの体積を増加させ、磁気飽和を低減させることが考えられるが、この場合にも大型化の問題が生ずる。 Such an axial gap motor is required to have an increased output. As one of the measures, it is conceivable to increase the facing area between the rotor and the stator. In this case, since the axial gap motor has a flat shape, the outer diameter is expanded and the center height is increased accordingly. The problem of increasing the length and increasing the size arises. As another measure, it is conceivable to increase the volume of the rotor or the stator to reduce the magnetic saturation, but this also raises the problem of increasing the size.
本発明は、以上の点に鑑み、大型化することなく出力増大を実現することができるアキシャルギャップモータを提供することをその課題としている。 In view of the above points, it is an object of the present invention to provide an axial gap motor capable of realizing an increase in output without increasing the size.
上記課題を解決するために、本発明は、回転軸に固定のロータと、ロータに軸方向のギャップを持って対向配置されるステータとを備えたアキシャルギャップモータであって、ロータは、磁性体からなる円環状のロータコアを有し、ロータコアのステータとの対向面に周方向に沿って、軸方向に着磁された複数の円弧状の第1磁石片が間隔を有して設けられ、隣接する第1磁石片の着磁方向は互いに逆方向とされたものにおいて、ロータに、各第1磁石片の内周面に接する円弧状の第2磁石片が設けられると共に、各第1磁石片の外周面に接する円弧状の第3磁石片が設けられ、第2磁石片及び第3磁石片の着磁方向は径方向とされ、第1磁石片のステータとの対向面側がN極であるとき、第2磁石片の着磁方向は、第2磁石片の内周面側がN極となる方向であり、且つ第3磁石片の着磁方向は、第3磁石片の外周面側がN極となる方向であり、第1磁石片のステータとの対向面側がS極であるとき、第2磁石片の着磁方向は、第2磁石片の外周面側がN極となる方向であり、且つ第3磁石片の着磁方向は、第3磁石片の内周面側がN極となる方向であり、ロータコアのステータとの対向面の内周部と外周部とに、それぞれ、第2磁石片の内周面に接する磁性体からなる第1環状突起と、第3磁石片の外周面に接する磁性体からなる第2環状突起とが設けられていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention is an axial gap motor including a rotor fixed to a rotating shaft and a stator arranged opposite to the rotor with an axial gap, and the rotor is a magnetic material. It has an annular rotor core made of, and a plurality of arcuate first magnet pieces magnetized in the axial direction are provided at intervals on the surface facing the stator of the rotor core along the circumferential direction and are adjacent to each other. In the case where the magnetizing directions of the first magnet pieces are opposite to each other, the rotor is provided with an arcuate second magnet piece in contact with the inner peripheral surface of each first magnet piece, and each first magnet piece is provided. A third magnet piece having an arc shape in contact with the outer peripheral surface of the magnet piece is provided, the magnetizing direction of the second magnet piece and the third magnet piece is the radial direction, and the side facing the stator of the first magnet piece is the N pole. At this time, the magnetizing direction of the second magnet piece is the direction in which the inner peripheral surface side of the second magnet piece is the N pole, and the magnetizing direction of the third magnet piece is the N pole on the outer peripheral surface side of the third magnet piece. When the side facing the stator of the first magnet piece is the S pole, the magnetizing direction of the second magnet piece is the direction in which the outer peripheral surface side of the second magnet piece is the N pole. The magnetizing direction of the third magnet piece is the direction in which the inner peripheral surface side of the third magnet piece becomes the N pole, and the second magnet piece is formed on the inner peripheral portion and the outer peripheral portion of the surface facing the stator of the rotor core, respectively. It is characterized in that a first annular projection made of a magnetic material in contact with the inner peripheral surface of the third magnet piece and a second annular projection made of a magnetic material in contact with the outer peripheral surface of the third magnet piece are provided.
これによれば、第1環状突起及び第2環状突起が、径方向に着磁された第2磁石片及び第3磁石片の磁路となり、この磁路はロータコアの周方向となるため、第2磁石片及び第3磁石片の磁束が上記磁路を、ステータとの対向面側がS極である第1磁石片側からステータとの対向面側がN極である第1磁石片側へと向かい、その結果、ロータコアの磁束密度が低減されると共に、ステータに設けられるコイルへの鎖交磁束量が増加する。従って、アキシャルギャップモータは、扁平形状という特長をそのままにして大型化することなく出力増大を実現することができる。 According to this, the first annular protrusion and the second annular protrusion become magnetic paths of the second magnet piece and the third magnet piece magnetized in the radial direction, and these magnetic paths are in the circumferential direction of the rotor core. The magnetic fluxes of the two magnet pieces and the third magnet piece head toward the magnetic path from the first magnet piece side where the facing surface side with the stator is the S pole to the first magnet piece side where the facing surface side with the stator is the N pole. As a result, the magnetic flux density of the rotor core is reduced, and the amount of interlinking magnetic flux to the coil provided in the stator is increased. Therefore, the axial gap motor can realize an increase in output without increasing the size while maintaining the feature of the flat shape.
図1~3を参照して、アキシャルギャップモータ1は、図示していない回転軸に固定のロータ11と、ロータ11に軸方向Aのギャップを持って対向配置されるステータ12とを備えている。ロータ11は、磁性体からなる円環状のロータコア11aを有し、ロータコア11aのステータ12との対向面に周方向に沿って、軸方向Aに着磁された複数の円弧状の第1磁石片11bが間隔を有して設けられている。隣接する第1磁石片11bの着磁方向は互いに逆方向とされている。ステータ12は、円環状のステータコア12aを有し、ステータコア12aのロータ11との対向面に周方向に沿って、軸方向Aに突出する複数の円弧状のティース12bが間隔を有して設けられている。ステータコア12a及びティース12bはいずれも磁性体からなっている。ティース12bの周囲にはコイル12cが巻回されている。このようなアキシャルギャップモータ1においては、磁束が軸方向Aに鎖交する。
With reference to FIGS. 1 to 3, the
また、ロータ11においては、各第1磁石片11bの内周面に接する円弧状の第2磁石片11cが設けられると共に、各第1磁石片11bの外周面に接する円弧状の第3磁石片11dが設けられている。第2磁石片11c及び第3磁石片11dの着磁方向は径方向とされている。具体的には、図2中に矢印で示したように、第1磁石片11bのステータ12との対向面側がN極であるとき、第2磁石片11cの着磁方向は、第2磁石片11cの内周面側がN極となる方向であり、且つ第3磁石片11dの着磁方向は、第3磁石片11dの外周面側がN極となる方向である。また、第1磁石片11bのステータ12との対向面側がS極であるとき、第2磁石片11cの着磁方向は、第2磁石片11cの外周面側がN極となる方向であり、且つ第3磁石片11dの着磁方向は、第3磁石片11dの内周面側がN極となる方向である。
Further, in the
さらに、ロータコア11aのステータ12との対向面の内周部と外周部とには、それぞれ、第2磁石片11cの内周面に接する磁性体からなる第1環状突起11eと、第3磁石片11dの外周面に接する磁性体からなる第2環状突起11fとが設けられている。
Further, the inner peripheral portion and the outer peripheral portion of the
上記の通りのアキシャルギャップモータ1においては、第1環状突起11e及び第2環状突起11fが、径方向に着磁された第2磁石片11c及び第3磁石片11dの磁路となり、この磁路はロータコア11aの周方向となるため、第2磁石片11c及び第3磁石片11dの磁束が上記磁路を、ステータ12との対向面側がS極である第1磁石片11b側からステータ12との対向面側がN極である第1磁石片11b側へと向かう。その結果、ロータコア11aの磁束密度が低減されると共に、ステータ12に設けられるコイル12cへの鎖交磁束量が増加する。従って、アキシャルギャップモータ1は、扁平形状という特長をそのままにして大型化することなく出力増大を実現することができる。
In the
なお、当然のことであるが、アキシャルギャップモータ1においては、大型化防止のために、各第1磁石片11bとこれに設けられる第2磁石片11c及び第3磁石片11dとの合計磁石量は、第2磁石片11c及び第3磁石片11dが設けられない従来のアキシャルギャップモータのロータコアに設けられる各磁石片の磁石量と同じとする。また、第2磁石片11c及び第1環状突起11eの径方向の合計幅はコイル12cの径方向内側の部分の幅以内に収め、第3磁石片11d及び第2環状突起11fの径方向の合計幅はコイル12cの径方向外側の部分の幅以内に収める。
As a matter of course, in the
図4を参照して、図1~図3に示したアキシャルギャップモータ1の出力の増大について詳述する。
With reference to FIG. 4, the increase in the output of the
(実施例1)
実施例1は、アキシャルギャップモータ1であり、そのトルクは、後述する比較例1のアキシャルギャップモータのトルクよりも約6%大きい。
(比較例1)
比較例1は、第2磁石片11c及び第3磁石片11d並びに第1環状突起11e及び第2環状突起11fがロータコアに設けられない従来のアキシャルギャップモータである。
(比較例2)
比較例2は、上記従来のアキシャルギャップモータに、実施例1のアキシャルギャップモータ1に採用した第1環状突起11e及び第2環状突起11fのみをロータコアに設けたものである。そのトルクは、比較例1のアキシャルギャップモータよりわずかに大きくなるものの、実施例1のアキシャルギャップモータ1のトルクほど大きくはならない。
(比較例3)
比較例3は、上記従来のアキシャルギャップモータに、実施例1のアキシャルギャップモータ1に採用した第1磁石片11c及び第2磁石片11dのみをロータコアに設けたものである。そのトルクは、比較例1の従来のアキシャルギャップモータのトルクとほぼ同等である。
(Example 1)
The first embodiment is an
(Comparative Example 1)
Comparative Example 1 is a conventional axial gap motor in which the
(Comparative Example 2)
In Comparative Example 2, the conventional axial gap motor is provided with only the first
(Comparative Example 3)
In Comparative Example 3, only the
実施例1と比較例1~3の対比から明らかなように、アキシャルギャップモータ1は、従来のアキシャルギャップモータと同径及び同体積であっても出力が増大する。
As is clear from the comparison between Example 1 and Comparative Examples 1 to 3, the output of the
以上、本発明の実施形態を図面を参照して説明したが、本発明は以上の実施形態及び実施例に限定されない。第1環状突起11e及び第2環状突起11fを除くロータコアの構造やステータの構造をはじめ、磁路形成に関与しない部分の構成及び構造には多種多様なものを採用することができる。
Although the embodiments of the present invention have been described above with reference to the drawings, the present invention is not limited to the above embodiments and examples. A wide variety of structures and structures of parts not involved in magnetic path formation can be adopted, including the structure of the rotor core and the structure of the stator excluding the first
1…アキシャルギャップモータ、11…ロータ、11a…ロータコア、11b…第1磁石片、11c…第2磁石片、11d…第3磁石片、11e…第1環状突起、11f…第2環状突起、12…ステータ。
1 ... axial gap motor, 11 ... rotor, 11a ... rotor core, 11b ... first magnet piece, 11c ... second magnet piece, 11d ... third magnet piece, 11e ... first annular projection, 11f ... second annular projection, 12 … Stator.
Claims (1)
ロータは、磁性体からなる円環状のロータコアを有し、ロータコアのステータとの対向面に周方向に沿って、軸方向に着磁された複数の円弧状の第1磁石片が間隔を有して設けられ、隣接する第1磁石片の着磁方向は互いに逆方向とされたものにおいて、
ロータに、各第1磁石片の内周面に接する円弧状の第2磁石片が設けられると共に、各第1磁石片の外周面に接する円弧状の第3磁石片が設けられ、第2磁石片及び第3磁石片の着磁方向は径方向とされ、第1磁石片のステータとの対向面側がN極であるとき、第2磁石片の着磁方向は、第2磁石片の内周面側がN極となる方向であり、且つ第3磁石片の着磁方向は、第3磁石片の外周面側がN極となる方向であり、第1磁石片のステータとの対向面側がS極であるとき、第2磁石片の着磁方向は、第2磁石片の外周面側がN極となる方向であり、且つ第3磁石片の着磁方向は、第3磁石片の内周面側がN極となる方向であり、
ロータコアのステータとの対向面の内周部と外周部とに、それぞれ、第2磁石片の内周面に接する磁性体からなる第1環状突起と、第3磁石片の外周面に接する磁性体からなる第2環状突起とが設けられている
ことを特徴とするアキシャルギャップモータ。
An axial gap motor including a rotor fixed to a rotating shaft and a stator arranged facing the rotor with an axial gap.
The rotor has an annular rotor core made of a magnetic material, and a plurality of arcuate first magnet pieces magnetized in the axial direction are spaced from each other along the circumferential direction on the surface of the rotor core facing the stator. In the case where the magnetizing directions of the adjacent first magnet pieces are opposite to each other.
The rotor is provided with an arc-shaped second magnet piece in contact with the inner peripheral surface of each first magnet piece, and an arc-shaped third magnet piece in contact with the outer peripheral surface of each first magnet piece. The magnetizing direction of the piece and the third magnet piece is the radial direction, and when the facing surface side of the first magnet piece with the stator is N pole, the magnetizing direction of the second magnet piece is the inner circumference of the second magnet piece. The surface side is the north pole, and the magnetizing direction of the third magnet piece is the direction in which the outer peripheral surface side of the third magnet piece is the north pole, and the facing surface side of the first magnet piece with the stator is the S pole. When the magnetism direction of the second magnet piece is the direction in which the outer peripheral surface side of the second magnet piece becomes the N pole, and the magnetism direction of the third magnet piece is the inner peripheral surface side of the third magnet piece. It is the direction to become the north pole,
A first annular protrusion made of a magnetic material in contact with the inner peripheral surface of the second magnet piece and a magnetic material in contact with the outer peripheral surface of the third magnet piece are formed on the inner peripheral portion and the outer peripheral portion of the surface facing the stator of the rotor core, respectively. An axial gap motor characterized by being provided with a second annular protrusion made of.
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