Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
AXIAL GAP TYPE MOTOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/001675
Kind Code:
A1
Abstract:
Provided is an axial gap type motor comprising a rotor made rotatable on the axis of rotation, and a first stator and a second stator arranged to confront each other across the rotor on the two sides of the rotation axis direction of the rotor. The rotor includes a plurality of main permanent magnets having magnetizing directions in the rotation axis direction of the rotor and arranged in the circumferential direction of the rotor, a partition member arranged between the main permanent magnets adjoining in the circumferential direction of the rotor and containing a nonmagnetic material, and auxiliary permanent magnets having magnetization directions perpendicular to the rotation axis direction and the radial direction of the rotor and arranged on the two sides of the rotation axis direction of the rotor with respect to the partition member.

Inventors:
YAMAMOTO KEIICHI (JP)
ATARASHI HIROFUMI (JP)
ABE SHOEI (JP)
Application Number:
PCT/JP2008/060659
Publication Date:
December 31, 2008
Filing Date:
June 11, 2008
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
HONDA MOTOR CO LTD (JP)
YAMAMOTO KEIICHI (JP)
ATARASHI HIROFUMI (JP)
ABE SHOEI (JP)
International Classes:
H02K1/27; H02K21/24
Foreign References:
JP2006025482A2006-01-26
JP2006222131A2006-08-24
JP2007104819A2007-04-19
JP2007053844A2007-03-01
Other References:
See also references of EP 2161815A4
Attorney, Agent or Firm:
SHIGA, Masatake et al. (Marunouchi Chiyoda-k, Tokyo 20, JP)
Download PDF:
Claims:
 回転軸周りに回転可能なロータと;
 前記ロータの前記回転軸方向の両側から前記ロータを挟んで対向配置された第1ステータおよび第2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:
  磁化方向が前記ロータの前記回転軸方向であって前記ロータの周方向に配置された複数の主永久磁石と;
  前記ロータの前記周方向で隣り合う前記主永久磁石同士の間に配置され、非磁性材を含む仕切り部材と;
  磁化方向が前記ロータの前記回転軸方向および径方向に直交する方向であって、前記仕切り部材に対して前記ロータの前記回転軸方向の両側に配置された副永久磁石と;を含むアキシャルギャップ型モータ。
 前記仕切り部材は中空である、請求項1に記載のアキシャルギャップ型モータ。
 前記仕切り部材は絶縁性の非磁性材と非絶縁性の非磁性材とを積層して形成される、請求項1に記載のアキシャルギャップ型モータ。
 前記ロータが、内周側に配置された内周側リングと、外周側に配置された外周側リングとを含み;
 前記内周側リングと前記外周側リングとは、互いに同軸に配置され、前記仕切り部材によって結合され、前記主永久磁石および前記副永久磁石を前記ロータの前記径方向の両側から挟んでいる;請求項1に記載のアキシャルギャップ型モータ。
Description:
アキシャルギャップ型モータ

 本発明は、アキシャルギャップ型モータに する。
 本願は、2007年6月26日に、日本に出願された 特願2007-167490号に基づき優先権を主張し、そ 内容をここに援用する。

 従来、例えば回転軸方向の両側からロータ 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 ープを形成する軸ギャップ型の永久磁石発 機が知られている(例えば、特許文献1参照)

特表平6-500457号公報

 ところで、上記従来技術の一例に係る永久 石発電機においては、ロータの永久磁石に 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発電機においては、ス ータに対する通電時に発生する電機子磁束 よる渦電流損失を低減して永久磁石発電機 運転効率を向上させつつ、ステータの固定 巻線を鎖交する鎖交磁束量をさらに増大さ て、トルクポテンシャルを増大させること 望まれている。

 本発明は上記事情に鑑みてなされたもの 、通電時に発生する渦電流損失を低減して 転効率を向上させつつ、ステータの固定子 線を鎖交する鎖交磁束量を増大させること 可能なアキシャルギャップ型モータを提供 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 に、本発明は以下の構成を採用した。
(1) 回転軸周りに回転可能なロータと;前記ロ ータの前記回転軸方向の両側から前記ロータ を挟んで対向配置された第1ステータおよび 2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 記ロータの前記回転軸方向であって前記ロ タの周方向に配置された複数の主永久磁石 ;前記ロータの前記周方向で隣り合う前記主 久磁石同士の間に配置され、非磁性材を含 仕切り部材と;磁化方向が前記ロータの前記 回転軸方向および径方向に直交する方向であ って、前記仕切り部材に対して前記ロータの 前記回転軸方向の両側に配置された副永久磁 石と;を含むアキシャルギャップ型モータ。

 本発明のアキシャルギャップ型モータに れば、周方向で隣り合う主永久磁石同士の に非磁性材を含む仕切り部材が配置される また、この仕切り部材の回転軸方向の両端 に、主永久磁石の磁化方向と直交する方向 磁化された副永久磁石が配置される。これ より、構造体としての所望の剛性を確保し つ、所謂永久磁石のハルバッハ配置による 束レンズ効果によって各永久磁石の磁束を 束させることができる。これにより、ステ タの固定子巻線に鎖交する磁束量を増大さ 、トルクポテンシャルを増大させることが き、アキシャルギャップ型モータの運転効 を向上させることができる。

(2) 上記のアキシャルギャップ型モータで 、前記仕切り部材は中空であってもよい。

 この場合、磁気絶縁性を向上させること でき、各永久磁石の磁束を効率よく収束さ ることができる。これと共に、通電時に発 する電機子磁束による渦電流損失を低減す ことができ、ジュール熱による過剰な温度 昇を防止することができる。

(3) 上記のアキシャルギャップ型モータで 、前記仕切り部材は絶縁性の非磁性材と非 縁性の非磁性材とを積層して形成されても い。

 この場合、通電時に発生する電機子磁束 よる渦電流損失を低減することができ、ジ ール熱による過剰な温度上昇を防止するこ ができる。

(4) 上記のアキシャルギャップ型モータで 、前記ロータが、内周側に配置された内周 リングと、外周側に配置された外周側リン とを含んでもよく;前記内周側リングと前記 外周側リングとは、互いに同軸に配置され、 前記仕切り部材によって結合され、前記主永 久磁石および前記副永久磁石を前記ロータの 前記径方向の両側から挟んでもよい。

 この場合、構造体としての所望の剛性を 易に確保することができる。

図1は、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斜視図である。 図2は、同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3は、同アキシャルギャップ型モータ の径方向リブの斜視図である。 図4は、同アキシャルギャップ型モータ のロータの要部分解斜視図である。 図5は、同アキシャルギャップ型モータ のロータの要部分解斜視図である。 図6は、同アキシャルギャップ型モータ の径方向に対する要部断面図である。 図7は、本発明の一実施形態の第1変形 に係るアキシャルギャップ型モータの径方 リブの斜視図である。 図8は、本発明の一実施形態の第2変形 に係るアキシャルギャップ型モータの径方 リブの斜視図である。

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 ータ)
22 ティース
23 スロット
34 径方向リブ(仕切り部材)
34a 非電気絶縁性の非磁性材
34b 電気絶縁性の非磁性材
35 外周側筒状部(外周側リング)
36 内周側筒状部(内周側リング)
41 主永久磁石片(主永久磁石)
43 副永久磁石片(副永久磁石)

 以下、本発明のアキシャルギャップ型モー の一実施形態について添付図面を参照しな ら説明する。
 本実施の形態によるアキシャルギャップ型 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 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 みこむようにして対向配置されロータ11を 転させる回転磁界を発生する複数相の各固 子巻線を有する1対のステータ12と、を備え 。

 このアキシャルギャップ型モータ10は、 えばハイブリッド車両や電動車両等の車両 駆動源として搭載され、出力軸がトランス ッション(図示略)の入力軸に接続される。こ れによって、アキシャルギャップ型モータ10 駆動力がトランスミッションを介して車両 駆動輪(図示略)に伝達される。

 また、車両の減速時に駆動輪側からアキ ャルギャップ型モータ10に駆動力が伝達さ 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 する。そして、アキシャルギャップ型モータ 10は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、 えばハイブリッド車両においては、アキシ ルギャップ型モータ10の回転軸が内燃機関( 示略)のクランクシャフトに連結される。こ 場合、内燃機関の出力がアキシャルギャッ 型モータ10に伝達されてもアキシャルギャ 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 で周方向に所定間隔をおいた位置から回転 O方向に沿ってロータ11に向かい突出すると に径方向に伸びる複数のティース22と、その ティース22の間に装着される固定子巻線とを える。

 各ステータ12は、例えば主極が6個(例えば、 U+,V+,W+,U-,V-,W-)である6N型である。一方のステ 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-極は回転軸O方向で対向する。
 例えば回転軸O方向で対向する1対のステー 12において、U+,V+,W+極に対応する一方のステ タ12の3個のティース22と、U-,V-,W-極に対応す る他方のステータ12の3個のティース22とが、 転軸O方向でそれぞれ対向する。回転軸O方 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。

 そして、周方向で隣り合うティース22同 間の周方向での間隔、つまり周方向で隣り うティース22の間に形成されて径方向に伸び るスロット23のスロット幅は、径方向におい 所定の一定値である。

 ロータ11は、複数の主磁石極部31と、複数 の副磁石部32と、非磁性材からなるロータフ ーム33とを備え、主磁石極部31と副磁石部32 は、周方向において交互に配置された状態 、ロータフレーム33内に収容されている。

 ロータフレーム33は、周方向に所定間隔を いて配置された複数の径方向リブ34によって 接続された内周側筒状部36及び外周側筒状部3 5と、内周側筒状部36の内周面上から内方に向 かって突出する円環板状であって外部の駆動 軸(例えば、車両のトランスミッションの入 軸等)に接続される接続部37と、を備える。
 この実施の形態では、ロータフレーム33の 周側筒状部36が外部の駆動軸に接続されるた め、径方向リブ34の径方向の内方側がシャフ 部側であり、径方向リブ34の径方向の外方 がリム部側である。

 径方向リブ34は、例えば図3に示すように 中空であり、非磁性材で形成され、径方向 伸びる筒状である。

 主磁石極部31は、例えば図4~図6に示すよ に、厚さ方向(つまり、回転軸O方向)に磁化 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とを備える。 方向で隣り合う主磁石極部31の各主永久磁 片41は、例えば図6に示すように、磁化方向 互いに異なる方向である。

 そして、ロータフレーム33内に収容された 数の主磁石極部31は、径方向の両側から内周 側筒状部36と外周側筒状部35とにより挟み込 れると共に、径方向リブ34を介して周方向で 隣り合っている。
 つまり、ロータフレーム33内において、各 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て る。

 副磁石部32は、例えばロータフレーム33内 において回転軸O方向の両側から径方向リブ34 を挟み込む1対の副永久磁石片43を備える。副 永久磁石片43は、例えば図5、図6に示すよう 、それぞれ回転軸O方向および径方向に直行 る方向(略周方向)に沿って磁化される。回 軸O方向で対向する1対の副永久磁石片43は互 に磁化方向が異方向である。

 そして、ロータフレーム33内において、周 向で隣り合う副磁石部32の副永久磁石片43同 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、図2では、ロータ11の構成要素のうち ロータフレーム33と、それ以外の構成要素( まり、主磁石極部31および副磁石部32)とを 離して示す。また、図4では、ロータ11の構 要素のうち、ロータフレーム33以外のもの( まり、主磁石極部31および副磁石部32)のみを 示す。図2と図4では、回転軸O方向で対向する 1対の副永久磁石片43の間であって、かつ周方 向で隣り合う2つの主永久磁石片41の間に、ロ ータフレーム33の径方向リブ34が配置される 間部34aが図示されている。

 磁性材部材42を介して周方向で対向する1対 副永久磁石片43同士は、例えば図5、図6に示 すように、互いに磁化方向が異方向である。
 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同士は、回転軸O方向に って磁化された主永久磁石片41の同一方側の 磁極と同極の磁極を対向させる。そして、回 転軸O方向の他方側に配置された1対の副永久 石片43同士は、回転軸O方向に磁化された主 久磁石片41の同他方側の磁極と同極の磁極 対向させる。

 ここで、上記の構成を別の言葉で説明する 例えば回転軸O方向の一方側がN極かつ他方 がS極である主永久磁石片41の、回転軸O方向 N極側にまず注目する。ここで、このN極側 接する磁性材部材42を周方向の両側から挟み 込む1対の副永久磁石片43は、その互いのN極 周方向で対向するように配置される。一方 主永久磁石片41の回転軸O方向の他方側は、S である。このS極側に接する磁性材部材42を 方向の両側から挟み込む1対の副永久磁石片 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 による磁束レンズ効果が得られる。この結 、主永久磁石片41および各副永久磁石片43の 各磁束が収束し、各ステータ12に鎖交する有 磁束が相対的に増大する。

 上述したように、本実施の形態によるア シャルギャップ型モータ10によれば、周方 で隣り合う主永久磁石片41同士間に非磁性材 からなる中空状の形状の径方向リブ34が配置 れる。また、この径方向リブ34の回転軸方 の両端部に、主永久磁石片41の磁化方向と直 交する方向に磁化された副永久磁石片43が配 される。これによって、構造体としての所 の剛性を確保しつつ、磁気絶縁性を向上さ ることができる。また、これにより、所謂 久磁石のハルバッハ配置による磁束レンズ 果が生じる。このため、各永久磁石の磁束 効率よく収束させることができ、ステータ1 2の固定子巻線に鎖交する磁束量を増大させ ことができる。これと共に、通電時に発生 る電機子磁束による渦電流損失を低減する とができ、トルクポテンシャルを増大させ ことができ、ジュール熱による過剰な温度 昇を防止することができ、アキシャルギャ プ型モータ10の運転効率を向上させることが できる。

 なお、上述した実施の形態では、単に、径 向リブ34を非磁性材により中空状の形状に 成するとした。しかし、これに限定されず 例えば図7に示すように、径方向リブ34を、 縁性の非磁性材と非絶縁性の非磁性材とを 層して形成してもよい。図7に示す第1変形例 では、筒状の径方向リブ34は、例えば非絶縁 である金属系の環状の非磁性材(例えば、銅 )34aと絶縁性の環状の非磁性材34bとが径方向 交互に積層されている。
 この第1変形例によれば、径方向リブ34を非 縁性の非磁性材34aと絶縁性の非磁性材34bと 積層された積層体とする。これにより通電 に発生する電機子磁束による渦電流損失を より一層、低減することができ、ジュール による過剰な温度上昇を防止することがで る。

 また、この第1変形例においては、径方向リ ブ34を中空状としたが、この構成には限定さ ない。径方向リブ34を絶縁性の非磁性材と 絶縁性の非磁性材とを積層して形成する場 には、例えば図8に示す第2変形例のように、 径方向リブ34を径方向に伸びる柱状に形成し もよい。この第2変形例では、柱状の径方向 リブ34には、例えば非絶縁性である金属系の 状の非磁性材(例えば、銅等)34aと電気絶縁 の板状の非磁性材34bとが径方向に交互に積 されている。
 この第2変形例によれば、非絶縁性の非磁性 材34aと絶縁性の非磁性材34bとが積層して柱状 の径方向リブ34を形成することにより、通電 の電機子磁束による渦電流損失の発生を抑 しつつ、構造体としての剛性を向上させる とができる。

 本発明のアキシャルギャップ型モータに れば、周方向で隣り合う主永久磁石同士の に非磁性材を含む仕切り部材が配置される また、この仕切り部材の回転軸方向の両端 に、主永久磁石の磁化方向と直交する方向 磁化された副永久磁石が配置される。これ より、構造体としての所望の剛性を確保し つ、所謂永久磁石のハルバッハ配置による 束レンズ効果によって各永久磁石の磁束を 束させることができる。これにより、ステ タの固定子巻線に鎖交する磁束量を増大さ 、トルクポテンシャルを増大させることが き、アキシャルギャップ型モータの運転効 を向上させることができる。