(57)【要約】【課題】ステータのコイルへの通電時，ロータヨークに生じる渦電流の発生を抑制してモータの効率低下を防ぐと共に，簡単な構造でロータの機械的強度を確保する。【解決手段】ロータ３とステータ２Ａ，２Ｂとが相互間に所定の空隙ｇを開けて回転軸線Ｘ方向に配置されるアキシャルギャップモータＭであって，ロータヨーク１０には，ステータ２Ａ，２Ｂとの対向側面において永久磁石１２を接着により取り付ける複数の磁石取り付け部１６が形成され，また磁石取り付け部１６から半径方向外方に延びてロータヨーク１０の外周面に開口するスリット１７が設けられる。このスリット１７の長さＬは，ステータヨーク７のティース８の半径方向長さＳの８０％以上に設定される。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力軸に固定されるロータと，前記出力軸を回転可能に支持するケースに固定されるステータとが相互間に所定の空隙を開けてロータの回転軸線方向に配置されてなり，前記ロータが，ロータヨークと，該ロータヨークの，前記ステータと対向する側面に周方向に配設される複数の永久磁石とを有し，前記ステータが，前記ロータと対向する側面に周方向に配列される複数のティースを突出させたステータヨークと，前記各ティースに巻装される複数のコイルを有するアキシャルギャップモータであって，
前記ロータヨークには，その側面において前記各永久磁石を固着する複数の磁石取り付け部が形成され，また前記各磁石取り付け部から半径方向外方に延びて該ロータヨークの外周面に開口する複数条のスリットが設けられ，
該スリットの長さが，前記ティースの，前記コイルが巻装された胴部の半径方向長さの８０％以上に設定されることを特徴とするアキシャルギャップモータ。
【請求項２】
請求項１に記載のアキシャルギャップモータであって，
前記ロータヨークの側面には，該ロータヨークの，前記出力軸に固定されるハブと，該ハブから放射状に延びる複数本の第１リブと，該ロータヨークの外周縁で前記第１リブ全体に一体に連結する環状の第２リブとが形成され，
前記ハブ，第１リブ及び第２リブにより該ロータヨーク上に画成される複数の磁石取り付け凹部が前記磁石取り付け部となり，
該磁石取り付け凹部に前記永久磁石が嵌め込まれて固着されることを特徴とするアキシャルギャップモータ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のアキシャルギャップモータであって，
前記スリットが，対応する前記磁石取り付け部の周方向中央部に設けられることを特徴とするアキシャルギャップモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，出力軸に固定されるロータと，前記出力軸を回転可能に支持するケースに固定されるステータとが，相互間に所定の空隙を開けてロータの回転軸線方向に配置されてなるアキシャルギャップモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来，アキシャルギャップモータにおいて，ロータが，ロータヨークと，このロータヨークの側面にその周方向に配列して固定される複数の永久磁石とで構成されるものが，下記特許文献１に記載されているように知られている。また，ロータが，周方向に並ぶ複数の磁石取り付け窓を有するロータヨークと，前記各磁石取り付け窓に嵌め込んで固定した複数の永久磁石とで構成され，前記ロータヨークに，その外周面から前記磁石取り付け窓に達するスリットを設けたもの，また前記スリットに非電導性樹脂を充填したもの，さらには前記ロータヨークの外周面に非電導性樹脂をリム状に巻いたものが，下記特許文献２に記載されているように知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−２２９１１４号公報
【特許文献２】特許第６２５５２３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで，特許文献１に記載のものでは，ステータのコイルに通電して，ステータ及びロータ間に，ロータにトルクを付与するための磁界を発生させたとき，ロータヨークに大きな渦電流が生じ，その渦電流により生じる熱によるエネルギ損失（渦電流損）が多く，モータの効率を低下させる欠点がある。一方，特許文献２に記載のものでは，ステータのコイルへの通電時，取り付け窓及びスリットが渦電流の発生を抑制して，モータの効率低下を少なくする利点があるものゝ，ロータヨークでは，その内周部と外周部とが，前記取り付け窓及びスリットの存在により，独立したスポーク状の壁部で連結されることになり，そのスポーク状の壁部は，ロータの回転に伴う遠心力に耐え得る機械的強度に不安がある。そこで，その強度不足を補うべく，スリットに非電導性樹脂を充填したり，ロータヨークの外周面に非電導性樹脂をリム状に巻いたりすれば，構造が複雑となり，ロータのコスト増を招くことになる。
【０００５】
本発明は，かゝる事情に鑑みてなされたもので，ステータのコイルへの通電時，ロータヨークに生じる渦電流の発生を効果的に抑制してモータの効率低下を防ぐと共に，簡単な構造でロータの機械的強度を確保し得るアキシャルギャップモータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために，本発明は，出力軸に固定されるロータと，前記出力軸を回転可能に支持するケースに固定されるステータとが相互間に所定の空隙を開けてロータの回転軸線方向に配置されてなり，前記ロータが，ロータヨークと，該ロータヨークの，前記ステータと対向する側面に周方向に配設される複数の永久磁石とを有し，前記ステータが，前記ロータと対向する側面に周方向に配列される複数のティースを突出させたステータヨークと，前記各ティースに巻装される複数のコイルを有するアキシャルギャップモータであって，前記ロータヨークには，その側面において前記各永久磁石を固着する複数の磁石取り付け部が形成され，また前記各磁石取り付け部から半径方向外方に延びて該ロータヨークの外周面に開口する複数条のスリットが設けられ，該スリットの長さが，前記ティースの，前記コイルが巻装された胴部の半径方向長さの８０％以上に設定されることを第１の特徴とする。
【０００７】
また，本発明は，第１の特徴に加えて，前記ロータヨークの側面には，該ロータヨークの，前記出力軸に固定されるハブと，該ハブから放射状に延びる複数本の第１リブと，該ロータヨークの外周縁で前記第１リブ全体に一体に連結する環状の第２リブとが形成され，前記ハブ，第１リブ及び第２リブにより該ロータヨーク上に画成される複数の磁石取り付け凹部が前記磁石取り付け部となり，該磁石取り付け凹部に前記永久磁石が嵌め込まれて固着されることを第２の特徴とする。
【０００８】
さらに本発明は，第１又は第２の特徴に加えて，前記スリットが，対応する前記磁石取り付け部の周方向中央部に設けられることを第３の特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の第１の特徴によれば，ステータのコイルへの通電時，ロータヨークでの渦電流の発生を，ロータヨークの磁石取り付け部から半径方向外方に延びてロータヨークの外周面に開口するスリットにより抑制して，モータの効率低下を防ぐことができる。その際，特に，前記スリットの長さを，ステータヨークのティースの半径方向長さの８０％以上に設定することにより，前記渦電流の発生を効果的に抑制することができる。しかも，前記磁石取り付け部に固着される永久磁石が上記スリットを跨いで配置される補強部材となって，スリットによるロータヨークの強度低下を効果的に補強することができ，ロータは遠心力に充分耐え得るものとなる。また専用の補強部材が不要であることで，ロータの構成が簡素である。
【００１０】
本発明の第２特徴によれば，ロータヨークの側面に，前記磁石取り付け部として，永久磁石が嵌め込まれて固着される磁石取り付け凹部を形成したことで，永久磁石をロータヨークの所定位置に適正且つ容易に取り付けることができ，組立性が良好となる。しかも，上記磁石取り付け凹部を画成するロータヨークのハブ，放射状に延びる複数本の第１リブ，及び全第１リブの外端部に一体に連結する環状の第２リブは協働して強固な補強構造体を構成することになり，ロータヨークを一層効果的に補強することができる。
【００１１】
本発明の第３の特徴によれば，スリットが，対応する磁石取り付け部の周方向中央部に位置することにより，ロータヨークでの渦電流の発生を効果的に抑制すると共に，永久磁石のロータヨークに対する補強効果を充分に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係るアキシャルギャップモータの縦断面図。
【図２】図１の２−２線断面図。
【図３】図１の３−３線断面図。
【図４】上記アキシャルギャップモータの要部分解斜視図。
【図５】上記アキシャルギャップモータにおけるロータの部分分解斜視図。
【図６】上記アキシャルギャップモータにおけるスリット長さと渦電流損の関係線図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施の形態として，実施例１を添付図面に基づき説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１及び図４において，アキシャルギャップモータＭは，ケース１，一対の第１及び第２ステータ２Ａ，２Ｂ，ロータ３及び出力軸４を主たる構成要素としている。
【００１５】
ケース１は，有底円筒状のケースボディ１ａと，このケースボディ１ａの開放端に同心嵌合した上で複数本のボルト１９により結合されるブラケット１ｂとよりなっており，このケース１の軸方向両端壁の軸受ボス５ａ，５ｂにおいて出力軸４がボールベアリング６ａ，６ｂを介して回転可能に支持される。
【００１６】
第１及び第２ステータ２Ａ，２Ｂは環状をなしていて，ケース１の両端壁内面に固定され，ロータ３は，上記両ステータ２Ａ，２Ｂ間に配置されて出力軸４に固着される。而して，第１及び第２ステータ２Ａ，２Ｂ及びロータ３は，ロータ３及び出力軸４の回転軸線Ｘに沿って配置されると共に，両ステータ２Ａ，２Ｂとロータ３との各対向面間には，所定の空隙（ギャップ）ｇが設けられる。
【００１７】
第１ステータ２Ａ及び出力軸４間の環状空間において，ロータ３の回転位置を検出するエンコーダ等のロータ位置センサ１８がブラケット１ｂに取り付けられる。
【００１８】
図１，図２及び図４に示すように，第１及び第２ステータ２Ａ，２Ｂは，対称的な構成を有する。各ステータ２Ａ，２Ｂは，圧粉磁性体製で円板且つ環状のステータヨーク７を有しており，その一側面には，周方向等ピッチで並ぶ複数のティース８が一体に突設されている。各ティース８は，ステータヨーク７の一側面より突出する胴部８ａと，この胴部８ａの先端部に形成されるフランジ８ｂとよりなっており，各ティース８の胴部８ａにコイル９が巻装され，このコイル９の胴部８ａからの離脱を前記フランジ８ｂが阻止するようになっている。
【００１９】
各ティース８は，横幅が半径方向外方に向かって増加するように平面視で略台形をなしている。そしてステータヨーク７は，コイル９をロータ３側に向けた状態でケース１の一端壁（図示例ではブラケット１ｂ）に接着により固着される。その際，ステータヨーク７は，その内周面を前記軸受ボス５ａの内方突出部の外周面に嵌合することで前記回転軸線Ｘと同心状に位置決めされる。
【００２０】
第２ステータ２Ｂは，上記第１ステータ２Ａと対称的な構成を有するので，図中，その各部には，第１ステータ２Ａと同様な参照符号を付して，その構成の詳細な説明を省略する。
【００２１】
図１，図３〜図５に示すように，ロータ３は，中心部に厚肉のハブ１０ａを有する円板状のロータヨーク１０と，このロータヨーク１０の両側面に設けられる第１及び第２磁石群１２Ａ，１２Ｂとを備える。各第１及び第２磁石群１２Ａ，１２Ｂは，ロータヨーク１０の両側面において，それぞれロータ３の周方向に等ピッチで配列する複数の永久磁石１２より構成される。ロータヨーク１０は，導電性鋼材，例えばＳ４５Ｃの炭素鋼板製である。
【００２２】
ロータヨーク１０は，そのハブ１０ａが出力軸４に圧入により固着される。このロータヨーク１０の両側面には，その外周縁に沿って延びる環状の第１リブ１４と，この第１リブ１４と前記ハブ１０ａとの間を一体に連結するように放射状に延びる複数本の第２リブ１５とがそれぞれ一体に形成され，これらハブ１０ａ，第１リブ１４及び第２リブ１５は，ロータヨーク１０の両側面上に複数の扇形の磁石取り付け凹部１６を画成する。これら磁石取り付け凹部１６は，例えばコイニング加工により容易に成形可能である。
【００２３】
またロータヨーク１０には，前記各磁石取り付け凹部１６から半径方向外方に延びてロータヨーク１０の外周面に開口する複数条のスリット１７が設けられる。その際，各スリット１７の長さＬ（図３参照）は，前記ステータヨーク７のティースの胴部８ａの半径方向長さＳ（図２参照）の８０％以上に，望ましくは１００％（Ｌ＝Ｓ）に設定される。
【００２４】
各磁石取り付け凹部１６には，それと同様な扇形の前記永久磁石１２が嵌め込まれると共に，接着により固着される。各永久磁石１２の肉厚は，磁石取り付け凹部１６の深さより僅かに大であり，したがって，各永久磁石１２は，磁石取り付け凹部１６から僅かに突出している。
【００２５】
こうして，ロータヨーク１０の両側面に第１及び第２磁石群１２Ａ，１２Ｂが取り付けられ，これら第１及び第２磁石群１２Ａ，１２Ｂと，それに対向する前記第１及び第２ステータ２Ｂのティース８群との間に前記空隙ｇが設定される。また，前記各ステータ２Ａ，２Ｂのコイル９の個数は，各磁石群１２Ａ，１２Ｂの永久磁石１２の個数よりも多く設定される。
【００２６】
次に，この実施例１の作用について説明する。
【００２７】
ロータ３の回転位置を検出するロータ位置センサ１８の出力信号に基づき，図示しない電子制御ユニットが第１及び第２ステータ２Ａ，２Ｂのコイル９への通電を制御して，相対向する各ステータヨーク７のティース８とロータ３の永久磁石１２との間に，ロータ３にトルクを付与するための磁界を発生させ，ロータ３を回転させる。このとき，永久磁石１２を保持するロータヨーク１０には，上記磁界の発生に伴う渦電流が生じようとするが，ロータヨーク１０のスリット１７，即ち各磁石取り付け凹部１６から半径方向外方に延びてロータヨーク１０の外周面に開口するスリット１７が渦電流の経路を遮断することにより，渦電流の発生を抑制することになる。その結果，渦電流損が減少して，アキシャルギャップモータＭの効率が向上する。
【００２８】
ところで，本発明者は，上記スリット１７の長さＬと渦電流損との関係について，次のようなテストを実施した。
【００２９】
ティース８の半径方向長さ（コイル９を巻装した胴部８ａの半径方向長さをいう。）Ｓを１４．０５ｍｍと一定にし，スリット１７の長さＬを０ｍｍ（スリット無し）〜１８ｍｍとした複数のロータヨーク１０を順次組み入れたアキシャルギャップモータＭについて渦電流損を計測したところ，図６に示す結果を得た。
【００３０】
即ち，図６に示すように，渦電流損は，スリット１７の長さＳが０ｍｍ（スリット無し）から１２．３ｍｍまで増加するに応じて直線的に減少していくが，スリット１７の長さＳが１２．３ｍｍからティース８の上記半径方向長さＳ＝１４．５ｍｍに至る間に渦電流損の減少が徐々に鈍くなり，スリット１７の長さＳが上記半径方向長さＳを超えた後は，渦電流損の減少は止る。
【００３１】
而して，渦電流損の減少が鈍くなり始めるときのスリット１７の長さＳ＝１２．３ｍｍは，ティース８の半径方向長さＳ＝１４．５ｍｍの略８０％に当たるので，本発明では，実用上満足し得る効率を確保するための有効なスリット１７の長さＳは，ティース８の半径方向長さＳの８０％〜１００％であると判定した。スリット長さＳを，１００％を超えて設定することは，渦電流損の減少を１００％時以上には望めない上，ロータヨーク１０のスリット１７による強度低下を大きくするので，避ける方がよい。
【００３２】
いずれにせよ，上記スリット１７は，ロータヨーク１０の強度低下を招くことになるが，本発明では，永久磁石１２が，スリット１７が存在するロータヨーク１０の磁石取り付け凹部１６に嵌め込まれて接着により固着されるので，スリット１７を跨いで配置される補強部材となって，ロータヨーク１０を効果的に補強し，ロータ３を遠心力に充分耐え得るものとすることができ，また専用の補強部材を使用しないことで，ロータ３の構成が簡素となり，コストアップを抑えることができる。
【００３３】
また，永久磁石１２の取り付け時，それを磁石取り付け凹部１６に嵌め込めこむことで，永久磁石１２をロータヨーク１０の所定位置に適正且つ容易に取り付けることができ，組立性が良好となる。
【００３４】
しかも，上記磁石取り付け凹部１６は，ロータヨーク１０のハブ１０ａと，ロータヨーク１０の側面外周縁に沿って延びる環状の第１リブ１４と，この第１リブ１４及びハブ１０ａ間を一体に連結する放射状の複数本の第２リブ１５とにより画成されるので，これらハブ１０ａ及び第１，第２リブ１４，１５が協働して，扇形の壁部をロータ３の周方向に複数連ねた強固な補強構造体をロータヨーク１０の両側面に構成することになり，これによりロータヨーク１０を一層効果的に補強することができる。
【００３５】
また，前記スリット１７は，対応する磁石取り付け凹部１６の周方向中央部に配置されることにより，ロータヨーク１０での渦電流の発生をより効果的に抑制することができると共に，永久磁石１２のロータヨーク１０に対する補強効果を充分に得ることができる。
【００３６】
本発明は上記実施例に限定されるものではなく，その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。例えば，第１及び第２ステータ２Ａ，２Ｂの位相を相互にずらすと共に，第１及び第２磁石群１２Ａ，１２Ｂの位相を相互にずらすこともできる。またアキシャルギャップモータを，単一のステータと，それに対向する一側面のみに磁石群を備えたロータとで構成することもできる。
【符号の説明】
【００３７】
Ｍ・・アキシャルギャップモータ
Ｘ・・回転軸線
ｇ・・空隙
Ｌ・・スリットの長さ
Ｓ・・ティースの半径方向長さ
１・・ケース
２Ａ，２Ｂ・・ステータ（第１，第２ステータ）
３・・ロータ
４・・出力軸
７・・ステータヨーク
８・・ティース
９・・コイル
１０・・ロータヨーク
１０ａ・・ハブ
１２・・永久磁石
１４・・第１リブ
１５・・第２リブ
１６・・磁石取り付け部（磁石取り付け凹部）
１７・・スリット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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