(57)【要約】【課題】本発明は、界磁部の強度を低下させることなくフレームに保持できる固定子を有するアキシャルギャップ型回転電機を提供することを目的とする。【解決手段】本発明の１つの実施の形態に係るアキシャルギャップ型回転電機３は、回転子３０と、回転軸４の方向にギャップを隔てて、回転子３０に対向配設された固定子１０とを備える。回転子３０は、回転軸４の周りで周方向に沿って環状に配置され、周方向に沿って互いに離間し、いずれも所定の方向において互いに異なる極性を呈する複数の界磁部３１と、回転軸についての周方向における位置が磁極面を避けて設けられる磁性体３００と、界磁部３１の軸方向における一方側を掛止し、磁性体３００の軸方向における他方側の一部を掛止するフレーム３５と、界磁部３１をフレーム３５と共に軸方向において挟持し、磁性体３００の他方側の他部と接合される板３８とを有す。【選択図】図１
2010142080.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸を中心として回転自在に配設された回転子（３０）と、前記回転軸の方向たる軸方向にギャップを隔てて、前記回転子（３０）に対向配設された固定子（１０，２０）とを備えるアキシャルギャップ型回転電機であって、
前記回転子（３０）は、
前記回転軸の周りで周方向に沿って環状に配置され、前記周方向に沿って互いに離間し、いずれも前記軸方向において互いに異なる極性を呈する磁極面を有する複数の界磁部（３１）と、
前記回転軸についての周方向における位置が前記磁極面を避けて設けられる磁性体（３００）と、
前記界磁部（３１）の前記軸方向における一方側を掛止し、前記磁性体の前記軸方向における他方側の一部（３００ａ）を掛止するフレーム（３５）と、
前記界磁部（３１）を前記フレーム（３５）と共に前記軸方向において挟持し、前記磁性体の前記他方側の他部（３００ｂ）と接合される板（３８）と
を有するアキシャルギャップ型回転電機。
【請求項２】
請求項１に記載のアキシャルギャップ型回転電機であって、
前記磁性体（３００）と前記板（３８）とは、レーザ溶接（３０７）により接合されることを特徴とするアキシャルギャップ型回転電機。
【請求項３】
回転軸を中心として回転自在に配設された回転子（３０）と、前記回転軸の方向たる軸方向にギャップを隔てて、前記回転子（３０）に対向配設された固定子（１０，２０）とを備えるアキシャルギャップ型回転電機であって、
前記回転子（３０）は、
前記回転軸の周りで周方向に沿って環状に配置され、前記周方向に沿って互いに離間し、いずれも前記軸方向において互いに異なる極性を呈する複数の界磁部（３１）と、
前記界磁部（３１）の前記軸方向の一方側を掛止する掛止部（３０１）と、前記軸方向に対する他方側に突出する突起部（３０８）とを有するフレーム（３５）と、
前記突起部（３０８）と接合することで前記界磁部（３１）を前記フレーム（３５）と共に挟持する板（３８）と
を有するアキシャルギャップ型回転電機。
【請求項４】
請求項３に記載のアキシャルギャップ型回転電機であって、
前記板（３８）は、前記突起部（３０８）が挿入される凹部若しくは貫通孔を有することを特徴とするアキシャルギャップ型回転電機。
【請求項５】
回転軸を中心として回転自在に配設された回転子（３０）と、前記回転軸の方向たる軸方向にギャップを隔てて、前記回転子（３０）に対向配設された固定子（１０，２０）とを備えるアキシャルギャップ型回転電機であって、
前記回転子（３０）は、
前記回転軸の周りで周方向に沿って環状に配置され、前記周方向に沿って互いに離間し、いずれも前記軸方向において互いに異なる極性を呈する複数の界磁部（３１）と、
前記界磁部（３１）の前記軸方向における一方側を掛止する掛止部（３０１）と、前記界磁部の外周側に設けられる外径部（３５ｂ）とを有するフレーム（３５）と、
前記界磁部（３１）の前記軸方向における他方側に配置された底（３８ｂ）と、前記フレームの前記外径部の外周側を覆う側面（３８ａ）とを有してカップ状に成形され、前記フレームと接合された板（３８）と
を有するアキシャルギャップ型回転電機。
【請求項６】
請求項５に記載のアキシャルギャップ型回転電機であって、
前記板（３８）の前記一方側の端部（３１０）を、前記フレーム（３５）の外径部（３５ｂ）の前記一方側の一部に掛止することで、前記フレーム（３５）と前記板（３８）とを接合することを特徴とするアキシャルギャップ型回転電機。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか１つに記載のアキシャルギャップ型回転電機であって、
前記板（３８）は導電性を有し、前記界磁部の前記他方側にスリット（３０９，３１１）が設けられた面を有していることを特徴とするアキシャルギャップ型回転電機。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか１つに記載のアキシャルギャップ型回転電機であって、
前記板（３８）は、軟磁性体からなることを特徴とするアキシャルギャップ型回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アキシャルギャップ型回転電機に係る発明である。
【背景技術】
【０００２】
アキシャルギャップ型回転電機は、回転子と、この回転子の回転軸方向両側にエアギャップを介して配置された固定子とを備える回転電機である。このアキシャルギャップ型回転電機は、その構造から薄型化できる点や、磁極面積を大きくすることでトルク密度を向上できる点で他の構造の回転電機より望ましい。
【０００３】
このアキシャルギャップ型回転電機に関する技術については、特許文献１乃至４に開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−８９２７０号公報
【特許文献２】特開２００１−１３６７２１号公報
【特許文献３】特開２００１−４６２８５号公報
【特許文献４】特開平２−２６２８６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
回転子では、回転軸の周方向に沿って環状に配置される磁石と、当該磁石の少なくとも一方の面に設けられる磁性体板とを保持する必要がある。特に、特許文献２に記載の回転子では、回転軸の周方向に沿って環状に配置する磁石及び磁性体板の端部に、段差を設け、当該段差と軸方向に２つに分離したフレームのそれぞれとを嵌合することで磁石及び磁性体板を２つのフレームで挟持している。また、特許文献４では、磁性体板とフレームとを溶接することで保持している。
【０００６】
しかし、特許文献２の磁石及び磁性体板では、回転軸方向に対して両側の端部に段差を設ける必要があるため、当該段差を設けた磁石及び磁性体板の板厚が薄くなり強度が低下する問題があった。また、特許文献４のように磁性体板とフレームとを溶接する場合、回転軸方向に対して両側の磁性体板の面とフレームとを溶接する２つの溶接工程が必要となり生産工程が多くなる問題点がある。さらに、磁石に積層される磁性体板は、溶接されることにより磁気特性が劣化し、磁石が熱により磁性を失う場合もあった。
【０００７】
そこで、本発明は、界磁部（磁石及び磁性体板）の強度を低下させることなくフレームに保持できる固定子を有するアキシャルギャップ型回転電機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】
【０００８】
上記課題を解決するため、この発明のアキシャルギャップ型回転電機は、回転軸を中心として回転自在に配設された回転子と、回転軸の方向たる軸方向にギャップを隔てて、回転子に対向配設された固定子とを備える。回転子は、回転軸の周りで周方向に沿って環状に配置され、周方向に沿って互いに離間し、いずれも軸方向において互いに異なる極性を呈する磁極面を有する複数の界磁部と、回転軸についての周方向における位置が磁極面を避けて設けられる磁性体と、界磁部の軸方向における一方側を掛止し、磁性体の軸方向における他方側の一部を掛止するフレームと、界磁部をフレームと共に軸方向において挟持し、磁性体の他方側の他部と接合される板とを有する。
【０００９】
また、磁性体と板とは、レーザ溶接により接合しても良い。
【００１０】
また、上記課題を解決するため、別の発明のアキシャルギャップ型回転電機は、回転軸を中心として回転自在に配設された回転子と、回転軸の方向たる軸方向にギャップを隔てて、回転子に対向配設された固定子とを備える。回転子は、回転軸の周りで周方向に沿って環状に配置され、周方向に沿って互いに離間し、いずれも軸方向において互いに異なる極性を呈する複数の界磁部と、界磁部の軸方向の一方側を掛止する掛止部と、軸方向に対する他方側に突出する突起部とを有するフレームと、突起部と接合することで界磁部をフレームと共に挟持する板とを有する。
【００１１】
また、板は、突起部が挿入される凹部若しくは貫通孔を有しても良い。
【００１２】
また、上記課題を解決するため、別の発明のアキシャルギャップ型回転電機は、回転軸を中心として回転自在に配設された回転子と、回転軸の方向たる軸方向にギャップを隔てて、回転子に対向配設された固定子とを備える。回転子は、回転軸の周りで周方向に沿って環状に配置され、周方向に沿って互いに離間し、いずれも軸方向において互いに異なる極性を呈する複数の界磁部と、界磁部の軸方向における一方側を掛止する掛止部と、界磁部の外周側に設けられる外径部とを有するフレームと、界磁部の軸方向における他方側に配置された底と、フレームの外径部の外周側を覆う側面とを有してカップ状に成形され、フレームと接合された板とを有する。
【００１３】
また、板の一方側の端部を、フレームの外径部の一方側の一部に掛止することで、フレームと板とを接合しても良い。
【００１４】
また、板は導電性を有し、界磁部の他方側にスリットが設けられた面を有していても良い。
【００１５】
また、板は軟磁性体であっても良い。
【発明の効果】
【００１６】
このアキシャルギャップ型回転電機によると、軸方向の一方側からはフレームが、他方側からは板が、それぞれ界磁部を保持するので、界磁部の強度を低下させる構造を界磁部に採用することなくフレームに保持できる。また、磁性体板をさらに備えることで、磁性体板がｑ軸インダクタンスを増大させる機能を有し、かつフレームを介して界磁部の保持に資する。
【００１７】
また、磁性体板と板とが、レーザ溶接により接合することで、少ない入熱で溶接部を小さくし、エアギャップ面から溶接部を突出することなく磁性体板と板との接合強度が増す。
【００１８】
また、別のアキシャルギャップ型回転電機によると、界磁部の強度を低下させることなくフレームに保持できる。
【００１９】
また、板に設けた孔に挿入された突起部、もしくは板に設けた凹部を貫通して露出した突起部の端部を潰すという単純な作業で板とフレームとを接合でき、生産工程を低減することができる。
【００２０】
また、別のアキシャルギャップ型回転電機によると、カップ状の板がフレームを介して界磁部を軸方向の両側から保持するので、板に加工を施すだけで、界磁部の強度を低下させる構造を界磁部に採用することなくフレームに保持できる。
【００２１】
また、カップ状の板の端部を、フレームの外周部の一部に掛止することで、フレームと板とを接合することで、単純な作業のみで接合でき生産工程を低減することができる。
【００２２】
また、板に、回転軸の方向の面にスリットを設けることで、板内を通る磁束の変化による渦電流損を低減できる。
【００２３】
また、一方のステータにのみ巻線を設けた場合の両側のステータのスラスト力の差を小さくすることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
（実施の形態１）
図１（ａ），（ｂ）は、本発明の実施の形態１に係るアキシャルギャップ型モータのロータ３０の分解斜視図と完成斜視図をそれぞれ示している。ロータ３０は、界磁部３１と、非磁性体の金属によるフレーム３５と、電磁鋼板１枚からなる短絡鋼板３８と、磁性体３００とを備え、回転軸(図示せず)を中心として回転可能である。磁性体３００は回転軸方向（以下、単に軸方向ともいう）に対して垂直な方向から見た断面がＴ字形状を呈する。磁性体３００は、回転軸についての周方向における位置が界磁部３１（とりわけ、後述される磁極面）を避けて設けられ、いわゆるｑ軸インダクタンスを増大させてリラクタンストルクに資する。フレーム３５には、内径部３５ａと外径部３５ｂ、及び当該二者を繋ぐスポーク３６が６本設けられている。このスポーク３６には、磁性体３００を掛止可能な孔３６ａが径方向に設けられ、見かけ上スポーク３６が１２本になっている。なお、図１（ａ）は、図１（ｂ）に示すロータ３０を回転軸に沿って界磁部３１、フレーム３５、短絡鋼板３８、磁性体３００のそれぞれの構成要素をずらして図示している。磁性体３００は径方向に積層された電磁鋼板が良い。溶接が可能となるからである。溶接をしなければ、圧粉磁心でもよい。
【００２５】
次に、図１（ｂ）に示すロータ３０を採用した本実施の形態に係るアキシャルギャップ型モータの断面図を図２に示す。図２に示すアキシャルギャップ型モータ３は、回転軸４に固定されたロータ３０と、ロータ３０の軸方向上側にエアギャップを介して対向する第１ステータ１０と、ロータ３０の軸方向下側にエアギャップを介して対向する第２ステータ２１とを備えている。すなわち、アキシャルギャップ型モータ３は、ロータ３０が、軸方向両側から第１ステータ１０と第２ステータ２１とにより挟まれた構成である。なお、第１ステータ１０及び第２ステータ２１の中央部では、回転軸４が回転可能に貫通している。第１ステータ１０及び第２ステータ２１は外周が容器の一部を形成するパイプで保持されている。図ではパイプの一部が示されている。
【００２６】
第１ステータ１０は、バックヨーク１１と、そのバックヨーク１１のロータ３０側に立設されたティース１２と、ティース１２に巻回されたコイル１３とを有している。バックヨーク１１は円板形状を呈する。コイル１３は三相コイルである。なお、第２ステータにも三相のコイルを設けても良い。
【００２７】
なお、本実施の形態に係るロータ３０では短絡鋼板３８を採用している。この短絡鋼板３８は、界磁部の第２ステータ２１側の磁束を部分的に短絡する機能と、後述する界磁部３１を保持する機能とを担保する。前者の機能により、第２ステータ２１とロータ３０との間に働く磁気吸引力が、第１ステータ１０とロータ３０との間に働く磁気吸引力より強い場合に、第２ステータ２１とロータ３０との間に働く磁気吸引力を弱める。後者の機能は後述されるが、この観点からは短絡鋼板３８に替えて非磁性体や非金属の板を採用することもできる。
【００２８】
次に、本実施の形態に係るアキシャルギャップ型モータのロータ３０について、詳しく説明する。図１（ａ）に示す界磁部３１は、磁石３２と、磁石３２に対して軸方向に積層する磁性体鉄心である磁性体板３３とを有する。磁石３２は、軸方向両側に互いに異なる極性を呈する第１磁極面及び第２磁極面を有する。例えば、第１磁極面はＮ極を呈し、第２磁極面はＳ極を呈する。
【００２９】
磁石３２には、磁束密度を大きくするため、焼結された希土類磁石を採用することが望ましい。この場合、希土類磁石、特に焼結した磁石は導電率が高く、第１ステータ１０から発生する回転磁界により渦電流損が生じやすい。そこで磁性体板３３に、希土類磁石に比べて導電率の小さい磁性材を用い、これを磁石３２に対して第１ステータ１０側に設けることで、渦電流損の発生を抑制することができる。特に、ＰＷＭ制御のキャリア成分の磁束の変化による渦電流損を低減できる。磁性体板３３には、磁気的に等方性を有する圧粉磁心を採用することにより、磁性体板３３で渦電流損が生じにくくできる。他方、磁石３２が第１ステータ１０側で発生させる界磁磁束のうちの殆どが磁性体板３３を通るので、磁性体板３３の第１ステータ１０側の表面は実質的に、界磁部３１の磁極面として機能する。
【００３０】
磁性体板３３は、例えば、接着剤等を用いて磁石３２に固定しても良い。
【００３１】
次に、本実施の形態に係るロータ３０が、界磁部３１を保持する構造について説明する。図３（ａ）に、本実施の形態に係るロータ３０を短絡鋼板３８側から見た斜視図を示す。図３（ｂ）に、図１（ｂ）に示すロータ３０をＡ−Ａ面で切断した断面を呈した斜視図を示す。図３（ｃ）に、図３（ｂ）の位置Ｂ−Ｂにおける断面図をしめす。まず、図３（ｂ）に示すようにフレーム３５の内径部３５ａ及び／又は外径部３５ｂにはツバ部３０１が設けられている。実際のツバ部３０１は、強度が確保される範囲で薄くてよい。このツバ部３０１は各界磁部３１の内周側及び／又は外周側の端部を軸方向における一方側（磁性体板３３側：図中では上側）で掛止しているとともに電機子磁束を磁性体３００に導くことでｑ軸インダクタンスを増大する効果も有する。具体的にはツバ部３０１は磁性体板３３の一方側を掛止する。なお、図３（ｂ）では、ツバ部３０１が掛止する磁性体板３３の位置に段差を設けていない。しかし、本発明はこれに限られず、ツバ部３０１と掛止する側のみ磁性体板３３の位置に段差や傾斜を設け、当該ツバ部３０１と磁性体板３３の段差や傾斜とが嵌合する構成でも良い。なお、ツバ部３０１は磁性体板３３と一定の距離を保つことで漏れ磁束を防止できる。
【００３２】
さらに、本実施の形態に係るロータ３０は、図１（ａ）や図３（ｃ）に示すように、磁性体３００がスポーク３６に設けた孔３６ａに係合することで、磁性体３００の軸方向における他方側の一部がフレーム３５に掛止される。具体的には磁性体３００の、軸方向と直交する方向に延在する部位における他方側の面３００ａがスポーク３６に掛止される。そして磁性体３００の他方側の一部が短絡鋼板３８と接合している。具体的には磁性体３００の、軸方向に延在する部位における他方側の面３００ｂが短絡鋼板３８と接合する。具体的な接合方法としては、図３（ａ）のレーザ溶接痕３０７が示すように、短絡鋼板３８と磁性体３００（とりわけ面３００ｂ）とをレーザ溶接する方法が考えられる。部品点数が少なく接合強度が大きいからである。なお、接合方法について、本発明はこれに限られず、接着剤やネジ止め等の方法を利用しても良い。
【００３３】
本実施の形態に係るロータ３０は、短絡鋼板３８と磁性体３００とを接合することで、界磁部３１をその軸方向の一方側からはフレーム３５のツバ部３０１で、他方側から短絡鋼板３８で、界磁部３１を挟持することができる。なお、界磁部３１は、径方向に対してはフレーム３５の内径部３５ａ及び外径部３５ｂで、周方向に対してはフレーム３５のスポーク３６でそれぞれ保持されている。
【００３４】
以上のように、本実施の形態に係るロータ３０は、スポーク３６に設けた孔３６ａに掛止された磁性体３００と短絡鋼板３８とを接合することで、フレーム３５と短絡鋼板３８とで界磁部３１を挟持しているので、界磁部３１の軸方向の両端に段差を設ける必要がなく、界磁部３１の強度を低下させることなくフレーム３５に保持できる。なお、本実施の形態に係るロータでは、磁性体３００をスポーク３６に設けた孔３６ａに掛止させているが、本発明はこれに限られず、フレーム３５のいずれかの部分に磁性体３００を掛止させれば良い。本実施の形態に係るロータのように磁性体３００をスポーク３６に設けた孔３６ａに掛止させた場合は、界磁部３１を設ける領域を減らすことなく磁性体３００を配置できる効果を有している。
【００３５】
このような界磁部３１を保持する観点からは、短絡鋼板３８は界磁部３１の第２ステータ２１側の磁束を短絡させる必要はなく、磁性体である必要はない。第２ステータ２１が第１ステータ１０と同様に電機子として機能する場合には、界磁磁束を第２ステータ２１に効率的に鎖交させるために、短絡鋼板３８はむしろ非磁性体であることが望ましく、更に第２ステータ２１が発生する回転磁界に起因する渦電流を軽減するために非金属であることが望ましい。また短絡鋼板３８は界磁部３１を他方側から支持する機能を果たす観点からは周方向に連結されている必要はなく、磁性体３００と接合される位置以外で複数の部品に分割されていても良い。当然ながら当該部品は界磁部３１を支持できる程度に周方向に拡がることが望ましい。ただし、レーザ溶接を用いる場合はステンレス板（非磁性）が望ましい。
【００３６】
さらに、本実施の形態に係るロータ３０では、回転軸方向の断面がＴ字形状の磁性体３００を採用したが、本発明はこれに限られず、フレーム３５に対してその他方側が掛止できる形状であれば何れの形状でも良い。また磁性体３００は、これが短絡鋼板３８（これは上述のように必ずしも鋼板である必要はないが）と接合してフレーム３５を介して間接的に界磁部３１を保持する機能に鑑みれば、非磁性であってもよい。当然ながらこの場合にはｑ軸インダクタンスの増大は期待されない。
【００３７】
（実施の形態２）
図４に、本実施の形態に係るロータ３０の分解斜視図を示す。図４に示すロータ３０は、界磁部３１と、フレーム３５と、短絡鋼板３８とを備え、回転軸(図示せず)を中心として回転可能である。ここで、図４に示すフレーム３５には、内径部３５ａと外径部３５ｂと、これら二者を繋ぐスポーク３６が６本設けられている。なお、図４は、回転軸に沿って界磁部３１、フレーム３５、短絡鋼板３８のそれぞれの構成要素をずらして図示している。次に、図４に示すロータ３０を採用した本実施の形態に係るアキシャルギャップ型モータの断面図は、基本的に図２と同じであるため、詳細な説明は省略する。
【００３８】
次に、図４に示す界磁部３１は、磁石３２と、磁石３２に対して軸方向に積層する磁性体鉄心である磁性体板３３とを有する。なお、磁石３２及び磁性体板３３の構成は、実施の形態１で説明した磁石３２及び磁性体板３３の構成と同じであるため詳細な説明は省略する。
【００３９】
本実施の形態に係るロータ３０は、図４に示すようにフレーム３５の内径部３５ａ及び／又は外径部３５ｂに設けたツバ部３０１が各界磁部３１の軸方向における一方側（図中では上側）と掛止し、各界磁部３１を軸方向の一方側から保持する。一方、図４に示す短絡鋼板３８は、各界磁部３１を軸方向における他方側（図中では下側）から保持する。つまり、図４に示すロータ３０は、フレーム３５のツバ部３０１と短絡鋼板３８とで界磁部３１を挟持している。本実施の形態ではフレーム３５と短絡鋼板３８とが接合される。図４に示すようにフレーム３５には軸方向の他方側に突出する突起部３０８を設けている。また、短絡鋼板３８には、突起部３０８と嵌合する位置に孔３０９を設けている。フレーム３５と短絡鋼板３８との接合は、突起部３０８と孔３０９とを嵌合し、突起部３０８を曲げたり、潰したりすることで実現している。なお、フレーム３５に設けた突起部３０８と短絡鋼板３８に設けた孔３０９とを嵌合するだけで保持強度が得られるのであれば、突起部３０８を曲げたり、潰したりする必要はない。また、短絡鋼板３８には孔３０９を必ずしも設ける必要はなく、突起部３０８と嵌合する凹部であっても良い。この凹部は、突起部３０８との嵌合により、突起部３０８が貫通して孔となり、突起部３０８が露出する構成でも良い。
【００４０】
さらに、フレーム３５に設けた突起部３０８と短絡鋼板３８に設けた孔３０９とを嵌合して、突起部３０８を潰す接合方法について詳しく説明する。図５（ａ）（ｂ）に、図４に示すロータ３０をＣ−Ｃ面で切断した断面図を示す。なお、図５（ａ）は、突起部３０８を潰す前のロータ３０の断面図であり、図５（ｂ）は、突起部３０８を潰した後のロータ３０の断面図である。図５（ａ）に示すロータ３０では、フレーム３５に設けた突起部３０８と短絡鋼板３８に設けた孔３０９とを嵌合して、フレーム３５のツバ部３０１と、短絡鋼板３８とで各界磁部３１を挟持している。なお、界磁部３１は、径方向に対してはフレーム３５の内径部３５ａ及び外径部３５ｂで、周方向に対してはフレーム３５のスポーク３６でそれぞれ保持されている。よって突起部３０８の径方向の位置は界磁部３１とは異なっており、突起部３０８は界磁部３１と当接することはない。
【００４１】
次に、突起部３０８は、図５（ｂ）のように潰され、軸方向に垂直な方向に拡がった突起部３０８ａとなる。このように突起部３０８ａを形成することで、フレーム３５と短絡鋼板３８とが強力に接合される。突起部３０８ａは電機子磁心と対向しない位置に設けられる。
【００４２】
以上のように、本実施の形態に係るロータ３０は、フレーム３５に設けた突起部３０８と短絡鋼板３８とを接合することで界磁部３１をフレーム３５と短絡鋼板３８とで挟持しているので、界磁部３１の軸方向の両端に段差を設ける必要がなく、界磁部３１の強度を低下させることなくフレーム３５に保持できる。なお、本実施の形態においても第１の実施の形態と同様にして、短絡鋼板３８に替えて非磁性及び／又は非金属の板を採用しても良い。
【００４３】
（実施の形態３）
図６に、本実施の形態に係るロータ３０の分解斜視図を示す。図６に示すロータ３０は、界磁部３１と、フレーム３５と、短絡鋼板３８とを備え、回転軸(図示せず)を中心として回転可能である。ここで、図６に示すフレーム３５には、内径部３５ａと外径部３５ｂと、これら二者を繋ぐスポーク３６が６本設けられている。また、短絡鋼板３８は、底部（図６では、回転軸を通すための孔を設けている）と側面部とを備えるカップ形状である。なお、図６は、回転軸に沿って界磁部３１、フレーム３５、短絡鋼板３８のそれぞれの構成要素をずらして図示している。次に、図６に示すロータ３０を採用した本実施の形態に係るアキシャルギャップ型モータの断面図は、基本的に図２と同じであるため、詳細な説明は省略する。
【００４４】
次に、図６に示す界磁部３１は、磁石３２と、磁石３２に対して軸方向に積層する磁性体鉄心である磁性体板３３とを有する。なお、磁石３２及び磁性体板３３の構成は、実施の形態１で説明した磁石３２及び磁性体板３３の構成と同じであるため詳細な説明は省略する。
【００４５】
本実施の形態に係るロータ３０は、図６に示すようにフレーム３５の内径部３５ａ及び／又は外径部３５ｂに設けたツバ部３０１が各界磁部３１の軸方向における一方側（図中では上側）と係止し、各界磁部３１を軸方向の一方側から保持する。一方、図６に示す短絡鋼板３８は、界磁部３１の軸方向における他方側（図中で下側）に配置された底３８ｂと、外径部３５ｂの外周側を覆う側面３８ａとを有する。つまり、図６に示すロータ３０は、フレーム３５のツバ部３０１と短絡鋼板３８とで界磁部３１を挟持しつつ、カップ形状の短絡鋼板３８がフレーム３５の軸方向の他方側と、外側面とを覆う構成である。
【００４６】
さらに、フレーム３５と短絡鋼板３８との接合方法について詳しく説明する。図７に、図６に示すロータ３０をＤ−Ｄ面で切断した断面図を示す。図７に示すロータ３０では、ツバ部３０１により各界磁部３１が軸方向の一方側から保持されるとともに、短絡鋼板３８が軸方向の他方側から各界磁部３１を保持することで、フレーム３５と短絡鋼板３８とが各界磁部３１を挟持している。なお、界磁部３１は、径方向に対してはフレーム３５の内径部３５ａ及び外径部３５ｂで、周方向に対してはフレーム３５のスポーク３６でそれぞれ保持されている。
【００４７】
また、図７に示すロータ３０では、短絡鋼板３８の側面３８ｂがフレーム３５の外径部３５ｂの外周側の側面を覆い、且つ短絡鋼板３８の端部３１０を、フレーム３５の軸方向における一方側の面に掛止することで、フレーム３５と短絡鋼板３８とを接合している。なお、図７に示すロータ３０では、短絡鋼板３８の端部３１０を折り曲げることでフレーム３５の軸方向の一方側に掛止しているが、本発明はこれに限られず、フレーム３５とカップ形状の短絡鋼板３８とを嵌合するだけで、例えば外径部３５ｂと側面３８ｂとの剪断方向の摩擦力によって保持強度が得られるのであれば、短絡鋼板３８の端部３１０を折り曲げてフレーム３５に掛止する必要はない。また、短絡鋼板３８の端部３１０の掛止位置は、フレーム３５の軸方向上側の面に限られず、フレーム３５の外周部の側面のいずれかの位置であっても良い。
【００４８】
以上のように、本実施の形態に係るロータ３０は、フレーム３５とカップ形状の短絡鋼板３８とで界磁部３１を挟持しているので、界磁部３１の軸方向の両端に段差を設ける必要がなく、界磁部３１の強度を低下させることなくフレーム３５に保持できる。なお、本実施の形態においても第１の実施の形態と同様にして、短絡鋼板３８に替えて非磁性及び／又は非金属のカップ形状の板を採用しても良い。
【００４９】
（実施の形態４）
図８に、本実施の形態に係るロータ３０の分解斜視図を示す。図８に示すロータ３０は、界磁部３１と、フレーム３５と、短絡鋼板３８と、パイプ部３１１とを備え、回転軸(図示せず)を中心として回転可能である。ここで、図８に示すフレーム３５には、内径部３５ａと外径部３５ｂ、及びこれらの二者を繋ぐスポーク３６が６本設けられている。また、パイプ部３１１は、フレーム３５の外径部３５ｂの外周側の側面及び短絡鋼板３８の外周側の側面を覆う。なお、図８は、回転軸に沿って界磁部３１、フレーム３５、短絡鋼板３８、パイプ部３１１のそれぞれの構成要素をずらして図示している。次に、図８に示すロータ３０を採用した本実施の形態に係るアキシャルギャップ型モータの断面図は、基本的に図２と同じであるため、詳細な説明は省略する。
【００５０】
次に、図８に示す界磁部３１は、磁石３２と、磁石３２に対して軸方向に積層する磁性体鉄心である磁性体板３３とを有する。なお、磁石３２及び磁性体板３３の構成は、実施の形態１で説明した磁石３２及び磁性体板３３の構成と同じであるため詳細な説明は省略する。
【００５１】
本実施の形態に係るロータ３０は、図８に示すようにフレーム３５の内径部３５ａ及び／又は外径部３５ｂに設けたツバ部３０１が各界磁部３１の軸方向における一方側に係止し、各界磁部３１を一方側（図中では上側）から保持する。一方、図８に示す短絡鋼板３８は、各界磁部３１を軸方向の他方側（図中では下側）から保持する。さらに、パイプ部３１１を用いてフレーム３５と短絡鋼板３８とを接合する。つまり、図８に示すロータ３０は、パイプ部３１１で接合したフレーム３５と短絡鋼板３８とで界磁部３１を挟持する。なお、界磁部３１は、径方向に対してはフレーム３５の内径部３５ａ及び外径部３５ｂで、周方向に対してはフレーム３５のスポーク３６でそれぞれ保持されている。
【００５２】
さらに、フレーム３５と短絡鋼板３８との接合方法について詳しく説明する。図９に、図８に示すロータ３０をＥ−Ｅ面で切断した断面図を示す。図９に示すロータ３０では、フレーム３５の外径部３５ｂの外周側の側面と短絡鋼板３８の外周側の側面とを覆うようにパイプ部３１１を嵌め、パイプ部３１の軸方向の端部３１２を、フレーム３５の軸方向の一方側（図では上側）の面及び短絡鋼板３８の軸方向の他方側（図では下側）の面に掛止することで、フレーム３５と短絡鋼板３８とを接合している。
【００５３】
なお、図９に示すロータ３０では、パイプ部３１の端部３１２を折り曲げることでフレーム３５及び短絡鋼板３８に掛止しているが、本発明はこれに限られず、フレーム３５及び短絡鋼板３８とパイプ部３１１とを嵌合するだけで、例えば外径部３５ｂとパイプ３１１との剪断方向の摩擦力によって保持強度が得られるのであれば、パイプ部３１１の端部３１２を折り曲げてフレーム３５及び短絡鋼板３８に掛止する必要はない。また、パイプ部３１１の端部３１２の掛止位置は、フレーム３５の軸方向上側の面及び短絡鋼板３８の軸方向下側の面に限られない。例えば、図１０に示すようにフレーム３５の外径部３５ｂの外周側の側面及び短絡鋼板３８の外周側の側面のそれぞれに掛止部３１２ａを設け、当該掛止部３１２ａとパイプ部３１１の端部３１２とを掛止し、当該掛止部３１２ａでパイプ部３１１の軸方向を両側から固定しても良い。なお、図１０は、フレーム３５及び短絡鋼板３８の掛止部３１２ａにパイプ部３１１の端部３１２を掛止している部分の断面図である。さらに、本発明では、フレーム３５及び短絡鋼板３８とパイプ部３１１とを接着剤や溶接で接合しても良い。つまり他の接合方法を併用することはかまわない。
【００５４】
以上のように、本実施の形態に係るロータ３０は、パイプ部３１１で接合させたフレーム３５と短絡鋼板３８とで界磁部３１を挟持しているので、界磁部３１の軸方向の両端に段差を設ける必要がなく、界磁部３１の強度を低下させることなくフレーム３５に保持できる。なお、本実施の形態においても第１の実施の形態と同様にして短絡鋼板３８に替えて非磁性及び／又は非金属の板を採用しても良い。
【００５５】
次に、実施の形態１乃至４で述べた短絡鋼板３８の変形例について説明する。図８に示した短絡鋼板３８は、回転軸に対応する位置に孔を設ける以外に、へこみや孔を設けていない。一方、本変形例では、図１１に示す短絡鋼板３８のように周方向に沿ってスリット３１３を複数設けている。このスリット３１３は、短絡鋼板３８を貫通している。磁束は、短絡鋼板３８の周方向に沿って流れているため、図１１のようにスリット３１３を設けることで、磁束が流れている部分を減らし、磁束の流れを変えて磁束の漏洩量を調整することができる。なお、磁束の流れをより変化させるためには、界磁部３１の極中心に、周方向に隣接するスリット３１３間の部分３１３ａが位置するようにスリット３１３を短絡鋼板３８に設ければ良い。また、短絡鋼板に生じる渦電流損も低減できる。
【００５６】
また、短絡鋼板３８にスリット３１３を設けることで短絡鋼板３８のパーミアンスが低下することが考えられる。そのため、図１２に示す短絡鋼板３８のように、スリットを設けない磁性体板３１４とスリット３１３を設けた板とを重ね合わせて構成することで短絡鋼板３８のパーミアンスを低下させることなく、磁束の漏洩量を低減できる。なお、当該短絡鋼板３８の構成は、図１２に示すようなスリット３１３を有する板と有しない板とを重ね合わせた構成に限られず、１枚の板に対してスリット３１３に対応する位置に貫通しない溝を形成する構成でも良い。
【００５７】
別の変形例として、図１３に短絡鋼板３８を示す。図１３に示す短絡鋼板３８は、周方向ではなく径方向にスリット３１５を設けている。スリット３１５は、短絡鋼板３８を貫通している。このスリット３１５は、界磁部３１の極間に位置するように短絡鋼板３８上に配置している。このように界磁部３１の極間にスリット３１５を設けることで、極間の短絡量を減らし、磁束の漏洩量を調整することができる。なお、図１１，１２で示したスリット３１３は、磁束の流れを制御するために設けられるものであるため、磁束の流れに沿った、ある界磁部３１の極中心から隣接する界磁部３１の極中心までの間に設けられる。一方、図１３に示すスリット３１５は、極間の短絡量を制御するために設けられるものであるため、短絡が生じている界磁部３１の極間に設けられる。
【００５８】
なお、図１１に示す溝３１３と図１３に示すスリット３１５とは別々に説明したが、本発明に係るアキシャルギャップ型モータが採用するロータ３０では、同じ短絡鋼板３８上にスリット３１３とスリット３１５とを共に形成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施の形態１に係るアキシャルギャップ型モータに用いられるロータの分解斜視図及び完成斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るアキシャルギャップ型モータの断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係るアキシャルギャップ型モータに用いられるロータの斜視図及び断面図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係るアキシャルギャップ型モータに用いられるロータの分解斜視図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係るアキシャルギャップ型モータに用いられるロータの断面図である。
【図６】本発明の実施の形態３に係るアキシャルギャップ型モータに用いられるロータの分解斜視図である。
【図７】本発明の実施の形態３に係るアキシャルギャップ型モータに用いられるロータの断面図である。
【図８】本発明の実施の形態４に係るアキシャルギャップ型モータに用いられるロータの分解斜視図である。
【図９】本発明の実施の形態４に係るアキシャルギャップ型モータに用いられるロータの断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態４に係るアキシャルギャップ型モータに用いられるロータの一部の断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態１乃至４に係るアキシャルギャップ型モータに用いられるロータの短絡鋼板の斜視図である。
【図１２】本発明の実施の形態１乃至４に係るアキシャルギャップ型モータに用いられるロータの短絡鋼板の斜視図である。
【図１３】本発明の実施の形態１乃至４に係るアキシャルギャップ型モータに用いられるロータの短絡鋼板の斜視図である。
【符号の説明】
【００６０】
３  アキシャルギャップ型モータ
４  回転軸
１０  第１ステータ
１１，２１  バックヨーク
１２  ティース
１３  コイル
３０  ロータ
３１  界磁部
３２  磁石
３３  磁性体板
３５  フレーム
３６  スポーク
３８  短絡鋼板
３００  磁性体
３０１  ツバ部
３０８  突起部
３０９  孔
３１０  短絡鋼板の端部
３１１  パイプ部
３１２  パイプ部の端部
３１３，３１５  溝
３１４  板
【図１】
2010142080.tif 000003
【図２】
2010142080.tif 000004
【図３】
2010142080.tif 000005
【図４】
2010142080.tif 000006
【図５】
2010142080.tif 000007
【図６】
2010142080.tif 000008
【図７】
2010142080.tif 000009
【図８】
2010142080.tif 000010
【図９】
2010142080.tif 000011
【図１０】
2010142080.tif 000012
【図１１】
2010142080.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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