(57)【要約】【課題】磁界の作用によりロータとステータとの間に生じる軸方向の力を容易に抑制することができるアキシャルモータを提供する。【解決手段】このアキシャルモータでは、ステータ本体１１の各ティース部１１ｂ内に磁束制御用の空隙２３が設けられている。この空隙２３は、コイル１３を流れる電流及びロータ３の永久磁石２７の磁界によって各ティース部１１ｂに生成される磁束を制御するためのものである。この空隙２３が磁気抵抗となり、各ティース部１１ｂに生成される磁束が適度に抑制され、これによって、ステータ１、ロータ３間に生じる磁界の作用により、ロータ３がステータ１側に引き付けられる軸方向の力が効果的に抑制される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータとロータとが軸方向に対向して配置されたアキシャルモータであって、
前記ステータの磁性体で形成された磁性体部分における、その磁性体部分の内部又はロータとの対向側表面部に、磁束制御用の空隙又は凹部が設けられたことを特徴とするアキシャルモータ。
【請求項２】
請求項１に記載のアキシャルモータにおいて、
前記空隙又は前記凹部は、前記ステータにおける駆動用コイルが外挿される前記磁性体部分である磁心部に設けられることを特徴とするアキシャルモータ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のアキシャルモータは、自動車の車輪を駆動する車輪駆動用モータであり、
前記ステータは、前記車輪の車軸側に設けられ、
前記ロータは、前記車輪のホイール部に設けられることを特徴とするアキシャルモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステータとロータとが軸方向に対向して配置されたアキシャルモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
アキシャルモータでは、ロータ、ステータ間の磁界の作用により、その両者の間には、ロータを回転させる回転方向（周方向）の力の他に、ロータをステータ側に引き付ける軸方向の力がかかるため、ロータの支持構造等に対する機械的な負荷が大きく、またその軸方向の力が振動や騒音の原因になる場合もある。
【０００３】
このため、アキシャルモータの設計においては、ロータとステータとの間に生じる軸方向の力を抑制することは重要な課題となっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで、本発明の解決すべき課題は、磁界の作用によりロータとステータとの間に生じる軸方向の力を容易に抑制することができるアキシャルモータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するため、請求項１の発明では、ステータとロータとが軸方向に対向して配置されたアキシャルモータであって、前記ステータの磁性体で形成された磁性体部分における、その磁性体部分の内部又はロータとの対向側表面部に、磁束制御用の空隙又は凹部が設けられた。
【０００６】
また、請求項２の発明では、請求項１の発明に係るアキシャルモータにおいて、前記空隙又は前記凹部は、前記ステータにおける駆動用コイルが外挿される前記磁性体部分である磁心部に設けられる。
【０００７】
また、請求項３の発明では、請求項１又は２の発明に係るアキシャルモータは、自動車の車輪を駆動する車輪駆動用モータであり、前記ステータは、前記車輪の車軸側に設けられ、前記ロータは、前記車輪のホイール部に設けられる。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、ステータの磁性体部分における、その磁性体部分の内部又はロータとの対向側表面部に磁束制御用の空隙又は凹部が設けられているため、その空隙又は凹部によって、その空隙又は凹部が設けられた磁性体部分の磁束を効果的に制御（特に、抑制）することができ、これによって、磁界の作用によりステータ、ロータ間に生じる軸方向の力を容易に抑制することができる。その結果、ロータがステータ側に引き付けられる力を低減し、ロータの支持構造にかかる負荷の低減、及び振動及び騒音の低減等が図れる。
【０００９】
請求項２に記載の発明によれば、空隙又は凹部を磁束ステータの駆動用コイルが外挿される磁心部に設ける構成であるため、磁心部に高密度で生じる磁束を空隙又は凹部により効果的に抑制することができ、これによって、磁界の作用によりステータ、ロータ間に生じる軸方向の力を容易に抑制することができる。
【００１０】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の発明に係るアキシャルモータのステータを車軸側に設け、ロータを車輪のホイール部に設ける構成であるため、車輪の軸部回りの空間を有効に利用してアキシャルモータを設けることができるとともに、小型で高出力の車輪駆動機構を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、本発明の一実施形態に係るアキシャルモータの構成を模式的に示す断面図である。このアキシャルモータは、永久磁石型の同期モータであり、図１に示すように軸方向に対向して配置されたステータ１及びロータ３を備えて構成されている。ロータ３は、ベアリング７ａ，７ｂによって回転可能な状態で支持されている。ベアリング７ａは、ロータ３の外縁部３ａと所定の固定構造（ケーシング等）５との間に介挿されている。ベアリング７ｂは、ロータ３と固定された駆動軸９とステータ１との間に介挿されている。
【００１２】
ステータ１は、図１及び図２に示すように、ステータ本体１１と、駆動用の複数（例えば、１２個）の集中巻きコイル１３とを備えており、所定の固定構造（ケーシング等）１５に固定される。
【００１３】
ステータ本体１１は、略円盤状の本体部１１ａと、その本体部１１ａのロータ３側の面から突設されたコイル１３と同数のティース部（磁心部）１１ｂとを備えて構成されている。ティース部１１ｂは、本体部１１ａの片側表面において周方向に間隔をあけて配置されており、コイル１３が外挿されて装着されるコイル装着部として機能するとともに、コイル１３の磁心としても機能する。本体部１１ａの中央部には、ベアリング７ｂを保持する保持部１１ｃが設けられている。
【００１４】
この本体部１１ａ及びティース部１１ｂは、金属磁性粉末（例えば、鉄粉）、又は所定の被膜（例えば、燐酸化合物被膜）で覆った金属磁性粉末（例えば、鉄粉）を樹脂で結合した圧粉磁性体により形成されている。圧粉磁性体の結合用樹脂としては、例えばポリフェニレンサルファイド、可溶性ポリイミド若しくはさらに他の樹脂、又はこれらの混合物などが用いられる。本体部１１ａ及びティース部１１ｂの形成は、圧粉磁性体材料を所定の成型用の型に充填して加圧、圧縮した後、加熱処理することにより行われる。なお、本体部１１ａ及びティース部１１ｂは、一体に形成してもよく、別々に形成された後、互いに固着して組み立てるようにしてもよい。
【００１５】
このような圧粉磁性体は、優れた磁気特性を有するとともに、鉄損が小さく、金型による成型が容易であり、また磁気特性が等方的であるという有利な特性を有している。このため、コイル１３の形状及び寸法に応じた形状等を有するティース部１１ｂ及び本体部１１ａを容易に形成できる。
【００１６】
コイル１３は、図３に示すように、断面平角形の細長い銅板２１がエッチワイズに集中巻きされて構成されている。巻回されて積層された銅板２１間は、絶縁フィルム等で絶縁されている。また、このように構成されたコイル１３は、絶縁コート等の絶縁処理が施される。このようなコイル１３は、電気接合部の引き出しが容易であるとともに、細線巻きのコイルに比して放熱効率がよいという利点がある。変形例として、通常の断面円形の細い導体線を集中巻したものをコイル１３として用いてもよい。
【００１７】
コイル１３のステータ本体１への取り付けは、コイル１３を各ティース部１１ｂに外挿して固定することにより行われる。
【００１８】
また、本実施形態では、ステータ本体１１の各ティース部１１ｂ内に磁束制御用の空隙２３が設けられている。この空隙２３は、コイル１３を流れる電流及びロータ３の永久磁石２７の磁界によって各ティース部１１ｂに生成される磁束を制御（抑制）するためのものである。この空隙２３が磁気抵抗となり、各ティース部１１ｂに生成される磁束が適度に抑制され、これによって、ステータ１、ロータ３間に生じる磁界の作用により、ロータ３がステータ１側に引き付けられる軸方向の力が効果的に抑制されるようになっている。
【００１９】
ロータ３は、図４に示すように、略円盤状のロータ本体２５と、そのロータ本体２５に取り付けられる複数（例えば、４個）の永久磁石２７を備えてそれぞれ構成されている。ロータ本体２５におけるステータ１との対向面には、永久磁石２７の埋め込み用の凹状の複数の磁石保持部（貫通孔でもよい）２５ａが周方向に間隔をあけてそれぞれ設けられている。ロータ本体２５の中央部には、回転軸９が挿入固定される貫通孔２５ｂが設けられている。永久磁石２７は、保持部２５ａに嵌め込まれて固定される。ロータ３において永久磁石２７は、隣接する永久磁石２７同士で極性が逆になるようにＮ、Ｓが交互に配置されている。また、ロータ本体２５は磁性体材料によって形成されるのであるが、このロータ本体２５についても、上記圧粉磁性体により形成してもよい。
【００２０】
そして、ロータ３の駆動は、ステータ１の各コイル１３に与えられた駆動用の電流（例えば、交流電流）によって生成される磁界と、各ロータ３の各永久磁石２７によって生成される磁界との相互作用によって行われる。
【００２１】
以上のように、本実施形態によれば、ステータ１のティース部１１ｂに高密度で生じる磁束をそのティース部１１ｂに設けた空隙２３により効果的に抑制することができ、これによって、磁界の作用によりステータ１、ロータ３間に生じる軸方向の力を容易に抑制することができる。その結果、ロータ３がステータ１側に引き付けられる力を低減し、ロータ３の支持構造にかかる負荷の低減、及び振動及び騒音の低減等が図れる。
【００２２】
また、圧粉磁性体は、優れた磁気特性を有するとともに、鉄損が小さく、金型による形状形成が容易であり、また磁気特性が等方的であるため、ステータ本体１１の本体部１１ａ及びティース部１１ｂを容易に形成することができ、この圧粉磁性体を用いることによって、軸方向に対向するステータ１とロータ３間に磁気回路を効率よく形成することができ、モータの効率及び出力等の向上が図れる。
【００２３】
次に、上記実施形態の変形例について記載する。上記実施形態では、ステータ１のティース部１１ｂ内に空隙２３を設けるようにしたが、その代わりに、図５に示すように、ティース部１１ｂのロータ３側の端面部１１ｄに磁束制御用の凹部３３を設けるようにしてもよい。このように凹部３３を設けることにより、その凹部３３内ではティース部１１ｂ表面からロータ３までの距離が増大するため、ティース部１１ｂとロータ３間に生じる磁束が適度に減少する。これによって、ステータ１、ロータ３間に生じる磁界の作用により、ロータ３がステータ１側に引き付けられる軸方向の力が効果的に抑制されるようになっている。
【００２４】
図６は、上記実施形態及びその変形例に係るアキシャルモータが適用された車輪駆動用モータの構成を模式的に示す軸平行断面図である。図６の図示例では、上記実施形態に係るアキシャルモータが代表例として用いられているが、上記実施形態の変形例に係るアキシャルモータであってもほぼ同様に適用できる。
【００２５】
本適用例に係る車輪駆動用モータは、図６に示すように、自動車の車輪４１を直接駆動するホイールインモータであり、車輪４１のホイール部４３の内側内周部に設けられている。そして、このモータのステータ１が車輪４１の車軸４５に固定されており、ロータ３がホイール部４３の内側におけるステータ１との対向面に一体的に設けられている。
【００２６】
また、本適用例では、ステータ１が車軸４５とホイール部４３との間に介装されている。このため、ステータ１の外周にはベアリング４７が外嵌されている。そして、ホイール部４３が、ステータ１及びベアリング４７を介して車軸４５に回転自在に軸支されている。なお、図６中の符号４９はタイヤを示している。
【００２７】
以上のように、本適用例によれば、上記実施形態及びその変形例に係るアキシャルモータを車輪４１のホイール部４３内に設け、そのステータ１を車軸４１側に設け、ロータ３をホイール部４３に一体的に設け、アキシャルモータにより車輪４１を直接駆動する構成であるため、車輪４１のホイール部４３の内側における軸部回りの空間を有効に利用してアキシャルモータを設けることができるとともに、小型で高出力の車輪駆動機構を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態に係るアキシャルモータの構成を模式的に示す断面図である。
【図２】図１のアキシャルモータに備えられるステータの正面図である。
【図３】図２のステータに備えられるコイルの斜視図である。
【図４】図１のアキシャルモータに備えられるロータの正面図である。
【図５】図１のステータの構成の変形例を示す図である。
【図６】実施形態及びその変形例に係るアキシャルモータが適用された車輪駆動用モータ（ホイールインモータ）の構成を模式的に示す軸平行断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  ステータ
３  ロータ
１１  ステータ本体
１１ａ  本体部
１１ｂ  ティース部
１３  コイル
２３  空隙
２５  ロータ本体
２７  永久磁石
３３  凹部
４１  車輪
４３  ホイール部
４５  車軸
【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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