(57)【要約】【課題】  ロータの回転時に発生する回転振れを効果的に抑えることができるアキシャルギャップ型電動機を提供する。【解決手段】  ステータ２の磁着面２４１と各ロータ３１，３２の磁着面３３１との間に形成されるギャップＧをロータ出力軸３の軸線方向に対して所定角度傾斜して形成する。【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それらの磁極面の間に空隙が形成されるように互いに対向配置されているアキシャルギャップ型電動機において、
上記ロータと上記ステータの各磁極面が、上記出力軸の軸線方向に対して所定角度傾斜されていることを特徴とするアキシャルギャップ型電動機。
【請求項２】
上記各磁極面は、直線面および／または曲線面である請求項１に記載のアキシャルギャップ型電動機。
【請求項３】
上記各磁極面は、上記ステータ側が凸面または凹面とされ、これに伴って上記ロータ側が凹面または凸面とされている請求項１または２に記載のアキシャルギャップ型電動機。
【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出力軸の軸線方向に沿って所定の空隙（ギャップ）をもって対向配置されたアキシャルギャップ型電動機に関し、さらに詳しくいえば、ロータの回転時に発生する回転振れ（ブレ）を抑えるアキシャルギャップ型電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
アキシャルギャップ型電動機は、円盤状に形成されたステータの軸方向に対して、同じく円盤状に形成されたロータが所定の空隙（ギャップ）をもって対向配置した電動機であり、通常の電動機に比べてブラケットを薄型に設計できることから、電動機付き自転車のハブモータやＦＤドライブなどの駆動用モータとして好ましく用いられている。
【０００３】
その一例として、例えば特許文献１がある。このアキシャルギャップ型電動機は、ステータの固定子の両側を挟み込むように第１、第２のマグネットを互いに平行に配置することにより、磁束を効果的に捕らえることができ、高トルクを得ることができる。
【０００４】
一般に、アキシャルギャップ型電動機では、ステータの磁極面とロータの磁極面との間に形成される隙間（ギャップ）が均一であることが重要である。これは、できるだけモータの出力を大きくするためにギャップの面間距離を小さくとるためであって、ギャップの面間距離が均一でないとロータがステータに接触するおそれがあるからである。
【０００５】
しかしながら、図５に示すように、ギャップが垂直平面（出力軸の軸線方向に対して垂直）に形成されている場合では、モータに通電すると発生する磁気吸引力Ｆが全てステータ側に向くため、磁気吸引力Ｆが大きくなり、ロータのマグネットがステータの各ティース（固定子）を乗り越えるときに生じる吸引反発力によって回転振れ（ブレ）が発生しやすかった。回転振れが大きくなるとステータとロータが接触して、異音の発生原因になったり、モータ故障の原因になるおそれがある。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２５３６３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明の課題は、ロータの回転時に発生する回転振れを効果的に抑えることができるアキシャルギャップ型電動機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決するため、本発明は請求項１において、ステータとロータとがそれらの磁極面の間に平行な空隙が形成されるように互いに対向配置されているアキシャルギャップ型電動機において、上記ロータと上記ステータの各磁極面が、上記出力軸の軸線方向に対して所定角度傾斜されていることを特徴としている。
【０００９】
請求項２において、上記傾斜面は直線面であり、請求項３において、上記傾斜面は曲線面である。
【００１０】
請求項４において、上記傾斜面は上記ステータ側が凸面とされ、これに伴って上記ロータ側が凹面とされている。
【００１１】
請求項５において、上記各磁極面は、上記ステータ側が凹面とされ、これに伴って上記ロータ側が凸面とされている。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に記載の発明によれば、ロータとステータの各磁極面が出力軸の軸線方向に対して所定角度傾斜されていることにより、電圧を印加した際に発生する法線方向の磁気吸引力がベクトル分解によって低減されるため、回転振れを効果的に抑えることができる。
【００１３】
請求項２または３に記載の発明によれば、傾斜面を直線面とすることによって成形性がよい。また、曲線面とすることによって、ベクトル分解された磁気吸引力が曲線の接線方向に沿って分解されるため、より回転振れを効果的に抑えることができる。
【００１４】
請求項３または４に記載の発明によれば、ロータ側が凹面である分、ロータの重量を軽量化でき、さらに回転振れを抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、本発明のアキシャルギャップ型電動機の実施形態について、図面を参照しながら説明する。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電動機の内部構造を概略的に示す断面図である。
【００１６】
このアキシャルギャップ型電動機１は、円盤状に形成されたステータ２と、同ステータ２の両側に所定の空隙（ギャップ）Ｇをもって対向配置される一対のロータ３１，３２とを備えている。この実施形態において、アキシャルギャップ型電動機１は、永久磁石型電動機である。
【００１７】
なお、このアキシャルギャップ型電動機１は、ステータ２の両側に一対のロータ３１，３２を配しているが、いずれか一方のみであってもよい。また、ステータ２およびロータ３１，３２を含む各機構が実際には図示しないブラケットに収納されているが、本発明において、ブラケットの構成は任意のため、図示しないとともに、その説明は省略する。
【００１８】
ステータ２は、環状に形成されたステータコア２１と、ロータ出力軸３の軸受部としてステータコア２１の中心に配置される軸受部２２とを備え、それらが合成樹脂２３によって一体的にモールド成形されている。各ロータ３１，３２は、回転駆動力を出力するロータ出力軸３に対して同軸的に固定されている。
【００１９】
ステータコア２１には、外周側の幅が狭く、内周側の幅が広い扇形状のティース２４が複数個円周方向に沿って環状に配置されている。各ティース２４には、これをボビンとしてコイル（ステータ巻線）２５が巻回されている。各ティース２４に巻回されたコイル２５は、図示しない駆動回路に接続され、駆動電流が供給されることで磁力を発生する。
【００２０】
図１に示すように、ティース２４は、打抜加工された大きさの異なる複数枚の電磁鋼板を出力軸３の軸線方向に対して直交する方向に積層して１つのブロック体としたものからなり、軸線方向の両端面（図１では左右）、いわゆる磁極面２４１，２４１が所定角度の傾斜面となる断面台形状に形成されている。
【００２１】
この例において、磁極面２４１，２４１は、ステータ２の外周方向に向かって傾斜する傾斜面からなり、この実施形態において、傾斜面２４１，２４１は、傾斜角４５°となるように傾斜されている。なお、傾斜面２４１，２４１のより好ましい傾斜角としては、３５〜５０°の範囲内に設定することが好ましい。
【００２２】
これによれば、図２に示すように、ステータ２の両端面に各ティース２４が連結して形成された環状の傾斜面が表れる。
【００２３】
軸受部２２は、２つのラジアルボールベアリング２２１，２２２を有し、ステータ２の中心に同軸的に設けられている。各ラジアルボールベアリング２２１，２２２の内径リングに出力軸３が圧入固定されている。本発明において、軸受部２２の構成は任意である。
【００２４】
次に、ロータ３１，３２について説明する。なお、各ロータ３１，３２はともにステータ２を挟んで対称形状であるため、この実施形態においては、一方のロータ３１について説明を行い、他方のロータ３２についての説明は省略する。
【００２５】
ロータ３１は、ロータ出力軸３に固定された円盤状のロータ本体（ハブ）３４と、ロータ本体３４に支持されたロータマグネット３３とを備えている。ロータマグネット３３は、磁極毎に図示しない扇形状に形成された複数個のマグネットチップを含み、ロータ本体３４に一体的に組み込まれている。
【００２６】
ロータマグネット３３は、図１に示すように、対向するステータコア２４の磁極面２４１と平行なギャップＧを形成するため、その対向面側には、ステータコア２４の磁極面２４１と平行な磁極面３３１を備えている。
【００２７】
これによれば、図３に示すように、ギャップＧが回転軸の軸線方向に対して所定角度傾斜した状態で形成されるため、ロータに生じる磁気吸引力Ｆが軸線方向に対して垂直方向に働く力Ｆａと、軸線方向に沿って平行な方向に働く力Ｆｂとにベクトル分解されることにより、磁気吸引力が弱まることで回転による回転振れを効果的に抑えることができる。また、回転方向には傾斜していないため、Ｆの回転成分も変化せず、トルクや回転効率も一定を維持することができる。
【００２８】
さらには、各磁極面を平行な傾斜面としたことにより、ギャップ面を垂直平面とした場合のときよりもギャップ面積が増え、よって、トルクや回転効率も向上する。
【００２９】
この実施形態において、ステータコア２４の傾斜面２４１と、ロータマグネット３３の傾斜面３３１とは、成形の容易さを考慮して直線形状とされ、これに応じて、ギャップＧも直線上に設けられているが、例えば図４ａに示すように、各傾斜面２４１ａ、３３１ａを所定曲率の曲線形状にしてもよい。このような態様も本発明に含まれる。
【００３０】
これによれば、各傾斜面２４１ａ、３３１ａを曲線面とすることによって、ベクトル分解された磁気吸引力が曲線の接線方向に沿って分解されるため、より回転振れを効果的に抑えることができる。
【００３１】
さらに、本発明の各傾斜面３３１．２４１は、それぞれ外周方向に向けて傾斜するように形成されているが、これ以外に図４ｂに示すように、ステータコア２４ｂとロータマグネット３３ｂとの各傾斜面２４１ｂ、３３１ｂを軸方向に向かって傾斜するようにしてもよい。
【００３２】
このアキシャルギャップ型電動機１の組立手順の一例について説明すると、まず、予め一方のロータ３１に取り付けられたロータ出力軸３の先端をステータ２の軸受部２２に差し込み、ステータ２２とロータ３１とが所定の面間距離を保ったギャップ面を形成するように圧入固定する。
【００３３】
次に、他方のロータ３２をロータ出力軸３の先端から挿入してゆき、ステータ２２とロータ３２とが所定の面間距離を保ったギャップ面を形成するように圧入固定することで、ドライブ機構が完成し、最後に、図示しないブラケットでステータの外周端を固定してアキシャルギャップ型電動機１が完成する。
【００３４】
本発明において、ステータコア２４が凸面であり、ロータマグネット３３が凹面とされているが、逆にステータコア２４側を凹面とし、ロータマグネット３３を凸面としてもよい。
【００３５】
また、この実施形態において、アキシャルギャップ型電動機１は、ロータ３に永久磁石からなるロータマグネット３３を用いた永久磁石型電動機であるが、誘導型電動機に本発明を適用してもよく。ステータ２とロータ３１，３２との間に形成されるギャップＧが軸線方向に対して所定角度傾斜されていれば、この種の変形例も本発明に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態に係るアキシャルギャップ型電動機の内部構造を概略的に示す断面図。
【図２】上記実施形態のアキシャルギャップ型電動機のステータの斜視図。
【図３】本発明のアキシャルギャップ型電動機の作用効果を説明する説明図。
【図４ａ】本発明のアキシャルギャップ型電動機の変形例を示す模式図。
【図４ｂ】本発明のアキシャルギャップ型電動機の変形例を示す模式図。
【図５】従来のアキシャルギャップ型電動機の作用効果を説明する説明図。
【符号の説明】
【００３７】
１  アキシャルギャップ型電動機
２  ステータ
２１  ステータコア
２２  軸受部
２３  合成樹脂
２４  ティース
２４１  傾斜面
２５  コイル
３１，３２  ロータ
３３  ロータマグネット
３３１  傾斜面
Ｇ  ギャップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５】
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