JP2008167639A - アキシャルギャップ型モータ - Google Patents

Abstract

【課題】ロータに具備される永久磁石および磁性体を有効利用して効率よく出力を増大させる。
【解決手段】ロータ１１を磁石極部３１，…，３１と、磁性材極部３２，…，３２と、ロータフレーム３３とを備えて構成した。磁石極部３１を、厚さ方向（つまり、回転軸Ｏ方向）に磁化された略扇形板状の永久磁石片４１と、この永久磁石片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４２，４２とを備えて構成し、複数の磁石極部３１，…，３１の各永久磁石片４１，…，４１を、磁化方向が互いに同方向となるように設定した。磁性材極部３２に回転軸Ｏ方向と平行な方向に貫通する複数の極部貫通孔４５，…，４５を備え、各極部貫通孔４５を、回転軸Ｏ方向に対する断面形状が径方向を長手方向とする長穴状とし、複数の極部貫通孔４５，…，４５を周方向に所定間隔をおいて配置した。
【選択図】図２

Description

本発明は、アキシャルギャップ型モータに関する。

従来、例えば回転軸方向の両側からロータを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ループを形成する軸ギャップ型の永久磁石同期機が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
特開平１０−２７１７８４号公報 特開２００１−１３６７２１号公報

ところで、上記従来技術に係る永久磁石同期機において、単に回転軸方向の同一方向のみに磁化された永久磁石と磁性体とが周方向に交互に配置されたロータを備える永久磁石同期機では、例えば磁化方向が反転する永久磁石が周方向に交互に配置されたロータを備える永久磁石同期機に比べて、磁石トルクが半減してしまうと共に、リラクタンストルクを有効に利用することができないという問題が生じる。
また、単に磁化方向が反転する永久磁石が周方向に交互に配置されると共に、周方向で隣り合う永久磁石間に磁性体が配置されたロータを備える永久磁石同期機では、磁石トルクの位相とリラクタンストルクの位相とが異なることから、磁石トルクおよびリラクタンストルクを有効に利用することができないという問題が生じる。
さらに、このような永久磁石発電機においては、ステータに対する通電時に発生する電機子磁束による渦電流損失を低減して永久磁石発電機の運転効率を向上させつつ、ステータの固定子巻線を鎖交する鎖交磁束量をさらに増大させて、トルクポテンシャルを増大させることが望まれている。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、通電時に発生する渦電流損失を低減して運転効率を向上させつつ、ロータに具備される永久磁石および磁性体を有効利用して効率よく出力を増大させることが可能なアキシャルギャップ型モータを提供す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めに、本発明の第１態様に係るアキシャルギャップ型モータは、永久磁石片（例えば、実施の形態での永久磁石片４１）を具備するロータ（例えば、実施の形態でのロータ１１）と、該ロータを回転軸方向の両側から挟み込むようにして対向配置された１対のステータ（例えば、実施の形態でのステータ１２，１２）とを備えるアキシャルギャップ型モータであって、前記ロータは周方向において前記永久磁石片と交互に配置された磁性材の極部（例えば、実施の形態での磁性材極部３２）を備え、前記永久磁石片は、磁化方向が前記回転軸方向と平行であって、前記回転軸方向の一方側の前記ステータにＮ極のみを対向させ、前記回転軸方向の他方側の前記ステータにＳ極のみを対向させ、前記磁性材の極部は、前記回転軸方向と平行な方向に貫通する極部貫通部（例えば、実施の形態での極部貫通孔４５、外周側スリット４５ａ、内周側スリット４５ｂ、極部貫通孔４７）を備える。

さらに、本発明の第２態様に係るアキシャルギャップ型モータは、前記永久磁石片の前記回転軸方向の前記一方側および前記他方側の何れか一方の表面上、または、前記永久磁石片の前記回転軸方向の前記一方側および前記他方側の各表面上に、磁性材の部材（例えば、実施の形態での磁性材部材４２）を備える。

さらに、本発明の第３態様に係るアキシャルギャップ型モータでは、前記磁性材の部材は、前記回転軸方向と平行な方向に貫通する貫通部（例えば、実施の形態での貫通孔４２ａ、外周側スリット４２ｂ、内周側スリット４２ｃ）を、周方向端部近傍に備える。

さらに、本発明の第４態様に係るアキシャルギャップ型モータは、前記永久磁石片の周方向端部に配置されると共に、前記回転軸方向および径方向に直交する方向に磁化された副永久磁石（例えば、実施の形態での周配置副永久磁石５１）を備える。

さらに、本発明の５態様に係るアキシャルギャップ型モータは、前記永久磁石片の径方向端部に配置されると共に、前記径方向に磁化された第２の副永久磁石（例えば、実施の形態での内周側および外周側径配置副永久磁石５２ａ，５２ｂ）を備える。

さらに、本発明の第６態様に係るアキシャルギャップ型モータは、周方向で隣り合う前記永久磁石片と前記磁性材の極部との間に配置される非磁性材からなる仕切り部材（例えば、実施の形態での径方向リブ３４）を備える。

さらに、本発明の第７態様に係るアキシャルギャップ型モータは、周方向で隣り合う前記永久磁石片と前記磁性材の極部との間に配置される非磁性材からなる仕切り部材（例えば、実施の形態での径方向リブ３４）を備える。

さらに、本発明の第８態様に係るアキシャルギャップ型モータは、前記仕切り部材の前記回転軸方向の両端部において、周方向で隣り合う前記磁性材の部材と前記磁性材の極部との間に配置される非磁性材からなるスペーサ部材（例えば、実施の形態でのスペーサ部材６１）を備える。

さらに、本発明の第９態様に係るアキシャルギャップ型モータでは、前記スペーサ部材は中空状の形状を有する。

さらに、本発明の第１０態様に係るアキシャルギャップ型モータでは、前記スペーサ部材は絶縁性の前記非磁性材と非絶縁性の前記非磁性材とが積層された積層体からなる。

さらに、本発明の第１１態様に係るアキシャルギャップ型モータでは、前記仕切り部材は中空状の形状を有する。

さらに、本発明の第１２態様に係るアキシャルギャップ型モータでは、前記仕切り部材は絶縁性の前記非磁性材（例えば、実施の形態での電気絶縁性の非磁性材３４ｂ）と非絶縁性の前記非磁性材（例えば、実施の形態での非電気絶縁性の非磁性材３４ａ）とが積層された積層体からなる。

さらに、本発明の第１３態様に係るアキシャルギャップ型モータは、前記ロータの内周側に配置された内周側リング（例えば、実施の形態での内周側筒状部３５）と、前記ロータの外周側に配置された外周側リング（例えば、実施の形態での外周側筒状部３６）とを備え、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た状態で、リブを成す前記仕切り部材によって結合されている。

本発明の第１態様に係るアキシャルギャップ型モータによれば、ロータの周方向において磁性材の極部と交互に配置される永久磁石片は、１対のステータの一方にＮ極のみを対向させ、他方にＳ極のみを対向させることから、ステータの固定子巻線に対する通電において、磁石トルクに対する最適な通電位相と、リラクタンストルクに対する最適な通電位相とが一致することになり、磁石トルクおよびリラクタンストルクを有効に利用して、効率よく出力を増大させることができる。
しかも、磁性材の極部に、例えば回転軸方向と平行な方向に貫通する貫通孔やスリット等からなる極部貫通部を備えることにより、１対のステータ間において磁性材の極部を貫通する磁路を形成することができる。これにより、各ステータの固定子巻線による電流磁束に所望の磁気方向性を付与することができ、出力可能なトルクを増大させることができると共に、１対のステータ間での磁気抵抗の急激な変化を抑制するようにして、１対のステータの固定子巻線による電流磁束の波形整形を行うことができ、トルクリップルおよび電流磁束波形の高調波の発生を抑制し、鉄損失を低減することができる。

さらに、本発明の第２態様に係るアキシャルギャップ型モータによれば、永久磁石片の表面上に磁性材の部材を備えることにより、永久磁石片のパーミアンスの低下を防止し、永久磁石片の減磁を抑制することができると共に、リラクタンストルクを増大させることができる。

さらに、本発明の第３態様に係るアキシャルギャップ型モータによれば、磁性材の部材の周方向端部近傍に、例えば回転軸方向と平行な方向に貫通する貫通孔やスリット等からなる貫通部を備えることにより、１対のステータ間において磁性材の部材を貫通する磁路を形成することができる。これにより、各ステータの固定子巻線による電流磁束に所望の磁気方向性を付与することができ、出力可能なトルクを増大させることができると共に、１対のステータ間での磁気抵抗の急激な変化を抑制するようにして、１対のステータの固定子巻線による電流磁束の波形整形を行うことができ、トルクリップルおよび電流磁束波形の高調波の発生を抑制し、鉄損失を低減することができる。

さらに、本発明の第４態様に係るアキシャルギャップ型モータによれば、永久磁石片の周方向端部に、永久磁石片の磁化方向と直交する方向に磁化された副永久磁石を備えることにより、所謂永久磁石片および副永久磁石のハルバッハ配置による磁束レンズ効果によって、永久磁石片および副永久磁石の磁束を収束させることができ、ステータの固定子巻線に鎖交する磁束量を増大させることができる。
さらに、本発明の第５態様に係るアキシャルギャップ型モータによれば、永久磁石片の周方向端部に、永久磁石片の磁化方向と直交する方向に磁化された第２の副永久磁石を備えることにより、所謂永久磁石片および第２の副永久磁石のハルバッハ配置による磁束レンズ効果によって、永久磁石片および第２の副永久磁石の磁束を収束させることができ、ステータの固定子巻線に鎖交する磁束量を増大させることができる。

さらに、本発明の第６態様または第７態様に係るアキシャルギャップ型モータによれば、周方向で隣り合う永久磁石片と磁性材の極部との間に非磁性材からなる仕切り部材を配置することにより、構造体としての所望の剛性を確保しつつ、各永久磁石片の磁束を有効に利用して、アキシャルギャップ型モータの運転効率を向上させることができる。

さらに、本発明の第８態様に係るアキシャルギャップ型モータによれば、仕切り部材の回転軸方向の両端部において、周方向で隣り合う磁性材の部材と磁性材の極部との間に非磁性材からなるスペーサ部材を配置することにより、構造体としての剛性を向上させつつ、各永久磁石片の磁束を有効に利用して、アキシャルギャップ型モータの運転効率を向上させることができる。

さらに、本発明の第９態様に係るアキシャルギャップ型モータによれば、スペーサ部材を中空状の形状とすることにより、磁気絶縁性を向上させることができ、各永久磁石片の磁束を有効に利用することができると共に、通電時に発生する電機子磁束による渦電流損失を低減することができ、トルクポテンシャルを増大させることができ、ジュール熱による過剰な温度上昇を防止することができ、アキシャルギャップ型モータの運転効率を向上させることができる。

さらに、本発明の第１０態様に係るアキシャルギャップ型モータによれば、スペーサ部材を電気絶縁性の非磁性材と非電気絶縁性の非磁性材とが積層された積層体とすることにより、通電時に発生する電機子磁束による渦電流損失を低減することができ、トルクポテンシャルを増大させることができ、ジュール熱による過剰な温度上昇を防止することができ、アキシャルギャップ型モータの運転効率を向上させることができる。

さらに、本発明の第１１態様に係るアキシャルギャップ型モータによれば、仕切り部材を中空状の形状とすることにより、磁気絶縁性を向上させることができ、各永久磁石片の磁束を有効に利用することができると共に、通電時に発生する電機子磁束による渦電流損失を低減することができ、トルクポテンシャルを増大させることができ、ジュール熱による過剰な温度上昇を防止することができ、アキシャルギャップ型モータの運転効率を向上させることができる。

さらに、本発明の第１２態様に係るアキシャルギャップ型モータによれば、仕切り部材を電気絶縁性の非磁性材と非電気絶縁性の非磁性材とが積層された積層体とすることにより、通電時に発生する電機子磁束による渦電流損失を低減することができ、トルクポテンシャルを増大させることができ、ジュール熱による過剰な温度上昇を防止することができ、アキシャルギャップ型モータの運転効率を向上させることができる。

さらに、本発明の第１３態様に係るアキシャルギャップ型モータによれば、永久磁石片および磁性材の極部を径方向の両側から挟み込む内周側リングと外周側リングとを仕切り部材によって結合することにより、構造体としての所望の剛性を容易に確保することができる。

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

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

また、車両の減速時に駆動輪側からアキシャルギャップ型モータ１０に駆動力が伝達されると、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し、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、例えばハイブリッド車両においては、アキシャルギャップ型モータ１０の回転軸が内燃機関（図示略）のクランクシャフトに連結されると、内燃機関の出力がアキシャルギャップ型モータ１０に伝達された場合にも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発電エネルギーを発生する。

各ステータ１２は、例えば図１に示すように、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の対向面上で周方向に所定間隔をおいた位置から回転軸Ｏ方向に沿ってロータ１１に向かい突出すると共に径方向に伸びる複数のティース２２，…，２２と、適宜のティース２２，２２間に装着される固定子巻線（図示略）とを備えて構成されている。

各ステータ１２は、例えば主極が６個（例えば、Ｕ^＋，Ｖ^＋，Ｗ^＋，Ｕ⁻，Ｖ⁻，Ｗ⁻）とされた６Ｎ型であって、一方のステータ１２の各Ｕ^＋，Ｖ^＋，Ｗ^＋極に対して、他方のステータ１２の各Ｕ⁻，Ｖ⁻，Ｗ⁻極が回転軸Ｏ方向で対向するように設定されている。
例えば回転軸Ｏ方向で対向する１対のステータ１２，１２に対し、Ｕ^＋，Ｖ^＋，Ｗ^＋極およびＵ⁻，Ｖ⁻，Ｗ⁻極の一方に対応する一方のステータ１２の３個のティース２２，２２，２２と、Ｕ^＋，Ｖ^＋，Ｗ^＋極およびＵ⁻，Ｖ⁻，Ｗ⁻極の他方に対応する他方のステータ１２の３個のティース２２，２２，２２とが、回転軸Ｏ方向で対向するように設定され、回転軸Ｏ方向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ように設定されている。

ロータ１１は、例えば図２に示すように、複数の磁石極部３１，…，３１と、複数の磁性材極部３２，…，３２と、非磁性材からなるロータフレーム３３とを備えて構成され、磁石極部３１と磁性材極部３２とは、周方向において交互に配置された状態で、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おいて配置された複数の柱状の径方向リブ３４，…，３４によって接続された内周側筒状部３５と外周側筒状部３６と、内周側筒状部３５の内周面上から内方に向かい突出する円環板状に形成され、外部の駆動軸（例えば、車両のトランスミッションの入力軸等）に接続される接続部３７とを備えて構成されている。
そして、ロータフレーム３３内に収容された磁石極部３１および磁性材極部３２は、径方向の両側から内周側筒状部３５と外周側筒状部３６とにより挟み込まれると共に、径方向リブ３４を介して周方向で隣り合うように配置されている。

磁石極部３１は、厚さ方向（つまり、回転軸Ｏ方向）に磁化された略扇形板状の永久磁石片４１と、この永久磁石片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４２，４２とを備えて構成され、複数の磁石極部３１，…，３１の各永久磁石片４１，…，４１は、磁化方向が互いに同方向となるように設定されている。
つまり、回転軸Ｏ方向で対向する１対のステータ１２，１２に対し、一方のステータ１２には、各永久磁石片４１のＮ極およびＳ極の一方のみが対向し、他方のステータ１２には、各永久磁石片４１のＮ極およびＳ極の他方のみが対向するようになっている。

そして、永久磁石片４１の厚さ方向の一方の表面および他方の表面を覆う１対の磁性材部材４２，４２は、厚さ方向に対する断面形状が永久磁石片４１と同等の略扇形とされている。
また、ロータフレーム３３内に収容された各磁石極部３１の永久磁石片４１は、周方向で隣り合う１対の径方向リブ３４，３４によって周方向の両側から挟み込まれている。

磁性材極部３２は、回転軸Ｏ方向と平行な方向に貫通する複数の極部貫通孔４５，…，４５を備え、各極部貫通孔４５は、例えば回転軸Ｏ方向に対する断面形状が径方向を長手方向とする長穴状とされ、複数の極部貫通孔４５，…，４５は周方向に所定間隔をおいて配置されている。

上述したように、本実施の形態によるアキシャルギャップ型モータ１０によれば、ロータ１１の周方向において磁性材極部３２と交互に配置される磁石極部３１の永久磁石片４１は、１対のステータ１２，１２の一方にＮ極のみを対向させ、他方にＳ極のみを対向させることから、１対のステータ１２，１２の各固定子巻線に対する通電において、磁石極部３１による磁石トルクに対する最適な通電位相と、磁性材極部３２によるリラクタンストルクに対する最適な通電位相とが一致することになり、磁石トルクおよびリラクタンストルクを有効に利用して、効率よく出力を増大させることができる。
しかも、永久磁石片４１の磁極間を挟み込む磁性材部材４２，４２を備えることにより、永久磁石片４１のパーミアンスの低下を防止し、永久磁石片４１の減磁を抑制することができると共に、リラクタンストルクを、より一層、増大させることができる。

さらに、磁性材極部３２に極部貫通孔４５を備えることにより、１対のステータ１２，１２間において磁性材極部３２を貫通する磁路を形成することができる。これにより、各ステータ１２の固定子巻線による電流磁束に所望の磁気方向性を付与することができ、出力可能なトルクを増大させることができると共に、１対のステータ１２，１２間での磁気抵抗の急激な変化を抑制するようにして、１対のステータ１２，１２の固定子巻線による電流磁束の波形整形を行うことができ、トルクリップルおよび電流磁束波形の高調波の発生を抑制し、鉄損失を低減することができる。

なお、上述した実施の形態においては、磁性材極部３２に極部貫通孔４５を備えるとしたが、これに限定されず、例えば図３に示す第１変形例のように、磁石極部３１の磁性材部材４２の周方向端部近傍に、回転軸Ｏ方向と平行な方向に貫通する複数の貫通孔４２ａ，…，４２ａを備えてもよい。各貫通孔４２ａは、例えば回転軸Ｏ方向に対する断面形状が径方向を長手方向とする長穴状とされ、複数の貫通孔４２ａ，…，４２ａは周方向に所定間隔をおいて配置されている。

この第１変形例によれば、磁性材部材４２の周方向端部近傍に貫通孔４２ａを備えることにより、１対のステータ１２，１２間において磁性材部材４２を貫通する磁路を形成することができる。これにより、各ステータ１２，１２の固定子巻線による電流磁束に所望の磁気方向性を付与することができ、出力可能なトルクを増大させることができると共に、１対のステータ１２，１２間での磁気抵抗の急激な変化を抑制するようにして、１対のステータ１２，１２の固定子巻線による電流磁束の波形整形を行うことができ、トルクリップルおよび電流磁束波形の高調波の発生を抑制し、鉄損失を低減することができる。

なお、上述した実施の形態においては、磁性材極部３２に極部貫通孔４５を備えるとしたが、これに限定されず、例えば図４に示す第２変形例のように、略扇形板状の磁性材極部３２は、上述した実施の形態での複数の極部貫通孔４５の代わりに、回転軸Ｏ方向と平行な方向に貫通する複数の外周側スリット４５ａまたは複数の内周側スリット４５ｂを備えてもよい。
各外周側スリット４５ａは、例えば磁性材極部３２の外周面上に設けられた凹溝（例えば、磁性材極部３２の外周面から径方向内方に向かい削り込むようにして形成された凹溝等）によって形成され、各凹溝の深さ方向は磁性材極部３２の径方向内方とされ、各凹溝は回転軸Ｏ方向と平行な方向に伸びている。
また、各内周側スリット４５ｂは、例えば磁性材極部３２の内周面上に設けられた凹溝（例えば、磁性材極部３２の内周面から径方向外方に向かい削り込むようにして形成された凹溝等）によって形成され、各凹溝の深さ方向は磁性材極部３２の径方向外方とされ、各凹溝は回転軸Ｏ方向と平行な方向に伸びている。

また、上述した第１変形例においては、磁性材部材４２に貫通孔４２ａを備えるとしたが、これに限定されず、例えば図５に示す第３変形例のように、略扇形板状の磁性材部材４２は、上述した第１変形例での複数の貫通孔４２ａの代わりに、回転軸Ｏ方向と平行な方向に貫通する複数の外周側スリット４２ｂまたは複数の内周側スリット４２ｃを備えてもよい。
各外周側スリット４２ｂは、例えば磁性材部材４２の外周面上に設けられた凹溝（例えば、磁性材部材４２の外周面から径方向内方に向かい削り込むようにして形成された凹溝等）によって形成され、各凹溝の深さ方向は磁性材部材４２の径方向内方とされ、各凹溝は回転軸Ｏ方向と平行な方向に伸びている。
また、各内周側スリット４２ｃは、例えば磁性材部材４２の内周面上に設けられた凹溝（例えば、磁性材部材４２の内周面から径方向外方に向かい削り込むようにして形成された凹溝等）によって形成され、各凹溝の深さ方向は磁性材部材４２の径方向外方とされ、各凹溝は回転軸Ｏ方向と平行な方向に伸びている。

なお、上述した実施の形態においては、磁性材極部３２に回転軸Ｏ方向に対する断面形状が径方向を長手方向とする長穴状とされた極部貫通孔４５を備えるとしたが、これに限定されず、例えば図６および図７に示す第４変形例のように、略扇形板状の磁性材極部３２は、上述した実施の形態での極部貫通孔４５の代わりに、回転軸Ｏ方向と平行な方向に貫通する複数の極部貫通孔４７，…，４７を備えてもよい。この第４変形例では、各極部貫通孔４７は、例えば回転軸Ｏ方向に対する断面形状が円穴状とされ、複数の極部貫通孔４７，…，４７は径方向に所定間隔をおいて配置されている。
また、上述した実施の形態の第１変形例において、磁石極部３１の磁性材部材４２は、貫通孔４２ａの代わりに、回転軸Ｏ方向と平行な方向に貫通すると共に、径方向に所定間隔をおいて配置された複数の貫通孔（図示略）を備えてもよい。

なお、上述した実施の形態においては、磁石極部３１は、永久磁石片４１と、この永久磁石片４１を厚さ方向の両側から挟み込む１対の磁性材部材４２，４２とを備えるとしたが、これに限定されず、例えば図８および図９に示す第５変形例のように、１対の磁性材部材４２，４２を省略してもよいし、あるいは、１対の磁性材部材４２，４２の何れか一方のみを省略してもよい。
この第５変形例において、ロータフレーム３３は、例えば、周方向に所定間隔をおいて配置された複数の径方向リブ３４，…，３４によって接続された内周側の接続部３７と外周側筒状部３６とを備えて構成され、円環板状に形成された内周側の接続部３７は、外部の駆動軸（例えば、車両のトランスミッションの入力軸等）に接続されるようになっている。つまり、この第３変形例では、上述した実施の形態での内周側筒状部３５が省略され、ロータフレーム３３内に収容された磁石極部３１および磁性材極部３２は、径方向の両側から接続部３７と外周側筒状部３６とにより挟み込まれている。

なお、上述した実施の形態においては、例えば図１０および図１１に示す第６変形例のように、磁石極部３１の永久磁石片４１の周方向端部に配置されると共に、回転軸Ｏ方向および径方向に直交する方向に磁化された複数の周配置副永久磁石５１，…，５１を備えてもよい。
複数の周配置副永久磁石５１，…，５１は、回転軸Ｏ方向の一方側と他方側とにおいて、磁石極部３１と磁性材極部３２との間に配置されている。つまり、この第６変形例において、磁石極部３１は、永久磁石片４１と、１対の磁性材部材４２，４２とに加えて、各磁性材部材４２を周方向の両側から挟み込む各１対の周配置副永久磁石５１，５１を備え、回転軸Ｏ方向と平行な方向の一方側に配置された周配置副永久磁石５１と、他方側に配置された周配置副永久磁石５１とによって、ロータフレーム３３の径方向リブ３４を回転軸Ｏ方向と平行な方向の両側から挟み込むように設定されている。

磁石極部３１において、磁性材部材４２を介して周方向で対向する１対の周配置副永久磁石５１，５１同士、および、ロータフレーム３３の径方向リブ３４を介して回転軸Ｏ方向と平行な方向で対向する１対の周配置副永久磁石５１，５１同士は、互いに磁化方向が異方向となるように設定されている。
そして、回転軸Ｏ方向と平行な方向の一方側に配置された１対の周配置副永久磁石５１，５１同士は、回転軸Ｏ方向と平行な方向に磁化された永久磁石片４１の一方側の磁極と同極の磁極を対向させるように配置され、回転軸Ｏ方向と平行な方向の他方側に配置された１対の周配置副永久磁石５１，５１同士は、回転軸Ｏ方向と平行な方向に磁化された永久磁石片４１の他方側の磁極と同極の磁極を対向させるように配置されている。

つまり、例えば回転軸Ｏ方向と平行な方向の一方側がＮ極かつ他方側がＳ極とされた永久磁石片４１に対して、回転軸Ｏ方向と平行な方向の一方側において磁性材部材４２を周方向の両側から挟み込む１対の周配置副永久磁石５１，５１は、互いのＮ極が周方向で対向するように配置され、回転軸Ｏ方向と平行な方向の他方側において磁性材部材４２を周方向の両側から挟み込む１対の周配置副永久磁石５１，５１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。

この第６変形例によるアキシャルギャップ型モータ１０によれば、所謂永久磁石のハルバッハ配置による磁束レンズ効果により永久磁石片４１および各周配置副永久磁石５１，５１の各磁束が収束し、各ステータ１２，１２に鎖交する有効磁束が相対的に増大するようになっている。

なお、この第６変形例においては、例えば図１２および図１３に示すように、磁石極部３１において、回転軸Ｏ方向と平行な方向の一方側に配置された１対の周配置副永久磁石５１，５１のうち、周方向の何れか一方側の周配置副永久磁石５１を省略すると共に、回転軸Ｏ方向と平行な方向の他方側に配置された１対の周配置副永久磁石５１，５１のうち、周方向の何れか他方側の周配置副永久磁石５１を省略してもよい。

また、上述した実施の形態においては、例えば図１４に示す第７変形例のように、磁石極部３１の永久磁石片４１の径方向端部に配置されると共に、径方向に磁化された複数の内周側および外周側径配置副永久磁石５２ａ，５２ｂを備えてもよい。
複数の内周側および外周側径配置副永久磁石５２ａ，５２ｂは、回転軸Ｏ方向の一方側と他方側とにおいて、磁石極部３１の各磁性材部材４２を径方向の両側から挟み込むように配置されている。
つまり、この第７変形例において、磁石極部３１は、永久磁石片４１と、１対の磁性材部材４２，４２とに加えて、各磁性材部材４２を径方向の両側から挟み込む各１対の内周側および外周側径配置副永久磁石５２ａ，５２ｂを備えて構成されている。

また、この第７変形例において、ロータフレーム３３は、例えば図１２に示すように、周方向に所定間隔をおいて配置された複数の径方向リブ３４，…，３４と、内周側筒状部３５および外周側筒状部３６と、接続部３７とに加えて、内周側周方向突条３５ａと、内周側軸方向突条３５ｂと、外周側周方向突条３６ａと、外周側軸方向突条３６ｂとを備えて構成されている。

すなわち、内周側筒状部３５の外周面上には、回転軸Ｏ方向の央部で径方向外方に向かい突出すると共に周方向に伸びる内周側周方向突条３５ａと、周方向に所定間隔をおいた位置で径方向外方に向かい突出すると共に回転軸Ｏ方向にと平行に伸びる複数の内周側軸方向突条３５ｂ，…，３５ｂとが設けられている。

また、外周側筒状部３６の内周面上には、内周側周方向突条３５ａに対向するようにして回転軸Ｏ方向の央部で径方向内方に向かい突出すると共に周方向に伸びる外周側周方向突条３６ａと、各内周側軸方向突条３５ｂ，…，３５ｂに対向するようにして周方向に所定間隔をおいた位置で径方向内方に向かい突出すると共に回転軸Ｏ方向と平行に伸びる複数の外周側軸方向突条３６ｂ，…，３６ｂとが設けられている。

そして、各突条３５ａ，３５ｂの径方向での突出高さ、および各突条３６ａ，３６ｂの径方向での突出高さは、各同等とされている。
そして、径方向リブ３４は、各突条３５ａ，３５ｂの交差部と、各突条３６ａ，３６ｂの交差部とを接続するようにして配置されている。

そして、回転軸Ｏ方向と平行な方向の一方側と他方側とにおいて、径方向で対をなす１対の内周側および外周側径配置副永久磁石５２ａ，５２ｂのうち、内周側径配置副永久磁石５２ａは、周方向で隣り合う内周側軸方向突条３５ｂ，３５ｂにより周方向の両側から挟み込まれ、外周側径配置副永久磁石５２ｂは、周方向で隣り合う外周側軸方向突条３６ｂ，３６ｂにより周方向の両側から挟み込まれている。
また、回転軸Ｏ方向と平行な方向で対向する内周側径配置副永久磁石５２ａ，５２ａは、この方向の両側から内周側周方向突条３５ａを挟み込み、回転軸Ｏ方向と平行な方向で対向する外周側径配置副永久磁石５２ｂ，５２ｂは、この方向の両側から外周側周方向突条３６ａを挟み込んでいる。

磁石極部３１において、磁性材部材４２を介して径方向で対向する１対の内周側および外周側径配置副永久磁石５２ａ，５２ｂ同士、および、ロータフレーム３３の内周側周方向突条３５ａを介して回転軸Ｏ方向と平行な方向で対向する内周側径配置副永久磁石５２ａ，５２ａ同士、および、ロータフレーム３３の外周側周方向突条３６ａを介して回転軸Ｏ方向と平行な方向で対向する外周側径配置副永久磁石５２ｂ，５２ｂ同士は、互いに磁化方向が異方向となるように設定されている。
そして、回転軸Ｏ方向と平行な方向の一方側に配置された１対の内周側および外周側径配置副永久磁石５２ａ，５２ｂ同士は、回転軸Ｏ方向と平行な方向に磁化された永久磁石片４１の一方側の磁極と同極の磁極を対向させるように配置され、回転軸Ｏ方向と平行な方向の他方側に配置された１対の内周側および外周側径配置副永久磁石５２ａ，５２ｂ同士は、回転軸Ｏ方向と平行な方向に磁化された永久磁石片４１の他方側の磁極と同極の磁極を対向させるように配置されている。

つまり、例えば回転軸Ｏ方向と平行な方向の一方側がＮ極かつ他方側がＳ極とされた永久磁石片４１に対して、回転軸Ｏ方向と平行な方向の一方側において磁性材部材４２を径方向の両側から挟み込む１対の内周側および外周側径配置副永久磁石５２ａ，５２ｂは、互いのＮ極が径方向で対向するように配置され、回転軸Ｏ方向と平行な方向の他方側において磁性材部材４２を径方向の両側から挟み込む１対の内周側および外周側径配置副永久磁石５２ａ，５２ｂは、互いのＳ極が径方向で対向するように配置されている。

この第７変形例によるアキシャルギャップ型モータ１０によれば、所謂永久磁石のハルバッハ配置による磁束レンズ効果により永久磁石片４１と、内周側および外周側径配置副永久磁石５２ａ，５２ｂの各磁束が収束し、各ステータ１２，１２に鎖交する有効磁束が相対的に増大するようになっている。
なお、この第７変形例においては、磁石極部３１において、回転軸Ｏ方向と平行な方向の一方側に配置された内周側および外周側径配置副永久磁石５２ａ，５２ｂのうち、径方向の何れか一方を省略すると共に、回転軸Ｏ方向と平行な方向の他方側に配置された内周側および外周側径配置副永久磁石５２ａ，５２ｂのうち、径方向の何れか他方を省略してもよい。

なお、例えば図１から図７に示す、上述した実施の形態および第１変形例から第４変形例においては、非磁性材からなるロータフレーム３３の径方向リブ３４を柱状としたが、これに限定されず、例えば図１５に示す第８変形例のように、径方向リブ３４は、中空状の形状を有し、非磁性材によって径方向に伸びる筒状に形成されてもよい。

例えば図１６に示す、上述した実施の形態に係る第８変形例によるアキシャルギャップ型モータ１０によれば、周方向で隣り合う永久磁石片４１と磁性材極部３２との間に、径方向に伸びる筒状の径方向リブ３４が配置されている。
この第８変形例によるアキシャルギャップ型モータ１０によれば、構造体としての所望の剛性を確保しつつ、磁気絶縁性を向上させることができる。これにより、永久磁石片４１の磁束を有効に利用することができると共に、通電時に発生する電機子磁束による渦電流損失を低減することができ、トルクポテンシャルを増大させることができ、ジュール熱による過剰な温度上昇を防止することができ、アキシャルギャップ型モータ１０の運転効率を向上させることができる。

さらに、この第８変形例においては、単に、径方向リブ３４を非磁性材により中空状の形状に形成するとしたが、これに限定されず、例えば図１７に示す第９変形例のように、さらに、径方向リブ３４を電気絶縁性の非磁性材と非電気絶縁性の非磁性材とが積層された積層体から形成してもよい。例えば図１７に示す第９変形例では、筒状の径方向リブ３４は、例えば非電気絶縁性である金属系の環状の非磁性材（例えば、銅等）３４ａと電気絶縁性の環状の非磁性材３４ｂとが径方向に交互に積層されて構成されている。
この第９変形例によれば、径方向リブ３４を非電気絶縁性の非磁性材３４ａと電気絶縁性の非磁性材３４ｂとが積層された積層体とすることにより、通電時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、ジュール熱による過剰な温度上昇を防止することができる。

また、この第９変形例においては、径方向リブ３４を中空状としたが、これに限定されず、径方向リブ３４を電気絶縁性の非磁性材と非電気絶縁性の非磁性材とが積層された積層体から形成する場合には、例えば図１８に示す第１０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てもよい。この第１０変形例では、柱状の径方向リブ３４は、例えば非電気絶縁性である金属系の板状の非磁性材（例えば、銅等）３４ａと電気絶縁性の板状の非磁性材３４ｂとが径方向に交互に積層されて構成されている。
この第１０変形例によれば、非電気絶縁性の非磁性材３４ａと電気絶縁性の非磁性材３４ｂとが積層された積層体から柱状の径方向リブ３４を形成することにより、通電時の電機子磁束による渦電流損失の発生を抑制しつつ、構造体としての剛性を向上させることができる。

なお、例えば図１５から図１８に示す、上述した第８変形例から第１０変形例においては、径方向リブ３４の径方向幅と永久磁石片４１の径方向幅とを同等としたが、これに限定されず、例えば図１９に示す第１１変形例のように、径方向リブ３４の径方向幅は、永久磁石片４１の径方向幅よりも大きく形成されてもよい。

例えば図１９に示す、上述した第８変形例に係る第１１変形例によるアキシャルギャップ型モータ１０によれば、径方向リブ３４の径方向幅は、永久磁石片４１と、この永久磁石片４１を厚さ方向の両側から挟み込む１対の磁性材部材４２，４２との径方向幅と同等とされている。
この第１１変形例によるアキシャルギャップ型モータ１０によれば、周方向で隣り合う永久磁石片４１と磁性材極部３２との間、および、周方向で隣り合う磁性材部材４２と磁性材極部３２との間に、径方向に伸びる筒状あるいは非電気絶縁性の非磁性材３４ａと電気絶縁性の非磁性材３４ｂとが径方向に積層された積層体の少なくとも何れかからなる径方向リブ３４が配置され、構造体としての剛性を、より一層、向上させることができる。

なお、例えば図１から図７に示す、上述した実施の形態および第１変形例から第４変形例、さらに、例えば図１５から図１８に示す、第８変形例から第１０変形例においては、永久磁石片４１と磁性材極部３２との間に径方向リブ３４を備えるとしたが、これに限定されず、さらに、径方向リブ３４の回転軸Ｏ方向の両端部において、周方向で隣り合う磁性材部材４２と磁性材極部３２との間に配置される非磁性材からなるスペーサ部材６１を備えてもよい。
例えば図２０に示す第１２変形例において、スペーサ部材６１は、中空状の形状を有し、非磁性材によって径方向に伸びる筒状に形成されている。
なお、スペーサ部材６１は、単に、非磁性材により形成される中空状の形状に限定されず、例えば電気絶縁性の非磁性材と非電気絶縁性の非磁性材とが径方向に積層された積層体から形成されてもよい。また、スペーサ部材６１を電気絶縁性の非磁性材と非電気絶縁性の非磁性材とが積層された積層体から形成する場合には、スペーサ部材６１を径方向に伸びる柱状に形成してもよい。

また、例えば図１０から図１４に示す、第６変形例および第７変形例においては、永久磁石片４１と磁性材極部３２とによって周方向の両側から挟み込まれると共に、１対の周配置副永久磁石５１，５１によって回転軸Ｏ方向の両側から挟み込まれる非磁性材からなるロータフレーム３３の径方向リブ３４を柱状としたが、これに限定されず、例えば図２１に示す第１３変形例のように、径方向リブ３４は、中空状の形状を有し、非磁性材によって径方向に伸びる筒状に形成されてもよい。
なお、径方向リブ３４は、単に、非磁性材により形成される中空状の形状に限定されず、例えば電気絶縁性の非磁性材３４ｂと非電気絶縁性の非磁性材３４ａとが径方向に積層された積層体から形成されてもよい。また、径方向リブ３４を電気絶縁性の非磁性材と非電気絶縁性の非磁性材とが積層された積層体から形成する場合には、径方向リブ３４を径方向に伸びる柱状に形成してもよい。

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。 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ロータの分解斜視図である。 本発明の一実施形態の第１変形例に係る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。 本発明の一実施形態の第２変形例に係る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。 本発明の一実施形態の第３変形例に係る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。 本発明の一実施形態の第４変形例に係る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。 本発明の一実施形態の第４変形例に係るアキシャルギャップ型モータのロータの平面図である。 本発明の一実施形態の第５変形例に係るアキシャルギャップ型モータの斜視図である。 本発明の一実施形態の第５変形例に係る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。 本発明の一実施形態の第６変形例に係るアキシャルギャップ型モータの斜視図である。 本発明の一実施形態の第６変形例に係る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。 本発明の一実施形態の第６変形例に係るアキシャルギャップ型モータの斜視図である。 本発明の一実施形態の第６変形例に係る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。 本発明の一実施形態の第７変形例に係る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。 本発明の一実施形態の第８変形例に係る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。 本発明の一実施形態の第８変形例に係る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。 本発明の一実施形態の第９変形例に係る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。 本発明の一実施形態の第１０変形例に係る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。 本発明の一実施形態の第１１変形例に係る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。 本発明の一実施形態の第１２変形例に係る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。 本発明の一実施形態の第１３変形例に係る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。

符号の説明

１０ アキシャルギャップ型モータ
１１ ロータ
３２ 磁性材極部（磁性材の極部）
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 内周側筒状部（内周側リング）
３６ 外周側筒状部（外周側リング）
４１ 永久磁石片
４２ 磁性材部材（磁性材の部材）
４２ａ 貫通孔（貫通部）
４２ｂ 外周側スリット（貫通部）
４２ｃ 内周側スリット（貫通部）
４５ 極部貫通孔（極部貫通部）
４５ａ 外周側スリット（極部貫通部）
４５ｂ 内周側スリット（極部貫通部）
４７ 極部貫通孔（極部貫通部）
５１ 周配置副永久磁石（副永久磁石）
５２ａ 内周側径配置副永久磁石（第２の副永久磁石）
５２ｂ 外周側径配置副永久磁石（第２の副永久磁石）

Claims (13)

1. 永久磁石片を具備するロータと、該ロータを回転軸方向の両側から挟み込むようにして対向配置された１対の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、
   前記ロータは周方向において前記永久磁石片と交互に配置された磁性材の極部を備え、
   前記永久磁石片は、磁化方向が前記回転軸方向と平行であって、前記回転軸方向の一方側の前記ステータにＮ極のみを対向させ、前記回転軸方向の他方側の前記ステータにＳ極のみを対向させ、
   前記磁性材の極部は、前記回転軸方向と平行な方向に貫通する極部貫通部を備えることを特徴とするアキシャルギャップ型モータ。
2. 前記永久磁石片の前記回転軸方向の前記一方側および前記他方側の何れか一方の表面上、または、前記永久磁石片の前記回転軸方向の前記一方側および前記他方側の各表面上に、磁性材の部材を備えることを特徴とする請求項１に記載のアキシャルギャップ型モータ。
3. 前記磁性材の部材は、前記回転軸方向と平行な方向に貫通する貫通部を、周方向端部近傍に備えることを特徴とする請求項２に記載のアキシャルギャップ型モータ。
4. 前記永久磁石片の周方向端部に配置されると共に、前記回転軸方向および径方向に直交する方向に磁化された副永久磁石を備えることを特徴とする請求項１から請求項３の何れかひとつに記載のアキシャルギャップ型モータ。
5. 前記永久磁石片の径方向端部に配置されると共に、前記径方向に磁化された第２の副永久磁石を備えること特徴とする請求項４に記載のアキシャルギャップ型モータ。
6. 周方向で隣り合う前記永久磁石片と前記磁性材の極部との間に配置される非磁性材からなる仕切り部材を備えることを特徴とする請求項１または請求項４または請求項５に記載のアキシャルギャップ型モータ。
7. 周方向で隣り合う前記永久磁石片と前記磁性材の極部との間に配置される非磁性材からなる仕切り部材を備えることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のアキシャルギャップ型モータ。
8. 前記仕切り部材の前記回転軸方向の両端部において、周方向で隣り合う前記磁性材の部材と前記磁性材の極部との間に配置される非磁性材からなるスペーサ部材を備えることを特徴とする請求項７に記載のアキシャルギャップ型モータ。
9. 前記スペーサ部材は中空状の形状を有することを特徴とする請求項８に記載のアキシャルギャップ型モータ。
10. 前記スペーサ部材は絶縁性の前記非磁性材と非絶縁性の前記非磁性材とが積層された積層体からなることを特徴とする請求項８または請求項９に記載のアキシャルギャップ型モータ。
11. 前記仕切り部材は中空状の形状を有することを特徴とする請求項６から請求項１０の何れか１つに記載のアキシャルギャップ型モータ。
12. 前記仕切り部材は絶縁性の前記非磁性材と非絶縁性の前記非磁性材とが積層された積層体からなることを特徴とする請求項６から請求項１１の何れか１つに記載のアキシャルギャップ型モータ。
13. 前記ロータの内周側に配置された内周側リングと、前記ロータの外周側に配置された外周側リングとを備え、
    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た状態で、リブを成す前記仕切り部材によって結合されていることを特徴とする請求項６から請求項１２の何れか１つに記載のアキシャルギャップ型モータ。

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