JP2009118551A - アキシャルギャップ型モータ - Google Patents

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Abstract

【課題】リラクタンストルクを有効に利用して、モータの出力を増大させることができ、また、トルクリップルやコギングトルクを低減して、モータを滑らかに安定して回転させることができるアキシャルギャップ型モータを提供する。
【解決手段】アキシャルギャップ型モータ１０は、回転軸Ｏ周りに回転可能なロータ１１と、ロータ１１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る一対のステータ１２と、を備え、ロータ１１は、径方向に伸びる複数のリブ３４を介して一体に接続されるシャフト部３５及びリム部３６を備えるロータフレーム３３と、シャフト３５部及びリム部３６との間に収容されて周方向に配置される磁気抵抗の磁気突極性が互いに異なる磁性材極部３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃと、を備える。
【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一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、一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及び２参照）。
特開平１０−２７１７８４号公報 特開２００１−１３６７２１号公報
上記特許文献１に係る永久磁石同期機は、両極磁石で構成したロータ、又は片極磁石と磁性材とを組み合わせて構成したロータに、ステータを対向配置して永久磁石同期機としてのアキシャルギャップ型モータを構成している。また、上記特許文献２に係る永久磁石同期機は、両極磁石と扇形の突極磁性材を用いたロータに、ステータを対向配置して永久磁石同期機としてのアキシャルギャップ型モータを構成している。
ところで、上記従来技術に係る永久磁石同期機においては、リラクタンストルクの有効利用、及びトルクリップルやコギングトルクに関しては何ら考慮されていないため、永久磁石同期機の出力を増大させると共に、トルクリップルやコギングトルクを低減して永久磁石同期機を滑らかに安定して回転させるために改善の余地があった。
本発明は、上記した事情に鑑みてなされたもので、その目的は、リラクタンストルクを有効に利用して、モータの出力を増大させることができ、また、トルクリップルやコギングトルクを低減して、モータを滑らかに安定して回転させることができるアキシャルギャップ型モータを提供することにある。
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、回転軸周りに回転可能なロータ（例えば、実施の形態でのロータ１１）と、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る一対のステータ（例えば、実施の形態でのステータ１２）と、を備えるアキシャルギャップ型モータであって、ロータは、径方向に伸びる複数のリブ（例えば、実施の形態での径方向リブ３４）を介して一体に接続されるシャフト部（例えば、実施の形態での内周側筒状部３５）及びリム部（例えば、実施の形態での外周側筒状部３６）を備えるロータフレーム（例えば、実施の形態でのロータフレーム３３）と、磁気抵抗の磁気突極性が互いに異なる２種類以上の磁性材極部（例えば、実施の形態での磁性材極部３２）と、を備え、２種類以上の磁性材極部が、シャフト部及びリム部との間に収容されて周方向に配置されることを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、回転軸周りに回転可能なロータと、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る一対のステータと、を備えるアキシャルギャップ型モータであって、ロータは、径方向に伸びる複数のリブを介して一体に接続されるシャフト部及びリム部を備えるロータフレームと、磁石極部（例えば、実施の形態での磁石極部３１）及び磁気抵抗の磁気突極性が互いに異なる２種類以上の磁性材極部と、を備え、磁石極部及び磁性材極部が、シャフト部及びリム部との間に収容されて周方向に交互に配置されることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明の構成に加えて、磁性材極部は、回転軸方向と平行な方向に貫通する極部貫通部（例えば、実施の形態でのスリット１５）を備え、極部貫通部の数、位置、大きさの内の少なくとも１つが、磁性材極部ごとに異なることにより、磁性材極部に互いに異なる磁気抵抗の磁気突極性を付与することを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明の構成に加えて、極部貫通部は、ロータの径方向に沿って形成される複数の長穴（例えば、実施の形態でのスリット１５）であり、長穴の数、位置、幅の内の少なくとも１つが、磁性材極部ごとに異なることを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、請求項３に記載の発明の構成に加えて、極部貫通部は、複数の長穴であり、長穴の長手方向の角度が、磁性材極部ごとに異なることを特徴とする。
請求項６に記載の発明は、請求項３に記載の発明の構成に加えて、極部貫通部は、ロータの径方向に沿って形成される複数の列穴（例えば、実施の形態での列穴１６）であり、列穴の数、位置、大きさの内の少なくとも１つが、磁性材極部ごとに異なることを特徴とする。
請求項７に記載の発明は、磁気抵抗の磁気突極性が同一な磁性材極部が周方向に配置される同一仕様の複数のロータと、複数のロータのそれぞれ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る複数対のステータと、を備え、複数のロータは、磁性材極部の磁気抵抗の磁気突極性の位相が互いに異なるように配置されることを特徴とする。
請求項８に記載の発明は、磁気抵抗の磁気突極性が同一な磁性材極部が周方向に配置される仕様の異なる複数のロータと、複数のロータのそれぞれ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る複数対のステータと、を備え、複数のロータは、磁性材極部の磁気抵抗の磁気突極性の位相が互いに異なるように配置され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によれば、リラクタンストルクを有効に利用することができるので、モータの出力を増大させることができる。また、トルクリップルやコギングトルクを低減することができるので、モータを滑らかに安定して回転させることができる。
請求項２に記載のアキシャルギャップ型モータによれば、リラクタンストルクを有効に利用することができるので、モータの出力を増大させることができる。また、トルクリップルやコギングトルクを低減することができるので、モータを滑らかに安定して回転させることができる。
請求項３に記載のアキシャルギャップ型モータによれば、各磁性材極部に互いに異なる磁気抵抗の磁気突極性を付与することができる。これにより、リラクタンストルクを有効に利用することができるので、モータの出力を増大させることができる。また、トルクリップルやコギングトルクを低減することができるので、モータを滑らかに安定して回転させることができる。
請求項４に記載のアキシャルギャップ型モータによれば、各磁性材極部に互いに異なる磁気抵抗の磁気突極性を付与することができる。これにより、リラクタンストルクを有効に利用することができるので、モータの出力を増大させることができる。また、トルクリップルやコギングトルクを低減することができるので、モータを滑らかに安定して回転させることができる。
請求項５に記載のアキシャルギャップ型モータによれば、各磁性材極部に互いに異なる磁気抵抗の磁気突極性を付与することができる。これにより、リラクタンストルクを有効に利用することができるので、モータの出力を増大させることができる。また、トルクリップルやコギングトルクを低減することができるので、モータを滑らかに安定して回転させることができる。
請求項６に記載のアキシャルギャップ型モータによれば、各磁性材極部に互いに異なる磁気抵抗の磁気突極性を付与することができる。これにより、リラクタンストルクを有効に利用することができるので、モータの出力を増大させることができる。また、トルクリップルやコギングトルクを低減することができるので、モータを滑らかに安定して回転させることができる。
請求項７に記載のアキシャルギャップ型モータによれば、同一仕様の複数のロータのリラクタンストルクの発生位相をずらすことができる。これにより、リラクタンストルクを有効に利用することができるので、モータの出力を増大させることができる。また、トルクリップルやコギングトルクを低減することができるので、モータを滑らかに安定して回転させることができる。また、同一仕様のロータを使用するので、モータの製作コストを低減することが可能となる。
請求項８に記載のアキシャルギャップ型モータによれば、仕様の異なる複数のロータのリラクタンストルクの発生位相をずらすことができる。これにより、リラクタンストルクを有効に利用することができるので、モータの出力を増大させることができる。また、トルクリップルやコギングトルクを低減することができるので、モータを滑らかに安定して回転させることができる。
以下、本発明に係るアキシャルギャップ型モータの各実施形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
（第１実施形態）
まず、図１〜図４を参照して、本発明に係るアキシャルギャップ型モータの第１実施形態について説明する。
図１は本発明に係るアキシャルギャップ型モータの第１実施形態を説明するための全体斜視図、図２は図１に示すアキシャルギャップ型モータの分解斜視図、図３は図２に示すロータを回転軸方向から見た図、図４は第１実施形態のアキシャルギャップ型モータの変形例を説明するための分解斜視図である。
本実施形態のアキシャルギャップ型モータ１０は、図１及び図２に示すように、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る略円環状のロータ１１と、回転軸Ｏの軸方向（以後、単に軸方向と言う）の両側からロータ１１を挟み込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一対のステータ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のロータ１１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に伝達されて、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、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軸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−極が軸方向で対向するように設定されている。例えば、軸方向で対向する一対のステータ１２，１２に対し、Ｕ＋，Ｖ＋，Ｗ＋極及び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＋極及び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、が軸方向で対向するように設定され、軸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、図２及び図３に示すように、軸方向から見たとき略扇形に形成される複数の磁性材極部３２，…，３２と、非磁性材からなるロータフレーム３３と、を備え、磁性材極部３２はロータフレーム３３内に収容されている。
ロータフレーム３３は、図２及び図３に示すように、周方向に所定間隔をおいて配置される複数の径方向リブ３４，…，３４と、径方向リブ３４，…，３４によって接続される内周側筒状部３５及び外周側筒状部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、を備える。そして、本実施形態では、径方向リブ３４の軸方向の厚さ、及び周方向の幅は一定に設定されており、径方向リブ３４は、断面略矩形の角棒状に形成される。また、本実施形態では、ロータフレーム３３の内周側筒状部３５が外部の駆動軸に接続されることから、内周側筒状部３５がシャフト部となり、外周側筒状部３６がリム部となる。
ロータフレーム３３内に収容された複数の磁性材極部３２，…，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。
そして、本実施形態では、複数の磁性材極部３２，…，３２は、磁気抵抗の磁気突極性が互いに異なる３種類の磁性材極部３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃから構成され、磁性材極部３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃの互いに異なる磁気突極性は、磁性材極部３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃに形成されるスリット（極部貫通部）１５の本数によって付与される。具体的には、図３に示すように、磁性材極部３２Ａには４本のスリット１５が形成され、磁性材極部３２Ｂには５本のスリット１５が形成され、磁性材極部３２Ｃには６本のスリット１５が形成される。また、磁性材極部３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃは、それぞれ回転軸Ｏに対して対称位置（９０°位相）に配置されている。
スリット１５は、ロータ１１の径方向に沿って形成され、軸方向と平行な方向に貫通している。また、複数のスリット１５，…，１５は、磁性材極部３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃのそれぞれに周方向に略等間隔に配置されている。
このように構成されたアキシャルギャップ型モータ１０では、磁性材極部３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃに形成されるスリット１５の本数がそれぞれ異なるため、各スリット１５の周方向の間隔が磁性材極部３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃごとで異なり、磁性材極部３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃの磁気抵抗の磁気突極性の位相が重なることはない。また、磁性材極部３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃが、それぞれ回転軸Ｏに対して対称位置（９０°位相）に配置されるため、ロータ１１の重量バランス及びトルクバランスが均等になるように構成されている。ここで、異なる磁気抵抗の磁気突極性とは、リラクタンストルクの発生位相や位置が互いに異なることである。
以上説明したように、本実施形態のアキシャルギャップ型モータ１０によれば、ロータ１１は、径方向に伸びる複数の径方向リブ３４を介して一体に接続される内周側筒状部３５及び外周側筒状部３６を備えるロータフレーム３３と、磁気抵抗の磁気突極性が互いに異なる３種類の磁性材極部３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃと、を備え、磁性材極部３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃが、内周側筒状部３５及び外周側筒状部３６との間に収容されて周方向に配置されるため、リラクタンストルクの発生位相が磁性材極部３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃごとで異なり、重なることはない。これにより、リラクタンストルクを有効に利用することができるので、モータ１０の出力を増大させることができる。また、トルクリップルやコギングトルクを低減することができるので、モータ１０を滑らかに安定して回転させることができる。
また、本実施形態のアキシャルギャップ型モータ１０によれば、ロータ１１が、非磁性材のロータフレーム３３と磁性材極部３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃとから構成されるため、ロータ１１の組立て性を向上することができるので、モータ１０の製造コストを低減することができる。
なお、本実施形態の変形例として、図４に示すように、ロータ１１は薄型であってもよい。この場合、ロータ１１の軸方向の厚さが薄くなるので、モータ１０をコンパクト化することができる。
なお、本実施形態では、複数の磁性材極部３２，…，３２に形成されるスリット１５の本数を４，５，６本とした場合を例示したが、これに限定されず、スリット１５の本数は任意である。また、本実施形態では、複数の磁性材極部３２，…，３２を磁性材極部３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃの３種類とした場合を例示したが、この３種類に限定されるものではなく、その種類数は任意である。
（第２実施形態）
次に、図５を参照して、本発明に係るアキシャルギャップ型モータの第２実施形態について説明する。なお、本実施形態のアキシャルギャップ型モータでは、磁性材極部が異なる以外は、第１実施形態のアキシャルギャップ型モータと同様であるので、同一部分には同一符号又は相当符号を付して、その説明を簡略化又は省略する。
図５は本発明に係るアキシャルギャップ型モータの第２実施形態を説明するためのロータを回転軸方向から見た図である。
本実施形態の複数の磁性材極部３２，…，３２は、図５に示すように、磁気抵抗の磁気突極性が互いに異なる３種類の磁性材極部３２Ｄ，３２Ｅ，３２Ｆから構成され、磁性材極部３２Ｄ，３２Ｅ，３２Ｆの互いに異なる磁気突極性は、磁性材極部３２Ｄ，３２Ｅ，３２Ｆに形成される列穴（極部貫通部）１６の本数によって付与される。具体的には、図５に示すように、磁性材極部３２Ｄには４本の列穴１６が形成され、磁性材極部３２Ｅには５本の列穴１６が形成され、磁性材極部３２Ｆには６本の列穴１６が形成される。また、磁性材極部３２Ｄ，３２Ｅ，３２Ｆは、それぞれ回転軸Ｏに対して対称位置（９０°位相）に配置されている。
列穴１６は、ロータ１１の径方向に沿って略等間隔に配列形成され、軸方向と平行な方向に貫通している。また、複数の列穴１６，…，１６は、磁性材極部３２Ｄ，３２Ｅ，３２Ｆのそれぞれに周方向に略等間隔に配置されている。
このように構成されたアキシャルギャップ型モータ１０では、磁性材極部３２Ｄ，３２Ｅ，３２Ｆに形成される列穴１６の本数がそれぞれ異なるため、各列穴１６の周方向の間隔が磁性材極部３２Ｄ，３２Ｅ，３２Ｆごとで異なり、磁性材極部３２Ｄ，３２Ｅ，３２Ｆの磁気抵抗の磁気突極性の位相が重なることはない。また、磁性材極部３２Ｄ，３２Ｅ，３２Ｆが、それぞれ回転軸Ｏに対して対称位置（９０°位相）に配置されるため、ロータ１１の重量バランス及びトルクバランスが均等になるように構成されている。
以上説明したように、本実施形態のアキシャルギャップ型モータ１０によれば、磁性材極部３２Ｄ，３２Ｅ，３２Ｆに形成される列穴１６の本数がそれぞれ異なるため、リラクタンストルクの発生位相が磁性材極部３２Ｄ，３２Ｅ，３２Ｆごとで異なり、重なることはない。これにより、リラクタンストルクを有効に利用することができるので、モータ１０の出力を増大させることができる。また、トルクリップルやコギングトルクを低減することができるので、モータ１０を滑らかに安定して回転させることができる。
その他の構成及び作用効果については、上記第１実施形態と同様である。
なお、本実施形態では、複数の磁性材極部３２，…，３２に形成される列穴１６の本数を４，５，６本とした場合を例示したが、これに限定されず、列穴１６の本数は任意である。また、本実施形態では、複数の磁性材極部３２，…，３２を磁性材極部３２Ｄ，３２Ｅ，３２Ｆの３種類とした場合を例示したが、この３種類に限定されるものではなく、その種類数は任意である。
（第３実施形態）
次に、図６を参照して、本発明に係るアキシャルギャップ型モータの第３実施形態について説明する。なお、本実施形態のアキシャルギャップ型モータでは、磁性材極部が異なる以外は、第１実施形態のアキシャルギャップ型モータと同様であるので、同一部分には同一符号又は相当符号を付して、その説明を簡略化又は省略する。
図６は本発明に係るアキシャルギャップ型モータの第３実施形態を説明するためのロータを回転軸方向から見た図である。
本実施形態の複数の磁性材極部３２，…，３２は、図６に示すように、磁気抵抗の磁気突極性が互いに異なる３種類の磁性材極部３２Ｇ，３２Ｈ，３２Ｋから構成され、磁性材極部３２Ｇ，３２Ｈ，３２Ｋの互いに異なる磁気突極性は、磁性材極部３２Ｇ，３２Ｈ，３２Ｋに形成される４本のスリット１５の周方向の間隔（位相）がそれぞれ異なることによって付与される。また、磁性材極部３２Ｇ，３２Ｈ，３２Ｋは、それぞれ回転軸Ｏに対して対称位置（９０°位相）に配置されている。
このように構成されたアキシャルギャップ型モータ１０では、磁性材極部３２Ｇ，３２Ｈ，３２Ｋに形成される４本のスリット１５の周方向の間隔がそれぞれ異なるため、磁性材極部３２Ｇ，３２Ｈ，３２Ｋの磁気抵抗の磁気突極性の位相が重なることはない。また、磁性材極部３２Ｇ，３２Ｈ，３２Ｋが、それぞれ回転軸Ｏに対して対称位置（９０°位相）に配置されるため、ロータ１１の重量バランス及びトルクバランスが均等になるように構成されている。
以上説明したように、本実施形態のアキシャルギャップ型モータ１０によれば、磁性材極部３２Ｇ，３２Ｈ，３２Ｋに形成される４本のスリット１５の周方向の間隔がそれぞれ異なるため、リラクタンストルクの発生位相が磁性材極部３２Ｇ，３２Ｈ，３２Ｋごとで異なり、重なることはない。これにより、リラクタンストルクを有効に利用することができるので、モータ１０の出力を増大させることができる。また、トルクリップルやコギングトルクを低減することができるので、モータ１０を滑らかに安定して回転させることができる。
その他の構成及び作用効果については、上記第１実施形態と同様である。
（第４実施形態）
次に、図７を参照して、本発明に係るアキシャルギャップ型モータの第４実施形態について説明する。なお、本実施形態のアキシャルギャップ型モータでは、磁性材極部が異なる以外は、第１実施形態のアキシャルギャップ型モータと同様であるので、同一部分には同一符号又は相当符号を付して、その説明を簡略化又は省略する。
図７は本発明に係るアキシャルギャップ型モータの第４実施形態を説明するためのロータを回転軸方向から見た図である。
本実施形態の複数の磁性材極部３２，…，３２は、図７に示すように、磁気抵抗の磁気突極性が互いに異なる３種類の磁性材極部３２Ｌ，３２Ｍ，３２Ｎから構成され、磁性材極部３２Ｌ，３２Ｍ，３２Ｎの互いに異なる磁気突極性は、磁性材極部３２Ｌ，３２Ｍ，３２Ｎに形成される４本のスリット１５の周方向の幅（大きさ）がそれぞれ異なることによって付与される。また、４本のスリット１５は、磁性材極部３２Ｌ，３２Ｍ，３２Ｎのそれぞれに周方向に略等間隔に配置されている。また、磁性材極部３２Ｌ，３２Ｍ，３２Ｎは、それぞれ回転軸Ｏに対して対称位置（９０°位相）に配置されている。
このように構成されたアキシャルギャップ型モータ１０では、磁性材極部３２Ｌ，３２Ｍ，３２Ｎに形成される４本のスリット１５の周方向の幅がそれぞれ異なるため、磁性材極部３２Ｌ，３２Ｍ，３２Ｎの磁気抵抗の磁気突極性の位相が重なることはない。また、磁性材極部３２Ｌ，３２Ｍ，３２Ｎが、それぞれ回転軸Ｏに対して対称位置（９０°位相）に配置されるため、ロータ１１の重量バランス及びトルクバランスが均等になるように構成されている。
以上説明したように、本実施形態のアキシャルギャップ型モータ１０によれば、磁性材極部３２Ｌ，３２Ｍ，３２Ｎに形成される４本のスリット１５の周方向の幅がそれぞれ異なるため、リラクタンストルクの発生位相が磁性材極部３２Ｌ，３２Ｍ，３２Ｎごとで異なり、重なることはない。これにより、リラクタンストルクを有効に利用することができるので、モータ１０の出力を増大させることができる。また、トルクリップルやコギングトルクを低減することができるので、モータ１０を滑らかに安定して回転させることができる。
その他の構成及び作用効果については、上記第１実施形態と同様である。
（第５実施形態）
次に、図８を参照して、本発明に係るアキシャルギャップ型モータの第５実施形態について説明する。なお、本実施形態のアキシャルギャップ型モータでは、磁性材極部が異なる以外は、第１実施形態のアキシャルギャップ型モータと同様であるので、同一部分には同一符号又は相当符号を付して、その説明を簡略化又は省略する。
図８は本発明に係るアキシャルギャップ型モータの第５実施形態を説明するためのロータを回転軸方向から見た図である。
本実施形態の複数の磁性材極部３２，…，３２は、図８に示すように、磁気抵抗の磁気突極性が互いに異なる２種類の磁性材極部３２Ｒ，３２Ｓから構成され、磁性材極部３２Ｒ，３２Ｓの互いに異なる磁気突極性は、磁性材極部３２Ｒ，３２Ｓに形成される４本のスリット１５の角度がそれぞれ異なることによって付与される。具体的には、図８に示すように、磁性材極部３２Ｒには４本のスリット１５がロータ１１の径方向に沿って形成され、磁性材極部３２Ｓには４本のスリット１５がロータ１１の径方向に対して傾斜角度αで形成される。また、４本のスリット１５は、磁性材極部３２Ｒ，３２Ｓのそれぞれに周方向に略等間隔に配置されている。また、磁性材極部３２Ｒ，３２Ｓは、それぞれ回転軸Ｏに対して対称位置（６０°位相）に配置されている。
このように構成されたアキシャルギャップ型モータ１０では、磁性材極部３２Ｒ，３２Ｓに形成される４本のスリット１５の角度がそれぞれ異なるため、磁性材極部３２Ｒ，３２Ｓの磁気抵抗の磁気突極性の位相が重なることはない。また、磁性材極部３２Ｒ，３２Ｓが、それぞれ回転軸Ｏに対して対称位置（６０°位相）に配置されるため、ロータ１１の重量バランス及びトルクバランスが均等になるように構成されている。
以上説明したように、本実施形態のアキシャルギャップ型モータ１０によれば、磁性材極部３２Ｒ，３２Ｓに形成される４本のスリット１５の角度がそれぞれ異なるため、リラクタンストルクの発生位相が磁性材極部３２Ｒ，３２Ｓごとで異なり、重なることはない。これにより、リラクタンストルクを有効に利用することができるので、モータ１０の出力を増大させることができる。また、トルクリップルやコギングトルクを低減することができるので、モータ１０を滑らかに安定して回転させることができる。
その他の構成及び作用効果については、上記第１実施形態と同様である。
なお、第３〜第５実施形態では、複数の磁性材極部３２，…，３２に４本のスリット１５を形成した場合を例示したが、これに限定されず、スリット１５の本数は任意である。
また、スリット１５に代えて第２実施形態の列穴１６を適用してもよい。この場合、列穴１６の周方向の間隔（位相）、列穴１６の大きさ（直径）、及び列穴１６の角度を複数の磁性材極部３２，…，３２ごとに異ならせる。
（第６実施形態）
次に、図９〜図１１を参照して、本発明に係るアキシャルギャップ型モータの第６実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等部分については、図面に同一符号又は相当符号を付して、その説明を省略或いは簡略化する。
図９は本発明に係るアキシャルギャップ型モータの第６実施形態を説明するための分解斜視図、図１０は図９に示すロータを回転軸方向から見た図、図１１は第６実施形態のアキシャルギャップ型モータの変形例を説明するための分解斜視図である。
本実施形態のアキシャルギャップ型モータ１０では、図９及び図１０に示すように、ロータ１１は、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、磁石極部３１及び磁性材極部３２が、周方向において交互に配置された状態で、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ロータフレーム３３内に収容されている。
磁石極部３１は、厚さ方向（つまり、軸方向）に磁化された略扇形板状の永久磁石４１と、この永久磁石４１を厚さ方向の両側から挟み込む一対の略扇形板状の磁性材部材４２，４２と、を備える。各永久磁石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、軸方向で対向する一対のステータ１２，１２に対し、一方のステータ１２には、各永久磁石４１のＮ極及びＳ極の一方の極（例えば、Ｎ極）のみが対向し、他方のステータ１２には、各永久磁石４１のＮ極及びＳ極の他方の極（例えば、Ｓ極）のみが対向するようになっている。また、磁石極部３１は、図１０に示すように、磁性材極部３２と周方向に交互に配置されるため、それぞれ回転軸Ｏに対して対称位置（６０°位相）に配置されている。
そして、本実施形態では、図１０に示すように、複数の磁性材極部３２，…，３２に、上記第１実施形態の３種類の磁性材極部３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃが適用されている。また、磁性材極部３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃは、磁石極部３１と周方向に交互に配置されるため、それぞれ回転軸Ｏに対して対称位置（１８０°位相）に配置されている。
このように構成されたアキシャルギャップ型モータ１０では、磁性材極部３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃに形成されるスリット１５の本数がそれぞれ異なるため、各スリット１５の周方向の間隔が磁性材極部３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃごとで異なり、磁性材極部３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃの磁気抵抗の磁気突極性の位相が重なることはない。また、磁性材極部３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃが、それぞれ回転軸Ｏに対して対称位置（１８０°位相）に配置されるため、ロータ１１の重量バランス及びトルクバランスが均等になるように構成されている。
以上説明したように、本実施形態のアキシャルギャップ型モータ１０によれば、磁性材極部３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃに形成されるスリット１５の本数がそれぞれ異なるため、リラクタンストルクの発生位相が磁性材極部３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃごとで異なり、重なることはない。これにより、リラクタンストルクを有効に利用することができるので、モータ１０の出力を増大させることができる。また、トルクリップルやコギングトルクを低減することができるので、モータ１０を滑らかに安定して回転させることができる。
その他の構成及び作用効果については、上記第１実施形態と同様である。
なお、本実施形態の変形例として、図１１に示すように、ロータ１１は薄型であってもよい。この場合、磁石極部３１は、永久磁石４１のみで構成され、一対の磁性材部材４２，４２は省略される。このため、ロータ１１の軸方向の厚さが薄くなるので、モータ１０をコンパクト化することができる。
（第７実施形態）
次に、図１２を参照して、本発明に係るアキシャルギャップ型モータの第７実施形態について説明する。なお、第１，第２，第６実施形態と同一又は同等部分については、図面に同一符号又は相当符号を付して、その説明を省略或いは簡略化する。
図１２は本発明に係るアキシャルギャップ型モータの第７実施形態を説明するためのロータを回転軸方向から見た図である。
本実施形態のアキシャルギャップ型モータ１０では、図１２に示すように、ロータ１１は、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、磁石極部３１及び磁性材極部３２が、周方向において交互に配置された状態で、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ロータフレーム３３内に収容されている。
そして、本実施形態では、図１２に示すように、複数の磁性材極部３２，…，３２に、上記第２実施形態の３種類の磁性材極部３２Ｄ，３２Ｅ，３２Ｆが適用されている。また、磁性材極部３２Ｄ，３２Ｅ，３２Ｆは、磁石極部３１と周方向に交互に配置されるため、それぞれ回転軸Ｏに対して対称位置（１８０°位相）に配置されている。
このように構成されたアキシャルギャップ型モータ１０では、磁性材極部３２Ｄ，３２Ｅ，３２Ｆに形成される列穴１６の本数がそれぞれ異なるため、各列穴１６の周方向の間隔が磁性材極部３２Ｄ，３２Ｅ，３２Ｆごとで異なり、磁性材極部３２Ｄ，３２Ｅ，３２Ｆの磁気抵抗の磁気突極性の位相が重なることはない。また、磁性材極部３２Ｄ，３２Ｅ，３２Ｆが、それぞれ回転軸Ｏに対して対称位置（１８０°位相）に配置されるため、ロータ１１の重量バランス及びトルクバランスが均等になるように構成されている。
以上説明したように、本実施形態のアキシャルギャップ型モータ１０によれば、磁性材極部３２Ｄ，３２Ｅ，３２Ｆに形成される列穴１６の本数がそれぞれ異なるため、リラクタンストルクの発生位相が磁性材極部３２Ｄ，３２Ｅ，３２Ｆごとで異なり、重なることはない。これにより、リラクタンストルクを有効に利用することができるので、モータ１０の出力を増大させることができる。また、トルクリップルやコギングトルクを低減することができるので、モータ１０を滑らかに安定して回転させることができる。
その他の構成及び作用効果については、上記第１，第２，第６実施形態と同様である。
（第８実施形態）
次に、図１３を参照して、本発明に係るアキシャルギャップ型モータの第８実施形態について説明する。なお、第１及び第６実施形態と同一又は同等部分については、図面に同一符号又は相当符号を付して、その説明を省略或いは簡略化する。
図１３は本発明に係るアキシャルギャップ型モータの第８実施形態を説明するためのモータの正面図及びロータの斜視図である。
本実施形態のアキシャルギャップ型モータ５０は、図１３に示すように、１本の回転軸Ｏに対して一対のアキシャルギャップ型モータ１０Ａ，１０Ｂを備える。この一対のアキシャルギャップ型モータ１０Ａ，１０Ｂは、同一仕様であり、回転軸Ｏ周りに回転可能に設けられる略円環状のロータ１１と、回転軸Ｏの軸方向の両側からロータ１１を挟み込むようにして対向配置される一対のステータ１２，１２と、を備える。
ロータ１１は、複数の磁石極部３１，…，３１と、複数の磁性材極部３２Ａ，…，３２Ａと、非磁性材からなるロータフレーム３３と、を備え、磁石極部３１及び磁性材極部３２Ａが、周方向において交互に配置されて、ロータフレーム３３内に収容されている。
そして、本実施形態では、図１３に示すように、上記した同一仕様の２つのロータ１１，１１は、磁性材極部３２Ａ，３２Ａの磁気抵抗の磁気突極性の位相が互いに異なるように配置される。具体的には、モータ１０Ａの磁性材極部３２Ａとモータ１０Ｂの磁性材極部３２Ａとを軸方向において重なり合わないように配置して、それぞれの磁性材極部３２Ａ，３２Ａのスリット１５の位相を軸方向に重なり合わないように配置している。
このように構成されたアキシャルギャップ型モータ５０では、同一仕様の２つのモータ１０Ａ，１０Ｂの磁性材極部３２Ａ，３２Ａのスリット１５の位相が互いに異なるように配置されるため、それぞれの磁性材極部３２Ａの磁気抵抗の磁気突極性の位相が重なることはない。また、磁性材極部３２Ａが、それぞれ回転軸Ｏに対して対称位置（６０°位相）に配置されるため、ロータ１１の重量バランス及びトルクバランスが均等になるように構成されている。
以上説明したように、本実施形態のアキシャルギャップ型モータ５０によれば、同一仕様の２つのロータ１１，１１が、それぞれの磁性材極部３２Ａの磁気抵抗の磁気突極性の位相が互いに異なるように配置されるため、リラクタンストルクの発生位相がモータ１０Ａ，１０Ｂごとで異なり、重なることはない。これにより、リラクタンストルクを有効に利用することができるので、モータ５０の出力を増大させることができる。また、トルクリップルやコギングトルクを低減することができるので、モータ５０を滑らかに安定して回転させることができる。
また、本実施形態のアキシャルギャップ型モータ５０によれば、１本の回転軸Ｏに対して一対のアキシャルギャップ型モータ１０Ａ，１０Ｂを備えるため、１つのアキシャルギャップ型モータを備える場合と比較して、モータ５０の出力を飛躍的に増大させることができる。
また、本実施形態のアキシャルギャップ型モータ５０によれば、同一仕様のモータ１０Ａ，１０Ｂ（ロータ１１）を使用するため、モータ機種を統合することができ、モータ５０の製作コストを低減することができる。
その他の構成及び作用効果については、上記第１及び第６実施形態と同様である。
（第９実施形態）
次に、図１４を参照して、本発明に係るアキシャルギャップ型モータの第９実施形態について説明する。なお、第１及び第６実施形態と同一又は同等部分については、図面に同一符号又は相当符号を付して、その説明を省略或いは簡略化する。
図１４は本発明に係るアキシャルギャップ型モータの第９実施形態を説明するためのモータの正面図及びロータの斜視図である。
本実施形態のアキシャルギャップ型モータ６０は、図１４に示すように、１本の回転軸Ｏに対して一対のアキシャルギャップ型モータ１０Ｃ，１０Ｄを備える。この一対のアキシャルギャップ型モータ１０Ｃ，１０Ｄは、それぞれ異なる仕様であり、一方のアキシャルギャップ型モータ１０Ｃは、回転軸Ｏ周りに回転可能に設けられる略円環状のロータ１１Ｃと、回転軸Ｏの軸方向の両側からロータ１１Ｃを挟み込むようにして対向配置される一対のステータ１２，１２と、を備え、他方のアキシャルギャップ型モータ１０Ｄは、回転軸Ｏ周りに回転可能に設けられる略円環状のロータ１１Ｄと、回転軸Ｏの軸方向の両側からロータ１１Ｄを挟み込むようにして対向配置される一対のステータ１２，１２と、を備える。
ロータ１１Ｃは、複数の磁石極部３１，…，３１と、複数の磁性材極部３２Ａ，…，３２Ａと、非磁性材からなるロータフレーム３３と、を備え、磁石極部３１及び磁性材極部３２Ａが、周方向において交互に配置されて、ロータフレーム３３内に収容されている。
ロータ１１Ｄは、複数の磁石極部３１，…，３１と、複数の磁性材極部３２Ｂ，…，３２Ｂと、非磁性材からなるロータフレーム３３と、を備え、磁石極部３１及び磁性材極部３２Ｂが、周方向において交互に配置されて、ロータフレーム３３内に収容されている。
そして、本実施形態では、図１４に示すように、上記した仕様の異なる２つのロータ１１Ｃ，１１Ｄは、磁性材極部３２Ａ，３２Ｂの磁気抵抗の磁気突極性の位相が互いに異なるように配置される。具体的には、モータ１０Ｃの磁性材極部３２Ａとモータ１０Ｄの磁性材極部３２Ａとを軸方向において重なり合うように配置して、それぞれの磁性材極部３２Ａ，３２Ｂのスリット１５の位相を軸方向に重なり合わないように配置している。
このように構成されたアキシャルギャップ型モータ６０では、仕様の異なる２つのモータ１０Ｃ，１０Ｄの磁性材極部３２Ａ，３２Ｂのスリット１５の位相が互いに異なるように配置されるため、それぞれの磁性材極部３２Ａ，３２Ｂの磁気抵抗の磁気突極性の位相が重なることはない。また、磁性材極部３２Ａ（３２Ｂ）が、それぞれ回転軸Ｏに対して対称位置（６０°位相）に配置されるため、ロータ１１Ｃ（１１Ｄ）の重量バランス及びトルクバランスが均等になるように構成されている。
以上説明したように、本実施形態のアキシャルギャップ型モータ６０によれば、仕様の異なる２つのロータ１１Ｃ，１１Ｄが、磁性材極部３２Ａ，３２Ｂの磁気抵抗の磁気突極性の位相が互いに異なるように配置されるため、リラクタンストルクの発生位相がモータ１０Ｃ，１０Ｄごとで異なり、重なることはない。これにより、リラクタンストルクを有効に利用することができるので、モータ６０の出力を増大させることができる。また、トルクリップルやコギングトルクを低減することができるので、モータ６０を滑らかに安定して回転させることができる。
また、本実施形態のアキシャルギャップ型モータ６０によれば、１本の回転軸Ｏに対して一対のアキシャルギャップ型モータ１０Ｃ，１０Ｄを備えるため、１つのアキシャルギャップ型モータを備える場合と比較して、モータ６０の出力を飛躍的に増大させることができる。
その他の構成及び作用効果については、上記第１及び第６実施形態と同様である。
なお、本実施形態では、モータ１０Ｃ，１０Ｄの磁性材極部３２Ａ，３２Ｂを軸方向において重なり合うように配置して、それぞれの磁性材極部３２Ａ，３２Ｂのスリット１５の位相を軸方向に重なり合わないように配置しているが、これに限定されず、上記第８実施形態のように、モータ１０Ｃ，１０Ｄの磁性材極部３２Ａ，３２Ｂを軸方向において重なり合わないように配置して、それぞれの磁性材極部３２Ａ，３２Ｂのスリット１５の位相を軸方向に重なり合わないように配置してもよい。
また、本実施形態では、ロータ１１Ｃの極部は磁石極部３１と磁性材極部３２Ａで構成され、ロータ１１Ｄの極部は磁石極部３１と磁性材極部３２Ｂで構成されているが、これに限定されず、ロータ１１Ｃの極部は磁性材極部３２Ａのみで構成され、ロータ１１Ｄの極部は磁性材極部３２Ｂのみで構成されていてもよい。
さらに、上記第８及び９実施形態では、ロータとして、磁石極部３１と磁性材極部３２Ａ又は３２Ｂとを備えるロータ１１，１１Ｃ，１１Ｄを使用しているが、２つのロータの磁性材極部の磁気抵抗の磁気突極性の位相が互いに異なるように配置されるのであれば、上記第１〜第７実施形態で説明したいずれのロータを使用してもよい。
なお、本発明は、上記各実施形態に例示したものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
例えば、上記各実施形態では、磁性材極部に磁気抵抗の磁気突極性を付与するために、磁性材極部に極部貫通部（スリットや列穴）を形成しているが、これに限定されず、磁性材極部の軸方向側面に凹凸を適宜形成することによって、磁性材極部に磁気抵抗の磁気突極性を付与するようにしてもよい。
また、上記各実施形態では、極部を１２個配置したロータを例示したが、これに限定されず、ロータに配置される極部の個数は任意である。
本発明に係るアキシャルギャップ型モータの第１実施形態を説明するための全体斜視図である。 図１に示すアキシャルギャップ型モータの分解斜視図である。 図２に示すロータを回転軸方向から見た図である。 第１実施形態のアキシャルギャップ型モータの変形例を説明するための分解斜視図である。 本発明に係るアキシャルギャップ型モータの第２実施形態を説明するためのロータを回転軸方向から見た図である。 本発明に係るアキシャルギャップ型モータの第３実施形態を説明するためのロータを回転軸方向から見た図である。 本発明に係るアキシャルギャップ型モータの第４実施形態を説明するためのロータを回転軸方向から見た図である。 本発明に係るアキシャルギャップ型モータの第５実施形態を説明するためのロータを回転軸方向から見た図である。 本発明に係るアキシャルギャップ型モータの第６実施形態を説明するための分解斜視図である。 図９に示すロータを回転軸方向から見た図である。 第６実施形態のアキシャルギャップ型モータの変形例を説明するための分解斜視図である。 本発明に係るアキシャルギャップ型モータの第７実施形態を説明するためのロータを回転軸方向から見た図である。 本発明に係るアキシャルギャップ型モータの第８実施形態を説明するためのモータの正面図及びロータの斜視図である。 本発明に係るアキシャルギャップ型モータの第９実施形態を説明するためのモータの正面図及びロータの斜視図である。
符号の説明
１０ アキシャルギャップ型モータ
１１ ロータ
１２ ステータ
１５ スリット（極部貫通部、長穴）
１６ 列穴（極部貫通部）
２１ ヨーク部
２２ ティース
３１ 磁石極部
３２ 磁性材極部
３２Ａ 磁性材極部
３２Ｂ 磁性材極部
３２Ｃ 磁性材極部
３２Ｄ 磁性材極部
３２Ｅ 磁性材極部
３２Ｆ 磁性材極部
３２Ｇ 磁性材極部
３２Ｈ 磁性材極部
３２Ｋ 磁性材極部
３２Ｌ 磁性材極部
３２Ｍ 磁性材極部
３２Ｎ 磁性材極部
３２Ｒ 磁性材極部
３２Ｓ 磁性材極部
３３ ロータフレーム
３４ 径方向リブ（リブ）
３５ 内周側筒状部（シャフト部）
３６ 外周側筒状部（リム部）
３７ 接続部
４１ 永久磁石
４２ 磁性材部材

Claims (8)

  1. 回転軸周りに回転可能なロータと、前記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る一対のステータと、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、径方向に伸びる複数のリブを介して一体に接続されるシャフト部及びリム部を備えるロータフレームと、磁気抵抗の磁気突極性が互いに異なる２種類以上の磁性材極部と、を備え、
    前記２種類以上の磁性材極部が、前記シャフト部及び前記リム部との間に収容されて周方向に配置されることを特徴とするアキシャルギャップ型モータ。
  2. 回転軸周りに回転可能なロータと、前記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る一対のステータと、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、径方向に伸びる複数のリブを介して一体に接続されるシャフト部及びリム部を備えるロータフレームと、磁石極部及び磁気抵抗の磁気突極性が互いに異なる２種類以上の磁性材極部と、を備え、
    前記磁石極部及び前記磁性材極部が、前記シャフト部及び前記リム部との間に収容されて周方向に交互に配置されることを特徴とするアキシャルギャップ型モータ。
  3. 前記磁性材極部は、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、
    前記極部貫通部の数、位置、大きさの内の少なくとも１つが、前記磁性材極部ごとに異なることにより、前記磁性材極部に互いに異なる磁気抵抗の磁気突極性を付与することを特徴とする請求項１又は２に記載のアキシャルギャップ型モータ。
  4. 前記極部貫通部は、前記ロータの径方向に沿って形成される複数の長穴であり、前記長穴の数、位置、幅の内の少なくとも１つが、前記磁性材極部ごとに異なることを特徴とする請求項３に記載のアキシャルギャップ型モータ。
  5. 前記極部貫通部は、複数の長穴であり、前記長穴の長手方向の角度が、前記磁性材極部ごとに異なることを特徴とする請求項３に記載のアキシャルギャップ型モータ。
  6. 前記極部貫通部は、前記ロータの径方向に沿って形成される複数の列穴であり、前記列穴の数、位置、大きさの内の少なくとも１つが、前記磁性材極部ごとに異なることを特徴とする請求項３に記載のアキシャルギャップ型モータ。
  7. 磁気抵抗の磁気突極性が同一な磁性材極部が周方向に配置される同一仕様の複数のロータと、
    前記複数のロータのそれぞれ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る複数対のステータと、を備え、
    前記複数のロータは、前記磁性材極部の磁気抵抗の磁気突極性の位相が互いに異なるように配置されることを特徴とするアキシャルギャップ型モータ。
  8. 磁気抵抗の磁気突極性が同一な磁性材極部が周方向に配置される仕様の異なる複数のロータと、
    前記複数のロータのそれぞれ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る複数対のステータと、を備え、
    前記複数のロータは、前記磁性材極部の磁気抵抗の磁気突極性の位相が互いに異なるように配置されることを特徴とするアキシャルギャップ型モータ。
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