JP2009118594A - アキシャルギャップ型モータ - Google Patents

Abstract

【課題】トルクリップルやコギングトルクを低減させて安定した滑らかな回転が可能なアキシャルギャップ型モータを提供する。
【解決手段】ステータ１２は、周方向に第１の間隔Ｄ１毎に形成された複数のティース２２を備え、隣り合うティース２２間の周方向対向面２２ａは第１中心線Ｌａに対して平行に形成されている。また、ロータ１１は、周方向に第２の間隔Ｄ２毎にそれぞれ配置され、磁性材部材４２を少なくとも有する複数の磁石極部３１を備え、隣り合う磁石極部３１の周方向対向面３１ａが第２中心線Ｌｂに対して平行に形成されている。
【選択図】図６

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）。

上記特許文献１に係る永久磁石同期機は、両極磁石回転子、または片極磁石と磁性材とを組み合わせて構成した回転子に、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回転子に、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。
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は、回転子の磁石、及び固定子の鉄心（ティース）は、いずれも円周方向側面が半径方向に沿った扇形形状を有しており、回転子側と固定子側の極の切り替わりが外周側と内周側で同時に発生するため、トルクリップルやコギングトルクが大きくなるという問題があった。また、扇形形状の磁石の製造、及びスロット幅が径方向で異なる捲回巻積層構造の固定子の製造は、いずれもコストを増大させる問題があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、トルクリップルやコギングトルクを低減させて安定した滑らかな回転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。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、回転軸周りに回転可能なロータ（例えば、実施形態でのロータ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る一対のステータ（例えば、実施形態でのステータ１２）と、を備えるアキシャルギャップ型モータであって、前記各ステータは、略円環板状のヨーク部（例えば、実施形態でのヨーク部２１）と、前記ロータに対向する前記ヨーク部の対向面上で周方向に第１の間隔毎に前記ロータに向かって突出する複数のティース（例えば、実施形態でのティース２２）と、を有すると共に、スロット（例えば、実施形態での径方向溝３８）を画成する隣り合う前記ティース間の周方向対向面が、前記回転軸から半径方向に延びて該周方向対向面の周方向中間位置を通過する第１中間線に対して平行に形成され、前記ロータは、周方向に第２の間隔毎にそれぞれ配置されて、磁性材部材（例えば、実施形態での磁性材部材４２）を少なくとも有する複数の極部（例えば、実施形態での磁石極部３１）を備え、隣り合う前記極部の周方向対向面が、前記回転軸から半径方向に延びて該周方向対向面の周方向中間位置を通過する第２中間線に対して平行に形成されることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１の構成に加えて、前記ロータの極部は、主磁石部（例えば、実施形態での主磁石部４１）と、前記複数の主磁石部を前記回転軸方向の両側から挟み込む第１磁性材部材（例えば、実施形態での第１磁性材部材４２A）及び第２磁性材部材（例えば、実施形態での第２磁性材部材４２B）、を有する前記磁性材部材と、を備えた磁石極部であり、前記ロータは、前記周方向に前記第２の間隔毎にそれぞれ配置されて、隣り合う前記磁石極部の前記第１磁性材部材の周方向対向面間、及び前記第２磁性材部材の周方向対向面間にそれぞれ配置される複数の副磁石部（例えば、実施形態での副磁石部４３）をさらに有し、且つ、前記副磁石部は、隣り合う前記第１磁性材部材の周方向対向面と隣り合う前記第２磁性部材の周方向対向面の一方と接触し、該周方向対向面間の幅と略同一の厚さを持った平行な両側面を有することを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項２の構成に加えて、前記主磁石部は、分割された複数の磁石（例えば、実施形態での第１及び第２主磁石部４１Ｃ，４１Ｄ）から構成され、前記複数の磁石の少なくとも一つは前記副磁石部と同一の磁石であることを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項３の構成に加えて、前記主磁石部は、周方向中央に配置される略扇形板状の第１主磁石部（例えば、実施形態での第１主磁石部４１Ｃ）と、周方向両側に配置され、前記副磁石部と同一の磁石である第２主磁石部（例えば、実施形態での第２主磁石部４１Ｄ）と、を備え、前記第１主磁石部は、前記第２主磁石部の材料より磁束密度の高い組成の材料が用いられ、且つ、前記副磁石部及び前記第２主磁石部は、前記第１主磁石部の材料より耐減磁性能が高い組成の材料が用いられることを特徴とする。

請求項５に係る発明は、請求項１の構成に加えて、前記ロータの極部は、主磁石部と、前記主磁石部を前記回転軸方向の両側から挟み込む第１磁性材部材及び第２磁性材部材、を有する前記磁性材部材と、を備えた磁石極部であり、隣り合う前記磁石極部の前記第１磁性材部材の周方向対向面間、及び前記第２磁性材部材の周方向対向面間には、空隙（例えば、実施形態での空隙Ｇ）が設けられることを特徴とする。

請求項６に係る発明は、請求項１の構成に加えて、前記ロータの極部は、主磁石部と、前記主磁石部を前記回転軸方向の両側から挟み込む第１磁性材部材及び第２磁性材部材、を有する前記磁性材部材と、を備えた磁石極部であり、隣り合う前記磁石極部の前記第１磁性材部材の周方向対向面間、及び前記第２磁性材部材の周方向対向面間には、非磁性部材（例えば、実施形態でのロータフレーム３３）が配置され、且つ、前記非磁性部材は、隣り合う前記第１磁性材部材の周方向対向面と隣り合う前記第２磁性材部材の周方向対向面の一方と接触し、該周方向対向面間の幅と略同一の厚さを持った平行な両側面を有することを特徴とする。

請求項７に係る発明は、請求項１の構成に加えて、前記ロータの極部は、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、実施形態でのスリット４５）を備えた前記磁性材部材によって構成される磁性材極部（例えば、実施形態での磁性材極部５０）であることを特徴とする。

請求項８に係る発明は、請求項１〜７のいずれかの構成に加えて、前記ステータの各ティースは、前記回転軸方向の先端部において周方向両側に突出する一対の爪部（例えば、実施形態での爪部２３）を有し、前記スロットの開口を画成する、前記隣り合うティースに設けられた前記爪部の周方向対向面は前記第１中間線に対して平行に形成されることを特徴とする。

請求項９に係る発明は、回転軸周りに回転可能なロータと、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、前記各ステータは、略円環板状のヨーク部と、前記ロータに対向する前記ヨーク部の対向面上で周方向に第１の間隔毎に前記ロータに向かって突出する複数のティースと、を有すると共に、スロットを画成する隣り合う前記ティース間の周方向対向面が、前記回転軸から半径方向に延びて該周方向対向面の周方向中間位置を通過する第１中間線に対して平行に形成され、前記ロータは、周方向に第２の間隔毎にそれぞれ配置される複数の磁性材部材を少なくとも有する極部を備え、隣り合う前記極部の周方向対向面は、該対向面間の幅が半径方向外方から内方に向かうに従って次第に大きくなるように形成されることを特徴とする。

請求項１０に係る発明は、請求項９の構成に加えて、前記ロータの極部は、主磁石部と、前記主磁石部を前記回転軸方向の両側から挟み込む第１磁性材部材及び第２磁性材部材、を有する前記磁性材部材と、を備える磁石極部であり、隣り合う前記磁石極部の前記第１磁性材部材の周方向対向面間、及び前記第２磁性材部材の周方向対向面間には、空隙が設けられることを特徴とする。

請求項１１に係る発明は、請求項９の構成に加えて、前記ロータの極部は、主磁石部と、前記主磁石部を前記回転軸方向の両側から挟み込む第１磁性材部材及び第２磁性材部材、を有する前記磁性材部材と、を備える磁石極部であり、隣り合う前記磁石極部の前記第１磁性材部材の周方向対向面間、及び前記第２磁性材部材の周方向対向面間には、非磁性部材が配置され、且つ、前記非磁性部材は、隣り合う前記第１磁性材部材の周方向対向面と隣り合う前記第２磁性材部材の周方向対向面の一方と接触し、幅が半径方向外方から内方に向かうに従って次第に大きくなるテーパ状の両側面を有することを特徴とする。

請求項１２に係る発明は、請求項９の構成に加えて、前記ロータの極部は、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た前記磁性材部材によって構成される磁性材極部であることを特徴とする。

請求項１３に係る発明は、請求項９〜１２のいずれかの構成に加えて、前記ステータの各ティースは、前記回転軸方向の先端部において周方向両側に突出する一対の爪部を有し、 前記スロットの開口を画成する、前記隣り合うティースに設けられた前記爪部の周方向対向面は前記第１中間線に対して平行に形成されることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、ロータの回転時における、ステータのティースの周方向対向面と、ロータの極部の周方向対向面との重なり合いは、径方向で同時には起こらず、外周側から内周側へ連続的に起こる。即ち、外周側と内周側とで位相差を持つ。これにより、トルクリップルやコギングトルクを低減させてアキシャルギャップ型モータを安定して滑らかに回転させると共に、電流磁束波形の高調波の発生を抑制して、鉄損失を低減することができる。

請求項２の発明によれば、所謂、主磁石部及び副磁石部のハルバッハ配列による磁束レンズ効果によって主磁石部及び副磁石部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て出力トルクを増大させることができる。また、副磁石部は、直方体形状とすることができ、副磁石部の機能を損なうことなく加工コストの低減が可能となる。

請求項３の発明によれば、渦電流経路を短くして磁束の変化によって発生する渦電流損失を低減することができ、また、ロータに用いられる磁石の種類を増加することがないので製造コストを抑制することができる。

請求項４の発明によれば、減磁性能に優れ、且つ高トルクを出力することができるロータを提供することができる。

請求項５の発明によれば、ハルバッハ配列されたロータと比較して、副磁石部を削減した分のコストを抑制することができる。また、磁石極部を収容するフレームの軽量化が図られると共に、各磁性材部材の周方向対向面間に金属製（導電体）の該フレームを配置した場合に発生する渦電流損を零または限りなく小さくすることができる。

請求項６の発明によれば、ハルバッハ配列されたロータと比較して、副磁石部を削減した分のコストを抑制することができると共に、より確実に主磁石部及び第１及び第２磁性材部材を保持することができる。

請求項７の発明によれば、磁性材極部に磁気突極性を付与することができ、一対のステータ間において磁性材極部を貫通する磁路が形成される。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。

請求項８の発明によれば、固定子巻線をより確実にスロット内に保持することができ、さらに、ロータの回転時における、ティースの爪部の周方向対向面と、ロータの極部の周方向対向面との重なり合いも外周側から内周側へ連続的に起こる。これにより、トルクリップルやコギングトルクを低減させてアキシャルギャップ型モータを安定して滑らかに回転させると共に、電流磁束波形の高調波の発生を抑制して、鉄損失を低減することができる。

請求項９の発明によれば、ロータの回転時における、ステータのティースの周方向対向面と、ロータの極部の周方向対向面との重なり合いは、径方向で同時には起こらず、外周側から内周側へ連続的に起き、また、重なり合いの位相差を、大きくすることができる。これにより、トルクリップルやコギングトルクを効果的に低減させて、アキシャルギャップ型モータを滑らかに回転させると共に、電流磁束波形の高調波の発生を抑制して、鉄損失を低減することができる。

請求項１０の発明によれば、磁石極部を収容するフレームの軽量化が図られると共に、各磁性材部材の周方向対向面間に金属製（導電体）の該フレームを配置した場合に発生する渦電流損を零または限りなく小さくすることができる。

請求項１１の発明によれば、より確実に主磁石部及び第１及び第２磁性材部材を保持することができる。

請求項１２の発明によれば、磁性材極部に磁気突極性を付与することができ、一対のステータ間において磁性材極部を貫通する磁路が形成される。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。

請求項１３の発明によれば、固定子巻線をより確実にスロット内に保持することができ、さらに、ロータの回転時における、ティースの爪部の周方向対向面と、ロータの極部の周方向対向面との重なり合いも外周側から内周側へ連続的に起こる。これにより、トルクリップルやコギングトルクを低減させてアキシャルギャップ型モータを安定して滑らかに回転させると共に、電流磁束波形の高調波の発生を抑制して、鉄損失を低減することができる。

以下、本発明の各実施形態に係るアキシャルギャップ型モータについて添付図面を参照しながら説明する。

（第１実施形態）
まず、本発明の第１実施形態に係るアキシャルギャップ型モータについて図１〜図８を参照して説明する。
第１実施形態のアキシャルギャップ型モータ１０は、図１から図３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、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第１の間隔Ｄ１（例えば、１０°、図５参照。）毎にロータ１１に向かって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、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。

図５に示すように、隣り合うティース２２の周方向対向面２２ａ，２２ａ間には、スロットを画成する径方向溝３８が形成されており、これらティース２２の周方向対向面２２ａ，２２ａは、回転軸Ｏから半径方向に延びて周方向対向面２２ａ，２２ａの周方向中間位置を通過する第１中間線Ｌａに対して平行に形成されている。なお、径方向溝３８の幅、即ち、隣り合うティース２２の周方向対向面２２ａ間の幅Ｗ１は、４ｍｍ、６ｍｍ（図５（ａ）参照。）、或いは８ｍｍ（図５（ｂ）参照。）と、固定子巻線に応じて設計される。

図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、回転軸中心ＯＣと、ティース２２の外周角部２２ｂ及び内周角部２２ｃとを結ぶ線分Ｌ１、Ｌ２のなす角度α°は、ティース２２の周方向対向面２２ａ間の幅Ｗ１の幅が増加するにつれて大きくなる。

ロータ１１は、図４及び図６に示すように、複数の磁石極部３１，…，３１と、複数の副磁石部４３，…，４３と、非磁性部材（例えば、アルミニウム）からなるロータフレーム３３とを備えて構成される。複数の磁石極部３１と複数の副磁石部４３とは、それぞれ周方向に第２の間隔（例えば、３０°間隔）毎に、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。尚、ロータフレーム３３は、非磁性部材であればよく、アルミニウムの他にも合成樹脂等とすることもできる。

ロータフレーム３３は、周方向に第２の間隔Ｄ２毎にそれぞれ配置される複数の径方向リブ３４，…，３４によって接続された内周側筒状部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とを備えて構成されている。径方向リブ３４の軸方向幅、及び周方向厚さは一定であり、断面略矩形の角棒状に形成されている。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。

各磁石極部３１は、図４に示すように、厚さ方向（つまり、軸方向）に磁化された略扇形板状の主磁石片である主磁石部４１と、この主磁石部４１を厚さ方向の両側から挟み込み、１対の第１磁性材部材４２Ａ及び第２磁性材部材４２Ｂとを備える磁性材部材４２で構成され、周方向で隣り合う磁石極部３１，３１の各主磁石部４１，４１は、磁化方向が互いに異方向となるように設定されている。第１磁性材部材４２Ａ及び第２磁性材部材４２Ｂ厚さ方向の側面形状は、主磁石部４１の側面形状と同一寸法の略扇形板状である。

周方向で隣り合う磁石極部３１，３１の周方向対向面３１ａ，３１ａ、即ち、主磁石部４１，４１の周方向対向面４１ａ、４１ａ、第１磁性材部材４２Ａ，４２Ａの周方向対向面４２ｃ、４２ｃ、及び第２磁性材部材４２Ｂ，４２Ｂの周方向対向面４２ｄ，４２ｄ（図４参照。）はそれぞれ、例えば、８ｍｍ、或いは６ｍｍの幅Ｗ２を有し、回転軸Ｏから半径方向に延びて周方向対向面３１ａ，３１ａの周方向中間位置を通過する第２中間線Ｌｂに対して平行に形成されている。図６に示すように、回転軸中心ＯＣと、磁石極部３１の外周角部３１ｂ及び内周角部３１ｃとを結ぶ線分Ｌ３、Ｌ４のなす角度β°は、磁石極部３１の周方向対向面３１ａ、３１ａの幅Ｗ２が増加するにつれて大きくなる。

そして、ロータフレーム３３内に収容された複数の磁石極部３１，…，３１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。ロータフレーム３３内において、各磁石極部３１の主磁石部４１は２つの径方向リブ３４によって周方向の両側から挟み込まれている。主磁石部４１、第１磁性材部材４２Ａ、及び第２磁性材部材４２Ｂの軸方向の厚さはそれぞれ一定である。

第１磁性材部材４２Ａの周方向対向面４２ｃ，４２ｃ間、及び第２磁性材部材４２Ｂの周方向対向面４２ｄ，４２ｄ間に接触して配置され、ロータフレーム３３内において軸方向の両側からの径方向リブ３４を挟み込むように対向配置された副磁石片である一対の副磁石部４３，４３は、それぞれ軸方向および径方向に直行する方向（即ち、略周方向）に磁化され、互いに磁化方向が異方向とされている。

即ち、軸方向の一方側に配置された１対の副磁石部４３，４３同士は、軸方向に磁化された主磁石部４１の一方側の磁極と同極の磁極を対向させ、軸方向の他方側に配置された１対の副磁石部４３，４３同士は、軸方向に磁化された主磁石部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。

具体的には、例えば軸方向の一方側がＮ極かつ他方側がＳ極とされた主磁石部４１に対して、軸方向の一方側において第１磁性材部材４２Ａを周方向の両側から挟み込む１対の副磁石部４３，４３は、互いのＮ極が周方向で対向するように配置され、軸方向の他方側において第２磁性材部材４２Ｂを周方向の両側から挟み込む１対の副磁石部４３，４３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。これにより、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、主磁石部４１および各副磁石部４３，４３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。

各副磁石部４３の軸方向の厚さは、径方向の内方から外方に向かい同等であって、かつ、周方向幅は、径方向の内方から外方に向かい同等である。即ち、副磁石部４３は、隣り合う磁石極部３１の周方向対向面間の幅Ｗ２と略同一の厚さを持った平行な両側面を有する略直方体である。

図７に示すように、周方向対向面２２ａ、２２ａ間の幅Ｗ１が８ｍｍのティース２２（ステータ１２）と（図５（ｂ）参照）、周方向対向面３１ａ、３１ａ間の幅Ｗ２が６ｍｍの磁石極部３１（ロータ１１）(図６（ｂ）参照)とが組み合わされたとき、回転軸中心ＯＣとティース２２の内周角部２２ｃとを結ぶ線分Ｌ２と、回転軸中心ＯＣと磁石極部３１の内周角部３１ｃとを結ぶ線分Ｌ４のなす角度は、（α＋β）°となる（図７参照）。本実施形態におけるステータ１２は、主極が６個（例えば、Ｕ＋，Ｖ＋，Ｗ＋，Ｕ−，Ｖ−，Ｗ−）とされた６Ｎ型であるので、このときの電気角は（α＋β）°×６となる。

周方向対向面２２ａ，２２ａ間の各幅Ｗ１（４ｍｍ，６ｍｍ，８ｍｍ）のティース２２と、周方向対向面３１ａ，３１ａ間の各幅Ｗ２（６ｍｍ，８ｍｍ）の磁石極部３１とが組み合わされたときの、それぞれの電気角を同様にして求めた結果を表１示す。尚、表１には、図８に示すように、磁石極部３１の周方向対向面３１ａ、３１ａが従来のように半径方向に沿って形成されたロータ１１と、周方向対向面２２ａ，２２ａ間の各幅Ｗ１の各ステータ１２との組み合わせにおける電気角も参考として同時に示している。

表１から分かるように、電気角は、磁石極部３１の周方向対向面３１ａ、３１ａを半径方向に形成した従来のロータ１１より、周方向対向面３１ａ、３１ａを第２中間線Ｌｂと平行に形成した本発明のロータ１１の方が大きい。また、ティース２２の周方向対向面２２ａ，２２ａ間の幅Ｗ１、及び磁石極部３１の周方向対向面３１ａ，３１ａ間の幅Ｗ２が大きくなるに従って、電気角が次第に大きくなることが分かる。

この電気角を大きくすることにより、ロータ１１の回転時における、ステータ１２のティース２２の周方向対向面２２ａと、ロータ１１の磁石極部３１の周方向対向面３１ａとの重なり合いが、電気角に比例した位相差を持ち、外周側から内周側へと連続的に起こる。これにより、トルクリップルやコギングトルクを低減させてアキシャルギャップ型モータ１０を安定して滑らかに回転させると共に、電流磁束波形の高調波の発生を抑制して、鉄損失を低減することが可能となる。

なお、表１は、ティース２２に一対の爪部が設けられる場合の周方向対向面間の各幅（２ｍｍ，４ｍｍ）と、周方向対向面３１ａ，３１ａ間の各幅Ｗ２（６ｍｍ，８ｍｍ）の磁石極部３１との各電気角を求めた結果を表したものでもある。即ち、図９に示すように、ステータ１１の各ティース２２は、回転軸方向の先端部において周方向両側に突出する一対の爪部２３，２３を有してもよい。この場合、スロットの開口を画成する、隣り合うティース２２，２２に設けられた爪部２３，２３の周方向対向面２３ａ，２３ａは、第１中間線Ｌａに対して平行に形成される。例えば、図９（ｂ）に示すように、ティース２２，２２の周方向対向面２２ａ，２２ａ間の幅Ｗ１は、６ｍｍであり、爪部２３，２３の周方向対向面２３ａ，２３ａ間の幅Ｗ３は、２ｍｍである。これにより、固定子巻線をより確実にスロット３８内に保持することができ、さらに、ロータ１１の回転時における、ティース２２の爪部２３の周方向対向面２３ａと、ロータ１１の極部の周方向対向面との重なり合いも外周側から内周側へ連続的に起こる。これにより、トルクリップルやコギングトルクを低減させてアキシャルギャップ型モータを安定して滑らかに回転させると共に、電流磁束波形の高調波の発生を抑制して、鉄損失を低減することができる。

従って、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の隣り合う磁石極部３１の周方向対向面３１ａ，３１ａが、第２中間線Ｌｂに対して平行に形成される。これにより、ロータ１１の回転時における、ステータ１２のティース２２の周方向対向面２２ａと、ロータ１１の磁石極部３１の周方向対向面３１ａ、即ち、主磁石部４１の周方向対向面４１ａ、及び第１及び第２磁性材部材４２Ａ，４２Ｂの周方向対向面４２ｃ，４２ｄとの重なり合いは、径方向で同時には起こらず、外周側から内周側へ連続的に起こる。即ち、外周側と内周側とで位相差を持つ。従って、トルクリップルやコギングトルクを低減させてアキシャルギャップ型モータ１０を安定して滑らかに回転させると共に、電流磁束波形の高調波の発生を抑制して、鉄損失を低減することができる。

また、ロータ１１は、磁石極部３１が主磁石部４１と、第１磁性材部材４２A及び第２磁性材部材４２Bを備えると共に、第１磁性材部材４２Ａの周方向対向面４２ｃ，４２ｃ間、及び第２磁性材部材４２Ｂの周方向対向面４２ｄ、４２ｄ間に複数の副磁石部４３を備えた、所謂、主磁石部４１及び副磁石部４３のハルバッハ配列を構成する。従って、この配列による磁束レンズ効果によって主磁石部４１及び副磁石部４３の磁束を収束させることができ、ステータ１１の固定子巻線に鎖交する磁束量を増大させて出力トルクを増大させることができる。

さらに、副磁石部４３は、隣り合う第１磁性材部材４２Ａ，４２Ａの周方向対向面４２ｃ，４２ｃと隣り合う第２磁性部材４２Ｂ，４２Ｂの周方向対向面４２ｄ，４２ｄの一方と接触し、該周方向対向面間の幅と略同一の厚さを持った平行な両側面を有することから、直方体形状に形成することができ、外周側と内周側との厚さが同じ厚さであるので、副磁石部４３の機能を損なうことなく加工コストの低減が可能となる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係るアキシャルギャップ型モータについて図１０を参照して説明する。尚、本実施形態は、第１磁性材部材、及び第２磁性材部材の周方向対向面間を空隙とした点において第１実施形態のものと異なる。その他の部分は、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説明を簡略化又は省略する。

図１０に示すように、本実施形態のアキシャルギャップ型モータ１０では、ロータ１１の磁石極部３１は、第１実施形態と同様、周方向に第２の間隔Ｄ２毎にそれぞれ配置される複数の主磁石部４１と、複数の主磁石部４１を回転軸方向の両側から挟み込む複数の第１磁性材部材４２Ａ及び複数の第２磁性材部材４２Ｂ、を有する複数の磁性材部材４２と、を備える。一方、複数の第１磁性材部材４２Ａの周方向対向面４２ｃ，４２ｃ間、及び複数の第２磁性材部材４２Ｂの周方向対向面４２ｄ，４２ｄ間には、副磁石部４３を設けずに空隙Ｇが設けられる。

従って、第２実施形態のアキシャルギャップ型モータ１０によれば、ハルバッハ配列された第１実施形態のロータと比較して、副磁石部を削減した分のコストを抑制することができる。また、磁石極部３１を収容するロータフレーム３３の軽量化を図ることができる。さらに、第１磁性材部材４２Ａの周方向対向面４２ｃ，４２ｃ間、及び、第２磁性部材４２Ｂの周方向対向面４２ｄ、４２ｄ間に金属製（導電体）のロータフレーム３３を配置した場合には、漏れ磁束の変動分で渦電流が発生することになるが、空隙Ｇを設けることでこのような渦電流の発生を抑制でき、渦電流損を零または限りなく小さくすることができる。
その他の構成及び効果は、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。

（第３実施形態）
次に、本発明に係るアキシャルギャップ型モータの第３実施形態について図１１を参照して説明する。尚、本実施形態は、第１磁性材部材、及び第２磁性材部材の周方向対向面間に非磁性部材を配置した点において第１実施形態のものと異なる。その他の部分は、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説明を簡略化又は省略する。

図１１に示すように、第３実施形態のアキシャルギャップ型モータ１０では、ロータ１１の磁石極部３１は、第１実施形態と同様、周方向に第２の間隔Ｄ２毎にそれぞれ配置される複数の主磁石部４１と、複数の主磁石部４１を回転軸方向の両側から挟み込む複数の第１磁性材部材４２Ａ及び複数の第２磁性材部材４２Ｂ、を有する複数の磁性材部材４２と、を有する。

一方、複数の第１磁性材部材４２Ａの周方向対向面４２ｃ，４２ｃ間、及び複数の第２磁性材部材４２Ｂの周方向対向面４２ｄ，４２ｄ間には、非磁性部材であるロータフレーム３３の径方向リブ３４が配置されている。

即ち、ロータ１１のロータフレーム３３は、径方向リブ３４がロータフレーム３３の軸方向幅の全長に亘って形成されている。径方向リブ３４は、隣り合う磁石極部３１の周方向対向面３１ａ，３１ａ間の幅、即ち、主磁石部４１の周方向対向面４１ａ，４１ａ間、及び第１及び第２磁性材部材４２Ａ，４２Ｂの各周方向対向面４２ｃ，４２ｃ、４２ｄ，４２ｄ間の各幅と略同一の厚さを持った平行な両側面を有し、各周方向対向面４１ａ，４１ａ，４２ｃ，４２ｃ，４２ｄ，４２ｄと接触する。

従って、第３実施形態のアキシャルギャップ型モータ１０によれば、ハルバッハ配列された第１実施形態のロータと比較して、副磁石部を削減した分のコストを抑制することができると共に、より確実に磁石極部３１を保持することができる。
その他の構成及び効果は、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。

（第４実施形態）
次に、本発明に係るアキシャルギャップ型モータの第４実施形態について図１２を参照して説明する。尚、本実施形態は、ロータが磁性材部材からなる複数の磁性材極部で構成されている点において、第１実施形態のものと異なる。その他の部分は、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説明を簡略化又は省略する。

図１２に示すように、第４実施形態のロータ１１は、それぞれ磁性材部材４２によって構成される複数の磁性材極部５０が、周方向に第２の間隔Ｄ２（例えば、３０°間隔）毎に配置されて、ロータフレーム３３に収容されている。磁性材極部５０を構成する磁性材部材４２は、ロータフレーム３３内において、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。径方向リブ３４の軸方向幅は、磁性材部材４２の軸方向幅より短いので、隣接する磁性材部材４２の周方向対向面４２ｅ，４２ｅ間には、径方向リブ３４の軸方向両側に空隙Ｇが設けられる。隣り合う磁性材部材４２の周方向対向面４２ｅ，４２ｅは、第１実施形態と同様に、第２中間線Ｌｂに対して平行に形成される。

磁性材極部５０を構成する磁性材部材４２は、例えば、電磁鋼板を径方向に積層することにより略扇形に形成されており、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する複数のスリット（極部貫通部）４５を備える。複数のスリット４５は、周方向に所定の間隔毎に配置される。

従って、本実施形態のアキシャルギャップ型モータ１０によれば、磁性材部材４２によって構成される磁性材極部５０においても、隣り合う磁性材部材４２（磁性材極部５０）の周方向対向面４２ｅ，４２ｅは、第２中間線Ｌｂに対して平行に形成される。従って、第１実施形態と同様、ロータ１１の回転時における、ステータ１２のティース２２の周方向対向面２２ａと、ロータ１１の磁性材部材４２の周方向対向面４２ｅとの重なり合いは、径方向で同時には起こらず、外周側から内周側へ連続的に起こる。即ち、外周側と内周側とで位相差を持つ。これにより、トルクリップルやコギングトルクを低減させてアキシャルギャップ型モータ１０を安定して滑らかに回転させると共に、電流磁束波形の高調波の発生を抑制して、鉄損失を低減することができる。

また、軸方向と平行な方向に貫通する複数のスリット４５を磁性材極部５０に設けることにより、磁性材極部５０に磁気突極性を付与することができ、一対のステータ１２、１２間において磁性材極部５０を貫通する磁路が形成される。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。

さらに、隣接する磁性材部材４２の周方向対向面４２ｅ，４２ｅ間には、径方向リブ３４の軸方向両側に空隙Ｇが設けられるので、磁石極部３１を収容するロータフレーム３３の軽量化を図ることができる。また、周方向対向面４２ｅ，４２ｅ間に金属製（導電体）のロータフレーム３３を配置した場合には、漏れ磁束の変動分で渦電流が発生することになるが、空隙Ｇを設けることでこのような渦電流の発生を抑制でき、渦電流損を零または限りなく小さくすることができる。
その他の構成及び効果は、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。

尚、図に示す本実施形態においては、それぞれの磁性材極部５０に５本のスリット４５を形成したが、スリット４５の本数は任意である。また、それぞれの磁性材極部５０に異なる本数（例えば、４、５、６本）のスリット４５を形成すれば、各磁性材極部５０に異なる磁気突極性を付与することができ、リランタンストルクの発生位相を異ならせて、トルクリップルやコギングトルクを更に低減させることができる。

（第５実施形態）
次に、本発明に係るアキシャルギャップ型モータの第５実施形態について図１３を参照して説明する。尚、本実施形態は、第１磁性材部材、及び第２磁性材部材の周方向対向面間に非磁性部材を配置した点において、第４実施形態のものと異なる。その他の部分は、第４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説明を簡略化又は省略する。

図１３に示すように、第５実施形態のアキシャルギャップ型モータ１０では、第３実施形態と同様、複数の磁性材部材４２（磁性材極部５０）の周方向対向面４２e，４２e間には、非磁性部材であるロータフレーム３３の径方向リブ３４が配置されている。径方向リブ３４は、該周方向対向面４２ｅ，４２ｅ間の幅と略同一の厚さを持った平行な両側面を有する。

従って、本実施形態のアキシャルギャップ型モータ１０によれば、隣接する磁性材極部５０を構成する磁性材部材４２の周方向対向面４２ｅ，４２ｅ間で、径方向リブ３４の軸方向両側を空隙Ｇとした第４実施形態のロータと比較して、より確実に磁性材極部５０を保持することができる。
その他の構成及び効果は、第３及び第４実施形態のアキシャルギャップ型モータと同様である。

（第６実施形態）
次に、本発明に係るアキシャルギャップ型モータの第６実施形態について図１４及び図１５を参照して説明する。尚、本実施形態は、第１磁性材部材、及び第２磁性材部材の周方向対向面間の幅、及び、ロータフレームの径方向リブの形状において、第２実施形態のものと異なる。その他の部分は、第２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説明を簡略化又は省略する。

図１４及び図１５示すように、第６実施形態のアキシャルギャップ型モータ１０では、ロータ１１の磁石極部３１が、周方向に第２の間隔Ｄ２毎にそれぞれ配置される複数の主磁石部４１と、複数の主磁石部４１を回転軸方向の両側から挟み込む複数の第１磁性材部材４２Ａ及び複数の第２磁性材部材４２Ｂ、を有する複数の磁性材部材４２と、を備えて、ロータフレーム３３に収容されている。

図１５に示すように、隣り合う磁石極部３１、３１の周方向対向面３１ａ、３１ａ間の幅は、内周側における幅Ｃａのほうが、外周側における幅Ｃｂより広く（Ｃａ＞Ｃｂ）なっており、半径方向外方から内方に向かうに従って次第に大きくなるように形成されている。即ち、各磁石極部３１の周方向対向面３１ａは、径方向に対して、内方に向かうに従って次第に離間するように傾斜した逆テーパ形状となっている。

また、ロータフレーム３３の径方向リブ３４は、軸方向幅が主磁石部４１の厚さと同じ一定幅である一方、径方向幅が磁石極部３１の周方向対向面３１ａの傾斜に対応して、半径方向外方から内方に向かうに従ってＣｂからＣａへと次第に大きくなるように形成される。これにより、各主磁石部４１の周方向対向面が径方向リブ３４の周方向側面に接し、隣り合う第１磁性材部材４２Ａ、及び第２磁性材部材４２Ｂの周方向対向面間には、空隙Ｇが設けられる。

磁石極部３１の周方向対向面３１ａが、径方向に対して、内方に向かうに従って次第に離間するように傾斜した逆テーパ形状であることにより、図１５に示すように、回転軸中心ＯＣと磁石極部３１の外周角部３１ｂとを結ぶ線分Ｌ５と、回転軸中心ＯＣと磁石極部３１の内周角部３１ｃとを結ぶ線分Ｌ６のなす角度は、β°である。

この結果、ステータ１２のティース２２と、ロータ１１の磁石極部３１との重なり合いのスキュー角（電気角）は、周方向対向面３１ａが径方向に対して平行である場合と比較して、更に大きくすることができる。これにより、更に効果的にトルクリップルやコギングトルクを低減させてアキシャルギャップ型モータ１０を滑らかに回転させると共に、電流磁束波形の高調波の発生を抑制して、鉄損失を低減することが可能となる。

従って、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の隣り合う磁石極部３１の周方向対向面３１ａ，３１ａは、対向面３１ａ，３１ａ間の幅が半径方向外方から内方に向かうに従って次第に大きくなるように形成される。これにより、隣り合う極部の周方向対向面が平行に形成された場合と比較して、ロータ１１の回転時における、ステータ１２のティース２２の周方向対向面２２ａと、ロータ１１の磁石極部３１の周方向対向面３１ａとの重なり合いの位相差を、更に大きくすることができる。これにより、トルクリップルやコギングトルクを更に効果的に低減させて、アキシャルギャップ型モータを滑らかに回転させると共に、電流磁束波形の高調波の発生を抑制して、鉄損失を低減することができる。
その他の構成及び効果は、第２実施形態のアキシャルギャップ型モータと同様である。

（第７実施形態）
次に、本発明に係るアキシャルギャップ型モータの第７実施形態について図１６を参照して説明する。尚、本実施形態は、第１磁性材部材、及び第２磁性材部材の周方向対向面間に非磁性部材を配置した点において、第６実施形態のものと異なる。その他の部分は、第６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説明を簡略化又は省略する。

図１６に示すように、第７実施形態のアキシャルギャップ型モータ１０では、第３実施形態と同様、複数の第１磁性材部材４２Ａの周方向対向面４２ｃ，４２ｃ間、及び複数の第２磁性材部材４２Ｂの周方向対向面４２ｄ，４２ｄ間には、非磁性部材であるロータフレーム３３の径方向リブ３４が配置されている。

即ち、ロータ１１のロータフレーム３３では、径方向リブ３４がロータフレーム３３の軸方向幅の全長に亘って形成されている。また、径方向リブ３４は、径方向幅が磁石極部３１の周方向対向面３１ａの傾斜に対応して、半径方向外方から内方に向かうに従ってＣｂからＣａへと次第に大きくなるように形成される。これにより、径方向リブ３４の周方向側面は、各主磁石部４１の周方向対向面４１ａ，４１ａ、第１磁性材部材４２Ａ、及び第２磁性材部材４２Ｂの周方向対向面４２ｃ，４２ｃ，４２ｄ，４２ｄと接触する。

従って、本実施形態のアキシャルギャップ型モータ１０によれば、より確実に磁石極部３１を保持することができる。
その他の構成及び効果は、第６実施形態のアキシャルギャップ型モータと同様である。

（第８実施形態）
次に、本発明に係るアキシャルギャップ型モータの第８実施形態について図１７を参照して説明する。尚、本実施形態は、ロータが磁性材部材からなる複数の磁性材極部で構成されている点において、第６実施形態のものと異なる。その他の部分は、第６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説明を簡略化又は省略する。

図１７に示すように、第８実施形態のロータ１１は、第４実施形態と同様、それぞれ磁性材部材４２によって構成される複数の磁性材極部５０が、周方向に第２の間隔Ｄ２（例えば、３０°間隔）毎に配置されて、ロータフレーム３３に収容されている。ロータフレーム３３の径方向リブ３４の軸方向幅は、磁性材極部４２の軸方向幅より短いので、隣接する磁性材部材４２の周方向対向面４２ｅ，４２ｅ間には、径方向リブ３４の軸方向両側に空隙Ｇが設けられる。

なお、複数の磁性材極部５０は、隣り合う磁性材部材４２（磁性材極部５０）の周方向対向面４２ａ、４２ａ間の幅が、半径方向外方から内方に向かうに従って次第に大きくなるように逆テーパ状に形成される以外は、第６実施形態と同様の構成である。従って、本実施形態のアキシャルギャップ型モータ１０によれば、第４実施形態及び第６実施形態のアキシャルギャップ型モータと同様の効果を奏する。

（第９実施形態）
次に、本発明に係るアキシャルギャップ型モータの第９実施形態について図１８を参照して説明する。尚、本実施形態は、第１磁性材部材、及び第２磁性材部材の周方向対向面間に非磁性部材を配置した点において、第８実施形態のものと異なる。その他の部分は、第８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説明を簡略化又は省略する。

図１８に示すように、第９実施形態のアキシャルギャップ型モータ１０では、第３及び第５実施形態と同様、磁性材極部５０を構成する、隣り合う磁性材部材４２の周方向対向面４２e，４２e間には、非磁性部材であるロータフレーム３３の径方向リブ３４が配置されている。径方向リブ３４は、ロータフレーム３３の軸方向幅の全長に亘って形成され、径方向幅が磁石極部３１の周方向対向面３１ａの傾斜に対応して、半径方向外方から内方に向かうに従ってＣｂからＣａへと次第に大きくなるように形成される。なお、複数の磁性材極部４２Ｂは、第８実施形態のものと同様の構成を有する。

従って、本実施形態のアキシャルギャップ型モータ１０によれば、第３及び第５実施形態及び第８実施形態のアキシャルギャップ型モータと同様の効果を奏する。

（第１０実施形態）
次に、本発明の第１０実施形態に係るアキシャルギャップ型モータについて図１９〜図２１を参照して説明する。尚、本実施形態は、ロータの主磁石部及び副磁石部が分割される点において第１実施形態のものと異なる。その他の部分は、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説明を簡略化又は省略する。

図１９に示すように、第１０実施形態のアキシャルギャップ型モータ１０は、周方向に２分割された互いに同一形状の主磁石部４１Ａ、４１Ｂと、径方向に２分割された互いに同一形状の副磁石部４３Ａ、４３Ｂと、を有する。

ロータ１１の磁石極部３１の周方向対向面３１ａ、即ち、主磁石部４１Ａ，４１Ｂの周方向対向面４１ａ、及び第１及び第２磁性材部材４２Ａ，４２Ｂの周方向対向面４２ｃ，４２ｄは、第２中間線Ｌｂと平行に形成される。各副磁石部４３Ａ，４３Ｂは、隣り合う磁石極部３１の周方向対向面３１ａ間の幅Ｗ２と略同一の厚さを持った平行な両側面を有する略直方体である。また、各主磁石部４１Ａ、４１Ｂ、及び各副磁石部４３Ａ、４３Ｂの磁化方向は、第１実施形態の主磁石部４１及び副磁石部４３と同様である。

このように、主磁石部４１及び副磁石部４３を分割することで、磁束の変化によって発生する渦電流損失を減少することができる。図２０及び図２１は、磁界の強さ±１２．３ｋＡ／ｍ（±１５４Ｏｅ）、周波数２ｋＨｚの交番磁界中に、５０×５０×１０ｍｍのＮｄ（ネオジウム）磁石を置いた場合の渦電流損失を計算した例である。図２０に示すように、磁石を分割しない場合（図２０（ａ））と比較して、６分割した場合（図２０（ｂ））には、渦電流経路が細かくなる。渦電流損失は、図２１に示すように、磁石の分割数に反比例し、磁石を分割するほど渦電流損失が減少することが分かる（参考文献： 青山,松岡:「交番磁界中の永久磁石における渦電流損失の解析」,電学回転機研資, RM-01-112(2001)、青山,大橋,宮田:「交番磁界中の永久磁石における渦電流損失の解析と実験」,電学回転機研資,RM-02-135 (2002) ）。また、この場合、分割することにより磁石形状のアスペクト比が大きくなる相乗効果もあって、磁石の分割数が増えるほど損失の抑制効果が大きくなる。

従って、本実施形態のアキシャルギャップ型モータ１０によれば、主磁石部４１及び副磁石部４３が、分割された複数の主磁石部４１Ａ，４１Ｂ及び複数の副磁石部４３Ａ，４３Ｂから構成されるので、渦電流経路を短くして磁束の変化によって発生する主磁石部４１及び副磁石部４３における渦電流損失を低減することができる。
その他の構成及び効果については、第１実施形態のものと同様である。

（第１１実施形態）
次に、本発明に係る分割された主磁石部を備えるアキシャルギャップ型モータの第１１実施形態について図２２から図２４を参照して説明する。尚、本実施形態は、ロータの主磁石部が分割される点において第１実施形態のものと異なる。その他の部分は、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説明を簡略化又は省略する。

図２２に示すように、第１１実施形態の主磁石部４１は、周方向に３分割されて構成されている。即ち、主磁石部４１は、略扇形板状の１個の第１主磁石部４１Ｃと、その周方向両側に配置された直方体形状の一対の第２主磁石部４１Ｄとから構成されている。第２主磁石部４１Ｄは、副磁石部４３と同一のものであり、同一形状、同一特性を有する。上記したように、第２主磁石部４１Ｄと副磁石部４３とを同一磁石で共用することにより、ロータ１１を構成する磁石の種類の増加を最小限に抑えて製造コストを抑制し、且つ渦電流損失の低減を図ることができる。更に、分割することによって各磁石の大きさが小さくなるので、製造時のバレル研磨工程での磁石同士の衝突による欠けや割れの発生が低減し、歩留りが向上する。

また、図２２に示すように、第１主磁石部４１Ｃの周方向両側に一対の第２主磁石部４１Ｄを配置する場合、第１主磁石部４１Ｃと第２主磁石部４１Ｄとを仕様が異なる磁石の組み合わせとして、磁石トルクの増大を図ることも可能である。即ち、副磁石部４３は、ステータ１２の電流磁束に曝されるため高い耐減磁性能（保持力）が要求される。一方、主磁石部４１は、副磁石部４３近傍の両端部では反磁界が強いものの、中央部では比較的反磁界が弱い。従って、主磁石部４１の両端部には、耐減磁性能の優れた磁石を、また中央部には残留磁束密度が高く、高トルクを出力可能な磁石を配置することができる。

具体的には、第１主磁石部４１Ｃとして、図２４に示す保持力（耐減磁性能）はそれほど高くないものの、残留磁束密度が高い領域Ａに含まれるＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石を用い、第２主磁石部４１Ｄ及び副磁石部４３として、残留磁束密度はそれほど高くないものの保持力（耐減磁性能）が高い領域Ｂに含まれるＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石を用いることによって、減磁性能に優れ、且つ高トルクを出力することができるロータ１１とすることができる。

従って、本実施形態のアキシャルギャップ型モータ１０によれば、主磁石部４１が、分割された複数の主磁石部４１Ｃ，４１Ｄから構成されるので、渦電流経路を短くして磁束の変化によって発生する渦電流損失を低減することができる。また、分割された一対の第２主磁石部４１Ｄは、副磁石部４３と同一の磁石であるので、ロータ１１に用いられる磁石の種類を増加することがなく、製造コストを抑制することができる。

また、主磁石部４１は、略扇形板状の第１主磁石部４１Ｃと、該第１主磁石部の周方向両側に配置され、副磁石部４３と同一の磁石である第２主磁石部４１Ｄと、を備え、前記第１主磁石部４１Ｃは、第２主磁石部４１Ｄの材料より残留磁束密度が高いＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石が用いられ、且つ、副磁石部４３及び第２主磁石部４１Ｄは、第１主磁石部４１Ｃの材料より耐減磁性能が高いＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石が用いられるので、減磁性能に優れ、且つ高トルクを出力することができるロータ１１とすることができる。
その他の構成及び効果については、第１実施形態のものと同様である。

なお、本実施形態の変形例として、図２５に示すロータ１１のように、主磁石部４１は周方向に３分割され、略扇形板状の２個の第１主磁石部４１Ｃと、該２個の第１主磁石部４１Ｃによって周方向の両側から挟持される直方体形状の第２主磁石部４１Ｄとから構成されてもよい。即ち、第２主磁石部４１Ｄは、副磁石部４３と同一のものであり、同一形状、同一特性を有する。
これにより、本実施形態の主磁石部４１は、第２主磁石部４１Ｄと副磁石部４３とが同一磁石で共用されるので、ロータ１１を構成する磁石の種類の増加を最小限に抑えて製造コストを抑制し、且つ渦電流損失の低減を図ることができる。

尚、本発明は、前述した各実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
上述した実施形態では、極部は、複数の磁石極部、或いは複数の磁性材極部によって構成されているが、本発明の極部は、図２６及び図２７に示すように、磁石極部と磁性材極部が交互に配置される構成であってもよい。

即ち、図２６に示すように、隣り合う磁石極部３１と磁性材極部５０の周方向対向面３１ａ，４２ｅが、上述した第２中間線Ｌｂに対して平行に形成されてもよいし、図２７に示すように、隣り合う磁石極部３１と磁性材極部５０の周方向対向面３１ａ，４２ｅが、該対向面間の幅が半径方向外方から内方に向かうに従って次第に大きくなるように形成されてもよい。なお、ロータフレーム３３は、図２６，２７のものに限らず、上述した周方向対向面３１ａ，４２ｅ間に空隙Ｇを設ける形状であってもよい。

本発明の第１実施形態に係るアキシャルギャップ型モータの全体斜視図である。 図１におけるアキシャルギャップ型モータの分解斜視図である。 図１におけるロータ及びステータの側面図である。 図１におけるロータの分解斜視図である。 図１におけるステータの要部断面図である。 図１におけるロータの要部断面図である。 周方向対向面の間隔が８ｍｍのティース２２と、対向面の間隔が６ｍｍの磁石極部とが組み合わされたときのスキュー角を示す説明図である。 磁石極部の対向面が径方向に形成された従来のロータの要部側面図である。 （ａ）は、本発明のステータの変形例を示す拡大斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）の測面図である。 本発明の第２実施形態に係るアキシャルギャップ型モータの分解斜視図である。 本発明の第３実施形態に係るアキシャルギャップ型モータの分解斜視図である。 本発明の第４実施形態に係るアキシャルギャップ型モータの分解斜視図である。 本発明の第５実施形態に係るアキシャルギャップ型モータの分解斜視図である。 本発明の第６実施形態に係るアキシャルギャップ型モータの分解斜視図である。 図１４に示すロータの要部側面図である。 本発明の第７実施形態に係るアキシャルギャップ型モータの分解斜視図である。 本発明の第８実施形態に係るアキシャルギャップ型モータの分解斜視図である。 本発明の第９実施形態に係るアキシャルギャップ型モータの分解斜視図である。 本発明の第１０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。 磁石の分割による効果を説明する説明図である。 磁石の分割数と渦電流損失との関係を示すグラフである。 本発明の第１１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。 図２２に示す磁石極部の平面図である。 保持力（耐減磁性能）と残留磁束密度との関係を示すグラフである。 本発明の第１１実施形態の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。 本発明の変形例に係る極部が磁石極部と磁性材極部によって構成されるアキシャルギャップ型モータの分解斜視図である。 本発明の他の変形例に係る極部が磁石極部と磁性材極部によって構成されるアキシャルギャップ型モータの分解斜視図である。

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
２１ ヨーク部
２２ ティース
２２ａ ティースの周方向対向面
２３ 爪部
２３ａ 爪部の周方向対向面
３１ 磁石極部
３１ａ 磁石極部の周方向対向面
３４ 径方向リブ（非磁性部材）
４１（４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ、４１Ｄ）主磁石部
４１ａ 主磁石部の周方向対向面
４２ 磁性材部材
４２Ａ 第１磁性材部材
４２Ｂ 第２磁性材部材
４２ｃ 第１磁性材部材の周方向対向面
４２ｄ 第２磁性材部材の周方向対向面
４２ｅ 磁性材部材の周方向対向面
４３（４３Ａ、４３Ｂ）副磁石部
５０ 磁性材極部
Ｄ１ 第１の間隔
Ｄ２ 第２の間隔
Ｇ 空隙
Ｌａ 第１中心線
Ｌｂ 第２中心線
Ｏ 回転軸

Claims (13)

1. 回転軸周りに回転可能なロータと、
   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、
   前記各ステータは、略円環板状のヨーク部と、前記ロータに対向する前記ヨーク部の対向面上で周方向に第１の間隔毎に前記ロータに向かって突出する複数のティースと、を有すると共に、スロットを画成する隣り合う前記ティース間の周方向対向面が、前記回転軸から半径方向に延びて該周方向対向面の周方向中間位置を通過する第１中間線に対して平行に形成され、
   前記ロータは、周方向に第２の間隔毎にそれぞれ配置されて、磁性材部材を少なくとも有する複数の極部を備え、隣り合う前記極部の周方向対向面が、前記回転軸から半径方向に延びて該周方向対向面の周方向中間位置を通過する第２中間線に対して平行に形成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. 前記ロータの極部は、主磁石部と、前記主磁石部を前記回転軸方向の両側から挟み込む第１磁性材部材及び第２磁性材部材、を有する前記磁性材部材と、を備えた磁石極部であり、
   前記ロータは、前記周方向に前記第２の間隔毎にそれぞれ配置されて、隣り合う前記磁石極部の前記第１磁性材部材の周方向対向面間、及び前記第２磁性材部材の周方向対向面間にそれぞれ配置される複数の副磁石部をさらに有し、且つ、
   前記副磁石部は、隣り合う前記第１磁性材部材の周方向対向面と隣り合う前記第２磁性材部材の周方向対向面の一方と接触し、該周方向対向面間の幅と略同一の厚さを持った平行な両側面を有す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. 前記主磁石部は、分割された複数の磁石から構成され、前記複数の磁石の少なくとも一つは前記副磁石部と同一の磁石であ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. 前記主磁石部は、周方向中央に配置される略扇形板状の第１主磁石部と、周方向両側に配置され、前記副磁石部と同一の磁石である第２主磁石部と、を備え、
   前記第１主磁石部は、前記第２主磁石部の材料より磁束密度の高い組成の材料が用いられ、且つ、
   前記副磁石部及び前記第２主磁石部は、前記第１主磁石部の材料より耐減磁性能が高い組成の材料が用いられ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. 前記ロータの極部は、主磁石部と、前記主磁石部を前記回転軸方向の両側から挟み込む第１磁性材部材及び第２磁性材部材、を有する前記磁性材部材と、を備えた磁石極部であり、
   隣り合う前記磁石極部の前記第１磁性材部材の周方向対向面間、及び前記第２磁性材部材の周方向対向面間には、空隙が設けら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。
6. 前記ロータの極部は、主磁石部と、前記主磁石部を前記回転軸方向の両側から挟み込む第１磁性材部材及び第２磁性材部材、を有する前記磁性材部材と、を備えた磁石極部であり、
   隣り合う前記磁石極部の前記第１磁性材部材の周方向対向面間、及び前記第２磁性材部材の周方向対向面間には、非磁性部材が配置され、且つ、
   前記非磁性部材は、隣り合う前記第１磁性材部材の周方向対向面と隣り合う前記第２磁性材部材の周方向対向面の一方と接触し、該周方向対向面間の幅と略同一の厚さを持った平行な両側面を有す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。
7. 前記ロータの極部は、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た前記磁性材部材によって構成される磁性材極部であ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。
8. 前記ステータの各ティースは、前記回転軸方向の先端部において周方向両側に突出する一対の爪部を有し、
   前記スロットの開口を画成する、前記隣り合うティースに設けられた前記爪部の周方向対向面は前記第１中間線に対して平行に形成されることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のアキシャルギャップ型モータ。
9. 回転軸周りに回転可能なロータと、
   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、
   前記各ステータは、略円環板状のヨーク部と、前記ロータに対向する前記ヨーク部の対向面上で周方向に第１の間隔毎に前記ロータに向かって突出する複数のティースと、を有すると共に、スロットを画成する隣り合う前記ティース間の周方向対向面が、前記回転軸から半径方向に延びて該周方向対向面の周方向中間位置を通過する第１中間線に対して平行に形成され、
   前記ロータは、周方向に第２の間隔毎にそれぞれ配置されて、磁性材部材を少なくとも有する複数の極部を備え、隣り合う前記極部の周方向対向面は、該対向面間の幅が半径方向外方から内方に向かうに従って次第に大きくなるように形成されることを特徴とするアキシャルギャップ型モータ。
10. 前記ロータの極部は、主磁石部と、前記主磁石部を前記回転軸方向の両側から挟み込む第１磁性材部材及び第２磁性材部材、を有する前記磁性材部材と、を備える磁石極部であり、
    隣り合う前記磁石極部の前記第１磁性材部材の周方向対向面間、及び前記第２磁性材部材の周方向対向面間には、空隙が設けられることを特徴とする請求項９に記載のアキシャルギャップ型モータ。
11. 前記ロータの極部は、主磁石部と、前記主磁石部を前記回転軸方向の両側から挟み込む第１磁性材部材及び第２磁性材部材、を有する前記磁性材部材と、を備える磁石極部であり、
    隣り合う前記磁石極部の前記第１磁性材部材の周方向対向面間、及び前記第２磁性材部材の周方向対向面間には、非磁性部材が配置され、且つ、
    前記非磁性部材は、隣り合う前記第１磁性材部材の周方向対向面と隣り合う前記第２磁性材部材の周方向対向面の一方と接触し、幅が半径方向外方から内方に向かうに従って次第に大きくなるテーパ状の両側面を有することを特徴とする請求項９に記載のアキシャルギャップ型モータ。
12. 前記ロータの極部は、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た前記磁性材部材によって構成される磁性材極部であることを特徴とする請求項９に記載のアキシャルギャップ型モータ。
13. 前記ステータの各ティースは、前記回転軸方向の先端部において周方向両側に突出する一対の爪部を有し、
    前記スロットの開口を画成する、前記隣り合うティースに設けられた前記爪部の周方向対向面は前記第１中間線に対して平行に形成されることを特徴とする請求項９〜１２のいずれかに記載のアキシャルギャップ型モータ。

Images