JP2014132817A

JP2014132817A - マルチギャップ型回転電機

Info

Publication number: JP2014132817A
Application number: JP2013192607A
Authority: JP
Inventors: Keiji Kondo; 啓次近藤; Arata Kusase; 新草瀬; Takeo Maekawa; 武雄前川
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2012-12-07
Filing date: 2013-09-18
Publication date: 2014-07-17
Anticipated expiration: 2033-09-18
Also published as: JP5796613B2; US9407116B2; DE102013113655A1; US20140159533A1; CN103872868B; CN103872868A

Abstract

【課題】外側磁気回路におけるマグネットトルクの比率を高めることができ、且つ、内側磁気回路におけるリラクタンストルクを十分に発揮できる構成とすることで、出力トルクを向上できるモータ１を提供する。
【解決手段】ロータ６の磁気回路において、ロータ外側突極幅Ｐ６とロータ外側磁石幅Ｐ１３の関係は、３．５＜Ｐ１３／Ｐ６の範囲であり、且つ、ロータ外側突極幅Ｐ６とロータ内側突極幅Ｐ７との関係は、Ｐ７／Ｐ６＞０．５の範囲である。これにより、ロータ外側磁石幅Ｐ１３とロータ外側突極幅Ｐ６およびロータ内側突極幅Ｐ７との関係を適正に設定できる。よって、外側磁気回路におけるマグネットトルクの比率を高めることが可能であり、且つ、ロータヨーク部の磁気飽和を抑えられるので、内側磁気回路においてもリラクタンストルクを十分に発揮できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、産業用、自動車用などの様々な用途に適用可能であり、とりわけ、ハイブリッド自動車の走行用モータに用いて好適なマルチギャップ型回転電機に関する。

従来、小型で高出力なモータとして、磁石によるマグネットトルクに加えて、鉄心吸引力であるリラクタンストルクを活用できるＩＰＭモータ（磁石埋め込み型モータ）が広く知られている。このＩＰＭモータにおいて、ロータの内径側と外径側とにそれぞれステータを配置したダブルステータ型モータがある。
例えば、特許文献１に開示されたダブルステータ型モータは、内側ステータに対向するロータの径方向内側と、外側ステータに対向するロータの径方向外側とに、それぞれ永久磁石が埋設され、周方向に隣り合う磁石間にロータ突極部（ロータ鉄心部分）が形成されている。

特開２００８−３０２７８９号公報

ところが、特許文献１のモータには、以下の理由により出力密度を上げることができないという問題がある。
ａ）ステータ巻線が短節巻であるため、ロータの磁極ピッチとステータ巻線が作る磁界の磁極ピッチとが一致せず、リラクタンストルクを十分に活用できない。
ｂ）ロータ突極部の表面が窪んでいる、つまり、ロータ内側突極部の内周面およびロータ外側突極部の外周面がそれぞれ凹設されているため、磁気抵抗が大きくなり、リラクタンストルクを十分に活用できない。
ｃ）外側磁気回路では、ロータの一磁極ピッチに対する突極幅を広くしてリラクタンストルクの比率を高めているが、磁路が長く磁気抵抗が大きくなるためリラクタンストルクが出にくい。また、突極幅を広く取ることで磁石幅が狭くならざるを得ないため、マグネットトルクも十分に活用できない。

ｄ）さらに、外側の突極幅を広く取ったことにより、そのロータ外側突極部よりロータに供給される磁束が、外側磁気回路と内側磁気回路とで磁路を共有するロータヨーク部分を飽和させてしまう。その結果、外側磁気回路と比較して磁路が短くリラクタンストルク比率を高めることが好適な内側磁気回路においてもトルクを低下させてしまう。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、外側磁気回路におけるマグネットトルクの比率を高めることができ、且つ、内側磁気回路におけるリラクタンストルクを十分に発揮できる構成とすることで、出力トルクを向上できるマルチギャップ型回転電機を提供することにある。

（請求項１に係る発明）
本発明のマルチギャップ型回転電機は、ハウジングに軸受を介して回転自在に支持されるシャフトと、このシャフトに連結されてシャフトと一体に回転する環状のロータと、このロータとの間にギャップを有してハウジングに固定されるステータとを備える。
ロータは、軟磁性材料によって形成される環状のロータ鉄心と、このロータ鉄心の径方向内側に埋設されて周方向に等ピッチに配置される複数の永久磁石（以下、ロータ内側磁石と呼ぶ）と、ロータ鉄心の径方向外側に埋設されて周方向に等ピッチに配置される複数の永久磁石（以下、ロータ外側磁石と呼ぶ）とを有し、ロータ鉄心は、周方向に隣り合うロータ内側磁石同士の間およびロータ外側磁石同士の間にそれぞれ軟磁性材料によって形成されるロータ内側突極部およびロータ外側突極部を有する。

ステータは、少なくとも、ロータの径方向内側に配置される内側ステータと、ロータの径方向外側に配置される外側ステータとを有し、内側ステータは、周方向に複数の内側スロットが等間隔に形成され、その周方向に隣り合う内側スロット同士の間に内側ティースを有する内側ステータ鉄心と、この内側ステータ鉄心に全節巻される内側ステータ巻線とを有し、外側ステータは、周方向に複数の外側スロットが等間隔に形成され、その周方向に隣り合う外側スロット同士の間に外側ティースを有する外側ステータ鉄心と、この外側ステータ鉄心に全節巻される外側ステータ巻線とを有する。
上記マルチギャップ型回転電機において、ロータは、ロータ外側突極部の周方向幅をＰ６、ロータ内側突極部の周方向幅をＰ７、ロータ外側磁石の周方向幅をＰ１３と表記した時に、
３．５＜Ｐ１３／Ｐ６ ………………………………………（１）
Ｐ７／Ｐ６＞０．５ …………………………………………（２）
Ｐ６とＰ１３との関係に（１）式が適用され、Ｐ６とＰ７との関係に（２）式が適用されることを特徴とする。

本発明のマルチギャップ型回転電機は、ロータ鉄心の径方向内側にロータ内側磁石が埋設され、径方向外側にロータ外側磁石が埋設されて、周方向に隣り合うロータ内側磁石同士の間およびロータ外側磁石同士の間にそれぞれロータ内側突極部およびロータ外側突極部を有している。これにより、マグネットトルクとリラクタンストルクの双方を活用できる。また、内側ステータと外側ステータは、内側ステータ巻線および外側ステータ巻線がそれぞれ全節巻される。つまり、ロータの磁極ピッチと内側ステータ巻線および外側ステータ巻線が作る磁界の磁極ピッチとが等しくなるため、リラクタンストルクを十分に発揮できる。

さらに、上記（１）式、（２）式の条件を満たすことにより、Ｐ１３（ロータ外側磁石幅）とＰ６（ロータ外側突極幅）およびＰ７（ロータ内側突極幅）との関係を適正に設定できる。よって、外側磁気回路におけるマグネットトルクの比率を高めることが可能であり、且つ、外側磁気回路と内側磁気回路とで磁路を共有するロータヨーク部の磁気飽和を抑えられるので、内側磁気回路においてもリラクタンストルクを十分に発揮できる。
上記の結果、出力トルクの向上を図ることができ、小型高出力化が可能である。

実施例１に係るモータの構成を示す縦断面図である。実施例１に係るモータの磁気回路を示す断面図である。内外ステータ巻線をインバータに接続した結線図である。Ｐ１３／Ｐ６の範囲とトルクとの関係を示すシミュレーション結果である。Ｐ７／Ｐ６の範囲とトルクとの関係を示すシミュレーション結果である。実施例２に係るモータの磁気回路を示す断面図である。Ｐ１４／（Ｐ６＋Ｐ７）の範囲とトルクとの関係を示すシミュレーション結果である。実施例３に係るモータの磁気回路を示す断面図である。実施例３に係るモデルによるトルクの算出結果を示すグラフである。モータ磁気回路の各所の寸法範囲を一覧表示した図である。図９に示すモデル３１の設計仕様を一覧表示した図である。図９に示すモデル１２３の設計仕様を一覧表示した図である。実施例４に係るモータの構成を示す縦断面図である。

本発明を実施するための形態を以下の実施例により詳細に説明する。

（実施例１）
実施例１では、本発明のマルチギャップ型回転電機を、例えば車両に搭載される走行用のモータ１に適用した一例を説明する。
実施例１のモータ１は、図１に示す様に、モータハウジング２と、このモータハウジング２に軸受３を介して回転自在に支持されるシャフト４と、このシャフト４にロータ保持部材５を介して支持される円環状のロータ６と、このロータ６の径方向内側に配置される内側ステータ７と、ロータ６の径方向外側に配置される外側ステータ８とを備える。
ロータ保持部材５は、例えば、非磁性ＳＵＳ材によって形成され、シャフト４の外周に嵌合して固定される円筒部５ａと、この円筒部５ａの一方の端部より外径方向へ延設される円盤状のロータディスク５ｂとを有し、このロータディスク５ｂにロータ６が固定されている。

ロータ６は、図２に示す様に、ロータ鉄心６ａと、このロータ鉄心６ａの径方向内側に埋設される永久磁石（以下、ロータ内側磁石９と呼ぶ）と、ロータ鉄心６ａの径方向外側に埋設される永久磁石（以下、ロータ外側磁石１０と呼ぶ）とで構成される。
ロータ鉄心６ａは、例えば、電磁鋼板をプレスで円環状に打ち抜いた複数枚のコアシートを積層して構成される。このロータ鉄心６ａには、径方向の内周側に内側磁石挿入溝６ｂとロータ内側突極部６Ａとが形成され、径方向の外周側に外側磁石挿入孔６ｃとロータ外側突極部６Ｂとが形成される。

内側磁石挿入溝６ｂと外側磁石挿入孔６ｃは、それぞれ、ロータ鉄心６ａの周方向に所定の開口幅を有して積層方向に貫通して形成され、且つ、ロータ６の極数分だけロータ鉄心６ａの周方向に所定の間隔を有して形成される。なお、内側磁石挿入溝６ｂは、ロータ鉄心６ａの内周側が開口した溝形状に形成されるのに対し、外側磁石挿入孔６ｃは、ロータ鉄心６ａの外周側が閉じた横長の孔形状に形成される。
ロータ内側突極部６Ａは、周方向に隣り合う内側磁石挿入溝６ｂ同士の間に形成され、ロータ外側突極部６Ｂは、周方向に隣り合う外側磁石挿入孔６ｃ同士の間に形成される。このロータ内側突極部６Ａとロータ外側突極部６Ｂは、ロータ鉄心６ａの周方向に同位置に形成される。また、ロータ内側突極部６Ａの内周面は、ロータ６の内径面と同一円周上に形成され、ロータ外側突極部６Ｂの外周面は、ロータ６の外径面と同一円周上に形成される。

ロータ内側磁石９は、ロータ鉄心６ａに形成された内側磁石挿入溝６ｂに挿入されて、周方向に等ピッチに配置される。
ロータ外側磁石１０は、ロータ鉄心６ａに形成された外側磁石挿入孔６ｃに挿入されて、周方向に等ピッチに配置される。
ロータ内側磁石９とロータ外側磁石１０は、図２に記載した矢印で示す様に、それぞれロータ６の径方向に着磁されて、周方向に隣り合う磁石同士で互いの磁極の向きが異なり、且つ、径方向に対向するロータ内側磁石９とロータ外側磁石１０とで、互いの磁極の向きが逆向きである。

なお、図２に示すロータ鉄心６ａは、ロータ外側磁石１０を挿入するための外側磁石挿入孔６ｃが周方向の中央部で二分割され、その中央部に外側磁石挿入孔６ｃの内周側と外周側とを繋ぐブリッジ６ｄが形成されている。このブリッジ６ｄは、ロータ外側磁石１０が遠心力の作用で径方向の外側へ押された時に、ロータ外側磁石１０の外周面を覆っているロータ鉄心６ａの外径部が径方向の外側へ膨らむことを防止するために設けている。従って、図２では外側磁石挿入孔６ｃを二分割しているが、３分割以上に分割することも可能である。但し、ロータ鉄心６ａの外径部が外側ステータ８と接触しなければ、言い換えると、遠心力の影響を無視できる程度の変形であれば、必ずしも外側磁石挿入孔６ｃを分割する必要はない。

また、図２に示すロータ６は、ロータ外側磁石１０が外側磁石挿入孔６ｃに挿入されてロータ鉄心６ａに埋設される（一般に磁石埋設型と呼ばれる）のに対し、ロータ内側磁石９は、径方向の内周面が露出した状態で内側磁石挿入溝６ｂに挿入される、いわゆるインセット型と呼ばれる構造を採用している。
本出願の請求項１に係る発明では、「埋設」という表現を使用しているが、この「埋設」にはインセット型も含まれる。すなわち、本発明のマルチギャップ型回転電機は、永久磁石の周囲がロータ鉄心６ａに埋設される磁石埋設型に限定するものではなく、永久磁石の表面（径方向の内周面または外周面）が露出した状態でロータ鉄心６ａに埋設される上記インセット型にも適用され、このインセット型も含めて「埋設」と定義する。
なお、図２はモータ１の磁気回路を示す断面図であるが、断面を表示するハッチングは省略している。

内側ステータ７は、図２に示す様に、複数の内側スロット７ａ１が周方向に等間隔に形成され、その周方向に隣り合う内側スロット７ａ１同士の間に内側ティース７ａ２を有する内側ステータ鉄心７ａと、この内側ステータ鉄心７ａに全節巻される三相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）の内側ステータ巻線７ｂ（図１参照）とで構成される。
外側ステータ８は、図２に示す様に、複数の外側スロット８ａ１が周方向に等間隔に形成され、その周方向に隣り合う外側スロット８ａ１同士の間に外側ティース８ａ２を有する外側ステータ鉄心８ａと、この外側ステータ鉄心８ａに全節巻される三相（Ｘ、Ｙ、Ｚ）の外側ステータ巻線８ｂ（図１参照）とで構成される。
内側ステータ７と外側ステータ８は、互いのスロット数が同数である。

また、内側ステータ巻線７ｂと外側ステータ巻線８ｂは、例えば、図３に示す様に、互いの相巻線同士がそれぞれ直列に接続されて星型結線され、インバータ１１に接続されている。インバータ１１は、ロータ６の回転位置を検出するロータ位置検出センサ（図示せず）の検出情報を基に、電子制御装置であるＥＣＵ（図示せず）によって制御され、直流電源Ｂの電力を交流電力に変換して内側ステータ巻線７ｂおよび外側ステータ巻線８ｂに供給する。
この内側ステータ７と外側ステータ８は、インバータ１１を通じて内側ステータ巻線７ｂおよび外側ステータ巻線８ｂが励磁されると、円周方向の同一位置でロータ６を挟んで径方向に対向する互いの磁極同士が同一極性となるように巻線起磁力を生成する。

次に、ロータ６の磁気回路に係る設計仕様について説明する。
まず、図２に示す磁気回路の各所を以下の通り定義する。
ロータ外側突極部６Ｂの周方向幅をロータ外側突極幅と呼び、Ｐ６と表記する。
ロータ内側突極部６Ａの周方向幅をロータ内側突極幅と呼び、Ｐ７と表記する。
ロータ外側磁石１０の周方向幅をロータ外側磁石幅と呼び、Ｐ１３と表記する。なお、図２に示すロータ外側磁石１０は、ブリッジ６ｄで周方向に二分割されているが、上記Ｐ１３は、ブリッジ６ｄを含んだ１磁極分のロータ外側磁石１０の周方向幅である。
Ｐ６とＰ１３との関係には、下記（１）式が適用され、Ｐ６とＰ７との関係には、下記（２）式が適用される。
３．５＜Ｐ１３／Ｐ６ ………………………………………（１）
Ｐ７／Ｐ６＞０．５ …………………………………………（２）

（実施例１の作用および効果）
実施例１のモータ１は、ロータ鉄心６ａの径方向内側にロータ内側磁石９が埋設され、径方向外側にロータ外側磁石１０が埋設された磁石埋設型ロータ６を採用しているので、マグネットトルクとリラクタンストルクの双方を活用できる。
また、内側ステータ７と外側ステータ８は、内側ステータ巻線７ｂおよび外側ステータ巻線８ｂがそれぞれ全節巻される。つまり、ロータ６の磁極ピッチと内側ステータ巻線７ｂおよび外側ステータ巻線８ｂが作る磁界の磁極ピッチとが等しくなるため、リラクタンストルクを十分に発揮できる。
さらに、ロータ鉄心６ａに形成されるロータ内側突極部６Ａおよびロータ外側突極部６Ｂは、ロータ内側突極部６Ａの内周面がロータ６の内径面と同一円周上に形成され、ロータ外側突極部６Ｂの外周面がロータ６の外径面と同一円周上に形成されている。つまり、ロータ内側突極部６Ａの内周面およびロータ外側突極部６Ｂの外周面が凹設されていないので、特許文献１のように磁気抵抗が増大することはない。よって、リラクタンストルクを有効に活用できる。

さらに、ロータ６の磁気回路に対し、上記（１）式、（２）式を適用することにより、Ｐ１３（ロータ外側磁石幅）とＰ６（ロータ外側突極幅）およびＰ７（ロータ内側突極幅）との関係を適正に設定できる。よって、外側磁気回路におけるマグネットトルクの比率を高めることが可能であり、且つ、ロータヨーク部の磁気飽和を抑えられるので、内側磁気回路においてもリラクタンストルクを十分に発揮できる。
なお、外側磁気回路とは、外側ステータ８とロータ６との間を磁束が通る磁気回路であり、内側磁気回路とは、内側ステータ７とロータ６との間を磁束が通る磁気回路である。また、ロータヨーク部とは、ロータ鉄心６ａの外側磁気回路と内側磁気回路とで磁路を共有している部分を言う。
上記（１）式、（２）式の条件は、コンピュータ上のモデルを使ってシミュレーションした結果から求めたものであり、そのシミュレーション結果を図４および図５に示す。

なお、シミュレーション用のモデルは、上記（１）式と（２）式の条件を共に満たしている。つまり、（２）式の条件を満たした上で、Ｐ１３／Ｐ６をパラメータとして出力トルクを算出すると、図４に示す様に、（１）式の範囲（図中の請求範囲）でトータルの出力トルクが向上する。具体的には、外側磁気回路におけるマグネットトルクが高く、且つ、内側磁気回路におけるマグネットトルクとリラクタンストルクとを合わせた内側トルクも高くなる。
同様に、（１）式の条件を満たした上で、Ｐ７／Ｐ６をパラメータとして出力トルクを算出すると、図５に示す様に、（２）式の条件が成立するＰ７／Ｐ６＞０．５の範囲で出力トルクが向上することが分かる。
上記の結果、（１）式、および、（２）式の条件を満たすことにより、モータ全体として出力トルクが向上し、小型高出力化が可能である。

以下、本発明に係る実施例２〜４を説明する。
なお、実施例１と共通する磁気回路の符号は実施例１と同じであり、説明は実施例１を参照する。
（実施例２）
この実施例２は、実施例１に記載した（１）式、（２）式の条件に加えて、ロータヨーク部の径方向幅の範囲を設定した事例である。具体的には、図６に示すように、ロータ内側磁石９とロータ外側磁石１０の各磁極中心におけるロータヨーク部の径方向幅をＰ１４と表記した時に、下記（３）式の関係が成立することを特徴とする。
Ｐ１４／（Ｐ６＋Ｐ７）＞０．８ …………………………（３）
上記（３）式の関係が成立することで、リラクタンストルクを発生する磁束、すなわちロータヨーク部を通る磁束量が最大となり、出力トルクが向上する。
Ｐ１４／（Ｐ６＋Ｐ７）をパラメータとして出力トルクを算出したシミュレーション結果を図７に示す。同図７からも明らかなように、上記（３）式の関係が成立する範囲（図中の請求範囲）で出力トルクが向上することを確認できた。

（実施例３）
この実施例３は、実施例１に記載した（１）式、（２）式、および、実施例２に記載した（３）式の条件を満たした上で、モータ１の磁気回路に係る各所の寸法範囲を設定した一例である。
ここで、図８に示す磁気回路の各所を以下の通りＰ１〜Ｐ１３と表記する。
なお、Ｐ６（ロータ外側突極幅）、Ｐ７（ロータ内側突極幅）、Ｐ１３（ロータ外側磁石幅）は実施例１と同じである。

外側ステータ８の外径を外側ステータ外径と呼び、Ｐ１と表記する。
外側スロット８ａ１の外径を外側スロット外径と呼び、Ｐ２と表記する。
外側ステータ８の１磁極に含まれる外側ティース８ａ２の本数（図８では６本）×外側ティース８ａ２の１本の幅（図８に示すＰ３１、Ｐ３２、Ｐ３３、Ｐ３４、Ｐ３５、Ｐ３６）を外側ステータティース幅と呼び、Ｐ３と表記する。
ロータ６の外径をロータ外径と呼び、Ｐ４と表記する。
ロータ外側磁石１０の径方向厚さをロータ外側磁石厚さと呼び、Ｐ５と表記する。
ロータ内側磁石９の径方向厚さをロータ内側磁石厚さと呼び、Ｐ８と表記する。
ロータ６の内径をロータ内径と呼び、Ｐ９と表記する。
内側スロット７ａ１の内径を内側スロット内径と呼び、Ｐ１０と表記する。
内側ステータ７の１磁極に含まれる内側ティース７ａ２の本数（図８では６本）×内側ティース７ａ２の１本の幅（図８に示すＰ１１１、Ｐ１１２、Ｐ１１３、Ｐ１１４、Ｐ１１５、Ｐ１１６）を内側ステータティース幅と呼び、Ｐ１１と表記する。
内側ステータ７の内径を内側ステータ内径と呼び、Ｐ１２と表記する。

実施例１に記載した（１）式、（２）式の条件を満たし、且つ、実施例２に記載した（３）式の関係が成立していることを前提として、シミュレーションモデルに上記Ｐ１〜Ｐ１３のパラメータを与えて出力トルクを算出した。各モデル毎に算出された出力トルクの結果を図９に示す。
このシミュレーション結果を基に、高トルクを発生するグループＨ１、中トルクを発生するグループＨ２、低トルクを発生するグループＬの三つに分類した。
グループＨ１、グループＨ２、グループＬの各設計仕様を一覧にして図１０に示す。この図１０は、本出願の請求項３に記載した［表１］に該当するものであり、Ｐ１＝２６６ｍｍを基準としてＰ２〜Ｐ１３の寸法範囲をグループＨ１、グループＨ２、グループＬに分けて記載している。また、Ｐ１の寸法が増減する割合に応じてＰ２〜Ｐ１３の各寸法範囲も相対的に変化する。例えば、Ｐ１の寸法が１０％増減する場合、Ｐ２〜Ｐ１３の各寸法範囲も１０％増減する。なお、図１０の右欄には、Ｐ２〜Ｐ１３の寸法範囲をグループＨ１、グループＨ２、グループＬに分けて模式的に表示している。

この実施例３に示すモータ１は、磁気回路の各所寸法（Ｐ１〜Ｐ１３の各寸法）を図１０に記載したグループＨ２の範囲に含まれる設計仕様とする。さらに望ましくは、図１０に記載したグループＨ１の範囲に含まれる設計仕様とするものであり、グループＬの範囲に含まれる設計仕様は不可となる。
磁気回路の各所寸法がグループＨ２の範囲に含まれるモデルの一例として、図９に示すモデル３１の設計仕様を図１１に一覧表示した。同様に、グループＨ１の範囲に含まれるモデルの一例として、図９に示すモデル１２３の設計仕様を図１２に一覧表示した。
上記のように、モータ磁気回路の各所寸法（Ｐ１〜Ｐ１３の各寸法）を図１０に記載したグループＨ２の範囲に含まれる設計仕様にすることで、グループＬの範囲に含まれる設計仕様のモデルと比較して出力トルクが向上する。より好適には、グループＨ１の範囲に含まれる設計仕様にすることが望ましく、その場合、図９に示した様に、出力トルクがさらに増大するため、モータ１の小型高出力化を図ることが可能である。

（実施例４）
この実施例４は、三面ギャップ型モータ１の一例である。
三面ギャップ型モータ１は、図１３に示す様に、ロータ６の軸方向反ロータディスク側（図示左側）の端面にギャップを有して対向する側面ステータ１２を備える。この側面ステータ１２は、内側ステータ鉄心７ａと外側ステータ鉄心８ａとに連結される側面ステータ鉄心１２ａと、この側面ステータ鉄心１２ａに全節巻され、且つ、内側ステータ巻線７ｂと外側ステータ巻線８ｂとを直列に接続する側面ステータ巻線１２ａとを備える。
この三面ギャップ型モータ１は、ロータ６とステータ７、８、１２との間で三面に磁気ギャップを形成するので、実施例１に記載した（１）式、（２）式、および、実施例２に記載した（３）式の条件をロータ６の磁気回路に適用することで、さらなるトルクアップが可能である。また、実施例３に記載した設計仕様を適用することで出力トルクの向上を図り、モータ１の小型高出力化を促進することも可能である。

１モータ（マルチギャップ型回転電機）
２モータハウジング（ハウジング）
３軸受
４シャフト
６ロータ
６ａロータ鉄心
６Ａロータ内側突極部
６Ｂロータ外側突極部
７内側ステータ
７ｂ内側ステータ巻線
８外側ステータ
８ｂ外側ステータ巻線
９ロータ内側磁石
１０ロータ外側磁石

Claims

ハウジング（２）に軸受（３）を介して回転自在に支持されるシャフト（４）と、
このシャフト（４）に連結されて前記シャフト（４）と一体に回転する環状のロータ（６）と、
このロータ（６）との間にギャップを有して前記ハウジング（２）に固定されるステータとを備え、
前記ロータ（６）は、
軟磁性材料によって形成される環状のロータ鉄心（６ａ）と、
このロータ鉄心（６ａ）の径方向内側に埋設されて周方向に等ピッチに配置される複数の永久磁石（以下、ロータ内側磁石（９）と呼ぶ）と、
前記ロータ鉄心（６ａ）の径方向外側に埋設されて周方向に等ピッチに配置される複数の永久磁石（以下、ロータ外側磁石（１０）と呼ぶ）とを有し、
前記ロータ鉄心（６ａ）は、
周方向に隣り合う前記ロータ内側磁石（９）同士の間および前記ロータ外側磁石（１０）同士の間にそれぞれ前記軟磁性材料によって形成されるロータ内側突極部（６Ａ）およびロータ外側突極部（６Ｂ）を有し、
前記ステータは、少なくとも、前記ロータ（６）の径方向内側に配置される内側ステータ（７）と、前記ロータ（６）の径方向外側に配置される外側ステータ（８）とを有し、前記内側ステータ（７）は、周方向に複数の内側スロット（７ａ１）が等間隔に形成され、その周方向に隣り合う前記内側スロット同士の間に内側ティース（７ａ２）を有する内側ステータ鉄心（７ａ）と、この内側ステータ鉄心（７ａ）に全節巻される内側ステータ巻線（７ｂ）とを有し、
前記外側ステータ（８）は、周方向に複数の外側スロット（８ａ１）が等間隔に形成され、その周方向に隣り合う前記外側スロット（８ａ１）同士の間に外側ティース（８ａ２）を有する外側ステータ鉄心（８ａ）と、この外側ステータ鉄心（８ａ）に全節巻される外側ステータ巻線（８ｂ）とを有するマルチギャップ型回転電機（１）であって、
前記ロータ（６）は、前記ロータ外側突極部（６Ｂ）の周方向幅をＰ６、前記ロータ内側突極部（６Ａ）の周方向幅をＰ７、前記ロータ外側磁石（１０）の周方向幅をＰ１３と表記した時に、
３．５＜Ｐ１３／Ｐ６ ………………………………………（１）
Ｐ７／Ｐ６＞０．５ …………………………………………（２）
前記Ｐ６と前記Ｐ１３との関係に前記（１）式が適用され、前記Ｐ６と前記Ｐ７との関係に前記（２）式が適用されることを特徴とするマルチギャップ型回転電機。
請求項１に記載したマルチギャップ型回転電機（１）において、
前記ロータ鉄心（６ａ）の外側磁気回路と内側磁気回路とで磁路を共有している部分をロータヨーク部と呼び、
前記ロータ内側磁石（９）と前記ロータ外側磁石（１０）の各磁極中心における前記ロータヨーク部の径方向幅をＰ１４と表記した時に、
Ｐ１４／（Ｐ６＋Ｐ７）＞０．８ …………………………（３）
前記（３）式の関係が成立することを特徴とするマルチギャップ型回転電機。
請求項２に記載したマルチギャップ型回転電機（１）において、
前記外側ステータ（８）の外径をＰ１、前記外側スロット（８ａ１）の外径をＰ２、前記外側ステータ（８）の１磁極に含まれる前記外側ティース（８ａ２）の本数×前記外側ティース（８ａ２）の１本の幅をＰ３と表記し、
前記ロータ（６）の外径をＰ４、前記ロータ外側磁石（１０）の径方向厚さをＰ５、前記ロータ内側磁石（９）の径方向厚さをＰ８、前記ロータ（６）の内径をＰ９と表記し、
前記内側スロット（７ａ１）の内径をＰ１０、前記内側ステータ（７）の１磁極に含まれる前記内側ティース（７ａ２）の本数×前記内側ティース（７ａ２）の１本の幅をＰ１１、前記内側ステータ（７）の内径をＰ１２と表記した時に、

前記Ｐ１〜Ｐ１３の各寸法比率は、前記Ｐ１＝１を基準とした場合に、前記Ｐ２〜Ｐ１３の各寸法が前記表１に記載したグループＨ２の範囲に含まれることを特徴とするマルチギャップ型回転電機。
請求項３に記載したマルチギャップ型回転電機（１）において、
前記Ｐ１〜Ｐ１３の各寸法比率は、前記Ｐ１＝１を基準とした場合に、前記Ｐ２〜Ｐ１３の各寸法が前記表１に記載したグループＨ１の範囲に含まれることを特徴とするマルチギャップ型回転電機。