JP2011072087A - アキシャルギャップモータ - Google Patents

Abstract

【課題】ステータの両端面側にロータを配置した構造のアキシャルギャップモータにおいて、渦電流や誘導電流の発生を防止して十分な磁路を確保できる、軽量、小型、かつ堅牢な新規なロータ構造のアキシャルギャップモータを提供する。
【解決手段】ステータ２の両側に前記ステータ２に対向して配置されたロータ３ａ、３ｂそれぞれの周方向に、複数のロータ磁極として各圧粉磁心３４を配置し、ステータ２の中心孔２１を貫通する磁路形成部材４によりロータ３ａ、３ｂ間の磁路を形成し、各圧粉磁心３４間の磁路を積層鋼板体３５により形成し、積層鋼板体３５の各圧粉磁心３４それぞれの周囲の一部を隙間状に切り欠き、各圧粉磁心３４の周面の一部を積層鋼板体３５から露出して、アキシャルギャップモータ１を形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ステータの両端面側にロータを配置したアキシャルギャップモータに関し、詳しくは、その軽量、小型、かつ堅牢な構成を実現するロータの小型・軽量化に関する。

従来、ラジアル型のスイッチドリラクタンスモータは、ステータとロータがモータ軸に対して径方向に同心状に配置される。

図１０（ａ）〜（ｃ）は３相Ｕ、Ｖ、Ｗのスイッチドリラクタンスモータ１００の構造および動作を示す断面図であり、それらの図面に示すように、スイッチドリラクタンスモータ１００はモータ軸（図示せず）に軸着されるロータ１１０に周方向に等間隔にロータ磁極（突極）１１１が配置され、その外周のステータ１２０の内周側に、ロータ磁極１１１に対向するように複数のステータ磁極１２１が配置される。各ステータ磁極１２１は、各相のＮ極、Ｓ極それぞれに交互に励磁されるように、該当相のコイル１２２が集中巻きされる。

そして、各ステータ磁極に集中巻きされたコイル１２２が相順に励磁されると、その近傍のロータ磁極１１１が磁気吸引され、トルクが発生してロータ１１０が回転し、励磁相を順次に切替えることにより、ロータ１１０の回転が継続してスイッチドリラクタンスモータ１００が回転する。このとき、励磁相の切替えにしたがって、磁路は図１０（ａ）〜（ｃ）のループ状の矢印線に示すように変化する（図１０の（ａ）はＵ相、（ｂ）はＶ相、（ｃ）はＷ相）。なお、矢印線ｔはトルク（磁気吸引力）を示し、中心部の矢印線ｒはモータ回転方向を示す。

このようなスイッチドリラクタンスモータ１００の場合、ある瞬間に使用されているロータ磁極１１１は半数だけであり、残り半数のロータ磁極１１１はつぎの励磁に備えて、空きの状態（磁束が通らない状態）になる。そのため、十分な出力を得ようとすると、大型で重くなる。

一方、アキシャルギャップモータは、ロータとステータを１個ずつ備える場合、ロータとステータの対向する端面側にロータ磁極、ステータ磁極それぞれが円周方向に配設される。ステータ磁極の集中巻きのコイルが相順に通電励磁されることにより、ステータ磁極とロータ磁極の磁気的な作用にしたがって、ロータが回転してモータ軸が回転する。

そして、アキシャルギャップモータは、高出力化に伴う軸方向の長さの増加がラジアル型のスイッチドリラクタンスモータ１００より小さく、スイッチドリラクタンスモータ１００より軽量、小型になる利点があり、電気自動車の駆動モータ等に有用であり、この種のアキシャルギャップモータにおいて、一層の軽量化・小型化を図ると共に遠心力に対して強い堅牢な構造にする種々の提案がなされている。

例えば、各ロータ磁極を永久磁石により形成し、各ロータ磁極の永久磁石とフレームとロータコアとでロータを構成し、ロータの厚みを薄くして遠心力に強い構造にする。その際、小型の構成で出力を増大するため、ロータの軸方向の一方、他方の端面側に周方向にロータ磁極を配置して、ロータの両端面側にステータを配設する。逆に、ステータの軸方向の一方、他方の端面側に周方向にステータ磁極を配置して、ステータの両端面側にロータを配設することが提案されている（例えば、特許文献１（要約書、段落［００３１］、［００５４］、図１、図２等）参照）。

図１１は特許文献１に記載のロータ構造を示す分解状態の斜視図であり、ロータ２００は、両端面側にステータを配置するため、１つのロータコア２４０と、該ロータコア２４０を挟み込むように両側に設けた２つのフレーム部材２４１、２４２と、該フレーム部材２４１、２４２の複数の磁石型枠穴２４１ａ、２４２ａにそれぞれ設けた永久磁石２４３、２４４とにより構成される。

この場合、永久磁石２４３に作用する遠心力をロータコア２４０とフレーム部材２４１とが分担するので堅牢な構造になる。また、ロータコア２４０の厚みを薄くしつつ永久磁石２４３、２４４のサイズを大面積にできるので、モータが軽量、小型で高出力になる。

つぎに、本願の出願人は、ロータの両端面側にステータを配設する構造のアキシャルギャップモータを既に出願している（特願２００９−０１１５２３号）。

図１２は前記既出願の３相駆動のアキシャルギャップモータ３００の構造を示し、アキシャルギャップモータ３００は、ステータ３１０の両端面側にロータ３２０、３３０を配置し、ロータ磁極３２１、３３１を軟磁性材等で形成された突極構造としたものである。

そして、アキシャルギャップモータ３００は、ステータ３１０の軸方向の一方の端面および他方の端面に周方向に各相のステータ磁極３１１、３１２が相順のくり返しで配置され、それらの集中巻きのコイル（図示せず）の通電励磁により、一方の端面の各相のステータ磁極３１１がＮ極、他方の端面の各相のステータ磁極３１２がＳ極に相順に励磁される。また、ステータ３１０の両側にステータ３１０に対向してロータ３２０、３３０が配置され、ロータ３２０、３３０は、それぞれ周方向に突極構成の複数のロータ磁極３２１、３３１が配置される。また、ステータ３１０の中心孔に遊挿される環状の磁路形成部材３４０によりロータ３２０、３３０間の磁路が形成される。

そして、ステータ３１０の両端面のステータ磁極３１１、３１２の集中巻きのコイルが相順に通電励磁されることにより、ステータ３１０は一方の端面の磁極位置が円周方向に移動しながらＮ極に励磁され、他方の端面の磁極位置が円周方向に移動しながらＳ極に励磁され、ステータ磁極３１１、３１２と対向するロータ磁極３２１、３３１の磁気的な作用によりロータ３２０、３３０が回転する。

特開２００６−１４５６３号公報

特許文献１に記載の従来のアキシャルギャップモータの場合、図１１のロータ２００は、ロータコア２４０に設けたフレーム部材２４１、２４２が、電気的な導体（ステンレス等）である場合には、フレーム部材２４１、２４２が永久磁石２４３、２４４のロータ磁極を囲う短絡リングとなる。この場合、フレーム部材２４１、２４２内の磁束の変動を抑制するための誘導電流が生じてフレーム部材２４１、２４２が発熱したり、磁束の増加が抑えられてトルクが減少するなどの問題が生じる。

また、ロータ磁極となる永久磁石２４３、２４４は、周方向の隣の永久磁石２４３、２４４と磁極性が異なり、ロータ２００の一方、他方の端面それぞれのロータ磁極が周方向にＮ極、Ｓ極、…になる（特許文献１の段落［００１１］等参照）。この場合、ステータのヨーク部は磁気飽和が生じないようにかなり厚くしなければならず、モータは軸方向に厚くなり、大型になって重量も大きくなる。そのため、アキシャルギャップモータを十分に軽量、小型に形成することができない。

つぎに、図１２の既出願のアキシャルギャップモータ３００の場合、ステータ３１０の一方の端面側のステータ磁極３１１は全てが例えばＮ極に励磁され、ステータ３１０の他方の端面側のステータ磁極３１２は全てがＳ極に励磁される。しかも、Ｎ極から出てＳ極に至る磁束は磁路形成部材３４０の磁路を通る。この場合、ステータ３１０の両端面側のステータ磁極３１１、３１２の配置を互いに周方向にずらすと、ステータ３１０全体の磁極数が２倍に増加したのと等価な状態になる。そのため、小型化（薄型化）・軽量化を実現できる。しかしながら、とくにロータ３２０、３３０においては、励磁相の磁束は、軸方向（磁極背面方向）には略、励磁相のステータ磁極に対向するロータ磁極３２１、３３１が磁路を形成するものとしている。そのため、十分な磁路を確保するには、ロータ磁極３２１、３３１をあまり小さくできない。また、前記対向するロータ磁極３２１、３３１を通る磁束はヨーク部を介して磁路形成部材に伝わるが、このとき、ヨーク部の材質によっては渦電流損等が発生する可能性がある。また、ロータ磁極３２１、３３１を前記フレーム部材２４１、２４２のような枠体で支持すると、前記の誘導電流等の問題が生じる。

本発明は、ステータの両端面側にロータを配置した構造のアキシャルギャップモータにおいて、渦電流や誘導電流の発生を防止して十分な磁路を確保できる、軽量、小型、かつ堅牢な新規なロータ構造のアキシャルギャップモータを提供することを目的とする。

上記した目的を達成するために、本発明のアキシャルギャップモータは、軸方向の一方の端面に周方向に配置された各ステータ磁極をＮ極、前記軸方向の他方の端面に周方向に配置された各ステータ磁極をＳ極に励磁するコイルを有するステータと、前記ステータの両側に前記ステータに対向して配置され、それぞれ周方向に複数のロータ磁極が配置されたロータと、前記ステータの中心孔を貫通して両ロータ間の磁路を形成する磁路形成部材とを備えたアキシャルギャップモータであって、前記両ロータは、各ロータ磁極として周方向に配置された各圧粉磁心と、該各圧粉磁心間の磁路を形成する積層鋼板体とを備え、前記積層鋼板体は前記各圧粉磁心それぞれの周囲の一部が隙間状に切り欠かれ、前記各圧粉磁心の周面の一部が前記積層鋼板体から露出していることを特徴としている（請求項１）。

また、本発明のアキシャルギャップモータは、前記両ロータの前記各圧粉磁心の径方向外側部が、前記積層鋼板体を介して隣の圧粉磁心の径方向外側部とつながっていることを特徴としている。（請求項２）。

また、本発明のアキシャルギャップモータは、前記両ロータの前記各圧粉磁心の少なくとも径方向内側端部が、対向する前記各ステータ磁極の径方向内側端部よりも径方向内側に突出していることを特徴としている（請求項３）。

さらに、本発明のアキシャルギャップモータは、前記両ロータが前記積層鋼板体および前記各圧粉磁心を蓋体状に保持するロータハウジングを備え、前記積層鋼板と前記ロータハウジングとは前記各圧粉磁心それぞれの周囲の部分で隙間を有することを特徴としている（請求項４）。

請求項１に係る本発明のアキシャルギャップモータの場合、各ロータ磁極の磁束の変動を受け易い部分が無方向性磁性材料である圧粉磁心により形成されるので、各ロータ磁極を、積層鋼板体により径方向内側に延長して磁路形成部材に接続することにより、励磁相の磁束は、軸方向（磁極背面方向）には励磁相のステータ磁極に対向するロータ磁極を通り、その際、圧粉磁心の無方向性により９０度折り曲げられて積層鋼板体の各層に面状に分配されて渦電流の発生等なく近傍の非励磁相に対向するロータ磁極にも伝わる。さらに、これらロータ磁極を通った磁束のロータ間の磁路が磁路形成部材によって形成される。この場合、両ロータにおいて、励磁相に対向するロータ磁極だけでなく、その近傍の非励磁相に対向するロータ磁極も磁路を形成するため、ロータ磁極を十分小さくしてロータの十分な磁路を確保でき、ロータおよびモータ全体を飛躍的に小型に形成することができる。

また、積層鋼板体の各圧粉磁心それぞれの周囲の一部が隙間状に切り欠かれ、各圧粉磁心の周面の一部が積層鋼板体から露出しているので、積層鋼板体が圧粉磁心のロータ磁極を囲う短絡リングとならず、誘導電流の発生が防止されてトルクの減少等の問題は生じない。

さらに、積層鋼板体は堅牢な電磁鋼板等で形成することができ、堅牢な積層鋼板体で圧粉磁心のロータ磁極が保持されるので、遠心力等に対して堅牢なロータ構造になる。

したがって、ステータの両端面側にロータを配置した構造のアキシャルギャップモータにおいて、渦電流や誘導電流の発生を防止して十分な磁路を確保できる、軽量、小型、かつ堅牢な新規なロータ構造のアキシャルギャップモータを提供することができる。

請求項２に係る本発明のアキシャルギャップモータの場合、両ロータにおいて、各ロータ磁極の圧粉磁心の径方向外側部も積層鋼板体を介して隣のロータ磁極の圧粉磁心の径方向外側部とつながっているため、その部分も立体磁路を形成し、その分、ロータ磁極をつなぐヨーク等の部分の厚みを薄くすることができる。そのため、ロータおよびモータを一層小型にすることができる利点がある。なお、この場合も、積層鋼板体は前記各圧粉磁心それぞれの周囲の一部が隙間状に切り欠かれているので、渦電流が発生することはない。また、ロータの外径は大きくなるが、もともとロータよりステータの方がコイルが巻かれることによってその厚みの分径大になるので、モータ全体としては大きくはならない。

請求項３に係る本発明のアキシャルギャップモータの場合、両ロータのロータ磁極としての圧粉磁心の少なくとも径方向内側端部が、対向するステータの一方、他方の端面の各ステータ磁極の径方向内側端部よりも径方向内側に突出しているため、ステータ磁極のフリンジング磁束を漏れなくロータ磁極で受け取ることができ、前記フリンジング磁束による積層鋼板体の表面での渦電流発生を防止することもできる利点がある。

請求項４に係る本発明のアキシャルギャップモータの場合、ロータハウジングにより、積層鋼板体および各圧粉磁心がばらばらにならないように保持されて固定され、両ロータが一層堅牢に形成される。しかも、各ロータ磁極の周囲の部分では積層鋼板とロータハウジングとが隙間を有するので、前記誘導電流を発生させる導通ループが確実に遮断され、ロータハウジングによってトルク低下や損失増加が生じることがない。

本発明の第１の実施形態のアキシャルギャップモータの一部を省略した分解斜視図である。 （ａ）、（ｂ）は図１のロータの斜視図、正面図である。 図２のロータの磁路を説明する斜視図である。 （ａ）、（ｂ）は図１のアキシャルギャップモータのフリンジング磁束を説明する断面図、その一部の拡大図である。 （ａ）、（ｂ）は本発明の第２の実施形態のロータの斜視図、正面図である。 本発明の第３の実施形態のロータの説明図である。 図６のロータの取り付け例の説明図である。 （ａ）〜（ｃ）は図６のロータの詳細な構造の説明図である。 図６のロータの一部の拡大した透視斜視図である。 （ａ）〜（ｃ）は従来のスイッチドリラクタンスモータの説明図である。 従来のアキシャルギャップモータの説明図である。 従来のアキシャルギャップモータの他の例の説明図である。

つぎに、本発明をより詳細に説明するため、実施形態について、図１〜図９を参照して詳述する。なお、それらの図面においては、モータ軸等は適宜省略している。

（第１の実施形態）
第１の実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。

（構成）
図１は本実施形態の３相駆動のアキシャルギャップモータ１を示し、アキシャルギャップモータ１は、モータ軸（図示せず）が中心孔２１に遊挿される円板状のステータ２と、その両端面側にステータ２に対向して配置された円板状の２個のロータ３ａ、３ｂと、モータ軸に外套状に装着されてステータ２の中心孔２１を貫通しロータ３ａ、３ｂ間の磁路を形成する中空管状の磁性材からなる軸磁路材としての磁路形成部材４とを備える。

ステータ２は、例えば積層鋼板（電磁鋼板）からなる円板状の薄いステータヨーク２２の両端面それぞれに、周方向に等間隔に突極構造の複数のステータ磁極２３が配置されている。各ステータ磁極２３は、Ｕ、Ｖ、Ｗ、Ｕ、Ｖ、Ｗ、…の相順の磁極であり、それぞれ該当相のコイル（図示せず）が集中巻きされる。そして、各ステータ磁極２３のコイルの通電制御により、例えば、モータ軸端側の一方の端面の各ステータ磁極２３は全てＮ極に励磁され、モータ軸出力側の他方の端面の各ステータ磁極２３は全てＳ極に励磁される。このとき、一方の端面側の各ステータ磁極２３と他方の端面側の各ステータ磁極２３とは、モータ軸方向から見て互いに重ならないようにずらして配置され、これによって、ステータ２の磁極数は、片側の端面にのみステータ磁極２３を配置する場合に比して２倍の磁極数になる。

ロータ３ａ、３ｂは略同じ構成であり、例えば積層鋼板（電磁鋼板）の円板状のロータヨーク３１の中心孔３２に磁路形成部材４を外装したモータ軸が嵌入し、ロータヨーク３１のステータ２に対向する端面側に中心孔３２に同心状に平面視歯車状の磁極部３３が設けられる。

図２（ａ）、（ｂ）はロータ３ｂを示し、これらの図から明らかなように、ロータ３ａ、３ｂの磁極部３３は、ロータヨーク３１の径方向外側寄りの部分に周方向に等間隔に配置される各ロータ磁極としての圧粉磁心３４と、各圧粉磁心３４間の磁路をロータヨーク３１とともに形成する積層鋼板体３５とを備える。

各圧粉磁心３４は、絶縁皮膜を持つ磁性粉末を圧縮成形した無方向性磁性材料の磁心である。積層鋼板体３５は、径方向内側の歯車状の内側部３５ａから径方向外側に放射状に伸びた各支持枠部３５ｂが各圧粉磁心３４を囲んで保持し、概略、各圧粉磁心３４が放射状に嵌め込まれた形状であり、ロータヨーク３１と同じ積層鋼板によって形成される。なお、ロータヨーク３１は、軽量化等を図るため、各圧粉磁心３４間の部分が一部切り取られて空孔３１ａが形成されている。

さらに、積層鋼板体３５の各圧粉磁心３４それぞれの周囲の一部が隙間状に切り欠かれ、各圧粉磁心３４の周面の一部が積層鋼板体３５から露出している。隙間状に切り欠かれる部分は各圧粉磁心３４の周囲の任意の部分であってよいが、本実施形態の場合、隙間状に切り欠かれる部分は各圧粉磁心３４の径方向外側の周面の部分であり、この部分に切り欠き３６が形成され、各圧粉磁心３４が積層鋼板体３５から露出している。

なお、積層鋼板体３５およびロータヨーク３１は、環状の径方向外側端面がロータ３ａ、３ｂの中心孔３２に嵌入した磁路形成部材４に当接して磁気的に一体に接続される。

（動作）
上記構成のアキシャルギャップモータ１は、ステータ２の両端面の各相のステータ磁極２３がコイルの通電によって磁極位置が円周方向に移動するように励磁される。このとき、基本的には図１の矢印線に示すように、ステータ２の励磁相のＮ極のステータ磁極２３から出た磁束は、その磁極２３に対向するロータ３ａのロータ磁極としての圧粉磁心３４から、積層鋼板体３５、磁路形成部材４を通ってロータ３ｂに向かい、ステータ２の励磁相のＳ極のステータ磁極２３に対向するロータ３ｂのロータ磁極としての圧粉磁心３４から、ステータ２の励磁相のＳ極のステータ磁極２３を通って励磁相のＮ極のステータ磁極２３に戻る。その際、ステータ２のステータ磁極２３と、ロータ３ａ、３ｂの対向する圧粉磁心３４が形成するロータ磁極との磁気的な作用によりロータ３ａ、３ｂが回転してモータ軸が回転し、モータ出力が発生する。

ところで、ロータ３ａ、３ｂの磁極部３３の各ロータ磁極は、磁束の変動を受け易い部分が無方向性磁性材料である圧粉磁心３４により形成される。また、各ロータ磁極は、積層鋼板体３５の内側部３５ａにより径方向内側に延長して磁路形成部材４に接続される。さらに、ロータ３ａ、３ｂの磁極部３３の各ロータ磁極は磁極背面同士がロータヨーク３１でつながれている。そのため、励磁相の磁束は、モータ軸方向（磁極背面方向）には励磁相のステータ磁極２３に対向するロータ磁極を通り、その際、圧粉磁心３４の無方向性により９０度折り曲げられて積層鋼板体３５の各層に面状に分配されて渦電流の発生等なく近傍の非励磁相のロータ磁極の圧粉磁心３４にも伝わる。

図３はロータ３ａの磁束の立体的な広がりを矢印線で示し、励磁相のステータ磁極２３に対向するロータ磁極の圧粉磁心３４に入った実線矢印線の磁束は、破線矢印線に示すように積層鋼板体３５を通って近傍の非励磁相のステータ磁極２３に対向するロータ磁極の圧粉磁心３４も通り、これらの立体磁路を通った磁束は径方向内側の磁路形成部材４に向かう。

そして、ロータ３ｂについても、同様の立体磁路が形成され、図３と逆向きの矢印線の方向に磁路が形成される。

この場合、ロータ３ａ、３ｂにおいて、励磁相に対向するロータ磁極だけでなくその近傍のロータ磁極も磁束の磁路を形成するため、ロータ磁極を十分小さくしてロータの十分な磁路を確保でき、ロータ３ａ、３ｂの厚みおよび面積を小さくすることができる。その結果、モータ全体を飛躍的に小型に形成することができる。

また、積層鋼板体３５の各圧粉磁心３４それぞれの周囲の一部が隙間状に切り欠かれ、各圧粉磁心３４の周面の一部が積層鋼板体３５から露出しているので、積層鋼板体３５が圧粉磁心３４のロータ磁極を囲う短絡リングとならず、誘導電流の発生が防止されれてトルクの減少等の問題は生じない。

さらに、積層鋼板体３５が堅牢な電磁鋼板で形成され、堅牢な積層鋼板体３５で圧粉磁心３４のロータ磁極が保持されるので、アキシャルギャップモータ１は遠心力等に対して堅牢なロータ構造になる。

したがって、本実施形態の場合、ステータ２の両端面側にロータ３ａ、３ｂを配置した構造であって、渦電流や誘導電流の発生を防止して十分な磁路を確保できる、軽量、小型、かつ堅牢な新規なロータ構造のアキシャルギャップモータ１を提供することができる。

また、ロータ３ａ、３ｂの磁極部３３において、積層鋼板体３５によって径方向内側へ延長された各ロータ磁極の磁極幅が磁路形成部材４の外周面の近傍では漸次広くなり、磁路形成部材４の外周面では各ロータ磁極が環状に一体につながってしまう構造であるため、磁路形成部材４の外周面の磁束分布が平滑化され、その部分での渦電流による損失や磁束の低下に伴うトルク低下も防止することができる。

ところで、アキシャルギャップモータ１は、両ロータ３ａ、３ｂの各圧粉磁心３４の径方向内側端部は、対向する各ステータ磁極２３の径方向内側端部よりも径方向内側に突出している。

図４（ａ）はアキシャルギャップモータ１の組み立てた状態を示し、同図において、２４はステータ磁極２３に集中巻きされたコイル、５はモータ軸、５１、５２はモータ軸５の抜け止めリングである。

図４（ｂ）は同図（ａ）の環状の実線αで囲んだステータ２とロータ３ｂの径方向内側端部を拡大して示し、ロータ３ｂのロータ磁極としての圧粉磁心３４の径方向内側端部が、対向するステータ磁極２３の径方向内側端部より内側（中心孔側）に、図中にｚで示す長さだけ突出して延長されている。

そのため、図４（ｂ）に破線で示す磁束のうち、とくに、ステータ磁極２３の径方向内側端部のフリンジング磁束を漏れなくロータ磁極の圧粉磁心３４で受け取ることができ、ロータ３ａ、３ｂ間を通る磁束が増加してトルクがアップし、モータ出力が大きくなるとともに、前記フリンジング磁束がロータヨーク３１や積層鋼板体３５の積層鋼板表面を通過することによる渦電流の発生を防止することができる利点もある。

なお、ロータヨーク３１についても、径方向内側端部を、例えば磁路形成部材４の外周まで延長して磁路として活用することが好ましい。また、両ロータ３ａ、３ｂの各圧粉磁心３４を径方向外側にも延長し、ステータ磁極２３の径方向外側端部のフリンジング磁束を漏れなくロータ磁極の圧粉磁心３４で受け取るようにしてもよい。

（第２の実施形態）
第２の実施形態について、図１、図５を参照して説明する。

本実施形態においては、図１のロータ３ａ、３ｂに代えて、各圧粉磁心３４の径方向外側部が積層鋼板体３５に対応する積層鋼板体３７を介して隣の圧粉磁心３４の径方向外側部とつながっているロータ３ｃを、ステータ２の両端面側に配置してアキシャルギャップモータ１と同様のアキシャルギャップモータを形成する。

図５（ａ）、（ｂ）はロータ３ｃを示し、ロータ３ｃの積層鋼板体３７は、例えば図２（ａ）、（ｂ）のロータ３ｂとの比較からも明らかなように、概略、ロータ３ｂの積層鋼板体３５に、隣り合う圧粉磁心３４の径方向外側をアーチ状につなぐ各積層鋼板体３５ａを付加した構造である。各積層鋼板体３５ａは平面視がコ字状の径方向外側に突出したアーム形状であり、左、右の端面が隣り合う圧粉磁心３４の径方向外側の切り欠き３６より近い側に当接する。そのため、各圧粉磁心３４は切り欠き３６の部分が積層鋼板体３７から露出し、積層鋼板体３７は、積層鋼板体３５の場合と同様、圧粉磁心３４のロータ磁極を囲う短絡リングとならず、誘導電流の発生が防止されれてトルクの減少等の問題は生じない。

そして、ロータ３ｃは積層鋼板体３７により、ロータ磁極が各圧粉磁心３４の径方向外側にも延長され、磁束の通過量がさらに増加して一層薄く、小型にすることができ、結果として、アキシャルギャップモータの一層の小型を図ることができる。

なお、ロータ３ｃの外径はロータ３ａ、３ｂより大きくなるが、ロータ３ａ、３ｂよりステータ２の方がコイル２３が巻かれることによってその厚みの分径大になるので、モータ全体としては大きくはならない。

（第３の実施形態）
第３の実施形態について、図１、図６〜図９を参照して説明する。

本実施形態においては、図１のロータ３ａ、３ｂに代えて、ロータハウジング６を備えた構造のロータ３ｄをステータ２の両端面側に配置し、アキシャルギャップモータ１と同様のアキシャルギャップモータを形成する。

ロータ３ｄは、ロータ３ａ、３ｂのロータヨーク３１と一体形成の積層鋼板体３５および各圧粉磁心３４を、蓋体状のロータハウジング６に保持して形成される。

図６はロータ３ｄの構造を示し、ロータヨーク３１と一体形成の積層鋼板体３５の各支持枠部３５ｂに圧粉磁心３４が嵌め込まれている。各圧粉磁心３４は後述のバランス調整や軽量化等を目的として裏面部が削られて窪んでいる。さらに、圧粉磁心３４が嵌め込まれた積層鋼板体３５が例えば鉄板を加工して形成された蓋体状のロータハウジング６に嵌入されている。このとき、ロータハウジング６の周部の内側に折曲した複数の係止爪部６ａにより、積層鋼板体３５に一体のロータヨーク３１がロータハウジング６内に押し付けられ、積層鋼板体３５がロータハウジング６内に強固に固定されている。また、ロータハウジング６の周部の各圧粉磁心３４の外側部分の個所に、各圧粉磁心３４の保持壁となる係止片６ｂが形成され、各係止片６ｂが各圧粉磁心３４の外側面に当接して各圧粉磁心３４も強固に保持される。なお、ロータハウジング６の底面には、モータ軸５が通る中心孔６ｃと、その周囲近傍の複数箇所の取付孔６ｄと、軽量化等を目的とした各圧粉磁心３４間の切取開口６ｅとが形成されている。

このようにして形成されたロータ３ｄは、エンドプレートとしてのロータハウジング６により、ロータヨーク３１と一体形成の積層鋼板体３５および各圧粉磁心３４の複数のパーツをばらばらにならないように円環状にまとめて保持し、固定して堅牢なロータ３ｃを形成することができる。その際、ロータハウジング６によって容易に磁極の位置決めが行なえる利点もある。また、積層鋼板体３５に嵌め込まれた各圧粉磁心３４は機械強度的に有利な圧縮力で保持されるので破損（飛散）の防止効果もある。

つぎに、ロータ３ｄはロータハウジング６の底面の各取付孔６ｄをねじ止めすることでモータ軸５に簡単に取り付けることができる。

図７はロータ３ｄの取り付け例を示し、ロータハウジング６の底面の各取付孔６ｄに相通されたねじ７ａを、モータ軸５のロータ位置の段つき部の外周縁の各ねじ孔７ｂに螺入することで、ロータ３ｃをモータ軸５に確実に軸着できる。

また、ロータ３ｄの各ロータ磁極の周囲の部分、すなわち各圧粉磁心３４の径方向外側の外周面の部分において、積層鋼板体３５とロータハウジング６の係止片６ｂとが隙間８を有するので、各圧粉磁心３４の前記外周面が部分的に露出した状態になり、誘導電流を発生させる導通ループが確実に遮断され、ロータハウジング６によってトルク低下や損失増加が生じることがない。

図８（ａ）、（ｂ）はロータ３ｄをロータハウジング６の開口面側、底面側それぞれから見た斜視図であり、同図（ｃ）は同図（ａ）の破線丸で示した圧粉磁心３４の前記外周面の部分の拡大した斜視図である。これらの図からも明らかなように、圧粉磁心３４の前記外周面の部分において、積層鋼板体３５とロータハウジング６の係止片６ｂとの間に左右の隙間８があり、圧粉磁心３４は周面が完全には導体で覆われていない。

したがって、上述したように、ロータ３ｄは各圧粉磁心３４の部分で誘導電流を発生させる導通ループが確実に遮断され、ロータハウジング６によってトルク低下や損失増加が生じることがない。

つぎに、各圧粉磁心３４はバランス調整や軽量化等を目的として裏面部が削られて窪んでいる。

図９は図８（ａ）の破線丸で示した圧粉磁心３４の前記外周面の部分を拡大して透視した斜視図であり、圧粉磁心３４の裏面側の窪みの一例を示す。

このようにすることで、ロータ３ｄは磁気回路を乱さないように磁気的なアンバランスの修正等が行なえる利点がある。

ところで、ロータハウジング６の内周方向に伸びる部位を磁気回路として利用することも可能であり、その場合は磁気飽和の緩和によるモータ性能の向上や、ヨーク厚低減による軽量化効果が生じる。

そして、本発明は上記した各実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行なうことが可能であり、例えば、各圧粉磁心３４の形状や個数、積層鋼板体３５、３７の形状は前記各実施形態のものに限るものではない。

また、積層鋼板体３５、３７の厚みは、必ずしも圧粉磁心３４の側面全体を覆う厚みでなくてもよく、例えば半分あるいはそれ以下の部分を覆う程度であってもよい。

さらに、積層鋼板体３５、３７の各圧粉磁心３４の周囲の一部の隙間状の切り欠き３６は、各圧粉磁心３４の周囲の任意の一部であってよく、外側面の部分に限るものではない。

つぎに、例えば第１の実施形態のステータ２と、ロータ３ａ、３ｂと、磁路形成部材４との構成を、ステータ２とロータ３ａ、３ｂとの配列を逆にして複数組み合わせ、いわゆる多段構成にすることも可能であり、この場合も、実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、本発明のアキシャルギャップモータは４相以上の多相で駆動される構成であってもよいのは勿論である。さらに、ステータ２やロータ３ａ〜３ｄの磁極数等は、上記各実施形態のものに限るものではない。さらに、ステー２の両端面の磁極が各実施形態と逆であってもよい。

そして、本発明は、電気自動車の駆動モータ等の種々の用途のアキシャルギャップモータに適用することができる。

１ アキシャルギャップモータ
２ ステータ
３ａ〜３ｄ ロータ
４ 磁路形成部材
６ ロータハウジング
２１ 中心孔
２５ ステータ磁極
３４ 圧粉磁心
３５、３７ 積層鋼板体

Claims (4)

1. 軸方向の一方の端面に周方向に配置された各ステータ磁極をＮ極、前記軸方向の他方の端面に周方向に配置された各ステータ磁極をＳ極に励磁するコイルを有するステータと、
   前記ステータの両側に前記ステータに対向して配置され、それぞれ周方向に複数のロータ磁極が配置されたロータと、
   前記ステータの中心孔を貫通して両ロータ間の磁路を形成する磁路形成部材とを備えたアキシャルギャップモータであって、
   前記両ロータは、各ロータ磁極として周方向に配置された各圧粉磁心と、該各圧粉磁心間の磁路を形成する積層鋼板体とを備え、
   前記積層鋼板体は前記各圧粉磁心それぞれの周囲の一部が隙間状に切り欠かれ、前記各圧粉磁心の周面の一部が前記積層鋼板体から露出していることを特徴とするアキシャルギャップモータ。
2. 請求項１に記載のアキシャルギャップモータにおいて、
   前記両ロータの前記各圧粉磁心の径方向外側部は、前記積層鋼板体を介して隣の圧粉磁心の径方向外側部とつながっていることを特徴とするアキシャルギャップモータ。
3. 請求項１または２に記載のアキシャルギャップモータにおいて、
   前記両ロータの前記各圧粉磁心の少なくとも径方向内側端部は、対向する前記各ステータ磁極の径方向内側端部よりも径方向内側に突出していることを特徴とするアキシャルギャップモータ。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載のアキシャルギャップモータにおいて、
   前記両ロータは前記積層鋼板体および前記各圧粉磁心を蓋体状に保持するロータハウジングを備え、前記積層鋼板と前記ロータハウジングとは前記各圧粉磁心の周囲部分それぞれで隙間を有することを特徴とするアキシャルギャップモータ。

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