アキシャルギャップモータ
【課題】ロータの表裏の両面側にステータを配置したアキシャルギャップモータの少なくともロータの軽量化および小型化を図る。
【解決手段】ロータ４の両面側それぞれのステータ３ａ、３ｂは、それぞれ外径側と内径側の対の磁極が形成する径方向のステータ磁極対３１が周方向に配設され、ロータ４は、ロータ磁極４１が両面それぞれに周方向に配設され、ステータ３ａ、３ｂのいずれか一方のステータ磁極対３１といずれか他方のステータ磁極対３１の配置は、周方向にみて交互に励磁されるように周方向にずれ、ステータ３ａ、３ｂのステータ磁極３１が同時に励磁されても、ロータ４の両面側の磁束はロータ４の周方向にずれた個所（位置）を交互に通り、ロータ４の外径側と内径側の磁極対を径方向に結ぶヨークを通る磁束量が従来構成の場合より半減し、ロータ４のモータ軸２方向の体格を小型にしてロータ４を軽量する。
【解決手段】ロータ４の両面側それぞれのステータ３ａ、３ｂは、それぞれ外径側と内径側の対の磁極が形成する径方向のステータ磁極対３１が周方向に配設され、ロータ４は、ロータ磁極４１が両面それぞれに周方向に配設され、ステータ３ａ、３ｂのいずれか一方のステータ磁極対３１といずれか他方のステータ磁極対３１の配置は、周方向にみて交互に励磁されるように周方向にずれ、ステータ３ａ、３ｂのステータ磁極３１が同時に励磁されても、ロータ４の両面側の磁束はロータ４の周方向にずれた個所（位置）を交互に通り、ロータ４の外径側と内径側の磁極対を径方向に結ぶヨークを通る磁束量が従来構成の場合より半減し、ロータ４のモータ軸２方向の体格を小型にしてロータ４を軽量する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータの表裏の両面側にステ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、ロータの軽量化に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アキシャルギャップモータには、ロータの表裏の両面側にステータを配置したものがある（例えば、特許文献１（段落[００２１]−［００２５］、図３等）参照）。
【０００３】
図７は特許文献１に第３実施の形態として記載のこの種のアキシャルギャップモータ１００を示し、同図（ａ）はロータのステータ側から見た平面図、同図（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【０００４】
アキシャルギャップモータ１００は、ロータ１３１の表裏の両面側にステータ１３２ａ、１３２ｂを配置して形成され、ロータ１３１はモータ軸１３１ａに軸支されている。
【０００５】
ステータ１３２ａ、１３２ｂは、円盤状のヨーク（固定場所）１３３の周方向に、それぞれ励磁用のコイル１１４を集中巻きした外径側磁極の各ティース（コア）１３４ａ、１３４ｂと、内径側磁極の各ティース（コア）１３５ａ、１３５ｂが同心状に配設され、外径側磁極と内径側磁極との対の磁極によって周方向の各ステータ磁極対が形成される。
【０００６】
ロータ１３１は、円盤状のコア１３６に径方向に外径側の永久磁石１３７ａと内径側の永久磁石１３７ｂを埋設し、表裏の両面それぞれに周方向にロータ磁極が配設されている。また、ロータ１３１は、図７（ａ）に示すように、非磁性部材からなる隔壁部（溝状空間等）１１９によりコア１３６の表裏の両面が放射状に等分されて各ロータ磁極が磁気的に隔離される。
【０００７】
アキシャルギャップモータ１００は、コイル１１４の通電により図７（ａ）の磁路ｒ２、同図（ｂ）の磁路ｒが形成されて周知の永久磁石同期モータと同様に動作する。また、別の従来技術として、スイッチドリラクタンスモータがある（図示せず）。ステータの磁極に集中巻きしたコイルにより、突極の磁石のうち半数または数分の１ずつを磁気的に吸引してトルクを発生させ、ステータの励磁を切替えて、連続的に回転させるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−２３６１３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図７に示した特許文献１のアキシャルギャップモータ１００の場合、ステータ１３２ａ、１３２ｂは、各ステータ磁極対が周方向の同じ位置に形成される。そのため、ステータ１３２ａ、１３２ｂは周方向の同じ位置のステータ磁極対が同時に励磁され、その磁束がロータ１３１を貫通し、表裏のステータ１３２ａ、１３２ｂの同じ磁路ｒ、すなわち、ロータ１３１の表裏の両面の同じ個所（位置）を同時に通る。
【００１０】
ステータ１３２ａ、１３２ｂは、磁極がそれぞれ共通のヨーク１３３上に配置されるので、励磁コイル１１４は磁極ごとに巻かなければならず、これらコイル１１４の厚さ等に基づき、その分外径側、および内径側の磁石面積が小さくなってモータ出力が小さくなる。しかも、コイルの数が多くなるので、製作に手間がかかり、製造コストが高くなる。さらに、多数のコイルによりかさばり、また、コイル質量も大きくなり、アキシャルギャップモータ１００の体格や質量が大きくなる問題がある。また、別の技術であるスイッチドリラクタンスモータでは、例えばステータ１２極、ロータ８極のものであったら、ある瞬間に磁気的に吸引されてトルク発生に寄与するロータ磁極は、８極のうち４極であり、残りの４極は次の励磁に備えて待機している状態である。すなわち、ロータコアの利用率が低く、ロータが重くなる。
【００１１】
本発明は、ロータの表裏の両面側にステータを配置したこの種のアキシャルギャップモータをスイッチドリラクタンスモータと同じ原理で作動させるモータの少なくともロータの軽量化および小型化を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
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、ロータの両面側それぞれにステータを設けたアキシャルギャップモータであって、前記両ステータは、それぞれ外径側と内径側の対の磁極が形成するステータ磁極対が周方向に配設され、前記ロータは、ロータ磁極が両面それぞれに周方向に配設され、前記両ステータのいずれか一方の前記ステータ磁極対といずれか他方の前記ステータ磁極対の配置は、周方向にみて交互に励磁されるようにずれていることを特徴としている（請求項１）。
【００１３】
また、本発明のアキシャルギャップモータにおいては、前記ロータは、ロータコアが前記ロータ磁極毎に磁気的に独立し、前記両ステータの前記ステータ磁極対は、前記ロータ磁極と非対向の状態では、前記ステータ磁極対の前記対の磁極のうちの少なくとも外径側の磁極が前記ロータ磁極毎のロータコア間の隙間に位置することを特徴としている（請求項２）。
【００１４】
また、本発明のアキシャルギャップモータにおいては、前記両ステータは、前記ステータ磁極対毎に、前記対の磁極間に配置されて当該ステータ磁極対を励磁するコイルが設けられていることを特徴としている（請求項３）。
【００１５】
また、本発明のアキシャルギャップモータにおいては、前記両ステータの外径側の磁極部分が内径側の磁極部分よりモータ軸方向に長く、前記ロータコアの外径側の磁極部分が内径側の磁極部分よりも軸方向に短いことを特徴としている（請求項４）。
【００１６】
また、本発明のアキシャルギャップモータにおいては、前記両ステータは、それぞれ環状の界磁コイルが配置されていることを特徴としている（請求項５）。
【発明の効果】
【００１７】
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、ロータの両面側のステータは、同時に励磁されるステータ磁極対の位置が周方向にみて、交互になるようにずれる。そのため、前記両ステータのステータ磁極が同時に励磁されても、ロータの両面側の磁束はロータの周方向にずれた個所（位置）を通り、ロータの各所を通る磁束量が従来構成の場合より半減し、ロータのヨークのモータ軸方向の厚みを従来より薄くすることができ、ロータのモータ軸方向の体格が小型になってロータが軽量になり、アキシャルギャップモータの軽量化および小型化を図ることができる。
【００１８】
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、リラクタンス動作で回転中にロータの両面側のステータのステータ磁極対とロータのロータ磁極とが対向した状態から非対向の状態に変化すると、ステータ磁極対の対の磁極のうちの少なくとも外径側の磁極は、ロータ磁極毎のロータコア間の隙間に位置してロータ磁極と完全にずれた状態になるので、ロータとその両面側のステータとの磁極の非対向時のインダクタンスを小さくでき、トルクアップできる。
【００１９】
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、ロータの両面側のステータの各ステータ磁極対の対の磁極がステータ磁極毎の１個のコイルによって励磁され、磁極毎にコイルを巻く必要がなく、各ステータ磁極対の対の磁極それぞれ毎に個別にコイルを設けて励磁する場合に比してコイルの個数と質量が低減される。
【００２０】
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、回転するロータの外径側の磁極の部分が内径側の磁極の部分よりも軸方向に短く薄いので慣性モーメントが小さく、回転の立ち上がりが急峻になる。また、ステータの内径側の磁極の部分がモータ軸方向に短く薄いので、ステータ磁極毎のコイルをカセットコイルにより形成する際にはステータの内周側からカセットコイルを容易に装着できる利点もある。
【００２１】
請求項５に係る本発明のアキシャルギャップモータの場合、製作が容易な環状の界磁コイルを設けてトルクアップを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態のアキシャルギャップモータの断面図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）は図１の一方、他方のステータを紙面の左側からみた背面図と正面図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）は図１のロータを紙面の左側からみた正面図、斜視図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）は図１のアキシャルギャップモータのステータとロータの磁極対向時、磁極非対向時それぞれの磁路を説明する断面図である。
【図５】本発明の他の実施形態のアキシャルギャップモータの断面図である。
【図６】（ａ）、（ｂ）は図５の一方、他方のステータを紙面の左側からみた背面図と正面図である。
【図７】（ａ）、（ｂ）は従来例のロータの磁極面側の平面図、そのＢ−Ｂ線で切断したモータ全体の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
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６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。
【００２４】
（一実施形態）
一実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。
【００２５】
図１は本実施形態のアキシャルギャップモータ１ａを示し、アキシャルギャップモータ１ａは、モータ軸２の出力側（紙面左側の表側）から順に、一方（表側）のステータ３ａ、ロータ４、他方（裏側）のステータ３ｂが隙間（ギャップ）を設けて磁極面が対向するように配設されている。なお、図中の破線はステータ３ａ、３ｂの非対向の磁極を示す。
【００２６】
ロータ４の両面側のステータ３ａ、３ｂは、磁極面がロータ４に対向する片側磁極構成であり、両面磁極構成のロータ４は、両面が磁極面であり、モータ軸２に軸支されて回転する。
【００２７】
図２（ａ）、（ｂ）はステータ３ａ、３ｂを示す。アキシャルギャップモータ１ａはＡ、Ｂ、Ｃの３相駆動のリラクタンスモータであり、ステータ３ａ、３ｂは、例えば圧粉磁心で形成された平面視扇形の径方向のステータ磁極対３１が周方向に３０度の間隔で設けられ、ステータ磁極対３１は、外径側、内径側にロータ４方向に突出した対の磁極３１ａ、３１ｂのティースを有し、ティース間はステータコア３１ｃで繋がれて磁極３１ａ、３１ｂのティースおよびステータコア３１ｃが一体に形成されている。磁極３１ａ、３１ｂのティースおよびステータコア３１ｃはモータ軸２方向に同じ長さ（厚み）であってもよく、ティースだけがロータ４方向に突出してモータ軸２方向に長くなっていてもよいが、本実施形態の場合、後述するカセットコイルの装着のし易さ等を考慮して、外径側の磁極３１ａのティース部分が内径側の磁極３１ｂのティース部分よりモータ軸２方向に長く、内径側の磁極３１ｂのティース部分より、磁極３１ａ、３１ｂのティース間のステータコア３１ｃの部分が最も短い（薄い）。なお、両ステータ３１ａ、３１ｂは、厚みが連続的に又はステップ状に外径側の磁極３２ａの部分が内径側の磁極３２ｂの部分よりモータ軸２方向に長くなる楔形の厚みであってもよい。
【００２８】
そして、ステータ３ａ、３ｂそれぞれの各ステータ磁極対３１は放射状に配設した状態で外径側、内径側に非磁性体金属のリング体５１、５２が嵌められて環状に固定されている。また、周方向の各ステータ磁極対３１の間（ギャップ）は、本実施形態においては軽量化を図るために空間であるが樹脂等の絶縁体であってもよい。
【００２９】
ところで、ステータ３ａ、３ｂの各ステータ磁極対３１は、例えば表側からみて時計回りにＡ相、Ｂ相、Ｃ相の順の各相の磁極対を形成し、９０度ずつずれた各４個の磁極対が各相の同時に例示される磁極対である。
【００３０】
また、本実施形態の場合、後述するようにロータ４の両面に周方向に４５度間隔で８個のステータ磁極が配設されるため、図２（ｂ）のずれ量θに示すように、例えばステータ３ａの各ステータ磁極対３１に配置に対して、ステータ３ｂの各ステータ磁極対３１の配置は、周方向に１ロータ磁極ピッチ（磁極間隔）ずらされる。このようにすると、モータ軸２からステータ３ａ、３ｂを見た場合、ステータ３ａの各相それぞれの９０度間隔の４個のステータ磁極３１の間にステータ３ｂの各相それぞれの４個のステータ磁極３１が位置した状態になり、例えばＡ相の励磁時には、周方向にみると、表側のステータ３ａのＡ相のステータ磁極対３１、裏側のステータ３ｂのＡ相のステータ磁極対３１が４５度の間隔で交互に励磁位置の磁極になる。なお、図２（ｂ）の実線ａは表側のステータ３ａのＡ相のステータ磁極対３１の位置であり、実線ｂはそれから４５度ずれた裏側のステータ３ｂのＡ相のステータ磁極対３１の位置である。
【００３１】
つぎに、ステータ３ａ、３ｂそれぞれにおいて、各ステータ磁極対３１は、磁極３１ａ、３１ｂ毎に集中巻きの励磁コイルを設けるとステータ３ａ、３ｂのコイルの個数、量が極めて多くなるため、ステータ磁極対３１毎に磁極３１ａ、３１ｂ間のステータコアの部分に磁極３１ａ、３１ｂの励磁に共用される励磁コイル６を備え、ステータ３ａ、３ｂのコイルの個数、量を極力少なくするように形成される。この場合、例えばＡ相の各励磁コイル６が通電されると、各励磁コイル６の磁束がそれぞれのステータ磁極対３１を径方向に通って磁極３１ａ、３１ｂが、Ｎ極、Ｓ極（またはその逆）に励磁される。
【００３２】
各励磁コイル６は、各ステータ磁極対３１のステータコアにエナメル線を直接に集中巻きしてもよいが、例えば樹脂枠体のコイルボビン７にエナメル線を巻回してカセットコイルに形成することが好ましい。各励磁コイル６をカセットコイルに形成すると、例えば、ステータ３ａ、３ｂの各ステータ磁極対３１を外径側のリング体５１だけを嵌めて放射状（環状）に配設した状態で、各カセットコイルをステータ３ａ、３ｂそれぞれの各ステータ磁極対３１に薄い内径側の磁極部分から簡単に装着して集中巻きできる。なお、カセットコイルの装着後に内径側のリング体５２が嵌められて各ステータ磁極対３１が環状に固定される。また、各励磁コイル６は外径側、内径側の渡り線６１によって各相の一対の端子８ａ〜８ｃに引き出される。さらに、図１の８は各ステータ磁極対３１の裏面のコイルボビン７を係止するコ字枠状の係止片である。
【００３３】
図３（ａ）はロータ４の例えば表側の磁極面を示し、ロータ４は表裏の両面にロータ磁極としての平面視扇形のロータ磁極対４１が周方向に４５度の間隔で設けられ、表裏が対称な形状である。そして、各ロータ磁極対４１は、ステータ３ａ、３ｂの対の磁極３１ａ、３１ｂに対向する外径側、内径側の対の磁極４１ａ、４ｂのティースをロータコア４１ｃで繋いだ構成であり、ステータ磁極３１と同様、外径側、内径側の非磁性金属のリング体９１、９２が嵌められて放射状（環状）に固定される。
【００３４】
ロータ４の表裏の各ロータ磁極対４１は、実際には、例えば圧粉磁心のロータコア（ヨーク）により裏表の磁極対が一体に形成され、さらに、ロータ４の表裏それぞれにおいて、ロータコアはロータ磁極対４１毎に磁気的に独立している。
【００３５】
図３（ｂ）は表裏の各ロータ磁極対４１が圧粉磁心の共通のヨークにより一体に形成された場合のロータ４の斜視図であり、圧粉磁心の各ヨークユニット４２は、表裏に磁極４１ａ、４１ｂの突出したティースが形成され、そのティース間が凹状のロータコア４１ｃで繋がれている。このとき、ステータ３ａ、３ｂの各ステータ磁極対３１のモータ軸２方向の長さ（厚み）を考慮して、ロータ４は各ロータ磁極対４１の内径側の磁極４１ｂのティース部分が最もモータ軸２方向に長く（厚く）、外径側の磁極４１ｂのティース部分、ティース間のロータコア４１ｃの部分の順に短く（薄く）なる。
【００３６】
そして、ステータ３ａ、３ｂおよびロータ４を図１のように組み付けると、ステータ３ａ、３ｂの各ステータ磁極対３１に装着された励磁コイル６のロータ４の方向に突出した部分は、ロータ４の前記ティース間のロータコア４１ｃの凹部に回転自在に嵌る。また、ステータ３ａ、３ｂの外径側の突出した厚みのある部分に、ロータ４の外径側の厚みの薄い部分が対向し、ステータ３ａ、３ｂの内径側の薄い部分に、ロータ４の内径側のステータ３ａ、３ｂ側に突出した厚みのある部分が対向する。そのため、ステータ３ａ、３ｂとロータ４の合計の軸方向長さを小さくしてモータ体格の低減を図ることができる。
【００３７】
また、回転するロータ４の外径側の磁極４１ａの部分が内径側の磁極４１ｂの部分よりもモータ軸方向に短く薄いので慣性モーメントが小さく、回転の立ち上がりが急峻になる等の利点がある。
【００３８】
上記構成のアキシャルギャップモータ１ａの場合、各相の励磁コイル６はＡ相、Ｂ相、Ｃ相の順にパルス通電される。
【００３９】
そして、例えばＡ相の励磁コイル６の通電時は、ステータ３ａ、３ｂのＡ相の９０度間隔の各４個のステータ磁極対３１が同時に励磁され、ロータ４は、表側の９０度間隔の４個の各ロータ磁極対４１が対向する表側のステータ３ａのＡ相の各ステータ磁極対３１の磁束によって吸引され、同時に、裏側の９０度間隔の４個の各ロータ磁極対４１が対向する裏側のステータ３ｂのＡ相の各ステータ磁極対３１の磁束によって吸引される。Ｂ相、Ｃ相の励磁コイル６の通電時も同様である。
【００４０】
このとき、ステータ３ｂのＡ相の各ステータ磁極対３１が、ステータ３ｂのＡ相の各ステータ磁極対３１に対して、ロータ磁極対４１の間隔（１磁極対ピッチ間隔：４５度）ずれるので、各相の励磁時、ステータ３ａ、３ｂのステータ磁極対３１の周方向にみて励磁位置が４５度間隔で交互になる。そのため、ロータ４は周方向に表側のロータ磁極対４１、裏側のロータ磁極対４１、表側の磁極対４１、…が交互に励磁されるようになる。このとき、ロータ４の磁路は図３（ｂ）の破線の矢印線に示すように、ステータ３ａのステータ磁極対３１の磁束の磁路と、ステータ３ｂのステータ磁極対３１の磁束の磁路とが、全ての磁極対ユニット４２に交互に形成される。そのため、ロータ４は、表裏で周方向の同じ位置の磁極が同時に励磁される場合よりも周方向に磁束が分散される。
【００４１】
なお、従来構成であれば、ステータ３ａ、３ｂの各ステータ磁極対３１が裏表の同じ位置に配置されるので、各相の励磁時、ステータ３ａ、３ｂのステータ磁極対３１の周方向にみた励磁位置は９０度間隔の同じ位置になる。そのため、ロータ４は周方向に９０度間隔で表側と裏側の同じ位置のロータ磁極対４１が励磁され、この場合は、ステータ３ａのステータ磁極対３１の磁束の磁路と、ステータ３ｂのステータ磁極対３１の磁束の磁路とが、一つおきの磁極対ユニット４２により表側と裏側とから形成される。そのため、ロータ４は表裏で周方向の同じ位置の磁極が同時に励磁され、磁束が局所的に集中する。
【００４２】
したがって、アキシャルギャップモータ１ａの場合、同時に、ロータ４の全ての磁極対ユニット４２の表と裏のロータ磁極対４１を磁極対ユニット４２毎に交互に励磁し、ロータ４のコア利用率を高めることができる。そして、ロータ４の表と裏のロータ磁極対４１が周方向にみて交互に励磁されるので、ロータ４は、表裏で周方向の同じ位置の磁極が同時に励磁される場合よりも周方向に磁束が分散され、ヨークをモータ軸４方向に短く（薄く）することが可能になり、小型、軽量にできる。
【００４３】
つぎに、励磁中のステータ３ａ、３ｂのステータ磁極対３１とロータ４の裏表のロータ磁極対４１とが略重なり合って対向する磁極対向時と、励磁中のステータ３ａ、３ｂのステータ磁極対３１とロータ４の裏表のロータ磁極対４１とがずれる磁極非対向時とについて説明する。
【００４４】
図４（ａ）、（ｂ）はリラクタンス動作で回転中のアキシャルギャップモータ１ａの磁極対向時、磁極非対向時の例を示し、磁極対向時はステータ３ａ、３ｂのステータ磁極対３１とロータ４の裏表のロータ磁極対４１との間に同図（ａ）の破線の矢印線に示す磁束の磁路が形成される。一方、磁極非対向時は、ステータ３ａ、３ｂのステータ磁極対４１の対の磁極のうちの少なくとも外径側の磁極は。完全にロータ磁極対４１毎のロータコア間の隙間に位置して対向する磁極がなく、同図（ｂ）に示すようにステータ３ａ、３ｂのステータ磁極対３１とロータ４の裏表のロータ磁極対４１との間には磁路は形成されず、実線の矢印線に示すようにステータ３ａ、ロータ４、ステータ３ｂの漏れ磁束のループしか形成されない。しかも、ロータ４、ステータ３ｂは、ステータ３あの磁極の正面には存在しておらず、この漏れ磁束は極めて小さくなる。したがって、磁極非対向時のインダクタンスを小さくでき、トルクアップを図ることができる。なお、図４（ａ）、（ｂ）の破線は磁極が非対向でずれた状態を示す。
【００４５】
以上のように、本実施形態のアキシャルギャップモータ１ａの場合、小型・軽量に形成できる。すなわち、（１）ロータ４のヨークを薄くできるので軽量・小型になる。（２）ロータ４の磁極対ユニット４２の表と裏でロータ磁極対４１を形成するので、磁極対を背中合わせに張り合わせる場合に比して補強材等が少なく、ロータ４が軽量である。（３）磁極非対向時にステータ３ａ、３ｂのステータ磁極対４１の対の磁極４１ａ、４１ｂのうちの少なくとも外径側の磁極４１ａが完全に磁極に対向しない状態になるので、インダクタンスを小さくしてモータトルクを向上でき、アキシャルギャップモータ１ａの小型・軽量が図られる。（４）ロータ４は各磁極対ユニット４２により、ヨークで繋がった表裏のロータ磁極対４１が形成されるので、各ロータ磁極対４１の磁極４１ａ、４１ｂを個別に形成する場合等に比して組み付けが容易であり、部品コスト、組付コストを低減できる。（４）ロータ４，ステータ３１ａ、３１ｂとも、磁極３１ａ、３１ｂ、４１ａ、４１ｂを繋ぐコアが小面積小型であり、圧粉磁心によって容易に製作できる。（５）ステータ３ａ、３ｂの外径側端面にステータコイル６のコイルエンドが配置されるので放熱が良く、アキシャルギャップモータ１ａの高出力化を図ることができ、同じ出力のモータと比較すると、アキシャルギャップモータ１ａが小型・軽量になる。
【００４６】
（他の実施形態）
他の実施形態について、図５、図６を参照して説明する。それらの図面において、図１〜図４と同一符号は同一もしくは相当するものを示す
図５の本実施形態のアキシャルギャップモータ１ｂが一実施形態のアキシャルギャップモータ１ａと異なる点は、図６（ａ）、（ｂ）に示すステータ３ａ、３ｂに、ステータ３ａ、３ｂそれぞれの各励磁コイル６に重なるように、環状の樹脂ケース１１に収容された環状の界磁コイル１０ａ、１０ｂが配置され、界磁コイル１０ａ、１０ｂは各ステータ磁極対３１毎の磁極３１ａ、３１ｂ間のステータコアの部分を一方向に通る励磁磁束の向きの直流の界磁磁束を発生し、ステータ３ａ、３ｂ毎に全ステータ磁極対３１の励磁磁束に一括して界磁磁束を重畳する。
【００４７】
そのため、（１）モータ出力がより増加して向上する。（２）界磁コイル１０ａ、１０ｂは簡単な円環状であるので、製作が容易であり、簡単にトルクアップを図ることができる。
【００４８】
したがって、本実施形態の場合、製作が容易な環状の界磁コイル１０ａ、１０ｂにより、ステータ４の表裏の両面の磁束を増加してトルクアップを図り、アキシャルギャップモータ１ｂのモータ出力を一層向上できる。
【００４９】
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、ステータ３ａ、３ｂのステータ磁極対３１の間隔、ロータ４のロータ磁極対４１の間隔、個数は実施形態の４５度、８個に限るものではない。また、ステータ３ａ、３ｂの駆動相の相数、ステータ磁極対３１の間隔、個数も、実施形態の３相、３０度、１２個に限るものではない。そして、ステータ３ａ、３ｂのステータ磁極対３１の間隔、個数は、いずれか一方のステータ磁極対３１と、他方のステータ磁極対３１とは、周方向にみた励磁位置が交互になるように、例えば周方向にロータ磁極対４１の１磁極ピッチ間隔ずれて設けられていればよい。
【００５０】
つぎに、ステータ３ａ、３ｂの各ステータ磁極対３１、ロータ４のロータ磁極対４１の磁性材は圧粉磁心に限るものではない。
【００５１】
つぎに、例えば第１の実施形態のステータ３ａ、ロータ４、ステータ３ｂの構成を、複数組み合わせていわゆる多段構成にすることも可能であり、他の実施形態についても同様である。
【００５２】
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。
【符号の説明】
【００５３】
１ａ、１ｂ アキシャルギャップモータ
２ モータ軸
３ａ、３ｂ ステータ
４ ロータ
６ 励磁コイル
１０ａ、１０ｂ 界磁コイル
３１ ステータ磁極対
４１ ロータ磁極対
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータの表裏の両面側にステ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、ロータの軽量化に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アキシャルギャップモータには、ロータの表裏の両面側にステータを配置したものがある（例えば、特許文献１（段落[００２１]−［００２５］、図３等）参照）。
【０００３】
図７は特許文献１に第３実施の形態として記載のこの種のアキシャルギャップモータ１００を示し、同図（ａ）はロータのステータ側から見た平面図、同図（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【０００４】
アキシャルギャップモータ１００は、ロータ１３１の表裏の両面側にステータ１３２ａ、１３２ｂを配置して形成され、ロータ１３１はモータ軸１３１ａに軸支されている。
【０００５】
ステータ１３２ａ、１３２ｂは、円盤状のヨーク（固定場所）１３３の周方向に、それぞれ励磁用のコイル１１４を集中巻きした外径側磁極の各ティース（コア）１３４ａ、１３４ｂと、内径側磁極の各ティース（コア）１３５ａ、１３５ｂが同心状に配設され、外径側磁極と内径側磁極との対の磁極によって周方向の各ステータ磁極対が形成される。
【０００６】
ロータ１３１は、円盤状のコア１３６に径方向に外径側の永久磁石１３７ａと内径側の永久磁石１３７ｂを埋設し、表裏の両面それぞれに周方向にロータ磁極が配設されている。また、ロータ１３１は、図７（ａ）に示すように、非磁性部材からなる隔壁部（溝状空間等）１１９によりコア１３６の表裏の両面が放射状に等分されて各ロータ磁極が磁気的に隔離される。
【０００７】
アキシャルギャップモータ１００は、コイル１１４の通電により図７（ａ）の磁路ｒ２、同図（ｂ）の磁路ｒが形成されて周知の永久磁石同期モータと同様に動作する。また、別の従来技術として、スイッチドリラクタンスモータがある（図示せず）。ステータの磁極に集中巻きしたコイルにより、突極の磁石のうち半数または数分の１ずつを磁気的に吸引してトルクを発生させ、ステータの励磁を切替えて、連続的に回転させるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−２３６１３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図７に示した特許文献１のアキシャルギャップモータ１００の場合、ステータ１３２ａ、１３２ｂは、各ステータ磁極対が周方向の同じ位置に形成される。そのため、ステータ１３２ａ、１３２ｂは周方向の同じ位置のステータ磁極対が同時に励磁され、その磁束がロータ１３１を貫通し、表裏のステータ１３２ａ、１３２ｂの同じ磁路ｒ、すなわち、ロータ１３１の表裏の両面の同じ個所（位置）を同時に通る。
【００１０】
ステータ１３２ａ、１３２ｂは、磁極がそれぞれ共通のヨーク１３３上に配置されるので、励磁コイル１１４は磁極ごとに巻かなければならず、これらコイル１１４の厚さ等に基づき、その分外径側、および内径側の磁石面積が小さくなってモータ出力が小さくなる。しかも、コイルの数が多くなるので、製作に手間がかかり、製造コストが高くなる。さらに、多数のコイルによりかさばり、また、コイル質量も大きくなり、アキシャルギャップモータ１００の体格や質量が大きくなる問題がある。また、別の技術であるスイッチドリラクタンスモータでは、例えばステータ１２極、ロータ８極のものであったら、ある瞬間に磁気的に吸引されてトルク発生に寄与するロータ磁極は、８極のうち４極であり、残りの４極は次の励磁に備えて待機している状態である。すなわち、ロータコアの利用率が低く、ロータが重くなる。
【００１１】
本発明は、ロータの表裏の両面側にステータを配置したこの種のアキシャルギャップモータをスイッチドリラクタンスモータと同じ原理で作動させるモータの少なくともロータの軽量化および小型化を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
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、ロータの両面側それぞれにステータを設けたアキシャルギャップモータであって、前記両ステータは、それぞれ外径側と内径側の対の磁極が形成するステータ磁極対が周方向に配設され、前記ロータは、ロータ磁極が両面それぞれに周方向に配設され、前記両ステータのいずれか一方の前記ステータ磁極対といずれか他方の前記ステータ磁極対の配置は、周方向にみて交互に励磁されるようにずれていることを特徴としている（請求項１）。
【００１３】
また、本発明のアキシャルギャップモータにおいては、前記ロータは、ロータコアが前記ロータ磁極毎に磁気的に独立し、前記両ステータの前記ステータ磁極対は、前記ロータ磁極と非対向の状態では、前記ステータ磁極対の前記対の磁極のうちの少なくとも外径側の磁極が前記ロータ磁極毎のロータコア間の隙間に位置することを特徴としている（請求項２）。
【００１４】
また、本発明のアキシャルギャップモータにおいては、前記両ステータは、前記ステータ磁極対毎に、前記対の磁極間に配置されて当該ステータ磁極対を励磁するコイルが設けられていることを特徴としている（請求項３）。
【００１５】
また、本発明のアキシャルギャップモータにおいては、前記両ステータの外径側の磁極部分が内径側の磁極部分よりモータ軸方向に長く、前記ロータコアの外径側の磁極部分が内径側の磁極部分よりも軸方向に短いことを特徴としている（請求項４）。
【００１６】
また、本発明のアキシャルギャップモータにおいては、前記両ステータは、それぞれ環状の界磁コイルが配置されていることを特徴としている（請求項５）。
【発明の効果】
【００１７】
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、ロータの両面側のステータは、同時に励磁されるステータ磁極対の位置が周方向にみて、交互になるようにずれる。そのため、前記両ステータのステータ磁極が同時に励磁されても、ロータの両面側の磁束はロータの周方向にずれた個所（位置）を通り、ロータの各所を通る磁束量が従来構成の場合より半減し、ロータのヨークのモータ軸方向の厚みを従来より薄くすることができ、ロータのモータ軸方向の体格が小型になってロータが軽量になり、アキシャルギャップモータの軽量化および小型化を図ることができる。
【００１８】
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、リラクタンス動作で回転中にロータの両面側のステータのステータ磁極対とロータのロータ磁極とが対向した状態から非対向の状態に変化すると、ステータ磁極対の対の磁極のうちの少なくとも外径側の磁極は、ロータ磁極毎のロータコア間の隙間に位置してロータ磁極と完全にずれた状態になるので、ロータとその両面側のステータとの磁極の非対向時のインダクタンスを小さくでき、トルクアップできる。
【００１９】
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、ロータの両面側のステータの各ステータ磁極対の対の磁極がステータ磁極毎の１個のコイルによって励磁され、磁極毎にコイルを巻く必要がなく、各ステータ磁極対の対の磁極それぞれ毎に個別にコイルを設けて励磁する場合に比してコイルの個数と質量が低減される。
【００２０】
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、回転するロータの外径側の磁極の部分が内径側の磁極の部分よりも軸方向に短く薄いので慣性モーメントが小さく、回転の立ち上がりが急峻になる。また、ステータの内径側の磁極の部分がモータ軸方向に短く薄いので、ステータ磁極毎のコイルをカセットコイルにより形成する際にはステータの内周側からカセットコイルを容易に装着できる利点もある。
【００２１】
請求項５に係る本発明のアキシャルギャップモータの場合、製作が容易な環状の界磁コイルを設けてトルクアップを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態のアキシャルギャップモータの断面図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）は図１の一方、他方のステータを紙面の左側からみた背面図と正面図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）は図１のロータを紙面の左側からみた正面図、斜視図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）は図１のアキシャルギャップモータのステータとロータの磁極対向時、磁極非対向時それぞれの磁路を説明する断面図である。
【図５】本発明の他の実施形態のアキシャルギャップモータの断面図である。
【図６】（ａ）、（ｂ）は図５の一方、他方のステータを紙面の左側からみた背面図と正面図である。
【図７】（ａ）、（ｂ）は従来例のロータの磁極面側の平面図、そのＢ−Ｂ線で切断したモータ全体の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
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６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。
【００２４】
（一実施形態）
一実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。
【００２５】
図１は本実施形態のアキシャルギャップモータ１ａを示し、アキシャルギャップモータ１ａは、モータ軸２の出力側（紙面左側の表側）から順に、一方（表側）のステータ３ａ、ロータ４、他方（裏側）のステータ３ｂが隙間（ギャップ）を設けて磁極面が対向するように配設されている。なお、図中の破線はステータ３ａ、３ｂの非対向の磁極を示す。
【００２６】
ロータ４の両面側のステータ３ａ、３ｂは、磁極面がロータ４に対向する片側磁極構成であり、両面磁極構成のロータ４は、両面が磁極面であり、モータ軸２に軸支されて回転する。
【００２７】
図２（ａ）、（ｂ）はステータ３ａ、３ｂを示す。アキシャルギャップモータ１ａはＡ、Ｂ、Ｃの３相駆動のリラクタンスモータであり、ステータ３ａ、３ｂは、例えば圧粉磁心で形成された平面視扇形の径方向のステータ磁極対３１が周方向に３０度の間隔で設けられ、ステータ磁極対３１は、外径側、内径側にロータ４方向に突出した対の磁極３１ａ、３１ｂのティースを有し、ティース間はステータコア３１ｃで繋がれて磁極３１ａ、３１ｂのティースおよびステータコア３１ｃが一体に形成されている。磁極３１ａ、３１ｂのティースおよびステータコア３１ｃはモータ軸２方向に同じ長さ（厚み）であってもよく、ティースだけがロータ４方向に突出してモータ軸２方向に長くなっていてもよいが、本実施形態の場合、後述するカセットコイルの装着のし易さ等を考慮して、外径側の磁極３１ａのティース部分が内径側の磁極３１ｂのティース部分よりモータ軸２方向に長く、内径側の磁極３１ｂのティース部分より、磁極３１ａ、３１ｂのティース間のステータコア３１ｃの部分が最も短い（薄い）。なお、両ステータ３１ａ、３１ｂは、厚みが連続的に又はステップ状に外径側の磁極３２ａの部分が内径側の磁極３２ｂの部分よりモータ軸２方向に長くなる楔形の厚みであってもよい。
【００２８】
そして、ステータ３ａ、３ｂそれぞれの各ステータ磁極対３１は放射状に配設した状態で外径側、内径側に非磁性体金属のリング体５１、５２が嵌められて環状に固定されている。また、周方向の各ステータ磁極対３１の間（ギャップ）は、本実施形態においては軽量化を図るために空間であるが樹脂等の絶縁体であってもよい。
【００２９】
ところで、ステータ３ａ、３ｂの各ステータ磁極対３１は、例えば表側からみて時計回りにＡ相、Ｂ相、Ｃ相の順の各相の磁極対を形成し、９０度ずつずれた各４個の磁極対が各相の同時に例示される磁極対である。
【００３０】
また、本実施形態の場合、後述するようにロータ４の両面に周方向に４５度間隔で８個のステータ磁極が配設されるため、図２（ｂ）のずれ量θに示すように、例えばステータ３ａの各ステータ磁極対３１に配置に対して、ステータ３ｂの各ステータ磁極対３１の配置は、周方向に１ロータ磁極ピッチ（磁極間隔）ずらされる。このようにすると、モータ軸２からステータ３ａ、３ｂを見た場合、ステータ３ａの各相それぞれの９０度間隔の４個のステータ磁極３１の間にステータ３ｂの各相それぞれの４個のステータ磁極３１が位置した状態になり、例えばＡ相の励磁時には、周方向にみると、表側のステータ３ａのＡ相のステータ磁極対３１、裏側のステータ３ｂのＡ相のステータ磁極対３１が４５度の間隔で交互に励磁位置の磁極になる。なお、図２（ｂ）の実線ａは表側のステータ３ａのＡ相のステータ磁極対３１の位置であり、実線ｂはそれから４５度ずれた裏側のステータ３ｂのＡ相のステータ磁極対３１の位置である。
【００３１】
つぎに、ステータ３ａ、３ｂそれぞれにおいて、各ステータ磁極対３１は、磁極３１ａ、３１ｂ毎に集中巻きの励磁コイルを設けるとステータ３ａ、３ｂのコイルの個数、量が極めて多くなるため、ステータ磁極対３１毎に磁極３１ａ、３１ｂ間のステータコアの部分に磁極３１ａ、３１ｂの励磁に共用される励磁コイル６を備え、ステータ３ａ、３ｂのコイルの個数、量を極力少なくするように形成される。この場合、例えばＡ相の各励磁コイル６が通電されると、各励磁コイル６の磁束がそれぞれのステータ磁極対３１を径方向に通って磁極３１ａ、３１ｂが、Ｎ極、Ｓ極（またはその逆）に励磁される。
【００３２】
各励磁コイル６は、各ステータ磁極対３１のステータコアにエナメル線を直接に集中巻きしてもよいが、例えば樹脂枠体のコイルボビン７にエナメル線を巻回してカセットコイルに形成することが好ましい。各励磁コイル６をカセットコイルに形成すると、例えば、ステータ３ａ、３ｂの各ステータ磁極対３１を外径側のリング体５１だけを嵌めて放射状（環状）に配設した状態で、各カセットコイルをステータ３ａ、３ｂそれぞれの各ステータ磁極対３１に薄い内径側の磁極部分から簡単に装着して集中巻きできる。なお、カセットコイルの装着後に内径側のリング体５２が嵌められて各ステータ磁極対３１が環状に固定される。また、各励磁コイル６は外径側、内径側の渡り線６１によって各相の一対の端子８ａ〜８ｃに引き出される。さらに、図１の８は各ステータ磁極対３１の裏面のコイルボビン７を係止するコ字枠状の係止片である。
【００３３】
図３（ａ）はロータ４の例えば表側の磁極面を示し、ロータ４は表裏の両面にロータ磁極としての平面視扇形のロータ磁極対４１が周方向に４５度の間隔で設けられ、表裏が対称な形状である。そして、各ロータ磁極対４１は、ステータ３ａ、３ｂの対の磁極３１ａ、３１ｂに対向する外径側、内径側の対の磁極４１ａ、４ｂのティースをロータコア４１ｃで繋いだ構成であり、ステータ磁極３１と同様、外径側、内径側の非磁性金属のリング体９１、９２が嵌められて放射状（環状）に固定される。
【００３４】
ロータ４の表裏の各ロータ磁極対４１は、実際には、例えば圧粉磁心のロータコア（ヨーク）により裏表の磁極対が一体に形成され、さらに、ロータ４の表裏それぞれにおいて、ロータコアはロータ磁極対４１毎に磁気的に独立している。
【００３５】
図３（ｂ）は表裏の各ロータ磁極対４１が圧粉磁心の共通のヨークにより一体に形成された場合のロータ４の斜視図であり、圧粉磁心の各ヨークユニット４２は、表裏に磁極４１ａ、４１ｂの突出したティースが形成され、そのティース間が凹状のロータコア４１ｃで繋がれている。このとき、ステータ３ａ、３ｂの各ステータ磁極対３１のモータ軸２方向の長さ（厚み）を考慮して、ロータ４は各ロータ磁極対４１の内径側の磁極４１ｂのティース部分が最もモータ軸２方向に長く（厚く）、外径側の磁極４１ｂのティース部分、ティース間のロータコア４１ｃの部分の順に短く（薄く）なる。
【００３６】
そして、ステータ３ａ、３ｂおよびロータ４を図１のように組み付けると、ステータ３ａ、３ｂの各ステータ磁極対３１に装着された励磁コイル６のロータ４の方向に突出した部分は、ロータ４の前記ティース間のロータコア４１ｃの凹部に回転自在に嵌る。また、ステータ３ａ、３ｂの外径側の突出した厚みのある部分に、ロータ４の外径側の厚みの薄い部分が対向し、ステータ３ａ、３ｂの内径側の薄い部分に、ロータ４の内径側のステータ３ａ、３ｂ側に突出した厚みのある部分が対向する。そのため、ステータ３ａ、３ｂとロータ４の合計の軸方向長さを小さくしてモータ体格の低減を図ることができる。
【００３７】
また、回転するロータ４の外径側の磁極４１ａの部分が内径側の磁極４１ｂの部分よりもモータ軸方向に短く薄いので慣性モーメントが小さく、回転の立ち上がりが急峻になる等の利点がある。
【００３８】
上記構成のアキシャルギャップモータ１ａの場合、各相の励磁コイル６はＡ相、Ｂ相、Ｃ相の順にパルス通電される。
【００３９】
そして、例えばＡ相の励磁コイル６の通電時は、ステータ３ａ、３ｂのＡ相の９０度間隔の各４個のステータ磁極対３１が同時に励磁され、ロータ４は、表側の９０度間隔の４個の各ロータ磁極対４１が対向する表側のステータ３ａのＡ相の各ステータ磁極対３１の磁束によって吸引され、同時に、裏側の９０度間隔の４個の各ロータ磁極対４１が対向する裏側のステータ３ｂのＡ相の各ステータ磁極対３１の磁束によって吸引される。Ｂ相、Ｃ相の励磁コイル６の通電時も同様である。
【００４０】
このとき、ステータ３ｂのＡ相の各ステータ磁極対３１が、ステータ３ｂのＡ相の各ステータ磁極対３１に対して、ロータ磁極対４１の間隔（１磁極対ピッチ間隔：４５度）ずれるので、各相の励磁時、ステータ３ａ、３ｂのステータ磁極対３１の周方向にみて励磁位置が４５度間隔で交互になる。そのため、ロータ４は周方向に表側のロータ磁極対４１、裏側のロータ磁極対４１、表側の磁極対４１、…が交互に励磁されるようになる。このとき、ロータ４の磁路は図３（ｂ）の破線の矢印線に示すように、ステータ３ａのステータ磁極対３１の磁束の磁路と、ステータ３ｂのステータ磁極対３１の磁束の磁路とが、全ての磁極対ユニット４２に交互に形成される。そのため、ロータ４は、表裏で周方向の同じ位置の磁極が同時に励磁される場合よりも周方向に磁束が分散される。
【００４１】
なお、従来構成であれば、ステータ３ａ、３ｂの各ステータ磁極対３１が裏表の同じ位置に配置されるので、各相の励磁時、ステータ３ａ、３ｂのステータ磁極対３１の周方向にみた励磁位置は９０度間隔の同じ位置になる。そのため、ロータ４は周方向に９０度間隔で表側と裏側の同じ位置のロータ磁極対４１が励磁され、この場合は、ステータ３ａのステータ磁極対３１の磁束の磁路と、ステータ３ｂのステータ磁極対３１の磁束の磁路とが、一つおきの磁極対ユニット４２により表側と裏側とから形成される。そのため、ロータ４は表裏で周方向の同じ位置の磁極が同時に励磁され、磁束が局所的に集中する。
【００４２】
したがって、アキシャルギャップモータ１ａの場合、同時に、ロータ４の全ての磁極対ユニット４２の表と裏のロータ磁極対４１を磁極対ユニット４２毎に交互に励磁し、ロータ４のコア利用率を高めることができる。そして、ロータ４の表と裏のロータ磁極対４１が周方向にみて交互に励磁されるので、ロータ４は、表裏で周方向の同じ位置の磁極が同時に励磁される場合よりも周方向に磁束が分散され、ヨークをモータ軸４方向に短く（薄く）することが可能になり、小型、軽量にできる。
【００４３】
つぎに、励磁中のステータ３ａ、３ｂのステータ磁極対３１とロータ４の裏表のロータ磁極対４１とが略重なり合って対向する磁極対向時と、励磁中のステータ３ａ、３ｂのステータ磁極対３１とロータ４の裏表のロータ磁極対４１とがずれる磁極非対向時とについて説明する。
【００４４】
図４（ａ）、（ｂ）はリラクタンス動作で回転中のアキシャルギャップモータ１ａの磁極対向時、磁極非対向時の例を示し、磁極対向時はステータ３ａ、３ｂのステータ磁極対３１とロータ４の裏表のロータ磁極対４１との間に同図（ａ）の破線の矢印線に示す磁束の磁路が形成される。一方、磁極非対向時は、ステータ３ａ、３ｂのステータ磁極対４１の対の磁極のうちの少なくとも外径側の磁極は。完全にロータ磁極対４１毎のロータコア間の隙間に位置して対向する磁極がなく、同図（ｂ）に示すようにステータ３ａ、３ｂのステータ磁極対３１とロータ４の裏表のロータ磁極対４１との間には磁路は形成されず、実線の矢印線に示すようにステータ３ａ、ロータ４、ステータ３ｂの漏れ磁束のループしか形成されない。しかも、ロータ４、ステータ３ｂは、ステータ３あの磁極の正面には存在しておらず、この漏れ磁束は極めて小さくなる。したがって、磁極非対向時のインダクタンスを小さくでき、トルクアップを図ることができる。なお、図４（ａ）、（ｂ）の破線は磁極が非対向でずれた状態を示す。
【００４５】
以上のように、本実施形態のアキシャルギャップモータ１ａの場合、小型・軽量に形成できる。すなわち、（１）ロータ４のヨークを薄くできるので軽量・小型になる。（２）ロータ４の磁極対ユニット４２の表と裏でロータ磁極対４１を形成するので、磁極対を背中合わせに張り合わせる場合に比して補強材等が少なく、ロータ４が軽量である。（３）磁極非対向時にステータ３ａ、３ｂのステータ磁極対４１の対の磁極４１ａ、４１ｂのうちの少なくとも外径側の磁極４１ａが完全に磁極に対向しない状態になるので、インダクタンスを小さくしてモータトルクを向上でき、アキシャルギャップモータ１ａの小型・軽量が図られる。（４）ロータ４は各磁極対ユニット４２により、ヨークで繋がった表裏のロータ磁極対４１が形成されるので、各ロータ磁極対４１の磁極４１ａ、４１ｂを個別に形成する場合等に比して組み付けが容易であり、部品コスト、組付コストを低減できる。（４）ロータ４，ステータ３１ａ、３１ｂとも、磁極３１ａ、３１ｂ、４１ａ、４１ｂを繋ぐコアが小面積小型であり、圧粉磁心によって容易に製作できる。（５）ステータ３ａ、３ｂの外径側端面にステータコイル６のコイルエンドが配置されるので放熱が良く、アキシャルギャップモータ１ａの高出力化を図ることができ、同じ出力のモータと比較すると、アキシャルギャップモータ１ａが小型・軽量になる。
【００４６】
（他の実施形態）
他の実施形態について、図５、図６を参照して説明する。それらの図面において、図１〜図４と同一符号は同一もしくは相当するものを示す
図５の本実施形態のアキシャルギャップモータ１ｂが一実施形態のアキシャルギャップモータ１ａと異なる点は、図６（ａ）、（ｂ）に示すステータ３ａ、３ｂに、ステータ３ａ、３ｂそれぞれの各励磁コイル６に重なるように、環状の樹脂ケース１１に収容された環状の界磁コイル１０ａ、１０ｂが配置され、界磁コイル１０ａ、１０ｂは各ステータ磁極対３１毎の磁極３１ａ、３１ｂ間のステータコアの部分を一方向に通る励磁磁束の向きの直流の界磁磁束を発生し、ステータ３ａ、３ｂ毎に全ステータ磁極対３１の励磁磁束に一括して界磁磁束を重畳する。
【００４７】
そのため、（１）モータ出力がより増加して向上する。（２）界磁コイル１０ａ、１０ｂは簡単な円環状であるので、製作が容易であり、簡単にトルクアップを図ることができる。
【００４８】
したがって、本実施形態の場合、製作が容易な環状の界磁コイル１０ａ、１０ｂにより、ステータ４の表裏の両面の磁束を増加してトルクアップを図り、アキシャルギャップモータ１ｂのモータ出力を一層向上できる。
【００４９】
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、ステータ３ａ、３ｂのステータ磁極対３１の間隔、ロータ４のロータ磁極対４１の間隔、個数は実施形態の４５度、８個に限るものではない。また、ステータ３ａ、３ｂの駆動相の相数、ステータ磁極対３１の間隔、個数も、実施形態の３相、３０度、１２個に限るものではない。そして、ステータ３ａ、３ｂのステータ磁極対３１の間隔、個数は、いずれか一方のステータ磁極対３１と、他方のステータ磁極対３１とは、周方向にみた励磁位置が交互になるように、例えば周方向にロータ磁極対４１の１磁極ピッチ間隔ずれて設けられていればよい。
【００５０】
つぎに、ステータ３ａ、３ｂの各ステータ磁極対３１、ロータ４のロータ磁極対４１の磁性材は圧粉磁心に限るものではない。
【００５１】
つぎに、例えば第１の実施形態のステータ３ａ、ロータ４、ステータ３ｂの構成を、複数組み合わせていわゆる多段構成にすることも可能であり、他の実施形態についても同様である。
【００５２】
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。
【符号の説明】
【００５３】
１ａ、１ｂ アキシャルギャップモータ
２ モータ軸
３ａ、３ｂ ステータ
４ ロータ
６ 励磁コイル
１０ａ、１０ｂ 界磁コイル
３１ ステータ磁極対
４１ ロータ磁極対
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータの両面側それぞれにステータを設けたアキシャルギャップモータであって、
前記両面側のステータは、それぞれ外径側と内径側の対の磁極が形成する径方向のステータ磁極対が周方向に配設され、
前記ロータは、ロータ磁極が両面それぞれに周方向に配設され、
前記両ステータのいずれか一方の前記ステータ磁極対といずれか他方の前記ステータ磁極対の配置は、周方向にみて交互に励磁されるようにずれていることを特徴とするアキシャルギャップモータ。
【請求項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、
前記ロータは、ロータコアが前記ロータ磁極毎に磁気的に独立し、
前記両ステータの前記ステータ磁極対は、前記ロータ磁極と非対向の状態では、前記ステータ磁極対の前記対の磁極のうちの少なくとも外径側の磁極が前記ロータ磁極毎のロータコア間の隙間に位置することを特徴とするアキシャルギャップモータ。
【請求項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、
前記両ステータは、前記ステータ磁極対毎に、前記対の磁極間に配置されて当該ステータ磁極対を励磁するコイルが設けられていることを特徴とするアキシャルギャップモータ。
【請求項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、
前記両ステータのステータコアは、外径側の磁極部分が内径側の磁極部分よりモータ軸方向に長く、
前記ロータコアは、外径側の磁極部分が内径側の磁極部分よりも軸方向に短いことを特徴とするアキシャルギャップモータ。
【請求項５】
請求項１〜４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、
前記両ステータは、それぞれ環状の界磁コイルが配置されていることを特徴とするアキシャルギャップモータ。
【請求項１】
ロータの両面側それぞれにステータを設けたアキシャルギャップモータであって、
前記両面側のステータは、それぞれ外径側と内径側の対の磁極が形成する径方向のステータ磁極対が周方向に配設され、
前記ロータは、ロータ磁極が両面それぞれに周方向に配設され、
前記両ステータのいずれか一方の前記ステータ磁極対といずれか他方の前記ステータ磁極対の配置は、周方向にみて交互に励磁されるようにずれていることを特徴とするアキシャルギャップモータ。
【請求項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、
前記ロータは、ロータコアが前記ロータ磁極毎に磁気的に独立し、
前記両ステータの前記ステータ磁極対は、前記ロータ磁極と非対向の状態では、前記ステータ磁極対の前記対の磁極のうちの少なくとも外径側の磁極が前記ロータ磁極毎のロータコア間の隙間に位置することを特徴とするアキシャルギャップモータ。
【請求項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、
前記両ステータは、前記ステータ磁極対毎に、前記対の磁極間に配置されて当該ステータ磁極対を励磁するコイルが設けられていることを特徴とするアキシャルギャップモータ。
【請求項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、
前記両ステータのステータコアは、外径側の磁極部分が内径側の磁極部分よりモータ軸方向に長く、
前記ロータコアは、外径側の磁極部分が内径側の磁極部分よりも軸方向に短いことを特徴とするアキシャルギャップモータ。
【請求項５】
請求項１〜４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、
前記両ステータは、それぞれ環状の界磁コイルが配置されていることを特徴とするアキシャルギャップモータ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−１９３６７６（Ｐ２０１１−１９３６７６Ａ）
【公開日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５８９７４（Ｐ２０１０−５８９７４）
【出願日】平成２２年３月１６日（２０１０．３．１６）
【出願人】（０００００２９６７）ダイハツ工業株式会社 (2,560)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１６日（２０１０．３．１６）
【出願人】（０００００２９６７）ダイハツ工業株式会社 (2,560)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]