アキシャルギャップモータ
【課題】小型・軽量化および組付の容易化を図りつつ、モータトルクを増大することができるアキシャルギャップモータを提供する。
【解決手段】表裏の両面の少なくともいずれか一方が磁極面であるステータ２ａと、磁極面がステータ２ａの磁極面に対向したロータ３ａとを備え、ステータ２ａは、外径側磁極９と内径側磁極１０との間に少なくとも一つの中間磁極１１ａを有する分割磁極構造の平面視楔形のステータコア５ａを周方向に配設して形成され、各ステータコア５ａの外径側磁極９、内径側磁極１０および中間磁極１１ａをコイル１２により一括して励磁してアキシャルギャップモータ１Ａの小型・軽量化および組付の容易化を図りつつ、モータトルクを増大する。
【解決手段】表裏の両面の少なくともいずれか一方が磁極面であるステータ２ａと、磁極面がステータ２ａの磁極面に対向したロータ３ａとを備え、ステータ２ａは、外径側磁極９と内径側磁極１０との間に少なくとも一つの中間磁極１１ａを有する分割磁極構造の平面視楔形のステータコア５ａを周方向に配設して形成され、各ステータコア５ａの外径側磁極９、内径側磁極１０および中間磁極１１ａをコイル１２により一括して励磁してアキシャルギャップモータ１Ａの小型・軽量化および組付の容易化を図りつつ、モータトルクを増大する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータとステータがモータ軸方向に対向して配置されるアキシャルギャップモータ（アキシャルギャップ構造のモータ）に関し、詳しくは、その小型・軽量化および組付の容易化に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気自動車の駆動モータ等の用途があるこの種のアキシャルギャップモータにおいては、ステータの磁極を径方向の外径側（外周）と内径側（内周）に分割し、磁路を短くしてモータ損失を少なくすることが提案されている（例えば、特許文献１（段落［００１０］−［００１５］、［００２９］−［００３２］、図１、図５等）参照）。
【０００３】
図１８は前記のステータの磁極を径方向の外径側と内径側に分割したアキシャルギャップモータの一例を示し、（ａ）はロータのステータ側から見た平面説明図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【０００４】
図１８に示すように、この例のアキシャルギャップモータ１１０は、モータ軸（回転軸）１１３の方向に、ステータ１１１と、その表裏側にエアギャップ（隙間）ａを設けて配置されたロータ１１２ａ、１１２ｂが設けられ、ステータ１１１の表裏の両面が磁極面である。そして、円盤状のロータ１１２ａ、１１２ｂは、モータ軸１１３に回転自在に支持されている。
【０００５】
ステータ１１１は、ステータ巻線１１４を巻回した外径側ステータコア１１５と内径側ステータコア１１６が、同心円状に接近して、かつ、電気角を１８０度異ならせて配置され、周方向に等間隔に配設される各磁極が、それぞれモータ軸方向にコイルが巻かれた外径側と内径側磁極に分割し形成される。ロータ１１２ａ、１１２ｂは、ロータヨーク１１７ａ、１１７ｂと、ロータヨーク１１７ａ、１１７ｂのステータ１１１側に突設した、それぞれ複数個の外径側（外側）永久磁石１１８ａ及び内径側（内側）永久磁石１１８ｂとを有している。ロータヨーク１１７ａ、１１７ｂは、隔壁部１１９により磁気的に隔離された４つの区画を有している。外径側永久磁石１１８ａは外径側ステータコア１１５に対応して配置され、内径側永久磁石１１８ｂは内径側ステータコア１１６に対応して配置されている。なお、外径側永久磁石１１８ａと内径側永久磁石１１８ｂはステータ１１１に対向し、ロータの周方向及び径方向の隣り合うもの同士は異なった極性である。
【０００６】
このアキシャルギャップモータ１１０は、図１８（ｂ）の矢印線の磁路ｒを、外径側ステータコア１１５及び内径側ステータコア１１６の回転軸方向磁束と、各ロータ１１２ａ、１１２ｂのロータ径方向磁束により形成し、図１８（ｂ）に示す各ロータ１１２ａ、１１２ｂの内径側永久磁石１１８ｂと外径側永久磁石１１８ａの間の磁路ｒ２を、内径側永久磁石１１８ｂと外径側永久磁石１１８ａがロータ径方向に近接配置して最短距離を通るようにする。その結果、磁路ｒ２をロータ外周縁に沿った磁路よりも確実に短くして、磁路ｒの長さを短くしてモータ損失を少なくしている。
【０００７】
図１９は前記のステータの磁極を径方向の外径側と内径側に分割したアキシャルギャップモータの他の例を示し、（ａ）はロータのステータ側から見た平面説明図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【０００８】
この例のアキシャルギャップモータ１４５は、ステータ１４６が、ステータ巻線１１４を巻回した図１８の外径側ステータコア１１５及びステータ巻線１１４を巻回した同図の内径側ステータコア１１６に代えて、ステータ巻線１１４を縦巻きした一つのステータコア１４７により形成されている。その他の構成及び作用はアキシャルギャップモータ１１０と同様であり、ステータ１４６の表裏の両面が磁極面である。
【０００９】
そして、ステータコア１４７は、略等間隔の円環状に複数個配置され、各ステータコア４７のステータ径方向中央部には１４７ａが形成され、この溝１４７ａに、縦（回転軸方向）巻きによりステータ巻線１１４が巻回されている。各ステータコア１４７の溝１４７ａの形成部以外の端部は外側永久磁石１１８ａ、内側永久磁石１１８ｂに対向し、各永久磁石１１８ａ、１１８ｂは、ロータの周方向および径方向の隣り合うもの同士は異なった極性である。
【００１０】
このアキシャルギャップモータ１４５は、図１９（ｂ）の矢印線に示すように、磁路ｒとして、ロータヨーク１１７ｂを通ってロータ１１２ｂの内側永久磁石１１８ｂへ向かうものと、ロータヨーク１１７ａを通ってロータ１１２ａの内径側永久磁石１１８ｂへ向かうものとを形成することで、アキシャルギャップモータ１４５の端面側を通る図１９（ａ）の磁路ｒ２をロータ外周縁に沿う場合よりも短くしてモータ損失を少なくしている。また、小さいスペースにおいてもステータ巻線１１４を巻回可能にしてアキシャルギャップモータ１４５の小型化を可能にしている。
【００１１】
つぎに、アキシャルギャップモータの一例であるスイッチド・リラクタンスモータにおいて、Ｕ字型に屈曲された積層鋼板のコアを周方向に設けたステータおよびロータを備え、その際、ステータのコアを径方向に２個並べた構造に形成してこれらのコアに共通のコイルを巻き、磁極面積を２倍にしてモータの厚さに対する回転トルク比を向上し、その結果、モータの小型化（薄型化）を図ることが提案されている（例えば、特許文献２（段落［００２１］―［００４９］、図６、図９（ｄ）等）参照）。
【００１２】
図２０および図２１は上記構成のスイッチド・リラクタンスモータ２００を示し、図２０（ａ）は基本構成のモータ要部の上部平面図、図２０（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面図、図２０（ｃ）は同図（ａ）のモータ要部の下部平面図であり、図２１は図２０の構成からの変形例を示す。
【００１３】
スイッチド・リラクタンスモータ２００はステータ２１０及びロータ２１４を備える。そのステータ２１０は、ロータ２１４に対向する表面（上面）のみが磁極面である。ロータ２１４は軸受を介してステータ２１０から伸びるモータ軸（回転中心軸）２２４に対して回転可能に接続して形成される。
【００１４】
ステータ２１０は、モータ軸２２４から同一距離の位置にＵ字型に形成された複数のステータコア２２２が周方向に配設される。ステータコア２２２のＵ字型の凹部には励磁用のコイル２１６が巻かれる。ロータ２１４は、モータ軸２２４から同一距離にＵ字型に形成されたロータコア２２６が周方向に配設される。ロータコア２２６の磁極面は、ステータコア２２２の磁極面と、所定の間隙を介してステータコア２２２のＵ字型の両突端部を跨ぐように対向する。
【００１５】
その際、図２１に示すように、並置された２つのステータコア２２２に１つの励磁用のコイル１６が共通に巻かれることで、スイッチド・リラクタンスモータ２００は、磁極面積を大きくして回転トルクを高め、また、モータの厚さ対回転トルク比を向上して小型化を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２００７−２３６１３０号公報
【特許文献２】特開２００４−１６６３５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
図１８に示した特許文献１に記載の従来例モータ（アキシャルギャップモータ１１０）の場合、第１に、ステータ１１１は、外径側磁極１１５と内径側磁極１１６に、すなわち、全ての磁極に、ステータ巻線１１４がそれぞれ巻かれる。しかも、外径側磁極１１５と内径側磁極１１６は平面視が内径側程先細りになる楔形であり、外径側磁極１１５と内径側磁極１１６に、異なる形状にステータ巻線１１４のコイルを巻く必要がある。そのため、コイル数が多く、コイル質量が大きくなるとともに、組付けが容易でなく、製造コストが高くなる。第２に、ステータ１１１の各磁極（外径側磁極１１５、内径側磁極１１６）がコイルにより囲まれる構成であるので、とくにモータ軸１１３との関係からコイルスロット幅が小さくなる内径側では磁極面積の確保が困難になり、アキシャルギャップモータ１１０の小型化（小径化）が制限される。
【００１８】
図１９に示した特許文献１に記載の従来例モータ（アキシャルギャップモータ１４５）の場合、ステータ１４６のコイル数は図１８の構成より少なくなるが、ステータコア１４７の径方向中央部に設けられた溝１４７ａに、ステータ巻線１１４の縦（モータ軸方向）巻きのコイルが配置され、ステータ１４６の表面側、裏面側それぞれの径方向の磁路が、図１９（ｂ）の矢印線からも明らかなようにステータコア１４７の共通のステータヨークを通るため、ステータヨークが十分な磁路断面積を確保できるようにステータコア１４７を厚くしなければならず、ステータコア１４７がモータ軸方向に厚くなって重くなる。
【００１９】
図２０、図２１に示した特許文献２に記載の従来例モータ（スイッチド・リラクタンスモータ２００）の場合は、ステータ２１０の径方向の中間の磁極（Ｕ字型に形成された各ステータコア２２２）毎にコイルが巻かれるので、それらの磁極の周方向の両側にコイルエンドが生じる。そして、図２０、図２１には駆動相の一相分の磁極（周方向に９０度間隔の４磁極）のみが示されているが、実際には駆動相が３相であれば、周方向に３０度間隔で各相の磁極が隣接して存在し、それらの磁極にも同じようにコイルが巻かれて両側にコイルエンドが生じるので、各コイルのコイルエンドのスペースを確保してコイルエンドどうしの干渉等を防止するため、中間の各磁極の周方向の幅を削って狭くしたり、中間の各磁極の面積を小さくする必要があり、その結果、モータトルクが減少する。
【００２０】
そして、この種のアキシャルギャップモータにおいては、ステータの磁極面が、表裏の両面であるか、いずれか一方の面（片面）であるかを問わず、小型・軽量化および組付の容易化を図りつつ、モータトルクを一層増大することが望まれているが、そのための最良の構造は発明されていない。
【００２１】
本発明は、アキシャルギャップモータにおいて、小型・軽量化および組付の容易化を図りつつ、モータトルクを増大することができる画期的な構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
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、表裏の両面の少なくともいずれか一方が磁極面であるステータと、磁極面が前記ステータの磁極面に対向したロータとを備え、前記ステータは、外径側磁極と内径側磁極との間に少なくとも一つの中間磁極を有する分割磁極構造の径方向に楔形の各ステータコアを周方向に配設して形成され、前記外径側磁極、前記内径側磁極および前記中間磁極が前記中間磁極のコイルにより一括して励磁されることを特徴としている（請求項１）。
【００２３】
また、本発明のアキシャルギャップモータは、前記ステータの表裏の両面が磁極面であり、前記コイルは、略鞍型の形状であり、前記ステータの表裏の前記中間磁極を囲むように前記ステータコアに設けられることを特徴としている（請求項２）。
【００２４】
さらに、本発明のアキシャルギャップモータは、前記ステータの表裏の両面が磁極面であり、前記コイルは、中央部が前記ステータの表裏方向に屈曲したクランク状であり、前記ステータの隣り合う異なる駆動相のステータコアのいずれか一方の表面側の前記中間磁極と他方の裏面側の前記中間磁極を囲むように、前記隣り合うステータコアに跨って設けられることを特徴としている（請求項３）。
【００２５】
また、本発明のアキシャルギャップモータは、前記中間磁極が、前記外径側磁極および前記内径側磁極より周方向にずれていることを特徴としている（請求項４）。
【００２６】
さらに、本発明のアキシャルギャップモータは、前記ステータの各ステータコアが磁気的に独立した状態で周方向に配設され、前記ロータの各ロータコアが磁気的に独立した状態で周方向に配設されていることを特徴としている（請求項５）。
【発明の効果】
【００２７】
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、ステータの表裏の両面又は片面の磁極面において、周方向に配設されたステータコアは、外径側磁極と内径側磁極との間に少なくとも一つの中間磁極を有し、それらの磁極は中間磁極のコイルにより一括して励磁される。
【００２８】
この場合、各ステータコアの分割磁極毎にコイルを設けなくてよく、コイルの個数や量を低減しつつ、コイルの通電励磁で発生した磁束の磁路を、中間磁極からロータを通って外径側磁極に戻る磁路と、中間磁極からロータを通って内径側磁極に戻る磁路に分散させて二次元平面状に広げることができ、ステータを薄型化してモータトルクを増大することができる。しかも、ステータに設けるコイルの個数や量が少なく、組付けも容易である。
【００２９】
したがって、小型・軽量化および組付の容易化を図りつつ、モータトルクを増大することができる画期的な構造のアキシャルギャップモータを提供できる。
【００３０】
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、ステータの表裏の両面が磁極面であり、ステータに周方向に配設されるステータコアの前記コイルは、略鞍型の形状である。そして、ステータコアを挟むようにして前記コイルを設けると、前記コイルがステータコアの表側および裏側の中間磁極を囲み、前記コイルの通電により、ステータコアの表裏の外径側磁極、内径側磁極および中間磁極が一括して励磁される。
【００３１】
この場合、ステータコアの表裏の両面の中間磁極を囲む１つのコイルによってステータコアの表裏の外径側磁極、内径側磁極および中間磁極が一括して励磁される。そのため、ステータの表裏の両面を磁極面とする場合に、ステータに設けるコイルの個数や量を大幅に低減しつつ、ステータを薄型化してモータトルクを増大することができ、しかも、組付けも容易である。
【００３２】
さらに、略鞍型のコイルを設けることにより、ステータコアの周方向の片側は、前記コイルの開口縁に望み、巻き線が存在しない。そのため、ステータの表裏の中間磁極の周方向の磁極幅は、中間磁極の全周をコイルが囲む場合に比して巻き線による制約が半減して広くなり、ステータの表裏の中間磁極の十分な磁極面積を確保しつつ、前記コイルのコイル量を多くして大きな起磁力（アンペアターン）を発生し、モータトルクを一層増大することができる。
【００３３】
したがって、ステータの表裏の両面を磁極面とする場合に、一層の小型・軽量化および組付の容易化を図りつつ、モータトルクを増大することができる画期的な構造のアキシャルギャップモータを提供できる。
【００３４】
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、ステータの表裏の両面が磁極面であり、前記コイルは、中央部がステータの表裏方向に屈曲したクランク状であって、隣り合うステータコアに跨って設けられ、両ステータコアのいずれか一方の表側および他方の裏側の中間磁極を囲む。
【００３５】
そのため、前記コイルの通電により、ステータに径方向に配設された各ステータコアは、表側の磁極面の駆動相の外径側磁極、内径側磁極および中間磁極が一括して励磁され、同時に、表側より周方向にずれた裏側の磁極面の同じ駆動相の外径側磁極、内径側磁極および中間磁極が一括して励磁される。このとき、表側の磁極面の磁束の磁路を形成するステータコアと、同時に裏側の磁極面の磁束の磁路を形成するステータコアとが異なり、各ステータコアを、ステータの表裏それぞれの片面の磁束が異なるタイミングで通る。そのため、各ステータコアの厚みを、ステータの表裏の磁束が同じステータコアを表裏から同じタイミングに通る場合に比して一層薄くすることができ、ステータの表裏の両面を磁極面とする場合に、さらにステータを薄型化してモータトルクを増大することができる。
【００３６】
したがって、ステータの表裏の両面を磁極面とする場合に、一層の小型・軽量化および組付の容易化を図りつつ、モータトルクを増大することができる画期的な構造の他の例のアキシャルギャップモータを提供できる。
【００３７】
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、中間磁極が外径側磁極および内径側磁極より周方向にずれることにより、中間磁極を囲むコイルがより組付け易くなって組付性が一層向上し、さらには、中間磁極の周方向の少なくとも片側（好ましくはコイルエンド側）のコイル端面（側面）を外径側磁極および内径側磁極の周方向の端面（側面）と面一にすることが可能になる。
【００３８】
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、ステータの各ステータコアおよびロータの各ロータコアが磁気的に独立した状態で周方向に配設されるため、各ステータコアおよび各ロータを不要な磁束が通らず、とくに請求項３のコイルがクランク状で隣り合うステータコアに跨って設けられる場合に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】第１の実施形態のアキシャルギャップモータの組立状態の断面図である。
【図２】図１のステータの磁極面の説明図である。
【図３】図１のロータの磁極背面の説明図である。
【図４】図２のステータの磁極の組付けの説明図である。
【図５】第２の実施形態のアキシャルギャップモータの組立状態の断面図である。
【図６】図５のステータの磁極面の説明図である。
【図７】図５のロータの磁極背面および磁極面の説明図である。
【図８】図６のステータの磁極の組付けの説明図である。
【図９】第３の実施形態のアキシャルギャップモータの組立状態の断面図である。
【図１０】図９のステータの磁極面の説明図である。
【図１１】図９のロータの磁極背面および磁極面の説明図である。
【図１２】第４の実施形態のアキシャルギャップモータの組立状態の断面図である。
【図１３】図１２のステータの磁極面の説明図である。
【図１４】図１２のロータの磁極背面および磁極面の説明図である。
【図１５】図１２のステータの磁極の組付けの説明図である。
【図１６】図１２のアキシャルギャップモータのステータの表裏の磁極の説明図である。
【図１７】図１２のアキシャルギャップモータの励磁状態を示す断面図である。
【図１８】従来モータの一例の説明図である。
【図１９】従来モータの他の例の説明図である。
【図２０】従来モータのさらに他の例の説明図である。
【図２１】図１９の従来モータの変形例の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
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１７を参照して詳述する。なお、それらの図面においては、断面を示す斜線（ハッチング）等は適宜省略している。
【００４１】
（第１の実施形態）
ステータの磁極面が片面である第１の実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。
【００４２】
図１は本実施形態のアキシャルギャップモータ１Ａの切断側面図であり、図２は図１の矢印線ａの矢視方向から見たアキシャルギャップモータ１Ａのステータ２ａの磁極面の平面図、図３は図１の矢印線ａの矢視方向から見たアキシャルギャップモータ１Ａのロータ３ａの磁極背面の平面図である。
【００４３】
これらの図面に示すように、アキシャルギャップモータ１Ａは、非磁性体（ステンレス等）のモータ軸４ａに軸着された円盤状のロータ３ａと、モータ軸４ａが中心孔を貫通した円盤状のステータ２ａとを備える。ステータ２ａとロータ３ａは磁極面が対向している。
【００４４】
（ステータ２ａ）
アキシャルギャップモータ１Ａが３相駆動の場合、ステータ２ａは、径方向に楔形の形状の１２個のステータコア５ａを周方向に等間隔に並べ、この状態で同心状の外周保持リング６ａと内周保持リング７ａの間に嵌入して形成される。このとき、各ステータコア５ａは周方向に３０度の間隔で隙間を設けて配設され、周方向に順に各相の磁極のコアを形成する。そして、各ステータコア５ａを磁気的に独立した状態に保持して各ステータコア５ａを不要な磁束が通らないようにするため、各ステータコア５ａ間の隙間には例えば樹脂８を充填し、また、リング６ａ、７ａの少なくともいずれか一方を非磁性体で形成することが好ましい。
【００４５】
各ステータコア５ａは、外径側磁極９と内径側磁極１０との間に少なくとも一つの中間磁極１１ａを有する分割磁極構造であり、本実施例では中間磁極１１ａは１個である。この中間磁極１１ａは、後述するようにステータコア５ａに組付けて設けられる。さらに、中間磁極１１ａには、各ステータコア５ａそれぞれの外径側磁極９、内径側磁極１０および中間磁極１１ａを一括して励磁するカセット式のコイル１２が取り付けられて設けられる。
【００４６】
励磁相のコイル１２が発生した磁束は、通電により図１の破線の矢印線ｂ、ｃに示すように、中間磁極１１ａからロータ３ａ、外径側磁極９を通って中間磁極１１ａに戻る磁束および、中間磁極１１ａからロータ３ａ、内径側磁極１０を通って中間磁極１１ａに戻る磁束を形成する。
【００４７】
図４は中間磁極１１ａおよびコイル１２の組付けを示し、（ａ）はステータ２ａの磁極面の注目するステータコア（以下、注目コアという）５ａを太い実線で囲んで示し、（ｂ）は注目コア５ａの斜視図、（ｃ）は注目コア５ａに設けられるコイル１２の斜視図、（ｄ）は中間磁極１１ａおよびコイル１２の組付けの説明図である。
【００４８】
本実施形態の場合、ステータ２ａの片面（表面）が磁極面であるので、各ステータコア５ａの例えば圧粉磁心で形成される平面視楔形のコア本体５１ａは、磁極９、１０の部分が表側に突起し、磁極９、１０を繋ぐヨーク部５２ａは図１に示すように厚みαが薄くなって凹んでいる。
【００４９】
ヨーク部５２ａの周方向の片側は中間磁極１１ａの基部１１ａａが嵌るように一部が凹状に切り取られている。磁極９、１０、１１ａの磁極面積は略等しく、中間磁極１１ａは裏面側に基部１１ａａが突出したＬ字状である。
【００５０】
コイル１２は、磁極９、１１ａ間および磁極１１ａ、１０間の隙間に嵌る周方向に伸びた横辺１２ａ、１２ｂと、横辺１２ａ、１２ｂの片側を繋ぐ径方向の縦辺１２ｃと、横辺１２ａ、１２ｂの反対の片側からヨーク部５２ａの厚み方向（モータ軸方向）に折れ曲がった折曲辺１２ｄ、１２ｅと、折曲辺１２ｄ、１２ｅの端部を繋ぐ径方向の縦辺１２ｆのループをめぐるように、エナメル線を適当回数巻回して形成されたカセットコイルタイプのＬ型コイルである。なお、コイルの巻き始め部と巻き終り部は引き出し線の取り回し等を考慮して、例えば縦辺１２ｃ側に形成される。
【００５１】
そして、組付け時、図４（ｄ）の矢印の順に、中間磁極１１ａをコイル１２の内側に嵌め、この状態でコイル１２をコア本体５１ａに取り付けると、磁極１１ａの基部１１ａａはヨーク部５２ａの周方向の片側の凹部に嵌り、コイル１２の横辺１２ａ、１２ｂおよび磁極１１ａがヨーク部５２ａを覆うように嵌り、コイル１２および磁極１１ａをコア本体５１ａに嵌め込む簡単な作業で注目コア５が形成される。他のステータコア５ａも同様の簡単な作業で形成される。そのため、ステータ２ａの組み付けが容易に行なえる。
【００５２】
また、各ステータコア５ａのコイル１２は、ステータコア５ａの周方向の片側にだけ縦辺１２ｃの径方向のエナメル線が通るコイル幅を必要とし、ステータコア５ａの周方向の反対の開口した片側にはコイル幅が不要であるので、両側にコイル幅が必要なコイル構造の場合に比して、中間磁極１１ａの磁極面積を広く取ることができ、モータトルクがアップする。
【００５３】
（ロータ３ａ）
ステータ２ａに対向するロータ３ａは図３に示すように、ステータコア５ａと同様の形状の例えば８個のロータコア１３ａを、周方向に等間隔（４５度間隔）に配設して形成される。ロータコア１３ａは、ステータコア５ａの磁極９、１０に対向する位置に、磁極９、１０と同様の外径側磁極１４、内径側磁極１５を有し、磁極１４、１５間に、ステータコア５ａの中間磁極１１ａに対応する中間磁極１６ａを有する分割磁極構造である。
【００５４】
そして、各ロータコア１３ａは、ステータ２ａの外周保持リング６ａ、内周保持リング７ａに相当する同心状の外周保持リング１７、内周保持リング１８の間に嵌入して固定される。なお、回転するロータ３ａは極力軽量であることが好ましい。そこで、各ロータコア１３ａ間の周方向の隙間は、樹脂を充填してもよいが、空間（ギャップ）１９である。また、リング１７ａ、１８ａは少なくともいずれか一方が非磁性体で形成されることが好ましい。
【００５５】
そして、ロータ３ａの各ロータコア１３ａは、略各ステータコア５ａからコイル１２を除いた構造であり、磁極１４、１５、１６ａの厚みは磁極９、１０、１１ａより薄い。なお、磁極１４、１５、１６ａは表面に磁石を設けてもよい。
【００５６】
上記構成のアキシャルギャップモータ１Ａは、例えば周知のスイッチドリラクタンスモータの制御と同様の制御により、ロータ３ａとステータ２ａが磁極の対向状態になる毎に通電相が切り替わって各相の中間磁極１１ａのコイル１２が順に通電され、この通電により、励磁相のステータコア５ａの外径側磁極９、内径側磁極１０および中間磁極１１ａが一括して励磁され、ロータ３ａとステータ２ａの磁気的な吸引作用によりロータ３ａが回転する。
【００５７】
このアキシャルギャップモータ１Ａは、前記したようにステータ２ａの片面が磁極面であってロータ３ａとステータ２ａで構成される。そして、各相のステータコア５ａが外径側磁極９、内径側磁極１０および中間磁極１１ａの分割磁極構造であるので、ステータ２ａの磁極からロータ３ａを通ってステータ２ａに戻る磁路が、磁極を分割しない構成の場合より短くなるのは勿論、中間磁極１１ａに設けた１個のコイル１２により、そのステータコア５ａの外径側磁極９、内径側磁極１０および中間磁極１１ａが一括して励磁されるため、各ステータコア５ａそれぞれの磁極９、１０、１１毎にコイル１２のような励磁コイルを設けなくてよく、ステータ２ａのコイルの個数や量（質量）を低減して組付け性を向上できる。しかも、コイル１２の通電で発生した磁束の磁路を、図１の破線の矢印線ｂ、ｃに示したように、中間磁極１１ａからロータ３ａを通って外径側磁極９に戻る磁路、中間磁極１１ａからロータ３ａを通って内径側磁極１０に戻る磁路に分散させて二次元平面状に広げることができる。
【００５８】
したがって、アキシャルギャップモータ１Ａは、ステータ２ａの厚み（ヨーク厚）が薄くなり、小型・軽量で大きなモータトルクを発生することができ、しかも、安価になる。その上、中間磁極１１ａが嵌め込み式であってコイル２０がカセットタイプであるため、ステータ２ａの組付けが容易であり、製造が容易で製造コストが一層安価になる。
【００５９】
また、図２、図４等から明らかなようにコイル１２は周方向の片側が開口している。そのため、中間磁極１１ａのコア本体５１ａへの嵌め込みの位置を適当に設定し、図２に示すように、中間磁極１１ａの周方向の位置を外径側磁極９および内径側磁極１０に対してずらし、コイル１２によって中間磁極１１ａの磁極面積が狭くならないようにしてコイル１２の巻数の増加（トルクアップ）を図るとともに、その取付け等を容易にすることができる。その際、中間磁極１１ａに巻かれたコイル１２が周方向に突出しないようにして、磁極９、１０および、コイル１２が巻かれた中間磁極１１ａの周方向の片側の面をいわゆる「面一」の状態にして合わせることも可能である。
【００６０】
（第２の実施形態）
ステータの磁極面が両面である第２の実施形態について、図５〜図８を参照して説明する。
【００６１】
図５は本実施形態のアキシャルギャップモータ１Ｂの切断側面図であり、図６は図５の矢印線ｄの矢視方向から見たアキシャルギャップモータ１Ｂのステータ２ｂの表側の磁極面の平面図、図７の（ａ）、（ｂ）は図６の矢印線ｄの矢視方向から見たアキシャルギャップモータ１Ｂのロータ３ｂａ、３ｂｂの磁極背面の平面図である。
【００６２】
これらの図面に示すように、アキシャルギャップモータ１Ｂは、非磁性体のモータ軸４ｂに間隔を取って軸着された円盤状の２個のロータ３ｂａ、３ｂｂと、ロータ３ｂａ、３ｂｂ間に配置されてモータ軸４ｂが中心孔を貫通した円盤状のステータ２ｂとを備える。そして、ロータ３ｂａの磁極面がステータ２ｂの表側の磁極面に対向し、ロータ３ｂｂの磁極面がステータ２ｂの裏面の磁極面に対向する。
【００６３】
（ステータ２ｂ）
そして、アキシャルギャップモータ１Ｂが、３相駆動であってステータ２ｂの表側と裏側の対称位置に磁極を配設して形成される場合、ステータ２ｂは、径方向に楔形の形状の１２個のステータコア５ｂを周方向に等間隔に並べ、この状態で同心状の外周保持リング６ｂと内周保持リング７ｂの間に各ステータコア５ｂを嵌入して形成される。このとき、各ステータコア５ｂは周方向に３０度の間隔で隙間を設けて配設され、周方向に順に各相の磁極のコアを形成する。そして、各ステータコア５ｂを磁気的に独立した状態に保持して各ステータコア５ｂを不要な磁束が通らないようにするため、ステータ２ｂの場合も、各ステータコア５ｂ間の周方向の隙間には例えば樹脂８が充填される。また、リング６ｂ、７ｂの少なくともいずれか一方は非磁性体で形成することが好ましい。
【００６４】
各ステータコア５ｂは、表裏それぞれにおいて、ステータコア５ａと同様の分割磁極構造であり、外径側磁極９と内径側磁極１０との間に少なくとも一つの中間磁極１１ｂを有する。本実施例の場合、磁極９、１０間の中間磁極１１ｂは１個である。中間磁極１１ｂも後述するようにステータコア５ｂに組付けて設けられる。さらに、表裏の中間磁極１１ｂの周囲には、表裏の外径側磁極９、内径側磁極１０および中間磁極１１ｂを一括して励磁する後述の鞍型のコイル２０が装着されて設けられる。
【００６５】
励磁相のコイル２０が通電により発生する磁束は、図５の破線の矢印線ｅ〜ｈに示すように、中間磁極１１ｂからロータ３ｂａ又はロータ３ｂｂ、外径側磁極９を通って中間磁極１１ｂに戻る磁束および、中間磁極１１ｂからロータ３ｂａ又はロータ３ｂｂ、内径側磁極１０を通って中間磁極１１ｂに戻る磁束に分散される。
【００６６】
図８は中間磁極１１ｂおよびコイル２０の組付けを示し、（ａ）はステータ２ｂの例えば表側の磁極面の注目コア５ｂを太い実線で示し、（ｂ）は注目コア５ｂの表側の平面図、（ｃ）は注目コア５ｂに設けられるコイル２０の斜視図、（ｄ）は中間磁極１１ｂおよびコイル２０の組付けの説明図である。
【００６７】
本実施形態の場合、ステータ２ｂの表裏の両面が磁極面であるので、各ステータコア５ｂは例えば圧粉磁心で形成される表裏の平面視が楔形のコア本体５１ｂを備える。コア本体５１ｂは、中央部の図５に示す厚みβのヨーク部５２ｂにより表側および裏側に突出した磁極９、１０の部分を一体に繋いだ形状である。
【００６８】
ヨーク部５２ｂには、表裏の中間磁極１１ｂの片側を繋いだ形状の中間磁極片１１ｘが、周方向の片側からヨーク部５２ｂを挟むよう差し込まれて組み付けられる。この組み付けにより、ステータ２ｂの表裏において、中間磁極１１ｂがステータコア５ｂの磁極９、１０間に設けられる。
【００６９】
コイル２０は、略鞍型の形状であり、図４（ｃ）の矢印に示す周方向の片側（紙面左側）が径方向に障害物のない開口状態であり、ステータコア５ｂを挟んでステータ２ｂの表裏の中間磁極１１ｂを囲むようにステータコア５ｂに設けられる。
【００７０】
さらに具体的に説明すると、コイル２０は、表側の磁極９、１１ｂ間、磁極１１ｂ、１０間の隙間に嵌る周方向に伸びた表側の横辺２０ａ、２０ｂと、横辺２０ａ、２０ｂの周方向の片端を繋ぐ縦片２０ｃと、裏側の磁極９、１１ｂ間、磁極１１ｂ、１０間の隙間に嵌る周方向に伸びた裏側の横辺２０ｄ、２０ｅと、横辺２０ｄ、２０ｅの周方向の片端を繋ぐ縦片２０ｆと、ヨーク部５２ｂの厚み方向（モータ軸方向）に伸びて横辺２０ａ、２０ｄの反対側の片端を繋ぐ辺２０ｇと、ヨーク部５２ｂの厚み方向（モータ軸方向）に伸びて表裏の横辺２０ｂ、２０ｅの反対側の片端を繋ぐ辺２０ｈのループをめぐるように、エナメル線を適当回数巻回して形成されたカセットコイルタイプの鞍型コイルである。なお、各辺２０ａ〜２０ｈのコーナー部分は、図８（ｃ）に示すように角張っていてもよいが、エナメル線の曲げＲが制約される場合等には丸みを帯びるようにすればよい。また、コイルの巻き始め部および巻き終り部は引き出し線の取り回し等を考慮して、例えば縦辺２０ｃ、２０ｆ側に形成される。
【００７１】
そして、組付け時、図８（ｄ）の矢印の順に、中間磁極片１１ｘをコイル２０の内側に嵌め、この状態で中間磁極片１１ｘがコア本体５１ｂを挟むようにコイル２０をコア本体５１ｂに取り付けることにより、ステータ２ｂの表側では、コイル２０の辺２０ａ〜２０ｃおよび磁極１１ｂがヨーク部５２ｂを覆うように嵌り、ステータ２ｂの裏側では、辺２０ｄ〜２０ｆおよび磁極１１ｂがヨーク部５２ｂを覆うように嵌り、コイル２０および中間磁極片１１ｘをコア本体５１ｂに嵌め込む簡単な作業で注目コア５ｂが形成される。他のステータコア５ｂも同様の簡単な作業で形成される。そのため、ステータ２ｂの組み付けが容易に行なえる。
【００７２】
そして、形成されたステータ２ｂは、各ステータコア５ｂの鞍型のコイル２０が、ステータコア５ｂの周方向の片側にだけ径方向のエナメル線が通る辺２０ｃ、２０ｆのコイル幅を必要とし、ステータコア５ｂの周方向の反対の片側にはコイル幅が不要であるので、両側にコイル幅が必要な構造の場合に比して、中間磁極１１ｂの磁極面積を広く取ることができ、モータトルクがアップする。
【００７３】
（ロータ３ｂａ、３ｂｂ）
ステータ２ｂの両面側のロータ３ｂａ、３ｂｂは図７（ａ）、（ｂ）に示すように、第１の実施形態のロータ３ａと同様の構成であり、それぞれ例えば８個のロータコア１３ｂを、周方向に等間隔（４５度間隔）に配設して形成される。ロータコア１３ｂは、ステータコア５ｂの表裏の磁極９、１０に対向する位置に、磁極９、１０と同様の外径側磁極１４、内径側磁極１５を有し、磁極１４、１５間に、ステータコア５ｂの中間磁極１１ｂに対応する中間磁極１６ｂを有する磁極構造である。
【００７４】
そして、各ロータコア１３ｂは、図３のロータ３ａのリング１７ａ、１８ａに対応する同心状の外周保持リング１７ｂ、内周保持リング１８ｂの間に嵌入して固定される。なお、回転するロータ３ｂａ、３ｂｂは極力軽量であることが好ましい。そこで、本実施形態の場合も、各ロータコア１３ｂ間の周方向の隙間は、樹脂を充填してもよいが、空間（ギャップ）１９である。また、リング１７ｂ、１８ｂは少なくともいずれか一方が非磁性体で形成されることが好ましい。
【００７５】
そして、ロータ３ｂａ、３ｂｂの各ロータコア１３ｂも、略、各ステータコア５ｂからコイル２０を除いた構造であり、磁極１４、１５、１６ｂの厚みは磁極９、１０、１１ｂより薄い。なお、磁極１４、１５、１６ｂは表面に磁石を設けてもよい。
【００７６】
上記構成のアキシャルギャップモータ１Ｂも、例えば周知のスイッチドリラクタンスモータの制御と同様の制御により、ロータ３ｂａ、３ｂｂとステータ２ｂが磁極の対向状態になる毎に通電相が切り替わって各相の中間磁極１１ｂのコイル２０が順に通電され、この通電により、励磁相のステータコア５ｂの表裏の外径側磁極９、内径側磁極１０および中間磁極１１ｂが一括して励磁され、ロータ３ｂａ、ｂｂとステータ２ａの磁気的な吸引作用によりロータ３ｂａ、ｂｂが回転する。
【００７７】
このアキシャルギャップモータ１Ｂは、ステータ２ｂの両面が磁極面であってステータ２ｂの両面のロータ３ｂａ、３ｂｂとステータ２ｂで構成される。そして、ステータ２ｂの各ステータコア５ｂの表裏の磁極構造が、外径側磁極９、内径側磁極１０および中間磁極１１ｂの分割磁極構造であるので、ステータ２ｂの表裏それぞれの磁極からロータ３ｂａ、３ｂｂを通ってステータ２ｂに戻る磁路が、磁極を分割しない構成の場合より短くなるのは勿論、中間磁極１１ｂに装着された鞍型コイルの１個のコイル２０により、ステータコア５ｂの表裏両面の外径側磁極９、内径側磁極１０および中間磁極１１ｂが一括して励磁されるため、励磁に必要なコイルの数や量（質量）を大幅に低減して組付け性を向上できる。しかも、コイル２０の通電で発生した磁束の磁路を、図５の破線の矢印線ｅ〜ｈに示すように、ステータ２ｂの表裏において、中間磁極１１ｂからロータ３ｂａ、３ｂｂを通って外径側磁極９に戻る磁路、中間磁極１１ｂからロータ３ｂａ、３ｂｂを通って内径側磁極１０に戻る磁路に分散させて二次元平面状に広げることができる。
【００７８】
したがって、アキシャルギャップモータ１Ｂも、ステータ２ｂのヨークの厚みが薄く、極めて小型・軽量で大きなモータトルクを発生することができる。しかも、安価に製造できる。その上、中間磁極１１ｂが嵌め込み式であってコイル２０がカセットタイプであるため、ステータ２ｂの組付けが容易であり、製造が容易で製造コストが一層安価になる。
【００７９】
また、図６、図８等から明らかなようにコイル２０も周方向の片側が開口している。そのため、中間磁極１１ｂのコア本体５１ｂへの嵌め込みの位置を適当に設定し、図６に示すように、中間磁極１１ｂの周方向の位置を外径側磁極９および内径側磁極１０に対してずらし、コイル２０によって中間磁極１１ｂの磁極面積が狭くならないようにしてコイル２０の巻数の増加（トルクアップ）を図ったり、その取付け等を容易にすることができる。その際、中間磁極１１ｂに巻かれたコイル２０が周方向に突出しないようにして、磁極９、１０およびコイル２０が巻かれた中間磁極１１ｂの周方向の片側の面をいわゆる「面一」の状態にして合わせることも可能である。
【００８０】
（第３の実施形態）
第２の実施形態の変形例である第３の実施形態について、図９〜図１１を参照して説明する。
【００８１】
図９は本実施形態のアキシャルギャップモータ１Ｃの切断側面図であり、図１０は図９の矢印線ｉの矢視方向から見たアキシャルギャップモータ１Ｃのステータ２ｃの表側の磁極面の平面図、図１１（ａ）、（ｂ）は図９の矢印線ｉの矢視方向から見たアキシャルギャップモータ１Ｃのロータ３ｃａ、３ｃｂの磁極背面および磁極面の平面図である。
【００８２】
これらの図面に示すように、アキシャルギャップモータ１Ｃは、非磁性体のモータ軸４ｃに間隔を取って軸着された円盤状の２個のロータ３ｃａ、３ｃｂと、ロータ３ｃａ、３ｃｂ間に配置されてモータ軸４ｃが中心孔を貫通した円盤状のステータ２ｃとを備える。そして、ロータ３ｃａの磁極面がステータ２ｂの表側の磁極面に対向し、ロータ３ｃｂの磁極面がステータ２ｂの裏面の磁極面に対向する。
【００８３】
そして、アキシャルギャップモータ１Ｃのロータ３ｃａ、３ｃｂ、ステータ２ｃは、第２の実施形態のアキシャルギャップモータ１Ｂのロータ３ｂａ、３ｂｂ、ステータ２ｂに対応し、アキシャルギャップモータ１Ｃがアキシャルギャップモータ１Ｂと異なる点は、図９、図１０に示したように、ステータ２ｃにおいて、各ステータコア５ｂの表裏の中間磁極１１ｂの表面に蓋板状のフランジ板２１を設けた点である。なお、フランジ板２１は、例えば圧粉磁心により、予め中間磁極１１ｂと一体に形成してもよく、中間磁極１１ｂと別体に形成しコイル２０を設けた後に中間磁極１１ｂに接着するようにしてもよい。
【００８４】
ロータ３ｃａ、３ｃｂは、図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、中間磁極１１ｂに対応する磁極１６ｂがフランジ板２１に合わせて外径方向および内径方向に延長されている。 本実施形態のアキシャルギャップモータ１Ｃは、ステータ２ｃの表裏の各中間磁極１１ｂの磁極面がフランジ板２１により外径方向および内径方向に延長され、各中間磁極１１ｂの磁極面積が拡大し、併せて、ロータ３ｃａ、３ｃｂの対応する磁極１６ｂの磁極面積も拡大し、磁束が図９の破線の矢印線ｊ〜ｍに示す磁路を通る。この場合、アキシャルギャップモータ１Ｃは、磁気抵抗が小さくなってモータトルクが一層増大する利点がある。
【００８５】
（第４の実施形態）
ステータの磁極面が両面である第４の実施形態について、図１２〜図１７を参照して説明する。
【００８６】
図１２は本実施形態のアキシャルギャップモータ１Ｄの組立状態の切断側面図、図１３は図１２の矢印線ｎの矢視方向から見たアキシャルギャップモータ１Ｄのステータ２ｄの表側の磁極面の平面図、図１４の（ａ）、（ｂ）は図１２の矢印線ｎの矢視方向から見たアキシャルギャップモータ１Ｄのロータ３ｄａ、３ｄｂの磁極背面および磁極面の平面図である。
【００８７】
これらの図面に示すように、アキシャルギャップモータ１Ｄも、第２の実施形態のアキシャルギャップモータ１Ｂと同様、非磁性体のモータ軸４ｄに間隔を取って軸着された円盤状の２個のロータ３ｄａ、３ｄｂと、ロータ３ｄａ、３ｂｂ間に配置されてモータ軸４ｄが中心孔を貫通した円盤状のステータ２ｄとを備える。そして、ロータ３ｄａの磁極面がステータ２ｄの表側の磁極面に対向し、ロータ３ｄｂの磁極面がステータ２ｄの裏面の磁極面に対向している。
【００８８】
（ステータ２ｄ）
アキシャルギャップモータ１Ｄが３相駆動の場合、ステータ２ｄは、径方向に楔形の形状の１２個のステータコア５ｄを周方向に等間隔に並べた状態で同心状の外周保持リング６ｄと内周保持リング７ｄの間に嵌入して形成される。このとき、各ステータコア５ｄは周方向に３０度の間隔で隙間を設けて配設され、周方向の順に各相の磁極のコアを形成する。
【００８９】
また、アキシャルギャップモータ１Ｄの場合、必ず各ステータコア５ｄを磁気的に独立した状態にする必要があるので、各ステータコア５ｄ間の周方向の隙間には例えば樹脂８が充填される。また、リング６ｄ、７ｄは少なくともいずれか一方が非磁性体で形成される。
【００９０】
各ステータコア５ｄは、第２の実施形態のステータコア５ｂと同様の分割磁極構造であり、表裏それぞれにおいて、外径側磁極９と内径側磁極１０との間に少なくとも一つの中間磁極１１ｄを有する。本実施例の場合、磁極９、１０間の中間磁極１１ｄは１個である。
【００９１】
ステータ２ｄの表裏の各中間磁極１１ｄには、後述するクランク状のコイル２２が、表側の磁極面のステータコア５ｄの中間磁極１１ｄとその隣のステータコア５ｄの裏側の磁極面のステータコア５ｄの中間磁極１１ｄとを囲むように装着される。そのため、駆動３相をＵ、Ｖ、Ｗとすると、例えばＵ相の各コイル２２の通電により、９０度間隔の各ステータコア５ｄの表側の外径側磁極９、内径側磁極１０および中間磁極１１ｂがＵ相の磁極として一括励磁され、同時に、それらのステータコア５ｄの隣の各ステータコア５ｄの裏側の外径側磁極９、内径側磁極１０および中間磁極１１ｂもＵ相の磁極として一括励磁される。なお、Ｖ相、Ｗ相の各コイル１２ｄの通電の場合も同様である。
【００９２】
中間磁極１１ｄおよびコイル２２について、図１５を参照してさらに詳述する。
【００９３】
図１５は中間磁極１１ｄおよびコイル２２の組付けを示し、（ａ）はステータ２ｄの例えば表側の磁極面を示し、注目コア５ｄおよびこのコア５ｄに設けられるコイル２２を実線で囲んで示している。（ｂ）は（ａ）の実線で囲まれた注目コア５ｄおよびコイル２２を取り出して示した平面図、（ｃ）はコイル２２の斜視図、（ｄ）は中間磁極１１ｄおよびコイル２２組付けの説明図である。
【００９４】
ステータ２ｄの表裏の両面が磁極面であるので、各ステータコア５ｄは例えば圧粉磁心で形成された表裏の平面視が楔形のコア本体５１ｄを備える。コア本体５１ｄは、径方向中央のヨーク部５２ｄにより、表側および裏側に突出した磁極９、１０の部分を一体に繋いだ形状である。
【００９５】
コイル２２は、注目コア５ｄの表側の中間磁極１１ｄを囲む平面視コ字型（表側から見て）の表側部分２２ａと、反時計方向に隣のステータコア５ｄの裏側の中間磁極１１ｄを囲む平面視コ字型（裏側から見て）の裏側部分２２ｂと、表側部分２２ａと裏側部分２２ｂとをループ状に繋ぐ折曲部分２２ｃのループをめぐるように、エナメル線を適当回数巻回して形成されたカセットコイルタイプのクランク状のコイルである。
【００９６】
そして、コイル２２は略同形状のインシュレータ２３のケース凹部に収容される。また、コイル２２の表側部分２２ａ、裏側部分２２ｂそれぞれが囲む空間部分に、第１の実施形態の中間磁極１１ａと略同じ形状、大きさの中間磁極１１ｄがそれぞれ嵌め込んで取り付けられる。さらに、中間磁極１１ｄが取り付けられたインシュレータ２３は、コイル２２の表側部分２２ａが、注目コア５ｄのコア本体５１ｄの表側のコア部分５２ｄに嵌め付けられる。その後、この状態で各ステータコア５ｄが周方向に配設されると、コイル２２の裏側部分２２ｂが隣のステータコア５のコア本体５１ｄのコア部５２ｄに嵌め付けられる。
【００９７】
その結果、インシュレータ２３に収容されて中央部がステータ２ｄの表裏方向に屈曲したクランク状の各コイル２２は、ステータ２ｄの隣り合う異なる駆動相のステータコア５ｄのいずれか一方の表面側の中間磁極１１ｄと他方の裏面側の中間磁極１１ｄを囲むように、隣り合うステータコア５ｄに跨って設けられる。この場合、中間磁極１１ｄが嵌め付けられたコイル２２をコア本体５２に嵌め込む簡単な作業でステータコア５ｄ、中間磁極１１ｄおよびコイル２２の組付けが行なえ、組付け性が向上する。なお、図１５に示すように、中間磁極１１ｄのインシュレータ２３と接する周面にはモータ軸方向に垂直な横溝状の溝１１ｄｘが形成され、インシュレータ２３の内側には溝１１ｄｘに嵌る線状の凸部２３ｘが形成されている。そのため、組付け時、溝１１ｄｘに凸部２３ｘが嵌ることで簡単に位置決めが行なえるとともに、中間磁極１１ｄを確実に保持することができる。
【００９８】
そして、上記の組付けによって形成されたステータ２ｄは、各相のコイル２２が順に通電されることにより、駆動相のコイル２２の表側部分２２ａが中間磁極１１ｄを囲むステータコア５ｄの表側の磁極面の外径側磁極９、内径側磁極１０および中間磁極１１ｄが一括して励磁され、同時に、同じコイル２２の裏側部分２２ａが中間磁極１１ｄを囲む隣のステータコア５ｄの表側の磁極面の外径側磁極９、内径側磁極１０および中間磁極１１ｄが一括して励磁される。そのため、励磁に必要なコイルの数や量（質量）を大幅に低減して組付け性を向上できる。なお、ステータ２ｄの表側と裏側の駆動相の磁極位置は周方向にずれる。
【００９９】
また、ステータ２ｄの場合、表裏それぞれにおいて、ステータコア５ｄの周方向の片側にのみ径方向のエナメル線が通るコイル幅を必要とし、ステータコア５ｂの周方向の反対の開口した片側はコイル幅が不要であるので、両側にコイル幅が必要な構造の場合に比して、必要なコイル幅が半減し、中間磁極１１ｄの磁極面積を広く取ることができ、モータトルクがアップする。なお、ステータ２ｄの場合、コイル２２の取り付け等を考慮して表側の中間磁極１１ｄと裏側の中間磁極１１ｄとは周方向に互いに近づく方向にずれる。
【０１００】
（ロータ３ｄａ、３ｄｂ）
ステータ２ｄの両面側のロータ３ｄａ、３ｄｂは図１４（ａ）、（ｂ）に示したように、第２の実施形態のロータ３ｂと同様の構成であり、それぞれ例えば８個のロータコア１３ｄを、周方向に等間隔（４５度間隔）に配設して形成されるが、上記したようにステータ２ｄの磁極位置が、表側と裏側とでずれるので、このずれに合わせて、ロータ３ｄａの各ロータコア１３ｄの配列と、ロータ３ｄａの各ロータコア１３ｄの配列とは、略３０度ずれる。
【０１０１】
そして、ロータ３ｄａの各ロータコア１３ｄは、ステータコア５ｄの表側の磁極９、１０に対向する位置に磁極９、１０と同様の外径側磁極１４、内径側磁極１５を有し、磁極１４、１５間に中間磁極１６ｄを有する磁極構造であり、同様に、ロータ３ｄｂの各ロータコア１３ｄは、ステータコア５ｄの裏側の磁極９、１０に対向する位置に磁極９、１０と同様の外径側磁極１４、内径側磁極１５を有し、磁極１４、１５間に中間磁極１６ｄを有する磁極構造である。
【０１０２】
また、ロータ３ｄａ、３ｄｂそれぞれの各ロータコア１３ｄは、同心状の外周保持リング１７ｄ、内周保持リング１８ｄの間に嵌入して固定される。このとき、各ロータコア１３ｄを極力軽くして磁気的に独立のものとするため、各ロータコア１３ｄ間の周方向の隙間は空間（ギャップ）１９であり、リング１６ｄ、１７ｄは少なくともいずれか一方が非磁性体で形成されている。
【０１０３】
図１６（ａ）、（ｂ）は上記のように構成された本実施形態のアキシャルギャップモータ１Ｄのステータ２ｄの表側、裏側の各ステータコア５ｄと励磁相Ｕ、Ｖ、Ｗとの対応例を示し、図１７はアキシャルギャップモータ１Ｄの励磁状態を示す断面図であり、Ｕ相のコイル２２が通電されたときに図１６（ａ）、（ｂ）のＺ−Ｚ線で切断し、そのときにステータ２ｄ、ロータ３ｄａ、３ｄｂの励磁されている部分を斜線（ハッチング）で示している。
【０１０４】
すなわち、ステータ２ｄの各ステータコア５ｄおよび、ロータ３ｄａ、３ｄｂの各ロータコア１６ｄは、いずれも磁気的に独立している。また、前記したようにステータ２ｄの表側と裏側で励磁される磁極が周方向にずれる。そのため、例えばＵ相のコイル２２が通電されるＵ相励磁においては、Ｕ相のコイル２２の表側部分２２ａに中間磁極１１ｄが囲まれたステータコア５ｄの表側の外径側磁極９、内径側磁極１０および中間磁極１１ｄが一括して励磁され、同時に、Ｕ相のコイル２２の裏側部分２２ａに裏側の中間磁極１１ｄが囲まれたステータコア５ｄの裏側の外径側磁極９、内径側磁極１０および中間磁極１１ｄが一括して励磁される。Ｖ相、Ｗ相のコイル２２が通電されるＶ相、Ｗ相の励磁の場合も同様である。
【０１０５】
この場合、ステータ２ｄのステータコア５ｄの表裏の磁極構造が、外径側磁極９、内径側磁極１０および中間磁極１１ｄの分割磁極構造であるので、ステータ２ｄの表裏それぞれの磁極からロータ３ｄａ、３ｄｂを通ってステータ２ｄに戻る磁路が、磁極を分割しない構成の場合より短くなるのは勿論、隣り合うステータコア５ｄの表側と裏側の中間磁極１１ｄに跨って装着された１個のコイル２２により、ステータコア５ｂの表裏の両面の外径側磁極９、内径側磁極１０および中間磁極１１ｄが一括して励磁されるため、励磁に必要なコイルの数や量（質量）を大幅に低減して組付け性を向上できる。
【０１０６】
さらに、励磁相のコイル２２の通電で発生した磁束の磁路は、図１７の破線の矢印線ｐ〜ｓに示すように、ステータ２ｂの表裏それぞれにおいて、中間磁極１１ｄからロータ３ｄａ、３ｄｂを通って外径側磁極９に戻る磁路、中間磁極１１ｄからロータ３ｄａ、３ｄｂを通って内径側磁極１０に戻る磁路に分散させて二次元平面状に広げることができる。しかも、ステータ２ｄの表側の磁極面の磁束の磁路を形成するステータコア５ｄと、同時にステータ２ｄの裏側の磁極面の磁束の磁路を形成するステータコア５ｄとが異なり、ステータ２ｄの表裏それぞれの片面の磁束が、各ステータコア５ｄを異なるタイミングで通る。そのため、各ステータコア５ｄの厚みを、ステータ２ｄの表裏の磁束が同じタイミングに通る場合に比して一層薄くすることができる。そのため、ステータ２ｄを極めて薄型化してモータトルクを増大することができる。
【０１０７】
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、各モータ１Ａ〜１Ｄにおいて、ステータコア５ａ、５ｂ、５ｄやロータコア１３ａ、１３ｂ、１３ｄの個数は１２個、８個それぞれに限るものではない。また、駆動相数も３相に限るものではない。
【０１０８】
つぎに、外径側磁極９と内径側磁極１０との間の中間磁極１１ａ、１１ｂ、１１ｄが２個以上であってもよく、この場合、コイル１２、２０、２２は中間磁極１１ａ、１１ｂ、１１ｄ毎に設ければよい。
【０１０９】
つぎに、ステータコア５ａ、５ｂ、５ｃはステータ２ａ〜２ｃに周方向に等間隔に配設しなくてもよく、少なくとも１組の駆動相のステータコア５ａ〜５ｄをステータ２ａ〜２ｄに周方向に配設すればよい。その際、例えば３相駆動であれば、Ｕ、Ｖ、Ｗの各相の３つのステータコアを少なくとも１組用意し、それらを３０度間隔や１２０度間隔で配設すればよい。
【０１１０】
つぎに、コイル１２、２０、２２の形状等は各実施形態のものに限るものではなく、各コア５ａ〜５ｄやコイル１２、２０、２２の支持（保持）手段等はどのようであってもよい。
【０１１１】
そして、本発明は、電気自動車や燃料電池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】
【０１１２】
１Ａ〜１Ｄ アキシャルギャップモータ
２ａ〜２ｄ ステータ
３ａ、３ｂａ、３ｂｂ、３ｃａ、３ｃｂ、３ｄａ、３ｄｂ ロータ
５ａ、５ｂ、５ｄ ステータコア
９ 外径側磁極
１０ 内径側磁極
１１ａ、１１ｂ、１１ｄ 中間磁極
１２、２０、２２ コイル
１６ａ、１６ｂ、１６ｄ ロータコア
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータとステータがモータ軸方向に対向して配置されるアキシャルギャップモータ（アキシャルギャップ構造のモータ）に関し、詳しくは、その小型・軽量化および組付の容易化に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気自動車の駆動モータ等の用途があるこの種のアキシャルギャップモータにおいては、ステータの磁極を径方向の外径側（外周）と内径側（内周）に分割し、磁路を短くしてモータ損失を少なくすることが提案されている（例えば、特許文献１（段落［００１０］−［００１５］、［００２９］−［００３２］、図１、図５等）参照）。
【０００３】
図１８は前記のステータの磁極を径方向の外径側と内径側に分割したアキシャルギャップモータの一例を示し、（ａ）はロータのステータ側から見た平面説明図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【０００４】
図１８に示すように、この例のアキシャルギャップモータ１１０は、モータ軸（回転軸）１１３の方向に、ステータ１１１と、その表裏側にエアギャップ（隙間）ａを設けて配置されたロータ１１２ａ、１１２ｂが設けられ、ステータ１１１の表裏の両面が磁極面である。そして、円盤状のロータ１１２ａ、１１２ｂは、モータ軸１１３に回転自在に支持されている。
【０００５】
ステータ１１１は、ステータ巻線１１４を巻回した外径側ステータコア１１５と内径側ステータコア１１６が、同心円状に接近して、かつ、電気角を１８０度異ならせて配置され、周方向に等間隔に配設される各磁極が、それぞれモータ軸方向にコイルが巻かれた外径側と内径側磁極に分割し形成される。ロータ１１２ａ、１１２ｂは、ロータヨーク１１７ａ、１１７ｂと、ロータヨーク１１７ａ、１１７ｂのステータ１１１側に突設した、それぞれ複数個の外径側（外側）永久磁石１１８ａ及び内径側（内側）永久磁石１１８ｂとを有している。ロータヨーク１１７ａ、１１７ｂは、隔壁部１１９により磁気的に隔離された４つの区画を有している。外径側永久磁石１１８ａは外径側ステータコア１１５に対応して配置され、内径側永久磁石１１８ｂは内径側ステータコア１１６に対応して配置されている。なお、外径側永久磁石１１８ａと内径側永久磁石１１８ｂはステータ１１１に対向し、ロータの周方向及び径方向の隣り合うもの同士は異なった極性である。
【０００６】
このアキシャルギャップモータ１１０は、図１８（ｂ）の矢印線の磁路ｒを、外径側ステータコア１１５及び内径側ステータコア１１６の回転軸方向磁束と、各ロータ１１２ａ、１１２ｂのロータ径方向磁束により形成し、図１８（ｂ）に示す各ロータ１１２ａ、１１２ｂの内径側永久磁石１１８ｂと外径側永久磁石１１８ａの間の磁路ｒ２を、内径側永久磁石１１８ｂと外径側永久磁石１１８ａがロータ径方向に近接配置して最短距離を通るようにする。その結果、磁路ｒ２をロータ外周縁に沿った磁路よりも確実に短くして、磁路ｒの長さを短くしてモータ損失を少なくしている。
【０００７】
図１９は前記のステータの磁極を径方向の外径側と内径側に分割したアキシャルギャップモータの他の例を示し、（ａ）はロータのステータ側から見た平面説明図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【０００８】
この例のアキシャルギャップモータ１４５は、ステータ１４６が、ステータ巻線１１４を巻回した図１８の外径側ステータコア１１５及びステータ巻線１１４を巻回した同図の内径側ステータコア１１６に代えて、ステータ巻線１１４を縦巻きした一つのステータコア１４７により形成されている。その他の構成及び作用はアキシャルギャップモータ１１０と同様であり、ステータ１４６の表裏の両面が磁極面である。
【０００９】
そして、ステータコア１４７は、略等間隔の円環状に複数個配置され、各ステータコア４７のステータ径方向中央部には１４７ａが形成され、この溝１４７ａに、縦（回転軸方向）巻きによりステータ巻線１１４が巻回されている。各ステータコア１４７の溝１４７ａの形成部以外の端部は外側永久磁石１１８ａ、内側永久磁石１１８ｂに対向し、各永久磁石１１８ａ、１１８ｂは、ロータの周方向および径方向の隣り合うもの同士は異なった極性である。
【００１０】
このアキシャルギャップモータ１４５は、図１９（ｂ）の矢印線に示すように、磁路ｒとして、ロータヨーク１１７ｂを通ってロータ１１２ｂの内側永久磁石１１８ｂへ向かうものと、ロータヨーク１１７ａを通ってロータ１１２ａの内径側永久磁石１１８ｂへ向かうものとを形成することで、アキシャルギャップモータ１４５の端面側を通る図１９（ａ）の磁路ｒ２をロータ外周縁に沿う場合よりも短くしてモータ損失を少なくしている。また、小さいスペースにおいてもステータ巻線１１４を巻回可能にしてアキシャルギャップモータ１４５の小型化を可能にしている。
【００１１】
つぎに、アキシャルギャップモータの一例であるスイッチド・リラクタンスモータにおいて、Ｕ字型に屈曲された積層鋼板のコアを周方向に設けたステータおよびロータを備え、その際、ステータのコアを径方向に２個並べた構造に形成してこれらのコアに共通のコイルを巻き、磁極面積を２倍にしてモータの厚さに対する回転トルク比を向上し、その結果、モータの小型化（薄型化）を図ることが提案されている（例えば、特許文献２（段落［００２１］―［００４９］、図６、図９（ｄ）等）参照）。
【００１２】
図２０および図２１は上記構成のスイッチド・リラクタンスモータ２００を示し、図２０（ａ）は基本構成のモータ要部の上部平面図、図２０（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面図、図２０（ｃ）は同図（ａ）のモータ要部の下部平面図であり、図２１は図２０の構成からの変形例を示す。
【００１３】
スイッチド・リラクタンスモータ２００はステータ２１０及びロータ２１４を備える。そのステータ２１０は、ロータ２１４に対向する表面（上面）のみが磁極面である。ロータ２１４は軸受を介してステータ２１０から伸びるモータ軸（回転中心軸）２２４に対して回転可能に接続して形成される。
【００１４】
ステータ２１０は、モータ軸２２４から同一距離の位置にＵ字型に形成された複数のステータコア２２２が周方向に配設される。ステータコア２２２のＵ字型の凹部には励磁用のコイル２１６が巻かれる。ロータ２１４は、モータ軸２２４から同一距離にＵ字型に形成されたロータコア２２６が周方向に配設される。ロータコア２２６の磁極面は、ステータコア２２２の磁極面と、所定の間隙を介してステータコア２２２のＵ字型の両突端部を跨ぐように対向する。
【００１５】
その際、図２１に示すように、並置された２つのステータコア２２２に１つの励磁用のコイル１６が共通に巻かれることで、スイッチド・リラクタンスモータ２００は、磁極面積を大きくして回転トルクを高め、また、モータの厚さ対回転トルク比を向上して小型化を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２００７−２３６１３０号公報
【特許文献２】特開２００４−１６６３５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
図１８に示した特許文献１に記載の従来例モータ（アキシャルギャップモータ１１０）の場合、第１に、ステータ１１１は、外径側磁極１１５と内径側磁極１１６に、すなわち、全ての磁極に、ステータ巻線１１４がそれぞれ巻かれる。しかも、外径側磁極１１５と内径側磁極１１６は平面視が内径側程先細りになる楔形であり、外径側磁極１１５と内径側磁極１１６に、異なる形状にステータ巻線１１４のコイルを巻く必要がある。そのため、コイル数が多く、コイル質量が大きくなるとともに、組付けが容易でなく、製造コストが高くなる。第２に、ステータ１１１の各磁極（外径側磁極１１５、内径側磁極１１６）がコイルにより囲まれる構成であるので、とくにモータ軸１１３との関係からコイルスロット幅が小さくなる内径側では磁極面積の確保が困難になり、アキシャルギャップモータ１１０の小型化（小径化）が制限される。
【００１８】
図１９に示した特許文献１に記載の従来例モータ（アキシャルギャップモータ１４５）の場合、ステータ１４６のコイル数は図１８の構成より少なくなるが、ステータコア１４７の径方向中央部に設けられた溝１４７ａに、ステータ巻線１１４の縦（モータ軸方向）巻きのコイルが配置され、ステータ１４６の表面側、裏面側それぞれの径方向の磁路が、図１９（ｂ）の矢印線からも明らかなようにステータコア１４７の共通のステータヨークを通るため、ステータヨークが十分な磁路断面積を確保できるようにステータコア１４７を厚くしなければならず、ステータコア１４７がモータ軸方向に厚くなって重くなる。
【００１９】
図２０、図２１に示した特許文献２に記載の従来例モータ（スイッチド・リラクタンスモータ２００）の場合は、ステータ２１０の径方向の中間の磁極（Ｕ字型に形成された各ステータコア２２２）毎にコイルが巻かれるので、それらの磁極の周方向の両側にコイルエンドが生じる。そして、図２０、図２１には駆動相の一相分の磁極（周方向に９０度間隔の４磁極）のみが示されているが、実際には駆動相が３相であれば、周方向に３０度間隔で各相の磁極が隣接して存在し、それらの磁極にも同じようにコイルが巻かれて両側にコイルエンドが生じるので、各コイルのコイルエンドのスペースを確保してコイルエンドどうしの干渉等を防止するため、中間の各磁極の周方向の幅を削って狭くしたり、中間の各磁極の面積を小さくする必要があり、その結果、モータトルクが減少する。
【００２０】
そして、この種のアキシャルギャップモータにおいては、ステータの磁極面が、表裏の両面であるか、いずれか一方の面（片面）であるかを問わず、小型・軽量化および組付の容易化を図りつつ、モータトルクを一層増大することが望まれているが、そのための最良の構造は発明されていない。
【００２１】
本発明は、アキシャルギャップモータにおいて、小型・軽量化および組付の容易化を図りつつ、モータトルクを増大することができる画期的な構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
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、表裏の両面の少なくともいずれか一方が磁極面であるステータと、磁極面が前記ステータの磁極面に対向したロータとを備え、前記ステータは、外径側磁極と内径側磁極との間に少なくとも一つの中間磁極を有する分割磁極構造の径方向に楔形の各ステータコアを周方向に配設して形成され、前記外径側磁極、前記内径側磁極および前記中間磁極が前記中間磁極のコイルにより一括して励磁されることを特徴としている（請求項１）。
【００２３】
また、本発明のアキシャルギャップモータは、前記ステータの表裏の両面が磁極面であり、前記コイルは、略鞍型の形状であり、前記ステータの表裏の前記中間磁極を囲むように前記ステータコアに設けられることを特徴としている（請求項２）。
【００２４】
さらに、本発明のアキシャルギャップモータは、前記ステータの表裏の両面が磁極面であり、前記コイルは、中央部が前記ステータの表裏方向に屈曲したクランク状であり、前記ステータの隣り合う異なる駆動相のステータコアのいずれか一方の表面側の前記中間磁極と他方の裏面側の前記中間磁極を囲むように、前記隣り合うステータコアに跨って設けられることを特徴としている（請求項３）。
【００２５】
また、本発明のアキシャルギャップモータは、前記中間磁極が、前記外径側磁極および前記内径側磁極より周方向にずれていることを特徴としている（請求項４）。
【００２６】
さらに、本発明のアキシャルギャップモータは、前記ステータの各ステータコアが磁気的に独立した状態で周方向に配設され、前記ロータの各ロータコアが磁気的に独立した状態で周方向に配設されていることを特徴としている（請求項５）。
【発明の効果】
【００２７】
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、ステータの表裏の両面又は片面の磁極面において、周方向に配設されたステータコアは、外径側磁極と内径側磁極との間に少なくとも一つの中間磁極を有し、それらの磁極は中間磁極のコイルにより一括して励磁される。
【００２８】
この場合、各ステータコアの分割磁極毎にコイルを設けなくてよく、コイルの個数や量を低減しつつ、コイルの通電励磁で発生した磁束の磁路を、中間磁極からロータを通って外径側磁極に戻る磁路と、中間磁極からロータを通って内径側磁極に戻る磁路に分散させて二次元平面状に広げることができ、ステータを薄型化してモータトルクを増大することができる。しかも、ステータに設けるコイルの個数や量が少なく、組付けも容易である。
【００２９】
したがって、小型・軽量化および組付の容易化を図りつつ、モータトルクを増大することができる画期的な構造のアキシャルギャップモータを提供できる。
【００３０】
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、ステータの表裏の両面が磁極面であり、ステータに周方向に配設されるステータコアの前記コイルは、略鞍型の形状である。そして、ステータコアを挟むようにして前記コイルを設けると、前記コイルがステータコアの表側および裏側の中間磁極を囲み、前記コイルの通電により、ステータコアの表裏の外径側磁極、内径側磁極および中間磁極が一括して励磁される。
【００３１】
この場合、ステータコアの表裏の両面の中間磁極を囲む１つのコイルによってステータコアの表裏の外径側磁極、内径側磁極および中間磁極が一括して励磁される。そのため、ステータの表裏の両面を磁極面とする場合に、ステータに設けるコイルの個数や量を大幅に低減しつつ、ステータを薄型化してモータトルクを増大することができ、しかも、組付けも容易である。
【００３２】
さらに、略鞍型のコイルを設けることにより、ステータコアの周方向の片側は、前記コイルの開口縁に望み、巻き線が存在しない。そのため、ステータの表裏の中間磁極の周方向の磁極幅は、中間磁極の全周をコイルが囲む場合に比して巻き線による制約が半減して広くなり、ステータの表裏の中間磁極の十分な磁極面積を確保しつつ、前記コイルのコイル量を多くして大きな起磁力（アンペアターン）を発生し、モータトルクを一層増大することができる。
【００３３】
したがって、ステータの表裏の両面を磁極面とする場合に、一層の小型・軽量化および組付の容易化を図りつつ、モータトルクを増大することができる画期的な構造のアキシャルギャップモータを提供できる。
【００３４】
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、ステータの表裏の両面が磁極面であり、前記コイルは、中央部がステータの表裏方向に屈曲したクランク状であって、隣り合うステータコアに跨って設けられ、両ステータコアのいずれか一方の表側および他方の裏側の中間磁極を囲む。
【００３５】
そのため、前記コイルの通電により、ステータに径方向に配設された各ステータコアは、表側の磁極面の駆動相の外径側磁極、内径側磁極および中間磁極が一括して励磁され、同時に、表側より周方向にずれた裏側の磁極面の同じ駆動相の外径側磁極、内径側磁極および中間磁極が一括して励磁される。このとき、表側の磁極面の磁束の磁路を形成するステータコアと、同時に裏側の磁極面の磁束の磁路を形成するステータコアとが異なり、各ステータコアを、ステータの表裏それぞれの片面の磁束が異なるタイミングで通る。そのため、各ステータコアの厚みを、ステータの表裏の磁束が同じステータコアを表裏から同じタイミングに通る場合に比して一層薄くすることができ、ステータの表裏の両面を磁極面とする場合に、さらにステータを薄型化してモータトルクを増大することができる。
【００３６】
したがって、ステータの表裏の両面を磁極面とする場合に、一層の小型・軽量化および組付の容易化を図りつつ、モータトルクを増大することができる画期的な構造の他の例のアキシャルギャップモータを提供できる。
【００３７】
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、中間磁極が外径側磁極および内径側磁極より周方向にずれることにより、中間磁極を囲むコイルがより組付け易くなって組付性が一層向上し、さらには、中間磁極の周方向の少なくとも片側（好ましくはコイルエンド側）のコイル端面（側面）を外径側磁極および内径側磁極の周方向の端面（側面）と面一にすることが可能になる。
【００３８】
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、ステータの各ステータコアおよびロータの各ロータコアが磁気的に独立した状態で周方向に配設されるため、各ステータコアおよび各ロータを不要な磁束が通らず、とくに請求項３のコイルがクランク状で隣り合うステータコアに跨って設けられる場合に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】第１の実施形態のアキシャルギャップモータの組立状態の断面図である。
【図２】図１のステータの磁極面の説明図である。
【図３】図１のロータの磁極背面の説明図である。
【図４】図２のステータの磁極の組付けの説明図である。
【図５】第２の実施形態のアキシャルギャップモータの組立状態の断面図である。
【図６】図５のステータの磁極面の説明図である。
【図７】図５のロータの磁極背面および磁極面の説明図である。
【図８】図６のステータの磁極の組付けの説明図である。
【図９】第３の実施形態のアキシャルギャップモータの組立状態の断面図である。
【図１０】図９のステータの磁極面の説明図である。
【図１１】図９のロータの磁極背面および磁極面の説明図である。
【図１２】第４の実施形態のアキシャルギャップモータの組立状態の断面図である。
【図１３】図１２のステータの磁極面の説明図である。
【図１４】図１２のロータの磁極背面および磁極面の説明図である。
【図１５】図１２のステータの磁極の組付けの説明図である。
【図１６】図１２のアキシャルギャップモータのステータの表裏の磁極の説明図である。
【図１７】図１２のアキシャルギャップモータの励磁状態を示す断面図である。
【図１８】従来モータの一例の説明図である。
【図１９】従来モータの他の例の説明図である。
【図２０】従来モータのさらに他の例の説明図である。
【図２１】図１９の従来モータの変形例の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
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１７を参照して詳述する。なお、それらの図面においては、断面を示す斜線（ハッチング）等は適宜省略している。
【００４１】
（第１の実施形態）
ステータの磁極面が片面である第１の実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。
【００４２】
図１は本実施形態のアキシャルギャップモータ１Ａの切断側面図であり、図２は図１の矢印線ａの矢視方向から見たアキシャルギャップモータ１Ａのステータ２ａの磁極面の平面図、図３は図１の矢印線ａの矢視方向から見たアキシャルギャップモータ１Ａのロータ３ａの磁極背面の平面図である。
【００４３】
これらの図面に示すように、アキシャルギャップモータ１Ａは、非磁性体（ステンレス等）のモータ軸４ａに軸着された円盤状のロータ３ａと、モータ軸４ａが中心孔を貫通した円盤状のステータ２ａとを備える。ステータ２ａとロータ３ａは磁極面が対向している。
【００４４】
（ステータ２ａ）
アキシャルギャップモータ１Ａが３相駆動の場合、ステータ２ａは、径方向に楔形の形状の１２個のステータコア５ａを周方向に等間隔に並べ、この状態で同心状の外周保持リング６ａと内周保持リング７ａの間に嵌入して形成される。このとき、各ステータコア５ａは周方向に３０度の間隔で隙間を設けて配設され、周方向に順に各相の磁極のコアを形成する。そして、各ステータコア５ａを磁気的に独立した状態に保持して各ステータコア５ａを不要な磁束が通らないようにするため、各ステータコア５ａ間の隙間には例えば樹脂８を充填し、また、リング６ａ、７ａの少なくともいずれか一方を非磁性体で形成することが好ましい。
【００４５】
各ステータコア５ａは、外径側磁極９と内径側磁極１０との間に少なくとも一つの中間磁極１１ａを有する分割磁極構造であり、本実施例では中間磁極１１ａは１個である。この中間磁極１１ａは、後述するようにステータコア５ａに組付けて設けられる。さらに、中間磁極１１ａには、各ステータコア５ａそれぞれの外径側磁極９、内径側磁極１０および中間磁極１１ａを一括して励磁するカセット式のコイル１２が取り付けられて設けられる。
【００４６】
励磁相のコイル１２が発生した磁束は、通電により図１の破線の矢印線ｂ、ｃに示すように、中間磁極１１ａからロータ３ａ、外径側磁極９を通って中間磁極１１ａに戻る磁束および、中間磁極１１ａからロータ３ａ、内径側磁極１０を通って中間磁極１１ａに戻る磁束を形成する。
【００４７】
図４は中間磁極１１ａおよびコイル１２の組付けを示し、（ａ）はステータ２ａの磁極面の注目するステータコア（以下、注目コアという）５ａを太い実線で囲んで示し、（ｂ）は注目コア５ａの斜視図、（ｃ）は注目コア５ａに設けられるコイル１２の斜視図、（ｄ）は中間磁極１１ａおよびコイル１２の組付けの説明図である。
【００４８】
本実施形態の場合、ステータ２ａの片面（表面）が磁極面であるので、各ステータコア５ａの例えば圧粉磁心で形成される平面視楔形のコア本体５１ａは、磁極９、１０の部分が表側に突起し、磁極９、１０を繋ぐヨーク部５２ａは図１に示すように厚みαが薄くなって凹んでいる。
【００４９】
ヨーク部５２ａの周方向の片側は中間磁極１１ａの基部１１ａａが嵌るように一部が凹状に切り取られている。磁極９、１０、１１ａの磁極面積は略等しく、中間磁極１１ａは裏面側に基部１１ａａが突出したＬ字状である。
【００５０】
コイル１２は、磁極９、１１ａ間および磁極１１ａ、１０間の隙間に嵌る周方向に伸びた横辺１２ａ、１２ｂと、横辺１２ａ、１２ｂの片側を繋ぐ径方向の縦辺１２ｃと、横辺１２ａ、１２ｂの反対の片側からヨーク部５２ａの厚み方向（モータ軸方向）に折れ曲がった折曲辺１２ｄ、１２ｅと、折曲辺１２ｄ、１２ｅの端部を繋ぐ径方向の縦辺１２ｆのループをめぐるように、エナメル線を適当回数巻回して形成されたカセットコイルタイプのＬ型コイルである。なお、コイルの巻き始め部と巻き終り部は引き出し線の取り回し等を考慮して、例えば縦辺１２ｃ側に形成される。
【００５１】
そして、組付け時、図４（ｄ）の矢印の順に、中間磁極１１ａをコイル１２の内側に嵌め、この状態でコイル１２をコア本体５１ａに取り付けると、磁極１１ａの基部１１ａａはヨーク部５２ａの周方向の片側の凹部に嵌り、コイル１２の横辺１２ａ、１２ｂおよび磁極１１ａがヨーク部５２ａを覆うように嵌り、コイル１２および磁極１１ａをコア本体５１ａに嵌め込む簡単な作業で注目コア５が形成される。他のステータコア５ａも同様の簡単な作業で形成される。そのため、ステータ２ａの組み付けが容易に行なえる。
【００５２】
また、各ステータコア５ａのコイル１２は、ステータコア５ａの周方向の片側にだけ縦辺１２ｃの径方向のエナメル線が通るコイル幅を必要とし、ステータコア５ａの周方向の反対の開口した片側にはコイル幅が不要であるので、両側にコイル幅が必要なコイル構造の場合に比して、中間磁極１１ａの磁極面積を広く取ることができ、モータトルクがアップする。
【００５３】
（ロータ３ａ）
ステータ２ａに対向するロータ３ａは図３に示すように、ステータコア５ａと同様の形状の例えば８個のロータコア１３ａを、周方向に等間隔（４５度間隔）に配設して形成される。ロータコア１３ａは、ステータコア５ａの磁極９、１０に対向する位置に、磁極９、１０と同様の外径側磁極１４、内径側磁極１５を有し、磁極１４、１５間に、ステータコア５ａの中間磁極１１ａに対応する中間磁極１６ａを有する分割磁極構造である。
【００５４】
そして、各ロータコア１３ａは、ステータ２ａの外周保持リング６ａ、内周保持リング７ａに相当する同心状の外周保持リング１７、内周保持リング１８の間に嵌入して固定される。なお、回転するロータ３ａは極力軽量であることが好ましい。そこで、各ロータコア１３ａ間の周方向の隙間は、樹脂を充填してもよいが、空間（ギャップ）１９である。また、リング１７ａ、１８ａは少なくともいずれか一方が非磁性体で形成されることが好ましい。
【００５５】
そして、ロータ３ａの各ロータコア１３ａは、略各ステータコア５ａからコイル１２を除いた構造であり、磁極１４、１５、１６ａの厚みは磁極９、１０、１１ａより薄い。なお、磁極１４、１５、１６ａは表面に磁石を設けてもよい。
【００５６】
上記構成のアキシャルギャップモータ１Ａは、例えば周知のスイッチドリラクタンスモータの制御と同様の制御により、ロータ３ａとステータ２ａが磁極の対向状態になる毎に通電相が切り替わって各相の中間磁極１１ａのコイル１２が順に通電され、この通電により、励磁相のステータコア５ａの外径側磁極９、内径側磁極１０および中間磁極１１ａが一括して励磁され、ロータ３ａとステータ２ａの磁気的な吸引作用によりロータ３ａが回転する。
【００５７】
このアキシャルギャップモータ１Ａは、前記したようにステータ２ａの片面が磁極面であってロータ３ａとステータ２ａで構成される。そして、各相のステータコア５ａが外径側磁極９、内径側磁極１０および中間磁極１１ａの分割磁極構造であるので、ステータ２ａの磁極からロータ３ａを通ってステータ２ａに戻る磁路が、磁極を分割しない構成の場合より短くなるのは勿論、中間磁極１１ａに設けた１個のコイル１２により、そのステータコア５ａの外径側磁極９、内径側磁極１０および中間磁極１１ａが一括して励磁されるため、各ステータコア５ａそれぞれの磁極９、１０、１１毎にコイル１２のような励磁コイルを設けなくてよく、ステータ２ａのコイルの個数や量（質量）を低減して組付け性を向上できる。しかも、コイル１２の通電で発生した磁束の磁路を、図１の破線の矢印線ｂ、ｃに示したように、中間磁極１１ａからロータ３ａを通って外径側磁極９に戻る磁路、中間磁極１１ａからロータ３ａを通って内径側磁極１０に戻る磁路に分散させて二次元平面状に広げることができる。
【００５８】
したがって、アキシャルギャップモータ１Ａは、ステータ２ａの厚み（ヨーク厚）が薄くなり、小型・軽量で大きなモータトルクを発生することができ、しかも、安価になる。その上、中間磁極１１ａが嵌め込み式であってコイル２０がカセットタイプであるため、ステータ２ａの組付けが容易であり、製造が容易で製造コストが一層安価になる。
【００５９】
また、図２、図４等から明らかなようにコイル１２は周方向の片側が開口している。そのため、中間磁極１１ａのコア本体５１ａへの嵌め込みの位置を適当に設定し、図２に示すように、中間磁極１１ａの周方向の位置を外径側磁極９および内径側磁極１０に対してずらし、コイル１２によって中間磁極１１ａの磁極面積が狭くならないようにしてコイル１２の巻数の増加（トルクアップ）を図るとともに、その取付け等を容易にすることができる。その際、中間磁極１１ａに巻かれたコイル１２が周方向に突出しないようにして、磁極９、１０および、コイル１２が巻かれた中間磁極１１ａの周方向の片側の面をいわゆる「面一」の状態にして合わせることも可能である。
【００６０】
（第２の実施形態）
ステータの磁極面が両面である第２の実施形態について、図５〜図８を参照して説明する。
【００６１】
図５は本実施形態のアキシャルギャップモータ１Ｂの切断側面図であり、図６は図５の矢印線ｄの矢視方向から見たアキシャルギャップモータ１Ｂのステータ２ｂの表側の磁極面の平面図、図７の（ａ）、（ｂ）は図６の矢印線ｄの矢視方向から見たアキシャルギャップモータ１Ｂのロータ３ｂａ、３ｂｂの磁極背面の平面図である。
【００６２】
これらの図面に示すように、アキシャルギャップモータ１Ｂは、非磁性体のモータ軸４ｂに間隔を取って軸着された円盤状の２個のロータ３ｂａ、３ｂｂと、ロータ３ｂａ、３ｂｂ間に配置されてモータ軸４ｂが中心孔を貫通した円盤状のステータ２ｂとを備える。そして、ロータ３ｂａの磁極面がステータ２ｂの表側の磁極面に対向し、ロータ３ｂｂの磁極面がステータ２ｂの裏面の磁極面に対向する。
【００６３】
（ステータ２ｂ）
そして、アキシャルギャップモータ１Ｂが、３相駆動であってステータ２ｂの表側と裏側の対称位置に磁極を配設して形成される場合、ステータ２ｂは、径方向に楔形の形状の１２個のステータコア５ｂを周方向に等間隔に並べ、この状態で同心状の外周保持リング６ｂと内周保持リング７ｂの間に各ステータコア５ｂを嵌入して形成される。このとき、各ステータコア５ｂは周方向に３０度の間隔で隙間を設けて配設され、周方向に順に各相の磁極のコアを形成する。そして、各ステータコア５ｂを磁気的に独立した状態に保持して各ステータコア５ｂを不要な磁束が通らないようにするため、ステータ２ｂの場合も、各ステータコア５ｂ間の周方向の隙間には例えば樹脂８が充填される。また、リング６ｂ、７ｂの少なくともいずれか一方は非磁性体で形成することが好ましい。
【００６４】
各ステータコア５ｂは、表裏それぞれにおいて、ステータコア５ａと同様の分割磁極構造であり、外径側磁極９と内径側磁極１０との間に少なくとも一つの中間磁極１１ｂを有する。本実施例の場合、磁極９、１０間の中間磁極１１ｂは１個である。中間磁極１１ｂも後述するようにステータコア５ｂに組付けて設けられる。さらに、表裏の中間磁極１１ｂの周囲には、表裏の外径側磁極９、内径側磁極１０および中間磁極１１ｂを一括して励磁する後述の鞍型のコイル２０が装着されて設けられる。
【００６５】
励磁相のコイル２０が通電により発生する磁束は、図５の破線の矢印線ｅ〜ｈに示すように、中間磁極１１ｂからロータ３ｂａ又はロータ３ｂｂ、外径側磁極９を通って中間磁極１１ｂに戻る磁束および、中間磁極１１ｂからロータ３ｂａ又はロータ３ｂｂ、内径側磁極１０を通って中間磁極１１ｂに戻る磁束に分散される。
【００６６】
図８は中間磁極１１ｂおよびコイル２０の組付けを示し、（ａ）はステータ２ｂの例えば表側の磁極面の注目コア５ｂを太い実線で示し、（ｂ）は注目コア５ｂの表側の平面図、（ｃ）は注目コア５ｂに設けられるコイル２０の斜視図、（ｄ）は中間磁極１１ｂおよびコイル２０の組付けの説明図である。
【００６７】
本実施形態の場合、ステータ２ｂの表裏の両面が磁極面であるので、各ステータコア５ｂは例えば圧粉磁心で形成される表裏の平面視が楔形のコア本体５１ｂを備える。コア本体５１ｂは、中央部の図５に示す厚みβのヨーク部５２ｂにより表側および裏側に突出した磁極９、１０の部分を一体に繋いだ形状である。
【００６８】
ヨーク部５２ｂには、表裏の中間磁極１１ｂの片側を繋いだ形状の中間磁極片１１ｘが、周方向の片側からヨーク部５２ｂを挟むよう差し込まれて組み付けられる。この組み付けにより、ステータ２ｂの表裏において、中間磁極１１ｂがステータコア５ｂの磁極９、１０間に設けられる。
【００６９】
コイル２０は、略鞍型の形状であり、図４（ｃ）の矢印に示す周方向の片側（紙面左側）が径方向に障害物のない開口状態であり、ステータコア５ｂを挟んでステータ２ｂの表裏の中間磁極１１ｂを囲むようにステータコア５ｂに設けられる。
【００７０】
さらに具体的に説明すると、コイル２０は、表側の磁極９、１１ｂ間、磁極１１ｂ、１０間の隙間に嵌る周方向に伸びた表側の横辺２０ａ、２０ｂと、横辺２０ａ、２０ｂの周方向の片端を繋ぐ縦片２０ｃと、裏側の磁極９、１１ｂ間、磁極１１ｂ、１０間の隙間に嵌る周方向に伸びた裏側の横辺２０ｄ、２０ｅと、横辺２０ｄ、２０ｅの周方向の片端を繋ぐ縦片２０ｆと、ヨーク部５２ｂの厚み方向（モータ軸方向）に伸びて横辺２０ａ、２０ｄの反対側の片端を繋ぐ辺２０ｇと、ヨーク部５２ｂの厚み方向（モータ軸方向）に伸びて表裏の横辺２０ｂ、２０ｅの反対側の片端を繋ぐ辺２０ｈのループをめぐるように、エナメル線を適当回数巻回して形成されたカセットコイルタイプの鞍型コイルである。なお、各辺２０ａ〜２０ｈのコーナー部分は、図８（ｃ）に示すように角張っていてもよいが、エナメル線の曲げＲが制約される場合等には丸みを帯びるようにすればよい。また、コイルの巻き始め部および巻き終り部は引き出し線の取り回し等を考慮して、例えば縦辺２０ｃ、２０ｆ側に形成される。
【００７１】
そして、組付け時、図８（ｄ）の矢印の順に、中間磁極片１１ｘをコイル２０の内側に嵌め、この状態で中間磁極片１１ｘがコア本体５１ｂを挟むようにコイル２０をコア本体５１ｂに取り付けることにより、ステータ２ｂの表側では、コイル２０の辺２０ａ〜２０ｃおよび磁極１１ｂがヨーク部５２ｂを覆うように嵌り、ステータ２ｂの裏側では、辺２０ｄ〜２０ｆおよび磁極１１ｂがヨーク部５２ｂを覆うように嵌り、コイル２０および中間磁極片１１ｘをコア本体５１ｂに嵌め込む簡単な作業で注目コア５ｂが形成される。他のステータコア５ｂも同様の簡単な作業で形成される。そのため、ステータ２ｂの組み付けが容易に行なえる。
【００７２】
そして、形成されたステータ２ｂは、各ステータコア５ｂの鞍型のコイル２０が、ステータコア５ｂの周方向の片側にだけ径方向のエナメル線が通る辺２０ｃ、２０ｆのコイル幅を必要とし、ステータコア５ｂの周方向の反対の片側にはコイル幅が不要であるので、両側にコイル幅が必要な構造の場合に比して、中間磁極１１ｂの磁極面積を広く取ることができ、モータトルクがアップする。
【００７３】
（ロータ３ｂａ、３ｂｂ）
ステータ２ｂの両面側のロータ３ｂａ、３ｂｂは図７（ａ）、（ｂ）に示すように、第１の実施形態のロータ３ａと同様の構成であり、それぞれ例えば８個のロータコア１３ｂを、周方向に等間隔（４５度間隔）に配設して形成される。ロータコア１３ｂは、ステータコア５ｂの表裏の磁極９、１０に対向する位置に、磁極９、１０と同様の外径側磁極１４、内径側磁極１５を有し、磁極１４、１５間に、ステータコア５ｂの中間磁極１１ｂに対応する中間磁極１６ｂを有する磁極構造である。
【００７４】
そして、各ロータコア１３ｂは、図３のロータ３ａのリング１７ａ、１８ａに対応する同心状の外周保持リング１７ｂ、内周保持リング１８ｂの間に嵌入して固定される。なお、回転するロータ３ｂａ、３ｂｂは極力軽量であることが好ましい。そこで、本実施形態の場合も、各ロータコア１３ｂ間の周方向の隙間は、樹脂を充填してもよいが、空間（ギャップ）１９である。また、リング１７ｂ、１８ｂは少なくともいずれか一方が非磁性体で形成されることが好ましい。
【００７５】
そして、ロータ３ｂａ、３ｂｂの各ロータコア１３ｂも、略、各ステータコア５ｂからコイル２０を除いた構造であり、磁極１４、１５、１６ｂの厚みは磁極９、１０、１１ｂより薄い。なお、磁極１４、１５、１６ｂは表面に磁石を設けてもよい。
【００７６】
上記構成のアキシャルギャップモータ１Ｂも、例えば周知のスイッチドリラクタンスモータの制御と同様の制御により、ロータ３ｂａ、３ｂｂとステータ２ｂが磁極の対向状態になる毎に通電相が切り替わって各相の中間磁極１１ｂのコイル２０が順に通電され、この通電により、励磁相のステータコア５ｂの表裏の外径側磁極９、内径側磁極１０および中間磁極１１ｂが一括して励磁され、ロータ３ｂａ、ｂｂとステータ２ａの磁気的な吸引作用によりロータ３ｂａ、ｂｂが回転する。
【００７７】
このアキシャルギャップモータ１Ｂは、ステータ２ｂの両面が磁極面であってステータ２ｂの両面のロータ３ｂａ、３ｂｂとステータ２ｂで構成される。そして、ステータ２ｂの各ステータコア５ｂの表裏の磁極構造が、外径側磁極９、内径側磁極１０および中間磁極１１ｂの分割磁極構造であるので、ステータ２ｂの表裏それぞれの磁極からロータ３ｂａ、３ｂｂを通ってステータ２ｂに戻る磁路が、磁極を分割しない構成の場合より短くなるのは勿論、中間磁極１１ｂに装着された鞍型コイルの１個のコイル２０により、ステータコア５ｂの表裏両面の外径側磁極９、内径側磁極１０および中間磁極１１ｂが一括して励磁されるため、励磁に必要なコイルの数や量（質量）を大幅に低減して組付け性を向上できる。しかも、コイル２０の通電で発生した磁束の磁路を、図５の破線の矢印線ｅ〜ｈに示すように、ステータ２ｂの表裏において、中間磁極１１ｂからロータ３ｂａ、３ｂｂを通って外径側磁極９に戻る磁路、中間磁極１１ｂからロータ３ｂａ、３ｂｂを通って内径側磁極１０に戻る磁路に分散させて二次元平面状に広げることができる。
【００７８】
したがって、アキシャルギャップモータ１Ｂも、ステータ２ｂのヨークの厚みが薄く、極めて小型・軽量で大きなモータトルクを発生することができる。しかも、安価に製造できる。その上、中間磁極１１ｂが嵌め込み式であってコイル２０がカセットタイプであるため、ステータ２ｂの組付けが容易であり、製造が容易で製造コストが一層安価になる。
【００７９】
また、図６、図８等から明らかなようにコイル２０も周方向の片側が開口している。そのため、中間磁極１１ｂのコア本体５１ｂへの嵌め込みの位置を適当に設定し、図６に示すように、中間磁極１１ｂの周方向の位置を外径側磁極９および内径側磁極１０に対してずらし、コイル２０によって中間磁極１１ｂの磁極面積が狭くならないようにしてコイル２０の巻数の増加（トルクアップ）を図ったり、その取付け等を容易にすることができる。その際、中間磁極１１ｂに巻かれたコイル２０が周方向に突出しないようにして、磁極９、１０およびコイル２０が巻かれた中間磁極１１ｂの周方向の片側の面をいわゆる「面一」の状態にして合わせることも可能である。
【００８０】
（第３の実施形態）
第２の実施形態の変形例である第３の実施形態について、図９〜図１１を参照して説明する。
【００８１】
図９は本実施形態のアキシャルギャップモータ１Ｃの切断側面図であり、図１０は図９の矢印線ｉの矢視方向から見たアキシャルギャップモータ１Ｃのステータ２ｃの表側の磁極面の平面図、図１１（ａ）、（ｂ）は図９の矢印線ｉの矢視方向から見たアキシャルギャップモータ１Ｃのロータ３ｃａ、３ｃｂの磁極背面および磁極面の平面図である。
【００８２】
これらの図面に示すように、アキシャルギャップモータ１Ｃは、非磁性体のモータ軸４ｃに間隔を取って軸着された円盤状の２個のロータ３ｃａ、３ｃｂと、ロータ３ｃａ、３ｃｂ間に配置されてモータ軸４ｃが中心孔を貫通した円盤状のステータ２ｃとを備える。そして、ロータ３ｃａの磁極面がステータ２ｂの表側の磁極面に対向し、ロータ３ｃｂの磁極面がステータ２ｂの裏面の磁極面に対向する。
【００８３】
そして、アキシャルギャップモータ１Ｃのロータ３ｃａ、３ｃｂ、ステータ２ｃは、第２の実施形態のアキシャルギャップモータ１Ｂのロータ３ｂａ、３ｂｂ、ステータ２ｂに対応し、アキシャルギャップモータ１Ｃがアキシャルギャップモータ１Ｂと異なる点は、図９、図１０に示したように、ステータ２ｃにおいて、各ステータコア５ｂの表裏の中間磁極１１ｂの表面に蓋板状のフランジ板２１を設けた点である。なお、フランジ板２１は、例えば圧粉磁心により、予め中間磁極１１ｂと一体に形成してもよく、中間磁極１１ｂと別体に形成しコイル２０を設けた後に中間磁極１１ｂに接着するようにしてもよい。
【００８４】
ロータ３ｃａ、３ｃｂは、図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、中間磁極１１ｂに対応する磁極１６ｂがフランジ板２１に合わせて外径方向および内径方向に延長されている。 本実施形態のアキシャルギャップモータ１Ｃは、ステータ２ｃの表裏の各中間磁極１１ｂの磁極面がフランジ板２１により外径方向および内径方向に延長され、各中間磁極１１ｂの磁極面積が拡大し、併せて、ロータ３ｃａ、３ｃｂの対応する磁極１６ｂの磁極面積も拡大し、磁束が図９の破線の矢印線ｊ〜ｍに示す磁路を通る。この場合、アキシャルギャップモータ１Ｃは、磁気抵抗が小さくなってモータトルクが一層増大する利点がある。
【００８５】
（第４の実施形態）
ステータの磁極面が両面である第４の実施形態について、図１２〜図１７を参照して説明する。
【００８６】
図１２は本実施形態のアキシャルギャップモータ１Ｄの組立状態の切断側面図、図１３は図１２の矢印線ｎの矢視方向から見たアキシャルギャップモータ１Ｄのステータ２ｄの表側の磁極面の平面図、図１４の（ａ）、（ｂ）は図１２の矢印線ｎの矢視方向から見たアキシャルギャップモータ１Ｄのロータ３ｄａ、３ｄｂの磁極背面および磁極面の平面図である。
【００８７】
これらの図面に示すように、アキシャルギャップモータ１Ｄも、第２の実施形態のアキシャルギャップモータ１Ｂと同様、非磁性体のモータ軸４ｄに間隔を取って軸着された円盤状の２個のロータ３ｄａ、３ｄｂと、ロータ３ｄａ、３ｂｂ間に配置されてモータ軸４ｄが中心孔を貫通した円盤状のステータ２ｄとを備える。そして、ロータ３ｄａの磁極面がステータ２ｄの表側の磁極面に対向し、ロータ３ｄｂの磁極面がステータ２ｄの裏面の磁極面に対向している。
【００８８】
（ステータ２ｄ）
アキシャルギャップモータ１Ｄが３相駆動の場合、ステータ２ｄは、径方向に楔形の形状の１２個のステータコア５ｄを周方向に等間隔に並べた状態で同心状の外周保持リング６ｄと内周保持リング７ｄの間に嵌入して形成される。このとき、各ステータコア５ｄは周方向に３０度の間隔で隙間を設けて配設され、周方向の順に各相の磁極のコアを形成する。
【００８９】
また、アキシャルギャップモータ１Ｄの場合、必ず各ステータコア５ｄを磁気的に独立した状態にする必要があるので、各ステータコア５ｄ間の周方向の隙間には例えば樹脂８が充填される。また、リング６ｄ、７ｄは少なくともいずれか一方が非磁性体で形成される。
【００９０】
各ステータコア５ｄは、第２の実施形態のステータコア５ｂと同様の分割磁極構造であり、表裏それぞれにおいて、外径側磁極９と内径側磁極１０との間に少なくとも一つの中間磁極１１ｄを有する。本実施例の場合、磁極９、１０間の中間磁極１１ｄは１個である。
【００９１】
ステータ２ｄの表裏の各中間磁極１１ｄには、後述するクランク状のコイル２２が、表側の磁極面のステータコア５ｄの中間磁極１１ｄとその隣のステータコア５ｄの裏側の磁極面のステータコア５ｄの中間磁極１１ｄとを囲むように装着される。そのため、駆動３相をＵ、Ｖ、Ｗとすると、例えばＵ相の各コイル２２の通電により、９０度間隔の各ステータコア５ｄの表側の外径側磁極９、内径側磁極１０および中間磁極１１ｂがＵ相の磁極として一括励磁され、同時に、それらのステータコア５ｄの隣の各ステータコア５ｄの裏側の外径側磁極９、内径側磁極１０および中間磁極１１ｂもＵ相の磁極として一括励磁される。なお、Ｖ相、Ｗ相の各コイル１２ｄの通電の場合も同様である。
【００９２】
中間磁極１１ｄおよびコイル２２について、図１５を参照してさらに詳述する。
【００９３】
図１５は中間磁極１１ｄおよびコイル２２の組付けを示し、（ａ）はステータ２ｄの例えば表側の磁極面を示し、注目コア５ｄおよびこのコア５ｄに設けられるコイル２２を実線で囲んで示している。（ｂ）は（ａ）の実線で囲まれた注目コア５ｄおよびコイル２２を取り出して示した平面図、（ｃ）はコイル２２の斜視図、（ｄ）は中間磁極１１ｄおよびコイル２２組付けの説明図である。
【００９４】
ステータ２ｄの表裏の両面が磁極面であるので、各ステータコア５ｄは例えば圧粉磁心で形成された表裏の平面視が楔形のコア本体５１ｄを備える。コア本体５１ｄは、径方向中央のヨーク部５２ｄにより、表側および裏側に突出した磁極９、１０の部分を一体に繋いだ形状である。
【００９５】
コイル２２は、注目コア５ｄの表側の中間磁極１１ｄを囲む平面視コ字型（表側から見て）の表側部分２２ａと、反時計方向に隣のステータコア５ｄの裏側の中間磁極１１ｄを囲む平面視コ字型（裏側から見て）の裏側部分２２ｂと、表側部分２２ａと裏側部分２２ｂとをループ状に繋ぐ折曲部分２２ｃのループをめぐるように、エナメル線を適当回数巻回して形成されたカセットコイルタイプのクランク状のコイルである。
【００９６】
そして、コイル２２は略同形状のインシュレータ２３のケース凹部に収容される。また、コイル２２の表側部分２２ａ、裏側部分２２ｂそれぞれが囲む空間部分に、第１の実施形態の中間磁極１１ａと略同じ形状、大きさの中間磁極１１ｄがそれぞれ嵌め込んで取り付けられる。さらに、中間磁極１１ｄが取り付けられたインシュレータ２３は、コイル２２の表側部分２２ａが、注目コア５ｄのコア本体５１ｄの表側のコア部分５２ｄに嵌め付けられる。その後、この状態で各ステータコア５ｄが周方向に配設されると、コイル２２の裏側部分２２ｂが隣のステータコア５のコア本体５１ｄのコア部５２ｄに嵌め付けられる。
【００９７】
その結果、インシュレータ２３に収容されて中央部がステータ２ｄの表裏方向に屈曲したクランク状の各コイル２２は、ステータ２ｄの隣り合う異なる駆動相のステータコア５ｄのいずれか一方の表面側の中間磁極１１ｄと他方の裏面側の中間磁極１１ｄを囲むように、隣り合うステータコア５ｄに跨って設けられる。この場合、中間磁極１１ｄが嵌め付けられたコイル２２をコア本体５２に嵌め込む簡単な作業でステータコア５ｄ、中間磁極１１ｄおよびコイル２２の組付けが行なえ、組付け性が向上する。なお、図１５に示すように、中間磁極１１ｄのインシュレータ２３と接する周面にはモータ軸方向に垂直な横溝状の溝１１ｄｘが形成され、インシュレータ２３の内側には溝１１ｄｘに嵌る線状の凸部２３ｘが形成されている。そのため、組付け時、溝１１ｄｘに凸部２３ｘが嵌ることで簡単に位置決めが行なえるとともに、中間磁極１１ｄを確実に保持することができる。
【００９８】
そして、上記の組付けによって形成されたステータ２ｄは、各相のコイル２２が順に通電されることにより、駆動相のコイル２２の表側部分２２ａが中間磁極１１ｄを囲むステータコア５ｄの表側の磁極面の外径側磁極９、内径側磁極１０および中間磁極１１ｄが一括して励磁され、同時に、同じコイル２２の裏側部分２２ａが中間磁極１１ｄを囲む隣のステータコア５ｄの表側の磁極面の外径側磁極９、内径側磁極１０および中間磁極１１ｄが一括して励磁される。そのため、励磁に必要なコイルの数や量（質量）を大幅に低減して組付け性を向上できる。なお、ステータ２ｄの表側と裏側の駆動相の磁極位置は周方向にずれる。
【００９９】
また、ステータ２ｄの場合、表裏それぞれにおいて、ステータコア５ｄの周方向の片側にのみ径方向のエナメル線が通るコイル幅を必要とし、ステータコア５ｂの周方向の反対の開口した片側はコイル幅が不要であるので、両側にコイル幅が必要な構造の場合に比して、必要なコイル幅が半減し、中間磁極１１ｄの磁極面積を広く取ることができ、モータトルクがアップする。なお、ステータ２ｄの場合、コイル２２の取り付け等を考慮して表側の中間磁極１１ｄと裏側の中間磁極１１ｄとは周方向に互いに近づく方向にずれる。
【０１００】
（ロータ３ｄａ、３ｄｂ）
ステータ２ｄの両面側のロータ３ｄａ、３ｄｂは図１４（ａ）、（ｂ）に示したように、第２の実施形態のロータ３ｂと同様の構成であり、それぞれ例えば８個のロータコア１３ｄを、周方向に等間隔（４５度間隔）に配設して形成されるが、上記したようにステータ２ｄの磁極位置が、表側と裏側とでずれるので、このずれに合わせて、ロータ３ｄａの各ロータコア１３ｄの配列と、ロータ３ｄａの各ロータコア１３ｄの配列とは、略３０度ずれる。
【０１０１】
そして、ロータ３ｄａの各ロータコア１３ｄは、ステータコア５ｄの表側の磁極９、１０に対向する位置に磁極９、１０と同様の外径側磁極１４、内径側磁極１５を有し、磁極１４、１５間に中間磁極１６ｄを有する磁極構造であり、同様に、ロータ３ｄｂの各ロータコア１３ｄは、ステータコア５ｄの裏側の磁極９、１０に対向する位置に磁極９、１０と同様の外径側磁極１４、内径側磁極１５を有し、磁極１４、１５間に中間磁極１６ｄを有する磁極構造である。
【０１０２】
また、ロータ３ｄａ、３ｄｂそれぞれの各ロータコア１３ｄは、同心状の外周保持リング１７ｄ、内周保持リング１８ｄの間に嵌入して固定される。このとき、各ロータコア１３ｄを極力軽くして磁気的に独立のものとするため、各ロータコア１３ｄ間の周方向の隙間は空間（ギャップ）１９であり、リング１６ｄ、１７ｄは少なくともいずれか一方が非磁性体で形成されている。
【０１０３】
図１６（ａ）、（ｂ）は上記のように構成された本実施形態のアキシャルギャップモータ１Ｄのステータ２ｄの表側、裏側の各ステータコア５ｄと励磁相Ｕ、Ｖ、Ｗとの対応例を示し、図１７はアキシャルギャップモータ１Ｄの励磁状態を示す断面図であり、Ｕ相のコイル２２が通電されたときに図１６（ａ）、（ｂ）のＺ−Ｚ線で切断し、そのときにステータ２ｄ、ロータ３ｄａ、３ｄｂの励磁されている部分を斜線（ハッチング）で示している。
【０１０４】
すなわち、ステータ２ｄの各ステータコア５ｄおよび、ロータ３ｄａ、３ｄｂの各ロータコア１６ｄは、いずれも磁気的に独立している。また、前記したようにステータ２ｄの表側と裏側で励磁される磁極が周方向にずれる。そのため、例えばＵ相のコイル２２が通電されるＵ相励磁においては、Ｕ相のコイル２２の表側部分２２ａに中間磁極１１ｄが囲まれたステータコア５ｄの表側の外径側磁極９、内径側磁極１０および中間磁極１１ｄが一括して励磁され、同時に、Ｕ相のコイル２２の裏側部分２２ａに裏側の中間磁極１１ｄが囲まれたステータコア５ｄの裏側の外径側磁極９、内径側磁極１０および中間磁極１１ｄが一括して励磁される。Ｖ相、Ｗ相のコイル２２が通電されるＶ相、Ｗ相の励磁の場合も同様である。
【０１０５】
この場合、ステータ２ｄのステータコア５ｄの表裏の磁極構造が、外径側磁極９、内径側磁極１０および中間磁極１１ｄの分割磁極構造であるので、ステータ２ｄの表裏それぞれの磁極からロータ３ｄａ、３ｄｂを通ってステータ２ｄに戻る磁路が、磁極を分割しない構成の場合より短くなるのは勿論、隣り合うステータコア５ｄの表側と裏側の中間磁極１１ｄに跨って装着された１個のコイル２２により、ステータコア５ｂの表裏の両面の外径側磁極９、内径側磁極１０および中間磁極１１ｄが一括して励磁されるため、励磁に必要なコイルの数や量（質量）を大幅に低減して組付け性を向上できる。
【０１０６】
さらに、励磁相のコイル２２の通電で発生した磁束の磁路は、図１７の破線の矢印線ｐ〜ｓに示すように、ステータ２ｂの表裏それぞれにおいて、中間磁極１１ｄからロータ３ｄａ、３ｄｂを通って外径側磁極９に戻る磁路、中間磁極１１ｄからロータ３ｄａ、３ｄｂを通って内径側磁極１０に戻る磁路に分散させて二次元平面状に広げることができる。しかも、ステータ２ｄの表側の磁極面の磁束の磁路を形成するステータコア５ｄと、同時にステータ２ｄの裏側の磁極面の磁束の磁路を形成するステータコア５ｄとが異なり、ステータ２ｄの表裏それぞれの片面の磁束が、各ステータコア５ｄを異なるタイミングで通る。そのため、各ステータコア５ｄの厚みを、ステータ２ｄの表裏の磁束が同じタイミングに通る場合に比して一層薄くすることができる。そのため、ステータ２ｄを極めて薄型化してモータトルクを増大することができる。
【０１０７】
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、各モータ１Ａ〜１Ｄにおいて、ステータコア５ａ、５ｂ、５ｄやロータコア１３ａ、１３ｂ、１３ｄの個数は１２個、８個それぞれに限るものではない。また、駆動相数も３相に限るものではない。
【０１０８】
つぎに、外径側磁極９と内径側磁極１０との間の中間磁極１１ａ、１１ｂ、１１ｄが２個以上であってもよく、この場合、コイル１２、２０、２２は中間磁極１１ａ、１１ｂ、１１ｄ毎に設ければよい。
【０１０９】
つぎに、ステータコア５ａ、５ｂ、５ｃはステータ２ａ〜２ｃに周方向に等間隔に配設しなくてもよく、少なくとも１組の駆動相のステータコア５ａ〜５ｄをステータ２ａ〜２ｄに周方向に配設すればよい。その際、例えば３相駆動であれば、Ｕ、Ｖ、Ｗの各相の３つのステータコアを少なくとも１組用意し、それらを３０度間隔や１２０度間隔で配設すればよい。
【０１１０】
つぎに、コイル１２、２０、２２の形状等は各実施形態のものに限るものではなく、各コア５ａ〜５ｄやコイル１２、２０、２２の支持（保持）手段等はどのようであってもよい。
【０１１１】
そして、本発明は、電気自動車や燃料電池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】
【０１１２】
１Ａ〜１Ｄ アキシャルギャップモータ
２ａ〜２ｄ ステータ
３ａ、３ｂａ、３ｂｂ、３ｃａ、３ｃｂ、３ｄａ、３ｄｂ ロータ
５ａ、５ｂ、５ｄ ステータコア
９ 外径側磁極
１０ 内径側磁極
１１ａ、１１ｂ、１１ｄ 中間磁極
１２、２０、２２ コイル
１６ａ、１６ｂ、１６ｄ ロータコア
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表裏の両面の少なくともいずれか一方が磁極面であるステータと、
磁極面が前記ステータの磁極面に対向したロータとを備え、
前記ステータは、外径側磁極と内径側磁極との間に少なくとも一つの中間磁極を有する分割磁極構造の径方向に楔形のステータコアを周方向に配設して形成され、
前記外径側磁極、前記内径側磁極および前記中間磁極が、前記中間磁極のコイルにより一括して励磁され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、
前記ステータの表裏の両面が磁極面であり、
前記コイルは、略鞍型の形状であり、前記ステータコアに表裏の前記中間磁極を囲むように設けられ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に記載のアキシャルギャップモータにおいて、
前記ステータは表裏の両面が磁極面に形成され、
前記コイルは、中央部が前記ステータの表裏方向に屈曲したクランク状であり、前記ステータの隣り合うステータコアのいずれか一方の表面側の前記中間磁極と他方の裏面側の前記中間磁極を囲むように、前記隣り合う異なるステータコアに跨って設けられ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、
前記中間磁極は、前記外径側磁極および前記内径側磁極より周方向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、
前記ステータは、各ステータコアが磁気的に独立した状態で周方向に配設され、
前記ロータは、各ロータコアが磁気的に独立した状態で周方向に配設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】
表裏の両面の少なくともいずれか一方が磁極面であるステータと、
磁極面が前記ステータの磁極面に対向したロータとを備え、
前記ステータは、外径側磁極と内径側磁極との間に少なくとも一つの中間磁極を有する分割磁極構造の径方向に楔形のステータコアを周方向に配設して形成され、
前記外径側磁極、前記内径側磁極および前記中間磁極が、前記中間磁極のコイルにより一括して励磁され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、
前記ステータの表裏の両面が磁極面であり、
前記コイルは、略鞍型の形状であり、前記ステータコアに表裏の前記中間磁極を囲むように設けられ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に記載のアキシャルギャップモータにおいて、
前記ステータは表裏の両面が磁極面に形成され、
前記コイルは、中央部が前記ステータの表裏方向に屈曲したクランク状であり、前記ステータの隣り合うステータコアのいずれか一方の表面側の前記中間磁極と他方の裏面側の前記中間磁極を囲むように、前記隣り合う異なるステータコアに跨って設けられ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、
前記中間磁極は、前記外径側磁極および前記内径側磁極より周方向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、
前記ステータは、各ステータコアが磁気的に独立した状態で周方向に配設され、
前記ロータは、各ロータコアが磁気的に独立した状態で周方向に配設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８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２０１１−２５０６５１（Ｐ２０１１−２５０６５１Ａ）
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２３８４３（Ｐ２０１０−１２３８４３）
【出願日】平成２２年５月３１日（２０１０．５．３１）
【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１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月３１日（２０１０．５．３１）
【出願人】（０００００２９６７）ダイハツ工業株式会社 (2,560)
【Ｆターム（参考）】
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