アキシャルギャップ型の回転電機
【課題】 回転子と固定子とのギャップを変えることなく、固定子コイルに鎖交する磁束量を調整することができるアキシャルギャップ型の回転電機を提供する。
【解決手段】 アキシャルギャップ型のモータ１００の固定子１２０ａ、１２０ｂを、ヨーク部１２１ａ、１２１ｂとティース部１２３ａ、１２３ｂとに分離する。ティース部１２３ａ、１２３ｂを固定すると共に、回転軸１３０と同軸でヨーク部１２１ａ、１２１ｂを回動させる。ヨーク部１２１ａ、１２１ｂの鉄心部３０１には、ティース部１２３ａ、１２３ｂと対向する位置であって、周方向の沿った位置に、凹部と凸部が繰り返し形成されており、この凹部に非磁性体３０２を取り付ける。
【解決手段】 アキシャルギャップ型のモータ１００の固定子１２０ａ、１２０ｂを、ヨーク部１２１ａ、１２１ｂとティース部１２３ａ、１２３ｂとに分離する。ティース部１２３ａ、１２３ｂを固定すると共に、回転軸１３０と同軸でヨーク部１２１ａ、１２１ｂを回動させる。ヨーク部１２１ａ、１２１ｂの鉄心部３０１には、ティース部１２３ａ、１２３ｂと対向する位置であって、周方向の沿った位置に、凹部と凸部が繰り返し形成されており、この凹部に非磁性体３０２を取り付ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定子と回転子とが回転軸の方向においてギャップを有して対向して配置されるアキシャルギャップ型の回転電機に用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、周方向に配置された複数の永久磁石（磁極）を備えた回転子（ロータ）と、磁性体板を積み重ねて形成したコアと、前記コアに対して巻き回された固定子コイル（励磁コイル）とを備えた固定子（ステータ）とを有し、固定子と回転子とが回転軸の方向にギャップを有して対向するように配置された、所謂アキシャルギャップ型の回転電機（電動機・発電機）がある。
このような回転電機の用途として、インホイールモータがある。このインホイールモータは、自動車の車輪の回転数と同じ回転数で回転するものである。自動車が高速で走行する場合には、インホイールモータの回転数も上昇する。このため、インホイールモータの回転子に備えた永久磁石を通り、固定子コイルに鎖交する磁束の周波数が増える。よって、固定子コイルに誘起する電圧が高くなり、高速回転させるためにはモータ駆動電流の位相制御による、いわゆる弱め界磁により固定子コイルに鎖交する磁束を減少させる必要がある。また、固定子コイルに鎖交する磁束が大きいほど、モータ鉄心での損失、いわゆる鉄損が増加する傾向がある。通常、インホイールモータでは、自動車の発進時や上り坂の走行時に、大きなトルクを発生させる必要があるが、その他の状況では、それ程大きなトルクを発生させる必要はない。
【０００３】
したがって、自動車の発進時や上り坂の走行時以外の場合では、高速回転時に、インホイールモータにおいて余計な損失が発生する虞がある。
また、自動車の減速時には、インホイールモータを発電機として動作させ、エネルギーを回生することが行われる。このような自動車の減速時においては、前述した磁束が原因でコギングが生じる（固定子と回転子との磁気的吸引力が、回転子の回転角度に依存して脈動する）。よって、自動車の減速時には、このコギングの問題が生じない範囲でしかエネルギーを十分に回生できない。
そこで、特許文献１、２には、回転子と固定子とのギャップを可変にし、所望の磁束の量に応じて当該ギャップの量を調整する技術が開示されている。このようにすれば、回転数に応じて固定子コイルに鎖交する磁束量を調整することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４２９４９９３号公報
【特許文献２】特許第４５１８９０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１、２に記載の技術のように、回転子と固定子とのギャップを可変にするためには、回転電機の構造を複雑にしなければならないという問題や、回転電機の回転軸の方向の大きさが大きくなるという問題がある。また、回転中の回転子を動かすことが困難であるという問題がある。更に、回転子と固定子とのギャップを変えることは、回転電機の形状を変えることになるので、回転電機の特性を変えてしまうという問題もある。
【０００６】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、回転子と固定子とのギャップを変えることなく、固定子コイルに鎖交する磁束量を調整することができるアキシャルギャップ型の回転電機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】
【０００７】
本発明のアキシャルギャップ型の回転電機は、回転軸と同軸で回転する回転子と、前記回転子と前記回転軸に沿う方向においてギャップを有して対向する位置に配置される固定子と、を有するアキシャルギャップ型の回転電機であって、前記回転子は、前記回転電機の周方向に配置された複数の永久磁石と、前記複数の永久磁石の前記回転軸に沿う方向の端面のうち、前記固定子と対向しない方の端面に配置され、前記複数の永久磁石との間で磁路を形成する回転子側ヨーク部と、を有し、前記固定子は、前記回転軸に沿う方向の端面のうち、前記回転子と対向する方の端面が前記永久磁石と前記ギャップを有して相互に対向する位置に配置されたティース部と、前記ティース部の前記回転軸に沿う方向の端面のうち、前記回転子と対向しない方の端面に、前記ティース部に対し絶縁及び潤滑された状態で配置され、前記ティース部との間で磁路を形成する固定子側ヨーク部と、を有し、前記ティース部と、前記固定子側ヨーク部と、の一方は固定され、他方は前記回転軸と同軸で回動し、前記ティース部は、前記回転電機の周方向において間隔を有して配置された複数のティース側鉄心部を有し、前記固定子側ヨーク部の、前記複数のティース側鉄心部と対向し得る位置には、磁性を有する領域と非磁性の領域とが存在し、前記ティース部と、前記固定子側ヨーク部との何れかが前記回転軸と同軸で回動することにより、前記複数のティース側鉄心部と対向する、前記固定子側ヨーク部の磁性を有する領域の面積が変わるようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、固定子を、周方向において間隔を有して配置された複数のティース側鉄心部を有するティース部と、固定子側ヨーク部とに分離し、固定子側ヨーク部の、ティース部と対向する位置に、磁性を有する領域と非磁性の領域を形成する。そして、ティース部と、固定子側ヨーク部との何れかが回転軸と同軸で回動することにより、複数のティース側鉄心部と対向する、固定子側ヨーク部の磁性を有する領域の面積が変わるようにした。よって、回転子と固定子とのギャップを変えることなく、固定子コイルに鎖交する磁束量を調整することができるアキシャルギャップ型の回転電機を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】モータの概略構成の第１の例を示す断面図である。
【図２】回転子の構成の第１の例を示す図である。
【図３】ヨーク部の構成の第１の例を示す図である。
【図４】絶縁潤滑シートの構成の一例を示す図である。
【図５】ティース部の構成の一例を示す図である。
【図６】ヨーク部の回動によってヨーク部とティース部との位置関係が変わる様子の第１の例を概念的に示す図である。
【図７】モータの概略構成の第２の例を示す断面図である。
【図８】回転子の構成の第２の例を示す図である。
【図９】ヨーク部の構成の第２の例を示す図である。
【図１０】ヨーク部の回動によってヨーク部とティース部との位置関係が変わる様子の第２の例を概念的に示す図である。
【図１１】モータの概略構成の第３の例を示す断面図である。
【図１２】図１１の固定子の部分を拡大して示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態について説明する。図１は、回転電機の一例であるモータの概略構成の一例を示す断面図である。具体的に図１は、モータの回転軸に沿って切ったときの断面図である。尚、以下の各図では、説明に必要な構成のみを簡略化して示す。
図１において、モータ１００は、所謂アキシャルギャップ型のモータであり、回転子１１０と、２つの固定子１２０ａ、１２０ｂと、回転軸１３０とを有し、それらがハウジング（フレーム）１４０に収められている。
【００１１】
回転子１１０は、回転軸１３０の方向において、２つの固定子１２０ａ、１２０ｂに両側（図１では上下）から挟まれる位置に配置されている。回転子１１０は、円盤状部材１５０の外周側の領域に取り付けられる。円盤状部材１５０は、例えば、鉄等の強磁性体により形成されるものであり、その中心部が回転軸１３０に取り付けられている（固定されている）。
【００１２】
回転子１１０は、複数の永久磁石１１１と、回転子側ヨーク部の一例であるヨーク部１１２と、を有する。
図２は、回転子１１０の構成の一例を示す図である。具体的に図２（ａ）は、回転子１１０を、回転軸１３０に沿う方向から見た図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）のＩ−Ｉで切ったときの断面図である。図２（ｃ）は、図２（ｂ）のＩＩ−ＩＩで切ったときの断面図である。尚、部材の特徴を分かりやすく示すために、各断面図では、必要に応じて、記載を省略している。
【００１３】
本実施形態では、ヨーク部１１２は、例えば軟磁性材料で中空円筒状に一体で形成され、回転軸１３０と同軸となる位置に配置される。ヨーク部１１２の「回転軸１３０に沿う方向」の両端面に、それぞれ２４個の永久磁石１１１ａ〜１１１ｘが周方向に配置される。２４個の永久磁石１１１ａ〜１１１ｘで全体として円環状になっており、この円環状の部分の面方向の大きさ及び形状は、ヨーク部１１２の面方向の大きさ及び形状と略同じである。更に、この円環状の部分の軸が回転軸１３０と同軸となるように各永久磁石１１１ａ〜１１１ｘが配置される。
【００１４】
また、周方向で相互に隣り合う永久磁石（例えば永久磁石１１１ｂ１と永久磁石１１１ａ１、１１１ｃ１）は、相互に異なる極となっている。また、回転軸１３０に沿う方向（図１、図２（ｂ）では上下方向）で相互に対向する永久磁石１１１（例えば、図１、図２（ｂ）に示す永久磁石１１１ｒ１、１１１ｓ２や、永久磁石１１１ｆ１、１１１ｇ２）も相互に異なる極となっている。図２に示すように永久磁石１１１ｒ１はＳ極であるので、永久磁石１１１ｓ２はＮ極である。同様に永久磁石１１１ｆ１はＳ極であるので、永久磁石１１１ｇ２はＮ極である。また、図２では、図示を省略しているが、周方向で相互に隣り合う永久磁石１１１の間には、非磁性体が配置されている。このようにすることにより、２４個の永久磁石１１１ａ〜１１１ｘとヨーク部１１２との間に磁路が形成される。
【００１５】
図１の説明に戻り、固定子１２０ａ、１２０ｂは、固定子側ヨーク部の一例であるヨーク部１２１ａ、１２１ｂと、絶縁潤滑シート１２２ａ、１２２ｂと、ティース部１２３ａ、１２３ｂと、駆動機構１２４ａ、１２４ｂと、を有する。尚、固定子１２０ａ、１２０ｂは、ヨーク部１２１ａ、１２１ｂと、絶縁潤滑シート１２２ａ、１２２ｂと、ティース部１２３ａ、１２３ｂとの位置関係が逆であることに基づく構成が異なる他は同じである。よって、以下の説明では、固定子１２０ａ、１２０ｂのうち、固定子１２０ａのみの説明を行い、固定子１２０ｂの詳細な説明を省略する。
【００１６】
図３は、ヨーク部１２１ａの構成の一例を示す図である。具体的に図３（ａ）は、ヨーク部１２１ａを、回転子１１０が形成されている側（図１に示す例では上側）から見た図である。図３（ｂ）、図３（ｃ）は、それぞれ、図３（ａ）のＩ−Ｉ、ＩＩ−ＩＩで切ったときの断面図である。
図３に示すように、ヨーク部１２１ａは、ヨーク側鉄心部の一例である鉄心部３０１と、非磁性体部３０２ａ〜３０２ｆとを有する。
鉄心部３０１は、軟磁性材料を用いて形成されたものであり、回転軸１３０と同軸となる位置に配置される。鉄心部３０１は、中空円筒に対し、回転軸１３０の方向の両端面のうちの一端面（図１、図３に示す例では上面）に、同一の凹部と凸部とが周方向に繰り返し形成された形状を有している（図３（ａ）、（ｃ）を参照）。
鉄心部３０１の凸部の先端面（図３（ａ）に示されている面）の形状及び大きさは、後述するティース部１２３ａの各鉄心部５０１ａ〜５０１ｆの先端面（図５（ａ）に示されている面）の形状及び大きさと略同じである。
【００１７】
鉄心部３０１に形成されている凹部には、当該凹部と形状及び大きさが略同じである非磁性体３０２ａ〜３０２ｆが、例えば接着剤を用いて、それぞれ個別に取り付けられる（図３（ｃ）を参照）。非磁性体としては、例えば、セラミックフィラーを含むエポキシ樹脂が用いられる。ただし、非磁性体３０２ａ〜３０２ｆは、エポキシ樹脂に限定されず、鉄心部３０１に形成されている凹部と形状及び大きさが略同じになるように加工することができる非磁性体の材料であれば、どのようなものを非磁性体３０２ａ〜３０２ｆとして用いてもよい。非磁性体３０２ａ〜３０２ｆの露出面（図３（ｃ）に示す例では上面）と、鉄心部３０１の凸部の先端面（図３（ｂ）に示す例では上面）は略面一となっている。このように、ヨーク部１２１ａの形状は、鉄心部３０１に、非磁性体部３０２ａ〜３０２ｆを組み合わせることにより、全体として中空円筒状となっている。
【００１８】
そして、この中空円筒状の部分の面方向の形状及び大きさは、回転子１１０（複数の永久磁石１１１、ヨーク部１１２）の面方向の形状及び大きさと略同じである。
更に、図１に示すように、ヨーク部１２１ａは、その非磁性体３０２ａ〜３０２ｆが露出している面（図１では上側の面）が、回転軸１３０に沿う方向において、ティース部１２３ａを介して、回転子１１０の回転軸１３０に沿う方向における一端面（図１では下側の面）と相互に対向する位置に配置される。
【００１９】
また、本実施形態では、鉄心部３０１を巻鉄心としている。具体的に説明すると、本実施形態では、方向性電磁鋼板を用いて、方向性電磁鋼板の磁化容易軸方向（圧延方向）が巻方向（周方向）となるように巻鉄心を形成し、この巻鉄心を鉄心部３０１としている。このようにすれば、磁束の方向と磁化容易軸とを揃えることができ、鉄心部３０１における磁気抵抗を低減することができるので好ましいからである。
【００２０】
尚、必ずしも鉄心部３０１をこのようにして形成する必要はない。例えば、方向性電磁鋼板の代わりに無方向性電磁鋼板を採用してもよい。また、電磁鋼板を回転軸１３０に沿う方向に積層して鉄心部３０１を形成してもよい。更に、鉄心部３０１を圧粉鉄心としてもよい。
【００２１】
図４は、絶縁潤滑シート１２２ａの構成の一例を示す図である。具体的に図４（ａ）は、絶縁潤滑シート１２２ａを、回転軸１３０の方向に沿う方向から見た図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）のＩ−Ｉで切ったときの断面図である。
本実施形態では、絶縁潤滑シート１２２ａは、潤滑性を有する絶縁シートである。絶縁潤滑シート１２２ａの形状は、円環状であり、この円環状の部分の面方向の形状及び大きさは、ヨーク部１２１ａの面方向の形状及び大きさと略同じである（図３（ａ）を参照）。絶縁潤滑シート１２２ａは、その円環状の面が、ヨーク部１２１ａの円環状の面と略一致するように、例えば接着剤を用いてヨーク部１２１ａに取り付けられる。絶縁潤滑シート１２２ａの厚みは、ヨーク部１２１ａとティース部１２３ａとの間の絶縁を確保することができる範囲で可及的に薄い方が好ましい。このように、ヨーク部１２１ａとティース部１２３ａとの間の絶縁を確保するのは、固定子１２０に渦電流が発生するのを抑制するためである。
また、後述するようにヨーク部１２１ａは、回転軸１３０を回動軸として回動する。よって、絶縁潤滑シート１２２ａは、ヨーク部１２１ａの回動により、ティース部１２３ａとの間で発生する摩擦熱を抑制させて、ヨーク部１２１ａの回動を潤滑に行えるようにする。絶縁潤滑シート１２２ａとしては、例えば、ガラスクロスに含浸させたテフロン（登録商標）製の極薄シートが用いられる。
【００２２】
尚、本実施形態では、絶縁潤滑シート１２２ａを用いて、ヨーク部１２１ａとティース部１２３ａとの間の絶縁を確保することと、ヨーク部１２１ａの回動を潤滑にすることとを実現するようにした。しかしながら、これらを実現することができれば、必ずしも絶縁潤滑シート１２２ａを用いる必要はない。例えば、ヨーク部１２１ａのティース部１２３ａとの接触面に（潤滑性のある）絶縁皮膜を付けるようにしてもよい。
【００２３】
図５は、ティース部１２３ａの構成の一例を示す図である。具体的に図５（ａ）は、ティース部１２３ａを、回転軸１３０の方向に沿う方向から見た図である。図５（ｂ）、図５（ｃ）は、それぞれ、図５（ａ）のＩ−Ｉ、ＩＩ−ＩＩで切ったときの断面図である。
図５に示すように、ティース部１２３ａは、ティース側鉄心部の一例である複数の鉄心部５０１ａ〜５０１ｆと、モールド部５０２と、鉄心部５０１ａ〜５０１ｆと同数のコイル部５０３ａ〜５０３ｆとを有する。
【００２４】
鉄心部５０１ａ〜５０１ｆは、同じものであり、本実施形態では、それぞれ矩形状の概形を有する。また、鉄心部５０１ａ〜５０１ｆは、軟磁性材料を用いて形成される。具体的に本実施形態では、鉄心部５０１ａ〜５０１ｆの「回転軸１３０に沿う方向で切ったときの各断面」の形状に合うように打ち抜かれた複数の方向性電磁鋼板を積み重ねることにより、鉄心部５０１ａ〜５０１ｆが形成される。鉄心部５０１ａ〜５０１ｆを構成する複数の方向性電磁鋼板を積み重ねる方向は、モータ１００の周方向になる。このようにすれば、永久磁石１１１ａ〜１１１ｆからの磁束が鉄心部５０１ａ〜５０１ｆに流れることを抑制することができる。更に、本実施形態では、方向性電磁鋼板の磁化容易軸方向（圧延方向）が回転軸１３０に沿う方向となるようにしている。このようにすれば、磁束（磁路）の方向と磁化容易軸とを揃えることができ、鉄心部５０１における磁気抵抗を低減することができるので好ましいからである。
【００２５】
尚、必ずしも鉄心部５０１ａ〜５０１ｆをこのようにして形成する必要はない。例えば、方向性電磁鋼板の代わりに無方向性電磁鋼板を採用してもよい。また、鉄心部５０１ａ〜５０１ｆの「回転軸１３０に垂直な方向で切ったときの各断面」の形状に合うように打ち抜かれた複数の方向性電磁鋼板を積層することにより、鉄心部を形成するようにしてもよい。このようにした場合、鉄心部を構成する複数の方向性電磁鋼板の積層方向は、回転軸１３０に沿う方向になる。
【００２６】
コイル部５０３ａ〜５０３ｆは、鉄心部５０１ａ〜５０１ｆの側周部（鉄心部５０１ａ〜５０１ｆの外周面のうち回転軸１３０に垂直な方向の面を除く部分）の中央付近を囲む位置に個別に配置される。コイル部５０３ａ〜５０３ｆを構成するコイルは、分布巻であっても集中巻であってもよい。尚、図５では、コイル部５０３ａ〜５０３ｆを構成するコイルが集中巻である場合を例に挙げて示している。
本実施形態では、コイル部５０３ａ〜５０３ｆを形成した後、コイル部５０３ａ〜５０３ｆの中空部分に鉄心部５０１ａ〜５０１ｆを差し込むようにしている。よって、鉄心部５０１ａ〜５０１ｆは、自身が差し込まれるコイル部５０３ａ〜５０３ｆの中空部分に応じた形状を有する。よって、コイル部５０３ａ〜５０３ｆの中空部分の形状に合わせて異なる大きさ・形状の電磁鋼板を積層させて鉄心部５０１ａ〜５０１ｆを形成することができる。すなわち、鉄心部５０１ａ〜５０１ｆの概形は矩形状に限定されるものではない。
【００２７】
モールド部５０２は、コイル部５０３ａ〜５０３ｆに差し込まれた鉄心部５０１ａ〜５０１ｆを所定の位置に固定するためのものであり、絶縁材料により形成される。例えば、コイル部５０３ａ〜５０３ｆに差し込まれた鉄心部５０１ａ〜５０１ｆを、ティース部１２３ａの外形に合わせた型の中に配置する。そして、型の隙間に液状の絶縁材料を流し込み、当該絶縁材料が硬化すると、鉄心部５０１ａ〜５０１ｆ及びコイル部５０３ａ〜５０３ｆと固着されたモールド部５０２が形成されるようにする。このようにして一体となった「鉄心部５０１ａ〜５０１ｆ、モールド部５０２、及びコイル部５０３ａ〜５０３ｆ」を当該型から取り出すことにより、全体として概ね中空円筒状のティース部１２３ａが形成される。
【００２８】
モールド部５０２としては、例えば、セラミックフィラーを含浸させたエポキシ樹脂が用いられる。ただし、モールド部５０２は、エポキシ樹脂に限定されず、コイル部５０３ａ〜５０３ｆに差し込まれた鉄心部５０１ａ〜５０１ｆを固定することができれば、どのような材料を用いてモールド部５０２を形成してもよい。
【００２９】
以上のようにして形成されるティース部１２３ａは、その回転軸１３０に沿う方向の一端面（図１では上面）が、回転子１１０の一端面（図１では下面）と相互に対向すると共に、他端面（図１では下面）が、絶縁潤滑シート１２２ａを介して、ヨーク部１２１ａの非磁性体３０２ａ〜３０２ｆが形成されている面（図１では上面）と相互に対向するように、その軸心が回転軸１３０と同軸となる位置に固定される。
【００３０】
以上のようにすることで、モータ１００を動作させると、ヨーク部１２１ａ（１２１ｂ）とティース部１２３ａ（１２３ｂ）との間に磁路が形成される。前述したように、鉄心部５０１ａ〜５０１ｆの先端面（図５（ａ）に示されている面）の形状及び大きさは、鉄心部３０１の凸部の先端面（図３（ａ）に示されている面）の形状及び大きさと略同じである。よって、これらの面の全てが相互に対向する状態になったときに、コイル部５０３ａ〜５０３ｆを構成するコイルに鎖交する磁束の量が最大となる。
【００３１】
駆動機構１２４ａは、ヨーク部１２１ａを回転軸１３０と同軸で回動させるためのものである。駆動機構１２４ａは、例えば、ウォームギア（ウォーム及びウォームホイール）と、ウォームを駆動するモータとを備える。このモータに対して、モータ１００の回転数に応じた電流を流すことによって、駆動機構１２４ａは、ヨーク部１２１ａを回転軸１３０と同軸で回動させる。駆動機構１２４ａは、ヨーク部１２１ａを両方向（右回り方向及び左回り方向）に回動させることができる。尚、ウォームギアは公知の技術であるので、ここでは、その詳細な説明を省略する。また、ヨーク部１２１ａを回転軸１３０と同軸で回動させることができれば、必ずしもこのようにして駆動機構１２４ａを構成する必要はない。
【００３２】
図６は、ヨーク部１２１ａの回動によってヨーク部１２１ａとティース部１２３ａとの位置関係が変わる様子を概念的に示す図である。具体的に図６は、固定子１２０ａの一部を、モータ１００の周方向に展開して２次元で表現した図である。図６の上図と下図の右端に示している両矢印の方向がモータ１００の周方向に対応する。図６の上図は、ティース部１２３ａが有する鉄心部５０１ａ〜５０１ｆの先端面の全ての領域と、ヨーク部１２１ａが有する鉄心部３０１の凸部の先端面の全ての領域と、が相互に対向する状態を示す。図６の下図は、ティース部１２３ａが有する鉄心部５０１ａ〜５０１ｆの先端面の一部の領域と、ヨーク部１２１ａが有する鉄心部３０１の凸部の先端面の一部の領域と、が相互に対向する状態を示す。
【００３３】
本実施形態では、図６の上図及び下図の右端に両矢印で示しているように、ヨーク部１２１ａは、モータ１００の周方向の両方向に（すなわち右回りにも左回りにも）回動することが可能である。そして、本実施形態では、図６の上図に示す状態を基準に、相互に隣接するティース部５０１（例えば、ティース部５０１ａ、５０１ｂ）の間隔Ｇの１／２倍に対応する回動角度までヨーク部１２１ａを回動させることができるようにしている。図６の下図では、図６の上図に示す状態から距離Ｌに対応する回動角度だけヨーク部１２１ａを回動させている。
【００３４】
前述したように、図６の上図に示す状態では、コイル部５０３ａ〜５０３ｆを構成するコイルに鎖交する磁束の量が最大となる。一方、図６の下図に示す状態では、コイル部５０３ａ〜５０３ｆを構成するコイルに鎖交する磁束の量は、図６の上図に示す状態よりも少なくなる。そして、図６の上図に示す状態を基準に、相互に隣接するティース部５０１の間隔Ｇの１／２倍に対応する回動角度までヨーク部１２１ａを回動させると、コイル部５０３ａ〜５０３ｆを構成するコイルに鎖交する磁束の量が最小となる。
【００３５】
よって、モータ１００に必要な回転数に応じてヨーク部１２１ａの回動角度を変えることにより、コイル部５０３ａ〜５０３ｆを構成するコイルに鎖交する磁束の量を変えることができる。例えば、電気自動車における減速時には、モータ１００を低速で回転させる。このようなときには、ヨーク部１２１ａを回動させて、コイル部５０３ａ〜５０３ｆを構成するコイルに鎖交する磁束の量を減少させることにより、コギングを抑制させることができ、ブレーキ制御をスムーズに行うことができる。一方、増速時には、モータを高速で回転させる。このようなときにも、ヨーク部１２１ａを回動させて、コイル部５０３ａ〜５０３ｆを構成するコイルに鎖交する磁束の量を減少させることにより、当該コイルの誘起起電力が低下するので、モータ１００の高速回転か可能になる。
【００３６】
尚、ヨーク部１２１ａの回動角度の範囲は前述した範囲に限定されず、コイル部５０３ａ〜５０３ｆを構成するコイルに鎖交する磁束の量の低減量や、駆動装置１２４ａの性能等に応じて適宜決定することができる。ただし、ヨーク部１２１ａとティース部１２３ａは、軸対称の形状を有しているので、相互に隣接するティース部５０１の間の間隔Ｇに対応する角度を最大の回動角度にするのが好ましい。また、ヨーク部１２１ａ、１２２ａを同じ方向に同じ角度だけ同時に回動させるようにする。
【００３７】
以上のように本実施形態では、アキシャルギャップ型のモータ１００の固定子１２０ａ、１２０ｂを、ヨーク部１２１ａ、１２１ｂとティース部１２３ａ、１２３ｂとに分離する。ティース部１２３ａ、１２３ｂを固定すると共に、回転軸１３０と同軸でヨーク部１２１ａ、１２１ｂを回動させる。ヨーク部１２１ａ、１２１ｂの鉄心部３０１には、ティース部１２３ａ、１２３ｂと対向する位置であって、周方向の沿った位置に、凹部と凸部が繰り返し形成されており、この凹部に非磁性体３０２を取り付ける。これにより、ヨーク部１２１ａ、１２１ｂを回動させると、ティース部１２３ａ、１２３ｂの鉄心部５０１と、ヨーク部１２１ａ、１２１ｂの鉄心部３０１との対向面積が変化する。よって、回転子１１０と固定子１２０ａ、１２０ｂとのギャップを変えることなく、コイル部５０３ａ〜５０３ｆを構成するコイルに鎖交する磁束の量を調整することができる。
【００３８】
本実施形態では、２つの固定子１２０ａ、１２０ｂを用いるようにしたが、固定子の数は１つでもよい。
また、本実施形態では、ヨーク部１２１を回動させるようにしたが、ティース部１２３を回動させるようにしてもよい。ただし、ティース部１２３ａ、１２３ｂはヨーク部１２１ａ、１２１ｂに比べて位置がずれ易い。したがって、ティース部１２３ａ、１２３ｂを回動させたときに、固定子１２０ａ、１２０ｂと回転子１１０との間に発生する磁気吸引力や、回動によりティース部１２３ａ、１２３ｂが受ける反力によって、ティース部１２３ａ、１２３ｂの位置がずれないように強固にティース部を形成する必要がある。よって、ヨーク部１２１ａ、１２１ｂを回動させるようにした方が、モータ１００がガタつかないようにするための構成を簡単に実現することができ、好ましい。
【００３９】
また、本実施形態では、非磁性体３０２ａ〜３０２ｆを用いるようにしたが、必ずしも非磁性体３０２ａ〜３０２ｆを用いる必要はない。すなわち、ヨーク部１２１ａ、１２１ｂの鉄心部３０１に形成される凹部に何も取り付けない場合には、凹部の中は空気となる。よって、ヨーク部１２１ａ、１２１ｂを回動させることにより、固定子１２０ａ、１２０ｂのコイル部５０３ａ〜５０３ｆを構成するコイルに鎖交する磁束の量を調整することができる。ただし、非磁性体３０２ａ〜３０２ｆを用いた方が、固定子１２０ａ、１２０ｂのコイル部５０３ａ〜５０３ｆを構成するコイルに鎖交する磁束の量の変動を大きくすることができる。さらに、非磁性体３０２ａ〜３０２ｆの露出面と、鉄心部３０１の凸部の先端面とを略面一にすることにより、ヨーク部１２１ａ、１２１ｂの回動を安定して行うことができる。
また、本実施形態では、回転電機の一例としてモータを例に挙げて説明したが、モータ（電動機）以外に、例えば発電機にも本実施形態を適用することができる。
【００４０】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。前述した第１の実施形態では、１つの回転子１１０と２つの固定子１２０ａ、１２０ｂを備えたモータ１００を例に挙げて説明した。これに対し、本実施形態では、２つの回転子と１つの固定子を備えたモータについて説明する。このように本実施形態と第１の実施形態とは、固定子及び回転子の数が異なることによる構成が主として異なる。よって、本実施形態の説明において、第１の実施形態と同一の部分については、図１〜図６に付した符号と同一の符号を付す等して詳細な説明を省略する。
【００４１】
図７は、回転電機の一例であるモータの概略構成の一例を示す断面図である。図７は、図１に対応する図である。
図７において、モータ７００も、第１の実施形態のモータ１００と同様に、所謂アキシャルギャップ型のモータである。モータ７００は、２つの回転子７１０ａ、７１０ｂと、固定子７２０と、回転軸１３０とを有し、それらがハウジング（フレーム）７４０に収められている。
【００４２】
回転子７１０ａ、７１０ｂは、回転軸１３０に沿う方向で固定子７２０を介して相互に対向する位置に配置されている。これら２つの回転子７１０ａ、７１０ｂは、それぞれ円盤状部材７５０の外周下側、外周上側の領域に取り付けられる。円盤状部材７５０は、例えば、鉄等の強磁性体により形成されるものであり、その中心部が回転軸１３０に取り付けられている（固定されている）。
回転子７１０ａ、７１０ｂは、複数の永久磁石７１１と、回転子側ヨーク部の一例であるヨーク部７１２と、を有する。尚、回転子７１０ａ、７１０ｂは、複数の永久磁石７１１と、ヨーク部７１２との位置関係が逆であることに基づく構成が異なる他は同じである。よって、以下の説明では、回転子７１０ａ、７１０ｂのうち、回転子７１０ａのみの説明を行い、回転子７１０ｂの説明を省略する。
【００４３】
図８は、回転子７１０ａの構成の一例を示す図である。図８は、図２に対応する図である。
本実施形態では、図８に示すように、ヨーク部７１２ａは、例えば軟磁性材料で中空円筒状に一体で形成され、回転軸１３０と同軸となる位置に配置される。ヨーク部７１２ａの「回転軸１３０に沿う方向」の両端面のうち、固定子７２０と対向する側の面に、２４個の永久磁石７１１ａ〜７１１ｘが周方向に配置されている。２４個の永久磁石７１１ａ〜７１１ｘで全体として円環状になっており、この円環状の部分の面方向の大きさ及び形状は、ヨーク部７１２の面方向の大きさ及び形状と略同じである。更に、この円環状の部分の軸が回転軸１３０と同軸となるように各永久磁石７１１ａ〜７１１ｘが配置される。
【００４４】
また、周方向で相互に隣り合う永久磁石（例えば永久磁石７１１ｂ１と永久磁石７１１ａ１、７１１ｃ１）は、相互に異なる極となっている。また、回転子７１０ａが備える永久磁石と、回転子７１０ｂが備える永久磁石のうち、回転軸１３０に沿う方向（図７、図７（ｂ）では上下方向）で相互に対向する永久磁石７１１（例えば、図７に示す永久磁石７１１ａ１、１１１ｂ２や、永久磁石７１１ｍ１、７１１ｎ２）も相互に異なる極となっている。図８に示すように永久磁石７１１ａ１はＮ極であるので、永久磁石７１１ｂ２はＳ極である。同様に永久磁石１１１ｍ１はＮ極であるので、永久磁石７１１ｎ２はＮ極である。また、図８でも図２と同様に、図示を省略しているが、周方向で相互に隣り合う永久磁石７１１の間には、非磁性体が配置されている。このようにすることにより、２４個の永久磁石７１１ａ１〜７１１ｘ１、７１１ｂ１〜７１１ｘ２とヨーク部７１２との間に磁路が形成される。
【００４５】
図７の説明に戻り、固定子７２０は、固定子側ヨーク部の一例であるヨーク部７２１と、絶縁潤滑シート７２２ａ、７２２ｂと、ティース部７２３ａ、７２３ｂと、駆動機構７２４と、を有する。尚、絶縁潤滑シート７２２ａ、７２２ｂ及びティース部７２３ａ、７２３ｂは、それらの位置関係が逆であることに基づく構成が異なる他は同じである。また、絶縁潤滑シート７２２ａ、７２２ｂ、ティース部７２３ａ、７２３ｂは、それぞれ、図４、図５に示したものと同じである。よって、以下の説明では、ティース部７２３ａ、７２３ｂ及び絶縁潤滑シート７２２ａ、７２２ｂの詳細な説明を省略する。
【００４６】
尚、ティース部７２３ａ、７２３ｂは、それぞれ、その回転軸１３０に沿う方向の一端面（図７では下面、上面）が、回転子１１０の一端面（図７では上面、下面）と相互に対向すると共に、他端面（図７では上面、下面）が、絶縁潤滑シート７２２ａ、７２３ｂを介して、ヨーク部７２１の回転軸１３０に沿う方向の一端面（図７では下面、上面）と相互に対向するように、その軸心が回転軸１３０と同軸となる位置に固定される。
【００４７】
図９は、ヨーク部７２１の構成の一例を示す図である。具体的に図９（ａ）は、ヨーク部７２１を、回転軸１３０に沿う方向から見た図である。図９（ｂ）、図９（ｃ）は、それぞれ、図９（ａ）のＩ−Ｉ、ＩＩ−ＩＩで切ったときの断面図である。
図９に示すように、ヨーク部７２１は、ヨーク側鉄心部の一例である鉄心部９０１と、非磁性体部９０２ａ〜９０２ｆとを有する。
鉄心部９０１は、軟磁性材料を用いて形成されたものであり、回転軸１３０と同軸となる位置に配置される。鉄心部９０１は、中空円筒に対し、当該中空円筒の周方向に垂直な方向において貫通している同一の空間が等間隔で周方向に繰り返し形成された形状を有している（図９（ａ）、（ｃ）を参照）。
鉄心部９０１の空間となっていない部分の先端面（図９（ａ）に示されている面）の形状及び大きさは、ティース部７２３ａ、７２３ｂの各鉄心部５０１ａ〜５０１ｆ（図５（ａ）に示されている面）の形状及び大きさと略同じである。
【００４８】
鉄心部９０１に形成されている空間には、当該空間と形状及び大きさが略同じである非磁性体９０２ａ〜９０２ｆが、例えば接着剤を用いて、それぞれ個別に取り付けられる。非磁性体としては、例えば、第１の実施形態と同様のものが用いられる。ただし、非磁性体９０２ａ〜９０２ｆは、鉄心部９０１に形成されている空間と形状及び大きさが略同じになるように加工することができる非磁性体の材料であれば、どのようなものを非磁性体９０２ａ〜９０２ｆとして用いてもよい。非磁性体９０２ａ〜９０２ｆの露出面（図９（ｃ）に示す例では上下面）と、鉄心部９０１の空間となっていない部分の先端面（図９（ｂ）に示す例では上下面）は略面一となっている。このように、ヨーク部７２１の形状は、鉄心部９０１に、非磁性体部９０２ａ〜９０２ｆを組み合わせることにより、全体として中空円筒状となっている。
【００４９】
そして、この中空円筒状の部分の面方向の形状及び大きさは、回転子７１０ａ、７１０ｂ（複数の永久磁石７１１、ヨーク部７１２）の面方向の形状及び大きさと略同じである。
更に、図７に示すように、ヨーク部７２１は、その非磁性体９０２ａ〜９０２ｆが露出している両端面が、回転軸１３０に沿う方向において、ティース部７２３ａ、７２３ｂを介して、回転子７１０ａ、７１０ｂの回転軸１３０に沿う方向における一端面（図１では上面、下面）とそれぞれ相互に対向する位置に配置される。
【００５０】
また、本実施形態では、鉄心部９０１を、巻鉄心を用いて形成している。具体的に説明すると、方向性電磁鋼板を用いて、方向性電磁鋼板の磁化容易軸方向（圧延方向）が巻方向（周方向）となるように巻鉄心を形成し、この巻鉄心に対し、前記空間となる領域を切断したものを鉄心部９０１としている。このようにすれば、磁束（磁路）の方向と磁化容易軸とを揃えることができ、鉄心部９０１における磁気抵抗を低減することができるので好ましいからである。
【００５１】
尚、必ずしも鉄心部９０１をこのようにして形成する必要はない。例えば、方向性電磁鋼板の代わりに無方向性電磁鋼板を採用してもよい。また、電磁鋼板を回転軸１３０に沿う方向に積層して鉄心部９０１を形成してもよい。更に、鉄心部９０１を圧粉鉄心としてもよい。
【００５２】
駆動機構７２４は、ヨーク部７２１を回転軸１３０と同軸で回動させるためのものである。駆動機構７２４は、例えば、第１の実施形態と同様に、ウォームギア（ウォーム及びウォームホイール）と、ウォームを駆動するモータとを備える。このモータに対して、モータ７００の回転数に応じた電流を流すことによって、駆動機構７２４は、ヨーク部７２１を回転軸１３０と同軸で回動させる。駆動機構７２４は、ヨーク部７２１を両方向（右回り方向及び左回り方向）に回動させることができる。尚、ウォームギアは公知の技術であるので、ここでは、その詳細な説明を省略する。また、ヨーク部７２１を回転軸７３０と同軸で回動させることができれば、必ずしもこのようにして駆動機構７２４を構成する必要はない。
【００５３】
図１０は、ヨーク部７２１の回動によってヨーク部７２１とティース部７２３ａ、７２３ｂとの位置関係が変わる様子を概念的に示す図である。具体的に図１０は、固定子７２０の一部を、モータ７００の周方向に展開して２次元で表現した図である。図１０の上図と下図の右端に示している両矢印の方向がモータ７００の周方向に対応する。図１０の上図は、ティース部７２３ａ、７２３ｂが有する鉄心部５０１ａ１〜５０１ｆ１、５０１ａ２〜５０１ｆ２の先端面の全ての領域と、ヨーク部７２１が有する鉄心部９０１の空間となっていない部分の先端面の全ての領域と、が相互に対向する状態を示す。図１０の下図は、ティース部７２３ａ、７２３ｂが有する鉄心部５０１ａ１〜５０１ｆ１、５０１ａ２〜５０１ｆ２の先端面の一部の領域と、ヨーク部７２１が有する鉄心部９０１の空間となっていない部分の先端面の一部の領域と、が相互に対向する状態を示す。
【００５４】
本実施形態では、図１０の上図及び下図の右端に両矢印で示しているように、ヨーク部７２１は、モータ７００の周方向の両方向に（すなわち右回りにも左回りにも）回動することが可能である。そして、本実施形態では、図１０の上図に示す状態を基準に、相互に隣接するティース部５０１（例えば、ティース部５０１ａ、５０１ｂ）の間隔Ｇの１／２倍に対応する回動角度までヨーク部７２１を回動させることができるようにしている。図１０の下図では、図１０の上図に示す状態から距離Ｌに対応する回動角度だけヨーク部７２１を回動させている。
【００５５】
モータ７００を動作させると、ヨーク部７２１とティース部７２３ａ、７２３ｂとの間に磁路が形成される。図１０の上図に示す状態では、コイル部５０３ａ１〜５０３ｆ１、５０３ａ２〜５０３ｆ２を構成するコイルに鎖交する磁束の量が最大となる。一方、図１０の下図に示す状態では、コイル部５０３ａ１〜５０３ｆ１、５０３ａ２〜５０３ｆ２を構成するコイルに鎖交する磁束の量は、図１０の上図に示す状態よりも小さくなる。そして、図１０の上図に示す状態を基準に、相互に隣接するティース部５０１の間隔Ｇの１／２倍に対応する回動角度までヨーク部７２１を回動させると、コイル部５０３ａ１〜５０３ｆ１、５０３ａ２〜５０３ｆ２を構成するコイルに鎖交する磁束の量が最小になる。
【００５６】
よって、第１の実施形態のモータ１００と同様に、モータ７００に必要な回転数に応じてヨーク部７２１の回動角度を変えることにより、コイル部５０３ａ〜５０３ｆを構成するコイルに鎖交する磁束の量を変えることができる。
尚、ヨーク部７２１の回動角度の範囲は前述した範囲に限定されず、コイル部５０３ａ１〜５０３ｆ１、５０３ａ２〜５０３ｆ２を構成するコイルに鎖交する磁束の量の低減量や、駆動装置７２４の性能等に応じて適宜決定することができる。ただし、ヨーク部７２１とティース部７２３ａ、７２３ｂは、軸対称の形状を有しているので、相互に隣接するティース部５０１の間の間隔Ｇに対応する角度を最大の回動角度にするのが好ましい。
【００５７】
以上のように、２つの回転子７１０ａ、７１０ｂと１つの固定子７２０を備えたモータ７００でも、第１の実施形態で説明したのと同様の効果を得ることができる。
尚、第１の実施形態で説明したように、ティース部７２３ａ、７２３ｂを回動させるよりも、ヨーク部７２１を回動させる方が好ましいが、ティース部７２３ａ、７２３ｂを回動させるようにしてもよい。このようにする場合、ティース部７２３ａ、７２３ｂを同じ方向に同じ角度だけ回動させるようにする。その他、第１の実施形態で説明した種々の変形例を採用することができる。
【００５８】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態を説明する。前述した第１、第２の実施形態では、絶縁潤滑シート１２２ａ、１２２ｂ、７２２ａ、７２２ｂを用いたり、ヨーク部１２１ａ、１２１ｂ、７２１とティース部１２３ａ、１２３ｂ、７２３ａ・７２３ｂとの接触面に（潤滑性のある）絶縁皮膜を付けたりすることにより、ヨーク部１２１ａ、１２１ｂ、７２１とティース部１２３ａ、１２３ｂ、７２３ａ・７２３ｂとの間の絶縁を確保した。これに対し、本実施形態では、絶縁油等の液状の絶縁材を用いて、これらの間の絶縁を確保する場合について説明する。このように、本実施形態と第１及び第２の実施形態とは、ヨーク部１２１ａ、１２１ｂ、７２１とティース部１２３ａ、１２３ｂ、７２３ａ・７２３ｂとの絶縁方法が異なることに基づく構成が主として異なる。よって、本実施形態の説明において、第１及び第２の実施形態と同一の部分については、図１〜図１０に付した符号と同一の符号を付す等して詳細な説明を省略する。尚、本実施形態は、第２の実施形態のモータ７００を基にした実施形態である。
【００５９】
図１１は、回転電機の一例であるモータの概略構成の一例を示す断面図である。図１１は、図７に対応する図である。図１２は、図１１に示す固定子１１２０の部分を拡大して示す断面図である。
図１１において、モータ１１００も、第２の実施形態のモータ７００と同様に、所謂アキシャルギャップ型のモータであり、２つの回転子７１０ａ、７１０ｂと、固定子１１２０と、回転軸１３０とを有し、それらがハウジング（フレーム）７４０に収められている。
【００６０】
固定子１１２０は、ヨーク部７２１と、絶縁材１１２２ａ、１１２２ｂと、絶縁部材１１２５ａ〜１１２５ｄと、ティース部７２３ａ、７２３ｂと、駆動機構７２４と、を有する。
絶縁材１１２２ａ、１１２２ｂは、液状のものであり、例えば、絶縁油である。
絶縁部材１１２５ａ〜１１２５ｄは、絶縁材１１２２ａ、１１２２ｂが、ヨーク部７２１とティース部７２３ａ・７２３ｂとの間から外部に流れ出ることを防止するための堰となるものである。本実施形態では、絶縁部材１１２５ａ、１１２５ｂは、その概形が円環状であり、且つ、その周方向の断面の形状が円状である。絶縁部材１１２５ａ、１１２５ｃは同じものであり、絶縁部材１１２５ｂ、１１２５ｄは同じものである。
【００６１】
絶縁部材１１２５ａ、１１２５ｃの径（直径）は、ヨーク部７２１（中空円筒）の底面の外径と略同じ長さを有する。これら絶縁部材１１２５ａ、１１２５ｃは、ヨーク部７２１（中空円筒）の底面の外周側端部（図９（ａ）に示す領域の外周側端部）と、ティース部７２３ａ、７２３ｂの底面の外周側端部（図５に示す領域の外周側端部）との間に配置される。
一方、絶縁部材１１２５ｂ、１１２５ｄの径（直径）は、ヨーク部７２１（中空円筒）の底面の内径と同じ長さを有する。これら絶縁部材１１２５ｂ、１１２５ｄは、ヨーク部７２１（中空円筒）の底面の内周側端部（図９（ａ）に示す領域の内周側端部）と、ティース部７２３ａ、７２３ｂの底面の内周側端部（図５に示す領域の内周側端部）との間に配置される。
このような絶縁部材１１２５ａ〜１１２５ｄは、モータ１１００の動作により破損しない程度の強度を有する絶縁材料を用いて形成される。
【００６２】
絶縁材１１２２ａ、１１２２ｂは液状であり、絶縁部材１１２５ａ、１１２５ｂの周方向の断面の形状が円状であることから、絶縁部材１１２５ａ、１１２５ｂの内周側の端面に絶縁材１１２２ａ、１１２２ｂが付着する。したがって、ヨーク部７２１とティース部７２３ａ・７２３ｂとの絶縁を確保しつつ、ヨーク部７２１の回動を潤滑に行うことができる。よって、以上のようにしても第１及び第２の実施形態で説明したのと同様の効果を得ることができる。
【００６３】
尚、絶縁潤滑シート１２２ａ、１２２ｂの代わりに、絶縁材１１２２ａ、１１２２ｂ及び絶縁部材１１２５ａ〜１１２５ｄと同様のものを用いれば、第１の実施形態のモータ１００に本実施形態の構成を適用することもできる。また、液状の絶縁材１１２２ａ、１１２２ｂが、ヨーク部７２１とティース部７２３ａ・７２３ｂとの間から外部に流れ出ることを防止することができ、これらの間を絶縁し、且つ、ヨーク部７２１の回動を潤滑に行うことができれば、絶縁部材１１２５ａ〜１１２５ｄは前述したものに限定されない。その他、第１及び第２の実施形態で説明した種々の変形例を採用することができる。
【００６４】
尚、以上説明した本発明の実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１００、７００、１１００ モータ
１１０、７１０ 回転子
１１１、７１１ 永久磁石
１１２、７１２ ヨーク部
１２０、７２０ 固定子
１２１、７２１ ヨーク部
１２２、７２２ 絶縁潤滑シート
１２３、７２３ ティース部
１２４、７２４ 駆動機構
１３０ 回転軸
１４０、７４０ ハウジング
３０１、９０１ 鉄心部
３０２、９０２ 非磁性体
５０１ 鉄心部
１１２２ 絶縁材
１１２５ 絶縁部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定子と回転子とが回転軸の方向においてギャップを有して対向して配置されるアキシャルギャップ型の回転電機に用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、周方向に配置された複数の永久磁石（磁極）を備えた回転子（ロータ）と、磁性体板を積み重ねて形成したコアと、前記コアに対して巻き回された固定子コイル（励磁コイル）とを備えた固定子（ステータ）とを有し、固定子と回転子とが回転軸の方向にギャップを有して対向するように配置された、所謂アキシャルギャップ型の回転電機（電動機・発電機）がある。
このような回転電機の用途として、インホイールモータがある。このインホイールモータは、自動車の車輪の回転数と同じ回転数で回転するものである。自動車が高速で走行する場合には、インホイールモータの回転数も上昇する。このため、インホイールモータの回転子に備えた永久磁石を通り、固定子コイルに鎖交する磁束の周波数が増える。よって、固定子コイルに誘起する電圧が高くなり、高速回転させるためにはモータ駆動電流の位相制御による、いわゆる弱め界磁により固定子コイルに鎖交する磁束を減少させる必要がある。また、固定子コイルに鎖交する磁束が大きいほど、モータ鉄心での損失、いわゆる鉄損が増加する傾向がある。通常、インホイールモータでは、自動車の発進時や上り坂の走行時に、大きなトルクを発生させる必要があるが、その他の状況では、それ程大きなトルクを発生させる必要はない。
【０００３】
したがって、自動車の発進時や上り坂の走行時以外の場合では、高速回転時に、インホイールモータにおいて余計な損失が発生する虞がある。
また、自動車の減速時には、インホイールモータを発電機として動作させ、エネルギーを回生することが行われる。このような自動車の減速時においては、前述した磁束が原因でコギングが生じる（固定子と回転子との磁気的吸引力が、回転子の回転角度に依存して脈動する）。よって、自動車の減速時には、このコギングの問題が生じない範囲でしかエネルギーを十分に回生できない。
そこで、特許文献１、２には、回転子と固定子とのギャップを可変にし、所望の磁束の量に応じて当該ギャップの量を調整する技術が開示されている。このようにすれば、回転数に応じて固定子コイルに鎖交する磁束量を調整することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４２９４９９３号公報
【特許文献２】特許第４５１８９０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１、２に記載の技術のように、回転子と固定子とのギャップを可変にするためには、回転電機の構造を複雑にしなければならないという問題や、回転電機の回転軸の方向の大きさが大きくなるという問題がある。また、回転中の回転子を動かすことが困難であるという問題がある。更に、回転子と固定子とのギャップを変えることは、回転電機の形状を変えることになるので、回転電機の特性を変えてしまうという問題もある。
【０００６】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、回転子と固定子とのギャップを変えることなく、固定子コイルに鎖交する磁束量を調整することができるアキシャルギャップ型の回転電機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】
【０００７】
本発明のアキシャルギャップ型の回転電機は、回転軸と同軸で回転する回転子と、前記回転子と前記回転軸に沿う方向においてギャップを有して対向する位置に配置される固定子と、を有するアキシャルギャップ型の回転電機であって、前記回転子は、前記回転電機の周方向に配置された複数の永久磁石と、前記複数の永久磁石の前記回転軸に沿う方向の端面のうち、前記固定子と対向しない方の端面に配置され、前記複数の永久磁石との間で磁路を形成する回転子側ヨーク部と、を有し、前記固定子は、前記回転軸に沿う方向の端面のうち、前記回転子と対向する方の端面が前記永久磁石と前記ギャップを有して相互に対向する位置に配置されたティース部と、前記ティース部の前記回転軸に沿う方向の端面のうち、前記回転子と対向しない方の端面に、前記ティース部に対し絶縁及び潤滑された状態で配置され、前記ティース部との間で磁路を形成する固定子側ヨーク部と、を有し、前記ティース部と、前記固定子側ヨーク部と、の一方は固定され、他方は前記回転軸と同軸で回動し、前記ティース部は、前記回転電機の周方向において間隔を有して配置された複数のティース側鉄心部を有し、前記固定子側ヨーク部の、前記複数のティース側鉄心部と対向し得る位置には、磁性を有する領域と非磁性の領域とが存在し、前記ティース部と、前記固定子側ヨーク部との何れかが前記回転軸と同軸で回動することにより、前記複数のティース側鉄心部と対向する、前記固定子側ヨーク部の磁性を有する領域の面積が変わるようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、固定子を、周方向において間隔を有して配置された複数のティース側鉄心部を有するティース部と、固定子側ヨーク部とに分離し、固定子側ヨーク部の、ティース部と対向する位置に、磁性を有する領域と非磁性の領域を形成する。そして、ティース部と、固定子側ヨーク部との何れかが回転軸と同軸で回動することにより、複数のティース側鉄心部と対向する、固定子側ヨーク部の磁性を有する領域の面積が変わるようにした。よって、回転子と固定子とのギャップを変えることなく、固定子コイルに鎖交する磁束量を調整することができるアキシャルギャップ型の回転電機を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】モータの概略構成の第１の例を示す断面図である。
【図２】回転子の構成の第１の例を示す図である。
【図３】ヨーク部の構成の第１の例を示す図である。
【図４】絶縁潤滑シートの構成の一例を示す図である。
【図５】ティース部の構成の一例を示す図である。
【図６】ヨーク部の回動によってヨーク部とティース部との位置関係が変わる様子の第１の例を概念的に示す図である。
【図７】モータの概略構成の第２の例を示す断面図である。
【図８】回転子の構成の第２の例を示す図である。
【図９】ヨーク部の構成の第２の例を示す図である。
【図１０】ヨーク部の回動によってヨーク部とティース部との位置関係が変わる様子の第２の例を概念的に示す図である。
【図１１】モータの概略構成の第３の例を示す断面図である。
【図１２】図１１の固定子の部分を拡大して示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態について説明する。図１は、回転電機の一例であるモータの概略構成の一例を示す断面図である。具体的に図１は、モータの回転軸に沿って切ったときの断面図である。尚、以下の各図では、説明に必要な構成のみを簡略化して示す。
図１において、モータ１００は、所謂アキシャルギャップ型のモータであり、回転子１１０と、２つの固定子１２０ａ、１２０ｂと、回転軸１３０とを有し、それらがハウジング（フレーム）１４０に収められている。
【００１１】
回転子１１０は、回転軸１３０の方向において、２つの固定子１２０ａ、１２０ｂに両側（図１では上下）から挟まれる位置に配置されている。回転子１１０は、円盤状部材１５０の外周側の領域に取り付けられる。円盤状部材１５０は、例えば、鉄等の強磁性体により形成されるものであり、その中心部が回転軸１３０に取り付けられている（固定されている）。
【００１２】
回転子１１０は、複数の永久磁石１１１と、回転子側ヨーク部の一例であるヨーク部１１２と、を有する。
図２は、回転子１１０の構成の一例を示す図である。具体的に図２（ａ）は、回転子１１０を、回転軸１３０に沿う方向から見た図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）のＩ−Ｉで切ったときの断面図である。図２（ｃ）は、図２（ｂ）のＩＩ−ＩＩで切ったときの断面図である。尚、部材の特徴を分かりやすく示すために、各断面図では、必要に応じて、記載を省略している。
【００１３】
本実施形態では、ヨーク部１１２は、例えば軟磁性材料で中空円筒状に一体で形成され、回転軸１３０と同軸となる位置に配置される。ヨーク部１１２の「回転軸１３０に沿う方向」の両端面に、それぞれ２４個の永久磁石１１１ａ〜１１１ｘが周方向に配置される。２４個の永久磁石１１１ａ〜１１１ｘで全体として円環状になっており、この円環状の部分の面方向の大きさ及び形状は、ヨーク部１１２の面方向の大きさ及び形状と略同じである。更に、この円環状の部分の軸が回転軸１３０と同軸となるように各永久磁石１１１ａ〜１１１ｘが配置される。
【００１４】
また、周方向で相互に隣り合う永久磁石（例えば永久磁石１１１ｂ１と永久磁石１１１ａ１、１１１ｃ１）は、相互に異なる極となっている。また、回転軸１３０に沿う方向（図１、図２（ｂ）では上下方向）で相互に対向する永久磁石１１１（例えば、図１、図２（ｂ）に示す永久磁石１１１ｒ１、１１１ｓ２や、永久磁石１１１ｆ１、１１１ｇ２）も相互に異なる極となっている。図２に示すように永久磁石１１１ｒ１はＳ極であるので、永久磁石１１１ｓ２はＮ極である。同様に永久磁石１１１ｆ１はＳ極であるので、永久磁石１１１ｇ２はＮ極である。また、図２では、図示を省略しているが、周方向で相互に隣り合う永久磁石１１１の間には、非磁性体が配置されている。このようにすることにより、２４個の永久磁石１１１ａ〜１１１ｘとヨーク部１１２との間に磁路が形成される。
【００１５】
図１の説明に戻り、固定子１２０ａ、１２０ｂは、固定子側ヨーク部の一例であるヨーク部１２１ａ、１２１ｂと、絶縁潤滑シート１２２ａ、１２２ｂと、ティース部１２３ａ、１２３ｂと、駆動機構１２４ａ、１２４ｂと、を有する。尚、固定子１２０ａ、１２０ｂは、ヨーク部１２１ａ、１２１ｂと、絶縁潤滑シート１２２ａ、１２２ｂと、ティース部１２３ａ、１２３ｂとの位置関係が逆であることに基づく構成が異なる他は同じである。よって、以下の説明では、固定子１２０ａ、１２０ｂのうち、固定子１２０ａのみの説明を行い、固定子１２０ｂの詳細な説明を省略する。
【００１６】
図３は、ヨーク部１２１ａの構成の一例を示す図である。具体的に図３（ａ）は、ヨーク部１２１ａを、回転子１１０が形成されている側（図１に示す例では上側）から見た図である。図３（ｂ）、図３（ｃ）は、それぞれ、図３（ａ）のＩ−Ｉ、ＩＩ−ＩＩで切ったときの断面図である。
図３に示すように、ヨーク部１２１ａは、ヨーク側鉄心部の一例である鉄心部３０１と、非磁性体部３０２ａ〜３０２ｆとを有する。
鉄心部３０１は、軟磁性材料を用いて形成されたものであり、回転軸１３０と同軸となる位置に配置される。鉄心部３０１は、中空円筒に対し、回転軸１３０の方向の両端面のうちの一端面（図１、図３に示す例では上面）に、同一の凹部と凸部とが周方向に繰り返し形成された形状を有している（図３（ａ）、（ｃ）を参照）。
鉄心部３０１の凸部の先端面（図３（ａ）に示されている面）の形状及び大きさは、後述するティース部１２３ａの各鉄心部５０１ａ〜５０１ｆの先端面（図５（ａ）に示されている面）の形状及び大きさと略同じである。
【００１７】
鉄心部３０１に形成されている凹部には、当該凹部と形状及び大きさが略同じである非磁性体３０２ａ〜３０２ｆが、例えば接着剤を用いて、それぞれ個別に取り付けられる（図３（ｃ）を参照）。非磁性体としては、例えば、セラミックフィラーを含むエポキシ樹脂が用いられる。ただし、非磁性体３０２ａ〜３０２ｆは、エポキシ樹脂に限定されず、鉄心部３０１に形成されている凹部と形状及び大きさが略同じになるように加工することができる非磁性体の材料であれば、どのようなものを非磁性体３０２ａ〜３０２ｆとして用いてもよい。非磁性体３０２ａ〜３０２ｆの露出面（図３（ｃ）に示す例では上面）と、鉄心部３０１の凸部の先端面（図３（ｂ）に示す例では上面）は略面一となっている。このように、ヨーク部１２１ａの形状は、鉄心部３０１に、非磁性体部３０２ａ〜３０２ｆを組み合わせることにより、全体として中空円筒状となっている。
【００１８】
そして、この中空円筒状の部分の面方向の形状及び大きさは、回転子１１０（複数の永久磁石１１１、ヨーク部１１２）の面方向の形状及び大きさと略同じである。
更に、図１に示すように、ヨーク部１２１ａは、その非磁性体３０２ａ〜３０２ｆが露出している面（図１では上側の面）が、回転軸１３０に沿う方向において、ティース部１２３ａを介して、回転子１１０の回転軸１３０に沿う方向における一端面（図１では下側の面）と相互に対向する位置に配置される。
【００１９】
また、本実施形態では、鉄心部３０１を巻鉄心としている。具体的に説明すると、本実施形態では、方向性電磁鋼板を用いて、方向性電磁鋼板の磁化容易軸方向（圧延方向）が巻方向（周方向）となるように巻鉄心を形成し、この巻鉄心を鉄心部３０１としている。このようにすれば、磁束の方向と磁化容易軸とを揃えることができ、鉄心部３０１における磁気抵抗を低減することができるので好ましいからである。
【００２０】
尚、必ずしも鉄心部３０１をこのようにして形成する必要はない。例えば、方向性電磁鋼板の代わりに無方向性電磁鋼板を採用してもよい。また、電磁鋼板を回転軸１３０に沿う方向に積層して鉄心部３０１を形成してもよい。更に、鉄心部３０１を圧粉鉄心としてもよい。
【００２１】
図４は、絶縁潤滑シート１２２ａの構成の一例を示す図である。具体的に図４（ａ）は、絶縁潤滑シート１２２ａを、回転軸１３０の方向に沿う方向から見た図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）のＩ−Ｉで切ったときの断面図である。
本実施形態では、絶縁潤滑シート１２２ａは、潤滑性を有する絶縁シートである。絶縁潤滑シート１２２ａの形状は、円環状であり、この円環状の部分の面方向の形状及び大きさは、ヨーク部１２１ａの面方向の形状及び大きさと略同じである（図３（ａ）を参照）。絶縁潤滑シート１２２ａは、その円環状の面が、ヨーク部１２１ａの円環状の面と略一致するように、例えば接着剤を用いてヨーク部１２１ａに取り付けられる。絶縁潤滑シート１２２ａの厚みは、ヨーク部１２１ａとティース部１２３ａとの間の絶縁を確保することができる範囲で可及的に薄い方が好ましい。このように、ヨーク部１２１ａとティース部１２３ａとの間の絶縁を確保するのは、固定子１２０に渦電流が発生するのを抑制するためである。
また、後述するようにヨーク部１２１ａは、回転軸１３０を回動軸として回動する。よって、絶縁潤滑シート１２２ａは、ヨーク部１２１ａの回動により、ティース部１２３ａとの間で発生する摩擦熱を抑制させて、ヨーク部１２１ａの回動を潤滑に行えるようにする。絶縁潤滑シート１２２ａとしては、例えば、ガラスクロスに含浸させたテフロン（登録商標）製の極薄シートが用いられる。
【００２２】
尚、本実施形態では、絶縁潤滑シート１２２ａを用いて、ヨーク部１２１ａとティース部１２３ａとの間の絶縁を確保することと、ヨーク部１２１ａの回動を潤滑にすることとを実現するようにした。しかしながら、これらを実現することができれば、必ずしも絶縁潤滑シート１２２ａを用いる必要はない。例えば、ヨーク部１２１ａのティース部１２３ａとの接触面に（潤滑性のある）絶縁皮膜を付けるようにしてもよい。
【００２３】
図５は、ティース部１２３ａの構成の一例を示す図である。具体的に図５（ａ）は、ティース部１２３ａを、回転軸１３０の方向に沿う方向から見た図である。図５（ｂ）、図５（ｃ）は、それぞれ、図５（ａ）のＩ−Ｉ、ＩＩ−ＩＩで切ったときの断面図である。
図５に示すように、ティース部１２３ａは、ティース側鉄心部の一例である複数の鉄心部５０１ａ〜５０１ｆと、モールド部５０２と、鉄心部５０１ａ〜５０１ｆと同数のコイル部５０３ａ〜５０３ｆとを有する。
【００２４】
鉄心部５０１ａ〜５０１ｆは、同じものであり、本実施形態では、それぞれ矩形状の概形を有する。また、鉄心部５０１ａ〜５０１ｆは、軟磁性材料を用いて形成される。具体的に本実施形態では、鉄心部５０１ａ〜５０１ｆの「回転軸１３０に沿う方向で切ったときの各断面」の形状に合うように打ち抜かれた複数の方向性電磁鋼板を積み重ねることにより、鉄心部５０１ａ〜５０１ｆが形成される。鉄心部５０１ａ〜５０１ｆを構成する複数の方向性電磁鋼板を積み重ねる方向は、モータ１００の周方向になる。このようにすれば、永久磁石１１１ａ〜１１１ｆからの磁束が鉄心部５０１ａ〜５０１ｆに流れることを抑制することができる。更に、本実施形態では、方向性電磁鋼板の磁化容易軸方向（圧延方向）が回転軸１３０に沿う方向となるようにしている。このようにすれば、磁束（磁路）の方向と磁化容易軸とを揃えることができ、鉄心部５０１における磁気抵抗を低減することができるので好ましいからである。
【００２５】
尚、必ずしも鉄心部５０１ａ〜５０１ｆをこのようにして形成する必要はない。例えば、方向性電磁鋼板の代わりに無方向性電磁鋼板を採用してもよい。また、鉄心部５０１ａ〜５０１ｆの「回転軸１３０に垂直な方向で切ったときの各断面」の形状に合うように打ち抜かれた複数の方向性電磁鋼板を積層することにより、鉄心部を形成するようにしてもよい。このようにした場合、鉄心部を構成する複数の方向性電磁鋼板の積層方向は、回転軸１３０に沿う方向になる。
【００２６】
コイル部５０３ａ〜５０３ｆは、鉄心部５０１ａ〜５０１ｆの側周部（鉄心部５０１ａ〜５０１ｆの外周面のうち回転軸１３０に垂直な方向の面を除く部分）の中央付近を囲む位置に個別に配置される。コイル部５０３ａ〜５０３ｆを構成するコイルは、分布巻であっても集中巻であってもよい。尚、図５では、コイル部５０３ａ〜５０３ｆを構成するコイルが集中巻である場合を例に挙げて示している。
本実施形態では、コイル部５０３ａ〜５０３ｆを形成した後、コイル部５０３ａ〜５０３ｆの中空部分に鉄心部５０１ａ〜５０１ｆを差し込むようにしている。よって、鉄心部５０１ａ〜５０１ｆは、自身が差し込まれるコイル部５０３ａ〜５０３ｆの中空部分に応じた形状を有する。よって、コイル部５０３ａ〜５０３ｆの中空部分の形状に合わせて異なる大きさ・形状の電磁鋼板を積層させて鉄心部５０１ａ〜５０１ｆを形成することができる。すなわち、鉄心部５０１ａ〜５０１ｆの概形は矩形状に限定されるものではない。
【００２７】
モールド部５０２は、コイル部５０３ａ〜５０３ｆに差し込まれた鉄心部５０１ａ〜５０１ｆを所定の位置に固定するためのものであり、絶縁材料により形成される。例えば、コイル部５０３ａ〜５０３ｆに差し込まれた鉄心部５０１ａ〜５０１ｆを、ティース部１２３ａの外形に合わせた型の中に配置する。そして、型の隙間に液状の絶縁材料を流し込み、当該絶縁材料が硬化すると、鉄心部５０１ａ〜５０１ｆ及びコイル部５０３ａ〜５０３ｆと固着されたモールド部５０２が形成されるようにする。このようにして一体となった「鉄心部５０１ａ〜５０１ｆ、モールド部５０２、及びコイル部５０３ａ〜５０３ｆ」を当該型から取り出すことにより、全体として概ね中空円筒状のティース部１２３ａが形成される。
【００２８】
モールド部５０２としては、例えば、セラミックフィラーを含浸させたエポキシ樹脂が用いられる。ただし、モールド部５０２は、エポキシ樹脂に限定されず、コイル部５０３ａ〜５０３ｆに差し込まれた鉄心部５０１ａ〜５０１ｆを固定することができれば、どのような材料を用いてモールド部５０２を形成してもよい。
【００２９】
以上のようにして形成されるティース部１２３ａは、その回転軸１３０に沿う方向の一端面（図１では上面）が、回転子１１０の一端面（図１では下面）と相互に対向すると共に、他端面（図１では下面）が、絶縁潤滑シート１２２ａを介して、ヨーク部１２１ａの非磁性体３０２ａ〜３０２ｆが形成されている面（図１では上面）と相互に対向するように、その軸心が回転軸１３０と同軸となる位置に固定される。
【００３０】
以上のようにすることで、モータ１００を動作させると、ヨーク部１２１ａ（１２１ｂ）とティース部１２３ａ（１２３ｂ）との間に磁路が形成される。前述したように、鉄心部５０１ａ〜５０１ｆの先端面（図５（ａ）に示されている面）の形状及び大きさは、鉄心部３０１の凸部の先端面（図３（ａ）に示されている面）の形状及び大きさと略同じである。よって、これらの面の全てが相互に対向する状態になったときに、コイル部５０３ａ〜５０３ｆを構成するコイルに鎖交する磁束の量が最大となる。
【００３１】
駆動機構１２４ａは、ヨーク部１２１ａを回転軸１３０と同軸で回動させるためのものである。駆動機構１２４ａは、例えば、ウォームギア（ウォーム及びウォームホイール）と、ウォームを駆動するモータとを備える。このモータに対して、モータ１００の回転数に応じた電流を流すことによって、駆動機構１２４ａは、ヨーク部１２１ａを回転軸１３０と同軸で回動させる。駆動機構１２４ａは、ヨーク部１２１ａを両方向（右回り方向及び左回り方向）に回動させることができる。尚、ウォームギアは公知の技術であるので、ここでは、その詳細な説明を省略する。また、ヨーク部１２１ａを回転軸１３０と同軸で回動させることができれば、必ずしもこのようにして駆動機構１２４ａを構成する必要はない。
【００３２】
図６は、ヨーク部１２１ａの回動によってヨーク部１２１ａとティース部１２３ａとの位置関係が変わる様子を概念的に示す図である。具体的に図６は、固定子１２０ａの一部を、モータ１００の周方向に展開して２次元で表現した図である。図６の上図と下図の右端に示している両矢印の方向がモータ１００の周方向に対応する。図６の上図は、ティース部１２３ａが有する鉄心部５０１ａ〜５０１ｆの先端面の全ての領域と、ヨーク部１２１ａが有する鉄心部３０１の凸部の先端面の全ての領域と、が相互に対向する状態を示す。図６の下図は、ティース部１２３ａが有する鉄心部５０１ａ〜５０１ｆの先端面の一部の領域と、ヨーク部１２１ａが有する鉄心部３０１の凸部の先端面の一部の領域と、が相互に対向する状態を示す。
【００３３】
本実施形態では、図６の上図及び下図の右端に両矢印で示しているように、ヨーク部１２１ａは、モータ１００の周方向の両方向に（すなわち右回りにも左回りにも）回動することが可能である。そして、本実施形態では、図６の上図に示す状態を基準に、相互に隣接するティース部５０１（例えば、ティース部５０１ａ、５０１ｂ）の間隔Ｇの１／２倍に対応する回動角度までヨーク部１２１ａを回動させることができるようにしている。図６の下図では、図６の上図に示す状態から距離Ｌに対応する回動角度だけヨーク部１２１ａを回動させている。
【００３４】
前述したように、図６の上図に示す状態では、コイル部５０３ａ〜５０３ｆを構成するコイルに鎖交する磁束の量が最大となる。一方、図６の下図に示す状態では、コイル部５０３ａ〜５０３ｆを構成するコイルに鎖交する磁束の量は、図６の上図に示す状態よりも少なくなる。そして、図６の上図に示す状態を基準に、相互に隣接するティース部５０１の間隔Ｇの１／２倍に対応する回動角度までヨーク部１２１ａを回動させると、コイル部５０３ａ〜５０３ｆを構成するコイルに鎖交する磁束の量が最小となる。
【００３５】
よって、モータ１００に必要な回転数に応じてヨーク部１２１ａの回動角度を変えることにより、コイル部５０３ａ〜５０３ｆを構成するコイルに鎖交する磁束の量を変えることができる。例えば、電気自動車における減速時には、モータ１００を低速で回転させる。このようなときには、ヨーク部１２１ａを回動させて、コイル部５０３ａ〜５０３ｆを構成するコイルに鎖交する磁束の量を減少させることにより、コギングを抑制させることができ、ブレーキ制御をスムーズに行うことができる。一方、増速時には、モータを高速で回転させる。このようなときにも、ヨーク部１２１ａを回動させて、コイル部５０３ａ〜５０３ｆを構成するコイルに鎖交する磁束の量を減少させることにより、当該コイルの誘起起電力が低下するので、モータ１００の高速回転か可能になる。
【００３６】
尚、ヨーク部１２１ａの回動角度の範囲は前述した範囲に限定されず、コイル部５０３ａ〜５０３ｆを構成するコイルに鎖交する磁束の量の低減量や、駆動装置１２４ａの性能等に応じて適宜決定することができる。ただし、ヨーク部１２１ａとティース部１２３ａは、軸対称の形状を有しているので、相互に隣接するティース部５０１の間の間隔Ｇに対応する角度を最大の回動角度にするのが好ましい。また、ヨーク部１２１ａ、１２２ａを同じ方向に同じ角度だけ同時に回動させるようにする。
【００３７】
以上のように本実施形態では、アキシャルギャップ型のモータ１００の固定子１２０ａ、１２０ｂを、ヨーク部１２１ａ、１２１ｂとティース部１２３ａ、１２３ｂとに分離する。ティース部１２３ａ、１２３ｂを固定すると共に、回転軸１３０と同軸でヨーク部１２１ａ、１２１ｂを回動させる。ヨーク部１２１ａ、１２１ｂの鉄心部３０１には、ティース部１２３ａ、１２３ｂと対向する位置であって、周方向の沿った位置に、凹部と凸部が繰り返し形成されており、この凹部に非磁性体３０２を取り付ける。これにより、ヨーク部１２１ａ、１２１ｂを回動させると、ティース部１２３ａ、１２３ｂの鉄心部５０１と、ヨーク部１２１ａ、１２１ｂの鉄心部３０１との対向面積が変化する。よって、回転子１１０と固定子１２０ａ、１２０ｂとのギャップを変えることなく、コイル部５０３ａ〜５０３ｆを構成するコイルに鎖交する磁束の量を調整することができる。
【００３８】
本実施形態では、２つの固定子１２０ａ、１２０ｂを用いるようにしたが、固定子の数は１つでもよい。
また、本実施形態では、ヨーク部１２１を回動させるようにしたが、ティース部１２３を回動させるようにしてもよい。ただし、ティース部１２３ａ、１２３ｂはヨーク部１２１ａ、１２１ｂに比べて位置がずれ易い。したがって、ティース部１２３ａ、１２３ｂを回動させたときに、固定子１２０ａ、１２０ｂと回転子１１０との間に発生する磁気吸引力や、回動によりティース部１２３ａ、１２３ｂが受ける反力によって、ティース部１２３ａ、１２３ｂの位置がずれないように強固にティース部を形成する必要がある。よって、ヨーク部１２１ａ、１２１ｂを回動させるようにした方が、モータ１００がガタつかないようにするための構成を簡単に実現することができ、好ましい。
【００３９】
また、本実施形態では、非磁性体３０２ａ〜３０２ｆを用いるようにしたが、必ずしも非磁性体３０２ａ〜３０２ｆを用いる必要はない。すなわち、ヨーク部１２１ａ、１２１ｂの鉄心部３０１に形成される凹部に何も取り付けない場合には、凹部の中は空気となる。よって、ヨーク部１２１ａ、１２１ｂを回動させることにより、固定子１２０ａ、１２０ｂのコイル部５０３ａ〜５０３ｆを構成するコイルに鎖交する磁束の量を調整することができる。ただし、非磁性体３０２ａ〜３０２ｆを用いた方が、固定子１２０ａ、１２０ｂのコイル部５０３ａ〜５０３ｆを構成するコイルに鎖交する磁束の量の変動を大きくすることができる。さらに、非磁性体３０２ａ〜３０２ｆの露出面と、鉄心部３０１の凸部の先端面とを略面一にすることにより、ヨーク部１２１ａ、１２１ｂの回動を安定して行うことができる。
また、本実施形態では、回転電機の一例としてモータを例に挙げて説明したが、モータ（電動機）以外に、例えば発電機にも本実施形態を適用することができる。
【００４０】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。前述した第１の実施形態では、１つの回転子１１０と２つの固定子１２０ａ、１２０ｂを備えたモータ１００を例に挙げて説明した。これに対し、本実施形態では、２つの回転子と１つの固定子を備えたモータについて説明する。このように本実施形態と第１の実施形態とは、固定子及び回転子の数が異なることによる構成が主として異なる。よって、本実施形態の説明において、第１の実施形態と同一の部分については、図１〜図６に付した符号と同一の符号を付す等して詳細な説明を省略する。
【００４１】
図７は、回転電機の一例であるモータの概略構成の一例を示す断面図である。図７は、図１に対応する図である。
図７において、モータ７００も、第１の実施形態のモータ１００と同様に、所謂アキシャルギャップ型のモータである。モータ７００は、２つの回転子７１０ａ、７１０ｂと、固定子７２０と、回転軸１３０とを有し、それらがハウジング（フレーム）７４０に収められている。
【００４２】
回転子７１０ａ、７１０ｂは、回転軸１３０に沿う方向で固定子７２０を介して相互に対向する位置に配置されている。これら２つの回転子７１０ａ、７１０ｂは、それぞれ円盤状部材７５０の外周下側、外周上側の領域に取り付けられる。円盤状部材７５０は、例えば、鉄等の強磁性体により形成されるものであり、その中心部が回転軸１３０に取り付けられている（固定されている）。
回転子７１０ａ、７１０ｂは、複数の永久磁石７１１と、回転子側ヨーク部の一例であるヨーク部７１２と、を有する。尚、回転子７１０ａ、７１０ｂは、複数の永久磁石７１１と、ヨーク部７１２との位置関係が逆であることに基づく構成が異なる他は同じである。よって、以下の説明では、回転子７１０ａ、７１０ｂのうち、回転子７１０ａのみの説明を行い、回転子７１０ｂの説明を省略する。
【００４３】
図８は、回転子７１０ａの構成の一例を示す図である。図８は、図２に対応する図である。
本実施形態では、図８に示すように、ヨーク部７１２ａは、例えば軟磁性材料で中空円筒状に一体で形成され、回転軸１３０と同軸となる位置に配置される。ヨーク部７１２ａの「回転軸１３０に沿う方向」の両端面のうち、固定子７２０と対向する側の面に、２４個の永久磁石７１１ａ〜７１１ｘが周方向に配置されている。２４個の永久磁石７１１ａ〜７１１ｘで全体として円環状になっており、この円環状の部分の面方向の大きさ及び形状は、ヨーク部７１２の面方向の大きさ及び形状と略同じである。更に、この円環状の部分の軸が回転軸１３０と同軸となるように各永久磁石７１１ａ〜７１１ｘが配置される。
【００４４】
また、周方向で相互に隣り合う永久磁石（例えば永久磁石７１１ｂ１と永久磁石７１１ａ１、７１１ｃ１）は、相互に異なる極となっている。また、回転子７１０ａが備える永久磁石と、回転子７１０ｂが備える永久磁石のうち、回転軸１３０に沿う方向（図７、図７（ｂ）では上下方向）で相互に対向する永久磁石７１１（例えば、図７に示す永久磁石７１１ａ１、１１１ｂ２や、永久磁石７１１ｍ１、７１１ｎ２）も相互に異なる極となっている。図８に示すように永久磁石７１１ａ１はＮ極であるので、永久磁石７１１ｂ２はＳ極である。同様に永久磁石１１１ｍ１はＮ極であるので、永久磁石７１１ｎ２はＮ極である。また、図８でも図２と同様に、図示を省略しているが、周方向で相互に隣り合う永久磁石７１１の間には、非磁性体が配置されている。このようにすることにより、２４個の永久磁石７１１ａ１〜７１１ｘ１、７１１ｂ１〜７１１ｘ２とヨーク部７１２との間に磁路が形成される。
【００４５】
図７の説明に戻り、固定子７２０は、固定子側ヨーク部の一例であるヨーク部７２１と、絶縁潤滑シート７２２ａ、７２２ｂと、ティース部７２３ａ、７２３ｂと、駆動機構７２４と、を有する。尚、絶縁潤滑シート７２２ａ、７２２ｂ及びティース部７２３ａ、７２３ｂは、それらの位置関係が逆であることに基づく構成が異なる他は同じである。また、絶縁潤滑シート７２２ａ、７２２ｂ、ティース部７２３ａ、７２３ｂは、それぞれ、図４、図５に示したものと同じである。よって、以下の説明では、ティース部７２３ａ、７２３ｂ及び絶縁潤滑シート７２２ａ、７２２ｂの詳細な説明を省略する。
【００４６】
尚、ティース部７２３ａ、７２３ｂは、それぞれ、その回転軸１３０に沿う方向の一端面（図７では下面、上面）が、回転子１１０の一端面（図７では上面、下面）と相互に対向すると共に、他端面（図７では上面、下面）が、絶縁潤滑シート７２２ａ、７２３ｂを介して、ヨーク部７２１の回転軸１３０に沿う方向の一端面（図７では下面、上面）と相互に対向するように、その軸心が回転軸１３０と同軸となる位置に固定される。
【００４７】
図９は、ヨーク部７２１の構成の一例を示す図である。具体的に図９（ａ）は、ヨーク部７２１を、回転軸１３０に沿う方向から見た図である。図９（ｂ）、図９（ｃ）は、それぞれ、図９（ａ）のＩ−Ｉ、ＩＩ−ＩＩで切ったときの断面図である。
図９に示すように、ヨーク部７２１は、ヨーク側鉄心部の一例である鉄心部９０１と、非磁性体部９０２ａ〜９０２ｆとを有する。
鉄心部９０１は、軟磁性材料を用いて形成されたものであり、回転軸１３０と同軸となる位置に配置される。鉄心部９０１は、中空円筒に対し、当該中空円筒の周方向に垂直な方向において貫通している同一の空間が等間隔で周方向に繰り返し形成された形状を有している（図９（ａ）、（ｃ）を参照）。
鉄心部９０１の空間となっていない部分の先端面（図９（ａ）に示されている面）の形状及び大きさは、ティース部７２３ａ、７２３ｂの各鉄心部５０１ａ〜５０１ｆ（図５（ａ）に示されている面）の形状及び大きさと略同じである。
【００４８】
鉄心部９０１に形成されている空間には、当該空間と形状及び大きさが略同じである非磁性体９０２ａ〜９０２ｆが、例えば接着剤を用いて、それぞれ個別に取り付けられる。非磁性体としては、例えば、第１の実施形態と同様のものが用いられる。ただし、非磁性体９０２ａ〜９０２ｆは、鉄心部９０１に形成されている空間と形状及び大きさが略同じになるように加工することができる非磁性体の材料であれば、どのようなものを非磁性体９０２ａ〜９０２ｆとして用いてもよい。非磁性体９０２ａ〜９０２ｆの露出面（図９（ｃ）に示す例では上下面）と、鉄心部９０１の空間となっていない部分の先端面（図９（ｂ）に示す例では上下面）は略面一となっている。このように、ヨーク部７２１の形状は、鉄心部９０１に、非磁性体部９０２ａ〜９０２ｆを組み合わせることにより、全体として中空円筒状となっている。
【００４９】
そして、この中空円筒状の部分の面方向の形状及び大きさは、回転子７１０ａ、７１０ｂ（複数の永久磁石７１１、ヨーク部７１２）の面方向の形状及び大きさと略同じである。
更に、図７に示すように、ヨーク部７２１は、その非磁性体９０２ａ〜９０２ｆが露出している両端面が、回転軸１３０に沿う方向において、ティース部７２３ａ、７２３ｂを介して、回転子７１０ａ、７１０ｂの回転軸１３０に沿う方向における一端面（図１では上面、下面）とそれぞれ相互に対向する位置に配置される。
【００５０】
また、本実施形態では、鉄心部９０１を、巻鉄心を用いて形成している。具体的に説明すると、方向性電磁鋼板を用いて、方向性電磁鋼板の磁化容易軸方向（圧延方向）が巻方向（周方向）となるように巻鉄心を形成し、この巻鉄心に対し、前記空間となる領域を切断したものを鉄心部９０１としている。このようにすれば、磁束（磁路）の方向と磁化容易軸とを揃えることができ、鉄心部９０１における磁気抵抗を低減することができるので好ましいからである。
【００５１】
尚、必ずしも鉄心部９０１をこのようにして形成する必要はない。例えば、方向性電磁鋼板の代わりに無方向性電磁鋼板を採用してもよい。また、電磁鋼板を回転軸１３０に沿う方向に積層して鉄心部９０１を形成してもよい。更に、鉄心部９０１を圧粉鉄心としてもよい。
【００５２】
駆動機構７２４は、ヨーク部７２１を回転軸１３０と同軸で回動させるためのものである。駆動機構７２４は、例えば、第１の実施形態と同様に、ウォームギア（ウォーム及びウォームホイール）と、ウォームを駆動するモータとを備える。このモータに対して、モータ７００の回転数に応じた電流を流すことによって、駆動機構７２４は、ヨーク部７２１を回転軸１３０と同軸で回動させる。駆動機構７２４は、ヨーク部７２１を両方向（右回り方向及び左回り方向）に回動させることができる。尚、ウォームギアは公知の技術であるので、ここでは、その詳細な説明を省略する。また、ヨーク部７２１を回転軸７３０と同軸で回動させることができれば、必ずしもこのようにして駆動機構７２４を構成する必要はない。
【００５３】
図１０は、ヨーク部７２１の回動によってヨーク部７２１とティース部７２３ａ、７２３ｂとの位置関係が変わる様子を概念的に示す図である。具体的に図１０は、固定子７２０の一部を、モータ７００の周方向に展開して２次元で表現した図である。図１０の上図と下図の右端に示している両矢印の方向がモータ７００の周方向に対応する。図１０の上図は、ティース部７２３ａ、７２３ｂが有する鉄心部５０１ａ１〜５０１ｆ１、５０１ａ２〜５０１ｆ２の先端面の全ての領域と、ヨーク部７２１が有する鉄心部９０１の空間となっていない部分の先端面の全ての領域と、が相互に対向する状態を示す。図１０の下図は、ティース部７２３ａ、７２３ｂが有する鉄心部５０１ａ１〜５０１ｆ１、５０１ａ２〜５０１ｆ２の先端面の一部の領域と、ヨーク部７２１が有する鉄心部９０１の空間となっていない部分の先端面の一部の領域と、が相互に対向する状態を示す。
【００５４】
本実施形態では、図１０の上図及び下図の右端に両矢印で示しているように、ヨーク部７２１は、モータ７００の周方向の両方向に（すなわち右回りにも左回りにも）回動することが可能である。そして、本実施形態では、図１０の上図に示す状態を基準に、相互に隣接するティース部５０１（例えば、ティース部５０１ａ、５０１ｂ）の間隔Ｇの１／２倍に対応する回動角度までヨーク部７２１を回動させることができるようにしている。図１０の下図では、図１０の上図に示す状態から距離Ｌに対応する回動角度だけヨーク部７２１を回動させている。
【００５５】
モータ７００を動作させると、ヨーク部７２１とティース部７２３ａ、７２３ｂとの間に磁路が形成される。図１０の上図に示す状態では、コイル部５０３ａ１〜５０３ｆ１、５０３ａ２〜５０３ｆ２を構成するコイルに鎖交する磁束の量が最大となる。一方、図１０の下図に示す状態では、コイル部５０３ａ１〜５０３ｆ１、５０３ａ２〜５０３ｆ２を構成するコイルに鎖交する磁束の量は、図１０の上図に示す状態よりも小さくなる。そして、図１０の上図に示す状態を基準に、相互に隣接するティース部５０１の間隔Ｇの１／２倍に対応する回動角度までヨーク部７２１を回動させると、コイル部５０３ａ１〜５０３ｆ１、５０３ａ２〜５０３ｆ２を構成するコイルに鎖交する磁束の量が最小になる。
【００５６】
よって、第１の実施形態のモータ１００と同様に、モータ７００に必要な回転数に応じてヨーク部７２１の回動角度を変えることにより、コイル部５０３ａ〜５０３ｆを構成するコイルに鎖交する磁束の量を変えることができる。
尚、ヨーク部７２１の回動角度の範囲は前述した範囲に限定されず、コイル部５０３ａ１〜５０３ｆ１、５０３ａ２〜５０３ｆ２を構成するコイルに鎖交する磁束の量の低減量や、駆動装置７２４の性能等に応じて適宜決定することができる。ただし、ヨーク部７２１とティース部７２３ａ、７２３ｂは、軸対称の形状を有しているので、相互に隣接するティース部５０１の間の間隔Ｇに対応する角度を最大の回動角度にするのが好ましい。
【００５７】
以上のように、２つの回転子７１０ａ、７１０ｂと１つの固定子７２０を備えたモータ７００でも、第１の実施形態で説明したのと同様の効果を得ることができる。
尚、第１の実施形態で説明したように、ティース部７２３ａ、７２３ｂを回動させるよりも、ヨーク部７２１を回動させる方が好ましいが、ティース部７２３ａ、７２３ｂを回動させるようにしてもよい。このようにする場合、ティース部７２３ａ、７２３ｂを同じ方向に同じ角度だけ回動させるようにする。その他、第１の実施形態で説明した種々の変形例を採用することができる。
【００５８】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態を説明する。前述した第１、第２の実施形態では、絶縁潤滑シート１２２ａ、１２２ｂ、７２２ａ、７２２ｂを用いたり、ヨーク部１２１ａ、１２１ｂ、７２１とティース部１２３ａ、１２３ｂ、７２３ａ・７２３ｂとの接触面に（潤滑性のある）絶縁皮膜を付けたりすることにより、ヨーク部１２１ａ、１２１ｂ、７２１とティース部１２３ａ、１２３ｂ、７２３ａ・７２３ｂとの間の絶縁を確保した。これに対し、本実施形態では、絶縁油等の液状の絶縁材を用いて、これらの間の絶縁を確保する場合について説明する。このように、本実施形態と第１及び第２の実施形態とは、ヨーク部１２１ａ、１２１ｂ、７２１とティース部１２３ａ、１２３ｂ、７２３ａ・７２３ｂとの絶縁方法が異なることに基づく構成が主として異なる。よって、本実施形態の説明において、第１及び第２の実施形態と同一の部分については、図１〜図１０に付した符号と同一の符号を付す等して詳細な説明を省略する。尚、本実施形態は、第２の実施形態のモータ７００を基にした実施形態である。
【００５９】
図１１は、回転電機の一例であるモータの概略構成の一例を示す断面図である。図１１は、図７に対応する図である。図１２は、図１１に示す固定子１１２０の部分を拡大して示す断面図である。
図１１において、モータ１１００も、第２の実施形態のモータ７００と同様に、所謂アキシャルギャップ型のモータであり、２つの回転子７１０ａ、７１０ｂと、固定子１１２０と、回転軸１３０とを有し、それらがハウジング（フレーム）７４０に収められている。
【００６０】
固定子１１２０は、ヨーク部７２１と、絶縁材１１２２ａ、１１２２ｂと、絶縁部材１１２５ａ〜１１２５ｄと、ティース部７２３ａ、７２３ｂと、駆動機構７２４と、を有する。
絶縁材１１２２ａ、１１２２ｂは、液状のものであり、例えば、絶縁油である。
絶縁部材１１２５ａ〜１１２５ｄは、絶縁材１１２２ａ、１１２２ｂが、ヨーク部７２１とティース部７２３ａ・７２３ｂとの間から外部に流れ出ることを防止するための堰となるものである。本実施形態では、絶縁部材１１２５ａ、１１２５ｂは、その概形が円環状であり、且つ、その周方向の断面の形状が円状である。絶縁部材１１２５ａ、１１２５ｃは同じものであり、絶縁部材１１２５ｂ、１１２５ｄは同じものである。
【００６１】
絶縁部材１１２５ａ、１１２５ｃの径（直径）は、ヨーク部７２１（中空円筒）の底面の外径と略同じ長さを有する。これら絶縁部材１１２５ａ、１１２５ｃは、ヨーク部７２１（中空円筒）の底面の外周側端部（図９（ａ）に示す領域の外周側端部）と、ティース部７２３ａ、７２３ｂの底面の外周側端部（図５に示す領域の外周側端部）との間に配置される。
一方、絶縁部材１１２５ｂ、１１２５ｄの径（直径）は、ヨーク部７２１（中空円筒）の底面の内径と同じ長さを有する。これら絶縁部材１１２５ｂ、１１２５ｄは、ヨーク部７２１（中空円筒）の底面の内周側端部（図９（ａ）に示す領域の内周側端部）と、ティース部７２３ａ、７２３ｂの底面の内周側端部（図５に示す領域の内周側端部）との間に配置される。
このような絶縁部材１１２５ａ〜１１２５ｄは、モータ１１００の動作により破損しない程度の強度を有する絶縁材料を用いて形成される。
【００６２】
絶縁材１１２２ａ、１１２２ｂは液状であり、絶縁部材１１２５ａ、１１２５ｂの周方向の断面の形状が円状であることから、絶縁部材１１２５ａ、１１２５ｂの内周側の端面に絶縁材１１２２ａ、１１２２ｂが付着する。したがって、ヨーク部７２１とティース部７２３ａ・７２３ｂとの絶縁を確保しつつ、ヨーク部７２１の回動を潤滑に行うことができる。よって、以上のようにしても第１及び第２の実施形態で説明したのと同様の効果を得ることができる。
【００６３】
尚、絶縁潤滑シート１２２ａ、１２２ｂの代わりに、絶縁材１１２２ａ、１１２２ｂ及び絶縁部材１１２５ａ〜１１２５ｄと同様のものを用いれば、第１の実施形態のモータ１００に本実施形態の構成を適用することもできる。また、液状の絶縁材１１２２ａ、１１２２ｂが、ヨーク部７２１とティース部７２３ａ・７２３ｂとの間から外部に流れ出ることを防止することができ、これらの間を絶縁し、且つ、ヨーク部７２１の回動を潤滑に行うことができれば、絶縁部材１１２５ａ〜１１２５ｄは前述したものに限定されない。その他、第１及び第２の実施形態で説明した種々の変形例を採用することができる。
【００６４】
尚、以上説明した本発明の実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１００、７００、１１００ モータ
１１０、７１０ 回転子
１１１、７１１ 永久磁石
１１２、７１２ ヨーク部
１２０、７２０ 固定子
１２１、７２１ ヨーク部
１２２、７２２ 絶縁潤滑シート
１２３、７２３ ティース部
１２４、７２４ 駆動機構
１３０ 回転軸
１４０、７４０ ハウジング
３０１、９０１ 鉄心部
３０２、９０２ 非磁性体
５０１ 鉄心部
１１２２ 絶縁材
１１２５ 絶縁部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と同軸で回転する回転子と、前記回転子と前記回転軸に沿う方向においてギャップを有して対向する位置に配置される固定子と、を有するアキシャルギャップ型の回転電機であって、
前記回転子は、
前記回転電機の周方向に配置された複数の永久磁石と、
前記複数の永久磁石の前記回転軸に沿う方向の端面のうち、前記固定子と対向しない方の端面に配置され、前記複数の永久磁石との間で磁路を形成する回転子側ヨーク部と、を有し、
前記固定子は、
前記回転軸に沿う方向の端面のうち、前記回転子と対向する方の端面が前記永久磁石と前記ギャップを有して相互に対向する位置に配置されたティース部と、
前記ティース部の前記回転軸に沿う方向の端面のうち、前記回転子と対向しない方の端面に、前記ティース部に対し絶縁及び潤滑された状態で配置され、前記ティース部との間で磁路を形成する固定子側ヨーク部と、を有し、
前記ティース部と、前記固定子側ヨーク部と、の一方は固定され、他方は前記回転軸と同軸で回動し、
前記ティース部は、前記回転電機の周方向において間隔を有して配置された複数のティース側鉄心部を有し、
前記固定子側ヨーク部の、前記複数のティース側鉄心部と対向し得る位置には、磁性を有する領域と非磁性の領域とが存在し、
前記ティース部と、前記固定子側ヨーク部との何れかが前記回転軸と同軸で回動することにより、前記複数のティース側鉄心部と対向する、前記固定子側ヨーク部の磁性を有する領域の面積が変わるようにしたことを特徴とするアキシャルギャップ型の回転電機。
【請求項２】
前記固定子側ヨーク部は、
前記磁性を有する領域に配置され、軟磁性材料を用いて形成されたヨーク側鉄心部と、
前記非磁性の領域に配置された非磁性体と、を有し、
前記固定子側ヨーク部の前記回転軸に沿う方向の端面のうち、前記ティース部と対向する側の端面は、略面一であることを特徴とする請求項１に記載のアキシャルギャップ型の回転電機。
【請求項３】
前記ヨーク側鉄心部の、前記ティース部と対向する位置には、前記回転電機の周方向において、凹部と凸部とが繰り返し存在し、
前記非磁性体は、前記鉄心部に形成された凹部に配置されていることを特徴とする請求項２に記載のアキシャルギャップ型の回転電機。
【請求項４】
前記ティース部は、前記固定子側ヨーク部の、前記回転軸に沿う方向の両端面のそれぞれに対して個別に配置され、
前記回転子は、前記固定子側ヨーク部の、前記回転軸に沿う方向の両端面のそれぞれに配置されたティース部と前記ギャップを有して相互に対向する位置のそれぞれに個別に配置され、
前記ヨーク側鉄心部の、前記ティース部と対向する位置には、前記回転電機の周方向に垂直な方向において貫通している空間が、前記回転電機の周方向において、間隔を有して繰り返し存在し、
前記非磁性体は、前記ヨーク側鉄心部に存在している前記空間に配置されていることを特徴とする請求項２に記載のアキシャルギャップ型の回転電機。
【請求項５】
前記ティース部と前記固定子側ヨーク部は、それぞれ、方向性電磁鋼板を用いて構成され、
前記方向性電磁鋼板の磁化容易軸方向は、前記ティース部と前記固定子側ヨーク部との間に形成される前記磁路に沿う方向であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のアキシャルギャップ型の回転電機。
【請求項６】
前記ティース部が固定され、
前記固定子側ヨーク部が前記回転軸と同軸で回動することを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のアキシャルギャップ型の回転電機。
【請求項１】
回転軸と同軸で回転する回転子と、前記回転子と前記回転軸に沿う方向においてギャップを有して対向する位置に配置される固定子と、を有するアキシャルギャップ型の回転電機であって、
前記回転子は、
前記回転電機の周方向に配置された複数の永久磁石と、
前記複数の永久磁石の前記回転軸に沿う方向の端面のうち、前記固定子と対向しない方の端面に配置され、前記複数の永久磁石との間で磁路を形成する回転子側ヨーク部と、を有し、
前記固定子は、
前記回転軸に沿う方向の端面のうち、前記回転子と対向する方の端面が前記永久磁石と前記ギャップを有して相互に対向する位置に配置されたティース部と、
前記ティース部の前記回転軸に沿う方向の端面のうち、前記回転子と対向しない方の端面に、前記ティース部に対し絶縁及び潤滑された状態で配置され、前記ティース部との間で磁路を形成する固定子側ヨーク部と、を有し、
前記ティース部と、前記固定子側ヨーク部と、の一方は固定され、他方は前記回転軸と同軸で回動し、
前記ティース部は、前記回転電機の周方向において間隔を有して配置された複数のティース側鉄心部を有し、
前記固定子側ヨーク部の、前記複数のティース側鉄心部と対向し得る位置には、磁性を有する領域と非磁性の領域とが存在し、
前記ティース部と、前記固定子側ヨーク部との何れかが前記回転軸と同軸で回動することにより、前記複数のティース側鉄心部と対向する、前記固定子側ヨーク部の磁性を有する領域の面積が変わるようにしたことを特徴とするアキシャルギャップ型の回転電機。
【請求項２】
前記固定子側ヨーク部は、
前記磁性を有する領域に配置され、軟磁性材料を用いて形成されたヨーク側鉄心部と、
前記非磁性の領域に配置された非磁性体と、を有し、
前記固定子側ヨーク部の前記回転軸に沿う方向の端面のうち、前記ティース部と対向する側の端面は、略面一であることを特徴とする請求項１に記載のアキシャルギャップ型の回転電機。
【請求項３】
前記ヨーク側鉄心部の、前記ティース部と対向する位置には、前記回転電機の周方向において、凹部と凸部とが繰り返し存在し、
前記非磁性体は、前記鉄心部に形成された凹部に配置されていることを特徴とする請求項２に記載のアキシャルギャップ型の回転電機。
【請求項４】
前記ティース部は、前記固定子側ヨーク部の、前記回転軸に沿う方向の両端面のそれぞれに対して個別に配置され、
前記回転子は、前記固定子側ヨーク部の、前記回転軸に沿う方向の両端面のそれぞれに配置されたティース部と前記ギャップを有して相互に対向する位置のそれぞれに個別に配置され、
前記ヨーク側鉄心部の、前記ティース部と対向する位置には、前記回転電機の周方向に垂直な方向において貫通している空間が、前記回転電機の周方向において、間隔を有して繰り返し存在し、
前記非磁性体は、前記ヨーク側鉄心部に存在している前記空間に配置されていることを特徴とする請求項２に記載のアキシャルギャップ型の回転電機。
【請求項５】
前記ティース部と前記固定子側ヨーク部は、それぞれ、方向性電磁鋼板を用いて構成され、
前記方向性電磁鋼板の磁化容易軸方向は、前記ティース部と前記固定子側ヨーク部との間に形成される前記磁路に沿う方向であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のアキシャルギャップ型の回転電機。
【請求項６】
前記ティース部が固定され、
前記固定子側ヨーク部が前記回転軸と同軸で回動することを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のアキシャルギャップ型の回転電機。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−８５３２３（Ｐ２０１３−８５３２３Ａ）
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２１８１１（Ｐ２０１１−２２１８１１）
【出願日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【出願人】（０００００６６５５）新日鐵住金株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【出願人】（０００００６６５５）新日鐵住金株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
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