CN102656774B

CN102656774B - 轴向间隙电动机

Info

Publication number: CN102656774B
Application number: CN201080056674.3A
Authority: CN
Inventors: 竹本真绍; 小笠原悟司
Original assignee: Hokkaido University NUC
Current assignee: Hokkaido University NUC
Priority date: 2009-10-16
Filing date: 2010-10-12
Publication date: 2014-07-30
Anticipated expiration: 2030-10-12
Also published as: JPWO2011046108A1; US9490685B2; WO2011046108A1; CN102656774A; EP2490319A4; EP2490319A1; MX2012004285A; KR101700000B1; JP5673959B2; EP2490319B1; KR20120096472A; US20120262022A1

Abstract

本发明提供一种使用非稀土类磁铁的轴向间隙电动机，其能够抑制磁转矩的减少，并且能够增加磁阻转矩。轴向间隙电动机（10）具备：转子（11）、与转子（11）相对地设置以便在转子（11）的旋转轴（11a）的方向上隔着间隙（G）地夹着转子（11）的一对定子（21），转子（11）具有：沿旋转轴（11a）的周向彼此分离地设置的多个非稀土类磁铁（13）、隔着非磁性体部（17c）等设置在多个非稀土类磁铁（13）之间的多个磁性体部（15），多个磁性体部（15）的磁导率大于多个非稀土类磁铁（13）的磁导率，多个非稀土类磁铁（13）及多个磁性体部（15）规定转子（11）与一对定子（21）相对的相对面（11S）。

Description

轴向间隙电动机

技术领域

本发明涉及一种轴向间隙电动机。

背景技术

作为具有转子、在转子的旋转轴方向上隔着间隙与转子相对的定子的轴向间隙电动机，公知例如以下专利文献1~4中记载的轴向间隙电动机。

以下专利文献1~4所记载的轴向间隙电动机的转子具有：沿旋转轴的周向彼此离开地设置的永磁铁、设置于上述永磁铁间软磁性体部（永磁铁间软磁性体部）。并且记载有因如上设置的软磁性体部而增大磁阻转矩、增大电动机转矩。

专利文献1：（日本）特开2006－50706号公报

专利文献2：（日本）特开2008－278649号公报

专利文献3：（日本）特开2008－199895号公报

专利文献4：（日本）特开2005－94955号公报

作为用于上述轴向间隙电动机的转子的永磁铁，通常使用剩余磁通密度大的稀土类磁铁。但是，作为稀土类磁铁的原材料的钕（Nd）、镝（Dy）等稀土类元素的出产地不均匀地分布在特定的地域，而且近年来使用量也正在急剧增加。因此，稀土类元素在稳定供给及价格方面存在困难。

因此，作为用于轴向间隙电动机的转子的永磁铁，考虑使用铁素体磁铁等非稀土类磁铁代替稀土类磁铁。但是，如果在现有的轴向间隙电动机中将稀土类磁铁替换成非稀土类磁铁，则存在以下问题。

即，因为非稀土类磁铁的剩余磁通密度比稀土类磁铁的剩余磁通密度小，所以与此对应地磁转矩减少。因此，优选采用具有能够抑制磁转矩减少且能够增加磁阻转矩这种结构的轴向间隙电动机。但是，如果在现有的轴向间隙电动机中将稀土类磁铁替换成非稀土类磁铁，则抑制磁转矩减少且增加磁阻转矩难以兼顾。

例如，在上述专利文献1所记载的轴向间隙电动机的转子中，在永磁铁的靠定子侧的面设置有由软磁性材料构成的转子背部磁芯（ロ一タバツクコア）。另外，在上述专利文献2所记载的轴向间隙电动机的转子中，永磁铁被由软磁性材料构成的一对磁性体从旋转轴方向夹持。即，在永磁铁的靠一对定子侧的两个面设置有由软磁性材料构成的一对磁性体。

因此，在上述专利文献1及2所记载的轴向间隙电动机中，因为设置于永磁铁的靠定子侧的面的部件，导致非稀土类磁铁变薄，从而不能够增大非稀土类磁铁的体积占转子整体体积的比例。其结果是，因为很难增大非稀土类磁铁的体积占转子整体体积的比例，所以很难抑制磁转矩的减少。

而且，因为在永磁铁的靠定子侧的面设置有由软磁性材料构成的部件，所以从定子产生的磁通被拉至位于永磁铁的靠定子侧的面的磁性体。因此，从一个定子到另一个定子的磁通不仅通过永磁铁间软磁性体部内，也在一定程度通过永磁铁内。其结果是，存在如下问题：因通过永磁铁间软磁性体部内的磁通减少而导致磁阻转矩减少，并且因通过永磁铁内的磁通，特别是弱的励磁磁通导致在非稀土类磁铁产生不可逆去磁，从而导致磁转矩减少。

另外，图1是表示上述专利文献3所记载的轴向间隙电动机的转子附近的、沿旋转轴的周向的示意剖面图。在上述专利文献3所记载的轴向间隙电动机中，如图1所示，转子3的永磁铁8沿与转子3的旋转轴垂直的方向（图1的左右方向）磁化。即，永磁铁8的磁极面8mS垂直于定子4与转子3相对的相对面4S。因此，从永磁铁8产生的磁通8m从永磁铁8朝向永磁铁间软磁性体部9，而且从永磁铁间软磁性体部9朝向一对定子4的方向。因此，导致被永磁铁8磁化的永磁铁间软磁性体部9的靠一对定子4侧的一对面变为同极。其结果是，导致从一对定子4产生的磁通4m的大部分不能从一个定子4经过永磁铁间软磁性体部9朝向另一个定子4，从定子4产生的磁通再次返回同一定子4。因此，因为从定子4产生并且通过永磁铁间软磁性体部9内的磁通减少，所以存在导致磁阻转矩减少的问题。

另外，在上述专利文献4所记载的轴向间隙电动机中，如上述专利文献4的图4所记载，永磁铁与永磁铁间软磁性体部直接接触。因此，在使用非稀土类磁铁作为永磁铁时，导致该非稀土类磁铁与永磁铁间软磁性体部磁耦合。因为非稀土类磁铁的剩余磁通密度小于稀土类磁铁的剩余磁通密度，所以当来自定子的磁通，特别是弱的励磁磁通通过永磁铁间软磁性体部而使永磁铁间软磁性体部的磁化方向变化时，由于该变化的影响导致非稀土类磁铁的磁化也一定程度地变化。其结果是，存在导致在非稀土类磁铁产生不可逆去磁，并且导致磁转矩减少的问题。

发明内容

本发明是鉴于上述课题而做出的，目的在于提供一种使用非稀土类磁铁作为永磁铁的轴向间隙电动机，其能够抑制磁转矩的减少，并且能够增加磁阻转矩。

为了解决上述技术问题，本发明的轴向间隙电动机具备：转子；定子，其为一对并且与转子相对地设置，以便在转子的旋转轴的方向上隔着间隙地夹着所述转子，转子具有：沿旋转轴的周向彼此分离地设置的多个非稀土类磁铁；隔着非磁性体部或空间间隙设置在多个非稀土类磁铁之间的多个磁性体部，多个非稀土类磁铁的磁化方向分别沿所述旋转轴的方向，多个磁性体部的磁导率比多个非稀土类磁铁的磁导率大，多个非稀土类磁铁及多个磁性体部规定转子与一对定子相对的相对面。

在本发明的轴向间隙电动机中，因为多个非稀土类磁铁及多个磁性体部规定转子与一对定子相对的相对面，所以在多个非稀土类磁铁的靠一对定子侧的面并不存在转子背部磁芯等部件。因此，不会因上述部件而导致非稀土类磁铁变薄，所以能够增大非稀土类磁铁的体积占转子整体体积的比例。其结果是，能够抑制因非稀土类磁铁的体积占转子整体体积的比例小而引起的磁转矩减少。

另外，多个磁性体部的磁导率大于多个非稀土类磁铁的磁导率，并且在多个非稀土类磁铁的靠一对定子侧的面不存在由软磁性材料构成的部件，因此，从定子产生的磁通被拉向非稀土类磁铁的靠定子侧的面的方向这种情况被抑制。因此，从一个定子产生并且朝向另一个定子的磁通的大部分不经过非稀土类磁铁，而经过设置于多个非稀土类磁铁之间的磁性体部内。其结果是，因为从定子产生的磁通的大部分导入磁性体部内，所以能够增加磁阻转矩。另外，能够抑制因通过非稀土类磁铁内的磁通而产生的非稀土类磁铁的不可逆去磁。其结果是，能够抑制因通过非稀土类磁铁内的磁通产生的非稀土类磁铁的不可逆去磁而引起的磁转矩减少。

另外，因为非稀土类磁铁的磁化方向沿旋转轴的方向，所以不会产生由于非稀土类磁铁产生的磁通而将磁性体部的靠一对定子侧的面同极地磁化的不良情况。因此，不妨碍从一个定子朝向另一个定子的磁通经过磁性体部内，所以不会出现磁性体部的靠一对定子侧的面同极地磁化的情况下产生的磁阻转矩减少之类的问题。

另外，因为多个磁性体部隔着非磁性体部或空间间隙设置于多个非稀土类磁铁之间，所以能够抑制非稀土类磁铁与磁性体部的磁耦合。因此，即使来自定子的磁通，特别是弱的励磁磁通通过磁性体部使磁性体部的磁化方向改变，也能够抑制由于该变化的影响而导致非稀土类磁铁的磁化变化。其结果是，因为抑制非稀土类磁铁的不可逆去磁，所以能够抑制磁转矩的减少。

如上所述，根据本发明的轴向间隙电动机，能够抑制磁转矩的减少，并且能够增加磁阻转矩。

而且，在本发明的轴向间隙电动机中，多个非稀土类磁铁的剩余磁通密度优选在200mT以上、600mT以下。

而且，在本发明的轴向间隙电动机中，多个非稀土类磁铁的回复磁导率优选在1.0以上、2.0以下。

而且，在本发明的轴向间隙电动机中，多个非稀土类磁铁的磁化方向优选为沿旋转轴的周向交替地反转。由此，通过从一对定子产生的旋转磁通，能够使转子效率良好地旋转。

而且，在本发明的轴向间隙电动机中，多个非稀土类磁铁各自的体积大于多个磁性体部各自的体积。由此，能够充分地抑制磁转矩的减少。

而且，在本发明的轴向间隙电动机中，非稀土类磁铁可以是铁素体磁铁。

根据本发明，提供一种使用非稀土类磁铁作为永磁铁的轴向间隙电动机，其能够抑制磁转矩的减少，并且能够增加磁阻转矩。

附图说明

图1是表示现有轴向间隙电动机的转子附近的、沿旋转轴的周向的示意剖面图。

图2是示意地表示实施方式的轴向间隙电动机的剖面结构的图。

图3是表示使转子及一对定子沿旋转轴方向彼此离开的状态的立体图。

图4是表示转子的立体图。

图5是表示非稀土类磁铁的元件、框部件及转子轴的结构的图。

图6是表示转子的立体图。

图7是表示实施方式的轴向间隙电动机的转子附近的、沿旋转轴的周向的示意剖面图。

图8是表示解析所使用的实施例的各条件的图。

图9是表示平均转矩的推移的解析结果的图。

图10是表示转子的铁素体磁铁的去磁体积比与电流密度的依存性的解析结果的图。

图11是表示槽数与U相磁链的减少率的关系的图。

图12是表示匝数、平均转矩及U相磁链的减少率之间的关系的图。

图13是表示非稀土类磁铁的宽度、平均转矩及转矩波动之间的关系的图。

附图标记说明

10 轴向间隙电动机、11 转子、11S 转子与定子相对的相对面、13 非稀土类磁铁、15 磁性体部、17c 非磁性体部（分离部件）、17g 空间间隙、21 定子、G 间隙。

具体实施方式

以下，参照附图对实施方式的轴向间隙电动机进行详细的说明。需要说明的是，在各附图中，在可能的情况下，使用相同的附图标记表示相同的元件。另外，为了使附图容易理解，分别任意地表示附图中的结构元件内及结构元件之间的尺寸比。

图2是示意地表示本实施方式的轴向间隙电动机的剖面结构的图。如图2所示，本实施方式的轴向间隙电动机10具备：转子11、一对定子21、转子轴19、壳体29。

转子11是圆筒状的部件，并且是绕沿该圆筒形状的中心线的旋转轴11a旋转的部件。转子轴19贯穿转子11，转子11在其内周面与转子轴19固定。转子轴19是向沿旋转轴11a的方向即转子11的高度（厚度）方向延伸的部件，从而规定旋转轴11a。

一对定子21分别是圆筒状的部件。一对定子21与转子11相对地设置，以便在转子11的旋转轴11a的方向上隔着间隙G（空间间隙）地夹着转子11。即，一对定子21的相对面21S与转子11的相对面11S相对。转子轴19贯穿一对定子21，一对定子21的内周面不与转子轴19固定。

壳体29是在内部收纳有转子11及一对定子21的部件。壳体29经由轴承等能够旋转地支承转子轴19。一对定子21固定于壳体29。

接着，对转子11及定子21进行更详细的说明。

图3是表示使转子及一对定子沿旋转轴方向彼此分离的状态的立体图，图4是表示转子的立体图。

如图3及图4所示，转子11具有：沿旋转轴11a的周向彼此离开地设置的多个非稀土类磁铁13；设置于多个非稀土类磁铁13之间的多个磁性体部15；用于将非稀土类磁铁13、磁性体部15及转子轴19彼此固定的框部件17。

多个非稀土类磁铁13分别是例如铁素体磁铁、铝镍钴合金磁铁等稀土类磁铁以外的永磁铁。在本实施方式中，非稀土类磁铁13的数量为八个，但是不特别限定。多个非稀土类磁铁13的磁化方向分别沿旋转轴11a。在本实施方式中，多个非稀土类磁铁13的磁化方向沿旋转轴11a的周向交替地反转。另外，在本实施方式中，多个非稀土类磁铁13分别形成将沿旋转轴11a的方向设为厚度方向且向与旋转轴11a垂直的方向延伸并且在旋转轴11a中具有中心点的圆弧带状。

多个磁性体部15与非稀土类磁铁13同样地也形成将沿旋转轴11a的方向设为厚度方向且向与旋转轴11a垂直的方向延伸并且在旋转轴11a中具有中心点的圆弧带状。在本实施方式中，磁性体部15的数量为八个，但是不特别限定。磁性体部15的磁导率比非稀土类磁铁13的磁导率大。磁性体部15由例如压粉铁芯、S45C等铁或电气器材用磁性材料等磁性材料构成。

另外，多个非稀土类磁铁13及多个磁性体部15规定转子11与一对定子21相对的相对面11S（参照图2）。

另外，如图3所示，一对定子21具有：分别由软磁性材料构成的定子磁芯23、线圈部25。定子磁芯23具有：圆筒状部件、从圆筒状部件向转子11的方向突出的多个齿部。齿部的沿与旋转轴11a垂直的面的截面是例如圆弧带状。绕多个齿部缠绕有线圈部25。线圈部25由于被通电而在一个定子21与另一个定子21之间的区域，在沿旋转轴11a的方向产生旋转磁通。通过因该旋转磁通而产生的转矩，转子11绕旋转轴11a旋转。

图5是表示非稀土类磁铁的元件、框部件及转子轴的结构的图。图5表示使框部件17及转子轴19与其他部件在沿旋转轴11a的方向上分离的状态。

框部件17由不锈钢等非磁性材料构成。如图5所示，框部件17具有：规定转子11的外形的环状部件17a；固定转子轴19的转子轴固定部件17b；多个分离部件17c，其从环状部件向转子轴固定部件延伸，并且安装在非稀土类磁铁13与磁性体部15之间，以使两者分离。另外，在本实施方式中，如图5所示，多个非稀土类磁铁13分别由分别设置在旋转轴11a的上方和旋转轴11a的下方的一对非稀土类磁铁元件13a构成。同样地，多个磁性体部15分别由分别设置在旋转轴11a的上方和旋转轴11a的下方的一对磁性体部元件15a构成。旋转轴11a上方的多个非稀土类磁铁元件13a及磁性体部元件15a从框部件17的上方嵌入由环状部件17a、转子轴固定部件17b及分离部件17c规定的区域。同样地，旋转轴11a下方的多个非稀土类磁铁元件13a及磁性体部元件15a从框部件17的下方嵌入由环状部件17a、转子轴固定部件17b及分离部件17c规定的区域。

需要说明的是，非稀土类磁铁13不一定需要由一对非稀土类磁铁元件13a构成，也可以由一个部件构成。磁性体部15也不一定需要由一对磁性体部元件15a构成，也可以由一个部件构成。

图6是表示转子的立体图。在图6中，用附图标记（N及S）表示非稀土类磁铁13的磁化方向，另外，图6表示用与旋转轴11a平行的平面剖开非稀土类磁铁13、磁性体部15及框部件17的一部分的状态。

如图6所示，非稀土类磁铁13与磁性体部15彼此分离。更具体地说，在多个非稀土类磁铁13之间，隔着作为非磁性体部的分离部件17c及空间间隙17g设置有多个磁性体部15。即，在非稀土类磁铁13与磁性体部15之间设置有分离部件17c及空间间隙17g。

另外，在本实施方式中，在非稀土类磁铁13与磁性体部15之间，在沿旋转轴11a的方向的上部及下部存在空间间隙17g，在上述空间间隙17g之间存在分离部件17c，但是，也可以构成为，例如在沿旋转轴11a的方向的上部及下部存在分离部件17c，在上述分离部件17c之间存在空间间隙17g。另外，在本实施方式中，在非稀土类磁铁13与磁性体部15之间存在分离部件17c及空间间隙17g这两者，但是可以仅存在分离部件17c，也可以仅存在空间间隙17g。另外，优选的是，非稀土类磁铁13与磁性体部15的沿旋转轴11a的周向的分离距离（即，分离部件17c及/或空间间隙17g的沿旋转轴11a的周向的宽度）大于转子11与定子21之间的间隙G（参照图2）的沿旋转轴11a的方向上的宽度。这是因为，在满足该条件的情况下，使非稀土类磁铁13的磁通沿旋转轴11a直线地朝向定子21的效果变得特别好。

另外，如图6所示，优选的是，多个非稀土类磁铁13的磁化方向沿旋转轴11a的周向交替地反转。由此，通过从一对定子21产生的旋转磁通，能够使转子11效率良好地旋转。

根据如上所述本实施方式的轴向间隙电动机10，因如下所述理由，能够抑制磁转矩的减少，并且能够增加磁阻转矩。

图7是表示本实施方式的轴向间隙电动机的转子附近的、沿旋转轴的周向的示意剖面图。

如图7所示，在本实施方式的轴向间隙电动机10中，因为多个非稀土类磁铁13及多个磁性体部15规定转子11与一对定子21相对的相对面11S，所以在多个非稀土类磁铁13的靠一对磁性体部15侧的面（相对面11S的一部分）并不存在转子背部磁芯等部件。因此，不会因上述部件而导致非稀土类磁铁13变薄，所以能够增大磁性体部15的体积占转子11整体体积的比例。其结果是，能够抑制因非稀土类磁铁13的体积占转子11整体体积的比例小而引起的磁转矩的减少。

另外，因为非稀土类磁铁13的磁化方向沿旋转轴11a的方向，所以不会产生由于非稀土类磁铁13产生的磁通11m而将磁性体部15的靠一对定子21侧的面（相对面11S的一部分）同极地磁化的不良情况。因此，不妨碍从一个定子21朝向另一个定子21的磁通21m经过磁性体部15内，所以不会出现磁性体部15的靠一对定子21侧的面同极地磁化的情况下产生的磁阻转矩减少之类的问题。

另外，因为多个磁性体部15的磁导率大于多个非稀土类磁铁13的磁导率，并且在多个非稀土类磁铁13的靠一对定子21侧的面（相对面11S的一部分）不存在由软磁性材料构成的部件，所以能够抑制从定子21产生的磁通21m被拉向非稀土类磁铁13的靠定子21侧的面的方向。（假设，在多个非稀土类磁铁13的靠一对定子21侧的面，如果在与d轴及q轴交叉的区域存在转子背部磁芯等由软磁性材料构成的部件，则从定子21产生的磁通21m被拉向非稀土类磁铁13的靠定子21侧的面的方向，即，d轴的方向。）

因此，从一个定子21产生并且朝向另一个定子21的磁通21m的大部分经过设置于多个非稀土类磁铁13之间的磁性体部15内，而不经过非稀土类磁铁13。其结果是，因为从定子21产生的磁通21m的大部分被导入磁性体部15内，所以能够增加磁阻转矩。另外，能够抑制由于通过非稀土类磁铁13内的磁通而产生的非稀土类磁铁13的不可逆去磁。其结果是，能够抑制由于通过非稀土类磁铁13内的磁通产生的非稀土类磁铁13的不可逆去磁而引起的磁转矩减少的不良情况。

如上所述，根据本实施方式的轴向间隙电动机10，能够抑制磁转矩的减少，并且能够增加磁阻转矩。

另外，在本实施方式的轴向间隙电动机10中，多个非稀土类磁铁13的剩余磁通密度优选在200mT以上、600mT以下。但是，即使多个非稀土类磁铁13的剩余磁通密度在上述范围以外，轴向间隙电动机10也能够发挥上述效果。

另外，在本实施方式的轴向间隙电动机10中，多个非稀土类磁铁13的回复磁导率优选在1.0以上、2.0以下。但是，即使多个非稀土类磁铁13的回复磁导率在上述范围以外，轴向间隙电动机10也能够发挥上述效果。

而且，在本实施方式的轴向间隙电动机10中，多个非稀土类磁铁13各自的体积优选大于多个磁性体部15各自的体积（参照图3~图7）。由此，能够充分地抑制磁转矩的减少。

另外，在上述实施方式中，转子11作为用于产生磁转矩的永磁铁仅具有非稀土类磁铁13那样的非稀土类磁铁（参照图3~图6），但是并不限定于上述方式。例如，转子11作为用于产生磁转矩的永磁铁，除了非稀土类磁铁以外，还可以具有稀土类磁铁。

本实施方式的轴向间隙电动机10能够用于例如混合动力车、电动汽车等机动车、空调、冷藏库、洗衣机等家电产品。

接着，针对实施例的轴向间隙电动机，对在将磁铁温度设定于75℃，将额定电流密度设定于22Arms/mm²的条件下，在使电流相位从0°（0deg）变化至90°（90deg），并且进行3D－FTA解析的情况下的平均转矩的推移进行了研究。图8是表示本解析所使用的实施例的各条件的图。图9是表示基于上述解析，本实施例的平均转矩及磁转矩的电流相位角之间的依存关系的图。如图9所示，平均转矩的最大值为点A的值，即，电流相位角为50°（50deg）时的值355.0Nm。这时的转矩密度为40.3Nm/L，充分地满足实用的程度。由此可知，例如，为了使输出密度达到5.68kＷ/L，即，使输出达到50.2kＷ，将规定速度下降至1350rpm左右。

另外，图9也表示以电流相位角度是0°（0deg）的情况下的平均转矩为基准的磁转矩的大致的推移情况。如图9所示，在使平均转矩为最大的电流相位角50°时，可知平均转矩中的磁转矩的比例为大约36％，平均转矩中的磁阻转矩的比例为大约64％。由此可知在实施例的轴向间隙电动机的平均转矩中，磁阻转矩处于支配地位，从而能够有效地利用磁阻转矩。

图10是表示基于上述解析，转子的铁素体磁铁的去磁体积比与电流密度的依存性的解析结果的图。去磁体积比是表示产生不可逆去磁的部分占磁铁整体的比例的值。在将旋转角度设定于0°并且将电流相位角设定于90°这样的最容易产生不可逆去磁的条件下，在使电流密度变化的同时进行上述解析。另外，因为如果铁素体磁铁处于低温状态就容易产生不可逆去磁，所以将铁素体磁铁的温度设定于－20℃。

如图10所示，当电流密度低时，几乎不产生不可逆去磁。当额定电流密度为22Arms/mm²时，去磁体积比为大约5.6％。可知在实施例中，即使使用容易产生不可逆去磁的铁素体磁铁作为磁芯的永磁铁，而且在低温状态下使22Arms/mm²这样的大电流流过的情况下，也仅产生少量的不可逆去磁。

接着，针对实施例的轴向间隙电动机，对槽数（定子21具有的线圈部25的数量）、由非稀土类磁铁13的不可逆去磁而引起的U相磁链的减少率进行了研究。

具体地说，准备槽数为15、18、24这三个实施例的轴向间隙电动机。确定定子21的定子磁芯23与线圈部25的形状，以使上述实施例的线圈的绕线总量分别相同。其结果是，槽数为15、18、24的实施例的轴向间隙电动机的匝数（线圈的匝数）分别依次为20、17、13。在三个实施例中极数（转子11具有的非稀土类磁铁13的数量）都为10。

针对上述实施例，在将旋转角度设定于0deg，将额定电流密度设定于22Arms/mm²，将磁铁温度设定于－20℃或75℃，将电流相位角设定于90deg的条件下，对去磁进行解析，并且求得U相磁链的减少率。

图11是表示槽数与U相磁链的减少率的关系的图。如图11所示，在槽数在15~24范围内的实施例中，越增加槽数，U相磁链的减少率越小。在磁铁温度为－20℃的情况下，槽数为18的实施例的U相磁链的减少率为大约4.9％，槽数为25的实施例的U相磁链的减少率为大约1.7％。由此可知在槽数在15~24范围内的实施例中，越增加槽数，相对于不可逆去磁的耐性越高。

接着，针对实施例的轴向间隙电动机，研究了将槽数设定于24的情况下的匝数与平均转矩的关系。

具体地说，准备匝数为13、14、15、16、17、18这六个实施例的轴向间隙电动机。在六个实施例中槽数都为24。在六个实施例中极数都为10。

针对上述实施例，在将磁铁温度设定于75℃，将额定电流密度设定于22Arms/mm²，将电流相位角设定于40deg的条件下，对平均转矩进行解析。

图12是表示针对实施例的轴向间隙电动机，匝数、平均转矩及U相磁链的减少率的关系的图。如图12所示，在匝数为16的情况下，平均转矩为最大值（330.3Nm）。U相磁链的减少率随着匝数的增加而增加。在匝数为15的情况下，平均转矩也足够大，并且U相磁链的减少率为2.7％这一非常小的值。根据上述结果可知，在考虑到平均转矩与U相磁链的减少率双方的情况下，最适合的匝数为15。

接着，针对实施例的轴向间隙电动机，对非稀土类磁铁13的沿旋转轴11a的周向的方向上的宽度、转矩的大小及转矩波动的关系进行了研究。

具体地说，准备使非稀土类磁铁13的宽度（非稀土类磁铁13的沿旋转轴11a的周向的方向上的宽度）以1.2deg为单位从18deg变化至26.4deg的八个实施例的轴向间隙电动机。在八个实施例中槽数都为24。在八个实施例中匝数都为15。在八个实施例中极数都为10。

图13是表示针对实施例的轴向间隙电动机，非稀土类磁铁的宽度、平均转矩及转矩波动的关系的图。如图13所示，当非稀土类磁铁的宽度在从18deg到26.4deg的范围内时，转矩波动为不满9％的非常小的值。另外，在非稀土类磁铁的宽度为24deg的情况下，平均转矩为最大值。根据上述结果可知，最适合的非稀土类磁铁的宽度为24deg。

Claims

1.一种轴向间隙电动机，其特征在于，具备：

转子；

定子，其为一对并且与所述转子相对地设置，以便在所述转子的旋转轴的方向上隔着间隙地夹着所述转子，

所述转子具有：

沿所述旋转轴的周向彼此分离地设置的多个非稀土类磁铁；

隔着非磁性体部或空间间隙设置在多个所述非稀土类磁铁之间的多个磁性体部，

多个所述非稀土类磁铁的磁化方向分别沿所述旋转轴的方向，

多个所述磁性体部的磁导率比多个所述非稀土类磁铁的磁导率大，

多个所述非稀土类磁铁及多个所述磁性体部规定所述转子与一对所述定子相对的相对面。

2.如权利要求1所述的轴向间隙电动机，其特征在于，多个所述非稀土类磁铁的各非稀土类磁铁与多个所述磁性体部的各磁性体部沿所述旋转轴的周向的分离距离，大于所述转子与一对所述定子之间的所述间隙沿所述旋转轴的方向上的宽度。

3.如权利要求1或2所述的轴向间隙电动机，其特征在于，所述非磁性体部及所述空间间隙使从多个所述非稀土类磁铁产生的磁通的沿所述旋转轴方向的成分增加。

4.如权利要求1所述的轴向间隙电动机，其特征在于，多个所述非稀土类磁铁的剩余磁通密度在200mT以上、600mT以下。

5.如权利要求1所述的轴向间隙电动机，其特征在于，多个所述非稀土类磁铁的回复磁导率在1.0以上、2.0以下。

6.如权利要求1所述的轴向间隙电动机，其特征在于，多个所述非稀土类磁铁的磁化方向沿所述旋转轴的周向交替地反转。

7.如权利要求1所述的轴向间隙电动机，其特征在于，多个所述非稀土类磁铁各自的体积大于多个所述磁性体部各自的体积。

8.如权利要求1所述的轴向间隙电动机，其特征在于，所述非稀土类磁铁为铁素体磁铁。