JP4561770B2 - アキシャルギャップ型回転電機及びその製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、回転軸に略垂直な面に沿って広がるギャップを介して電機子と界磁子とが対向するアキシャルギャップ型回転電機に関する。

アキシャルギャップ型回転電機は、回転軸方向で対向する界磁子と電機子とを備えており、薄型化し易く、また、磁極面積を大きくすることでトルク密度を向上できるという利点を有している。

このようなアキシャルギャップ型回転電機では、回転軸方向に沿ってスラスト力が発生する。そこで、例えば、２つの界磁子を１つの電機子に対して互いに反対側に設けたり、２つの電機子を１つの界磁子に対して互いに反対側に設けることで、回転電機に生じるスラスト力を打消し合うことができる。これらの中でも、１つの回転子としての界磁子の回転軸方向両側に、２つの固定子としての電機子を設けるタイプが、風損を低減できるという観点からは好ましい。

上述したタイプのアキシャルギャップ型モータを開示する先行技術としては、例えば特許文献１及び２に記載のものがある。

特許文献１では、互いに極性が異なる２つの磁極面を有する磁石を複数有する界磁子が開示されており、その磁石の一方の磁極面は一方の電機子に直接対向し、他方の磁極面は他方の電機子に直接対向している。

特許文献２では、磁石の両側に積層鋼板からなるコアを２つ配置し、当該２つのコアで磁石を挟込んで固定する構成が開示されている。また、磁石を圧粉鉄心で覆うようにして固定した構成も開示されている。

特開２００１−１３６７２１号公報 特開２００５−０９４９５５号公報

しかしながら、特許文献１に開示のモータでは、電機子に対向する磁石の磁極面は、電機子に対して直接露出している。このため、当該磁石は減磁界の影響を受け易く、減磁してしまう恐れがあった。

また、特許文献２に開示された構成のうち、積層鋼板からなる２つのコアで磁石を挟込んで固定する構成では、両コアを如何に合体締結させるかが問題となるし、また、磁石の寸法精度や２つのコアの寸法精度及びそれらの組合わせ精度が要因で、エアギャップ精度が悪くなる恐れがあった。また、磁石を圧粉鉄心で覆うようにして固定した構成では、透磁率が低く特に低速での鉄損が大きい点と、強度不足及び遠心力による飛散等の課題があった。

そこで、本発明は、永久磁石の減磁を防止しつつ、積層鋼板を用いて、エアギャップ精度を良好にでき、さらに、特に中低速領域において（例えば、凡そ駆動周波数５００Ｈｚ〜１ｋＨｚ以下）、高透磁率かつ低鉄損の界磁子を構成することを目的とする。

上記課題を解決するため、第１の態様に係るアキシャルギャップ型回転電機は、界磁子（２０，１２０）と、前記前記界磁子の両側にエアギャップを隔てて設けられた２つの電機子（３０、４０）とを備え、前記界磁子が前記２つの電機子に対して相対的に回転軸（１８ａ）周りに回転するアキシャルギャップ型回転電機であって、前記界磁子は、前記回転軸周りに配設され、それぞれ前記２つの電機子のうちの一方又は双方に対して磁極を呈する複数の永久磁石（２２，１２２）と、前記回転軸を中心とする円の径方向に積層された複数の鋼板を有する界磁子積層鋼板部（２４，１２４）と、を備え、前記界磁子積層鋼板部に前記各永久磁石を収容保持可能な磁石保持凹部（２７，１２７）が複数形成され、前記各永久磁石が前記エアギャップに実質的に露出しないで前記界磁子積層鋼板部が前記エアギャップに露出する態様で、前記各永久磁石が前記各磁石保持凹部内に収容保持されて前記界磁子積層鋼板部のうちいずれかの前記各電機子への対向部分（２６ａ，２２６ａ）を介して前記２つの電機子のうちの一方又は双方に対して対向するものである。

また、前記界磁子積層鋼板部（２４，１２４）は、前記回転軸周りに分割された複数の界磁子分割積層鋼板部（２６，１２６，２２６）を有している。

また、前記各界磁子分割積層鋼板部（２６，１２６，２２６）のそれぞれに１つの永久磁石を挿入可能な前記磁石保持凹部（２７，１２７）が形成されている。

第２の態様のように、第１の態様において、前記各界磁子分割積層鋼板部（１２６，２２６）は、略同一形状に打抜かれた鋼板を積層することで形成されてもよい。

第３の態様のように、第１又は第２の態様において、前記各界磁子分割積層鋼板部（２６，１２６，２２６）の各間に、前記各永久磁石及び前記各界磁子分割積層鋼板部に対して実質的に磁気的に独立する磁性体部（２８，１２８）が設けられていてもよい。

第４の態様のように、第３の態様において、前記各磁性体部（２８，１２８）のうち前記各界磁子分割積層鋼板部に対して対向する面と、前記各界磁子分割積層鋼板部（２６，１２６，２２６）のうち前記各磁性体部に対して対向する面とは、略平行であってもよい。

第５の態様のように、第３又は第４の態様において、前記各磁性体部（１２８）は、圧粉鉄心で形成されていてもよい。

第６の態様のように、第３又は第４の態様において、前記各第２磁性体部（２８）は、前記回転軸と略直交する方向に鋼板が積層された積層鋼板で形成されていてもよい。

第７の態様は、界磁子（３２０，８２０）と、前記前記界磁子の両側にエアギャップを隔てて設けられた２つの電機子（３０、４０）とを備え、前記界磁子が前記２つの電機子に対して相対的に回転軸（１８ａ）周りに回転するアキシャルギャップ型回転電機であって、前記界磁子は、前記回転軸周りに配設され、それぞれ前記２つの電機子のうちの一方又は双方に対して磁極を呈する複数の永久磁石（３２２，８２２）と、前記回転軸を中心とする円の径方向に積層された複数の鋼板を有する界磁子積層鋼板部（３２４，８２４）と、を備え、前記界磁子積層鋼板部に前記各永久磁石を収容保持可能な磁石保持凹部（３２７）が複数形成され、前記各永久磁石が前記エアギャップに実質的に露出しないで前記界磁子積層鋼板部が前記エアギャップに露出する態様で、前記各永久磁石が前記各磁石保持凹部内に収容保持されて前記界磁子積層鋼板部のうちいずれかの前記各電機子への対向部分（２６ａ，２２６ａ，３２６ａ）を介して前記２つの電機子のうちの一方又は双方に対して対向し、前記界磁子積層鋼板部（３２４，８２４）は、前記回転軸周りに分割された複数の界磁子分割積層鋼板部（３２６，４２６，５２６，６２６，８２６）を有し、前記各界磁子分割積層鋼板部（３２６，４２６，５２６，６２６，８２６）のそれぞれに、前記各永久磁石のうち前記回転軸を中心とする円の周方向における略半分部分を収容保持可能な磁石部分保持凹部（３２７ａ，４２７ａ）が形成され、隣設する２つの前記各界磁子分割積層鋼板部に設けられた２つの前記磁石部分保持凹部が前記磁石保持凹部（３２７）として前記永久磁石を保持するものである。

第８の態様のように、第７の態様において、前記各永久磁石（３２２）は前記周方向における略中央部で前記回転軸を中心とする円の径方向長さが最大になる形状に形成されていてもよい。

第９の態様のように、第７又は第８の態様において、前記各磁石部分保持凹部（４２７ａ）は、前記界磁子の内周側及び外周側の少なくとも一方で狭くなっていてもよい。

第１０の態様のように、第１〜第９のいずれかの態様において、前記各界磁子分割積層鋼板部（８２４）を構成する各鋼板は、弧状に曲げられていてもよい。

第１１の態様のように、第１〜第１０のいずれかの態様において、前記各界磁子分割積層鋼板部は、非磁性体ホルダ（５０，１５０，３５０、３５２）で保持されていてもよい。

第１２の態様のように、第１〜第１０のいずれかの態様において、前記各界磁子分割積層鋼板部と一体的に金型成形された非磁性体ホルダ（１５０）を備えていてもよい。

第１３の態様のように、第７〜第９のいずれかの態様において、前記各永久磁石（３２２，８２２，９２２）間に磁気障壁部（３２６ｃ，６２６ｃ，９２６ｃ）が設けられていてもよい。

第１４の態様のように、第１３の態様において、前記各永久磁石（３２２，８２２，９２２）の各間に２つの磁気障壁部（３２６ｃ，６２６ｃ，９２６ｃ）が設けられ、その２つの磁気障壁部間に磁性体部（３２８，６２８，１０２８）が設けられていてもよい。

第１５の態様のように、第１４の態様において、前記各磁性体部（６２８）は、前記回転軸方向における両端部で前記回転軸を中心とする円の周方向に幅広（６２８ａ）に形成されていてもよい。

第１６の態様のように、第１４又は第１５の態様において、前記各磁性体部のうちの少なくとも１つに、積層された鋼板同士を締結する締結部（３２９）が設けられていてもよい。

第１７の態様のように、第１４〜第１６のいずれかの態様において、前記各磁気障壁部（３２６ｃ，６２６ｃ，９２６ｃ）は各層で略同一形状であり、前記各磁石保持凹部（３２７，９２７）の幅と前記各磁性体部（３２８，６２８）の幅のうち一方が各層で略同一で、他方が各層で異なっていてもよい。

第１８の態様のように、第１〜第１７のいずれかの態様において、前記界磁子積層鋼板部を構成する鋼板に、前記各磁石保持凹部内に向けて突出し、前記各磁石保持凹部内に収容保持された前記永久磁石に係止する係止爪（３２７ｂ）が形成されていてもよい。

第１９の態様のように、第１〜第１８のいずれかの態様において、前記界磁子積層鋼板部の内周側及び外周側の少なくとも一方に、前記各磁石保持凹部の開口で前記各永久磁石の移動を規制する鋼板（５２６ｄ）が積層されていてもよい。

第２０の態様のように、第１〜第１９のいずれかの態様において、前記界磁子積層鋼板部の内周側及び外周側の少なくとも一方に、前記各磁石保持凹部の開口で前記各永久磁石の移動を規制する非磁性体リング部材（５２、５４，３５０，３５２）が設けられていてもよい。

第２１の態様のように、第１〜第２０のいずれかの態様において、前記各永久磁石（２２，１２２，３２２，８２２，９２２）は、前記回転軸方向において１層に設けられていてもよい。

第２２の態様のように、第１〜第２０のいずれかの態様において、前記各永久磁石（１１２２）は、前記回転軸方向において２層に設けられていてもよい。

第２３の態様のように、第２２の態様において、前記各永久磁石（１１２２）の層間には磁気障壁が設けられていなくてもよい。

第２４の態様は、第１〜第２３のいずれかの態様において、鋼板を打抜いてから積層することで、前記界磁子積層鋼板部（９２４，１０２４）又は前記各界磁子分割積層鋼板部（２６，１２６，２２６，３２６，４２６，５２６，６２６，８２６）を製造する。

第１の態様に係るアキシャルギャップ型回転電機によると、前記各永久磁石が前記エアギャップに実質的に露出しないで前記界磁子積層鋼板部が前記エアギャップに露出する態様で、前記各永久磁石が前記各磁石保持凹部内に収容保持されて前記界磁子積層鋼板部のうちいずれかの前記各電機子への対向部分を介して前記２つの電機子のうちの一方又は双方に対して対向するので、当該永久磁石の減磁を防止できる。また、前記界磁子積層鋼板部に前記各永久磁石を収容保持可能な磁石保持凹部が複数形成され、前記各永久磁石が前記各磁石保持凹部内に収容保持され、前記界磁子積層鋼板部のうちいずれかの前記各電機子への対向部分を介して前記２つの電機子のうちの一方又は双方に対して対向するので、エアギャップ精度を良好にできる。さらに、積層鋼板を用いて、高透磁率かつ低鉄損の界磁子を構成できる。

また、前記界磁子積層鋼板部を複数の界磁子分割積層鋼板部に分割しているので、これを比較的容易に製造できる。

また、永久磁石間での磁束漏洩防止対策が容易である。

第２の態様によると、略同一形状に打抜かれた鋼板を積層すればよいので、各界磁子分割積層鋼板部の製造が容易である。

第３の態様によると、前記各界磁子分割積層鋼板部の間に存在する磁性体部によって、マグネットトルクに併せてリラクタンストルクをも有効利用することができる。

第４の態様によると、各界磁子分割積層鋼板部と磁性体部とを磁気的に分離しつつ、それらを面積効率よく配設することができる。

第５の態様によると、磁性体部の形状自由度に優れる。

第６の態様によると、透磁率が高く、比較的低速で回転する動作状態でも鉄損を小さくできる。

第７の態様によると、複数の界磁子分割積層鋼板部同士を永久磁石で連結するようにして組合わせることができる。

第８の態様によると、前記各永久磁石が前記エアギャップに実質的に露出しないで前記界磁子積層鋼板部が前記エアギャップに露出する態様で、前記各永久磁石が前記各磁石保持凹部内に収容保持されて前記界磁子積層鋼板部のうちいずれかの前記各電機子への対向部分を介して前記２つの電機子のうちの一方又は双方に対して対向するので、当該永久磁石の減磁を防止できる。また、前記界磁子積層鋼板部に前記各永久磁石を収容保持可能な磁石保持凹部が複数形成され、前記各永久磁石が前記各磁石保持凹部内に収容保持され、前記界磁子積層鋼板部のうちいずれかの前記各電機子への対向部分を介して前記２つの電機子のうちの一方又は双方に対して対向するので、エアギャップ精度を良好にできる。さらに、積層鋼板を用いて、高透磁率かつ低鉄損の界磁子を構成できる。また、前記界磁子積層鋼板部を複数の界磁子分割積層鋼板部に分割しているので、これを比較的容易に製造できる。また、各永久磁石を、前記周方向における略中央部で前記回転軸を中心とする円の径方向長さが最大になる形状に形成することができ、界磁子により呈される磁束密度分布を回転軸周りで正弦波に近づけることができる。また、界磁子積層鋼板部のうち各永久磁石の前記周方向略中央部で前記径方向長さを最大にできるので、上記のような形状の永久磁石を、界磁子積層鋼板部の部分を介して界磁子に対向させることができる。

第９の態様によると、永久磁石の移動、脱落を有効に防止できる。

第１０の態様によると、界磁子を円形状に近づけることができ、界磁子が回転する際の風損を低減できる。

第１１の態様によると、各界磁子分割積層鋼板部を一定形態で保持することができる。

第１２の態様によると、各界磁子分割積層鋼板部を一定形態で保持することができる。

第１３の態様によると、各永久磁石同士を磁気的に分離し、磁束の漏洩を低減することができる。

第１４の態様によると、磁気障壁部間の磁性体部によって、マグネットトルクに併せてリラクタンストルクをも有効利用することができる。

第１５の態様によると、電機子に対する磁性体部の対向面積を大きくして、リラクタンストルクを増大させることができる。

第１６の態様によると、積層された鋼板同士を積層状態に容易に保持することができ、凹部と磁石間の隙間を小さくできる。

第１７の態様によると、各磁気障壁部（３２６ｃ，６２６ｃ，９２６ｃ）の幅と各磁性体部（３２８，６２８）の幅とが各層で略同一であるか、又は、前記各磁気障壁部（３２６ｃ，６２６ｃ，９２６ｃ）の幅と各磁石保持凹部（３２７，９２７）の幅とが各層で略同一であるため、これらを比較的少ない種類の金型で打抜き形成することができる。

第１８の態様によると、係止爪によって永久磁石の移動、脱落を防止できる。

第１９の態様によると、前記各磁石保持凹部の開口で前記各永久磁石の移動を規制する鋼板によって、永久磁石の移動、脱落を防止できる。

第２０の態様によると、非磁性体リング部材によって、永久磁石の移動、脱落を防止できる。

第２１の態様によると、比較的少ない数の永久磁石によって、両電機子に磁極を呈して回転運動を生じさせることができる。

第２２の態様によると、両電機子に対して異なる磁極配置にして、回転むらを増やす等の設計が可能となり、回転運動を生じさせることができる。

第２３の態様によると、前記各永久磁石の層間には磁気障壁が設けられていないので、構成の簡易化、小型化を図ることができる。

第２４の態様によると、積層前に鋼板を打抜くので、当該打抜きを容易に行える。

｛第１実施形態｝
以下、第１実施形態に係るアキシャルギャップ型回転電機について説明する。図１は本実施形態に係るアキシャルギャップ型回転電機を示す分解斜視図であり、図２は同アキシャルギャップ型回転電機の界磁子を示す分解斜視図であり、図３は図２の部分拡大図である。なお、図１において理解を容易にするため界磁子については視野方向が異なりかつ部分的に切り欠いたものを示している。

このアキシャルギャップ型回転電機１０は、界磁子２０と、回転軸１８ａ方向において界磁子２０の両側にエアギャップを隔てて設けられた２つの電機子３０，４０とを備えている。界磁子２０は略円盤状に形成されており、２つの電機子３０，４０も略円盤状に形成されている。そして、両電機子３０，４０による回転磁界によって、界磁子２０が電機子３０，４０に対して相対的に回転するようになっている。

各部についてより詳細に説明する。

電機子３０、４０は、回転軸１８ａの方向において、界磁子２０の両側に、当該界磁子２０に対してギャップ（ここでは僅かなギャップ）を隔てて対向するように配設されている。これらの電機子３０、４０は、図示省略のケーシング等に固定されており、本回転電機１０において、固定子として機能する。

電機子３０は、バックヨークコア３２と、複数（ここでは１２個）のティース３４と、各ティース３４に巻回された巻線３６とを備えている。

バックヨークコア３２は、略円盤状であり、図示省略のケーシング等に固定されている。複数のティース３４は、バックヨークコア３２のうち界磁子２０側の面に、回転軸１８ａを中心として略環状に間隔をあけて配設されており、その各先端部にはつば部が設けられている。つば部は、界磁子２０の磁束をより多く鎖交できるように、エアギャップにおける磁気抵抗を小さくする役割を有している。これらのバックヨークコア３２、ティース３４及びその先端部のつば部は、いずれも軟磁性体により形成されており、例えば、圧粉磁心（圧粉鉄心）で形成される。これらは一体として形成してもよく、いずれかを分割して形成後合体して形成してもよい。また、部分的に鋼板で形成してもよい。各ティース３４のそれぞれに１つの巻線３６が装着されている。つまり、この電機子３０は、いわゆる１２スロットの集中巻の形態で巻線３６が設けられている。また、ここでは、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相の巻線３６が、回転軸１８ａ周りにその順で、４組設けられており、界磁子２０の８つの磁極に対して回転磁界を発生させて、当該界磁子２０を回転させるようになっている。各相の巻線は４個全て直列、または、全て並列、または、直列と並列の組み合わせの、いずれでもよく、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相は、互いに中性点を共有するスター結線で接続される。

電機子４０も、上記電機子３０と同様構成で、バックヨークコア４２と、複数のティース４４と、各ティース４４に巻回された巻線４６とを備えている。

また、界磁子２０から見ると、両電機子３０，４０における巻線３６，４６の巻回方向は反対方向である。換言すれば、回転軸１８ａの一方側から見れば、両電機子３０，４０の巻線３６，４６の巻回方向は同一である。ここで、巻線３６，４６の巻回方向が同一か又は反対とは、実際に線をどの方向に巻いているかということではなく、結線して電源を供給したとき、電源側から中性点に向けて電流が流れる方向が同一であるか反対であるかを意味している。換言すれば、電源側の端子から開始してティース３４，４４周りを回って中性点側の端子に至る方向をいう。これにより、両側の電機子３０，４０において例えばＵ相の巻線３６，４６に電流が流れたとき、一方（上方）の電機子３０には下向きに磁束が流れ、他方（下方）の電機子４０には同様に下向きに磁束が流れる。両界磁子２０のＵ相のティース３４，４４は対向関係にあるので、界磁子２０を介して連続する磁気回路が構成される。そして、各巻線３６，４６に３相交流を流すことで、両電機子３０，４０間に、界磁子２０を介して共通する回転磁界が生じるようになっている。

なお、上記電機子３０、４０の構成は一例であり、上記に限定されるものではない。例えば、巻線３６，４６が分布巻又は波巻されていてもよい。

界磁子２０は、軸受によって回転自在に支持されたシャフト（共に図示省略）を介して所定の回転軸１８ａ周りに回転自在に配設されており、回転軸１８ａ方向で上記両電機子３０、４０とギャップを隔てて対向している。つまり、この界磁子２０は、本回転電機１０において回転子として機能する。

この界磁子２０は、複数の永久磁石２２と、複数の界磁子分割積層鋼板部２６を有する界磁子積層鋼板部２４と、複数の介在磁性体部２８とを有している。

各永久磁石２２は、回転軸１８ａ周りに間隔をあけて配設されている。より具体的には、各永久磁石２２は、略台形板状に形成されており、その２つの平行辺部分のうち短辺部分を内周側に向けると共に長辺部分を外周側に向けた姿勢で、それぞれの間に間隔をあけて回転軸１８ａを中心とする略環状に配設されている。また、各永久磁石２２は、回転軸１８ａに沿った方向、即ち、永久磁石２２の厚み方向に沿って磁化されており、その両面にＮ極又はＳ極の磁極を呈する。これらの永久磁石２２は、回転軸１８ａの周りで環状かつ交互の磁極を呈するように配設されており、両電機子３０、４０に対してそれぞれ回転軸１８ａ周りに交互の磁極を呈する。ここでは、永久磁石２２の数は８つであり、本界磁子２０は、８極の磁極を呈している。

なお、ここでは、各永久磁石２２は、回転軸１８ａ方向において１層に設けられており、両方の電機子３０，４０に対して磁極を呈しているため、比較的少ない数の永久磁石２２によって両電機子３０，４０に対して磁極を呈することができる。もっとも、各永久磁石２２は、必ずしも両方の電機子３０，４０に対して磁極を呈する必要はなく、電機子３０に対して磁極を呈する永久磁石２２群と、電機子４０に対して磁極を呈する永久磁石２２群とが２層に設けられていてもよい。かかる構成の一形態については後にも説明する。

界磁子積層鋼板部２４は、回転軸１８ａを中心とする円の径方向に積層された複数の鋼板を有している。ここでは、界磁子積層鋼板部２４は、回転軸１８ａ周りに分割された複数の界磁子分割積層鋼板部２６を有している。各界磁子分割積層鋼板部２６は、幅寸法が略同一でかつ長さ寸法が順次大きくなる帯状の鋼板を、所定方向に沿って順次積層していくことで、略台形平板状に形成されている。なお、この界磁子分割積層鋼板部２６は、上記永久磁石２２よりも大きく（ここでは一回り大きく）なっている。このような各界磁子積層鋼板部２４が、２つの平行辺部分のうち短辺部分を内周側に向けると共に長辺部分を外周側に向けた姿勢で、回転軸１８ａを中心にして各間に隙間をあけつつ略環状に配設されることで、界磁子積層鋼板部２４が構成されている。なお、各界磁子分割積層鋼板部２６間には、界磁子２０の径方向に沿って延びかつそれと略直交する方向においては等幅な隙間が設けられる。この状態では、各界磁子分割積層鋼板部２６においては、鋼板は界磁子２０の径方向に沿って積層された態様となっている。

各界磁子分割積層鋼板部２６には、それぞれ１つの永久磁石２２を挿入可能な磁石保持凹部２７が形成されている。つまり、各界磁子分割積層鋼板部２６を構成する鋼板には、永久磁石２２を挿入可能な孔部が形成されており、この孔部の幅（界磁子２０の周方向における幅）は、内周側から外周側に向かうに従って徐々に大きくなっている。これにより、各界磁子分割積層鋼板部２６には、永久磁石２２を挿入可能な略台形板状に広がる磁石保持凹部２７が形成されている。そして、各界磁子分割積層鋼板部２６の磁石保持凹部２７内に永久磁石２２を挿入することで、上記各永久磁石２２が上記配設形態で保持される。

このような界磁子分割積層鋼板部２６は、例えば、予め鋼板を長さ寸法及び孔幅が異なる各種形状に打抜いてからそれらを積層することで製造することができる。鋼板の打抜き自体は、公知方法を含む各種方法にて行うことができる。このように、積層前に打抜くことで、当該鋼板の打抜きを容易に行える。

また、上記のように界磁子分割積層鋼板部２６の磁石保持凹部２７内に永久磁石２２が収容保持された状態で、永久磁石２２のうち電機子３０，４０との対向部分は、界磁子分割積層鋼板部２６のうち電機子３０，４０との対向部分２６ａによって覆われている。また、永久磁石２２のうち周方向における側方部分は界磁子分割積層鋼板部２６のうちその周方向における側方部分２６ｂによって覆われている。

界磁子分割積層鋼板部２６のうち側方部分２６ｂの厚み寸法（界磁子２０の周方向における厚み寸法）は、回転軸１８ａ方向における永久磁石２２の両極間で容易に磁気飽和する程度に小さく設定されており、永久磁石２２の両極間で磁束の短絡が防止されている。

また、界磁子分割積層鋼板部２６のうち対向部分２６ａは、前記側方部分２６ｂよりも大きな所定厚み寸法（回転軸１８ａ方向における厚み寸法）を有しており、各永久磁石２２がエアギャップに実質的に露出しないで界磁子積層鋼板部２６の対向部分２６ａがエアギャップに露出する態様で、各永久磁石２２は、当該対向部分２６ａを介して電機子３０，４０に対向する。そして、この対向部分２６ａは、励磁された電機子３０、４０の外部磁界によって永久磁石２２に減磁界が作用した場合に、各永久磁石２２に作用する減磁界の影響を緩和し、もって、各永久磁石２２が減磁するのを防止する。また、永久磁石２２内部の高調波磁束による渦電流を抑制する役割をも有している。さらに、各永久磁石２２の厚み寸法が異なっていても、磁石保持凹部２７にある程度の余裕を持たせることで、当該差異を吸収することができる。これにより、ギャップ精度については、永久磁石２２の厚み寸法精度に関係なく、電機子３０，４０のティース３４，４４及び界磁子分割積層鋼板部２６の寸法精度によって確保でき、結果的にギャップ精度を良好にしてエアギャップ長を最小かつばらつきを少なくできる。

各介在磁性体部２８（ｑ軸磁性体ともいう）は、界磁子２０の周方向において隣設する各界磁子分割積層鋼板部２６間に、当該各界磁子分割積層鋼板部２６にとは磁気的に独立する態様で設けられている。この介在磁性体部２８は、基本的には、永久磁石２２の磁極中心を示すｄ軸のインダクタンスＬｄよりも、極間を示すｑ軸のインダクタンスＬｑを大きくすることで、逆突極性を呈し、いわゆるマグネットトルクに、いわゆるリラクタンストルクを更に加えて界磁子２０を回転させる役割を有している。

この介在磁性体部２８は、回転軸１８ａに略直交する平面において、断面形状が略長方形状である略直方体形状に形成されている。そして、介在磁性体部２８のうち界磁子分割積層鋼板部２６に対向する面と、界磁子分割積層鋼板部２６のうち介在磁性体部２８に対して対向する面とが略平行になるようになるように配設されている。かかる配設形態は、界磁子分割積層鋼板部２６と介在磁性体部２８とを磁気的に分離しつつ、それらを面積効率（体積効率）より配設することができる形態である。もっとも、界磁子分割積層鋼板部２６を略台形板状にし、介在磁性体部２８を略直方体状にする形態に限らず、例えば、界磁子分割積層鋼板部２６を略長方形板状にし、介在磁性体部２８を略扇板状又は略三角板状に形成する形態によっても、界磁子分割積層鋼板部と介在磁性体部との間に略等幅な隙間を形成して、それら界磁子分割積層鋼板部と介在磁性体部とを効率よく配置することができる。これらの形態については後でも説明する。

また、上記介在磁性体部２８は、回転軸１８ａに対して略直交する方向に鋼板が積層された積層鋼板で、より具体的には、略長方形状に打抜いた鋼板を回転軸１８ａを中心とする円の径方向に積層することで形成されている。介在磁性体部２８は、略直方体形状であるため、界磁子２０の径方向又はそれに直交する方向に鋼板を積層することで、略同一形状の鋼板を積層することでかかる介在磁性体部２８を製造することができる。

介在磁性体部２８は、必ずしも積層鋼板で形成される必要はなく、圧粉磁心で形成されていてもよい。もっとも、上記電機子３０、４０による磁束の通過方向は、回転軸１８ａ方向成分が主であるため、回転軸１８ａに対して略直交する方向に鋼板が積層された積層鋼板で介在磁性体部２８を形成することで、電機子３０、４０による磁束に対する透磁率を低くして、リラクタンストルクをより向上させることができ、また、本アキシャルギャップ型回転電機１０が比較的低速で運転される場合でも鉄損を小さくできる。

鋼板の積層方向としては、界磁子２０の径方向であっても、それに直交する方向であってもよい。鋼板の積層方向が界磁子２０の径方向である場合、電機子３０、４０による磁束の通過方向は、主として回転軸１８ａ方向成分と、部分的な周方向成分とを有しているため、電機子３０、４０による磁束に対する透磁率をより低くして、リラクタンストルクをより向上させることができる。鋼板の積層方向が界磁子２０の径方向に対して略直交する方向である場合、界磁子２０の径方向に長い介在磁性体部２８を比較的少ない鋼板で容易に形成することができる。

上記各界磁子分割積層鋼板部２６及び各介在磁性体部２８は、非磁性体ホルダ５０によって所定位置及び所定姿勢で保持されている。非磁性体ホルダ５０は、内周ボス部５２と、外周リング部材５４とを有しており、内周ボス部５２は回転軸１８ａ方向において分割内周ボス部５２ａに２分割されている。分割内周ボス部５２ａは、各界磁子分割積層鋼板部２６及び各介在磁性体部２８の内周部を、回転軸１８ａ方向において両側から挟込むように保持した状態で、図示省略のシャフトに固定される。また、外周リング部材５４は、各界磁子分割積層鋼板部２６及び各介在磁性体部２８の外周側面に対応する内周形状を有しており、環状に配設された各界磁子分割積層鋼板部２６及び各介在磁性体部２８の外周部に外嵌めされる。これにより、上記各界磁子分割積層鋼板部２６及び各介在磁性体部２８が環状配列形態で、位置決め保持される。この際、各界磁子分割積層鋼板部２６の内周側及び外周側が内周ボス部５２と外周リング部材５４とによって覆われるため、内周側及び外周側のそれぞれにおいて各永久磁石２２の脱落を防止できる。

なお、上記非磁性体ホルダ５０として、非磁性体金属を用いることで、強度を得ることができる。もっとも、この場合、渦電流が発生してしまうので、磁界が非磁性体ホルダ５０を通過しないようにすることが望ましく、そのためには、非磁性体ホルダ５０が電機子３０，４０と対向しないようにするとよい。

以上のように構成されたアキシャルギャップ型回転電機１０によると、各永久磁石２２が各磁石保持凹部２７内に収容保持されて界磁子分割積層鋼板部２６のうちの対向部分２６ａを介して電機子３０，４０に対向するので、当該永久磁石２２の減磁を防止できる。また、各永久磁石２２は磁石保持凹部２７内に収容保持され、前記対向部分２６ａと両電機子３０，４０との間にエアギャップが形成されるので、永久磁石２２の厚み精度と関係なくエアギャップを設定でき、当該エアギャップ精度を良好にできる。さらに、界磁子積層鋼板部２４及び界磁子分割積層鋼板部２６は、積層鋼板で形成されているので、高透磁率、即ち、永久磁石２２の動作点磁束密度を大きくでき、かつ、低鉄損の界磁子２０を構成できる。

また、界磁子積層鋼板部２４を複数の界磁子分割積層鋼板部２６に分割しているので、各界磁子分割積層鋼板部２６を比較的容易に製造できる。

また、各界磁子分割積層鋼板部２６で１つの永久磁石２２を保持しているので、各界磁子分割積層鋼板部２６間に隙間等を設けることで、各永久磁石２２間の磁束漏洩対策が容易である。

なお、界磁子積層鋼板部２４による永久磁石２２の保持形態は上記例に限られず、一体化された界磁子積層鋼板部で複数の永久磁石を保持する態様、界磁子積層鋼板部を複数の界磁子分割積層鋼板部に分割し、それぞれで又は複数の界磁子分割積層鋼板部で永久磁石を保持する態様等、種々の変形が可能である。それらの保持形態のいくつかの態様については、後述する実施形態でも説明する。

図４及び図５は上記第１実施形態の変形例に係る界磁子を示す図であり、図４は界磁子分割積層鋼板部、永久磁石及び介在磁心の形状を示す図であり、図５はこれらを非磁性体ホルダで保持した状態を示す図である。

この変形例では、上記界磁子分割積層鋼板部２６に対応する界磁子分割積層鋼板部１２６は、回転軸１８ａに略直交する平面における平面視形状及び断面外形状が略長方形状の板状に形成されており、その内部に回転軸１８ａに略直交する平面における形状が略長方形状である磁石保持凹部１２７が形成されている。また、永久磁石２２に対応する永久磁石１２２は、回転軸１８ａに略直交する平面における平面視形状及び断面外形状が略長方形状である板状に形成されている。そして、各永久磁石１２２がそれぞれ界磁子分割積層鋼板部１２６の磁石保持凹部１２７内に収容保持されている。この界磁子分割積層鋼板部１２６が複数略環状に配設されることで、界磁子積層鋼板部１２４が構成される。

上記のような形状の界磁子分割積層鋼板部１２６は、略長方形板状でかつ略中央部に略長方形孔が形成された略同一形状の鋼板を、界磁子１２０の径方向に略直交する方向に積層することで形成することができる。特に、界磁子分割積層鋼板部１２６の周方向幅が介在磁性体部１２８の周方向幅より十分に大きい場合、本構造は、界磁子分割積層鋼板部１２６の周方向端部が径方向に対して傾斜することとなり、スキューの効果が得られ、コギングの低減が可能である。

また、介在磁性体部２８に対応する介在磁性体部１２８は、その界磁子分割積層鋼板部１２６側の側面が当該界磁子分割積層鋼板部１２６に対して略平行となるように、回転軸１８ａに略直交する平面における形状が略扇形状となる板状に形成されている。なお、介在磁性体部１２８は、回転軸１８ａに略直交する平面における形状が略三角形状であってもよい。

このような介在磁性体部１２８は、互いに異なる形状に打抜いた鋼板を回転軸１８ａに略直交する方向に積層することで形成できるし、また、圧粉鉄心等の圧粉磁心でも製造することができる。介在磁性体部１２８を圧粉磁心で製造した方が形状自由度に優れ容易に製造できるという点で好ましい。

上記各界磁子分割積層鋼板部１２６及び介在磁性体部１２８は、非磁性体ホルダ１５０によって所定の配列形態で保持される（図５参照）。非磁性体ホルダ１５０は、界磁子分割積層鋼板部１２６及び介在磁性体部１２８とは別途形成され、後から組込まれた界磁子分割積層鋼板部１２６及び介在磁性体部１２８を保持する構成であってもよい。或は、非磁性体ホルダ１５０は、界磁子分割積層鋼板部１２６及び介在磁性体部１２８を金型内に配設した状態で、それらと一体的に金型成型されたもの、すなわち、インサート成型されたものであってもよい。後者の場合、界磁子分割積層鋼板部１２６及び介在磁性体部１２８のうちエアギャップ側の面は、当該エアギャップに対して露出するか、或は、極めて薄く非磁性体で覆われているようにするとよい。

この変形例によると、略同一形状に打抜かれた鋼板を積層することで界磁子分割積層鋼板部１２６を形成することができるので、界磁子分割積層鋼板部１２６の製造が容易となる。

図６は界磁子分割積層鋼板部の変形例を示す図である。この変形例では、上記界磁子分割積層鋼板部１２６に対応する界磁子分割積層鋼板部２２６のうち電機子３０，４０に対する対向部分２２６ａが、回転軸１８ａを中心とする円の周方向略中間部で最も厚みが大で、当該周方向両端部に向うに従って徐々に厚みが小さくなるように形成されている。これにより、界磁子分割積層鋼板部２２６と電機子３０，４０間のエアギャップが、永久磁石１２２の磁極中心（前記周方向における磁極中心）が最も小さくなり、当該周方向端部へ向うに従って大きくなるようになっている。

この変形例では、各ギャップで、回転軸１８ａを中心とする周方向に沿って略正弦波化された磁束密度分布を呈するため、磁束密度分布の高調波成分を抑制して、鉄損を小さくすることができると共に、コギングをも低減することができる。

｛第２実施形態｝
第２実施形態に係るアキシャルギャップ型回転電機について説明する。図７は本実施形態に係るアキシャルギャップ型回転電機の界磁子を示す斜視図であり、図８は同界磁子の永久磁石及び界磁子分割積層鋼板部を示す分解斜視図であり、図９及び図１０は同界磁子の製造工程を示す図である。なお、界磁子３２０の両側に設けられる２つの電機子３０，４０については第１実施形態と同様構成であるためその説明を省略し、ここでは界磁子３２０を中心に説明する。

界磁子３２０は、略円盤状（より具体的には略正多角形状、ここでは略正８角形状）に形成されており、シャフトを介して所定の回転軸１８ａ周りに回転自在に配設されている。

この界磁子３２０は、複数の永久磁石３２２と、複数の界磁子分割積層鋼板部３２６を有する界磁子積層鋼板部３２４とを有している。

各永久磁石３２２は、回転軸１８ａ周りに間隔をあけて配設されている。より具体的には、永久磁石３２２は、回転軸１８ａに対して略直交する平面において、全体として略Ｖ字状をなす帯板状部材である。この各永久磁石３２２は、その略Ｖ字状凹み部分を内周側に向けると共にその略Ｖ字状突出部分を外周側に向けた姿勢で、それぞれの間に間隔をあけて回転軸１８ａを中心とする略環状に配設されている。この各永久磁石３２２も、上記各永久磁石２２と同様に着磁されており、両電機子３０、４０に対してそれぞれ回転軸１８ａ周りに交互の磁極を呈するようになっている。

この各永久磁石３２２は、回転軸１８ａを中心とする円の周方向における略中央部で当該円の径方向長さが最大となり、その周方向における両端部に向うに従って当該円の径方向長さが徐々に短くなる形状である。これにより、本界磁子３２０により呈される磁束密度分布を回転軸１８ａ周りで正弦波に近づけることができ、磁束密度分布の高調波成分を抑制して、鉄損を小さくすることができると共に、コギングをも低減することができる。

界磁子積層鋼板部３２４は、回転軸１８ａを中心とする円の径方向に積層された複数の鋼板を有している。ここでは、界磁子積層鋼板部３２４は、回転軸１８ａ周りに分割された複数の界磁子分割積層鋼板部３２６を有している。各界磁子分割積層鋼板部３２６は、幅寸法が順次大きくなる帯状の鋼板を所定方向に沿って順次積層することで、略台形平板状に形成されている。このような界磁子分割積層鋼板部３２６が、２つの平行辺部分のうち短辺部分を内周側に向けると共に長辺部分を外周側に向けた姿勢で、回転軸１８ａを中心にして密接状に略環状に配設されることで、界磁子積層鋼板部３２４が構成されている。この状態では、各界磁子分割積層鋼板部３２６において、鋼板は界磁子３２０の径方向に沿って積層された態様となっている。

また、各界磁子分割積層鋼板部３２６には、各永久磁石３２２のうち回転軸１８ａを中心とする円の周方向における略半分部分を収容保持可能な磁石部分保持凹部３２７ａが形成されている。この磁石部分保持凹部３２７ａは、界磁子分割積層鋼板部３２６の周方向端部に開口しており、内周側から外周側に向けて前記周方向における凹部深さが徐々に深くなる形状に形成されており、上記界磁子分割積層鋼板部３２６のうち前記周方向の両端部に形成されている。そして、隣設する２つの界磁子分割積層鋼板部３２６の磁石部分保持凹部３２７ａによって、永久磁石３２２全体を収容保持可能な磁石保持凹部３２７が構成されるようになっている。また、全ての界磁子分割積層鋼板部３２６が上記のように環状に配設されることによって、複数の磁石保持凹部３２７が環状に配設され、上記各永久磁石３２２が環状配設形態で保持されるようになっている。ここで、各界磁子分割積層鋼板部３２６は略台形板状に形成されているので、永久磁石３２２の保持部分の周方向略中央部でその径方向長さを最大にすることができる。従って、上記のように、回転軸１８ａを中心とする円の周方向における略中央部で当該円の径方向長さが最大となり、その周方向における両端部に向うに従って当該円の径方向長さが徐々に短くなる形状を有する永久磁石３２２を収容するのに適した空間を持つ磁石保持凹部３２７を構成することができる。これにより、後述するように永久磁石３２２の磁極面全体を界磁子分割積層鋼板部３２６で覆うことができる。

上記のような磁石部分保持凹部３２７ａは、積層される鋼板に当該磁石部分保持凹部３２７ａに応じた凹部形状を打抜き形成しておくことで、形成することができる。

また、上記のように永久磁石３２２が各磁石保持凹部３２７内に収容された状態で、永久磁石３２２のうち電機子３０，４０との対向部分は、界磁子分割積層鋼板部３２６のうち電機子３０，４０との対向部分３２６ａによって覆われている。そして、永久磁石３２２の磁極面略全体が、当該対向部分３２６ａを介して電機子３０，４０に対向するようになっている。なお、永久磁石３２２の磁極面は、界磁子分割積層鋼板部３２６にほぼ覆われており実質的にエアギャップに露出していなければば良いので、永久磁石３２２の一部がはみ出していてもよい。例えば、永久磁石３２２が円弧板状であってもよい。

界磁子分割積層鋼板部３２６の対向部分３２６ａは、上記対向部分２６ａと同様に、各永久磁石３２２が減磁するのを防止すると共に、永久磁石３２２内部の高調波磁束による渦電流を抑制する役割を有している。さらに、各永久磁石３２２の厚み寸法が異なっていた場合でも、磁石保持凹部３２７にある程度の余裕を持たせることで、当該差異を吸収し、電機子３０，４０のティース３４，４４及び界磁子分割積層鋼板部３２６の寸法精度によってギャップ精度を確保することで、ギャップ精度を良好にしてエアギャップ長を最小かつばらつきを少なくできる。

また、上記界磁子分割積層鋼板部３２６には、各永久磁石３２２間に位置して磁気障壁部３２６ｃが設けられている。この磁気障壁部３２６ｃは、永久磁石３２２及び両電機子３０，４０に十分に近接する領域まで形成された孔（ここでは略角孔）であり、磁気障壁部３２６ｃを囲む部分は容易に磁気飽和できる程度に十分断面積が小さくなっている。この磁気障壁部３２６ｃにより、隣設する各永久磁石３２２同士が磁気的に分離されると共に、後述する介在磁性体部３２８と永久磁石３２２とが磁気的に分離されている。なお、永久磁石３２２のうち周方向における側方部分は、磁石部分保持凹部３２７ａと磁気障壁部３２６ｃ間の側方部分３２６ｂによって覆われている。この側方部分３２６ｂの厚み寸法（界磁子３２０の周方向における厚み寸法）は、回転軸１８ａ方向における永久磁石３２２の両極間で容易に磁気飽和する程度に小さく設定されており、永久磁石２２の両極間で磁束の短絡が防止されている。

また、ここでは、各永久磁石３２２間に、界磁子３２０の周方向に間隔をあけて２つの磁気障壁部３２６ｃが設けられており、２つの磁気障壁部３２６ｃ間に略直方体状の介在磁性体部３２８が設けられている。

この介在磁性体部３２８は、各永久磁石３２２間に配設されると共に、界磁子３２０の回転軸１８ａ方向両端に達する程度の大きさに形成されている。そして、本介在磁性体部３２８は、上記介在磁性体部２８と同様に、永久磁石３２２の中心を示すｄ軸のインダクタンスＬｄよりも、極間を示すｑ軸のインダクタンスＬｑを大きくすることで、逆突極性を呈し、いわゆるマグネットトルクに、いわゆるリラクタンストルクを更に加えて界磁子３２０を回転させる役割を有している。

上記のような磁気障壁部３２６ｃは、積層される鋼板に当該形状に応じた孔部形状を打抜き形成しておくことで、形成することができる。

このような界磁子３２０は、例えば、次のようにして製造される。まず、複数の界磁子分割積層鋼板部３２６及び複数の永久磁石３２２を準備し、各永久磁石３２２の略半分部分をそれぞれ磁石部分保持凹部３２７ａ内に挿入し、永久磁石３２２で各界磁子分割積層鋼板部３２６を略環状に連結する（図９参照）。この後、内周側に非磁性体で形成された内周側リング部材３５０を内嵌めすると共に（図１０参照）、外周側に非磁性体で形成された外周側リング部材３５２外嵌めする（図７参照）。これらのリング部材３５０，３５２は非磁性体ホルダを構成する。なお、内周側リング部材３５０はシャフトに連結固定される。また、外周側リング部材３５２は、略多角形状（より具体的には略正８角形状）のリング状に形成されている。これにより、上記各界磁子分割積層鋼板部３２６が上記所定の配設形態で保持される。

本実施形態に係る界磁子３２０によると、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、複数の界磁子分割積層鋼板部３２６を永久磁石３２２で連結するようにして組合わせることができる。

本実施形態を前提にして変形例ないしより具体的な構成について説明する。なお、下記の説明で既に説明したものと同様構成については同一符号を付してその説明を省略する。

図１１〜図１３は鋼板の積層状態での固定及び永久磁石の保持に係る変形例を示す図である。図１２及び図１３は、回転軸１８ａに略直交する平面における断面を示している。

本変形例では、界磁子分割積層鋼板部３２６を構成する鋼板に、各磁石保持凹部３２７内に向けて突出し、その内部に収容保持された永久磁石３２２に係止する係止爪３２７ｂが形成されている。係止爪３２７ｂは、鋼板を所定形状に打抜く際に、各磁石部分保持凹部３２７ａ形成用の凹部内に向けて一体的に突出するように形成された延設片であり、ここでは、界磁子分割積層鋼板部３２６を構成する鋼板のうち積層方向両端部及び積層方向略中央部のものに、係止爪３２７ｂが形成されている。そして、係止爪３２７ｂを撓み変形させつつ、各磁石保持凹部３２７内に永久磁石３２２を挿入できるようになっている（図１１参照）。なお、磁石保持凹部３２７内に永久磁石３２２に挿入する際、その挿入方向の前方の開口部にある係止爪３２７ｂについては撓み変形させる必要はない。また、永久磁石３２２が磁石保持凹部３２７内に収容された状態では、鋼板の積層方向両端部では係止爪３２７ｂは原姿勢に弾性復帰し、永久磁石３２２の内周側端面及び外周側端面に当接して当該永久磁石３２２の脱落を防止している（図１２参照）。また、鋼板の積層方向略中央部では係止爪３２７ｂは弾性復元力により永久磁石３２２の側面に押し当てられ、当該永久磁石３２２の移動を抑制している（図１２参照）。これらの各係止爪３２７ｂによって、永久磁石３２２の脱落、移動を有効に防止することができる。なお、これらの各係止爪３２７ｂ全てを設ける必要はなく、内周側及び外周側、及びその中間部の少なくとも一箇所に設けられていてもよい。

また、ここでは、各介在磁性体部３２８に、積層された鋼板同士を締結する締結部３２９が設けられている。締結部３２９としては、各鋼板にダボ状又は切り起し状の凹凸部を形成し、これらを積層された鋼板間で相互に絡ませるようにして鋼板を積層状態に保つ構成（カラマセ、金型方式クランプ、カシメ等とも呼ばれる）や、ボルト等を用いた構成を採用することができる。

これにより、各鋼板を積層状態で保持することができる。特に、界磁子分割積層鋼板部３２６では、介在磁性体部３２８部分が最も面積が大きい部分であるため、このような介在磁性体部３２８部分に比較的容易に締結部３２９を組込むことができる。

図１４は永久磁石の保持に係る他の変形例を示す図である。この変形例では、界磁子分割積層鋼板部４２６の磁石部分保持凹部４２７ａの深さ寸法が内周側及び外周側で深さ寸法が小さくなるように設定されており、一対の磁石部分保持凹部４２７ａで構成される磁石部分保持凹部の内周側部分及び内周側部分がそれよりも中間側部分よりも狭くなるように形成されている。これにより、永久磁石３２２が当該狭くなった部分で位置決めされ、永久磁石３２２の移動、脱落を有効に防止できる。

なお、上記永久磁石３２２は、上記磁石部分保持凹部４２７ａの形状に応じて、内周側及び外周側で幅が狭まる形状であってもよい。

また、このような界磁子分割積層鋼板部４２６を用いた場合、複数の界磁子分割積層鋼板部４２６を実際の外径よりも大きい外径を描くように配設しておき、各界磁子分割積層鋼板部４２６に永久磁石３２２を嵌め込んだ後、各界磁子分割積層鋼板部４２６を内周側に向けて移動させることで、界磁子を組立てることができる。特に、各界磁子分割積層鋼板部４２６には、各永久磁石３２２のうち回転軸１８ａを中心とする円の周方向における略半分部分を収容保持可能な磁石部分保持凹部４２７ａが形成されている構造であるので、上記組立が可能となる。

また、一対の磁石部分保持凹部４２７ａで構成される上記磁石部分保持凹部の内周側部分及び内周側部分の一方側だけで狭くなるように形成されていてもよい。このとき、他方は非磁性ホルダを用いて保持していても良い。

図１５は永久磁石の保持に係る他の変形例を示す図である。この変形例では、上記界磁子分割積層鋼板部５２６の内周側及び外周側に、各磁石部分保持凹部３２７ａの開口で永久磁石３２２の移動を規制する鋼板５２６ｄが積層されている。ここでは、鋼板５２６ｄは孔が無い帯状の部材である。永久磁石３２２の移動を規制する鋼板としては、永久磁石３２２の開口からの脱落を抑制できればよく、上記磁気障壁部３２６ｃに対応する部分については孔が形成されていてもよく、また、磁石部分保持凹部３２７ａの開口に対応する部分に永久磁石３２２が通過できない程度の孔が形成されていてもよい。また、鋼板５２６ｄは内周側及び外周側の一方だけに設けられていてもよく、また、内周側及び外周側のそれぞれにおいて複数枚設けられていてもよい。もちろん、非磁性体の金属（ステンレスや真鍮等）を用いても良い。この場合、材質が異なるため製造が煩雑になるが、漏れ磁束の低減という効果を有することとなる。

この変形例では、上記鋼板５２６ｄによって永久磁石３２２の移動、脱落を防止できる。

図１６は介在磁性体部に係る変形例を示す図である。この変形例に係る界磁子分割積層鋼板部６２６では、上記磁気障壁部３２６ｃに対応する磁気障壁部６２６ｃと上記介在磁性体部３２８に対応する介在磁性体部６２８とを有している。磁気障壁部６２６ｃのうち介在磁性体部６２８側の部分が回転軸１８ａ方向の両端側に向けて磁石部分保持凹部３２７ａ側に傾斜しており、介在磁性体部６２８に、回転軸１８ａ方向における両端側で回転軸１８ａを中心とする円の周方向に幅広となる幅広部６２８ａが形成されている。

この幅広部６２８ａにより、電機子３０，４０に対向する介在磁性体部６２８の対向面積を大きくすることができ、介在磁性体部６２８により多くの磁束を導くことで、ｑ軸インダクタンスを大きくし、もって、リラクタンストルクを増大させることができる。なお、この変形例でも、介在磁性体部６２８に締結部３２９を設けている。

図１７は第２実施形態に係る界磁子分割積層鋼板部を構成する鋼板の打抜き形状例を示す図である。すなわち、上記界磁子分割積層鋼板部３２６では、介在磁性体部３２８及び各磁気障壁部３２６ｃの形状は各層で略同一形状に形成されており、各磁石部分保持凹部３２７ａの幅が各層で異なっている。そこで、長尺帯状の鋼板７６０を準備し、これに介在磁性体部３２８及び各磁気障壁部３２６ｃ形成用の孔７６２と、磁石部分保持凹部３２７ａ形成用の孔７６３とを所定ピッチで打抜いておく。この後、磁石部分保持凹部３２７ａ形成用の孔７６３部分で、鋼板を分断する場合に、カットする位置をそれぞれ異ならせる。例えば、内周側の位置で積層される鋼板を分断する場合には、磁石部分保持凹部３２７ａ形成用の孔７６３の両端側近傍のカットラインＣ１で分断する。また、外周側の位置で積層される鋼板を分断する場合は、磁石部分保持凹部３２７ａ形成用の孔７６３の中央部近傍のカットラインＣ３で分断する。さらに、これらの中間の位置で積層される鋼板を分断する場合には、磁石部分保持凹部３２７ａ形成用の孔７６３の端部と中央の間のカットラインＣ２で分断する。これにより、介在磁性体部３２８及び各磁気障壁部３２６ｃ形成用の孔７６２については同一形状で、かつ、幅寸法及び磁石部分保持凹部３２７ａ形成用の凹部７６３ａの幅が異なる複数の鋼板を得ることができる。そして、これらを積層することで、界磁子分割積層鋼板部３２６を製造することができる。

これにより、比較的種類の少ない金型で異なる形状の鋼板を得ることができる。

なお、上記実施形態において介在磁性体部３２８は必ずしも設ける必要はない。この場合、磁気障壁部を１つだけ設ければよく、界磁子分割積層鋼板部を構成する鋼板７２６ｄとしては、図１８に示すように、１つの磁気障壁部形成用の孔部７２６ｅを有するものを用いればよい。この場合、永久磁石をより多く埋設できるようになる。

図１９〜図２１は界磁子分割積層鋼板部に係る変形例を示す図である。

この変形例に係る界磁子８２０では、弧状に曲げられた鋼板を積層することで、扇板状の界磁子分割積層鋼板部８２６を構成している。また、この界磁子分割積層鋼板部８２６を環状に連結することで、略円盤状の界磁子積層鋼板部８２４を構成している。また、永久磁石８２２も界磁子分割積層鋼板部８２６の内周形状及び外周形状に対応させて略扇板状に形成されている。そして、界磁子積層鋼板部８２４に外周囲にリング状部材８５０（好ましくは薄いリング状部材）を外嵌めすることで、界磁子積層鋼板部８２４を略円盤状に保持し、かつ、永久磁石８２２をも外周側に抜けでないように保持している。

この変形例では、界磁子８２０の外周形状を凹凸の無い円形状に近づけることができ、界磁子８２０が回転する際の風損を低減できる。

なお、第１実施形態においても同様に鋼板を弧状に曲げて、界磁子２０の外形状を略円形状に近づけることができる。

｛第３実施形態｝
第３実施形態に係るアキシャルギャップ型回転電機について説明する。図２２は本実施形態に係るアキシャルギャップ型回転電機の界磁子を示す一部分解斜視図である。なお、界磁子９２０の両側に設けられる２つの電機子３０，４０については第１実施形態と同様構成であるためその説明を省略し、ここでは界磁子９２０を中心に説明する。界磁子９２０は、略円盤状に形成されており、シャフトを介して所定の回転軸１８ａ周りに回転自在に配設されている。

界磁子９２０は、略円盤状（より具体的には略正多角形状、ここでは略正８角形状）に形成されており、シャフトを介して所定の回転軸１８ａ周りに回転自在に配設されている。

この界磁子９２０は、複数の永久磁石９２２と、界磁子積層鋼板部９２４とを有している。

各永久磁石９２２は、回転軸１８ａ周りに間隔をあけて配設されている。より具体的には、永久磁石９２２は、回転軸１８ａに対して略直交する平面において、略扇板状に形成されている。各永久磁石９２２は、その幅狭部分を内周側に向けると共にその幅広部分を外周側に向けた姿勢で、それぞれの間に間隔をあけて回転軸１８ａを中心とする略環状に配設されている。この各永久磁石９２２も、上記各永久磁石２２と同様に着磁されており、両電機子３０、４０に対してそれぞれ回転軸１８ａ周りに交互の磁極を呈するようになっている。

界磁子積層鋼板部９２４は、一枚の帯状の鋼板９６０を、回転軸１８ａ周りに巻回してその径方向に積層することで形成されている。より具体的には、一枚の帯状の鋼板９６０に、各永久磁石９２２を収容する磁石保持凹部９２７を形成するための孔と、上記磁気障壁部３２６ｃと同様構成の磁気障壁部９２６ｃを形成するための孔とを、それらの形成位置に応じた位置に打抜き形成し、これを回転軸１８ａ周りに巻回することで、界磁子積層鋼板部９２４が形成される。そして、巻回を終了し、各鋼板９６０の積層状態を図示省略の保持部で保持することで、一体化された界磁子積層鋼板部９２４を得ることができる。この界磁子積層鋼板部９２４には、上記永久磁石９２２を収容可能な略扇板状の磁石保持凹部９２７が形成され、また、各永久磁石９２２間に、上記磁気障壁部３２６ｃ及び介在磁性体部３２８と同様構成の磁気障壁部９２６ｃ及び介在磁性体部９２８が設けられる。つまり、本実施形態では、永久磁石９２２は、界磁子９２０の径方向に略直交する方向の幅が外周側に向けて順次大きくなっており、磁気障壁部９２６ｃ及び介在磁性体部９２８は、界磁子９２０の径方向においてその径方向に略直交する方向の幅が略等幅である。

この実施形態では、帯状の鋼板９６０を巻回することで、界磁子積層鋼板部９２４を容易に製造することができる。

特に、帯状の鋼板９６０の巻回状態を保持するだけでよいので、積層状態の保持も比較的簡易である。

また、界磁子積層鋼板部を分割することによる利点等を除いて、実施形態１と同様の作用効果を奏する。

なお、必ずしも一枚の帯状の鋼板で界磁子積層鋼板部９２４を形成する必要はなく、複数枚の帯状の鋼板を順次巻回して界磁子積層鋼板部９２４を形成してもよい。

また、図２３に示す変形例のように、磁石保持凹部１０２７及び永久磁石１０２２、磁気障壁部１０２６ｃを、界磁子１０２０の径方向に沿って、当該径方向に略直交する幅寸法を略等幅にすると共に、介在磁性体部１０２８を、内周側から外周側に向けて順次幅を大きくするようにしてもよい。この場合、介在磁性体部１０２８は回転軸１８ａに略直交する方向において略扇形状を呈するようになる。つまり、磁気障壁部１０２６ｃ及び磁石保持凹部１０２７は各層で略同一形状であり、介在磁性体部１０２８の幅が各層で異なっている。

この場合、界磁子積層鋼板部１０２４を構成する帯状の鋼板１０６０としては、図２４及び図２４に示すように、磁石保持凹部１０２７を形成するための孔１０６２及び磁気障壁部１０２６ｃを形成するための孔１０６４を一組として同一形状で打抜くと共に、介在磁性体部１０２８の幅に応じて鋼板の送り量を変えて打抜き位置を変更したものを用いることができる。このため、打抜き用の金型の刃形状として、１種類を準備すればよく、製造設備を簡略化できる。

なお、上記各実施形態では、永久磁石が回転軸方向において１層に設けられた例で説明したが、永久磁石が回転軸方向において２層に設けられ、各層の各永久磁石がそれぞれ電機子３０，４０に対して磁極を呈するようにしてもよい。永久磁石を２層に配置することで、両電機子３０，４０に対して異なる磁極配置にして、回転運動を生じさせることができる。

本実施形態に係る上記変形例において、永久磁石が回転軸方向において２層に設けられた構成を適用すると、図２６に示すように、帯状の鋼板１１６０の両側のそれぞれに、磁石保持凹部を形成するための孔１１６２及び磁気障壁部を形成するための孔１１６４を形成するとよい。この場合、各層の永久磁石１１２２（図２６の２点鎖線参照）で挟まれる部分は、バックヨークとして働くため、その部分に磁気障壁を設ける必要はない。磁気障壁を設けない構成とすることで、構成の簡易化及び小型化を図ることができる。なお、この場合、各層の永久磁石１１２２はそれぞれ異なる磁気回路を構成することになるので、各層で永久磁石１１２２の位置が同じである必要はない。この場合にも、各永久磁石１１２２はエアギャップに実質的に露出しないで界磁子積層鋼板部がエアギャップに露出する態様で、各永久磁石１１２２が当該界磁子積層鋼板部の対向部分を介して電機子に対向している。

この場合に、帯状の鋼板１２６０に形成される磁石保持凹部を形成するための孔１２６２及び磁気障壁部を形成するための孔１２６４とが連なって一体となっていてもよい。この場合、永久磁石１１２２が移動しないように、永久磁石１１２２が当接可能な段部１２６６を設ける等、位置決め部を設けるとよい。

｛変形例｝
なお、上記した各実施形態及び各変形例に係る構成は、互いに相反しない限りにおいて適宜組合わせることができる。

また、上記説明では、界磁子が回転子であり、電機子が固定子である場合で説明したが、界磁子が固定子であり、電機子が固定子であってもよい。つまり、界磁子が電機子に対して相対的に回転すればよい。

第１実施形態に係るアキシャルギャップ型回転電機を示す分解斜視図である。 同上のアキシャルギャップ型回転電機の界磁子を示す分解斜視図である。 図２の部分拡大図である。 第１実施形態の変形例に係る界磁子を示す図である。 同上の変形例に係る界磁子分割積層鋼板部、永久磁石及び介在磁心の形状を示す図である。 同上の変形例に係る界磁子分割積層鋼板部、永久磁石及び介在磁心非磁性体ホルダで保持した状態を示す図である。 第２実施形態に係るアキシャルギャップ型回転電機の界磁子を示す斜視図である。 同上の界磁子の永久磁石及び界磁子分割積層鋼板部を示す分解斜視図である。 同上の界磁子の製造工程を示す図である。 同上の界磁子の製造工程を示す図である。 鋼板の積層状態での固定及び永久磁石の保持に係る変形例を示す図である。 同上の変形例を示す図である。 同上の変形例を示す図である。 永久磁石の保持に係る他の変形例を示す図である。 永久磁石の保持に係る他の変形例を示す図である。 介在磁性体部に係る変形例を示す図である。 第２実施形態に係る界磁子分割積層鋼板部を構成する鋼板の打抜き形状例を示す図である。 磁気障壁部を１つだけ設けた場合の鋼板の形状例を示す図である。 界磁子分割積層鋼板部に係る変形例を示す図である。 同上の変形例の製造工程を示す図である。 同上の変形例の製造工程を示す図である。 第３実施形態に係るアキシャルギャップ型回転電機の界磁子を示す一部分解斜視図である。 第３実施形態の変形例を示す図である。 同上の変形例の鋼板の打抜き形状例を示す図である。 同上の変形例の鋼板の打抜き形状例を示す図である。 ２層に永久磁石を設けた場合において鋼板の打抜き形状例を示す図である。 ２層に永久磁石を設けた場合において鋼板の他の打抜き形状例を示す図である。

符号の説明

１０ アキシャルギャップ型回転電機
１８ａ 回転軸
２０，１２０，３２０，８２０，９２０，１０２０ 界磁子
２２，１２２，３２２，８２２，９２２ 永久磁石
２４，１２４，３２４，８２４，９２４，１０２４ 界磁子積層鋼板部
２６，１２６，２２６，３２６，４２６，５２６，６２６，８２６ 界磁子分割積層鋼板部
２６ａ，２２６ａ，３２６ａ 対向部分
２６ｂ，３２６ｂ 側方部分
２７，１２７，３２７，９２７，１０２７ 磁石保持凹部
２８，１２８，３２８，６２８，１０２８ 介在磁性体部
３０，４０ 電機子
５０，１５０ 非磁性体ホルダ
３２６ｃ，６２６ｃ，９２６ｃ 磁気障壁部
３２７ａ，４２７ａ 磁石部分保持凹部
３２７ｂ 係止爪
３２９ 締結部
３５０ 内周側リング部材
３５２ 外周側リング部材
５２６ｄ 鋼板
６２８ａ 幅広部
７２６ｄ 鋼板
７６０，１０６０，１１６０，１２６０ 鋼板
９６０ 鋼板

Claims (24)

1. 界磁子（２０，１２０）と、前記前記界磁子の両側にエアギャップを隔てて設けられた２つの電機子（３０、４０）とを備え、前記界磁子が前記２つの電機子に対して相対的に回転軸（１８ａ）周りに回転するアキシャルギャップ型回転電機であって、
   前記界磁子は、
   前記回転軸周りに配設され、それぞれ前記２つの電機子のうちの一方又は双方に対して磁極を呈する複数の永久磁石（２２，１２２）と、
   前記回転軸を中心とする円の径方向に積層された複数の鋼板を有する界磁子積層鋼板部（２４，１２４）と、
   を備え、
   前記界磁子積層鋼板部に前記各永久磁石を収容保持可能な磁石保持凹部（２７，１２７）が複数形成され、前記各永久磁石が前記エアギャップに実質的に露出しないで前記界磁子積層鋼板部が前記エアギャップに露出する態様で、前記各永久磁石が前記各磁石保持凹部内に収容保持されて前記界磁子積層鋼板部のうちいずれかの前記各電機子への対向部分（２６ａ，２２６ａ）を介して前記２つの電機子のうちの一方又は双方に対して対向し、
   前記界磁子積層鋼板部（２４，１２４）は、前記回転軸周りに分割された複数の界磁子分割積層鋼板部（２６，１２６，２２６）を有し、
   前記各界磁子分割積層鋼板部（２６，１２６，２２６）のそれぞれに１つの永久磁石を挿入可能な前記磁石保持凹部（２７，１２７）が形成されている、アキシャルギャップ型回転電機。
2. 請求項１記載のアキシャルギャップ型回転電機であって、
   前記各界磁子分割積層鋼板部（１２６，２２６）は、略同一形状に打抜かれた鋼板を積層することで形成された、アキシャルギャップ型回転電機。
3. 請求項１又は請求項２記載のアキシャルギャップ型回転電機であって、
   前記各界磁子分割積層鋼板部（２６，１２６，２２６）の各間に、前記各永久磁石及び前記各界磁子分割積層鋼板部に対して実質的に磁気的に独立する磁性体部（２８，１２８）が設けられた、アキシャルギャップ型回転電機。
4. 請求項３記載のアキシャルギャップ型回転電機であって、
   前記各磁性体部（２８，１２８）のうち前記各界磁子分割積層鋼板部に対して対向する面と、前記各界磁子分割積層鋼板部（２６，１２６，２２６）のうち前記各磁性体部に対して対向する面とは、略平行である、アキシャルギャップ型回転電機。
5. 請求項３又は請求項４記載のアキシャルギャップ型回転電機であって、
   前記各磁性体部（１２８）は、圧粉鉄心で形成された、アキシャルギャップ型回転電機。
6. 請求項３又は請求項４記載のアキシャルギャップ型回転電機であって、
   前記各第２磁性体部（２８）は、前記回転軸と略直交する方向に鋼板が積層された積層鋼板で形成された、アキシャルギャップ型回転電機。
7. 界磁子（３２０，８２０）と、前記前記界磁子の両側にエアギャップを隔てて設けられた２つの電機子（３０、４０）とを備え、前記界磁子が前記２つの電機子に対して相対的に回転軸（１８ａ）周りに回転するアキシャルギャップ型回転電機であって、
   前記界磁子は、
   前記回転軸周りに配設され、それぞれ前記２つの電機子のうちの一方又は双方に対して磁極を呈する複数の永久磁石（３２２，８２２）と、
   前記回転軸を中心とする円の径方向に積層された複数の鋼板を有する界磁子積層鋼板部（３２４，８２４）と、
   を備え、
   前記界磁子積層鋼板部に前記各永久磁石を収容保持可能な磁石保持凹部（３２７）が複数形成され、前記各永久磁石が前記エアギャップに実質的に露出しないで前記界磁子積層鋼板部が前記エアギャップに露出する態様で、前記各永久磁石が前記各磁石保持凹部内に収容保持されて前記界磁子積層鋼板部のうちいずれかの前記各電機子への対向部分（２６ａ，２２６ａ，３２６ａ）を介して前記２つの電機子のうちの一方又は双方に対して対向し、
   前記界磁子積層鋼板部（３２４，８２４）は、前記回転軸周りに分割された複数の界磁子分割積層鋼板部（３２６，４２６，５２６，６２６，８２６）を有し、
   前記各界磁子分割積層鋼板部（３２６，４２６，５２６，６２６，８２６）のそれぞれに、前記各永久磁石のうち前記回転軸を中心とする円の周方向における略半分部分を収容保持可能な磁石部分保持凹部（３２７ａ，４２７ａ）が形成され、
   隣設する２つの前記各界磁子分割積層鋼板部に設けられた２つの前記磁石部分保持凹部が前記磁石保持凹部（３２７）として前記永久磁石を保持する、アキシャルギャップ型回転電機。
8. 請求項７記載のアキシャルギャップ型回転電機であって、
   前記各永久磁石（３２２）は前記周方向における略中央部で前記回転軸を中心とする円の径方向長さが最大になる形状に形成された、アキシャルギャップ型回転電機。
9. 請求項７又は請求項８記載のアキシャルギャップ型回転電機であって、
   前記各磁石部分保持凹部（４２７ａ）は、前記界磁子の内周側及び外周側の少なくとも一方で狭くなっている、アキシャルギャップ型回転電機。
10. 請求項１〜請求項９のいずれかに記載のアキシャルギャップ型回転電機であって、
    前記各界磁子分割積層鋼板部（８２４）を構成する各鋼板は、弧状に曲げられている、アキシャルギャップ型回転電機。
11. 請求項１〜請求項１０のいずれかに記載のアキシャルギャップ型回転電機であって、
    前記各界磁子分割積層鋼板部は、非磁性体ホルダ（５０，１５０，３５０、３５２）で保持された、アキシャルギャップ型回転電機。
12. 請求項１〜請求項１０のいずれかに記載のアキシャルギャップ型回転電機であって、
    前記各界磁子分割積層鋼板部と一体的に金型成形された非磁性体ホルダ（１５０）を備えたアキシャルギャップ型回転電機。
13. 請求項７〜請求項９のいずれかに記載のアキシャルギャップ型回転電機であって、
    前記各永久磁石（３２２，８２２）間に磁気障壁部（３２６ｃ，６２６ｃ）が設けられた、アキシャルギャップ型回転電機。
14. 請求項１３記載のアキシャルギャップ型回転電機であって、
    前記各永久磁石（３２２，８２２）の各間に２つの磁気障壁部（３２６ｃ，６２６ｃ）が設けられ、その２つの磁気障壁部間に磁性体部（３２８，６２８）が設けられた、アキシャルギャップ型回転電機。
15. 請求項１４記載のアキシャルギャップ型回転電機であって、
    前記各磁性体部（６２８）は、前記回転軸方向における両端部で前記回転軸を中心とする円の周方向に幅広（６２８ａ）に形成されている、アキシャルギャップ型回転電機。
16. 請求項１４又は請求項１５記載のアキシャルギャップ型回転電機であって、
    前記各磁性体部のうちの少なくとも１つに、積層された鋼板同士を締結する締結部（３２９）が設けられた、アキシャルギャップ型回転電機。
17. 請求項１４〜請求項１６のいずれかに記載のアキシャルギャップ型回転電機であって、
    前記各磁気障壁部（３２６ｃ，６２６ｃ）は各層で略同一形状であり、
    前記各磁石保持凹部（３２７）の幅と前記各磁性体部（３２８，６２８）の幅のうち一方が各層で略同一で、他方が各層で異なる、アキシャルギャップ型回転電機。
18. 請求項１〜請求項１７のいずれかに記載のアキシャルギャップ型回転電機であって、
    前記界磁子積層鋼板部を構成する鋼板に、前記各磁石保持凹部内に向けて突出し、前記各磁石保持凹部内に収容保持された前記永久磁石に係止する係止爪（３２７ｂ）が形成された、アキシャルギャップ型回転電機。
19. 請求項１〜請求項１８のいずれかに記載のアキシャルギャップ型回転電機であって、
    前記界磁子積層鋼板部の内周側及び外周側の少なくとも一方に、前記各磁石保持凹部の開口で前記各永久磁石の移動を規制する鋼板（５２６ｄ）が積層された、アキシャルギャップ型回転電機。
20. 請求項１〜請求項１９のいずれかに記載のアキシャルギャップ型回転電機であって、
    前記界磁子積層鋼板部の内周側及び外周側の少なくとも一方に、前記各磁石保持凹部の開口で前記各永久磁石の移動を規制する非磁性体リング部材（５２、５４，３５０，３５２）が設けられた、アキシャルギャップ型回転電機。
21. 請求項１〜請求項２０のいずれかに記載のアキシャルギャップ型回転電機であって、
    前記各永久磁石（２２，１２２，３２２，８２２）は、前記回転軸方向において１層に設けられた、アキシャルギャップ型回転電機。
22. 請求項１〜請求項２０のいずれかに記載のアキシャルギャップ型回転電機であって、
    前記各永久磁石（１１２２）は、前記回転軸方向において２層に設けられた、アキシャルギャップ型回転電機。
23. 請求項２２記載のアキシャルギャップ型回転電機であって、
    前記各永久磁石（１１２２）の層間には磁気障壁が設けられていない、アキシャルギャップ型回転電機。
24. 請求項１〜請求項２３のいずれかに記載のアキシャルギャップ型回転電機の製造方法であって、
    鋼板を打抜いてから積層することで、前記各界磁子分割積層鋼板部（２６，１２６，２２６，３２６，４２６，５２６，６２６，８２６）を製造する、アキシャルギャップ型回転電機の製造方法。

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