JP6260994B2 - アキシャルギャップ形モータ - Google Patents

Description

この発明はアキシャルギャップ形モータに関し、特にその界磁磁束を供給する技術に関する。

モータにおける界磁磁束の供給源として、永久磁石と界磁巻線とを併用する技術が公知である。界磁巻線に流れる電流によって強さが可変となる界磁磁束（以下、「副界磁磁束」と仮称する）は、永久磁石が供給して（減磁効果を考慮しなければ）強さが固定した界磁磁束（以下、「主界磁磁束」と仮称する）に対する、いわゆる弱め界磁、あるいは強め界磁として作用する。

主界磁磁束と共に副界磁磁束を採用することにより、副界磁磁束を採用しない場合と比較して、広い運転範囲(例えばトルクや回転速度の範囲)で、効率よく運転させることができる。

特開２００６−１４１１０６号公報 特開２００８−０４３０９９号公報 特開２００８−１８７８２６号公報 特開２０１２−１５７１８２号公報 特開２０１２−１８２９４４号公報 特開２０１２−１８２９４５号公報

小坂、松井、「省希土類系磁石ハイブリッド界磁モータのＨＥＶ応用への可能性」、平成２２年電気学会産業応用部門大会、２−Ｓ８−４、Ｐ．II-81−II-86、平成２２年

他方、モータの用途によっては、例えばインホイールモータとして、その回転軸方向に扁平なモータが望まれる場合がある。かかる観点では、固定子たる電機子と、回転子たる界磁子とが回転軸方向において対向する、アキシャルギャップ形モータが適している。

このようなアキシャルギャップ形モータにおいては、固定子と回転子との間を軸方向に磁束が流れるので、回転子に軸方向のスラスト力が生じる。当該スラスト力によって、回転子が軸方向に移動、或いは、振動する。

そこでこの発明は、回転子の軸方向における移動（或いは振動）を抑制できるアキシャルギャップ形モータを提供することを目的とする。

本発明にかかるアキシャルギャップ形モータの第１の態様は、所定の回転軸（Ｐ）の周りで回転し、永久磁石を含む磁石磁極部（３１）と、軟磁性体（３２）とが前記回転軸に対する周方向において交互に配列され、前記磁石磁極部（３１）の全てが、前記回転軸の両側において同じ第１極性の磁極面を、前記回転軸についての径方向の外側に向かって前記第１極性とは異なる第２極性の磁極面を、それぞれ呈する回転子（３）と、前記回転軸の一方側から前記回転子に対向し、第１電機子巻線（１３）と、前記第１電機子巻線が巻回される複数の第１ティース（１１）と、前記回転子とは反対側で前記複数の第１ティースを磁気的に短絡させる第１バックヨーク（１２）とを有し、前記第１電機子巻線に交流電流が流れて前記回転子に対して第１回転磁界を供給する第１固定子（１）と、前記回転軸の他方側から前記回転子に対向し、第２電機子巻線（２３）と、前記第２電機子巻線が巻回される複数の第２ティース（２１）と、前記回転子とは反対側で前記複数の第２ティースを磁気的に短絡させる第２バックヨーク（２２）とを有し、前記第２電機子巻線に前記交流電流が流れて前記回転子に対して第２回転磁界を供給する第２固定子（２）と、前記第１バックヨークと前記回転子との間において前記回転軸の周りに配置され、前記回転軸に沿う第１方向に磁界を発生させる第１界磁巻線（４１）と、前記第２バックヨークと前記回転子との間において前記回転軸の周りに配置され、前記第１方向とは反対方向に磁界を発生させる第２界磁巻線（４２）と、前記第１バックヨークおよび前記第２バックヨークの各々と、その外縁側において磁気的に短絡されるとともに、前記回転軸に対する径方向において前記回転子と空隙を介して対向し、前記回転子側に突出する突部を有する短絡用環（３６）とを備える。

本発明にかかるアキシャルギャップ形モータの第２の態様は、第１の態様にかかるアキシャルギャップ形モータであって、前記回転子（２）は、前記磁石磁極部（３１）と前記軟磁性体（３２）とを保持する保持体（３０）を有し、前記保持体（３０）は、前記磁石磁極部および前記軟磁性体よりも外周側に位置する外環（３３）を有し、前記外環のうち、少なくとも前記磁石磁極部と対向する部分は軟磁性材で形成される。

本発明にかかるアキシャルギャップ形モータの第３の態様は、第２の態様にかかるアキシャルギャップ形モータであって、前記外環（３３）のうち、前記磁石磁極部（３１）と前記軟磁性体（３２）との間の部分に対向する部分には、非磁性体が形成される。

本発明にかかるアキシャルギャップ形モータの第４の態様は、第１から第３のいずれか一つの態様にかかるアキシャルギャップ形モータであって、前記第１固定子は、前記短絡用環（３６）と前記第１バックヨーク（１２）とを磁気的に短絡する第１環（１４）を更に有し、前記第２固定子は、前記短絡用環（３６）と前記第２バックヨーク（２２）とを磁気的に短絡する第２環（２４）を更に有し、前記第１環または前記第２環は電磁鋼板を前記回転軸の周りで巻回した鉄心である。

本発明にかかるアキシャルギャップ形モータの第５の態様は、第１から第４のいずれか一つの態様にかかるアキシャルギャップ形モータであって、前記磁石磁極部の各々は、第２軟磁性体（３１７）と、前記第２軟磁性体よりも外周側に位置し、前記径方向に着磁された第１永久磁石（３１６）とを有する。

本発明にかかるアキシャルギャップ形モータの第６の態様は、第５の態様にかかるアキシャルギャップ形モータであって、前記磁石磁極部（３１）の各々は、前記第２軟磁性体（３１７）に対して前記周方向の一方側から隣り合う第２の永久磁石（３１４）と、前記第２軟磁性体に対して前記周方向の他方側から隣り合う第３の永久磁石（３１４）とを更に有し、前記第２および前記第３の永久磁石は、前記第１永久磁石が前記第２軟磁性体に向ける磁極面と同じ極性の磁極面を前記第２軟磁性体に向けて配置される。

本発明にかかるアキシャルギャップ形モータの第７の態様は、第１から第４のいずれか一つの態様にかかるアキシャルギャップ形モータであって、前記磁石磁極部の各々は、第２軟磁性体（３１３）と、前記第２軟磁性体よりも前記第１固定子（１）側に位置した第１永久磁石（３１１）と、前記第２軟磁性体よりも前記第２固定子（２）側に位置した第２永久磁石（３１２）とを有し、前記第２永久磁石は、前記第１永久磁石が前記第２軟磁性体に向ける磁極面と同じ極性の磁極面を、前記第２軟磁性体に向けて配置される。

本発明にかかるアキシャルギャップ形モータの第８の態様は、第１から第７のいずれか一つの態様にかかるアキシャルギャップ形モータであって、前記回転子（３）と前記突部との間の前記径方向の距離は、前記回転子と前記第１固定子または前記第２固定子との間のエアギャップよりも小さい。

本発明にかかるアキシャルギャップ形モータの第１の態様によれば、回転子と短絡用環の突部との間に磁束が流れる。よって、回転子が突部に対して軸方向の一方側に移動すると、回転子には、軸方向の他方側に向かう力が働く。よって、回転子の軸方向における移動を抑制できる。

本発明にかかるアキシャルギャップ形モータの第２の態様によれば、回転子と突部との間の磁気抵抗を低減できるので、回転子と突部との間の磁束を増やすことができ、ひいては、当該磁束に起因して回転子に生じる力を増大させることができる。よって回転子の移動を更に抑制できる。

本発明にかかるアキシャルギャップ形モータの第３の態様によれば、磁石磁極部から外環へと流れる磁束を、軟磁性体よりも突部（短絡用環）へと流しやすい。よって、回転子と突部との間の磁束を増やすことができ、ひいては、当該磁束に起因して回転子に生じる力を増大させることができる。したがって回転子の移動を更に抑制できる。

本発明にかかるアキシャルギャップ形モータの第４の態様によれば、電磁鋼板を巻回した鉄心は軸方向において小さい磁気抵抗を有するので、第１および第２のバックヨークの各々と、突部との磁気的な短絡に適している。

本発明にかかるアキシャルギャップ形モータの第５の態様によれば、第１永久磁石からの磁束が回転子と突部との間を流れる。よって回転子に生じる力（軸方向の他方側の力）が増大する。

本発明にかかるアキシャルギャップ形モータの第６の態様によれば、第２および第３の永久磁石は軟磁性体の着磁に寄与する。

本発明にかかるアキシャルギャップ形モータの第７の態様によれば、比較的簡単な構成で磁石磁極部を構成できる。

本発明にかかるアキシャルギャップ形モータの第８の態様によれば、回転子と突部との間の磁気抵抗を低減できるので、回転子と突部との間の磁束を増やすことができ、ひいては、当該磁束に起因して回転子に生じる力を増大させることができる。よって回転子の移動を更に抑制できる。

第１の実施の形態にかかるアキシャルギャップ形モータの構成を示す斜視図である。 界磁子の構成の一部を示す斜視図である。 第１の実施の形態にかかるアキシャルギャップ形モータの構成を例示する断面図である。 界磁子の断面を展開した図である。 第１の実施の形態にかかるアキシャルギャップ形モータの構成を示す斜視図である。 界磁子の構成の一部を示す斜視図である。 第１の実施の形態にかかるアキシャルギャップ形モータの構成を例示する断面図である。 界磁子の断面を展開した図である。 第２の実施の形態にかかるアキシャルギャップ形モータの界磁子の構成を示す斜視図である。

第１の実施の形態．
図１は第１の実施の形態にかかるアキシャルギャップ形モータの構成を示す斜視図である。構造の理解を容易にするため、モータを回転軸Ｐに沿って分解して示している。但し、モータの分野の通常の技術知識を有する者であれば、当該アキシャルギャップ形モータの構造を図１から認識することができる。

当該アキシャルギャップ形モータは、固定子たる電機子１，２と、回転子たる界磁子３と、界磁巻線４１，４２と、短絡用環３６とを備える。電機子１，２が供給する回転磁界と、主界磁磁束と、副界磁磁束とによって界磁子３は回転軸Ｐの周りで回転する。

電機子１は回転軸Ｐの一方側（図１では上側）から界磁子３に、電機子２は回転軸Ｐの他方側（図１では下側）から界磁子３に、それぞれいわゆるエアギャップと称される空隙を空けて対向する。

界磁子３は保持体３０と、永久磁石を有する磁石磁極部３１と、軟磁性体３２とを有する。磁石磁極部３１は、減磁を考慮しなければ大きさが一定となる、主界磁磁束を供給する。

磁石磁極部３１と軟磁性体３２とは、回転軸Ｐに対する周方向において交互に配列される。本実施の形態では磁石磁極部３１と軟磁性体３２とはそれぞれ１０個設けられる場合を例示する。

保持体３０は例えば軟磁性であり、外環３３、内環３４、隔壁３５を有している。隔壁３５は磁石磁極部３１と軟磁性体３２との間に位置してこれらを周方向で保持する。外環３３は回転軸Ｐの径方向の外側から、内環３４は回転軸Ｐの径方向の内側から、それぞれ磁石磁極部３１と軟磁性体３２を保持する。

図２は界磁子３の構成の一部を示す斜視図である。ここでは当該構成を視認し易くするため、周方向において１８０°で拡がる部分を除去して示した。図２では、磁石磁極部３１の断面が現れている。

図３は当該アキシャルギャップ形モータの構成を例示する断面図である。当該断面は回転軸Ｐを含み、回転軸Ｐに平行な面であり、かつ磁石磁極部３１が現れる位置にある。

回転軸Ｐの一方側において磁石磁極部３１の全てが同じ第１の極性（図２ではＮ極）の磁極面を呈する。また回転軸Ｐの他方側においても、磁石磁極部３１の全てが同じ第１の極性の磁極面を呈する。また磁石磁極部３１は、径方向外側に向かって、第１の極性とは異なる第２の極性（例えばＳ極）の磁極面を呈する。例えば磁石磁極部３１の各々は、永久磁石３１１，３１２と軟磁性体３１３とを備えている。永久磁石３１１，３１２および軟磁性体３１３は、いずれも平板の形状を有しており、軸方向において互いに重ね合わさって配置される。軟磁性体３１３は軸方向において永久磁石３１１，３１２の間に位置する。永久磁石３１１，３１２はいずれも軸方向に着磁されており、軟磁性体３１３へと、互いに同じ第２の極性（例えばＳ極）の磁極面を向けて、配置される。

内環３４には回転シャフトが挿入され、かつ固定される。図１、図２、図３では回転シャフトは省略される。当該回転シャフトは界磁子３の回転と共に回転する。

電機子１は、ティース１１と、バックヨーク１２と、電機子巻線１３とを備える。ティース１１は環状に複数設けられる。ティース１１には電機子巻線１３が巻回される。バックヨーク１２は界磁子３とは反対側でティース１１を磁気的に短絡させる。

例えばティース１１はバックヨーク１２に対して貫通する底部を有しており、図１ではその底部が現れている。

バックヨーク１２は回転軸Ｐにおいて内環３４と対向する位置に孔１０が空いている。回転シャフト（不図示）が孔１０において回転可能に挿入される。電機子巻線１３には交流電流が流れ、界磁子３に対して回転磁界を供給する。

電機子２は、ティース２１と、バックヨーク２２と、電機子巻線２３とを備える。ティース２１は環状に複数設けられる。ティース２１には電機子巻線２３が巻回される。バックヨーク２２は界磁子３とは反対側でティース２１を磁気的に短絡させる。バックヨーク２２は回転軸Ｐにおいて内環３４と対向する位置に孔２０が空いている。回転シャフト（不図示）が孔２０において回転可能に挿入される。電機子巻線２３には交流電流が流れ、界磁子３に対して回転磁界を供給する。

本実施の形態ではティース１１，２１のいずれもが２４個設けられる場合を例示する。

電機子１はその外縁に短絡用環１４を、電機子２はその外縁に短絡用環２４を、それぞれ更に備える。短絡用環３６は、界磁子３と径方向において間隙を介して対向する。換言すれば、短絡用環３６は界磁子３よりも外周側に配置される。短絡用環１４，２４，３６は図１では回転軸Ｐに沿って離れて示されるが、実際のアキシャルギャップ形モータでは互いに接触して短絡する。

ただし、短絡用環１４，２４の各々は、短絡用環３６とバックヨーク１２，２２の各々とを磁気的に短絡させるためのものである。よって、必ずしも短絡用環１４，２４の各々と短絡用環３６との接触を前提としない。

短絡用環３６の径方向内側の端面は、短絡用環１４，２４の各々の径方向内側の端面よりも回転軸Ｐに近い。換言すれば、短絡用環３６は短絡用環１４，２４よりも界磁子３へと突出する突出部と把握することができる。短絡用環３６の軸方向における厚みは、例えば界磁子３の軸方向における厚みと同程度である。

また当該アキシャルギャップ形モータのケースがバックヨーク１２，２２をその径方向外側から保持する場合、当該ケースによって、バックヨーク１２，２２の各々と短絡用環３６とを磁気的に短絡してもよい。この場合、短絡用環１４，２４は省略可能である。また短絡用環３６を当該ケースの一部として構成してもよい。

本実施の形態において、界磁巻線４１はバックヨーク１２と界磁子３との間において回転軸Ｐの周りに配置される。より詳細には、周方向に配置された一群の電機子巻線１３よりも径方向外側に設けられ、短絡用環１４よりも回転軸Ｐ寄りに配置される。界磁巻線４２はバックヨーク２２と界磁子３との間において回転軸Ｐの周りに配置される。より詳細には、周方向に配置された一群の電機子巻線２３よりも径方向外側に設けられ、短絡用環２４よりも回転軸Ｐ寄りに配置される。換言すれば、短絡用環１４，２４は界磁巻線４１，４２の径方向外側に位置する。

界磁巻線４１，４２に電流が流れることにより、回転軸Ｐに沿って磁界を発生させる。当該磁界によって副界磁磁束が得られるので、以下では簡単に、界磁巻線４１，４２によって副界磁磁束が発生する、との表現を採用する。

但し、界磁巻線４１，４２によって発生する副界磁磁束は、回転軸Ｐに沿った方向において互いに反対である。

なお、電機子巻線１３，２３及び界磁巻線４１，４２は、これを構成する導線の一本一本を指すのではなく、導線が一纏まりに巻回された態様を指す。これは図面においても同様である。また、巻き始め及び巻き終わりの引き出し線、及びそれらの結線も図面においては省略した。

図４は界磁子３の、隔壁３５が存在する径方向の位置での周方向の断面を展開した図であり、電機子巻線１３，２３が省略される。

図３および図４では主界磁磁束φｍの流れと、副界磁磁束φａの流れとを、模式的に示している。

主界磁磁束φｍの一部は、ティース１１，２１、バックヨーク１２，２２を介して、磁石磁極部３１と軟磁性体３２との間を流れる。これにより軟磁性体３２は主界磁磁束φｍによって着磁される。

他方、副界磁磁束φａの大部分は、ティース１１，２１、バックヨーク１２，２２及び短絡用環１４，２４，３６を介して、軟磁性体３２を流れる。これにより、軟磁性体３２は副界磁磁束φａの大部分によっても着磁される。

即ち、軟磁性体３２は、主界磁磁束φｍの一部と副界磁磁束φａの大部分とによって着磁され、誘発された磁極（以下「軟磁性極」と仮称）として機能する。よって副界磁磁束φａの大きさや向きを変えることにより、軟磁性極の強さは増減する。副界磁磁束φａは界磁巻線４１，４２に流れる電流によって制御されるので、当該電流によって界磁子３に対して弱め界磁、あるいは強め界磁を施すことができる。

図４で示された態様では、ティース１１と軟磁性体３２とに流れる主界磁磁束φｍの向きと、ティース１１と軟磁性体３２とに流れる副界磁磁束φａの向きとは互いに反対であり、ティース２１と軟磁性体３２とに流れる主界磁磁束φｍの向きと、ティース２１と軟磁性体３２とに流れる副界磁磁束φａの向きとは、互いに反対である。よって、図４の副界磁磁束φａは、弱め界磁が施されている場合に対応する。

上述のように、副界磁磁束φａは界磁子３と短絡用環３６との間を流れる。また主界磁磁束φｍの一部は上述の経路を流れるものの、他の一部は副界磁磁束φａと同じ経路を流れる。よって、界磁子３と短絡用環３６との間には、主界磁磁束φｍと副界磁磁束φａとの両方が流れる。

図５は径方向に沿った断面図であって、界磁子３が短絡用環３６に対して軸方向に移動した状態における、界磁子３と短絡用環３６とを示している。また磁束の流れを模式的に破線で示している。図５の例示では、界磁子３が短絡用環３６に対して軸方向の一方側（図５では上側）に位置している。より詳細には、界磁子３の一方側の表面３ａが短絡用環３６の一方側の表面３６ａよりも軸方向の一方側に位置し、界磁子３の他方側の表面３ｂが短絡用環３６の他方側の表面３６ｂよりも軸方向の一方側に位置している。この場合、界磁子３と短絡用環３６との間において、磁束は斜めに流れる。

一般的に、磁束が流れる２つの磁性体には、当該磁束の経路を最小化するように、即ち互いが近づくように力が作用する。よって、図５の場合、界磁子３が短絡用環３６に近づくように、力が作用する。よって界磁子３には、軸方向の他方側に力が作用する（図５においてブロック矢印参照）。これにより、界磁子３の軸方向における移動（或いは振動、以下同様）を抑制することができる。

また副界磁磁束φａが流れなくても、界磁子３と短絡用環３６との間には主界磁磁束φｍが流れるので、主界磁磁束φｍによって界磁子３の軸方向の移動を抑制できる。よって、弱め界磁も強め界磁も行なわない場合であっても（即ち、界磁巻線４１，４２に電流を流さない場合であっても）、界磁子３の軸方向における移動は抑制される。

なお保持体３０は、非磁性であってもよいものの、磁石磁極部３１および軟磁性体３２よりも外周側に位置する外環３３を有する場合、少なくとも外環３３は軟磁性材で形成されることが望ましい。界磁子３を短絡用環３６へと近づける力は、これらの間の磁気抵抗が小さいほど大きいからである。

また外環３３のうち、磁石磁極部３１と対向する部分のみが軟磁性材で形成されてもよい。これにより、磁石磁極部３１と短絡用環３６との間の主界磁磁束φｍを増大させることができ、界磁子３を短絡用環３６へと近づける力を増大させることができる。

また隔壁３５には主界磁磁束φｍが流れる（図４）。よって隔壁３５（より詳細には、周方向で軟磁性体３１３と隣接する部分）も軟磁性材で形成されることが望ましい。これにより、隔壁３５が非磁性である場合に比して、主界磁磁束φｍを増大することができる。これにより、モータのトルクを増大できる。

保持体３０は例えば軸方向に積層される積層鋼板であってもよい。これにより、主界磁磁束φｍおよび副界磁磁束φａに起因して生じる渦電流を低減できる。なお、外環３３のみ、または、隔壁３５のみが積層鋼板で形成されてもよい。また、主界磁磁束φｍが軟磁性体３１３を流れることに鑑みると、隔壁３５のうち、周方向で軟磁性体３１３と隣接する部分のみが積層鋼板で形成されてもよい。

界磁子３と短絡用環３６との間の径方向の距離は、界磁子３と電機子１，２との間の軸方向の距離（いわゆるエアギャップ）よりも短いことが望ましい。これにより、界磁子３と短絡用環３６との間の磁気抵抗を低減することができ、界磁子３の軸方向の移動を効果的に抑制できる。

図６は界磁子３の構成の一部の他の一例を示す斜視図である。ここでは当該構成を視認し易くするため、周方向において１８０°で拡がる部分を除去して示した。図６の界磁子３は、磁石磁極部３１の構成という点で図２の界磁子３と相違する。

図６の例示では、磁石磁極部３１は、永久磁石３１４〜３１６と軟磁性体３１７とを備えている。軟磁性体３１７は周方向において永久磁石３１４，３１５の間に位置する。例えば軸方向から見た軟磁性体３１７の面積は、軸方向から見た軟磁性体３２の面積よりも小さい。

永久磁石３１４，３１５は例えば平板状の形状を有しており、径方向に延在する。永久磁石３１６は軟磁性体３１７よりも外周側に配置される。永久磁石３１６は例えば平板状の形状を有しており、周方向に延在する。

永久磁石３１４，３１５はいずれも軟磁性体３１７に対して互いに同じ第１極性の磁極面（例えばＮ極）を向けて配置される。例えば永久磁石３１４，３１５はいずれも周方向に着磁されてかかる配置が実現される。永久磁石３１６は軟磁性体３１７に対して第１極性の磁極面を向けて配置される。例えば永久磁石３１６は径方向に着磁されてかかる配置が実現される。これにより、軟磁性体３１７は軸方向の両側において互いに同じ第１極性の磁極面を呈することになる。

保持体３０の隔壁３５は、永久磁石３１４〜３１６と軟磁性体３２，３１７との相互間に設けられ、外環３３および内環３４と協働して、これらを保持する。

図７は当該アキシャルギャップ形モータの構成を例示する断面図である。当該断面は回転軸Ｐを含み、回転軸Ｐに平行な面であり、かつ軟磁性体３１７が現れる位置にある。図８は界磁子３の、軟磁性体３１７が存在する径方向の位置での周方向の断面を展開した図であり、電機子巻線１３，２３が省略される。

図７および図８では、主界磁磁束φｍの流れと、副界磁磁束φａの流れとを、模式的に示している。主界磁磁束φｍの一部は、ティース１１，２１、バックヨーク１２，２２を介して磁石磁極部３１と軟磁性体３２との間を流れる。この主界磁磁束φｍは主として永久磁石３１４，３１５によって生じる。よって永久磁石３１４，３１５は、軟磁性体３２の着磁に寄与する。主界磁磁束φｍの他の一部は、ティース１１，２１、バックヨーク１２，２２、短絡用環１４，２４を介して、界磁子３と短絡用環３６との間を流れる。この主界磁磁束φｍの一部は、主として永久磁石３１６によって生じる。

副界磁磁束φａは、ティース１１，２１、バックヨーク１２，２２、短絡用環１４，２４を介して、界磁子３と短絡用環３６との間を流れる。

以上のように、界磁子３と短絡用環３６との間に磁束が流れるので、界磁子３が短絡用環３６に対して軸方向の一方側に移動した場合に、軸方向の他方側に向かう力が界磁子３に作用する。これにより、界磁子３を軸方向の移動を抑制できる。

また、図７に示すように、軟磁性体３１７の外周側において、径方向に着磁された永久磁石３１６が設けられているので、界磁子３と短絡用環３６との間を流れる主界磁磁束φｍを増大させることができる。これにより、界磁子３と短絡用環３６とを流れる磁束に起因して界磁子３に生じる力が増大する。よって、図２の界磁子３に比して、界磁子３の軸方向の移動を更に抑制することができる。

第２の実施の形態．
第２の実施の形態にかかるアキシャルギャップ形モータは、界磁子３の構成という点で第１の実施の形態と相違する。

第２の実施の形態では、図９に例示するように、保持体３０の外環３３に、非磁性部３３１が設けられている。図９の例示では、非磁性部３３１は、外環３３の外周側表面に形成される凹部によって形成される。ただし、非磁性部３３１はこれに限らず、樹脂等であってもよい。非磁性部３３１は、周方向における磁石磁極部３１と軟磁性体３２との間（境界）に設けられており、軸方向において例えば外環３３の端から端まで延在する。

外環３３付近を流れる主界磁磁束φｍは、次の２つの経路を流れることができる。第１の経路は、外環３３を周方向に沿って磁石磁極部３１と軟磁性体３２との間を流れる経路である。第２の経路は、外環３３を径方向に沿って外環３３と短絡用環３６との間の流れる経路（副界磁磁束φａが流れる経路）である。

第２の実施の形態では、外環３３のうち、磁石磁極部３１と軟磁性体３２との間（境界）には、非磁性部３３１が設けられているので、外環３３付近を流れる主界磁磁束φｍは、第２経路を通りやすい。したがって、界磁子３と短絡用環３６との間を流れる磁束を増大することができる。ひいては界磁子３に作用する力を増大させることができ、界磁子３の軸方向における移動を更に抑制することができる。

上記いずれの実施の形態においても、短絡用環１４，２４としては、回転軸Ｐの周りで電磁鋼板を巻回した鉄心を採用することができる。かかる鉄心は軸方向において磁気抵抗が小さいためバックヨーク１２，２２の各々と、短絡用環３６との磁気的な短絡に適している。

短絡用環３６（突部）は全周に亘って設けられるものの、周方向において互いに離間する複数の突部によって形成されてもよい。この場合、周方向において互いに等間隔に突部が設けられることが望ましい。これにより、界磁子３に対して回転対称に力を作用させることができるからである。

上記の種々の実施の形態は、互いの機能を損なわない限り、適宜に組み合わせることができる。

適用．
上述の実施の形態、変形はアキシャルギャップ形モータにおいて構成される。よってこれらは、例えばインホイールモータなど、自動車用モータに適用することができる。

１，２ 電機子
１１，２１ ティース
１２，２２ バックヨーク
１３，２３ 電機子巻線
１４，２４，３６ 短絡用環
３ 界磁子
３０ 保持体
３１ 磁石磁極部
３２ 軟磁性体
３３ 外環
３１１，３１２，３１４〜３１６ 永久磁石
３１３，３１７ 軟磁性体
４１，４２ 界磁巻線

Claims (8)

1. 所定の回転軸（Ｐ）の周りで回転し、永久磁石を含む磁石磁極部（３１）と、軟磁性体（３２）とが前記回転軸に対する周方向において交互に配列され、前記磁石磁極部（３１）の全てが、前記回転軸の両側において同じ第１極性の磁極面を、前記回転軸についての径方向の外側に向かって前記第１極性とは異なる第２極性の磁極面を、それぞれ呈する回転子（３）と、
   前記回転軸の一方側から前記回転子に対向し、第１電機子巻線（１３）と、前記第１電機子巻線が巻回される複数の第１ティース（１１）と、前記回転子とは反対側で前記複数の第１ティースを磁気的に短絡させる第１バックヨーク（１２）とを有し、前記第１電機子巻線に交流電流が流れて前記回転子に対して第１回転磁界を供給する第１固定子（１）と、
   前記回転軸の他方側から前記回転子に対向し、第２電機子巻線（２３）と、前記第２電機子巻線が巻回される複数の第２ティース（２１）と、前記回転子とは反対側で前記複数の第２ティースを磁気的に短絡させる第２バックヨーク（２２）とを有し、前記第２電機子巻線に前記交流電流が流れて前記回転子に対して第２回転磁界を供給する第２固定子（２）と、
   前記第１バックヨークと前記回転子との間において前記回転軸の周りに配置され、前記回転軸に沿う第１方向に磁界を発生させる第１界磁巻線（４１）と、
   前記第２バックヨークと前記回転子との間において前記回転軸の周りに配置され、前記第１方向とは反対方向に磁界を発生させる第２界磁巻線（４２）と、
   前記第１バックヨークおよび前記第２バックヨークの各々と、その外縁側において磁気的に短絡されるとともに、前記回転軸に対する径方向において前記回転子と空隙を介して対向し、前記回転子側に突出する突部を有する短絡用環（３６）と
   を備える、アキシャルギャップ形モータ。
2. 前記回転子（２）は、前記磁石磁極部（３１）と前記軟磁性体（３２）とを保持する保持体（３０）を有し、
   前記保持体（３０）は、前記磁石磁極部および前記軟磁性体よりも外周側に位置する外環（３３）を有し、
   前記外環のうち、少なくとも前記磁石磁極部と対向する部分は軟磁性材で形成される、請求項１に記載のアキシャルギャップ形モータ。
3. 前記外環（３３）のうち、前記磁石磁極部（３１）と前記軟磁性体（３２）との間の部分に対向する部分には、非磁性体が形成される、請求項２に記載のアキシャルギャップ形モータ。
4. 前記第１固定子は、前記短絡用環（３６）と前記第１バックヨーク（１２）とを磁気的に短絡する第１環（１４）を更に有し、
   前記第２固定子は、前記短絡用環（３６）と前記第２バックヨーク（２２）とを磁気的に短絡する第２環（２４）を更に有し、
   前記第１環または前記第２環は電磁鋼板を前記回転軸の周りで巻回した鉄心である、請求項１から３のいずれか一つに記載のアキシャルギャップ形モータ。
5. 前記磁石磁極部の各々は、
   第２軟磁性体（３１７）と、
   前記第２軟磁性体よりも外周側に位置し、前記径方向に着磁された第１永久磁石（３１６）と
   を有する、請求項１から４のいずれか一つに記載のアキシャルギャップ形モータ。
6. 前記磁石磁極部（３１）の各々は、前記第２軟磁性体（３１７）に対して前記周方向の一方側から隣り合う第２の永久磁石（３１４）と、前記第２軟磁性体に対して前記周方向の他方側から隣り合う第３の永久磁石（３１４）とを更に有し、
   前記第２および前記第３の永久磁石は、前記第１永久磁石が前記第２軟磁性体に向ける磁極面と同じ極性の磁極面を前記第２軟磁性体に向けて配置される、請求項５に記載のアキシャルギャップ形モータ。
7. 前記磁石磁極部の各々は、
   第２軟磁性体（３１３）と、
   前記第２軟磁性体よりも前記第１固定子（１）側に位置した第１永久磁石（３１１）と、
   前記第２軟磁性体よりも前記第２固定子（２）側に位置した第２永久磁石（３１２）と
   を有し、
   前記第２永久磁石は、前記第１永久磁石が前記第２軟磁性体に向ける磁極面と同じ極性の磁極面を、前記第２軟磁性体に向けて配置される、請求項１から４のいずれか一つに記載のアキシャルギャップ形モータ。
8. 前記回転子（３）と前記突部との間の前記径方向の距離は、前記回転子と前記第１固定子または前記第２固定子との間のエアギャップよりも小さい、請求項１から７のいずれか一つに記載のアキシャルギャップ形モータ。

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