(57)【要約】【課題】ステータの磁極構造を改良して従来より薄型で軽量なアキシャルギャップモータを提供する。【解決手段】ステータ３のロータ２に対向する磁極面の内周側と外周側に集中巻きの励磁コイル６の通電により励磁されるステータ磁極４１、４２を周方向に同数配置し、ステータ３の内周側のステータ磁極４１を一方の極性に励磁し、ステータ３の外周側のステータ磁極４２を前記一方の極性と逆の他方の極性に励磁することにより、ステータ３の磁束が、ヨークの周方向と径方向に分散され、ステータ３の軸方向の厚みを従来モータより薄くすることを可能にする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータとロータとが対向するアキシャルギャップモータであって、
前記ステータは、前記ロータに対向する磁極面の内周側と外周側に集中巻きのコイルの通電により励磁されるステータ磁極が周方向に同数配置され、
前記ステータの内周側のステータ磁極は一方の極性に励磁され、前記ステータの外周側のステータ磁極は前記一方の磁極と逆の他方の極性に励磁されることを特徴とするアキシャルギャップモータ。
【請求項２】
請求項１に記載のアキシャルギャップモータにおいて、
前記ステータの内周側のロータ磁極と外周側のロータ磁極とは、周方向に位置がずれていることを特徴とするアキシャルギャップモータ。
【請求項３】
請求項１または２に記載のアキシャルギャップモータにおいて、
前記ステータの内周側のステータ磁極と外周側のステータ磁極は、内周側のステータ磁極の磁極面が縦長形状であり、外周側のステータ磁極の磁極面が横長形状であることを特徴とするアキシャルギャップモータ。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載のアキシャルギャップモータにおいて、
前記ステータは、内周側のステータ磁極と外周側のステータ磁極の間に配置されたループ状の界磁コイルを備えることを特徴とするアキシャルギャップモータ。
【請求項５】
請求項４に記載のアキシャルギャップモータにおいて、
前記ロータは、前記ステータに対向する磁極面に内周側のロータ磁極と外周側のロータ磁極が周方向に配置され、
前記界磁コイルは、内周側のステータ磁極および外周側のステータ磁極より前記ロータの方向に突出し、前記ロータの内周側のロータ磁極と外周側のロータ磁極との間隙が形成する凹部に非接触状態に挿入されることを特徴とするアキシャルギャップモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータとステータがモータ軸上に対向して配置されるアキシャルギャップモータに関し、詳しくは、薄型化および軽量化に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気自動車やハイブリッドカーの駆動モータの１つとして、アキシャルギャップモータが注目されている。
【０００３】
一般に、アキシャルギャップモータは、ロータとステータの対向する磁極面（モータ軸に直交する面）にロータ磁極、ステータ磁極を周方向（モータ軸が回転する方向）に配設して形成される。ロータ磁極は磁性体の突極（ポール）や永久磁石により形成され、ステータ磁極は磁性体の突極（ティース）に各相のコイルを集中巻きして形成される。
【０００４】
図１２（ａ）、（ｂ）は従来のアキシャルギャップモータのロータ１００、ステータ２００それぞれの対向する面のコイルを除去した正面図であり、ステータ２００については各相のコイルを除去している。ロータ１００の円板状のバックヨーク１０１には８個のロータ磁極１０２が配設され、ステータ２００の円板状のバックヨーク２０１には１２個のステータ磁極２０２が配設されている。
【０００５】
そして、３相駆動の場合、各ステータ磁極２０２にＵ、Ｖ、Ｗの各相の励磁コイルが集中巻きされて相順に通電されることにより、励磁されるステータ磁極２０２の位置が円周方向に移動する。また、励磁相のステータ磁極２０２は周方向にＮ極、Ｓ極に交互に励磁される。そして、ステータ磁極２０２とロータ磁極１０２の磁気的な作用により、ロータ１００が回転してモータ軸（図示せず）が回転する（例えば、特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１５１７２５号公報
【特許文献２】特開２００８−２４５３６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来のアキシャルギャップモータは、図１２（ｂ）に示したようにステータ２００のヨーク面にステータ磁極２０２を周方向に一列（一重）に配置した構成であり、磁束は励磁相のＳ極のステータ磁極２０２よりバックヨーク２０１の磁路を左右に分岐して周回移動し、左右の励磁相のＮ極のステータ磁極２０２に至る。
【０００８】
図１３はＵ相励磁のステータ２００の磁束を示し、Ｕ相のＳ極のステータ磁極２０２の磁束を破線矢印の４本の磁束線φａで示すと、この４本の磁束線φａは２本ずつに分枝してバックヨーク２０１の磁路を左右に約１／４周移動して左右両隣のＵ相のＮ極のステータ磁極２０２に至る。このとき、Ｎ極のステータ磁極２０２は、左右両隣のＳ極のステータ磁極２０２それぞれから２本の磁束線φａが入り、合計で４本の磁束線φａの磁束を出力する。したがって、バックヨーク２０１の磁路を２本の磁束線φａが通り、バックヨーク２０１の軸方向の厚みは２本の磁束線φａの磁束密度に対応するように厚くする必要があり、結果として、アキシャルギャップモータは軸方向に厚くなって質量も大きくなり、アキシャルギャップモータの十分な薄型化および軽量化を図ることができない問題がある。
【０００９】
本発明は、ステータの磁極構造を改良してステータのバックヨークを従来より薄くできるようにし、従来より薄型で軽量なアキシャルギャップモータ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】
【００１０】
上記した目的を達成するために、本発明のアキシャルギャップモータは、ステータとロータとが対向するアキシャルギャップモータであって、前記ステータは、前記ロータに対向する磁極面の内周側と外周側に集中巻きのコイルの通電により励磁されるステータ磁極が周方向に同数配置され、前記ステータの内周側のステータ磁極は一方の極性に励磁され、前記ステータの外周側のステータ磁極は前記一方の極性と逆の他方の極性に励磁されることを特徴としている（請求項１）。
【００１１】
そして、本発明のアキシャルギャップモータの前記ステータの内周側のステータ磁極と外周側のステータ磁極とは、周方向に位置がずれていることが好ましい（請求項２）。
【００１２】
また、本発明のアキシャルギャップモータの前記ステータの内周側のステータ磁極と外周側のステータ磁極は、内周側のステータ磁極の磁極面が縦長形状であり、外周側のステータ磁極の磁極面が横長形状であることが好ましい（請求項３）。
【００１３】
さらに、本発明のアキシャルギャップモータの前記ステータは、内周側のステータ磁極と外周側のステータ磁極の間に配置されたループ状の界磁コイルを備えるこが望ましい（請求項４）。
【００１４】
また、本発明のアキシャルギャップモータの前記ロータは、前記ステータに対向する磁極面に内周側のロータ磁極と外周側のロータ磁極が周方向に配置され、前記界磁コイルは、内周側のステータ磁極および外周側のステータ磁極より前記ロータの方向に突出し、前記ロータの内周側のロータ磁極と外周側のロータ磁極との間隙が形成する凹部に非接触状態に挿入されることがより望ましい（請求項５）。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に係る本発明のアキシャルギャップモータの場合、ステータの磁極は、ロータに対向する磁極面に周方向に同心状に二重に配置された内周側、外周側のステータ磁極からなり、磁束はステータ磁極の磁極面とは反対側に配置されたバックヨークの周方向と径方向に分散される。そして、ステータ磁極を一列（一重）に配置する従来モータに比して、ステータの磁極数が２倍になり、ステータの磁極間の磁路も短くなるため、内周側および外周側のステータ磁極それぞれを出入りする磁束は従来モータの各ステータ磁極を出入りする磁束の１／２に減少し、ステータ磁極間のバックヨークの磁路を通る磁束の密度も略１／２に減少する。
【００１６】
したがって、ステータのバックヨークの軸方向の厚みを従来モータの１／２に薄くすることができ、ステータの軸方向の厚みを従来モータより薄くすることが可能になる。その結果、アキシャルギャップモータを軸方向に従来より薄型に形成することができ、従来にない薄型で軽量のアキシャルギャップモータを提供することができる。なお、内周側、外周側のステータ磁極は従来モータのステータ磁極を２分割した磁極に相当するので、ステータは径方向に大きくならず、ステータの磁極数が２倍になってもアキシャルギャップモータが径方向に大型化することはない。
【００１７】
請求項２に係る本発明のアキシャルギャップモータの場合、ステータの内周側のステータ磁極と外周側のステータ磁極が周方向に位置をずらして配置されるため、同じ相の磁極が接近することはなく、漏れインダクタンスが増加することもない。そのため、高回転での出力を向上できる利点もある。また、磁極がより分散して配置されることにより、バックヨークに局所的な磁気飽和が生じにくくなるので、ステータのバックヨークを一層薄くしてさらに薄型で軽量のアキシャルギャップモータを提供することができる。
【００１８】
請求項３に係る本発明のアキシャルギャップモータの場合、周方向の幅が短くなるステータの内周側のステータ磁極は磁極面が縦長形状になり、周方向の幅が長くなるステータの外周側のステータ磁極は磁極面が横長形状になるため、ステータのスペースを無駄なく活用して外周側のステータ磁極と内周側のステータ磁極の磁極面を極力同じ面積にすることができる。
【００１９】
請求項４に係る本発明のアキシャルギャップモータの場合、界磁コイルにより、ステータの内周側のステータ磁極と外周側のステータ磁極に磁束が増加する向きのバイアス磁界を与え、出力（トルク）を大きくすることができる。
【００２０】
請求項５に係る本発明のアキシャルギャップモータの場合、前記界磁コイルを内周側および外周側のステータ磁極より前記ロータの方向に突出して設けることにより、内周側および外周側のステータ磁極の磁極面積が小さくなったりしない。また、前記界磁コイルがロータの内周側および外周側のロータ磁極の間の凹部に挿入されるので、軸方向の厚みの前記界磁コイルによる増大が防止される。したがって、薄型かつ軽量で大出力の画期的なアキシャルギャップモータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１の実施形態のアキシャルギャップモータの側面図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）は図１のアキシャルギャップモータのロータ、ステータの斜視図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）は図２のロータ、ステータの磁極面の正面図である。
【図４】図１のステータの各相の配列の説明図である。
【図５】図１のステータの磁路の説明図である。
【図６】（ａ）、（ｂ）は本発明の第２の実施形態のステータの磁極面の正面図、厚みを説明する側面図である。
【図７】（ａ）、（ｂ）は本発明の第２の実施形態のロータの磁極面の正面図、厚みを説明する側面図である。
【図８】本発明の第３の実施形態のアキシャルギャップモータの側面図である。
【図９】本発明の第４の実施形態のアキシャルギャップモータの側面図である。
【図１０】（ａ）、（ｂ）は図９のアキシャルギャップモータのロータ、ステータの斜視図である。
【図１１】（ａ）、（ｂ）は図９のアキシャルギャップモータの励磁コイルのみの場合、界磁コイルを付加した場合の磁束の特性図である。
【図１２】（ａ）、（ｂ）は従来のアキシャルギャップモータのロータ、ステータの磁極面の正面図である。
【図１３】図１２のステータの磁路の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
つぎに、本発明をより詳細に説明するため、実施形態について、図１〜図１１を参照して説明する。
【００２３】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について、図１〜図５を参照して説明する。
【００２４】
図１は本実施形態の３相駆動のアキシャルギャップモータ１Ａの軸方向に対して直交する方向から見た側面図であり、図中の一点破線はモータ軸を示す。そして、中央部がモータ軸に軸着した回転自在のロータ２と、モータ軸が中央部を貫通する固定のステータ３が軸方向に対向して並設される。ロータ２、ステータ３は、例えば圧粉磁心、積層鋼板により形成された磁性体の略同じ大きさの円板状のバックヨーク２１、３１を備える。
【００２５】
図２（ａ）、（ｂ）および図３（ａ）、（ｂ）は、ロータ２、ステータ３の磁極の形状および構造を示し、まず、２４磁極（３相８磁極）構成のステータ３は、バックヨーク３１のロータ２に対向するヨーク面の内周側と外周側に、磁性体の突極が形成するステータ磁極４１、４２を周方向に等間隔に１２個配置して形成される。その際、ステータ３のヨーク面のスペースを極力有効に活用してステータ磁極４１、４２の磁極面を極力等しくして磁気特性を一定に保つため、ステータ磁極４１、４２は、磁極面の形状がつぎのように形成される。すなわち、周方向の幅が短くなる内周側の各ステータ磁極４１は磁極面が軸心方向に先細りした楔形（又は三角形）であって縦長形状であり、周方向の幅が長くなる外周側の各ステータ磁極４２は磁極面が横長の矩形であって横長形状である。
【００２６】
そして、内周側のステータ磁極４１と外周側のステータ磁極４２は、例えば、内周側のステータ磁極４１がＳ極（一方の極性）に励磁され、外周側のステータ磁極４２がＮ極（他方の極性）に励磁される。
【００２７】
つぎに、ロータ２は回転するためにステータ３と異なる適当な磁極数の構成であればよく、一般的にはステータ３より磁極数が少ない。具体的には、１２磁極のステータ３に対してロータ２は１０磁極または８磁極であることが好ましい。
【００２８】
そして、ロータ２が１０磁極構成の場合、ステータ３に後述の界磁コイルを備えないのであれば、図１２（ａ）の従来モータのロータ１００のように、ロータ２のバックヨーク２１のステータ３に対向するヨーク面に１０個のロータ磁極を周方向に一列（一重）に配置してもよいが、本実施形態の場合、ステータ３の内周側のステータ磁極４１と外周側のステータ磁極４２に対応するように、バックヨーク２１のステータ３に対向するヨーク面の内周側と外周側に、磁性体の突極又は磁石体が形成するそれぞれ１０個のロータ磁極５１、５２が同心状に周方向に等間隔に配置して形成される。このとき、ロータ磁極５１、５２の磁極面もステータ磁極４１、４２の磁極面と極力等しくするため、内周側のロータ磁極５１は内周側のステータ磁極４１と同じ縦長形状であり、外周側のロータ磁極５２は外周側のステータ磁極４２と同じ横長形状である。
【００２９】
つぎに、ステータ３におけるステータ磁極４１、４２の配置および励磁について説明する。
【００３０】
図４はステータ３のステータ磁極４１、４２に励磁コイル６を装着した状態を示し、各ステータ磁極４１、４２はそれぞれ周方向にＵ、Ｖ、Ｗの順の磁極を形成するが、内周側のステータ磁極４１と外周側のステータ磁極４２は、ステータ磁極４２の磁極間隔（中心間距離）Ｌａの約１／２だけ周方向に位置をずらして配置される。さらに具体的に説明すると、内周側のステータ磁極４１は、磁極対を形成する同相の外周側のステータ磁極４２から距離Ｌｂ（＝（３／２）・Ｌａ）ずれた位置に配置される。内周側のステータ磁極４１と外周側のステータ磁極４２の位置をずらすと、ステータ磁極４１、４２を一層効果的に周方向と径方向に分散して配置することができる。
【００３１】
さらに、磁極対を形成する同相の内周側のステータ磁極４１と外周側のステータ磁極４２は、内周側のステータ磁極４１がＳ極、外周側のステータ磁極４２がＮ極に励磁されるように、相互に逆向きに励磁コイル６が集中巻きされる。
【００３２】
そして、励磁相をＵ、Ｖ、Ｗに順に切り替えることにより、例えばＵ相が励磁相になるときには、内周側のＵ相の４個のステータ磁極４１がＳ極に励磁され、それらのステータ磁極４１から周方向にずれた位置の外周側のＵ相の４個のステータ磁極４２がＮ極に励磁される。このとき、Ｎ極のステータ磁極４２の磁束はロータ２のロータ磁極５１、５２を通ってＳ極のステータ磁極４１に入り、ステータ磁極４１からバックヨーク３１の磁路を通ってステータ磁極４２に至る。また、この間にロータ２は磁気作用によって回転する。以降、励磁相がＶ、Ｗ、Ｕ，…に切り替わることにより、同様にしてロータ２が回転し続ける。
【００３３】
以上の構成のアキシャルギャップモータ１Ａにおいては、ステータ３の磁極は、バックヨーク３１のロータ２に対向するヨーク面に周方向に同心状に二重に配置された内周側、外周側のステータ磁極４１、４２からなる。そして、ステータ磁極４１、４２はそれぞれ従来モータのステータ磁極２０２の個数（１２個）であり、しかも、内周側のステータ磁極４１と、対応する外周側のステータ磁極４２とは、周方向に位置をずらして配置されている。そのため、ステータ３の磁極は、従来モータのステータ磁極２０２をヨーク面の周方向と径方向に極めて効果的に分散した状態になっている。
【００３４】
この場合、ステータ磁極２０２を一列（一重）に配置する従来モータに比して、アキシャルギャップモータ１Ａは、ステータ３の磁極数が２倍になって磁束がヨーク面に分散され、ステータ磁極４１、４２を通る磁束は従来モータのステータ磁極２０２を通る磁束の１／２に減少する。一方で、１回転に必要な励磁の切替え回数は、従来モータと同じ１２回であり、駆動周波数の増加は招かない。
【００３５】
図５はＵ相励磁のステータ３の磁束を示し、図１３に対応する。アキシャルギャップモータ１ＡのＵ相のステータ磁極４１、４２の個数（８個）は、図１１（ｂ）の従来モータのＵ相のステータ磁極２０２の個数（４個）の２倍であるので、Ｕ相のＳ極のステータ磁極４１に入る図５の破線矢印の磁束線φｂは、図１２の破線矢印の磁束線φａの１／２の２本になる。そして、Ｓ極のステータ磁極４１の２本の磁束線φｂは１本ずつに分枝してステータ磁極４１、４２をつなぐバックヨーク３１の磁路を左右に約１／８周移動し、左右両隣のＵ相のＮ極のステータ磁極４２に至る。このとき、Ｎ極のステータ磁極４２は左右両隣のＳ極のステータ磁極４１それぞれからの１本の磁束線φｂが入り、合計で２本の磁束線φｂの磁束を出力する。
【００３６】
そして、図１２の磁束線φａと図５の磁束線φｂとの比較からも明らかなように、従来モータの場合は、Ｓ極、Ｎ極のステータ磁極２０２をつなぐバックヨーク２０１の磁路の磁束量が２本の磁束線φｂで表されるのに対して、アキシャルギャップモータ１Ａの場合は、Ｓ極、Ｎ極のステータ磁極４１、４２をつなぐバックヨーク３１の磁路の磁束量が１本の磁束線φｂで表され、従来モータの場合の１／２に減少する。
【００３７】
したがって、ステータ３のバックヨーク３１は、軸方向の厚みを従来モータのステータ２００のバックヨーク２０１の厚みの１／２に薄くしても、従来モータのバックヨーク２０１と同じ磁束密度になる。そして、バックヨーク３１の軸方向の厚みをバックヨーク２０１の厚みの１／２に薄くすることにより、アキシャルギャップモータ１Ａの軸方向の厚みを従来モータより薄くすることができ、従来にない薄型で軽量のアキシャルギャップモータ１Ａを提供することができる。なお、内周側、外周側のステータ磁極４１、４２は従来モータのステータ磁極２０２を２分割した磁極に相当するので、ステータ３は径方向に大きくしなくてよく、ステータ３の磁極数が２倍になってもアキシャルギャップモータ１Ａが径方向に大型化することはない。
【００３８】
ところで、内周側のステータ磁極４１の一方の磁極がＮ極、外周側のステータ磁極４２の他方の磁極がＳ極であっても全く同様である。
【００３９】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態について、図６、図７を参照して説明する。それらの図面において、図１〜図５と同一の符号は同一もしくは相当するものを示す。
【００４０】
前記アキシャルギャップモータ１Ａは、ステータ３のバックヨーク３１の厚みを薄くすることができるのと同様、ロータ２のバックヨーク２１についてもロータ磁極５１、５２の個数が２倍になるので軸方向の厚みを薄くすることができ、バックヨーク２１、３１の厚みを共に薄くすることで、一層、薄型で軽量のアキシャルギャップモータ１Ａを提供することができる。
【００４１】
そして、ロータ２の、ステータ３の磁束の量は内周側および外周側の磁性体の端になる程減少するので、アキシャルギャップモータ１Ａを極力軽量化するため、ロータ２のバックヨーク２１、ステータ３のバックヨーク３１の軸方向の厚みは、中間部分では厚くして外周および内周へ向かう程薄くするのが好ましく、その手法としては、バックヨーク２１、３１の背面側に連続的な傾斜を付けてもよく、バックヨーク２１、３１の背面側に段差を設けてもよい。
【００４２】
図６（ａ）、（ｂ）は本実施形態のステータ３の構成を示し、同図（ｂ）は同図（ａ）の破線のようにステータ３を厚み方向（モータ軸方向）に切断した断面図である。図６からも明らかなように、本実施形態のステータ３は、バックヨーク３１の外周縁の環状部分α１および、内周縁の環状部分α２が、両環状部分α１、α２の間の中間部分α３の厚みｄｃの１／２程度の厚みｄｅの段差部に形成される。なお、環状部分α１は外周側のステータ磁極４２の半径方向の中心より外周縁の部分であり、環状部分α２は内周側のステータ磁極４１の半径方向の半分よりモータ軸寄りの内周縁の部分である。そして、ステータ磁極４１、４２は中心部を含む半分以上がバックヨーク３１の中間部分α３に重なり、バックヨーク３１によって十分な強度を確保しつつ、バックヨーク３１が段差を設けて極力肉薄で軽量に加工されている。ステータ３は回転しないため、内周側の環状部分α２はモータ軸が貫通する中心開口の端部の厚みを厚くしなくても問題はない。
【００４３】
さらに、本実施形態のステータ３は、バックヨーク３１の背面側の外周縁、内周縁の環状部分α１、α２の背面側に全周にわたって凹状の段差部７を形成し、段差部７に各励磁コイル６を結線するバスリング８を嵌入する。そして、環状部分α１、α２の各ステータ磁極４１、４２の延長範囲の適当な個所からコイル端末を引き出して前記バスリング８に結線する。このようにすることで、ステータ３の厚みをを薄くした部分にコイル結線用のバスリング８を配置し、コイル端末の出っ張り等をなくしてアキシャルギャップモータ１Ａを一層小型化できる。
【００４４】
図７（ａ）、（ｂ）は本実施形態のロータ２の構成を示し、同図（ｂ）は同図（ａ）の破線の位置でロータ２を厚み方向（モータ軸方向）に切断した断面図である。図７からも明らかなように、本実施形態のロータ２は、バックヨーク２１の外周側および内周側の背面が次第に薄くなるように傾斜を付けて薄く加工されている。なお、内周側のモータ軸に取付けられる中心開口端縁は厚みを厚くして強度が確保されている。
【００４５】
したがって、本実施形態の場合、ロータ２、ステータ３のバックヨーク２１、３１の厚みを薄くすることで、一層、薄型で軽量のアキシャルギャップモータを提供することができる。また、ステータ３のバックヨーク３１の背面段差に設けた環状の凹部材７にバスリング８を嵌入して設けるため、アキシャルギャップモータ１Ａを一層小型化できる。
【００４６】
なお、ステータ３のバックヨーク３１の厚みを、ロータ２のバックヨーク２１のように傾斜を付けて薄くしてもよく、ロータ２のバックヨーク２１の厚みを、ステータ３のバックヨーク３１のように段差を設けて薄くしてもよい。そして、バックヨーク２１、３１の両方を、同じように加工して共に傾斜を付けたり段差を設けたりして薄くしてもよいのは勿論である。
【００４７】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態について、図８を参照して説明する。図８において、図１〜図７と同一の符号は同一もしくは相当するものを示す。
【００４８】
図８は本実施形態のアキシャルギャップモータ１Ｂの組み立て状態の側面図であり、アキシャルギャップモータ１Ｂは、第２の実施形態のアキシャルギャップモータ１Ａと同様、ロータ２、ステータ３のバックヨーク２１、３１の厚みが薄く加工されている。さらに、アキシャルギャップモータ１Ｂは、ロータ２のロータ磁極５１、５２およびステータ３のステータ磁極４１、４２の磁極面が、モータ軸に対して同心円弧状の凹凸面１０に加工されている。
【００４９】
したがって、アキシャルギャップモータ１Ｂは、ロータ２およびステータ３の磁極面面積が極力広げられてトルク（出力）が増大し、薄型で軽量で、しかも、高出力になる。
【００５０】
（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態について、図９、図１０および図１１を参照して説明する。
【００５１】
図９、図１０において、図１〜図８と同一の符号は同一もしくは相当するものを示し、それらの図面に示すように、本実施形態のアキシャルギャップモータ１Ｃは、概略、第２の実施形態の厚みを薄くしたロータ２、ステータ３を備え、さらに、ステータ３の内周側のステータ磁極４１と外周側のステータ磁極４２の間に配置された本発明のループ状の界磁コイル１１を備える。なお、前記ループ状には、円形や楕円形だけでなく、多角形等も含まれる。
【００５２】
界磁コイル１１は励磁コイル６と同様のエナメル被覆線からなり、本実施形態の場合、接着したり、適当な支持部材を用いたりして、ステータ磁極４１、４２の表面上に固定して取付けられ、ロータ２の方向に突出する。さらに、ロータ２の方向に突出した界磁コイル１１は、ロータ２とステータ３を対向して配置することにより、ロータ２の内周側のロータ磁極５１と外周側のロータ磁極５２との間隙が形成する十分な広さの環状の凹部１２に、ロータ磁極５１、５２に接触しないように一部又は全部が挿入されて収容される。
【００５３】
そして、界磁コイル１１は、ステータ磁極４１、４２の磁極性に合わせて、ステータ３の外周側がＮ極、内周側がＳ極になる向きの所定のバイアス磁束を発生する。このバイアス磁束が、励磁相のステータ磁極４１、４２の励磁コイル６の磁束に重畳加算されることにより、励磁相のステータ磁極４１、４２の磁束が増加する。
【００５４】
図１１（ａ）は励磁コイル６のみによって発生する磁束の電流特性を示し、同図（ｂ）は励磁コイル６の磁束に前記バイアス磁束が重畳加算された場合の磁束の電流特性を示す。そして、図１１（ｂ）の特性は図１１（ａ）の特性を左にシフトした特性になり、両図の斜線部の大小比較からも明らかなように、バイアス磁束の重畳加算により励磁相のステータ磁極４１、４２の磁束が増加して磁界エネルギー増えることが分かる。このようにすると、その分、アキシャルギャップモータ１Ｃは発生トルクが大きくなって出力が増加する。
【００５５】
したがって、本実施形態の場合、アキシャルギャップモータ１Ｃの軸長（体格）を増加させることがなく、軸方向の厚みの界磁コイル１１による増大を防止して、薄型かつ軽量で大出力の画期的なアキシャルギャップモータ１Ｃを提供することができる。
【００５６】
そして、本発明は上記した各実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行なうことが可能であり、例えば、ステータ３の磁極数は２４極に限るものではなく、同様に、ロータ２の磁極数も１６極に限るものではない。また、ロータ２には従来モータのロータ磁極１０２と同様、周方向に一列（一重）に例えば１０個のロータ磁極を設けてもよい。
【００５７】
つぎに、内周側のステータ磁極４１、ロータ磁極５１は磁極面が縦長形状でなくてもよく、同様に、外周側のステータ磁極４２、ロータ磁極５２は磁極面が横長形状でなくてもよい。そして、例えば内周側のステータ磁極４１、ロータ磁極５１および、外周側のステータ磁極４２、ロータ磁極５２の磁極面が、略同じ面積の円形状、多角形状、矩形状等の同一形状であってもよい。
【００５８】
そして、本発明は、電気自動車やハイブリッドカーの駆動モータとして用いられるアキシャルギャップモータだけでなく、種々の用途のアキシャルギャップモータに適用することができる。その際、アキシャルギャップモータは４相以上の多相駆動のモータであってもよい。
【符号の説明】
【００５９】
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ    アキシャルギャップモータ
２    ロータ
３    ステータ
６    励磁コイル
１１    界磁コイル
１２    凹部
２１、３１    バックヨーク
４１、４２    ステータ磁極
５１、５２    ロータ磁極
【図１１】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１２】
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【図１３】
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