(57)【要約】【課題】軸方向安定性に優れたコンパクトなアキシャルギャップモータを実現すること。【解決手段】ロータ１の軸方向両側にステータ２、３が配置され、ロータ１及びステータ２、３のトルク発生に関与しない径方向内側部分には自棄的にギャップを維持する機構８が配置される。ロータ１とステータ２、３との間の電磁ギャップは斜めに配置され、ロータ１は先端に向かうにつれて幅が狭くなっている。【選択図】  図１
2010063196.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のステータ磁極部が周方向所定ピッチで配置されるステータ周面を有する磁性材製
のステータコアと、前記ステータコアに巻装されて前記ステータ周面に沿って回転磁界を
形成するステータコイルと、前記ステータ周面に所定の電磁ギャップを隔てて対面するロ
ータ周面を有して前記ステータコアに対して相対回転するロータとを有し、
前記ロータは、軸方向前側に設けられた前記ロータ周面である前側ロータ周面と、軸方
向後側に設けられた前記ロータ周面である後側ロータ周面とを有し、
前記ステータコアは、前記前側ロータ周面に対面する前側ステータ周面と、前記後側ロ
ータ周面に対面する後側ステータ周面とを有するアキシャルギャップモータにおいて、
前記前側ロータ周面と前記後側ロータ周面との間の前記ロータの軸方向幅は、径方向外
側へ向かうにつれて次第に狭くなる部分を有し、
前記電磁ギャップは、軸方向断面において軸方向及び径方向に対してそれぞれ斜めに延
在する斜め電磁ギャップにより主として構成さ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２】
前記ロータは、径方向最内側から径方向最外側まで径方向外側へ向かうにつれて軸方向
幅が次第に狭くなる請求項１記載のアキシャルギャップモータ。
【請求項３】
前記ステータ及びロータは、径方向外側へ向かうにつれて軸方向幅が次第に狭くなる第
１部分と、径方向外側へ向かうにつれて軸方向幅が次第に大きくなる第２部分とを径方向
交互に有する請求項１記載のアキシャルギャップモータ。
【請求項４】
前記ステータコア及び前記ロータの少なくとも一方は、長さ方向において次第に幅が変
化する帯状鋼板を螺旋状に巻回して構成される螺旋巻きコアを有する請求項１記載のアキ
シャルギャップモータ
【請求項５】
前記螺旋巻きコアの前記電磁ギャップに接する端面は、前記斜め電磁ギャップに沿って
斜めに切断されている請求項４記載のアキシャルギャップモータ。
【請求項６】
前記ロータは、軸方向積層鋼板からなる軸方向積層コアと、前記軸方向積層コアの軸方
向貫通孔に挿入、固定された前記螺旋巻きコアとを有し、
前記ロータの前記軸方向積層コアの径方向外側にラジアルギャップを介して配置されて
前記軸方向積層コアとともに前記ラジアルギャップモータを構成する第２ステータを有す
る請求項４記載のアキシャルギャップモータ。
【請求項７】
前記第２ステータに巻装される第２ステータコイルは、前記ロータに軸方向に配置され
る前記ステータコアに巻装される前記アキシャルギャップモータ用の前記ステータコイル
と異なる位相にて駆動される請求項６記載のアキシャルギャップモータ。
【請求項８】
前記ステータコアは、前記ロータの径方向片側に位置して少なくとも軸方向へ磁束を通
過させるヨーク部と、前記ヨーク部の軸方向両端部からそれぞれ径方向へ延在する一対の
先端部とを有するステータ磁極部を周方向へ所定ピッチで配列して構成され、
前記先端部は、前記斜め電磁ギャップに対面し、
前記ステータコイルは、前記ステータコアの前記ヨーク部及び前記ステータ磁極部に囲
まれるスロット部分に巻かれている請求項１記載のアキシャルギャップモータ。
【請求項９】
前記ヨーク部は、径方向に積層された複数層の鋼板からなり、
前記一対の先端部は、前記ヨーク部の軸方向両端部から径方向へ曲げられて径方向へ延
在する請求項８記載のアキシャルギャップモータ。
【請求項１０】
前記各ステータ磁極部の各ヨーク部はつながっている請求項８記載のアキシャルギャッ
プモータ。
【請求項１１】
前記ステータコイルは、軸方向に隣接配置された２つの前記ステータ磁極部の各スロッ
トにリング状に巻回されている請求項８記載のアキシャルギャップモータ。
【請求項１２】
前記ステータコイルは、前記ロータ軸心の周囲にリング状に配置されるリングコイルか
らなる請求項８記載のアキシャルギャップモータ。
【請求項１３】
前記ステータコアは、前記ロータの軸方向片側に位置して少なくとも径方向へ磁束を通
過させるヨーク部と、前記ヨーク部の径方向両端部からそれぞれ軸方向へ延在する一対の
先端部とを有するステータ磁極部を周方向へ所定ピッチで配列して構成され、
前記先端部は、前記斜め電磁ギャップに対面し、
前記ステータコイルは、前記ステータコアの前記ヨーク部及び前記ステータ磁極部に囲
まれるスロット部分に巻かれている請求項１記載のアキシャルギャップモータ。
【請求項１４】
前記ヨーク部は、軸方向に積層された複数層の鋼板からなり、
前記一対の先端部は、前記ヨーク部の径方向両端部から軸方向へ曲げられて軸方向へ延
在する請求項１３記載のアキシャルギャップモータ。
【請求項１５】
前記各ステータ磁極部の各ヨーク部はつながっている請求項１３記載のアキシャルギャ
ップモータ。
【請求項１６】
前記ステータコイルは、径方向に隣接配置された２つの前記ステータ磁極部の各スロッ
トにリング状に巻回されている請求項１３記載のアキシャルギャップモータ。
【請求項１７】
前記ステータコイルは、前記ロータ軸心の周囲にリング状に配置されるリングコイルか
らなる請求項１３記載のアキシャルギャップモータ。
【請求項１８】
前記ステータ及び前記ロータのペアは軸方向に複数配置され、前記各ペアのロータは同
一の回転軸に固定され、前記各ペアのステータコイルは異なる相コイルをなす請求項１記
載のアキシャルギャップモータ。
【請求項１９】
前記ステータコイルが前記軸方向前側の電磁ギャップに形成する前側の回転磁界と、前
記ステータコイルが前記軸方向後側の電磁ギャップに形成する後側の回転磁界とは、周方
向同一位相とされ、
前記ロータは、軸方向に磁化された永久磁石を有する請求項１記載のアキシャルギャッ
プモータ。
【請求項２０】
前記ロータは、帯状鋼板を螺旋状に巻回して構成される螺旋巻きコアを有し、
前記永久磁石は、前記螺旋巻きコアに周方向所定ピッチで軸方向に形成された磁石収容
孔に収容されている請求項１９記載のアキシャルギャップモータ。
【請求項２１】
前記ステータコイルが前記軸方向前側の電磁ギャップに形成する前側の回転磁界と、前
記ステータコイルが前記軸方向後側の電磁ギャップに形成する後側の回転磁界とは、周方
向同一位相とされ、
前記ロータは、帯状鋼板を螺旋状に巻回して構成される螺旋巻きコアを有し、
前記螺旋巻きコアは、周方向同位置にて軸方向両側に突出する突極部を有する請求項１
記載のアキシャルギャップモータ。
【請求項２２】
前記ステータと前記ロータとの間の電磁ギャップは、階段状に形成されている請求項１
記載のアキシャルギャップモータ。
【請求項２３】
前記ステータは、斜め方向に積層された鋼板により形成されたステータ磁極部を有する
請求項１記載のアキシャルギャップモータ。
【請求項２４】
前記ロータは、接線方向に積層された鋼板により形成されて放射状に配置されたロータ
磁極部を有する請求項１記載のアキシャルギャップモータ。
【請求項２５】
前記ロータは、前記前側ロータ周面に近接して延在する前側のコイル導体と、前記後側
ロータ周面に近接して延在する後側のコイル導体とを有し、前記前側のコイル導体の径方
向外端は前記後側のコイル導体の径方向外端に連なっている請求項１記載のアキシャルギ
ャップモータ。
【請求項２６】
前記ロータ周面と前記ステータ周面との間の電磁ギャップの径方向内側部分に外部から
冷却空気流を導入する空気吸入孔と、
前記ロータ周面と前記ステータ周面との間の電磁ギャップの径方向外側部分から外部へ
冷却空気流を排出する空気排出孔と、
を有し、
前記ロータは、電機子コイルが収容されるスロットを有し、前記スロットは前記電機子
コイルが存在しない空隙部を有し、前記空隙部は、略径方向に延在して冷却空気流を径方
向外側に流す翼部を兼ねる請求項１記載のアキシャルギャップモータ。
【請求項２７】
前記回転軸に固定された一対のスリップリングと、前記回転軸側に固定されて前記一対
のスリップリングを通じて外部から直流電源電圧が印加されるインバータとを有し、
前記ロータは、前記インバータから交流電流が通電される電機子コイルを有するインナ
ーロータ構造の請求項１記載のアキシャルギャップモータ。
【請求項２８】
前記ステータは、静止軸に固定され、
前記ロータの外周面は、外部とトルクを授受するためのトルク発生機構を有し、
前記ロータは、前記前側ステータ周面の軸方向前側に位置する前記前側ロータ周面と、
前記後側ステータ周面の軸方向後側に位置する前記後側ロータ周面とを有して、前記静止
軸に回転自在に支持されるアウターロータ型の請求項１記載のアキシャルギャップモータ
。
【請求項２９】
前記ロータは、
前記前側ロータ周面から前記後側ロータ周面に磁束を流す軟磁性部材により構成され、
周方向に所定間隔を隔てて配列される複数の軟磁性セグメントと、
前記各軟磁性セグメントを磁気的に連結する周方向磁気連結部材であるヨークを含むこ
となく前記軟磁性セグメントを支持する非磁性の輪盤状部材とを有し、
前記ロータは、リラクタンストルクを発生する請求項１記載のアキシャルギャップモー
タ。
【請求項３０】
前記ロータは、
前記前側ロータ周面から前記後側ロータ周面に磁束を流す軟磁性部材により構成され、
周方向に所定間隔を隔てて配列される複数の軟磁性セグメントと、
前記各軟磁性セグメントを磁気的に連結する周方向磁気連結部材であるヨークを含むこ
となく前記軟磁性セグメントを支持する導電性の輪盤状部材とを有し、
前記ロータは、誘導トルクを発生する請求項１記載のアキシャルギャップモータ。
【請求項３１】
前記ステータ及び前記ロータが前記軸方向前側の電磁ギャップに形成する前側磁束の量
と、前記ステータ及びロータが前記軸方向後側の電磁ギャップに形成する後側磁束の量と
は、略等しく設定され、
前記ステータ及びロータが前記軸方向前側の電磁ギャップに形成する前側磁束の周方向
分布と、前記ステータ及びロータが前記軸方向後側の電磁ギャップに形成する後側磁束の
周方向分布とは、周方向に一致して形成されている請求項１記載のアキシャルギャップモ
ータ。
【請求項３２】
前記ロータの外周面に、回転側筒状永久磁石が配置され、
ハウジングに固定されて前記回転側筒状永久磁石に対して小さい径方向電磁ギャップを
隔てて静止側筒状永久磁石が配置され、
前記回転側筒状永久磁石及び静止側筒状永久磁石は、軸方向所定ピッチでリング状のN
極とリング状のS極とを有し、
前記回転側筒状永久磁石のN極と前記静止側筒状永久磁石のS極とは軸方向同位置に、前記回転側筒状永久磁石のS極と前記静止側筒状永久磁石のN極とは軸方向同位置に配置される請求項１記載のアキシャルギャップモータ。
【請求項３３】
前記電磁ギャップの径方向内側に位置する前記ロータの内側前端面及び内側後端面に回
転側円盤状永久磁石がそれぞれ配置され、
ハウジングに固定されて前記回転側円盤状永久磁石に対して小さい軸方向電磁ギャップ
を隔てて静止側円盤状永久磁石が配置され、
前記回転側円盤状永久磁石及び静止側円盤状永久磁石は、軸方向所定ピッチでリング状
のN極とリング状のS極とを有し、
前記回転側円盤状永久磁石のN極と前記静止側円盤状永久磁石のN極とは径方向同位置に配置され、
前記回転側円盤状永久磁石のS極と前記静止側円盤状永久磁石のS極とは径方向同位置に配置される請求項１記載のアキシャルギャップモータ。
【請求項３４】
前記ロータの軸方向一方側へのスラストを受けるスラスト軸受けを有し、
前記前側ロータ周面は、前記ロータ及び前記ステータに設けられた永久磁石の磁界によ
り前方に吸引され、
前記後側ロータ周面は、前記ロータ及び前記ステータに設けられた永久磁石の磁界によ
り後方に吸引され、
前記前側ロータ周面が受ける前記磁気吸引力と前記後側ロータ周面が受ける前記磁気吸
引力のうち、前記スラスト軸受けの前記スラストを増加する側の前記磁気吸引力は、前記
スラスト軸受けの前記スラストを減少させる側の前記磁気吸引力よりも大きい請求項１記
載のアキシャルギャップモータ。
【請求項３５】
微小な電磁ギャップを隔てて対面するステータ及びロータを有するモータと、
前記モータとトルク授受する回転装置とを備え、
前記回転装置は、前記モータの回転軸に結合された回転軸と、前記回転軸に固定されてガス又は液体により駆動されるか又は前記ガス又は液体を駆動する回転体と、前記ガス又は液体から前記回転体に与えられる軸方向力である回転体スラストを支持するスラスト軸受けとを有する電動式流体駆動装置において、
前記モータは、前記ステータと前記ロータとが前記電磁ギャップを隔てて少なくとも軸方向に対面するアキシャルギャップモータからなり、
前記回転体は、回転時に前記ガス又は液体から軸方向一方側に付勢され、
前記アキシャルギャップモータの前記ロータは、通電により前記アキシャルギャップモータの前記ステータに向けて前記軸方向一方側に電磁的に吸引され、
前記スラスト軸受けは、前記ステータと前記ロータとの間の電磁力により前記回転体スラストと軸方向同じ向きに前記ロータに与えられるロータスラストと前記回転体トラストとの両方を一緒に支承することを特徴とする電動式流体駆動装置。
【請求項３６】
微小な電磁ギャップを隔てて対面するステータ及びロータを有するモータと、
前記モータとトルク授受する回転装置とを備え、
前記回転装置は、前記モータの回転軸に結合された回転軸と、前記回転軸に固定されてガス又は液体により駆動されるか又は前記ガス又は液体を駆動する回転体と、前記ガス又は液体から前記回転体に与えられる軸方向力である回転体スラストを支持するスラスト軸受けとを有する電動式流体駆動装置において、
前記回転装置は、前記回転体の軸方向他端側に形成されて前記ガス又は液体とエネルギーを授受する翼部を有し、
前記アキシャルギャップモータの前記ロータは、前記回転体の軸方向一端側に固定されていることを特徴とする電動式流体駆動装置。
【請求項３７】
前記アキシャルギャップモータの前記ロータは、非磁性金属材料により形成されたラジアルコンプレッサの翼車の背面に固定される軟磁性のロータコアを有し、
前記ステータは、前記電磁ギャップギャップを隔てて前記翼車の背面に対面する請求項３６記載の電動式流体駆動装置。
【請求項３８】
前記回転装置は、ファン、ブロワ、コンプレッサ、タービン、ポンプ、水車のいずれかにより構成される請求項３５又は３６記載の電動式流体駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アキシャルギャップモータ及びこのアキシャルギャップモータを装備する電動式流体駆動装置に関する。良く知られているように、本発明のモータは、発電機としての使用を包含する。
【背景技術】
【０００２】
ステータとロータと間の電磁ギャップの厚さ方向が軸方向であるアキシャルギャップモ
ータが従来より知られている。下記の特許文献１、２は、アキシャルギャップモータも記
載している。特許文献１は、磁気軸受けにより支持されるアキシャルギャップ同期モータ
を提案している。特許文献２は、ステータコアがコ字状の軸方向断面形状をもつアキシャ
ルギャップモータを提案している。特許文献３は、ラジアルギャップモータとアキシャル
ギャップモータとを一体化したモータ（以下、複合モータと称する）を提案している。
【特許文献１】特開平０７−２０８４７０号公報
【特許文献２】特開２００２−０２７７２２号公報
【特許文献３】ＷＯ２００３−０１６６２８
【発明の開示】
【０００３】
しかしながら、現在市販されているほとんどのモータはラジアルギャップ形式を採用しており、アキシャルギャップモータは、モータの小型軽量化が実現できる可能性があるにもかかわらず、コアレスモータ又は小型モータを除いて広く実用されるに至っていない。
【０００４】
アキシャルギャップモータの実用化を阻む問題は、ロータとステータとの間の強力な軸
方向磁気吸引力が、種々の理由によりロータを軸方向一方側に変位させ、ステータに接触する危険がある点にある。ロータの軸方向両側にステータを配置するアキシャルギャップモータにおいてモータの両側にスラストベアリングを設ければ、ロータとステータとの間に一定幅の電磁ギャップを維持することができる。しかし、構造が複雑となり、摩擦損失も増大し、体格も大型となる。更に、スラストベアリングが回転軸の軸方向変位を抑止したとしても、軸方向厚さが小さいロータの外周部を軸方向一方側に曲げる曲げモーメントにより、ロータの外周部の軸方向変位や軸方向振動が発生するという問題もあった。
【０００５】
アキシャルギャップモータのスラスト制御に従来公知の磁気軸受けを採用することも良
い案ではあるが、従来の磁気軸受けは大型であり、軸方向長が短いというアキシャルギャップモータの利点を消してしまうという問題点があった。しかし、アキシャルギャップモータは、ラジアルギャップモータに比べて体格特に軸方向長を短縮できる利点があり、上記したギャップコントロール機構の簡素化さえ実現できれば、モータの小型化が重要な多くの用途においてラジアルギャップモータに打ち克つ可能性があった。
たとえば、空気流とエネルギーを授受するラジアルタービンやラジアルコンプレッサを回転体として有するターボチャージャなどの空気流型回転装置は１０〜３０万ｒｐｍといった高速で回転するため、モータ駆動使用とするとその軸方向長が増大し、回転軸の振動が増大するという問題が生じた。また、
（発明の目的）
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、軸方向振動を含むロータの軸方向変位
を良好に低減可能なアキシャルギャップモータを提供することをその目的としている。ま
た、本発明は、ギャップ管理が容易でありコンパクトで高出力のアキシャルギャップモー
タを提供することをその目的としている。
また、本発明は、コンパクトでトルクが大きいアキシャルギャップモータを用いた電動式流体駆動装置を提供することをその目的としている。
【０００６】
（発明の要約）
本発明は、新規な構造のアキシャルギャップモータと、このアキシャルギャップモータの利用が好適な新規な構造の電動式流体駆動装置とを含む。
本発明のアキシャルギャップモータは、ロータの軸方向両端面である前後一対のロータ
周面と、これらロータ周面の軸方向外側に配置されてこれらのロータ周面に電磁ギャップ
を介して個別に対面する一対のステータ周面とを少なくとも有する。
モータ駆動方式としては、既存の種々の方式、たとえばブラシ付き直流モータ方式、誘
導モータ方式、同期モータ方式など種々の方式を採用することができる。同期モータ方式
としては、従来のラジアルエアギャップ同期機と同じく、界磁コイル方式、永久磁石方式
、リラクタンス方式を採用することができる。リラクタンス方式としては、従来公知のシ
ンクロナスリラクタンス式やスイッチドリラクタンス方式を採用することができる。その
他、本発明者が出願中の特願２００７−２９３６５５、３０６０１２に記載された新規な
モータ駆動方式も採用することもできる。
【０００７】
上記課題を解決する下記の各発明は、複数のステータ磁極部が周方向所定ピッチで配置
されるステータ周面を有する磁性材製のステータコアと、前記ステータコアに巻装されて
前記ステータ周面に沿って回転磁界を形成するステータコイルと、前記ステータ周面に所
定の電磁ギャップを隔てて対面するロータ周面を有して前記ステータコアに対して相対回
転するロータとを有し、前記ロータは、軸方向前側に設けられた前記ロータ周面である前
側ロータ周面と、軸方向後側に設けられた前記ロータ周面である後側ロータ周面とを有し
、前記ステータコアは、前記前側ロータ周面に対面する前側ステータ周面と、前記後側ロ
ータ周面に対面する後側ステータ周面とを有するアキシャルギャップモータに適用される
。以下、このモータをアキシャルギャップモータと総称するものとする。
【０００８】
第１発明は、前記前側ロータ周面と前記後側ロータ周面との間の前記ロータの軸方向幅
は、径方向外側へ向かうにつれて次第に狭くなる部分を有し、前記電磁ギャップは、軸方
向断面において軸方向及び径方向に対してそれぞれ斜めに延在する斜め電磁ギャップによ
り主として構成されていることを特徴としている。
【０００９】
以下、この第１発明のモータを斜めギャップモータと称する。斜めギャップの延在方向
は、径方向及び軸方向に対してそれぞれ１５度以上ずれていることが好適であるが、それ
に限定されるものではない。ステータ周面やロータ周面は、磁極部（ティース又はポール
とも呼ばれる）とそれらの間の間隙部（スロットとも呼ばれる）を周方向交互にもつこと
ができる。
【００１０】
すなわち、この発明では、ロータを径方向外側に向かうにつれて軸方向幅が狭くなるよ
うに形成し、その軸方向両側のロータ周面を斜めに形成し、これらロータ周面に対して軸
方向所定幅の電磁ギャップを挟んでそれぞれステータのステータ周面を対面させる。本発
明によれば、次の効果を奏することができる。
【００１１】
まず、ロータの軸方向両側の電磁ギャップを径方向及び軸方向に対してそれぞれ斜めに
延在する斜め電磁ギャップとしているため、モータ体格当たりの電磁ギャップの面積を大
きくすることができる。モータのトルクや効率は、電磁ギャップ面積に大きな正相関をも
つため、モータ体格当たりのトルクや効率の向上を実現することができる。
【００１２】
更に具体的に説明する。
【００１３】
たとえばリラクタンストルクを利用する同期モータを例として説明する。以下に式にお
いて、Ｉｑをｑ軸電流、Ｉｄをｄ軸電流、Ｌｑをｑ軸インダクタンス、Ｌｄをｄ軸インダ
クタンス、ΔＬ＝（Ｌｑ−Ｌｄ）、Φｍを界磁トルクとすると、同期モータのリラクタン
ストルクは、ΔＬＩｑＩｄとなる。この式から、これは、インダクタンス差ΔＬの絶対値
を増大することにより、リラクタンストルクが増大できることがわかる。インダクタンス
は、磁路の磁気抵抗に反比例し、磁路の磁気抵抗は、ほとんどステータとロータとの間の
電磁ギャップのギャップ磁気抵抗により構成される。ステータ磁極とロータ磁極との対面
面積をＳ、両者間のギャップ幅をｄとする場合、このギャップ磁気抵抗は、対面面積Ｓに
逆比例する。このことは、対面面積Ｓに比例してインダクタンス差ΔＬを増大できること
を意味する。
【００１４】
ただし、ＬｄＩｄをΦｄ、ＬｑＩｑをΦｑとすると、トルクＴ＝ＬｑＩｑＩｄ−ＬｄＩ
ｄＩｑ＝ΦｑＩｄ−ΦｄＩｑとなる。Φｄの最大値はｄ軸鉄磁路の飽和磁束量を超えるこ
とはできず、Φｑの最大値はｑ軸鉄磁路の飽和磁束量を超えることはできない。したがっ
て、鉄磁路の最大飽和磁束量を一定値とすれば、Ｌｑの増大は、Φｑが一定であるため、
Ｉｑを減少させる。これは銅損低減を意味する。また、Ｉｑの減少は、−ＬｄＩｄＩｑ＝
−ΦｄＩｑを減少させるため、ΦｑＩｄ−ΦｄＩｑを増大させるため、リラクタンストル
クを増大させる。  次に、永久磁石や電磁石による磁束である界磁束Φｆも併用する場合
を考える。ＬｑはＬｄより大きいとする。この場合には、トルクＴは、
Ｔ＝（Φｆ−ＬｄＩｄ）Ｉｑ＋ＬｑＩｑＩｄ＝（Φｆ−Φｄ）Ｉｑ＋ΦｑＩｄ
となり、（Φｆ−Φｄ）はｄ軸磁路のティースの飽和磁束量を超えることはできず、Φ
ｑはｑ軸磁路の飽和磁束量を超えることはできない。このことは、ｑ軸磁路が磁気飽和し
ない限界までは、電磁ギャップ面積増大によりｑ軸インダクタンスを増大すると、リラク
タンストルクを増大できることを意味する。
【００１５】
つまり、磁気飽和磁気回路中における電磁ギャップ面積の増大は、電流減少により、銅
損の低減又はコイル断面積の減少を実現できる。コイル断面積の減少は、スロットの容積
を減少できるので、その分だけ鉄磁路断面積の増大により最大磁束量を増大させてリラク
タンストルクや界磁磁束を一層増大することができるとともに、ギャップ面積Ｓの増大に
より、インダクタンスを増大することができる。つまり、モータの体格増大及び損失増大
を防止しつつ出力増大を図る場合、ステータ磁極とロータ磁極との間のギャップ面積Ｓの
増大が重要であることが理解される。この発明によれば、電磁ギャップが径方向及び軸方
向に対して斜めに配置されているため、従来のラジアルギャップモータや従来のアキシャ
ルギャップモータに対して電磁ギャップの面積を容易に増大することができ、その分だけ
トルクを向上できる。
【００１６】
次に、この発明では、ロータに対する軸方向の磁気吸引力によりロータが軸方向に変位
したり、特にその外周部が曲げられたりしても、斜め電磁ギャップの軸方向距離は斜め電
磁ギャップの幅よりも大きいため、両者の接触を抑止することができる。斜め電磁ギャッ
プが径方向及び軸方向に対して４５度傾斜している場合を例として説明すると、ステータ
周面とロータ周面との間の斜め電磁ギャップの幅をｄとする時、斜め電磁ギャップの軸方
向距離は１．４ｄとなる。このため、トルク発生に重要な電磁ギャップ幅の縮小を実現し
つつ、ロータの軸方向変位や曲がりによるロータ接触事故を抑止可能なアキシャルギャッ
プモータを実現することができる。
【００１７】
次に、この発明では、従来の軸方向に薄く、軸方向前側又は後側に外周部が曲げ変形し
やすいアキシャルギャップモータにおいて、軸心を含む面において曲げ剛性を大幅に向上
することができる。このため、軸方向一方側への磁気吸引力がロータ外周部に作用しても
ロータの外周部が軸方向に曲げられることを良好に抑止することができる。結局、回転磁
界や軸方向磁気吸引力によるロータ（特にその外周部）の軸方向変位や軸方向振動を減ら
すことができる。また、ロータの曲げ剛性確保に必要なロータと回転軸（又は回転軸に固
定された筒部）との軸方向嵌合距離を確保しつつ、ロータのイナーシャも低減することが
できる。
【００１８】
第２発明において、前記ロータは、径方向最内側から径方向最外側まで径方向外側へ向
かうにつれて軸方向幅が次第に狭くなる。このようにすれば、上記効果を一層向上するこ
とができる。
【００１９】
第３発明において、前記ロータは、径方向外側へ向かうにつれて軸方向幅が次第に狭く
なる第１部分と、径方向外側へ向かうにつれて軸方向幅が次第に大きくなる第２部分とを
径方向交互に有する。このようにすれば、電磁ギャップ面積を大幅に増大できるため、小
型で高トルクのモータを実現することができる。
【００２０】
第４発明において、前記ロータの径方向最外側及び径方向最内側部分は、前記第１部分
からなる。このようにすれば、ロータのイナーシャの低減と軸方向曲げ剛性の向上とを実
現することができる。ここで言う軸方向曲げとは、ロータの先端部がステータの磁気吸引
力により引っ張られて軸方向へ曲がる現象を言う。
【００２１】
第５発明において、前記ロータ及び前記ステータコアの少なくとも一方は、長さ方向に
おいて次第に幅が変化する帯状鋼板を螺旋状に巻回して構成される螺旋巻きコアを有する
。このようにすれば、斜め電磁ギャップを持つ低鉄損のモータを簡素な工程にて製造する
ことができる。
【００２２】
第６発明において、前記螺旋巻きコアの軸方向端面は、前記斜め電磁ギャップに沿って
斜めに切断されている。このようにすれば、帯状鋼板の角部により斜め電磁ギャップの実
質幅が縮小することを防止することができる。
【００２３】
第７発明において、前記ロータは、軸方向積層鋼板からなる軸方向積層コアと、前記軸
方向積層コアの軸方向貫通孔に挿入、固定された前記螺旋巻きコアとを有し、前記ロータ
の前記軸方向積層コアの径方向外側にラジアルギャップを介して配置されて前記軸方向積
層コアとともに前記ラジアルギャップモータを構成する第２ステータを有する。
【００２４】
このようにすれば、実質的に２つの斜めギャップモータと一つのラジアルギャップモー
タとを一体かつコンパクトに形成することができる。更に、斜めギャップモータのロータ
コアを径方向に積層される螺旋巻きコアにより形成し、ラジアルギャップモータのロータ
コアを軸方向に積層される軸方向積層コアにより形成しているため、鉄損を大幅に低減す
ることができるうえ、軸方向積層コアにより螺旋巻きコアの緩みも防止することができる
。
【００２５】
第８発明において、前記第２ステータに巻装される第２ステータコイルは、前記ロータ
に軸方向に配置される前記ステータコアに巻装される前記アキシャルギャップモータ用の
前記ステータコイルと異なる位相にて駆動される。このようにすれば、多相ステータコイ
ルの配線を簡素化することができる。
【００２６】
第９発明において、前記ステータコアは、前記ロータの径方向片側に位置して少なくと
も軸方向へ磁束を通過させるヨーク部と、前記ヨーク部の軸方向両端部からそれぞれ径方
向へ延在する一対の先端部とを有するステータ磁極部を周方向へ所定ピッチで配列して構
成され、前記先端部は、前記斜め電磁ギャップに対面し、前記ステータコイルは、前記ス
テータコアの前記ヨーク部及び前記ステータ磁極部に囲まれるスロット部分に巻かれてい
る。
【００２７】
このようにすれば、簡素なステータ構造を実現することができる。そのうえ、ステータ
磁極部の径方向内端は斜め電磁ギャップに斜めに対面しているため、ステータ磁極部の軸
方向積層厚さに比べて電磁ギャップの面積を増大して、トルクを増大することができる。
なお、上記記載において、方向を逆とすれば、アウターロータ構造とすることができるこ
とは、当業者にとって周知事項であるため、この態様と技術的に均等である。
【００２８】
第１０発明において、前記ヨーク部は、径方向に積層された複数層の鋼板からなり、前
記一対の先端部は、前記ヨーク部の軸方向両端部から径方向へ曲げられて径方向へ延在す
る。このようにすれば、コスト増大を抑止しつつ低鉄損の斜めギャップモータを実現する
ことができる。
【００２９】
第１１発明において、前記各ステータ磁極部の各ヨーク部はつながっている。このよう
にすれば、簡素な構造の斜めギャップモータを実現することができる。また、周方向に配
列される各ステータ磁極部を円筒状のヨーク部で結合するため、ステータコアの機械的剛
性を向上することができる。
【００３０】
第１２発明において、前記ステータコイルは、軸方向に隣接配置された２つの前記ステ
ータ磁極部の各スロットにリング状に巻回されている。このようにすれば、ステータコイ
ルの巻装作業を簡素化することができる。
【００３１】
第１３発明において、前記ステータコイルは、前記ロータ軸心の周囲にリング状に配置
されるリングコイルからなる。このようにすれば、ステータコイルの巻装作業を簡素化す
ることができる。
【００３２】
第１４発明において、前記ステータコアは、前記ロータの軸方向片側に位置して少なく
とも径方向へ磁束を通過させるヨーク部と、前記ヨーク部の径方向両端部からそれぞれ軸
方向へ延在する一対の先端部とを有するステータ磁極部を周方向へ所定ピッチで配列して
構成され、前記先端部は、前記斜め電磁ギャップに対面し、前記ステータコイルは、前記
ステータコアの前記ヨーク部及び前記ステータ磁極部に囲まれるスロット部分に巻かれて
いる。
【００３３】
このようにすれば、簡素なステータ構造を実現することができる。そのうえ、ステータ
磁極部の軸方向先端は斜め電磁ギャップに斜めに対面しているため、ステータ磁極部の径
方向積層厚さに比べて電磁ギャップの面積を増大して、トルクを増大することができる。
【００３４】
第１５発明において、前記ヨーク部は、軸方向に積層された複数層の鋼板からなり、前
記一対の先端部は、前記ヨーク部の径方向両端部から軸方向へ曲げられて軸方向へ延在す
る。このようにすれば、コスト増大を抑止しつつ低鉄損の斜めギャップモータを実現する
ことができる。
【００３５】
第１６発明において、前記各ステータ磁極部の各ヨーク部はつながっている。このよう
にすれば、簡素な構造の斜めギャップモータを実現することができる。また、周方向に配
列される各ステータ磁極部をリング状のヨーク部で結合するため、ステータコアの機械的
剛性を向上することができる。
【００３６】
第１７発明において、前記ステータコイルは、径方向に隣接配置された２つの前記ステ
ータ磁極部の各スロットにリング状に巻回されている。このようにすれば、ステータコイ
ルの巻装作業を簡素化することができる。
【００３７】
第１８発明において、前記ステータコイルは、前記ロータ軸心の周囲にリング状に配置
されるリングコイルからなる。このようにすれば、ステータコイルの巻装作業を簡素化す
ることができる。
【００３８】
第１９発明において、前記ステータ及び前記ロータのペアは、軸方向に複数配置され、
前記各ペアのロータは、同一の回転軸に固定され、前記各ペアのステータコイルは、異な
る相コイルをなす。このようにすれば、簡素な構造のタンデム型多相モータを実現するこ
とができる。
【００３９】
第２０発明において、前記ステータコイルが前記軸方向前側の電磁ギャップに形成する
前側の回転磁界と、前記ステータコイルが前記軸方向後側の電磁ギャップに形成する後側
の回転磁界とは、周方向同一位相とされ、前記ロータは、軸方向に磁化された永久磁石を
有する。このようにすれば、軸方向両側の電磁ギャップで発生するトルクの周方向分布を
等しくすることができるので、ロータの無駄な曲げを減らすことができる。更に、ロータ
に軸方向へ流れる磁束を大幅に減らすことができるため、ロータの軸方向両側の軸方向磁
気吸引力のばらつきを大幅に減らすことができる。
【００４０】
更に説明すると、斜めギャップを含むアキシャルギャップを挟んで軸方向に対面するス
テータとロータとの間の磁気吸引力は、アキシャルギャップの軸方向幅ではなく、アキシ
ャルギャップを軸方向に流れる磁束量に比例する。アキシャルギャップの磁束量は、ロー
タの永久磁石の磁石磁束と、両側のステータコイルの電流磁束との和となる。両側のステ
ータコイルの電流の周方向分布及び大きさを等しくすることにより、この斜めギャップモ
ータには磁気吸引力の差によって軸方向スラストがほとんど発生しないことを意味する。
これにより、スラストベアリングを用いることなく、斜めギャップモータを実現すること
ができる。なお、ロータは、周方向に磁束を流すためのヨークを必要としないので、樹脂
などの非磁性絶縁体により作製することもでき、イナーシャを低減することができる。
【００４１】
第２１発明において、前記ロータは、帯状鋼板を螺旋状に巻回して構成される螺旋巻き
コアを有し、前記永久磁石は、前記螺旋巻きコアに周方向所定ピッチで軸方向に形成され
た磁石収容孔に収容されている。これにより、簡素な構造、製法にてリラクタンストルク
と磁石トルクとを利用できる斜めギャップモータを実現することができる。
【００４２】
第２２発明において、前記ステータコイルが前記軸方向前側の電磁ギャップに形成する
前側の回転磁界と、前記ステータコイルが前記軸方向後側の電磁ギャップに形成する後側
の回転磁界とは、周方向同一位相とされ、前記ロータは、帯状鋼板を螺旋状に巻回して構
成される螺旋巻きコアを有し、前記螺旋巻きコアは、周方向同位置にて軸方向両側に突出
している。このようにすれば、軸方向両側の電磁ギャップで発生するリラクタンストルク
の周方向分布を等しくすることができるので、ロータの無駄な曲げを減らすことができる
。更に、ロータに軸方向へ流れる磁束を大幅に減らすことができるため、ロータの軸方向
両側の軸方向磁気吸引力のばらつきを減らすことができる。
【００４３】
更に説明すると、斜めギャップを含むアキシャルギャップを挟んで軸方向に対面するス
テータとロータとの間の磁気吸引力は、アキシャルギャップの軸方向幅ではなく、アキシ
ャルギャップを軸方向に流れる磁束量に比例する。アキシャルギャップの磁束量は、両側
のステータコイルの電流磁束により形成される。両側のステータコイルの電流の周方向分
布及び大きさを等しくすることにより、この斜めギャップモータには磁気吸引力の差によ
って軸方向スラストがほとんど発生しない。これは、両側のステータコイルの電流の周方
向分布及び大きさの一致により、ロータ内を周方向に流れる磁束をほとんど０とすること
ができるためである。スラストベアリングを用いることなく、リラクタンストルク型の斜
めギャップモータを実現することができる。なお、ロータは、周方向に磁束を流すための
ヨークを必要としないので、樹脂などの非磁性絶縁体により作製することもでき、イナー
シャを低減することができる。
【００４４】
第２３発明において、前記ステータと前記ロータとの間の電磁ギャップは、階段状に形
成されている。このようにすれば、電磁ギャップの面積を増大することができる。
【００４５】
第２４発明において、前記ステータは、斜め方向に積層された鋼板により形成されたス
テータ磁極部を有する。これにより、実質的な電磁ギャップ幅を増大することができる。
【００４６】
第２５発明において、前記ロータは、接線方向に積層された鋼板により形成されて放射
状に配置されたロータ磁極部を有する。これにより、ロータのイナーシャを低減すること
ができる。
【００４７】
第２６発明において、前記ロータは、前記前側ロータ周面に近接して延在する前側のコ
イル導体と、前記後側ロータ周面に近接して延在する後側のコイル導体とを有し、前記前
側のコイル導体の径方向外端は前記後側のコイル導体の径方向外端に連なっている。これ
により、ロータの径方向一方側特に径方向外側のコイルエンドを短縮することができる。
【００４８】
第２７発明において、  前記ロータ周面と前記ステータ周面との間の電磁ギャップの径
方向内側部分に外部から冷却空気流を導入する空気吸入孔と、前記ロータ周面と前記ステ
ータ周面との間の電磁ギャップの径方向外側部分から外部へ冷却空気流を排出する空気排
出孔とを有し、前記ロータは、電機子コイルが収容されるスロットを有し、前記スロット
は前記電機子コイルが存在しない空隙部を有し、前記空隙部は、略径方向に延在して冷却
空気流を径方向外側に流す翼部を兼ねる。ロータが遠心ファン機能をもつので、ロータ及
びステータを良好に冷却することができる。
【００４９】
第２８発明において、前記回転軸に固定された一対のスリップリングと、前記回転軸側
に固定されて前記一対のスリップリングを通じて外部から直流電源電圧が印加されるイン
バータとを有し、前記ロータは、前記インバータから交流電流が通電される電機子コイル
を有し、インナーロータ構造を有する。これにより、電機子コイルの巻装作業を簡素化し
、インバータの温度上昇を防止しつつ直流モータの整流子を省略することができる。なお
、このモータは、従来のブラシレス同期モータ（同期モータ）にスリップリングを追加し
て回転電機子型とした構造となるが、インナーロータ構造においては、電機子コイルへの
電機子コイル（本明細書で言うステータコイルに相当する）の巻装が容易となり、電機子
コイルの冷却が改善され、インバータの冷却が改善され、ロータに比べて量が多いステー
タコアを積層鋼板を用いずに安価な軟鉄材料で製作できるという多くの利点を有する。
【００５０】
好適な態様において、ロータには、インバータを制御する回路も実装される。このよう
にすれば、この制御回路に信号を送るだけでインバータの複数のスイッチング素子を制御
することができる。
【００５１】
好適な態様において、回転角を検出する複数の整流子片が回転軸に取り付けられ、この
整流子片は、モータ給電用の正負一対のブラシに交互に接する。このようにすれば、これ
ら複数の整流子片の電位によりインバータの複数のスイッチング素子を容易に断続制御す
ることができる。
【００５２】
好適な態様において、回転軸に固定された光学式ロータリーエンコーダの発光部及び受
光部が回転軸側に固定され、発光部と受光部との間の光を変調するための所定パターンの
光通過溝を設けた光通過ディスクがハウジング側に固定される。これにより、回転軸側の
制御回路は、受光部側から角度信号を受け取ることができる。
【００５３】
このようにすれば、モータを回転させるための回路がすべてロータに実装されているた
め、モータの正負のブラシに電源電圧を加えるだけでモータを回転させることができ、全
体構成をコンパクト化することができる。
【００５４】
第２９発明において、前記ステータは、静止軸に固定され、前記ロータの外周面は、外
部とトルクを授受するためのトルク発生機構を有し、前記ロータは、前記前側ステータ周
面の軸方向前側に位置する前記前側ロータ周面と、前記後側ステータ周面の軸方向後側に
位置する前記後側ロータ周面とを有して、前記静止軸に回転自在に支持されるアウターロ
ータ型構造を有する。なお、ここで言うトルク発生機構とは、ロータの外周面はプーリ又
は歯車又は流体とトルクを授受する翼部を意味するものとする。このようにすれば、軸ぶ
れを抑止したアウターロータを実現することができる。
【００５５】
第３０発明において、前記ロータは、前記前側ロータ周面から前記後側ロータ周面に磁
束を流す軟磁性部材により構成され、周方向に所定間隔を隔てて配列される複数の軟磁性
セグメントと、前記各軟磁性セグメントを磁気的に連結する周方向磁気連結部材であるヨ
ークを含むことなく前記軟磁性セグメントを支持する非磁性の輪盤状部材とを有し、前記
ロータは、リラクタンストルクを発生する。このようにすれば、ロータが周方向に磁束を
流すヨークを持たないので、イナーシャの低減と、ロータに作用する磁気吸引力のアンバ
ランスを低減することができる。また、ロータの鉄損を低減することができる。
【００５６】
第３１発明において、前記ロータは、前記前側ロータ周面から前記後側ロータ周面に磁
束を流す軟磁性部材により構成され、周方向に所定間隔を隔てて配列される複数の軟磁性
セグメントと、前記各軟磁性セグメントを磁気的に連結する周方向磁気連結部材であるヨ
ークを含むことなく前記軟磁性セグメントを支持する導電性の輪盤状部材とを有し、前記
ロータは、誘導トルクを発生する。このようにすれば、ロータが周方向に磁束を流すヨー
クを持たないので、イナーシャの低減と、ロータに作用する磁気吸引力のアンバランスを
低減することができる。また、ロータの鉄損を低減することができる。
【００５７】
第３２発明において、前記ステータ及びロータが前記軸方向前側の電磁ギャップに形成
する前側磁束の量と、前記ステータ及びロータが前記軸方向後側の電磁ギャップに形成す
る後側磁束の量とを、略等しく設定したことをその特徴としている。なお、ここで言う「
略等しく設定」とは、両側の磁束量の差を１０％未満とすることを意味する。
【００５８】
既述したように、アキシャルギャップ（斜め電磁ギャップを含む）における軸方向の磁
気吸引力は、軸方向ギャップ幅よりもアキシャルギャップの軸方向の磁束の量に強い関係
をもつ。このことは、ロータの両側の磁束量の軸方向磁束量を一致させれば、ロータが磁
気吸引力により軸方向に変位するのを、簡単なラジアル軸受けの軸方向位置保存力だけで
実用上問題なく維持できることを意味する。
【００５９】
次に、アキシャルギャップを通過する磁束量について考える。この磁束は、ロータ軸方
向貫通磁束と、ロータ軸方向非貫通磁束とに分類される。ここで言うロータ軸方向貫通磁
束とは、たとえば永久磁石などの界磁回路などにより、ロータを軸方向一方側に貫通し、
更にロータ両側の２つのアキシャルギャップ（斜め電磁ギャップを含む）を貫通し、更に
ロータの径方向外側に設けられて両側のステータを磁気的に短絡する環状のヨークにより
戻る磁束である。このような磁束は、たとえば軸方向に磁化されてロータにヨーク無しで
固定された永久磁石や、ロータの径方向外側に配置された界磁コイルにより形成される。
このロータ軸方向非貫通磁束の量は、２つのアキシャルギャップにおいて等しいため、ロ
ータに作用する磁気吸引力の差を発生しない。
【００６０】
問題となるのは、ロータ軸方向非貫通磁束である。ここで言うロータ軸方向非貫通磁束
とは、前側のステータから出てロータに入り、ロータ内を周方向に流れてふたたび前側の
ステータに戻る前側磁束と、後側のステータから出てロータに入り、ロータ内を周方向に
流れてふたたび後側のステータに戻る後側磁束とからなる。
【００６１】
これら前側磁束や後側磁束は、ステータコイルやロータの永久磁石により形成されるが
、特に、周方向に延在するヨークをロータに配置する場合に特に顕著となる。結局、前側
の電磁ギャップのロータ軸方向非貫通磁束と、後側の電磁ギャップのロータ軸方向非貫通
磁束との量を略一致させることにより、ロータに作用する前側の磁気吸引力と後側の磁気
吸引力とを良好にバランスさせることができる。
【００６２】
なお、ここで注意することは、このロータ軸方向非貫通磁束においては、磁束の方向は
関係が無いということである。つまり、前側のアキシャルギャップにおけるロータ軸方向
非貫通磁束の軸方向磁束密度の平均値と、後側のアキシャルギャップにおけるロータ軸方
向非貫通磁束の軸方向磁束密度の平均値とを略一致させることにより、ロータに作用する
軸方向吸引力をほぼ相殺することができるわけである。
【００６３】
好適には、前側のステータと後側のステータとは同一形状に形成され、両方のステータ
コイルには等しい電流が通電される。これにより、主としてステータコイル電流により形
成されるロータ軸方向非貫通磁束のばらつきを減らしてロータの軸方向吸引力を良好に相
殺することができる。更に好適には、ロータに周方向へ流れる磁束の通路となるヨークを
設けない。これにより、両側のロータ軸方向非貫通磁束がそれぞれこのロータのヨークを
通じて流れることにより、アンバランスとなることを良好に防止することができる。
【００６４】
好適な態様において、前記ステータ及びロータが前記軸方向前側の電磁ギャップに形成
する前側磁束の周方向分布と、前記ステータ及びロータが前記軸方向後側の電磁ギャップ
に形成する後側磁束の周方向分布とは、略等しくされる。なお、ここで言う周方向分布を
略等しくするとは、両側の磁束の大きさの差と位相の差との両方がそれぞれ１０％未満の
状態を意味するものとする。
【００６５】
更に説明すると、斜め電磁ギャップを含むアキシャルギャップを挟んで軸方向に対面す
るステータとロータとの間の磁気吸引力は、アキシャルギャップを軸方向に流れる磁束量
に比例する。たとえば磁石式同期モータでは、アキシャルギャップの磁束量は、ロータの
磁石磁束と、両側のステータコイルの電流磁束との和となる。両側のステータコイルの電
流の周方向分布及び大きさを等しくすることにより、この斜めギャップモータには磁気吸
引力の差によって軸方向スラストがほとんど発生しないことを意味する。これにより、ス
ラストベアリングを用いることなく、斜めギャップモータを実現することができる。
【００６６】
好適には、ロータは、周方向に磁束を流すためのヨークをもたない。この場合には、樹
脂などの非磁性絶縁体により作製することもでき、イナーシャを低減することができる。
【００６７】
第３３発明において、前記ロータの外周面に、回転側筒状永久磁石が配置され、ハウジ
ングに固定されて前記回転側筒状永久磁石に対して小さい径方向電磁ギャップを隔てて静
止側筒状永久磁石が配置され、前記回転側筒状永久磁石及び静止側筒状永久磁石は、軸方
向所定ピッチでリング状のN極とリング状のS極とを有し、前記回転側筒状永久磁石のN極と前記静止側筒状永久磁石のS極とは軸方向同位置に、前記回転側筒状永久磁石のS極と前記静止側筒状永久磁石のN極とは軸方向同位置に配置されることをその特徴としている。
【００６８】
すなわち、この発明は、アキシャルギャップモータのロータ外周面に軸方向に所定距離
離れて永久磁石により形成される磁極すなわち磁石磁極であるＮ極とＳ極とを設け、同じ
く、このロータ外周面に軸方向に所定距離離れた位置にて同じく磁石磁極であるＳ極とＮ
極とをハウジング側に設け、ロータのＮ極とステータのＳ極とを軸方向に一致させ、ロー
タのＳ極とステータのＮ極とを一致させたものである。これらの磁石磁極はリング状に形
成されることが好適である。
このようにすれば、ロータが軸方向に変位すると、ロータとハウジングとの間の異極の
磁石磁極間の磁気吸引力はロータの軸方向変位とは逆向きの軸方向吸引成分を発生させる
ため、ロータの軸方向変位は抑制される。更に、ロータの軸方向変位により、ロータとハ
ウジングとの間の同極の磁石磁極間の磁気反発力の軸方向逆変位向きの成分が増大するた
め、ロータの軸方向変位は一層抑制される。これにより、アキシャルギャップモータとは
別にスラスト磁気軸受けを設けることなく、アキシャルギャップモータのトルク発生部と
して用いない部位を利用してコンパクトに磁石式ロータ軸方向変位防止機構を設けること
ができる。
好適な態様において、前記静止側筒状永久磁石の外周面に接して筒状のヨークが設けら
れている。これにより、簡素な構造にてこの磁石式ロータ軸方向変位防止機構の磁束を強
化することができる。
【００６９】
第３４発明において、前記電磁ギャップの径方向内側に位置する前記ロータの内側前端
面及び内側後端面に回転側円盤状永久磁石がそれぞれ配置され、ハウジングに固定されて
前記回転側円盤状永久磁石に対して小さい軸方向電磁ギャップを隔てて静止側円盤状永久
磁石が配置され、前記回転側円盤状永久磁石及び静止側円盤状永久磁石は、軸方向所定ピ
ッチでリング状のN極とリング状のS極とを有し、前記回転側円盤状永久磁石のN極と前記静止側円盤状永久磁石のN極とは径方向同位置に、前記回転側円盤状永久磁石のS極と前記静止側円盤状永久磁石のS極とは径方向同位置に配置されることを特徴としている。
すなわち、この発明は、アキシャルギャップモータのトルク発生部よりも径方向内側に
位置して、磁石式ロータ軸方向変位防止機構を設けたものである。ただし、この発明では
、ハウジング側とロータ側の径方向等径部分には同極性の磁極が永久磁石により形成され
る。
【００７０】
このようにすれば、ロータが軸方向に変位すると、ギャップが狭くなる側では、近接す
るハウジング側とロータ側との同極性の磁極の反発が強くなり、ギャップが広くなる側で
は、近接するハウジング側とロータ側との同極性の磁極の反発が弱くなるため、ロータは
、ロータの軸方向変位と逆向きに付勢される。これにより、アキシャルギャップモータと
は別にスラスト磁気軸受けを設けることなく、アキシャルギャップモータのトルク発生部
として用いない部位を利用してコンパクトに磁石式ロータ軸方向変位防止機構を設けるこ
とができる。
【００７１】
第３５発明において、前記ロータの軸方向一方側へのスラストを受けるスラスト軸受け
を有し、前記前側ロータ周面は、前記ロータ及び前記ステータに設けられた永久磁石の磁
界により前方に吸引され、前記後側ロータ周面は、前記ロータ及び前記ステータに設けら
れた永久磁石の磁界により後方に吸引され、前記前側ロータ周面が受ける前記磁気吸引力
と前記後側ロータ周面が受ける前記磁気吸引力のうち、前記スラスト軸受けの前記スラス
トを増加する側の前記磁気吸引力は、前記スラスト軸受けの前記スラストを減少させる側
の前記磁気吸引力よりも大きい。このようにすれば、１つのスラスト軸受けにより、ロー
タの軸方向変位を防止することができる。
なお、上記した各発明の構造を、斜め電磁ギャップ型アキシャルギャップモータではなく、径方向に延在する通常のアキシャルギャップモータに適用することも可能である。
【００７２】
第３６、第３７発明は、微小な電磁ギャップを隔てて対面するステータ及びロータを有するモータと、前記モータとトルク授受する回転装置とを備え、前記回転装置は、前記モータの回転軸に結合された回転軸と、前記回転軸に固定されてガス又は液体により駆動されるか又は前記ガス又は液体を駆動する回転体と、前記ガス又は液体から前記回転体に与えられる軸方向力である回転体スラストを支持するスラスト軸受けとを有する電動式流体駆動装置に適用される。この種の回転装置は、ファン、ブロワ、コンプレッサ、タービン、ポンプ、発電用の水車などを含む。流体としては、ガスや液体を含む。たとえば、タービンは、オットーサイクルエンジンの吸入負圧により駆動される吸気タービンを含む。コンプレッサは、斜板式コンプレッサなどの容積型コンプレッサにより構成されることもできる。
第３６発明の電動式流体駆動装置において、前記モータは、前記ステータと前記ロータとが前記電磁ギャップを隔てて少なくとも軸方向に対面するアキシャルギャップモータからなり、前記回転体は、回転時に前記ガス又は液体から軸方向一方側に付勢され、前記アキシャルギャップモータの前記ロータは、通電により前記アキシャルギャップモータの前記ステータに向けて前記軸方向一方側に電磁的に吸引され、前記スラスト軸受けは、前記ステータと前記ロータとの間の電磁力により前記回転体スラストと軸方向同じ向きに前記ロータに与えられるロータスラストと前記回転体トラストとの両方を一緒に支承する。ここでいう電動式流体駆動装置に用いるアキシャルギャップモータは、ステータとロータとの間の電磁ギャップが軸方向断面において、軸方向及び径方向に対して斜めに延在する斜めギャップモータを含む。
【００７３】
この発明の電動式流体駆動装置は、回転装置の回転体に作用する軸方向力（スラスト）を支持するために回転装置に設けられたスラスト軸受けが、この回転装置の回転体と同軸接続されてトルクを授受するアキシャルギャップモータのロータの電磁吸引力も支持する。つまり、回転体に作用するスラスト（回転体スラスト）と電磁吸引力とは同じ向きに設定される。アキシャルギャップモータが、ディスク状のロータの両端面に別々に対面する２つのステータをもつ場合には、ロータの両端面に軸方向反対向きに作用する２つの電磁吸引力の合計が常に、回転体に作用する回転体スラストと軸方向同じ向きとする。
これにより、アキシャルギャップモータのロータに軸方向へ作用する電磁吸引力が回転体スラストを作用する回転装置のスラスト軸受けにより支持される。その結果、アキシャルギャップモータはスラスト軸受けを装備する必要がないため、アキシャルギャップモータを非常にコンパクトかつ簡素に構成することができる。更に、アキシャルギャップモータの軸方向長を短縮することができるため、電動式流体駆動装置を大幅に小型化することができる。なお、回転装置のスラスト軸受けとしてアンギュラ軸受けを採用しても良い。また、アキシャルギャップモータにスラスト軸受けを設け、このスラスト軸受けが回転装置の回転体に作用する回転体スラストを支持する構造も、同一効果を奏するため、本発明に含まれる。
【００７４】
第３７発明の電動式流体駆動装置において、前記回転装置は、前記回転体の軸方向他端側に形成されて前記ガス又は液体とエネルギーを授受する翼部を有し、前記アキシャルギャップモータの前記ロータは、前記回転体の軸方向一端側に固定されている。このようにすれば、回転装置の回転体の反翼部側の背面にモータのロータが形成されているため、電動式流体駆動装置の軸方向長を更に短縮することができる。更に、電動式流体駆動装置のイナーシャを減らすことができるため、その加速性を向上することができる。
第３８発明において、前記アキシャルギャップモータの前記ロータは、非磁性金属材料により形成されたラジアルコンプレッサの翼車の背面に固定される軟磁性のロータコアを有し、前記ステータは、前記電磁ギャップギャップを隔てて前記翼車の背面に対面する。これにより、コンパクトな電動ラジアルコンプレッサを実現することができる。また、回転軸が短いため、その振動を押さえることができ、高速回転が脳となる。この装置は、急激な加速が必要な電動ターボチャージャのラジアルコンプレッサに好適に適用される。
【００７５】
好適には、この電動ターボチャージャ又は電動ラジアルコンプレッサは、ステータコイルが巻装された軟磁性のステータコアを有するステータと、ステータの周面に小ギャップを隔てて相対回転自在に配置されたロータとを有するモータにおいて、ロータは、非磁性金属材料により形成されたラジアルコンプレッサの翼車の背面に固定される軟磁性のロータコアを有し、ステータは、小ギャップを隔てて翼車の背面に対面する構造をもつ。ラジアルコンプレッサは流入口及び吐出口を有して翼車を囲むケーシングをもち、翼車は回転軸に固定された円盤部と、円盤部の一端面に放射状に固定された多数の翼部とを有もつ。流入口から吸入したガス流は翼部により径方向外側に付勢されて吐出口へ吹き出される。
このようにすれば、モータのロータが回転翼車と一体に構成されているので、軸方向長を短縮でき、イナーシャを低減することができるため、コンパクトで高速回転が可能な電動ラジアルコンプレッサを実現することができる。この電動ラジアルコンプレッサは、電動ターボチャージャやマイクロガスタービン結合モータとして好適に採用することができる。モータのロータは、ラジアルコンプレッサの翼車を鋳造する金型内に軟磁性のロータコアをセットし、アルミニウム溶湯を注入し、固体化するダイキャスト法により一体に形成することができる。
【００７６】
好適態様において、モータとして、かご形誘導モータが採用され、かご形誘導モータの二次コイルを兼ねる非磁性金属製の回転翼車が採用される。このようにすれば、回転翼車の背面にロータ磁路部材をインサート成形などで追加すればよく、回転翼車兼ロータをコンパクトに作製することができる。
好適態様において、モータは、リラクタンスモータとされる。このようにすれば、翼車の背面にロータ磁路部材をインサート成形などで追加すればよく、翼車兼ロータをコンパクトに作製することができる。
好適態様において、モータはリラクタンスモータとされ、モータのロータは、回転翼車の背面から突出する軟磁性のセグメントからなり、このセグメントは、略径方向に延在し、略軸方向に突出し、略周方向に積層された鋼板からなる。このようにすれば、モータのロータの磁路構造を簡素化することができるため、イナーシャを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７７】
本発明の好適な実施態様を以下の実施例を参照して説明する。ただし、本発明は下記の
実施例に限定されるものではなく、本明細書に開示された本発明の技術思想をこの実施例
以外の公知技術又はそれと同等機能をもつ技術を組み合わせて実施しても良いことは当然
である。
（実施例１）
実施形態１の斜めギャップモータを図１を参照して説明する。図１は、このモータの軸
方向模式断面図である。この斜めギャップモータは、ロータの軸方向両側にステータ磁極
が配置されるモータであるダブルギャップ式のアキシャルギャップモータの１形態と考え
ることができる。
【００７８】
１はロータ、２は前側ステータ、３は後側ステータ、４は前側ハウジング、５は後側ハ
ウジング、６は回転軸、７は軸受け、８は磁石式ロータ軸方向変位防止機構である。
ロータ１は、円盤状の基筒部９に嵌着、固定されており、基筒部９は、基筒部９は、繊
維強化樹脂材からなる円筒形状を有して回転軸６に嵌着、固定されている。回転軸６は前
側ハウジング４及び後側ハウジング５に軸受け７を介して回転自在に支持されている。
【００７９】
前側ステータ２は、前側ハウジング４の内端面に固定される輪板状の部材である。後側
ステータ３は、後側ハウジング５の内端面に固定される輪板状の部材である。前側ハウジ
ング４と後側ハウジング５とは、浅底の椀状部材であって内部に前側ステータ２、後側ス
テータ３及びロータ１を収容する密閉空間を形成している。
【００８０】
ロータ１は、前側ステータ２と後側ステータ３との間にそれぞれ小さいギャップ１０、
１１を介して配置されている。ギャップ１０は前側の斜め電磁ギャップ、ギャップ１１は
後側の斜め電磁ギャップである。なお、図１では、ギャップ１０、１１は広く図示されて
いるが、実際には１ｍｍ以下とされている。ロータ１の前端面及び後端面は、ロータ周面
を構成している。２０は前側ステータ２のステータ周面、３０は後側ステータ３のステー
タ周面である。前側ステータ２は、前側ステータコア２１と、前側ステータコア２１に巻
装された前側ステータコイル２２とからなる。後側ステータ３は、後側ステータ３１と、
後側ステータ３１に巻装された後側ステータコイル３２からなる。
【００８１】
ロータ１を図３、図４を参照して説明する。この実施形態のロータ１は、
繊維強化樹脂材の円盤形状をもつ非磁性絶縁部材である円盤体１８と、円盤体１８に埋め
込まれた軟磁性セグメント１７とからなる。円盤体１８は、上記した基筒部９と一体に形
成されている。つまり、図３に示す円盤体１８の径方向内側部分は、図１に示す基筒部９
を構成している。
【００８２】
電気角πピッチで周方向に配列された６個の軟磁性セグメント１７は、アモルファス軟
磁性粉を樹脂で固めた構造を有しており、その軸方向両端面は、図１、図３、図４に示す
ようにロータ１の両端面から露出して、アキシャルギャップ１０，１１に対面している。
このロータ１はリラクタンスモータのロータを構成する。
【００８３】
ステータ２、３の構造を図１、図２を参照して説明する。図２は、前側ステータ２の周
方向部分断面図である。
【００８４】
前側ステータ２のステータコア２１は、帯状の電磁鋼板を基筒部９の外周部に螺旋巻き
されて作製されている。ステータコア２１は、周方向に磁束を流すヨーク１０と、ヨーク
２１０からロータ周面２０に向けて突出するティース２１１及びスロット２１２とを有し
ている。スロット２１２には、ステータコイル２２が巻装されている。スロット２１２は
、径方向に形成されている。ヨーク２１０の背面には、ティース２１１と周方向同位置に
て溝２１３が径方向に形成されている。溝２１３は、前側ハウジング４の突部４１に嵌合
し、前側ステータ２の回転を防止している。後側ステータ３についても同じである。
【００８５】
前側ステータ２のステータコイル２２と後側ステータ３のステータコイル３２は、通常
のラジアルギャップモータのそれと同じく、集中巻きや分布巻きにてステータコア２１、
３１に巻装されて、斜め電磁ギャップ１０、１１１に回転磁界を形成する。
【００８６】
この実施形態で重要なことは、ステータコア２１、３１は同じ構造に形成され、ステー
タコイル２２、３２も同じ構造に形成される。ステータコイル２２、３２の電流の周方向
分布及び大きさは、同じとされている。これにより、前側ステータ２のステータコイル２
２が形成してロータ１に流れた磁束はすべて後側ステータ３に流れ、後側ステータ３のス
テータコイル３２が形成してロータ１に流れた磁束はすべて前側ステータ２に流れる。こ
れにより、前側の斜め電磁ギャップ１０の周方向磁束分布と後側の斜め電磁ギャップ１１
の周方向磁束分布とは、大きさも位相も同じとなっている。これにより、ロータ１の軸方
向変位により斜め電磁ギャップ１０と斜め電磁ギャップ１１との幅が異なっても、ロータ
１に作用する軸方向磁気吸引力はほぼ等しくなり、互いに相殺する。
【００８７】
なお、図２に示すハウジングとステータコアとの凹凸嵌合によるステータ回転防止機構
は、通常のアキシャルギャップモータにも適用することができる。特に重要な点は、ステ
ータコアの溝２３がティース２１１と周方向同一位置に設けられることである。これによ
り、バックヨークの磁気抵抗を低減することができる。
【００８８】
このモータは、従来のモータと同様、ステータコイル２２，３２が形成する回転磁界に
より回転する。リラクタンスモータの回転原理自体は、モータ技術者にとって周知事項で
あるため、これ以上の説明は省略する。
【００８９】
（変形態様）
軟磁性セグメント１７を、円弧状の鋼板を径方向に積層して構成してもよい。
【００９０】
円盤体１８をたとえばアルミダイキャストにより形成される非磁性導電部材とすれば、
このロータ１をかご形誘導モータのロータとすることができる。もちろん、この場合、円
盤体１８はかご形の二次コイルを構成する。この態様でも、円盤体１８は図１に示す基筒
部９と一体に形成することができる。このロータ１の特徴は、図１に示すように斜め電磁
ギャップ１０、１１に面する両端面である前側ロータ周面が、径方向及び軸方向に対して
斜めに形成されている点にある。軟磁性セグメント１７を円弧状の鋼板で形成する場合、
各円弧状鋼板の軸方向幅は径方向外側へ向けて次第に幅方向中心に向けて狭くなっている
。誘導モータの動作原理は良く知られているので、説明は省略される。
【００９１】
図５を参照してロータ１の変形態様を説明する。この変形態様は、図３に示す樹脂製の
円盤体１８に軟磁性セグメント１７を埋め込んでなるロータにおいて、軟磁性セグメント
１７に掛かる遠心力に良好に耐えるロータ構造を示す。図５は、ロータ１の径方向半断面
図を示す。ロータ１の円盤体１８は、軟磁性セグメント１７の周囲に巻回された繊維補強
部１８１と、互いに周方向に隣接する繊維補強部１８１の間に充填された樹脂中間部１８
２と、軟磁性セグメント１７の径方向内側に位置して軟磁性セグメント１７とともに繊維
補強部１８１に巻かれて図１に示す基筒部９をなす内側筒部１８３とからなる。繊維補強
部１８１は、炭素繊維やガラス繊維に樹脂を含浸させてなる。内側筒部１８３には軸方向
に繊維が挿入されている。もちろん、樹脂中間部１８２にも繊維を導入しても良い。
【００９２】
ステータ２とステータ３とは、略等しい強度と略等しい位相とをもつ回転磁界を形成す
る。なお、この明細書で言う略等しいとは、差が１０％未満を言う。
【００９３】
このようにすれば、ロータ１が周方向へ磁束を流すヨークのほとんどは、ステータ２、
３の両方と鎖交するため、ステータコア２１とロータ１の軟磁性セグメント１７との間の
磁気吸引力と、ステータコア３１と軟磁性セグメント１７との間の磁気吸引力とを、ロー
タ１の軸方向位置変位にかかわらずほぼ等しくすることができるので、ロータ１が軸方向
片側に強く引っ張られることがなく、軸方向変位を受承するためのスラスト軸受けの設置
を省略することができる。
【００９４】
（コイル式ロータ軸方向変位防止機構８０）
図１に示すロータ軸方向変位防止機構８は、ロータ１に対して磁気反発力を与えてロー
タ１の軸方向変位を抑止する機構である。このロータ軸方向変位防止機構８の一例として
のコイル式ロータ軸方向変位防止機構８０を図６を参照して説明する。
【００９５】
このコイル式ロータ軸方向変位防止機構８０は、前側ハウジング４及び後側ハウジング
５に固定された軟磁性コア８４と、軟磁性コア８４のリング状のスロットに巻装されたリ
ングコイル８５と、ロータ１の樹脂製の基筒部９に埋め込まれた軟磁性輪板９０とからな
る。基筒部９が軟磁性をもつ場合には、この軟磁性の基筒部９により軟磁性輪板９０を省
略してもよい。
【００９６】
軟磁性輪板９０に対面する軟磁性コア８４の輪状面のうち、スロットの径方向外側部分
とスロットの径方向内側部分とは、スロット内のリングコイル８５に直流電流を通電する
ことにより、逆向きの磁極面となり、直流電流の大きさに比例する磁気吸引力で、軟磁性
輪板９０を軸方向に吸引する。２つのリング後イル８５の電流を調整することにより、ギ
ャップ１０Ａ、１０Ｂとの幅を適正に調節することができる。
【００９７】
ギャップ幅調整回路の一例を図７を参照して説明する。
【００９８】
前側のコイル８５の電流を調整する図７に示すギャップ調整回路８８は、コントローラ
８８０、ＰＷＭドライバ８８１、パワーＭＯＳトランジスタ８８２、フライホイルダイオ
ード８８３、増幅回路８８４、バンドパスフィルタ８８、整流回路８８６をもつ。
【００９９】
コントローラ８８０は、所定のキャリヤ周波数で所定のデューティのＰＷＭ電圧をパワ
ーＭＯＳトランジスタ８８２のゲート端子に出力するように出力ＰＷＭドライバ８８１に
指令し、パワーＭＯＳトランジスタ８８２は入力信号に応じてスイッチングされる。これ
により、リングコイル８５には所定の電流が通電される。
【０１００】
リングコイル８５に流れる電流は、リングコイル８５と直列接続された電流検出抵抗に
より検出されて増幅回路８８４にて電圧増幅され、バンドパスフィルタ８８でキャリヤ周
波数成分が抽出され、このキャリヤ周波数成分は、整流回路８８６で整流されて直流信号
電圧となる。
【０１０１】
この直流信号電圧は、コントローラ８８０に内蔵されたＡ／Ｄコンバータでデジタル信
号に変換される。したがって、このデジタル信号は、リングコイル８５に流れるキャリヤ
周波数の交流電流の振幅を示す。この電流は、パワーＭＯＳトランジスタ８８２のデュー
ティとリングコイル８５のインダクタンスにより変化する。あらかじめ求められたデュー
ティとデジタル信号との関係に基づいて、コントローラ８８０に入力されたデジタル信号
は補正されて、デューティに無関係の補正済みデジタル信号が算出され、この補正済みデ
ジタル信号は、リングコイル８のインダクタンスの関数となる。この補正済みデジタル信
号の大きさは、リングコイル８５のインダクタンスに反比例するため、ギャップ１０Ａの
軸方向幅に略比例する。したがって、この補正済みデジタル信号が適正値となるように、
デューティをフィードバック制御すればよい。なお、上記説明では、前側のリングコイル
の電流調整について説明したが、後側のリングコイルの電流調整も同じである。もちろん
、公知の他のギャップ幅検出手段を用いてリングコイル電流を調節してギャップ幅調整を
おこなってもよい。
【０１０２】
このコイル式ロータ軸方向変位防止機構も、アキシャルギャップモータのトルク発生部
よりも径方向内側に配置されているため、ロータ位置保持制御をコンパクトに実現するこ
とができる。
【０１０３】
なお、このコイル式ロータ軸方向変位防止機構８は、斜めギャップモータではなく、通
常のアキシャルギャップモータにも採用することができることは明白である。
（実施例２）
実施形態２の斜めギャップモータを図８を参照して説明する。
【０１０４】
この斜めギャップモータは、図１に示す斜めギャップモータにおいて、ロータ１の構造
及びロータ軸方向変位防止機構８の構造を変更したものであるため、ロータ１の構造及び
ロータ軸方向変位防止機構８を以下に説明する。
【０１０５】
ロータ１は、帯状の電磁鋼板を基筒部９の外周部に螺旋巻きした螺旋巻きコアからなり
、軟磁性の基筒部９の外周部に嵌着、固定されている。このロータ１の特徴は、図１に示
すように斜め電磁ギャップ１０、１１に面する両端面である前側ロータ周面が、径方向及
び軸方向に対して斜めに形成されている点にある。この斜めのロータ周面を形成するため
に帯状鋼板の幅は帯状鋼板の基端から先端に向けて次第に幅方向中心に向けて狭くなって
いる。
【０１０６】
ロータ１の更なる詳細を図９に示す周方向部分展開図を参照して説明する。ロータ１は
、ＩＰＭモータ用のロータであって、ロータ１の幅方向中央部には、径方向に延在する磁
石収容溝１２と及びフラックスバリア１３が形成されている。フラックスバリア１３は、
磁石収容溝１２の周方向両側に配置されている。磁石収容溝１２は、周方向に長く形成さ
れ、フラックスバリア１３は軸方向に長く形成されている。磁石収容溝１２に収容された
永久磁石１４は、軸方向に磁化されており、周方向に隣接する２つの永久磁石１４は逆向
きに磁化されている。１５はｑ軸インダクタンスを増大させるための磁路であり、１６は
フラックスバリア１３の軸方向端部に設けられた接続部である。磁石収容溝１２の径方向
外側部分の帯状鋼板には磁石収容溝１２が形成されず、その結果として、帯状鋼板の外周
部は、永久磁石１４の径方向外側への飛び出しを防ぐことができる。なお、螺旋巻きコア
からなるロータコアに非磁性のリングを嵌着して永久磁石１４の径方向外側への飛び出し
を防止してもよい。このようにすることにより、コンパクトで高トルクのＩＰＭモータ方
式のロータを実現することができる。なお、フラックスバリア１３にはロータ１の耐遠心
力を強化するために、繊維強化樹脂が充填されている。このＩＰＭモータ型のロータ１は
、斜めギャップモータではなく、通常のアキシャルギャップモータにも採用することがで
きることは明白である。
【０１０７】
（ロータ軸方向変位防止機構８）
ロータ軸方向変位防止機構８について、図１０を参照して説明する。
【０１０８】
ロータ軸方向変位防止機構８は、回転側円盤状永久磁石８１と、静止側円盤状永久磁石
８２と、円盤状のヨーク８３とからなる。
【０１０９】
回転側円盤状永久磁石８１は、円盤状に形成されて基筒部９の両端面にそれぞれ嵌め込
まれている。基筒部９は鉄製であり、回転側円盤状永久磁石８１のバックヨークを構成し
ている。非磁性金属さらなる前側ハウジング４の内端面の径方向内側部分には、静止側円
盤状永久磁石８２と、円盤状のヨーク８３とが固定されている。円盤状のヨーク８３は、
静止側円盤状永久磁石８２のバックヨークを構成している。同様に、非磁性金属さらなる
後側ハウジング５の内端面の径方向内側部分には、静止側円盤状永久磁石８２と、円盤状
のヨーク８３とが固定されている。円盤状のヨーク８３は、静止側円盤状永久磁石８２の
バックヨークを構成している。
【０１１０】
回転側円盤状永久磁石８１は、厚さ方向すなわち軸方向に磁化されている。回転側円盤
状永久磁石８１のギャップ側の表面には、４重リング状の磁石磁極が形成されている。同
じく、静止側円盤状永久磁石８２は、厚さ方向すなわち軸方向に磁化されている。静止側
円盤状永久磁石８２のギャップ側の表面には、４重リング状の磁石磁極が形成されている
。この実施形態では、リング状に形成された各磁極は４重としたが、更に多数の磁極リン
グを構成してもよいことはもちろんである。ただし、径方向に隣接する２つの磁極リング
は反対極性となっている。
【０１１１】
回転側円盤状永久磁石８１の一つの磁極リングと等径位置の静止側円盤状永久磁石８２
の一つの磁極リングとは、軸方向ギャップを挟んで同一極性となっている。これにより、
互いに対面する回転側円盤状永久磁石８１と静止側円盤状永久磁石８２とは、反発し合う
。この磁気的な反発力は、両永久磁石８１、８２間のギャップ間隔が増大するほど小さく
なり、ギャップ間隔が小さくなるほど大きくなる。各磁極リングの幅と軸方向ギャップの
幅との大きさの関係を調整することにより、上記磁気反発力が、適正な軸方向ギャップの
幅付近で大きくへんかするように設計することができる。たとえば、回転側円盤状永久磁
石８１と静止側円盤状永久磁石８２との間の軸方向ギャップ幅を１ｍｍとする時、各磁極
リングの径方向幅は、０．５〜３ｍｍとすることが好適である。つまり、磁極リングの径
方向幅は、適正な軸方向ギャップ幅の０．５〜３倍程度とすることが好適である。これに
より、ロータ１の軸方向位置を安定に保持することができる。
【０１１２】
なお、この磁石式ロータ軸方向変位防止機構８は、斜めギャップモータではなく、通常
のアキシャルギャップモータにも採用することができることは明白である。
（実施例３）
実施形態３の斜めギャップモータを図１１を参照して説明する。図１１は、このモータ
の軸方向模式断面図である。この斜めギャップモータは、図１に示す斜めギャップモータ
において、斜めギャップを軸方向断面において、ジグザグに形成した点と、磁石式ロータ
軸方向変位防止機構８Ａをロータ１の径方向外側に設けた点にその特徴があり、それ以外
は、本質的に図８に示す斜めギャップモータと同じである。以下、図８と異なる点につい
て更に詳しく説明する。
【０１１３】
ロータ１は、径方向外側へ向かうにつれて軸方向幅が次第に狭くなる第１部分１Ａと、
径方向外側へ向かうにつれて軸方向幅が次第に大きくなる第２部分１Ｂとを径方向交互に
有する。
【０１１４】
ロータ１の前側のロータ周面と前側ステータ２のステータ周面との間の電磁ギャップの
最小距離は斜め電磁ギャップ１０の各部でほぼ等しくされている。ロータ１の後側のロー
タ周面と後側ステータ２のステータ周面との間の電磁ギャップの最小距離も斜め電磁ギャ
ップ１０の各部でほぼ等しくされている。したがって、前側ステータ２のステータ周面も
、径方向外側へ向かうにつれて軸方向幅が次第に狭くなる第１部分と、径方向外側へ向か
うにつれて軸方向幅が次第に大きくなる第２部分とを径方向交互に有する。同じく、後側
ステータ３のステータ周面も、径方向外側へ向かうにつれて軸方向幅が次第に狭くなる第
１部分と、径方向外側へ向かうにつれて軸方向幅が次第に大きくなる第２部分とを径方向
交互に有する。
【０１１５】
ステータ周面が、ジグザグに形成されているため、ステータ周面に合わせて前側ステー
タ２及び後側ステータ３のスロットやティースの軸方向断面もジグザグに形成されている
。これにより、スロットに収容されて径方向に延在するステータコイル２２、３２のスロ
ット収容部分も、図８に破線で示すように、軸方向断面においてジグザグに形成されてい
る。
また、ステータコイル２２、３２の径方向外側のコイルエンドは、モータ径を縮小するた
めに、軸方向外側に曲げられている。また、ステータ周面が、ジグザグに形成されている
にもかかわらず、前側ステータ２の前端面及び後側ステータ３の後端面は、径方向に延在
している。したがって、ステータコア２１、３１のヨークの軸方向幅は、径方向各部で異
なっている。このようなステータコア２１、３１の形状は、帯状鋼板の幅を調整すること
により、簡単に実現することができる。
【０１１６】
ステータコイル２２、３２をスロットに挿入するには、たとえばあらかじめジグザグに
曲げたコイルをステータコイル２２、３２のオープンスロットに軸方向に収容することに
より行うことができる。もちろん、他の方法を採用しても良い。
【０１１７】
この実施形態によれば、ロータ１の曲げ剛性が高く、かつ斜め電磁ギャップの面積を稼
ぐことができるため、コンパクトで大出力の斜めギャップモータを実現することができる
。また、ロータ１の径方向最外側及び径方向最内側部分は、第１部分１Ａからなるため、
ロータのイナーシャの低減と軸方向曲げ剛性の向上とを一層実現することができる。
【０１１８】
この実施形態で採用したリラクタンスモータ（ＲＭ）のロータ１を図１２を参照して説
明する。
【０１１９】
ロータ１の幅方向中央部には、ロータ１は、帯状鋼板を螺旋巻きしてなる螺旋巻きコア
により構成されている。ロータ１の軸方向両端面には、周方向同一位置にてコア磁極部を
なす突部１７と凹部１８とが周方向一定ピッチで形成されている。１９は各突部１７を周
方向に連結する接続部である。凹部１８には、ロータ１の耐遠心力を強化するために、繊
維強化樹脂が充填されている。このようにすれば、ｑ軸とｄ軸とのインダクタンスを大き
く変更できるため、リラクタンスモータのロータを低鉄損で構成することができる。
【０１２０】
上記説明した各実施形態及び以下に説明する各実施形態のステータコイル２２，３２を
構成する各相コイルを直列接続乃至並列接続して、図略のインバータから給電することが
できる。
【０１２１】
（ロータ軸方向変位防止機構８Ａ）
ロータ軸方向変位防止機構８Ａについて、図１３を参照して説明する。
【０１２２】
ロータ１の外周面には、円筒状の回転側筒状永久磁石８１Ａが配置され、前側ハウジン
グ４及び後側ハウジング５の内周面には円筒状の軟磁性ヨーク８３Ａと円筒状の静止側円
盤状永久磁石８２Ａとが固定されている。永久磁石８１Ａ、８２Ａは小さい径方向ギャッ
プを隔てて対面している。
【０１２３】
回転側筒状永久磁石８１Ａ及び静止側筒状永久磁石８２Ａは、リング状のN極とリング
状のS極とを有し、回転側筒状永久磁石８１ＡのN極と静止側筒状永久磁石８２ＡのＳ極と
は軸方向同位置に、回転側筒状永久磁石８１ＡのS極と静止側筒状永久磁石８２ＡのＳ極
とは軸方向同位置に配置されることをその特徴としている。ヨーク８３は静止側円盤状永
久磁石８２Ａのバックヨークを構成し、ロータ１の螺旋巻きコアは回転側円盤状永久磁石
８１Ａのバックヨークを構成している。
【０１２４】
これにより、両永久磁石８１Ａ、８２Ａの軸方向同位置の磁極同士は引き合う。ロータ
１が軸方向にずれると、この磁気吸引力がそれを回復させる向きに代わるので、ロータ１
は元の位置に復帰する。同じく、両永久磁石８１Ａ、８２Ａの同極性の磁極部の磁気反発
力は、ロータ１の軸方向のずれにより強くなるため、ロータ１は元の位置に復帰する。図
９では、両永久磁石８１Ａ、８２Ａの間のギャップ幅に対して、各磁極の軸方向幅は、ロ
ータ復元力を最適とする好適値をもつ。好適には、各磁極の軸方向幅は、ギャップ幅の０
．５倍〜３倍に設定される。なお、この磁石式ロータ軸方向変位防止機構８は、斜めギャ
ップモータではなく、通常のアキシャルギャップモータにも採用することができることは
明白である。
（実施例４）
実施例４を図１４を参照して説明する。
【０１２５】
この実施例は、図８に示す斜めギャップモータにおいて、ロータ１の外周面の径方向外
側にラジアルギャップモータを追加した点にその特徴がある。
【０１２６】
ロータ１は、基筒部９Ａの両端面に螺旋巻きコア１Ｂ、１Ｃが固定されて構成されてい
る。螺旋巻きコア１Ｂ、１Ｃは、帯状鋼板を螺旋巻きして構成され、軸方向両側の斜めギ
ャップモータのロータ部分を構成している。斜めギャップモータ自体は、図１の斜めギャ
ップモータと同じであるため、これ以上の説明は省略する。
【０１２７】
ラジアルギャップモータは、基筒部９の外周面に固定されたロータ２０１と、前側ハウ
ジング４及び後側ハウジング５の内周面に固定されたステータコア２０３と、ステータコ
ア２０３に巻装されたステータコイル２０４とからなる。ステータコア２０３は、ラジア
ル電磁ギャップ２０２を挟んでロータ２０１の径方向外側に配置されている。ロータ２０
１及びステータコア２０３は、電磁鋼板を軸方向に積層して構成されている。
【０１２８】
このハイブリッドモータによれば次の効果を奏することができる。
【０１２９】
まず、電磁ギャップの総面積が大幅に増大するため、小型でコンパクトなモータを実現
することができる。また、積層電磁鋼板からなるロータ２０１が螺旋巻きコア１Ｂ、１Ｃ
に嵌着、こていされているので、螺旋巻きコア１Ｂ、１Ｃの緩みがない。更に、ラジアル
ギャップモータのロータ２０１は、ステータコイル２０４が形成する磁界又はロータ１に
内蔵された磁石が形成する磁界により、ステータコア２０３に吸引される。この時の磁気
吸引力は、ロータ１の外周面とステータコア２０３の内周面とが最大面積で対面するよう
にロータ１を付勢する。したがって、ステータコア２０３の軸方向両端とロータ２０１の
軸方向両端とを一致させておくことにより、ロータ１の軸方向位置は、このラジアルギャ
ップモータにより安定に保持されることになる。その結果として、２つの斜めギャップモ
ータの軸方向磁気吸引力のアンバランスが生じても、ロータ１は安定に好適位置に保持さ
れることができ、スラストベアリングを省略することができ、構造を簡素化することがで
きる。
【０１３０】
好適な実施形態において、ラジアルギャップモータのステータコイル（第２ステータコ
イル）２０４と、アキシャルギャップモータのステータコイル２２，３２とには異なる位
相で周波数が等しい交流電流が与えられる。このようにすれば、両ステータコイル２０４
、２２，３２の相数を減らし筒トルクリップルを減らすことができる。たとえばステータ
コイル２２、３２には単相の交流電流を通電して単相の回転磁界を形成し、同じくステー
タコイル２０４にはステータコイル２２、３２の交流電流とは位相が異なる交流電流を与
えて単相の回転磁界を形成することができる。その他、ステータコイル３０２、２２、３
２にそれぞれ電気角２π／３だけ離れた交流電流を通電して、３相モータとしてもよい。
【０１３１】
なお、この実施例では、斜めギャップモータとラジアルギャップモータとを一体化した
が、ギャップが径方向に延在するアキシャルギャップモータとラジアルギャップモータと
を一体化してもよいことは当業者であれば直ちに理解されることである。
【０１３２】
ステータコア及びロータコアを構成する螺旋巻きコア１００、１０１の側端面のうち斜
め電磁ギャップ１０に面する側端面１０２、１０３は、図１５に示されるように、を斜め
電磁ギャップ１０の延在方向に平行に斜めに切断される。これにより、斜め電磁ギャップ
１０の実質幅を増大することができる。
（実施例５）
実施形態５を図１６を参照して説明する。
【０１３３】
この実施例は、図８に示す斜めギャップモータの前側ステータ２及び後側ステータ３か
らなるステータの構造を変更した点にその特徴がある。ステータ構造以外は、本質的に実
施形態１と同じであるため、以下、ステータだけを図１６〜図１８を参照して説明する。
【０１３４】
図１６において、ステータ３００は、ステータコア３０１と、ステータコア３０１に巻
装されたステータコイル３０２とからなる。このステータコア３０１は、図１８に示すよ
うに、帯状鋼板３０３を巻軸心Ｍ１、Ｍ２の周りに所定の径方向厚さだけ巻いて構成した
螺旋巻きコア３０３の２つの三角形領域３０４、３０５を切断して２個同時に作製した。
切断された面３０６は、斜め電磁ギャップ１０に対面するステータ磁極面となり、切断さ
れた面３０７は、斜め電磁ギャップ１１に対面するステータ磁極面となる。もちろん、他
の方法で作製してもよい。ステータコア３０１は、モータの接線方向に幅Ｗをもつ。
【０１３５】
ステータコア３０１は、第１のステータ磁極部３１１と、第２のステータ磁極部３１２
と、これらステータ磁極部３１１、３１２を磁気的に短絡するバックヨークをなすヨーク
部３１３とからなり、ステータの１相のステータ磁極部を構成する。ヨーク部３１３は、
ロータ１の径方向外側に位置して軸方向へ磁束を通過させる。ステータ磁極部３１１、３
１２は、ヨーク部３１３の軸方向両端部から径方向内側へ延在している。ステータ磁極部
３１１のステータ磁極面３０６は、対面する斜め電磁ギャップ１０に沿いつつ斜めに形成
されている。ステータ磁極部３１２のステータ磁極面３０７は、対面する斜め電磁ギャッ
プ１０に沿いつつ斜めに形成されている。
【０１３６】
ステータコイル３０２は、ロータ１の径方向外端よりも径方向外側に位置してヨーク部
３０３、ステータ磁極部３０１、３０２に囲まれるように巻かれた部分３０２Ａをもつ。
この実施形態では、ステータコイル３０２は、いわゆる集中巻き方式を採用しており、一
つのステータコア３０１にだけ巻かれている。３０２Ｂはステータコイル３０２の外側の
部分である。
【０１３７】
上記説明したステータ３００を一致の周方向ピッチにてロータ１の周囲に分散配置する
ことにより、多相ステータを構成できることは、当業者であれば問題無しに理解できるで
あろう。４つのステータ３００Ｘ、３００Ｙ、３００−Ｘ、３００−Ｙをロータ１の周囲
に９０度ごとに配置した２相ステータの例を図１７に示す。ただし、図１７は半断面図で
あり、ステータ３００ーＹの図示は省略されている。ステータ３００Ｘに巻かれたステー
タコイル３０２にはＸ相の相電流が、ステータ３００Ｙに巻かれたステータコイル３０２
にはＹ相の相電流が、ステータ３００−Ｘに巻かれたステータコイル３０２にはーＸ相の
相電流が、ステータ３００−Ｙに巻かれたステータコイル３０２には−Ｙ相の相電流が通
電される。すなわち、この多相ステータは、４相（２相）ステータであり、各相の相電流
は電気角π／２の位相差をもつ。もちろん、ロータ１の周囲に配置するステータ３００の
個数やそれらに与える相電流の相数は、適宜自由に選択可能であり、スイッドリラクタン
スモータなどのステータ磁極に巻かれた各相電流のように、要するに回転磁界を形成する
電流波形であれば、電流波形は、正弦波以外に矩形波など各種波形とすることができる。
【０１３８】
この実施例の格別の利点は、各ステータ３００の斜め電磁ギャップに対面するステータ
磁極面３０６、３０７がステータコア３０１のステータ磁極部３１１、３１２の延在方向
に対して斜めに形成されている点にある。これにより、電磁ギャップ対向面積を稼ぐこと
ができるため、モータの高出力化、高効率化を実現することができる。更に、この実施例
では、帯状鋼板を螺旋巻きしてなる螺旋巻きコアを、帯状鋼板の延在方向に対して斜めに
切断してステータ磁極面３０６、３０７を構成しているため、生産性に優れ、低鉄損の螺
旋巻き帯状鋼板を用いるにもかかわらず、帯状鋼板の厚さの総和×幅以上の面積の電磁ギ
ャップを形成できる点にある。なお、この実施例の構造は、インナーロータ構造であるが
、これをアウターロータ構造に置換できることは、当業者であれば問題なく理解されるこ
とであり、この態様と技術的に均等である。
【０１３９】
また、各ステータ３００に同一相の電流を通電することができる。この場合には単相電
流となる。単相電流を各ステータ３００に流す場合でも、回転磁界を形成できることは当
業者にとって周知事項である。
【０１４０】
ロータ１の周囲に一定の周方向ピッチで配置された多数（好適には偶数）個のステータ
３００に同一相の磁界を与える単相駆動方式では、図１９に示すように単巻きコイル３２
０を用いることもできる。この単巻きコイル３２０は、ロータ１の周囲にリング状に巻回
され、各ステータ３００のステータコア３０１と順番に鎖交する。この単巻きコイル３２
０の採用は、ステータコイル３０２の径方向外側部分３０２Ｂを省略できるため、モータ
径を縮小でき、ハウジングへの各ステータ３００の固定を容易とすることができる。なお
、この単相駆動方式は、リラクタンスモータなどにおいて好適である。
【０１４１】
しかしながら、単相駆動方式の問題点はトルクリップルすなわちコギングトルクが大き
い点にある。この問題は、この単相駆動方式の斜めギャップモータを複数個、同一回転軸
にタンデム結合し、各単相駆動方式の斜めギャップモータに与える単相電流に位相差を与
えることである。このタンデム結合多相モータ構造の斜めギャップモータを図２０に示す
。
【０１４２】
３００Ａ、３００Ｂ、３００Ｃはタンデム配置された３つのステータ、３０１Ａ、３０
１Ｂ、３０１Ｃはステータコア、３２０Ａ、３２０Ｂ、３２０Ｃは単巻きコイルからなる
ステータコイルである。１Ａ、１Ｂ、１Ｃはロータである。ステータコイル３２０Ａ、３
２０Ｂ、３２０Ｃに電気角２π／３位相差がずれた電流を通電すれば、インバータ側から
供給する電流のリップルを低減することができる。なお、各３００Ａ、３００Ｂ、３００
Ｃが形成する回転磁界の空間位相が異なるため、ステータコア３０１Ａ、３０１Ｂ、３０
１Ｃのステータ磁極部と、斜め電磁ギャップを挟んでそれらに対面するロータ１Ａ、１Ｂ
、１Ｃのロータ磁極との間の相対的な空間位相差は、回転磁界の空間位相に合わせて調整
される必要がある。このステータ磁極部とロータ磁極部との間の相対空間位相差は、ステ
ータコア３０１Ａ、３０１Ｂ、３０１Ｃの周方向位置を相対的に変更して実施してもよく
、あるいは各ロータ１Ａ、１Ｂ、１Ｃのロータ磁極の周方向位置を相対的に変更して実施
しても良い。なお、このロータ磁極としては、たとえばリラクタンスモータでは、斜め電
磁ギャップに向けて突出する軟磁性の突極部により構成することができる。もちろん、単
相磁石式同期モータでは、ロータに永久磁石を内蔵させて構成した磁石磁極をロータ磁極
とすることができる。
【０１４３】
好適な態様において、前記第２ステータに巻装される第２ステータコイルは、前記ロー
タに軸方向に配置される前記ステータコアに巻装される前記アキシャルギャップモータ用
の前記ステータコイルと異なる位相にて駆動される。このようにすれば、アキシャルギャ
ップモータ用のステータコイル及びラジアルギャップモータ用の第２ステータコイルの相
数を増大させることなく、トルクリップルを低減することができる。
（実施例６）
実施形態６を図２１、図２２を参照して説明する。
【０１４４】
この実施例６は、図１６で説明した実施例５のステータ３００を図８と同様にロータ１
の軸方向両側に配置した点にその特徴がある。
【０１４５】
図２１において、ステータ２は、ステータコア２１Ｘとステータコア２１Ｙとを径方向
に隣接配置してなる。ステータ３も、ステータコア３１Ｘとステータコア３１Ｙとを径方
向に隣接配置してなる。これらのステータコア２１Ｘ、２１Ｙ、３１Ｘ、３１Ｙは、図１
６に示すステータコア３０１と同一形状をもつ。
【０１４６】
ロータは、ロータコア１Ｘとロータコア１Ｙとを金属リング９２を挟んで径方向に嵌着
して構成されている。すなわち、このロータは、基筒部９３にロータコア１Ｙを嵌着し、
ロータコア１Ｙに金属リング９２を嵌着し、基筒部９９２にロータコア１Ｘを嵌着し、ロ
ータコア１Ｘに金属リング９１を嵌着してなる。これらの部材には、放射方向に延在する
締結ボルト４０１の先端を基筒部９の螺子穴に締結することにより固定されている。
【０１４７】
ステータコア２１Ｘとステータコア２１Ｙにより１つのステータ磁極セットが形成され
、６個のステータ磁極セットが、ロータ１の軸方向一方側にて周方向に等ピッチで配置さ
れている。同じく、ステータコア３１Ｘとステータコア３１Ｙにより１つのステータ磁極
セットが形成され、６個のステータ磁極セットが、ロータ１の軸方向他方側にて周方向に
等ピッチで配置されている。
【０１４８】
ロータの前側の合計６個のステータ磁極セットには、それぞれステータコイル２２が個
別にリング状に集中巻きされ、ロータの後側の合計６個のステータ磁極セットにも、それ
ぞれステータコイル３２が個別にリング状に集中巻きされている。
【０１４９】
図２２は、ロータ側から前側ステータ２を径方向に見た半側面図であり、３個のステー
タ磁極セットが図示されている。ただし、図２２において、ロータは模式的に図示されて
いる。この実施形態では、各ステータ磁極セットには、異なる位相の交流電流が通電され
る。すなわち、一つのステータコア２１Ｘであるステータコア２１ＸＵと一つのステータ
コア２１Ｙであるステータコア２１ＹＵはＵ相のステータ磁極セットを構成する。同じく
、ステータコア２１Ｘであるステータコア２１ＸＶと一つのステータコア２１Ｙであるス
テータコア２１ＹＶはＶ相のステータ磁極セットを構成する。同じく、ステータコア２１
Ｘであるステータコア２１ＸＷと一つのステータコア２１Ｙであるステータコア２１ＹＷ
はＷ相のステータ磁極セットを構成する。後側ステータ３を構成する合計６個のステータ
磁極セットも全く同じ形状に形成されている。
【０１５０】
ただし、前側ステータ２のステータ磁極セットと、それと同相の後側ステータ３のステ
ータ磁極セットとは、周方向同位置に配置され、同相で同じ大きさの相電流が通電される
。このようにすれば、ロータ１に対する曲げ力及び軸方向磁気吸引力を大幅に低減するこ
とができる。
（実施例７）
実施形態７を図２３、図２４を参照して説明する。
【０１５１】
この実施例７は、図１６で説明した実施例５のステータを図２１に示す実施例６と同様
のＥ型コアに変更した点にその特徴がある。
【０１５２】
図２３において、ステータは、ステータコア２１Ｘとステータコア２１Ｙとを軸方向に
隣接配置してなる。これらのステータコア２１Ｘ、２１Ｙは、図１６に示すステータコア
３０１と同一形状をもつ。
【０１５３】
ステータコア２１Ｘとステータコア２１Ｙにより１つのステータ磁極セットが形成され
、複数個のステータ磁極セットが、ロータ１の周方向に等ピッチで配置されている。図２
４に一つのステータ磁極セットを軸方向に見た状態を示す。すなわち、一つのステータ磁
極セットは、図２１と同様にＥ型コア形状をもつ。ただし、図２１ではステータ磁極セッ
トはロータに対して軸方向に隣接しているが、図２３ではステータ磁極セットはロータに
対して径方向に隣接している。
【０１５４】
ステータコア２１Ｘ、２１Ｙはそれぞれ周方向又は接線方向に延在するスロットをもち
、これらスロットにステータコイル２２がリング状に集中巻きされている。また、図２４
において、図示しない他のステータ磁極セットのステータコア２１Ｘ、２１Ｙのスロット
にも他の相のステータコイル２２がリング状に集中巻きされている。リング状のステータ
コイル２２は、図２４に示すように、絶縁被覆銅板を螺旋巻きして構成されている。
【０１５５】
ロータ１は、それぞれ螺旋巻きコアからなるロータコア１Ｘ、１Ｙを軸方向に隣接して
基筒部９に嵌着してなる。図２４は、斜め電磁ギャップに露出するロータコア１Ｘの前端
面（ロータ磁極面）を示す。この実施形態では、ロータ１は、図１２に示す構造のロータ
を用いたが、ロータのスロットには、図１２に示す樹脂１８の代わりに、基筒部９と一体
のアルミニウムかご型コイルを導入して、誘導モータ型ロータとした。もちろん、図１２
に示すリラクタンスモータ型ロータや、図４に示すリラクタンスロータ型ロータや、図９
に示す埋め込み磁石同期モータ型ロータや図略の表面磁石同期モータ型ロータを採用して
も良い。その他、各種モータのロータ構造を採用しても良い。図２４に示すように、ステ
ータコア２１Ｘ、２１Ｙの斜め電磁ギャップに対面する先端部の周方向幅は、径内側に向
かうにつれて狭くなっている。
（実施例８）
実施形態８を図２５、図２６を参照して説明する。
【０１５６】
この実施例８は、図２３、図２４で説明した実施例６において、ロータコア１Ｘ、１Ｙ
を図２６に示すように周方向（正確には接線方向）に鋼板を積層したロータ磁極を用いて
作製した点にその特徴がある。この実施形態では、図２６に示すように、ロータコア１Ｘ
、１Ｙの周方向（接線方向）幅は、ロータコア１Ｘ、１Ｙの径方向各部において等しくな
っている。これに合わせて、ステータコア２１Ｘ、２１Ｙの周方向（接線方向）幅も、ロ
ータコア１Ｘ、１Ｙの径方向各部において等しくなっている。ロータコア１Ｘ、１Ｙは、
実施例７と同じく、各種のロータ構造を採用することができる。リラクタンスモータのロ
ータ構造を採用する場合、ロータは、セグメント状軟磁性体からなるロータ磁極部を周方
向一定ピッチで配置すれば良く、ロータの残りの部分を樹脂で構成することができる。誘
導モータのロータ構造を採用する場合、ロータは、セグメント状軟磁性体からなるロータ
磁極部を周方向一定ピッチで配置すれば良く、ロータの残りの部分をかご形二次コイルを
なす導体金属部を基筒部９と一体に形成することができる。
（実施例９）
実施形態９を図２７、図２８を参照して説明する。
【０１５７】
この実施例９は、図２３、図２４で説明したインナーロータ型モータをアウターロータ
型モータに変更したものである。当業者において、インナーロータ型モータのステータを
径方向内側に配置して固定し、インナーロータ型モータのロータを軸方向外側に配置して
回転させるアウターロータ型モータは、当業者にとって周知事項である。
【０１５８】
更に説明すると、図２７、図２８において、４００はステータ、４０３はロータ磁極部
であり、ロータ磁極部４０３は、ステータ４００の径方向外側に位置して、配置されてい
る。
【０１５９】
ロータ磁極部４０３は、径方向に積層された鋼板からなり、軸方向に６個形成されてロ
ータ外筒部４０５の内周面に固定されている。各ロータ磁極部４０３は、径方向内側に向
けて軸方向幅が狭くなる三角形の軸方向断面形状をもつ。
【０１６０】
ステータ４００は、基筒部４０１と、この基筒部４０１に周方向一定ピッチで配置され
た偶数個のステータ磁極部４０２とを有している。ステータ磁極部４０２は、図２７に示
すように、軸方向にジグザグな斜めに形成されたステータ磁極面を斜め電磁ギャップを介
してロータ４０３のロータ磁極面に対面して形成されている。
【０１６１】
この実施形態では、ステータ磁極部４０２は、図２８に示すように、鋼板を周方向に積
層して構成されている。４０４〜４０９はステータコイルであり、ステータコイル４０４
、４０５が一つのリング状の集中巻きコイルをなし、ステータコイル４０６、４０７が一
つのリング状の集中巻きコイルをなし、ステータコイル４０８、４０９が一つのリング状
の集中巻きコイルをなす。ステータコイル４０４〜４０９を波巻きに形成してもよい。図
２８では、一つのステータ磁極部４０２だけが図示されているが、周方向に配置された他
のステータ磁極部４０２には別の相のステータコイルが巻装されている。
【０１６２】
その他、ステータコイル４０４〜４０９をそれぞれ周方向に延在する単巻きコイルとし
てもよい。この場合には、各リングコイルごとに異なる相電圧を印加することができる。
また、図２７、図２８では、ステータ磁極部４０２は鋼板を周方向又は接線方向に積層し
て構成したが、図２３に示すステータコ２１Ｘ、２１Ｙと同一構造としてもよい。更に、
図２７、図２８では、ロータ磁極部４０３は、径方向に積層したが、図２５、図２６と同
様に、周方向又は接線方向に積層してもよい。ロータ構造としては、既述した種々のモー
タのロータ構造を採用することができる。
（実施例１０）
実施形態１０を図２９を参照して説明する。
【０１６３】
この実施例１０は、図２７、図２８で説明したアウターロータ型モータにおいて、ロー
タ磁極面及び斜め電磁ギャップを隔てて対面するステータ磁極面を、階段状に形成した点
にその特徴がある。この場合においても、ステータ磁極面及びロータ磁極面は、全体とし
て平均的に径方向及び軸方向に対して斜め方向に延在している。この実施形態によれば、
単なるラジアルギャップモータ又はアキシャルギャップモータに比べて、電磁ギャップ面
積を稼ぐことができるため、ステータコイルのインダクタンスを増大することができ、そ
の分だけ、電流を低減して、トルク増大、効率向上を図ることができる。
（実施例１１）
実施形態１１を図３０、図３１を参照して説明する。
【０１６４】
この実施例１１は、図１、図８、図１４で説明した斜めギャップモータのステータコア
２１、３１において、ステータコア２１、３１の各鋼板を鋼板が図３０に示すように斜め
ギャップモータの延在方向と直角な斜め方向へ延在するようにプレス成形しつつ螺旋巻き
して構成したものである。図３１はステータコア２１、３１の一部を示す模式周方向部分
展開図である。このようにすれば、斜め電磁ギャップに対面する各鋼板の側端面を斜めに
切断することなく、螺旋巻きコア構造のステータコア２１、３１を作製することができる
。
【０１６５】
なお、ステータコア２１、３１を、周方向に一定ピッチで配列され、ハウジングに固定
された複数のステータ磁極部により構成する場合には、図３０の積層構造は、平板状の鋼
板を斜め電磁ギャップの延在方向に堰層すればよく、上記プレス成形は不要である。
（実施例１２）
実施形態１２を図３２、図３３を参照して説明する。
【０１６６】
この実施例１１は、図２３で説明したステータコア２１Ｘを、周方向に延在するヨーク
部５０３で周方向に接続した構造をもつ。
【０１６７】
更に説明すると、このステータコア２１Ｘは、全体としてロータを周方向に囲むリング
状のヨーク部５０３と、このヨーク部５０３を構成する各鋼板の軸方向両端から軸方向両
側へ突出した後、径方向内側に曲がり、その後、径方向内側に延在するステータ磁極部５
０１、５０２をもつ。図３３に示すように、ステータ磁極部５０１は、ロータ１Ｘの前側
の斜め電磁ギャップに対面するステータ磁極面２０をもち、ステータ磁極部５０２は、ロ
ータ１Ｘの後側の斜め電磁ギャップに対面するステータ磁極面３０をもつ。ステータ磁極
部５０１、５０２は、ヨーク部５０３から周方向一定ピッチで軸方向両側に突出している
。
【０１６８】
このステータコア２１Ｘは、むかで状に長手方向両側に平板部が突出する帯板を準備し
、これら一対の平板部を図３２、図３３に示すように径方向に内側に曲げつつ、帯板を図
１８に示すように巻き取り、切断してステータ磁極面２０，３０を形成して製造される。
【０１６９】
ステータコイル２２は、ロータ周囲にリング状に巻回することができる。この場合、ス
テータコイル２２はヨーク部５０３の径方向内側に隣接することになる。その他、このス
テータコア２１Ｘのスロットと、同様に作製されたステータコア２１Ｙのスロットとに図
２３と同様にリング状に集中巻きすることもできる。
（実施例１３）
実施形態１３を図３４、図３５を参照して説明する。
【０１７０】
この実施例１３は、図１、図８で説明した斜めギャップモータのロータ１を、それぞれ
周方向又は接線方向に積層された積層鋼板からなるステータ磁極部６００により構成した
ものである。各ステータ磁極部６００は、基筒部９に周方向所定ピッチで固定されている
。周方向に隣接する２つのステータ磁極部６００の間の空間に樹脂又はかご形導体用の金
属体を配置してもよい。かご形導体用の金属体は、基筒部９と一体に形成されることが好
ましい。６０２は、ステータ磁極部６００を基筒部９にインサートアルミダイキャスト成
形する場合に、アルミニウムが充填される孔である。
（実施例１４）
実施形態１４を図３６、図３７を参照して説明する。
【０１７１】
この実施例１４は、図４に示す斜めギャップモータのロータ１を、誘導モータのかご形
ロータ構造に変更した点をその特徴がある。１７はセグメント状鋼板であり、図８と同様
に径方向に積層されている。各セグメント状鋼板１７の軸方向両端は、周方向両側に突出
する爪部をもつ。
【０１７２】
各セグメント状鋼板１７は、周方向に所定ピッチで配置され、周方向に隣接する２つの
セグメント状鋼板１７の間のスロット部分にはアルミ製の二次コイル導体部がインサート
成形により充填されている。結局、この実施形態では、基筒部９と一体のアルミ円盤状部
材に各セグメント状鋼板１７をインサート成形により埋設した形状となる。１Ｓはスロッ
ト開口、９１はロータ１の外周部に存在して周方向に延在するアルミ製かご形二次コイル
のコイルエンド部分である。
（実施例１５）
実施形態１５を図３８、図３９を参照して説明する。
【０１７３】
この実施例１５は、図８で説明した斜めギャップモータを直流モータ構造に変更した点
にその特徴がある。したがって、この実施形態では、図８に示すステータコイル２２とス
テータコア２１、３１とからなるステータ２、３がロータ１側に移行し、ステータには永
久磁石とバックヨークとが配置されることになる。
【０１７４】
更に詳しく説明する。前側のバックヨークをなす前側ハウジング４の内端面には永久磁
石７０１が周方向所定ピッチで固定されて前側ステータを構成し、後側のバックヨークを
なす後側ハウジング５の内端面には永久磁石７０２が周方向所定ピッチで固定されて後側
ステータを構成している。通常の直流モータと同じく、各永久磁石７０１は周方向極性交
互に配置され、各永久磁石７０２も周方向極性交互に配置されている。ただし、この実施
形態では、周方向同じ位置の前側の永久磁石７０１と後側の永久磁石７０２は軸方向反対
向きに着磁されている。図３８では、永久磁石７０１、７０２は斜め電磁ギャップ１０，
１１に対面してＳ極が設けられている。
【０１７５】
ロータ１は、図８と同様に螺旋巻きコアからなるが、この螺旋巻きコアには、その斜め
電磁ギャップ１０、１１に近接して斜めスロットがそれぞれ斜め放射状に設けられている
。これら斜めスロットには、電機子コイル（図８のステータコイル２２、３２に相当）７
１０が図３８に示すように収容されてる。７０３は電機子コイル７１０の前側部分、７０
４は電機子コイル７１０の後側の部分である。７０３Ａは電機子コイル７１０の前側部分
のコイルエンド、７０４Ａは電機子コイル７１０の後側部分のコイルエンドである。
【０１７６】
コイルエンド７０３Ａは、ロータ１の径方向内側すなわち、基筒部９の前側にて径方向
内側に突出している。同様に、コイルエンド７０４Ａは、ロータ１の径方向内側すなわち
、基筒部９の後側にて径方向内側に突出している。
【０１７７】
電機子コイル７１０の導体は、コイルエンド７０３Ａからロータ１の前側のスロットを
径方向外側に延在した後、ロータ１の後側のスロットを径方向内側に延在し、コイルエン
ド７０４Ａに達する。その後、電機子コイル７１０の導体は、コイルエンド７０４Ａにお
いて周方向電気角π移動し、逆向きに延在してコイルエンド７０３Ａに達し、周方向電気
角π移動する。
【０１７８】
このようにすれば、電機子コイル７１０のコイルエンド７０３Ａ、７０４Ａをコンパク
トに収容することができるため、モータ体格をコンパクト化することができる。
【０１７９】
（変形態様）
上記実施形態では、ロータ１に対面する磁極面が同極性の前側の永久磁石７０１と後側
の永久磁石７０２とを周方向同位置とし、電機子コイル７１０は、ロータ１の径方向外側
にて周方向にずらすことなく、前側のスロットから後側スロットへ、後側のスロットから
前側のスロットへ延在している。
【０１８０】
その代わりに、ロータ１に対面する磁極面が反対極性の前側の永久磁石７０１と後側の
永久磁石７０２とを周方向同位置とし、電機子コイル７１０は、ロータ１の径方向外側に
て周方向に電気角π周方向に延在した後、前側のスロットから後側スロットへ、後側のス
ロットから前側のスロットへ延在させてもよい。ただし、この場合には、ロータ１の径方
向外側のコイルエンド部分が大きくなるという不具合が生じる。
【０１８１】
また、この実施形態では、前側ハウジング４及び後側ハウジング５の径方向内側部分に
コイルエンド７０３Ａ、７０４Ａに隣接して空気流入孔を設け、前側ハウジング４及び後
側ハウジング５の径方向外側部分に空気流出孔を設けている。このようにすれば、回転す
るロータ１の表面により斜め電磁ギャップ１０、１１内の空気が径方向外側に付勢される
ため、効率よく、ステータ及びロータを冷却することができる。なお、図３８では、空気
流出孔は、前側ハウジング４及び後側ハウジング５の径方向外側部分に径方向に貫設され
たが、前側ハウジング４及び後側ハウジング５の径方向外側部分に軸方向に貫設してもよ
い。このようにすれば、前側の斜め電磁ギャップ１０から出た冷却空気流は前側へ、後側
の斜め電磁ギャップ１１から出た冷却空気流は後側へ吹き出すことができる。
【０１８２】
冷却空気流をファン無しに増大する構造を図３９を参照して説明する。図３９において
、７０５はロータ１の螺旋巻きコアのバックヨークであり、７０６はバックヨーク７０５
から軸方向前側に突出するティース、７０７はバックヨーク７０５から軸方向後側に突出
するティースである。スロット７０８には、電機子コイル７１０の前側部分７０３及び後
側部分７０４が収容されているが、スロット開口に面して、各スロットには、径方向に延
在する空隙部分が配置される。すなわち、スロットの周方向断面の一部は、電機子コイル
７１０の前側部分７０３及び後側部分７０４に占拠されることなく、空隙７０８となって
いる。したがって、この放射状の空隙７０８は、効率良く、電機子コイル７１０を冷却す
る冷却空気通路となり、ティース７０６、７０７の軸方向先端部は、この冷却空気流を径
外方向に付勢する遠心翼を兼ねている。
（実施例１６）
実施形態１６を図３８〜図４１を参照して説明する。
【０１８３】
この実施例１６は、図３８、図３９で説明した斜めギャップ直流モータの整流子とブラ
シとからなる整流装置を省略した点にその特徴がある。
【０１８４】
図４０、図４１を参照して更に詳しく説明する。
【０１８５】
図４０に示す直流モータ８００の構造は、図３８、図３９に示す通りであるが、すべて
の公知の直流モータに置換可能である。
【０１８６】
回転軸には、輪板状の回路基板８０１が嵌着固定され、この回路基板８０１には３相イ
ンバータ回路８０２が実装されている。回転軸６の更に外側には、電源用のスリップリン
グ８０３、８０４と制御用のスリップリング８０５とが嵌着され、ブラシ８０６〜８０８
がスリップリング８０３〜８０５に個別に摺接している。
【０１８７】
３相の電機子コイル７１０への給電回路を図４１を参照して説明する。
【０１８８】
電源用のスリップリング８０３、８０４は回転軸６に固定された３相インバータ回路８
０２に電源電圧を供給し、また、制御用のスリップリング８０８は、外部のＥＣＵからの
制御指令信号や角度信号などを３相インバータ回路８０２にて入力し、３相インバータ回
路８０２は３相交流電圧を形成して、３相の電機子コイル７１０に送電する。なお、制御
用のスリップリング８０５の代わりに光学式又は電磁式などの各種非接触信号伝送装置を
採用しても良い。また、角度検出のために、回転軸にほとんど電流が流れない角度検出用
整流子片を設けても良い。
【０１８９】
このようにすれば、次の効果を奏することができる。
【０１９０】
直流モータは、ハウジング側に永久磁石又は界磁コイルにより界磁磁束が形成される界
磁極をもつため、ハウジング側のバックヨークを積層乃至螺旋巻きの電磁鋼板を用いる必
要がなく、経済性に富む。この実施形態の直流モータは、従来の整流装置の代わりに、回
転軸６に固定された３相インバータ回路８０２及び電源用のスリップリング８０３、８０
４をもつが、電源用のスリップリング８０３、８０４は、従来の整流装置の整流子片に比
べて、発熱、摩耗、損失、電磁波ノイズを大幅に低減できる利点をもつ。
【０１９１】
また、この実施形態の直流モータは、回転方向の変換が可能である。回転軸６に固定さ
れた３相インバータ回路８０２は、空気流れに対して回転するため、冷却性に富む。特に
輪板状の回路基板８０１の表面に３相インバータ回路８０２を実装すると、３相インバー
タ回路８０２による突起部分などにより、径方向への空気流の付勢が促進されるため、更
に冷却性が改善される。
【０１９２】
（変形態様）
図４０、図４１に示すスリップリングインバータ構造は、すべての直流モータに適用可
能である。３相インバータ回路８０２は、前側ハウジング４と後側ハウジング５とに囲ま
れた内部空間に収容しても良い。たとえば、３相インバータ回路８０２は、基筒部９に固
定しても良い。直流モータを単相モータとすれば、３相インバータ回路８０２の代わりに
フルブリッジ型のインバータ回路を採用しても良い。
（実施例１７）
実施形態１７を図４２を参照して説明する。
【０１９３】
この実施例１７は、図３８〜図４１で説明したインナーロータ型斜め電磁ギャップ直流
モータを、アウターロータ型斜め電磁ギャップ磁石式同期モータに変更した点にその特徴
がある。
【０１９４】
モータ構造としては、図３８に示すインナーロータ型斜め電磁ギャップ直流モータは、
永久磁石側を回転させる点を除いて図４２に示すアウターロータ型斜め電磁ギャップ磁石
式同期モータとほぼ同じである。
【０１９５】
以下、更に詳しく説明する。
アルミ製の前側ハウジング４及び後側ハウジング５の径方向外側にはプーリ７１０が嵌
着固定され、プーリ７１０にはベルト７１１が巻かれている。なお、プーリではなく歯車
を設けても良い。前側ハウジング４の内端面には軟磁性のバックヨーク７０５を介して前
側の永久磁石７０１が固定されている。後側ハウジング５の内端面には軟磁性のバックヨ
ーク７０６を介して後側の永久磁石７０２が固定されている。
【０１９６】
６Ａは固定ブロック６Ｂに固定された静止軸であり、静止軸６Ａは、基筒部９を通じて
ステータ１Ａが固定されている。ステータ１Ａは、螺旋巻きコアにステータコイル７０３
、７０４を図３８と同様に巻装して構成されている。２つの軸受け７Ａは、前側ハウジン
グ４及び後側ハウジング５を回転自在に支持する。７Ｂは、前側ハウジング４と静止軸６
Ａの前端面との間に配置されたスラスト軸受けである。
この実施形態のモータの第１の利点は、ラジアルギャップモータに比べて軸方向距離が
短い斜め電磁ギャップモータ（アキシャルギャップモータでもよい）を用いてアウターロ
ータ構造のモータを作製したため、従来のラジアルギャップモータをアウターロータ構造
とする場合に比べて、一対の軸受け７Ａ間の静止軸６Ａの長さを短縮できる点にある。こ
のことは、静止軸６Ａの径方向曲げ振動が少なくなることを意味する。なお、一対の軸受
け７Ａの一方を省略して片持ち支持構造としてもよい。特に磁石ロータ構造又はリラクタ
ンスロータ構造又はかご形誘導ロータ構造は、構造が簡素であるため、静止軸６Ａの短縮
に最も効果的である。
次に、この実施形態では、スラスト軸受け７Ｂを設けているため、前側ハウジング４及
び後側ハウジング５の軸方向後方への変位を確実に防止することができる。
更にこの実施形態では、たとえば前側の永久磁石７０１の磁界を後側の永久磁石７０２
の磁界よりも強化している。このようにすれば、前側ハウジング４及び後側ハウジング５
は、常に軸方向後方へ磁気的に付勢されるため、スラスト軸受けが無い前方側に前側ハウ
ジング４や後側ハウジング５が変位するのを防止することができる。
（変形態様）
なお、静止軸６Ａなどの後側ハウジング５との間に後側ハウジング５の軸方向前方への
変位を阻止するストッパを設けても良い。その他、軸受け７Ａ、７Ｂを互いに逆向きのス
ラストを支承するアンギュラ軸受けとして両方向のスラストをアンギュラ軸受け７Ａ、７
Ｂにより支承してもよい。
【０１９７】
（実施例１８）
実施形態１８を図４３を参照して説明する。
この実施例１８は、たとえば図２５に示す周方向又は接線方向に鋼板を積層してステー
タ磁極部を構成するためのＣ形鋼板部材を帯状鋼板から打ち抜く場合の効果的な打ち抜き
法に関するものである。
図４３において、９００は帯状鋼板、９０１は打ち抜かれるＣ形のステータ磁極部用の
Ｃ形鋼板部材である。２つのＣ形鋼板部材９０１を向かい合い、一方のＣ形鋼板部材９０
１の一つの先端部が他のＣ形鋼板部材９０１のスロット部に挿入される姿勢で打ち抜くた
め、歩留まりがよい。
【０１９８】
（実施例効果）
上記説明した各実施例の他の効果を以下に記載する。
図９、図１２において、ヨーク部は、鋼板を螺旋状に巻回して構成され、ステータ磁極
部（ティース）は、ヨーク部の両端部に周方向所定ピッチで形成されている。このように
すれば、簡素な構造の斜めギャップモータを実現することができる。
ステータコイルは、図１９において、ロータの径方向外側にリング状に配置されるリン
グコイルからなる。このようにすれば、ステータコイルの巻装作業を簡素化することがで
きる。
ステータコアは、図１５において、ロータの軸方向外側に位置して少なくとも径方向へ
磁束を通過させるヨーク部と、ヨーク部の軸方向両端部からそれぞれ軸方向ロータ側へ延
在するステータ磁極部とを有し、ステータ磁極部の軸方向先端は、斜め電磁ギャップに対
面し、ステータコイルは、ロータの軸方向外端よりも軸方向外側に位置してステータコア
のヨーク部及びステータ磁極部に囲まれるように巻かれた部分を有する。このようにすれ
ば、簡素なステータ構造を実現することができる。そのうえ、ステータ磁極部の軸方向先
端は斜め電磁ギャップに斜めに対面しているため、ステータ磁極部の径方向積層厚さに比
べて電磁ギャップの面積を増大して、トルクを増大することができる。
ステータコアのヨーク部は、図２１に示すように、軸方向に積層された複数層の鋼板か
らなり、複数層の鋼板は、ヨーク部の径方向両端部から軸方向ロータ側に曲げられて軸方
向ロータ側に延在してステータ磁極部を構成する。このようにすれば、コスト増大を抑止
しつつ低鉄損の斜めギャップモータを実現することができる。
ステータ及びロータのペアは、図２０に示すように、軸方向に複数配置され、各ペアの
ロータは、同一の回転軸に固定され、各ペアのステータコイルは、異なる相コイルをなす
。このようにすれば、簡素な構造のタンデム型多相モータを実現することができる。
ロータは、図３〜図５に示すように、周方向に磁束を流すためのヨークをもたない。こ
の場合には、樹脂などの非磁性絶縁体や軽金属により作製することもでき、イナーシャを
低減することができる。
【０１９９】
（実施例１９）
実施形態１９を図４４を参照して説明する。ただし、実施形態１９で用いる符号は上記した実施形態１−１８で用いた符号とは無関係である。この実施例１９は、上記各実施例で説明したリラクタンスモータのロータを電動ターボチャージャのラジアルコンプレッサに一体化した点にその特徴がある。更に具体的には、この以下、具体的に説明する。８００はラジアルコンプレッサ、９００はモータである。ラジアルコンプレッサ８００は、ケーシング８０１と、回転軸６に嵌着されてケーシング８０１内に回転自在に収容された回転翼車８０２とからなる。ラジアルコンプレッサ自体は良く知られているため、簡単に説明する。
回転翼車８０２は、回転軸６に固定された軸方向断面が略円錐形の円盤部８０３と、円盤部８０３の前端面から略放射状に突出する多数の遠心翼部（翼部）８０４とからなる。回転翼車８０２は、非磁性合金（たとえばアルミ合金）からなる。回転軸６は、円盤部８０３から回転軸６に与えられる軸方向後方へのスラストを支持する一つのスラスト軸受け（図示省略）と必要個数のラジアル軸受けとを通じてケーシング８０１に回転自在に支持されている。上記スラストは、圧縮流体が回転翼車８０２を通じて回転軸６を軸方向後方に付勢する回転体スラストと、後述する軟磁性のセグメント９１０、９１１に作用するアキシャルギャップモータ（正確には斜めギャップモータ）の電磁吸引力の軸方向成分とを含む。
ケーシング８０１は、空気を遠心翼部８０４の径内側の端部に導入する流入口８０５と、高速の空気流が遠心翼部８０４の径外側の端部から流入する吐出口をなすリング状のディフユーザ筒部８０６と、遠心翼部８０４の先端に沿いつつ延在する隔壁部８０７と、後述するモータのステータが固定されるステータ固定部８０８とを有している。ケーシング８０１は、非磁性合金（たとえばアルミ合金）からなる。
【０２００】
モータ９００は、ケーシング８０１のステータ固定部８０８に固定されて回転軸６の周りに周方向所定ピッチで配列された多数のステータ部分コア９０１と、円盤部８０３の背面に固定されて回転軸６の周りに周方向所定ピッチで配列された多数のセグメント９１０、９１１からなるロータ９０２とを有している。ステータ部分コア９０１は及びロータ９０２は、軟磁性材料により構成されている。各ステータ部分コア９０１は本発明で言うステータコアを構成している。
一つのステータ部分コア９０１は、径方向最外側のステータ磁極９０３と、径方向中間位置のステータ磁極９０４と、径方向最内側のステータ磁極９０５と、これらステータ磁極９０３〜９０５の根元部を磁気的に連結するヨーク９０６とにより構成されている。ステータ部分コア９０１は周方向に所定幅をもち、各ステータ部分コア９０１は、周方向に所定ピッチでリング状に配列されている。
【０２０１】
ステータ磁極９０３、９０４は、径方向に所定のギャップだけ離れている。９０７は、単巻きコイルである第１相のステータコイルであって、各ステータ部分コア９０１のステータ磁極９０３、９０４の間の上記ギャップを貫通して、回転軸６の周りにリング状に配置されている。
ステータ磁極９０４、９０５は、径方向に所定のギャップだけ離れている。９０８は、単巻きコイルである第２相のステータコイルであって、各ステータ部分コア９０１のステータ磁極９０４、９０５の間の上記ギャップを貫通して、回転軸６の周りにリング状に配置されている。中間のステータ磁極９０４には、このステータ磁極９０４を直流磁極とするための界磁コイル（図４４にて黒く塗られた部分）９０９が巻装されている。ステータ磁極９０３、９０５は、交番磁極をなす。単巻きコイルであるステータコイル９０６、９０７には、逆相の交流電圧が印加される。
【０２０２】
この実施例では、ロータ９０２は、円盤部８０３の背面から軸方向後方に突出して、ステータ磁極９０３とステータ磁極９０４との間のギャップを周方向に通過可能な軟磁性のセグメント９１０と、円盤部８０３の背面から軸方向後方に突出して、ステータ磁極９０４とステータ磁極９０５との間のギャップを周方向に通過可能な軟磁性のセグメント９１１とからなる。
【０２０３】
セグメント９１０は、ステータ磁極９０３又は９０４の周方向幅に略等しい周方向幅をもつ。セグメント９１１は、ステータ磁極９０４又は９０５の周方向幅に略等しい周方向幅をもつ。この実施形態では、ステータ部分コア９０１及びセグメント９１０、９１１を軟磁性粉末焼結体により構成したが、鋼板を周方向に積層して構成してもよい。セグメント９１０、９１１は、回転翼車８０２にインサート成形により植設されている。
【０２０４】
図４４に示すように、セグメント９１０、９１１の径方向幅は、軸方向後方に向けて狭くなっており、ステータ磁極９０３〜９０５の径方向幅は、軸方向後方に向けて広くなっている。ステータ磁極９０３〜９０５とセグメント９１０、９１１との間の電磁ギャップは、径方向及び軸方向に対して斜めに傾斜しており、この電磁ギャップの最小幅は略一定となっている。
セグメント９１０とセグメント９１１とは、周方向に電気角π離れて配置されている。ステータ磁極９０３〜９０５は、径方向に直線上に並んでいる。セグメント９１０がステータ磁極９０３、９０４の間に存在する時、ステータ磁極９０３、９０４、ヨーク９０６を順次通過する磁気回路の磁気抵抗が小さくなり、ステータコイル９０７のインダクタンスは増大する。セグメント９１０がステータ磁極９０３、９０４の間に存在しない時、ステータ磁極９０３、９０４、ヨーク９０６を順次通過する磁気回路の磁気抵抗が大きくなり、ステータコイル９０７のインダクタンスは減少する。同じく、セグメント９１１がステータ磁極９０４、９０５の間に存在する時、ステータ磁極９０４、９０５、ヨーク９０６を順次通過する磁気回路の磁気抵抗が小さくなり、ステータコイル９０８のインダクタンスは増大する。セグメント９１０がステータ磁極９０４、９０５の間に存在しない時、ステータ磁極９０４、９０５、ヨーク９０６を順次通過する磁気回路の磁気抵抗が大きくなり、ステータコイル９０８のインダクタンスは減少する。したがって、ステータ磁極９０４に巻回された界磁コイル９０９に直流電流を通電することにより、ステータ磁極９０４を流れる直流磁束は、セグメント９１０側に流れたり、セグメント９１１側に流れたりする。
【０２０５】
この実施形態では、ロータをなすセグメント９１０、９１１をステータ磁極９０３〜９０５の間に挿入して電磁ギャップ面積を増大させているため、インダクタンスを稼いだ分だけ、電流を減らすことができる。図４４に示すステータ磁極とロータのセグメントとのペアを、９０度回転させることにより、その斜め電磁ギャップによりインダクタンスを増大して必要電流を低減することは可能である。図４４では、ケーシング８０１により各ステータ磁極の前端面以外を包んだが、ケーシング８０１に固定された中間部材を通じて、ステータ部分コア９０１をケーシング８０１と一体化させてもよい。その他、各ステータ部分コアにステータコイルを集中巻きして多相モータとしてもよい。更に、回転翼車８０２の円盤部８０３の背面に固定し、それに対面して回転磁界形成用のステータコイルを配置してもよい。
【０２０６】
（変形態様）
変形態様を図４５を参照して説明する。
図４４では、ステータ磁極９０３〜９０５とロータ９０２との間の電磁ギャップを斜めに設けたが、この電磁ギャップを径方向に延在させても良い。この電磁ギャップを径方向に延在させたモータは、アキシャルギャップモータとして公知である。このアキシャルギャップモータをラジアルコンプレッサ８００の駆動に用いると、モータの軸方向幅を短縮してモータ軸長を短縮することができるため、図４４に示す電動ラジアルコンプレッサの軸方向必要長を更に短縮することができる。このアキシャルギャップモータを用いた電動ラジアルコンプレッサを図４５を参照して説明する。
図４５は、ラジアルコンプレッサ８００の円盤部８０３の背面に固定されたセグメント９１０、９１１と、ステータ磁極９０３〜９０５との間の電磁ギャップＧが径方向に延在するリラクタンスモータ９００をアキシャルギャップモータとしたものである。
【０２０７】
ロータ９０２をなすセグメント９１０、９１１は、それぞれ径方向に延在している。もちろん、セグメント９１０とセグメント９１１とは、周方向に電気角πだけずれている。このリラクタンスモータ９００は、図４４のリラクタンスモータ９００の実施例を９０度だけ回転させただけであるため、これ以上の説明は省略する。
アキシャルギャップモータのロータをラジアルコンプレッサ８００の回転翼車８０２の背面に固定することにより、この電動ラジアルコンプレッサの軸長を大幅に縮小できることが理解される。なお、通常のラジアルコンプレッサや電動ターボチャージャはスラスト軸受けをもつため、アキシャルギャップモータで問題となるその電磁ギャップの幅を保持する問題は問題なく解決される。ロータが回転翼車８０２の背面に固定されたアキシャルギャップモータでは、その電磁ギャップＧを空気流れが径方向に流れるため、良好にロータやステータ磁極を冷却することができ、空気をラジアルコンプレッサ８００を通じて外部に排出することができる。特に、径方向に延在するセグメント９１０、９１１は一種の遠心翼をなすため、セグメント９１０、９１１から径方向外側に排出される空気の速度エネルギーをディフユーザにて有効に利用することもできる。
【０２０８】
（変形態様）
上記した図４４、図４５では、軟磁性のセグメント９１０、９１１が回転翼車８０２の背面に固定されたリラクタンスモータ９００の例を説明したが、非磁性導電性金属からなる回転翼車８０２は、明らかにかご形誘導モータの二次コイルを兼ねることができる。既述したこの実施形態のモータ一体型ラジアルコンプレッサは、電動ターボチャージャや電動マイクロガスタービンのコンパクト化とイナーシャ低減に有効である。
（変形態様）
上記実施形態１９で説明した電動ターボチャージャに用いたこの実施例の特徴構造は、電動タービン、電動ファン、電動ポンプ、電動コンプレッサなどにも用いることができることは明白である。
（変形態様）
図３３では、軸方向後方へのスラストを受けるスラスト軸受けだけを設けたが、回転装置は、軸方向両側へのスラストを支持するために２個配置されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０２０９】
【図１】実施例１の斜めギャップモータを示す軸方向模式半断面図である。
【図２】図１に示すステータの周方向部分断面図である。
【図３】図１に示すロータの径方向半側面図である。
【図４】図３に示すロータの周方向部分断面展開図である。
【図５】図３に示すロータの変形態様を示す径方向半断面図である。
【図６】図１に示すコイル式ロータ軸方向変位防止機構の軸方向半断面図である。
【図７】図６のコイル式ロータ軸方向変位防止機構を制御するギャップ幅調整回路の一例を示すブロック回路図である。
【図８】実施例２の斜めギャップモータを示す軸方向半断面図である。
【図９】図８のロータの周方向部分展開図である。
【図１０】図８に示すロータ軸方向変位防止機構の軸方向半断面図である。
【図１１】実施形態３の斜めギャップモータを示す軸方向半断面図である。
【図１２】図１１のロータの周方向部分展開断面図である。
【図１３】図１１に示すロータ軸方向変位防止機構の軸方向部分断面図である。
【図１４】実施形態４の斜めギャップモータを示す軸方向半断面図である。
【図１５】ステータコア及びロータコアを構成する螺旋巻きコアの斜め切断端面を示す模式断面図である。
【図１６】実施形態５の斜めギャップモータを示す軸方向半断面図である。
【図１７】図１６の斜めギャップモータを示す径方向半側面図である。
【図１８】ステータコアをなす螺旋巻きコアの巻き取り、斜め切断工程を示す図である。
【図１９】図１７の斜めギャップモータの変形態様を示す径方向半側面図である。
【図２０】図１７の斜めギャップモータを３個タンデム結合した多相モータの軸方向半断面図である。
【図２１】実施形態６の斜めギャップモータの軸方向半断面図である。
【図２２】図２１の斜めギャップモータの径方向半側面図である。
【図２３】実施形態７の斜めギャップモータの軸方向半断面図である。
【図２４】図２３の斜めギャップモータの径方向部分側面図である。
【図２５】実施形態８の斜めギャップモータの軸方向半断面図である。
【図２６】図２５の斜めギャップモータの径方向部分側面図である。
【図２７】実施形態９の斜めギャップモータの軸方向部分断面図である。
【図２８】図２７の斜めギャップモータの径方向部分側面図である。
【図２９】実施形態１０の斜めギャップモータの軸方向部分断面図である。
【図３０】実施形態１１の斜めギャップモータの軸方向部分断面図である。
【図３１】図３０のＡーＡ線矢視模式断面図である。
【図３２】実施例１２のステータ構造を示す部分斜視図である。
【図３３】図３２の斜めギャップモータの軸方向部分断面図である。
【図３４】実施形態１３の斜めギャップモータの軸方向部分断面図である。
【図３５】図３４の斜めギャップモータのロータの部分側面図である。
【図３６】実施形態１４のロータの部分周方向展開図である。
【図３７】図３６のロータの軸方向半断面図である。
【図３８】実施形態１５の斜めギャップモータの軸方向半断面図である。
【図３９】図３８の斜めギャップモータの部分周方向展開図である。
【図４０】実施形態１６の給電構造を示す部分正面図である。
【図４１】図４０の給電構造を回路図である。
【図４２】実施形態１７の斜めギャップモータを示す軸方向半断面図である。
【図４３】実施形態１８の周方向積層型ステータ磁極部のためのＣ形鋼板部材打ち抜き工程を示す平面図である。
【図４４】実施例１９のラジアルコンプレッサ一体型リラクタンスモータの軸方向断面図である。
【図４５】図４４に示すラジアルコンプレッサ一体型リラクタンスモータとしてラジアルギャップ型のリラクタンスモータを採用した変形態様を示す軸方向断面図である
【図１】
2010063196.tif 000003
【図２】
2010063196.tif 000004
【図３】
2010063196.tif 000005
【図４】
2010063196.tif 000006
【図５】
2010063196.tif 000007
【図６】
2010063196.tif 000008
【図７】
2010063196.tif 000009
【図８】
2010063196.tif 000010
【図９】
2010063196.tif 000011
【図１０】
2010063196.tif 000012
【図１１】
2010063196.tif 000013
【図１２】
2010063196.tif 000014
【図１３】
2010063196.tif 000015
【図１４】
2010063196.tif 000016
【図１５】
2010063196.tif 000017
【図１６】
2010063196.tif 000018
【図１７】
2010063196.tif 000019
【図１８】
2010063196.tif 000020
【図１９】
2010063196.tif 000021
【図２０】
2010063196.tif 000022
【図２１】
2010063196.tif 000023
【図２２】
2010063196.tif 000024
【図２３】
2010063196.tif 000025
【図２４】
2010063196.tif 000026
【図２５】
2010063196.tif 000027
【図２６】
2010063196.tif 000028
【図２７】
2010063196.tif 000029
【図２８】
2010063196.tif 000030
【図２９】
2010063196.tif 000031
【図３０】
2010063196.tif 000032
【図３１】
2010063196.tif 000033
【図３２】
2010063196.tif 000034
【図３３】
2010063196.tif 000035
【図３４】
2010063196.tif 000036
【図３５】
2010063196.tif 000037
【図３６】
2010063196.tif 000038
【図３７】
2010063196.tif 000039
【図３８】
2010063196.tif 000040
【図３９】
2010063196.tif 000041
【図４０】
2010063196.tif 000042
【図４１】
2010063196.tif 000043
【図４２】
2010063196.tif 000044
【図４３】
2010063196.tif 000045
【図４４】
2010063196.tif 000046
【図４５】
2010063196.tif 000047