(57)【要約】【課題】高効率かつ安価なアキシャルギャップ型回転電機用ロータを提供すること。【解決手段】回転軸を中心に回転可能なフレーム１と、フレーム１の回転軸心Ｃの周りに配設され、軸方向端面に磁極面を有する複数の界磁部２と、を備えたアキシャルギャップ型回転電機用ロータ１０において、各界磁部２を、直角台形または直角三角形の磁極面を有する二つの永久磁石片２１１を、フレーム１の外周側の幅Ｗ１が回転軸心Ｃ側の幅Ｗ２よりも大きくなるように並べて構成し、そして、これら二つの永久磁石片２１１を、矩形の磁極面を有する永久磁石をその側辺に対し傾斜する分割線で二等分して形成した。【選択図】図４
2010279185.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸を中心に回転可能なフレームと、該フレームの回転軸心の周りに配設され、軸方向端面に磁極面を有する複数の界磁部と、を備えたアキシャルギャップ型回転電機用ロータであって、
前記各界磁部が、直角台形または直角三角形の磁極面を有する二つの永久磁石片を、前記フレームの外周側における幅が前記回転軸心側における幅よりも大きくなるように並べて構成されており、
前記二つの永久磁石片が、矩形の磁極面を有する永久磁石をその側辺に対し傾斜する分割線で二等分して形成されていることを特徴としたアキシャルギャップ型回転電機用ロータ。
【請求項２】
前記二つの永久磁石片の間に、矩形の磁極面を有する内側永久磁石片が配置されている請求項１に記載のアキシャルギャップ型回転電機用ロータ。
【請求項３】
回転軸を中心に回転可能なフレームと、該フレームの回転軸心の周りに配設され、軸方向端面に磁極面を有する複数の界磁部と、を備えたアキシャルギャップ型回転電機用ロータであって、
前記各界磁部が、直角台形または直角三角形の磁極面を有する二つの永久磁石片と、該二つの永久磁石片の間に配される等脚台形の磁極面を有する一つの内側永久磁石片とを、前記フレームの外周側における幅が前記回転軸心側における幅よりも大きくなるように並べて構成されており、
前記二つの永久磁石片および前記一つの内側永久磁石片が、矩形の磁極面を有する永久磁石をその側辺に対し等角度で傾斜する二つの分割線で分割して形成されていることを特徴としたアキシャルギャップ型回転電機用ロータ。
【請求項４】
回転軸を中心に回転可能なフレームと、該フレームの回転軸心の周りに配設され、軸方向端面に磁極面を有する複数の界磁部と、を備えたアキシャルギャップ型回転電機用ロータであって、
前記各界磁部が、直角台形または直角三角形の磁極面を有する二つの永久磁石片と、該二つの永久磁石片の間に配される直角台形または直角三角形の磁極面を有する二つの内側永久磁石片とを、前記フレームの外周側における幅が前記回転軸心側における幅よりも大きくなるように並べて構成されており、
前記二つの永久磁石片が、矩形の磁極面を有する一の永久磁石をその側辺に対し傾斜する分割線で二等分して形成され、
前記二つの内側永久磁石片が、矩形の磁極面を有する他の永久磁石をその側辺に対し傾斜する分割線で二等分して形成されていることを特徴としたアキシャルギャップ型回転電機用ロータ。
【請求項５】
前記二つの永久磁石片がその斜辺同士を対向させて並べられている請求項１〜請求項４のいずれかに記載のアキシャルギャップ型回転電機用ロータ。
【請求項６】
前記永久磁石片と前記内側永久磁石片との対向辺の長さが略同じである請求項２〜請求項５のいずれかに記載のアキシャルギャップ型回転電機用ロータ。
【請求項７】
前記内側永久磁石片の残留磁束密度が、前記永久磁石片の残留磁束密度よりも大きい請求項２〜請求項６のいずれかに記載のアキシャルギャップ型回転電機用ロータ。
【請求項８】
前記内側永久磁石片の保磁力が、前記永久磁石片の保磁力よりも小さい請求項２〜請求項６のいずれかに記載のアキシャルギャップ型回転電機用ロータ。
【請求項９】
前記フレームの回転方向後進側の永久磁石片の保磁力が、該フレームの回転方向前進側の永久磁石片の保磁力よりも大きい請求項１〜請求項６のいずれかに記載のアキシャルギャップ型回転電機用ロータ。
【請求項１０】
前記各界磁部が、前記永久磁石片または内側永久磁石片に重ねられた略扇形状の磁性体コアを備えている請求項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用ロータ。
【請求項１１】
前記永久磁石が、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石である請求項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用ロータ。
【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型回転電機用ロータに関する。
【背景技術】
【０００２】
アキシャルギャップ型回転電機は、回転軸を中心として回転可能に配設されたロータと、このロータの回転軸方向にギャップを隔てて配設されたステータとを備える回転電機である。アキシャルギャップ型回転電機は、その構造から薄型化できる点や磁極面積を大きくしてトルク密度を向上できる点で他の構造の回転電機より好ましい。
【０００３】
下記の特許文献１には、アキシャルギャップ型回転電機のロータの界磁部を構成する永久磁石として、垂直磁場プレスで成形した希土類焼結磁石を使用することが記載されている。垂直磁場プレスは、プレス方向に対し垂直方向に磁場をかけて磁石粉末をプレス成形するものであり、プレス方向と平行に磁場をかける平行磁場プレスに比べ、磁石粉末の配向の乱れを少なくでき、磁気特性に優れた永久磁石を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−３３９４６号公報、段落「００１９」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、垂直磁場プレスで成形された永久磁石は、プレス方向に対し垂直方向に磁場をかける関係から、直方体形状に成形され、その磁極面が矩形を成すことになった。したがって、アキシャルギャップ型回転電機において、ロータの磁極面積を最大限に大きくするためには、各界磁部の磁極面を略扇形状にする必要があるところ、従来では、垂直磁場プレスで得られた永久磁石を使用する場合、この直方体形状の永久磁石を略扇形状に切削加工しなければならず、その切れ端等の磁石材料の無駄が多く、ロータの製造コストを押し上げることになった。
【０００６】
本発明は、垂直磁場プレスで成形された永久磁石を使用した従来のアキシャルギャップ型回転電機用ロータに上記のような難点があることに鑑みて為されたもので、磁石材料の無駄が殆どなく、安価で高効率なアキシャルギャップ型回転電機用ロ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】
【０００７】
本発明は、回転軸を中心に回転可能なフレームと、該フレームの回転軸心の周りに配設され、軸方向端面に磁極面を有する複数の界磁部と、を備えたアキシャルギャップ型回転電機用ロータであって、
前記各界磁部が、直角台形または直角三角形の磁極面を有する二つの永久磁石片を、前記フレームの外周側における幅が前記回転軸心側における幅よりも大きくなるように並べて構成されており、前記二つの永久磁石片が、矩形の磁極面を有する永久磁石をその側辺に対し傾斜する分割線で二等分して形成されていることを特徴としている。
【０００８】
なお、本願において、直角台形とは、隣り合う二つの直角の内角を有する台形をいう。また、矩形とは長方形または正方形をいう。また、角部の微小な面取りや丸めは任意である。
【０００９】
また、本発明は、前記二つの永久磁石片の間に、矩形の磁極面を有する内側永久磁石片が配置されていることを特徴としている。
【００１０】
また、本発明は、回転軸を中心に回転可能なフレームと、該フレームの回転軸心の周りに配設され、軸方向端面に磁極面を有する複数の界磁部と、を備えたアキシャルギャップ型回転電機用ロータであって、
前記各界磁部が、直角台形または直角三角形の磁極面を有する二つの永久磁石片と、該二つの永久磁石片の間に配される等脚台形の磁極面を有する一つの内側永久磁石片とを、前記フレームの外周側における幅が前記回転軸心側における幅よりも大きくなるように並べて構成されており、前記二つの永久磁石片および前記一つの内側永久磁石片が、矩形の磁極面を有する永久磁石をその側辺に対し等角度で傾斜する二つの分割線で分割して形成されていることを特徴としている。
【００１１】
また、本発明は、回転軸を中心に回転可能なフレームと、該フレームの回転軸心の周りに配設され、軸方向端面に磁極面を有する複数の界磁部と、を備えたアキシャルギャップ型回転電機用ロータであって、
前記各界磁部が、直角台形または直角三角形の磁極面を有する二つの永久磁石片と、該二つの永久磁石片の間に配される直角台形または直角三角形の磁極面を有する二つの内側永久磁石片とを、前記フレームの外周側における幅が前記回転軸心側における幅よりも大きくなるように並べて構成されており、前記二つの永久磁石片が、矩形の磁極面を有する一の永久磁石をその側辺に対し傾斜する分割線で二等分して形成され、前記二つの内側永久磁石片が、矩形の磁極面を有する他の永久磁石をその側辺に対し傾斜する分割線で二等分して形成されていることを特徴としている。
【００１２】
また、本発明は、前記二つの永久磁石片がその斜辺同士を対向させて並べられていることを特徴としている。
【００１３】
また、本発明は、前記永久磁石片と前記内側永久磁石片との対向辺の長さが略同じであることを特徴としている。
【００１４】
また、本発明は、前記内側永久磁石片の残留磁束密度が、前記永久磁石片の残留磁束密度よりも大きいことを特徴としている。
【００１５】
また、本発明は、前記内側永久磁石片の保磁力が、前記永久磁石片の保磁力よりも小さいことを特徴としている。
【００１６】
また、本発明は、前記フレームの回転方向後進側の永久磁石片の保磁力が、該フレームの回転方向前進側の永久磁石片の保磁力よりも大きいことを特徴としている。
【００１７】
また、本発明は、前記各界磁部が、前記永久磁石片または内側永久磁石片に重ねられた略扇形状の磁性体コアを備えていることを特徴としている。
【００１８】
また、本発明は、前記永久磁石が、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係るアキシャルギャップ型回転電機用ロータは、複数の界磁部がそれぞれ、直角台形または直角三角形の磁極面を有する二つの永久磁石片を、フレームの外周側の幅が回転軸心側の幅よりも大きくなるように並べて構成されており、そして、これら二つの永久磁石片が、矩形の磁極面を有する永久磁石をその側辺に対し傾斜する分割線で二等分して形成されたものであるため、垂直磁場プレスで成形されて直方体形状を成す特性に優れた永久磁石をほぼ無駄なく利用することができ、安価で高効率なアキシャルギャップ型回転電機用ロータを提供することができる。
【００２０】
しかも、各界磁部を複数の永久磁石片を並べて構成しているので、例えば、残留磁束密度や保磁力等の特性の異なる複数の永久磁石片を、必要に応じて適宜、組み合わせることが簡単にでき、より高効率なアキシャルギャップ型回転電機用ロータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施形態のロータを備えたアキシャルギャップ型回転電機の概略断面図である。
【図２】本実施形態のロータの分解状態の斜視図である。
【図３】同ロータの組立状態の平面図である。
【図４】同ロータの複数の永久磁石片の配列状態を示す説明図である。
【図５】同ロータの複数の永久磁石片の分割状態を示す説明図である。
【図６】本発明に係るロータの変形例の分解状態の斜視図である。
【図７】同ロータの複数の永久磁石片および内側永久磁石片の配列状態を示す説明図である。
【図８】同ロータの複数の永久磁石片の分割状態を示す説明図である。
【図９】本発明に係るロータの他の変形例を表す図であり、（ａ）は複数の永久磁石片および内側永久磁石片の配列状態を示す説明図、（ｂ）は複数の永久磁石片の分割状態を示す説明図である。
【図１０】本発明に係るロータの更に他の変形例を表す図であり、（ａ）は複数の永久磁石片及び内側永久磁石片の配列状態を示す説明図、（ｂ）は複数の永久磁石片及び内側永久磁石片の分割状態を示す説明図である。
【図１１】本発明に係るロータの更に他の変形例を表す図であり、（ａ）は複数の永久磁石片及び複数の内側永久磁石片の配列状態を示す説明図、（ｂ）は複数の永久磁石片及び複数の内側永久磁石片のそれぞれの分割状態を示す説明図である。
【図１２】本発明に係るロータの更に他の変形例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明に係るロータは、アキシャルギャップ型回転電機に使用されるものである。図１の概略図に示すように、アキシャルギャップ型回転電機１００は、回転軸４０（回転軸心Ｃ）を中心として回転可能に配設されたロータ１０と、このロータ１０の回転軸方向の両側に所定のギャップを隔てて配設された第一ステータ２０及び第二ステータ３０と、を備えている。第一ステータ２０は、バックヨーク２０１と、バックヨーク２０１に立設されたティース２０２と、ティース２０２に巻回されたコイル２０３とから構成されており、第二ステータ３０は、バックヨーク３０１から構成されている。第一ステータ２０及び第二ステータ３０は、不図示の容器に固定され、回転軸４０が回転可能に貫通している。
【００２３】
本実施形態のロータ１０は、図１〜図３に示すように、回転軸４０に固定され、回転軸心Ｃを中心に回転可能な非磁性体から成るフレーム１と、このフレーム１の回転軸心Ｃの周りに配設され、軸方向端面に磁極面を有する複数の界磁部２と、これら複数の界磁部２をフレーム１に固定する押さえ部材３と、から構成されている。
【００２４】
フレーム１は、図２の分解斜視図に示すように、回転軸４０（不図示）を挿通可能な軸孔１１を有する内周部１２と、この内周部１２の外側面から放射状に突設されたスポーク部１３と、このスポーク部１３の先端に設けられた外周部１４とから構成されており、これら内周部１２の外側面と、各スポーク部１３の側面と、外周部１４の内側面とで仕切られた計６つの界磁部保持孔１５を有している。
【００２５】
界磁部２は、図２に示すように、上記フレーム１の界磁部保持孔１５内に保持される永久磁石部２１と、この永久磁石部２１に重ねられ、同じ界磁部保持孔１５内に保持される略扇形状の磁性体コア２２と、から構成されている。ここで磁性体コア２２の磁性体とは、鉄などの軟磁性体をさす。
【００２６】
永久磁石部２１は、図４に示すように、直角台形の磁極面を有する同形状の二つの永久磁石片２１１・２１１を、フレーム１の外周側（外周部１４側）における周方向の幅Ｗ１が回転軸心Ｃ側（内周部１２側）における周方向の幅Ｗ２よりも大きくなるように並べて構成されている。
【００２７】
これら二つの永久磁石片２１１・２１１は、垂直磁場プレスにて直方体形状に成形されたＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系（ネオジウム・鉄・ボロン系）焼結磁石を斜めに二等分して形成されている。即ち、図５に示すように、垂直磁場プレスで得られた矩形の磁極面を有する永久磁石Ｍ１を、その側辺に対し角度θ１傾斜する分割線Ｖ１で二等分することによって、直角台形の磁極面を有する同形状の二つの永久磁石片２１１・２１１が形成されている。本実施形態では、図４及び図５に示すように、永久磁石Ｍ１の分割線Ｖ１の傾斜角度θ１を、θ１°＝９０°−１８０°／Ｐ（Ｐ：界磁部の数）としているので、隣り合う界磁部２の永久磁石部２１同士の対向辺Ｓ１・Ｓ１を平行にすることができ、漏れ磁束を低減しつつ磁極面積を大きくすることができる。なお、この角度θ１は、全ての磁極での永久磁石形状が等しい場合に、最も望ましい角度を示すものであって、必ずしも永久磁石形状が等しい必要はない。永久磁石形状が磁極毎に異なる場合は、θ１が異なっても良い。
【００２８】
希土類焼結磁石は、導電率が高く、第一ステータ２０から発生する回転磁界によって渦電流損が生じ易い。このため、磁性体コア２２は希土類磁石に比べて導電率の小さい磁性材から構成されており、永久磁石部２１に対し第一ステータ２０側に配置されることによって、渦電流損を低減できる。特に、ＰＷＭ制御する場合、キャリア成分の高周波の磁束の変化による渦電流損を低減できる。また、磁性体コア２２を磁気的に等方性を有する圧粉磁心から構成すれば、磁性体コア２２において渦電流損を生じ難くすることができる。また、永久磁石部２１が第一ステータ２０側で発生させる界磁磁束のうちの殆どが磁性体コア２２を通るので、略扇形状の磁性体コア２２の第一ステータ２０側の表面は、実質的に界磁部２の極磁面として機能する。
【００２９】
また、本実施形態では、直角台形の磁極面を有する二つの永久磁石片２１１が、その斜辺Ｓ２同士を対向させて並べられている。このことで、各界磁部２において、永久磁石部２１の中央部におけるフレーム径方向の長さＬ１を、側縁部におけるフレーム径方向の長さＬ２よりも大きくすることができ、エアギャップ磁束密度を正弦波に近づけて分布させることが可能となり、誘起電圧を正弦波化してトルクリプルを低減できる。このとき、磁性体コア２２も、中央部におけるフレーム径方向の長さを、側縁部におけるフレーム径方向の長さよりも大きくしてもよい。具体的には、磁性体コア２２のフレーム中心からの外径を、中央部で最大とし、側縁部に向けて小さくしていくと好適である。また、押さえ部材３とフレーム１との接合手段はレーザ溶接に限定されず、リベット結合等、他の接合方法を採用しても良い。
【００３０】
押さえ部材３は、図１及び図２に示すように、フレーム１の複数の界磁部保持孔１５内にそれぞれ保持された界磁部２をフレーム１に固定するものである。本実施形態では、フレーム１の回転軸線Ｃ方向の両側にそれぞれ、押さえ部材３がレーザ溶接されることによって、複数の界磁部２が固定されている。
【００３１】
本実施形態では、フレーム１の第一ステータ２０側で界磁部２を固定する押さえ部材３が、小径のリング部品３１、及び大径のリング部品３２から形成されており、フレーム１の第二ステータ３０側で界磁部２を固定する押さえ部材３が、ディスク部品３３から形成されている。図１に示すように、小径のリング部品３１が界磁部２の第一ステータ２０側の磁極面の内縁の一部を押さえた状態でフレーム１にレーザ溶接されており、大径のリング部品３２が界磁部２の第一ステータ２０側の磁極面の外縁の一部を押さえた状態でフレーム１にレーザ溶接されている。そして、ディスク部品３３が界磁部２の第二ステータ３０側の磁極面の全部を押さえた状態でフレーム１にレーザ溶接されている。
【００３２】
ディスク部品３３は、軟磁性の電磁鋼板から形成されており、界磁部２の第二ステータ３０側の磁束を部分的に短絡する機能を有する。この機能によって、第二ステータ３０とロータ１０との間に働く磁気吸引力が、第一ステータ２０とロータ１０との間に働く磁気吸引力よりも強い場合に、第二ステータ３０とロータ１０との間に働く磁気吸引力を弱めることができる。この機能が不要であれば、ディスク部品３３の代わりにリング部品を使用してもよい。
【００３３】
なお、各界磁部２の永久磁石部２１の着磁は、押さえ部材３で界磁部２をフレーム１に固定した後に行ってもよく、固定する前に行ってもよいが、固定した後に着磁するのが、永久磁石片２１１の取り扱いの面で好ましい。互いに反発力が働くため、着磁した後に永久磁石片２１１を並べるのは作業上困難であるからである。
【００３４】
このように本実施形態のアキシャルギャップ型回転電機用ロータ１０は、複数の界磁部２がそれぞれ、直角台形の磁極面を有する同形状の二つの永久磁石片２１１をフレーム１の外周側における幅が回転軸心側における幅よりも大きくなるように並べて構成されており、そして、これら二つの永久磁石片２１１が、矩形の磁極面を有する永久磁石Ｍ１をその側辺に対し傾斜する分割線Ｖ１で二等分して形成されたものであるため、垂直磁場プレスで成形されて直方体形状を成す特性に優れた永久磁石をほぼ無駄なく利用することができ、安価で高効率なアキシャルギャップ型回転電機用ロータを提供することができる。
【００３５】
以上、本実施形態のアキシャルギャップ型回転電機用ロータ１０について説明したが、本発明はその他の形態でも実施することができる。
【００３６】
例えば、図６〜図８に示すアキシャルギャップ型回転電機用ロータ５０のように実施してもよい。ロータ５０は、各界磁部２の永久磁石部２３が、計３つの永久磁石片をフレーム１の周方向に並べて構成されている点に特徴があり、他の構成は上記実施形態のロータ１０と同様である。
【００３７】
ロータ５０は、図７に示すように、各界磁部２の永久磁石部２３が、直角台形の磁極面を有する同形状の二つの永久磁石片２３１、２３３と、これら二つの永久磁石片２３１、２３３の間に配される、矩形の磁極面を有する一つの内側永久磁石片２３２とを、フレーム１の外周側（外周部１４側）における周方向の幅Ｗ３が回転軸心Ｃ側（内周部１２側）における周方向の幅Ｗ４よりも大きくなるように並べて構成されている。
【００３８】
直角台形の磁極面を有する永久磁石片２３１、２３３は、垂直磁場プレスにて直方体形状に成形されたＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系（ネオジウム・鉄・ボロン系）焼結磁石を斜めに二等分して形成されている。即ち、図８に示すように、垂直磁場プレスで成形されて矩形の磁極面を有する永久磁石Ｍ２を、その側辺に対し角度θ２傾斜する分割線Ｖ２で二等分することによって、直角台形の磁極面を有する同形状の二つの永久磁石片２３１、２３３が形成されている。この変形例では、図７及び図８に示すように、永久磁石Ｍ２の分割線Ｖ２の傾斜角度θ２を、θ２°＝９０°−１８０°／Ｐ（Ｐ：界磁部の数）としているので、隣り合う界磁部２の永久磁石部２３同士の対向辺Ｓ３・Ｓ３を平行にすることができ、漏れ磁束を低減しつつ磁極面積を大きくすることができる。
【００３９】
また、矩形の磁極面を有する内側永久磁石片２３２は、垂直磁場プレスにて直方体形状に成形されたＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系（ネオジウム・鉄・ボロン系）焼結磁石Ｍ３から形成されている。この実施変形例では、直角台形の磁極面を有する永久磁石片２３１、２３３の斜辺Ｓ４の長さと、矩形の磁極面を有する内側永久磁石片２３２の長辺Ｓ５の長さを同じにしているので、これら永久磁石片２３１、２３３と内側永久磁石片２３２との対向辺（Ｓ４、Ｓ５）の長さを同じにすることができ、各界磁部２の磁極面をより有効に形成することができる。
【００４０】
このようにロータ５０は、各界磁部２において、直角台形の磁極面を有する同形状の二つの永久磁石片２３１、２３３の間に、矩形の磁極面を有する内側永久磁石片２３２を配置しているので、各界磁部２を扇形状により近づけることができ、各界磁部２の磁極面をより有効に形成することができる。
【００４１】
また、フレーム周方向の両外側の永久磁石片２３１、２３３の残留磁束密度を、フレーム周方向の内側の内側永久磁石片２３２の残留磁束密度より小さくすることが好ましい。このことで、エアギャップ磁束密度を正弦波に近づけて分布させることができ、誘起電圧を正弦波化してトルクリプルを低減することができる。
【００４２】
また、フレーム周方向の両外側の永久磁石片２３１、２３３の保磁力を、フレーム周方向の内側の内側永久磁石片２３２の保磁力より大きくすることが好ましい。このことで、フレームの周方向の両外側の永久磁石片ほど減磁しやすいところ、これに対処することができる。フレーム周方向の両外側の永久磁石片２３１、２３３と、フレーム周方向の内側の内側永久磁石片２３２とは、１の磁石から切断して製造するわけではないので、両者を異なる磁石から製作することは容易である。
【００４３】
また、フレームの回転方向後進側の永久磁石片２３３の保磁力を、フレームの回転方向前進側の永久磁石片２３１の保磁力よりも大きくすることが好ましい。このことで、フレームの回転方向後進側の永久磁石片ほど駆動時の減磁界が大きいため減磁しやすいところ、これに対処することができる。ただ、磁石形状が同じであると、磁石材質を間違える恐れがあるため、保磁力の異なる磁石は、予めサイズの異なる矩形形状の磁石を切断することで、フレーム形状との関係で間違いを防止することも可能である。このようにロータの界磁部を構成する複数の永久磁石片の配列数、配列方向、各永久磁石片の大きさや、磁気特性の組合せ等については、アキシャルギャップ型回転電機に要求される性能等に応じて種々の設計変更が可能である。
【００４４】
また、図９に示すように、ロータの各界磁部を構成する永久磁石部２４として、フレームの各界磁部保持孔１５内に、直角三角形の磁極面を有する同形状の二つの永久磁石片２４１、２４３と、これら二つの永久磁石片２４１、２４３の間に配される、矩形の磁極面を有する一つの内側永久磁石片２４２とを、フレームの外周側における幅が回転軸心側における幅よりも大きくなるように並べてもよい。
【００４５】
この直角三角形の磁極面を有する永久磁石片２４１、２４３は、垂直磁場プレスにて直方体形状に成形されたＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系（ネオジウム・鉄・ボロン系）焼結磁石を斜めに二等分して形成されている。即ち、図９（ｂ）に示すように、垂直磁場プレスで成形されて矩形の磁極面を有する永久磁石Ｍ４を、その側辺に対し角度θ３傾斜する対角線たる分割線Ｖ３で二等分することによって、直角三角形の磁極面を有する同形状の二つの永久磁石片２４１、２４３が形成されている。また、矩形の磁極面を有する内側永久磁石片２４２は、垂直磁場プレスにて直方体形状に成形されたＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系（ネオジウム・鉄・ボロン系）焼結磁石Ｍ５から形成されている。
【００４６】
また、図１０に示すように、ロータの各界磁部を構成する永久磁石部２５として、フレームの各界磁部保持孔１５内に、直角台形の磁極面を有する同形状の二つの永久磁石片２５１、２５３と、これら二つの永久磁石片２５１、２５３の間に配される、等脚台形の磁極面を有する一つの内側永久磁石片２５２とを、フレームの外周側における幅が回転軸心側における幅よりも大きくなるように並べてもよい。
【００４７】
これら直角台形の磁極面を有する永久磁石片２５１、２５３および等脚台形の磁極面を有する永久磁石片２５２は、垂直磁場プレスにて直方体形状に成形されたＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系（ネオジウム・鉄・ボロン系）焼結磁石を、斜めに三分割して形成されている。即ち、図１０（ｂ）に示すように、垂直磁場プレスで成形されて矩形の磁極面を有する永久磁石Ｍ６を、その側辺に対し等角度θ４で傾斜する二つの分割線Ｖ４で対称的に分割することによって、直角台形の磁極面を有する二つの永久磁石片２５１、２５３と等脚台形の磁極面を有する一つの永久磁石片２５２とが形成されている。この実施変形例では、永久磁石Ｍ６の分割線Ｖ４の傾斜角度θ４を、２×θ４°＝１８０°−１８０°／Ｐ（Ｐ：界磁部の数）としているので、隣り合う界磁部の永久磁石部２５同士の対向辺を平行にすることができ、漏れ磁束を低減しつつ磁極面積を大きくすることができる。
【００４８】
なお、この実施変形例において、直角台形の磁極面を有する二つの永久磁石片２５１、２５３の代わりに、直角三角形の磁極面を有する二つの永久磁石片を用いてもよい。また、等脚台形の磁極面を有する永久磁石片２５２の代わりに、二等辺三角形の磁極面を有する永久磁石片を用いてもよい。これら直角三角形の磁極面を有する永久磁石片、及び二等辺三角形の磁極面を有する永久磁石片についても、垂直磁場プレスで直方体形状に成形された永久磁石を斜めに三分割して形成することができる。
【００４９】
また、図１１に示すように、ロータの各界磁部を構成する永久磁石部２６として、フレームの各界磁部保持孔１５内に、直角台形の磁極面を有する同形状の二つの永久磁石片２６１、２６４と、これら二つの永久磁石片２６１、２６４の間に配される、直角台形の磁極面を有する同形状の二つの内側永久磁石片２６２、２６３とを、フレームの外周側における幅が回転軸心側における幅よりも大きくなるように並べてもよい。
【００５０】
直角台形の磁極面を有する永久磁石片２６１、２６４は、垂直磁場プレスにて直方体形状に成形されたＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系（ネオジウム・鉄・ボロン系）焼結磁石を斜めに二等分して形成されている。即ち、図１１（ｂ）に示すように、垂直磁場プレスで成形されて矩形の磁極面を有する一の永久磁石Ｍ７を、その側辺に対し角度θ５傾斜する分割線Ｖ５で二等分することによって、直角台形の磁極面を有する同形状の二つの永久磁石片２６１、２６４が形成されている。
【００５１】
また、直角台形の磁極面を有する内側永久磁石片２６２、２６３も、垂直磁場プレスにて直方体形状に成形されたＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系（ネオジウム・鉄・ボロン系）焼結磁石を斜めに二等分して形成されている。即ち、図１１（ｂ）に示すように、垂直磁場プレスで成形されて矩形の磁極面を有する他の永久磁石Ｍ８を、その側辺に対し角度θ６傾斜する分割線Ｖ６で二等分することによって、直角台形の磁極面を有する同形状の二つの永久磁石片２６２、２６３が形成されている。この実施変形例では、分割線Ｖ５の傾斜角度θ５、及び分割線Ｖ６の傾斜角度θ６を、θ５°＋θ６°＝１８０°−１８０°／Ｐ（Ｐ：界磁部の数）としているので、隣り合う界磁部の永久磁石部２６同士の対向辺を平行にすることができ、漏れ磁束を低減しつつ磁極面積を大きくすることができる。
【００５２】
なお、この実施変形例において、直角台形の磁極面を有する二つの永久磁石片２６１、２６４の代わりに、直角三角形の磁極面を有する二つの永久磁石片を用いてもよい。また、直角台形の磁極面を有する二つの内側永久磁石片２６２、２６３の代わりに、直角三角形の磁極面を有する二つの内側永久磁石片を用いてもよい。これら直角三角形の磁極面を有する永久磁石片、及び内側永久磁石片についても、垂直磁場プレスで直方体形状に成形された永久磁石をそれぞれ、斜めに二等分して形成することができる。
【００５３】
また、図１２に示すロータ６０のように、複数の界磁部２同士の間に、各界磁部２に対し所定間隔を隔てて磁性体磁極４を配設してもよい。即ち、ロータ６０のフレーム５は、回転軸を挿通可能な軸孔５１を有する内周部５２と、この内周部５２の外側面から放射状に突設されたスポーク部５３と、このスポーク部５３の先端に設けられた外周部５４とから構成されており、これら内周部５２の外側面と、各スポーク部５３の側面と、外周部５４の内側面とで仕切られた計６つの扇状の界磁部保持孔５５を有している。そして、各スポーク部５３に磁極保持孔５６が形成され、この磁極保持孔５６内に、直方体形状の磁性体磁極４が収容されている。これら磁性体磁極４は、軟磁性体から構成され、いわゆるｑ軸インダクタンスを高くすることで、ｑ軸インダクタンスとｄ軸インダクタンスの差に起因して発生するリラクタンストルクを増す働きを有する。
【００５４】
また、各界磁部２において、磁性体コア２２の複数の永久磁石片が接する面に、これら永久磁石片を位置決めする凹部又は凸部を設けても良い。このことで、より安定かつ確実に複数の永久磁石片を組み合わせてフレームに固定することができる。
【００５５】
また、上記実施形態では、フレーム１の界磁部保持孔１５内に複数の永久磁石片２１１を収容して押さえ部材３で固定しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば円盤形状のフレームに複数の永久磁石片を接着剤を用いて固定してもよい。また、ステータについても任意であり、第２ステータも第３ステータもコイルを有しても良い。
【００５６】
また、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲内で、当業者の知識に基づいて種々の改良、修正、変形を加えた態様で実施し得る。同一の作用又は効果が生じる範囲内でいずれかの発明特定事項を他の技術に置換した形態で実施しても良く、また、一体に構成されている発明特定事項を複数の部材から構成したり、複数の部材から構成されている発明特定事項を一体に構成した形態で実施しても良い。
【符号の説明】
【００５７】
１００：アキシャルギャップ型回転電機
１０、５０、６０：ロータ
１、５：フレーム
２：界磁部
２１、２３、２４、２５、２６：永久磁石部
２１１、２３１、２３３、２４１、２４３、２５１、２５３、２６１、２６４：永久磁石片
２３２、２４２、２５２、２６２、２６３：内側永久磁石片
２２：磁性体コア
３：押さえ部材
２０：第一ステータ
３０：第二ステータ
４０：回転軸
Ｃ：回転軸心
Ｍ１〜Ｍ８：永久磁石
Ｖ１〜Ｖ６：分割線
Ｓ２：斜辺
Ｗ１、Ｗ３：界磁部のフレーム外周側における幅
Ｗ２、Ｗ４：界磁部のフレーム回転軸心側における幅
【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１１】
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【図１２】
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