(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸に連結されるロータアームと、
軸方向の一端側が前記ロータアームに片持ち支持される円環状のロータと、
このロータの径方向外側にギャップを有して配置される外ステータと、
前記ロータの径方向内側にギャップを有して配置される内ステータとを有し、
前記ロータは、軟磁性材から成るコアシートを積層して構成される積層コアと、この積層コアの軸方向の他端側に配置される端面コアとを有し、前記ロータアームと前記端面コアとの間に前記積層コアを挟み込み、結合部材を軸方向に挿通して前記ロータアームに押圧固定されるマルチギャップ型回転電機であって、
前記積層コアは、径方向の内周面および外周面に突極構造を持つ複数のセグメントを有し、この複数のセグメントが径方向の内外に設けられる内側ブリッジと外側ブリッジとによって環状に連結されると共に、周方向に隣合う前記セグメント同士の間で前記内側ブリッジと前記外側ブリッジとの間にセグメント間空間部が形成され、且つ、前記複数のセグメントには、それぞれ前記結合部材を軸方向に通すための結合孔が形成され、
前記端面コアは、周方向に前記セグメントに対応して配置され、且つ、径方向の内周面および外周面に突極構造を有する軟磁性部と、周方向に前記セグメント間空間部に対応して配置される非磁性部とが設けられ、前記軟磁性部を形成する鉄と前記非磁性部を形成するステンレス鋼とが一体に接合されて、前記外ステータおよび前記内ステータとの間で前記積層コアと協働して磁束の授受を行うことを特徴とするマルチギャップ型回転電機。
【請求項２】
回転軸に連結されるロータアームと、
軸方向の一端側が前記ロータアームに片持ち支持される円環状のロータと、
このロータの径方向外側にギャップを有して配置される外ステータと、
前記ロータの径方向内側にギャップを有して配置される内ステータとを有し、
前記ロータは、軟磁性材から成るコアシートを積層して構成される積層コアと、この積層コアの軸方向の他端側に配置される端面コアとを有し、前記ロータアームと前記端面コアとの間に前記積層コアを挟み込み、結合部材を軸方向に挿通して前記ロータアームに押圧固定されるマルチギャップ型回転電機であって、
前記積層コアは、径方向の内周面および外周面に突極構造を持つ複数のセグメントを有し、この複数のセグメントが径方向の内外に設けられる内側ブリッジと外側ブリッジとによって環状に連結されると共に、周方向に隣合う前記セグメント同士の間で前記内側ブリッジと前記外側ブリッジとの間にセグメント間空間部が形成され、且つ、前記複数のセグメントには、それぞれ前記結合部材を軸方向に通すための結合孔が形成され、
前記端面コアは、周方向に前記セグメントに対応して配置され、径方向の内周面および外周面に突極構造を有する軟磁性部と、周方向に前記セグメント間空間部に対応して配置される非磁性部とが設けられて、前記外ステータおよび前記内ステータとの間で前記積層コアと協働して磁束の授受を行い、
前記軟磁性部と前記非磁性部は、全体が鉄で形成された前記端面コアに対して前記非磁性部に対応する部位を非磁性化する改質処理、または、全体がステンレス鋼で形成された前記端面コアに対して前記軟磁性部に対応する部位を磁性化する改質処理によって形成されることを特徴とするマルチギャップ型回転電機。
【請求項３】
請求項１または２に記載したマルチギャップ型回転電機において、
前記ロータアームは、前記端面コアとの間に前記積層コアを挟み込んで前記ロータを固定するロータ固定部を有し、
前記端面コアの板厚は、前記ロータ固定部の板厚以上に設定されることを特徴とするマルチギャップ型回転電機。
【請求項４】
請求項１〜３に記載した何れか一つのマルチギャップ型回転電機において、
前記ロータは、前記コアシートより耐遠心力強度が高い円環状の中間円盤を前記積層コアの軸方向中間部に配置したことを特徴とするマルチギャップ型回転電機。
【請求項５】
請求項４に記載したマルチギャップ型回転電機において、
前記中間円盤は、非磁性材によって形成され、且つ、前記端面コアより板厚が薄く形成されていることを特徴とするマルチギャップ型回転電機。
【請求項６】
請求項１〜５に記載した何れか一つのマルチギャップ型回転電機において、
前記積層コアは、前記複数のセグメントにそれぞれ前記結合孔が２箇所以上形成され、その２箇所以上の前記結合孔にそれぞれ前記結合部材が挿通されて前記ロータアームに固定されることを特徴とするマルチギャップ型回転電機。
【請求項７】
請求項１〜６に記載した何れか一つのマルチギャップ型回転電機において、
前記端面コアと軸方向に対向して配置される側面ステータを有し、
前記端面コアは、前記側面ステータと対向する前記軟磁性部の軸方向端面に突極構造を有することを特徴とするマルチギャップ型回転電機。
【請求項８】
請求項１〜７に記載した何れか一つのマルチギャップ型回転電機において、
前記結合部材は、軟磁性材によって形成されるボルトまたはリベットであることを特徴とするマルチギャップ型回転電機。
【請求項９】
請求項１〜８に記載した何れか一つのマルチギャップ型回転電機において、
前記セグメント間空間部に周方向に着磁された永久磁石が挿入され、且つ、周方向に隣合う一方の永久磁石と他方の永久磁石は、周方向に対向する磁極の極性が同一となる向きに配置されることを特徴とするマルチギャップ型回転電機。
【請求項１０】
請求項９に記載したマルチギャップ型回転電機において、
前記結合孔が前記セグメント毎に２箇所ずつ形成され、
前記セグメント内で隣合う２箇所の前記結合孔同士のピッチをＰ１、
周方向に隣合う前記セグメント同士で前記セグメント間空間部を跨いで隣合う２箇所の前記結合孔同士のピッチをＰ２とすると、
Ｐ１＜Ｐ２…………………（１）
上記（１）式が成立することを特徴とするマルチギャップ型回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、車両用の電動機や発電機に用いて好適なマルチギャップ型回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、特許文献１に記載されたダブルステータ型モータがある。
このダブルステータ型モータは、電磁鋼板を使用したコアシートの積層体である積層コアの内外周にそれぞれ永久磁石を装着して構成される環状のロータと、このロータの径方向内側にギャップを有して配置される内ステータと、ロータの径方向外側にギャップを有して配置される外ステータとを有し、ロータと内外ステータとの間で径方向に二面ギャップを形成することで高出力密度を実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２８２３３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１のモータに使用されるロータは、積層コアの両側にそれぞれアルミ製のコア押さえプレートを配置し、一方のコア押さえプレートの外側（反積層コア側）に配置される連結円盤に対し、スタッドボルトによって締結固定される。
すなわち、上記のロータは、一方のコア押さえプレートが配置される軸方向の一端側が連結円盤に締結され、他方のコア押さえプレートが配置される軸方向の他端側が開放端となる片持ち構造になっている。この片持ち構造のロータは、回転時に発生する遠心力によって積層コアの開放端側が径方向の外側へ広がり易くなる。これに対し、特許文献１のロータは、積層コアの開放端側にアルミ製のコア押さえプレートを配置しているが、ヤング率（縦弾性係数）の小さいアルミ材では、開放端側の広がりを十分に抑えることが出来ない。
【０００５】
また、積層コアの両側に配置されるコア押さえプレートがアルミ製であるため、スタッドボルトによる軸方向の締結力（押圧力）が積層コアに対して十分に働かず、積層面間の摩擦力による保持力が弱くなる。このため、ロータとしての剛性が低下して、内外の永久磁石に働く遠心力を一手に受ける積層コアが高回転の遠心力には耐えられないという問題がある。なお、特許文献１の実施例には、車両のホイール内に組み込んで直接ホイールを駆動するホイールインモータの一例が記載されているが、このホイールインモータの使用回転速度は１０００〜２０００ｒｐｍ程度である。すなわち、特許文献１に開示された従来のロータ構造では、低回転用モータに使用することは可能でも、例えば、７０００ｒｐｍ当たりまで使用されるエンジン直結型モータのような高回転用には採用できない。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、片持ち支持されるロータの耐遠心力強度を高めることにより、開放端側の広がりを抑制できるマルチギャップ型回転電機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（請求項１の発明）
本発明のマルチギャップ型回転電機は、回転軸に連結されるロータアームと、軸方向の一端側がロータアームに片持ち支持される円環状のロータと、このロータの径方向外側にギャップを有して配置される外ステータと、ロータの径方向内側にギャップを有して配置される内ステータとを有している。ロータは、軟磁性材から成るコアシートを積層して構成される積層コアと、この積層コアの軸方向の他端側に配置される端面コアとを有し、ロータアームと端面コアとの間に積層コアを挟み込み、結合部材を軸方向に挿通してロータアームに押圧固定される。
【０００７】
積層コアは、径方向の内周面および外周面に突極構造を持つ複数のセグメントを有し、この複数のセグメントが径方向の内外に設けられる内側ブリッジと外側ブリッジとによって環状に連結されると共に、周方向に隣合うセグメント同士の間で内側ブリッジと外側ブリッジとの間にセグメント間空間部が形成され、且つ、複数のセグメントには、それぞれ結合部材を軸方向に通すための結合孔が形成され、端面コアは、周方向にセグメントに対応して配置され、且つ、径方向の内周面および外周面に突極構造を有する軟磁性部と、周方向にセグメント間空間部に対応して配置される非磁性部とが設けられ、軟磁性部を形成する鉄と非磁性部を形成するステンレス鋼とが一体に接合されて、外ステータおよび内ステータとの間で積層コアと協働して磁束の授受を行うことを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、片持ち支持されるロータの開放端側（軸方向の他端側）に端面コアを配置し、その端面コアが軟磁性部を形成する鉄と非磁性部を形成するステンレス鋼とを接合して構成される。つまり、端面コアが鉄並みのヤング率を有するため、容易に弾性変形することはなく、回転時に発生する遠心力によってロータの開放端側が径方向の外側へ広がることを抑制でき、ロータの耐遠心力強度を向上できる。
また、本発明の端面コアは、特許文献１に記載されたアルミ製のコア押さえプレートと比較してヤング率が大きいため、容易に弾性変形することはなく、端面コアとロータアームとの間で積層コアに働く結合部材の締結力（軸方向の押圧力）が低下することはない。これにより、結合部材の締結力によって積層コアの積層面間に十分な摩擦力が働くため、内側ブリッジと外側ブリッジとで繋がれている剛性の低いコアシートでも外径側へ飛び出すことはない。
【０００９】
さらに、本発明の端面コアは、周方向に積層コアのセグメントに対応して配置される軟磁性部と、周方向に積層コアのセグメント間空間部に対応して配置される非磁性部とが設けられ、且つ、軟磁性部の内周面および外周面に突極構造を有している。これにより、端面コアは、遠心力によってロータの開放端側が外側へ広がることを抑制する補強材としての役目を果たすだけでなく、内外ステータとの間で積層コアと協働して磁束の授受を行うことができるので、より高出力化を図ることができる。
【００１０】
（請求項２の発明）
本発明のマルチギャップ型回転電機は、回転軸に連結されるロータアームと、軸方向の一端側がロータアームに片持ち支持される円環状のロータと、このロータの径方向外側にギャップを有して配置される外ステータと、ロータの径方向内側にギャップを有して配置される内ステータとを有している。ロータは、軟磁性材から成るコアシートを積層して構成される積層コアと、この積層コアの軸方向の他端側に配置される端面コアとを有し、ロータアームと端面コアとの間に積層コアを挟み込み、結合部材を軸方向に挿通してロータアームに押圧固定される。
【００１１】
積層コアは、径方向の内周面および外周面に突極構造を持つ複数のセグメントを有し、この複数のセグメントが径方向の内外に設けられる内側ブリッジと外側ブリッジとによって環状に連結されると共に、周方向に隣合うセグメント同士の間で内側ブリッジと外側ブリッジとの間にセグメント間空間部が形成され、且つ、複数のセグメントには、それぞれ結合部材を軸方向に通すための結合孔が形成される。
端面コアは、周方向にセグメントに対応して配置され、径方向の内周面および外周面に突極構造を有する軟磁性部と、周方向にセグメント間空間部に対応して配置される非磁性部とが設けられて、外ステータおよび内ステータとの間で積層コアと協働して磁束の授受を行う。軟磁性部と非磁性部は、全体が鉄で形成された端面コアに対して非磁性部に対応する部位を非磁性化する改質処理、または、全体がステンレス鋼で形成された端面コアに対して軟磁性部に対応する部位を磁性化する改質処理によって形成される。
【００１２】
本発明によれば、片持ち支持されるロータの開放端側（軸方向の他端側）に端面コアを配置し、その端面コアがヤング率の高い鉄またはステンレス鋼で形成されているので、容易に弾性変形することはなく、回転時に発生する遠心力によってロータの開放端側が径方向の外側へ広がることを抑制でき、ロータの耐遠心力強度を向上できる。
また、本発明の端面コアは、特許文献１に記載されたアルミ製のコア押さえプレートと比較してヤング率が大きいため、容易に弾性変形することはなく、端面コアとロータアームとの間で積層コアに働く結合部材の締結力（軸方向の押圧力）が低下することはない。これにより、結合部材の締結力によって積層コアの積層面間に十分な摩擦力が働くため、内側ブリッジと外側ブリッジとで繋がれている剛性の低いコアシートでも外径側へ飛び出すことはない。
【００１３】
さらに、本発明の端面コアは、周方向に積層コアのセグメントに対応して配置される軟磁性部と、周方向に積層コアのセグメント間空間部に対応して配置される非磁性部とが設けられ、且つ、軟磁性部の内周面および外周面に突極構造を有している。これにより、端面コアは、遠心力によってロータの開放端側が外側へ広がることを抑制する補強材としての役目を果たすだけでなく、内外ステータとの間で積層コアと協働して磁束の授受を行うことができるので、より高出力化を図ることができる。
【００１４】
（請求項３の発明）
請求項１または２に記載したマルチギャップ型回転電機において、ロータアームは、端面コアとの間に積層コアを挟み込んでロータを固定するロータ固定部を有し、端面コアの板厚は、ロータ固定部の板厚以上に設定されることを特徴とする。
端面コアの板厚をロータ固定部の板厚と同等もしくはそれ以上に厚く形成することにより、ロータの耐遠心力強度が向上して、遠心力によるロータの開放端側の広がりを防止できる。
【００１５】
（請求項４の発明）
請求項１〜３に記載した何れか一つのマルチギャップ型回転電機において、ロータは、コアシートより耐遠心力強度が大きい円環状の中間円盤を積層コアの軸方向中間部に配置したことを特徴とする。
本発明に係る中間円盤は、遠心力に対する強度がコアシートより高い、言い換えると、遠心力に対して径方向の外側へ広がりにくいので、この中間円盤を積層コアの軸方向中央部に配置することにより、積層コアの軸方向中央部が径方向の外側へ太鼓状に膨らむことを抑制できる。
【００１６】
（請求項５の発明）
請求項４に記載したマルチギャップ型回転電機において、中間円盤は、非磁性材によって形成され、且つ、端面コアより板厚が薄く形成されていることを特徴とする。
非磁性材である中間円盤を積層コアの軸方向中間部に配置しても磁気回路として働くことはないが、中間円盤を磁性材で形成した場合の漏れ磁束によるトルク低下に比べて、その影響（トルク低下）を小さくできる。
また、片持ち支持されるロータは、開放端に配置される端面コアが遠心力による広がりの影響を一番受けやすく、端面コアとロータアームとの中間部に位置する中間円盤はその影響が小さい。このため、中間円盤の板厚を端面コアの板厚より薄く設定することが可能であり、積層コアの軸方向中間部に非磁性材の中間円盤を配置してもトルク低下の影響を小さくできる。
【００１７】
（請求項６の発明）
請求項１〜５に記載した何れか一つのマルチギャップ型回転電機において、積層コアは、複数のセグメントにそれぞれ結合孔が２箇所以上形成され、その２箇所以上の結合孔にそれぞれ結合部材が挿通されてロータアームに固定されることを特徴とする。
例えば、セグメントの中央部に結合孔を１箇所だけ形成して、その結合孔に挿通される結合部材によってセグメントを固定する構成では、結合孔の位置がセグメントの中央部から周方向にずれて形成された時に、セグメントの周方向両側で結合部材の質量アンバランスが生じ、結合部材を中心にセグメントが回動して径方向の外側へ飛び出す恐れがある。これに対し、各セグメントに結合孔を２箇所以上形成して、各結合孔にそれぞれ結合部材を挿通して固定する、つまり、１セグメントに対し２箇所以上で固定する構成であれば、上記の様に、結合部材を中心にセグメントが回動することはないので、セグメントの飛び出しを防止でき、強固に固定できる。
【００１８】
（請求項７の発明）
請求項１〜６に記載した何れか一つのマルチギャップ型回転電機において、端面コアと軸方向に対向して配置される側面ステータを有し、端面コアは、側面ステータと対向する軟磁性部の軸方向端面に突極構造を有することを特徴とする。
上記の構成によれば、ロータと内外ステータとの間に形成される磁気ギャップに加えて、端面コアと側面ステータとの間に軸方向の磁気ギャップを形成できる。つまり、磁気ギャップを３面に形成できるので、請求項１または２に係る発明に対して更なるトルクアップが可能である。
【００１９】
（請求項８の発明）
請求項１〜７に記載した何れか一つのマルチギャップ型回転電機において、結合部材は、軟磁性材によって形成されるボルトまたはリベットであることを特徴とする。
上記の構成によれば、セグメントに形成された結合孔に軟磁性材で形成されたボルトまたはリベットを挿通することにより、結合孔が軟磁性材で埋まるため、結合孔によって磁束の流れが阻害されることはない。
【００２０】
（請求項９の発明）
請求項１〜８に記載した何れか一つのマルチギャップ型回転電機において、セグメント間空間部に周方向に着磁された永久磁石が挿入され、且つ、周方向に隣合う一方の永久磁石と他方の永久磁石は、周方向に対向する磁極の極性が同一となる向きに配置されることを特徴とする。
セグメント間空間部に永久磁石を挿入することにより、リラクタンストルクに加えてマグネットトルクを利用できるため、トルクアップを図ることができる。
また、永久磁石が挿入されたセグメント間空間部は、軸方向の一端がロータアームによって閉じられ、軸方向の他端が端面コアによって閉じられている。つまり、軸方向の両端が閉じた閉空間となるため、保護カバー等を設けなくても、セグメント間空間部に挿入された永久磁石が軸方向に飛び出すことはない。
【００２１】
（請求項１０の発明）
請求項９に記載したマルチギャップ型回転電機において、結合孔がセグメント毎に２箇所ずつ形成され、セグメント内で隣合う２箇所の結合孔同士のピッチをＰ１、周方向に隣合うセグメント同士でセグメント間空間部を跨いで隣合う２箇所の結合孔同士のピッチをＰ２とすると、
Ｐ１＜Ｐ２…………………（１）
上記（１）式が成立することを特徴とする。
この構成によれば、結合孔に挿通される結合部材により積層コアが軸方向に押圧された状態で固定されても、ピッチＰ２の方がピッチＰ１より大きいので、セグメント間空間部に挿入された永久磁石への押圧力は緩和されて、永久磁石へのダメージが低減する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明のマルチギャップ型回転電機を適用したモータの断面図である。
【図２】実施例１に係るロータの断面図である。
【図３】実施例１に係る積層コアの平面図である。
【図４】実施例１に係るロータの斜視図である。
【図５】実施例１に係る端面コアの平面図である。
【図６】（ａ）図５に示す端面コアの一部（Ａ部）を示す拡大図、（ｂ）端面コアのＢ−Ｂ断面図である（実施例１）。
【図７】実施例２に係るロータの断面図である。
【図８】実施例２に係るロータの斜視図である。
【図９】実施例２に係る中間円盤の平面図である。
【図１０】実施例３に係るモータの断面図である。
【図１１】実施例３に係るロータの平面図である。
【図１２】（ａ）図１１に示す端面コアの一部（Ｃ部）を示す拡大図、（ｂ）同端面コアのＤ−Ｄ断面図である（実施例３）。
【図１３】実施例４に係るロータの平面図である。
【図１４】永久磁石を装着したロータの一部を示す斜視図である（実施例４）。
【図１５】永久磁石を装着したロータの一部を示す斜視図である（実施例４）。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明を実施するための形態を以下の実施例により詳細に説明する。
【実施例】
【００２４】
（実施例１）
実施例１に記載する本発明のマルチギャップ型回転電機は、例えば、ハイブリッド車のエンジンと変速機との間に配設されるエンジン直結型モータである。
このモータ１は、図１に示す様に、軸方向の一端側がロータアーム２に片持ち支持される円環状のロータ３と、このロータ３の径方向外側にギャップを有して配置される外ステータ４と、ロータ３の径方向内側にギャップを有して配置される内ステータ５とを有し、エンジンフレーム６に固定されるモータハウジング７の内部に収容される。
ロータアーム２は、例えば、非磁性ＳＵＳ材によって形成され、径方向の中央部に円筒ボス部２ａを有し、この円筒ボス部２ａが図示しないクラッチを介してエンジンのクランク軸に連結される。
【００２５】
外ステータ４は、複数の外スロット（図示せず）を有する外側コア４ａと、この外側コア４ａに巻装される外側コイル４ｂとで構成される。外スロットは、外側コア４ａの内周面に開口して周方向に等間隔に形成されている。外側コイル４ｂは、例えば、星型結線される三相コイルによって形成され、図示しないインバータに接続される。
内ステータ５は、複数の内スロット（図示せず）を有する内側コア５ａと、この内側コア５ａに巻装される内側コイル５ｂとで構成される。内スロットは、内側コア５ａの外周面に開口して周方向に等間隔に形成されている。内側コイル５ｂは、例えば、星型結線される三相コイルによって形成され、図示しないインバータに接続される。なお、外側コイル４ｂと内側コイル５ｂは、図示しない内外渡り線を介して互いの相コイル同士を直列に接続する構成でも良い。
【００２６】
ロータ３は、図２に示す様に、軟磁性材（例えば電磁鋼板）から成る円環状のコアシートを積層して構成され、且つ、径方向の内周面および外周面に突極構造を持つ積層コア８と、この積層コア８の軸方向の他端側に配置される円環状の端面コア９とを有し、本発明の結合部材であるリベット１０によりロータアーム２の外周端部に固定されている。
結合部材は、リベット１０の代わりにボルトを使用することもできる。なお、以下の説明では、リベット１０によってロータ３が固定されるロータアーム２の外周端部をロータ固定部２ｂと呼ぶ。
積層コア８は、図３に示す様に、径方向の内外に設けられる内側ブリッジ１１と外側ブリッジ１２とによって環状に連結される複数のセグメント１３を有し、周方向に隣合うセグメント１３同士の間で内側ブリッジ１１と外側ブリッジ１２との間にセグメント間空間部１４が形成されている。なお、図３は積層コア８の軸方向端面の平面形状を示しているが、これは、１枚１枚のコアシートの平面形状と同一であることは言うまでもない。
【００２７】
積層コア８のセグメント１３は、周方向の中央部が両端部より径方向の厚みが小さく形成されている。すなわち、セグメント１３の内周面には、周方向の中央部に外径側へ凹む内周凹部１３ａが形成され、内側ブリッジ１１に繋がる両端部が突極１３ｂとして形成される。セグメント１３の外周面には、周方向の中央部に内径側へ凹む外周凹部１３ｃが形成され、外側ブリッジ１２に繋がる両端部が突極１３ｄとして形成される。
また、各セグメント１３には、それぞれリベット１０を軸方向に通すための結合孔１３ｅが２箇所形成されている。ここで、図３に示す様に、セグメント１３内で隣合う２箇所の結合孔１３ｅ同士のピッチをＰ１、周方向に隣合うセグメント１３同士でセグメント間空間部１４を跨いで隣合う２箇所の結合孔１３ｅ同士のピッチをＰ２とすると、
Ｐ１＜Ｐ２…………………（１）
上記（１）式が成立している。
【００２８】
端面コア９は、図４に示す様に、積層コア８に対し各セグメント１３の周方向位置に合わせて配置される軟磁性部９ａと、各セグメント間空間部１４の周方向位置に合わせて配置される非磁性部９ｂとを有している。
軟磁性部９ａは、図５に示す様に、径方向の内周面および外周面にそれぞれ積層コア８の突極構造に対応した凹凸形状（本発明の突極構造）が形成されている。つまり、軟磁性部９ａは、図６（ａ）に示す様に、径方向の内周面および外周面において、それぞれ周方向の中央部にセグメント１３の内周凹部１３ａ、外周凹部１３ｃに対応する凹部９ａ１、９ａ２が形成され、周方向の両端部にセグメント１３の突極１３ｂ、１３ｄに対応する凸部９ａ３、９ａ４が形成されている。なお、図６（ａ）は、図５に示すＡ部の拡大図である。
【００２９】
非磁性部９ｂは、径方向の幅が軟磁性部９ａの両端部と同一寸法であり、周方向に隣合う軟磁性部９ａと軟磁性部９ａとの間に所定の幅を有して配置される。この軟磁性部９ａと非磁性部９ｂとを有する端面コア９は、軟磁性部９ａが鉄、非磁性部９ｂがステンレス鋼によって形成され、両者がレーザ溶接等により接合されて一体構造に形成されている。  また、端面コア９の軟磁性部９ａには、図６（ｂ）に示す様に、リベット１０を通すための結合孔９ｃが板厚方向（図示上下方向）に貫通して形成されている。この結合孔９ｃは、積層コア８のセグメント１３に形成された結合孔１３ｅと軸方向に連通している。
【００３０】
さらに、端面コア９の板厚（軸方向の寸法）は、ロータ固定部２ｂの板厚と同等もしくはそれ以上の厚さに設定されている。すなわち、図２に示す様に、ロータ固定部２ｂの板厚をｔ１、端面コア９の板厚をｔ２とした時に、下記（２）式が成立する。
ｔ１≦ｔ２…………………（２）
上記のロータ３は、端面コア９の結合孔９ｃおよびセグメント１３の結合孔１３ｅにリベット１０を通して、ロータ固定部２ｂに形成された結合孔より突き出るリベット１０の先端部を押し潰してかしめることにより、軸方向に押圧力が加わった状態でロータ固定部２ｂに固定される。
【００３１】
（実施例１の作用および効果）
実施例１に記載したモータ１は、ロータアーム２に片持ち支持されるロータ３の開放端側（軸方向の他端側）に端面コア９を配置し、この端面コア９が軟磁性部９ａを形成する鉄と非磁性部９ｂを形成するステンレス鋼とを接合して形成される。つまり、端面コア９は、鉄並みのヤング率を有し、且つ、端面コア９の板厚ｔ２がロータ固定部２ｂの板厚ｔ１以上に設定されるので、容易に弾性変形することはない。この端面コア９をロータ３の開放端側に配置することで、回転時に発生する遠心力によってロータ３の開放端側が径方向の外側へ広がることを抑制でき、ロータ３の耐遠心力強度を向上できる。
また、本実施例の端面コア９は、特許文献１に記載されたアルミ製のコア押さえプレートと比較してヤング率が大きいため、端面コア９とロータ固定部２ｂとの間で積層コア８に働くリベット１０の締結力（軸方向の押圧力）が低下することはない。これにより、積層コア８の積層面間に十分な摩擦力が働くため、内側ブリッジ１１と外側ブリッジ１２とで繋がれている剛性の低いコアシートでも外径側へ飛び出すことはない。
【００３２】
さらに、端面コア９は、周方向に積層コア８の各セグメント１３に対応して配置される軟磁性部９ａと、周方向に積層コア８の各セグメント間空間部１４に対応して配置される非磁性部９ｂとが設けられ、且つ、軟磁性部９ａには、径方向の内周面および外周面にそれぞれ突極構造を成す凹凸形状（本発明の突極構造）が形成されている。これにより、端面コア９は、遠心力によってロータ３の開放端側が外側へ広がることを抑制する補強材としての役目を果たすだけでなく、外ステータ４および内ステータ５との間で積層コア８と協働して磁束の授受を行うこともできるため、より高出力化を図ることができる。
【００３３】
また、積層コア８は、各セグメント１３にそれぞれ結合孔１３ｅが２箇所形成されており、１つのセグメント１３を２本のリベット１０で固定しているので、リベット１０を中心にセグメント１３が回動することはなく、セグメント１３の浮き上がりを防止して強固に固定できる。さらに、リベット１０を軟磁性材で形成すれば、セグメント１３に形成された結合孔１３ｅが軟磁性材で埋まるため、結合孔１３ｅによって磁束の流れが阻害されることもない。
【００３４】
（実施例２）
この実施例２は、図７、図８に示す様に、積層コア８の軸方向中間部に中間円盤１５を配置した一例である。図７は積層コア８に中間円盤１５を挟み込んだロータ３の断面図であり、図８は同ロータ３の斜視図である。
中間円盤１５は、図９に示す様に、内外周に凹凸形状の無いリング体であり、リベット１０を通すための結合孔１５ａだけが複数箇所に形成されている。この中間円盤１５は、セグメント間空間部１４が形成されていないため、耐遠心力強度は積層コア８のコアシートより高く設定されている。また、中間円盤１５は、例えば、ステンレス鋼等の非磁性金属によって形成され、板厚が端面コア９より薄く形成されている（図７参照）。
この実施例２に係る構成では、耐遠心力強度がコアシートより高い中間円盤１５を積層コア８の軸方向中間部に挟み込んでいるので、積層コア８の軸方向中央部が径方向の外側へ太鼓状に膨らむことを抑制できる。
【００３５】
また、中間円盤１５を非磁性材で形成することで磁気回路として働くことはないが、中間円盤１５を磁性材で形成した場合の漏れ磁束によるトルク低下に比べて、その影響（トルク低下）は小さくできる。
さらに、ロータアーム２に片持ち支持されるロータ３は、開放端に配置される端面コア９が遠心力による広がりの影響を一番受けやすく、端面コア９とロータ固定部２ｂとの中間部に位置する中間円盤１５はその影響が小さい。このため、中間円盤１５の板厚を端面コア９の板厚より薄く設定することが可能であり、積層コア８の軸方向中間部に非磁性材の中間円盤１５を配置してもトルク低下の影響を小さくできる。
【００３６】
（実施例３）
この実施例３は、ロータ３の軸方向他端側にギャップを有して側面ステータ１６を配置した一例である。
側面ステータ１６は、例えば、図１０に示す様に、外側コア４ａと内側コア５ａとを連結する側面コア１６ａと、この側面コア１６ａに巻装される側面コイル１６ｂとで構成される。側面コア１６ａは、径方向の外周側が外側コア４ａの軸方向他端側に連接され、径方向の内周側が内側コア５ａの軸方向他端側に連接されて、端面コア９の軸方向他端面と対向するロータ対向面を有し、このロータ対向面に側面コイル１６ｂを収容する側面スロット（図示せず）が形成されている。側面スロットは、外側コア４ａに形成される外スロットと、内側コア５ａに形成される内スロットとを連通して形成される。
側面コイル１６ｂは、例えば、図１０に示す様に、外側コイル４ｂと内側コイル５ｂとを断面コの字状（図１０では逆コの字状）に連結して形成される。
【００３７】
端面コア９は、図１１に示す様に、実施例１で説明した軟磁性部９ａと非磁性部９ｂとを円環状に接合して構成される。軟磁性部９ａは、図１２（ａ）に示す様に、径方向の内周面および外周面にそれぞれ積層コア８の突極構造に対応した凹凸形状を有している。なお、図１２（ａ）は、図１１に示すＣ部の拡大図である。
また、側面コア１６ａと軸方向に対向する端面コア９の軸方向端面には、図１２（ｂ）に示す様に、軟磁性部９ａの周方向中央部に板厚方向へ凹む凹部９ｄが形成され、その凹部９ｄの図示両外側には、セグメント１３の突極位置に対応した凸部９ｅが形成される。  上記の構成によれば、ロータ３と外ステータ４および内ステータ５との間に形成される磁気ギャップに加えて、端面コア９と側面ステータ１６との間に軸方向の磁気ギャップが形成される。つまり、磁気ギャップを３面に形成できるので、実施例１に記載した構成と比較してトルクアップが可能である。
【００３８】
（実施例４）
この実施例４は、図１３に示す様に、積層コア８のセグメント間空間部１４に永久磁石１７を挿入した一例である。なお、図１３は、ロータ３を端面コア９側から見た軸方向の平面図である。
永久磁石１７は、図１４に示す様に、中間円盤１５によって仕切られたセグメント間空間部１４の軸方向一端側と他端側とにそれぞれ挿入され、周方向に着磁されている。また、周方向に隣合う一方の永久磁石１７と他方の永久磁石１７は、周方向に対向する磁極の極性が同一となる向きに配置されている。なお、図１４は、永久磁石１７の装着状態を明示するために、積層コア８を省略した状態を図示している。
この実施例４に係るモータ１は、積層コア８のセグメント間空間部１４に永久磁石１７を挿入することにより、リラクタンストルクに加えてマグネットトルクを利用できるため、更なるトルクアップを図ることができる。
【００３９】
また、セグメント間空間部１４の一端側に挿入される永久磁石１７は、軸方向の一端面がロータ固定部２ｂに支持され、軸方向の他端面が中間円盤１５に支持されている。同様に、セグメント間空間部１４の他端側に挿入される永久磁石１７は、軸方向の一端面が中間円盤１５に支持され、軸方向の他端面が端面コア９に支持されている。つまり、永久磁石１７は、軸方向の両端が閉じた閉空間に配置されるため、保護カバー等を設けなくても、永久磁石１７がセグメント間空間部１４から軸方向に飛び出すことはない。
なお、図１４は、積層コア８の軸方向中央部に中間円盤１５を配置した構成であるが、図１５に示す様に、中間円盤１５の無い構成に対しても永久磁石１７を使用できることは言うまでもない。
【００４０】
（変形例）
実施例１に記載した端面コア９は、軟磁性部９ａを形成する鉄と非磁性部９ｂを形成するステンレス鋼とがレーザ溶接によって接合される構成であるが、軟磁性部９ａと非磁性部９ｂは、例えば、全体が鉄で形成された端面コア９に対して非磁性部９ｂに対応する部位を非磁性化する改質処理、または、全体がステンレス鋼で形成された端面コア９に対して軟磁性部９ａに対応する部位を磁性化する改質処理によって形成することもできる。
また、実施例１に記載した非磁性部９ｂは、径方向の幅が軟磁性部９ａの両端部と同一寸法に形成されているが、軟磁性部９ａを形成する鉄と非磁性部９ｂを形成するステンレス鋼とを溶接等で接合する場合は、溶融部が膨らむことで内外周側にはみ出し、外側コア４ａおよび内側コア５ａと干渉する恐れが出るため後加工が必要となるが、それを省くために、非磁性部９ｂを軟磁性部９ａより径方向に凹んだ構成にしておくこともできる。
【００４１】
実施例１に記載した端面コア９は、遠心力によってロータ３の開放端側が外側へ広がることを抑制する補強材としての役目を果たすだけでなく、外ステータ４および内ステータ５との間で積層コア８と協働して磁束の授受を行うことができるように構成されている。つまり、端面コア９は、軟磁性部９ａと非磁性部９ｂとを有し、且つ、軟磁性部９ａに突極構造を設けているが、外ステータ４および内ステータ５との間で磁束の授受を行う機能を省略しても良い。すなわち、端面コア９に代えて、突極構造を持たない単純なリング形状の端面押さえ板を使用することもできる。この端面押さえ板は、遠心力によるロータ３の広がりを抑制する働きを持たせるために、鉄並みのヤング率を有する非磁性金属（例えばステンレス鋼）によって形成することができる。
【符号の説明】
【００４２】
１    モータ（マルチギャップ型回転電機）
２    ロータアーム
２ｂ  ロータ固定部
３    ロータ
４    外ステータ
５    内ステータ
８    積層コア
９    端面コア
９ａ  端面コアの軟磁性部
９ｂ  端面コアの非磁性部
９ｃ  端面コアに形成された結合孔
１０    リベット（結合部材）
１１    内側ブリッジ
１２    外側ブリッジ
１３    セグメント
１３ｅ  セグメントに形成された結合孔
１４    セグメント間空間部
１５    中間円盤
１６    側面ステータ
１７    永久磁石
Ｐ１  セグメント内で隣合う２箇所の結合孔同士のピッチ
Ｐ２  セグメント間空間部を跨いで隣合う２箇所の結合孔同士のピッチ
ｔ１  ロータ固定部の板厚
ｔ２  端面コアの板厚
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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