(57)【要約】【課題】組み立てが容易で、実質的対向面積を増大させて、誘導子を設けて、凹凸エアギャップ対向させ、高トルク化、高効率化を図るものである。そして、回転電機の高効率化、高トルク化を安価で信頼性の高い手法で実現させることを課題とする。【解決手段】固定子は、回転軸方向に突出するｍ個の巻き線用突極が、周方向に分布配置されており、巻き線用突極は、同心円弧的で径方向に複数の歯群を放射状に有し、更にその歯群を周方向に２個以上に軸方向に突出し配置した磁性体からなり、回転子は、同心円弧的で、径方向に複数の歯群を放射状に有し更にその歯群が周方向にｎ個に等間隔に配置されて軸方向に突出した磁性体からなり、固定子における歯と回転子における歯が、アキシャル方向及びラジアル方向エアギャップを介してかみあうように対向している。【選択図】図１
2015198489.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子と回転子がエアギャップを介して対向しており、巻き線軸が回転軸方向と平行なアキシャルギャップ式の回転電機であって、
前記固定子は、回転軸方向に突出するｍ個の巻き線用突極が、周方向に分布配置されており、
前記巻き線用突極は、同心円弧的で径方向に配置した複数の歯による歯群列を放射状に有し、更にその歯群列を周方向に２個以上にして、軸方向に突出し配置した磁性体からなり、
前記回転子は、同心円弧的で、径方向に配置した複数の歯による歯群列を放射状に有し更にその歯群列が周方向にｎ個に等間隔に配置されて軸方向に突出した磁性体からなり、
前記固定子における歯と回転子における歯が、アキシャル方向及びラジアル方向エアギャップを介して噛み合うように対向していることを特徴とする回転電機。
但しｍは２以上の整数、ｎは２ｍを超える整数。
【請求項２】
請求項１に記載の回転電機において、
前記回転子は軸方向の両側に片面対向と同様の歯を有し、前記回転子の両側において前記固定子が対向していることを特徴とする回転電機。
【請求項３】
請求項１に記載の回転電機において、
前記固定子は軸方向の両側に片面対向と同様の歯を有し、前記固定子の両側において前記回転子が対向していることを特徴とする回転電機。
【請求項４】
請求項２に記載の回転電機において、前記回転子は、軸方向の中央部で磁性体部を２分割して、軸方向に２極に磁化した永久磁石をサンドイッチ状に密着挟持し、前記回転子の両側で対向する前記固定子間はその外周部あるいは内周部で前記永久磁石の磁束の磁路を設けたことを特徴とする回転電機。
【請求項５】
固定子と回転子がエアギャップを介して対向しており、巻き線軸が回転軸方向と平行なアキシャルギャップ式の回転電機であって、
前記固定子は、回転軸方向に突出するｍ個の巻き線用突極が、周方向に分布配置されており、
前記巻き線用突極は、同心円弧的で径方向に配置した複数の歯による歯群列を放射状に有し、更にその歯群列を周方向に２個以上設けて軸方向に突出し配置した磁性体からなり、
前記回転子は、同心円弧的で、径方向に配置した複数の歯による歯群列を放射状に有し、更にその歯群列が周方向にｎ個に等間隔に配置されて軸方向に突出した磁性体からなる外周部回転子と内周部回転子よりなり、前記外周部回転子と前記内周部回転子は電気角で１８０°ずらされて両者の歯部が同一平面状に配置され、前記外周部回転子と前記内周部回転子との間には永久磁石を介在させてお互いに異極性になるように磁化配置され、
前記固定子における歯と前記回転子における歯が、アキシャル方向及びラジアル方向エアギャップを介して噛み合うように対向していることを手段とする回転電機。
但しｍは３以上の整数、ｎは２ｍを超える整数。
【請求項６】
請求項５に記載の回転電機において、単位回転電機として、軸方向に２単位を、回転子同士が背中合わせで連結し、その両側に固定子を配置するか、それと反対に、固定子同士が背中合わせで連結し、その両側に回転子を配置するようにすることを特徴とする回転電機。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の回転電機において、少なくとも前記固定子は圧粉鉄心で構成され、オーバーハング構造の分割鉄心に巻き線後合体した固定子を用いることを特徴とする回転電機。
【請求項８】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の回転電機において、前記回転子の歯部は圧粉鉄心あるいは焼結鉄心で形成されていることを特徴とする回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電動機や発電機として用いられるアキシャルギャップ式の回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動機や発電機である回転電機は、市場より軽薄短小化の要求が強く、また最近は地球温暖化対策として、省エネルギー化や高効率化の要求も増加してきている。更に、低振動化、低騒音化、そして安価であることも強く要求されている。その中で、回転軸方向にエアギャップを有するアキシャルギャップ式の回転電機は扁平であることから薄型に有利な構造であり、回転子を円盤状にすれば慣性も小さくできるので、一定速度運転や、可変速度運転にも適した回転電機であり、近年注目された回転電機の形態である。しかしラジアルギャップ式の回転電機に比べると、エアギャップが小さく出来にくいことや固定子鉄心が珪素鋼鈑を用いた積層式鉄心で構成され、磁束がアキシャル方向磁路を構成するという構造であることから高トルク化、高効率化、ローコスト化の観点から問題を有したものでもあった。
【０００３】
一方で、アキシャルギャップ回転電機に関係する高トルク化をエアギャップの対向面積増加で行う技術として下記の特許文献１がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１５０５４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
回転電機はラジアルギャップ式とアキシャルギャップ式に大別される。従来の一般的なラジアルギャップ式の回転電機で回転子に永久磁石を用いるブラシレスＤＣモータ（以下ＢＬＤＣモータ）や同期発電機、あるいは回転子に永久磁石を用いないで磁性体の歯を有したスイッチドレラクタンスモータ（以下ＳＲモータ）の場合の技術は、固定子鉄心を珪素鋼鈑で積層して構成し、安価と効率を重視する場合は巻き線に集中巻き方式を採用する。その理由は分布巻き方式ではトルク発生に寄与しないコイルエンド部が大きくなり銅損が増大し、効率が低下するためである。また、集中巻きでは巻き線がシンプルでスロットへの直接巻き込が可能となり、巻き線が安価となる。
【０００６】
そして回転電機の高効率化を追求したものとして固定子と回転子のエアギャップ部の対向面積を増大する手段による上記の特許文献１がある。この先行技術は、特許文献１中の図１〜図３（本明細書に添付した図１４〜１６）に代表されるが、前述したＳＲモータの高トルク化の例が開示されている。この例によれば、エアギャップが回転軸方向に平面対向しておらず、凹凸がかみ合うようにして、回転電機を構成している。このため実質的なエアギャップの対向面積は増大して、回転電機の高効率化、高トルク化となる。一方、電動機のトルクは回転子の極数にほぼ比例して増加することが知られている。しかし上記特許文献１の図示例は４極回転子で６巻き線極固定子である。そして回転子極数を増加する場合、上記特許文献１に記載された方式では、固定子の巻き線極も比例して増加する。例えば１６極回転子の場合は２４巻き線極となる。このため、巻き線が煩雑でコストの高い回転電機となる欠点を有していた。
【０００７】
アキシャルギャップ式の回転電機では集中巻き固定子構造が採用される。集中巻き方式のコイルエンドは分布巻きに比べて小さいので銅損が減少して効率は高くなるが、更に効率を高めるには回転子との対向面積とならないコイルエンドの占める面積部の活用が求められる。この解決策の一つに固定子巻き線極形状を軸方向あるいは回転周方向に飛び出させた所謂オーバーハングとした形状を圧粉鉄心で構成する手法がある。珪素鋼鈑の積層式ではこのオーバーハング構造は一般に困難あるいはコスト高となるため３次元に成形できる圧粉鉄心が有利となる。圧粉鉄心とは軟磁性鉄粉に少量の樹脂をバインダーとして、また渦電流の絶縁のために、混合して圧縮成形後適度の加熱処理させたものである。
【０００８】
圧粉鉄心は珪素鋼鈑積層式が２次元の単純形状であるのに対して３次元の複雑形状が可能で、更に鉄損の一部の渦電流損が少ない特長がある。上述した圧粉鉄心は磁束密度が珪素鋼鈑より小さいという短所があるが、オーバーハング形状では回転子との対向面積が増加するため、エアギャップのパーミアンスを積層方式より増加させることも可能で、高効率化に適したものと言える。また圧粉鉄心の圧縮成形後に焼成加熱処理してバインダーを焼却させると金属間結合となり焼結鉄心が得られる。また、渦電流損は増加するが、機械的強度は増加するので、低速回転の用途で渦電流損が問題にならない場合等には焼結鉄心も用いられる。これらは本発明に有効な手段となる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は上述した種々の課題を解決するためになされたものであり、以下の特徴を備えている。
【００１０】
本発明に係る回転電機は、固定子と回転子がエアギャップを介して対向しており、巻き線軸が回転軸方向と平行なアキシャルギャップ式の回転電機であって、前記固定子は、回転軸方向に突出するｍ個の巻き線用突極が、周方向に分布配置されており、前記巻き線用突極は、同心円弧的で径方向に配置した複数の歯による歯群列を放射状に有し、更にその歯群列を周方向に２個以上にして、軸方向に突出し配置した磁性体からなり、前記回転子は、同心円弧的で、径方向に配置した複数の歯による歯群列を放射状に有し更にその歯群列が周方向にｎ個に等間隔に配置されて軸方向に突出した磁性体からなり、前記固定子における歯と回転子における歯が、アキシャル方向及びラジアル方向エアギャップを介して噛み合うように対向していることを特徴とする。但しｍは２以上の整数、ｎは２ｍを超える整数。
【００１１】
また、本発明に係る回転電機において、前記回転子は軸方向の両側に片面対向と同様の歯を有し、前記回転子の両側において前記固定子が対向していると好適である。
【００１２】
また、本発明に係る回転電機において、前記固定子は軸方向の両側に片面対向と同様の歯を有し、前記固定子の両側において前記回転子が対向していると好適である。
【００１３】
また、本発明に係る回転電機において、前記回転子は、軸方向の中央部で磁性体部を２分割して、軸方向に２極に磁化した永久磁石をサンドイッチ状に密着挟持し、前記回転子の両側で対向する前記固定子の軸方向間は前記固定子の外周部あるいは内周部で前記永久磁石の磁束の磁路を設けることで高トルク化となる。
【００１４】
本発明に係る回転電機は、固定子と回転子がエアギャップを介して対向しており、巻き線軸が回転軸方向と平行なアキシャルギャップ式の回転電機であって、前記固定子は、回転軸方向に突出するｍ個の巻き線用突極が、周方向に分布配置されており、前記巻き線用突極は、同心円弧的で径方向に配置した複数の歯による歯群列を放射状に有し、更にその歯群列を周方向に２個以上設けて軸方向に突出し配置した磁性体からなり、前記回転子は、同心円弧的で、径方向に配置した複数の歯による歯群列を放射状に有し、更にその歯群列が周方向にｎ個に等間隔に配置されて軸方向に突出した磁性体からなる外周部回転子と内周部回転子よりなり、前記外周部回転子と前記内周部回転子は電気角で１８０°ずらされて両者の歯部が同一平面状に配置され、前記外周部回転子と前記内周部回転子との間には永久磁石を介在させてお互いに異極性になるように磁化配置され、前記固定子における歯と前記回転子における歯が、アキシャル方向及びラジアル方向エアギャップを介して噛み合うように対向していることを特徴とする。但しｍは３以上の整数、ｎは２ｍを超える整数。
【００１５】
また、本発明に係る回転電機を、単位回転電機として、軸方向に２単位を、回転子同士が背中合わせで連結し、その両側に固定子を配置するか、それと反対に、固定子同士が背中合わせで連結し、その両側に回転子を配置するようにすると好適である。
【００１６】
本発明に係る回転電機において、少なくとも前記固定子は圧粉鉄心で構成され、オーバーハング構造の分割鉄心に巻き線後合体した固定子を用いると好適である。
【００１７】
本発明に係る回転電機において、前記回転子の歯部は圧粉鉄心あるいは焼結鉄心で形成されていると好適である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る回転電機は、固定子歯と回転子歯間のエアギャップ対向部がかみ合い対向であるため対向面積が増大しエアギャップ部のパーミアンスが大きくなることから高効率な回転電機を構成できる。更に誘導子を設けた固定子とすることで、固定子巻き線極数を少なく保ちながら回転子極数が増加できるので安価で高トルクが実現する。また発電機とする場合は、回転子極数が増加できるので、回転子極数に比例して高電圧が得られる。
【００１９】
本発明に係る回転電機をステッピングモータに応用すれば高分解能、高トルクが可能となる。
【００２０】
本発明に係る回転電機は、回転子の両側に固定子を配置すれば、あるいはその逆に、固定子の両側に回転子を配置すれば、両者とも、小型で高効率な回転電機を構成することができる。
【００２１】
本発明に係る回転電機は、回転子に永久磁石を用いると、更に効率の高いものとすることができる。また回転子の両側に固定子を設けた構成の場合、永久磁石は軸方向の２極磁化でよいため、永久磁石着磁前に回転電機の組み立てを済ませ、その後に磁化すればよく、製造が容易である。
【００２２】
本発明に係る回転電機は、回転子を外周用と内周用に２分割してその間に永久磁石を用いれば、片面立体エアギャップの多極回転体が得られる。それを単位回転電機として軸方向に連結することで高トルク型の多極回転電機が得られる。
【００２３】
本発明に係る回転電機は、圧粉鉄心によるオーバーハング構造を採用しているので、回転子との対向面積がより増加でき、また巻き線長も短く出来るので銅損も減少し、高トルク化、高効率化となる。
【００２４】
本発明に係る回転電機は、圧粉鉄心を採用することで渦電流損が零に近く、高速回転時の鉄損が少なく高効率な回転電機となる。
【００２５】
本発明に係る回転電機は、オーバーハング式分割鉄心を用いれば巻き線用スロット間の開口部を小さくできるので、回転子との対向面積が増大し高トルク化に有利となり、スロット間の開口部を小さくできることによりコギングトルクが小さくでき、低振動低騒音化を図ることができる。
【００２６】
本発明に係る回転電機は、圧粉鉄心成形時の加圧面圧は約８００ＭＰａ必要であるので大きな径の鉄芯を作るにはその投影面積に見合った大きなパワーのプレス機が必要になり高価な設備となるが、ｍ分割した鉄心はｍ分の一のプレス力で可能のためプレス設備費が安価となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明一例の回転電機の軸を含んだ断面図
【図２】図１の固定子を軸方向から見た図
【図３】図１の回転子を軸方向から見た図
【図４】本発明の回転子の両側に固定子を設けた図
【図５】別の本発明の回転子の両側に固定子を設けた図
【図６】別の本発明の回転子の両側に固定子を設けた図
【図７】本発明の分割鉄心固定子の両側に回転子を設けた図
【図８】別の本発明の分割鉄心固定子の両側に回転子を設けた図
【図９】本発明一例の分割鉄心回転電機の軸を含んだ断面図
【図１０】別の本発明一例の回転電機の軸を含んだ断面図
【図１１】図１０の回転子を軸方向から見た図
【図１２】別の本発明一例の回転電機の軸を含んだ断面図
【図１３】図１２の回転子を軸方向から見た図
【図１４】従来技術の回転電機の軸を含んだ断面図
【図１５】図１４の固定子を軸方向から見た図
【図１６】図１４の回転子を軸方向から見た図
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下図面によって説明する。
【００２９】
図１は本発明の構成の一例を示したものであり、アキシャルギャップ式回転電機である。回転子には永久磁石を用いない場合の例であり、磁気吸引力のみを利用して回転トルクを発生させるＳＲモータやバリアブルレラクタンス型ステッピングモータ（以下ＶＲ形ＳＴＭと略す）の場合に相当する。図２は図１の固定子を軸方向から見た図であり、図３は図１の回転子を軸方向から見た図である。図１から図３を参照して本発明の一例を説明する。磁性体より構成された固定子１は、６個の軸方向に突き出た扇形台座をなし、その先端部には歯群２が放射状に３群配置されている。各歯群は同心円弧状の５個の歯２−１と該歯２−１間の歯底２−２で構成されている。歯底２−２は扇形台座と軸方向で同位置でも永久磁石を用いない図１の構成ではよいが、後述する永久磁石を使用した回転電機の場合は軸方向にある程度突き出ている方が望ましい。
【００３０】
前述の３個の歯群は２個以上あればよい。また歯数は５に限定せず複数の歯でよい。これらの歯群及び歯は誘導子ともよばれる。巻き線３は固定子１の６個の軸方向に突き出た巻き線極に、図１の場合でいえば歯群２より軸方向で左側に配備されている。尚巻き線極数は６に限定されるものではない。
【００３１】
図１及び図３に示したように、回転子４は磁性体よりなる部材であり、回転軸６に固着されて、軸受け７で回転可能に支持されている。図３を参照して、回転子４の軸方向で固定子と対向する部分は同心円弧状で軸方向にｎ個の歯群５を有し、各歯群は６個の円弧状歯５−１を有し、固定子の歯群とかみ合うようにしてエアギャップを保って対向している。
【００３２】
構造体であるブラケット８は、固定子１に固定されて、固定子１と共に軸受け７で回転軸６を支持する。
【００３３】
本発明の一例はこの様な構成でアキシャルギャップ式回転電機を形成する。このような構成にすれば次のような長所を有した回転電機が実現する。即ち固定子歯と回転子歯間のエアギャップ対向部がかみ合い対向のため対向面積が増大しエアギャップ部パーミアンスが大きくできるので高効率回転電機となる。磁束を通す起磁力はその大部分がエアギャップで消費されるがエアギャップ部パーミアンスが大きくできるのでこの部分での起磁力の消費が少なくて済むためである。
【００３４】
またＳＲモータの場合のトルクは対向する歯数に比例することが知られている。この場合に従来技術の方式で回転子歯数を増加すれば固定子の巻き線極数も比例して増加するため巻き線が複雑になり高価なものとなる。これに反して本発明では回転子歯数が増えても固定子巻き線極数は増加しない。即ち１巻き線極内に誘導子を設けることで対応するためである。そしてこの誘導子及び回転子の歯を凹凸状に立体エアギャップに対向かみ合いさせるものである。この手段により、立体エアギャップ効果に加えて多極効果を得ることができて回転電機の高トルク化が実現する。またインホイールモータのような扁平形回転電機ではラジアルギャップモータより固定子と回転子間のエアギャップ対向面積が大きくなり高トルク化に有利であることも知られている。
【００３５】
またアキシャルギャップ式回転電機で、固定子と回転子の歯が同心円弧状のかみ合いのため、回転子は軸を固定子の軸受けに挿入して簡単に組み立て出来るので、安価で高効率な回転電機が実現する。この場合、かみ合う歯形は図示した矩形に限定されず、三角形や円弧曲線でもよく、平面対向よりその対向面積が増大してしかも周方向に回転可能な形状であればよい。この場合、固定子１や歯群２あるいは回転子４や歯群５の製作は珪素鋼鈑の積層式ではかなり困難であり、圧粉によれば容易に製作できる。また固定子の回転軸方向に突出するｍ個の巻き線用突極は６極に限らず、実用的には２相では２極、４極、８極、１２極、３相では３極、６極、９極、１２極、５相では５極、１０極に適したもので、一般的にはｍは２以上の正の整数であればよい。
【００３６】
図４は本発明の一例であり、図１〜図３と基本構造は同じであるが、歯部のかみ合いを回転子の両側とするように、回転子の両側に固定子を設けたものである。そのため回転子９は両側に歯を有したものとなる。その他の部品は図１〜図３と同じなので説明は省略するが左右の固定子はハウジング部１０で連結固定される。このような構成では小形で高効率回転電機となる。
【００３７】
図５は図４と固定子は略同じく誘導子を有した構成であるが、回転子が異なり、磁性体よりなる図１と同様な歯を有した回転子を２個用いて軸方向に磁化した永久磁石を挟持した別の本発明の構成である。この場合、永久磁石Ｎ極から出た磁束は左側の回転子１１を通り、左側の固定子を通過して、磁性体よりなるハウジング部１３を経由して右側の固定子から右側の回転子１１を通過して永久磁石１２のＳ極にもどる閉磁路となる。この場合は永久磁石式回転電機となるので、図１や図４と比較して、更に高効率な永久磁石式回転電機であるＳＴＭやＢＬＤＣモータとなる。即ち永久磁石磁束は回転電機外周部をバックヨークとした構成である。
【００３８】
図６は図５と固定子及び回転子の歯の構成は同じであるが、回転電機の内周部にバックヨークを有した他の本発明の構成例である。図６で永久磁石１２のＮ極から出た磁束は左側の回転子１１を通り左側の固定子１に入り、左右の固定子１に固定された磁性体よりなる固定軸３１を通り、右側の固定子１に入り、右側の回転子１１を通り永久磁石のＳ極に戻る。回転子は固定軸３１に設けた軸受け７で回転可能に支持されている。このような構造の回転電機はインホイールモータ等に適した構造であり、回転子の外周に設けた回転体３２をタイヤとすれば電気自動車のインホイールモータとなる。
【００３９】
図７は本発明の固定子の両側に歯を設けて回転子を固定子の両側で対向配置させた図である。固定子１７は、その軸方向の両側に同心円弧状に歯を有している。例えば固定子１７が６個の分割鉄心の構成であるとすればそれぞれ独立して６０度ピッチで配置されて巻き線１８を有して樹脂モールド等で固定されて固定子を形成する。この場合も図１の構成より小型で高効率となる。この場合、固定子１７の製作は珪素鋼鈑の積層式ではかなり困難であるが、圧粉によれば容易に製作できる。
【００４０】
図８は図７の固定子鉄心１７に所謂オーバーハングとよばれる巻き線溝３０を設け、巻き線２０をその溝部に格納配置したものである。このようにすれば図７のように巻き線部が固定子１７の外周部からはみ出ることがなく、回転電機の小型化に寄与することになる。この場合の製作方法は固定子１９を軸方向長の中央で２分割すれば圧粉鉄心が型で製作できる。
【００４１】
図９は、図１の固定子を分割鉄心構成とした図である。即ち固定子鉄心は固定子鉄心分割体２１，磁性板２４に分割されて巻き線２３を挿入後合体される。この場合、図２と比較して巻き線周長が小さくなり銅損低減ができ、あるいは回転子との対向面積をさらに増加できる。
【００４２】
図１０は図１と同様な片側エアギャップ構成にして、固定子もほぼ図１の固定子と同じで回転子は永久磁石方式とした別の本発明の誘導子つきの多極回転電機である。図１０は軸を含んだ断面図で、図１１がその回転子をエアギャップ側軸方向からみた図である。
【００４３】
固定子は、回転軸方向に突出する６個の巻き線用突極が、周方向に分布配置されており、前記巻き線用突極は、同心円弧的で径方向に複数の歯群を放射状に有し、更にその歯群を周方向に３個に軸方向に突出し配置した磁性体からなり、軸方向から見た図は、図２と同じなので、図２で代用する。但し永久磁石式となるため、図２の歯底２−２は巻き線極の端面部より軸方向に突き出て、固定子１の面と回転子歯間とのレラクタンス差を有している。
【００４４】
回転子は、同心円弧的で、径方向に３個の歯群を放射状に有し、更にその歯群が周方向に１６個に等間隔に配置されて軸方向に突出した磁性体からなる外周部回転子３３と内周部回転子３４よりなり、両者の歯位置は電気角で１８０°ずらされて両者の歯部が同一平面状に配置されている。両者間には永久磁石を介在させて、お互いに異極性になるように磁化配置されている。外周部回転子３３には歯３５−１と歯底部３５−２が、また内周部回転子３４には歯３６−１と歯底部３６−２が設けられ、歯底部は外周部回転子３３及び内周部回転子３４の軸方向位置よりわずか軸方向に突き出るようにするのが望ましい。図１０を参照して、バックヨーク部３７は永久磁石３８を外周部回転子３３とにより挟持するようにして、内周部回転子３４と固着されて回転子を構成する。永久磁石３８は外周部回転子３３を軸方向から投影した中空円盤状に形成されいる。このように構成すれば外周部回転子３３がＮ極に、内周側回転子３４がＳ極に永久磁石３８で磁化されている。この場合のＮ極から出た磁束は３５−１及び３５−２を通り、固定子１の対向する巻き線極に入り、図２の対向する巻き線極の外周部に位置する歯２−１及び歯底２−２に入るが同じ巻き線極の内周部に位置する歯２−１及び歯底２−２は、図１１に示すように、回転子の内周部に位置する歯３６−１及び歯底３６−２とは非対向位置のため、磁束は、固定子１に入り、巻き線３と鎖交して、歯が対向している別の巻き線極箇所から永久磁石のＳ極に戻ることになる。そして巻き線の相電流が切り替われば回転トルクが発生することになる。永久磁石式ではＳＲモータよりトルクが電流に線形に比例するので制御性がよく、トルクは回転子極数あるいは歯数に比例するため、本発明はＢＬＤＣモータやステッピングモータの高トルク化に有効なものである。図１１、図１３において、内周側回転子３４と外周側回転子３３でのＮＳによりバランスを調整する必要があり、具体的には内周側のエアギャップを小さくし、外周側のエアギャップを広めにすることや、外周歯幅は歯幅を狭くし、内周歯幅は広くすることで、内周部と外周部のエアギャップパーミアンスを同じにして磁束のバランスを調整することが好ましい。
【００４５】
図１２は図１０と同様な構成であるが回転子の永久磁石の形状と配置が異なる。図１２は軸を含んだ断面図で、図１３がその回転子をエアギャップ側軸方向からみた図である。
【００４６】
図１３で、その歯群が周方向に１６個に等間隔に配置されて軸方向に突出した磁性体からなる構成は図１１と同じである。外周部回転子３９と内周部回転子４０よりなり、両者の歯位置は電気角で１８０°ずらされて両者の歯部が同一平面状に配置されているのも同じである。異なる点は両者間にはその外周側がＮ極で内周側がＳ極に磁化された円筒状永久磁石４１が介在して、外周部回転子３９と内周部回転子４０がお互いに異極性になるように磁化配置されていることである。その磁束磁路や動作は図１０、図１１と同じため、その説明は省略する。
【００４７】
図１４は従来技術の回転電機の軸を含んだ断面図、図１５は図１４の固定子を軸方向から見た図、図１６は図１４の回転子を軸方向から見た図であり、特許文献１のそれぞれ図１、図２、図３に相当する。従来の回転電機の欠点は回転子の極数を増加して更なる高トルク化を図ろうとすると、固定子巻き線極も比例して増加するため、巻き線部が煩雑となり、コスト高及び高トルク化に限界があることである。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明によるアキシャルギャップ式回転電機は電動機または発電機に活用でき、安価で堅牢で軽薄短小、高トルク化、高効率化に適した、きわめて実用的なものである。従って工業的に大きな貢献が期待される。
【符号の説明】
【００４９】
１、１７、１９                固定子
２、５                        歯群
３、１８、２０、２３          巻き線
４、９、１１、２２            回転子
６                            回転軸
７                            軸受け
８                            ブラケット
１０、１３                    ハウジング
１２、３８、４１              永久磁石
２１                          固定子鉄心分割体
３７                          バックヨーク
２４                          磁性板
３０                          巻き線溝
３１                          固定軸
３２                          回転体
３３，３９                    外周部回転子
３４，４０                    内周部回転子
【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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【図１６】
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