(57)【要約】【課題】アキシャルギャップ型モータにおいて、マグネットトルクを極端に減少させることなく、リラクタンストルクを増加させるとともに、バックヨークを設けた場合でもバックヨークの磁気飽和に起因する問題が起きにくくする。【解決手段】アキシャルギャップ型モータ１ａは、回転軸９１ａを中心として周方向に回転する界磁子たるロータ２０ａと、回転軸９１ａの方向に距離を置いてロータ２０ａと対向する電機子たるステータ３０ａとを備える。ロータ２０ａは、周方向に沿って交互に交代する磁極を呈する磁極面２２５ａを有する永久磁石２２ａと、リラクタンストルクを発生させる磁束を導くリラクタンスコア２３ａとを備える。アキシャルギャップ型モータ１ａでは、ロータ２０ａにおいて、永久磁石２２ａを基準としてリラクタンスコア２３ａを径方向に関して偏在させることにより、リラクタンスコア２３ａが占める面積や中心角を拡大している。【選択図】図４
2008236833.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸（９１ａ，９１ｂ，９１ｃ，９１ｄ，９１ｅ，９１ｆ，９１ｇ，９１ｈ，９１ｉ，９１ｊ，９１ｋ，９１ｍ）を中心として周方向に回転するロータ（２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ，２０ｆ，２０ｇ，２０ｈ，２０ｉ，２０ｊ，２０ｋ，２０ｍ）と、回転軸方向に距離を置いて前記ロータと対向するステータ（３０ａ）とを備え、
前記ロータは、
前記ステータの第１磁極面（３４１５ａ，３２５ａ）と対向し、周方向に沿って交互に交代する磁極を呈する磁極面（２２５ａ，２２５ｂ，２２５ｃ，２２５ｄ，２２５ｅ，２２５ｆ，２２５ｇ，２２５ｈ，２２５ｉ，２２５ｊ，２２５ｋ，２２５ｍ，２２６ｇ，２２６ｉ）を有する永久磁石（２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅ，２２ｆ，２２ｇ，２２ｈ，２２ｉ，２２ｊ，２２ｋ，２２ｍ）と、
前記永久磁石を基準として径方向に関して偏在し、リラクタンストルクを発生させる磁束を前記永久磁石を迂回して導く磁性体のリラクタンスコア（２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅ，２３ｆ，２３ｇ，２３ｈ，２３ｉ，２３ｊ，２３ｋ，２３ｍ）と、
を備えるアキシャルギャップ型モータ（１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ，１ｇ，１ｈ，１ｉ，１ｊ，１ｋ，１ｍ）。
【請求項２】
前記リラクタンスコア（２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｈ）が、径方向に関して外周寄りに偏在している、請求項１に記載のアキシャルギャップ型モータ。
【請求項３】
前記永久磁石（２２ｂ）の径方向の長さが、前記回転軸から径方向に伸びて前記永久磁石の中心へ向かう磁極中心線（９５ｂ）から周方向へ離れるにしたがって短くなる、請求項２に記載のアキシャルギャップ型モータ（１ｂ）。
【請求項４】
前記永久磁石（２２ａ）の平面形状を規定する輪郭線（２２８ａ）において、前記回転軸（９１ａ）から径方向に伸びて前記永久磁石の中心へ向かう磁極中心線（９５ａ）から周方向両側に広がる第１の線要素（２２８１ａ）の両端から、第２の線要素（２２８２ａ，２２８３ａ）が内周側へ向かって平行に伸びている、請求項２に記載のアキシャルギャップ型モータ（１ａ）。
【請求項５】
前記永久磁石（２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ）が表面（２１５ａ，２１５ｂ，２１５ｃ，２１５ｄ）に固定されるバックヨーク（２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ）、
をさらに備え、
前記リラクタンスコア（２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ）が、前記表面から前記ステータ（３０ａ）へ向かって屹立している、請求項２ないし請求項４のいずれかに記載のアキシャルギャップ型モータ（１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ）。
【請求項６】
前記リラクタンスコア（２３ｃ）より外周側において前記リラクタンスコアを環状に接続し、前記リラクタンスコアを磁気的に短絡させる、前記ステータの第１磁極面と対向しない磁性体の短絡コア（２５ｃ）、
をさらに備える、請求項２ないし請求項４のいずれかに記載のアキシャルギャップ型モータ（１ｃ）。
【請求項７】
前記リラクタンスコア（２３ｅ，２３ｆ，２３ｇ，２３ｈ，２３ｉ，２３ｊ，２３ｋ，２３ｍ）が、径方向に関して内周寄りに偏在している、請求項１に記載のアキシャルギャップ型モータ（１ｅ，１ｆ，１ｇ，１ｈ，１ｉ，１ｊ，１ｋ，１ｍ）。
【請求項８】
前記永久磁石（２２ｅ，２２ｆ，２２ｈ，２２ｊ，２２ｋ，２２ｍ）が表面（２１５ｅ，２１５ｆ，２１５ｈ，２１５ｊ，２１５ｋ，２１５ｍ）に固定されるバックヨーク（２１ｅ，２１ｆ，２１ｈ，２１ｊ，２１ｋ，２１ｍ）、
をさらに備え、
前記リラクタンスコア（２３ｅ，２３ｆ，２３ｈ，２３ｊ，２３ｋ，２３ｍ）が、前記表面から前記ステータへ向かって屹立している、請求項７に記載のアキシャルギャップ型モータ（１ｅ，１ｆ，１ｈ，１ｊ，１ｋ，１ｍ）。
【請求項９】
前記リラクタンスコア（２３ｈ，２３ｉ，２３ｊ，２３ｋ，２３ｍ）より内周側において前記リラクタンスコアを環状に接続し、前記リラクタンスコアを磁気的に短絡させる磁性体の短絡コア（２５ｈ，２５ｉ，２５ｊ，２５ｋ，２５ｍ）、
をさらに備える、請求項７に記載のアキシャルギャップ型モータ（１ｈ，１ｉ，１ｊ，１ｋ，１ｍ）。
【請求項１０】
前記短絡コア（２５ｊ，２５ｋ，２５ｍ）の外周寄りが前記ステータの磁極面の内周寄りと対向し、
前記短絡コアにおいて、周方向に隣接するリラクタンスコア（２３ｊ，２３ｋ，２３ｍ）の突極中心線の間に磁気障壁（２５１ｊ，２５１ｋ，２５１ｍ）が形成されている、請求項９に記載のアキシャルギャップ型モータ（１ｊ，１ｋ，１ｍ）。
【請求項１１】
前記リラクタンスコア（２３ｋ）より内周側において前記リラクタンスコアを環状に接続し、前記リラクタンスコアを磁気的に短絡させる磁性体の短絡コア（２５ｋ）、
をさらに備え、
前記短絡コアと前記バックヨーク（２１ｋ）とがシャフト（４０ａ）に勘合される、請求項８に記載のアキシャルギャップ型モータ（１ｋ）。
【請求項１２】
前記回転軸（９１ｍ）から径方向に伸びて前記リラクタンスコア（２３ｍ）の中心へ向かう通る突極中心線（９６ｍ）の方向が、前記永久磁石（２２ｍ）の隣接する磁極の境界（２２９ｍ）から、前記ロータ（２０ｍ）の回転方向（Ｒ）とは逆方向に後退している、請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載のアキシャルギャップ型モータ（１ｍ）。
【請求項１３】
前記リラクタンスコア（２３ｋ）が、前記ステータの第１磁極面（３２５ａ）と垂直をなし前記第１磁極面と隣接する第２磁極面（３２６ａ）と対向する、請求項１ないし請求項１２のいずれかに記載のアキシャルギャップ型モータ。
【請求項１４】
前記リラクタンスコア（２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｆ，２３ｇ，２３ｈ，２３ｉ，２３ｊ）から磁気的に分離され、前記永久磁石（２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｆ，２２ｇ，２２ｈ，２２ｉ，２２ｊ）の磁極面（２２５ｂ，２２５ｃ，２２５ｄ，２２５ｆ，２２５ｇ，２２５ｈ，２２５ｉ，２２５ｊ）の各々を覆う相互に磁気的に分離された磁性体のヘッドコア（２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｆ，２４ｇ，２４ｈ，２４ｉ，２４ｊ，２７１ｇ，２７ｉ）、
をさらに備える、請求項１ないし請求項１２のいずれかに記載のアキシャルギャップ型モータ（１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｆ，１ｇ，１ｈ，１ｉ，１ｊ）。
【請求項１５】
一体の磁性体部材（２６ｄ，２６ｆ，２６ｇ）を磁気障壁（２６４ｄ，２６５ｆ，２６５ｇ）で区切ることにより、前記ヘッドコア（２４ｄ，２４ｆ，２４ｇ）またはそれに加えて前記リラクタンスコア（２３ｄ，２３ｆ，２３ｇ）が形成されている、請求項１４に記載のアキシャルギャップ型モータ（１ｄ，１ｆ，１ｇ）。
【請求項１６】
前記ロータ（２０ｇ、２０ｉ）の軸方向両側に２個の前記ステータが対向している、請求項１ないし請求項１５のいずれかに記載のアキシャルギャップ型モータ（１ｇ，１ｉ）。
【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モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
アキシャルギャップ型モータは、厚さを薄くしても磁極面の面積を広くとることができるとともに、電機子のアキシャルコイルを整列巻きすることが容易であるので、銅損を減らすことができるという利点を有している。近年では、圧粉磁心等の、透磁率が高く鉄損も小さい等方性の磁性材料を利用することができるようになってきたため、高出力、高効率が要求される用途にアキシャルギャップ型モータを採用するための研究も進んできている。
【０００３】
さらに、リラクタンストルクを利用することにより銅損を減らしてトルクを向上することができるとともに、大きな突極比を利用してセンサレス制御を行うことができる埋め込み磁石型のアキシャルギャップ型モータの研究も進んできている。
【０００４】
なお、特許文献１は、従来のアキシャルギャップ型モータに関する先行技術文献である。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−０７０８７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来のアキシャルギャップ型モータには、界磁子において、リラクタンストルクを増加させるためにリラクタンストルクを発生させる磁束の磁路を十分に確保しようとすると、永久磁石が占める面積や張り角を縮小しなければならず、マグネットトルクが減少してしまうという問題があった。逆に、界磁子において、マグネットトルクを極端に減少させないようにすると、リラクタンストルクを発生させる磁束の磁路を十分に確保することができないという問題があった。この問題は極数を増すほど顕著である。
【０００７】
さらに、従来のアキシャルギャップ型に限らず全てのリラクタンストルクを併用するモータでは、界磁子の永久磁石にバックヨークを設けた場合、バックヨークが磁気飽和するような状況において、「クロスサチュレーション」と呼ばれる現象が問題となることがある。すなわち、従来のモータでは、バックヨークが磁気飽和するような状況において、ｄ軸インダクタンスＬｄが、ｄ軸電流ｉｄのみの関数とならず、ｑ軸電流ｉｑの影響を受けるとともに、ｑ軸インダクタンスＬｑが、ｑ軸電流ｉｑのみの関数とならず、ｄ軸電流ｉｄの影響を受けるようになることが問題となることがある。なぜならば、このような現象が起きると、電機子電流を増したとき、突極比が小さくなってリラクタンストルクが減少し、ｄ軸インダクタンスＬｄやｑ軸インダクタンスＬｑを用いた回転子位置の推定精度が低下することにより、センサレス制御の安定性も低下するからである。
【０００８】
本発明は、これらの問題を解決するためになされたもので、アキシャルギャップ型モータにおいて、マグネットトルクを極端に減少させることなく、リラクタンストルクを増加させるとともに、バックヨークを設けた場合でもバックヨークの磁気飽和に起因する問題が起きにくくすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、回転軸（９１ａ，９１ｂ，９１ｃ，９１ｄ，９１ｅ，９１ｆ，９１ｇ，９１ｈ，９１ｉ，９１ｊ，９１ｋ，９１ｍ）を中心として周方向に回転するロータ（２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ，２０ｆ，２０ｇ，２０ｈ，２０ｉ，２０ｊ，２０ｋ，２０ｍ）と、回転軸方向に距離を置いて前記ロータと対向するステータ（３０ａ）とを備え、前記ロータは、前記ステータの第１磁極面（３４１５ａ，３２５ａ）と対向し、周方向に沿って交互に交代する磁極を呈する磁極面（２２５ａ，２２５ｂ，２２５ｃ，２２５ｄ，２２５ｅ，２２５ｆ，２２５ｇ，２２５ｈ，２２５ｉ，２２５ｊ，２２５ｋ，２２５ｍ，２２６ｇ，２２６ｉ）を有する永久磁石（２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅ，２２ｆ，２２ｇ，２２ｈ，２２ｉ，２２ｊ，２２ｋ，２２ｍ）と、前記永久磁石を基準として径方向に関して偏在し、リラクタンストルクを発生させる磁束を前記永久磁石を迂回して導く磁性体のリラクタンスコア（２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅ，２３ｆ，２３ｇ，２３ｈ，２３ｉ，２３ｊ，２３ｋ，２３ｍ）とを備えるアキシャルギャップ型モータ（１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ，１ｇ，１ｈ，１ｉ，１ｊ，１ｋ，１ｍ）である。
【００１０】
請求項２の発明は、前記リラクタンスコア（２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｈ）が、径方向に関して外周寄りに偏在している、請求項１に記載のアキシャルギャップ型モータである。
【００１１】
請求項３の発明は、前記永久磁石（２２ｂ）の径方向の長さが、前記回転軸から径方向に伸びて前記永久磁石の中心へ向かう磁極中心線（９５ｂ）から周方向へ離れるにしたがって短くなる、請求項２に記載のアキシャルギャップ型モータ（１ｂ）である。
【００１２】
請求項４の発明は、前記永久磁石（２２ａ）の平面形状を規定する輪郭線（２２８ａ）において、前記回転軸（９１ａ）から径方向に伸びて前記永久磁石の中心へ向かう磁極中心線（９５ａ）から周方向両側に広がる第１の線要素（２２８１ａ）の両端から、第２の線要素（２２８２ａ，２２８３ａ）が内周側へ向かって平行に伸びている、請求項２に記載のアキシャルギャップ型モータ（１ａ）である。
【００１３】
請求項５の発明は、前記永久磁石（２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ）が表面（２１５ａ，２１５ｂ，２１５ｃ，２１５ｄ）に固定されるバックヨーク（２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ）をさらに備え、前記リラクタンスコア（２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ）が、前記表面から前記ステータ（３０ａ）へ向かって屹立している、請求項２ないし請求項４のいずれかに記載のアキシャルギャップ型モータ（１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ）である。
【００１４】
請求項６の発明は、前記リラクタンスコア（２３ｃ）より外周側において前記リラクタンスコアを環状に接続し、前記リラクタンスコアを磁気的に短絡させる、前記ステータの第１磁極面と対向しない磁性体の短絡コア（２５ｃ）をさらに備える、請求項２ないし請求項４のいずれかに記載のアキシャルギャップ型モータ（１ｃ）である。
【００１５】
請求項７の発明は、前記リラクタンスコア（２３ｅ，２３ｆ，２３ｇ，２３ｈ，２３ｉ，２３ｊ，２３ｋ，２３ｍ）が、径方向に関して内周寄りに偏在している、請求項１に記載のアキシャルギャップ型モータ（１ｅ，１ｆ，１ｇ，１ｈ，１ｉ，１ｊ，１ｋ，１ｍ）である。
【００１６】
請求項８の発明は、前記永久磁石（２２ｅ，２２ｆ，２２ｈ，２２ｊ，２２ｋ，２２ｍ）が表面（２１５ｅ，２１５ｆ，２１５ｈ，２１５ｊ，２１５ｋ，２１５ｍ）に固定されるバックヨーク（２１ｅ，２１ｆ，２１ｈ，２１ｊ，２１ｋ，２１ｍ）をさらに備え、前記リラクタンスコア（２３ｅ，２３ｆ，２３ｈ，２３ｊ，２３ｋ，２３ｍ）が、前記表面から前記ステータへ向かって屹立している、請求項７に記載のアキシャルギャップ型モータ（１ｅ，１ｆ，１ｈ，１ｊ，１ｋ，１ｍ）である。
【００１７】
請求項９の発明は、前記リラクタンスコア（２３ｈ，２３ｉ，２３ｊ，２３ｋ，２３ｍ）より内周側において前記リラクタンスコアを環状に接続し、前記リラクタンスコアを磁気的に短絡させる磁性体の短絡コア（２５ｈ，２５ｉ，２５ｊ，２５ｋ，２５ｍ）、をさらに備える、請求項７に記載のアキシャルギャップ型モータ（１ｈ，１ｉ，１ｊ，１ｋ，１ｍ）である。
【００１８】
請求項１０の発明は、前記短絡コア（２５ｊ，２５ｋ，２５ｍ）の外周寄りが前記ステータの磁極面の内周寄りと対向し、前記短絡コアにおいて、周方向に隣接するリラクタンスコア（２３ｊ，２３ｋ，２３ｍ）の突極中心線の間に磁気障壁（２５１ｊ，２５１ｋ，２５１ｍ）が形成されている、請求項９に記載のアキシャルギャップ型モータ（１ｊ，１ｋ，１ｍ）である。
【００１９】
請求項１１の発明は、前記リラクタンスコア（２３ｋ）より内周側において前記リラクタンスコアを環状に接続し、前記リラクタンスコアを磁気的に短絡させる磁性体の短絡コア（２５ｋ）をさらに備え、前記短絡コアと前記バックヨーク（２１ｋ）とがシャフト（４０ａ）に勘合される、請求項８に記載のアキシャルギャップ型モータ（１ｋ）である。
【００２０】
請求項１２の発明は、前記回転軸（９１ｍ）から径方向に伸びて前記リラクタンスコア（２３ｍ）の中心へ向かう通る突極中心線（９６ｍ）の方向が、前記永久磁石（２２ｍ）の隣接する磁極の境界（２２９ｍ）から、前記ロータ（２０ｍ）の回転方向（Ｒ）とは逆方向に後退している、請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載のアキシャルギャップ型モータ（１ｍ）である。
【００２１】
請求項１３の発明は、前記リラクタンスコア（２３ｋ）が、前記ステータの第１磁極面（３２５ａ）と垂直をなし前記第１磁極面と隣接する第２磁極面（３２６ａ）と対向する、請求項１ないし請求項１２のいずれかに記載のアキシャルギャップ型モータである。
【００２２】
請求項１４の発明は、前記リラクタンスコア（２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｆ，２３ｇ，２３ｈ，２３ｉ，２３ｊ）から磁気的に分離され、前記永久磁石（２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｆ，２２ｇ，２２ｈ，２２ｉ，２２ｊ）の磁極面（２２５ｂ，２２５ｃ，２２５ｄ，２２５ｆ，２２５ｇ，２２５ｈ，２２５ｉ，２２５ｊ）の各々を覆う相互に磁気的に分離された磁性体のヘッドコア（２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｆ，２４ｇ，２４ｈ，２４ｉ，２４ｊ，２７１ｇ，２７ｉ）をさらに備える、請求項１ないし請求項１２のいずれかに記載のアキシャルギャップ型モータ（１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｆ，１ｇ，１ｈ，１ｉ，１ｊ）である。
【００２３】
請求項１５の発明は、一体の磁性体部材（２６ｄ，２６ｆ，２６ｇ）を磁気障壁（２６４ｄ，２６５ｆ，２６５ｇ）で区切ることにより、前記ヘッドコア（２４ｄ，２４ｆ，２４ｇ）またはそれに加えて前記リラクタンスコア（２３ｄ，２３ｆ，２３ｇ）が形成されている、請求項１４に記載のアキシャルギャップ型モータ（１ｄ，１ｆ，１ｇ）である。
【００２４】
請求項１６の発明は、前記ロータ（２０ｇ、２０ｉ）の軸方向両側に２個の前記ステータが対向している、請求項１ないし請求項１５のいずれかに記載のアキシャルギャップ型モータ（１ｇ，１ｉ）である。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、リラクタンスコアが占める面積や中心角を拡大することができるので、リラクタンストルクを増加させ、全トルクを増加させることができる。また、ロータにバックヨークを設けた場合でも、マグネットトルクを発生させる磁束の磁路とリラクタンストルクを発生させる磁束の磁路とを分離できるので、バックヨークの磁気飽和に起因する問題が起きにくくなる。
【００２６】
請求項２の発明によれば、リラクタンスコアが占める面積や中心角を外周側で拡大することができるので、リラクタンストルクを増加させ、全トルクを増加させることができる。
【００２７】
請求項３の発明によれば、磁極の急激な交代を緩和することができるので、コギングトルクを抑制することができる。
【００２８】
請求項４の発明によれば、第１の線要素と第２の線要素とがなす角が拡大するので、永久磁石の鋭角部を緩和し、消磁やカケを抑制できる。
【００２９】
請求項５の発明によれば、リラクタンストルクを発生させる磁束の磁路として、バックヨークを利用することができる。
【００３０】
請求項６の発明によれば、リラクタンストルクを発生させる磁束の磁路として短絡コアを利用でき、マグネットトルクを発生させる磁束の磁路とリラクタンストルクを発生させる磁束の磁路とをより完全に分離できるので、永久磁石のバックヨークの磁気飽和に起因してリラクタンストルクが低下する問題がより起きにくくなる。
【００３１】
請求項７の発明によれば、リラクタンスコアが占める面積や中心角を内周側で拡大することができるので、リラクタンストルクを増加させ、全トルクを増加させることができる。
【００３２】
請求項８の発明によれば、リラクタンストルクを発生させる磁束の磁路として、バックヨークを利用することができる。
【００３３】
請求項９の発明によれば、リラクタンストルクを発生させる磁束の磁路として、短絡コアを利用できる。
【００３４】
請求項１０の発明によれば、短絡コアのｄ軸インダクタンスを低下させることができ、また、リラクタンストルクを発生させる磁束とマグネットトルクを発生させる磁束の磁路とをより確実に分離することができる。
【００３５】
請求項１１の発明によれば、マグネットトルクを発生させる磁束の磁路とリラクタンストルクを発生させる磁路とをより完全に分離できる。
【００３６】
請求項１２の発明によれば、マグネットトルクが最大となる電流位相角とリラクタンストルクが最大となる電流位相角とを近づけることができるので、アキシャルギャップ型モータのトルクを増加させることができる。
【００３７】
請求項１３の発明によれば、マグネットトルクを発生させる磁束の磁路とリラクタンストルクを発生させる磁路とをより完全に分離できる。
【００３８】
請求項１４の発明によれば、減磁界が永久磁石に直接作用しなくなるので、永久磁石が消磁しにくくなる。
【００３９】
請求項１５の発明によれば、ステータと対向するロータのギャップ面の平坦性を磁性体部材の加工精度により担保することができるので、ギャップ面の平坦性が組み立て精度の影響を受けにくくなり、ギャップを小さくすることができる。
【００４０】
請求項１６の発明によれば、ロータに加わるスラスト力を打ち消すことができるので、軸受損失を減らし、軸受の寿命を延ばすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
＜１  第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係るアキシャルギャップ型モータ１ａの構造を示す断面図である。また、図２は、アキシャルギャップ型モータ１ａを構成するロータ（回転子）２０ａを斜め下方から見た斜視図であり、図３は、アキシャルギャップ型モータ１ａを構成するステータ（固定子）３０ａを斜め上方から見た斜視図である。図４は、ロータ２０ａをステータ３０ａの側から見た平面図である。図１は、ｑ軸及び回転軸９１ａを含む切断面（突極中心線９６ａ（図４参照）及び回転軸９１ａを含む切断面）及びｄ軸及び回転軸９１ａを含む切断面（磁極中心線９５ａ（図４参照）及び回転軸９１ａを含む切断面）で切断したアキシャルギャップ型モータ１ａの断面を示す断面図である。
【００４２】
図１に示すように、アキシャルギャップ型モータ１ａは、回転軸９１ａを中心として周方向に回転する界磁子たるロータ２０ａと、回転軸９１ａの方向に距離を置いてロータ２０ａと対向する電機子たるステータ３０ａと、ロータ２０ａに勘合されるシャフト４０ａとを備える。
【００４３】
＜１．１  ロータ２０ａ＞
図１及び図２に示すように、ロータ２０ａは、バックヨーク２１ａ、永久磁石２２ａ及びリラクタンスコア２３ａを備える。なお、図１及び図２には、極数が「８」（極対数が「４」）のロータ２０ａ、すなわち、８個の永久磁石２２ａと８個のリラクタンスコア２３ａとを有するロータ２０ａが描かれているが、ロータ２０ａの極数を「８」から増減してもよい。
【００４４】
バックヨーク２１ａは、円板形状を有しており、その中央には、シャフト４０ａが勘合される円形の孔が形成されている。バックヨーク２１ａの表面２１５ａは、回転軸９１ａと垂直をなしている。バックヨーク２１ａの材質は、軟磁性体である。
【００４５】
ｄ軸方向に配置された永久磁石２２ａは、板形状を有している。永久磁石２２ａは、バックヨーク２１ａの表面２１５ａに固定されている。永久磁石２２ａは、回転軸９１ａが８回対称軸となるように、回転軸９１ａの周りに環状に配置されており、周方向に沿って交互に交代する磁極を呈する磁極面２２５ａを有している。磁極面２２５ａは、回転軸９１ａと垂直をなしている。磁極面２２５ａは、ステータ３０ａの磁極面（表面３４１５ａ）とギャップ９２ａを挟んで対向している。
【００４６】
ｑ軸方向に配置されたリラクタンスコア２３ａは、板形状を有している。リラクタンスコア２３ａは、バックヨーク２１ａの表面２１５ａからステータ３０ａへ向かって垂直に屹立し、その軸方向先端の高さは、磁極面２２５ａと揃えられている。リラクタンスコア２３ａも、回転軸９１ａが８回対称軸となるように、回転軸９１ａの周りに環状に配置されている。リラクタンスコア２３ａの材質は、軟磁性体である。バックヨーク２１ａと一体として圧粉磁心でつくってもよい。リラクタンスコア２３ａは、リラクタンストルクを発生させる磁束を導く役割を有するが、ｑ軸方向に配置されることに由来して「ｑ軸コア」と呼ぶ。
【００４７】
永久磁石２２ａとリラクタンスコア２３ａとの間には間隙が設けられている。リラクタンスコア２３ａが永久磁石２２ａを磁気的に短絡させないためである。
【００４８】
＜１．２  ステータ３０ａについて＞
図１及び図３に示すように、ステータ３０ａは、基板３１ａ、ティース３２ａ、巻線３３ａ及び磁性体板３４ａを備える。図２には、図示の便宜上、磁性体板３４ａをティース３２ａから分離した状態が描かれているが、アキシャルギャップ型モータ１ａを組み立てた状態においては、図１に示すように、磁性体板３４ａは、ティース３２ａの先端面３２５ａに固定されている。なお、図１には、スロット数が「１２」のステータ３０ａ、すなわち、１２個のティース３２ａと１２個の巻線３３ａとを有するステータ３０ａが描かれているが、ステータ３０ａのスロット数を「１２」から増減してもよい。
【００４９】
基板３１ａは、円板形状を有しており、その中央には円形の孔が形成されている。基板３１ａの表面３１５ａは、回転軸９１ａと垂直をなしている。基板３１ａの材質は、軟磁性体及び非磁性体のいずれでもよい。ただし、基板３１ａの材質を軟磁性体とすれば、基板３１ａをティース３２ａのバックヨークとすることができるので、透磁率の高い軟磁性体を用いるのが良い。
【００５０】
ティース３２ａは、隣接する側面の境界が丸面取りされた三角柱形状を有している。なお、ティース３２ａの形状を、三角柱形状以外の形状としてもよい。ティース３２ａは、基板３１ａの表面３１５ａからロータ２０ａへ向かって垂直に屹立している。ティース３２ａは、回転軸９１ａが１２回対称軸となるように、回転軸９１ａの周りに環状に配置されている。ティース３２ａの材質は、磁性体である。
【００５１】
巻線３３ａはティース３２ａを磁心として巻回されている。ステータ３０ａでは、１個の巻線３３ａが１個のティース３２ａに巻回される集中巻きを採用している。集中巻きを採用すれば、巻線長を短くすることができるので、ティース３２ａの軸方向の長さを小さくすることができ、銅損を減らすことができるからである。ただし、このことは、１個の巻線が２個以上のティースにまたがって巻回される分布巻きを採用することを妨げるものではない。
【００５２】
磁性体板３４ａは、円板形状を有しており、その中央には円形の孔が形成されている。磁性体板３４ａは、径方向に伸びるスリット３４４ａにより、１２個の磁性体片３４１ａに等分割されている。磁性体片３４１ａの表面３４１５ａは、回転軸９１ａと垂直をなしている。磁性体板３４ａは、１個の磁性体片３４１ａが１個のティース先端面３２５ａを覆うように固定されている。磁性体片３４１ａは、スリット３４４ａの両端に残った幅狭の薄肉コア３４２ａ，３４３ａにより機械的に結合されているが、薄肉コア３４２ａ，３４３ａは、容易に磁気飽和してしまうほどの断面積しか有していないので、ティース３２ａが磁性体板３４ａにより磁気的に短絡してしまうことはない。
【００５３】
磁性体板３４ａを設けることには、表面３４１５ａをステータ３０ａの磁極面とみなすことができるようになるので、巻線３３ａが巻回されている領域までステータ３０ａの磁極面を拡大することができ、ロータ２０ａとステータ３０ａとの間の磁束密度を均一にすることができるという利点がある。ただし、このことは、磁性体板３４ａを設けることを必須とするものではなく、磁性体板３４ａを省略することもできる。磁性体板３４ａを省略した場合には、先端面３２５ａをステータ３０ａの磁極面とみなせばよい。
【００５４】
＜１．３  永久磁石２２ａ及びリラクタンスコア２３ａの平面形状について＞
アキシャルギャップ型モータ１ａでは、巻線３３ａにＵ相電流、Ｖ相電流、Ｗ相電流を供給することにより、表面３４１５ａから流れ出る磁束又は表面３４１５ａへ流れ込む磁束を発生させ、当該磁束をロータ２０ａに作用させることにより、ロータ２０ａを回転させる。
【００５５】
ここで、アキシャルギャップ型モータ１ａでは、一のリラクタンスコア２３ａに流れ込み、永久磁石２３ａを迂回してヨーク２１ａを経由し、他のリラクタンスコア２３ａから流れ出す磁束がリラクタンストルクを発生させる。したがって、アキシャルギャップ型モータ１ａにおいてリラクタンストルクを増加させるためには、リラクタンスコア２３ａが占める面積や中心角を拡大することにより、リラクタンストルクを発生させる磁束の磁路を確保し、ｑ軸インダクタンスＬｑを増加させればよい。
【００５６】
そこで、アキシャルギャップ型モータ１ａでは、ロータ２０ａにおいて、永久磁石２２ａを基準としてリラクタンスコア２３ａを径方向に関して外周寄りに偏在させることにより、リラクタンスコア２３ａが占める面積や中心角を拡大している。
【００５７】
係るロータ２０ａについて、図４を参照しながら説明する。図４には、バックヨーク２１ａ、永久磁石２２ａ及びリラクタンスコア２３ａの平面形状が示されている。
【００５８】
図４に示すように、永久磁石２２ａの平面形状を規定する輪郭線２２８ａは、回転軸９１ａから径方向（ｄ軸方向）へ伸びて永久磁石２２ａの中心へ向かう磁極中心線９５ａから周方向両側に広がる外周側の円弧２２８１ａと、円弧２２８１ａの両端から内周側へ向かって磁極中心線９５ａに平行に伸びる同じ長さの線分２２８２ａ，２２８３ａと、線分２２８２ａ，２２８３ａの内周側の端から内周側へ向かって接近しつつ伸びる同じ長さの線分２２８４ａ，２２８５ａと、線分２２８４ａ，２２８５ａの内周側の端を結ぶ内周側の円弧２２８６ａとから構成されている。輪郭線２２８ａは、磁極中心線９５ａに関して線対称となっている六角形の二辺を円弧に変更したものとなっている。
【００５９】
また、リラクタンスコア２３ａの平面形状を規定する輪郭線２３８ａは、回転軸９１ａから径方向（ｑ軸方向）へ伸びてリラクタンスコア２３ａの中心へ向かう突極中心線９６ａから周方向両側に広がる円弧２３８１ａと、円弧２３８１ａの両端から内周側へ向かって接近しつつ伸びる同じ長さの線分２３８２ａ，２３８３ａとから構成されている。輪郭線２３８ａは、突極中心線９６ａに関して線対称となっている三角形の一辺を円弧に変更したものとなっている。
【００６０】
このように、永久磁石２２ａの平面形状を、外周側へ向かって末広がりになるのを抑制した平面形状とすると、周方向に隣接する永久磁石２２ａの間隙の外周寄りに空き領域ができるので、ロータ２０ａでは、リラクタンスコア２３ａを当該空き領域に配置し、リラクタンスコア２３ａの「偏在」を実現している。ここで、「外周側へ向かって末広がりになるのを抑制」とは、扇形を基準として相対的に考えるべきであり、線分２２８２ａ,２２８３ａが半径線を横断することを要する。
【００６１】
このようにリラクタンスコア２３ａを外周寄りに偏在させると、周方向に隣接する永久磁石２２ａの間隙の内周寄りにリラクタンスコア２３ａが存在しない部分ができるので、永久磁石２２ａとリラクタンスコア２３ａとの間隙が占める面積や中心角を縮小することができる。そして、永久磁石２２ａが占める面積や中心角を内周側で確保して、リラクタンスコア２３ａが占める面積や中心角を外周側で拡大することができるので、リラクタンストルクを増加させ、全トルクを増加させることができる。
【００６２】
さらに、リラクタンスコア２３ａを外周寄りに偏在させると、マグネットトルクを発生させる磁束がバックヨーク２１ａの内周寄りを流れ、リラクタンストルクを発生させる磁束がバックヨーク２１ａの外周寄りを流れるので、マグネットトルクを発生させる磁束の磁路とリラクタンストルクを発生させる磁束の磁路とを分離できる。これにより、バックヨーク２１ａの飽和を緩和することができ、ｑ軸電流ｉｑによるｄ軸インダクタンスＬｄの低下やｄ軸電流ｉｄによるｑ軸インダクタンスの低下等のバックヨーク２１ａの飽和に起因する問題が起きにくくなる。
【００６３】
加えて、ロータ２０ａでは、円弧２２８１ａの端から内周側へ向かって伸びる線分２２８２ａ，２２８３ａを平行とすることにより、円弧２２８１ａと線分２２８２ａとがなす角及び円弧２２８１ａと線分２２８３ａとがなす角を拡大して鈍角としている。これにより、円弧２２８１ａと線分２２８２ａとが交わる部分や円弧２２８１ａと線分２２８３ａとが交わる部分が鋭利な形状となることを回避し、永久磁石２２ａの消磁を抑制している。また、鋭利な形状となることを回避することには、永久磁石２２ａのカケを抑制できるという利点もある。
【００６４】
なお、このような利点は、永久磁石２２ａの平面形状を規定する輪郭線の外周側が「円弧」でない場合でも得ることができる。すなわち、永久磁石２２ａの平面形状を規定する輪郭線２２８ａにおいて、磁極中心線９５ａから周方向両側に広がる第１の線要素の両端から、第２の線要素が内周側へ向かって平行に伸びていれば、このような利点を得ることができる。ここで、「線要素」とは、有限の長さを有するまっすぐ線（線分）又はまがった線（円弧等）を意味する。なお、第２の線要素についての「平行」は、第２の線要素の全部が平行となっていることを必須とするものではなく、第１の線要素と第２の線要素との交点の近くの一部のみが平行となっているに過ぎない場合も含まれる。
【００６５】
回転軸９１ａを中心とした径方向において、永久磁石２２ａの最も外周と、永久磁石２２ａの最も内周との範囲内に、突極性を有する（円環等により互いに短絡されない）リラクタンスコア２３ａが設けられている。永久磁石２１ａの磁極面積を大きくとるためである。また、回転軸９１ａを中心とした径方向において、永久磁石２２ａの最も外周と、永久磁石２２ａの最も内周との範囲内において、ステータコア（ステータ３０ａの磁極面）と対向するのが望ましい。
【００６６】
＜２  第２実施形態＞
図５は、本発明の第２実施形態に係るアキシャルギャップ型モータ１ｂの構造を示す断面図である。図６は、ロータ２０ｂをステータ３０ａの側から見た平面図である。図５は、ｑ軸及び回転軸９１ｂを含む切断面（突極中心線９６ｂ（図６参照）及び回転軸９１ｂを含む切断面）及びｄ軸及び回転軸９１ｂを含む切断面（磁極中心線９５ｂ（図６参照）及び回転軸９１ｂを含む切断面）で切断したアキシャルギャップ型モータ１ｂの断面を示す断面図である。アキシャルギャップ型モータ１ｂは、アキシャルギャップ型モータ１ａのロータ２０ａをロータ２０ｂに変更したものに相当する。
【００６７】
係るロータ２０ｂについて、図５及び図６を参照しながら説明する。図６には、バックヨーク２１ｂ、永久磁石２２ｂ、リラクタンスコア２３ｂ及びヘッドコア２４ｂの平面形状が示されている。
【００６８】
図５及び図６に示すように、ロータ２０ｂは、ロータ２０ａのバックヨーク２１ａ、永久磁石２２ａ及びリラクタンスコア２３ａに対応するバックヨーク２１ｂ、永久磁石２２ｂ及びリラクタンスコア２３ｂを備えているが、永久磁石２２ｂ及びリラクタンスコア２３ｂの平面形状が変更されており、永久磁石２２ａの磁極面２２５ａがヘッドコア２４ｂで覆われている点がロータ２０ａと異なっている。ロータ２０ｂにおいても、永久磁石２２ｂは、回転軸９１ｂが８回対称軸となるように、回転軸９１ｂの周りに環状に配置されており、周方向に沿って交互に交代する磁極を呈する磁極面２２５ｂを有している。磁極面２２５ｂは、回転軸９１ｂと垂直をなしている。磁極面２２５ｂは、ステータ３０ａの磁極面（表面３４１５ａ）とギャップ９２ｂ及びヘッドコア２４ｂを挟んで対向している。
【００６９】
図６に示すように、永久磁石２２ｂの平面形状を規定する輪郭線２２８ｂは、回転軸９１ｂから径方向（ｄ軸方向）へ伸びて永久磁石２２ｂの中心へ向かう磁極中心線９５ｂから内周側へ近づきつつ周方向両側に広がる同じ長さの線分２２８１ｂ，２２８２ｂと、線分２２８１ｂ，２２８２ｂの磁極中心線９５ｂとは反対側の端から内周側へ向かって接近しつつ伸びる同じ長さの線分２２８３ｂ，２２８４ｂと、線分２２８３ｂ，２２８４ｂの内周側の端を結ぶ内周側の円弧２２８５ｂとから構成されている。輪郭線２２８ｂは、磁極中心線９５ｂに関して線対称となっている五角形の一辺を円弧に変更したものとなっている。
【００７０】
また、リラクタンスコア２３ｂの平面形状を規定する輪郭線２３８ｂは、回転軸９１ｂから径方向（ｑ軸方向）へ伸びてリラクタンスコア２３ｂの中心へ向かう突極中心線９６ｂから周方向両側に広がる円弧２３８１ｂと、円弧２３８１ｂの両端から内周側へ向かって伸びる同じ長さの線分２３８２ｂ，２３８３ｂと、線分２３８２ｂ，２３８３ｂの内周側の端から内周側へ向かって接近しつつ伸びる同じ長さの線分２３８４ｂ，２３８５ｂとから構成される。輪郭線２３８ｂは、突極中心線９６ｂに関して線対称となっている五角形の一辺を円弧に変更したものとなっている。
【００７１】
このように、永久磁石２２ｂの平面形状を、外周側へ向かって尻つぼみになる平面形状とすると、周方向に隣接する永久磁石２２ｂよりも外周側に空き領域ができるので、ロータ２０ｂでは、リラクタンスコア２３ｂを当該空き領域に配置し、リラクタンスコア２３ｂの「偏在」を実現している。ここで、「外周側へ向かって尻つぼみになる」とは、扇形を基準として相対的に考えるべきであり、線分２２８１ａ,２２８２ａが半径線を横断することを要する。
【００７２】
このようにリラクタンスコア２３ｂを外周寄りに偏在させると、周方向に隣接する永久磁石２２ｂの間隙にリラクタンスコア２３ｂが存在しないので、永久磁石２２ｂとリラクタンスコア２３ｂとの間隙が占める面積や中心角を縮小することができる。そして、アキシャルギャップ型モータ１ａと同様に、リラクタンストルクを増加させ、全トルクを増加させることができるとともに、マグネットトルクを発生させる磁束の磁路とリラクタンストルクを発生させる磁束の磁路とを分離でき、バックヨーク２１ｂの飽和に起因する問題が起きにくくなる。特に、極数を増やしたときも、永久磁石２２ｂ、リラクタンスコア２３ｂの中心角を大きくすることができるという利点を有する。
【００７３】
加えて、ロータ２０ｂでは、永久磁石２２ｂの平面形状をこのようにすることにより、永久磁石２２ｂの径方向の長さが磁極中心線９５ｂから周方向両側へ離れるにしたがって短くなるようにしている。磁極の急激な交代を緩和し、コギングトルクを抑制するとともに、誘起電圧を正弦波に近づけるためである。
【００７４】
続いて、磁極面２２５ｂに固定されたヘッドコア２４ｂについて説明する。
【００７５】
ヘッドコア２４ｂは、板形状を有し、永久磁石２２ｂの平面形状と略同一の平面形状を有している。８個のヘッドコア２４ｂは、磁極面２２５ｂの各々を覆い、機械的にも磁気的にも相互に分離されている。もちろん、ヘッドコア２４ｂは、リラクタンスコア２３ｂからも磁気的に分離されている。ヘッドコア２４ｂの材質は、磁性体である。ヘッドコア２４ｂで磁極面２２５ｂを覆えば、減磁界が永久磁石２２ｂに直接作用しなくなるので、永久磁石２２ｂが消磁しにくくなり、抵抗率が低いネオジウム系の焼結磁石により永久磁石２２ｂが構成されている場合に、永久磁石２２ｂの内部で発生する渦電流による損失や発熱を防止することができる。したがって、ヘッドコア２４ｂの材質は、永久磁石２２ｂの材質より抵抗率が高い材質、例えば、圧粉磁心とすることが望まれる。
【００７６】
回転軸９１ｂを中心とした径方向において、永久磁石２２ｂに設けられたヘッドコア２４ｂの最も外周と、永久磁石２２ｂに設けられたヘッドコア２４ｂの最も内周との範囲内に、突極性を有する（円環等により互いに短絡されない）リラクタンスコア２３ｂが設けられている。永久磁石２１ｂの磁極面積を大きくとるためである。また、回転軸９１ｂを中心とした径方向において、永久磁石２２ｂに設けられたヘッドコア２４ｂの最も外周と、永久磁石２２ｂに設けられたヘッドコア２４ｂの最も内周との範囲内において、ステータコア（ステータ３０ａの磁極面）と対向するのが望ましい。
【００７７】
＜３  第３実施形態＞
図７は、本発明の第３実施形態に係るアキシャルギャップ型モータ１ｃの構造を示す断面図である。図８は、ロータ２０ｃをステータ３０ａの側から見た平面図である。図７は、ｑ軸及び回転軸９１ｃを含む切断面（突極中心線９６ｃ（図８参照）及び回転軸９１ｃを含む切断面）及びｄ軸及び回転軸９１ｃを含む切断面（磁極中心線９５ｃ（図８参照）及び回転軸９１ｃを含む切断面）で切断したアキシャルギャップ型モータ１ｃの断面を示す断面図である。アキシャルギャップ型モータ１ｃは、アキシャルギャップ型モータ１ｂのロータ２０ｂをロータ２０ｃに変更したものに相当する。
【００７８】
係るロータ２０ｃについて、図７及び図８を参照しながら説明する。図８には、バックヨーク２１ｃ、永久磁石２２ｃ、リラクタンスコア２３ｃ、ヘッドコア２４ｃ及び短絡コア２５ｃの平面形状が示されている。
【００７９】
図７及び図８に示すように、ロータ２０ｃは、ロータ２０ｂのバックヨーク２１ｂ、永久磁石２２ｂ、リラクタンスコア２３ｂ及びヘッドコア２４ｂに対応するバックヨーク２１ｃ、永久磁石２２ｃ、リラクタンスコア２３ｃ及びヘッドコア２４ｃを備えるとともに、短絡コア２５ｃを備える。ロータ２０ｃにおいても、永久磁石２２ｃは、回転軸９１ｃが８回対称軸となるように、回転軸９１ｃの周りに環状に配置されており、周方向に沿って交互に交代する磁極を呈する磁極面２２５ｃを有している。磁極面２２５ｃは、回転軸９１ｃと垂直をなしている。磁極面２２５ｃは、ステータ３０ａの磁極面（表面３４１５ａ）とギャップ９２ｃ及びヘッドコア２４ｃを挟んで対向している。
【００８０】
短絡コア２５ｃは、環形状を有しており、バックヨーク２１ｃの表面２１５ｃからステータ３０ａへ向かって垂直に屹立している。短絡コア２５ｃの材質は磁性体である。リラクタンスコア２３ｃは、短絡コア２５ｃの内周面に接合されており、短絡コア２５ｃは、リラクタンスコア２３ｃより外周側においてリラクタンスコア２３ｃを環状に接続し、リラクタンスコア２３ｃを磁気的に短絡させている。短絡コア２５ｃは、ステータ３０ａの磁極面と対向しないように配置されている。
【００８１】
このような短絡コア２５ｃを設けると、リラクタンストルクを発生させる磁束の磁路として短絡コア２５ｃを利用することができ、マグネットトルクを発生させる磁束の磁路とリラクタンストルクを発生させる磁束の磁路とをより完全に分離できるので、バックヨーク２１ｃの磁気飽和に起因する問題がより起きにくくなる。すなわち、バックヨーク２１ｃが永久磁石２２ｃの磁束ですでに磁気飽和していても、リラクタンストルク発生のための磁路は飽和せず、十分なリラクタンストルクを確保できる。
【００８２】
また、環形状の短絡コア２５ｃを設けることには、ロータ２０ｃの外周の凹凸を減らし、ロータ２０ｃが回転する際の風損を減らすことができるという利点もある。
【００８３】
回転軸９１ｃを中心とした径方向において、永久磁石２２ｃに設けられたヘッドコア２４ｃの最も外周と、永久磁石２２ｃに設けられたヘッドコア２４ｃの最も内周との範囲内に、突極性を有する（円環等により互いに短絡されない）リラクタンスコア２３ｃが設けられている。永久磁石２１ｃの磁極面積を大きくとるためである。また、回転軸９１ｃを中心とした径方向において、永久磁石２２ｃに設けられたヘッドコア２４ｃの最も外周と、永久磁石２２ｃに設けられたヘッドコア２４ｃの最も内周との範囲内において、ステータコア（ステータ３０ａの磁極面）と対向するのが望ましい。
【００８４】
＜４  第４実施形態＞
図９は、本発明の第４実施形態に係るアキシャルギャップ型モータ１ｄの構造を示す断面図である。図１０は、ロータ２０ｄをステータ３０ａの側から見た平面図である。図９は、ｑ軸及び回転軸９１ｄを含む切断面（突極中心線９６ｄ（図１０参照）及び回転軸９１ｄを含む切断面）及びｄ軸及び回転軸９１ｄを含む切断面（磁極中心線９５ｄ（図１０参照）及び回転軸９１ｄを含む切断面）で切断したアキシャルギャップ型モータ１ｄの断面を示す断面図である。アキシャルギャップ型モータ１ｄは、アキシャルギャップ型モータ１ｂのロータ２０ｂをロータ２０ｄに変更したものに相当する。
【００８５】
係るロータ２０ｄについて、図９及び図１０を参照しながら説明する。図１０には、バックヨーク２１ｄ、永久磁石２２ｄ、リラクタンスコア２３ｄ及びヘッドコア２４ｄの平面形状が示されている。ただし、永久磁石２２ｄについては、８個のうち１個のみを点線で図示している。
【００８６】
図９及び図１０に示すように、ロータ２０ｄは、ロータ２０ｂのバックヨーク２１ｂ、永久磁石２２ｂ、リラクタンスコア２３ｂ及びヘッドコア２４ｂに対応するバックヨーク２１ｄ、永久磁石２２ｄ、リラクタンスコア２３ｄ及びヘッドコア２４ｄを備えているが、リラクタンスコア２３ｄ及びヘッドコア２４ｄが機械的に一体化されている点がロータ２０ｄと異なっている。ロータ２０ｄにおいても、永久磁石２２ｄは、回転軸９１ｄが８回対称軸となるように、回転軸９１ｄの周りに環状に配置されており、周方向に沿って交互に交代する磁極を呈する磁極面２２５ｄを有している。磁極面２２５ｄは、回転軸９１ｄと垂直をなしている。磁極面２２５ｄは、ステータ３０ａの磁極面（表面３４１５ａ）とギャップ９２ｄ及びヘッドコア２４ｄを挟んで対向している。
【００８７】
ロータ２０ｄでは、リラクタンスコア２３ｄ及びヘッドコア２４ｄを機械的に一体化した磁性体部材２６ｄを磁気障壁となるスリット２６４ｄで区切ることにより、リラクタンスコア２３ｄ及びヘッドコア２４ｄを形成している。
【００８８】
ここで、ヘッドコア２４ｄは、幅狭の薄肉コア２６１ｄ，２６２ｄにより機械的に結合されている。より具体的には、周方向に隣接するヘッドコア２４ｄが、スリット２６４ｄの両端に残った薄肉コア２６１ｄ，２６２ｄにより結合されている。また、周方向に隣接するリラクタンスコア２３ｄが周方向に沿って伸びる薄肉コア２６３ｄにより結合されている。さらに、ヘッドコア２４ｄと薄肉コア２６３ｄとが回転軸９１ｄから径方向（ｄ軸方向）へ伸びて永久磁石２２ｄの中心へ向かう磁極中心線９５ｄの上で結合されている。薄肉コア２６１ｄ〜２６３ｄは、容易に磁気飽和してしまうほどの断面積しか有していないので、リラクタンスコア２３ｄ及びヘッドコア２４ｄは相互に磁気的に分離されているとみなしても問題はない。
【００８９】
ロータ２０ｄの組み立ては、まず、バックヨーク２１ｄの表面２１５ｄに永久磁石２２ｄを載置し、しかる後に、表面２１５ｄに磁性体部材２６ｄ（リラクタンスコア２３ｄ）を載置することにより行う。この際、永久磁石２２ｄを位置決めする浅い溝とリラクタンスコア２３ｄを勘合する溝又は孔とを表面２１５ｄにあらかじめ形成しておけば、ロータ２０ｄを容易に組み立てることができる。
【００９０】
このように、リラクタンスコア２３ｄ及びヘッドコア２４ｄを一体化すると、ステータ３０ａと対向するロータ２０ｄのギャップ面の平坦性を磁性体部材２６ｄの加工精度により担保することができるので、ギャップ面の平坦性が組み立て精度の影響を受けにくくなり、ギャップ９２ｄを小さくすることができる。
【００９１】
回転軸９１ｄを中心とした径方向において、永久磁石２２ｄに設けられたヘッドコア２４ｄの最も外周と、永久磁石２２ｄに設けられたヘッドコア２４ｄの最も内周との範囲内に、突極性を有する（円環等により互いに短絡されない）リラクタンスコア２３ｄが設けられている。永久磁石２１ｄの磁極面積を大きくとるためである。また、回転軸９１ｄを中心とした径方向において、永久磁石２２ｄに設けられたヘッドコア２４ｄの最も外周と、永久磁石２２ｄに設けられたヘッドコア２４ｄの最も内周との範囲内において、ステータコア（ステータ３０ａの磁極面）と対向するのが望ましい。
【００９２】
＜５  第５実施形態＞
図１１は、本発明の第５実施形態に係るアキシャルギャップ型モータ１ｅの構造を示す断面図である。図１２は、ロータ２０ｅをステータ３０ａの側から見た平面図である。図１１は、ｑ軸及び回転軸９１ｅを含む切断面（突極中心線９６ｅ（図１２参照）及び回転軸９１ｅ（図１２参照）を含む切断面）及びｄ軸及び回転軸９１ｅを含む切断面（磁極中心線９５ｅ及び回転軸９１ｅを含む切断面）で切断したアキシャルギャップ型モータ１ｅの断面を示す断面図である。アキシャルギャップ型モータ１ｅは、アキシャルギャップ型モータ１ａのロータ２０ａをロータ２０ｅに変更したものに相当する。
【００９３】
係るロータ２０ｅについて、図１１及び図１２を参照しながら説明する。図１２には、バックヨーク２１ｅ、永久磁石２２ｅ及びリラクタンスコア２３ｅの平面形状が示されている。
【００９４】
図１１及び図１２に示すように、ロータ２０ｅは、ロータ２０ａのバックヨーク２１ａ、永久磁石２２ａ及びリラクタンスコア２３ａに対応するバックヨーク２１ｅ、永久磁石２２ｅ及びリラクタンスコア２３ｅを備えているが、永久磁石２２ｅ及びリラクタンスコア２３ｅの平面形状が変更されている。ロータ２０ｅにおいても、永久磁石２２ｅは、回転軸９１ｅが８回対称軸となるように、回転軸９１ｅの周りに環状に配置されており、周方向に沿って交互に交代する磁極を呈する磁極面２２５ｅを有している。磁極面２２５ｅは、回転軸９１ｅと垂直をなしている。磁極面２２５ｅは、ステータ３０ａの磁極面（表面３４１５ａ）とギャップ９２ｅを挟んで対向している。
【００９５】
永久磁石２２ｅの平面形状を規定する輪郭線２２８ｅは、回転軸９１ｅからｄ軸方向に伸びる磁極中心線９５ｅから周方向両側に広がる円弧２２８１ｅと、円弧２２８１ｅの両端からから内周側へ向かって接近しつつ伸びる同じ長さの線分２２８２ｅ，２２８３ｅとから構成されている。輪郭線２２８ｅは、磁極中心線９５ｅに関して線対称となっている三角形の一辺を円弧に変更したものとなっている。
【００９６】
また、リラクタンスコア２３ｅの平面形状を規定する輪郭線２３８ｅは、回転軸９１ｅからｑ軸方向に伸びる突極中心線９６ｅから周方向両側に広がる線分２３８１ｅと、線分２３８１ｅの両端から外周側へ向かって接近しつつ伸びる同じ長さの線分２３８２ｅ，２３８３ｅとから構成されている。輪郭線は、突極中心線９６ｅに関して線対称となっている三角形となっている。
【００９７】
このように、永久磁石２２ｅの平面形状を、内周側へ向かって急激に尻つぼみになる平面形状とすると、周方向に隣接する永久磁石２２ｅの間隙の内周寄りに空き領域ができるので、ロータ２０ｅでは、リラクタンスコア２３ｅを当該空き領域に配置し、リラクタンスコア２３ｅの「偏在」を実現している。ここで、「内周側へ向かって急激に尻つぼみになる」とは、扇形を基準として相対的に考えるべきであり、線分２２８２ｅ,２２８３ｅが半径線を横断することを要する。このように、永久磁石２２ｅの径方向の存在範囲とリラクタンスコア２３ｅの径方向の存在範囲とが略同一であっても、永久磁石２２ｅが主に外周側に分布しており、リラクタンスコア２３ｅが主に内周側に分布していれば「偏在」の一態様とみなすことができる。
【００９８】
このようにリラクタンスコア２３ｅを内周寄りに偏在させると、外周側へ向かうほどリラクタンスコア２３ｅが占める面積や中心角が小さくなる。そして、永久磁石２２ｅが占める面積や中心角を外周側で確保して、リラクタンスコア２３ｅが占める面積や中心角を内周側で拡大することができるので、リラクタンストルクを増加させ、全トルクを増加させることができる。
【００９９】
さらに、リラクタンスコア２３ｅを内周寄りに偏在させると、マグネットトルクを発生させる磁束がバックヨーク２１ｅの外周寄りを流れ、リラクタンストルクを発生させる磁束がバックヨーク２１ｅの内周寄りを流れるので、マグネットトルクを発生させる磁束の磁路とリラクタンストルクを発生させる磁束の磁路とを分離できる。これにより、バックヨーク２１ｅの飽和を緩和することができ、ｑ軸電流ｉｑによるｄ軸インダクタンスＬｄの低下やｄ軸電流ｉｄによるｑ軸インダクタンスの低下等のバックヨーク２１ｅの飽和に起因する問題が起きにくくなる。
【０１００】
ここで、リラクタンスコア２３ｅが占める面積よりも永久磁石２２ｅが占める面積の方が大きいのが一般的であるので、リラクタンスコア２３ｅを内周寄りに偏在させることには、リラクタンスコア２３ｅを外周寄りに偏在させた場合よりも、リラクタンストルクを発生させる磁束の磁路を短くすることができ、リラクタンストルクを増加させることができるという利点がある。
【０１０１】
回転軸９１ｅを中心とした径方向において、永久磁石２２ｅの最も外周と、永久磁石２２ｅの最も内周との範囲内に、突極性を有する（円環等により互いに短絡されない）リラクタンスコア２３ｅが設けられている。永久磁石２１ｅの磁極面積を大きくとるためである。また、回転軸９１ｅを中心とした径方向において、永久磁石２２ｅの最も外周と、永久磁石２２ｅの最も内周との範囲内において、ステータコア（ステータ３０ａの磁極面）と対向するのが望ましい。
【０１０２】
＜６  第６実施形態＞
図１３は、本発明の第６実施形態に係るアキシャルギャップ型モータ１ｆの構造を示す断面図である。図１４は、ロータ２０ｆをステータ３０ａの側から見た平面図である。図１３は、ｑ軸及び回転軸９１ｆを含む切断面（突極中心線９６ｆ（図１４参照）及び回転軸９１ｆ（図１４参照）を含む切断面）及びｄ軸及び回転軸９１ｆを含む切断面（磁極中心線９５ｆ及び回転軸９１ｆを含む切断面）で切断したアキシャルギャップ型モータ１ｆの断面を示す断面図である。アキシャルギャップ型モータ１ｆは、アキシャルギャップ型モータ１ｅのロータ２０ｅをロータ２０ｆに変更したものに相当する。
【０１０３】
係るロータ２０ｆについて、図１３及び図１４を参照しながら説明する。図１４には、バックヨーク２１ｆ、永久磁石２２ｆ、リラクタンスコア２３ｆ及びヘッドコア２４ｆの平面形状が示されている。ただし、永久磁石２２ｆ及びリラクタンスコア２２ｆの輪郭線の一部については、点線で図示している。
【０１０４】
図１３及び図１４に示すように、ロータ２０ｆは、ロータ２０ｅのバックヨーク２１ｅ、永久磁石２２ｅ及びリラクタンスコア２３ｅに対応するバックヨーク２１ｆ、永久磁石２２ｆ及びリラクタンスコア２３ｆを備えているが、永久磁石２２ｆの磁極面２２５ｆがヘッドコア２４ｆで覆われており、リラクタンスコア２３ｅ及びヘッドコア２４ｅが機械的に一体化されている点がロータ２０ｅと異なっている。ロータ２０ｆにおいても、永久磁石２２ｆは、回転軸９１ｆが８回対称軸となるように、回転軸９１ｆの周りに環状に配置されており、周方向に沿って交互に交代する磁極を呈する磁極面２２５ｆを有している。磁極面２２５ｆは、回転軸９１ｆと垂直をなしている。磁極面２２５ｆは、ステータ３０ａの磁極面（表面３１４５ａ）とギャップ９２ｆ及びヘッドコア２４ｆを挟んで対向している。
【０１０５】
ヘッドコア２４ｆは、板形状を有し、永久磁石２２ｆの平面形状と略同一の平面形状を有している。ヘッドコア２４ｆの材質は、磁性体である。ヘッドコア２４ｆは、永久磁石２２ｆの磁極面２２５ｆを覆い、第２実施形態のヘッドコア２４ｂと同様の役割を果たしている。
【０１０６】
ロータ２０ｆでは、リラクタンスコア２３ｆ及びヘッドコア２４ｆを機械的に一体化した磁性体部材２６ｆを磁気障壁となるスリット２６５ｆで区切ることにより、リラクタンスコア２３ｆ及びヘッドコア２４ｆを形成している。
【０１０７】
ここで、リラクタンスコア２３ｆ及びヘッドコア２４ｆは、幅広の内周コア２６１ｆ及び幅狭の薄肉コア２６２ｆ〜２６４ｆにより機械的に結合されている。より具体的には、リラクタンスコア２３ｆが周方向に沿って伸びる内周コア２６１ｆにより機械的に結合され、ヘッドコア２４ｆが周方向に沿って伸びる薄肉コア２６２ｆにより結合され、リラクタンスコア２３ｆと薄肉コア２６２ｆとが径方向に沿って伸びる薄肉コア２６３ｆにより軸９１ｆから径方向（ｑ軸方向）へ伸びてリラクタンスコア２３ｆの中心へ向かう突極中心線９６ｆの上で結合され、ヘッドコア２４ｆと内周コア２６１ｆとが回転軸９１ｆから径方向（ｄ軸方向）へ伸びて永久磁石２２ｆの中心へ向かう磁極中心線９５ｆの上で径方向に沿って伸びる薄肉コア２６４ｆにより結合される。薄肉コア２６２ｆ〜２６４ｆは、容易に磁気飽和してしまうほどの断面積しか有していないので、リラクタンスコア２３ｆ及びヘッドコア２４ｆは磁気的に分離されているとみなしても問題はない。リラクタンスコア２３ｆが幅広の内周コア２６１ｆによって結合されるのは、リラクタンスコア２３ｆは、磁気的に短絡することが予定されており、磁気的に分離するための対策をとる必要がないため、機械的な強度をより重視したからである。もちろん、リラクタンスコア２３ｆ及びヘッドコア２４ｆの結合の態様は、機械的な強度や漏れ磁束を考慮して様々に変更することができる。
【０１０８】
ロータ２０ｆの組み立ては、まず、バックヨーク２１ｆの表面２１５ｆに永久磁石２２ｆを載置し、しかる後に、磁性体部材２６ｆ（リラクタンスコア２３ｆ）を表面２１５ｆに載置することにより行う。この際、永久磁石２２ｆを位置決めする浅い溝とリラクタンスコア２３ｆを勘合する溝（孔でもよい）とを表面２１５ｆにあらかじめ形成しておけば、ロータ２０ｆを容易に組み立てることができる。
【０１０９】
このように、リラクタンスコア２３ｆ及びヘッドコア２４ｆを一体化すると、ステータ３０ａと対向するロータ２０ｆのギャップ面の平坦性を磁性体部材２６ｆの加工精度により担保することができるので、ギャップ面の平坦性が組み立て精度の影響を受けにくくなり、ギャップ９２ｆを小さくすることができる。
【０１１０】
回転軸９１ｆを中心とした径方向において、永久磁石２２ｆに設けられたヘッドコア２４ｆの最も外周と、永久磁石２２ｆに設けられたヘッドコア２４ｆの最も内周との範囲内に、突極性を有する（円環等により互いに短絡されない）リラクタンスコア２３ｆが設けられている。永久磁石２１ｆの磁極面積を大きくとるためである。また、回転軸９１ｆを中心とした径方向において、永久磁石２２ｆに設けられたヘッドコア２４ｆの最も外周と、永久磁石２２ｆに設けられたヘッドコア２４ｆの最も内周との範囲内において、ステータコア（ステータ３０ａの磁極面）と対向するのが望ましい。
【０１１１】
＜７  第７実施形態＞
図１５は、本発明の第７実施形態に係るアキシャルギャップ型モータ１ｇの構造を示す断面図である。図１６は、ロータ２０ｇをステータ３０ａの側から見た平面図である。図１５は、ｑ軸及び回転軸９１ｇを含む切断面（突極中心線９６ｇ（図１６参照）及び回転軸９１ｇ（図１６参照）を含む切断面）及びｄ軸及び回転軸９１ｇを含む切断面（磁極中心線９５ｇ及び回転軸９１ｇを含む切断面）で切断したアキシャルギャップ型モータ１ｇの断面を示す断面図である。
【０１１２】
図１５に示すように、アキシャルギャップ型モータ１ｇは、回転軸９１ｇを中心として周方向に回転する界磁子たるロータ２０ｇと、回転軸９１ｇの方向に距離を置いてロータ２０ｇと対向する電機子たるステータ３０ａと、ロータ２０ｇに勘合されるシャフト４０ａとを備える。アキシャルギャップ型モータ２０ｇでは、ロータ２０ｇにバックヨークを設けず、ロータ２０ｇの軸方向両側に２個のステータ３０ａを対向させている。これにより、永久磁石を増やすことなく、ロータ２０ｇに加わるスラスト力を打ち消すことができるので、軸受損失を減らし、軸受の寿命を延ばすことができる。
【０１１３】
係るロータ２０ｇについて、図１５及び図１６を参照しながら説明する。図１６には、永久磁石２２ｇ、リラクタンスコア２３ｇ及びヘッドコア２４ｇの平面形状が輪郭線により示されている。
【０１１４】
図１５及び図１６に示すように、ロータ２０ｇは、ロータ２０ｆの永久磁石２２ｆ、リラクタンスコア２３ｆ及びヘッドコア２４ｆに対応する永久磁石２２ｇ、リラクタンスコア２３ｇ及びヘッドコア２４ｇを備えているが、バックヨーク２１ｆをヘッドコア２７１ｇ，２７２ｇとボス２７３ｇとを一体化した磁性体部材２７ｇに変更している点がロータ２０ｆと異なっている。すなわち、ロータ２０ｇは、磁性体部材２６ｇ，２７ｇで永久磁石２２ｇを上下に挟んだ構造を有している。ロータ２０ｇにおいても、永久磁石２２ｇは、回転軸９１ｇが８回対称軸となるように、回転軸９１ｇの周りに環状に配置されており、周方向に沿って交互に交代する磁極を呈する磁極面２２５ｇ，２２６ｇを有している。磁極面２２５ｇ，２２６ｇは、回転軸９１ｇと垂直をなしている。磁極面２２５ｇ，２２６ｇは、それぞれ、ステータ３０ａの磁極面（表面３１４５ａ）とギャップ９２ｇ及びヘッドコア２４ｇ，２７１ｇを挟んで対向している。
【０１１５】
より具体的に説明すると、磁性体部材２６ｇは、磁性体部材２６ｆと同様に、リラクタンスコア２３ｇ及びヘッドコア２４ｇを機械的に一体化した部材である。磁性体部材２６ｇは、磁気障壁となるスリット２６５ｇで区切られ、リラクタンスコア２３ｇ及びヘッドコア２４ｇを形成している。
【０１１６】
磁性体部材２７ｇは、永久磁石２２ｇの、ヘッドコア２４ｇに覆われた磁極面２２５ｇの反対側の磁極面２２６ｇを覆うヘッドコア２７１ｇとリラクタンスコア２３ｇの表面２３６ｇを覆うヘッドコア２７２ｇとシャフト４０ａが勘合されるボス２７３ｇとを機械的に一体化したものである。磁性体部材２７ｇには、リラクタンスコア２３ｇを勘合する溝と、永久磁石２２ｇを位置決めする浅い溝とが形成されている。
【０１１７】
ロータ２０ｇにおいては、磁性体部材２６ｇの中央に形成された孔にボス２７３ｇが勘合され、磁性体部材２７ｇに形成された溝に永久磁石２２ｇが勘合され、磁性体部材２７ｇに勘合された溝にリラクタンスコア２３ｇが勘合されており、少ない組立工数で組み立てることができるようになっている。ただし、このことは、リラクタンスコア２３ｇを磁性体部材２６ｇではなく磁性体部材２７ｇに設けることや、磁性体部材２６ｇとは別体のものとして設けることを妨げるものではない。同様に、ボス２７３ｇを磁性体部材２７ｇではなく磁性体部材２６ｇに設けることや、磁性体部材２７ｇとは別体のものとして設けることを妨げるものではない。
【０１１８】
回転軸９１ｇを中心とした径方向において、永久磁石２２ｇに設けられたヘッドコア２４ｇの最も外周と、永久磁石２２ｇに設けられたヘッドコア２４ｇの最も内周との範囲内に、突極性を有する（円環等により互いに短絡されない）リラクタンスコア２３ｇが設けられている。永久磁石２１ｇの磁極面積を大きくとるためである。また、回転軸９１ｇを中心とした径方向において、永久磁石２２ｇに設けられたヘッドコア２４ｇの最も外周と、永久磁石２２ｇに設けられたヘッドコア２４ｇの最も内周との範囲内において、ステータコア（ステータ３０ａの磁極面）と対向するのが望ましい。
【０１１９】
＜８  第８実施形態＞
図１７は、本発明の第８実施形態に係るアキシャルギャップ型モータ１ｈの構造を示す断面図である。図１８は、ロータ２０ｈをステータ３０ａの側から見た平面図である。図１７は、ｑ軸及び回転軸９１ｈを含む切断面（突極中心線９６ｈ（図１８参照）及び回転軸９１ｈを含む切断面）及びｄ軸及び回転軸９１ｈを含む切断面（磁極中心線９５ｈ（図１８参照）及び回転軸９１ｈを含む切断面）で切断したアキシャルギャップ型モータ１ｈの断面を示す断面図である。アキシャルギャップ型モータ１ｈは、アキシャルギャップ型モータ１ａのロータ２０ａをロータ２０ｈに変更したものに相当する。
【０１２０】
係るロータ２０ｈについて、図１７及び図１８を参照しながら説明する。図１８には、バックヨーク２１ｈ、永久磁石２２ｈ、リラクタンスコア２３ｈ、ヘッドコア２４ｈ及び短絡コア２５ｈの平面形状が示されている。ロータ２０ｈは、ロータ２０ａのバックヨーク２１ａ、永久磁石２２ａ、リラクタンスコア２３ａに対応するバックヨーク２１ｈ、永久磁石２２ｈ、リラクタンスコア２３ｈを備えているが、永久磁石２２ｈ及びリラクタンスコア２３ｈの平面形状が変更されており、永久磁石２２ｈの磁極面２２５ｈがヘッドコア２４ｈで覆われており、短絡コア２５ｈを備える点がロータ２０ａと異なっている。ロータ２０ｈにおいても、永久磁石２２ｈは、回転軸９１ｈが８回対称軸となるように、回転軸９１ｈの周りに環状に配置されており、周方向に沿って交互に交代する磁極を呈する磁極面２２５ｈを有している。磁極面２２５ｈは、回転軸９１ｈと垂直をなしている。磁極面２２５ｈは、ステータ３０ａの磁極面（表面３４１５ａ）とギャップ９２ｈを挟んで対向している。
【０１２１】
図１８に示すように、永久磁石２２ｈの平面形状を規定する輪郭線２２８ｈは、回転軸９１ｈから径方向（ｄ軸方向）へ伸びて永久磁石２２ｈの中心へ向かう磁極中心線９５ｈから周方向両側に広がる円弧２２８１ｈと、円弧２２８１ｈの両端からから内周側へ向かって接近しつつ伸びる同じ長さの線分２２８２ｈ，２２８３ｈと、線分２２８２ｈ，２２８３ｈの内周側の端から内周側へ向かってさらに接近しつつ伸びる同じ長さの線分２２８４ｈ，２２８５ｈとから構成される。輪郭線２２８ｈは、磁極中心線９５ｈに関して線対称となっている五角形の一辺を円弧に変更したものとなっている。
【０１２２】
また、リラクタンスコア２３ｈの平面形状を規定する輪郭線２３８ｈは、回転軸９１ｈから径方向（ｑ軸方向）へ伸びてリラクタンスコア２３ｈの中心へ向かう突極中心線９６ｈから周方向両側に広がる円弧２３８１ｈと、円弧２３８１ｈの両端から外周側へ向かって接近しつつ伸びる同じ長さの線分２３８２ｈ，２３８３ｈとから構成されている。輪郭線２３８ｈは、突極中心線９６ｈに関して線対称となっている三角形の一辺を円弧に変更したものとなっている。
【０１２３】
このように、永久磁石２２ｅの平面形状を、内周側へ向かって急激に尻つぼみになる平面形状とすると、周方向に隣接する永久磁石２２ｈの間隙の内周寄りに空き領域ができるので、ロータ２０ｈでは、リラクタンスコア２３ｈを当該空き領域に配置し、リラクタンスコア２３ｈの「偏在」を実現している。
【０１２４】
このようにリラクタンスコア２３ｈを内周寄りに偏在させると、周方向に隣接する永久磁石２２ｈの間隙にリラクタンスコア２３ｈが存在しない部分が外周寄りにできるので、永久磁石２２ｈとリラクタンスコア２３ｈとの間隙が占める面積を縮小することができる。そして、永久磁石２２ｈが占める面積や中心角を外周側で確保して、リラクタンスコア２３ｈが占める面積や中心角を内周側で拡大することができので、リラクタンストルクを増加させ、全トルクを増加させることができる。
【０１２５】
さらに、リラクタンスコア２３ｈを内周寄りに偏在させると、マグネットトルクを発生させる磁束がバックヨーク２１ｈの外周寄りを流れ、リラクタンストルクを発生させる磁束がバックヨーク２１ｈの内周寄りを流れるので、マグネットトルクを発生させる磁束の磁路とリラクタンストルクを発生させる磁束の磁路とを分離できる。これにより、バックヨーク２１ｈの飽和を緩和することができ、ｑ軸電流ｉｑによるｄ軸インダクタンスＬｄの低下やｄ軸電流ｉｄによるｑ軸インダクタンスの低下等のバックヨーク２１ｈの飽和に起因する問題が起きにくくなる。
【０１２６】
ここで、リラクタンスコア２３ｈが占める面積よりも永久磁石２２ｈが占める面積の方が大きいのが一般的であるので、リラクタンスコア２３ｈを内周寄りに偏在させることには、リラクタンスコア２３ｈを外周寄りに偏在させた場合よりも、リラクタンストルクを発生させる磁束の磁路を短くすることができ、リラクタンストルクを増加させることができるという利点がある。
【０１２７】
さらに、ロータ２０ｈは、バックヨーク２１ｈの表面からステータ３０ａへ向かって垂直に屹立する環形状の短絡コア２５ｈを備える。短絡コア２５ｈの材質は磁性体である。リラクタンスコア２１ｈは、短絡コア２５ｈの外周面に接合されており、短絡コア２５ｈは、リラクタンスコア２３ｈの内周においてリラクタンスコア２３ｈを環状に接続し、リラクタンスコア２３ｈを磁気的に短絡させる役割を果たしている。
【０１２８】
短絡コア２５ｈを設けると、リラクタンストルクを発生させる磁束の磁路として短絡コア２５ｈを利用することができ、マグネットトルクを発生させる磁束の磁路とリラクタンストルクを発生させる磁束の磁路とをより完全に分離できるので、バックヨーク２１ｈの磁気飽和に起因する問題がより起きにくくなる。
【０１２９】
また、ロータ２０ｈでは、バックヨーク２１ｈ、リラクタンスコア２３ｈ及び短絡コア２５ｈを一体化し、シャフト４０ａを勘合するボスの長さを軸方向に長くとっている。これにより、ロータとシャフトの嵌合部が短くなりがちなアキシャルギャップ型モータの嵌合部の長さを長くすることも可能である。
【０１３０】
回転軸９１ｈを中心とした径方向において、永久磁石２２ｈに設けられたヘッドコア２４ｈの最も外周と、永久磁石２２ｈに設けられたヘッドコア２４ｈの最も内周との範囲内に、突極性を有する（円環等により互いに短絡されない）リラクタンスコア２３ｈが設けられている。永久磁石２１ｈの磁極面積を大きくとるためである。また、回転軸９１ｈを中心とした径方向において、永久磁石２２ｈに設けられたヘッドコア２４ｈの最も外周と、永久磁石２２ｈに設けられたヘッドコア２４ｈの最も内周との範囲内において、ステータコア（ステータ３０ａの磁極面）と対向するのが望ましい。
【０１３１】
＜９  第９実施形態＞
図１９は、本発明の第９実施形態に係るアキシャルギャップ型モータ１ｉの構造を示す断面図である。図２０は、ロータ２０ｉをステータ３０ａの側から見た平面図である。図１９は、ｑ軸及び回転軸９１ｉを含む切断面（突極中心線９６ｉ（図２０参照）及び回転軸９１ｉを含む切断面）及びｄ軸及び回転軸９１ｉを含む切断面（磁極中心線９５ｉ（図２０参照）及び回転軸９１ｉを含む切断面）で切断したアキシャルギャップ型モータ１ｉの断面を示す断面図である。
【０１３２】
図１９に示すように、アキシャルギャップ型モータ１ｉは、回転軸９１ｉを中心として周方向に回転する界磁子たるロータ２０ｉと、回転軸９１ｉの方向に距離を置いてロータ２０ｉと対向する電機子たるステータ３０ａと、ロータ２０ｉに勘合されるシャフト４０ａとを備える。アキシャルギャップ型モータ１ｉでは、ロータ２０ｉにバックヨークを設けず、ロータ２０ｉの軸方向両側に２個のステータ３０ａを対向させている。これにより、ロータ２０ｉに加わるスラスト力を打ち消すことができるので、軸受損失を減らし、軸受の寿命を延ばすことができる。
【０１３３】
係るロータ２０ｉについて、図１９及び図２０を参照しながら説明する。図２０には、永久磁石２２ｉ、リラクタンスコア２３ｉ、ヘッドコア２４ｉ，２７ｉ、ホルダ２８ｉの平面形状が示されている。ロータ２０ｉは、ロータ２０ｈの永久磁石２２ｈ、リラクタンスコア２３ｈ、ヘッドコア２４ｈ及び短絡コア２５ｈに対応する永久磁石２２ｉ、リラクタンスコア２３ｉ、ヘッドコア２４ｉ、短絡コア２５ｉを備えているが、バックヨーク２１ｈをヘッドコア２７ｉに変更し、ヘッドコア２４ｉ，２７ｉで挟まれた永久磁石２２ｉとリラクタンスコア２３ｉと短絡コア２５ｉとをホルダ２８ｉで保持している点がロータ２０ｈと異なっている。
【０１３４】
ヘッドコア２７ｉは、ヘッドコア２４ｉに覆われた磁極面２２５ｉの反対側の磁極面２２６ｉを覆い、ヘッドコア２４ｉと同様の役割を果たしている。
【０１３５】
ホルダ２８ｉの材質は、樹脂やアルミニウム等の非磁性体である。ヘッドコア２４ｉ，２８ｉとリラクタンスコア２３ｉとを磁気的に分離するためである。ホルダ２８ｉの材質が樹脂である場合、ヘッドコア２４ｉ，２７ｉで挟まれた永久磁石２２ｉとリラクタンスコア２３ｉと短絡コア２５ｉとを樹脂でモールドすればよい。ホルダ２８ｉの材質がアルミニウムである場合、ホルダ２８ｉを上下に２分割できるようにし、ヘッドコア２４ｉ，２７ｉで挟まれた永久磁石２２ｉとリラクタンスコア２３ｉと短絡コア２５ｉとを２分割されたホルダ２８ｉで挟み、しかる後に２分割されたホルダ２８ｉを結合すればよい。
【０１３６】
回転軸９１ｉを中心とした径方向において、永久磁石２２ｉに設けられたヘッドコア２４ｉの最も外周と、永久磁石２２ｉに設けられたヘッドコア２４ｉの最も内周との範囲内に、突極性を有する（円環等により互いに短絡されない）リラクタンスコア２３ｉが設けられている。永久磁石２１ｉの磁極面積を大きくとるためである。また、回転軸９１ｉを中心とした径方向において、永久磁石２２ｉに設けられたヘッドコア２４ｉの最も外周と、永久磁石２２ｉに設けられたヘッドコア２４ｉの最も内周との範囲内において、ステータコア（ステータ３０ａの磁極面）と対向するのが望ましい。
【０１３７】
＜１０  第１０実施形態＞
図２１は、本発明の第１０実施形態に係るアキシャルギャップ型モータ１ｊの構造を示す断面図である。図２２は、ロータ２０ｊをステータ３０ａの側から見た平面図である。図２１は、ｑ軸及び回転軸９１ｊを含む切断面（突極中心線９６ｊ（図２２参照）及び回転軸９１ｊを含む切断面）及びｄ軸及び回転軸９１ｊを含む切断面（磁極中心線９５ｊ（図２２参照）及び回転軸９１ｊを含む切断面）で切断したアキシャルギャップ型モータ１ｊの断面を示す断面図である。アキシャルギャップ型モータ１ｊは、アキシャルギャップ型モータ１ｉのロータ２０ｈをロータ２０ｊに変更したものに相当する。
【０１３８】
係るロータ２０ｊについて、図２１及び図２２を参照しながら説明する。図２２には、バックヨーク２１ｊ、永久磁石２２ｊ、リラクタンスコア２３ｊ、ヘッドコア２４ｊ及び短絡コア２５ｊの平面形状が示されている。
【０１３９】
図２１及び図２２に示すように、ロータ２０ｊは、ロータ２０ｈのバックヨーク２１ｈ、永久磁石２２ｈ、リラクタンスコア２３ｈ、ヘッドコア２４ｈ及び短絡コア２５ｈに相当するバックヨーク２１ｊ、永久磁石２２ｊ、リラクタンスコア２３ｊ、ヘッドコア２４ｊ及び短絡コア２５ｊを備えるが、短絡コア２５ｊの外周寄りがステータ３０ａの磁極面（表面３４１５ａ）の内周寄りと対向している点がロータ２０ｈと異なっている。
【０１４０】
さらに、ロータ２０ｉにおいては、短絡コア２５ｊのｄ軸インダクタンスを低下させるために、短絡コア２５ｉからリラクタンスコア２３ｉにかけて、輪郭線に沿う磁気障壁となるスリット２５１ｊが形成されている。なお、積層した電磁鋼板を輪郭線の形状に折り曲げ、隣接する電磁鋼板の間の絶縁皮膜を磁気障壁として利用してもよい。このように、短絡コア２５ｊにおいて、周方向に隣接するリラクタンスコア２３ｊの突極中心線９６ｊの間に磁気障壁を形成すると、短絡コア２５ｊの外周寄りがステータ３０ａの磁極面の内周寄りと対向していても、短絡コア２５ｊのｄ軸インダクタンスを低下させることができるので、マグネットトルクを発生させる磁束が短絡コア２５ｊを通ることを阻害し、リラクタンストルクを発生させる磁束とマグネットトルクを発生させる磁束の磁路とをより確実に分離することができる。
【０１４１】
回転軸９１ｊを中心とした径方向において、永久磁石２２ｊに設けられたヘッドコア２４ｊの最も外周と、永久磁石２２ｊに設けられたヘッドコア２４ｊの最も内周との範囲内に、突極性を有する（円環等により互いに短絡されない）リラクタンスコア２３ｊが設けられている。永久磁石２１ｊの磁極面積を大きくとるためである。また、回転軸９１ｊを中心とした径方向において、永久磁石２２ｊに設けられたヘッドコア２４ｊの最も外周と、永久磁石２２ｊに設けられたヘッドコア２４ｊの最も内周との範囲内において、ステータコア（ステータ３０ａの磁極面）と対向するのが望ましい。
【０１４２】
＜１１  第１１実施形態＞
図２３は、本発明の第１１実施形態に係るアキシャルギャップ型モータ１ｋの構造を示す断面図である。図２４は、ロータ２０ｋをステータ３０ａの側から見た平面図である。図２４は、ｑ軸及び回転軸９１ｋを含む切断面（突極中心線９６ｋ（図２４参照）及び回転軸９１ｋを含む切断面）及びｄ軸及び回転軸９１ｋを含む切断面（磁極中心線９５ｋ（図２４参照）及び回転軸９１ｋを含む切断面）で切断したアキシャルギャップ型モータ１ｋの断面を示す断面図である。アキシャルギャップ型モータ１ｋは、アキシャルギャップ型モータ１ｊのロータ２０ｊをロータ２０ｋに変更したものに相当する。
【０１４３】
係るロータ２０ｋについて、図２３及び図２４を参照しながら説明する。図２４には、バックヨーク２１ｋ、永久磁石２２ｋ、リラクタンスコア２３ｋ及び短絡コア２５ｋの平面形状が示されている。
【０１４４】
図２３及び図２４に示すように、ロータ２０ｋは、ロータ２０ｊのバックヨーク２１ｊ、永久磁石２２ｊ、リラクタンスコア２３ｊ及び短絡コア２５ｊに相当するバックヨーク２１ｋ、永久磁石２２ｋ、リラクタンスコア２３ｋ及び短絡コア２５ｋを備えるが、永久磁石２１ｋの平面形状が環形状となっており、リラクタンスコア２３ｋと短絡コア２５とが全体として円板形状となっている点がロータ２０ｊとは異なっている。永久磁石２２ｋは、周方向に沿って交互に交代する磁極を呈する磁極面を有するように着磁された１個の環形状のものである。
【０１４５】
このように、環状の永久磁石２２ｋより内周側にリラクタンスコア２３ｋを設けても、リラクタンスコア２３ｋの「偏在」を実現することができる。すなわち、永久磁石２２ｋの径方向の存在範囲とリラクタンスコア２３ｋの径方向の存在範囲とを完全に分離することも、偏在」の一態様とみなすことができる。
【０１４６】
このようにリラクタンスコア２３ｋを内周寄りに偏在させると、永久磁石２２ｋが占める面積や中心角を外周側で確保して、リラクタンスコア２３ｋが占める面積や中心角を内周側で拡大することができるので、リラクタンストルクを増加させ、全トルクを増加させることができる。
【０１４７】
ロータ２０ｋにおいても、短絡コア２５ｋのｄ軸インダクタンスを低下させるために、短絡コア２５ｋからリラクタンスコア２３ｋにかけて、磁気障壁となるスリット２５１ｋが形成されている。スリット２５１ｋの平面形状は、回転軸９１ｋからｑ軸方向に伸びる突極中心線９６ｋから離れるにしたがってって内周側に近づき、回転軸９１ｋからｄ軸方向に伸びる磁極中心線９５ｋの上で最も内周側に近づく略円弧形状となっている。
【０１４８】
このように、短絡コア２５ｊにおいて、周方向に隣接するリラクタンスコア２３ｋの突極中心線９６ｋの間に磁気障壁を形成すると、短絡コア２５ｊの外周寄りがステータ３０ａの磁極面（表面３４１５ａ）の内周寄りと対向していても、短絡コア２５ｊのｄ軸インダクタンスを低下させることができるので、マグネットトルクを発生させる磁束が短絡コア２５ｊを通ることを阻害し、リラクタンストルクを発生させる磁束とマグネットトルクを発生させる磁束の磁路とをより確実に分離することができる。また、２本のスリット２５１ｋの間の磁性体は、リラクタンストルクを発生させる磁束の磁路として機能するので、このようなスリット２５１ｋを形成してもｑ軸インダクタンスＬｑは確保できる。
【０１４９】
なお、ステータ３０ａの磁極面の外周は、永久磁石２２ｋの外周と一致することが望ましく、ステータ３０ａの磁極面の内周は、図２４において点線で示すように、永久磁石２２ｋの内周より内側に入り込むようにすることが望ましい。リラクタンスコア２３ｋとステータ３０ａの磁極面とを対向させて、リラクタンストルクを発生させるためである。ステータ３０ａの磁極面の内周は、スリット２５１ｋの各々の最内周部のうち最も外周側にあるものと最も内周側にあるものとの間にあることが望ましい。これより内側になると、スリット２５１ｋによるｄ軸インダクタンスの低下効果が得られなくなり、これより外側になると、リラクタンストルクが低下するからである。
【０１５０】
なお、図２５の断面図に示すように、ステータ３０ａの磁性体板３４ａを省略し、ステータ３０ａの磁極面（ティース３２の先端面３２５ａ）の内周と永久磁石２２ｋの内周とを一致させ、先端面３２５ａと隣接し先端面３２５ａと垂直をなす磁極面である隣接面３２６ａにリラクランスコア２３ｋを対向させるようにしてもよい。この場合、リラクタンスコア２３ｋは、ラジアルギャップ型モータのリラクタンスコアと同様の役割を果たすことになる。その上で、永久磁石２２ｋの磁極面２２５ｋと先端面３２５ａとのギャップを、リラクタンスコア２３ｋと隣接面３２６ａとのギャップよりも狭くすることが望まれる。マグネットトルクを主に利用することにより、トルクを向上することができるからである。
【０１５１】
さらに、図２６の断面図に示すように、バックヨーク２１ｋに短絡コア２５ｋを設けることは必須ではなく、短絡コア２５ｋとバックヨーク２１ｋとが独立してシャフト４０ａに勘合されるようにしてもよい。リラクタンストルクを発生させる磁束の磁路としてバックヨーク２１ｋを利用する必要はないからである。この場合、シャフト４０ａに段差を設け、当該段差を利用してバックヨーク２１ｋ及びリラクタンスコア２３ｋの位置決めができるようにすると便利である。
【０１５２】
＜１２  第１２実施形態＞
図２３は、本発明の第１２実施形態に係るアキシャルギャップ型モータ１ｍの構造を示す断面図でもある。図２３は、ロータ２０ｍをステータ３０ａの側から見た平面図である。図２４は、ｑ軸及び回転軸９１ｍを含む切断面（磁極中心線９５ｍ（図２７参照）及び回転軸９１ｍを含む切断面）を含む切断面及びｄ軸及び回転軸９１ｍを含む切断面（磁極中心線９５ｍ（図２７参照）及び回転軸９１ｍを含む切断面）で切断したアキシャルギャップ型モータ１ｍの断面を示す断面図である。アキシャルギャップ型モータ１ｍは、アキシャルギャップ型モータ１ｋのロータ２０ｋをロータ２０ｍに変更したものに相当する。
【０１５３】
係るロータ２０ｍについて、図２３及び図２７を参照しながら説明する。図２７には、バックヨーク２１ｍ、永久磁石２２ｍ、リラクタンスコア２３ｍ及び短絡コア２５ｍの平面形状が示されている。
【０１５４】
図２７に示すように、ロータ２０ｍは、ロータ２０ｋのバックヨーク２１ｋ、永久磁石２２ｋ、リラクタンスコア２３ｋ及び短絡コア２５ｋに相当するバックヨーク２１ｍ、永久磁石２２ｍ、リラクタンスコア２３ｍ及び短絡コア２５ｍを備えるが、周方向に隣接する永久磁石２２ｍの磁極中心線９５ｍの中間、すなわち、永久磁石２２ｍの隣接する磁極の境界２２９ｍから突極中心線９６ｍがずらされている点がロータ２０ｋと異なっている。より具体的には、リラクタンスコア２３ｍ及び短絡コア２５ｍを周方向に沿ってロータ２０ｍの回転方向Ｒとは逆方向に回転させ、突極中心線９６ｍを境界２２９ｍから４５°／極対数（電気角４５°に相当する角度）だけ後退させている。これにより、アキシャルギャップ型モータ１ｍでは、リラクタンストルクが最大となる電流位相とマグネットトルクが最大となる電流位相とを一致させることができるので、両者が最大となる電流位相でモータを駆動すれば、最大のトルクを得ることができる。具体的には、永久磁石から見て進相０°で駆動することが望ましい。
【０１５５】
なお、弱め磁束制御を行う場合、進相側で駆動するので、ずれ角度は０°を超え、４５°／極対数未満とすることが望ましい、具体的には、弱め磁束制御時の位相の進みをβとすると、（４５°−β／極対数）とするのがよい。
【０１５６】
このような角度のずれは、リラクタンスコア２３ｍを内周側に偏在させ、永久磁石２２ｍの径方向の存在範囲とリラクタンスコア２３ｍの径方向の存在範囲とが重なり合わないようにすることで可能となったものである。もちろん、永久磁石２２ｍの径方向の存在範囲とリラクタンスコア２３ｍの径方向の存在範囲とが重なり合う場合であっても、角度のずれを設けることは可能である。ただし、永久磁石２２ｍとリラクタンスコア２３ｍとの間の隙間が大きくなり、空間の利用効率は低下する。
【０１５７】
＜１３  その他＞
上述の第１実施形態〜第１２実施形態は、本発明のアキシャルギャップ型モータを例示的に説明するものであり、適宜変形して用いることができる。もちろん、第１実施形態〜第１２実施形態で説明した技術要素を適宜組み合わせることもできる。
【図面の簡単な説明】
【０１５８】
【図１】第１実施形態及び第５実施形態に係るアキシャルギャップ型モータの構造を示す断面図である。
【図２】第１実施形態に係るロータを斜め下方から見た斜視図である。
【図３】第１実施形態に係るステータを斜め上方から見た斜視図である。
【図４】第１実施形態に係るロータをステータの側から見た平面図である。
【図５】第２実施形態に係るアキシャルギャップ型モータの構造を示す断面図である。
【図６】第２実施形態に係るロータをステータの側から見た平面図である。
【図７】第３実施形態に係るアキシャルギャップ型モータの構造を示す断面図である。
【図８】第３実施形態に係るロータをステータの側から見た平面図である。
【図９】第４実施形態に係るアキシャルギャップ型モータの構造を示す断面図である。
【図１０】第４実施形態に係るロータをステータの側から見た平面図である。
【図１１】第５実施形態に係るアキシャルギャップ型モータの構造を示す断面図である。
【図１２】第５実施形態に係るロータをステータの側から見た平面図である。
【図１３】第６実施形態に係るアキシャルギャップ型モータの構造を示す断面図である。
【図１４】第６実施形態に係るロータをステータの側から見た平面図である。
【図１５】第７実施形態に係るアキシャルギャップ型モータの構造を示す断面図である。
【図１６】第７実施形態に係るロータをステータの側から見た平面図である。
【図１７】第８実施形態に係るアキシャルギャップ型モータの構造を示す断面図である。
【図１８】第８実施形態に係るロータをステータの側から見た平面図である。
【図１９】第９実施形態に係るアキシャルギャップ型モータの構造を示す断面図である。
【図２０】第９実施形態に係るロータをステータの側から見た平面図である。
【図２１】第１０実施形態に係るアキシャルギャップ型モータの構造を示す断面図である。
【図２２】第１０実施形態に係るロータをステータの側から見た平面図である。
【図２３】第１１実施形態に係るアキシャルギャップ型モータの構造を示す断面図である。
【図２４】第１１実施形態に係るロータをステータの側から見た平面図である。
【図２５】第１１実施形態の別例に係るアキシャルギャップ型モータの構造を示す断面図である。
【図２６】第１１実施形態の別例に係るアキシャルギャップ型モータの構造を示す断面図である。
【図２７】第１２実施形態に係るロータをステータの側から見た平面図である。
【符号の説明】
【０１５９】
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ，１ｇ，１ｈ，１ｉ，１ｊ，１ｋ，１ｍ  アキシャルギャップ型モータ
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ，２０ｆ，２０ｇ，２０ｈ，２０ｉ，２０ｊ，２０ｋ，２０ｍ  ロータ
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ，２１ｆ，２１ｈ，２１ｊ，２１ｋ，２１ｍ  バックヨーク
２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅ，２２ｆ，２２ｇ，２２ｈ，２２ｉ，２２ｊ，２２ｋ，２２ｍ  永久磁石
２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅ，２３ｆ，２３ｇ，２３ｈ，２３ｉ，２３ｊ，２３ｋ，２３ｍ  リラクタンスコア
２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｈ，２４ｉ，２４ｊ，２７ｉ，  ヘッドコア
２５ｃ，２５ｅ，２５ｆ，２５ｇ，２５ｈ，２５ｉ，２５ｊ，２５ｋ，２５ｍ  短絡コア
３０ａ  ステータ
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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