(57)【要約】【課題】ステータに対向するロータの面の面積の割りに鎖交磁束数を大きくできるようにしたアキシャルギャップ型回転電機のロータを提供する。【解決手段】コア１２には、永久磁石２０が埋め込まれている。ロータ１０の１つの磁極を構成する永久磁石２０は、第１部分２２と第２部分２４とを備えている。第１部分２２と第２部分２４とは、径方向Ｄｒ内側に延びるとともに、軸方向Ｄａにおいてステータに対向する対向面ＯＳから離れる方向にも延びている。そして、対向面ＯＳから離れた部分において第１部分２２と第２部分２４とは、底部２８と結合している。第１部分２２の内周面２２ａと第２部分２４の内周面２４ａと底部２８の内周面２８ａとによって、ロータ１０の１つの磁極が構成されている。【選択図】図１
2017147904.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータの軸方向において前記ロータとステータとが対向するアキシャルギャップ型回転電機のロータにおいて、
コアと、
永久磁石と、を備え、
前記ロータの特定の磁極を構成する前記永久磁石は、前記コアの内部において前記ロータの軸方向に直交する平面に交差する方向に延びて且つ前記ロータの周方向において互いに対向する第１部分および第２部分を備え、
前記第１部分および前記第２部分のうちの前記ロータの周方向において互いに対向する部分は、前記特定の磁極を構成するアキシャルギャップ型回転電機のロータ。
【請求項２】
前記特定の磁極を構成する前記永久磁石は、前記ロータの軸方向において前記ステータに最も近い部分と比較して遠い部分において、前記ロータの周方向における当該特定の磁極の内側に位置する部分を備える請求項１記載のアキシャルギャップ型回転電機のロータ。
【請求項３】
前記特定の磁極を構成する前記永久磁石は、前記ロータの軸方向に直交する平面に交差する方向において、前記ステータ側の方が前記ステータから離れた側と比較して、配向方向の長さが長い請求項１または２記載のアキシャルギャップ型回転電機のロータ。
【請求項４】
前記第１部分および前記第２部分は、前記ロータの径方向外側の端面が前記コアから露出している請求項１〜３のいずれか１項に記載のアキシャルギャップ型回転電機のロータ。
【請求項５】
前記コアには、前記径方向外側から円筒部材が嵌められており、
前記円筒部材の透磁率は、前記コアの透磁率よりも低い請求項４記載のアキシャルギャップ型回転電機のロータ。
【請求項６】
前記第１部分および前記第２部分は、前記ロータの径方向内側の内側結合部において結合されている請求項１〜５のいずれか１項に記載のアキシャルギャップ型回転電機のロータ。
【請求項７】
前記第１部分および前記第２部分は、前記ロータの径方向外側の外側結合部において結合されており、
前記外側結合部のうち前記ロータの径方向外側の端面である外周面は、前記コアに対向している請求項１〜６のいずれか１項に記載のアキシャルギャップ型回転電機のロータ。
【請求項８】
前記特定の磁極を構成する前記永久磁石は、前記第１部分および前記第２部分のうちの径方向内側の端部が互いに結合することなく前記コアから露出している請求項１〜５および７のいずれか１項に記載のアキシャルギャップ型回転電機のロータ。
【請求項９】
少なくとも前記ステータに対向する側における前記ロータの端面側において、前記第１部分のうち前記第２部分に対向する部分と、前記第２部分のうち前記第１部分に対向する部分とは、前記ロータの径方向に対して同一方向に傾いている請求項１〜８のいずれか１項に記載のアキシャルギャップ型回転電機のロータ。
【請求項１０】
前記ロータの軸方向に直交する平面に交差する方向に延びる前記第１部分のうちの前記ステータに対向する側の端面および前記交差する方向に延びる前記第２部分のうちの前記ステータに対向する側の端面は、前記ロータの径方向外側における少なくとも一部が前記ロータの軸方向において前記コアに覆われており、
前記コアに覆われている前記少なくとも一部の前記端面と前記ステータに対向する前記ロータの対向面との距離は、前記ロータの周方向における当該特定の磁極の内側部分に近づくにつれて長くなる請求項１〜９のいずれか１項に記載のアキシャルギャップ型回転電機のロータ。
【請求項１１】
前記永久磁石の材料は、磁粉と樹脂との混合物である請求項１〜１０のいずれか１項に記載のアキシャルギャップ型回転電機のロータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータの軸方向においてロータとステータとが対向するアキシャルギャップ型回転電機のロータに関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば特許文献１には、ロータの軸方向においてステータと対向する板状の永久磁石を備えたアキシャルギャップ型回転電機のロータが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４７２０９８２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記アキシャルギャップ型回転電機による鎖交磁束数は、ロータの１つの磁極を構成する永久磁石のうちのステータに対向する面の面積に依存する。このため、鎖交磁束数を大きくするうえでは、ステータに対向するロータの面の面積を大きくする必要が生じる。
【０００５】
本発明は、そうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ステータに対向するロータの面の面積の割りに鎖交磁束数を大きくできるようにしたアキシャルギャップ型回転電機のロータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下、上記課題を解決するための手段およびその作用効果について記載する。
１．ロータの軸方向において前記ロータとステータとが対向するアキシャルギャップ型回転電機のロータにおいて、コアと、永久磁石と、を備え、前記ロータの特定の磁極を構成する前記永久磁石は、前記コアの内部において前記ロータの軸方向に直交する平面に交差する方向に延びて且つ前記ロータの周方向において互いに対向する第１部分および第２部分を備え、前記第１部分および前記第２部分のうちの前記ロータの周方向において互いに対向する部分は、前記特定の磁極を構成する。
【０００７】
上記構成では、第１部分および第２部分が、軸方向におけるコアの内部に延びて周方向において互いに対向し、対向する部分が特定の磁極を構成するため、ステータに対向するロータの面のうち特定の磁極に割り当てられた面積を拡大することなく、特定の磁極の面積を拡大することができる。このため、ステータに対向するロータの面の面積の割りに鎖交磁束数を大きくできる。
【０００８】
２．上記１記載のアキシャルギャップ型回転電機のロータにおいて、前記特定の磁極を構成する前記永久磁石は、前記ロータの軸方向において前記ステータに最も近い部分と比較して遠い部分において、前記ロータの周方向における当該特定の磁極の内側に位置する部分を備える。
【０００９】
上記構成によれば、上記特定の磁極の内側に位置する部分を備えない場合と比較して、ロータの軸方向の長さの割りに、磁極の表面積をより拡大することができる。
３．上記１または２記載のアキシャルギャップ型回転電機のロータにおいて、前記特定の磁極を構成する前記永久磁石は、前記ロータの軸方向に直交する平面に交差する方向において、前記ステータ側の方が前記ステータから離れた側と比較して、配向方向の長さが長い。
【００１０】
ステータによって上記永久磁石に作用する磁束のうち、交差する方向におけるステータ側の磁束は、ステータから離れた側の磁束よりも多くなる傾向がある。このため、永久磁石のうちのステータ側の部分は、配置上減磁しやすい。この点、上記構成では、ステータ側における永久磁石の配向方向の長さを長くすることにより、パーミアンス係数を大きくし、ひいては、減磁を抑制することができる。
【００１１】
４．上記１〜３のいずれか１つに記載のアキシャルギャップ型回転電機のロータにおいて、前記第１部分および前記第２部分は、前記ロータの径方向外側の端部が前記コアから露出している。
【００１２】
第１部分および第２部分のうちのロータの径方向外側の端面がコアに埋め込まれている場合、第１部分および第２部分よりも径方向外側に位置するコアの部分が、隣接する磁極間の磁束の短絡経路となることによって、ステータコイルを鎖交することなく短絡経路を通過する漏れ磁束が増加する。この点、上記構成では、第１部分および第２部分のうちのロータの径方向外側の端面がコアから露出しているため、漏れ磁束を低減することができる。
【００１３】
５．上記４記載のアキシャルギャップ型回転電機のロータにおいて、前記コアには、前記径方向外側から円筒部材が嵌められており、前記円筒部材の透磁率は、前記コアの透磁率よりも低い。
【００１４】
上記構成では、円筒部材の透磁率がコアの透磁率よりも低いため、円筒部材によって形成される、隣接する磁極間の磁束の短絡経路の磁束数が低減される。しかも、円筒部材を備えることにより、径方向外側において永久磁石がコアから露出しているにもかかわらず、遠心力によって永久磁石が径方向外側に変位しようとすることを抑制することができる。
【００１５】
６．上記１〜５のいずれか１項に記載のアキシャルギャップ型回転電機のロータにおいて、前記第１部分および前記第２部分は、前記ロータの径方向内側の内側結合部において結合されている。
【００１６】
内側結合部を備えることなく第１部分と第２部分とが分離している場合、第１部分および第２部分が互いに対向している部分の磁束が、径方向内側において第１部分と第２部分とが対向している部分に位置するコアを通過することによって漏れ磁束となり、ひいては、ステータコイルを鎖交する磁束が減少するおそれがある。この点、上記構成では、内側結合部を備えるために、漏れ磁束を低減することができる。
【００１７】
７．上記１〜６のいずれか１項に記載のアキシャルギャップ型回転電機のロータにおいて、前記第１部分および前記第２部分は、前記ロータの径方向外側の外側結合部において結合されており、前記外側結合部のうち前記ロータの径方向外側の端面である外周面は、前記コアに対向している。
【００１８】
上記構成では、外側結合部を備えない場合と比較して、磁極の表面積を増加させることができ、ステータコイルを鎖交する磁束を増加させることができる。
８．上記１〜５および７のいずれか１つに記載のアキシャルギャップ型回転電機のロータにおいて、前記第１部分および前記第２部分のうちの径方向内側の端部が互いに結合することなく前記コアから露出している。
【００１９】
上記構成では、第１部分および第２部分のうちの径方向内側の端部がコアから露出することなくコアに埋め込まれている場合と比較すると、周方向において第１部分および第２部分が互いに対向する部分の磁束が、第１部分や第２部分よりも径方向内側を通過してステータコイルを経由することなく永久磁石の別の磁極に至る漏れ磁束を抑制することができる。
【００２０】
９．上記１〜８のいずれか１つに記載のアキシャルギャップ型回転電機のロータにおいて、少なくとも前記ステータに対向する側における前記ロータの端面側において、前記第１部分のうち前記第２部分に対向する部分と、前記第２部分のうち前記第１部分に対向する部分とは、前記ロータの径方向に対して同一方向に傾いている。
【００２１】
上記構成では、上記対向する部分同士で同一方向に傾けない場合と比較すると、ロータの回転に伴って軸方向に直交して且つ上記対向する部分によって囲われる領域がステータコイルに対向し始めた後、対向する部分の面積の変化が小さくなる。また、同領域がステータコイルと対向しなくなる直前における対向する部分の面積の変化が小さくなる。このため、磁極がステータコイルに対向し始めた際、および磁極がステータコイルと対向する面積が減少する際におけるステータコイルの鎖交磁束の変化速度を小さくすることができ、ひいては変化速度が急激である場合と比較して、空間高調波を低減することができる。
【００２２】
１０．上記１〜９のいずれか１つに記載のアキシャルギャップ型回転電機のロータにおいて、前記ロータの軸方向に直交する平面に交差する方向に延びる前記第１部分のうちの前記ステータに対向する側の端面および前記交差する方向に延びる前記第２部分のうちの前記ステータに対向する側の端面は、前記ロータの径方向外側における少なくとも一部が前記ロータの軸方向において前記コアに覆われており、前記コアに覆われている前記少なくとも一部の前記端面と前記ステータに対向する前記ロータの対向面との距離は、前記ロータの周方向における当該特定の磁極の内側部分に近づくにつれて長くなる。
【００２３】
周方向において第１部分と第２部分とが互いに対向する部分が磁極を構成する場合、上記ステータに対向する側の端面は、上記互いに対向する部分と比較して磁極としてはほとんど機能しない。ただし、周方向において第１部分と第２部分とが互いに対向する部分の磁束の一部は、ステータに対向する側の端面の少なくとも一部とステータに対向するロータの対向面との間に位置するコア部分を通過してステータを鎖交する。したがって、永久磁石の上記ステータに対向する側の端面がステータコイルに対向し始めた際のステータコイルの鎖交磁束数は、ステータに対向する側の端面とステータに対向するロータの対向面との間に位置するコア部分の上記軸方向における長さが長いほど多くなる。これは、上記長さが長いほど、同コア部分の磁気抵抗が小さくなるために、同コア部分を通過してステータコイルを鎖交する磁束数が多くなるからである。ここで、コア部分の長さが一定である場合、ステータに対向する側の端面がステータコイルに対向し始めてから、第１部分および第２部分が互いに対向する部分がステータコイルに対向し始める前までの鎖交磁束数の変化が小さくなり、ステータコイルに対向することで鎖交磁束が急増する。これに対し、上記構成では、上記長さを磁極の内側ほど長くなるようにしたために、ステータに対向する側の端面がステータコイルに対向し始めてから第１部分および第２部分が互いに対向する面とステータコイルとが対向するようになるまでのステータコイルの鎖交磁束を漸増させることができ、ひいては、空間高調波を低減することができる。
【００２４】
１１．上記１〜１０のいずれか１つに記載のアキシャルギャップ型回転電機のロータにおいて、前記永久磁石の材料は、磁粉と樹脂との混合物である。
上記構成では、磁粉と樹脂との混合物を材料とするため、永久磁石の形状を自由に設定することが比較的容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１の実施形態にかかるアキシャルギャップ型回転電機のロータの斜視図。
【図２】同実施形態にかかる永久磁石の形状を示す斜視図。
【図３】同実施形態にかかる永久磁石の磁束を模式的に示す斜視図。
【図４】同実施形態にかかる円筒部材の機能を説明する平面図。
【図５】第２の実施形態にかかるアキシャルギャップ型回転電機のロータの斜視図。
【図６】第３の実施形態にかかるアキシャルギャップ型回転電機のロータの斜視図。
【図７】同実施形態にかかる永久磁石の形状を示す斜視図。
【図８】（ａ）および（ｂ）は、同実施形態にかかるロータの斜視図、ならびにロータおよびステータを示す断面図。
【図９】（ａ）および（ｂ）は、第４の実施形態にかかるアキシャルギャップ型回転電機のロータの平面図および永久磁石の形状設定を示す図。
【図１０】第５の実施形態にかかるアキシャルギャップ型回転電機のロータの斜視図。
【図１１】同実施形態にかかる永久磁石の一部の拡大側面図。
【図１２】第６の実施形態にかかるアキシャルギャップ型回転電機のロータの斜視図。
【図１３】第７の実施形態にかかるアキシャルギャップ型回転電機のロータの斜視図。
【図１４】上記実施形態の変形例にかかるアキシャルギャップ型回転電機のロータの斜視図。
【図１５】上記実施形態の変形例にかかるアキシャルギャップ型回転電機のロータの斜視図。
【図１６】上記実施形態の変形例にかかるアキシャルギャップ型回転電機のロータの斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
＜第１の実施形態＞
以下、アキシャルギャップ型回転電機のロータにかかる第１の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
【００２７】
図１に、本実施形態にかかるアキシャルギャップ型回転電機のロータ１０の構成を示す。本実施形態にかかるアキシャルギャップ型回転電機は、電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）に内蔵されるものである。図１に示すように、ロータ１０は、圧粉磁心からなるコア１２と、コア１２に埋め込まれた永久磁石２０とを備えている。永久磁石２０は、磁粉と樹脂との混合物である。具体的には、たとえば、樹脂と磁粉との混合物を高温にして流動性を付与した状態で金型を用いて射出成形することによって形成されたものか、磁粉を樹脂でコーティングした混合物を圧縮成型したものとすればよい。成形された永久磁石２０がコア１２に組み付けられることによって、ロータ１０が形成される。ロータ１０は、磁極ＭＰ１，ＭＰ２等、永久磁石２０によって構成される１０個の磁極を備えている。なお、図１には、磁極ＭＰ１がＮ極であり、磁極ＭＰ２がＳ極であることを記載している。
【００２８】
ロータ１０の各磁極ＭＰ１，ＭＰ２，…を構成する永久磁石２０は、ロータ１０の径方向Ｄｒに延びる第１部分２２および第２部分２４を備えている。なお、径方向Ｄｒは、ロータ１０の中心軸Ｏから放射状に延びる任意の方向のことであるが、図１には、特に、中心軸Ｏから図中左側に進む方向を径方向Ｄｒとして例示している。第１部分２２および第２部分２４は、径方向Ｄｒ内側の内側結合部２６において互いに結合されている。なお、内側結合部２６は、ロータ１０の周方向Ｄｃにおいて、第１部分２２および第２部分２４によって構成される磁極の中央部である。なお、ロータ１０の周方向Ｄｃとは、軸方向Ｄａにおけるロータ１０の断面の外周が円であるとした場合のその各点での接線方向のことである。このため、周方向Ｄｃは、周方向Ｄｃを定義する位置に応じて変化するものであるが、図１においては、特に、ロータ１０のうちの図中下側の位置における周方向Ｄｃを例示している。
【００２９】
第１部分２２および第２部分２４は、ロータ１０の軸方向Ｄａにおける一対の端面のうちのステータに対向する側の端面（対向面ＯＳ）側において、ロータ１０から露出している。そして、第ロータ１０の周方向Ｄｃにおいて、第１部分２２の内周面２２ａと第２部分２４の内周面２４ａとが対向している。ちなみに、対向面ＯＳは、軸方向Ｄａに直交する面である。
【００３０】
第１部分２２および第２部分２４は、対向面ＯＳ側から軸方向Ｄａにおけるロータ１０の内側に延びており、内側において、底部２８に結合している。底部２８は、第１部分２２の内周面２２ａおよび第２部分２４の内周面２４ａよりも周方向Ｄｃにおける磁極の内側に位置する部分を備えている。詳しくは、底部２８は、周方向Ｄｃにおいて、第１部分２２の内周面２２ａおよび第２部分２４の内周面２４ａに挟まれた領域を包含している。
【００３１】
図２に、磁極ＭＰ１，ＭＰ２，…を構成する永久磁石２０の形状を示す。図２に示すように、第１部分２２の内周面２２ａと、第２部分２４の内周面２４ａと、底部２８の内周面２８ａとが、ロータ１０の１つの磁極を構成している。
【００３２】
なお、図２に示すように、第１部分２２および第２部分２４によって形成される、軸方向Ｄａに直交する断面形状は、Ｕ字状となっている。
図１に示すように、永久磁石２０は、コア１２の外周面１２ａからも露出している。そして、コア１２には、径方向Ｄｒ外側から円筒部材３０が嵌められている。円筒部材３０は、内周面および外周面が円柱の外周形状を有しており、径方向Ｄｒ外側における永久磁石２０の端面である第１部分２２の端面２２ｃ、第２部分の端面２４ｃ、および底部２８の端面２８ｃと、コア１２の外周面１２ａとを覆っている。円筒部材３０は、コア１２よりも透磁率が低い部材である。
【００３３】
ここで、本実施形態の作用を説明する。
第１部分２２の内周面２２ａ、第２部分２４の内周面２４ａ、および底部２８の内周面２８ａによって、ロータ１０の１つの磁極が構成されている。このため、第１部分２２の内周面２２ａおよび第２部分２４の内周面２４ａによって、ロータ１０の対向面ＯＳに占める１つの磁極に割り当てられた面積を拡大することなく、磁極を構成する永久磁石２０の表面積を拡大することができ、ひいては磁極の表面積を拡大することができる。したがって、ステータに対向するロータの面（対向面ＯＳ）の面積の割りに鎖交磁束数を大きくできる。
【００３４】
以上説明した本実施形態によれば、さらに以下に記載する効果が得られるようになる。
（１）底部２８を備えることにより、底部２８を備えない場合と比較して、ロータ１０の１つの磁極の表面積を増加させることができる。
【００３５】
（２）軸方向Ｄａにおいて底部２８の外周面２８ｂがコア１２に対向するようにした。このため、図３に、ロータ１０の磁束ＭＦを模式的に示すように、Ｎ極を構成する磁極ＭＰ１，ＭＰ３から出た磁束ＭＦは、ロータ１０の対向面ＯＳからロータ１０の外側に流出した後、Ｓ極を構成する磁極ＭＰ２に入る。その後、磁極ＭＰ２を構成する永久磁石２０の底部２８の外周面２８ｂから出た磁束は、コア１２を介して磁極ＭＰ１，ＭＰ３を構成する永久磁石２０の底部２８の外周面２８ｂに入る。このため、外周面２８ｂをコア１２から露出させる場合と比較すると、磁路の磁気抵抗を小さくすることができることから、ステータコイルの鎖交磁束を増加させることができる。
【００３６】
（３）仮に、径方向Ｄｒ外側における第１部分の端面２２ｃおよび第２部分２４の端面２４ｃをコア１２に埋め込む場合、端面２２ｃ，２４ｃよりも径方向Ｄｒ外側に位置するコア１２の部分が、磁極ＭＰ１および磁極ＭＰ２等の隣接する磁極間の磁束の短絡経路となってステータコイルを鎖交しない漏れ磁束が増加する。これに対し、図１に示したように、径方向Ｄｒ外側における第１部分の端面２２ｃおよび第２部分２４の端面２４ｃをコア１２から露出させることにより、漏れ磁束を低減することができる。
【００３７】
（４）径方向Ｄｒ外側からコア１２に円筒部材３０をはめ込んだ。ここで、円筒部材３０の透磁率がコア１２の透磁率よりも低いため、円筒部材３０をコア１２に代える場合と比較すると図４に示す隣接する磁極間の磁束の短絡経路Ｌｍｆの磁束数が低減される。しかも、円筒部材３０を備えることにより、径方向Ｄｒ外側において端面２２ｃ、２４ｃがコアから露出しているにもかかわらず、遠心力によって永久磁石２０が径方向Ｄｒ外側に変位しようとすることを抑制することができる。
【００３８】
（５）第１部分２２と第２部分２４とが分離している場合、径方向Ｄｒ内側において第１部分２２と第２部分２４とが対向している部分に位置するコア１２を介して、第１部分２２の内周面２２ａや第２部分２４の内周面２４ａと第１部分２２の外周面２２ｂや第２部分２４の外周面２４ｂとの間を磁束が通過しやすい。この磁束は、ステータコイルを鎖交しないことから、漏れ磁束となる。これに対し、本実施形態では、図１に示すように、第１部分２２および第２部分２４を、径方向Ｄｒ内側の内側結合部２６において結合することにより、漏れ磁束を低減することができる。
【００３９】
（６）永久磁石２０の材料を、磁粉と樹脂との混合物とした。これにより、永久磁石２０の形状を自由に設定することが比較的容易となる。
＜第２の実施形態＞
以下、第２の実施形態について、第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００４０】
図５に、本実施形態にかかるロータ１０の構成を示す。なお、図５において、図１に示した部材に対応する部材については、便宜上同一の符号を付している。
図５に示すように、本実施形態では、第１部分２２および第２部分２４は、軸方向Ｄａにおいて対向面ＯＳから離れるほど、周方向Ｄｃにおける磁極の内側に延びて内側結合部２７によって結合している。そして、第１部分２２および第２部分２４の配向方向ＭＤの長さは、対向面ＯＳから離れた側の長さＬ２と比較して、対向面ＯＳ側の長さＬ１が長くなるようになっている。詳しくは、軸方向Ｄａにおいて対向面ＯＳから離れるほど、配向方向ＭＤの長さが漸減している。なお、配向方向とは、永久磁石２０の磁気モーメントの方向に平行な方向のこととする。
【００４１】
ここで、本実施形態の作用を説明する。
永久磁石２０のうち、対向面ＯＳ側においては、軸方向Ｄａにおいて対向面ＯＳから離れた部分と比較して、ステータからの磁束が多くなる傾向がある。このため、対向面ＯＳ側における永久磁石２０は、配置上減磁しやすい。ここで、本実施形態では、対向面ＯＳ側における永久磁石２０の配向方向ＭＤの長さを長くすることにより、パーミアンス係数を大きくし、ひいては、減磁を抑制することができる。
【００４２】
＜第３の実施形態＞
以下、第３の実施形態について、第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００４３】
図６に、本実施形態にかかるロータ１０の構成を示す。なお、図６において、図１に示した部材に対応する部材については、便宜上同一の符号を付している。
図６に示すように、本実施形態では、径方向Ｄｒの外側において、第１部分２２および第２部分２４が外側結合部２９によって結合している。図７に、ロータ１０の１つの磁極を構成する永久磁石２０の構成を示す。図７に示すように、永久磁石２０の外側結合部２９の内周面２９ａもロータ１０の磁極を構成する。そして、外側結合部２９の外周面２９ｂは、図６に示すように、コア１２に埋め込まれている。そして、本実施形態では、ロータ１０は、円筒部材３０を備えない。
【００４４】
ここで、本実施形態の作用を説明する。
図８（ａ）に示すように、Ｎ極を構成する磁極ＭＰ３，ＭＰ５から出た磁束ＭＦは、ロータ１０の対向面ＯＳからロータ１０の外側に流出した後、Ｓ極を構成する磁極ＭＰ４に入る。その後、磁極ＭＰ４を構成する永久磁石２０の外側結合部２９の外周面２９ｂから出た磁束ＭＦは、コア１２を介して磁極ＭＰ３，ＭＰ５を構成する永久磁石２０の外側結合部２９の外周面２９ｂに入る。なお、図８（ｂ）は、ロータ１０がステータ４０に対向して配置されている断面図を示す。
【００４５】
こうした構成によれば、外側結合部２９の永久磁石２０を有効に利用することができ、ひいては、ステータコイル４２を鎖交する磁束を増加させることができる。また、磁極ＭＰ４を構成する外側結合部２９の外周面２９ｂから出て磁極ＭＰ３，ＭＰ５を構成する外側結合部２９の外周面２９ｂに入る磁束の磁路は、コア１２のうち外側結合部２９の外周面２９ｂに対向する部分によって形成される。このため、磁束ＭＦの磁路の磁気抵抗は、外側結合部２９の外周面２９ｂに対向する部分が非磁性部材に対向する場合と比較すると、小さくなる。このため、外側結合部２９の外周面２９ｂに対向する部分が非磁性部材に対向する場合と比較すると、ステータコイル４２を鎖交する磁束を増加させることができる。
【００４６】
＜第４の実施形態＞
以下、第４の実施形態について、第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００４７】
図９（ａ）に、本実施形態にかかるロータ１０の構成を示す。なお、図９（ａ）において、図１に示した部材に対応する部材については、便宜上同一の符号を付している。
図９（ａ）に示すように、本実施形態では、対向面ＯＳ側において、軸方向Ｄａに直交する面における第１部分２２の内周面２２ａと第２部分２４の内周面２４ａとが、径方向Ｄｒに対して同一方向に傾いている。すなわち、図９（ｂ）に示すように、軸方向Ｄａに直交する面において第１部分２２の内周面２２ａの延びる方向Ｄ１と径方向Ｄｒとのなす角度θ１と、軸方向Ｄａに直交する面において第２部分２４の内周面２４ａの延びる方向Ｄ２と径方向Ｄｒとのなす角度θ２とは、同一方向の角度である。
【００４８】
ここで、本実施形態の作用を説明する。
図９（ａ）において、ロータ１０が反時計回りに回転する場合、第１部分２２の端部Ｅ１がステータコイルに対向し始めることにより、磁極ＭＰ１によるステータコイルの鎖交磁束が増加する。ただし、第１部分２２の内周面２２ａおよび第２部分２４の内周面２４ａによって挟まれた領域のうちステータコイルに対向する部分の面積の変化は、図９（ｂ）に示す角度θ１が小さい場合と比較して大きい場合には、小さくなる。これは、図１に示した構成と比較して、磁極ＭＰ１が特定のステータコイルに対向し始めてからの同ステータコイルの鎖交磁束の増加速度が小さくなることを意味する。
【００４９】
また、図９（ａ）において、ロータ１０が時計回りに回転する場合、第２部分２４の内周面２４ａがステータコイルに対向し始めることにより、磁極ＭＰ１によるステータコイルの鎖交磁束が増加する。ただし、第１部分２２の内周面２２ａおよび第２部分２４の内周面２４ａによって挟まれた領域のうちステータコイルに対向する部分の面積の変化は、図９（ｂ）に示す角度θ２が逆符号である場合と比較して小さくなる。これは、図１に示した構成と比較して、磁極ＭＰ１が特定のステータコイルに対向し始めてからの同ステータコイルの鎖交磁束の増加速度が小さくなることを意味する。
【００５０】
なお、ロータ１０が反時計回りに回転する場合において、磁極ＭＰ１によるステータコイルの鎖交磁束が増加した後減少するときの減少速度は、ロータ１０が時計回りに回転する場合に同ステータコイルの鎖交磁束の増加速度が小さくなる理由と同じ理由から小さくなる。また、ロータ１０が時計回りに回転する場合において、磁極ＭＰ１によるステータコイルの鎖交磁束が増加した後減少するときの減少速度は、ロータ１０が反時計回りに回転する場合に同ステータコイルの鎖交磁束の増加速度が小さくなる理由と同じ理由から小さくなる。
【００５１】
したがって、磁極がステータコイルに対向し始めた際、および磁極がステータコイルと対向する面積が減少する際におけるステータコイルの鎖交磁束の変化速度を小さくすることができ、ひいては変化速度が急激である場合と比較して、空間高調波を低減することができる。
【００５２】
＜第５の実施形態＞
以下、第５の実施形態について、第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００５３】
図１０に、本実施形態にかかるロータ１０の構成を示す。なお、図１０において、図１に示した部材に対応する部材については、便宜上同一の符号を付している。
本実施形態では、永久磁石２０のうち対向面ＯＳ側は、コア１２に埋め込まれており、コア１２に対向している。そして、軸方向Ｄａにおける第１部分２２の対向面ＯＳ側の端面Ｔｄｏと対向面ＯＳとの距離は、図１１に示すように、周方向Ｄｃにおける磁極の内側に行くにつれて漸増している。図１１には、周方向Ｄｃの外側における距離Ｌ３が内側における距離Ｌ４よりも短いことを示した。
【００５４】
同様、軸方向Ｄａにおける第２部分２４の対向面ＯＳ側の端面Ｔｄｏと対向面ＯＳとの距離も、周方向Ｄｃにおける磁極の内側に行くにつれて漸増している。
ここで、本実施形態の作用を説明する。
【００５５】
永久磁石２０は、第１部分２２の内周面２２ａや第２部分２４の内周面２４ａが磁極を構成することから、端面Ｔｄｏは磁極としてはほとんど機能しない。ただし、周方向Ｄｃにおいて第１部分２２と第２部分２４とが互いに対向する部分の磁束の一部は、端面Ｔｄｏと対向面ＯＳとの間に位置するコア部分を通過してステータを鎖交する。したがって、永久磁石２０の対向面ＯＳ側の端部がステータコイルに対向し始めた際のステータコイルの鎖交磁束数は、軸方向Ｄａにおける端面Ｔｄｏと対向面ＯＳとの間に位置するコア部分の長さが長いほど多くなる。これは、上記長さが長いほど、同コア部分の磁気抵抗が小さくなるために、コア部分を通過してステータコイルを鎖交する磁束数が多くなるからである。ここで、コア部分の長さが一定である場合、端面Ｔｄｏがステータコイルに対向し始めてから、第１部分２２の内周面２２ａや第２部分２４の内周面２４ａがステータコイルに対向し始める前までの鎖交磁束数の変化が小さくなり、第１部分２２の内周面２２ａや第２部分２４の内周面２４ａがステータコイルに対向することで鎖交磁束数が急増する。これに対し、本実施形態では、上記長さを磁極の内側ほど長くなるようにしたために、端面Ｔｄｏがステータコイルに対向し始めてから第１部分２２の内周面２２ａや第２部分２４の内周面２４ａがステータコイルに対向するようになるまでのステータコイルの鎖交磁束を漸増させることができ、ひいては、空間高調波を低減することができる。
【００５６】
また、本実施形態では、軸方向Ｄａにおいて対向面ＯＳから離れるにつれて、第１部分２２および第２部分２４の配向方向ＭＤの長さを漸減させた。このため、永久磁石２０のうち減磁がしやすい対向面ＯＳ側における配向方向ＭＤの長さを長くすることができる。
【００５７】
さらに、本実施形態では、周方向Ｄｃにおいて第１部分２２および第２部分２４が互いに対向する部分のうち対向面ＯＳ側に、突起部ＳＰを設けた。このため、突起部ＳＰを設けない場合と比較して、対向面ＯＳ側における配向方向ＭＤの長さをいっそう長くすることができる。
【００５８】
＜第６の実施形態＞
以下、第６の実施形態について、第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００５９】
図１２に、本実施形態にかかるロータ１０の構成を示す。なお、図１２において、図１に示した部材に対応する部材については、便宜上同一の符号を付している。
本実施形態では、第１部分２２の内周面２２ａおよび第２部分２４の内周面２４ａと、第１部分２２の外周面２２ｂおよび第２部分２４の外周面２４ｂとが、ロータ１０の各別の磁極を構成する。詳しくは、第１部分２２の内周面２２ａおよび第２部分２４の内周面２４ａは、Ｎ極を構成し、第１部分２２の外周面２２ｂおよび第２部分２４の外周面２４ｂは、Ｓ極を構成する。ただし、図１２に示すように、たとえば磁極ＭＰ２は、磁極ＭＰ１を構成する第２部分２４の外周面２４ｂと、磁極ＭＰ３を構成する第１部分２２の外周面２２ｂとによって構成されている。なおここでは、同一の磁極を構成する第１部分２２と第２部分２４とが、軸方向Ｄａにおいて対向面ＯＳから離れるほど互いに近づく面を、内周面２２ａ，２４ａと定義し、第１部分２２のうち内周面２２ａに対向する面を外周面２２ｂと定義し、第２部分２４のうち内周面２４ａに対向する面を外周面２４ｂと定義している。
【００６０】
図１２には、軸方向Ｄａにおける対向面ＯＳ側の第１部分２２の端面Ｔｄｏと対向面ＯＳとの距離が最も短くなる点Ｐ１と、軸方向Ｄａにおける対向面ＯＳ側の第２部分２４の端面Ｔｄｏと対向面ＯＳとの距離が最も短くなる点Ｐ２とを記載している。点Ｐ１および点Ｐ２は、軸方向Ｄａにおける対向面ＯＳ側且つ径方向Ｄｒ外側における永久磁石２０の端部において、１つの磁極の境界を定めるものである。こうした構成によれば、磁極ＭＰ１において、端面Ｔｄｏに対向するコア１２の軸方向Ｄａにおける長さは、磁極ＭＰ１の内側に行くほど長くなる。これは、上記第５の実施形態における端面Ｔｄｏの設定と同様、ステータコイルが端面Ｔｄｏに対向しているときの鎖交磁束数の変化を滑らかにするためのものである。
【００６１】
さらに、本実施形態では、Ｎ極を構成する一対の第１部分２２および第２部分２４は、径方向Ｄｒ内側に行くほど互いに近づくものの、径方向Ｄｒの内側の端部において、コア１２によって構成された分離部１４によって分離されている。また、Ｎ極を構成する一対の第１部分２２および第２部分２４は、軸方向Ｄａにおいて対向面ＯＳから離れるほど互いに近づくものの、対向面ＯＳから最も離れた端部において、コア１２によって構成された分離部１４によって分離されている。これにより、ロータ１０を構成するコア１２の全体が一体的に形成されたものとすることができる。このため、ロータ１０の製造手法としては、たとえばコア１２を金型として、磁石材料を射出成形によってコア１２内に永久磁石２０を形成する手法とすることも可能である。
【００６２】
＜第７の実施形態＞
以下、第７の実施形態について、第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００６３】
図１３に、本実施形態にかかるロータ１０の構成を示す。なお、図１３において、図１に示した部材に対応する部材については、便宜上同一の符号を付している。
図１３に示すように、本実施形態にかかる永久磁石２０は、図１０に示した永久磁石２０において、径方向Ｄｒ内側の部分を削除したものである。これにより、第１部分２２と第２部分２４とは、径方向Ｄｒ内側に行くほど互いに近づくものの、結合されない。すなわち、第１部分２２および第２部分２４は、ともに径方向Ｄｒに延びる独立した磁石となっている。また、本実施形態では、第１部分２２および第２部分２４の径方向Ｄｒ内側の端部がコア１２から露出しており、露出した部分がコア１２よりも透磁率が低い低透磁率部５０に接触している。低透磁率部５０は、円筒状の部材であり、コア１２の内側に嵌められている。
【００６４】
これにより、低透磁率部５０をコア１２に代える場合と比較すると、第１部分２２の内周面２２ａや第２部分２４の内周面２４ａと、第１部分２２の外周面２２ｂや第２部分２４の外周面２４ｂとを、径方向Ｄｒ内側の部材を介して結ぶ経路を通る磁束数を抑制することができる。すなわち、低透磁率部５０は、コア１２よりも透磁率が低いため、第１部分２２の内周面２２ａや第２部分２４の内周面２４ａと、第１部分２２の外周面２２ｂや第２部分２４の外周面２４ｂとを低透磁率部５０を介して繋ぐ経路の磁気抵抗が大きく、その結果、この経路の磁束を低減することができる。
【００６５】
しかも、図１に示した構成と比較すると、磁石の使用量を低減することができる。
＜その他の実施形態＞
なお、上記実施形態の各事項の少なくとも１つを、以下のように変更してもよい。
【００６６】
・「軸方向Ｄａにおいてステータと対向する端面Ｔｄｏについて」
端面Ｔｄｏと対向面ＯＳとの距離が周方向Ｄｃにおける磁極の内側ほど長くなる構成を有するものにおいて、図１０や図１２、図１３に示したように端面Ｔｄｏの全てがコア１２によって覆われていることは必須ではない。たとえば、周方向Ｄｃにおける磁極の外側において端面Ｔｄｏがコア１２から露出しているものであってもよい。
【００６７】
・「配向方向の長さについて」
図１０や図１３に例示する構成において、突起部ＳＰを備えなくてもよい。また、図５に示す構成において、軸方向Ｄａにおける第１部分２２および第２部分の対向面ＯＳ側の端部であって磁極の内側に突起部ＳＰを備えてもよい。また、図１２において、端面Ｔｄｏのうちの磁極の内側の端部側に突起部ＳＰを備えてもよい。
【００６８】
・「底部について」
たとえば図５に例示したように、軸方向Ｄａにおいて対向面ＯＳから離れるにつれて第１部分２２の内周面２２ａと第２部分２４の内周面２４ａとが互いに近づく構成において、対向面ＯＳから最も離れた部分において底部に結合するようにしてもよい。ここで、底部は、第１部分２２の内周面２２ａおよび第２部分２４の内周面２４ａよりも周方向Ｄｃにおいて磁極の内側に位置する部分を含んで且つ、磁極を構成する内周面が対向面ＯＳに平行な面であるものとすればよい。
【００６９】
・「外側結合部について」
外側結合部２９を備える永久磁石２０としては、図７に例示したものに限らない。たとえば、図１４に例示するように、第１部分２２と第２部分２４との形状が、図１０に例示した形状となっているものであってもよい。また、外側結合部２９を備える永久磁石２０としては、底部２８を備えるものにも限らない。たとえば図５や図１２に例示した永久磁石２０のように、第１部分２２の内周面２２ａおよび第２部分２４の内周面２４ａが、軸方向Ｄａにおいて対向面ＯＳから離れるほど周方向Ｄｃにおいて近づく構成であってもよい。
【００７０】
・「スキュー（図９）について」
第１部分２２の内周面２２ａと第２部分２４の内周面２４ａとの、軸方向Ｄａに直交する断面形状が、径方向Ｄｒに対して同一方向に傾いた構成としては、図９に例示したものに限らない。たとえば、図７や図１４に例示したように外側結合部２９を備える永久磁石２０であってもよい。また、たとえば、図５や図１２に例示したように、第１部分２２の内周面２２ａと第２部分２４の内周面２４ａとが、軸方向Ｄａにおいて対向面ＯＳから離れるにつれて周方向Ｄｃにおいて近づいて且つ底部２８を備えない永久磁石２０であってもよい。
【００７１】
・「円筒部材について」
上記実施形態では、軸方向Ｄａにおける円筒部材３０の長さを、軸方向Ｄａにおけるコア１２の長さに一致させたが、これに限らない。たとえば、軸方向Ｄａにおけるコア１２の長さを、軸方向Ｄａにおける円筒部材３０の長さよりも長くし、円筒部材３０がコア１２の外周面１２ａの全面を覆ったうえで円筒部材３０を対向面ＯＳに対してステータ側に突出させてもよい。
【００７２】
なお、永久磁石２０がコア１２の外周面１２ａから露出する構成であっても、円筒部材を備えることは必須ではない。すなわち、たとえば永久磁石２０とコア１２との結合力が遠心力に十分に耐えることができるのであれば、円筒部材を備えなくてもよい。
【００７３】
・「ステータと対向する面について」
ステータと対向する面を１個のみ備えるロータに限らない。図１５に、軸方向Ｄａの両側の端面のそれぞれが、ステータに対向する面となっているロータ１０を例示する。なお、図１５において、図１等に示した部材に対応するものについては、便宜上、同一の符号を付している。図１５に例示するロータ１０は、図１に例示したロータ１０が２個、互いにステータと対向しない端面側を結合した構造となっている。ただし、第１のステータに対向する対向面ＯＳ側の永久磁石２０と、第２のステータに対向する対向面ＯＳ側の永久磁石２０とは、互いに軸方向Ｄａに隣接するもの同士で、ロータ１０を構成する磁極が互いに異なる極性となっている。また、図１５に示す構成に代えて、軸方向Ｄａにおいて互いに対向する一対の底部２８を結合してもよい。
【００７４】
なお、軸方向Ｄａの両側の対向面ＯＳのそれぞれがステータに対向する面となっているロータ１０の永久磁石の形状としては、図１５に例示したものに限らず、たとえば、図５、図６、図９、図１０、図１２、図１３、図１４に例示したものであってもよい。さらに、これらにも限らず、たとえば図１６に例示するものであってもよい。なお、図１６において、図１等に示した部材に対応するものについては、便宜上、同一の符号を付している。図１６に例示する構成は、軸方向Ｄａの両側のそれぞれの永久磁石２０の第１部分２２が結合しており、軸方向Ｄａの両側のそれぞれの永久磁石２０の第２部分２４も結合している例となっている。また、図１６に例示する構成では、中心軸Ｏからの位置が同一であっても軸方向Ｄａにおいてステータから離れるほど第１部分２２の内周面２２ａと第２部分２４の内周面２４ａとの周方向Ｄｃにおける距離が近づいている。ただし、周方向Ｄｃにおいて内周面２２ａと内周面２４ａとが最も近づく軸方向Ｄａの中央においても、それらは互いに結合していない。
【００７５】
・「分離部１４について」
第１部分２２と第２部分２４とを分離する分離部１４を備える構成としては、第１部分２２の内周面２２ａと第２部分２４の内周面２４ａとの周方向Ｄｃにおける距離が、軸方向Ｄａにおいて対向面ＯＳから離れるほど短くなる構成（図１２参照）に限らない。たとえば、図１に例示するように、底部２８を備える構成において、底部２８を分離部１４によって２分割してもよい。また、図１に示す構成において内側結合部２６をなくして分離部１４を設けてもよい。
【００７６】
・「永久磁石について」
図１３においては、第１部分２２および第２部分２４が径方向Ｄｒに延びる独立した磁石である例として、第１部分２２および第２部分２４が対向面ＯＳ側においてコア１２に埋め込まれた例を示したが、これに限らない。たとえば、図１に示すように、第１部分２２および第２部分２４のうち対向面ＯＳ側の端面が対向面ＯＳから露出したものであってもよい。
【００７７】
磁粉と樹脂との混合物に限らず、たとえば焼結磁石であってもよい。また、ロータ１０の磁極の数としては、上記実施形態に例示したものに限らない。
・「そのほか」
図１３において、低透磁率部５０を備えなくてもよい。
【００７８】
アキシャルギャップ型回転電機としては、車両を転舵させるアクチュエータに内蔵されるものに限らない。
【符号の説明】
【００７９】
１０…ロータ、１２…コア、１２ａ…外周面、１４…分離部、２０…永久磁石、２２…第１部分、２２ａ…内周面、２２ｂ…外周面、２２ｃ…端面、２４…第２部分、２４ａ…内周面、２４ｂ…外周面、２４ｃ…端面、２６，２７…内側結合部、２８…底部、２８ａ…内周面、２８ｂ…外周面、２９…外側結合部、２９ａ…内周面、２９ｂ…外周面、３０…円筒部材、４０…ステータ、４２…ステータコイル、５０…低透磁率部。
【図１】
2017147904.tif 000003
【図２】
2017147904.tif 000004
【図３】
2017147904.tif 000005
【図４】
2017147904.tif 000006
【図５】
2017147904.tif 000007
【図６】
2017147904.tif 000008
【図７】
2017147904.tif 000009
【図８】
2017147904.tif 000010
【図９】
2017147904.tif 000011
【図１０】
2017147904.tif 000012
【図１１】
2017147904.tif 000013
【図１２】
2017147904.tif 000014
【図１３】
2017147904.tif 000015
【図１４】
2017147904.tif 000016
【図１５】
2017147904.tif 000017
【図１６】
2017147904.tif 000018