JP5398512B2 - アキシャルギャップ型永久磁石モータ、それに用いるロータ、及びそのロータの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、アキシャルギャップ型永久磁石モータ、それに用いるロータ、及びそのロータの製造方法に関する。

アキシャルギャップ型永久磁石モータは、基本的には、特許文献１、特許文献２に示されるように、ステータとロータとが回転軸に平行な方向でギャップを介して対向配置され構造を有している。ステータは、モータの周方向に配置される複数のステータコア（ティースを含む）と、ステータコアに巻回される電機子巻線とを有しており、電機子巻線に順次通電することにより、ロータを回転させるべく回転磁界を発生させるようにしている。

ロータは、軟鉄等で形成される円板形のロータコアと、ロータコアの回転軸方向の端面にロータ回転方向に沿ってＮ極、Ｓ極交互に配置された複数の略扇形の永久磁石（界磁磁石）とから構成されている。

ロータとしては、特許文献３、特許文献４に示されるように、リラクタンストルクを発生させるために永久磁石間及び／又は永久磁石表面に磁性体を設けたものがある。リラクタンストルク用の磁性体を設けることにより、永久磁石によるマグネットトルクに併せてリラクタンストルクをも有効活用して界磁子を回転させることができる。

特許文献３では、永久磁石間に配置される磁性体については、（１）回転軸と直交する方向（ロータ径方向）に積層された積層鋼板により構成する技術や、（２）積層鋼板に代えて圧粉磁心により構成する技術が開示されている。また、（３）永久磁石の表面を覆う磁性体については圧粉磁心により構成する技術が開示されている。これらの磁性体のうち（１）のようなロータ径方向配置の積層鋼板は、永久磁石の磁束と直交する方向の電気抵抗を高くして渦電流損を抑えることができる。また、（２）、（３）のように磁性体を圧粉磁心により構成した場合には、圧粉磁心が金属磁性粉末（例えば鉄粉）に、樹脂コンパウンドを混合して圧縮成形し熱硬化させたものであるので、電気抵抗が高く渦電流損の抑制効果が高い。

さらに、特許文献３では、上記磁性体を含むロータコア全体を圧粉磁心により形成して、これに永久磁石を組み込む技術が開示されている。

特許文献４では、上記（１）で述べたような永久磁石間に配置される積層鋼鈑よりなる磁性体と、（３）で述べたような永久磁石表面を覆う圧粉磁心の磁性体と、永久磁石（界磁磁極）とを非磁性体ホルダ（固定枠）で固定するロータ構造が開示されている。

特開平６−３８４１８号公報 特開２００１−５７７５３号公報 特開２００５−９４９５５号公報 特開２００８−２７８６４９号公報

本発明の目的は、従来技術に開示されていないロータ部品一体化構造によって、ロータ回転時の遠心力に対する強度を確保し、および漏れ磁束を抑制して、効率的な駆動を行うことが可能な構造を有するアキシャルギャップ型永久磁石モータを提供することにある。

本発明のアキシャルギャップ型永久磁石モータに用いるロータは、次のような基本的構成を有している。
（１）すなわち、回転軸に平行な方向でステータとロータとがギャップを介して対向配置されるアキシャルギャップ型永久磁石モータに用いるロータにおいて、
回転軸方向に着磁され且つ回転軸の周方向に沿って配置されて界磁磁極を構成する複数の永久磁石と、
前記各永久磁石における少なくともステータ対向面を覆うように設けられて前記永久磁石と相まって永久磁石・磁性体の複合部品を形成する複数の磁性体と、
少なくとも前記磁性体のステータ対向面を露出面として残して、前記永久磁石・磁性体の複合部品の周囲を覆うようにモールド成形されている円板形の非磁性モールド成形体と、を備え、
前記非磁性モールド成形体のモールド成形によって、前記永久磁石・磁性体の複合部品と前記非磁性モールド成形体とが一体化され、
前記各永久磁石の前記ステータ対向面の全面が前記磁性体によって覆われ、かつ前記各永久磁石の周囲は前記磁性体によって覆われないことを特徴とする。

ちなみに、ロータを磁石及びロータコアとしての圧粉磁心だけで構成し、磁石間に圧粉磁心が介在する構造であると、磁石のステータ対向面から出た磁束が磁石間に配置された圧粉磁心を磁路として磁石逆極側に戻りやすい。このため、磁石の磁束を効率良く回転力に変換できず効率が低下する。これに対して、本願発明では、磁石間には、非磁性モールド成形体が介在するので、かような不具合を防止して、モータの回転効率を高めることができる。本発明では、永久磁石・磁性体の複合部品（界磁要素）を非磁性モールド成形体とモールド成形の圧着力で接合できるので、ロータ構成部品の部品間の接合強度を高める。
（２）そして、上記基本的構成をなす発明には、次のようなロータ部材間結合強度をさらに高める構造も提案する。

一つは、前記磁性体の側面には、前記非磁性モールド成形体に食い込む凸部及び前記非磁性モールド成形体の一部が食い込む凹部の少なくとも一つが設けられているロータである。

もう一つは、前記磁性体は、その側面が露出面である前記ステータ対向面側から反対向面側に向けて断面が階段状或いは連続的に末広がりになる形状を有しているロータである。
（３）さらに、コギングトルク防止構造を提案する。

すなわち、前記ロータ要素となる前記磁性体のステータ対向面が前記ステータ側に向けた凸面をなす構造を提案する。
（４）さらに、本願発明のロータとして、前記永久磁石と前記磁性体と前記非磁性モールド成形体とは、いずれも材料が粉体で圧縮成形により一体化されているロータ構造を提案する。
（５）さらに、前記非磁性モールド成形体を、熱可塑性樹脂或いは熱硬化性樹脂として、前記永久磁石・磁性体の複合部品を該樹脂にインサートしたインサート成形体により構成したものも提案する。
（６）さらに、上記のロータについて、次のような製造方法を提案する。

前記永久磁石の材料が磁石粉末、前記磁性体の材料が圧粉磁心材料となる粉末、前記非磁性モールド成形体の材料が樹脂或いはセラミックの非磁性粉末とし、
前記磁石粉末、前記圧粉磁心材料粉末、前記非磁性粉末を、それぞれ別個に本成形よりも小さな圧力で圧縮成形することで前記永久磁石、前記磁性体、及び前記非磁性モールド成形体を別々に仮成形する工程と、
仮成形された前記永久磁石を前記磁性体に嵌め込む或いは積層し且つこれらの永久磁石及び磁性体を仮成形された非磁性モールド成形体共に、圧縮成形により本成形する工程と、を有することを特徴とする。

本発明のアキシャルギャップ型永久磁石モータのロータ構造は、下記理由により回転時の強度を保ちつつ、効率的なモータ駆動が可能になる。
（I）上記（１）の基本的構成を有する発明によれば、永久磁石と磁性体が非磁性モールド成形体のモールド成形による圧着力により一体化されるので、モールドによる接着力（接着強度）が向上する。したがって、アキシャルギャップ型永久磁石モータにおいて、ロータの回転時の強度を保ちつつ、磁石の磁界によるマグネットトルクおよび磁性体によるリラクタンストルクを有効に活用することで、しかも磁石間の磁束損失を抑制し効率的な駆動を行うことが可能な構造を提供できる。
（II）上記（２）の構成によれば、磁性体が非磁性モールド成形体に食い込む或いは非磁性モールド成形体が磁性体に食い込むアンカー効果、或いは磁性体と非磁性モールド成形体との接触面積が大きく、ロータ部材間の接着力を高めることができる。
（III）上記（３）の構成によれば、誘起電圧波形のひずみが低減されコギングトルクが低減する。
（IV）上記（４）（５）の構成によれば、ロータ部材間の接着強度をより一層高めることができる。特に、本願発明のような一体化モールド構造は、ロータを永久磁石、圧粉磁心、積層鋼板、固定枠などを個別に作成して、これらの部材を組立てて製造する方式よりも、各々の部材間の密着性（圧着強度）を高めることが可能になる。ちなみに、従来技術において、永久磁石と圧粉磁心を金型成形で一体化する方法も開示されているが、その他の部材間の接着強度を保つための構造は、開示されていない。
（V）上記（６）の製造方法によれば、ロータ要素を一体成形可能であるので、ロータの製造法の簡略化を図ることができる。

実施例１の対象となるアキシャルギャップ型永久磁石モータの縦断面図。 実施例１のロータの縦断面図。 実施例１のロータを下方向からみた平面図。 実施例１のロータ成形法の一例における本成形前の状態を示す図。 実施例１のロータ成形法の一例における本成形後の状態を示す図。 実施例１のロータ成形法の他の例における本成形前の状態を示す図。 図４（ａ）のロータ成形法における本成形後の状態を示す図。 実施例１のロータの他の例を示す縦断面図。 図５（ａ）のロータを下方向からみた平面図。 実施例１のロータの他の例を示す縦断面図。 実施例１のロータの他の例を示す縦断面図。 実施例１のロータの他の例を示す縦断面図。 実施例１のロータの他の例を示す縦断面図。 実施例１のロータの他の例を示す縦断面図。 実施例２の対象となるアキシャルギャップ型永久磁石モータの縦断面図。 実施例２のロータの縦断面図。 実施例２のロータを下方向からみた平面図。 実施例２のロータ成形法の一例における本成形前の状態を示す図。 実施例２のロータ成形法の一例における本成形後の状態を示す図。 実施例２のロータ成形法の他の例における本成形前の状態を示す図。 図１１（ａ）のロータ成形法における本成形後の状態を示す図。 実施例２のロータの他の例を示す縦断面図。 図１２（ａ）のロータを下方向からみた平面図。 実施例２のロータの他の例を示す縦断面図。 実施例２のロータの他の例を示す縦断面図。 実施例２のロータの他の例を示す縦断面図。 実施例２のロータの他の例を示す縦断面図。 実施例２のロータの他の例を示す縦断面図。

以下、本発明の実施形態を添付図面の実施例を参照して説明する。

実施例１に係るアキシャルギャップ型モータは、モータの回転軸方向に一対の円板形のロータを対向配置して、そのロータの間にステータを所定のギャップを確保して挟み込んだ構造を有する。
（モータ構造）
図１は、第１実施例のアキシャルギャップ型永久磁石モータの一例を示す縦断面図である。本例のアキシャルギャップ型永久磁石モータ１０は、回転軸となるロータ軸１１と、ロータ軸１１に固定された円板形状のロータ２０と、ロータ軸方向に平行な方向でギャップＧを介して対向配置されるステータ３０と、ロータ軸１１をラジアル軸受け（図示省略）を介して支持し且つステータ３０及びロータ２０を覆いステータ３０を固定保持するモータケーシング１９から構成されている。

本例では、一対のロータ２０がステータ３０を、ギャップＧを介して挟み込むようにして、ロータ軸１１に固定されている。

ロータ２０は、円板状のロータヨーク１２と、界磁極となる複数の永久磁石１３と、軟磁性材よりなる磁性体１４と、非磁性モールド成形体（非磁性体）１５とから構成されている。

ステータ３０は、ロータの回転方向に配置される複数のステータコア（もしくはティース）１６と各ステータコアに巻回される電機子巻線１７と巻線間の非磁性体（図示省略）とからなる。

以下、本実施例に用いるロータ構造を説明する。
（ロータ構造）
図２（ａ）は、本実施例のロータの第１例に係るロータ構造を示す縦断面図であり、図２（ｂ）はそのロータを下方から見た平面図である。

図２（ａ）において、各ロータ２０は、ロータ軸１１に固定された円板形のロータヨーク１２を有し、各ロータヨーク１２の片面に複数の永久磁石（界磁磁極）１３がロータ軸１１の周方向に沿って等間隔で配置されている。図示の例では、図２（ｂ）に示すように、６個（６極）の永久磁石が例示されているが、数はこれに限定されるものではない。ちなみに、ステータ３０については電機子コイルの数を９つとしているが、これまた、数はこれに限定されるものではない。図２（ｂ）において、破線で囲む斜線領域が永久磁石１３、多点領域が磁性体１４であり、実際には、永久磁石１３は磁性体１４に覆われているが、斜線領域で示すことで配置関係を理解できるように図示してある。

各磁性体１４は、永久磁石１３におけるステータ対向面を覆うように設けられ、永久磁石１３と相まって複合部品を形成する。本例では、磁性体１４の一面に永久磁石１３を符号１４ａで示すように嵌め込むことで、永久磁石１３のステータ対向面を覆っている。非磁性モールド成形体１５は、少なくとも磁性体１４のステータ対向面を露出面として残して、磁性体１４及び永久磁石１３の複合部品の周囲を覆うように円板形にモールド成形されている。この非磁性モールド成形体１５のモールド成形による圧着により、磁性体１４および永久磁石１３の複合部品と非磁性モールド成形体１５とが一体化されている。この一体化されたロータ要素がロータヨーク１２の片面に接着などの適宜固着手段を介して固定されている。

ここで、ロータヨーク１２は、鉄系の材料で形成されている。特に、永久磁石側の面は渦電流を抑制するため積層鋼板や圧粉磁心、電磁ＳＵＳなどで形成されている。

各永久磁石１３は、ロータ軸１１を中心とする略扇形の板形状に形成されており、それぞれの間に間隔をあけてロータ軸の周方向に沿って配置されている。

永久磁石１３は、ロータ軸方向、即ち永久磁石の厚み方向に沿って磁化されており、その両面にＮ極またはＳ極の磁極を呈する。これらの永久磁石１３は、ロータ軸の周方向に沿ってＮ極、Ｓ極が交互になるよう配置される。

磁性体１４は、圧粉磁心により構成されている。圧粉磁心は、既述したように、金属磁性粉末（例えば鉄粉）に、樹脂コンパウンドを混合して圧縮成形し熱硬化させたものであるので、電気抵抗が高く渦電流損の抑制効果が高い。磁性体１４におけるステータ対向面は、非磁性モールド成形体１５によって覆われておらず、ロータ面表面の一部を形成している。ここで、非磁性モールド成形体１５は、樹脂またはセラミックなどを材料とし、永久磁石１３、磁性体１４と共に、射出成形、圧縮成形等によって金型内で一体化するモールド成形により製造される。
（ロータ製造について）
次に本実施例に係るロータの製造方法の一例について説明する。

図３（ａ）および図３（ｂ）は、永久磁石１３及び磁性体１４からなる複合部品の本成形工程の前後の状態について示している。この本成形に先立って、図示していないが、永久磁石１３および磁性体１４は、それぞれ粉体材料により別々に仮成形される。この仮成形は、ダイスと上パンチおよび下パンチを用いて本成形圧力よりも低い圧力で行われる圧縮成形である。仮成形された永久磁石１３及び磁性体１４を、図３（ａ）に示すように、ダイス３１と上パンチ３２および下パンチ３３から構成される圧縮成形用金型内にセットする。仮成形された磁性体１４の一面には、永久磁石１３を嵌め込むための凹部１４ａが確保されている。この凹部１４ａに永久磁石１３を嵌め込んだ状態で、上下パンチ３１、３２にほぼ等しい成形圧を加えて永久磁石１３および磁性体１４の複合部品（結合体）を本成形する。図３（ｂ）は、本成形直後の金型内での永久磁石１３と磁性体１４を示している。

さらに、図示されていないが、本成形により得た永久磁石１３と磁性体１４の複合部品を樹脂モールド金型内に配置し、その後、金型内に樹脂を注入して、永久磁石１３と磁性体１４を含むインサート成形により非磁性モールド成形体１５を形成する。使用する樹脂の一例として、例えばエポキシなどを母材としたいわゆるナノコンポジット樹脂を用いることができる。上記で成形した永久磁石１３、磁性体１４、非磁性体モールド成形体１５の一体構造体とロータヨーク１２との接合方法の一例としては、接着材などを用いて行なうことが可能である。ここで、永久磁石１３に用いる磁石粉末は、異方性磁粉、等方性磁粉のいずれでもよく、異方性磁粉の場合には圧縮成形の製造過程、例えば永久磁石の仮成形を異方性磁粉に対応した特定の磁場中で行って磁化配向を行っておく。等方性磁粉の場合には、どの方向からの磁場を行っても磁化することが可能であり、仮成形あるいは本成形の段階で磁化（着磁）が行われる。磁石の原料となる粉末には樹脂などのバインダー材が添加されている。圧縮成形の加圧条件、加熱条件は、既存の圧粉磁心によるコア成形や磁石粉末による磁石成形と特に変わるものではないので、説明を省略する。

図４（ａ）及び図４（ｂ）は、本実施例のロータにおける別の製造例を示す図である。図４（ａ）及び図４（ｂ）は、永久磁石１３及び磁性体１４と非磁性モールド成形体１５とを一体化するための本成形工程の前後の状態について示しているが、この本成形に先立って、永久磁石１３、磁性体１４及び非磁性モールド成形体１５は、それぞれ粉体材料により別々に仮成形される。

これらの仮成形も、図示省略するが、それぞれダイスと上パンチおよび下パンチを用いて本成形圧力よりも低い圧力で行われる圧縮成形である。仮成形された永久磁石１３、磁性体１４、非磁性モールド成形体１５を、図４（ａ）に示すように、ダイス３１と上パンチ３２および下パンチ３３から構成される圧縮成形用金型内にセットする。仮成形された非磁性モールド成形体１５は、仮成形された永久磁石１３と磁性体１４を嵌め込む略扇形穴１５ａが確保され、この穴１５ａ部に永久磁石１３と磁性体１４が嵌め込みセットされる。この状態から、上下パンチにほぼ等しい成形圧を加えて本成形（圧縮成形）する。

図４（ｂ）は、本成形後の永久磁石１３、磁性体１４、非磁性モールド成形体１５の状態を示している。ここで、非磁性モールド成形体の材料である粉末は、周知のモールド成形に適した樹脂（熱可塑性樹脂或いは熱硬化性樹脂いずれも可能）またはセラミックなどの粉体を用いることができる。また、本成形は、圧縮成形に変えてインサート成形にすることも可能である。上記で成形した永久磁石１３、磁性体１４、非磁性モールド体１５の一体構造体とロータヨーク１２との接合方法の一例としては、接着材などを用いて行なうことが可能である。
（効果）
本実施例によるアキシャルギャップ型永久磁石モータによれば、次のような動作および効果が得られる。

上記のモータ構造において、ステータ３０の電機子巻線に、ステータコアごとに順次電流を流すことでステータコア１６が磁化され、回転磁界が形成される。そして、ロータ２０の永久磁石１３がこの回転磁界と相互作用して、吸引および反発作用が生じロータが回転し、磁石トルクを得ることができる。同時に、回転磁界によりロータ側の永久磁石１３の表面の磁性体１４をも吸引してリラクタンストルクを発生する。

本実施例においては、ロータ２０は、永久磁石１３と磁性体１４とが、非磁性モールド成形体１５と、そのモールド成形（樹脂によるインサート成形もしくは圧縮成形）による圧着力により一体化されるので、接着力（接着強度）が向上する。これにより、永久磁石１３と磁性体１４との磁気抵抗が低く保たれ、ロータ側の永久磁石１３の磁束が効率的にステータ側に通る。また、各々の接着強度が高いため、回転時の遠心力に対する強度を高めることができる。
（ロータの他の実施形態）
図５（ａ）及び図５（ｂ）は、本実施例におけるロータ構造の他の例を示す図である。図５（ａ）は、ロータの縦断面図であり、図５（ｂ）はロータを下方から見た図である。

図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すロータと、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すロータの基本的な構造及び製造方法は略共通するものであり、異なる点は、本例では、磁性体１４に嵌め込みの凹部１４ａを形成せず、永久磁石１３のステータ対向面のほぼ全体を磁性体１４で覆うようにした点である。

上記構成とすることで、ロータ側の永久磁石のステータ対向面から出た磁束がロータヨーク方向へ流れることをさらに抑制し、ステータ側に向けられる。この結果、モータ効率を向上できる。

図６（ａ）から図６（ｄ）は、本実施例に係るアキシャルギャップ型永久磁石モータのロータ構造において、さらなる他の実施形態を示す縦断面図である。図６（ａ）から図６（ｄ）に示すロータと、図５（ａ），（ｂ）に示すロータの基本的な構造及び製造方法は略共通するものであり、異なる点は、次のような構造により磁性体１４と非磁性モールド成形体１５との接着強度をさらに向上させた点にある。

図６（ａ）に示す実施形態では、磁性体１４の側面に、非磁性モールド成形体１５に食い込む凸部６１例えば環状のフランジを磁性体１４の周方向に沿って設けた。

図６（ｂ）に示す実施形態では、磁性体１４の側面に、非磁性モールド成形体１５の一部が食い込む凹部６２例えば環状溝を磁性体１４の周方向に沿って設けた。

図６（ｃ）に示す実施形態では、磁性体１４の側面に、非磁性モールド成形体１５に食い込む凹凸部６３例えば環状凹凸条部を磁性体１４の周方向に沿って設けた。

図６（ｄ）に示す実施形態では、磁性体１４は、露出面であるステータ対向面側からその反対側に向けて断面が連続的に末広がりになる側面６４を有している。この末広がりは階段状であってもよい。

上記のような構造を有することで、磁性体１４と非磁性モールド成形体１５との間にアンカー効果及び／又は両者の接触面積が増加し、回転時の遠心力に対する強度が向上する。

図７は、本実施例に係るアキシャルギャップ型永久磁石モータのロータ構造において、さらなる他の実施形態を示す縦断面図である。図７に示すロータと、図５（ａ），（ｂ）に示すロータの基本的な構造及び製造方法は略共通するものであり、異なる点は、次のような構造によりこの種モータのコギングトルクを減少させたことにある。

すなわち、本実施例の磁性体１４は、そのステータ対向面がステータ側に向けて凸面７１、例えば凸曲面７１をなしている。

上記構成とすることで、磁性体１４のステータ対向面がステータ側に凸であるため、磁束が集中しやすい磁極面角部の磁束密度が低下し、永久磁石１３がギャプ部Ｇに形成する磁場が正弦波状になる。このため、トルク波形が正弦波化し騒音などの原因となるコギングトルクを抑制することができる。

なお、上記実施例のアキシャルギャップ型永久磁石モータでは、永久磁石の数が６つ、電機子コイルの数が９つの６極９スロット構造であるが、極数、スロット数が異なる構成であってもよい。

本実施例のモータは、磁石の形状を略扇形としたが、菱形や台形およびスキューを設けた形状としてもよい。この場合にも、磁性体は磁石形状に対応した形状とする。

本実施例のモータは、ステータを挟み込むように２つのロータを配置した構成であるが、ステータの片側にだけロータが存在してもよい。この場合、ステータのロータに対向しない面に磁性体を設置しステータコア同士を磁気的に接続すればよい。

実施例２に係るアキシャルギャップ型モータは、回転軸方向と平行な方向に対向配置された一対のステータを備え、このステータ間にギャップを介してロータが配置されている構造を有する。
（モータ構造）
図８は、本実施例に係るアキシャルギャップ型永久磁石モータの一例を示す縦断面図である。本アキシャルギャップ型永久磁石モータ１０´は、ロータ軸１１と、ロータ軸方向に平行な方向に対向配置された一対のステータ３０´と、ロータ軸１１に固定され且つステータ３０´間にギャップＧを介して配置される円板形のロータ２０´と、ロータ２０´およびステータ３０´を覆うモータケーシング１９とからなる。ステータ３０´は、ケーシング１９に固定保持され、ロータ軸１１は、図示されない軸受を介してケーシング１９に回転自在に保持される。

本実施例におけるロータ２０´及びステータ３０´の構成部材、すなわち、永久磁石１３、磁性体１４、非磁性モールド成形体１５、ステータコア１６、電機子巻線１７（ステータコイル）の材料は、基本的に実施例１と共通するものであり、ここでは、実施例１との相違点について説明する。

上記したように本実施例のアキシャルギャップ型永久磁石モータ１０´は、ロータ軸１１と平行な方向に対向配置された一対のステータ３０´間にロータ２０´が配置されるので、ロータ２０´の両面がステータ対向面となる。このロータ２０´の構造は、次のように構成される。
（ロータ構造）
図９（ａ）は、本実施例のロータの第１例に係るロータ構造を示す縦断面図であり、図９（ｂ）はそのロータを下方から見た平面図である。

本実施例のロータ２０´では、各磁極となる永久磁石１３の全体を磁性体１４で完全に覆うようにしたものである。非磁性モールド成形体１５は、少なくとも磁性体１４のステータ対向面、すなわち磁性体１４の両面を露出面として残して、磁性体１４及び永久磁石１３の複合部品の周囲を覆うように円板形にモールド成形されている。
（ロータ製造について）
図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、実施例２のロータ構造の製造方法の一例を示す図であり、永久磁石１３及び磁性体１４からなる複合部品の本成形工程の前後の状態について示している。この本成形に先立って、図示していないが、永久磁石１３および磁性体１４は、それぞれ粉体材料により別々に仮成形される。この仮成形は、先の実施例で既述のように、ダイスと上パンチおよび下パンチを用いて本成形圧力よりも低い圧力で行われる圧縮成形である。

仮成形された磁性体１４の中央部には、永久磁石１３を嵌め込むためのインサート用スペース１４ｂが確保されている。このインサート用スペース１４ｂに永久磁石１３をインサートした状態で、上下パンチ３１、３２にほぼ等しい成形圧を加えて永久磁石１３および磁性体１４の複合部品（結合体）を本成形する。図１０（ｂ）は、本成形直後の金型内での永久磁石１３と磁性体１４を示しており、複合品は、永久磁石１３の両面を磁性体１４が覆っている。

さらに、図示されていないが、本成形により得た永久磁石１３と磁性体１４の複合部品を樹脂モールド金型内に配置し、その後、金型内に樹脂を注入して、永久磁石１３と磁性体１４を含むインサート成形により非磁性モールド成形体１５を形成する。使用する樹脂の一例は、例えばエポキシなどを母材としたいわゆるナノコンポジット樹脂を用いることができる。

図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は、本実施例のロータにおける別の製造例を示す図である。図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は、永久磁石１３・磁性体１４の複合部品と非磁性モールド成形体１５とを一体化するための本成形工程の前後の状態について示しているが、この本成形に先立って、永久磁石１３、磁性体１４及び非磁性モールド成形体１５は、図４（ａ）及び図４（ｂ）の製造例と同様に、それぞれ粉体材料により別々に仮成形（圧縮成形）される。

仮成形された非磁性モールド成形体１５は、仮成形された永久磁石１３と磁性体１４を嵌め込む略扇形穴１５ａが確保され、この穴１５ａ部に永久磁石１３・磁性体１４の仮成形複合部品が嵌め込みセットされる。この状態から、上下パンチにほぼ等しい成形圧を加えて本成形（圧縮成形）する。

図１１（ｂ）は、本成形後の永久磁石１３、磁性体１４、非磁性モールド成形体１５の状態を示している。ここで、非磁性モールド成形体の材料である粉末は、周知のモールド成形に適した樹脂（熱可塑性樹脂或いは熱硬化性樹脂いずれも可能）またはセラミックなどの粉体を用いることができる。また、本成形は、圧縮成形に変えてインサート成形にすることも可能である。
（効果）
本実施例の構造によれば、一対のステータ間にロータを配置したアキシャルギャップ型永久磁石モータであっても、既述した実施例１同様の効果を得ることができる。
（ロータの他の実施形態）
図１２（ａ）及び１２（ｂ）は、本実施例におけるロータ構造の他の例を示す図である。図１２（ａ）は、ロータの縦断面図であり、図１２（ｂ）はロータを下方から見た図である。

図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示すロータと、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すロータの基本的な構造及び製造方法は略共通するものであり、異なる点は、本例では、永久磁石１３のステータ対向面（両面）のほぼ全体を磁性体１４で覆うように、磁性体１４／永久磁石３／磁性体１４の三層構造（サンドイッチ構造）にした点である。

上記構成とすることで、ロータ側の永久磁石のステータ対向面から出た磁束がロータヨーク方向へ流れることをさらに抑制し、ステータ側に向けられる。この結果、モータ効率を向上できる。

図１３（ａ）から図１３（ｄ）は、図６（ａ）から図６（ｄ）同様の凸部６１、凹部６２、凹凸部６３、末広がりになる側面６４を永久磁石１３の両面を覆う各磁性体１４に設けたものである。これらの効果は、実施例１で述べたものと同様である。

図１４は、各磁性体１４に、図７同様のコギングトルク抑制用の凸面７１を、それぞれの対向するステータ側に向けて設けたものである。この凸面の効果も、実施例１で述べたものと同様である。

１０、１０´…アキシャルギャップ型永久磁石モータ、１１…回転軸（ロータ軸）、１２…ロータヨーク、１３…永久磁石、１４…磁性体、１５…非磁性モールド成形体、１６…ステータコア、１７…巻線、１８…ケーシング、２０、２０´…ロータ、３０、３０´…ステータ、６１…凸部、６２…凹部、６３…凹凸部、６４…末広がり部、７１…凸面。

Claims (13)

1. 回転軸に平行な方向でステータとロータとがギャップを介して対向配置されるアキシャルギャップ型永久磁石モータに用いるロータにおいて、
   回転軸方向に着磁され且つ回転軸の周方向に沿って配置されて界磁磁極を構成する複数の永久磁石と、
   前記各永久磁石における少なくともステータ対向面を覆うように設けられて前記永久磁石と相まって永久磁石・磁性体の複合部品を形成する複数の磁性体と、
   少なくとも前記磁性体のステータ対向面を露出面として残して、前記永久磁石・磁性体の複合部品の周囲を覆うようにモールド成形されている円板形の非磁性モールド成形体と、を備え、
   前記非磁性モールド成形体のモールド成形によって、前記永久磁石・磁性体の複合部品と前記非磁性モールド成形体とが一体化され、
   前記各永久磁石の前記ステータ対向面の全面が前記磁性体によって覆われ、かつ前記各永久磁石の周囲は前記磁性体によって覆われないことを特徴とするアキシャルギャップ型永久磁石モータ用のロータ。
2. 前記磁性体の側面には、前記非磁性モールド成形体に食い込む凸部及び前記非磁性モールド成形体の一部が食い込む凹部の少なくとも一つが設けられている請求項１記載のアキシャルギャップ型永久磁石モータ用のロータ。
3. 前記磁性体は、露出面である前記ステータ対向面側からその反対側に向けて断面が階段状或いは連続的に末広がりになる側面を有している請求項１記載のアキシャルギャップ型永久磁石モータ用のロータ。
4. 前記磁性体の前記ステータ対向面が前記ステータ側に向けた凸面をなしている請求項１ないし３のいずれか１項記載のアキシャルギャップ型永久磁石モータ用のロータ。
5. 前記磁性体は、圧粉磁心により構成されている請求項１ないし４のいずれか１項記載のアキシャルギャップ型永久磁石モータ用のロータ。
6. 前記磁性体及び前記永久磁石は、材料が粉体よりなり、それらの材料が圧縮成形されて前記磁性体と前記永久磁石とが一体に積層され或いは前記磁性体が前記永久磁石を全体的に覆っている請求項１ないし４のいずれか１項記載のアキシャルギャップ型永久磁石モータ用のロータ。
7. 前記非磁性モールド成形体は、合成樹脂又はセラミックで構成されている請求項１ないし６のいずれか１項記載のアキシャルギャップ型永久磁石モータ用のロータ。
8. 前記永久磁石と前記磁性体と前記非磁性モールド成形体とは、いずれも材料が粉体で圧縮成形により一体化されている請求項１ないし６のいずれか１項記載のアキシャルギャップ型永久磁石モータ用のロータ。
9. 前記非磁性モールド成形体は、熱可塑性樹脂或いは熱硬化性樹脂であり、前記永久磁石・磁性体の複合部品を前記樹脂にインサートしたインサート成形体により構成されている請求項１ないし６のいずれか１記載のアキシャルギャップ型永久磁石モータ用のロータ。
10. 回転軸に平行な方向でステータとロータとがギャップを介して対向配置されるアキシャルギャップ型永久磁石モータにおいて、前記ロータが請求項１ないし９のいずれか１項記載のロータよりなるアキシャルギャップ型永久磁石モータ。
11. 前記ロータは、前記回転軸方向と平行な方向に対向配置された一対のロータで、このロータ間にギャップを介して前記ステータが配置されている請求項１０記載のアキシャルギャップ型永久磁石モータ。
12. 前記ステータは、前記回転軸方向と平行な方向に対向配置された一対のステータで、このステータ間にギャップを介して前記ロータが配置されている請求項１０記載のアキシャルギャップ型永久磁石モータ。
13. 請求項１記載のアキシャルギャップ型永久磁石モータに使用するロータの製造方法において、
    前記永久磁石の材料が磁石粉末、前記磁性体の材料が圧粉磁心材料となる粉末、前記非磁性モールド成形体の材料が樹脂或いはセラミックの非磁性粉末とし、
    前記磁石粉末、前記圧粉磁心材料粉末、前記非磁性粉末を、それぞれ別個に本成形よりも小さな圧力で圧縮成形することで前記永久磁石、前記磁性体、及び前記非磁性モールド成形体を別々に仮成形する工程と、
    仮成形された前記永久磁石を前記磁性体に嵌め込む或いは積層し且つこれらの永久磁石及び磁性体を仮成形された非磁性モールド成形体共に、圧縮成形により本成形する工程と、を有することを特徴とするアキシャルギャップ型永久磁石モータ用のロータ製造方法。

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