JP2010246367A - 回転機用コア部材及び回転機 - Google Patents

Abstract

【課題】三次元回転機の効率を向上させる。
【解決手段】ステータコア２１は、側面２４ｂ又は側面２４ｃの少なくとも一方と側面２４ａとに磁石対向面を有し、環状に配置された複数の磁極部２３と、それぞれ巻線が巻回され、かつ複数の磁極部２３のいずれか少なくとも１つと接合する少なくとも１つヨーク部２２とを備え、各磁極部２３は軟磁性金属圧粉材によって構成され、各ヨーク部２２は積層鋼板によって構成される。ヨーク部２２が積層鋼板によって構成されているので、ステータコア２１内を通る磁束の量が増加する。一方で、磁極部２３が軟磁性金属圧粉材により構成されているので、ステータコア２１を三次元回転機用として用いることができる。したがって、三次元回転機の効率が向上する。
【選択図】図３

Description

本発明は回転機用コア部材及び回転機に関し、特にラジアル方向及びアキシャル方向の両方に磁石対向面を有する三次元回転機用コア部材及びこのコア部材を用いる回転機に関する。

回転機は一般に、ステータコアとロータを備えている。ステータコアは珪素鋼板の積層体（積層鋼板）であり、コイルが巻回される。一方、ロータには永久磁石が配置される。ロータの永久磁石とステータコアとは、微小な間隙（ギャップ）をもって対向配置される。

回転機を発電機として用いる場合には、外力によってロータを回転させる。すると、永久磁石とステータコアの位置関係が変動するため、コイルの鎖交磁束が変動し、電圧が発生する。一方、回転機を電動機として用いる場合には、コイルに交流電流を流す。すると、ステータコア内部の磁界が変動し、この変動磁界と永久磁石との相互作用により、ロータに回転トルクが発生する。

特許文献１〜３には電動機の例が開示されている。これらの特許文献はいずれも、ステータコアとロータのギャップがラジアル方向に設けられる所謂ラジアル型の電動機を開示しており、ステータコアの内周側と外周側の両方に永久磁石が配置されている。このようにステータコアのラジアル方向両側に永久磁石を配置することで、片側のみに永久磁石を配置する場合に比べて利用可能な磁束の量が増え、電動機の効率がよくなっている。

特開昭６１−３５１４５号公報 特開平１０−２７１７８２号公報 特開２００３−１６４１２５号公報

ところで、ステータコアのラジアル方向だけでなくアキシャル方向（ロータの回転軸方向）にも永久磁石を配置すれば、利用可能な磁束の量が増え、回転機の出力密度と効率の向上が実現される。以下、このような回転機を三次元回転機と称する。

しかしながら、三次元回転機のステータコアは、上述した積層鋼板ではなく、軟磁性金属圧粉材を成型して作られることになる。積層鋼板は珪素鋼板間に渦電流防止のための絶縁物を有するため、積層方向に磁束が通りにくいからである。軟磁性金属圧粉材は飽和磁束密度や透磁率などの点で積層鋼板に及ばないので、このようにステータコアに軟磁性金属圧粉材を用いなければならないことは、三次元回転機の効率向上の点でネックとなっている。

したがって、本発明の目的のひとつは、三次元回転機の効率を向上させられるコア部材及びこのコア部材を用いる回転機を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明による回転機用コア部材は、ラジアル方向の一方側面とアキシャル方向の一方側面とに磁石対向面を有し、環状に配置された複数の磁極部と、それぞれ巻線が巻回され、かつ前記複数の磁極部のいずれか少なくとも１つと接合する少なくとも１つのヨーク部とを備え、前記各磁極部は軟磁性金属圧粉材によって構成され、前記各ヨーク部は積層鋼板によって構成されることを特徴とする。

本発明の回転機用コア部材によれば、ヨーク部が積層鋼板によって構成されているので、コア部材内を通る磁束の量が増加する。一方で、磁極部が軟磁性金属圧粉材により構成されているので、三次元回転機用として用いることができる。したがって、三次元回転機の効率が向上する。

本発明の第一の側面による回転機用コア部材は、上記回転機用コア部材において、前記各磁極部は、前記ラジアル方向の他方側面又は前記アキシャル方向の他方側面にも磁石対向面を有することを特徴とする。

また、上記第一の側面による回転機用コア部材において、前記ヨーク部は、隣り合う一対の前記磁極部ごとに設けられ、該一対の前記磁極部と接合することとしてもよい。これによれば、より大きいサイズのコア部材を、簡易に製造することが可能になる。

また、上記第一の側面による回転機用コア部材において、前記磁極部は、対応する前記ヨーク部と嵌合する凹部を有することとしてもよい。これによれば、ヨーク部と磁極部とを強固に接合することが可能になる。

また、上記第一の側面による回転機用コア部材において、前記各ヨーク部の端面は、前記凹部への挿入方向に対して傾斜する傾斜面であることとしてもよい。これによれば、アキシャル方向から各磁極部に入射する磁束を、効率よくヨーク部に流すことが可能になる。

本発明の第二の側面による回転機用コア部材は、上記回転機用コア部材において、前記ヨーク部は環状の部材であり、前記複数の磁極部はそれぞれＵ字状の部材であり、前記複数の磁極部は、それぞれが前記ヨーク部に嵌合することにより、環状に配置されることことを特徴とする。これによれば、回転機用コア部材の作製が容易になるとともに、磁極部の数の変更を柔軟に行えるようになる。

また、上記第二の側面による回転機用コア部材において、前記ヨーク部を構成する前記積層鋼板の積層方向は前記アキシャル方向であり、前記ヨーク部の前記アキシャル方向の側面と前記各磁極部との間にギャップが設けられることとしてもよい。これによれば、ヨーク部内で渦電流が発生することを防止できる。

また、上記第二の側面による回転機用コア部材において、前記ギャップ内に絶縁物又は非磁性体を介在させることとしてもよい。

また、本発明による回転機は、上記各回転機用コア部材のいずれかと、前記各磁極部の各磁石対向面に対向する永久磁石を有する磁石支持部材とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、三次元回転機の効率を向上させることができる。

本発明の第１の実施の形態による回転機を軸方向で切断した断面図の模式図（概略図）である。（ａ）のステータコア部分は図３のＡ−Ａ’線断面に対応し、（ｂ）のステータコア部分は図３のＢ−Ｂ’線断面に対応している。 図１に示した回転機から、磁石、ステータコア、及びコイルのみを抜き出して記載した斜視図である。 図１に示した回転機から、ステータコアのみを抜き出して記載した斜視図である。 本発明の第１の実施の形態による回転機のステータコアの磁極部のひとつを拡大して示した図である。 本発明の第１の実施の形態による回転機の磁極部とヨーク部の接合部を含むこれらの断面を模式的に示した図である。（ａ）は接合前、（ｂ）は接合後の状態を示している。 本発明の第１の実施の形態による回転機における磁束の流れを説明するための模式図である。 本発明の第１の実施の形態による回転機のヨーク部と磁極部の接合部における磁束の流れを説明するための模式図である。 本発明の第１の実施の形態の変形例による回転機を軸方向で切断した断面図の模式図（概略図）である。 本発明の第１の実施の形態の変形例による回転機のヨーク部と磁極部の接合部における磁束の流れを説明するための模式図である。 本発明の第２の実施の形態による回転機を軸方向で切断した断面図の模式図（概略図）である。（ａ）のステータコア部分は図１２のＣ−Ｃ’線断面に対応し、（ｂ）のステータコア部分は図１２のＤ−Ｄ’線断面に対応している。 図１０に示した回転機から一部の構成のみを抜き出して記載した斜視片側断面図であり、図１２のＥ−Ｅ’線斜視片側断面に対応している。 図１０に示した回転機から、ステータコアのみを抜き出して記載した斜視図である。 本発明の第２の実施の形態による回転機のヨーク部と磁極部の接合部における磁束の流れを説明するための模式図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。

図１（ａ）及び図１（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態による三次元回転機１を軸方向で切断した断面図の模式図（概略図）である。図２は、三次元回転機１から磁石１３ａ〜１３ｃ、ステータコア２１、及びコイル２５のみを抜き出して記載した斜視図である。また、図３は三次元回転機１からステータコア２１のみを抜き出して記載した斜視図である。なお、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示した断面図内のステータコア２１部分は、それぞれ図３のＡ−Ａ’線断面、図３のＢ−Ｂ’線断面に対応している。

図１に示すように、三次元回転機１は、同図に示したＸ軸を中心に回転自在に構成されたシャフト１０及びロータ１１（磁石支持部材）と、ベース２０に固定されて回転しないステータコア２１（コア部材）とを備えている。この三次元回転機１は、プリンタやファン、車載用モータ、洗濯機等、種々の用途で用いられるものである。

ベース２０は中央に円筒形部分２０ａを有しており、シャフト１０は、この円筒形部分２０ａの内部に挿入されている。シャフト１０は、円筒形部分２０ａの内壁に嵌められた２つのベアリング３０によって支持されており、このベアリング３０の内周に沿い、Ｘ軸を回転軸として回転する。

ロータ１１はＸ軸に垂直な主面を有する円盤状部分１１ａを含む部材であり、鉄などの磁性体で作られている。円盤状部分１１ａの中央部はシャフト１０と嵌合しており、これにより、ロータ１１はシャフト１０とともに回転する。

円盤状部分１１ａの下部には２つの円筒形部分１１ｂ，１１ｃが設けられている。各円筒形部分１１ｂ，１１ｃの中心はいずれもＸ軸に一致している。円筒形部分１１ｂの内径はベース２０の円筒形部分２０ａの外径より大きくなっており、円筒形部分２０ａは円筒形部分１１ｂの内側に挿入される。また、円筒形部分１１ｃの内径は円筒形部分１１ｂの外径よりも大きくなっており、円筒形部分１１ｂと円筒形部分１１ｃの間に作られる環状（ドーナツ状）の空間にはステータコア２１が挿入される。

上記環状の空間の内面１２ａ，１２ｂ，１２ｃはそれぞれ、ステータコア２１の上面２４ａ、内周面２４ｂ、外周面２４ｃ（後述）に対向する対向面となる。内面１２ａには所定個数（図２では１０個）の磁石１３ａが設置される。同様に、内面１２ｂ及び内面１２ｃにはそれぞれ、同数（図２では１０個）の磁石１３ｂ及び磁石１３ｃが設置される。

磁石１３ａは、図２に示すような扇型の永久磁石であり、Ｓ極をステータコア２１側に向けた永久磁石１３ａ（Ｓ）と、Ｎ極をステータコア２１側に向けた永久磁石１３ａ（Ｎ）とを含んでいる。永久磁石１３ａ（Ｓ）と永久磁石１３ａ（Ｎ）とは、円周方向に交互に配置される。なお、図２では、永久磁石１３ａ（Ｓ）の表面に「Ｎ」、永久磁石１３ａ（Ｎ）の表面に「Ｓ」が記載されているが、これは各永久磁石１３ａの内面１２ａ側の面に現れる磁極を示している。以下に説明する磁石１３ｂ，１３ｃでも同様である。

磁石１３ｂは、図２に示すように、円筒の一部を切り取った形状の永久磁石であり、Ｓ極をステータコア２１側に向けた永久磁石１３ｂ（Ｓ）と、Ｎ極をステータコア２１側に向けた永久磁石１３ｂ（Ｎ）とを含んでいる。永久磁石１３ｂ（Ｓ）及び永久磁石１３ｂ（Ｎ）は、それぞれ永久磁石１３ａ（Ｓ）及び永久磁石１３ａ（Ｎ）と対応する位置に、円周方向に交互に配置される。

磁石１３ｃも、図２に示すように、円筒の一部を切り取った形状の永久磁石であり、Ｓ極をステータコア２１側に向けた永久磁石１３ｃ（Ｓ）と、Ｎ極をステータコア２１側に向けた永久磁石１３ｃ（Ｎ）とを含んでいる。永久磁石１３ｃ（Ｓ）及び永久磁石１３ｃ（Ｎ）は、それぞれ永久磁石１３ａ（Ｓ）及び永久磁石１３ａ（Ｎ）と対応する位置に、円周方向に交互に配置される。

ステータコア２１は環状の部材であり、図２及び図３に示すように、円周方向に沿って交互に配置された複数のヨーク部２２及び複数の磁極部２３を有している。

各ヨーク部２２はステータコア２１の接線方向に延伸する四角柱状の部材であり、図１及び図２に示すように、棒状の部分にコイル２５が巻回される。ヨーク部２２は、回転面に平行な珪素鋼板を複数積層してなる積層鋼板によって構成される。なお、珪素鋼板間には、渦電流防止のための絶縁物が設けられるため、積層方向には磁束が通りにくくなっている。

各磁極部２３は、上向きに突出した上側突起部２３ａと、内向きに突出した内側突起部２３ｂと、外向きに突出した外側突起部２３ｃと、下向きに突出した下側突起部２３ｄとを含んで構成される。このうちの下側突起部２３ｄは、図１に示すようにベース２０に固定されている。各磁極部２３は、粉体粒子の表面が所定の絶縁膜により電気絶縁被覆された軟磁性金属圧粉材を所定の圧力下で成型することにより形成される。したがって、各磁極部２３は、３次元いずれの方向にも磁束を通すことができる。

上側突起部２３ａの上面２４ａ（アキシャル方向の一方側面）、内側突起部２３ｂの内周面２４ｂ（ラジアル方向の一方側面）、外側突起部２３ｃの外周面２４ｃ（ラジアル方向の他方側面）はそれぞれ、磁石１３ａ、磁石１３ｂ、磁石１３ｃと対向する磁石対向面となっている。これらの各面は対向する磁石に沿う形状を有しており、これにより、各面と各磁石の間には一定幅の間隙が設けられる。

内側突起部２３ｂは、図３に示すように、隣接するヨーク部２２方向に張り出した鍔部２３ｂｆを有している。同様に、外側突起部２３ｃも、隣接するヨーク部２２方向に張り出した鍔部２３ｃｆを有している。これらの鍔部２３ｂｆ，２３ｃｆは内周面２４ｂ及び外周面２４ｃの面積を拡大するために設けられているもので、これによりステータコア２１内部に取り込まれる磁束の量が増加する。

磁極部２３とヨーク部２２の接合について説明する。

図４は、磁極部２３のひとつを拡大して示した図である。また、図５（ａ）及び図５（ｂ）は、磁極部２３とヨーク部２２の接合部を含むこれらの断面を模式的に示した図である。

図４に示すように、磁極部２３のヨーク部２２側の側面２４ｅには、対応するヨーク部２２と嵌合する凹部２６が設けられている。凹部２６は、側面２４ｅに設けられた四角形の穴であり、その深さは、上側（上面２４ａ側）に近いほど浅くなっている。結果として、凹部２６の底面は、穿孔方向に対して角度α（図５）だけ傾斜する傾斜面２６ａとなっている。

図５（ａ）に示すヨーク部２２の断面図には個々の珪素鋼板２２ａを描画している。同図に示すように、ヨーク部２２の端部では、各珪素鋼板２２ａの端部が傾斜面２６ａの傾斜角と同じ角度で傾斜している。これにより、ヨーク部２２の端面は、凹部２６への挿入方向に対し、傾斜面２６ａの傾斜角と同じ角度αだけ傾斜する傾斜面２２ｂとなっている。

磁極部２３とヨーク部２２とを接合する際には、図５（ｂ）に示すように、ヨーク部２２の両端を、対応する一対の磁極部２３の凹部２６に挿入し、密着させる。このとき、接着剤を用いてもよい。これをすべての磁極部２３とヨーク部２２について行うことにより、図３に示した形状のステータコア２１が完成する。

次に、三次元回転機１における磁束の流れについて説明する。

図６は、三次元回転機１における磁束の流れを説明するための模式図である。同図においては、矢印付きの破線により磁束の流れを示している。

破線Ａで示すように、ある磁石１３ａ（Ｎ）のＮ極から出る磁束は、対向する上面２４ａからステータコア２１内部に入り、上側突起部２３ａ、ヨーク部２２、隣接する上側突起部２３ａ、及びその上面２４ａを順に通過して、隣接する磁石１３ａ（Ｓ）のＳ極に戻る。

同様に、破線Ｂで示すように、ある磁石１３ｂ（Ｎ）のＮ極から出る磁束は、対向する内周面２４ｂからステータコア２１内部に入り、内側突起部２３ｂ、ヨーク部２２、隣接する内側突起部２３ｂ、及びその内周面２４ｂを順に通過して、隣接する磁石１３ｂ（Ｓ）のＳ極に戻る。

また、破線Ｃで示すように、ある磁石１３ｃ（Ｎ）のＮ極から出る磁束は、対向する外周面２４ｃからステータコア２１内部に入り、外側突起部２３ｃ、ヨーク部２２、隣接する外側突起部２３ｃ、及びその外周面２４ｃを順に通過して、隣接する磁石１３ｃ（Ｓ）のＳ極に戻る。

このように、三次元回転機１では、３方向に磁束の流れが確保され、いずれの磁束もヨーク部２２を通過する。このため、例えばステータコアの両側のみに永久磁石を配置した場合に比べ、利用可能な磁束の量は多くなっている。なお、図６に示されるように、ヨーク部２２内における磁束の成分は回転面に平行な成分のみとなるため、磁束は、回転面に平行な珪素鋼板を複数積層してなる積層鋼板で構成されたヨーク部２２を支障なく通過できる。

磁極部２３とヨーク部２２の接合部における磁束の流れについて説明する。

図７は、磁極部２３とヨーク部２２の接合部の断面の拡大図に、図６の矢印Ａに対応する磁束の流れを示す矢印を加えたものである。ヨーク部２２を構成する個々の珪素鋼板２２ａに着目すると、ヨーク部２２の接合部に傾斜面２２ｂを設けたことにより、上方向への露出面２２ａａができている。これにより、上面２４ａを通じて磁極部２３に出入りする磁束を、各珪素鋼板２２ａに効率よく取り込むことが可能になっている。

以上説明したように、三次元回転機１では、ヨーク部２２が積層鋼板によって構成されている。したがって、ステータコア２１全体を軟磁性金属圧粉材で構成する場合に比べ、ステータコア２１内を通過する磁束の量が増加し、回転機の効率が向上する。

また、磁極部２３とヨーク部２２の接合部に傾斜面２２ｂ，２５ａを設けたことにより、上面２４ａを通じて磁極部２３に出入りする磁束を、各珪素鋼板２２ａに効率よく取り込むことができるので、回転機の効率がさらに向上する。

また、三次元回転機１では、ヨーク部２２に飽和磁束密度や透磁率が優れている積層鋼板を用いたことで、ステータコア２１全体を軟磁性金属圧粉材で構成する場合に比べ、ヨーク部２２を細くすることが可能になる。このことはコイル２５の断面積を小さくできることを意味しており、コイル２５の線長が短くなるので、コイル２５の直流抵抗（銅損）を低減することが可能になっている。

最後に、三次元回転機１の動作について説明しておく。

各コイル２５に方向を適宜切り替えながら電流を流した場合、ステータコア２１に回転磁界が生じ、その回転磁界に追従するようにしてロータ１１及びシャフト１０が回転する。これにより、三次元回転機１は電動機（モータ）として機能する。

一方、シャフト１０を外力によって回転させると、電磁誘導作用によって各コイル２５に電圧が発生する。これにより、三次元回転機１は発電機（ジェネレータ）としても機能する。

以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、本発明が、その要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施され得ることは勿論である。

例えば、上記実施の形態では、コア部材（ステータコア２１）がベース２０に固定され、磁石支持部材（ロータ１１）がＸ軸を回転軸として回転する構成を採用したが、磁石支持部材がコア部材に対して相対的に回転できればよいので、この関係を逆にしてもよい。つまり、磁石支持部材がベース２０に固定され、コア部材がＸ軸を回転軸として回転する構成を採用してもよい。

また、上記実施の形態では、ステータコアの上面、内周面、外周面を磁石対向面としたが、本発明はこのような形態に限られるものではない。具体的には、ステータコアの上面、下面のいずれか少なくとも一方及び内周面、外周面のいずれか少なくとも一方を磁石対向面とすればよい。

図８（ａ）及び図８（ｂ）は、ステータコアの上面、下面、外周面を磁石対向面とした三次元回転機の断面図の例を示す図である。同図に示す三次元回転機５０でも、ステータコア５１が環状の部材であり、円周方向に沿って交互に配置された複数のヨーク部５２及び複数の磁極部５３を有している点は三次元回転機１と同様である。しかし、三次元回転機５０では、磁極部５３の上面５４ａ（アキシャル方向の一方側面）、外周面５４ｃ（ラジアル方向の他方側面）、下面５４ｄ（アキシャル方向の他方側面）がそれぞれ、磁石６３ａ、磁石６３ｃ、磁石６３ｄと対向する磁石対向面となっている。

図９は、磁極部５３とヨーク部５２の接合部の断面の拡大図に、磁束の流れを示す矢印を加えたものである。同図に示すように、ヨーク部５２の端面５２ｂは、アキシャル方向の上半分（上面５４ａ側）が、上面５４ａ側に向けて傾斜する傾斜面となり、アキシャル方向の下半分（下面５４ｄ側）が、下面５４ｄ側に向けて傾斜する傾斜面となっている。このような傾斜面を設けたことで、上面５４ａ及び下面５４ｄを通じて磁極部５３に出入りする磁束を、ヨーク部５２を構成する各珪素鋼板に効率よく取り込むことが可能になる。

図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、本発明の第２の実施の形態による三次元回転機６０を軸方向で切断した断面図の模式図（概略図）である。図１１は、三次元回転機６０の一部の構成のみを抜き出して記載した斜視片側断面図である。なお、図１１では、図１０と比べて上下が反転している。また、図１２は三次元回転機６０からステータコア６１のみを抜き出して記載した斜視図である。なお、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示した断面図内のステータコア６１部分は、それぞれ図１２のＣ−Ｃ’線断面、図１２のＤ−Ｄ’線断面に対応している。また、図１１は、図１２のＥ−Ｅ’線斜視片側断面に対応している。

三次元回転機６０は、シャフト１０、ロータ１１（磁石支持部材）、及びベース２０を備える点で第１の実施の形態による三次元回転機１と類似する一方、ステータコア２１に代えてステータコア６１（コア部材）を備える点で三次元回転機１と相違している。

ステータコア６１は、ステータコア２１と同様に、ロータ１１の円筒形部分１１ｂと円筒形部分１１ｃの間に作られる環状（ドーナツ状）の空間に挿入される環状の部材である。ステータコア６１の上面６４ａ、内周面６４ｂ、外周面６４ｃ（後述）はそれぞれ、この環状の空間の内面１２ａ，１２ｂ，１２ｃに対向している。内面１２ａ，１２ｂ，１２ｃにはそれぞれ、第１の実施の形態で説明したように、所定個数の磁石１３ａ，１３ｂ，１３ｃが設置される。ステータコア６１の上面６４ａ、内周面６４ｂ、外周面６４ｃと磁石１３ａ，１３ｂ，１３ｃとの間では、図６を参照しながら説明した三次元回転機１における磁束の流れと同様の磁束の流れが生ずる。

ステータコア６１は、図１１及び図１２に示すように、環状のヨーク部６２と、それぞれＵ字状の部材である複数の磁極部６３とを有している。

ヨーク部６２は、第１の実施の形態によるヨーク部２２と同様、回転面に平行な珪素鋼板を複数積層してなる積層鋼板によって構成される。１つ１つの珪素鋼板は、それぞれが環状の形状を有している。ヨーク部６２のうち、磁極部２３の間に位置する部分には、図１０及び図１１に示すようにコイル６５が巻回される。

各磁極部６３はそれぞれＵ字状（コの字型）の部材である。すなわち、各磁極部６３は、平行に配置された長さの等しい２本の棒状部材それぞれの一端を棒状部材で接続してなる形状を有している。

図１２に示すように、各磁極部６３はそれぞれ、上側からヨーク部６２に嵌合している。磁極部６３とヨーク部６２の接合部では、ヨーク部６２の内周面６２ｂと外周面６２ｃとがそれぞれ磁極部６３に密着している一方、ヨーク部６２の上面６２ａ（アキシャル方向の側面）と磁極部６３との間には、図１０（ｂ）や図１１に示すように、所定距離のギャップｇが設けられる。このギャップｇは、詳しくは後述するが、ヨーク部６２内で渦電流が発生することを防止するために設けられるもので、ギャップｇ内には、磁束を通しにくい絶縁物又は非磁性体を介在させる。具体的には、図示したようにギャップｇ内に何も設けず、したがって空気を介在させてもよいし、ギャップｇ内に固体の絶縁物又は非磁性体を配置してもよい。

各磁極部６３は、第１の実施の形態による磁極部２３と同様に、上向きに突出した上側突起部６３ａと、内向きに突出した内側突起部６３ｂと、外向きに突出した外側突起部６３ｃと、下向きに突出した下側突起部６３ｄとを含んで構成される。このうちの下側突起部６３ｄは２つの部分に分かれており、それぞれが図１０（ｂ）に示すようにベース２０に固定されている。各磁極部６３は、磁極部２３と同様、粉体粒子の表面が所定の絶縁膜により電気絶縁被覆された軟磁性金属圧粉材を所定の圧力下で成型することにより形成される。

上側突起部６３ａの上面６４ａ（アキシャル方向の一方側面）、内側突起部６３ｂの内周面６４ｂ（ラジアル方向の一方側面）、外側突起部６３ｃの外周面６４ｃ（ラジアル方向の他方側面）はそれぞれ、磁石１３ａ、磁石１３ｂ、磁石１３ｃと対向する磁石対向面となっている。これらの各面は対向する磁石に沿う形状を有しており、これにより、各面と各磁石の間には一定幅の間隙が設けられる。

磁極部６３とヨーク部６２の接合部における磁束の流れについて説明する。

図１３は、磁極部６３とヨーク部６２の接合部の断面の拡大図に、磁束の流れを示す矢印付きの破線を描き加えたものである。同図中のＡ，Ｂ，Ｃは、図６のＡ，Ｂ，Ｃに対応している。また、同図には、磁石１３ａ〜１３ｃのステータコア対向面の磁極がいずれもＮ極である場合を示している。これらをＳ極とした場合には、磁束の流れを示す矢印の向きが図１３とは反対になる。

図１３に示すように、磁石１３ｂ（Ｎ）のＮ極から出る磁束（破線Ｂ）は、対向する内周面６４ｂからステータコア６１内部に入り、内側突起部６３ｂを通って、内周面６２ｂからヨーク部６２内に進入する。同様に、磁石１３ｃ（Ｎ）のＮ極から出る磁束（破線Ｃ）は、対向する内周面６４ｃからステータコア６１内部に入り、外側突起部６４ｂを通って、外周面６２ｃからヨーク部６２内に進入する。

一方、磁石１３ａ（Ｎ）のＮ極から出る磁束（破線Ａ）は、対向する内周面６４ａからステータコア６１内部に入り、内側突起部６３ａを通って、上面６２ａではなく側面６２ｂ，６２ｃからヨーク部６２内に進入する。つまり、図示したように、磁束は上面６２ａを大きく迂回してヨーク部６２内に進入する。このような磁束の流れはギャップｇを設けていることによって生ずるもので、これにより珪素鋼板の積層方向からの磁束の進入が妨げられ、ヨーク部６２内における磁束の成分は回転面に平行な成分のみとなる。したがって、磁束はヨーク部６２を支障なく通過できるようになる。また、ヨーク部６２の積層方向に磁束が進入すると、ヨーク部６２内で渦電流が発生するが、そのような渦電流の発生が防止される。

以上説明したように、三次元回転機６０でも、ヨーク部６２が積層鋼板によって構成されている。したがって、ステータコア６１全体を軟磁性金属圧粉材で構成する場合に比べ、ステータコア６１内を通過する磁束の量が増加し、回転機の効率が向上する。

また、ヨーク部６２を環状の部材とし、磁極部６３をヨーク部６２に嵌合するＵ字状の部材としたことから、ステータコア６１の作製が容易になるとともに、磁極部６３の数の変更を柔軟に行えるようになる。

また、ヨーク部６２の上面６２ａと磁極部６３との間にギャップｇを設けたことから、ヨーク部６２内での渦電流の発生が防止されている。

また、三次元回転機６０でも、三次元回転機１と同様に、ステータコア６１全体を軟磁性金属圧粉材で構成する場合に比べ、ヨーク部６２を細くすることが可能になる。したがって、コイル６５の直流抵抗（銅損）を低減することが可能になっている。

１，５０，６０ 三次元回転機
１０ シャフト
１１ ロータ
１１ａ ロータの円盤状部分
１１ｂ，１１ｃ ロータの円筒形部分
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ ロータのステータコア対向面
１３ａ〜１３ｃ，６３ａ，６３ｃ，６３ｄ 磁石
２０ ベース
２０ａ ベースの円筒形部分
２１，５１，６１ ステータコア
２２，５２，６２ ヨーク部
２２ａ 珪素鋼板
２２ａａ 珪素鋼板の上側露出面
２２ｂ，５２ｂ ヨーク部端面
２３，５３，６３ 磁極部
２３ａ，６３ａ 上側突起部
２３ｂ，６３ｂ 内側突起部
２３ｃ，６３ｃ 外側突起部
２３ｄ，６３ｄ 下側突起部
２３ｂｆ，２３ｃｆ 鍔部
２４ａ，６４ａ 上側突起部の上面
２４ｂ，６４ｂ 内側突起部の内周面
２４ｃ，６４ｃ 外側突起部の外周面
２４ｅ ヨーク部側の側面
２５，６５ コイル
２６ 凹部
２６ａ 凹部底面
３０ ベアリング
５４ａ ステータコアの上面
５４ｃ ステータコアの外周面
５４ｄ ステータコアの下面
６２ａ ヨーク部の上面
６２ｂ ヨーク部の内周面
６２ｃ ヨーク部の外周面

Claims (10)

1. ラジアル方向の一方側面とアキシャル方向の一方側面とに磁石対向面を有し、環状に配置された複数の磁極部と、
   それぞれ巻線が巻回され、かつ前記複数の磁極部のいずれか少なくとも１つと接合する少なくとも１つのヨーク部とを備え、
   前記各磁極部は軟磁性金属圧粉材によって構成され、前記各ヨーク部は積層鋼板によって構成されることを特徴とする回転機用コア部材。
2. 前記各磁極部は、前記ラジアル方向の他方側面又は前記アキシャル方向の他方側面にも磁石対向面を有することを特徴とする請求項１に記載の回転機用コア部材。
3. 前記ヨーク部は、隣り合う一対の前記磁極部ごとに設けられ、該一対の前記磁極部と接合することを特徴とする請求項１又は２に記載の回転機用コア部材。
4. 前記磁極部は、対応する前記ヨーク部と嵌合する凹部を有することを特徴とする請求項３に記載の回転機用コア部材。
5. 前記各ヨーク部の端面は、前記凹部への挿入方向に対して傾斜する傾斜面であることを特徴とする請求項４に記載の回転機用コア部材。
6. 前記ヨーク部は環状の部材であり、
   前記複数の磁極部はそれぞれＵ字状の部材であり、
   前記複数の磁極部は、それぞれが前記ヨーク部に嵌合することにより、環状に配置されることを特徴とする請求項１に記載の回転機用コア部材。
7. 前記各磁極部は、前記アキシャル方向の他方側面にも磁石対向面を有することを特徴とする請求項６に記載の回転機用コア部材。
8. 前記ヨーク部を構成する前記積層鋼板の積層方向は前記アキシャル方向であり、
   前記ヨーク部の前記アキシャル方向の側面と前記各磁極部との間にギャップが設けられることを特徴とする請求項６又は７に記載の回転機用コア部材。
9. 前記ギャップ内に絶縁物又は非磁性体を介在させることを特徴とする請求項８に記載の回転機用コア部材。
10. 請求項１乃至９のいずれか一項に記載された回転機用コア部材と、
    前記各磁極部の各磁石対向面に対向する永久磁石を有する磁石支持部材とを備えることを特徴とする回転機。

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