(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子又は回転子の少なくとも一方側の部材を構成する電機子のコア本体が、環状コア部と、この環状コア部から他方側部材に向かって延出する対向コア部と、を備え、
上記コア本体の環状コア部に対してコイルがトロイダル巻きされたトロイダル巻式回転電機の電機子構造において、
上記コア本体の一部又は全体が、磁性粉の集合体からなる磁粉コア材により形成されているとともに、
少なくとも上記対向コア部に、前記他方側部材との対向面積を軸方向に拡大する磁性粉の集合体からなる磁粉拡張コア部が、上記対向コア部の軸方向におけるコア高さを増大するように一体形成され、
その磁粉拡張コア部には、前記他方側部材に対して半径方向に対面するラジアル対向面が設けられ、当該磁粉拡張コア部のラジアル対向面と前記対向コア部との軸方向における全対向高さが、前記環状コア部のコア高さより軸方向に大きくなるように形成されたものであって、
前記磁粉拡張コア部は、前記対向コア部から少なくとも前記環状コア部まで連続して半径方向に延びた形状になされていることを特徴とするトロイダル巻式回転電機の電機子構造。
【請求項２】
前記磁性コア材からなるコア本体及び磁粉拡張コア部が、焼結体又はモールド成型体からなることを特徴とする請求項１記載のトロイダル巻式回転電機の電機子構造。
【請求項３】
前記コア本体には、環状コア部から対向コア部と反対側の半径方向に突出した張り出し部が形成されていることを特徴とする請求項１記載のトロイダル巻式回転電機の電機子構造。
【請求項４】
前記張り出し部が、電機子の位置決めを行うように支持枠に当接されていることを特徴とする請求項３記載のトロイダル巻式回転電機の電機子構造。
【請求項５】
前記張り出し部の支持枠への当接面積が、当該張り出し部の他の部分の横断面積より減じられていることを特徴とする請求項４記載のトロイダル巻式回転電機の電機子構造。
【請求項６】
前記対向コア部と磁粉拡張コア部とによる全コア高さは、コイルの巻高さと同等又はそれ以上の高さを備えるように形成されていることを特徴とする請求項１記載のトロイダル巻式回転電機の電機子構造。
【請求項７】
前記対向コア部における他方側部材との対向面は、その対向面の周方向幅を全周にわたって合計した全幅が、当該対向面を通る全周長に対して０．８以上１．０未満の割合となるように形成されていることを特徴とする請求項１記載のトロイダル巻式回転電機の電機子構造。
【請求項８】
前記磁粉拡張コア部には、他方側部材に対して半径方向に対面するラジアル対向面に加えて軸方向に対面するアキシャル対向面が設けられていることを特徴とする請求項１記載のトロイダル巻式回転電機の電機子構造。
【請求項９】
前記磁粉拡張コア部のアキシャル対向面は、対向面積を増大させるように周方向又は半径方向に拡大されていることを特徴とする請求項８記載のトロイダル巻式回転電機の電機子構造。
【請求項１０】
前記磁粉拡張コア部のアキシャル対向面は、他方側部材とアキシャル方向に対向するように張り出されていることを特徴とする請求項９記載のトロイダル巻式回転電機の電機子構造。
【請求項１１】
前記磁粉拡張コア部のアキシャル対向面は、電機子のアキシャル方向両端部分において他方側部材と対向するように配置されていることを特徴とする請求項８記載のトロイダル巻式回転電機の電機子構造。
【請求項１２】
前記電機子が、誘導機のステータであることを特徴とする請求項１記載のトロイダル巻式回転電機の電機子構造。
【請求項１３】
前記電機子が、誘導機のロータであることを特徴とする請求項１記載のトロイダル巻式回転電機の電機子構造。
【請求項１４】
前記環状コア部における対向コア部と半径方向反対側の部位に、円筒リング状の銅材が設けられて導電部の一部としたことを特徴とする請求項１３記載のトロイダル巻式回転電機の電機子構造。
【請求項１５】
前記導電部及び環状コア部の周囲には、導電部を形成するアルミ材がダイキャストで充填されていることを特徴とする請求項１４記載のトロイダル巻式回転電機の電機子構造。
【請求項１６】
前記電機子のスロット部分には、棒状の銅材が挿入され導電部の一部としたことを特徴とする請求項１４記載のトロイダル巻式回転電機の電機子構造。
【請求項１７】
前記電機子の導電部の全てが銅材にて構成されていることを特徴とする請求項１４記載のトロイダル巻式回転電機の電機子構造。
【請求項１８】
前記電機子が、交流磁石同期機または交流リラクタンス同期機のステータであることを特徴とする請求項１記載のトロイダル巻式回転電機の電機子構造。
【請求項１９】
回転電機が、インナーロータ構造であることを特徴とする請求項１記載のトロイダル巻式回転電機の電機子構造。
【請求項２０】
回転電機が、アウターロータ構造であることを特徴とする請求項１記載のトロイダル巻式回転電機の電機子構造。
【請求項２１】
１つの極に対して１つの相のコイルが１つのスロット内に収納されるように集中巻線が施されていることを特徴とする請求項１記載のトロイダル巻式回転電機の電機子構造。
【請求項２２】
前記他方部材を構成する他次側のロータが、界磁磁石形またはリラクタンス形に構成されていることを特徴とする請求項２１記載のトロイダル巻式回転電機の電機子構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、環状コア部に対して複数のコイルを所定間隔をあけて装着したトロイダル巻式回転電機の電機子構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、エアギャップ部にサイン波形磁界を必要とする回転電機においては、分布巻きと呼ばれる巻線方法が採用されている。例えば、図１６に示されている三相誘導モータでは、ロータＲの外周側を取り囲むようにしてステータＳが配置されており、そのステータＳを構成する電機子のコア本体ＳＣに対して、スロットをずらしながらコイルＳＬが重ね合わされるように巻線が施されている。ところが、この方法ではコイルＳＬをずらしながら重ねる形となっているため、巻線が難しい上に巻線長さが長くなり、巻線高さＨ１が高くなって大型化してしまう等の問題がある。
【０００３】
これに対して、コア環状部に巻線を行うトロイダル巻きと呼ばれる方法が知られている。このトロイダル巻線方法は、各コイルが重なり合わないために巻線が易しい、巻線長さが短くなる、巻線高さが高くならない、など優れた特徴を持っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のトロイダル巻式回転電機では、扁平形を除いては特性が一般の分布巻より劣ることもあり、一部の分野での採用に留まっているのが現状である。
一方近年、地球環境問題が深刻化しており、省エネルギー・省電力を最優先で進めなければならない状況となってきている。今日では電力消費が大きな比重を占めているが、その全電力の半分以上をモータが消費している。このため、モータの効率を上げ、損失（電力消費）を少しでも減らすことが最優先課題として求められている。また、電力を発生する側の発電機においても同様である。
【０００５】
そこで本発明は、巻線方法に優れたトロイダル巻式回転電機の電機子構造に、高特性化のための構造変更を加えることにより、効率値を大幅に改善した回転電機の電機子構造を提供することを目的としたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、モータ及び発電機を含めた回転電機の特性改善構造に関するものであるが、電気エネルギーを機械エネルギーに変換するのがモータで、機械エネルギーを電気エネルギーに変換するのが発電機であり、モータと発電機とは基本（構造・構成）的には全く同じものである。そのため、モータを発電機として使うことも、発電機をモータとして使うことも可能である。従って、以下の説明は全てモータにて行う。
【０００７】
一般に、モータ特性を表す指標として出力やトルクが用いられているが、これらは、印加電圧や巻線の巻数、また放熱条件・設計などにより変化してしまうため、モータ特性を絶対値で表す指標にはなっていない。一方、別の指標として効率値があり、出力と損失との関係を表す良い指標ではあるが、負荷又は回転数条件により変化し、始動条件では出力が０となり効率値も０となってしまい、やはりモータ特性の大きさを表す絶対指標にはなり得ていない。
【０００８】
そこでモータの効率値を改善するためには、まずモータ特性・効率の大きさとは何か、何により決まるのか、などを正確に把握することが基本であり、本願発明者が検討した結果、次のことがわかった。
モータ特性の大きさを表す絶対指標は、発生トルクと発生損失（銅損）との関係を表す（決める）比例定数値である。この比例定数は、磁石無しモータの場合にはトルク／銅損、磁石付きモータの場合には（トルク）２／銅損、であることがわかった。いわゆる、ある電流を流した時に発生するトルクと銅損の関係を表す比例定数値は、印加電圧や巻線巻き数（占積率が同じ場合）、負荷条件などを変化させても変化せず、モータ特性の大きさを表す絶対指標となることがわかった。
一方、効率値に関しても、効率＝出力／入力＝出力／（出力＋損失）であり、出力＝回転数×トルクで、回転数は印加電圧と損失で、損失のメインは銅損であるため、この比例定数値でほぼ決まることがわかった。
【０００９】
モータ特性を大きくする（効率を上げる）ために、大型化したり、高エネルギー積の磁石にしたり、巻線の占有率を上げたりすることが試みられているが、これらは結局、上記比例定数値を決める要因の条件を変化させることにより得ているものである。
【００１０】
次に、この比例定数値がモータ特性の絶対値を決める理由と、この比例定数値を決める要因について述べる。
モータのトルクは、対向配置された１次側と２次側との相対移動による磁気エネルギーの変化の大きさで決まるものである。その磁気エネルギーには、１次側及び２次側の自己インダクタンスＬにより発生・保持されるものと、１次側と２次側との相互インダクタンスＭにより発生・保持されるものとがあり、モータの種類・構造により駆動に使用する磁気エネルギーが違っている。誘導モータやＤＣモータ、ブラシレスモータなどは相互インダクタンスＭによる磁気エネルギーを使用しており、リラクタンスモータは自己インダクタンスＬによる磁気エネルギーを使用している。
【００１１】
磁極数などの構造が決まっている場合の１次側及び２次側の電流Ｉ１，Ｉ２に対する発生トルクの大きさは、磁気エネルギーの最大値でほぼ決まり、いわゆる、自己インダクタンスＬや相互インダクタンスＭの大きさで決まってくる。自己インダクタンスＬによる磁気エネルギーの大きさは、（１／２）・Ｌ・Ｉ２、相互インダクタンスＭによる磁気エネルギーの大きさはＭ・Ｉ１・Ｉ２である。リラクタンスモータ以外の一般モータは、ほとんどが相互インダクタンスＭを駆動に使用している。誘導モータやユニバーサルモータなど磁石を使用しないモータの多くは１次電流Ｉ１と２次電流Ｉ２は比例するため、電流をＩで代表させるとその磁気エネルギーはＭ・Ｉ１・Ｉ２＝Ｍ・Ｉ２と表せる。片側（１次側と仮定）に磁石を用いるモータの場合、磁石は電流固定の電磁石のため１次電流Ｉ１は固定であり、Ｍ・Ｉ１＝Φ（有効磁束）のため、その磁気エネルギーはＭ・Ｉ１・Ｉ２＝Φ・Ｉと表せる。
【００１２】
一方、銅損は抵抗損であるから、Ｒ・Ｉ２で表せる。そのため、トルクと銅損の関係を決める比例定数は、磁石無しの場合、トルク／銅損のため、結果としてＬ／ＲまたはＭ／Ｒで表せる。磁石付きの場合、（トルク）２／銅損のため、結果としてＭ２／Ｒで表せる。
【００１３】
Ｌ・Ｍ・Ｒを決める要素について考えてみると、コイル巻数は全てに同じ影響を与えるため、それを除いた場合、ＬとＭは主に、１次・２次対向面積Ｓとエアギャップ長ｇで表せる。磁石付きの場合は更に磁石の材質と体格・形状などを含む。Ｒは主に、コイル断面積Ａとコイル１ターン当たりのコイル長ｌで決まっている。エアギャップ長ｇや磁石要素をほぼ固定と考え、主要素のみで上記比例定数の構成を考えると以下の通りとなる。
ａ．磁石無しモータ（誘導、ユニバーサル）：  Ｓ・Ａ／ｌ＝Ｓ／コイル要素
ｂ．磁石付きモータ：  Ｓ２・Ａ／ｌ＝Ｓ２／コイル要素
ｃ．リラクタンスモータ：  Ｓ・Ａ／ｌ＝Ｓ／コイル要素
上記のように、比例定数を構成する主要因を改善し、比例定数値を大きくすれば、モータ特性が大きくなり、結果として効率値を改善できることがわかる。
【００１４】
上記比例定数値という視点から従来品をみた場合、従来の回転電機は大きな欠点を持っていることがわかる。つまり、前述した比例定数の構成式の上辺を決める共通事項は、１次・２次の磁気対向面の面積Ｓであり、この対向面積Ｓを増やすほど比例定数値及び効率値は高くなることがわかる。
しかし、上述した代表的な回転電機である三相誘導モータ（図１６参照）を例に見ればすぐわかる様に、軸方向のモータ全体高さＨ２に対する１次・２次磁気対向部高さＨ３の比率が極端に小さいことがわかる。これは、前述したように巻線部高さＨ１に軸方向スペースの多くが取られているためであり、その結果、上述した磁気対向部の面積Ｓは非常に小さくなっている。
【００１５】
仮にコイル要素の条件を変えずに、軸方向のモータスペース一杯まで磁気対向面を取れたとすれば、上記比例定数値が大幅に改善することになり、同一トルク（又は出力）における損失を、例えば１／２とか１／３にまで簡単に減少させることが可能であることがわかる。
このような仮の状態は、そのための構造さえ検討すればある程度可能である。すなわち、コイル要素をあまり悪化させずに、１次・２次磁気対向面の高さを大幅に増やすことは構造的に可能であり、その様な構造を採用することによって効率値を大幅に上げること、つまり損失を大幅に下げることが可能になる。
【００１６】
このような観点から、請求項１記載の発明では、固定子又は回転子の少なくとも一方側の部材を構成する電機子のコア本体が、環状コア部と、この環状コア部から他方側部材に向かって延出する対向コア部と、を備え、上記コア本体の環状コア部に対してコイルがトロイダル巻きされたトロイダル巻式回転電機の電機子構造において、上記コア本体の一部又は全体が、磁性粉の集合体からなる磁粉コア材により形成されているとともに、少なくとも上記対向コア部に、前記他方側部材との対向面積を軸方向に拡大する磁性粉の集合体からなる磁粉拡張コア部が、上記対向コア部の軸方向におけるコア高さを増大するように一体形成され、その磁粉拡張コア部には、前記他方側部材に対して半径方向に対面するラジアル対向面が設けられ、当該磁粉拡張コア部のラジアル対向面と前記対向コア部との軸方向における全対向高さが、前記環状コア部のコア高さより軸方向に大きくなるように形成されたものであって、前記磁粉拡張コア部は、前記対向コア部から少なくとも前記環状コア部まで連続して半径方向に延びた形状になされている。
【００１７】
また、請求項２記載の発明では、前記請求項１記載の磁性コア材からなるコア本体及び磁粉拡張コア部が、焼結体又はモールド成型体からなる。
【００１９】
さらにまた、請求項３記載の発明では、前記請求項１記載のコア本体には、環状コア部から対向コア部と反対側の半径方向に突出した張り出し部が形成されている。
【００２０】
一方、請求項４記載の発明では、前記請求項３記載の張り出し部が、電機子の位置決めを行うように支持枠に当接されている。
【００２１】
請求項５記載の発明では、前記請求項４記載の張り出し部の支持枠への当接面積が、当該張り出し部の他の部分の横断面積より減じられている。
【００２２】
また、請求項６記載の発明では、前記請求項１記載の対向コア部と磁粉拡張コア部とによる全コア高さは、コイルの巻高さと同等又はそれ以上の高さを備えるように形成されている。
【００２３】
さらに、請求項７記載の発明では、前記請求項１記載の対向コア部における他方側部材との対向面は、その対向面の周方向幅を全周にわたって合計した全幅が、当該対向面を通る全周長に対して０．８以上１．０未満の割合となるように形成されている。
【００２４】
さらにまた、請求項８記載の発明では、前記請求項１記載の磁粉拡張コア部には、他方側部材に対して半径方向に対面するラジアル対向面に加えて軸方向に対面するアキシャル対向面が設けられている。
【００２５】
請求項９記載の発明では、前記請求項８記載の磁粉拡張コア部のアキシャル対向面は、対向面積を増大させるように周方向又は半径方向に拡大されている。
【００２６】
また、請求項１０記載の発明では、前記請求項９記載の磁粉拡張コア部のアキシャル対向面は、他方側部材とアキシャル方向に対向するように張り出されている。
【００２７】
さらに、請求項１１記載の発明では、前記請求項８記載の磁粉拡張コア部のアキシャル対向面は、電機子のアキシャル方向両端部分において他方側部材と対向するように配置されている。
【００２８】
さらにまた、請求項１２記載の発明では、前記請求項１記載の電機子が、誘導機のステータである。
【００２９】
請求項１３記載の発明では、前記請求項１記載の電機子が、誘導機のロータである。
【００３０】
また、請求項１４記載の発明では、前記請求項１３記載の環状コア部における対向コア部と半径方向反対側の部位に、円筒リング状の銅材が設けられて導電部の一部としている。
【００３１】
さらに、請求項１５記載の発明では、前記前請求項１４記載の導電部及び環状コア部の周囲には、導電部を形成するアルミ材がダイキャストで充填されている。
【００３２】
さらにまた、請求項１６記載の発明では、前記請求項１４記載の電機子のスロット部分には、棒状の銅材が挿入され導電部の一部としている。
【００３３】
請求項１７記載の発明では、前記請求項１４記載の電機子の導電部の全てが銅材にて構成されている。
【００３４】
また、請求項１８記載の発明では、前記請求項１記載の電機子が、交流磁石同期機または交流リラクタンス同期機のステータである。
【００３５】
さらに、請求項１９記載の発明では、請求項１記載の回転電機が、インナーロータ構造である。
【００３６】
さらにまた、請求項２０記載の発明では、請求項１記載の回転電機が、アウターロータ構造である。
【００３７】
請求項２１記載の発明では、請求項１記載の１つの極に対して１つの相のコイルが１つのスロット内に収納されるように集中巻線が施されている。
【００３８】
また、請求項２２記載の発明では、前記請求項２１記載の他方部材を構成する他次側のロータが、界磁磁石形またはリラクタンス形に構成されている。
【００３９】
本発明の様に、トロイダル巻きと磁粉拡張コア部とを組み合わせて用いることにより、従来構造の欠点であった高さ方向のスペースを最大限に生かせるとともに、コイル要素を悪化させることがないため、上記比例定数値が大幅に改善されることとなり、その結果、損失が大幅に低減されて効率値が飛躍的に向上される。
【００４０】
より具体的には、以下のような作用が得られる。
まず、トロイダル巻き構造を採用したことによって、巻線のために広く必要だったスロット部の対向面スリット幅が狭くてよくなり、高次トルクを低減しつつ対向面積の向上を図ることができる。また、従来、巻線方法を改善しても困難であった占積率が容易に向上される。さらに、巻線の重なり合い部分がないために巻線部断面積を増やした設計に対応することが容易となり、１ターン当たりのコイル長さも短くなる。
【００４１】
次に、磁粉拡張コア部を設けた構造によって、モータの高さ方向のスペースを一杯まで磁気対向面として使える様になる。そして、それにも関わらず、巻線への影響がほとんどなくコイル要素を悪化させることがない。それよりも逆に、従来のトロイダル巻き構造の持っていた、コア高さを増やすと１ターン当たりのコイル長が長くなることや、コアリブ部の幅により巻線スペースが狭くなるといった欠点を、磁粉拡張コア部を備えた構造と組み合わせることにより改善できる方向となる。
【００４２】
さらに、コアリブ部のコア高さが増えるため、リブ幅を減らしても同じ磁路断面積を確保でき、結果として巻線スペースを増やすことができる。また、磁粉拡張コア部をラジアル方向に長くして張り出させることにすれば、コア高さ方向（アキシャル方向）への磁束の流れが円滑になるとともに、磁粉拡張コア部の固定強度アップ、外枠への固定・位置決めも容易となる。
【００４３】
そして、特に本発明では、コア本体及び磁粉拡張コア部を磁性粉の集合体からなる磁性コア材から形成しているため、上述した作用を備えたコアが容易に製造されるようになっている。また、このような磁粉拡張コア部を設けると、隣接する磁粉拡張コア部どうしの間の空間が狭くなって巻線がし難くくなってしまうことが考えられるが、本発明のようなトロイダル巻線構造と組み合わせれば、狭い磁粉拡張コア部どうしの間を通すような巻線作業であっても容易に行うことができる。
【００４４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
まず、図１乃至図５に示されている実施形態は、誘導モータにおける固定子（ステータ）及び回転子（ロータ）に対して本発明を適用したものであって、固定子枠１の内周壁に装着された固定子２が、回転軸３に固着された回転子４の外周側を取り囲むように配置されている。固定子２を形成しているコア本体の全体は、磁性粉の集合体からなる磁粉コア材により形成されており、当該コア本体の環状コア部５からは、複数のリブ状コア部６が周方向に所定間隔あけて放射状に延在するように一体的に設けられている。
【００４５】
また、これらの各リブ状コア部６のうちの周方向に隣接する一対のものどうしの間に画成された各スロット７のそれぞれの内部には、コイル８がいわゆるトロイダル巻きにより上記環状コア部５に装着されている。上記各リブ状コア部６の半径方向内端部分には、回転子４に対面する対向コア部（磁極部）９が設けられている。このようなコア本体を構成している環状コア部５、リブ状コア部６、及び対向コア部９は、所定のコア高さ（厚さ）を備えており、当該コア本体の環状コア部５に対してコイル８がトロイダル巻きされている。
【００４６】
上記コア本体の環状コア部５を除いたリブ状コア部６及び対向コア部９に対しては、軸方向の両側からさらに磁粉拡張コア部１３，１３が一体的に積み重ねるようにして成形されている。これらの各磁粉拡張コア部１３は、コア本体と同様な磁性粉の集合体からなる磁性コア材から形成されており、上記コア本体とともに焼結又はモールド成型によって一体的に成形されている。
【００４７】
上記磁粉拡張コア部１３は、回転子４との対向面積を軸方向に拡大するものであって、この磁粉拡張コア部１３と対向コア部９とを合わせた軸方向における全コア高さ（厚さ）は、前記環状コア部５のコア高さより大きく形成されている。また、上記対向コア部９と磁粉拡張コア部１３との全コア高さは、コイル８の軸方向における巻高さより大きい高さを備えるように形成されている。
【００４８】
一方、後述するように、上記回転子４の対向面の軸方向におけるコア高さ（厚さ）も、前記環状コア部５のコア高さ（厚さ）より大きく、前記全コア高さと同程度に形成されており、これによって、磁粉拡張コア部１３の全面が、回転子４側に対面される構成になされている。
【００４９】
上記回転子４を形成しているコア本体も、前述した固定子２におけるコア本体と同様な構造になされており、磁性粉の集合体からなる磁性コア材から形成されている。特に、図６に示されているように、上記回転子４のコア本体を構成している環状コア部１５には、複数のリブ状コア部１６が周方向に所定間隔あけて放射状に延在するようにして一体的に設けられているとともに、これらの各リブ状コア部１６のうちの周方向に隣接する一対のものどうしの間に画成された各スロット内のそれぞれに、アルミダイキャストにより形成された導電部（図示省略）が充填されている。また、上記各リブ状コア部１６の半径方向外端部分には、前述した固定子２に対面する対向コア部１７が設けられている。
【００５０】
さらに、上記導電部におけるアルミダイキャスト部分の半径方向内周側部分、すなわち対向コア部１７と反対側の端部には、円筒リング状の銅板１８が導電部を形成するように設けられており、これによって良好な導電性を得ている。また、導電部の導電性を上げるため、各スロット内に棒状の銅材を挿入したり、導電部全体を銅材により構成することも可能である。
【００５１】
上記コア本体の環状コア部１５を除いたリブ状コア部１６及び対向コア部（磁極部）１７には、軸方向の両側からさらに磁粉拡張コア部２１，２１が積み重ねるようにして一体的に成形されている。これらの各磁粉拡張コア部２１は、コア本体と同様な磁性粉の集合体からなる磁性コア材から形成されており、コア本体とともに焼結又はモールド成型によって一体成形されている。
【００５２】
この磁粉拡張コア部２１は、前述したように、固定子２との対向面積を軸方向に拡大するものであって、当該磁粉拡張コア部２１と対向コア部１７とを合わせた軸方向における全コア高さ（厚さ）は、前記環状コア部１５のコア高さ（厚さ）より大きく形成されている。また、上記対向コア部１７と磁粉拡張コア部２１との全コア高さは、導電部の軸方向における高さと同等程度の高さを備えるように形成されている。
【００５３】
再び図１乃至図５に戻って、前述した固定子２におけるコア本体には、環状コア部５から半径方向外方に突出する張出コア部２５が形成されており、その張出コア部２５が固定子枠１に当接されることによって、固定子全体の固定が行われている。
【００５４】
またこのとき、固定子枠１が鉄材等の磁性体からなる場合には、図７に示されているように、張出コア部２５の横断面積を固定子枠１への当接部分において減じるように形成しておけば、磁束の漏れが低減される。
【００５５】
さらにまた、上記固定子２及び回転子４の対向コア部９，１７における他方側の部材との対向面においては、当該対向面の周方向における幅を全周にわたって合計した全幅が、当該対向面を通る全周長に対して０．８以上１．０未満の割合となるように形成されており、これによって相互の対向面積の拡大が図られている。
【００５６】
以上、本発明者によってなされた発明の実施形態を具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能であるというのはいうまでもない。
【００５７】
例えば、図８及び図９に示されている実施形態では、固定子３１の対向コア部に積層された磁粉拡張コア部３２には、回転子３３に対して半径方向に対面するラジアル対向面に加えて、軸方向に対面するアキシャル対向面３２ａが設けられており、これらの各対向面によって対向面積の拡大が図られている。このときの磁粉拡張コア部３２におけるアキシャル対向面３２ａは、周方向又は半径方向に拡大されることにより対向面積が拡大されており、当該磁粉拡張コア部３２におけるアキシャル対向面３２ａは、回転子３３を軸方向に挟み込むようにして一対設けられている。
【００５８】
また、図１０に示されている実施形態は、回転子３４側にアキシャル対向面３４ａを設けたものである。
【００５９】
一方、図１１は、交流同期機の電機子に対して本発明を適用したものであって、電機子３５が界磁磁石３６にラジアル方向に対向するように設けられている。
【００６０】
さらに、図１２に示されている実施形態は、交流リラクタンス同期機の電機子に対して本発明を適用したものであって、電機子３７が、鉄心コア３８にラジアル方向に対向するように設けられている。
【００６１】
さらにまた、上述した各実施形態では、インナーロータ型に構成されているが、アウターロータ型に構成することも可能である。
【００６２】
また、図１３に示されている実施形態にかかる回転電機では、電機子４０に３相のＵ、Ｖ、Ｗ相のコイル４１が１つのスロット内に１相ずつ順番に収納されており、各相コイルでは、磁極ピッチと同じ周期の方形磁界が発生するように形成されているが、この様な構成に対しても本発明は同様に適用することが出来る。
【００６３】
一方、図１４及び図１５に示されている実施形態は、いわゆる面対向型の回転電機に本発明を適用したものであって、磁粉拡張コア部の最上端コア部４３が他方側の部材に対して軸方向に対面された構成になされている。
【００６４】
本発明は、上述した各実施形態のようなモータに限らず、発電機に対しても同様に適用することができる。
【００６５】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、トロイダル巻と磁粉拡張コア部とを組み合わせて用いることによって、従来構造の欠点であった高さ方向のスペースが最大限に生かされるとともに、コイル要素を悪化させることがないために、トルクと銅損の関係を決める比例定数値が大幅に改善されることとなり、損失が大幅に低減されて回転電機の効率値及び特性を飛躍的に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかるトロイダル巻式誘導モータの構造を表した模式的半縦断面図である。
【図２】図１に表されたトロイダル巻式誘導モータの模式的横断面図である。
【図３】図１及び図２における固定子の構造を表した外観斜視説明図である。
【図４】図３に表された固定子のコア構造を表した外観斜視説明図である。
【図５】図３に表された固定子のコア構造を表した平面説明図である。
【図６】図１に表されたトロイダル巻式誘導モータに用いられている回転子の構造を表模式的外観斜視説明図である。
【図７】固定子の固定構造の一例を表した平面説明図である。
【図８】本発明のコア本体の他の実施形態を表した模式的縦断面説明図である。
【図９】図８に表されたコア本体の平面説明図である。
【図１０】本発明のコア本体のさらに他の実施形態を表した模式的縦断面説明図である。
【図１１】本発明を磁石同期機に適用した実施形態を表した模式的縦断面説明図である。
【図１２】本発明をリラクタンス型回転電機に適用した実施形態を表した模式的縦断面説明図である。
【図１３】本発明にかかるコイルを集中巻とした実施形態を表した模式的平面説明図である。
【図１４】本発明を面対向型の回転電機に適用した実施形態を表した模式的縦断面説明図である。
【図１５】図１４に表された面対向型の回転電機の平面説明図である。
【図１６】一般的な回転電機の構造例を表した縦断面説明図である。
【符号の説明】
１  固定子枠
２  固定子
３  回転軸
４  回転子
５  環状コア部
６  リブ状コア部
７  スロット
８  コイル
９  対向コア部
１３  磁粉拡張コア部
１５  環状コア部
１６  リブ状コア部
１７  対向コア部
１８  銅板
２１  磁粉拡張コア部
２５  張出コア部
３１  固定子
３２  磁粉拡張コア部
３６  界磁石
３８  鉄心コア
４３  対向コア部
【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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