(57)【要約】【課題】ヨークとティースを異なる方向に積層された電磁鋼板で構成した励磁機において、渦電流を低減して高効率化を行う。【解決手段】分割されたヨーク１およびティース２を備え、前記ヨークを構成する積層された電磁鋼板の各鋼板面の法線方向は、励磁機の回転軸方向であり、且つ、前記ティースを構成する積層された電磁鋼板の各鋼板面の法線方向は、励磁機の周方向である回転型の励磁機であって、前記ヨークと前記ティースとの接合部近傍に絶縁部６，２６を設けて、前記ヨークまたは前記ティースに生じる電磁鋼板面内の渦電流（ＥＣ４），ＥＣ３を低減する。【選択図】図５
2008035618.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分割されたヨークおよびティースを備え、前記ヨークを構成する積層された電磁鋼板の各鋼板面の法線方向は、励磁機の回転軸方向であり、且つ、前記ティースを構成する積層された電磁鋼板の各鋼板面の法線方向は、励磁機の周方向である回転型の励磁機であって、
前記ヨークと前記ティースとの接合部近傍に絶縁部を設けて、前記ヨークまたは前記ティースに生じる渦電流を低減することを特徴とする励磁機。
【請求項２】
請求項１に記載の励磁機において、
前記ティースは、前記ヨークの外周部を残して嵌合され、該ティース先端部近傍の該ヨークの外周部に前記絶縁部を設け、該ティース先端部近傍の該ヨークの外周部に生じる渦電流を低減することを特徴とする励磁機。
【請求項３】
請求項２に記載の励磁機において、
前記絶縁部は、前記ティース先端部近傍の前記ヨークを構成する電磁鋼板の幅の全体にわたって設けられていることを特徴とする励磁機。
【請求項４】
請求項２に記載の励磁機において、
前記絶縁部は、前記ティース先端部近傍の前記ヨークの厚さ方向の少なくとも一方側に設けられ、且つ、該ヨークの端面から当該ヨークの厚さの１／３以上の幅を有していることを特徴とする励磁機。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の励磁機において、
前記絶縁部は、前記ティースの側面部において前記積層された電磁鋼板を貫通する方向で、該ティースが接合しているヨーク側に設けられ、該ティースに生じる渦電流を低減することを特徴とする励磁機。
【請求項６】
請求項５に記載の励磁機において、
前記絶縁部は、前記ティースの側面部の幅の１／３〜１／４の幅を有することを特徴とする励磁機。
【請求項７】
請求項５に記載の励磁機において、
前記絶縁部は、前記ティースの側面部において、さらに前記励磁機の回転軸側にも設けられ、該ティースに生じる渦電流を低減することを特徴とする励磁機。
【請求項８】
請求項７に記載の励磁機において、
前記絶縁部は、前記ティースの側面部の幅の１／３〜１／４の幅を有することを特徴とする励磁機。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の励磁機において、
前記ヨークと前記ティースとの接合部に絶縁部を設け、前記ヨークまたは前記ティースに生じる渦電流を低減することを特徴とする励磁機。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の励磁機を備えることを特徴とする同期機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流を通じることにより移動磁界を発生させる励磁機およびそれを用いた同期機に関し、特に、電動機や発電機等の同期機における励磁機の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、永久磁石同期機は、ステータ（固定子）に電流を流すことにより発生する磁場と、ロータ（回転子）に埋め込まれた永久磁石が発生する磁場とが作用してロータを回転するような電磁力が発生するようになっており、保守性，制御性および耐環境性に優れ、且つ、高効率および高力率運転が可能な電動機として産業・民生家電分野を問わず広く用いられている。
【０００３】
ここで、電気エネルギーを同期機に流して回転駆動力を得るようにするのが同期電動機であり、逆に、同期機を回転させて電気エネルギーを同期機より取り出すのが同期発電機であるが、本明細書では、両者を含めて同期機としている。なお、両者の構造は基本的には同じなので、主として同期電動機を例として詳述する。また、本明細書では、主として励磁機をステータとして説明するが、例えば、ロータに電流を流すことによって、励磁機をロータとして構成することもできる。
【０００４】
さらに、励磁機としては、同期機であっても、誘導機或いは直流機であっても構成は同じなので、そうした機器に対しても本発明を適用することができるのはいうまでもない。
【０００５】
図１および図２は従来の同期機の一例を示し、図１は横断面図であり、また、図２は縦断面図である。図１および図２において、参照符号１はヨーク、２はティース、７はステータ、８はロータ、そして、９は永久磁石を示している。
【０００６】
図１および図２に示されるように、従来の同期機は、ヨーク１およびティース２で構成されたステータ７の内側にロータ８が配置されている。例えば、ロータ８には永久磁石９が埋め込まれており、ステータ７に三相交流を流すことにより発生する磁場が永久磁石９に働くことでロータ８が回転するようになっている。
【０００７】
従来、同期機のステータは、鉄損を低減するために無方向性電磁鋼板（ＮＯ）を積層することにより作られていた。ここで、無方向性電磁鋼板は、鋼板表面のどの方向にも一様な比透磁率を有する鋼板であって、比較的鉄損の小さい材料として広く用いられているが、長時間連続運転する同期機のステータに用いる材料としてはさらなる磁気特性の改善が求められている。
【０００８】
また、従来、ステータ７のヨーク１とティース２とを分割し、ヨーク１には円周方向を磁化容易方向とする方向性電磁鋼板（ＧＯ）を使用し、且つ、ティース２には径方向を磁化容易方向とする方向性電磁鋼板を使用して鉄損を低減するものも知られている。
【０００９】
しかしながら、図１および図２に示す従来の同期機は、ヨーク１およびティース２を構成する方向性電磁鋼板の積層方向が同じ方向なので、ヨーク１からティース２への磁束の流れがスムーズではなく、この部分に磁気抵抗の大きい回転磁界が発生して鉄損を増加させることになっていた。さらに、ステータ７を通過する磁束は分割されたヨーク１同士の境界線およびヨーク１とティース２との境界線の双方を通過するため、この境界線の磁気抵抗により鉄損が増加するという問題もあった。
【００１０】
そこで、従来、ステータでの全体的な磁気抵抗を小さくして性能を向上させるために、コイルが装着されるティース部とヨーク部を連結してステータを構成し、ティース部に方向性電磁鋼板を用いると共に、ヨーク部に透磁率の異方性の小さい磁性材を用いた電気モータが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【００１１】
また、従来、ヨークとティースとを備えたステータを複数枚、厚さ方向に積層・固定し、ヨークを周方向に分割し、該分割されたヨークの境界をティースが設けられている周方向の位置とし、ヨークおよびティースを方向性電磁鋼板で構成し、ヨークの磁化容易方向をステータの周方向とし、そして、ティースの磁化容易方向をステータの径方向とした同期機も提供されている（例えば、特許文献２参照）。
【００１２】
さらに、従来、ヨークが周方向に分割されている励磁機（ステータ）の磁気抵抗と鉄損を低減し磁束（Ｂ）を増大するために、ヨークおよびティースを、異なる方向に積層された方向性電磁鋼板で構成した励磁機およびそれを用いた同期機も提案されている（例えば、特許文献３参照：以下、直交モータと称する）。
【００１３】
また、従来、モータのヨークとティースの接続部分に多く発生する回転磁界、並びに、二次元ベクトル磁気特性測定装置により回転磁界の磁気特性を明らかにした文献も発行されている（例えば、特許文献４および５参照）。
【００１４】
ところで、従来、有限要素法による電磁場解析技術が知られており、様々な文献に記載されている（例えば、非特許文献１および２参照）。有限要素法は、モータなどの電気機器を空間的に微小なメッシュに分割し、そのメッシュ内部は低次の関数で表現できるとして、マックスウェルの方程式を数値解析的に求めるものであり、磁気エネルギーを最小にする条件が実在する物理量として定式化している。モータなどの損失および電磁トルクといった電磁気特性を明らかにするために用いられており、精度よく実現象を反映することができる。なお、従来、電磁鋼板の磁気特性の評価に使用する鉄損に関する文献も発行されている（例えば、非特許文献３参照）。
【００１５】
【特許文献１】特開２０００−０７８７８０号公報
【特許文献２】特開２００４−０５６９０６号公報
【特許文献３】特開２００４−２３６４９５号公報
【特許文献４】特開２００４−３４７４８２号公報
【特許文献５】特開２００５−０６９９３３号公報
【非特許文献１】K. Fujisaki, S. Satoh, "Numerical Calculations of Electromagnetic Fields in Silicon Steel Under Mechanical Stress", IEEE Transactions on Magnetics, Volume: 40, Issue: 4, July 2004, Pages: 1820-1825
【非特許文献２】中田、高橋著「電気工学の有限要素法  第二版」森北出版株式会社、１９８６年、東京
【非特許文献３】新日本製鐵（株）「図解  わかる電磁鋼板」新日本製鐵（株）、１９８５年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
上述したように、特許文献１に開示された電気モータは、ティース部に方向性電磁鋼板を用い、ヨーク部に透磁率の異方性の小さい磁性材（低炭素鋼鋼板や無方向性電磁鋼板など）を用いるものであるが、ヨーク１およびティース２の接合部も透磁率の異方性の小さい磁性材を用いているため、ヨーク１からティース２への磁束の流れがスムーズでなく、この部分に磁気抵抗の大きい回転磁界が発生して鉄損を増加させてしまうという問題があった。
【００１７】
また、特許文献２に開示されたステータは、ヨークおよびティースを方向性電磁鋼板で構成し、ヨークの磁化容易方向をステータの周方向とすると共に、ティースの磁化容易方向をステータの径方向としたものであるが、特許文献１のものと同様に、ヨークとティースの積層方向が直交しないので渦電流は発生しないが、回転磁界が発生して鉄損を増加させてしまうという問題があった。
【００１８】
図３は、特許文献３に開示された、従来の同期機の他の例（直交モータ）における励磁機（ステータ）の一部を示す断面図である。
【００１９】
図３において、参照符号３はヨークとヨークとの境界線を示し、４はヨークとティースとの境界線を示している。ここで、ヨーク１およびティース２の方向性電磁鋼板の積層方向は、ヨーク１の鋼板面の法線方向がモータの回転軸方向でティース２の鋼板面の法線方向が周方向とされている。
【００２０】
図３に示す従来のステータ７は、外周部分のヨーク１およびティース２を備え、ヨーク１とティース２がロータの周囲に円周状に配置され、ヨーク１がステータの周方向に分割されている。そして、ヨーク１およびティース２は、方向性電磁鋼板を異なる方向に積層して構成されている。これにより、ヨークが周方向に分割されているステータの回転磁界の発生を抑制し、磁気抵抗と鉄損を低減して磁束密度（Ｂ）を増大することができる。
【００２１】
図１１は回転磁界を説明するための図である。
図１１に示されるように、回転磁界は、例えば、電磁鋼板を交流励磁したときに、電磁鋼板内の或る位置で磁束密度ベクトルＢ（Ｂｘ、Ｂｙ）の１周期の軌跡が二次元平面内で楕円状になるもので、モータのヨークとティースの接続部分に多く発生する（なお、詳細は特許文献４参照）。
【００２２】
また、回転磁界は、二次元ベクトル磁気特性測定装置によりその磁気特性を明らかにすることができる（特許文献５参照）が、通常、鉄損の増加を招くために、できるだけその発生を抑制することが望まれている。
【００２３】
なお、電磁鋼板ではなくバルク形状の磁性体の交流励磁において、回転磁界とは、磁束密度ベクトルの１周期の軌跡が二次元平面内から外れる場合を指すこともある。
【００２４】
この特許文献３に開示されたステータは、ヨークとティースの積層方向が直交しており、ヨークとティースとの接合部分には同一平面が存在せず、ヨークとティースとの境界４の近傍に回転磁界を発生し難くなる。しかしながら、当該構造の励磁機は、回転磁界を低減することはできるものの、ヨークとティースの積層方向が直交しているためか、損失が大きくなるという問題があった。
【００２５】
本発明は、上述した従来の励磁機（同期機）が有する問題に鑑み、ヨークとティースを異なる方向に積層された電磁鋼板で構成した励磁機において、回転磁界の発生を抑制しつつ、可及的に損失を低減して高効率化を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
本発明によれば、分割されたヨークおよびティースを備え、前記ヨークを構成する積層された電磁鋼板の各鋼板面の法線方向は、励磁機の回転軸方向であり、且つ、前記ティースを構成する積層された電磁鋼板の各鋼板面の法線方向は、励磁機の周方向である回転型の励磁機であって、前記ヨークと前記ティースとの接合部近傍に絶縁部を設けて、前記ヨークまたは前記ティースに生じる渦電流を低減することを特徴とする励磁機が提供される。
【００２７】
ここで、好ましくは、前記ティースは、前記ヨークの外周部を残して嵌合され、該ティース先端部近傍の該ヨークの外周部に前記絶縁部を設け、該ティース先端部の該ヨークの外周部に生じる渦電流を低減する。さらに、好ましくは、前記絶縁部は、前記ヨークを構成する電磁鋼板の幅の全体にわたって設けられている。また、前記絶縁部は、前記ティース先端部近傍の前記ヨークの厚さ方向（回転軸方向）の少なくとも一方側に設けられ、且つ、該ヨークの端面から厚さの１／３以上の幅を有するように構成してもよい。
【００２８】
本発明の励磁機の別の形態では、前記絶縁部が、前記ティースの側面部において前記積層された電磁鋼板を貫通する方向で、該ティースが接合しているヨーク側にのみ、または、ヨーク側に加えて前記励磁機の回転軸側に設けられ、該ティースに生じる渦電流を低減することを特徴とする。ここで、前記絶縁部は、該ティースの側面部の幅の１／３〜１／４の幅にすることが好ましい。
【００２９】
また、本発明の励磁機の別の形態では、前記ヨークと前記ティースとの接合部に絶縁部を設けて、前記ヨークまたは前記ティースに生じる渦電流を低減することを特徴とする。
そして、上記発明の励磁機を備える同期機も本発明により提供される。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、ヨークとティースを異なる方向に積層された電磁鋼板で構成した励磁機において、交流励磁に際して渦電流が大きく発生するヨークおよびティースの部位に絶縁部を設けることによって、渦電流の発生を抑制することができるので、ステータの損失を低減して高効率にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明に係る励磁機および同期機の実施の形態を、添付図面を参照して詳述する。
【００３２】
まず、図３に示したステータについて、交流励磁するときの損出の発生機構について詳細な検討を行った。ここで、ヨーク１の鋼板面の法線方向はモータの回転軸方向とされ、且つ、ティース２の鋼板面の法線方向はモータの周方向である。その検討結果を以下において説明する。
【００３３】
図４は図３に示したすステータを拡大して示す斜視図である。図４のステータでは、渦電流ＥＣ３がティース２に、また、渦電流ＥＣ４がヨーク１に、それぞれ電磁鋼板面内に発生してモータの効率を低下させることが、この方式における損失増大の要因であることが判明した。
【００３４】
その詳細を、図１２に示した励磁機に関する電磁場解析モデルを、有限要素法を用いて得られた解析結果の図９、図１０および図１３を参照して説明する。
【００３５】
図１２では、集中巻きしたステータコアの基本となる３個のティース２０と付随するヨーク１０のみを取り上げており、水平（Ｘ軸）方向に周期境界条件を用いることで複数個のティースを表現している。ロータに相当する部分８０は、簡便のために無垢鉄（導電率は零）を想定している。
図１２中の表に電磁鋼板の物性値等の解析条件を示す。ヨークとティースの積層方向の違いは、比透磁率の異方性で表現している。なお、励磁電流は、三相交流で５０Ｈｚとした。また、Ｚ軸方向には、半分の厚みを考えており、対称境界条件を設定している。さらに、鋼材の導電率は、積層方向の導電率を零とするテンソル表示し、鋼材部分に鋼材の平面方向に流れる渦電流を表現している。
【００３６】
図９は、図３のステータ構造における電磁気現象を明らかにするために、上記の有限要素法の電磁場解析による、各条件における磁束密度分布と渦電流ベクトル分布（→の分布）および損失（鉄損＋渦電流）の比を示す図である。
【００３７】
図９において、下欄に記載した損失（鉄損＋渦電流）は、全体の損失（Ｗ／ｋｇ）を１としたときの、各損失（Ｗ／ｋｇ）の比で表示している。まず、比較のために、（１）ＮＯ（無方向性電磁鋼板）一体も有限要素法による損失の解析を行った。さらに、ステータ構造としてヨークとティースをともにＧＯ（方向性電磁鋼板）で構成し、ヨークとティースの接合部分を絶縁（２）、並びに、導電（３）とした２形体の解析を行った。ケース（２）およびケース（３）において、電磁鋼板の積層方向は、ヨークでは回転軸方向であり、また、ティースでは回転方向である。なお、実際のヨークとティースの接合部分は、上記絶縁と導電との間にあるものと考えられる。
【００３８】
本解析では、鉄芯の損失としては、従来の鉄損（Ｂ−Ｗ特性より算出）だけではなく、鉄芯構造を、積層方向を考慮した電気抵抗率のテンソル表現を行うことにより、ステータコアの鉄芯の電磁鋼板の平面内に流れる渦電流の影響も考慮している。
【００３９】
すなわち、図９において鉄損（従来の鉄損）は、電磁鋼板の磁気特性の評価に通常用いられるＳＳＴ（Single Sheet Tester）またはＥＰＳＴＥＩＮ法によって得られる電磁鋼板のヒステリシス曲線より実測した損失である、直流励磁時に得られるヒステリシス損失、交流時に鋼板の厚み方向に誘起されて流れる渦電流損失および磁壁移動による異常渦電流損失とから構成されるものである（詳細、非特許文献３参照）。つまり、ここでの鉄損における渦電流損失は、鋼板の厚み方向に流れる渦電流である。
【００４０】
これに対して、もう一つの損失である平面渦電流は、電磁鋼板の平面内に流れる渦電流を指し、ＳＳＴといった鋼板の磁気特性を測定するときには出てこない現象である。この平面渦電流は、モータなど三次元的な鉄芯と励磁電流の構成において発現するものである。つまり、鉄芯と励磁電流の相対的位置や接続条件などによっては、磁束密度が面状の鋼板面に垂直に発現し、また、渦電流の連続性を満たそうとすることにより、鋼板面に流れる渦電流である。図９並びに以下の説明では、平面渦電流を簡単に「渦電流」として記す。
【００４１】
図９の下部の損失（鉄損＋渦損）欄に示されるように、ヨークとティースとの接合部分を絶縁したケース（２）をみると、ＮＯ一体のケース（１）と比べて、渦電流の分の損失が増加していることが分かる。これは、ティース先端部のヨーク側（図９中の領域ＣＡ参照）に磁束密度が集中し、その部分の渦電流が増加しているためと考えられる。
【００４２】
また、ヨークとティースとの接合部分を導電したケース（３）をみると、ＮＯ一体のケース（１）と比べて、渦電流の分の損失が増加していることが分かる。これは、ヨークとティースとが導通しているために、ヨークの内側（図９中の領域ＣＢ参照）にヨーク−ティースに跨る渦電流が流れているためであると考えられる。
【００４３】
図１０は、ケース（３）の条件で、励磁電流の位相ωｔ＝３１５度における渦電流ベクトル（矢印）の詳細な分布を示す図である。ヨークとティースとが電気的に導通しているため、ティースの側面で誘起された渦電流が、ヨークの表面を伝って隣のヨーク部分に流れている様子が分かる。
【００４４】
実際のヨークとティースとの接合部分は、絶縁と導電との間にあると考えられる。図９および図１０に例示した、ステータの各構成要素に渦電流が流れる電磁気現象の詳細な解析により、電磁鋼板の平面内に発生する渦電流（平面渦電流）による損失が、ステータをＮＯで構成したとき、すなわち、ケース（１）と比べて、ケース（２）およびケース（３）では非常に大きくなるという知見が得られた。この知見に基づき、図４のステータ構造における損失低減策として、以下に記載するような、ヨークとティースの所定の個所に絶縁部を配設することにより渦電流を低減する、本発明に至った。
【００４５】
図５は本発明に係る励磁機（同期機）におけるステータの一実施例の一部を示す斜視図である。図５において、参照符号６は、ヨークとヨークの間の絶縁部を示している。
【００４６】
図５に示されるように、本実施例のステータ７において、ヨーク１の鋼板面の法線方向はモータの回転軸方向とされ、且つ、ティース２の鋼板面の法線方向はモータの周方向とされている。
【００４７】
図５と前述した図４との比較から分かるように、本実施の形態でのステータ７は、ティース２の側面部に生じる渦電流（図４を参照して説明したＥＣ３）を、該渦電流ＥＣ３の経路に絶縁部２６を設けることにより低減し、一方、ヨーク１に生じる該渦電流ＥＣ４の経路に絶縁部６を設けることにより損失を低減している。なお、絶縁部の厚さは、絶縁性が確保できる範囲内で、薄くする方が磁気抵抗を増やさない観点から好ましい。
【００４８】
まず、ティースの絶縁部について説明する。図６および図７は、図５に示すステータにおける絶縁部２６の形状をより詳細に説明するための図であり、図６は図５におけるＤＤの方向から見た側面図で、図７は図５におけるＥＥの方向から見た透視図である。
【００４９】
ティース２の側面部２ａに設ける絶縁部２６としては、例えば、図６（ａ）に示すように、ティース２の中央付近の両側に絶縁部２６１，２６２を設けるか、図６（ｂ）に示すように、ティース２の中央付近の一方側に絶縁部２６１を設けるか、図６（ｃ）に示すように、ティース２の両側に複数の絶縁部２６３ａ〜２６３ｄを設けるか、或いは、図６（ｄ）に示すように、ティース２の中央付近の全体に絶縁部２６４を設ける。これにより、ティース２の側面部２ａに生じる渦電流ＥＣ３を低減することができる。
【００５０】
なお、図６（ａ）〜図６（ｃ）において、絶縁部２６１（２６２，２６３ａ〜２６３ｄ）の幅Ｗ７は、例えば、ティース２の側面の幅Ｗ６の約１／３〜１／４程度の幅であれば、渦電流ＥＣ３を十分に低減することができる。
【００５１】
また、図７に示されるように、ティース２に設けるヨーク１側の絶縁部２６の平面形状（図５におけるＥＥの方向から見た形状）は、例えば、ヨーク１とティース２との接続線４と平行な辺を有する絶縁部２６ａとしているが、これに限定されるものではなく他の形状（例えば、絶縁部２６ｂ）としてもよい。さらに、ティース２に設けるロータ側の絶縁部２６の平面形状は、例えば、矩形形状としているが他の形状でもよいのはいうまでもない。いずれにしろ、ティース２に生じる渦電流ＥＣ３の経路を妨げる形状であればよい。
【００５２】
なお、絶縁部２６ａ（２６ｂ，２６ｃ，２６，２６１，２６２，２６３ａ〜２６３ｄ，２６４）の厚さ（奥行き）Ｗ９は、例えば、ティース２の幅（平面から見た厚さ）Ｗ８の約１／３〜１／４程度の厚さであれば、渦電流ＥＣ３を十分に低減することができる。また、厚さＷ９は１／３より大きくしても渦電流を低減することが可能であるが、ティースの磁気抵抗が若干増加するので不利である。
【００５３】
一方、ヨーク１に関して、渦電流は、図１０からヨーク１の背部で、厚さ方向（Ｚ軸方向）について端部より４分の１程度までの範囲に多く流れていることが分かる。
【００５４】
図１４は図３に示すステータにおけるヨーク間の絶縁部の形状の例を説明するための図である。図１４に示されるように、スリットを入れた場合には、渦電流自体も迂回するので、少なくとも３分の１まで絶縁部を入れた方が効果的である。
【００５５】
図９に示したティースとヨークとの接合部分を絶縁したケース（２）と、導電したケース（３）とを比較すると、絶縁したケース（２）の方が、渦電流の発生が少ないことが分かる。このため、励磁器（同期機）の損失を低減させるためには、ティースとヨークとの接合部分を絶縁することも効果的であると考えられる。
【００５６】
上述した各実施の形態では、本発明に係る励磁機を回転型の同期機（回転モータ）のステータとして説明したが、本発明の励磁機は、このようなモータのステータとして適用されるだけでなく、直線型の同期機（例えば、リニアモータ）のステータとしても適用することができる。直線型の同期機の場合には、上記の説明での回転方向を同期機の磁界移動方向と読み換え、また、回転軸方向を磁界移動方向およびヨークとティースの接続方向に直交する方向と読み換えれば、上記の説明をそのまま適用することができる。
【００５７】
さらに、例えば、回転モータにおいても、ヨーク１とティース２との接続は、図４等に示すような鋭角的な接続線４ではなく、図８に示すような矩形の接続線４０であってもよい。すなわち、本発明の励磁機は、回転軸方向に積層した電磁鋼板で構成されるヨーク１、並びに、回転方向に積層した電磁鋼板で構成されるティース２を備える様々な励磁機において、ヨークとティースの接続線の近傍に生じる渦電流の経路に絶縁部を設けることによって、渦電流の低減を図ることができる。
【００５８】
ここで、絶縁部を構成する部材としては、例えば、紙，マイカテープ，樹脂シートおよび樹脂テープ等、或いは、絶縁性の樹脂を充填する等といった、従来から知られている様々な絶縁物で構成することが可能である。また、絶縁部の厚さ（Ｔ１，Ｔ２）としては、例えば、絶縁破壊が生じない範囲において、１０μｍ〜１００μｍ程度でも十分に渦電流の発生を低減することができる。
【００５９】
また、本発明の励磁機（ステータ）を、同期機（電動機や発電機等）に適用することによって、損失が少なく高効率の同期機を提供することが可能になる。
【００６０】
さらに、ヨーク１およびティース２を構成する積層された電磁鋼板は、方向性電磁鋼板に限定されるものではなく、無方向性電磁鋼板の場合でも、渦電流の低減の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は、異なる方向に積層した電磁鋼板で構成されるヨークおよびティースを備える様々な励磁機および該励磁機を用いた同期機に適用することができる。したがって、本発明は、高効率な同期機を製作することを可能とし、産業上大いに利用可能な技術である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】従来の同期機の一例を示す横断面図である。
【図２】従来の同期機の一例を示す縦断面図である。
【図３】従来の同期機の他の例におけるステータの一部を示す断面図である。
【図４】図３に示すステータを拡大して示す斜視図である。
【図５】本発明に係るステータの一実施例の一部を示す斜視図である。
【図６】図５に示すステータにおける絶縁部の形状を説明するための図（その１）である。
【図７】図５に示すステータにおける絶縁部の形状を説明するための図（その２）である。
【図８】本発明に係るステータのさらなる適用例を示す断面図である。
【図９】有限要素法の電磁場解析による各条件における磁束密度分布と渦電流ベクトル分布および損失（鉄損＋渦電流）の比を示す図である。
【図１０】有限要素法の電磁場解析による、ヨークとティースとの接合部に導通しているときの、ヨークの厚さの半分の部分の渦電流ベクトル分布（ケース（３）の条件、ティース１個分：ωｔ＝３１５度）を示す図である。
【図１１】回転磁界を説明するための図である。
【図１２】有限要素法による電磁場解析を行ったモデルを説明するための図（物性値を含む）である。
【図１３】有限要素法の電磁場解析による、ヨークとティースとの接合部に導通しているときの、ヨークの厚み半分の部分の渦電流ベクトル分布を示す図である。
【図１４】図３に示すステータにおけるヨーク間の絶縁部の形状の例を説明するための図である。
【符号の説明】
【００６３】
１    ヨーク
２    ティース
３    ヨークとヨークとの境界線
４，４０    ヨークとティースとの境界線
５    電磁コイル
６，６０，６１，６２；１６，１６１，；２６，２６ａ〜２６ｃ；２６１，２６２，２６３ａ〜２６３ｄ，２６４    絶縁部
７    励磁機（ステータ）
８    ロータ
９    永久磁石
１０    ヨーク（電磁場解析モデル）
２０    ティース（電磁場解析モデル）
８０    ロータに相当する部分（電磁場解析モデル）
ＥＣ１〜ＥＣ４    渦電流
【図１】
2008035618.tif 000003
【図２】
2008035618.tif 000004
【図３】
2008035618.tif 000005
【図４】
2008035618.tif 000006
【図５】
2008035618.tif 000007
【図６】
2008035618.tif 000008
【図７】
2008035618.tif 000009
【図８】
2008035618.tif 000010
【図１１】
2008035618.tif 000011
【図１２】
2008035618.tif 000012
【図１４】
2008035618.tif 000013
【図９】
2008035618.tif 000014
【図１０】
2008035618.tif 000015
【図１３】
2008035618.tif 000016