(57)【要約】【課題】小型化しても界磁磁石の個数を増やすことなく、界磁磁石の着磁が容易なアキシャルギャップ型の回転電機を提供する。【解決手段】回転軸Ｑに沿った回転軸方向に対して着磁された二つの環状の永久磁石１０３Ｃ，１０３Ｄはヨーク１０６によって磁気的に結合する。永久磁石１０３Ｃが呈する磁極面１０３Ｓａ上には磁性環１０２Ｓが、永久磁石１０３Ｄが呈する磁極面１０３Ｎａ上には磁性環１０２Ｎが、それぞれ設けられる。磁性環１０２Ｓ，１０２Ｎはそれぞれ磁性突起１０２Ｋ，１０２Ｊを回転軸方向の一方側に有しており、これらは周方向において交互に配置される。磁性突起１０２Ｋ，１０２Ｊにはそれぞれ磁性板１０１Ｓ，１０１Ｎが設けられ、これらのいずれもが回転軸方向において電機子と対向する。【選択図】図１
2008043043.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸（Ｑ）の周りで周方向に回転可能な界磁子（１Ａ〜１Ｇ）と、前記回転軸に平行な回転軸方向において前記界磁子と対向する電機子（２）とを備え、
前記界磁子は、
前記回転軸の周囲で配置された環状の第１磁極面（１０３Ｎａ；１０３Ｎ）と、前記回転軸の周囲で配置され、前記第１磁極面とは極性が反対に着磁した環状の第２磁極面（１０３Ｓａ；１０３Ｓ）とを呈する界磁磁石と、
前記第１磁極面に設けられ、前記回転軸方向に突出する第１磁性突起（１０１Ｎ，１０２Ｊ）を有する第１磁性環（１０２Ｎ）と、
前記第２磁極面に設けられ、前記第１磁性突起と同数で前記第１磁性突起の突出側に突出する第２磁性突起（１０１Ｓ，１０２Ｋ）を有する第２磁性環（１０２Ｓ）と、
を有し、
前記第１磁性突起と前記第２磁性突起とは相互に磁気的に分離されつつ前記周方向において交互に設けられ、そのいずれもが前記回転軸方向において前記電機子と対向する回転電機。
【請求項２】
前記第１磁性突起（１０１Ｎ，１０２Ｊ）と前記第２磁性突起（１０１Ｓ，１０２Ｋ）とは、前記界磁子（１Ａ〜１Ｇ）と前記電機子（２）との前記回転軸方向に沿った距離の２倍を超える距離以上で隔たる、請求項１記載の回転電機。
【請求項３】
前記第１磁性突起は前記電機子（２）側に、前記電機子側で前記第２磁性環（１０２Ｓ）を覆う第１磁性板（１０１Ｎ）を含み、
前記第２磁性突起は前記電機子（２）側に、前記電機子側で前記第１磁性環（１０２Ｎ）を覆う第２磁性板（１０１Ｓ）を含む、請求項１乃至請求項２のいずれか一つに記載の回転電機。
【請求項４】
前記界磁子（１Ｃ；１Ｄ）は
前記第１磁性板（１０１Ｎ）及び前記第２磁性板（１０１Ｓ）を、その内周側及び外周側の少なくともいずれか一方において前記周方向に連結する薄肉部（１０１Ｇ；１０１Ｈ）
を更に有する、請求項３記載の回転電機。
【請求項５】
前記界磁子（１Ｃ；１Ｄ）は前記周方向において前記第１磁性突起（１０１Ｎ，１０２Ｊ）と前記第２磁性突起（１０１Ｓ，１０２Ｋ）との間に配置され、前記第１磁性突起及び前記第２磁性突起に対して相互に磁気的に分離され、前記回転軸方向に突出するｑ軸インダクタンス増大用磁性突起（１０１Ｑ，１０２Ｌ）を有するｑ軸インダクタンス増大用磁性環（１０２Ｑ）
を更に有する、請求項１乃至請求項２のいずれか一つに記載の回転電機。
【請求項６】
前記第１磁性突起は前記電機子（３）側に、前記電機子（３）側で前記第２磁性環（１０２Ｓ）を覆う第１磁性板（１０１Ｎ）を含み、
前記第２磁性突起は前記電機子（３）側に、前記電機子（３）側で前記第１磁性環（１０２Ｎ）を覆う第２磁性板（１０１Ｓ）を含み、
前記ｑ軸インダクタンス増大用磁性突起は前記電機子（３）側に、前記電機子（３）側で前記第１磁性環及び前記第２磁性環を覆うｑ軸インダクタンス増大用磁性板（１０１Ｑ）を含む、請求項５記載の回転電機。
【請求項７】
前記界磁子（１Ｃ；１Ｄ）は
前記第１磁性板（１０１Ｎ）及び前記第２磁性板（１０１Ｓ）及び前記ｑ軸インダクタンス増大用磁性板（１０１ｑ）を、その内周側及び外周側の少なくともいずれか一方において前記周方向に連結する薄肉部（１０１Ｇ；１０１Ｈ）
を更に有する、請求項６記載の回転電機。
【請求項８】
前記界磁磁石は、
前記回転軸方向に着磁されて前記第１磁極面（１０３Ｎａ）を呈する環状の第１磁石（１０３Ｄ）と、
前記第１磁石の内周に設けられ、前記回転軸方向に着磁されて前記第２磁極面（１０３Ｓａ）を呈する環状の第２磁石（１０３Ｃ）と
を含み、
前記界磁子（１Ａ，１Ｃ）は、
前記第１磁極面及び前記第２磁極面とは反対側で前記第１磁石と前記第２磁石とを磁気的に連結する環状の磁気ヨーク（１０６）
を更に有する、請求項１乃至請求項７のいずれか一つに記載の回転電機。
【請求項９】
他の電機子（３）
を更に備え、
前記界磁磁石は、
前記回転軸方向に着磁されて前記第１磁極面（１０３Ｎａ）及び前記第１磁極面とは極性が異なる第３磁極面（１０３Ｓｂ）を呈する環状の第１磁石（１０３Ｄ）と、
前記第１磁石の内周に設けられ、前記回転軸方向に着磁されて前記第２磁極面（１０３Ｓａ）及び前記第２磁極面とは極性が異なる第４磁極面（１０３Ｎｂ）を呈する環状の第２磁石（１０３Ｃ）と
を含み、
前記界磁子（１Ｂ）は、
前記第３磁極面に設けられ、前記第１磁性突起とは反対側に突出する第３磁性突起（１０５Ｓ，１０４Ｋ）を有する第３磁性環（１０４Ｓ）と、
前記第４磁極面に設けられ、前記第３磁性突起と同数で前記第３磁性突起の突出側に突出する第４磁性突起（１０５Ｎ，１０４Ｊ）を有する第４磁性環（１０４Ｎ）と、
を更に有し、
前記第３磁性突起と前記第４磁性突起とは相互に磁気的に分離されつつ前記周方向において交互に設けられ、そのいずれもが前記回転軸方向において前記他の電機子と対向する、請求項１乃至請求項７のいずれか一つに記載の回転電機。
【請求項１０】
前記第１磁極面（１０３Ｎａ）の面積と、前記第２磁極面（１０３Ｓａ）の面積とは等しい、請求項８乃至請求項９のいずれか一つに記載の回転電機。
【請求項１１】
前記第１磁極面（１０３Ｎａ）の面積は、前記第２磁極面（１０３Ｓａ）の面積よりも大きい、請求項８乃至請求項９のいずれか一つに記載の回転電機。
【請求項１２】
前記界磁磁石は、前記径方向に着磁されて内周側に前記第１磁極面（１０３Ｎ）を、外周側に前記第２磁極面（１０３Ｓ）を、それぞれ呈する環状磁石（１０３）である、請求項１乃至請求項７のいずれか一つに記載の回転電機。
【請求項１３】
他の電機子（３）
を更に備え、
前記第１磁性環（１０２Ｎ）は、前記第１磁性突起（１０１Ｎ，１０２Ｊ）と反対方向に突出する第３磁性突起（１０５Ｎ，１０２Ｙ）を更に有し、
前記第２磁性環（１０２Ｓ）は、前記第２磁性突起（１０１Ｓ，１０２Ｋ）と反対方向に突出する第４磁性突起（１０５Ｓ，１０２Ｚ）を更に有し、
前記第３磁性突起と前記第４磁性突起とは相互に磁気的に分離されつつ前記周方向において交互に設けられ、そのいずれもが前記回転軸方向において前記他の電機子と対向する、請求項１２記載の回転電機。
【請求項１４】
前記周方向において、前記第１磁性突起（１０１Ｎ，１０２Ｊ）と前記第３磁性突起（１０５Ｎ，１０２Ｙ）とは交互に配置され、
前記周方向において、前記第２磁性突起（１０１Ｓ，１０２Ｋ）と前記第４磁性突起（１０５Ｓ，１０２Ｚ）とは交互に配置される、請求項１３記載の回転電機。
【請求項１５】
前記界磁磁石は、前記回転軸方向に着磁されて前記第１磁極面（１０３Ｎａ）及び前記第２磁極面（１０３Ｓｂ）を呈する環状磁石（１０３Ｄ）であり、
前記第２磁性環（１０２Ｓ）は、前記第１磁性環（１０２Ｎ）と共に前記環状磁石を挟む鍔部（１０２Ｔ）を有する、請求項１乃至請求項７のいずれか一つに記載の回転電機。
【請求項１６】
前記第１磁性環及び前記第２磁性環の固有抵抗は、前記界磁磁石の固有抵抗よりも高い、請求項１記載の回転電機。
【請求項１７】
前記第１磁性環及び前記第２磁性環並びに前記ｑ軸インダクタンス増大用磁性環の固有抵抗は、前記界磁磁石の固有抵抗よりも高い、請求項５記載の回転電機。
【請求項１８】
前記電機子はティースを有し、
前記回転軸方向に沿って見て、前記ティースは前記第１磁性突起と前記第２磁性突起の内径と外径との間に位置する、請求項１乃至請求項１７のいずれか一つに記載の回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は回転電機に関し、特にいわゆるアキシャルギャップ型モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
いわゆるアキシャルギャップ型モータとは、回転軸の周りで周方向に回転可能な界磁子と、回転軸に平行な方向（以下、単に「回転軸方向」とも称す）において界磁子と対向する電機子とを備えるモータである。アキシャルギャップ型モータは、回転軸方向に薄型化しても界磁磁石（界磁磁束を発生させる磁石）の磁極面を大きくできるため、小型で大きいトルクを発生させることができる。よって特に精密モータでは良く採用され、近年では小型モータについても適用が検討されている。本件に関連する先行技術文献として、例えば特許文献１，２がある。
【０００３】
【特許文献１】特開昭５９−２１６４５８号公報
【特許文献２】特開２００５−９４９５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、アキシャルギャップ型モータに採用される界磁磁石を永久磁石で一体に作成しようとすると、周方向において異なる磁極面が発生するように着磁される必要があった。かかる必要性に応えることは、多極の小型モータにおいては困難であり、十分な着磁が得られない場合があった。また、着磁むらが発生すれば、振動や騒音の原因となる。
【０００５】
一方、各磁極面毎に界磁磁石を作成すれば部品点数が増加し、界磁磁石の固定も困難となる。
【０００６】
さらには、永久磁石をロータ表面に設ければ、例えば固有抵抗の小さい焼結の希土類磁石等の場合、電機子からの回転磁界によって永久磁石内部に渦電流が発生したり、減磁する恐れがあった。これを回避するために永久磁石をロータコア内部に埋設すれば、磁束が短絡的に流れてしまって電機子に鎖交する磁束量が低減する。このような短絡的な磁束の流れを回避すべく永久磁石の近傍に空隙を設けることも考えられるが、これはロータコアの強度を確保する観点から抑制される永久磁石の磁極面積を更に抑制されることを招来する。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、小型化しても界磁磁石の個数を増やすことなく、界磁磁石の着磁が容易なアキシャルギャップ型の回転電機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明にかかる回転電機は、回転軸（Ｑ）の周りで周方向に回転可能な界磁子（１Ａ〜１Ｇ）と、前記回転軸に平行な回転軸方向において前記界磁子と対向する電機子（２）とを備える。そしてその第１の態様では、前記界磁子は、前記回転軸の周囲で配置された環状の第１磁極面（１０３Ｎａ；１０３Ｎ）と、前記回転軸の周囲で配置され、前記第１磁極面とは極性が反対に着磁した環状の第２磁極面（１０３Ｓａ；１０３Ｓ）とを呈する界磁磁石と、前記第１磁極面に設けられ、前記回転軸方向に突出する第１磁性突起（１０１Ｎ，１０２Ｊ）を有する第１磁性環（１０２Ｎ）と、前記第２磁極面に設けられ、前記第１磁性突起と同数で前記第１磁性突起の突出側に突出する第２磁性突起（１０１Ｓ，１０２Ｋ）を有する第２磁性環（１０２Ｓ）とを有する。そして、前記第１磁性突起と前記第２磁性突起とは相互に磁気的に分離されつつ前記周方向において交互に設けられ、そのいずれもが前記回転軸方向において前記電機子と対向する。
【０００９】
この発明にかかる回転電機の第２の態様は、その第１の態様であって、前記第１磁性突起（１０１Ｎ，１０２Ｊ）と前記第２磁性突起（１０１Ｓ，１０２Ｋ）とは、前記界磁子（１Ａ〜１Ｇ）と前記電機子（２）との前記回転軸方向に沿った距離の２倍を超える距離以上で隔たる。
【００１０】
この発明にかかる回転電機の第３の態様は、その第１の態様又は第２の態様であって、前記第１磁性突起は前記電機子（２）側に、前記電機子側で前記第２磁性環（１０２Ｓ）を覆う第１磁性板（１０１Ｎ）を含む。そして、前記第２磁性突起は前記電機子（２）側に、前記電機子側で前記第１磁性環（１０２Ｎ）を覆う第２磁性板（１０１Ｓ）を含む。
【００１１】
この発明にかかる回転電機の第４の態様は、その第３の態様であって、前記界磁子（１Ｃ；１Ｄ）は前記第１磁性板（１０１Ｎ）及び前記第２磁性板（１０１Ｓ）を、その内周側及び外周側の少なくともいずれか一方において前記周方向に連結する薄肉部（１０１Ｇ；１０１Ｈ）を更に有する。
【００１２】
この発明にかかる回転電機の第５の態様は、その第１の態様又は第２の態様であって、前記界磁子（１Ｃ；１Ｄ）は、前記周方向において前記第１磁性突起（１０１Ｎ，１０２Ｊ）と前記第２磁性突起（１０１Ｓ，１０２Ｋ）との間に配置され、前記第１磁性突起及び前記第２磁性突起に対して相互に磁気的に分離され、前記回転軸方向に突出するｑ軸インダクタンス増大用磁性突起（１０１Ｑ，１０２Ｌ）を有するｑ軸インダクタンス増大用磁性環（１０２Ｑ）を更に有する。
【００１３】
この発明にかかる回転電機の第６の態様は、その第５の態様であって、前記第１磁性突起は前記電機子（３）側に、前記電機子（３）側で前記第２磁性環（１０２Ｓ）を覆う第１磁性板（１０１Ｎ）を含み、前記第２磁性突起は前記電機子（３）側に、前記電機子（３）側で前記第１磁性環（１０２Ｎ）を覆う第２磁性板（１０１Ｓ）を含み、前記ｑ軸インダクタンス増大用磁性突起は前記電機子（３）側に、前記電機子（３）側で前記第１磁性環及び前記第２磁性環を覆うｑ軸インダクタンス増大用磁性板（１０１Ｑ）を含む。
【００１４】
この発明にかかる回転電機の第７の態様は、その第６の態様であって、前記界磁子（１Ｃ；１Ｄ）は、前記第１磁性板（１０１Ｎ）及び前記第２磁性板（１０１Ｓ）及び前記ｑ軸インダクタンス増大用磁性板（１０１ｑ）を、その内周側及び外周側の少なくともいずれか一方において前記周方向に連結する薄肉部（１０１Ｇ；１０１Ｈ）を更に有する。
【００１５】
この発明にかかる回転電機の第８の態様は、その第１乃至第７の態様のいずれかであって、前記界磁磁石は、前記回転軸方向に着磁されて前記第１磁極面（１０３Ｎａ）を呈する環状の第１磁石（１０３Ｄ）と、前記第１磁石の内周に設けられ、前記回転軸方向に着磁されて前記第２磁極面（１０３Ｓａ）を呈する環状の第２磁石（１０３Ｃ）とを含む。そして前記界磁子（１Ａ，１Ｃ）は、前記第１磁極面及び前記第２磁極面とは反対側で前記第１磁石と前記第２磁石とを磁気的に連結する環状の磁気ヨーク（１０６）を更に有する。
【００１６】
この発明にかかる回転電機の第９の態様は、その第１乃至第７の態様のいずれかであって、他の電機子（３）を更に備える。そして前記界磁磁石は、前記回転軸方向に着磁されて前記第１磁極面（１０３Ｎａ）及び前記第１磁極面とは極性が異なる第３磁極面（１０３Ｓｂ）を呈する環状の第１磁石（１０３Ｄ）と、前記第１磁石の内周に設けられ、前記回転軸方向に着磁されて前記第２磁極面（１０３Ｓａ）及び前記第２磁極面とは極性が異なる第４磁極面（１０３Ｎｂ）を呈する環状の第２磁石（１０３Ｃ）とを含む。前記界磁子（１Ｂ）は、前記第３磁極面に設けられ、前記第１磁性突起とは反対側に突出する第３磁性突起（１０５Ｓ，１０４Ｋ）を有する第３磁性環（１０４Ｓ）と、前記第４磁極面に設けられ、前記第３磁性突起と同数で前記第３磁性突起の突出側に突出する第４磁性突起（１０５Ｎ，１０４Ｊ）を有する第４磁性環（１０４Ｎ）とを更に有する。前記第３磁性突起と前記第４磁性突起とは相互に磁気的に分離されつつ前記周方向において交互に設けられ、そのいずれもが前記回転軸方向において前記他の電機子と対向する。
【００１７】
この発明にかかる回転電機の第１０の態様は、その第８の態様又は第９の態様であって、前記第１磁極面（１０３Ｎａ）の面積と、前記第２磁極面（１０３Ｓａ）の面積とは等しい。
【００１８】
この発明にかかる回転電機の第１１の態様は、その第８の態様又は第９の態様であって、前記第１磁極面（１０３Ｎａ）の面積は、前記第２磁極面（１０３Ｓａ）の面積よりも大きい。
【００１９】
この発明にかかる回転電機の第１２の態様は、その第１乃至第７の態様のいずれかであって、前記界磁磁石は、前記径方向に着磁されて内周側に前記第１磁極面（１０３Ｎ）を、外周側に前記第２磁極面（１０３Ｓ）を、それぞれ呈する環状磁石（１０３）である。
【００２０】
この発明にかかる回転電機の第１３の態様は、その第１２の態様であって、他の電機子（３）を更に備える。そして前記第１磁性環（１０２Ｎ）は、前記第１磁性突起（１０１Ｎ，１０２Ｊ）と反対方向に突出する第３磁性突起（１０５Ｎ，１０２Ｙ）を更に有する。前記第２磁性環（１０２Ｓ）は、前記第２磁性突起（１０１Ｓ，１０２Ｋ）と反対方向に突出する第４磁性突起（１０５Ｓ，１０２Ｚ）を更に有する。前記第３磁性突起と前記第４磁性突起とは相互に磁気的に分離されつつ前記周方向において交互に設けられ、そのいずれもが前記回転軸方向において前記他の電機子と対向する。
【００２１】
この発明にかかる回転電機の第１４の態様は、その第１３の態様であって、前記周方向において、前記第１磁性突起（１０１Ｎ，１０２Ｊ）と前記第３磁性突起（１０５Ｎ，１０２Ｙ）とは交互に配置される。前記周方向において、前記第２磁性突起（１０１Ｓ，１０２Ｋ）と前記第４磁性突起（１０５Ｓ，１０２Ｚ）とは交互に配置される。
【００２２】
この発明にかかる回転電機の第１５の態様は、その第１乃至第７の態様であって、前記界磁磁石は、前記回転軸方向に着磁されて前記第１磁極面（１０３Ｎａ）及び前記第２磁極面（１０３Ｓｂ）を呈する環状磁石（１０３Ｄ）であり、前記第２磁性環（１０２Ｓ）は、前記第１磁性環（１０２Ｎ）と共に前記環状磁石を挟む鍔部（１０２Ｔ）を有する。
【００２３】
この発明にかかる回転電機の第１６の態様は、その第１の態様であって、前記第１磁性環及び前記第２磁性環の固有抵抗は、前記界磁磁石の固有抵抗よりも高い。
【００２４】
この発明にかかる回転電機の第１７の態様は、その第５の態様であって、前記第１磁性環及び前記第２磁性環並びに前記ｑ軸インダクタンス増大用磁性環の固有抵抗は、前記界磁磁石の固有抵抗よりも高い。
【００２５】
この発明にかかる回転電機の第１８の態様は、その第１乃至第１７の態様のいずれかであって、前記電機子はティースを有し、前記回転軸方向に沿って見て、前記ティースは前記第１磁性突起と前記第２磁性突起の内径と外径との間に位置する。
【発明の効果】
【００２６】
この発明にかかる回転電機の第１の態様によれば、第１磁極面や第２磁極面の個数が少なくても、第１磁性突起や第２磁性突起の個数で界磁子の極数を設定することができる。よって周方向において異なる磁極面が発生するように着磁する必要がなく、着磁が容易である。また第１磁性環や第２磁性環の存在により、界磁磁石の渦電流や減磁の発生を抑制できる。また第１磁性突起や第２磁性突起に流れる磁束は第１磁極面や第２磁極面の着磁むらの影響を受けにくい。
【００２７】
この発明にかかる回転電機の第２の態様によれば、第１磁極面と第２磁極面との間に流れる磁束が、電機子に鎖交しないで短絡的に流れることを防止する。
【００２８】
この発明にかかる回転電機の第３の態様によれば、電機子からみたＮ極の磁極面とＳ極の磁極面の構成を均一にし易く、回転電機の回転むら・振動・騒音が低減される。
【００２９】
この発明にかかる回転電機の第４の態様によれば、第１磁性板と第２磁性板を一体に形成することができ、その製造が容易であるばかりではなく、これらの相互の位置決めが不要になる。また電機子との間のギャップ長の精度も高まる。
【００３０】
この発明にかかる回転電機の第５の態様によれば、リラクタンストルクを利用することができる。
【００３１】
この発明にかかる回転電機の第６の態様によれば、電機子からみたＮ極の磁極面とＳ極の磁極面の構成を均一にし易く、回転電機の回転むら・振動・騒音が低減される。またｑ軸磁路へと磁束を導き易くする。
【００３２】
この発明にかかる回転電機の第７の態様によれば、第１磁性板と第２磁性板とｑ軸インダクタンス増大用磁性板を一体に形成することができ、その製造が容易であるばかりではなく、これらの相互の位置決めが不要になる。また電機子との間のギャップ長の精度も高まる。
【００３３】
この発明にかかる回転電機の第８の態様によれば、第１磁石と第２磁石との反磁界の影響を小さくし、動作点磁束密度を高めることができる。
【００３４】
この発明にかかる回転電機の第９の態様によれば、二つの電機子が界磁子に働かせる吸引力が拮抗し、相互にキャンセルされ、よって回転軸方向のスラスト力が低減される。
【００３５】
この発明にかかる回転電機の第１０の態様によれば、界磁子が発生する磁束量をＮ極とＳ極とで等しくし、動作点磁束密度を等しくできる。よって回転電機の回転むら・振動・騒音が低減される。
【００３６】
この発明にかかる回転電機の第１１の態様によれば、第１磁性突起における磁気飽和を回避する。
【００３７】
この発明にかかる回転電機の第１２の態様によれば、回転軸方向の小型化が容易である。
【００３８】
この発明にかかる回転電機の第１３の態様によれば、二つの電機子が界磁子に働かせる吸引力が拮抗し、相互にキャンセルされ、よって回転軸方向のスラスト力が低減される。
【００３９】
この発明にかかる回転電機の第１４の態様によれば、界磁磁束が受ける磁気抵抗を小さくし、界磁子の内部で界磁磁束が短絡的に流れることを低減する。
【００４０】
この発明にかかる回転電機の第１５の態様によれば、環状磁石の個数を低減し、またその着磁も容易である。
【００４１】
この発明にかかる回転電機の第１６の態様及び第１７の態様によれば、渦電流損を低減できる。
【００４２】
この発明にかかる回転電機の第１８の態様によれば、電機子と界磁子との間の、いわゆるエアギャップにおける磁気抵抗を低減する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
第１の実施の形態．
図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる回転電機に採用される界磁子１Ａの構成を示す斜視図である。当該回転電機は例えば空気調和機の冷媒を圧縮する圧縮機や、ファンに採用することができる。
【００４４】
構造の理解を容易にするため、界磁子１Ａを回転軸方向において分解して示している。但し、回転電機の分野の通常の技術知識を有する者であれば、界磁子１Ａの構造を図１から認識することができる。
【００４５】
界磁子１Ａは回転軸Ｑの周りで周方向に回転可能であり、ここでは回転子として機能する。界磁子１Ａは磁性板群１０１と、磁性環群１０２と、界磁磁石１０３と、ヨーク１０６とを有する。
【００４６】
界磁磁石１０３は界磁磁束を発生させ、ここでは環状の永久磁石１０３Ｃ，１０３Ｄで構成されている。永久磁石１０３Ｃは永久磁石１０３Ｄよりも内周側に配置されている。
【００４７】
永久磁石１０３Ｃは回転軸方向の一方側（図１において上方側）にＳ極性の磁極面１０３Ｓａを、他方側に（図１において下方側）にＮ極性の磁極面１０３Ｎｂを、それぞれ呈している。また永久磁石１０３Ｄは回転軸方向の上記一方側にＮ極性の磁極面１０３Ｎａを、上記他方側にＳ極性の磁極面１０３Ｓｂを、それぞれ呈している。
【００４８】
ヨーク１０６は磁極面１０３Ｎｂ，１０３Ｓｂに設けられ、永久磁石１０３Ｃ，１０３Ｄを磁気的に連結する。
【００４９】
磁性環群１０２は回転軸方向に厚みを有する環状の磁性体である磁性環１０２Ｎ，１０２Ｓを含む。磁性環１０２Ｓは磁極面１０３Ｓａに設けられ、磁性環１０２Ｎは磁極面１０３Ｎａに設けられる。つまり本実施の形態では、磁性環群１０２は界磁磁石１０３に対して回転軸方向の上記一方側に配置されることになる。
【００５０】
磁性環１０２Ｓは回転軸方向の上記一方側に突出する磁性突起１０２Ｋを有し、磁性環１０２Ｎは回転軸方向の上記一方側に突出する磁性突起１０２Ｊを有する。磁性突起１０２Ｊ，１０２Ｋは同数設けられる。これらの部材は接着剤で結合、または一体にモールドされる。
【００５１】
図２及び図３は界磁子１Ａの構成と、これと共に回転電機を構成する電機子２との位置関係を示す断面図であり、回転軸Ｑを含む断面を示す。電機子２は回転軸方向の上記一方側（図２及び図３において上方側）において界磁子１Ａと対向する。図２は磁性突起１０２Ｋを有する断面の断面図であり、図３は磁性突起１０２Ｊを有する断面の断面図である。
【００５２】
磁性突起１０２Ｋの電機子２側には磁性板１０１Ｓが、磁性突起１０２Ｊの電機子２側には磁性板１０１Ｎが、それぞれ設けられる。磁性板１０１Ｎ，１０１Ｓは纏めて磁性体群１０１として把握できる。磁性突起１０２Ｋに更に磁性板１０１Ｓをも加えた構成をも、回転軸方向に突出する磁性突起として把握することができる。同様にして磁性突起１０２Ｊに更に磁性板１０１Ｎをも加えた構成をも、回転軸方向に突出する磁性突起として把握することができる。
【００５３】
磁性板１０１Ｓは電機子２側で磁性環１０２Ｎを覆い、磁性板１０１Ｎは電機子２側で磁性環１０２Ｓを覆う。磁性突起１０２Ｋ及び磁性板１０１Ｓは、磁性突起１０２Ｊ及び磁性板１０１Ｎと相互に磁気的に分離されつつ、周方向において交互に設けられる。磁性板１０１Ｎ，１０１Ｓのいずれもが回転軸方向において電機子２と対向する。
【００５４】
磁性板１０１Ｓは磁性突起１０２Ｋを介して磁極面１０３Ｓａに磁気的に連結されており、Ｓ極性に帯磁する。磁性板１０１Ｎは磁性突起１０２Ｊを介して磁極面１０３Ｎａに磁気的に連結されており、Ｎ極性に帯磁する。
【００５５】
磁性突起１０２Ｊは磁性突起１０２Ｋが設けられた位置以外では磁性環１０２Ｓよりも磁性板群１０１に近く、磁性突起１０２Ｋは磁性突起１０２Ｊが設けられた位置以外では磁性環１０２Ｎよりも磁性板群１０１に近い。よって回転軸方向において磁性板１０１Ｎと磁性環１０２Ｓとの間での磁気的短絡や、磁性板１０１Ｓと磁性環１０２Ｎとの間での磁気的短絡が回避される。
【００５６】
ここでは磁性突起１０２Ｋ及び磁性板１０１Ｓと、磁性突起１０２Ｊ及び磁性板１０１Ｎとのいずれもが、略９０度ピッチで配置されている。磁性突起１０２Ｋ，１０２Ｊ及び磁性板１０１Ｓ，１０１Ｎは回転軸Ｑから見て周方向にほぼ４５度の角度で広がる。具体的には４５度よりも若干小さい角度で広がる方が、磁性突起１０２Ｋ，１０２Ｊ同士や、磁性板１０１Ｓ，１０１Ｎ同士を磁気的に短絡させない点で望ましい。但し磁性板１０１Ｓ，１０１Ｎの間で磁束が短絡的に流れないように、これらのピッチを等しく９０度に設定しない場合（いわゆる不等ピッチ）には、磁性突起１０２Ｋ，１０２Ｊ及び磁性板１０１Ｓ，１０１Ｎのうちのいずれかの周方向の広がりが４５度を超えてもよい。このような変形は、例えばコギングトルクを低減したい場合に採用される。
【００５７】
このようにして磁極面１０３Ｎａ，１０３Ｓａはそれぞれ一つずつであるにも拘わらず、磁性突起の個数で界磁子１Ａの極数（ここでは８個）を設定することができる。永久磁石１０３Ｃ，１０３Ｄはそれぞれ回転軸方向に一様に着磁すれば足りるので、着磁も容易である。特に界磁子の極数が多い場合に永久磁石を多極着磁すると、隣接する磁極面同士の間で磁束が短絡的に流れることは防ぎにくく、また磁極面の境界近傍での着磁が不完全となりやすい。即ち、極数が多いほど、磁極表面積の全磁極表面積に占める磁極境界近傍での漏れ磁束の割合、又は、磁極境界の無着磁部分の割合が増すことになる。かかる問題は永久磁石が小さくなるほど顕著となるので、本実施の形態の技術は特に小型モータにおいて顕著に奏功する。
【００５８】
また磁極面１０３Ｎａ，１０３Ｓａのそれぞれの電機子２側には磁性環１０２Ｎ，１０２Ｓが存在するので、電機子２からの回転磁界に起因する渦電流損や減磁を抑制できる。しかも、たとえ磁極面１０３Ｓａ，１０３Ｎａに着磁むらがあっても、これらにはそれぞれ磁性環１０２Ｓ，１０２Ｎが設けられるので、磁性突起１０２Ｊ，１０２Ｋに流れる磁束は、着磁むらによる影響を受けにくい。特に永久磁石１０３Ｃ，１０３Ｄのほぼ全面に亘り、それぞれ磁性環１０２Ｓ，１０２Ｎが密着することが望ましい。
【００５９】
永久磁石１０３Ｃ，１０３Ｄの減磁を更に抑制するためには、磁性環１０２Ｎ，１０２Ｓの径方向に沿った間隔を、永久磁石１０３Ｃ，１０３Ｄの厚みよりも小さくすることが好適である。磁性環１０２Ｎ，１０２Ｓの間の磁気抵抗を永久磁石１０３Ｃ，１０３Ｄの磁気抵抗よりも小さくすることにより、電機子２からの回転磁界が過剰となっても、当該回転磁束は永久磁石１０３Ｃ，１０３Ｄよりも磁性環１０２Ｎ，１０２Ｓの間を通りやすくなるからである。
【００６０】
磁極面１０３Ｎａと磁極面１０３Ｓａとの間に流れる磁束が、電機子２に鎖交しないで短絡的に流れることを防止するには、磁性突起１０２Ｋ，１０２Ｊと、磁性板１０１Ｓ，１０１Ｎとの間の距離は、界磁子１Ａと電機子２との回転軸方向に沿った距離（いわゆるギャップ長）の２倍を超える距離以上で隔たることが望ましい。磁極面１０３Ｎａと磁極面１０３Ｓａとの間に流れる磁束が電機子２に鎖交する際には、界磁子１Ａと電機子２との間（いわゆるエアギャップ）を二回経由する。よって磁性突起１０２Ｋ，１０２Ｊと、磁性板１０１Ｓ，１０１Ｎとの間にはエアギャップ二つ分よりも高い磁気抵抗を介在させることにより、界磁磁束を電機子巻線に鎖交させ易くするのである。
【００６１】
例えば磁性環１０２Ｎ，１０２Ｓ同士の間隔、磁極板１０１Ｎと磁極板１０１Ｓとの周方向の間隔、磁極板１０１Ｎと磁性環１０２Ｓとの回転軸方向の間隔、磁極板１０１Ｓと磁性環１０２Ｎとの回転軸方向の間隔がギャップ長の２倍を超える距離以上で隔たることが望ましい。
【００６２】
磁性板１０１Ｓ，１０１Ｎを設けることにより、電機子２からみたＮ極の磁極面とＳ極の磁極面の構成を均一にし易い。上述のように磁性板１０１Ｓは電機子２側で磁性環１０２Ｎを覆い、磁性板１０１Ｎは電機子２側で磁性環１０２Ｓを覆う。よって磁性板１０１Ｓ，１０１Ｎはいずれも扇形に、交互に設けられる。上述のようにこれらはいずれも周方向に略４５度で広がる。そして磁性板１０１Ｓ，１０１Ｎの内径も外径も等しくすることで、相互に形状を一致させ、また径方向における位置関係も同様にできる。このように電機子２からみたＮ極の磁極面とＳ極の磁極面の構成を均一にするので、回転電機の回転むら・振動・騒音が低減される。
【００６３】
磁性突起１０２Ｋ、１０２Ｊの形状として階段状の形状が図示されているが、台形状であってもよい。また、角に面取りや丸み（アール）を設けることもできる。
【００６４】
また、磁性板１０１Ｓ，１０１Ｎの間の空隙は、例えば径方向に対して周方向へと傾くことも、スキューの効果が得られる点で好適である。また当該空隙を不等間隔で設けることも、コギングトルクを低減する効果が得られる点で好適である。
【００６５】
また磁性板１０１Ｓ，１０１Ｎの電機子２側の表面は、必ずしも平面でなくてもよい。例えば周方向に関して電機子２に対して凸であれば、周方向に沿って見たギャップ長の高調波成分が低減される点で好適である。
【００６６】
着磁は少し複雑になるが、界磁磁石１０３は永久磁石１０３Ｃ，１０３Ｄを一体に形成した構成を有していてもよい。この場合、径方向のある位置において着磁方向が切り替わる。
【００６７】
例えば磁性環１０２Ｎ，１０２Ｓは磁気的に分離されながらも界磁子１Ａとしての位置を固定するため、非磁性体によって結合されていてもよい。例えば界磁磁石１０３と併せて樹脂でモールドしてもよい。
【００６８】
永久磁石１０３Ｃ，１０３Ｄが同じ材質であり、その厚みや磁極面の面積を相互に等しくして磁気抵抗を、ひいては動作点磁束密度を等しくできる。この場合には磁極面１０３Ｎａ，１０３Ｓａが発生する磁束量は等しくなる。磁性環群１０２の磁気抵抗は、エアギャップ及び永久磁石１０３Ｃ，１０３Ｄのそれらに比べると十分に小さい。よって磁極面１０３Ｎａ，１０３Ｓａが発生する磁束量を等しくすれば、界磁子１Ａから発生する磁束量はＮ極、Ｓ極で等しくなると考えることができる。これにより回転電機の回転むら・振動・騒音を低減できる。
【００６９】
磁極面１０３Ｎａ，１０３Ｓａが発生する磁束量を等しくすべく、これらの面積を同一にするには、永久磁石１０３Ｄの外径及び内径をＤ１ｏ，Ｄ１ｉとし、永久磁石１０３Ｃの外径及び内径をＤ２ｏ，Ｄ２ｉとすると、π（Ｄ１ｏ2−Ｄ１ｉ2）／４＝π（Ｄ２ｏ2−Ｄ２ｉ2）／４であればよい。
【００７０】
しかしながら、上述の関係が満足されると、永久磁石１０３Ｃの径方向の長さは、永久磁石１０３Ｄの径方向の長さより大きくなる。そのため、磁性板１０１Ｎのうち磁性環１０２Ｓの上方に位置する部分は、磁性板１０１Ｓのうち磁性環１０２Ｎの上方に位置する部分よりも長くなる。しかしこのような部分の厚みが大きくできない場合は、容易に磁気飽和し、磁気抵抗を高くする。従って、磁極面１０３Ｎａの面積を、磁極面１０３Ｓａの面積より大きくすることも望ましい。
【００７１】
ヨーク１０６を設けることにより、永久磁石１０３Ｃ，１０３Ｄの反磁界の影響を小さくし、動作点磁束密度を高めることができる。この場合、ヨーク１０６の内径で、回転シャフト（図示しない）を保持することが可能である。ヨーク１０６は磁極面１０３Ｎａ，１０３Ｓｂを磁気的に短絡させる働きがあるため、回転シャフトが磁性体であってもヨーク１０６によって界磁磁束が短絡的に流れることはない。
【００７２】
ヨーク１０６を設けている場合、これと反対側にのみエアギャップが存在するので、回転軸方向の吸引力の対策を行うことが望ましい。例えば、スラスト軸受を設けたり、電機子２としては磁心を有しないコアレス巻線を採用することが望ましい。
【００７３】
また、回転シャフトが磁性体である場合は、永久磁石１０３Ｃ，１０３Ｄの間や、磁性環１０２Ｎ，１０２Ｓの間で回転シャフトを介して磁束が短絡的に磁路となることを防ぐことが望ましい。例えば回転シャフトを非磁性体のボスを介して支持したりして、永久磁石１０３Ｃ，１０３Ｄや、磁性環１０２Ｎ，１０２Ｓに対して離隔することが望ましい。あるいはモールドした界磁子１Ａを回転シャフトと勘合させてもよい。もちろん、回転シャフトが非磁性体のステンレス鋼で形成されている場合、またはヨーク１０６のみでシャフトを保持する場合はこの限りではない。
【００７４】
磁性板群１０１、磁性環１０２Ｓ，１０２Ｎの材質は、圧粉磁心や、例えば電磁鋼板を採用し、回転軸方向を巻回中心とした巻鉄心が好適である。但し永久磁石１０３Ｃ，１０３Ｄが焼結の希土類磁石、特にネオジウム系磁石である場合、磁性板群１０１、磁性環１０２Ｓ，１０２Ｎの材質は、例えば圧粉磁芯を採用することが望ましい。磁性板群１０１、磁性環１０２Ｓ，１０２Ｎの固有抵抗を、永久磁石の固有抵抗よりも大きくし、回転電機内部における磁束の高周波成分による渦電流損を低減できるからである。特にＰＷＭインバータで回転電機を駆動した場合には、このような高周波成分による渦電流損が顕著であるので、上記固有抵抗の大小関係は好適である。ここで固有抵抗を、磁束が流れる方向と直交する面における抵抗率と読み替えてもよい。
【００７５】
磁性板群１０１と磁性環１０２Ｓ，１０２Ｎとは別体であり、回転軸方向に沿って結合することもできる。あるいは磁性板群１０１と磁性突起１０２Ｊ，１０２Ｋとを一体にし、磁性突起１０２Ｊ，１０２Ｋを除いた磁性環１０２Ｓ，１０２Ｎと結合してもよい。
【００７６】
電機子２がティースを有する場合、回転軸方向に沿って見て、ティースの内径を磁性板群１０１の内径と同じ位置もしくは外周側に、ティースの外径を磁性板群１０１の外径と同じ位置もしくは内周側に、それぞれ配置することが望ましい。換言すれば、回転軸方向に沿って見て、磁性突起１０２Ｊ，１０２Ｋに加えて磁性板１０１Ｎ，１０１Ｓを含めた磁性突起の内径と外径の間に、電機子２のティースが配置されることが望ましい。ティースのほぼ全面が界磁子１Ａに対向することにより、特にエアギャップ部の磁気抵抗を低くすることができる。
【００７７】
第２の実施の形態．
図４は、本発明の第２の実施の形態にかかる回転電機に採用される界磁子１Ｂの構成を示す斜視図である。構造の理解を容易にするため、界磁子１Ｂを回転軸方向において分解して示している。
【００７８】
界磁子１Ｂは界磁子１Ａのヨーク１０６を、磁性環群１０４及び磁性板群１０５に置換した構成を備えている。磁性環群１０４は回転軸方向に厚みを有する環状の磁性体である磁性環１０４Ｎ，１０４Ｓを含む。磁性環１０４Ｓは磁極面１０３Ｓｂに設けられ、磁性環１０４Ｎは磁極面１０３Ｎｂに設けられる。磁性環１０４Ｓは回転軸方向に沿って磁性突起１０２Ｊとは反対側に突出する磁性突起１０４Ｋを有し、磁性環１０４Ｎは回転軸方向に沿って磁性突起１０２Ｋとは反対側に突出する磁性突起１０４Ｊを有する。磁性突起１０４Ｊ，１０４Ｋは同数設けられる。
【００７９】
図５及び図６は界磁子１Ｂの構成と、これと共に回転電機を構成する電機子２，３との位置関係を示す断面図であり、回転軸Ｑを含む断面を示す。電機子２は回転軸方向の一方側（図５及び図６において上方側）において界磁子１Ｂと対向し、電機子３は回転軸方向の他方側（図５及び図６において下方側）において界磁子１Ｂと対向する。図５は磁性突起１０２Ｋ，１０４Ｊを有する断面の断面図であり、図６は磁性突起１０２Ｊ，１０４Ｋを有する断面の断面図である。
【００８０】
磁性突起１０４Ｋの電機子３側には磁性板１０５Ｓが、磁性突起１０４Ｊの電機子３側には磁性板１０５Ｎが、それぞれ設けられる。磁性板１０５Ｎ，１０５Ｓは纏めて磁性体群１０５として把握できる。磁性突起１０４Ｋに更に磁性板１０５Ｓをも加えた構成をも、回転軸方向に突出する磁性突起として把握することができる。同様にして磁性突起１０４Ｊに更に磁性板１０５Ｎをも加えた構成をも、回転軸方向に突出する磁性突起として把握することができる。
【００８１】
磁性板１０５Ｓは電機子３側で磁性環１０４Ｎを覆い、磁性板１０５Ｎは電機子３側で磁性環１０４Ｓを覆う。磁性突起１０４Ｋ及び磁性板１０５Ｓは、磁性突起１０４Ｊ及び磁性板１０５Ｎと相互に磁気的に分離されつつ、周方向において交互に設けられる。磁性板１０５Ｓ，１０５Ｎのいずれもが回転軸方向において電機子３と対向する。
【００８２】
以上のように磁性環群１０４、磁性板群１０５は、それぞれ磁性環群１０２、磁性板群１０１と同様の構成を有しており、また電機子３と対向する。よって第１の実施の形態で得られた効果は本実施の形態においても得られる。
【００８３】
しかも、界磁子１Ｂに対して電機子２，３が働かせる吸引力は拮抗し、相互にキャンセルされ、よって回転軸方向のスラスト力が低減される。これは、回転シャフト（不図示）を受ける軸受け（不図示）への負荷を減少させ、軸受の機械損の低減や寿命の増加に寄与する。特に電機子２，３がティースを有する場合にその効果が顕著である。
【００８４】
なお、磁性突起１０２Ｊ，１０４Ｋ、磁性突起１０２Ｋ，１０４Ｊが、それぞれ回転軸方向に沿って並ぶ必要はない。周方向における位置が、磁性突起１０２Ｊ，１０４Ｋとで異なり、また磁性突起１０２Ｋ，１０４Ｊとで異なってもよく、ひいては磁性板群１０１，１０５同士の周方向における位置がずれてもよい。このように変形しても、上記効果を損なうことはない。磁性突起１０２Ｊ，１０４Ｋが周方向において交互に、また磁性突起１０２Ｋ，１０４Ｊが周方向において交互に、それぞれ配置されることは、それぞれ永久磁石１０３Ｄ，１０３Ｃの利用効率を上げる点で好適である。永久磁石を含む磁気回路の磁気抵抗が、ひいてはその動作点が周方向の位置によらずに一定となり、永久磁石の利用効率を上げるからである。この点については後に図２４及び図２５を用いてより詳細に説明する。
【００８５】
磁性突起１０４Ｊ，１０４Ｋを含めた磁性環１０４Ｎ，１０４Ｓや磁性板１０５Ｎ，１０５Ｓの形状、及びこれらの相互の位置関係は、第１の実施の形態で示された磁性突起１０２Ｊ，１０２Ｋを含めた磁性環１０２Ｎ，１０２Ｓや磁性板１０１Ｎ，１０１Ｓの形状、及びこれらの相互の位置関係と同様に選定することができる。例えばギャップ長としては、磁性板群１０５と電機子３との間の回転軸方向に沿った距離を採用して、磁性突起１０４Ｊ，１０４Ｋを含めた磁性環１０４Ｎ，１０４Ｓ、磁性板１０５Ｎ，１０５Ｓの相互の位置関係を選定する。この場合、磁性板群１０１側のＮ極の磁気回路と、磁性板群１０５側のＳ極の磁気回路の磁気抵抗は等しくでき、Ｎ極とＳ極の磁気回路が均一となる点で好適である。
【００８６】
本実施の形態では界磁子１Ａとは異なり、ヨーク１０６が設けられないので、永久磁石１０３Ｃ，１０３Ｄ相互の位置決めを、ひいては磁性環１０２Ｎ，１０２Ｓ，１０４Ｎ，１０４Ｓの位置決めを行うことが望ましい。例えば、永久磁石１０３Ｃ，１０３Ｄ同士、あるいは磁性環１０２Ｎ，１０２Ｓ同士、あるいは磁性環１０４Ｎ，１０４Ｓ同士を非磁性体で、例えば樹脂でモールドすることによって一体化することは上記位置決めの観点で好適である。
【００８７】
第３の実施の形態．
図７は本発明の第３の実施の形態にかかる回転電機に採用される界磁子の構造を部分的に示す斜視図であり、構造の理解を容易にするため、回転軸方向において分解して示している。図７では磁性板群１０１と磁性環群１０２のみを示しているが、その余の構成要素は第１実施の形態及び第２の実施の形態でそれぞれ示された界磁子１Ａ，１Ｂと同様に採用することができる。またこの後に説明する他の実施の形態においても本実施の形態の磁性板群１０１を採用することができる。
【００８８】
本実施の形態における磁性板群１０１では、磁性板１０１Ｎ，１０１Ｓが相互に連結されて円盤状に一体となっている。より具体的には、隣接する磁性板１０１Ｎ，１０１Ｓは、それらの外周側及び内周側において、それぞれ薄肉部１０１Ｇ，１０１Ｈで連結されている。薄肉部１０１Ｇ，１０１Ｈも、磁性板１０１Ｎ，１０１Ｓと一体に形成するので、磁性体であるけれどもその形状に由来して容易に磁気飽和し、実質的には磁気障壁として機能する。よって磁性板１０１Ｎ，１０１Ｓ同士の磁気的な分離は損なわれない。
【００８９】
このように磁性板群１０１を一体に形成することにより、その製造が容易であるばかりではなく、磁性板１０１Ｎ，１０１Ｓ同士の位置決めが不要になるという効果が得られる。更には電機子２と対向する側の磁性板群１０１の形状精度が高まり、ギャップ長の精度も向上する。
【００９０】
第４の実施の形態．
図８乃至図１２に、本発明の第４の実施の形態にかかる回転電機に採用される界磁子１Ｃの構造を示す。界磁子１Ｃは第１の実施の形態で示された界磁子１Ａと置換して、電機子２と共に回転電機を構成する。
【００９１】
図８は界磁子１Ｃの構成から磁性板群１０１を除いた構成を示す、回転軸方向に沿って見た平面図である。磁性環１０２Ｑは磁性環１０２Ｎ，１０２Ｓの間で、いわゆるｑ軸インダクタンス増大用に設けられている。磁性環１０２Ｑは、ｄｑモデルにおけるｑ軸に位置してｑ軸インダクタンスを増大させる、ｑ軸インダクタンス増大用の磁性突起１０２Ｌを有している。
【００９２】
図９は界磁子１Ｃにおいて用いられる磁性板群１０１の構成を示す、回転軸方向に沿って見た平面図である。磁性板群１０１は、磁性突起１０２Ｊ，１０２Ｋに設けられる磁性板１０１Ｎ，１０１Ｓのみならず、磁性板１０１Ｑをもｑ軸インダクタンス増大用に有しており、周方向において磁性板１０１Ｎ，１０１Ｓの間で、これらと磁気的に分離されて配置されている。図９では第３の実施の形態で示された薄肉部１０１Ｇ，１０１Ｈが設けられ、磁性板１０１Ｎ，１０１Ｓ，１０１Ｑは一体として形成されている。
【００９３】
図１０乃至図１２はいずれも回転軸方向に沿った界磁子１Ｃの回転軸Ｑを含む断面図であり、かつ電機子２との位置関係をも示している。界磁子１Ｃにおいても、永久磁石１０３Ｃ，１０３Ｄ及びヨーク１０６を用いている。図１０、図１１、図１２は、それぞれ磁性突起１０２Ｋ，１０２Ｌ，１０２Ｊが現れる位置での断面を示す。図８においては永久磁石１０３Ｃ，１０３Ｄはそれぞれ磁性環１０２Ｓ，１０２Ｎに隠れており、現れていない。
【００９４】
磁性突起１０２Ｌの電機子２側には磁性板１０１Ｑが設けられ、これをも含めて回転軸方向に突出するｑ軸インダクタンス増大用の磁性突起として把握できる。そして磁性突起１０２Ｊ及び磁性板１０１Ｎ、並びに磁性突起１０２Ｋ及び磁性板１０１Ｓに対して相互に磁気的に分離されつつ、周方向においてこれらの間に配置される。
【００９５】
界磁子内部で磁束が短絡的に流れることを防ぐため、磁性突起１０２Ｌ及び磁性板１０１Ｑは、磁性突起１０２Ｊ及び磁性板１０１Ｎ、並びに磁性突起１０２Ｋ及び磁性板１０１Ｓとの間に、ギャップ長の２倍を超える距離以上の隔たりを有することが望ましい。例えば磁性環１０２Ｑと磁性環１０２Ｎ，１０２Ｓとの間隔、磁極板１０１Ｎ，１０１Ｓと磁性板１０１Ｑとの周方向の間隔、磁極板１０１Ｎと磁性環１０２Ｑとの回転軸方向の間隔、磁極板１０１Ｓと磁性環１０２Ｑとの回転軸方向の間隔がギャップ長の２倍を超える距離以上で隔たることが望ましい。
【００９６】
界磁子１Ｃにおけるｑ軸磁路は、磁性板１０１Ｎあるいは磁性板１０１Ｓを介して相互に隣接する一対の磁性板１０１Ｑの間で、一対の磁性突起１０２Ｌ及び磁性環１０２Ｑを経由する。他方、ｄ軸磁路は永久磁石１０３Ｃ，１０３Ｄを経由するので、永久磁石１０３Ｃ，１０３Ｄの磁気抵抗がｄ軸インダクタンスを低下させる。よってｑ軸インダクタンスのｄ軸インダクタンスに対する増加分と、いわゆるｄ軸電流とが協働し、リラクタンストルクを利用することができる。ｄ軸電流の電流位相は進相に設定される。なお、磁性板１０１Ｑは磁性環１０２Ｑで電機子２と反対側で短絡されているので、ヨーク１０６と接触していても接触しなくてもよい。
【００９７】
あるいは磁性環１０２Ｑがなくても、磁性突起１０２Ｌがヨーク１０６によって磁気的に結合していてもよい。この場合、ヨーク１０６が磁性環１０２Ｑの代替となる。
【００９８】
逆に磁性突起１０２Ｌを相互に連結するために磁性環１０２Ｑが設けられていれば、ヨーク１０６は必須ではないので省略することができる。
【００９９】
磁性板１０１Ｑや磁性突起１０２Ｌが周方向に広がる角度が大きいほど、リラクタンストルクは増大する。しかし界磁磁石１０３の体積を減少させてしまう。よって当該角度はマグネットトルクとリラクタンストルクとに要求される相互の比率によって決めるべきである。また、一般的に界磁子の磁極（ここでは磁性板１０１Ｎ，１０１Ｓが相当する）の角度は、電気角１２０°前後が、トルクリプルも少なく、単位永久磁石あたりのトルクも大きくなるということもいわれている。よって本実施の形態のように界磁子１Ｃの磁極が４極設けられている場合には、磁性板１０１Ｎ，１０１Ｓや磁性突起１０２Ｊ，１０２Ｋが周方向に広がる角度は、各々１２０°／（４／２）＝６０°程度であることが望ましい。
【０１００】
なお、周方向において磁性板１０１Ｑと磁性板１０１Ｎ，１０１Ｓとの間に設けられる磁気障壁（本実施の形態では薄肉部１０１Ｇ，１０１Ｈ及びこれらによって両端が規定される空隙として例示されている）は径方向に延在していなくてもよい。また磁性板１０１Ｑは、径方向の位置によっては設けられていない場合もある。かかる変形により界磁子１Ｃの極の角度を広げ得るからである。
【０１０１】
また、磁性突起１０２Ｌが設けられていない位置での磁性環１０２Ｑの回転軸方向に沿っての厚みを、永久磁石１０３Ｃ，１０３Ｄのそれよりも厚くすることにより、磁性環１０２Ｑの径方向の巾を小さく選定することができる。これにより、磁極面１０３Ｎａ，１０３Ｓａの面積を増大させることができる。但し磁性環１０２Ｑの上記の厚みを増大させることには、既述したような界磁子内部で磁束が短絡的に流れることを防ぐ観点から、制限がある。
【０１０２】
磁性板１０１Ｑを設けることは、磁性突起１０２Ｌへと、ひいてはｑ軸磁路へと磁束を導き易くする観点で望ましい。また薄肉部１０１Ｇ，１０１Ｈを介して磁性板１０１Ｎ，１０１Ｓを相互に連結し、磁性板群１０１を一体に形成することができ、その製造が容易であるばかりではなく、これらの相互の位置決めが不要になる。また電機子２との間のギャップ長の精度も高まる。
【０１０３】
もちろん、磁性板１０１Ｑ，１０１Ｎ，１０１Ｓをそれぞれ別体として形成しても良いし、磁性板１０１Ｑを薄肉部１０１Ｇ，１０１Ｈを介して磁性板１０１Ｎ，１０１Ｓのいずれか一方のみと連結してもよい。
【０１０４】
本実施の形態においても、第２の実施の形態で示された界磁子１Ｂと類似して、ヨーク１０６に置換して磁性環１０４Ｓ，１０４Ｎ及び磁性板群１０５を設けてもよい。図１３乃至図１７において、このような変形にかかる界磁子１Ｄの構成を示す。
【０１０５】
図１３は界磁子１Ｄの構成から磁性板群１０１，１０５を除いた構成を示す、回転軸方向に沿って見た平面図である。また図１４乃至図１６はいずれも回転軸方向に沿った界磁子１Ｄの構成を示す断面図であり、回転軸Ｑを含む断面を示す。また電機子２，３との位置関係をも示している。図１４、図１５、図１６は、それぞれ磁性突起１０２Ｋ，１０２Ｌ，１０２Ｊが現れる位置での断面を示す。図１７は界磁子１Ｄの構成を回転軸方向において分解して示す斜視図である。
【０１０６】
磁性環１０２Ｑは磁性突起１０２Ｌとは反対側へと回転軸方向に沿って突出する磁性突起１０２Ｍを更に有しており、これもｑ軸インダクタンス増大用に設けられている。また、磁性板群１０５は図９に示された磁性板群１０１と同様の構成を有している。磁性突起１０２Ｍにはその電機子３側に、磁性板１０１Ｑに対応する磁性板１０５Ｑが設けられている。これにより、電機子３に対するｑ軸磁路として、一対の磁性板１０５Ｑ、磁性突起１０２Ｌ，１０２Ｍ及び磁性環１０２Ｑが設けられることになる。
【０１０７】
なお、図１３において磁性環１０４Ｎ及び永久磁石１０３Ｃ、磁性環１０４Ｓ及び永久磁石１０３Ｄは、それぞれ磁性環１０２Ｓ及び磁性環１０２Ｎに隠れており、現れていない。
【０１０８】
図１４乃至図１６では磁性突起１０２Ｌ，１０２Ｍが設けられていない位置での磁性環１０２Ｑの厚さが永久磁石１０３Ｃ，１０３Ｄと等しく描かれている。しかし磁性環１０２Ｑの厚さが永久磁石１０３Ｃ，１０３Ｄの厚さを超えることは、磁性環１０２Ｑの径方向寸法を小さくし、以て磁極面１０３Ｓｂ，１０３Ｎｂの面積を増大させる観点から望ましい。
【０１０９】
このように電機子２，３を設けることでスラスト力をキャンセルできることは、第２実施の形態で述べたとおりである。また、磁性突起１０４Ｊ，１０４Ｋ，１０２Ｍの周方向の位置と、磁性突起１０２Ｊ，１０２Ｋ，１０２Ｌの周方向の位置を、ひいては磁性板群１０１，１０５同士の周方向の位置をずらせてもよい。
【０１１０】
永久磁石１０３Ｃ，１０３Ｄが焼結の希土類磁石、特にネオジウム系磁石である場合、磁性板群１０１，１０５、磁性環１０２Ｓ，１０２Ｎ，１０２Ｑ，１０４Ｎ，１０４Ｓの材質は、例えば圧粉磁芯を採用することが望ましい。これらの固有抵抗を、永久磁石の固有抵抗よりも大きくし、回転電機内部における磁束の高周波成分による渦電流損を低減できるからである。
【０１１１】
第５の実施の形態．
図１８は、本発明の第５の実施の形態にかかる回転電機に採用される界磁子１Ｅの構成を示す斜視図である。構造の理解を容易にするため、界磁子１Ｅを回転軸方向において分解して示している。
【０１１２】
界磁子１Ｅは界磁子１Ａと同様、電機子２（図２、図３参照）と共に回転電機を構成する。界磁子１Ｅは界磁子１Ａ〜１Ｃ（第１、第２、第４の形態参照）と同様に、磁性板群１０１と、磁性環群１０２と、界磁磁石１０３とを有する。但しヨーク１０６は設けられず、界磁磁石１０３も界磁子１Ａに設けられているものとは構成が異なる。
【０１１３】
界磁磁石１０３は環状の永久磁石で構成されており、径方向に着磁されて内周側に磁極面１０３Ｎを、外周側に磁極面１０３Ｓを、それぞれ呈している。磁性環１０２Ｓは磁極面１０３Ｓに設けられ、磁性環１０２Ｎは磁極面１０３Ｎに設けられる。つまり本実施の形態では、磁性環群１０２は界磁磁石１０３を径方向において挟む。
【０１１４】
図１９及び図２０は界磁子１Ｅの構成と、これと共に回転電機を構成する電機子２との位置関係を示す断面図であり、回転軸Ｑを含む断面を示す。電機子２は回転軸方向の一方側（図１９及び図２０において上方側）において界磁子１Ｅと対向する。図１９は磁性突起１０２Ｋを有する断面の断面図であり、図２０は磁性突起１０２Ｊを有する断面の断面図である。
【０１１５】
本実施の形態においても界磁子１Ａと同様に、第１の実施の形態の効果を得ることができる。しかも界磁子１Ａでは磁性環群１０２が界磁磁石１０３に対して回転軸方向に沿って配置されているのに対し、界磁子１Ｅでは磁性環群１０２が界磁磁石１０３を径方向において挟むので、回転軸方向の小型化が容易であり、またこれらの間の位置決めも容易である。またヨーク１０６をも必要としないので、界磁子１Ｅは回転軸方向の小型化に好適である。
【０１１６】
しかも、界磁磁石１０３を着磁する前に、これを用いて界磁子１Ｅを組み立ててから、界磁子１Ｅの内周側と外周側の空間を利用して界磁磁石１０３の着磁を行うこともできる。
【０１１７】
磁性環１０２Ｓ，１０３Ｎは界磁磁石１０３を挟むので、上述のようにこれらの間の位置決めは容易であるが、磁性環１０２Ｓ，１０３Ｎは非磁性体によって結合されていても良い。例えば界磁磁石１０３と併せて樹脂でモールドすることができる。
【０１１８】
第１の実施の形態で示された磁性突起１０２Ｊ，１０２Ｋを含めた磁性環１０２Ｎ，１０２Ｓや磁性板１０１Ｎ，１０１Ｓの形状、及びこれらの相互の位置関係は、本実施の形態においても採用することができる。
【０１１９】
また第３の実施の形態において図７を用いて示されたように、磁性板１０１Ｎ，１０１Ｓが薄肉部１０１Ｇ，１０１Ｈで相互に連結されて円盤状に一体となっている磁性板群１０１を、本実施の形態において採用してもよい。
【０１２０】
第６の実施の形態．
図２１は、本発明の第６の実施の形態にかかる回転電機に採用される界磁子１Ｆの構成を示す斜視図である。構造の理解を容易にするため、界磁子１Ｆを回転軸方向において分解して示している。
【０１２１】
界磁子１Ｆは、第５の実施の形態に示された界磁子１Ｅと同様に、径方向に着磁された永久磁石で構成された界磁磁石１０３、これを径方向において挟む磁性環１０２Ｎ，１０２Ｓ、磁性板群１０１を有している。そして第２の実施の形態に示された界磁子１Ｂと類似して、磁性板群１０５を界磁磁石１０３に対して磁性板群１０１と反対側に設けている。
【０１２２】
界磁子１Ｆが備える磁性環群１０２の形状は、界磁子１Ｂが備える磁性環群１０２，１０４（図４参照）を回転軸方向に連結した構成を有している。但し磁性突起の周方向の配置がずれている。具体的には本実施の形態における磁性環１０２Ｎが有する磁性突起１０２Ｙ及び磁性環１０２Ｓが有する磁性突起１０２Ｚは、それぞれ、界磁子１Ｂが備える磁性環１０４Ｓが有する磁性突起１０４Ｋ及び磁性環１０４Ｎが有する磁性突起１０４Ｊに相当する。
【０１２３】
図２２及び図２３は界磁子１Ｆの構成と、これと共に回転電機を構成する電機子２，３との位置関係を示す断面図であり、回転軸Ｑを含む断面を示す。電機子２，３はそれぞれ回転軸方向の一方側及び他方側（図２２及び図２３における上方側及び下方側）において界磁子１Ｆと対向する。図２２は磁性突起１０２Ｊを有する断面の断面図であり、図２３は磁性突起１０２Ｋを有する断面の断面図である。
【０１２４】
磁性突起１０２Ｙは磁性突起１０４Ｋと類似して、界磁磁石１０３の外周側で電機子３へ向けて（よって磁性板群１０５へと向けて）突出する。しかし磁性突起１０２Ｙは磁性突起１０４Ｋとは異なり、磁性突起１０２Ｊと同じ極性、即ちここではＮ極に帯磁している。同様に、磁性突起１０２Ｚは磁性突起１０４Ｊと類似して、界磁磁石１０３の内周側で電機子３へ向けて突出するが、磁性突起１０２Ｋと同じくＳ極に帯磁している。よって磁性突起１０２Ｙ，１０２Ｚの電機子３側には、それぞれ磁性板１０５Ｎ，１０５Ｓが設けられる。
【０１２５】
本実施の形態においては磁性突起１０２Ｊ，１０２ＹのいずれもがＮ極に帯磁するので、図４に示された磁性時１０２Ｊ，１０４Ｋの関係とは異なり、回転軸方向に沿っては並ばない。
【０１２６】
図２４は磁性突起１０２Ｊ，１０２Ｙ近傍における磁束ΦＮの流れを模式的に示す斜視図である。磁性環１０２Ｎの内周側は界磁磁石１０３からＮ極性の磁束ΦＮを受け、磁束ΦＮは周方向においてほぼ均一となって径方向に沿って流れ、磁性突起１０２Ｊ，１０２Ｙによりそれぞれ回転軸方向の一方側及び他方側へと流れる。
【０１２７】
図２５は、磁性突起１０２Ｊ，１０２Ｙが回転軸方向に沿って並ぶ場合の磁束ΦＮの流れを模式的に示す斜視図である。磁性突起１０２Ｊ，１０２Ｙが設けられていない位置では、磁性環１０２Ｎの内周側から周方向に沿って磁性突起１０２Ｊ，１０２Ｙが設けられる位置へと磁束ΦＮが流れる。よって磁束ΦＮは、磁性突起１０２Ｊ，１０２Ｙが設けられていない位置から磁性突起１０２Ｊ，１０２Ｙが設けられる位置までの間の磁性環１０２Ｎの磁気抵抗を受けることになる。磁性突起１０２Ｊ，１０２Ｙが設けられる位置では、磁性環１０２Ｎの内周側から一旦は径方向に沿って流れ、そして磁性突起１０２Ｊ，１０２Ｙによりそれぞれ回転軸方向の一方側及び他方側へと分岐して流れる。
【０１２８】
従って、周方向において磁性突起１０２Ｊ及び磁性板１０１Ｎと、磁性突起１０２Ｙ及び磁性板１０５Ｎとを周方向において交互に配置し、磁性突起１０２Ｋ及び磁性板１０１Ｓと、磁性突起１０２Ｚ及び磁性板１０５Ｓとを周方向において交互に配置することにより、界磁磁石１０３が発生する界磁磁束が受ける磁気抵抗を小さくし、界磁子１Ｆ内部で界磁磁束が短絡的に流れることも低減できる。また永久磁石１０３の動作点が周方向の位置によらずに一定となり、永久磁石１０３の利用効率を上げる点でも好適である。
【０１２９】
もちろん、界磁子１Ｆも界磁子１Ｂと同様に、回転軸方向において相互に反対側から電機子２，３と対向するので、スラスト力を低減する。
【０１３０】
なお、回転シャフト（不図示）が磁性体であっても、磁性環１０２ＳがＳ極に磁化されているため、磁性環１０２Ｓは磁束を短絡させる磁路とはならない。しかし、回転シャフト及び軸受を通して電機子２，３に回り込むことによって磁束が電機子巻線（不図示）に有効に鎖交しないばかりか、軸受損失を増加させる可能性がある。従って、回転シャフトがステンレス等の非磁性体であれば不要な工夫ではあるが、回転シャフトを磁性環１０２Ｓから所定の距離で離すことが望ましい。例えば非磁性体のボスを介するか、モールドしたロータを回転シャフトと勘合することが考えられる。これは第５の実施の形態についても同様である。
【０１３１】
その他、磁性突起１０２Ｙ，１０２Ｚを含めた磁性環１０２Ｎ，１０２Ｓや磁性板１０５Ｎ，１０５Ｓの形状、及びこれらの相互の位置関係は、第２の実施の形態で示された磁性突起１０４Ｊ，１０４Ｋを含めた磁性環１０４Ｎ，１０４Ｓや磁性板１０５Ｎ，１０５Ｓの形状、及びこれらの相互の位置関係と同様に選定することができる。
【０１３２】
第７の実施の形態．
図２６は、本発明の第７の実施の形態にかかる回転電機に採用される界磁子１Ｇの構成を示す斜視図である。構造の理解を容易にするため、界磁子１Ｇを回転軸方向において分解して示している。
【０１３３】
界磁子１Ｇは、第１の実施の形態に示された界磁子１Ａと同様に、回転軸方向に着磁された環状の永久磁石１０３Ｄ、磁性環１０２Ｓ、磁極面１０３Ｎａに設けられた磁性環１０２Ｎを備えている。但し、界磁磁石１０３Ｃは設けられておらず、またヨーク１０６に置換して鍔部１０２Ｔを備えている。
【０１３４】
鍔部１０２Ｔは磁性環１０２Ｓと連結しつつ外周側へと張り出しており、磁極面１０３Ｓｂと隣接して磁気的に結合する。つまり鍔部１０２Ｔは磁性環１０２Ｎと共に永久磁石１０３Ｄを挟む。
【０１３５】
図２７及び図２８は界磁子１Ｇの構成と、これと共に回転電機を構成する電機子２との位置関係を示す断面図であり、回転軸Ｑを含む断面を示す。電機子２は回転軸方向の一方側（図２７及び図２８における上方側）において界磁子１Ｇと対向する。図２７は磁性突起１０２Ｊを有する断面の断面図であり、図２８は磁性突起１０２Ｋを有する断面の断面図である。
【０１３６】
界磁子１Ｇにおいては、磁極面１０３Ｓｂに流入出する磁束の経路は、鍔部１０２Ｔ、磁性環１０２Ｓ、磁性板１０１Ｓを経由する。よって界磁子１Ｇは、構造的には、界磁子１Ａにおける永久磁石１０３Ｃを単なる磁性体に置換して磁性環１０２Ｓを増厚したものと見ることができる。つまり界磁子１Ｇは、要求された極数を磁性突起１０２Ｊ、１０２Ｋの個数で対応しつつ、界磁磁石を１個の永久磁石１０３Ｄで構成することができる。
【０１３７】
永久磁石１０３Ｄの着磁は回転軸方向に沿っているので、着磁前の永久磁石１０３Ｄを界磁子１Ｇとして組み込んだ後に、あるいは更に界磁子１Ｇを電機子２と共に回転電機として組み込んだ後に、着磁することも容易である。例えば界磁子１Ｇ、あるいは回転電機を空芯コイルの内部に配置して着磁することも可能である。
【０１３８】
第６の実施の形態で示した界磁子１Ｆと同様に、回転シャフト（不図示）が磁性体であっても、磁性環１０２Ｓは磁束を短絡させる磁路とはならない。しかし例えば非磁性体のボスを介するか、モールドしたロータを回転シャフトと勘合し、回転シャフトを磁性環１０２Ｓから所定の距離で離すことが望ましい。
【０１３９】
第１の実施の形態で示された磁性突起１０２Ｊ，１０２Ｋを含めた磁性環１０２Ｎ，１０２Ｓや磁性板１０１Ｎ，１０１Ｓの形状、及びこれらの相互の位置関係は、本実施の形態においても採用することができる。
【０１４０】
また第３の実施の形態において図７を用いて示されたように、磁性板１０１Ｎ，１０１Ｓが薄肉部１０１Ｇ，１０１Ｈで相互に連結されて円盤状に一体となっている磁性板群１０１を、本実施の形態において採用してもよい。
【０１４１】
電機子の構成例．
図２９は上記実施の形態で言及された電機子２，３の構成を例示する斜視図である。当該電機子はヨーク２０１を有する電機子コアにおいて、電機子巻線Ｕ１〜Ｕ４，Ｖ１〜Ｖ４，Ｗ１〜Ｗ４が回転軸Ｑの周囲に設けられている。具体的にはヨーク２０１と反対側から見て時計回りに電機子巻線Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１，Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２，Ｕ３，Ｖ３，Ｗ３，Ｕ４，Ｖ４，Ｗ４がこの順に並んで配置されている。ここでは８極の界磁子に対応する場合を述べる。
【０１４２】
図３０はこれら電機子巻線のみを取り出して示す斜視図である。また図３１及び図３２は当該電機子の断面図である。図３１は回転軸Ｑに平行で回転軸Ｑを含み、電機子巻線Ｕ２が現れる位置の断面を示す。図３２は電機子巻線Ｕ３，Ｖ３が隣接する位置での周方向の断面を示す。
【０１４３】
電機子コアはヨーク２０１上に突出する１２のティース２０２を有しており、ティース２０２の先端側（ヨーク２０１とは反対側）は回転軸Ｑに垂直な平面において拡がった端部２０３を有している。そして端部２０３と界磁子とが回転軸方向において対向する。端部２０３での広がりはエアギャップのパーミアンスを高くするので、界磁子の動作点磁束密度を高くできるという利点を有する。
【０１４４】
当該電機子ではティース２０２に対してＵ相、Ｖ相、Ｗ相の巻線が集中巻で巻回される。具体的には電機子巻線Ｕ１〜Ｕ４にはＵ相電流が、電機子巻線Ｖ１〜Ｖ４にはＶ相電流が、電機子巻線Ｗ１〜Ｗ４にはＷ相電流が、それぞれ供給されて回転磁界を発生させる。
【０１４５】
このような集中巻ではコイルの重なりが無く、電機子全体を小型化できるとともに、巻線抵抗を低減できる効果がある。その一方で、隣接するティースから発生する回転磁界の磁束の相違が、後述する分布巻と比べると急峻であるため、振動・騒音が大い。なお、ティース２０２の個数は１２個でなくても、９個でもよい。８極の界磁子に９個のティースの組み合わせは、コギングトルクが極めて小さいという利点がある。
【０１４６】
図３３は以下の分布巻で採用される電機子コアの形状を示す斜視図である。当該電機子コアは２４個のティース２０２を有しており、その各々の先端側は拡がった端部２０３を有している。
【０１４７】
図３４は波巻に採用される電機子巻線を示す斜視図であり、電機子巻線Ｕ０，Ｖ０，Ｗ０が図３３のティース２０２の１個分ずつずれて積層されている。図３５は電機子巻線Ｕ０，Ｖ０，Ｗ０を電機子コアに巻回した状態を示す斜視図である。電機子巻線Ｕ０，Ｖ０，Ｗ０はいずれもティース２０２の３個ずつを１組として、ティース２０２に対して内側、外側を交互に通る形態で巻回される。
【０１４８】
電機子巻線Ｕ０，Ｖ０，Ｗ０にはそれぞれＵ相電流、Ｖ相電流、Ｗ相電流が流される。３相の巻線がそれぞれ１組になっているので、結線が少なくて済み、同相間のわたり線も不要であるという利点がある。回転磁界の磁束の変化は滑らかであるため、振動・騒音が少ないという利点がある。
【０１４９】
図３４、図３５では、電機子巻線Ｕ０，Ｖ０，Ｗ０を重ねて配置しているため、例えば電機子巻線Ｕ０を巻回している回転軸方向の位置では、電機子巻線Ｖ０が巻回される周方向の位置には巻線が存在せず、ティース２０２の周囲に隙間がある。しかし径方向に延びる巻線をヨーク２０１から見て全て同じ高さに配置し、それらを内周側や外周側で接続して電機子巻線Ｕ０，Ｖ０，Ｗ０を構成してもよい。
【０１５０】
図３６は分布巻に採用される電機子巻線を示す斜視図であり、図３７は電機子コアに電機子巻線が三層に分かれて巻回された状態を示す斜視図である。ヨーク２０１に最も遠い層では電機子巻線Ｕ１，Ｕ２がいずれもティース２０２の３個ずつを巻回し、両者が周方向に交互に配列される。同様にして、電機子巻線Ｕ１，Ｕ２よりもヨーク２０１側には電機子巻線Ｖ１，Ｖ２が、更にヨーク２０１側には電機子巻線Ｗ１，Ｗ２が、それぞれ巻回されている。ヨーク２０１とは反対側から見て、電機子巻線Ｖ１，Ｖ２は電機子巻線Ｕ１，Ｕ２に対して時計回り方向にティース２０２の１個分ずれ、電機子巻線Ｗ１，Ｗ２は電機子巻線Ｖ１，Ｖ２に対して時計回り方向にティース２０２の１個分ずれている。
【０１５１】
例えば電機子巻線Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１にはそれぞれＵ相電流、Ｖ相電流、Ｗ相電流が流され、電機子巻線Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２にはそれぞれ電機子巻線Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１とは逆相の電流が流れる。
【０１５２】
ティース２０２の各々には複数の相の電機子巻線に流れる電流による磁束が重畳されるため、磁束の変化が滑らかである。
【０１５３】
なお、径方向に延びる巻線をヨーク２０１から見て全て同じ高さに配置し、それらを内周側や外周側で接続して電機子巻線Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１，Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２を構成してもよい。
【０１５４】
図３８は分布巻に採用される電機子巻線を示す斜視図であり、図３９は電機子コアに電機子巻線が二層に分かれて巻回された状態を示す斜視図である。ヨーク２０１に最も遠い層では電機子巻線Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１がいずれもティース２０２の３個ずつを巻回し、三者が周方向にティース２０２の１個分を開けて交互に配列される。同様にして、電機子巻線Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１よりもヨーク２０１側には電機子巻線Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２がいずれもティース２０２の３個ずつを巻回し、三者が周方向にティース２０２の１個分を開けて交互に配列される。電機子巻線Ｕ１，Ｕ２にはＵ相電流が、電機子巻線Ｖ１，Ｖ２にはＶ相電流が、電機子巻線Ｗ１，Ｗ２にはＷ相巻線が、それぞれ流される。
【０１５５】
Ｕ相電流、Ｖ相電流、Ｗ相電流の総和は零となるので、電機子巻線Ｗ１，Ｖ２の双方が巻回された位置のティース２０２には、実質的にはＵ相電流の逆相電流によって励起される磁束が発生することになる。よって図３６、図３７に示された構造と比較すると、電機子巻線の個数は半分で足り、コイルは２層となる。よって製造工程数が削減されるし、結線が減るため、電機子の寸法も小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【０１５６】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる回転電機に採用される界磁子の構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における界磁子の構成と、これと共に回転電機を構成する電機子との位置関係を示す断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における界磁子の構成と、これと共に回転電機を構成する電機子との位置関係を示す断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態にかかる回転電機に採用される界磁子の構成を示す斜視図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態における界磁子の構成と、これと共に回転電機を構成する電機子との位置関係を示す断面図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態における界磁子の構成と、これと共に回転電機を構成する電機子との位置関係を示す断面図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態における界磁子の構造を部分的に示す斜視図である。
【図８】本発明の第４の実施の形態における界磁子の構造を示す平面図である。
【図９】本発明の第４の実施の形態における界磁子の構造を示す平面図である。
【図１０】本発明の第４の実施の形態における界磁子の構造を示す断面図である。
【図１１】本発明の第４の実施の形態における界磁子の構造を示す断面図である。
【図１２】本発明の第４の実施の形態における界磁子の構造を示す断面図である。
【図１３】本発明の第４の実施の形態の変形における界磁子の平面図である。
【図１４】本発明の第４の実施の形態の変形における界磁子の断面図である。
【図１５】本発明の第４の実施の形態の変形における界磁子の断面図である。
【図１６】本発明の第４の実施の形態の変形における界磁子の断面図である。
【図１７】本発明の第４の実施の形態の変形における界磁子の斜視図である。
【図１８】本発明の第５の実施の形態にかかる回転電機における界磁子の構成を示す斜視図である。
【図１９】本発明の第５の実施の形態における界磁子の構成と、これと共に回転電機を構成する電機子との位置関係を示す断面図である。
【図２０】本発明の第５の実施の形態における界磁子の構成と、これと共に回転電機を構成する電機子との位置関係を示す断面図である。
【図２１】本発明の第６の実施の形態にかかる回転電機における界磁子の構成を示す斜視図である。
【図２２】本発明の第６の実施の形態における界磁子の構成と、これと共に回転電機を構成する電機子との位置関係を示す断面図である。
【図２３】本発明の第６の実施の形態における界磁子の構成と、これと共に回転電機を構成する電機子との位置関係を示す断面図である。
【図２４】磁性突起近傍における磁束の流れを模式的に示す斜視図である。
【図２５】磁性突起近傍における磁束の流れを模式的に示す斜視図である。
【図２６】本発明の第７の実施の形態にかかる回転電機における界磁子の構成を示す斜視図である。
【図２７】本発明の第７の実施の形態における界磁子の構成と、これと共に回転電機を構成する電機子との位置関係を示す断面図である。
【図２８】本発明の第７の実施の形態における界磁子の構成と、これと共に回転電機を構成する電機子との位置関係を示す断面図である。
【図２９】電機子の構成を例示する斜視図である。
【図３０】電機子巻線の構成を例示する斜視図である。
【図３１】電機子の断面図である。
【図３２】電機子の断面図である。
【図３３】電機子コアの形状を示す斜視図である。
【図３４】電機子巻線を示す斜視図である。
【図３５】電機子巻線を電機子コアに巻回した状態を示す斜視図である。
【図３６】電機子巻線を示す斜視図である。
【図３７】電機子巻線を電機子コアに巻回した状態を示す斜視図である。
【図３８】電機子巻線を示す斜視図である。
【図３９】電機子巻線を電機子コアに巻回した状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
【０１５７】
１Ａ〜１Ｇ  界磁子
１０１Ｎ，１０１Ｓ，１０５Ｎ，１０５Ｓ  磁性板
１０１Ｊ，１０１Ｋ，１０１Ｌ，１０１Ｙ，１０１Ｚ  磁性突起
１０１Ｇ，１０１Ｈ  薄肉部
１０２Ｎ，１０２Ｓ，１０４Ｎ，１０４Ｓ，１０２Ｑ  磁性環
１０３Ｎ，１０３Ｎａ，１０３Ｎｂ，１０３Ｓ，１０３Ｓａ，１０３Ｓｂ  磁極面
１０３  界磁磁石
１０３Ｃ，１０３Ｄ  永久磁石
２，３  電機子
Ｑ  回転軸
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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