(57)【要約】【課題】  ステーターコアの構造を三次元構造とすることにより、より高効率でかつ高力率で運転することが可能な、モーターや発電機として使用する回転機を提供する。【解決手段】  ローターとローターを囲むステーターからなる回転機において、円筒状のステーターコアの内周面に、回転機の軸心に向かって延び、先端がローターコアに埋め込まれた磁石に対向する腕部を設けるとともに、該腕部と腕部の間のステーターコア、及び、上記腕部に巻線部を設けたことを特徴とする三次元ステーター構造の回転機。【選択図】      図３
2004222492.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ローターとローターを囲むステーターからなる回転機において、円筒状のステーターコアの内周面に、回転機の軸心に向かって延び、先端がローターコアに埋め込まれた磁石に対向する腕部を設けるとともに、該腕部と腕部の間のステーターコア、及び、上記腕部に巻線部を設けたことを特徴とする三次元ステーター構造の回転機。
【請求項２】
前記ステーターコアが、所定形状の鋼板を円周方向に積層して構成したステーターコアであることを特徴とする請求項１に記載の三次元ステーター構造の回転機。
【請求項３】
前記ステーターコアが、長尺の鋼板を巻回したコアの内周面に、所定形状の鋼板を積層した腕部を嵌合して構成したステーターコアであることを特徴とする請求項１に記載の三次元ステーター構造の回転機。
【請求項４】
前記ステーターコアが、ステーターコアの内周部を形成する部分とその両端に腕部を形成する部分を有する鋼板を積層し、該鋼板積層体を円周方向に結合して構成したステーターコアであることを特徴とする請求項１に記載の三次元ステーター構造の回転機。
【請求項５】
前記鋼板が、磁束の流れ方向に磁化容易軸が配向した鋼板であることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の三次元ステーター構造の回転機。
【請求項６】
前記ステーターコアが、磁束流れ方向に磁化容易軸が配向した粉末で形成されたステーターコアであることを特徴とする請求項１に記載の三次元ステーター構造の回転機。
【請求項７】
ローターとローターを囲むステーターからなる回転機において、円筒状の内側ステーターコア及び外側ステーターコアの周面に、回転機の軸心に沿って延び、ローターコアに埋め込まれた磁石に対向する凸部を設けるとともに、内側ステーターコアの凸部に巻線部を設け、かつ、外側ステーターコアの凸部又は凸部と凸部の間のステーターコアに巻線部を設けたことを特徴とする三次元ステーター構造の回転機。
【請求項８】
ローターとローターを囲むステーターからなる回転機において、円筒状の内側ステーターコア及び外側ステーターコアの周面に、回転機の軸心に沿って延び、ローターコアに埋め込まれた磁石に対向する凸部を設けるとともに、内側ステーターコアの凸部と凸部の間のステーターコアに巻線部を設け、かつ、外側ステーターコアの凸部又は凸部と凸部の間のステーターコアに巻線部を設けたことを特徴とする三次元ステーター構造の回転機。
【請求項９】
前記内側のステーターコアが、外周に凸部を有する円環状の鋼板を積層して構成したステーターコアであり、かつ、前記外側のステーターコアが、内周に凸部を有する円環状の鋼板を積層して構成したステーターコアであることを特徴とする請求項７又は８に記載の三次元ステーター構造の回転機。
【請求項１０】
前記内側のステーターコアが、長尺の鋼板を巻回したコアの外周面に、所定形状の鋼板を積層した凸部を嵌合して構成したステーターコアであり、かつ、前記外側のステーターコアが、長尺の鋼板を巻回したコアの内周面に、所定形状の鋼板を積層した凸部を嵌合して構成したステーターコアであることを特徴とする請求項７又は８に記載の三次元ステーター構造の回転機。
【請求項１１】
前記内側のステーターコアが、ステーターコアの外周部を形成する部分とその両端に凸部を形成する部分を有する鋼板を積層し、該鋼板積層体を円周方向に結合して構成したステーターコアであり、かつ、前記外側のステーターコアが、ステーターコアの内周部を形成する部分とその両端に凸部を形成する部分を有する鋼板を積層し、該鋼板積層体を円周方向に結合して構成したステーターコアであることを特徴とする請求項７又は８に記載の三次元ステーター構造の回転機。
【請求項１２】
前記鋼板が、磁束の流れ方向に磁化容易軸が配向した鋼板であることを特徴とする請求項９〜１１のいずれか１項に記載の三次元ステーター構造の回転機。
【請求項１３】
前記内側ステーターコア及び外側ステーターコアが、磁束流れ方向に磁化容易軸が配向した粉末で形成されたステーターコアであることを特徴とする請求項７又は８に記載の三次元ステーター構造の回転機。
【請求項１４】
ローターとローターを囲むステーターからなる回転機において、円環状のステーターコアの円周面に、回転機の軸心に沿って延び、先端がローターコアに埋め込まれた磁石に対向する腕部を設けるとともに、該腕部と腕部の間のステーターコア、及び、上記腕部に巻線部を設けたことを特徴とする三次元ステーター構造の回転機。
【請求項１５】
前記ステーターコアが、所定形状の鋼板を円周方向に積層して構成したステーターコアであることを特徴とする請求項１４に記載の三次元ステーター構造の回転機。
【請求項１６】
前記ステーターコアが、円環状の鋼板を積層したコアの円周面に、所定形状の鋼板を積層した腕部を嵌合して構成したステーターコアであることを特徴とする請求項１４に記載の三次元ステーター構造の回転機。
【請求項１７】
前記ステーターコアが、長尺の鋼板を面内で円弧状に曲げ加工して積層したコアの円周面に、所定形状の鋼板を積層した腕部を嵌合して構成したステーターコアであることを特徴とする請求項１４に記載の三次元ステーター構造の回転機。
【請求項１８】
前記ステーターコアが、ステーターコアの円周部を形成する部分とその両端に腕部を形成する部分を有する鋼板を積層し、該鋼板積層体を円周方向に結合して構成したステーターコアであることを特徴とする請求項１４に記載の三次元ステーター構造の回転機。
【請求項１９】
前記鋼板が、磁束の流れ方向に磁化容易軸が配向された鋼板であることを特徴とする請求項１５〜１８のいずれか１項に記載の三次元ステーター構造の回転機。
【請求項２０】
前記ステーターコアが、磁束流れ方向に磁化容易軸が配向した粉末で形成されたステーターコアであることを特徴とする請求項１４に記載の三次元ステーター構造の回転機。
【請求項２１】
前記ローターコアが、外周部に環状の磁石保持部を有するローターコアであることを特徴とする請求項７〜２０のいずれか１項に記載の三次元ステーター構造の回転機。
【請求項２２】
前記ローターコアが、鋼板を積層して構成したローターコアであることを特徴とする請求項１〜２１のいずれか１項に記載の三次元ステーター構造の回転機。
【請求項２３】
前記ローターコアが、磁束流れ方向に磁化容易軸が配向された粉末で形成されたローターコアであることを特徴とする請求項１〜２１のいずれか１項に記載の三次元ステーター構造の回転機。
【請求項２４】
前記ローターコアに、１極当り、複数の磁石が埋め込まれていることを特徴とする請求項１〜２３のいずれか１項に記載の三次元ステーター構造の回転機。
【請求項２５】
前記腕部を、ステーターコアの円周方向に複数個設けたことを特徴とする請求項１〜６及び１４〜２４のいずれか１項に記載の三次元ステーター構造の回転機。
【請求項２６】
前記腕部の先端が、ローターコアに埋め込まれた磁石に対向していることを特徴とする請求項１〜６及び１４〜２５のいずれか１項に記載の三次元ステーター構造の回転機。
【請求項２７】
前記腕部に、ローターコアに埋め込まれた磁石に対向する凸部を一つ以上設けたことを特徴とする請求項１〜６及び１４〜２６のいずれか１項に記載の三次元ステーター構造の回転機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステーターコアの構造を三次元構造とした、モーターや発電機として使用する回転機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、各種のモーターにおいては、高効率で、かつ、高力率の運転が可能であることが求められている。
【０００３】
永久磁石をローターに使用したシンクロナスモーター（ＰＭモーター）は、電力インバータで駆動されるので駆動制御が容易で、かつ、高効率で、高力率運転が可能であり、さらに、保守・点検が容易で、また、耐環境性に優れているので、産業機器や民生機器用のモーターとして広く用いられている。
【０００４】
上記ＰＭモーターには、永久磁石をローターの表面に貼り付けた構造（表面磁石構造）のものと、永久磁石をローターの内部に埋め込んだ構造（埋込磁石構造）のものの２種類があるが、永久磁石の支持が容易であるという構造上の観点、及び、設計によっては、マグネットトルクの他にリラクタンストルクを有効に利用することもできるという性能上の観点から、埋込磁石構造のものが注目されている。
【０００５】
また、埋込磁石構造のＰＭモーターは、インバーター仕様等により、駆動電圧値や負荷電流値が制限されている場合でも、駆動時に電流ベクトルへ最適な進み角を与えることができ、運転状態が制限される範囲が小さいので、用途が広いという利点を持っている。
【０００６】
ＰＭモーターにおいて、トルクを増大させるには、（ａ）磁石の磁束を増大させること、（ｂ）突極性を増大させること、及び、（ｃ）インダクタンスを増大させること、が重要なポイントである。
【０００７】
表面磁石構造のＰＭモーターでは、突極性がほぼ１となり、リラクタンストルクは発生しないが、埋込磁石構造のＰＭモーターでは、例えば、ネオジウム磁石のような強力磁石を採用して磁石の磁束を増大しながら、磁石の厚みを薄くし、ローターの内部に深く磁石を埋め込むことにより、インダクタンスの増大と突極係数の増大を図ることができる。
【０００８】
このように、埋込磁石構造のＰＭモーターでは、磁石の磁束の増大や、磁石の埋込構造や配置の工夫により、ユーザーのニーズに合致する高効率のモーターを設計することが可能である。
【０００９】
そこで、本発明者は、ステーターに対するローターの構造を３次元構造としたシンクロナスモーターを提案した（特許文献１、参照）。
【００１０】
しかし、より高効率で、かつ、より高力率の運転が可能なＰＭモーターを開発するには、更なる改善工夫が必要である。
【００１１】
埋込磁石構造のＰＭモーターにおいて、回転数や負荷トルクの仕様範囲を広く取りながら効率を上げるには、ステーターの巻線の巻数を多くしてインダクタンスを増大させるのが一つの方策である。
【００１２】
しかし、巻線の巻数を多くすると、漏れ磁束が多くなって効率が低下する場合がある。効率が低下すると、電力インバーターの容量を増加させる必要があるので、回路の大きさが大きくなり、モーター自体の重量が増加し、経済性が低下する。また、漏れ磁束により電磁干渉が発生して、周辺の電子機器に影響を与えることがある。
【００１３】
また、巻線の巻数を多くすると、銅線の抵抗による銅損が増加し、更に、キャパシタンスの増加を招くことになる。
【００１４】
それ故、埋込磁石構造のＰＭモーターにおいて、ユーザーのニーズに合致するより高効率のモーターを開発するには、ステーター巻線の巻数の増加を図る他、ローターに対するステーター自体の構造を工夫することも必要である。
【００１５】
そして、そのような観点から、電機子鉄心に磁石を埋め込み、インダクタンスを低減して、高回転域での出力の増大を図った誘導子型モーターが提案されている（特許文献２、参照）。
【００１６】
しかし、特許文献２記載のモーターは、従来型の電機子鉄心構造を前提としたものであり、積層方向に生じる漏れ磁束を有効に活用できないという課題を抱えている。
【００１７】
したがって、より高効率で、かつ、より高力率の運転が可能なモーターを開発するには、ステーターの構造において、更なる改善工夫が必要である。
【００１８】
【特許文献１】特開２００２−３６９４７３号公報
【特許文献２】特開２００２−１９９６７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明は、ローターに対するステーターコアの構造を三次元構造とすることにより、より高効率で、かつ、より高力率で運転することが可能な、モーターや発電機として使用する回転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】
【００２０】
本発明者は、前述したように、ステーターに対するローターの構造を３次元構造としたシンクロナスモーターを提案した（特許文献１、参照）が、この３次元構造はステーターにも適用できるのではないかとの発想の下に、ローターに対するステーターの構造を鋭意研究した。
【００２１】
本発明は、その結果なされたもので、その要旨は次のとおりである。
【００２２】
（１）  ローターとローターを囲むステーターからなる回転機において、円筒状のステーターコアの内周面に、回転機の軸心に向かって延び、先端がローターコアに埋め込まれた磁石に対向する腕部を設けるとともに、該腕部と腕部の間のステーターコア、及び、上記腕部に巻線部を設けたことを特徴とする三次元ステーター構造の回転機。
【００２３】
（２）  前記ステーターコアが、所定形状の鋼板を円周方向に積層して構成したステーターコアであることを特徴とする前記（１）に記載の三次元ステーター構造の回転機。
【００２４】
（３）  前記ステーターコアが、長尺の鋼板を巻回したコアの円周面に、所定形状の鋼板を積層した腕部を嵌合して構成したステーターコアであることを特徴とする前記（１）に記載の三次元ステータ構造の回転機。
【００２５】
（４）  前記ステーターコアが、ステーターコアの内周部を形成する部分とその両端に腕部を形成する部分を有する鋼板を積層し、該鋼板積層体を円周方向に結合して構成したステーターコアであることを特徴とする前記（１）に記載の三次元ステーター構造の回転機。
【００２６】
（５）  前記鋼板が、磁束の流れ方向に磁化容易軸が配向した鋼板であることを特徴とする前記（２）〜（４）のいずれかに記載の三次元ステーター構造の回転機。
【００２７】
（６）  前記ステーターコアが、磁束流れ方向に磁化容易軸が配向した粉末で形成されたステーターコアであることを特徴とする前記（１）に記載の三次元ステーター構造の回転機。
【００２８】
（７）  ローターとローターを囲むステーターからなる回転機において、円筒状の内側ステーターコア及び外側ステーターコアの周面に、回転機の軸心に沿って延び、ローターコアに埋め込まれた磁石に対向する凸部を複数個設けるとともに、内側ステーターコアの凸部に巻線部を設け、かつ、外側ステーターコアの凸部又は凸部と凸部の間のステーターコアに巻線部を設けたことを特徴とする三次元ステーター構造の回転機。
【００２９】
（８）  ローターとローターを囲むステーターからなる回転機において、円筒状の内側ステーターコア及び外側ステーターコアの周面に、回転機の軸心に沿って延び、ローターコアに埋め込まれた磁石に対向する凸部を複数個設けるとともに、内側ステーターコアの凸部と凸部の間のステーターコアに巻線部を設け、かつ、外側ステーターコアの凸部又は凸部と凸部の間のステーターコアに巻線部を設けたことを特徴とする三次元ステーター構造の回転機。
【００３０】
（９）  前記内側のステーターコアが、外周に凸部を有する円環状の鋼板を積層して構成したステーターコアであり、かつ、前記外側のステーターコアが、内周に凸部を有する円環状の鋼板を積層して構成したステーターコアであることを特徴とする前記（７）又は（８）に記載の三次元ステーター構造の回転機。
【００３１】
（１０）  前記内側のステーターコアが、長尺の鋼板を巻回したコアの外周面に、所定形状の鋼板を積層した凸部を嵌合して構成したステーターコアであり、かつ、前記外側のステーターコアが、長尺の鋼板を巻回したコアの内周面に、所定形状の鋼板を積層した凸部を嵌合して構成したステーターコアであることを特徴とする前記（７）又は（８）に記載の三次元ステーター構造の回転機。
【００３２】
（１１）  前記内側のステーターコアが、ステーターコアの外周部を形成する部分とその両端に凸部を形成する部分を有する鋼板を積層し、該鋼板積層体を円周方向に結合して構成したステーターコアであり、かつ、前記外側のステーターコアが、ステーターコアの内周部を形成する部分とその両端に凸部を形成する部分を有する鋼板を積層し、該鋼板積層体を円周方向に結合して構成したステーターコアであることを特徴とする前記（７）又は（８）に記載の三次元ステーター構造の回転機。
【００３３】
（１２）  前記鋼板が、磁束の流れ方向に磁化容易軸が配向した鋼板であることを特徴とする前記（９）〜（１１）のいずれかに記載の三次元ステーター構造の回転機。
【００３４】
（１３）  前記内側ステーターコア及び外側ステーターコアが、磁束流れ方向に磁化容易軸が配向した粉末で形成されたステーターコアであることを特徴とする前記（７）又は（８）に記載の三次元ステーター構造の回転機。
【００３５】
（１４）  ローターとローターを囲むステーターからなる回転機において、円環状のステーターコアの円周面に、回転機の軸心に沿って延び、先端がローターコアに埋め込まれた磁石に対向する腕部を設けるとともに、該腕部と腕部の間のステーターコア、及び、上記腕部に巻線部を設けたことを特徴とする三次元ステーター構造の回転機。
【００３６】
（１５）  前記ステーターコアが、所定形状の鋼板を円周方向に積層して構成したステーターコアであることを特徴とする前記（１４）に記載の三次元ステーター構造の回転機。
【００３７】
（１６）  前記ステーターコアが、円環状の鋼板を積層したコアの円周面に、所定形状の鋼板を積層した腕部を嵌合して構成したステーターコアであることを特徴とする前記（１４）に記載の三次元ステーター構造の回転機。
【００３８】
（１７）  前記ステーターコアが、長尺の鋼板を面内で円弧状に曲げ加工して積層したコアの円周面に、所定形状の鋼板を積層した腕部を嵌合して構成したステーターコアであることを特徴とする前記（１４）に記載の三次元ステーター構造の回転機。
【００３９】
（１８）  前記ステーターコアが、ステーターコアの円周部を形成する部分とその両端に腕部を形成する部分を有する鋼板を積層し、該鋼板積層体を円周方向に結合して構成したステーターコアであることを特徴とする前記（１４）に記載の三次元ステーター構造の回転機。
【００４０】
（１９）  前記鋼板が、磁束の流れ方向に磁化容易軸が配向された鋼板であることを特徴とする前記（１５）〜（１８）のいずれかに記載の三次元ステーター構造の回転機。
【００４１】
（２０）  前記ステーターコアが、磁束流れ方向に磁化容易軸が配向した粉末で形成されたステーターコアであることを特徴とする前記（１４）に記載の三次元ステーター構造の回転機。
【００４２】
（２１）  前記ローターコアが、外周部に環状の磁石保持部を有するローターコアであることを特徴とする前記（７）〜（２０）のいずれかに記載の三次元ステーター構造の回転機。
【００４３】
（２２）  前記ローターコアが、鋼板を積層して構成したローターコアであることを特徴とする前記（１）〜（２１）のいずれかに記載の三次元ステーター構造の回転機。
【００４４】
（２３）  前記ローターコアが、磁束流れ方向に磁化容易軸が配向された粉末で形成されたローターコアであることを特徴とする前記（１）〜（２１）のいずれかに記載の三次元ステーター構造の回転機。
【００４５】
（２４）  前記ローターコアに、１極当り、複数の磁石が埋め込まれていることを特徴とする前記（１）〜（２３）のいずれかに記載の三次元ステーター構造の回転機。
【００４６】
（２５）  前記腕部を、ステーターコアの円周方向に複数個設けたことを特徴とする前記（１）〜（６）及び（１４）〜（２４）のいずれかに記載の三次元ステーター構造の回転機。
【００４７】
（２６）  前記腕部の先端が、ローターコアに埋め込まれた磁石に対向していることを特徴とする前記（１）〜（６）及び（１４）〜（２５）のいずれかに記載の三次元ステーター構造の回転機。
【００４８】
（２７）  前記腕部に、ローターコアに埋め込まれた磁石に対向する凸部を一つ以上設けたことを特徴とする前記（１）〜（６）及び（１４）〜（２６）のいずれかに記載の三次元ステーター構造の回転機。
【発明の効果】
【００４９】
本発明によれば、より高効率で、かつ、より高力率で運転することが可能な、モーターや発電機として使用する回転機を提供することができる。また、本発明によれば、三次元構造のローターとの組合せで、各種構造の回転機を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５０】
本発明について、図面に基づいて詳細に説明する。まず、本発明の原理について、図１に基づいて説明する。
【００５１】
図１において、ステーターコア１の内周面の上端及び下端から、回転機の軸心に向かって腕部２が延びていて、その先端３が、ローターコア６に埋め込まれた磁石７の上面及び下面に対向している。また、ローターコア６の外周部には、ステーターコアに対向する別の磁石８が埋め込まれている。
【００５２】
そして、腕部２と隣接する腕部（図示なし）の間のステーターコアには巻線部４が設けられ、また、腕部２にも巻線部５が設けられている。
【００５３】
ステーターの構造を上記のように三次元構造として、巻線部への通電を制御し、ステーターコアの近傍、及び、腕部２の上下先端３の近傍に、水平方向（図においては、紙面に垂直下向きの方向）に回転磁界を発生せしめ、ローターコア６を回転させる。
【００５４】
３箇所で回転磁界を発生させることができるので、高効率で、かつ、高力率でローターを回転させることができる。
【００５５】
図２に、図１に示す原理に基づいて構成したステーターコアの一部分を示す。回転機の軸心に向かう腕部２が、円筒状のステーターコアの内周面における上端及び下端に設けられ、巻線部４が、腕部２と腕部２の間のステーターコア部に設けられている。
【００５６】
また、各腕部２には、その先端３の近傍に回転磁界を形成するための巻線部５が設けられている。これら巻線部４、５への通電は、電力インバーターで制御されて、腕部２を含むステーターコア１の内部に、ローターを回転せしめる回転磁界が形成される。
【００５７】
図２に示すステーターコアにおいて、上下１対の腕部は、ステーターコアの内周面に沿い、必要に応じ、複数個設けられている。
【００５８】
また、図２に示すステーターコアにおいては、ステーターコアの構造を明確にするため、上下１対をなす腕部２の先端３の間隔を大きくとったが、この間隔は、回転機の大きさや、所望の回転機性能を考慮して、適宜、調整する。
【００５９】
なお、腕部２は、必ずしも上下１対である必要はなく、ステーターコアの上下いずれか一方の端部に設けてもよい。本発明において、腕部の設置態様は、回転機の大きさや、所望の回転機性能を考慮して、適宜、設計する。
【００６０】
図３に、ローターコア６を、上記ステーターコア１で囲んで構成した回転機の一部分を示す。巻線部４及び５への通電を制御することにより、ステーターコアの内周部近傍、及び、腕部２の先端３の近傍に、回転磁界を発生させ、ローターコアを回転させる。
【００６１】
図３に示す回転機のステーターにおいては、腕部２の先端３で回転磁界が発生するが、図４に示すように、腕部２の先端に至る途中に凸部１２を設け、先端３と凸部１２の間に、別の巻線部５を設けて、この凸部からも回転磁界が発生するように構成してもよい。この凸部１２は、必要に応じ、複数個設けてもよい。
【００６２】
このように、ステーターコアの構造を三次元構造とすることにより、高効率で、かつ、高力率運転が可能な回転機を構成することができる。この点が本発明の特徴である。
【００６３】
図２に示すステーターコアは、図５に示すように、所定形状に打ち抜いた鋼板９を円周方向に積層して構成してもよい。この場合、ステーターコアの外周部に生じる隙間には、充填材（例えば、粒子表面を絶縁した磁性充填材）を充填し、ステーターコアの真円性や剛性を確保する。
【００６４】
また、上記ステーターコアは、図６に示すように、長尺の鋼板を巻回して形成した円周部分に、所定形状に打ち抜いた鋼板９を積層して形成した腕部を嵌合して構成してもよい。この場合、所要の回転磁界を確保するため、嵌合部において、巻回し鋼板と、腕部を構成する鋼板９の整合性を充分に確保することが重要である。
【００６５】
また、上記ステーターコアは、図７に示すように、鋼板を折り曲げて、ステーターコアの円周部分となる部分と腕部となる部分を形成した鋼板を積層し、該鋼板積層体を円周方向に結合して構成してもよい。この場合、好ましくは、ステ−ターコアの外周面に鋼板を巻きつけて、ステーターコアの真円性や剛性、さらに、所要の磁気特性を確保する。
【００６６】
図８に、本発明のステーターコアとローターの部分構造を示す。半径方向ｒに、ローターコア６を挟んで、円筒状の内側ステーターコア１ａと、円筒状の外側ステーターコア１ｂが配置されている。そして、円筒状の内側ステーターコア１ａの外周面には、回転機の軸心（図中、回転軸方向ｚ）に沿って延び、ローターコア６に軸心に沿って埋め込まれた磁石７に対向する凸部１２が複数個設けられ、該凸部１２には巻線部４が設けられている。
【００６７】
また、円筒状の外側ステーターコア１ｂの内周面には、同じく、回転機の軸心（図中、回転軸方向ｚ）に沿って延び、上記磁石７に対向する凸部１２が複数個設けられ、該凸部１２には巻線部５が設けられている。
【００６８】
なお、内側ステーターコア１ａの凸部１２と外側ステーターコア１ｂの凸部１２は、対をなすように形成され、この対の数は、回転機の大きさや、所望の回転機性能を考慮して適宜設定される。
【００６９】
図９に、本発明の別のステーターコアとローターの部分構造を示す。図９に示す部分構造おいては、外側ステーターコア１ｂの凸部１２と凸部１２の間のステーターコアに巻線部５が設けられている。
【００７０】
そして、これら巻線部４、５への通電は、電力インバーターで制御されて、内側及び外側ステーターコア（１ａ、１ｂ）の間に、ローター６を円周方向ｘに回転せしめる回転磁界が形成される。
【００７１】
このように、ステーターコアの構造を、ローターコアの三次元構造に対応して三次元構造とすることにより、高効率で、かつ、高力率運転が可能な回転機を構成することができる。この点が本発明の特徴である。
【００７２】
また、本発明においては、図８及び図９に示す構造の他、内側ステーターコア１ａと外側ステーターコア１ｂの両方において、凸部１２と凸部１２の間のステーターコアに巻線部を設けた構造や、内側ステーターコア１ａでは凸部１２と凸部１２の間のステーターコアに巻線部を設け、外側ステーターコア１ｂでは凸部１２に巻線部を設けた構造も採用できる。
【００７３】
図１０に、図８に示す構造の回転機の一実施態様を示し、図１１に、図９に示す構造の回転機の一実施態様を示す。
【００７４】
図８に示す部分構造における内側ステーターコア１ａは、外周に凸部を有する円環状の鋼板を積層して構成し、かつ、外側ステーターコア１ｂは、内周に凸部を有する円環状の鋼板を積層して構成する。
【００７５】
また、上記ステーターコアは、長尺の鋼板を巻回したコアの周面に（内側ステーターコアの場合は外周面に、外側ステーターコアの場合は内周面に）、所定形状の鋼板を積層した凸部を嵌合して構成してもよい。
【００７６】
この場合、図６に示すステーターコアと同様に、所要の回転磁界を確保するため、嵌合部において、積層鋼板と、凸部を構成する鋼板の整合性を充分に確保することが重要である。
【００７７】
さらに、上記内側及び外側ステーターコアは、図７に示すように、鋼板を折り曲げて、ステーターコアの周部となる部分とその両端に凸部となる部分を形成した鋼板を積層し、該鋼板積層体を円周方向に結合して構成してもよい。
【００７８】
この場合、好ましくは、基板となる円環状の鋼板（円環状の鋼板を積層したものでも、長尺の鋼板を面内で円弧状に曲げ加工して積層したものでもよい）と一体化し、ステーターコアの真円性や剛性、さらには、所要の磁気特性を確保する。
【００７９】
図１２に、図１に示す原理に基づいて構成した別のステーターコアの部分構造を示す。回転機の軸心に沿って延びる腕部２が、円環状のステーターコアの円周面における外縁及び内縁に設けられ、巻線部４が、腕部２と腕部２の間のステーターコア部に設けられている。
【００８０】
また、各腕部２には、その先端３の近傍に回転磁界を形成するための巻線部５が設けられている。これら巻線部４、５への通電は、電力インバーターで制御されて、腕部２を含むステーターコア１の内部に、ローターを回転せしめる回転磁界が形成される。
【００８１】
図１２に示すステーターコアにおいて、内外１対の腕部は、ステーターコアの円周面に沿い、必要に応じ、複数個設けられている。
【００８２】
また、図１２に示すステーターコアにおいて、内外１対をなす腕部２の先端３の間隔は、図２に示すステーターの場合と同様に、回転機の大きさや、所望の回転機性能を考慮して、適宜、調整する。
【００８３】
なお、腕部２は、必ずしも内外１対である必要はなく、ステーターコアの内、外いずれか一方の縁部に設けてもよい。本発明において、腕部の設置態様は、回転機の大きさや、所望の回転機性能を考慮して、適宜、設計する。
【００８４】
図１３に、環状の磁石保持部を外周下端部に有するローターコア６を、図１２に示すステーターコアで囲んで構成した回転機の断面を示す。
【００８５】
巻線部４及び５への通電を制御することにより、ステーターコアの内周部近傍、及び、腕部２の先端３の近傍に、回転磁界を発生させ、ローターコア６を回転させる。
【００８６】
このように、ステーターコアの構造を、ローターコアの三次元構造に対応して三次元構造とすることにより、高効率で、かつ、高力率運転が可能な回転機を構成することができる。この点も本発明の特徴である。
【００８７】
なお、図１４に示すように、環状の磁石保持部を、ローターコア外周の上下両端部に設けて回転機を構成してもよい。また、図１５に示すように、環状の磁石保持部を外周下端部に有するローターコアを二段（複数段でもよい）に設けて回転機を構成してもよい。
【００８８】
図１２に示す回転機のステーターにおいては、腕部２の先端３で回転磁界が発生するが、図１６に示すように、図４に示すステーターと同様の構造のステーター（腕部２の先端３に至る途中に凸部１２を設け、先端３と凸部１２の間に、別の巻線部５を設けた。）を用いて回転機を構成してもよい。
【００８９】
図１２に示すステーターコアは、図２に示すステーターコアと同様に、所定形状に打ち抜いた鋼板を円周方向に積層して構成してもよい。この場合、ステーターコアの外周部に生じる隙間には、充填材（例えば、粒子表面を絶縁した磁性充填材）を充填し、ステーターコアの真円性や剛性を確保する。
【００９０】
また、上記ステーターコアは、円環状の鋼板を積層して形成したコアの円周面、または、長尺の鋼板を面内で円弧状に曲げ加工して積層したコアの円周面に、所定形状の鋼板を積層した腕部を嵌合して構成してもよい。
【００９１】
この場合、図６に示すステーターコアと同様に、所要の回転磁界を確保するため、嵌合部において、積層鋼板と、腕部を構成する鋼板の整合性を充分に確保することが重要である。
【００９２】
さらに、上記ステーターコアは、図７に示すステーターと同様に、鋼板を折り曲げて、ステーターコアの円環部となる部分と腕部となる部分を形成した鋼板を積層し、該鋼板積層体を円周方向に結合して構成してもよい。この場合、好ましくは、基板となる円環状の鋼板（円環状の鋼板を積層したものでも、長尺の鋼板を面内で円弧状に曲げ加工して積層したものでもよい）と一体化し、ステーターコアの真円性や剛性、さらに、所要の磁気特性を確保する。
【００９３】
これまで、図２、図８、図９及び図１２に、構造が異なる４種の三次元ステーターを示したが、ローターの三次元構造に対応して、この４種のステーターを適宜併用して回転機を構成してもよい。図１７に、その一実施態様を示す。
【００９４】
ただし、図面で示した回転機構造又はステーター構造は、本発明の実施可能性ないし再現性を説明するために例示した一構造例であり、本発明は、この一構造例に限定されるものではない。
【００９５】
本発明の回転機は、三次元構造のローターとの組合せも含め、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、各種の構造を採用し得るものである。
【００９６】
回転機の性能は、ローターやステーターを構成する材料又は材質にもよる。それ故、本発明において、ステーターコアを構成する鋼板は、磁束の流れ方向に磁化容易軸が配向した鋼板であることが好ましい。また、本発明において、ステーターコアは、磁束流れ方向に磁化容易軸が配向した粉末で形成されていてもよい。
【００９７】
本発明において、ローターコアとしては、鋼板を積層したローターコアや、磁束流れ方向に磁化容易軸が配向した粉末で形成したローターコアを用いることができる。
【００９８】
ローターコアには、該コアの外周部、又は、コア外周部に設けた環状の磁石保持部、及び、腕部の先端に対向する円周部に、所要形状の磁石を埋め込むが、所要の回転機性能を得るために、１極当り複数の磁石を埋め込んでもよい。なお、ローターコアに埋め込む磁石は、特定の材質のものに限定されない。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
本発明によれば、より高効率で、かつ、より高力率で運転することが可能な、モーターや発電機として使用する回転機を提供することができる。また、本発明によれば、三次元構造のローターとの組合せで、各種構造の回転機を提供することができる。
【０１００】
したがって、本発明は、回転機の製造技術、及び、回転機を利用する産業技術の発展に貢献する。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明の原理について説明する図である。
【図２】本発明の原理に基づいて構成したステーターコアの部分構造を示す図である。
【図３】本発明の一実施態様を示す図である。
【図４】本発明の別の実施態様を示す図である。
【図５】ステーターコアの構造を示す図である。
【図６】ステーターコアの別の構造を示す図である。
【図７】ステーターコアの別の構造を示す図である。
【図８】本発明の原理に基づいて構成した別のステーターコアとローターの部分構造を示す図である。
【図９】本発明の原理に基づいて構成した別のステーターコアとローターの部分構造を示す図である。
【図１０】本発明の一実施態様を示す図である。
【図１１】本発明の別の実施態様を示す図である。
【図１２】本発明の原理に基づいて構成した別のステーターコアの部分構造を示す図である。
【図１３】本発明の一実施態様を示す図である。
【図１４】本発明の別の実施態様を示す図である。
【図１５】本発明の別の実施態様を示す図である。
【図１６】本発明の別の実施態様を示す図である。
【図１７】本発明の別の実施態様を示す図である。
【符号の説明】
【０１０２】
１…ステーターコア
１ａ…内側ステーターコア
１ｂ…外側ステーターコア
２…腕部
３…腕部の先端部
４、５…巻線部
６…ローターコア
７、８…磁石
９、１０…鋼板
１１…巻回し鋼板
１２…凸部
ｚ…回転軸方向
ｒ…半径方向
ｘ…円周方向
【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】
2004222492.tif 000009
【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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