(57)【要約】【課題】コイルエンドが存在しない巻線方式と固定子及び回転子構造により、ローコストで小形・軽量・高効率な永久磁石型回転機を得ることを目的とする。【解決手段】固定子２０に軸方向に分割してリング状にＵ・Ｖ・Ｗ相のコイル１０〜１２を巻装し、各コイルのリングの中心と回転軸９０の中心が概ね一致するように配置して、各コイルの外周側及び軸方向両端側に夫々磁気回路を構成する固定子鉄心を設け、この内周側に、磁極歯部３０〜３５を、各コイルを挟んで回転軸の周方向に電気角でπずれた位置に交互に形成し、更に、各コイルの磁極歯部を回転軸の周方向に互いに電気角で２π／３ずらして軸方向に重ね合わせたように構成する。【選択図】　　図１
2004015998.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
三相電源にて駆動され、外周上に等ピッチで軸方向に同一極性となるようにＮ・Ｓ極を交互に備えた永久磁石型回転子を有し、この回転子の外側に、所定のエヤーギャップを介して対向する磁極歯部を備えた固定子を配置した、インナーロータ形の永久磁石型回転機において、前記固定子に、軸方向に分割してリング状にＵ・Ｖ・Ｗ相のコイルを巻装し、前記各コイルのリングの中心と回転軸の中心が、概ね一致するように配置して、前記各コイルの外周側及び軸方向両端側に、夫々磁気回路を構成する固定子鉄心を設ける。そして、前記固定子鉄心の内周側には、前記永久磁石型回転子と同一極数の前記磁極歯部が、当該コイルを挟んで、回転軸の周方向に電気角でπずれた位置に交互に形成されており、更に、各コイルの前記磁極歯部を、回転軸の周方向に所定の角度ずらして、軸方向に重ね合わせたように構成されている事を特徴とする永久磁石型回転機。
【請求項２】
三相電源にて駆動されるインナーロータ形の永久磁石型回転機において、固定子に軸方向に分割してリング状にＵ・Ｖ・Ｗ相のコイルを巻装し、前記各コイルのリングの中心と回転軸の中心が概ね一致するように配置して、前記各コイルの外周側及び軸方向両端側に、夫々磁気回路を構成する固定子鉄心を設ける。そして、前記固定子鉄心の内周側には、所定の極数の磁極歯部が、当該コイルを挟んで回転軸の周方向に電気角でπずれた位置に交互に形成され、各コイルの前記磁極歯部を、回転軸の軸方向に一致するように重ね合わせて構成する。そして更に、前記磁極歯部の内側で所定のエヤーギャップを介して対向する永久磁石型回転子は、前記固定子と同一極数のＮ・Ｓ極を外周上に等ピッチで交互に備えており、その磁極の周方向中心は、Ｕ・Ｖ・Ｗ相の固定子コイルに対応させて回転軸の周方向に所定の角度ずらして構成されている事を特徴とする永久磁石型回転機。
【請求項３】
前記各磁極歯部に、磁性部材で構成された磁極片を備えている事を特徴とする請求項１または２に記載の永久磁石型回転機。
【請求項４】
前記固定子に、磁束の漏れを軽減するための手段を備えている事を特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の永久磁石型回転機。
【請求項５】
前記固定子鉄心の少なくともその一部を、板状磁性部材を用いて積層一体化して形成する事を特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の永久磁石型回転機。
【請求項６】
前記固定子鉄心の少なくともその一部を、所謂圧粉磁心（鉄粉磁心ともいう。以下同様）を用いて形成する事を特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の永久磁石型回転機。
【請求項７】
前記固定子あるいは前記永久磁石型回転子にスキューを施した事を特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の永久磁石型回転機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、三相電源にて駆動されるＤＣブラシレスモータ、及びＡＣサーボモータ等の永久磁石型電動機、あるいは、外力により回転することにより発電機として使用される永久磁石型発電機に関し、特に、巻線方式、固定子鉄心構造、及び永久磁石型回転子の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の永久磁石形回転機としては、例えば、永久磁石型電動機であるＡＣサーボモータを例にとると、図１６に示すような構造が一般的に採用されている。図１６（ａ）は軸方向半断面側面図であり、固定子鉄心１２０には、Ｕ・Ｖ・Ｗ相のコイル１１０が、図１６（ｂ）の巻線展開図に示すように専用機等により巻装された後、巻線相互間の結線及びリード線接続等の端末処置を行っている。図１６（ｃ）は、主に小容量機種に用いられる所謂集中巻方式を、固定子を切り開いて内径側から見た図を示し、固定子歯部１２５に各相のコイル１１５が直巻されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような従来の永久磁石型電動機においては、Ｕ・Ｖ・Ｗ相のコイル１１０を周方向に分布して巻線を行なうため、固定子鉄心１２０の軸方向端面から突出したコイルエンドの長さｈが大きくなり、集中巻方式を用いても、コイルエンドｈを零にする事は出来ず、特性に何ら寄与していないコイルエンドによる巻線量増加と銅損増加により、更なる小型・軽量化とコストダウンが困難であった。
【０００４】
この発明は、上述のような問題点を解消するためになされたものであり、コイルエンドが存在しないため小形・高効率であり、更に巻線の端末処理が容易で、コギングトルクを小さくできる永久磁石型回転機の巻線方法、固定子鉄心構造、及び回転子構造を得ることを目的としている。
【０００５】
［課題を解決するための手段］
上述の目的を達成するために、この発明による永久磁石型回転機は、外周上に等ピッチで軸方向に同一極性となるようにＮ・Ｓ極を交互に備えた回転子の外側に、磁極歯部を備えた固定子を配置し、この固定子に、軸方向に分割してリング状にＵ・Ｖ・Ｗ相のコイルを巻装し、各コイルのリングの中心と回転軸の中心が概ね一致するように配置して、Ｕ・Ｖ・Ｗ相の各コイルの外周側及び軸方向両端側に、夫々磁気回路を構成する固定子鉄心を設ける。そして、この内周側に、永久磁石型回転子と同一極数の磁極歯部が、当該コイルを挟んで回転軸の周方向に互いに電気角でπずれた位置に交互に形成され、更に、Ｕ・Ｖ・Ｗ相の各コイルの磁極歯部を、回転軸の周方向に所定の角度ずらして軸方向に重ね合わせたように構成されているものである。
【０００６】
つぎの発明による永久磁石型回転機は、固定子に軸方向に分割してリング状にＵ・Ｖ・Ｗ相のコイルを巻装し、各コイルのリングの中心と回転軸の中心が概ね一致するように配置して、Ｕ・Ｖ・Ｗ相の各コイルの外周側及び軸方向両端側に、夫々磁気回路を構成する固定子鉄心を設ける。そして、この内周側に、所定の極数の磁極歯部が、前記コイルを挟んで回転軸の周方向にπずれた位置に交互に形成され、Ｕ・Ｖ・Ｗ相の各コイルの磁極歯部が、回転軸の軸方向に一致するように重ね合わせて構成されており、更に、この磁極歯部の内側で所定のエヤーギャップを介して対向する永久磁石型回転子は、前記固定子と同一極数のＮ・Ｓ極を、外周上に等ピッチで交互に備えており、その磁極の中心を、Ｕ・Ｖ・Ｗ相の固定子コイルに対応させて回転軸の周方向に所定の角度ずらして、構成されているものである。
【０００７】
つぎの発明による永久磁石型回転機は、さらに、コイルの軸方向両端側の固定子鉄心に形成された各磁極歯部に、磁性部材で構成された磁極片を備えているものである。
【０００８】
つぎの発明による永久磁石型回転機は、さらに、固定子に磁束の漏れを軽減するための手段を備えているものである。
【０００９】
つぎの発明による永久磁石型回転機は、さらに、固定子鉄心の少なくともその一部を、板状磁性部材を用いて積層一体化して形成するものである。
【００１０】
つぎの発明による永久磁石型回転機は、さらに、固定子鉄心の少なくともその一部を、圧粉磁心を用いて形成するものである。
【００１１】
つぎの発明による永久磁石型回転機は、さらに、固定子あるいは永久磁石型回転子にスキューを施したものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図を参照にして、この発明にかかる永久磁石型回転機の実施の形態を詳細に説明する。
【００１３】
実施の形態１．
図１〜図４は、この発明による永久磁石型回転機の実施の形態１として、４極のＡＣサーボモータに適用した例を示しており、Ｕ・Ｖ・Ｗ相のコイル１０〜１２とリード線１３、及び固定子２０、永久磁石型回転子８０、永久磁石型回転子８０を支持する回転軸９０、軸受部材９１、ブラケット９２、フレーム９３、検出器９４等で構成されている。
【００１４】
Ｕ・Ｖ・Ｗ相のコイル１０〜１２は、回転軸９０の軸方向に分割して，コイル１０〜１２のリングの中心と，回転軸９０の中心が概ね一致するように回転軸９０に対し同一方向に巻装され、適切な絶縁処理が施されてＹ字形に結線された後、リード線１３により図２に示すように三相の電源ユニット１６に接続されている。
【００１５】
固定子２０は、コイル１０〜１２と、これの外周側の背面固定子鉄心２１〜２３、及び各コイル１０〜１２の軸方向両端側の側面固定子鉄心２４〜２９で構成されており、Ｕ相の背面固定子鉄心２１と側面固定子鉄心２４、２５は、夫々磁気的につながっており、更に側面固定子鉄心２４、２５の内周側には、磁極歯部３０、３１が夫々形成されている。Ｖ・Ｗ相も同様に構成されており内周側には磁極歯部３２〜３５が形成されている。
【００１６】
永久磁石型回転子８０は、例えば、所定の形状に加工された回転軸９０と一体の回転子鉄心８１の外周に、Ｕ・Ｖ・Ｗ相のコイル１０〜１２の磁極歯部３０〜３５と，所定のエヤーギャップを介して永久磁石８２〜８４が配置されている。永久磁石８２〜８４は、ネオジウム系希土類磁石等にて構成されており、残留磁束及び保持力が共に大きく、磁気エネルギー積がきわめて大きい。このため、磁石面積を小さくしても必要なギャップ磁束を確保でき、所用の出力を得ることができる。
【００１７】
図３（ａ）〜図３（ｆ）は、側面固定子鉄心２４〜２９とこれの内周側に形成された凸形の磁極歯部３０〜３５の構成を図１の反負荷側（検出器側）から負荷側（軸端側）へ透かして見た図を示し、他の構成部品は図中省略している。図３（ａ）は，Ｕ相コイル１０の反負荷側の側面固定子鉄心２４であり、磁極歯部３０は，その周方向の中心が時計の１２時と６時の位置となるように２個所に形成されている。図３（ｂ）は、Ｕ相コイル１０の負荷側の側面固定子鉄心２５であり、磁極歯部３１は、その周方向の中心が、反負荷側の側面固定子鉄心２４に形成された磁極歯部３０の中心に対し、電気角でπずれた位置に形成されている。この結果、背面固定子鉄心２１（図中省略）を通して４極の磁極が、Ｕ相コイル１０を挟んで側面固定子鉄心２４・２５の磁極歯部３０・３１により、内周側の周方向に交互に形成される。
【００１８】
図３（ｃ）は、Ｖ相コイル１１の反負荷側の側面固定子鉄心２６であり、磁極歯部３２は、その周方向の中心が、Ｕ相コイル１０の反負荷側の側面固定子鉄心２４に形成された磁極歯部３０の中心に対し、電気角で２π／３ずらして構成されている。図３（ｄ）は、Ｖ相コイル１１の負荷側の側面固定子鉄心２７であり、磁極歯部３３は、その周方向の中心が、反負荷側の側面固定子鉄心２６に形成された磁極歯部３２の中心に対し、電気角でπずれた位置に形成されている。この結果、Ｕ相コイル１０の場合と同様に、背面固定子鉄心２２（図中省略）を通して４極の磁極が、Ｖ相コイル１１を挟んで側面固定子鉄心２６・２７の磁極歯部３２・３３により、内周側の周方向に交互に形成される。
【００１９】
図３（ｅ）は、Ｗ相コイル１２の反負荷側の側面固定子鉄心２８であり、磁極歯部３４は、その周方向の中心が、Ｕ相コイル１０の反負荷側の側面固定子鉄心２４に形成された磁極歯部３０の中心に対し、電気角で４π／３ずらして構成されている。図３（ｆ）は、Ｗ相コイル１２の負荷側の側面固定子鉄心２９であり、磁極歯部３５は、その周方向の中心が、反負荷側の側面固定子鉄心２８に形成された磁極歯部３４の中心に対し、電気角でπずれた位置に形成されている。この結果、Ｕ・Ｖ相の場合と同様に、背面固定子鉄心２３（図中省略）を通して４極の磁極が、Ｗ相コイル１２を挟んで側面固定子鉄心２８・２９の磁極歯部３４・３５により、内周側の周方向に交互に形成される。
【００２０】
固定子２０は、上述のＵ・Ｖ・Ｗ相の各コイル１０〜１２と、外周側の背面固定子鉄心２１〜２３、及び各コイルの側面固定子鉄心２４〜２９を、上述の位置関係を維持しながら軸方向に重ね合わせたように構成されている。
【００２１】
図４は、Ｕ・Ｖ・Ｗ相のコイル１０〜１２の磁極歯部３０〜３５と、所定のエヤーギャップを介して対向する、永久磁石型回転子８０の永久磁石８２〜８４の軸直角方向断面を示す。いずれも固定子と同一極数である４極の磁極が、外周上に等ピッチで、軸方向に同一極性となるように構成されている。
【００２２】
この実施の形態のものにおいては、例えば、Ｕ相コイル１０により発生した磁束は、外周側の背面固定子鉄心２１→側面固定子鉄心２４→磁極歯部３０→所定のエヤーギャップ→永久磁石８２（Ｓ極）→回転子鉄心８１→永久磁石８２（Ｎ極）→所定のエヤーギャップ→磁極歯部３１→側面固定子鉄心２５→背面固定子鉄心２１と巡る磁路を構成し、リング状のコイル１０により軸方向に発生した磁束の変化を、回転方向の磁束の変化に変えることができる。Ｖ・Ｗ相コイル１１・１２により発生した磁束も、電源の位相差に対応して磁極歯部３２〜３５を，周方向に電気角で２π／３ずつずらしているため同様に作用させることができる。このため、検出器９４により永久磁石８２〜８４の極性を判定しながら、コイル１０〜１２に三相電源を供給することにより、これと同期させて、永久磁石型回転子８０を、回転駆動させることができる。
【００２３】
上述のような構成によれば、コイルエンドに相当する部分が存在しないため、コイルの銅線使用量を減らし、銅損を低減することにより、効率向上に寄与する事ができ、コストダウンや更なる小形化も実現することができる。また、各相のコイル数は最小限各１個で済むため、コイルの巻線作業及び端末処理を大幅に簡略化することができる。更に、大容量機種においては、各相のコイルを夫々複数個に分割して軸方向に配置し、複数個のＹ字結線を並列接続することにより部品の標準化によるコストダウンも可能である。なお、コイル１０〜１２の巻き方向が同一でない場合は、該当の磁極歯部を回転軸の周方向に電気角でπずらす等により本実施の形態と同様に作用させることができる。
【００２４】
実施の形態２．
図５、図６は、この発明による永久磁石型回転機の、実施の形態２を示している。この実施の形態２は、上述の実施の形態１と同様に、４極のＡＣサーボモータに適用した例であり、実施の形態１に対して磁極歯部３０〜３５と永久磁石型回転子８０の構成のみが異なる。このため、図１は、実施の形態１とともに実施の形態２の軸方向半断面側面図を示している。
【００２５】
図５は、実施の形態２における側面固定子鉄心２４〜２９と、これの内周側に形成された凸形の磁極歯部３０〜３５の構成を、実施の形態１と同様に、図１の反負荷側（検出器側）から負荷側（軸端側）へ透かして見た図を示し、他の構成部品は図中省略している。図５（ａ）は、Ｕ・Ｖ・Ｗ相コイル１０〜１２の反負荷側の側面固定子鉄心２４・２６・２８を示し、磁極歯部３０・３２・３４は、その周方向の中心が、時計の１２時と６時の位置となるように、２個所に形成されており、図５（ｂ）は、上記コイル１０〜１２の負荷側の側面固定子鉄心２５・２７・２９を示し、磁極歯部３１・３３・３５は、その周方向の中心が、反負荷側の側面固定子鉄心２４・２６・２８に形成された磁極歯部３０・３２・３４の中心に対し、電気角でπずれた位置に形成されている。この結果、背面固定子鉄心２１（図中省略）を通して４極の磁極が、Ｕ相コイル１０を挟んで側面固定子鉄心２４・２５の磁極歯部３０・３１により、内周側の周方向に交互に形成される。同様に背面固定子鉄心２２（図中省略）を通して４極の磁極が、Ｖ相コイル１１を挟んで側面固定子鉄心２６・２７の磁極歯部３２・３３により、内周側の周方向に交互に形成される。更に、背面固定子鉄心２３（図中省略）を通して４極の磁極が、Ｗ相コイル１２を挟んで側面固定子鉄心２８・２９の磁極歯部３４・３５により、内周側の周方向に交互に形成される。
【００２６】
固定子２０は、実施の形態１と同様に、上述のＵ・Ｖ・Ｗ相の各コイル１０〜１２と、外周側の背面固定子鉄心２１〜２３、及び各コイルの側面固定子鉄心２４〜２９を上述の位置関係を維持しながら軸方向に重ね合わせたように構成されている。
【００２７】
図６（ａ）〜図６（ｃ）は、Ｕ・Ｖ・Ｗ相のコイル１０〜１２の磁極歯部３０〜３５と所定のエヤーギャップを介して対向する、永久磁石型回転子８０の外周に配置された永久磁石８２〜８４の軸直角方向断面を示す。いずれも固定子と同一極数である４極の磁極が、外周上に等ピッチで形成されている。図６（ａ）は、Ｕ相コイル１０の磁極歯部３０・３１に対向する永久磁石８２を示し、図６（ｂ）は、Ｖ相コイル１１の磁極歯部３２・３３に対向する永久磁石８３を示すが、その磁極の周方向の中心は、永久磁石８２の磁極の周方向中心に対し、電気角で２π／３ずれており、更に、図６（ｃ）は、Ｗ相コイル１２の磁極歯部３４・３５に対向する永久磁石８４を示すが、その磁極の周方向の中心は、永久磁石８２の磁極の周方向中心に対し、電気角で４π／３ずれて構成されている。
【００２８】
この実施の形態のものにおいても、実施の形態１と同様に、リング状のＵ・Ｖ・Ｗ相のコイル１０〜１２により、軸方向に発生した磁束の変化を、回転方向の磁束の変化に変えることができる。そして、電源の位相差に対応して永久磁石型回転子８０に配置された永久磁石８２〜８４を、周方向に電気角で２π／３ずつずらしているため、実施の形態１と同様に、三相電源駆動のＡＣサーボモータを得ることができる。
【００２９】
上述のように、この構成によっても実施の形態１と同様に、コイルエンドに相当する部分が存在しないため、コイルの銅線使用量を減らし、銅損を低減することにより、効率向上に寄与する事ができ、コストダウンや更なる小形化も実現することができる。また、固定子鉄心の金型を簡略化することができるため、生産性の向上に寄与することができる。なお、コイル１０〜１２の巻き方向が同一でない場合は、実施の形態１と同様に該当の磁極歯部を、回転軸の周方向に電気角でπずらす等により、本実施の形態と同様に作用させることができる。
【００３０】
実施の形態３．
図７は、この発明による永久磁石型回転機の実施の形態３を示している。実施の形態３では、上述の実施の形態１あるいは２の側面固定子鉄心の磁極歯部に、磁性部材で構成されたに磁極片を備えたものであり、各側面固定子鉄心と磁極歯部、及び永久磁石型回転子の位置関係は、実施の形態１あるいは２と同一である。
【００３１】
図７（ａ）・図７（ｃ）は、コイル１０（図中省略）の側面固定子鉄心２４、２５を、実施の形態１あるいは実施の形態２と同様に、図１の反負荷側から負荷側（軸端側）へ透かして見た図を示し、図７（ｂ）は図７（ａ）の断面ＡＡ、図７（ｄ）は図７（ｃ）の断面ＢＢを示す。反負荷側の側面固定子鉄心２４の磁極歯部３０には、これと対をなす負荷側の側面固定子鉄心２５の方向に，磁極歯部３０と同一内径寸法を有し、磁性部材で構成された磁極片４０を，コイル１０の内径側に備えている。負荷側の側面固定子鉄心２５の磁極歯部３１には、磁極片４０と逆向きに，反負荷側の側面固定子鉄心２４の方向に，磁極歯部３１と同一内径寸法の磁極片４１を備えている。
【００３２】
図７（ｅ）は、磁極片４０、４１を備えた側面固定子鉄心２４と２５を組み立てた状態を示し、図７（ｆ）は、図７（ｅ）の断面ＣＣを示す。側面固定子鉄心２４の磁極歯部３０と磁極片４０は，周方向の隣極となる側面固定子鉄心２５の磁極歯部３１及び磁極片４１と、所定の空隙ａを隔てて噛み合わせるように構成されており、他のコイルの側面固定子鉄心に形成された磁極歯部にも同様の磁極片が構成されている。
【００３３】
上述のような構成によれば、各磁極片により夫々のコイルで発生する磁束を有効に活用することができ、漏れ磁束も減少するため、永久磁石型回転機の効率が向上し小形化に寄与することができる。
【００３４】
実施の形態４．
図８は、この発明による永久磁石型回転機の実施の形態４を示している。実施の形態４では、上述の実施の形態３においてａ＝０となり、周方向に互いに隣接する磁極片と磁極歯部、及び磁極片どうしがブリッジ部分で連結されたものである。
【００３５】
図８（ａ）は、コイル１０（図中省略）の側面固定子鉄心２４、２５を、実施の形態３の図７（ｅ）と同様に組み立てた状態を示す。側面固定子鉄心２４の磁極歯部３０と磁極片４０は、周方向に互いに隣接する側面固定子鉄心２５の磁極歯部３１及び磁極片４１に、永久磁石型回転子８０（図中省略）に対向する内周側において、ブリッジ部分Ｅにより連結している。図８（ｂ）は、図８（ａ）のブリッジ部分Ｅの拡大図であり、ｓはブリッジ部分の径方向の厚さを示す。図８（ｃ）は、図８（ａ）の断面ＣＣを示し、永久磁石型回転子８０に対向する内周側は、切り欠けの無い連続した円筒形状となっている。他のコイルの側面固定子鉄心に形成された磁極歯部、及び、磁極片にも同様のブリッジ部分が形成されている。
【００３６】
上述のような構成によれば、側面固定子鉄心と磁極片の内周側の寸法精度を向上させることができ、更に、磁気回路のパーミアンスの急峻な変動を避けることができるため、コギングトルクを軽減させ、ひいては回転ムラを低減することができる。また、ブリッジ部分の寸法、形状を最適化することにより、漏れ磁束によるギャップ磁束密度の低下を抑制しながら、磁極片の剛性を向上することができ、振動・騒音の発生を低減することができる。
【００３７】
実施の形態５．
実施の形態５では、上述のような実施の形態の構成に加え、固定子鉄心の磁束の漏れを軽減するための手段として、軸方向に隣接する相間に磁気的な隙間を設けたものである。
【００３８】
図９（ａ）は、永久磁石型回転機のＵ・Ｖ・Ｗ相の固定子とフレーム９３の組み立て状態を示す軸方向の半断面側面図であり、他の構成部品は図中省略している。Ｕ相の固定子は、コイル１０と軸方向両端側の側面固定子鉄心２４、２５及び背面固定子鉄心２１で構成されており、Ｖ・Ｗ相の固定子も同様にコイル１１、１２と各固定子鉄心で構成されているが、互いに隣接するＵ相の固定子鉄心とＶ相の固定子鉄心、及び、Ｖ相の固定子鉄心とＷ相の固定子鉄心の間には、磁気的な隙間として所定の空隙ｂを設けて構成されている。
【００３９】
図９（ｂ）は、他の実施の形態を示し、図９（ａ）と比較して背面固定子鉄心２１・２２・２３は連結して一体に形成されているが、互いに隣接するＵ相の側面固定子鉄心２５とＶ相の側面固定子鉄心２６の間，及び、Ｖ相の側面固定子鉄心２７とＷ相の側面固定子鉄心２８の間には、磁気的な隙間として所定の空隙ｂを設けて構成されている。
【００４０】
図１０は、更に他の実施の形態を示し、Ｕ相の側面固定子鉄心２４に形成された磁極片４０は、隣接するＶ相側の側面固定子鉄心２５の軸方向端面より，所定の寸法ｃだけ短く構成されており、Ｖ相の側面固定子鉄心２７に形成された磁極片も同様に、隣接するＵ相側の側面固定子鉄心２６の軸方向端面より、所定の寸法ｃだけ短く構成されている。また、Ｖ相の側面固定子鉄心２６に形成された磁極片は、隣接するＷ相側の側面固定子鉄心２７の軸方向端面より，所定の寸法ｃだけ短く構成されており、Ｗ相の側面固定子鉄心２９に形成された磁極片も同様に、隣接するＶ相側の側面固定子鉄心２８の軸方向端面より、所定の寸法ｃだけ短く構成されている。
【００４１】
上述のような構成によれば、寸法ｂまたはｃを最適化することにより、隣接する相への磁束の漏れを軽減し、ギャップ磁束密度を確保することができるため、永久磁石型回転機の特性を向上させることができる。また、図９に示す固定子に対しては、これに組み込まれる永久磁石型回転子の各磁石間にも同様に軸方向の空隙を設けることにより、高価な磁石の使用量を減らしコストダウンを実現することができる。なお、空隙ｂ・ｃを隙間とせずに非磁性部材を用いて形成しても、同様の効果を得ることができる。
【００４２】
実施の形態６．
図１１は、この発明による永久磁石型回転機の実施の形態６を示している。実施の形態６では、上述のような実施の形態の構成を実現する手段として、固定子鉄心の一部を、板状磁性部材を用いて積層一体化を行なうものである。
【００４３】
図１１（ａ）、図１１（ｃ）は、コイル１０（図中省略）の側面固定子鉄心２４、２５を、実施の形態１あるいは実施の形態２と同様に、図１の反負荷側から負荷側（軸端側）へ透かして見た図を示す。側面固定子鉄心２４には、磁極歯部３０に隣接して磁極片４１が、ブリッジ部分により連結されて一体に形成されており、側面固定子鉄心２５にも同様に、磁極歯部３１に隣接して磁極片４０が形成されている。図１１（ｂ）は、磁極片４０と磁極片４１が、ブリッジ部分により連結されて一体に形成されたものであり、側面固定子鉄心２４と２５の間に挟むようにして支持されるものである。
【００４４】
図１１（ａ）〜図１１（ｃ）の夫々の部品は、板状磁性部材をプレス加工により製作し、同時にヌキカシメ４２により所要枚数を夫々積層し密着固定を行なう。なお、ヌキカシメの他に溶接等により固着を行なうこともできる。他のコイルの側面固定子鉄心に形成された磁極歯部及び磁極片も、同様に構成されており、円筒状の背面固定子鉄心２１（図９参照）等と組み合わせて用いられるものである。
【００４５】
図１２（ａ）は、上述の側面固定子鉄心と磁極片を組み立て、コイル１０を巻回した状態の軸方向半断面側面図であり、コイル１０の巻回側に、射出成型等により樹脂４３で絶縁層を形成した他の実施の形態を示す。図１２（ｂ）は、更に側面固定子鉄心２５と磁極片４０の隙間４４にも樹脂４３を充填した、更に他の実施の形態を示す。また図１２（ｃ）は、前述の如く射出成型等により、樹脂で絶縁層を形成しコイル１０を巻回後、更に射出成型等により樹脂４５でコイル１０の相互間を固着するとともに、コイル１０の外周側にも絶縁層を形成する、更に更に他の実施の形態を示す。
【００４６】
上述のような製法によれば、高精度な固定子鉄心を安価で容易に製作することができ、コイル巻きのための巻き枠も不要となり、固定子鉄心の絶縁を安価で容易に行なうことができ、生産性の向上に寄与することができる。またこのとき、断面形状が円形の従来のマグネットワイヤに代えて、断面形状が概略四角形のマグネットワイヤを用いることにより、ワイヤ間の隙間が減少し、巻線の占積率を向上させることができるため、コイルの温度上昇を抑制することが可能となり、永久磁石型回転機の効率向上と小形化に寄与することができる。なお、図１２（ａ）〜図１２（ｃ）においては、実施の形態４の図８に示す形状を例に説明を行なったが、実施の形態５の図１０に示す形状にも適応可能なことは明白である。
【００４７】
実施の形態７．
図１３、図１４は、この発明による永久磁石型回転機の実施の形態７を示している。実施の形態７では、固定子鉄心の材料として、鉄粉を無機系の皮膜などで一粒一粒絶縁し圧縮成型等を行なった所謂圧粉磁心を用いるものである。
【００４８】
図１３は、永久磁石型回転機の固定子２０とフレーム９３の組み立て状態を示す軸方向の半断面側面図であり、他の構成部品は図中省略している。固定子２０は、Ｕ・Ｖ・Ｗ相のコイル１０〜１２、これの外周側の背面固定子鉄心５０と、コイル１０〜１２の軸方向両端側の側面固定子鉄心２４、２５等で構成されている。背面固定子鉄心５０は、コイル１０〜１２の背面固定子鉄心２１〜２３を一体として圧粉磁心を用いて構成されており、その内径側に、コイル１０〜１２及び側面固定子鉄心２４、２５等を、軸方向に順次積み重ねたように構成されている。
【００４９】
図１３の矢印線５１〜５３は、コイル１０〜１２による、ある瞬間の磁束の流れを模式的に示しており、背面固定子鉄心５０の内部においては、磁束が三次元的に移動することとなる。このため、全方向に対し比抵抗と透磁率の値がともに大きい圧粉磁心を用いることにより、磁束の移動が容易となり、鉄心内部の損失を軽減することができ、永久磁石型回転機の効率向上に寄与することができる。また、各相の背面固定子鉄心を一つの部材で共用することにより、組み立てが容易となり生産性の向上に寄与することができる。更に、フレーム９３を取り除き、背面固定子鉄心５０を構造物の一部として利用することも可能であり、小形化とコストダウンに寄与することができる。なお、図９（ａ）に示すように、背面固定子鉄心が各相ごとに分割されている場合にも、フレーム９３等を併用することにより圧粉磁心を用いることができる。また、側面固定子鉄心２４、２５等にも同様に圧粉磁心を用いることにより、鉄心内部の損失を更に軽減することができる。
【００５０】
図１４は、実施の形態５の図１０に示す固定子鉄心の一相分を取り出し、圧粉磁心で構成した他の実施の形態を示す。固定子鉄心は、軸直角方向の分割面ｆで二分されて、夫々が圧粉磁心で構成されており、コイル１０は、別工程にてリング状に形成され適切な絶縁処理を施した後、側面固定子鉄心２４，２５と組み立てを行なう。他の相の固定子鉄心も同様に構成されている。
【００５１】
上述のような構成によれば、背面固定子鉄心２１から磁極片４０までの固定子鉄心内部を磁束が三次元的に容易に移動できるため、鉄心内部の損失を更に軽減することができ、永久磁石型回転機の効率向上に寄与することができる。また、鉄心プレスの工程が不要となるため、固定子鉄心を安価で容易に製作することができ、更に各コイルの巻線が容易となるため、生産性の向上とコストダウンに寄与することができる。なお、分割面ｆで二分された固定子鉄心は圧入、ネジ止め等により適宜固定されるものである。
【００５２】
実施の形態８．
図１５は、この発明による永久磁石型回転機の実施の形態８を示している。実施の形態８では、上述のような実施の形態の構成に加え、固定子にスキューを施すものである。
【００５３】
図１５は、回転軸を水平方向として固定子鉄心を切り開いて、永久磁石型回転子と対向する内周面を見た図である。Ｕ相の磁極歯部３０と磁極片４０は、周方向に隣接する磁極歯部３１、及び、磁極片４１とスキュー角だけ傾いてブリッジ部分Ｅにより連結しており、軸方向に隣接するＶ・Ｗ相の夫々の磁極歯部と磁極片も同様に構成されている。
【００５４】
上述の構成においては、スキュー角を最適化することにより、スキュー効果によってギャップ磁束の高調波成分の影響を低減させることができるため、振動・騒音ひいては回転ムラを小さくすることができ、永久磁石型回転機の特性を向上させることができる。図１５においては、実施の形態５の図１０に示す固定子鉄心の形状を例に示したが、実施の形態５の図９に示す固定子鉄心の形状にも適応可能である。なお、固定子をスキューする代わりに、永久磁石型回転子に配置された永久磁石にスキュー着磁等を施しても同様の効果を得ることができる。
【００５５】
上述の実施の形態１〜８は、永久磁石型回転機の極数が４極の場合をこの発明に適用したが、この発明による永久磁石型回転機は、これ以外の極数を有する場合に対しても有効である。そして、この発明による永久磁石型回転機は、従来の永久磁石型回転機のように固定子の内径寸法・スロット数等に左右されることなく、最適な極数の回転機を容易に得ることができるため、低速で高トルクを要求されるダイレクトドライブモータから高速モータまで、幅広く適用することができる。また、外力により回転軸を回転させ永久磁石型発電機として電力を得ることも可能である。
【００５６】
【発明の効果】
以上の説明から理解される如く、この発明による永久磁石型回転機によれば、固定子に軸方向に分割してリング状にＵ・Ｖ・Ｗ相のコイルを巻装し、各コイルの外周側及び軸方向両端側に夫々磁気回路を構成する固定子鉄心を設け、この内周側に、磁極歯部を回転軸の周方向に所定の角度ずらして、軸方向に重ね合わせたように構成することにより、コイルエンドに相当する部分が存在しないため、コイルの銅線使用量が減少し、銅損も低減することができるため、永久磁石型回転機の効率が向上し、コストダウンや小形・軽量化を実現することができる。また、コイルの巻線作業及び端末処理を大幅に簡略化することができ、生産性の向上に寄与することができる。
【００５７】
つぎの発明による永久磁石型回転機によれば、各コイルの磁極歯部を、回転軸の軸方向に一致するように重ね合わせて構成し、永久磁石型回転子の磁極の中心を、対向する固定子コイル毎に回転軸の周方向に所定の角度ずらして、構成することにより、固定子鉄心の金型を簡略化することができ、低コスト化を実現することができる。
【００５８】
つぎの発明による永久磁石型回転機によれば、コイルの軸方向両端側の固定子鉄心に形成された各磁極歯部に、磁性部材で構成された磁極片を備えたことにより、コイルで発生する磁束を有効に活用することができるため、漏れ磁束が減少し永久磁石型回転機の効率が向上し、小形化に寄与することができる。更に、ブリッジ部分により磁気回路のパーミアンスの急峻な変動を避けることができるため、コギングトルクを軽減させ、ひいては回転ムラを低減することができる。
【００５９】
つぎの発明による永久磁石型回転機によれば、固定子の磁束の漏れを軽減するための手段を備えたことにより、漏れ磁束を低減し、ギャップ磁束密度を確保することができるため、永久磁石型回転機の特性を向上させることができる。
【００６０】
つぎの発明による永久磁石型回転機によれば、固定子鉄心の少なくともその一部を、板状磁性部材を用いて積層一体化して形成することにより、高精度な固定子鉄心を、安価で容易に製作することができるため、生産性の向上に大きく寄与することができる。
【００６１】
つぎの発明による永久磁石型回転機によれば、固定子鉄心の少なくともその一部を、圧粉磁心を用いて形成することにより、磁束が三次元的に容易に移動できるため、鉄心内部の損失を軽減することができ、永久磁石型回転機の効率向上と小形・軽量化に寄与することができる。
【００６２】
つぎの発明による永久磁石型回転機によれば、固定子あるいは永久磁石型回転子にスキューを施すことにより、ギャップ磁束の高調波成分の影響を低減させることができるため、振動・騒音ひいては回転ムラを小さくすることができる。
【００６３】
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１及び実施の形態２における永久磁石型回転機の軸方向半断面側面図である。
【図２】実施の形態１における永久磁石型回転機の接続図である。
【図３】実施の形態１における側面固定子鉄心の磁極歯部の構成を、反負荷側から負荷側へ透かして見た図である。
【図４】実施の形態１における永久磁石型回転子の回転軸に対して直角方向の断面図である。
【図５】実施の形態２における側面固定子鉄心の磁極歯部の構成を、反負荷側から負荷側へ透かして見た図である。
【図６】実施の形態２における永久磁石型回転子の回転軸に対して直角方向の断面図である。
【図７】実施の形態３における側面固定子鉄心と磁極片の構成を示す。
【図８】実施の形態４における側面固定子鉄心と磁極片の構成を示す。
【図９】（ａ）は実施の形態５における固定子、（ｂ）は他の実施の形態における固定子を示す夫々軸方向半断面側面図である。
【図１０】実施の形態５の、更に他の実施の形態における固定子を示す軸方向半断面側面図である。
【図１１】実施の形態６における側面固定子鉄心と磁極片の構成を、反負荷側から負荷側へ透かして見た図である。
【図１２】実施の形態６の、他の実施の形態における固定子を示す軸方向半断面側面図である。
【図１３】実施の形態７における固定子を示す軸方向半断面側面図である。
【図１４】実施の形態７の、他の実施の形態における固定子を示す軸方向半断面側面図である。
【図１５】実施の形態８における固定子鉄心の内周面の図である。
【図１６】従来例の永久磁石型回転機を示し、（ａ）は軸方向半断面側面図、（ｂ）は巻線展開図、（ｃ）は集中巻方式である。
【符号の説明】
１０〜１２　固定子コイル、　１３　リード線、　１６　三相電源ユニット、２０　固定子、　２１〜２３　背面固定子鉄心、　２４〜２９　側面固定子鉄心、　３０〜３５　磁極歯部、　４０・４１　磁極片、　４２　ヌキカシメのカシメ位置、　４３・４５　樹脂、　４４　側面固定子鉄心と磁極片の間の隙間、５０　圧粉磁心を用いた一体型の背面固定子鉄心、　５１〜５３　磁束の流れ、　８０　永久磁石型回転子、　８１　回転子鉄心、　８２〜８４　永久磁石、９０　回転軸、　９１　軸受部材、　９２　ブラケット、　９３　フレーム、９４　検出器、　１１０・１１５　従来の固定子コイル、　１２０　従来の固定子鉄心、　１２５　従来の固定子歯部、　ａ・ｂ・ｃ　所定の隙間、　Ｅ　ブリッジ部分、　ｆ　分割面、　ｈ　コイルエンドの長さ、　ｓ　ブリッジ部分の径方向の厚さ
【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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