(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の回転軸（１８ａ）を有するアキシャルギャップ型回転電機（１０）の界磁用磁石（２２）の磁極面を覆う界磁子用コア（５０，１５０）であって、
複数の第１鋼板が前記回転軸を中心とする円の径方向に沿って積層された第１コア部（５２，１５２）と、
少なくとも１つの第２鋼板が、前記第１コア部の外周側で、外周側に向けて順次幅狭となるように、前記径方向に沿って積層された第２コア部（５６，１５６）と、
を備え、
前記回転軸を中心とする円の径方向における寸法（Ｌ）が、周方向略中央部で大きく、その両端部に向けて小さく、かつ、前記寸法（Ｌ）が前記回転軸周りで周方向中心に向う程大きくなる、界磁子用コア（５０，１５０）。
【請求項２】
請求項１記載の界磁子用コアであって、
前記第１コア部（５２，１５２）の内周側部分は、前記回転軸を中心とする内接円の接線方向に略平行な平面（５３）を有し、
前記第２コア部（５６，１５６）の外周側部分（５７）は、前記回転軸を中心とする円の周方向に沿った略弧状面を有する、界磁子用コア（５０，１５０）。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の界磁子用コアであって、
前記第１コア部（５２，１５２）は、前記複数の第１鋼板が、外周側に向けて順次幅広となる台形状に積層されている、界磁子用コア（５０，１５０）。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれかに記載の界磁子用コアであって、
前記第１鋼板及び第２鋼板に、積層状態を保持する締結維持用凹凸部（１６０）が設けられた、界磁子用コア（５０，１５０）。
【請求項５】
請求項４記載の界磁子用コアであって、
前記締結維持用凹凸部（１６０）は、前記第１鋼板及び第２鋼板が最も多層に重ね合される部分に設けられている、界磁子用コア（５０，１５０）。
【請求項６】
請求項４又は請求項５記載の界磁子用コアであって、
前記締結維持用凹凸部（１６０）は、前記第１鋼板及び第２鋼板のうち打抜きによって形成される辺を避けた位置に設けられている、界磁子用コア（５０，１５０）。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれかに記載の界磁子用コアであって、
前記界磁用磁石（２２）の磁極面に接触した状態で配設可能な板状に形成されている、界磁子用コア（５０）。
【請求項８】
請求項１〜請求項６のいずれかに記載の界磁子用コアであって、
前記界磁用磁石の周方向両端部に当接可能な薄肉保持部（１５９）を有し、
前記界磁用磁石を前記薄肉当接部で保持可能な、界磁子用コア（１５０）。
【請求項９】
請求項８記載の界磁子用コアであって、
前記薄肉保持部（１５９）は、前記複数の第１鋼板のうち最大幅のもの及びその内周側の１つ以上のものに設けられる、界磁子用コア（１５０）。
【請求項１０】
請求項１〜請求項９のいずれかに記載の界磁子用コアであって、
前記回転軸と略直交する面において、前記界磁子用コアの断面形状は、前記界磁用磁石の断面形状と略同一形状に形成されている、界磁子用コア（５０，１５０）。
【請求項１１】
界磁子（２０，２２０，３２０）と、前記界磁子にエアギャップを隔てて設けられた電機子（３０、４０）とを備え、前記界磁子が前記電機子に対して相対的に回転軸（１８ａ）周りに回転するアキシャルギャップ型回転電機（１０）であって、
前記界磁子は、
前記回転軸周りに配設され、前記電機子に対して磁極面を呈する複数の界磁用磁石（２２）と、
前記複数の界磁用磁石の磁極面をそれぞれ覆う複数の界磁子用コア（５０，１５０）と、
を備え、
前記各界磁子用コアは、複数の第１鋼板が前記回転軸を中心とする円の径方向に沿って積層された第１コア部（５２，１５２）と、少なくとも１つの第２鋼板が、前記第１コア部の外周側で、外周側に向けて順次幅狭となるように、前記径方向に沿って積層された第２コア部（５６，１５６）と、を有し、前記回転軸に対する径方向における寸法（Ｌ）が、周方向略中央部で大きく、その両端部に向けて小さく、かつ、前記寸法（Ｌ）が前記回転軸周りで周方向中心に向う程大きい、アキシャルギャップ型回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、アキシャルギャップ型回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
アキシャルギャップ型回転電機は、固定子と回転子とが回転軸に沿ってギャップを隔てて設けられた構成とされている。このようなアキシャルギャップ型回転電機は、薄型化できるという利点や、磁極面積を大きくすることでトルク密度を向上できるといった利点を有している。
【０００３】
ここで、ラジアルギャップ型回転電機では、ロータのコアとして電磁鋼板を回転軸方向に積層したものが用いられる。ところが、アキシャルギャップ型回転電機では、ロータのコアとして電磁鋼板を回転軸方向に積層したものを用いると、磁気抵抗が高くなり、また、渦電流損が大きくなってしまう。
【０００４】
なお、アキシャルギャップ型回転電機のロータコアとして、圧粉鉄芯を用いることも考えられる。ところが、低い周波数では未だ電磁鋼板の鉄損の方が小さく、また、磁束密度に関する性能も電磁鋼板の方が優れている。また、機械的加工する場合、例えば、ロータコアを他の構造体に締りばめ等で嵌合する場合には、圧粉鉄心では十分な強度を得られない恐れがある。
【０００５】
特許文献１は、電磁鋼板によって構成したコアを開示している。すなわち、特許文献１では、磁石の両側に積層鋼板からなるコアを２つ配置し、当該２つのコアで磁石を挟込んで固定する構成が開示されている。磁石を挟むコアの例としては、積層鋼板を径方向に沿って積層した形態のものが開示されている。
【０００６】
【特許文献１】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】
【０００７】
しかしながら、特許文献１では、コアの内周面及び外周面は、回転軸を中心とする円弧状に形成されている。このため、回転軸周りでの磁束密度分布が矩形波状となって高調波成分を伴ってしまう。そして、この高調波成分により、鉄損が大きくなってしまうという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、アキシャルギャップ型回転電機の界磁子用コアにおいて、鉄損を小さくすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、第１の態様に係る界磁子用コアは、所定の回転軸を有するアキシャルギャップ型回転電機の界磁用磁石の磁極面を覆う界磁子用コアであって、複数の第１鋼板が前記回転軸を中心とする円の径方向に沿って積層された第１コア部と、少なくとも１つの第２鋼板が、前記第１コア部の外周側で、外周側に向けて順次幅狭となるように、前記径方向に沿って積層された第２コア部と、を備え、前記回転軸を中心とする円の径方向における寸法が、周方向略中央部で大きく、その両端部に向けて小さく、かつ、前記寸法が前記回転軸周りで周方向中心に向う程大きくなるものである。
【００１０】
第２の態様に係る界磁子用コアは、第１の態様に係る界磁子用コアであって、前記第１コア部の内周側部分は、前記回転軸を中心とする内接円の接線方向に略平行な平面を有し、前記第２コア部の外周側部分は、前記回転軸を中心とする円の周方向に沿った略弧状面を有するものである。
【００１１】
第３の態様に係る界磁子用コアは、第１又は第２の態様に係る界磁子用コアであって、前記第１コア部は、前記複数の第１鋼板が、外周側に向けて順次幅広となる台形状に積層されているものである。
【００１２】
第４の態様に係る界磁子用コアは、第１〜第３のいずれかの態様に係る界磁子用コアであって、前記第１鋼板及び第２鋼板に、積層状態を保持する締結維持用凹凸部が設けられたものである。
【００１３】
第５の態様に係る界磁子用コアは、第４の態様に係る界磁子用コアであって、前記締結維持用凹凸部は、前記第１鋼板及び第２鋼板が最も多層に重ね合される部分に設けられているものである。
【００１４】
第６の態様に係る界磁子用コアは、第４又は第５の態様に係る界磁子用コアであって、前記締結維持用凹凸部は、前記第１鋼板及び第２鋼板のうち打抜きによって形成される辺を避けた位置に設けられているものである。
【００１５】
第７の態様に係る界磁子用コアは、第１〜第６のいずれかの態様に係る界磁子用コアであって、前記界磁用磁石の磁極面に接触した状態で配設可能な板状に形成されているものである。
【００１６】
第８の態様に係る界磁子用コアは、第１〜第６のいずれかの態様に係る界磁子用コアであって、前記界磁用磁石の周方向両端部に当接可能な薄肉保持部を有し、前記界磁用磁石を前記薄肉当接部で保持可能に構成されたものである。
【００１７】
第９の態様に係る界磁子用コアは、第８の態様に係る界磁子用コアであって、前記薄肉保持部は、前記複数の第１鋼板のうち最大幅のもの及びその内周側の１つ以上のものに設けられるものである。
【００１８】
第１０の態様に係る界磁子用コアは、第１〜第９のいずれかの態様に係る界磁子用コアであって、前記回転軸と略直交する面において、前記界磁子用コアの断面形状は、前記界磁用磁石の断面形状と略同一形状に形成されているものである。
【００１９】
第１１の態様に係るアキシャルギャップ型回転電機は、界磁子と、前記界磁子にエアギャップを隔てて設けられた電機子とを備え、前記界磁子が前記電機子に対して相対的に回転軸周りに回転するアキシャルギャップ型回転電機であって、前記界磁子は、前記回転軸周りに配設され、前記電機子に対して磁極面を呈する複数の界磁用磁石と、前記複数の界磁用磁石の磁極面をそれぞれ覆う複数の界磁子用コアと、を備え、前記各界磁子用コアは、複数の第１鋼板が前記回転軸を中心とする円の径方向に沿って積層された第１コア部と、少なくとも１つの第２鋼板が、前記第１コア部の外周側で、外周側に向けて順次幅狭となるように、前記径方向に沿って積層された第２コア部と、を有し、前記回転軸に対する径方向における寸法が、周方向略中央部で大きく、その両端部に向けて小さく、かつ、前記寸法が前記回転軸周りで周方向中心に向う程大きいものである。
【発明の効果】
【００２０】
第１の態様に係る界磁子用コアによると、第１鋼板及び第２鋼板は、円の径方向に沿って積層されているため、各鋼板間、即ち、径方向において磁束が流れ難くなる。そして、少なくとも１つの第２鋼板が、前記第１コア部の外周側で、外周側に向けて順次幅狭となるように、前記径方向に沿って積層されて第２コア部が形成されているため、界磁子用コアの周方向中間部で少なくとも１つの第２鋼板の端部から磁束が流れ出やすくなる。このため、回転軸周りでの磁束密度分布をより正弦波に近づけ、高調波成分を抑制することができ、振動を小さくすると共に、鉄損を小さくすることができる。
【００２１】
また、第２の態様によると、界磁子用コアの内周側部分は平面に形成され、外周側部分は、前記回転軸を中心とする円の周方向に沿った略弧状面に形成されるため、回転軸周りでの磁束密度分布をより正弦波に近づけつつ、界磁子用コアを回転軸周りに回転させた場合の風損を有効に抑制できる。
【００２２】
第３の態様によると、前記第１コア部は、前記複数の第１鋼板が、外周側に向けて順次幅広となる台形状に積層されているため、複数の界磁子用コアを回転軸周りに面積効率よく配設することができる。
【００２３】
第４の態様によると、締結維持用凹凸部によって、積層された鋼板同士を積層状態に保持することができる。
【００２４】
第５の態様によると、共通箇所に形成した締結維持用凹凸部によって、多くの第１鋼板及び第２鋼板を積層状態に保持することができる。
【００２５】
第６の態様によると、前記第１鋼板及び第２鋼板のうち打抜きによって形成される辺の影響を避けて前記締結維持用凹凸部を形成して、積層状態を維持することができる。
【００２６】
第７の態様によると、前記界磁用磁石の磁極面に重ねるようにして界磁子用コアを配設することができる。
【００２７】
第８の態様によると、界磁子用コアによって、界磁用磁石を前記薄肉当接部で保持することができる。
【００２８】
第９の態様によると、前記薄肉保持部は、前記複数の第１鋼板のうち最大幅のもの及びその内周側の１つ以上のものに設けられるため、界磁用磁石をしっかり保持できると共に、界磁子用コアの外周側から界磁用磁石を嵌め込むことができる。また、全てに薄肉保持部を設ける場合と比べて、界磁用磁石の磁束が薄肉保持部を介して漏洩することを低減する。
【００２９】
第１０の態様によると、前記回転軸に対する径方向における寸法が、周方向略中央部で大きく、その両端部に向けて小さい界磁用磁石自体も、回転軸を中心とする周方向に沿って略正弦波化された磁束密度分布の磁束を発生させる。これとも相俟って、回転軸周りでの磁束密度分布をより正弦波に近づけることができ、高調波成分をより抑制することができ、鉄損をより小さくすることができる。
【００３０】
第１１の態様に係るアキシャルギャップ型回転電機によると、第１鋼板及び第２鋼板は、円の径方向に沿って積層されているため、各鋼板間、即ち、径方向において磁束が流れ難くなる。そして、少なくとも１つの第２鋼板が、前記第１コア部の外周側で、外周側に向けて順次幅狭となるように、前記径方向に沿って積層されて第２コア部が形成されているため、界磁子用コアの周方向中間部で少なくとも１つの第２鋼板の端部から磁束が流れ出やすくなる。このため、回転軸周りでの磁束密度分布をより正弦波に近づけ、高調波成分を抑制することができ、鉄損を小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、実施形態に係るアキシャルギャップ型回転電機及び界磁子用コアについて説明する。
【００３２】
図１はアキシャルギャップ型回転電機１０を示す概略断面図である。同図に示すように、アキシャルギャップ型回転電機１０は、界磁子２０と、回転軸１８ａ方向において界磁子２０の両側にエアギャップを隔てて設けられた２つの電機子３０、４０とを備えている。界磁子２０は略円盤状に形成されており、２つの電機子３０、４０も略円盤状に形成されている。そして、両電機子３０、４０による回転磁界によって界磁子２０が電機子３０、４０に対して相対的に回転軸１８ａ周りに回転するようになっている。
【００３３】
各部についてより詳細に説明する。
【００３４】
電機子３０、４０は、回転軸１８ａの方向において、界磁子２０に対してギャップ（ここでは僅かなギャップ）を隔てて対向する位置及び姿勢で、図示省略のケーシング等に固定されている。本実施形態において、電機子３０、４０は、固定子として機能する。
【００３５】
電機子３０は、バックヨークコア３２と、複数（例えば、１２個）のティース３４と、各ティース３４に巻回された巻線３６とを備えている。
【００３６】
バックヨークコア３２は、略円盤状であり、図示省略のケーシング等に固定されている。バックヨークコア３２とシャフト１８との間には、軸受１８ｃが介在しており、バックヨークコア３２に対してシャフト１８は自在に回転できるようになっている。また、バックヨークコア３２とシャフト１８との間には、非磁性部材が介在しており、バックヨークコア３２とシャフト１８とは磁気的に分離している。もっとも、バックヨークコア３２とシャフト１８との間に隙間が介在していてもよい。
【００３７】
複数のティース３４は、バックヨークコア３２のうち界磁子２０側の面に、回転軸１８ａを中心として略環状に間隔をあけて配設されており、その各先端部にはつば部３４ａを有している。これらのバックヨークコア３２及び各ティース３４は、軟磁性体により形成されており、例えば、圧粉磁心（圧粉鉄心）や積層鋼板、それらの組合わせ等により構成されている。
【００３８】
また、各ティース３４のそれぞれに巻線３６が装着されている。ここでは、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相の巻線３６が、回転軸１８ａ周りにその順で、複数組設けられている。
【００３９】
電機子４０も、上記電機子３０と同様構成で、バックヨークコア４２と、複数のティース４４と、つば部４４ａと、各ティース４４に巻回された巻線４６とを備えている。
【００４０】
そして、両電機子３０、４０の間で界磁子２０を介して連続する磁気回路が構成されるように、電機子３０、４０の各巻線３６に３相交流を流すことで、両電機子３０、４０間に、界磁子２０を介して共通する回転磁界を発生させるようにしている。
【００４１】
なお、上記電機子３０、４０の構成は一例であり、上記に限定されるものではない。例えば、巻線３６、４６が分布巻又は波巻されていてもよい。このように、界磁子２２０を挟んで対向する電機子３０、４０を設けた構成では、両電機子３０、４０からの吸引力によってスラスト力を有効にキャンセルすることができるというメリットがある。
【００４２】
図２は界磁子２０を示す分解斜視図である。図１及び図２に示すように、界磁子２０は、界磁用磁石としての複数の永久磁石２２と、複数の界磁子用コア５０と、複数の介在磁心２６と、これらを一定形態で保持するホルダ６０とを備えている。
【００４３】
複数の永久磁石２２は、回転軸１８ａ周りに間隔をあけて配設されている。各永久磁石２２は、回転軸１８ａを中心とする円の径方向に沿って延びる２つの側辺と、その２つの側辺を内周側で結ぶ内周側辺と、２つの側辺を外周側で結ぶ外周側辺とで囲まれる略平板状に形成されている。より具体的には、各永久磁石２２は、内周側辺と外周側辺とが弧状である略扇形の平板状、内周側辺と外周側辺とのうち一方が弧状で他方が直線である平板状、内周側辺と外周側辺とが直線状である略台形平板状であってもよいし、また、界磁子用コア５０よりも大きい板状又は小さい板状であっても構わない。もっとも、回転軸１８ａと略直交する平面において、永久磁石２２の断面形状は、界磁子用コア５０の断面形状と略同一形状に形成されていることが好ましく、ここでもその前提、即ち、内周側辺が直線状で外周側辺が弧状である平板状であるということで説明する。また、互いに隣設する各永久磁石２２の各側辺は、間隔をあけて略平行となる位置関係に配設されており、各永久磁石２２間には、回転軸１８ａを中心とする円の径方向に沿って等幅な隙間が形成されている。また、各永久磁石２２は、回転軸１８ａに沿った方向、即ち、永久磁石２２の厚み方向に沿って磁化されており、その両面にＮ極又はＳ極の磁極面を呈する。これらの永久磁石２２は、回転軸１８ａの周りで環状かつ交互の磁極面を呈するように配設されており、両電機子３０、４０に対してそれぞれ回転軸１８ａ周りに交互の磁極面を呈する。ここでは、永久磁石２２の数は８つであり、本界磁子２０は、８極の磁極面を呈している。
【００４４】
なお、ここでは、各永久磁石２２は、回転軸１８ａ方向において１層に設けられており、両方の電機子３０、４０に対して磁極面を呈しているため、比較的少ない数の永久磁石２２によって両電機子３０、４０に対して磁極面を呈することができる。もっとも、各永久磁石２２は、必ずしも両方の電機子３０、４０に対して磁極面を呈する必要はなく、電機子３０に対して磁極を呈する永久磁石２２群と、電機子４０に対して磁極を呈する永久磁石２２群とが２層に設けられていてもよい。
【００４５】
複数の界磁子用コア５０は、上記各永久磁石２２の磁極面をそれぞれ覆うように設けられており、当該永久磁石２２の磁極面に接触した状態で配設可能な板状に形成されている。ここでは、各永久磁石２２は、上記２つの電機子３０、４０に対してそれぞれ磁極面を呈するため、各永久磁石２２の両面を覆うようにそれぞれに２つの界磁子用コア５０が設けられている。また、各界磁子用コア５０は、回転軸１８ａに対して略直交する平面において、上記各永久磁石２２と同様形状を有する平板状に形成されている。各界磁子用コア５０間には、上記各永久磁石２２間と同様に、回転軸１８ａを中心とする円の径方向に沿って等幅な隙間が形成されている。各界磁子用コア５０については後にさらに詳述する。
【００４６】
介在磁心（ｑ軸磁性体ともいう）２６は、各永久磁石２２の両面において、回転軸１８ａ周りにおいて隣設する各界磁子用コア５０間に、当該界磁子用コア５０とは磁気的に独立する態様で設けられている。各介在磁心２６は、基本的には、永久磁石２２の中心を示すｄ軸のインダクタンスＬｄよりも、極間を示すｑ軸のインダクタンスＬｑを大きくすることで、逆突極性を呈し、いわゆるマグネットトルクに、いわゆるリラクタンストルクを更に加えて界磁子２２０を回転させる役割を有している。
【００４７】
より具体的には、介在磁心２６は、圧粉磁心（圧粉鉄心）や積層鋼板等により構成されており、回転軸１８ａを中心とする円の径方向に沿って長い略直方体形状に形成されている。そして、介在磁心２６のうち界磁子用コア５０に対向する面が、界磁子用コア５０のうち当該介在磁心２６に対向する面に対して隙間を有して略平行となるように、各界磁子用コア５０間に配設されている。
【００４８】
また、回転軸１８ａの方向における各介在磁心２６の寸法は、界磁子コア５０の厚み寸法よりも永久磁石２２の厚み寸法の半分程度大きい。従って、回転軸１８ａ方向において２つの介在磁心２６が重ね合されることで、当該２つの介在磁心２６の一部は各永久磁石２２間にも介在することになる。なお、介在磁心２６は一体であってもよく、また、省略されてもよい。
【００４９】
ホルダ６０は、上記各永久磁石２２、各界磁子用コア５０及び各介在磁心２６を上記配設形態で保持する部材である。より具体的には、ホルダ６０は、非磁性体金属等の非磁性体によって形成されており、内周ホルダ部６２と外周ホルダ部６４とを備えると共に、内周ホルダ部６２と外周ホルダ部６４とを連結する複数の連結ホルダ部６６を複数組備えている。
【００５０】
内周ホルダ部６２は、環状に配設された各永久磁石２２の内周面と、その両面側で環状に配設された各界磁子用コア５０及び各介在磁心２６の内周面に当接可能な外周形状に形成されている。外周ホルダ部６４は、環状に配設された各永久磁石２２の外周面と、その両面側で環状に配設された各界磁子用コア５０及び各介在磁心２６の外周面に当接可能な内周形状に形成されている。そして、上記環状に配設された各永久磁石２２と、その両面側で環状に配設された各界磁子用コア５０及び各介在磁心２６とが、内外周側で内周ホルダ部６２と外周ホルダ部６４とで挟込まれるようにして保持される。
【００５１】
複数の連結ホルダ部６６は、各永久磁石２２及び界磁子用コア５０と、各介在磁心２６との隙間に対応する位置に形成されている。そして、各連結ホルダ部６６間に、永久磁石２２の両面のそれぞれに界磁子用コア５０を重ね合せた状態で保持する第１収容空間６６ａと、介在磁心２６を２つ重ね合せた状態で保持する第２収容空間６６ｂとが、回転軸１８ａ周りに交互に形成されている。
【００５２】
そして、上記各永久磁石２２及び各界磁子用コア５０を第１収容空間６６ａに嵌め込むと共に、各介在磁心２６を第２収容空間６６ｂに嵌め込むことで、これらの各永久磁石２２、各界磁子用コア５０及び各介在磁心２６が上記形態で保持される。なお、永久磁石２２及びその両面の各界磁子用コア５０は、その全てがホルダ６０内に嵌め込まれている必要はない。もっとも、界磁子用コア５０のうち回転軸１８ａ方向の半分以上の部分がホルダ６０に埋込まれていることが好ましい。
【００５３】
界磁子用コア５０についてより詳細に説明する。図３は界磁子用コア５０を示す説明図であり、図４は界磁子用コア５０の断面構造を示す説明図である。
【００５４】
界磁子用コア５０は、内周側の第１コア部５２と外周側の第２コア部５６とを有している。
【００５５】
第１コア部５２は、複数の平板状の第１鋼板が回転軸１８ａを中心とする円の径方向に沿って積層された構成とされている。第２コア部５６は、少なくとも１つの平板状の第２鋼板（ここでは複数の第２鋼板）が第１コア部５２の外周側で、外周側に向けて順次幅広となるように、前記径方向に沿って積層された構成とされている。つまり、第１鋼板及び第２鋼板は、内周側から外周に向って順次幅が広くなり、最大幅に達すると今度は順次狭くなるようになっている。そして、界磁子用コア５０全体として見ると、回転軸１８ａに対する径方向における寸法が、周方向略中央部で大きく、かつ、その両端部に向けて小さくなるように設定されている。
【００５６】
より具体的には、上記第１コア部５２の内周側部分は、一枚の第１鋼板の一主面によって構成されており、回転軸１８ａを中心とする内接円の接線方向に略平行な平面５３に形成されている。また、第１コア部５２を構成する複数の第１鋼板は、外周側に向けて順次幅広に形成されており、第１コア部５２自体は外周側に向けて順次幅広となる台形状に形成されている。この第１コア部５２の周方向両端部は、略平面状に形成されている。
【００５７】
また、第２コア部５６を構成する第２鋼板は、外周側に向けて順次幅狭になり、かつ、その順次幅狭になる度合は外周側に向けて順次大きくなるように設定されている。そして、第２コア部５６の外周側部分は、回転軸１８ａを中心とする円の周方向に沿った略弧状面５７に形成されている。
【００５８】
上記のような界磁子用コア５０が永久磁石２２の上下両面に積層されている（図４参照）。
【００５９】
上記のように構成された界磁子用コア５０について、回転軸１８ａに対する径方向における寸法変化について説明する。
【００６０】
図５に示すように、回転軸１８ａを中心として、当該回転軸１８ａを通る所定の基準軸Ｘに対して角度θ（度）で交わる測長線Ｍを考える。そして、界磁子用コア５０のうち当該測長線Ｍに沿った部分の長さ寸法Ｌを、界磁子用コア５０における回転軸１８ａに対する径方向における寸法とする。
【００６１】
なお、比較例として、図６及び図７に示す場合を考える。図６に示す例に係る界磁子用コア５５０では、複数の平板状の鋼板が回転軸１８ａを中心とする円の径方向に沿って積層され、かつ、各鋼板が外周側に向って順次幅狭となり、略台形状の全体形状を有している。図７に示す例に係る界磁子用コア６５０では、弧状の鋼板は回転軸１８ａを中心とする円の径方向に沿って積層され、略扇形状の全体形状を有している。これらの図６及び図７に関しても、上記と同様に、界磁子用コア５０における回転軸１８ａに対する径方向における寸法Ｌを考える。
【００６２】
図８は実施形態に係る界磁子用コア５０、及び、比較例に係る界磁子用コア５５０、６５０の各径方向寸法と、上記角度θ（度）との関係を示す図である。図８で、実線は、実施形態に係る界磁子用コア５０を示し、一点鎖線は一つ目の比較例に係る界磁子用コア５５０を示し、点線は二つ目の比較例に係る界磁子用コア６５０を示している。
【００６３】
同図に示すように、界磁子用コア６５０では、回転軸１８ａ周りで中心に向うほど径方向寸法Ｌが短くなり、また、界磁子用コア５５０では、回転軸１８ａ周りの中心近傍で径方向寸法Ｌはほぼ等しい。
【００６４】
回転軸１８ａを中心とする径方向での磁束密度はおおよそ上記径方向寸法Ｌに比例すると考えられるので、上記図６及び図７に示す例では、回転軸１８ａ周りにおける磁束密度分布や略矩形波状或は矩形波の凸部分の略中央で小さくなる波形を示すと考えられる。
【００６５】
これに対して、本実施形態に係る界磁子用コア５０では、回転軸１８ａ周りで中心に向うほど径方向寸法Ｌが大きくなる。従って、回転軸１８ａ周りにおける磁束密度分布はより正弦波に近い波形を示す。
【００６６】
もっとも、界磁子用コアの形状を、単に、周方向略中央部で大きくその両端部に向けて小さくなるようにしただけでは、例えば、圧粉鉄心等で形成した場合に、永久磁石２２による磁束は、界磁子用コアの極中心近傍と周方向端部とを通り、かつ、径方向にも流れてしまう。このため、磁束が界磁子用コアの周方向に分散してしまい、回転軸周りでの磁束密度分布を正弦波に近づけるという効果は低くなってしまう。
【００６７】
ところが、ここでは、第１鋼板及び第２鋼板を径方向に沿って積層することで界磁子用コア５０を形成している。このため、各第１鋼板及び第２鋼板間、即ち、界磁子用コア５０の径方向において磁束の流れを抑制することができる。このため、回転軸周りでの磁束密度分布を正弦波に近づけるという効果をより実効的にすることができる。
【００６８】
以上のように構成された界磁子用コア５０によると、第１鋼板及び第２鋼板は回転軸１８ａを中心とする円の径方向に積層されているため、当該径方向において磁束が流れにくくなる。そして、第２鋼板が、第１コア部５２の外周側で、外周側に向けて順次幅狭となるように、前記径方向に沿って積層された第２コア部５６が形成されているため、界磁子用コア５０の周方向中間部で第２鋼板の端部から磁束が流れ出やすくなる。このため、回転軸１８ａ周りでの磁束密度分布をより正弦波に近づけ、誘起電圧の正弦波化を図り高調波成分を抑制することができ、鉄損を少なくすることができる。また、コギングトルクを低減等にも寄与する。
【００６９】
また、界磁子用コア５０が積層された鋼板によって形成されているため、特に低い周波数で鉄損を小さくすることができ、また、界磁子２０を他のケーシング等の構造体に締りばめ等で嵌合する場合にも、十分な強度を確保できる。
【００７０】
なお、第１コア部５２は必ずしも台形状である必要はなく、例えば、略同一幅の第１鋼板が積層され、略方形状の板形状を有していてもよい。また、第２コア部５６の外周部は必ずしも略弧状面に形成されている必要はなく、第２鋼板が外周側に向けて順次幅狭となるように積層されていれば足りる。また、第２コア部として、少なくとも一枚の第２鋼板が積層されていればよい。
【００７１】
もっとも、上記のように、界磁子用コア５０の内周側部分は平面５３に形成され、かつ、外周側部分は略弧状面５７に形成されていると、回転軸１８ａ周りでの磁束密度分布をより正弦波に近づけつつ、界磁子２０として組込まれた界磁子用コア５０を回転軸１８ａ周りに回転させた場合の風損を有効に抑制できる。
【００７２】
また、第１コア部５２は略台形状を有しているため、各界磁子用コア５０間に、径方向に沿って略等幅な隙間を形成することができ、複数の界磁子用コア５０を回転軸１８ａ周りに面積効率よく配設することができる。
【００７３】
また、永久磁石２２も上記界磁子用コア５０と同様形状に形成されているため、当該永久磁石自体が、回転軸１８ａ周りに略正弦波化された磁束密度分布の磁束を発生させる。これとも相俟って、回転軸１８ａ周りの磁束密度分布をより正弦波に近づけることができる。
【００７４】
上記実施形態を基にして、各種変形例及び具体例について説明する。
【００７５】
図９は変形例に係る界磁子用コア１５０の断面構造を示す説明図であり、図１０は同変形例に係る界磁子用コア１５０を示す説明図である。図１０では界磁子用コア１５０を構成する一部の鋼板形状を示している。
【００７６】
本変形例の界磁子用コア１５０は、概略的には、上記界磁子用コア５０と同様構成であり、当該界磁子用コア５０との相違点は、回転軸１８ａ方向の寸法がより大きく、かつ、その略中央部に永久磁石２２を保持可能な磁石保持凹部１５８が形成されている点である。そして、界磁子用コア１５０のうち永久磁石２２の両面側の２つのコア部１５０ａが、当該永久磁石２２の両面にそれぞれ面接触した状態で配設され、それぞれ上記界磁子用コア５０と同様機能を果す。また、２つのコア部１５０ａ間に、永久磁石２２の周方向両端部に当接可能な薄肉保持部１５９が形成されている。薄肉保持部１５９は、両コア部１５０ａ間を磁気的に分離できる程度に幅狭に形成されている。この程度の薄肉保持部１５９であれば、コア部１５０ａが薄肉保持部１５９分わずかに永久磁石２２よりも大きくとも、永久磁石２２と界磁子用コア１５０とは回転軸１８ａに略直交する平面において略同一形状である場合に含まれる。
【００７７】
そして、永久磁石２２は、２つのコア部１５０ａで挟まれ、かつ、薄肉保持部１５９で周方向両側から保持された態様で、界磁子用コア１５０内に保持される。
【００７８】
なお、上記薄肉保持部１５９は、全ての鋼板に設けられる必要はない。上記第１コア部５２に対応する第１コア部１５２を構成する第１鋼板１５４のうち最大幅のもの（つまり、最外周側のもの）及びその内周側の少なくとも１つに設けられていれば足りる。また、第２コア部５６に対応する第２コア部１５６に薄肉部が存在すれば、界磁子用コア１５０の組立後に永久磁石２２を挿入することができない。そこで、第２コア部１５６には薄肉部を形成しないようにすることが好ましい。
【００７９】
このように、薄肉保持部１５９を、第１コア部５２に対応する第１コア部１５２を構成する第１鋼板１５４のうち最大幅のもの及びその内周側の少なくとも１つに設けることで、永久磁石２２をしっかりと保持できると共に、組立後の界磁子用コア１５０の外周側から永久磁石２２を嵌め込むことができ、組立性に優れる。また、第１鋼板１５４の一部に薄肉保持部１５９を設けることで、全ての第１鋼板１５４に薄肉保持部１５９を設ける場合に比べて、界磁用の永久磁石２２の磁束が薄肉保持部１５９を介して漏洩することを低減できる。
【００８０】
図１１は鋼板同士の積層状態を保持する締結維持用凹凸部１６０を設ける位置の例を示す図であり、図１２は締結維持用凹凸部１６０の具体例を示す図である。
【００８１】
締結維持用凹凸部１６０は、第１鋼板及び第２鋼板の積層状態を保持するものであり、各鋼板にダボ状又は切り起し状の凹凸部１６０を形成し、これらを積層された鋼板間で相互に絡ませるようにして鋼板を積層状態に保つ構成（カラマセ、金型方式クランプ、カシメ等とも呼ばれる）である。
【００８２】
通常、上記のような締結維持用凹凸部１６０は、積層された複数の鋼板に対して略直交する方向に沿って設けられる。そこで、上記実施形態の界磁子用コア５０を例にとると、締結維持用凹凸部１６０は、全ての第１鋼板及び第２鋼板が最も多層に重ね合される部分、ここでは、最外周の第２鋼板が最も幅狭なので、当該最外周の第２鋼板を通って各広範囲略直交する方向部分に、締結維持用凹凸部１６０を設けるとよい（図１１の一点鎖線参照）。これにより、各鋼板の共通箇所に形成された締結維持用凹凸部１６０によって、積層されたすべての鋼板同士を積層状態に保つことができる。上記のような２箇所〜４箇所の平行ラインに沿って設けることが望ましい。
【００８３】
もっとも、最小幅の鋼板（ここでは最外周の鋼板）と最大幅の鋼板（第２コア部５６の最外周の鋼板）との寸法が大きい場合等には、最も幅狭な最外周の鋼板の外側に、締結維持用凹凸部１６０を設けてもよい。この場合、各鋼板の端部を通る位置は避けることが望ましい。ここでは、第２コア部５６を構成する各鋼板の幅差は、第１コア部５２を構成する各鋼板の幅差よりも大きい。そこで、第２コア部５６を構成する各鋼板の幅差が大きいことを利用して、第２コア部５６を構成する所定の鋼板の端部とその鋼板よりも１つ外周側の鋼板の端部との間に位置するように、締結維持用凹凸部１６０を設けるとよい。つまり、締結維持用凹凸部１６０は、各鋼板のうち打抜きによって形成される辺を避けた位置に設けられている。これにより、打抜きによって形成される辺の影響を避けて締結維持用凹凸部１６０を形成することが可能となり、例えば、締結維持用凹凸部１６０と各鋼板の打抜きと同時に形成することも可能となる。
【００８４】
この場合、さらに、最内周の鋼板よりも内側に締結維持用凹凸部１６０を設けることが好ましい。つまり、図１１の２点鎖線に示す位置に締結維持用凹凸部１６０を設けることが好ましい。
【００８５】
図１３は変形例に係る界磁子２２０を示す図であり、図１４は同界磁子２２０の断面構造を示す説明図であり、図１５は同界磁子２２０を含むアキシャルギャップ型回転電機を示す概略断面図である。
【００８６】
この界磁子２２０は、図１に示すアキシャルギャップ型回転電機において電機子３０、４０の一方を無くした構成に適用されるものである（図１５及び図１６参照）。
【００８７】
この界磁子２２０では、各永久磁石２２の一方面側（電機子を無くした側、図１３では上側）の界磁子用コア５０が省かれ、代りに、各永久磁石２２の一方面側に共通して接触するように配設される略円板状の円盤状コア２２８を有している。円盤状コア２２８は、永久磁石２２の一方面側で隣設する永久磁石２２間の磁路を形成している。この円盤状コア２２８は、界磁子２２０に設けられている（図１５参照）。
【００８８】
なお、図１６に示す変形例のように、上記界磁子２２０から円盤状コア２２８を削除した界磁子３２０が用いられ、円盤状コア２２８に対応する円盤状コア３２８が、電機子に対して界磁子３２０を挟んで対向するステータとしてハウジング側に固定して設けられた構成であってもよい。この場合、電機子及び円盤状コア３２８による吸引力によってスラスト力を有効にキャンセルすることができる。なお、その他の構成は、上記と同じである。
【００８９】
本界磁子２２０のその他の構成は、上記界磁子２０と同様構成であり、従って、各永久磁石２２の他方面側（電機子が存在する側、図１３では下側）に界磁子用コア５０が面接触状態で配設されている。このような界磁子２２０に対しても、上記界磁子用コア５０を適用できる。
【００９０】
なお、上記永久磁石２２と界磁子用コア５０，１５０との固定は、上記のような固定構造に限らず、溶接等を使用又は併用してもよい。特に、２つの界磁子用コア５０で永久磁石２２を挟む場合、永久磁石２２に対する溶接を行わず、界磁子用コア５０をホルダ６０に溶接するとよい。また、溶接箇所は、内周側や外周側でできるかぎり電機子３０、４０と対向しない部分であることが好ましい。溶接により、鋼板同士が磁気的に短絡されるので、渦電流の原因となるからである。
【００９１】
なお、上記実施形態に係るアキシャルギャップ型回転電機及び界磁子用コア５０，１５０は、発電用としても適用できる。
【００９２】
また、上記実施形態及び各変形例で説明した各構成は、相互に矛盾しない限り適宜組合わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】実施形態に係るアキシャルギャップ型回転電機を示す概略断面図である。
【図２】界磁子を示す分解斜視図である。
【図３】界磁子用コアを示す説明図である。
【図４】界磁子用コアの断面構造を示す説明図である。
【図５】界磁子用コアにおける径方向長さを示す図である。
【図６】比較例に係る界磁子用コアを示す図である。
【図７】他の比較例に係る界磁子用コアを示す図である。
【図８】各界磁子用コアの各径方向寸法と角度θ（度）との関係を示す図である。
【図９】変形例に係る界磁子用コアの断面構造を示す説明図である。
【図１０】同上の変形例に係る界磁子用コアを示す説明図である。
【図１１】鋼板同士の積層状態を保持する締結維持用凹凸部を設ける位置の例を示す図である。
【図１２】締結維持用凹凸部の具体例を示す図である。
【図１３】変形例に係る界磁子を示す図である。
【図１４】同上の変形例に係る界磁子用コアの断面構造を示す説明図である。
【図１５】同上の変形例に係る界磁子用コアを含むアキシャルギャップ型回転電機を示す概略断面図である。
【図１６】他の変形例に係るアキシャルギャップ型回転電機を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００９４】
１０  アキシャルギャップ型回転電機
１８ａ  回転軸
２０，２２０，３２０  界磁子
２２  永久磁石
３０，４０  電機子
５０，１５０  界磁子用コア
５２，１５２  第１コア部
５３  平面
５６，１５６  第２コア部
５７  略弧状面
１５４  第１鋼板
１５９  薄肉保持部
１６０  締結維持用凹凸部
Ｌ  径方向寸法
【図１】
0005303907.tif 000002
【図２】
0005303907.tif 000003
【図３】
0005303907.tif 000004
【図４】
0005303907.tif 000005
【図５】
0005303907.tif 000006
【図６】
0005303907.tif 000007
【図７】
0005303907.tif 000008
【図８】
0005303907.tif 000009
【図９】
0005303907.tif 000010
【図１０】
0005303907.tif 000011
【図１１】
0005303907.tif 000012
【図１２】
0005303907.tif 000013
【図１３】
0005303907.tif 000014
【図１４】
0005303907.tif 000015
【図１５】
0005303907.tif 000016
【図１６】
0005303907.tif 000017