(57)【要約】【課題】空間高調波の発生及び巻線の占積率の低下を防止しつつも、巻線の崩れを防止することが目的とされる。【解決手段】突出部２１は、側面２１１と端面２１３とを有する。端面２１３の周方向９２についての幅は、内面１１近傍での突出部２１の周方向９２についての幅よりも広い。側面２１１は、周方向９２について突出部２１の一方の側にあって、自身に対して突出部２１とは反対側に、環状部１の内面１１と共にスロット部２２を形成する。側面２１１の一方の端２１１１での接線ａ（２１１１）は、当該接線ａ（２１１１）に対して突出部２１とは反対側で、かつ突出方向９４と垂直な直線９４１に対して突出方向９４側で、直線９４１との間に１２０°未満の角度θ１を成す。そして、位置２１１３が一方の端２１１１から他方の端２１１２に向かうにつれて、位置２１１３での接線ａ（２１１３）が周方向９２へと漸近する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の方向（９１）の周りで、周方向（９２）に沿って環状を呈する環状部（１）と、
前記環状部の内面（１１）の所定の位置（１１１）において前記環状部の内側へと突出する突出部（２１）と
を備え、
前記突出部は、第１の側面（２１１）と、前記突出部が突出する方向である突出方向（９４）についての端面（２１３）とを有し、
前記端面は、前記突出方向側に位置し、前記周方向についての幅が前記内面近傍での前記突出部の前記周方向についての幅よりも大きく、
前記第１の側面は、前記周方向について前記突出部の一方の側に、前記環状部の前記内面と共に第１のスロット部（２２）を形成し、前記所定の方向から見て、前記環状部側の一方の端（２１１１）と、前記環状部とは反対側にある他方の端（２１１２）とを含み、
前記所定の方向に垂直な断面での前記第１の側面の所定の位置（２１１１〜２１１３）における接線（ａ（２１１１）〜ａ（２１１３））は、
前記一方の端においては前記突出方向と垂直な直線（９４１）と、当該接線（ａ（２１１１））に対して前記突出部とは反対側かつ前記突出方向側で１２０°未満の角度（θ１）を成し、
当該所定の位置が前記一方の端から前記他方の端に向かうにつれて前記周方向へと漸近する、電機子用鉄心。
【請求項２】
前記角度（θ１）は９０°以下である、請求項１記載の電機子用鉄心。
【請求項３】
前記第１の側面（２１１）は、前記所定の方向（９１）から見て前記接線（ａ（２１１１）〜ａ（２１１３））が前記突出方向（９４）に沿う部分（２１１ａ〜２１１ｅ）を少なくとも一つ有する、請求項１または請求項２記載の電機子用鉄心。
【請求項４】
前記部分の複数（２１１ａ〜２１１ｅ）を有し、
いずれの一の前記部分についても、前記一の前記部分（２１１ｂ）は前記一方の端（２１１１）側に隣接する前記部分（２１１ａ）に対して、前記所定の方向（９１）から見て前記突出方向（９４）に垂直な方向（９５）に沿って突出する、請求項３記載の電機子用鉄心。
【請求項５】
前記突出部は第２の側面（２１２）を更に有し、
前記第２の側面は、前記所定の方向（９１）について前記突出部（２１）の一方の側に、前記環状部の前記内面（１１）と共に第２のスロット部（２３）を形成し、前記周方向（９２）から見て、前記環状部（１）側の一方の端（２１２１）と、前記環状部とは反対側の他方の端（２１２２）とを含み、
前記周方向に垂直な断面での前記第２の側面の所定の位置（２１２２，２１２３）における接線（ａ（２１２２），ａ（２１２３））は、当該所定の位置が前記一方の端側から前記他方の端へと近づくにつれて前記所定の方向へと漸近し、
前記端面（２１３）の前記所定の方向についての幅は、前記内面（１１）近傍での前記突出部の前記所定の方向についての幅よりも広い、請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載の電機子用鉄心。
【請求項６】
前記端面（２１３）は、前記突出方向（９４）に沿う前記突出部（２１）の中心線（９６）から前記所定の方向（９１）に沿って離れるに従って、前記周方向（９２）についての幅（ｄ５）が小さくなる、請求項１乃至請求項５のいずれか一つに記載の電機子用鉄心。
【請求項７】
前記所定の方向（９１）について前記突出部（２１）上に設けられ、前記突出部とは反対側に露出面（３１）を有する非磁性体（３）を更に備え、
前記露出面は、前記所定の方向について前記環状部の前記内面と共に第２のスロット部（３２）を形成し、前記周方向９２から見て、前記環状部（１）側の一方の端（３１１）と、前記環状部とは反対側にある他方の端（３１２）とを含み、
前記周方向に垂直な断面での前記露出面の所定の位置（３１２，３１３）における接線（ａ（３１２），ａ（３１３））は、当該所定の位置が前記一方の端側から前記他方の端へと近づくにつれて前記所定の方向へと漸近し、
前記他方の端での前記非磁性体の前記所定の方向についての幅は、前記一方の端側での前記非磁性体の前記所定の方向について幅よりも広い、請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載の電機子用鉄心。
【請求項８】
前記突出部（２１）は前記所定の方向（９１）についての第２の側面（２１２）を更に有し、
前記第２の側面は、前記第１の側面（２１１）と所定の関係を有する部分を含み、
前記所定の関係では、
前記突出方向（９４）に垂直であって前記第１の側面の前記所定の位置（２１１１〜２１１３）を含む断面上にある前記第２の側面の所定の位置（２１２４）における前記周方向（９２）に垂直な断面での接線（ａ（２１２４））は、当該断面内で前記突出方向と垂直な直線（９４２）と、当該接線に対して前記突出部とは反対側かつ前記突出方向側で９０°より大きい角度（θ２）を成し、
前記第１の側面の当該所定の位置（２１１３）における前記所定の方向に垂直な前記断面での前記接線（ａ（２１１３））は、当該断面内で前記突出方向と垂直な前記直線（９４１）と、当該接線に対して前記突出部（２１）とは反対側かつ前記突出方向側で９０°より小さい角度（θ１）を成す、請求項１乃至請求項６のいずれか一つに記載の電機子用鉄心。
【請求項９】
前記所定の方向（９１）について前記突出部（２１）上に設けられ、前記突出部とは反対側に露出面（４１）を有する非磁性体（４）を更に備え、
前記露出面は、前記第１の側面（２１１）と所定の関係を有する部分を含み、
前記所定の関係では、
前記突出方向（９４）に垂直であって前記第１の側面の前記所定の位置（２１１１，２１１２，２１１３）を含む断面上にある前記露出面の所定の位置（４１３）における前記周方向（９２）に垂直な断面での接線（ａ（４１３））は、当該断面内で前記突出方向と垂直な直線（９４２）と、当該接線に対して前記突出部とは反対側かつ前記突出方向側で９０°より大きい角度（θ２）を成し、
前記第１の側面（２１１）の当該所定の位置（２１１３）における前記所定の方向に垂直な前記断面での前記接線（ａ（２１１３））は、当該断面内で前記突出方向と垂直な前記直線（９４１）と、当該接線に対して前記突出部（２１）とは反対側かつ前記突出方向側で９０°より小さい角度（θ１）を成す、請求項１乃至請求項６のいずれか一つに記載の電機子用鉄心。
【請求項１０】
前記第１の側面（２１１）は、前記所定の方向（９１）から見て、所定の半径（Ｒ）で描かれる円に沿い、
前記所定の半径（Ｒ）は８ｍｍ〜１４ｍｍである、請求項１乃至請求項９のいずれか一つに記載の電機子用鉄心。
【請求項１１】
前記所定の半径（Ｒ）は１０ｍｍ近傍である、請求項１０記載の電機子用鉄心。
【請求項１２】
請求項１乃至請求項１１のいずれか一つに記載の電機子用鉄心と、
前記突出部に巻回される巻線と
を備える、電機子。
【請求項１３】
請求項１２に記載の電機子と、
前記電機子が備える前記突出部の前記端面に対峙する界磁子と
を備える、モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電機子用鉄心、電機子及びモータに関し、特にティースの形状に関し、例えば圧縮機に適用することができる。
【背景技術】
【０００２】
例えば圧縮機などに搭載されるモータには、巻線が集中巻で巻回される電機子用鉄心が採用されている。当該電機子用鉄心によれば、電機子を小型ができ、しかも銅損が低減できる。
【０００３】
集中巻で巻線を巻回する際には、例えばスロット内部に巻線ノズルを挿入し、これを遥動させる方式（ノズル方式）が採用される。
【０００４】
なお、本発明に関連する技術を以下に示す。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３２９２１号公報
【特許文献２】特開２００１−３４６３６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ノズル方式で巻線を巻回する場合、ティースの幅を均等にしている。これは、巻線の崩れを防止するためである。しかし、かかるティースを流れる磁束には多くの空間高調波が含まれるおそれがある。
【０００７】
例えば特許文献１では、インサータ方式によって巻線を集中巻で巻回する技術が開示されている。かかる技術によれば、巻線の崩れは問題とならず、磁束に含まれる空間高調波を低減することができる。
【０００８】
しかし、当該方式を採用した場合には、巻線の占積率が低下するという問題がある。
【０００９】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、空間高調波の発生及び巻線の占積率の低下を防止しつつも、巻線の崩れを防止することが目的とされる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明の請求項１にかかる電機子用鉄心は、所定の方向（９１）の周りで、周方向（９２）に沿って環状を呈する環状部（１）と、前記環状部の内面（１１）の所定の位置（１１１）において前記環状部の内側へと突出する突出部（２１）とを備える。前記突出部は、第１の側面（２１１）と、前記突出部が突出する方向である突出方向（９４）についての端面（２１３）とを有する。前記端面は、前記突出方向側に位置し、前記周方向についての幅が前記内面近傍での前記突出部の前記周方向についての幅よりも大きく、前記第１の側面は、前記周方向について前記突出部の一方の側に、前記環状部の前記内面と共に第１のスロット部（２２）を形成し、前記所定の方向から見て、前記環状部側の一方の端（２１１１）と、前記環状部とは反対側にある他方の端（２１１２）とを含む。前記所定の方向に垂直な断面での前記第１の側面の所定の位置（２１１１〜２１１３）における接線（ａ（２１１１）〜ａ（２１１３））は、前記一方の端においては前記突出方向と垂直な直線（９４１）と、当該接線（ａ（２１１１））に対して前記突出部とは反対側かつ前記突出方向側で１２０°未満の角度（θ１）を成し、当該所定の位置が前記一方の端から前記他方の端に向かうにつれて前記周方向へと漸近する。
【００１１】
この発明の請求項２にかかる電機子用鉄心は、請求項１記載の電機子用鉄心であって、前記角度（θ１）は９０°以下である。
【００１２】
この発明の請求項３にかかる電機子用鉄心は、請求項１または請求項２記載の電機子用鉄心であって、前記第１の側面（２１１）は、前記所定の方向（９１）から見て前記接線（ａ（２１１１）〜ａ（２１１３））が前記突出方向（９４）に沿う部分（２１１ａ〜２１１ｅ）を少なくとも一つ有する。
【００１３】
この発明の請求項４にかかる電機子用鉄心は、請求項３記載の電機子用鉄心であって、前記部分の複数（２１１ａ〜２１１ｅ）を有し、いずれの一の前記部分についても、前記一の前記部分（２１１ｂ）は前記一方の端（２１１１）側に隣接する前記部分（２１１ａ）に対して、前記所定の方向（９１）から見て前記突出方向（９４）に垂直な方向（９５）に沿って突出する。
【００１４】
この発明の請求項５にかかる電機子用鉄心は、請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載の電機子用鉄心であって、前記突出部は第２の側面（２１２）を更に有し、前記第２の側面は、前記所定の方向（９１）について前記突出部（２１）の一方の側に、前記環状部の前記内面（１１）と共に第２のスロット部（２３）を形成し、前記周方向（９２）から見て、前記環状部（１）側の一方の端（２１２１）と、前記環状部とは反対側の他方の端（２１２２）とを含む。前記周方向に垂直な断面での前記第２の側面の所定の位置（２１２２，２１２３）における接線（ａ（２１２２），ａ（２１２３））は、当該所定の位置が前記一方の端側から前記他方の端へと近づくにつれて前記所定の方向へと漸近する。前記端面（２１３）の前記所定の方向についての幅は、前記内面（１１）近傍での前記突出部の前記所定の方向についての幅よりも広い。
【００１５】
この発明の請求項６にかかる電機子用鉄心は、請求項１乃至請求項５のいずれか一つに記載の電機子用鉄心であって、前記端面（２１３）は、前記突出方向（９４）に沿う前記突出部（２１）の中心線（９６）から前記所定の方向（９１）に沿って離れるに従って、前記周方向（９２）についての幅（ｄ５）が小さくなる。
【００１６】
この発明の請求項７にかかる電機子用鉄心は、請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載の電機子用鉄心であって、前記所定の方向（９１）について前記突出部（２１）上に設けられ、前記突出部とは反対側に露出面（３１）を有する非磁性体（３）を更に備える。前記露出面は、前記所定の方向について前記環状部の前記内面と共に第２のスロット部（３２）を形成し、前記周方向９２から見て、前記環状部（１）側の一方の端（３１１）と、前記環状部とは反対側にある他方の端（３１２）とを含む。前記周方向に垂直な断面での前記露出面の所定の位置（３１２，３１３）における接線（ａ（３１２），ａ（３１３））は、当該所定の位置が前記一方の端側から前記他方の端へと近づくにつれて前記所定の方向へと漸近する。前記他方の端での前記非磁性体の前記所定の方向についての幅は、前記一方の端側での前記非磁性体の前記所定の方向について幅よりも広い。
【００１７】
この発明の請求項８にかかる電機子用鉄心は、請求項１乃至請求項６のいずれか一つに記載の電機子用鉄心であって、前記突出部（２１）は前記所定の方向（９１）についての第２の側面（２１２）を更に有し、前記第２の側面は、前記第１の側面（２１１）と所定の関係を有する部分を含む。前記所定の関係では、前記突出方向（９４）に垂直であって前記第１の側面の前記所定の位置（２１１１〜２１１３）を含む断面上にある前記第２の側面の所定の位置（２１２４）における前記周方向（９２）に垂直な断面での接線（ａ（２１２４））は、当該断面内で前記突出方向と垂直な直線（９４２）と、当該接線に対して前記突出部とは反対側かつ前記突出方向側で９０°より大きい角度（θ２）を成し、前記第１の側面の当該所定の位置（２１１３）における前記所定の方向に垂直な前記断面での前記接線（ａ（２１１３））は、当該断面内で前記突出方向と垂直な前記直線（９４１）と、当該接線に対して前記突出部（２１）とは反対側かつ前記突出方向側で９０°より小さい角度（θ１）を成す。
【００１８】
この発明の請求項９にかかる電機子用鉄心は、請求項１乃至請求項６のいずれか一つに記載の電機子用鉄心であって、前記所定の方向（９１）について前記突出部（２１）上に設けられ、前記突出部とは反対側に露出面（４１）を有する非磁性体（４）を更に備え、前記露出面は、前記第１の側面（２１１）と所定の関係を有する部分を含む。前記所定の関係では、前記突出方向（９４）に垂直であって前記第１の側面の前記所定の位置（２１１１，２１１２，２１１３）を含む断面上にある前記露出面の所定の位置（４１３）における前記周方向（９２）に垂直な断面での接線（ａ（４１３））は、当該断面内で前記突出方向と垂直な直線（９４２）と、当該接線に対して前記突出部とは反対側かつ前記突出方向側で９０°より大きい角度（θ２）を成し、前記第１の側面（２１１）の当該所定の位置（２１１３）における前記所定の方向に垂直な前記断面での前記接線（ａ（２１１３））は、当該断面内で前記突出方向と垂直な前記直線（９４１）と、当該接線に対して前記突出部（２１）とは反対側かつ前記突出方向側で９０°より小さい角度（θ１）を成す。
【００１９】
この発明の請求項１０にかかる電機子用鉄心は、請求項１乃至請求項９のいずれか一つに記載の電機子用鉄心であって、前記第１の側面（２１１）は、前記所定の方向（９１）から見て、所定の半径（Ｒ）で描かれる円に沿い、前記所定の半径（Ｒ）は８ｍｍ〜１４ｍｍである。
【００２０】
この発明の請求項１１にかかる電機子用鉄心は、請求項１０記載の電機子用鉄心であって、前記所定の半径（Ｒ）は１０ｍｍ近傍である。
【００２１】
この発明の請求項１２にかかる電機子は、請求項１乃至請求項１１のいずれか一つに記載の電機子用鉄心と、前記突出部に巻回される巻線とを備える。
【００２２】
この発明の請求項１３にかかるモータは、請求項１２に記載の電機子と、前記電機子が備える前記突出部の前記端面に対峙する界磁子とを備える。
【発明の効果】
【００２３】
この発明の請求項１にかかる電機子用鉄心によれば、ティースの機能を有する突出部の幅は均等ではないが、第１のスロット部に巻線を収納する際、突出部にノズル方式によって外側から内側へと向かって巻線を巻回しても巻線の崩れが生じにくい。よって、巻線の崩れが防止される。
【００２４】
第１の側面の所定の位置での接線と突出方向に垂直な直線とで成す角度が９０°以下の場合には、巻線を巻回する際に外側へと向かう力が巻線に生じやすいが、第１の側面に沿ってすでに巻回された巻線があるので、当該力による巻線のずれが生じないからである。
【００２５】
当該角度が９０°より大きい場合には、巻線を巻回する際に内側へと向かう力が生じやすい。しかし、当該角度が１２０°未満の場合には、当該力が巻線に生じても、特に２段目以降の巻線の巻回においては、その直下の段に隣接して巻回された巻線によってできた段差に巻線が嵌まるので、当該力による巻線のずれが生じにくいからである。
【００２６】
この発明の請求項２にかかる電機子用鉄心によれば、第１のスロット部の内面近傍が拡がるので、当該第１のスロット部に多くの巻線を巻回することができ、以って巻線の占積率が向上する。
【００２７】
この発明の請求項３にかかる電機子用鉄心によれば、突出部に巻線を巻回する際に、当該部分では当該巻線に外側及び内側へと向かう力が生じない。よって、巻線の崩れが生じにくい。
【００２８】
この発明の請求項４にかかる電機子用鉄心によれば、占積率を低下させずに巻線の崩れを防止することができる。
【００２９】
この発明の請求項５または請求項７にかかる電機子用鉄心によれば、同じ突出部に属する第１のスロット部と第２のスロット部とには同じ巻線が収納される。そして、第１の側面に沿って巻回された巻線に外側へと向かう力が生じて巻線が外側へとずれたとしても、第２の側面に巻回された巻線にも外側へと向かう力が生じて当該巻線が外側へとずれるので、突出部に巻回された巻線は均等にずれる。よって、巻線の歪みが小さい。
【００３０】
この発明の請求項６にかかる電機子用鉄心によれば、当該電機子用鉄心に巻線を巻回して得られる電機子に対峙する界磁子が受ける回転磁界が、突出部の中心線から周方向に沿って離れるに従って小さくなる。よって、界磁子と上記電機子とが相互に移動した際に界磁子が受ける回転磁界において、高調波が発生しにくい。
【００３１】
この発明の請求項８または請求項９にかかる電機子用鉄心によれば、第１の側面の当該所定の位置での接線が、所定の方向から見て突出方向に垂直な直線と９０°より小さい角度を成す場合には、第１の側面に沿って巻回された巻線には外側へと向かう力が生じやすいが、第２の側面上の巻線には内側へと向かう力が生じるので、それぞれの力が互いに打ち消し合う。よって、巻線のずれが生じにくく、以って巻線の崩れが防止される。
【００３２】
この発明の請求項１０または請求項１１にかかる電機子用鉄心によれば、高調波が低減される。
【００３３】
この発明の請求項１２にかかる電機子によれば、効率良く磁束を発生することができる。
【００３４】
この発明の請求項１３にかかるモータによれば、効率良く界磁子を回転させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
第１の実施の形態．
図１は、本実施の形態にかかる電機子用鉄心を所定の方向９１から見た図である。電機子用鉄心は、環状部１と突出部２１とを有する。
【００３６】
環状部１は、所定の方向９１の周りで、周方向９２に沿って環状を呈する。
【００３７】
突出部２１は、環状部１の内面１１の所定の位置１１１において環状部１の内側へと突出する。図１では、突出部２１の複数が環状に配置された場合が示されている。
【００３８】
図２〜４は、突出部２１の一を所定の方向９１から見た図である。突出部２１は、側面２１１と端面２１３とを有する。
【００３９】
端面２１３は、突出部２１が突出する方向（以下、「突出方向」という）９４についての端面であって、突出方向９４側に位置する。端面２１３の周方向９２についての幅は、内面１１近傍での突出部２１の周方向９２についての幅よりも広い。
【００４０】
側面２１１は、周方向９２について突出部２１の一方の側にあって、自身に対して突出部２１とは反対側に、環状部１の内面１１と共にスロット部２２を形成する。そして、所定の方向９１から見て側面２１１は、環状部１側の一方の端２１１１と、環状部１とは反対側にある他方の端２１１２とを有し、以下の形状を呈する。
【００４１】
側面２１１の形状は、所定の方向９１に垂直な断面での側面２１１の所定の位置２１１２，２１１２における接線ａ（２１１１），ａ（２１１２）、及び所定の位置２１１１，２１１２間で側面２１１にある位置２１１３における接線ａ（２１１３）で特徴付けられる。すなわち、一方の端２１１１での接線ａ（２１１１）は、当該接線ａ（２１１１）に対して突出部２１とは反対側で、かつ突出方向９４と垂直な直線９４１に対して突出方向９４側で、直線９４１との間に所定の角度θ１を成す。そして、位置２１１３が一方の端２１１１から他方の端２１１２に向かうにつれて、接線ａ（２１１３）は周方向９２へと漸近する。
【００４２】
図２では所定の角度θ１が９０°の場合が、図３では所定の角度θ１が９０°より小さい場合がそれぞれ示されており、さらに図４では所定の角度θ１が９０°より大きく１２０°より小さい場合が示されている。かかる形状ではティースの機能を有する突出部２１の幅は均等ではないが、スロット部２２に巻線を収納する際、突出部２１にノズル方式によって外側から内側へと向かって巻線を巻回しても巻線の崩れが生じにくい。なお、詳細については後述する。
【００４３】
しかも、所定の角度θ１が９０°以下である場合（図２，図３）には、所定の角度θ１が９０°より大きい場合（図４）に比べて、スロット部２２の内面１１近傍が拡がる。よって、当該スロット部２２に多くの巻線を巻回することができ、以って巻線の占積率が向上する。
【００４４】
図５は、図３で示される突出部２１に巻回された巻線を概念的に示す。巻線６０１〜６０５をノズル方式で突出部２１に巻回する際には、突出部２１に対して力ｆ１が直線９４１に平行に働く。図５では、力ｆ１を、所定の方向９１に垂直な断面内で側面２１１に沿う分力ｆ２と、側面２１１に垂直な分力ｆ５とに分解して示した。他の図面においても同様である。なお、図５では、力ｆ１及び分力ｆ２，ｆ５を巻線６０３，６０５についてのみ示した。
【００４５】
分力ｆ５は巻線のずれには寄与しないので、以下では分力ｆ２についてのみ考察する。図５で示される側面２１１の形状によれば、所定の角度θ１が９０°より小さいので分力ｆ２が外側へと働く。しかし、側面２１１に沿って環状部１側に巻線６０１〜６０２がすでに巻回されているので、巻線６０２に対して内側に隣接して巻回される巻線６０３は外側へとずれない。同様に、巻線６０５については巻線６０１〜６０４があるので外側へとずれない。なお、一方の端２１１１に最も近い位置に巻回された巻線６０１については、環状部１の内面１１があるので外側へとずれない。
【００４６】
図６は、図４で示される突出部２１に巻回された巻線６１１〜６１５，６２１〜６２２を概念的に示す。
【００４７】
巻線６１１〜６１５は、側面２１１に沿って巻回されている（一段目の巻線）。
【００４８】
巻線６２１〜６２２は、一段目の巻線６１１〜６１５上に環状部１側から巻回される（二段目の巻線）。具体的には、二段目の巻線６２２は、一段目の互いに隣接する巻線６１２，６１３の段差に嵌まって巻回される。巻線６２１〜６２２を巻回する際にも、突出部２１に対して直線９４１に平行に力ｆ１が働く。なお、図６では、巻線６２２まで巻回した場合が示されている。
【００４９】
環状部１側に巻回された二段目の巻線６２１〜６２２については、分力ｆ２が内側へと働く。図６では、二段目の巻線に関しては巻線６２２についてのみ力ｆ１及び分力ｆ２，ｆ５が示されている。以下では、分力ｆ２が内側へと働く場合であっても、所定の角度θ１が１２０°より小さい場合には、二段目の巻線６２２が一段目の巻線６１２，６１３に対してずれないことを説明する。
【００５０】
図７及び図８は所定の角度θ１が１２０°より小さい場合について、図９及び図１０は所定の角度θ１が１２０°より大きい場合について、それぞれ巻線６１２，６１３，６２２を拡大して示す。
【００５１】
図７及び図９では、二段目の巻線６２２にかかる力ｆ１及びその分力ｆ３，ｆ４が示されている。分力ｆ３は、一段目の巻線６１３と二段目の巻線６２２とに共通する接線９６に沿う。分力ｆ４は接線９６に垂直である。
【００５２】
図８及び図１０では、二段目の巻線６２２にかかる力ｆ１及びその分力ｆ６，ｆ７が示されている。分力ｆ６は、一段目の巻線６１２と二段目の巻線６２２とに共通する接線９７に沿う。分力ｆ７は接線９７に垂直である。
【００５３】
分力ｆ３は、一段目の巻線６１３に対する二段目の巻線６２２のずれに寄与する。一方、分力ｆ４は、当該ずれに寄与しない。また、分力ｆ６は、一段目の巻線６１２に対する二段目の巻線６２２のずれに寄与する。一方、分力ｆ７は、当該ずれに寄与しない。よって、以下では分力ｆ３及び分力ｆ６についてのみ考察する。
【００５４】
所定の角度θ１が１２０°より小さい場合、分力ｆ３は一段目の巻線６１２側に向かって働くので、二段目の巻線６２２が接線９６に沿って外側へとずれることが第１の巻線６１２によって阻止される（図７）。しかも、分力ｆ６は一段目の巻線６１３に向かって働くので、二段目の巻線６２２が接線９７に沿って内側へとずれることが一段目の巻線６１３によって阻止される（図８）。
【００５５】
かかる場合には、二段目の巻線６２２は、一段目の巻線６１２，６１３によってできた段差に嵌まる。三段目以降の巻線についても同様に、その直下の段を構成する巻線よってできた段差に嵌まる。よって、巻線の崩れが防止される。
【００５６】
一方、所定の角度θ１が１２０°より大きい場合、分力ｆ６は一段目の巻線６１３に向かって働くので、二段目の巻線６２２が接線９７に沿って内側へとずれることが第１の巻線６１３によって阻止される（図１０）。しかし、分力ｆ３が一段目の巻線６１２とは反対側に向かって働くので、二段目の巻線６２２が接線９６に沿って内側へとずれる（図９）。
【００５７】
所定の角度θ１が１２０°であるときを基準として場合分けをした根拠を以下に示す。分力ｆ３が一段目の巻線６１２に向かって働くか、それとは反対側へと向かって働くかによって、第２の巻線６２２が接線９６に沿って内側へずれるか否かが決まる。すなわち、分力ｆ３が０となる場合が、第２の巻線６２２がずれるか否かの境目となる。
【００５８】
通常、巻線６１２，６１３，６２２の半径は共通するので、それぞれの中止を結ぶ線は正三角形を形成する。そして、分力ｆ３が０になる場合には、分力ｆ４が力ｆ１に一致し、巻線６１３，６２２のそれぞれの中心を結ぶ線が直線９４１に平行する。このとき、巻線６１２，６１３のそれぞれの中心を結ぶ線は、巻線６１２，６１３が側面２１１に接する位置での直線９４１と１２０°の角度をなす。当該角度は、上述した角度θ１とほぼ一致する。
【００５９】
よって、所定の角度θ１が１２０°より小さいことが、巻線の崩れが防止される点で望ましい。
【００６０】
側面２１１の他方の端２１１２側に巻回された巻線６１５については、分力ｆ２が外側へと働く。しかし、上述した巻線６０５（図５）と同様に、側面２１１に沿って環状部１側に巻線６１１〜６１４がすでに巻回されているので、巻線６１５は外側へとずれない。
【００６１】
図１１は、所定の方向９１から見た端面２１３上の位置と、端面２１３を貫く磁束密度との関係をグラフで示す。図１１では、突出部２１の側面２１１の形状についても、図２で示される形状が実線２１１ａで、角張った形状が破線２１１ｂでそれぞれ示されている。そして、側面２１１が形状２１１ａ，２１１ｂを呈する場合のグラフがそれぞれ実線７１及び破線７２で示されている。なお、突出部２１の中心線９６が位置ｒ０において端面２１３と交わり、側面２１１が角張った位置は端面２１３の位置ｒ１に投射され、端面２１３は位置ｒ２において周方向９２についての端を有する。
【００６２】
グラフ７２では、位置ｒ０から位置ｒ２に向かうにつれて、位置ｒ１までは磁束密度がほぼ一定であるが、位置ｒ１から著しく減少し、位置ｒ２に近づくについて徐々に減少率が低くなる。突出部２１の、端面２１３に垂直な寸法が位置ｒ１において急激に変化するからであると考えられる。
【００６３】
一方、グラフ７１では、位置ｒ０から位置ｒ２に向かうについて、位置ｒ１までは磁束密度がほぼ一定であり、その大きさはグラフ７２とほぼ同じである。そして、位置ｒ１では磁束密度がほとんど変化せず、位置ｒ２に近づくにつれて徐々に減少率が高くなる。上記寸法の変化が緩慢だからと考えられる。
【００６４】
このように、突出部２１の、端面２１３に垂直な寸法が急激に変化しなければ、磁束密度に含まれる空間高調波成分が減少する。よって、本実施の形態にかかる電機子用鉄心によれば、これに巻線を巻回して得られる電機子で生じる磁束に含まれる高調波成分が低減し、以って高調波ノイズが低減される。
【００６５】
図１２は、所定の方向９１から見た突出部２１の側面２１１の形状を示す。当該側面２１１は、スロット２２内に中心を有し、所定の半径Ｒで描かれる円弧に沿う形状を呈する部分２１１６を有し、当該部分を介して一方の端２１１１と他方の端２１１２とを滑らかに繋ぐ。
【００６６】
図１３は、所定の半径Ｒと、電機子で発生する磁束の高調波成分の振幅との関係を示す。図１３では、高調波成分として、電機子で発生する磁束の基本周波数の５倍の周波数を有する成分が採用される。
【００６７】
図１３で示される関係によれば、所定の半径Ｒが１０ｍｍ以下では、所定の半径Ｒが大きくなるに従って、高調波成分の振幅が小さくなる。そして、所定の半径Ｒが１０ｍｍ近傍である場合において、高調波成分の振幅が極小となり、所定の半径Ｒが１０ｍｍ以上では高調波成分の振幅はやや大きくなる。所定の半径Ｒが１４ｍｍである場合には、高調波成分の振幅は極小値より大きくなるが、所定の半径が８ｍｍである場合とほぼ同じである。
【００６８】
よって、所定の半径Ｒを８〜１４ｍｍにすることで、高調波成分を顕著に低減することができる。特に、所定の半径が１０ｍｍである場合において、より効率良く高調波成分を低減することができる。
【００６９】
図１４及び図１５は、モータ振動についてのキャンベル線図を示す。モータ振動の測定には、固定子と回転子とを備えたモータが用いられ、当該固定子には電機子用鉄心に巻線に巻回して得られる電機子が採用され、当該回転子には電機子に対峙して設けられる界磁子が採用されている。そして、図１４では図２で示される電機子用鉄心が採用された結果が示され、図１５では図１１で示される形状２１１ｂを呈する電機子用鉄心が採用された結果が示されている。
【００７０】
図１４で示されるキャンベル線図では、図１５で示されるキャンベル線図に比べて、回転次数が４次と５次の成分が顕著に減少している。
【００７１】
図１６は、周波数に対するモータ振動のスペクトルを示す。スペクトル７３，７４は、それぞれ図１４及び図１５に示されるキャンベル線図に対応する。
【００７２】
スペクトル７３，７４を比較すれば、周波数が０．６３ｋＨｚより大きい領域で、スペクトル７３の強度がスペクトル７４より小さくなる。なお、周波数が０．６３ｋＨｚ以下ではスペクトル７３，７４の強度はほぼ等しい。
【００７３】
よって、本実施の形態にかかる電機子用鉄心によれば、これを用いて構成されるモータにおいてモータ振動を低減することができる。特に、周波数が０．６３ｋＨｚより大きい領域のモータ振動を低減することができる。
【００７４】
第２の実施の形態．
図１７は、本実施の形態にかかる電機子用鉄心を所定の方向９１から見た図である。当該電機子用鉄心の側面２１１は、その接線が突出部方向９４に沿う部分２１１ａ〜２１１ｅを有する。部分２１１ａ〜２１１ｅは、側面２１１の一方の端２１１１側からこの順に位置する。図１７では、側面２１１のうち部分２１１ａに対して環状部１側にあって、接線が突出方向９４に沿う部分２１１ｘも示されている。なお、部分２１１ｘは、図３や図４で示される側面２１１のうち内面１１近傍の部分と同様の形状を呈しても良い。
【００７５】
このような側面２１１の形状によれば、突出部２１に巻線を巻回する際に、部分２１１ａ〜２１１ｅでは当該巻線に外側及び内側へと向かう力が生じない。よって、巻線の崩れが生じにくい。
【００７６】
図２で示される電機子用鉄心の側面２１１の形状においても同様の効果が得られる。すなわち、側面２１１のうち、所定の方向９１から見て所定の位置２１１１から所定の位置２１１４までの部分は、その接線が突出方向９４に沿っている。
【００７７】
図１７に戻って、部分２１１ａは、部分２１１ｘに対して突出方向９４に垂直な方向９５に沿って突出する。部分２１１ｂ，・・・，２１１ｅはそれぞれ、一方の端２１１１側に隣接する部分２１１ａ，・・・，２１１ｄに対して垂直な方向９５に沿って突出する。
【００７８】
このような側面２１１の形状によれば、占積率を低下させずに巻線の崩れを防止することができる。
【００７９】
第３の実施の形態．
図１８は、本実施の形態にかかる電機子用鉄心を周方向９２から見た図である。突出部２１は、上述した側面２１１及び端面２１３に加え、側面２１２を更に有する。
【００８０】
端面２１３は、その所定の方向９１についての幅ｄ３が、内面１１近傍での突出部２１の所定の方向９１についての幅ｄ４よりも広い。
【００８１】
側面２１２は、所定の方向９１について突出部２１の一方の側にあって、自身に対して突出部２１とは反対側に、環状部１の内面１１と共にスロット部２３を形成する。そして、周方向９２から見て側面２１２は、環状部１側の一方の端２１２１と、環状部１とは反対側にある他方の端２１２２とを有し、以下の形状を呈する。
【００８２】
側面２１２の形状は、周方向９２に垂直な断面での側面２１２の所定の位置２１２２における接線ａ（２１２２）、及び所定の位置２１２１，２１２２間で側面２１２にある位置２１２３における接線ａ（２１２３）で特徴付けられる。すなわち、所定の位置２１１３での接線ａ（２１２３）は、その位置が一方の端２１２１側から他方の端２１２３へと近づくにつれて所定の方向９１へと漸近する。
【００８３】
このような側面２１２の形状によれば、同じ突出部２１に属するスロット部２２とスロット部２３とには同じ巻線が収納される。そして、側面２１１に沿って巻回された巻線に外側へと向かう力が生じて巻線が外側へとずれたとしても（図５参照）、側面２１２に巻回された巻線にも外側へと向かう力が生じて当該巻線が外側へとずれるので、突出部に巻回された巻線は均等にずれる。よって、巻線の歪みが小さい。
【００８４】
かかる効果は、例えば図１９で示される電機子用鉄心においても得ることができる。図１９には、周方向９２から見た図が示されている。当該電機子用鉄心は、環状部１及び突出部２１に加え、非磁性体３を更に備える。
【００８５】
非磁性体３は、所定の方向９１について突出部２１上に設けられ、突出部２１とは反対側に露出面３１を有する。
【００８６】
露出面３１は、自身に対して突出部２１とは反対側に、環状部１の内面１１と共にスロット部３２を形成する。そして、周方向９２から見て露出面３１は、環状部１側の一方の端３１１と、環状部１とは反対側にある他方の端３１２とを有し、以下の形状を呈する。
【００８７】
露出面３１の形状は、周方向９２に垂直な断面での露出面３１の所定の位置３１２における接線ａ（３１２）、及び所定の位置３１１，３１２間で露出面３１にある位置３１３における接線ａ（３１３）で特徴付けられる。すなわち、位置３１３での接線ａ（３１３）は、その位置が一方の端３１１から他方の端３１２へと近づくにつれて所定の方向９１に漸近する。
【００８８】
図２０は、図１８で示される電機子用鉄心のより望ましい形状を概念的に示す。突出部２１は、突出方向９４に沿った中心線９６を有する。突出部２１の端面２１３は、中心線９６から所定の方向９１に沿って離れるに従って、周方向９２についての幅ｄ５が小さくなる。
【００８９】
かかる電機子用鉄心によれば、当該電機子用鉄心に巻線を巻回して得られる電機子に対峙する界磁子が受ける回転磁界が、突出部２１の中心線９６から周方向９２に沿って離れるに従って小さくなる。よって、界磁子と上記電機子とが相互に移動した際に界磁子が受ける回転磁界において、高調波が発生しにくい。
【００９０】
第４の実施の形態．
図２１（ａ）及び（ｂ）は、本実施の形態にかかる電機子用鉄心をそれぞれ所定の方向９１及び周方向９２から見た図であり、側面２１２と側面２１１との関係を示す。
【００９１】
突出部２１についての突出方向９４に垂直な所定の断面Ａ−Ａは、側面２１１の所定の位置２１１３と、側面２１２の所定の位置２１２４とを含む。
【００９２】
所定の位置２１１３における所定の方向９１に垂直な断面での接線ａ（２１１３）は、当該断面内で垂直な直線９４１と９０°より小さい所定の角度θ１を成す（図２１（ａ））。
【００９３】
所定の位置２１２４における周方向９２に垂直な断面での接線ａ（２１２４）は、当該接線ａ（２１２４）に対して突出部２１とは反対側で、かつ突出方向９４と垂直な直線９４２に対して突出方向９４側で、直線９４２との間に９０°より大きい所定の角度θ２を成す（図２１（ｂ））。
【００９４】
側面２１１の所定の位置２１１３での接線ａ（２１１３）が、垂直な直線９４１と９０°より小さい所定の角度θ１を成す場合には、側面２１１に沿って巻回された巻線には外側へと向かう力が生じやすい。しかし、上述した関係によれば、側面２１２上の巻線には内側へと向かう力が生じるので、それぞれの力が互いに打ち消し合う。よって、巻線のずれが生じにくく、以って巻線の崩れが防止される。
【００９５】
上述した効果は、例えば図２２で示される電機子用鉄心においても得ることができる。図２２（ａ）及び（ｂ）は、当該電機子用鉄心をそれぞれ所定の方向９１及び周方向９２から見た図であって、後述する露出面４１と、側面２１１との関係が示す。
【００９６】
当該電機子用鉄心は、環状部１及び突出部２１に加え、非磁性体４を更に備える。非磁性体４は、所定の方向９１について突出部２１上に設けられ、突出部２１とは反対外に露出面４１を有する。
【００９７】
突出部２１についての突出方向９４に垂直な所定の断面Ｂ−Ｂは、側面２１１の所定の位置２１１３と、露出面４１の所定の位置４１３とを含む。
【００９８】
所定の位置２１１３における所定の方向９１に垂直な断面での接線ａ（２１１３）は、当該断面内で垂直な直線９４１と９０°より小さい所定の角度θ１を成す（図２２（ａ））。
【００９９】
所定の位置４１３における周方向９２に垂直な断面での接線ａ（４１３）は、当該断面内で垂直な直線９４２と９０°より大きい所定の角度θ２を成す（図２２（ｂ））。
【０１００】
上述したいずれの電機子用鉄心についても、突出部２１に巻線を巻回することで電機子を得ることができる。当該電機子によれば、効率良く磁束を発生させることができる。
【０１０１】
更に、当該電機子と、突出部２１の端面２１３に対峙する界磁子とでモータを構成しても良い。例えば、電機子を固定子として採用し、界磁子を回転子として採用することができる。当該回転子には例えば永久磁石が埋め込まれる。
【０１０２】
当該モータによれば、界磁子と電機子とが効率良く相互に移動することができ、しかも界磁子が受ける回転磁界において高調波が発生しにくい。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】第１の実施の形態で説明される、電機子用鉄心を所定の方向９１から見た図である。
【図２】突出部２１を所定の方向９１から見た図である。
【図３】突出部２１を所定の方向９１から見た図である。
【図４】突出部２１を所定の方向９１から見た図である。
【図５】突出部２１に巻回された巻線を概念的に示す図である。
【図６】突出部２１に巻回された巻線を概念的に示す図である。
【図７】突出部２１に巻回された巻線を拡大して示した図である。
【図８】突出部２１に巻回された巻線を拡大して示した図である。
【図９】突出部２１に巻回された巻線を拡大して示した図である。
【図１０】突出部２１に巻回された巻線を拡大して示した図である。
【図１１】端面２１３の位置と、そこを貫く磁束密度との関係を示す図である。
【図１２】所定の方向９１から突出部２１の形状を示す図である。
【図１３】所定の半径Ｒと、磁束の高調波成分の振幅との関係を示す図である。
【図１４】モータ振動についてのキャンベル線図である。
【図１５】モータ振動についてのキャンベル線図である。
【図１６】周波数に対するモータ振動のスペクトルを示す図である。
【図１７】第２の実施の形態で説明される、電機子用鉄心を所定の方向９１から見た図である。
【図１８】第３の実施の形態で説明される、電機子用鉄心を周方向９２から見た図である。
【図１９】電機子用鉄心を周方向９２から見た図である。
【図２０】電機子用鉄心を概念的に示す斜視図である。
【図２１】第４の実施の形態で説明される電機子用鉄心を（ａ）所定の方向９１及び（ｂ）周方向９２から見た図である。
【図２２】電機子用鉄心を（ａ）所定の方向９１及び（ｂ）周方向９２から見た図である。
【符号の説明】
【０１０４】
１  環状部
１１  内面
１１１  所定の位置
２１  突出部
２１１，２１２  側面
２１１ａ〜２１１ｅ  部分
２１３  端面
２２，２３，３２  スロット部
２１１１，２１１２，２１２１，２１２２，３１１，３１２  端
２１１３，２１２３，３１３，２１２４，４１３  所定の位置
３，４  非磁性体
３１，４１  露出面
９１  所定の方向
９２  周方向
９４  突出方向
９４１，９５，９４２  垂直な直線
９６  中心線
ａ（２１１１）〜ａ（２１１３），ａ（２１２２），ａ（２１２３），ａ（３１２），ａ（３１３），ａ（２１２４），ａ（４１３）  接線
θ１，θ２  角度
【図１】
2007006636.tif 000003
【図２】
2007006636.tif 000004
【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】
2007006636.tif 000009
【図８】
2007006636.tif 000010
【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】
2007006636.tif 000019
【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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