(57)【要約】【課題】本発明は、ローターとステーターとをテーパー状にした回転電機を簡単に製造できる方法および回転電機を提供することを目的とする。【解決手段】回転電機１０は、密閉された容器１２、容器１２に収納されたステーター１４、ステーター１４の内方に配置されたローター１６を備える。分割ローターコア４４および分割ステーターコア７０を形成するとき、それぞれ同一の金型８０，８２，８８，９０で形成している。ローターコア３８およびステーターコア６０の１層ごとに金型８０，８２，８８，９０を変更する必要はない。金型８０，８２，８８，９０が１種類であるため、生産が複雑にならず、生産コストも安くなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電磁鋼板からなる複数の第１コアシートが積層されたローターコアと、
第２電磁鋼板からなる複数の第２コアシートが積層されたステーターコアと、
前記ローターコアとステーターコアとが対向することによって形成されたエアギャップと、
を備えた回転電機の製造方法であって、
前記第１電磁鋼板および第１電磁鋼板を第１コアシートの形状に打ち抜く第１金型を準備する工程と、
前記第１電磁鋼板を第１金型で打ち抜いて、第１コアシートを形成する工程と、
複数の前記第１コアシートを積層して、ローターコアを形成する工程と、
前記第２電磁鋼板および第２電磁鋼板を第２コアシートの形状に打ち抜く第２金型を準備する工程と、
前記第２電磁鋼板を第２金型で打ち抜いて、第２コアシートを形成する工程と、
複数の前記第２コアシートを積層して、ステーターコアを形成する工程と、
前記ローターコアとステーターコアとによってエアギャップを形成しながら、ローターコアとステーターコアを配置する工程と、
を備え、
前記第１金型には、第１円弧を備えた第１可動金型を含み、
前記第１コアシートを形成する工程が、１または所定数の第１電磁鋼板を第１可動金型で打ち抜くたびに、第１円弧の位置を第１電磁鋼板の平面内で移動させ、大きさの異なる第１コアシートを形成し、
前記ローターコアを形成する工程が、第１円弧によってエアギャップを形成する面を形成し、かつ該面を第１コアシートの積層方向に対して傾斜させて第１コアシートを積層し、
前記第２金型には、第２円弧を備えた第２可動金型を含み、
前記第２コアシートを形成する工程が、１または所定数の第２電磁鋼板を第２可動金型で打ち抜くたびに、第２円弧の位置を第２電磁鋼板の平面内で移動させ、大きさの異なる第２コアシートを形成し、
前記ローターコアを形成する工程が、第２円弧によってエアギャップを形成する面を形成し、かつ該面を第２コアシートの積層方向に対して傾斜させて第２コアシートを積層し、
前記ローターコアとステーターコアを配置する工程が、ローターコアの第１円弧によって形成された面とステーターコアの第２円弧によって形成された面とを対向させ、第１コアシートおよび第２コアシートの積層方向に対して傾斜したエアギャップを形成する
回転電機の製造方法。
【請求項２】
前記複数の第１コアシートの中で最小の第１コアシートの外形が円形であり、前記第１円弧の曲率が該円形の曲率と同じである請求項１の回転電機の製造方法。
【請求項３】
前記ステーターコアが
環状のバックヨークと、
前記バックヨークの内周面からローターコアへ向いたティースと、
を含み、
前記複数の第２コアシートの中で最小のティースの外形がローターコアの回転軸を中心とした円形に一致し、前記第２円弧の曲率が該円形の曲率と同じである
請求項１または２の回転電機の製造方法。
【請求項４】
前記ローターコアにフラックスバリアが形成されており、
前記フラックスバリアの形状を有する第３可動金型を準備する工程と、
前記第１電磁鋼板を第３可動金型で打ち抜いて、フラックスバリアを形成する工程と、
を含み、
前記フラックスバリアを形成する工程が、１または所定数の第１電磁鋼板を第３可動金型で打ち抜くたびに、第３可動金型の位置を第１電磁鋼板の平面内で移動させ、大きさの異なるフラックスバリアを形成する
請求項１から３のいずれかの回転電機の製造方法。
【請求項５】
前記ローターコアとステーターコアを配置する工程は、エアギャップの幅が第１電磁鋼板の厚みと第２電磁鋼板の厚みよりも大きくなるようにおこなう請求項１から４のいずれかの回転電機の製造方法。
【請求項６】
前記回転電機が圧縮機構に取り付けられており、
前記ローターコアとステーターコアを配置する工程が、圧縮機構に近づくほどローターコアの回転中心からエアギャップまでの距離を短くしてローターコアとステーターコアを配置する
請求項１から５のいずれかの回転電機の製造方法。
【請求項７】
第１電磁鋼板からなる複数の第１コアシートが積層されたローターコアと、
第２電磁鋼板からなる複数の第２コアシートが積層されたステーターコアと、
前記ローターコアとステーターコアとが対向することによって形成されたエアギャップと、
を備えた回転電機であって、
前記ローターコアは、１または所定数の第１コアシートごとに該第１コアシートの大きさが異なり、全ての第１コアシートに第１円弧を有し、
前記ステーターコアは、１または所定数の第２コアシートごとに該第２コアシートの大きさが異なり、全ての第２コアシートに第２円弧を有し、
前記エアギャップが、ローターコアにおける第１円弧によって形成された面とステーターコアにおける第２円弧によって形成された面が対向して形成され、第１コアシートおよび第２コアシートの積層方向に対して傾斜した
回転電機。
【請求項８】
前記エアギャップの幅は、ローターコアまたはステーターコアの磁極側部よりも磁極中心が狭い請求項７の回転電機。
【請求項９】
前記第１電磁鋼板および第２電磁鋼板の厚みが、エアギャップの幅よりも小さい請求項７または８の回転電機。
【請求項１０】
前記回転電機が圧縮機構に取り付けられており、圧縮機構に近づくほどローターコアの回転中心からエアギャップまでの距離を短くした請求項７から９のいずれかの回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮機などに使用される回転電機の製造方法および回転電機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、環状のステーターの内側に円柱状のローターを備えた回転電機が種々開発されている。ローターとステーターは、金型で電磁鋼板を所望形状に打ち抜き、絶縁層を介して積層している。積層後、ローターに永久磁石を埋設し、ステーターに巻線を巻き回し、エアギャップを介してローターとステーターを対向させる。
【０００３】
下記の特許文献１には、ローターとステーターの断面をテーパー状にした回転電機が開示されている。ローターとステーターの断面をテーパー状にするために、ローターとステーターの対向面を研磨している。ローターとステーターの断面をテーパー状にしたことによって、エアギャップの幅が狭くても高精度の位置決めをすることができる。
【０００４】
しかし、ローターとステーターを研磨したことによって、電磁鋼板間が短絡するおそれがある。電磁鋼板間が短絡すると、電磁鋼板間に生じる渦電流損が増大する。研磨をおこなうため、生産工程数が多くなり、生産性が悪くなる。
【０００５】
ローターとステーターをテーパー状にするために、電磁鋼板を打ち抜いたときの形状を徐々に変える必要が生じる。例えば１００枚の電磁鋼板を積層するために、１００個の金型を準備するのは現実的ではない。たとえ金型が準備できたとしても、製造がかなり複雑になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２６８８６７号公報（段落番号００１２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、ローターとステーターとをテーパー状にした回転電機を簡単に製造できる方法および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】
回転電機は、第１電磁鋼板からなる複数の第１コアシートが積層されたローターコアと、第２電磁鋼板からなる複数の第２コアシートが積層されたステーターコアと、前記ローターコアとステーターコアとが対向することによって形成されたエアギャップとを備える。
【０００９】
前記ローターコアは、１または所定数の第１コアシートごとに該第１コアシートの大きさが異なり、全ての第１コアシートに第１円弧を有する。前記ステーターコアは、１または所定数の第２コアシートごとに該第２コアシートの大きさが異なり、全ての第２コアシートに第２円弧を有する。前記エアギャップが、ローターコアにおける第１円弧によって形成された面とステーターコアにおける第２円弧によって形成された面が対向して形成され、第１コアシートおよび第２コアシートの積層方向に対して傾斜する。
【００１０】
前記エアギャップの幅は、ローターコアまたはステーターコアの磁極側部よりも磁極中心が狭い。
【００１１】
前記第１電磁鋼板および第２電磁鋼板の厚みが、エアギャップの幅よりも小さい。
【００１２】
前記回転電機が圧縮機構に取り付けられており、圧縮機構に近づくほどローターコアの回転中心からエアギャップまでの距離が短くなる。
【００１３】
上記回転電機の製造方法は、前記第１電磁鋼板および第１電磁鋼板を第１コアシートの形状に打ち抜く第１金型を準備する工程と、前記第１電磁鋼板を第１金型で打ち抜いて、第１コアシートを形成する工程と、複数の前記第１コアシートを積層して、ローターコアを形成する工程と、前記第２電磁鋼板および第２電磁鋼板を第２コアシートの形状に打ち抜く第２金型を準備する工程と、前記第２電磁鋼板を第２金型で打ち抜いて、第２コアシートを形成する工程と、複数の前記第２コアシートを積層して、ステーターコアを形成する工程と、前記ローターコアとステーターコアとによってエアギャップを形成しながら、ローターコアとステーターコアを配置する工程とを備える。
【００１４】
前記第１金型には、第１円弧を備えた第１可動金型を含み、前記第１コアシートを形成する工程が、１または所定数の第１電磁鋼板を第１可動金型で打ち抜くたびに、第１円弧の位置を第１電磁鋼板の平面内で移動させ、大きさの異なる第１コアシートを形成する。前記ローターコアを形成する工程が、第１円弧によってエアギャップを形成する面を形成し、かつ該面を第１コアシートの積層方向に対して傾斜させて第１コアシートを積層する。
【００１５】
前記第２金型には、第２円弧を備えた第２可動金型を含み、前記第２コアシートを形成する工程が、１または所定数の第２電磁鋼板を第２可動金型で打ち抜くたびに、第２円弧の位置を第２電磁鋼板の平面内で移動させ、大きさの異なる第２コアシートを形成する。前記ローターコアを形成する工程が、第２円弧によってエアギャップを形成する面を形成し、かつ該面を第２コアシートの積層方向に対して傾斜させて第２コアシートを積層する。
【００１６】
前記ローターコアとステーターコアを配置する工程が、ローターコアの第１円弧によって形成された面とステーターコアの第２円弧によって形成された面とを対向させ、第１コアシートおよび第２コアシートの積層方向に対して傾斜したエアギャップを形成する。
【００１７】
前記複数の第１コアシートの中で最小の第１コアシートの外形が円形であり、前記第１円弧の曲率が該円形の曲率と同じである。
【００１８】
前記ステーターコアが、環状のバックヨークと、前記バックヨークの内周面からローターコアへ向いたティースとを含む。前記複数の第２コアシートの中で最小のティースの外形がローターコアの回転軸を中心とした円形に一致し、前記第２円弧の曲率が該円形の曲率と同じである。
【００１９】
前記ローターコアにフラックスバリアが形成されている。前記フラックスバリアの形状を有する第３可動金型を準備する工程と、前記第１電磁鋼板を第３可動金型で打ち抜いて、フラックスバリアを形成する工程とを含む。前記フラックスバリアを形成する工程が、１または所定数の第１電磁鋼板を第３可動金型で打ち抜くたびに、第３可動金型の位置を第１電磁鋼板の平面内で移動させ、大きさの異なるフラックスバリアを形成する。
【００２０】
前記ローターコアとステーターコアを配置する工程は、エアギャップの幅が第１電磁鋼板の厚みと第２電磁鋼板の厚みよりも大きくなるようにおこなう。
【００２１】
前記回転電機が圧縮機構に取り付けられている。前記ローターコアとステーターコアを配置する工程が、圧縮機構に近づくほどローターコアの回転中心からエアギャップまでの距離を短くしてローターコアとステーターコアを配置する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は、ローターコアおよびステーターコアはそれぞれ１つの金型で製造でき、製造が複雑にならない。ローターコアおよびステーターコアの製造で研磨をおこなわないため、渦電流損を増大させることはない。エアギャップを回転軸に対して傾斜させたため、高精度の位置決めをおこなうことができる。エアギャップは磁極の中心ほど狭くなっており、ローターの回転時に徐々に磁束を変化させることができ、コギングトルクが低減される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】回転電機の構成を示す図である。
【図２】回転電機のローターとステーターの断面を示す図である。
【図３】分割ローターコアを示す図であり、（ａ）は最下層の分割ローターコアを示し、（ｂ）は中間層の分割ローターコアを示し、（ｃ）は最上層の分割ローターコアを示す。
【図４】ローターコアの１層を示す図である。
【図５】分割ステーターコアを示す図であり、（ａ）は最上層の分割ステーターコアを示し、（ｂ）は中間層の分割ステーターコアを示し、（ｃ）は最下層の分割ステーターコアを示す。
【図６】ステーターコアの１層を示す図であり、（ａ）はステーターコアの１層の全体図であり、（ｂ）は回転軸を中心とした円とティースの内周円弧面の曲率の違いを示す拡大図である。
【図７】傾斜したエアギャップを示す断面図である。
【図８】エアギャップの幅の違いを示す図である。
【図９】第１電磁鋼板を打ち抜いて分割ローターコアを製造する図であり、（ａ）は第１固定金型で第１電磁鋼板を打ち抜く図であり、（ｂ）は第１可動金型で第１電磁鋼板を打ち抜く図である。
【図１０】第２電磁鋼板を打ち抜いて分割ステーターコアを製造する図であり、（ａ）は第２固定金型で第２電磁鋼板を打ち抜く図であり、（ｂ）は第２可動金型で第２電磁鋼板を打ち抜く図である。
【図１１】磁石用スロットとフラックスバリアが連続した分割ローターコアを使用したローターコアの１層を示す図である。
【図１２】図１１の分割ローターコアを製造する図であり、（ａ）は第１固定金型で第１電磁鋼板を打ち抜く図であり、（ｂ）は第１可動金型および第３可動金型で第１電磁鋼板を打ち抜く図である。
【図１３】ローターコアの各層が一体になっており、複数層を重ねた図である。
【図１４】図１３のローターコアの１層を形成するための可動金型の動作を示す図である。
【図１５】第１電磁鋼板を打ち抜いたときのダレの方向を揃えて積層したローターコアを示す図である。
【図１６】シンクロナスリラクタンスモーターのローターコアを示す図である。
【図１７】図１６の分割ローターコアを製造する図であり、（ａ）は第１固定金型で第１電磁鋼板を打ち抜く図であり、（ｂ）は第１可動金型で第１電磁鋼板を打ち抜く図である。
【図１８】シンクロナスリラクタンスモーターのローターコアを示す図である。
【図１９】エアギャップが所定数の層ごとに変化する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明について図面を用いて説明する。空気調和機などで使用する冷媒用ロータリー圧縮機に使用する回転電機を例に挙げて説明する。
【実施例１】
【００２５】
図１、図２に示す回転電機１０は、密閉された容器１２、容器１２に収納された環状のステーター１４、ステーター１４の内方に配置された円柱状のローター１６を備える。図１に示す回転電機１０はＩＰＭ（Interior Permanent Magnet）モーターであるが、他のモーターであっても良い。
【００２６】
容器１２は円筒形のパイプ１８を備える。パイプ１８は、例えば鋼板を絞り加工して成形することができる。パイプ１８の両端は、それぞれキャップ状のトップ２０およびボトム２２によって塞がれている。パイプ１８の内方にステーター１４およびローター１６が収納される。
【００２７】
回転電機１０を圧縮機に適用しているため、パイプ１８内におけるステーター１４およびローター１６の下方には、圧縮機構２４が設けられる。圧縮機構２４の下方にボトム２２が配置される。ボトム２２に潤滑油が貯められる。アキュムレーターから圧縮機構２４に冷媒を供給する管２６がパイプ１８の接続口２８に取り付けられる。ローター１６が回転すると、ガス状の冷媒がアキュムレーターから圧縮機構２４に吸入される。
【００２８】
圧縮機構２４は、シリンダ室３０およびローター１６の回転軸４０に取り付けられたピストン３２を備える。ピストン３２が偏心回転運動することにより、シリンダ室３０に冷媒を吸入し、冷媒を圧縮する。シリンダ室３０およびピストン３２が２段構造になった圧縮機構であっても良い。圧縮された冷媒は、ステーター１４とローター１６の隙間などからトップ２０まで上昇する。
【００２９】
トップ２０には、圧縮機構２４によって圧縮された冷媒を容器１２の外に出すための吐出管３４が取り付けられている。吐出管３４は熱交換器などにつなげられる。また、ステーター１４のコイル６２に接続される端子３６がトップ２０に設けられている。容器１２の外部では、端子３６はインバータ回路に接続される。
【００３０】
ローター１６は、ローターコア３８、ローターコア３８の中心に取り付けられた回転軸４０、およびローターコア３８に埋設された複数の永久磁石４２を備える（図２）。複数の永久磁石４２は、円周方向に隣り合う磁極が異なるように並べられる。円周方向に並ぶ永久磁石４２の数は偶数であり、回転軸４０を中心にして対象な位置に配置される。そのため、ローター１６は周方向に沿ってＳ極とＮ極が交互に形成される。
【００３１】
ローターコア３８は複数の第１コアシート３９を積層したものである。第１コアシート３９は軟磁性体の電磁鋼板を打ち抜き加工によって形成したものである。第１コアシート３９を形成するための電磁鋼板を第１電磁鋼板とする。各第１コアシート３９の表面に絶縁層を形成し、層間に絶縁層を挟む。絶縁層がローターコア３８の層間の渦電流損を防止する。
【００３２】
図２に示すように、第１コアシート３９は分割ローターコア４４で構成される。図２に示す第１コアシートは６枚の分割ローターコア４４で形成されている。分割ローターコア４４は環状の第１コアシート３９を周方向に均等に分割した扇形状である。分割数は、偶数であれば６に限定されない。ローターコア３８は、複数の分割ローターコア４４を環状にして、さらに複数層になるように積層したものである。
【００３３】
複数の分割ローターコア４４でローターコア３８の１層（第１コアシート３９）を形成したとき、円形の軸孔４６が形成される。回転軸４０が軸孔４６にはめ込まれて固定される。軸孔４６の内周形状と回転軸４０の外周形状は一致する。回転軸４０は軸受け４７に回転可能に取り付けられる。
【００３４】
各分割ローターコア４４には、分割ローターコア４４の厚み方向に貫通する磁石用スロット４８が設けられる。分割ローターコア４４を積層してローターコア３８を形成したとき、磁石用スロット４８の位置が一致する。磁石用スロット４８がローターコア３８の一端から他端まで貫く。
【００３５】
磁石用スロット４８に永久磁石４２が埋設される。永久磁石４２は板状であり、磁石用スロット４８が永久磁石４２の形状に合わせて形成される。永久磁石４２によって、分割ローターコア４４の外周円弧面には１磁極が形成される。
【００３６】
各分割ローターコア４４には、磁石用スロット４８の両端またはその付近から外周円弧面に伸びる溝（フラックスバリア）５０が設けられる。フラックスバリア５０が磁束を遮る。磁石用スロット４８の端部とフラックスバリア５０の端部の間にブリッジ５２が設けられる。ブリッジ５２によって１つの分割ローターコア４４が分離するのを防止する。
【００３７】
ローターコア３８の端部には、各磁石用スロット４８の一部または全部を覆う端板（図示省略）が取り付けられる。端板によって永久磁石４２の飛び出しを防止する。端板は非磁性体で構成する。また、必要に応じてローターコア３８の端部にバランスウェイトを取り付け、偏芯したピストン３２の回転により、回転がぶれないようにする。
【００３８】
ローターコア３８は、回転軸方向にボルト孔が設けられる。ボルトとナット、あるいはリベットなどの締結具がボルト孔に入れられ、端板および分割ローターコア４４が一体になる。また、カシメによって積層された分割ローターコア４４が離れないようにする。
【００３９】
図３にローターコア３８の最下層、中間層、最上層の分割ローターコア４４ａ、４４ｂ、４４ｃを示す。全ての分割ローターコア４４ａ、４４ｂ、４４ｃの外周円弧面５４の曲率は同一である。分割ローターコア４４ａ、４４ｂ、４４ｃは、ローターコア３８の１層ごとに、扇形状の両端の径方向の寸法５６ａ、５６ｂ、５６ｃが異なる。最下層の分割ローターコア４４ａの径方向の寸法５６ａが一番短く、最上層の分割ローターコア４４ｃの径方向の寸法５６ｃが一番長い。図３の長さの関係は５６ａ＜５６ｂ＜５６ｃとなる。
【００４０】
径方向の寸法が一番短い分割ローターコア４４ａでローターコア３８の１層を形成したときに、外周円弧面５４は回転軸４０の中心線Ｏを中心とした円となるようにする。さらに全ての分割ローターコア４４ａ、４４ｂ、４４ｃの外周円弧面５４は、その円と同じ曲率になるようにする。外周円弧面５４によってローターコア３８の側面が形成される。
【００４１】
最も径方向の寸法が短い分割ローターコア４４ａ以外の外周円弧面５４は、回転軸４０の中心線Ｏを中心とし、かつ外周円弧面５４の両端を通過する円５８に対して、中心が膨らんだ形状になる（図４）。円５８よりも外周円弧面５４の曲率が大きい。径方向の寸法が長くなるほど、回転軸４０を中心とした円５８の曲率と外周円弧面５４の曲率との差が大きくなる。なお、図４では、曲率の違いを示すために外周円弧面５４を誇張して示している。
【００４２】
図４のように、径方向の寸法が一番短い分割ローターコア４４ａ以外は、ローターコア３８の１層を形成したとき、完全な円形になはならない。径方向の寸法が一番短い分割ローターコア４４ａ以外は、外周円弧面５４の中心が外方に向かって膨らんでいる。各分割ローターコア４４の外周円弧面５４の中心がステーター１４のティース６６に向かって膨らんだ形状になる。分割ローターコア４４の外周円弧面５４の中心が磁極中心となるため、磁極中心がステーター１４のティース６６に最も近くなる。
【００４３】
ローターコア３８を形成したとき、径方向の寸法が一定割合で変化するように分割ステーターコア４４を積層する。図１では圧縮機構２４に向けて径方向の寸法が一定割合で短くなっている。
【００４４】
ステーター１４は、環状のステーターコア６０とコイル６２を備える。ステーターコア６０は、環状のバックヨーク６４、バックヨーク６４の内周面からローター１６の中心へ向いた複数のティース６６、隣り合うティース６６同士の間に形成されたスロット６８で構成される。
【００４５】
コイル６２は、ティース６６に巻き回され、スロット６８に配置される。コイル６２とステーターコア６０の間にスロットセル（図示省略）を配置する。スロットセルがステーターコア６０とコイル６２を絶縁する。スロットセルとしては、ＰＥＴ（polyethylene terephthalate）フィルムなどの絶縁フィルムが挙げられる。
【００４６】
バックヨーク６４の外周面がパイプ１８に取り付けられる。バックヨーク６４の取り付け方法として焼き嵌めが挙げられる。焼き嵌めは、パイプ１８を熱膨張させてステーターコア６４を嵌め入れ、パイプ１８を冷却させて固着させ方法である。また、パイプ１８に小径の穴を形成し、穴を介して溶接しても良い。
【００４７】
ステーターコア６０は複数の第２コアシート６１を積層したものである。第２コアシート６１は軟磁性体の電磁鋼板を打ち抜き加工して形成したものである。第２コアシート６１の電磁鋼板を第２電磁鋼板とする。各第２コアシート６１の表面に絶縁層を形成し、層間に絶縁層を挟む。絶縁層がステーターコア６０の層間の渦電流損を防止する。第１コアシート３９と第２コアシート６１の厚みは同じであっても良い。
【００４８】
図２に示す第２コアシート６１は９枚の分割ステーターコア７０で形成されている。分割ステーターコア７０は第２コアシート６１を円周方向に均等に分割したものである。分割ステーターコア７０にティース６６が含まれるように分割されている。ティース６０の内周円弧面がローターコア３８にエアギャップを介して対向する。
【００４９】
複数の分割ステーターコア７０で環状を形成すると、ステーターコア６０の１層（第２コアシート６１）になる。ステーターコア６０は複数の分割ステーターコア７０を環状にして、さらに複数層になるように積層したものである。図２では、ティース６６の形状はＴ字形状になっている。バックヨーク６４とティース６６の位置が一致するように分割ステーターコア７０を積層する。
【００５０】
全ての分割ステーターコア７０のティース６６の内周円弧面７２の曲率は同一である（図５）。また、ステーターコア６０の１層ごとに、バックヨーク６４からティース６６の内周円弧面７２までの長さ７１ａ、７１ｂ、７１ｃが異なる。図５にステーターコア６０の最上層、中間層、最下層の分割ステーターコア７０ａ、７０ｂ、７０ｃを示す。最上層の分割ローターコア７０ａのバックヨーク６４から内周円弧面７２までの長さ７１ａが一番短く、最下層の分割ローターコア７０ｃのバックヨーク６４から内周円弧面７２までの長さ７１ｃが一番長い。図５の長さの関係は、７１ａ＜７１ｂ＜７１ｃとなる。
【００５１】
バックヨーク６４から内周円弧面７２までの長さ７１ａが最も短い分割ステーターコア７０ａでステーターコア６０の１層を形成したときに、内周円弧面７２の曲率は回転軸４０の中心線Ｏを中心とした円の曲率と同じにする。その曲率が、全てのティース６６の内周円弧面７２の曲率となる。なお、各層のステーターコア６０のバックヨーク６４の形状は同じである。
【００５２】
バックヨーク６４から内周円弧面７２までの長さ７１ａが最も短い分割ステーターコア７０ａ以外は、ステーターコア６０の１層を形成したとき、内周円弧面７２が回転軸４０を中心とした円７４に一致しない。バックヨーク６４から内周円弧面７２までの長さ７１ａが最も短い分割ステーターコア７０ａ以外の内周円弧面７２は、回転軸４０の中心線Ｏを中心とした円７４よりも曲率が小さくなる。
【００５３】
内周円弧面７２は、ステーターコア６０の外方向にくぼんだ円弧である。また、回転軸４０の中心線Ｏを中心とし、かつ各ティース６６の内周円弧面７２の両端を通過する円７４よりも、各ティース６６の内周円弧面７２の中心が回転軸４０方向に配置される（図６）。したがって、ティース６６の内周円弧面７２の中心が最もローター１６に近い形状である。なお、図６は曲率の違いを示すために、内周円弧面７２を誇張して示している。
【００５４】
以下の種々の実施例でもティース６６の中心が最もローター１６に近くなる。磁束が徐々に変化し、コギングトルクが低減される。
【００５５】
ステーターコア６０を形成したときに、一定割合でバックヨーク６４から内周円弧面７２までの長さ７１ａ、７１ｂ、７１ｃが変化するように分割ステーターコア７０を積層する。圧縮機構２４に近づくにしたがって、バックヨーク６４から内周円弧面７２までの長さ７１ａ、７１ｂ、７１ｃが長くなるように積層する。
【００５６】
ローターコア３８とステーターコア６０との間にはエアギャップ７６が形成される（図７）。エアギャップ７６は、ローターコア３８の側面である外周円弧面５４とティース６６の側面である内周円弧面７２が対向する空間である。
【００５７】
上記のように、ローターコア３８は圧縮機構２４に近づくほど径方向の寸法５６ａ、５６ｂ、５６ｃが短くなっている。また、ステーターコア６０は圧縮機構２４に近づくほどバックヨーク６４から内周円弧面７２までの長さ７１ａ、７１ｂ、７１ｃが長くなる。したがって、エアギャップ７６は回転軸４０に対して傾斜する（図１）。エアギャップ７６は圧縮機構２４に近づくほど回転軸４０に近づくように傾斜する。
【００５８】
なお、実際には第１電磁鋼板７８および第２電磁鋼板８６の厚みがあるため、図７に示すように拡大すると階段状になるが、エアギャップ７６が回転軸４０に対して一定割合で変化しているため、回転軸４０に対して傾斜しているとする。
【００５９】
エアギャップ７６が回転軸４０に対して傾斜しているため、後述するように電磁鋼板７８、８６を打ち抜きによって製造する際に公差が発生しても、その電磁鋼板７８、８６の上下に積層された電磁鋼板７８、８６によって公差が解消され、エアギャップ７６を狭く保つことができるため、ローター１６の回転効率が良い。また、ローターコア３８の径方向の寸法５６ａ、５６ｂ、５６ｃが圧縮機構２４に近づくほど小さくなっており、ローターコア３８が圧縮機構２４に向けて押さえられる力が発生し、ピストン３２の上下振動を抑えることで音を低減できる。
【００６０】
上記のようにティース６６の内周円弧面７２とローターコア３８の各磁極の外周円弧面５４は、回転軸４０の中心軸Ｏを中心とした円５８、７４と曲率が異なる。ティース６６の内周円弧面７２の曲率に対してローターコア３８の外周円弧面５４の曲率が大きくなる。ティース６６の中心とローターコア３８の磁極中心とが対向したとき、磁極中心で最も距離が短く、ローターコア３８の磁極の両端で最も距離が長くなる（図８）。
【００６１】
ローター１６が回転して磁極中心がティース６６に近づいたとき、ティース６６に対して徐々に磁束が大きくなる。ローター１６が回転してティース６６から磁極中心が離れるとき、ティース６６に対して徐々に磁束が小さくなる。磁束の変化が極端にならず、コギングトルクを小さくすることができる。また、高調波磁束を低減でき、鉄損が低減できる。特にエアギャップ７６の幅が短くなるほどこの効果が大きくなる。
【００６２】
次に回転電機１０の製造方法、特に分割ローターコア４４および分割ステーターコア７０の製造方法について説明する。分割ローターコア４４と分割ステーターコア７０の製造順は、いずれかが先または同時であっても良い。先ず分割ローターコア４４の製造方法について説明する。
【００６３】
（１−１）分割ローターコア４４を製造するための第１電磁鋼板７８を準備する（図９）。また、分割ローターコア４４の形状に打ち抜くための金型８０、８４を準備する。金型８０、８２には、磁石用スロット４８、フラックスバリア５０、径方向の側面および軸孔４６の部分を打ち抜く第１固定金型８０、およびくぼんだ第１円弧８４を備えた第１可動金型８２が含まれる。第１円弧８４の曲率は、回転軸４０の中心線Ｏから最小の分割ローターコア４４ａの外周円弧面５４までの長さを半径とした円の曲率と同じである。
【００６４】
（１−２）第１固定金型８０で第１電磁鋼板７８を打ち抜いて、磁石用スロット４８、フラックスバリア５０、径方向の側面および軸孔４６の部分を形成する（図９（ａ））。第１固定金型８０は全ての分割ローターコア４４を同じ位置で打ち抜く。なお、磁石用スロット４８、フラックスバリア５０、径方向の側面および軸孔４６の部分は同時に形成せず、順番に形成しても良い。
【００６５】
図９（ａ）では、第１電磁鋼板７８の外周と第１固定金型８０の外周が同一になっているが、所望形状に打ち抜けるのであれば、第１電磁鋼板７８の大きさと形状は限定されず、帯状になった第１電磁鋼板７８を打ち抜いても良い。後述する第２電磁鋼板８６についても同様である。
【００６６】
（１−３）第１固定金型８０で打ち抜かれた第１電磁鋼板７８を第１可動金型８２で打ち抜いて、外周円弧面５４を形成する（図９（ｂ））。第１円弧８４によって外周円弧面５４が形成される。第１固定金型８０および第１可動金型８２によって第１電磁鋼板７８を打ち抜くことによって、第１コアシート３９の中の分割ローターコア４４が形成される。
【００６７】
第１可動金型８２は、ローターコア３８の１層分の分割ローターコア４４を打ち抜き終わるたびに、第１電磁鋼板７８の平面内で一定距離を移動させて打ち抜く。第１可動金型８２は、扇形状の中心線の方向に沿って移動させる。ローターコア３８の１層ごとに、分割ローターコア４４の外周円弧面５４が平行移動されていく。図９（ｂ）では第１可動金型８２を矢印Ａの方向に移動させているが、逆方向に移動させる構成であっても良い。
【００６８】
次に分割ステーターコア７０の製造方法について説明する。（２−１）分割ステーターコア７０を製造するための第２電磁鋼板８６を準備する。また、分割ステーターコア７０の形状に打ち抜くための金型８８、９０を準備する（図１０）。金型８８、９０には、ティース６６の内周円弧面７２以外の部分を形成する第２固定金型８８、および第２円弧９２を備えた第２可動金型９０が含まれる。第２円弧９２の曲率は、ティース６６の長さが最小の分割ステーターコア７０ａにおける、回転軸４０の中心線Ｏからティース６６の内周円弧面７２までを半径とした円の曲率と同じである。
【００６９】
（２−２）第２固定金型８８で第２電磁鋼板８６を打ち抜いて、ティース６６の内周円弧面７２以外を形成する（図１０（ａ））。第２固定金型８８は、全ての分割ステーターコア７０を同じ位置で打ち抜くように構成されている。
【００７０】
（２−３）第２固定金型８８で打ち抜かれた第２電磁鋼板８６を第２可動金型９０で打ち抜いて、ティース６６の内周円弧面７２を形成する（図１０（ｂ））。第２円弧９２が内周円弧面７２と一致する。第２固定金型８８および第２可動金型９０によって第２電磁鋼板８６を打ち抜くことによって、第２コアシート６１の中の分割ステーターコア７０が形成される。
【００７１】
ステーターコア６０の１層を形成するたびに第２可動金型９０を移動させる。第２可動金型９０は、ティース６６の内周円弧面７２からバックヨーク６４に向かう方向に移動させる。なお、移動させる方向は、図１０（ｂ）の矢印Ｂの方向と逆方向であっても良い。
【００７２】
さらに回転電機１０の製造方法について説明する。（３）分割ローターコア４４を積層する。このとき、徐々に分割ローターコア４４の径方向の寸法５６ａ，５６ｂ，５６ｃが短く（または長く）なるようにする。さらに、積層された分割ローターコア４４の径方向同士を接続して、環状のローターコア３８を形成する。接続は溶接などでおこなっても良い。
【００７３】
また、磁石用スロット４８には永久磁石４２を埋設し、ローターコア３８の両端に端板を配置する。なお、上記（１−２）において、ボルト孔やカシメを形成しておき、分割ローターコア４４および端板をボルトなどで固定する。さらに、ローターコア３８の中央に回転軸４０を固定する。
【００７４】
（４）分割ステーターコア７０を積層する。このとき、徐々に分割ステーターコア７０のティース６６の内周円弧面７２からバックヨーク６４までの長さ７１ａ、７１ｂ、７１ｃが短く（または長く）なるようにする。さらに、積層された分割ステーターコア７０のバックヨーク６４同士を接続して、環状のステーターコア６０を形成する。接続は溶接などでおこなっても良い。ステーターコア６０のスロットセル６８にはコイル６２を配置する。
【００７５】
（５）ステーターコア６０とローターコア３８を容器１２の中に配置する。ステーターコア６０の内側にローターコア３８を配置する。ステーターコア６０とローターコア３８との間にはエアギャップ７６を形成する。エアギャップ７６は回転軸４０に対して傾斜する。図１のように回転電機１０を圧縮機に適用した場合、回転軸４０が圧縮機構２４に接続される。圧縮機構２４に近づくほど分割ローターコア４４の径方向の長さ５６ａ，５６ｂ，５６ｃが短くなるようにする。
【００７６】
以上のように、分割ローターコア４４および分割ステーターコア７０を形成するとき、それぞれ同一の金型８０，８２，８８，９０で形成している。ローターコア３８およびステーターコア６０の１層ごとに金型８０，８２，８８，９０を変更する必要はない。金型８０，８２，８８，９０を変更しないため、生産が複雑にならず、生産コストも安くなる。
【実施例２】
【００７７】
実施例１の分割ローターコア４４を図１１の分割ローターコア９４に変更しても良い。実施例１の分割ローターコア４４は、磁石用スロット４８とフラックスバリア５０の間にブリッジ５２が設けられた。図１１の分割ローターコア９４は、磁石用スロット４８とフラックスバリア５０が連なっている。分割ローターコア９４の外周部にブリッジ５２を設けた構成である。図４に示す分割ローターコア４４と同様に、回転軸４０の中心線Ｏを中心とした円５８に対して、磁極中心が外方に向けて膨らんだ形状になっている。
【００７８】
第１固定金型９８は、磁石用スロット４８、フラックスバリア５０における磁石用スロット４８付近、径方向の側面および軸孔４６の部分を形成する（図１２（ａ））。第１可動金型１００外周円弧面５４を形成する（図１２（ｂ））。また、第３可動金型１０１を準備し、第３可動金型１０１でフラックスバリア５０を形成する。実施例１と同様に第１固定金型９８で打ち抜いて第１可動金型１００と第３可動金型１０１で打ち抜く。
【００７９】
実施例１と異なり、フラックスバリア５０は、第１固定金型９８とフラックスバリア用の第３可動金型１０１の両方で形成される。フラックスバリア５０が最長の分割ローターコア９４以外は、第１固定金型９８と第３可動金型１０１の位置が一部重なる。図１２（ｂ）で矢印Ｃ２の方向に第３可動金型１０１を移動させると、長さの異なるフラックスバリア５０が形成できる。フラックスバリア５０が最長の分割ローターコア９４は、第１固定金型９８の磁石用スロット４８付近の端部９８’と第３可動金型１００のフラックスバリア５０の端部１００’が一致する。
【００８０】
図１２（ｂ）に示すように、第１可動金型１００の曲率は変化せず、扇形状の中心線の方向に移動している。実施例１と同様に、全ての分割ローターコア９４は、外周円弧面５４が同一曲率となる。分割ローターコア９４の径方向の寸法が長くなるにしたがって、フラックスバリア５０の長さも長くなる。外周円弧面５４を形成する第１可動金型１００とフラックスバリア５０を形成する第３可動金型１０１が同時または別々に動いても良い。図１２（ｂ）では矢印Ｃ１，Ｃ２の方向に各金型１００，１０１が移動しているが、逆方向であっても良い。
【実施例３】
【００８１】
ローターコア３８の１層分である第１コアシート３９が分割ローターコア４４で構成されず、１枚で構成されたものに変更しても良い。図１３では、径方向の寸法の異なる３層分の第１コアシート１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃを重ねて示している。最小の第１コアシート１０２ａは外周が円形であり、その他の第１コアシート１０２ｂ，１０２ｃはｑ軸の外周部に三角状の切り欠き１０４が形成されている。磁極ごとの外周円弧面５４の曲率は、全て同じである。その曲率は、最小の第１コアシート１０２ａの外周円弧面５４の曲率と同じである。
【００８２】
第１コアシート１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃの製造は、１枚の第１電磁鋼板７８に対して複数の可動金型１０６で打ち抜く（図１４）。全ての可動金型１０６は、内周部分が第１円弧面８２になっている。打ち抜くとき、ローターコア３８の１層を打ち抜いた後、各可動金型１０６を径方向Ｄに一定ピッチ移動させた上で新たな第１電磁鋼板７８を打ち抜く。径方向の寸法の異なる第１コアシート１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃを製造することができる。第１コアシート１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃを積層することによってローターコア３８が形成できる。
【００８３】
また、フラックスバリア５０も実施例２と同様に、第１コアシート１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃの１枚ごとに可動金型を径方向に移動させ、打ち抜いて形成する。磁石用スロット４８、フラックスバリア５０における磁石用スロット４８付近、軸孔４６の部分および切り欠き１０４は、ローターコア３８の各層に対して固定金型で同位置に形成する。最小の第１コアシート１０２ａは切り欠き１０４が形成されない。
【００８４】
第１コアシート１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃの積層は、実施例１と同様に径方向の寸法が徐々に短く（または長く）なるように積層する。分割ローターコア４４でなくても、全ての磁極の外周円弧面５２が同一曲率になる。
【実施例４】
【００８５】
上記（５）におけるステーターコア６０の内側にローターコア３８を配置するとき、エアギャップ７６の幅が第１電磁鋼板７８の厚みと第２電磁鋼板８６の厚みよりも大きくなるようにする。すなわち、第１電磁鋼板７８の厚みと第２電磁鋼板８６の厚みがエアギャップ７６の幅よりも小さくなる。エアギャップ７６は、各電磁鋼板７８，８６の厚みによって段差が生じているが、エアギャップ７６の方が大きいため、段差は無視しうる。
【実施例５】
【００８６】
第１電磁鋼板７８および第２電磁鋼板８６を打ち抜くときに、打ち抜いた方向にダレが生じる場合がある。各電磁鋼板７８，８６を積層するときに、打ち抜いた方向を揃えることにより、ダレ１０８が同じ方向を向くように積層される（図１５）。ダレ１０８は、ローターコア３８の径方向の寸法およびステーターコア６０のティース６６の長さが長くなる方向に向くようにする。各電磁鋼板７８、８６を一面から他面に向けて金型で打ち抜いた場合、他面の側にローターコア３８の径方向の寸法およびステーターコア６０のティース６６の長さが長い電磁鋼板７８、８６が配置されることとなる。ダレ１０８を利用して、ローターコア３８およびステーターコア６０の円弧面がなだらかになるようにする。
【実施例６】
【００８７】
シンクロナスリラクタンスモーターのローターコア１１０に本発明を適用しても良い（図１６）。ローターコア１１０は複数の第１コアシート１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃが積層されている。図１６では、最下層、中間層、最上層に配置される第１コアシート１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃを示している。各第１コアシート１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃは、分割ローターコア１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃで構成される。磁石用スロット４８の途中にブリッジ５２が設けられている。
【００８８】
第１固定金型１１２で第１電磁鋼板７８を打ち抜いて、磁石用スロット４８、径方向の側面および軸孔４６の部分を形成する（図１７（ａ））。第１固定金型１１２は全ての分割ローターコア１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃを同じ位置で打ち抜く。次に、第１固定金型１１２で打ち抜かれた第１電磁鋼板７８を第１可動金型１１４で打ち抜いて、外周円弧面５４を形成する（図１７（ｂ））。１層分の分割ローターコア１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃを打ち抜き終わるたびに、第１可動金型１１４を矢印Ｅの方向に一定距離移動させて打ち抜く。
【００８９】
ローターコア１１０は、分割ローターコア１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃの径方向の寸法が徐々に短く（または長く）なるように積層して形成する。射出成形によって磁石用材料を磁石用スロット４８に充填し、磁化させる。また、ローターコア１１０の中心に回転軸４０を取り付ける。ステーターコア６０は実施例１と同じである。
【００９０】
シンクロナスリラクタンスモーターであっても、他の実施例と同様に第１可動金型１１４を移動させて簡単にローターコア１１０を製造することができる。エアギャップを７６回転軸４０に対して傾斜させることができ、ギャップ幅を狭くできる。他の実施例と同様にローター１６の磁極中心がステーター１４のティース６６に近くなっており、コギングトルク、高調波磁束および鉄損が低減される。
【００９１】
図１８に示すシンクロナスリラクタンスモーターのローターコア１１６であっても良い。ローターコア１１６の外周部分にブリッジ５２が形成されている。磁石用スロット４８は、第１固定金型ではなく、第１可動金型で形成する。図１８では各層の磁石用スロット４８が見えているが、実際には各層の大きさが徐々に変化するため、ブリッジ５２によって磁石用スロット４８が側部から見えない。
【実施例７】
【００９２】
上記の実施例ではローターコア３８およびステーターコア６０の１層ごとに大きさを変化させていたが、所定数の層ごとに大きさを変化させても良い（図１９）。回転軸４０とエアギャップ７６との距離が所定数の層ごと変化する。上記の実施例では１層ごとに第１可動金型８２および第２可動金型９０を移動させていたが、所定数の層を打ち抜くごとに第１可動金型８２および第２可動金型９０を移動させる。
【実施例８】
【００９３】
上記の各実施例で示したＩＰＭモーターは磁極中心のエアギャップ７６が狭くなっていた。ｑ軸のインダクタンスとｄ軸のインダクタンスの差（ＬｑーＬｄ）を大きくするのであれば、ローターコア３８の磁極間が磁極中心よりも外方に膨らむようにする。ｑ軸の磁束が通りやすく、ｄ軸の磁束が通りにくくなる。
【００９４】
上記実施例では、第１可動金型８２の第１円弧面８４が、最小の第１コアシート３９の外周が円になるように構成されていた。反対に、第１円弧面８４が最大（径方向の寸法が最大）の第１コアシート３９の外周が円になるように構成する。回転軸４０の中心線Ｏを中心とした円に対して、磁極の両端が膨らみ、磁極の中心が回転軸側に配置されることになる。
【実施例９】
【００９５】
上記の各実施例はＩＰＭモーターであったが、ＳＰＭ（Surface Permanent Magnet）モーターであっても良い。ローター１６の磁極中心が磁極の両端よりも膨らむようにして、エアギャップ７６を小さくすることが好ましい。
【実施例１０】
【００９６】
図１では下方になるほどローターコア３８の径方向の寸法が短くなっている。回転電機１０を他の機器に適用した場合、ローターコア３８の径方向の寸法が上方になるほど短くなるようにしても良い。回転電機１０の適用される装置によって、押しつけ力が必要な方向に沿って、ローターコア３８の径方向の寸法が短くなるようにする。回転電機１０はモーターに限らず、発電機であっても良い。
【００９７】
その他、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々の改良、修正、変更を加えた態様で実施できるものである。各実施例は独立的または排他的なものではなく、適宜組み合わせて実施されても良い。
【符号の説明】
【００９８】
１０：回転電機
１２：容器
１４：ステーター
１６：ローター
１８：パイプ
２０：トップ
２２：ボトム
２４：圧縮機構
２６：アキュムレーターからの管
２８：接続口
３０：シリンダ室
３２：ピストン
３４：吐出管
３６：端子
３８、１１０、１１６：ローターコア
３９、６１、１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ：コアシート
４０：回転軸
４２：永久磁石
４４、４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、９４、１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１６ａ、１１６ｂ、１１６ｃ：分割ローターコア
４６：軸孔
４８：磁石用スロット
５０：フラックスバリア
５２：ブリッジ
５４：外周円弧面
５６ａ、５６ｂ、５６ｃ：径方向の寸法
５８、７４：回転軸を中心とした円
６０：ステーターコア
６２：コイル
６４：バックヨーク
６６：ティース
６８：スロット
７０：分割ステーターコア
７１ａ、７１ｂ、７１ｃ：バックヨークから内周円弧面までの長さ
７２：内周円弧面
７６：エアギャップ
７８、８６：電磁鋼板
８０、８２、８８、９０、９８、１００、１０１、１０６、１１２、１１４：金型
８４、９２：円弧面
１０４：切り欠き
１０８：ダレ
【図１】
2013123296.tif 000003
【図２】
2013123296.tif 000004
【図３】
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【図４】
2013123296.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2013123296.tif 000009
【図８】
2013123296.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】
2013123296.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
2013123296.tif 000017
【図１６】
2013123296.tif 000018
【図１７】
2013123296.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
2013123296.tif 000021