(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸、回転軸に取り付けられたロータコア及びロータコアに固着された永久磁石を備えた構造のロータと、ステータリング、ステータリングに設けられるティースコア及び当該ティースコアに巻回されるステータコイルを備えた構造のステータとを有する回転電機において、
上記ロータは、
周方向に所定の間隔を有し、かつ回転軸方向に沿って複数の永久磁石用溝が設けられたロータ積層コアと、
上記永久磁石用溝に並列配置され磁極を構成する複数の直方体永久磁石と、
上記永久磁石用溝に並列配置される複数の直方体永久磁石を弓状に並列配列させるための、隣り合う直方体永久磁石の間に配置され直方体永久磁石の位置決めをする非導電材のスペース材
とを備えると共に、
永久磁石用溝に弓状に並列配列された直方体永久磁石は、同一方向に着磁されると共にその両端から中央部に向かうにつれ強く着磁されてなり、
永久磁石用溝に配置された複数の直方体永久磁石によって構成される磁極の、ロータの表面での磁束分布を正弦波状にならしめたロータを有し、
上記ステータのステータコイルは、
上記ステータリングに設けられるティースコア毎に、
ティースコアの先端からその基部方向に向かうにつれ、積層された各コイルの厚さが薄く形成されると共にそのコイル幅が広く形成されてなり、
かつ、積層された各層のコイルの断面積が一定に形成され、
当該コイルの巻線構造が整列縦巻であること
を特徴とする回転電機。
【請求項２】
回転軸、回転軸に取り付けられたロータコア及びロータコアに固着された永久磁石を備えた構造のロータと、ステータリング、ステータリングに設けられるティースコア及び当該ティースコアに巻回されるステータコイルを備えた構造のステータとを有する回転電機において、
上記ロータは、
周方向に所定の間隔を有し、かつ回転軸方向に沿って複数の永久磁石用溝が設けられたロータ積層コアと、
上記永久磁石用溝に並列配置され磁極を構成する複数の直方体永久磁石と、
上記永久磁石用溝に並列配置される複数の直方体永久磁石を弓状に並列配列させるための、隣り合う直方体永久磁石の間に配置され直方体永久磁石の位置決めをする非導電材のスペース材
とを備えると共に、
永久磁石用溝に弓状に並列配列され磁極を構成する直方体永久磁石の内、その両端の直方体永久磁石の着磁方向が、隣り合う同一方向に着磁された直方体永久磁石の着磁方向と直角方向に着磁されてなり、
永久磁石用溝に配置された複数の直方体永久磁石によって構成される磁極からの磁束のｄ軸漏れを減少ならしめたロータを有し、
上記ステータのステータコイルは、
上記ステータリングに設けられるティースコア毎に、
ティースコアの先端からその基部方向に向かうにつれ、積層された各コイルの厚さが薄く形成されると共にそのコイル幅が広く形成されてなり、
かつ、積層された各層のコイルの断面積が一定に形成され、
当該コイルの巻線構造が整列縦巻であること
を特徴とする回転電機。
【請求項３】
回転軸、回転軸に取り付けられたロータコア及びロータコアに固着された永久磁石を備えた構造のロータと、ステータリング、ステータリングに設けられるティースコア及び当該ティースコアに巻回されるステータコイルを備えた構造のステータとを有する回転電機において、
上記ロータは、
周方向に所定の間隔を有し、かつ回転軸方向に沿って複数の永久磁石用溝が設けられたロータ積層コアと、
上記永久磁石用溝に並列配置され磁極を構成する複数の直方体永久磁石と、
上記永久磁石用溝に並列配置される複数の直方体永久磁石を弓状に並列配列させるための、隣り合う直方体永久磁石の間に配置され直方体永久磁石の位置決めをする非導電材のスペース材
とを備えると共に、
永久磁石用溝に弓状に並列配列された全ての直方体永久磁石は、同じ方向に着磁されてなり、
複数の直方体永久磁石によって構成される磁極の隣り合う永久磁石用溝の間が空いていることにより、リラクタンストルクを発生させるロータを有し、
上記ステータのステータコイルは、
上記ステータリングに設けられるティースコア毎に、
ティースコアの先端からその基部方向に向かうにつれ、積層された各コイルの厚さが薄く形成されると共にそのコイル幅が広く形成されてなり、
かつ、積層された各層のコイルの断面積が一定に形成され、
当該コイルの巻線構造が整列縦巻であること
を特徴とする回転電機。
【請求項４】
回転軸、回転軸に取り付けられたロータコア及びロータコアに固着された永久磁石を備えた構造のロータと、ステータリング、ステータリングに設けられるティースコア及び当該ティースコアに巻回されるステータコイルを備えた構造のステータとを有する回転電機において、
上記ロータは、
周表面の全面に複数の直方体永久磁石が並列配置されたロータ積層コアと、
周表面の全面に並列配置された直方体永久磁石を固定する直方体永久磁石固定部材と、
ロータ積層コアの周表面に並列配置された直方体永久磁石を環状に並列配列させるための、隣り合う直方体永久磁石の間に配置され直方体永久磁石の位置決めをする非導電材のスペース材
とを備えると共に、
ロータ積層コアの周表面に環状に並列配列された磁極を構成する複数の直方体永久磁石が、中央部分の直方体永久磁石は同じ方向に着磁されると共に、両端に近づくにつれ中央部分の直方体永久磁石の着磁方向で次第に小さく着磁され、磁極と磁極との境となる直方体永久磁石はその隣り合う直方体永久磁石の着磁方向と直角方向に着磁されてなり、
上記複数の直方体永久磁石によって構成される磁極の、ロータの表面での磁束分布を正弦波状にならしめたロータを有し、
上記ステータのステータコイルは、
上記ステータリングに設けられるティースコア毎に、
ティースコアの先端からその基部方向に向かうにつれ、積層された各コイルの厚さが薄く形成されると共にそのコイル幅が広く形成されてなり、
かつ、積層された各層のコイルの断面積が一定に形成され、
当該コイルの巻線構造が整列縦巻であること
を特徴とする回転電機。
【請求項５】
上記直方体永久磁石は、回転軸方向及びその半径方向にそれぞれ積層された複数個の小型永久磁石で構成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の回転電機。
【請求項６】
上記ステータリングはその内周面に等間隔で嵌合溝が複数設けられ、上記ティースコアはその一方にステータティースが形成されると共に、その他方にステータリングの内周面に設けられた嵌合溝に係合される嵌合部が形成されてなり、ティースコアの嵌合部がステータリングの嵌合溝に嵌合されてステータコアが構成されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の回転電機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転電機、特に直方体の小さな永久磁石を複数個用いて磁極を構成し、その着磁の仕方で磁束分布を改善すると共に漏洩磁束を減少させ、シンプルな構造で多様な特性を発揮する永久磁石を使用したロータと、簡単な構造で平角導線を良好な占積率で巻装することが容易にできるステータとの回転電機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、永久磁石を用いた回転電機が種々提案されてきている。例えば自動車の車輪を駆動する永久磁石を用いた従来の回転電機は、磁極数に対応した数の永久磁石を一つずつロータの周面や周面近傍に設けていた。
【０００３】
また従来の磁石埋込み型リタクタンスモータのロータ５１は、図２３に図示されている如く、そのロータコア５２の中程に永久磁石５３が埋め込まれた構造を有している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
磁極数に対応した数の永久磁石を一つずつロータの周面や周面近傍に埋設する従来のロータでは、配設する一つの弓形の永久磁石はその磁極面が大きなものとなり、渦電流による渦電流損が大きく、また当該永久磁石のロータの表面の磁束分布は、図４の点線で示された如く台形となり、モータに発生するトルクは脈動し、磁気音が発生したりして車両用として好ましくなかった。
【０００５】
また、磁石埋込み型リタクタンスモータの永久磁石５３を埋め込む、図２３に示す如き従来のロータ５１の構造では、高速回転すると永久磁石５３の端部に遠心力の荷重が集中し、図２３の点線の円で示された部分が破壊してしまう虞があった。
【０００６】
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、小さな直方体の永久磁石を複数個用いて磁極を構成すると共にその着磁方向を考慮することにより、渦電流損を少なくすると共に、磁束分布の改善と漏洩磁束を減少させ、シンプルな構造で多様な特性を発揮し、遠心力で破壊することのない構造のロータを備えると共に、簡単な構造で平角導線を良好な占積率で巻装することが容易にできるステータを備えた回転電機を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を解決するために、本発明の回転電機は、回転軸、回転軸に取り付けられたロータコア及びロータコアに固着された永久磁石を備えた構造のロータと、ステータリング、ステータリングに設けられるティースコア及び当該ティースコアに巻回されるステータコイルを備えた構造のステータとを有する回転電機において、上記ロータは、周方向に所定の間隔を有し、かつ回転軸方向に沿って複数の永久磁石用溝が設けられたロータ積層コアと、上記永久磁石用溝に並列配置され磁極を構成する複数の直方体永久磁石と、上記永久磁石用溝に並列配置される複数の直方体永久磁石を弓状に並列配列させるための、隣り合う直方体永久磁石の間に配置され直方体永久磁石の位置決めをする非導電材のスペース材とを備えると共に、永久磁石用溝に弓状に並列配列された直方体永久磁石は、同一方向に着磁されると共にその両端から中央部に向かうにつれ強く着磁されてなり、永久磁石用溝に配置された複数の直方体永久磁石によって構成される磁極の、ロータの表面での磁束分布を正弦波状にならしめたロータを有し、上記ステータのステータコイルは、上記ステータリングに設けられるティースコア毎に、ティースコアの先端からその基部方向に向かうにつれ、積層された各コイルの厚さが薄く形成されると共にそのコイル幅が広く形成されてなり、かつ、積層された各層のコイルの断面積が一定に形成され、当該コイルの巻線構造が整列縦巻であることを特徴としている。
【０００８】
そしてまた本発明の回転電機は、回転軸、回転軸に取り付けられたロータコア及びロータコアに固着された永久磁石を備えた構造のロータと、ステータリング、ステータリングに設けられるティースコア及び当該ティースコアに巻回されるステータコイルを備えた構造のステータとを有する回転電機において、上記ロータは、周方向に所定の間隔を有し、かつ回転軸方向に沿って複数の永久磁石用溝が設けられたロータ積層コアと、上記永久磁石用溝に並列配置され磁極を構成する複数の直方体永久磁石と、上記永久磁石用溝に並列配置される複数の直方体永久磁石を弓状に並列配列させるための、隣り合う直方体永久磁石の間に配置され直方体永久磁石の位置決めをする非導電材のスペース材とを備えると共に、永久磁石用溝に弓状に並列配列され磁極を構成する直方体永久磁石の内、その両端の直方体永久磁石の着磁方向が、隣り合う同一方向に着磁された直方体永久磁石の着磁方向と直角方向に着磁されてなり、永久磁石用溝に配置された複数の直方体永久磁石によって構成される磁極からの磁束のｄ軸漏れを減少ならしめたロータを有し、上記ステータのステータコイルは、上記ステータリングに設けられるティースコア毎に、ティースコアの先端からその基部方向に向かうにつれ、積層された各コイルの厚さが薄く形成されると共にそのコイル幅が広く形成されてなり、かつ、積層された各層のコイルの断面積が一定に形成され、当該コイルの巻線構造が整列縦巻であることを特徴としている。
【０００９】
そしてまた本発明の回転電機は、回転軸、回転軸に取り付けられたロータコア及びロータコアに固着された永久磁石を備えた構造のロータと、ステータリング、ステータリングに設けられるティースコア及び当該ティースコアに巻回されるステータコイルを備えた構造のステータとを有する回転電機において、上記ロータは、周方向に所定の間隔を有し、かつ回転軸方向に沿って複数の永久磁石用溝が設けられたロータ積層コアと、上記永久磁石用溝に並列配置され磁極を構成する複数の直方体永久磁石と、上記永久磁石用溝に並列配置される複数の直方体永久磁石を弓状に並列配列させるための、隣り合う直方体永久磁石の間に配置され直方体永久磁石の位置決めをする非導電材のスペース材とを備えると共に、永久磁石用溝に弓状に並列配列された全ての直方体永久磁石は、同じ方向に着磁されてなり、複数の直方体永久磁石によって構成される磁極の隣り合う永久磁石用溝の間が空いていることにより、リラクタンストルクを発生させるロータを有し、上記ステータのステータコイルは、上記ステータリングに設けられるティースコア毎に、ティースコアの先端からその基部方向に向かうにつれ、積層された各コイルの厚さが薄く形成されると共にそのコイル幅が広く形成されてなり、かつ、積層された各層のコイルの断面積が一定に形成され、当該コイルの巻線構造が整列縦巻であることを特徴としている。
【００１０】
また本発明の回転電機は、回転軸、回転軸に取り付けられたロータコア及びロータコアに固着された永久磁石を備えた構造のロータと、ステータリング、ステータリングに設けられるティースコア及び当該ティースコアに巻回されるステータコイルを備えた構造のステータとを有する回転電機において、上記ロータは、周表面の全面に複数の直方体永久磁石が並列配置されたロータ積層コアと、周表面の全面に並列配置された直方体永久磁石を固定する直方体永久磁石固定部材と、ロータ積層コアの周表面に並列配置された直方体永久磁石を環状に並列配列させるための、隣り合う直方体永久磁石の間に配置され直方体永久磁石の位置決めをする非導電材のスペース材とを備えると共に、ロータ積層コアの周表面に環状に並列配列された磁極を構成する複数の直方体永久磁石が、中央部分の直方体永久磁石は同じ方向に着磁されると共に、両端に近づくにつれ中央部分の直方体永久磁石の着磁方向で次第に小さく着磁され、磁極と磁極との境となる直方体永久磁石はその隣り合う直方体永久磁石の着磁方向と直角方向に着磁されてなり、上記複数の直方体永久磁石によって構成される磁極の、ロータの表面での磁束分布を正弦波状にならしめたロータを有し、上記ステータのステータコイルは、上記ステータリングに設けられるティースコア毎に、ティースコアの先端からその基部方向に向かうにつれ、積層された各コイルの厚さが薄く形成されると共にそのコイル幅が広く形成されてなり、かつ、積層された各層のコイルの断面積が一定に形成され、当該コイルの巻線構造が整列縦巻であることを特徴としている。
【００１１】
そして上記の直方体永久磁石は、回転軸方向及びその半径方向にそれぞれ積層された複数個の小型永久磁石で構成されていてもよい。
【００１２】
また本発明の回転電機に係るステータの上記ステータコイルは、ティースコアの先端からその基部方向に向かうにつれ、積層された各コイルの厚さが薄く形成されると共にそのコイル幅が広く形成されてなり、かつ、積層された各層のコイルの断面積が一定に形成されてなることを特徴としている。
【００１３】
そして本発明の回転電機に係るステータの上記ステータリングはその内周面に等間隔で嵌合溝が複数設けられ、上記ティースコアはその一方にステータティースが形成されると共に、その他方にステータリングの内周面に設けられた嵌合溝に係合される嵌合部が形成されてなり、ティースコアの嵌合部がステータリングの嵌合溝に嵌合されてステータコアが構成される。
【００１４】
ロータの磁極を構成する永久磁石を分割した構造の複数個の直方体永久磁石とすることにより、渦電流損を少なくすることができ、また磁極を構成する複数個の直方体永久磁石の着磁の方向とその大きさを適宜なものとすることにより、磁束分布の改善と漏洩磁束を減少させ、シンプルな構造で多様な特性を発揮するロータとなる。またティースコアをステータリングに取り付けるという構造でステータコイルを良好な占積率でステータに巻装することが容易にでき、そのステータコアもステータリングにティースコアを嵌合し固着する構造にしたので、個別にステータコイルを巻回成形することができ、これらの組み立ても短時間で組み付けることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の回転電機に用いられるロータの一実施例構成図、図２は磁極を構成する直方体永久磁石の一実施例構成説明図、図３は弓状に直方体永久磁石を並列配列するスペース材の一実施例配置説明図をそれぞれ示している。
【００１６】
図１ないし図３において、ロータ１の回転軸２にはロータ積層コア３が取り付けられており、ロータ積層コア３にはその外周近傍で周方向に所定の間隔を有し、かつ回転軸２の方向に沿った永久磁石用溝４が複数個、例えば図１では８個設けられている。
【００１７】
各永久磁石用溝４は弓状に設けられており、１７個の直方体永久磁石５が並列配列（次に説明するように弓状形成並列配列）された形態で収納されるようになっている。
【００１８】
直方体永久磁石５はその断面が長方形をなし、隣り合う直方体永久磁石５の間には、回転軸２の中心より外周側に楔形をした非導電材のスペース材６が、回転軸２方向に沿って、図３図示の如くそれぞれ設けられ、１７個の直方体永久磁石５を弓状に形成する、つまり弓状形成並列配列とすると共に、スペース材６は各直方体永久磁石５の位置決めを行っている。
【００１９】
そしてこの弓状形成並列配列された１７個の直方体永久磁石５と１６個のスペース材６とのハイブリッド永久磁石は、ロータ積層コア３に設けられた永久磁石用溝４に圧入等の固着手段でロータ積層コア３に取り付けられ、ロータ１の磁極をそれぞれ構成する。
【００２０】
図５は弓状形成並列配列された直方体永久磁石の着磁説明図を示している。
【００２１】
同図において、矢印の向きとその長さが着磁の方向とその大きさとを表しており、矢印の長さが示す如く、上記例示の１７個の直方体永久磁石５の内の中央位置近傍に配置された直方体永久磁石５が強く着磁され、残留磁束密度が高く、その両端に向かうにつれ弱く着磁され、残留磁束密度が低くなる。そして両端の各直方体永久磁石５は図５図示の方向にそれぞれ着磁される。
【００２２】
図５図示の矢印の方向及び大きさで弓状形成並列配列された各直方体永久磁石５が着磁され、図５図示の場合にはロータ１の磁極Ｎを構成する。図１に示された磁極を構成する複数個の直方体永久磁石５を上記説明の如く着磁することにより、交互にＮ極、Ｓ極の磁極を構成することができる。
【００２３】
これら磁極Ｎ、磁極Ｓの各磁極のロータ１の表面での磁束分布は、図４の点線で示された従来の一つの永久磁石による台形状の磁束分布に比べ、図４の実線で示された様に正弦波状に改善される。従ってモータに発生するトルクの脈動が小さくなる。また両端の各直方体永久磁石５の上記着磁方向により、隣りの磁極を構成する端の直方体永久磁石５との間の磁路が飽和され、当該磁極の磁束が漏れ難くなり、磁束の漏洩を低減することができる。
【００２４】
また、渦電流損はｎ個に分割した時、（Ｉ／ｎ）2 ・Ｒ・ｎ＝１／ｎ・Ｉ2 Ｒとなり、損失は１／ｎとなる。
【００２５】
なおこの両端の各直方体永久磁石５を省略した磁極構成であってもよい。
【００２６】
上記説明では、ロータ積層コア３に設けられた永久磁石用溝４に直方体永久磁石５を埋込む構造のロータ１を説明したが、図１０で後述する如く、ロータ積層コア３の周表面に設けられた永久磁石用溝４に直方体永久磁石５を配設し、その上に円筒状部材を被せる構造のロータ１とすることもできる。
【００２７】
図６は小型永久磁石による直方体永久磁石の一実施例構成説明図を示しており、直方体永久磁石５は、図２に示された直方体永久磁石５を回転軸２の方向及びその半径方向に分割した形状のいわば立方体形状の小型永久磁石７を積層した構造となっており、回転軸２の方向に小型永久磁石７を８個、その半径方向に小型永久磁石７を４個それぞれ積層した構成例が示されている。そして、この８×４個の形の状態で、例えば図５に示す如き方向に着磁される。
【００２８】
回転軸２の方向に８個及びその半径方向に４個の小型永久磁石７で構成された直方体永久磁石５は、上記説明の図２図示の直方体永久磁石５と同じ形状とすることができるので、ロータ積層コア３へのその取付けの説明は省略する。
【００２９】
図７は小型永久磁石による直方体永久磁石の着磁説明図を示している。
【００３０】
直方体永久磁石５が複数個の小型永久磁石７で構成される場合においても、その着磁の仕方は図５での説明と同様であるので、その説明を省略する。
【００３１】
この場合も図５と同様に、両端の各直方体永久磁石５を省略した磁極構成であってもよい。
【００３２】
この様に、多数の安価で、かつシンプルな形状の直方体永久磁石５や小型永久磁石７で構成された直方体永久磁石５をロータ積層コア３の周表面又は周表面近傍の永久磁石用溝４に配列し、個々の直方体永久磁石５の着磁方向又は磁石材料を変えることにより、ロータ１の磁気特性を多種多用に変えることができる。
【００３３】
また、隣り合う直方体永久磁石５の間に入れられたスペース材６に非導電材を用いたことにより、複数個の直方体永久磁石５で構成される磁極のその磁極表面に発生する渦電流損を低減させることができる。
【００３４】
図８は本発明の回転電機に用いられるロータの他の実施例構成図を示している。
【００３５】
同図において、ロータ１１の機械的構成は図１図示のロータ１と同じである。すなわち、ロータ１１の回転軸２にはロータ積層コア３が取り付けられており、ロータ積層コア３にはその外周近傍で周方向に所定の間隔を有し、かつ回転軸２の方向に沿った永久磁石用溝４が複数個、例えば８個設けられている。
【００３６】
各永久磁石用溝４は弓状に設けられており、１７個の直方体永久磁石５が並列配列された形態で収納されるようになっている。
【００３７】
直方体永久磁石５はその断面が長方形をなし、隣り合う直方体永久磁石５の間には、回転軸２の中心より外周側に楔形をした非導電材のスペース材６が、回転軸２方向に沿って、図３図示の如くそれぞれ設けられ、１７個の直方体永久磁石５を弓状に形成する、つまり弓状形成並列配列とすると共に、スペース材６は各直方体永久磁石５の位置決めを行っている。
【００３８】
そしてこの弓状形成並列配列された１７個の直方体永久磁石５と１６個のスペース材６とのハイブリッド永久磁石は、ロータ積層コア３に設けられた永久磁石用溝４に圧入等の固着手段でロータ積層コア３に取り付けられ、ロータ１１の磁極をそれぞれ構成する。
【００３９】
弓状形成並列配列された１７個の直方体永久磁石５の着磁の仕方は、永久磁石用溝４に弓状に並列配列され磁極を構成する直方体永久磁石５の内、その両端の直方体永久磁石５の着磁方向が隣り合う直方体永久磁石５の着磁方向と直角方向に着磁されると共に、その他の直方体永久磁石５は、図８図示の矢印で表されている如く、同じ方向同じ大きさでそれぞれ着磁される。
磁極を構成する直方体永久磁石５の両端が、隣り合う直方体永久磁石５の着磁方向と直角方向に着磁されていると、ロータ１１の隣の磁極と磁極との間の磁路は磁気飽和され、磁極の磁束の漏れが少なくなる。
【００４０】
この様な構成のロータ１は、リタクタンスモータに用いられ、発生するトータルトルクＴt は
Ｔt ＝ｋ・φ・Ｉq ＋（Ｌq −Ｌd ）Ｉd ・Ｉq 
で表される。
【００４１】
なお、例えば図８に示すロータにおいて、１つの直方体永久磁石５の群と隣り合う同様の群との間の、直方体永久磁石５も存在していない部分に、ステータの極が対峙している場合をｑ軸と称している。そして、ステータの極が直方体永久磁石５の群の中央（円弧の中央）に対峙している場合をｄ軸と称している。上記のＩq はｑ軸成分の電流（ｑ軸電流）、Ｉd は同じくｄ軸成分の電流（ｄ軸電流）、Ｌq はｑ軸状態の下でのステータの極のコイルに生じるインダクタンス（ｑ軸インダクタンス）、Ｌd はｄ軸状態の下でのステータの極のコイルに生じるインダクタンス（ｄ軸インダクタンス）、φはロータにもうけた直方体永久磁石５の群が発生している磁束、ｋは比例係数を夫々表している。
【００４２】
各磁極を構成する両端の直方体永久磁石５の着磁方向を、隣り合う直方体永久磁石５の着磁方向と直角方向に着磁することにより、ｄ軸漏れ磁束を少なくすることができ、ｑ軸とｄ軸とのインダクタンスの差（Ｌq −Ｌd ）が大きくなり、第２項のリラクタンストルク（Ｌq −Ｌd ）Ｉd ・Ｉq を大きくすることができる。
【００４３】
なお、第１の項のｋ・φ・Ｉq は磁石による発生トルクを表している。
【００４４】
図９は本発明の回転電機に用いられるロータの他の実施例構成図を示しており、ロータ１２の機械的構成は図１や図８図示のロータ１と同じである。
【００４５】
その着磁は図９に示されている様に、磁極を構成している複数の直方体永久磁石５は、全て同じ方向で同じ大きさに着磁され、この様な構成のロータ１２もリタクタンスモータに用いられる。
【００４６】
つまり、（α＋β）＝３６０°／Ｍ（Ｍは偶数で磁極数）の構成で、β＞０のとき、当該βの部分にステータのティースが重なった時点で上記リラクタンストルクを発生させることができる。
【００４７】
図１０は本発明の回転電機に用いられるロータの他の実施例構成図を示している。
【００４８】
図１０のロータ構成は、図９のロータ構成において、β＝０とした場合である。
【００４９】
同図において、ロータ１３は、表面磁石型ロータと呼ばれる構造をしており、ロータ積層コア３の周表面の全面にわたって２２×８個の直方体永久磁石５が並列配置され、非磁性の円筒形状の固定部材１４で、圧入などの固定手法を用いてロータ積層コア３に取り付けられている。
【００５０】
ロータ積層コア３の周表面に並列配置される２２×８個の直方体永久磁石５を環状、すなわち円筒状に並列配列させるために、図３で説明した如く、隣り合う直方体永久磁石５の間に、回転軸２の中心より外周側に楔形をした非導電材のスペース材（図１０では図示省略）が、回転軸２方向に沿ってそれぞれ設けられ、各直方体永久磁石５の位置決めを行っている。
【００５１】
図１０に一例として示されたロータ１３は、８極構成の各磁極は２２個の直方体永久磁石５で構成されており、ロータ積層コア３の周表面に環状に並列配列された２２個の直方体永久磁石５で構成された各磁極の直方体永久磁石５は、中央部分の１７個の直方体永久磁石５は同じ大きさで同じ方向に着磁される共に、両端に近い各２個の直方体永久磁石５は両端に近づくにつれ次第に小さく着磁され、磁極と磁極との境の各直方体永久磁石５−１は、その隣り合う直方体永久磁石５の着磁方向と直角方向に着磁される。
【００５２】
つまり、各磁極を構成する両端の直方体永久磁石５を逐次に固有保持力が大きく残留磁束密度が低い磁石構成とし、磁極と磁極との境になる直方体永久磁石５−１は隣り合う直方体永久磁石５の着磁方向と直角方向に着磁する。
【００５３】
このように着磁された直方体永久磁石５を有するロータ１３は、磁極と磁極との境になる直方体永久磁石５−１に隣り合う直方体永久磁石５を逐次に固有保持力が大きく残留磁束密度が低い磁石構成としているので、その発生磁束は正弦波に近い磁束分布となり、またモータにおいて、電機子反作用による磁気的中心、すなわち軸がズレた方のロータ１３の直方体永久磁石５の端の反作用による磁束に対して、磁石の部分的な減磁を防止することができる。
【００５４】
図１０に示されたロータ１３はロータ積層コア３の周表面の全面にわたって直方体永久磁石５が並列配置されており、磁極と磁極との境に直方体永久磁石５が配置されていない図８のロータ１１とでは、ステータに流れる駆動電流の大小によって発生するトルクが異なる。
【００５５】
図１１は図８のロータ１１と図１０のロータ１３とのトルク特性曲線図を示しており、（１）は図８のロータ１１のトルク特性曲線、（２）は図１０のロータ１３のトルク特性曲線を表している。
【００５６】
図１１から分かる様に、ステータの巻線に流れる駆動電流が小さいときには、図１０に示されたロータ１３は発生トルクが図８に示されたロータ１１より大きいが、ステータの巻線に流れる駆動電流が大きくなると、上記説明のリラクタンストルク（Ｌq −Ｌd ）Ｉd ・Ｉq は図８のロータ１１の方が図１０のロータ１３より大きくなり、大電流が流れるときにはトータルトルクは、図８のロータ１１の方が図１０に示されたロータ１３より大きなトルクが発生する。
【００５７】
図１２は磁極を構成する直方体永久磁石の他の並列配列説明図を示しており、永久磁石用溝に並列に弓状に配置される直方体永久磁石５の内の両端の直方体永久磁石５の配置角度を同図図示の如く他の直方体永久磁石５の角度より大きく変化させることにより、発生するトルクの脈動が小さくなり、その結果、磁気音が抑制され、車両用モータとして静かなモータとなる効果を有する。
【００５８】
図１３は磁極を構成する直方体永久磁石の他の並列配列説明図を示しており、永久磁石用溝に並列に弓状に配置される直方体永久磁石５の内の両端の直方体永久磁石５−２を回転軸２の軸中心方向に長さを大きく、すなわち深く長くすることによっても、漏れ磁束が抑えられ、発生するトルクの脈動が小さくなり、その結果、磁気音が抑制され、車両用モータとして静かなモータとなる効果を有する。
【００５９】
なお、図８図示のロータ１１、図９図示のロータ１２、図１０図示のロータ１３についても、図１図示のロータ１と同様に、図６の小型永久磁石７を積層して直方体永久磁石５を構成してもよいことは言うまでもない。
【００６０】
図１４は本発明の回転電機に用いられるステータの一実施例要部構造説明図、図１５は図１４の一部分の分解構造図を示している。
【００６１】
図１４，図１５において、ステータ２１は、積層されたステータリング２２とステータティース２３を形成する積層された複数個のティースコア２４と当該ティースコア２４にそれぞれ巻回される複数個の平角導線のステータコイル２５とを備えて構成される。
【００６２】
ステータリング２２にはティースコア２４に対応した数のくさび溝２６が等間隔に設けられている。ティースコア２４の一端には当該くさび溝２６と嵌合するくさび２７が形成されており、ティースコア２４の他端には上記ステータティース２３が形成されている。
【００６３】
後の図１６で説明する個別に巻回成形された台形整列縦巻コイルと呼ばれるステータコイル２５をティースコア２４に挿入し、そのティースコア２４のくさび２７をステータリング２２のくさび溝２６に圧入することにより、ステータコイル２５を巻装したティースコア２４がステータリング２２に取り付けられる。その後、各ステータコイル２５の端子を所定の接続法に従って接続することにより、ステータ２１が完成する。
【００６４】
図１６はステータコイルの一実施例巻線正面図、図１７は図１６の平面図、図１８は図１６の右側面図を表している。
【００６５】
図１６ないし図１８において、上記台形整列縦巻コイルと呼ばれるステータコイル２５は、ティースコア２４に装着されたとき、ティースコア２４の先端からその基部方向、すなわちくさび２７に向かうにつれ、積層された各コイルの厚さが薄く形成されると共にそのコイル幅が広く形成され、積層された各層のコイルの断面積が一定の形状に形成されている。
【００６６】
今、ステータコイル２５のバー材（平角導線）の積層数を、例えば４層とし、ティースコア２４の先端からその基部方向に順に積層される各層のコイル幅をＷ0 ，Ｗ1 ，Ｗ2 ，Ｗ3 、そしてコイルの厚さをＴ0 ，Ｔ1 ，Ｔ2 ，Ｔ3 としたとき、Ｗ0 ＜Ｗ1 ＜Ｗ2 ＜Ｗ3 に形成されると共にＴ0 ＞Ｔ1 ＞Ｔ2 ＞Ｔ3 に形成され、かつ各層のステータコイル２５の断面積は等しく、Ｗ0 ×Ｔ0 ＝Ｗ1 ×Ｔ1 ＝Ｗ2 ×Ｔ2 ＝Ｗ3 ×Ｔ3 に形成され、各層のステータコイル２５に流れる電流密度を一定にするステータ巻線としている。
【００６７】
つまり、当該ステータコイル２５がティースコア２４を介してステータリング２２に装着されたとき、ティースコア２４の先端からその基部方向に積層された台形のステータコイル２５は、その台形形状のため占積率の向上と共に効率が向上し、またステータコイル２５とステータリング２２との接触面積が大となり、これにより当該ステータコイル２５に発生する熱のステータリング２２への熱伝導が改善され、放熱性が良好となる。
【００６８】
図１９は本発明に用いられるステータコイルの成形前の線材形状説明図、図２０ないし図２２は本発明に用いられるステータコイルの線材成形方法を説明している線材成形説明図をそれぞれ示している。
【００６９】
図１９（Ａ），（Ｂ）に図示の如く、ティースコア２４に巻回される予め計算された寸法長の厚さＴ0 ，幅Ｗ0 の一様な平角導線のバー材３０を準備し、ティースコア２４の積み厚にプラスＸした長さ分Ｌを厚さＴ0 からＴ1 に線材成形用型４１で圧縮する。この長さ分Ｌの部分は線材成形用型４１で圧縮されるので、幅Ｗ0 はＷ1 に広がる。
【００７０】
これをティースコア２４の幅にプラスＹした長さ分Ｓの所定距離あけて同様な処理をすることにより、図２０（Ａ），（Ｂ）に図示の如く、厚さＴ1 、幅Ｗ1 のバー材３１となる。
【００７１】
次に上記のように加工されたバー材３１に対し、図２０（Ａ）の場合と同様に、厚さＴ1 に圧縮された長さ分Ｌの位置の２個所で、更に厚さＴ1 からＴ2 に線材成形用型４１で圧縮する。この長さ分Ｌの部分は線材成形用型４１で圧縮されるので、幅Ｗ1 はＷ2 に広がる。この工程により図２１（Ａ），（Ｂ）に図示の如く、厚さＴ2 、幅Ｗ2 のバー材３２となる。
【００７２】
以下同様にして、この工程を繰り返すことにより、図２２（Ａ），（Ｂ）に図示の如く、ステータコイル２５の線材の厚さＴ3 、幅Ｗ3 のバー材３３が造られる。
【００７３】
このバー材３３を底面が略ティースコア２４の横断面形状をした台形の巻枠を用いて巻回成形することにより、図１６ないし図１８に示された台形整列縦巻コイルと呼ばれる個別のステータコイル２５がつくられる。
【００７４】
【発明の効果】
以上説明した如く、本発明によれば、直方体の小さな永久磁石を複数個用いて磁極を構成し、その着磁の仕方で磁束分布を改善すると共に漏洩磁束を減少させ、シンプルな構造で多様な特性を発揮するロータができる。
【００７５】
またティースコアをステータリングに取り付けるという構造で平角導線を良好な占積率でステータに巻装することが容易にでき、そのステータコアもステータリングにティースコアを嵌合し固着する構造にしたので、個別にステータコイルを巻回成形することができ、これらの組み立ても短時間で組み付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の回転電機に用いられるロータの一実施例構成図である。
【図２】磁極を構成する直方体永久磁石の一実施例構成説明図である。
【図３】弓状に直方体永久磁石を並列配列するスペース材の一実施例配置説明図である。
【図４】磁極が一つの永久磁石のときと本発明の複数個の直方体永久磁石を並列配列時との磁束分布比較図である。
【図５】弓状形成並列配列された直方体永久磁石の着磁説明図である。
【図６】小型永久磁石による直方体永久磁石の一実施例構成説明図である。
【図７】小型永久磁石による直方体永久磁石の着磁説明図である。
【図８】本発明の回転電機に用いられるロータの他の実施例構成図である。
【図９】本発明の回転電機に用いられるロータの他の実施例構成図である。
【図１０】本発明の回転電機に用いられるロータの他の実施例構成図である。
【図１１】図８のロータ１１と図１０のロータ１３とのトルク特性曲線図である。
【図１２】磁極を構成する直方体永久磁石の他の並列配列説明図である。
【図１３】磁極を構成する直方体永久磁石の他の並列配列説明図である。
【図１４】  本発明の回転電機に用いられるステータの一実施例要部構造説明図である。
【図１５】図１４の一部分の分解構造図である。
【図１６】ステータコイルの一実施例巻線正面図である。
【図１７】図１６の平面図である。
【図１８】図１６の右側面図である。
【図１９】本発明に用いられるステータコイルの成形前の線材形状説明図である。
【図２０】本発明に用いられるステータコイルの線材成形方法を説明している線材成形説明図である。
【図２１】本発明に用いられるステータコイルの線材成形方法を説明している線材成形説明図である。
【図２２】本発明に用いられるステータコイルの線材成形方法を説明している線材成形説明図である。
【図２３】従来の磁石埋込み型リタクタンスモータのロータ構造説明図である。
【符号の説明】
１  ロータ
２  回転軸
３  ロータ積層コア
４  永久磁石用溝
５  直方体永久磁石
６  スペース材
７  小型永久磁石
２１  ステータ
２２  ステータリング
２３  ステータティース
２５  ステータコイル
２６  くさび溝
２７  くさび
【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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【図１７】
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【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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【図２３】
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