(57)【要約】【課題】小型かつ高出力で高効率な電磁回転機械を提供する。【解決手段】主軸７の周囲には回転子９が取り付けられている。この回転子９の外周縁には断面が「コ」の字状の凹部１５が周状に形成され、この凹部１５は外側に向けて開放されている。凹部１５の内側にティース部３が収納されたようになっている。ティース部３は、例えば鉄粉などの軟磁性粉末を圧縮成型して形成されている。「コ」の字状の凹部１５の底面１５ａには径方向に磁界を発生させる径方向回転子磁極１１が固着され、一方、凹部１５の軸方向と直角となる側面１５ｂ、１５ｃには軸方向に磁界を発生させる軸方向回転子磁極１３Ａ、１３Ｂがそれぞれ固着されている。径方向回転子磁極１１及び軸方向回転子磁極１３Ａ、１３Ｂは、共に６つずつ周状に均等配設されている。そして、隣接する磁石の極性は互いに異なるように配設されている。【選択図】図２
2009106002.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主軸回りに環状に配設されたヨーク部と、
該ヨーク部に対し径方向及び／又は軸方向へ突出された複数のティース部と、
前記ヨーク部に捲回した複数の巻線とを有する固定子と、
前記ティース部の径方向に対向する面と、軸方向に対向する面を有する回転子を備え、
前記ティース部の一部又は全部が軟磁性粉未の圧縮成型体により形成されたことを特徴とする電磁回転機械。
【請求項２】
前記ティース部の径方向に対向する面には径方向回転子磁極を備え、前記軸方向に対向する面には軸方向回転子磁極を備えたことを特徴とする請求項１記載の電磁回転機械。
【請求項３】
前記軸方向回転子磁極の表面及び／又は裏面に配設された鉄心の一部又は全部が軟磁性粉未の圧縮成型体により形成されたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電磁回転機械。
【請求項４】
前記ヨーク部が軟磁性粉未の圧縮成型体により形成されたことを特徴とする請求項１、２又は３記載の電磁回転機械。
【請求項５】
前記固定子及び／又は前記回転子が前記主軸に沿って複数個配置されたことを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の電磁回転機械。
【請求項６】
前記巻線がトロイダル状に捲回されたことを特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載の電磁回転機械。
【請求項７】
前記回転子の面は該回転子の周端部に形成された凹部又は空洞の内壁面であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の電磁回転機械。
【請求項８】
前記回転子は円筒壁を有し、前記面は該円筒壁の内周面及び該円筒壁より前記主軸に対し垂直に立設された面であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の電磁回転機械。
【請求項９】
前記ティース部は回転子磁極に対向する面に向けて径方向及び／又は軸方向に断面積が広がることを特徴とする請求項２〜８のいずれか１項に記載の電磁回転機械。
【請求項１０】
前記回転子の軸方向あるいは径方向の振動を抑制するために、振動抑制巻線を前記固定子に備えたことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の電磁回転機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電磁回転機械に係わり、特に小型かつ高出力で高効率な電磁回転機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電動機の固定子においては、一般に分布巻と呼ばれる巻線方式でコイルを捲回したものが使用されている。このような従来の固定子を用いた場合には、なめらかに回転子を回転させることが可能で、低振動で低騒音な電動機を構成することが可能である。
【０００３】
しかし、このような従来の固定子では、コイルエンド部の体積が非常に大きくなり、このようなコイルエンド部に流れる電流は電動機のトルク発生には寄与しないため、電動機の効率が低下するという欠点があった。また、コイルエンド部の体積が大きくなるので、電動機の小型化が困難でもあった。
【０００４】
このような従来の固定子の課題を克服するため、一般に集中巻と呼ばれる巻線方式でコイルを捲回したものも開発されている。集中巻の場合には、コイルエンド部の体積が小さくなるので分布巻に比べてモータの小型化が可能となる。
【０００５】
しかし、集中巻構造の場合、発生する磁界分布が分布巻の場合のように均一な回転磁界とならないため、振動騒音が大きくなるという欠点があった。また、巻線の有効利用率が分布巻よりも悪くなるので、消費電流が増大するという欠点もあった。
【０００６】
このような状況から、例えば特許文献１や特許文献２では、固定子ヨークにトロイダル巻きの巻線を捲回し、さらに、固定子歯に短節集中巻線を配置する方法が提案されている。このようにすることで、従来に比べ、小型、高効率、低振動、低騒音な電動機を提供しようとしている。また、これらの特許文献では、さらに、固定子の内側と外側に回転子を配置することにより一層出力を向上できることも記載されている。
【０００７】
一方、特許文献３では、固定子の歯に集中巻に施された巻線と、固定子ヨークに捲回された巻線を接続する電動機が提案されている。このようにすることで電動機の薄型化と高効率化を図ろうとしている。
【０００８】
そのほか特許文献４においては、固定子ヨークにトロイダル巻線を施し、ヨーク部に切り込みを配置する方法も提案されている。
【特許文献１】特開平１０−２７１７８２号公報
【特許文献２】特開２００１−８７１３８号公報
【特許文献３】特開平８−１７２７５９号公報
【特許文献４】特開平９−９５３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、特許文献１〜４に示されているように、従来に比べて小型、かつ高効率な電動機が提案されているものの、最近の環境問題に関する意識の高まりなどを受けて、電動機においてもより一層の高出力化、高効率化が求められるようになってきている。
【００１０】
本件発明はこのような状況を鑑み、これまで提案されてきた新たな電動機構造（環状ヨーク部にトロイダル巻を施したコイルを有する電動機構造）をベースに、より一層の高出力化（高トルク化）、高効率化（小型化）を達成しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
このため本発明（請求項１）は、主軸回りに環状に配設されたヨーク部と、該ヨーク部に対し径方向及び／又は軸方向へ突出された複数のティース部と、前記ヨーク部に捲回した複数の巻線とを有する固定子と、前記ティース部の径方向に対向する面と、軸方向に対向する面を有する回転子を備え、前記ティース部の一部又は全部が軟磁性粉未の圧縮成型体により形成されたことを特徴とする。
【００１２】
巻線に電流を流すと、ヨーク部には環状に磁界を生ずる。一方、ティース部には鉄粉などの軟磁性粉末を用いたことで、ティース部に伝わった磁界は各鉄粉粒子を介して放射状かつ立体的に磁束が発散するようになる。このため、この磁界はティース部の径方向に対向する面と、軸方向に対向する面にも大きく作用する。
【００１３】
従って、ティース部の径方向のみならず軸方向側でもトルクを発生させることができる。その結果、従来提案されていたような環状ヨーク部にコイルを有する電動機に比べて、同程度の大きさであっても、高いトルクを発生させることができる（高出力となる）。また高いトルクを発生できることから、従来に比して小型化しても、従来並かそれ以上の出力を発生させることができる（高効率化できる）。
【００１４】
なお、回転子はすべての誘導機、同期機に対し適用可能である。例えば、永久磁石同期機では、永久磁石表面貼り付け型回転子ＳＰＭ、永久磁石埋込型回転子ＩＰＭ、インセット型回転子、スポーク型回転子、ブレッドローフ型回転子、コンシクエントポール形回転子など多くの回転子形状を適用することができる。
また、本発明（請求項２）は、前記ティース部の径方向に対向する面には径方向回転子磁極を備え、前記軸方向に対向する面には軸方向回転子磁極を備えて構成した。
【００１５】
径方向回転子磁極や軸方向回転子磁極を備えることで高いトルクを得ることができる。
さらに、本発明（請求項３）は、前記軸方向回転子磁極の表面及び／又は裏面に配設された鉄心の一部又は全部が軟磁性粉未の圧縮成型体により形成されたことを特徴とする。
【００１６】
鉄心の一部又は全部を軟磁性粉未の圧縮成型体により形成すると、磁界に方向性を有しないことからトルクを一層増すことができる。
さらに、本発明（請求項４）は、前記ヨーク部が軟磁性粉未の圧縮成型体により形成されたことを特徴とする。
【００１７】
ヨーク部も軟磁性粉未の圧縮成型体により形成することで、例えば一体成型等も可能となり、構成を簡素にかつ安価にできる。
さらに、本発明（請求項５）は、前記固定子及び／又は前記回転子が前記主軸に沿って複数個配置されたことを特徴とする。
【００１８】
複数個配置することでトルクを増加させることができる。
さらに、本発明（請求項６）は、前記巻線がトロイダル状に捲回されたことを特徴とする。
トロイダル状に捲回することで、コイルエンド部の体積を小さくできる。
【００１９】
さらに、本発明（請求項７）は、前記回転子の面は該回転子の周端部に形成された凹部又は空洞の内壁面であることを特徴とする。
【００２０】
さらに、本発明（請求項８）は、前記回転子の面は該回転子の周端部に形成された凹部又は空洞の内壁面であることを特徴とする。
さらに、本発明（請求項９）は、前記ティース部は回転子磁極に対向する面に向けて径方向及び／又は軸方向に断面積が広がることを特徴とする。
このようにティース部は回転子磁極に対向する面に向けて径方向及び／又は軸方向に断面積を広げることで、より多くの磁束を拾うことができるようになる。
【００２１】
さらに、本発明（請求項１０）は、前記回転子の軸方向あるいは径方向の振動を抑制するために、振動抑制巻線を前記固定子に備えて構成した。
このことにより、軸受に発生した電磁力を低減でき、振動を抑制し軸受寿命を長くすることができる。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように本発明によれば、ティース部の一部又は全部を軟磁性粉未の圧縮成型体により構成したので、ティース部の径方向のみならず軸方向側でもトルクを発生させることができる。
【００２３】
その結果、従来提案されていたような環状ヨーク部にコイルを有する電動機に比べて、同程度の大きさであっても、高いトルクを発生させることができる（高出力となる）。また高いトルクを発生できることから、従来に比して小型化しても、従来並かそれ以上の出力を発生させることができる（高効率化できる）。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態について説明する。本発明の第１実施形態である電磁回転機械の固定子の平面図を図１に、回転子を含む図１中のＡ−Ａ矢視断面図を図２に示す。ただし、図１は、固定子部分について示し回転子部分を省略している。
【００２５】
なお、電磁回転機械は電動機について説明するが、発電機についても同様の構成で適用可能である。電動機は例えば、自動車、家電製品、産業機械などに使用される。図１において、電動機１００はインナーロータ型であり、固定子１０を構成するフレーム１の内側には珪素鋼板からなるヨーク部２が環状に配設されている。
【００２６】
そして、このヨーク部２に対し、ティース部３が周状かつ均等に６つ取り付けられ、このティース部３はフレーム１に対し固着されている。即ち、ヨーク部２はティース部３内を貫通している。そして、ヨーク部２は通常の珪素鋼板（電磁鋼板）を積層して構成されている。
【００２７】
各ティース部３で挟まれたヨーク部２の外周囲部分にはトロイダル状に巻線５が捲回されている。巻線５は周状に６カ所捲回されている。なお、この巻線５には電動機の回転角制御に従って三相等の電流が流されるようになっている。
【００２８】
主軸７の周囲には回転子９が取り付けられている。この回転子９の外周縁には断面が「コ」の字状の凹部１５が周状に形成され、この凹部１５は外側に向けて開放されている。凹部１５の内側にティース部３が収納されたようになっている。
【００２９】
ティース部３は、例えば鉄粉などの軟磁性粉末を圧縮成型して形成されている。「コ」の字状の凹部１５の底面１５ａには径方向に磁界を発生させる径方向回転子磁極１１が固着され、一方、凹部１５の軸方向と直角となる側面１５ｂ、１５ｃには軸方向に磁界を発生させる軸方向回転子磁極１３Ａ、１３Ｂがそれぞれ固着されている。
【００３０】
径方向回転子磁極１１及び軸方向回転子磁極１３Ａ、１３Ｂは、共に６つずつ周状に均等配設されている。そして、隣接する磁石の極性は互いに異なるように配設されている。
【００３１】
次に、本発明の第１実施形態の動作を説明する。巻線５に三相等の電流が流されることで回転子９は回転する。ここに、巻線５に電流を流すと、ヨーク部２には環状に磁界を生ずる。磁界は基本的には図１における平面方向に生じている。一方、ティース部３には鉄粉などの軟磁性粉末を用いたことで、ティース部３に伝わった磁界は各鉄粉粒子を介して放射状かつ立体的に磁束が発散するようになる。
【００３２】
ここに、従来提案されてきたトロイダル巻を採用した電動機においては、ティース部と対向する回転子の外周端面側に永久磁石を設け、固定子側の巻線に電流を流した際に生じる磁界との作用によりトルクを得ている。これは、従来はティース部もヨーク部も通常珪素鋼板（電磁鋼板）を積層したコアで構成されており、固定子平面内の磁界は十分であるものの、積層方向には磁束が通りにくく磁界が十分に発生しないことから径方向である内周面側のみを使用している。
【００３３】
しかし、本件発明ではティース部３を軟磁性粉末の圧縮成型体で構成し、固定子１０に対して径方向にも軸方向にも十分に磁界が生じるようにしている。そして、図２に示すように、ティース部３の内周面に対向する回転子９の凹部１５の底面１５ａに径方向回転子磁極１１を配設することに加え、ティース部３の軸方向側面に対向する凹部１５の側面１５ｂ、１５ｃにも軸方向回転子磁極１３Ａ、１３Ｂを配設したことで、ティース部３の径方向のみならず軸方向側でもトルクを発生させることができる。
【００３４】
このように、ティース部３の径方向だけでなく、軸方向においてもトルクを発生させることで従来以上の高いトルクを得ることができる。
なお、図２では凹部１５の軸方向と直角となる側面１５ｂ、１５ｃの両方に永久磁石を設けた例を示しているが、側面１５ｂ、１５ｃのいずれか一方であっても、凹部１５の底面１５ａのみに永久磁石を設ける場合よりは高いトルクを得られる。
【００３５】
なお、図１では環状のヨーク部２に対し内側に突出した６つのティース部３を有する場合の例を示しているが、ティース部３は必ずしも６つにする必要は無く、必要とする特性に応じて変更すればよい。ただし、磁界のバランスを考慮すると複数とすることは最低限必要であり、３つ以上にすることが好ましい。また、ティース部３は不等間隔で構成してスタガ型としてもよい。
【００３６】
この点は、径方向回転子磁極１１及び軸方向回転子磁極１３Ａ、１３Ｂについても同様である。また、本実施形態では、永久磁石を回転子側に配設するとして説明したが、誘導機であってもティース部３の径方向のみならず軸方向側でもトルクを発生させることができる点は同様である。また、永久磁石回転子のＳＰＭ，ＩＰＭなどの各種方式が適用可能である。
【００３７】
なお、ティース部３は、鉄粉などの軟磁性粉末を圧縮成型して形成されているとして説明したが、ヨーク部２も含めた全体について鉄粉などの軟磁性粉末を圧縮成型してもよい。
【００３８】
また、本実施形態の構成を複数台タンデムに配列するようにしてもよい。例えば、固定子、回転子、固定子の配列でもよく、また、回転子、固定子、回転子の配列であったよい。さらに、回転子、固定子、回転子、固定子、回転子など５段の配列などであってもよい。
【００３９】
さらに、ティース部３は回転子磁極に対向する面に向けて径方向及び／又は軸方向に断面積が広がるようにされることが望ましい。図２に示すように、ティース部３の内端は軸方向に向けて台形状に突設されている。同様に、ティース部３の内端を図１の周方向に対し台形状となるように突設させてもよい。このように広げることによりより多くの磁束を拾うことができる効果がある。
【００４０】
さらに、一般にディスク型の回転子では、ギャップ長が不均等になると回転子を傾かせる電磁力が発生することが知られている。この電磁力が生じると主軸を支持する軸受に大きな力がかかり、軸受寿命が短くなってしまう。あるいは、ラジアル型の回転子では、回転子、固定子の楕円状の変形などによりギャップ長が不均等になると回転子に径方向の振動が発生する。
【００４１】
この径方向の振動により、軸受に電磁力が発生し、軸受寿命が短くなる。このような電磁振動を抑制するためには機械を精密に設計、組み立てることが必要であるが、振動を抑制する巻線を固定子に施すこともできる。即ち、ベアリングレスモータの磁気支持巻線を短絡、あるいは受動素子を接続、あるいは電流ドライバーを接続することにより振動が低減できる。
【００４２】
本発明の場合、ラジアル方向の電磁力を低減するためには、図１の固定子１０に２極を構成する巻線を施し、これを振動抑制巻線とすればよい。もしくは、２極を構成する電動機巻線を並列に接続すれば、振動抑制巻線を短絡した効果が得られる。一方、アキシャル方向の電磁力を低減するためには、２台の固定子がある場合には、２台の固定子間で振動抑制巻線を施す。即ち、２台の固定子の対向する部分に巻線を施して短絡、あるいは回路、素子を接続する。
【００４３】
回転子が近づいた固定子では磁束密度が低減し、もう一方の固定子では磁束密度が増加する。この結果、振動を抑制する電磁力を発生することができる。バネ力が基本的に発生するが、損失が発生するためダンピング力も発生する。固定子が１台だけであれば、上部と下部の固定子ヨークに振動を抑制する巻線を施す。あるいは、モータ巻線を並列に接続するだけでもよい。
【００４４】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本発明の第２実施形態である電磁回転機械の平面図を図３に、図３中のＢ−Ｂ矢視断面図を図４に示す。なお、図１及び図２と同一要素のものについては同一符号を付して説明は省略する。
【００４５】
電動機２００はアウターロータ型であり、固定子５０を構成するステータ鉄心５１の外周にはティース部５３が周状かつ均等に外側に向けて６つ突設されている。そして、このティース部５３に対し、環状のヨーク部２がティース部５３内を貫通固定されている。ティース部５３は、例えば鉄粉などの軟磁性粉末を圧縮成型して形成されている。
【００４６】
そして、各ティース部５３で挟まれたヨーク部２の外周囲部分にはトロイダル状に巻線５が捲回されている。巻線５は周状に６カ所捲回されている。ステータ鉄心５１の中心にはステータ軸５９が軸方向に向けて突設されている。
【００４７】
ステータ鉄心５１及びティース部５３の径方向端面５３ａ、軸方向側面５３ｂ、５３ｃを覆うように回転子６３が配設されている。即ち、回転子６３の内部には円柱状の空洞６５が形成されており、かつこの空洞６５は、回転子６３の一端に設けられた軸穴６７を通じて外部に連通している。また、回転子６３の中央で、かつステータ軸５９の反対側には回転軸５７が突設されている。
【００４８】
ステータ軸５９がステータ鉄心５１と交差するステータ軸５９の根元部分には周状に溝６１が刻設され、また、この溝６１と対峙するステータ鉄心５１の裏面側にも溝６９が刻設されている。そして、この溝６１及び溝６９にはベアリング７１、７３が回転子６３との間に埋設されている。
【００４９】
ティース部５３の径方向端面５３ａに対峙する回転子６３の内壁底面には、径方向に磁界を発生させる径方向回転子磁極８１が固着され、一方、軸方向側面５３ｂ、５３ｃに対峙する回転子６３の内壁側面には、軸方向に磁界を発生させる軸方向回転子磁極８３Ａ、８３Ｂがそれぞれ固着されている。径方向回転子磁極８１及び軸方向回転子磁極８３Ａ、８３Ｂは、共に６つずつ周状に均等配設されている。そして、隣接する磁石の極性は互いに異なるように配設されている。
【００５０】
次に、本発明の第２実施形態の動作を説明する。
巻線５に三相等の電流が流されることで回転子６３は回転する。ステータ軸５９及びステータ鉄心５１に配設されたベアリング７１、７３を介して回転子６３が回転する。ここに、巻線５に電流を流すと、ヨーク部２には環状に磁界を生ずる。磁界は基本的には図３における平面方向に生じている。一方、ティース部５３には鉄粉などの軟磁性粉末を用いたことで、ティース部５３に伝わった磁界は各鉄粉粒子を介して放射状かつ立体的に磁束が発散するようになる。
【００５１】
そして、ティース部５３の外周面に対向する回転子６３の内壁面に径方向回転子磁極８１及び軸方向回転子磁極８３Ａ、８３Ｂを配設したことで、ティース部５３の径方向のみならず軸方向側でもトルクを発生させることができる。
このように、ティース部５３の径方向だけでなく、軸方向においてもトルクを発生させることで従来以上の高いトルクを得ることができる。
【００５２】
ここに、軸方向ギャップに起因するトルクと径方向ギャップ起因するトルクの割合を算出してみると次のようになる。ステータ軸５９の中心より径方向回転子磁極８１までの距離をＲと定義し、径方向回転子磁極８１の軸方向距離をＬと定義すると、ギャップ面積Ｓは数１のようになる。ただし、軸方向回転子磁極８３Ａ、８３Ｂは、Ｒ／２より内側に配設していても余りトルクへの寄与は大きくないため、Ｒ／２より外側に配設したとして計算する。
【００５３】
【数１】
2009106002.tif 000003
【００５４】
ここで数１の前半部分径方向をＳｒ、後半部分軸方向をＳａと定義する。Ｓｒ／Ｓａは軸方向に作用するトルクに対する径方向に作用するトルクの比であり、数２のようになる。
【００５５】
【数２】
2009106002.tif 000004
【００５６】
数２を展開すると数３のようになる。
【００５７】
【数３】
2009106002.tif 000005
【００５８】
このときのＲとＬの関係を図５に示す。即ち、Ｌ＝０．７５Ｒの関係にあるときに、丁度軸方向に作用するトルクと径方向に作用するトルクとが同じになる。電動機の厚さを薄くしＬを小さくする程、トルクへの軸方向回転子磁極８３Ａ、８３Ｂの寄与が大きくなることが分かる。
【００５９】
なお、外径が等しいと仮定すると、Ｒの大きさはインナーロータ型よりもアウターロータ型の方が大きいので、アウターロータ型の方がトルクも大きくできる。
【００６０】
なお、図４では回転子６３の内壁面に軸方向回転子磁極８３Ａ、８３Ｂをそれぞれ設けたが、いずれか一方であっても、径方向回転子磁極８１のみを設ける場合よりは高いトルクを得られる。
なお、ティース部５３等は６つに限るものではなく、必要とする特性に応じて変更すればよいことは実施形態１と同様である。
【００６１】
次に、本発明の第３実施形態について説明する。本発明の第３実施形態である電磁回転機械の分解斜視図を図６に示す。なお、図３及び図４と同一要素のものについては同一符号を付して説明は省略する。
【００６２】
電動機３００はアウターロータ型であり、２つの固定子１５０Ａ、１５０Ｂに対し一つの回転子１６３を有している。固定子１５０Ａ、１５０Ｂの詳細を図７に示す。この固定子１５０Ａ、１５０Ｂは、環状のヨーク部２に対しティース部１５３が周状かつ均等に３６個突設されている。
【００６３】
ティース部１５３は、例えば鉄粉などの軟磁性粉末を圧縮成型して形成されている。固定子１５０Ａ、１５０Ｂはそれぞれ図示しないベアリングを保持した蓋１７１、１７３に固定され、この蓋１７１、１７３がフレーム１７５の開口部分に取り付けられている。
【００６４】
図８には回転子１６３の部分拡大斜視図を示す。回転子１６３の円筒状内壁の上段と下段とには径方向回転子磁極８１Ａ、８１Ｂがそれぞれ周状に６つずつ配設されている。回転子１６３の円筒状内壁には、この円筒状内壁に対しＴ字状（回転軸に対し垂直）となるように軸方向回転子磁極８３が立設されている。
【００６５】
そして、この軸方向回転子磁極８３は上面及び下面がそれぞれ鉄心９１Ａ、９１Ｂにより挟持されている。鉄心９１Ａ、９１Ｂはボルト９３により固定されている。鉄心９１Ａ、９１Ｂもまた、ティース部１５３と同様に、鉄粉などの軟磁性粉末を圧縮成型して形成されている。即ち、永久磁石埋込型回転子、ＩＰＭ回転子を構成している。
【００６６】
周状に配設された鉄心９１Ａ、９１Ｂ及び軸方向回転子磁極８３の中央部分には回転軸１５７が取り付けられている。
ここに、軸方向回転子磁極８３と径方向回転子磁極８１Ａ、８１Ｂの磁極の関連を図９及び図１０に示す。径方向回転子磁極８１Ａは周状にＮ極とＳ極とが交互に配置されている。そして、軸方向回転子磁極８３の６つあるそれぞれの上面は、この径方向回転子磁極８１Ａのそれぞれと同極となるように配置されている。なお、同極もしくは一部同極、一部異極となるように配置してもよい。
【００６７】
また、回転子１６３の内壁の下段に配置された径方向回転子磁極８１Ｂは、径方向回転子磁極８１Ａと異なる極性に磁化されている。軸方向回転子磁極８３の６つあるそれぞれの下面は、この径方向回転子磁極８１Ｂのそれぞれと同極となるように配置されている。その結果、軸方向回転子磁極８３の上面と下面とは図１０に示すように互いに異なる極性を有するようになっている。
【００６８】
かかる構成において、巻線５に流れる電流に応じて固定子１５０Ａのティース部１５３の外周面及び側面から磁束が発散することで、固定子１５０Ａのティース部１５３と径方向回転子磁極８１Ａ間に加え、固定子１５０Ａのティース部１５３と鉄心９１Ａ間にトルクを生ずる。
【００６９】
そして、固定子１５０Ｂ側でも同時に、ティース部１５３と径方向回転子磁極８１Ｂ間に加え、固定子１５０Ｂのティース部１５３と鉄心９１Ｂ間にもトルクを生ずる。このとき、鉄心９１Ａ、９１Ｂもまた、ティース部１５３と同様に、鉄粉などの軟磁性粉末を圧縮成型して形成されており、磁界に方向性を有しないことから吸引力を一層増すことができる。
【００７０】
本実施形態では、２つの固定子１５０Ａ、１５０Ｂに対し一つの回転子１６３を備えるとして説明したが、同様にこの構成を複数個タンデムに配列するようにしてもよい。この際には、例えば径の異なる複数の固定子を配置して、各固定子間には径の異なる複数の回転子を配置するようにしてもよい。
【００７１】
なお、実施形態１においては環状のヨーク部２に対し内側に突出したティース部３を有する場合の例を、実施形態２においては環状のヨーク部２に対し外側に突出したティース部５３を有する場合の例を説明したが、これらの構造を併せ持った構造、即ち環状のヨーク部２の外側にも内側にも突出したティース部を有する構造とすることも可能である。
【００７２】
この場合、回転子側の構造もティース部の内周面側及び外周面側にそれぞれ対向する回転子側の２面に永久磁石を設けることに加え、ティース部の軸方向と直角となる側面に対向する回転子側の面にも永久磁石を配置することで、ティース部の軸方向と直角となる側面側でもトルクを発生させることができる。
【００７３】
また、本件発明において、ティース部全体を金属粉の圧縮成型体で構成しても構わないが、ティース部の回転子に面する縁部に十分に磁束が通るようにしておけば、必ずしもティース部全体ではなく、その一部を軟磁性粉未の圧縮成型体で構成すればよい。さらに、ヨーク部はティース部を貫通せずに互いの間を連結するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の第１実施形態である電磁回転機械の固定子の平面図
【図２】回転子を含む図１中のＡ−Ａ矢視断面図
【図３】本発明の第２実施形態である電磁回転機械の平面図
【図４】図３中のＢ−Ｂ矢視断面図
【図５】ＲとＬの関係
【図６】本発明の第３実施形態である電磁回転機械の分解斜視図
【図７】固定子の詳細図
【図８】回転子の部分拡大斜視図
【図９】軸方向回転子磁極と径方向回転子磁極の磁極の関連を示す図（その１）
【図１０】軸方向回転子磁極と径方向回転子磁極の磁極の関連を示す図（その２）
【符号の説明】
【００７５】
１、１７５  フレーム
２  ヨーク部
３、５３、１５３  ティース部
５  巻線
７  主軸
９、６３、１６３  回転子
１０、５０、１５０  固定子
１１、８１  径方向回転子磁極
１３、８３  軸方向回転子磁極
１５  凹部
１５ａ  底面
１５ｂ  側面
５１  ステータ鉄心
５３ａ  径方向端面
５３ｂ  軸方向側面
５７、１５７  回転軸
５９  ステータ軸
６１、６９  溝
６５  空洞
７１  ベアリング
９１  鉄心
１００、２００、３００  電動機
１７１  蓋
【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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