(57)【要約】電機子（１０）は、複数のコイル巻装体（１０Ａ）を第一方向（Ｘ）に隣接させて組み合わせた電機子であって、コイル巻装体（１０Ａ）は、分割ヨーク部（１１ｙ）と、分割ヨーク部（１１ｙ）から第一方向（Ｘ）と直交する第二方向（Ｙ）に突出する分割ティース部（１１ｔ）とをそれぞれ有する一対の分割コア（１１）と、一対の分割コア（１１）の間に挟まれた永久磁石（３）と、一対の分割ティース部（１１）に巻線されたコイル（４）とを備え、永久磁石（３）の、第一方向（Ｘ）及び第二方向（Ｙ）に直交する第三方向（Ｚ）に垂直な断面を第二方向（Ｙ）の中央で、第一方向（Ｘ）に二分した２つの断面積を比較すると、分割ティース部（１１ｔ）の先端側の断面積の方が、分割ヨーク部（１１ｙ）側の断面積よりも大きい。
2021024518.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のコイル巻装体を第一方向に隣接させて組み合わせた電機子であって、
前記コイル巻装体は、分割ヨーク部と、前記分割ヨーク部から前記第一方向と直交する第二方向に突出する分割ティース部とをそれぞれ有する一対の分割コアと、一対の前記分割コアの間に挟まれた永久磁石と、
一対の前記分割ティース部に巻線されたコイルとを備え、
前記永久磁石の、前記第一方向及び前記第二方向に直交する第三方向に垂直な断面を前記第二方向の中央で、前記第一方向に二分した２つの断面積を比較すると、前記分割ティース部の先端側の断面積の方が、前記分割ヨーク部側の断面積よりも大きい電機子。
【請求項２】
前記永久磁石の前記第三方向に垂直な断面形状は、三角形又は台形である請求項１に記載の電機子。
【請求項３】
前記永久磁石は、前記分割ティース部の前記第二方向に垂直に、複数に分割されている請求項１又は請求項２に記載の電機子。
【請求項４】
一対の前記分割コアと前記コイルとを電気的に絶縁する絶縁部を備える請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電機子。
【請求項５】
前記絶縁部は、前記コイルを収納するスロットの内周面と、前記分割ティース部の前記第三方向の両端面とを覆い、巻枠状に一体形成されている請求項４に記載の電機子。
【請求項６】
一対の前記分割コアにおける前記分割ティース部の前記第二方向の先端部から前記永久磁石と反対側に前記第一方向に突出するシュー部をそれぞれ備える請求項５に記載の電機子。
【請求項７】
一対の前記先端部の前記第一方向の幅および一対の前記シュー部の前記第一方向の幅の合計は、前記絶縁部の前記第一方向の内径よりも小さい請求項６に記載の電機子。
【請求項８】
前記永久磁石の前記分割ヨーク部側の端部と前記分割ティース部側の端部との双方には、それぞれ、前記永久磁石に接し、かつ一対の前記分割コアの間に挟まれた非磁性の補強部を備える請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の電機子。
【請求項９】
前記補強部は、非導電性を有する請求項８に記載の電機子。
【請求項１０】
前記コイルは、並列に接続された複数の導体を有する束線からなり、前記束線は、前記束線の軸芯を中心として１８０度捻られた、少なくとも一箇所の一括転位部を有する請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の電機子。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の電機子として形成された固定子と、回転子とを備え、
複数の前記コイル巻装体は、前記第一方向に円環状に組み合わされており、
前記回転子は、前記固定子の内周面に、回転子鉄心の外周面を対向させて、回転可能に支えられている回転電機。
【請求項１２】
請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の電機子としての形成された可動子と、前記第一方向に等間隔に設けられ、かつ前記第二方向に突出する複数の凸部を有する平板状の固定子とを備え、
複数の前記コイル巻装体は、直線状に組み合わされており、
前記可動子は、前記固定子の上面に、前記可動子の前記分割ティース部の先端部を対向させて、直動可能であるリニアモータ。
【請求項１３】
請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の電機子の製造方法であって、
前記分割コアを製造する分割コア製造工程と、
前記コイルを予め巻線するコイル製造工程と、
双方の間の空間を閉じた一対の前記分割コアの一対の前記分割ティース部に、前記分割ティース部の先端側から前記コイルを挿入するコイル挿入工程と、
一対の前記分割コアを、一対の前記分割コアが相互に離れる方向に開いて、それぞれの前記分割コアの間に前記分割ティース部の先端側から、着磁可能な磁石素材を用いて製造した着磁前の前記永久磁石である永久磁石中間体又は、前記永久磁石を挿入する磁性体挿入工程とを有する電機子の製造方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の電機子の製造方法としての固定子の製造方法によって製造する固定子と、
回転子とを、回転子鉄心の外周面が、前記固定子の内周面に対向して回転可能に配置する回転電機の製造方法。
【請求項１５】
請求項１３に記載の電機子の製造方法としての可動子の製造方法によって製造する可動子を、
固定子上において、前記固定子の上面に前記分割ティース部の先端部を対向させて、移動可能に配置するリニアモータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、電機子、回転電機、リニアモータ及び、電機子、回転電機、リニアモータの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
産業用、車載用のモータ等の回転電機においては、小型化、高速化、使用速度範囲の広範囲化が求められている。これらの要求に応えるモータとして回転子構造をシンプル、かつ堅牢なモータ構造とし、固定子側にコイルと永久磁石を用いた、いわゆるフラックススイッチングモータが提案されている。このモータの電機子インダクタンスを低減し、使用速度範囲を拡大するため、ティース部の中央部付近に磁石を埋設したモータが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第６４２１３４９号（段落００２８〜段落００５０、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、ティース部の中央部付近に永久磁石を埋設したモータを提案している。この永久磁石は、周方向において同じ極性の磁極面が向かい合うように、鉄心に設けられた界磁スロット内に配置されている。また、界磁スロットに挿入された永久磁石の径方向外側には、界磁巻線が収納されている。【０００５】
しかしながら、上記永久磁石は、その軸方向に垂直な断面が長方形であり、界磁スロットは、電機子鉄心の内側にのみ開口しており、電機子鉄心の外周面は、電機子鉄心を構成する電磁鋼板によって全周に渡って繋がっている。この繋がっている部分を経由し、永久磁石のＮＳ極が短絡する短絡磁束が発生すると共に、回転子の駆動力とならない、固定子の外周側を通る磁束が多く発生するという課題があった。【０００６】
本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、短絡磁束を防止すると共に、電機子のティース部側の磁束密度を増加させ、効率の高い電機子、回転電機、リニアモータ及び、電機子、回転電機、リニアモータの製造方法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】
【０００７】
本願に開示される電機子は、
複数のコイル巻装体を第一方向に隣接させて組み合わせた電機子であって、
前記コイル巻装体は、分割ヨーク部と、前記分割ヨーク部から前記第一方向と直交する第二方向に突出する分割ティース部とをそれぞれ有する一対の分割コアと、一対の前記分割コアの間に挟まれた永久磁石と、
一対の前記分割ティース部に巻線されたコイルとを備え、
前記永久磁石の、前記第一方向及び前記第二方向に直交する第三方向に垂直な断面を前記第二方向の中央で、前記第一方向に二分した２つの断面積を比較すると、前記分割ティース部の先端側の断面積の方が、前記分割ヨーク部側の断面積よりも大きいものである。【０００８】
本願に開示される回転電機は、
電機子として形成された固定子と、回転子とを備え、
複数の前記コイル巻装体は、前記第一方向に円環状に組み合わされており、
前記回転子は、前記固定子の内周面に、回転子鉄心の外周面を対向させて、回転可能に支えられているものである。【０００９】
本願に開示されるリニアモータは、
電機子としての形成された可動子と、前記第一方向に等間隔に設けられ、かつ前記第二方向に突出する複数の凸部を有する平板状の固定子とを備え、
複数の前記コイル巻装体は、直線状に組み合わされており、
前記可動子は、前記固定子の上面に、前記可動子の前記分割ティース部の先端部を対向させて、直動可能なものである。【００１０】
本願に開示される電機子の製造方法は、
前記分割コアを製造する分割コア製造工程と、
前記コイルを予め巻線するコイル製造工程と、
双方の間の空間を閉じた一対の前記分割コアの一対の前記分割ティース部に、前記分割ティース部の先端側から前記コイルを挿入するコイル挿入工程と、
一対の前記分割コアを、一対の前記分割コアが相互に離れる方向に開いて、それぞれの前記分割コアの間に前記分割ティース部の先端側から、着磁可能な磁石素材を用いて製造した着磁前の前記永久磁石である永久磁石中間体又は、前記永久磁石を挿入する磁性体挿入工程とを有するものである。
また、本願に開示される回転電機の製造方法は、
前記電機子の製造方法としての固定子の製造方法によって製造する固定子と、
回転子とを、回転子鉄心の外周面が、前記固定子の内周面に対向して回転可能に配置するものである。
また、本願に開示されるリニアモータの製造方法は、
前記電機子の製造方法としての可動子の製造方法によって製造する可動子を、
固定子上において、前記固定子の上面に前記分割ティース部の先端部を対向させて、移動可能に配置するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本願に開示される電機子、回転電機、リニアモータ及び、電機子、回転電機、リニアモータの製造方法によれば、短絡磁束を防止すると共に、電機子のティース部側の磁束密度を増加させ、効率の高い電機子、回転電機、リニアモータ及び、電機子、回転電機、リニアモータの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態１による回転電機の斜視図である。
【図２】実施の形態１によるリニアモータの斜視図である。
【図３】実施の形態１による固定子の斜視図である。
【図４】実施の形態１による固定子の側面図である。
【図５】図４のＡ−Ａ断面図である。
【図６】実施の形態１による固定子を構成するコイル巻装体の斜視図である。
【図７】実施の形態１によるコイル巻装体の分解図である。
【図８】実施の形態１による分割コアの斜視図である。
【図９】実施の形態１による固定子の製造工程を示すフロー図である。
【図１０】図８のＢ−Ｂ断面図である。
【図１１】実施の形態１による分割コアの要部断面図の他の例である。
【図１２】実施の形態１による巻線装置の構成を示す概念図である。
【図１３】実施の形態１による比較例としてのコイル巻装体の軸方向に垂直な断面図である。
【図１４】実施の形態１によるコイル巻装体の軸方向に垂直な断面図である。
【図１５】実施の形態１による永久磁石の他のバリエーションを示す断面図である。
【図１６】実施の形態１による永久磁石の他のバリエーションを示す断面図である。
【図１７】実施の形態１による永久磁石の他のバリエーションを示す断面図である。
【図１８】実施の形態１によるコイルを構成する、導体の断面図である。
【図１９】実施の形態１によるコイルを構成する、導体の断面図である。
【図２０】実施の形態１によるコイルを構成する、導体の断面図である。
【図２１】実施の形態１によるコイルの変形例であり、連続転位部を説明する図である。
【図２２】実施の形態１によるコイルの一括転位部の斜視図である。
【図２３】図２２に示す一括転位部を設ける位置を説明する図である。
【図２４】実施の形態２による固定子の製造工程を示すフロー図である。
【図２５】実施の形態２によるコイル巻装体（分割コアを除く）の斜視図である。
【図２６】実施の形態２によるコイル巻装体用の絶縁部とコイルの関係を示す分解斜視図である。
【図２７】実施の形態２によるコイル製造装置とコイル製造工程を示す概念図である。
【図２８】実施の形態２によるコイル挿入工程を示す概念図である。
【図２９】実施の形態２によるコイルと一対の分割コアとの寸法関係を説明する補足図である。
【図３０】実施の形態２による永久磁石中間体挿入工程を示す概念図である。
【図３１】実施の形態２による永久磁石中間体挿入工程が完了した状態を示す概念図である。
【図３２】実施の形態２の効果を説明する図である。
【図３３】実施の形態２の効果を説明する図である。
【図３４】実施の形態３による固定子の製造工程を示すフロー図である。
【図３５】実施の形態３によるコイル巻装体の分解図である。
【図３６】実施の形態３によるコイルと一対の分割コアとの寸法関係を説明する補足図である。
【図３７】図３６のＤ−Ｄ断面図であり、コイル挿入工程を示す概念図である。
【図３８】実施の形態４によるコイル巻装体の軸方向Ｚに垂直な断面図である。
【図３９】実施の形態５によるコイル巻装体の軸方向Ｚに垂直な断面図である。
【図４０】実施の形態５に係る効果を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態１．
以下、実施の形態１に係る電機子、回転電機、リニアモータ及び、電機子、回転電機、リニアモータの製造方法を図を用いて説明する。
図１は、回転電機１００の斜視図である。
図１に示すように、固定子１０の周方向Ｘを第一方向、第一方向に直交する径方向Ｙを第二方向、第一方向及び第二方向に直交する軸方向Ｚを第三方向とする。
【００１４】
回転電機１００は、固定子１０（電機子）と回転子（可動子）２０とを備える。回転子２０の本体は、強磁性を有する回転子鉄心２０ａのみで構成されている。そして回転子２０は、固定子１０の内周面に回転子鉄心２０ａの外周面を対向させて、図示しないベアリングによって、回転可能に支えられている。回転子２０には永久磁石を使用しておらず、回転子２０の回転力は、固定子１０のコイル４が発生する磁界によって得られる吸引力によって生み出される。回転電機１００は、いわゆるフラックススイッチングモータ、或いは、スイッチングリラクタンスモータと呼ばれるものである。
【００１５】
図２は、リニアモータ１００Ｒの斜視図である。リニアモータ１００Ｒは、平板状に形成された固定子１０Ｒと、この固定子１０Ｒの上に空隙を介して浮上して直動運動する可動子２０Ｒとを備える。すなわち、可動子２０Ｒの分割ティース部１１Ｒｔの先端部１１Ｒｔｉｎは、固定子１０Ｒの上面に対向している。図２のリニアモータにおいては、可動子２０Ｒの移動方向Ｘを第一方向、第一方向に直交する分割ティース部１１Ｒｔの突出方向Ｙを第二方向、第一方向及び第二方向に直交する方向Ｚを第三方向とする。
【００１６】
リニアモータ１００Ｒは、上述の回転子２０の回転力の発生と同じ原理を利用している。すなわち、可動子２０Ｒ（電機子）の推進力は、可動子２０Ｒのコイル４Ｒが発生する吸引力が、固定子１０Ｒの上面に、移動方向Ｘに等間隔に設けられ、かつ、突出方向Ｙに突出する凸部１０Ｒｔに作用することにより得られる。回転電機１００とリニアモータ１００Ｒの大きく異なる点は、回転電機１００では、電機子である固定子１０が動かないのに対して、リニアモータでは、電機子である可動子２０Ｒが動く点である。また、回転電機１００では、電機子である固定子１０を構成する複数のコイル巻装体（詳細は後述）が、円環状に組み合わされているのに対して、リニアモータ１００Ｒでは、電機子である可動子２０Ｒを構成する複数のコイル巻装体が、直線状に組み合わされている点である。
【００１７】
図３は、固定子１０の斜視図である。
図４は、固定子１０の側面図である。
図５は、図４のＡ−Ａ断面図である。
図６は、固定子１０を構成するコイル巻装体１０Ａの斜視図である。
図７は、コイル巻装体１０Ａ、コイル巻装中間体１０ＭＡの分解図である。
図７については、以下の説明において２通りの使い方をする。着磁されていない永久磁石中間体３Ｍを有するコイル巻装中間体１０ＭＡに関する説明をする場合と、着磁後の永久磁石３を有するコイル巻装体１０Ａに関する説明をする場合である。
図８は、分割コア１１の斜視図である。
図９は、固定子１０の製造工程を示すフロー図である。
図１０は、図８のＢ−Ｂ断面図である。
図１１は、分割コア１１の要部断面図の他の例である。
【００１８】
本実施の形態では、回転電機を例として電機子について説明するが、上述したように、回転電機１００とリニアモータ１００Ｒが駆動する原理は同じであり、本願は、回転電機およびリニアモータいずれにも適用できる。
【００１９】
図１、図２に示すように、固定子１０は、円環状に組み合わされた１４個のコイル巻装体１０Ａによって構成されている。ただし、コイル巻装体１０Ａの数はこれに限定されるものではなく、回転電機１００の特性上必要となる任意の個数にて固定子１０を構成できる。
【００２０】
図６、図７に示すようにコイル巻装体１０Ａは、周方向に分割された２個一対の分割コア１１を有する。図８に示す分割コア１１と、当該分割コア１１と同じ分割コア１１を軸方向Ｚに反転させた物とが一対の分割コア１１となる。分割コア１１は、磁性板材である電磁鋼板を軸方向Ｚに積層した積層コアである。それぞれの分割コア１１は、分割ヨーク部１１ｙと、分割ヨーク部１１ｙから径方向Ｙの内側に突出する分割ティース部１１ｔと、分割ティース部１１ｔの径方向Ｙの先端から、周方向Ｘの一方（永久磁石３と反対側）に突出するシュー部１１ｓとを備える。
【００２１】
一対の分割コア１１の周方向Ｘの間には、永久磁石３が挟まれている。永久磁石３の軸方向Ｚに垂直な断面形状は、台形である。そして、一対の分割コア１１の一対の分割ティース部１１ｔの周囲には、２個の絶縁部２１ａと２個の絶縁部２１ｂを介してコイル４が巻線されている。絶縁部２１ａ及び絶縁部２１ｂは、分割コア１１と、コイル４とを電気的に絶縁する。
【００２２】
すなわち、コイル巻装体１０Ａは、永久磁石３を間に挟んだ一対の分割コア１１の２つの分割ティース部１１ｔの周囲を、絶縁部２１ａ、２１ｂを介してマグネットワイヤで巻き回した構造である。また、２個の分割コア１１は、永久磁石３に対して左右対象となっている。なお、図２に示すリニアモータ１００Ｒの可動子２０Ｒの分割コアも同じ構成である。
【００２３】
ここで、図７、図８の分割コア１１について、紙面上側の端面を一端面、紙面下側の端面を他端面とし、図７、右側の分割コア１１を一方の分割コア１１、左側の分割コア１１を他方の分割コア１１とする。
【００２４】
１個目の絶縁部２１ａは、一方の分割コア１１の軸方向Ｚの一端面及び一方の分割コア１１のスロットＳの内周面の軸方向Ｚの上半分（分割ヨーク部１１ｙの内周面と分割ティース部１１ｔの周方向Ｘの側面とシュー部１１ｓの外周面）を覆っている。また、１個目の絶縁部２１ｂは、一方の分割コア１１の軸方向Ｚの他端面及びスロットＳの内周面の軸方向Ｚの残りの半分を覆っている。
【００２５】
そして２個目の絶縁部２１ｂは、他方の分割コア１１の軸方向Ｚの一端面及び他方の分割コア１１のスロットＳの内周面の軸方向Ｚの上半分（分割ヨーク部１１ｙの内周面と分割ティース部１１ｔの周方向Ｘの側面とシュー部１１ｓの外周面）を覆っている。また、２個目の絶縁部２１ａは、他方の分割コア１１の軸方向Ｚの他端面及びスロットＳの内周面の軸方向Ｚの残りの半分を覆っている。絶縁部２１ａ、２１ｂは、それぞれ軸方向Ｚの上下二方向からスロットＳの内周面に沿って挿入する。
【００２６】
次に、図９を用いて、固定子１０の製造方法を説明する。
まず、電磁鋼板から、図８に示す複数の鉄心片１１ｐを打ち抜いて積層し、各積層間を固着する（ステップＳ１−１：分割コア製造工程）。分割コア１１は、２個で一対なので、鉄心片１１ｐは、全部で２８枚製造する。
【００２７】
上述のように一対の分割コア１１は、一方をＺ方向の天地を逆に配置して組み合わせることが可能な形状としているため、左右の区別は省略している。分割コア１１の積層間を固着する方法の例として、カシメ加工がある。
【００２８】
図８、図１０に示すように、鉄心片１１ｐの適当な位置に少なくとも２か所、塑性加工を施しの凹部１２ｒと凸部１２ｐとを設け、軸方向Ｚに積層された鉄心片１１ｐ同士を嵌合して固着する。
【００２９】
なお、他の固着方法として、図１１に示すように、予め鉄心片１１ｐを打ち抜く電磁鋼板の表面に、熱によって溶融し固化することで接着が可能な接着層１３を備えた電磁鋼板を用いることができる。なお、固着方法はこの限りではない。
【００３０】
分割コア製造工程とは別工程にて、着磁可能な磁石素材を用いて永久磁石中間体３Ｍ（着磁前の永久磁石３）を製造する（ステップＳ１−２：永久磁石中間体製造工程）。また、上記２つの工程とは別工程にて、絶縁部２１ａ、２１ｂを製造する（ステップＳ１−３：絶縁部製造工程）。
【００３１】
次に、分割コア組立工程（ステップＳ２）を実施する。この工程では、図７に示すように、準備した２個一対の分割コア１１と、それぞれ２個の絶縁部２１ａ、２１ｂと、着磁前の永久磁石中間体３Ｍを組み合わせる。
【００３２】
次に、図示しない着磁ヨーク部を用いて、永久磁石中間体３Ｍに着磁し、永久磁石３を得る（ステップＳ３：着磁工程）。
図１２は、巻線装置６０の構成を示す概念図である。
次に、着磁後の永久磁石３を挟んだ一対の分割コア１１に対し、巻線装置６０を用いてコイル４を巻線し、コイル巻装体１０Ａを得る（ステップＳ４：コイル巻線工程）。
【００３３】
次に、固定子組立工程（ステップＳ５）において、１４個のコイル巻装体１０Ａを、図３に示すように、円環状に組み合わせる。この工程では、円環状に配列したコイル巻装体１０Ａの姿勢を保つための行程が含まれる。そして、例えば、隣り合う分割コア１１の分割ヨーク部１１ｙの周方向端部同士を溶接するなどの行程を経て、図３に示す固定子１０を得る。
【００３４】
次に、結線工程（ステップＳ６）において、各コイル４の端末線４１を接続し、固定子１０の機能を実現するための回路を形成する。なお、永久磁石３の着磁工程（ステップＳ３）については、永久磁石中間体３Ｍの製造（ステップＳ１−２）の直後、あるいはコイル巻線工程（ステップＳ４）の後に行うこともでき、図９の行程順の限りではない。
最後に、固定子１０と、回転子２０とを、回転子鉄心２０ａの外周面が、固定子１０の内周面に対向して回転可能に配置して回転電機１００を得る。
また、電機子がリニアモータ１００Ｒの可動子２０Ｒである場合は、可動子２０Ｒを、
固定子１０Ｒ上において、固定子１０Ｒの上面に分割ティース部１１Ｒｔの先端部１１Ｒｔｉｎを対向させて、移動可能に配置してリニアモータ１００Ｒを得る。
【００３５】
次に、図１３〜図１７を用いて、永久磁石３の内周側の磁束密度の向上について説明する。
図１３は、比較例としてのコイル巻装体１０Ｂの軸方向Ｚに垂直な断面図である。
図１４は、コイル巻装体１０Ａの軸方向Ｚに垂直な断面図である。
図１３に示す比較例のコイル巻装体１０Ｂでは、軸方向Ｚに垂直な断面形状が長方形である永久磁石３Ｃが、一対の分割コア１１Ｃによって、周方向Ｘの両側から挟まれている。
一方、図１４に示す本願のコイル巻装体１０Ａでは、軸方向Ｚに垂直な断面形状が概ね台形の永久磁石３が、一対の分割コア１１によって、周方向Ｘの両側から挟まれており、永久磁石３の周方向の幅は、内周側端部（分割ティース１１側の端部）の方が、外周側端部（分割ヨーク側の端部）よりも大きい。しかしながら、永久磁石３と永久磁石３Ｃの軸方向Ｚに垂直な断面積は、等しい。
【００３６】
図１４に示すコイル巻装体１０Ａの場合も、図１３に示す比較例としてのコイル巻装体１０Ｂの場合も、それぞれ一対の分割コア１１、分割コア１１Ｂには大きく分けて２種類の磁束が流れる。第一の磁束Ｅ１の流れは、永久磁石３、３ＣのＮ極から、当該Ｎ極が接する側の一方の分割ヨーク部１１ｙ、１１Ｂｙを通って固定子の外周側に抜け、さらに、他方の分割コア１１、１１Ｂの分割ヨーク部１１ｙ、１１Ｂｙを通って永久磁石３、３ＣのＳ極に戻る磁束である。
【００３７】
第二の磁束Ｅ２の流れは、永久磁石３、３ＣのＮ極から、当該Ｎ極が接する側の一方の分割ティース部１１ｔ、１１Ｂｔを通って固定子の内周側に抜け、さらに、他方の分割コア１１、１１Ｂの分割ティース部１１ｔ、１１Ｂｔを通って永久磁石３、３ＣのＳ極に戻る磁束である。
【００３８】
図１３と図１４とを比較すると分かるように、図１４に示す本願のコイル巻装体１０Ａの方が、図１３に示す比較例のコイル巻装体１０Ｂよりも、上述の第二の磁束Ｅ２の流れが、上述の第一の磁束Ｅ１の流れよりも多い。すなわち、磁束密度が高くなっている。そして、回転子２０の回転力に寄与する磁束は、この第二の磁束Ｅ２である。
【００３９】
このように、永久磁石３と永久磁石３Ｃとは軸方向Ｚに垂直な断面積が等しいながらも、永久磁石３の断面形状を、内周側の方が外周側よりも、周方向の長さが長い台形とすることにより、断面形状が長方形の永久磁石３Ｂよりも、固定子１０の径方向内側に流れる第二の磁束Ｅ２の磁束密度を向上させることができる。これにより、回転子２０に与えるトルクを増加することができるので、回転電機１００の効率の向上、小型化、及び、コギングトルクの低減が期待できる。
【００４０】
なお、これまで、軸方向Ｚに垂直な断面形状が、外周側が小さく内周側が大きい台形である永久磁石３について説明したが、例えば、外周側端部の幅がゼロである、軸方向Ｚに垂直な断面が三角形の形状であっても同じ効果が期待できる。
【００４１】
これまで敢えて「台形」と表現した理由としては、永久磁石の軸方向Ｚに垂直な断面形状を完全な三角形状とすれば、永久磁石の外周側の鋭利な先端部に割れが生じる懸念があること、微小な先端部の幅の差は、回転電機１００の特性に大きな影響を及ぼさないこと、或いは、永久磁石の加工の観点から微小な幅を有する面が残ることを考慮して、本願ではこれらを総称して広義の台形形状とした。
【００４２】
さらに、永久磁石３の、外周面および内周面は、それぞれ分割コア１１の外周面および内周面と同じ曲率を有する曲面としてもよい。
【００４３】
図１５〜図１７は、永久磁石３の他のバリエーションを示す断面図である。
永久磁石の軸方向Ｚに垂直な断面において、内周側と外周側の幅が異なる永久磁石の変形例として、例えば、図１５〜図１７に示すような例がある。いずれも、内周の幅Ｌｉｎが外周の幅Ｌｏｕｔよりも大きい。
【００４４】
図１５に示す永久磁石３Ｄは、外周の周方向Ｘの長さがＬｏｕｔであり、径方向Ｙの長さＬ１に対して、内周側の周方向Ｘの幅が２・（Ｌ２）ずつ、階段状に大きくなる形状である。また、図１６に示す永久磁石３Ｅは、外周側に軸方向Ｚに垂直な断面が長方形の断面長方形部３Ｅ１と、断面長方形部３Ｅ１の内周側に軸方向Ｚに垂直な断面が台形の断面台形部３Ｅ２とを合わせた形状をしている。断面長方形部３Ｅ１の短辺と断面台形部３Ｅ２の上底の長さは等しい。また、図１７に示す永久磁石３Ｆは、外周側に軸方向Ｚに垂直な断面が台形の第一断面台形部３Ｆ１と、第一断面台形部３Ｆ１の内周側に軸方向Ｚに垂直な断面が同じく台形の第二断面台形部３Ｆ２とを合わせた形状をしている。第一断面台形部３Ｆ１の下底と、第二断面台形部３Ｆ２の上底の長さは等しい。
【００４５】
このように、永久磁石３の軸方向Ｚに垂直な断面を径方向Ｙの中央で、周方向Ｘに二分した２つの断面積を比較すると、分割ティース部１１ｔの先端側の断面積の方が、分割ヨーク部１１ｙ側の断面積よりも大きければ良く、図１５〜図１７の形状を組み合わせたものであってもよい。
【００４６】
次に、図１８〜図２３を用いて、図５〜図７に示すコイル４の導体とその変形例について説明する。
【００４７】
図１８〜図２０は、実施の形態１のコイル４を構成する、束線４２の断面図である。束線４２は、並列に接続された複数の導体４３からなる、所謂パラ線である。束線４２を構成する導体４３としては、図１８〜図２０に示すいずれの導体を利用するとよい。
図２１は、実施の形態１のコイル４の変形例であり、連続転位部４７を説明する図である。
図２２は、実施の形態１のコイルの変形例であり、一括転位部４８を説明する図である。
図２３は、図２２に示す一括転位部を設ける位置を説明する図である。
【００４８】
回転子２０に与えるトルクを増加するために、コイル４の通電電流、印加電圧、或いは周波数を増加させると、導体４３の表面付近と、導体４３の中央部の抵抗比が変化する、いわゆる表皮効果が発生する。この表皮効果は、周波数が高い程、電流が導体４３の表面に集中して顕著になる。
【００４９】
そして、この表皮効果によって、導体４３の抵抗、回転電機の銅損が増加するという問題がある。そこで、コイル４の１ターン当たりの導体断面積を等しいながらも導体本数を増やすことで、表皮効果を緩和できることが一般に知られている。
【００５０】
本願の対象である集中巻きしたコイル４と永久磁石３の両方が設けられた分割コア１１からなるコイル巻装体１０Ａと、これを複数個、環状に配列した固定子１０および当該固定子１０を用いた回転電機１００には、上記表皮効果を抑制するために、複数の絶縁被覆付きの導体４３が束ねられた、束線４２を用いることが有効である。
【００５１】
回転電機１００に供される導体４３には、銅、アルミが用いられる。導体４３は、図１８に示す丸線に加え、図１９に示すような、１辺の長さがａである、断面が正方形の角線、或いは、図２０に示す、２辺の長さがａ＞ｂである、断面長方形の平角線が用いられる。
【００５２】
また、導体４３の表面は通常エナメル層などの絶縁被覆４４で覆われており、絶縁被覆４４の厚みｔは、耐電圧仕様によって様々な種類がメーカより提供されている。また、コイル４を巻線後に加熱し自己融着させて形状を維持するために絶縁被覆４４の外側に接着層を有するものもある。さらに、自己融着線でなくても、図２０に示すように、束線４２の外周を絶縁テープ４６で覆いテーピングをするものもある。
【００５３】
一方で、細線化および多導体化の欠点として、束線４２をコイル４とした時に、常に他の導体４３よりも外側に位置する導体４３と、反対に、常に他の導体４３よりも内側に位置する導体４３とができるがために、束線４２を通過する磁束の密度差が生じることで位相差、電位差が生じ、回転電機１００の損失が増加する問題が新たに生じる。そこで、上記束線内の位相差、電位差を抑制するため、コイル４内に、導体４３の巻線位置を入れ替える、いわゆる転位部を設ける方法が知られている。
【００５４】
例えば、転位部を有する束線４２として、図２１に示す連続転位電線を用いても良い。
この転位電線は、平角線、或いは角線を２列に積み重ね、導体４３の長手方向の転位ピッチＰ毎に、２本の導体４３が時計方向又は反時計方向に束線内を移動し循環する連続転位部４７を有する構造である。このような、連続転位電線を用いる場合は、図９に示すコイル巻線工程（ステップＳ４）において、図１２に示す一般的な巻線装置６０を用いればよい。一方で、連続転位電線の使用には欠点もある。
【００５５】
第一の欠点として、連続転位電線は、転位を施さない束線４２と比較して、転位部の製造コストが付加されるため高価である。また、第二の欠点として、連続転位電線は、同一の方向に導体が縒られていることから捻れ易く、コイル４を巻線する最中に連続転位電線にキンクと呼ばれる折れ曲がりが生じ易いため、工作性が悪い。第三の欠点として、転位部は直線状の導体を束ねた束線よりも膨らむため、これを用いてコイル４を巻線すると、いわゆるコイル占積率が低下するため結果的に回転電機のトルクが低下することに注意しなくてはならない。なお、コイル占積率とは、コイルを収納するスロットの軸方向Ｚに垂直な有効断面積に対して、実際にコイルを構成する導体の軸方向Ｚに垂直な断面積が占める割合である。
【００５６】
このような理由から、図１８、図１９に示す、転位を施していない束線を部分的に捻って転位部を設ける方法を採ることも有効である。
【００５７】
転位を施していない束線を捻ってコイル４に転位部を設ける場合、例えば、図１２に示す巻線装置６０において、ボビン６１には、図１８、図１９に示すような各導体４３を束ねて自己融着させた束線４２を巻いておく。束線４２は、束線４２を巻き回す張力を制御するためのテンショナ６２を経由して、ティース部の周囲を旋回しながら直線往復運動をするフライヤ６３のノズル６４から繰り出され、巻線工程が実施される。
【００５８】
なお、図２０に示すような、自己融着線でなくとも、絶縁テープ４６等の絶縁材でテーピングされた束線４２を用いてもよい。
【００５９】
図２２は、コイルに設けた一括転位部４８の斜視図である。
図２３は、図２２に示す一括転位部４８を設ける位置を説明する図である。
図２２に示すように、コイル４の巻線中に、束線４２を、束線４２の軸芯を中心として１８０度捻られた一括転位部４８を、少なくとも一か所形成する。これにより、上記表皮効果によるコイルの位相差および電位差による回転電機１００の損失増加を抑制することができる。
【００６０】
図２３に示す位置に一括転位部４８を設けたコイル４は、上述の連続転位部４７を用いるコイルに比べて、束線４２の捻れた部分の膨らみが、スロットＳ内に存在しない。したがって、スロットＳ内におけるコイル４の占積率を高く維持することが可能である。
【００６１】
実施の形態１に係る電機子、回転電機、リニアモータ及び、電機子、回転電機、リニアモータの製造方法によれば、
電機子は、
複数のコイル巻装体を第一方向に隣接させて組み合わせた電機子であって、
前記コイル巻装体は、分割ヨーク部と、前記分割ヨーク部から前記第一方向と直交する第二方向に突出する分割ティース部とをそれぞれ有する一対の分割コアと、一対の前記分割コアの間に挟まれた永久磁石と、
一対の前記分割ティース部に巻線されたコイルとを備え、
前記永久磁石の、前記第一方向及び前記第二方向に直交する第三方向に垂直な断面を前記第二方向の中央で、前記第一方向に二分した２つの断面積を比較すると、前記分割ティースの先端側の断面積の方が、前記分割ヨーク部側の断面積よりも大きいものなので、
永久磁石３のＳＮ極間の短絡磁束を防止できる。また、分割コア１１の回転子２０に近い、内側に流れる磁束密度を効率良く高めることができるので、回転子２０に与えるトルクを増加することができる。これらにより、回転電機１００の効率の向上が期待でき、小型でトルクが高く、コギングの小さい電機子、回転電機、リニアモータ及び、電機子、回転電機、リニアモータの製造方法を得ることができる。
【００６２】
実施の形態２．
以下、実施の形態２に係る電機子、回転電機、リニアモータ及び、電機子、回転電機、リニアモータの製造方法を実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。実施の形態１では、一対の分割コア１１に永久磁石中間体３Ｍを挟んで組み合わせてから、コイル４を巻線する電機子の製造方法を説明した。本実施の形態では、コイル４を予め製造しておいて他の部品と組み立てる方法について説明する。
【００６３】
図２４は、実施の形態２による固定子の製造工程を示すフロー図である。
図２５は、コイル巻装体２１０Ａ（分割コアを除く）の斜視図である。
図２６は、コイル巻装体２１０Ａ用の絶縁部２２１とコイル２０４の関係を示す分解斜視図である。
図２７は、巻線装置２６０とコイル製造工程（ステップＳ１−４）を示す概念図である。
図２８は、コイル挿入工程を示す概念図である。
図２９は、コイル２０４と一対の分割コア２１１との寸法関係を説明する補足図である。
図３０は、永久磁石中間体挿入工程を示す概念図である。
図３１は、永久磁石中間体挿入工程が完了したコイル巻装中間体２１０ＭＡの状態を示す概念図である。
図３２および図３３は、実施の形態２の効果を説明する図である。
【００６４】
図２４に示すように、本実施の形態では、絶縁部製造工程（ステップＳ１−３）の後工程において、絶縁部製造工程で得た巻枠状の絶縁部２２１を用い、コイル製造工程（ステップＳ１−４）行う。当該工程では、図２５に示すように、巻枠状の絶縁部２２１に対してコイル２０４を巻線する。実施の形態１では、２個の絶縁部２１ａと、２個の絶縁部２１ｂとの計４個の絶縁部を組み合わせて使用したが、本実施の形態で使用する絶縁部２２１は、図２６に示す巻枠状の形状をした一体物である。絶縁部２２１は、コイル２０４を収納するスロットの内周面と、分割ティース部２１１ｔの軸方向Ｚの両端面と、分割ヨーク部２１１ｙの軸方向Ｚの両端面と、シュー部２１１ｓの軸方向Ｚの両端面を覆うように一体形成されていて、それ自体がコイル２０４の巻枠として利用できる。絶縁部２２１のうち、分割ティース部２１１ｔに沿う部分を、内筒部２１１ｋとする。
【００６５】
巻枠状の絶縁部２２１を利用することにより、図２７に示すように、巻線装置２６０の巻枠用冶具６７に複数の巻枠状の絶縁部２２１を係止させて、これをモータ等の回転動力６６によって矢印Ｑに示すように旋回させると共に巻枠ステージ６８又はノズルホルダ６５のいずれかに、矢印Ｕ方向に往復運動する直動機構を備えれば、ボビン６１からテンショナ６２およびノズル６４を経由して束線４２を絶縁部２２１に巻き回すことができる。
【００６６】
これにより、コイル２０４を複数個、同時に巻線することができ、形成したコイル２０４をスピンドル軸から取り外してもコイル２０４の形状精度を保てるため、束線間の自己融着のための熱処理或いは、コイル２０４の端末線の絶縁被覆を剥離することが容易になる。
【００６７】
また、実施の形態１と同様に、コイル２０４の巻線の途中で一括転位部４８を設けることも可能である。その場合は、一括転位部４８を設ける部分を巻線する時に、ノズル６４を束線４２の周方向Ｔに回転させるとよい。なお、巻枠状の絶縁部２２１が、コイル２０４の形状を維持でき、かつ、溝等で端末線を係止する構造を絶縁部２２１が備えていれば、自己融着のための熱処理は不要である。
【００６８】
次に、以上の工程により得られた巻枠状の絶縁部２２１と、これに巻線されたコイル２０４を用いてコイル巻装中間体２１０ＭＡを組み立てる方法について説明する。
まず、図２８に示すように一対の分割コア２１１を用意する（分割コア組立工程：ステップＳ２０２−１）。そして、図２９に示すように、最終的な製品では、永久磁石の周方向Ｘの側面と接触するそれぞれの分割コア２１１の側面２１１ｕ同士を接触させる。その後、図２８に示すように、双方の分割コア２１１の間の空間を閉じた状態のまま、絶縁部２２１と、これに巻線されたコイル２０４を、径方向Ｙの内側（分割コア２１１の分割ティース部２１１ｔの先端側）から、一対の分割コア２１１に挿入する（絶縁部付きコイル挿入工程：ステップＳ２０２−２）。
【００６９】
図２９に示すように、絶縁部２２１の内側の内筒部２１１ｋの周方向Ｘの内径をＷとすると、双方の分割コア２１１の間の空間を閉じた状態の一対の分割コア２１１の一対の分割ティース部２１１ｔの径方向Ｙの内側の先端部２１１ｔｉｎの周方向Ｘの幅および一対のシュー部２１１ｓの周方向Ｘの幅の合計Ｖは、Ｗより小さくなるように設定されている。したがって、実施の形態１で説明したように、一対の分割コア１１と、それぞれ一対の絶縁部２１ａ、２１ｂと永久磁石中間体３Ｍとを先に組立てなくとも、絶縁部２２１に予めコイル２０４を巻線した後で、一対の分割コア２１１に組み付けることができる。
【００７０】
次に、図３０に示すように、一対の分割コア１１を、周方向Ｘに、すなわち相互に離れる方向に開いて、それぞれの分割コア２１１の間に径方向Ｙの内側（分割ティース部２１１ｔの先端側）から永久磁石中間体２０３ＭＡを挿入することによりコイル巻装中間体２１０ＭＡを得る（ステップＳ２０２−３：永久磁石中間体挿入工程（磁性体挿入工程））。
【００７１】
なお、図３１に示すように、分割コア２１１の永久磁石中間体２０３ＭＡと接触する側面２１１ｕの２点鎖線ｇで示す範囲に予め接着剤を塗布しておけば、以上の工程を終了した状態で、全ての部材を一体化して固定できる。
【００７２】
さらに、上述のように絶縁部２２１に予めコイル２０４を巻線した後、これらを双方の分割コア２１１の間の空間を閉じた一対の分割コアに径方向Ｙの内側から挿入する利点として、スロットＳに占めるコイル２０４の占積率の向上が挙げられる。
【００７３】
例えば、図３２に示すような分割コア２１１Ｂの形状では、スロットの底面４９（径方向Ｙの外側の面）を周方向Ｘに延長したラインは、分割コア２１１Ｂの分割ヨーク部２１１Ｂｙの一部と干渉している。したがって、先に分割コア２１１Ｂと永久磁石中間体２０３ＭＢとを組み合わせてからコイル２０４Ｂを巻線しようとすると、導体が分割ヨーク部２１１Ｂｙと干渉するために、図１２で説明した巻線装置６０で巻線することが難しい。
【００７４】
そこで、図３３に示すように、形状を維持する絶縁部２２１Ｂと、薄膜の絶縁フィルム２２１Ｃを共用し、実施の形態２の組み立て方法を用いて絶縁部２２１Ｂおよび絶縁フィルム２２１Ｃに予めコイル２０４Ｂを巻線すれば、上記スロットの形状であってもコイル２０４Ｂの占積率を向上でき、更なる回転電機の小型化、効率の向上が期待でき、トルクが高くコギングの小さい回転電機と、これに関連するリニアモータを得ることができる。
【００７５】
尚、図３３では絶縁フィルム２２１Ｃを用いる例を示したが、図３２において、コイル２０４Ｂと、分割コア２１１Ｂとの間に空隙が得られ十分な絶縁距離が保たれるのであれば絶縁フィルム２２１Ｃは不要である。
【００７６】
実施の形態２に係る電機子、回転電機、リニアモータ及び、電機子、回転電機、リニアモータの製造方法によれば、分割ティース部２１１ｔの径方向Ｙの内側の先端部２１１ｔｉｎにシュー部２１１ｓを備えた一対の分割コア２１１と絶縁部２２１と永久磁石中間体２０３ＭＡとを先に組立てなくとも、絶縁部２２１に予めコイル２０４を巻線した後で、一対の分割コア２１１に組み付け、永久磁石中間体２０３ＭＡを一対の分割コア２１１の間に挿入することができるので、固定子の組立精度の向上、生産性の向上が期待できる。
【００７７】
また、巻線装置２６０によれば、コイル２０４を複数個、同時に巻線することができ、形成したコイル２０４をスピンドル軸から取り外してもコイル２０４の形状精度を保てるため、自己融着のための熱処理、或いは、コイル２０４の端末線の絶縁被覆を剥離することが容易になる。
【００７８】
これらにより、生産工程の省エネルギー化、製品の歩留まりの向上が期待できる。さらに、スロット形状に拘わらす分割コアのスロットにコイル２０４Ｂを挿入でき、コイル２０４Ｂの占積率を高めることが可能であって、更なる回転電機の効率の向上、小型化が期待でき、トルクが高くコギングの小さい回転電機と、これに関連するリニアモータを得ることができる。
【００７９】
実施の形態３．
以下、実施の形態３に係る電機子、回転電機、リニアモータ及び、電機子、回転電機、リニアモータの製造方法を実施の形態１、２と異なる部分を中心に説明する。
図３４は、実施の形態３による固定子の製造工程を示すフロー図である。
図３５は、コイル巻装体３１０Ａの分解図である。
図３５については、以下の説明において２通りの使い方をする。着磁されていない永久磁石中間体３Ｍを有するコイル巻装中間体３１０ＭＡに関する説明をする場合と、着磁後の永久磁石３を有するコイル巻装体３１０Ａに関する説明をする場合である。
図３６は、コイル３０４と一対の分割コア２１１との寸法関係を説明する補足図である。
図３７は、図３６のＤ−Ｄ断面図であり、コイル挿入工程を示す概念図である。
【００８０】
実施の形態１と本実施の形態との違いは、まず、使用する絶縁部の形状が異なる点である。次に、コイルの形成工程、コイルの装着工程が異なる。
【００８１】
実施の形態２と本実施の形態との違いは、まず、実施の形態２では、巻枠状の絶縁部２２１に予めコイル２０４を巻線してから、一対の分割コア２１１に装着したのに対して、本実施の形態では、絶縁部に対してコイルを巻線するのではなく、コイルだけを予め形成する点である。次に、実施の形態２では、巻枠状の絶縁部２２１にコイル２０４を巻線した後、これらを一緒に一対の分割コア１１に挿入したが、本実施の形態では、一対の分割コア２１１に絶縁部３２１ａ、３２１ｂを装着した後、別途形成したコイル３０４を装着する点である。
【００８２】
本実施の形態では、分割コア組立工程（ステップＳ３０２−１）において、まず、分割コア製造工程（ステップＳ１−１）で製造した一対の分割コア２１１に、絶縁部製造工程（ステップＳ１−３）で製造した一対の絶縁部３２１ａと一対の絶縁部３２１ｂを組み立てる。
【００８３】
図３６に示すように、コイル３０４の内側の空洞部の周方向Ｘの幅をＷ２とすると、一対の分割コア２１１に装着した絶縁部３２１ａ、３２１ｂの、径方向内側先端における、それぞれの周方向外側端部の間の幅Ｖ２は、Ｗ２より小さくなるように設定されている。
【００８４】
実施の形態２と同様の手順で、コイルの製造工程（ステップＳ１−４）で製造したコイル３０４を、絶縁部３２１ａ、３２１ｂを装着して双方の間の空間を閉じた一対の分割コア２１１の一対の分割ティース部２１１ｔに、径方向Ｙの内側（分割ティース部２１１ｔの先端側）から挿入する（コイル挿入工程：ステップＳ３０２−２）。
【００８５】
次に、一対の分割コア２１１を、周方向Ｘに、すなわち相互に離れる方向に開いて、それぞれの分割コア２１１の間に径方向Ｙの内側から永久磁石中間体３Ｍを挿入することによりコイル巻装中間体３１０ＭＡを得る（ステップＳ２０２−３：永久磁石中間体挿入工程）。
【００８６】
図３７に示すように、実施の形態３の絶縁部２１ａ、２１ｂで設けていた内鍔（破線部分）は、絶縁部３２１ａ、３２１ｂには設けていない。したがって、コイル３０４だけであっても実施の形態２と同様、予め巻線したコイル３０４を単独で径方向Ｙの内側から一対の分割コア２１１に挿入することができる。その後、着磁工程（ステップＳ３）を経て、コイル巻装中間体３１０ＭＡは、コイル巻装体３１０Ａとなる。その後の工程は、実施の形態２と同様である。
【００８７】
実施の形態３に係る電機子、回転電機、リニアモータ及び、電機子、回転電機、リニアモータの製造方法によれば、実施の形態１、２の効果に加えて、実施の形態２よりも絶縁部の樹脂材料を抑制することができる。これらにより、製品の生産性を向上できることから、省エネルギーとなり、製本の歩留まりも向上できる。
【００８８】
実施の形態４．
以下、実施の形態４に係る電機子、回転電機、リニアモータ及び、電機子、回転電機、リニアモータの製造方法を実施の形態１〜３と異なる部分を中心に、永久磁石のバリエーションについて説明する。
図３８は、コイル巻装体４１０Ａの軸方向Ｚに垂直な断面図である。
一般に、固定子のコイルによって生じた磁界がコイル中央の永久磁石を貫通すると磁石の表面に渦電流が生じる。この渦電流が新たな磁場を作る事によって元の磁場を打ち消す方向に働き、結果、ジュール熱が増加することで磁気特性が劣化する熱減磁が生じる。
【００８９】
そこで、本実施の形態では、図３８に示すように、断面台形の分割永久磁石４０３Ｂを径方向Ｙに積み重ねて貼り合わせた永久磁石４０３（永久磁石４０３は、ティース部の２１１ｔの径方向Ｙに垂直に、複数の永久磁石に分割されていることと同義）を使用することにより上記の渦電流による損失を抑制する。
【００９０】
なお、実施の形態１でも述べたが、永久磁石４０３の全体としての形状は、軸方向Ｚに垂直な断面が、三角形又は台形であり、径方向Ｙの内側の周方向Ｘの幅が、径方向Ｙの外側の周方向の幅よりも大きい。よって、永久磁石４０３は、径方向Ｙに複数の分割永久磁石４０３Ｂに分割されていることになる。
【００９１】
実施の形態４に係る電機子、回転電機、リニアモータ及び、電機子、回転電機、リニアモータの製造方法によれば、実施の形態１の効果に加えて、渦電流を低減して磁気特性のさらに高い回転電機と、これに関連するリニアモータを得ることができる。
【００９２】
実施の形態５．
以下、実施の形態５に係る電機子、回転電機、リニアモータ及び、電機子、回転電機、リニアモータの製造方法を実施の形態４と異なる部分を中心に説明する。
図３９は、コイル巻装体５１０Ａの軸方向Ｚに垂直な断面図である。
図４０は、本実施の形態に係る効果を説明する図である。
本実施の形態では、特に永久磁石５０３の補強構造について説明する。
【００９３】
図３９に示すように、コイル巻装体５１０Ａの軸方向に垂直な断面図において、永久磁石５０３の径方向Ｙの外周側（分割ヨーク部２１１ｙ側の端部）と内周側（分割ティース部２１１ｔ側の端部）の双方に、それぞれ、永久磁石５０３に接し、かつ一対の分割コア２１１の間に挟まれた非導電性かつ非磁性の補強部３３ａと補強部３３ｂとを備える。補強部３３ａ、３３ｂの軸方向Ｚに垂直な断面は、台形である。
【００９４】
補強部３３ａ、３３ｂを設けることで、図４０に示すように、複数のコイル巻装体５１０Ａを円環状に配列した後に、隣り合う分割コア２１１同士を溶接し、ハウジング７を焼き嵌め等で嵌合する際に、永久磁石５０３に働く圧縮応力を緩和することができる。
【００９５】
ハウジング７を焼き嵌めで、円環状に固定した複数のコイル巻装体５１０Ａに嵌合すると、嵌合後の熱収縮により、各コイル巻装体５１０Ａには、図４０に示す、固定子５１０の軸芯方向に向かう応力Ｑ１が働く。この応力Ｑ１は、隣り合うコイル巻装体５１０Ａを、周方向Ｘに相互に押し付ける応力Ｑ２、応力Ｑ３となる。
【００９６】
そして応力Ｑ２、Ｑ３は、永久磁石５０３の径方向Ｙの内周側および外周側に最も近い部分に集中する。そこで、当該部分に、補強部３３ａ、３３ｂを挿入することにより、永久磁石５０３が、応力Ｑ２、Ｑ３により割れることを防止する。これにより、製品の歩留まりと生産性を向上できる。なお、補強部３３ａ、３３ｂの材質は、非導電性材料かつ磁性を有するものであってもよい。この場合でも、補強部３３ａ、３３ｂに発生する渦電流を低減できる。
【００９７】
なお、永久磁石５０３は、一体物でもよいし、実施の形態４で説明したような、径方向に分割されたものを用いてもよい。
【００９８】
実施の形態５に係る電機子、回転電機、リニアモータ及び、電機子、回転電機、リニアモータの製造方法によれば、実施の形態１〜４の効果に加えて、さらに歩留まりの高い回転電機と、これに関連するリニアモータを得ることができる。
【００９９】
本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
【符号の説明】
【０１００】
１００  回転電機、１００Ｒ  リニアモータ、１０，５１０  固定子、１０Ａ，１０Ｂ，２１０Ａ，３１０Ａ，４１０Ａ，５１０Ａ  コイル巻装体、１０ＭＡ，２１０ＭＡ，３１０ＭＡ  コイル巻装中間体、１０Ｒｔ  凸部、１０，１０Ｒ  固定子、１１，１１Ｂ，１１Ｃ，２１１，２１１Ｂ  分割コア、１１ｐ  鉄心片、１１ｓ，２１１ｓ  シュー部、１１ｔ，１１Ｒｔ，２１１ｔ  分割ティース部、２１１ｔｉｎ，１１Ｒｔｉｎ  先端部、１１ｙ，２１１ｙ  分割ヨーク部、２１１ｕ  側面、２１１ｋ  内筒部、１２ｐ  凸部、１２ｒ  凹部、１３  接着層、２０  回転子、２０Ｒ  可動子、２０ａ  回転子鉄心、２１ａ，２１ｂ，２２１，２２１Ｂ，３２１ａ，３２１ｂ  絶縁部、２２１Ｃ  絶縁フィルム、３，３Ｃ，３Ｄ，３Ｅ，３Ｆ，４０３，５０３  永久磁石、４０３Ｂ  分割永久磁石、３Ｅ１  断面長方形部、３Ｅ２  断面台形部、３Ｆ１  第一断面台形部、３Ｆ２  第二断面台形部、３Ｍ，２０３ＭＡ，２０３ＭＢ  永久磁石中間体、３３ａ，３３ｂ  補強部、４２  束線、４３  導体、４４  絶縁被覆、４６  絶縁テープ、４７  連続転位部、４８  一括転位部、４９  底面、４，４Ｒ，２０４，２０４Ｂ，３０４  コイル、６０，２６０  巻線装置、６１  ボビン、６２  テンショナ、６３  フライヤ、６４  ノズル、６５  ノズルホルダ、６６  回転動力、６７  巻枠用冶具、６８  巻枠ステージ、７  ハウジング、Ｐ  転位ピッチ、Ｓ  スロット、Ｕ  矢印、Ｌｉｎ，Ｌｏｕｔ  幅、Ｘ  周方向、Ｙ  径方向、Ｚ  軸方向、Ｅ１，Ｅ２  磁束、Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３  応力。
【図１】
2021024518.tif 000003
【図２】
2021024518.tif 000004
【図３】
2021024518.tif 000005
【図４】
2021024518.tif 000006
【図５】
2021024518.tif 000007
【図６】
2021024518.tif 000008
【図７】
2021024518.tif 000009
【図８】
2021024518.tif 000010
【図９】
2021024518.tif 000011
【図１０】
2021024518.tif 000012
【図１１】
2021024518.tif 000013
【図１２】
2021024518.tif 000014
【図１３】
2021024518.tif 000015
【図１４】
2021024518.tif 000016
【図１５】
2021024518.tif 000017
【図１６】
2021024518.tif 000018
【図１７】
2021024518.tif 000019
【図１８】
2021024518.tif 000020
【図１９】
2021024518.tif 000021
【図２０】
2021024518.tif 000022
【図２１】
2021024518.tif 000023
【図２２】
2021024518.tif 000024
【図２３】
2021024518.tif 000025
【図２４】
2021024518.tif 000026
【図２５】
2021024518.tif 000027
【図２６】
2021024518.tif 000028
【図２７】
2021024518.tif 000029
【図２８】
2021024518.tif 000030
【図２９】
2021024518.tif 000031
【図３０】
2021024518.tif 000032
【図３１】
2021024518.tif 000033
【図３２】
2021024518.tif 000034
【図３３】
2021024518.tif 000035
【図３４】
2021024518.tif 000036
【図３５】
2021024518.tif 000037
【図３６】
2021024518.tif 000038
【図３７】
2021024518.tif 000039
【図３８】
2021024518.tif 000040
【図３９】
2021024518.tif 000041
【図４０】
2021024518.tif 000042
【手続補正書】
【提出日】令和3年6月16日(2021.6.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のコイル巻装体を第一方向に隣接させて組み合わせた電機子であって、
前記コイル巻装体は、分割ヨーク部と、前記分割ヨーク部から前記第一方向と直交する第二方向に突出する分割ティース部とをそれぞれ有する一対の分割コアと、一対の前記分割コアの間に挟まれた永久磁石と、
一対の前記分割ティース部に巻線されたコイルとを備え、
前記永久磁石の、前記第一方向及び前記第二方向に直交する第三方向に垂直な断面を前記第二方向の中央で、前記第一方向に二分した２つの断面積を比較すると、前記分割ティース部の先端側の断面積の方が、前記分割ヨーク部側の断面積よりも大きく、
一対の前記分割コアと前記コイルとを電気的に絶縁する絶縁部を備え、
前記絶縁部は、前記コイルを収納するスロットの内周面と、前記分割ティース部の前記第三方向の両端面とを覆い、巻枠状に一体形成され、
一対の前記分割コアにおける前記分割ティース部の前記第二方向の先端部から前記永久磁石と反対側に前記第一方向に突出するシュー部をそれぞれ備え、
一対の前記先端部の前記第一方向の幅および一対の前記シュー部の前記第一方向の幅の合計は、前記絶縁部の前記第一方向の内径よりも小さい電機子。
【請求項２】
前記永久磁石の前記第三方向に垂直な断面形状は、三角形又は台形である請求項１に記載の電機子。
【請求項３】
前記永久磁石は、前記分割ティース部の前記第二方向に垂直に、複数に分割されている請求項１又は請求項２に記載の電機子。
【請求項４】
前記永久磁石の前記分割ヨーク部側の端部と前記分割ティース部側の端部との双方には、それぞれ、前記永久磁石に接し、かつ一対の前記分割コアの間に挟まれた非磁性の補強部を備える請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電機子。
【請求項５】
前記補強部は、非導電性を有する請求項４に記載の電機子。
【請求項６】
前記コイルは、並列に接続された複数の導体を有する束線からなり、前記束線は、前記束線の軸芯を中心として１８０度捻られた、少なくとも一箇所の一括転位部を有する請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電機子。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の電機子として形成された固定子と、回転子とを備え、
複数の前記コイル巻装体は、前記第一方向に円環状に組み合わされており、
前記回転子は、前記固定子の内周面に、回転子鉄心の外周面を対向させて、回転可能に支えられている回転電機。
【請求項８】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の電機子としての形成された可動子と、前記第一方向に等間隔に設けられ、かつ前記第二方向に突出する複数の凸部を有する平板状の固定子とを備え、
複数の前記コイル巻装体は、直線状に組み合わされており、
前記可動子は、前記固定子の上面に、前記可動子の前記分割ティース部の先端部を対向させて、直動可能であるリニアモータ。
【請求項９】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の電機子の製造方法であって、
前記分割コアを製造する分割コア製造工程と、
前記コイルを予め巻線するコイル製造工程と、
双方の間の空間を閉じた一対の前記分割コアの一対の前記分割ティース部に、前記分割ティース部の先端側から前記コイルを挿入するコイル挿入工程と、
一対の前記分割コアを、一対の前記分割コアが相互に離れる方向に開いて、それぞれの前記分割コアの間に前記分割ティース部の先端側から、着磁可能な磁石素材を用いて製造した着磁前の前記永久磁石である永久磁石中間体又は、前記永久磁石を挿入する磁性体挿入工程とを有する電機子の製造方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の電機子の製造方法としての固定子の製造方法によって製造する固定子と、
回転子とを、回転子鉄心の外周面が、前記固定子の内周面に対向して回転可能に配置する回転電機の製造方法。
【請求項１１】
請求項９に記載の電機子の製造方法としての可動子の製造方法によって製造する可動子を、
固定子上において、前記固定子の上面に前記分割ティース部の先端部を対向させて、移動可能に配置するリニアモータの製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本願に開示される電機子は、
複数のコイル巻装体を第一方向に隣接させて組み合わせた電機子であって、
前記コイル巻装体は、分割ヨーク部と、前記分割ヨーク部から前記第一方向と直交する第二方向に突出する分割ティース部とをそれぞれ有する一対の分割コアと、一対の前記分割コアの間に挟まれた永久磁石と、
一対の前記分割ティース部に巻線されたコイルとを備え、
前記永久磁石の、前記第一方向及び前記第二方向に直交する第三方向に垂直な断面を前記第二方向の中央で、前記第一方向に二分した２つの断面積を比較すると、前記分割ティース部の先端側の断面積の方が、前記分割ヨーク部側の断面積よりも大きく、
一対の前記分割コアと前記コイルとを電気的に絶縁する絶縁部を備え、
前記絶縁部は、前記コイルを収納するスロットの内周面と、前記分割ティース部の前記第三方向の両端面とを覆い、巻枠状に一体形成され、
一対の前記分割コアにおける前記分割ティース部の前記第二方向の先端部から前記永久磁石と反対側に前記第一方向に突出するシュー部をそれぞれ備え、
一対の前記先端部の前記第一方向の幅および一対の前記シュー部の前記第一方向の幅の合計は、前記絶縁部の前記第一方向の内径よりも小さいものである。
【国際調査報告】
2021024518.tif 000043
2021024518.tif 000044
2021024518.tif 000045
2021024518.tif 000046
2021024518.tif 000047
2021024518.tif 000048