(57)【要約】  アキシャルギャップ型回転電機に用いられるコアであって、本体部と、複数の枠状の鍔部とを備え、前記本体部は、環状のヨークと、前記ヨークの周方向に並ぶ複数の柱状のティースとを備え、各前記鍔部は、各前記ティースの先端部に固定され、前記ヨークと複数の前記ティースとは、一体の圧粉成形体で構成され、各前記鍔部は、貫通孔を有する圧粉成形体で構成され、前記ティースの先端部は、前記貫通孔に挿通されて、前記ティースの端面が前記貫通孔から露出されており、前記ヨークの軸方向の平面視で、前記鍔部の外周縁内の面積に対する前記ティースの端面の面積の割合が７．５％以上である、コア。
2020100385.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アキシャルギャップ型回転電機に用いられるコアであって、
本体部と、複数の枠状の鍔部とを備え、
前記本体部は、環状のヨークと、前記ヨークの周方向に並ぶ複数の柱状のティースとを備え、
各前記鍔部は、各前記ティースの先端部に固定され、
前記ヨークと複数の前記ティースとは、一体の圧粉成形体で構成され、
各前記鍔部は、貫通孔を有する圧粉成形体で構成され、
前記ティースの先端部は、前記貫通孔に挿通されて、前記ティースの端面が前記貫通孔から露出されており、
前記ヨークの軸方向の平面視で、前記鍔部の外周縁内の面積に対する前記ティースの端面の面積の割合が７．５％以上である、
コア。
【請求項２】
前記鍔部は、前記先端部の外周面と前記貫通孔の内周面との間隔が０．０５ｍｍ以下である近接領域を有する請求項１に記載のコア。
【請求項３】
前記貫通孔の周長に対して、前記近接領域における前記貫通孔の周方向に沿った長さの割合が２０％超である請求項２に記載のコア。
【請求項４】
前記先端部の外周面と前記貫通孔の内周面との間隔の最大値と最小値との差が０．４０ｍｍ未満である請求項２又は請求項３に記載のコア。
【請求項５】
前記鍔部は、前記近接領域の少なくとも一部を前記鍔部における前記ヨークの外周縁側に備える請求項２から請求項４のいずれか１項に記載のコア。
【請求項６】
前記ヨークの周方向に隣り合う前記ティースに固定される前記鍔部は、前記近接領域の少なくとも一部を両前記ティースが対向する側に備える請求項２から請求項５のいずれか１項に記載のコア。
【請求項７】
隣り合う前記ティースには、同相のコイルが配置される請求項６に記載のコア。
【請求項８】
前記近接領域の少なくとも一部を前記鍔部における前記ヨークの周方向の同じ側に備える請求項２から請求項５のいずれか１項に記載のコア。
【請求項９】
前記ティースは、前記鍔部が載置される段差部を有する請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のコア。
【請求項１０】
前記段差部の高さは、前記鍔部の厚さ以上である請求項９に記載のコア。
【請求項１１】
前記段差部の高さと前記鍔部の厚さとの差が０ｍｍ超３ｍｍ以下である請求項１０に記載のコア。
【請求項１２】
前記段差部の底面と前記段差部の周面との交差角度が９０°であり、
前記貫通孔の内周面と前記鍔部における前記段差部の底面に載置される面との交差角度が９０°である請求項９から請求項１１のいずれか１項に記載のコア。
【請求項１３】
前記ティースの先端部は、前記ティースの端面に交差する傾斜面を含み、
前記傾斜面における前記端面の延長面に対する角度が５°以上６０°以下である請求項１１に記載のコア。
【請求項１４】
前記コアの構成材料は、純鉄、Ｓｉを含む鉄基合金、又はＡｌを含む鉄基合金を含む請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載のコア。
【請求項１５】
前記コアの相対密度は９０％以上である請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載のコア。
【請求項１６】
請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載のコアと、
各前記ティースに配置されるコイルとを備える、
ステータ。
【請求項１７】
請求項１６に記載のステータを備える、
回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、コア、ステータ、及び回転電機に関する。
本出願は、２０１８年１１月１２日付の日本国出願の特願２０１８−２１２３２２に基づく優先権を主張し、前記日本国出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、回転電機の一つとして、ロータとステータとがロータの軸方向に対向して配置されたアキシャルギャップ型のモータを開示する。この種の回転電機に用いられるステータは、ヨーク及び複数のティースを有するコアと、各ティースに配置されるコイルとを備える。代表的には、ヨークは、円環板状の部材である。各ティースは、ヨークの軸方向に突出する柱状の部材であり、ヨークの周方向に離間して並ぶ。特許文献１は、更に、ティースにおけるヨークとの連結端とは反対側の端部に板状の鍔部を設けることを開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−０４４８２９号公報
【発明の概要】
【０００４】
本開示のコアは、
アキシャルギャップ型回転電機に用いられるコアであって、
本体部と、複数の枠状の鍔部とを備え、
前記本体部は、環状のヨークと、前記ヨークの周方向に並ぶ複数の柱状のティースとを備え、
各前記鍔部は、各前記ティースの先端部に固定され、
前記ヨークと複数の前記ティースとは、一体の圧粉成形体で構成され、
各前記鍔部は、貫通孔を有する圧粉成形体で構成され、
前記ティースの先端部は、前記貫通孔に挿通されて、前記ティースの端面が前記貫通孔から露出されており、
前記ヨークの軸方向の平面視で、前記鍔部の外周縁内の面積に対する前記ティースの端面の面積の割合が７．５％以上である。
【０００５】
本開示のステータは、
本開示のコアと、
各前記ティースに配置されるコイルとを備える。
【０００６】
本開示の回転電機は、
本開示のステータを備える。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、実施形態のコアの一例を示す概略平面図である。
【図２】図２は、実施形態のコアの一例について、コアの一部を示す概略斜視図である。
【図３】図３は、実施形態のコアにおいて、ティースの先端部の外周面と鍔部の貫通孔の内周面との間隔を説明する図である。
【図４】図４は、実施形態のコアであって、隣り合う鍔部が近接領域を向かい合って備える例について、コアの一部を示す概略平面図である。
【図５】図５は、実施形態のコアであって、隣り合う鍔部が近接領域をヨークの周方向の同じ側に備える例について、コアの一部を示す概略平面図である。
【図６Ａ】図６Ａは、実施形態のコアであって段差部を備えるティースの一部を示す部分断面図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、実施形態のコアであって傾斜面を備えるティースの一部を示す部分断面図である。
【図７】図７は、実施形態のステータの一例を示す概略平面図である。
【図８】図８は、実施形態の回転電機の一例を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
［本開示が解決しようとする課題］
アキシャルギャップ型回転電機に用いられるコアとして、ステータを組み立て易く、高いトルクが得られる回転電機を構築できることが望まれる。
【０００９】
そこで、本開示は、高いトルクを有する回転電機を構築でき、ステータの製造性にも優れるコアを提供することを目的の一つとする。
【００１０】
また、本開示は、高いトルクを有する回転電機を構築でき、製造性にも優れるステータを提供することを他の目的の一つとする。
【００１１】
更に、本開示は、高いトルクを有し、製造性にも優れる回転電機を提供することを別の目的の一つとする。
【００１２】
［本開示の効果］
本開示のコアは、高いトルクを有する回転電機を構築でき、ステータの製造性にも優れる。
【００１３】
本開示のステータは、高いトルクを有する回転電機を構築でき、製造性にも優れる。
【００１４】
本開示の回転電機は、高いトルクを有し、製造性にも優れる。
【００１５】
［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
（１）本開示の一態様に係るコアは、
アキシャルギャップ型回転電機に用いられるコアであって、
本体部と、複数の枠状の鍔部とを備え、
前記本体部は、環状のヨークと、前記ヨークの周方向に並ぶ複数の柱状のティースとを備え、
各前記鍔部は、各前記ティースの先端部に固定され、
前記ヨークと複数の前記ティースとは、一体の圧粉成形体で構成され、
各前記鍔部は、貫通孔を有する圧粉成形体で構成され、
前記ティースの先端部は、前記貫通孔に挿通されて、前記ティースの端面が前記貫通孔から露出されており、
前記ヨークの軸方向の平面視で、前記鍔部の外周縁内の面積に対する前記ティースの端面の面積の割合が７．５％以上である。
【００１６】
本開示のコアは、鍔部を備える。そのため、本開示のコアは、鍔部によってティースに磁束を通過させ易い、鍔部によってコイルの脱落を防止し易いといった効果を有しつつ、ステータの組立作業性に優れる。ステータの組立作業性に優れる理由の一つは、本開示のコアは、本体部と鍔部とを備える組物であり、鍔部を備えていない状態で各ティースにコイルを配置できるからである。従って、本開示のコアは、ステータやアキシャルギャップ型回転電機を製造し易い。
【００１７】
また、本開示のコアは、以下に説明するように、トルクの低下を抑制でき、高いトルクを有するアキシャルギャップ型回転電機を構築できる。
【００１８】
本開示のコアは、上述のように組物であるものの、ヨークとティースとが一体物である。そのため、ヨークとティースとの間に磁気ギャップとなる隙間が生じない。このような本開示のコアは、ヨークとティースとが別部材である特許文献１のコアに比較して、ティースからヨークに磁束を良好に通過させられる。特に、本開示のコアは、鍔部の外周縁内の面積に対するティースの端面の面積の割合が７．５％以上と高い。以下、上記面積の割合を露出面積率と呼ぶことがある。上記露出面積率が高いため、鍔部の貫通孔から露出されるティースが磁束を直接受けられる上に、鍔部からティースに磁束が通過し易い。その結果、トルクの低下が抑制され易い。
【００１９】
更に、本開示のコアは、鍔部を備えるものの、コギングトルクの増大も低減できる。鍔部を備える場合、通常、隣り合う鍔部の間隔が狭いことでコギングトルクが増大し易い。しかし、本開示のコアは、鍔部の内周面とティースの外周面との間に生じる隙間を磁気ギャップとして利用できる。上記隙間によって磁気抵抗を増大できるため、磁石の回転に伴う磁束の変化が小さくなり易い。そのため、コギングトルクの増大が低減され易い。
【００２０】
（２）本開示のコアの一例として、
前記鍔部は、前記先端部の外周面と前記貫通孔の内周面との間隔が０．０５ｍｍ以下である近接領域を有する形態が挙げられる。
【００２１】
上記形態におけるティースと鍔部の近接領域との上記間隔は非常に狭い。そのため、上記形態における鍔部の近接領域は、ティースに実質的に接する領域と見なせる。また、鍔部の近接領域とティースとの間に生じ得る隙間は磁気ギャップになり難いといえる。そのため、上記形態は、鍔部の近接領域からティースに磁束を通過させ易い。従って、上記形態は、トルクの低下をより抑制し易く、高いトルクを有するアキシャルギャップ型回転電機を構築できる。
【００２２】
（３）上記（２）のコアの一例として、
前記貫通孔の周長に対して、前記近接領域における前記貫通孔の周方向に沿った長さの割合が２０％超である形態が挙げられる。
【００２３】
上記形態は、鍔部の近接領域が長いため、鍔部の近接領域からティースに磁束をより通過させ易い。従って、上記形態は、トルクの低下を更に抑制し易く、より高いトルクを有するアキシャルギャップ型回転電機を構築できる。
【００２４】
（４）上記（２）又は（３）のコアの一例として、
前記先端部の外周面と前記貫通孔の内周面との間隔の最大値と最小値との差が０．４０ｍｍ未満である形態が挙げられる。
【００２５】
上記形態は、上記間隔が局所的に大きな箇所、即ち大きな磁気ギャップとなる箇所を有さないといえる。そのため、上記形態は、鍔部からティースに磁束を通過させ易い。従って、上記形態は、トルクの低下を抑制し易く、高いトルクを有するアキシャルギャップ型回転電機を構築できる。
【００２６】
（５）上記（２）から（４）のいずれか一つのコアの一例として、
前記鍔部は、前記近接領域の少なくとも一部を前記鍔部における前記ヨークの外周縁側に備える形態が挙げられる。
【００２７】
上記形態は、以下に説明するように近接領域を長く有し易い。近接領域が長いことで、上記形態は、鍔部の近接領域からティースに磁束をより通過させ易い。従って、上記形態は、トルクの低下を更に抑制し易く、より高いトルクを有するアキシャルギャップ型回転電機を構築できる。
【００２８】
代表的には、鍔部の外形は台形状である。このような形状の鍔部におけるヨークの外周縁側に位置する領域の長さは、ヨークの内周縁側に位置する領域の長さよりも長い。以下、上記鍔部におけるヨークの外周縁側に位置する領域、即ち上記鍔部において、貫通孔から露出するティースの端面の周縁よりも外周側に位置する領域を外周領域と呼ぶことがある。また、上記鍔部におけるヨークの内周縁側に位置する領域、即ち上記鍔部において、貫通孔から露出するティースの端面の周縁よりも内周側に位置する領域を内周領域と呼ぶことがある。鍔部の外周領域に近接領域を含むコアは、近接領域を長く確保し易い。
【００２９】
（６）上記（２）から（５）のいずれか一つのコアの一例として、
前記ヨークの周方向に隣り合う前記ティースに固定される前記鍔部は、前記近接領域の少なくとも一部を両前記ティースが対向する側に備える形態が挙げられる。
【００３０】
上記形態では、隣り合う鍔部の近接領域が向かい合って配置される。そのため、隣り合うティースは、各鍔部の近接領域を経て磁束を通過させ易い。従って、上記形態は、トルクの低下を抑制し易く、高いトルクを有するアキシャルギャップ型回転電機を構築できる。上記形態が多相交流回転電機に利用される場合、各ティースには同相のコイル、異相のコイルのいずれが配置されてもよい。
【００３１】
（７）上記（６）のコアの一例として、
隣り合う前記ティースには、同相のコイルが配置される形態が挙げられる。
【００３２】
上記形態は、異相のコイルが配置される場合に比較して、トルクの低下をより抑制し易い。
【００３３】
（８）上記（２）から（５）のいずれか一つのコアの一例として、
前記近接領域の少なくとも一部を前記鍔部における前記ヨークの周方向の同じ側に備える形態が挙げられる。
【００３４】
上記形態は、各鍔部の近接領域から各ティースに磁束を通過させ易い。従って、上記形態は、トルクの低下を抑制し易く、高いトルクを有するアキシャルギャップ型回転電機を構築できる。また、上記形態は、各ティースに対して各鍔部の固定状態を一様にできるため、コアの製造性にも優れる。
【００３５】
（９）本開示のコアの一例として、
前記ティースは、前記鍔部が載置される段差部を有する形態が挙げられる。
【００３６】
上記形態は、ティースに対して鍔部を安定して配置でき、ティースと鍔部とを固定し易い。従って、上記形態は、コアの製造性にも優れる。
【００３７】
（１０）上記（９）のコアの一例として、
前記段差部の高さは、前記鍔部の厚さ以上である形態が挙げられる。
【００３８】
上記形態において段差部の高さと鍔部の厚さとが等しければ、代表的にはティースの端面と鍔部の端面とが面一になる。そのため、上記形態のコアを備えるステータとロータとの間隔を調整することが容易である。上記形態において段差部の高さが鍔部の厚さよりも大きいほど、コギングトルクが低減され易い。
【００３９】
（１１）上記（１０）のコアの一例として、
前記段差部の高さと前記鍔部の厚さとの差が０ｍｍ超３ｍｍ以下である形態が挙げられる。
【００４０】
上記形態は、上記差が上述の特定の範囲を満たすため、コギングトルクを低減しつつ、トルクの低下を抑制できる。
【００４１】
（１２）上記（９）から（１１）のいずれか一つのコアの一例として、
前記段差部の底面と前記段差部の周面との交差角度が９０°であり、
前記貫通孔の内周面と前記鍔部における前記段差部の底面に載置される面との交差角度が９０°である形態が挙げられる。
【００４２】
上記形態における段差部及び鍔部は、形状が単純であり、成形し易い。そのため、上記形態は、コアの製造性にも優れる。
【００４３】
（１３）上記（１１）のコアの一例として、
前記ティースの先端部は、前記ティースの端面に交差する傾斜面を含み、
前記傾斜面における前記端面の延長面に対する角度が５°以上６０°以下である形態が挙げられる。
【００４４】
上記形態においてティースの傾斜面が鍔部の端面から突出する場合には、コギングトルクが低減され易い。
【００４５】
（１４）本開示のコアの一例として、
前記コアの構成材料は、純鉄、Ｓｉを含む鉄基合金、又はＡｌを含む鉄基合金を含む形態が挙げられる。
【００４６】
上記形態において純鉄を含む場合には、コアが高い飽和磁束密度を有し易い、コアが緻密になり易い、コアが成形され易く製造性に優れる、といった効果を奏する。上記形態において鉄基合金を含む場合には、コアが低損失になり易い。
【００４７】
（１５）本開示のコアの一例として、
前記コアの相対密度は９０％以上である形態が挙げられる。
【００４８】
上記形態は、相対密度が９０％以上と高く緻密である。このような形態は、飽和磁束密度が高いといった磁気特性に優れるアキシャルギャップ型回転電機を構築できる。
【００４９】
（１６）本開示の一態様に係るステータは、
上記（１）から（１５）のいずれか一つのコアと、
各前記ティースに配置されるコイルとを備える。
【００５０】
本開示のステータは、本開示のコアを備えるため、各ティースにコイルを容易に配置できる。従って、本開示のステータは、製造性に優れる。また、本開示のステータは、本開示のコアを備えるため、トルクの低下を抑制でき、高いトルクを有するアキシャルギャップ型回転電機を構築できる。
【００５１】
（１７）本開示の一態様に係る回転電機は、
本開示のステータを備える。
【００５２】
本開示の回転電機は、本開示のステータを備えるため、ステータを組み立て易く、製造性に優れる。また、本開示の回転電機は、本開示のステータを備えるため、トルクの低下を抑制でき、高いトルクを有する。
【００５３】
［本開示の実施形態の詳細］
以下、図面を参照して、本開示の実施形態を具体的に説明する。図中の同一符号は、同一名称物を示す。
【００５４】
［コア］
図１〜図６Ｂを参照して、実施形態のコア１を説明する。
図１，図４，図５、及び後述する図７は、実施形態のコア１をヨーク３の軸方向から平面視した平面図である。上記の各図は、ヨーク３の表裏面のうち、ティース２が設けられる側の面、ここでは表面３０を平面視している。なお、図４，図５は、コア１の一部のみ示す。
図２は、実施形態のコア１の一部を示す斜視図であり、一組のティース２及び鍔部５について、ティース２と鍔部５とを分解し、鍔部５をティース２に固定する前の状態を示す。
図３は、一組のティース２及び鍔部５について、ティース２の端面２０及び鍔部５の端面５０側をティース２の軸方向から平面視した平面図である。
図６Ａ，図６Ｂは、実施形態のコア１をティース２の軸方向に平行な平面で切断した断面図であり、ティース２の先端部及びその近傍、並びに鍔部５のみを示す。図６Ａ，図６Ｂの断面図は、コア１を図２に示すＶＩ−ＶＩ切断線で切断した断面図に相当する。
図１〜図６Ｂ、及び後述する図７，図８は、説明の便宜上、適宜縮尺を変更している。
【００５５】
〈概要〉
以下、主に図１，図２を参照して、コア１の概要を説明する。
実施形態のコア１は、環状のヨーク３と、複数の柱状のティース２と、複数の板状の鍔部５とを備える。各鍔部５は、各ティース２の先端部に設けられる。コア１は、アキシャルギャップ型回転電機に用いられる。代表的には、コア１は、ステータのコアに利用できる。アキシャルギャップ型回転電機の一例は、後述の図８に示す回転電機９が挙げられる。ステータの一例は、後述の図７に示すステータ８が挙げられる。コア１は、各ティース２にコイル８０（図７，図８）が配置されて、コイル８０がつくる磁束や磁石９５（図８）の磁束が通過する磁気回路の構成部材として利用される。
【００５６】
実施形態のコア１では、ヨーク３と複数のティース２とが一体物であり、各鍔部５は上記一体物とは独立した部材である。また、各鍔部５は、貫通孔５２を有する枠状の部材である。ティース２の端面２０は貫通孔５２から露出される。特に、実施形態のコア１では、ヨーク３の軸方向の平面視で、鍔部５の外周縁５１内の面積に対するティース２の端面２０の面積の割合、即ち露出面積率が７．５％以上である。
以下、詳細に説明する。
【００５７】
〈本体部〉
実施形態のコア１は、本体部４を構成部材の一つとする。本体部４は、ヨーク３と、ヨーク３の周方向に並ぶ複数のティース２とを備える。また、本体部４は、ヨーク３と複数のティース２とが一体の圧粉成形体で構成される。コア１は、一つの本体部４と、複数の鍔部５との組物であるものの、ヨーク３とティース２とが一体物である。そのため、ヨーク３とティース２との間に磁気ギャップとなる隙間が生じない。従って、コア１は、ヨーク３とティース２とが別部材であるコアに比較して、ティース２からヨーク３に磁束を良好に通過させられる。
【００５８】
《ヨーク》
ヨーク３は、平面形状が円環状である板部材である。ヨーク３の表裏面のうち、一面、ここでは表面３０は、ティース２が突出して設けられる面である。ヨーク３は、ヨーク３の周方向に並ぶティース２のうち、隣り合うティース２同士を磁気的に結合する。ヨーク３は、その中央部に軸孔３９を備える。軸孔３９は、ヨーク３の表裏面を貫通する。
【００５９】
《ティース》
各ティース２は、柱状の部材であり、ヨーク３の表面３０に直交するように突出する。また、各ティース２は、ヨーク３の周方向に所定の間隔をあけて配置される。代表的には、図１に例示するように、各ティース２は、ヨーク３の周方向に等間隔に配置される。なお、ヨーク３の表面３０に直交する方向は、ヨーク３の軸孔３９の軸方向に平行な方向に相当する。また、各ティース２の軸方向は、ヨーク３の軸方向に平行な方向に相当する。図１では、ヨーク３の軸方向は紙面直交方向に相当する。
【００６０】
代表的には、各ティース２の形状、大きさは同一である。
ティース２の外形は、代表的には、ティース２の軸方向に直交する平面で切断した断面形状がティース２の軸方向に一様な形状である角柱状等が挙げられる。本例のティース２は、上記断面形状が台形状である四角柱体である。また、本例のティース２は、鍔部５が固定される先端部を除いて、ティース２の軸方向に一様な断面形状を有する。上記断面形状が台形状であるティース２は、断面積を大きく確保し易い。また、コア１のデッドスペースが低減され易い。その結果、占積率が高いステータ８が構築され易い。その他の外形として、上記断面形状が二等辺三角形等の三角形状である角柱体等が挙げられる。また、別の外形として、上記断面形状が長方形である直方体、上記断面形状が円形である円柱等が挙げられる。
【００６１】
ここでの「台形状」、「三角形状」は、幾何学上の台形、三角形だけでなく、本例のように角部に丸みを有する形状を含めて、実質的に台形、三角形と見なされる範囲を含む。例えば、断面の輪郭が直線を含む場合、上記範囲は、この直線の延長線の交点が多角形の頂点をなす形状を含む。又は、例えば、断面の輪郭が曲線及び直線を含む場合、上記範囲は、この曲線の接線と直線又は直線の延長線との交点が多角形の頂点をなす形状を含む。
【００６２】
ティース２の個数は、２個以上であればよく、適宜選択できる。上記個数は、例えば３個以上、更に６個以上でもよい。図１は、上記個数が１２個である本体部４を例示する。
【００６３】
各ティース２におけるヨーク３との連結端とは反対側に位置する先端部に、各鍔部５が固定される。即ち、各ティース２の一端部はヨーク３との連結箇所をなす。各ティース２の他端部は鍔部５の固定箇所をなす。鍔部５が固定された状態において、ティース２の端面２０は、鍔部５から露出される。図１及び後述の図７は、分かり易いように、端面２０にクロスハッチングを付している。
【００６４】
端面２０の形状は、ティース２において先端部を除く箇所の周面２１（図２）の形状に相似、又は本例のように概ね相似な形状であることが挙げられる。以下、ティース２において先端部を除く箇所を中間箇所と呼ぶ。このようなコア１を用いて回転電機９を構築すると、ティース２の周方向の任意の位置に対して、端面２０から磁石９５の磁束が通過し易い。なお、代表的には、端面２０は、本例のようにヨーク３の表面３０に平行な平面で構成され、磁束と直交するように配置される。また、代表的には、周面２１は、本例のようにヨーク３の表面３０に直交するように設けられる。
【００６５】
その他、端面２０の形状は、ティース２における中間箇所の周面２１の形状とは非相似な形状としてもよい。例えば、ティース２における中間箇所の周面２１の形状が台形状であれば、端面２０の形状は円形、三角形等でもよい。但し、磁束の通過の観点からは、端面２０の形状は、上述のように周面２１の形状と相似又は概ね相似な形状が好ましい。
【００６６】
ティース２は、先端部に段差部２５を有してもよい（図２）。段差部２５には鍔部５が載置される。端面２０の大きさ、段差部２５の形状等を含めて、ティース２の先端部の詳細は、〈ティースと鍔部との関係〉の項で説明する。
【００６７】
《大きさ》
ヨーク３の大きさ、ティース２の大きさは、回転電機９に応じて適宜選択できる。
【００６８】
ヨーク３の大きさは、例えば外径、内径、厚さ等が挙げられる。ヨーク３の外径は、例えば３０ｍｍ以上３００ｍｍ以下が挙げられる。ヨーク３の内径、ここでは軸孔３９の直径は、例えば５ｍｍ以上１５０ｍｍ以下が挙げられる。ヨーク３の厚さは、例えば１．０ｍｍ以上１０ｍｍ以下、更に１．５ｍｍ以上７．０ｍｍ以下が挙げられる。
【００６９】
ティース２の大きさは、例えば断面積、高さ等が挙げられる。ここでのティース２の断面積とは、ティース２の軸方向に直交する平面で切断した断面の面積である。ティース２が段差部２５を有する場合には、上述の先端部を除く中間箇所の断面積である。ティース２の高さは、ヨーク３の表面３０から端面２０までの距離である。ティース２の断面積は、例えば５ｍｍ２以上８００ｍｍ２以下が挙げられる。ティース２の高さは、例えば３ｍｍ以上４０ｍｍ以下が挙げられる。
【００７０】
〈鍔部〉
各鍔部５は、各ティース２の先端部に固定される枠状の板部材である。各鍔部５は、貫通孔５２を有する圧粉成形体で構成される。各貫通孔５２には、各ティース２の先端部が挿通される。代表的には、各鍔部５の形状、大きさは同一である。
【００７１】
《機能・作用》
鍔部５は、以下に説明するように、ティース２により多くの磁束を通過させる機能を有する。ティース２の先端部に固定された状態では、鍔部５は、ティース２の周面２１から、周面２１に直交する方向に突出する。そのため、鍔部５が固定されたティース２の先端部の平面積は、端面２０の面積と鍔部５の端面５０との合計面積となる。従って、鍔部５が固定されたティース２の先端部の平面積は、ティース２の中間箇所の断面積に比較して、鍔部５によって増大されているといえる。このようなコア１を用いて回転電機９を構築すると、コア１における磁石９５に対向する面積が、鍔部を有しない場合に比較して大きい。そのため、コア１は、鍔部５によって、ティース２に磁石９５の磁束を集め易く、上記磁束をより多く通過させ易い。
【００７２】
コア１は、鍔部５を備えるものの、以下に説明するように、ステータ８や回転電機９の製造性に優れる。コア１は、ティース２を備える本体部４と鍔部５とが分離可能な組物である。そのため、ステータ８や回転電機９の製造過程で、ティース２の先端に鍔部５が配置されていない状態で、ティース２にコイル８０を配置することができる。従って、コア１とコイル８０との組立作業が行い易い。そして、コイル８０が配置されたティース２と、鍔部５とを一体化する。例えば、上記ティース２の先端部を鍔部５の貫通孔５２に挿通させてティース２と鍔部５とを接着剤等で接合したり、圧入や焼嵌め等によって固定したりすることが挙げられる。焼嵌めを行う際には、例えば鍔部５を適宜な温度に加熱することができる。このようにティース２と鍔部５とが固定されることで、本体部４と鍔部５とが一体化される。
【００７３】
その他、鍔部５は、ティース２からコイル８０が脱落することを防止する機能等を有する。また、コア１は、鍔部５を備えるものの、以下に説明するように、コギングトルクの増大も低減できる。ティース２の先端部の外周面と鍔部５の貫通孔５２を形成する内周面５２０（図２）との間に隙間が生じ得るものの、コア１は、この隙間を磁気ギャップとして利用できる。この磁気ギャップによって、鍔部５とティース２との間で磁気抵抗が増大する。このようなコア１を用いて回転電機９を構築すると、磁石９５の回転に伴う磁束の変化が小さくなり易い。なお、各図は、分かり易いように、上記隙間を大きく示す。
【００７４】
《形状》
鍔部５の外周形状、即ち外周縁５１が描く形状は、ティース２における中間箇所の周面２１の形状に相似、又は本例のように概ね相似な形状が挙げられる。この場合、ティース２の周方向の任意の位置に対して、鍔部５によって磁石９５の磁束を通過させ易くする効果が良好に得られる。
【００７５】
鍔部５の内周形状、即ち貫通孔５２の内周面５２０が描く形状は、本例に示すように鍔部５の外周形状に相似な形状が挙げられる。この場合、鍔部５の外周縁５１と内周面５２０との間隔、即ち幅が鍔部５の周方向に均一になり易い。そのため、ティース２の周方向の任意の位置に対して、鍔部５によって磁石９５の磁束を通過させ易くする効果が一様に得られ易い。鍔部５の内周形状は、鍔部５の外周形状とは非相似な形状としてもよいが、磁束の通過の観点からは、上述のように相似な形状、又は概ね相似な形状が好ましい。
【００７６】
また、鍔部５の内周形状は、本例に示すようにティース２の端面２０の形状に相似な形状が挙げられる。この場合、鍔部５の内周面５２０とティース２の先端部の外周面との間に生じる隙間が局所的に大きくなることを防止し易い。局所的に大きな隙間は、大きな磁気ギャップとなる。鍔部５の内周面５２０とティース２の先端部の外周面との間に大きな磁気ギャップが存在すると、トルクの低下が生じる。上記大きな磁気ギャップが低減されることで、トルクの低下が抑制される。
【００７７】
本例の鍔部５の外周形状及び内周形状は、角部を丸めた台形状である。鍔部５がティース２に固定された状態において、鍔部５の輪郭における台形の長辺部分は、ヨーク３の外周縁側に配置される。上記台形の短辺部分は、ヨーク３の内周縁側に配置される。なお、代表的には、端面５０及びその反対側の面は、本例のように平面で構成される。
【００７８】
〈ティースと鍔部との関係〉
以下、主に図３〜図６Ｂを参照して、ティース２の先端部、鍔部５の貫通孔５２を詳細に説明する。
【００７９】
《露出面積率》
実施形態のコア１は、鍔部５の貫通孔５２からティース２の一部、具体的には先端部の端面２０を露出させる。そのため、鍔部５とティース２との間に、磁束と直交する方向に配置される磁気ギャップが低減され易い。以下、この磁気ギャップを直交ギャップと呼ぶ。コア１では、上記直交ギャップの大きさがティース２の中間箇所の断面積よりも小さい。場合によっては、コア１は、上記直交ギャップを実質的に有さない。コア１は、直交ギャップが小さいことで、鍔部５からティース２に磁石９５（図８）の磁束を通過させ易い。そのため、コア１は、ティース２と鍔部５とが独立した部材であるものの、両者間に生じる磁気ギャップに起因するトルクの低下を抑制できる。この点は、例えば後述の試験例１の試料Ｎｏ．１０１とＮｏ．１とを比較参照するとよい。
【００８０】
定量的には、鍔部５の外周縁５１内の面積Ｓ５に対して、貫通孔５２から露出されるティース２の端面２０の面積Ｓ２の割合、即ち露出面積率が７．５％以上である。露出面積率（％）は、（Ｓ２／Ｓ５）×１００で求められる。なお、上述の鍔部５における面積Ｓ５は、貫通孔５２の面積も含む。
【００８１】
上述の露出面積率が７．５％以上であれば、ティース２の端面２０が磁石９５の磁束を直接受けられる。また、上記露出面積率が７．５％以上であれば、上述の直交ギャップが低減され易い。そのため、鍔部５からティース２に磁石９５の磁束が通過し易い。従って、コア１は、トルクの低下を抑制し易く、高いトルクを有する回転電機９を構築できる。
【００８２】
上述の露出面積率が高いほど、トルクの低下が抑制され易い。トルクの低下の更なる抑制を望む場合、上記露出面積率は８．０％以上、更に１０％以上が好ましい。この点は、後述の試験例２を参照するとよい。
【００８３】
上述の露出面積率は、例えば９０％以下であれば、鍔部５の幅をある程度大きく確保することができる。そのため、鍔部５による通過磁束の増大効果やコイル８０の脱落防止効果等が得られ易い。また、鍔部５の幅がある程度大きいと、鍔部５を成形し易く、鍔部５の製造性にも優れる、鍔部５を取り扱い易く、ティース２と鍔部５との組立作業性にも優れるといった効果が期待できる。上記効果を望む場合、上記露出面積率は８０％以下、更に７０％以下、６０％以下、６０％未満でもよい。
【００８４】
《近接領域とティースとの間隔》
鍔部５の貫通孔５２の大きさは、代表的には、ティース２の挿通作業を行い易いように、裕度を加味して、ティース２の先端部の大きさよりも大きく設計する。その結果、ティース２の先端部の外周面と、貫通孔５２の内周面５２０との間に隙間が生じる。この隙間は、磁気ギャップとなり、トルクの低下を招く一因となる。一方、本発明者らは、貫通孔５２の周方向の少なくとも一部に上記隙間が非常に小さい箇所が存在すれば、トルクの低下を抑制できる、との知見を得た。この理由は、鍔部５における上記間隔が狭い領域からティース２に磁石９５の磁束を通過させ易いためと考えられる。そこで、鍔部５は、ティース２の先端部の外周面と、鍔部５の貫通孔５２の内周面５２０との間隔が０．０５ｍｍ以下である領域を有することが好ましい。ティース２の先端部の外周面と、鍔部５の貫通孔５２の内周面５２０との間隔は、ティース２の先端部の外周面上の点と、鍔部５の貫通孔５２の内周面５２０上の点とを結んだ直線の距離のうち、最も短い距離である。以下、鍔部５における上記間隔が０．０５ｍｍ以下を満たす領域を近接領域５５と呼ぶ。図３〜図５は、貫通孔５２における内周面５２０近くの領域の一部に二点鎖線のクロスハッチングを付して、近接領域５５を仮想的に示す。
【００８５】
ティース２の先端部と鍔部５の近接領域５５との間隔は０．０５ｍｍ以下と非常に狭い。このような鍔部５の近接領域５５は、ティース２の先端部に実質的に接するといえる。また、ティース２の先端部と鍔部５の近接領域５５との間隔が０．０５ｍｍ以下であれば、ティース２の先端部と鍔部５の近接領域５５との隙間は磁気ギャップになり難いといえる。このようなコア１を用いて回転電機９を構築すれば、鍔部５の近接領域５５は、ティース２に磁石９５の磁束を通過させ易い。そのため、この回転電機９は、トルクの低下をより抑制し易く、高いトルクを有し易い。
【００８６】
ティース２の先端部と鍔部５の近接領域５５との間隔が小さいほど、近接領域５５を利用して、ティース２に磁石９５の磁束を通過させ易く、トルクの低下を抑制し易い。トルクの低下の更なる抑制を望む場合、上記間隔は０．０４ｍｍ以下、更に０．０３ｍｍ以下、０．０２ｍｍ以下が好ましい。コア１は、上記間隔が実質的に０ｍｍの箇所を有してもよい。例えば、上述のティース２と鍔部５との固定に圧入等を利用すれば、鍔部５は、上記間隔が０ｍｍの箇所を長く確保し易い。
【００８７】
《接合割合》
鍔部５の近接領域５５は長いほど好ましい。定量的には、鍔部５の貫通孔５２の周長Ｌ５に対して、近接領域５５における貫通孔５２の周方向に沿った長さＬ５５の割合が２０％超であることが挙げられる。以下、上記周長Ｌ５に対する長さＬ５５の割合を接合割合と呼ぶ。上記接合割合（％）は、（Ｌ５５／Ｌ５）×１００で求められる。
【００８８】
上述の接合割合が２０％超であれば、鍔部５の近接領域５５が長いといえる。そのため、近接領域５５を利用して、磁石９５の磁束がティース２により通過し易い。その結果、トルクの低下がより抑制され易い。トルクの低下の更なる抑制を望む場合、上記接合割合は２５％以上、更に３０％以上、３５％以上が好ましい。
【００８９】
上述の接合割合は１００％以下の範囲で大きいほど好ましい。一方、上記接合割合が例えば７０％以下であれば、上述の挿通作業上の裕度を大きく確保することができる。その結果、ティース２と鍔部５との組立作業が行い易い。組立作業性の向上を望む場合、上記接合割合は６５％以下、更に６０％でもよい。
【００９０】
《間隔の最大差》
鍔部５が近接領域５５を有することで、ティース２の先端部の外周面と鍔部５の貫通孔５２の内周面５２０との間隔が相対的に大きな箇所が生じる場合がある。この場合でも、上記間隔の最大値と最小値との差が０．４０ｍｍ未満であることが好ましい。以下、この差を間隔の最大差と呼ぶ。図３では、上記間隔の最小値ｇｍｉｎは、鍔部５の内周面５２０において近接領域５５が存在する箇所に位置し、上記間隔の最大値ｇｍａｘは、鍔部５の内周面５２０においてヨーク３の内周縁側、図３では下側の角部に位置する場合を例示する。また、図３では、近接領域５５の一部は、鍔部５の内周面５２０においてヨーク３の外周縁側、図３では上側に位置する場合を例示する。
【００９１】
上述の間隔の最大差が０．４０ｍｍ未満であれば、コア１は、ティース２の先端部の外周面と鍔部５の貫通孔５２の内周面５２０との間隔が局所的に大きな箇所を有していないといえる。上記間隔が局所的に大きな箇所は、大きな磁気ギャップとなる。そのため、上記間隔の最大差が０．４０ｍｍ未満であれば、コア１は、大きな磁気ギャップを有さず、鍔部５からティース２に磁石９５の磁束を通過させ易い。従って、トルクの低下が抑制され易い。上記間隔の最大差が小さいほど、コア１は、大きな磁気ギャップをより確実に有さず、ティース２に磁束を通過させ易く、トルクの低下をより抑制し易い。トルクの低下の更なる抑制を望む場合、上記間隔の最大差は０．３５ｍｍ以下、更に０．３０ｍｍ以下が好ましい。
【００９２】
上述の間隔の最大差は０ｍｍでもよい。この場合、ティース２の先端部の外周面と鍔部５の貫通孔５２の内周面５２０との間隔が貫通孔５２の周方向に一様な大きさであるといえる。上記間隔が一様な大きさである場合、上記間隔が０．２０ｍｍ以下、更に０．１５ｍｍ以下、０．１０ｍｍ以下であれば、コア１は、鍔部５に近接領域５５を有していなくても、鍔部５からティース２に磁石９５の磁束を通過させ易い。そのため、トルクの低下が抑制され易い。この点は、後述の試験例１を参照するとよい。
【００９３】
鍔部５が近接領域５５を有すると共に、上記間隔の最大差が０．４０ｍｍ未満であることが好ましい。この理由は、近接領域５５によって、ティース２に磁石９５の磁束を通過させ易い上に、鍔部５において近接領域５５以外の領域も、ティース２の先端部の外周面の近くに存在するといえるからである。そのため、鍔部５からティース２に磁束をより通過させ易く、トルクの低下が抑制され易い。この点は、後述の試験例３を参照するとよい。
【００９４】
《近接領域の位置》
鍔部５は、貫通孔５２の周方向の任意の位置に近接領域５５を備えられる。図３に例示するように、鍔部５は、近接領域５５の少なくとも一部を鍔部５におけるヨーク３の外周縁側に備えることが挙げられる。この場合、近接領域５５が長くなり易い。例えば、鍔部５の内周形状が台形状等であり、台形の長辺部分がヨーク３の外周縁側に位置すれば、鍔部５におけるヨーク３の外周縁側に位置する外周領域５６の長さは、鍔部５におけるヨーク３の内周縁側に位置する内周領域５７の長さよりも長い。そのため、近接領域５５の少なくとも一部が鍔部５の外周領域５６に設けられると、近接領域５５が長く確保され易い。近接領域５５が長いほど、上述の接合割合が大きくなる。その結果、コア１は、近接領域５５からティース２に磁束をより通過させ易く、トルクの低下をより抑制し易い。
【００９５】
図３は、鍔部５の外周領域５６と、鍔部５におけるヨーク３の周方向の一方側の領域とにわたってＬ字状に近接領域５５を備える場合を例示する。その他、コア１は、鍔部５の外周領域５６にのみ近接領域５５を備えてもよい。又は、コア１は、鍔部５の内周領域５７のみ、又は鍔部５におけるヨーク３の周方向の一方側の領域のみに近接領域５５を備えてもよい。
【００９６】
鍔部５は近接領域５５の少なくとも一部を鍔部５の外周領域５６に備えると共に、上述の接合割合が３５％以上であることが好ましい。この理由は、近接領域５５によって、ティース２に磁石９５の磁束をより通過させ易く、トルクの低下をより抑制し易いからである。接合割合については、後述の試験例４を参照するとよい。
【００９７】
又は、図４に例示するように、ヨーク３の周方向に隣り合うティース２に固定される鍔部５は、近接領域５５の少なくとも一部を両ティース２が対向する側に備えることが挙げられる。この場合、隣り合う鍔部５の近接領域５５は、向かい合っている。そのため、隣り合うティース２に各鍔部５の近接領域５５から磁束が通過し易く、トルクの低下が抑制され易い。
【００９８】
上述のように隣り合う鍔部５が近接領域５５を向かい合って備えるコア１を多相交流回転電機に利用する場合、隣り合う各ティース２には同相のコイル８０又は異相のコイル８０が配置される。特に、隣り合うティース２に同相のコイル８０が配置されると、異相のコイル８０が配置される場合に比較して、トルクの低下がより抑制され易い。この点は、後述の試験例５を参照するとよい。
【００９９】
例えば、コア１を三相交流回転電機に利用する場合、以下の配置が挙げられる。図４の左から１番目のティース２及び２番目のティース２にＵ相のコイル８０を配置する。図４の左から３番目のティース２及び４番目のティース２に図示しないＶ相のコイルを配置する。図４の左から５番目のティース２及び図示しない６番目のティース２に図示しないＷ相のコイルを配置する。この場合、隣り合うティース２であって異相のコイル８０が配置されるティース２、例えば図４の左から２番目のティース２及び３番目のティース２に対しては、両ティース２が互いに離れる側に近接領域５５が配置される。図４は、紙面左側の二つのティース２にコイル８０が配置された状態を二点鎖線で仮想的に示す。この点は後述する図５も同様である。
【０１００】
又は、図５に例示するように、鍔部５は、近接領域５５の少なくとも一部を鍔部５におけるヨーク３の周方向の同じ側に備えることが挙げられる。この場合、各鍔部５の近接領域５５から各ティース２に磁束が通過し易く、トルクの低下が抑制され易い。また、この場合、各鍔部５から各ティース２への磁束の通過状態が一様になり易く、磁束が乱れ難くなり、トルクの脈動も低減し易いと期待される。更に、この場合、各ティース２に対して各鍔部５の固定状態が一様になり易い。この点でコア１は製造性にも優れる。なお、図５は、近接領域５５の一部を各鍔部５の貫通孔５２の右側に備える場合を例示する。
【０１０１】
各鍔部５の近接領域５５をヨーク３の周方向の同じ側に備えるコア１を用いて回転電機９を構築する場合、各鍔部５は、ロータ９０（図９）の回転方向と同じ側、上記回転方向と逆側のいずれに近接領域５５を備えてもよい。特に、各鍔部５が上記回転方向と同じ側に近接領域５５を備えると、逆側に備える場合に比較して、トルクの低下がより抑制され易い。この点は、後述の試験例５を参照するとよい。
【０１０２】
《段差部》
以下、図６Ａを主に参照して、段差部２５を説明する。
ティース２が先端部に段差部２５を備えると、コア１の製造過程では、ティース２に対して鍔部５が安定して配置される。そのため、段差部２５を備えるコア１は、段差部２５を有さない場合に比較して、ティース２と鍔部５とを接着剤等で固定したり、圧入や焼嵌めの際に鍔部５をティース２の所定の位置に配置したりし易く、製造性に優れる。
【０１０３】
段差部２５は、底面２５０と、周面２５１とを備える。代表的には、底面２５０は端面２０に平行な平面で構成され（図２も参照）、鍔部５の端面５０とは反対側の面が載置される。周面２５１は、代表的には、ティース２の周面２１に平行な面で構成される。このような段差部２５において、底面２５０と周面２５１との交差角度が９０°であることが挙げられる。また、この段差部２５に対応して、鍔部５の貫通孔５２の内周面５２０と鍔部５におけるティース２の段差部２５の底面２５０に載置される面との交差角度が９０°であることが挙げられる。この場合、段差部２５の形状及び鍔部５の形状が単純であり、高精度に成形されたティース２及び鍔部５が得られ易い。従って、コア１は製造性に優れる。
【０１０４】
段差部２５の高さｈをティース２の端面２０と底面２５０との距離とする。鍔部５の厚さｔを鍔部５の端面５０とその反対側の面との距離とする。例えば、段差部２５の高さｈは鍔部５の厚さｔと同等であることが挙げられる。また、この場合、代表的には、ティース２の端面２０と段差部２５の周面２５１との交差角度が９０°であることが挙げられる。この場合、図２に例示するように、ティース２と鍔部５とが固定された状態において、ティース２の端面２０と鍔部５の端面５０とは面一になる。このコア１を用いてステータ８及び回転電機９を構築する場合、ステータ８とロータ９０との間隔の調整が行い易い。
【０１０５】
又は、例えば、段差部２５の高さｈは鍔部５の厚さｔよりも大きいことが挙げられる。この場合、図６Ａに例示するようにティース２と鍔部５とが固定された状態において、ティース２の端面２０及びその近傍が鍔部５の端面５０から突出する。このようにティース２の一部が鍔部５から突出する場合、ティース２の突出高さが大きいほど、即ち高さｈが大きく、高さｈと厚さｔとの差Δ（ｈ−ｔ）が大きいほど、コギングトルクが低減され易い。但し、上記差Δ（ｈ−ｔ）が大き過ぎると、トルクの低下が生じ易い。
【０１０６】
定量的には、ティース２の段差部２５の高さｈと鍔部５の厚さｔとの差Δ（ｈ−ｔ）が０ｍｍ超３ｍｍ以下であることが挙げられる。上記差Δ（ｈ−ｔ）が０ｍｍ超であれば、コギングトルクが低減され易い。コギングトルクの更なる低減を望む場合、上記差Δ（ｈ−ｔ）は０．５ｍｍ以上、更に１．０ｍｍ以上でもよい。上記差Δ（ｈ−ｔ）が３ｍｍ以下であれば、コギングトルクが低減されつつ、トルクの低下が抑制される。トルクの低下の更なる抑制を望む場合、上記Δ（ｈ−ｔ）は２．５ｍｍ以下、更に２．０ｍｍ以下でもよい。この点は、後述の試験例６を参照するとよい。
【０１０７】
上述のようにティース２の先端部の一部が鍔部５から突出する場合、ティース２の端面２０の角部は、平面取りされたような形状としてもよい。具体的には、ティース２の先端部は、ティース２の端面２０に交差する傾斜面２２を含むことが挙げられる。傾斜面２２を含む場合は、上述の端面２０の角部が直角である場合に比較して、コギングトルクがより低減され易い。この理由は、ティース２が磁石９５の磁束を受け易くなり、磁束の急激な変化が緩和され易いからである。また、傾斜面２２を含むと、ティース２の端面２０の角部に欠け等が生じ難く、ティース２は強度にも優れる。図６Ａは、傾斜面２２を二点鎖線で仮想的に示す。
【０１０８】
ティース２の傾斜面２２における端面２０の延長面に対する角度θは５°以上６０°以下であることが挙げられる。上記角度θが５°以上であれば、コギングトルクが低減され易い。コギングトルクの更なる低減を望む場合、上記角度θは１０°以上、更に２０°以上、３０°以上でもよい。一方、上記角度θが６０°以下であれば、ティース２における鍔部５からの突出高さが小さくなり易く、トルクの低下が抑制され易い。トルクの低下の更なる抑制を望む場合、上記角度θは５５°以下、更に５０°以下でもよい。
【０１０９】
鍔部５の角部も平面取りされたような形状であると、即ち図６Ｂに二点鎖線で仮想的に示すよう傾斜面５４を有すると、上述と同様の理由によりコギングトルクが低減され易い。また、鍔部５の角部に欠け等が生じ難く、鍔部５は強度にも優れる。鍔部５の傾斜面５４における端面５０の延長面に対する角度αは５°以上６０°以下であることが挙げられる。上記角度αがこの範囲であれば、上述のようにコギングトルクが低減されつつ、トルクの低下が抑制される。
【０１１０】
ティース２が段差部２５を有さなくてもよい。この場合、例えば、ティース２の先端部の外周面と鍔部５の貫通孔５２の内周面５２０とは、接着剤等で固定されてもよいし、圧入等によって固定されてもよい。段差部２５を有さないコア１は、ティース２と鍔部５との間において、上述の直交ギャップを最も低減できるため、トルクの低下をより抑制し易い。但し、ティース２が段差部２５を有さないことで、段差部２５を有する場合に比較して、ティース２と鍔部５とが固定され難い。そこで、例えば、図６Ｂに示すように、鍔部５の貫通孔５２の内周面５２０は、ティース２の傾斜面２２に対応した傾斜面５３を含むことが挙げられる。この場合、ティース２の傾斜面２２によって、鍔部５の傾斜面５３が支持される。このようなコア１は、段差部２５を有していなくても、ティース２の先端部が鍔部５を安定して支持できるため、製造性に優れる。
【０１１１】
なお、図６Ｂでは、ティース２の端面２０と鍔部５の端面５０とが面一である場合を例示するが、ティース２の端面２０及びその近傍は鍔部５の端面５０から突出してもよい。この場合、ティース２における鍔部５の端面５０からの突出量は、０ｍｍ超３ｍｍ以下が好ましい。
【０１１２】
〈構成材料〉
コア１の構成材料は、軟磁性材料を含む。代表的には、コア１は、主として軟磁性材料から構成される。軟磁性材料は、例えば、純鉄、又は鉄基合金が挙げられる。
【０１１３】
ここでの純鉄とは、純度が９９％以上、即ちＦｅ（鉄）の含有量が９９質量％以上のものである。純鉄は、飽和磁束密度が高い、成形性に優れる、圧縮成形によって緻密化し易い、といった効果を奏する。そのため、純鉄を含むと、飽和磁束密度が高いコア１、相対密度が高く緻密なコア１、製造過程では成形し易く、製造性に優れるコア１が得られる。また、コア１が緻密であれば、飽和磁束密度をより高め易い上に、強度等の機械的特性にも優れる。
【０１１４】
ここでの鉄基合金は、添加元素を含み、残部がＦｅ及び不可避不純物からなるものである。鉄基合金は、一種又は二種以上の添加元素を含む。添加元素は、例えば、Ｓｉ（珪素）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｃｒ（クロム）等が挙げられる。鉄基合金の具体例として、Ｓｉを含む鉄基合金であるＦｅ−Ｓｉ系合金、Ａｌを含む鉄基合金であるＦｅ−Ａｌ系合金、Ｓｉ又はＡｌに加えてＣｒを含む鉄基合金等が挙げられる。鉄基合金の電気抵抗は、純鉄よりも大きい。そのため、コア１は、鉄基合金を含むと、渦電流損等の鉄損を低減でき、低損失になり易い。コア１は、純鉄と鉄基合金との双方を含んでもよい。
【０１１５】
本体部４を構成する圧粉成形体、鍔部５を構成する圧粉成形体はいずれも、軟磁性材料からなる粉末粒子の集合体である。上記圧粉成形体は、主として、上記粉末粒子が塑性変形によって相互に噛み合うことで所定の形状を維持する。代表的には、圧粉成形体は、図示しない金型を用いて、軟磁性材料からなる粉末を含む原料粉末を圧縮成形することで製造できる。
【０１１６】
軟磁性粉末は、軟磁性材料からなる粉末粒子の表面に絶縁被覆を有する被覆粒子を含んでもよい。コア１は、被覆粒子を含むと、渦電流損等の鉄損を低減でき、低損失になり易い。特に、コア１は、純鉄からなる粉末粒子と絶縁被覆とを有する被覆粒子を含むと、飽和磁束密度が高く、磁気特性に優れる上に、低損失になり易い。絶縁被覆の構成材料は、例えばリン酸塩、シリカといった酸化物等が挙げられる。リン酸塩は、鉄又は鉄基合金からなる粉末粒子との密着性に優れる上に、変形性にも優れる。そのため、リン酸塩からなる絶縁被覆は、成形時、上述の鉄系の粉末粒子の変形に追従して変形し易く、損傷し難い。従って、健全な絶縁被覆を備える圧粉成形体が製造される。コア１は、このような圧粉成形体を備えることで、低損失になり易い。
【０１１７】
〈相対密度〉
コア１の相対密度が高く、緻密であると、コア１は飽和磁束密度等の磁気特性、強度等の機械的特性に優れて好ましい。定量的には、本体部４の相対密度、鍔部５の相対密度はいずれも、９０％以上であることが好ましい。上記相対密度が９０％以上であれば、コア１は、高い飽和磁束密度を有する上に、強度にも優れる。例えば、ティース２に鍔部５を配置する際等で、ティース２や鍔部５の欠け等が防止される。磁気特性の向上、機械的特性の向上等を望む場合、上記相対密度は９３％以上、更に９５％以上が好ましい。
【０１１８】
ここでの相対密度とは、コア１を構成する圧粉成形体の理論密度に対する実際に測定した圧粉成形体の実測密度の比率（％）である。上記理論密度は、圧粉成形体を構成する軟磁性材料の真密度を等価な値として利用できる。
【０１１９】
〈その他〉
コア１は、ティース２と鍔部５とを固定する図示しない樹脂部を備えることが挙げられる。樹脂部を備えるコア１は、本体部４と鍔部５とが分離せず、一体物として扱い易い。
【０１２０】
上記樹脂部は、例えば、ティース２と鍔部５との隙間に充填される接着剤によって構成されることが挙げられる。又は、樹脂部は、本体部４と鍔部５とを一体に覆うモールド部としてもよい。モールド部の一部は、ティース２と鍔部５との隙間に充填される。コア１を覆うモールド部は、コア１とコイル８０（図７）との間の電気絶縁性を高める部材、更に機械的な保護や外部環境からの保護を行う部材としても機能する。モールド部は、コア１とコイル８０（図７）とを一体に覆ってもよい。
【０１２１】
〈製造方法〉
本体部４を構成する圧粉成形体、鍔部５を構成する圧粉成形体は、上述のように原料粉末を所定の形状に圧縮成形することで製造できる。圧縮成形には、プレス成形機等が利用できる。原料粉末は、軟磁性材料の粉末に加えて、バインダや潤滑剤を含んでもよい。金型に潤滑剤が塗布されてもよい。
【０１２２】
原料粉末に利用する軟磁性材料の粉末の平均粒径は、例えば２０μｍ以上３５０μｍ以下が挙げられる。上記粉末の平均粒径が上記の範囲であると、上記粉末を取り扱い易い上に、圧縮成形し易い。上記粉末の平均粒径は４０μｍ以上３００μｍ以下、更に２５０μｍ以下でもよい。ここでの上記粉末の平均粒径は、レーザ回折・散乱式粒子径・粒度分布測定装置を用いて測定し、積算質量が全粒子の質量の５０％となる粒径とする。
【０１２３】
圧縮成形時の圧力が高いほど、緻密化し易く、相対密度が高いコア１が製造される。上記圧力は、例えば７００ＭＰａ以上、更に９８０ＭＰａ以上が挙げられる。
【０１２４】
圧縮成形後、成形体に必要に応じて熱処理を施すことが挙げられる。例えば、熱処理によって、歪みを除去することで、低損失なコア１が製造される。又は、例えば、熱処理によって、バインダや潤滑剤を除去することが挙げられる。原料粉末が上述の被覆粒子を含む場合、熱処理温度は、絶縁被覆の分解温度以下が好ましい。
【０１２５】
（実施形態の主な作用・効果）
実施形態のコア１は、鍔部５を備えるものの、ティース２を備える本体部４と鍔部５とが独立した部材である。そのため、コア１は、各ティース２に鍔部５が配置されていない状態で、各ティース２にコイル８０を配置することができる。このようなコア１を備えるステータやアキシャルギャップ型回転電機は、製造性に優れる。
【０１２６】
特に、実施形態のコア１は、枠状の鍔部５を備えてティース２の端面２０を露出させると共に、露出面積率を特定の範囲とする。そのため、コア１を備えるアキシャルギャップ型回転電機は、トルクの低下を抑制でき、高いトルクを有する。以下の試験例で、トルクの低下の抑制効果を具体的に説明する。
【０１２７】
［ステータ］
図７を参照して、実施形態のステータ８を説明する。
実施形態のステータ８は、コア１と、コア１に備えられる各ティース２に配置されるコイル８０とを備える。このステータ８は、アキシャルギャップ型回転電機、例えば回転電機９に用いられる。図７は、図１に示すコア１を備える場合を例示する。
【０１２８】
各コイル８０は、巻線を螺旋状に巻回してなる筒状部を備える。この例のコイル８０は、巻線を被覆平角線とする四角筒状のエッジワイズ巻きコイルである。なお、図７は、筒状部のみを示し、巻線の両端部は図示を省略している。
【０１２９】
実施形態のステータ８は、ティース２と鍔部５とが分離可能な実施形態のコア１を備える。そのため、コイル８０を別途作製しておき、鍔部５を配置する前のティース２の外側にコイル８０を嵌めることで、各ティース２にコイル８０を容易に配置することができる。また、コイル８０をティース２に挿通させた後、各ティース２の先端部に鍔部５を固定すれば、コイル８０がヨーク３と鍔部５との間に介在されると共にティース２が挿通されたステータ８を製造することができる。コア１を構成部材とするステータ８は、製造過程で、巻線の巻回工程と、ティース２へのコイル８０の配置工程とを独立した工程にできる。そのため、各ティース２に巻線を直接巻回する必要が無い。従って、巻線を巻回し易く、コイル８０の製造が容易である。
【０１３０】
かつ、実施形態のステータ８は、実施形態のコア１を備えるため、トルクの低下を抑制でき、高いトルクを有するアキシャルギャップ型回転電機を構築できる。
【０１３１】
［回転電機］
図８を参照して、実施形態の回転電機９を説明する。
図８は、回転電機９の回転軸９１に平行な平面で切断した断面図である。
【０１３２】
実施形態の回転電機９は、実施形態のステータ８を備える。詳しくは、回転電機９は、ロータ９０と、ステータ８とを備え、ロータ９０とステータ８とが軸方向に対向して配置されたアキシャルギャップ型のものである。このような回転電機９は、モータ又は発電機に利用できる。図８は、一つのロータ９０が二つのステータ８で挟まれるように組み付けられるシングルロータ、ダブルステータ型のものを例示する。その他、一つのロータ９０と一つのステータ８とを備える形態、一つのステータ８が二つのロータ９０で挟まれるように組み付けられる形態等が挙げられる。
【０１３３】
ステータ８及びロータ９０は、円柱状の内部空間を有するケース９２に収納される。ケース９２は、円筒部と、二つのプレート部とを備える。円筒部は、ステータ８及びロータ９０の外周を囲む。円筒部の両側にそれぞれプレート部が配置される。ステータ８及びロータ９０は、二つのプレート部に挟まれるようにケース９２に収納される。ステータ８は、コア１のヨーク３の外周面がケース９２のプレート部に嵌め込まれることで、ケース９２に固定される。両プレート部は、その中心部に貫通孔を備える。貫通孔には軸受け９３が設けられ、軸受け９３を介して回転軸９１が挿通される。また、ヨーク３の軸孔３９にも図示しない軸受けが設けられ、この軸受を介して、回転軸９１が挿通される。回転軸９１は、ケース９２内を貫通する。
【０１３４】
ロータ９０は、複数の磁石９５と、磁石９５を支持するロータ本体とを備える平板状の部材である。各磁石９５は、例えば鍔部５の平面形状に対応した平面形状を有する平板状である。ロータ本体は、円環状の部材であり、回転軸９１によって回転可能に支持される。各磁石９５は、ロータ本体の周方向に等間隔に配置される。また、各磁石９５は、回転軸９１の軸方向に着磁される。ロータ本体の周方向に隣り合う磁石９５の磁化方向は互いに逆である。ロータ本体が回転すると、磁石９５もロータ本体と共に回転する。
【０１３５】
ステータ８は、ティース２の端面２０及び鍔部５の端面５０がロータ９０の磁石９５に対向するように配置される。ロータ９０が回転すると、ティース２の端面２０及び鍔部５の端面５０は、回転する磁石９５からの磁束を受ける。
【０１３６】
実施形態の回転電機９は、実施形態のステータ８を備える。上述のようにステータ８は組み立て易いため、回転電機９は製造性に優れる。また、実施形態の回転電機９は、実施形態のステータ８を備えるため、トルクの低下を抑制でき、高いトルクを有する。
【０１３７】
［試験例］
環状のヨークと、複数のティースと、各ティースの端部に設けられる鍔部とを備えるコアを三相交流アキシャルギャップ型モータのステータに用いたときのトルクをシミュレーションによって調べた。
【０１３８】
以下の試験では、電磁界解析ソフトウェア、ここでは株式会社ＪＳＯＬ製「ＪＭＡＧ」を用いて解析した。シミュレーションに用いたコアのモデルはいずれも、構成材料を純鉄とし、相対密度が９０％以上である圧粉成形体とする。鍔部の内周形状及び外周形状、ティースの端面の形状はいずれも相似な台形状であると共に、ティースの周面に概ね相似な形状である。鍔部及びティースにおいて台形の長辺部分は鍔部におけるヨークの外周縁側に配置される。各コアの大きさは、本質的に同じ大きさとする。また、以下の各試験では、コアの形状、ティースと鍔部との間隔が異なる点等を除いて、ティースに配置するコイルの通電条件、ティースの先端側に配置される磁石の回転条件を同じとしてトルクを調べた。
【０１３９】
［試験例１］
この試験では、ヨークと、ティースと、鍔部とを備えるコアのモデルについて、分割位置の相違によるトルクへの影響を調べた。
【０１４０】
（試料の説明）
試料Ｎｏ．１００のコアは、ヨークと、ティースと、鍔部とが一体に成形された場合を仮想した理想の形状である。試料Ｎｏ．１００のコアは、複数の分割片の組物ではなく、一体成形物であり、ヨークとティース間及びティースと鍔部間に磁気ギャップとなり得る隙間が無い。
【０１４１】
試料Ｎｏ．１０１のコアは、試料Ｎｏ．１００の理想のコアに対して、ティースと鍔部とが分割されたコアである。つまり、このコアは、ヨークとティースとが一体成形物であり、鍔部が上記一体成形物とは独立した部材である。鍔部は貫通孔を有しない平板材であり、ティースの端面に接合される。そのため、試料Ｎｏ．１０１のコアは、ティースと鍔部との間に磁気ギャップとなり得る隙間がある。上記隙間の平面積は、ティースの断面積と同等である。上記隙間の間隔は０．１ｍｍとする。試料Ｎｏ．１０１のコアでは、上記磁気ギャップは、磁束と直交する方向に配置される直交ギャップである。
【０１４２】
試料Ｎｏ．１０２，Ｎｏ．１０３のコアは、試料Ｎｏ．１００の理想のコアに対して、ヨークとティースとが分割されたコアである。つまり、各コアは、ティースと鍔部とが一体成形物であり、ヨークが上記一体成形物とは独立した部材である。
【０１４３】
試料Ｎｏ．１０２のコアでは、ヨークは、円環状の平板材であり、ヨークの表面にティースの端面が接合される。ここでのヨークの表面及びティースの端面は平面である。そのため、試料Ｎｏ．１０２のコアは、ヨークとティースとの間に磁気ギャップとなり得る隙間がある。上記隙間の平面積は、ティースの断面積と同等である。上記隙間の間隔は０．１ｍｍとする。試料Ｎｏ．１０２のコアでは、上記磁気ギャップは、磁束と直交する方向に配置される直交ギャップである。
【０１４４】
試料Ｎｏ．１０３のコアでは、ヨークは、ティースの一端部が挿入される貫通孔を有する円環状の平板材である。そのため、試料Ｎｏ．１０３のコアは、ヨークの貫通孔の内周面とティースの一端部の外周面との間に磁気ギャップとなり得る環状の隙間がある。上記環状の隙間は、上記貫通孔の周方向に一様な間隔とし、上記間隔を０．１ｍｍとする。
【０１４５】
試料Ｎｏ．１０４のコアは、試料Ｎｏ．１００の理想のコアに対して、ティースがその軸方向に直交する方向に分割されたコアである。つまり、このコアは、ティースの一部とヨークとが一体成形物である分割片と、ティースの残部と鍔部とが一体成形物である分割片とを備える。そのため、試料Ｎｏ．１０４のコアは、ティースの軸方向の中間位置に磁気ギャップとなり得る隙間がある。上記隙間の平面積は、ティースの断面積と同等である。上記隙間の間隔は０．１ｍｍとする。試料Ｎｏ．１０４のコアでは、上記磁気ギャップは、磁束と直交する方向に配置される直交ギャップである。
【０１４６】
試料Ｎｏ．１のコアは、試料Ｎｏ．１００の理想のコアに対して、ティースと鍔部とが分割されたコアである。つまり、このコアは、ヨークとティースとが一体成形物であり、鍔部が上記一体成形物とは独立した部材である。鍔部は、ティースの先端部が挿入される貫通孔を有する枠状の部材であり、貫通孔からティースの端面を露出させる。試料Ｎｏ．１のコアは、ティースの先端部の外周面と鍔部の貫通孔の内周面との間に磁気ギャップとなり得る環状の隙間がある。上記環状の隙間は、上記貫通孔の周方向に一様な間隔とし、上記間隔を０．１ｍｍとする。ティースは、先端部に段差部を有する。段差部の高さｈと鍔部の厚さｔとは等しい。試料Ｎｏ．１のコアにおける露出面積率は３７．７％である。露出面積率の求め方は試験例２で説明する。
【０１４７】
（試験条件）
この試験では、以下のステータコアを備えるモータを仮想し、このモータのトルクを検討した。
（ステータコアの条件）
コイル巻数は３０ターンである。
コアは、１４極１２スロットである。
ティースの断面積は１０２ｍｍ２である。
ヨークの外径は１００ｍｍである。
ヨークの内径は７０ｍｍである。
【０１４８】
各試料のトルク（Ｎ・ｍ）を表１に示す。また、試料Ｎｏ．１００のトルクを基準として、各試料のトルクの低減率（％）を求めた。トルクの低減率は、｛（各試料のトルク−試料Ｎｏ．１００のトルク）／試料Ｎｏ．１００のトルク｝×１００で求めた。トルクの低減率（％）も表１に示す。
【０１４９】
【表１】
2020100385.tif 000003
【０１５０】
表１に示すように、試料Ｎｏ．１は、試料Ｎｏ．１００に対するトルクの低減率が試料Ｎｏ．１０１〜Ｎｏ．１０４に比較して小さく、高いトルクを有することが分かる。定量的には、試料Ｎｏ．１のトルクの低減率は、７％未満、更に５％以下である。この理由の一つとして、試料Ｎｏ．１のコアは、ヨークとティースとが一体であり、ティースからヨークに磁束を通過させ易かったことが考えられる。このことは、試料Ｎｏ．１０１のトルクが試料Ｎｏ．１０２のトルクよりも高いことから裏付けられる。また、別の理由の一つとして、試料Ｎｏ．１のコアは、分割片間に生じる隙間が小さく、上記隙間が磁気ギャップ、特に直交ギャップとなり難いことが考えられる。このことは、直交ギャップが大きい試料Ｎｏ．１０１，Ｎｏ．１０２，Ｎｏ．１０４のトルクが非常に小さいこと、試料Ｎｏ．１のトルクが試料Ｎｏ．１０１のトルクに比較して大きいことから裏付けられる。
【０１５１】
この試験から、ヨークと、ティースと、鍔部とを備えるコアを分割する場合、以下の構成が好ましいことが示された。ヨークとティースとが一体物であり、鍔部が独立部材である。鍔部には貫通孔が設けられる。貫通孔にはティースが挿入されて、貫通孔からティースの端面が露出される。
【０１５２】
［試験例２］
この試験では、試験例１で用いた試料Ｎｏ．１のコアに対して、鍔部の貫通孔の大きさを変更し、貫通孔から露出されるティースの端面の面積を変更した。鍔部の貫通孔から露出されるティースの面積の相違によるトルクへの影響を調べた。
【０１５３】
この試験に用いた各試料のコアの基本的な構成は、試料Ｎｏ．１と同様である。即ち、ティースの先端部の外周面と鍔部の貫通孔の内周面との間隔は０．１ｍｍであり、ティースは段差部を有し、高さｈ＝厚さｔである。上記間隔は、貫通孔の全周にわたって均一な大きさである。
【０１５４】
各試料について、鍔部の外周縁内の面積Ｓ５と、鍔部の貫通孔から露出されるティースの端面の面積Ｓ２とを求めた。鍔部の面積Ｓ５は鍔部の貫通孔の面積を含む。この鍔部の面積Ｓ５に対するティースの面積Ｓ２の割合、即ち、露出面積率（％）を（Ｓ２／Ｓ５）×１００によって求め、その値を表２に示す。各試料のトルク（Ｎ・ｍ）を表２に示す。また、試験例１と同様に試料Ｎｏ．１００のトルクを基準として、各試料のトルクの低減率（％）を求め、結果を表２に示す。
【０１５５】
【表２】
2020100385.tif 000004
【０１５６】
表２に示すように、試料Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３は、試料Ｎｏ．１００に対するトルクの低減率が試料Ｎｏ．１０５に比較して小さく、高いトルクを有することが分かる。定量的には、試料Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３のトルクの低減率は、７％未満である。特に、試料Ｎｏ．１，Ｎｏ．２のトルクの低減率は５％以下である。この理由の一つとして、試料Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３のコアは、試料Ｎｏ．１０５のコアよりも露出面積率が高いため、鍔部の貫通孔から露出されるティースが磁束を直接受けられる上に、鍔部からティースに磁束を通過させ易いことが考えられる。
【０１５７】
この試験から、露出面積率は、５．５％以上、特に７．５％以上であれば、トルクの低下を効果的に抑制でき、高いトルクを有し易いことが示された。また、この試験から、露出面積率が高いほど、ここでは３０％以上、更に３５％以上であると、トルクの低下をより抑制し易いことが分かる。なお、露出面積率の上限は特に制限されず、鍔部をティースに設置可能であれば、例えば９０％でもよい。
【０１５８】
［試験例３］
この試験では、試験例２で用いた試料Ｎｏ．２のコアに対して、鍔部の貫通孔にティースの端面を偏って配置し、ティースの先端部の外周面と鍔部の貫通孔の内周面との間隔が貫通孔の周方向に不均一な状態に変更した。上記間隔の大きさの相違によるトルクへの影響を調べた。
【０１５９】
この試験に用いた各試料のコアは、ティースの端面の面積及び鍔部の外周縁内の面積を一定とし、露出面積率を試料Ｎｏ．２の値、即ち１０．２％とする。鍔部の内周形状及び外周形状、ティースの端面の形状はいずれも相似な台形状であると共に、ティースの周面に概ね相似な形状である。ティースは段差部を有し、高さｈ＝厚さｔである。このような各コアに対して、上記間隔が表３に示す間隔の最大差（ｍｍ）を満たすように鍔部の貫通孔の大きさを変更した。また、鍔部の貫通孔に対して、ティースの端面を偏って配置した。表３の間隔の最大差とは、上記間隔の最大値と上記間隔の最小値との差である。
【０１６０】
ここでは、ティースの先端部の外周面と鍔部の貫通孔の内周面とが接する領域、即ち上記間隔が０．０５ｍｍ以下である近接領域を主としてヨークの周方向の同じ側に設けた。上記間隔が大きい箇所をヨークの周方向の逆側に設けた。上記間隔の最小値は０ｍｍであり、上記間隔の最大値は表３（ｍｍ）に示す間隔の最大差に等しい。なお、近接領域において、鍔部の貫通孔の周長に対して鍔部の周方向に沿った長さの割合、即ち接合割合は４５％であり、２０％超である。
【０１６１】
各試料のトルク（Ｎ・ｍ）を表３に示す。また、試験例１と同様に試料Ｎｏ．１００のトルクを基準として、各試料のトルクの低減率（％）を求め、結果を表３に示す。
【０１６２】
【表３】
2020100385.tif 000005
【０１６３】
表３に示すように、試料Ｎｏ．４，Ｎｏ．５，Ｎｏ．１５はいずれも、試料Ｎｏ．１００に対するトルクの低減率が小さく、高いトルクを有することが分かる。定量的には、試料Ｎｏ．４，Ｎｏ．５，Ｎｏ．１５におけるトルクの低減率は７％未満である。特に、試料Ｎｏ．４，Ｎｏ．５のトルクの低減率は５％以下であり、試料Ｎｏ．１５におけるトルクの低減率よりも小さい。この理由の一つとして、試料Ｎｏ．４，Ｎｏ．５のコアは、間隔の最大差が０．４０ｍｍ未満と小さく、ティースと鍔部の貫通孔との間の隙間が磁気ギャップになり難かったことが考えられる。特に、試料Ｎｏ．５におけるトルクの低減率は３％以下であり、試料Ｎｏ．４よりもトルクの低下が小さい。このことから、試料Ｎｏ．５のコアでは、間隔の最大差が０．３０ｍｍ以下と更に小さいため、ティースと鍔部の貫通孔との間の隙間が磁気ギャップに更になり難かったと考えられる。また、この試験では、試料Ｎｏ．５のコアは、ティースと鍔部の貫通孔との間に０．３０ｍｍの隙間があるものの、上述の試料Ｎｏ．２と同等程度の高いトルクを有する。
【０１６４】
この試験から、間隔の最大差が０．４０ｍｍ未満、好ましくは０．３０ｍｍ以下であれば、トルクの低下を効果的に抑制でき、高いトルクを有し易いことが示された。なお、間隔の最大差の下限は特に制限されない。鍔部とティースとを高精度に製造可能であり、両者を損傷することなく組立可能であれば、間隔の最大差は例えば０ｍｍでもよい。
【０１６５】
［試験例４］
この試験では、試験例３と同様にして、試験例２で用いた試料Ｎｏ．２のコアに対して、ティースの先端部の外周面と鍔部の貫通孔の内周面との間隔が貫通孔の周方向に不均一な状態に変更した。また、鍔部に上記間隔が０．０５ｍｍ以下である近接領域を設けると共に、近接領域における鍔部の貫通孔の周方向に沿った長さ、及び近接領域の配置位置を変更した。上記近接領域の長さ、配置位置の相違によるトルクへの影響を調べた。
【０１６６】
この試験に用いた各試料のコアの基本的事項は、試験例３と同様である。即ち、ティースの端面の面積及び鍔部の外周縁内の面積は一定である。露出面積率は１０．２％であり、ティースは段差部を有し、高さｈ＝厚さｔである。間隔の最大差は、０．２０ｍｍであり、０．４０ｍｍ未満である。
【０１６７】
試料Ｎｏ．７のコアは、鍔部におけるヨークの外周縁側に近接領域を備える。試料Ｎｏ．６のコアは、鍔部におけるヨークの内周縁側に近接領域を備えると共に、近接領域の上記長さが試料Ｎｏ．７よりも短い。
【０１６８】
各試料のコアについて、鍔部の貫通孔の周長Ｌ５と、近接領域における鍔部の周方向に沿った長さＬ５５とを求めた。そして、周長Ｌ５に対する近接領域の長さＬ５５の割合、即ち接合割合を（Ｌ５５／Ｌ５）×１００によって求め、その値を表４に示す。また、各試料のトルク（Ｎ・ｍ）を表４に示す。更に、試験例１と同様に試料Ｎｏ．１００のトルクを基準として、各試料のトルクの低減率（％）を求め、結果を表４に示す。
【０１６９】
【表４】
2020100385.tif 000006
【０１７０】
表４に示すように、試料Ｎｏ．６，Ｎｏ．７，Ｎｏ．１６のコアはいずれも、試料Ｎｏ．１００に対するトルクの低減率が小さく、高いトルクを有することが分かる。定量的には、試料Ｎｏ．６，Ｎｏ．７，Ｎｏ．１６におけるトルクの低減率は７％未満である。特に、試料Ｎｏ．６，Ｎｏ．７のトルクの低減率は５％以下であり、試料Ｎｏ．１６におけるトルクの低減率より小さい。この理由の一つとして、試料Ｎｏ．６，Ｎｏ．７のコアは、近接領域の接合割合が２０％超であり、近接領域からティースに磁束を通過させ易かったことが考えられる。特に、試料Ｎｏ．７におけるトルクの低減率は３％以下であり、試料Ｎｏ．６よりもトルクの低下が小さい。このことから、試料Ｎｏ．７のコアでは、近接領域の接合割合が３５％以上と更に大きいため、近接領域からティースに磁束を更に通過させ易かったと考えられる。また、この試験では、試料Ｎｏ．７のコアにおける上述の間隔の最大差は上述の試料Ｎｏ．２よりも大きいものの、試料Ｎｏ．７のコアは、試料Ｎｏ．２と同等以上の高いトルクを有する。
【０１７１】
この試験から、鍔部が近接領域を備える場合に近接領域の接合割合が２０％超、好ましくは３０％以上、更に３５％以上であると、トルクの低下を効果的に抑制でき、高いトルクを有し易いことが示された。また、近接領域の接合割合を大きくするには、例えば、近接領域を鍔部におけるヨークの外周領域に設けることが示された。なお、近接領域の接合割合の上限値は特に制限されない。例えば、鍔部は、貫通孔の全周にわたって近接領域を有してもよい。つまり、近接領域の接合割合は１００％でもよい。
【０１７２】
［試験例５］
この試験では、試験例４と同様にして、試験例２で用いた試料Ｎｏ．２のコアに対して、ティースの先端部の外周面と鍔部の貫通孔の内周面との間隔が貫通孔の周方向に不均一な状態に変更した。また、鍔部に上記間隔が０．０５ｍｍ以下である近接領域を設けると共に、近接領域の配置位置を変更した。上記近接領域の配置位置の相違、ロータの回転方向の相違によるトルクへの影響を調べた。
【０１７３】
この試験に用いた各試料のコアの基本的事項は、試験例４と同様である。即ち、ティースの端面の面積及び鍔部の外周縁内の面積は一定である。露出面積率は１０．２％であり、ティースは段差部を有し、高さｈ＝厚さｔである。間隔の最大差は、０．２ｍｍであり、０．４０ｍｍ未満である。近接領域の接合割合は２２％であり、２０％超である。
【０１７４】
試料Ｎｏ．８，Ｎｏ．９のコアは、隣り合うティースに固定される鍔部において、ティースが対向する側に近接領域を備えた。即ち、隣り合う鍔部の近接領域は、向かいあって配置される。試料Ｎｏ．８のコアでは、上記隣り合うティースに異相のコイルを配置した。試料Ｎｏ．９のコアでは、上記隣り合うティースに同相のコイルを配置した。
【０１７５】
試料Ｎｏ．１０，Ｎｏ．１１のコアは、各鍔部の近接領域をヨークの周方向の同じ側に備えた。試料Ｎｏ．１０のコアは、各鍔部の近接領域をロータの回転方向と同じ側に備える。試料Ｎｏ．１１のコアは、各鍔部の近接領域をロータの回転方向と逆側に備える。
【０１７６】
各試料のトルク（Ｎ・ｍ）を表５に示す。また、試験例１と同様に試料Ｎｏ．１００のトルクを基準として、各試料のトルクの低減率（％）を求め、結果を表５に示す。
【０１７７】
【表５】
2020100385.tif 000007
【０１７８】
表５に示すように、試料Ｎｏ．８〜Ｎｏ．１１はいずれも、試料Ｎｏ．１００に対するトルクの低減率が比較的小さく、高いトルクを有することが分かる。定量的には、試料Ｎｏ．８〜Ｎｏ．１１におけるトルクの低減率は５％以下である。この理由の一つとして、試料Ｎｏ．８〜Ｎｏ．１１のコアは、近接領域を有することで、近接領域からティースに磁束を通過させ易かったことが考えられる。また、この試験では、試料Ｎｏ．８〜Ｎｏ．１１のコアはいずれも、ティースと鍔部の貫通孔との間に隙間があるものの、上述の試料Ｎｏ．２と同等程度の高いトルクを有する。
【０１７９】
この試験では、隣り合うティースに固定される鍔部において、ティースが対向する側に近接領域を備える場合、各ティースに同相のコイルが配置されると、トルクの低下がより抑制され易いといえる（試料Ｎｏ．９参照）。また、この試験では、各鍔部の近接領域がヨークの周方向の同じ側に設けられる場合、近接領域の配置位置がロータの回転方向と同じ側であると、トルクの低下がより抑制され易いといえる（試料Ｎｏ．１０参照）。
【０１８０】
［試験例６］
この試験では、試験例１，２で用いた試料Ｎｏ．１のコアに対して、ティースの段差部の高さｈ（ｍｍ）を変更し、鍔部の貫通孔から露出されるティースの突出高さを変更した。ティースの突出高さの相違によるトルクへの影響、コギングトルクへの影響を調べた。
【０１８１】
この試験では、試験例１，２で用いた試料Ｎｏ．１のコアに対して、ティースの段差部の高さｈ（ｍｍ）を変更した以外の点は、試料Ｎｏ．１と同様とした。即ち、ティースの端面の面積及び鍔部の外周縁内の面積は一定である。露出面積率は３７．７％である。ティースの先端部の外周面と鍔部の貫通孔の内周面との間隔は０．１ｍｍである。上記間隔は、貫通孔の全周にわたって均一な大きさである。各試料のティースの段差部の高さｈ（ｍｍ）、鍔部の厚さｔ（ｍｍ）を表６に示す。
【０１８２】
試料Ｎｏ．１のコアでは、ティースの先端部の角部において、段差部の底面と段差部の周面との交差角度が９０°である。また、鍔部の内周面と鍔部における段差部の底面に載置される面との交差角度が９０°である。ティースの端面と鍔部の端面とは面一である。この交差角度に関する点は、上述の試験例１〜５の各試料であって段差部を有する試料において同様である。
【０１８３】
試料Ｎｏ．１２〜Ｎｏ．１４の形状は、ティースの先端部において鍔部の端面から突出する部分の角部を平面取りしたような形状とした。ティースの先端部は、ティースの端面に交差する傾斜面を含む。ティースの傾斜面におけるティースの端面の延長面に対する角度は５°〜６０°の範囲から選択した。ティースの傾斜面は、鍔部の貫通孔から露出される。なお、面取り形状により、試料Ｎｏ．１２〜Ｎｏ．１４におけるティースの端面の面積は、厳密には試料Ｎｏ．１よりも若干小さい。そこで、ここでの露出面積率は、ティースにおける鍔部の端面に位置する箇所の最大断面積とする。
【０１８４】
各試料のトルク（Ｎ・ｍ）、コギングトルク（ｃＮ・ｍ、センチニュートン・メートル）を表６に示す。また、試験例１と同様に試料Ｎｏ．１００のトルクを基準として、各試料のトルクの低減率（％）を求め、結果を表６に示す。
【０１８５】
【表６】
2020100385.tif 000008
【０１８６】
表６に示すように、試料Ｎｏ．１，Ｎｏ．１２〜Ｎｏ．１４はいずれも、試料Ｎｏ．１００に対するトルクの低減率が比較的小さく、高いトルクを有することが分かる。定量的には、試料Ｎｏ．１２〜Ｎｏ．１４におけるトルクの低減率は５％以下である。この理由の一つとして、試料Ｎｏ．１２〜Ｎｏ．１４のコアは、試料Ｎｏ．１と同様に露出面積率が高いため、鍔部の貫通孔から露出されるティースが磁束を直接受けられる上に、鍔部からティースに磁束を通過させ易いことが考えられる。
【０１８７】
但し、試料Ｎｏ．１，Ｎｏ．１２〜Ｎｏ．１４では、コギングトルクの大きさが異なる。ティースの段差部の高さｈ（ｍｍ）と鍔部の厚さｔ（ｍｍ）との差Δ（ｈ−ｔ）（ｍｍ）が大きいほど、コギングトルクが小さい。定量的には、差Δ（ｈ−ｔ）が０ｍｍである試料Ｎｏ．１に比較して、差Δ（ｈ−ｔ）が０ｍｍ超、ここでは更に１ｍｍ以上と大きいほど、コギングトルクが効果的に低減される。但し、差Δ（ｈ−ｔ）が大きいほど、トルクの低下がみられる。この点は、例えば試料Ｎｏ．１２とＮｏ．１４とを比較参照することから裏付けられる。
【０１８８】
この試験から、ティースの先端部に段差部を備える場合、鍔部の貫通孔からティースの端面側の領域が突出するように、ティースの段差部の高さｈと鍔部の厚さｔとを調整することで、コギングトルクも低減できることが示された。特に、差Δ（ｈ−ｔ）が０ｍｍ超３ｍｍ以下であれば、コギングトルクが低減されつつ、トルクの低下が抑制されるといえる。
【０１８９】
上述の試験例１〜６から、ティースの先端部に鍔部を備えるコアにおいて、以下の条件（１）〜（３）を満たすことで、ティース、ヨーク、鍔部の一体物に比較して、トルクの低下を抑制できることが示された。また、以下の条件（１）を満たすことで、上記一体物に比較して、アキシャルギャップ型回転電機や、この回転電機に利用されるステータは、組み立て易く、製造性に優れるといえる。
（１）ヨークとティースとが一体物であり、鍔部がティースに対して分割された部材である。
（２）鍔部は貫通孔を有し、この貫通孔からティースの端面を露出させる。
（３）ティースの端面における鍔部の貫通孔から露出される割合、即ち露出面積率が７．５％以上である。
【０１９０】
なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。例えば、上述の試験例１〜６において、コアの材質、相対密度、ティース及び鍔部の形状等を変更できる。
【符号の説明】
【０１９１】
１  コア
２  ティース、２０  端面、２１  周面、２２  傾斜面、２５  段差部、
２５０  底面、２５１  周面
３  ヨーク、３０  表面、３９  軸孔
４  本体部
５  鍔部、５０  端面、５１  外周縁、５２  貫通孔、５２０  内周面
５３，５４  傾斜面、５５  近接領域、５６  外周領域、５７  内周領域
８  ステータ、８０  コイル
９  回転電機、９０  ロータ、９１  回転軸、９２  ケース、９３  軸受け
９５  磁石
ｇｍｉｎ  間隔の最小値、ｇｍａｘ  間隔の最大値
ｈ  高さ、ｔ  厚さ、Δ（ｈ-ｔ）  高さと厚さとの差、θ，α  角度
【図１】
2020100385.tif 000009
【図２】
2020100385.tif 000010
【図３】
2020100385.tif 000011
【図４】
2020100385.tif 000012
【図５】
2020100385.tif 000013
【図６Ａ】
2020100385.tif 000014
【図６Ｂ】
2020100385.tif 000015
【図７】
2020100385.tif 000016
【図８】
2020100385.tif 000017
【国際調査報告】
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