JP5365109B2 - ティース、電機子用磁芯 - Google Patents

Description

本発明は、電機子用磁芯及び電機子に関し、特にアキシャルギャップ型の回転電機に適用できる。

回転電機は、電機子及び界磁子を備えている。特にアキシャルギャップ型の回転電機においては、回転軸に垂直な面に沿って拡がるエアギャップを介して、回転軸に沿って電機子と界磁子とが相互に対向して配置される。電機子は、ヨークと、当該ヨークに設けられるティースと、当該ティースを芯として巻回される電機子巻線とを有している。また、界磁子は、電機子で発生する回転磁界によって回転される。

電機子巻線に交流を流すことにより電機子内に磁束が流れ、当該磁束によってヨーク及びティースには渦電流が生じる。

ティースでは磁束が回転軸に沿って流れるため、ティースとして回転軸に平行な方向に沿って積層された電磁鋼板が採用された場合には、当該磁束は積層された電磁鋼板の界面を横切ることになる。この場合にはティースにおいて渦電流が発生し易い。他方、回転軸に垂直な方向に沿って積層された電磁鋼板をティースとして採用すれば、電磁鋼板の界面を横切る磁束は減少でき、渦電流を低減できる。このような技術は特許文献１に開示されている。

また、隣接するティースの対向する面同士を平行とすることにより、電機子巻線の占積率が向上する。このようなティースを積層された電磁鋼板で実現しようとする場合には、電磁鋼板を異なる形状に打抜くことが必要である。このような技術としては特許文献２に開示されている。

国際公開第０３／０４７０７０号パンフレット 特開２００５−２８７２１７号公報

図１０は従来例を示すティースの平面図である。上記特許文献１及び特許文献２に開示されている技術はいずれも、ヨーク（図示省略）に設けられた孔９２に電磁鋼板９４を積層して形成されたティース９０を埋設している。電磁鋼板９４を異なる形状に打抜いて積層してティース９０とした場合、電磁鋼板９４の積層方向に非平行な面９６は階段状を呈する。したがって、当該ティース９０をヨークに設けられた孔９２に埋設する場合には、面９６と当該孔９２との間に三角形状の隙間（クリアランス）９８が生じる。このクリアランス９８は、ティース９０からヨークに渡る磁束に対してエアギャップとなり、磁気抵抗が増加し、ひいては銅損が増大する要因となる。

図１１は課題を説明する図である。ティースを積層鋼板で形成する場合、通常は、電磁鋼板を金型、すなわちパンチ及びダイで打抜き、これを積層して形成する。しかしながら、打抜かれた電磁鋼板の辺縁は打抜き方向へと向かって湾曲しているため、次のような不具合が起こり得る。

すなわち、図１１に示す如く、一の電磁鋼板９００に対して、一の電磁鋼板９００の辺縁９０２が湾曲している側に一の電磁鋼板９００よりも大きな他の電磁鋼板９０４を隣接させると、辺縁９０２と他の電磁鋼板９０４とが干渉する。両者が干渉することにより、電磁鋼板９００，９０４同士は密に隣接することができない。積層した電磁鋼板同士をカシメによって固着する場合に、電磁鋼板の中央部付近にカシメを設けるとすると、ティースの厚み（ティースの厚み＝電磁鋼板の板厚×積層枚数；以後、「積厚」と称する）は辺縁において積厚が大きくなり、その寸法のバラツキは大きい。このことは、電機子の小型化を妨げ、生産性も悪化する。

本発明は、上記課題に鑑み、ティースの小型化・高精度化・高占積率化を図りつつ、ティースとヨークとの間の磁気抵抗を低減する技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決すべく、この発明にかかるティースは、所定の軸（Ｑ）の周りで環状に複数配置され、電機子巻線（２０）が巻回される芯として機能するティース（２００）であって、それぞれの前記ティースは積層された複数の第１磁性体板（２０２）を有し、いずれの前記ティースについても前記第１磁性体板が積層された積層方向の延長上に前記軸が位置し、前記第１磁性体板は前記軸に近い方に現れる第１主面（２０４）と、前記軸から遠い方に現れる第２主面（２０６）を呈し、前記ティースは、一の前記第１磁性体板の前記第１主面の面積が、前記一の前記第１磁性体板の前記第２主面に隣接する他の前記第１磁性体板の前記第１主面の面積よりも小さい第１領域（２１２）を有し、前記第１領域においては前記他の第１磁性体板の前記第１主面の第１辺縁（２０８）が前記一の第１磁性体板へと向かって湾曲している。

第２の発明及び第１の発明では、前記第１領域（２１２）は前記軸に沿った方向からの平面視で略台形状を呈する第１台形体を有し、前記第１台形体の第１上底に相当する位置に配設される一の前記第１磁性体板（２０２）が前記軸から最も近く、前記第１台形体の前記第１上底の長さ（Ｌｔ１）を第１下底の長さ（Ｌｂ１）よりも短く採ると、前記第１辺縁（２０８）は前記第１下底から前記第１上底へと向かって湾曲している。

そして第１の発明では、前記ティース（２００）は、前記軸（Ｑ）を中心として前記第１領域（２１２）よりも外側に、一の前記第１磁性体板（２０２）の前記第１主面（２０４）の面積が、前記一の前記第１磁性体板の前記第２主面に隣接する他の前記第１磁性体板の前記第１主面の面積よりも大きい第２領域（２１４）を有し、前記第２領域においては前記他の第１磁性体板の前記第１主面の前記第１辺縁（２０８）が前記一の第１磁性体板へと向かって湾曲している。

また第２の発明では、前記ティース（２００）は、前記軸（Ｑ）を中心として前記第１領域（２１２）よりも外側に、一の前記第１磁性体板（２０２）の前記第２主面（２０６）の面積が、前記一の前記第１磁性体板の前記第１主面に隣接する他の前記第１磁性体板の前記第２主面の面積よりも大きい第２領域（２１４）を有し、前記第２領域においては前記一の第１磁性体板の前記第２主面の第２辺縁（２１０）が前記他の第１磁性体板へと向かって湾曲している。

第１の発明及び第２の発明のいずれにおいても、前記第２領域（２１４）は前記平面視で略台形状を呈する第２台形体を有し、前記第２台形体の第２上底に相当する位置に配設される一の前記第１磁性体板（２０２）が前記軸から最も遠く、前記第２台形体の前記第２上底の長さ（Ｌｔ２）を第２下底の長さ（Ｌｂ２）よりも短く採ると、前記第１下底の長さ（Ｌｂ１）と前記第２下底の長さとは略等しい。更に、前記第１台形体（２１２）の下底と前記第２台形体（２１４）の下底とは、前記平面視で略方形状を呈する第３領域（２１６）を介して接合し前記ティース（２００）を形成する。

第３の発明では、前記軸に最も近い一の前記第１磁性体板（２０２）の、前記軸と平行な方向及び前記第１磁性体板が積層される方向のいずれにも直交する第１方向の長さ（Ｌｎ）と、前記軸から最も遠い他の前記第１磁性体板の、前記第１方向の長さ（Ｌｆ）とは略等しい。

第４の発明は、第１ないし第２のいずれかの発明であって、前記軸に最も近い一の前記第１磁性体板（２０２）の、前記軸と平行な方向及び前記第１磁性体板が積層される方向のいずれにも直交する第１方向の長さ（Ｌｎ）は、前記軸から最も遠い他の前記第１磁性体板の、前記第１方向の長さ（Ｌｆ）よりも短い。

第５の発明は、第１ないし第２のいずれかの発明であって、前記軸に最も近い一の前記第１磁性体板（２０２）の、前記軸と平行な方向及び前記第１磁性体板が積層される方向のいずれにも直交する第１方向の長さ（Ｌｎ）と、前記軸から最も遠い他の前記第１磁性体板の、前記第１方向の長さ（Ｌｆ）とは略等しい。

第６の発明は、第１ないし第２のいずれかの発明であって、一の前記第１磁性体板（２０２）の、前記軸と平行な方向及び前記第１磁性体板が積層される方向のいずれにも直交する第１方向の長さ（Ｌｘ）と、前記一の前記第１磁性体板に隣接する他の前記第１磁性体板の前記第１方向の長さ（Ｌｙ）との差（２ｄ）は、湾曲を呈する前記第１辺縁（２０８）の前記第１方向の長さ（Δ）の２倍よりも大きい。

第７の発明は、第１ないし第３のいずれかの発明であって、前記第１磁性体板（２０２）は、対向する前記第１磁性体板とカシメ（２１８）により接合される。

この発明にかかる電機子用磁芯は、第１ないし第３のいずれかの発明に記載されたティース（２００）と、前記軸（Ｑ）の一方側で開口して前記ティースの前記軸の他方側が填る凹部（１０４）を有する平板状の第２磁性体板（１０２）の複数を含むヨーク（１００）とを備える電機子用磁芯（１０）であって、前記凹部を規定する位置での前記第２磁性体板の第３辺縁（１０６）は、前記一方側から前記他方側へと向かって湾曲している。

この発明にかかるティースによれば、打抜きによるバリ（辺縁）が、ティースを構成する第１磁性体板同士の間のクリアランスを縮小し、ティースの小型化・高精度化・高占積率化を図れる。また、ティースをヨークに嵌合したときのティースとヨークとの間の磁気抵抗が低減される。

そして、打抜きによるバリ（辺縁）がティースを構成する第１磁性体板同士の間のクリアランスを縮小し、ティースの小型化・高精度化・高占積率化を図れる。また、ティースをヨークに嵌合したときのティースとヨークとの間の磁気抵抗が低減される。

第１の発明によれば、ティースを金型内積層技術を用いて製造するのが容易である。

第２の発明によれば、打抜きによるバリが、ティースを構成する第１磁性体板同士の間のクリアランスを縮小し、ティースの小型化・高精度化・高占積率化を図れる。また、ティースをヨークに嵌合したときのティースとヨークとの間の磁気抵抗が低減される。

第１及び第２の発明によれば、ヨークにティースを配設する際に位置決めが容易になる。また、コイルの巻回しが容易になる。

第１及び第２の発明によれば、ティースを凹部に配設する際、第１下底及び第２下底を基準として位置決めが容易になる。また、コイルの巻回しが容易になる。

第４の発明によれば、ティースを金型内積層技術を用いて製造するのが容易である。

第３及び第５の発明によれば、ティースを連続して製造し易い。

第６の発明によれば、一の第１磁性体板の第１辺縁と、隣接する他の第１磁性体板の第１辺縁とが接触することを回避又は抑制できる。絶縁被膜を施した第１磁性体板は打抜きによって第１磁性体板自体が露出しているので、第１辺縁同士が接触すると絶縁破壊が起こる。本発明はこれを回避又は抑制できる。

第７の発明によれば、第１磁性体板の積層状態を強固に保持できる。また、第１磁性体板同士の位置決めを容易にできる。

この発明にかかる電機子用磁芯によれば、ティースを嵌合し易い。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図１を初めとする以下の図には、本発明に関係する要素のみを示す。

〈電機子用磁芯及び電機子の構成〉
図１は本発明の実施形態に係る電機子用磁芯１０を適用した電機子３０を示す分解斜視図及びその部分拡大図であり、図２はティース２００の胴体部２０１の平面図及びその部分拡大図である。

図１に示す如く本実施形態の電機子用磁芯１０は、所定の軸Ｑの周りで環状に複数配置され、電機子巻線２０が巻回される芯として機能するティース２００と、軸Ｑの一方側で開口してティース２００の軸Ｑの他方側が填る凹部１０４を有する平板状の磁性体板（課題を解決する手段の「第２磁性体板」に相当：以下、「第２磁性体板」と称する）１０２を含むヨーク１００とを備えている。この電機子用磁芯１０を適用した電機子３０は電機子巻線２０を備えており、その巻回し方式は集中巻が採用されている。なお、電機子巻線２０の巻回し方式は必ずしも集中巻である必要はなく、分布巻や波巻であっても良い。本願では特に断りのない限り、電機子巻線は、これを構成する導線の１本１本を指すのではなく、導線が一纏まりに巻回された態様を指す。これは図面においても同様である。また、巻始め及び巻終わりの引出線、及びそれらの結線も図面においては省略した。

ヨーク１００は軸Ｑに沿って積層された平板状の第２磁性体板１０２の複数を有し、凹部１０４を規定する位置での第２磁性体板１０２の辺縁（課題を解決する手段における「第３辺縁」に相当）１０６は、当該一方側から当該他方側へと向かって湾曲している。凹部１０４はヨーク１００を貫通していても良いが、貫通せずに凹部１０４を所定の深さで形成することにより、ヨーク１００の強度が増すとともにティース２００の嵌合深さを規定できる。

それぞれのティース２００は、電機子巻線２０が巻回される胴体部２０１と、巻回された電機子巻線２０を保持する鍔部２０３とを有している。胴体部２０１は、軸Ｑと平行な方向に延在している。鍔部２０３は、胴体部２０１がヨーク１００に填る側とは反対側の端部で軸Ｑを中心とする円の周方向に張り出している。鍔部２０３が周方向に張り出すことによって、界磁子の磁束を多く胴体部２０１へと導き、電機子巻線２０に十分に鎖交させることができる。

なお、隣接する鍔部２０３同士の間には、磁束の漏洩を抑制又は回避するために一定の空隙が必要である。具体的には、鍔部２０３同士の間の最短距離が、アキシャルギャップ型回転電機に形成されるエアギャップ長の２倍強程度が望ましい。

また、それぞれのティース２００は積層された複数の磁性体板（課題を解決する手段の「第１磁性体板」に相当：以下、「第１磁性体板」と称する）２０２を有し、いずれのティース２００についても第１磁性体板２０２が積層された積層方向の延長上に軸Ｑが位置している。換言すれば、複数の第１磁性体板２０２はティース２００の中心における径方向に略沿って積層されている。径方向に積層することによって、電機子反作用によるティース２００内の磁束が周方向に流れ易くなる。これは回転電機において電気装荷が大きく設計される場合には特に有効である。

ここで、胴体部２０１及び鍔部２０３は、複数の第１磁性体板２０２を積層した状態で現れる形状であり、第１磁性体板２０２はそれぞれ略丁字型に形成されている。第１磁性体板２０２は軸Ｑに近い方に現れる第１主面２０４と、軸Ｑから遠い方に現れる第２主面２０６を呈している。ティース２００は第１領域２１２を有しており、第１領域においては一の第１磁性体板２０２の第１主面２０４の面積が、当該第１主面２０４と隣接する他の第１磁性体板２０２の第１主面２０４の面積よりも小さい。また第１領域２１２においては当該他の第１磁性体板２０２の第１主面２０４の第１辺縁２０８が当該一の第１磁性体板２０２へと向かって湾曲している。

具体例を挙げれば、図２に示す如く、軸Ｑに最も近い位置に配設される第１磁性体板２０２から数えて第ｎ番目に配設される第１磁性体板２０２の第１主面２０４の面積をＳｎ、第ｎ＋１番目に配設される第１磁性体板２０２の第１主面の面積をＳｎ＋１とすると、ティース２００はＳｎ＜Ｓｎ＋１を満たす第１領域２１２を有している。第１領域２１２においては、第ｎ＋１番目の第１磁性体板２０２の第１主面２０４の第１辺縁２０８が第ｎ番目の第１磁性体板２０２へと向かって湾曲している。

ティース２００は第１磁性体板２０２をパンチ及びダイを用いて打抜き、これを積層して形成される。よって、打抜かれた第１磁性体板２０２の辺縁の湾曲は、第１磁性体板２０２を打抜いたときのバリにより形成される。

図２に示す如く、第１領域２１２は軸Ｑに沿った方向からの平面視で略台形状を呈する台形体（以下、第１領域と同じ符号２１２を用いて「第１台形体２１２」と称する）を有している。第１台形体２１２の上底（以下、「第１上底」と称する）に相当する位置に配設される一の第１磁性体板２０２を軸Ｑに最も近く配置し、第１上底の長さＬｔ１を第１台形体２１２の下底（以下、「第１下底」と称する）の長さＬｂ１よりも短く採ると、第１辺縁２０８は第１下底から第１上底へと向かって湾曲している。

さらに、ティース２００は、軸Ｑを中心として第１領域２１２よりも外側に、一の第１磁性体板２０２の第１主面２０４の面積が、当該一の第１磁性体板２０２の第２主面２０６と隣接する他の第１磁性体板２０２の第１主面２０４の面積よりも大きい第２領域２１４を有していても良い。第２領域２１４においても当該他の第１磁性体板２０２の第１主面２０４の第１辺縁２０８が当該一の第１磁性体板２０２へと向かって湾曲している。なお、当該他の第１磁性体板２０２の第１辺縁２０８に形成される湾曲（バリ）が、当該一の第１磁性体板２０２の第２主面２０６に抵触し、当該他の第１磁性体板２０２と当該一の第１磁性体板２０２との間に空隙が生じるような場合には、当該空隙に平板状の磁性体板２９０を間挿しても良い。

図２に示す如く、第２領域２１４は平面視で略台形状を呈する第２台形体（以下、第２領域と同じ符号２１４を用いて「第２台形体２１４」と称する）を有している。第２台形体２１４の上底（以下、「第２上底」と称する）に相当する位置に配設される一の第１磁性体板２０２が軸Ｑに最も遠く配設される。第２上底の長さＬｔ２を第２台形体２１４の下底（以下、「第２下底」と称する）の長さＬｂ２よりも短く採る。

ティース２００は第１下底と第２下底とを接合して形成される。例えば第１下底の長さＬｂ１と第２下底の長さＬｂ２とは略等しく、第１下底と第２下底とは、平面視で略方形状を呈する第３領域２１６を介して接合しティース２００を形成する。上述したように第１下底の長さＬｂ１と第２下底の長さＬｂ２とは略等しく、かつ各下底の長さＬｂ１，Ｌｂ２は各上底の長さＬｔ１，Ｌｔ２よりも長い。したがって、ティース２００の胴体部２０１は、軸Ｑと平行な方向及び第１磁性体板２０２が積層される方向のいずれにも直交する方向（第１方向）の幅が、軸Ｑからの距離によって異なり、したがって最も幅広となる領域が存在し、ティース２００をヨーク１００の凹部１０４に嵌合する際の位置決めを容易にし、滞りなく組立てることができる。また、電機子巻線２０を傷めることなく滑らかに巻回すことができる。

ティース２００の胴体部２０１が第１台形体２１２のみを有している場合には、軸Ｑに最も近い第１磁性体板２０２の第１方向の長さＬｎは、軸Ｑから最も遠い第１磁性体板２０２の第１方向の長さＬｆよりも短い。これによりティース２００を金型内積層技術で製造する場合に、第１磁性体板２０２を打抜くパンチ及びダイの幅を一方向にのみ制御しながら製造できる。

本実施形態で説明しているように例えば、ティース２００の胴体部２０１が第１台形体２１２及び第２台形体２１４、あるいは更に第３領域２１６を有している場合には、軸Ｑに最も近い第１磁性体板２０２（この第１主面は第１上底の位置に配設される）の第１方向の長さＬｎと、軸Ｑから最も遠い第１磁性体板２０２（この第２主面は第２上底の位置に配設される）の第１方向の長さＬｆとは略等しいことが望ましい。両者の長さを略等しくすることによって、ティース２００を金型内積層技術を用いて製造する場合に、パンチ及びダイの幅を漸次変化させながら、複数のティース２００を連続して製造し易い。

複数のティース２００を連続して製造する場合は、一のティース２００の第１上底を呈する第１磁性体板２０２を打抜いた後にパンチ及びダイを制御して、一方向（これはティース２００をヨーク１００に配設したときに第１方向となる方向）の幅を漸次変化させながら第１磁性体板２０２を打抜いてこれらを積層し、最後に第２上底を呈する第１磁性体板２０２を打抜いてこれを積層して当該一のティース２００を製造する。その後、第２上底の幅（長さＬｆに等しい）に調整されたパンチ及びダイを第１上底の幅（長さＬｎに等しい）に調整して、他のティース２００の製造を開始する。したがって長さＬｎと長さＬｆとの差は、軸Ｑに最も近い位置に配設される第１磁性体板２０２の第１方向の長さＬｎと軸Ｑから２番目に近い位置に配設される第１磁性体板２０２の第１方向の長さとの差以内であることが、パンチ及びダイの幅の変化を制御する点で望ましい。又は軸Ｑから最も遠い位置に配設される第１磁性体板２０２の第１方向の長さＬｆと軸Ｑから２番目に遠い位置に配設される第１磁性体板２０２の第１方向の長さとの差以内であることが、パンチ及びダイの幅の変化を制御する点で望ましい。いずれの場合であっても、パンチ及びダイの幅を急激に変化させる必要がないからである。

第１磁性体板２０２は、対向する第１磁性体板２０２とカシメ２１８により接合される。具体的には、第１磁性体板２０２の一面側に凸部２１７を形成する。このとき、第１磁性体板２０２の他面側で凸部２１７と対応する位置には凹部２１９が形成される。第１磁性体板２０２を積層してティース２００を形成する際に、一の第１磁性体板２０２が有する凸部２１７を対向する他の第１磁性体板２０２が有する凹部２１９に圧入することによって第１磁性体板２０２の積層状態を強固に保持する。このとき、凸部２１７及び凹部２１９を所定の位置に形成することにより、第１磁性体板２０２同士の位置決めを容易にできる。なお、本実施形態においては図２に示す如く、第１磁性体板２０２の第１主面２０４側に凸部２１７が、第２主面２０６側に凹部２１９がそれぞれ形成される。

図３及び図４はそれぞれ、胴体部２０１を凹部１０４に嵌合した場合に得られる構成を示す断面図である。図３は軸Ｑを中心とする周方向θに垂直な断面で軸Ｑと平行な方向ｚ、径方向ｒを基準に示しており、図４は径方向ｒに垂直な断面で当該方向ｚ、径方向ｒを基準に示している。

第２磁性体板１０２を軸Ｑと平行な方向に積層してヨーク１００を形成することにより、ヨーク１００内を流れる磁束は軸Ｑに対して垂直に流れ、第２磁性体板１０２が積層される境界をほとんど横切らない。また、第１磁性体板２０２を径方向に積層してティース２００を形成することにより、ティース２００内を流れる磁束は軸Ｑに対して平行に流れ、第１磁性体板２０２が積層される境界をほとんど横切らない。よって、電機子用磁芯１０で発生する渦電流が低減される。また磁気抵抗も低減される。

図２に戻って、第２磁性体板１０２及び／又は第１磁性体板２０２はそれぞれが熱可溶性接着剤２２０により被膜されていても良い。これにより第２磁性体板１０２同士及び／又は第１磁性体板２０２同士を容易に接合できる。

図５は、胴体部２０１を凹部１０４に嵌合した場合に得られる平面図及びその部分拡大図である。なお、部分拡大図においては、理解を容易にするために、第１磁性体板２０２を点線で、第１台形体２１２を一点鎖線で、それぞれ描いている。凹部１０４の平面形状は、ティース２００の胴体部２０１の平面形状と略同形状に形成されている。図５に示す如く、ティース２００は第１上底を軸Ｑに向けて凹部１０４に配設され、かつ第１上底及び第１下底に挟まれる側縁部２２４と凹部１０４との間に生じる隙間は、第１上底と凹部１０４との間に生じる隙間よりも小さい。具体的には、電機子用磁芯１０を製造する際に、ティース２００を凹部１０４内で、軸Ｑに向かって押し付けながら配設し、第１上底と凹部１０４とを当接させることなく、凹部１０４を規定する辺縁１０６のうち側縁部２２４側と側縁部２２４とを接触させ、ティース２００を凹部１０４に固着する。

凹部１０４を規定する辺縁１０６のうち第１上底と対向する領域は、第１上底よりも軸Ｑ側に位置している。これにより、胴体部２０１は凹部１０４に対して主に側縁部２２４（そしてさらに、第３領域２１６を設ける場合には第３領域２１６も）が密に固着されることになる。このように製造することで、環状に複数配置されたティース２００同士を比較したときに、凹部１０４とのクリアランスを均一に縮小できる。

〈電機子用磁芯及び電機子としての効果〉
以上のように、第１磁性体板２０２を予め定められた形状に打抜き、これを積層してティース２００を形成することにより、打抜きによるバリが、ティース２００（胴体部２０１）を構成する第１磁性体板２０２同士の間のクリアランスを縮小し、ティース２００の小型化・高精度化・高占積率化を図れる。また、ティース２００をヨーク１００の凹部１０４に嵌合したときのティース２００とヨーク１００との間の磁気抵抗が低減される。

また、第１台形体２１２を構成する第１磁性体板２０２の第１辺縁２０８が、第１下底から第１上底へと向かって湾曲しているので、打抜きによるバリがティース２００を構成する第１磁性体板２０２同士の間のクリアランスを縮小し、ティース２００の小型化・高精度化・高占積率化を図れる。また、ティース２００をヨーク１００の凹部１０４に嵌合したときのティース２００とヨーク１００との間の磁気抵抗が低減される。

また、一の第１磁性体板２０２の面積が、隣接する第１磁性体板２０２の面積よりも小さい第２台形体２１４を有し、面積の小さい当該他の第１磁性体板２０２の辺縁が面積の小さい当該一の第１磁性体板２０２へと向かって湾曲しているので、ティース２００を金型内積層技術を用いて製造するのが容易である。

また、第１下底の長さＬｂ１と第２下底の長さＬｂ２とが略等しいので、ヨーク１００にティース２００を配設する際に位置決めが容易になる。また、電機子巻線２０を傷めることなく容易に巻回せる。

ここで両下底が、略方形状を呈する第３領域２１６を介して接合してティース２００を形成すれば、ティース２００を凹部１０４に配設する際、両下底を基準としての位置決めが更に容易になる。また、電機子巻線２０を傷めることなく容易に巻回せる。

また、軸Ｑに最も近い位置に配設される第１磁性体板２０２の第１方向の長さＬｎが、軸Ｑから最も遠い位置に配設される第１磁性体板２０２の第１方向の長さＬｆよりも短ければ、ティース２００を金型内積層技術を用いて製造するのが容易になる。

又は、軸Ｑに最も近い位置に配設される第１磁性体板２０２の第１方向の長さＬｎと、軸Ｑから最も遠い位置に配設される第１磁性体板２０２の第１方向の長さＬｆとが略等しければ、ティース２００を連続して製造し易い。

また、積層される第１磁性体板２０２同士はカシメ２１８によって接合されるので、積層状態を強固に保持できる。また、第１磁性体板２０２同士の位置決めを容易にできる。

また、ヨーク１００が有する凹部１０４を規定する位置での第２磁性体板１０２の第３辺縁１０６は、ティース２００の嵌合方向に沿って湾曲しているので、ティース２００を凹部１０４に嵌合し易い。

また、第２磁性体板１０２及び／又は第１磁性体板２０２は、熱可溶性接着剤２２０により被膜されているので、積層状態を強固かつ簡単に保持できる。

また、第１上底及び第１下底に挟まれる側縁部２２４と凹部１０４との間に生じる隙間が、第１上底と凹部１０４との間に生じる隙間よりも小さく配設されるので、最も磁束が流れ易い部位の磁気抵抗を低減できる。

また、電機子用磁芯１０を製造する際に、ティース２００を凹部１０４内で、軸Ｑに向かって押し付けながら固着することにより、複数のティース２００と凹部１０４とのクリアランスを均一に縮小できる。

また、上述のような電機子用磁芯１０に電機子巻線２０を巻回して電機子３０を構成することにより効率良く回転磁界を発生できる。

ここで、電機子巻線２０の巻線方式を集中巻とすることにより、電機子巻線２０の巻回時の張力が第１磁性体板２０２の積層状態保持に寄与し、ティース２００の機械的強度を増す。

〈回転電機の構成〉
図６は、上述の電機子３０と界磁子４０とで構成した回転電機（アキシャルギャップ型モータ）５０を例示する分解斜視図であり、軸Ｑに沿って分離して示している。電機子３０と界磁子４０とは実際には僅かな空隙（エアギャップ）を介して対向しているが、構造の理解を容易にするために、両者の間隔を大きく空けて示している。また界磁子４０の構造も軸Ｑ方向において分離して示している。

界磁子４０は、ティース２００側で電機子３０に対向して設けられる。界磁子４０は永久磁石４２とヨーク４４とを備えている。永久磁石４２は軸Ｑの周囲で環状に配設され、ヨーク４４は回転シャフト（図示省略）を貫通させる孔４６が軸Ｑの近傍に設けられている。なお、実際には永久磁石４２とヨーク４４とは密着して設けられる。

上述したような電機子３０を採用することにより、電機子３０における鉄損の低減により、高効率でトルクを発生させることができる。また、永久磁石４２に焼結の希土類磁石を採用する場合は、永久磁石４２内部の渦電流損が低減されるので、かかる界磁子４０を用いることにより、回転電機５０の出力を高めることができる。特に、永久磁石４２を用いるとエアギャップの磁束密度が高いため、小型で高出力を実現できる。永久磁石４２を用いるとティース２００に流入出する磁束が高調波を多く含み、かつ磁束密度が高くなるが、上述の電機子３０を採用することにより、ティース２００での鉄損を低減する効果が高い。よって高効率でトルクを発生させることができる。

〈回転電機に適用した場合の効果〉
以上のように、上述のような電機子３０に対して、軸Ｑに沿って界磁子４０を対向配置して回転電機５０を構成することにより、回転電機５０の出力が高まる。

また、界磁子４０が永久磁石４２を有するので、ティース２００を流れる磁束が高調波を多く含み、かつ磁束密度が高くなるが、ティース２００で鉄損を低減する効果が高いので、高効率でトルクを発生できる。

〈圧縮機の構成〉
図７は、アキシャルギャップ型モータ５０を搭載した高圧ドーム型の圧縮機６０を示す断面図である。上述した回転電機５０は、例えば圧縮機６０に搭載できる。なお、アキシャルギャップ型モータ５０については断面ではなく側面を示している。

圧縮機６０は密閉容器６２と、圧縮機構部６４と、アキシャルギャップ型モータ５０とを備えている。圧縮機構部６４は密閉容器６２内に配置され、密閉容器６２内でかつ圧縮機構部６４の上側にアキシャルギャップ型モータ５０が配置される。そして、圧縮機構部６４は、回転シャフト６６を介してアキシャルギャップ型モータ５０によって駆動される。ここで、上述した電機子３０が固定子として、界磁子４０が回転子として、それぞれ機能する。

密閉容器６２下側の側方には吸入管６８が接続される一方、密閉容器６２の上側には吐出管７０が接続されている。吸入管６８から供給される冷媒ガスは、圧縮機構部６４の吸込側に導かれる。密閉容器６２内側にはヨーク１００の外周側が固定されて、アキシャルギャップ型モータ５０が固定される。また、回転シャフト６６の下端側が圧縮機構部６４に連結されている。

圧縮機構部６４は、シリンダ状の本体部７２と、上端板７４及び下端板７６とを有している。上端板７４及び下端板７６は、それぞれ本体部７２の開口端の上側と下側に取り付けられている。そして、回転シャフト６６は上端板７４及び下端板７６を貫通して、本体部７２の内部に挿入されている。

回転シャフト６６は、圧縮機構部６４の上端板７４に設けられた軸受７８と、圧縮機構部６４の下端板７６に設けられた軸受８０により回転自在に指示されている。本体部７２内の回転シャフト６６にはクランクピン８２が設けられている。クランクピン８２にはピストン８４が嵌合して駆動される。ピストン８４及びこれに対応するシリンダとの間に形成された圧縮室８６において、冷媒ガスが圧縮される。ピストン８４は偏芯した状態で回転し、又は公転運動を行い、圧縮室８６の容積を変化させる。

アキシャルギャップ型モータ５０が回転することにより、圧縮機構部６４が駆動されると、吸入管６８から圧縮機構部６４に冷媒ガスが供給され、圧縮機構部６４（特に圧縮室８６）で冷媒ガスを圧縮する。圧縮機構部６４で圧縮された高圧冷媒ガスは、圧縮機構部６４の吐出ポート８８から密閉容器６２内に吐出される。さらに高圧冷媒ガスは、回転シャフト６６の周りに設けられた溝（図示省略）、電機子３０（固定子）及び界磁子４０の内部を軸Ｑ方向に貫通する孔（図示省略）、電機子３０及び界磁子４０の外周部と密閉容器６２の内面との間の空間等を通って、アキシャルギャップ型モータ５０の上部空間に運ばれる。その後、吐出管７０を介して密閉容器６２の外部に吐出される。

〈圧縮機に適用した場合の効果〉
以上のように、上述のようなアキシャルギャップ型モータ５０は小型で高トルクを実現するので、冷媒を圧縮する際の損失が小さい。

〈変形例１〉
以上、本発明の好適な態様について説明したが、本発明は上述の態様に限定されるものではない。例えば、ティース２００は次のような態様でも良い。

図８は、本発明の変形例に係るティース２００ａの胴体部２０１ａを示す平面図である。図８に示す如く、ティース２００ａは、軸Ｑを中心として第１領域２１２よりも外側に、一の第１磁性体板２０２の第２主面２０６の面積が、その第１主面２０４と隣接する他の第１磁性体板２０２の第２主面２０６の面積よりも小さい第２領域２１４を有し、第２領域２１４においては当該一の第１磁性体板２０２の第２主面２０６の第２辺縁２１０が当該他の第１磁性体板２０２へと向かって湾曲していても良い。

すなわち、変形例に係るティース２００ａにおいては、ティース２００ａを形成する第１磁性体板２０２のうち、第１下底と、第２下底との間に配設される第１磁性体板２０２を除く位置に配設される第１磁性体板２０２の辺縁は、両上底へと向かって湾曲している。

〈変形例１の効果〉
以上のように、第２台形体２１４においては、第２下底から第２上底へと向かって各第１磁性体板２０２の辺縁が湾曲しているので、打抜きによるバリが、ティース２００ａを構成する第１磁性体板２０２同士の間のクリアランスを縮小し、ティース２００ａの小型化・高精度化・高占積率化を図れる。また、ティース２００ａをヨーク１００の凹部１０４に嵌合したときのティース２００ａとヨーク１００との間の磁気抵抗が低減される。

〈変形例２〉
図９は、本発明の他の変形例に係るティース２００ｂの胴体部２０１ｂを示す平面図及びその部分拡大図である。図９に示す如くティース２００ｂでは、一の第１磁性体板２０２と、当該一の第１磁性体板２０２に隣接する他の第１磁性体板２０２との間ではｄ＞Δの関係が成り立つ。ここで、
ｄ：＝｜Ｌｘ−Ｌｙ｜／２、
Ｌｘ：一の第１磁性体板２０２の第１方向の長さ、
Ｌｙ：他の第１磁性体板２０２の第１方向の長さ、
Δ：湾曲を呈する一の（又は他の）第１磁性体板２０２の第１辺縁２０８の第１方向の長さ
を示している。

つまり、胴体部２０１ｂが平面視で等脚台形を呈しているとき、第１方向の一方側の端部において一の第１磁性体板２０２の端部と他の第１磁性体板２０２の端部との長さの差ｄが、第１辺縁２０８の第１方向の長さΔよりも大きい。

なお、長さΔは、第１磁性体板２０２の打抜きに用いるパンチ及びダイのクリアランスによって決まる長さである。また、ここでは第１台形体２１２についてのみ示しているが、第２台形体２１４についても同様である。

〈変形例２の効果〉
第１磁性体板２０２は、打抜かれる前に絶縁被膜が施されているが、打抜きによって第１辺縁２０８では絶縁被膜が剥離して第１磁性体板２０２自体が露出する。この状態で第１辺縁２０８同士が接触すると絶縁破壊が起こり、好ましくない。そこで、隣接する第１磁性体板２０２が上述の関係を満足して配置することによって絶縁破壊を回避又は抑制できる。

このような関係を満足させるには、第１磁性体板２０２の硬度が或る程度高い材質を採用することが望ましい。具体例を挙げれば、ビッカース硬さＨＶを基準とすると、概ねＨＶ＞２００であれば、打抜きによって湾曲する領域（歪蓄積領域）を狭く抑えることができる。歪蓄積領域を狭い領域に抑えることにより、ティース２００ｂの設計の自由度が高まる。例えば、歪蓄積領域が大きい場合には、隣接する第１磁性体板２０２の第１方向の長さに対する制約が大きくなるが、歪蓄積領域が小さければ、当該制約が小さくて済む。

また、硬度の高い材質を採用することによって、アニールをせずとも十分な特性を得ることができ、工程数を低減できる。

なお、以上の図面では、理解を容易にするために細部を誇張して示している。

本発明の実施形態に係る電機子用磁芯を適用した電機子を示す分解斜視図及びその部分拡大図である。 胴体部の平面図及びその部分拡大図である。 胴体部を凹部に嵌合した場合に得られる構成を示す断面図である。 胴体部を凹部に嵌合した場合に得られる構成を示す断面図である。 ヨークに配設されたティースを示す図である。 電機子と界磁子とで構成した回転電機を例示する分解斜視図である。 アキシャルギャップ型モータを搭載した高圧ドーム型の圧縮機を示す断面図である。 本発明の変形例に係るティースの胴体部を示す平面図である。 他の変形例に係るティースの胴体部を示す平面図及びその部分拡大図である。 従来例を示すティースの平面図である。 課題を説明するティースの平面図である。

符号の説明

１０ 電機子用磁芯
２０ 電機子巻線
３０ 電機子
４０ 界磁子
４２ 磁石（永久磁石）
５０ 回転電機（アキシャルギャップ型モータ）
６０ 圧縮機
１００ ヨーク
１０２ 第２磁性体板
１０４ 凹部
１０６ 第３辺縁
２００ ティース
２０２ 第１磁性体板
２０４ 第１主面
２０６ 第２主面
２０８ 第１辺縁
２１０ 第２辺縁
２１２ 第１領域（第１台形体）
２１４ 第２領域（第２台形体）
２１６ 第３領域
２１８ カシメ
２２０ 熱可溶性接着剤
２２４ 側縁部
Ｌｘ，Ｌｙ，Δ 長さ
２ｄ 差

Claims (8)

1. 所定の軸（Ｑ）の周りで環状に複数配置され、電機子巻線（２０）が巻回される芯として機能するティース（２００）であって、
   それぞれの前記ティースは積層された複数の第１磁性体板（２０２）を有し、
   いずれの前記ティースについても前記第１磁性体板が積層された積層方向の延長上に前記軸が位置し、
   前記第１磁性体板は前記軸に近い方に現れる第１主面（２０４）と、前記軸から遠い方に現れる第２主面（２０６）を呈し、
   前記ティースは、一の前記第１磁性体板の前記第１主面の面積が、前記一の前記第１磁性体板の前記第２主面に隣接する他の前記第１磁性体板の前記第１主面の面積よりも小さい第１領域（２１２）を有し、
   前記第１領域においては前記他の第１磁性体板の前記第１主面の第１辺縁（２０８）が前記一の第１磁性体板へと向かって湾曲し、
   前記第１領域（２１２）は前記軸に沿った方向からの平面視で略台形状を呈する第１台形体を有し、
   前記第１台形体の第１上底に相当する位置に配設される一の前記第１磁性体板（２０２）が前記軸から最も近く、
   前記第１台形体の前記第１上底の長さ（Ｌｔ１）を第１下底の長さ（Ｌｂ１）よりも短く採ると、
   前記第１辺縁（２０８）は前記第１下底から前記第１上底へと向かって湾曲し、
   前記ティース（２００）は、前記軸（Ｑ）を中心として前記第１領域（２１２）よりも外側に、一の前記第１磁性体板（２０２）の前記第１主面（２０４）の面積が、前記一の前記第１磁性体板の前記第２主面に隣接する他の前記第１磁性体板の前記第１主面の面積よりも大きい第２領域（２１４）を有し、
   前記第２領域においては前記他の第１磁性体板の前記第１主面の前記第１辺縁（２０８）が前記一の第１磁性体板へと向かって湾曲し、
   前記第２領域（２１４）は前記平面視で略台形状を呈する第２台形体を有し、
   前記第２台形体の第２上底に相当する位置に配設される一の前記第１磁性体板（２０２）が前記軸から最も遠く、
   前記第２台形体の前記第２上底の長さ（Ｌｔ２）を第２下底の長さ（Ｌｂ２）よりも短く採ると、
   前記第１下底の長さ（Ｌｂ１）と前記第２下底の長さとは略等しく、
   前記第１台形体（２１２）の下底と前記第２台形体（２１４）の下底とは、前記平面視で略方形状を呈する第３領域（２１６）を介して接合する、ティース。
2. 所定の軸（Ｑ）の周りで環状に複数配置され、電機子巻線（２０）が巻回される芯として機能するティース（２００）であって、
   それぞれの前記ティースは積層された複数の第１磁性体板（２０２）を有し、
   いずれの前記ティースについても前記第１磁性体板が積層された積層方向の延長上に前記軸が位置し、
   前記第１磁性体板は前記軸に近い方に現れる第１主面（２０４）と、前記軸から遠い方に現れる第２主面（２０６）を呈し、
   前記ティースは、一の前記第１磁性体板の前記第１主面の面積が、前記一の前記第１磁性体板の前記第２主面に隣接する他の前記第１磁性体板の前記第１主面の面積よりも小さい第１領域（２１２）を有し、
   前記第１領域においては前記他の第１磁性体板の前記第１主面の第１辺縁（２０８）が前記一の第１磁性体板へと向かって湾曲し、
   前記第１領域（２１２）は前記軸に沿った方向からの平面視で略台形状を呈する第１台形体を有し、
   前記第１台形体の第１上底に相当する位置に配設される一の前記第１磁性体板（２０２）が前記軸から最も近く、
   前記第１台形体の前記第１上底の長さ（Ｌｔ１）を第１下底の長さ（Ｌｂ１）よりも短く採ると、
   前記第１辺縁（２０８）は前記第１下底から前記第１上底へと向かって湾曲し、
   前記ティース（２００）は、前記軸（Ｑ）を中心として前記第１領域（２１２）よりも外側に、一の前記第１磁性体板（２０２）の前記第２主面（２０６）の面積が、前記一の前記第１磁性体板の前記第１主面に隣接する他の前記第１磁性体板の前記第２主面の面積よりも大きい第２領域（２１４）を有し、
   前記第２領域においては前記一の第１磁性体板の前記第２主面の第２辺縁（２１０）が前記他の第１磁性体板へと向かって湾曲し、
   前記第２領域（２１４）は前記平面視で略台形状を呈する第２台形体を有し、
   前記第２台形体の第２上底に相当する位置に配設される一の前記第１磁性体板（２０２）が前記軸から最も遠く、
   前記第２台形体の前記第２上底の長さ（Ｌｔ２）を第２下底の長さ（Ｌｂ２）よりも短く採ると、
   前記第１下底の長さ（Ｌｂ１）と前記第２下底の長さとは略等しく、
   前記第１台形体（２１２）の下底と前記第２台形体（２１４）の下底とは、前記平面視で略方形状を呈する第３領域（２１６）を介して接合する、ティース。
3. 所定の軸（Ｑ）の周りで環状に複数配置され、電機子巻線（２０）が巻回される芯として機能するティース（２００）であって、
   それぞれの前記ティースは積層された複数の第１磁性体板（２０２）を有し、
   いずれの前記ティースについても前記第１磁性体板が積層された積層方向の延長上に前記軸が位置し、
   前記第１磁性体板は前記軸に近い方に現れる第１主面（２０４）と、前記軸から遠い方に現れる第２主面（２０６）を呈し、
   前記ティースは、一の前記第１磁性体板の前記第１主面の面積が、前記一の前記第１磁性体板の前記第２主面に隣接する他の前記第１磁性体板の前記第１主面の面積よりも小さい第１領域（２１２）を有し、
   前記第１領域においては前記他の第１磁性体板の前記第１主面の第１辺縁（２０８）が前記一の第１磁性体板へと向かって湾曲し、
   前記軸に最も近い一の前記第１磁性体板（２０２）の、前記軸と平行な方向及び前記第１磁性体板が積層される方向のいずれにも直交する第１方向の長さ（Ｌｎ）と、前記軸から最も遠い他の前記第１磁性体板の、前記第１方向の長さ（Ｌｆ）とは略等しい、ティース。
4. 請求項１又は請求項２記載のティース（２００）であって、
   前記軸に最も近い一の前記第１磁性体板（２０２）の、前記軸と平行な方向及び前記第１磁性体板が積層される方向のいずれにも直交する第１方向の長さ（Ｌｎ）は、前記軸から最も遠い他の前記第１磁性体板の、前記第１方向の長さ（Ｌｆ）よりも短い、ティース。
5. 請求項１又は請求項２記載のティース（２００）であって、
   前記軸に最も近い一の前記第１磁性体板（２０２）の、前記軸と平行な方向及び前記第１磁性体板が積層される方向のいずれにも直交する第１方向の長さ（Ｌｎ）と、前記軸から最も遠い他の前記第１磁性体板の、前記第１方向の長さ（Ｌｆ）とは略等しい、ティース。
6. 請求項１又は請求項２記載のティース（２００）であって、
   一の前記第１磁性体板（２０２）の、前記軸と平行な方向及び前記第１磁性体板が積層される方向のいずれにも直交する第１方向の長さ（Ｌｘ）と、前記一の前記第１磁性体板に隣接する他の前記第１磁性体板の前記第１方向の長さ（Ｌｙ）との差（２ｄ）は、湾曲を呈する前記第１辺縁（２０８）の前記第１方向の長さ（Δ）の２倍よりも大きい、ティース。
7. 請求項１ないし請求項３のいずれか記載のティース（２００）であって、
   前記第１磁性体板（２０２）は、対向する前記第１磁性体板とカシメ（２１８）により接合される、ティース。
8. 請求項１ないし請求項３のいずれか記載のティース（２００）と、
   前記軸（Ｑ）の一方側で開口して前記ティースの前記軸の他方側が填る凹部（１０４）を有する平板状の第２磁性体板（１０２）の複数を含むヨーク（１００）と
   を備える電機子用磁芯（１０）であって、
   前記凹部を規定する位置での前記第２磁性体板の第３辺縁（１０６）は、前記一方側から前記他方側へと向かって湾曲している、電機子用磁芯。

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