JP4169055B2

JP4169055B2 - 回転電機

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Publication number: JP4169055B2
Application number: JP2006193909A
Authority: JP
Inventors: 伸中増; 俊成近藤; 能成浅野
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2006-07-14
Filing date: 2006-07-14
Publication date: 2008-10-22
Anticipated expiration: 2026-07-14
Also published as: US7973443B2; CN101454961A; AU2007273704B2; KR20090027657A; KR101060077B1; AU2007273704B8; US20090273252A1; EP2043231A4; JP2008022663A; AU2007273704A8; WO2008007501A1; CN101454961B; EP2043231A1; AU2007273704A1

Description

本発明は回転電機に関し、アキシャルギャップ型の回転電機に適用することができる。

アキシャルギャップ型の回転電機は、界磁子と電機子とを備え、薄型化できる点や、磁極面積を大きくすることでトルク密度を向上できる点で望ましい。

アキシャルギャップ型の回転電機では、スラスト力が発生するが、例えば二つの界磁子を一つの電機子に対して互いに反対側に設けたり、二つの電機子を一つの界磁子に対して互いに反対側に設けたりして、回転電機に生じるスラスト力を打ち消し合うことができる。

特に、一つの界磁子に対して二つの電機子を設ける場合が望ましい。なぜなら、界磁子が一つであるため、風損を低減できるからである。

なお、特許文献１及び特許文献２には、一つの界磁子に対して二つの電機子を設けた回転電機が紹介されている。特許文献１では、当該界磁子は、互いに極性が異なる二つの磁極面を有する磁石の複数を有し、当該磁極面の一方が電機子の一方に対向し、当該磁極面の他方が電機子の他方に対向している。特許文献２では、当該界磁子は、電機子の一方に対向する端面と、電機子の他方に対向する端面のそれぞれに、磁石が設けられている。その他、本発明に関連する技術を特許文献３に示す。

特開２００１−１３６７２１号公報特開２００５−２９５７５７号公報特開２００５−１４３２７６号公報

上述した特許文献１及び特許文献２のいずれの回転電機においても、電機子に対向する磁石は、電機子と界磁子との間の空隙に露出している。このため、これらの磁石は減磁界の影響を受けやすく、磁石が減磁されるおそれがあった。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、磁石の減磁を防止することが目的とされる。

この発明に係る回転電機は、所定の方向（９１）に沿う回転軸（９２）の周りで周方向（９３）に沿って環状に配置され、前記周方向に沿って互いに離間し、いずれも前記所定の方向において互いに異なる極性を呈する第１及び第２の磁極面（１１ａ，１１ｂ）を有する磁石（１１）の複数と、前記磁石のいずれについても、前記第１及び前記第２の磁極面のいずれか少なくとも一方に設けられる磁性体板（２１；２２）と、非磁性体から成り、前記磁石と、当該磁石が設けられる前記磁性体板とで構成される界磁部（２）同士を連結する連結部（３）とを有する界磁子と、前記磁性体板の前記磁石とは反対側の端面に近接する電機子たる固定子とを備える。

この発明の請求項１に係る回転電機では、前記連結部（３）は非磁性金属から成り、前記界磁部（２）の所定の方向（９１）についての端面（２ａ；２ｂ）は、前記連結部（３）に対して突出している。

この発明の請求項２に係る回転電機では、前記連結部（３）は非磁性の非金属から成る。

この発明の請求項３に係る回転電機では、前記磁性体板（２１；２２）は圧粉鉄心から成る。

この発明の請求項４に係る回転電機では、前記磁石（１１）の外周側の端（１１１）は、前記磁性体板（２１；２２）の前記外周側の端（２１１；２２１）に対して前記外周側へと突出する。

この発明の請求項５に係る回転電機では、前記磁石（１１）の内周側の端（１１２）は、前記磁性体板（２１；２２）の前記内周側の端（２１２；２２２）に対して前記内周側へと突出する。

この発明の請求項６に係る回転電機は、請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載の回転電機であって、前記磁性体板（２１；２２）の外周側の端（２１１；２２１）は、前記磁石（１１）の前記外周側の端（１１１）に対して前記外周側へと突出する。

この発明の請求項７に係る回転電機は、請求項１乃至請求項３、及び請求項６のいずれか一つに記載の回転電機であって、前記磁性体板（２１；２２）の内周側の端（２１２；２２２）は、前記磁石（１１）の前記内周側の端（１１２）に対して前記内周側へと突出する。

この発明の請求項８に係る回転電機では、前記磁石（１１）は、当該磁石に設けられた前記磁性体板（２１；２２）の外周側（２１１；２２１）または内周側（２１２；２２２）の少なくとも一部を覆う。

この発明の請求項９に係る回転電機では、前記連結部（３）は、前記界磁部（２）の外周側を連結し、前記磁性体板（２１；２２）の前記外周側の端面（２１１；２２１）は、少なくとも当該磁性体板が設けられる前記磁石（１１）に対して反対側の部分（２１１ａ；２２１ａ）が、当該端面の当該磁石側の部分よりも内周側へと退き、前記連結部は、退いた当該部分の少なくとも一部を覆う。

この発明の請求項１０に係る回転電機では、前記連結部（３）は、前記界磁部（２）の内周側を連結し、前記磁性体板（２１；２２）の前記内周側の端面（２１２；２２２）は、少なくとも当該磁性体板が設けられる前記磁石（１１）に対して反対側の部分（２１２ａ；２２２ａ）が、当該端面の当該磁石側の部分よりも内周側へと退き、前記連結部は、退いた当該部分の少なくとも一部を覆う。

この発明の請求項１１に係る回転電機は、請求項１乃至請求項１０のいずれか一つに記載の回転電機であって、前記磁性体板（２１，２２）は、前記第１及び第２の磁極面（１１ａ，１１ｂ）のいずれにも設けられる。

この発明の請求項１２に係る回転電機では、前記磁性体板（２１，２２）は、前記第１及び第２の磁極面（１１ａ，１１ｂ）のいずれにも設けられ、同じ前記磁石（１１）に属する前記第１及び前記第２の磁極面（１１ａ，１１ｂ）に設けられた前記磁性体板（２１，２２）は、当該磁石の前記外周側及び前記内周側で互いに連結される。

この発明の請求項１３に係る回転電機は、請求項１乃至請求項１２のいずれか一つに記載の回転電機であって、前記周方向（９３）において隣接する前記界磁部（２）の間に、当該界磁部と離間して設けられ、前記連結部（３）で保持される磁心（５）を更に備える。
この発明の請求項１４に係る回転電機は、請求項１乃至請求項１３のいずれか一つに記載の回転電機であって、前記磁性体板（２１；２２）は、前記磁石（１１）に接して設けられる。
この発明の請求項１５に係る回転電機は、請求項３乃至請求項１３のいずれか一つに記載の回転電機であって、前記連結部（３）は非磁性金属から成る。

この発明の請求項１に係る回転電機によれば、磁石の磁極面に磁性体板を設けることで、当該磁性体板を設けた側からの減磁界の影響を受けにくく、以って磁石の減磁を防止することができる。しかも、非磁性体からなる連結部が当該界磁部同士を連結するので、当該界磁部同士間での磁束の短絡が低減され得る。

しかも連結部の強度が高い。

しかも連結部で渦電流損が生じにくい。

この発明の請求項２に係る回転電機によれば、連結部に渦電流損が発生しない。

この発明の請求項３に係る回転電機によれば、磁性体板で渦電流損が生じにくい。

この発明の請求項４に係る回転電機によれば、磁性体板が設けられた磁極面の磁束は、磁気抵抗の低い磁性体板へと流れやすいので、同じ磁石の磁極面間で磁石の外周側の端を通って磁束が短絡しにくい。

この発明の請求項５に係る回転電機によれば、磁性体板が設けられた磁極面の磁束は、磁性体板へと流れやすいので、同じ磁石の磁極面間を磁石の内周側の端を通って磁束が短絡しにくい。

この発明の請求項６または請求項７に係る回転電機によれば、界磁子の所定の方向についての面のうち電機子が対向して設けられる面について、磁極面積を増大させることができる。しかも、磁性体板の突出した部分の、磁石とは反対側の端面の少なくとも一部に、例えば非磁性材からなり連結部に固定された端板が被さることで、界磁部を連結部に固定することができる。

この発明の請求項８に係る回転電機によれば、磁性体板を磁石に嵌め込むことで、磁石に磁性体板を固定できる。しかも、磁性体板を磁石に接して固定できるので、パーミアンス係数が大きくなり、以って動作点が高パーミアンス側へとずれる。よって、磁石の減磁をより効率良く防止することができる。

この発明の請求項９または請求項１０に係る回転電機によれば、連結部によって磁性体板を磁石に固定することができる。

この発明の請求項１１に係る回転電機によれば、所定の方向側及びそれとは反対側のいずれからも減磁界の影響を受けにくく、以って磁石の減磁をより低減することができる。

この発明の請求項１２に係る回転電機によれば、磁石を磁性体板で保持しやすい。

この発明の請求項１３に係る回転電機によれば、当該磁心を設けることでｑ軸インダクタンスが大きくなる。よって、当該ｑ軸インダクタンスをｄ軸インダクタンスより大きくすることで、リラクタンストルクを発生させることができる。
この発明の請求項１４に係る回転電機によれば、パーミアンス係数が大きくなるので、動作点が高パーミアンス側へとずれる。よって、磁石の減磁をより効率良く防止することができる。
この発明の請求項１５に係る回転電機によれば、連結部の強度が高い。

第１の実施の形態．
図１及び図２はいずれも、本実施の形態にかかる同じ界磁子１ａを概念的に示す。界磁子１ａは、界磁部２と連結部３とを備え、所定の方向９１に沿う回転軸９２を中心として回転可能である。なお図２では、界磁部２と連結部３とが回転軸９２に沿ってずれて示されている。

界磁部２は、磁石１１と磁性体板２１，２２とを有する。磁石１１は、所定の方向９１において互いに異なる極性を呈する第１及び第２の磁極面１１ａ，１１ｂを有する。例えば、第１の磁極面１１ａはＮ極を呈し、第２の磁極面１１ｂはＳ極を呈する。

磁石１１には、焼結された希土類磁石を採用することが望ましい。なぜなら、磁束密度が大きくなるからである。この場合、希土類磁石には渦電流損が生じやすいが、後述する磁性体板２１，２２に、希土類磁石に比べて導電率の小さい磁性材を用いることで、渦電流損の発生を抑制することができる。

磁性体板２１，２２はそれぞれ、第１及び第２の磁極面１１ａ，１１ｂに設けられる。このとき、磁性体板２１，２２は、接着剤等を用いて磁石１１に固定することができる。

このとき、接着剤の分だけ磁極面１１ａ，１１ｂの表面近傍で磁気抵抗が増大するので、パーミアンス係数が小さくなり、以って磁気特性が低下するおそれがある。よって、接着剤には、磁性材から成るものを採用することが望ましい。なぜなら、接着剤が磁性材からなるので、磁性体板２１，２２の厚みを減少したことによる磁気特性の低下を補うことができるからである。

例えば、磁性体板２１，２２及び磁石１１はそれぞれ、外周側の端２１１，２２１，１１１または内周側の端２１２，２２２，１１２が接着剤によって連結部３に固定されても良い。この場合、磁性体板２１，２２と磁石１１との間には接着剤を塗布する必要がないので、磁極面１１ａ，１１ｂの表面近傍での磁気抵抗の増大を招かない。

磁性体板２１，２２には、磁気的に等方性を有する圧粉磁心を採用すること、特に圧粉鉄心を採用することが望ましい。なぜなら、磁性体板２１，２２で渦電流損が生じにくくなるからである。なお、界磁子１ａは電機子に流れる電流に同期して回転するため、界磁子１ａに生じる鉄損の多くは、渦電流損である。

界磁部２は、回転軸９２の周りで周方向９３に沿って環状に配置され、周方向９３に沿って互いに離間している。このとき、磁石１１についてみれば、磁石１１も回転軸９２の周りで周方向９３に沿って環状に配置される。

特に図２では、周方向９３において互いに隣接する磁石１１は、所定の方向９１側において互いに異なる極性を呈する。つまり、隣接する一方の磁石１１が所定の方向９１側に第１の磁極面１１ａを向けている場合、他方の磁石１１は同じ側には第２の磁極面１１ｂを向けている。所定の方向９１と反対側においても同様である。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。

連結部３は、非磁性体から成り、界磁部２同士を連結する。当該非磁性体は、樹脂などの非金属であっても良いし、アルミなどの金属であっても良い。非金属を採用すれば、連結部３で渦電流損が生じない。他方、金属を採用すれば、連結部３の強度が高まる。

上述した界磁子１ａによれば、磁石１１の磁極面１１ａ，１１ｂに磁性体板２１，２２を設けることで、当該磁石１１は、当該磁性体板２１，２２を設けた側からの減磁界の影響を受けにくくなる。よって、磁石１１の減磁を防止することができる。しかも、非磁性体からなる連結部３が界磁部２同士を連結するので、界磁部２同士間での磁束の短絡が低減され得る。

磁石１１の減磁を防止するという観点からは、周方向９３に沿って互いに隣接する界磁部２の間の距離は、当該界磁部２に属する磁石１１の所定の方向９１についての厚みよりも小さいことが特に望ましい。ただし、磁束の短絡を防止するという観点からは、界磁子１ａに電機子を設けて得た回転電機において、当該距離は、界磁子１ａと電機子との間の距離の２倍よりも大きいことが望ましい。

図３〜６はそれぞれ、界磁部２について、磁石１１及び磁性体板２１，２２の形状を概念的に示す。なお、図３〜６はいずれも、界磁部２を周方向９３側から見ている。

図３では、磁石１１の外周側の端１１１が、磁性体板２１，２２の外周側の端２１１，２２１に対して外周側へと突出している。かかる形状によれば、磁極面１１ａ，１１ｂの間で磁石１１の外周側を端１１１に沿う磁路についての磁気抵抗が大きくなる。よって、
磁石１１の突出した部分に流出入する磁束は、磁気抵抗の低い磁性体板２１，２２へと流れやすい。つまり、同じ磁石１１の磁極面１１ａ，１１ｂの間で磁石の外周側の端１１１を通って磁束が短絡しにくい。これにより、界磁部２の所定の方向９１についての端面２ａ，２ｂに流出入する磁束の密度が高まる。

図３では更に、磁石１１の内周側の端１１２が、磁性体板２１，２２の内周側の端２１２，２２２に対して内周側へと突出している。かかる形状によれば、磁石１１の外周側と同様に、磁束が短絡しにくく、以って界磁部２の所定の方向９１についての端面２ａ，２ｂに流出入する磁束の密度が高まる。

図３には、磁石１１が磁性体板２１，２２に対して内周側及び外周側のいずれにも突出している場合が示されているが、いずれか一方にのみ突出する場合であっても良い。

かかる界磁部２は、磁石１１が磁性体板２１，２２に対して外周側または内周側に突出しているので、磁石１１の端１１１または端１１２を連結部３に直接固定することができる。よって、界磁子１ａに電機子を設けて電機子の回転磁界を界磁部２に作用させることで、磁石１１に吸引力が生じても、磁石１１は連結部３に固定されているので、磁石１１に生じる吸引力に対抗できる。また、磁性体板２１，２２に生じるスラスト力が低減できる。

図４では、磁性体板２１，２２の端２１１，２２１が、磁石１１の端１１１に対して外周側へと突出している。また、磁性体板２１，２２の端２１２，２２２が、磁石の端１１２に対して内周側に突出している。かかる形状によれば、界磁子１ａの磁極面積を増大させることができる。

図４には、磁性体板２１，２２が磁石１１に対して外周側及び内周側のいずれにも突出している場合が示されているが、いずれか一方にのみ突出する場合であっても良い。

図５では、磁石１１が、当該磁石１１に設けられた磁性体板２１，２２の外周側（端２１１，２２１）または内周側（端２１２，２２２）の少なくとも一部を覆う。かかる形状によれば、磁性体板２１，２２を磁石１１に嵌め込むことで、磁石１１に磁性体板２１、２２を固定できる。しかも、磁性体板２１，２２を磁石１１に接して固定できるので、パーミアンス係数が大きくなり、以って動作点が高パーミアンス側へとずれる。よって、磁石１１の減磁をより効率良く防止することができる。なお、磁石１１の、端２１１，２２１，２１２，２２２を覆う部分は、無着磁であっても良い。

特に、磁石１１にボンド磁石を採用した場合には、上記形状を呈する磁石１１を成形することが容易である。また、磁石１１に磁性体板２１，２２を保持した状態で、磁石１１及び磁性体板２１，２２を一体成形することで、磁石１１の成形に並行して、磁石１１と磁性体板２１，２２とを連結することができる。

上述したいずれの態様においても、図６に示されるように、界磁部２の所定の方向９１についての端面２ａ，２ｂは、連結部３に対して突出していることが望ましい。なぜなら、界磁子１ａに対して電機子を設けた場合、電機子は連結部３よりも端面２ａ，２ｂに近接するので、電機子で生じた磁束の多くが磁性体板２１，２２へと流れるからである。すなわち、連結部３には磁束がほとんど漏れない。よって、連結部３が非磁性金属から成る場合であっても、当該連結部３で生じる渦電流損を低減することができる。

上記内容を換言すれば、所定の方向９１について連結部３は、端面２ａ，２ｂに対して退いている。特に、互いに隣接する界磁部３の間に設けられた連結部３が、端面２ａ，２ｂに対して退いている場合には、磁性体板２１，２２の周方向９３についての端面と電機子との間に磁束が流れても、連結部３を通って流れる磁束は少なくなるので、連結部３に生じる渦電流損を小さい。

上述したいずれの界磁子１ａにおいても、磁石１１の磁極面１１ａ，１１ｂには、それぞれ磁性体板２１，２２が設けられているが、磁極面１１ａ，１１ｂの一方にのみ磁性体板２１，２２を設けても良い。例えば、複数ある磁石１１のうち、一部の磁石１１については磁極面１１ａにのみ磁性体板２１が設けられ、他の磁石１１については磁極面１１ｂにのみ磁性体板２２が設けられる。

ただし、同じ磁石１１の磁極面１１ａ，１１ｂのいずれにも磁性体板２１，２２を設けることが望ましい。なぜなら、界磁子１ａに対して所定の方向９１側及びそれとは反対側のいずれからも減磁界の影響を受けにくく、以って磁石１１の減磁をより低減できるからである。

図７は、磁極面１１ａ，１１ｂのいずれにも磁性体板２１，２２を有する界磁部２の他の態様を示す。磁性体板２１，２２は互いに、磁石１１の外周側（端１１１）及び内周側（端１１２）で連結されている。この形状によれば、磁石１１を磁性体板２１，２２で保持しやすい。また、磁性体板２１，２２に圧粉鉄心を採用することが、かかる形状を呈する界磁部２の成形が容易になる点で望ましい。さらに、磁性体板２１，２２が互いに連結された部分の径方向についての厚みを薄くすることが望ましい。なぜなら、磁石１１の磁極面１１ａ，１１ｂの一方から他方へと、当該部分を通って磁束が短絡することが防止できるからである。

磁石１１に対して所定の方向９１側またはそれとは反対側に、周方向９３に沿って環状に磁性体板２１，２２を配置する場合、同じ側にある磁性体板２１，２２は、自身よりも厚みの薄い磁性体板Ａ（図示せず）で結合されることが望ましい。なぜなら、磁性体板２１，２２の成形が容易になるからである。しかも、磁性体板Ａは厚みが薄いため、磁性体板Ａでは磁束が飽和しやすく、以って周方向９３において隣接する磁石１１の間での、磁性体板２１を介した磁束の短絡は生じにくい。

第２の実施の形態．
図８及び図１０はそれぞれ、本実施の形態にかかる界磁子１ｂ，１ｃを概念的に示す。界磁子１ｂ，１ｃは、界磁子１ａと同様に、界磁部２と連結部３とを備える。なお図８及び図１０では、界磁部２と連結部３とが回転軸９２に沿ってずれて示されている。以下では、第１の実施の形態で説明した界磁子１ａと異なる点について説明する。なお、図８及び図１０では、界磁部２について、同じ磁石１１の磁極面１１ａ，１１ｂのそれぞれに磁性体板２１，２２が設けられた場合が示されているが、第１の実施の形態と同様、これに限定されるものではない。

図９及び図１１はそれぞれ、界磁子１ｂ，１ｃの周方向９３に対する断面を示す。界磁子１ｂ，１ｃのいずれにおいても、同じ磁石１１に設けられた磁性体板２１，２２の外周側の端面２１１，２２１について、少なくとも当該磁石１１に対して反対側の部分２１１ａ，２２１ａは、当該端面２１１，２２１の当該磁石１１側の部分よりも内周側に退いている。

周方向９３において隣接する界磁部２の外周側は、連結部３を介して互いに連結される。そして、連結部３は、磁性体板２１，２２の部分２１１ａ，２２１ａの少なくとも一部を覆う。

特に図９では、部分２１１ａ，２２１ａはいずれも、磁石１１から離れるに従って内周側への退きが大きくなっている。そして、連結部３は、部分２１１ａ，２２１ａの磁石１１側の一部のみを覆っている。

また図１１では、部分２１１ａ，２２１ａがそれぞれ内周側へと退くことで、端面２１１，２２１が階段形状を呈している。そして、連結部３は、部分２１１ａ，２２１ａの全てを覆っている。なお、連結部３は、部分２１１ａ，２２１ａの一部だけを覆っても良い。

図１１には連結部３が界磁部２の外周側全面を覆う場合が示されているが、例えば図１２に示されるように、連結部３が部分２１１ａ，２２１ａのみを覆う場合であっても良い。

これらの形状（以下、「形状ａ」という。）によれば、連結部３によって磁性体板２１，２２を磁石１１に固定することができる。

しかも、磁石１１に磁性体板２１，２２が密着した状態で固定できるので、パーミアンス係数が大きくなり、以って動作点が高パーミアンス側へとずれる。よって、磁石１１の減磁をより効率良く防止することができる。

図９及び図１１では、界磁部２の内周側についてもそれぞれ、上述した外周側と同じ形状（以下、「形状ｂ」という。）を有する場合が示されている。つまり、同じ磁石１１に設けられた磁性体板２１，２２の内周側の端面２１２，２２２について、当該磁石１１に対して反対側の部分２１２ａ，２２２ａは、当該端面２１２，２２２の当該磁石１１側の部分よりも外周側へと退いている。周方向９３において隣接する界磁部２の内周側は、連結部３を介して互いに連結される。そして、連結部３は、磁性体板２１，２２の部分２１２ａ，２２２ａの少なくとも一部を覆う。

界磁子１ｂが形状ａ，ｂの両方を呈することで、磁性体板２１の磁石１１への固定がより容易となり、しかも磁石１１の減磁も防止しやすい。さらには、界磁部２の所定の方向９１についての位置決めが容易であり、界磁子１ｂに対して電機子を精度良く設けることができる。もちろん、界磁子１ｂは、形状ａ，ｂのいずれか一方だけを呈しても良い。

図９では、第１の実施の形態（図６）と同様に、界磁部２の端部２ａ，２ｂが連結部３に対して突出しているので、連結部３での渦電流の発生を防止することができる。

界磁子１ｂの製造の観点からは、図９及び図１１に示されるように、連結部３は所定の方向９１について２分割されることが望ましい。具体的には、連結部３は連結部分３ａ，３ｂを有し、連結部分３ａと連結部分３ｂとで界磁部２を両側から挟む。

連結部分３ａと連結部分３ｂとは、例えば図１３に示されるように、ボルト４（またはピン）によって互いに連結される。ボルト４は、界磁部２の外周側または内周側の位置で連結部分３ａ，３ｂに設けることが望ましい。なぜなら、かかる位置にボルト４を設ければ、磁気的な影響が小さいからである。なお、図１３には、図８に示される界磁子１ｂについてボルト４を設けた場合が示されているが、図１０に示される界磁子１ｃについても同様にボルト４を設けることができる。ボルト４の材質は、磁性体であっても良いし、非磁性体であっても良い。なぜなら、ボルト４は界磁部２から磁気的に離れており、電機子の鉄心とも対向しないため、ボルト４には磁束が通らないからである。

第３の実施の形態．
図１４は、本実施の形態にかかる界磁子１ｄを概念的に示す。界磁子１ｄは、界磁部２、連結部３及び磁心５を備える。界磁部２は、第１の実施の形態（図１など）と同様に構成される。

磁心５は、周方向９３において隣接する界磁部２の間に、界磁部２と離間して設けられる。なお、磁心５には、圧粉鉄心を用いることが望ましい。なぜなら、磁心５で生じる渦電流損を低減できるからである。

磁心５に、電磁鋼板を積層したものを採用しても良い。鉄損を低減するという観点からは、電磁鋼板を周方向９３に積層したものを採用することが望ましい。電磁鋼板を所定の方向９１に積層したものを採用することは、磁束が電磁鋼板同士の接触面を横切ることになるため、あまり望ましくない。なお、電磁鋼板を周方向９３に積層したものを磁心５に採用した場合には、磁心５の径方向に対する厚みは、径方向において略同一となる。

磁心５の所定の方向９１から見た形状には、長方形や扇形、台形などが採用できる。

連結部３は、第１の実施の形態と同様に界磁部２同士を連結し、さらに磁心５を保持する。

かかる界磁子１ｄによれば、磁心５を設けることでｑ軸インダクタンスが大きくなる。よって、当該ｑ軸インダクタンスをｄ軸インダクタンスより大きくすることで、リラクタンストルクを発生させることができる。

ここで、界磁子１ｄに対して集中巻の電機子を設けた場合において、界磁子の極数と電機子巻線の数との比率が２：３である場合には、磁石１１または磁性体板２１，２２と、磁心５との回転軸９２の周りでの角度比率が２：１であることが望ましい。なぜなら、電機子の１極分に相当する回転軸９２の周りの角度と、磁石１１または磁性体板２１，２２の回転軸９２の周りの角度が略同一となり、磁石１１の磁束を効率良く電機子に鎖交させることができるからである。

磁心５の所定の方向９１に対する断面積を、所定の方向９１についての中央付近ほど大きくすることで、連結部３による保持が容易になる。例えば磁心５の外周側または内周側の端面や、周方向９３についての端面を凸形状とすることができる。このような磁心５を採用した場合、連結部を所定の方向９１について２分割することが、製造が容易になる点で望ましい。

上述したいずれの実施の形態のおいても、界磁子１ａ〜１ｄは、回転軸９２を中心として回転可能なシャフトに固定される。界磁部２は直接シャフトに固定されても良いが、磁束の短絡の防止や、強度の確保等の観点からは、界磁部２は、連結部３を介してシャフトに固定されることが望ましい。

特に強度を確保する観点からは、界磁部２の内周側に設けられた連結部３（連結部３の一部であっても良い。）を、シャフトの周りで回転軸９２に沿って突出させることが、連結部３のシャフトとの接触面積が拡がる点で望ましい。かかる形状は、図１５に示されている。

また、上述したいずれの実施の形態においても、図１６に示されるように磁性体板２１を磁石１１に固定しても良い。すなわち、磁性体板２１の内周側の端２１２を磁石１１に対して内周側へと突出させる。そして、周方向９３に沿って環状を呈する端板６を、突出した部分に対して磁石１１とは反対側から設ける。端板６は、非磁性金属からなる。端板６は、端板６に対して磁性体板２１とは反対側に設けられたシャフト９２１の太い部分９２２によって、当該端版６が磁石１１側へと押さえられる。例えば、端板６をシャフト９２１に固定しても良いし、ボルトで端板６を連結部３等に固定しても良い。

磁性体板２２についても同様に、端板６によって磁石１１に固定することができる（図１６）。なお、図１６では、シャフト９２１の太い部分９２２が界磁子１ａの両側に設けられているが、いずれか一方にのみ当該部分９２２を設けても良い。この場合、界磁子１ａが配置されるシャフト９２１の位置に対して部分９２２とは反対側から、当該位置に界磁子１ａを設けることができる。そして、界磁子１ａに対して部分９２２とは反対側からネジ等を設けることで、界磁子１ａを当該ネジと部分９２２とで挟んで固定することができる。

界磁子１ａの両側に部分９２２が設けられている場合（図１６）には、例えば界磁子１ａを周方向９３について２分割しても良い。この場合、分割された界磁子１ａの一方と他方とは、二つの部分９２２の間でシャフト９２１に対して、互いに反対側から当該シャフト９２１を挟んで連結される。

なお、界磁子１ａに電機子を設けて回転電機を得る場合、電機子の巻線が対向しない位置に端板６を設けることが、回転電機の効率の低下を防止する点で望ましい。

図１７に示されるように磁性体板２１，２２を磁石１１に固定しても良い。すなわち、磁性体板２１，２２の外周側の端２１１，２２１が磁石１１に対して外周側へと突出している。連結部３は、界磁部２の外周側に設けられている。外周側に設けられた連結部３の所定の方向９１についての両端には、非磁性材からなる端板６１が例えばピン４１（ボルトでも良い。）で固定されている。端板６１は、磁性体板２１の突出した部分の、磁石１１とは反対側の端面の少なくとも一部に被さる。

磁性体板２１，２２の内周側についても同様に、端板６１で固定することができる（図１７）。ただし、内周側及び外周側のいずれか一方のみが端板６１で固定されても良い。

かかる態様によれば、端板６１は磁性体板２１，２２の突出した部分にのみ被さり、かつピン４１は連結部３に設けられるので、電機子が対向しない位置に端板６１及びピン４１を設けることができる。よって、界磁子１ａに電機子を設けて得た回転電機において、磁気特性の低下がなく、また界磁子１ａと電機子との間のギャップ長の増大もない。

第１の実施の形態で説明される、界磁子１ａを概念的に示す斜視図である。界磁子１ａを回転軸に沿って分離して示す図である。磁石１１及び磁性体板２１，２２の形状を概念的に示す図である。磁石１１及び磁性体板２１，２２の形状を概念的に示す図である。磁石１１及び磁性体板２１，２２の形状を概念的に示す図である。磁石１１及び磁性体板２１，２２の形状を概念的に示す図である。磁石１１及び磁性体板２１，２２の形状を概念的に示す図である。第２の実施の形態で説明される、界磁子１ｂを概念的に示す斜視図である。界磁子１ｂの周方向９３に対する断面を概念的に示す図である。第２の実施の形態で説明される、界磁子１ｃを概念的に示す斜視図である。界磁子１ｃの周方向９３に対する断面を概念的に示す図である。界磁子１ｃの周方向９３に対する断面を概念的に示す図である。連結部分がボルトによって連結された、界磁子を概念的に示す図である。第２の実施の形態で説明される、界磁子１ｄを概念的に示す斜視図である。連結部３がシャフトの周りで突出した、界磁子を概念的に示す図である。磁性体板２１，２２が端板で固定された、界磁子を概念的に示す図である。磁性体板２１，２２が端板で固定された、界磁子を概念的に示す図である。

符号の説明

２界磁部
２ａ，２ｂ端面
３連結部
５磁心
１１磁石
１１ａ，１１ｂ磁極面
２１，２２磁性体板
９１所定の方向
９２回転軸
９３周方向
１１１，１１２，２１１，２１２，２２１，２２２端
２１１ａ，２１２ａ，２２１ａ，２２２ａ部分

Claims

所定の方向（９１）に沿う回転軸（９２）の周りで周方向（９３）に沿って環状に配置され、前記周方向に沿って互いに離間し、いずれも前記所定の方向において互いに異なる極性を呈する第１及び第２の磁極面（１１ａ，１１ｂ）を有する磁石（１１）の複数と、
前記磁石のいずれについても、前記第１及び前記第２の磁極面のいずれか少なくとも一方に設けられる磁性体板（２１；２２）と、
非磁性体から成り、前記磁石と、当該磁石が設けられる前記磁性体板とで構成される界磁部（２）同士を連結する連結部（３）と
を有する界磁子と、
前記磁性体板の前記磁石とは反対側の端面に近接する電機子たる固定子と
を備え、
前記連結部（３）は非磁性金属から成り、
前記界磁部（２）の所定の方向（９１）についての端面（２ａ；２ｂ）は、前記連結部（３）に対して突出している回転電機。
所定の方向（９１）に沿う回転軸（９２）の周りで周方向（９３）に沿って環状に配置され、前記周方向に沿って互いに離間し、いずれも前記所定の方向において互いに異なる極性を呈する第１及び第２の磁極面（１１ａ，１１ｂ）を有する磁石（１１）の複数と、
前記磁石のいずれについても、前記第１及び前記第２の磁極面のいずれか少なくとも一方に設けられる磁性体板（２１；２２）と、
非磁性体から成り、前記磁石と、当該磁石が設けられる前記磁性体板とで構成される界磁部（２）同士を連結する連結部（３）と
を有する界磁子と、
前記磁性体板の前記磁石とは反対側の端面に近接する電機子たる固定子と
を備え、前記連結部（３）は非磁性の非金属から成る回転電機。
所定の方向（９１）に沿う回転軸（９２）の周りで周方向（９３）に沿って環状に配置され、前記周方向に沿って互いに離間し、いずれも前記所定の方向において互いに異なる極性を呈する第１及び第２の磁極面（１１ａ，１１ｂ）を有する磁石（１１）の複数と、
前記磁石のいずれについても、前記第１及び前記第２の磁極面のいずれか少なくとも一方に設けられる磁性体板（２１；２２）と、
非磁性体から成り、前記磁石と、当該磁石が設けられる前記磁性体板とで構成される界磁部（２）同士を連結する連結部（３）と
を有する界磁子と、
前記磁性体板の前記磁石とは反対側の端面に近接する電機子たる固定子と
を備え、前記磁性体板（２１；２２）は圧粉鉄心から成る回転電機。
所定の方向（９１）に沿う回転軸（９２）の周りで周方向（９３）に沿って環状に配置され、前記周方向に沿って互いに離間し、いずれも前記所定の方向において互いに異なる極性を呈する第１及び第２の磁極面（１１ａ，１１ｂ）を有する磁石（１１）の複数と、
前記磁石のいずれについても、前記第１及び前記第２の磁極面のいずれか少なくとも一方に設けられる磁性体板（２１；２２）と、
非磁性体から成り、前記磁石と、当該磁石が設けられる前記磁性体板とで構成される界磁部（２）同士を連結する連結部（３）と
を有する界磁子と、
前記磁性体板の前記磁石とは反対側の端面に近接する電機子たる固定子と
を備え、
前記磁石（１１）の外周側の端（１１１）は、前記磁性体板（２１；２２）の前記外周側の端（２１１；２２１）に対して前記外周側へと突出する回転電機。
所定の方向（９１）に沿う回転軸（９２）の周りで周方向（９３）に沿って環状に配置され、前記周方向に沿って互いに離間し、いずれも前記所定の方向において互いに異なる極性を呈する第１及び第２の磁極面（１１ａ，１１ｂ）を有する磁石（１１）の複数と、
前記磁石のいずれについても、前記第１及び前記第２の磁極面のいずれか少なくとも一方に設けられる磁性体板（２１；２２）と、
非磁性体から成り、前記磁石と、当該磁石が設けられる前記磁性体板とで構成される界磁部（２）同士を連結する連結部（３）と
を有する界磁子と、
前記磁性体板の前記磁石とは反対側の端面に近接する電機子たる固定子と
を備え、
前記磁石（１１）の内周側の端（１１２）は、前記磁性体板（２１；２２）の前記内周側の端（２１２；２２２）に対して前記内周側へと突出する回転電機。
前記磁性体板（２１；２２）の外周側の端（２１１；２２１）は、前記磁石（１１）の前記外周側の端（１１１）に対して前記外周側へと突出する、請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載の回転電機。
前記磁性体板（２１；２２）の内周側の端（２１２；２２２）は、前記磁石（１１）の前記内周側の端（１１２）に対して前記内周側へと突出する、請求項１乃至請求項３、及び請求項６のいずれか一つに記載の回転電機。
所定の方向（９１）に沿う回転軸（９２）の周りで周方向（９３）に沿って環状に配置され、前記周方向に沿って互いに離間し、いずれも前記所定の方向において互いに異なる極性を呈する第１及び第２の磁極面（１１ａ，１１ｂ）を有する磁石（１１）の複数と、
前記磁石のいずれについても、前記第１及び前記第２の磁極面のいずれか少なくとも一方に設けられる磁性体板（２１；２２）と、
非磁性体から成り、前記磁石と、当該磁石が設けられる前記磁性体板とで構成される界磁部（２）同士を連結する連結部（３）と
を有する界磁子と、
前記磁性体板の前記磁石とは反対側の端面に近接する電機子たる固定子と
を備え、
前記磁石（１１）は、当該磁石に設けられた前記磁性体板（２１；２２）の外周側（２１１；２２１）または内周側（２１２；２２２）の少なくとも一部を覆う回転電機。
所定の方向（９１）に沿う回転軸（９２）の周りで周方向（９３）に沿って環状に配置され、前記周方向に沿って互いに離間し、いずれも前記所定の方向において互いに異なる極性を呈する第１及び第２の磁極面（１１ａ，１１ｂ）を有する磁石（１１）の複数と、
前記磁石のいずれについても、前記第１及び前記第２の磁極面のいずれか少なくとも一方に設けられる磁性体板（２１；２２）と、
非磁性体から成り、前記磁石と、当該磁石が設けられる前記磁性体板とで構成される界磁部（２）同士を連結する連結部（３）と
を有する界磁子と、
前記磁性体板の前記磁石とは反対側の端面に近接する電機子たる固定子と
を備え、
前記連結部（３）は、前記界磁部（２）の外周側を連結し、
前記磁性体板（２１；２２）の前記外周側の端面（２１１；２２１）は、少なくとも当該磁性体板が設けられる前記磁石（１１）に対して反対側の部分（２１１ａ；２２１ａ）が、当該端面の当該磁石側の部分よりも内周側へと退き、
前記連結部は、退いた当該部分の少なくとも一部を覆う回転電機。
所定の方向（９１）に沿う回転軸（９２）の周りで周方向（９３）に沿って環状に配置され、前記周方向に沿って互いに離間し、いずれも前記所定の方向において互いに異なる極性を呈する第１及び第２の磁極面（１１ａ，１１ｂ）を有する磁石（１１）の複数と、
前記磁石のいずれについても、前記第１及び前記第２の磁極面のいずれか少なくとも一方に設けられる磁性体板（２１；２２）と、
非磁性体から成り、前記磁石と、当該磁石が設けられる前記磁性体板とで構成される界磁部（２）同士を連結する連結部（３）と
を有する界磁子と、
前記磁性体板の前記磁石とは反対側の端面に近接する電機子たる固定子と
を備え、
前記連結部（３）は、前記界磁部（２）の内周側を連結し、
前記磁性体板（２１；２２）の前記内周側の端面（２１２；２２２）は、少なくとも当該磁性体板が設けられる前記磁石（１１）に対して反対側の部分（２１２ａ；２２２ａ）が、当該端面の当該磁石側の部分よりも内周側へと退き、
前記連結部は、退いた当該部分の少なくとも一部を覆う回転電機。
前記磁性体板（２１，２２）は、前記第１及び第２の磁極面（１１ａ，１１ｂ）のいずれにも設けられる、請求項１乃至請求項１０のいずれか一つに記載の回転電機。
所定の方向（９１）に沿う回転軸（９２）の周りで周方向（９３）に沿って環状に配置され、前記周方向に沿って互いに離間し、いずれも前記所定の方向において互いに異なる極性を呈する第１及び第２の磁極面（１１ａ，１１ｂ）を有する磁石（１１）の複数と、
前記磁石のいずれについても、前記第１及び前記第２の磁極面のいずれか少なくとも一方に設けられる磁性体板（２１；２２）と、
非磁性体から成り、前記磁石と、当該磁石が設けられる前記磁性体板とで構成される界磁部（２）同士を連結する連結部（３）と
を有する界磁子と、
前記磁性体板の前記磁石とは反対側の端面に近接する電機子たる固定子と
を備え、
前記磁性体板（２１，２２）は、前記第１及び第２の磁極面（１１ａ，１１ｂ）のいずれにも設けられ、
同じ前記磁石（１１）に属する前記第１及び前記第２の磁極面（１１ａ，１１ｂ）に設けられた前記磁性体板（２１，２２）は、当該磁石の前記外周側及び前記内周側で互いに連結される回転電機。
前記周方向（９３）において隣接する前記界磁部（２）の間に、当該界磁部と離間して設けられ、前記連結部（３）で保持される磁心（５）を更に備える、請求項１乃至請求項１２のいずれか一つに記載の回転電機。
前記磁性体板（２１；２２）は、前記磁石（１１）に接して設けられる、請求項１乃至１３のいずれか一つに記載の回転電機。
前記連結部（３）は非磁性金属から成る、請求項３乃至請求項１３のいずれか一つに記載の回転電機。