JP2008131664A

JP2008131664A - 電機子用磁心、電機子、界磁子用磁心、界磁子及び回転電機、並びに圧縮機、送風機、空気調和機

Info

Publication number: JP2008131664A
Application number: JP2006310162A
Authority: JP
Inventors: Shin Nakamasu; 伸中増; Yoshinari Asano; 能成浅野
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2006-11-16
Filing date: 2006-11-16
Publication date: 2008-06-05

Abstract

【課題】磁気特性を高め、しかも製造を容易にすることが目的とされる。
【解決手段】電機子用磁心１は、中心軸９２の周りに設けられるヨーク１２と、ヨーク１２に設けられ、当該ヨーク１２から中心軸側９２へと突出するティース１１の複数とを備える。ティース１１は、第１及び第２の磁性体１１１，１１２を有する。第１の磁性体１１１は、ティース１１が突出する方向９３と同じ方向へとヨーク１２から延在する。第２の磁性体１１２は一体であって、第１の磁性体１１１の方向９１についての一端１１１ａに設けられる。第２の磁性体１１２は、根部１１２１と鍔部１１２２とを含む。根部１１２１は、自身が属するティースが突出する方向９３と同じ方向へとヨーク１２から延びる。鍔部１１２２は、根部１１２１のヨーク１２とは反対側の端から、第１の磁性体１１１とは反対側へと延びる。
【選択図】図２

Description

本発明は、電機子用磁心及びそれを用いた電機子、並びに界磁子用磁心及びそれを用いた界磁子に関し、特にラジアルギャップ型のモータに適用することができる。

電動機などの回転電機は、小型化され、効率が高められることが望ましい。例えば、界磁磁束を永久磁石で励磁する電動機は、サイズが小さく、効率も高い。

一方、回転電機で発生するトルクは、電機子に配置された巻線の巻数、巻線に流れる電流、及び巻線に鎖交する界磁磁束に比例する。回転電機のサイズは大きい程、巻線の巻数を増やすことができ、以って界磁磁束の磁束量を増やすことができる。また、回転電機のサイズは大きい程、界磁子に設けられる永久磁石の表面積を大きくすることができ、以って巻線に鎖交する界磁磁束を増やすことができる。

すなわち、発生するトルクの増大と、回転電機の小型化とはトレードオフの関係にある。

界磁磁束を永久磁石で励磁する同期電動機の一般的な指標は、下掲の非特許文献１に紹介されている。トルクＴと許容損失Ｗｃとの関係は、式（１）で表される。ここで、係数Ｋｍはモータコンスタントと通称される。

寸法が同一の電動機であって、冷却条件が同じである場合には、温度上昇と放熱の関係から許容損失Ｗｃは、ほぼ一定であると考えることができる。この場合、係数Ｋｍが大きい程、トルクＴが大きくなる。よって、係数Ｋｍを、許容トルク（一般的には連続定格トルクに等しい。）の指標値として用いることができる。

係数Ｋｍは式（２）で表すことができる。ここで符号ｐは極対数、符号Φは巻線に鎖交する磁束量の最大値Φ、符号ｆｓは巻線の占積率、符号Ｓｔは巻線用スロットの全断面積、符号ρは巻線の固有抵抗、符号ｌはコイルの平均長を、それぞれ表す。電流及び磁束の波形はそれぞれ正弦波状とした。また、回転電機のサイズが小さい場合には、回転電機の損失のほとんどは銅損であるため、鉄損を無視した。

係数Ｋｍを大きくするためには、以下の手段（i）〜（vi）のいずれか少なくとも一つが有効であることが、式（２）からわかる。

(i)巻線の占積率ｆｓを大きくすること、
(ii)コイルの平均長ｌを小さくすること、
(iii)巻線の固有抵抗ρを小さくすること、
(iv)巻線に鎖交する磁束量の最大値Φを大きくすること、
(v)極対数ｐを大きくすること、
(vi)巻線用スロットの全断面積Ｓｔを大きくすること。

手段（iv）は、回転電機の磁気回路における磁気抵抗を小さくすることで可能となる。一般的に、エアギャップにおいて磁気抵抗が大きくなりやすい。

そこで、下掲の特許文献１〜３に開示されているように、エアギャップの面積を大きくして、その磁気抵抗を小さくする技術が提案されている。なお、エアギャップの磁気抵抗Ｒと面積Ｓとの関係は式（３）で表される。ここで、符号μは透磁率を表す。

その他、本発明に関連する技術が特許文献４〜６に開示されている。

特開２００５−８０４３２号公報特開２００２−３５４７１８号公報特開２００３−２２４９４０号公報特開２００２−３３５６５８号公報特開２００２−３６９４６７号公報特開２００６−１４３８９号公報大西和夫、「永久磁石モータのトルク評価と最適構造の検討」、電気学会論文誌Ｄ産業応用部門誌、平成７年、第１１５巻、第７号、第９３０頁〜第９３５頁

しかし、上述した特許文献１〜３に開示された技術のいずれにおいても、磁気特性が低下するおそれや、製造工程が複雑化するおそれがある。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものあり、磁気特性を高め、しかも製造を容易にすることが目的とされる。

この発明の請求項１にかかる電機子用磁心は、中心軸（９２）の周りに設けられるヨーク（１２；３２）と、前記ヨークに設けられ、当該ヨークから前記中心軸側及び中心軸とは反対側のいずれか一方へといずれもが突出するティース（１１；３１）の複数とを備え、前記ティースは、当該ティースが突出する第１の方向（９３；９３１）と同じ方向へと前記ヨークから延びる第１の磁性体（１１１；３１１）と、前記第１の磁性体の前記中心軸の沿う第２の方向（９１）についての一端（１１１ａ；３１１ａ）に設けられる一体の第２の磁性体（１１２；３１２）とを有し、前記第２の磁性体は、自身が属する前記ティースが突出する前記第１の方向と同じ方向へと前記ヨークから延びる根部（１１２１；３１２１）と、前記根部の前記ヨークとは反対側の端から、前記第１の磁性体とは反対側へと延びる鍔部（１１２２；３１２２）とを含む。

この発明の請求項２にかかる電機子用磁心は、請求項１記載の電機子用磁心であって、前記ティース（１１；３１）は、前記第２の磁性体（１１２；３１２）を二つ有し、当該第２の磁性体の一方は、前記第１の磁性体（１１１；３１１）の前記第２の方向（９１）についての両端のうち一方（１１１ａ；３１１ａ）に設けられ、当該第２の磁性体の他方は、前記両端の他方（１１１ｂ；３１１ｂ）に設けられる。

この発明の請求項３にかかる電機子用磁心は、請求項１または請求項２記載の電機子用磁心であって、前記第２の磁性体（１１２；３１２）は電磁軟鉄板を含む。

この発明の請求項４にかかる電機子用磁心は、請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載の電機子用磁心であって、前記第１の磁性体（１１１；３１１）は、前記第２の方向（９１）に積層された複数の磁性体板（１１１１；３１１１）を有し、前記第２の磁性体（１１２；３１２）の前記根部（１１２１；３１２１）は板状であって、積層された前記磁性体板上にさらに積層され、前記根部の前記第２の方向についての厚み（ｄ１２；ｄ３２）は、前記磁性体板の前記第２の方向についての厚み（ｄ１１；ｄ３１）よりも大きい。

この発明の請求項５にかかる電機子用磁心は、請求項４記載の電機子用磁心であって、前記根部（１１２１；３１２１）の前記厚み（ｄ１２；ｄ３２）は０．６ｍｍ以上２ｍｍ以下である。

この発明の請求項６にかかる電機子用磁心は、請求項１乃至請求項５のいずれか一つに記載の電機子用磁心であって、前記第２の磁性体（１１２；３１２）のビッカース硬さは、ＨＶ１４０以下である。

この発明の請求項７にかかる電機子は、請求項１乃至請求項６のいずれか一つに記載の電機子用磁心（１；３）と、前記ティース（１１；３１）に配置される巻線（１３；３３）とを備える。

この発明の請求項８にかかる回転電機は、請求項７に記載の電機子（１００；１０１）と、前記ティース（１１；３１）に対向して設けられる界磁子（２００；２０１）とを備える。

この発明の請求項９にかかる回転電機は、請求項７に記載の電機子を二つ（１００，１０１）と、前記中心軸（９２）の周りで環状を呈する界磁子（２０１）とを備え、前記電機子の一方（１００）は前記界磁子の外周側に設けられ、前記界磁子に対して自身が有する前記ティースを向け、前記電機子の他方（１０１）は前記界磁子の内周側に設けられ、前記界磁子に対して自身が有する前記ティースを向ける。

この発明の請求項１０にかかる界磁子用磁心は、中心軸（９２）の周りに設けられる第１の磁性体（２１１；４１１）と、前記第１の磁性体の、前記中心軸に沿う第１の方向（９１）についての一端（２１１ａ；４１１ａ）に設けられる一体の第２の磁性体（２１２；４１２）とを備え、前記第２の磁性体は、前記第１の磁性体の前記一端側の端面に沿って延びる根部（２１２１；４１２１）と、前記根部の、前記中心軸を中心とする径方向（９４）についての端の少なくとも一部から、前記第１の磁性体とは反対側へと延びる鍔部（２１２２，２１２３；４１２２〜４１２５）とを含む。

この発明の請求項１１にかかる界磁子用磁心は、請求項１０記載の界磁子用磁心であって、前記第２の磁性体（２１２；４１２）を二つ有し、当該第２の磁性体の一方は、前記第１の磁性体（２１１；４１１）の前記第１の方向についての両端のうち一方（２１１ａ；４１１ａ）に設けられ、当該第２の磁性体の他方は、前記両端の他方（２１１ｂ；４１１ｂ）に設けられる。

この発明の請求項１２にかかる界磁子用磁心は、請求項１０または請求項１１記載の界磁子用磁心であって、前記第２の磁性体（２１２；４１２）は電磁軟鉄板を含む。

この発明の請求項１３にかかる界磁子用磁心は、請求項１０乃至請求項１２のいずれか一つに記載の界磁子用磁心であって、前記第１の磁性体（２１１；４１１）は、前記第１の方向（９１）に積層された複数の磁性体板（２１１１；４１１１）を有し、前記第２の磁性体（２１２；４１２）の前記根部（２１２１；４１２１）は板状であって、積層された前記磁性体板上にさらに積層され、前記根部の前記第１の方向についての厚み（ｄ２２；ｄ４２）は、前記磁性体板の前記第１の方向についての厚み（ｄ２１；ｄ４１）よりも大きい。

この発明の請求項１４にかかる界磁子用磁心は、請求項１３記載の界磁子用磁心であって、前記根部（２１２１；４１２１）の前記厚み（ｄ２２；ｄ４２）は０．６ｍｍ以上２ｍｍ以下である。

この発明の請求項１５にかかる界磁子用磁心は、請求項１０乃至請求項１４のいずれか一つに記載の界磁子用磁心であって、前記第２の磁性体（２１２；４１２）のビッカース硬さは、ＨＶ１４０以下である。

この発明の請求項１６にかかる界磁子用磁心は、請求項１０乃至請求項１５のいずれか一つに記載の界磁子用磁心であって、前記第１の磁性体（４１１）は前記中心軸（９２）の周りで環状を呈し、前記鍔部（４１２２，４１２４；４１２３，４１２５）は、前記根部（４１２１）の内周側及び外周側の少なくともいずれか一方の前記端から、前記第１の磁性体とは反対側へと延びる。

この発明の請求項１７にかかる界磁子は、請求項１６記載の界磁子用磁心（４１）と、前記界磁子用磁心に設けられる複数の磁石（４２）とを備え、前記鍔部（４１２２）は、前記根部（４１２１）の前記内周側の前記端のうち、前記中心軸（９２）から見た方向であって前記磁石によって生じる磁界に沿うｄ軸方向（９６）にある部分のそれぞれから延び、前記中心軸の周りで隣接する当該部分のそれぞれから延びる前記鍔部同士は互いに離間している。

この発明の請求項１８にかかる界磁子は、請求項１６記載の界磁子用磁心（４１）と、前記界磁子用磁心に設けられる複数の磁石（４２）とを備え、前記鍔部（４１２３）は、前記根部（４１２１）の前記内周側の前記端のうち、前記中心軸（９２）から見た方向であって前記磁石によって生じる磁界に沿うｄ軸方向（９６）に電気的に直交するｑ軸方向（９７）にある部分のそれぞれから延び、前記中心軸の周りで隣接する当該部分のそれぞれから延びる前記鍔同士は互いに離間している。

この発明の請求項１９にかかる界磁子は、請求項１８記載の界磁子であって、前記鍔部（４１２２）は、前記根部（４１２１）の前記内周側の前記端のうち、前記ｄ軸方向（９６）にある部分のそれぞれからも延び、前記ｑ軸方向及び前記ｄ軸方向のそれぞれにある前記部分について、前記中心軸の周りで隣接する当該部分のそれぞれから延びる前記鍔部（４１２２，４１２３）同士は互いに離間している。

この発明の請求項２０にかかる界磁子は、請求項１０乃至請求項１６のいずれか一つに記載の界磁子用磁心（２１；４１）と、前記界磁子用磁心に設けられる磁石（２２；４２）とを備える。

この発明の請求項２１にかかる界磁子は、請求項１７乃至請求項２０記載のいずれか一つに記載の界磁子であって、前記磁石（２２；４２）の複数を備え、前記鍔部（２１２２；４１２４）は、前記根部（２１２１；４１２１）の前記外周側の前記端のうち、前記中心軸（９２）から見た方向であって前記磁石によって生じる磁界に沿うｄ軸方向（９６）にある部分のそれぞれから延び、前記中心軸の周りで隣接する当該部分のそれぞれから延びる前記鍔部同士は互いに離間している。

この発明の請求項２２にかかる界磁子は、請求項１７乃至請求項２０記載のいずれか一つに記載の界磁子であって、前記磁石（２２；４２）の複数を備え、前記鍔部（２１２３；４１２５）は、前記根部（２１２１；４１２１）の前記外周側の前記端のうち、前記中心軸（９２）から見た方向であって前記磁石によって生じる磁界に沿うｄ軸方向（９６）に電気的に直交するｑ軸方向（９７）にある部分のそれぞれから延び、前記中心軸の周りで隣接する当該部分のそれぞれから延びる前記鍔同士は互いに離間している。

この発明の請求項２３にかかる界磁子は、請求項２２記載の界磁子であって、前記鍔部（２１２２；４１２４）は、前記根部（２１２１；４１２１）の前記外周側の前記端のうち、前記ｄ軸方向（９６）にある部分のそれぞれからも延び、前記ｑ軸方向（９７）及び前記ｄ軸方向のそれぞれにある前記外周側の前記端の前記部分について、前記中心軸の周りで隣接する当該部分のそれぞれから延びる前記鍔部（２１２２，２１２３；４１２４，４１２５）同士は互いに離間している。

この発明の請求項２４にかかる回転電機は、請求項１７乃至請求項２３のいずれか一つに記載の界磁子（２００；２０１）と、前記界磁子に前記内周側及び前記外周側の少なくともいずれか一方から対向して設けられる電機子（１００；１０１）とを備える。

この発明の請求項２５にかかる回転電機は、前記電機子は、請求項７に記載の電機子である。

この発明の請求項２６にかかる圧縮機は、請求項８、請求項９、請求項２４及び請求項２５のいずれか一つに記載の回転電機を電動機として搭載する。

この発明の請求項２７にかかる送風機は、請求項８、請求項９、請求項２４及び請求項２５のいずれか一つに記載の回転電機を電動機として搭載する。

この発明の請求項２８にかかる空気調和機は、請求項２６に記載の圧縮機及び請求項２７に記載の送風機のいずれか少なくとも一方を搭載する。

この発明の請求項１にかかる電機子用磁心によれば、ティースのヨークとは反対側の端面の面積が大きくなるので、当該端面と界磁子とがエアギャップを介して対向する回転電機において、当該端面に沿って当該エアギャップの面積も大きくなり、以って当該端面と界磁子との間でのエアギャップの磁気抵抗が低減される。よって、当該回転電機の効率及び出力が高まる。しかも、第２の磁性体は一体であるので、例えば板状の第２の磁性体を折り曲げるだけで鍔部と根部とを成形することができ、以って電機子用磁心の成形が容易である。

この発明の請求項２にかかる電機子用磁心によれば、ティースのヨークとは反対側の端面の面積がより大きくなるので、エアギャップの磁気抵抗がより低減される。

この発明の請求項３にかかる電機子用磁心によれば、第２の磁性体の加工が容易である。

この発明の請求項４にかかる電機子用磁心によれば、第２の磁性体の根部での磁気飽和を防止することができるので、磁気抵抗が小さくなる。よって、多くの磁束をティースに流すことができる。

この発明の請求項５または請求項６にかかる電機子用磁心によれば、板状の第２の磁性体を折り曲げて鍔部と根部とを成形する工程を容易に行うことができる。

この発明の請求項７にかかる電機子によれば、電機子の磁気特性が高まる。

この発明の請求項８または請求項９にかかる回転電機によれば、回転電機の効率及び出力が高まる。

この発明の請求項１０または請求項１６にかかる界磁子用磁心によれば、界磁子用磁心の側面の面積が大きくなるので、当該端面と電機子とがエアギャップを介して対向する回転電機において、当該側面に沿って当該エアギャップの面積も大きくなり、以って当該端面と電機子との間でのエアギャップの磁気抵抗が低減される。よって、当該回転電機の効率及び出力が高まる。しかも、第２の磁性体は一体であるので、例えば板状の第２の磁性体を折り曲げるだけで鍔部と根部とを成形することができ、以って界磁子の成形が容易である。

この発明の請求項１１にかかる界磁子用磁心によれば、界磁子用磁心の側面の面積がより大きくなるので、エアギャップの磁気抵抗がより低減される。

この発明の請求項１２にかかる界磁子用磁心によれば、第２の磁性体の加工が容易である。

この発明の請求項１３にかかる界磁子用磁心によれば、根部での磁気飽和を防止することができるので、磁気抵抗が小さくなる。よって、多くの磁束を界磁子用磁心内に流すことができる。

この発明の請求項１４または請求項１５にかかる界磁子用磁心によれば、板状の第２の磁性体を折り曲げて鍔部と根部とを成形する工程を容易に行うことができる。

この発明の請求項１７または請求項２１にかかる界磁子によれば、界磁子に電機子を設けて得た回転電機において、マグネットトルクを増大することができる。

この発明の請求項１８または請求項２２にかかる界磁子によれば、界磁子に電機子を設けて得た回転電機において、リラクタンストルクを増大することができる。

この発明の請求項１９または請求項２３にかかる界磁子によれば、マグネットトルクとリラクタンストルクの両方を増大することができる。

この発明の請求項２０にかかる界磁子によれば、界磁子の磁気特性が高まる。

この発明の請求項２４にかかる回転電機によれば、リラクタンストルクまたはマグネットトルクが大きくなるので、回転電機の出力が高まる。

この発明の請求項２５にかかる回転電機によれば、リラクタンストルクまたはマグネットトルクがより大きくなる。

この発明の請求項２６にかかる圧縮機によれば、冷媒を効率良く圧縮することができる。

この発明の請求項２７にかかる送風機によれば、風を効率良く送り出すことができる。

この発明の請求項２８にかかる空気調和機によれば、空気調和機の効率が高まる。

第１の実施の形態．
図１は、本実施の形態にかかる回転電機７の、中心軸９２に垂直な断面を概念的に示す。図２は、図１で示される位置Ａ−Ａでの、回転電機７の断面を概念的に示す。回転電機７は、電機子１００と界磁子２００とを備える。電機子１００は、界磁子２００に対して外周側からエアギャップ７１を介して対向している。なお、図１及び図２では中心軸９２に沿う方向を符号９１で表しており、後述する図３〜図１２においても同様である。

（１）電機子について
電機子１００は、電機子用磁心１と巻線１３とを備える。電機子用磁心１は、ヨーク１２と、複数のティース１１とを備える。巻線１３は、ティース１１のそれぞれに配置される。

ヨーク１２は、中心軸９２の周りに設けられる。具体的にはヨーク１２は、中心軸９２の周りで環状を呈する（図１）。

ティース１１はいずれも、ヨーク１２に設けられ、ヨーク１２から中心軸側へと突出する（図１）。この内容は、電機子１００は、自身が有するティース１１を界磁子２００に対して向けると把握できる。

ティース１１の各々は、第１及び第２の磁性体１１１，１１２を有する（図２）。第１の磁性体１１１は、自身が属するティース１１が突出する方向９３と同じ方向へと、ヨーク１２から延びる。

第２の磁性体１１２は、第１の磁性体１１１の方向９１についての両端１１１ａ，１１１ｂの少なくともいずれかの一端に設けられる。図２では、ティース１１が第２の磁性体１１２を二つ有し、当該第２の磁性体１１２のそれぞれが端１１１ａ，１１１ｂに設けられた場合が示されている。

図３は、図２で示される一点鎖線で囲まれた領域Ｗ１を拡大して示す。第２の磁性体１１２は一体であって、根部１１２１と鍔部１１２２とを含む。

根部１１２１は、自身が属するティース１１が突出する方向９３と同じ方向へとヨークから延びる。

鍔部１１２２は、根部１１２１のヨーク１２とは反対側の端から、第１の磁性体１１１とは反対側へと延びる。図３では、鍔部１１２２は中心軸９２に沿って延びている。

上述した電機子用磁心１によれば、第２の磁性体１１２は一体であるので、例えば板状の第２の磁性体１１２を折り曲げるだけで根部１１２１と鍔部１１２２とを成形することができ、以って電機子用磁心１の成形が容易である。

しかも、電機子用磁心１において、ティース１１のヨーク１２とは反対側の端面１１ａの面積が大きくなる。これにより、回転電機７においては、端面１１ａに沿ってエアギャップ７１の面積が大きくなる。よって、端面１１ａと界磁子２０との間でのエアギャップ７１の磁気抵抗が低減され、以って回転電機７の効率及び出力が高まる。

図２に示されるように、特に第１の磁性体１１１の両端１１１ａ，１１１ｂのいずれにも第２の磁性体１１２が設けられている場合には、ティース１１の端面１１ａの面積がより大きくなるので、エアギャップ７１の磁気抵抗がより低減される。

第２の磁性体１１２に電磁軟鉄板を採用することが、第２の磁性体１１２の加工が容易になる点で望ましい。当該電磁軟鉄板には、ＳＵＹＰ−０（ＪＩＳ規格）やＳＵＹＰ−１（ＪＩＳ規格）などが採用できる。

図３に示されるように、第１の磁性体１１１は、方向９１に積層された複数の磁性体板１１１１を有しても良い。例えば、磁性体板１１１１には、方向９１についての厚みｄ１１が０．３５ｍｍ程度のものを採用することができる。かかる第１の磁性体１１１によれば、鉄損を低減できる。

第２の磁性体１１２の根部１１２１の方向９１についての厚みｄ１２は、磁性体板１１１１の方向９１について厚みｄ１１よりも大きいことが望ましい。なぜなら、根部１１２１での磁気飽和を防止することができるからである。

根部１１２１の厚みｄ１２は０．６ｍｍ以上２ｍｍ以下であることが、第２の磁性体１１２の加工が容易になる点で特に望ましい。具体的には、板状の第２の磁性体１１２を折り曲げるだけで容易に、鍔部１１２２と根部１１２１とを成形することができる。

例えば、第２の磁性体１１２のビッカース硬さをＨＶ１４０以下にすることでも、第２の磁性体１１２の加工を容易にすることができる。第２の磁性体１１２には、例えば冷間圧延鋼板が採用できる。冷間圧延鋼板にはＳＰＣＣ（ＪＩＳ規格）やＳＰＣＤ（ＪＩＳ規格）などがある。加工を容易にするという観点からは、ＨＶ１１０以下のビッカース硬さが特に望ましい。なお、曲げ加工による第２の磁性体１１２の磁気特性の劣化が改善できる点で、加工後に焼鈍を行うことが望ましい。

（２）界磁子について
界磁子２００は、界磁子用磁心２１と、界磁子用磁心２１に設けられる磁石２２とを備える。

界磁子用磁心２１は、第１及び第２の磁性体２１１，２１２を有する（図２）。第１の磁性体２１１は、中心軸９２の周りに設けられる。

第２の磁性体２１２は、第１の磁性体２１１の方向９１についての両端２１１ａ，２１１ｂの少なくともいずれかの一端に設けられる。図２では、界磁子用磁心２１が第２の磁性体２１２を二つ有し、当該第２の磁性体２１２のそれぞれが端２１１ａ，２１１ｂに設けられた場合が示されている。

第２の磁性体２１２は一体であって、根部２１２１と鍔部２１２２とを含む（図３）。

端２１１ａに設けられた第２の磁性体２１２については、根部２１２１は、第１の磁性体２１１の端２１１ａ側の端面に沿って延びる。端２１１ｂに設けられた第２の磁性体２１２については、根部２１２１は、第１の磁性体２１１の端２１１ｂ側の端面に沿って延びる。

鍔部２１２２は、中心軸９２を中心とする径方向９４についての根部２１２１の端の少なくとも一部から、第１の磁性体２１１とは反対側へと延びる。本実施の形態では、根部２１２１の外周側の端から鍔部２１２２は延びている。

上述した界磁子用磁心２１によれば、第２の磁性体２１２は一体であるので、例えば板状の第２の磁性体２１２を折り曲げるだけで根部２１２１と鍔部２１２２とを成形することができ、以って界磁子用磁心２１の成形が容易である。

しかも、界磁子用磁２１の外周側の側面２１ａの面積が大きくなるので、回転電機７においては、側面２１ａに沿ってエアギャップ７１の面積が大きくなる。よって、側面２１ａと電機子１００との間でのエアギャップ７１の磁気抵抗が低減され、以って回転電機７の効率及び出力が高まる。

図２に示されるように、特に第１の磁性体２１１の両端２１１ａ，２１１ｂのいずれにも第２の磁性体２１２が設けられている場合には、側面２１ａの面積がより大きくなるので、エアギャップ７１の磁気抵抗がより低減される。

磁石２２は界磁子用磁心２１に設けられる。図１及び図２では、磁石２２は界磁子用磁心２１に埋め込まれている。磁石２２は界磁子用磁心２１の外周側の側面２１ａに設けられても良い。

かかる界磁子２００によれば、回転電機７においてマグネットトルクやリラクタンストルクが増大する。

マグネットトルクを増大させるためには、次の態様（図１）が望ましい。すなわち、鍔部２１２２は、根部２１２１の外周側の端のうち、中心軸９２から見た方向であって磁石２２によって生じる磁界に沿うｄ軸方向９６にある部分のそれぞれから延びる。中心軸９２の周りで隣接する当該部分のそれぞれから延びる鍔部２１２２同士は、互いに離間している。

リラクタンストルクを増大させるためには、図４で示される態様が望ましい。すなわち、第２の磁性体２１２は鍔部２１２３を含む。鍔部２１２３は、根部２１２１の外周側の端のうち、中心軸９２から見た方向であってｄ軸方向９６に電気的に直交するｑ軸方向９７にある部分のそれぞれから延びる。中心軸９２の周りで隣接する当該部分のそれぞれから延びる鍔部２１２３同士は、互いに離間している。

マグネットトルクとリラクタンストルクの両方を増大させるためには、第２の磁性体２１２が鍔部２１２２と鍔部２１２３の両方を含むことが望ましい。このとき、中心軸９２の周りで互いに隣接する鍔部２１２２，２１２３同士は、互いに離間していることが望ましい。なぜなら、磁束の短絡を防止することができるからである。

上述した第２の磁性体１１２と同様に、第２の磁性体２１２に電磁軟鉄板を採用することが、第２の磁性体２１２の加工が容易になる点で望ましい。

図３に示されるように、第１の磁性体２１１は、方向９１に積層された複数の磁性体板２１１１を有しても良い。例えば、磁性体板２１１１には、方向９１についての厚みｄ２１が０．３５ｍｍ程度のものを採用することができる。かかる第１の磁性体２１１によれば、鉄損を低減できる。

第２の磁性体２１２の根部２１２１の方向９１についての厚みｄ２２は、磁性体板２１１１の方向９１について厚みｄ２１よりも大きいことが望ましい。なぜなら、根部２１２１での磁気飽和を防止することができるからである。

根部２１２１の厚みｄ２２は０．６ｍｍ以上２ｍｍ以下であることが、第２の磁性体２１２の加工が容易になる点で特に望ましい。具体的には、板状の第２の磁性体２１２を折り曲げるだけで容易に、鍔部２１２２と根部２１２１とを成形することができる。

例えば、第２の磁性体２１２のビッカース硬さをＨＶ１４０以下にすることでも、第２の磁性体２１２の加工を容易にすることができる。第２の磁性体２１２には、例えば冷間圧延鋼板が採用できる。加工を容易にするという観点からは、ＨＶ１１０以下のビッカース硬さが特に望ましい。なお、曲げ加工による第２の磁性体２１２の磁気特性の劣化が改善できる点で、加工後に焼鈍を行うことが望ましい。

上述した回転電気７において、電機子１００及び界磁子２００のいずれか一方にのみ鍔部１１２２，２１２２，２１２３を設けても良い。しかし、電機子１００及び界磁子２００のいずれにも鍔部１１２２，２１２２，２１２３を設けること（図１〜図４）が特に望ましい。なぜなら、エアギャップ７１の磁気抵抗がより低減し、以って回転電機７の効率及び出力を高めることができるからである。

第２の実施の形態．
図５は、図１及び図２で示される回転電機７とは異なる回転電機８の、中心軸９２に垂直な断面を概念的に示す。図６は、図５で示される位置Ｂ−Ｂでの、回転電機８の断面を概念的に示す。回転電機８は、電機子１０１と界磁子２０１とを備える。界磁子２０１は、電機子１０１に対して外周側からエアギャップ７２を介して対向している。

（１）電機子について
電機子１０１は、電機子用磁心３と巻線３３とを備える。電機子用磁心３は、ヨーク３２と、複数のティース３１とを備える。巻線３３は、ティース３１のそれぞれに配置される。

ヨーク３２は、中心軸９２の周りに設けられる。ティース３１はいずれも、ヨーク３２に設けられ、ヨーク３２から中心軸とは反対側へと突出する。この内容は、電機子１０１は、自身が有するティース３１を界磁子２１に対して向けると把握できる。

ティース３１の各々は、第１及び第２の磁性体３１１，３１２を有する（図６）。第１及び第２の磁性体３１１，３１２は、第１の実施の形態で説明したティース１１の第１及び第２の磁性体１１１，１１２と同じ構造を有する。すなわち、図７に示されるように、第２の磁性体３１２は根部３１２１及び鍔部３１２２を含み、それぞれ根部１１２１及び鍔部１１２２（図３）に相当する。なお、図７は、図６で示される一点鎖線で囲まれる領域Ｗ２を拡大して示している。

かかる電機子用磁心３によれば、第１の実施の形態で説明したのと同様の効果が得られる。すなわち、エアギャップ７２の磁気抵抗が低減され、以って回転電機８の効率が高まる。しかも、電機子用磁心３の成形が容易である。

第１の実施の形態（図３）と同様に、第１の磁性体３１１は磁性体板３１１１を有しても良い（図７）。また、第２の磁性体３１２の根部３１２１の方向９１についての厚みｄ３２は、磁性体板３１１１の方向９１について厚みｄ３１よりも大きいことが望ましい。例えば、第２の磁性体３１２のビッカース硬さをＨＶ１４０以下にしても良い。

（２）界磁子について
界磁子２０１は、界磁子用磁心４１と、界磁子用磁心４１に設けられる磁石４２とを備える。

界磁子用磁心４１は、第１及び第２の磁性体４１１，４１２を有する（図６）。第１の磁性体４１１は、中心軸９２の周りで環状を呈する。

第２の磁性体４１２は、第１の磁性体４１１の方向９１についての両端４１１ａ，４１１ｂの少なくともいずれかの一端に設けられる。図６では、界磁子用磁心４１が第２の磁性体４１２を二つ有し、当該第２の磁性体４１２のそれぞれが端４１１ａ，４１１ｂに設けられた場合が示されている。

第２の磁性体４１２は一体であって、根部４１２１と鍔部４１２２とを含む（図７）。

端４１１ａに設けられた第２の磁性体４１２については、根部４１２１は、第１の磁性体４１１の端４１１ａ側の端面に沿って延びる。端４１１ｂに設けられた第２の磁性体４１２については、根部４１２１は、第１の磁性体４１１の端４１１ｂ側の端面に沿って延びる。

鍔部４１２２は、中心軸９２を中心とする径方向９４についての根部４１２１の端の少なくとも一部から、第１の磁性体４１１とは反対側へと延びる。本実施の形態では、根部４１２１の内周側の端から鍔部４１２２は延びている。

上述した界磁子用磁心４１によれば、第１の実施の形態の界磁子用磁心２１と同様の効果が得られる。すなわち、界磁子用磁心４１の成形が容易である。しかも、エアギャップ７２の磁気抵抗が低減され、以って回転電気８の効率及び出力が高まる。

磁石４２は界磁子用磁心４１に設けられる。図５及び図６では、磁石４２は界磁子用磁心４１に埋め込まれている。磁石４２は界磁子用磁心４１の内周側の側面４１ａに設けられても良い。

かかる界磁子２０１によれば、回転電気８においてマグネットトルクやリラクタンストルクが増大する。

マグネットトルクを増大させるためには、次の態様（図５）が望ましい。すなわち、鍔部４１２２は、根部４１２１の内周側の端のうち、中心軸９２から見た方向であって磁石４２によって生じる磁界に沿うｄ軸方向９６にある部分のそれぞれから延びる。中心軸９２の周りで隣接する当該部分のそれぞれから延びる鍔部４１２２同士は、互いに離間している。

リラクタンストルクを増大させるためには、図８で示される態様が望ましい。すなわち、第２の磁性体４１２は鍔部４１２３を含む。鍔部４１２３は、根部４１２１の内周側の端のうち、中心軸９２から見た方向であってｄ軸方向９６に電気的に直交するｑ軸方向９７にある部分のそれぞれから延びる。中心軸９２の周りで隣接する当該部分のそれぞれから延びる鍔部４１２３同士は、互いに離間している。

マグネットトルクとリラクタンストルクの両方を増大させるためには、第２の磁性体４１２が鍔部４１２２と鍔部４１２３の両方を含むことが望ましい。このとき、中心軸９２の周りで互いに隣接する鍔部４１２２，４１２３同士は、互いに離間していることが望ましい。なぜなら、磁束の短絡を防止することができるからである。

第１の実施の形態（図３）と同様に、第１の磁性体４１１は磁性体板４１１１を有しても良い（図７）。また、第２の磁性体４１２の根部４１２１の方向９１についての厚みｄ４２は、磁性体板４１１１の方向９１について厚みｄ４１よりも大きいことが望ましい。例えば、第２の磁性体４１２のビッカース硬さをＨＶ１４０以下にしても良い。加工後に焼鈍を行っても良い。

第３の実施の形態．
図９は、本実施の形態にかかる回転電機９の、中心軸９２に垂直な断面を概念的に示す。図１０は、図９で示される位置Ｃ−Ｃでの、回転電機９の断面を概念的に示す。回転電機９は、第２の実施の形態の回転電機８と、第１の実施の形態の電機子１００とを備える。

電機子１００は、回転電機８の界磁子２０１に外周側から対向して設けられる。

かかる回転電機９によれば、エアギャップ７１，７２のそれぞれの磁気抵抗が低減されるので、回転電機９の効率が高まる。しかも、界磁子２１に対して二つの電機子１００，１０１が設けられるので、回転電機９の出力が高まる。

界磁子２０１に関して、マグネットトルクを増大させるためには、根部４１２１の内周側の端から鍔部４１２２が延びるだけでなく、外周側の端からも鍔部４１２４が第１の磁性体４１１と反対側へと延びることが望ましい。かかる態様は図９及び図１０に示されている。

鍔部４１２２，４１２４の両方の成形には、絞り加工を用いることが望ましい。当該加工を容易にするという観点からは、第２の磁性体４１２のビッカース硬さはＨＶ１４０以下であることが望ましい。

図１１を用いて具体的に説明する。図１１は、図１０に示される一点鎖線で囲まれた領域Ｗ３を拡大して示す。鍔部４１２４は、根部４１２１の外周側の端のうち、ｄ軸方向９６にある部分のそれぞれから延びる。中心軸９２の周りで隣接する当該部分のそれぞれから延びる鍔部４１２４同士は、互いに離間している。

リラクタンストルクを増大させるためには、図１２に示されるように、根部４１２１の内周側の端から鍔部４１２３が延びるだけでなく、外周側の端からも鍔部４１２５が第１の磁性体４１１と反対側へと延びることが望ましい。

具体的には鍔部４１２５は、根部４１２１の外周側の端のうち、ｄ軸方向９６に電気的に直交するｑ軸方向９７にある部分のそれぞれから延びる。中心軸９２の周りで隣接する当該部分のそれぞれから延びる鍔部４１２５同士は、互いに離間している。

マグネットトルクとリラクタンストルクの両方を増大させるためには、第２の磁性体４１２が、鍔部４１２２，４１２３の両方を含むだけでなく、鍔部４１２４、４１２５の両方をも含むことが望ましい。このとき、中心軸９２の周りで互いに隣接する鍔部４１２４，４１２５同士は、互いに離間していることが望ましい。なぜなら、磁束の短絡を防止することができるからである。

例えば、根部４１２１の内周側の端からは鍔部４１２２だけが延び、外周側の端からは鍔部４１２５だけが延びても良い。また、根部４１２１の内周側の端からは鍔部４１２３だけが延び、外周側の端からは鍔部４１２４だけが延びても良い。いずれの態様であっても、マグネットトルクとリラクタンストルクの両方を増大することができる。しかも、曲げ加工が採用できるので、加工が容易である。

第１の実施の形態で説明される、回転電機の断面を概念的に示す図である。図１で示される位置Ａ−Ａでの断面を概念的に示す図である。図２で示される領域Ｗ１を拡大して示す図である。第１の実施の形態で説明される、回転電機の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、回転電機の断面を概念的に示す図である。図５で示される位置Ｂ−Ｂでの断面を概念的に示す図である。図６で示される領域Ｗ２を拡大して示す図である。第２の実施の形態で説明される、回転電機の断面を概念的に示す図である。第３の実施の形態で説明される、回転電機の断面を概念的に示す図である。図９で示される位置Ｃ−Ｃでの断面を概念的に示す図である。図１０で示される領域Ｗ３を拡大して示す図である。第３の実施の形態で説明される、回転電機の断面を概念的に示す図である。

符号の説明

１，３電機子用磁心
１１，３１ティース
１２，３２ヨーク
１３，３３巻線
２１，４１界磁子用磁心
２２，４２磁石
９１，９３，９３１方向
９２中心軸
９４径方向
９６ｄ軸方向
９７ｑ軸方向
１００，１０１電機子
１１１，２１１，３１１，４１１第１の磁性体
１１１ａ，１１１ｂ，２１１ａ，２１１ｂ，３１１ａ，３１１ｂ，４１１ａ，４１１ｂ端
１１２，２１２，３１２，４１２第２の磁性体
２００，２０１界磁子
１１１１，２１１１，３１１１，４１１１磁性体板
１１２１，２１２１，３１２１，４１２１根部
１１２２，２１２２，２１２３，３１２２，４１２２〜４１２５鍔部
ｄ１１，ｄ１２，ｄ２１，ｄ２２，ｄ３１，ｄ３２，ｄ４１，ｄ４２厚み

Claims

中心軸（９２）の周りに設けられるヨーク（１２；３２）と、
前記ヨークに設けられ、当該ヨークから前記中心軸側及び中心軸とは反対側のいずれか一方へといずれもが突出するティース（１１；３１）の複数と
を備え、
前記ティースは、
当該ティースが突出する第１の方向（９３；９３１）と同じ方向へと前記ヨークから延びる第１の磁性体（１１１；３１１）と、
前記第１の磁性体の前記中心軸の沿う第２の方向（９１）についての一端（１１１ａ；３１１ａ）に設けられる一体の第２の磁性体（１１２；３１２）と
を有し、
前記第２の磁性体は、
自身が属する前記ティースが突出する前記第１の方向と同じ方向へと前記ヨークから延びる根部（１１２１；３１２１）と、
前記根部の前記ヨークとは反対側の端から、前記第１の磁性体とは反対側へと延びる鍔部（１１２２；３１２２）と
を含む、
電機子用磁心。
前記ティース（１１；３１）は、前記第２の磁性体（１１２；３１２）を二つ有し、
当該第２の磁性体の一方は、前記第１の磁性体（１１１；３１１）の前記第２の方向（９１）についての両端のうち一方（１１１ａ；３１１ａ）に設けられ、
当該第２の磁性体の他方は、前記両端の他方（１１１ｂ；３１１ｂ）に設けられる、
請求項１記載の電機子用磁心。
前記第２の磁性体（１１２；３１２）は電磁軟鉄板を含む、請求項１または請求項２記載の電機子用磁心。
前記第１の磁性体（１１１；３１１）は、前記第２の方向（９１）に積層された複数の磁性体板（１１１１；３１１１）を有し、
前記第２の磁性体（１１２；３１２）の前記根部（１１２１；３１２１）は板状であって、積層された前記磁性体板上にさらに積層され、
前記根部の前記第２の方向についての厚み（ｄ１２；ｄ３２）は、前記磁性体板の前記第２の方向についての厚み（ｄ１１；ｄ３１）よりも大きい、
請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載の電機子用磁心。
前記根部（１１２１；３１２１）の前記厚み（ｄ１２；ｄ３２）は０．６ｍｍ以上２ｍｍ以下である、請求項４記載の電機子用磁心。
前記第２の磁性体（１１２；３１２）のビッカース硬さは、ＨＶ１４０以下である、請求項１乃至請求項５のいずれか一つに記載の電機子用磁心。
請求項１乃至請求項６のいずれか一つに記載の電機子用磁心（１；３）と、
前記ティース（１１；３１）に配置される巻線（１３；３３）と
を備える、電機子。
請求項７に記載の電機子（１００；１０１）と、
前記ティース（１１；３１）に対向して設けられる界磁子（２００；２０１）と
を備える、回転電機。
請求項７に記載の電機子を二つ（１００，１０１）と、
前記中心軸（９２）の周りで環状を呈する界磁子（２０１）と
を備え、
前記電機子の一方（１００）は前記界磁子の外周側に設けられ、前記界磁子に対して自身が有する前記ティースを向け、
前記電機子の他方（１０１）は前記界磁子の内周側に設けられ、前記界磁子に対して自身が有する前記ティースを向ける、
回転電機。
中心軸（９２）の周りに設けられる第１の磁性体（２１１；４１１）と、
前記第１の磁性体の、前記中心軸に沿う第１の方向（９１）についての一端（２１１ａ；４１１ａ）に設けられる一体の第２の磁性体（２１２；４１２）と
を備え、
前記第２の磁性体は、
前記第１の磁性体の前記一端側の端面に沿って延びる根部（２１２１；４１２１）と、
前記根部の、前記中心軸を中心とする径方向（９４）についての端の少なくとも一部から、前記第１の磁性体とは反対側へと延びる鍔部（２１２２，２１２３；４１２２〜４１２５）と
を含む、
界磁子用磁心。
前記第２の磁性体（２１２；４１２）を二つ有し、
当該第２の磁性体の一方は、前記第１の磁性体（２１１；４１１）の前記第１の方向についての両端のうち一方（２１１ａ；４１１ａ）に設けられ、
当該第２の磁性体の他方は、前記両端の他方（２１１ｂ；４１１ｂ）に設けられる、
請求項１０記載の界磁子用磁心。
前記第２の磁性体（２１２；４１２）は電磁軟鉄板を含む、請求項１０または請求項１１記載の界磁子用磁心。
前記第１の磁性体（２１１；４１１）は、前記第１の方向（９１）に積層された複数の磁性体板（２１１１；４１１１）を有し、
前記第２の磁性体（２１２；４１２）の前記根部（２１２１；４１２１）は板状であって、積層された前記磁性体板上にさらに積層され、
前記根部の前記第１の方向についての厚み（ｄ２２；ｄ４２）は、前記磁性体板の前記第１の方向についての厚み（ｄ２１；ｄ４１）よりも大きい、
請求項１０乃至請求項１２のいずれか一つに記載の界磁子用磁心。
前記根部（２１２１；４１２１）の前記厚み（ｄ２２；ｄ４２）は０．６ｍｍ以上２ｍｍ以下である、請求項１３記載の界磁子用磁心。
前記第２の磁性体（２１２；４１２）のビッカース硬さは、ＨＶ１４０以下である、請求項１０乃至請求項１４のいずれか一つに記載の界磁子用磁心。
前記第１の磁性体（４１１）は前記中心軸（９２）の周りで環状を呈し、
前記鍔部（４１２２，４１２４；４１２３，４１２５）は、前記根部（４１２１）の内周側及び外周側の少なくともいずれか一方の前記端から、前記第１の磁性体とは反対側へと延びる、
請求項１０乃至請求項１５のいずれか一つに記載の界磁子用磁心。
請求項１６記載の界磁子用磁心（４１）と、
前記界磁子用磁心に設けられる複数の磁石（４２）と
を備え、
前記鍔部（４１２２）は、前記根部（４１２１）の前記内周側の前記端のうち、前記中心軸（９２）から見た方向であって前記磁石によって生じる磁界に沿うｄ軸方向（９６）にある部分のそれぞれから延び、
前記中心軸の周りで隣接する当該部分のそれぞれから延びる前記鍔部同士は互いに離間している、
界磁子。
請求項１６記載の界磁子用磁心（４１）と、
前記界磁子用磁心に設けられる複数の磁石（４２）と
を備え、
前記鍔部（４１２３）は、前記根部（４１２１）の前記内周側の前記端のうち、前記中心軸（９２）から見た方向であって前記磁石によって生じる磁界に沿うｄ軸方向（９６）に電気的に直交するｑ軸方向（９７）にある部分のそれぞれから延び、
前記中心軸の周りで隣接する当該部分のそれぞれから延びる前記鍔同士は互いに離間している、
界磁子。
前記鍔部（４１２２）は、前記根部（４１２１）の前記内周側の前記端のうち、前記ｄ軸方向（９６）にある部分のそれぞれからも延び、
前記ｑ軸方向及び前記ｄ軸方向のそれぞれにある前記部分について、前記中心軸の周りで隣接する当該部分のそれぞれから延びる前記鍔部（４１２２，４１２３）同士は互いに離間している、
請求項１８記載の界磁子。
請求項１０乃至請求項１６のいずれか一つに記載の界磁子用磁心（２１；４１）と、
前記界磁子用磁心に設けられる磁石（２２；４２）と
を備える、界磁子。
前記磁石（２２；４２）の複数を備え、
前記鍔部（２１２２；４１２４）は、前記根部（２１２１；４１２１）の前記外周側の前記端のうち、前記中心軸（９２）から見た方向であって前記磁石によって生じる磁界に沿うｄ軸方向（９６）にある部分のそれぞれから延び、
前記中心軸の周りで隣接する当該部分のそれぞれから延びる前記鍔部同士は互いに離間している、
請求項１７乃至請求項２０記載のいずれか一つに記載の界磁子。
前記磁石（２２；４２）の複数を備え、
前記鍔部（２１２３；４１２５）は、前記根部（２１２１；４１２１）の前記外周側の前記端のうち、前記中心軸（９２）から見た方向であって前記磁石によって生じる磁界に沿うｄ軸方向（９６）に電気的に直交するｑ軸方向（９７）にある部分のそれぞれから延び、
前記中心軸の周りで隣接する当該部分のそれぞれから延びる前記鍔同士は互いに離間している、
請求項１７乃至請求項２０記載のいずれか一つに記載の界磁子。
前記鍔部（２１２２；４１２４）は、前記根部（２１２１；４１２１）の前記外周側の前記端のうち、前記ｄ軸方向（９６）にある部分のそれぞれからも延び、
前記ｑ軸方向（９７）及び前記ｄ軸方向のそれぞれにある前記外周側の前記端の前記部分について、前記中心軸の周りで隣接する当該部分のそれぞれから延びる前記鍔部（２１２２，２１２３；４１２４，４１２５）同士は互いに離間している、
請求項２２記載の界磁子。
請求項１７乃至請求項２３のいずれか一つに記載の界磁子（２００；２０１）と、
前記界磁子に前記内周側及び前記外周側の少なくともいずれか一方から対向して設けられる電機子（１００；１０１）と
を備える、回転電機。
前記電機子は、請求項７に記載の電機子である、請求項２４記載の回転電機。
請求項８、請求項９、請求項２４及び請求項２５のいずれか一つに記載の回転電機を電動機として搭載する、圧縮機。
請求項８、請求項９、請求項２４及び請求項２５のいずれか一つに記載の回転電機を電動機として搭載する、送風機。
請求項２６に記載の圧縮機及び請求項２７に記載の送風機のいずれか少なくとも一方を搭載する、空気調和機。