JP2010148308A

JP2010148308A - 界磁子及び界磁子の製造方法

Info

Publication number: JP2010148308A
Application number: JP2008325464A
Authority: JP
Inventors: Yoshinari Asano; 能成浅野; Atsushi Kito; 敦之木藤; Shin Nakamasu; 伸中増
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2008-12-22
Filing date: 2008-12-22
Publication date: 2010-07-01

Abstract

【課題】界磁磁石の厚みと、界磁磁石と軸方向に接する磁性体の厚みの寸法精度を低減する界磁子を提供する。
【解決手段】界磁子１は、界磁部分１５と固定部２０，５０を備えている。界磁部分１５は界磁磁石１０と磁性体１１を有している。界磁磁石１０の表面１０ａは回転軸Ｐに垂直な断面で傾斜している。固定部２０，５０は界磁部分を軸方向で挟む一対の表面を有している。一対の表面は回転軸Ｐに平行な方向に連結される。回転軸Ｐに垂直な断面において、界磁磁石１０及び磁性体１１の少なくともいずれか一方は他方へと相対的に付勢される。
【選択図】図１

Description

本発明は界磁子及び界磁子の製造方法に関し、特にアキシャルギャップ型の界磁子に関する。

特許文献１，２には、界磁磁石と磁性体とが回転軸に沿った軸方向で積み重なっている界磁子が記載されている。

特開２００８−２２６６３号公報特開２００６−１７４５５２号公報

特許文献１に記載の技術では、軸方向における界磁磁石の厚み誤差と軸方向における磁性体の厚み誤差が積算されて、界磁磁石及び磁性体の組の軸方向における厚みに誤差が生じる。従って、界磁磁石及び磁性体の組についての寸法精度に比べて、界磁磁石と磁性体の各々についてより高い寸法精度が必要であった。

特許文献２に記載の技術では、積層構造を有する界磁磁石と、強磁性体によるロータプレートとが、軸方向に傾斜した面を境界として積み重なっている。但しロータプレートはロータ軸に固定されていているので、界磁磁石の各々に対して寸法精度を調節することはできない。よって当該技術においても上記の必要性がある。

そこで、本発明は、界磁磁石及び磁性体の各々が必要とする寸法精度を低減できる界磁子を提供することを目的とする。

本発明にかかる界磁子の第１の態様は、所定の軸（Ｐ）に沿う軸方向へと界磁磁束を発生させるアキシャルギャップ型の界磁子であって、各々が、前記軸において相互に対面する一対の表面（１０ａ，１０ｂ）を有し、前記一対の表面のうち前記軸において一方側に位置する一の表面（１０ａ）が前記軸に垂直な基準面に対して傾斜している界磁磁石（１０）と、前記一方側から前記一の表面と重ね合わされて前記界磁磁石に設けられ、前記軸に垂直な面内で前記界磁磁石へと向かって相対的に付勢される第１の磁性体（１１）とを有し、前記軸の周りで相互に離間して環状に配置された複数の界磁部分と、前記軸方向で前記界磁部分を挟む一対の面（２５ａ，３５ａ）と、前記一対の面を連結する連結部（２１，３１，２２，３２；１２）とを有し、前記複数の前記界磁部分を相互に固定する固定部（２０，３０）とを備える。

本発明にかかる界磁子の第２の態様は、第１の態様にかかる界磁子であって、前記一対の表面のうち他の表面（１０ｂ）が前記基準面に対して前記一の表面（１０ａ）と反対側に傾斜しており、前記界磁部分（１５）は、前記表面のうち他の表面（１０ｂ）と重ね合わされて、前記軸（Ｐ）について他方側から前記界磁磁石（１０）に設けられる第２の磁性体（１３）を更に有し、前記他の表面は前記基準面に対して前記一の表面と反対側に傾斜している。

本発明にかかる界磁子の第３の態様は、第１の態様にかかる界磁子であって、前記界磁部分は、前記表面のうち他の表面（１０ｂ）と重ね合わされて、前記軸について他方側から前記界磁磁石（１０）に設けられる第２の磁性体（１３）を更に備え、前記他の表面は前記一の表面（１０ａ）と平行である。

本発明にかかる界磁子の第４の態様は、第１乃至第３の何れか一つの態様にかかる界磁子であって、前記固定部（２０，３０）は、前記軸（Ｐ）に垂直な方向において、前記第１の磁性体（１１）及び前記界磁磁石（１０）の何れか一方を他方へと付勢する付勢部（２４，３４）を備える。

本発明にかかる界磁子の第５の態様は、第４の態様にかかる界磁子であって、前記付勢部（２４，３４）は前記界磁磁石（１０）を付勢する。

本発明にかかる界磁子の第６の態様は、第１乃至第３の何れか一つの態様にかかる界磁子であって、前記軸方向から見て、前記一の表面（１０ａ）のうち前記軸方向において前記一方側に位置する部分が前記第１の磁性体（１１）からはみ出し、前記一の表面のうち前記軸方向において前記他方側に位置する部分が前記第１の磁性体に含まれる。

本発明にかかる界磁子の第７の態様は、第１乃至第５の何れか一つの態様にかかる界磁子であって、前記軸（Ｐ）に沿って見て、前記第１の磁性体（１１）の外輪郭及び前記界磁磁石（１０）の外輪郭のいずれか一方は他方に囲まれる。

本発明にかかる界磁子の第８の態様は、第１乃至第７の何れか一つの態様にかかる界磁子であって、前記部材（１２）は、前記軸（Ｐ）を中心とした周方向で隣り合う前記界磁部分の相互間に設けられた第３の磁性体である。

本発明にかかる界磁子の第９の態様は、第１乃至第８の何れか一つの態様にかかる界磁子であって、前記界磁磁石（１０）は、前記一の前記表面（１０ａ）と連続して前記基準面に平行な端面（１０ｃ）と、前記端面に連続して前記軸に平行な側面とを有する。

本発明にかかる界磁子の第１０の態様は、第１乃至第９のいずれか一つの態様にかかる界磁子であって、前記基準面に対する前記一の表面（１０ａ）の最大傾斜方向は前記軸（Ｐ）を中心とした径方向であって、前記軸方向における前記一対の表面（１０ａ，１０ｂ）の間の距離は前記軸（Ｐ）側に比べて前記軸とは反対側の方が大きい。

本発明にかかる界磁子の第１１の態様は、第１乃至第９のいずれか一つの態様にかかる界磁子であって、前記基準面に対する前記一の表面（１０ａ）の最大傾斜方向は前記軸（Ｐ）を中心とした周方向であって、前記軸方向における前記一対の前記表面（１０ａ，１０ｂ）の間の距離は前記周方向の一方向に向かって増大する。

本発明にかかる界磁子の第１２の態様は、第１乃至第１１のいずれか一つの態様にかかる界磁子であって、前記界磁部分は前記第１の磁性体（１１）と前記界磁磁石（１０）との間に介在する潤滑油を更に有する。

本発明にかかる界磁子の第１３の態様は、第１２の態様にかかる界磁子であって、前記潤滑油は冷凍装置又は空気調和機用の圧縮機に用いられる冷凍機油である。

本発明にかかる界磁子の製造方法の第１の態様は、第４の態様にかかる界磁子を製造する製造方法であって、着磁前の界磁磁石（１０）たる硬磁性体に対して前記第１の磁性体（１１）が軸方向に重ね合わされた前記界磁部分の複数に対して前記固定部（２０，３０）を設けた上で、前記硬磁性体を着磁する。

本発明にかかる界磁子の第１の態様によれば、固定部を除いた状態で、界磁部分と第１の磁性体が軸方向又は相対的に互いに向かい合う方向に付勢されることによって、界磁部分と第１の磁性体が表面の傾斜に沿って移動し、以って界磁部分の軸方向における厚みが変化する。

連結部は一対の面の間の軸方向における距離を規定する。界磁磁石及び第１の磁性体には相対的に互いに向き合う方向に付勢されている。

よって、固定部を界磁部分に設けることで、界磁部分の厚みを一対の面の間の距離と等しくできる。従って、界磁部分及び第１の磁性体の軸方向における厚みについての必要な寸法精度を広くしたとしても、界磁部分の軸方向における厚みの精度を維持できる。

本発明にかかる界磁子の第２の態様によれば、界磁部分に対して軸方向に力を作用させた場合に、第１の磁性体が界磁磁石に作用させる力の軸に垂直な成分と第２の磁性体が界磁磁石に作用させる力の軸に垂直な成分との向きが相互に同じ向きに沿う。よって、第１の磁性体及び第２の磁性体の軸に垂直な方向における相対位置を固定して軸方向に力を作用させた場合に、界磁磁石が軸に垂直な方向で移動しやすく、以って厚みを調整しやすい。

本発明にかかる界磁子の第３の態様によれば、一対の表面の間の距離が一定なので、界磁磁石は表面のいずれの位置でも均一な磁束を発生できる。

本発明にかかる界磁子の第４の態様によれば、第１の磁性体が前記軸に垂直な方向で相対的に前記界磁磁石へと向かって付勢される状態を付勢部が実現できる。

本発明にかかる界磁子の第５の態様によれば、第１の磁性体を固定し、界磁磁石を滑らして界磁部分の厚みを調整できる。

本発明にかかる界磁子の第６の態様によれば、第１の磁性体及び界磁磁石の間には相互に軸に垂直な方向で相互に引き付け合う磁気作用が働く。よって、第１の磁性体が前記軸に垂直な方向で相対的に前記界磁磁石へと向かって付勢される状態を上記磁気作用が実現できる。従って、付勢部を設ける必要がないので、製造コストを低減できる。

本発明にかかる界磁子の第７の態様によれば、第１の磁性体と界磁磁石の相対位置が変化しても、第１の磁性体と界磁磁石とが重なっている面積が変化しにくく、界磁磁石が発生させる界磁磁束が変化しにくい。

本発明にかかる界磁子の第８の態様によれば、ｑ軸インダクタンスを向上させる既設の第３の磁性体を部材として用いることができるので、専用の部材を用いる必要がない。よって製造コストを低減できる。

本発明にかかる界磁子の第９の態様によれば、界磁磁石が一の表面から連続して軸に平行な側面を有する構造であれば一の表面と側面とがなす角が鋭角になり得る。本界磁子にかかる第９の態様によれば、端面と側面とが成す角が略９０度であり、一の表面と端面とが成す角は鈍角であって、いずれも鋭角を避けることができる。よって、これらの角における界磁磁石の強度及び磁束を向上できる。

本発明にかかる界磁子の第１０の態様によれば、軸とは反対側に向かうに従って界磁磁束を増大させることができる。軸側で界磁磁束を増大させるよりも、軸とは反対側で界磁磁束を増大させるほうが大きいトルクで発生させることができる。

本発明にかかる界磁子の第１１の態様によれば、本界磁子と軸方向に対向させて電機子を配置したときに、電機子に対して界磁子が回転する回転電機が構成される。そして、電機子に対する界磁子の回転方向を一対の表面の距離が大きい方から小さい方へと向かう方向とする使用方法をとることにより、電機子からの磁束が当該距離の大きい部分に対して逆磁界として印加される。よって、当該逆磁界に起因する界磁磁石の減磁に対して耐性が高い。

本発明にかかる界磁子の第１２の態様によれば、第１の磁性体に対して界磁磁石が滑りやすい。

本発明にかかる界磁子の第１３の態様によれば、界磁子を用いた回転電機を圧縮機に搭載した場合に、専用の潤滑油を用いる必要がない。

本発明にかかる界磁子の製造方法の第１の態様によれば、着磁前の硬磁性体と第１の磁性体との間に磁気作用が生じないので、第１の磁性体と硬磁性体との相対位置を変化させやすく、以って軸方向における界磁部分の厚みを調整しやすい。

第１の実施の形態．
図１は第１の実施の形態にかかる界磁子の概念的な構成の一例を示す斜視図である。図２は回転軸Ｐを中心とした径方向に沿った界磁子の断面（但し回転軸Ｐを対称軸とする一方側のみ）を示している。界磁子１は複数の界磁部分１５と、複数の磁性体１２と、固定部２０，５０とを有している。なお、図１においては、界磁部分１５と、固定部２０，５０とが回転軸Ｐに沿う軸方向（以下、単に軸方向と呼ぶ）分離されて示されている。実際には図２に示すように、これらが軸方向で接して組み立てられる。

複数の界磁部分１５は回転軸Ｐの周りで相互に離間して環状に配置されている。界磁部分１５の各々は、界磁磁石１０と、磁性体１１とを備えている。

界磁磁石１０は例えばネオジム、鉄、ホウ素を主成分とした希土類磁石であって、回転軸Ｐの周りで環状に配置されている。界磁磁石１０は例えば板状のリング部材を周方向で複数（ここでは６つ）に分割した際の、その分割された個々の形状を有している。また界磁磁石１０は軸方向に着磁される。回転軸Ｐを中心とした周方向（以下、単に周方向と呼ぶ）で隣り合う界磁磁石１０が軸方向の一方に呈する磁極は互いに異なっている。

界磁磁石１０は軸方向で対向する一対の表面１０ａ，１０ｂを有している。軸方向の一方側に位置する表面１０ａは上述した磁極を発生させる磁極面を呈する。表面１０ａは回転軸Ｐに垂直な基準面に対して傾斜している。ここでは、表面１０ａの最大傾斜方向が径方向に沿っている。表面１０ｂについては特に限定されないが、例えば回転軸Ｐに垂直な基準面に平行である。

磁性体１１は軟磁性体であって、軸方向において一方側に位置する界磁磁石１０の表面１０ａに設けられている。軸方向に沿って見て磁性体１１は例えば界磁磁石１０の形状と同様の形状を有しており、界磁磁石１０の一方の表面１０ａに重ね合わされて配置される。この磁性体１１によって界磁磁石１０の動作点を向上することができる。また、磁性体１１は界磁磁石１０よりも導電率が低いことが望ましく、例えば圧粉磁心や、軸方向に直交する方向に積層された電磁鋼板からなる。これによって界磁子１と共に回転電機を構成する電機子（図示せず）からの回転磁界に起因した渦電流を低減することができ、以って渦電流による加熱を抑制できるので、界磁磁石１０の熱減磁を抑制できる。

磁性体１２は軟磁性体であって、周方向において隣り合う界磁部分１５の二者の間にそれぞれ配置される。磁性体１２は例えば略直方体形状を有し、その長手方向が径方向に沿うように配置される。磁性体１２は必須の要素ではないが、界磁子１のｑ軸インダクタンスを向上させることができる。よって、ｄ軸インダクタンスとｑ軸インダクタンスの差を大きくでき、以って上記回転電機のリラクタンストルクを有効に利用できる。

上述したような界磁部分１５によれば、界磁部分１５に対して軸方向の両側から互いに向き合う力を加えることによって、界磁磁石１０と磁性体１１とは表面１０ａの傾斜に沿って相互に相対的に移動する。より具体的に図３を参照して説明する。図３は一の界磁部分１５のみを示す概念的な斜視図である。例えば界磁部分１５に対して軸方向の上記力を加えることによって、界磁磁石１０が磁性体１１に対して表面１０ａの最大傾斜方向（ここでは径方向）に沿って相対的に移動する。より具体的に、軸方向において界磁磁石１０は磁性体１１に対して相対的に磁性体１１側へと、表面１０ａの最大傾斜方向において界磁磁石１０は磁性体１１に対して磁性体１１とは反対側に移動する。この移動によって界磁部分１５の軸方向における厚み（以下、単に厚みと呼ぶ）が低減する。

また、例えば回転軸Ｐに垂直な面において、界磁磁石１０及び磁性体１１のいずれか一方を他方側へと力を加えることによっても、界磁磁石１０と磁性体１１とは表面１０ａの傾斜に沿って相互に相対的に移動する。例えば回転軸Ｐに垂直な面で径方向に沿って界磁磁石１０を磁性体１１側へと力を加えると、界磁磁石１０が磁性体１１に対して径方向に沿って移動すると共に、軸方向において界磁磁石１０は磁性体１１に対して磁性体１１とは反対側へと移動する。この移動によって、界磁部分１５の厚みが増大する。

以上のように、界磁部分１５に対して力を加えて、界磁磁石１０と磁性体１１とを表面１０ａの傾斜に沿って相互に相対的に移動させることで、複数の界磁部分１５の厚みを個別に調整することができる。従って、軸方向に複数の部材（界磁磁石１０及び磁性体１１）が重なって構成される界磁部分１５の各々において、各部材の厚みの寸法精度を低減しつつも、界磁部分１５の寸法精度を向上できる。

また、本界磁子１においては、固定部２０，５０を取り付けることで、界磁部分１５の厚みを調整しつつ、複数の界磁部分１５を相互に固定することができる。以下に説明する。

特に図２を参照して、固定部２０，５０の一組は、界磁部分１５を軸方向で挟む一対の表面２０ａ，５０ａを有している。より具体的な固定部２０，５０の一例について図１，２を参照して説明する。

固定部２０は、内周部２１と、外周部２２と、複数の連結部２３と、付勢部２４とを備えている。内周部２１は界磁部分１５に対して回転軸Ｐ側に位置する部分２１０と、部分２１０から径方向に延在して、軸方向の一方側から界磁部分１５（より具体的には磁性体１１）と接する突部２１１とを有している。磁性体１１と接する突部２１１の表面が上記表面２０ａに相当する。外周部２２は界磁部分１５に対して回転軸Ｐとは反対側に位置する部分２２０と、部分２２０から径方向に延在して軸方向の一方側から界磁部分１５（より具体的には磁性体１１）と接する突部２２１とを有している。磁性体１１と接する突部２２１の表面も上記表面２０ａに相当する。

また図１，２においては、磁性体１１は径方向における両端で段差を有し、該段差に突部２１１，２２１が嵌っている。これは必須の要件ではなく、磁性体１１が当該段差を有していなくてもよいし、突部２１１，２２１が径方向で相互に連結しており、これらが磁性体１１を軸方向で覆っていてもよい。但し、磁性体１１が上記段差を有し、これに突部２１１，２２１が嵌っていることが望ましい。なぜなら、軸方向における磁性体１１側で本界磁子１と対向する図示せぬ電機子を配置した場合に、磁性体１１と電機子との間の間隙を小さくして、界磁子１と電機子との間の磁気抵抗を低減できるからである。

連結部２３は内周部２１と外周部２２とを径方向で連結する。そして、内周部２１、外周部２２、連結部２３で囲まれる領域に、界磁部分１５及び磁性体１２が周方向において交互に配置される。

付勢部２４は回転軸Ｐに垂直な面において界磁磁石１０及び磁性体１１のいずれか一方を他方へと付勢する。例えば図１，２では、付勢部２４は界磁磁石１０を回転軸Ｐ側へと付勢する。付勢部２４は外周部２２に設けられた板バネとして例示されている。

磁性体１１は固定部２０によって回転軸Ｐに垂直な面における位置が固定されている。例えば内周部２１と連結部２３が回転軸Ｐに垂直な方向でそれぞれ磁性体１１と接触することによって磁性体１１が固定される。なお、磁性体１１は付勢部２４によって界磁磁石１０を介して回転軸Ｐ側に付勢されるので、外周部２２は回転軸Ｐに垂直な面において磁性体１１と接触していなくてもよい。

固定部５０は例えばリング状且つ板状の部材であって、軸方向の他方側から界磁部分１５（より具体的には界磁磁石１０）と接している。界磁磁石１０と接する固定部５０の表面が上記表面５０ａに相当する。また固定部５０は部分２１０，２２０及び連結部２３の少なくともいずれか一つと軸方向で接触している。言い換えると、部分２１０，２２０及び連結部２３のうち固定部５０と接する部材は表面２０ａ，５０ａを軸方向で連結している。この部材が軸方向における表面２０ａ，５０ａの距離を規定する。

なお、固定部５０は所定の厚みを有する磁性体であることが望ましい。固定部５０の厚みを所定の値に設定することで、界磁磁石１０に流入出する磁束を部分的に界磁磁石１０同士で短絡させることができる。これによって、例えば磁性体１１側に第１固定子として電機子（図示せず）を、界磁磁石１０側に第２固定子として磁性体（図示せず）を、それぞれ界磁子１と軸方向で対向して配置した場合に、界磁子１から第２固定子に流れる磁束を低減できる。よって、本界磁子１と第１固定子と間の間隙及び界磁子１と第２固定子との間の間隙として機械精度で要求される最小の値を採用したとしても、界磁子１と第１固定子との間に働くスラスト力と、界磁子１と第２固定子との間に働くスラスト力とを効率的に相殺できる。

また、固定部５０の厚みを十分に確保し、固定部５０をバックヨークとして機能させてもよい。

上述したような構成の界磁子１によれば、界磁部分１５に対して固定部２０，５０を取り付けることで、界磁部分１５の厚みを所定の規定値へと調整できる。以下に、具体的に説明する。

界磁部分１５に対して軸方向の両側から、固定部２０，５０（より具体的には部分２１０，２２０及び連結部２３の少なくとも何れか一つと固定部５０）を軸方向で接触させて、固定部２０，５０を界磁部分１５に取り付ける。この状態における表面２０ａ，５０ａの間の軸方向における距離（以下「固定部の軸方向内寸」と称す）Ｌが、固定部２０，５０を取り付ける前の界磁部分１５の厚さ（つまり軸方向における寸法）よりも小さいならば、界磁部分１５を挟んで固定部２０，５０を互いに軸方向で接触させる際に、界磁磁石１０及び磁性体１１は相互に軸方向で密着した状態で、径方向で相互に離れて移動する。しかし付勢部２４は界磁磁石１０を径方向において回転軸Ｐ側へと付勢しているので、この移動を、界磁部分１５の厚さが固定部の軸方向内寸Ｌに一致した状態で止めることができる。

逆に、固定部の軸方向内寸Ｌよりも界磁部分１５の厚さが小さければ、界磁部分１５を挟んで固定部２０，５０を互いに軸方向で接触させる際に、付勢部２４によって界磁磁石１０及び磁性体１１が相互に軸方向で密着した状態で、径方向で相互に近づいて移動する。この移動は、界磁部分１５の厚さが固定部の軸方向内寸Ｌに一致することで止まる。このようにして複数の界磁部分１５の厚みがその各々で個別に、しかも並行して調整され、当該厚みと固定部の軸方向内寸Ｌとが一致する。

以上のように、固定部２０，５０を界磁部分１５に取り付けることで、界磁部分１５の相互間を固定できるとともに界磁部分１５の厚みを、固定部の軸方向内寸Ｌと一致させることができる。

なお、付勢部２４は界磁磁石１０を付勢していたが、例えば外周部２２と連結部２３とが回転軸Ｐに垂直な面において界磁磁石１０と接してこれを固定し、付勢部２４が磁性体１１を回転軸Ｐに垂直な面内で界磁磁石１０へと付勢してもよい。かかる態様では付勢部２４が内周部２１に設けられる。つまり、界磁磁石１０であれ、磁性体１１であれ、径方向において厚さが大きい側から小さい側へと付勢することになる。また、連結部２３が回転軸Ｐに垂直な面において磁性体１１及び界磁磁石１０と接し、付勢部２４が回転軸Ｐに垂直な面内で、界磁磁石１０を磁性体１１側へと、磁性体１１を界磁磁石１０側へとそれぞれ付勢してもよい。かかる態様では付勢部２４が内周部２１、外周部２２の両方に設けられる。

但し、付勢部２４は界磁磁石１０を付勢することが望ましい。この場合、固定部２０，５０の取り付け前後で回転軸Ｐに垂直な面における磁性体１１は、その位置を変えずに固定できる。よって、本界磁子１と軸方向において磁性体１１側で対向する図示せぬ電機子を配置した場合に、磁性体１１と電機子の相対位置を固定できる。磁性体１１は実質的に界磁子１の磁極面として機能するので、軸方向に垂直な面内での界磁子１と当該電機子との相対位置の精度を損なうことなく、両者を軸方向で対向させることができる。

なお、界磁磁石１０は固定部２０，５０を取り付けた後に着磁されることが望ましい。言い換えると、着磁されて界磁磁石１０になる硬磁性体と、磁性体１１の一組に対して固定部２０，５０を設けた上で、当該硬磁性体を着磁することが望ましい。これは、固定部２０，５０を取り付けるに際して、磁性体１１と硬磁性体（着磁前の界磁磁石１０）との間には磁気作用が生じないので、これらの相対的な位置を変化させやすく、以って界磁部分１５の厚みを調整しやすいからである。

なお、界磁部分１５を軸方向で挟む一対の表面２０ａ，５０ａを、軸方向に連結する部材として、部材２１０，２２０及び連結部２３を例示したが、磁性体１２が表面２０ａ，５０ａを軸方向に連結してもよい。かかる界磁子の一例が図４，５に示されている。図４は周方向に沿った断面を、図５は径方向に沿った断面を示している。

図４に示すように、固定部は、上端部２５と、下端部３５と、内周部２１と、外周部２２と、付勢部２４とを備えている。内周部２１と外周部２２とはそれぞれ上述した部材２１０，２２０の説明が妥当する。付勢部２４は例えば外周部２２に設けられ、界磁磁石１０を付勢している。

上端部２５と、下端部３５とは界磁磁石１５を軸方向について互いに反対方向から挟む。上端部２５と下端部２６は例えば板状のリング形状を有している。図４，５においては界磁磁石１５と接する上端部２５の表面が表面２５ａで示され、界磁磁石１５と接する下端部３５の表面が表面３５ａで示されている。そして、表面２５ａ，３５ａが磁性体１２によって軸方向で連結される。上端部２５と下端部２６とは例えばボルトやレーザ溶接等の任意の手段によって軸方向で相互に固定されている。

かかる固定部であれば、表面２５ａ，３５ａの間の軸方向における距離が磁性体１２によって規定される。

第２の実施の形態．
図６は第２の実施の形態にかかる界磁子１の概念的な構成を示す斜視図である。図７は回転軸Ｐを中心とした径方向に沿った界磁子の断面を示している。界磁子１は複数の界磁部分１５と、複数の磁性体１２と、固定部２０，３０とを備えている。なお、図６においては、複数の界磁部分１５と磁性体１２との組と、固定部２０，３０が軸方向において相互に分離して示されている。

界磁部分１５は第１の実施の形態にかかる界磁部分１５と比較して磁性体１３を更に備えている。

界磁磁石１０の表面１０ｂは回転軸Ｐに垂直な基準面に対して表面１０ａとは反対側に傾斜している。

磁性体１３は軟磁性体であって、軸方向における界磁磁石１０の表面１０ｂに設けられている。軸方向に沿って見て磁性体１１は例えば界磁磁石１０の形状と同様の形状を有しており、界磁磁石１０の表面１０ｂに重ね合わされて配置される。磁性体１３によって界磁磁石１０の動作点を向上することができる。さらに、磁性体１３は界磁磁石１０よりも導電率が低いことが望ましく、例えば圧粉磁心や、軸方向に直交する方向に積層された電磁鋼板からなる。これによって渦電流を低減することができ、以って渦電流による加熱を抑制できるので、界磁磁石１０の熱減磁を抑制できる。

かかる界磁部分１５によれば、界磁部分１５に対して軸方向の両側から互いに向き合う力を加えることによって、界磁磁石１０と磁性体１１，１３とは表面１０ａ，１０ｂの傾斜に沿って相互に相対的に移動する。より具体的に図８を参照して説明する。図８は一の界磁部分１５を示す概念的な斜視図である。

界磁部分１５に対して軸方向の両側から力を加えた場合に、界磁磁石１０と磁性体１１，１３とは表面１０ａ，１０ｂの傾斜に沿ってそれぞれ相対的に移動する。このとき、磁性体１１が界磁磁石１０に作用させる力の、回転軸Ｐに垂直な成分と、磁性体１３が界磁磁石１０に作用させる力の、回転軸Ｐに垂直な成分との向きが互いに同じ向きに沿う。よって、界磁磁石１０が磁性体１１，１３に対して回転軸Ｐに垂直な方向で移動しやすく、以って界磁部分１５の厚みを低減しやすい。

また回転軸Ｐに垂直な面において、磁性体１１，１３に対して界磁磁石１０を磁性体１１，１３側へと相対的に力を加えることによっても、界磁磁石１０と磁性体１１，１３とは表面１０ａ，１０ｂの傾斜に沿ってそれぞれ相対的に移動する。これによって、界磁部分１５の厚みが増大する。よって、第１の実施の形態と同様に、界磁部分１５の各々において、各部材（界磁磁石１０、磁性体１１，１３）の厚みの寸法精度を低減しつつも界磁部分１５の寸法精度を向上できる。

固定部３０は、内周部３１と、外周部３２と、連結部３３と、付勢部３４とを備えている。固定部２０，３０の一組は界磁部分１５を軸方向で挟む。図７においては、固定部３０が界磁部分１５と軸方向で接する表面を表面３０ａで示している。固定部３０は第１の実施の形態で述べた固定部２０と同様の形状を有しているので、詳細な説明は省略する。

固定部２０，３０が界磁部分１５に取り付けられた状態で、内周部２１，３１の組、外周部２２，３２の組及び連結部２３，３３の組の少なくともいずれか一つは軸方向で互いに当接している。当該組のうち軸方向で当接する組が表面２０ａ，３０ａの軸方向における距離を規定する。あるいは、磁性体１２が設けられる場合であれば、磁性体１２が表面２０ａ，３０ａを連結していてもよい。なお、表面２０ａ，３０ａの間の軸方向における距離が第１の実施の形態で述べた固定部の軸方向内寸に相当する。

付勢部３４は回転軸Ｐに垂直な面において界磁磁石１０及び磁性体１３のいずれか一方を他方へと付勢する。例えば付勢部３４は外周部３３に設けられて、界磁磁石１０を付勢している。付勢部２４，３４は少なくともいずれか一方が設けられていればよく、図６，７においては、付勢部２４が設けられていない。

かかる固定部２０，３０を界磁部分１５に取り付ける。固定部の軸方向内寸が固定部２０，３０を取り付ける前の界磁部分１５の厚みよりも小さければ、界磁部分１５を挟んで固定部２０，３０を互いに軸方向で接触させる際に、界磁磁石１０及び磁性体１１，１３が相互に軸方向で密着した状態で、界磁磁石１０が磁性体１１，１３に対して径方向で相対的に離れて移動する。しかし、付勢部３４は界磁磁石１０を径方向において回転軸Ｐ側へと付勢しているので、この移動を、界磁部分１５の厚みが固定部の軸方向内寸に一致した状態でとめることができる。

逆に、固定部の軸方向内寸よりも界磁部分１５の厚みが小さければ、界磁部分１５を挟んで固定部２０，５０を互いに軸方向で接触させる際に、付勢部３４によって界磁磁石１０及び磁性体１１，１３が相互に軸方向で密着した状態で、界磁磁石１０が磁性体１１，１３に対して径方向で相対的に近づいて移動する。この移動は界磁部分１５の厚みが固定部の軸方向内寸に一致することで止まる。

以上のように、第１の実施の形態と同様にして界磁部分１５を相互に固定すると共に、界磁部分１５の厚みがその各々で個別に、しかも並行して調整され、当該厚みが固定部の軸方向内寸に一致する。即ち、界磁部分１５とステータの対向部分の相対位置関係をつねに同一にすることが可能である。

なお、付勢部２４，３４は必ずしも界磁磁石１０を付勢する必要はない。但し、第１の実施の形態と同様に、付勢部２４，３４が界磁磁石１０を付勢することによって、磁性体１１，１３と、これと軸方向でそれぞれ対向する電機子との位置関係を固定できる。磁性体１１，１３は実質的に界磁子１の磁極面として機能するので、軸方向に垂直な面内での界磁子１とこれらの電機子との相対位置の精度を損なうことなく、これらを軸方向で対向させることができる。

また、上述した態様では、界磁磁石１０の表面１０ａ，１０ｂは回転軸Ｐを中心とした基準面に対して互いに反対方向に傾斜しているとして説明したが、表面１０ｂが表面１０ａと平行であってもよい。かかる界磁子が図９に示されている。図９は径方向に沿った断面を示している。

このような界磁部分１５に対して軸方向の両側から互いに向き合う力を加える軸方向の力が印加されると、磁性体１１が界磁磁石１０に加える力の、回転軸Ｐに垂直な成分と、界磁磁石１０が磁性体１３に加える力の、回転軸Ｐに垂直な成分とが、互いに同じ方向に沿う。従って、例えば回転軸Ｐに垂直な面における磁性体１１の位置を固定して、界磁部分１５に軸方向の力を加えると、界磁磁石１０及び磁性体１１，１３がそれぞれ表面１０ａ，１０ｂの傾斜に沿って滑る。この移動によって、界磁部分１５の厚みが低減する。

また、回転軸Ｐに垂直な面において、磁性体１１，１３のいずれか一方を他方側へと付勢することによって、界磁磁石１０及び磁性体１１，１３はそれぞれ表面１０ａ，１０ｂの傾斜に沿ってすべる。この移動によって、界磁磁石１５の厚みが増大する。以上のように、軸方向における界磁部分１５の厚みを調整できる。

図９に示す一例では、固定部２０が回転軸Ｐに垂直な面における磁性体１１の位置を固定し、付勢部３４が磁性体１３を付勢している。付勢部３４は、固定部２０，３０を界磁部分に取り付けるに際して、磁性体１１に対して界磁磁石１０及び磁性体１３の径方向において付勢している。

また表面１０ａ，１０ｂが互いに平行なので界磁磁石１０の厚みが一定である。従って、界磁磁石１０は表面１０ａ，１０ｂのいずれの位置でも、ひいては磁性体１１，１３のいずれの位置でも均一な磁束を発生できる。さらに、界磁磁石１０の厚みを一定とできるので、製造方法にかかわらず磁石の密度を上げることで、エネルギー積を向上させることもできる。

なお、第２の実施の形態では、界磁部分は１つの界磁磁石と、これを軸方向の両側から挟む２つの磁性体とを有しているが、これに限らず、一つの磁性体と、これを軸方向の両側から挟む２つの界磁磁石とを備えていてもよい。

また本界磁子１に対して、軸方向における一方側には第１固定子として電機子（図示せず）を対向させ、他方には第２固定子として電機子巻線を有さない電機子を対向させて回転電機を構成してもよい。かかる回転電機においては、第１固定子と界磁子１との間に働くスラスト力と、第２固定子と界磁子１との間に働くスラスト力を相殺することができる。

第３の実施の形態．
第３の実施の形態にかかる界磁子は第１及び第２の実施の形態にかかる界磁子と付勢部を除いて同一である。図１０は第３の実施の形態にかかる界磁子の概念的な構成の一例を示す斜視図である。

付勢部２４，３４は例えば外周部２２，３２にそれぞれ設けられている。付勢部２４，３４はそれぞれ例えば軸方向から見て弧状かつ帯状の形状を有し、当該弧状の両端が外周部２２，３２とそれぞれ連続している。かかる形状によっても、付勢部２４，３４は界磁磁石１０又は磁性体１１を付勢することができる。また、付勢部２４，３４と外周部２２，３２との間に空隙が形成されるので、固定部２０，３０に印加される応力を緩和することができる。

第４の実勢の形態．
第４の実施の形態にかかる界磁子の構成は第１及び第２の実施の形態にかかる界磁子と付勢部を除いて同一である。第４の実施の形態にかかる界磁子においては、付勢部は設けられていなくてもよい。第１乃至第３の実施の形態において付勢部が磁性体と界磁磁石との間に与える付勢力は、第４の実施の形態において磁性体と界磁磁石との間に働く磁気吸引力が実現する。

例えば図２を参照して、表面１０ａのうち軸方向において磁性体１１側（換言すれば表面２０ａに近い側）に位置する部分が、軸方向から見て磁性体１１からはみ出している。また表面１０ａのうち軸方向において磁性体１１とは反対側（換言すれば表面２０ａに遠い側）に位置する部分が軸方向から見て磁性体１１に含まれている。

かかる位置関係によれば、磁性体１１と界磁磁石１０との間に働く磁気吸引力によって、回転軸Ｐに垂直な面において、磁性体１１は界磁磁石１０側へと、界磁磁石１０は磁性体１１側へと、それぞれ相対的に付勢される。従って、第１及び第２の実施の形態で説明した付勢部の機能を、磁性体１１と界磁磁石１０との間に働く磁気吸引力が実現する。よって、付勢部を省略できる、あるいは付勢部が界磁磁石１０又は磁性体１１へ与える付勢力を小さくできる。

また、界磁磁石１０及び磁性体１１との間に作用する磁気吸引力が強い場合は、固定部２０，５０を界磁部分１５に取り付けるときに界磁磁石１０と磁性体１１との間の相対的な移動を妨げる場合がある。かかる困難を低減するために、磁性体１１と界磁磁石１０との間に潤滑油を介在させるとよい。これによって磁性体１１と界磁磁石１０との間の相対的な移動を促進できる。また本界磁子１が冷凍装置又は空気調和機の圧縮機用の電動機を構成する場合であれば、当該潤滑油として冷凍機油を採用することが望ましい。専用の潤滑油を用いる必要がないからである。

第５の実施の形態．
第５の実施の形態の構成は第１乃至第３の実施の形態にかかる界磁子と同一である。第５の実施の形態では、界磁部分として好ましい複数の態様について述べる。

図１１は軸方向に沿って見た界磁部分１５の概念的な構成の一例を示している。軸方向から見て、磁性体１１の外輪郭及び界磁磁石１０の外輪郭のいずれか一方は他方に囲まれる。

かかる界磁部分１５によれば、界磁磁石１０と磁性体１１との相対位置を傾斜に沿ってずらした場合に、界磁磁石１０と磁性体１１との接触面積が変化しにくいので、界磁部分１５が電機子へと供給する磁束の量が変化しにくい。よって、複数の界磁部分１５において、それぞれ磁性体１１に対して界磁磁石１０が移動する量が異なっていたとしても、複数の界磁部分１５が発生する界磁磁束同士を均一化できる。

図１２は周方向に沿って見た界磁部分の概念的な構成の他の一例を示している。界磁磁石１０は、表面１０ａと連続して回転軸Ｐに垂直な面に平行な端面１０ｃと、端面１０ｃに連続して回転軸Ｐに平行な側面１０ｄとを有している。

界磁磁石１０が表面１０ａから連続して回転軸Ｐに平行な側面を有する構造（例えば図２を参照）であれば表面１０ａと側面とがなす角が鋭角になり得る。一方、図１２に示す界磁磁石１０によれば、端面１０ｃと側面１０ｄとが成す角が略９０度であり、表面１０ａと端面１０ｃとが成す角は鈍角であって、いずれも鋭角を避けることができる。よって、これらの角における界磁磁石１０の強度及び磁束を向上できる。

次に、表面１０ａの最大傾斜方向及び界磁磁石の厚みに関して述べる。例えば図２を参照して、表面１０ａの最大傾斜方向が径方向に沿っており、軸方向における界磁磁石１０の厚みが、回転軸Ｐ側に比べて、回転軸Ｐとは反対側の方が厚い。

かかる界磁部分１５によれば、回転軸Ｐとは反対側に向かうに従って界磁磁束を増大させることができる。回転軸Ｐ側で界磁磁束を増大させるよりも、回転軸Ｐとは反対側で界磁磁束を増大させるほうが、回転電機として大きいトルクを発生させることができる。

また、表面１０ａの最大傾斜方向が周方向に沿っており、軸方向における界磁磁石１０の厚みが、周方向の一方向に向かって増大していてもよい。

界磁子１と軸方向に対向させて電機子を配置したときに、電機子に対して界磁子１が回転する回転電機が構成される。そして、電機子に対する界磁子１の回転方向が、界磁磁石１０の厚みが大きい方を始点として小さい方へと向かうとする使用方法を採用する場合、電機子からの磁束が当該厚みの大きい部分に対して逆磁界として印加される。よって、当該逆磁界に起因する界磁磁石の減磁に対して耐性が高い。

なお、表面１０ａの最大傾斜方向が周方向に沿う場合、付勢部２４（３４）は連結部２３（３３）に設けられるとよい。これによって、固定部２０，５０（３０）を界磁磁石１５に取り付ける前後で、界磁磁石１０と磁性体１１（１３）の周方向における移動を許すことができる。

第６の実施の形態．
第６の実施の形態では磁性体１１，１３を積層鋼板で形成した場合について述べる。図１３は積層鋼板を用いて形成した場合の磁性体１１を示す概念的な構成図である。図１３では軸方向に沿って見た磁性体１１が示されている。図１４は周方向に沿って見た一枚の積層鋼板を示している。実際は、鋼板の１枚１枚の打抜き面は、鋼板の面に略垂直に現れ、磁性体１１，１３の積層面は、微小な段差となって現れるが、図では、省略して、斜面としている。

磁性体１１は周方向に積層された複数の積層鋼板を有する。また、図１３に示すように、一枚の積層鋼板は径方向に傾斜した面を有している。かかる磁性体１１は、表面１０ａの最大傾斜方向が径方向に沿った界磁磁石１０に設けられる。

表面１０ａの最大傾斜方向に対して垂直な方向で積層鋼板を打ち抜いて、打ち抜いた積層鋼板を積層して磁性体１１を形成することで、表面１０ａの傾斜に接して積層鋼板を積層しやすい。通常、打ち抜く方向に沿った積層鋼板の厚みは薄いからである。

かかる観点によれば、表面１０ａの最大傾斜方向が周方向である場合は、積層鋼板を径方向に積層して磁性体１１を形成することが望ましい。かかる磁性体１１が図１５に示されている。図１５は軸方向から見た磁性体１１を示している。径方向に沿って見た、当該磁性体１１を構成する一枚の積層鋼板は図１４と同様であるので図示を省略する。

第１の実施の形態に係る界磁子の概念的な構成の一例を示す斜視図である。界磁子の径方向に沿った断面を示す概念的な図である。界磁部分の概念的な構成を示す斜視図である。界磁子の概念的な構成の他の一例を示す断面図である。界磁子の概念的な構成の他の一例を示す断面図である。第２の実施の形態に係る界磁子の概念的な構成の一例を示す斜視図である。界磁子の径方向に沿った断面を示す概念的な図である。界磁部分の概念的な構成を示す斜視図である。界磁子の他の一例の径方向に沿った断面を示す概念的な図である。第３の実施の形態に係る界磁子の概念的な構成の一例を示す斜視図である。軸方向に沿って見た界磁部分の他の一例を示す概念的な図である。軸方向に沿って見た界磁部分の他の一例を示す概念的な図である。軸方向に沿って見た磁性体１１の構成の一例を示す図である。周方向に沿って見た磁性体１１を構成する一枚の積層鋼板の一例を示す図である。軸方向に沿って見た磁性体１１の構成の他の一例を示す図である。

符号の説明

１界磁子
１０界磁磁石
１１〜１３磁性体
１５界磁部分
２０，３０，５０固定部
２０ａ，２５ａ，３０ａ，３５ａ，５０ａ表面

Claims

所定の軸（Ｐ）に沿う軸方向へと界磁磁束を発生させるアキシャルギャップ型の界磁子であって、
各々が、
前記軸において相互に対面する一対の表面（１０ａ，１０ｂ）を有し、前記一対の表面のうち前記軸において一方側に位置する一の表面（１０ａ）が前記軸に垂直な基準面に対して傾斜している界磁磁石（１０）と、
前記一方側から前記一の表面と重ね合わされて前記界磁磁石に設けられ、前記軸に垂直な面内で前記界磁磁石へと向かって相対的に付勢される第１の磁性体（１１）と
を有し、前記軸の周りで相互に離間して環状に配置された複数の界磁部分と、
前記軸方向で前記界磁部分を挟む一対の面（２５ａ，３５ａ）と、前記一対の面を連結する連結部（２１，３１，２２，３２；１２）とを有し、前記複数の前記界磁部分を相互に固定する固定部（２０，３０）と
を備える、界磁子。
前記一対の表面のうち他の表面（１０ｂ）が前記基準面に対して前記一の表面（１０ａ）と反対側に傾斜しており、
前記界磁部分（１５）は、前記表面のうち他の表面（１０ｂ）と重ね合わされて、前記軸（Ｐ）について他方側から前記界磁磁石（１０）に設けられる第２の磁性体（１３）を更に有し、
前記他の表面は前記基準面に対して前記一の表面と反対側に傾斜している、請求項１に記載の界磁子。
前記界磁部分は、前記表面のうち他の表面（１０ｂ）と重ね合わされて、前記軸について他方側から前記界磁磁石（１０）に設けられる第２の磁性体（１３）を更に備え、
前記他の表面は前記一の表面（１０ａ）と平行である、請求項１に記載の界磁子。
前記固定部（２０，３０）は、前記軸（Ｐ）に垂直な方向において、前記第１の磁性体（１１）及び前記界磁磁石（１０）の何れか一方を他方へと付勢する付勢部（２４，３４）を備える、請求項１乃至３の何れか一つに記載の界磁子。
前記付勢部（２４，３４）は前記界磁磁石（１０）を付勢する、請求項４に記載の界磁子。
前記軸方向から見て、前記一の表面（１０ａ）のうち前記軸方向において前記一方側に位置する部分が前記第１の磁性体（１１）からはみ出し、前記一の表面のうち前記軸方向において前記他方側に位置する部分が前記第１の磁性体に含まれる、請求項１乃至３の何れか一つに記載の界磁子。
前記軸（Ｐ）に沿って見て、前記第１の磁性体（１１）の外輪郭及び前記界磁磁石（１０）の外輪郭のいずれか一方は他方に囲まれる、請求項１乃至５の何れか一つに記載の界磁子。
前記部材（１２）は、前記軸（Ｐ）を中心とした周方向で隣り合う前記界磁部分の相互間に設けられた第３の磁性体である、請求項１乃至７の何れか一つに記載の界磁子。
前記界磁磁石（１０）は、前記一の前記表面（１０ａ）と連続して前記基準面に平行な端面（１０ｃ）と、前記端面に連続して前記軸に平行な側面とを有する、請求項１乃至８の何れか一つに記載の界磁子。
前記基準面に対する前記一の表面（１０ａ）の最大傾斜方向は前記軸（Ｐ）を中心とした径方向であって、前記軸方向における前記一対の表面（１０ａ，１０ｂ）の間の距離は前記軸（Ｐ）側に比べて前記軸とは反対側の方が大きい、請求項１乃至９の何れか一つに記載の界磁子。
前記基準面に対する前記一の表面（１０ａ）の最大傾斜方向は前記軸（Ｐ）を中心とした周方向であって、前記軸方向における前記一対の前記表面（１０ａ，１０ｂ）の間の距離は前記周方向の一方向に向かって増大する、請求項１乃至９の何れか一つに記載の界磁子。
前記界磁部分は前記第１の磁性体（１１）と前記界磁磁石（１０）との間に介在する潤滑油を更に有する、請求項１乃至１１の何れか一つに記載の界磁子。
前記潤滑油は冷凍装置又は空気調和機用の圧縮機に用いられる冷凍機油である、請求項１２に記載の界磁子。
請求項４に記載の界磁子を製造する製造方法であって、
着磁前の界磁磁石（１０）たる硬磁性体に対して前記第１の磁性体（１１）が軸方向に重ね合わされた前記界磁部分の複数に対して前記固定部（２０，３０）を設けた上で、前記硬磁性体を着磁する、界磁子の製造方法。