JP2011078294A - 電機子コア - Google Patents

Abstract

【課題】複数の電磁鋼板を積層して形成され、アキシャルギャップ型回転電機に搭載される電機子コアにおいて、磁束が積層界面を横切ることによって生じる鉄損を低減する技術を提供する。
【解決手段】回転軸Ｑの周りに環状に配置される電機子用磁芯２４の複数と、当該複数の電機子用磁芯２４を相互に環状方向で磁気的に結合するバックヨーク２６とを備える電機子コア２０において、電機子用磁芯２４は、径方向Ｒに積層される複数の磁性体板２４２を有する。電機子巻線が巻回される電機子用磁芯２４の巻回部２４ａの幅寸法Ｗ１，Ｗ２は、径方向Ｒの一方側ほど増大する。バックヨーク２６の高さ寸法Ｈ３，Ｈ４は、巻回部２４ａの幅寸法が大きい側ほど増大する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電機子コアに関し、特にアキシャルギャップ型の回転電機に採用される電機子コアに関するものである。

予め定められた形状に打抜かれた略平板な電磁鋼板の複数枚を当該電磁鋼板が延在する面の法線方向に積層して、アキシャルギャップ型回転電機に搭載される電機子コアを形成する技術が提案されており、例えば下掲の特許文献１ないし特許文献３等に開示されている。

アキシャルギャップ型回転電機においては、複数の電機子用磁芯が回転軸を中心に環状に配置され、それらは回転軸方向の一方側の一部でバックヨークに埋込まれる。当該電機子用磁芯のうち、当該バックヨークに埋込まれる部位を埋込部、当該バックヨークに埋込まれない部位を巻回部とすると、当該巻回部に電機子巻線が巻回される。こうして得られる固定子たる電機子に対して、電機子用磁芯に対してバックヨークとは反対側で、回転軸方向に予め定められる空隙を介して回転子たる界磁子が対向することによりアキシャルギャップ型回転電機を構成する。

このような電機子巻線の占積率向上を図って、回転軸方向からの平面視で回転軸を中心とする径方向の距離が大きければ大きいほど（すなわち、回転軸を中心とする外周側ほど）、巻回部の幅（当該巻回部における径方向及び回転軸方向のいずれにも垂直な方向の長さ）が大きくなる電機子用磁芯が提案されている。このような電機子用磁芯をアキシャルギャップ型回転電機に採用すると、巻回部の外周側で磁束量が多く、内周側で磁束量が少ない。つまり、巻回部における電磁鋼板の幅に応じて流れる磁束量が異なる。

電機子用磁芯の巻回部を流れる磁束は、埋込部を経由してバックヨークに流出入し、バックヨークにおいて略周方向に流れる。バックヨークの回転軸方向を中心とする周方向に垂直な断面の断面積は通常は略均一である（周方向の位置によらない）から、バックヨークにおいては、磁束密度が略一様となる。そしてバックヨークの回転軸方向の厚みも通常は略均一であるので、バックヨークを周方向に流れる磁束量が外周でも内周でも略同一となる（径方向の位置によらない）。

よって上述のように、巻回部において内外周で磁束量が相違する場合、内外周で磁束量が略等しいバックヨークと巻回部との間では磁束が径方向に流れることになる。埋込部は巻回部とバックヨークとの間に介在して磁束を流すため、埋込部近傍で電磁鋼板の積層界面を横切って外周側から内周側へと磁束が流れることになる（以下では、このように電磁鋼板の積層界面を横切って磁束が流れることを「磁束の越境」と仮称する）。磁束の越境は、電磁鋼板面の法線方向での磁束の流れを許し、これは電磁鋼板面内に渦電流を発生させる。ここで、電磁鋼板は、電磁鋼板面内に磁束が流れたときに生じる渦電流を抑制することを意図されているので、同面内に渦電流が流れたときに生じる鉄損の抑制を図ることは困難である。つまり、渦電流が生じてしまうと鉄損が大きくなる。

かかる渦電流の発生は埋込部に限定されるとは限らない。巻回部の埋込部側でも磁束の越境は起こり得る。またバックヨークにおいても、これが径方向に積層された巻きコア形状であれば、バックヨークの埋込部側で磁束の越境が起こり得る。

ところで、下掲の特許文献４には、ロータリーアクチュエータが開示されている。そのステータの略円環状ヨークの形状として、回転軸から遠離るほど回転軸方向の厚みが増す態様（例えばすり鉢状）が開示されている。特許文献４では略扇状コイルが取付部材に巻回されており、電機子用磁芯は実質的に存在しない。よってロータとステータとの間のいわゆるエアギャップは、略円環状ヨークとロータの円環状マグネットとの離間距離となる。そしてこの離間距離を回転軸を中心とする外周側ほど小さくすることで、外周側の磁束密度を高め、トルクの向上を図っている。

国際公開第０３／０４７０６９号 国際公開第０３／０４７０７０号 特開２００６−１６６６７９号公報 特開昭６３−０８７１５９号公報

特許文献４では電機子用磁芯を採用しないので略円環状ヨークの回転軸方向の厚さがいわゆるエアギャップの設定に直接関係している。そして略円環状ヨークの当該厚さの設計によってエアギャップを外周側ほど狭くし、流入出する磁束量そのものではなく、磁束密度を外周側ほど高めている。略円環状ヨークは、回転軸方向の厚みが外周側ほど厚いのでこれを周方向に流れる磁束量は外周側ほど大きいと考えられるものの、外周側ほど磁束密度が高まっているので、略扇状コイルから周方向において離れた位置では磁束が外周から内周に向かうと考えられる。

よって特許文献４に開示の技術において、電機子用磁芯が用いられないので電機子用磁芯内での磁束の越境は生じないものの、略円環状ヨークが径方向に積層された巻きコア形状であれば、磁束の越境が起こり得る。また、略円環状ヨークを、例えば圧粉磁芯で成形する場合には、すり鉢状を呈する傾斜面において圧粉密度が不均一となって透磁率が低下する。

さらに、特許文献４のように、電機子と回転子との離間距離（エアギャップ）を、回転軸を中心とする内周側で大きく、外周側で小さくすると、（特に内周側での）磁気抵抗が大きくなり、ひいては回転子が有する界磁磁石の動作点が低くなる。

本発明は、上記課題に鑑み、電機子用磁芯が複数の電磁鋼板の積層を有しており、アキシャルギャップ型回転電機に搭載される電機子コアにおいて、磁束が積層界面を横切ることによって生じる鉄損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、本発明に係る電機子コアの第１の態様は、回転電機（５０）の回転軸（Ｑ）に沿って回転する回転子たる界磁子（１０）と対向する固定子たる電機子に採用される電機子コア（２０）であって、前記回転軸の周りに環状に配置される電機子用磁芯（２４）の複数と、前記複数の前記電機子用磁芯を相互に環状方向で磁気的に結合するヨーク（２６）とを備え、前記電機子用磁芯は、前記回転軸を中心とする径方向（Ｒ）に積層される複数の磁性体板（２４２）を有し、前記電機子用磁芯は、電機子巻線（２２）が巻回される巻回部（２４ａ）を呈し、前記巻回部の前記回転軸及び前記径方向のいずれにも垂直な方向たる幅方向（Ｔ）における寸法たる幅寸法（Ｗ１，Ｗ２）が、前記複数の磁性体板が積層される方向の一方側ほど増大し、前記ヨークの前記回転軸に平行な軸方向の高さたる高さ寸法（Ｈ３，Ｈ４）は、前記磁性体板が積層される方向の一方側ほど増大する。

本発明に係る電機子コアの第２の態様は、その第１の態様であって、前記ヨーク（２６）は、前記軸方向に積層される略環状の電磁鋼板（２６２）の複数を有する。

本発明に係る電機子コアの第３の態様は、その第１の態様であって、前記巻回部（２４ａ）の前記幅寸法（Ｗ１，Ｗ２）が、前記径方向（Ｒ）の外側ほど増大する。

本発明に係る電機子コアの第４の態様は、その第３の態様であって、前記巻回部（２４ａ）において、前記径方向（Ｒ）の外側における前記幅寸法（Ｗ１）と、前記径方向の内側における前記幅寸法（Ｗ２）との比は、前記ヨーク（２６）の前記径方向の外側における前記高さ寸法（Ｈ３）と、前記径方向の内側における前記高さ寸法（Ｈ４）との比に略等しい。

本発明に係る電機子コアの第５の態様は、その第３又は第４の態様であって、前記電機子（２０）は、前記巻回部（２４ａ）と前記電機子巻線（２２）との間にインシュレータ（３０）を更に備え、前記インシュレータは前記巻回部の周囲を覆う第１部（３２）と、前記第１部の前記回転軸（Ｑ）方向の前記ヨーク（２６）側の端部から略垂直に前記巻回部から離れる方向に延在する第２部（３４）とを呈し、前記第２部のうち前記電機子巻線と接する側の部位（３６）は、前記回転軸方向の高さが略等しい。

本発明に係る電機子コアの第６の態様は、その第５の態様であって、前記インシュレータ（３０）の前記径方向（Ｒ）の内周側かつ前記ヨーク（２６）側において、前記電機子巻線（２２）の線端を保持する保持部（２８Ａ，２８Ｂ）を呈する。

本発明に係る電機子コアの第７の態様は、その第１ないし第６の態様のいずれかであって、前記ヨーク（２６）は、ヨーク片（２６０）の複数を有し、前記ヨーク片を前記回転軸（Ｑ）を中心とする周方向（θ）に組合せることによって前記ヨークを構成する。

本発明に係る電機子コアの第８の態様は、その第７の態様であって、一の前記ヨーク片（２６２）と、これに前記周方向（θ）で隣接する他の前記ヨーク片（２６４）とは、前記電機子用磁芯（２４）の前記径方向（Ｒ）の外側において結合する。

電機子用磁芯は、これに巻回される電機子巻線の占積率を高めるべく、その幅寸法が径方向において不均一となる。本発明に係る電機子コアの第１の態様によれば、電機子用磁芯の幅方向が大きい側を流れる磁束が、電機子用磁芯の幅方向が小さい側へ移動することを回避又は抑制できる。もって、磁性体板の面内に発生する渦電流の発生を回避又は抑制し、鉄損を抑制できる。

本発明に係る電機子コアの第２の態様によれば、透磁率を損なうことなく、軸方向の厚みが不均一なヨークを形成できる。

本発明に係る電機子コアの第３の態様によれば、いずれの電機子用磁芯も径方向の外側ほど幅広となるので、径方向の内側ほどヨークの軸方向の厚みが薄くなる。したがって、ヨークを構成する電磁鋼板を打抜きで形成する場合に、打抜き工程が容易である。

本発明に係る電機子コアの第４の態様によれば、電機子用磁芯の幅寸法が大きい側を流れる磁束が、電機子用磁芯の幅寸法が小さい側へと移動することを回避又は抑制するのに必要なヨークの高さ寸法の決定に資する。

本発明に係る電機子コアの第５の態様によれば、ヨークの高さを異ならせてもインシュレータで電機子巻線の巻崩れを回避又は抑制できる。

本発明に係る電機子コアの第６の態様によれば、保持部の形成が容易である。

本発明に係る電機子コアの第７の態様によれば、ヨークの形成が容易である。

本発明に係る電機子コアの第８の態様によれば、磁束の流れを妨げることなくヨークを形成できる。

本発明の実施例１に係るアキシャルギャップ型回転電機の分解斜視図である。 電機子用磁芯を例示する斜視図である。 バックヨークの斜視図である。 電磁鋼板の形状を例示する図である。 本発明の実施例２に係るヨークの斜視図である。 ヨーク片の一を例示する斜視図である。 ヨーク片に供する電磁鋼板の形状を例示する図である。 変形例に係るインシュレータを有する電機子用磁芯の斜視図である。 電機子の断面の一部を例示する図である。

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。

〈実施例１〉
〈構成の概要〉
図１ないし図３に示すように、本発明の実施例１に係る電機子コア２０は、アキシャルギャップ型回転電機５０に適用される。回転電機５０は、回転子たる界磁子１０と、固定子たる電機子２０とが回転軸Ｑに平行な方向Ａ（以下、「高さ方向Ａ」と称する）に沿って予め定められた空隙を介して対向する。界磁子１０は界磁磁石１２と、界磁磁石１２を保持するヨーク１４とを有している。電機子２０は回転軸Ｑの周りで環状配置される複数の電機子用磁芯２４と、電機子用磁芯２４のそれぞれに巻回される電機子巻線２２と、電機子用磁芯２４を高さ方向Ａの一方側の端部で保持するバックヨーク２６及び補強板２８とを有している。さらに、電機子巻線２２と電機子用磁芯２４との間には両者の電気的に絶縁するインシュレータ３０が設けられる。なお、電機子巻線２２は図２において仮想線（破線）で示している。図１では示していないが、各電機子用磁芯２４に図２で示すようなインシュレータ３０及び電機子巻線２２が設けられる。なお、本実施例１では、アキシャルギャップ型回転電機５０として、回転子（界磁子１０）と固定子（電機子２０）とが１つずつ対向している態様を例示しているが、回転電機の構成は任意であって、例えば電機子２０の構造が同一であれば、界磁子１０の高さ方向Ａの両側に電機子２０を、電機子巻線２２及び電機子用磁芯２４を界磁子１０に対向させる向きに配したものでも良い。

なお、構造の理解を助けるため、アキシャルギャップ型回転電機５０を回転軸Ｑに沿って分解して示しているが、実際には、界磁磁石１２とヨーク１４とは互いに接触している。また、本願では特に断りのない限り、電機子巻線２２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ものとする。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と、それらの結線も図面においては省略している。さらにまた、電機子巻線２２の巻回方法は、ワークを回転させて巻回するスピンドル巻、ノズルを旋回させて固定したワークに巻回するノズル巻等、任意である。さらに、巻回しながら又は巻回後に加熱して線同士を固着させる自己融着線を用いると好適である。また、巻回後に樹脂でモールドしても良い。

〈電機子用磁芯〉
電機子用磁芯２４は、回転軸Ｑを中心として高さ方向Ａを法線とする面上で径方向Ｒに沿って積層される複数の磁性体板２４２を含み、胴体部２４０と、ツバ部２４ｈとを呈する。なお、図１では、一の電機子用磁芯２４についてのみ複数の磁性体板２４２を示している。

胴体部２４０はツバ部２４ｈに隣接する部位で電機子巻線２２を巻回する芯として機能する巻回部２４ａと、当該部位に対してツバ部２４ｈとは反対側の埋込部２４ｂ（図２参照）とに分けて把握できる。巻回部２４ａは高さ方向Ａに沿って延在し、その高さ方向Ａの周囲にはインシュレータ３０が取付けられる。そして、インシュレータ３０の高さ方向Ａの周囲に電機子巻線２２が巻回される。つまり、巻回部２４ａは、インシュレータ３０を介して電機子巻線２２を巻回する芯として機能する。埋込部２４ｂは巻回部２４ａの高さ方向Ａの一方側でバックヨーク２６が呈する凹部２７（図３参照）に埋込まれる。ツバ部２４ｈは巻回部２４ａの高さ方向Ａの他方側で巻回部２４ａの外側に張り出してインシュレータ３０及び電機子巻線２２を覆う。ツバ部２４ｈの界磁磁石１２と対向する面２４Ｓは、回転軸Ｑを法線とする平面上にある。面２４Ｓは界磁磁石１２の磁極面１２Ｓと略平行であり、両者の離間距離（エアギャップ）は可能な限り最小とする。このエアギャップを、径方向Ｒの位置及び幅方向Ｔの位置によらず略一定とすることで、磁気抵抗を抑制できる。

巻回部２４ａは、その高さ方向Ａ及び径方向Ｒのいずれにも垂直な方向たる幅方向Ｔにおける寸法たる幅寸法が、複数の磁性体板２４２が積層される径方向Ｒの一方側ほど増大する。具体例を挙げれば、電機子用磁芯２４の複数を図１に示すように回転軸Ｑを中心に環状に配置したときに、一の電機子用磁芯２４が有する複数の磁性体板２４２の幅寸法は径方向Ｒの外側ほど増大する。より具体的には、巻回部２４ａに相当する複数の磁性体板２４２のそれぞれの部位の幅寸法は、径方向Ｒの最も外側において幅Ｗ１を呈し、径方向Ｒの最も内側において幅Ｗ２を呈し、Ｗ１＞Ｗ２の関係を満たす。換言すれば巻回部２４ａは、高さ方向Ａからの平面視（以下、単に「平面視」と称する）で回転軸Ｑを中心として径方向Ｒの外側に拡がる略等脚台形状をおおむね呈する。なお、電機子巻線２２の巻回のしやすさを考慮して径方向Ｒの最も外側から所定の枚数における幅Ｗ１は、幅寸法の最大値でなくても良い。ただし、平面視で一の巻回部２４ａにおいて幅方向Ｔの端部が径方向Ｒにわたって変化するときになす辺（回転軸Ｑを中心とする周方向に直交する辺）の２つがなす角は、３６０度÷「環状配置される電機子用磁芯２４の数」であるのが望ましい。

埋込部２４ｂは、ツバ部２４ｈとは反対側の端部において補強板２８に、例えば接着によって固定されても良い。これにより補強板２８は電機子用磁芯２４を機械的に保持する。これに対して、電機子用磁芯２４とバックヨーク２６とは磁気的に結合しており、必ずしもバックヨーク２６が電機子用磁芯２４を機械的に保持する必要はない。よってバックヨーク２６と補強板２８とは、両者が相互に固定されていれば、磁気的結合と機械的結合というそれぞれが担保すべき機能に鑑みた材料をもって形成できる。具体的には、補強板２８の材料としては金属塊を挙げることができる。もちろん、電機子用磁芯２４がバックヨーク２６に直接固定されても良く、この場合には補強板２８は必須ではない。

〈バックヨーク〉
図３に示すように、バックヨーク２６には高さ方向Ａ側に開口する凹部２７が電機子用磁芯２４に応じて設けられており、凹部２７のそれぞれはその径方向Ｒの内側にも開口している。電機子用磁芯２４は凹部２７においてバックヨーク２６と磁気的に結合する。具体的には、埋込部２４ｂは、電機子用磁芯２４に流れる磁束をバックヨーク２６へと案内し、あるいはバックヨーク２６に流れる磁束を電機子用磁芯２４へと案内する。凹部２７が径方向Ｒの内側にも開口することにより、埋込部２４ｂを呈する電機子用磁芯２４に流れる磁束の変化に起因する渦電流が、バックヨーク２６に発生することを抑制する。

また、バックヨーク２６の高さ方向Ａの寸法たる高さ寸法は、電機子用磁芯２４を構成する磁性体板２４２が積層される方向の一方側ほど増大する。本実施例１に則して具体的に説明すると、電機子用磁芯２４を構成する磁性体板２４２は、径方向Ｒに沿って積層され、径方向Ｒの外側ほど幅寸法が増大する。これに応じてバックヨーク２６も径方向Ｒの外側ほど高さ寸法が増大する。より具体的には、磁性体板２４２の幅寸法は巻回部２４ａに相当する位置において径方向Ｒの外側において幅Ｗ１を呈し、径方向Ｒの内側において幅Ｗ２（＞Ｗ１）を呈するから、バックヨーク２６の高さ寸法は、径方向Ｒの最も外側において高さＨ３を呈し、径方向Ｒの最も内側において高さＨ４を呈し、Ｈ３＞Ｈ４の関係を満たす。ここで、幅Ｗ１，Ｗ２と高さＨ３，Ｈ４との比が、Ｗ１：Ｈ３≒Ｗ２：Ｗ４を満たしていることが望ましい。また、高さＨ３，Ｈ４が必ずしも図１，３のように滑らかに変化する必要はなく、段階的に変化しても良い。

巻回部２４ａを流れる磁束量は、巻回部２４ａの外周側で多く、内周側で少ない。一方で、バックヨーク２６における磁束密度は、外周側であるか内周側であるかを問わず略一様であるから、バックヨーク２６の高さ寸法が径方向Ｒの位置によらず一定であれば、バックヨーク２６を流れる磁束量は、外周側であるか内周側であるかを問わず略一様である。つまり、巻回部２４ａとバックヨーク２６との間を流れる磁束は径方向Ｒの外側から内側へと向かって流れる。径方向Ｒの外周側から内周側へと向かう磁束の流れは、巻回部２４ａ及び埋込部２４ｂにおいて起こり得るが、これは磁束の越境となり好ましくない。

そこで、電機子用磁芯２４を構成する磁性体板２４２の幅Ｗ１，Ｗ２に応じてバックヨーク２６の高さ寸法を異ならせる。具体的には本実施例の場合、巻回部２４ａの幅Ｗ１，Ｗ２は径方向Ｒの位置に依存するので、バックヨーク２６の高さＨ３，Ｈ４もまた径方向Ｒの位置に依存する。その結果、径方向Ｒの外側ほどバックヨーク２６の高さ寸法が大きくなる。

このように、バックヨーク２６の高さＨ３，Ｈ４を巻回部２４ａの幅Ｗ１，Ｗ２に応じて変化させることにより、巻回部２４ａ及び埋込部２４ｂでの磁束の越境を回避又は抑制し、鉄損を抑制できる。特に、幅Ｗ１を呈する巻回部２４ａを流れる磁束が、磁束の越境を起こさずに高さＨ３のバックヨーク２６へと流れるとき、両者の比たるＷ１：Ｈ３を磁束量の変化要因（本実施例では径方向Ｒの位置）によらず略一定とすれば、磁束量が変化する領域すべてにおいて（本実施例では径方向Ｒの位置によらず）磁束の越境を回避又は抑制できる。また、バックヨーク２６の高さＨ３，Ｈ４を磁束量に応じて小さくすれば軽量化に資する。

〈インシュレータ〉
インシュレータ３０は、巻回部２４ａを高さ方向Ａに垂直な方向で囲む側面部３２（課題を解決するための手段における「第１部（３２）」）と、側面部３２の高さ方向Ａのバックヨーク２６側の端部から略垂直にかつ巻回部２４ａから遠離る向きに延在する底面部３４（課題を解決するための手段における「第２部（３４）」）とを呈する。電機子巻線２２は側面部３２の周囲に巻回され、底面部３４によって高さ方向Ａのずれを抑制される。

底面部３４のうち電機子巻線２２と接する側の面３６は高さ方向Ａの高さが略一定を呈し、当該面３６とは反対側の面３５は、バックヨーク２６の形状に応じた形状を呈する。

バックヨーク２６が径方向Ｒの位置によって高さが異なる（すなわち、径方向Ｒに沿って傾斜する）形状を呈するのに応じて、電機子用磁芯２４に取付けられるインシュレータ３０の底面部３４のうち面３６とは反対側の面３５も、径方向Ｒに沿って傾斜する形状を呈する。具体的には、バックヨーク２６の径方向Ｒの内外での高さの差で定まる傾き（高さ方向Ａに対する傾き）と略等しい傾きを当該面３５が径方向Ｒに沿って呈する。

底面部３４の面３６は高さ方向Ａの高さが略一定を呈し、面３６とは反対側の面３５が径方向Ｒに沿ってバックヨーク２６が呈する傾きに略等しい傾きを呈するので、底面部３４の高さ方向Ａの厚みは径方向Ｒの外側で薄く、径方向Ｒの内側で厚い。高さ方向Ａの厚みが厚ければ、電機子巻線２２の巻崩れを抑制しつつ機械的強度を担保できるほか、電機子巻線２２の線端（図示省略）を保持する保持部３８の形成に資する。

つまり、インシュレータ３０は、その径方向Ｒの内側でかつバックヨーク２６側において電機子巻線２２の巻始め及び巻終わりの端部たる線端を保持する保持部３８を形成できる。ここで、保持部３８は、例えば図２に示すように高さ方向Ａに沿って貫通する第１の開口３７において電機子巻線２２を構成する導線の巻始めの線端を保持し、第１の開口３７の近傍で高さ方向Ａに沿って貫通する第２の開口３９において電機子巻線２２を構成する導線の巻終わりの線端を保持する。

図４に示すように、バックヨーク２６は例えば次のような手順で製造される。すなわち、電磁鋼板からバックヨーク２６を構成する略環状の電磁鋼板２６２のうち、当該環の中心（すなわち回転軸）Ｑに最も近付く電磁鋼板２６２ａを、バックヨーク２６を構成する電磁鋼板２６２の枚数分だけ打抜く。次に、中心Ｑに向かって突出する部位２６４ａ〜２６４ｅの先端をそれぞれの枚数分ずつ順次打抜く。これらを積層することにより、高さ方向Ａの厚みが径方向Ｒの外側で厚く、径方向Ｒの内側で薄いバックヨーク２６を得る。

例えば図４（ａ）〜（ｅ）で示す第１ないし第５の電磁鋼板２６２ａ〜２６２ｅはこの順に、界磁子１０に向かって配置される。すなわち、第１の電磁鋼板２６２ａは界磁子１０から最も遠くに配置され、その突出部位２６４ａの内側の先端は、他の第２ないし第５の電磁鋼板２６２ｂ〜２６２ｅの突出部位２６４ｂ〜２６４ｅのいずれの内側の先端よりも回転軸Ｑに近い。第２の電磁鋼板２６２ｂは第１の電磁鋼板２６２ａよりも界磁子１０側に配置され、その突出部位２６４ｂの内側の先端は、他の第３ないし第５の電磁鋼板２６２ｃ〜２６２ｅの突出部位２６４ｃ〜２６４ｅのいずれの内側の先端よりも回転軸Ｑに近い。第３の電磁鋼板２６２ｃは第２の電磁鋼板２６２ｂよりも界磁子１０側に配置され、その突出部位２６４ｃの内側の先端は、他の第４及び第５の電磁鋼板２６２ｄ，２６２ｅの突出部位２６４ｄ，２６４ｅのいずれの内側の先端よりも回転軸Ｑに近い。第４の電磁鋼板２６２ｄは第３の電磁鋼板２６２ｃよりも界磁子１０側に配置され、その突出部位２６４ｄの内側の先端は、他の第５の電磁鋼板２６２ｅの突出部位２６４ｅの内側の先端よりも回転軸Ｑに近い。第５の電磁鋼板２６２ｅは界磁子１０に最も近く配置され、その突出部位２６４ｅの内側の先端は、他の第１ないし第４の電磁鋼板２６２ａ〜２６２ｄの突出部位２６４ａ〜２６４ｄのいずれの内側の先端よりも回転軸Ｑから遠い。なお、図４ではバックヨーク２６が５枚の電磁鋼板２６２ａ〜２６２ｅで構成されているように示しているが、これに限定されないのはもちろんである。

〈実施例２〉
ここでは、本発明の実施例２として主に、バックヨークを複数のヨーク片から構成する態様について図面を参照しながら説明する。なお、上記実施例１と同様の機能を有する構成については、同一符号を付してその説明を省略する。

図５に示すように、本発明の実施例２に係るバックヨーク２６Ａは、回転軸Ｑを法線とする面上で回転軸Ｑを中心とする環状に配列するヨーク片２６０の複数を有する。ヨーク片２６０は、略円弧状を呈する第１部２６ａと、第１部２６ａが呈する円弧の周方向の中心から当該円弧の焦点へと向かって突出する第２部２６ｂとに分けて把握できる。第１部２６ａが複数個連結することでバックヨーク２６Ａの外周を形成し、一対の第１部２６ａが周方向θに連結されたときに、一対の第２部２６ｂの間に上記実施例１での凹部２７に相当する凹部２７Ａが形成される。つまり、第２部２６ｂの平面視での形状が、周方向θで隣接する凹部２７Ａ同士の間の形状に一致する。

本実施例２では、バックヨーク２６Ａが呈する凹部２７Ａの数（図５においては９つ）と、ヨーク片２６０の数が一致する場合を例示している。第１部２６ａの周方向θの一端は周方向θに突出し高さ方向Ａに沿って延在する凸条２６ｃを呈し、他端は周方向θに凹んで高さ方向Ａに沿って延在する凹条２６ｄを呈する。一のヨーク片２６２が呈する凸条２６ｃとこれに隣接する他のヨーク片２６４が呈する凹条２６ｄとが嵌合する。換言すれば、一のヨーク片２６２とそれに隣接する他のヨーク片２６４とは、凹部２７Ａに対して径方向Ｒの外側で互いに結合する。なお、図５では、ヨーク片２６０について、説明の便宜上、一のヨーク片２６２と他のヨーク片２６４とを区別したが、形状及び機能は互いに同一である。

図６に示すように、一のヨーク片２６０は複数の電磁鋼板２６２Ａを高さ方向Ａに積層して形成される。例えば、電磁鋼板からヨーク片２６０を構成する電磁鋼板２６２Ａのうち、第２部２６ｂが第１部２６ａから最も回転軸Ｑへと向かって突出する電磁鋼板２６１ａを、ヨーク片２６０を構成する電磁鋼板２６２Ａの枚数分だけ打抜く。打抜かれた電磁鋼板２６１ａのうち適宜の枚数に対して、第２部２６ｂの先端を打抜くパンチを順次移動させながら、又は、異なるパンチに取替えながら、所定枚数ずつ打抜く。

例えば、図７（ａ）〜（ｄ）で示す第１ないし第４の電磁鋼板２６１ａ〜２６１ｄはこの順に、界磁子１０（図１参照）に向かって配置される。すなわち、第１の電磁鋼板２６１ａは界磁子１０から最も遠くに配置され、その突出部位２６６ａの内側の先端は、他の第２ないし第４の電磁鋼板２６１ｂ〜２６１ｄの突出部位２６６ｂ〜２６６ｄのいずれの内側の先端よりも回転軸Ｑに近い。第２の電磁鋼板２６１ｂは第１の電磁鋼板２６１ａよりも界磁子１０側に配置され、その突出部位２６６ｂの内側の先端は、他の第３及び第４の電磁鋼板２６１ｃ，２６１ｄの突出部位２６６ｃ，２６６ｄのいずれの内側の先端よりも回転軸Ｑに近い。第３の電磁鋼板２６１ｃは第４の電磁鋼板２６１ｄよりも界磁子１０側に配置され、その突出部位２６６ｃの内側の先端は、他の第４の電磁鋼板２６１ｄの突出部位２６６ｄの内側の先端よりも回転軸Ｑに近い。第４の電磁鋼板２６１ｄは界磁子１０に最も近く配置され、その突出部位２６６ｄの内側の先端は、他の第１ないし第３の電磁鋼板２６１ａ〜２６１ｃの突出部位２６６ａ〜２６６ｃのいずれの内側の先端よりも回転軸Ｑから遠い。ここで、第１ないし第４の電磁鋼板２６１ａ〜２６１ｄのそれぞれが呈する突出部位２６６ａ〜２６６ｄが積層されることによってヨーク片２６０の第２部２６ｂを形成する。なお、図７ではヨーク片２６０が４枚の電磁鋼板２６１ａ〜２６１ｄで構成されているように示しているが、必ずしもこれに限定される必要はなく、電磁鋼板の枚数も、突出部位２６６ａ〜２６６ｄを呈するそれぞれの枚数も、突出部位２６６ａ〜２６６ｄの変化の割合及びその数も任意の数として良いのはもちろんである。

上記実施例１のように複数の磁性体板２４２を打抜きながら径方向Ｒに順次積層して電機子用磁芯２４を形成し、埋込部２４ｂの幅寸法が径方向Ｒの位置によって変化する（上記実施例１では径方向Ｒの外側ほど幅寸法が増大する）とき、埋込部２４ｂは微視的には平面視で略階段状の段差を呈する。通常、バックヨーク２６Ａ（図５参照）が呈する凹部２７Ａは埋込部２４ｂと嵌合する形状を呈するものの、当該段差と凹部２７との間には微小な三角形の空隙が複数生じることになる。この空隙は電機子用磁芯２４とバックヨーク２６との間に流れ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。そこで上記実施例１で示した埋込部２４ｂに相当する部位（本実施例２での埋込部）２４ｄを径方向Ｒの位置によらず一定の幅Ｗ１を呈する形状とする。これにより埋込部２４ｂの平面視形状から微視的な段差を除外することとなる。他方、バックヨーク２６Ａが呈する凹部２７Ａは、径方向Ｒの位置によらず一定の幅Ｗ１を呈する形状とする。埋込部２４ｄが一定の幅Ｗ１を呈し、埋込部２４ｄと嵌合する凹部２７Ａもまた一定の幅Ｗ１を呈することにより、電機子用磁芯２４Ａとバックヨーク２６Ａとの磁気的結合を密に図ることができ、銅損の増大を抑制できる。

埋込部２４ｄは、埋込部２４ｄからツバ部２４ｈへ向かう方向とは反対側へ突出する突出部２４ｃを呈し、補強板２８Ａが突出部２４ｃと嵌合する孔２８ｃを呈しても良い。突出部２４ｃは孔２８ｃと嵌合し、補強板２８Ａは例えば金属塊が採用されて、電機子用磁芯２４を機械的に保持する。

なお、図８に示すように、インシュレータ３０Ａは、その径方向Ｒの内側でかつバックヨーク２６Ａ側において電機子巻線２２（図２参照）の巻始め及び巻終わりの端部たる線端を保持する保持部３８Ａを呈する。上記実施例１の保持部３８が有する第１の開口３７及び第２の開口３９はいずれも、高さ方向Ａに沿って貫通する開口であったが、これに限定されるものではなく、本実施例２の保持部３８Ａのように径方向Ｒの内側及び高さ方向Ａに開口する第１の凹部３７Ａと、径方向Ｒの内側に開口する第２の凹部３９Ａとであっても良い。凹部３７Ａ，３９Ａには、一の電機子巻線２２の巻始め又は巻終わりの端部たる一の一対の線端と、当該一の電機子巻線２２に隣接する他の電機子巻線２２の巻始め又は巻終わりの端部たる他の一対の線端とを接続するための渡り線又はリード線の線端とを、それぞれ隣接した凹部３７Ａ，３９Ａに挿入して保持し、これらの線端を保持した凹部３７Ａ，３９Ａに端子板（図示省略）を差込むことで、当該線端同士を接続する方式となっている。

〈変形例〉
以上、本発明の好適な態様について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、上記実施例では図９（ａ）に示すように、バックヨーク２６，２６Ａの巻回部２４ａ側の面２６Ｓａが径方向Ｒの内側ほど界磁子１０（図１参照）から遠離る態様を示した。これに対して、図９（ｂ）に示すように当該面２６Ｓａに対応する面２６Ｓｂが高さ方向Ａを法線とする面を呈し、当該面と高さ方向Ａの反対側（すなわち、補強板２８，２８Ａと対向する側）の面２６Ｓｃが径方向Ｒの内側ほど界磁子１０に近付く態様を呈するバックヨーク２６Ｂであっても良い。なお、図９（ａ）、（ｂ）はいずれも高さ方向Ａと径方向Ｒとで規定される面において回転軸Ｑに対して一の径方向Ｒ側のみの断面図を示している。

また、上記実施例では、巻回部２４ａの幅寸法が増大する方向が、いずれの電機子用磁芯２４においても回転軸Ｑを中心にして径方向Ｒの外側へと向く態様を示し、バックヨーク２６，２６Ａの高さ方向Ａの厚さが増大する方向も径方向Ｒの外側へと向く態様を示した。これは、径方向Ｒの外側ほど界磁磁石１２の磁束を大きくとることができ、電機子巻線２２の占積率（換言すれば、電機子巻線２２の収納効率）が向上するという利点を有する。

Ｑ 回転軸
Ｒ 径方向
Ｔ 幅方向
Ｈ３，Ｈ４ 高さ寸法
Ｗ１，Ｗ２ 幅寸法
θ 周方向
１０ 界磁子
２０ 電機子コア
２２ 電機子巻線
２４，２４Ａ 電機子用磁芯
２４ａ 巻回部
２４２ 磁性体板
２６，２６Ａ バックヨーク
２６０ ヨーク片
２６２，２６２Ａ 電磁鋼板
３０，３０Ａ インシュレータ
３８，３８Ａ 保持部
５０ 回転電機

Claims (8)

1. 回転電機（５０）の回転軸（Ｑ）に沿って回転する回転子たる界磁子（１０）と対向する固定子たる電機子に採用される電機子コア（２０）であって、
   前記回転軸の周りに環状に配置される電機子用磁芯（２４，２４Ａ）の複数と、
   前記複数の前記電機子用磁芯を相互に環状方向で磁気的に結合するヨーク（２６，２６Ａ）と
   を備え、
   前記電機子用磁芯は、前記回転軸を中心とする径方向（Ｒ）に積層される複数の磁性体板（２４２）を有し、
   前記電機子用磁芯は、電機子巻線（２２）が巻回される巻回部（２４ａ）を呈し、
   前記巻回部の前記回転軸及び前記径方向のいずれにも垂直な方向たる幅方向（Ｔ）における寸法たる幅寸法（Ｗ１，Ｗ２）が、前記複数の磁性体板が積層される方向の一方側ほど増大し、
   前記ヨークの前記回転軸に平行な軸方向の高さたる高さ寸法（Ｈ３，Ｈ４）は、前記磁性体板が積層される方向の前記一方側ほど増大する、
   電機子コア。
2. 前記ヨーク（２６，２６Ａ）は、前記軸方向に積層される略環状の電磁鋼板（２６２，２６２Ａ）の複数を有する、
   請求項１記載の電機子コア（２０）。
3. 前記巻回部（２４ａ）の前記幅寸法（Ｗ１，Ｗ２）が、前記径方向（Ｒ）の外側ほど増大する、
   請求項１記載の電機子コア（２０）。
4. 前記巻回部（２４ａ）において、前記径方向（Ｒ）の外側における前記幅寸法（Ｗ１）と、前記径方向の内側における前記幅寸法（Ｗ２）との比は、
   前記ヨーク（２６，２６Ａ）の前記径方向の外側における前記高さ寸法（Ｈ３）と、前記径方向の内側における前記高さ寸法（Ｈ４）との比に略等しい、
   請求項３記載の電機子コア（２０）。
5. 前記電機子（２０）は、前記巻回部（２４ａ）と前記電機子巻線（２２）との間にインシュレータ（３０）を更に備え、
   前記インシュレータは前記巻回部の周囲を覆う第１部（３２）と、前記第１部の前記回転軸（Ｑ）方向の前記ヨーク（２６，２６Ａ）側の端部から略垂直に前記巻回部から離れる方向に延在する第２部（３４）とを呈し、
   前記第２部のうち前記電機子巻線と接する側の部位（３６）は、前記回転軸方向の高さが略等しい、
   請求項３又は請求項４記載の電機子コア。
6. 前記インシュレータ（３０，３０Ａ）の前記径方向（Ｒ）の内周側かつ前記ヨーク（２６，２６Ａ）側において、前記電機子巻線（２２）の線端を保持する保持部（３８，３８Ａ）を呈する、
   請求項５記載の電機子コア（２０）。
7. 前記ヨーク（２６Ａ）は、ヨーク片（２６０）の複数を有し、
   前記ヨーク片を前記回転軸（Ｑ）を中心とする周方向（θ）に組合せることによって前記ヨークを構成する、
   請求項１ないし請求項６のいずれか記載の電機子コア（２０）。
8. 一の前記ヨーク片（２６０ａ）と、これに前記周方向（θ）で隣接する他の前記ヨーク片（２６０ｂ）とは、前記電機子用磁芯（２４）の前記径方向（Ｒ）の外側において結合する、
   請求項７記載の電機子コア（２０）。

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