JP5463878B2 - 巻線付き磁芯および電機子 - Google Patents

Description

本発明は、アキシャルギャップ型回転電機での使用に適した巻線付き磁芯および電機子に関する。

磁芯に巻線を巻回するとき、占積率を上げるために、俵積み状に（即ち２層目以上の各巻線がその下層の巻線間の溝内に配置する様に）整列巻きする事が望ましい。しかし巻線が下層の巻線と交差する交差点（クロスポイント）では、俵積み状に整列巻きできないので、占積率が悪化する。

例えばアキシャルギャップ型回転電機では、この様なクロスポイントが磁芯における周方向側の側面（即ち隣接する磁芯と対向する側面）に存在すると、当該側面で巻線が俵積みされる場合と比較して巻線の巻回数（周回数とも言う）が低減し、回転電機の性能が低下するという問題が生じる。またこの様なクロスポイントが磁芯における外周側（即ち回転電機の中心軸に対する径方向外側）の側面に存在すると、当該側面で巻線が俵積みされる場合と比較して巻回数が低減するか、または磁芯の配置がより一層内周側に配置されて、回転電機の回転出力が低下するという問題が生じる。そのため、クロスポイントは、磁芯における内周側の側面に収まる様に配置される事が望ましい。

しかし、クロスポイントは、巻線の巻き進む方向（巻線方向）と反対側にずれる傾向があるので、１つの側面に納めるのは難しい。特にアキシャルギャップ型回転電機においては巻線の占積率を高めるべく、磁芯が当該回転電機の中心軸方向から見て略台形柱状に形成され、その略台形の短辺に対応する側面が内周側（即ち回転電機の中心軸に対する径方向内側）に向けられる様にして、複数の磁芯が環状に配置される場合が多い。そしてこの場合には、磁芯における内周側の側面は、略台形の短辺に対応する側面となり幅が狭くなるので、尚更、クロスポイントを磁芯における内周側の側面に納めるのは難しい。

尚、クロスポイントを内周側の側面に納めることに関する先行技術文献として特許文献１がある。

特開２００８−３１２３１９号公報

そのため、従来では、巻線に過度の張力（巻線が過度に延びる程の張力）を掛けることで、無理矢理に、クロスポイントが磁芯の内周側の側面に収まる様にしていた。そのため、巻線に過度の負担が掛かり、巻線にダメージを与えたり、断面積が小さくなり巻線抵抗が大きくなるという問題があった。

この発明の課題は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、巻線に過度な張力を掛けなくても、磁芯の所定側の側面にクロスポイントが収まる様に巻線が整列巻きにより積層巻きされた巻線付き磁芯および電機子を提供することにある。

上記課題を解決する為に、本発明の第１の態様は、その外周面（１０ｂ）の所定側の側面に略矩形状の略平坦面（１０ａ）を有する柱状の磁芯（１０）と、断面が円状であって前記外周面に巻回される巻線（１２）と、を備え、前記巻線は、その巻線方向（Ｐ１）が前記略平坦面上のみで前記磁芯の柱軸（Ｐ２）方向に対して直交しない非直交部分（１２ｈ）を有し、且つ前記磁芯における前記柱軸方向の一方端側（Ｐ−）から他方端側（Ｐ＋）に向けて整列巻きされて一の巻線層（１２Ｐ１）を形成し、前記一の巻線層上に、前記略平坦面に前記一の巻線層の巻線との交差点（Ｋ）が収まり且つ前記略平坦面以外では前記一の巻線層の各巻線間の溝１２ａ内に配置される様にして、前記他方端から前記一方端に向けて整列巻きされて次の巻線層（１２Ｐ２）を形成し、前記一の巻線層の周回数をｎとし、前記略平坦面の前記柱軸方向に直交する方向の幅をＷとし、前記巻線の直径をＤとし、前記柱軸に垂直な面（Ｓ１）に対する前記非直交部分の巻線方向の角度をθとし、前記幅Ｗは、式１を満たす様に設定されるものである。

本発明の第２の態様は、第１の態様に記載の巻線付き磁芯であって、前記磁芯（１０）は、略台形柱状に形成され、前記略平坦面（１０ａ）は、前記略台形柱状の略台形の短辺に対応する側面であるものである。

本発明の第３の態様は、第１または２の態様に記載の巻線付き磁芯であって、前記外周面（１０ｂ）において前記略平坦面（１０ａ）とそれに隣接する他の側面（１０ｋ１，１０ｋ２）との境界である角部（１０ｄ）にエッジ緩和構造が施された場合において、前記略平坦面の前記幅（Ｗ）は、前記エッジ緩和構造が施されなかった場合の幅であるものである。

本発明の第４の態様は、第２の態様に記載の巻線付き磁芯を用いた電機子であって、電機子用ヨーク（２０）と、前記電機子用ヨークの片面（２０ｂ）に、前記柱軸（Ｐ２）方向が前記片面に垂直となり且つ前記略平坦面（１０ａ）が内周側に向けられて、環状に複数配設された前記巻線付き磁芯（１）と、を備えるものである。

本発明の第１の態様によれば、巻線（１２）に過度の張力を掛けなくても、巻線（１２）の交差点（Ｋ）が所定側の側面である略平坦面（１０ａ）に収まる様にして、巻線（１２）を磁芯（１０）の外周に整列巻きにより積層巻きできる。

本発明の第２の態様によれば、略台形の短辺に対応する側面（１０ａ）に巻線（１２）の交差点（Ｋ）が収まる様に、巻線（１２）を磁芯（１０）の外周に整列巻きする事ができる。

本発明の第３の態様によれば、磁芯（１０）の角部（１０ｄ）にエッジ緩和構造が施されている場合でも、略平坦面（１０ａ）の幅（Ｗ）を正確に決定できる。

本発明の第４の態様によれば、巻線（１２）の交差点（Ｋ）が磁芯（１０）における内周側の側面（１０ａ）に収まるので、磁芯（１０）における外周側の側面（１０ｅ）での巻線層全体の厚さを薄くでき、その分、磁芯（１０）をより一層外周側に配置できて回転電機の出力を向上できる。また巻線の交差点（Ｋ）が磁芯（１０）における内周側の側面（１０ａ）に収まるので、磁芯（１０）における周方向側の側面（１０ｋ）での巻線層全体の厚さを薄くでき、その分、巻線（１２）を多く巻回できて回転電機の出力を向上できる。

第１実施形態に係る巻線付き磁芯１の斜視図である。 磁芯本体１０Ａの柱軸Ｐ２に垂直な面での断面図である。 巻線付き磁芯１を略平坦面１０ａ側から見た側面図である。 １層目の１周目の巻線１２が磁芯１０に巻回された状態を説明する図である。 １層目の２周目の巻線１２が磁芯１０に巻回された状態を説明する図である。 第２実施形態に係る電機子３０の分解斜視図である。 電機子３０を回転軸Ｑの巻線付き磁芯１側から見た平面図である。

＜第１実施形態＞
この実施の形態に係る巻線付き磁芯１は、アキシャルギャップ型回転電機用電機子に使用されるものであり、図１の様に、磁芯１０と、磁芯１０の外周（即ち磁芯１０の後述の柱軸Ｐ２周りの外周）に巻回される巻線１２とを備えている。

磁芯１０は、図１の様に、その外周面１０ｂの所定側の側面に略矩形状の略平坦面１０ａを有する柱状（ここでは略台形柱状）に形成されている。尚、図１中の符号Ｐ２は磁芯１０の柱軸であり、符号Ｐ３は、柱軸Ｐ２に直交し且つ略平坦面１０ａに平行な横軸であり、符号Ｐ４は、柱軸Ｐ２に直交し且つ略平坦面１０ａに直交する縦軸である。

磁芯１０は、磁芯本体１０Ａと、第１の張出部１０Ｂと、第２の張出部１０Ｃとを備えている。

磁芯本体１０Ａは、図１の様に、略角柱状（ここでは略台形柱状）に形成されており、その略台形の短辺に対応する側面が略平坦面１０ａとなっている。磁芯本体１０Ａの外周面（即ち柱軸Ｐ２周りの外周面）１０ｂ１の各角部１０ｄ，１０ｆは、図２の様に、エッジ緩和構造（例えば面取り）が施されて例えば丸みを有する様に形成されている。

第１の張出部１０Ｂは、図１の様に、磁芯本体１０Ａにおける柱軸Ｐ２方向の一方側Ｐ＋に設けられており、磁芯本体１０Ａの外周側（即ち柱軸Ｐ２周りの外周側）に張り出す様に形成されている。より詳細には、第１の張出部１０Ｂは、例えば略台形状の板状に形成され、その短辺側が磁芯本体１０Ａの略台形の短辺側と同じ側に向けられ、その長辺側が磁芯本体１０Ａの略台形の長辺側と同じ側に向けられて設けられている。そして第１の張出部１０Ｂは、例えば、その縦軸Ｐ４方向の幅（即ちその短辺と長辺との間の幅）が磁芯本体１０Ａの縦軸Ｐ４方向の幅と同じ大きさに形成され、その横軸Ｐ３方向の両側の縁部１０ｇが磁芯本体１０Ａから張り出す様に形成されている。

第２の張出部１０Ｃは、磁芯本体１０Ａにおける柱軸Ｐ２方向の他方側Ｐ−に設けられており、磁芯本体１０Ａの外周側に張り出す様に形成されている。より詳細には、第２の張出部１０Ｃは、例えば略矩形状の板状に形成され、その略矩形における縦軸Ｐ４方向に平行な一対の辺の長さ（即ち縦軸Ｐ４方向の長さ）は磁芯本体１０Ａの縦軸Ｐ４方向の長さと略同じ長さに形成され、その略矩形における横軸Ｐ３方向に平行な一対の辺の長さ（即ち横軸Ｐ３方向の長さ）は磁芯本体１０Ａの略台形の長辺の長さと略同じ長さに形成されている。

尚ここでは、第２の張出部１０Ｃにおける柱軸Ｐ２方向の他方側Ｐ−の面（即ち磁芯本体１０Ａ側と反対側の面）１０ｊには、凸状部１０ｉが設けられている。凸状部１０ｉは、直方体状に形成されており、面１０ｊにおける横軸Ｐ３方向の中央において、その長手方向が縦軸Ｐ４方向に沿う様に設けられている。凸状部１０ｉは、その横軸Ｐ３方向の長さＷ２が第２の張出部１０Ｃの横軸Ｐ３方向の長さＷ１よりも短く、その縦軸Ｐ４方向の長さが第２の張出部１０Ｃの横軸Ｐ３方向の長さと略同じ長さの直方体状に形成されている。

尚、磁芯１０は略台形柱状に形成されている。この点に関し、磁芯１０は、略台形柱状の磁芯本体１０Ａを有し、その筒軸Ｐ２方向の両側Ｐ＋，Ｐ−において磁芯本体１０Ａの外周側に張り出した第１および第２の張出部１０Ｂ，１０Ｃを有しているが、ここでは、主要部で大部分を占める磁芯本体１０Ａが略台形柱状なので、第１および第２の張出部１０Ｂ，１０Ｃを含めた全体も略台形柱状とみなしている。

尚、磁芯１０は、磁性体により形成されている。ここでは磁芯１０は、図１の様に、複数の磁性体板１０ｒが縦軸Ｐ４方向に積層されて形成されている。したがって、磁芯１０の柱軸Ｐ２に直交する面での断面形状は、外側が、磁性体板の板厚毎の階段状になっている。

巻線１２は、例えば断面が円形の丸線である。尚、巻線１２は、自己融着線である事が望ましいが、必須ではない。巻線１２は、過度の張力（即ち巻線１２が過度に引き延ばされる程の張力）が掛からない様にして、図３の様に、磁芯本体１０Ａの外周面１０ｂ１において、絶縁層を介して整列巻きされ（即ち互いに平行に隙間無く配置されて巻回され）、且つクロスポイント（即ち２層目以降の巻線１２がその下層（磁芯本体１０Ａ側）の巻線１２と交差する交差点）Ｋが略平坦面１０ａ側に収まる様に積層巻きされる。尚、図３では、１層目の各巻線１２は実線で図示され、２層目の巻線１２は点線で図示され、３層目以降の巻線１２は図示省略されている。

尚ここでは、図２を参照して、巻線１２は、外周面１０ｂ１の側面１０ｋ１における柱筒軸Ｐ２方向の他方側Ｐ−の辺の略平坦面１０ａ側の端部付近の位置１０ｔから、側面１０ｋ１→側面１０ｋ３→側面１０ｋ２→略平坦面１０ａの順で（即ち図２上で時計回りに）巻回され、筒軸Ｐ２方向の一方側Ｐ＋に向かって（紙面手前に向かって）１層目が整列巻きされる。

より詳細には、図３の様に、１層目では、巻線１２は、略平坦面１０ａ以外の側面１０ｋ１〜１０ｋ３（図２参照）上では、その巻線方向Ｐ１が筒軸Ｐ２方向に直交し、略平坦面１０ａ上では、次の周回へとずれるために筒軸Ｐ２方向に直交しない非直交部分１２ｈを有する様に、磁芯本体１０Ａの外周面１０ｂ１において筒軸Ｐ２方向の他方側Ｐ−から一方側Ｐ＋まで整列巻きされて、１層目の巻線層１２Ｐ１を形成している。尚、１層目の巻線層１２Ｐ１の周回数はｎに設定されており、磁芯本体１０Ａの外周面１０ｂ１の筒軸Ｐ２方向の長さはｎＤに設定されている。

尚、巻線層１２Ｐ１の１周目の巻線１２（以降、ｋ周目の巻線１２を巻線１２−ｋと呼ぶ）が巻回されると、図４の様に、巻線１２−１における略平坦面１０ａ上の全ての部分が非直交部分１２ｈとなる。更に２周目の巻線１２−２が整列巻きにより巻回されると、２周目の巻線１２−２は１周目の巻線１２−１と密着する様に１周目の巻線１２−１側に押し付け気味に巻回されるので、図５の様に、１周目の巻線１２−１は、２周目の巻線１２−２からの圧力Ｆにより筒軸Ｐ２方向の他方側Ｐ−に押される。そのため、巻線１２−１における略平坦面１０ａ上の巻線方向Ｐ１の上流側の部分１２ｉは、筒軸Ｐ２に対して直交する。一般に、ｋ＋１周目の巻線１２−（ｋ＋１）はｋ周目の巻線１２−ｋと密着する様にｋ周目の巻線１２−ｋ側に押し付け気味に巻回される。そのためｋ周目の巻線１２−ｋは、ｋ＋１周目の巻線１２−（ｋ＋１）からの圧力Ｆにより筒軸Ｐ２方向の他方側Ｐ−に押されるので、巻線１２−ｋの部分１２ｉは、筒軸Ｐ２に対して直交する。

そして巻線層１２Ｐ１が形成された状態では、巻線層１２Ｐ１のｋ周目の巻線１２−ｋは、ｋ＋１周目以降の各周回の巻線１２からの圧力の合力Ｆをｋ＋１周目の巻線１２−（ｋ＋１）から受ける。そのため巻線１２−ｋは、１周目側に在るほど巻線１２−（ｋ＋１）から大きな圧力Ｆを受ける。そして巻線１２−ｋが巻線１２−（ｋ＋１）から受ける圧力Ｆが大きいほど、巻線１２−ｋの部分１２ｉは長くなる。従って、１周目側の周回の巻線１２ほどその部分１２ｉは長くなり、最終周目（ｎ周目）側の周回の巻線１２ほどその部分１２ｉは短くなり、（ｎ−１）周目の巻線１２−（ｎ−１）では、その部分１２ｉは無くなる。

尚、１層目の巻線層１２Ｐ１の最終周目の巻線１２−ｎの非直交部分１２ｈは、その巻線方向Ｐ１が２層目の巻線層１２Ｐ２の１周目の巻線１２−１の巻き始め位置方向にずれるので、１層目の巻線層１２Ｐ１の他の巻線１２−１，…，１２−（ｎ−２）の非直交部分１２ｈに対して整列巻されない。同様に２層目以降の各巻線層１２Ｐ２，…の最終周目の巻線１２の非直交部分１２ｈも、それと同じ巻線層の他の巻線１２の非直交部分１２ｈに対して整列巻されない。

また図５の様に、巻線層１２Ｐ１のｋ周目の巻線１２−ｋは、ｋ−１周目の巻線１２−（ｋ−１）側に押し付けられるのでその反作用によりｋ−１周目の巻線１２−（ｋ−１）からの圧力Ｆａを受け、その圧力Ｆａにより筒軸Ｐ２方向の一方側Ｐ＋に押される。そのため巻線１２−ｋにおける略平坦面１０ａ上の下流側の部分１２ｊ（図３参照）は、筒軸Ｐ２に対して直交する。そのため、上述と同様に、巻線層１２Ｐ１が形成された状態では、１周目側の周回の巻線１２ほどその部分１２ｊは短くなり、１周目の巻線１２ではその部分１２ｊは無くなり、最終周目側の周回の巻線１２ほどその部分１２ｉは長くなる。尚、（ｎ−１）周目の巻線１２−（ｎ−１）がｎ−２周目の巻線１２−（ｎ−２）から受ける圧力Ｆａは、筒軸Ｐ２方向の対称性を考慮すると、１周目の巻線１２−１が２周目の巻線１２−２から受ける圧力Ｆと同じになるので、（ｎ−１）周目の巻線１２−（ｎ−１）の部分１２ｊは、１周目の巻線１２−１の部分１２ｉの長さと同じ長さになる。

そしてこの様に巻線層１２Ｐ１が形成された状態では、巻線層１２Ｐ１における最終周目以外の各巻線１２の非直交部分１２ｈを合わせた部分Ｈ１は、筒軸Ｐ２方向に直交する面（例えば第２の張出部１０Ｃの筒軸Ｐ２方向の一方側Ｐ＋の面）Ｓ１に対して所定角θだけ傾斜した略矩形を形成する。尚、所定角θは、巻線層１２Ｐ１の各巻線１２の非直交部分１２ｈの巻線方向Ｐ１と面Ｓ１との成す角度であり、０°＜θ＜９０°の範囲の角度である。

そしてこの実施形態では、略矩形Ｈ１の面Ｓ１への射影成分Ｈ１ａ（＝Ｄ／tanθ°＋（ｎ−１）Ｄsinθ）が略平坦面１０ａの筒軸Ｐ２方向に直交する方向の幅Ｗと巻線１２の半径Ｄ／２の２倍との和（Ｗ＋Ｄ）以下になる様に（即ち式１の関係が成立する様に）設定されている（この関係を第１の関係と呼ぶ）。

即ちこの実施形態では、過度の張力が掛からない様に１層目の巻線層１２Ｐ１が形成されたときに、式１の関係が成立する様に、略平坦面１０ａの幅Ｗおよび巻線１２の直径Ｄが設定されている。式１の関係が成立する状態では、巻線１２に過度の張力が掛からないで１層目の巻線層１２Ｐ１の各巻線１２の非直交部分１２ｈが略平坦面１０ａに収まる。

尚ここでは、図２の様に、磁芯本体１０Ａの外周面１０ｂ１において略平坦面１０ａとそれに隣接する他の側面１０ｋ１，１０ｋ２との境界である角部１０ｄにエッジ緩和構造が施されている場合は、略平坦面１０ａの幅Ｗは、エッジ緩和構造が施されなかった場合の略平坦面１０ａの幅が採用される。

そして２層目では、巻線１２は、略平坦面１０ａ以外の側面１０ｋ１〜１０ｋ３上では、１層目の各巻線１２間の窪みにより形成された溝１２ａ内に配置されることで、１層目の場合と同様に、その巻線方向Ｐ１が筒軸Ｐ２方向に対して直交し、且つ略平坦面１０ａ上では、その巻線方向Ｐ１が次の周回へとずれるために筒軸Ｐ２方向に直交しない非直交部分１２ｈを有する様に、磁芯本体１０Ａの外周面１０ｂ１における筒軸Ｐ２方向の一方側Ｐ＋から他方側Ｐ−まで整列巻きされて、２層目の巻線層１２Ｐ２を形成している。

この状態では、２層目の巻線層１２Ｐ２における最終周目以外の各巻線１２の非直交部分１２ｈを合わせた部分は、１層目の略矩形Ｈ１と同様に、筒軸Ｐ２に対して所定角度（２層目の巻線層１２Ｐ２における最終周目以外の各巻線１２の非直交部分１２ｈと面Ｓ１との間の角度）だけ傾斜した略矩形（不図示）となる。そしてその略矩形の面Ｓ１への射影成分Ｈ２ａは、図３の様に、和（Ｗ＋Ｄ＋２ｄ１）内に収まる様に制限される（これを第２の関係と呼ぶ）。尚、図３中の符号ｄ１は、各側面１０ｋ１，１０ｋ３上での各巻線層１２Ｐ１，１２Ｐ２間の間隔である。

尚、第２の関係では、射影成分Ｈ２ａが第１の関係の場合の和（Ｗ＋Ｄ）よりも広い和（Ｗ＋Ｄ＋２ｄ１）内に制限されるので、第２の関係は、第１の関係が成立する下では自動的に満たされる。尚、ｄ１は√３・Ｄ／２である。

そして略平坦面１０ａ以外の側面１０ｋ１〜１０ｋ３では、各巻線層１２Ｐ１，１２Ｐ２の巻線１２は互いに平行になり互いに交差しないので、第１および第２の関係が成立することで、１層目の各巻線１２と２層目の各巻線１２との各交差点Ｋは、略平坦面１０ａに収まる。即ち当該交差点Ｋは、略平坦面１０ａ以外の側面１０ｋ１〜１０ｋ３上にはみ出さない様に制限される。

同様に、３層目以降の奇数層は、１層目の場合と同様に、且つその下層の巻線１２間の溝１２ａ内、およびその下層の両端の巻線１２と第１および第２の張出部１０Ｂ，１０Ｃとの間の溝１２ｂ，１２ｃ内に配置される様に整列巻きされ、４層目以降の偶数層は、２層目の場合と同様にその下層の巻線１２間の溝１２ａ内に配置する様に整列巻きされて、所定の積層数だけ積層巻きされる。この様に、第１の関係（即ち式１）が成立すると、巻線１２に過度の張力が掛からず、各側面１０ｋ１〜１０ｋ３では、各巻線層１２Ｐ１，１２Ｐ２，…の巻線１２は互いに平行になり、略平坦面１０ａには、各巻線層１２Ｐ１，１２Ｐ２，…の巻線１２の非直交部分１２ｈが収まるので、巻線１２に過度の張力が掛からずに各巻線層１２Ｐ１，１２Ｐ２，…間の全ての交差点Ｋが略平坦面１０ａに収まる。

尚ここでは、磁芯本体１０Ａの柱軸Ｐ２方向の長さが巻線１２の直径Ｄのｎ倍（即ちｎＤ）となる場合で説明した。この場合は、１層目，２層目，３層目，…の各巻線層１２Ｐ１，１２Ｐ２，１２Ｐ３，…の周回数はそれぞれｎ，ｎ−１，ｎ，…の様になり、２層目以降の各巻線層の周回数は１層目の巻線層の周回数以下になるので、１層目の巻線層が式１の関係を満たせば、即ち１層目の巻線層の各周回の巻線１２の非直交部分１２ｈが略平坦面１０ａに収まれば、２層目以降の各巻線層の各周回の巻線１２の非直交部分１２ｈも略平坦面１０ａに収まる。従って各巻線層間における巻線１２の交差点Ｋは略平坦面１０ａに収まる。磁芯本体１０Ａの柱軸Ｐ２方向の長さが巻線１２の直径Ｄの（ｎ−１／２）倍（即ち（ｎ＋１／２）Ｄ）となる場合は、１層目，２層目，３層目，…の各巻線層１２Ｐ１，１２Ｐ２，１２Ｐ３，…の周回数はそれぞれｎ，ｎ，ｎ，…の様に同じとなるが、この場合も、上記のｎＤ倍の場合と同様に、２層目以降の各巻線層の周回数は１層目の巻線層の周回数以下になるので、１層目の巻線層が式１の関係を満たせば、２層目以降の各巻線層の各周回の巻線１２の非直交部分１２ｈも略平坦面１０ａに収まり、従って各巻線層間における巻線１２の交差点Ｋは略平坦面１０ａに収まる。

以上の様に構成された巻線付き磁芯１によれば、略平坦面１０ａの幅Ｗが式１を満たす様に設定されるので、巻線１２に過度の張力を掛けなくても、各巻線層１２Ｐ１，１２Ｐ２，…間における巻線１２の交差点Ｋが略平坦面１０ａに収まる様にして、巻線１２を磁芯１０の外周面１０ｂに整列巻きにより積層巻きできる。

また磁芯１０が略台形柱状に形成される場合において、磁芯１０におけるその略台形の短辺に対応する側面１０ａに各巻線層間における巻線１２の交差点Ｋが収まる様に、巻線１２を磁芯１０の外周面１０ｂに整列巻きにより積層巻きできる。

また磁芯１０の角部１０ｄにエッジ緩和構造が施されている場合の略平坦面１０ａの幅Ｗは、エッジ緩和構造が施されていない場合の略平坦面の幅が採用されるので、磁芯１０の角部１０ｄにエッジ緩和構造が施されている場合でも、略平坦面１０ａの幅Ｗを正確に決定できる。

＜第２実施形態＞
この実施形態に係る電機子３０は、第１実施形態の巻線付き磁芯１を用いたアキシャルギャップ型回転電機用電機子である。この電機子３０は、図６および図７の様に、巻線付き磁芯１と、ヨーク２０とを備えている。尚、図６中の符号Ｑは、電機子３０の回転軸であり、符号Ｑｒは、回転軸Ｑに対する径方向であり、符号Ｑφは、回転軸Ｑに対する周方向である。

巻線付き磁芯１は、第１実施形態の巻線付き磁芯１と同様に構成されている。即ち巻線付き磁芯１は、各巻線層間における巻線１２の交差点Ｋが磁芯１０の略矩形面（即ち略台形の短辺に対応する側面）１０ａに収まる様に、磁芯１０の外周面に巻線１２が整列巻きにより積層巻きされて構成されている。

ヨーク２０は、ヨーク本体２０ｈと、ヨーク本体２０ｈの下面に配設される磁芯固定板２０ｇとを備えている。

ヨーク本体２０ｈは、磁性体により円環板状に形成されている。ここではヨーク本体２０ｈは、例えば、複数の磁性体板２４を回転軸Ｑ方向に積層して円環板状に形成されている。ヨーク本体２０ｈには、磁芯１０の第２の張出部１０Ｃが嵌合する嵌合部２２ｄが複数形成されている。各嵌合部２２ｄは、ヨーク本体２０ｈの上下面を貫通すると共にヨーク本体２０ｈの内周側面で開放口２２ｃを有する様にして、径方向Ｑｒに沿って放射状に形成されている。

磁芯固定板２０ｇは、例えばステンレス等の非磁性金属によりヨーク本体２０ｈと略同じ直径の円環板状に形成されている。磁芯固定板２０ｇには、その上下面を貫通する様に、巻線付き磁芯１の凸状部１７が嵌合する嵌合孔２０ｍが形成されている。

この電機子３０では、以下の様にして、ヨーク２０に磁芯１０が配設される。即ち、ヨーク２０の各嵌合部２２ｄに、その上方側から、各磁芯１０の柱軸Ｐ２方向がヨーク２０の片面２０ｂに垂直となり、且つ各磁芯１０の略平坦面１０ａが径方向Ｑｒの内側に向けられ、且つ第２の張出部１０Ｃの径方向Ｑｒの外側の外側面１０Ｃ１が嵌合部２２ｄの径方向Ｑｒの外側の内側面２２ｄａに当接する様にして、磁芯１０の第２の張出部１０Ｃが嵌合部２２ｄに嵌合される。この嵌合状態では、磁芯１０の凸状部１０ｉは、ヨーク２０の嵌合孔２０ｍに嵌合している。そして磁芯固定板２０ｇの下面側から、凸状部１０ｉと嵌合孔２０ｍとの接触箇所を溶接により互いに固定する。この様にして、図７の様に、ヨーク２０の主面２０ｂに複数の磁芯１０が環状に配設される。なお、ヨーク本体２０ｈは、嵌合部２２ｄの径方向内側が開口することにより、磁芯１０を通る磁束の変化により磁芯１０のまわりに発生する渦電流の経路を遮断するとともに、巻線１２の巻き始めを磁芯１０まわりに導くための空間となっている。

以上の様に構成された電機子３０によれば、各巻線付き磁芯１の各巻線層間における巻線１２の交差点Ｋは磁芯１０の内周側の側面１０ａに収まるので、磁芯１０の外周側の側面１０ｋ３での巻線層全体の厚さを薄くでき、その分、磁芯１０をより一層外周側に配置できて、この電機子３０を用いた回転電機の出力を向上できる。

また巻線１２の交差点Ｋが磁芯１０の内周側の側面１０ａに収まるので、磁芯１０の周方向Ｑφ側の側面１０ｋ１，１０ｋ２での巻線層全体の厚さを薄くでき、その分、巻線１２を多く巻回できて、この電機子３０を用いた回転電機の出力を向上できる。

なお、本実施形態では、第１の張出部１０Ｂをロータに対向させ、第２の張出部１０Ｃをヨーク２０に嵌合させているが、両側ともロータに対向させてもよい。また、第１及び第２の張出部１０Ｂ，１０Ｃ、及び、凸状部１０ｉも任意である。張出部がない場合は、絶縁体で張出部を形成しても良い。

１ 巻線付き磁芯
１０ 磁芯
１０ａ 略平坦面
１０ｂ 巻線の外周面
１０ｂ１ 巻線本体の外周面
１０ｄ 角部
１２ 巻線
１２ａ 溝
１２Ｐ１，１２Ｐ２ 巻線層
２０ ヨーク
Ｗ 略平坦面の幅
θ 巻線方向と筒軸に直交する面との間の角度
Ｄ 巻線の直径
Ｐ１ 巻線方向
Ｐ２ 磁芯の筒軸
Ｋ 交差点（クロスポイント）

Claims (4)

1. その外周面（１０ｂ）の所定側の側面に略矩形状の略平坦面（１０ａ）を有する柱状の磁芯（１０）と、
   断面が円状であって前記外周面に巻回される巻線（１２）と、
   を備え、
   前記巻線は、その巻線方向（Ｐ１）が前記略平坦面上のみで前記磁芯の柱軸（Ｐ２）方向に対して直交しない非直交部分（１２ｈ）を有し、且つ前記磁芯における前記柱軸方向の一方端側（Ｐ−）から他方端側（Ｐ＋）に向けて整列巻きされて一の巻線層（１２Ｐ１）を形成し、前記一の巻線層上に、前記略平坦面に前記一の巻線層の巻線との交差点（Ｋ）が収まり且つ前記略平坦面以外では前記一の巻線層の各巻線間の溝１２ａ内に配置される様にして、前記他方端から前記一方端に向けて整列巻きされて次の巻線層（１２Ｐ２）を形成し、
   前記一の巻線層の周回数をｎとし、前記略平坦面の前記柱軸方向に直交する方向の幅をＷとし、前記巻線の直径をＤとし、前記柱軸に垂直な面（Ｓ１）に対する前記一の巻線層における最終周目以外の前記各巻線の前記非直交部分の巻線方向の角度をθとし、
   前記幅Ｗは、式１を満たす様に設定されることを特徴とする巻線付き磁芯。
   

   
2. 請求項１に記載の巻線付き磁芯であって、
   前記磁芯（１０）は、略台形柱状に形成され、
   前記略平坦面（１０ａ）は、前記略台形柱状の略台形の短辺に対応する側面であることを特徴とする巻線付き磁芯。
3. 請求項１または２に記載の巻線付き磁芯であって、
   前記外周面（１０ｂ）において前記略平坦面（１０ａ）とそれに隣接する他の側面（１０ｋ１，１０ｋ２）との境界である角部（１０ｄ）にエッジ緩和構造が施された場合において、
   前記略平坦面の前記幅（Ｗ）は、前記エッジ緩和構造が施されなかった場合の幅であることを特徴とする巻線付き磁芯。
4. 請求項２に記載の巻線付き磁芯を用いた電機子であって、
   電機子用ヨーク（２０）と、
   前記電機子用ヨークの片面（２０ｂ）に、前記柱軸（Ｐ２）方向が前記片面に垂直となり且つ前記略平坦面（１０ａ）が内周側に向けられて、環状に複数配設された前記巻線付き磁芯（１）と、
   を備えることを特徴とする電機子。

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