JPWO2015098159A1 - 磁気誘導子型電動機およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

この発明は、集中巻に巻装されたコイルを有し、鍔部を永久磁石の軸部の内径側端部から周方向両側に突出させた磁気誘導子型電動機およびその製造方法を得る。第１固定子コアおよび第２固定子コアは、円弧形のコアバック部およびコアバック部の内周面から径方向内方に突出する１つのティースからなるコアブロックを軸方向に離間させて重ね合わせて構成されたコアブロック対を、コアバック部の周方向の側面同士が接するように円環状に配列して構成され、永久磁石は、それぞれ、円弧形の基部、基部の内周面から径方向内方に突出する１つの軸部、および軸部の内径側端部から周方向両側に突出する鍔部を有し、基部および軸部をコアブロック対内に位置させ、かつ鍔部をコアブロック対から周方向に突出させて、コアブロック対間に挟持された複数の磁石ブロックに分割構成されている。

Description

この発明は、高速回転域で駆動される電動アシストターボなどの用途に適用される磁気誘導子型電動機およびその製造方法に関するものである。

従来、界磁手段としての永久磁石を回転子に装着した永久磁石式同期電動機が知られていた。しかし、自動車過給器のタービンとコンプレッサとの間に電動機を配置した、いわゆる電動アシストターボに用いられる電動機には、１０万回転／分を超える高速回転が要求されることから、その電動機に従来の永久磁石式電動機を用いた場合には、磁石の保持強度の問題が発生する。

このような状況を鑑み、界磁手段としての永久磁石を固定子に配置し、歯車状の磁気的な突極性を与えた２つの回転子コアを軸方向に並べて、かつ周方向に半極ピッチずらして配設して回転子を構成した従来の磁気誘導子型電動機が提案されていた（例えば、特許文献１参照）。この回転子は、単純形状の鉄部材のみで構成されているので、高い耐遠心力強度が得られる。そこで、従来の磁気誘導子型電動機は、電動アシストターボや電動コンプレッサなどの高速回転が要求される用途に用いられる。

特開平８−２１４５１９号公報 特開２０１１−９１９２０号公報

この種の磁気誘導子型電動機では、構造上、２つの回転子鉄心を軸方向に並べて配設しているので、従来の永久磁石式同期電動機に対し、２倍の軸方向寸法が必要となる。そこで、回転子の回転軸が回転子の軸方向両側に配置された軸受に軸支されている状態では、回転軸が共振系を構成して撓み振動する、いわゆる軸共振の問題が発生しやすくなる。この軸共振は、軸受間の間隔が長く、回転子の回転速度が高くなるほど発生しやすく、最悪の場合には、回転子が固定子に接触することになる。そこで、超高速回転時における回転子と固定子との接触を回避する対策としては、軸受間の間隔を狭めて、軸共振の発生する回転数を高めることが有効となる。

また、この種の磁気誘導子型電動機を自動車用過給器に用いる場合、磁気誘導子型電動機に出力の増大が求められる。磁気誘導子型電動機の出力を増大する対策としては、永久磁石の体積を増やすこと、および固定子コイルのターン数を多くすることが考えられる。

そこで、従来の磁気誘導子型電動機では、永久磁石の軸方向厚みを厚くして磁石体積を増やし、出力を増大することが考えられる。しかしながら、永久磁石は、軸方向両側から第１および第２固定子鉄心に挟まれて配置されているので、永久磁石の軸方向厚みを厚くすることは、固定子の軸方向寸法の増大をもたらす。このように、永久磁石の軸方向厚みを厚くすることは、固定子、しいては回転子の軸方向寸法の増大をもたらし、軸共振の問題を発生させるという新たな課題を発生させてしまう。
なお、従来の磁気誘導子型電動機では、固定子コイルのターン数については言及されていない。

この発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、集中巻に巻装されたコイルを有し、鍔部を永久磁石の軸部の内径側端部から周方向両側に突出させて、軸方向寸法を増大させることなく磁石体積を増大させ、出力向上を図ることができる磁気誘導子型電動機およびその製造方法を得ることを目的とする。

この発明に係る磁気誘導子型電動機は、非磁性材料で作製されたハウジングと、ティースが、それぞれ、周方向幅が径方向内方に向かって漸次狭くなる先細り形状に形成されて、円筒状のコアバックの内周面から径方向内方に突出して周方向に等角ピッチで配設されてなる、同一形状に作製された第１固定子コアおよび第２固定子コアを、軸方向に離反して、かつ上記ティースの周方向位置を一致させて同軸に配置して構成され、スロットがオープンスロットに構成された固定子コア、およびそれぞれ、接続部のない連続した導体線を上記固定子コアの軸方向に相対する上記ティースの対に集中巻に巻いて作製された複数の集中巻コイルを有し、上記ハウジング内に配設された固定子と、突極が円筒状の基部の外周面に周方向に等角ピッチで突設されてなる同一形状に作製された第１回転子コアおよび第２回転子コアを、それぞれ上記第１固定子コアおよび上記第２固定子コアの内周側に位置させ、かつ互いに周方向に半突極ピッチずらして回転軸に同軸に固着され、上記ハウジング内に回転可能に配設された回転子と、上記第１固定子コアと上記第２固定子コアとの間に配設され、上記第１回転子コアの突極と上記第２回転子コアの突極とが異なる極性となるように界磁磁束を発生する永久磁石と、を備えている。上記第１固定子コアおよび上記第２固定子コアは、円弧形のコアバック部および上記コアバック部の内周面から径方向内方に突出する１つの上記ティースからなるコアブロックを軸方向に離間させて重ね合わせて構成されたコアブロック対を、上記コアバック部の周方向の側面同士が接するように円環状に配列して構成され、上記永久磁石は、それぞれ、円弧形の基部、基部の内周面から径方向内方に突出する１つの軸部、および上記軸部の内径側端部から周方向両側に突出する鍔部を有し、上記基部および上記軸部を上記コアブロック対内に位置させ、かつ上記鍔部を上記コアブロック対から周方向に突出させて、上記コアブロック対間に挟持された複数の磁石ブロックに分割構成されている。

この発明によれば、集中巻コイルが集中巻に巻かれ、磁石ブロックが軸部の内径側端部から周方向両側に突出する鍔部を有しているので、電動機の軸方向寸法を増大させることなく、出力が高められる。また、コアブロックのティースが先細り形状に作製され、かつコアブロックがティースの内径側端部から周方向両側に突出する鍔部を有していないので、集中巻コイルを高占積率でティース対に装着することができる。

この発明の実施の形態１に係る磁気誘導子型電動機の主要構成を示す一部破断斜視図である。 この発明の実施の形態１に係る磁気誘導子型電動機における回転子を示す斜視図である。 この発明の実施の形態１に係る磁気誘導子型電動機における固定子ＡＳＳＹを示す一部破断斜視図である。 この発明の実施の形態１に係る磁気誘導子型電動機におけるコアブロックを示す斜視図である。 この発明の実施の形態１に係る磁気誘導子型電動機における磁石ブロックを示す斜視図である。 この発明の実施の形態１に係る磁気誘導子型電動機の固定子の製造方法を説明するフロー図である。 この発明の実施の形態１に係る磁気誘導子型電動機におけるコイルＡＳＳＹを示す斜視図である。 この発明の実施の形態１に係る磁気誘導子型電動機の固定子の製造方法における磁石ブロックをコイルＡＳＳＹに装着する工程を説明する図である。 この発明の実施の形態１に係る磁気誘導子型電動機の固定子の製造方法における磁石ブロックをコイルＡＳＳＹに装着する工程を説明する図である。 この発明の実施の形態１に係る磁気誘導子型電動機の固定子の製造方法における１つめのコアブロックをコイルＡＳＳＹに装着する工程を説明する図である。 この発明の実施の形態１に係る磁気誘導子型電動機の固定子の製造方法における２つめのコアブロックをコイルＡＳＳＹに装着する工程を説明する図である。 この発明の実施の形態１に係る磁気誘導子型電動機における磁石ブロックとコイルＡＳＳＹとの寸法の関係を示す模式図である。 この発明の実施の形態２に係る磁気誘導子型電動機における固定子ＡＳＳＹの構成を説明する図である。 この発明の実施の形態３に係る磁気誘導子型電動機における固定子ＡＳＳＹを示す斜視図である。 この発明の実施の形態４に係る磁気誘導子型電動機における磁石ブロックとコアブロックを重ねた状態を示す平面図である。 この発明の実施の形態５に係る磁気誘導子型電動機における磁石ブロックとコアブロックを重ねた状態を示す平面図である。 この発明の実施の形態６に係る磁気誘導子型電動機における磁石ブロックとコアブロックを重ねた状態を示す平面図である。 この発明の実施の形態７に係る磁気誘導子型電動機における磁石ブロックを円環状に配列した状態を示す平面図である。 図１８のＸＩＸ−ＸＩＸ矢視断面図である。 この発明の実施の形態８に係る磁気誘導子型電動機における磁石ブロックを示す斜視図である。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る磁気誘導子型電動機の主要構成を示す一部破断斜視図、図２はこの発明の実施の形態１に係る磁気誘導子型電動機における回転子を示す斜視図、図３はこの発明の実施の形態１に係る磁気誘導子型電動機における固定子ＡＳＳＹを示す一部破断斜視図、図４はこの発明の実施の形態１に係る磁気誘導子型電動機におけるコアブロックを示す斜視図、図５はこの発明の実施の形態１に係る磁気誘導子型電動機における磁石ブロックを示す斜視図である。なお、図１および図３では、便宜上、集中巻コイルの一部およびインシュレータが省略されている。

図１において、磁気誘導子型電動機１は、鉄などの塊状磁性体で作製された回転軸２に同軸に固着された回転子３と、回転子３を囲繞するように配設された固定子コア８にトルク発生用駆動コイルとしての固定子コイル１１を巻装してなる固定子７と、界磁手段としての永久磁石１２と、回転子３、固定子７および永久磁石１２を収納するハウジング１４と、を備えている。

回転子３は、図２に示されるように、定められた形状に成形された多数枚の磁性鋼板を積層一体化して作製された第１および第２回転子コア４，５と、複数枚の磁性鋼板を積層一体化して作製され、軸心位置に回転時挿入孔（図示せず）が穿設された円盤状の隔壁６と、を備える。第１および第２回転子コア４，５は、同一形状に作製され、軸心位置に回転軸挿入孔が穿設された円筒状の基部４ａ，５ａと、基部４ａ，５ａの外周面から径方向外方に突出され、かつ軸方向に延設されて、周方向に等角ピッチで２つ設けられた突極４ｂ，５ｂと、から構成されている。

第１および第２回転子コア４，５は、周方向に半突極ピッチずらして、隔壁６を介して相対して互いに接して配置され、それらの回転軸挿入孔に挿通された回転軸２に固着されて、回転子３を構成している。そして、回転子３は、回転軸２の両端を軸受（図示せず）に支持されてハウジング１４内に回転可能に配設されている。

固定子コア８は、同一形状に作製された第１および第２固定子コア９Ａ，９Ｂを備える。第１および第２固定子コア９Ａ，９Ｂは、円筒状のコアバックと、それぞれ、コアバックの内周面から径方向内方に突出して周方向に等角ピッチで６つ設けられたティース１０ｂと、を備える。内周側に開口するスロット１０ｃが、コアバックと隣り合うティース１０ｂとにより形成されている。第１および第２固定子コア９Ａ，９Ｂは、ティース１０ｂの周方向位置を一致させ、軸方向に離間して、それぞれ第１および第２回転子コア４，５を囲繞するように軸方向に配列されて、ハウジング１４内に配設されている。この固定子コア８のスロット１０ｃは、ティース１０ｂの内径側端部に鍔部がなく、オープンスロットに構成されている。

第１および第２固定子コア９Ａ，９Ｂは、それぞれ、周方向に６等分割された６つのコアブロック１０により構成される。コアブロック１０は、図４に示されるように、円弧形のコアバック部１０ａと、コアバック部１０ａの内周面の周方向中央位置から径方向内方に突出する、周方向幅が径方向内方に向かって漸次狭くなる先細り形状のティース１０ｂと、を備え、略Ｔ字状に打ち抜かれた多数枚の磁性鋼板を積層一体化して作製される。第１および第２固定子コア９Ａ，９Ｂは、それぞれ、コアブロック１０を、コアバック部１０ａの周方向の側面同士を突き合わせて円環状に６つ配列して構成される。６つのコアバック部１０ａが円環状に配列して、第１および第２固定子コア９Ａ，９Ｂのコアバックを構成する。

永久磁石１２は、６つの磁石ブロック１３により構成される。磁石ブロック１３は、図５に示されるように、円弧形の基部１３ａ、基部１３ａの内周面から径方向内方に突出する軸部１３ｂ、および軸部１３ｂの突出端（内径側端部）から周方向両側に突出する鍔部１３ｃからなる、均一な厚みの略Ｔ字状の塊状体に成形されている。そして、基部１３ａは、コアバック部１０ａと同等の外形形状に形成されている。また、軸部１３ｂは、径方向長さがティース１０ｂより僅かに短いが、ティース１０ｂと同等の外形形状に形成されている。

磁石ブロック１３は、図３に示されるように、基部１３ａをコアバック部１０ａ間に位置させ、軸部１３ｂをティース１０ｂ間に位置させて、一対のコアブロック１０間に挟持されている。このとき、磁石ブロック１３は、基部１３ａおよび軸部１３ｂが一対のコアブロック１０間からはみ出さず、鍔部１３ｃがティース１０ｂの内径側端部から周方向両側に突出する。また、磁石ブロック１３は、一対のコアブロック１０に接する両面がＮ極とＳ極となるように軸方向に着磁されている。

固定子コイル１１は、それぞれ、例えば、エナメル樹脂で絶縁被覆された、かつ接続部のない連続した銅やアルミニウムなどからなる平角導体を、スロット１０ｃを跨がないで軸方向に相対して対をなすティース１０ｂにフラットワイズ巻きに螺旋状に４ターン巻いて作製された６つの集中巻コイル１１ａを有する。集中巻コイル１１ａが、磁石ブロック１３を挟持したコアブロック１０の対の相対するティース１０ｂの対に、インシュレータ（図示せず）を介して装着されて、図３に示される固定子ＡＳＳＹ２０が構成される。

このように構成された固定子ＡＳＳＹ２０を、コアバック部１０ａの周方向の側面同士を突き合わせて円環状に６個配列してハウジング１４内に挿入、固定し、固定子７が作製される。ハウジング１４は、第１固定子コア９Ａのコアバックの外周面と第２固定子コア９Ｂのコアバックの外周面とに接するように配設されている。そして、ハウジング１４は、非磁性体で作製され、永久磁石１２の磁路を短絡しないようになっている。

また、固定子コイル１１は、例えば、６つの集中巻コイル１１ａを周方向の配列順にＵ相、Ｖ相、Ｗ相、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のコイルとして結線されて、三相交流巻線に構成される。
また、第１および第２固定子コア９Ａ，９Ｂが、円弧形のコアバック部１０ａおよびティース１０ｂからなる略Ｔ字状のコアブロック１０を、コアバック部１０ａの周方向側面同士を突き合わせて円環状に配列して構成されている。そこで、隣接するコアブロック１０のコアバック部１０ａ同士が接し、固定子コイル１１により発生する磁束の周方向の磁路が確保される。

つぎに、このように構成された磁気誘導子型電動機１の動作について説明する。
永久磁石１２の磁束は、図１に矢印で示されるように、第２固定子コア９Ｂ内に入り、第２固定子コア９Ｂ内を径方向内方に流れ、ティース１０ｂからティース１０ｂに相対する第２回転子コア５の突極５ｂに入る。そして、第２回転子コア５に入った磁束は、第２回転子コア５内を径方向内方に流れた後、その一部が第２回転子コア５の基部５ａを軸方向に流れ、残部が回転軸２内を軸方向に流れて、第１回転子コア４に入る。そして、第１回転子コア４に入った磁束は、第１回転子コア４内を径方向外方に流れ、突極４ｂから第１固定子コア９Ａのティース１０ｂに入る。第１固定子コア９Ａに入った磁束は、第１固定子コア９Ａ内を径方向外方に流れた後、第１固定子コア９Ａ内を軸方向に流れて、永久磁石１２に戻る。

この時、第１および第２回転子コア４，５の突極４ｂ，５ｂが周方向に半突極ピッチずれているので、磁束は、軸方向から見ると、Ｎ極とＳ極とが周方向に交互に配置されたように作用する。そして、固定子コイル１１に回転子３の回転位置に応じて交流電流を流すことにより、トルクを発生させる。これにより、磁気誘導子型電動機１は、無整流子モータとして動作し、磁気的には、４極６スロットの永久磁石式同期電動機として動作する。

この実施の形態１によれば、固定子コイル１１を構成する集中巻コイル１１ａが４ターンに巻かれているので、１ターンに巻かれた集中巻コイルの場合に比べ、同一電流における同一回転数の出力を増加させることができる。また、磁石ブロック１３が、軸部１３ｂの内径側端部から周方向両側に突出する鍔部１３ｃを有しているので、磁石体積を増大できる。そこで、第１および第２回転子コア４，５の突極４ｂ，５ｂに誘起される磁束量が多くなり、第１および第２回転子コア４，５に発生する回転駆動力が大きくなる。これにより、自動車用過給器に適用できる高出力の磁気誘導子型電動機１を実現できる。なお、この実施の形態１では、集中巻きコイル１１ａのターン数が４ターンであるが、出力が十分である場合には、集中巻きコイル１１ａのターン数が１ターンでもよい。

また、鍔部１３ｃが軸部１３ｂの内径側端部から周方向に突出するように形成されているので、固定子７の軸方向寸法の増大がなく、軸共振の問題の発生を抑制できるとともに、集中巻コイル１１ａの巻装スペースを確保できる。

また、磁石ブロック１３の軸方向幅と略等しい軸方向幅を有し、かつ突極４ｂ，５ｂの外径と略等しい外径を有する、磁性材料で作製された円盤状の隔壁６が、第１および第２回転子コア４，５間に配置されているので、磁気飽和を緩和できる。

ここで、固定子コア８をハウジング１４に強固に保持させることは、固定子７に発生する磁気吸引力などに起因する振動を抑制する上で重要となる。そこで、ハウジング１４に円筒部を形成し、円環状に配列されたコアブロック１０の対の群を、ハウジング１４の円筒部に圧入、あるいは焼きばめにより固着し、コアブロック１０の対の群の締結力を大きくして、固定子７の剛性を高めることが望ましい。

つぎに、固定子７の製造方法を説明する。図６はこの発明の実施の形態１に係る磁気誘導子型電動機の固定子の製造方法を説明するフロー図、図７はこの発明の実施の形態１に係る磁気誘導子型電動機における固定子ＡＳＳＹを示す斜視図、図８および図９はそれぞれこの発明の実施の形態１に係る磁気誘導子型電動機の固定子の製造方法における磁石ブロックをコイルＡＳＳＹに装着する工程を説明する図、図１０はこの発明の実施の形態１に係る磁気誘導子型電動機の固定子の製造方法における１つめのコアブロックをコイルＡＳＳＹに装着する工程を説明する図、図１１はこの発明の実施の形態１に係る磁気誘導子型電動機の固定子の製造方法における２つめのコアブロックをコイルＡＳＳＹに装着する工程を説明する図である。

まず、コアブロック１０、磁石ブロック１３およびコイルＡＳＳＹ２１が用意される。
コイルＡＳＳＹ２１は、図７に示されるように、軸部１３ｂを一対のティース１０ｂで挟み込んだ積層体の外形形状に略一致する筒状体に成形された絶縁用のインシュレータ２２に集中巻コイル１１ａを外嵌状態に装着して作製される。図示していないが、コイルＡＳＳＹ２１は、例えば、軸部１３ｂを一対のティース１０ｂで挟み込んだ積層体の外形形状に略一致する巻き型に絶縁用のインシュレータ２２を巻き付け、インシュレータ２２の上から平角導体をフラットワイズ巻きに螺旋状に４ターン巻き付けた後、集中巻コイル１１ａをインシュレータとともに巻き型から引き抜いて作製される。このように作製されたコイルＡＳＳＹ２１は、長方形の短辺が、長方形の短辺および長辺の２辺と直交する方向に漸次長くなる筒状体に構成される。ここで、便宜上、コイルＡＳＳＹ２１の筒状体の長方形の短辺および長辺の２辺と直交する方向、長方形の長辺の長さ方向、および長方形の短辺の長さ方向を、それぞれ、径方向、軸方向、および周方向とする。

ついで、磁石ブロック１３の軸部１３ｂの幅方向および厚み方向の中央を通る中心軸をコイルＡＳＳＹ２１の径方向に一致させ、鍔部１３ｃ側をコイルＡＳＳＹ２１に向けて磁石ブロック１３をコイルＡＳＳＹ２１の大開口（外径側開口）の径方向外側に配置させる。そこで、径方向内方から見て、鍔部１３ｃがコイルＡＳＳＹ２１の小開口（内径側開口）内に収まるように、磁石ブロック１３を中心軸周りに回転させる。その後、磁石ブロック１３の傾斜姿勢を維持しつつ、磁石ブロック１３を径方向に移動し、コイルＡＳＳＹ２１に挿入する（Ｓｔｅｐ１）。これにより、磁石ブロック１３は、図８に示されるように、鍔部１３ｃが小開口から突き出てコイルＡＳＳＹ２１に挿入される。

ついで、図９に示されるように、鍔部１３ｃの突出方向が周方向に一致するように磁石ブロック１３を中心軸周りに回転させるとともに、磁石ブロック１３をコイルＡＳＳＹ２１の軸方向の中央に位置させる（Ｓｔｅｐ２）。

ついで、図１０に示されるように、１つめのコアブロック１０のティース１０ｂの幅方向および厚み方向の中央を通る中心軸をコイルＡＳＳＹ２１の径方向に一致させ、ティース１０ｂ側をコイルＡＳＳＹ２１の大開口側からコイルＡＳＳＹ２１内の磁石ブロック１３の一側に挿入する（Ｓｔｅｐ３）。

ついで、図１１に示されるように、２つめのコアブロック１０のティース１０ｂの幅方向および厚み方向の中央を通る中心軸をコイルＡＳＳＹ２１の径方向に一致させ、ティース１０ｂ側をコイルＡＳＳＹ２１の大開口側からコイルＡＳＳＹ２１内の磁石ブロック１３の他側に挿入する（Ｓｔｅｐ４）。これにより、固定子ＡＳＳＹ２０が作製される。
ついで、固定子ＡＳＳＹ２０を、コアバック部１０ａの周方向の側面同士を突き合わせて円環状に６個配列してハウジング１４内に挿入、固定し、固定子７が作製される。

ここで、本願の効果を説明するために、スロットがティースの内径側端部に鍔部を有するセミクローズドスロットに構成されている固定子コアに集中巻コイルを装着する従来の方法について説明する。例えば、特許文献２では、ティースの内径側端部に形成された鍔部の周方向幅より大きい短辺を有するエッジワイズコイルを、鍔部を通してティースに挿入し、その後エッジワイズコイルの両長辺を軸方向逆側に変位させて、エッジワイズコイルの短辺長さを縮小させ、エッジワイズコイルをティースに装着していた。この特許文献２の方法では、占積率を高めることはできるが、エッジワイズコイルの軸方向寸法が増大してしまう。

また、複数本のＵ字状のコイル体を軸方向一側からティースに装着し、軸方向他側に突出するコイル体の端部とターン間を連結する接続用コイルを溶接して集中巻コイルを作製することも考えられる。この方法においても、占積率を高めることがきるが、ティースの軸方向他側に溶接スペースが必要となり、集中巻コイルの軸方向寸法が増大してしまう。

この実施の形態１では、コアブロック１０のコイルＡＳＳＹ２１への挿入工程に先立って、鍔部１３ｃとコイルＡＳＳＹ２１との干渉を回避するように磁石ブロック１３を中心軸周りに回転させてコイルＡＳＳＹ２１に挿入している。さらに、コアブロック１０をティース１０ｂの内径側端部に鍔部を備えない構成として、コアブロック１０をコイルＡＳＳＹ２１内の磁石ブロック１３の両側に順次挿入している。これにより、コイルＡＳＳＹ２１が磁石ブロック１３を挟み込んだコアブロック１０のティース１０ｂの対に接するように装着される。

このように、実施の形態１によれば、コイルＡＳＳＹ２１を内径側に鍔部１３ｃを有するコアブロック１０の対に簡易な工程で、占積率を高めつつ、軸方向寸法の増大を抑えて、装着できるので、固定子ＡＳＳＹ２０を安価に作製できる。さらに、軸共振の問題の発生を抑制できる磁気誘導子型電動機１が得られる。
また、コアブロック１０のティース１０ｂが周方向幅を径方向内方に向かって漸次狭くなる先細り形状に形成されている。そこで、スロット１０ｃが断面矩形に形成され、集中巻コイル１１ａを高占積率で装着できるとともに、コアブロック１０をコイルＡＳＳＹ２１内の磁石ブロック１３の両側への挿入が容易となる。

つぎに、磁石ブロック１３の先端面とコイルＡＳＳＹ２１の小開口との寸法の関係について図１２を参照しつつ説明する。図１２はこの発明の実施の形態１に係る磁気誘導子型電動機における磁石ブロックとコイルＡＳＳＹとの寸法の関係を示す模式図である。

コイルＡＳＳＹ２１の内径側開口である小開口２１ａの軸方向長さをＨcoil、周方向長さをＷcoilとし、磁石ブロック１３の内径側端面の軸方向厚みをＨmag、周方向長さＷmagとする。そこで、鍔部１３ｃは、式（１）を満足するように形成されていれば、磁石ブロック１３を軸部１３ｂの幅方向および厚み方向の中央を通る中心軸Ｏ周りに回転させて小開口２１ａ内を通ることができる。なお、集中巻コイル１１ａの内径側開口が、実質的に、コイルＡＳＳＹ２１の小開口２１ａとなる。
Ｗmag＋{Ｈmag×（Ｈcoil／Ｗcoil）}＜（Ｗcoil²＋Ｈcoil²）^1/2・・（１）

ここで、上記実施の形態１では、コイルＡＳＳＹ２１が、一対のティース１０ｂで軸部１３ｂを挟み込んだ積層体の外形形状と同等の内形形状の筒状体に作製されているが、コイルＡＳＳＹ２１を、周方向の両側面（傾斜面）間の間隔が積層体の周方向の両側面間の間隔より僅かに狭い筒状体に作製してもよい。この場合、コイルＡＳＳＹ２１内の磁石ブロック１３の両側のスペースへのコアブロック１０の挿入は軽圧入となり、コアブロック１０はコイルＡＳＳＹ２１の周方向の両側面の間隔を拡張しつつ挿入される。そこで、集中巻コイル１１ａおよびインシュレータ２２はコアブロック１０のティース１０ｂの周方向の両側面の面形状にならって変形し、インシュレータ２２を介しての集中巻コイル１１ａとティース１０ｂとの接触面積が増大する。

これにより、集中巻コイル１１ａで発生する銅損による熱が効率よくコアブロック１０に伝達され、固定子コイル１１の冷却性が高められる。また、コイルＡＳＳＹ２１とコアブロック１０および磁石ブロック１３との結合力が高められるので、固定子ブロック２０の搬送時や固定子７の組立工程で、コアブロック１０や磁石ブロック１３が外れて固定子ＡＡＳＹ２０が分解されるようなことがなく、固定子ＡＳＳＹ２０の搬送性や固定子７の組立作業性が高められる。なお、コアブロック１０の圧入力が大きくなると、磁石ブロック１３の割れが発生する危険性が生じるので、磁石ブロック１３に割れが発生しない程度の圧入力となるように、コイルＡＳＳＹ２１の寸法を設定することが好ましい。

また、コイルＡＳＳＹ２１を、周方向の両側面間の間隔のみならず、軸方向の両側面の間隔を一対のティース１０ｂで軸部１３ｂを挟み込んだ積層体の軸方向の積み重ね寸法より僅かに短い筒状体に作製してもよい。この場合、コアブロック１０の挿入は軽圧入となり、コイルＡＳＳＹ２１は周方向の両側面のみならず、軸方向の両側面も、コアブロック１０の積層体の軸方向の両端面にならって変形する。そこで、インシュレータ２２を介しての集中巻コイル１１ａとティース１０ｂとの接触面積がさらに増大し、固定子コイル１１の冷却性がさらに高められる。

また、上記実施の形態１では、インシュレータ２２は軸部１３ｂを一対のティース１０ｂで挟み込んだ積層体の外形形状に略一致する内形形状の筒状体に成形されているが、インシュレータ２２の内側部の軸方向中央付近の軸部１３ｂを保持する部分を、磁石ブロック１３の軸部１３ｂの側面に合わせた形状にしてもよい。この場合、第１および第２固定子コア９Ａ，９Ｂおよび永久磁石１２と、第１および第２回転子コア４，５との軸方向に位置関係が精度よく決まり、それらの位置関係のバラツキに起因して第１および第２回転子コア４，５に発生する回転駆動力のバラツキを抑制できる。

また、上記実施の形態１において、コアブロック１０および磁石ブロック１３の軸方向積み重ね寸法と、コイルＡＳＳＹ２１の軸方向寸法を設定する際に、コアブロック１０および磁石ブロック１３の軸方向積み重ね寸法の数を減らすことにより、嵌め合い寸法をより精度よく設定することが可能となる。

実施の形態２．
図１３はこの発明の実施の形態２に係る磁気誘導子型電動機における固定子ＡＳＳＹの構成を説明する図であり、図１３の（ａ）は径方向内方から見た平面図、図１３の（ｂ）は斜視図である。

図１３において、磁石ブロック１３Ａは、軸部１３ｂの内径側端部から周方向両側に突出する鍔部１３ｄの軸方向厚みが軸部１３ｂの軸方向厚みより厚く形成されている。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。

この実施の形態２では、鍔部１３ｄの軸方向厚みが厚くなっているので、上記実施の形態１にくらべて、磁石ブロック１３Ａの体積が増大される。そこで、第１および第２回転子コア４，５の突極４ｂ，５ｂに誘起される磁束量が多くなり、第１および第２回転子コア４，５に発生する回転駆動力がさらに大きくなる。

実施の形態３．
図１４はこの発明の実施の形態３に係る磁気誘導子型電動機における固定子ＡＳＳＹを示す斜視図である。

図１４において、磁石ブロック１３Ｂは、鍔部１３ｄと同じ軸方向厚みを有する膨出部１３ｅが軸部１３ｂの内径側端部の厚みを厚くして鍔部１３ｄ対を連結するように形成されている。コアブロック１０Ａは、膨出部１３ｅが嵌合される凹部１０ｄがティース１０ｂの磁石ブロック１３Ｂとの対向面の内径側端部に凹設されている。
なお、他の構成は上記実施の形態２と同様に構成されている。

この実施の形態３では、鍔部１３ｄと同じ軸方向厚みを有する膨出部１３ｅが基部１３ｂの内径側端部に鍔部１３ｄ間を連結するように形成されているので、上記実施の形態２にくべて、磁石ブロック１３Ｂの体積が、膨出部１３ｅの分だけ増大される。そこで、第１および第２回転子コア４，５の突極４ｂ，５ｂに誘起される磁束量が多くなり、第１および第２回転子コア４，５に発生する回転駆動力がさらに大きくなる。

また、膨出部１３ｅが嵌合される凹部１０ｄがコアブロック１０Ａのティース１０ｂの磁石ブロック１３Ｂとの対向面の内径側端部に凹設されているので、膨出部１３ｅを凹部１０ｄに嵌合させることで、磁石ブロック１３Ｂをコアブロック１０Ａに位置決めできる。そこで、磁石ブロック１３Ｂをコアブロック１０Ａとの位置決め精度が高められる。

実施の形態４．
図１５はこの発明の実施の形態４に係る磁気誘導子型電動機における磁石ブロックとコアブロックを重ねた状態を示す平面図である。

図１５において、磁石ブロック１３Ｃは、鍔部１３ｃの内径側の角部が面取りされて、軸部１３ｂから周方向に離れるにつれ径方向外方に変位する傾斜面１３ｆが形成されている。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。

この実施の形態４では、鍔部１３ｃの内径側を向く面が軸部１３ｂから周方向に離れるにつれ径方向外方に変位する傾斜面１３ｆに形成されているので、磁石ブロック１３ＣをコイルＡＳＳＹ２１に挿入する際に、鍔部１３ｃがコイルＡＳＳＹ２１に接触して損傷するような事態の発生が抑制される。

実施の形態５．
図１６はこの発明の実施の形態５に係る磁気誘導子型電動機における磁石ブロックとコアブロックを重ねた状態を示す平面図である。

図１６において、磁石ブロック１３Ｄは、鍔部１３ｃの外径側の角部が面取りされて、軸部１３ｂに近づくにつれ径方向外方に変位する傾斜面１３ｇが形成されている。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。

この実施の形態５では、鍔部１３ｃの外径側を向く面が軸部１３ｂに近づくにつれ径方向外方に変位する傾斜面１３ｇに形成されているので、一対の鍔部１３ｃの周方向幅が狭くなり、磁石ブロック１３ＤをコイルＡＳＳＹ２１に挿入する際に、鍔部１３ｃがコイルＡＳＳＹ２１に接触して損傷するような事態の発生が抑制される。

実施の形態６．
図１７はこの発明の実施の形態６に係る磁気誘導子型電動機における磁石ブロックとコアブロックを重ねた状態を示す平面図である。

図１７において、磁石ブロック１３は、固定子ＡＳＳＹ２０を円環状に配列したときに、隣り合う鍔部１３ｃ間に隙間δを有するように形成されている。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。

この実施の形態６では、固定子ＡＳＳＹ２０を円環状に配列したときに、隣り合う磁石ブロック１３の鍔部１３ｃ間に隙間δが形成されている。そこで、環状に配列された固定子ＡＳＳＹ２０をハウジング１４に挿入、固定する際に、鍔部１３ｃ同士が接触して損傷するような事態が防止される。

実施の形態７．
図１８はこの発明の実施の形態７に係る磁気誘導子型電動機における磁石ブロックを円環状に配列した状態を示す平面図、図１９は図１８のＸＩＸ−ＸＩＸ矢視断面図である。

図１８および図１９において、磁石ブロック１３Ｅは、軸部１３ｂの内径側端部から周方向一側に突出する鍔部１３ｃ１の周方向の側面が、軸方向一側から他側に向かって、軸部１３ｂからの突出量が漸次多くなる傾斜面１３ｈ１に形成され、軸部１３ｂの内径側端部から周方向他側に延出する鍔部１３ｃ２の周方向の側面が、軸方向一側から他側に向かって、軸部１３ｂからの突出量が漸次少なくなる傾斜面１３ｈ２に形成されている。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。

この実施の形態７では、軸部１３ｂの内径側端部から周方向の両側に突出する鍔部１３ｃ１，１３ｃ２の周方向の側面が、それぞれ、傾斜面１３ｈ１，１３ｈ２に形成されている。そこで、固定子ＡＳＳＹ２０を円環状に配列したときに、隣り合う磁石ブロック１３Ｅの鍔部１３ｃ１，１３ｃ２間に隙間が形成される。これにより、環状に配列された固定子ＡＳＳＹ２０をハウジング１４に挿入、固定する際に、鍔部１３ｃ１，１３ｃ２同士が接触して損傷するような事態が防止される。また、磁石ブロック１３Ｅを径方向内方からみると、軸部１３ｂおよび鍔部１３ｃ１，１３ｃ２を含む内径側端面は平行四辺形となっている。そこで、内径側端面が径方向内方から見て長方形である磁石ブロック１３に比べ、磁石ブロック１３ＥのコイルＡＳＳＹ２１への挿入時に、コイルＡＳＳＹ２１との接触がし難くなり、コイルＡＳＳＹ２１との接触に起因する損傷の発生が抑制される。

なお、上記実施の形態７では、磁石ブロック１３Ｅの内径側端面が径方向内方から見て平行四辺形となるように、軸部１３ｂの内径側端部から周方向の両側に突出する鍔部１３ｃ１，１３ｃ２の周方向の側面を傾斜面１３ｈ１，１３ｈ２としているが、磁石ブロックの内径側端面が径方向内方から見て等脚台形となるように、軸部１３ｂの内径側端部から周方向の両側に突出する鍔部１３ｃ１，１３ｃ２の周方向の側面を傾斜面としてもよい。

実施の形態８．
図２０はこの発明の実施の形態８に係る磁気誘導子型電動機における磁石ブロックを示す斜視図である。

図２０において、保護部材２３が、磁石ブロック１３の軸方向の両面に被覆されている。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。

この実施の形態８では、保護部材２３が、磁石ブロック１３の軸方向の両面を覆うように被覆されている。そこで、コアブロック１０をコイルＡＳＳＹ２１内の磁石ブロック１３の両側に挿入する際に、コアブロック１０の角部が磁石ブロック１３に当たり、磁石ブロック１３が損傷しても、磁石粉の飛散が保護部材２３により防止される。さらに、コアブロック１０をコイルＡＳＳＹ２１内の磁石ブロック１３の両側に挿入する際に、保護部材２３が潤滑剤として機能し、コアブロック１０の挿入が容易となり、固定子ブロック２０の組立性が高められる。

ここで、保護部材２３は、コアブロック１０と磁石ブロック１３との間の磁気抵抗を増大させて、モータ特性を低下させる要因となることから、高透磁率材料を用いることが望ましい。保護部材２３は、例えば、コアブロック１０の材料である電磁鋼板の薄板を磁石ブロック１３の両面の面形状と略同形状に形成したものを磁石ブロック１３の両面に接着固定して構成される。

なお、上記各実施の形態では、集中巻コイルが平角導体をフラットワイズ巻きに巻いて作製されているが、集中巻コイルは平角導体をエッジワイズ巻きに巻いて作製してもよい。
また、上記各実施の形態では、集中巻コイルが平角導体を用いて作製されているが、集中巻コイルは断面円形の導体線を用いてもよい。
また、上記各実施の形態では、集中巻コイルのターン数を４ターンとしているが、集中巻コイルのターン数は４ターンに限定されず、１ターン以上であればよい。

また、上記各実施の形態では、隣り合う磁石ブロックの基部同士が接するように構成されているが、磁石ブロックは隣り合う磁石ブロックの基部同士が離間するように構成されてもよい。この場合、固定子ＡＳＳＹを環状に配列する際に、基部同士が当たることに起因する磁石ブロックの割れの発生を防止できる。
また、上記各実施の形態では、インシュレータが軸方向に相対するティースの対に外嵌状態に装着されているが、インシュレータを省略してもよい。この場合、コイルＡＳＳＹは、集中巻コイルのみの構成となる。

この発明に係る磁気誘導子型電動機は、非磁性材料で作製されたハウジングと、複数のティースが、周方向幅が径方向内方に向かって漸次狭くなる先細り形状に形成されて、円筒状のコアバックの内周面から径方向内方に突出して周方向に等角ピッチで配設されてなる、同一形状に作製された第１固定子コアおよび第２固定子コアを、軸方向に離間して、かつ上記ティースの周方向位置を一致させて同軸に配置して構成され、スロットがオープンスロットに構成された固定子コアを有し、かつ、接続部のない連続した導体線を上記固定子コアの軸方向に相対する上記ティースの対に集中巻方式で巻回して作製されたコイルを複数個有し、上記ハウジング内に配設された固定子と、突極が円筒状の基部の外周面に周方向に等角ピッチで突設されてなる同一形状に作製された第１回転子コアおよび第２回転子コアを有し、上記第１回転子コアを上記第１固定子コアの内周側に位置させ、上記第２回転子コアを上記第２固定子コアの内周側に位置させ、かつ上記第１回転子コアと上記第２回転子コアとを互いに周方向に半突極ピッチずらして回転軸に同軸に固着され、上記ハウジング内に回転可能に配設された回転子と、上記第１固定子コアと上記第２固定子コアとの間に配設され、上記第１回転子コアの突極と上記第２回転子コアの突極とが異なる極性となるように界磁磁束を発生する永久磁石と、を備えている。上記第１固定子コアおよび上記第２固定子コアは、円弧形のコアバック部および上記コアバック部の内周面から径方向内方に突出する１つの上記ティースからなるコアブロックを軸方向に離間させて重ね合わせて構成されたコアブロック対を、上記コアバック部の周方向の側面同士が接するように円環状に配列して構成され、上記永久磁石は、円弧形の基部、基部の内周面から径方向内方に突出する１つの軸部、および上記軸部の内径側端部から周方向両側に突出する鍔部を有し、上記基部および上記軸部を上記コアブロック対内に位置させ、かつ上記鍔部を上記コアブロック対から周方向に突出させて、上記コアブロック対間に挟持された複数の磁石ブロックに分割構成されている。

回転子３は、図２に示されるように、定められた形状に成形された多数枚の磁性鋼板を積層一体化して作製された第１および第２回転子コア４，５と、複数枚の磁性鋼板を積層一体化して作製され、軸心位置に回転軸挿入孔（図示せず）が穿設された円盤状の隔壁６と、を備える。第１および第２回転子コア４，５は、同一形状に作製され、軸心位置に回転軸挿入孔が穿設された円筒状の基部４ａ，５ａと、基部４ａ，５ａの外周面から径方向外方に突出され、かつ軸方向に延設されて、周方向に等角ピッチで２つ設けられた突極４ｂ，５ｂと、から構成されている。

これにより、集中巻コイル１１ａで発生する銅損による熱が効率よくコアブロック１０に伝達され、固定子コイル１１の冷却性が高められる。また、コイルＡＳＳＹ２１とコアブロック１０および磁石ブロック１３との結合力が高められるので、固定子ＡＳＳＹ２０の搬送時や固定子７の組立工程で、コアブロック１０や磁石ブロック１３が外れて固定子ＡＳＳＹ２０が分解されるようなことがなく、固定子ＡＳＳＹ２０の搬送性や固定子７の組立作業性が高められる。なお、コアブロック１０の圧入力が大きくなると、磁石ブロック１３の割れが発生する危険性が生じるので、磁石ブロック１３に割れが発生しない程度の圧入力となるように、コイルＡＳＳＹ２１の寸法を設定することが好ましい。

この実施の形態３では、鍔部１３ｄと同じ軸方向厚みを有する膨出部１３ｅが軸部１３ｂの内径側端部に鍔部１３ｄ間を連結するように形成されているので、上記実施の形態２にくべて、磁石ブロック１３Ｂの体積が、膨出部１３ｅの分だけ増大される。そこで、第１および第２回転子コア４，５の突極４ｂ，５ｂに誘起される磁束量が多くなり、第１および第２回転子コア４，５に発生する回転駆動力がさらに大きくなる。

Claims (10)

1. 非磁性材料で作製されたハウジングと、
   ティースが、それぞれ、周方向幅が径方向内方に向かって漸次狭くなる先細り形状に形成されて、円筒状のコアバックの内周面から径方向内方に突出して周方向に等角ピッチで配設されてなる、同一形状に作製された第１固定子コアおよび第２固定子コアを、軸方向に離反して、かつ上記ティースの周方向位置を一致させて同軸に配置して構成され、スロットがオープンスロットに構成された固定子コア、およびそれぞれ、接続部のない連続した導体線を上記固定子コアの軸方向に相対する上記ティースの対に集中巻に巻いて作製された複数の集中巻コイルを有し、上記ハウジング内に配設された固定子と、
   突極が円筒状の基部の外周面に周方向に等角ピッチで突設されてなる同一形状に作製された第１回転子コアおよび第２回転子コアを、それぞれ上記第１固定子コアおよび上記第２固定子コアの内周側に位置させ、かつ互いに周方向に半突極ピッチずらして回転軸に同軸に固着され、上記ハウジング内に回転可能に配設された回転子と、
   上記第１固定子コアと上記第２固定子コアとの間に配設され、上記第１回転子コアの突極と上記第２回転子コアの突極とが異なる極性となるように界磁磁束を発生する永久磁石と、を備え、
   上記第１固定子コアおよび上記第２固定子コアは、円弧形のコアバック部および上記コアバック部の内周面から径方向内方に突出する１つの上記ティースからなるコアブロックを軸方向に離間させて重ね合わせて構成されたコアブロック対を、上記コアバック部の周方向の側面同士が接するように円環状に配列して構成され、
   上記永久磁石は、それぞれ、円弧形の基部、基部の内周面から径方向内方に突出する１つの軸部、および上記軸部の内径側端部から周方向両側に突出する鍔部を有し、上記基部および上記軸部を上記コアブロック対内に位置させ、かつ上記鍔部を上記コアブロック対から周方向に突出させて、上記コアブロック対間に挟持された複数の磁石ブロックに分割構成されていることを特徴とする磁気誘導子型電動機。
2. 上記鍔部が上記軸部の厚みより厚く形成されていることを特徴とする請求項１記載の磁気誘導子型電動機。
3. 膨出部が、上記鍔部と同じ厚みで、上記鍔部間を連結するように、上記基部の先端側端部に形成され、
   凹部が、上記コアブロックの上記ティースの上記磁石ブロックと相対する面の内径側端部に凹設され、
   上記磁石ブロックは、上記膨出部を上記凹部に嵌合させて、上記コアブロック対間に挟持されていることを特徴とする請求項２記載の磁気誘導子型電動機。
4. 上記鍔部の内径側角部および外径側角部の少なくとも一方が面取りされて傾斜面に形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の磁気誘導子型電動機。
5. 上記鍔部の周方向両側面が面取りされて傾斜面に形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の磁気誘導子型電動機。
6. 周方向に隣り合う上記鍔部間に隙間が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の磁気誘導子型電動機。
7. 保護部材が上記磁石ブロックの軸方向の両端面に被覆されていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の磁気誘導子型電動機。
8. 上記集中巻コイルの内径側開口の周方向幅をＷcoil、軸方向長さをＨcoilとしたときに、上記磁石ブロックの内径側端面の周方向幅Ｗmagおよび軸方向長さＨmagは、
   Ｗmag＋{Ｈmag×（Ｈcoil／Ｗcoil）}＜（Ｗcoil²＋Ｈcoil²）^1/2
   を満足するように作製されていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の磁気誘導子型電動機。
9. インシュレータが上記固定子コアの軸方向に相対する上記ティースの対に外嵌状態に装着され、上記集中巻コイルが上記インシュレータに巻かれていることを特徴とすることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の磁気誘導子型電動機。
10. 請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の磁気誘導子型電動機の製造方法において、
    上記接続部のない連続した導体線を集中巻に巻いてコイルＡＳＳＹを作製する工程と、
    上記鍔部と上記コイルＡＳＳＹとの干渉を回避するように上記磁石ブロックを回転させて上記コイルＡＳＳＹ内に挿入する工程と、
    上記コイルＡＳＳＹ内の上記磁石ブロックの一側に１つのコアブロックを挿入する工程と、
    上記コイルＡＳＳＹ内の上記磁石ブロックの他側にもう１つのコアブロックを挿入する工程と、を備えている磁気誘導子型電動機の製造方法。

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