KR101103087B1 - 액셜 갭형 회전 전기 및 회전 구동 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 회전자의 회전축을 따른 양측에 고정자를 설치하여 스러스트힘을 저감하면서도, 교번 자계가 발생하는 백 요크의 개수를 증대시키지 않는 것을 목적으로 한다. 액셜 갭형 회전 전기는, 회전자(1)와, 전기자(2)와, 고정자(3)를 구비한다. 회전자(1)는, 회전축(Q)의 둘레에서 둘레 방향으로 회전 가능한 자성체이다. 전기자(2)는 회전축에 평행한 회전축 방향의 한쪽으로부터 회전자와 대향하는 전기자 권선(22)을 가진다. 고정자(3)는, 회전축 방향의 다른 쪽으로부터 회전자를 경유하여 전기자 권선에 계자 자속을 쇄교시킨다.

Description

액셜 갭형 회전 전기 및 회전 구동 장치{AXIAL-GAP ROTARY ELECTRIC MACHINE AND ROTARY DRIVE}

이 발명은, 액셜 갭형 회전 전기에 관한 것이다.

액셜 갭형 회전 전기(이하, 간단히 「회전 전기」라고 기재한다)에서는, 회전축을 따른 갭을 사이에 두고, 고정자와 회전자가 배치된다. 이러한 구성은 다음의 이점을 가진다. 즉, 회전축 방향으로 박형화해도 계자 자속을 발생시키기 위한 영구 자석의 자극면을 넓게 할 수 있는 것, 권선의 고점적율화가 용이한 것, 크기에 비해서 토크 내지 출력을 크게 할 수 있는 것이다.

회전 전기에서는, 회전축에 평행한 방향(본원에서는 「회전축 방향」이라고 칭한다)을 따라 고정자와 회전자의 사이에서 흡인력이 작용한다(본원에서는 「스러스트힘이라고 칭한다」). 이 흡인력은, 축받이 손실의 증대, 축받이 수명의 단축이라는 문제를 초래한다.

회전 전기에 있어서, 스러스트축 방향으로 작용하는 힘을 방지하기 위해서는 하기의 구성을 채용해도 된다. 예를 들면, 회전축 방향을 따라, 1개의 고정자의 양측에 회전자를 2개 설치한다. 혹은 회전축 방향을 따라, 1개의 회전자의 양측에 2개의 고정자를 설치한다. 상술의 2종의 구성 중 어느 하나에 있어서도, 서로 반대 방향의 한 쌍의 스러스트힘이 회전축 방향을 따라 발생하고, 전체적으로 회전축 방향으로 발생하는 스러스트힘이 저감된다.

또한, 본원에 관련하는 문헌을 하기에 나타낸다.

[특허 문헌 1：일본국 특허공개 2006-353078호 공보]

[특허 문헌 2：일본국 특허공개소 61-185040호 공보]

그러나, 회전자를 2개 설치하는 구성에서는 축받이의 구성이 복잡화한다. 또한, 회전축이 길어지기 때문에, 비틀림 진동을 일으키기 쉽다는 문제도 있다.

또한, 특허 문헌 1은, 2개의 회전자를 가지며, 그 한쪽의 회전자에만 영구 자석이 설치되어 있다. 그러나 회전자는 2개 설치되어 있으므로, 상기 문제를 해결할 수는 없다.

또, 종래의 고정자에는 전기자가 채용되었으므로, 고정자를 2개 설치한 구성에서는 교번 자계가 발생하는 백 요크가 2개 존재하게 된다. 교번 자계가 백 요크에 발생하면 철손, 특히 히스테리시스손이 발생하기 때문에, 전기자의 백 요크의 개수를 증대시키는 것은 바람직하지 않다.

그래서, 본 발명은, 액셜 갭형 회전 전기에 있어서, 회전자의 회전축을 따른 양측에 고정자를 설치하여 스러스터힘을 저감하면서도, 교번 자계가 발생하는 백 요크의 개수를 증대시키지 않는 기술을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다. 또, 계자 자속을 발생시키는 영구 자석에 작용하는 감자계의 영향을 완화하는 것도 목적으로 한다. 또 계자 자속을 간단하게 조정하는 것도 목적으로 한다.

이 발명에 관련되는 액셜 갭형 회전 전기의 제1 형태는, 회전축(Q)의 주위에서 둘레 방향으로 회전 가능한 자성체인 회전자(1)와, 상기 회전축에 평행한 회전축 방향의 한쪽으로부터 상기 회전자와 대향하는 전기자 권선(22)을 가지는 전기자(2)와, 상기 회전축 방향의 다른 쪽으로부터 상기 회전자를 경유하여 상기 전기자 권선에 계자 자속을 쇄교시키는 고정자(3)를 구비한다.

이 발명에 관련되는 액셜 갭형 회전 전기의 제2 형태는, 그 제1 형태로서, 상기 회전자(1)는, 상기 고정자(3)로부터 제1 극성의 상기 계자 자속이 공급되는 제1 자성환(102N)과, 상기 제1 자성환보다 상기 회전축(Q)측에 배치되고, 상기 고정자로부터 제2 극성의 상기 계자 자속이 공급되는 제2 자성환(102S)과, 상기 전기자(2)에 대향하여 상기 둘레 방향으로 환상으로 배치되고, 상기 제2 자성환과 자기적으로 분리되고, 상기 제1 자성환과 자기적으로 연결되는 제1 자성판(100N；101N)과, 상기 전기자에 대향하여 상기 둘레 방향의 위치를 상기 제1 자성판과 교대로 하여 환상으로 배치되고, 상기 제1 자성환 및 상기 제1 자성판과 자기적으로 분리되고, 상기 제2 자성환과 자기적으로 연결되는 제2 자성판(100S；101S)을 가진다.

이 발명에 관련되는 액셜 갭형 회전 전기의 제3 형태는, 그 제2 형태로서, 상기 제1 자성판(101N)의 상기 회전축과 반대측은 상기 제1 자성환(102N)에 연결되고, 또한 상기 제2 자성환(102S)의 상기 전기자(2)측에 이르기까지 직경 방향으로 연장된다. 상기 제2 자성판(101S)의 상기 회전축측은 상기 제2 자성환에 연결되고, 또한 상기 제1 자성환의 상기 전기자측에 이르기까지 직경 방향으로 연장된다.

이 발명에 관련되는 액셜 갭형 회전 전기의 제4 형태는, 그 제2 형태 및 제3 형태 중 어느 하나로서, 상기 고정자(3)는, 상기 제1 자성환(102N)에 상기 제1 극성의 상기 계자 자속을 공급하는 제1 자극면(30N)과, 상기 제2 자성환(102S)에 상기 제2 극성의 상기 계자 자속을 공급하는 제2 자극면(30S)과, 상기 제1 자극면 및 상기 제2 자극면에 상기 계자 자속을 공급하는 영구 자석(30A, 30R)을 가진다.

이 발명에 관련되는 액셜 갭형 회전 전기의 제5 형태는, 그 제4 형태로서, 상기 영구 자석(30R)은 상기 회전축(Q)의 주위에서 환상을 나타내고 상기 회전축에 대한 직경 방향으로 착자되고, 상기 고정자(3)는, 상기 영구 자석을 각각 외주측과 내주측으로부터 덮는 제1 코어(31N) 및 제2 코어(31S)를 더 가지며, 상기 제1 코어는 상기 제1 자극면(30N)을, 상기 제2 코어는 상기 제2 자극면(30S)을, 각각 나타낸다.

이 발명에 관련되는 액셜 갭형 회전 전기의 제6 형태는, 그 제5 형태로서, 상기 고정자(3)는, 상기 제1 코어(31N)와 상기 제2 코어(31S)를 상기 회전자(1)와 반대측으로부터 자기적으로 결합하여, 상기 영구 자석(30R)으로부터 발생하는 자속을 부분적으로 단락하기 위한 제3 코어(31B)를 더 가진다.

이 발명에 관련되는 액셜 갭형 회전 전기의 제7 형태는, 그 제4 형태로서, 상기 영구 자석(30A)은, 상기 제1 자극면(30N) 및 상기 제2 자극면(30S) 중 적어도 어느 한 쪽을 나타낸다.

이 발명에 관련되는 액셜 갭형 회전 전기의 제8 형태는, 그 제7 형태로서, 상기 영구 자석(30A)은, 둘레 방향으로 환상으로 배치된다.

이 발명에 관련되는 액셜 갭형 회전 전기의 제9 형태는, 그 제8 형태로서, 상기 영구 자석(30A)은 상기 제1 자극면(30N) 및 상기 제2 자극면(30S) 중 어느 하나를 나타낸다. 상기 고정자(3)는, 상기 제1 자성환(102N)에 대향하여 배치되고, 상기 제1 자극면(30N)과 자기적으로 연결된 제1 보조 코어(33N)와, 상기 제2 자성환(102S)에 대향하여 배치되고, 상기 제2 자극면(30S)과 자기적으로 연결된 제2 보조 코어(33S)를 더 가진다.

이 발명에 관련되는 액셜 갭형 회전 전기의 제10 형태는, 그 제4 형태로서, 상기 영구 자석(30A)은, 상기 제1 자극면(30N) 및 상기 제2 자극면(30S) 중 어느 한쪽을 나타낸다. 상기 고정자(3)는, 상기 영구 자석(30A)과 자기적으로 연결되어, 상기 제1 자극면(30N) 및 상기 제2 자극면(30S)의 다른 쪽을 나타내는 요크(30Y)를 더 가진다.

이 발명에 관련되는 액셜 갭형 회전 전기의 제11 형태는, 그 제4 내지 제10 형태 중 어느 하나로서, 상기 고정자(3)는, 상기 둘레 방향으로 감겨진 계자 권선(32)을 더 가진다.

이 발명에 관련되는 액셜 갭형 회전 전기의 제12 형태는, 그 제4 형태로서, 상기 회전자(1)는, 상기 전기자에 대향하여 상기 둘레 방향의 위치를 제1 자성판(100N；101N) 및 제2 자성판(100S；101S)과 교대로 하여 환상으로 배치되고, 상기 제1 자성환(102N) 및 상기 제2 자성환(102S)과 자기적으로 분리되면서, 서로 자기적으로 연결되는 복수의 자성체(101Q)를 더 가진다.

이 발명에 관련되는 액셜 갭형 회전 전기의 제13 형태는, 그 제12 형태로서, 상기 회전자(1)는, 상기 복수의 자성체(101Q)끼리를 상기 회전축(Q)과 반대측에서 둘레 방향으로 연결하는 자성환(101Qa)을 더 가진다.

이 발명에 관련되는 액셜 갭형 회전 전기의 제14 형태는, 그 제12 형태로서, 상기 회전자(1)는, 상기 복수의 자성체(101Q)끼리를 상기 제1 자성환(102N)과 상기 제2 자성환(102S) 사이에서 둘레 방향으로 연결하는 자성환(101Qc)을 더 가진다.

이 발명에 관련되는 액셜 갭형 회전 전기의 제15 형태는, 그 제12 형태로서, 상기 회전자(1)는, 상기 복수의 자성체(101Q)끼리를 상기 회전축(Q) 측에서 둘레 방향으로 연결하는 자성환(101Qb)을 더 가진다.

이 발명에 관련되는 액셜 갭형 회전 전기의 제16 형태는, 그 제12 형태로서, 상기 고정자(3)는, 상기 복수의 자성체(101Q)에 근접하는 돌기(30Q)를 더 가진다.

이 발명에 관련되는 액셜 갭형 회전 전기의 제17 형태는, 그 제1 내지 제15 형태 중 하나로서, 상기 고정자(3)는, 상기 둘레 방향으로 감겨지고, 상기 계자 자속을 발생시키기 위한 계자 권선(32)과, 상기 계자 권선을 내주측과 외주측으로부터 끼워 상기 회전자와 반대측에서 서로 자기적으로 연결된 계자 요크(31)를 가진다.

이 발명에 관련되는 회전 구동 장치의 제1 형태는, 액셜 갭형 회전 전기의 제4 내지 제 16 중 어느 하나와, 상기 고정자(3)와 떨어져서 상기 회전자(1)와 연결되는 회전 샤프트(8)와, 상기 회전축 방향을 따라 상기 전기자(2)에 대해서 상기 회전자와 반대측에 배치되고, 상기 회전 샤프트와 연결되어 상기 회전 샤프트와의 사이에서 회전 운동을 주고 받는 엔진(9)을 구비한다. 상기 전기자에는 상기 회전 샤프트의 회전을 방해하지 않고 상기 회전 샤프트를 관통시키는 관통 구멍(200)이 설치된다.

이 발명에 관련되는 회전 구동 장치의 제2 형태는, 그 제1 형태로서, 상기 회전 샤프트(8)의 상기 고정자(3)측의 단부는, 상기 고정자에 대해서 상기 회전축 방향에 있어서 상기 엔진(9)측으로 물러난다.

이 발명에 관련되는 회전 구동 장치의 제3 형태는, 그 제1 형태 및 제2 형태로서, 상기 고정자(3)에는 방열 부재(34)가 설치된다.

이 발명에 관련되는 액셜 갭형 회전 전기의 제1 형태에 의하면, 계자 자속의 발생원을 고정자에 설치했기 때문에, 고정자에 있어서의 철손을 저감하고, 전기자로부터 발생하는 자계에 의한 감자에 강하고, 또한 회전축 방향에 따른 스러스트힘이 상쇄된다.

이 발명에 관련되는 액셜 갭형 회전 전기의 제2 형태 및 제3 형태에 의하면, 계자 자속의 발생원을 간단한 구성으로 얻으면서, 회전자의 자극수를 용이하게 많게 할 수 있다.

이 발명에 관련되는 액셜 갭형 회전 전기의 제17 형태에 의하면, 계자 권선에 흐르게 하는 전류를 조정함으로써 계자 자속의 조정이 용이해진다.

특히 제17 형태로서 제4 형태가 구비하는 영구 자석을 구비하고 있는 경우, 모터로서 이용할 때에는 약한 계자를 행하여 고속 운전을 행하는 것이나, 저속시에 토크를 높이기 위해 계자 자속을 높이는 것도 가능하다. 이것은 고속 운전과, 효율이 높은 저속 운전을 양립시키는 것이 되고, 특히 차재용 모터에 적절하다. 또 발전기로서 이용할 때에는 회전수의 변동에 따라서 계자 자속을 조정하고, 회전수에 따르지 않고 필요한 전압을 발전할 수 있으며, 특히 차량 탑재용 얼터네이터에 적절하다. 혹은 전차용 모터로서 이용할 때에는, 비교적 길게 운전되는 타행 운전에 있어서 계자 자속을 약하게 할 수 있다.

혹은 제17 형태로서 영구 자석을 구비하고 있지 않은 형태에서는 전차용 모터로서 이용할 때 적합하다. 발전기로서 기능하지 않기 때문에 타행 운전 시에 코깅 토크가 발생하지 않고 원활히 회전한다.

이 발명에 관련되는 액셜 갭형 회전 전기의 제4 형태에 의하면, 계자 자속의 발생원을 간단한 구성의 영구 자석으로 실현할 수 있기 때문에, 전류를 줄이고, 소형으로 고출력화를 실현할 수 있다.

이 발명에 관련되는 액셜 갭형 회전 전기의 제5 형태에 의하면, 회전자와 반대측으로부터 착자하여 영구 자석을 얻는 것이, 회전 전기를 조립한 후여도 용이하다.

이 발명에 관련되는 액셜 갭형 회전 전기의 제6 형태에 의하면, 제3 코어에 의해, 회전자에 공급되는 계자 자속이 저감 되고, 약한 계자가 실현된다.

이 발명에 관련되는 액셜 갭형 회전 전기의 제7 형태에 의하면, 영구 자석의 자극면을 크게 설계하여 계자 자속을 많게 하기 쉽다.

이 발명에 관련되는 액셜 갭형 회전 전기의 제8 형태에 의하면, 특히 고에너지적의 영구 자석의 제조가 용이하다.

이 발명에 관련되는 액셜 갭형 회전 전기의 제9 형태에 의하면, 영구 자석이 둘레 방향으로 분할되고 있어도, 제1 보조 코어 및 제2 보조 코어가 둘레 방향으로 균일한 계자 자속을 회전자에 공급한다.

이 발명에 관련되는 액셜 갭형 회전 전기의 제10 형태에 의하면, 영구 자석의 개수를 저감할 수 있다. 또 공심 코일을 이용해서 한 방향으로만 착자하여 영구 자석을 얻는 것이, 회전 전기를 조립한 후여도 용이하다.

이 발명에 관련되는 액셜 갭형 회전 전기의 제11 형태에 의하면, 계자 권선에 흐르게 하는 전류를 조정함으로써 계자 자속의 조정, 예를 들면 약한 계자가 용이해진다.

이 발명에 관련되는 액셜 갭형 회전 전기의 제12 형태 내지 제16 형태에 의하면, 이른바 q축 방향의 인덕턴스가 증대하고, 릴럭턴스 토크를 얻기 쉽다.

특히 그 제15 형태에 의하면, 자성체끼리를 연결하는 자로가 짧은 점에서 유리하다.

또 그 제16 형태에 의하면, 자성체끼리를 연결하는 구성을 회전자에 설치할 필요이 없고, 전기자와의 사이에서 회전축 방향으로 작용하는 흡인력이 저감된다.

이 발명에 관련되는 회전 구동 장치의 제1 내지 제3 형태에 의하면, 엔진의 열이 회전 샤프트에 전해져도, 회전 샤프트가 고정자와 떨어져 있으므로 고정자에 전해지기 어렵고, 따라서 영구 자석의 가열 감자를 발생하기 어렵게 한다.

특히 그 제2 형태에 의하면, 회전 샤프트를 통한 엔진으로부터 고정자로의 열전도가 효과적으로 작아진다.

또 그 제3 형태에 의하면, 고정자로부터의 방열이 효과적으로 행해지고, 가열 감자가 보다 발생하기 어려워진다.

이 발명의 목적, 특징, 국면, 및 이점은, 이하의 상세한 설명과 첨부 도면에 의해, 보다 명백해진다.

도 1은 이 발명의 제1 실시의 형태에 관련되는 회전 전기의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 2는 이 발명의 제1 실시의 형태에 관련되는 회전 전기의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 2의 위치 Ⅲ-Ⅲ에서의 전기자의 단면을 나타내는 단면도이다.
도 4는 전기자의 둘레 방향을 따른 단면을 나타내는 단면도이다.
도 5는 회전자의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 6은 도 5의 위치 Ⅵ-Ⅵ에 있어서의 회전자의 단면을 나타내는 단면도이다.
도 7은 도 5의 위치 Ⅶ-Ⅶ에 있어서의 회전자의 단면을 나타내는 단면도이다.
도 8은 이 발명의 제1 실시의 형태에 관련되는 회전 전기의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 9는 회전자의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 10은 도 9의 위치 X-X에 있어서의 회전자의 단면을 나타내는 단면도이다.
도 11은 도 9의 위치 XI-XI에 있어서의 회전자의 단면을 나타내는 단면도이다.
도 12는 회전자의 다른 형상을 나타내는 사시도이다.
도 13은 회전자의 제1 변형을 나타내는 사시도이다.
도 14는 회전자의 제2 변형을 나타내는 사시도이다.
도 15는 회전자의 제2 변형을 나타내는 사시도이다.
도 16은 자성분을 프레스하여 회전자를 형성하는 모습을 예시하는 사시도이다.
도 17은 홀더에 유지된 상태의 회전자를 나타내는 사시도이다.
도 18은 회전자의 제3 변형을 나타내는 사시도이다.
도 19는 회전자의 제3 변형을 나타내는 사시도이다.
도 20은 회전자의 제4 변형을 나타내는 사시도이다.
도 21은 회전자의 제5 변형을 나타내는 사시도이다.
도 22는 회전자의 제5 변형을 나타내는 사시도이다.
도 23은 회전자의 제5 변형을 나타내는 사시도이다.
도 24는 회전자의 제6 변형을 나타내는 사시도이다.
도 25는 회전자의 제7 변형을 나타내는 사시도이다.
도 26은 회전자의 제7 변형을 나타내는 사시도이다.
도 27은 회전자의 제8 변형을 나타내는 사시도이다.
도 28은 회전자의 제9 변형을 나타내는 사시도이다.
도 29는 자성체 근방을 회전축 방향으로부터 본 평면도이다.
도 30은 도 29의 위치 XXX-XXX에 있어서의 단면을 나타내는 단면도이다.
도 31은 도 29의 위치 XXXI-XXXI에 있어서의 단면을 나타내는 단면도이다.
도 32는 도 29의 위치 XXXⅡ-XXXⅡ에 있어서의 단면을 나타내는 단면도이다.
도 33은 도 29의 위치 XXXⅢ-XXXⅢ에 있어서의 단면을 나타내는 단면도이다.
도 34는 고정자의 구성을 예시하는 사시도이다.
도 35는 회전자를 자성체 근방에서 회전축 방향으로부터 본 평면도이다.
도 36은 도 35의 위치 XXXⅥ-XXXⅥ에 있어서의 단면을 나타내는 단면도이다.
도 37은 고정자의 제1 변형을 나타내는 사시도이다.
도 38은 고정자의 제2 변형을 나타내는 사시도이다.
도 39는 고정자의 제3 변형을 나타내는 사시도이다.
도 40은 고정자의 제4 변형을 나타내는 사시도이다.
도 41은 고정자의 제4 변형을 나타내는 사시도이다.
도 42는 고정자의 제5 변형을 채용한 회전 전기를 나타내는 사시도이다.
도 43은 고정자의 제6 변형을 채용한 회전 전기를 나타내는 사시도이다.
도 44는 고정자의 제7 변형을 나타내는 사시도이다.
도 45는 고정자의 제7 변형을 나타내는 사시도이다.
도 46은 도 45에 있어서의 위치 XLⅥ-XLⅥ에 있어서의 고정자의 단면을 나타내는 단면도이다.
도 47은 영구 자석의 착자 방법을 나타내는 사시도이다.
도 48은 고정자의 제7 변형에 있어서 계자 자속을 약하게 하는 구성을 나타내는 단면도이다.
도 49는 고정자의 제8 변형을 나타내는 사시도이다.
도 50은 고정자의 제8 변형을 나타내는 사시도이다.
도 51은 도 50에 나타난 위치 LI-LI에 있어서의 고정자의 단면을 나타내는 단면도이다.
도 52는 고정자의 제8 변형을 나타내는 사시도이다.
도 53은 홀더의 구멍에 영구 자석이 수납된 상태를 나타내는 사시도이다.
도 54는 한 쌍의 체결판끼리가 결합된 상태를 나타내는 사시도이다.
도 55는 코어가 배치된 구성과 다른 코어를 나타내는 사시도이다.
도 56은 회전자 및 고정자를 부분적으로 나타내는 단면도이다.
도 57은 회전자 및 고정자를 부분적으로 나타내는 단면도이다.
도 58은 회전자 및 고정자를 부분적으로 나타내는 단면도이다.
도 59는 회전자 및 고정자를 부분적으로 나타내는 단면도이다.
도 60은 회전자 및 고정자를 부분적으로 나타내는 단면도이다.
도 61은 회전자 및 고정자를 부분적으로 나타내는 단면도이다.
도 62는 회전자 및 고정자를 부분적으로 나타내는 단면도이다.
도 63은 회전자 및 고정자를 부분적으로 나타내는 단면도이다.
도 64는 회전자 및 고정자를 부분적으로 나타내는 단면도이다.
도 65는 회전자 및 고정자를 부분적으로 나타내는 단면도이다.
도 66은 회전자 및 고정자를 부분적으로 나타내는 단면도이다.
도 67은 회전자 및 고정자를 부분적으로 나타내는 단면도이다.
도 68은 회전자 및 고정자를 부분적으로 나타내는 단면도이다.
도 69는 회전자 및 고정자를 부분적으로 나타내는 단면도이다.
도 70은 회전자 및 고정자를 부분적으로 나타내는 단면도이다.
도 71은 회전자 및 고정자를 부분적으로 나타내는 단면도이다.
도 72는 상기의 회전 전기가 적용되는 압축기의 종단면도이다.
도 73은 상기의 회전 전기가 적용되는 압축기의 종단면도이다.
도 74는 회전 전기와 엔진을 조합한 회전 기구의 구성을 예시하는 측면도이다.
도 75는 회전 전기와 엔진을 조합한 회전 기구의 구성을 예시하는 측면도이다.
도 76은 관통 구멍 근방의 단면도이다.

(제1 실시의 형태.)

도 1 및 도 2는, 모두 이 발명의 제1 실시의 형태에 관련되는 회전 전기의 구성을 나타내는 사시도이다. 해당 회전 전기는 회전자(1), 전기자(2), 고정자(3)를 구비하고 있다. 도 1 및 도 2에서는 구성을 명확하게 하기 위해서, 회전축(Q)에 따른 회전자(1), 전기자(2), 고정자(3)의 상호의 간격(「에어 갭」이라고 통칭된다)을 강조하여 그리고 있다.

회전자(1)는 자성체이며, 회전축(Q)의 주위에서 둘레 방향으로 회전 가능하다. 도 1은 회전축(Q)에 대해서 비스듬하게 전기자(2)측으로부터 본 사시도이며, 도 2는 회전축(Q)에 대해서 비스듬하게 고정자(3)측으로부터 본 사시도이다. 또한, 특별히 거절이 없는 한, 회전자(1)의 도면은 자성체만을 나타내고, 자성체를 유지하기 위한 구조 부재는 생략하고 있다.

전기자(2)는 회전축 방향의 한쪽(도 1에서는 도면 하측)으로부터 회전자(1)와 대향한다. 전기자(2)는 요크(21), 티스(23), 전기자 권선(22)을 가진다. 도 3은 도 2의 위치 Ⅲ-Ⅲ에서의, 회전축(Q)을 포함하고 이것에 평행한, 전기자(2)의 단면을 나타내는 단면도이다. 또 도 4는 티스(23)의 직경 방향에 있어서의 중앙 부근에서의 전기자(2)의 단면을 나타내는 단면도이다. 당해 단면은 둘레 방향을 따르고 있다. 도 3 및 도 4에 있어서, 티스(23)의 에어 갭측은 큰 폭으로 되어 있다. 이것은 회전자의 자속을 보다 많이 전기자에 건네주기 위해서이다. 본 구성은, 모두 필수는 아니다.

티스(23)는 회전자(1)측에서 요크(21)에 설치되고, 회전축(Q)의 주위에서 환상으로 배치된다. 전기자 권선(22)은 티스(23)의 주위에 감겨진다. 따라서 전기자 권선(22)도 회전축(Q)의 주위에서 환상으로 배치되게 된다. 여기에서는, 전기자 권선(22)은 티스(23)의 각각에 감겨진 이른바 집중권을 나타내고 있지만, 전기자 권선(22)이 분포권에 의해 감겨져 있어도 된다. 즉, 전기자(2)는 공지의 회전 전기의 전기자(권선형 고정자)를 적용할 수 있다.

또한 본원에서 특별히 거절하지 않는 한, 전기자 권선(22)은, 이것을 구성하는 도선의 한개 한개를 가리키는 것이 아니라, 도선이 하나로 감겨진 형태를 가리킨다. 이것은 도면에 있어서도 마찬가지이다. 또, 감음 시작 및 감음 종료의 인출선, 및 그것들의 결선도 도면에 있어서 생략했다.

전기자(2)는 통상, 요크(21)가 외부에 고정되어 고정자로서 기능한다. 요크(21)는 예를 들면, 1매의 긴 전자 강판을, 후프형상으로 회전축 방향으로 평행하게 감아 포개진 전자 강판(이하 「감음 코어」라고 한다)이나, 둘레 방향으로 적층된 전자 강판이나, 회전축 방향으로 적층된 전자 강판이나, 압분자심으로 형성된다. 요크(21)가 회전축 방향으로 적층된 전자 강판이나, 압분자심으로 형성되는 경우에는, 둘레 방향으로 복수로 분할되어도 된다.

혹은 요크(21)는, 회전 전기가 적용되는 기구의 일부와 겸용되어도 된다. 예를 들면 회전 전기가 모터로서 압축기에 적용되는 경우에는, 요크(21)는 그 압축기의 프레임의 일부로서 기능해도 된다. 전기자(2)에는 회전자(1)에 설치되는 회전 샤프트(도시 생략)를 관통 삽입시키는 관통 구멍(200)이 뚫려 있다.

고정자(3)는 회전축 방향의 다른쪽(도 1에서는 도면 상측)으로부터 회전자(1)와 대향한다. 고정자(3)에는 회전자(1)에 설치되는 회전 샤프트(도시 생략)를 관통 삽입시키는 구멍(300)이 뚫려 있다.

고정자(3)는, 회전자(1)를 경유하여 전기자 권선(22)에 계자 자속을 쇄교시킨다. 즉, 고정자(3)에 계자 자속 발생 수단을 가진다. 도 1을 참조하여, 고정자(3)는, 제1 극성(예를 들면 N극)의 계자 자속을 회전자(1)에 공급하는 자극면(30N)과, 제2 극성(예를 들면 S극)의 계자 자속을 회전자(1)에 공급하는 자극면(30S)을 가지고 있다. 즉 본 실시의 형태에 있어서는, 고정자(3)는 전기자로서 기능하는 것이 아니라, 회전자(1)를 계자자(界磁子)로서 기능시키기 위한 계자 자속의 발생원으로서 기능한다. 여기에서는 자극면(30S)이 자극면(30N)보다 회전축(Q)측에 배치되어 있는 경우가 예시되어 있다.

이와 같이, 회전자(1)의 양측에 전기자(2)(이것도 고정자로서 기능한다), 고정자(3)를 설치했으므로, 회전축 방향을 따른 스러스트힘이 상쇄된다. 또한 계자 자속의 발생원을 고정자(3)에 설치했으므로, 고정자(3)에 있어서 교번 자속은 흐르지 않는다. 따라서 2개의 전기자를 설치하는 경우와 비교하여, 회전 전기 전체에서의 철손이 저감한다.

회전자(1)에는 계자 자속의 발생원이 설치되지 않기 때문에, 원심력에 저항하여 당해 발생원(예를 들면 후술하는 영구 자석)을 유지하는 구조는 불필요하다.

고정자(3)는 영구 자석(30A)을 가지고 있다. 여기에서는 영구 자석(30A)은 영구 자석(30AN, 30AS)으로 구성되어 있다. 영구 자석(30AN)의 회전자(1)측의 자극면이 자극면(30N)을 나타내고, 영구 자석(30AS)의 회전자(1)측의 자극면이 자극면(30S)을 나타내고 있다.

영구 자석(30AN, 30AS)이 발생하는 계자 자속이 흐르는 자로의 자기 저항을 낮게 하는 관점으로부터, 고정자(3)가 자성체의 요크(31)를 가지고 있는 것이 바람직하다. 구체적으로는 요크(31)가, 영구 자석(30AN, 30AS)의 회전자(1)와는 반대측의 자극면끼리를 단락하고 있다.

도 5는 회전자(1)의 구성을 나타내는 사시도이다. 도 6 및 도 7은, 각각 도 5의 위치 Ⅵ-Ⅵ 및 위치 Ⅶ-Ⅶ에 있어서의 회전자(1)의 단면을 나타내는 단면도이다. 도 6 및 도 7 모두, 회전축(Q)을 포함하고 이것에 평행한 단면을 나타내고 있다.

회전자(1)는, 자성판(101N, 101S) 및 자성환(102N, 102S)을 가지고 있다. 자성환(102S)은 자성환(102N)보다 회전축(Q)측에 배치된다. 자성환(102N, 102S)에는, 각각 자극면(30N, 30S)으로부터 계자 자속이 공급된다. 자성환(102S)의 내주면(1020)은 도시하지 않는 회전 샤프트를 관통시키고, 고정하기 위한 구멍을 설치한 비자성체의 유지 부재에 의해 고정된다.

자성판(101N, 101S)은 전기자(2)에 대향하여 배치된다. 자성판(101N)과 자성판(101S)은 둘레 방향의 위치를 교대로 하여 환상으로 배치된다. 자성판(101N)은 자성환(102S)과 자기적으로 분리되고, 자성환(102N)과 자기적으로 연결된다. 자성판(101S)은 자성환(102N)과 자기적으로 분리되고, 자성환(102S)과 자기적으로 연결된다.

회전자(1)의 자극면을 크게 취하기 때문에, 자성판(101N, 101S)은 직경 방향에 있어서 거의 같은 정도의 위치를 차지한다. 구체적으로는, 자성판(101N)의 외주측은 자성환(102N)에 연결된다. 또한 자성판(101N)은, 그 내주측이 자성환(102S)의 전기자(2)측에 이르기까지 직경 방향으로 연장된다. 마찬가지로, 자성판(101S)의 내주측은 자성환(102S)에 연결된다. 또한 자성판(101S)은, 그 외주측이 자성환(102N)의 전기자(2)측에 이르기까지 직경 방향으로 연장된다.

또 계자 자속의 밸런스를 잡기 위해, 회전축 방향을 따른 자성판(101N, 101S)과 전기자(2)의 사이의 거리는, 동일하게 선정되는 것이 바람직하다.

계자 자속이 회전자(1) 내에서 단락적으로 흘러 전기자(2)의 전기자 권선(22)에 쇄교하지 않는다는 사태를 막기 위해서는 다음의 치수 상의 유의점이 있다. 즉 자성판(101S)과 자성환(102N)의 회전축 방향의 간격, 및 자성판(101N)과 자성환(102S)의 회전축 방향의 간격은, 모두 자성판(101N, 101S)과 전기자(2)의 사이의 거리의 2배보다 크다. 바꿔 말하면, 도 1 및 도 2에서 강조하여 그려져 있는, 자성판(101N, 101S)과 전기자(2) 사이의 거리는, 실제로는 자성판(101S)과 자성환(102N)의 회전축 방향의 간격, 및 자성판(101N)과 자성환(102S)의 회전축 방향의 간격의 절반에 못 미치게 된다.

회전자(1)를 이상과 같이 구성함으로써, 계자 자속의 발생원을 간단한 구성으로 얻으면서, 회전자(1)의 자극수를 많게 하는 것이 용이해진다. 보다 구체적으로는 회전자(1)의 자극수를 많게 하려면 자성판(101N, 101S)을 많게 하면 되지만, 그러한 변형을 위해서 자성환(102N, 102S)의 개수를 증대시킬 필요는 없다. 또 회전자(1)가 회전해도, 자극면(30N, 30S)이나 자성환(102N, 102S)에서의 자속의 변화는 작다.

영구 자석(30A)을 채용함으로써, 계자 자속의 발생원을 간단한 구성, 여기에서는 링형상의 영구 자석(30AN, 30AS)으로 실현할 수 있다. 회전자(1)의 자극수를 많게 하기 위해 자성판(101N, 101S)를 많게 해도, 영구 자석(30AN, 30AS)의 각각은, 둘레 방향의 위치에 따르지 않고 동일극성으로 회전축 방향으로 착자하면 충분하다. 따라서 착자가 용이하다. 또 같은 영구 자석에 있어서 인접하는 이극성의 자극의 사이에서 누락 자속이 발생하는 일도 없고, 자극끼리의 경계 근방에서 착자가 불완전해 지는 일도 없다.

또 영구 자석(30AN, 30AS)의 자극면(30N, 30S)을 크게 설계하여 계자 자속을 많게 하기 쉽다. 단, 계자 자속의 밸런스의 관점에서, 자극면(30N, 30S)의 면적을 같게 하는 것이 바람직하다. 구체적으로는 예를 들면, 자극면(30N, 30S)이 모두 둥근 환이라고 하여, 직경 방향의 폭을, 외주에 위치하는 측을, 내주에 위치하는 측보다 작게 한다.

또한, 자극면(30N, 30S)끼리의 간격은, 회전자(1)와 전기자(2)의 사이의 에어 갭과 회전자(1)와 고정자(3)의 사이의 에어 갭의 합의 2배보다 큰 것이 바람직하다. 자극면(30N, 30S)의 사이에서 계자 자속은 이들 에어 갭을 한번 왕복하므로, 고정자(3)의 내부에서 자극면(30N, 30S)끼리의 사이에서 계자 자속이 단락적으로 흐르지 않기 때문이다.

상술과 같이 고정자(3)에 있어서 교번 자속은 흐르지 않기 때문에, 요크(31)를 설치해도 철손은 증대하지 않는다. 또 고정자(3)와 전기자(2)의 사이에는 회전자(1)가 개재하고, 회전자(1)의 양측에 에어 갭이 2개 존재한다. 따라서 계자 자속의 발생원에 영구 자석(30AN, 30AS)을 채용해도, 이것들은 전기자(2)가 발생하는 자계에 의한 영향을 받기 어렵다. 즉 상기의 구성은 구조상, 감자에 강하다는 이점이 있다.

이러한 구조상의 이점에 의해, 영구 자석(30AN, 30AS)의 재료를 선정하는 자유도가 확대된다. 보자력이 높은 재료로부터 선정하는 요구가 없기 때문이다. 따라서, 이러한 요구를 고려하지 않고 잔류 자속 밀도가 높은 재료를 영구 자석(30AN, 30AS)의 재료로서 선정할 수 있다. 혹은 염가의 페라이트 자석이나, 자유롭게 형상을 설계할 수 있는 본드 자석을 채용해도 된다.

그런데, 도 5를 참조하여, 자성환(102N)은 자성판(101N)과 연결하는 부위가 회전축 방향으로 연장된다. 따라서 자성환(102N)은, 자성판(101N)이 설치된 위치에서 두껍고, 자성판(101S)이 설치된 위치에서 얇아지고, 그 결과 단차(109N)가 생긴다. 자성환(102S)에 있어서도 마찬가지로 단차(109S)가 생긴다. 계자 자속의 흐름을 원활히 하려면, 단차(109N, 109S)를 완화하는 것이 바람직하다. 또, 자성환(102N, 102S)은, 포화하기 쉽기 때문에, 회전자의 다른 부분에 비해, 직경 방향으로 길게 하여, 포화를 완화해도 된다.

또, 자성판(101N)과 같이 내주측이 자성환(102S)의 전기자(2)측에 이르기까지 직경 방향으로 연장되거나, 자성판(101S)과 같이 외주측이 자성환(102N)의 전기자(2)측에 이르기까지 직경 방향으로 연장되는 것은 필수의 조건은 아니다. 자성환(102N, 102S)의 두께는 거의 같은 채로, 둘레 방향의 선택적인 위치에서 돌기된 부분을 자성판으로서 기능시켜도 된다.

도 8은 도 1에 대응한 사시도이며, 자성판(101N, 101S)이 각각 자성판(100N, 100S)으로 치환된 구성이 나타나 있다. 자성판(100N, 100S)은, 각각 직경 방향에 있어서는 각각 자성환(102N, 102S)과 같은 위치를 차지하면서, 전기자(2)측으로 돌출되어 대향하고 있다. 또 자성판(100N)과 자성판(100S)은 둘레 방향의 위치를 교대로 하여 환상으로 배치된다.

도 9는 도 5에 대응하고, 회전자(1)의 구성을 나타내는 사시도이다. 도 10 및 도 11은, 각각 도 9의 위치 X-X 및 위치 XI-XI에 있어서의 회전자(1)의 단면을 나타내는 단면도이다. 도 10 및 도 11 모두, 회전축(Q)을 포함하고 이것에 평행한 단면을 나타내고 있다.

이하의 각 실시의 형태 및 변형에서는, 특별히 거절하지 않는 한, 자성판(101N, 101S)을 이용한 경우를 예로 들어 설명한다. 단, 각 실시의 형태 및 변형의 구성이 가지는 기능을 저해하지 않는 한, 자성판(101N, 101S)을 자성판(100N, 100S)으로 치환해도 된다.

도 12는 회전자(1)의 다른 형상을 나타내는 사시도이다. 도 12에 나타난 형상에서는 상기의 단차가 테이퍼(102t)의 형상을 나타내고 있고, 도 5에서 나타난 바와 같은 계단 형상과 비교하여 계자 자속의 원활한 흐름을 기대할 수 있다. 또, 자성판(101N, 101S)의 경계는, 회전 중심을 통과하는 직경 방향의 선에 대해 경사하고 있기 때문에, 이른바 스큐 효과를 가지며, 코깅 토크의 저감 등에 기한다.

회전자(1)에 있어서 계자 자속은, 회전축 방향뿐만 아니라 직경 방향이나 둘레 방향으로도 성분을 가진다. 또 회전자(1)에 있어서의 철손은, 히스테리시스손이 적고 와전류손이 대부분이다. 따라서 회전자(1)는 압분자심으로 구성하는 것이 바람직하다.

(제2 실시의 형태)

본 실시의 형태에서는, 회전자(1)의 바람직한 변형을 소개한다. 자성판(101N, 101S)끼리는 자기적으로 분리되면서도, 양자를 구조적으로 연결하는 것이 바람직하다. 혹은 자성환(102N, 102S)끼리를 자기적으로 분리하면서도, 구조적으로 연결하는 것이 바람직하다.

도 13은 회전자(1)의 제1 변형을 나타내는 사시도이며, 도 5에 나타난 회전자(1)에 대해서, 브릿지(B)를 추가하여 설치한 구성을 나타내고 있다. 브릿지(B)는 자성환(102N, 102S)을 자성판(101N, 101S)과 반대측(따라서 도 1 및 도 2에 나타난 고정자(3)측)에서 연결한다. 이러한 구성은 브릿지(B)를, 자성환(102N, 102S) 및 자성판(101N, 101S)과 더불어 압분자심으로 형성하면 용이하게 얻어진다.

단, 브릿지(B)가, 실질적으로는 자성환(102N, 102S)을 자기적으로 단락하지 않도록, 용이하게 자기 포화하는 정도로 얇게 형성한다. 자기 포화한 브릿지(B)는 실질적으로는 자기 장벽으로서 기능하기 때문이다.

도 14 및 도 15는 회전자(1)의 제2 변형을 나타내는 사시도이며, 자성판(101N, 101S)과 자성환(102N, 102S)을 유지하는 홀더(5)의 구성을 나타낸다. 도 14는 자성판(101N, 101S)이 유지되는 측으로부터 회전축(Q)에 대해서 비스듬하게 본 사시도이다. 도 15는 자성환(102N, 102S)이 유지되는 측으로부터 회전축(Q)에 대해서 비스듬하게 본 사시도이다. 홀더(5)는 비자성체이다.

홀더(5)는 외륜(501), 중륜(504), 내륜(500)을 가지고 있고, 중륜(504)은 직경 방향에 있어서 외륜(501)과 내륜(500)에 끼워져 있다. 내륜(500)에는 도시되지 않은 회전 샤프트가 관통 삽입된다.

외륜(501)은 내주측에 내주면(501a, 501b, 501c)을 나타내고, 자성환(102N, 102S)이 유지되는 측에 바닥면(501d)을 나타내고 있다. 중륜(504)은 외주측에 외주면(504a, 504e)을 나타내고, 내주측에 내주면(504b, 504c)을 나타내고, 바닥면(504d)을 나타내고 있다. 내륜(500)은 외주측에 외주면(500a, 500b, 500c)을 나타내고, 바닥면(500d)을 나타내고 있다. 바닥면(500d, 501d, 504d)의 회전축 방향에 있어서의 위치는 동일하다.

외륜(501)과 중륜(504)의 사이에는 판(502)이 둘레 방향으로 간헐적으로 설치된다. 내륜(500)과 중륜(504)의 사이에는 판(503)이 둘레 방향으로 간헐적으로 설치된다. 판(502, 503)은 둘레 방향으로 교대로 배치되어 있다. 회전축 방향에 있어서 판(502, 503)이 차지하는 위치는 같다. 판(502)은 바닥면(504d)측에 바닥면(502c)을 나타내고, 바닥면(502c)과 반대측에 정면(頂面)(502a)를 나타내고 있다. 판(503)은 바닥면(504d)측에 바닥면(503c)을 나타내고, 바닥면(503c)과 반대측에 정면(503a)을 나타내고 있다.

내주면(501b)은 둘레 방향에 있어서 판(502)이 설치되지 않는 위치에 나타난다. 내주면(501c)은 둘레 방향에 있어서 판(502)이 설치되는 위치로서, 회전축 방향에 있어서의 바닥면(501d)측에 나타난다. 내주면(501a)은 둘레 방향에 있어서 판(502)이 설치되는 위치로서, 회전축 방향에 있어서 바닥면(501d)과 반대측에 나타난다.

외주면(504a)은 둘레 방향에 있어서 판(502)이 설치되지 않는 위치에 나타난다. 외주면(504e)은 둘레 방향에 있어서 판(502)이 설치되는 위치로서, 회전축 방향에 있어서의 바닥면(504d)측에 나타난다.

내주면(504b)은 둘레 방향에 있어서 판(503)이 설치되지 않는 위치에 나타난다. 내주면(504c)은 둘레 방향에 있어서 판(503)이 설치되는 위치로서, 회전축 방향에 있어서의 바닥면(504d)측에 나타난다.

외주면(500b)은 둘레 방향에 있어서 판(503)이 설치되지 않는 위치에 나타난다. 외주면(500c)은 둘레 방향에 있어서 판(503)이 설치되는 위치로서, 회전축 방향에 있어서의 바닥면(500d)측에 나타난다.

회전축 방향에 있어서 판(502, 503)에 대해서 바닥면(501d)과는 반대측에는 리브(505)가 설치된다. 리브(505)의 둘레 방향의 단부는 판(502, 503)의 둘레 방향의 단부와, 회전축 방향에 있어서 포개져 있다. 판(502)의 둘레 방향의 단부와 리브(505)는 단차(502d)를 형성하고, 판(503)의 둘레 방향의 단부와 리브(505)는 단차(503d)를 형성한다.

판(502)은 자성판(101S)과 자성환(102N)의 사이에 끼워지고, 판(503)은 자성판(101N)과 자성환(102S)의 사이에 끼워진다. 보다 구체적으로는, 정면(502a)이 자성판(101S)의 자성환(102N)측의 면과 접촉하고, 바닥면(502c)이 자성환(102N)의 자성판(101S)측의 면과 접촉하고, 정면(503a)이 자성판(101N)의 자성환(102S)측의 면과 접촉하고, 바닥면(503c)이 자성환(102S)의 자성판(101N)측의 면과 접촉한다. 자성환(102N)의 단차(109N)는 단차(502d)와 끼워 맞춰지고, 자성환(102S)의 단차(109S)는 단차(503d)와 끼워 맞춰진다.

이러한 홀더(5)에서 회전자(1)를 유지하려면, 구체적으로는 하기의 방법을 채용하는 것이 바람직하다. 즉, 홀더(5)를 이용하여 자성분을 프레스하고, 압분자심으로 회전자(1)를 형성한다.

도 16은 상기의 프레스의 모습을 예시하는 사시도이다. 금형(51, 52, 53) 및 홀더(5)를 이용하여 자성분(19)을 프레스한다.

금형(52)은 고리형상으로 바닥이 있으며 홀더(5)의 외주측에 설치된다. 금형(53)은 원주형상이며 홀더(5)의 내주측에 설치된다. 금형(51)은 환상이며, 금형(53)과 적절한 클리어런스로서 그 내주측에서 접촉한다. 금형(52, 53)의 두께를 홀더(5)의 두께보다 두껍게 형성하고, 홀더(5)와 더불어 오목부를 형성한다. 해당 오목부에 금형(51)을 밀어넣음으로써, 자성분(19)을 프레스한다.

도 17은 홀더(5)에 유지된 상태의 회전자(1)를 나타내는 사시도이다. 당해 상태에 있어서, 자성판(101N, 101S)이, 리브(505), 외륜(501), 및 내륜(500)에 끼워져 노출되어 있다.

상술과 같은 프레스에 의해, 도 5에 나타난 구성의 회전자(1)를 얻을 수 있고, 또한 회전자(1)에 홀더(5)를 개재하여 회전 샤프트를 유지시킬 수 있다.

도 18 및 도 19는 회전자(1)의 제3 변형을 나타내는 사시도이며, 비자성의 홀더(5)나 회전자(1)의 다른 구성을 나타낸다. 도 18은 자성판(101N, 101S)이 유지되는 측으로부터 회전축(Q)에 대해서 비스듬하게 본 사시도이다. 도 19는 자성환(102N, 102S)이 유지되는 측으로부터 회전축(Q)에 대해서 비스듬하게 본 사시도이다. 이들 사시도에서는, 자성판(101N, 101S)과, 비자성의 홀더(5)와, 자성환(102N, 102S)이 회전축 방향을 따라 분해된 상태가 나타나 있지만, 실제로는 후술의 관통 삽입이 실현되어 서로 접촉한다.

자성환(102N)은 자성판(101N)과 연결되는 돌기(108N)를 가지고 있다. 자성환(102S)은 자성판(101S)과 연결되는 돌기(108S)를 가지고 있다. 돌기(108N, 108S)는 회전축 방향으로 돌출되어 있다.

또한, 돌기(108N, 108S)는 도 8 내지 도 11을 이용하여 설명한 자성판(100N, 100S)과 같은 형상을 채용할 수 있다.

도 18 및 도 19에서는, 자성판(101N, 101S)은 모두, 2개의 직사각형이 직경 방향으로 연결된 형상을 나타내고 있지만, 사다리꼴이나 부채형, 반달형상이어도 된다.

홀더(5)는 도 14에 나타난 구성으로 리브(505)를 제거하고, 회전축 방향에 있어서의 리브(505)의 높이만큼 내륜(500) 및 외륜(501)의 높이를 짧게 한 구성을 나타내고 있다. 이로 인해 정면(502a, 503a)과, 내륜(500), 중륜(504) 및 외륜(501)의 정면은, 회전축 방향에 있어서의 위치가 일치한다.

둘레 방향에 있어서 인접하는 한 쌍의 판(502)의 사이로서 외륜(501)과 중륜(504)의 사이에는 구멍(508)이 개구한다. 둘레 방향에 있어서 인접하는 한 쌍의 판(503)의 사이로서 내륜(500)과 중륜(504)의 사이에는 구멍(509)이 개구한다. 돌기(108N, 108S)는 각각 구멍(508, 509)을 관통 삽입하고, 자성판(101N, 101S)과 연결한다. 따라서 판(502, 503)의 두께는 돌기(108S, 108N)의 높이 이하인 것이 바람직하다.

당해 연결에는 바람직하게는 자성을 가지는 접착제를 이용해도 되고, 용접해도 된다. 또는 상술한 바와 같이 금형을 이용하여, 비자성 홀더(5)마다 자성분을 압축해도 된다.

도 20은 회전자(1)의 제4 변형을 나타내는 사시도이다. 제4 변형은 제3 변형에 대해서 자성판(101N, 101S)을 모두 반달형상으로 변형하고 있다. 그리고 자성판(101N, 101S)의 외주측 및 내주측은 둘레 방향에 있어서 서로 박육부(101B)로 연결되어 있다. 도 20에서는, 자성판(101N, 101S)과, 비자성의 홀더(5)와, 자성환(102N, 102S)이 회전축 방향을 따라 분해된 상태가 나타나 있지만, 실제로는 제3 변형과 같은 관통 삽입이 실현되어 서로 접촉한다.

박육부(101B)를 자성판(101N, 101S)과 더불어 일체화하여 형성함으로써, 이것들의 위치 결정을 용이하게 할 수 있다. 예를 들면 박육부(101B)와 자성판(101N, 101S)은, 전자 강판을 적층하여 구성할 수 있다. 박육부(101B)는 자기 포화하기 쉽기 때문에, 실질적으로는 자기 장벽으로서 기능하고, 자성판(101N, 101S)끼리가 둘레 방향으로 자기적으로 단락하는 것을 회피할 수 있다.

도 21은 회전자(1)의 제5 변형을 나타내는 사시도이다. 제5 변형은 제3 변형에 대해서 돌기(108N, 108S)를 오목부(107N, 107S)에 각각 치환한 구성을 가지고 있다. 오목부(107N, 107S)는 자성판(101N, 101S)측으로 개구해 있고, 회전축 방향에 있어서 관통하고 있어도 된다. 도 21에서는, 자성판(101N, 101S)과, 비자성의 홀더(5)와, 자성환(102N, 102S)이 회전축 방향을 따라 분해된 상태가 나타나 있지만, 실제로는 후술의 관통 삽입이 실현되어 서로 접촉한다.

자성판(101N)에는 돌기(106N)가 자성환(102N)측에 설치되어 있다. 자성판(101S)에는 돌기(106S)가 자성환(102S)측에 설치되어 있다. 돌기(106N, 106S)는 각각 구멍(508, 509)을 관통 삽입하고, 오목부(107N, 107S)에 끼워 맞춰진다. 이로 인해, 자성판(101N, 101S)은 자성환(102N, 102S)과 연결한다. 따라서 판(502, 503)의 두께는 돌기(106N, 106S)의 높이로부터 오목부(107N, 107S)의 깊이를 뺀 두께 이하인 것이 바람직하다. 또한 구멍(508, 509)은, 돌기(106N, 106S)를 관통 삽입시키므로, 제3 변형과는 형상이 다르다.

도 22는 제5 변형에 있어서 상기의 관통 삽입이 실현된 상태를 나타내는 사시도이다. 도 23은 제5 변형에 있어서 상기의 관통 삽입이 실현된 상태로 홀더(5)를 제거하고 그린 사시도이다.

제5 변형에서는 돌기(106N, 106S)를 각각 오목부(107N, 107S)에 끼워 맞춤으로써, 자성판(101N, 101S)을 자성환(102N, 102S)에 고정할 수 있고, 회전자(1)을 형성하기 쉬워진다. 단, 상술의 형상을 얻기 위해서는, 자성판(101N, 101S) 및 자성환(102N, 102S)은 압분자심으로 형성되는 것이 바람직하다.

도 24는 회전자(1)의 제6 변형을 나타내는 사시도이다. 제6 변형은 제5 변형에서 오목부(107N, 107S)를 생략하고 있다. 이 경우, 자성환(102N, 102S)으로서는 감음 코어를 채용할 수 있다. 자성환(102N, 102S)은, 둘레 방향으로 확대되는 자성판(101N, 101S)에 대해서, 고정자(3)로부터의 계자 자속을 회전축 방향을 따라 흐르게 하는 기능을 완수하기 때문이다.

돌기(106N)가 설치된 자성판(101N), 돌기(106S)가 설치된 자성판(101S)은, 각각 둘레 방향으로 적층한 전자 강판을 채용할 수 있다. 자성환(102N, 102S)을 형성하는 감음 코어는, 그 감음 풀림 방지를 위해, 용접하는 것이 바람직하다. 단, 그 용접의 위치는, 돌기(106N, 106S)와 맞닿는 위치를 피하는 것이 바람직하다.

마찬가지로, 돌기(106N)가 설치된 자성판(101N), 돌기(106S)가 설치된 자성판(101S)을 형성하는 전자 강판은, 적층이 빠지기 어려워지도록, 용접을 실시하는 것이 바람직하다. 단, 그 용접의 위치는, 자성환(102N, 102S)과 맞닿는 위치나, 전기자(2)측을 피하는 것이 바람직하다. 예를 들면 외주측이나 내주측에서 용접하는 것이 바람직하다.

돌기(106N, 106S)는, 접착 혹은 용접으로 자성환(102N, 102S)에 고정하는 것이 바람직하다.

도 25는 회전자(1)의 제7 변형을 나타내는 사시도이다. 제7 변형은 제5 변형에 대해 자성체(101Q)를 추가한 구성을 가지고 있다. 자성체(101Q)는 둘레 방향에 있어서 자성판(101N, 101S)과 교대로, 또한 자기적으로 분리되어 배치된다. 여기에서는, 돌기(106N)가 설치된 자성판(101N), 돌기(106S)가 설치된 자성판(101S)은, 각각 둘레 방향으로 적층한 전자 강판을 채용한 경우를 상정하고 있다. 따라서 이것들을 회전축 방향으로부터 본 형상은 직사각형으로 되어 있다. 이러한 형상이 채용됨으로써, 자성판(101N, 101S)의 사이에는 외주측으로 열리는 삼각형이 공간이 생긴다. 이 공간에, 자성체(101Q)가 설치되어 있다.

즉, 자성체(101Q)는 전기자(2)에 대향하여 둘레 방향의 위치를 자성판(101N, 101S)과 교대로 하여 환상으로 배치된다. 자성체(101Q)는 자성판(101N, 101S)과 자기적으로 분리된다.

자성체(101Q)끼리는 그 외주측에 설치된 자성환(101Qa)에 의해, 서로 둘레 방향으로 연결된다. 홀더(5)에는, 자성체(101Q) 및 자성환(101Qa)을 위치 결정하기 위해, 이것들이 끼워 맞춰지는 오목부(510)가 설치되어 있다.

도 25에서는, 자성판(101N, 101S) 및 자성체(101Q)와, 비자성의 홀더(5)와, 자성환(102N, 102S)이 회전축 방향을 따라 분해된 상태가 나타나 있지만, 실제로는 상술의 관통 삽입이 실현되어 서로 접촉한다. 도 26은 당해 관통 삽입이 실현된 상태를 나타내는 사시도이며, 부분적으로 단면을 나타내고 있다. 돌기(106N, 106S)가 각각 오목부(107N, 107S)에 끼워 맞춰지고, 자성체(101Q) 및 자성환(101Qa)이 오목부(510)에 끼워맞춰져 있다.

자성체(101Q) 및 자성환(101Qa)은 이른바 q축 방향의 인덕턴스를 증대시키는 기능을 완수한다. 이것은 d축 인덕턴스와 q축 인덕턴스의 차이를 크게 하고, 릴럭턴스 토크를 얻기 쉽다는 관점에서 바람직하다.

도 27은 회전자(1)의 제8 변형을 나타내는 사시도이다. 제8 변형은 도 5에 나타난 회전자(1)의 구성으로부터, 단차(109N, 109S)를 제거하고, 자성체(101Q)를 추가한 구성을 가지고 있다. 자성체(101Q)는 둘레 방향에 있어서 자성판(101N, 101S)와 교대로, 또한 자기적으로 분리되어 배치된다. 자성판(101N, 101S)이 반달형상이기 때문에, 자성체(101Q)끼리는 그 내주측에 설치된 자성환(101Qb)에 의해 서로 둘레 방향으로 연결된다. 이와 같이 내주측에서 자성체(101Q)끼리를 연결하는 것은 자로가 짧은 점에서 유리하다.

자성환(101Qb)에는 계자 자속은 흐르지 않는다. 따라서, 자성환(101Qb)의 내주측에서 자성체의 회전 샤프트(도시 생략)를 유지해도, 계자 자속이 회전자(1) 내부에 있어서 당해 회전 샤프트를 통해 단락적으로 흐르는 일은 없다.

도 28은 회전자(1)의 제9 변형의 구성을 부분적으로 잘라 내어 나타내는 사시도이다. 도 29는 당해 구성의 자성체(101Q) 근방을 회전축 방향으로부터 본 평면도이다. 도 30 내지 도 33은, 각각 도 29의 위치 XXX-XXX, XXXI-XXXI, XXXⅡ-XXXⅡ, XXXⅢ-XXXⅢ에 있어서의 둘레 방향의 단면을 나타내는 단면도이다. 당해 변형에서는 자성체(101Q)끼리가, 자성환(101Qc)에 의해 자성환(102N, 102S)의 사이에서 둘레 방향으로 연결된다.

또한, 자성체(101Q)끼리를 서로 자기적으로 연결하는 기능을, 고정자(3)에 맡겨도 된다. 도 34는 이러한 기능을 맡는 고정자(3)의 구성을 예시하는 사시도이다. 당해 고정자(3)는 자극면(30N, 30S)의 사이에 둘레 방향으로 연장되는 돌기(30Q)를 더 구비하고 있다. 당해 돌기(30Q)는, 회전자(1)가 가지는 자성체(101Q)를 서로 둘레 방향으로 자기적으로 연결한다.

이와 같이 하여 돌기(30Q)를 채용함으로써, 자성체(101Q)를 서로 자기적으로 연결하는 구성을 회전자(1)에 설치할 필요가 없다. 따라서 자성체(101Q)를 서로 자기적으로 연결하는 구성과 전기자의 사이에서 작용하는 흡인력을 저감할 수 있다.

이러한 고정자(3)를 채용하는 경우, 자성체(101Q)와 돌기(30Q)의 사이의 자기 저항을 작게 하기 위해서, 자성체(101Q)는 고정자(3)측으로 돌출하는 돌기를 가지는 것이 바람직하다. 도 35는 돌기(101Qd)를 가지는 회전자(1)를, 자성체(101Q) 근방에서 회전축 방향으로부터 본 평면도이다. 도 36은 도 35의 위치 XXXⅥ-XXXⅥ에 있어서의 둘레 방향의 단면을 나타내는 단면도이다. 돌기(30Q, 101Qd)는, 자성체(101Q)와 고정자(3)의 사이의 자기 저항을 실질적으로 저하시킨다.

또한, 도 13에 나타난 브릿지(B)를 이용하여 자성환(101Qb)을 자성환(102S)과 연결하면, 실질적으로 양자를 자기적으로 분리하면서 연결할 수 있다. 혹은 자성체(101Q)와 자성판(101N, 101S)을 박육의 자성체로 둘레 방향으로 연결해도 된다. 혹은 자성환(101Qb)과 자성판(101N, 101S)을 박육의 자성체로 직경 방향으로 연결해도 된다. 또, 자성체(101Q)와 자성판(101N, 101S), 자성환(102N, 102S, 101Qb)을, 가고정한 상태로 일체 몰드해도 된다.

(제3 실시의 형태)

본 실시의 형태에서는, 고정자(3)의 바람직한 변형을 소개한다. 도 37은 고정자(3)의 제1 변형을 나타내는 사시도이다.

요크(31)는, 영구 자석(30A)을 자극면(30N, 30S)과 반대측에서 단락하므로, 회전축 방향과 직경 방향으로 자속을 흐르게 한다. 그래서 전자 강판(311)을 둘레 방향으로 적층하여 요크(31)를 구성해도 된다.

단 상술의 구성에서는, 전자 강판(311)의 사이에 직경 방향으로 연장되는 극간이 발생한다. 그래서 요크(31)를, 감음 코어나, 축방향으로 적층한 전자 강판으로 구성해도 된다. 이 경우, 직경 방향으로의 자속의 흐름은 적층간의 미소한 공극을 통과한다. 그러나 요크(31)에서는 자속의 변화가 거의 없기 때문에, 투자율의 낮기는 그다지 큰 문제로는 되지 않는다. 또, 철손의 증대도 없다.

요크(31)를 압분자심으로 형성해도 된다. 압분자심은 와전류손이 작지만, 히스테리시스손이 크다는 특징을 가진다. 요크(31)에는 교번 자속이 발생하지 않기 때문에, 당해 특징은 요크(31)의 기능을 그다지 저해하지 않는다.

압분자심을 형성하기 위해서 금형을 이용해 프레스하는 힘은, 금형으로 누르는 면적이 늘어날 수록 크게 필요로 된다. 따라서 요크(31)는 둘레 방향으로 분할하여 형성해도 된다. 이 경우, 분할된 부분이 인접하는 위치에서의 공극은 직경 방향으로 연장된다. 자속은 당해 공극을 가로질러(즉 둘레 방향으로) 통하지 않기 때문에, 당해 공극은 요크(31)의 기능을 그다지 저해하지 않는다.

요크(31)의 재료로서 전자 연철을 채용해도 된다. 또 철로 된 기구 부품(프레임, 압축 기구부 등)에 요크(31)를 겸용시켜도 된다.

도 38은 고정자(3)의 제2 변형을 나타내는 사시도이다. 고정자(3)는, 둘레 방향으로 감겨진 계자 권선(32)을 가지고 있다. 여기에서는 계자 권선(32)은, 자극면(30N, 30S)의 사이에 배치되어 있는 경우가 예시되어 있지만, 자극면(30N)의 외주측이나, 자극면(30S)의 내주측에 배치되어도 된다.

영구 자석(30AN, 30AS)에 본드 자석을 채용하는 경우, 당해 본드 자석을 형성하는 수지 중에 계자 권선(32)을 매설해도 된다.

계자 권선(32)의 단부(32a)는 자극면(30N, 30S)과 반대측에서 요크(31)로부터 인출된다. 그리고 당해 단부(32a)를 통해 계자 권선(32)에 전류를 흐르게 하고, 당해 전류를 조정함으로써, 계자 자속의 조정이 용이해진다.

예를 들면, 회전 전기를 모터로서 채용하고, 모터에 토크가 필요한 때는, 계자 자속과 동극성의 자속을 발생시키는 전류를 흐르게 하여 계자 자속을 강하게 한다. 모터를 고속 회전하는 경우에는, 계자 자속과 역극성의 자속을 발생시키는 전류를 흐르게 하고, 계자 자속을 약하게 함으로써(이른바 「약한 계자」) 유기(誘起) 전압을 작게 할 수 있다. 반대로 모터를 저속 회전하는 경우에는, 계자 자속과 동극성의 자속을 발생시키는 전류를 흐르게 하고, 계자 자속을 강하게 함으로써 토크를 높일 수 있다.

이것은 고속 운전과, 효율이 높은 저속 운전을 양립시키는 것이 되고, 특히 차량 탑재용 모터에 적절하다. 또 발전기로서 이용할 때는 회전수의 변동에 따라 계자 자속을 조정하고, 회전수에 의하지 않고 필요한 전압을 발전할 수 있고, 특히 차량 탑재용 얼터네이터에 적절하다. 혹은 전철용 모터로서 이용할 때는, 비교적 길게 운전되는 타행 운전에 있어서 계자 자속을 약하게 할 수 있다.

또 영구 자석(30AN, 30AS)의 재료가 되는 자성체를 설치한 후에, 계자 권선(32)을 이용하여 착자해도 된다. 당해 착자에 있어서는, 물론, 전기자(2)를 병용해도 된다.

도 39는 고정자(3)의 제3 변형을 나타내는 사시도이다. 제3 변형은 제2 변형에 대해서, 영구 자석(30AN, 30AS)을 자성체로 치환한 구성을 가지고 있다. 즉 고정자(3)는 계자 권선(32)과, 요크(31)를 가지고 있다. 요크(31)는 회전자(1)측에 돌출하는 코어(31S, 31N)를 가지고 있고, 이것들은 각각 계자 권선(32)을 내주측 및 외주측으로부터 끼운다. 요크(31)는 그 코어(31N, 31S)를 회전자(1)와는 반대측에서 서로 자기적으로 연결한다.

또한, 특별히 거절하지 않는 한, 본원에 있어서 요크 및 코어라는 명칭은, 자성 요크 및 자성 코어를 나타낸다.

계자 권선(32)에 전류를 흐르게 함으로써 코어(31N, 31S)의 회전자(1)측의 면은 각각 자극면(30N, 30S)으로서 기능한다. 따라서 제2 변형과 마찬가지로 하여, 계자 자속의 조정이 가능하다.

또한, 토크가 작을 때는, 계자 자속을 약하게 하여, 코깅 토크를 저감할 수도 있다. 타성 운전시에는 발전기로서 기능하지 않기 때문에 코깅 토크가 제로가 된다. 예를 들면 전차용 모터로서 채용하면, 타행 운전시에 원활히 회전한다.

본 구성은, 영구 자석을 이용하지 않기 때문에, 고온 등의 특수 환경에서 이용하는 회전 전기에도 적합한다.

도 40은 고정자(3)의 제4 변형을 나타내는 사시도이다. 제4 변형에서는, 도 1에 나타난 구성의 고정자(3)에 있어서, 영구 자석(30AS)을 코어(30Y)로 치환한 구성을 가지고 있다. 코어(30Y)는 돌기로서, 요크(31)의 일부를 구성한다고 파악할 수 있다.

도 1에 나타난 구성의 고정자(3)에서는, 영구 자석(30A)이, 자극면(30N, 30S)의 양쪽을 나타내고 있었다. 이에 대해서 제4 변형에서는, 자극면(30N)은 하나의 영구 자석(30AN)에 의해 나타내지고, 자극면(30S)은 코어(30Y)의 회전자(1)측의 면으로서 나타내져 있다. 코어(30Y)는 회전자(1)와 반대측에서 영구 자석(30AN)과 자기적으로 연결된다.

도 41도 고정자(3)의 제4 변형을 나타내는 사시도이다. 도 41에 나타난 구성에서는, 도 1에 나타난 구성의 고정자(3)에 있어서, 영구 자석(30AN)을 코어(30Y)로 치환한 구성을 가지고 있다. 따라서 자극면(30S)은 하나의 영구 자석(30AS)에 의해 나타내지고, 자극면(30N)은 코어(30Y)의 회전자(1)측의 면으로서 나타내져 있다. 코어(30Y)는 회전자(1)와 반대측에서 영구 자석(30AS)과 자기적으로 연결된다.

상기의 구성을 채용함으로써, 고정자(3)에 이용하는 영구 자석의 개수를 저감할 수 있다. 또, 영구 자석을 착자하는 방향은 한 방향으로 충분하므로, 회전 전기를 조립한 후여도, 공심 코일을 이용하여 영구 자석의 착자가 용이해진다.

도 42는 고정자(3)의 제5 변형을 채용한 회전 전기를 나타내는 사시도이다. 제5 변형에서는, 도 1에 나타난 구성의 고정자(3)에 있어서, 영구 자석(30AN, 30AS)을 분리하여 설치하는 대신에, 회전자(1)측에 N극도 S극도 제시하는 영구 자석(30A)을 설치하고 있다. 도 42에 있어서 영구 자석(30A)은 회전자(1)측에 자극면(30N, 30S)을 나타내고 있다. 자극면(30N)와 자극면(30S)의 경계는 점선으로 나타냈다.

이러한 영구 자석(30A)을 채용하면, 요크(31)를 생략해도 되고, 혹은 비자성체로 형성해도 된다. 영구 자석(30A)은, 1매의 원반 형상의 자석의 내측과 외측을 다른 자극이 되도록 착자되어도 된다. 이러한 형태는, 예를 들면 페라이트 자석이나, 본드 자석으로 영구 자석(30A)을 형성하는 경우에, 용이하게 실현된다.

영구 자석(30A)은, 그 제조의 편의상, 복수로 분할해도 된다. 분할 수는 특별히 제한되지 않는다. 분할된 영구 자석(30A)의 각각은 선형이나 사다리꼴이 된다. 특히, 고성능의 희토류 소결 자석에서는, 사다리꼴 형상의 쪽이 형성이 용이해지는 경우가 있다. 도 42에서는 영구 자석(30A)이 사다리꼴 형상으로 6개로 분할된 경우가 예시되어 있다.

회전자(1) 중에서도 자성환(102N, 102S)에 와전류를 발생시키지 않기 위해서는, 분할된 영구 자석(30A)의 각각이 인접하는 위치에서 생기는 공극은 작은 것이 바람직하다.

자성환(102N, 102S)에 공급하는 계자 자속이, 회전자(1)의 회전에 의존하여 변동하면, 회전자(1)에 와전류를 발생시킬 가능성이 있다. 따라서 자성환(102N, 102S)이 영구 자석(30A)에 대해서, 영구 자석(30A)의 외주 형상(여기에서는 육각형)에 내접하는 원으로부터 내측에서, 또한, 영구 자석(30A)의 내주 형상(여기에서는 육각형)에 외접하는 원으로부터 외측에서, 각각 대향하는 것이 바람직하다.

도 43은 고정자(3)의 제6 변형을 채용한 회전 전기를 나타내는 사시도이다. 제6 변형에서는, 제5 변형에 대해서, 보조 코어(33N, 33S)를 추가한 구성을 가지고 있다. 보조 코어(33N)는 자극면(30N)과 자기적으로 연결되어 자성환(102N)에 대향한다. 보조 코어(33S)는 자극면(30S)과 자기적으로 연결되어 자성환(102S)에 대향한다.

영구 자석(30A)이 둘레 방향으로 분할되어 있어도, 보조 코어(33N, 33S)가 둘레 방향으로 균일한 계자 자속을 회전자(1)에 공급한다. 또 보조 코어(33N, 33S)를 환상으로 함으로써, 둘레 방향으로 균일한 계자 자속을 회전자(1)에 부여한다. 따라서 영구 자석(30A)의 외형에 의하지 않고, 예를 들면 그 분할된 각각이 사다리꼴이어도, 회전자(1)에 와전류를 발생시키는 가능성을 낮게 한다.

도 44 및 도 45는, 고정자(3)의 제7 변형을 나타내는 사시도이다. 도 44는 자극면(30N, 30S)측으로부터 회전축(Q)에 대해서 비스듬하게 본 사시도이다. 도 45는 자극면(30N, 30S)과는 반대측으로부터 회전축(Q)에 대해서 비스듬하게 본 사시도이다. 또 도 46은 도 45에 있어서의 위치 XLⅥ-XLⅥ에 있어서의 회전축(Q)에 평행한, 고정자(3)의 단면을 나타내는 단면도이다.

제7 변형은 고정자(3)의 제2 변형에 대해서, 계자 권선(32)을 영구 자석(30R)으로 치환한 구성을 가지고 있다. 영구 자석(30R)은 회전축(Q)의 주위에서 환상을 나타내고 있고, 직경 방향으로 착자된다. 코어(31N, 31S)는 영구 자석(30R)을 각각 외주측과 내주측으로부터 덮는다.

영구 자석(30R)은 직경 방향으로 착자되어 있으므로, 코어(31N, 31S)로 계자 자속을 공급한다. 코어(31N, 31S)는, 회전자(1)측에 각각 자극면(30N, 30S)을 나타낸다. 따라서 영구 자석(30R)이 발생한 자속이 자극면(30N, 30S)으로부터 회전자(1)에 공급된다. 도 46에서는 코어(31N, 31S)의 내부에 있어서의 계자 자속의 자력선(Φ)을 모식적으로 점선으로 나타냈다.

또한, 계자 자속을 회전자(1)에 효율적으로 공급하려면, 영구 자석(30R)보다 자극면(30N, 30S)이 회전자(1)에 가까운 것이 바람직하다. 보다 구체적으로는, 코어(31N, 31S)는 영구 자석(30R)보다 회전자(1)로 돌출하는 것이 바람직하다.

도 47은 영구 자석(30R)의 착자 방법을 나타내는 사시도이다. 환상의 착자 코일(81)은, 착자용 코어(80)에 둘러싸여 있다. 착자용 코어(80)에는, 착자 코일(81)의 축을 따른 한쪽에서, 여기에서는 코어(31N, 31S)측에서, 둘레 방향으로 연장되는 갭(82)이 개구하고 있다.

갭(82)은 코어(31N, 31S)에 대해서, 자극면(30N, 30S)과는 반대측으로부터 대향한다. 또 갭(82)은 코어(31N, 31S)의 경계 근방에 배치된다.

미리 환상의 자석 재료를, 코어(31N, 31S)에 의해 각각 외주측 및 내주측으로부터 끼워 배치한다. 그리고 상기와 같이 갭(82)을 배치하여 착자 코일(81)에 전류를 흐르게 한다. 이로 인해, 착자용 코어(80)의 코어(31N)측의 면과, 코어(31S)측의 면의 사이에는 착자용의 자속이 흐른다. 따라서 코어(31N, 31S)에 끼워진 자석 재료는 직경 방향으로 착자되고, 영구 자석(30R)을 형성할 수 있다. 즉 회전자(1)와 반대측으로부터 착자하여 영구 자석(30R)을 얻는 것이, 회전 전기가 조립된 후여도 용이하다.

도 48은 제7 변형에 있어서 계자 자속을 약하게 하는 구성을 나타내는 단면도이다. 도 48은 도 46의 단면과 대응하고 있다. 자극면(30N, 30S)과 반대측으로부터 코어(31N, 31S)에 자성체(31B)를 근접시킴으로써, 자극면(30N, 30S)으로부터 공급되는 계자 자속을 약하게 할 수 있다. 도 48에 점선을 이용하여 그려진 자력선(Φ)으로 나타나는 바와 같이, 계자 자속의 일부가 자극면(30N, 30S)과 반대측에서 자성체(31B)에 있어서 단락적으로 흐르기 때문이다.

따라서, 모터로서 회전 전기에 고속 회전을 시킬 때는, 코어(31N, 31S)에 자성체(31B)를 근접시킴으로써, 약한 계자를 실현할 수 있다. 상술한 자성체(31B)의 근접은 공지의 액츄에이터, 예를 들면 써보모터를 이용함으로써 실현할 수 있다.

도 49 및 도 50은, 고정자(3)의 제8 변형을 나타내는 사시도이다. 도 49 및 도 50은, 자극면(30N, 30S)측으로부터 회전축(Q)에 대해서 비스듬하게 본 사시도이다. 또 도 49에서는 그 구성을 이해하기 쉽게 하기 위해서, 회전축(Q)을 따라 분해하여 나타내고 있지만, 실제로는 도 50에 나타나는 바와 같이 접촉하여 배치된다. 또 도 51은 도 50에 나타난 위치 LI-LI에 있어서 회전축(Q)에 평행한 고정자(3)의 단면을 나타내는 단면도이다.

제8 변형에서는 직경 방향으로 착자된 영구 자석(30R)이 둘레 방향으로 분할되어 있다. 제조의 편의상, 환상의 일체로서 영구 자석(30R)을 제작하기 어려운 경우를 상정하고 있다. 여기에서는 분할된 각각이 반달형상을 나타내고 있는 경우가 예시되고 있다.

자성의 홀더(41)에는 구멍(411)이 뚫려 있다. 비자성의 홀더(41)에는 리브(412)가 설치되고, 리브(412)는 구멍(411)의 외주측에 있어서의 홀더(41)의 부분(413)과, 구멍(411)의 내주측에 있어서의 홀더(41)의 부분(414)을 연결하고 있다. 바꿔 말하면, 구멍(411)은 리브(412)와 부분(413, 414)으로 둘러싸여 있다.

리브(412)는 영구 자석(30R)이 분할된 위치에 배치되고, 따라서 구멍(411)에 영구 자석(30R)을 수납한다. 리브(412)를 실질적으로 자기 장벽으로서 기능시키기 위해서, 직경 방향을 법선으로 하는 리브(412)의 단면은, 당해 단면을 흐르는 자속에 의해 용이하게 자기 포화하는 정도로 작게 한다. 이러한 구성에 의해, 영구 자석(30R)은 직경 방향 및 둘레 방향에 대해 위치 결정된다.

홀더(41) 및 그 구멍(411)에 수납된 영구 자석(30R)은, 환상의 코어(42, 43)와, 환상의 코어(44, 45)의 사이에서, 회전축 방향을 따라 끼워진다. 영구 자석(30R)의 중앙으로부터 보아, 코어(42, 44)는 외주측에, 코어(43, 45)는 내주측에, 각각 배치된다. 코어(42, 43)는 각각 자극면(30N, 30S)을 나타낸다.

코어(43)의 외주단과 코어(45)의 외주단은 영구 자석(30R)의 내주단을 사이에 두고, 코어(42)의 내주단과 코어(44)의 내주단은, 영구 자석(30R)의 외주단을 사이에 둔다(도 51을 참조). 이러한 구성에 의해 영구 자석(30R)은 회전축 방향에 대해서 위치 결정된다.

또 이러한 구성에 의해, 영구 자석(30R)보다 자극면(30N, 30S)이 회전자(1)에 가까워지고, 계자 자속이 유효하게 회전자(1)에 공급된다.

홀더(41) 및 코어(42, 43)는, 회전축 방향으로 적층한 전자 강판으로 구성할 수 있다. 혹은 전자 연철을 그것들의 재료로서 채용해도 된다. 전자 연철로서, 절연이 실시되어 있지 않은 것을 적층해도 된다.

도 52도 제8 변형을 나타내는 사시도이다. 여기에서는 영구 자석(30R)의 분할된 각각이 직선 형상을 나타내고 있는 경우가 예시되어 있다. 도 52는 자극면(30N, 30S)측으로부터 회전축(Q)에 대해서 비스듬하게 본 사시도이다. 또 도 52에서는 그 구성을 이해하기 쉽게 하기 위해서, 회전축(Q)을 따라 분해하여 나타내고 있지만, 실제로는 후술하는 바와 같이 접촉하여 배치된다.

자성의 홀더(41)에는, 분할된 영구 자석(30R)의 각각을 수납하는 구멍(411) 외, 체결용의 구멍(415)도 설치되어 있다. 구멍(415)은 구멍(411)보다 외주측에 뚫려있다. 도 53은 홀더(41)의 구멍(411)에 영구 자석(30R)이 수납된 상태를 나타내는 사시도이다.

도 53에서 나타난 구성에 대해서, 환상의 체결판(46, 47)이 회전축 방향을 따라 양측으로부터 끼워진다. 여기에서는 체결판(47)이 회전자(1)측에 배치되어 있는 경우를 상정하고 있다. 예를 들면 구멍(415)은 나사 절삭되어 있고, 이것과 나사식 결합하는 체결체(40)가 체결판(46, 47)끼리를 결합한다. 이것에 의해 홀더(41)에 있어서의 영구 자석(30R)의 회전축 방향의 위치 결정을 한다. 도 54는 한 쌍의 체결판(46, 47)끼리가 결합된 상태를 나타내는 사시도이다.

체결판(46, 47)은, 이것들을 통해 영구 자석(30R)이 발생하는 계자 자속이 단락적으로 흐르지 않도록 하기 위해, 비자성이다.

도 54에서 나타난 구성에 대해서, 환상의 코어(48, 49)를 회전자(1)측으로부터 각각 홀더(41)의 부분(413, 414)에 접촉시킨다. 구체적으로는 코어(48, 49)를, 각각 체결판(47)의 외주측 및 내주측에 배치한다.

도 55는 코어(48, 49)가 배치된 구성과, 코어(42, 43)를 회전축 방향을 따라 분해하여 나타내는 사시도이다. 코어(42, 43)를 홀더(41)와는 반대측으로부터 코어(48, 49)와 접촉시킨다. 이로 인해, 영구 자석(30R)의 외주측의 자극면과 자극면(30N)은, 코어(42, 48) 및 부분(413)을 통해 자기적으로 연결된다. 또 영구 자석(30R)의 내주측의 자극면과 자극면(30S)은, 코어(43, 49) 및 부분(414)을 통해 자기적으로 연결된다. 따라서 영구 자석(30R)에서 발생한 자속이 자극면(30N, 30S)으로부터 회전자(1)로 공급되게 된다.

이러한 구성에 의해, 영구 자석(30R)보다 자극면(30N, 30S)이 회전자(1)에 가까워지고, 계자 자속이 유효하게 회전자(1)에 공급된다.

(제4 실시의 형태)

본 실시의 형태에서는, 회전자(1)와 고정자(3)의 사이의 스러스트힘을 저감하는 변형을 소개한다. 여기서 소개하는 변형을 대체로 말하면, 고정자(3)와 회전자(1)의 사이에 흐르는 계자 자속의 직경 방향 성분을 높일 수 있고, 따라서 그 회전축 방향 성분을 낮출 수 있다.

계자 자속의 회전축 방향 성분을 낮출 수 있음으로써, 스러스트힘은 작아진다. 계자 자속의 직경 방향 성분을 높일 수 있지만, 극성이 다른 계자 자속이 직경 방향으로 평행하게 흐르기 때문에, 직경 방향에 있어서 회전자(1)와 고정자(3)에 작용하는 흡인력은 서로 역방향으로 2종 존재하고, 양자는 상쇄한다.

도 56 내지 도 71은 모두 회전자(1) 및 고정자(3)를 부분적으로 나타내는 단면도이며, 회전축 방향 및 직경 방향으로 평행한 단면을 나타낸다. 이들 도면에 있어서, 회전축 방향은 화살표 A에 평행하고 세로 방향으로 취해지고, 직경 방향은 가로 방향으로 취해져 있다.

도 56은 영구 자석(30AN, 30AS)을 채용하고, 이것들이 각각 자극면(30N, 30S)을 나타내고 있던 경우를 예시하고 있다. 단, 도 56에 나타난 구성에서는 자극면(30N, 30S)이 서로 마주보는 방향으로 경사져 있다. 자성환(102N, 102S)은 서로 등지도록 경사져 있다. 따라서, 자성환(102N, 102S)은 각각 자극면(30N, 30S)과 거의 정면으로 마주한다.

자극면(30N)과 자성환(102N)이 회전축 방향으로 수직인 경우와 비교하면, 상기와 같이 경사진 자극면(30N)과 자성환(102N)의 사이에 흐르는 계자 자속은, 그 회전축 방향 성분이 작아진다. 따라서 자극면(30N)과 자성환(102N)의 사이에 작용하는 흡인력은, 그 회전축에 평행한 성분이 작아진다. 마찬가지로 하여 자극면(30S)과 자성환(102S)의 사이에 작용하는 흡인력에 대해서도, 그 회전축에 평행한 성분이 작아진다. 따라서 회전자(1)와 고정자(3)의 사이에 작용하는 스러스트힘은 작아진다.

자극면(30N)과 자성환(102N)의 사이에 작용하는 흡인력의 직경 방향 성분은, 자극면(30S)과 자성환(102S)의 사이에 작용하는 흡인력의 직경 방향 성분과 상쇄하므로, 회전자(1)와 고정자(3)의 사이에서 직경 방향으로 작용하는 힘은 무시할 수 있다.

이상과 같이 하여, 직경 방향으로의 불필요한 힘을 증대시키지 않고, 회전자(1)와 고정자(3)의 사이에 작용하는 스러스트힘를 작게 할 수 있다.

도 57은 도 56에 나타난 구성에 있어서, 자성환(102N, 102S) 및 자극면(30N, 30S)의 경사 방향을 모두 반대로 한 구성을 나타낸다. 즉, 자극면(30N, 30S)이 서로 등지는 방향으로 경사져 있다. 자성환(102N, 102S)은 서로 마주보도록 경사져 있다. 따라서, 자성환(102N, 102S)은 각각 자극면(30N, 30S)과 거의 정면으로 마주하고, 도 56에 나타난 구성과 같이 하여 스러스트힘이 저감된다.

도 58 및 도 59는 모두, 고정자(3)의 제3 변형(도 39 참조)을 채용하면서, 자성환(102N, 102S) 및 자극면(30N, 30S)이 경사진 구성을 나타내고 있다. 도 58 및 도 59는 각각, 도 56 및 도 57과 대응하고 있고, 모두 스러스트힘을 저감할 수 있다.

도 60 및 도 61은 모두, 고정자(3)의 제7 변형(도 44 참조)을 채용하면서, 자성환(102N, 102S) 및 자극면(30N, 30S)이 경사진 구성을 나타내고 있다. 도 60 및 도 61은 각각, 도 56 및 도 57과 대응하고 있고, 모두 스러스트힘을 저감할 수 있다.

자성환(102N, 102S) 및 자극면(30N, 30S)의 경사에 대체하여, 자성환(102N, 102S)의 자극면(30N, 30S)측의 형상을 계단형상으로 형성해도, 계자 자속의 회전축 방향 성분이 작아진다. 도 62 및 도 63은, 영구 자석(30AN, 30AS)을 채용하고, 이것들이 각각 자극면(30N, 30S)을 나타내고 있던 경우를 예시하고 있다.

도 62에 나타난 구성에서는, 자성환(102N)은 영구 자석(30AN)의 내주측에 있어서 회전축 방향을 따라 요크(31)를 향해 돌출하고, 자성환(102S)은 영구 자석(30AS)의 외주측에 있어서 회전축 방향을 따라 요크(31)를 향해 돌출한다. 이러한 구성에 의해, 자극면(30N)으로부터 자성환(102N)을 향함에 따라, 또 자극면(30S)으로부터 자성환(102S)을 향함에 따라, 모두 계자 자속은 직경 방향으로 확대된다. 따라서 계자 자속은, 그 회전축 방향 성분이 작아진다.

또한, 계자 자속이 자극면(30N)으로부터 자성환(102N)을 향함에 따라 직경 방향으로 확대되는 방향은, 자극면(30N)으로부터 보아 내주측이다. 또 계자 자속이 자극면(30S)으로부터 자성환(102S)을 향함에 따라 직경 방향으로 확대되는 방향은, 자극면(30S)으로부터 보아 외주측이다. 따라서 상기의 구성에 있어서도, 자극면(30N)과 자성환(102N)의 사이에 작용하는 흡인력은, 자극면(30S)과 자성환(102S)의 사이에 작용하는 흡인력과 상쇄한다.

도 63에 나타난 구성에서는, 자성환(102N)은 영구 자석(30AN)의 외주측에 있어서 회전축 방향을 따라 요크(31)를 향하여 돌출하고, 자성환(102S)은 영구 자석(30AS)의 내주측에 있어서 회전축 방향을 따라 요크(31)를 향해 돌출한다. 이러한 구성에 있어서도, 도 62에 나타난 구성과 같은 효과를 얻을 수 있다.

도 64 및 도 65는 모두, 고정자(3)의 제3 변형을 채용하면서, 자성환(102N, 102S)의 자극면(30N, 30S)측의 형상을 계단형상으로 한 구성을 나타내고 있다. 도 64 및 도 65는 각각, 도 62 및 도 63과 대응하고 있고, 모두 스러스트힘을 저감할 수 있다.

고정자(3)의 제8 변형(도 49 내지 도 55 참조)에서는, 영구 자석(30R)보다 자극면(30N, 30S)을 회전자(1)에 접근시키고, 계자 자속을 유효하게 회전자(1)에 공급하는 것을 지향하고 있었다. 그러나, 계자 자속의 회전축 방향 성분을 억제하는 관점으로부터는, 반대로, 영구 자석(30R)을 자극면(30N, 30S)보다 돌출시키는 것이 바람직하다.

도 66은 영구 자석(30R)을 회전자(1)측으로 회전축 방향을 따라 돌출시킨 구성을 나타낸다. 영구 자석(30R)의 부분(30RT)이 코어(31N, 31S)보다 돌출되어 있다. 영구 자석(30R)은 직경 방향으로 착자되어 있으므로, 부분(30RT)으로부터 계자 자속이 직경 방향으로 흐른다. 따라서 이 부분을 자성환(102N, 102S)이 직경 방향에 있어서 양측으로부터 끼움으로써, 계자 자속의 직경 방향 성분을 높이고, 이로써 계자 자속의 회전축 방향 성분을 저감할 수 있다.

영구 자석(30AN, 30AS)의 형상의 가공이 곤란하고, 자극면(30N, 30S)을 회전축 방향으로부터 경사시키는 것이 곤란한 경우도 상정된다. 예를 들면 영구 자석(30AN, 30AS)의 둘레 방향으로 수직인 단면이 직사각형으로 한정되는 경우이다. 이러한 경우, 하기의 방법을 취할 수 있다. 우선 간단하고 쉽게는, 요크(31)에 영구 자석(30AN, 30AS)을 지지하는 구멍을, 회전축 방향에 대해서 비스듬하게 설치하는 것이 고려된다. 이로 인해, 영구 자석(30AN, 30AS)은 경사지게 유지되고, 따라서 영구 자석(30AN, 30AS) 자신이 나타내는 자극면(30N, 30S)이 회전축 방향으로부터 경사진다.

혹은 도 67 및 도 68에 나타나는 바와 같이, 각각 영구 자석(30AN, 30AS)을 회전자(1)측으로부터 덮고, 자극면(30N, 30S)을 회전자(1)측에 나타내는 보조 코어(30ZN, 30ZS)를 설치한다. 보조 코어(30ZN, 30ZS)를 예를 들면 압분자심으로 형성하면, 이것들에 상술과 같이 경사진 자극면(30N, 30S)을 나타내게 하는 것은 용이하다. 도 67 및 도 68은, 각각 도 56, 도 57에 대응하고 있다.

자극면(30N, 30S)을 경사지게 할 필요가 없는 경우에 영구 자석(30AN, 30AS)을 보조 코어(30ZN, 30ZS)로 덮어도 된다. 도 69 및 도 70은 각각 도 62 및 도 63에서 나타난 구성에 대응하여, 보조 코어(30ZN, 30ZS)를 설치한 구성을 나타내고 있다.

도 67 내지 도 70에 있어서 영구 자석(30AN, 30AS)은 회전자(1)와는 반대측에서 그것들이 부분적으로 요크(31)에 메워져 있는 형태가 예시되어 있다. 그러나 보조 코어(30ZN, 30ZS)를 설치할 때에 이러한 매설이 전제가 되는 것은 아니다.

도 71은 도 66에서 나타난 구성에 대해서, 영구 자석(30R)의 자극면을 노출시키지 않고 코어(31N, 31S)로 덮은 구성을 예시하고 있다. 이러한 구성은, 또, 영구 자석(30R) 및 그 근방의 코어(31N, 31S)를 회전자(1)측에 돌출시켜 자성환(102N, 102S)의 사이에 끼어들게 한 구성으로 파악할 수도 있다. 혹은 코어(31N, 31S) 중, 자성환(102N, 102S)에 대향하는 부분을 회전자(1)와 반대측으로 후퇴시킨 구성으로 파악할 수도 있다.

(변형의 조합)

상기의 각 실시의 형태에서 소개된 여러 가지의 변형은, 서로 기능을 저해하지 않는 한, 조합할 수 있다. 예를 들면 회전자(1)의 변형과 독립하여 고정자(3)의 여러 가지의 변형을 채용할 수 있다.

(압축기에의 적용)

도 72는, 상기의 회전 전기가 모터로서 적용되는 압축기의 종단면도이다. 도 72에 나타난 압축기는 고압 돔형의 로터리 압축기이며, 그 냉매에는 예를 들면 이산화탄소가 채용된다.

이 압축기는, 밀폐 용기(K1)와, 압축 기구부(K2)와, 모터(K3)를 구비하고 있다. 압축 기구부(K2)는 밀폐 용기(K1) 내에 배치되어 있다. 모터(K3)는 밀폐 용기(K1)내 또한 압축 기구부(K2)의 상측에 배치된다. 여기서, 상측이란 밀폐 용기(K1)의 중심축이 수평면에 대해서 경사져 있는지의 여부에 상관없이, 밀폐 용기(K1)의 중심축을 따른 상측을 말한다.

모터(K3)는 압축 기구부(K2)를 회전 샤프트(K4)를 통해 구동한다. 모터(K3)는 상기의 실시의 형태에서 설명된 구성을 구비하고 있다.

밀폐 용기(K1)의 하측 측방에는 흡입관(K11)이 접속되고, 밀폐 용기(K1)의 상측에는 토출관(K1, K2)이 접속된다. 냉매 가스(도시 생략)가 흡입관(K11)으로부터 밀폐 용기(K1)로 공급되고, 압축 기구부(K2)의 흡입측으로 이끌린다. 이 로터리 압축기는 세로형이며, 적어도 모터(K3)의 하부에 오일통을 가진다.

밀폐 용기(K1) 내는, 압축 기구부(K2)를 사이에 끼고 고압 영역(H)과 저압 영역(L)으로 구획된다. 고압 영역(H)에는 압축 기구부(K2)로부터 토출된 고압의 냉매 가스가 채워진다. 모니터(K3)는 고압 영역(H)에 배치되어 있다.

요크(21, 31)는, 회전 샤프트(K4)에 대해서 회전자(1)보다 외주측에 배치되고, 밀폐 용기(K1)에 고정되어 있다.

압축 기구부(K2)는, 실린더형상의 본체부(K20)와, 상단판(K8) 및 하단판(K9)을 구비한다. 상단판(K8) 및 하단판(K9)은 각각 본체부(K20)의 상하의 개구단에 부착된다. 회전 샤프트(K4)는, 상단판(K8) 및 하단판(K9)을 관통하고, 본체부(K20)의 내부에 삽입되어 있다. 회전 샤프트(K4)는 상단판(K8)에 설치된 축받이(K21)와, 하단판(K9)에 설치된 축받이(K22)에 의해 회전 가능하게 지지되어 있다.

회전 샤프트(K4)에는 본체부(K20)내에서 크랭크핀(K5)이 설치된다. 피스톤(K6)은 크랭크핀(K5)에 끼워맞춰져 구동된다. 피스톤(K6)과, 이것에 대응하는 실린더의 사이에는 압축실(K7)이 형성된다. 피스톤(K6)은 편심한 상태로 회전하고, 또는, 공전 운동을 행하고, 압축실(K7)의 용적을 변화시킨다.

다음에, 상기 로터리 압축기의 동작을 설명한다. 흡입관(K11)으로부터 압축실(K7)에 냉매 가스가 공급된다. 모터(K3)에 의해 압축기구부(K2)가 구동되어, 냉매 가스가 압축된다. 압축된 냉매 가스는 냉동기유(도시 생략)와 더불어, 토출 구멍(K23)을 경유하여 압축 기구부(K2)로부터 압축 기구부(K2)의 상측으로 옮겨지고, 또한 모터(K3)를 경유하여 토출관(K12)으로부터 밀폐 용기(K1)의 외부에 토출된다.

냉매 가스는 냉동기유와 더불어 모터(K3)의 내부를 상측으로 이동한다. 냉매 가스는 모터(K3)보다 상측으로 이끌리지만, 냉동기유는 회전자(1)의 원심력으로 밀폐 용기(K1)의 내벽으로 향한다. 냉동기유는 밀폐 용기(K1)의 내벽에 미립자 상태로 부착함으로써 액화한 후, 중력의 작용에 의해, 모터(K3)의 냉매 가스의 흐름의 상류측으로 되돌아간다.

도 73은, 상기의 실시의 형태의 모터가 적용되는 압축기의 종단면도이다. 도 73에 나타난 압축기는 저압 돔형의 스크롤 압축기이며, 그 냉매에는 예를 들면 이산화탄소가 채용된다.

이 압축기에서도, 모터(K3)가 밀폐 용기(K1) 내에 배치되고, 압축 기구부(K2)를 회전 샤프트(K4)를 통해 구동한다. 압축 기구부(K2)는 스크롤 기구를 가지고 있다.

밀폐 용기(K1) 내는 압축 기구부(K2)를 사이에 끼고 고압 영역(H)와 저압 영역(L)으로 구획된다. 단 모터(K3)는 저압 영역(L)에 배치되어 있다. 즉 압축 기구부(K2)가 모터(K3)보다 상측에 배치되어 있다.

(엔진과 조합한 회전 기구에의 적용)

도 74는 상기의 회전 전기이며 영구 자석(30A)을 구비한 것과, 엔진을 조합한 회전 기구의 구성을 예시하는 측면도이며, 회전축(Q)에 평행한 측면을 나타내고 있다. 회전 샤프트(8)는 회전자(1)와 연결되고, 고정자(3)의 구멍(300)(예를 들면 도 1, 도 2, 도 8을 참조)에 관통 삽입되어 있다. 회전 샤프트(8)는 구멍(300)에 있어서 직경 방향으로 고정자(3)와 떨어져 있다.

마찬가지로, 회전 샤프트(8)는 전기자(2)의 관통 구멍(200)(예를 들면 도 1, 도 2, 도 8을 참조)을, 그 회전이 방해되는 일 없이 관통하고 있다.

엔진(9)은, 회전축 방향을 따라 전기자(2)에 대해서 회전자(1)와 반대측에 배치된다. 또 엔진(9)은 회전 샤프트(8)와 연결되고, 회전 샤프트(8)와의 사이에서 회전 운동을 주고 받는다.

이러한 구성에 있어서는, 엔진(9)의 열이 회전 샤프트(8)에 전해져도, 회전 샤프트(8)가 고정자(3)와는 떨어져 있으므로, 그 열은 고정자(3)에 전해지기 어렵다. 이것은 고정자(3)에 설치되어 있는 영구 자석(30A)의 가열감자를 발생시키기 어렵게 하는 점에서 바람직하다.

고정자(3)에는 방열 핀(34)을 설치하는 것이, 고정자(3)로부터의 방열을 효과적으로 행하는 관점에서 바람직하다. 방열 핀(34)은 도 74에 예시된 바와 같이 고정자(3)로부터 직경 방향으로 신장하여 설치되어도 된다. 혹은 회전자(1)와 반대측에 설치되어도 된다.

도 75는 도 74의 구성에 대해서, 회전 샤프트(8)를 고정자(3)로부터 더, 회전축 방향에 있어서 떼어 놓은 구성을 예시한 측면도이다. 보다 구체적으로는 회전 샤프트(8)의 고정자(3)측의 단부는, 회전축 방향에 있어서 엔진측으로 물러난다. 이로 인해, 회전 샤프트(8)를 통한 엔진(9)으로부터 고정자(3)로의 열전도가 효과적으로 작아진다.

회전 샤프트(8)는 엔진(9)에 있어서 지지되지만, 회전 샤프트(8)의 축편차를 저감하기 위해, 회전 샤프트(8)는 전기자(2)의 관통 구멍(200)에 있어서 그 회전이 방해되지 않고 유지되는 것이 바람직하다. 도 76은 전기자(2)의 관통 구멍(200) 근방에서 회전축(Q)을 포함하는 위치에서의 단면도이다. 요크(21)와 회전축(8)의 사이에서 관통 구멍(200)에는 베어링(24)이 설치된다. 예를 들면 이러한 구성에 의해 회전 샤프트(8)는 전기자(2)의 관통 구멍(200)에 있어서 그 회전이 방해되지 않고 유지된다.

이 발명은 상세하게 설명되었지만, 상기한 설명은, 모든 국면에 있어서, 예시이며, 이 발명이 거기에 한정되는 것은 아니다. 예시되어 있지 않은 무수한 변형예가, 이 발명의 범위로부터 벗어나는 일 없이 상정될 수 있는 것으로 해석된다.

Claims (20)

1. 회전축(Q)의 주위에서 둘레 방향으로 회전 가능한 자성체인 회전자(1)와,
   상기 회전축에 평행한 회전축 방향의 한쪽으로부터 상기 회전자와 대향하는 전기자 권선(22)을 가지는 전기자(2)와,
   상기 회전축 방향의 다른 쪽으로부터 상기 회전자를 경유하여 상기 전기자 권선에 계자 자속을 쇄교(鎖交)시키는 고정자(3)를 구비하는 액셜 갭형 회전 전기.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 회전자(1)는,
   상기 고정자(3)로부터 제1 극성의 상기 계자 자속이 공급되는 제1 자성환(102N)과,
   상기 제1 자성환보다 상기 회전축(Q) 측에 배치되고, 상기 고정자로부터 제2 극성의 상기 계자 자속이 공급되는 제2 자성환(102S)과,
   상기 전기자(2)에 대향하여 상기 둘레 방향으로 환상으로 배치되고, 상기 제2 자성환과 자기적으로 분리되고, 상기 제1 자성환과 자기적으로 연결되는 제1 자성판(100N；101N)과,
   상기 전기자에 대향하여 상기 둘레 방향의 위치를 제1 자성판과 교대로 하여 환상으로 배치되고, 상기 제1 자성환 및 상기 제1 자성판과 자기적으로 분리되고, 상기 제2 자성환과 자기적으로 연결되는 제2 자성판(100S；101S)을 가지는, 액셜 갭형 회전 전기.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 제1 자성판(101N)의 상기 회전축과 반대측은 상기 제1 자성환(102N)에 연결되고, 또한 상기 제2 자성환(102S)의 상기 전기자(2) 측에 이르기까지 직경 방향으로 연장되고,
   상기 제2 자성판(101S)의 상기 회전축 측은 상기 제2 자성환에 연결되고, 또한 상기 제1 자성환의 상기 전기자 측에 이르기까지 직경 방향으로 연장되는, 액셜 갭형 회전 전기.
4. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
   상기 고정자(3)는,
   상기 제1 자성환(102N)에 상기 제1 극성의 상기 계자 자속을 공급하는 제1 자극면(30N)과,
   상기 제2 자성환(102S)에 상기 제2 극성의 상기 계자 자속을 공급하는 제2 자극면(30S)과,
   상기 제1 자극면 및 상기 제2 자극면에 상기 계자 자속을 공급하는 영구 자석(30A, 30R)을 가지는, 액셜 갭형 회전 전기.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 영구 자석(30R)은 상기 회전축(Q)의 주위에서 환상을 나타내고 상기 회전축에 대한 직경 방향으로 착자되고,
   상기 고정자(3)는,
   상기 영구 자석을 각각 외주측과 내주측으로부터 덮는 제1 코어(31N) 및 제2 코어(31S)를 더 가지며,
   상기 제1 코어는 상기 제1 자극면(30N)을, 상기 제2 코어는 상기 제2 자극면(30S)을, 각각 나타내는, 액셜 갭형 회전 전기.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 고정자(3)는,
   상기 제1 코어(31N)와 상기 제2 코어(31S)를 상기 회전자(1)와 반대측으로부터 자기적으로 결합하여, 상기 영구 자석(30R)으로부터 발생하는 자속을 부분적으로 단락하기 위한 제3코어(31B)를 더 가지는, 액셜 갭형 회전 전기.
7. 청구항 4에 있어서,
   상기 영구 자석(30A)은,
   상기 제1 자극면(30N) 및 상기 제2 자극면(30S) 중 적어도 어느 한 쪽을 나타내는, 액셜 갭형 회전 전기.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 영구 자석(30A)은, 둘레 방향으로 환상으로 배치되는, 액셜 갭형 회전 전기.
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 영구 자석(30A)은
   상기 제1 자극면(30N) 및 상기 제2 자극면(30S) 중 어느 하나를 나타내고,
   상기 고정자(3)는,
   상기 제1 자성환(102N)에 대향하여 배치되고, 상기 제1 자극면(30N)과 자기적으로 연결된 제1 보조 코어(33N)와,
   상기 제2 자성환(102S)에 대향하여 배치되고, 상기 제2 자극면(30S)과 자기적으로 연결된 제2 보조 코어(33S)를 더 가지는, 액셜 갭형 회전 전기.
10. 청구항 4에 있어서,
    상기 영구 자석(30A)은, 상기 제1 자극면(30N) 및 상기 제2 자극면(30S) 중 어느 하나만을 나타내고,
    상기 고정자(3)는,
    상기 영구 자석(30A)과 자기적으로 연결되어, 상기 제1 자극면(30N) 및 상기 제2 자극면(30S)의 다른 쪽을 나타내는 요크(30Y)를 더 가지는, 액셜 갭형 회전 전기.
11. 청구항 4에 있어서,
    상기 고정자(3)는,
    상기 둘레 방향으로 감겨진 계자 권선(32)을 더 가지는, 액셜 갭형 회전 전기.
12. 청구항 4에 있어서,
    상기 회전자(1)는,
    상기 전기자에 대향하여 상기 둘레 방향의 위치를 제1 자성판(100N；101N) 및 제2 자성판(100S；101S)과 교대로 하여 환상으로 배치되고, 상기 제1 자성환(102N) 및 상기 제2 자성환(102S)과 자기적으로 분리되면서, 서로 자기적으로 연결되는 복수의 자성체(101Q)를 더 가지는, 액셜 갭형 회전 전기.
13. 청구항 12에 있어서,
    상기 회전자(1)는,
    상기 복수의 자성체(101Q)끼리를 상기 회전축(Q)과 반대측에서 둘레 방향으로 연결하는 자성환(101Qa)을 더 가지는, 액셜 갭형 회전 전기.
14. 청구항 12에 있어서,
    상기 회전자(1)는,
    상기 복수의 자성체(101Q)끼리를 상기 제1 자성환(102N)과 상기 제2 자성환(102S) 사이에서 둘레 방향으로 연결하는 자성환(101Qc)을 더 가지는, 액셜 갭형 회전 전기.
15. 청구항 12에 있어서,
    상기 회전자(1)는,
    상기 복수의 자성체(101Q)끼리를 상기 회전축(Q) 측에서 둘레 방향으로 연결하는 자성환(101Qb)을 더 가지는, 액셜 갭형 회전 전기.
16. 청구항 12에 있어서,
    상기 고정자(3)는,
    상기 복수의 자성체(101Q)에 근접하는 돌기(30Q)를 더 가지는, 액셜 갭형 회전 전기.
17. 청구항 1에 있어서,
    상기 고정자(3)는,
    상기 둘레 방향으로 감겨지고, 상기 계자 자속을 발생시키기 위한 계자 권선(32)과,
    상기 계자 권선을 내주측과 외주측으로부터 끼워 상기 회전자와 반대측에서 서로 자기적으로 연결된 계자 요크(31)를 가지는 액셜 갭형 회전 전기.
18. 청구항 4에 기재된 액셜 갭형 회전 전기와,
    상기 고정자(3)와 떨어져서 상기 회전자(1)와 연결되는 회전 샤프트(8)와,
    상기 회전축 방향을 따라 상기 전기자(2)에 대해서 상기 회전자와 반대측에 배치되고, 상기 회전 샤프트와 연결되어 상기 회전 샤프트와의 사이에서 회전 운동을 주고 받는 엔진(9)을 구비하고,
    상기 전기자에는 상기 회전 샤프트의 회전을 방해하지 않고 상기 회전 샤프트를 관통시키는 관통 구멍(200)이 설치되는 회전 구동 장치.
19. 청구항 18에 있어서,
    상기 회전 샤프트(8)의 상기 고정자(3) 측의 단부는, 상기 고정자에 대해서 상기 회전축 방향에 있어서 상기 엔진(9) 측으로 물러나는 회전 구동 장치.
20. 청구항 18에 있어서,
    상기 고정자(3)에는 방열 부재(34)가 설치되는, 회전 구동 장치.

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