特許 7319274 コア、ステータ、及び回転電機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-07-24

(45)【発行日】2023-08-01

(54)【発明の名称】コア、ステータ、及び回転電機

(51)【国際特許分類】

   H02K 1/16 20060101AFI20230725BHJP

   H02K 1/02 20060101ALI20230725BHJP

【ＦＩ】

H02K1/16 C

H02K1/02 A

【請求項の数】 17

(21)【出願番号】P 2020532293

(86)(22)【出願日】2019-07-11

(86)【国際出願番号】 JP2019027594

(87)【国際公開番号】W WO2020022094

(87)【国際公開日】2020-01-30

【審査請求日】2022-01-21

(31)【優先権主張番号】P 2018141841

(32)【優先日】2018-07-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000002130

【氏名又は名称】住友電気工業株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】593016411

【氏名又は名称】住友電工焼結合金株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100100147

【弁理士】

【氏名又は名称】山野 宏

(74)【代理人】

【識別番号】100111567

【弁理士】

【氏名又は名称】坂本 寛

(72)【発明者】

【氏名】齋藤 達哉

(72)【発明者】

【氏名】中村 悠一

(72)【発明者】

【氏名】上野 友之

(72)【発明者】

【氏名】鶴田 聖

(72)【発明者】

【氏名】廣野 伸一

【審査官】津久井 道夫

(56)【参考文献】

【文献】特開２００３－０７９１２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】登録実用新案第３００９７４５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１７－０９３７０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－１６４１５６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｋ １／１６

Ｈ０２Ｋ １／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

アキシャルギャップ型の回転電機のロータ又はステータに備わるコアであって、
前記コアは、圧粉成形体で構成されるブロック状の第一部材及び板状の第二部材を備え、
前記第一部材は、前記第二部材に対向する第一面と、前記第一面に形成される第一連結部とを備え、
前記第二部材は、前記第一面に対向する第二面と、前記第二面に形成され、前記第一連結部に連結する第二連結部とを備え、
前記第一連結部及び前記第二連結部の一方が突起、他方が前記突起に対応する形状を有する窪みで構成されており、
前記第一連結部を前記第一面に直交する方向から見た正面形状、及び前記第二連結部を前記第二面に直交する方向から見た正面形状が、環形状又は一部が繋がっていない断続的な環形状である、
コア。

【請求項2】

前記第一部材はティースであり、
前記第二部材はヨークである請求項１に記載のコア。

【請求項3】

前記第一部材は鍔部を有するティースであり、
前記第二部材はヨークである請求項１に記載のコア。

【請求項4】

前記第一部材はティースとヨークとの一体物であり、
前記第二部材は前記ヨークとは別の板状片であり、
前記板状片は、前記ティースにおける前記ヨークとは反対側の端面に配置され、前記端面の輪郭線からはみ出す鍔部を備える請求項１に記載のコア。

【請求項5】

前記第一部材はティースであり、
前記第二部材はヨーク及び前記ヨークとは別の板状片であり、
前記板状片は、前記ティースにおける前記ヨークとは反対側の端面に配置され、前記端面の輪郭線からはみ出す鍔部を備える請求項１に記載のコア。

【請求項6】

前記第一連結部の前記正面形状、及び前記第二連結部の前記正面形状が、非円環形状である請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のコア。

【請求項7】

前記窪みにおける底面と内壁面との繋ぎ目、及び前記内壁面と前記第一面又は第二面との繋ぎ目が丸められており、
前記突起における頂面と外壁面との繋ぎ目、及び前記外壁面と前記第一面又は第二面との繋ぎ目が丸められている請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のコア。

【請求項8】

前記窪みの深さ、及び前記突起の高さは、０．５ｍｍ以上で、かつ前記第一部材と前記第二部材のうち、厚みが小さい方の厚みの３０％以下である請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のコア。

【請求項9】

前記窪みの幅、及び前記突起の幅は、０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下である請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のコア。

【請求項10】

前記窪みにおける底面と内壁面との繋ぎ目、及び前記内壁面と前記第一面又は前記第二面との繋ぎ目、並びに
前記突起における頂面と外壁面との繋ぎ目、及び前記外壁面と前記第一面又は前記第二面との繋ぎ目が丸められており、
前記各繋ぎ目の丸みの曲率半径が０．５ｍｍ以上４．０ｍｍ以下である請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のコア。

【請求項11】

前記第一連結部は窪みで、前記第二連結部は突起である請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載のコア。

【請求項12】

前記第一連結部は突起で、前記第二連結部は窪みである請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載のコア。

【請求項13】

前記第一連結部の前記正面形状、及び前記第二連結部の前記正面形状が、レーストラック形状、又は各頂点が丸められた三角形、長方形、台形、及び菱形から選択されるいずれかの形状である請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載のコア。

【請求項14】

前記第一面の面積を１００％としたとき、前記第一連結部の外周輪郭線よりも内側の面積が１０％以上８０％以下、
前記第二面の面積を１００％としたとき、前記第二連結部の外周輪郭線よりも内側の面積が１０％以上８０％以下である請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載のコア。

【請求項15】

前記第一部材は、前記第一面における前記第一連結部の環形状の内側に形成される第三連結部を備え、
前記第二部材は、前記第二面における前記第二連結部の環形状の内側に形成される第四連結部を備え、
前記第三連結部は、前記第一面よりも前記第一連結部の反対側に突出する形状、又は窪んだ形状を備え、
前記第四連結部は、前記第三連結部に対応する形状を備える請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載のコア。

【請求項16】

請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載のコアと、
前記コアに備わる各ティースに配置されるコイルとを備える、
ステータ。

【請求項17】

ロータとステータとが、前記ロータの回転軸の軸方向に並ぶアキシャルギャップ型の回転電機であって、
前記ステータが請求項１６に記載のステータである、
回転電機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、コア、ステータ、及び回転電機に関する。
本出願は、２０１８年７月２７日付の日本国出願の特願２０１８－１４１８４１に基づく優先権を主張し、前記日本国出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、ロータとステータとが、ロータの回転軸に沿った方向に対向して配置されるアキシャルギャップ型の回転電機（電動機・発電機）が開示されている。この回転電機に用いられるステータは、バックヨーク（ヨーク）及び複数のティースを有する電機子コア（コア）と、各ティースに配置されるコイルとを備える。ヨークは、円環形状の部材である。ティースは、ロータの回転軸方向にヨークから突出するブロック状の部材である。

【0003】

特許文献１の電機子コアは、別々に作製したティースとヨークとを連結することで構成されている。より具体的には、ティースに設けた柱状の凸部と、ヨークに設けた凹部（貫通孔・窪み）と、を嵌め合わせることで、ヨークとティースとを連結している。また、特許文献１では、積層鋼板でヨークを構成し、圧粉磁心（圧粉成形体）でティースを構成している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】国際公開第２００７／１１４０７９号

【発明の概要】

【0005】

本開示のコアは、
アキシャルギャップ型の回転電機のロータ又はステータに備わるコアであって、
前記コアは、圧粉成形体で構成されるブロック状の第一部材及び板状の第二部材を備え、
前記第一部材は、前記第二部材に対向する第一面と、前記第一面に形成される第一連結部とを備え、
前記第二部材は、前記第一面に対向する第二面と、前記第二面に形成され、前記第一連結部に連結する第二連結部とを備え、
前記第一連結部及び前記第二連結部の一方が突起、他方が前記突起に対応する形状を有する窪みで構成されており、
前記第一連結部を前記第一面に直交する方向から見た正面形状、及び前記第二連結部を前記第二面に直交する方向から見た正面形状が、環形状又は一部が繋がっていない断続的な環形状である。

【0006】

本開示のステータは、
本開示のコアと、
前記コアに備わる各ティースに配置されるコイルとを備える。

【0007】

本開示の回転電機は、
ロータとステータとが、前記ロータの回転軸の軸方向に並ぶアキシャルギャップ型の回転電機であって、
前記ステータが本開示のステータである。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、実施形態１に示すアキシャルギャップ型の回転電機に備わるステータの上面図である。

【図2】図２は、図１のステータの一部を示す斜視図である。

【図3】図３は、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ断面図である。

【図4】図４は、図１のステータに備わるティースの下面図である。

【図5A】図５Ａは、図４のＶ－Ｖ断面図である。

【図5B】図５Ｂは、図５Ａにおける丸で囲った部分の拡大図である。

【図6】図６は、図４のＶＩ－ＶＩ断面図である。

【図7】図７は、図１のステータに備わるヨークの上面図である。

【図8A】図８Ａは、図７のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ断面図である。

【図8B】図８Ｂは、図８Ａにおける丸で囲った部分の拡大図である。

【図9】図９は、図７のＩＸ－ＩＸ断面図である。

【図10】図１０は、実施形態１のアキシャルギャップ型の回転電機の部分縦断面図である。

【図11】図１１は、実施形態２に示す回転電機のティースとヨークの連結状態を説明する部分断面図である。

【図12A】図１２Ａは、実施形態３に示す回転電機のティースとヨークの連結状態を説明する部分断面図である。

【図12B】図１２Ｂは、図１２Ａにおける丸で囲った部分の拡大図である。

【図13A】図１３Ａは、実施形態４に示す回転電機のティースとヨークの連結状態を説明する部分断面図である。

【図13B】図１３Ｂは、図１３Ａにおける丸で囲った部分の拡大図である。

【図14】図１４は、実施形態５に示す回転電機のティースと板状片の連結状態を説明する部分断面図である。

【図15】図１５は、実施形態６に示す回転電機のティースと板状片の連結状態を説明する部分断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

［本開示が解決しようとする課題］
コアの磁気特性を向上させ、かつコアの生産性を向上させることが望まれている。そのためには、ヨークとティースの両方を高密度の圧粉成形体で構成することが有効と考えられる。圧粉成形体を高密度化するには、高い成形圧（面圧）で軟磁性粉末を圧縮成形する必要がある。しかし、本発明者らの検討によれば、特許文献１に記載される形状のヨークとティースでは、部分的に密度が低い部分ができ易いことが分かった。また、特許文献１に記載される形状のヨークとティースは、一度の圧縮成形で完成させられない場合があることも分かった。

【0010】

本開示は、全体的に高密度で、かつ生産性に優れる圧粉成形体のコアを提供することを目的の一つとする。また、本開示は、上記コアを備えるステータを提供することを別の目的の一つとする。更に、本開示は、上記ステータを備える回転電機を提供することを別の目的の一つとする。

【0011】

［本開示の効果］
本開示のコアは、全体的に高密度で、生産性に優れる。また、本開示のステータは、磁気特性と生産性に優れる。更に、本開示の回転電機は、出力特性と生産性に優れる。

【0012】

［本開示の実施形態の説明］
本発明者らは、ブロック状のティースと板状のヨークとを各々、圧粉成形体で形成する際の問題点を検討した。その結果、ティースとヨークとを連結させる凹部と凸部が特許文献１に記載されるような単純な形状であることが問題となることが分かった。圧縮成形で凸部を有するティースを作製する場合、凸部の角となる部分に軟磁性粉末が行き渡り難く、凸部（特に凸部の角）の密度が他の部分よりも低くなり易い。凸部の密度が低いと、凸部の強度が低下し、凸部が破損し易くなる。そのため、ティースとヨークとを連結できなくなる恐れがある。また、圧縮成形で凹部を有するヨークを作製する場合、凹部の縁となる部分に軟磁性粉末が行き渡り難い。そのため、凹部を有するヨークを作製するには、ヨークの全体形状を形成する圧縮成形を行った後、更に凹部を完成させるための圧縮成形を行わなければならない。つまり、一度の圧縮成形で凹部を有するヨークを完成させることができない。これらの問題点を踏まえて本発明者らは、凹部と凸部の形状を特定の形状とすることで上記問題点を解決できることを見出した。

【0013】

上記知見に基づき、本開示の実施態様を以下に列記して説明する。

【0014】

＜１＞実施形態に係るコアは、
アキシャルギャップ型の回転電機のロータ又はステータに備わるコアであって、
前記コアは、圧粉成形体で構成されるブロック状の第一部材及び板状の第二部材を備え、
前記第一部材は、前記第二部材に対向する第一面と、前記第一面に形成される第一連結部とを備え、
前記第二部材は、前記第一面に対向する第二面と、前記第二面に形成され、前記第一連結部に連結する第二連結部とを備え、
前記第一連結部及び前記第二連結部の一方が突起、他方が前記突起に対応する形状を有する窪みで構成されており、
前記第一連結部を前記第一面に直交する方向から見た正面形状、及び前記第二連結部を前記第二面に直交する方向から見た正面形状が、環形状又は一部が繋がっていない断続的な環形状である。

【0015】

上記コアには局所的に軟磁性粉末の密度が低い箇所が殆ど無いため、上記コアは全体的に高密度である。局所的に低密度な箇所がコアに形成されないのは、第一連結部と第二連結部を構成する突起と窪みの正面形状が環形状又は断続的な環形状となっているからである（以下、環形状及び断続的な環形状の両方を含めて、単に環形状と表現することがある）。突起を環形状とすると、突起と、突起の環形状の内方部分及び外方部分と、の間に高低差ができる。その高低差によって、圧縮成形時に、突起と、突起よりも低くなった内方部分及び外方部分と、の間で軟磁性粉末が流動し易くなる。また、窪みを環形状とすることで、窪みと、窪みの環形状の内方部分及び外方部分と、の間に高低差ができる。その高低差によって、圧縮成形時に、窪みと、窪みよりも高くなった内方部分及び外方部分と、の間で軟磁性粉末が流動し易くなる。突起と窪みの周辺における軟磁性粉末の流動性が向上すれば、当該周辺の密度の低下を抑制できる。

【0016】

上記コアは生産性に優れる。上述したように、コアの圧縮成形時における突起と窪みの周辺の軟磁性粉末の流動性が高く、一度の圧縮成形で全体的に高密度なコアを作製できるからである。また、軟磁性粉末の流動性が高いため、局所的に低密度な箇所を有する不良品の発生率が下がる。

【0017】

＜２＞実施形態に係るコアの一形態として、
前記第一部材はティースであり、
前記第二部材はヨークである形態を挙げることができる。

【0018】

ティースとヨークとを別部材とすることで、コアを作製するための金型を単純な形状にできる。そのため、ティースとヨークの密度を均一化し易い。また、コアに備わる複数のティースを一つの金型で作製できる。そのため、コアの生産性を向上させることができる。

【0019】

＜３＞実施形態に係るコアの一形態として、
前記第一部材は鍔部を有するティースであり、
前記第二部材はヨークである形態を挙げることができる。

【0020】

ティースの端面に鍔部を設けることで、ティースに配置するコイルがティースから外れ難くなる。

【0021】

＜４＞実施形態に係るコアの一形態として、
前記第一部材はティースとヨークとの一体物であり、
前記第二部材は前記ヨークとは別の板状片であり、
前記板状片は、前記ティースにおける前記ヨークとは反対側の端面に配置され、前記端面の輪郭線からはみ出す鍔部を備える形態を挙げることができる。

【0022】

ティースの端面に鍔部を設けることで、ティースに配置するコイルがティースから外れ難くなる。この鍔部を含む板状片とティースとを別部材とすることで、ティースにコイルを配置した後に鍔部を形成することができる。そのため、コアへのコイルの配置を容易にできる。

【0023】

＜５＞実施形態に係るコアの一形態として、
前記第一部材はティースであり、
前記第二部材はヨーク及び前記ヨークとは別の板状片であり、
前記板状片は、前記ティースにおける前記ヨークとは反対側の端面に配置され、前記端面の輪郭線からはみ出す鍔部を備える形態を挙げることができる。

【0024】

この構成はつまり、ティースと、ヨークと、鍔部を有する板状部材と、が別々の構成である。この構成であれば、圧紛成形体で構成される各部材の密度のバラツキを抑制できる。

【0025】

＜６＞実施形態に係るコアの一形態として、
前記第一連結部の前記正面形状、及び前記第二連結部の前記正面形状が、非円環形状である形態を挙げることができる。

【0026】

上記構成によれば、第一部材と第二部材とを連結した後、第一面（第二面）上で両部材が相対的に回転することを抑制できる。

【0027】

＜７＞実施形態に係るコアの一形態として、
前記窪みにおける底面と内壁面との繋ぎ目、及び前記内壁面と前記第一面又は第二面との繋ぎ目が丸められており、
前記突起における頂面と外壁面との繋ぎ目、及び前記外壁面と前記第一面又は第二面との繋ぎ目が丸められている形態を挙げることができる。

【0028】

上記繋ぎ目を丸めることで、圧縮成形時の突起及び窪みの近傍における軟磁性粉末の流動性を向上させられる。

【0029】

＜８＞実施形態に係るコアの一形態として、
前記窪みの深さ、及び前記突起の高さは、０．５ｍｍ以上で、かつ前記第一部材と前記第二部材のうち、厚みが小さい方の厚みの３０％以下である形態を挙げることができる。

【0030】

窪みの深さと突起の高さを０．５ｍｍ以上とすることで、突起と窪みとの連結強度を十分に確保できる。また、窪みの深さと突起の高さを第一部材と第二部材のうち、厚みが小さい方の厚みの３０％以下とすることで、圧縮成形時の軟磁性粉末の流動性の低下、及び金型への負荷を抑制できる。

【0031】

＜９＞実施形態に係るコアの一形態として、
前記窪みの幅、及び前記突起の幅は、０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下である形態を挙げることができる。

【0032】

窪みの幅と突起の幅を０．５ｍｍ以上とすることで、突起と窪みとの連結強度を十分に確保できる。特に、突起の幅を１．０ｍｍ以上とすることで、突起の機械的強度を十分に確保できる。また、窪みの幅と突起の幅を１０ｍｍ以下とすることで、圧縮成形時の軟磁性粉末の流動性の低下を抑制できる。

【0033】

＜１０＞実施形態に係るコアの一形態として、
前記窪みにおける底面と内壁面との繋ぎ目、及び前記内壁面と前記第一面又は前記第二面との繋ぎ目、並びに
前記突起における頂面と外壁面との繋ぎ目、及び前記外壁面と前記第一面又は前記第二面との繋ぎ目が丸められており、
前記各繋ぎ目の丸みの曲率半径が０．５ｍｍ以上４．０ｍｍ以下である形態を挙げることができる。

【0034】

突起及び窪みにおける面と面との繋ぎ目を丸めることで、第一部材と第二部材の圧縮成形時における軟磁性粉末の流動性を向上させられる。その結果、第一部材及び第二部材において、局所的に密度が低い箇所ができ難い。特に、繋ぎ目の丸みの曲率半径を０．５ｍｍ以上４．０ｍｍ以下とすることで、上記流動性を向上させ易い。

【0035】

＜１１＞実施形態に係るコアの一形態として、
前記第一連結部は窪みで、前記第二連結部は突起である形態を挙げることができる。

【0036】

第二連結部が形成される第二部材は板状である。そのため、第二連結部を突起とすることで、第二部材全体の機械的強度を向上できる。

【0037】

＜１２＞実施形態に係るコアの一形態として、
前記第一連結部は突起で、前記第二連結部は窪みである形態を挙げることができる。

【0038】

第二連結部が形成される第二部材は板状である。そのため、第二連結部を窪みとすることで、第一部材と第二部材とを接着する際に組立作業性が向上する。

【0039】

＜１３＞実施形態に係るコアの一形態として、
前記第一連結部の前記正面形状、及び前記第二連結部の前記正面形状が、レーストラック形状、又は各頂点が丸められた三角形、長方形、台形、及び菱形から選択されるいずれかの形状である形態を挙げることができる。

【0040】

上述した形状であれば、第一連結部と第二連結部の正面形状が複雑になり過ぎない。そのため、第一連結部と第二連結部の機械的強度が低下し難い。また、上記構成には第一部材と第二部材を作製する金型を作製し易いというメリットもある。

【0041】

＜１４＞実施形態に係るコアの一形態として、
前記第一面の面積を１００％としたとき、前記第一連結部の外周輪郭線よりも内側の面積が１０％以上８０％以下、
前記第二面の面積を１００％としたとき、前記第二連結部の外周輪郭線よりも内側の面積が１０％以上８０％以下である形態を挙げることができる。

【0042】

第一面（第二面）の面積とは、第一面（第二面）を直交方向から見たときの第一面（第二面）の平面面積である。つまり、第一面（第二面）の面積には、第一連結部（第二連結部）の外周輪郭線よりも内側の面積も含まれる。上記構成によれば、第一連結部を備える第一部材と、第二連結部を備える第二部材と、の連結を強固にできる。

【0043】

＜１５＞実施形態に係るコアの一形態として、
前記第一部材は、前記第一面における前記第一連結部の環形状の内側に形成される第三連結部を備え、
前記第二部材は、前記第二面における前記第二連結部の環形状の内側に形成される第四連結部を備え、
前記第三連結部は、前記第一面よりも前記第一連結部の反対側に突出する形状、又は窪んだ形状を備え、
前記第四連結部は、前記第三連結部に対応する形状を備える形態を挙げることができる。

【0044】

第一連結部と第二連結部との連結に加えて、第三連結部と第四連結部とを連結させることで、第一部材と第二部材とをより強固に連結できる。

【0045】

＜１６＞実施形態に係るステータは、
上記＜１＞から＜１５＞のいずれかのコアと、
前記コアに備わる各ティースに配置されるコイルとを備える。

【0046】

上記ステータは磁気特性に優れる。ステータに備わるコアが、実施形態に係る高密度のコアであるからである。また、上記ステータは生産性に優れる。ステータに備わるコアが、実施形態に係る生産性に優れるコアであるからである。

【0047】

＜１７＞実施形態に係る回転電機は、
ロータとステータとが、前記ロータの回転軸の軸方向に並ぶアキシャルギャップ型の回転電機であって、
上記＜１６＞のステータである。

【0048】

上記回転電機は出力特性に優れる。回転電機に備わるステータが、磁気特性に優れるステータであるからである。また、上記回転電機は生産性に優れる。回転電機に備わるステータが、生産性に優れるステータであるからである。

【0049】

［本開示の実施形態の詳細］
本開示の実施形態に係るコア、ステータ、及び回転電機の具体例を図面に基づいて説明する。図中の同一符号は同一又は相当部分を示す。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【0050】

＜実施形態１＞
≪回転電機≫
実施形態１では、図１０に示すアキシャルギャップ型の回転電機１を例にして説明を行う。回転電機１は、発電機でも良いし、電動機（モータ）でも良い。回転電機１は、ハウジング１０内に配置されるロータ２とステータ３とを備える。

【0051】

・ロータ
ロータ２は、平板状の複数の磁石２２と、これら磁石２２を支持する円環形状の保持板２１とを備える。保持板２１は、シャフト２０に固定され、シャフト２０と共に回転する。磁石２２は保持板２１に埋め込まれている。磁石２２は、シャフト２０の周方向に間隔をあけて配置されている。また、磁石２２は、ロータ２の回転軸方向（シャフト２０の軸方向）に着磁されている。シャフト２０の周方向に隣り合う磁石２２の磁化方向は互いに逆になっている。

【0052】

・ステータ
ステータ３は、コア３０と、コア３０のティース４に配置されるコイル３１とを備える。ステータ３は、シャフト２０の軸方向にロータ２に対向して配置され、ハウジング１０に固定されている。ステータ３とシャフト２０との間には軸受２３が配置されており、ステータ３は回転しない。本実施形態の回転電機１は、このステータ３、特にステータ３に備わるコア３０に特徴がある。

【0053】

≪コア≫
図１～３に示すコア３０は、ティース４とヨーク５とを備える。本例では、コア３０に１２個のティース４が形成されている。ティース４の数は特に限定されない。アキシャルギャップ型の回転電機１の場合、隣り合う２個のティース４でヨーク５を介した磁気回路を形成するため、ティース４の個数は２ｎ（ｎは自然数）個とすることが好ましい。本例では、ティース４をブロック状の第一部材とし、ヨーク５を板状の第二部材とし、ティース４とヨーク５とを別個に作製する。別個に作製したティース４とヨーク５は、図３に示す連結機構９によって連結される。連結機構９の詳細は後述する。

【0054】

・ティース
ティース（第一部材）４の説明にあたっては、主として図４，５Ａ，５Ｂ，６を参照する。本例のティース４は、ヨーク５（図３）とは反対側の端部にフランジ（鍔部４５）を有する概略台形柱状の部材である。ティース４の形状は特に限定されない。例えば、ティース４は概略三角柱状であっても構わない。その他、ティース４の形状は、円柱状や四角柱状などでも良い。

【0055】

ティース４は、第一面４０と周面４１と端面４２とを備える。第一面４０は、平坦面であって、ヨーク５（図３）に対向するティース４の下面である。端面４２は、第一面４０とは反対側にあるティース４の上面である。周面４１は、第一面４０と端面４２とを繋ぐ面である。ティース４の第一面４０には、後述する連結機構９の第一連結部９１が形成されている。

【0056】

ティース４に備わる鍔部４５は無くても構わない。しかし、アキシャルギャップ型の回転電機１（図１０）の場合、ロータ２と対向するティース４の対向面積が大きい方が性能向上に有利である。そのため、本例のティース４におけるヨーク５と反対側の端部には、ティース４の突出方向に直交する方向に張り出す鍔部４５が形成されている。本例の鍔部４５の外周輪郭線は、第一面４０の外周輪郭線にほぼ相似している。この鍔部４５は、ティース４に配置されるコイル３１がティース４から外れることを抑制する役割もある。

【0057】

ティース４は、軟磁性粉末を圧縮成形した圧粉成形体である。軟磁性粉末は、軟磁性粒子の集合体である。軟磁性粉末としては、例えば、純鉄（純度９９質量％以上）、及び、Ｆｅ－Ｓｉ－Ａｌ系合金（センダスト）、Ｆｅ－Ｓｉ系合金（ケイ素鋼）、Ｆｅ－Ａｌ系合金、Ｆｅ－Ｎｉ系合金（パーマロイ）などの鉄基合金から選択される少なくとも一種の粉末が挙げられる。軟磁性粒子は、その表面に絶縁被覆を有することが好ましい。軟磁性粒子の表面に絶縁被覆が形成されていることで、軟磁性粒子同士の電気的絶縁を確保できる。そのため、渦電流損に起因するティース４の鉄損を低減できる。絶縁被覆としては、例えば、リン酸塩被覆やシリカ被覆などが挙げられる。

【0058】

軟磁性粒子の平均粒径は、１０μｍ以上３００μｍ以下とすると良い。軟磁性粒子の平均粒径を１０μｍ以上とすることによって、軟磁性粉末の流動性を落とすことがなく、圧粉成形体の保磁力およびヒステリシス損の増加を抑制できる。逆に、軟磁性粒子の平均粒径を３００μｍ以下とすることによって、高周波域において発生する圧粉成形体の渦電流損を効果的に低減できる。より好ましい軟磁性粒子の平均粒径は、４０μｍ以上２６０μｍ以下である。ここで、平均粒径とは、粒径のヒストグラム中、粒径の小さい粒子からの質量の和が総質量の５０％に達する粒子の粒径、つまり５０％粒径をいう。

【0059】

圧粉成形体の相対密度は９０％以上であることが好ましく、高密度化により圧粉成形体の磁気特性を向上できる。より好ましい相対密度は９３％以上である。相対密度とは、圧粉成形体（軟磁性粉末）の真密度に対する、圧粉成形体の密度の比率（％）のことである。

【0060】

・ヨーク
ヨーク５の説明にあたっては主として図７，８Ａ，８Ｂ，９を参照する。図７に示すように、ヨーク５は円環形状の部材である。本例のヨーク５は一つの部材で構成されている。ヨーク５は複数の分割片を組み合わせて構成することもできる。例えば、扇状の分割片を繋ぎ合わせて円環形状のヨーク５を形成できる。

【0061】

ヨーク５は、第二面５０と裏面５２と内側の縁面５３と外側の縁面５４とを備える。第二面５０は、図３に示すように第一面４０に対向する面である。第二面５０は、第一面４０に平行な平坦面である。そのため、ティース４の第一面４０の全面が、第二面５０に面接触する。ヨーク５の裏面５２は、第二面５０に平行なヨーク５の下面である。縁面５３は、ヨーク５の円環の内側で第二面５０と裏面５２とを繋ぐ面である。縁面５３の内側には、シャフト２０（図１０）を貫通させる貫通孔５５が形成されている。縁面５４は、ヨーク５の円環の外側で第二面５０と裏面５２とを繋ぐ面である。ヨーク５の第二面５０には、後述する連結機構９の第二連結部９２が形成されている。

【0062】

ヨーク５は、ティース４と同様に圧粉成形体で構成されている。ヨーク５を構成する圧粉成形体の組成は、ティース４を構成する圧粉成形体の組成と同じでも良いし、異なっていても良い。また、ヨーク５の密度も、ティース４の密度と同じでも良いし、異なっていても良い。

【0063】

・連結機構
連結機構９は、第一連結部９１と第二連結部９２とを備える。第一連結部９１は、第一面４０に形成される窪みであり、第二連結部９２は、第二面５０から突出する突起である。第一連結部９１（窪み）の内形は、第二連結部９２（突起）の外形に対応する形状となっている。そのため、第一連結部９１に第二連結部９２を嵌め込むことで、第一連結部９１の内周面に第二連結部９２の外周面が面接触する。その結果、ティース４とヨーク５とが連結される。

【0064】

・・第一連結部
図４，５Ａ，５Ｂに基づいて、第一連結部９１（窪み）の形状を詳しく説明する。図４に示すように、第一連結部９１を第一面４０と直交する方向から見た正面形状は環形状になっている。本例の第一連結部９１の正面形状は、レーストラック形状となっている。第一連結部９１の正面形状は、円環形状であっても良いし、本例のレーストラック形状を含む非円環形状であっても良い。レーストラック形状以外の非円環形状としては、例えば各頂点が丸められた三角形、長方形（正方形を含む）、台形、又は菱形などの多角形状、環の一部が繋がっていないＣ字形やＵ字形などの断続的な環形状を挙げることができる。第一連結部９１の正面形状が非円環形状であれば、ティース４とヨーク５とを連結した後、第一面４０（第二面５０）上で、ティース４がヨーク５に対して回転することを抑制できる。図４の例示とは異なり、第一連結部９１をヨーク５（図１）の径方向の内方側と外方側に二分したとき、分割線（図４の二点鎖線参照）を挟む紙面上側の部分と下側の部分とが非線対称となっても良い。その場合、ヨーク５に対するティース４の向きが限定されるので、ティース４の向きを間違えることが無くなる。

【0065】

第一連結部９１（窪み）の環形状の内側は、第一面４０と同じ高さになっている。本例とは異なり、第一連結部９１の環形状の内側は、第一面４０よりも窪んでいても良いし、後述する実施形態３のように第一面４０から突出していても良い。

【0066】

本例では、ティース４における第一連結部９１の数は一つである。一つのティース４に複数の第一連結部９１を設けることもできる。複数の第一連結部９１を形成する場合、一部を窪み、残りを突起とすることもできる。

【0067】

本例の第一連結部９１（窪み）の幅は、図５Ｂに示すように、深さ方向に向うに従って徐々に狭くなっている。つまり、第一連結部９１の底面９ｄの幅は、第一連結部９１の開口部の幅よりも狭くなっている。また、内壁面９ｉは、底面９ｄから開口部に向うに従って拡がる方向に傾斜している。このような形状の窪みは、圧縮成形時の軟磁性粉末の流動性を向上させることに寄与する。もちろん、窪みは、深さ方向に幅が一様であっても構わない。ここで、第一連結部９１の幅とは、第一連結部９１の環形状の周方向（図５Ｂの紙面厚み方向）に直交する方向の長さのことである。

【0068】

第一連結部９１（窪み）における底面９ｄと内壁面９ｉとの繋ぎ目は丸められている。また、内壁面９ｉと第一面４０との繋ぎ目も丸められている。両繋ぎ目を丸めることで、圧縮成形時の軟磁性粉末の流動性を向上させることができる。例えば、丸みの曲率半径は０．５ｍｍ以上４．０ｍｍ以下とすることができる。より好ましい曲率半径は１．０ｍｍ以上３．０ｍｍ以下である。

【0069】

第一連結部９１（窪み）の幅ｗ_１は、０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下とすることが好ましい。幅ｗ_１は、窪みの開口部の幅である。幅ｗ_１を０．５ｍｍ以上とすることで、第一連結部９１（窪み）と第二連結部９２（突起）との連結強度を十分に確保できる。また、幅ｗ_１を１０ｍｍ以下とすることで、圧縮成形時の軟磁性粉末の流動性の低下を抑制できる。より好ましい幅ｗ_１は０．５ｍｍ以上４ｍｍ以下、更に好ましい幅ｗ_１は１．０ｍｍ以上３．０ｍｍ以下である。

【0070】

第一連結部９１（窪み）の深さｄ_１は、０．５ｍｍ以上で、かつ第一部材と第二部材のうち、厚みが小さい方（本例ではヨーク５）の厚みの３０％以下とすることが好ましい。深さｄ_１は、第一面４０から底面９ｄまでの垂線の長さである。深さｄ_１を０．５ｍｍ以上とすることで、第一連結部９１（窪み）と第二連結部９２（突起）との連結強度を十分に確保できる。また、深さｄ_１をヨーク５の厚みの３０％以下とすることで、圧縮成形時の軟磁性粉末の流動性の低下を抑制できる。より好ましい深さｄ_１は、１．０ｍｍ以上で、かつ第一部材と第二部材のうち、厚みが小さい方の厚みの２５％以下である。

【0071】

第一面４０における第一連結部９１の外周輪郭線（図４参照）の大きさは適宜選択することができる。例えば、第一面４０の面積を１００としたとき、第一連結部９１の外周輪郭線よりも内側の面積は１０％以上８０％以下とすることができる。第一面４０に占める第一連結部９１の外形の面積割合を１０％以上８０％以下とすることで、ティース４とヨーク５との連結を強固にできる。より好ましい面積割合は２０％以上７０％以下である。

【0072】

・・第二連結部
図７，８に基づいて、第二連結部９２（突起）の形状を詳しく説明する。既に述べたように、第二連結部９２は、第一連結部９１に対応する形状を備えている。そのため、図７に示すように、第二連結部９２を第二面５０と直交する方向から見た正面形状は、第一連結部９１の正面形状と同じ形状・同じ大きさとなっている。

【0073】

第二連結部９２（突起）の環形状の内側は、第二面５０と同じ高さになっている。本例とは異なり、第二連結部９２の環形状の内側は、第二面５０よりも突出していても良いし、後述する実施形態４のように第二面５０よりも窪んでいても良い。

【0074】

本例の第二連結部９２（突起）の幅は、図８Ｂに示すように、頂面９ｔに向うに従って徐々に細くなっている。つまり、第二連結部９２の頂面９ｔの幅は、第二連結部９２の根元の幅よりも狭くなっている。また、外壁面９ｏは、根元から頂面９ｔに向うに従って狭まる方向に傾斜している。このような形状の突起は、圧縮成形時の軟磁性粉末の流動性を向上させることに寄与する。ここで、第二連結部９２の幅とは、第二連結部９２の環形状の周方向（図８Ｂの紙面厚み方向）に直交する長さのことである。

【0075】

第二連結部９２（突起）における頂面９ｔと外壁面９ｏとの繋ぎ目、及び外壁面９ｏと第二面５０との繋ぎ目は、第一連結部９１（窪み）の形状に合わせて丸められている。突起の両繋ぎ目を丸めることで、圧縮成形時の軟磁性粉末の流動性を向上させることができる。

【0076】

第二連結部９２（突起）の幅ｗ_２は、図５Ｂの第一連結部９１（窪み）の幅ｗ_１と同じである。幅ｗ_２は、突起の根元の幅である。また、第二連結部９２（突起）の高さｈ_２は、図５Ｂの第一連結部９１（窪み）の深さｄ_１と同じである。高さｈ_２は、第二面５０の延長面から頂面９ｔまでの垂線の長さである。突起の幅ｗ_２と高さｈ_２の限定は、突起の機械的強度の向上に寄与する。また、突起の幅ｗ_２と高さｈ_２の限定は、圧縮成形時の突起近傍における軟磁性粉末の流動性の向上に寄与する。

【0077】

≪本実施形態の効果≫
実施形態のコア３０（図１）には局所的に軟磁性粉末の密度が低い箇所が殆ど無いため、コア３０は全体的に高密度である。局所的に低密度な箇所がコア３０に形成されないのは、第一連結部９１と第二連結部９２を構成する突起と窪みの正面形状が環形状又は断続的な環形状となっているからである。

【0078】

実施形態のコア３０は生産性に優れる。コア３０の圧縮成形時における突起と窪み周辺の軟磁性粉末の流動性が高く、一度の圧縮成形で全体的に高密度なコア３０を作製できるからである。また、軟磁性粉末の流動性が高いため、局所的に低密度な箇所を有する不良品の発生率が下がることも、コア３０の生産性が向上する要因である。

【0079】

本例ではティース４とヨーク５とを別部材としている。そのため、コア３０を作製するための金型を単純な形状にできる。その結果、ティース４とヨーク５の密度を均一化し易い。また、コア３０に備わる複数のティース４を一つの金型で作製できる。その結果、コア３０の生産性を向上させることができる。

【0080】

本例ではヨーク５に形成する第二連結部９２を突起としている。そのため、第二連結部９２を設けたことによるヨーク５の機械的強度の低下を抑制できる。

【0081】

上記実施形態のコア３０を備えるステータ３（図１０）は磁気特性に優れる。ステータ３の磁性粉末の密度が高いからである。また、ステータ３は生産性に優れる。ステータ３に備わるコア３０の生産性が高いからである。

【0082】

上記実施形態のステータ３を備える回転電機１は出力特性に優れる。回転電機１に備わるステータ３の磁気特性が高いからである。また、回転電機１は生産性に優れる。回転電機１に備わるステータ３の生産性が高いからである。

【0083】

＜実施形態２＞
実施形態２では、実施形態１とは異なるコア３０を図１１に基づいて説明する。図１１の見方は実施形態１の図３と同じである。

【0084】

図１１のコア３０では、ティース４の第一連結部９１が突起、ヨーク５の第二連結部９２が窪みとなっている。突起及び窪みの形状・寸法は、実施形態１と同じとすることができる。本例の構成によっても、実施形態１と同様の効果を得ることができる。

【0085】

＜実施形態３＞
実施形態３では、ティース４が第三連結部９３を有し、ヨーク５が第四連結部９４を有するコア３０を図１２Ａ，１２Ｂに基づいて説明する。

【0086】

第三連結部９３は、第一面４０における第一連結部９１の環形状の内側に形成され、第一面４０から突出する突起である。本例の第三連結部９３の高さｈ_３は、第二連結部９２（突起）の高さｈ_２よりも大きくなっている。第三連結部９３の高さｈ_３は、第一面４０から突起の頂面までの垂線の長さである。高さｈ_３の好ましい範囲は、高さｈ_２の好ましい範囲と同じである。

【0087】

図１２Ａに示されるように、第四連結部９４は、第二面５０における第二連結部９２の環形状の内側に形成され、第二面５０よりも低くなった窪みである。第四連結部９４（窪み）の内形は、第三連結部９３（突起）の外形に対応する形状を備える。そのため、図１２Ｂに示されるように、本例の第四連結部９４（窪み）の深さｄ_４は、第三連結部９３（突起）の高さｈ_３と同じ大きさである。

【0088】

本例の構成によれば、実施形態１～２のコア３０よりも、ティース４とヨーク５とを強固に連結することができる。

【0089】

＜実施形態４＞
実施形態４では、実施形態３と異なるコア３０を図１３Ａ，１３Ｂに基づいて説明する。

【0090】

図１３Ａに示されるように、本例の第三連結部９３は、第一面４０における第一連結部９１の環形状の内側に形成される窪みである。一方、第四連結部９４は、第二面５０における第二連結部９２の環形状の内側に形成される突起である。

【0091】

本例でも、第三連結部９３（窪み）の内形は、第四連結部９４（突起）の外形に対応する形状を備える。そのため、図１３Ｂに示されるように、本例の第三連結部９３の深さｄ_３は、第四連結部９４高さｈ_４と同じである。

【0092】

＜実施形態５＞
実施形態５では、ティース４と、ティース４におけるヨーク５とは反対側に配置される板状片６と、を連結したコア３０を図１４に基づいて説明する。

【0093】

本例のティース４は、ヨーク５と一体に形成されている。実施形態１～４のコア３０のように、ティース４とヨーク５とを別体としても構わない。その場合、コア３０を構成する部品点数は増えるものの、コア３０全体の密度を均一にし易い。

【0094】

板状片６は、ティース４におけるヨークとは反対側の端面４２に設けられる。この板状片６は、ティース４とは別に作製され、ティース４に連結される。つまり、ティース４が第一部材、板状片６が第二部材である。また、ティース４（第一部材）の端面４２は、板状片６（第二部材）に対向する第一面４０でもある。板状片６のうち、第一面４０に対向する対向面６０は、第二面５０である。

【0095】

ティース４の第一面４０には、環形状の窪みで構成される第一連結部９１が形成されている。また、板状片６の第二面５０には、環形状の突起で構成される第二連結部９２が形成されている。

【0096】

本例の構成によれば、ティース４にコイル３１（図１０）を配置した後、ティース４に鍔部４５を形成できる。この場合、コイル３１の配置が非常に容易になる。

【0097】

＜実施形態６＞
ティース４におけるヨーク５とは反対側に配置される板状片６を備える構成として、実施形態６では、実施形態５とは異なるコア３０を図１５に基づいて説明する。

【0098】

本例では、ティース４の第一面４０には、環形状の突起で構成される第一連結部９１が形成されている。また、板状片６の第二面５０には、環形状の窪みで構成される第二連結部９２が形成されている。本例の構成によっても、ティース４にコイル３１（図１０）を配置した後、ティース４に鍔部４５を形成できる。

【0099】

＜実施形態７＞
実施形態１～６で説明したコア３０は、ステータに用いられるものである。このコアは、ロータに用いることもできる。

【符号の説明】

【0100】

１ 回転電機
１０ ハウジング
２ ロータ
２０ シャフト、２１ 保持板、２２ 磁石、２３ 軸受
３ ステータ
３０ コア、３１ コイル
４ ティース（第一部材）
４０ 第一面、４１ 周面、４２ 端面、４５ 鍔部
５ ヨーク（第二部材）
５０ 第二面、５２ 裏面、５３ 内側の縁面、５４ 外側の縁面、５５ 貫通孔
６ 板状片（第二部材）
６０ 対向面
９ 連結機構
９１ 第一連結部、９２ 第二連結部、９３ 第三連結部、９４ 第四連結部
９ｄ 底面、９ｉ 内壁面、９ｏ 外壁面、９ｔ 頂面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12A】

【図12B】

【図13A】

【図13B】

【図14】

【図15】