本発明に係る実施の形態について、図を� ��照して説明する。なお、同一符号は同一又� ��相当部分を示し、重畳する説明は省略する� ��

 第1の実施の形態.
 本発明に係る第1の実施の形態の界磁子につ いて説明する。図1は本界磁子を回転軸Pに沿� ��て分解した模式的な斜視図である。図1に示 す界磁子はいわゆるアキシャルギャップ型の 界磁子である。

 本界磁子は、永久磁石20と、磁性板1,3と� �備えている。

 永久磁石20は回転軸Pに平行な方向(以下、 回転軸方向と呼ぶ)に磁化されている。永久� �石20は回転軸Pの周囲で磁化方向が交互に異� �るように環状に配置されている。図1におい� ��は、4つの永久磁石20が配置された、いわゆ� ��4極の界磁子が例示されている。

 磁性板1,3は例えば回転軸Pを中心とした環 状の平板形状を有している。磁性体1,3及び永 久磁石20は図1では分解して示されているが実 際には、永久磁石20は磁性板1,3によって回転� ��方向における両端面を挟まれる。図2、3も� �照して、より具体的な磁性板1,3の形状につ� �て説明する。図2は図1に示す界磁子のうち、 一つの永久磁石20に相当する部分の下面図で� ��る。図3は図2に示す界磁子の、回転軸Pを中� ��とした周方向(以下、周方向と呼ぶ)におけ� �、非磁性体11,13が存在する位置での断面図で ある。なお、図2においては、磁性板1に対す� ��一の永久磁石20の相対位置を二点破線で示� �ている。

 磁性板1は、磁性体10,12,14,15と、非磁性体1 1,13とを有している。磁性板3は、磁性体30,32,3 4,35と、非磁性体31,33とを有している。磁性板 3は磁性板1と同一形状を有している。具体的� ��は、磁性体30,32,34,35及び非磁性体31,33は磁性 体10,12,14,15及び非磁性体11,13とそれぞれ同一� �状を有している。以下においては、代表的� �磁性板1について説明し、磁性板3についての 説明は省略する。

 磁性体10は回転軸方向で一の永久磁石20の 磁極面と接している。非磁性体11は、例えば� ��気層であって、周方向において磁性体10と� �接し、回転軸方向で一の永久磁石20の一部と 重なっている。より具体的には、周方向にお ける一の永久磁石20の両端に相当する位置に� ��非磁性体11が設けられている。非磁性体11は 回転軸を中心とした径方向(以下、径方向と� �ぶ)に延在している。

 また図3においては、非磁性体11は回転軸� ��向において永久磁石20と反対側に開口した� �部として例示され、永久磁石20と非磁性体11� ��の間に磁性体10の一部が介在している。な� �、非磁性体11と永久磁石20との間に磁性体10� �一部が介在することは必須の要件ではない� �、これによって永久磁石20の動作点をあげる ことができる。

 磁性体12は周方向において磁性体10とは反 対側で非磁性体11と隣接している。磁性体12� �径方向に延在している。

 非磁性体13は、例えば空気層であって、� �方向において非磁性体11とは反対側で磁性体 12と隣接している。非磁性体13は回転軸方向� �永久磁石20と重ならない位置に設けられ、図 3においては貫通孔として例示されている。� �た、非磁性体13は、ほぼ等幅で径方向に延在 している。

 非磁性体13は磁性板1を回転軸方向で貫通� ��ているので、永久磁石20の漏れ磁束を低減� �ることができる。但し、この効果を奏する� �めには、周方向についての非磁性体13の幅は ある程度の大きさを有することが望ましい。 非磁性体13は漏れ磁束低減のために一般的に� ��けられている。

 磁性体14は周方向において隣り合う永久� �石20同士の間に位置し、回転軸方向に延在し ている。図3においては、回転軸方向におけ� �永久磁石20の厚みの半分だけ回転軸方向に突 出した突起形状を有している。そして、磁性 板3が有する磁性体34と回転軸方向で連続する 。

 なお、磁性体14,34は必須の要件ではない� �、この磁性体14,34によってq軸インダクタン� �を増大でき、以ってリラクタンストルクを� �上することができる。

 磁性体15は径方向における非磁性体11の少 なくとも回転軸Pとは反対の一端側で、磁性� �10,12を連結している。図1~3に例示される界磁 子においては、磁性体15は、径方向における� ��磁性体11の両端側で磁性体10,12を連結してい る。なお、磁性体15は必須の要件ではないが� ��この磁性体15によって、磁性板1の強度を向� ��することができる。また、磁性体15は径方� �において非磁性体13を越えて周方向に延在し ている。これによって、磁性板1の強度を更� �向上できる。なお、径方向における磁性体15 の幅は小さいほうが望ましい。磁性体15を通� ��ことで生じる漏れ磁束を防止できるからで� ��る。

 そして、本界磁子は、回転軸方向におけ� ��両側に所定の間隙(エアギャップ)を介して� �図示の電機子が配置されて、当該電機子と� �もに回転電機を構成することができる。な� �、界磁子の保持については、回転軸Pを中心� ��した円柱状の非磁性体シャフトを用いる態� ��や、非磁性体のボスを用いる態様、界磁子� ��体を非磁性体で保持する態様、モールドし� ��保持する態様等がある。

 このような構成の回転電機において、永� ��磁石20によって、永久磁石20と反対側の磁性 板1,3の表面には磁束が生じる。一の永久磁石 20に相当する当該表面に生じる磁束密度分布� ��、周方向における一の永久磁石の中央(以下 、極中心と呼ぶ)を通り径方向に平行な軸Rに� ��して対称である。これは、図2,3に示すよう� ��、一の永久磁石20に相当する部分の界磁子� �形状が、軸Rに関して対称であるためである� ��

 また、周方向で隣り合う永久磁石20が磁� �板1(あるいは磁性板3)に呈する磁極の極性が� ��互に異なる。よって、磁性板1,3の表面に生� ��る磁束密度分布は、周方向での隣り合う永� ��磁石20同士の中点(以下、極間と呼ぶ)におい て、磁束密度はゼロとなる。

 即ち、この磁束密度分布は、隣り合う極� ��同士の間の周方向における長さを半波長と� ��た波形と、当該波形を基本波成分とした奇� ��次の高調波成分とを含む。これらの高調波� ��分は振動や騒音の一因となり、特に5次調波 成分、7次調波成分は、11次調波成分以上の高 調波成分と比べると振幅が大きく、騒音にな りやすい。

 ここで、図2を参照して、周方向における磁 性体12と非磁性体13との境界131が、回転軸Pを� ��心として基準軸Qに対してなす角度をθ1とし 、周方向における磁性体10と非磁性体11との� �界111が、回転軸Pを中心として基準軸Qに対し てなす角度をθ2とする。なお、基準軸Qは、� �間を通り径方向に平行な軸である。そして� �界磁子の極対数をPn、3以上の奇数をiとする� ��、
 0<θ1<180/(i・Pn)             ・・� �(1)
 かつ
 180/(i・Pn)≦θ2≦180・2/(i・Pn)  ・・・(2)
を満たす位置に非磁性体11,13がそれぞれ設け� ��れる。なお、極対数とは永久磁石20が回転� �Pの周囲で呈する磁極の対の数である。

 なお、図2においては、境界111,131は略径� �向に沿って伸びていることを前提としてい� �がこれに限らない。例えば図4に示すように� ��境界111が径方向に対して傾斜している場合� ��は、角度θ2は電機子と対向する部分の平均� ��度と規定できる。具体的には、図4において 二点鎖線で挟まれた部分に電機子(特に巻線� �巻回されるコア)が位置する場合、例えば境� ��111のうち電機子と対向する部分の中点Mが、 回転軸Pを中心として基準軸Qに対してなす角� ��をθ2と規定してもよい。

 図5は、一の永久磁石20に相当する界磁子� ��おける、非磁性体11,13が存在する位置での� �面図と、磁性板1,3の表面に生じる磁束密度� �一例を示す図である。図5を参照して、非磁� ��体13が関係式(1)を満たす位置に在るとき、� �性板1の表面に生じる磁束密度分布では、こ� ��範囲で磁束密度が低下し、以って、この範� ��で谷となるi次調波成分(極間でゼロ)が生じ� ��。つまり、漏れ磁束を低減するために設け� ��れた非磁性体13に起因して、i次調波成分が� ��じる。

 そして、非磁性体13に起因したi次調波成� ��を低減すべく、関係式(2)を満たす位置に非� ��性体11を設けている。非磁性体11によって、 磁性板1の表面に生じる磁束密度分布では、� �の範囲で磁束密度が低下し、以ってこの範� �で谷となるi次調波成分(極間ではゼロ)が生� �る。

 即ち、非磁性体13に起因して生じたi次調� ��成分と位相が180°(半波長)ずれたi次調波成� �が、非磁性体11に起因して生じる。よって、 これらが互いに相殺し合い、当該磁束密度の i次調波成分を低減することができる。なお� �磁性板3は磁性板1と同一形状を有しているの で、同様にして、磁性板3の表面に生じる磁� �密度のi次調波成分を低減することができる� ��

 よって、非磁性体13を設けて漏れ磁束を� �減しつつも、本界磁子の両側に配置された� �機子、に生じる誘起電圧のi次調波成分を低� ��することができ、以って振動や騒音を低減� ��ることができる。

 なお、角度θ2=180/(i・Pn)であることが望ま しい。このとき、角度θ2は最も小さい値であ るので、周方向において磁性体10が広がり、� ��って磁性体10の中央の表面に生じる磁束密� �を向上できる。このとき、磁性体12,14の位置 を考慮して、非磁性体13は角度θ1=90/(i・Pn)を� ��たす位置にあるとよい。

 ここで、電機子が集中巻きにより構成さ� ��ているときは、一般的に5次調波成分及び7� �調波成分が大きい。この場合、例えば、本� �磁子において磁束密度の5次調波成分を低減� ��るためにはi=5を、ここでは極対数が2である としてPn=2を、それぞれ関係式(1),(2)に代入し� ��、0<θ1<18°かつ18°≦θ2≦36°を満たすよ� ��に、非磁性体11,13を設ければよく、より望� �しくはθ1=9°、θ2=18°である。

 なお、磁性板3は磁性板1と同一形状であ� �として説明したが、必ずしもこれに限らな� �。例えば、磁性板3に対する非磁性体31,33の� �対位置が、磁性板1に対する非磁性体11,13の� �対位置とそれぞれ異なっていてもよい。以� �、具体的に説明する。

 図6は、図1に示す界磁子の概念的な上面図� �うち、一の永久磁石20に相当する部分を示し ている。図7は、図6に示す界磁子の周方向に� ��ける、非磁性体部31,33が存在する位置での� �面図である。周方向において磁性体32と非磁 性体33との境界331が、回転軸Pを中心として基 準軸Qに対してなす角度をφ1、周方向におい� �磁性体30と非磁性体31との境界311が、回転軸P を中心として基準軸Qに対してなす角度をφ2� �する。3以上の奇数をKとすると、
 0<φ1<180/(K・Pn)             ・・� �(3)
 かつ
 180/(K・Pn)≦φ2≦180・2/(K・Pn)  ・・・(4)
を満たす位置に、非磁性体31,33をそれぞれ設� ��てもよい。

 この場合、一の永久磁石20と反対側の磁� �体30の表面に生じる磁束密度分布において、 K次調波成分を低減することができる。即ち� �回転軸方向において本界磁子の両側に配置� �れた電機子、に生じる誘起電圧のi次調波成� ��のみならずK次調波成分をも低減することが できる。以って振動や騒音を更に低減できる 。なお、磁性板1と同様に、φ1=90/(K・Pn)かつφ 2=180/(K・Pn)であることが望ましい。また、例� ��ばi=5,K=7として磁性板1,3を構成した場合には 、集中巻の電機子を用いた回転電機において 特に効果が高い。

 なお、磁性板3は非磁性体31を必ずしも備� ��る必要はない。例えば磁性板1に設けた非磁 性体11,13によって十分にi次調波成分を低減で き、その他の次数の高調波成分を低減する必 要がなければ、非磁性体31を設けなくてもよ� ��。非磁性体33についても同様であるが、永� �磁石20の漏れ磁束低減という観点では、非磁 性体33が回転軸方向で磁性板3を貫通して設け られていることが望ましい。

 なお、上述したいずれの界磁子において� ��一の永久磁石20に相当する部分の形状が、� �Rに関して対称であり、また、全ての永久磁� ��20に相当する部分の形状も同一であれば、� �磁子の回転軸Pに対する傾斜を防止すること� ��できる。これにより、電機子と本界磁子と� ��間の間隙(エアギャップ)精度を維持するこ� �ができ、当該傾斜に起因する回転電機の特� �劣化を防止することができる。

 なお、上述したような非磁性体11,13,31,33� �空気層で構成すると、強度が低下して回転� �よる遠心力により磁性板1,3が変形する可能� �がある。しかしながら、本界磁子によれば� �回転軸方向の変形は生じにくいので、界磁� �と電機子との間の距離(エアギャップ)に影響 を与えにくい。よって、回転電機の特性が劣 化しにくいという利点がある。

 なお、磁性板1,3は圧粉鉄心から構成され� ��ことが望ましい。例えば磁性板1,3を積層鋼� ��などにより構成した場合、磁性板1に非磁性 体11,13を設けるために、打ち抜きにより積層� ��板に貫通孔が設けられる。このような貫通� ��を形成するための打ち抜き部材は、例えば� ��万回の打ち抜きによって磨耗されて、使用� ��きなくなる。他方、本界磁子は、磁性板1,3� ��圧粉鉄心から構成することができるので、� ��のような打ち抜き部材の耐久性の問題が生� ��ず、以って生産性を向上することができる� ��

 また、磁性板1,3を圧粉鉄心で構成する場� ��、磁性板1,3は回転軸方向における厚みにつ� ��ての段差が小さいほうがよい。当該段差が� ��きい場合は、例えば繰り返しプレス成形を� ��う必要があり、生産性の低下を招く場合が� ��る。よって、磁性体14,34の一組は磁性板1,3� �は別個に成形してもよい。その場合、生産� �を向上することができる。

 また、一般的にアキシャルギャップ型の� ��転電機を組み立てる際に、所望のエアギャ� ��プを得るために、ギャップゲージを用いて� ��立又は検査を行う。具体的には、磁性板1,3� ��外周側からギャップゲージを電機子と界磁� ��の間とに差込んで組立又は検査を行う。こ� ��とき、磁性体15,35によって、それぞれ磁性� �1,3の外周が連続している場合であれば、い� �れの方向からギャップゲージを差し込んで� �よいので、容易に組立又は検査を行うこと� �できる。なお、回転電機の特性という観点� �は、磁性体15,35は電機子が有するコアと回転 軸方向において対向しないことが望ましい。

 なお、本第1の実施の形態においては、磁 性板1,3は周方向において連続しているが、何 れか一方は周方向において永久磁石20ごとに� ��離されてもよい。この場合、分離された磁� ��板側では漏れ磁束を更に低減できる。

 第2の実施の形態.
 第1の実施の形態と相違する点について述べ ることで、本発明に係る第2の実施の形態の� �磁子について説明する。図8は本界磁子の概� ��的な下面図である。図9は図8に示す界磁子� �周方向における、非磁性体11,13が存在する位 置での断面図である。図8,9においては、一つ の永久磁石20に相当する部分を示している。

 非磁性体11は非磁性体部11a,11bを備え、非� ��性体13は非磁性体部13a,13bを備えている。非� ��性体31は非磁性体部31a,31bを備え、非磁性体3 3は非磁性体部33a,33bを備えている。以下では� ��まず磁性板1,3が互いに同一形状を有してい� ��場合について説明する。

 非磁性体部11aは例えば空気層である。非� ��性体部11bは例えば空気層であって、周方向� ��おいて磁性体10側で非磁性体部11aと隣接し� �いる。また、非磁性体部11a,11bは回転軸方向� ��自身の長さ(即ち、回転軸方向の厚み;以下� �厚みと呼ぶ)が互いに異なっている。より具� ��的には、非磁性体部11bの厚みは非磁性体部1 1aの厚みよりも薄い。

 非磁性体部13aは例えば空気層である。非� ��性体部13bは例えば空気層であって、周方向� ��おいて磁性体10側で非磁性体部13aと隣接し� �いる。また、非磁性体部13a,13bは厚みが互い� ��異なっている。より具体的には、非磁性体� ��13bの厚みは非磁性体部13aの厚みよりも薄い� ��なお、非磁性体部13aの厚みは磁性体10の厚� �と同一である。言い換えると非磁性体部13a� �磁性板1を回転軸方向に貫通している。

 周方向における非磁性体部13aと非磁性体部1 3bとの境界131bが、回転軸Pを中心として基準� �Qに対してなす角度をθ3、周方向における非� ��性体部11aと非磁性体部11bとの境界111bが、回 転軸Pを中心として基準軸Qに対してなす角度� ��θ4とする。そして、3以上の奇数をj、但しj� ��iと異なる値、とすると、
 0<θ1<180/(i・Pn)             ・・� �(1)
 かつ
 180/(i・Pn)≦θ2≦180・2/(i・Pn)  ・・・(2)
 かつ
 0<θ3<180/(j・Pn)             ・・� �(5)
 かつ
 180/(j・Pn)≦θ3≦180・2/(j・Pn)  ・・・(6)
 かつ
 θ3<θ1<θ4<θ2                  ・・・(7)
を満たす位置に非磁性体部11a,11b,13a,13bがそれ ぞれ設けられる。

 なお、第1の実施の形態と同様に、境界111 b,131bは略径方向に延在することを前提として いるがこれに限らない。

 そして、第1の実施の形態で述べたのと同 様に、磁性板1の表面には、非磁性体部11a,13a� ��起因して互いに位相が180°(半波長)ずれたj� �調波成分が生じる。よって、これらが相殺� �あって、磁性板1の表面に生じる磁束密度分� ��のj次調波成分を低減することができる。よ って、電機子に生じる誘起電圧のi次調波成� �のみならずj次調波成分をも低減でき、以っ� ��振動や騒音を更に低減できる。

 また、第1の実施の形態と同様にθ3=90/(j・ Pn),θ4=180/(j・Pn)であることが望ましい。この� ��合であれば、回転軸方向の厚みが小さい非� ��性体部11bが周方向において広いので、磁性� ��1の表面に生じる磁束密度を向上することが できる。

 なお、非磁性体11(13)は厚みの異なる2つの 非磁性体部11a,11b(13a,13b)をそれぞれ有してい� �がこれに限らず、相互に厚みの異なる3つの� ��磁性体部を備えていてもよい。この場合で� ��れば、3つの次数の高調波成分を低減するこ とができる。もちろん4つ以上の非磁性体部� �備えていてもよい。

 なお、第1の実施の形態と同様に、磁性板3� �磁性板1と同一形状に限らない。具体的には� ��周方向における非磁性体部33aと非磁性体部3 3bとの境界331bが、回転軸Pを中心として基準� �Qに対してなす角度をφ3、周方向における非� ��性体部31aと非磁性体部31bとの境界311bが、回 転軸Pを中心として基準軸Qに対してなす角度� ��φ4とし、互いに異なる3以上の奇数をL、但� �LはKと異なる値、とすると、
 0<φ1<180/(K・Pn)             ・・� �(3)
 かつ
 180/(K・Pn)≦φ2≦180・2/(K・Pn)  ・・・(4)
 かつ
 0<φ3<180/(L・Pn)             ・・� �(8)
 かつ
 180/(L・Pn)≦φ4≦180・2/(L・Pn)  ・・・(9)
 かつ
 φ3<φ1<φ4<φ2                � �・・(10)
を満たす位置に非磁性体部31a,31b,33a,33bを設け てもよい。

 この場合、磁性板3の表面に生じる磁束密 度分布のK次調波成分及びL次調波成分を低減� ��ることができる。よって、電機子に生じる� ��起電圧のi次調波成分、j次調波成分、K次調� ��成分、及びL次調波成分を低減でき、以って 更に振動や騒音を低減できる。なお、φ3=90/(L ・Pn)、φ4=180/(L・Pn)が望ましい。また、非磁� �体31,33はそれぞれ相互に厚みの異なる3つ以� �の非磁性体部を備えていてもよい。また、i, j,K又はLを適宜に5又は7に設定すると、5次調� �成分及び7次調波成分が大きい場合(例えば電 機子が集中巻で構成されている場合)に特に� �果が高い。

 第3の実施の形態.
 第2の実施の形態との相違点を説明すること で、本発明に係る第3の実施の形態の界磁子� �ついて説明する。図10は本界磁子の下面図の うち、一の永久磁石20に相当する部分を示す� ��なお、図10に示す界磁子の周方向における� �非磁性体11,13が存在する位置での概念的な断 面図は図3とほぼ同一である。

 非磁性体部11a,11bは径方向における自身の 長さ(以下、単に長さと呼ぶ)が互いに異なっ� ��いる。具体的には、非磁性体部11bの長さは� ��磁性体部11aの長さよりも短い。なお、非磁� ��体部11a,11bの厚みは互いに同一である。

 非磁性体部13a,13bは長さが互いに異なって いる。具体的には、非磁性体部13bの長さは非 磁性体部13aの長さよりも短い。なお、非磁性 体部13a,13bの厚みは磁性体10と同一である。言 い換えると非磁性体部13a,13bは磁性板1を回転� ��方向に貫通している。

 第2の実施の形態と同様に、磁性板3が磁� �板1と同一の形状を有しており、非磁性体部1 1a,11b,13a,13bを関係式(1)(2)(5)(6)(7)を満たす位置� ��設ける。よって、電機子に生じる誘起電圧� ��i次調波成分及びj次調波成分を低減できる� �

 また、磁性板3に対する非磁性体部31a,31b,3 3a,33bの相対位置が、磁性板1に対する非磁性� �部11a,11b,13a,13bの相対位置と異なる場合では� �非磁性体部31a,31b,33a,33bを関係式(3)(4)(8)(9)(10)� ��満たす位置に設ける。よって、電機子に生� ��る誘起電圧のi次調波成分、j次調波成分、K� ��調波成分、及びL次調波成分を低減できる。

 なお、非磁性体11,13,31,33はそれぞれ4つ以� ��の非磁性体部を備えていてもよく、第2の実 施の形態の観点も考慮して、これらの回転軸 方向の厚み又は径方向の長さが相互に異なっ ていてもよい。

 第4の実施の形態.
 本発明に係る第4の実施の形態について説明 する。図11は本界磁子を回転軸Pに沿って分解 して示した概念的な斜視図である。

 本界磁子は磁性板1と、永久磁石20と、磁� ��板4とを備えている。

 磁性板1は、第1乃至第3の実施の形態のい� ��れかで述べた磁性板1である。図11において� ��、第2の実施の形態で述べた磁性板1のうち� �性体14,15を備えていない磁性板が示されてい る。即ち、磁性板1は周方向において永久磁� �20ごとに分離されている。

 磁性板4は、回転軸Pを中心として環状を� �する周縁を有した平板形状を有している。� �た、磁性板4はいわゆるバックヨークとして� ��機能を果たすのに十分な厚みを有している� ��

 そして、本界磁子は、回転軸方向におい� ��磁性板1側で所定の間隙を介して電機子が配 置され、当該電機子と共に回転電機を構成す ることができる。この場合であっても、電機 子に生じる誘起電圧のi次調波成分及びj次調� ��成分を低減できる。また、磁性板1は周方向 において永久磁石20ごとに分離されているの� ��、更に永久磁石20の漏れ磁束を低減するこ� �ができる。

 この発明は詳細に説明されたが、上記し� ��説明は、すべての局面において、例示であ� ��て、この発明がそれに限定されるものでは� ��い。例示されていない無数の変形例が、こ� ��発明の範囲から外れることなく想定され得� ��ものと解される。