(57)【要約】【課題】この発明は、界磁コイルを効果的に冷却できるようにし、界磁コイルの過度の温度上昇を抑えることができ、かつ耐久性を向上できるとともに、界磁コイルの口出し線の引き出し構造を工夫し、界磁コイルの口出し線を簡易に引き出させる磁気誘導子型回転機およびそれを用いたターボチャージャを得る。【解決手段】冷媒流通路１４がフレーム１３内に形成され、口出し線引き出し溝１７がフレーム１３の内周面に凹設されている。そして、界磁コイル１２の口出し線１８が口出し線引き出し溝１７内を通ってフレーム１３から軸方向外方に引き出されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ、内周側に開口するスロットを画成するティースが円筒状のコアバックの内周面から径方向内方に突設されて周方向に所定のピッチで複数配設されてなる同一形状に作製され、軸方向に所定距離離反して、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された第１固定子鉄心と第２固定子鉄心との対を有する固定子鉄心、および上記固定子鉄心に巻装された多相コイルを有する固定子と、
対をなす上記第１固定子鉄心と上記第２固定子鉄心とに外嵌状態に嵌装され、該第１固定子鉄心と該第２固定子鉄心とのコアバック間を軸方向に連結して磁路を構成するフレームと、
突極が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回転子鉄心と第２回転子鉄心との対を、それぞれ対をなす上記第１固定子鉄心および上記第２固定子鉄心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、上記フレーム内に回転自在に収納された回転子と、
対をなす上記第１固定子鉄心と上記第２固定子鉄心とのコアバック間に配設され、上記第１回転子鉄心の突極と上記第２回転子鉄心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界磁コイルと、を備え、
冷媒流通路が上記フレーム内に形成され、
口出し線引き出し溝が上記フレームの内周面に凹設され、
上記界磁コイルの口出し線が上記口出し線引き出し溝内を通って上記フレームから軸方向外方に引き出されていることを特徴とする磁気誘導子型回転機。
【請求項２】
それぞれ、内周側に開口するスロットを画成するティースが円筒状のコアバックの内周面から径方向内方に突設されて周方向に所定のピッチで複数配設されてなる同一形状に作製され、軸方向に所定距離離反して、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された第１固定子鉄心と第２固定子鉄心との対を有する固定子鉄心、および上記固定子鉄心に巻装された多相コイルを有する固定子と、
対をなす上記第１固定子鉄心と上記第２固定子鉄心とに外嵌状態に嵌装され、該第１固定子鉄心と該第２固定子鉄心とのコアバック間を軸方向に連結して磁路を構成するフレームと、
突極が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回転子鉄心と第２回転子鉄心との対を、それぞれ対をなす上記第１固定子鉄心および上記第２固定子鉄心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、上記フレーム内に回転自在に収納された回転子と、
対をなす上記第１固定子鉄心と上記第２固定子鉄心とのコアバック間に配設され、上記第１回転子鉄心の突極と上記第２回転子鉄心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界磁コイルと、を備え、
冷媒流通路が上記フレーム内に形成され、
口出し線引き出し溝が上記第１固定子鉄心と上記第２固定子鉄心との少なくとも一方に軸方向に貫通するように形成され、
上記界磁コイルの口出し線が上記口出し線引き出し溝内を通って上記第１固定子鉄心と上記第２固定子鉄心との少なくとも一方から軸方向外方に引き出されていることを特徴とする磁気誘導子型回転機。
【請求項３】
上記界磁コイルが１本の導体線を円筒状に巻回して作製され、
上記口出し線が上記導体線の両端のそれぞれにより構成され、同一の上記口出し線引き出し溝から引き出されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の磁気誘導子型回転機。
【請求項４】
上記界磁コイルが複数本の導体線を円筒状に巻回して作製され、
上記口出し線が上記複数の導体線の両端のそれぞれにより構成され、
同一の上記導体線の両端のそれぞれにより構成された上記口出し線の対が、同一の上記口出し線引き出し溝から引き出されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の磁気誘導子型回転機。
【請求項５】
上記口出し線引き出し溝が上記第１固定子鉄心と上記第２固定子鉄心との少なくとも一方のコアバックの外周面の、上記スロットの径方向外方位置に凹設されていることを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれか１項に記載の磁気誘導子型回転機。
【請求項６】
係合突起が上記フレームの内周面および上記第１固定子鉄心と上記第２固定子鉄心のコアバック外周面の一方に形成され、かつ係合凹部が上記フレームの内周面および上記第１固定子鉄心と上記第２固定子鉄心のコアバック外周面の他方に形成され、上記フレームが上記係合突起と上記係合凹部とを嵌合させて上記第１固定子鉄心と上記第２固定子鉄心に対して周方向の移動を規制されて該第１固定子鉄心と該第２固定子鉄心とに外嵌状態に嵌装されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の磁気誘導子型回転機。
【請求項７】
上記請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の磁気誘導子型回転機と、
上記回転軸の一端側に固着されて、エンジンの吸気系統に配設されるコンプレッサと、
上記回転軸の他端側に固着されて、上記エンジンの排気系統に配設されるタービンと、を備え、
上記口出し線が上記コンプレッサ側に引き出されていることを特徴とするターボチャージャ。
【請求項８】
上記界磁コイルの温度を検出する界磁コイル温度検出手段と、
上記界磁コイル温度検出手段の検出信号に基づいて、上記界磁コイルの温度が所定温度に到達したか否かを判断し、上記界磁コイルの温度が所定温度に到達したと判断すると、該界磁コイルへの通電を停止する制御手段と、
を備えていることを特徴とする請求項７記載のターボチャージャ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、高速回転域で駆動されるのに好適な磁気誘導子型回転機およびそれを用いたターボチャージャに関し、特にその界磁手段の冷却構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の磁気誘導子型回転機は、その磁極ピッチが互いに半ピッチ相違するように回転軸に装着された第１回転子と第２回転子とからなる回転子と、第１回転子を囲繞する第１固定子鉄心、第２回転子を囲繞する第２固定子鉄心、第１固定子鉄心と第２固定子鉄心との間に介装され、界磁起磁力を発生させる界磁コイル、第１固定子鉄心と第２固定子鉄心とを囲繞し、界磁コイルにより発生する磁束が流れる磁路を構成するカバー、および第１固定子鉄心と第２固定子鉄心とに巻装されて回転子にトルクを発生させるトルク発生用巻線からなる固定子と、を備えている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このように構成された従来の磁気誘導子型回転機では、回転子が堅牢な鉄心のみで構成されているので、強度的に優れ、高速回転駆動される用途に適している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０９−２４７９１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の磁気誘導子型回転機では、界磁起磁力を大きくすることで、出力を高めることができる。
しかし、界磁起磁力を大きくするために、界磁コイルへの通電電流を増加すると、通電電流の二乗に比例して界磁コイルの銅損が増大し、界磁コイルの発熱量が増大する。そして、界磁コイルが第１および第２固定子鉄心間に介装されているので、界磁コイルの冷却が困難な構造となっており、界磁コイルでの発熱が効果的に冷却されず、界磁コイルが過度に温度上昇するという不具合があった。
【０００６】
また、回転機の用途が車載用であると、回転機が高温雰囲気下に置かれることから、界磁コイルと固定子鉄心などとの熱膨張差に起因する大きな熱応力が発生し、耐久性が低下するという不具合があった。特に、回転機がターボチャージャのコンプレッサ駆動用モータに用いられる場合には、回転機が、排気側タービンからの熱により、２００℃〜３００℃の高温雰囲気下に置かれるので、耐久性が大きく低下することになる。
さらに、界磁コイルが第１および第２固定子鉄心間に介装されているので、界磁コイルに電力を供給する口出し線の引き出しが困難な構造となっている。
【０００７】
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、界磁コイルを効果的に冷却できるようにし、界磁コイルの過度の温度上昇を抑えることができ、かつ耐久性を向上できるとともに、界磁コイルの口出し線の引き出し構造を工夫し、界磁コイルの口出し線を簡易に引き出させる磁気誘導子型回転機およびそれを用いたターボチャージャを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る磁気誘導子型回転機は、それぞれ、内周側に開口するスロットを画成するティースが円筒状のコアバックの内周面から径方向内方に突設されて周方向に所定のピッチで複数配設されてなる同一形状に作製され、軸方向に所定距離離反して、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された第１固定子鉄心と第２固定子鉄心との対を有する固定子鉄心、および上記固定子鉄心に巻装された多相コイルを有する固定子と、対をなす上記第１固定子鉄心と上記第２固定子鉄心とに外嵌状態に嵌装され、該第１固定子鉄心と該第２固定子鉄心とのコアバック間を軸方向に連結して磁路を構成するフレームと、突極が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回転子鉄心と第２回転子鉄心との対を、それぞれ対をなす上記第１固定子鉄心および上記第２固定子鉄心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、上記フレーム内に回転自在に収納された回転子と、対をなす上記第１固定子鉄心と上記第２固定子鉄心とのコアバック間に配設され、上記第１回転子鉄心の突極と上記第２回転子鉄心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界磁コイルと、を備えている。そして、冷媒流通路が上記フレーム内に形成され、口出し線引き出し溝が上記フレームの内周面に凹設され、上記界磁コイルの口出し線が上記口出し線引き出し溝内を通って上記フレームから軸方向外方に引き出されている。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、冷媒流通路がフレーム内に形成されているので、第１固定子鉄心と第２固定子鉄心のコアバック間に介装されている界磁コイルでの発熱が冷媒流通路内を流通する冷媒に吸熱される。そこで、界磁コイルの過度の温度上昇が抑えられるとともに、界磁コイルと固定子鉄心などとの熱膨張差に起因する熱応力の発生が抑えられ、耐久性が向上される。
また、口出し線引き出し溝がフレームの内周面に凹設され、界磁コイルの口出し線が口出し線引き出し溝内を通ってフレームから軸方向外方に引き出されているので、口出し線を簡易に引き出すことができるとともに、口出し線の引き出し構造がフレーム内に形成される冷媒流通路のレイアウトに影響しない。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１に係るホモポーラ型回転機の主要構成を示す一部破断斜視図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係るホモポーラ型回転機を軸方向一側から見た要部端面図である。
【図３】この発明の実施の形態２に係るホモポーラ型回転機を軸方向一側から見た要部端面図である。
【図４】この発明の実施の形態３に係るホモポーラ型回転機を軸方向一側から見た要部端面図である。
【図５】この発明の実施の形態４に係るホモポーラ型回転機を軸方向一側から見た要部端面図である。
【図６】この発明の実施の形態５に係るホモポーラ型回転機を軸方向一側から見た要部端面図である。
【図７】この発明の実施の形態６に係るホモポーラ型回転機を軸方向一側から見た要部端面図である。
【図８】この発明の実施の形態７に係るホモポーラ型回転機を用いたターボチャージャを搭載した車両用ハイブリッドエンジンアシストシステムの構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の磁気誘導子型回転機の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
【００１２】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係るホモポーラ型回転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に係るホモポーラ型回転機を軸方向一側から見た要部端面図である。なお、図１中、矢印は磁束の流れを示している。また、図２には、多相コイルが省略されている。
【００１３】
図１および図２において、ホモポーラ型回転機１は、磁気誘導子型同期回転機であり、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鉄心８にトルク発生用駆動コイルとしての多相コイル１１を巻装して構成された固定子７と、界磁起磁力を発生させる界磁コイル１２と、回転子３、固定子７および界磁コイル１２を収納する円筒状のフレーム１３と、を備えている。
【００１４】
回転子３は、例えば所定形状に成形された多数枚の磁性薄板として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回転子鉄心４，５と、所定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回転子鉄心４，５は、同一形状に作製され、軸心位置に回転軸挿入孔（図示せず）が穿設された円筒状の基部４ｂ，５ｂと、基部４ｂ，５ｂの外周面から径方向外方に突設され、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４ａ，５ａと、から構成されている。また、隔壁６の外径が第１および第２回転子鉄心４，５の外径に一致している。
【００１５】
そして、第１および第２回転子鉄心４，５は、周方向に半突極ピッチずらして、隔壁６を介して互いに密接して配置され、それらの回転軸挿入孔に挿通された回転軸２に固着されて構成されている。このように構成された回転子３は、回転軸２の両端を軸受（図示せず）に支持されてフレーム１３内に回転自在に配設されている。
【００１６】
固定子鉄心８は、所定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固定子鉄心９，１０を備える。第１および第２固定子鉄心９，１０は、同一形状に作製され、円筒状のコアバック９ａ，１０ａと、コアバック９ａ，１０ａの内周面から径方向内方に突設されて周方向に等角ピッチで６つ設けられたティース９ｂ，１０ｂと、を備える。そして、内周側に開口するスロット９ｃ，１０ｃが、コアバック９ａ，１０ａと隣り合うティース９ｂ，１０ｂとにより画成されている。
【００１７】
そして、第１および第２固定子鉄心９，１０は、ティース９ｂ，１０ｂの周方向位置を一致させて、かつ隔壁６の軸方向厚み分離間して、それぞれ第１および第２回転子鉄心４，５を囲繞するように、フレーム１３内に配設されている。
【００１８】
多相コイル１１は、導体線をスロット９ｃ，１０ｃを跨がないで軸方向に相対して対をなすティース９ｂ，１０ｂに巻回した、いわゆる集中巻き方式に巻回された３相の相コイルを有する。なお、図１では、１つの相コイルのみを示しているが、実際には、多相コイル１１は、軸方向に相対する６対のティース９ｂ、１０ｂに対して順次Ｕ，Ｖ，Ｗの３相を２回繰り返して集中巻きに巻回して構成されている。
界磁コイル１２は、１本の導体線を円筒状に巻回した円筒状コイルであり、第１および第２固定子鉄心９，１０のコアバック９ａ，１０ａ間に介装されている。
【００１９】
フレーム１３は、鉄等の塊状磁性体を用いて、円筒状に作製されている。そして、フレーム１３は、第１固定子鉄心９および第２固定子鉄心１０に外嵌状態に嵌装されて焼き嵌め固定され、第1固定子鉄心９と第２固定子鉄心１０とを磁気的に連結している。
【００２０】
また、冷媒流通路１４がフレーム１３中に形成され、冷媒注入ポート１５および冷媒排出ポート１６がフレーム１３の外周面に配設されている。これにより、水や油などの冷媒が、冷媒注入ポート１５から供給されて冷媒流通路１４内を流れた後、冷媒排出ポート１６から排出されるようになっている。
【００２１】
また、口出し線引き出し溝１７が、溝方向を軸方向とし、フレーム１３の軸方向の一端面から界磁コイル１２を囲繞する領域に至るようにフレーム１３の内周面に凹設されている。そして、界磁コイル１２を構成する導体線の巻き始め端部で構成される正極側の口出し線１８が口出し線引き出し溝１７を通ってフレーム１３の軸方向の一端側に引き出されている。ここで、車載用機器では、ボディーアースをとっているため、負極側をフレーム１３等の導電性の金属部品に接続することにより、電気的な回路を形成できる。そして、界磁コイル１２には直流電力が供給されるので、導体線の巻き終わり端部で構成される負極側の口出し線(図示せず）をフレーム１３を接続し、正極側の口出し線１８のみを口出し線引き出し溝１７を用いて引き出している。
【００２２】
つぎに、このように構成されたホモポーラ型回転機１の動作について説明する。
【００２３】
界磁コイル１２に通電されることにより発生した磁束は、図１に矢印で示されるように、第１回転子鉄心４の突極４ａから空隙部を介して第１固定子鉄心９のティース９ｂに入り、第１固定子鉄心９内を径方向外方に流れ、フレーム１３に入る。フレーム１３に入った磁束は、フレーム１３内を軸方向他側に流れ、第２固定子鉄心１０のコアバック１０ａに入り、第２固定子鉄心１０内を径方向内方に流れる。そして、磁束は、ティース１０ｂから空隙部を介して第２回転子鉄心５の突極５ａに入る。第２回転子鉄心５に入った磁束は、第２回転子鉄心５内を径方向内方に流れ、回転軸２に入る。回転軸２に入った磁束は、回転軸２内を軸方向一側に流れ、第１回転子鉄心４に入る。第１回転子鉄心４に入った磁束は、第１回転子鉄心４内を径方向外方に流れ、突極４ａから空隙部を介して第１固定子鉄心９のティース９ｂに入る。
【００２４】
この時、第１および第２回転子鉄心４，５の突極４ａ，５ａ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、多相コイル１１に回転子３の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、ホモポーラ型回転機１は、無整流子モータであり、磁気的には、４極６スロットの集中巻き方式の永久磁石式回転機と同様に動作する。
【００２５】
なお、界磁コイル１２により磁束を発生させているので、界磁コイル１２への通電を停止することで、逆起電力を取り去ることができる。このホモポーラ型回転機１も、界磁制御可能な回転機である。
【００２６】
ここで、油や水などの冷媒が、冷媒注入ポート１５から冷媒流通路１４に供給され、冷媒流通路１４内を流通した後、冷媒排出ポート１６から排出される。そこで、界磁コイル１２での発熱は、軸方向に隣接する第１および第２固定子鉄心９，１０のコアバック９ａ，１０ａを介してフレーム１３に伝達され、あるいは径方向外方に隣接するフレーム１３に直接伝達され、冷媒流通路１４内を流通する冷媒に吸熱される。
また、多相コイル１１での発熱は、第１および第２固定子鉄心９，１０のティース９ｂ、１０ｂおよびコアバック９ａ，１０ａを介してフレーム１３に伝達され、冷媒流通路１４内を流通する冷媒に吸熱される。
【００２７】
このように、この実施の形態１によれば、冷媒をフレーム１３内に形成された冷媒流通路１４を流通させて、界磁コイル１２での発熱を効果的に放熱できるようにしているので、界磁コイル１２への通電電流を増やして界磁起磁力を増加させても、界磁コイル１２の温度が過度に上昇することがない。そこで、界磁起磁力を増加させるため、界磁コイル１２の巻装スペースを増やして、界磁コイル１２の巻数を増加させる必要がない。つまり、界磁コイル１２の巻装スペースを径方向外方に拡張することに起因するホモポーラ型回転機１の体格の増大、あるいは巻装スペースを軸方向に拡張することに起因する共振振動数の低下、即ち危険回転数の低下が未然に回避される。
【００２８】
従って、この実施の形態１によれば、ホモポーラ型回転機１の体格を大きくすることなく、かつ危険回転数を低下させることなく、トルク出力を高めることができる。
さらに、ホモポーラ型回転機１を車載用に適用しても、ホモポーラ型回転機１の温度上層が抑えられるので、第１および第２固定子鉄心９，１０およびフレーム１３などの鉄系部品と界磁コイル１２との熱膨張係数の差に起因する熱応力の発生が抑制され、耐久性を高めることができる。
【００２９】
また、口出し線引き出し溝１７が、フレーム１３の内周面に、軸方向一端から界磁コイル１２の径方向外方位置に至るように凹設されているので、口出し線引き出し溝１７を形成することが冷媒流通路１４、冷媒注入ポート１５、および冷媒排出ポート１６のレイアウトに影響しない。そこで、冷媒流通路１４、冷媒注入ポート１５、冷媒排出ポート１６、および口出し線引き出し溝１７を備えたフレーム１３の製作が容易となり、低コスト化が図られる。
【００３０】
なお、上記実施の形態１では、口出し線引き出し溝が、フレームの内周面に、軸方向一端から界磁コイルの径方向外方位置に至るように凹設されているものとしているが、口出し線引き出し溝は、フレームの内周面に、軸方向一端から他端に至るように凹設されてもよい。
【００３１】
実施の形態２．
図３はこの発明の実施の形態２に係るホモポーラ型回転機を軸方向一側から見た要部端面図である。
【００３２】
図３において、口出し線引き出し溝１７が、第１固定子鉄心９のコアバック９ａの外周面の、ティース９ｂの径方向外方位置に、軸方向一端から他端に至るように凹設されている。そして、界磁コイル１２の正極側の口出し線１８が口出し線引き出し溝１７を通って第１固定子鉄心９の軸方向の一端側に引き出されている。
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。
【００３３】
このホモポーラ型回転機１Ａでは、フレーム１３と固定子鉄心８とが焼き嵌め固定されているので、フレーム１３には内径の真円度と同軸度とが要求される。しかし、フレーム１３の内周面に追加工を施すことは真円度などの確保が困難となり、焼き嵌め代などの嵌め合いの管理が困難となる。
【００３４】
この実施の形態２よれば、口出し線引き出し溝１７が第１固定子鉄心９のコアバック９ａの外周面に凹設されているので、フレーム１３の内周面に追加工を施すことがなく、焼き嵌め代などの嵌め合いの管理が容易となり、フレーム１３と固定子鉄心８との接合強度を大きくすることができる。
また、口出し線引き出し溝１７をフレーム１３の内周面に凹設する必要がないので、フレーム１３の製作コストを削減できる。
【００３５】
また、口出し線引き出し溝１７が第１固定子鉄心９に形成されている。そこで、口出し線引き出し溝１７を構成する凹部を磁性鋼板をプレス成形する際に同時に形成し、それらの磁性鋼板を積層することで、凹部が軸方向に連なって構成された口出し線引き出し溝１７を有する第１固定子鉄心９を作製できる。このように、口出し線引き出し溝１７を形成するための追加工が不要となり、口出し線引き出し溝１７を有する第１固定子鉄心９を安価に作製できる。
【００３６】
実施の形態３．
図４はこの発明の実施の形態３に係るホモポーラ型回転機を軸方向一側から見た要部端面図である。
【００３７】
図４において、界磁コイル１２は、１本の導体線を円筒状に巻回して作製されている。そして、界磁コイル１２を構成する導体線の巻き始め端部で構成される正極側の口出し線１８と、巻き終わり端部で構成される負極側の口出し線１１９とが、第１固定子鉄心９のコアバック９ａの外周面に形成された同一の口出し線引き出し溝１７を通って第１固定子鉄心９の軸方向の一端側に引き出されている。
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。
【００３８】
このホモポーラ型回転機１Ｂでは、界磁コイル１２が多相コイル１１に近接して配設されているので、多相コイル１１のスイッチングの切換のタイミングなどのノイズが界磁コイル１２の電流波形に含まれる。この実施の形態３では、界磁コイル１２の巻き始め端部と巻き終わり端部とに相当する口出し線１８，１９が同一の口出し線引き出し溝１７内を通って引き出されているので、口出し線１８，１９に流れる電流が逆向きとなり、界磁コイル１２の電流波形に含まれるノイズがキャンセルされる。
【００３９】
ここで、１本の導体線を円筒状に巻回して作製された円筒状コイルでは、例えば、巻き始め端部が円筒状コイルの内周側に引き出され、巻き終わり端部が円筒状コイルの外周側に引き出される。この場合には、巻き始め端部で構成される口出し線を径方向外方に引き回した後、巻き終わり端部で構成される口出し線とともに、口出し線引き出し溝１７内を通して第１固定子鉄心９の軸方向一端側に引き出すことになる。そこで、界磁コイル１２には、巻き初め端部と巻き終わり端部とが共に外周側に位置するα巻コイルを用いることが好ましい。
【００４０】
なお、上記実施の形態３では、口出し線引き出し溝が第１固定子鉄心のコアバックの外周面に形成されているものとしているが、口出し線引き出し溝は第１固定子鉄心のコアバックの内周面、すなわちスロットの底面に形成されてもよい。この場合、多相コイル１１のノイズが口出し線引き出し溝内を通る口出し線を流れる電流波形にのりやすいが、正極側および負極側の口出し線を口出し線引き出し溝内に一緒に通すことにより、ノイズを効果的にキャンセルできる。
【００４１】
実施の形態４．
図５はこの発明の実施の形態４に係るホモポーラ型回転機を軸方向一側から見た要部端面図である。
【００４２】
図５において、口出し線引き出し溝１７が、第１固定子鉄心９のコアバック９ａの外周面の、スロット９ｃの径方向外方位置に、軸方向一端から他端に至るように凹設されている。
なお、他の構成は上記実施の形態３と同様に構成されている。
【００４３】
このホモポーラ型回転機１Ｃでは、第１回転子４の突極４ａから第１固定子鉄心９のティース９ｂに入った磁束は、ティース９ｂ内を径方向外方に流れ、ついでコアバック９ａ内を径方向外方に流れてフレーム１３に入る。このとき、口出し線引き出し溝１７がコアバック９ａの外周面のティース９ｂの径方向外方位置に形成されていると、口出し線引き出し溝１７が、ティース９ｂからコアバック９ａに入り、コアバック９ａを径方向外方に流れてフレーム１３に至る磁路を横切ることになる。そこで、口出し線引き出し溝１７まで到達した磁束は、口出し線引き出し溝１７を迂回してフレーム１３に流れることになり、有効磁束が減少し、出力低下をもたらすことになる。
【００４４】
この実施の形態４によれば、口出し線引き出し溝１７がコアバック９ａの外周面のスロット９ｃの径方向外方位置に形成されているので、磁束は、図５中矢印で示されるように、ティース９ｂからコアバック９ａに入り、コアバック９ａを径方向外方に流れてフレーム１３に入る。つまり、磁束が口出し線引き出し溝１７を迂回して流れることがなく、有効磁束の減少が抑えられ、出力低下が抑えられる。
【００４５】
実施の形態５．
図６はこの発明の実施の形態５に係るホモポーラ型回転機を軸方向一側から見た要部端面図である。
【００４６】
図６において、口出し線引き出し溝１７ａ，１７ｂが、第１固定子鉄心９のコアバック９ａの外周面の、２つのスロット９ｃの径方向外方位置に、それぞれ軸方向一端から他端に至るように凹設されている。そして、界磁コイルが、２本の導体線を円筒状に巻回した円筒状コイルで作製されており、１本の導体線の巻き始め端部と巻き終わり端部とで構成される口出し線２０ａ，２０ｂが口出し線引き出し溝１７ａから第１固定子鉄心９の軸方向一端側に引き出され、もう１本の導体線の巻き始め端部と巻き終わり端部とで構成される口出し線２１ａ，２１ｂが口出し線引き出し溝１７ｂから第１固定子鉄心９の軸方向一端側に引き出されている。さらに、口出し線２０ａ，２１ａが外部回路(図示せず）により接続され、口出し線２０ｂ，２１ｂが外部回路により接続されて、２本の導体線が並列に接続されている。
なお、他の構成は上記実施の形態４と同様に構成されている。
【００４７】
このホモポーラ型回転機１Ｄでは、界磁コイルが２本の導体線を円筒状に巻回した円筒状コイルで構成され、かつ２本の導体線で作製されたコイルを並列に接続して構成されている。そこで、１本の導体線で作製した界磁コイルに対し、界磁コイルのターン数を維持しつつ、各導体線の断面積を半分にすることで、同等の出力を得ることができる。
したがって、この実施の形態５によれば、出力を維持しつつ、口出し線２０ａ，２０ｂ，２１ａ，２１ｂの細線化が可能となり、口出し線引き出し溝１７ａ，１７ｂの溝断面積を縮小でき、第１固定子鉄心９の機械的強度を高めることができる。
【００４８】
実施の形態６．
図７はこの発明の実施の形態６に係るホモポーラ型回転機を軸方向一側から見た端面図である。
【００４９】
図７において、口出し線引き出し溝１７ａ〜１７ｆが、第１固定子鉄心９のコアバック９ａの外周面の、６つのスロット９ｃの径方向外方位置に、それぞれ軸方向一端から他端に至るように凹設されている。そして、界磁コイルが、６本の導体線を円筒状に巻回した円筒状コイルで作製されており、各導体線の巻き始め端部と巻き終わり端部とで構成される口出し線２２ａ〜２７ａ，２２ｂ〜２７ｂが、口出し線引き出し溝１７ａ〜１７ｆのそれぞれから第１固定子鉄心９の軸方向一端側に引き出されている。さらに、口出し線２２ａ〜２７ａが外部回路(図示せず）により接続され、口出し線２２ｂ〜２７ｂが外部回路により接続されて、６本の導体線が並列に接続されている。
【００５０】
係合凹部としての位置決め溝２８が、第１固定子鉄心９のコアバック９ａの外周面の、２つのティース９ｂの径方向外方位置に、軸方向一端から他端に至るように凹設されている。同様に、図示されていないが、係合凹部としての位置決め溝が、第２固定子鉄心１０のコアバック１０ａの外周面の、２つのティース１０ｂの径方向外方位置に、軸方向一端から他端に至るように凹設されている。また、係合突起としての位置決め突起２９が、位置決め溝２８と嵌合できるようにフレーム１３の内周面に突設されて、フレーム１３の軸方向の一端面から他端面に至るように延設されている。そして、位置決め突起２９が位置決め溝２８のそれぞれに嵌合されて、フレーム１３が位置決めされて第１および第２固定子鉄心９，１０に外嵌状態に嵌着されている。
なお、他の構成は上記実施の形態５と同様に構成されている。
【００５１】
このホモポーラ型回転機１Ｅでは、界磁コイルが６本の導体線を円筒状に巻回した円筒状コイルで構成され、かつ６本の導体線で作製されたコイルを並列に接続して構成されている。そこで、１本の導体線で作製した界磁コイルに対し、界磁コイルのターン数を維持しつつ、各導体線の断面積を１／６にすることで、同等の出力を得ることができる。
したがって、この実施の形態６によれば、出力を維持しつつ、口出し線２２ａ〜２７ａ，２２ｂ〜２７ｂのさらなる細線化が可能となり、口出し線引き出し溝１７ａ〜１７ｆの溝断面積をさらに縮小でき、第１固定子鉄心９の機械的強度を一層高めることができる。
【００５２】
また、フレーム１３の内周面に突設した位置決め突起２９を第１および第２固定子鉄心９，１０の外周面に凹設した位置決め溝２８に嵌合させている。そこで、フレーム１３の第１および第２固定子鉄心９，１０に対する周方向の移動が阻止され、フレーム１３を第１および第２固定子鉄心９，１０に焼き嵌め固定する必要がない。さらに、フレーム１３に対する第１および第２固定子鉄心９，１０の位置決めが容易となる。
したがって、フレーム１３を第１および第２固定子鉄心９，１０に嵌着させる工程が簡易となり、ホモポーラ型回転機１Ｅを安価に組み立てることができる。また、ホモポーラ型回転機１Ｅを車載用に適用し、フレーム１３と固定子鉄心８との熱膨張係数差に起因してフレーム１３と固定子鉄心８との間に隙間が形成されても、固定子鉄心８に対するフレーム１３の回転が阻止される。
【００５３】
また、第１固定子鉄心９のティース９ｂと位置決め溝２８との周方向の位置関係と、第２固定子鉄心１０のティース１０ｂと位置決め溝との周方向の位置関係とを等しくすれば、位置決め突起２９を位置決め溝２８に嵌合させるだけで、第１固定子鉄心９のティース９ｂと第２固定子鉄心１０のティース１０ｂとが軸方向に１列に配列した状態となる。つまり、フレーム１３を第１および第２固定子鉄心９，１０に嵌合させる際に、第１固定子鉄心９と第２固定子鉄心１０とを位置決めするために新たな部材を用意する必要がない。
したがって、フレーム１３を第１および第２固定子鉄心９，１０に嵌着させる工程が簡易となり、かつ多相コイル１１を巻回する工程が簡易となり、ホモポーラ型回転機１Ｅを安価に組み立てることができる。
【００５４】
さらに、第１固定子鉄心９と第２固定子鉄心１０との両者を位置決めするための部材をスロット９ｃ、１０ｃ内に設置する必要がないので、スロット９ｃ、１０ｃ内に冷媒流通路を確保し易くなる。そこで、固定子鉄心８の冷却性の向上が望まれる場合には、簡易に対応できる。
【００５５】
なお、実施の形態６では、第１および第２固定子鉄心は、プレス成形された磁性鋼板を積層して作製されるので、磁性鋼板をプレス成形する際に位置決め溝を構成する凹部を同時に形成すれば、ティースと位置決め溝との周方向の位置関係が等しい第１および第２固定子鉄心９，１０を作製できる。
また、上記実施の形態６では、位置決め突起をフレームの内周面に設け、位置決め溝を第１および第２固定子鉄心の外周面に設けるものとしているが、位置決め溝をフレームの内周面に設け、位置決め突起を第１および第２固定子鉄心の外周面に設けてもよい。
【００５６】
また、上記実施の形態２〜６では、口出し線引き出し溝が第１固定子鉄心のコアバックの外周面あるいは内周面に軸方向に貫通するように凹設されているものとしているが、引き出し穴を第１固定子鉄心のコアバックに軸方向に貫通するように穿設してもよい。この発明では、この引き出し穴も、口出し線引き出し溝に含まれるものとする。
また、上記実施の形態２〜６では、口出し線引き出し溝が第１固定子鉄心のコアバックの外周面あるいは内周面に軸方向に貫通するように凹設されているものとしているが、口出し線引き出し溝を第２固定子鉄心のコアバックの外周面あるいは内周面に軸方向に貫通するように凹設してもよい。
【００５７】
実施の形態７．
図８はこの発明の実施の形態７に係るホモポーラ型回転機を用いたターボチャージャを搭載した車両用ハイブリッドエンジンアシストシステムの構成を示す概略図である。
【００５８】
図８において、車両用ハイブリッドエンジンアシストシステムは、内燃機関であるエンジン３１の回転トルクにより駆動される発電電動機３５と、エンジン３１の排気システムに接続されたターボチャージャ４０と、を備える。
発電電動機３５は、プーリ３６をエンジン３１のクランクシャフト３２に固着されたプーリ３３にベルト３４を介して連結されている。発電電動機３５は、ベルト３４を介して伝達されたエンジン３１の駆動力を交流電力に変換する。この交流電力は、発電電動機３５のプーリ３６と反対側に一体に取り付けられたインバータ４４により直流電力に変換され、バッテリ３９を充電するとともに、車載負荷（図示せず）に供給される。
【００５９】
ターボチャージャ４０は、エンジン３１の排気系統３８に配設されたタービン４１と、タービン４１の回転軸４２に固着され、エンジン３１の吸気系統３７に配設されたコンプレッサ４３と、回転軸４２に同軸に取り付けられたホモポーラ型回転機１と、を有する。ホモポーラ型回転機１は、第１固定子鉄心９をコンプレッサ４３に向けて、タービン４１とコンプレッサ４３との間に介装されている。そして、多相コイル１１の口出し線が第１固定子鉄心９側に引き出されて、インバータ４４と配線４７を介して電気的に接続されている。さらに、界磁コイル１２の口出し線１８が第１固定子鉄心９側に引き出されて、駆動回路部４５と配線４７を介して電気的に接続されている。
【００６０】
制御手段４６は、インバータ４４を構成するスイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦ制御するとともに、駆動回路部４５による界磁コイル１２への通電を制御する。
また、界磁コイル１２の温度を検出する界磁コイル温度検出手段としてのサーミスタ４８が界磁コイル１２に近接して配設され、検出信号を制御手段４６に出力している。
なお、図８では、吸気系統３７および排気系統３８に設けられているキャブレターや触媒などは説明の便宜上省略されている。また、回転軸４２がホモポーラ型回転機１の回転軸２に一致する。
【００６１】
ここで、吸気ガスＡが、吸気系統３７を介してエンジン３１に供給され、エンジン３１の内部で燃焼される。燃焼後の排気ガスＢが、排気系統３８を介して外部に排気される。タービン４１は、排気系統３８を流通する排気ガスＢにより駆動される。これにより、タービン４１の回転軸４２に固着されたコンプレッサ４３が回転駆動され、吸気ガスＡが大気圧以上に過給される。
この時、車両の運転者がアクセル操作によって加速しようとした場合、エンジン３１が所定の回転数以上となり、かつ排気ガスＢが十分な流体パワーを得るまでの間の１〜２秒程度は、十分な動力をタービン４１に与えることができず、コンプレッサ４３の反応が遅れ、いわゆるターボラグという現象を生じる。
【００６２】
そこで、直流電力が駆動回路部４５および配線４７を介して界磁コイル１２に供給される。さらに、インバータ４４が制御手段４６によりスイッチング制御されて、バッテリ３９の直流電力が交流電力に変換され、配線４７を介してホモポーラ型回転機１の多相コイル１１に供給され、ホモポーラ型回転機１が駆動される。これにより、ターボラグが生じる低速で、排気ガスＢの流体パワーが十分に得られない場合でも、駆動力が回転軸４２に印加され、コンプレッサ４３を迅速に駆動でき、ターボラグの発生が抑制される。
【００６３】
この実施の形態７によるホモポーラ型回転機１では、冷媒をフレーム１３内に形成された冷媒流通路１４を流通させているので、１０００℃程度の高温となるタービン４１から伝達される熱を冷媒流通路１４を流通する冷媒により吸熱できる。そこで、ホモポーラ型回転機１をターボチャージャ４０に適用しても、第１および第２固定子鉄心９，１０およびフレーム１３などの鉄系部品と界磁コイル１２との熱膨張係数の差に起因する熱応力の発生が抑制され、耐久性を高めることができる。
【００６４】
また、第１および第２固定子鉄心９，１０が磁性鋼板を積層して作製されているので、磁性鋼板間の隙間が熱抵抗となり、軸方向の熱伝導が低下する。そこで、タービン４１から界磁コイル１２に伝達される熱量が低減され、第１および第２固定子鉄心９，１０およびフレーム１３などの鉄系部品と界磁コイル１２との熱膨張係数の差に起因する熱応力の発生が抑制される。
【００６５】
また、界磁コイル１２の口出し線１８がホモポーラ型回転機１のコンプレッサ４３側に引き出されているので、口出し線１８がタービン４１側の１０００℃程度の高温に曝されることがない。そこで、口出し線１８の絶縁被膜の熱劣化が抑えられる。
また、多相コイル１１の口出し線がホモポーラ型回転機１のコンプレッサ４３側に引き出されているので、多相コイル１１の口出し線の絶縁被膜の熱劣化が抑えられる。
【００６６】
また、界磁コイル１２の口出し線１８と多相コイル１１の口出し線とが、ホモポーラ型回転機１のコンプレッサ４３側に引き出されているので、界磁コイル１２および多相コイル１１と配線４７との結線部をホモポーラ型回転機１の軸方向の一側に集中できる。そこで、タービン４１の羽根とコンプレッサ４３の羽根との間の軸方向距離を短くでき、ターボチャージャ４０の体格の増大に起因する危険回転数の低下が抑えられる。
【００６７】
つぎに、制御手段４６による界磁コイル１２への通電制御について説明する。
まず、サーミスタ４８が、界磁コイル１２に近接して配設され、界磁コイル１２の温度を検出し、その検出信号を制御手段４６に出力する。
制御手段４６は、サーミスタ４８の検出信号に基づいて、界磁コイル１２の温度が許容上限値に到達したか否かを判断する。そして、制御手段４６は、界磁コイル１２の温度が許容上限値に到達したと判断すると、界磁コイル１２への通電を遮断するように駆動回路部４５を制御する。また、界磁コイル１２の温度が許容上限値に到達いていないと判断すると、界磁コイル１２への通電が維持される。
【００６８】
このように、界磁コイル１２の温度が許容上限値に到達すると、界磁コイル１２への通電が停止されるので、界磁コイル１２の温度が許容上限値を超えるような事態が未然に回避される。そこで、界磁コイル１２の過度の温度上昇が回避され、第１および第２固定子鉄心９，１０およびフレーム１３などの鉄系部品と界磁コイル１２との熱膨張係数の差に起因する熱応力の発生が抑制されるとともに、界磁コイル１２の導体線の絶縁被膜に熱劣化に伴う電気絶縁性の悪化が抑えられる。
【００６９】
この実施の形態７によれば、界磁コイル１２の温度が所定温度、例えば許容上限値を超えないように管理することができる。そこで、所定温度を、多相コイル１１や界磁コイル１２の絶縁被膜の熱劣化が促進されない温度の上限値、第１および第２固定子鉄心９，１０およびフレーム１３などの鉄系部品と界磁コイル１２との熱膨張係数の差に起因する熱応力が過大と成らない温度などに設定すれば、界磁コイル１２の温度を管理するだけで、多相コイル１１や界磁コイル１２の絶縁被膜の熱劣化や、熱膨張差に起因する熱応力の不具合を未然に回避することができる。
【００７０】
なお、上記実施の形態７では、サーミスタを用いて界磁コイルの温度を検出するものとしているが、界磁コイル温度検出手段は界磁コイルの温度を直接検出するサーミスタに限定されるものではなく、例えば界磁コイルへの通電電流を検出する電流検出器でもよい。つまり、界磁コイル１２の通電電流値の温度依存性を利用し、界磁コイルの温度が許容上限値となったときの通電電流値（許容下限値）を測定しておき、制御手段が、電流検出器の出力信号に基づいて、通電電流値が許容下限値に到達したと判断すると、界磁コイルへの通電を遮断し、許容下限値より大きいと判断すると、界磁コイルへの通電を維持する。これにより、界磁コイルの温度が許容上限値を超えるような事態が未然に回避される。
【００７１】
なお、上記各実施の形態では、多相コイルが集中巻き方式で第１および第２固定子鉄心に巻回されているものとしているが、多相コイルは分布巻き方式で第１および第２固定子鉄心に巻回されていてもよい。
また、上記各実施の形態では、界磁極数とスロット数との比が４：６、すなわち極スロット比が２：３であるが、極スロット比は２：３に限定されるものではなく、例えば４：３でもよい。
【００７２】
また、上記各実施の形態では、隔壁の外径が第１および第２回転子鉄心の外径に一致しているものとしているが、隔壁の外径は必ずしも第１および第２回転子鉄心の外径に一致する必要はない。
また、上記各実施の形態では、磁性薄板として磁性鋼板を用いるものとしているが、磁性薄板は磁性鋼板に限定されるものではなく、例えば電磁鋼板を用いてもよい。
また、上記各実施の形態では、第１および第２固定子鉄心が磁性鋼板を積層して構成されているものとしているが、第１および第２固定子鉄心は鉄粉を絶縁コーティングした後加圧成形して作製された圧粉鉄心で構成してもよい。
【符号の説明】
【００７３】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ  ホモポーラ型回転機（磁気誘導子型回転機）、２  回転軸、３  回転子、４  第１回転子鉄心、４ａ  突極、５  第２回転子鉄心、５ａ  突極、７  固定子、８  固定子鉄心、９  第１固定子鉄心、９ａ  コアバック、９ｂ  ティース、９ｃ  スロット、１０  第２固定子鉄心、１０ａ  コアバック、１０ｂ  ティース、１０ｃ  スロット、１１  多相コイル、１２  界磁コイル、１３  フレーム、１４  冷媒流通路、１７，１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１７ｅ，１７ｆ  口出し線引き出し溝、１８，１９，２０ａ，２０ｂ，２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂ，２６ａ，２６ｂ，２７ａ，２７ｂ  口出し線、２８  位置決め溝（係合凹部）、２９  位置決め突起（係合突起）、４０  ターボチャージャ、４１  タービン、４２  回転軸、４３  コンプレッサ、４６  制御手段、４８  サーミスタ（界磁コイルエンド検出手段）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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