(57)【要約】【課題】回転電機のロータにおいて、ロータコイルを保持する保持部材に懸かる応力を緩和することである。【解決手段】ロータ１４は、周方向に沿って配置される複数のロータ突極３２を有するロータコア２４と、ロータ突極３２に巻回された複数の巻線によって構成され、外形が成形固化されるロータコイル２８ｎ，２８ｓ，３０ｎ，３０ｓをロータコア２４に保持する保持部材であって、ロータコアの内径側に係止される脚部５０と、脚部５０の径方向外側の端部を付け根部として脚部５０に直交する方向に両側に延びる梁部５２ａ，５２ｂを有するＴ字状断面形状の保持部材３６とを備え、ロータコイルの外形は、保持部材３６に対し接触しない非接触部を有し、非接触部の両側で保持部材３６に接触する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周の周方向に沿って配置される複数の突極部を有するロータコアと、
前記突極部に巻回された複数の巻線によって構成され、外形が成形固化されるロータコイルと、
前記ロータコイルを前記ロータコアに保持する保持部材であって、ロータコアの内径側に係止される脚部、及び脚部の径方向外側の端部を付け根部として脚部に直交する方向に両側に延びる梁部を有するＴ字状断面形状の保持部材と、
を備え、
前記ロータコイルの前記外形は、前記保持部材に対し接触しない非接触部を有することを特徴とする回転電機のロータ。
【請求項２】
請求項１に記載の回転電機のロータにおいて、
前記ロータコイルは、
前記保持部材の前記付け根部に対応する角部の曲率半径を、前記保持部材の前記付け根部の曲率半径よりも小さく設定することを特徴とする回転電機のロータ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の回転電機のロータにおいて、
前記Ｔ字状の断面形状の前記保持部材は非磁性体で構成され、前記径方向に延びる磁性部材が前記脚部に収納されることを特徴とする回転電機のロータ。
【請求項４】
請求項１または２に記載の回転電機のロータにおいて、
前記ロータコイルは、
回転電機のステータ部によって形成される回転磁界の空間高調波成分を鎖交させることで誘導電流を発生させる誘導コイルと、
前記誘導コイルに接続され、前記誘導電流の方向を一方向に整流する整流部と、
を含むことを特徴とする回転電機のロータ。
【請求項５】
請求項４に記載の回転電機のロータにおいて、
前記ロータコイルは、
前記誘導コイルよりも前記突極部の前記径方向の前記内周側に配置されて前記誘導コイルに直列接続される共通コイルを含むことを特徴とする回転電機のロータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機のロータに係り、特にロータ巻線が設けられる回転電機のロータに関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機において、ロータ巻線が設けられたロータを用いる種類の回転電機がある。例えば、特許文献１には、回転電機として、ステータ巻線に交流電流を流すことで回転磁界を形成し、その回転磁界の空間高調波成分をロータ巻線に鎖交させてロータ巻線に誘導電流を発生させることが述べられている。ここでは、ロータ巻線は、ロータの各突極にそれぞれ巻装され、各ロータ巻線はダイオードを介して短絡されて誘導電流が整流されることで、ロータの各突極が固定された磁化方向を有する磁石として働く。これによって、回転磁界の基本波成分によるトルクに加えて空間高調波成分によるトルクを利用できると述べられている。
【０００３】
特許文献２には、発電機ロータが高速回転するときに、発電機ロータに巻回される界磁コイルが遠心力で飛び出すことを押さえるロータウェッジが開示されている。ロータウェッジは、ロータコアのスロットに界磁コイルが埋め込まれた後、スロットの最も広い部分に嵌め込まれる。ここで、発電機ロータが高速回転すると、ロータコアと接触するロータウェッジの肩部コーナに極めて高い応力が作用するので、肩部コーナに所定の曲率半径を有する削り込みを設けることが述べられている。
【０００４】
特許文献３には、整流子を有する回転子の回転による遠心力によって、回転子巻線が巻き付けられた積層鉄心のスロットから回転子巻線が突出するので、これを防止する巻線押え部材としての楔が述べられている。ここでは、電動機において回転子巻線の太さを変更すると、楔が挿入できるスペースの大きさが変化するが、このようなときでも、種々の楔を用意するのではなく、弾性変形可能な巻線押え部材を用いることが述べられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１１２０９１号公報
【特許文献２】特開平９−３２２４５７号公報
【特許文献３】特開２０１０−４１７５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来技術のロータウェッジ、巻線押え部材のように、従来装置では、ロータが回転したときの遠心力でロータコイルが飛び出さないように、ロータコイルを保持するための保持部材が配置される。
【０００７】
ところで、保持部材をロータコアにさらに強固に固定するために、ロータコアの内周側にも係止部を設けて、保持部材をＴ字形状とすることがある。その場合、ロータコイルが遠心力を受けて保持部材に当たると、Ｔ字形状の付け根部分等に他の部位よりも大きな応力が懸かることがある。
【０００８】
本発明の目的は、ロータコイルを保持する保持部材に懸かる応力を緩和できる回転電機のロータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る回転電機のロータは、外周の周方向に沿って配置される複数の突極部を有するロータコアと、前記突極部に巻回された複数の巻線によって構成され、外形が成形固化されるロータコイルと、前記ロータコイルを前記ロータコアに保持する保持部材であって、ロータコアの内径側に係止される脚部、及び脚部の径方向外側の端部を付け根部として脚部に直交する方向に両側に延びる梁部を有するＴ字状断面形状の保持部材と、を備え、前記ロータコイルの前記外形は、前記保持部材に対し接触しない非接触部を有することを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る回転電機のロータにおいて、前記ロータコイルは、前記保持部材の前記付け根部に対応する角部の曲率半径を、前記保持部材の前記付け根部の曲率半径よりも小さく設定することが好ましい。
【００１１】
本発明に係る回転電機のロータにおいて、前記Ｔ字状の断面形状の前記保持部材は非磁性体で構成され、前記径方向に延びる磁性部材が前記脚部に収納されることが好ましい。
【００１２】
本発明に係る回転電機のロータにおいて、前記ロータコイルは、回転電機のステータ部によって形成される回転磁界の空間高調波成分を鎖交させることで誘導電流を発生させる誘導コイルと、前記誘導コイルに接続され、前記誘導電流の方向を一方向に整流する整流部と、を含むことが好ましい。
【００１３】
また、本発明に係る回転電機のロータにおいて、前記ロータコイルは、前記誘導コイルよりも前記突極部の前記径方向の前記内周側に配置されて前記誘導コイルに直列接続される共通コイルを含むことが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
上記構成の回転電機のロータによれば、ロータコイルを保持する保持部材に懸かる応力を緩和できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態における、回転電機の構成を示す図（ａ）と、スロット部の拡大図（ｂ）と、ロータスロットの先端部の部分拡大図（ｃ）である。
【図２】比較のために、ロータコイルに保持部材に対する非接触部を設けない例について、保持部材における応力状態をシミュレーションした結果を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態における回転電機のロータについて、保持部材における応力状態をシミュレーションした結果を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態における回転電機のロータが用いられる回転電機について、誘導コイルと共通コイルと整流部との間の接続関係を示す図である。
【図５】図４の等価回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に図面を用いて、本発明に係る回転電機のロータの実施の形態につき、詳細に説明する。以下では、ロータコアのスロット部に４種類のロータコイルが配置されるものを述べるが、これは一例であって、スロット部に配置されるロータコイルの種類の数は４以外でも構わない。例えば、１種類のロータコイルのみがスロット部に配置される場合でもよく、２種類のロータコイルが配置されてもよい。
【００１７】
また、スロット部に配置されるロータコイルとして、ステータによって形成される回転磁界の空間高調波成分を利用する誘導コイルと共通コイルを述べるが、これは、ロータコイルを有する回転電機の一例を示すものである。スロット部に配置されるのは、ロータコイルであればよく、界磁コイル等であってもよい。
【００１８】
以下で述べる回転電機のロータの突極数、スロット数、ロータコイルの線径、ステータの相数、極数等は例示であって、回転電機のロータの仕様に応じ、適宜変更が可能である。
【００１９】
以下では、全ての図面において、一または対応する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２０】
図１は、回転電機のロータ１４の構成を説明する図で、図１（ａ）は、ロータ１４が用いられる回転電機１０について一部を破断して示す平面図、（ｂ）は、ロータ１４の１つのスロット３４についての拡大図、（ｃ）は、スロット３４の先端部の拡大図である。
【００２１】
回転電機１０は、ステータ１２とロータ１４を含み、三相同期型回転電機である。
【００２２】
ステータ１２は、ステータコア１６と、ステータコア１６の周方向に沿って配置される複数のティース１８と、ティース１８に複数回巻回されるステータコイル２０を含む。
【００２３】
ステータコア１６は、内周側に複数のティース１８が配置される円環状の磁性体部材である。かかるステータコア１６は、所定の形状の電磁鋼板を複数枚積層して形成される。
【００２４】
ステータコイル２０は、Ｕ相巻線、Ｖ相巻線、Ｗ相巻線の三相巻線を含む。各相巻線は、予め定められた分布巻配置方法に従い、隣接するティース１８の間の空間であるスロット２２を順次通って、所定のティース１８に順次巻回される。図１（ａ）には、参考のため、ティース１８に巻回されるステータコイル２０の各巻線の相を示した。ここに示されるように、ステータコア１６の周方向に沿って、Ｕ相巻線、Ｖ相巻線、Ｗ相巻線が順次配置され一周する。したがって、ティース１８の数は、３の倍数である。
【００２５】
ロータ１４は、ロータコア２４と、ロータコア２４の周方向に沿って配置される複数のロータ突極３２と、ロータ突極３２に巻回されるロータコイル２８ｎ，２８ｓ，３０ｎ，３０ｓを含む。
【００２６】
ロータコア２４は、外周側に複数のロータ突極３２が配置され、中心部に回転軸が固定されるシャフト穴を有する円環状の磁性体部材である。図１では、ロータ突極３２の個数は、１２である。かかるロータコア２４は、所定の形状の電磁鋼板を複数枚積層して形成される。
【００２７】
ロータコイル２８ｎ，２８ｓ，３０ｎ，３０ｓは、ロータ突極３２に巻回された複数の巻線によって構成される。ロータコイル２８ｎ，２８ｓ，３０ｎ，３０ｓは、隣接するロータ突極３２の間に形成されるスロット３４を通って、ロータ突極３２に所定の巻数で巻回される。
【００２８】
１つのスロット３４には、４種類のロータコイル２８ｎ，２８ｓ，３０ｎ，３０ｓが配置される。これらのうち、少なくともロータコイル２８ｎ，２８ｓは、その外形が成形によって固化される。成形方法としては、樹脂成形金型を用いて、整形と共に樹脂でその外形を固定する樹脂成形法が用いられる。場合によっては、ロータコイル２８ｎ，２８ｓの角部の形状が崩れないように部分的樹脂成形を行うものとしてもよい。
【００２９】
ロータコイル２８ｎ，２８ｓは、スロット３４の径方向において外径側に配置されるコイル巻線である。ロータコイル２８ｎ，２８ｓは、ステータ１２によって形成される回転磁界の空間高調波成分を鎖交させることで誘導電流を発生させる巻線であるので、誘導コイルと呼ぶことができる。
【００３０】
ロータコイル３０ｎ，３０ｓは、スロット３４の径方向において、ロータコイル２８ｎ，２８ｓよりも内径側に配置されるコイル巻線である。ロータコイル３０ｎ，３０ｓは、後述するように、誘導コイルであるロータコイル２８ｎ，２８ｓに共通に直列接続される巻線であるので、共通コイルと呼ぶことができる。なお、ロータコイル３０ｎ，３０ｓの線径は、ロータコイル２８ｎ，２８ｓよりも太目として図示されているが、同じ線径であってもよく、逆に、ロータコイル２８ｎ，２８ｓの方を太目としてもよい。
【００３１】
ここで、径方向とは、ロータコア２４のシャフト穴から外周側に向かう放射状の方向である。また、径方向に直交する方向は、ロータコア２４の周方向に沿った方向であるので、周方向と呼ぶことができる。図１（ｂ）には、径方向と周方向のそれぞれの方向を示した。
【００３２】
４種類のロータコイル２８ｎ，２８ｓ，３０ｎ，３０ｓは、誘導コイルであるロータコイル２８ｎと共通コイルであるロータコイル３０ｎを１組とし、誘導コイルであるロータコイル２８ｓと共通コイルであるロータコイル３０ｓを別の１組として、スロット３４の両側のロータ突極３２にそれぞれ巻回される。図１（ｂ）では、紙面上でスロット３４の左側のロータ突極３２に誘導コイルであるロータコイル２８ｎと共通コイルであるロータコイル３０ｎが巻回され、右側のロータ突極３２に誘導コイルであるロータコイル２８ｓと共通コイルであるロータコイル３０ｓが巻回されている。
【００３３】
４種類のロータコイル２８ｎ，２８ｓ，３０ｎ，３０ｓについてのｎ，ｓの意味、これらの相互接続関係、作用等については後述する。
【００３４】
スロット３４に配置される保持部材３６は、ロータコイル２８ｎ，２８ｓ，３０ｎ，３０ｓをロータコア２４に保持するＴ字状の断面形状の部材である。保持部材３６は、脚部５０と、脚部５０の径方向外側の端部を付け根部として脚部５０に直交する方向に両側に延びる梁部５２ａ，５２ｂを含む。かかる保持部材３６は、非磁性体であり、電気的絶縁体である樹脂で構成される。保持部材３６は非磁性体であればよく、樹脂以外の材料を用いてもよい。
【００３５】
脚部５０は、保持部材３６のＴ字状の柱部の部分で、内径側の端部５６は、ロータコア２４の内周側に設けられる係止溝５４に係止される。この結果、保持部材３６はロータコア２４に強固に固定される。また、脚部５０は、ロータコイル２８ｎ，３０ｎと、ロータコイル２８ｓ，３０ｓとの間を相互に分離する機能を有する。
【００３６】
梁部５２ａ，５２ｂは、保持部材３６のＴ字状の頭部の部分で、脚部５０の外径側の端部を付け根部として、脚部５０に直交する周方向に延び、隣接するロータ突極３２のそれぞれの外周側端部の係止凹部に係止めされる。梁部５２ａ，５２ｂは、ロータ１４が回転したときに、ロータコイル２８ｎ，２８ｓ，３０ｎ，３０ｓが遠心力で外周側に飛び出すことを押さえる機能を有する。
【００３７】
磁性部材４４は、非磁性体である脚部５０の中に径方向に沿って収納される。磁性部材４４の径方向に延びる寸法は、ロータコイル２８ｎ，２８ｓが配置される領域の径方向の長さとほぼ同じに設定される。磁性部材４４は、ステータ１２によって形成される回転磁界の空間高調波成分を径方向に導き、その後、誘導コイルであるロータコイル２８ｎ，２８ｓに導く磁束案内部材として機能する。脚部５０は、この磁性部材４４を収納するため、磁性部材４４が配置される部分の幅が他の部分よりも広くなる。
【００３８】
インシュレータ３５は、ロータコイル２８ｎ，２８ｓ，３０ｎ，３０ｓのそれぞれとロータコア２４の間、およびロータコイル２８ｎ，２８ｓ，３０ｎ，３０ｓのそれぞれと保持部材３６との間を電気的に絶縁するシートである。かかるインシュレータ３５は、紙材、プラスチックシート等を用いることができる。
【００３９】
保持部材３６の脚部５０と梁部５２が交差する付け根部付近において、保持部材３６とロータコイル２８ｎとの間、および保持部材３６とロータコイル２８ｓとの間に設けられる隙間６０は、遠心力によってロータコイル２８ｎ，２８ｓから保持部材３６に懸る応力を緩和するための空隙である。これら２つの隙間６０は、保持部材３６を挟んで対称であるので、以下では、保持部材３６とロータコイル２８ｓとの間の関係に代表させて、拡大図である図１（ｃ）を用いて説明を続ける。
【００４０】
隙間６０は、ロータコイル２８ｓがスロット３４に配置されたときに、ロータコイル２８ｓの外形が、保持部材３６に対し接触しない非接触部を有することで形成される隙間である。図１（ｃ）において、ロータコイル２８ｓの外形輪郭線６２が示されているが、この外形輪郭線６２は、保持部材３６の外形輪郭線６４よりも径方向に対し内径側となっている。その差が隙間６０で、この領域ではロータコイル２８ｓが、保持部材３６に対し接触しない。ロータコイル２８ｓは、この非接触部の両側で保持部材３６に接触する。
【００４１】
隙間６０は、ロータコイル２８ｓにおいて、保持部材３６の付け根部に対応する角部の曲率半径Ｒ１を、保持部材３６の付け根部の曲率半径Ｒ２よりも小さく設定することで形成される。
【００４２】
図２と図３は、隙間６０である非接触部を設けることによる保持部材に懸かる応力低減効果をシミュレーションで計算した結果を示す図である。図２は、隙間６０である非接触部を設けないとき、図３は、隙間６０である非接触部を設けたときである。
【００４３】
図２は、保持部材３６の外形輪郭線とロータコイル２８ｎの外形輪郭線が一致するものとして、白抜き矢印で示す方向に遠心力がロータコイル２８ｎに懸かったときの保持部材３６およびロータコイル２８ｎに生じる応力分布を示す。保持部材３６の外形輪郭線とロータコイル２８ｎの外形輪郭線が一致するとき、ロータコイル２８ｎが受ける遠心力は、ロータコイル２８ｎの重心から径方向に沿って外周側に向かい、梁部５２ｂと交差する点において、梁部５２ｂを押す。このことから、押す力Ｆの作用点は、保持部材３６の梁部５２ｂの長手方向のほぼ中間部となる。したがって、押す力Ｆは、付け根部に対し梁部５２ｂを外周側に押し上げるように働くので、保持部材３６に生じる応力は、付け根部に集中し、大きな引っ張り応力となる。
【００４４】
図３は、保持部材３６の外形輪郭線６４とロータコイル２８ｎの外形輪郭線６２との間に隙間６０が形成されるものとして、白抜き矢印で示す方向に遠心力がロータコイル２８ｎに懸かったときの保持部材３６およびロータコイル２８ｎに生じる応力分布を示す。この場合は、隙間６０に対応する領域ではロータコイル２８ｎの外形が、保持部材３６に対し接触しない。ロータコイル２８ｎの外形は、この非接触部の両側で保持部材３６に接触する。
【００４５】
したがって、遠心力によってロータコイル２８ｎが保持部材３６を押す力の作用点は、非接触部の両側に分散される。図３に示されるように、付け根部の非接触部を挟んで、脚部５０寄りに押す力Ｆ1が作用し、梁部５２ｂ寄りに押す力Ｆ2が作用する。このように、押す力がＦ1とＦ2に分散するので、保持部材３６に生じる応力も分散し、付け根部に発生する引っ張り応力が図２に比べ小さい値に抑制される。
【００４６】
保持部材３６において付け根部は機械的強度が比較的小さいが、図１の構成によれば、付け根部に集中して懸かる応力を緩和できるので、保持部材３６の幅寸法等を変更することなく、スロット３４において、ロータコイル２８ｎ，２８ｓ，３０ｎ，３０ｓを配置するスペースを確保できる。これによって、ロータコイル２８ｎ，２８ｓ，３０ｎ，３０ｓの性能を確保できる。
【００４７】
以上がロータ１４の説明であるが、次に、このロータ１４を用いた回転電機１０の作用、特に、４種類のロータコイル２８ｎ，２８ｓ，３０ｎ，３０ｓについてのｎ，ｓの意味、これらの相互接続関係、作用等について図４、図５を用いて説明する。図４は、４種類のロータコイル２８ｎ，２８ｓ，３０ｎ，３０ｓの相互接続関係を示す図である。図５は、その相互接続関係を示す等価回路図である。
【００４８】
図４に示されるように、ロータコイル２８ｎの一端と、ロータコイル２８ｓの一端は、整流部である第１ダイオード３８と第２ダイオード４０を介して接続される。第１ダイオード３８と第２ダイオード４０は、互いに順方向が逆になるように直列接続される。これによって、ロータコイル２８ｎからロータコイル２８ｓに向かって電流が流れることが阻止され、ロータコイル２８ｓからロータコイル２８ｎに向かって電流が流れることが阻止される。つまり、誘導コイルである２つのロータコイル２８ｎ，２８ｓの間では電流のやり取りは行われない。
【００４９】
また、ロータコイル３０ｎの一端と、ロータコイル３０ｓの一端とは互いに接続される。そして、ロータコイル３０ｎの他端は、ロータコイル２８ｎの他端と接続点Ｇで互いに接続され、ロータコイル３０ｓの他端は、第１ダイオード３８と第２ダイオード４０の接続点Ｒに接続される。また、ロータコイル２８ｓの他端は、接続点Ｇに接続される。
【００５０】
この接続関係によって、誘導コイルであるロータコイル２８ｎには、ロータコイル２８ｎ−第１ダイオード３８−接続点Ｒ−ロータコイル３０ｓ−ロータコイル３０ｎ−接続点Ｇ−ロータコイル２８ｎの経路を通る電流のみが流れることができる。また、ロータコイル２８ｓには、ロータコイル２８ｓ−第２ダイオード４０−接続点Ｒ−ロータコイル３０ｓ−ロータコイル３０ｎ−接続点Ｇ−ロータコイル２８ｓの経路を通る電流のみが流れることができる。
【００５１】
このことによって、誘導コイルであるロータコイル２８ｎ，２８ｓに、ステータ１２によって形成される回転磁界の空間高調波成分が鎖交することで発生する誘導電流は、ロータコイル２８ｎでは第１ダイオード３８によって整流され、整流された方向の電流のみが共通コイルであるロータコイル３０ｎとロータコイル３０ｓに流れる。同様に、ロータコイル２８ｓでは第２ダイオード４０によって整流され、整流された方向の電流のみが共通コイルであるロータコイル３０ｎとロータコイル３０ｓに流れる。
【００５２】
なお、径方向に延びる磁性部材４４が保持部材３６の脚部５０に設けられるので、ステータ１２からの空間高調波成分による磁束は、この磁性部材４４によって効率よくロータコイル２８ｎ，２８ｓに導かれる。なお、磁性部材４４は省略してもよい。
【００５３】
ここで、ロータコイル２８ｎ，２８ｓ，３０ｎ，３０ｓの巻回方向を適切に設定することで、ロータコイル２８ｎ，３０ｎが巻回されるロータ突極３２の磁化方向と、ロータコイル２８ｓ，３０ｓが巻回されるロータ突極３２の磁化方向を互いに逆の極性とすることができる。例えば、図５で示す巻回方向の設定を用いると、ロータコイル２８ｎ，３０ｎが巻回されるロータ突極３２の磁化方向をＮ極磁石の磁化方向と同じとでき、ロータコイル２８ｓ，３０ｓが巻回されるロータ突極３２の磁化方向をＳ極磁石の磁化方向と同じにできる。図４では、それを示すため、ロータコイル２８ｎ，３０ｎが巻回されるロータ突極を特にロータ突極３２ｎとし、ロータコイル２８ｓ，３０ｓが巻回されるロータ突極３２を特にロータ突極３２ｓとした。これが、４種類のロータコイル２８ｎ，２８ｓ，３０ｎ，３０ｓについてのｎ，ｓの意味である。
【００５４】
図４、図５で説明した接続関係を用いることで、ロータ１４の各スロット３４の両側のロータ突極３２の一方側をＮ極とする磁石とし、他方側をＳ極とする磁石として利用できる。図１では、ロータ１４は、１２個のスロット３４を有し、１２個のロータ突極３２を有するが、各スロット３４を通るロータコイル２８ｎ，２８ｓ，３０ｎ，３０ｓの接続関係を図４、図５で説明したものとすることができる。そのようにすることで、ロータ１４の１２個のロータ突極３２は、周方向に沿って、Ｎ極とする磁石とＳ極とする磁石が交互に配列されるものと扱える。
【００５５】
なお、図４、図５では、２つのロータ突極３２について、第１ダイオード３８と第２ダイオード４０を用いるものとしたので、１２のロータ突極３２の場合は、６組の第１ダイオード３８と第２ダイオード４０を用いることになるが、これを、ロータ１４の全体で１組の第１ダイオード３８と第２ダイオード４０を用いることで済ますことができる。すなわち、６個のロータコイル２８ｎを直列に接続して1つの直列接続ロータコイル２８ｎとして扱い、６個のロータコイル２８ｓを直列に接続して1つの直列接続ロータコイル２８ｓとして扱い、６個のロータコイル３０ｎを直列に接続して1つの直列接続ロータコイル３０ｎとして扱い、６個のロータコイル３０ｓを直列に接続して1つの直列接続ロータコイル３０ｓとして扱う。その上で、図４、図５の接続関係を用いる。このようにすることで、第１ダイオード３８と第２ダイオード４０の数を１組で済ますことができる。
【００５６】
回転電機１０の全体の作用は以下の通りである。回転電機１０において、ステータ１２のステータコイル２０のＵ相巻線、Ｖ相巻線、Ｗ相巻線の三相巻線にそれぞれ定められた順序で交流電流が流されることで、ステータコア１６のティース１８に回転磁界が形成される。回転磁界は、基本波成分と空間高調波成分を含むが、基本波成分の回転磁界は、ロータ１４に作用して、ティース１８とロータ突極３２との間の磁気抵抗を少なくするように働く。これによって、ロータ突極３２が回転磁界に吸引されるように、ロータ１４が回転し、ロータ１４の回転軸にトルクが発生する。このトルクは、リラクタンストルクである。
【００５７】
回転磁界の空間高調波成分は、ロータ１４の誘導コイルであるロータコイル２８ｎ，２８ｓに鎖交して、ロータ１４の１２個のロータ突極３２のそれぞれを、Ｎ極とする磁石またはＳ極とする磁石とするように働く。このようにして形成される磁石の固定磁界と、ステータ１２によって形成される回転磁界の基本波成分との相互作用によって、ロータ１４が回転し、ロータ１４の回転軸にトルクが発生する。このトルクは、リラクタンストルクとは別で、誘導電流による一種の磁石トルクに相当するものである。このようにして、回転磁界の空間高調波成分を有効に利用して、回転電機１０のトルクを増大することができる。
【００５８】
上記構成によれば、ロータは、外形が成形によって形成されるロータコイルと、ロータコイルをロータコアに保持するＴ字状の断面形状の保持部材を備える。そして、ロータコイルの外形は、保持部材に対し接触しない非接触部を有し、非接触部の両側で保持部材に接触する。これによって、ロータが回転して遠心力によってロータコイルが保持部材に押し付けられて接触する箇所が分散するので、ロータコイルを保持する保持部材３６に懸かる応力を緩和できる。
【００５９】
また、ロータにおいて、ロータコイルの角部の曲率半径を、保持部材の付け根部の曲率半径よりも小さく設定するので、この部分が非接触部となる。したがって、この非接触部の両側である保持部材の脚部の付け根部分側と、保持部材の梁部側とに分散して、ロータコイルが保持部材に接触する。
【００６０】
また、ロータにおいて、Ｔ字状の断面形状の保持部材は非磁性体で構成される。これによって、ロータコアの隣接するロータ突極の間に形成されるスロットに複数のロータコイルが配置されるときにこれらを電気的に空間的に分離できる。また、径方向に延びる磁性部材が保持部材の脚部に設けられるので、ロータが対向するステータからの磁束を、この磁性部材によって効率よくロータに導いて利用することができる。
【００６１】
また、ロータにおいて、ロータコイルは、ステータからの磁束によって誘導電流を発生させる誘導コイルと、誘導電流の方向を一方向に整流する整流部を含む。これによって、ロータ突極を所定の磁化方向を有する磁石とでき、回転電機のトルクを増大させることができる。
【００６２】
また、ロータにおいて、ロータコイルは、誘導コイルよりもロータ突極の径方向の内周側に配置されて誘導コイルに直列接続される共通コイルを含む。共通コイルによって、効率よく、ロータ突極を所定の磁化方向を有する磁石とできる。
【符号の説明】
【００６３】
１０  回転電機、１２  ステータ、１４  ロータ、１６  ステータコア、１８  ティース、２０  ステータコイル、２２，３４  スロット、２４  ロータコア、２８ｎ，２８ｓ，３０ｎ，３０ｓ  ロータコイル、３２，３２ｎ，３２ｓ  ロータ突極、３５  インシュレータ、３６  保持部材、３８  第１ダイオード、４０  第２ダイオード、４４  磁性部材、５０  脚部、５２，５２ａ，５２ｂ  梁部、５４  係止溝、５６  端部、６０  隙間、６２，６４  外形輪郭線。
【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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