(57)【要約】【課題】本発明は、爪磁極の製造が容易で、高効率の多相クローポール型モータを提供することにある。【解決手段】軸方向に延在し回転子と微少隙間をもって対向する磁極面を有する爪部と、前記爪部から外径側に延在する径方向継鉄部と、前記径方向継鉄部から前記爪部と同じ方向に延在する外周側継鉄とで爪磁極を複数形成し、前記爪磁極を周方向に交互に配置して前記爪部の先端が隣接爪磁極の径方向継鉄部に対向させて固定子鉄心を形成し、前記固定子鉄心の隣接する前記爪磁極で環状コイルを挟み込んで固定子を構成した多相クローポール型モータにおいて、前記爪磁極は磁性粉を圧縮して形成され、かつ、１００００Ａ／ｍの磁界を印加した場合にその磁束密度が１.７ テスラ以上となる直流磁化特性を有する圧粉磁心で形成したことを特徴とする多相クローポール型モータ。【選択図】図１
2006296188.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に延在し回転子と微少隙間をもって対向する磁極面を有する爪部と、
前記爪部から外径側に延在する径方向継鉄部と、
前記径方向継鉄部から前記爪部と同じ方向に延在する外周側継鉄とで爪磁極を複数形成し、
前記爪磁極を周方向に交互に配置して前記爪部の先端が隣接爪磁極の径方向継鉄部に対向させて固定子鉄心を形成し、
前記固定子鉄心の隣接する前記爪磁極で環状コイルを挟み込んで固定子を構成した多相クローポール型モータにおいて、
前記爪磁極は磁性粉を圧縮して形成され、かつ、１００００Ａ／ｍの磁界を印加した場合にその磁束密度が１.７ テスラ以上となる直流磁化特性を有する磁性成形体で形成したことを特徴とする多相クローポール型モータ。
【請求項２】
請求項１において、
前記爪磁極は、軸方向２対で同一形状に形成されていることを特徴とする多相クローポール型モータ。
【請求項３】
請求項１において、
前記爪磁極の爪部と径方向継鉄部と外周側継鉄との内側角部は、多角からなる凹曲部に
形成されていることを特徴とする多相クローポール型モータ。
【請求項４】
請求項１において、
前記爪磁極の磁極面の隣接する磁極面との対向部は、軸方向に平行に形成されていることを特徴とする多相クローポール型モータ。
【請求項５】
請求項１において、
前記複数の爪磁極は、樹脂成形で一体化されている特徴とする多相クローポール型モータ。
【請求項６】
請求項１において、前記爪磁極は、隣接爪磁極との対向部に位置決め用係合部を設けていることを特徴とする多相クローポール型モータ。
【請求項７】
請求項１において、
前記爪部は、先端から径方向継鉄部に向かって径方向の厚さが漸増するように形成され
ていることを特徴とする多相クローポール型モータ。
【請求項８】
請求項１において、
前記回転子は、前記爪磁極の磁極面に対向する永久磁石を周方向に複数備え、
前記永久磁石は、前記磁極面との隙間が中心部が狭く周方向の両側が広くなるように形成されていることを特徴とする多相クローポール型モータ。
【請求項９】
請求項１において、
前記爪磁極は、一極毎または複数極毎で分割構造されていることを特徴とする多相クローポール型モータ。
【請求項１０】
請求項１において、
前記回転子は、突極型である回転子，かご型誘導子を有する回転子、又はかご型誘導子と磁石を併せ持つ回転子であることを特徴とする多相クローポール型モータ。
【請求項１１】
請求項１において、
ＰＷＭ制御で駆動されることを特徴とする多相クローポール型モータ。
【請求項１２】
軸方向に延在し回転子と微少隙間をもって対向する磁極面を有する爪部と、
前記爪部から外径側に延在する径方向継鉄部と、
前記径方向継鉄部から前記爪部と同じ方向に延在する外周側継鉄とで爪磁極を複数形成し、
前記爪磁極を周方向に交互に配置して前記爪部の先端が隣接爪磁極の径方向継鉄部に対向させて固定子鉄心を形成し、
前記固定子鉄心の隣接する前記爪磁極で環状コイルを挟み込んで固定子を構成した多相クローポール型モータにおいて、
前記爪部は、先端から径方向継鉄部に向かって径方向の厚さが漸増するように形成されていることを特徴とする多相クローポール型モータ。
【請求項１３】
請求項１２において、
前記爪磁極は、磁性粉を圧縮して形成されていることを特徴とする多相クローポール型モータ。
【請求項１４】
軸方向に延在し回転子と微少隙間をもって対向する磁極面を有する爪部と、
前記爪部から外径側に延在する径方向継鉄部と、
前記径方向継鉄部から前記爪部と同じ方向に延在する外周側継鉄とで爪磁極を複数形成し、
前記爪磁極を周方向に交互に配置して前記爪部の先端が隣接爪磁極の径方向継鉄部に対向させて固定子鉄心を形成し、
前記固定子鉄心の隣接する前記爪磁極で環状コイルを挟み込んで固定子を構成した多相クローポール型モータにおいて、
前記爪磁極は、軸方向に平行に延在し、かつ回転子と対向する面で隣り合わせる爪部間の距離が、前記爪磁極の径方向に向って回転子から遠ざかる方向に変化し、前記距離が爪磁極内周面より大きくなるように構成されていることを特徴とする多相クローポール型モータ。
【請求項１５】
請求項１４において、
前記爪磁極は、磁性粉を圧縮して形成されていることを特徴とする多相クローポール型モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、産業，家電，自動車等の分野で使用される多相クローポール型モータに係り、特に、固定子鉄心を改良した多相クローポール型モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般の回転電機において、巻線の巻装率を上げて磁束の利用率を向上させるために、例えば特許文献１に開示されているように、クローポール型の鉄心を備えることが注目されてきている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３３３７７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来のクローポール型の鉄心を備えた回転電機においては、クローポール型の鉄心の爪磁極を、圧延鋼板を積層して構成しているので、単純な形状の爪磁極しか得ることができず、その結果、期待する高効率の回転電機を得ることができない問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、爪磁極の製造が容易で、高効率の多相クローポール型モータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために本発明は、回転子と微少隙間をもって対向する磁極面を有し軸方向に延在する爪部と、この爪部から外径側に直角に延在する径方向継鉄部と、この径方向継鉄部から前記爪部と同じ方向に延在する外周側継鉄とで爪磁極を複数形成し、これら爪磁極を周方向に交互に配置して前記爪部の先端が隣接爪磁極の径方向継鉄部に対向する固定子鉄心を形成し、この固定子鉄心の隣接する前記爪磁極で環状コイルを挟み込んで固定子を構成した多相クローポール型モータにおいて、前記爪磁極を、１００００Ａ／ｍの磁界を印加した場合にその磁束密度が１.７ テスラとなる直流磁化特性を有する磁性成形体で形成したのである。
【０００７】
このように、磁性粉を圧縮成形して爪磁極を形成することで、複雑な形状の爪磁極を得ることが可能となり、さらに、１００００Ａ／ｍの磁界を印加した場合にその磁束密度が１.７ テスラとなる直流磁化特性を有する磁性成形体でを用いることで、高効率のモータを得ることができる。
【発明の効果】
【０００８】
以上説明したように本発明によれば、爪磁極の製造が容易で、高効率の多相クローポール型モータを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下本発明による３相クローポール型モータの第１の実施の形態を図１〜図４に基づいて説明する。
【００１０】
３相クローポール型モータは、回転軸１に構成した回転子２と、この回転子２に対し周方向の微少隙間を介して同心状に設置された固定子５と、この固定子５を支持する固定子枠７と、この固定子枠７の両端に軸受８Ａ，８Ｂを介して前記回転軸１を回転自在に支持することで構成されている。
【００１１】
前記回転子２は、回転軸１と同心状に形成された回転子鉄心３と、その外周に固定された永久磁石による複数の磁極４とで構成され、前記固定子５は、固定子鉄心６Ｕ，６Ｖ，６Ｗと、これら固定子鉄心６Ｕ，６Ｖ，６Ｗに巻掛けられた環状コイル１３とで構成されている。そして固定子鉄心６Ｕ，６Ｖ，６Ｗを固定子枠７で支持し、この固定子枠７の両端部に軸受８Ａ，８Ｂを介して前記回転軸１を回転自在に支持している。
【００１２】
前記固定子鉄心６Ｕ，６Ｖ，６Ｗは、第１爪磁極９Ａと第２爪磁極９Ｂとから構成され、これら第１爪磁極９Ａと第２爪磁極９Ｂは、軸方向に延在し前記回転子２と微少隙間をもって対向する磁極面１０Ｆを有する爪部１０と、この爪部１０から外径側に直角に延在する径方向継鉄部１１と、この径方向継鉄部１１から前記爪部１０と同じ方向に延在する外周側継鉄１２とで構成されている。さらに、前記径方向継鉄部１１と外周側継鉄１２とは、前記爪部１０の周方向長さＬ１の２倍以上の周方向長さＬ２を有しており、前記爪部１０は、このような周方向長さＬ２を有する径方向継鉄部１１の周方向の一方側と連結している。また、前記外周側継鉄１２は、径方向継鉄部１１の軸方向長さＬ３のほぼ１／２の軸方向長さＬ４を有している。
【００１３】
そして、これら第１爪磁極９Ａと第２爪磁極９Ｂとは、磁性粉を成形型によって圧縮成形して同一形状に形成したものであり、珪素鋼板を積層して構成するものに比べて複雑な磁極構造を得ることができる。
【００１４】
このような第１爪磁極９Ａと第２爪磁極９Ｂとを、前記爪部１０の先端部が、隣接する爪磁極９Ａあるいは９Ｂの径方向継鉄部１１の内径側に対向するように周方向に交互に配置することで、環状コイル１３Ｕを内蔵した固定子鉄心６Ｕを形成している。このように環状コイル１３Ｖ，１３Ｗを内蔵した固定子鉄心６Ｖ，６Ｗを、固定子鉄心６Ｕに対して軸方向に連ね、かつ図４（Ａ）〜図４（Ｃ）に示すように、周方向に電気角で１２０度づつずらすことで、爪部１０と同数の１６極の磁極４を有する３相クローポール型モータが構成される。尚、これら３連の固定子鉄心６Ｕ，６Ｖ，６Ｗを絶縁樹脂によりモールドすることで、第１爪磁極９Ａと第２爪磁極９Ｂと環状コイル１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗが一体になった固定子５を得ることができる。
【００１５】
回転子２の構成は、表面に磁石４を配置した構造に限らず、図４（ｆ）に示すような突極性を有する回転子、図４（ｄ）に示すかご型誘導子、図４（ｅ）に示す磁石と誘導子を併せ持つような回転子など、磁極を構成する回転子であれば、回転トルクを得ることが可能である。
【００１６】
以上説明したように第１爪磁極９Ａと第２爪磁極９Ｂを、磁性粉を圧縮成形して構成することで、複雑な、云い代えれば、モータ効率を向上し得る磁極構成を得ることができる。
【００１７】
図５には、各素材の磁気特性を測定した結果を示す。この測定は、リング試料式測定法（JIS H 7153）で測定したもので、直流磁化特性を示しているものである。一般的に、磁性粉を圧縮成形した圧粉磁心（圧粉磁心１，２，３）は、圧延鋼板(ＳＰＣＣ  ｔ０.５，ＳＳ４００) による積層鉄心や珪素鋼板による積層鉄心(５０Ａ１３００，５０Ａ８００)に比べて、透磁率が低く、最大磁束密度も小さい。さらに、全く同じ形状であっても、磁性粉を圧縮成形した圧粉磁心は、その鉄粉と樹脂バインダの配合比率などによって磁気特性が異なる。図５（ｂ）に図示するように、圧粉磁心１は、１００００Ａ／ｍの磁界を加えたときに得られる磁束密度が１.７ テスラ以上であり、８００００Ａ／ｍと大きな磁界強度を加えたときには、その磁束密度は２テスラを超える。一方、圧粉磁心２は、10000Ａ／ｍの磁界を加えたときに得られる磁束密度が１.６ テスラであり、８００００Ａ／ｍと大きな磁界強度を加えたときでも、その磁束密度は１.８ テスラ程度である。圧粉磁心３に至っては、１００００Ａ／ｍの磁界を加えたときに得られる磁束密度は１.２６ テスラしかなく、８００００Ａ／ｍと大きな磁界強度を加えても、その磁束密度は１.５ テスラにも満たない。圧粉磁心としての磁束密度が低い圧粉磁心３は、モータとしたときに得られるトルクも小さいと予想できる。
【００１８】
図６には、有限要素法をもちいた三次元磁場解析でモータの出力トルクを計算した結果を示す。まず、（ａ）図にそのメッシュモデルを示す。この例では、外径寸法がφ６０mmで、８極構造の３相クローポールモータの電気角一周期分（機械角４５度分）をモデル化したものである。このモデルを用いて、それぞれの相のコイルに、電流を与えたときに得られる出力トルクをそれぞれの材料の磁気特性を用いて計算した結果を図６（ｂ）に示す。モータの形状が全く同じとした条件で計算した結果、そのモータの出力トルクは、材料の透磁率が高いほど、高い出力トルクが得られることがわかった。すなわち、図５（ｂ）に示す４種類の材料で計算した結果は、ＳＰＣＣが最もトルクが大きく、圧粉磁心３が最もトルクが小さい結果となっている。この関係を、１００００Ａ／ｍの時の磁束密度を横軸に、出力トルクを縦軸にまとめると、図６（ｃ）のようになる。磁束密度に比例して出力トルクが大きくなることがわかった。
【００１９】
次に、圧粉磁心は、その鉄心形状を圧縮成形で得ることが可能なため、先に述べたように、効率を向上する磁極形状を採る事が可能である。具体的方法は、ＳＰＣＣでは、限界であった磁極厚みなどを変更可能であることなどである。圧粉磁心の厚みを増して上と同様の計算をした計算結果を図６（ｄ）に示す。界磁磁石の条件と、モータの体格を同一とした条件下で、圧粉磁心の爪の厚みを増加させると出力トルクは最適値を有することが判明した。この最適値を先に説明した図６（ｃ）に重ねてプロットした結果を図６（ｅ）に示す。圧粉磁心１は、ＳＰＣＣで構成する場合の限界トルクを上回ることが確認できた。
【００２０】
したがって、本実施の形態においては、磁性粉を圧縮成形して爪磁極９Ａ，９Ｂを形成すると共に、その圧粉磁心に１００００Ａ／ｍの磁界を与えた場合に１.７ テスラ以上の直流磁化特性を有する圧粉磁心で爪磁極固定子鉄心が構成されることで、爪磁極９Ａ，
９Ｂの製造が容易で、従来の鉄板折り曲げ式のクローポールモータより高効率の多相クローポール型モータを得ることができる。
【００２１】
また、圧粉磁心で構成した多相クローポールモータは、渦電流損の影響が極めて少ないので、高周波で駆動できる利点も有効である。前述の図５の出力トルクについては、低速時（渦電流の影響が少ない周波数域）での比較であったが、高周波になると、さらに圧粉磁心で構成したモータの方が特性が向上する。図２２に回転数と無負荷誘導起電力の実効値との関係を示す。ＳＰＣＣなどの鉄板で構成したクローポールモータは、その回転数が大きくなると、鉄板の内部に磁束を妨げる方向に渦電流が流れ、その電流による磁束の打ち消し作用によって、誘導起電力の波形は、図２２（ｂ）に示すように歪が生じ、実効値が小さくなる。これに対し、圧粉磁心で鉄心を構成したクローポールモータでは、渦電流はほとんど流れないので、周波数（回転速度）に対して線形な誘導起電力実効値となる。従って、爪磁極のクローポール型モータは、回転数の高い用途には使用不可能であったが、圧粉磁心で構成したクローポールモータは高い回転数（高周波域）での駆動が実現できる。
【００２２】
また、渦電流がほとんど流れないことにより、正弦波状の電圧をパルス分割して駆動するＰＷＭ方式の制御方式にも対応可能となる。ＰＷＭは、電圧の実効値をパルス状の電圧で得る駆動方式であり、そのパルスのスイッチング周波数は通常、モータの駆動電流の最大周波数の１０倍程度と非常に高い周波数であるため、その高周波成分によって、渦電流が発生するため、従来の鉄板で構成したクローポールモータでは鉄損特に渦電流損が大きくなり、効率が悪いモータとなっていた。しかし、本発明の圧粉磁心で構成したクローポール型モータは、渦電流がほとんど流れないので高効率な駆動が可能である。
【００２３】
一方、磁性粉を圧縮成形した圧粉磁心は、トルク脈動が大きく、平均トルクの１／３程度と大きな脈動が発生する。このトルク脈動の発生原因は、爪磁極９Ａ，９Ｂの局所的な磁気飽和によって環状コイル１３Ｕ〜１３Ｗに発生する誘起電圧が大きな波形歪みを有しているためであり、この波形歪みは、極間漏れ磁束や極内漏れ磁束の発生によっても生じる。
【００２４】
上記漏れ磁束の関係を、図７を用いて説明する。図７（Ａ）は、主磁束Φの流れを示し、例えばＮ極の磁極４から出た主磁束Φは、隙間を介して第１爪磁極９Ａの爪部１０に入り、この第１爪磁極９Ａの爪部１０から環状コイル１３を鎖交して第２爪磁極９Ｂの爪部１０に入り、第２爪磁極９Ｂの爪部１０から隙間を介してＳ極の磁極４に入り、Ｎ極の磁極４に戻る磁路を形成する。主磁束Φのほかに、極間漏れ磁束φ１があり、この極間漏れ磁束φは、第１爪磁極９Ａと第２爪磁極９Ｂとの爪部１０間の極間寸法ＳＯが、磁極４と爪部１０間の隙間寸法よりも小さいと、環状コイル１３と鎖交せずに爪部１０間をショートカットして流れる磁路を形成し、永久磁石よりなる磁極４の起磁力を使用する割合を低減させることになる。そのために、前記爪部１０間の極間寸法ＳＯを大きくすることが考えられるが、極間寸法ＳＯを大きくすると磁極面１０Ｆの幅が狭くなって主磁束Φが環状コイル１３を鎖交する鎖交磁束の実効値を低減させるので、安易に極間寸法ＳＯを大きくするのは得策でない。
【００２５】
さらに、極内漏れ磁束φ２は、図７（Ｂ）に示すように、第１爪磁極９Ａの爪部１０に入った主磁束Φの一部が、第１爪磁極９Ａの爪部１０の先端部から極内漏れ磁束φ２となって隣接する第２爪磁極９Ｂの対向する径方向継鉄部１１に入り、この径方向継鉄部１１内を周方向に流れて第２爪磁極９Ｂの爪部１０に至る磁路を構成する現象である。この極内漏れ磁束φ２を低減するためには、磁極面１０Ｆの角度θｋを大きくして爪部１０の先端部の断面積を小さくしたり、爪部１０の先端部と径方向継鉄部１１との隙間ｄ１を大きくしたりすることで対応できる。しかし、これらの対応法は、何れも磁極面１０Ｆの面積を小さくすることになるので、前述のように、鎖交磁束の実効値を低減させることになり、得策ではない。
【００２６】
図８に、極間寸法ＳＯと鎖交磁束の実効値との関係を前述の３次元磁場解析を用いて計算した結果を示す。
【００２７】
図８から明らかなように、磁極面１０Ｆの角度θｋを大きくして隣接する爪部１０間の極間寸法ＳＯを小さくすることで、鎖交磁束の実効値が大きくなることが分かる。しかし、上述のように、鎖交磁束の実効値が大きくなるほど漏れ磁束（φ１，φ２）も多くなるので、誘起電圧の波形の歪み率が大きくなる。
【００２８】
以上のような漏れ磁束（φ１，φ２）の問題を解決し、鎖交磁束の実効値を高く維持できる本発明による３相クローポール型モータの第２の実施の形態を、図９に基づいて説明する。尚、図９において、第１の実施の形態と同一符号は同一部品を示すので再度の詳細な説明は省略する。
【００２９】
本実施の形態においては、磁極面１０Ｆの角度θｋを大きくし、爪部１０の厚さＴを厚くし、さらに、この厚さＴが爪部１０の先端から径方向継鉄部１１に向かって漸増させたのである。
【００３０】
このように、爪部１０の断面積を大きくすることで、鎖交磁束の実効値を高く維持できると共に、爪部１０の断面積を大きくすることで、第１，第２爪磁極９Ａ，９Ｂにおける局所的な磁気飽和個所を低減できる。その結果、磁極面１０Ｆの角度θｋを大きくして極間寸法ＳＯを狭くしても漏れ磁束（φ１，φ２）の発生は少なくなり、誘起電圧の波形の歪み率を小さくすることができてトルク脈動を抑えることができる。
【００３１】
図１０は、本発明による３相クローポール型モータの第３の実施の形態を示すもので、第１の実施の形態と異なる点は、回転子側の磁極４の断面形状である。
【００３２】
即ち、本実施の形態においては、磁極４の断面形状を、周方向の中央部が最も爪部１０に接近し、周方向の両端部が爪部１０から最も離れるように凸曲面状に形成したものである。
【００３３】
このような凸曲面状を磁極４に形成することで、主磁束Φを凸曲面の中央から集中的に爪部１０へ流入させることができる。また、図７（Ａ）に示すような磁極４の周方向両端部から爪部１０に流れる極間漏れ磁束φ１に対しては、爪部１０との隙間を大きくして磁束流路の抵抗を増大させることで、漏れ量を減少させることができる。その結果、鎖交磁束の実効値を低減させずに極間漏れ磁束φ１を低減できるのである。
【００３４】
次に、爪部１０の形状を変えることで、漏れ磁束の低減を図ることができる本発明による３相クローポール型モータの第４の実施の形態を、図１１及び図１２に基づいて説明する。
【００３５】
爪部１０の磁極４に対向する磁極面１０Ｆの面積を大きくして鎖交磁束の実効値を確保するために、図１における角度θｋを小さくして平行にする。同時に、隣接する第１，第２爪磁極９Ａ，９Ｂの爪部１０間の極間寸法ＳＯも、爪部１０と磁極４との隙間寸法よりも大きくするが、爪部１０の磁極４に面する側の厚さｔの極間寸法Ｓｏは小さくする。
【００３６】
このように構成することで、極間漏れ磁束φ１は、爪部１０の磁路が狭く厚さｔとなっている部分への流入が制限されるので、低減できるのである。
【００３７】
また、極内漏れ磁束φ２は、爪部１０の先端と隣接する爪磁極９Ａ（あるいは９Ｂ）の径方向継鉄部１１との隙間ｄ２を大きく取ることで対応することができる。
【００３８】
尚、隣接する相間の漏れ磁束φ３は、例えば図１３に示すように、Ｕ相側の爪部１０の先端と、隣接するＶ相側の爪磁極９Ａの径方向継鉄部１１との隙間ｄ３を大きく取ることで、低減させることができる。
【００３９】
図１４は、本発明による３相クローポール型モータの第５の実施の形態を示す。
【００４０】
本実施の形態においては、主磁束Φを最短距離で流すために、爪磁極９Ａ，９Ｂの爪部１０と径方向継鉄部１１の連結部及び径方向継鉄部１１と外周側継鉄１２との連結部の内側角部に、夫々多角からなる凹曲部Ｒ１，Ｒ２を形成したのである。尚、この凹曲部Ｒ１，Ｒ２は、多角を連続させることで形成したものであるが、一つあるいは複数の曲面にて形成してもよい。
【００４１】
次に、本発明による３相クローポール型モータの第６の実施の形態を図１５に基づいて説明する。尚、第１爪磁極９Ａと第２爪磁極９Ｂの鎖交磁束の実効値を高め、漏れ磁束を低減するための基本構成は、前記各実施の形態を踏襲するので、再度の説明は省略する。
【００４２】
上述のように、固定子鉄心６Ｕ，６Ｖ，６Ｗを構成する第１爪磁極９Ａと第２爪磁極
９Ｂとは、磁性粉を圧縮成形して形成しているので、３次元形状を一体成形することが可能である。そして、第１爪磁極９Ａと第２爪磁極９Ｂとは、同一形状に形成されているので、組立ての基準となる目印を付けておくことが望ましく、さらには、その目印が位置決めや組立て用途の機能を有していれば、組立て作業を容易に行えて作業時間を短縮できるので好都合である。
【００４３】
そこで本実施の形態は、第１爪磁極９Ａ及び第２爪磁極９Ｂを構成する外周側継鉄１２に凹溝１４と、この凹溝１４に係合できる凸部１５を形成したのである。これら凹溝１４と凸部１５とは、第１爪磁極９Ａと第２爪磁極９Ｂとを突き合せたとき、互いに嵌合するように軸方向に凹凸するように形成されるものであり、凹溝１４と凸部１５は電気角で
１８０度周方向に離れた位置に形成されている。そして、第１爪磁極９Ａと第２爪磁極
９Ｂとは、全く同一の形状であるので、単一の金型で圧縮成形できる。
【００４４】
上記のように構成することで、第１爪磁極９Ａと第２爪磁極９Ｂの組立てを行う際、単に凹溝１４と凸部１５とを軸方向に移動させながら、環状コイル１３を爪部１０と径方向継鉄部１１で挟み込むように嵌合させれば、簡単に組立てを完了することができる。
【００４５】
図１６は、第６の実施の形態の変形例を示すもので、第１爪磁極９Ａと第２爪磁極９Ｂの径方向継鉄部１１の環状コイル１３に面する側に、環状コイル１３の巻き始め又は／及び巻き終わりの引出し線１３Ｒを収納して外部に引出す引出し線溝１６を、一体成形により形成したのである。
【００４６】
このように、予め径方向継鉄部１１に引出し線溝１６を設けておくことで、引出し線
１３Ｒのため余分な空間を確保することがなくなるので、環状コイル１３の巻装密度を向上できると共に、引出し線１３Ｒを全モータ全て決まった方向に引出すことができる。
【００４７】
ところで、上記第６の実施の形態は、相内の第１爪磁極９Ａと第２爪磁極９Ｂとの組立性を向上させたものであるが、相間の第１爪磁極９Ａと第２爪磁極９Ｂとの組立性の向上は、図１７に示す第７の実施の形態によって達成することができる。
【００４８】
即ち、図１５に示す凹溝１４と凸部１５以外に、相間の第１爪磁極９Ａと第２爪磁極
９Ｂとの外周側継鉄１２の径方向継鉄部１１側に、軸方向に沿った凹溝１６と凸部１７とを形成したのである。そして、少なくとも一箇所に設けた凸部１７から電気角で±６０度と±１２０度周方向離れた位置に、前記凸部１７が嵌合できる凹溝１６を形成することで、相間の第１爪磁極９Ａと第２爪磁極９Ｂとの外周側継鉄１２との位置決めを精度よく行うことができると共に、容易に組立てることができる。
【００４９】
図１８は、第８の実施の形態を示すもので、相間の第１爪磁極９Ａと第２爪磁極９Ｂとの外周側継鉄１２に軸方向に沿う嵌合孔１８と嵌合突起１９とを、第６の実施の形態と同じように形成したものであり、本変形例によっても第６の実施の形態と同じような効果を奏することができる。
【００５０】
ところで、以上の各実施の形態は、第１爪磁極９Ａと第２爪磁極９Ｂとを、１極毎に形成したものであるが、図１９に示すように、１相分（３６０度）を一体化した爪磁極２０を形成しても、図２０に示すように、１／２相分（１８０度）を一体化した爪磁極２１を形成しても、図２１に示すように、１／４相分（９０度）を一体化した爪磁極２２を形成してもよいことは云うまでもない。この場合、前述の凹溝１４，１６や凸部１５，１７及び嵌合孔１８と嵌合突起１９の設置位置関係は、電気角の±６０度と±１２０度との夫々整数倍の角度関係にしてもよい。
【００５１】
なお、実施例では、３相のクローポール型モータについて示したが３相だけでなく、３相以上の多相であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明による３相クローポール型モータの第１の実施の形態に用いる第１爪磁極と第２爪磁極の分解斜視図。
【図２】図１による第１爪磁極と第２爪磁極を組立てた３相分の固定子鉄心の一部を示す一部破断斜視図。
【図３】本発明による３相クローポール型モータの全体を示す概略縦断側面図。
【図４】（Ａ）は図３のＡ−Ａ線に沿う断面図。（Ｂ）は図３のＢ−Ｂ線に沿う断面図。（Ｃ）は図３のＣ−Ｃ線に沿う断面図。（ｄ）図は誘導子型回転子の構造。(ｅ)図は誘導子と磁石を併せ持つ回転子の構造。(ｆ)図は突極型回転子の構造。
【図５】各種鉄心材料の磁化特性を示す線図。
【図６】鉄心のメッシュモデルと各種鉄心材料の３次元磁場解析の計算結果を示す線図。
【図７】（Ａ）は爪磁極の主磁束と漏れ磁束を示す断面図。（Ｂ）は爪磁極の漏れ磁束を示す展開平面図。
【図８】爪磁極の爪部の形状と鎖交磁束の実効値との関係を３次元磁場解析を用いて計算した結果を示す線図。
【図９】本発明による３相クローポール型モータの第２の実施の形態を示す一部破断斜視図。
【図１０】本発明による３相クローポール型モータの第３の実施の形態を示す一部断面図。
【図１１】本発明による３相クローポール型モータの第４の実施の形態を示す一部破断斜視図。
【図１２】図１１の磁極と爪磁極との関係を示す一部断面図。
【図１３】第４の実施の形態の変形例を示す展開平面図。
【図１４】本発明による３相クローポール型モータの第５の実施の形態を示す一部破断拡大図。
【図１５】本発明による３相クローポール型モータの第６の実施の形態を示す一部分解斜視図。
【図１６】第６の実施の形態の変形例を示す一部分解斜視図。
【図１７】本発明による３相クローポール型モータの第７の実施の形態を示す爪磁極の斜視図。
【図１８】本発明による多相クローポール型モータの第８の実施の形態を示す爪磁極の斜視図。
【図１９】爪磁極の変形例を示す斜視図。
【図２０】爪磁極の別の変形例を示す斜視図。
【図２１】爪磁極のさらに別の変形例を示す斜視図。
【図２２】ＳＰＣＣなどの鉄板を使用したクローポール型モータの誘導起電力の測定結果。
【符号の説明】
【００５３】
２…回転子、４…磁極、５…固定子、６Ｕ，６Ｖ，６Ｗ…固定子鉄心、９Ａ…第１爪磁極、９Ｂ…第２爪磁極、１０…爪部、１０Ｆ…磁極面、１１…径方向継鉄部、１２…外周側継鉄、１３（１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗ）…環状コイル、１４，１６…凹部、１５，１７…凸部、１８…嵌合孔、１９…嵌合突起、Φ…主磁束、φ１…極間漏れ磁束、φ２…極内漏れ磁束、φ３…相間の漏れ磁束。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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