(57)【要約】回転電機１は、コイル５が巻装された複数個の突極１４を備える固定子３と、固定子３の外周に回転自在に配設され複数個の永久磁石４が取り付けられた回転子２とを有する。同一相となる突極Ｕ１，Ｕ２等を周方向に隣接配置すると共に、隣接する同相突極Ｕ１，Ｕ２等を異極性の永久磁石と同一電気角にて対向させる。同相突極Ｕ１，Ｕ２等はコイルが逆方向に巻回される。永久磁石の極数Ｎに対し、同相隣接突極間角度θ１を３６０°／Ｎ、異相隣接突極間角度θ２をθ１＋θ１／相数Ｐに設定し、相数Ｐ×（θ１＋θ２）を１８０°以下に設定する。
2003098781.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルが巻装された複数個の突極を備える固定子と、前記固定子の外周又は内周に回転自在に配設され、複数個の永久磁石が前記突極と対向するように周方向に沿って取り付けられた回転子とを有してなる回転電機であって、
同一相となる前記突極を周方向に隣接配置すると共に、前記隣接する各突極を異極性の前記永久磁石と同一電気角にて対向させることを特徴とする回転電機。
【請求項２】
請求項１記載の回転電機において、前記隣接する同一相の各突極における前記コイルは、互いに巻き方向を異にすることを特徴とする回転電機。
【請求項３】
請求項１または２記載の回転電機において、前記永久磁石の極数Ｎに対し、同一相となる隣接した前記突極間の角度θ１を３６０°／Ｎ、異相となる隣接した前記突極間の角度θ２をθ１＋θ１／相数Ｐに設定することを特徴とする回転電機。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載の回転電機において、相数Ｐ×（θ１＋θ２）が１８０°以下であることを特徴とする回転電機。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか１項に記載の回転電機において、前記突極は隣接配置された同一相の前記突極同士により極対を形成し、前記極対の間に前記突極を追加配置したことを特徴とする回転電機。
【請求項６】
請求項１〜４の何れか１項に記載の回転電機において、前記突極は隣接配置された同一相の前記突極同士により極対を形成し、前記極対を相数分備えた極対群を前記固定子の中心に対し点対称の位置に２群配置したことを特徴とする回転電機。
【請求項７】
請求項６記載の回転電機において、前記極対群の間に前記突極を追加配置したことを特徴とする回転電機。
【請求項８】
請求項１〜６の何れか１項に記載の回転電機において、前記回転電機は、前記固定子が前記回転子の内側に配設されるアウターロータ型の回転電機であることを特徴とする回転電機。
【請求項９】
請求項１〜６の何れか１項に記載の回転電機において、前記回転電機は、前記回転子が前記固定子の内側に配設されるインナーロータ型の回転電機であることを特徴とする回転電機。
【請求項１０】
請求項１〜９の何れか１項に記載の回転電機において、前記回転電機が発電機であることを特徴とする回転電機。
【請求項１１】
請求項１〜９の何れか１項に記載の回転電機において、前記回転電機がモータであることを特徴とする回転電機。
【請求項１２】
請求項１〜９の何れか１項に記載の回転電機において、前記回転電機が自動二輪車用の始動発電機であることを特徴とする回転電機。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、自動二輪車のエンジン等に接続され、発電機やスタータモータとして使用される回転電機に関する。
背景技術
発電機や電動機等の回転電機は一般に、コイルを巻装した固定子と、永久磁石を備えた回転子とから構成される。そのうち発電機では、回転子をエンジン等によって回転駆動させることにより、永久磁石が形成する回転磁界がコイルと交差し固定子側に起電力が生じる。一方、電動機では、コイルに通電し回転磁界を形成することにより、回転子が回転駆動される。そして、このような回転電機は、構造が簡単でありながら高出力が得られるため、例えば自動二輪車用の発電機や、スタータと発電機を兼ねた始動発電機などとして使用されている。
図９は、従来の回転電機の固定子と回転子の構成を示す説明図である。図９の回転電機はＵ，Ｖ，Ｗの三相の装置であり、回転子５１が固定子５２の外側に配設されるいわゆるアウタロータ型の構成となっている。回転子５１はエンジンのクランクシャフト等に連結され、固定子５２の外側に回転自在に配設される。回転子５１は、磁性体からなるロータヨーク５３を備えており、ロータヨーク５３の内周面には周方向に沿って複数個の永久磁石５４が固定されている。固定子５２は、複数の突極５５が形成されたステータコア５６を備えており、突極５５にはコイル５７が巻装されている。
図９に示すように、従来の三相回転電機では、ステータコア５６のコイル５７は、２個置きの極（突極５５）に連続して巻装される。また、同一相のコイル５７を巻装する２個置きの極は、同じ極性の磁石と同じ電気角にて対向する。例えば、図９において、Ｕ相の極Ｕ１〜Ｕ４は、２個置きに配置され、全てＮ極の永久磁石５４に中心軸上で対向する。このため、従来の回転電機では、永久磁石５４や突極５５はそれぞれ等間隔に配置される。すなわち、永久磁石５４は、Ｎ極とＳ極が同数となるように等分配置され、その極数Ｎは２ｎ個となる。また、突極５５も等分配置され、固定子側の極数Ｍは、三相の場合３ｍ個となる。ｎはｍと等しいかｍの整数倍となっており、図９の場合、永久磁石５４の極数Ｎは１６極（ｎ＝８）となり、固定子側の極数Ｍは１２極（ｍ＝４；ｎ＝２ｍ）となっている。
ところが、このような従来の回転電機では、それを自動二輪車の発電機として用い、アイドリング回転域における発電電流をできるだけ多く確保すると、中〜高回転域における発電電流が消費電流よりも大きくなり余剰な電流が生じる。このような余剰電流が生じると、その分エンジンフリクション（エンジン負荷）が大きくなり、燃費低下や馬力ロスにつながる。また、発電機自体においてもコイルの発熱が大きくなり、その耐熱限界に近付いている。
一方、余剰電流対策としては、コイルの巻数を増加させたり、ステータコアの厚さを増したりすることでコイルのインダクタンスを大きくし、中〜高回転域での発電電流を抑制してコイル温度の低減を図ることも行われている。しかしながら、現状の巻線スペースにて大幅な巻数増加は不可能な状態にある。また、ステータコアの積層厚増加も車体側レイアウトの制約により困難である。そこで、現状では、エンジンオイルの吹き掛けや放熱溝の形成など、様々な強制冷却機構により発熱の低減を図っている。しかし、これらの対策では、今後の更なる負荷増加に伴う高出力化には対応しきれず、発電機自体の体格アップが必要となる。装置小型化の要請の中、発電機の大型化は困難であり、現状の大きさを維持しつつ、低回転域の電流量を向上すると共に、中〜高回転域での発電電流を抑制し得る回転電機が求められていた。
発明の開示
本発明の目的は、現状の体格を維持しつつ、低回転域の電流量を向上させると共に、中〜高回転域での発電電流を抑制しコイルの発熱を低減させ得る回転電機を提供することにある。
本発明の回転電機は、コイルが巻装された複数個の突極を備える固定子と、前記固定子の外周又は内周に回転自在に配設され、複数個の永久磁石が前記突極と対向するように周方向に沿って取り付けられた回転子とを有してなる回転電機であって、同一相となる前記突極を周方向に隣接配置すると共に、前記隣接する各突極を異極性の前記永久磁石と同一電気角にて対向させることを特徴とする。
本発明にあっては、同一相の突極を隣接配置し、それらを異極性の永久磁石と同一電気角にて対向させるようにしたので、磁路の長さを短くすることができると共に、有効磁束を増加させることが可能となる。従って、従来の発電機と同様の体格でありながら、中〜高回転領域における発電量を抑制しコイル温度を低減できると共に、低回転領域における出力を向上させることが可能となる。このため、従来の発電機と同等以上の出力性能でありながらコイルの発熱が大幅に低減することができ、エンジンフリクションの低減が図られ、エンジンの燃費向上や馬力ロスの低減を図ることが可能となる。また、現在の体格を維持しつつ発電機の高出力化が可能となり、体格アップや強制冷却機構の付加を伴うことなく、自動二輪車等における更なる負荷の増加に対応することが可能となる。
前記回転電機において、前記隣接する同一相の各突極における前記コイルの巻き方向を互いに異ならせても良い。また、前記回転電機において、前記永久磁石の極数Ｎに対し、同一相となる隣接した前記突極間の角度θ１を３６０°／Ｎ、異相となる隣接した前記突極間の角度θ２をθ１＋θ１／相数Ｐに設定しても良い。さらに、前記回転電機において、相数Ｐ×（θ１＋θ２）を１８０°以下に設定しても良い。
一方、前記回転電機において、隣接配置された同一相の前記突極同士により極対を形成し、前記極対の間に前記突極を追加配置しても良く、これにより、さらに回転電機の出力を向上させることができる。また、隣接配置された同一相の前記突極同士により極対を形成し、前記極対を相数分備えた極対群を前記固定子の中心に対し点対称の位置に２群配置しても良い。この際、前記極対群の間に前記突極を追加配置することも可能である。
さらに、前記回転電機は、前記固定子が前記回転子の内側に配設されるアウターロータ型の回転電機であっても、また、前記回転子が前記固定子の内側に配設されるインナーロータ型の回転電機であっても良い。
加えて、前記回転電機は、発電機であっても、また、モータであっても良く、さらに、自動二輪車用の始動発電機であっても良い。
発明を実施するための最良の形態
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態１である回転電機の構成を示す断面図である。図１の回転電機１は、いわゆるアウタロータ型の回転電機であり、例えば自動二輪車におけるＡＣＧ（交流発電機）として使用される。図１の発電機は、大きく分けて回転子２と固定子３とから構成される。ここでは、回転子２が界磁子として、固定子３が電機子として機能する。回転子２には永久磁石４が、固定子３にはコイル５が取り付けられている。回転子２がコイル５の外側にて回転すると、永久磁石４が形成する回転磁界がコイル５を切り、コイル５に起電力が生じ発電が行われる。
回転子２は、エンジンのクランクシャフト（図示せず）に取り付けられる。回転子２は、固定子３の外側に回転自在に配設され、フライホイールとしても機能する。回転子２は、有底円筒形状のロータヨーク１１と、ロータヨーク１１に取り付けられクランクシャフトに固定されるボスロータ１２とを備えている。ロータヨーク１１とボスロータ１２は共に鉄等の磁性材料にて形成されている。ボスロータ１２は、円盤状のフランジ部１２ａと略円筒形状のボス部１２ｂとからなる。フランジ部１２ａは、ロータヨーク１１の底部１１ａに同心的に取り付けられる。ボス部１２ｂはフランジ部１２ａから回転中心線に沿って突設され、クランクシャフトにテーパ結合される。クランクシャフトが回転するとボス部１２ｂが共に回転し、回転子２がコイル５の外側にて回転する。
ロータヨーク１１の円筒部１１ｂの内周面には、永久磁石４が周方向に沿って複数個配設されている。永久磁石４は、内面側の極性が交互にＮ極とＳ極になるように２２°３０′間隔で１６個等分に配置されている。すなわち、永久磁石４の極数Ｎは、図９の回転電機と同様にＮ＝１６（ｎ＝８）となっている。
固定子３は、複数枚の鋼板を重ねて形成したステータコア１３を備えている。ステータコア１３には複数個の突極１４が形成されており、突極１４の周囲にはコイル５が巻装されている。回転電機１は三相交流を発電する発電機であり、突極１４は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の各相ごとにそれぞれ４本ずつ設けられ、固定子３側の極数Ｍは１２極（Ｍ＝３ｍ；ｍ＝４）となっている。
ここで、当該回転電機１では、突極１４が図９に示した従来の回転電機と異なり、等間隔には設けられていない。図２は、回転電機１における回転子２と固定子３の位置関係を示す説明図である。図２に示すように、突極１４は同一相のものが周方向に隣接配置されると共に、隣接する同相の突極１４は異極性の永久磁石４と同一電気角にて対向している。また、同一相の隣接する突極１４間では、対向する永久磁石４の極性変化に対し、コイル５の巻方向が図２に矢印にて示したように互いに逆方向となっている。
例えばＵ相について見ると、Ｕ相を形成する突極Ｕ１（以下、各突極はＵ１のように符号のみにて示す）とＵ２は隣接して配置され、極対１５Ｕａを形成している。また、Ｕ１がＮ極、Ｕ２がＳ極と中心線上で同時に対向するように、Ｕ１とＵ２との間の角度θ１は、永久磁石４の配置間隔と同じ２２°３０′（３６０°／Ｎ；Ｎ＝１６）に設定されている。さらに、Ｕ１とＵ２とではコイル５の巻方向が逆になっている。
同様にＶ相，Ｗ相を形成するＶ１，Ｖ２とＷ１，Ｗ２もそれぞれ隣接配置されて極対１５Ｖａ，１５Ｗａを形成している。また、各極対１５Ｖａ，１５Ｗａにおいて、Ｖ１，Ｖ２とＷ１，Ｗ２が異極性の永久磁石４と同一電気角にて対向するように、同一相の隣接突極間角度θ１は２２°３０′に設定されている。さらに、Ｖ１とＶ２、Ｗ１とＷ２ではコイル５の巻方向が逆になっている。そして、これらの極対１５Ｕａ，１５Ｖａ，１５Ｗａは、３相分が集まって１つの極対群１６ａを形成している。
一方、異相となる隣接した突極間の角度θ２（例えばＵ２，Ｖ１間）は、θ１＋θ１／相数Ｐに設定されている。つまり、異相隣接突極間角度θ２は、同相隣接突極間角度θ１にそれを相数Ｐにて除した角度を付加した値となっている。θ１は永久磁石４の配置間隔と等しくなっており、θ１を相数で割った値をθ１に加えてθ２とすると、相数と同じ個数の極対を備えた極対群１６ａでは、極対群１６ａの角度Ｘは永久磁石４の配置間隔の整数倍になる。そして、極対群角度Ｘ（＝相数Ｐ×（θ１＋θ２））が１８０°以下の場合には、極対群をさらにもう１組配置することができる。
図２に示すように、ここでは、θ２は２２°３０′＋２２°３０′／３＝３０°に設定されている。また、極対群１６ａの角度Ｘは、３×（２２°３０′＋３０°）＝１５７°３０′≦１８０°となっている。従って、固定子３にはもう１つ極対群を設けることができる。そこで、固定子３の中心Ｏに対し、極対群１６ａと点対称の位置に、極対１５Ｕｂ，１５Ｖｂ，１５Ｗｂからなる極対群１６ｂがもう１組設けられている。この極対群１６ｂにおいても、θ１，θ２，Ｘは極対群１６ａと全く同様に設定されている。
図２に示すように、例えばＵ１，Ｕ２が異極性の永久磁石４と同一電気角にて対向している場合、Ｕ３，Ｕ４もまた異極性の永久磁石４と同一電気角にて対向するように設定されている。また、他の突極Ｖ３，Ｖ４、Ｗ３，Ｗ４もＶ１，Ｖ２やＷ１，Ｗ２と同様の関係に設定されている。
このような回転電機１では、発電時に形成される磁路は、図２に破線にて示すように、Ｕ１，Ｕ２間、Ｕ２，Ｖ１間等に形成される。この場合、Ｕ１，Ｕ２間の突極間角度は２２°３０′であり、図９の場合（３０°）に比してＵ１，Ｕ２間の磁路の長さが短くなっている。一般に、コイルのインダクタンスは磁路の長さに反比例するため、図２の回転電機１では、図９のものに比してインダクタンスが大きくなる。すなわち、コイルの巻数やステータコアの積厚を増加させることなくインダクタンスを増大させることができる。従って、エンジンの中〜高回転領域における発電電流を抑制し、コイル５の温度を低減することが可能となる。
発明者らの実験によれば、図９の構成の場合、５０００ＲＰＭにて発電量が１６．４Ａ、コイル温度が８０°Ｃであったものが、図２の構成では、同じ５０００ＲＰＭにて発電電流量を１４．８Ａ、コイル温度を６２°Ｃに低減させることができた。
また、１個の突極に生じる磁束数を仮に２本とし、これを基準として考えると、図２の回転電機１では、Ｕ１，Ｕ２間に２本、Ｕ２，Ｖ１間に１本の磁束が生じる。このため、例えばＵ相について見ると、図２に示すように、Ｕ１，Ｕ３に２本、Ｕ２，Ｕ４に３本の磁束が通り、Ｕ相の総磁束数は合計１０本となる。これに対し、図９のものでは、Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４の全てに２本ずつ磁束が通り、Ｕ相の総磁束数は合計８本となる。すなわち、図２の回転電機１では、各相における有効磁束が従来のものよりも多くなり、低回転域における出力の向上が図られる。
発明者らの実験によれば、図９の構成の場合、磁束密度が１突極当たり１０２００Ｍｘであったものが、図２の構成では１０７００Ｍｘに増加し、４極では合計２０００Ｍｘ増加した。このため、発電量も、図９のものでは１５００ＲＰＭにて２．６Ａであったものが、図９のものでは１５００ＲＰＭにて３．４Ａに増加した。
このように当該回転電機１では、従来の発電機と同様の体格でありながら、中〜高回転領域における発電量を抑制しコイル温度を低減できると共に、低回転領域における出力を向上させることが可能となる。このため、従来の発電機と同等以上の出力性能でありながらコイルの発熱が大幅に低減することができ、エンジンフリクションの低減が図られ、エンジンの燃費向上や馬力ロスの低減を図ることが可能となる。また、現在の体格を維持しつつ発電機の高出力化が可能となり、体格アップや強制冷却機構の付加を伴うことなく、自動二輪車等における更なる負荷の増加に対応することが可能となる。
（実施の形態２）
次に、実施の形態２として、図２の回転電機に突極を追加したものについて説明する。図３は、本発明の実施の形態２である回転電機における回転子２と固定子３の位置関係を示す説明図である。なお、以下の実施の形態では、実施の形態１と同様の部材、部分については同一の符号を付し、その説明は省略する。また、固定子３も構成を明確化するため、その必要最小限のみを示し細部は省略する。
図２の回転電機では、極対群１６ａの角度Ｘが１５７°３０′となっており、１８０°からＸを引いた残りの角度は１８０°−１５７°３０′＝２２°３０′となる。これは前述のθ１と同じ角度であり、図２からも分かるように、極対群１６ａ，１６ｂの間には、両端にそれぞれ突極を１個ずつ追加できるスペースが存在している。なお、１８０°−Ｘ≧θ１の場合には突極を２個、≧２θ１の場合には突極を４個、≧３θ１の場合には突極を６個それぞれ追加可能である。
そこで、図３の回転電機では、図３の上部の空隙にＵ相の突極、下部の空隙にＷ相の突極を設け、この突極の追加配置によりさらなる出力アップを図っている。発明者らの実験によれば、図２の構成の場合、１５００ＲＰＭにて３．４Ａ、５０００ＲＰＭにて１４．８Ａであったものが、図３のものでは１５００ＲＰＭにて５．９Ａ、５０００ＲＰＭにて１５Ａに増加した。この場合、高回転領域ではインダクタンス増により発電量が抑制されているため、低回転領域での出力増が顕著であり、温度上昇を抑えた効果的な出力アップが実現できる。
なお、追加の突極の相はＵ，Ｗ相には限定されず、Ｖ相の突極を追加しても良い。また、異なる相の突極ではなく、例えばＵ相のみを２極のように、同相の突極を追加しても良い。
（実施の形態３）
さらに実施の形態３として、永久磁石を１４極、突極を１２極としたものについて説明する。図４は、本発明の実施の形態３である回転電機における回転子２と固定子３の位置関係を示す説明図である。
図４の回転電機では、１４個の永久磁石４が２５°４３′間隔で等分に配置されている（Ｎ＝１４；ｎ＝７）。固定子３側の突極１４は１２個設けられており（Ｍ＝３ｍ；ｍ＝４）、θ１は永久磁石４の配置間隔と同じ２５°４３′（３６０°／Ｎ；Ｎ＝１４）に設定されている。θ２は、２５°４３′＋２５°４３′／３＝３４°１７′に設定され、極対群１６ａの角度Ｘは、３×（２５°４３′＋３４°１７′）＝１８０°となっている。この場合、１８０°−Ｘは、１８０°−１８０°＝０°であり、突極の追加を行うことはできない。
（実施の形態４）
加えて、実施の形態４として、永久磁石を１８極、突極を１２極としたものについて説明する。図５は、本発明の実施の形態４である回転電機における回転子２と固定子３の位置関係を示す説明図である。
図５の回転電機では、１８個の永久磁石４が２０°間隔で等分に配置されており（Ｎ＝１８；ｎ＝９）、θ１も２０°（３６０°／Ｎ；Ｎ＝１８）に設定されている。θ２は、２０°＋２０°／３＝２６°４０′に設定され、極対群１６ａの角度Ｘは、３×（２０°＋２６°４０′）＝１４０°となっている。
一方、図５の場合、１８０°−Ｘ＝１８０°−１４０°＝４０°≧２θ１であり、前述のように突極１４を４極追加することができる。図６は、図５の回転電機に突極を追加配置した構成を示す説明図である。図６のものでは、図５にて極対群１６ａ，１６ｂの間に形成された空隙にそれぞれＵ，Ｗ相の突極１４が追加され、さらなる出力アップが図られている。
（実施の形態５）
また、実施の形態５として、永久磁石を２０極、突極を１２極としたものについて説明する。図７は、本発明の実施の形態５である回転電機における回転子２と固定子３の位置関係を示す説明図である。
図７の回転電機では、２０個の永久磁石４が１８°間隔で等分に配置されており（Ｎ＝２０；ｎ＝１０）、θ１も１８°（３６０°／Ｎ；Ｎ＝２０）に設定されている。θ２は、１８°＋１８°／３＝２４°に設定され、極対群１６ａの角度Ｘは、３×（１８°＋２４°）＝１２６°となっている。
図７の場合、１８０°−Ｘ＝１８０°−１２６°＝５４°≧３θ１であり、前述のように突極１４を６極追加することができる。図８は、図７の回転電機に突極を追加配置した構成を示す説明図である。図８の場合、極対群１６ａ，１６ｂ間のみに突極１４が追加配置される構成ではなく、極対群内の極対間にも突極が追加配置されている。すなわち、極対群１６ａ，１６ｂ間（極対１５Ｕａ，１５Ｗｂ間及び極対１５Ｗａ，１５Ｕｂ間）にＵ相とＷ相の突極１４が２個ずつ追加されているのに加えて、極対１５Ｖａ，１５Ｗａ間及び極対１５Ｖｂ，１５Ｗｂ間にもＶ相の突極１４が１個追加されている。つまり、図８においては、極対１５Ｕａ，１５Ｖａ，１５Ｗａ、１５Ｕｂ，１５Ｖｂ，１５Ｗｂの隣にそれぞれ追加の突極１４が１個ずつ計６個付加された形となっている。
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
例えば、極対群１６ａは１個のみでも発電を行うことができ、必ずしも対となる極対群１６ｂを備える必要はない。従って、Ｘが１８０°を超えても本発明の構成は成立すると共に、永久磁石４の極数が例えば１２極の場合など、１４極未満の場合にも成立可能である。また、極対群１６ａ中における極対１５Ｕａは常に複数の突極１４を有する必要はなく、例えば、Ｕ，Ｖ相は極対を形成するが、Ｗ相は単独の突極のみとすることも可能である。すなわち、本発明における極対は、複数の突極の集合のみならず、単独の突極にて形成される場合も存在する。
さらに、前述の実施の形態では本発明の回転電機を発電機として使用した場合を示したが、これをモータとして使用することも可能である。また、自動二輪車のＡＣＧスタータのように、発電機とモータを兼用したものにも適用可能である。モータに使用した場合、従来のモータと同等以上の出力でコイルの発熱を大幅に低減したモータを実現できる。また、同一体格にて、モータ出力（トルク）の向上を図ることが可能となる。加えて、前述の実施の形態では本発明の回転電機を自動二輪車用発電機に適用した例を示したが、他の用途の発電機やモータに適用することも可能である。
一方、前述の実施の形態では、アウタロータ型の回転電機に本発明を適用した例を示したが、回転子が固定子の内側に配設されるいわゆるインナーロータ型の回転電機に本発明を適用することも可能である。また、前述の実施の形態では、相数が３相の回転電機について説明したが、５相等の他の多相回転電機にも本発明は適用可能である。
産業上の利用の可能性
本発明の回転電機によれば、同一相の突極を隣接配置し、それらを異極性の永久磁石と同一電気角にて対向させるようにしたので、磁路の長さを短くすることができると共に、有効磁束を増加させることが可能となる。従って、従来の発電機と同様の体格でありながら、中〜高回転領域における発電量を抑制しコイル温度を低減できると共に、低回転領域における出力を向上させることが可能となる。このため、従来の発電機と同等以上の出力性能でありながらコイルの発熱が大幅に低減することができ、エンジンフリクションの低減が図られ、エンジンの燃費向上や馬力ロスの低減を図ることが可能となる。また、現在の体格を維持しつつ発電機の高出力化が可能となり、体格アップや強制冷却機構の付加を伴うことなく、自動二輪車等における更なる負荷の増加に対応することが可能となる。
また、本発明の回転電機によれば、隣接配置された同一相の突極同士により極対を形成し、この極対の間に突極を追加配置できるので、回転電機の出力をさらに向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の実施の形態１である回転電機の構成を示す断面図である。
図２は、図１の回転電機における回転子と固定子の位置関係を示す説明図である。
図３は、本発明の実施の形態２である回転電機における回転子と固定子の位置関係を示す説明図である。
図４は、本発明の実施の形態３である回転電機における回転子と固定子の位置関係を示す説明図である。
図５は、本発明の実施の形態４である回転電機における回転子と固定子の位置関係を示す説明図である。
図６は、図５の回転電機に突極を追加配置した構成を示す説明図である。
図７は、本発明の実施の形態５である回転電機における回転子と固定子の位置関係を示す説明図である。
図８は、図７の回転電機に突極を追加配置した構成を示す説明図である。
図９は、従来の回転電機の固定子と回転子の構成を示す説明図である。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成15年10月17日(2003.10.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルが巻装された複数個の突極を備える固定子と、前記固定子の外周又は内周に回転自在に配設され、複数個の永久磁石が前記突極と対向するように周方向に沿って取り付けられた回転子とを有してなる回転電機であって、
同一相となる前記突極を周方向に隣接配置し、前記隣接する各突極を異極性の前記永久磁石と同一電気角にて対向させると共に、隣接配置された同一相の前記突極同士により極対を形成し、前記極対を相数分備えた極対群を前記固定子の中心に対し点対称の位置に２群配置し、かつ、前記極対群の間に前記突極を追加配置可能な空隙を設けたことを特徴とする回転電機。
【請求項２】
請求項１記載の回転電機において、前記隣接する同一相の各突極における前記コイルは、互いに巻き方向を異にすることを特徴とする回転電機。
【請求項３】
請求項１または２記載の回転電機において、前記永久磁石の極数Ｎに対し、同一相となる隣接した前記突極間の角度θ１を３６０°／Ｎ、異相となる隣接した前記突極間の角度θ２をθ１＋θ１／相数Ｐに設定することを特徴とする回転電機。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載の回転電機において、相数Ｐ×（θ１＋θ２）が１８０°以下であることを特徴とする回転電機。
【請求項５】
（削除）
【請求項６】
（削除）
【請求項７】
請求項１〜４の何れか１項に記載の回転電機において、前記極対群の間に前記突極を追加配置したことを特徴とする回転電機。
【請求項８】
請求項１〜４，７の何れか１項に記載の回転電機において、前記回転電機は、前記固定子が前記回転子の内側に配設されるアウターロータ型の回転電機であることを特徴とする回転電機。
【請求項９】
請求項１〜４，７の何れか１項に記載の回転電機において、前記回転電機は、前記回転子が前記固定子の内側に配設されるインナーロータ型の回転電機であることを特徴とする回転電機。
【請求項１０】
（削除）
【請求項１１】
（削除）
【請求項１２】
請求項１〜４，７〜９の何れか１項に記載の回転電機において、
前記回転電機が自動二輪車用の始動発電機であることを特徴とする回転電機。
【請求項１３】
請求項１記載の回転電機において、前記回転電機は発電機として機能し、発電時に前記極対内の前記突極間に形成される磁路が同極数の前記永久磁石を有する回転電機よりも短く、前記コイルのインダクタンスが同極数の前記永久磁石を有する回転電機よりも大きいことを特徴とする回転電機。
【請求項１４】
請求項１又は１３記載の回転電機において、前記回転電機は発電機として機能し、発電時に前記極対内の前記突極間及び隣接する他の極対の前記突極同士間に磁路が形成され、前記極対内の前記突極間に生じる磁束が、隣接する他の極対の前記突極同士間に生じる磁束よりも多いことを特徴とする回転電機。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
明細書
刺繍シミュレーション方法および装置、ならびにプログラムおよび記録媒体
【技術分野】
本発明は、刺繍の縫上がり状態を画像で確認することができる刺繍シミェレーション方法および装置、ならびにプログラムおよび記録媒体に関する。
【背景技術】
従来から、自動化された刺繍ミシン装置を用いて、機械的に刺繍が行われている。第２５９６０９３号特許公報には、刺繍模様を形成するための縫製データに従って縫目の画像表示を行い、各縫目は縫点間を結ぶ糸の中央部が両側の端部よりも明るく表現されるように、縫点間で明度を変化させる刺繍シミュレーション装置が開示されている。また、麦示後に縫目方向が分かるように、縫目データ毎に異なりた一定ノイズを付加すると、縫目の一本一本が若干異なる明度で表示され、縫目方向を違和感なく表現することができる旨も記載されている。
刺繍は、微視的には布地の表面に糸が縫目として付加される立体的な組織であり、巨視的には縫目の集合で平面的な画像として模様を形成することによる質感に特徴がある。第２５９６０９３号特許公報では、縫い上がりの質感を向上させるために、縫点間の中央部が端部よりも明るくなるように表現する手法を採用している。しかしながら、この手法で刺繍シミュレーションを試行してみても、得られる立体感や質感は、必ずしも充分ではなく、実物の代りのサンプルとして使用可能な品質に達してはいないことが判明した。
【発明の開示】
本発明の目的は、実物の代りのサンプルとして使用可能な刺繍シミュレーション方法および装置、ならびにプログラムおよび記録媒体を提供することである。
本発明は、刺繍のための縫製データを入力して、縫上がり状態の画像を出力する刺繍シミュレーション方法において、縫製データに基づき、２次元平面上に複数の縫点位置を設定して、縫点位置間に、糸の２次元の画像で複数の縫目を形成し、該２次元平面上の１方向に光線の照射方向を設定し、各縫目の糸の画像に対し、光線の照射方向に向う一方側の端部側が明るく、他方側の端部側が暗くなり、


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
を提供することにある。
本発明の回転電機は、コイルが巻装された複数個の突極を備える固定子と、前記固定子の外周又は内周に回転自在に配設され、複数個の永久磁石が前記突極と対向するように周方向に沿って取り付けられた回転子とを有してなる回転電機であって、同一相となる前記突極を周方向に隣接配置し、前記隣接する各突極を異極性の前記永久磁石と同一電気角にて対向させると共に、隣接配置された同一相の前記突極同士により極対を形成し、前記極対を相数分備えた極対群を前記固定子の中心に対し点対称の位置に２群配置し、かつ、前記極対群の間に前記突極を追加配置可能な空隙を設けたことを特徴とする。
前記回転電機において、前記回転電機は発電機として機能させ、その発電時に前記極対内の前記突極間に形成される磁路を同極数の前記永久磁石を有する回転電機よりも短く形成し、前記コイルのインダクタンスを同極数の前記永久磁石を有する回転電機よりも大きくしても良い。
また、前記回転電機において、前記回転電機を発電機として機能させ、その発電時に、前記極対内の前記突極間及び隣接する他の極対の前記突極同士間に磁路を形成し、前記極対内の前記突極間に生じる磁束が、隣接する他の極対の前記突極同士間に生じる磁束よりも多くなるようにしても良い。
本発明にあっては、同一相の突極を隣接配置し、それらを異極性の永久磁石と同一電気角にて対向させるようにしたので、磁路の長さを短くすることができると共に、有効磁束を増加させることが可能となる。従って、従来の発電機と同様の体格でありながら、中〜高回転領域における発電量を抑制しコイル温度を低減できると共に、低回転領域における出力を向上させることが可能となる。このため、従来の発電機と同等以上の出力性能でありながらコイルの発熱が大幅に低減することができ、エンジンフリクションの低減が図られ、エンジンの燃費向上や馬力ロスの低減を図ることが可能となる。また、現在の体格を維持しつつ発電機の高出力化が可能となり、体格アップや強制冷却機構の付加を伴うことなく、自動二輪車等における更なる負荷の増加に対応することが可能となる。さらに、同一相となる突極が固定子の中心に対し点対称の位置に配置されるので、回転時の磁気バランスが良好となり、効率の良い回転が可能となる。
前記回転電機において、前記隣接する同一相の各突極における前記コイルの巻き方向を互いに異ならせても良い。また、前記回転電機において、前記永久磁石の極数Ｎに対し、同一相となる隣接した前記突極間の角度θ１を３６０°／Ｎ、異相となる隣接した前記突極間の角度θ２をθ１＋θ１／相数Ｐに設定しても良い。さらに、前記回転電機において、相数Ｐ×（θ１＋θ２）を１８０°以下に設定しても良い。
一方、前記回転電機において、隣接配置された同一相の前記突極同士により極対を形成し、前記極対の間に前記突極を追加配置しても良く、これにより、さらに回転電機の出力を向上させることができる。また、隣接配置された同一相の前記突極同士により極対を形成し、前記極対を相数分備えた極対群を前記固定子の中心に対し点対称の位置に２群配置しても良い。この際、前記極対群の間に前記突極を追加配置することも可能である。




【国際調査報告】
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