(57)【要約】【課題】  振動の発生を低減できる回転電機を提供する。【解決手段】  一実施形態に係る回転電機は、回転子、コイル、複数の固定子鉄心及び複数の楔部材を備える。回転子は、回転軸周りに回転自在である。コイルは、前記回転軸と同軸に設けられた環状のコイルである。固定子鉄心は、前記回転子に対向しかつ前記コイルを介して互いに対向する１対の磁極部を有する。楔部材は、隣り合う固定子鉄心の間に配置され、前記回転子の回転方向の成分を含む互いに逆向きの予圧力を該隣り合う固定子鉄心に付与する。【選択図】図１
2015228730.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸周りに回転自在である回転子と、
前記回転軸と同軸に設けられた環状のコイルと、
前記回転子に対向しかつ前記コイルを介して互いに対向する１対の磁極部を有する複数の固定子鉄心と、
隣り合う固定子鉄心の間に配置され、前記回転子の回転方向の成分を含む互いに逆向きの予圧力を該隣り合う固定子鉄心に付与する複数の楔部材と、
を具備する回転電機。
【請求項２】
前記複数の固定子鉄心及び前記複数の楔部材は、一体的な環状体を形成するように、交互に配置される、請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
前記隣り合う固定子鉄心の間に配置され、前記隣り合う固定子鉄心を接触固定する複数の第１支持部材をさらに具備し、
前記複数の固定子鉄心、前記複数の第１支持部材、及び前記複数の楔部材が一体的な環状体を形成するように、前記第１支持部材及び前記楔部材の複数の組と前記複数の固定子鉄心とが交互に配置される、請求項１に記載の回転電機。
【請求項４】
前記複数の第１支持部材を接触固定するための第２支持部材をさらに具備し、前記第２支持部材は、前記複数の第１の支持部材の少なくとも一部と一体形成される、請求項３に記載の回転電機。
【請求項５】
隣り合う固定子鉄心の間に配置され、該隣り合う固定子鉄心を接触固定する複数の第１支持部材をさらに具備し、
前記複数の固定子鉄心、前記複数の第１支持部材、及び前記複数の楔部材が一体的な環状体を形成するように、前記複数の第１支持部材及び前記複数の楔部材が前記複数の固定子鉄心の間に交互に配置される、請求項１に記載の回転電機。
【請求項６】
前記複数の固定子鉄心を覆うように設けられた、前記複数の第１支持部材を接触固定するための第２支持部材をさらに具備し、前記複数の第１支持部材は、前記第２支持部材に接触固定される、請求項５に記載の回転電機。
【請求項７】
前記複数の第１支持部材は、ネジを用いて前記第２支持部材に接触固定される、請求項６に記載の回転電機。
【請求項８】
前記複数の固定子鉄心を覆うように設けられた、前記複数の第１支持部材を接触固定するための第２支持部材をさらに具備し、前記第２支持部材は、前記複数の第１の支持部材の少なくとも一部と一体形成される、請求項５に記載の回転電機。
【請求項９】
前記コイルを接触固定する第３支持部材をさらに具備し、前記第３支持部材は、前記複数の第１支持部材の少なくとも一部と一体形成される、請求項４に記載の回転電機。
【請求項１０】
前記第２支持部材に設けられた複数のネジ孔に螺合された複数のネジをさらに具備し、前記複数のネジは、前記複数の楔部材に接触することによって、前記回転軸に向かう半径方向の成分を含む予圧力を前記複数の楔部材に付与する、請求項４、６、７及び８のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項１１】
前記複数の楔部材は、接着によって前記複数の固定子鉄心に接触固定されている、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、回転軸方向に沿って磁路を形成する横方向磁束型回転電機、並びに、それを用いた電動車両、風力発電装置及びエレベータ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
省エネやＣＯ２削減の理由から、電磁モータにはさらなる高性能化が求められ、小型軽量化、高効率化、高トルク化、高出力化などに代表される性能が日々飛躍的に向上している。電磁モータを磁束の方向で大別すると、（１）ラジアル・フラックス・モータ、（２）アキシャル・フラックス・モータ、（３）トランスバーサル・フラックス・モータに分類できる。この中で、ラジアル・フラックス・モータは、とくにコストパフォーマンスに優れ、汎用型アクチュエータの代表的な機械要素として産業界の様々な製品に従来から幅広く使用されている。また、アキシャル・フラックス・モータは、３次元方向の複雑な磁路構成に対応できる反面、従来から広く使用されている積層鋼鈑の使用が難しいと言った構造的特徴を有し、とくに中型・大型用の薄型大口径モータ分野に適用されている。
【０００３】
さらに、トランスバーサル・フラックス・モータは、永久磁石を備えたロータと、このロータの回転軸を中心に形成された環状コイルおよび回転軸回りの円周上でかつ環状コイルを取り囲む様に複数個設けられた概ねＵ字形状の固定子鉄心（以下、Ｕ字固定子鉄心）からなる電機子（分割型トロイダルコアを構成）を基本ユニットとして、この基本ユニットを回転軸上に２段以上でかつ回転軸回りに所定の相対位相角を持って多段化して成る構成を特徴としており、多極化による高トルク化と分割型トロイダルコア構造による高効率磁場発生を比較的容易に実現できる。つまり、回転軸回りの円周上に複数のスロットを備えた固定子鉄心とこのスロット部に巻かれたコイルおよびコイル組立挿入等のためのデットスペースが必要なラジアル・フラックス・モータやアキシャル・フラックス・モータに比べ、トランスバーサル・フラックス・モータは、回転軸回りの円周上に複数のＵ字固定子鉄心を設けるだけで良いので、一般的に多極化が容易である。また、環状コイルとＵ字固定子鉄心からなる電機子は、コイルで発生する磁束が外部に漏れ難い構造であるため、コイルによる磁場発生効率が高く、コイルエンドを有するラジアル・フラックス・モータやアキシャル・フラックス・モータに比べて、小型化が期待できる。
【０００４】
トランスバーサル・フラックス・モータでは、ロータの回転に伴って、Ｕ字固定子鉄心に対して回転方向に、かつ間欠的に方向が変化する磁力が作用する。この磁力によってＵ字固定子鉄心が振動する。振動は、モータの強度を低下させるばかりでなく、騒音を発生させる原因にもなる。さらに、大トルク化に伴って、一般的にトルクむらの原因となるコギングトルクも大きくなるため、振動の発生がさらに増大すると考えられる。トランスバーサル・フラックス・モータにおいては、振動の発生を低減できることが求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４０８５０５９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、振動の発生を低減することができる回転電機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一実施形態に係る回転電機は、回転子、コイル、複数の固定子鉄心及び複数の楔部材を備える。回転子は、回転軸周りに回転自在である。コイルは、前記回転軸と同軸に設けられた環状のコイルである。固定子鉄心は、前記回転子に対向しかつ前記コイルを介して互いに対向する１対の磁極部を有する。楔部材は、隣り合う固定子鉄心の間に配置され、前記回転子の回転方向の成分を含む互いに逆向きの予圧力を該隣り合う固定子鉄心に付与する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態に係る回転電機を示す斜視図。
【図２】第１の実施形態に係る回転電機を示す分解斜視図。
【図３】第１の実施形態に係るステータを示す斜視図。
【図４】第１の実施形態に係る電機子を示す斜視図。
【図５】第１の実施形態に係る電機子を示す分解斜視図。
【図６】第２の実施形態に係る回転電機を示す斜視図。
【図７】第２の実施形態に係る回転電機を示す分解斜視図。
【図８】第２の実施形態に係るステータを示す斜視図。
【図９】第２の実施形態に係る電機子を示す斜視図。
【図１０】第２の実施形態に係る電機子を示す分解斜視図。
【図１１】第３の実施形態に係る回転電機を示す斜視図。
【図１２】第３の実施形態に係る回転電機を示す分解斜視図。
【図１３】第３の実施形態に係るステータを示す斜視図。
【図１４】（ａ）及び（ｂ）は異なる方向から見た第３の実施形態に係る電機子を示す斜視図。
【図１５】第３の実施形態に係る電機子を示す分解斜視図。
【図１６】第４の実施形態に係る電機子を示す斜視図。
【図１７】第４の実施形態に係る鉄心ホルダ一体型ケーシングを示す斜視図。
【図１８】第４の実施形態に係る電機子を示す分解斜視図。
【図１９】第５の実施形態に係る回転電機を示す斜視図。
【図２０】（ａ）及び（ｂ）は第５の実施形態に係るステータを示す斜視図及び正面図。
【図２１】第５の実施形態に係るステータを示す分解斜視図。
【図２２】第６の実施形態に係る電動車両を示す図。
【図２３】図２２に示した電動車両の一部を拡大して示す図。
【図２４】第７の実施形態に係る風力発電装置を示す図。
【図２５】第８の実施形態に係るエレベータ装置を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら実施形態を説明する。以下の実施形態では、同一の構成要素に同一の参照符号を付して、重ねての説明を省略する。
【００１０】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る回転電機１００を概略的に示している。図１に示されるように、回転電機１００は、回転軸ｚ周りに回転することができるように図示しない軸受によって支持されたロータ１０１と、所定の空隙を持ってロータ１０１の外周面に対向配置されたステータ１０２と、を備える。ロータ１０１は、回転軸ｚを中心とした略円筒形状を有する。ステータ１０２は、回転軸ｚと同軸である略円筒形状を有し、回転軸ｚ周りにロータ１０１を取り囲むように配置されている。ロータ１０１は、ステータ１０２の内側に位置している。
【００１１】
図２は、ロータ１０１とステータ１０２に分解しかつステータ１０２の一部を切り欠いた状態で回転電機１００を概略的に示している。図２に示されるように、回転電機１００は、３つの基本ユニット１０３が回転軸方向（回転軸ｚの方向）に沿って配設された３段式（３相）の回転電機である。基本ユニット１０３の各々は、１つの回転子１１０、及びこの回転子１１０に対向配置された１つの電機子１２０を備える。なお、基本ユニット１０３の数は、設計条件に応じて定まるものであって、２以上の任意の整数とすることができる。基本ユニット１０３の数を変更することによって、回転電機１００の出力及びトルクを容易に調整することができる。
【００１２】
３つの回転子１１０は、回転軸ｚに沿って延びるシャフト１１１に固定されている。シャフト１１１は、図示しない軸受によって回転自在に支持されている。従って、回転子１１０は、回転軸ｚ周りに回転自在である。回転子１１０の各々は、図示しない回転子鉄心及び永久磁石を備える。回転子１１０の外周には、Ｎ極の磁極とＳ極の磁極が交互に配置されるようにして、複数の磁極が設けられている。
【００１３】
３つの電機子１２０は、環状又は円筒形状のケーシング１２１内に収容され、ケーシング１２１によって互いに連結されている。ケーシング１２１の材料は、回転電機１００に求められる機械強度を満足する材料であればいかなるものであってもよい。本実施形態では、ケーシング１２１は、３つの電機子１２０に共通のものである。ケーシング１２１は、電機子１２０それぞれの要素と見なすことができる。なお、複数のケーシング１２１が複数の電機子１２０ごとに用意されてもよい。この場合、複数のケーシング１２１は、ボルトとナットの組み合わせ又は接着剤を用いるなどして互いに固定される。電機子１２０の間には、非磁性材料で形成された部材１３３が設けられていてもよい。
【００１４】
図３は、ケーシング１２１の一部を切り欠いた状態でステータ１０２を概略的に示している。図４は、図２に示される電機子１２０のうちの１つの電機子１２０を概略的に示す斜視図であり、図５は、この電機子１２０を回転軸方向に分解配置した分解斜視図である。３つの基本ユニット１０３は同じ構造に形成することができ、他の２つの電機子１２０は、図４及び図５に示される電機子１２０と同様の構造を有することができる。図３に示されるように、電機子１２０は、電機子コイル１２２、複数の固定子鉄心１２３、複数の鉄心ホルダ１２４、及び複数の楔部材１２５を備える。
【００１５】
複数の鉄心ホルダ１２４及び複数の楔部材１２５は、固定子鉄心１２３間に交互に配置され、それにより、複数の固定子鉄心１２３、複数の鉄心ホルダ１２４及び複数の楔部材１２５は、全体として一体的な環状体を形成している。具体的には、図４に示されるように、固定子鉄心１２３−１、鉄心ホルダ１２４−１、固定子鉄心１２３−２、楔部材１２５−１、固定子鉄心１２３−３、鉄心ホルダ１２４−２、固定子鉄心１２３−４、楔部材１２５−２、固定子鉄心１２３−５、・・・といった順番で、複数の固定子鉄心１２３、複数の鉄心ホルダ１２４、及び複数の楔部材１２５が配置されている。環状体は、回転軸ｚ周りに電機子コイル１２２を覆うように設けられる。
【００１６】
図４に示される例では、固定子鉄心１２３の数は２４であり、鉄心ホルダ１２４の数は１２であり、楔部材１２５の数は１２である。固定子鉄心１２３の数が２４である場合、電機子１２０の磁極の数は、例えば、４８である。この例では、固定子鉄心１２３は、１５ｄｅｇの回転方向ピッチにて配設され、鉄心ホルダ１２４は、３０ｄｅｇの回転方向ピッチにて配設され、楔部材１２５は、３０ｄｅｇの回転方向ピッチにて配設される。
【００１７】
電機子コイル１２２は、図５に示されるように、回転軸ｚを中心とした環状に形成され、すなわち、回転軸ｚと同軸である環状のコイルである。電機子コイル１２２は、図示しない支持部材によって支持され、環状体に固定される。電機子コイル１２２は、導電材料、例えば、銅、アルミニウム、銅及びアルミニウムの少なくとも一方を含む合金などで形成することができる。
【００１８】
固定子鉄心１２３は、回転子１１０の外周面に所定の空隙を持って対向配置される。固定子鉄心１２３の各々は、略Ｕ字形状に形成され、回転軸方向に電機子コイル１２２を介して互いに対向する１対の磁極部１２３Ａ及び１２３Ｂ、並びに、磁極部１２３Ａと磁極部１２３Ｂとの間に位置する外周部１２３Ｃを含む。磁極部１２３Ａは、外周部１２３Ｃの一端から、回転子１１０側に向かって（すなわち回転軸ｚに向かう半径方向に）延び、磁極部１２３Ｂは、外周部１２３Ｃの他端から、回転子１１０側に向かって延びる。磁極部１２３Ａ及び１２３Ｂは、所定の空隙を持って回転子１１０の外周面に対向する。固定子鉄心１２３は、強磁性材料で形成される。
【００１９】
鉄心ホルダ１２４は、固定子鉄心１２３を接触固定するための第１支持部材を形成する。鉄心ホルダ１２４の各々は、略Ｕ字形状に形成されている。鉄心ホルダ１２４は、電機子コイル１２２を介して互いに対向する第１端部１２４Ａ及び第２端部１２４Ｂ、並びに、第１端部１２４Ａ及び第２端部１２４Ｂとの間に位置する外周部１２４Ｃを含む。第１端部１２４Ａは、外周部１２４Ｃの一端から回転子１１０側に向かって延び、第２端部１２４Ｂは、外周部１２４Ｃの他端から回転子１１０側に向かって延びる。第１端部１２４Ａ及び第２端部１２４Ｂは、回転子１１０に対向する。鉄心ホルダ１２４は、回転子１１０側に向かって先細りになっている。具体的には、回転方向における鉄心ホルダ１２４の幅は、回転子１１０側に向かうにつれて小さくなる。回転軸ｚに垂直な面での鉄心ホルダ１２４の断面形状は、略扇形又は台形である。鉄心ホルダ１２４の外周面１２４Ｄには、ネジ穴１２８が形成されている。鉄心ホルダ１２４は、非磁性材料で形成される。より好ましくは、鉄心ホルダ１２４は、電気絶縁性の非磁性材料で形成される。
【００２０】
図３に示されるように、鉄心ホルダ１２４は、ケーシング１２１に接触固定されている。ケーシング１２１は、鉄心ホルダ１２４を接触固定するための第２支持部材を形成する。鉄心ホルダ１２４は、その外周面１２４Ｄがケーシング１２１の内周面１２１Ａと接触した状態で、ケーシング１２１に固定される。本実施形態では、鉄心ホルダ１２４は、ケーシング１２１にボルト１３０で締結される。ケーシング１２１には、複数のボルト締結用貫通孔１２６が形成されている。ボルト１３０は、ケーシング１２１の外側から貫通孔１２６に挿通され、鉄心ホルダ１２４のネジ穴１２８に螺合される。さらに、ケーシング１２１には、複数のネジ孔１２７が形成されている。
【００２１】
鉄心ホルダ１２４は、隣り合う２つの固定子鉄心１２３の間に配置され、これらの固定子鉄心１２３を接触固定する。固定子鉄心１２３は、作用するトルクや機器寸法に応じて選択された最適な方法によって、鉄心ホルダ１２４に固定されることができる。固定方法としては、例えば、ボルト締結、接着が用いられる。固定子鉄心１２３が鉄心ホルダ１２４に固定された状態では、鉄心ホルダ１２４の第１端部１２４Ａ、第２端部１２４Ｂ及び外周部１２４Ｃは、固定子鉄心１２３の磁極部１２３Ａ、磁極部１２３Ｂ及び外周部１２３Ｃにそれぞれ接触する。このようにして、固定子鉄心１２３は、鉄心ホルダ１２４を介してケーシング１２１に固定される。これにより、固定子鉄心１２３の外周部１２３Ｃ近傍が高剛性で支持固定される。
【００２２】
楔部材１２５の各々は、略Ｕ字形状に形成されている。楔部材１２５は、電機子コイル１２２を介して互いに対向する第１端部１２５Ａ及び第２端部１２５Ｂ、並びに、第１端部１２５Ａ及び第２端部１２５Ｂとの間に位置する外周部１２５Ｃを含む。第１端部１２５Ａは、外周部１２５Ｃの一端から回転子１１０側に向かって延び、第２端部１２５Ｂは、外周部１２５Ｃの他端から回転子１１０側に向かって延びる。第１端部１２５Ａ及び第２端部１２５Ｂは、回転子１１０に対向する。楔部材１２５は、回転子１１０側に向かって先細りになっている。具体的には、回転方向における楔部材１２５の幅は、回転子１１０側に向かうにつれて小さくなる。回転軸ｚに垂直な面での楔部材１２５の断面形状は、略扇形又は台形である。楔部材１２５は、非磁性材料で形成される。より好ましくは、楔部材１２５は、電気絶縁性の非磁性材料で形成される。
【００２３】
楔部材１２５は、隣り合う２つの固定子鉄心１２３の間に配置され、これらの固定子鉄心１２３に接触固定される。固定方法としては、例えば、ボルト締結、接着などが用いられる。楔部材１２５の第１端部１２５Ａ、第２端部１２５Ｂ及び外周部１２５Ｃは、固定子鉄心１２３の磁極部１２３Ａ、磁極部１２３Ｂ及び外周部１２３Ｃにそれぞれ接触する。ケーシング１２１のネジ孔１２７には、ケーシング１２１の外側から押しネジ１３２が螺合される。押しネジ１３２の先端が楔部材１２５の外周部１２５Ｃに接触し、楔部材１２５は、回転子１１０側に向かって押しネジ１３２によって押圧される。すなわち、回転軸ｚに向かう半径方向の成分を含む予圧力が楔部材１２５に付与される。これにより、回転方向の成分を含む予圧力が、楔部材１２５に接触する２つの固定子鉄心１２３に付与される。これらの固定子鉄心１２３は、互いに逆向きの予圧力を受ける。例えば、図４に示される固定子鉄心１２３−２は、矢印Ａで示される方向に楔部材１２５−１から予圧力を受け、鉄心ホルダ１２４−１に押し付けられる。固定子鉄心１２３−３は、矢印Ｂで示される方向に楔部材１２５−１から予圧力を受け、鉄心ホルダ１２４−２に押し付けられる。このようにして、固定子鉄心１２３間に楔部材１２５を設けることにより、固定子鉄心１２３の磁極部１２３Ａ及び１２３Ｂ近傍を高剛性で固定することができる。
【００２４】
本実施形態では、固定子鉄心１２３、鉄心ホルダ１２４及び楔部材１２５が一体的な環状体を形成し、楔部材１２５が固定子鉄心１２３間に配置されている。それにより、固定子鉄心１２３の磁極部１２３Ａ及び１２３Ｂ近傍が高剛性で支持固定される。さらに、鉄心ホルダ１２４を用いて固定子鉄心１２３をケーシング１２１に固定することにより、組立工程時における固定子鉄心１２３の位置をより安定化することができ、固定子鉄心１２３の外周部１２３Ｃ近傍が高剛性で支持固定される。このように、本実施形態によれば、固定子鉄心１２３の支持剛性を向上することができる。
【００２５】
回転電機１００を電動機（モータ）として用いる場合、回転電機１００に図示しない電源から三相交流電流が印加される。それによりロータ１０１が回転する。ロータ１０１の回転に伴って、固定子鉄心１２３の磁極部１２３Ａ及び１２３Ｂに対して回転方向に、かつ間欠的に方向が変化する磁力が作用する。本実施形態では、上述したように、固定子鉄心１２３が高剛性で支持固定されている。そのため、回転電機１００の駆動に伴って磁極部１２３Ａ及び１２３Ｂに作用する磁力によって固定子鉄心１２３が振動することが防止される。楔部材１２５と固定子鉄心１２３との固定に接着剤を用いる場合、接着剤が振動の減衰効果を与えるため、振動の発生をより低減することができる。振動の発生が低減されるので、振動による騒音の発生を低減することもでき、振動による強度の低下を防止することもできる。
【００２６】
さらに、電流投入に伴う電機子コイル１２２の銅損及び回転駆動や電機子コイル１２２の発生磁束に伴う固定子鉄心１２３の鉄損に起因した発熱は、鉄心ホルダ１２４からの熱伝達によりケーシング１２１で抜熱（放熱）される。そのため、熱除去を有効に行うことができる。
【００２７】
なお、回転電機１００を発電機として用いる場合にも、上述したものと同様の効果を得ることができる。
【００２８】
以上のように、本実施形態に係る回転電機１００では、複数の固定子鉄心１２３、複数の鉄心ホルダ１２４及び複数の楔部材１２５が互いに接触しながら全体として一体的な環状体を形成し、複数の鉄心ホルダ１２４がケーシング１２１に固定されている。この構造により、固定子鉄心１２３の支持剛性が向上する。その結果、回転電機１００の駆動に伴って発生する振動を低減することができる。
【００２９】
なお、本実施形態では、基本ユニット１０３の各々において、固定子鉄心１２３の数が２４であり、回転子１１０の磁極の数が４８である場合を例に挙げて説明したが、固定子鉄心１２３の数及び回転子１１０の磁極の数は、この例に限定されず、適用機器の設計仕様に応じて最適な数を選定することができる。鉄心ホルダ１２４及び楔部材１２５の数は固定子鉄心１２３の数に応じて変わる。
【００３０】
（第２の実施形態）
第２の実施形態では、第１の実施形態と同一の部分については説明を適宜省略し、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。  
図６は、第２の実施形態に係る回転電機２００を概略的に示している。図６に示されるように、回転電機２００は、回転軸ｚ周りに回転することができるように図示しない軸受によって支持されたロータ１０１と、所定の空隙を持ってロータ１０１の外周面に対向配置されたステータ２０２と、を備える。ステータ２０２は、回転軸ｚと同軸である略円筒形状を有する。ロータ１０１は、ステータ２０２の内側に位置している。
【００３１】
図７は、ロータ１０１とステータ２０２に分解した状態で回転電機２００を概略的に示している。図７に示されるように、回転電機２００は、３つの基本ユニット２０３が回転軸方向に沿って配設された３段式（３相）の回転電機である。基本ユニット２０３の各々は、１つの回転子１１０、及びこの回転子１１０に対向配置された１つの電機子２２０を備える。なお、基本ユニット２０３の数は、設計条件に応じて定まるものであって、２以上の任意の整数とすることができる。
【００３２】
電機子２２０は、鉄心ホルダ一体型ケーシング２２８を備え、鉄心ホルダ一体型ケーシング２２８によって互いに連結されている。鉄心ホルダ一体型ケーシング２２８は、ボルト締結、接着、又はそれらの組み合わせなどの方法を用いて互いに固定される。鉄心ホルダ一体型ケーシング２２８は、非磁性材料で形成される。より好ましくは、鉄心ホルダ一体型ケーシング２２８は、電気絶縁性の非磁性材料で形成される。
【００３３】
図８は、鉄心ホルダ一体型ケーシング２２８の一部を切り欠いた状態でステータ２０２を概略的に示している。図９は、図７に示される電機子２２０のうちの１つの電機子２２０を概略的に示す斜視図であり、図１０は、この電機子２２０を回転軸方向に分解配置した分解斜視図である。３つの基本ユニット２０３は同じ構造に形成することができ、他の２つの電機子２２０は、図９及び図１０に示される電機子２２０と同様の構造を有することができる。図９に示されるように、電機子２２０は、電機子コイル１２２、複数の固定子鉄心１２３、及び複数の楔部材１２５をさらに備える。電機子コイル１２２、複数の固定子鉄心１２３、及び複数の楔部材１２５は、鉄心ホルダ一体型ケーシング２２８に収容される。
【００３４】
図１０に示されるように、鉄心ホルダ一体型ケーシング２２８は、回転軸方向に互いに対向する第１部分２２１Ａ及び第２部分２２１Ｂを含む。第１部分２２１Ａは、鉄心ホルダ部２２４Ａ及び外周部２２８Ａを含む。第２部分２２１Ｂは、鉄心ホルダ部２２４Ｂ及び外周部２２８Ｂを含む。鉄心ホルダ部２２４Ａ及び２２４Ｂには、固定子鉄心１２３の位置決め用の突起部２３４が形成されている。突起部２３４は、固定子鉄心１２３の半径方向の位置を定める。
【００３５】
第１部分２２１Ａ及び第２部分２２１Ｂは、電機子コイル１２２、固定子鉄心１２３、及び楔部材１２５を回転軸方向から挟み込むようにして一体化され、ボルト締結、接着、又はそれらの組み合わせなどの方法を用いて固定される。図８に示されるように、鉄心ホルダ部２２４Ａ及び２２４Ｂを組み合わせることによって、略Ｕ字形状の鉄心ホルダ２２４が形成される。鉄心ホルダ２２４は、固定子鉄心１２３を接触固定するための第１支持部材を形成する。また、第１部分２２１Ａ及び第２部分２２１Ｂを組み合わせることによって、略環状のケーシング２２１が形成される。ケーシング２２１は、鉄心ホルダ２２４を接触固定するための第２支持部材を形成する。すなわち、鉄心ホルダ一体型ケーシング２２８は、鉄心ホルダ２２４とケーシング２２１を一体形成したものである。鉄心ホルダ２２４は、ケーシング２２１の内周から回転子１１０側に向かって延びる。鉄心ホルダ２２４は、突起部２３４を備える点を除いて、第１の実施形態に係る鉄心ホルダ１２４と同様の形状を有することができる。なお、鉄心ホルダ２２４のうちの少なくとも１つは、鉄心ホルダ一体型ケーシング２２８とは別の部材であってもよい。この鉄心ホルダ２２４は、ボルト締結又は接着などの方法でケーシング２２１に接触固定される。
【００３６】
複数の鉄心ホルダ２２４及び複数の楔部材１２５は、固定子鉄心１２３間に交互に配置され、複数の固定子鉄心１２３、複数の鉄心ホルダ２２４及び複数の楔部材１２５は、全体として一体的な環状体を形成する。具体的には、図９に示されるように、固定子鉄心１２３−１、鉄心ホルダ２２４−１、固定子鉄心１２３−２、楔部材１２５−１、固定子鉄心１２３−３、鉄心ホルダ２２４−２、固定子鉄心１２３−４、楔部材１２５−２、固定子鉄心１２３−５、・・・といった順番で、複数の固定子鉄心１２３、複数の鉄心ホルダ２２４、及び複数の楔部材１２５が配置されている。
【００３７】
鉄心ホルダ一体型ケーシング２２８には、図１０に示されるように、複数のネジ孔１２７が形成されている。ネジ孔１２７には、図８に示されるように、鉄心ホルダ一体型ケーシング２２８の外側から押しネジ１３２が螺合される。押しネジ１３２の先端が楔部材１２５の外周部１２５Ｃに接触し、楔部材１２５は、回転子１１０側に向かって押しネジ１３２によって押圧される。これにより、回転方向の成分を含む予圧力が、楔部材１２５に接触する２つの固定子鉄心１２３に付与される。これらの固定子鉄心１２３は、互いに逆向きの予圧力を受ける。例えば、図９に示される固定子鉄心１２３−２は、楔部材１２５−１から、鉄心ホルダ２２４−１側への予圧力を受ける。固定子鉄心１２３−３は、楔部材１２５−１から、鉄心ホルダ２２４−２側への予圧力を受ける。このようにして、固定子鉄心１２３間に楔部材１２５を設けることにより、固定子鉄心１２３の磁極部１２３Ａ及び１２３Ｂ近傍を高剛性で固定することができる。
【００３８】
以上のように、本実施形態に係る回転電機２００では、複数の固定子鉄心１２３、複数の鉄心ホルダ２２４及び複数の楔部材１２５が互いに接触しながら全体として一体的な環状体を形成し、複数の鉄心ホルダ２２４がケーシング２２１と一体形成されている。この構造により、固定子鉄心１２３の支持剛性が向上する。その結果、回転電機２００の駆動に伴って生じる振動を低減することができる。振動の発生が低減されるので、振動による騒音の発生を低減することもでき、振動による強度の低下を防止することもできる。  
さらに、電流投入に伴う電機子コイル１２２の銅損及び回転駆動や電機子コイル１２２の発生磁束に伴う固定子鉄心１２３の鉄損に起因した発熱は、鉄心ホルダ２２４からの熱伝導によりケーシング２２１で抜熱（放熱）される。そのため、熱除去を有効に行うことができる。その結果、鉄心ホルダ２２４がケーシング２２１と一体形成されている本実施形態は、第１の実施形態よりも高い固定子鉄心１２３の支持剛性と抜熱性能とを得ることができる。
【００３９】
（第３の実施形態）
第３の実施形態では、第１の実施形態と同一の部分については説明を適宜省略し、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。  
図１１は、第３の実施形態に係る回転電機３００を概略的に示している。図１１に示されるように、回転電機３００は、回転軸ｚ周りに回転することができるように図示しない軸受によって支持されたロータ１０１と、所定の空隙を持ってロータ１０１の外周面に対向配置されたステータ３０２と、を備える。ステータ３０２は、略円筒形状を有し、回転軸ｚと同軸に配置される。ロータ１０１は、ステータ３０２の内側に位置している。
【００４０】
図１２は、ロータ１０１とステータ３０２に分解した状態で回転電機３００を概略的に示している。図１２に示されるように、回転電機３００は、３つの基本ユニット３０３が回転軸方向に沿って配設された３段式（３相）の回転電機である。基本ユニット３０３の各々は、１つの回転子１１０、及びこの回転子１１０に対向配置された１つの電機子３２０を備える。なお、基本ユニット３０３の数は、設計条件に応じて定まるものであって、２以上の任意の整数とすることができる。
【００４１】
図１３は、一部を切り欠いた状態でステータ３０２を概略的に示している。図１４（ａ）及び（ｂ）は、異なる方向から見た、図１２に示される３つの電機子３２０のうちの１つの電機子３２０を概略的に示す斜視図であり、図１５は、この電機子３２０を回転軸方向に分解配置した分解斜視図である。３つの基本ユニット３０３は同じ構造に形成することができ、他の２つの電機子３２０は、図１４（ａ）及び（ｂ）並びに図１５に示される電機子３２０と同様の構造を有することができる。
【００４２】
図１４（ａ）に示されるように、電機子３２０は、電機子コイル１２２、複数の固定子鉄心１２３、鉄心ホルダ一体型ケーシング３２８、及び複数の楔部材３２５を備える。鉄心ホルダ一体型ケーシング３２８は、図１５に示されるように、ケーシング３２１と複数の鉄心ホルダ３２４を一体形成したものである。鉄心ホルダ３２４は、固定子鉄心１２３を接触固定するための第１支持部材を形成し、ケーシング３２１は、鉄心ホルダ３２４を接触固定するための第２支持部材を形成する。鉄心ホルダ一体型ケーシング３２８は、非磁性材料で形成される。より好ましくは、鉄心ホルダ一体型ケーシング３２８は、電気絶縁性の非磁性材料で形成される。なお、鉄心ホルダ３２４のうちの少なくとも１つは、鉄心ホルダ一体型ケーシング３２８とは別の部材であってもよい。この鉄心ホルダ３２４は、ボルト締結又は接着などの方法でケーシング３２１に接触固定される。
【００４３】
ケーシング３２１は、環状の部材である。鉄心ホルダ３２４は、回転軸ｚ周りにケーシング３２１を囲むように設けられている。ケーシング３２１は、固定子鉄心１２３の磁極部１２３Ａ及び１２３Ｂ間に位置する。鉄心ホルダ３２４は、略Ｌ字形状に形成されている。鉄心ホルダ３２４は、外周部３２４Ｃ、及びこの外周部３２４Ｃの一端から回転子１１０側に向かって延びる端部３２４Ａを含む。端部３２４Ａは、回転子１１０に対向する。鉄心ホルダ３２４は、回転子１１０側に向かって先細りになっている。具体的には、回転方向における鉄心ホルダ３２４の幅は、回転子１１０側に向かうにつれて小さくなる。回転軸ｚに垂直な面での鉄心ホルダ３２４の断面形状は、略扇形又は台形である。鉄心ホルダ一体型ケーシング３２８の側面には、ボルト締結用貫通孔３２６が形成され、鉄心ホルダ一体型ケーシング３２８の外周面には、ネジ孔１２７が形成されている。貫通孔３２６は、３つの電機子３２０を連結固定するために使用される。図１３に示されるように、電機子３２０は、ボルト３３０及びナット３３１で互いに連結され固定される。各ボルト３３０は、側方から３つの電機子３２０の貫通孔３２６に挿通され、ナット３３１に螺合される。
【００４４】
楔部材３２５は、回転子１１０側に向かって先細りになる略角柱形状を有する。回転方向における楔部材３２５の幅は、回転子１１０側に向かうにつれて小さくなる。回転軸ｚに垂直な面での楔部材３２５の断面形状は、略扇形又は台形である。
【００４５】
隣り合う２つの固定子鉄心１２３の間には、鉄心ホルダ３２４及び楔部材３２５の両方が配置される。鉄心ホルダ３２４の端部３２４Ａ及び外周部３２４Ｃは、固定子鉄心１２３の磁極部１２３Ａ及び外周部１２３Ｃにそれぞれ接触し、楔部材３２５は、固定子鉄心１２３の磁極部１２３Ｂに接触する。図１４（ｂ）に示されるように、鉄心ホルダ３２４及び楔部材３２５の複数の組と複数の固定子鉄心１２３とは、交互に配置され、複数の固定子鉄心１２３、複数の鉄心ホルダ３２４及び複数の楔部材３２５は、全体として一体的な環状体を形成する。具体的には、図１４（ｂ）に示されるように、固定子鉄心１２３−１、鉄心ホルダ３２４−１と楔部材３２５−１との組、固定子鉄心１２３−２、鉄心ホルダ３２４−２と楔部材３２５−２との組、固定子鉄心１２３−３、・・・といった順番で、複数の固定子鉄心１２３、複数の鉄心ホルダ３２４、及び複数の楔部材３２５が配置されている。
【００４６】
図１４（ｂ）に示される例では、固定子鉄心１２３の数は２４であり、鉄心ホルダ３２４の数は２４であり、楔部材３２５の数は２４である。この例では、固定子鉄心１２３は、１５ｄｅｇの回転方向ピッチにて配設され、鉄心ホルダ３２４は、１５ｄｅｇの回転方向ピッチにて配設され、楔部材３２５は、１５ｄｅｇの回転方向ピッチにて配設される。
【００４７】
なお、電機子３２０の各々に含まれる固定子鉄心１２３の数が２４である場合を例に挙げて説明したが、固定子鉄心１２３の数は、この例に限定されず、適用機器の設計仕様に応じて最適な数を選定することができる。鉄心ホルダ３２４及び楔部材３２５の数は固定子鉄心１２３の数に応じて変わる。
【００４８】
図１３に示されるように、鉄心ホルダ一体型ケーシング３２８のネジ孔１２７には、ケーシング３２１の外側から押しネジ１３２が螺合される。押しネジ１３２の先端が楔部材３２５に接触し、楔部材３２５は、回転子１１０側に向かって押しネジ１３２によって押圧される。これにより、回転方向の成分を含む予圧力が、楔部材３２５に接触する２つの固定子鉄心１２３（より具体的には、固定子鉄心１２３の磁極部１２３Ｂ）に付与される。これらの固定子鉄心１２３は、互いに逆向きの予圧力を受ける。例えば、図１４（ｂ）に示される固定子鉄心１２３−２は、楔部材３２５−２から、楔部材３２５−１側への予圧力を受ける。固定子鉄心１２３−３は、楔部材３２５−２から、楔部材３２５−３側への予圧力を受ける。このようにして、固定子鉄心１２３間に楔部材１２５を介挿することにより、固定子鉄心１２３の１２３Ｂ近傍を高剛性で固定することができる。さらに、固定子鉄心１２３の磁極部１２３Ａは鉄心ホルダ３２４に挟まれており、磁極部１２３Ａ近傍も高剛性で固定される。
【００４９】
以上のように、本実施形態に係る回転電機３００では、複数の固定子鉄心１２３、複数の鉄心ホルダ３２４及び複数の楔部材３２５が互いに接触しながら全体として一体的な環状体を形成し、複数の鉄心ホルダ３２４がケーシング３２１と一体形成されている。この構造により、固定子鉄心１２３の支持剛性が向上する。その結果、回転電機２００の駆動に伴って生じる振動を低減することができる。振動の発生が低減されるので、振動による騒音の発生を低減することもでき、振動による強度の低下を防止することもできる。
【００５０】
さらに、電流投入に伴う電機子コイル１２２の銅損及び回転駆動や電機子コイル１２２の発生磁束に伴う固定子鉄心１２３の鉄損に起因した発熱は、鉄心ホルダ３２４からの熱伝導によりケーシング３２１で抜熱され、さらに固定子鉄心１２３でも抜熱される。そのため、熱除去を有効に行うことができる。
【００５１】
（第４の実施形態）
第４の実施形態は、第１の実施形態の変形例に相当する。第４の実施形態は、電機子の一部構造が第１の実施形態と異なる。第４の実施形態では、第１の実施形態と同一の部分については説明を適宜省略し、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００５２】
図１６は、第４の実施形態に係る回転電機の電機子４２０を概略的に示している。図１６に示されるように、電機子４２０は、電機子コイル１２２、複数の固定子鉄心１２３、鉄心ホルダ一体型ケーシング４２８、及び複数の楔部材１２５を備える。
【００５３】
図１７は、鉄心ホルダ一体型ケーシング４２８を概略的に示す斜視図であり、図１８は、電機子４２０を回転軸方向に分解配置した分解斜視図である。図１７に示されるように、鉄心ホルダ一体型ケーシング４２８は、電機子コイル１２２を支持するコイルホルダ４２９と、複数の固定子鉄心１２３を固定するための第１支持部材としての複数の鉄心ホルダ４２４と、を備える。鉄心ホルダ一体型ケーシング４２８は、コイルホルダ４２９と複数の鉄心ホルダ４２４を一体形成したものである。鉄心ホルダ一体型ケーシング４２８は、非磁性材料で形成される。より好ましくは、鉄心ホルダ一体型ケーシング４２８は、電気絶縁性の非磁性材料で形成される。なお、鉄心ホルダ４２４のうちの少なくとも１つは、鉄心ホルダ一体型ケーシング４２８とは別の部材であってもよい。この鉄心ホルダ４２４は、ボルト締結又は接着などの方法でコイルホルダ４２９に接触固定される。より好ましくは、一体加工にて形成される。  電機子コイル１２２は、コイルホルダ４２９に巻かれ、コイルホルダ４２９に接触固定されている。コイルホルダ４２９は、電機子コイル１２２を接触固定するための第３支持部材を形成する。鉄心ホルダ４２４の各々は、コイルホルダ４２９を介して互いに対向する１対の鉄心ホルダ部４２４Ａ及び４２４Ｂからなる。鉄心ホルダ部４２４Ａは、コイルホルダ４２９の一端面に設けられ、鉄心ホルダ部４２４Ｂは、コイルホルダ４２９の他端面に設けられる。鉄心ホルダ部４２４Ａ及び４２４Ｂは、回転子１１０側に向かって先細りになる略角柱形の形状を有する。回転方向における鉄心ホルダ４２４の幅は、回転子１１０側に向かうにつれて小さくなる。回転軸ｚに垂直な面での鉄心ホルダ４２４の断面形状は、略扇形又は台形である。図１８に示される例では、固定子鉄心１２３の数は、２４であり、鉄心ホルダ４２４の数は１２である。鉄心ホルダ４２４は、３０ｄｅｇの回転方向ピッチにて配設される。鉄心ホルダ４２４の数は、固定子鉄心１２３の数に応じて変わる。
【００５４】
図１６に示されるように、鉄心ホルダ４２４は、隣り合う２つの固定子鉄心１２３の間に配置される。鉄心ホルダ部４２４Ａ及び４２４Ｂは、固定子鉄心１２３の磁極部１２３Ａ及び１２３Ｂにそれぞれ接触する。複数の鉄心ホルダ４２４及び複数の楔部材１２５は、固定子鉄心１２３間に交互に配置され、複数の固定子鉄心１２３、複数の鉄心ホルダ４２４及び複数の楔部材１２５は、全体として一体的な環状体を形成する。
【００５５】
電機子４２０を収容するケーシングは、第１の実施形態に係るケーシング１２１であり得る。電機子４２０は、第１の実施形態で説明したものと同様の方法で、具体的にはボルト締結によって、ケーシング１２１に固定することができる。さらに、楔部材１２５は、第１の実施形態で説明したものと同様の方法で、具体的にはネジを用いて、回転子１１０側に向かって押圧される。これにより、回転方向の成分を含む互いに逆向きの予圧力が、楔部材１２５に接触する２つの固定子鉄心１２３に付与される。
【００５６】
以上のように、本実施形態に係る回転電機では、電機子コイル１２２は、鉄心ホルダ４２４と一体形成されたコイルホルダ４２９に巻かれている。これにより、電流投入に伴う電機子コイル１２２の銅損に起因した発熱は、コイルホルダ４２９からの熱伝導により鉄心ホルダ４２４に伝わり、鉄心ホルダ４２４を介して抜熱される。その結果、銅損に起因した発熱の熱除去をさらに効果的に行うことができる。さらに、第１の実施形態と同様に、固定子鉄心１２３の支持剛性を向上することができる。
【００５７】
（第５の実施形態）
第５の実施形態では、第１の実施形態と同一の部分については説明を適宜省略し、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。  
図１９は、第５の実施形態に係る回転電機５００を概略的に示している。図１９に示されるように、回転電機５００は、回転軸ｚ周りに回転することができるように図示しない軸受によって支持されたロータ１０１と、所定の空隙を持ってロータ１０１の外周面に対向配置されたステータ５０２と、を備える。ステータ５０２は、回転軸ｚと同軸である略円筒形状を有する。ロータ１０１は、ステータ５０２の内側に位置している。
【００５８】
図２０（ａ）及び（ｂ）は、ステータ５０２を概略的に示す斜視図及び正面図であり、図２１は、ステータ５０２を概略的に示す部分分解図である。回転電機５００は、３つの基本ユニットが回転軸方向に沿って配設された３段式（３相）の回転電機である。基本ユニットの各々は、図２１に示されるように、１つの回転子（図示せず）、及びこの回転子に対向配置された１つの電機子５２０を備える。なお、基本ユニットの数は、設計条件に応じて定まるものであって、２以上の任意の整数とすることができる。
【００５９】
電機子５２０は、電機子コイル１２２、複数の固定子鉄心１２３、及び複数の楔部材１２５を備える。複数の固定子鉄心１２３及び複数の楔部材１２５は、交互に配置され、全体として一体的な環状体を形成する。具体的には、図２０（ｂ）に示されるように、固定子鉄心１２３−１、楔部材１２５−１、固定子鉄心１２３−２、楔部材１２５−２、固定子鉄心１２３−３、・・・といった順番で、複数の固定子鉄心１２３及び複数の楔部材１２５が配置されている。図２０（ｂ）に示される例では、固定子鉄心１２３の数は２４であり、楔部材１２５の数は２４である。この場合、固定子鉄心１２３は、１５ｄｅｇの回転方向ピッチにて配設され、楔部材１２５は、１５ｄｅｇの回転方向ピッチにて配設される。
【００６０】
なお、電機子５２０の各々に含まれる固定子鉄心１２３の数が２４である場合を例に挙げて説明したが、固定子鉄心１２３の数は、この例に限定されず、適用機器の設計仕様に応じて最適な数を選定することができる。楔部材１２５の数は固定子鉄心１２３の数に応じて変わる。
【００６１】
図２０（ａ）に示されるように、ステータ５０２は、半割れ構造を有する、略環状又は円筒形状のケーシング５２１をさらに備える。ケーシング５２１の材料は、回転電機５００に求められる機械強度を満足する材料であればいかなるものであってもよい。ケーシング５２１は、ケーシング部分５２１Ａ及び５２１Ｂを含む。ケーシング部分５２１Ａ及び５２１Ｂは、回転軸z周りに電機子５２０を覆うように配置され、ボルト５３０及びナット５３１で締結されている。具体的には、図２１に示されるように、ケーシング部分５２１Ａの上端部及び下端部並びにケーシング部分５２１Ｂの上端部及び下端部には、複数のボルト締結用貫通孔５２６が設けられ、ボルト５３０がケーシング部分５２１Ａ及び５２１Ｂの貫通孔５２６に挿通され、ナット５３１に螺合される。この時、ケーシング部分５２１Ａ及び５２１Ｂの内周面が楔部材１２５の外周面１２５Ｄと接触し、ケーシング部分５２１Ａ及び５２１Ｂは、回転軸ｚに向かう半径方向の成分を含む予圧力が楔部材１２５に付与される。それにより、回転方向の成分を含む予圧力が、楔部材１２５に接触する２つの固定子鉄心１２３に付与される。これらの２つの固定子鉄心１２３は、互いに逆向きの予圧力を受ける。
【００６２】
本実施形態に係る回転電機５００によれば、複数の固定子鉄心１２３及び複数の楔部材１２５が互いに接触しながら全体として一体的な環状体を形成し、ケーシング５２１によって回転軸ｚに向かう半径方向の成分を含む予圧力が楔部材１２５に付与される。この構造により、固定子鉄心１２３の支持剛性が向上する。その結果、回転電機２００の駆動に伴って生じる振動を低減することができる。振動の発生が低減されるので、振動による騒音の発生を低減することもでき、振動による強度の低下を防止することもできる。さらに、本実施形態は、鉄心ホルダなしで実施することができ、構成部品の種類を減らすことができる。そのため、製造及び組立性を簡素化でき、コストを削減することができる。
【００６３】
上述した実施形態のうちの少なくとも１つによれば、固定子鉄心間に楔部材を設けることにより、固定子鉄心の支持剛性を向上することができる。以下の第６から第８の実施形態では、上述した実施形態に係る回転電機の適用例を説明する。
【００６４】
（第６の実施形態）
図２２は、第６の実施形態に係る電動車両６００を概略的に示している。電動車両６００は、第１から第５の実施形態で説明した回転電機のいずれか又はその変形を備える。図２２に示される例では、電動車両６００は、第１の実施形態に係る回転電機１００を備える。電動車両６００は、いわゆるハイブリッド車（ＨＥＶ；hybrid electric vehicle）である。電動車両６００の車体６０１は、２つの前輪６０２及び２つの後輪６２０によって支持されている。前輪６０２は、駆動シャフト６０３、ディファレンシャルギア６０４及び駆動シャフト６０５を介して回転電機１００に接続されている。駆動シャフト６０５は、回転電機１００のロータ１０１（図２２には図示されていない。）と連結されている。ロータ１０１は、回転電機１００の両側に配置された軸受６０６によって回転自在に支持されている。電動車両６００は、エンジン６０７をさらに備え、エンジン６０７は、連結シャフト６０８を介してロータ１０１と連結されている。これにより、エンジン６０７のトルク及び回転電機１００のトルクは、ともに前輪６０２に伝達され、車体６０１を駆動する駆動力となる。
【００６５】
図２３は、回転電機１００を含む電動車両６００の一部を拡大して詳細に示している。図２３に示されるように、回転電機１００の電機子コイル１２２には、バッテリ６０９を電源として動作する制御装置６１０の出力Ｕ、Ｖ及びＷの動力線がそれぞれ結ばれている。回転電機１００の電機子コイル１２２には、互いに１２０度の位相差を持った三相電流が制御装置６１０から印加される。制御装置６１０は、車体６０１が走行状態から停止状態となる時の回生エネルギーを回収する場合には、回転電機１００が発電機として働くように動作する。
【００６６】
回転電機１００を用いた電動車両６００によれば、回転電機１００を電動機及び発電機として動作した際に発生する振動及び騒音が低減されるので、エネルギー変換効率を向上させることができる。さらに、小型かつ高出力の回転電機１００を用いることにより、エンジン６０７の消費燃料を抑えることができる。その結果、燃費を向上させることができる。
【００６７】
電動車両は、図２２に示されるようなハイブリッド車に限らず、電気自動車（ＥＶ：electric vehicle）であってもよい。電気自動車に一実施形態に係る回転電機（例えば回転電機１００）を適用した場合にも、燃費を向上させることができる。
【００６８】
（第７の実施形態）
図２４は、第７の実施形態に係る風力発電装置７００を概略的に示している。風力発電装置７００は、第１から第５の実施形態で説明した回転電機のいずれか又はその変形を備える。図２４に示される例では、風力発電装置７００は、第１の実施形態に係る回転電機１００を備える。風力発電装置７００のブレード７０１は風力によって回転し、回転シャフト７０２を介して増速機７０３にトルクが伝達される。増速機７０３の出力トルクは、回転シャフト７０４及び軸継手７０５を介して回転電機１００のロータ１０１（図２４には図示されない）に伝達され、回転電機１００によって発電される。発生した電力は、変圧器７０６及び系統保護装置７０７を介して電力系統７０８に供給される。
【００６９】
増速機７０３及び回転電機１００を含む回転系要部は、ナセル７０９と呼ばれる機械室に収容されている。ナセル７０９は、効率良く風力を得ることができる高さにブレード７０１が位置するように、タワー７１０によって支持されている。タワー７１０は、陸上又は洋上の浮体に設けられた基台７１１に固定されている。
【００７０】
回転電機１００を用いた風力発電装置７００によれば、回転電機１００を動作した際に発生する振動及び騒音が低減されるので、振動及び騒音として失われるエネルギーを低減することができ、風力を発電エネルギーに効率良く変換することができる。さらに、小型かつ高出力の回転電機１００を用いることにより、ナセル７０９の小型軽量化を実現し、タワー７１０に求められる機械強度の設計条件を緩和することができる。その結果、タワー７１０の工事費用が削減及び工事期間の短縮を実現することができ、さらに、風力発電装置７００全体のコストを低減することができる。基台７１１が洋上の浮体に設けられた浮体式洋上風力発電装置の場合には、ナセル７０９の海上運搬費用、基台７１１の浮体工事費用の削減、及び工事期間の短縮を実現することができ、風力発電装置７００全体のコストをより低減することができる。
【００７１】
なお、実施形態に係る回転電機は、風力発電装置に用いる例に限らず、例えば水力発電装置を始めとする発電装置全般に用いることができる。風力発電装置以外の発電装置に実施形態に係る回転電機を適用した場合にも、振動及び騒音に起因する発電損失を抑えることができ、発電効率を向上させることができる。
【００７２】
（第８の実施形態）
図２５は、第８の実施形態に係るロープ式エレベータ装置８００を概略的に示している。エレベータ装置８００は、第１から第５の実施形態で説明した回転電機のいずれか又はその変形を備える。図２５に示される例では、エレベータ装置８００は、第３の実施形態に係る回転電機３００を備える。
【００７３】
エレベータ装置８００は、巻上機８０１、かご８０２、釣合い錘８０３及びロープ８０４を備え、昇降路８０７内に配置されている。巻上機８０１は、回転電機３００及び綱車を含む。ロープ８０４は、かご８０２の滑車８０５、巻上機８０１、及び釣合い錘８０３の滑車８０６に巻き掛けられ、ロープ８０４の一端が建物などの所定の位置Ａに固定され、ロープ８０４の他端が建物などの所定の位置Ｂに固定されている。図示しない制御部によって巻上機８０１が作動されると、回転電機３００の発生トルクによって綱車が回転する。巻上機８０１は、綱車とロープ８０４との間の摩擦力を利用してロープ８０４を巻き上げる又は巻き下げることで、かご８０２を上昇又は下降することができる。
【００７４】
回転電機３００を用いたエレベータ装置８００によれば、回転電機３００を動作した際に発生する振動及び騒音が低減されるので、エネルギー変換効率を向上させることができる。また、巻上機８０１のトルク発生源である回転電機３００の振動が低減されると、ロープ８０４を介してかご８０２に伝わる振動も低減されるので、エレベータ装置８００の乗り心地を向上させることができる。さらに、昇降路８０７の外部に伝わる振動及び騒音を低減させることができる。
【００７５】
なお、第６から第８の実施形態では、実施形態に係る回転電機を電動車両、発電装置及びエレベータ装置に適用した例を説明したが、実施形態に係る回転電機は、電動車両、発電装置及びエレベータ装置に限らず、他の装置にも適用することができる。
【００７６】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７７】
１００…回転電機、１０１…ロータ、１０２…ステータ、１０３…基本ユニット、１１０…回転子、１１１…シャフト、１２０…電機子、１２１…ケーシング、１２２…電機子コイル、１２３…固定子鉄心、１２３Ａ…磁極部、１２３Ｂ…磁極部、１２３Ｃ…外周部、１２４…鉄心ホルダ、１２５…楔部材、１２６…ボルト締結用貫通孔、１２７…ネジ孔、１３０…ボルト、１３２…押しネジ、２００…回転電機、２０２…ステータ、２０３…基本ユニット、２２０…電機子、２２１…ケーシング、２２４…鉄心ホルダ、２２８…鉄心ホルダ一体型ケーシング、２３４…突起部、３００…回転電機、３０２…ステータ、３０３…基本ユニット、３２０…電機子、３２１…ケーシング、３２４…鉄心ホルダ、３２５…楔部材、３２６…ボルト締結用貫通孔、３２８…鉄心ホルダ一体型ケーシング、３３０…ボルト、３３１…ナット、４２０…電機子、４２１…ケーシング、４２４…鉄心ホルダ、４２８…鉄心ホルダ一体型ケーシング、４２９…コイルホルダ、５００…回転電機、５０２…ステータ、５２０…電機子、５２１…ケーシング、５２６…ボルト締結用貫通孔、５３０…ボルト、５３１…ナット、６００…電動車両、６０１…車体、６０２…前輪、６０３…駆動シャフト、６０４…ディファレンシャルギア、６０５…駆動シャフト、６０６…軸受、６０７…エンジン、６０８…連結シャフト、６０９…バッテリ、６１０…制御装置、７００…風力発電装置、７０１…ブレード、７０２…回転シャフト、７０３…増速機、７０４…回転シャフト、７０５…軸継手、７０６…変圧器、７０７…系統保護装置、７０８…電力系統、７０９…ナセル、７１０…タワー、７１１…基台、８００…ロープ式エレベータ装置、８０１…巻上機、８０３…錘、８０４…ロープ、８０５…滑車、８０６…滑車、８０７…昇降路。
【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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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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