(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に隙間を空けて分割され、それぞれ周方向に永久磁石で励磁された第１磁極と永久磁石で励磁されていない第２磁極とが交互に配置され、それぞれの前記第１磁極の極性が互いに異なり、かつ一方の前記第１磁極と他方の前記第２磁極とが軸方向で前記隙間を介して互いに対向配置された第１及び第２ロータコアを有するロータと、
前記ロータの外径側にエアギャップを介して対向配置された、前記ロータを回転させる回転磁界を発生させるステータと、
前記ステータに固定されると共に、該ステータから径方向内側に突出して前記隙間に配置された、前記第２磁極を励磁する励磁コイルと、を備え、
前記第１ロータコアの径方向外側端部における前記第２ロータコア側の軸方向端部の軸方向位置は、前記励磁コイルの前記第１ロータコア側の軸方向端部の軸方向位置に対して、軸方向で前記第２ロータコア側とは反対側とされ、
前記第２ロータコアの径方向外側端部における前記第１ロータコア側の軸方向端部の軸方向位置は、前記励磁コイルの前記第２ロータコア側の軸方向端部の軸方向位置に対して、軸方向で前記第１ロータコア側とは反対側とされると共に、
前記ステータは、軸方向に分割された、前記第１ロータコアの外径側に前記エアギャップを介して対向配置される第１端部ステータコア、前記第２ロータコアの外径側に前記エアギャップを介して対向配置される第２端部ステータコア、及び、前記第１端部ステータコアと前記第２端部ステータコアとに軸方向で挟まれ、内径が該第１及び第２端部ステータコアの内径よりも大きい中央部ステータコアを有し、
前記励磁コイルを保持するコイル保持部材と、
前記中央部ステータコアの内径側に形成されたスペースに固定配置され、前記コイル保持部材が取り付けられる固定用取付部材と、
を備えることを特徴とするハイブリッド励磁式回転電機。
【請求項２】
前記コイル保持部材は、それぞれ先端に互いに外向きに突出する爪部を有する二股状に形成された支持部を有し、
前記固定用取付部材は、前記支持部の二股それぞれが挿入される２つの挿入穴と、前記挿入穴に隣接して前記爪部が引っ掛かる座部と、を有することを特徴とする請求項１記載のハイブリッド励磁式回転電機。
【請求項３】
前記挿入穴は、前記支持部の二股が挿入される入口側の大きさが出口側の大きさよりも前記爪部が突出する方向に大きくなるように形成されていることを特徴とする請求項２記載のハイブリッド励磁式回転電機。
【請求項４】
前記励磁コイルの外径側には前記ロータの構成部品が存在しないことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項記載のハイブリッド励磁式回転電機。
【請求項５】
前記励磁コイルは、径方向外側端部の径方向位置が前記第１又は第２ロータコアと前記ステータとの間の前記エアギャップの径方向位置に対応する領域に重なるように配置形成されることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項記載のハイブリッド励磁式回転電機。
【請求項６】
前記励磁コイルのリード線は、前記ステータ内を通って外部に引き出されることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項記載のハイブリッド励磁式回転電機。
【請求項７】
前記励磁コイルのリード線は、前記ステータのスロット内を通って外部に引き出されることを特徴とする請求項６記載のハイブリッド励磁式回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド励磁式回転電機に係り、特に、励磁回路として永久磁石と電磁石との双方を用いたハイブリッド励磁式回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、永久磁石と電磁石とを備えるハイブリッド励磁式回転電機が知られている（例えば、特許文献１及び２参照）。この回転電機は、ロータと、ロータの外径側に配置され、ロータを回転させる回転磁界を発生させるステータと、を備えている。ステータは、ステータコアと、ステータコイルと、を有している。また、ロータは、軸方向に延びるシャフトと、軸方向に分割された第１及び第２ロータコアと、を有している。第１及び第２ロータコアはそれぞれ、径方向端部に周方向に交互に配置された、永久磁石で励磁された永久磁石励磁磁極と、永久磁石で励磁されていない非励磁の永久磁石非励磁磁極と、を有している。第１ロータコアの永久磁石励磁磁極と第２ロータコアの永久磁石励磁磁極とは、互いに反転した極性からなる。第１ロータコアの永久磁石励磁磁極と第２ロータコアの永久磁石非励磁磁極とは、軸方向で互いに対向配置されていると共に、第１ロータコアの永久磁石非励磁磁極と第２ロータコアの永久磁石励磁磁極とは、軸方向で互いに対向配置されている。
【０００３】
永久磁石による磁束量は略一定である。また、上記の回転電機は、永久磁石非励磁磁極を励磁する励磁コイルを備えている。励磁コイルが外部から通電されると、永久磁石非励磁磁極を励磁して永久磁石による磁束を弱め或いは強める磁束が発生する。従って、上記の回転電機によれば、永久磁石による磁束と電磁石による磁束との合成磁束によりロータを適切に回転させることが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２５１８９１号公報
【特許文献２】特許第３７２４４１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記特許文献１記載の回転電機では、励磁コイルがロータに固定されている。このため、かかる回転電機では、励磁コイルに対してロータ回転に伴う遠心力に対応するための補強等を施すこと、及び、励磁コイルから外部電線を取り出すためのスリップリングを設置することが必要となり、その結果として、コイルスペースが減少し或いは装置自体の大型化が招来してしまう。
【０００６】
また、上記特許文献２記載の回転電機では、励磁コイルが、ステータに固定されているが、ロータの内奥部、具体的には、軸方向に分割された第１ロータコアと第２ロータコアとの間の、ステータ内径面から軸中心側に離れた内奥部に形成された隙間にロータに囲まれるように配置されている。このため、かかる構造では、励磁コイルを含む断面上におけるエアギャップとして、ロータとステータとの径方向ギャップ、ロータと励磁コイルの外径面との径方向ギャップ、及びロータと励磁コイルの内径面との径方向ギャップが形成されることとなり、多くのデッドスペースが生まれ、この点からも装置自体の大型化が招来してしまう。
【０００７】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、永久磁石非励磁磁極を励磁する励磁コイルを適切な位置に配置することで、所望の磁気回路形成をサイズを大型化することなく実現することが可能なハイブリッド励磁式回転電機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的は、軸方向に隙間を空けて分割され、それぞれ周方向に永久磁石で励磁された第１磁極と永久磁石で励磁されていない第２磁極とが交互に配置され、それぞれの前記第１磁極の極性が互いに異なり、かつ一方の前記第１磁極と他方の前記第２磁極とが軸方向で前記隙間を介して互いに対向配置された第１及び第２ロータコアを有するロータと、前記ロータの外径側にエアギャップを介して対向配置された、前記ロータを回転させる回転磁界を発生させるステータと、前記ステータに固定されると共に、該ステータから径方向内側に突出して前記隙間に配置された、前記第２磁極を励磁する励磁コイルと、を備え、前記第１ロータコアの径方向外側端部における前記第２ロータコア側の軸方向端部の軸方向位置は、前記励磁コイルの前記第１ロータコア側の軸方向端部の軸方向位置に対して、軸方向で前記第２ロータコア側とは反対側とされ、前記第２ロータコアの径方向外側端部における前記第１ロータコア側の軸方向端部の軸方向位置は、前記励磁コイルの前記第２ロータコア側の軸方向端部の軸方向位置に対して、軸方向で前記第１ロータコア側とは反対側とされると共に、前記ステータは、軸方向に分割された、前記第１ロータコアの外径側に前記エアギャップを介して対向配置される第１端部ステータコア、前記第２ロータコアの外径側に前記エアギャップを介して対向配置される第２端部ステータコア、及び、前記第１端部ステータコアと前記第２端部ステータコアとに軸方向で挟まれ、内径が該第１及び第２端部ステータコアの内径よりも大きい中央部ステータコアを有し、前記励磁コイルを保持するコイル保持部材と、前記中央部ステータコアの内径側に形成されたスペースに固定配置され、前記コイル保持部材が取り付けられる固定用取付部材と、を備えるハイブリッド励磁式回転電機により達成される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、永久磁石非励磁磁極を励磁する励磁コイルを適切な位置に配置することで、所望の磁気回路形成をサイズを大型化することなく実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施例であるハイブリッド励磁式回転電機の構造を表した斜視図である。
【図２】本発明の第１実施例であるハイブリッド励磁式回転電機を軸中心線を含む平面で切断した際の断面図である。
【図３】本発明の第１実施例であるハイブリッド励磁式回転電機を、図２に示すIII−IIIで切断した際の断面図である。
【図４】本発明の第１実施例であるハイブリッド励磁式回転電機を、図２に示すIV−IVで切断した際の断面図である。
【図５】本発明の第１実施例であるハイブリッド励磁式回転電機のステータの全体斜視図及び分解斜視図である。
【図６】本発明の第１実施例であるハイブリッド励磁式回転電機の要部断面図である。
【図７】本発明の第２実施例であるハイブリッド励磁式回転電機の構造を表した斜視図である。
【図８】本発明の第２実施例であるハイブリッド励磁式回転電機を構成する保持部材の斜視図である。
【図９】本発明の第２実施例であるハイブリッド励磁式回転電機の要部断面図である。
【図１０】本発明の第２実施例であるハイブリッド励磁式回転電機を構成する取付部材を軸中心側から見た際の図である。
【図１１】本発明の第２実施例であるハイブリッド励磁式回転電機の効果を説明するための、対比例の要部断面図である。
【図１２】本発明の変形例であるハイブリッド励磁式回転電機を構成する取付部材の断面図である。
【図１３】本発明の変形例であるハイブリッド励磁式回転電機の効果を説明するための図である。
【図１４】本発明の変形例であるハイブリッド励磁式回転電機の構造を表した斜視図である。
【図１５】本発明の変形例であるハイブリッド励磁式回転電機の有する２分割されたリード線用ウェッジの組付前の状態を表した図である。
【図１６】本発明の変形例であるハイブリッド励磁式回転電機の有する２分割されたリード線用ウェッジの組付後の状態を表した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を用いて、本発明に係るハイブリッド励磁式回転電機の具体的な実施の形態について説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１は、本発明の第１実施例であるハイブリッド励磁式回転電機１０の構造を表した斜視図を示す。尚、図１には、一部がカットされたハイブリッド励磁式回転電機１０が示されている。図２は、本実施例のハイブリッド励磁式回転電機１０を軸中心線を含む平面で切断した際の断面図を示す。図３は、本実施例のハイブリッド励磁式回転電機１０を、図２に示すIII−IIIで切断した際の断面図を示す。図４は、本実施例のハイブリッド励磁式回転電機１０を、図２に示すIV−IVで切断した際の断面図を示す。図５は、本実施例のハイブリッド励磁式回転電機１０の全体斜視図及び分解斜視図を示す。また、図６は、本実施例のハイブリッド励磁式回転電機１０の要部断面図を示す。
【００１３】
本実施例において、ハイブリッド励磁式回転電機１０は、軸回りに回転可能なロータ１２と、ロータ１２を回転させる回転磁界を発生させるステータ１４と、を備えている。ロータ１２は、軸方向両端において軸受１６，１８を介してケース２０に回転可能に支持されている。ステータ１４は、ロータ１２の外径側に配置されており、ケース２０に固定されている。ロータ１２とステータ１４とは、互いに径方向に所定長のエアギャップ２２を介して対向している。
【００１４】
ステータ１４は、ステータコア２４と、ステータコイル２８と、を有している。ステータコア２４は、中空円筒状に形成されている。ステータコア２４には、内周面にステータティース２６が形成されている。ステータティース２６は、ステータコア２４の径方向内方すなわち軸中心に向けて突出していると共に、ステータコア２４の軸方向端部間で延在している。ステータティース２６は、ステータコア２４の内周面において周方向に複数（例えば、１２個や１８個）設けられており、周方向に沿って等間隔で設けられている。
【００１５】
各ステータティース２６にはそれぞれ、ステータコイル２８が巻き付けられている。ステータコイル２８は、ステータコア２４の内周面において周方向に複数（例えば、１２個や１８個）設けられており、周方向に沿って等間隔で設けられている。各ステータコイル２８は、ハイブリッド励磁式回転電機１０が例えば三相交流モータに適用される場合は、Ｕ相コイル、Ｖ相コイル、及びＷ相コイルの何れかを構成する。
【００１６】
ステータコア２４は、軸方向に分割されており、第１ステータコア３０と、第２ステータコア３２と、第３ステータコア３４と、を有している。第１〜第３ステータコア３０〜３４は、互いに軸方向に並んでいる。第１及び第３ステータコア３０，３４は、軸方向両端に配置されている。第２ステータコア３２は、軸方向中央に配置されており、軸方向で第１ステータコア３０と第３ステータコア３４とに挟まれている。ステータコア２４は、軸方向中央の第２ステータコア３２と、その第２ステータコア３２を軸方向両側で挟む第１及び第３ステータコア３０，３４と、に軸方向で分割される。
【００１７】
第１〜第３ステータコア３０〜３４は、それぞれ中空円筒状に形成されており、互いに略同じ内径及び互いに略同じ外径を有している。第１〜第３ステータコア３０〜３４はそれぞれ、円環状に形成されたバックヨーク部３０ａ，３２ａ，３４ａと、そのバックヨーク部３０ａ，３２ａ，３４ａの内周面から軸中心に向けて突出するステータティース部３０ｂ，３２ｂ，３４ｂと、からなる。各第１〜第３ステータコア３０〜３４において、バックヨーク部３０ａ，３２ａ，３４ａとステータティース部３０ｂ，３２ｂ，３４ｂとは互いに一体に形成されている。尚、各第１〜第３ステータコア３０〜３４において、バックヨーク部３０ａ，３２ａ，３４ａとステータティース部３０ｂ，３２ｂ，３４ｂとは、それぞれ別体で設けられることとしてもよい。
【００１８】
第１〜第３ステータコア３０〜３４のステータティース３０ｂ，３２ｂ，３４ｂは、互いに軸方向に並ぶように設けられており、全体として上記のステータティース２６を構成する。また、ステータコイル２８は、ステータティース２６ごとに巻かれており、周方向に並んだステータティース２６間のスロットにおいては第１〜第３ステータコア３０〜３４を軸方向に貫くように形成されている。
【００１９】
第１及び第３ステータコア３０，３４はそれぞれ、絶縁コーティングされた複数の電磁鋼板を軸方向に積層して形成された電磁鋼板コアである。また、第２ステータコア３２は、鉄などの軟磁性材料、具体的には絶縁コーティングされた軟磁性体粉末を圧縮成型した材料で形成された圧粉コアである。第２ステータコア３２の軸方向における磁気抵抗は、第１及び第３ステータコア３０，３４の軸方向における磁気抵抗に比べて小さい。
【００２０】
ステータコア２４の外径側には、薄肉円筒状のヨーク３６が設けられている。ヨーク３６は、第１〜第３ステータコア３０〜３４の外周全周を覆うように形成されており、第１〜第３ステータコア３０〜３４を支持している。ヨーク３６は、第２ステータコア３２と同様に、絶縁コーティングされた軟磁性体粉末を圧縮成型した材料で形成された圧粉コアである。ヨーク３６の軸方向における磁気抵抗は、第１及び第３ステータコア３０，３４の軸方向における磁気抵抗よりも小さい。尚、ヨーク３６と第２ステータコア３２とは、互いに一体に形成されていてもよい。ヨーク３６は、第１ステータコア３０及び第３ステータコア３４の外径面に接着固定される。第１ステータコア３０と第３ステータコア３４とは、ヨーク３６及び第２ステータコア３２を介して互いに磁気的に結合される。
【００２１】
また、ステータコア２４は、ステータ１４をケース２０に取り付け固定するための外径側に突出する取付部３８を有している。取付部３８は、軸方向に積層する複数の電磁鋼板により形成されている。取付部３８は、第１ステータコア３０と一体に形成された取付部３８ａと、第３ステータコア３４と一体に形成された取付部３８ｂと、両取付部３８ａ，３８ｂで挟まれる取付部３８ｃと、を有している。取付部３８ｃは、第２ステータコア３２の外径側に配置されている。尚、取付部３８ｃは、軸方向に積層する複数の電磁鋼板により形成されることに代えて、第２ステータコア３２と一体に形成されることとしてもよい。取付部３８は、周方向に複数（例えば３個）設けられている。取付部３８には、軸方向に貫通する貫通穴４０が設けられている。ステータ１４は、取付部３８の貫通穴４０を貫通するボルト４２がケース２０に締結されることによりケース２０に固定される。
【００２２】
ロータ１２は、ステータ１４の内径側に配置されている。ロータ１２は、シャフト５０と、ロータコア５２と、を有している。シャフト５０は、軸方向に延びており、軸方向両端側でステータ１４の軸方向端部から延出している。尚、シャフト５０は、少なくとも軸方向一方側でステータ１４の軸方向端部から延出していればよい。シャフト５０は、所定の鉄損を有する材料、具体的にはＳ４５Ｃなどの炭素鋼で形成されている。ロータコア５２は、シャフト５０の外径側に配置されてそのシャフト５０に支持される外径側ロータコア５４を有している。外径側ロータコア５４は、中空円筒状に形成されており、シャフト５０の外径面に固定されている。
【００２３】
外径側ロータコア５４は、軸方向に分割されており、第１外径側ロータコア５６と、第２外径側ロータコア５８と、を有している。第１及び第２外径側ロータコア５６，５８はそれぞれ、中空円筒状に形成されており、シャフト５０の外径側に配置されてシャフト５０に支持されている。第１及び第２外径側ロータコア５６，５８はそれぞれ、絶縁コーティングされた複数の電磁鋼板を軸方向に積層して形成されている。第１外径側ロータコア５６と第２外径側ロータコア５８とは、互いに軸方向に環状の隙間６０を空けて離間している。隙間６０は、第１及び第２外径側ロータコア５６，５８の内径側の部位から外径側の部位にかけて略同じ大きさを有するように形成されている。
【００２４】
第１外径側ロータコア５６の外径面は、第１ステータコア３０の内径面と径方向で対向している。すなわち、第１外径側ロータコア５６の外径面と第１ステータコア３０の内径面とは互いに径方向で対向している。また、第２外径側ロータコア５８の外径面は、第３ステータコア３４の内径面と径方向で対向している。すなわち、第２外径側ロータコア５８の外径面と第３ステータコア３４の内径面とは互いに径方向で対向している。隙間６０は、第２ステータコア３２の内径面に面しており、第２ステータコア３２の内径側に設けられている。
【００２５】
第１外径側ロータコア５６の外周部には、ロータティース６２が形成されている。ロータティース６２は、第１外径側ロータコア５６の径方向外方に向けて突出している。ロータティース６２は、第１外径側ロータコア５６の外周面において周方向に複数（例えば、６個）設けられており、周方向に沿って等間隔で設けられている。
【００２６】
周方向において互いに隣接するロータティース６２の間にはそれぞれ、永久磁石６４がロータティース６２と隣り合うように取り付けられている。永久磁石６４は、第１外径側ロータコア５６の外径側に配置されている。永久磁石６４は、例えばフェライト磁石である。永久磁石６４は、周方向に複数（例えば、６個）設けられており、周方向に沿って等間隔で設けられている。各永久磁石６４は、周方向に所定の幅（角度）を有し、かつ、径方向に所定の厚さを有している。各永久磁石６４は、所定の極性（例えば、外径側をＮ極としかつ内径側をＳ極とする。）に着磁されている。
【００２７】
永久磁石６４の外径側端面とロータティース６２の外径側端面とは、軸中心から略同じ距離に形成されている。第１外径側ロータコア５６は、永久磁石６４で励磁された永久磁石励磁磁極と、永久磁石６４で励磁されていない非励磁の永久磁石非励磁磁極と、を有している。この永久磁石非励磁磁極は、ロータティース６２に形成される。これらの永久磁石励磁磁極と永久磁石非励磁磁極とは、周方向に交互に配置されている。第１外径側ロータコア５６は、所定角度ごとに極性の異なる磁極を有しており、永久磁石励磁磁極及び永久磁石非励磁磁極により周方向に所定数（例えば１２個）の極数を有している。
【００２８】
また、第２外径側ロータコア５８の外周部には、ロータティース６６が形成されている。ロータティース６６は、第２外径側ロータコア５８の径方向外方に向けて突出している。ロータティース６６は、第２外径側ロータコア５８の外周面において周方向に複数（例えば、６個）設けられており、周方向に沿って等間隔で設けられている。
【００２９】
周方向において互いに隣接するロータティース６６の間にはそれぞれ、永久磁石６８がロータティース６６と隣り合うように取り付けられている。永久磁石６８は、第２外径側ロータコア５８の外径側に配置されている。永久磁石６８は、例えばフェライト磁石である。永久磁石６８は、周方向に複数（例えば、６個）設けられており、周方向に沿って等間隔で設けられている。各永久磁石６８は、周方向に所定の幅（角度）を有し、かつ、径方向に所定の厚さを有している。各永久磁石６８は、上記の永久磁石６４の極性とは異なる所定の極性（例えば、外径側をＳ極としかつ内径側をＮ極とする。）に着磁されている。すなわち、永久磁石６８と永久磁石６４とは、互いに反転した極性を有している。
【００３０】
永久磁石６８の外径側端面とロータティース６６の外径側端面とは、軸中心から互いに略同じ距離になる位置に形成されている。第２外径側ロータコア５８は、永久磁石６８で励磁された永久磁石励磁磁極と、永久磁石６８で励磁されていない非励磁の永久磁石非励磁磁極と、を有している。この永久磁石非励磁磁極は、ロータティース６６に形成される。これらの永久磁石励磁磁極と永久磁石非励磁磁極とは、周方向に交互に配置されている。第２外径側ロータコア５８は、所定角度ごとに極性の異なる磁極を有しており、永久磁石励磁磁極及び永久磁石非励磁磁極により周方向に第１外径側ロータコア５６の極数と同じ所定数（例えば１２個）の極数を有している。
【００３１】
第１外径側ロータコア５６の永久磁石励磁磁極と、第２外径側ロータコア５８の永久磁石非励磁磁極とは、軸方向で上記の隙間６０を介して互いに対向配置されている。すなわち、第１外径側ロータコア５６の永久磁石６４と第２外径側ロータコア５８のロータティース６６とは、軸方向で上記の隙間６０を介して互いに対向配置されている。また、第１外径側ロータコア５６の永久磁石非励磁磁極と、第２外径側ロータコア５８の永久磁石励磁磁極とは、軸方向で上記の隙間６０を介して互いに対向配置されている。すなわち、第１外径側ロータコア５６のロータティース６２と第２外径側ロータコア５８の永久磁石６８とは、軸方向で上記の隙間６０を介して互いに対向配置されている。
【００３２】
上記の隙間６０には、すなわち、第１外径側ロータコア５６と第２外径側ロータコア５８との軸方向間には、ロータティース６２，６６の永久磁石非励磁磁極を励磁する励磁コイル７０が配置されている。励磁コイル７０は、銅線などの電線からなり、隙間６０の略全域を埋めている。励磁コイル７０は、シャフト５０の回りに環状に形成されており、トロイダル巻きされている。励磁コイル７０は、径方向各部における軸方向の厚さが互いに略均一となるように形成されている。励磁コイル７０は、シャフト５０の外径側に配置されていると共に、第２ステータコア３２の内径側に配置されており、第２ステータコア３２と径方向で対向している。
【００３３】
励磁コイル７０は、ステータ１４（具体的には、ステータコア２４の第２ステータコア３２）に対して固定されている。励磁コイル７０のステータ１４への固定は、保持部材７１を用いて行われる。保持部材７１は、環状の励磁コイル７０を内径側から保持できるように、断面Ｕ字状又は断面コの字状に形成された樹脂などからなるクリップ部材である。保持部材７１は、シャフト５０の回りの周方向に複数設けられている。励磁コイル７０は、複数の保持部材７１がそれぞれ、励磁コイル７０の径方向内側端面及び軸方向端面に当接してその励磁コイル７０を保持しつつステータ１４に取り付けられることにより、ステータ１４に固定される。図５には、周方向に複数設けられた保持部材７１により励磁コイル７０がステータ１４に固定される状態が示されている。
【００３４】
尚、励磁コイル７０をステータ１４に固定する手法としては、励磁コイル７０を第１〜第３ステータコア３０〜３４に直接固定することとしてもよいし、例えば、第１ステータコア３０及び第３ステータコア３４の互いに面する軸方向端面、又は、第２ステータコア３２の内径面に穴を空け、その穴を通して保持部材７１を引っ掛けることにより、励磁コイル７０のステータ１４への固定を実現することとしてもよい。
【００３５】
励磁コイル７０のリード線７７は、ステータ１４内を通って、具体的には図１に示す如く、ステータ１４のステータコア２４が有するステータティース２６間のスロット内を軸方向に貫くように通って外部に引き出され、コントローラに接続される。リード線７７は、ステータティース２６間のスロットにおいて、ステータコイル２８に対して絶縁されている。励磁コイル７０には、コントローラから直流電流が供給される。励磁コイル７０に直流電流が供給されると、その励磁コイル７０の内径側（軸中心側）を軸方向に貫く磁束が発生する。この磁束量は、励磁コイル７０に供給される直流電流に応じた大きさである。
【００３６】
シャフト５０は、中空形状に形成されている。シャフト５０は、径が比較的大きな大径円筒部７２と、径が比較的小さな小径円筒部７４，７６と、を有している。小径円筒部７４，７６は、軸方向両端に設けられている。シャフト５０は、小径円筒部７４，７６において軸受１６，１８を介してケース２０に支持される。大径円筒部７２は、軸方向中央に設けられており、軸方向両端の小径円筒部７４，７６に挟まれている。第１及び第２外径側ロータコア５６，５８は、大径円筒部７２の外径側に配置されてその大径円筒部７２に支持されており、その大径円筒部７２の外径面に固定されている。
【００３７】
また、ロータコア５２は、シャフト５０の内径側に配置されてそのシャフト５０に支持される内径側ロータコア８０を有している。内径側ロータコア８０は、ロータコア５２の第１外径側ロータコア５６及び第２外径側ロータコア５８並びに励磁コイル７０の内径側に配置されている。シャフト５０の大径円筒部７２内には、中空空間８２が形成されている。内径側ロータコア８０は、大径円筒部７２の中空空間８２内に収容されており、大径円筒部７２の内径面に接着固定されている。内径側ロータコア８０は、軟磁性材料具体的には絶縁コーティングされた軟磁性体粉末を圧縮成型した材料で形成されている。内径側ロータコア８０は、鉄損がシャフト５０の鉄損に比べて小さい材料で形成されている。
【００３８】
内径側ロータコア８０は、周方向に分割されており、軸方向から見て扇状に形成された複数（例えば６個）のロータコア片８４からなる。内径側ロータコア８０の周方向における分割は、周方向において等間隔（等角度）で行われ、各ロータコア片８４は、互いに同じ形状を有している。内径側ロータコア８０の周方向における分割数すなわちロータコア片８４の数は、外径側ロータコア５４における第１及び第２外径側ロータコア５６，５８の極数又はその極数の約数である。例えば、極数が“１２”である場合は、分割数は“２”、“３”、“４”、“６”、又は“１２”である（図３及び図４において分割数は“６”である）。
【００３９】
内径側ロータコア８０の周方向における分割は、また、ロータ１２やシャフト５０の軸中心と、ロータ１２の第１及び第２外径側ロータコア５６，５８において周方向に交互に配置された永久磁石６４，６８及びロータティース６２，６６（すなわち、永久磁石励磁磁極及び永久磁石非励磁磁極）のうちの二以上のものの各周方向中心と、を通る線上で行われる。すなわち、内径側ロータコア８０の周方向における分割面を含む各平面はそれぞれ、ロータ１２やシャフト５０の軸中心を通ると共に、何れかの永久磁石６４，６８及びロータティース６２，６６（すなわち、永久磁石励磁磁極及び永久磁石非励磁磁極）の周方向中心を通る。
【００４０】
また、内径側ロータコア８０は、軸方向端部に軸方向に空いた切欠穴８６，８８を有している。切欠穴８６，８８は、軸方向両端に設けられている。切欠穴８６，８８は、径が軸方向端面から軸方向中央にかけて小さくなるようにテーパ状又は階段状に形成されている。切欠穴８６，８８の軸方向端部（最浅部）の径は、シャフト５０の大径円筒部７２の内径と略一致し、かつ、切欠穴８６，８８の軸方向中央部（最深部）の径は、所定の径である。内径側ロータコア８０は、軸方向中央部で径方向に所定の厚みを有する一方、軸方向両端部それぞれで軸方向中央部の厚みよりも小さい厚みを有する。シャフト５０の大径円筒部７２の径方向の厚みは、モータトルクを伝達するのに必要な強度を維持するような厚さに設定され、内径側ロータコア８０の軸方向中央部における径方向の厚みは、励磁コイル７０によって発生する磁束が飽和しない所定の厚さに設定されるため、内径側ロータコア８０の軸方向中央部における径方向の厚みは、シャフト５０の大径円筒部７２の径方向の厚みよりも大きい。
【００４１】
切欠穴８６と切欠穴８８とは、互いに軸方向中央側で連通しており、最深部同士で互いに軸方向に貫通する貫通穴８９を通じて接続している。すなわち、内径側ロータコア８０は、貫通穴８９が形成されるように中空形状に形成されている。内径側ロータコア８０の切欠穴８６，８８及び貫通穴８９はすべて、シャフト５０の軸中心線上に設けられている。内径側ロータコア８０の貫通穴８９は、切欠穴８６，８８の最深部の径と略同じ径を有している。
【００４２】
ロータ１２は、軸方向に２分割されている。シャフト５０は、軸方向に２分割されており、互いに嵌合する２つのカップ状部材９０，９２からなる。シャフト５０の軸方向分割位置は、軸方向の略中央である。カップ状部材９０は、小径円筒部７４と、大径円筒部７２の一部（具体的には、小径円筒部７４に接続する側の半分）と、を有している。カップ状部材９２は、小径円筒部７６と、大径円筒部７２の一部（具体的には、小径円筒部７６に接続する側の半分）と、を有している。シャフト５０は、カップ状部材９０とカップ状部材９２とが互いに嵌合することにより形成される。カップ状部材９０には第１外径側ロータコア５６が、また、カップ状部材９２には第２外径側ロータコア５８が、それぞれ支持される。第１外径側ロータコア５６はカップ状部材９０の外径面に、また、第２外径側ロータコア５８はカップ状部材９２の外径面に、それぞれ固定される。
【００４３】
カップ状部材９０，９２にはそれぞれ、軸中心上で軸方向に空いたボルト穴９４，９６が形成されている。ボルト穴９４，９６は、内径側ロータコア８０の貫通穴８９の径と略同じ径を有している。カップ状部材９０，９２のボルト穴９４，９６及び内径側ロータコア８０の貫通穴８９には、ボルト９８が挿入される。カップ状部材９０とカップ状部材９２とは、互いに嵌合しつつ、ボルト９８により締結される。
【００４４】
尚、内径側ロータコア８０は、軸方向に２分割されていてもよい。この場合、内径側ロータコア８０の軸方向分割位置は、シャフト５０の軸方向分割位置に対応していてもよく、軸方向の略中央であってもよい。また、内径側ロータコア８０の分割された一方はシャフト５０のカップ状部材９０の内径面に、また、内径側ロータコア８０の分割された他方はカップ状部材９２の内径面に、それぞれ接着固定されることとすればよい。
【００４５】
上記のハイブリッド励磁式回転電機１０の構造において、環状の励磁コイル７０に直流電流が供給されると、その励磁コイル７０の内径側（軸中心側）を軸方向に貫く磁束が発生する。この励磁コイル７０を用いた電磁石による磁束は、第１又は第２外径側ロータコア５６，５８の永久磁石非励磁磁極→内径側ロータコア８０→第２又は第１外径側ロータコア５８，５６の永久磁石非励磁磁極→エアギャップ２２→ステータコア２４→エアギャップ２２→第１又は第２外径側ロータコア５６，５８の永久磁石非励磁磁極からなる経路で流通する。かかる磁束が発生すると、第１及び第２外径側ロータコア５６，５８の永久磁石非励磁磁極が励磁される。この電磁石による磁束は、永久磁石６４，６８による磁束を弱め或いは強める。また、この電磁石による磁束量は、励磁コイル７０に流す直流電流の大きさに応じて調整される。
【００４６】
従って、本実施例によれば、永久磁石６４，６８による磁束と励磁コイル７０を用いた電磁石による磁束との合成磁束によりロータ１２をステータ１４回りに回転させるトルクを調整することができ、そのロータ１２を適切に回転させることができる。
【００４７】
本実施例のハイブリッド励磁式回転電機１０において、励磁コイル７０は、ステータ１４に固定されている。このため、励磁コイル７０に対してロータ回転に伴う遠心力に対応するための補強等を施すことは不要であり、また、励磁コイル７０から外部電線を取り出すためのスリップリングを設置することは不要であるので、励磁コイル７０自体の設置スペースが減少するのを回避することができ、その設置スペースの極大化を図ることができ、或いは、回転電機１０の装置自体が大型化するのを回避することができる。
【００４８】
また、励磁コイル７０は、ステータ１４に固定されつつ、ロータ１２の第１外径側ロータコア５６と第２外径側ロータコア５８との軸方向に空いた隙間６０に配置されている。この隙間６０は、上記の如く、第１及び第２外径側ロータコア５６，５８の内径側の部位から外径側の部位にかけてすなわち径方向各部について略同じ大きさを有するように形成されている。また、励磁コイル７０は、径方向各部における軸方向の厚さが互いに略均一となるように形成されている。また、励磁コイル７０は、軸方向から見た径方向位置については第１外径側ロータコア５６及び第２外径側ロータコア５８と重なる一方で、径方向から見た軸方向位置については第１外径側ロータコア５６及び第２外径側ロータコア５８と重ならないように配置形成されており、軸方向両端部それぞれの軸方向位置が共に第１外径側ロータコア５６と第２外径側ロータコア５８との隙間６０内にあるように配置形成されている。
【００４９】
すなわち、励磁コイル７０は、径方向内側端部の径方向位置が第１外径側ロータコア５６及び第２外径側ロータコア５８の径方向外側端部の径方向位置よりも軸中心寄りにあり、かつ、第１外径側ロータコア５６と第２外径側ロータコア５８との隙間６０内においてロータ１２側と対向する対向面が径方向内側に向いた面（すなわち、シャフト５０の外径面と対向する軸中心に向いた面）及び軸方向に向いた面（すなわち、外径側ロータコア５６，５８と対向する面）であるように配置形成されている。この点、励磁コイル７０がロータ１２側と対向する対向面に、励磁コイル７０の径方向外側に向いた面は含まれず、励磁コイル７０の外径側にロータ１２の構成部品が存在しない。
【００５０】
第１外径側ロータコア５６の径方向外側端部における第２外径側ロータコア５８側の軸方向端部の軸方向位置は、励磁コイル７０の第１外径側ロータコア５６側の軸方向端部の軸方向位置に対して、軸方向で第２外径側ロータコア５８側とは反対側とされる。また、第２外径側ロータコア５８の径方向外側端部における第１外径側ロータコア５６側の軸方向端部の軸方向位置は、励磁コイル７０の第２外径側ロータコア５８側の軸方向端部の軸方向位置に対して、軸方向で第１外径側ロータコア５６側とは反対側とされる。
【００５１】
ステータ１４の軸方向両側それぞれに設けられた第１ステータコア３０及び第３ステータコア３４は、径方向にエアギャップ２２を介して第１外径側ロータコア５６及び第２外径側ロータコア５８と対向している。また、ステータ１４の軸方向中央に設けられた第２ステータコア３２は、径方向に励磁コイル７０に隣接して対向している。この点、励磁コイル７０は、ステータ１４に固定されつつ、ステータコア２４の本体から径方向内側（すなわち軸中心）に向けて突出して、シャフト５０の外径側にある第１外径側ロータコア５６と第２外径側ロータコア５８との隙間６０内に挿入されるように設けられている。
【００５２】
かかる構造においては、励磁コイル７０を含む径方向についてのロータ１２とステータ１４とのギャップが、励磁コイル７０の内径面とロータ１２とのギャップのみとなるので、ステータ１４に固定された励磁コイルがロータ１２の内奥部に配置される構造と異なり、その励磁コイル７０を含む径方向についてのロータ１２とステータ１４とのギャップを最小限に抑制することができる。このため、この点からも、励磁コイル７０自体の設置スペースが減少するのを回避することができ、その設置スペースの極大化を図ることができ、或いは、回転電機１０の装置自体が大型化するのを回避することができる。
【００５３】
また、ステータ１４に固定された励磁コイル７０は、ステータコア２４の本体に対して内径側すなわち軸中心寄りに配置される。このため、その励磁コイル７０の外径側にステータコア２４を構成する第２ステータコア３２を配置するための多くのスペースを確保することができるので、励磁コイル７０の外径側で磁路となり得るステータコア２４の径方向幅を大きくすることが可能である。また、励磁コイル７０の設置スペースとして径方向外側に多くのスペースを確保することができるので、所望の磁気回路を形成するために励磁コイル７０の軸方向長さを大きくすることは不要であり、回転電機１０自体の軸方向全長が大きくなるのを防止することができる。
【００５４】
また、その励磁コイル７０は、ロータコア５２に対して径方向外側寄りに配置される。具体的には、励磁コイル７０は、径方向外側端部の径方向位置がロータ１２の第１及び／又は第２外径側ロータコア５６，５８とステータ１４の第１及び／又は第３ステータコア３０，３４との間のエアギャップ２２の径方向位置に対応する領域に重なるように配置形成される。
【００５５】
このため、励磁コイル７０の内径側に多くのスペースを確保することができるので、励磁コイル７０の内径側での磁路断面積或いはシャフト５０の断面積を大きくとることが可能である。また、励磁コイル７０の設置スペースを、ロータ１２の第１及び／又は第２外径側ロータコア５６，５８とステータ１４の第１及び／又は第３ステータコア３０，３４との間のエアギャップ２２の径方向位置に対応する領域まで延ばすことができ、その励磁コイル７０の設置スペースとしてその径方向内側に多くのスペースを確保することができるので、その所望の磁気回路を形成するために励磁コイル７０の軸方向長さを大きくすることは不要であり、回転電機１０自体の軸方向全長が大きくなるのを防止することができる。
【００５６】
従って、本実施例の構造によれば、励磁コイル７０の外径側及び内径側でのステータコア２４やロータ１２を軸方向に流れる磁束の集中を抑制することができ、ステータコイル２８への通電による回転磁界発生時や励磁コイル７０への通電による磁束発生時に所望の磁路を効果的に形成することができると共に、回転電機１０の装置自体が大型化するのを回避することができる。このように、本実施例のハイブリッド励磁式回転電機１０によれば、永久磁石非励磁磁極を励磁する励磁コイル７０を適切な位置に配置することで、所望の磁気回路形成をサイズを大型化することなく実現することが可能である。
【００５７】
このため、本実施例によれば、ロータ１２を回転させるトルクを効率的に発生させることができ、ロータ１２を回転させる際のトルクアップを図ることができ、これにより、大きなトルクを発生させるうえで装置自体の大型化を抑制することができるので、永久磁石６４，６８として磁力の比較的小さなフェライト磁石を用いても、所望のトルク性能を発揮させることが可能であるので、所望のトルク性能を発揮させつつ、磁力の比較的大きな例えばネオジム磁石を用いるのを不要とすることが可能である。
【００５８】
また、本実施例において、励磁コイル７０のリード線７７は、ステータ１４のステータ１４のステータコア２４が有するステータティース２６間のスロット内を軸方向に貫くように通って外部に引き出される。このため、リード線７７を外部に引き出すために、ステータ１４自体に貫通穴を空けることは不要であり、また、その引き出しのための専用部材などを取り付けることは不要であるので、リード線７７の取り回しを容易に行うことができ、また、回転電機１０の装置自体が大型化するのを回避することができる。
【００５９】
尚、上記の第１実施例においては、第１及び第２外径側ロータコア５６，５８の永久磁石６４，６８で励磁された永久磁石励磁磁極が特許請求の範囲に記載した「第１磁極」に、永久磁石６４，６８で励磁されていない永久磁石非励磁磁極が特許請求の範囲に記載した「第２磁極」に、第１及び第２外径側ロータコア５６，５８が特許請求の範囲に記載した「第１ロータコア」及び「第２ロータコア」に、それぞれ相当している。
【００６０】
ところで、上記の第１実施例においては、励磁コイル７０のリード線７７を、ステータ１４のステータコア２４が有するステータティース２６間のスロット内を軸方向に貫くように通って外部に引き出すこととしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、ステータ１４内であれば、例えばステータコア２４内部を貫通して外部に引き出すこととしてもよい。
【実施例２】
【００６１】
図７は、本発明の第２実施例であるハイブリッド励磁式回転電機１００の構造を表した斜視図を示す。尚、図７には、一部がカットされたハイブリッド励磁式回転電機１００が示されている。また、図７において、上記図１に示す構成と同一の部分については、同一の符号を付してその説明を省略又は簡略する。図８は、本実施例のハイブリッド励磁式回転電機１００を構成する保持部材の斜視図を示す。図９は、本実施例のハイブリッド励磁式回転電機１００の要部断面図を示す。また、図１０は、本実施例のハイブリッド励磁式回転電機１００を構成する取付部材を軸中心側から見た際の図を示す。
【００６２】
本実施例において、ハイブリッド励磁式回転電機１００は、ロータ１２を回転させる回転磁界を発生させるステータ１０２を備えている。ステータ１０２は、上記した第１実施例のステータ１４と同様に、ロータ１２の外径側に配置されており、ロータ１２に対して径方向にエアギャップ２２を介して対向している。ステータ１０２は、中空円筒状のステータコア１０４と、そのステータコア１０４の内周面に軸中心に向けて突出したステータティース２６に巻き付けられたステータコイル２８と、を有している。
【００６３】
ステータコア１０４は、軸方向に分割されており、第１ステータコア１０６と、第２ステータコア１０８と、第３ステータコア１１０と、を有している。第１〜第３ステータコア１０６〜１１０は、互いに軸方向に並んでいる。第１及び第３ステータコア１０６，１１０は、軸方向両端に配置されている。第２ステータコア１０８は、軸方向中央に配置されており、軸方向で第１ステータコア１０６と第３ステータコア１１０とに挟まれている。ステータコア１０４は、軸方向中央の第２ステータコア１０８と、その第２ステータコア１０８を軸方向両側で挟む第１及び第３ステータコア１０６，１１０と、に軸方向で分割されている。
【００６４】
第１〜第３ステータコア１０６〜１１０は、それぞれ中空円筒状に形成されており、互いに略同じ外径を有している一方、互いに異なる内径を有している。第１及び第３ステータコア１０６，１１０は互いに略同じ内径を有していると共に、第２ステータコア１０８は、図７に示す如く、第１及び第３ステータコア１０６，１１０の内径よりも大きな内径を有している。このため、ステータコア１０４には、第２ステータコア１０８の内径側に、第２ステータコア１０８の内径と第１及び第２ステータコア１０６，１１０の内径との差分の厚みを有する溝１１２が形成される。溝１１２は、第１外径側ロータコア５６と第２外径側ロータコア５８との間の隙間６０に対してその外径側に面している。
【００６５】
第１〜第３ステータコア１０６〜１１０はそれぞれ、円環状に形成されたバックヨーク部と、そのバックヨーク部の内周面から軸中心に向けて突出するステータティース部と、からなる。各第１〜第３ステータコア１０６〜１１０において、バックヨーク部とステータティース部とは互いに一体に形成されている。尚、各第１〜第３ステータコア１０６〜１１０において、バックヨーク部とステータティース部とは、それぞれ別体で設けられることとしてもよい。上記した溝１１２は、第２ステータコア１０８のステータティース部の内径側に設けられる。
【００６６】
第１〜第３ステータコア１０６〜１１０のステータティース部は、互いに軸方向に並ぶように設けられており、全体として上記のステータティース２６を構成する。また、ステータコイル２８は、ステータティース２６ごとに巻かれており、周方向に並んだステータティース２６間のスロットにおいては第１〜第３ステータコア１０６〜１１０を軸方向に貫くように形成されている。
【００６７】
第１及び第３ステータコア１０６，１１０はそれぞれ、絶縁コーティングされた複数の電磁鋼板を軸方向に積層して形成された電磁鋼板コアである。また、第２ステータコア１０８は、鉄などの軟磁性材料、具体的には絶縁コーティングされた軟磁性体粉末を圧縮成型した材料で形成された圧粉コアである。第２ステータコア１０８の軸方向における磁気抵抗は、第１及び第３ステータコア１０６，１１０の軸方向における磁気抵抗に比べて小さい。
【００６８】
ステータコア１０４の外径側には、薄肉円筒状のヨーク３６が設けられている。ヨーク３６は、第１〜第３ステータコア１０６〜１１０の外周全周を覆うように形成されており、第１〜第３ステータコア１０６〜１１０を支持している。ヨーク３６は、第２ステータコア１０８と同様に、絶縁コーティングされた軟磁性体粉末を圧縮成型した材料で形成された圧粉コアである。ヨーク３６の軸方向における磁気抵抗は、第１及び第３ステータコア１０６，１１０の軸方向における磁気抵抗よりも小さい。尚、ヨーク３６と第２ステータコア１０８とは、互いに一体に形成されていてもよい。ヨーク３６は、第１ステータコア１０６及び第３ステータコア１１０の外径面に接着固定される。第１ステータコア１０６と第３ステータコア１１０とは、ヨーク３６及び第２ステータコア１０８を介して互いに磁気的に結合される。
【００６９】
また、ステータコア１０４は、ステータ１０２をケース２０に取り付け固定するための外径側に突出する取付部３８を有している。取付部３８は、第１ステータコア１０６と一体に形成された取付部３８ａと、第３ステータコア１１０と一体に形成された取付部３８ｂと、両取付部３８ａ，３８ｂで挟まれる取付部３８ｃと、を有している。取付部３８ｃは、第２ステータコア１０８の外径側に配置されている。尚、取付部３８ｃは、軸方向に積層する複数の電磁鋼板により形成されることに代えて、第２ステータコア１０８と一体に形成されることとしてもよい。
【００７０】
第１外径側ロータコア５６と第２外径側ロータコア５８との軸方向間の隙間６０には、ロータティース６２，６６の永久磁石非励磁磁極を励磁する励磁コイル１１４が配置されている。励磁コイル１１４は、銅線などの導線からなり、隙間６０の略全域を埋めている。励磁コイル１１４は、シャフト５０の回りに環状に形成されており、トロイダル巻きされている。励磁コイル１１４は、径方向各部における軸方向の厚さが互いに略均一となるように形成されている。励磁コイル１１４は、シャフト５０の外径側に配置されていると共に、第２ステータコア１０８の内径側に配置されており、第２ステータコア１０８と径方向で対向している。
【００７１】
励磁コイル１１４のリード線７７は、ステータ１０２内を通って、具体的には図７に示す如く、ステータ１０２のステータコア１０４が有するステータティース２６間のスロット内を軸方向に貫くように通って外部に引き出され、コントローラに接続される。励磁コイル１１４には、コントローラから直流電流が供給される。励磁コイル１１４に直流電流が供給されると、その励磁コイル１１４の内径側（軸中心側）を軸方向に貫く磁束が発生する。この磁束量は、励磁コイル１１４に供給される直流電流に応じた大きさである。
【００７２】
励磁コイル１１４は、ステータ１０２（具体的には、ステータコア１０４の第２ステータコア１０８）に対して固定されている。励磁コイル１１４のステータ１０２への固定は、保持部材１１６及び取付部材１１８を用いて行われる。保持部材１１６は、環状の励磁コイル１１４を内径側から保持できるように、断面Ｕ字状又は断面コの字状に形成された樹脂などからなるクリップ部材である。保持部材１１６は、シャフト５０の回りの周方向に複数（例えば、１２個や１８個であって、ステータティース２６の数と同数であるのがよい。）設けられている。
【００７３】
各保持部材１１６はそれぞれ、底部１２０と、底部１２０を挟んで二股状に形成された支持部１２２，１２４を有している。各保持部材１１６はそれぞれ、底部１２０が軸中心側に位置しつつ支持部１２２，１２４がそれぞれ径方向外側に向けて延びかつ互いに軸方向で所定距離離れて対向するように配置される。各保持部材１１６はそれぞれ、底部１２０が励磁コイル１１４の径方向内側端面に当接可能にかつ支持部１２２，１２４が励磁コイル１１４の軸方向端面に当接して励磁コイル１１４を保持する。
【００７４】
保持部材１１６の底部１２０の幅（すなわち、ロータ１２やシャフト５０が延びる軸方向の長さ）及び支持部１２２，１２４の高さ（すなわち、ロータ１２やシャフト５０の径方向の長さ）はそれぞれ、所望の電磁力が得られるように励磁コイル１１４の導線の太さや巻数などに基づいて予め定められている。保持部材１１６は、支持部１２２，１２４の軸方向の離間距離が可変されるように弾性を有している。支持部１２２，１２４は、底部１２０との接続部位では軸方向にほとんど変位しないが、先端側ほど軸方向に大きく変位することが可能である。
【００７５】
支持部１２２，１２４は、保持部材１１６をステータ１０２に対して固定するための爪部１２６，１２８を有している。爪部１２６，１２８は、支持部１２２，１２４の先端に設けられている。支持部１２２の爪部１２６と支持部１２４の爪部１２８とは、互いに軸方向外向き（軸方向反対向き）に突出している。
【００７６】
また、上記の取付部材１１８は、ステータコア１０４に形成された溝１１２の形状に合致するように形成された樹脂などからなる部材である。取付部材１１８は、保持部材１１６の数と同数だけ設けられていてもよいが、溝１１２を塞ぐように環状に形成されていてもよい。取付部材１１８は、第２ステータコア１０８の内径側に形成された溝１１２に嵌るように固定配置される。取付部材１１８は、第２ステータコア１０８のステータティース部の内径面や第１及び第３ステータコア１０６，１１０の軸方向端面に接着などにより固定される。
【００７７】
取付部材１１８がステータ１０２に固定されると、その取付部材１１８の外径面と第２ステータコア１０８の内径面との間には、少なくとも保持部材１１６の支持部１２２，１２４の先端（具体的には、爪部１２６，１２８）が進入できるスペースが形成される。取付部材１１８には、保持部材１１６が取り付けられる。取付部材１１８は、保持部材１１６の支持部１２２，１２４の二股それぞれが挿入される２つの挿入穴１３０，１３２と、挿入穴１３０，１３２に隣接して爪部１２６，１２８が引っ掛かる座部１３４，１３６と、を有している。
【００７８】
挿入穴１３０，１３２はそれぞれ、保持部材１１６の支持部１２２，１２４の先端の爪部１２６，１２８全体が挿入できるような大きさに形成されている。挿入穴１３０，１３２はそれぞれ、径方向内側から径方向外側にかけて略均一の大きさとなるように形成されている。取付部材１１８において形成される挿入穴１３０と挿入穴１３２とが離間する距離は、保持部材１１６の支持部１２２，１２４同士が常態で離間する距離よりも僅かに小さくなるように設定されている。
【００７９】
図１１は、本実施例のハイブリッド励磁式回転電機１００の効果を説明するための、対比例の要部断面図を示す。尚、図１１（Ａ）には電磁力発生前の状況を、また、図１１（Ｂ）には電磁力発生後の状況を、それぞれ示す。
【００８０】
本実施例の構造は、上記した第１実施例の構造と略同じである。このため、本実施例のハイブリッド励磁式回転電機１００によれば、上記した第１実施例のハイブリッド励磁式回転電機１０の効果と略同じ効果を得ることが可能である。
【００８１】
また、本実施例の構造において、互いに軸方向に分割された第１ステータコア１０６と第３ステータコア１１０との間の隙間６０に配置される励磁コイル１１４をステータ１０２に固定するうえで、まず、取付部材１１８が第２ステータコア１０８の内径側の溝１１２に嵌るように固定配置され、励磁コイル１１４がその取付部材１１８の内径側に配置される。
【００８２】
そして、保持部材１１６の支持部１２２，１２４が取付部材１１８の挿入穴１３０，１３２に挿入され、次に、その支持部１２２，１２４の爪部１２６，１２８が座部１３４，１３６に引っ掛かることで、保持部材１１６が取付部材１１８に取り付けられる。この場合には、保持部材１１６が、その底部１２０及び支持部１２２，１２４が励磁コイル１１４に当接することで励磁コイル１１４を保持して、励磁コイル１１４がステータ１０２に対して固定される。
【００８３】
従って、本実施例のハイブリッド励磁式回転電機１００の構造によれば、ロータティース６２，６６の永久磁石非励磁磁極を励磁する励磁コイル１１４を、ステータ１０２に対して所望の位置に適切に配置して固定することができる。このため、本実施例によれば、ハイブリッド励磁式回転電機１００の有するロータティース６２，６６に設けられた永久磁石非励磁磁極を励磁するための性能を所望の性能まで高めることが可能である。
【００８４】
更に、本実施例において、励磁コイル１１４をステータ１０２に固定するためのクリップ部材としての保持部材１１６は、それぞれ先端に爪部１２６，１２８が設けられた二股状に形成された支持部１２２，１２４を有している。これらの爪部１２６，１２８は、互いに軸方向外向きに突出している。また、保持部材１１６が取り付けられる取付部材１１８は、保持部材１１６の支持部１２２，１２４が挿入される挿入穴１３０，１３２を有している。これらの挿入穴１３０，１３２同士が離間する距離は、保持部材１１６の支持部１２２，１２４同士が常態で離間する距離よりも僅かに小さくなるように設定されている。
【００８５】
かかる構造においては、励磁コイル１１４がステータ１０２に固定される過程で、保持部材１１６の支持部１２２，１２４の先端同士の離間距離が常態よりも縮められながらその支持部１２２，１２４の先端が取付部材１１８の挿入穴１３０，１３２に挿入される。そして、その挿入後、保持部材１１６の支持部１２２，１２４の先端同士の離間距離が常態に戻る途中で、支持部１２２，１２４が取付部材１１６の挿入穴１３０，１３２の内面に当接して支持部１２２，１２４の爪部１２６，１２８が取付部材１１８の座部１３４，１３６に引っ掛かる。かかる状態が実現されると、保持部材１１６が取付部材１１８に取り付け固定されて、励磁コイル１１４がステータ１０２に固定される。
【００８６】
このように、本実施例において励磁コイル１１４をステータ１０２へ固定する手法によれば、その固定後、励磁コイル１１４への通電によってロータティース６２，６６の永久磁石非励磁磁極が励磁される際にその励磁コイル１４に軸方向外側に向く電磁力（図９に矢印で示す。）が発生しても、保持部材１１６の支持部１２２，１２４が軸方向外側にそれ以上変位することはなく、爪部１２６，１２８が取付部材１１８の座部１３４，１３６から外れることはないので、保持部材１１６の取付部材１１８への取付固定が維持される。
【００８７】
一方、図１１に示す如き、保持部材１１６の支持部１２２，１２４の先端にある爪部２００，２０２が互いに軸方向内向きに突出し、かつ、挿入穴１３０，１３２同士の離間する距離がその保持部材１１６の支持部１２２，１２４同士が常態で離間する距離よりも僅かに大きくなるように設定される対比例の構造では、上記の電磁力（図１１に矢印で示す。）が発生すると、同図（Ｂ）に示す如く、保持部材１１６の支持部１２２，１２４が軸方向外側に変位して、爪部２００，２０２が取付部材１１８の座部２０４から外れることがあるので、保持部材１１６の取付部材１１８への取付固定が維持されないおそれがある。
【００８８】
従って、本実施例のハイブリッド励磁式回転電機１００によれば、上記の対比例のものとは異なり、励磁コイル１１４に軸方向外側に向く電磁力が発生する状況でも、爪部１２６，１２８が取付部材１１８の座部１３４，１３６から外れるのを防止することができ、励磁コイル１１４を保持する保持部材１１６の取付部材１１８への取付固定を確実に確保することができる。このため、励磁コイル１１４に軸方向外側に向く電磁力が発生する状況でも、永久磁石非励磁磁極を励磁するための性能を所望の性能に維持させることが可能となっている。
【００８９】
尚、上記の第２実施例においては、第１及び第３ステータコア１０６，１１０が特許請求の範囲に記載した「第１端部ステータコア」及び「第２端部ステータコア」に、第２ステータコア１０８が特許請求の範囲に記載した「中央部ステータコア」に、保持部材１１６が特許請求の範囲に記載した「コイル保持部材」に、取付部材１１８が特許請求の範囲に記載した「固定用取付部材」に、それぞれ相当している。
【００９０】
ところで、上記の第２実施例においては、取付部材１１８に設けられた挿入穴１３０，１３２がそれぞれ、径方向内側から径方向外側にかけて略均一の大きさとなるように形成されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、径方向内側から径方向外側にかけて異なる大きさとなるように形成されることとしてもよい。
【００９１】
具体的には、挿入穴１３０，１３２のうち少なくとも何れか一方（図１２及び図１３（Ａ）においては、挿入穴１３２のみ）を、保持部材１１６の支持部１２２，１２４の二股が挿入される入口側（内径側）の大きさＬｉがその出口側（外径側）の大きさＬｏよりも、その挿入穴１３０，１３２に挿入される爪部１２６，１２８が突出する軸方向に大きくなるように、すなわち、入口側の軸方向内側端部の軸方向位置と出口側の軸方向内側端部の軸方向位置とが共通しつつ入口側の軸方向外側端部の軸方向位置が出口側の軸方向外側端部の軸方向位置よりも軸方向外側に位置するように形成する。挿入穴１３０の軸方向外側端部の軸方向位置と挿入穴１３２の軸方向外側端部の軸方向位置との距離は、入口側（距離Ｘｉ）に比べて出口側（距離Ｘｏ）の方が小さい（Ｘｉ＞Ｘｏ）。
【００９２】
かかる変形例の構造においては、保持部材１１６を取付部材１１８に取り付けるうえで、その保持部材１１６の支持部１２２，１２４の先端同士の離間距離を常態よりも縮めることが必要であるが、その支持部１２２，１２４の先端の爪部１２６，１２８が取付部材１１８の入口を通過して出口に達する直前のタイミングまでは、上記の離間距離を常態よりも縮めることは不要であり、その爪部１２６，１２８が取付部材１１８の出口に達する直前のタイミングになって初めて、上記の離間距離を常態よりも縮めることとすれば十分である。
【００９３】
かかる図１３（Ａ）に示す如き変形例の構造によれば、図１３（Ｂ）に示す如き挿入穴１３０，１３２をそれぞれ径方向内側から径方向外側にかけて略均一の大きさとなるように形成した対比例の構造（Ｘｉ＝Ｘｏ）に比べて、保持部材１１６を取付部材１１８に取り付けるうえで、その保持部材１１６の支持部１２２，１２４の先端同士の離間距離を縮め始めるタイミングでの保持部材１１６の位置を、より径方向外側（外径側）とすることができ、その保持部材１１６の底部１２０を励磁コイル１１４の内径面に近づけることが可能である。
【００９４】
保持部材１１６の支持部１２２，１２４の先端同士の離間距離を縮める必要のある場合は、必要のない場合に比べて、保持部材１１６内に収容できる励磁コイル１１４の巻数が制限される。例えば、上記の離間距離を縮める必要のある場合は、保持部材１１６内に励磁コイル１１４を軸方向に最大所定段数（図１３においては７段）並べることができるときでも、支持部１２２，１２４の先端寄りでは、保持部材１１６内に励磁コイル１１４を軸方向にその最大所定段数よりも少ない段数（図１３においては６段）しか並べることができないことがある。保持部材１１６内で励磁コイル１１４を軸方向に並べることのできる段数が最大所定段数から変化する位置は、支持部１２２，１２４の先端から見れば不変の距離にある位置であるが、上記の離間距離を縮め始めるタイミングでの保持部材１１６の位置がより径方向外側であるほど、取付部材１１８により近づいた径方向外側の位置となる。
【００９５】
このため、図１３（Ａ）に示す如き変形例によれば、図１３（Ｂ）に示す如き対比例に比べて、保持部材１１６内に収容できる励磁コイル１１６の巻数を所定ターン分（例えば、図１３（Ａ）において黒丸で示す２ターン分）だけ増やすことができ、これにより、励磁コイル１１６による永久磁石非励磁磁極の励磁を効率的に行うことが可能となる。また逆に、励磁コイル１１６を収容する保持部材１１６内のスペースを最大限に有効活用することができ、保持部材１１６のコンパクト化を図ることが可能となる。
【００９６】
尚、上記の第１及び第２実施例においては、励磁コイル７０，１１４のリード線７７を、ステータ１４，１０２内を通って、具体的には、ステータ１４，１０２のステータコア２４，１０４が有するステータティース２６間のスロット内を軸方向に貫くように通って外部に引き出すこととしている。ステータ１４，１０２のステータコア２４，１０４は、図１４に示す如く、ステータティース２６間のスロット１５０の最内径側に設けられるウェッジ１５２を有している。ウェッジ１５２は、ステータティース２６間のスロット１５０ごとにそのスロット１５０を内径側から塞ぐように設けられている。各ウェッジ１５２は、ロータ１２の軸方向に延びると共に径方向において薄肉となるように形成されており、例えば絶縁紙や樹脂などである。ウェッジ１５２は、ステータティース２６に巻き付けられたステータコイル２８がスロット１５０から内径側へ移動して脱落するのを防止する機能を有している。
【００９７】
周方向に並んだ複数のスロット１５０は、励磁コイル７０，１１４のリード線７７が通っていないスロット（以下、非リード線用スロットと称す。）１５４と、励磁コイル７０，１１４のリード線７７が通るスロット（以下、リード線用スロットと称す。）１５６と、からなる。リード線用スロット１５６は、全スロット１５０のうち一又は二のスロットである（尚、図１４には、リード線用スロット１５６が二つ設けられている状態を示す。）。
【００９８】
周方向に並んだ複数のウェッジ１５２は、非リード線用スロット１５４に対応したウェッジ（以下、非リード線用ウェッジと称す。）１５８と、リード線用スロット１５６に対応したウェッジ（以下、リード線用ウェッジと称す。）１６０と、からなる。非リード線用ウェッジ１５８は、ステータティース２６の軸方向長さと略同じ軸方向長さを有する１ピース構造である。一方、リード線用ウェッジ１６０は、軸方向においてその略中央で２分割された２ピース構造であって、第１ピース１６２と第２ピース１６４とからなる。第１及び第２ピース１６２，１６４は共に、ステータティース２６の軸方向長さの略半分程度の軸方向長さを有している。第１ピース１６２はリード線用スロット１５６の一方端側から挿入されることで２つのステータティース２６間に取り付けられ、また、第２ピース１６４はリード線用スロット１５６の他方端側から挿入されることで２つのステータティース２６間に取り付けられる。第１ピース１６２と第２ピース１６４とは、２つのステータティース２６間に取り付けられた際に、図１６（Ｂ）に示す如く、互いに軸方向で僅かに重なるように構成される。
【００９９】
第１及び第２ピース１６２，１６４の互いに対向する軸方向端部にはそれぞれ、図１５に示す如く、切欠部１６６，１６８が設けられている。切欠部１６６，１６８はそれぞれ、軸方向で開口する例えばＵ字状や楕円状，半円状に形成されている。両ピース１６２，１６４がリード線用スロット１５６に挿入されて２つのステータティース２６間に取り付けられた際には、図１６（Ａ）に示す如く、リード線用ウェッジ１６０の軸方向略中央に、第１ピース１６２の切欠部１６６と第２ピース１６４の切欠部１６８とにより径方向に略環状に開いた貫通穴１７０が形成される。この貫通穴１７０は、リード線用ウェッジ１６０により径方向で隔てられているリード線用スロット１５６と励磁コイル７０，１１４の配置空間とを連通する穴であって、励磁コイル７０，１１４のリード線７７が通るのに十分な大きさに形成される。励磁コイル７０，１１４のリード線７７は、貫通穴１７０を通してリード線用スロット１５６に引き出されて外部のコントローラに接続される。尚、リード線用ウェッジ１６０は、励磁コイル７０，１１４がステータ１４，１０２に固定された後に２つのステータティース２６間のリード線用スロット１５６に取り付けられて組み付けられるものとすればよい。
【０１００】
かかる構成によれば、ウェッジ１５２によりステータティース２６に巻き付けられたステータコイル２８がスロット１５０から内径側へ移動して脱落するのを防止することができると共に、励磁コイル７０，１１４のリード線７７を確実にその励磁コイル７０，１１４の本体側からリード線用スロット１５６に引き出すことができる。
【０１０１】
尚、励磁コイル７０，１１４のリード線７７は、励磁コイル７０，１１４の本体側を基準として２本あるが、それら２本のリード線７７は、図１４に示す如く互いに異なるスロット１５０を通ることとしてもよいし、また、互いに同じスロット１５０を通ることとしてもよい。更に、２本のリード線７７が同じスロット１５０を通るときは、それら２本のリード線７７が、同じスロット１５０で貫通穴１７０から互いに同じ軸方向に延びることとしてもよいし、また、互いに異なる軸方向に延びることとしてもよい。
【符号の説明】
【０１０２】
１０，１００  ハイブリッド励磁式回転電機
１２  ロータ
１４，１０２  ステータ
２２  エアギャップ
２４，１０４  ステータコア
２６  ステータティース
２８  ステータコイル
３０，１０６  第１ステータコア
３２，１０８  第２ステータコア
３４，１１０  第３ステータコア
５０  シャフト
５２  ロータコア
５４  外径側ロータコア
５６  第１外径側ロータコア
５８  第２外径側ロータコア
６０  隙間
６４，６８  永久磁石
７０，１１４  励磁コイル
７１，１１６  保持部材
７７  リード線
１１２  溝
１１８  取付部材
１２０  底部
１２２，１２４  支持部
１２６，１２８  爪部
１３０，１３２  挿入穴
１３４，１３６  座部
【図１】
0005673640.tif 000002
【図２】
0005673640.tif 000003
【図６】
0005673640.tif 000004
【図７】
0005673640.tif 000005
【図８】
0005673640.tif 000006
【図９】
0005673640.tif 000007
【図１０】
0005673640.tif 000008
【図１１】
0005673640.tif 000009
【図１２】
0005673640.tif 000010
【図１３】
0005673640.tif 000011
【図１５】
0005673640.tif 000012
【図１６】
0005673640.tif 000013
【図３】
0005673640.tif 000014
【図４】
0005673640.tif 000015
【図５】
0005673640.tif 000016
【図１４】
0005673640.tif 000017