(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
周方向に間隔をおいて径方向に延びる複数のティース（１１ｔ）によりスロット（１１ｓ）が設けられた固定子鉄心（１１ｂ）と、前記スロットに組み込まれた固定子巻線（１１ａ）とを有する固定子（１１）と、
それぞれ先細り状の爪状磁極（１２ｍ，１２ｍａ，１２ｍｂ）が周方向に所定ピッチで設けられ、前記爪状磁極を噛み合わせるように対向させてシャフトに固定され、前記爪状磁極の径方向端部（１２ｃ）と前記ティースの先端部との間にエアギャップ（Ｇ）を有するように設けられた一対のポールコア（１２ａ，１２ｂ）、および、前記爪状磁極に覆われるように設けられた界磁コイルを有する回転子（１２）とを備えた車両用回転電機（１０）において、
前記爪状磁極のそれぞれは、
前記ティースの先端部に対して前記エアギャップよりも大きなエアギャップを有するエアギャップ拡大部（１２ｄ）が前記径方向端部の周方向位置に設けられた周方向両側部の少なくとも一部に形成され、
径方向から見て、周方向に隣り合う前記爪状磁極どうしの中心である磁極間中心位置（ＣＬ１）と前記ティースの先端部の中心であるティース中心位置（ＣＬ２）とが一致するとき、前記ティースの先端部が、隣り合う前記爪状磁極のそれぞれの前記径方向端部に重ならず、かつ、周方向に隣り合う前記爪状磁極のそれぞれの前記エアギャップ拡大部の少なくとも一部に重なるように構成され、
前記径方向端部と前記ティースの先端部との周方向距離をτとし、前記エアギャップをδとするとき、３δ≦τ≦１５δの範囲内で形成され、
端面爪先端幅をＬ１とし、端面爪根元幅をＬ２とするとき、０．２０≦Ｌ１／Ｌ２≦０．７１の範囲内で形成され、
前記エアギャップ拡大部は、
前記爪状磁極の先端部よりも根元側の所定位置から軸方向に延び、前記爪状磁極を前記軸方向から見た時に前記爪状磁極の中心軸（ＣＬ３）との成す角度がαとなる第１部位（１２ｄ１）と、
前記爪状磁極の先端部から前記軸方向に延び、前記角度がβとなる第２部位（１２ｄ２）と、
を有し、
前記第１部位と前記第２部位は、α＜βとなるように形成されることを特徴とする車両用回転電機。
【請求項２】
前記第１部位は、５°＜α＜４５°の範囲内で形成されることを特徴とする請求項１に記載の車両用回転電機。
【請求項３】
前記エアギャップ拡大部は、前記ポールコアの前記軸方向の端部まで延びて形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用回転電機。
【請求項４】
前記固定子巻線のコイルエンド部（ＣＥ）は、セグメントコンダクタ（Ｓｅｇ）により形成されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の車両用回転電機。
【請求項５】
前記爪状磁極の先端は、前記ティースの軸方向端面（１１ｆ）を含む前記固定子鉄心の内部に位置することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の車両用回転電機。
【請求項６】
一対の前記ポールコアは、前記軸方向の両端部の外周部分の角部が面取りされている請求項１から５のいずれか一項に記載の車両用回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定子と回転子を備える車両用回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来では、ティースを介して隣接する爪状磁極間に流れる無効磁束量を低減させ、磁気騒音を低減することを目的とする車両用交流発電機に関する技術の一例が開示されている（例えば特許文献１を参照）。この車両用交流発電機は、爪状磁極の外径側にエアギャップ拡大面を形成し、径方向から見て磁極の周方向中心とティース先端部の周方向中心が一致する。ティース先端部が爪状磁極の最外径面と重ならず、かつ、エアギャップ拡大面の一部に重なるように構成される。エアギャップをδとし、最外径面とティース先端部との周方向距離をτとするとき、０＜τ＜３δとなるように構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−０５８２２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、最外径面とティース先端部との周方向距離が０＜τ＜３δとなるように構成しても、ティース先端部を介して爪状磁極の相互間に流れる漏洩磁束があるという問題がある。また、爪状磁極にかかる最外径面の面積が減少することにより、磁気回路の磁気抵抗が増加し、そもそも発生磁束が減少してしまうという問題がある。さらに、爪状磁極は適切に面取りされておらず磁束の変動が急激な部分が存在するため、磁気騒音が大きくなってしまう問題がある。
【０００５】
本発明はこのような点に鑑みてなしたものであり、第１の目的は漏洩磁束を従来よりも低減することである。第２の目的は、爪状磁極の発生磁束を従来よりも増加させることである。第３の目的は、磁気騒音を従来よりも低減することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するためになされた発明は、周方向に間隔をおいて径方向に延びる複数のティース（１１ｔ）によりスロットが設けられた固定子鉄心（１１ｂ）と、前記スロットに組み込まれた固定子巻線（１１ａ）とを有する固定子（１１）と、それぞれ先細り状の爪状磁極（１２ｍ，１２ｍａ，１２ｍｂ）が周方向に所定ピッチで設けられ、前記爪状磁極を噛み合わせるように対向させてシャフトに固定され、前記爪状磁極の径方向端部と前記ティースの先端部との間にエアギャップ（Ｇ）を有するように設けられた一対のポールコア（１２ａ，１２ｂ）、および、前記爪状磁極に覆われるように設けられた界磁コイルを有する回転子（１２）とを備えた車両用回転電機（１０）において、前記爪状磁極のそれぞれは、前記ティースの先端部に対して前記エアギャップよりも大きなエアギャップを有するエアギャップ拡大部（１２ｄ）が前記径方向端部の周方向位置に設けられた周方向両側部の少なくとも一部に形成され、径方向から見て、周方向に隣り合う前記爪状磁極どうしの中心である磁極間中心位置（ＣＬ１）と前記ティースの先端部の中心であるティース中心位置（ＣＬ２）とが一致するとき、前記ティースの先端部が、隣り合う前記爪状磁極のそれぞれの前記径方向端部に重ならず、かつ、周方向に隣り合う前記爪状磁極のそれぞれの前記エアギャップ拡大部の少なくとも一部に重なるように構成され、前記径方向端部と前記ティースの先端部との周方向距離をτとし、前記エアギャップをδとするとき、３δ≦τ≦１５δの範囲内で形成され、端面爪先端幅をＬ１とし、端面爪根元幅をＬ２とするとき、０．２０≦Ｌ１／Ｌ２≦０．７１の範囲内で形成され、前記エアギャップ拡大部は、前記爪状磁極の先端部よりも根元側の所定位置から軸方向に延び、前記爪状磁極を前記軸方向から見た時に前記爪状磁極の中心軸（ＣＬ３）との成す角度がαとなる第１部位（１２ｄ１）と、前記爪状磁極の先端部から前記軸方向に延び、前記角度がβとなる第２部位（１２ｄ２）と、を有し、前記第１部位と前記第２部位は、α＜βとなるように形成されることを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、爪状磁極の径方向端部とティースの先端部との周方向距離が３δ≦τ≦１５δの範囲内で確保されるので、漏洩磁束を従来よりも低減することができる。爪状磁極を０．２０≦Ｌ１／Ｌ２≦０．７１の範囲内で形成して爪状磁極の端面の面積を増やすので、発生磁束量を従来よりも増加させることができる。漏洩磁束の低減と、発生磁束量の増加との相乗効果によって出力を向上させることができる。また、第２部位は、爪状磁極を軸方向から見た時に爪状磁極の中心軸との成す角度が第１部位よりも浅い角度になり、磁束が流れ易くなる。そのため、回転子の回転に伴う磁束の変化が滑らかになり、磁気騒音を低減することができる。
【０００８】
なお「回転電機」は、回転する部位（例えば軸やシャフト等）を有する機器であれば任意である。例えば、発電機，電動機，電動発電機等が該当する。「回転子」は、円形状（円環状や円筒状等を含む）に成形される。「固定子巻線」は、三相以上の巻線であれば任意である。「爪状磁極」は、軟磁性材で構成してもよく、磁石で構成してもよく、軟磁性材と磁石を組み合わせて構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】回転電機の第１構成例を模式的に示す一部断面図である。
【図２】軸方向から見た固定子の第１構成例を模式的に示す平面図である。
【図３】回転子の一部分にかかる第１構成例を模式的に示す斜視図である。
【図４】ティースと爪状磁極の第１構成例を示す模式図である。
【図５】周方向距離と出力比率の関係例を示すグラフ図である。
【図６】幅比率と出力比率の関係例を示すグラフ図である。
【図７】ティースと爪状磁極の第２構成例を示す模式図である。
【図８】軸方向から見た爪状磁極の構成例を示す模式図である。
【図９】ティースと爪状磁極の第３構成例を示す模式図である。
【図１０】軸方向から見た爪状磁極の構成例を示す模式図である。
【図１１】エアギャップ拡大部の角度と出力比率の関係例を示すグラフ図である。
【図１２】ティースと爪状磁極の第４構成例を示す模式図である。
【図１３】ティースと爪状磁極の第５構成例を示す模式図である。
【図１４】軸方向から見た固定子と爪状磁極の構成例を示す模式図である。
【図１５】径方向から見た固定子の構成例を周方向に展開して示す模式図である。
【図１６】ティースと爪状磁極の第６構成例を示す模式図である。
【図１７】ティースと爪状磁極の第７構成例を示す模式図である。
【図１８】回転電機の第２構成例を模式的に示す一部断面図である。
【図１９】軸方向から見た固定子の第２構成例を模式的に示す平面図である。
【図２０】回転子の一部分にかかる第２構成例を模式的に示す斜視図である。
【図２１】回転子の一部分にかかる第３構成例を模式的に示す斜視図である。
【図２２】ティースと爪状磁極の第８構成例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための形態および参考の形態について、図面に基づいて説明する。なお、特に明示しない限り、「接続する」という場合には電気的に接続することを意味する。各図は、本発明を説明するために必要な要素を図示し、実際の全要素を図示しているとは限らない。上下左右等の方向を言う場合には、図面の記載を基準とする。符号の英文字は大文字と小文字とで別の要素を意味する。「固定する」は、対象物を固定できれば任意であり、その固定方法は問わない。「円環状」には円筒状を含む。以下では、簡単のために「車両用回転電機」を単に「回転電機」と呼ぶ。「軸方向」は、軸方向自体でもよく、軸方向と交差する方向（斜行方向）でもよい。「外径側」は径方向における外側や外周側を意味し、「内径側」は径方向における内側や内周側を意味する。
【００１１】
〔参考の形態１〕
参考の形態１は図１〜図６を参照しながら説明する。図１に示す回転電機１０は、インナーロータ型の発電機であって、固定子１１，回転子１２，冷却ファン１４，シャフト１７などをハウジング１３内に有する。なお、図１の上側半分はポールコア１２ａを切断し、図１の下側半分はポールコア１２ｂを切断するような断面図を示す。
【００１２】
ハウジング１３は、上述した要素を収容できれば任意の形状で成形してよい。図１に示す構成例のハウジング１３は、フロントハウジング１３Ｆやリアハウジング１３Ｒなどを有する。ハウジング１３には、冷却風吐出孔１３ａや冷却風吸入孔１３ｂなどが設けられる。なお、ハウジング１３はフレームや筐体などとも呼ぶ。図示しないが、スリップリング，整流器，プーリなどを収容してもよい。
【００１３】
固定子１１は、固定子巻線１１ａや固定子鉄心１１ｂなどを有する。固定子巻線１１ａは、三相以上の巻線であり、スロット１１ｓに収容されて組み込まれる（図２を参照）。固定子鉄心１１ｂの具体的な構成例については後述する（図２を参照）。回転子１２は、固定子１１（具体的には固定子鉄心１１ｂのティース１１ｔ）との間にエアギャップＧを介して配置される。エアギャップＧの大きさは任意に設定してよい。回転子１２の具体的な構成例については後述する（図３を参照）。
【００１４】
複数の冷却ファン１４は、冷却手段の一例である。それぞれ冷却ファン１４は、固定子巻線１１ａに近づけて、回転子１２の軸方向端面に固定される。回転子１２の回転に伴って、冷却ファン１４は冷却風吸入孔１３ｂから冷却風を吸入し、冷却風吐出孔１３ａから冷却風を吐出する。冷却風が流れることによって、固定子１１（特に固定子巻線１１ａ）を含めて回転電機１０の全体を冷却することができる。
【００１５】
シャフト１７は、ハウジング１３との間に軸受１５が介在されるので、回転自在に支持される。またシャフト１７は、回転子１２と直接的または間接的に固定され、回転子１２とともに回転する回転体でもある。
【００１６】
図２に示す固定子鉄心１１ｂは、セミクローズドスロット型であり、複数のティース１１ｔや、ヨーク１１ｙなどを有する。ヨーク１１ｙは任意の形状で形成してよく、本形態では円環状に形成する。複数のティース１１ｔは、周方向に間隔をおいてヨーク１１ｙから径方向に延びて形成される。ティース１１ｔとヨーク１１ｙは図示するように一体成形してもよく、別体に成形して固定してもよい。周方向に隣り合うティース１１ｔの相互間に形成される空間は、固定子巻線１１ａを収容するスロット１１ｓになる。すなわち固定子鉄心１１ｂは、複数のティース１１ｔによりスロット１１ｓが設けられる。
【００１７】
図３に示す回転子１２は、一対のポールコア１２ａ，１２ｂや、界磁コイル１６などを有する。ポールコア１２ａは、複数の爪状磁極１２ｍａや、複数のＵ字状溝１２ａｕなどを有する。複数の爪状磁極１２ｍａは、外径側端部に周方向に設けられ、外径側端部から所定ピッチで先細り状に形成される。ポールコア１２ｂは、複数の爪状磁極１２ｍｂや、複数のＵ字状溝１２ｂｕなどを有する。複数の爪状磁極１２ｍｂは、外径側端部に周方向に設けられ、外径側端部から所定ピッチで先細り状に形成される。所定ピッチは、爪状磁極の数に応じて適切に設定する。爪状磁極１２ｍａ，１２ｍｂは、いずれも爪状磁極１２ｍに相当する。複数の爪状磁極１２ｍａと複数の爪状磁極１２ｍｂは、噛み合わせるように対向させて互い違いに設けられる。ポールコア１２ａ，１２ｂや爪状磁極１２ｍａ，１２ｍｂは軟磁性体で成形される。Ｕ字状溝１２ａｕ，１２ｂｕは、爪状磁極１２ｍａ，１２ｍｂからの磁束漏れが発生しない程度に中心側に向かって切り込まれる。界磁コイル１６は、ポールコア１２ａ，１２ｂと、爪状磁極１２ｍａ，１２ｍｂとで覆われるように設けられる。界磁コイル１６に通電されると、爪状磁極１２ｍａ，１２ｍｂがＮ極またはＳ極で磁化される。
【００１８】
図４を参照しながら、周方向に隣り合う爪状磁極１２ｍａと爪状磁極１２ｍｂの構成例について説明する。爪状磁極１２ｍａは、ポールコア１２ａから延びて形成される複数の爪状磁極１２ｍａに含まれる。爪状磁極１２ｍｂはポールコア１２ｂから延びて形成される複数の爪状磁極１２ｍｂに含まれる。爪状磁極１２ｍａ，１２ｍｂの数は任意に設定してよい。爪状磁極１２ｍａ，１２ｍｂの形態は、以降も同じである。
【００１９】
図４に一点鎖線で示す磁極間中心位置ＣＬ１は、爪状磁極１２ｍａと爪状磁極１２ｍｂとの中心である。同じく一点鎖線で示すティース中心位置ＣＬ２は、ティース１１ｔの中心である。すなわち、図４は磁極間中心位置ＣＬ１とティース中心位置ＣＬ２とが一致する状態を示す。なお、爪状磁極１２ｍａと爪状磁極１２ｍｂは、軸方向の向きが逆である点を除いて同一形状である。よって、特に明示しない限り、以下では爪状磁極１２ｍａを代表して説明する。
【００２０】
爪状磁極１２ｍａは、径方向端部１２ｃ，第１部位１２ｄ１，根元部１２ｅなどを有する。径方向端部１２ｃは、ティース１１ｔの先端部１１ｔｅと対面する部位であり、図示する軸方向の先端側にかけて面状（平面状または曲面状）に形成される。径方向端部１２ｃは、回転子１２における径方向（本形態では外径側）に最も突出した部位である。径方向端部１２ｃは、図示する軸方向の先端側を端面爪先端幅Ｌ１で形成し、図示する軸方向の根元側を端面爪根元幅Ｌ２で形成する。爪状磁極１２ｍａは、０．２０≦Ｌ１／Ｌ２≦０．７１の範囲内で形成するとよい（図５を参照）。根元部１２ｅはポールコア１２ａから起立する部位である。
【００２１】
第１部位１２ｄ１は、エアギャップ拡大部１２ｄの一部であり、爪状磁極１２ｍａにおける周方向両側部の少なくとも一部に形成される。第１部位１２ｄ１は、図示するティース１１ｔ（先端部）に対してエアギャップＧよりも大きなエアギャップ（すなわち周方向距離τ）を有するように形成される。第１部位１２ｄ１は、径方向端部１２ｃとティース１１ｔとの周方向距離をτとし、エアギャップＧをδとするとき、３δ≦τ≦１５δの範囲内で形成するとよい（図６を参照）。当該範囲内で形成する限りにおいて、第１部位１２ｄ１の形状を問わない。すなわち平面でもよく、曲面でもよく、凹凸状でもよい。
【００２２】
図４に示すように、ティース１１ｔの先端部１１ｔｅが、爪状磁極１２ｍａと爪状磁極１２ｍｂのぞれぞれの径方向端部１２ｃに重ならないように構成される。さらに、ティース１１ｔの先端部１１ｔｅが、爪状磁極１２ｍａと爪状磁極１２ｍｂのぞれぞれの第１部位１２ｄ１の少なくとも一部に重なるように構成される。
【００２３】
上述のように構成された回転電機１０の出力と、特許文献１に記載された車両用交流発電機（以下では単に「従来技術」と呼ぶ。）の出力との比較について、図５，図６を参照しながら説明する。まず、周方向距離τを変化させて出力を計測した場合の出力比率Ｐｒ１を図５に示す。出力比率Ｐｒ１は、従来技術の出力を「１」とした場合における回転電機１０の出力である。本形態の「出力」は発電出力（すなわち電力出力）である。
【００２４】
図５に示す特性線ＳＣ１によれば、周方向距離τが３δ≦τ≦１５δの範囲内で爪状磁極１２ｍａ，１２ｍｂを形成すると、従来技術よりも出力が高まる。爪状磁極１２ｍａ，１２ｍｂは、所望の出力に基づいて求められる出力比率をＰｒａとすると、τａ≦τ≦τｂを満たすように形成するとよい。周方向距離τａ，τｂは、３δ＜τａ＜τｂ＜１５δを満たす数値である。こうすれば、出力比率Ｐｒａ以上の出力が確実に得られる。
【００２５】
次に、端面爪先端幅Ｌ１を端面爪根元幅Ｌ２で除した幅比率Ｌｒ（＝Ｌ１／Ｌ２）を変化させて出力を計測した場合の出力比率Ｐｒ２を図６に示す。出力比率Ｐｒ２は、出力比率Ｐｒ１と同様に、従来技術の出力を「１」とした場合における回転電機１０の出力である。
【００２６】
図６に示す特性線ＳＣ２によれば、幅比率Ｌｒが０．２０≦Ｌｒ１≦０．７１の範囲内で爪状磁極１２ｍａ，１２ｍｂを形成すると、従来技術よりも出力が高まる。爪状磁極１２ｍａ，１２ｍｂは、所望の出力に基づいて求められる出力比率をＰｒｂとすると、Ｌｒａ≦Ｌｒ１≦Ｌｒｂを満たすように形成するとよい。幅比率Ｌｒａ，Ｌｒｂは、０．２０＜Ｌｒａ＜Ｌｒｂ＜０．７１を満たす数値である。こうすれば、出力比率Ｐｒｂ以上の出力を確実に得ることができる。
【００２７】
なお図６は、周方向距離τがτ＝９δであり、回転子１２の回転数が１８００[rpm]の場合の結果を示す。図示を省略するが、周方向距離τが３δ≦τ≦１５δの範囲内であり、回転子１２の回転数が定格以下であれば、特性線ＳＣ２と同様の結果が得られた。
【００２８】
上述した回転電機１０によれば、回転子１２の爪状磁極１２ｍａ，１２ｍｂは、３δ≦τ≦１５δの範囲内で形成され、０．２０≦Ｌｒ１≦０．７１の範囲内で形成される（図１〜図６を参照）。この構成によれば、周方向距離τを従来よりも大きく確保するので、磁束漏れを十分低減することができる。また、径方向端部１２ｃの端面の面積を増やす事で発生磁束量を増加し、相加効果で出力を向上させることができる。
【００２９】
〔実施の形態１〕
実施の形態１は図７〜図１１を参照しながら説明する。なお図示および説明を簡単にするため、特に明示しない限り、参考の形態１で用いた要素と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。よって、主に参考の形態１と相違する点を説明する。
【００３０】
（第１構成例）
図７，図８を参照しながら、周方向に隣り合う爪状磁極１２ｍａと爪状磁極１２ｍｂの第１構成例について説明する。以下では、参考の形態１（具体的には図４）の場合と同様に、爪状磁極１２ｍａを代表して説明する。
【００３１】
図７に示す爪状磁極１２ｍａは、径方向端部１２ｃ，第１部位１２ｄ１，第２部位１２ｄ２，根元部１２ｅなどを有する。図４に示す爪状磁極１２ｍａとの相違は、さらに第２部位１２ｄ２を有する点である。
【００３２】
第２部位１２ｄ２は、エアギャップ拡大部１２ｄの一部であり、爪状磁極１２ｍａにおける周方向両側部の少なくとも一部に形成される。第２部位１２ｄ２は、爪状磁極１２ｍの先端から軸方向に第１部位１２ｄ１まで延びて形成される。
【００３３】
図８において、一点鎖線で示す中心軸ＣＬ３は、回転子１２の回転中心ＣＰから延びる爪状磁極１２ｍの中心線である。上述した第１部位１２ｄ１は、軸方向から見た時に爪状磁極１２ｍ（１２ｍａ，１２ｍｂ）の中心軸ＣＬ３との成す角度がαとなるように形成される。第１部位１２ｄ１は、５°＜α＜４５°の範囲内で形成するとよい（図１１を参照）。一方、第２部位１２ｄ２は、軸方向から見た時に爪状磁極１２ｍの中心軸ＣＬ３との成す角度がβとなるように形成される。角度α，βの関係は、α＜β＜９０°である。
【００３４】
言い換えると、ティース１１ｔの先端部１１ｔｅに対して、第２部位１２ｄ２は第１部位１２ｄ１よりも浅い角度になり、磁束が流れ易くなる。そのため、回転子１２の回転に伴う磁束の変化が滑らかになり、磁気騒音を低減することができる。また、第１部位１２ｄ１の角度αを適切に設定することで、さらに磁束漏れを低減し、第１部位１２ｄ１の面積をさらに増やして発生磁束量を増加させ、磁気騒音を低減することができる。
【００３５】
（第２構成例）
図９，図１０を参照しながら、周方向に隣り合う爪状磁極１２ｍａと爪状磁極１２ｍｂの第２構成例について説明する。以下では、主に第１構成例との相違点を説明する。
【００３６】
図９，図１０に示す爪状磁極１２ｍａは、第１構成例と同様に、径方向端部１２ｃ，第１部位１２ｄ１，第２部位１２ｄ２，根元部１２ｅなどを有する。第１構成例との相違は、第２部位１２ｄ２が根元部１２ｅまで延びる点である。このような第２部位１２ｄ２は、角度αが小さいとき（例えば５°＜α＜２６°の範囲内）にあらわれる。第２部位１２ｄ２が根元部１２ｅまで延びると、ティース１１ｔの先端部１１ｔｅに対して、さらに第２部位１２ｄ２は第１部位１２ｄ１よりも浅い角度になる。よって、回転子１２の回転に伴う磁束の変化が滑らかになり、さらに磁気騒音を低減することができる。
【００３７】
上述した第１構成例や第２構成例の爪状磁極１２ｍａ，１２ｍｂを有する回転電機１０の出力と、従来技術の出力との比較について、図１１を参照しながら説明する。図１１には、第１部位１２ｄ１の角度αを変化させて出力を計測した場合の出力比率Ｐｒ１を示す。出力比率Ｐｒ３は、従来技術の出力を「１」とした場合における回転電機１０の出力である。本形態の「出力」は、参考の形態１と同様に、発電出力（すなわち電力出力）である。
【００３８】
図１１に示す特性線ＳＣ３によれば、角度αが５°＜α＜４５°の範囲内で爪状磁極１２ｍａ，１２ｍｂを形成すると、従来技術よりも出力が高まる。爪状磁極１２ｍａ，１２ｍｂは、所望の出力に基づいて求められる出力比率をＰｒｃとすると、αａ≦α≦αｂを満たすように形成するとよい。周方向距離τａ，τｂは、５°＜αａ＜αｂ＜４５°を満たす数値である。こうすれば、出力比率Ｐｒｃ以上の出力が確実に得られる。
【００３９】
なお図１１は、周方向距離τがτ＝９δ、回転子１２の回転数が１８００[rpm]、幅比率ＬｒがＬｒ１＝０．４５の場合の結果を示す。図示を省略するが、周方向距離τが３δ≦τ≦１５δの範囲内であり、回転子１２の回転数が定格以下であり、幅比率Ｌｒが０．２０≦Ｌｒ１≦０．７１の範囲内であれば、特性線ＳＣ３と同様の結果が得られた。
【００４０】
〔参考の形態２、実施の形態２〕
参考の形態２，実施の形態２は図１２〜図１４を参照しながら説明する。なお図示および説明を簡単にするため、特に明示しない限り、参考の形態１，実施の形態１で用いた要素と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。よって、主に参考の形態１，実施の形態１と相違する点を説明する。
【００４１】
参考の形態２は図１２を、実施の形態２は図１３を参照しながら、周方向に隣り合う爪状磁極１２ｍａと爪状磁極１２ｍｂの構成例について説明する。図１２に示す爪状磁極１２ｍａは、図４に示す爪状磁極１２ｍａの変形例である。図１３に示す爪状磁極１２ｍａは、図７に示す爪状磁極１２ｍａの変形例である。以下では、参考の形態１（具体的には図４）や実施の形態１（具体的には図７）の場合と同様に、爪状磁極１２ｍａを代表して説明する。
【００４２】
図１２に示す爪状磁極１２ｍａは、第１部位１２ｄ１の構成が図４に示す爪状磁極１２ｍａと相違する。図４に示す第１部位１２ｄ１は、軸方向に根元部１２ｅまで延びて形成される。これに対して、図１２に示す第１部位１２ｄ１は、軸方向にポールコア１２ａの端部（図示する根元側）まで延びて形成される。
【００４３】
図１３に示す爪状磁極１２ｍａは、第１部位１２ｄ１の構成が図７に示す爪状磁極１２ｍａと相違する。図７に示す第１部位１２ｄ１は、軸方向に根元部１２ｅまで延びて形成される。これに対して、図１３に示す第１部位１２ｄ１は、軸方向にポールコア１２ａの端部（図示する根元側）まで延びて形成される。
【００４４】
図１２，図１３に示す第１部位１２ｄ１の構成によれば、図１４に示すように、回転子１２のポールコア１２ａ，１２ｂが回転方向Ｒに回転する際に、固定子巻線１１ａを冷却する冷却風Ｆを発生させることができる。よって、固定子巻線１１ａの温度を低減し、熱損失を減らせるので、出力を向上させることができる。
【００４５】
〔実施の形態３〕
実施の形態３は、図１５を参照しながら説明する。図１５は、図１４に示すXV方向から見た周方向の展開図である。なお図示および説明を簡単にするため、特に明示しない限り、参考の形態１，２，実施の形態１，２で用いた要素と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。よって、主に参考の形態１，２，実施の形態１，２と相違する点を説明する。
【００４６】
図１５に示す固定子１１は、図１に示す固定子１１の変形例である。図１５に固定子巻線１１ａは、コイルエンド部ＣＥの構成が図１に示す固定子巻線１１ａと相違する。図１５に示す固定子巻線１１ａは、コイルエンド部ＣＥをセグメントコンダクタＳｅｇにより形成する。セグメントコンダクタＳｅｇは、あるスロット１１ｓから出て他のスロット１１ｓに入るように曲げられる。セグメントコンダクタＳｅｇの相互間や、固定子鉄心１１ｂに近い内部側に通風経路１１ｃが形成される。
【００４７】
上述したように、固定子１１はセグメントコンダクタＳｅｇによって通風経路１１ｃが形成される。よって、図１に示す冷却ファン１４や、図１４に示す第１部位１２ｄ１によって冷却風Ｆが流れ易くなり、さらに冷却効果を高めることができる。
【００４８】
〔参考の形態３〕
参考の形態３は図１６を参照しながら説明する。なお図示および説明を簡単にするため、特に明示しない限り、参考の形態１，２，実施の形態１〜３で用いた要素と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。よって、主に参考の形態１，２，実施の形態１〜３と相違する点を説明する。
【００４９】
図１６を参照しながら、周方向に隣り合う爪状磁極１２ｍａと爪状磁極１２ｍｂの構成例について説明する。以下では、参考の形態１（具体的には図４）の場合と同様に、爪状磁極１２ｍａを代表して説明する。なお、図１６に示す軸方向中心位置ＣＬ４は、ティース１１ｔの軸方向における中心線である。
【００５０】
図１６に示す爪状磁極１２ｍａは、径方向端部１２ｃ，第１部位１２ｄ１，根元部１２ｅなどを有する。図４に示す爪状磁極１２ｍａとの相違は、次の２点である。第１に、軸方向の長さについて、爪状磁極１２ｍａの径方向端部１２ｃと、ティース１１ｔの先端部１１ｔｅとを同じ長さにする点である。第２に、爪状磁極１２ｍａの先端面（図示する先端側で示す軸方向端面）と、ティース１１ｔの軸方向端面１１ｆとを一致させるように構成される点である。
【００５１】
上述した構成によれば、固定子１１と回転子１２との間で流れる磁束は、固定子１１側の先端部１１ｔｅと回転子１２側の径方向端部１２ｃに集約される。そのため、爪状磁極１２ｍが長すぎることによる爪状磁極１２ｍ相互間の磁束漏れを防ぐことができるので、さらに出力を向上することができる。
【００５２】
図示を省略するが、図７，図９，図１２，図１３にそれぞれ示す爪状磁極１２ｍ（１２ｍａ，１２ｍｂ）およびティース１１ｔを、図１６に示す爪状磁極１２ｍおよびティース１１ｔと同様に構成してもよい。このように構成しても、爪状磁極１２ｍ相互間の磁束漏れを防ぐことができ、さらに出力を向上することができる。
【００５３】
〔参考の形態４〕
参考の形態４は図１７を参照しながら説明する。なお図示および説明を簡単にするため、特に明示しない限り、参考の形態１〜３，実施の形態１〜３で用いた要素と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。よって、主に参考の形態１〜３，実施の形態１〜３と相違する点を説明する。
【００５４】
図１７を参照しながら、周方向に隣り合う爪状磁極１２ｍａと爪状磁極１２ｍｂの構成例について説明する。
【００５５】
図１７に示す爪状磁極１２ｍａ，１２ｍｂは、いずれも径方向端部１２ｃ，第１部位１２ｄ１，根元部１２ｅなどを有する。図４に示す爪状磁極１２ｍａ，１２ｍｂとの相違は、軸方向の長さに関する次の２点である。第１に、ティース１１ｔの軸方向端面１１ｆ（図面上側）は、爪状磁極１２ｍｂの先端面（図面上側に先端側で示す軸方向端面）よりも軸方向距離Ｄ１だけ長くする。第２に、ティース１１ｔの軸方向端面１１ｆ（図面下側）は、爪状磁極１２ｍａの先端面（図面下側に先端側で示す軸方向端面）よりも軸方向距離Ｄ２だけ長くする。軸方向距離Ｄ１，Ｄ２は任意に設定してよい。すなわち、０＜Ｄ１＜Ｄ２でもよく、Ｄ１＝Ｄ２でもよく、Ｄ１＞Ｄ２＞０でもよい。
【００５６】
上述した構成によれば、爪状磁極１２ｍの先端は、ティース１１ｔの軸方向端面１１ｆを含む固定子鉄心１１ｂの内部に位置する。爪状磁極１２ｍは軸方向の長さが短いので、爪状磁極１２ｍ相互間の磁束漏れを防ぐことができ、さらに出力が向上する。
【００５７】
図示を省略するが、図７，図９，図１２，図１３にそれぞれ示す爪状磁極１２ｍ（１２ｍａ，１２ｍｂ）およびティース１１ｔを、図１７に示す爪状磁極１２ｍおよびティース１１ｔと同様に構成してもよい。このように構成しても、爪状磁極１２ｍ相互間の磁束漏れを防ぐことができ、さらに出力を向上することができる。
【００５８】
〔他の参考形態，他の実施の形態〕
以上では本発明を実施するための形態について実施の形態１〜３に従って説明したが、本発明は当該形態に何ら限定されるものではない。言い換えれば、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施することもできる。例えば、次に示す各形態を実現してもよい。
【００５９】
上述した参考の形態１〜４，実施の形態１〜３では、フロントハウジング１３Ｆやリアハウジング１３Ｒなどを有するハウジング１３を適用する構成とした（図１を参照）。この形態に代えて、図１８に示すように、フロントハウジング１３Ｆとリアハウジング１３Ｒを一体化した一体ハウジング１３ＦＲを用いたハウジング１３を適用する構成としてもよい。ハウジング１３の構成が相違するに過ぎないので、参考の形態１〜４，実施の形態１〜３と同様の作用効果が得られる。
【００６０】
上述した参考の形態１〜４，実施の形態１〜３では、セミクローズドスロット型の固定子鉄心１１ｂを適用する構成とした（図１を参照）。この形態に代えて、図１９に示すように、オープンスロット型の固定子鉄心１１ｂを適用する構成としてもよい。スロット１１ｓの構成が相違するに過ぎないので、参考の形態１〜４，実施の形態１〜３と同様の作用効果が得られる。
【００６１】
上述した参考の形態１〜４，実施の形態１〜３では、Ｕ字状溝１２ａｕ，１２ｂｕを備えるポールコア１２ａ，１２ｂを適用する構成とした（図１を参照）。この形態に代えて、図２０に示すように、Ｕ字状溝１２ａｕ，１２ｂｕを備えないポールコア１２ａ，１２ｂを適用する構成としてもよい。ポールコア１２ａと爪状磁極１２ｍｂの間や、ポールコア１２ｂと爪状磁極１２ｍａの間において、それぞれ磁束漏れが発生しない程度に離れている場合に有効である。ポールコア１２ａ，１２ｂの構成が相違するに過ぎないので、参考の形態１〜４，実施の形態１〜３と同様の作用効果が得られる。
【００６２】
上述した参考の形態１〜４，実施の形態１〜３では、爪状磁極１２ｍａと爪状磁極１２ｍｂとの中心である磁極間中心位置ＣＬ１が軸方向と一致する構成とした（図４，図７，図９，図１２，図１３，図１６，図１７を参照）。この形態に代えて、磁極間中心位置ＣＬ１が軸方向と交差する方向（斜行方向）に構成してもよい。例えば、図２１，図２２に示す爪状磁極１２ｍａと爪状磁極１２ｍｂが該当する。図２１は図３の変形例に対応し、図２２は図４の変形例に対応する。ティース１１ｔの先端部１１ｔｅは、図２２に示すように平行四辺形状に形成してもよく、図４に示すように長方形状に形成してもよい。また、爪状磁極１２ｍの形状は、周方向距離τが３δ≦τ≦１５δの範囲内にあり、幅比率Ｌｒが０．２０≦Ｌ１／Ｌ２≦０．７１の範囲内にある限りにおいて自在に設定してよい。例えば、鋸波状や歯車形状などが該当する。図示を省略するが、図２０に示すように、Ｕ字状溝１２ａｕ，１２ｂｕを備えないポールコア１２ａ，１２ｂとしてもよい。爪状磁極１２ｍの形状が相違するに過ぎないので、参考の形態１〜４，実施の形態１〜３と同様の作用効果が得られる。
【００６３】
上述した参考の形態１〜４，実施の形態１〜３では、回転電機１０にインナーロータ型の発電機を適用する構成とした（図１を参照）。この形態に代えて、インナーロータ型の電動機や電動発電機を適用する構成としてもよく、アウターロータ型の発電機，電動機，電動発電機を適用する構成としてもよい。アウターロータ型では、固定子１１を内径側に配置し、回転子１２を外径側に配置する。回転電機１０の機能が相違したり、固定子１１と回転子１２の配置が相違したりするに過ぎないので、参考の形態１〜４，実施の形態１〜３と同様の作用効果が得られる。なお図５，図６，図１１において、電動発電機の発電機能の場合における出力は、発電出力（すなわち電力出力）になる。また、電動機や、電動発電機の電動機能の場合における出力は、トルクになる。
【００６４】
上述した参考の形態１〜４，実施の形態１〜３では、ハウジング１３に冷却風吸入孔１３ｂおよび冷却風吐出孔１３ａを設け、冷却ファン１４や第１部位１２ｄ１によって冷却風Ｆで冷却する空冷構成とした（図１，図１４を参照）。この形態に代えて、冷却水を導入する冷却水導入口と、冷却水を排出する冷却水排出口をハウジング１３に設け、導入される冷却水を冷却ファン１４や第１部位１２ｄ１で飛散させて冷却する水冷構成としてもよい。空冷か水冷かの相違に過ぎないので、参考の形態１〜４，実施の形態１〜３と同様の作用効果が得られる。
【００６５】
上述した参考の形態１〜４，実施の形態１〜３では、爪状磁極１２ｍ（１２ｍａ，１２ｍｂ）を軟磁性体で成形する構成とした（図３，図２１を参照）。この形態に代えて、爪状磁極１２ｍをＮ極またはＳ極で磁化された磁石で成形する構成としてもよく、軟磁性材と磁石を組み合わせて構成してもよい。起磁力源の相違に過ぎないので、参考の形態１〜４，実施の形態１〜３と同様の作用効果が得られる。なお、爪状磁極１２ｍが起磁力源になるので、界磁コイル１６は不要になる。界磁コイル１６が不要となる分だけ、爪状磁極１２ｍを大きく成形することができるので、発生磁束を増加させることができる。
【符号の説明】
【００６６】
１０  回転電機（車両用回転電機）
１１  固定子（ステータ）
１２  回転子（ロータ）
１２ａ，１２ｂ  ポールコア
１２ｄ  エアギャップ拡大部
１２ｄ１  第１部位
１２ｄ２  第２部位
１２ｍ（１２ｍａ，１２ｍｂ）  爪状磁極
【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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