(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通電により磁束を発生させる電機子コイルを有するステータと、前記磁束の通過により回転するロータと、を備える回転電機であって、
前記ロータは、前記磁束に重畳する空間高調波成分が鎖交されることにより誘導電流を発生する誘導コイルが巻かれｑ軸上に配置される複数の補極部と、前記誘導電流が通電されることにより電磁石として機能する界磁コイルが巻かれｄ軸上に配置される複数の突極部と、前記ロータの軸方向の端部側で前記ロータに固定され、前記誘導コイルおよび前記界磁コイルの当該軸方向の端部側の空間を確保するリング部材と、を備え、
前記補極部は、前記誘導コイルが巻かれる本体部と、前記本体部に連結されて、隣接する前記突極部の対面する両側面に支持される支持部と、を有しており、
前記誘導コイル、前記界磁コイルおよび前記補極部が位置する前記突極部のスロット内に樹脂材料が注入されており、
前記リング部材は、前記誘導コイルおよび前記界磁コイルを線状部材により連結するための複数の連結部を有し、
前記複数の連結部は、周方向に並び、かつ前記ｑ軸上に配置される、回転電機。
【請求項２】
前記リング部材は、前記界磁コイルおよび前記誘導コイルよりも内径側かつ径方向に重なる位置に配置されており、
前記連結部は、前記リング部材の軸方向外側に設けられた結束穴と、前記リング部材の径方向外側に開口し前記結束穴と繋がっている切欠穴とによって形成されており、
前記結束穴と前記切欠穴は、前記ｑ軸上に設けられている、請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
前記複数の補極部は、軸方向端部に前記補極部と前記誘導コイルとの間に第１の空間が形成されており、
前記複数の突極部は、軸方向端部に前記突極部と前記界磁コイルとの間に前記線状部材を挿通可能な第２の空間が形成されており、
前記線状部材は、前記連結部に形成された前記結束穴、前記第１の空間、前記第２の空間、当該連結部と隣接する連結部に形成された切欠穴に挿通されている、請求項２に記載の回転電機。
【請求項４】
前記誘導コイルおよび前記界磁コイルは、結線用基板に形成されている導通パターンを介して巻線の端部が導通接続されて結線されている、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項５】
前記誘導コイルで発生される前記誘導電流を整流して前記界磁コイルに界磁電流として通電する複数の整流素子を備えて、
前記整流素子は、前記ロータの軸方向の端部側を覆うカバーの外面側に形成されているホルダ内に収容されて、当該整流素子の接続端子が前記誘導コイルおよび前記界磁コイルの巻線の端部に導通接続されて結線されている、請求項１から請求項４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】
本発明は、自己励磁によって発生する磁界により駆動する回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機は、各種駆動装置に駆動源として搭載されている。例えば、車載用の回転電機として、ロータ側に埋め込まれた永久磁石によるマグネットトルクを利用して大出力（大トルク）を得られるようにするＩＰＭモータ（Interior Permanent Magnet Motor）が知られている。このようなＩＰＭモータは、小型化や高出力化（高エネルギー密度化）の要求から、残留磁束密度が高く、耐熱性を確保できるネオジウム磁石を採用することが行われている。このネオジウム磁石は、Ｄｙ（ジスプロシウム）やＴｂ（テルビウム）のように高価な希土類を添加するものであることからコスト高の要因になる。
【０００３】
このことから、近年の回転電機では、永久磁石を電磁石に置き換えた巻線界磁同期モータが提案されており、この巻線界磁同期モータには、ロータ側コイルで発生させた誘導電流を界磁電流とする自励式が提案されている。
【０００４】
この自励式の巻線界磁同期モータ（回転電機）としては、例えば、特許文献１、２に記載されているように、ステータ側の電機子コイルに供給する交流の駆動電流の基本周波数よりも高い周波数の漏れ磁束（高調波磁束）をロータ側に配置するコイルに鎖交させるようになっている。
【０００５】
これら特許文献１、２に記載の回転電機では、ロータ側にコイルを備えさせることによって、漏れ磁束の鎖交により発生する交流の誘導電流を、整流素子により直流の界磁電流に整流して通電し自己励磁させている。これにより、ロータ側に電磁石を備えることができ、永久磁石に代えてマグネットトルクを利用することができる。
【０００６】
これら特許文献１、２に記載のように、ロータ側に構成部材を設置する必要がある回転電機にあっては、そのロータの高速回転に伴う遠心力に耐え得る構造で構成部材を設置する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−１３６５２４号公報
【特許文献２】特開２０１２−１７５８３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明は、自己励磁によって発生する磁界により駆動する回転電機の構成部材を、特性の安定化と耐久性が確保されるように設置し、安定して駆動できる回転電機を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決する回転電機の発明の一態様は、通電により磁束を発生させる電機子コイルを有するステータと、前記磁束の通過により回転するロータと、を備える回転電機であって、前記ロータは、前記磁束に重畳する空間高調波成分が鎖交されることにより誘導電流を発生する誘導コイルが巻かれｑ軸上に配置される複数の補極部と、前記誘導電流が通電されることにより電磁石として機能する界磁コイルが巻かれｄ軸上に配置される複数の突極部と、前記ロータの軸方向の端部側で前記ロータに固定され、前記誘導コイルおよび前記界磁コイルの当該軸方向の端部側の空間を確保するリング部材と、を備え、前記補極部は、前記誘導コイルが巻かれる本体部と、前記本体部に連結されて、隣接する前記突極部の対面する両側面に支持される支持部と、を有しており、前記誘導コイル、前記界磁コイルおよび前記補極部が位置する前記突極部のスロット内に樹脂材料が注入されており、前記リング部材は、前記誘導コイルおよび前記界磁コイルを線状部材により連結するための複数の連結部を有し、前記複数の連結部は、周方向に並び、かつ前記ｑ軸上に配置されるものである。
【発明の効果】
【００１０】
このように本発明の一態様によれば、自己励磁によって発生する磁界により駆動する回転電機の構成部材を、特性の安定化と耐久性が確保されるように設置し、安定して駆動できる回転電機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る回転電機を示す図であり、その概略全体構成を示す円形のうちの半円部分の径方向断面図である。
【図２】図２は、図１における概略全体構成を示す円形のうちの一部を拡大する径方向断面図である。
【図３】図３は、誘導コイルと界磁コイルとをダイオードを介して接続する閉回路の回路構成図である。
【図４】図４は、図３の回路と比較する回路構成図である。
【図５】図５は、図３の回路と比較する図４と異なる回路構成図である。
【図６】図６は、回転電機の全体の外観を示す斜視図である。
【図７】図７は、閉回路の接続方式を誘導電流値で比較するグラフである。
【図８】図８は、閉回路の接続方式をトルク特性で比較するグラフである。
【図９】図９は、回転電機の全体の軸方向断面図である。
【図１０】図１０は、誘導コイルと界磁コイルとを結束した状態を示す斜視図である。
【図１１】図１１は、誘導コイルと界磁コイルとを結束する際に用いるスペーサを示す斜視図である。
【図１２】図１２は、誘導コイルと界磁コイルとを結束する際の手順を示す一部拡大斜視図である。
【図１３】図１３は、閉回路におけるダイオードを設置するホルダを備えるコイルエンドカバーを示す斜視図である。
【図１４】図１４は、図１３に示すコイルエンドカバーの内面側底面部を示す平面図である。
【図１５】図１５は、図１３に示すコイルエンドカバー内に収容する回路基板の回路構成を示す平面図である。
【図１６】図１６は、図１３に示すコイルエンドカバー内に図１５に示す回路基板を収容した状態を示す平面図である。
【図１７】図１７は、誘導コイルと界磁コイルの回路基板による結線接続を説明する一部拡大斜視図である。
【図１８】図１８は、ロータスロットなどの空間内に樹脂を射出充填したロータの樹脂モールドの形態を示す斜視図である。
【図１９】図１９は、ロータ側の組み立て部品を示す分解正面図である。
【図２０】図２０は、ロータの軸方向端部に取り付ける部材を示す斜視図である。
【図２１】図２１は、その他の態様を示す図であり、コイルエンドカバーの構造を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。図１〜図２０は本発明の一実施形態に係る回転電機を説明する図である。
【００１３】
図１および図２において、回転電機１００は、後述するように、外部からロータ２１にエネルギー入力する必要のない構造を有しており、例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車に搭載するのに好適な性能を有している。
【００１４】
回転電機１００は、概略円筒形状に形成されたステータ（固定子）１１と、図６に示す駆動軸として回転するシャフト（回転軸）１０１に固定されてステータ１１内に収納されるロータ（回転子）２１と、を備えている。ロータ２１は、内筒（内周面２１ａ）内にシャフト１０１を差し込んで固定するようになっており、そのシャフト１０１の外周面の軸方向に連続するように形成されているキー溝１０６に、内周面２１ａに形成されているキー突起２６を嵌め込んで軸方向にスライドさせて位置決めすることにより、そのシャフト１０１に軸心を一致させて一体回転するように取り付けられている。
【００１５】
ステータ１１には、ロータ２１のロータティース２２の外周面２２ａにエアギャップＧを介して内周面１２ａ側を近接対面させるように、径方向に延伸されて突極形状に形成されている複数本のステータティース１２が周方向に均等配置されている。ステータティース１２には、隣接する側面間に形成される空間であるステータスロット１３を利用して、相毎の３相巻線をそれぞれ個々に集中巻きすることにより電機子コイル１４が形成されている。ステータティース１２は、電機子コイル１４に３相交流の駆動電流を入力することにより、内部に対面収納されているロータ２１を回転させる磁束を発生する電磁石として機能する。
【００１６】
ロータ２１には、ステータティース１２と同様に径方向に延伸されて突極形状に形成されている複数本のロータティース（突極部）２２が周方向に均等配置されている。ロータティース２２は、ステータティース１２と全周方向の本数を異ならせて、相対回転時に外周面２２ａがステータティース１２の内周面１２ａに適宜近接対面するように形成されている。
【００１７】
これにより、回転電機１００は、ステータ１１のステータスロット１３内の電機子コイル１４に通電されることにより磁束が発生し、その磁束をステータティース１２の内周面１２ａから対面するロータティース２２の外周面２２ａに鎖交させることができる。この回転電機１００では、ステータティース１２との間で鎖交する磁束が通過する磁路を最短にしようとするリラクタンストルク（主回転力）によりロータ２１を相対回転させる。この結果、回転電機１００は、ステータ１１内で相対回転するロータ２１と軸心を一致させつつ一体回転するシャフト１０１から通電入力する電気的エネルギーを機械的エネルギーとして出力することができる。すなわち、回転電機１００は、リラクタンスモータとして構築されている。
【００１８】
このとき、回転電機１００では、ステータティース１２の内周面１２ａからロータティース２２の外周面２２ａに鎖交する磁束には高調波成分が重畳している。このため、ロータ２１側でも、ステータ１１側から鎖交する磁束の高調波成分の磁束密度の変化を利用して、内蔵するコイルに誘導電流（補助電流）を発生させ誘導起電力を得ることができる。
【００１９】
詳細には、ステータ１１の電機子コイル１４に基本周波数の駆動電力を供給するだけでは、ロータ２１（ロータティース２２）をその基本周波数で変動する主磁束で回転させるだけであることから、ロータ２１側にコイルを単に配置しても鎖交する磁束に変化はなく誘導電流が生じることはない。
【００２０】
その一方で、磁束には高調波成分が重畳しており、その高調波成分は基本周波数と異なる周期で時間的に変化しつつロータティース２２に外周面２２ａ側から鎖交する。このことから、基本周波数の磁束に重畳する高調波成分は、ロータティース２２の外周面２２ａの近傍にコイルを設置することにより、効率よく誘導電流を発生させることができる。この結果、鉄損の原因となる高調波磁束を自己励磁するためのエネルギーとして回収することができる。
【００２１】
そこで、本実施形態の回転電機１００では、ロータ２１側において、補極コア材（補極部）２５に集中巻した誘導コイル２７をロータティース２２間のロータスロット２３内に収容するよう回転方向に並列に複数配置する。また、回転電機１００は、集中巻して直列接続した界磁コイル２８（２８１、２８２）がロータティース２２の全体で１段（１固まり）となるように配置されている。
【００２２】
補極コア材２５は、ロータティース２２の対面する両側面２２ｂに脚部（支持部）３５を支持させるようになっている。このようにして、補極コア材２５は、誘導コイル２７を巻き付けた本体部３１をその脚部３５で連結支持してロータティース２２の側面２２ｂ間のロータスロット２３内に位置決め保持するようになっている。
【００２３】
補極コア材２５の本体部３１は、シャフト１０１と平行に延伸されつつ、ロータ２１のロータティース２２の両側面２２ｂに対面して誘導コイル２７を巻き付け可能な板状になるように電磁鋼板を積層することにより形成されている。この本体部３１は、ロータティース２２間のロータスロット２３内で、軸心からロータ２１の径方向外方に延伸して誘導コイル２７が巻き付けられ、その径方向外端部３２の外端面３２ａをステータ１１のステータティース１２の内周面１２ａに対面させるようにロータ２１に組み付けられている。なお、この補極コア材２５の本体部３１は、ロータ２１の外周面側の外端部３２がロータ２１の軸心側よりも厚くなるように形成されており、巻き付けた誘導コイル２７が回転時の遠心力でずれてしまうことを抑制するようになっている。ここで、ロータ２１の径方向外方とは、軸心を通る直線上において軸心から外周面の外側に向かう方向を意味する。
【００２４】
補極コア材２５の脚部３５は、シャフト１０１と平行に延長され、電磁鋼板を積層することにより形成されている。この補極コア材２５の脚部３５は、本体部３１のロータ２１の径方向内方端部３１ｉからロータティース２２の両側面２２ｂに向かって延伸された板状になるように形成されている。また、この脚部３５は、先端部３６を、ロータティース２２の両側面２２ｂに形成されている支持溝３９内に嵌め込むことにより組み付けて（連結させて）本体部３１を支持するようになっている。これにより、補極コア材２５は、脚部３５の先端部３６をロータティース２２の支持溝３９内に回転軸方向の端面側から嵌め込んでスライドさせることにより組み付けるようになっている。ここで、ロータ２１の径方向内方とは、軸心を通る直線上において外周面から軸心側に向かう方向を意味する。
【００２５】
この補極コア材２５の脚部３５は、本体部３１を支持する十分な強度を確保し、幅をできるだけ狭く形成した電磁鋼板を積層して形成されており、例えば、積層する電磁鋼板の２枚分の厚さ以下の幅で回転軸方向に延伸される形状に形成されている。すなわち、この脚部３５は、本体部３１とロータティース２２との間を通過する磁束量をできるだけ制限するように断面積の小さな板状にして、補極コア材２５が、ロータティース２２とは別個の磁極（補極）として機能するように、磁気的に独立した形態で支持するように形成されている。
【００２６】
これにより、ロータ２１は、補極コア材２５の脚部３５を通過する磁束量が制限され、通過しようとする磁束線が直ちに密になるため、簡単に磁気飽和する。このような構造から、補極コア材２５とロータティース２２との磁気結合を抑制することができ、補極コア材２５をロータティース２２から磁気的に十分に独立した状態で支持することができる。このため、ロータティース２２と補極コア材２５のそれぞれに鎖交する磁束が干渉しあって誘導電流や磁界の発生効率を低下させてしまうことを回避することができ、ロータ２１を大トルクで高効率回転させることができる。
【００２７】
また、この構造により、ロータ２１は、補極コア材２５をロータティース２２に支持させる前に、そのロータティース２２の軸心側内方またはロータティース２２の全体に、界磁コイル２８の一部または全部を巻き付けることができ、この後に、補極コア材２５の脚部３５をロータティース２２の支持溝３９に嵌め込んで支持させることができる。
【００２８】
このとき、誘導コイル２７は、ロータティース２２に補極コア材２５の脚部３５を支持させる前に、あるいは、支持させた後に、本体部３１に巻き付ければよい。また、界磁コイル２８は、補極コア材２５の脚部３５よりも径方向内方の第１の界磁コイル２８１と、補極コア材２５の脚部３５よりも径方向外方の第２の界磁コイル２８２とに分割した状態でロータティース２２に巻き付けられており、この第１、第２の界磁コイル２８１、２８２は直列接続されて界磁コイル２８を構成している。
【００２９】
このように補極コア材２５の脚部３５によって支持させることで、ロータ２１は、誘導コイル２７を補極コア材２５の本体部３１に巻き付けてロータ２１の外周面側に位置させることができる。また、補極コア材２５の脚部３５をロータティース２２の支持溝３９に嵌め込んで支持させるため、その補極コア材２５の脚部３５に妨げられることなく、界磁コイル２８の第１、第２の界磁コイル２８１、２８２をロータティース２２の全体に巻き付けることができる。本発明に係る実施形態によれば、このような構成により、ロータスロット２３内の空間を有効利用して、効率よく誘導コイル２７で誘導電流を発生させ、また、その誘導電流を界磁コイル２８に供給して効果的に磁界を発生させることができる。
【００３０】
なお、界磁コイル２８の第１、第２の界磁コイル２８１、２８２は、ロータティース２２の全体（径方向内方と径方向外方の両側）に一工程で巻き付ける際には、補極コア材２５の脚部３５がロータスロット２３内をスライドする空間を残した状態で巻き付ければよい。また、ロータティース２２に補極コア材２５を支持させる前後に第１、第２の界磁コイル２８１、２８２をそれぞれ巻き付ける際には、そのロータティース２２の軸心側内方（径方向内方）に第１の界磁コイル２８１を巻き付けた後に、補極コア材２５の本体部３１に誘導コイル２７を巻き付ける前に、あるいは、その本体部３１に誘導コイル２７が巻き付けられた状態で、そのロータティース２２の外周側外方（径方向外方）に第２の界磁コイル２８２を巻き付ければよい。
【００３１】
そして、誘導コイル２７は、電磁鋼（磁性体）からなる補極コア材２５に巻き付けられることにより、透磁率を高めて磁束を高密度に鎖交可能にしている。また、誘導コイル２７は、ステータティース１２の内周面１２ａに極力小さなエアギャップＧを介して対面する磁路上に位置されることで、より多くの高調波磁束を鎖交できるようになっている。この誘導コイル２７は、ステータティース１２の内周面１２ａからロータティース２２の外周面２２ａ側に鎖交する磁束の第３次の時間高調波成分を有効利用するように磁界解析を行って高調波磁路を確認することにより、効率よく誘導電流を発生させることができるように設置している。なお、誘導コイル２７は、界磁コイル２８との間に必要十分な空隙を確保するようにロータティース２２の間に位置するように配置されている。
【００３２】
このように、集中巻構造を採用することにより、誘導コイル２７や界磁コイル２８では、複数スロットをまたいで巻き付ける必要がなく、小型化することができる。また、誘導コイル２７では、１次側での銅損損失を低減しつつ、回転座標（ｄｑ軸）における第３次の時間高調波磁束の鎖交による誘導電流を効率よく発生させて、界磁エネルギーを得ることができる。
ここで、回転座標（ｄｑ軸）における第３次の時間高調波は、静止座標においては第２次の空間高調波である。
【００３３】
このように、誘導コイル２７および界磁コイル２８は、磁束経路が干渉し合わないように、ロータティース２２と補極コア材２５とに分離して巻き付けられているので、磁気的な干渉を抑制しつつ、効率よく誘導電流を発生させることができる。
【００３４】
そして、回転電機１００は、回転座標における３ｆ次の時間高調波磁束（ｆ＝１、２、３・・・）を主に利用する構造として、「ロータ２１側の突極部（ロータティース２２）の数Ｐ：ステータ１１側のステータスロット１３の数Ｓ」が「２：３」になる構造に作製されている。例えば、３次の時間高調波磁束は、電機子コイル１４に入力する基本周波数よりも周波数が高いために短周期で脈動する。このため、ロータ２１は、ロータティース２２間の誘導コイル２７に鎖交する磁束強度が変化することにより、効率的に誘導電流を発生させることができ、基本周波数の磁束に重畳する高調波成分を界磁エネルギー源として効率よく回収して回転することができる。
【００３５】
また、このように、回転電機１００は、ロータ２１側とステータ１１側の間での相対的な磁気的作用の品質を決定する構造として、「ロータティース突極数Ｐとステータスロット数Ｓの比としてＰ／Ｓ＝２／３」を採用するのは、電磁振動を低減して電磁騒音の小さな回転を実現するためである。
【００３６】
詳細には、磁束密度分布の磁界解析をすると、ロータティース突極数Ｐとステータスロット数Ｓの比に応じて、機械角３６０度内の周方向に磁束密度分布も分散化されるため、ステータ１１に働く電磁力分布にも偏在が認められることになる。
【００３７】
これに対して、回転電機１００では、「ロータティース突極数Ｐ／ステータスロット数Ｓ＝２／３」となる構造を採用することにより、機械角３６０度の全周に亘って均等な密度分布となる磁束を鎖交させることができ、ロータ２１をステータ１１内で高品質に回転させることができる。
【００３８】
これにより、回転電機１００では、高調波磁束成分を界磁エネルギー源として効率よく回収しながらも、電磁振動を抑制して静寂性高く回転させることができる。
【００３９】
このように、回転電機１００は、ロータ２１側のｑ軸に配置する誘導コイル２７に誘導電流を効率よく発生させて、ｄ軸に配置する界磁コイル２８に界磁電流として供給し、自己励磁電磁石として機能させることができるため、電機子コイル１４への電力供給によって発生される主回転力を補助する補助回転力を得て高効率回転させることができる。すなわち、この回転電機１００では、ｑ軸の高調波磁束も界磁エネルギー源として利用できるようにしており、ｑ軸に補極を配置しない構造よりも相互インダクタンス係数を高くして自励によるマグネットトルク密度を向上させることができる。
【００４０】
そして、誘導コイル２７は、ロータ２１の径方向に対して同一の周回巻線となる集中巻に形成されて、ロータ２１の周方向に配列されて並列接続されている。また、界磁コイル２８１、２８２が直列接続されて１段にされている界磁コイル２８は、ロータ２１の径方向に対して隣同士が逆向きの周回巻線となる集中巻に形成されて、直列接続されている界磁コイル２８１、２８２の両端部がさらにロータ２１の周方向の外周側と軸心側とを直列接続されている。
【００４１】
これら誘導コイル２７と界磁コイル２８は、隣接位置のロータティース２２とロータスロット２３との２組を１セットとして、ダイオード（整流素子）２９Ａ、２９Ｂと共に閉回路３０（図３を参照）を構成している。
【００４２】
閉回路３０は、図３に示すように、直列接続されている２つの界磁コイル２８Ａ、２８Ｂ（２組の界磁コイル２８１、２８２）の両端部が、並列接続されている２つの誘導コイル２７Ａ、２７Ｂの両端部にそれぞれダイオード２９Ａ、２９Ｂを介して接続されている。
【００４３】
具体的に、閉回路３０は、逆向きの周回方向に集中巻きされて直列接続されている２つの界磁コイル２８Ａ、２８Ｂの一方側の第１接続端部２８ｐと、同一の周回方向に集中巻きされて並列接続されている２つの誘導コイル２７Ａ、２７Ｂの２つの第１接続端部２７ｐとが１つの接続点で接続されている。また、直列接続されている２つの界磁コイル２８Ａ、２８Ｂの反対側の第２接続端部２８ｑはダイオード２９Ａ、２９Ｂの双方のカソード側の接続ピン２９ｃに接続され、また、並列接続されている２つの誘導コイル２７Ａ、２７Ｂの２つの第２接続端部２７ｑはダイオード２９Ａ、２９Ｂのそれぞれのアノード側の接続ピン２９ｃに接続されている。すなわち、ダイオード２９Ａ、２９Ｂは、それぞれのカソード側の接続ピン２９ｃ同士を接続して外部に露出させるとともに、それぞれのアノード側の接続ピン２９ｃをそのまま外部に露出させるカソードコモン型にパッケージ化されている。
【００４４】
このダイオード２９Ａ、２９Ｂは、それぞれ１８０度位相差になるように結線して、一方の誘導電流を反転させて半波整流出力を合算する中性点クランプ型の全波整流回路を形成している。
【００４５】
これにより、回転電機１００では、誘導コイル２７Ａ、２７Ｂの巻かれた透磁率の高い電磁鋼の補極コア材２５に、ステータティース１２の内周面１２ａからロータティース２２の外周面２２ａ側に鎖交する磁束に重畳している高調波成分を通過させることにより、誘導電流を効率よく発生させることができる。誘導コイル２７Ａ、２７Ｂの個々に発生する交流の誘導電流は、ダイオード２９Ａ、２９Ｂで整流させた後に合流させて、直列接続させている界磁コイル２８Ａ、２８Ｂに直流の界磁電流として流すことができる。このようにして、界磁コイル２８Ａ、２８Ｂを効果的に自己励磁させて磁界を発生させることができる。
【００４６】
また、この回転電機１００では、隣接する誘導コイル２７Ａ、２７Ｂと界磁コイル２８Ａ、２８Ｂの２組ずつとダイオード２９Ａ、２９Ｂとの１セットで閉回路３０を構成している。そして、この回転電機１００は、閉回路３０における誘導コイル２７Ａ、２７Ｂは同一の周回方向に巻かれる集中巻きにされて並列されているとともに、界磁コイル２８Ａ、２８Ｂはロータ２１の全周方向に向かって巻かれる周回方向が交互になるように巻き付けられている。
【００４７】
このため、回転電機１００では、界磁電流の通電により界磁コイル２８Ａ、２８Ｂで発生する電磁石の磁化方向は周方向において交互にされており、ステータ１１のステータティース１２に対してＮ極とＳ極とが交互に対面するようになっている。すなわち、回転電機１００は、閉回路３０毎の界磁コイル２８Ａ、２８Ｂの一方がステータ１１に対してＮ極を対面させる第１の電磁石として機能し、また界磁コイル２８Ａ、２８Ｂのもう一方がステータ１１に対してＳ極を対面させる第２の電磁石として機能し、それぞれ同数のＮ極またはＳ極を対面させる電磁石として機能するように界磁コイル２８Ａ、２８Ｂが配置されている。
【００４８】
この結果、回転電機１００は、励起用と界磁用とで分離されているため、誘導コイル２７Ａ、２７Ｂおよび界磁コイル２８Ａ、２８Ｂで互いに干渉して磁界を弱め合ってしまうことを回避し、効率よく界磁エネルギーとして回収することができる。すなわち、ロータティース２２が界磁コイル２８Ａ、２８Ｂを巻き付ける突極部を構成して、補極コア材２５が誘導コイル２７Ａ、２７Ｂを巻き付ける補極部を構成している。
【００４９】
また、この回転電機１００は、図３に示す閉回路３０の６セットが、図６に示すようにロータ２１の周方向に並列するように配置されており、「ロータティース突極数Ｐ／ステータスロット数Ｓ＝２／３」となる構造を採用することにより、それぞれの閉回路３０の誘導コイル２７Ａ、２７Ｂに鎖交する高調波磁束の波形を共通にすることができる。このため、位相差なく誘導コイル２７Ａ、２７Ｂで発生させる誘導電流は、ダイオード２９Ａ、２９Ｂで整流した同程度の界磁電流として界磁コイル２８Ａ、２８Ｂに供給することができ、ロータ２１を効率よくかつ高品質に回転駆動させることができる。
【００５０】
このような回路構成により、例えば、図４に示すように、ロータ２１の全ての誘導コイル２７Ａ、２７Ｂおよび界磁コイル２８Ａ、２８Ｂを２つのダイオード２９Ａ、２９Ｂで整流してそれぞれ電磁石として機能させる直列回路とする場合よりも、図３に示す閉回路３０毎の６セットにセグメント化させているので、巻線抵抗が積算されて高抵抗値になってしまうことを回避することができる。
【００５１】
このため、例えば、車両を低速走行させるためにロータ２１を低速回転させるような場合では、誘導コイル２７Ａ、２７Ｂに鎖交する磁束量の変化が小さくなって発生する誘導電流も小さくなる。しかしながら、回転電機１００では、その誘導コイル２７Ａ、２７Ｂや界磁コイル２８Ａ、２８Ｂの巻線抵抗での浪費を少なくして（制限抵抗値を小さくして）界磁コイル２８Ａ、２８Ｂを無駄な電力浪費なく励磁させることができる。これにより、効率よく磁界を発生させて、ステータ１１の電機子コイル１４により発生される回転力を有効に補助させることができる。
【００５２】
このとき、誘導コイル２７Ａ、２７Ｂで発生させる誘導電圧や界磁コイル２８Ａ、２８Ｂで発生する界磁電圧も分散させて低電圧に抑えることができ、巻線に通電することにより発生する銅損も低減することができる。そのため、誘導コイル２７Ａ、２７Ｂの誘導電圧や界磁コイル２８Ａ、２８Ｂの界磁電圧の積算値が上限を超えてしまわないように考慮する必要がなく、電圧値が高くなり過ぎるために所望のトルクを得ることができなくなってしまうことを回避することができる。
【００５３】
ところで、誘導コイル２７Ａ、２７Ｂや界磁コイル２８Ａ、２８Ｂの低抵抗化や低電圧化は、図５に示すように、その誘導コイル２７Ａ、２７Ｂと界磁コイル２８Ａ、２８Ｂの個々をそれぞれ並列接続することでも達成することができる。しかしながら、両端部が並列に接続されている誘導コイル２７Ａ、２７Ｂと界磁コイル２８Ａ、２８Ｂのそれぞれでは、磁束の発生（変化）を打ち消す方向の磁束を発生させる誘起電圧が発生するので、誘導コイル２７Ａ、２７Ｂや界磁コイル２８Ａ、２８Ｂの並列回路内で循環する電流が発生してしまい磁束（磁力）の発生を妨げてしまう。このため、回転電機１００の整流回路としては、ロータ２１に閉回路３０を６セット配置するのが好適である。
【００５４】
このような回転電機１００において、図３に示すようなセグメント化した閉回路３０（以下では、単にセグメントタイプともいう）では、例えば、車両の走行開始時などのようにステータ１１の電機子コイル１４に電力供給してロータ２１の回転を開始する際、一方のダイオード（例えば、ダイオード２９Ａ）による整流後の誘導電流波形に対して、ロータ２１の回転開始当初から図７に示すような界磁エネルギーを有効に発生可能な大きさの電流値で徐々に増加する誘導電流の発生が認められる。これに対して、図４に示す誘導コイル２７Ａ、２７Ｂを全直列させるシリーズ接続回路（以下では、単にシリーズ接続タイプともいう）では、ロータ２１の回転開始当初から、図７に示すような界磁エネルギーを有効に発生可能な大きさの電流値の誘導電流の発生は認められない。
【００５５】
このように、図３に示すセグメントタイプの場合には、ロータ２１の回転開始当初から界磁エネルギーを有効に発生可能な大きさの電流値で交流の誘導電流を、ダイオード２９Ａ、２９Ｂで整流して界磁コイル２８Ａ、２８Ｂに直流の界磁電流として通電することができる。
【００５６】
このことから、図８に示すように、図４に示すシリーズ接続タイプの場合、ロータ２１の回転開始当初には誘導電流を整流した界磁電流の通電によるマグネットトルクを得ることができず、電機子コイル１４への通電により得られる一定のトルクだけでロータ２１を回転させることになる。これに対して、図３に示すセグメントタイプの場合には、電機子コイル１４への通電により得られるトルクに、回転開始当初から界磁コイル２８Ａ、２８Ｂで得られるマグネットトルクを加えてロータ２１を回転させることができ、その回転トルクもマグネットトルクの増加につれて徐々に大きくなって高効率にロータ２１を回転させることができる。
【００５７】
詳細には、ロータ２１が低速回転で、電機子コイル１４への通電電流が小さく低負荷のときには、十分な空間高調波成分が誘導コイル２７Ａ、２７Ｂに鎖交することがなく、シリーズ接続タイプの場合には内部抵抗が大きく誘導電流の通電が妨げられる。これに対して、セグメント接続タイプの場合には内部抵抗が小さく誘導電流の通電が妨げられないので、マグネットトルクを効果的に発生させて利用することができる。
【００５８】
また、ロータ２１が低速回転で、電機子コイル１４への通電電流が大きく高負荷のときには、十分な空間高調波成分が誘導コイル２７Ａ、２７Ｂに鎖交するが、シリーズ接続タイプの場合には内部抵抗が大きく電圧降下も大きいことから十分な誘導電流を通電させることができない。これに対して、セグメントタイプの場合には内部抵抗が小さく電圧降下も小さいことから誘導電流を十分通電させて、マグネットトルクを効果的に発生させて利用することができる。
【００５９】
また、ロータ２１が高速回転のときには、低負荷や高負荷のいずれのときでも、誘導コイル２７Ａ、２７Ｂに鎖交する空間高調波成分による磁束変動（周波数）が大きく誘導コイル２７Ａ、２７Ｂに高い誘導電圧が発生することにより、補極コア材２５が磁気飽和してインダクタンスが下がることから、シリーズ接続タイプの場合でも誘導電流の通電が妨げられずにマグネットトルクを発生させて利用することができる。
【００６０】
そして、この回転電機１００は、図９に示すように、ステータ１１の電機子コイル１４やロータ２１の誘導コイル２７と界磁コイル２８を、巻線作業した後の圧力成型により形状を一定にするようになっており、シャフト（駆動軸）１０１の軸方向外側の形状を一定にしたロータ２１の両側の外端面に、コイルエンドカバー１１０を取り付けて覆うようになっている。
【００６１】
具体的には、電機子コイル１４、誘導コイル２７および界磁コイル２８は、ステータティース１２やロータティース２２の先端側に形成されている鍔形状部１２ｃ、２２ｃや補極コア材２５の本体部３１の外端部３２を内部に差込可能な形状に周回されている巻線コイルに形成されており、その内部への差込後に、それぞれの側面１２ｂ、２２ｂ、３１ｂから離隔する位置で沿うようにコイル状に周回されている巻線を、その側面１２ｂ、２２ｂ、３１ｂに密接させるように成形するようになっている。
【００６２】
ステータ１１およびロータ２１は、ロータ２１の径方向外周で、シャフト１０１の軸方向における両外側にループ形状部１４Ｌ、２７Ｌ、２８Ｌ（１４Ｌの図示は省略）が固定部として形成されており、電機子コイル１４、誘導コイル２７および界磁コイル２８は、そのループ形状部１４Ｌ、２７Ｌ、２８Ｌに結束紐（線状部材）４１を通して全周に亘って結束することにより連結固定するようになっている（図１２を参照）。なお、結束紐４１は、例えば、ＰＰＳ（Polyphenylenesulfide）樹脂からなる合成繊維をチューブ状に編むことにより十分な強度のある線条部材に形成されており、ワニス等を含浸されることによって強度がより向上する。
【００６３】
また、誘導コイル２７および界磁コイル２８は、図１０に示すように、ループ形状部２７Ｌ、２８Ｌに通される結束紐４１が、シャフト１０１に固定するリング部材４５にも通されて結束されることにより、ロータ２１側に強固に設置されてシャフト１０１と一体回転されるようになっている。
【００６４】
リング部材４５は、図１１に示すように、ロータ２１と同様に、シャフト１０１のキー溝１０６に、軸心穴の内周面４５ｃ側に形成されているキー突起４６を嵌め込んで軸方向にスライドさせて位置決めすることにより、ロータ２１の軸方向の両外側に位置してシャフト１０１と一体回転するように取り付けられている。
【００６５】
このリング部材４５は、後述する締結六角ボルト１１８を貫通させるボルト穴４７と、結束紐４１を通す結束穴（連結部）４８とがシャフト１０１の軸方向の両面側に開口するように複数形成されており、結束穴４８は、リング部材４５の外周面側に繋がる切欠穴４８ａが形成されて結束紐４１を通すことができるように開口している。
【００６６】
そして、誘導コイル２７および界磁コイル２８（２８１、２８２）は、ロータ２１の軸方向における両外側とリング部材４５とを結束紐４１で連結することにより、シャフト１０１に強固に結束して位置決め固定するようになっている。
【００６７】
具体的には、図１２に示すように、まず、リング部材４５を切欠穴４８ａが、シャフト１０１の軸方向における内側に位置するように取り付けた後に、そのリング部材４５の結束穴４８に通す結束紐４１を、誘導コイル２７のループ形状部２７Ｌや界磁コイル２８（２８１、２８２）のループ形状部２８Ｌ（２８１Ｌ、２８２Ｌ）に巻き付けることにより結束してシャフト１０１（ロータ２１）に強固に位置決め固定する。
【００６８】
この結束紐４１による結束手順は、誘導コイル２７のループ形状部２７Ｌと、界磁コイル２８１のループ形状部２８１Ｌと、界磁コイル２８２のループ形状部２８２Ｌとのそれぞれ１つずつの１組を結束する場合を一例として説明すると、次のようになる。
【００６９】
まず、結束紐４１を、リング部材４５の結束穴４８を通し切欠穴４８ａから引き出して（ステップＳ１）、界磁コイル２８１、２８２のループ形状部２８１Ｌ、２８２Ｌの外側を引き通した後に（ステップＳ２）、ロータティース２２の外周面２２ａ側の開口２８２Ｌｏからループ形状部２８１Ｌ、２８２Ｌ内に差し込んで反対側（軸心側）の開口２８１Ｌｉから引き出して（ステップＳ３）、１周巻き付けた状態にする。
【００７０】
次いで、界磁コイル２８１、２８２のループ形状部２８１Ｌ、２８２Ｌの軸心側の開口２８１Ｌｉから引き出した結束紐４１を、再度、同一のループ形状部２８１Ｌ、２８２Ｌの外側を引き通した後、ロータティース２２の外周面２２ａ側の開口２８２Ｌｏからループ形状部２８１Ｌ、２８２Ｌ内に差し込んで反対側（軸心側）の開口２８１Ｌｉから引き出して（ステップＳ４、Ｓ５）、合計２周分を巻き付けた状態にする。
【００７１】
次いで、ループ形状部２８１Ｌ、２８２Ｌの軸心側の開口２８１Ｌｉから再度引き出した結束紐４１は、リング部材４５のボルト穴４７を挟んで隣接する結束穴４８の切欠穴４８ａに差し込んで、外側の円盤形状平面４５ａの結束穴４８から引き出して（ステップＳ６）、リング部材４５にも巻き付けた状態にする。
【００７２】
この後に、リング部材４５の結束穴４８から引き出した結束紐４１を、隣接するループ形状部２８Ｌ間の外側と誘導コイル２７のループ形状部２７Ｌの外側を引き通した後に（ステップＳ７）、補極コア材２５の外端面３２ａ側の開口２７Ｌｏからループ形状部２７Ｌ内に差し込んで反対側（軸心側）の開口２７Ｌｉから引き出して（ステップＳ８）、１周巻き付けた状態にする。
【００７３】
次いで、誘導コイル２７のループ形状部２７Ｌの軸心側の開口２７Ｌｉから引き出した結束紐４１を、リング部材４５の同一の結束穴４８内に円盤形状平面４５ａ側から引き入れて（ステップＳ９）切欠穴４８ａから引き出すことによりリング部材４５に再度巻き付けた状態にする。そして、この上述の手順をステップＳ１から繰り返すことによりロータ２１の全周に亘って巻き付ける。
【００７４】
これにより、誘導コイル２７と界磁コイル２８１、２８２は、ループ形状部２７Ｌ、２８１Ｌ、２８２Ｌとリング部材４５とを結束紐４１で連結することにより、シャフト１０１に強固に結束されて一体回転するように固定される。特に、補極コア材２５は、ロータティース２２の支持溝３９に脚部３５の先端部３６を嵌め込んで支持するのに加えて、結束紐４１による誘導コイル２７の結束によってもロータティース２２（シャフト１０１）側に強固に固定することができる。
【００７５】
コイルエンドカバー１１０Ａ、１１０Ｂは、図６および図９に示すように、シャフト１０１の連結端部１０１ａ側と回転端部１０１ｂ側に取り付けられようになっており、その一方の連結端部１０１ａ側のコイルエンドカバー１１０Ａの軸方向外側の外面１１０ｓの複数箇所には、ホルダ１１１が形成されており、複数組のダイオード２９Ａ、２９Ｂが閉回路３０毎に設置されるようになっている。なお、コイルエンドカバー１１０Ｂは、ホルダ１１１を備えず、肉薄の概略同一形状に形成されて軽量化が図られているが、コイルエンドカバー１１０Ａを流用しても良い。
【００７６】
このダイオード２９Ａ、２９Ｂは、ケース（パッケージ）１２１内に収容されており、コイルエンドカバー１１０Ａの外面１１０ｓに形成されている複数のホルダ１１１内にそのケース１２１を容易に嵌め込んで接続ピン２９ｃを誘導コイル２７や界磁コイル２８の巻線コイルの端部を引き出した接続端部２７ｐ、２７ｑ、２８ｐに接続することにより閉回路３０を形成するようになっている。なお、本実施形態では、ダイオード２９Ａ、２９Ｂの接続ピン２９ｃを直接巻線コイルに接続する場合を一例として説明するが、これに限るものではない。例えば、接続ピン２９ｃを差し込むだけで導通可能なように、巻線コイルの接続端部に接続用接点を設けてダイオード２９Ａ、２９Ｂ（ケース１２１）の交換を容易にできるようにしても良い。
【００７７】
ホルダ１１１は、図１３に示すように、コイルエンドカバー１１０Ａの外面１１０ｓの周方向において閉回路３０に対応して均等間隔になる位置に配置されており、接続ピン２９ｃを含むケース１２１を嵌め込み可能で周方向に同一形状で連続する穴形状に形成されている。
【００７８】
このホルダ１１１は、ケース１２１の貫通穴１２１ｂを貫通する締付ボルト１１９をネジ止めするネジ穴１１２が底面側に形成されており、コイルエンドカバー１１０Ａは、ホルダ１１１内にセットしたケース１２１をその締付ボルト１１９で取り付けるようになっている。
【００７９】
コイルエンドカバー１１０Ａ、１１０Ｂは、ロータ２１やリング部材４５と同様に、シャフト１０１のキー溝１０６に、軸心穴の内周面１１０ｃに形成されているキー突起１１６を嵌め込んで軸方向にスライドさせて位置決めすることにより、そのシャフト１０１に軸心を一致させて一体回転するように取り付けられている。
【００８０】
このコイルエンドカバー１１０Ａ、１１０Ｂは、リング部材４５のボルト穴４７と同一位置にボルト穴１１７が形成されており、後述の締結六角ボルト１１８をそのボルト穴４７、１１７に差し込んでロータ２１の貫通孔２１ｂを貫通させてネジ止めすることにより、リング部材４５をスペーサとして間に挟んでそのロータ２１に緩みなく締結して固定することができるようになっている。
【００８１】
また、コイルエンドカバー１１０Ａ、１１０Ｂは、有底で短尺な円筒形状に形成されており、外面１１０ｓ周りの外周壁１１４にはロータティース２２の間のロータスロット２３に対応する位置で突出する凸形状部１１４ａが形成されている。
【００８２】
これにより、コイルエンドカバー１１０Ａは、ホルダ１１１（ケース１２１）が外面１１０ｓの周方向（回転軸を中心にする円周上）に均等配置されることで重心をシャフト１０１の軸心に一致させつつ一体回転するように固定することができ、ロータ２１の回転品質を劣化させないようにしている。なお、本実施形態では、ロータ２１の外端面側のコイルエンドカバー１１０Ａにホルダ１１１を均等間隔に配置する場合を一例にして説明するが、これに限るものではない。例えば、ホルダ１１１は、ロータ２１の外周面側に配列させてもよく、また、重心が軸心に一致するように、不均等な回転対称となる位置に配置してもよい。
【００８３】
また、コイルエンドカバー１１０Ａ、１１０Ｂは、外周壁１１４の凸形状部１１４ａがロータティース２２のロータスロット２３の間に嵌まり込むことにより補極コア材２５の本体部３１の外端部３２の両端側を押さえる状態で取り付けることができ、補極コア材２５が回転時の遠心力により移動しようとするのを押さえて回転品質が劣化することを抑制することができる。
【００８４】
また、このコイルエンドカバー１１０Ａは、回路基板（結線用基板）１２２をロータ２１の外端面との間に挟み込むようにして、後述する端板１３６Ａをさらに外側に位置させつつ締結六角ボルト１１８によりシャフト１０１にネジ止めするようになっている。
【００８５】
回路基板１２２は、図１５に示すように、コイルエンドカバー１１０Ａの外面１１０ｓの背面側に嵌め込み可能な形状に形成されており、シャフト１０１のキー溝１０６に嵌め込むキー突起１２６が軸心穴の内周縁１２２ｃに形成されているとともに、図１４に示すコイルエンドカバー１１０Ａの外周壁１１４の内周面側に形成されているキー突起１１５に嵌め込むキー溝１２７が外周縁１２２ｂに形成されている。なお、この回路基板１２２にも、リング部材４５のボルト穴４７と同一位置にボルト穴１２８が形成されており、後述の締結六角ボルト１１８をそのボルト穴１２８に差し込んで締結することにより、コイルエンドカバー１１０Ａとリング部材４５の間に挟んでロータ２１に緩みなく固定することができるようになっている。
【００８６】
これにより、回路基板１２２は、図１６に示すように、コイルエンドカバー１１０Ａの外周壁１１４内のキー突起１１５を外周縁１２２ｂのキー溝１２７に嵌め込んで回転不能に外面１１０ｓの背面側に位置させることができ、コイルエンドカバー１１０Ａと共にキー突起１１６、１２６をシャフト１０１のキー溝１０６に嵌め込んでシャフト１０１に一体回転するように取り付けることができる。
【００８７】
この回路基板１２２は、誘導コイル２７および界磁コイル２８（２８１、２８２）を構成する巻線コイルの両端側の接続端部２７ｐ、２７ｑ、２８１ｐ、２８１ｑ、２８２ｐ、２８２ｑを差し込む複数のスルーホール１２３ａ、１２３ｂと、誘導コイル２７および界磁コイル２８にダイオード２９Ａ、２９Ｂを接続して閉回路３０を形成する複数の導通パターン１２４ａ〜１２４ｄと、が形成されている。
【００８８】
スルーホール１２３ａは、導通パターン１２４ａ〜１２４ｄ内に開口しており、差し込まれる誘導コイル２７Ａや界磁コイル２８１、２８２の接続端部２７ｐ、２７ｑ、２８１ｐ、２８１ｑ、２８２ｐ、２８２ｑを導通パターン１２４ａ〜１２４ｄに半田等により容易に導通接続可能にする。
【００８９】
スルーホール１２３ｂは、導通パターン１２４ａ〜１２４ｄの形成領域外に開口しており、差し込まれる誘導コイル２７や界磁コイル２８１、２８２の巻線コイルを導通パターン１２４ａ〜１２４ｄに導通接触させることなく、その接続端部２７ｐ、２７ｑ、２８２ｐをダイオード２９Ａ、２９Ｂの接続ピン２９ｃに接続可能に引き出すことができる。
【００９０】
具体的に、回路基板１２２は、図１７に示すように、界磁コイル２８Ａ（２８１）、２８Ａ（２８２）の接続端部２８１ｐ、２８２ｑがスルーホール１２３ａで導通パターン１２４ａの接続面内に露出して導通接続される。同様に、導通パターン１２４ｂには界磁コイル２８Ａ（２８１）、２８Ｂ（２８１）の接続端部２８１ｐが導通接続される。導通パターン１２４ｃには誘導コイル２７Ａの接続端部２７ｑと界磁コイル２８Ｂ（２８２）の接続端部２８２ｑが導通接続される。導通パターン１２４ｄには誘導コイル２７Ａの接続端部２７ｐと界磁コイル２８Ｂ（２８２）の接続端部２８２ｐと誘導コイル２７Ｂの接続端部２７ｐとが導通接続される。
【００９１】
また、スルーホール１２３ｂには、界磁コイル２８Ａ（２８２）の接続端部２８ｐ、誘導コイル２７Ａの接続端部２７ｑ、誘導コイル２７Ｂの接続端部２７ｑを末端に備える巻線が差し込まれる。
【００９２】
このスルーホール１２３ｂに差し込んだ界磁コイル２８Ａ（２８２）と誘導コイル２７Ａ、２７Ｂの巻線コイルは、図１４に示すコイルエンドカバー１１０Ａに形成されているスルーホール１１０ｄに差し込んで外面１１０ｓ側に引き出すことによりダイオード２９Ａ、２９Ｂの接続ピン２９ｃに導通接続させる作業を行うようになっており、スルーホール１１０ｄは、コイルエンドカバー１１０Ａのホルダ１１１に嵌め込むダイオード２９Ａ、２９Ｂ（ケース１２１）の接続ピン２９ｃに対応する位置に形成されている。
【００９３】
これにより、スルーホール１２３ｂに差し込んだ界磁コイル２８Ａ（２８２）と誘導コイル２７Ａ、２７Ｂの接続端部２８ｐ、誘導コイル２７Ａ、２７Ｂの接続端部２７ｐ、２７ｑのそれぞれを直接半田等により容易に導通接続することができる。
【００９４】
そして、回転電機１００は、回路基板１２２を取り付ける前のロータ２１、言い換えると、誘導コイル２７や界磁コイル２８がリング部材４５を用いて結束紐４１により結束固定されているロータ２１を、不図示の成型用金型の成形空間（キャビティ）内にセットして内部の隙間に、例えば、ＰＰＳ樹脂を射出充填するようになっている。
【００９５】
ここで、成型用金型は、シャフト１０１を縦向きにセットする場合、ロータ２１のロータティース２２の外周面２２ａに略隙間なく対面する内径の内周面を備えるとともに、誘導コイル２７や界磁コイル２８の軸方向の両端側のループ形状部２７Ｌ、２８Ｌに近接する底面および天井面を備えて成形空間を形成している。また、この成型用金型は、コイルエンドカバー１１０Ａ、１１０Ｂの外周壁１１４と同一形状が成形空間の内周面に突出するように形成されている。さらに、成型用金型の成形空間の天井面側には、誘導コイル２７や界磁コイル２８の巻線コイルから引き出す接続端部２７ｐ、２７ｑ、２８ａ、２８ｂを保持させる貫通孔がそれぞれの巻線コイルに直近する位置で開口するように形成されている。
【００９６】
これに対して、回路基板１２２のスルーホール１２３ａに差し込む巻線は、自身の剛性で自立して接続端部２７ｐ、２７ｑ、２８ｐとするのに十分な長さに切断されている。また、回路基板１２２のスルーホール１２３ｂに差し込む巻線は、コイルエンドカバー１１０Ａのホルダ１１１に嵌め込むダイオード２９Ａ、２９Ｂの接続ピン２９ｃに対応する位置に開口するスルーホール１１０ｄに差し込んで半田付け等して導通接続する作業を行うのに十分な長さに切断されている。
【００９７】
これにより、ロータ２１は、成型用金型内にセットして天井面側の貫通孔から回路基板１２２のスルーホール１２３ｂに差し込む巻線を引き出した状態でその天井面側を被せることにより、直立（自立）する回路基板１２２のスルーホール１２３ａに差し込む巻線端部の接続端部２７ｐ、２７ｑ、２８ａ、２８ｂを貫通穴内に差し込んで保持させることができる。
【００９８】
この後に成型用金型内にＰＰＳ樹脂を射出充填する際には、ロータ２１の両端側に取り付けるコイルエンドカバー１１０Ａ、１１０Ｂの外周壁１１４の取り付けを妨げる箇所に充填樹脂が入り込むのを制限しつつ、ロータ２１の内部にＰＰＳ樹脂を侵入させて誘導コイル２７や界磁コイル２８の巻線間や周りの隙間に入り込ませて埋めることができる。このように、巻線が移動することを制限して特性の安定化と耐久性の向上を図ることができる。
【００９９】
また、ロータ２１のロータスロット２３内に充填されるＰＰＳ樹脂は、ロータティース２２の外周面２２ａに滑らかに連続して誘導コイル２７や界磁コイル２８と共に補極コア材２５の全体を覆って固化するので、誘導コイル２７や界磁コイル２８が、回転時の遠心力により移動しようとするのを信頼性高く制限することができる。具体的には、誘導コイル２７や界磁コイル２８が、ロータティース２２の鍔形状部２２ｃに突き当たって制限されるのに加えて、より信頼性高く制限して支持することができる。
【０１００】
さらに、ロータ２１の軸方向の両端部側に形成される誘導コイル２７や界磁コイル２８のループ形状部２７Ｌ、２８Ｌや結束紐４１もＰＰＳ樹脂により覆われて支持されるので、何らかの負荷により変形して損傷してしまうことを回避することができる。
【０１０１】
そして、その成型用金型内から取り出したＰＰＳ樹脂を射出充填後のロータ２１は、図１８に示すように、ロータティース２２や補極コア材２５と共に誘導コイル２７および界磁コイル２８などを内部に位置決め固定（支持）しつつ、成形空間を転写する樹脂モールドＭｏとして取り出すことができる。このロータ２１は、樹脂モールドＭｏの天井面Ｍｏｕ上に、誘導コイル２７や界磁コイル２８の巻線の接続端部２７ｐ、２７ｑ、２８ｐ、２８ｑを自身の剛性で直立（自立）させて導体突起ＭｏＰとして設けることができる。
【０１０２】
このため、ロータ２１は、回路基板１２２を位置決めしつつ被せる（樹脂モールドＭｏ側に接近させる）だけで、導体突起ＭｏＰを回路基板１２２のスルーホール１２３ａに差し込んで導通パターン１２４（１２４ａ〜１２４ｄ）に半田付け等することができ、誘導コイル２７や界磁コイル２８の巻線の接続端部２７ｐ、２７ｑ、２８ｐ、２８ｑを容易に結線接続させることができる。
【０１０３】
また、ロータ２１は、樹脂モールドＭｏの天井面Ｍｏｕ上に、端部を接続端部２７ｐ、２７ｑ、２８ｐ、２８ｑとする誘導コイル２７や界磁コイル２８の巻線を導体ラインＭｏＬとして設けることができる。
【０１０４】
このため、ロータ２１は、回路基板１２２のスルーホール１２３ｂからコイルエンドカバー１１０Ａのスルーホール１１０ｄに、樹脂モールドＭｏの天井面Ｍｏｕ上に延びる導体ラインＭｏＬを適宜差し込んで引き出しつつ、これら回路基板１２２とコイルエンドカバー１１０Ａとをロータ２１に取り付けた後に、その導体ラインＭｏＬの余分な部分を切断して半田付けすることにより、誘導コイル２７や界磁コイル２８の巻線の接続端部２７ｐ、２７ｑ、２８２ｐをホルダ１１１に嵌め込むダイオード２９Ａ、２９Ｂの接続ピン２９ｃに容易に結線接続することができる。
【０１０５】
このとき、成型用金型内からロータ２１を取り出して回路基板１２２と共に取り付けるコイルエンドカバー１１０Ａ、１１０Ｂは、そのロータ２１の両端側のロータティース２２の外周面２２ａや樹脂モールドＭｏの側面Ｍｏｓに外周壁１１４が滑らかに連続する状態で位置させることができ、また、そのロータティース２２の間に外周壁１１４の凸形状部１１４ａを嵌め込んで補極コア材２５の本体部３１の外端部３２の外端面３２ａを押さえる状態にすることができる。
【０１０６】
また、このコイルエンドカバー１１０Ａ、１１０Ｂは、図１９に示すように、軸方向の両外側に位置する端板１３６Ａ、１３６Ｂにより挟み込まれるようにして回路基板１２２と一緒にシャフト１０１に締結六角ボルト１１８によりネジ止めされるようになっている。
【０１０７】
端板１３６Ａ、１３６Ｂは、図２０に示すように、コイルエンドカバー１１０Ａ、１１０Ｂと略同径の円盤形状に非磁性金属板、例えば、真鍮板を成形することにより、稼動時における磁路の形成等に影響しないように作製されている。一方の端板１３６Ａは、ケース１２１の一面側を放熱面（例えば、アルミニウムベース面）１２１ａとして密接することによりダイオード２９Ａ、２９Ｂの機能時の発熱を熱交換して外部に放出する放熱板として機能するようになっている。また、この端板１３６Ａ、１３６Ｂは、回転電機１００に設置する各種構成部品に応じたシャフト１０１（回転軸周り）の偏りを修正するようにも形成されており、バランス修正板として機能して全体の回転バランスを確保するようになっている。
【０１０８】
この端板１３６Ａは、回路基板１２２のボルト穴１２８やコイルエンドカバー１１０Ａ、１１０Ｂのボルト穴１１７と同一位置に、締結六角ボルト１１８を差し込むボルト穴１３７（図９を参照）が形成されている。また、端板１３６Ｂは、端板１３６Ａのボルト穴１３７と同一位置に、締結六角ボルト１１８をネジ止めするネジ穴１３８（図９を参照）が形成されている。
【０１０９】
このように、回転電機１００は、コイルエンドカバー１１０Ａ、１１０Ｂと回路基板１２２とが取り付けられて閉回路３０が設置されるロータ２１の両端側に、端板１３６Ａ、１３６Ｂを締結六角ボルト１１８によって締め付けて組み立てることができ、そのロータ２１をステータ１１内にセットすることができる。
【０１１０】
ここで、回転電機１００は、ローレット形状に形成されているシャフト１０１の一端側の連結端部１０１ａを、例えば、車両側の動力伝達経路を構成する機構側に設けられている不図示の結合穴内に相対回転不能に差し込んで連結するようになっている。そして、回転電機１００は、ステータ１１の全体を覆う形状に形成されているハウジング（不図示）をその車両側にネジ止めするなどして取り付けて設置するようになっている。
【０１１１】
この回転電機１００の回転は、図９に示すように、ハウジング内に位置するようにシャフト１０１の連結端部１０１ａの反対側の回転端部１０１ｂに取り付けられるレゾルバ（回転検出素子）１３１で検出するようになっている。このレゾルバ１３１は、ロータレゾルバ１３２をシャフト１０１の回転端部１０１ｂに押さえリング１３９で一体回転するように固定するとともに、レゾルバステータ１３３をハウジング側に回転不能に固定することによりシャフト１０１の回転を検出するようになっている。
【０１１２】
このため、回転電機１００では、レゾルバ１３１が設置される回転端部１０１ｂの反対側の連結端部１０１ａ側に配置されるコイルエンドカバー１１０Ａにダイオード２９Ａ、２９Ｂ（ケース１２１）が設置されており、このダイオード２９Ａ、２９Ｂの稼動時に発生するノイズがレゾルバ１３１に影響して検出精度を低下させてしまうことを回避することができる。
【０１１３】
以上で説明するように、本実施形態の回転電機１００においては、ロータ２１を成形用金型内にセットしてＰＰＳ樹脂を射出充填するので、ロータティース２２間のロータスロット２３内の隙間にＰＰＳ樹脂を入り込ませて固定することができる。このため、ロータスロット２３内の誘導コイル２７や界磁コイル２８は、隙間にＰＰＳ樹脂が侵入して巻線に密着することにより変形不能や移動不能な状態で支持することができる。また、ロータスロット２３内の補極コア材２５は、脚部３５の先端部３６がロータティース２２の支持溝３９に嵌め込まれて支持されるのに加えて、遠心力によって移動することをロータティース２２の鍔形状部２２ｃにより制限されるよう支持される。
【０１１４】
さらに、誘導コイル２７や界磁コイル２８は、シャフト１０１に固定するリング部材４５の結束穴４８と、ロータ２１の軸方向の両端部側のループ形状部２７Ｌ、２８Ｌとに結束紐４１を通して強固に結束するので、遠心力により移動しようとするのを制限することができる。特に、誘導コイル２７は、脚部３５により支持されていることから、補極コア材２５と共に結束紐４１により、より一層移動不能に支持させることができる。なお、リング部材４５は、ロータ２１の軸方向の端部側にＰＰＳ樹脂が充填されない場合、スペーサとして機能して誘導コイル２７や界磁コイル２８のループ形状部２７Ｌ、２８Ｌが変形するのを制限する空間を確保することができる。
【０１１５】
このように、本実施形態の回転電機１００は、ロータ２１のロータスロット２３内の界磁コイル２８および補極コア材２５および誘導コイル２７が、稼動時の振動等により損傷してしまうことを未然に防止することができ、高品質な回転電機１００を提供することができる。
【０１１６】
さらに、本実施形態の回転電機１００においては、補極コア材２５の誘導コイル２７とロータティース２２の界磁コイル２８の巻線の接続端部２７ｐ、２７ｑ、２８ｐ、２８ｑを回路基板１２２の導通パターン１２４ａ〜１２４ｄのスルーホール１２３ａに差し込むだけで容易に導通接続して結線することができ、さらに、ダイオード２９Ａ、２９Ｂの接続ピン２９ｃに接続することによって閉回路３０を容易に複数形成することができる。
【０１１７】
また、複数の閉回路３０のそれぞれにおいて交流の誘導電流を発生させ整流することにより直流の界磁電流としているので、ダイオード２９Ａ、２９Ｂで整流する電流値（負荷）を小さく抑えるとともに、誘起電圧や巻線抵抗が無用に高くなってしまうことを回避することができる。これにより、銅損を抑えて効率よく電磁力（マグネットトルク）を発生させることができる。
【０１１８】
このように、本実施形態の回転電機１００は、ステータ１１側からロータ２１側に鎖交する漏れ磁束（高調波）を回収して界磁エネルギーを発生させることができ、高効率にトルクを発生させて回転駆動させることのできる回転電機１００を提供することができる。
【０１１９】
さらに、ダイオード２９Ａ、２９Ｂは、シャフト１０１における回転端部１０１ｂ側のレゾルバ１３１から軸方向に離隔する連結端部１０１ａ側に取り付けるコイルエンドカバー１１０Ａのホルダ１１１内にセットされるので、誘導電流の整流に伴い発生するノイズがレゾルバ１３１の回転検出に影響してしまうことを少なくすることができ、回転品質を低下させてしまうことを回避することができる。
【０１２０】
ケース１２１内にパッケージ化したダイオード２９Ａ、２９Ｂは、コイルエンドカバー１１０Ａの外面１１０ｓ側のホルダ１１１内にセットして半田付けするだけで接続ピン２９ｃを閉回路３０に接続することができるので、端板１３６Ａを外すだけで交換等の作業を容易に完了することができる。
【０１２１】
このコイルエンドカバー１１０Ａは、外面１１０ｓ側のホルダ１１１を、複数の閉回路３０に対応するように軸心を中心とする円周上の周方向に均等配置するので、ダイオード２９Ａ、２９Ｂ（ケース１２１）をセットした状態でも重心を軸心に一致させることができ、ダイオード２９Ａ、２９Ｂのレイアウトによって回転品質が低下してしまうことを回避している。
【０１２２】
ここで、本実施形態の他の態様としては、図４に示す直列回路（シリーズ接続タイプ）を採用してダイオード２９Ａ、２９Ｂの使用数を削減する場合、図２１に示すように、コイルエンドカバー１１０Ａと略同様な構造を備えるコイルエンドカバー２１０Ａの外面２１０ｓに、１組のダイオード２９Ａ、２９Ｂを収容する１つのケース１２１を１つのホルダ１１１にセットする構造を採用することになる。この他の態様では、その１つのホルダ１１１以外の箇所を肉薄に形成して軽量化を図ることができる。この場合には、例えば、シャフト１０１（軸心）側から径方向に延長されている複数のリブ２１１を形成することにより強度を確保すればよく、シャフト１０１を中心にしてホルダ２１１の反対側のリブ２１１の本数を多くすることにより重心が軸心からずれてしまうことを回避するのが好適である。
【０１２３】
さらに、他の態様としては、図示することは省略するが、本実施形態では、誘導コイル２７をロータスロット２３内に設置する補極コア材２５に配置する場合を一例にして説明するが、これに限るものではない。例えば、ロータティース２２のステータ１１に近接する外周面２２ａ側に誘導コイル２７を配置するとともにシャフト１０１（軸心）側に界磁コイル２８を配置する２段構造にしてもよい。この場合にも、本実施形態と同様に、閉回路３０毎にセグメント化して、ダイオード２９Ａ、２９Ｂで整流する電流値を小さく抑えるとともに、誘起電圧や巻線抵抗が無用に高くなってしまうことを回避することができ、銅損を抑えて効率よく電磁力を発生させることができる。
【０１２４】
また、ステータ１１やロータ２１は、電磁鋼板の積層構造で形成することに限定されず、例えば、鉄粉などの磁性を有する粒子の表面を絶縁被覆処理した軟磁性複合粉材（Soft Magnetic Composites）をさらに鉄粉圧縮成形および熱処理製造した圧粉磁心、所謂、ＳＭＣコアを採用してもよい。
【０１２５】
また、誘導電流の整流処理はダイオード２９Ａ、２９Ｂに限るものではなく、他の半導体素子、例えば、スイッチング素子を実装してもよい。
また、マグネットトルクの獲得は界磁コイル２８Ａ、２８Ｂに限るものではなく、永久磁石を併用してもよい。
【０１２６】
また、回転電機１００は、車載用に限定されるものではなく、例えば、風力発電や、工作機械などの駆動源として好適に採用することができる。
【０１２７】
本発明の実施形態を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。
【符号の説明】
【０１２８】
１１ ステータ
１２ ステータティース
１３ ステータスロット
１４ 電機子コイル
２１ ロータ
２２ ロータティース（突極部）
２２ｃ 鍔形状部
２３ ロータスロット
２５ 補極コア材（補極部）
２７、２７Ａ、２７Ｂ 誘導コイル
２７Ｌ、２８Ｌ、２８１Ｌ、２８２Ｌ ループ形状部（固定部）
２７ｐ、２７ｑ、２８ｐ、２８ｑ、２８１ｐ、２８１ｑ、２８２ｐ、２８２ｑ 接続端部
２８、２８Ａ、２８Ｂ、２８１、２８２ 界磁コイル
２９Ａ、２９Ｂ ダイオード（整流素子）
２９ｃ 接続ピン
３０ 閉回路
３１ 本体部
３２ 外端部
３２ａ 外端面
３５ 脚部（支持部）
３６ 先端部
３９ 支持溝
４１ 結束紐（線状部材）
４５ リング部材（スペーサ）
４７ ボルト穴
４８ 結束穴（連結部）
４８ａ 切欠穴
１００ 回転電機
１０１ シャフト（回転軸）
１１０、１１０Ａ、１１０Ｂ、２１０Ａ コイルエンドカバー
１１０ｄ、１２３ａ、１２３ｂ スルーホール
１１１、２１１ ホルダ
１２１ ケース
１２２ 回路基板（結線用基板）
１２４ａ〜１２４ｄ 導通パターン
１３６Ａ、１３６Ｂ 端板
２１１ リブ
２１１ ホルダ
Ｇ エアギャップ
Ｍｏ 樹脂モールド
【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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