(57)【要約】【課題】界磁磁石の渦電流を低減できる電動機を提供する。【解決手段】複数のティース２１１は回転軸Ｐを中心とした周方向において、界磁スロット２１３ａと電機子スロット２１３ｂを交互に規定する。固定子ヨーク２１２は回転子１０とは反対側において複数のティース２１１を磁気的に連結する。電機子巻線２４の各々が、隣り合う二つの電機子スロット２１３ｂによって周方向において挟まれる二つの電機子ティース２１１ｂに巻回される。界磁巻線２３の各々が、隣り合う二つの界磁スロット２１３ａによって周方向において挟まれる二つの界磁ティース２１１ａに巻回される。ボンド磁石２２の各々は径方向において界磁巻線２３と対向して界磁スロット２１３ａに設けられ、周方向において互いに同じ極性の磁極面を向け合う。【選択図】図１
2016032385.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸(P)を中心とした径方向において、エアギャップを介して互いに対面する回転子(10)および固定子(20)を備え、
前記固定子は、
前記回転軸を中心とした周方向において、界磁スロット(213a)と電機子スロット(213b)を交互に規定する複数のティース(211)と、前記回転子とは反対側において前記複数のティースを磁気的に連結する固定子ヨーク(212)とを有する固定子コア(21)と、
各々が、隣り合う二つの前記電機子スロット(213b)によって前記周方向において挟まれる二つの前記ティース(211b)に巻回される複数の電機子巻線(24)と、
各々が、隣り合う二つの前記界磁スロット(213a)によって前記周方向において挟まれる二つの前記ティース(211a)に巻回される複数の界磁巻線(23)と、
各々が前記径方向において前記界磁巻線と対向して前記界磁スロットに設けられ、前記周方向において互いに同じ極性の磁極面を向け合う界磁用の複数のボンド磁石(22)と
を備える、電動機。
【請求項２】
前記ボンド磁石(22)は前記周方向において前記ティース(211)と密着して設けられる、請求項１に記載の電動機。
【請求項３】
前記界磁スロット(213a)のうち、前記ボンド磁石(22)が配置される磁石孔(216)は、前記回転軸に沿って見て前記固定子コア(21)によって囲まれている、請求項１または２に記載の電動機。
【請求項４】
前記界磁巻線(23)は前記ボンド磁石(22)よりも前記回転子(10)とは反対側に位置し、
前記固定子コア(21)は、前記径方向における前記界磁巻線と前記ボンド磁石との間において、隣り合う前記ティース(211)同士を前記周方向において連結する連結部(215)を更に備え、
前記界磁巻線(23)は、前記周方向において隣り合う前記界磁スロット(213a)を通って前記回転軸に沿う方向の一方側で両端を呈する複数の導体を含み、
一の前記導体の一端が他の前記導体の一端に連結される、請求項１から３のいずれか一つに記載の電動機。
【請求項５】
前記ボンド磁石(22)は前記界磁巻線(23)と前記径方向において密着する、請求項１または２に記載の電動機。
【請求項６】
前記界磁巻線(23)は矩形形状の断面を有する導線によって形成される、請求項５に記載の電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機に関し、特に固定子において電機子巻線、界磁巻線、界磁磁石を備える電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１，２や非特許文献１，２，３は電動機について記載している。これらに示された電動機は、固定子と回転子とを有しており、回転子は径方向においてエアギャップを介して固定子と対面する。固定子には、ティースとヨークとを有する固定子コア、界磁磁石、界磁巻線および電機子巻線が設けられている。かかる電動機において、界磁巻線の磁束と界磁磁石の磁束との合計が界磁磁束として作用する。
【０００３】
特に非特許文献３では、界磁スロットおよび電機子スロットが交互に形成されたティースが設けられている。界磁巻線は周方向において隣り合う界磁スロットで挟まれる二つのティースに巻回される。電機子巻線は周方向において隣り合う電機子スロットで挟まれる二つのティースに巻回される。界磁磁石は界磁スロットに配置される。
【０００４】
なお本発明の、特に界磁巻線に関連して、特許文献３も提示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−２０１８６９号公報
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１０／００３８９７８号明細書
【特許文献３】特開２００４−２２２４５８号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】E.Hoang, M.Lecrivain, M.Gabsi、「A NEW STRUCTURE OF A SWITCHING FLUX SYNCHRONOUS POLYPHASED MACHINE WITH HYBRID EXCITATION」、Power Electronics and Applications, 2007 European Conference on、IEEE、２００７年、p.1-8
【非特許文献２】E.Hoang, S.Hlioui, M.Lecrivain, M.Gabsi、「EXPERIMENTAL COMPARISON OF LAMINATION MATERIAL CASE OF SWITCHING FLUX SYNCHRONOUS MACHINE WITH HYBRID EXCITATION」、Power Electronics and Applications, 2009. EPE '09. 13th European Conference on、IEEE、２００９年、p.1-7
【非特許文献３】松本、小坂、松井、藤網、「ハイブリッド界磁フラックススイッチングモータの高トルク化設計検討」、電気学会研究会資料．ＶＴ，自動車研究会、２０１２年、p.31-36
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１，２および非特許文献１〜３において、界磁磁石に流れる磁束に起因して、界磁磁石に渦電流が生じる。このような渦電流は電動機の効率という観点において好ましくない。
【０００８】
そこで本発明は、界磁磁石の渦電流を低減できる電動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】
【０００９】
本発明にかかる電動機の第１の態様は、回転軸(P)を中心とした径方向において、エアギャップを介して互いに対面する回転子(10)および固定子(20)を備え、前記固定子は、前記回転軸を中心とした周方向において、界磁スロット(213a)と電機子スロット(213b)を交互に規定する複数のティース(211)と、前記回転子とは反対側において前記複数のティースを磁気的に連結する固定子ヨーク(212)とを有する固定子コア(21)と、各々が、隣り合う二つの前記電機子スロット(213b)によって前記周方向において挟まれる二つの前記ティース(211b)に巻回される複数の電機子巻線(24)と、各々が、隣り合う二つの前記界磁スロット(213a)によって前記周方向において挟まれる二つの前記ティース(211a)に巻回される複数の界磁巻線(23)と、各々が前記径方向において前記界磁巻線と対向して前記界磁スロットに設けられ、前記周方向において互いに同じ極性の磁極面を向け合う界磁用の複数のボンド磁石(22)とを備える。
【００１０】
本発明にかかる電動機の第２の態様は、第１の態様にかかる電動機であって、前記ボンド磁石(22)は前記周方向において前記ティース(211)と密着して設けられる。
【００１１】
本発明にかかる電動機の第３の態様は、第１または第２の態様にかかる電動機であって、前記界磁スロット(213a)のうち、前記ボンド磁石(22)が配置される磁石孔(216)は、前記回転軸に沿って見て前記固定子コア(21)によって囲まれている。
【００１２】
本発明にかかる電動機の第４の態様は、第１から第３のいずれか一つの態様にかかる電動機であって、前記界磁巻線(23)は前記ボンド磁石(22)よりも前記回転子(10)とは反対側に位置し、前記固定子コア(21)は、前記径方向における前記界磁巻線と前記ボンド磁石との間において、隣り合う前記ティース(211)同士を前記周方向において連結する連結部(215)を更に備え、前記界磁巻線(23)は、前記周方向において隣り合う前記界磁スロット(213a)を通って前記回転軸に沿う方向の一方側で両端を呈する複数の導体を含み、一の前記導体の一端が他の前記導体の一端に連結される。
【００１３】
本発明にかかる電動機の第５の態様は、第１または第２の態様にかかる電動機であって、前記ボンド磁石(22)は前記界磁巻線(23)と前記径方向において密着する。
【００１４】
本発明にかかる電動機の第６の態様は、第５の態様にかかる電動機であって、前記界磁巻線(23)は矩形形状の断面を有する導線によって形成される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明にかかる電動機の第１の態様によれば、ボンド磁石における渦電流を低減できる。
【００１６】
本発明にかかる電動機の第２の態様によれば、ボンド磁石の磁束の低下を抑制できる。
【００１７】
本発明にかかる電動機の第３の態様によれば、ボンド磁石を射出成形で形成する場合に、金型の形状を簡易にできる。
【００１８】
本発明にかかる電動機の第４の態様によれば、軸方向に沿って見て、界磁スロットが回転子コア（連結部、ティースおよび固定子ヨーク）に囲まれていても、界磁巻線を界磁スロットに容易に取り付けることができる。
【００１９】
本発明にかかる電動機の第５の態様によれば、界磁巻線の巻崩れを抑制できる。
【００２０】
本発明にかかる電動機の第６の態様によれば、界磁巻線が円形形状の断面を有する導線によって形成される場合に比して、ボンド磁石は界磁巻線に対して、より平面的に密着する。よって、界磁巻線が円形形状の断面を有する導線によって形成される場合に当該導線の相互間に入り込むボンド磁石と比較して、ボンド磁石に生じる応力を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】電動機の概略的な構成の一例を示す断面図である。
【図２】磁束の流れを説明するための図である。
【図３】磁束の流れを説明するための図である。
【図４】電動機の一部の概略的な構成の一例を示す断面図である。
【図５】電動機の一部の概略的な構成の一例を示す断面図である。
【図６】ボンド磁石と界磁巻線との一例を概略的に示す断面図である。
【図７】ボンド磁石と界磁巻線との一例を概略的に示す断面図である。
【図８】電動機の概略的な構成の一例を示す断面図である。
【図９】電動機の一部の概略的な構成の一例を示す断面図である。
【図１０】界磁巻線を磁石孔に挿入する様子を概略的に示す図である。
【図１１】電動機の一部の概略的な構成の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
第１の実施の形態．
＜電機子の全体構成＞
図１は電動機１の概略的な構成の一例を示す断面図であり、仮想的な回転軸Ｐを含む断面において、電動機１の構成を示している。この電動機１は例えば自動車用モータに適用することができる。
【００２３】
以下では、回転軸Ｐに沿う方向を軸方向と呼び、回転軸Ｐを中心とした周方向および径方向をそれぞれ単に周方向および径方向と呼ぶ。
【００２４】
電動機１は回転子１０と固定子２０とを備えている。回転子１０と固定子２０とは径方向においてエアギャップを介して互いに対面している。図１の例示では、固定子２０は回転子１０に対して回転軸Ｐとは反対側（外周側）において対面する。このような電動機１はいわゆるインナーロータ型の電動機である。
【００２５】
回転子１０は回転子コア１１を有している。回転子コア１１は軟磁性体で形成されており、複数の突部１１１と、回転子ヨーク１１２とを有している。複数の突部１１１は周方向に沿って間隔を空けて並んで配置されており、回転軸Ｐを中心とした径方向において固定子２０側へと突出する。回転子ヨーク１１２は、複数の突部１１１の固定子２０とは反対側の端部同士を周方向において磁気的に連結する。回転子コア１１は、軸方向に沿って見て、歯車形状を有している。
【００２６】
図１の例示では、回転子ヨーク１１２には回転軸Ｐを含む領域において、貫通孔１１３が形成されている。貫通孔１１３は軸方向に沿って回転子ヨーク１１２を貫通する。この貫通孔１１３には不図示のシャフトが挿入されて、回転子ヨーク１１２がシャフトに固定される。なお、シャフトが、回転子１０の軸方向の両側に設けられる端板に取り付けられる場合などには、貫通孔１１３は不要である。
【００２７】
回転子コア１１は例えば軸方向に沿って積層された複数の積層鋼板によって形成されてもよく、あるいは、絶縁物を含んで構成される圧粉磁心であってもよい。これによって、回転子コア１１に生じる渦電流を低減できる。
【００２８】
固定子２０は、固定子コア２１と、界磁用のボンド磁石２２と、界磁巻線２３と、電機子巻線２４とを備えている。
【００２９】
固定子コア２１は軟磁性体で形成されており、複数のティース２１１と固定子ヨーク２１２とを備えている。図１の例示では、ティース２１１は偶数個設けられており、これらが回転軸Ｐの周囲に配置される。より具体的には、ティース２１１は周方向に沿って間隔を空けて並んで配置され、回転軸Ｐを中心として放射状に配置される。
【００３０】
固定子ヨーク２１２はティース２１１の一端（回転子１０とは反対側の一端）同士を磁気的に連結する。固定子ヨーク２１２は例えば回転軸Ｐを中心とした略円筒状の形状を有している。このような固定子コア２１には、ティース２１１の周方向における相互間に空間（以下、スロットと呼ぶ）２１３が形成されることになる。図１の例示では、ティース２１１が偶数個設けられるので、スロット２１３も偶数個形成される。
【００３１】
固定子コア２１は例えば軸方向に沿って積層された複数の積層鋼板によって形成されてもよく、あるいは、絶縁物を含んで構成される圧粉磁心であってもよい。これによって、固定子コア２１に生じる渦電流を低減できる。
【００３２】
界磁用のボンド磁石２２は絶縁性の樹脂（接着剤）と磁石片（磁石粉末）とが混合して形成された磁石である。複数のボンド磁石２２は、スロット２１３のうち、複数の界磁スロット２１３ａ内に配置される。図１の例示では、界磁スロット２１３ａはスロット２１３のうち、周方向において一つ飛ばしで隣り合うスロットである。これら複数のボンド磁石２２は周方向において互いに同じ極性の磁極面を向けて配置されている。つまり、ボンド磁石２２は略周方向に沿って磁化されており、周方向で隣り合うボンド磁石２２の対向面は、互いに同じ極性の磁極面である。言い換えれば、複数のボンド磁石２２は周方向の一方側に向かって、交互に異なる極性の磁極面を向けて配置される。
【００３３】
界磁巻線２３は界磁スロット２１３ａにおいてティース２１１に巻回される。より具体的には、界磁巻線２３は、周方向において互いに隣り合う一対の界磁スロット２１３ａによって挟まれる一対のティース２１１（以下、一対の界磁ティース２１１ａとも呼ぶ）に対して、巻回される。つまり、この一対の界磁ティース２１１ａを一つのティースとみなして、これに界磁巻線２３が集中巻で巻回されるのである。界磁巻線２３は径方向に沿う軸を巻回軸として、この一対の界磁ティース２１１ａに巻回される。
【００３４】
以上のように、界磁スロット２１３ａにはボンド磁石２２と界磁巻線２３とが配置されるところ、界磁巻線２３はボンド磁石２２と径方向において隣り合っている。図１の例示では、ボンド磁石２２が界磁巻線２３に対して回転子１０側に配置されている。
【００３５】
界磁巻線２３は直流励磁されて、直流電流が流れる。界磁巻線２３に流れる直流電流の向きは、当該界磁巻線２３と隣り合うボンド磁石２２の極性に応じて決まる。この直流電流の向きについては後に詳述する。
【００３６】
電機子巻線２４は、スロット２１３のうち、界磁スロット２１３ａ以外の電機子スロット２１３ｂにおいて、ティース２１１に巻回されている。電機子スロット２１３ｂはスロット２１３のうち界磁スロット２１３ａの相互間に位置するスロットである。つまり、ティース２１１は界磁スロット２１３ａおよび電機子スロット２１３ｂを周方向において交互に規定する。電機子巻線２４は、周方向において隣り合う一対の電機子スロット２１３ｂによって挟まれる一対のティース２１１（以下、電機子ティース２１１ｂとも呼ぶ）に対して、巻回される。つまり、この一対の電機子ティース２１１ｂを一つのティースとみなして、これに電機子巻線２４が集中巻で巻回されるのである。電機子巻線２４も径方向に沿う軸を巻回軸として、一対の電機子ティース２１１ｂに巻回される。
【００３７】
このような固定子２０において、径方向に沿って見れば、ボンド磁石２２が電機子巻線２４の内部に位置することとなる。
【００３８】
電機子巻線２４は交流励磁されて、交流電流が流れる。電機子巻線２４に適切に交流電流が流されることによって、電機子巻線２４は回転子１０へと回転磁界を供給することができる。回転子コア１１はこの回転磁界に応じて回転軸Ｐの周りを回転する。
【００３９】
なお、電機子巻線２４および界磁巻線２３は、これを構成する導線の一本一本を指すのではなく、導線が一纏まりに巻回された態様を指す。これは図面においても同様である。また、巻き始め及び巻き終わりの引き出し線、及びそれらの結線も図面においては省略した。
【００４０】
＜界磁巻線の直流励磁＞
図２および図３は磁束の流れの一例を模式的に示す図である。図２および図３においては、回転軸Ｐに垂直な断面において電動機１の一部が示されている。より具体的には、電動機１のうち、回転軸Ｐを中心とした４分の１の部分が示されている。また図２では、界磁巻線２３に電流が流れていない状態において、ボンド磁石２２の磁束（以下、磁石磁束とも呼ぶ）の流れを実線矢印で示されている。図３では、ボンド磁石２２の磁石磁束と界磁巻線２３による磁束（以下、巻線磁束とも呼ぶ）とが、それぞれ実線矢印および破線矢印で示されている。
【００４１】
図２に示すように、界磁巻線２３に電流が流れていないときには、磁石磁束の多くは一対の電機子ティース２１１ｂと固定子ヨーク２１２の一部とを経由して流れる。よってこのとき、固定子コア２１から回転子コア１１へと流れる磁束の量は小さい。
【００４２】
一方で界磁巻線２３に電流を流すと、図３に示すように当該電流により巻線磁束が流れる。このとき、磁石磁束が回転子コア１１を経由するように、界磁巻線２３に直流電流を流す（図３参照）。言い換えれば、磁石磁束が固定子ヨーク２１２を通らないように、界磁巻線２３に電流を流すのである。したがって、界磁巻線２３には次のように電流を流せばよい。即ち、巻線磁束が、固定子ヨーク２１２において、図２の磁石磁束と反対方向に流れるように、界磁巻線２３に電流を流せばよい。図３には、界磁巻線２３に流れる電流の方向が周知の記号（円の内部に黒丸が付された記号と、円の内部に×が付された記号）で示されている。
【００４３】
なお、図３の磁石磁束および巻線磁束の流れは一例であり、回転子コア１１の回転位置（突部１１１の位置）によって、磁石磁束および巻線磁束が流れる経路は異なり得る。ただし、回転子コア１１の回転位置が変わっても、磁石磁束および巻線磁束は回転子コア１１を経由して流れることとなる。
【００４４】
このように、磁石磁束および巻線磁束は回転子コア１１を経由して流れて、界磁磁束として作用する。したがって、界磁巻線２３に流れる直流電流を制御することで、界磁磁束の大きさを制御することができる。例えば低速回転時に界磁磁束の大きさを増大させて、大きなトルクを出力する強め界磁制御を行い、高速回転時に界磁磁束の大きさを低減させて、回転速度を向上する弱め界磁制御を行うことができる。
【００４５】
界磁巻線２３に流れる直流電流は、例えばチョッパ回路（例えば降圧回路、昇圧回路または昇降圧回路）などによって制御される。より具体的には、界磁巻線２３に印加される直流電圧を、当該チョッパ回路によって生成する。このチョッパ回路はスイッチング素子を有し、スイッチング素子のオン／オフが適宜に切り替わることによって、直流電圧が制御される。
【００４６】
したがって、界磁巻線２３に流れる直流電流は、スイッチング素子のオン／オフに伴う高調波成分を含んでおり、この直流電流の高調波成分は、巻線磁束の高調波成分を生じさせる。このような巻線磁束の高調波成分は、渦電流を生じさせるので好ましくない。
【００４７】
＜電機子巻線の交流励磁＞
電機子巻線２４には適宜に交流電流が流れ、これにより回転子１０へと回転磁界を印加する。例えば電機子巻線２４は三相の電機子巻線が採用され、これら電機子巻線２４には三相の交流電流が流れる。電機子巻線２４に流れる交流電流は、例えばインバータなどによって制御される。より具体的には、電機子巻線２４に印加される交流電圧（例えば三相の交流電圧）を、当該インバータによって生成する。このインバータはスイッチング素子を有し、スイッチング素子のオン／オフが適宜に切り替わることによって、交流電圧の振幅および周波数が適宜に制御される。
【００４８】
したがって、電機子巻線２４に流れる交流電流は、主として回転磁界を生じさせる基本波成分と、スイッチング素子のオン／オフに伴う高調波成分とを含んでいる。
【００４９】
電機子巻線２４の磁束は交番磁束であるので、これに起因して渦電流が生じる。また交流電流に生じる高調波成分に起因して、交番磁束にも高調波成分が生じる。この交番磁束の高調波成分も渦電流を生じさせる。
【００５０】
＜ボンド磁石２２＞
上述のように本実施の形態では、界磁用の磁石としてボンド磁石２２を採用している。ボンド磁石２２の主成分の一つは絶縁性の樹脂（接着剤）であるので、ボンド磁石２２の導電率は低い。したがって、たとえ界磁巻線２３の磁束（高調波成分）および電機子巻線２４の磁束がボンド磁石２２を流れたとしても、そのボンド磁石２２に生じる渦電流を低減することができる。
【００５１】
しかも本電動機１によれば、界磁用のボンド磁石２２が固定子２０に設けられるので、回転子１０に界磁用の磁石が設けられる場合に比べて、磁石に要求される強度が低くて済む。なぜなら、回転子１０には回転によって遠心力が作用するので、比較的高い強度が要求されるのに対して、固定子２０にはそのような遠心力が作用しないからである。よって強度の低いボンド磁石２２を採用しても、強度上の不都合は生じにくいのである。
【００５２】
また図１の例示では、ボンド磁石２２は周方向においてティース２１１の先端部分（回転子１０側の部分）と密着する。ボンド磁石２２の磁束は自身とティース２１１との境界を周方向に流れるところ、例えばボンド磁石２２とティース２１１との間に空隙が設けられる構造に比して、この磁束の低下を抑制することができる。よって電動機１の効率を向上できる。またボンド磁石２２とティース２１１との間の空隙が低減するので、固定子２０の強度を向上することもできる。
【００５３】
このようなボンド磁石２２は例えば射出成形によって製造される。まず、固定子コア２１に対して所定の金型が組み合わされる。図４においては、金型の一部たる一対の部分３１，３２が示されており、この一対の部分３１，３２は界磁スロット２１３ａの各々に固定子コア２１に取り付けられている。一対の部分３１，３２は径方向において空間を空けて互いに対面しており、一対の電機子ティース２１１ｂ（より具体的にはボンド磁石２２と周方向で隣り合う部分）とともに、ボンド磁石２２が配置されるべき磁石孔２１４を形成する。また、金型の不図示の部分によって磁石孔２１４は軸方向の両側において塞がれる。ただし、当該磁石孔２１４に連通する注入孔が当該金型に設けられる。
【００５４】
そして、この注入孔を介して磁石孔２１４の内部へと、液体状の樹脂と磁石粉末との混合体を、圧力を加えて流し込み、その後、樹脂を硬化させる。例えば樹脂は熱可塑性樹脂であって、冷却することにより樹脂は硬化する。もちろん、樹脂は熱可塑性樹脂に限らず、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂などであっても構わない。このような射出成形によれば、ボンド磁石２２を容易にティース２１１（より具体的には電機子ティース２１１ｂ）に密着させて形成することができる。また所定の着磁器によって、当該混合体を周方向に着磁する。これらの工程により、ボンド磁石２２を形成することができる。
【００５５】
なお部分３１，３２のうち、回転子１０側に位置する部分３１同士は周方向において互いに連続していてもよい。
【００５６】
また図４の例示では、界磁巻線２３が巻回された状態で、金型を固定子コア２１に取り付けている。これは、ボンド磁石２２を成形すると、界磁巻線２３が配置される空間がボンド磁石２２によって径方向に閉じられるからである。つまり、径方向に閉じられた空間に対して界磁巻線２３を巻回するのは手間がかかるところ、当該空間が径方向に開口した状態、即ちボンド磁石２２の成形前に、界磁巻線２３を巻回しているのである。これにより、界磁巻線２３を容易に巻回することができる。
【００５７】
また図５の例示では、金型に部分３２が設けられておらず、磁石孔２１４が、金型の部分３１と、一対の電機子ティース２１１ｂと、界磁巻線２３とによって形成されている。なお図５の例示では、一つの界磁スロット２１３ａには二つの界磁巻線２３が配置されるところ、これら二つの界磁巻線２３は周方向において互いに密着していてもよく、互いに離間していてもよい。二つの界磁巻線２３が互いに離間している場合には、磁石孔２１４は界磁巻線２３の間にも介在する。ただし、当該空間は固定子ヨーク２１２によって塞がれている。
【００５８】
そしてこの磁石孔２１４に対して、上述と同様の工程を行って、ボンド磁石２２を形成する。この場合、ボンド磁石２２は電機子ティース２１１ｂのみならず、界磁巻線２３とも密着する。これにより、不要な空間（ボンド磁石２２と界磁巻線２３との間の空間）を低減し、電動機１の効率を向上することができる。また、界磁巻線２３がボンド磁石２２に固定されるので、界磁巻線２３の巻崩れも抑制できる。
【００５９】
界磁巻線２３は、矩形形状の断面を有する導線（いわゆる平角線）によって形成されてもよい。このとき理想的には、ボンド磁石２２と界磁巻線２３とが平面において互いに密着する。さて、例えばボンド磁石２２が、円形形状の断面を有する導線によって形成される界磁巻線２３と密着する場合、たとえ界磁巻線２３が理想的に巻回されたとしても、ボンド磁石２２は例えば隣り合う導線同士の間に入り込む（図６参照）。この場合、ボンド磁石２２には、導線同士の間において薄い部分が形成されるところ、このような薄い部分には比較的大きな応力が生じやすい。他方、平角線を用いた界磁巻線２３では、理想的には、ボンド磁石２２と界磁巻線２３とが互いに平面において密着する（図７参照）ので、そのような応力集中を回避、あるいは抑制することができる。
【００６０】
＜他の電動機１＞
図８は電動機１の概略的な構成の一例を示す図である。図８の電動機１は、ボンド磁石２２と界磁巻線２３との相対的な位置という点において、図１の電動機１と相違する。図８の電動機１においては、ボンド磁石２２は界磁巻線２３に対して回転子１０とは反対側に位置している。
【００６１】
かかる電動機１においても、界磁巻線２３には、自身と隣り合うボンド磁石２２の磁束が、固定子ヨーク２１２を流れないように、直流電流を流す。そして、この直流電流が制御されることで、界磁磁束の大きさが制御される。
【００６２】
また、かかる電動機１においても、界磁用のボンド磁石２２が採用されているので、このボンド磁石２２に生じる渦電流を低減することができる。
【００６３】
第２の実施の形態．
図９は第２の実施の形態にかかる電動機１の概略的な構成の一例を示す断面図である。図９の電動機１は固定子コア２１の形状という点で図１の電動機１と相違する。
【００６４】
図９の例示では、固定子コア２１は一対の連結部２１５を更に有している。この一対の連結部２１５は界磁スロット２１３ａの各々に設けられており、周方向において隣り合う一対の電機子ティース２１１ｂ同士を連結する。これにより図９に示すように、一対の連結部２１５は界磁スロット２１３ａを、いずれも軸方向に沿って見て閉じた孔である、磁石孔２１６と巻線孔２１７とに分割する。
【００６５】
この磁石孔２１６は一対の連結部２１５と一対の電機子ティース２１１ｂとによって形成される。磁石孔２１６は回転軸Ｐに垂直な断面において、固定子コア２１によって囲まれることとなる。言い換えれば、磁石孔２１６は回転軸Ｐに垂直な方向において閉じている。この磁石孔２１６にはボンド磁石２２が配置される。よって一対の連結部２１５は径方向においてボンド磁石２２を挟み、一対の電機子ティース２１１ｂは周方向においてボンド磁石２２を挟む。
【００６６】
一対の連結部２１５の径方向に沿う厚みは、連結部２１５が容易に磁気飽和する程度に薄い。よって連結部２１５は薄肉部とも呼ぶことができる。このように連結部２１５が容易に磁気飽和するので、連結部２１５を介して隣り合う一対の電機子ティース２１１ｂ同士が磁気的に短絡することを抑制できる。
【００６７】
かかる固定子コア２１は、射出成形によりボンド磁石２２を形成する場合に、特に有効である。磁石孔２１６が固定子コア２１に囲まれているので、別途に金型を取り付けることなく、この断面における上記混合体の漏れを防止できるからである。よって、混合体の漏れを防止するには、金型は磁石孔２１６の軸方向の開口部のみを塞げばよい。したがって、金型の形状を簡略化することができる。例えば図４を参照して説明した一対の部分３１，３２は不要である。
【００６８】
しかも連結部２１５の剛性はボンド磁石２２よりも高いので、固定子２０の強度を向上することもできる。
【００６９】
また、この固定子コア２１によれば、界磁巻線２３が配置される巻線孔２１７も当該断面において固定子コア２１によって囲まれることとなる。より具体的には、巻線孔２１７は固定子ヨーク２１２と一対の電機子ティース２１１ｂと、一対の連結部２１５のうち、ボンド磁石２２と界磁巻線２３との間に位置する連結部２１５とによって、囲まれる。このような巻線孔２１７に界磁巻線２３を配置するには、例えば次のように行うことが考えられる。即ち、例えば１本の導線を、界磁巻線２３の巻数の２倍だけ、周方向において隣り合う一対の巻線孔２１７に交互に繰り返し通して、界磁巻線２３を巻回することが考えられる。しかるに、このような巻回方法においては、手間と時間がかかる。
【００７０】
そこで、界磁巻線２３として、いわゆるセグメントコンダクタコイルを採用することが望ましい。例えばまず複数のＵ字状の導体を、周方向において隣り合う一対の巻線孔２１７に対して軸方向に挿入する。ここでＵ字状の形状とは、径方向に沿って見たときの形状である。そしてこれらの導体の一端同士が相互に連結されて、界磁巻線２３が構成される。
【００７１】
例えばこれら複数の導体は、固定子コア２１の軸方向のサイズよりも長く設計される。よって導体の両端を固定子コア２１から飛び出させることができる。図１０は、Ｕ字状の導体２３１を巻線孔２１７に挿入する様子を概略的に示す断面図である。図１０では周方向に沿う断面が示されており、２本の導体２３１が例示されている。紙面奥側に位置する導体２３１は軸方向の上側に位置しているものの、実際には、紙面手前側と同じ程度に挿入される。
【００７２】
そして、固定子コア２１から飛び出した部分を適宜に、例えば界磁巻線２３を巻回すべき一対の界磁ティース２１１ａが周方向で挟む電機子スロット２１３ｂへ向けて折り曲げ、これら複数の導体の一端同士を例えば溶接により適宜に連結する。これにより、複数の導体を電気的には一本の導体としつつ、この一本の導体が一対の界磁ティース２１１ａに巻回するように、当該一端同士が連結される。例えば図１０において、紙面手前側の導体２３１の紙面右側の端部が、紙面奥側の導体２３１の紙面左側の端部と連結される。
【００７３】
これによれば、界磁巻線２３は、周方向において隣り合う界磁スロット２１３ａ（巻線孔２１７）を通って軸方向の一方側で両端を呈する複数の導体２３１によって、形成される。これら複数の導体２３１を一方向から一度に巻線孔２１７に通すことができるので、たとえ巻線孔２１７が固定子コア２１に囲まれていたとしても、界磁巻線２３を界磁ティース２１１ａに対して容易に取り付けることができる。なお、このようなセグメントコンダクタコイルとしては例えば特許文献３で記載された技術を用いることができる。
【００７４】
図１１の電動機１は固定子コア２１の形状という点で図８の電動機１と相違する。図１１の例示では、固定子コア２１は連結部２１８を更に有している。この連結部２１８は周方向において隣り合う一対の電機子ティース２１１ｂ同士を連結する。これにより、図９に示すように、連結部２１８は界磁スロット２１３ａを磁石孔２１６と巻線孔２１７とに分割する。
【００７５】
磁石孔２１６は、連結部２１８、一対の電機子ティース２１１ｂおよび固定子ヨーク２１２によって形成される。この磁石孔２１６も回転軸Ｐに垂直な断面において、固定子コア２１によって囲まれることになる。磁石孔２１６にはボンド磁石２２が配置される。よって連結部２１８は固定子ヨーク２１２とともに径方向においてボンド磁石２２を挟むことにもなる。
【００７６】
連結部２１８の径方向に沿う厚みは、連結部２１８が容易に磁気飽和する程度に薄い。よって連結部２１８は薄肉部とも呼ぶことができる。このように連結部２１８が容易に磁気飽和する程度に薄いので、連結部２１８を介して隣り合う一対の電機子ティース２１１ｂ同士が磁気的に短絡することを抑制できる。
【００７７】
このような固定子コア２１も、射出成形によりボンド磁石２２を形成する場合に、特に有効である。磁石孔２１６が固定子コア２１に囲まれているので、この断面における混合体の漏れを防止できるからである。よって、金型を簡略化することができる。
【００７８】
また図９の例示では、界磁巻線２３が配置される巻線孔２１７は径方向において回転子１０側に開口する。このように回転子１０側に開口した巻線孔２１７によれば、界磁巻線２３を一対の界磁ティース２１１ａに巻回しやすい。
【００７９】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、相互に矛盾しない限り、上記の種々の実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００８０】
１  電動機
１０  回転子
２０  固定子
２２  ボンド磁石
２３  界磁巻線
２４  電機子巻線
２１１  ティース
２１２  固定子ヨーク
２１３ａ  界磁スロット
２１３ｂ  電機子スロット
【図１】
2016032385.tif 000003
【図２】
2016032385.tif 000004
【図３】
2016032385.tif 000005
【図４】
2016032385.tif 000006
【図５】
2016032385.tif 000007
【図６】
2016032385.tif 000008
【図７】
2016032385.tif 000009
【図８】
2016032385.tif 000010
【図９】
2016032385.tif 000011
【図１０】
2016032385.tif 000012
【図１１】
2016032385.tif 000013