(57)【要約】【課題】  電気的特性が向上されたクローポール回転電機を提供する。【解決手段】  固定子１を、それぞれ爪磁極１２，１３を有するＡコア１０、及び爪磁極２２，２３を有するＢコア２０の２つの固定子段で構成し、少なくとも１つの固定子段に複数の相のコイルを混在して配置する。Ａコア１０とＢコア２０は、回転軸のまわりの周方向に電気角で略９０度位相がずれた位置で固定される。コイルの巻き数は、上下２段の固定子段に誘起される磁束の電気角位相が略９０度ずれるように設定する。【選択図】図１
2009106044.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に交互に伸びる複数の爪磁極及び前記爪磁極同士の磁路を形成するコアバックを円環状に配置した固定子段を、軸方向に２段重ねるように構成した固定子と、
コイルを円環状に巻回して形成され、前記固定子段の前記爪磁極及び前記コアバックに囲まれた空間に配置された固定子巻線と、
前記固定子の前記爪磁極に対向した位置に回転自在に配置された回転子と、を有し、
前記２つの固定子段のうち少なくとも１つの前記固定子段には、複数の相の前記固定子巻線が混在して設けられている回転電機。
【請求項２】
請求項１記載の回転電機であって、
前記固定子は、２段の前記固定子段を、電気角でπの略半整数倍の角度φだけ、周方向にオフセットして配置した回転電機。
【請求項３】
請求項２記載の回転電機であって、
前記固定子の前記角度φは、電気角で９０度である回転電機。
【請求項４】
請求項１記載の回転電機であって、
前記固定子は複数相の前記固定子巻線を有し、
２つの前記固定子段には、一方に全ての相の前記固定子巻線が巻回され、他方に特定の相を除く他の相の前記固定子巻線が巻回された回転電機。
【請求項５】
請求項４記載の回転電機であって、
各相の前記固定子巻線は、前記２つの前記固定子段による合成磁束が当該複数相の鎖交磁束波形を形成するような巻回数でそれぞれ巻かれている回転電機。
【請求項６】
請求項１記載の回転電機であって、
前記固定子は３相の前記固定子巻線を有し、一方の前記固定子段には当該３相全ての固定子巻線が巻回され、他方の前記固定子段には、前記３相のうち特定の相を除く他の２相の固定子巻線が巻回されている回転電機。
【請求項７】
請求項１記載の回転電機であって、
前記回転子の極数及び前記固定子の極数が同数である回転電機。
【請求項８】
請求項１記載の回転電機であって、
前記回転子の極数及び前記固定子の極数が２０極である回転電機。
【請求項９】
請求項１記載の回転電機であって、
前記コアバックは、前記固定子巻線の外周を覆うように配置され、複数のリング状の鉄板を前記回転軸に対して径方向に積層して構成され、
前記爪磁極は、前記コアバックの軸方向側面の一方の面とその反対側の面とに交互に設置され、前記コアバックとともに前記固定子巻線を囲むように設けられるとともに、前記回転子の回転軸に対して周方向に鉄板を積層して構成し、前記コアバックによって隣接する磁極同士の磁路が構成されるように前記コアバックに接続された回転電機。
【請求項１０】
請求項１記載の回転電機であって、
前記爪磁極は、積層方向が回転軸に対して周方向となるように鉄板を積層して構成されている回転電機。
【請求項１１】
請求項１０記載の回転電機であって、
前記爪磁極を少なくとも２つの積層された鉄心群として、それらの鉄心群はそれぞれ継鉄を構成する部分で、周方向に隣り合う反対極となる別の積層鉄心群と接続される回転電機。
【請求項１２】
請求項１記載の回転電機であって、
前記固定子巻線の口出し線が、前記爪磁極の間の隙間を通して引き出されている回転電機。
【請求項１３】
請求項１記載の回転電機であって、
前記固定子の前記爪磁極及び前記コアバックは、圧粉磁心である回転電機。
【請求項１４】
請求項１記載の回転電機であって、
前記固定子は、前記爪磁極，前記コアバック、または前記固定子巻線の少なくとも一部を保持するとともに、構成要素の互いの位置決めを行う保持板を有する回転電機。
【請求項１５】
請求項１４記載の回転電機であって、
前記固定子段は、軸方向２枚の前記保持板で挟み込まれている回転電機。
【請求項１６】
請求項１４記載の回転電機であって、
前記固定子段は、軸方向２枚の前記保持板で挟み込まれており、
前記２枚の前記保持板には、前記２つの固定子段を軸方向に重ねて配置するときに相互の位置を拘束する突起部及び当該突起部と嵌合する溝部を有する回転電機。
【請求項１７】
請求項１記載の回転電機であって、
前記固定子巻線を保持するための円筒状のボビンを有し、
前記ボビンは、その外側面に前記爪磁極または前記コアバックの少なくとも一部を保持するとともに、構成要素の互いの位置決めを行う溝を有する回転電機。
【請求項１８】
軸方向に交互に伸びる複数の爪磁極及び前記爪磁極同士の磁路を形成するコアバックを円環状に配置した固定子段を、軸方向に２段重ねるように構成した固定子と、
コイルを円環状に巻回して形成され、前記固定子段の前記爪磁極及び前記コアバックに囲まれた空間に配置された固定子巻線と、
前記固定子の前記爪磁極に対向した位置に回転自在に配置された回転子と、
前記固定子巻線から出力された交流電流を直流電流に変換する整流回路と、を有し、
前記２つの固定子段のうち少なくとも１つの前記固定子段には、複数の相の前記固定子巻線が混在して設けられている回転電機。
【請求項１９】
請求項１８記載の回転電機であって、
前記回転子はルンデル型爪磁極回転子である回転電機。
【請求項２０】
軸方向に交互に伸びる複数の爪磁極及び前記爪磁極同士の磁路を形成するコアバックを円環状に配置した固定子段を、軸方向に２段重ねるように構成した固定子と、
コイルを円環状に巻回して形成され、前記固定子段の前記爪磁極及び前記コアバックに囲まれた空間に配置された固定子巻線と、
前記固定子の前記爪磁極に対向した位置に回転自在に配置され、永久磁石が設けられた回転子と、を有し、
前記２つの固定子段のうち少なくとも１つの前記固定子段には、複数の相の前記固定子巻線が混在して設けられている回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力電機用，産業用，家電用，自動車用などに幅広く使用されるモータ，発電機などの回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータ，発電機などの回転電機は、誘導電動機，永久磁石同期電動機，直流整流子モータなど、種々の形式のモータ，発電機がある。これらの回転電機を、例えば、モータとして使用する場合、固定子、または、回転子を、巻線と鉄心で構成し、巻線に電流を流すことで鉄心が電磁石となることを利用して回転力を得る原理が採用されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１８０６４６号公報
【特許文献２】特開２００１−０６６８８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の回転電機のクローポール固定子は、コイルの相ごとにクローポール構造の段を設け、さらに相ごとの位相をずらすために、物理的に爪磁極を互いに周方向にオフセットしている構成が一般的であった。このような固定子は、回転子の磁極との対向面積に限界があった。
【０００５】
本発明の目的は、上記に鑑み、電気的特性が改善された回転電機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、特許請求の範囲に記載した手段を有する。例えば、クローポール構造の磁極を回転軸方向に２段構造とし、互いの電気角位相差を９０度あるいはその近傍に固定した構造を有する固定子を有する発電機である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、電気的特性が改善された回転電機を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施例をなす実施の形態を、図面を用いて説明する。
【実施例１】
【０００９】
図１は、本発明の一実施例をなすクローポール型回転電機の固定子を示す。
【００１０】
固定子１は、Ａコア１０，Ｂコア２０の２つの固定子段から構成される。個々の固定子段は、円環状に構成された導電体を複数回巻きまわした固定子コイル１４，２４と、その固定子コイル１４，２４の外周を覆うように配置された円環状のコアバック（それぞれコアバック１１、コアバック２１）と、それぞれのコアバックの軸方向側面に、周方向に互い違いに設けられている爪磁極１２，１３，２２，２３を有している。すなわち、Ａコア１０には、コアバック１１と爪磁極１２，１３に囲まれた部分に、円環状に固定子コイル１４が巻回されており、Ｂコア２０には、コアバック２１と爪磁極２２，２３に囲まれた部分に、円環状に固定子コイル２４が巻回されている。このコイルは、爪磁極と、その隣り合う反対極となる爪磁極とで、固定子１の軸方向に挟み込まれている構造である。このコアバックによって、隣接する磁極同士の磁路が構成される。コイルにはＵ１，Ｕ２，Ｖ１，Ｖ２，Ｗ１，Ｗ２があり、図示は引き出し線を示している。これらのコイルの詳細は後述する。
【００１１】
ここでは、コアバック１１，２１、爪磁極１２，１３，２２，２３を圧粉磁心で構成する例を示す。尚、固定子鉄心は、積層した鉄系の鉄板で構成しても良い。その場合、隣り合う鉄心は、電気的にも磁気的にも結合しない（間に非磁性，非導電性の物質を介して積層されている）構造とする。
【００１２】
固定子１は、回転軸方向にＡコア１０，Ｂコア２０の２段の固定子段となっており、これら２つの固定子段の磁極は、互いに電気角で略９０度の位相差をもつ。すなわち、電気角でＮ周期の構造になっている場合、この２つの固定子段の磁極は、回転子の回転方向を周方向として、機械角で周方向に略９０／Ｎ度ずれた構造になっている。
【００１３】
回転方向に対して、構造的に電気角で位相が略９０度先行する方をＢコア２０、もう一方をＡコア１０とする。この２つのクローポール磁極には、例えば、Ｕ，Ｖ，Ｗの３相コイルが混在して巻かれている。Ａコア１０，Ｂコア２０におけるそれぞれのコイル巻き数をＮAU，ＮAV，ＮAW、ならびにＮBU，ＮBV，ＮBWとおく。ここで、コイル巻き数が負のときは、逆向きであることを意味する。また、コイル巻き数は正負の整数値に限定されるものではなく、一般に正負の実数でも良い。非整数の場合は、コイルの入口と出口の箇所が異なることを意味する。
【００１４】
Ａコア１０，Ｂコア２０の内部の１ターンコイルに鎖交する磁束をφA，φBとおくと、Ｕ，Ｖ，Ｗの３相コイルに鎖交する磁束ΦU，ΦV，ΦWは、
ΦU＝ＮAUφA＋ＮBUφB  …  （式１）
ΦV＝ＮAVφA＋ＮBVφB  …  （式２）
ΦW＝ＮAWφA＋ＮBWφB  …  （式３）
と書ける。これら鎖交磁束が互いに１２０度の位相差をもつようにコイル巻き数ＮAU，ＮAV，ＮAW、ならびにＮBU，ＮBV，ＮBWが決定される。本実施例では、φA，φBが互いに９０度の位相差をもつ場合について示す。ここで電気角をωｔとして、φA＝φ0sinωｔ，φB＝φ0cosωｔとおけば、φBはφAに対して９０度位相が進んだ状況である。そこで、
ＮAU＝Ｎcosθ，               ＮBU＝Ｎsinθ  …  （式４）
ＮAV＝Ｎcos（θ−２π／３），  ＮBV＝Ｎsin（θ−２π／３）  …  （式５）
ＮAW＝Ｎcos（θ−４π／３），  ＮBW＝Ｎsin（θ−４π／３）  …  （式６）
とすれば、３相コイルの鎖交磁束は、
ΦU＝Ｎφ0sin（ωｔ＋θ）  …  （式７）
ΦV＝Ｎφ0sin（ωｔ＋θ−２π／３）  …  （式８）
ΦW＝Ｎφ0sin（ωｔ＋θ−４π／３）  …  （式９）
となる。ここに、θはＡコア１０とＢコア２０におけるＵＶＷコイルの巻き数の分配率を調整する自由度を形成するパラメータである。このようにして、位相差のあるＡコア１０とＢコア２０の鎖交磁束を合成することにより、３相の鎖交磁束波形を得ることができる。
【００１５】
式４〜式６に示したコイル巻き数の具体的な数値例を示しておく。Ｎ＝６，θ＝０に設定した場合、
ＮAU＝６          ＮBU＝０
ＮAV＝−３        ＮBV＝３√３≒５.２
ＮAW＝−３        ＮBW＝−３√３＝−５.２
となる。ここで、整数巻きにして、ＮBV＝５，ＮBW＝−５としても良い。
【００１６】
このような巻き方を実践したものが図１であり、図示のようにＡコア１０にはＵ，Ｖ，Ｗ相のコイルが巻回されるが、Ｂコア２０には、Ｖ，Ｗ相のコイルのみが巻回されて、Ｕ相のコイルは巻回されない。従ってそれぞれのコアからの引き出し線についても、Ａコア１０からは４本、Ｂコア２０からは２本出ている。
【００１７】
図２には２段構造の固定子のＡコア１０とＢコア２０の内部に巻かれたＵ相のコイル１４ＵとＶ相のコイル１４Ｖ，２４Ｖ、ならびにＷ相のコイル１４Ｗ，２４Ｗの断面図を表している。図２（ａ）の例では、ＵＶＷの順番で下から上に巻いた形になっており、図２（ｂ）の例では、ＵＶＷの順番で内側から外側に順番に巻いた形になっている。コイルはあらかじめこのように巻いたものを塊として入れ込んでも良い。
【００１８】
このように、少なくとも１つの固定子段に複数相の巻線が設けられている。そして、その巻き数は、上下２段の固定子コアに誘起される磁束の電気角位相が略９０度ずれるように設定されてある。
【００１９】
回転子を回転軸方向で反転させても回転機の回転特性に変化がないような回転子構造の場合で、かつ、Ａコア１０とＢコア２０が細かな部分は除いて基本的に同一構造である場合、Ａコア１０とＢコア２０における１ターンコイルの自己インダクタンスは同一のＬとなる。Ａコア１０とＢコア２０のＵコイルは直列に接続される。Ｖコイル，Ｗコイルも同様である。このため、ＵＶＷコイルのそれぞれの自己インダクタンスＬU，ＬV，ＬWは、
ＬU＝Ｌ（ＮAU2＋ＮBU2）  …  （式１０）
ＬV＝Ｌ（ＮAV2＋ＮBV2）  …  （式１１）
ＬW＝Ｌ（ＮAW2＋ＮBW2）  …  （式１２）
と書ける。式４〜式６を代入すると、ＬU＝ＬV＝ＬW＝ＬＮ2となり、すべてのコイルの自己インダクタンスは等しくなる。コイル巻き数を四捨五入で整数にしても、ある程度のばらつきが発生する程度で、自己インダクタンスは概ね等しくなる。
【００２０】
異なる相のコイルを混在させて巻くことになるので、相互インダクタンスも十分に考慮する必要がある。自己インダクタンスと相互インダクタンスの両方を考慮したインダクタンス行列は、コイル同士の結合係数を１で近似すると、Ｌij＝Ｌ（ＮAiＮＡｊ＋ＮBiＮＢｊ）と表せる。ここに、ｉ，ｊ＝１，２，３であり、それぞれの数字はＵ，Ｖ，Ｗコイルを意味する。例えば、Ｌ１２はＵコイルとＶコイルの相互インダクタンスを意味し、Ｌ１１はＵコイルの自己インダクタンスを意味する。式４〜式６を代入すると、Ｌ１１＝Ｌ２２＝Ｌ３３＝（３／２）ＬＮ２となる。すなわち、相互インダクタンスを考慮すると、実効的に相互インダクタンス０で自己インダクタンスを３／２倍にしたものと等価になる。このように、相互インダクタンスを考慮しても、コイルのインダクタンスは等しくなる。このため、Ａコア，Ｂコアにおいて、磁気飽和を避け、磁束が主に基本波成分で形成されるようにすれば、各コイルの発電電流波形は均等化される。
【００２１】
図３は、固定子１の爪磁極に対向した位置に回転自在に配置された回転子１００の構造図を示し、図４は回転子１００を固定子１に挿入したときの斜視図、図５はその部分断面図を示す。この例はルンデル型の発電機に適用した例であり、回転軸１０８に回転子コア１１２が固定されている。この回転子コア１１２は、爪磁極部１１２ａ，１１２ｂを有しており、隣り合った爪磁極の間には、磁石１２１，１２２を挟み込むように保持している。少なくとも回転子コア１１２並びに爪磁極部１１２ａ，１１２ｂは磁性材料で構成されている。尚、回転子コア１１２の軸芯部分と、爪磁極部１１２ａ，１１２ｂ、磁石１２１，１２２に囲まれた位置には、界磁コイル１３１が周方向に複数回巻き回されており、回転軸に設けられた図示しないスリップリングおよびブラシが接続され、この界磁コイルに直流電流を流すことで、磁束が発生する。
【００２２】
図６，図７は、本実施例の磁束の流れを説明する図である。図６は、図１の固定子１の内周側（回転子側）から固定子１を周方向に展開した模式図である。図１では爪磁極１２，１３，２２，２３は、先端から根元にかけてテーパを形成した形状であったが、図６は模式図として矩形状の爪磁極を示した。尚、言うまでもなく、実際に矩形状の爪磁極を用いても良い。
【００２３】
この模式図を用いて磁束の流れを表したものが図７である。図７（ａ）を基準として、図７（ｂ）は電気角で９０度進んだ磁極位置を示す。図７（ａ）におけるＢコア２０（図の上段）は、回転子１００と、爪磁極２２，２３が重なっていることから、回転子１００から発生した磁束は爪磁極２２からコアバック２１へ、コアバック２１から爪磁極２２の隣の爪磁極２３へ伝達されることにより、固定子コイル２４を周回し、鎖交する固定子コイル２４に電流が発生する。一方、図７（ａ）におけるＡコア１０（図の下段）においては、爪磁極１２または１３が、回転子１００の爪磁極部をブリッジするように重なっていることから、回転子１００から発生した磁束は、対応する固定子１の爪磁極によって短絡され、コアバック１１まで磁束が進入しないか、例え進入してもわずかである。電気角が９０度進んだ図７（ｂ）においても同様に、今度はＡコア１０（図の下段）の有効磁束が最大となる一方で、Ｂコア２０の有効磁束は最小（ほぼゼロ）になる。
【００２４】
従って、回転子１００からの磁束は片方のコアに集中するような構造になっているため、回転子側の起磁力を低くしても、発電電流を向上させることが可能である。
【００２５】
尚、本実施例は、３つの固定子段にそれぞれ１相を割り当てる場合に比べて、回転子１００の爪磁極部１１２ａ，１１２ｂと、固定子１の爪磁極１２，１３，２２，２３の鉄心同士が対向する面積が増加する。固定子１の爪磁極は段毎に位相をずらす必要がある一方で、回転子１００の爪磁極は全ての段に亘って軸方向に伸びている形状である。従って、１つの固定子段にそれぞれ１相を割り当てて３つの固定子段とした場合よりも、本実施例のように、少なくとも１つの固定子段に複数の相を混在して配置して固定子段を小さく（本実施例では２段だが、多数段でも１段１相よりは段数が小さくなる）した方が、直線形状の回転子１００の爪磁極に対する対向面積は増加する。対向面積が増加すれば、それだけ有効磁束が増え、電気的特性が向上する。例えば発電機であれば、出力される発電量が増え、例えばモータであれば、より高効率，高出力のモータが得られるという特段の効果が得られる。
【００２６】
なお、ここで、Ａコア１０，Ｂコア２０間で磁束の漏れがあると、それぞれの磁束波形に高調波が混入してしまう。このため、この高調波の混入を避けたい場合は、Ａコア１０とＢコア２０の間は磁束の漏れが許容できる範囲にある程度のギャップ１４０を確保しても良い。回転子１００と固定子１のエアギャップが０.４mm程度の場合、Ａコア１０，Ｂコア２０間のギャップは２mm程度以上あれば、互いの磁束の漏れは許容範囲に抑えることができる。
【００２７】
次に本実施例の固定子１を車両用交流発電機に使用した実施の形態を図８乃至図１１を用いて説明する。図８は、車両用交流発電機の側面断面図であり、図９は、車両用交流発電機の回転子を示す斜視図、図１０は車両用交流発電機の部分断面図の斜視図、図１０は車両用交流発電機の回路図である。図８中の左側に配置される前側ハウジング２１２と図中右側に配置される後側ハウジング２２２とに挟まれて固定子１が設けられている。前記固定子１は回転軸方向に配置されたＡコア１０とＢコア２０とを有している。
【００２８】
固定子１の内側には空隙を介してルンデル型回転子１００が回転可能に設けられている。前記前側ハウジング２１２と後側ハウジング２２２にはそれぞれ軸受が設けられ、シャフトが前記軸受により回転可能に保持されている。前記シャフトには図９に示すルンデル型回転子１００が固定されており、回転軸１０８の回転と共に回転する。
【００２９】
図９に示す如く、ルンデル型回転子１００は前側から後側に向かって延びる一方の爪磁極部１１２ｂと後側から前側に向かって延びる他方の爪磁極部１１２ｂとを有している。前記一方の爪磁極部１１２ａと他方の爪磁極部１１２ｂとの内側には供給される界磁電流に基づいて磁束を発生する界磁コイル１３１が設けられている。
【００３０】
車両に設けられた内燃機関から動力伝達用のベルトを介して回転軸１０８に設けられたプーリが回転し、前記ルンデル型回転子１００が回転し、固定子１に交流電力が誘起される。この交流電力は図１１に示すようなダイオード１５０を用いた整流回路１５１により全波整流され、端子２４２から直流電流が出力され、車両に搭載された蓄電池１５２に充電される。
【００３１】
車両用交流発電機は内部を冷却するためにルンデル型回転子１００の両側に２個のファン２３２が回転軸１０８に固定されて設けられており、回転軸１０８の回転に基づき、前側ハウジング２１２や後側ハウジング２２２に設けられた通風孔２３８から空気が導入され、そして排出される。
【００３２】
図９に示す前記ルンデル型回転子１００は磁極数が１６であるがこれは模式的に記載したものであり、前記ルンデル型回転子１００が固定子１を構成する固定子の磁極数と同じ数の磁極を有していることが望ましい。固定子１を構成する各固定子の磁極数が２０である場合にはルンデル型回転子１００の磁極数が２０であることが望ましい。一方の爪磁極部１１２ａと他方の爪磁極部１１２ｂとは同じ形状を成しており、爪磁極の根元の周方向幅Ａが広く、固定子１の対向部分の爪の周方向幅Ｂはやや狭く、その先の周方向幅Ｃはさらに狭くなっている。爪の先端は磁束密度が小さく、周方向の幅Ｃを狭くしても磁気飽和が生じない。ルンデル型回転子１００は１分間に一万数千回転以上の高速回転する可能性があり、遠心力を小さくすることが望ましい。従って爪の先端の周方向の幅Ｃをできるだけ狭くしている。これにより回転子爪磁極の先端部の遠心力による持ち上がりを少なくでき、固定子１とルンデル型回転子１００との間の間隙を少なくできる。前記間隙を少なくすることで効率向上が図られる。
【００３３】
本実施例によれば、クローポール構造の固定子コアが２段で構成でき、従来の３段構造に比べて、部品点数が１個減り、比較的低コストで製造できるという効果がある。これに関連して、よりコンパクトな構造にすることも可能となる。また、コイルを単純にリング状に巻くだけで、互いにほぼ等しいインダクタンスを形成でき、各相ほぼ均等な発電電流特性を得ることができる。
【００３４】
さらに、上に示したように、比較的低い起磁力でも３段構造と同程度の発電電流が得られる。式４〜式６に示したように、コイル巻き数の式には、パラメータθによる自由度を有しており、また、固定子コアが従来の３段構造から２段構造になったことにより、回転軸方向のスペースが確保され、設計裕度も高まる。
【００３５】
また、先に述べたように、少なくとも１つの固定子段に複数の相を混在して配置して固定子段を小さく（本実施例では２段だが、多数段でも１段１相よりは段数が小さくなる）した方が、直線形状の回転子１００の爪磁極に対する対向面積は増加する。対向面積が増加すれば、それだけ有効磁束が増え、電気的特性が向上する。例えば発電機であれば、出力される発電量が増え、比較的低い起磁力でも３段構造と同程度の発電電流が得られる。例えばモータであれば、より高効率，高出力のモータが得られるという特段の効果が得られる。
【実施例２】
【００３６】
本発明の第２の実施例を説明する。以下に示す事項以外は、実施例１と同様である。
【００３７】
本実施例は、Ｂコア２０の磁束がＡコア１０に比べて電気的にφ位相が進んでいる例である。先の第一の実施例はφ＝π／２の例であり、本実施例はより一般化したものである。この場合のＡコア１０，Ｂコア２０におけるＵ，Ｖ，Ｗコイルのコイル巻き数をそれぞれＮAU，ＮAV，ＮAW，ＮBU，ＮBV，ＮBWとおき、
ＮAU＝ＮcosθU，    ＮBU＝ＮsinθU  …  （式１３）
ＮAV＝ＮcosθV，    ＮBV＝ＮsinθV  …  （式１４）
ＮAW＝ＮcosθW，    ＮBW＝ＮsinθW  …  （式１５）
とおく。３相のコイルによる合成磁束でＡコア１０とＢコア２０の磁束が形成されるという考え方に立って考えれば、次の式を満足するようにコイル巻き数を設定すればよい。
【００３８】
sinθU＋ｐsinθV＋ｑsinθW
＝exp（ｊφ）（cosθU＋ｐcosθV＋ｑcosθW）  …  （式１６）
ここに、
ｐ＝exp（−ｊ２π／３），    ｑ＝exp（ｊ２π／３）  …  （式１７）
である。この関係式を満足するように、パラメータθU，θV，θWを決めればよい。式１６は、実部と虚部に関する２つの式で構成されるので、パラメータθU，θV，θWのうちの１個を決定してやれば、残りのパラメータも決定され、コイル巻き数ＮAU，ＮAV，ＮAW，ＮBU，ＮBV，ＮBWが決定される。この場合、固定子構造の周方向の周期数をＮSとおくと、Ａコア１０をＢコア２０に対して回転方向に機械角φ／ＮSだけ回転させた位置で固定すればよい。
【００３９】
Ａコア１０とＢコア２０の爪磁極に交互に磁場が発生し、見かけ上、進行波磁場が形成されることになるが、φが０も含めてπの整数倍（φ＜０も含む）に近づくと、Ａコア１０とＢコア２０の爪磁極の磁場がほぼ同時期に同じ極の磁場を形成するため、進行波磁場が形成されなくなる。
【００４０】
このため、φはπの半整数倍（±π／２，３π／２，５π／２，……）に近い値の方が良い。ここで、φ＝π／２＋２ｎπ（ｎ：整数）は正回転の場合を、φ＝−π／２＋２ｎπ（ｎ：整数）は逆回転の場合に対応する。ここで、正回転とは、Ａコアを下段にＢコアを上段とした場合、上面側から回転子を見て反時計方向に回転する場合である。φ＝π／２は実施例１に相当する。
【００４１】
本実施例において、φ＝π／２以外の具体例として、φ＝π／３を示す。この場合、式１６の実部と虚部に関する２つの式より、次の関係式が導かれる。
【００４２】
cosθU＋sinθV＝cosθV＋sinθW
＝cosθW＋sinθU  …  （式１８）
ここで、ちなみにθU＝０とおくと、
sinθV＝cosθW−１  …  （式１９）
cosθV＝cosθW−sinθW  …  （式２０）
この２式より、cosθV＝−０.６８９，sinθV＝−０.７２７，cosθW＝０.２７３，sinθW＝０.９６２となる。これより、ＵＶＷコイルのＡコア１０，Ｂコア２０における巻き数は、
ＮAU＝Ｎ，                ＮBU＝０
ＮAV＝−０.６８９Ｎ，     ＮBV＝−０.７２７Ｎ
ＮAW＝０.２７３Ｎ，       ＮBW＝０.９６２Ｎ
となる。Ｎ＝６の場合、
ＮAU＝６，                ＮBU＝０
ＮAV＝−４.１，           ＮBV＝−４.４，
ＮAW＝１.６，             ＮBW＝５.８
となる。
【実施例３】
【００４３】
本発明の第３の実施例を説明する。本発明は、３相コイルばかりでなく、４相以上の多相コイルにも適用可能である。
【００４４】
ここでも、Ａコア１０，Ｂコア２０の内部の１ターンコイルに鎖交する磁束をφA，φBとおく。Ｍ相コイルを考える。各コイルに鎖交する磁束Φ1，…，Φk，…，ΦMは、
Φ1＝ＮA1φA＋ＮB1φB  …  （式２１）
Φk＝ＮAkφA＋ＮBkφB  …  （式２２）
ΦM＝ＮAMφA＋ＮBMφB  …  （式２３）
と書ける。Φ1から順番に鎖交磁束の電気的位相が２π／Ｍずつ減っていくようにコイル巻き数ＮA1，ＮA2，…，ＮAM、ならびにＮB1，ＮB2，…，ＮBMが決定される。本実施例では、φA，φBが互いに９０度の位相差をもつ場合について示す。ここで電気角をωｔとして、φA＝φ0sinωｔ，φB＝φ0cosωｔとおけば、φBはφAに対して９０度位相が進んだ状況である。そこで、φM＝２π／Ｍとおいて、
ＮA1＝Ｎcosθ，  ＮB1＝Ｎsinθ  …  （式２４）
ＮAk＝Ｎcos［θ−（ｋ−１）φM］，  ＮBk＝Ｎsin［θ−（ｋ−１）φM］
…  （式２５）
ＮAM＝Ｎcos［θ−（Ｍ−１）φM］，  ＮBW＝Ｎsin［θ−（Ｍ−１）φM］
…  （式２６）
とすれば、３相コイルの鎖交磁束は、
Φ1＝Ｎφ0sin（ωｔ＋θ）  …  （式２７）
Φk＝Ｎφ0sin［θ−（ｋ−１）φM］  …  （式２８）
ΦM＝Ｎφ0sin［θ−（Ｍ−１）φM］  …  （式２９）
となる。ここに、θはＡコア１０とＢコア２０におけるＵＶＷコイルの巻き数の分配率を調整する自由度を形成するパラメータである。このようにして、位相差のあるＡコア１０とＢコア２０の鎖交磁束を合成することにより、Ｍ相の鎖交磁束波形を得ることができる。
【００４５】
式２４〜式２６に示したコイル巻き数の具体的な数値例を示しておく。Ｍ＝６，Ｎ＝６，θ＝０に設定した場合、
ＮA1＝６，      ＮB1＝０
ＮA2＝３，      ＮB2＝−３√３≒−５.２
ＮA3＝−３，    ＮB3＝−３√３＝−５.２
ＮA4＝−６，    ＮB4＝０
ＮA5＝−３，    ＮB5＝３√３≒５.２
ＮA6＝３，      ＮB6＝３√３＝５.２
となる。ここで、整数巻きにして、ＮB2＝−５，ＮB3＝−５，ＮB5＝５，ＮB6＝５としても良い。
【００４６】
回転子を回転軸方向で反転させても回転機の回転特性に変化がないような回転子構造の場合で、かつ、Ａコア１０とＢコア２０が細かな部分は除いて基本的に同一構造である場合、Ａコア１０とＢコア２０における１ターンコイルの自己インダクタンスは同一のＬとなる。Ａコア１０とＢコア２０の各コイルは直列に接続される。このため、各コイルのそれぞれの自己インダクタンスＬkは、
Ｌk＝Ｌ（ＮAk2＋ＮBk2）  …  （式３０）
と書ける。式２５を代入すると、Ｌ1＝…＝Ｌk＝…＝ＬM＝ＬＮ2となり、すべてのコイルの自己インダクタンスは等しくなる。コイル巻き数を四捨五入で整数にしても、ある程度のばらつきが発生する程度で、自己インダクタンスは概ね等しくなる。相互インダクタンスを考慮しても、各コイルの等価自己インダクタンスは均等になる。
【００４７】
特に６相コイル系は、３相コイル系が２組あると考えられるので、２組の三相コイル系による発電電流を合成することにより、よりリップルの少ない発電電流を得ることができる。発電電流のリップルは発電機における騒音発生の原因となるため、より静かな発電機を提供できるという効果がある。
【実施例４】
【００４８】
図１２に本発明の他の実施例を示す。以下に示す事項の他は、実施例１と同様である。
【００４９】
この実施例では、固定子１のＡコア，Ｂコアの爪磁極及びコアバックを、積層鉄心群で構成した場合の詳細を示す。図１２（ａ）は、爪磁極２１２となる積層鉄心群を構成する鉄板２０１のブランク形状を示す。爪の先端から、軸方向根元へ向って漸増する形状とし、根元にはＲを有する形状を示している。これは、爪磁極２１２を構成した場合に、その回転子側から流入する磁束が、根元へ向うため、根元の断面積を爪の先端部よりも大きくする必要があるためである。図１２（ｂ）図には、図１２（ａ）のブランクを複数枚積層したものを示している。同じ形状のブランクをそのまま積層している形状である。図１２（ｃ）図は、図１２（ｂ）のブランク積層体を変形させた形状を示す。爪部分となる径方向内側部分と、継鉄部となる周方向外側部分を拘束して曲げなどの塑性変形を与えて変形させる。（ｄ）図は（ｃ）を積層された面に垂直の方向から見た図である。爪部２１０ａと継鉄部２１０ｂはそれぞれ長方形断面を保つ形状となっており、それをつなぐ部分が曲げなどによって変形された構造となっていることがわかる。次に図１２（ｅ）図には、図１２（ｃ）（ｄ）に示した積層体が曲げ成形された形状を、周方向となる積層された面に対称となったものを、爪部１２ａの積層された面が合わさるように配置され、結合されたものを示す。図１２（ｆ）は図１２（ｅ）を積層された面に垂直の方向から見た図である。図１２（ｄ）と比べると、その対称形状のものを爪部２１０ａの一部を対称面として結合したことがわかる。この積層体でひとつの爪部を形成するものとする。
【００５０】
図１３には、図１２で示した爪部を配置して一段分の固定子を得る構造を示す。図１３（ａ）には、図１２で示した爪磁極２１２となる積層体を周方向に８個配置する例を示す。保持板２０４には、その積層体の形状を高精度に位置決めして保持する溝が設けられている。この溝部に、積層体爪磁極２１２を配置することで、図１３（ｂ）に示す１段分片側固定子２０３を構成できる。一段分固定子２０７には、図１３（ｃ）に示すように、円環状の巻線が配置できる構造とする。図１３（ｃ）に示した状態の１段分片側固定子２０３と、図１３（ｂ）の固定子コイル１４（または固定子コイル２４）の配置されて無い一段片側固定子を軸方向に向かい合わせるように配置することで、１段固定子を構成できる。
【００５１】
図１４に一段分固定子２０７の外観を示す。保持板２０４で爪磁極２１２となる積層体が挟まれた構造となる。このため、機械的な強度は保持板の強度で決まる。図１４（ａ）には保持板の軸方向面が見えているが、その形状について説明する。保持板２０４の軸方向面には、少なくとも３箇所以上の周方向複数箇所にある相対的な位置関係の決まりを保って配置された位置決め溝２０６と位置決め突起２０５を配置する。図１４（ｂ）にその相対位置関係を示す。本実施例では１６極の２段３相モータを構成する場合の例を示している。ここに図示する溝と突起は、前述したとおり、１段分の固定子を軸方向に２段重ねて配置する場合に周方向に電気角で９０度ずつ（機械角で１１.２５度ずつ）固定子の位置がずれて配置されるようにすることで２段３相モータの固定子を構成する。このため、この例では、溝と突起の周方向の相対位置が１１.２５度ずれた関係となっているのである。また、軸方向で片側固定子２０３ａともう片方の固定子２０３ｂを組み合わせるので、その位置は、考慮する必要がある。この例では、爪磁極の中心から１１.２５度、すなわち電気角で一周期の１／４の箇所が中心となって上下の突起，溝の位置関係が反転するので、位置決め溝２０６を爪磁極の中心から１１.２５度の位置とし、それから１１.２５度ずれた位置に突起を設ける構造としたのである。これを９０度ずつ等配した位置に同様の突起と溝を設けることで周方向の位置決めが可能となる。
【００５２】
図１５には、保持板２０４の断面形状の例を示す。保持板２０４は固定子１となる積層鉄心群を保持するための溝のほかに固定子コイル１４（または固定子コイル２４、以下同じ）を保持するためのガイド部を有する。すなわち、固定子コイル１４と鉄心は接触しないようにする必要があるため、鉄心と固定子コイル１４の距離を保つような形状となっているのである。具体的には、軸方向には、鉄心群の厚さよりも厚くなるように構成し、周方向には、爪部の内周側寸法よりも径の大きい面を有し、継鉄部の内側径よりも小さい寸法を有し、固定子コイル１４が配置できる寸法とすることで、固定子コイル１４が一意に位置決めされ、鉄心と接触無く保持できる構造とできる。
【００５３】
図１６には、２段分固定子を配置する例を示す。図１４で前述したとおり、保持板２０４の軸方向に設けた溝と突起を組み合わせることにより、その位置関係は一意に決定される。図１６に示す一段分固定子（Ａコア１０）の図示上面の位置決め突起２０５と位置決め溝２０６は、一段分固定子（Ｂコア２０）の下面の位置決め突起２０５と位置決め溝２０６とに合わさる。この溝と突起の組み合わせは周方向に４箇所配置されており、そのどれもが組み合わさって組み立てられる。これにより、軸方向に対して垂直な面上で、ＸＹ方向のどちらにも動けない状態で拘束されるため、一意に位置決めができるのである。一意に位置決めされた固定子は、爪の位置関係が図１４で示したようにその爪中心と爪中心が、電気角で９０度ずつ（示す例では１６極のため、機械的な角度で１１.２５度ずつ）ずれて配置される構造となっている。モータや発電機などの回転電機の固定子とするために内径、および外径面を加工することも可能である。保持板の位置決め用の突起と溝を利用して位置決めした状態で、旋盤などの工作機械によって内周面と外周面を円形で真円度の高い状態へと加工を行う。組み立てられた状態での内周面，外周面は、積層体の端面が周方向に多角形となるような形状となる。このため、円形の回転子を内周側に配置するときにギャップが不均一になり回転電機として磁束分布を満足しない場合がある。このようなときに、内径を切削加工，研削加工などにより加工することで、特性向上することが可能となる。もちろん加工しないで、特性を得られる場合においては、そのまま使用することも可能である。また、組み立てられた状態で、円周方向に円形となるよう配置するような場合もあり得る。また外径部についても、固定子の外側にハウジングなどの保護部品を配置して構成する場合などには、積層体が突起となって残る形状のままでは、円筒状のものの組み付けが困難である場合がある。このような場合には、前述した機械加工などによって、外周部も円形に加工することが好ましい。もちろん、ハウジングを被せる必要ないもの、積層体の突起となる部分を放熱の役割としてそのままに残して使用する形態の場合については加工しない場合もあり得る。加工寸法例としては、例えば内径側をφ１００mm±０.０１mmで加工し、外径側もφ１３０mmの円形に加工することである。
【００５４】
図１７には、回転電機としての一例としてモータの組み立て図を示す。軸受２１９ａ，２１９ｂを有する回転子にはリング状の永久磁石２２０を設け、その周囲には、前述の２段３相固定子１（図示しない）を配置する。このような形状の固定子と回転子を保持するためのエンドブラケットとして、出力側エンドブラケット２１１と後端側エンドブラケット２１４（反出力軸側ブラケット）を図示のように配置して挟み込み、通しボルト２１６で軸方向に締結固定する。この構造でモータ２２１としての完成となる。コイルエンドが軸方向に発生しないので軸方向に薄くコンパクトに構成できる。
【００５５】
図１７の例では、回転子にリング磁石のものを示したが、かご型導体回転子や、埋め込み磁石を有する回転子，磁石を有しない突極型回転子，磁気抵抗の異なるリラクタンス型回転子，ルンデル型回転子などを有するモータや、発電機などでも同様の効果が期待できる。
【００５６】
図１８には、保持板の構造例を示す。保持板構造により、モータの生産性や、特性を向上できる。図１８（ａ）には、先の実施例で示した保持板の形状を示す。積層鉄心群を保持するための溝を有し、コイルを一意に位置決めして保持するための内径側壁，外径側壁を有する構造となっている。この保持板の材質は、先にも述べたが、非磁性であることが必要条件である。高精度に積層鉄心群を保持するため、ある程度の強度を有することも必要である。このため、非磁性の金属、または、樹脂などの有機物で構成される。具体的な物質名を挙げると、金属では、アルミニウム系の合金，非磁性のステンレス合金，銅系合金などが適している。コストの問題はあるが軽量のチタンなども候補である。また、樹脂では、ＬＣＰ（液晶ポリマー），ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド樹脂），ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート樹脂），ＰＥＴ（ポリエチレン系樹脂）、またはガラス繊維で強化されたナイロン，ＰＣ（ポリカーボネート樹脂）などが候補として挙げられる。また、炭素繊維強化樹脂や、エポキシ系，不飽和ポリエステル系などの熱硬化性の樹脂も候補である。それぞれ使用するモータや発電機などが必要とする熱的，機械的な強度の制約条件などにより、これらの材質は決定されることが望ましい。これらの製造方法は、アルミニウム，銅合金はダイキャスト，ステンレス系の合金などは、機械加工や、冷間，温間による鍛造での製作。樹脂系材料は、射出成形などの工法によって製作することができる。図１８の（ｂ）には板状の保持板を示す。リング状のブランクなどから鍛造などの機械加工，プレス成形などによって製造しやすい形状である。また、図１８（ｃ）には外周側の壁によって積層鉄心群を外周部に出さない形状の保持板を示す。組み立て後に外側がはみ出ない構造となるので、ハウジングを兼ねることが出来ると考えられる。
【実施例５】
【００５７】
図１９に本発明の他の実施例を示す。以下に示す事項の他は、実施例１と同様である。
【００５８】
先に示した実施例では、保持板を一つの部品として用意して組み立てる構造であった。ここでは固定子鉄心群に直接保持板となる部分を形成する例を示す。図１９に一段分片側固定子３の形状を示す。図１９（ａ）には、図１３（ｂ）と同様の形状を示す。図１９（ｂ）は、固定子鉄心群のコイル組み込み面を保持板部２３０ｂが薄く覆う構造となっている。このような形状を得るための方法を図１９（ｃ）に示す。図１９（ｃ）は金型の模式図を示す。ベースとなる下側金型２３１には片側爪磁極を構成する積層鉄心群を周方向に高精度に位置決めできる保持部を有する構造とする。ここに周方向に必要な爪磁極（実施例では周方向に８個）を配置し、配置した状態でゲート（樹脂注入口）２３３を有する上側金型２３２で型締めする。上下の金型で構成する空間は、保持板形状となるような空間となり、その保持板と同形状の空間の所定の位置に、爪磁極２１２となる積層鉄心群が配置される。金型で挟み込んだ後に注入口より樹脂を射出成形することにより、保持板部分を樹脂として一体となった一段分片側固定子２０３が構成できる。金型の空間形状を変更することで、図１９（ｂ）に示した形状も製作することが可能である。この形状は、樹脂に限らず、ダイキャストによって金属部品の保持板でも構成することが可能である。前述したのと同様の金型に積層鉄心群が保持された状態で、注入口から溶融した金属をダイキャストすることで、保持板部が金属の一段分片側固定子２０３を得ることができる。ダイキャストできる材質としては、アルミニウム合金，亜鉛合金，銅系の合金などが考えられえる。
【実施例６】
【００５９】
図２０に本発明の他の実施例を示す。以下に示す事項の他は、実施例１と同様である。
【００６０】
ここでは、一段分固定子２０７を得る方法としての別の実施形態を示す。図２０には、図１４（ａ）で示した一段分固定子を示す。図２０（ａ）は、図１４と同様の形状を示す。図２０（ｂ）は、（ａ）と同様に積層鉄心群の周囲に保持板部３３０を有する形状となっているが、この保持板部３３０は、固定子の外周側表面を覆う形状となっている。前述した実施例では、別体の部品として準備した保持板に積層鉄心群を組み立てて最終形状を得たが、本実施例では、前述の実施例５と同様、射出成形金型により一体の固定子を得る。図２０（ｃ）には、その製造方法の模式図を示した。
【００６１】
ベースとなる下側金型２３１には片側爪磁極を構成する積層鉄心群を周方向に高精度に位置決めできる保持部を有する構造とする。ここに周方向に必要な爪磁極２１２（実施例では周方向に８個）を配置し、その軸方向面に、絶縁用の薄いフィルムである絶縁用シート２３５を介して円環状の固定子コイル１４（固定子コイル２４）を配置し、更に絶縁用シート２３５を介して、反対極を構成する爪磁極２１２の鉄心群を位置決め組み立てる。これらの部品を配置した状態でゲート（樹脂注入口）を有する上側金型２３２で型締めする。上下の金型で構成する空間は、保持板形状となるような空間となり、その保持板と同形状の空間の所定の位置に、爪磁極２１２となる積層鉄心群とコイルなどの部品が配置される。金型で挟み込んだ後に注入口より樹脂を射出成形することにより、保持板部２３０が樹脂として一体となった一相分固定子２０７が構成できる。金型の空間形状を変更することで、図２０（ｂ）に示した形状も製作することが可能である。この工法を用いることにより、保持板部２３０と積層鉄心群、コイルは隙間無く固定されるので、強度が向上し、振動などの問題に対して優位となる。また、金型内で保持して位置決めされるので位置精度も向上する。本工法では、実施例５に示した保持板を形成する材料のうち、金属系の材料のダイキャストは採用が出来ない。これは、コイルを一緒に鋳込む構造であるため、コイルの絶縁被膜を成形するときの熱によって損傷するからである。樹脂系の材料は使用可能であり、ＬＣＰ（液晶ポリマー），ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド樹脂），ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート樹脂），ＰＥＴ（ポリエチレン系樹脂）、またはガラス繊維で強化されたナイロン，ＰＣ（ポリカーボネート樹脂）などが候補として挙げられる。また、炭素繊維強化樹脂や、エポキシ系，不飽和ポリエステル系などの熱硬化性の樹脂も候補である。それぞれ使用するモータや発電機などが必要とする熱的，機械的な強度の制約条件などにより、これらの材質は決定されることが望ましい。
【実施例７】
【００６２】
次にモータとしての特性を向上するための方法を示す。以下に特に示す事項以外については、上述の実施例と同様である。
【００６３】
通常、クローポール型のモータの爪磁極形状は、爪先端が細くなる山形の形状を有する。これを実現するために、鉄板を打抜く際に、一枚ごと、または複数枚ごとに異なる形状で打抜きして積層することが考えられる。図２１には、その工法を用いて作成した爪磁極形状を示す。図１２（ａ）で示したような打抜き加工するブランクの形状を、爪磁極となる部分の高さ寸法を一枚ごとに変更して打抜きし、それを積層して積層鉄心群を形成し、図示の形状を得る。この爪形状のテーパ角度は、極数との関係で決まる。
【実施例８】
【００６４】
図２２には、保持板と積層鉄心群，コイルの関係を変更した実施の形態を示す。以下に特に示す事項以外については、上述の実施例と同様である。
【００６５】
図２２（ａ）には、保持板の機能を有し、コイルを巻線保持するための機能を持つ巻線用ボビン２１３の斜視図を示す。（ｂ）には、（ａ）図で示したボビンの正面図，側面図を示す。正面より、この巻線用ボビン２１３は、図１８で示した保持板と同様、積層鉄心群を保持するための溝を有していることがわかる。この積層鉄心群を保持する溝は表面と裏面にそれぞれあることがわかる。また、表面と裏面の積層鉄心群保持溝の周方向位置は、所定の角度ずれている。また、側面図，斜視図より、円環状の巻線を巻きまわすための溝を有していることがわかる。図２３には、巻線用ボビン２１３に円環状の固定子コイル１４（２４）を巻きまわした形状の断面状態がわかる図面を示す。断面が丸形状の導体を巻き回している円環状コイルが内部に配置されていることがわかる。図２４（ａ）には、このボビンと積層鉄心群の組み合わせ構造をあらわす図面を示す。巻線用ボビン２１３の積層鉄心群を保持する溝に積層鉄心群を円周上に保持することが可能であることがわかる。図２４（ｂ）には、組み立て後の形状を示す。最終形状として、図１４（ａ）と同様な一段分固定子が得られていることがわかる。この実施の形態によると、巻線の保持が容易で、コイルと固定子鉄心との絶縁が容易にできる。
【実施例９】
【００６６】
爪磁極を構成する積層鉄心群の詳細な製造方法についての実施形態を示す。以下に特に示す事項以外については、上述の実施例と同様である。
【００６７】
図２５には、積層鉄心群を簡易的に得る構造の一例を示す。図２５（ａ）は、図１２（ａ）と同様の鉄心のブランク形状を示す。そのブランクの中心部には、カシメ用の半抜き溝２３６ａ、兼、突起２３６ｂを有する。図２５（ｂ）には、そのブランクをずらして積層した形状を示している。（ａ）で示した突起と溝の関係は、少々ずれても重ねることができる。このため、カシメによって固着された図２５（ｂ）の積層鉄心群を得ることは容易である。図２５（ｃ）には、積層鉄心群の周方向配置箇所を軸方向から見た図面を示している。ここで、この必要な爪磁極の形状を見ると、平行四辺形で示される爪磁極形状は、図２５（ｂ）の形状と一致する形状であることがわかる。このため、図１２に示したように、曲げ成形を行って図１２（ｃ）のような形状としなくても、図２５（ｂ）に示す形状の積層体であれば問題なく、本実施形態の爪磁極として用いることが可能であることがわかる。
【実施例１０】
【００６８】
更に別の方法を用いて、爪磁極を得る方法を示す。以下に特に示す事項以外については、上述の実施例と同様である。
【００６９】
本実施例の爪磁極を構成する積層鉄心群は、爪部分において周方向に積層された鉄心で構成することがポイントである。
【００７０】
図２６には、爪磁極を積層鉄心群で構成し、継鉄部を別体のリングで構成する案を示した。図２６（ａ）は、爪磁極と継鉄を折り曲げによって構成する案であり、図１２（ｃ）に示す曲線的な曲げでなく、直角曲げによって構成されることを特徴としている。図２６（ｂ）図も同様であり、直角曲げで構成し、継鉄部外周を構成する部分が、周方向の積層方向から、軸方向に鉄板を積層するように変化している点が特徴となる。図２６（ｃ）は、図２６（ａ）の変形例であり、直角曲げする箇所を２箇所から１箇所に減らせる構造となっている。図２６（ｄ）は、（ｃ）図の変形例であり、曲げを必要としないで、爪部と継鉄となる周方向部を別体として構成する例である。図２６（ｅ）は（ｂ）の形状を爪部と継鉄リングを別体とする例である。図２６（ｆ）（ｇ）は、（ｅ）のリング部の積層方向を軸方向から径方向へと変更し、爪部の磁束がリング部に流入するときの渦電流損を低減する構造としている。図２６（ｆ）は、リング部に溝を形成し、当該溝に爪部を挿入している一方、図２６（ｇ）はリング部の積層された側面に爪部が接するように構成している。
【実施例１１】
【００７１】
積層鉄心群を固定する方法についての実施形態を示す。以下に特に示す事項以外については、上述の実施例と同様である。
【００７２】
図２７には、溶接によって積層鉄心群を固定する方法を示す。図２７（ａ）には、積層鉄心群のコイル保持部となる胴部に溶接を施した例を示している。本実施形態の爪磁極を有するクローポールモータでは、回転子からの磁束は、爪磁極表面から流入するため、溶接により渦電流損などの損失が増加する場合がある。よってどの箇所にも溶接箇所を設けられるわけではない。磁束流入面となる、回転子側との対抗面に溶接箇所を設けることは得策では無い。また、継鉄部の、反対極となる積層鉄心群との合わせ面に溶接箇所を有することも問題である。そこで、それ以外の部分であれば、溶接箇所を設けても大きくは問題とならない。図２７（ｂ）には、積層鉄心群のコイル保持部となる胴部と、爪先端部と爪根元部下面に溶接を施した例を示している。これは回転電機が磁束流入面で受ける磁気吸引力によって振動し、騒音の原因となることを防止するために有効な手段といえる。図２７（ｃ）には、（ｂ）図と同様の箇所に溶接を施す例を示しているが、一枚ごと互い違いに裏表で溶接箇所をずらすことにより、発生する渦電流の影響を非常に小さくすることができる。
【００７３】
図２８には、カシメを施して積層鉄心群を締結する例を示す。図２８（ａ）には、鉄心胴部中央にＶカシメを施す例を示す。この位置で締結することによる渦電流の増加はほとんど無い。図２８（ｂ）には、図２７（ｂ）の理由と同様に、振動，騒音低減のために爪磁極先端にカシメを施す例を示す。この場合、少々、渦電流の増加が懸念されるが、図２８（ｃ）に示すように、胴部のカシメを一枚おきに繋ぐ方式のカシメ方法を採用することで、渦電流を低減することができる。
【００７４】
図２９にカシメを一枚おきに繋ぐ方式について説明する。図２９（ａ）には、その原理を斜視図で示している。２箇所の位置に、それぞれ溝２３６ａ，突起２３６ｂを積層方向で互い違いになるように配置し、そのつなぐ部分を互い違いにしていく方法である。図２９（ｂ）図には断面状態を示す。図面左側でつながっている部分と右側のカシメ部でつながっている場合とが積層方向一枚ごとに繰り返す構造となっていることがわかる。
【００７５】
図３０には更に別の締結方法を示す。図３０（ａ）はテーピングなどの方法を用いて締結する方法を示している。また、接着材などによる締結も可能であり、その場合には、図３０（ｂ）図に示すように外観上はブランク体の状態と変わらない状態となっている。
【００７６】
積層鉄心群を構成する電磁鋼板など鉄系磁性材料の厚みは０.２mm〜０.５mmが考えられる。また、工数がかかるが、低鉄損を考える場合、さらに薄い板厚でも良い。場合によっては、０.０２５mm厚のアモルファスリボンなども考えられる。また、この形状を形作るためには、プレス打ち抜きが考えられるが、エッチングなど化学的な手法や、レーザカット，ウォータジェット工法などの方法を用いても良い。これらの方法を用いて形を作ったものを図２９，図３０に示したように複数枚を締結するものとする。
【実施例１２】
【００７７】
他の実施例を図３１に基づいて説明する。以下に特に示す事項以外については、上述の実施例と同様である。
【００７８】
図３１（ａ）は、本実施例の固定子の側面断面図であって、１つの実施形態を示した図である。図３１（ｂ）は、本実施例の固定子の側面断面図であって、他の実施形態を示した図である。尚、他の実施例と共通する部位については、同一称呼，同一の符号で表す。
【００７９】
図３１（ａ）には、積層鉄心群のブランク形状内面における半径Ｒ１を円環状の固定子コイル１４（２４）の断面における半径Ｒ２以下としたものを示している。このようにすることによって固定子鉄心と固定子コイル１４（２４）の間の隙間を出来るだけ少なくすることができ、占積率を向上させることができる。
【００８０】
図３１（ｂ）には、固定子コイル１４（２４）を断面が略矩角形状の平角線を用いたものを示している。もともと、平角線は、積層鉄心群で構成する固定子鉄心内での占積率を向上させるために採用するものであるが、本実施形態のようにコイル配置面のＲにおける半径Ｒ１を平角線の角Ｒにおける半径Ｒ２以下とすれば、更に占積率を向上させることができる。
【実施例１３】
【００８１】
次に他の実施例を図３２及び図３３に基づいて説明する。以下に特に示す事項以外については、上述の実施例と同様である。
【００８２】
図３２（ａ）は、本実施例における回転子の斜視図である。図３２（ｂ），図３２（ｃ）は、回転子爪磁極の軸方向断面図であり、溝の様々な形態について説明した図である。図３３（ａ）は、回転子爪磁極の軸方向断面図である。図３３（ｂ）は、溝ピッチと溝幅の比と渦電流損失及び誘起電圧の関係を示すグラフである。図３３（ｃ）は、溝深さと溝幅の比と渦電流損失及び誘起電圧の関係を示すグラフである。尚、他の実施例と共通する部位については、同一称呼，同一の符号で表す。
【００８３】
固定子鉄心２０１に発生する渦電流については、上述したとおり、周方向の積層によって低減可能であるが、回転子爪磁極２４２においても渦電流は発生する。回転子では爪が鉄などの磁性体金属であるために、渦電流は回転子爪磁極２４２の外表面を周回するように流れる。本実施例では、図３２（ａ）に示すように回転子爪磁極２４２の外表面に周方向に延びる複数のグルーブ溝２４５を軸方向に略等間隔に形成している。このように回転子爪磁極２４２の外表面に複数のグルーブ溝２４５を形成することで電気抵抗が大きくなり、渦電流が流れづらくなる。
【００８４】
図３２（ｂ）（ｃ）には、様々な溝断面の形状を示している。図３２（ｂ）に示すグルーブ溝４５は、断面が略四角形状となっており、図３２（ｂ）に示す溝４５は、断面が略三角形状となっている。このようにグルーブ溝４５の断面は様々な形状とすることが可能である。
【００８５】
次に図３３に基づいて、溝深さ，溝幅，溝ピッチと渦電流損失及び誘起電圧の関係について説明する。図３３（ａ）に示すように溝深さをｈ、溝幅をＢ、溝ピッチをＬとしたとき、Ｂ／Ｌと渦電流損失及び誘起電圧の関係を図３３（ｂ）に示す。図３３（ｂ）によれば、Ｂ／Ｌが０.２以上となる付近で渦電流損失の傾斜が緩やかになり、渦電流損失の低下が少なくなっていることがわかる。また、誘起電圧については、Ｂ／Ｌが０.３以上となると低下量が多くなり始めるのがわかる。ここで、実際に使用する際には、渦電流損失と誘起電圧が使用条件を満たす範囲として、Ｂ／Ｌが０.１〜０.６であるとよく、更には、上述したとおり、Ｂ／Ｌが０.２〜０.３であることが望ましい。
【００８６】
図３３（ｃ）には、ｈ／Ｂと渦電流損失及び誘起電圧の関係を示している。図３３（ｃ）によればｈ／Ｂが２以上となる付近で渦電流損失の傾斜が緩やかになり、渦電流損失の低下が少なくなっていることがわかる。また、誘起電圧については、ｈ／Ｂが大きくなるにつれて電圧が低下する。ここで、実際に使用する際には、渦電流損失と誘起電圧が使用条件を満たす範囲として、ｈ／Ｂが２〜５であるとよく、更には、上述したとおり、ｈ／Ｂが２〜３であることが望ましい。
【実施例１４】
【００８７】
次に他の実施例を図３４に基づいて説明する。以下に特に示す事項以外については、上述の実施例と同様である。
【００８８】
図３０（ａ）は、本実施例の回転子における一実施形態の側面図である。図３０（ｂ）は、本実施例の回転子における他の実施形態の側面図である。図３０（ｃ）は、本実施例の回転子における一実施形態の斜視図である。図３０（ｄ）は、図３０（ａ）の回転子爪磁極の正面断面図である。尚、他の実施例と共通する部位については、同一称呼，同一の符号で表す。上記実施例の回転子爪磁極４２ｂは、周方向に対象となるように先端に向かって先細り形状となるように構成されていた。この回転子爪磁極４２ｂの軸方向一端の根元部は、磁気飽和が生じやすく、出来るだけ大きな断面積とする必要がある。しかしながら、回転子磁石（永久磁石）４９を回転子爪磁極４２ｂ間に装着するような仕様においては、隣り合う回転子爪磁極４２ｂ間の隙間に対して両側の根元部を広げると回転子磁石（永久磁石）４９が挿入出来なくなってしまう。本実施例では、回転子爪磁極４２ｂの根元部において磁束が多く通る、回転子爪磁極４２の回転方向に対して反対方向側だけを周方向に広げることで磁束が通る面積を確保している。このように周方向一方向側だけを周方向に幅広とすれば、図３０（ａ）に示すように幅広の根元部が形成されていない軸方向側から回転子磁石（永久磁石）４９を装着することができる。
【００８９】
尚、回転子爪磁極４２の回転方向に対して反対方向側だけを周方向に広げるといった技術思想は、図３０（ｂ）に示すように回転子爪磁極４２ｂが軸方向に略同一幅となるように構成された回転子爪磁極４２においても適用することができ、このように構成することで磁束が通る断面積を確保しつつ回転子磁石（永久磁石）４９を装着することが可能となる。
【００９０】
更に、これらの回転子爪磁極４２ｂの周方向両縁には、ベベル４２ｂ−７と呼ばれる面取りを設けるとよい。図３０（ｃ）及び図３０（ｂ）にベベル４２ｂ−７を設けた回転子爪磁極４２ｂを示している。これらの図を見てわかるように回転子爪磁極４２の回転方向に対して反対方向側、つまり、根元部が幅広となっている側の面取り幅Ｂｉを、回転子爪磁極４２の回転方向側の面取り幅Ｂｄより広くしており、図３０（ｂ）に示すように回転子爪磁極４２の回転方向に対して反対方向側の面取り角度θ１を回転子爪磁極４２の回転方向側の面取り角度θ２より小さくしている。尚、回転子爪磁極４２ｂの周方向幅をＢｏとした場合、Ｂｄ／Ｂｏは０.０３〜０.３の範囲に設定するとよく、Ｂｉ／Ｂｏは、０.２〜０.５５の範囲に設定するとよい。また、面取り角度θ１は、６度〜２５度の範囲に設定するとよく、面取り角度θ２は、６度〜４５度の範囲に設定するとよい。
【００９１】
このようなベベル４２ｂ−７を設けることによって、固定子爪磁極４２ｂとの間の磁気変動を滑らかにでき、磁気騒音を低減することができる。尚、本実施例では、回転子爪磁極４２の回転方向に対して反対方向側の面取り幅を大きくしているので、回転子爪磁極４２ｂの表面の磁束密度分布を平均化して磁束損失による出力低下を生じることなく、磁気騒音を低減させることができる。また、回転子磁石（永久磁石）４９は、回転子爪磁極４２ｂの周方向両縁側に延びた鍔部によって、径方向の移動を阻止しているが、鍔部は、回転子爪磁極４２ｂ間の漏れ磁束と強度の関係から周方向幅を０.８mm〜４mmとするのがよく、機械的強度の面から径方向の厚みを０.８mm〜３mmとするのがよい。
【実施例１５】
【００９２】
本発明の他の実施例をなすクローポール型回転電機の固定子鉄心配置を説明する。本構造は、磁気回路として必要最低限の磁性体以外の部分を無くす構造である。具体的には、クローポールモータを構成する爪磁極２１２ａ，２１２ｂを電磁鋼板，冷間圧延鋼板，電磁ステンレスなどの積層鉄板を用いて構成する。このときの磁極における鉄板の積層方向を、回転子からの磁束流入方向に対して平行となるよう配置した構成としている。すなわち、固定子の周方向に鉄板などの磁性体を積層して磁極を構成する。このとき、周方向に隣り合う鉄板は、電気的にも磁気的にも結合しない（間に非磁性，非導電性の物質を介して積層されている）構造とする。また、そのひとつの爪磁極は積層された鉄心群で構成されている。また、積層鉄心群は、隣り合う反対極となる爪磁極を構成する片方の積層鉄心群と周方向外側の部分で軸方向に向かい合って配置される構造とする。
【００９３】
この２つの極となる積層鉄心群の軸方向隙間には、円環状に構成された継鉄部２５１が配置される。この円環状に構成された継鉄部２５１は、径方向に鉄板を積層することで構成される。２つの極となる積層鉄心群と円環状に構成された継鉄部２５１で囲まれた隙間には、円環状に構成された導電体を複数回巻きまわした固定子コイル１４（２４）を配置し、前記積層鉄心群で構成される爪磁極２１２ａと、その隣り合う反対極となる積層鉄心群で構成された爪磁極２１２ｂとで、固定子の軸方向に挟み込む構造とする。
【００９４】
このコイルと前記円環状に構成された継鉄部２５１の周方向に、積層鉄心群で構成された爪磁極２１２ａと反対極となる爪磁極２１２ｂを１極対として、複数（本実施例では１０爪磁極対）の極対数を構成することにより、回転電機の１段分の固定子を構成できる。この固定子を軸方向に複数個（上述の実施例１では２個）配置することで、２段３相の回転電機を構成する。
【００９５】
図３５には本実施例における爪磁極を構成する積層鉄心群の構造を詳細に示す。図３５（ａ）は、爪磁極となる積層鉄心群を構成する鉄板のブランク形状を示す。爪の先端から、軸方向根元へ向って漸増する形状とし、根元にはＲを有する形状を示している。これは、爪磁極を構成した場合に、その回転子側から流入する磁束が、根元へ向うため、根元の断面積を爪の先端部よりも大きくする必要があるためである。図３５（ｂ）図には、図３５（ａ）のブランクを複数枚積層したものを示している。同じ形状のブランクをそのまま積層している形状である。この積層体でひとつの爪部を形成するものとする。
【００９６】
図３６には本実施例における円環状に構成された継鉄部２５１の構造を詳細に示す。図３６（ａ）は、円環状に構成された継鉄部２５１を構成する鉄板の形状を示す。長方形の鉄板を円環状に形成することで構成されている。図３６（ｂ）図には、図３６（ａ）の鉄板と相似形の鉄板を複数枚積層したものを示している。積層する方向は円環構造の径方向である。図３６（ｃ）にその拡大図を示す。この積層体で継鉄部２５１を構成するものとする。
【００９７】
図３７には、図３５で示した爪部と図３６で示した継鉄部を配置して一段分の固定子を得る構造を示す。図３７（ａ）には、図３５で示した爪磁極１２となる積層体を周方向に１０個配置する例を示す。保持板２０４には、その積層体の形状を高精度に位置決めして保持する溝が設けられている。この溝部に、積層体爪磁極２１２を配置することで、図３７（ｂ）に示す１段分片側固定子２０３を構成できる。さらに、図３７（ｃ）に示すように、一段分固定子２０７に、図３６で示した円環状に構成された継鉄部と円環状の巻線を配置することとする。図３７（ｃ）に示した状態で、図３７（ｂ）に示した１段分片側固定子を軸方向に向かい合わせるように配置することで、１段固定子が構成される。
【００９８】
図３８に一段分固定子２０７の外観を示す。保持板２０４で爪磁極２１２となる積層体が挟まれた構造となる。このため、機械的な強度は保持板の強度で決まる。図３８（ａ）には保持板の軸方向面が見えているが、その形状について説明する。保持板２０４の軸方向面には、少なくとも３箇所以上の周方向複数箇所にある相対的な位置関係の決まりを保って配置された位置決め溝２０６と位置決め突起２０５を配置する。図３８（ｂ）にその相対位置関係を示す。本実施例では２０極の２段３相モータを構成する場合の例を示している。ここに図示する溝と突起は、前述したとおり、固定子を軸方向に２段重ねて配置する場合に周方向に電気角で９０度ずつ（機械角で９度ずつ）固定子の位置がずれて配置されるようにすることでモータの固定子を構成する。このため、この例では、溝と突起の周方向の相対位置が９度ずれた関係となっている。また、軸方向で片側固定子２０３ａともう片方の固定子２０３ｂを組み合わせるので、その位置を考慮する必要がある。この例では、爪磁極の中心から９度、すなわち電気角で１周期の１／４の箇所が中心となって上下の突起，溝の位置関係が反転するので、位置決め溝２０６を爪磁極の中心から９度の位置とし、それから９度ずれた位置に突起を設ける構造としたのである。これを９０度ずつ等配した位置に同様の突起と溝を設けることで周方向の位置決めが可能となる。
【００９９】
図３９には、保持板２０４の断面形状の例を示す。保持板２０４は固定子となる積層鉄心群を保持するための溝のほかに円環状に構成された継鉄部２５１を保持するためのガイド部を有する。具体的には、保持板２０４を、軸方向には鉄心群の厚さよりも厚くなるように構成し、周方向には継鉄部２５１の外側径よりも大きい寸法を有する形状とすることで、継鉄部２５１が一意に位置決めされる。また、固定子コイル１４（２４）は内側から保持するガイド部を有する。具体的には、保持板２０４を、軸方向には鉄心群の厚さよりも厚くなるように構成し、周方向には固定子コイル１４（２４）の内側径よりも小さい寸法を有する形状とする。これにより、固定子コイル１４（２４）は継鉄部２５１とガイド部の間に一意に配置される。
【０１００】
図４０には、固定子を配置する例を示す。図３８で前述したとおり、保持板２０４の軸方向に設けた溝と突起を組み合わせることにより、その位置関係は一意に決定される。図４０に示す一段分固定子（Ａコア１０）の図示上面の位置決め突起２０５と位置決め溝２０６は、一段分固定子（Ｂコア２０）の下面の位置決め突起２０５と位置決め溝２０６とに合わさる。この溝と突起の組み合わせは周方向に４箇所配置されており、そのどれもが組み合わさって組み立てられる。これにより、軸方向に対して垂直な面上で、ＸＹ方向のどちらにも動かない状態で拘束されるため、一意に位置決めができるのである。一意に位置決めされた固定子は、爪の位置関係が図３８で示したようにその爪中心と爪中心が、電気角で９０度ずつ（示す例では２０極のため、機械的な角度で９度ずつ）ずれて配置される構造となっている。モータや発電機などの回転電機の固定子とするために内径、および外径面を加工することも可能である。保持板の位置決め用の突起と溝を利用して位置決めした状態で、旋盤などの工作機械によって内周面と外周面を円形で真円度の高い状態へと加工を行う。組み立てられた状態での内周面，外周面は、積層体の端面が周方向に多角形となるような形状となる。このため、円形の回転子を内周側に配置するときにギャップが不均一になり回転電機として磁束分布を満足しない場合がある。このようなときに、内径を切削加工，研削加工などにより予め加工することで、特性向上することが可能となる。もちろん加工しないで、特性を得られる場合においては、そのまま使用することも可能である。また、組み立てられた状態で、円周方向に円形となるよう配置するような場合もあり得る。加工寸法例としては、例えば内径側をφ１００mm±０.０１mmで加工することである。
【０１０１】
ところで、本実施例においても図１７に示したのと同様に、モータとしての組み立てが可能である。すなわち、本実施例においても、リング磁石回転子，かご型導体回転子，埋め込み磁石を有する回転子，磁石を有しない突極型回転子，磁気抵抗の異なるリラクタンス型回転子，ルンデル型回転子などを有するモータにおいて、コイルエンドが軸方向に存在しないことにより、軸方向に薄くコンパクトにモータを構成できる。
【０１０２】
図４１には、保持板２０４の構造を示す。保持板構造により、モータの生産性や、特性を向上できる。積層鉄心群を保持するための溝を有し、円環状に構成された継鉄部２５１を一意に位置決めして保持するための外側壁を有する構造となっている。さらに、外側壁と継鉄部２５１により固定子コイル１４（２４）を保持する。この保持板２０４の材質，製造方法は先述の実施例における保持板と同様である。
【実施例１６】
【０１０３】
図４１の保持板４にコイル２の口出し溝を設けた実施例を図４２，図４３に示す。以下に特に示す事項以外については、実施例１５と同様である。
【０１０４】
例えば発電機に適用した場合、Ｕ，Ｖ，Ｗ各相の固定子コイル１４（２４）に流れる電流を、図１１に示すような整流回路１１５に出力するために、各コイルの口出し線を固定子から出す必要がある。尚、モータの場合は、例えばインバータのＵ，Ｖ，Ｗの各アームにコイルを接続するための結線がこの口出し線に相当する。本実施例では、図４２，図４３のように、保持板２０４に固定子コイル１４（２４）の口出し溝２９１を設け、そこから固定子コイル１４（２４）の口出し線２９２を保持板２０４から導出する構造とした。尚、この溝の位置は、図４３に示すように爪磁極と爪磁極の間に設けることが好ましい。但し、この溝の数は図示した数に限られることなく、必要な口出し線２９２の数だけ設けても良い。また、口出し溝２９１は、溝ではなく孔や隙間であっても良い。また、口出し線２９２は、同一の口出し溝９１から複数導出されている必要はなく、いずれの口出し溝２９１から出ていても良い。
【実施例１７】
【０１０５】
次に実施例１５の構造の生産性を向上するための態様を示す。
【０１０６】
図４４（ａ）に、保持板の機能を有し、コイルを巻線保持するための機能を持つ巻線用ボビン２１３の斜視図を示す。（ｂ）には、（ａ）図で示したボビンの正面図，側面図を示す。正面図より、この巻線用ボビン２１３は、図４１で示した保持板と同様、積層鉄心群を保持するための溝を有している。また、この積層鉄心群を保持する溝は表面と裏面にそれぞれある。また、表面と裏面の積層鉄心群保持溝の周方向位置は、所定の角度ずれている。また、側面図，斜視図より、円環状の巻線を巻きまわすための溝を有していることがわかる。図４５には、巻線用ボビン２１３に固定子コイル１４（２４）を巻きまわした形状の断面状態がわかる図面を示す。円環状コイルが巻線用ボビンの内部に配置されていることがわかる。図４６（ａ）には、このボビンと積層鉄心群の組み合わせ構造をあらわす図面を示す。巻線用ボビン２１３は積層鉄心群を保持する溝に積層鉄心群を円周上に保持できることがわかる。図４６（ｂ）に、このボビンと積層鉄心群と円環状に構成された継鉄部の組み合わせ構造を示す。巻線用ボビン２１３の外周側に継鉄部を配置することが可能であるとわかる。組み立て後の形状を図４６（ｃ）示す。最終形状として、図３８（ａ）と同様な一段分固定子が得られていることがわかる。
【実施例１８】
【０１０７】
次に実施例１５の構造のモータ特性を向上するための態様を図４７に示す。以下に特に示す事項以外については、実施例１５と同様である。
【０１０８】
通常、クローポール型のモータの爪磁極形状は、爪先端が細くなる山形の形状を有する。これを実現するために、鉄板を打抜く際に、一枚ごと、または複数枚ごとに異なる形状で打抜きして積層することが考えられる。図４７には、その工法を用いて作成した爪磁極形状を示す。図３５（ａ）で示したような打抜き加工するブランクの形状を、爪磁極となる部分の高さ寸法を一枚ごとに変更して打抜きし、それを積層して積層鉄心群を形成し、図示の形状を得る。この爪形状のテーパ角度は、極数との関係で決まる。
【実施例１９】
【０１０９】
図４８に、誘起電圧のひずみを低減し、モータの効率を向上せしめる積層鉄心群の構成を示す。以下に特に示す事項以外については、実施例１５と同様である。
【０１１０】
モータの出力トルクは誘起電圧に比例するため、誘起電圧のひずみはモータの出力トルクの脈動の要因となり、モータの振動・騒音を発生する要因となる。そのため、誘起電圧はなるべく正弦波化することが望ましい。誘起電圧がひずむ要因の１つとして、漏れ磁束が上げられる。図４８（ａ）に示す漏れ磁束は、コイルに鎖交しないためモータ特性に寄与しなく、鉄心を磁気飽和させるのみであり、誘起電圧をひずませる要因となる。さらに、この漏れ磁束は積層鉄心群の積層方向に流れるため、積層鉄心内に渦電流を発生させ、モータの効率を低下させる。この漏れ磁束を低減せしめる構造が、図４８（ａ）に示す積層鉄心群の構造である。図４８（ａ）に示す積層鉄心群の構造は、２つの積層鉄心群により１つの極を構成している。すなわち、爪磁極の周方向中心にスリットが設けられた構造となっている。このような構成とすることで、漏れ磁束の磁路の磁気抵抗がスリットにより大きくなり、漏れ磁束が低減されることとなる。これにより、漏れ磁束のため磁気飽和していた鉄心の磁気飽和が緩和され、誘起電圧のひずみが低減される。図４８（ｂ）にスリットがある場合とない場合の誘起電圧波形の例を示す。これより、スリットにより誘起電圧のひずみが低減されていることがわかる。さらに、漏れ磁束に起因する渦電流損が低減され、モータの効率が向上される。
【実施例２０】
【０１１１】
図４９に、実施例１９において、生産性に適し、大型化に適した構成を示す。図４９に示す積層鉄心群の構造は、２つの積層鉄心群により１つの極を構成している。さらに継鉄部２５１は、周方向に複数個分割された構成となっている。図４９では、極の中心において継鉄部２５１が複数個に分割されている。すなわち、回転子から爪磁極より流入した磁束は、左右の継鉄部２５１へ流れ、周方向の隣の爪磁極２１２より回転子へ流出することとなる。このような構成とすることで、継鉄部２５１が円環状である場合と比べて、継鉄部２５１を積層する作業が簡単化され生産性が向上する。さらに継鉄部２５１が円環状の場合と比べて、継鉄部２５１を構成する作業が容易となる。図５０に継鉄部が分割された場合の保持板２０４の構造を示す。保持板２０４は、積層鉄心群を保持するための溝を有し、分割された継鉄部２５１を一意に位置決めして保持するための凹凸を有している。具体的には、外周壁２５８により分割された継鉄部２５１の径方向の位置が一意に定まり、周方向に複数配置された突起２５９により分割された継鉄部２５１の周方向位置が一意に定まる。これにより、分割された継鉄部が２５１一意に定まり、１段分片側固定子２０３が得られる。
【０１１２】
上記のいずれの実施例も、電力電機用，産業用，家電用，自動車用などに幅広く使用されるモータ，発電機などの回転電機に適用することが可能である。幅広く様々な分野に応用が期待でき、大きいものでは、風力発電機，自動車駆動用，発電用回転電機，産業用回転電機、中型機では、産業用，自動車用補機などで使用される回転電気、小さいものでは、家電用，ＯＡ用機器などに使用される回転電機への適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】本発明の実施例をなす回転電機の固定子の構造を示す。
【図２】図１のＡコアおよびＢコアの断面図を示す。
【図３】図１の例の回転子の構造を示す。
【図４】図３の回転子を図１の固定子に組み込んだ図を示す。
【図５】図４の部分断面図を示す。
【図６】図１の固定子の周方向展開図を示す。
【図７】図６を用いた磁束の流れの説明図を示す。
【図８】図１の例を発電機に適用した場合の発電機の断面図を示す。
【図９】図８の回転子の斜視図を示す。
【図１０】図８の部分断面図を示す。
【図１１】図８の回路図を示す。
【図１２】本発明の他の実施例をなす固定子鉄心群の構造を示す。
【図１３】本発明の実施例をなすクローポール型回転電機の一段分片側固定子の構造を示す。
【図１４】本発明の実施例をなすクローポール型回転電機一段分固定子の斜視図，正面図を示す。
【図１５】本発明の実施例をなす固定子の断面構造を示す。
【図１６】本発明の実施例をなす固定子の軸方向組み立て図を示す。
【図１７】本発明の実施例をなす固定子をモータに組み立てる構造を示す。
【図１８】本発明の実施例をなす保持板構造を示す。
【図１９】本発明の実施例をなす一段分片側固定子の形状及び、一段分片側固定子を得る方法を示す模式図。
【図２０】本発明の実施例をなす一段分固定子の形状及び、一段分固定子を得る方法を示す模式図。
【図２１】本発明の実施例をなす積層鉄心群固定子爪磁極がテーパ形状を有する場合の形状を示す。
【図２２】本発明の実施例をなす積層鉄心群を保持する機能を有し、コイル巻線の絶縁保護が可能なボビンの構造を示す斜視図および正面図，側面図である。
【図２３】図２２のボビンに巻線を施した状態を示す、一部断面を示した斜視図である。
【図２４】図２２のボビンに巻線を施したものに、本発明の実施例をなす積層鉄心群爪磁極を配置して組み立てる構造を説明する図面である。
【図２５】本発明の実施例をなす積層鉄心群爪磁極を折り曲げを用いない方法により得るための方法を説明する図面である。
【図２６】本発明の実施例をなす積層鉄心群爪磁極を別の製造方法により得るための方法を説明する図面である。
【図２７】本発明の実施例をなす積層鉄心群爪磁極の板間固定を溶接により行うための方法を説明する図面である。
【図２８】本発明の実施例をなす積層鉄心群爪磁極の板間固定をカシメにより行うための方法を説明する図面である。
【図２９】本発明の実施例をなす積層鉄心群爪磁極を板間固定をカシメするときに、渦電流が発生しない互い違いにカシメ締結する方法を説明する図面である。
【図３０】本発明の実施例をなす積層鉄心群爪磁極の板間固定をテーピング、接着などにより行うための方法を説明する図面である。
【図３１】本発明の実施例をなす積層鉄心群爪磁極の断面形状（特に内周部Ｒ）について説明する図面である。
【図３２】本発明の実施例をなす積層鉄心群爪磁極を用いて構成する車載用発電機の回転子構造（特に爪表面の溝形状）について説明する図面である。
【図３３】本発明の実施例をなす積層鉄心群爪磁極を用いて構成する車載用発電機の回転子爪表面の溝形状が特性に及ぼす影響を説明する図面である。
【図３４】本発明の実施例をなす積層鉄心群爪磁極を用いて構成する車載用発電機の回転子構造を説明する図面である。
【図３５】本発明の実施例をなす固定子鉄心群の構造を示す。
【図３６】本発明の実施例をなす円環状に構成された継鉄部の構造を示す。
【図３７】本発明の実施例をなすクローポール型回転電機の一段分片側固定子の構造を示す。
【図３８】本発明の実施例をなすクローポール型回転電機一段分固定子の斜視図，正面図を示す。
【図３９】本発明の実施例をなす固定子の断面構造を示す。
【図４０】本発明の実施例をなす固定子の軸方向組み立て図を示す。
【図４１】本発明の実施例をなす保持板構造を示す。
【図４２】本発明の実施例をなす保持板構造を示す。
【図４３】本発明の実施例をなす一段分固定子の斜視図を示す。
【図４４】本発明の実施例をなす積層鉄心群を保持する機能を有し、コイル巻線の絶縁保護が可能なボビンの構造を示す斜視図および正面図，側面図である。
【図４５】図４４のボビンに巻線を施した状態を示す、一部断面を示した斜視図である。
【図４６】図４４のボビンに巻線を施したものに、本発明の実施例をなす積層鉄心群爪磁極を配置して組み立てる構造を説明する図面である。
【図４７】本発明の実施例をなす積層鉄心群固定子爪磁極がテーパ形状を有する場合の形状を示す図面。
【図４８】本発明の実施例をなすクローポール型回転電機一相分固定子で、誘起電圧のひずみを低減する構造、及び誘起電圧のひずみを低減する構造の効果を表すグラフである。
【図４９】本発明の実施例をなす円環状の継鉄部を分割構造とした構造で、クローポール型回転電機の大型化を容易にする構造である。
【図５０】図４９の積層鉄心群と分割された継鉄部を保持する機能を有する保持板構造を示す。
【符号の説明】
【０１１４】
１  固定子
１０  Ａコア
１１，２１  コアバック
１２，１３，２２，２３  爪磁極
１４，２４  固定子コイル
２０  Ｂコア
１００  回転子
１０８  回転軸
１１２  回転子コア
１１２ａ，ｂ  爪磁極部
１２１，１２２  磁石
１３１  界磁コイル
【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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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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