(57)【要約】【課題】  効率が向上された回転電機を提供する。【解決手段】  クローポールモータを構成する爪磁極１２を例えば電磁鋼板，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とともに、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。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する。周方向に隣り合う鉄心は、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。【選択図】図１
2009027904.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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した爪磁極と、前記爪磁極の内側に巻回された固定子巻線と、を有し、前記固定子巻線の反爪磁極側に前記爪磁極同士の磁路が形成されている固定子と、
前記爪磁極と対抗した位置に回転自在に配置された回転子と、を有する回転電機。
【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３】
請求項２記載の回転電機であって、
前記積層鉄心群は、同一形状の打抜き鉄板で構成される回転電機。
【請求項４】
請求項２記載の回転電機であって、
前記積層鉄心群は、それぞれ爪部の形状が異なる打抜き鉄板を周方向に積層して構成され、爪磁極形状が、回転子側より見た場合、略台形、または略三角形のテーパ形状である回転電機。
【請求項５】
請求項２記載の回転電機であって、
前記積層鉄心群は、溶接によりそれぞれの鉄心が固定されている回転電機。
【請求項６】
請求項２記載の回転電機であって、
前記積層鉄心群は、カシメによってそれぞれの鉄心が締結されている回転電機。
【請求項７】
請求項２記載の回転電機であって、
前記積層鉄心群は、テーピング、または、接着などでそれぞれの鉄心が締結されている回転電機。
【請求項８】
請求項２記載の回転電機であって、
前記積層鉄心群は、鉄板を周方向に複数枚積層して構成されており、その積層された積層鉄心群は、曲げ加工して所定の形状に成形されている回転電機。
【請求項９】
請求項２記載の回転電機であって、
前記固定子の鉄心は、電磁鋼板，アモルファス，パーメンジュールなどの薄板状、リボン状材料であり、それらの材料を周方向に積層して構成されている回転電機。
【請求項１０】
請求項１記載の回転電機を有する車載用発電機。
【請求項１１】
請求項１記載の回転電機を有する車両駆動用回転機。
【請求項１２】
請求項１記載の回転電機を有する風力発電用発電機。
【請求項１３】
請求項１記載の回転電機の回転子にルンデル型爪磁極回転子を有する車両用発電用発電機。
【請求項１４】
請求項１記載の回転電機であって、
前記爪磁極は、軸方向線に対して、０度〜２０度のスキューが設けられている回転電機。
【請求項１５】
請求項１記載の回転電機であって、
前記爪磁極は、軸方向線に対して、５度〜２０度のスキューが設けられている回転電機。
【請求項１６】
請求項１記載の回転電機であって、
前記爪磁極は、軸方向線に対して、１５度〜２０度のスキューが設けられている回転電機。
【請求項１７】
請求項２記載の回転電機であって、
前記爪磁極間には空気が流通する隙間が設けられ、該隙間は、前記固定子鉄心の軸方向一端側から他端側に連続している回転電機。
【請求項１８】
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鉄心と前記固定子巻線とを備え、夫々の相の前記固定子巻線は、前記固定子爪磁極間の隙間を通して、前記固定子における軸方向一端側に延出されている回転電機。
【請求項１９】
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鉄心と前記固定子巻線とを備え、夫々の相における前記固定子爪磁極間の隙間には、連続して非磁性体が充填されて連結されている回転電機。
【請求項２０】
請求項１記載の回転電機であって、
前記回転子と前記固定子との間の隙間に軸方向に空気を流通させる通風手段を備えている回転電機。
【請求項２１】
請求項２記載の回転電機であって、
前記固定子は、３相の前記固定子鉄心と前記固定子巻線とを備え、前記固定子鉄心における相間の保持板の厚みを前記固定子鉄心の軸方向長さが０.０５〜０.２となるように構成した回転電機。
【請求項２２】
請求項２記載の回転電機であって、
前記固定子鉄心における相間の保持板の厚みを前記固定子鉄心の軸方向長さが０.０７〜０.１５となるように構成した回転電機。
【請求項２３】
請求項２記載の回転電機であって、
前記固定子鉄心における相間の保持板の厚みを前記固定子鉄心の軸方向長さが０.１〜０.１３となるように構成した回転電機。
【請求項２４】
請求項２記載の回転電機であって、
前記爪磁極の根元部は中間部に対して幅広に形成され、中間部は先端部よりも幅広に形成されており、前記中間部は、ほぼ一定幅に形成されている回転電機。
【請求項２５】
請求項２記載の回転電機であって、
前記回転子が前記固定子に対して相対回転を行う回転電機であって、界磁巻線と１２極〜２４極の磁極を有するランデル型の回転子と、該回転子の外周と対向する部位に設けられた固定子鉄心と、該固定子鉄心内に巻回される固定子巻線とから構成される固定子とを有し、前記固定子巻線は、前記回転子の外周側に環状に巻回されると共に、前記固定子鉄心は、前記回転子と対向する部位に軸方向両側から夫々が交互に延びる固定子爪磁極を有している回転電機。
【請求項２６】
請求項１記載の回転電機であって、
前記爪磁極数が１２〜２４極である回転電機。
【請求項２７】
請求項１記載の回転電機であって、
前記回転子の極数と前記固定子の爪磁極数が同じである回転電機。
【請求項２８】
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２９】
周方向に複数の爪形の磁極を有するクローポール型の回転電機であって、
一極対を構成する固定子が周方向に積層された積層鉄心群で構成され、隣り合う反対極となる一極対固定子コアと継鉄部で接続され、固定子鉄心群は固定子鉄心群の一部の形状を高精度に位置決めできるように保持する溝を有する保持板で保持されている回転電機。
【請求項３０】
請求項２９記載の回転電機であって、
前記固定子鉄心群とコイルで構成する一相分固定子は、軸方向２枚の保持板で挟み込まれている回転電機。
【請求項３１】
請求項２９記載の回転電機であって、
前記固定子鉄心群とコイルで構成する一相分固定子は、軸方向２枚の保持板で挟み込まれる構造であり、かつ、２枚の保持板には、軸方向に重ねて配置するときにその位置関係を拘束するための突起部、及びその突起と高精度に嵌合する溝部を有する回転電機。
【請求項３２】
請求項２９記載の回転電機であって、
前記固定子鉄心群とコイルで構成する固定子は、軸方向２枚の保持板で挟み込まれる構造であり、かつ、２枚の保持板には、固定子鉄心群の内側面よりも内側に突出する座面を設け、コイルを挟み込んだ場合に、その円環状コイルが、鉄心と接触することを防ぐ構造となっている回転電機。
【請求項３３】
請求項２９記載の回転電機であって、
前記固定子鉄心群で構成される１相分片側固定子は、金型内に積層鉄心群を保持して、射出成形，ダイキャスト成形などの方法を用いて、樹脂，アルミニウムなどの金属材料と積層鉄心群が一体成形されて構成されている回転電機。
【請求項３４】
請求項２９記載の回転電機であって、
前記固定子鉄心群とコイルで構成される１相分固定子は、金型内に積層鉄心群および、コイル，絶縁シートなどを保持して、射出成形などの方法を用いて、樹脂材料と積層鉄心群，コイル，絶縁物が一体成形されて構成されている回転電機。
【請求項３５】
請求項２記載の回転電機であって、
前記保持板は非磁性体である回転電機。
【請求項３６】
請求項２９記載の回転電機であって、
前記保持板は非導電体である回転電機。
【請求項３７】
周方向に複数の爪形の磁極を有するクローポール型回転電機であって、
一極対を構成する固定子が周方向に積層された積層鉄心群で構成され、隣り合う反対極となる一極対固定子コアと継鉄部で接続される構造のクローポール型回転電機において、固定子コイルを巻線するための円筒状のボビンを有し、そのボビンの外側面には、固定子鉄心群の一部の形状を高精度に位置決めできるように保持する溝を有する構造としたボビンとなっている回転電機。
【請求項３８】
請求項３７記載の回転電機であって、
前記ボビンは非磁性体である回転電機。
【請求項３９】
請求項３７記載の回転電機であって、
前記ボビンは非導電体である回転電機。
【請求項４０】
回転子が固定子に対して相対回転を行う回転電機であって、
界磁巻線と複数の回転子爪磁極を有するランデル型の回転子と、該回転子の外周と対向する部位に設けられた固定子鉄心と、該固定子鉄心内に巻回される固定子巻線とから構成される固定子とを有し、
前記固定子巻線は、前記回転子の外周側に環状に巻回されると共に、前記固定子鉄心は、前記回転子と対向する部位に軸方向両側から夫々が交互に延びる固定子爪磁極を有し、前記固定子爪磁極の軸方向略中心位置の幅／前記固定子爪磁極間の隙間の幅が０.０５〜０.３である回転電機。
【請求項４１】
請求項４０記載の回転電機であって、
前記固定子爪磁極の軸方向略中心位置の幅／前記固定子爪磁極間の隙間の幅が０.１〜０.２である回転電機。
【請求項４２】
請求項４０記載の回転電機であって、
前記回転子爪磁極の軸方向略中心位置の幅／前記回転子爪磁極間の隙間の幅が０.３〜０.６である回転電機。
【請求項４３】
請求項４０記載の回転電機であって、
前記回転子爪磁極の軸方向略中心位置の幅／前記回転子爪磁極間の隙間の幅が０.３５〜０.４５である回転電機。
【請求項４４】
リング状に巻回した固定子巻線と、
当該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した継鉄部と、
前記継鉄部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、前記継鉄部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、前記回転軸に対して周方向に鉄板を積層して構成し、前記継鉄部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継鉄部に接続された複数の爪磁極と、
前記固定子巻線，前記継鉄部、及び前記爪磁極を、前記回転軸の軸方向に相数分並設して構成される固定子と、
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、を有する回転電機。
【請求項４５】
請求項４４記載の回転電機であって、
前記固定子は、前記固定子巻線，前記継鉄部、及び前記爪磁極を保持する保持板を有する回転電機。
【請求項４６】
請求項４５記載の回転電機であって、
前記保持板は、他の保持板との間で、前記保持板が保持する巻線の相と前記他の保持板が保持する巻線の相との間の位相差分だけ周方向にオフセットして設けられ、当接する前記保持板と前記他の保持板の当接面には、当該オフセット分角度をずらした位置で互いに配置させるための溝および突起が設けられている回転電機。
【請求項４７】
請求項４５記載の回転電機であって、
前記保持板は、隣接する前記爪磁極同士の間に、前記固定子巻線の口出し線を導出する口出し口を設けた回転電機。
【請求項４８】
請求項４４記載の回転電機であって、
前記爪磁極は、前記回転子に対向する爪部の根元から先端に向けて所定の角度のテーパが形成されるように、軸方向の長さの異なる鋼板を積層して構成される回転電機。
【請求項４９】
請求項４４記載の回転電機であって、
前記爪磁極は、周方向に分離した２つの磁極で構成されている回転電機。
【請求項５０】
請求項４９記載の回転電機であって、
前記継鉄部は、前記爪磁極の分離箇所で分離しているとともに、前記爪磁極の分離した前記２つの磁極のうち一方の磁極と、当該２つの磁極で構成される爪磁極に対して前記一方の磁極側に隣接する前記爪磁極の２つの磁極のうち一方との間の磁気回路を構成するように設けられている回転電機。
【請求項５１】
リング状に巻回した第１の固定子巻線及び第２の固定子巻線と、
当該第１の固定子巻線及び第２の固定子巻線のそれぞれ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するとともに、軸方向に所定の距離だけ離れて互いに配置された第１の継鉄部及び第２の継鉄部と、
前記第１の継鉄部と前記第２の継鉄部の互いに外側の面に交互に設置され、前記継鉄部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、前記回転軸に対して周方向に鉄板を積層して構成された複数の外側爪磁極と、
隣接する前記外側爪磁極の間の位置に一つ置きに設けられ、前記回転軸に対して周方向に鉄板を積層して構成され、前記継鉄部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継鉄部に接続された複数の内側爪磁極と、
前記固定子巻線，前記継鉄部，前記外側爪磁極、及び前記内側爪磁極で構成される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、を有する回転電機。
【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】
従来技術では、コイル全体を磁性体で覆う構造とするためにインダクタンスが大きく、電流と電圧の位相差が大きくなり、回転電機としての効率の向上が望めない。
【０００５】
本発明の実施例をなす目的は、効率が向上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、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した爪磁極を有する固定子と、爪磁極と対抗した位置に回転自在に配置された回転子と、を有する回転電機である。
【０００７】
また、一極対を構成する固定子が周方向に積層された積層鉄心群で構成され、隣り合う反対極となる一極対固定子コアと継鉄部で接続され、固定子鉄心群は固定子鉄心群の一部の形状を高精度に位置決めできるように保持する溝，ガイド溝などの形状を有する保持板またはボビンで保持されている回転電機である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、効率が向上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】
【０００９】
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】
【００１０】
図１は、本発明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示す。その構造は、図１に示すようにクローポール型モータの固定子鉄心を積層した鉄系の鉄板で構成するものである。
【００１１】
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。また、そのひとつの爪磁極はそれぞれ２つの積層された鉄心群で構成されており、爪磁極の中心、またはどちらか一方に偏った部分でも良いが、爪磁極となる積層鉄心群の回転子側の周方向面が合わさるように配置する。また、その爪磁極を構成する２つの積層鉄心群は、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。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導電体を複数回巻きまわしたコイル２を配置し、前記積層鉄心群で構成される爪磁極と、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とで、固定子の軸方向に挟み込む構造とする。このコイルの周方向に、積層鉄心群で構成された爪磁極と反対極となる爪磁極を１極対として、複数（本実施例では８爪磁極対）の極対数を構成することにより、回転電機の１相分の固定子を構成できる。この固定子を軸方向に複数個（本実施例の図１では３個）配置することで、複数相（３相）を有する回転電機を構成する。このとき、軸方向に配置する１相分の固定子の相対位置関係は、３相回転電機であれば、電機角で１２０度ずつ、すなわち回転子側の一極対あたりの機械的な角度の１／３ずらして配置する必要がある。図示する１６極（８極対）の場合には、電気角の３６０度は、機械角の４５度に相当するので、電気角１２０度ずれることは、機械的な角度で１５度ずれることに相当する。
【００１２】
ここで、図示はしないが、２相回転電機であれば、電機角で９０度ずつ、すなわち回転子側の一極対あたりの機械的な角度の１／４ずらして配置する必要がある。また、固定子側をずらさないで配置した場合においては、回転子側の固定子に対応する部分の極をそれぞれ上記のように複数相回転電機を構成する角度に配置することでも実現できる。
【００１３】
図２には爪磁極を構成する積層鉄心群の構造を詳細に示す。図２（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２（ｂ）図には、図２（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２（ｃ）図は、図２（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１０ａと継鉄部１０ｂ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２（ｅ）図には、図２（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１０ａ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２（ｆ）は図２（ｅ）を積層された面に垂直の方向から見た図である。図２（ｄ）と比べると、その対称形状のものを爪部１０ａ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。
【００１４】
図３には、図２で示した爪部を配置して一相分の固定子を得る構造を示す。図３（ａ）には、図２で示した爪磁極１２となる積層体を周方向に８個配置する例を示す。保持板４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１２を配置することで、図３（ｂ）に示す１相分片側固定子３を構成できる。一相分固定子７には、図３（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３（ｃ）に示した状態の１相分片側固定子３と、図３（ｂ）のコイルの配置されて無い一相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相固定子を構成できる。
【００１５】
図４に一相分固定子７の外観を示す。保持板４で爪磁極１２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４（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４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６と位置決め突起５を配置する。図４（ｂ）にその相対位置関係を示す。本実施例では１６極の三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、３相モータの１相分の固定子を軸方向に３段重ねて配置する場合に周方向に電気角で１２０度ずつ（機械角で１５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三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１５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３ａともう片方の固定子３ｂを組合わせるので、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６を爪磁極の中心から１１.２５度の位置とし、それから１５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。
【００１６】
図５には、保持板の断面形状の例を示す。保持板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コイルを保持するためのガイド部を有する。すなわち、コイルと鉄心は接触しないようにする必要があるため、鉄心とコイル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、コイルが配置できる寸法とすることで、コイル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。
【００１７】
図６には、３相分固定子８を配置する例を示す。図４で前述したとおり、保持板４の軸方向に設けた溝と突起を組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６に示す一相分固定子７Ｗの図示上面の位置決め突起５と位置決め溝７は、一相分固定子７Ｖの下面の位置決め突起５と位置決め溝６とに合わさる。この溝と突起の組合わせは周方向に４箇所配置されており、そのどれもが組合わさって組立てられる。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。同様に、一相分固定子７Ｖと一相分固定子７Ｕも同様の関係となっていることから、一意に位置決めされる。図７に組立てられた固定子を示す。図６のように一意に位置決めされた固定子は、爪の位置関係が図１で示したようにその爪中心と爪中心が、電気角で１２０度ずつ（示す例では１６極のため、機械的な角度で１５度ずつ）ずれて配置される構造となっている。図８には、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したものを示す。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。組立てられた状態での内周面，外周面は、図４（ｂ）に示したとおり、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になどには、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。図８に示した例では加工を施す場合であり、内径側はφ１００mm±０.０１mmで加工し、外径側もφ１３０mmの円形に加工した例を示した。
【００１８】
図９には、回転電機としての一例としてモータの組立図および、組立後のモータ２１の外観を示す。前述の三相分固定子８の内側に、たとえばリング状の永久磁石２０、および、軸受け１９ａ，１９ｂを有する回転子を配置する。この例では、永久磁石２０は軸方向３つに分割され、その間に磁気的な磁気絶縁カラー１７を施している。これは磁気的に軸方向の固定子と回転子の関係を同一にする目的である。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１１と後端側エンドブラケット１４（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１６で軸方向に締結固定する。この構造でモータ２１としての完成となり、図示の組立後形状のようになる。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。
【００１９】
図９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。
【００２０】
図１０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１０（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１０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１０（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。組立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２】
【００２１】
次に本発明の実施例をなす固定子を得るための別の実施形態を示す。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。
【００２２】
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立てする構造であった。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１１に一相分片側固定子３の形状を示す。図１１（ａ）には、図３（ｂ）と同様の形状を示す。図１１（ｂ）は、固定子鉄心群のコイル組込み面を保持板部３０ｂ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１１（ｃ）に示す。図１１（ｃ）は金型の模式図を示す。ベースとなる下側金型３１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）３３を有する上側金型３２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１２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相分片側固定子３が構成できる。金型の空間形状を変更することで、図１１（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相分片側固定子３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る。
【実施例３】
【００２３】
次に一相分固定子７を得る方法としての別の実施形態を示す。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。
【００２４】
図１２には、図４（ａ）で示した一相分固定子７を示す。図１２（ａ）は、図４と同様の形状を示す。図１２（ｂ）は、（ａ）と同様に積層鉄心群の周囲に保持板部３０を有する形状となっているが、この保持板部３０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立てして最終形状を得たが、本実施例では、実施例２と同様、射出成形金型により一体の固定子を得る。図１２（ｃ）には、その製造方法の模式図を示した。
【００２５】
ベースとなる下側金型３１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１２（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３５を介して円環状の巻線２を配置し、更に絶縁用シート３５を介して、反対極を構成する爪磁極１２の鉄心群を位置決め組立てする。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３２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１２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３０が樹脂として一体となった一相分固定子７が構成できる。金型の空間形状を変更することで、図１２（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３０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、第２の実施例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４】
【００２６】
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。
【００２７】
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１３には、その工法を用いて作成した爪磁極形状を示す。図２（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。図１４には、爪形状と、隣り合う爪磁極との爪間ギャップ寸法とモータとの特性を示す。図１４（ａ）には、爪形状を平面状に投影した図面を示す。爪のスキュー（テーパ）角度を一定として、爪の平均幅Ｂｓに対する隣り合う爪磁極との爪間ギャップ寸法Ｇｓを変化させたときのモータの主要特性のひとつである誘起電圧との関係を図１４（ｂ）に示す。Ｇｓ／Ｂｓを横軸とし、誘起電圧を縦軸にして評価した結果、Ｇｓ／Ｂｓ＝０.１で誘起電圧は最大となり、その後、徐々に減少していく関係にある。また、図１４（ｃ）には、横軸は（ｂ）図と同一で縦軸に出力電流をプロットしたものを示す。６０００回転／minの時は、Ｇｓ／Ｂｓ＝０.６で最大となり、１８００回転／minの時は、Ｇｓ／Ｂｓ＝０.４で最大となることがわかった。
【００２８】
しかしながら、インダクタンスが出力電流に関係するため、インダクタンスと固定子爪磁極間ギャップ比率（Ｇｓ／Ｂｓ）の関係を考慮する必要がある。１相の固定子巻線のインダクタンス（Ｈ）をＬ、磁極間の対向する面積（mm2）をＳとすると、インダクタンスと固定子爪磁極間ギャップ比率（Ｇｓ／Ｂｓ）の関係は、式（１）となり、この式（１）から固定子爪磁極間ギャップ比率（Ｇｓ／Ｂｓ）が狭くなるとインダクタンスが増加することがわかる。
【００２９】
【数１】
2009027904.tif 000003
【００３０】
また、１相の出力電流（Ａ）をＩ、１相の無負荷誘起電圧（Ｖ）をＥ0、バッテリー電圧（Ｖ）をＶｂ、１相の電機子抵抗（Ω）をｒ、回転子の角速度（rad／ｓ）をω、１相の出力電流は、式（２）で表される。この式（２）によれば、１相の出力電流は、インダクタンスと角速度の積に反比例することがわかる。このため、固定子爪磁極１７ａ−２の間の隙間Ｇｓと出力電流の関係は、回転子の回転数によって変動することから、高速で回転子が回転している状態と、低速で回転子が回転している状態を考慮する必要がある。
【００３１】
【数２】
2009027904.tif 000004
【００３２】
図１４（ｃ）には、回転子１２が６０００ｒ／minで回転している状態と、回転子１２が１８００ｒ／minで回転している状態の固定子爪磁極間ギャップ比率（Ｇｓ／Ｂｓ）と出力電流の関係を示している。この図１４（ｃ）によれば、両回転域でバランスのとれた固定子爪磁極間ギャップ比率（Ｇｓ／Ｂｓ）は、０.２〜０.８が適している。
【００３３】
以上のことから、図１４（ｂ）における最適範囲と図１４（ｃ）における最適範囲を考慮すると固定子爪磁極間ギャップ比率（Ｇｓ／Ｂｓ）が０.１〜０.３とすると大きな誘起電圧が得られ、かつ、回転子の回転域によってバランスのとれた出力電流が得られる。特に固定子爪磁極間ギャップ比率（Ｇｓ／Ｂｓ）をほぼ０.２とすると最も望ましい特性が得られる。
【００３４】
図１５（ａ）は、固定子爪磁極を示す図である。図１５（ｂ）は、固定子爪磁極のスキュー角度と誘起電圧との関係を示したグラフである。図１５（ｃ）は、固定子爪磁極のスキュー角度とリップル電圧との関係を示したグラフである。
【００３５】
図１５（ｂ）に示すように、固定子７における固定子爪磁極１２のスキュー角度θ１とを変更することによって、出力される誘起電圧に変化が生じることがわかった。尚、図１５（ｂ）は、固定子爪磁極１２の周方向幅Ｂｓ及び固定子爪磁極２間の隙間Ｇｓを一定とし、回転子は変更していない。
【００３６】
図１５（ｂ）によれば固定子爪磁極１２のスキュー角度θ１を０度〜３８度とすることで必要な誘起電圧を出力することができる。特に誘起電圧は、スキュー角度θ１が２５度付近でピークとなり、２５度付近からスキュー角度θ１を大きくしても、小さくしても誘起電圧は下がる傾向を示す。このため、図１５（ｂ）から明らかなようにスキュー角度θ１を１５度〜２８度とすることで、より大きな電圧を誘起させることができる。
【００３７】
また、図１５（ｃ）によれば固定子爪磁極１２のスキュー角度θ１が１０度以上となるとリップル電圧が小さくなる傾向を示す。
【００３８】
以上のことから、本実施例では、固定子爪磁極１２のスキュー角度θ１を１０度〜３８度とすることで必要な誘起電圧を出力することができ、特にスキュー角度θ１を１０度〜２８度とするとよい。
【実施例５】
【００３９】
続いて、爪磁極を有するクローポール型回転電機のコギングトルク低減に関する実施例を示す。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。
【００４０】
図１６には、コギングトルクを低減する為の、３２極の場合の爪磁極の配置例を示した。コギングトルクは、三相モータのコギングトルクの主成分である六次成分のコギングトルクが主に発生している。この三相モータに発生するトルクを数式で表すとモータ１相分のトルクは（３）式で与えられる。
【００４１】
【数３】
2009027904.tif 000005
（Ｔm：トルク，ｒ：空隙中央半径，Ｌｇ：積厚，α：ステータ極孤率，ｐ：極対数      ，γ：相対変位率，Ｂn：基本波磁束密度波高値、βk：ｋ番目の鉄心角度）
（３）式より三相モータの各相のコギングトルクは（４）式で与えられ、（４）式より各相の高調波成分の計算を行うと表１の結果となる。
【００４２】
【数４】
2009027904.tif 000006
【００４３】
【表１】
2009027904.tif 000007
【００４４】
表１から、ｎ＝１，２，４では三相の合計が零となるためトルクは発生せず、ｎ＝３で発生する形となり、６次のコギングトルクのみが発生することになる。そのため、コギングトルクを零とするためにはｎ＝３のトルク成分、すなわち（３）式を零にする必要がある。
【００４５】
ここで、（３）式を零とするには以下の２つの方法がある。
（１）sin（ｎαπ）を零にする。
【００４６】
この方法ではα＝１／ｎにしなければならないので、磁極が細くなる。
（２）Σ全体を零にする。
【００４７】
この方法では群の数をｄとすると、ｑ＝ｐ／ｄ個のベクトルが２π内に均等に並べばよい。そのため、βk+1−βk＝β0−Δβとして、Δβは（５）式で与えられる。
【００４８】
【数５】
2009027904.tif 000008
【００４９】
このようにトルクの係数を零とするために歯の並びに与える角度△βをバーニア歯ピッチと呼ぶ。対象機の極数は３２Ｐのため、通常の歯ピッチは、β0＝２π／１６＝２２.５°である。これを２群，４群でバーニア歯ピッチにした場合の形状を図１６に示す。６次のコギングトルクを低減するためには、図のように歯ピッチを設定すれば理論上はコギングトルクが低減可能となる。
【実施例６】
【００５０】
次に別の形態によるコギングトルクの低減方法を示す。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。
【００５１】
図１７（ａ）には、爪磁極を積層鉄心で構成した形状を示している。この形状は、図２（ｅ）で示した形状を軸方向に対象形状としたものを一体とした形状である。この爪磁極形状のものを複数個を１セットとして、図１７（ｂ）に示すように円周上に配置し、その鉄心を囲うように円環状コイル２を施す図１７（ｂ）の例では、２セットの爪磁極の周囲に、巻線を巻きまわす構造を示しており、これと反対極の爪磁極を被せる形で配置することによって一相分固定子７を構成する。図１７（ｃ）には、固定子全体図を示す。（ｂ）図の一相分固定子７を周方向に３個配置することで、３相回転電機の固定子を構成することができる。このとき、その配置関係は、図示のように、周方向に均等配置では無く、１２０度均等配置から、角度α（電気角１２０度）をずらして配置した関係とする必要がある。角度αは、回転子の極数で決まり、例えば１６極の場合は、前述した理由により機械角度で１５度となる。本実施例では、コイル数を３個に設定したものを図示したが、爪磁極数によっては、６コイル，９コイルなど、３の倍数のコイルを有する形に設定可能である。また、６コイルとした場合においては、３個ずつの組合わせの配置を電気角で３０度ずつづらして配置することにより、コギングトルクの低減が可能とできる。また、この構造は、３相回転電機を軸方向に２段の固定子で構成できるため、薄形の回転電機を供給することが可能である。
【実施例７】
【００５２】
図１８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。
【００５３】
図１８（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１３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１３は、図１０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１９には、巻線用ボビン１３に円環状コイル２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６回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２０（ａ）には、このボビンと積層鉄心群の組合わせ構造をあらわす図面を示す。巻線用ボビン１３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２０（ｂ）には、組立後の形状を示す。最終形状として、図４（ａ）と同様な一相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８】
【００５４】
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。
【００５５】
図２１には、積層鉄心群を簡易的に得る構造の一例を示す。図２１（ａ）は、図２（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３６ａ、兼、突起３６ｂを有する。図２１（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２１（ｂ）の積層鉄心群を得ることは容易である。図２１（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２１（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２に示したように、曲げ成形を行って図２（ｃ）のような形状としなくても、図２１（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９】
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
図２２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２２（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２（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２２（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２２（ｃ）は、図２２（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２２（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２２（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２２（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２２（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２２（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１０】
【００５９】
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。
【００６０】
図２３には、溶接によって積層鉄心群を固定する方法を示す。図２３（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２３（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２３（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。
【００６１】
図２４には、カシメを施して積層鉄心群を締結する例を示す。図２４（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２４（ｂ）には、図２３（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２４（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。図２５にカシメを一枚おきに繋ぐ方式について説明する。図２５（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３６ａ，突起３６ｂ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２５（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。
【００６２】
図２６には更に別の締結方法を示す。図２６（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２６（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。
【００６３】
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２５，図２６に示したように複数枚を締結するものとする。
【実施例１１】
【００６４】
他の実施例を図２７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。
【００６５】
図２７（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２７（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。
【００６６】
図２７（ａ）には、積層鉄心群のブランク形状内面における半径Ｒ１を円環状コイル２（固定子巻線）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１と円環状コイル２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。
【００６７】
図２７（ｂ）には、円環状コイル２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１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１２】
【００６８】
次に他の実施例を図２８及び図２９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。
【００６９】
図２８（ａ）は、本実施例における回転子の斜視図である。図２８（ｂ）〜図２８（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２９（ａ）は、回転子爪磁極の軸方向断面図である。図２９（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２９（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。
【００７０】
固定子鉄心１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４２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４２の外表面を周回するように流れる。本実施例では、図２８（ａ）に示すように回転子爪磁極４２の外表面に周方向に延びる複数のグルーブ溝４５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４２の外表面に複数のグルーブ溝４５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。
【００７１】
図２８（ｂ）（ｃ）には、様々な溝断面の形状を示している。図２８（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２８（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。
【００７２】
次に図２９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２９（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２９（ｂ）に示す。図２９（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。
【００７３】
図２９（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２９（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１３】
【００７４】
次に他の実施例を図３０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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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１４】
【００７９】
本発明を用いた発電機システムの実施形態を図３１〜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。
【００８０】
図３１は、車両用交流発電機の側面断面図である。図３２は、車両用交流発電機の回転子である。図３３は、車両用交流発電機を部分的に断面とした斜視図である。図３４は、車載用発電機の回路図である。
【００８１】
図３１に示す本実施例の車両用交流発電機は、図３１中左側に配置されるフロントブラケット１０１と図３１中左側に配置されるリアブラケット１０２とを有しており、夫々のブラケットは、内部に収容空間を有する有底筒状、つまり、椀形状を呈しているが、これらのフロントブラケット１０１及びリアブラケット１０２の内周側と外周側には、図３３に示すように空気が流通するための複数の風穴１０３が開口している。
【００８２】
フロントブラケット１０１の径方向外周側部分の肉厚は、リアブラケット１０２側を肉厚Ａとし、底面側を肉厚ＢとするとＡ＞Ｂの関係となっている。また、リアブラケット１０２側の端部外周にはリアブラケット１０２が嵌合可能な環状の段差からなる嵌合部が形成されている。更にフロントブラケット１０１の軸方向端面側部分の肉厚Ｃは、肉厚Ａ＞肉厚Ｃ＞肉厚Ｂの関係となっている。
【００８３】
また、リアブラケット１０２の径方向外周側部分においてもフロントブラケット１０１と同様にフロントブラケット１０１側の肉厚Ｄ＜底部側の肉厚Ｅの関係となっていると共に、この肉厚Ｄ部分の端部内周には、フロントブラケット１０１の段差部が嵌合可能な環状の段差からなる嵌合部が形成されている。尚、リアブラケット１０２の厚肉Ｅ部分は、フロントブラケット１０１の肉厚Ｂよりも厚肉となっている。
【００８４】
フロントブラケット１０１及びリアブラケット１０２には、夫々、固定穴が開口する固定部１０４が径方向外周側に突出して一体に設けられており、これらの固定部１０４が図示しないボルトによって車両に取り付けられる。また、フロントブラケット１０１及びリアブラケット１０２は、アルミニウム合金によって成形されており、成形方法としてはダイキャストが用いられる。
【００８５】
リアブラケット１０２の軸方向端には、夫々のブラケットよりも薄肉のリアカバー１０５が取り付けられており、このリアカバー１０５は、夫々のブラケット同様、内部に収容空間を有する有底筒状、つまり、椀形状を呈している。このリアカバー１０５にも空気が流通するための風穴１０３が内周側や外周側に複数開口している。また、リアカバー１０５の外周側には、バッテリー１２２に接続されるターミナル１０６が取り付けられている。尚、リアカバー１０５は、樹脂製、もしくは、アルミニウム合金製である。
【００８６】
フロントブラケット１０１及びリアブラケット１０２の軸方向外端部における径方向略中心位置には、夫々、軸受としてのボールベアリング１０７ａ，１０７ｂが取り付けられているが、フロントブラケット１０１に取り付けられるボールベアリング１０７ａは、リアブラケット１０２に取り付けられるボールベアリング１０７ｂよりも外径の大きなものが用いられている。
【００８７】
これらのボールベアリング１０７ａ，１０７ｂの内輪には、シャフト１０８が挿通され、このシャフト１０８はフロントブラケット１０１及びリアブラケット１０２に対して相対回転自在に支持されている。
【００８８】
また、シャフト１０８のフロントブラケット１０１側端には、回転伝達部材としてのプーリ１０９がボルトによって一体回転するように固定されており、このプーリ１０９には、図外のエンジンの回転が伝達されるクランクプーリから無端伝達帯としてのベルトによって回転が伝達される。このためシャフト１０８は、エンジンの回転数とプーリ１０９とクランクプーリのプーリ比に比例して回転する。
【００８９】
更にシャフト１０８のリアブラケット１０２側の端部には、シャフト１０８と一体に回転するよう２つのスリップリング１１０が取り付けられており、夫々のスリップリング１１０に押付けられた状態で摺動する２つのブラシ１１１を介して電力が供給されるようになっている。
【００９０】
シャフト１０８の回転軸方向の略中央部には、磁性材料にて成形されたフロント側ロータ部材１１２Ｆ，リヤ側ロータ部材１１２Ｒがシャフト１０８と一体に回転するよう別々にセレーション結合されており、また、フロント側ロータ部材１１２Ｆ，リヤ側ロータ部材１１２Ｒは、軸方向に向かい合って当接した状態で軸方向の移動が規制されるべく、夫々のロータ部材１１２Ｆ，１１２Ｒの外側端をシャフト１０８に形成した環状溝１０８ａ内に塑性流動させている。このようにシャフト８に固定されたフロント側ロータ部材１１２Ｆ，リヤ側ロータ部材１１２Ｒによって回転子としてのロータ１１２が構成される。
【００９１】
このロータ１１２の回転軸方向における両端面には、外周側に複数の羽根を有する通風手段としての板状のファン１１３Ｆ，１１３Ｒが取り付けられており、ロータ１１２と一体的に回転する。これらのファン１１３Ｆ，１１３Ｒは、回転することによる遠心力によって、内周側から外周側に空気を流通させるようになっている。尚、フロントブラケット１０１側のフロントファン１１３Ｆは、リアブラケット１０２側のリアファン１１３Ｒよりも羽根が小さく、流通させる空気の流量もフロントファン１１３Ｆは、リアファン１１３Ｒよりも少ない。
【００９２】
フロント側ロータ部材１１２Ｆ，リヤ側ロータ部材１１２Ｒは、内周側に位置する軸部１１２ａと、外周側に位置する径方向断面がＬ字形状の複数の回転子爪磁極１１２ｂとからなり、両ロータ部材１１２Ｆ，１１２Ｒの軸部１１２ａの軸方向端部同士が向かい合って当接することでランデル型鉄心が構成される。軸部１１２ａ外周と回転子爪磁極１１２ｂ内周間には、界磁巻線１１４が回転軸周りに巻装され、この界磁巻線１１４の両端は、シャフト１０８に沿って延出して前述のスリップリング１１０に夫々接続されている。このため、ブラシ１１１からスリップリング１１０を介して供給される直流電流は、界磁巻線１１４を流れ、それに伴いロータ１１２が磁化され、界磁巻線１１４周りを周回するようロータ１１２に磁路が形成される。尚、界磁巻線１４に供給される電流は、車両のバッテリー電圧より発電電圧が高くなったときに発電を開始するように、バッテリー１２２の状態に応じて制御されるが、発電電圧を調整するための電圧制御回路としてのＩＣレギュレータ（図示せず）はリアカバー１０５の内部に配置された後述する整流回路１１５に内蔵され、ターミナル１０６の端子電圧が常に一定電圧となるように制御している。
【００９３】
また、フロントブラケット１０１におけるの肉厚Ａ部分と肉厚Ｂ部分との間、及び、リアブラケット１０２における肉厚Ｄ部分と肉厚Ｅ部分との間に設けられた互いの段差には、フロントブラケット１０１側からＵ相，Ｖ相，Ｗ相の順に配置された３相の固定子１１７が挟持固定されている。尚、Ｕ相の固定子１１７Ｕ及びＶ相の固定子１１７Ｖは、フロントブラケット１０１の内周に全ての部分が収容されており、Ｗ相の固定子１１７Ｗは、一部がフロントブラケット１０１の内周に収容され、その他の部分はリアブラケット１０２の内周に収容されていることから、固定子１１７全体としては、フロントブラケット１０１との接触面積の方がリアブラケット１０２との接触面積より大きくなる。この固定子１１７の各相間には、非磁性体の連結板１１８が設けられており、この連結板１１８によって磁気絶縁されている。このように固定子１１７は、内周がロータ１１２の回転子爪磁極１１２ｂの外周とわずかな隙間を介して対向するようになる。
【００９４】
また、固定子１１７における１つの相は、磁性材料からなる固定子鉄心１１７ａと、その内部に固定子鉄心１１７ａに沿って周方向に環状に巻回された固定子巻線１１７ｂとによって構成されており、夫々の相における固定子巻線１１７ｂは、リアカバー１０５内に取り付けられた整流回路１１５に接続されている。更に、この整流回路１１５は、ターミナル１０６を介してバッテリー１２２と接続している。
【００９５】
尚、図３４に示すように整流回路１１５は、複数のダイオード１５０で構成されており、これらのダイオード１５０に関しては、独立した３相コイル１１７ｂを構成しているため６個のダイオード１５０で全波整流する構成となっている。また、固定子巻線の接続は、デルタ結線でもスター結線のどちらでも採用できる。
【００９６】
次に図３２に基づいて、回転子としてのロータ１１２の詳細について説明する。図３２に示すようにロータ１１２を構成するフロント側ロータ部材１１２Ｆ，リヤ側ロータ部材１１２Ｒは、軸部１１２ａの軸方向外側端から径方向断面Ｌ字形状の回転子爪磁極１１２ｂが周方向に複数、具体的には８つずつ設けられており、フロント側ロータ部材１１２Ｆとリヤ側ロータ部材１１２Ｒから延びる夫々の回転子爪磁極１１２ｂが周方向に交互に配置されるので、回転子爪磁極１１２ｂを全て合わせると１６つの回転子爪磁極１１２ｂから構成されている。つまり、本実施例におけるロータ１１２の磁極数は、１６極となる。
【００９７】
これらの回転子爪磁極１１２ｂは、図３２に示すように軸部１１２ａに位置する根元部１１２ｂ−１の周方向幅Ａ′より、先端部１１２ｂ−２の周方向幅Ｂ′の方が小さい。つまり、先細りテーパ形状となるような略台形状を呈している。また、図３２に示すように回転子爪磁極１１２ｂの径方向幅は、先端に向かって幅狭となるように内周側が傾斜している。
【００９８】
このように形成されたフロント側ロータ部材１１２Ｆ，リヤ側ロータ部材１１２Ｒは、間に界磁巻線１１４を配置して、夫々の回転子爪磁極１１２ｂが周方向に交互に位置するように軸部１１２ａ端同士が当接した状態でシャフト１０８に固定される。
【００９９】
また、フロント側ロータ部材１１２Ｆ，リヤ側ロータ部材１１２Ｒの軸方向外側端には、夫々、フロントファン１１３Ｆとリアファン１１３Ｒが溶接等によって取り付けられる。このフロントファン１１３Ｆ及びリアファン１１３Ｒは、ロータ１１２の回転により中心方向に空気が流通されるよう対称的なファンの配置となっている。フロントファン１１３Ｆを例にとって説明とすると周方向に複数の突起が形成された金属板の突起部分における周方向一側をプレスにて略円弧状、かつ、略垂直に折り曲げて、半径方向に対して傾斜する傾斜面を有する羽根が一体成形されている。このように成形されたフロントファン１１３Ｆとリアファン１１３Ｒは、フロント側ロータ部材１１２Ｆとリヤ側ロータ部材１１２Ｒの軸方向外側端に溶接等によって一体的に固定される。以上、説明したフロントファン１１３Ｆとリアファン１１３Ｒ及び回転子としてのロータ１１２により通風手段が構成される。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。これらの回転機は、ほとんどが巻き線と鉄心で構成され、巻き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。これらのモータは、固定子、または回転子を鉄などの強磁性体の鉄心で構成し、その鉄心に設けたスロットと呼ばれる溝に巻き線を施すことで構成される。通常、鉄心には電磁鋼板などの鉄損の少ない薄手の鉄板の表面に絶縁コーティングしたものを複数枚積み重ねて鉄心を構成する。これは、巻き線や磁石の磁束が変化するのに伴って発生する渦電流を抑えるためである。一般的にモータは高効率であることが望まれており、これらの構造のモータでは、銅損と鉄損を低減することで高効率化が達成できる。銅損は、コイルの抵抗をいかに小さくするかがポイントであり、鉄心のスロット内の巻き線（導体）の割合（占積率）を高くすることと、コイルエンドと呼ばれる鉄心の積層方向ではみだした部分を小さくすることが銅損の低減につながる。鉄損は、鉄板などのヒステリシス損と渦電流損を小さくすることが必要である。
【０１０２】
銅損，鉄損を低減してモータを小型化する構造としては、コイルエンドを軸方向になくすとともに占積率も同時に向上し、高密度で高抵抗の特性を有する圧粉磁心を鉄心に採用してモータの鉄損も低減するモータ構造がある。このモータ構造では、固定子鉄心の軸方向にコイルエンド有さないために小型化も図れるとされている。図３５にそのモータ構造を示す。このモータは図３５（ａ）に示すように周方向に複数の爪磁極を有する固定子コア２０１で円環状に巻かれたコイル２０２を挟み込んで固定子の１相分が構成される。この爪磁極の構成では、図３５（ｂ）に示すように円環状コイルに交流（向きの異なる）電流がながれることにより、その電流の周囲には、電流の向きに応じて磁束が発生し、爪磁極が電磁石として磁化される。このことを利用して爪磁極コアを固定子として利用するクローポール型モータでは、図示のように、コイルの周囲を回るように三次元的に磁束の流れが構成される。従来、このクローポール型のモータは、鉄板などを折り曲げて爪磁極を構成するが、鉄板で構成する場合には、回転子側から水平方向に流入する磁束の影響により、渦電流が発生するため、高い周波数域では駆動できない問題がある。そこで、渦電流の発生の無い圧粉磁心をコアの部材とすることにより、渦電流の低減を実現し、モータの小形化を実現している。しかし、圧粉磁心で構成するがゆえの問題も多い。
【０１０３】
ひとつには、圧粉磁心を用いるために、大型化が困難であることである。圧粉磁心は、絶縁皮膜の施された鉄粉を非常に高圧力で押し固める方法で製造される。このときの圧力は、密度７.４Ｍｇ／ｍ3の成形体を得るのに１Ｇｐａと非常に大きい。これからわかるとおり、１００cm2程度の面積を持つ成形体を得るためのプレスは、１０００tonにもなり、大きいものを作ることが困難であることがわかる。
【０１０４】
また、そのような製造方法であるがゆえに、得られた成形体は非常に強度が低いという問題がある。圧縮成形されただけの成形体で、曲げ強度が最大でも１５０Ｍｐａ程度の強度しかないため、鉄心だけの強度ではモータの強度メンバとしては不十分なため、モールドなどの強度向上策が必要であった。
【０１０５】
さらに、この圧粉磁心は錆びやすいという性質も有しているために、自動車用など、塩水，泥水などにさらされる過酷な環境下で使用される用途には不向きであるなどの欠点を多く有している。
【０１０６】
また、設計的な制限事項としては、そのモータ構造より、コイルのインダクタンスが大きくなるという問題がある。コイル全体を磁性体で覆う構造とするために、どうしてもインダクタンスが大きくなってしまうのである。インダクタンスが大きくなると、電流と電圧の位相差が大きくなりモータや発電機の主要特性である力率を低下させる。また、電気的な時定数も大きくなるので制御性に欠けるといった特性上の問題が発生する。
【０１０７】
さらに圧粉磁心は、電磁鋼板（例えばＪＩＳ規格の５０Ａ１３００，５０Ａ８００など）や、冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ），構造用軟鉄（Ｓ４５Ｃ）などに比べて磁気特性が悪いという問題もある。それぞれの磁性材料の磁気特性を図３６に示す。図３６は直流磁化特性を示している。横軸は各磁性材料に与える磁界の強さＨ（Ａ／ｍ）であり、縦軸は、その磁界を与えた時の磁性材料の磁束密度Ｂ（Ｔ）を示している。図示のとおり、圧粉磁心は他の鉄系材料に比べて磁界を与えた時の磁束密度が低いことがわかる。横軸は、対数目盛りで示しており、非常に大きな差が確認できる。このことから、圧粉磁心を鉄心の材料として使用したモータは同一の磁束密度を得るためには入力である電流を多く必要とすることがわかる。このことからは、モータや発電機などでクローポール型の固定子を採用する場合には、鉄系の材料の方が好ましいのであるが、前述したように、鉄系磁性材料の折り曲げによる構成は、高周波数帯域では、この磁気特性による入力低減分よりも渦電流損失が非常に大きくなるため、通常のモータや発電機には使用されていない。
【０１０８】
前述した実施形態では、このようなクローポール型モータの大型化，高強度化，対環境性能向上，コイルインダクタンス低減の少なくともいずれか、または全てを満足して、高効率で小形の回転電気、すなわち電動機や発電機を提供することができる。
【０１０９】
例えばクローポール型モータの固定子鉄心を圧粉磁心以外の高強度な磁性体を用いて構成する。そして、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とする。具体的には、クローポールモータを構成する爪磁極を電磁鋼板，冷間圧延鋼板，電磁ステンレスなどの鉄板を用いて構成する。
【０１１０】
鉄板を折り曲げて構成する方法によれば、回転子側からの磁束が固定子側に流入する方向を考えると、磁束に対して垂直な面を有するために、渦電流が発生する。このため、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する。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。
【０１１１】
また、そのひとつの爪磁極はそれぞれ２つの積層された鉄心群で構成されており、爪磁極の中心、またはどちらか一方に偏った部分でも良いが、爪磁極となる積層鉄心群の回転子側面が合わさるように配置する。また、その爪磁極を構成する２つの積層鉄心群は、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接続される構造とする。
【０１１２】
これらの積層鉄心群の間には、円環状に構成された導電体を複数回巻きまわしたコイルを配置し、前記積層鉄心群で構成される爪磁極と、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とで、固定子の軸方向に挟み込む構造とする。
【０１１３】
このコイルの周方向に、積層鉄心群で構成された爪磁極と反対極となる爪磁極を１極対として、複数の極対数を構成することにより、回転電機の１相分の固定子を構成できる。この固定子を軸方向に複数個配置することで、複数相を有する回転電機を構成する。このとき、軸方向に配置する１相分の固定子の相対位置関係は、２相回転電機であれば、電機角で９０度ずつ、すなわち回転子側の一極対あたりの機械的な角度の１／４ずらして配置する必要がある。
【０１１４】
また、３相回転電機であれば、電機角で１２０度ずつ、すなわち回転子側の一極対あたりの機械的な角度の１／３ずらして配置する必要がある。また、固定子側はずらさないで配置した場合においては、回転子側の固定子に対応する部分の極をそれぞれ上記のように複数相回転電機を構成する角度に配置することでも実現できる。
【０１１５】
次に鉄心群の保持方法について説明する。鉄心群は、円周上に高精度に位置決め配置されなければならないため、それを保持するための保持板を有する構造とする。その保持板は、非磁性体であり、周方向に積層された１極爪半分の積層鉄心群を高精度に保持する溝、またはガイド部分を有する構造とする。この保持板には、対となって構成される爪磁極の片側極を構成する複数の積層鉄心群を周方向に配置する。次に反対極となる部分を構成する複数の積層鉄心群を保持した別の保持板と向かい合わせになるように構成し、それぞれの保持板の間には、円環状のコイルを配置して、挟み込む構造とする。この構成で最小単位（一相分）の固定子鉄心を構成する。前述したとおり、この一相分の固定子鉄心を軸方向に配置して、複数相の回転電機固定子を得ることができる。３相モータであれば、電気角で１２０度ずつずらして積層する構成とするが、そのずらし角度は、コギングトルク低減のためなどで、ずらし角度がこの限りでないこともある。前述した保持板には、複数相を軸方向に積み重ねて固定するときの位置を決定する為、突起と窪みなどの嵌合部分を複数箇所設けた形状にしておくことで、組立ての際の目印、または、基準，嵌合部となり、固定子同士の相対位置精度を向上することができる。
【０１１６】
また回転子は、種々の形式のものが適用可能である。表面磁石型回転子，埋め込み磁石型回転子，スリップリングとブラシを有する直流界磁型ルンデルタイプ回転子、また、誘導子を有するかご型回転子，リラクタンス型回転子など回転電機として成立する回転子の全てに対応が可能である。
【０１１７】
システムとしては、回転電機を利用する広い範囲のシステムに適用が可能である。モータ、または発電機など、多種のシステムで利用可能であるが、課題で述べた錆びによる劣化に対して強くなったこと、機械的強度の向上，インダクタンスの低減などが見込めるため、車載用の発電機システムに採用が可能となる。
【０１１８】
上記により、一極対毎に鉄心が別れているために、通常のクローポールモータよりもコイルを包む磁性体の領域が少なくできるため、コイルのインダクタンスが大幅に低減できる効果がある。また、非磁性で強度メンバとなり得る保持板で全体を包み込む構造となるため、固定子の強度が圧粉磁心などの磁性成形体で形成する場合よりも大幅に向上することができる。鉄板を折り曲げて構成するクローポールモータに比べ、渦電流による鉄損を大幅に低減することができる。また、保持板の熱伝導率が高い場合には、モータの温度上昇低減にもつながるこれらの事項により、上記で説明した実施例でのクローポール型回転電機は、小形で、高効率，低温度上昇とできる。また、強度の問題が解決できるため、高信頼性の製品が供給可能である。
【０１１９】
すなわち、これらの構造を有する固定子及びを採用した回転電機においては、小形化，高効率化が期待できるとともに、公知のものに比べて高信頼性が実現できる。また、プレスを大形化しなくとも大形の回転電機を得ることが可能となり、先に示した課題を解決できる。
【実施例１５】
【０１２０】
図３７に、本発明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示す。その構造は、図３７に示すようにクローポール型モータの固定子鉄心を積層した鉄系の鉄板で構成するものである。
【０１２１】
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１２ａ，１２ｂ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。
【０１２２】
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５１が配置される。この円環状に構成された継鉄部５１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５１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コイル２を配置し、前記積層鉄心群で構成される爪磁極１２ａ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１２ｂとで、固定子の軸方向に挟み込む構造とする。
【０１２３】
このコイルと前記円環状に構成された継鉄部５１の周方向に、積層鉄心群で構成された爪磁極１２ａと反対極となる爪磁極１２ｂ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相分の固定子を構成できる。この固定子を軸方向に複数個（本実施例の図１では３個）配置することで、複数相（３相）を有する回転電機を構成する。このとき、軸方向に配置する１相分の固定子の相対位置関係は、３相回転電機であれば、電機角で１２０度ずつ、すなわち回転子側の一極対あたりの機械的な角度の１／３ずらして配置する必要がある。図示する２０極（１０極対）の場合には、電気角の３６０度は、機械角の３６度に相当するので、電気角１２０度ずれることは、機械的な角度で１２度ずれることに相当する。
【０１２４】
ここで、図示はしないが、２相回転電機であれば、電機角で９０度ずつ、すなわち回転子側の一極対あたりの機械的な角度の１／４ずらして（オフセットして）配置する必要がある。また、固定子側をずらさないで配置した場合においては、回転子側の固定子に対応する部分の極をそれぞれ上記のように複数相回転電機を構成する角度に配置することでも実現できる。
【０１２５】
図３８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３８（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３８（ｂ）図には、図３８（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。
【０１２６】
図３９には本実施例における円環状に構成された継鉄部５１の構造を詳細に示す。図３９（ａ）は、円環状に構成された継鉄部５１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３９（ｂ）図には、図３９（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３９（ｃ）にその拡大図を示す。この積層体で継鉄部５１を構成するものとする。
【０１２７】
図４０には、図３８で示した爪部と図３９で示した継鉄部を配置して一相分の固定子を得る構造を示す。図４０（ａ）には、図３８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４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１２を配置することで、図４０（ｂ）に示す１相分片側固定子３を構成できる。さらに、図４０（ｃ）に示すように、一相分固定子７に、図３９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４０（ｃ）に示した状態で、図４０（ｂ）に示した１相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相固定子が構成される。
【０１２８】
図４１に一相分固定子７の外観を示す。保持板４で爪磁極１２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４１（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４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６と位置決め突起５を配置する。図４１（ｂ）にその相対位置関係を示す。本実施例では２０極の三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、３相モータの１相分の固定子を軸方向に３段重ねて配置する場合に周方向に電気角で１２０度ずつ（機械角で１２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三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１２度ずれた関係となっている。また、軸方向で片側固定子３ａともう片方の固定子３ｂを組合わせるので、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６を爪磁極の中心から９度の位置とし、それから１２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。
【０１２９】
図４２には、保持板４の断面形状の例を示す。保持板４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５１を保持するためのガイド部を有する。具体的には、保持板４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５１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５１が一意に位置決めされる。また、円環コイル２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４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、周方向にはコイル２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、円環コイル２は継鉄部５１とガイド部の間に一意に配置される。
【０１３０】
図４３には、３相分固定子８を配置する例を示す。図４１で前述したとおり、保持板４の軸方向に設けた溝と突起を組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４３に示す一相分固定子７Ｗの図示上面の位置決め突起５と位置決め溝７は、一相分固定子７Ｖの下面の位置決め突起５と位置決め溝６とに合わさる。この溝と突起の組合わせは周方向に４箇所配置されており、そのどれもが組合わさって組立てされる。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。同様に、一相分固定子７Ｖと一相分固定子７Ｕも同様の関係となっていることから、一意に位置決めされる。図４４に組立てられた固定子を示す。図４３のように一意に位置決めされた固定子は、爪の位置関係が図３７で示したようにその爪中心と爪中心が、電気角で１２０度ずつ（示す例では２０極のため、機械的な角度で１２度ずつ）ずれて配置される構造となっている。
【０１３１】
図４５に、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したものを示す。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。組立てられた状態での内周面，外周面は、図４１（ｂ）に示したとおり、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。図４５に示した例では加工を施す場合であり、内径側はφ１００mm±０.０１mmで加工した例を示した。
【０１３２】
ところで、本実施例においても実施例１での図９に示したのと同様に、モータとしての組立てが可能である。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。
【０１３３】
図４６には、保持板４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５１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５１により円環コイル２を保持する。この保持板４の材質，製造方法は実施例１における保持板４と同様である。
【実施例１６】
【０１３４】
図４６の保持板４にコイル２の口出し溝を設けた実施例を図５９〜図６１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。
【０１３５】
例えば発電機に適用した場合、Ｕ，Ｖ，Ｗ各相のコイル２に流れる電流を、図３４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５９〜図６１のように、保持板４にコイル２の口出し溝９１を設け、そこからコイル２の口出し線９２を保持板４から導出する構造とした。尚、この溝の位置は、図６１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９２の数だけ設けても良い。また、口出し溝９１は、溝ではなく孔や隙間であっても良い。また、口出し線９２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９１から出ていても良い。図６１では隣り合った相の口出し溝９１が近接しているが、コイルの構造やモータ，発電機などの製品の都合により、いずれの口出し溝９１を用いても良い。
【実施例１７】
【０１３６】
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。
【０１３７】
図４７（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１３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１３は、図４６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４８には、巻線用ボビン１３に円環状コイル２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４９（ａ）には、このボビンと積層鉄心群の組合わせ構造をあらわす図面を示す。巻線用ボビン１３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４９（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合わせ構造を示す。巻線用ボビン１３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。組立後の形状を図４９（ｃ）に示す。最終形状として、図４１（ａ）と同様な一相分固定子が得られていることがわかる。
【実施例１８】
【０１３８】
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５０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。
【０１３９】
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５０には、その工法を用いて作成した爪磁極形状を示す。図３８（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４における図１４と図１５に示した爪形状のテーパ角度とモータ特性の関係は、本実施例においても満たされる。
【０１４０】
また、実施例５に示したコギングトルクの低減方法を、本実施例に適用することも可能であり、実施例５における効果と同様の効果が得られる。
【０１４１】
また、実施例６に示したコギングトルクの低減方法を、本実施例に適用することも可能であり、実施例６における効果と同様の効果が得られる。
【実施例１９】
【０１４２】
図５１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郡の構成を示す。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。
【０１４３】
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５１（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郡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５１（ａ）に示す積層鉄心郡の構造である。図５１（ａ）に示す積層鉄心郡の構造は、２つの積層鉄心郡により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５１（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】
【０１４４】
図５２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５２に示す積層鉄心郡の構造は、２つの積層鉄心郡により１つの極を構成している。さらに継鉄部５１は、周方向に複数個分割された構成となっている。図５２では、極の中心において継鉄部５１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５１へ流れ、周方向の隣の爪磁極１２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５１が円環状である場合と比べて、継鉄部５１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５１が円環状の場合と比べて、継鉄部５１を構成する作業が容易となる。図５３に継鉄部が分割された場合の保持板４の構造を示す。保持板４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５１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５８により分割された継鉄部５１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５９により分割された継鉄部５１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５１一意に定まり、１相分片側固定子３が得られる。
【実施例２１】
【０１４５】
図５４に、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示す。また、図５５に、図５４のクローポール型回転電機の固定子の軸方向組立図を示す。その構造は、図５４に示すようにクローポール型モータの固定子鉄心を積層した鉄系の鉄板で構成するものである。
【０１４６】
本実施例の動作原理は、図１〜図５３，図５９〜図６１で説明した実施例の動作原理とは異なるが、特開２００５−２０９８１号公報に詳細に記載されているので、ここでは省略する。当該公報に記載の技術の動作原理は上述の実施例とは異なるが、その固定子の構造として上述した積層の爪磁極及び継鉄部の応用が可能である。本実施例に記載の構造を適用することにより、積層構造による渦電流の低減効果や、必要最低限の鉄心部分に限定することによるインダクタンス低減効果が得られる。
【０１４７】
本構造は、クローポールモータを構成する爪磁極を電磁鋼板，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６１で構成されている。
【０１４８】
積層鉄心群６１ａは、円環状に構成された継鉄部５１ａの周方向等間隔位置から径方向内側に延び、径方向内端においてＬ字状に屈曲してテーパしながら軸方向片側に延びている。積層鉄心群６１ｂは、円環状に構成された継鉄部５１ａと５１ｂの軸方向に挟み込まれた位置の周方向等間隔位置から径方向内側に延び、径方向内端においてＴ字状をなしてテーパしながら軸方向両側に延びている。積層鉄心群６１ｃは、円環状に構成された継鉄部５１ｂの周方向等間隔位置から径方向内側に延び、径方向内端においてＬ字状に屈曲してテーパしながら積層鉄心郡６１ａと軸方向反対側に延びている。積層鉄心群６１ｃは、積層鉄心群６１ａと同一形状を有している。それぞれの爪磁極を構成する積層鉄心郡６１の爪先端は、固定子軸方向端部まで延びている。本実施例のモータは三相交流で駆動するものであり、積層鉄心郡６１ａ，６１ｂ，６１ｃは電気角で３６０°／３＝１２０°ずつ周方向にずれて配置される。
【０１４９】
積層鉄心郡６１ａと６１ｂの軸方向隙間には、円環状に構成された継鉄部５１ａと円環状のコイルを納めるスロット６２ａが配置され、積層鉄心郡６１ｂと６１ｃの軸方向隙間には、円環状に構成された継鉄部５１ａと円環状のコイルを納めるスロット６２ａが配置される。円環状に構成された継鉄部５１は、円環構造の径方向に鉄板を積層することで構成されている。
【０１５０】
図５６に積層鉄心郡６１ａ，６１ｃの構成を示す。図５６（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５６（ｂ）図には、図５６（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。この積層体で積層鉄心郡６１ａ，６１ｃを形成するものとする。
【０１５１】
図５７に積層鉄心郡６１ｂの構成を示す。図５７（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。爪の軸方向の両側先端から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５７（ｂ）図には、図５７（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。この積層体で積層鉄心郡６１ｂを形成するものとする。
【０１５２】
図５８に円環状のコイルを納めるスロット６２ａ，６２ｂの断面図を示す。スロット以外の構成要素は図示していない。スロット６２ａには円環状に構成されたＵ相コイル２ｕとＶ相コイル２ｖａが納められ、スロット６２ｂには円環状に構成されたＶ相コイル２ｖｂとＷ相コイル２ｗが納められている。それぞれのコイル２ｕ，２ｖａ，２ｖｂ，２ｗには同数のターン数が巻かれ、Ｖ相コイル２ｖａと２ｖｂを直列に接続することで、３相交流が得られる。すなわち３相駆動が可能なモータの固定子が得られる。
【０１５３】
ところで、本実施例における爪磁極を構成する積層鉄心郡６１は、例えば磁性粉末を圧縮成形することにより得られる圧粉磁心により構成することも可能である。しかしながら、本実施例では回転子からの磁束を多く受け取るために、爪磁極の爪根元から爪先端までの距離を長くしている。このような構成で爪磁極を圧粉磁心により構成すると、爪磁極の強度が十分得られないとおいう問題がある。そのため、本実施例の構造において圧粉磁心により爪磁極を構成すると、爪磁極の爪根元から爪先端までの距離を短くせざるを得なく、十分な出力トルクを得ることが難しい。これに対して、本実施例によると、周方向に鉄板を積層した積層鉄心郡により爪磁極を構成するため、爪磁極の爪根元から爪先端までの距離を長くしても爪磁極の強度を十分に得られることとなり、十分な出力トルクを得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０１５４】
【図１】本発明の実施例をなすクローポール型回転電機の積層鉄心固定子の構造を示す。
【図２】本発明の実施例をなす固定子鉄心群の構造を示す。
【図３】本発明の実施例をなすクローポール型回転電機の一相分片側固定子の構造を示す。
【図４】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の斜視図，正面図を示す。
【図５】本発明の実施例をなす固定子の断面構造を示す。
【図６】本発明の実施例をなす固定子の軸方向組立図を示す。
【図７】本発明の実施例をなす固定子が３相分組立てられた状態を示す図面。
【図８】本発明の実施例をなす固定子を組立て後に内周面，外周面を加工した状態を示す図面。
【図９】本発明の実施例をなす固定子をモータに組立てする構造を示す。
【図１０】本発明の実施例をなす保持板構造を示す。
【図１１】本発明の実施例をなす一相分片側固定子の形状及び、一相分片側固定子を得る方法を示す模式図。
【図１２】本発明の実施例をなす一相分固定子の形状及び、一相分固定子を得る方法を示す模式図。
【図１３】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１４】本発明の実施例をなす積層鉄心群固定子爪磁極形状の磁極間ギャップがモータ特性に及ぼす影響を表す図面、及びグラフである。
【図１５】本発明の実施例をなす積層鉄心群固定子爪磁極形状の爪テーパ角度がモータ特性に及ぼす影響を表す図面、及びグラフである。
【図１６】本発明の実施例をなす積層鉄心群で構成する固定子で、コギングトルクを低減する為の爪磁極配置を示す断面図である。
【図１７】本発明の実施例をなす積層鉄心群で構成する固定子で、コギングトルク低減と、薄形化の効果を得るための爪磁極配置形状、および構造を示す斜視図である。
【図１８】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１９】図１８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２０】図１８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立てする構造を説明する図面である。
【図２１】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２２】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２３】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２４】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２５】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２６】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２７】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２８】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２９】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３０】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３１】本発明の実施例をなす車載用発電機の側面断面図である。
【図３２】本発明の実施例をなす車載用発電機の回転子構造を説明する図面である。
【図３３】本発明の実施例をなす車載用発電機を部分的に断面とした斜視図である。
【図３４】本発明の実施例をなす車載用発電機の回路図である。
【図３５】従来のクローポールモータの構造を示す斜視図、及び断面説明図である。
【図３６】各種軟磁性材料の特性を比較したグラフである。
【図３７】本発明の実施例をなすクローポール型回転電機の積層鉄心固定子の構造を示す。
【図３８】本発明の実施例をなす固定子鉄心群の構造を示す。
【図３９】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４０】本発明の実施例をなすクローポール型回転電機の一相分片側固定子の構造を示す。
【図４１】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の斜視図，正面図を示す。
【図４２】本発明の実施例をなす固定子の断面構造を示す。
【図４３】本発明の実施例をなす固定子の軸方向組立図を示す。
【図４４】本発明の実施例をなす固定子が３相分組立てられた状態を示す。
【図４５】本発明の実施例をなす固定子を組立て後に内周面を加工した状態を示す。
【図４６】本発明の実施例をなす保持板構造を示す。
【図４７】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４８】図４７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４９】図４７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立てする構造を説明する図面である。
【図５０】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５１】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５２】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５３】図５２の積層鉄心郡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。
【図５４】本発明の実施例をなすクローポール型回転電機の積層鉄心固定子の構造を示す。
【図５５】本発明の実施例をなす固定子の軸方向組立図を示す。
【図５６】本発明の実施例をなす固定子鉄心群の構造を示す。
【図５７】本発明の実施例をなす固定子鉄心群の構造を示す。
【図５８】本発明の実施例をなす固定子の円環状のコイルを納めるスロットの断面図を示す。
【図５９】本発明の実施例をなす保持板構造を示す。
【図６０】本発明の実施例をなす一相分固定子の斜視図を示す
【図６１】本発明の実施例をなす固定子が３相分組立てられた状態を示す。
【符号の説明】
【０１５５】
１  固定子鉄心
２  円環状コイル
３  一相分片側固定子
４  保持板
５  位置決め突起
６  位置決め溝
７  一相分固定子
８  ３相分固定子
１１  出力側エンドブラケット
１２  爪磁極
１３  巻線用ボビン
１４  後端側エンドブラケット
１６  通しボルト
１７  磁気絶縁カラー
１８  シャフト
１９  ベアリング
２０  永久磁石
２１  モータ
３０  保持板部
３１  下側金型
３２  上側金型
３３  ゲート（樹脂注入口）
３５  絶縁用シート
３６  カシメ箇所
３７  溶接箇所
３８  丸ダボカシメ
３９  テープ
４１  回転子
４２  回転子爪磁極
４５  グルーブ溝
４９  回転子磁石
【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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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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