JP2008178211A - 界磁巻線型同期機 - Google Patents

Abstract

【課題】界磁巻線の遠心力に対するロータへの保持と、界磁巻線のロータへの組付性向上とを図るにあたり、磁気抵抗増大を招くことのない界磁巻線型同期機を提供する。
【解決手段】ロータ２０は、ロータコア２１と、ロータコア２１に一体に形成されるとともにロータコア２１の外周面から回転径方向に突出し、ロータコイル２２が巻装される複数のコアティース部２１１と、隣り合うコアティース部２１１間に配置されるとともに、一端がコアティース部２１１の突出端部に支持され、他端がロータコア２１のうち複数のコアティース部２１１の間に位置する突起部２１２に支持され、ロータコイル２２が複数のコアティース部２１１の間から回転径方向外側へ移動することを規制して保持する保持部材２１３と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、界磁巻線型同期機に関するものであり、特に、車両用の発電電動機に用いて好適なものである。

従来より、磁石界磁の代りに電流で界磁を発生させる界磁巻線型の同期機が、特許文献１等にて知られている。この種の界磁巻線型同期機では、ロータに界磁巻線が巻装されていることに起因して、界磁巻線を遠心力に対してロータに保持させる構造、およびロータへの界磁巻線の組付性を良好にする構造が要求される。

これらの要求に対し特許文献１記載の同期機では、図１２（Ａ）に示すように、ロータ２０Ｘを、界磁巻線２２Ｘ（図１２（Ｂ）参照）を巻き付ける磁気突極部２１１Ｘとロータコア２１Ｘとに分離させることで、ロータ２０Ｘへの界磁巻線２２Ｘの組付性向上を図っている。また、磁気突極部２１１Ｘに扇形状に張り出した鍔部２１１Ｙを形成することで、界磁巻線２２Ｘが遠心力により回転径方向外側にロータ２０Ｘから抜け出ることを防止している。

特開平１１−１８３３７号公報

しかしながら、図１２に示す上記従来構造では、磁気突極部２１１Ｘとロータコア２１Ｘとにロータ２０Ｘを分離させるため、磁気突極部２１１Ｘとロータコア２１Ｘとの接合面２１１Ｚ、２１Ｙに少なからず空隙が存在することとなる。すると、この空隙が、磁気突極部２１１Ｘとロータコア２１Ｘとの間における磁気抵抗となるため、磁束量低下による同期機の性能低下を招く。
しかも、この接合面２１１Ｚ、２１Ｙは磁気突極部２１１Ｘの根元に位置するため磁束が集中する箇所であり、僅かな空隙でも大きな性能低下を招く。さらに、磁気突極部２１１Ｘが遠心力によりロータコア２１Ｘから抜け出ることを防止するために前記接合面２１１Ｚ、２１Ｙの部分を楔状に形成しているため、空隙が大きくなりやすい。
そこで、本発明の目的は、界磁巻線の遠心力に対するロータへの保持と、界磁巻線のロータへの組付性向上とを図るにあたり、磁気抵抗増大を招くことのない界磁巻線型同期機を提供することにある。

請求項１記載の発明では、ロータは、ロータコアと、ロータコアに一体に形成されるとともにロータコアの外周面から回転径方向に突出し、界磁巻線が巻装される複数の磁気突極部と、隣り合う磁気突極部間に配置されるとともに、一端が磁気突極部の突出端部に支持され、他端がロータコアのうち複数の磁気突極部の間に位置する支持部に支持され、界磁巻線が複数の磁気突極部の間から回転径方向外側へ移動することを規制して保持する保持部材と、を有する。

これによれば、磁気突極部およびロータコアに端部が支持されている保持部材を有し、この保持部材は、界磁巻線が回転径方向外側へ移動することを規制して保持するので、界磁巻線が遠心力により回転径方向外側にロータから抜け出ることを防止できる。
また、界磁巻線を予めコイル状に巻いておき、そのコイル状の界磁巻線を回転径方向外側から磁気突極部に嵌め込むことにより界磁巻線をロータに組み付けることができる。よって、界磁巻線のロータへの組付性向上を図ることができる。
そして、これらの構造は磁気突極部をロータコアに一体に形成しつつ実現できるため、磁気突極部とロータコアとの間における空隙が存在しなくなる。よって、磁気突極部とロータコアとの間における空隙による磁気抵抗増大を回避でき、磁束量低下による界磁巻線型同期機の性能低下を回避できる。

ここで、隣り合う磁気突極部の間には、磁気突極部に巻装される界磁巻線が隣り合って位置することとなる。そして、これらの隣り合う界磁巻線どうしの間にはデッドスペースが存在する。
これに対し、請求項２記載の発明では、ロータは、ロータコアの外周面から回転径方向に突出する突起部を有し、支持部は突起部の端部に形成されている。よって、上記デッドスペースに突起部が位置することとなるため、デッドスペースを有効活用でき、界磁巻線型同期機の小型化を図ることができる。

請求項３記載の発明では、その突起部が、界磁巻線を冷却する冷媒を流通させる冷媒通路を有する。
そのため、通電により発熱する界磁巻線を冷媒通路を流通する冷媒により冷却できる。また、支持部が突起部としてロータコアの外周面から回転径方向に突出する形状の場合には、突起部の回転径方向両側には界磁巻線が位置することとなる。よって、効率よく界磁巻線を冷却できる。

請求項４記載の発明では、突起部はロータコアと一体に形成されているので、部品点数の低減を図ることができる。
また、請求項５記載の発明では、一体に形成されているロータコアおよび磁気突極部は、ロータの回転軸方向に複数積層される鋼板により構成されている。なお、この構成の他に、ロータコアおよび磁気突極部を、ロータの回転軸方向に延びる形状の一部品により構成してもよい。

請求項６記載の発明では、保持部材は非磁性であるため、磁気突極部からステータに向かう磁束が保持部材から漏れ出てしまうことを防止できる。よって、同期機の性能を向上できる。
また、請求項７記載の発明では、磁気突極部の突出端部およびロータコアの支持部には、ロータの回転軸方向に延びる溝が形成されており、保持部材の一端および他端は溝内に挿入して配置されている。そのため、磁気突極部およびロータコアに保持部材を組み付けるにあたり、保持部材を溝の延出端から溝内に挿入して組み付けるので、その組み付け性を良好にできる。

請求項８記載の発明では、保持部材のうち同一の磁気突極部間に配置されて隣り合う２つの保持部材は、支持部の回転径方向外側に位置する連結部により連結され、連結部とともに一体に形成されている。
そのため、隣り合う２つの保持部材の剛性を連結部により高めることができる。よって、保持部材による界磁巻線の保持力を確実に確保できる。或いは、保持部材の肉厚を薄くできる。

請求項９記載の発明では、ロータは、ロータコアと、ロータコアに一体に形成されるとともにロータコアの外周面から回転径方向に突出し、界磁巻線が巻装される複数の磁気突極部と、隣り合う磁気突極部間に配置されるとともに両端が隣り合う磁気突極部に支持される保持部材と、を備え、保持部材は、界磁巻線が複数の磁気突極部の間から回転径方向外側へ移動することを規制して保持する。

これによれば、磁気突極部に端部が支持されている保持部材を有し、この保持部材は、界磁巻線が回転径方向外側へ移動することを規制して保持するので、界磁巻線が遠心力により回転径方向外側にロータから抜け出ることを防止できる。
また、界磁巻線を予めコイル状に巻いておき、そのコイル状の界磁巻線を回転径方向外側から磁気突極部に嵌め込むことにより界磁巻線をロータに組み付けることができる。よって、界磁巻線のロータへの組付性向上を図ることができる。
そして、これらの構造は磁気突極部をロータコアに一体に形成しつつ実現できるため、磁気突極部とロータコアとの間における空隙が存在しなくなる。よって、磁気突極部とロータコアとの間における空隙による磁気抵抗増大を回避でき、磁束量低下による界磁巻線型同期機の性能低下を回避できる。

請求項１０記載の発明では、界磁巻線は、コイル状に巻き回された第１コイル部および第２コイル部を少なくとも有し、第１コイル部および第２コイル部はコイルの軸心方向に積層配置され、かつ、その積層方向はロータコアの回転径方向であり、第１コイル部の内周側端部と第２コイル部の内周側端部とは連続して繋がっている。
ここで、単純に界磁巻線を第１コイル部のみで構成した場合には、第１コイル部の内周側端部をコイル外周側に引き出して外部配線等に結線しなければならないので、内周側端部をコイル外部の部材と接続する構造が複雑になる。
これに対し、請求項１０記載の発明によれば、界磁巻線は、図５に例示される如く所謂α巻きの構成となり、第１コイル部および第２コイル部の内周側端部の存在を無くすことができる。よって、コイル端部を外部配線等に結線する構造を簡素にできる。

上述した隣り合う界磁巻線どうしの間に存在するデッドスペースは、回転径方向の外側ほど周方向に大きくなる。この点に鑑み、請求項１１記載の発明では、デッドスペースの大きい径方向の外側に位置する第２コイル部のコイル巻数を第１コイル部のコイル巻数よりも多くするので、デッドスペースをより一層有効活用でき、界磁巻線型同期機の小型化を図ることができる。

請求項１２記載の発明では、第１コイル部、第２コイル部、第３コイル部および第４コイル部をコイルの軸心方向に順に積層配置しているので、図５（Ｄ）に例示される如く、前述した第１コイル部および第２コイル部によるα巻線と、第３コイル部および第４コイル部によるα巻線とを２段に重ねた構成となる。
これによれば、４つのコイル部の巻数をそれぞれ異なる巻数にして、界磁巻線全体の外形形状をデッドスペースの形状に合った形状にできる。よって、上述のデッドスペースをさらに一層有効活用でき、界磁巻線型同期機の小型化を図ることができる。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係る電機子巻線給電方式の界磁巻線型同期機を、図１〜図７に基づいて説明する。
本第１実施形態では、界磁巻線型同期機を、車両用の発電電動機に適用させている。なお、前記車両として本第１実施形態では、バッテリおよびエンジンを走行駆動力とするハイブリッド車、バッテリ駆動型の電気自動車、燃料電池車等を対象としている。

図２は界磁巻線型同期機（以下、単に発電電動機と呼ぶ）を示す断面図であり、発電電動機は、ステータコア１１を有するステータ１０、ステータコア１１に巻装されたステータコイル１２（電機子巻線）、ロータコア２１を有するロータ２０、ロータコア２１に巻装されたロータコイル２２（界磁巻線）、ロータシャフト２３、フレーム３１、３２、位置センサ３３等を備えて構成されている。

そして、ステータ１０はフレーム３１、３２に固定されて収容されている。ロータ２０はフレーム３１、３２に回転可能に支持されている。また、位置センサ３３は、ロータシャフト２３に固定されて周方向に一定ピッチで磁気突極が形成された磁性輪板の外周面に対面して配置されて、上記磁気突極の通過を検出することにより、ロータ２０の回転位置を検出する。

上記構成による界磁巻線型同期機は、インバータ４１、コントローラ４２、電源４３および昇圧回路４４により制御されて駆動する。インバータ４１は、位置センサ３３とコントローラ４２から出力された信号に基づいて、昇圧回路４４により昇圧された直流電源３０の電圧をステータコイル１２に引加する。ステータコイル１２は３相の巻線を有しており、ステータコイル１２から所望の回転磁界が発生するように、前記３相の巻線にインバータ４１は電圧を引加する。

ステータ１０及びロータ２０の径方向断面を図３に示し、図３の詳細を図１に示す。ステータコイル１２は３相の相巻線を有し、コントローラ４２は、回転位置センサ３３から得られたロータ２０の回転位置に対応した電機子電流をステータコイル１２に通電するべくインバータ４１を断続制御する。図１に示す如く、ロータコア２１は、一対の界磁極をなすコアティース部２１１（磁気突極部）を複数有しており、ロータコイル２２は、コアティース部２１１に界磁束を形成するべくその回りにロの字状に巻装されている。

上記構成による界磁巻線型同期機の回路を図４に示す。三相のインバータ４１は、合計３つの上アーム素子４１１と合計３つの下アーム素子４１１とをもち、各アーム素子４１１はそれぞれ絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）４１１ａおよびフライホイルダイオード４１１ｂにより構成されている。もちろん、各アーム素子４１１をＭＯＳ電界効果型トランジスタ等、他のトランジスタに代替してもよい。ロータコイル２２に誘導された交流電圧は、ダイオード２４により半波整流され、一対のコアティース部２１１の一方をＮ極に、他方をＳ極に励磁する。なお、半波整流された交流電圧は平滑コンデンサ２６により平滑されて脈動低減される。因みに、平滑コンデンサ４１２は、電源３０側の交流電圧を平滑するためのものである。

更に、本第１実施形態では、インバータ４１は、ロータコイル２２に上記交流電圧を誘起するために、特別の交流電流（ロータ励磁用電流）をステータコイル１２に通電する。したがって、ステータコイル１２に流れる電機子電流は、トルク発生用の電流成分である同期電流とロータ励磁用電流との和となる。

ロータ励磁用電流は同期電流（基本波電流）である電機子電流の周波数に比べて高い周波数とされ、例えばパルス状の波形とされる。このロータ励磁用電流をステータコイル１２に通電することにより形成された交流磁界は、ロータコイル２２と鎖交しロータコイル２２に交流電圧を発生させる。ロータコイル２２はダイオード２４を介して短絡されているために、ロータコイル２２には一方向へのみ電流が流れてロータコア２１を所定方向へ励磁してロータコア２１に一対の界磁極を形成する。すなわち、界磁束は、ステータコイル１２へのロータ励磁用電流の通電と、ロータコイル２２の電流の整流により形成される。

次に、本第１実施形態の要部であるロータ２０の構造について、図１を用いて説明する。
ロータ２０は、円筒形状のロータコア２１と、ロータコア２１の外周面から回転径方向に突出する複数のコアティース部２１１とを備えている。コアティース部２１１の突出端面は、ステータコア１１のティース端面に対向しており、コアティース部２１１およびステータコア１１の両端面の間にて磁気回路が形成される。そして、コアティース部２１１およびステータコア１１を通る磁束と鎖交する様に、コアティース部２１１の回りにはロータコイル２２がロの字状に巻装されている。

隣り合うコアティース部２１１の間には２つのロータコイル２２が隣り合うこととなる。そして、これらの隣り合うロータコイル２２の中間部分には、ロータコア２１の外周面から回転径方向に突出する突起部２１２が位置する。突起部２１２、コアティース部２１１およびロータコア２１は一体に形成されており、ロータ２０の回転軸方向に複数積層される鋼板により構成されている。

コアティース部２１１および突起部２１２には保持部材２１３が取り付けられている。より具体的に説明すると、コアティース部２１１の突出端部には、保持部材２１３の一端が係合する溝２１１ａが形成されており、突起部２１２の突出端部には、保持部材２１３の他端が係合する溝２１２ａが形成されている。
また、これらの溝２１１ａ、２１２ａは、ロータ２０の回転軸方向（図１の紙面垂直方向）に延びる形状であり、保持部材２１３の一端および他端は溝２１１ａ、２１２ａの延出端から溝２１１ａ、２１２ａ内に挿入して配置されている。そのため、コアティース部２１１およびロータコア２１に保持部材２１３を組み付けるにあたり、その組み付け性を良好にできる。
なお、突起部２１２のうち溝２１２ａを形成する部分は、特許請求の範囲に記載の「支持部」に相当する。

保持部材２１３は、ロータコイル２２の外側に沿って周方向に延びる形状である。そして、ロータコイル２２は、ロータコア２１の外周面上にてコアティース部２１１と突起部２１２との間に位置するが、このように配置されたロータコイル２２がコアティース部２１１と突起部２１２との間から回転径方向外側へ遠心力で抜け出てしまうことを、保持部材２１３により規制されている。
また、保持部材２１３の材質は非磁性である。そのため、コアティース部２１１およびステータコア１１を通る磁束が、保持部材２１３から漏れ出てしまうことを防止できる。よって、発電電動機の性能を向上できる。

突起部２１２の根元部分には、ロータ２０の回転軸方向（図１の紙面垂直方向）に延びる形状の冷媒通路２１２ｂが形成されている。この冷媒通路２１２ｂに冷媒を循環させることにより、通電により発熱するロータコイル２２を冷却する。そして、突起部２１２の回転径方向両側にはロータコイル２２が隣接して配置されているので、ロータコイル２２を効率よく冷却できる。

図５（Ａ）は、ロータコイル２２単体を示す斜視図であり、ロータコイル２２には以下に説明するα巻線が採用されている。ロータコイル２２は、コイル状に巻き回された内側コイル部２２１（第１コイル部）および外側コイル部２２２（第２コイル部）を有し、両コイル部２２１、２２２はコイルの軸心方向（図５（Ａ）中の矢印Ａの方向）に積層配置され、かつ、積層方向Ａはロータコア２１の回転径方向である。そのため、ロータコイル２２をコアティース部２１１に組み付けるにあたり、コアティース部２１１に対して積層方向Ａにロータコイル２２を挿入する事で容易に組み付けることができる。

図５（Ｂ）は、図５（Ａ）のＢ矢視図であり外側コイル部２２２のみを示す斜視図であり、図５（Ｃ）は図５（Ａ）のＣ矢視図である。このように、内側コイル部２２１の内周側端部２２１ａおよび外側コイル部２２２の内周側端部２２２ａは連続して繋がっている。また、内側コイル部２２１の外周側端部２２１ｂおよび外側コイル部２２２の外周側端部２２２ｂは、両コイル部２２１、２２２の外側に向けて引き出され、外部配線等に結線される引出線を構成している。

上記構造のα巻線によれば、巻き始めである外側コイル部２２２の外周側端部２２２ｂと、巻き終りである内側コイル部２２１の外周側端部２２１ｂが同方向（図５（Ａ）の上方）に引き出せる。よって、ロータコイル２２を外部配線等に結線する構造を簡素にできる。また、上記構造のα巻線によれば、巻線を平角線にできるので、巻線の占積率が高い。よって、発電電動機の性能を向上できる。

以上により、本第１実施形態によれば、コアティース部２１１およびロータコア２１に端部が係合して支持される保持部材２１３を有する。そしてこの保持部材２１３は、ロータコイル２２が遠心力で回転径方向外側に移動することを規制して保持するので、ロータコイル２２がロータ２０から抜け出ることを防止できる。
また、ロータコイル２２を予めコイル状に巻いておき、そのコイル状のロータコイル２２を回転径方向外側からコアティース部２１１に嵌め込むことによりロータコイル２２をロータ２０に組み付けることができる。よって、ロータコイル２２のロータ２０への組付性向上を図ることができる。
そして、これらの構造はコアティース部２１１をロータコア２１に一体に形成しつつ実現できるため、コアティース部２１１とロータコア２１との間における空隙が存在しなくなる。よって、コアティース部２１１とロータコア２１との間における空隙による磁気抵抗増大を回避でき、磁束量低下による発電電動機の性能低下を回避できる。

ところで、本第１実施形態に係る磁気突極部としてのコアティース部２１１は、図１２に示す従来構造に係る鍔部２１１Ｙを有していない。この構造上の違いに起因して磁束量に違いが生じ、ひいては発電電動機の性能に違いが生じるか否かを、本願の発明者は以下の試験により確認した。すなわち、鍔部２１１Ｙを有していない図６（Ａ）に示す発電電動機と、鍔部２１１Ｙを有する図６（Ｂ）に示す発電電動機と、図６（Ｂ）よりも大きい鍔部２１１Ｙを有する図６（Ｃ）に示す発電電動機との３つについて性能比較を行った。
その結果、図７に示す如く、鍔部２１１Ｙを有していない本第１実施形態に係る発電電動機の出力が最も高トルクであり、鍔部２１１Ｙが大きいほど出力が低下することが分かった。このように、本第１実施形態によれば、磁気突極部２１１に備えられていた鍔部２１１Ｙを廃止でき、その結果、発電電動機の出力を向上できる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態に係る発電電動機を、図５（Ｄ）に基づいて説明する。
上記第１実施形態では、ロータコイル２２を内側コイル部２２１および外側コイル部２２２の２層による１組のα巻線で構成しているのに対し、本第２実施形態では、第３コイル部２２３および第４コイル部２２４を追加して４層による２組のα巻線で構成している。

具体的には、内側コイル部２２１の内周側端部２２１ａおよび外側コイル部２２２の内周側端部２２２ａは連続して繋がっているとともに、第３コイル部２２３の内周側端部２２３ａおよび第４コイル部２２４の内周側端部２２４ａは連続して繋がっている。また、外側コイル部２２２の外周側端部２２２ｂと第３コイル部２２３の外周側端部２２３ｂとは連続して繋がっている。そして、内側コイル部２２１の外周側端部２２１ｂおよび第４コイル部２２４の外周側端部２２４ｂは、両コイル部２２１、２２４の外側に向けて引き出され、外部配線等に結線される引出線を構成している。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態に係る発電電動機を、図８に基づいて説明する。
上記第１実施形態では、内側コイル部２２１のコイル巻数と外側コイル部２２２のコイル巻数とを同じに構成しているのに対し、本第２実施形態では、外側コイル部２２２のコイル巻数が内側コイル部２２１のコイル巻数よりも多くなるように構成している。そのため、外側コイル部２２２の回転径方向寸法は内側コイル部２２１回転径方向寸法よりも大きくなっている。

ここで、隣り合うロータコイル２２どうしの間にはデッドスペースが存在するが、このデッドスペースは回転径方向の外側ほど周方向に大きくなる。この点に鑑み、本第３実施形態によれば、デッドスペースの大きい径方向の外側に位置する外側コイル部２２２の回転径方向寸法が大きくなっているので、上記デッドスペースを有効活用でき、発電電動機の小型化を図ることができる。

また、上記第２実施形態に係る４層のコイル部２２１、２２２、２２３、２２４について、本第３実施形態の如く巻数をそれぞれ異なる巻数にして、ロータコイル２２全体の外形形状をデッドスペースの形状に合った形状にできる。よって、前記デッドスペースをさらに一層有効活用でき、発電電動機の小型化を図ることができる。また、各々のコイル部２２１、２２２、２２３、２２４について、巻数の他にターン数や各種寸法を異なるようにして、より一層のデッドスペース有効活用を図るようにしてもよい。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態に係る発電電動機を、図９に基づいて説明する。
上記第１〜第３実施形態では、複数の保持部材２１３がそれぞれ別体に形成されているのに対し、本第４実施形態では、保持部材２１３のうち同一のコアティース部２１１間に配置されて隣り合う２つの保持部材２１３は、連結部２１３ａにより連結されている。そして、これらの隣り合う２つの保持部材２１３は、連結部２１３ａとともに、樹脂等の非磁性体にて一体に形成されている
連結部２１３ａは、突起部２１２の回転径方向外側に位置し、周方向に延びる形状である。

この構成によれば、隣り合う２つの保持部材２１３の剛性を連結部２１３ａにより高めることができる。よって、保持部材２１３によるロータコイル２２の保持力を確実に確保できる。或いは、保持部材２１３の肉厚を薄くできる。

（第５実施形態）
本発明の第５実施形態に係る発電電動機を、図１０に基づいて説明する。
図１０に示す隣り合う２つの保持部材２１３は、上記第４実施形態と同様にして連結部２１３ａとともに一体に形成され、当該一体に形成された保持部材２１３の両端部は、コアティース部２１１の溝２１１ａへそれぞれ係合している。そして、一体に形成された保持部材２１３は、突起部２１２の溝２１２ａへの係合が廃止されており、突起部２１２には溝２１２ａが形成されていない。
この構成によれば、保持部材２１３および突起部２１２の形状を簡素にできる。

なお、上記第４実施形態では、冷媒通路２１２ｂを内側コイル部２２１に対向する部分にのみ形成しているが、本第５実施形態では、溝２１２ａを廃止したことにともない、冷媒通路２１２ｂを外側コイル部２２２に対向する部分にも形成している。

（第６実施形態）
本発明の第６実施形態に係る発電電動機を、図１１に基づいて説明する。
上記各実施形態では、ロータコイル２２を１本の巻線で構成しているが、本第６実施形態では、ロータコイル２２を２本の巻線Ｐ、Ｑで構成している。
これらの巻線Ｐ、Ｑは、互いに隣接して並行に巻き回されており、内側コイル部２２１および外側コイル部２２２をそれぞれ有している。換言すれば、上記各実施形態に係るロータコイル２２を構成する１本の巻線を２分割して２本の巻線Ｐ、Ｑにしたものが本第６実施形態に係るロータコイル２２の形状である。

（他の実施形態）
上記各実施形態では、ロータコア２１およびコアティース部２１１は、ロータ２０の回転軸方向に複数積層される鋼板により構成されているが、本発明の実施にあたり、積層構造を廃止して、ロータコア２１およびコアティース部２１１を、ロータ２０の回転軸方向に延びる形状の一部品により構成してもよい。

また、上記各実施形態では、突起部２１２の端部に溝２１２ａと形成することにより特許請求の範囲に記載の「支持部」を構成しているが、本発明の実施にあたり、突起部２１２を廃止して、ロータコア２１の外周面に溝部を直接形成して、ロータコア２１のうち溝部が形成されている部分を支持部として構成してもよい。
ただし、突起部２１２の端部を支持部として構成すれば、保持部材２１３の長手方向を短くする事ができる。よって、ロータコイル２２の遠心力を支持するにあたり、保持部材２１３の応力を小さくできる。また、突起部２１２の端部を支持部として構成すれば、隣り合うロータコイル２２の間に存在するデッドスペースに突起部２１２が位置することとなるため、デッドスペースを有効活用でき、発電電動機の小型化を図ることができる。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能であり、例えば、上記各実施形態の特徴的構造をそれぞれ任意に組み合わせるようにしてもよい。

本発明の第１実施形態に係る発電電動機を示す断面図。 第１実施形態に係る発電電動機を示す断面図。 第１実施形態に係る発電電動機の径方向断面図。 第１実施形態に係る発電電動機の回路図。 （Ａ）は図１のロータコイル単体を示す斜視図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ矢視図、（Ｃ）は（Ａ）のＣ矢視図、（Ｄ）は、本発明の第２実施形態に係るロータコイル単体を示す図。 第１実施形態に係る発電電動機の出力と、従来構造に係る発電電動機の出力とを比較するための試験に関し、その試験に用いた発電電動機を示す模式図。 図６の発電電動機による試験結果を示す図。 本発明の第３実施形態に係る発電電動機を示す断面図。 本発明の第４実施形態に係る発電電動機を示す断面図。 本発明の第５実施形態に係る発電電動機を示す断面図。 （Ａ）は、本発明の第６実施形態に係るロータコイル単体を示す斜視図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ矢視図。 従来の発電電動機を示す図。

符号の説明

１０：ステータ、１１：ステータコア、１２：ステータコイル（電機子巻線）、２０：ロータ、２１：ロータコア、２２：ロータコイル（界磁巻線）、２１１：コアティース部（磁気突極部）、２１２：突起部（支持部）、２１２ｂ：冷媒通路、２１３：保持部材、２２１：内側コイル部（第１コイル部）、２２２：外側コイル部（第２コイル部）、２２３：コイル部、２２４：コイル部

Claims (13)

1. 電機子巻線が巻装されたステータおよび界磁巻線が巻装されたロータを備える界磁巻線型同期機において、
   前記ロータは、
   ロータコアと、
   前記ロータコアに一体に形成されるとともに前記ロータコアの外周面から回転径方向に突出し、前記界磁巻線が巻装される複数の磁気突極部と、
   隣り合う前記磁気突極部間に配置されるとともに、一端が前記磁気突極部の突出端部に支持され、他端が前記ロータコアのうち前記複数の磁気突極部の間に位置する支持部に支持され、前記界磁巻線が前記複数の磁気突極部の間から回転径方向外側へ移動することを規制して保持する保持部材と、
   を有することを特徴とする界磁巻線型同期機。
2. 前記ロータは、前記ロータコアの外周面から回転径方向に突出する突起部を有し、
   前記支持部は前記突起部の端部に形成されている請求項１記載の界磁巻線型同期機。
3. 前記突起部は、前記界磁巻線を冷却する冷媒を流通させる冷媒通路を有する請求項２記載の界磁巻線型同期機。
4. 前記突起部は前記ロータコアと一体に形成されている請求項２または３記載の界磁巻線型同期機。
5. 一体に形成されている前記ロータコアおよび前記磁気突極部は、前記ロータの回転軸方向に複数積層される鋼板により構成されている請求項１から４のいずれか一項記載の界磁巻線型同期機。
6. 前記保持部材は非磁性である請求項１から５のいずれか一項記載の界磁巻線型同期機。
7. 前記磁気突極部の前記突出端部および前記ロータコアの前記支持部には、前記ロータの回転軸方向に延びる溝が形成されており、
   前記保持部材の一端および他端は前記溝内に挿入して配置されている請求項１から６のいずれか一項記載の界磁巻線型同期機。
8. 前記保持部材のうち同一の前記磁気突極部間に配置されて隣り合う２つの保持部材は、前記支持部の回転径方向外側に位置する連結部により連結され、前記連結部とともに一体に形成されている請求項１から７のいずれか一項記載の界磁巻線型同期機。
9. 電機子巻線が巻装されたステータおよび界磁巻線が巻装されたロータを備える界磁巻線型同期機において、
   前記ロータは、
   ロータコアと、
   前記ロータコアに一体に形成されるとともに前記ロータコアの外周面から回転径方向に突出し、前記界磁巻線が巻装される複数の磁気突極部と、
   隣り合う前記磁気突極部間に配置される保持部材と、
   を備え、
   前記保持部材の一端は、前記隣り合う磁気突極部のうち一方の磁気突極部の突出端部に支持され、
   前記保持部材の他端は、前記隣り合う磁気突極部のうち他方の磁気突極部の突出端部に支持され、
   前記保持部材は、前記界磁巻線が前記複数の磁気突極部の間から回転径方向外側へ移動することを規制して保持することを特徴とする界磁巻線型同期機。
10. 前記界磁巻線は、コイル状に巻き回された第１コイル部と、前記第１コイル部に対して前記ロータコアの回転径方向外側に位置する第２コイル部を少なくとも有し、
    前記第１コイル部および前記第２コイル部はコイルの軸心方向に積層配置され、かつ、前記積層方向は前記ロータコアの回転径方向であり、
    前記第１コイル部の内周側端部と前記第２コイル部の内周側端部とは連続して繋がっている請求項１から９のいずれか一項記載の界磁巻線型同期機。
11. 前記第２コイル部のコイル巻数は、前記第１コイル部のコイル巻数よりも多い請求項１０記載の界磁巻線型同期機。
12. 前記界磁巻線は、コイル状に巻き回された第３コイル部および第４コイル部を有し、
    前記第１コイル部、前記第２コイル部、前記第３コイル部および前記第４コイル部は、コイルの軸心方向に順に積層配置され、
    前記第３コイル部の内周側端部と前記第４コイル部の内周側端部とは連続して繋がっており、かつ、前記第２コイル部の外周側端部と前記第３コイル部の外周側端部とは連続して繋がっている請求項１０または１１記載の界磁巻線型同期機。
13. 前記界磁巻線は、互いに隣接して並行に巻き回された複数本の巻線により構成され、
    当該複数本の巻線はそれぞれ、前記第１コイル部および前記第２コイル部を有している請求項１０から１２のいずれか一項記載の界磁巻線型同期機。

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