JP2023167431A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】磁気騒音をより低減することができる回転電機を提供する。【解決手段】爪状磁極部２１、２２の外周には、複数個の平面形状のエアギャップ拡大面５１、５２が形成され、爪状磁極中心線４０に近いエアギャップ拡大面５１ほど傾斜角度が大きく、隣り合う爪状磁極部２１、２２間の周方向中心位置がティース先端部１５１ＢＡの周方向中心位置に一致したときに、ティース先端部１５１ＢＡが、最外周面部５３に重ならず、エアギャップ拡大面５１、５２の少なくとも一部に重なるように構成され、スロットの数が、固定子巻線１２の相数および磁極の極数について１相１極あたり２つ形成され、固定子巻線１２の第１巻線１０１および第２巻線１０２の各相コイルは、予め設定された電気角ずらしてスロット内に設置されている。【選択図】図９

Description

本願は、回転電機に関するものである。

従来、回転電機として、略円筒状を呈し内周に軸方向の複数の溝が形成され、該複数の溝に多層の固定子巻線を配し前記複数の溝間が複数の歯状鉄心とされた固定子と、界磁巻線を有し前記固定子の内側に回転自在に配されるとともに、前記複数の歯状鉄心に対向する複数の爪状の磁極が外周に備えられた回転子とからなる車両用交流発電機において、前記複数の歯状鉄心には前記軸方向の溝部がそれぞれ形成され、該溝部および前記溝によって形成された前記歯状鉄心の数が、前記固定子巻線の相数および前記磁極の極数について１相１極当たり２とされたことを特徴とする車両用交流発電機があった（例えば、下記の特許文献１参照）。

また、従来の回転電機として、ステータコイルを巻装したステータと、このステータに対して相対回転するポールコアとを備えた交流発電機であって、前記ポールコアの外周側には、前記ステータの内周面と所定のエアギャップを介して配置された複数の爪状磁極片が互いに噛み合うように組み付けられており、前記爪状磁極片の回転方向に対して前方側縁には、面取り幅（ａ）の前方面取り部を設け、前記爪状磁極片の回転方向に対して後方側縁には、前記前方面取り部よりも大きな面取り幅（ｂ）の後方面取り部が形成されている交流発電機があった（例えば、下記の特許文献２参照）。

この従来の回転電機（特許文献２）では、ポールコアの回転中における爪状磁極片の表面の磁束密度分布に相関関係のある爪状磁極片形状が得られることによって、爪状磁極片の前方側縁においては、ステータの内周面とのエアギャップが小さくなることにより磁束の損失が抑えられる。また、爪状磁極片の後方側縁においては、ステータの内周面とのエアギャップが大きくなることにより磁気的騒音が抑えられる。さらに、爪状磁極片の回転方向に対して前方側縁および後方側縁に面取りを施すことにより、ポールコアの回転中に爪状磁極片の先端側が磁束を急激に切る際に発生する磁気的騒音を低減できるという効果が得られる。

特開平４－２６３４５号公報 特許第３２６５９６７号

前記特許文献１に記載されている図５の毎極毎相２のティース幅と、図８の毎極毎相１のティース幅を比較した場合、明らかに図５のティースおよびティース先端幅が小さく、ティースの剛性が低下し電磁力による振動が発生しやすいという課題があった。
また、ロータ爪状磁極の周方向両端部にエアギャップ拡大面が設けられていないため、磁気騒音が大きく発生するという課題があった。

前記特許文献２に記載されている爪状磁極片の回転方向に対して前方側縁および後方側縁にそれぞれ１個の面取りが設けられる場合、ティース幅が小さい毎極毎相が２のステータでは磁気騒音低減が不十分であった。

本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、磁気騒音をより低減することができる回転電機を提供することを目的とする。

本願に開示される回転電機は、
周方向に間隔をおいて径方向内側に延びる複数のティースによりスロットが形成された固定子鉄心と、前記スロットに巻装された複数相の固定子巻線とを有する固定子と、
複数の爪状磁極部が周方向に予め設定されたピッチで設けられ、隣り合う前記爪状磁極部が噛み合うように対向させてシャフトに固定され、前記爪状磁極部の最外周面部とティース先端部との間にエアギャップを有するように設けられた一対のポールコア、および、前記爪状磁極部に覆われるように設けられた界磁コイルを有する回転子と、を備えた回転電機であって、
前記爪状磁極部の外周には、周方向中央の前記最外周面部と周方向両端の爪状磁極縁部の間に、複数の平面形状のエアギャップ拡大面が形成され、前記エアギャップ拡大面の爪状磁極中心線に対する傾斜角度は、前記爪状磁極中心線に近い前記エアギャップ拡大面ほど大きく、
径方向から見て、隣り合う前記爪状磁極部間の周方向中心位置が前記ティース先端部の周方向中心位置に一致したときに、前記ティース先端部が、隣り合う前記爪状磁極部の前記最外周面部に重ならず、隣り合う前記爪状磁極部の前記エアギャップ拡大面の少なくとも一部に重なるように構成され、
前記スロットの数が、前記固定子巻線の相数および磁極の極数について１相１極あたり２つ形成され、
前記固定子巻線は、複数相の第１巻線および第２巻線を備え、前記第１巻線の各相コイルおよび前記第２巻線の各相コイルは、予め設定された電気角ずらして前記スロット内に設置され、
前記第１巻線の各相コイルの交流端末と共通直流端子との間に接続される第１ブリッジ回路と、前記第２巻線の各相コイルの交流端末と前記共通直流端子との間に接続される第２ブリッジ回路とを備え、
前記第１および第２ブリッジ回路の少なくとも一方のブリッジ回路は、複数相に対応するスイッチ素子を備え、前記スイッチ素子のＯＮ／ＯＦＦ制御を行うことにより、少なくとも一方の前記ブリッジ回路に接続される前記第１巻線または前記第２巻線の各相コイルの交流端末と前記共通直流端子との間で交流／直流変換するように動作する。

本願に開示される回転電機によれば、磁気騒音をより低減することができる回転電機を提供することができる。

本願の実施の形態１に係る回転電機の構成を示す断面図である。 本願の実施の形態１に係る回転電機の回転子を示す斜視図である。 本願の実施の形態１に係る回転電機のポールコア体を示す斜視図である。 本願の実施の形態１に係る回転電機の１極分のポールコア体を示す正面図である。 本願の実施の形態１に係る回転電機の１極分のポールコア体を示す断面図である。 回転電機の毎極毎相が１の固定子鉄心を示す概観図である。 本願の実施の形態１に係る回転電機の毎極毎相が２の固定子鉄心を示す概観図である。 本願の実施の形態１に係る回転電機における固定子鉄心の内周面と回転子の外周面との位置関係を説明する図である。 本願の実施の形態１に係る回転電機における固定子鉄心の内周面と回転子の外周面との位置関係を説明する要部図である。 本願の実施の形態１に係る回転電機の回路構成を示す図である。 本願の実施の形態１に係る回転電機の固定子のスロットおよび巻線の配置を示す概略図である。 本願の実施の形態２に係る回転電機の回路構成を示す図である。 本願の実施の形態３に係る回転電機の１極分のポールコア体を示す正面図である。 本願の実施の形態３に係る回転電機の１極分のポールコア体を示す正面図である。 本願の実施の形態４に係る回転電機の１極分のポールコア体を示す断面図である。 本願の実施の形態５に係る回転電機の１極分のポールコア体を示す正面図である。 本願の制御回路の構成を示すブロック図である。

以下、本願の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
実施の形態における各図は、本願を説明するために必要な要素を図示し、実際の全要素を図示しているとは限らない。
また、実施の形態の説明において「軸方向」、「径方向」、「回転方向」、「周方向」は、特に断り書きがない場合は、回転電機の回転子の「軸方向」、「径方向」、「回転方向」、「周方向」を表す。
さらに、本願の実施の形態において、回転電機として例えば車両用回転電機を例に挙げて説明しているが、本願の回転電機は、必ずしも車両用に限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る回転電機の構成を模式的に示した断面図である。なお、図１では、図の簡略化のために、本実施の形態１と直接関連しない部品については、それらの説明は省略されている。
図２は、実施の形態１に係る回転電機に適用される回転子の構成を示す図であり、図２では、回転子としてランデル型の回転子構造を示している。

図１に示すように、本実施の形態１による回転電機１は、回転機部２と、電気機器部３を有している。
回転機部２は、略椀形状のアルミ製のフロントブラケット４ａおよびリヤブラケット４ｂを備え、両ブラケット４ａおよび４ｂの内部に軸受７を介してシャフト６が回転自在に支持されている。シャフト６には、図示しないエンジンからベルトを介して接続されるプーリ５が設けられている。また、両ブラケット４ａおよび４ｂの内部には、シャフト６に連結されて回転自在に設置される回転子１３と、回転子１３の軸方向の両端面に固定されるファン１４と、回転子１３の外周側であって、回転子１３に対して一定の空隙を有して配置され、両ブラケット４ａおよび４ｂに固定された固定子１０と、を備えている。
電気機器部３は、ブラシ８とスリップリング９を介して、回転子巻線１８に電力供給する構成が備えられている。

固定子１０は、円筒状の固定子鉄心１１と、固定子鉄心１１に巻装され、回転子１３の回転に伴い、後述する回転子巻線１８からの磁束をうける固定子巻線１２と、を備えている。

回転子１３は、ブラシ８およびスリップリング９を介して、電気機器部３から供給される電力により磁束を発生させる回転子巻線１８と、回転子巻線１８を覆うように設けられ、その磁束によって磁極が形成されるポールコア体１５と、を備えている。ポールコア体１５は、例えばＳ１０Ｃなどの低炭素鋼で冷間鍛造製法により作製された第１ポール１６および第２ポール１７に分割構成されている。

次に、図２および図３に基づき回転電機の回転子およびポールコア体の構造について説明する。
図２は、ポールコア体を含む回転電機の回転子を示す斜視図であり、図３はポールコア体の第１ポールまたは第２ポールを示す斜視図である。
図に示すように、第１ポール１６は、軸方向端面を正円とする円筒体に作製され、シャフト挿通穴が軸心位置を貫通して形成されたボス部２３と、ボス部２３の一端縁部から径方向外側に延設された厚肉リング状の継鉄部２４と、継鉄部２４の外周部から軸方向他端側に延設された第１爪状磁極部２１とを有している。第１爪状磁極部２１は、その最外周面形状が略台形形状となる最外周面部５３を有するとともに、周方向幅が先端側に向かって徐々に狭くなり、かつ、径方向厚が先端側に向かって徐々に薄くなる先細り形状に形成されている。そして、第１爪状磁極部２１は、継鉄部２４の外周部に周方向に等ピッチで、例えば８つ配列されている。

また、第２ポール１７は、第１ポール１６を軸方向に対してその上下方向が反転した形状となっている。すなわち、第２ポール１７は、軸方向端面を正円とする円筒体に作製され、シャフト挿通穴が軸心位置を貫通して形成されたボス部２３と、ボス部２３の一端縁部から径方向外側に延設された厚肉リング状の継鉄部２４と、継鉄部２４の外周部から軸方向他端側に延設された第２爪状磁極部２２とを有している。第２爪状磁極部２２は、その最外周面形状が略台形形状となる最外周面部５３を有するとともに、周方向幅が先端側に向かって徐々に狭くなり、かつ、径方向厚が先端側に向かって徐々に薄くなる先細り形状に形成されいる。そして、第２爪状磁極部２２は、継鉄部２４の外周部に周方向に等ピッチで、例えば８つ配列されている。

図２に示すように、第１ポール１６の第１爪状磁極部２１と、第２ポール１７の第２爪状磁極部２２の間となる磁極間部２０の一部には、永久磁石１９が具備され、第１ポール１６と第２ポール１７は、シャフト６を中心軸として第１爪状磁極部２１と第２爪状磁極部２２とが交互に噛み合うように組み合わされている。

図４は回転電機の１極分のポールコア体を示す正面図である。
図に示すように、第１ポール１６の第１爪状磁極部２１および第２ポール１７の第２爪状磁極部２２のそれぞれ外周部には、周方向中央に位置する略台形状の最外周面部５３と周方向両端に位置する爪状磁極縁部５０との間に、２つの平面形状の第１エアギャップ拡大面５１および第２エアギャップ拡大面５２が形成されている。
第１エアギャップ拡大面５１は、爪状磁極縁部５０と第２エアギャップ拡大面５２との間に形成されている。第２エアギャップ拡大面５２は、第１エアギャップ拡大面５１と最外周面部５３との間に形成されている。
第１エアギャップ拡大面５１の周方向外側の第１境界線６１は、爪状磁極縁部５０に接している。第１エアギャップ拡大面５１と第２エアギャップ拡大面５２とは第２境界線６２を介して接している。第２エアギャップ拡大面５２の周方向中心側の第３境界線６３は、最外周面部５３と接している。
すなわち、第１および第２エアギャップ拡大面５１、５２は、爪状磁極縁部５０に対して略平行に延びて形成されており、第１境界線６１、第２境界線６２および第３境界線６３は、それぞれ略平行になっている。

図５は回転電機の１極分のポールコア体の断面図であり、図４におけるポールコア体をＨ－Ｈ面で切断した断面を示す。
図５において、複数のエアギャップ拡大面の傾斜角度はそれぞれ異なる。すなわち、第１エアギャップ拡大面５１と平行な直線を直線５１Ｌとし、第２エアギャップ拡大面５２と平行な直線を直線５２Ｌとし、回転電機の回転中心Ｏを基準とした爪状磁極中心線を４０とし、さらに爪状磁極中心線４０と前記直線５１Ｌがなす角度をθ１、爪状磁極中心線４０と前記直線５２Ｌがなす角度をθ２とした場合に、それぞれの角度が９０度＞θ２＞θ１＞０度となるように設定する。すなわち、回転中心Ｏを基準とした爪状磁極中心線４０に近いエアギャップ拡大面ほど、爪状磁極中心線４０とのなす角度が大きいことを意味している。

本願では、エアギャップ拡大面は平面形状であることが極めて重要である。第１および第２エアギャップ拡大面５１および５２が平面性を有するがゆえに加工が容易となり、第１ポール１６および第２ポール１７に対して第１および第２エアギャップ拡大面５１および５２を再現可能にかつ安価に製作することができる。
そして、第１および第２エアギャップ拡大面５１および５２は平面性を有し再現可能にかつ安価に製作することができるがゆえに、エアギャップ拡大面の傾斜角度を容易に設計変更することができる。そのため、多種類のエアギャップ拡大面の形状を容易に設計することができ、回転電機の磁束流れ方に対して、最適なエアギャップ拡大面を製作することができる。その結果、より効果的に磁気騒音を低減する効果を得ることができる。
また、前記では第１および第２エアギャップ拡大面５１および５２の２つのエアギャップ拡大面を示したが、より効果的に磁気騒音低減作用を得るために必要であれば３つ以上の平面状のエアギャップ拡大面を備えることができる。

図６は、回転電機の固定子において毎極毎相が１の固定子鉄心の斜視図であり、具体的には、毎極毎相が１となる４８スロットの固定子鉄心を示している。
図７は、実施の形態１の回転電機の固定子において毎極毎相が２の固定子鉄心の斜視図であり、具体的には、毎極毎相が２となる９６スロットの固定子鉄心を示している。
なお、図６および図７において、１１は固定子鉄心であり、１５１Ａ、１５１Ｂがティースであり、１５１ＡＡ、１５１ＢＡがティース先端部、１５２Ａ、１５２Ｂがスロットを示している。
図６の毎極毎相が１の固定子鉄心１１の場合、ティース先端部１５１ＡＡの周方向幅が広いため剛性が高いが、図７の毎極毎相が２の場合の固定子鉄心１１のティース先端部１５１ＢＡの周方向幅は図６の毎極毎相が１の場合の固定子鉄心１１と比較して２分の１ほどと狭いため、ティースの剛性が低く回転子から生じる電磁力によって磁気騒音が大きくなる。

本実施の形態では、図７の毎極毎相が２の固定子に対して、磁気騒音低減のために第１および第２爪状磁極部２１、２２に２つのエアギャップ拡大面５１、５２、必要であれば３つ以上のエアギャップ拡大面を備えることとする。

図８は、実施の形態１の回転電機における固定子鉄心の内周面と回転子の外周面との位置関係を説明する図である。図９は、図８の固定子鉄心の内周面と回転子の外周面との位置関係を説明する要部のみを取り出した拡大図である。
図８および図９において、固定子鉄心の内周面と回転子の外周面との位置関係を径方向外側から見て、隣接する第１および第２爪状磁極部２１、２２の間の周方向中心位置がティース１５１の先端部１５１ＢＡの内周面の周方向中心位置に一致したときに、ティース１５１の先端部１５１ＢＡが、第１および第２爪状磁極部２１、２２の最外周面部５３と重ならず、かつ、隣接する第１および第２爪状磁極部２１、２２のそれぞれの第１エアギャップ拡大面５１の一部と重なるように設定する。このときの第１エアギャップ拡大面５１および第２エアギャップ拡大面５２の境界とティース１５１の先端部１５１ＢＡとの周方向距離（隙間距離）ＴはＴ＞０となっている。

以上のように、固定子鉄心の内周面と回転子の外周面との位置関係を径方向外側から見て、隣接する第１および第２爪状磁極部２１、２２間の周方向中心位置がティース１５１の先端部１５１ＢＡの内周面の周方向中心位置に一致したときに、ティース１５１の先端部１５１ＢＡが、第１爪状磁極部２１、２２の最外周面部５３と重ならないので、第１爪状磁極部２１からティース１５１を介してコアバック１５０に流れずに隣りの第２爪状磁極部２２に流れる無効磁束量が低減されて、有効磁束量が増加する。その結果、無効磁束に起因する低速回転域での出力の低下が抑えられる。

また、固定子鉄心の内周面と回転子の外周面との位置関係を径方向外側から見て、隣接する第１および第２爪状磁極部２１、２２間の周方向中心位置がティース１５１の先端部１５１ＢＡの内周面の周方向中心位置に一致したときに、ティース１５１の先端部１５１ＢＡが、第１爪状磁極部２１、２２の第１エアギャップ拡大面５１と重なっているので、磁束変動量が低減され、磁気騒音が低減される。
なお、図８および図９では、ティース１５１の先端部１５１ＢＡが、第１爪状磁極部２１、２２の第１エアギャップ拡大面５１と重なっている場合を示したが、ティース１５１の先端部１５１ＢＡが、第１爪状磁極部２１、２２の第１エアギャップ拡大面５１および第２エアギャップ拡大面５２と重なっている場合であっても良い。

さらに、第１エアギャップ拡大面５１が第１および第２爪状磁極部２１、２２の周方向両側に根元側から先端側に至るように形成されているので、第１および第２爪状磁極部２１、２２の周方向両側の根元側から先端側に至る全領域において、第１エアギャップ拡大面５１とティース１５１の先端部１５１ＢＡとの間における磁束密度分布は緩やかな変化となることで、磁気騒音の悪化をより抑えることができる。

図１０は、実施の形態１による回転電機の回路構成を示す図である。
図１０に示すように、図７および図８の固定子鉄心１１のスロット１５２Ｂには、固定子巻線１２として、３相の第１巻線１０１および３相の第２巻線１０２が電気角が３０度、すなわちπ／６（ラジアン）ずれた状態で配置されている。第１巻線１０１は、第１相コイル１０１Ａと、第２相コイル１０１Ｂと、第３相コイル１０１Ｃとを有している。第２巻線１０２は、第１相コイル１０２Ａと、第２相コイル１０２Ｂと、第３相コイル１０２Ｃとを有している。

図１１は、図７および図８の固定子鉄心のスロットに挿入される第１巻線および第２巻線を示す図である。
図１１に示すように、固定子鉄心１１の複数のスロット１５２Ｂ内に、第１巻線１０１の第１相コイル１０１Ａ、第２巻線１０２の第１相コイル１０２Ａ、第１巻線１０１の第２相コイル１０１Ｂ、第２巻線１０２の第２相コイル１０２Ｂ、第１巻線１０１の第３相コイル１０１Ｃ、第２巻線１０２の第３相コイル１０２Ｃが順番に配置されている。
以上の構成により、固定子巻線の相数および磁極について１相１極あたり、スロットの数が２となる。
そして、第１巻線の第１相コイル１０１Ａと第２巻線の第１相コイル１０２Ａとが電気角でπ／６（ラジアン）離れており、第１巻線の第２相コイル１０１Ｂと第２巻線の第２相コイル１０２Ｂとが電気角でπ／６（ラジアン）離れており、第１巻線の第３相コイル１０１Ｃと第２巻線の第３相コイル１０２Ｃとが電気角でπ／６（ラジアン）離れている。

図１０に戻って、第１ブリッジ回路１１１は、スイッチ２１１とダイオード２１２の並列回路と同様の動作を行うスイッチ素子２１０、例えばＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ－Ｏｘｉｄｅ－Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ－Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）が使用される。そして、第１ブリッジ回路１１１は、それぞれ前記スイッチ素子２１０が直列に接続されたレグ回路１１１Ａ、１１１Ｂ、１１１Ｃが、３相分並列に接続されている。

一方、第２ブリッジ回路１１２は、第１ブリッジ回路１１１でスイッチ素子２１０が配置されている箇所に、整流ダイオード２１３が配置されている。すなわち、第２ブリッジ回路１１２は、それぞれ整流ダイオード２１３が直列に接続されたレグ回路１１２Ａ、１１２Ｂ、１１２Ｃが、３相分並列に接続されている。

第１巻線１０１の第１相コイル１０１Ａ、第２相コイル１０１Ｂ、第３相コイル１０１Ｃの端末は、それぞれ、第１ブリッジ回路１１１のレグ回路１１１Ａ、レグ回路１１１Ｂ、レグ回路１１１Ｃの２直列のスイッチ素子２１０の接続点に接続されている。また、第２巻線１０２の第１相コイル１０２Ａ、第２相コイル１０２Ｂ、第３相コイル１０２Ｃの端末は、それぞれ、第２ブリッジ回路１１２のレグ回路１１２Ａ、１１２Ｂ、１１２Ｃの２直列の整流ダイオード２１３の接続点に接続されている。

第１ブリッジ回路１１１および第２ブリッジ回路１１２の接地側１１１Ｄおよび１１２Ｄの反対側である反接地側は、共通直流端子（プラス側）１０３において接続され、バッテリー１０８あるいは各種の電気負荷１０９の端子（プラス側）に接続されている。

スイッチング制御回路１０６は、第１ブリッジ回路１１１の各スイッチ素子２１０のスイッチング制御を行う。界磁電流制御回路１０５は、回転子巻線１８に流す界磁電流を調整する。スイッチング制御回路１０６には、回転子１３の回転数を検出する回転数検知器１０７、界磁電流制御回路１０５が接続されている。

次に、図１０を用いて、実施の形態１による回転電機の動作について説明する。
本実施の形態の回転電機を、車両の発電機として動作させる場合について説明する。
エンジン運転状態では、エンジンの回転トルクがクランクシャフトからベルトおよびプーリ５を介してシャフト６に伝達され、回転子１３が回転される。このとき、界磁電流制御回路１０５が、スイッチング制御回路１０６からの指令に基づいて、ブラシ８およびスリップリング９を介して、回転子１３の回転子巻線１８に界磁電流を供給する。これにより、回転子巻線１８に磁束が発生する。当該磁束は、固定子１０の第１巻線１０１、第２巻線１０２と鎖交し、三相交流電圧が第１巻線１０１、第２巻線１０２に誘起される。そして、スイッチング制御回路１０６が、第１ブリッジ回路１１１の各スイッチ素子２１０をＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御等によりＯＮ／ＯＦＦ制御して昇圧させ、第１巻線１０１に誘起された三相交流電力を直流電力に変換し、バッテリー１０８を充電、または、電気負荷１０９によって消費される。また、第２巻線１０２は第２ブリッジ回路１１２の各整流ダイオード２１３によって、第２巻線１０２に誘起された三相交流電力を直流電力に変換しバッテリー１０８を充電、または、電気負荷１０９によって消費される。

以上のように、本願の実施の形態１によれば、
周方向に間隔をおいて径方向内側に延びる複数のティースによりスロットが形成された固定子鉄心と、前記スロットに巻装された複数相の固定子巻線とを有する固定子と、
複数の爪状磁極部が周方向に予め設定されたピッチで設けられ、隣り合う前記爪状磁極部が噛み合うように対向させてシャフトに固定され、前記爪状磁極部の最外周面部とティース先端部との間にエアギャップを有するように設けられた一対のポールコア、および、前記爪状磁極部に覆われるように設けられた界磁コイルを有する回転子と、を備えた回転電機であって、
前記爪状磁極部の外周には、周方向中央の前記最外周面部と周方向両端の爪状磁極縁部の間に、複数の平面形状のエアギャップ拡大面が形成され、前記エアギャップ拡大面の爪状磁極中心線に対する傾斜角度は、前記爪状磁極中心線に近い前記エアギャップ拡大面ほど大きく、
径方向から見て、隣り合う前記爪状磁極部間の周方向中心位置が前記ティース先端部の周方向中心位置に一致したときに、前記ティース先端部が、隣り合う前記爪状磁極部の前記最外周面部に重ならず、隣り合う前記爪状磁極部の前記エアギャップ拡大面の少なくとも一部に重なるように構成され、
前記スロットの数が、前記固定子巻線の相数および磁極の極数について１相１極あたり２つ形成され、
前記固定子巻線は、複数相の第１巻線および第２巻線を備え、前記第１巻線の各相コイルおよび前記第２巻線の各相コイルは、予め設定された電気角ずらして前記スロット内に設置されているので、
磁気騒音をより低減することができる回転電機を提供することができる。

すなわち、爪状磁極部のエアギャップ拡大面が平面形状であるために、複数のエアギャップ拡大面を磁束の流れ方に対して最適な形状に容易かつ精密に形成することができ、磁気的な騒音発生を一層減少することができる。
また、ティースを介して隣接する爪状磁極部間に流れる無効磁束量を低減することができ、有効磁束を増加させて低速回転域での出力を向上できる。
さらに、回転子と固定子との間の磁気抵抗の増大を抑えて、高速回転域での出力を確保できるとともに、磁気騒音を低減することができる。

また、前記スロットの数が、前記固定子巻線の相数および前記磁極の極数について１相１極あたり２つ形成され、
前記固定子巻線は、それぞれ複数相の第１巻線および第２巻線を備え、前記第１巻線および前記第２巻線の各相コイルは、予め設定された電気角ずらして前記スロット内に設置されているので、
２つの位相の異なる第１巻線および第２巻線を１つの固定子に配置することにより、各相の交流電流による起磁力をキャンセルするように合成できるので、電磁機械としての回転電機の磁気騒音を大幅に低減できる。

また、前記第１巻線の各相コイルの交流端末と共通直流端子との間に接続される第１ブリッジ回路と、前記第２巻線の各相コイルの交流端末と前記共通直流端子との間に接続される第２ブリッジ回路とを備え、
前記第１および第２ブリッジ回路の一方のブリッジ回路は、複数相に対応するスイッチ素子を備え、前記スイッチ素子のＯＮ／ＯＦＦ制御を行うことにより前記第１巻線の各相コイルの交流端末と前記共通直流端子との間で交流／直流変換するように動作し、前記第１および第２ブリッジ回路の他方のブリッジ回路は、複数相に対応する整流素子を備え、前記整流素子により前記第１巻線の各相コイルの交流端末から前記共通直流端子への整流を行うようにしたので、
前記第１および第２ブリッジ回路の一方のブリッジ回路のスイッチ素子を高周波でＯＮ／ＯＦＦ制御を行う場合、固定子から発生する磁束も高周波で変動するので、前記の通り爪状磁極部の形状を最適に形成することにより、当該高周波数の磁気騒音をも低減することができる。

実施の形態２．
実施の形態１では、第１ブリッジ回路１１１にのみスイッチ素子２１０を配置したが、実施の形態２では、図１２に示すように、第１ブリッジ回路１１１のみならず、第２ブリッジ回路１１３にもスイッチ素子２１０を配置しても良い。
図１２は、実施の形態２に係る回転電機の回路構成図である。なお、図１２以外の構成および動作については、実施の形態１と同様であるので、その説明を省略する。

図１２において、第１ブリッジ回路１１１は、スイッチ２１１とダイオード２１２の並列回路と同様の動作を行うスイッチ素子２１０である例えばＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ－Ｏｘｉｄｅ－Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ－Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）が直列に接続されたレグ回路１１１Ａ、１１１Ｂ、１１１Ｃが、３相分並列に接続されている。また、第２ブリッジ回路１１３も、第１ブリッジ回路１１１と同様にスイッチ素子２１０が直列に接続されたレグ回路１１３Ａ、１１３Ｂ、１１３Ｃが、３相分並列に接続されている。

第１巻線１０１の第１相コイル１０１Ａ、第２相コイル１０１Ｂ、第３相コイル１０１Ｃの端末は、それぞれ、第１ブリッジ回路１１１のレグ回路１１１Ａ、レグ回路１１１Ｂ、レグ回路１１１Ｃの２直列のスイッチ素子２１０の接続点に接続されている。また、第２巻線１０２の第１相コイル１０２Ａ、第２相コイル１０２Ｂ、第３相コイル１０２Ｃの端末は、それぞれ、第２ブリッジ回路１１３のレグ回路１１３Ａ、１１３Ｂ、１１３Ｃの２直列のスイッチ素子２１０の接続点に接続されている。

第１ブリッジ回路１１１および第２ブリッジ回路１１３の接地側１１１Ｄおよび１１３Ｄの反対側である反接地側は、共通直流端子（プラス側）１０３において接続され、バッテリー１０８あるいは各種の電気負荷１０９の端子（プラス側）に接続されている。

スイッチング制御回路１０６Ａは、第１ブリッジ回路１１１の各スイッチ素子２１０のスイッチング制御を行う。スイッチング制御回路１０６Ｂは、第２ブリッジ回路１１３の各スイッチ素子２１０のスイッチング制御を行う。界磁電流制御回路１０５は、回転子巻線１８に流す界磁電流を調整する。スイッチング制御回路１０６Ａおよび１０６Ｂには、回転子１３の回転数を検出する回転数検知器１０７、界磁電流制御回路１０５が接続されている。なお、図１２のその他の構成は、実施の形態１の図１０と同様であるので説明は省略する。

次に、図１２を用いて、実施の形態２による回転電機の動作について説明する。
最初に、本実施の形態の回転電機を、車両の電動機としての動作させる場合について説明する。
回転電機が設けられている車両には、バッテリー１０８が設けられており、エンジン始動時に、バッテリー１０８から直流電力が電源端子を介して第１ブリッジ回路１１１および第２ブリッジ回路１１３に供給される。スイッチング制御回路１０６Ａおよび１０６Ｂは、それぞれ第１ブリッジ回路１１１および第２ブリッジ回路１１３の各スイッチ素子２１０をＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御等によりＯＮ／ＯＦＦ制御して、直流電力を交流電力に変換する。当該交流電力は、固定子１０の第１巻線１０１および第２巻線１０２に供給される。一方、界磁回路部は、界磁電流制御回路１０５からの指令に基づいて、ブラシ８およびスリップリング９を介して、回転子１３の回転子巻線１８に界磁電流を供給する。これにより、回転子巻線１８に磁束が発生する。当該磁束により、例えば、第１ポール１６の第１爪状磁極部２１がＮ極に磁化され、第２ポール１７の第２爪状磁極部２２がＳ極に磁化される。回転子１３の磁束と固定子巻線に流れる電流とが鎖交することで、駆動トルクが発生する。そして、当該駆動トルクにより、回転子１３が回転駆動される。

すなわち、固定子の第１巻線１０１および第２巻線１０２に外部から駆動電流を流し、第１ブリッジ回路１１１のスイッチング制御回路１０６Ａによるスイッチング制御と、第２ブリッジ回路１１３のスイッチング制御回路１０６Ｂによるスイッチング制御により、回転磁界を形成することによって電動機として作動させることができる。

次に、本実施の形態の回転電機を、車両の発電機としての動作について説明する。
エンジン運転状態では、エンジンの回転トルクがクランクシャフトからベルトおよびプーリ５を介してシャフト６に伝達され、回転子１３が回転される。このとき、界磁電流制御回路１０５が、スイッチング制御回路１０６からの指令に基づいて、ブラシ８およびスリップリング９を介して、回転子１３の回転子巻線１８に界磁電流を供給する。これにより、回転子巻線１８に磁束が発生する。当該磁束は、固定子１０の第１巻線１０１、第２巻線１０２と鎖交し、三相交流電圧が第１巻線１０１、第２巻線１０２に誘起される。そして、スイッチング制御回路１０６Ａおよび１０６Ｂが、第１ブリッジ回路１１１および第２ブリッジ回路１１３の各スイッチ素子２１０をＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御等によりＯＮ／ＯＦＦ制御して昇圧させ、第１巻線１０１および第２巻線１０２に誘起された三相交流電力を直流電力に変換し、バッテリー１０８を充電、または、電気負荷１０９によって消費される。

以上のように、実施の形態２によれば、
前記第１巻線の各相コイルの交流端末と共通直流端子との間に接続される第１ブリッジ回路と、前記第２巻線の各相コイルの交流端末と前記共通直流端子との間に接続される第２ブリッジ回路と備え、
前記第１および第２ブリッジ回路は、それぞれ複数相に対応するスイッチ素子を備え、前記スイッチ素子のＯＮ／ＯＦＦ制御を行うことにより前記第１巻線および前記第２巻線の各相コイルの交流端末と前記共通直流端子との間で交流／直流変換するように動作するようにしたので、
２つの位相の異なる第１巻線および第２巻線に接続される第１ブリッジ回路および第２ブリッジ回路のスイッチ素子をＯＮ／ＯＦＦ制御することにより、電動機として駆動でき、また、各相の交流電流による起磁力変化をキャンセルするように合成できるので、電動機としての磁気騒音の低減効果を高めることができる。
さらに、第１および第２ブリッジ回路のブリッジ回路のスイッチ素子を高周波でＯＮ／ＯＦＦ制御を行う場合、固定子から発生する磁束も高周波で変動するので、前記の通り爪状磁極部の形状を最適に形成することにより、当該高周波数の磁気騒音をも低減することができる。

実施の形態３．
実施の形態１では、図４に示すように、第１および第２爪状磁極部２１、２２の外周には、周方向中央に位置する略台形状の最外周面部５３と周方向両端に位置する２つの平面形状の第１および第２エアギャップ拡大面５１、５２とが形成されており、第１および第２エアギャップ拡大面５１、５２は、それぞれ爪状磁極縁部５０に対して略平行に延びるように設けられている。

図１３および図１４は、実施の形態３に係る回転電機のポールコア体の爪状磁極部の形状を示す正面図である。
本実施の形態３では、図１３に示すように、第１および第２爪状磁極部２１、２２の外周部には、周方向中央に位置する略長方形状の最外周面部５３Ａと、この最外周面部５３Ａと爪状磁極縁部５０Ａとの間に、２つの平面形状の第１エアギャップ拡大面５１Ａおよび第２エアギャップ拡大面５２Ａが形成されている。
第１エアギャップ拡大面５１Ａの周方向外側の第１境界線６１Ａは、爪状磁極縁部５０Ａに接している。第１エアギャップ拡大面５１Ａと第２エアギャップ拡大面５２Ａの境界線である第２境界線６２Ａは、第２エアギャップ拡大面５２Ａと最外周面部５３Ａの境界線である第３境界線６３Ａと略平行となっている。

また、本実施の形態３では、図１４に示すように、第１および第２爪状磁極部２１、２２の外周部には、周方向中央に位置する略長方形状の最外周面部５３Ｂと、この最外周面部５３Ｂと爪状磁極縁部５０Ｂとの間に、２つの平面形状の第１エアギャップ拡大面５１Ｂおよび第２エアギャップ拡大面５２Ｂが形成されている。
第１エアギャップ拡大面５１Ｂの周方向外側の第１境界線６１Ｂは、爪状磁極縁部５０Ｂに接している。第１エアギャップ拡大面５１Ｂと第２エアギャップ拡大面５２Ｂの境界線である第２境界線６２Ｂは、第１エアギャップ拡大面５１Ｂと爪状磁極縁部５０Ｂの境界線である第１境界線６１Ｂと略平行となっている。

本実施の形態３では、エアギャップ拡大面が２つの場合を示したが、エアギャップ拡大面は必要であれば３つ以上を備えても良い。なお、図１３および図１４以外のその他の構成については、前記実施の形態と同様であるため、ここでは、その説明を省略する。

本実施の形態３においても、それぞれのエアギャップ拡大面において平面形状であることが極めて重要であり、エアギャップ拡大面が平面性を有するがゆえに、エアギャップ拡大面を再現可能にかつ安価に製作することができる。
ここで、固定子または回転子における磁束の流れ方、固定子のティース幅に対して、最適なエアギャップ拡大面の形状が存在し、２つ以上のエアギャップ拡大面が平面性を有するがゆえに、最適なエアギャップ拡大面の形状が容易に再現可能に安価に製作できる。その結果、ギャップにおける磁束密度波形の変化を緩やかにでき、磁気騒音を低減できる効果を強めることができる。

以上のように、実施の形態３によれば、前記爪状磁極部の外周に設けられた複数のエアギャップ拡大面のうち、前記爪状磁極縁部に隣接する少なくとも１つのエアギャップ拡大面の周方向中心側の境界線が、前記爪状磁極縁部に対して略平行に設けられているので、
回転電機の磁束の流れ方に対して、最適なエアギャップ拡大面を設けることができ、その結果、エアギャップの磁束密度波形の変化を緩やかにでき、磁気騒音を低減できる効果を高めることができる。

また、前記爪状磁極部の外周に設けられた複数のエアギャップ拡大面のうち、前記最外周面部に隣接する少なくとも１つのエアギャップ拡大面の周方向外側の境界線が、当該エアギャップ拡大面と前記最外周面部の境界線に対して略平行に設けられているので、
回転電機の磁束の流れ方に対して、最適なエアギャップ拡大面を設けることができ、その結果、エアギャップの磁束密度波形の変化を緩やかにでき、磁気騒音を低減できる効果を高めることができる。

さらに、前記爪状磁極部の外周に設けられた複数のエアギャップ拡大面のうち、前記爪状磁極縁部に隣接する少なくとも１つのエアギャップ拡大面の周方向中心側の境界線が、前記爪状磁極縁部に対して略平行に設けられており、前記最外周面部に隣接する少なくとも１つのエアギャップ拡大面の周方向外側の境界線が、当該エアギャップ拡大面と前記最外周面部の境界線に対して略平行に設けられているので、
回転電機の磁束の流れ方に対して、最適なエアギャップ拡大面を設けることができ、その結果、エアギャップの磁束密度波形の変化を緩やかにでき、磁気騒音を低減できる効果を高めることができる。

実施の形態４．
図１５は実施の形態４に係る回転電機の１極分のポールコア体の断面図であり、図４におけるポールコア体をＨ－Ｈ面で切断した断面を示す。
図１５において、第１および第２爪状磁極部２１、２２の外周には、周方向中央に位置する最外周面部５３と、最外周面部５３の周方向外側に位置する２つの平面形状の第１および第２エアギャップ拡大面５１、５２とが形成されている。そして、図５の説明と同様に、爪状磁極中心線４０に近いエアギャップ拡大面ほど、爪状磁極中心線４０とのなす角度が大きく形成されている。

そして、第１および第２爪状磁極部２１、２２の径方向厚さにおいて、爪状磁極縁部５０に最も近い箇所に設けられたエアギャップ拡大面５１の径方向厚さが、第１および第２爪状磁極部２１、２２のエアギャップ拡大面が設けられている径方向厚さの中で、最も薄くなる厚さＷ１になるように形成されている。なお、図１５以外のその他の構成については、前記実施の形態と同様であるため、ここでは、その説明を省略する。

以上のように、本実施の形態４によれば、前記爪状磁極部の径方向厚さにおいて、前記爪状磁極縁部に最も近い箇所に設けられた前記エアギャップ拡大面の径方向厚さが、前記爪状磁極部のエアギャップ拡大面が設けられている径方向厚さの中で最も薄くなるように形成されているので、
固定子とのエアギャップをより広くとることができ、極間の漏れ磁束の低減と、ギャップ磁束密度波形の変動低減による磁気騒音を低減する機能を、より効果の大きなものとすることができる。

実施の形態５．
図１６は、実施の形態５に係る回転電機のポールコア体の爪状磁極部の形状を示す正面図である。
図１６に示すように、第１および第２爪状磁極部２１、２２には、周方向中央に位置する略台形状の最外周面部５３と、この最外周面部５３と爪状磁極縁部５０との間に、２つの平面形状の第１エアギャップ拡大面５１および第２エアギャップ拡大面５２が形成されている。
本実施の形態５では、第１および第２エアギャップ拡大面５１、５２は、それぞれ軸方向に、爪状磁極根元部８０から爪状磁極先端部９０に至る領域（長さＬ１）に形成されている。
なお、図１６以外のその他の構成については、前記実施の形態と同様であるため、ここでは、その説明を省略する。

以上のように、本実施の形態５によれば、前記爪状磁極部の外周に設けられた複数のエアギャップ拡大面は、軸方向に、爪状磁極根元部から爪状磁極先端部に至る領域に形成されているので、
固定子のティース先端部との間に発生する磁束密度分布は緩やかな変化となり、本願効果である磁気騒音低減を高める機能を、より効果の大きなものとすることができる。

次に、本願の図１０および図１１で説明した制御回路の構成について簡単に説明する。
図１０および図１１で説明したスイッチング制御回路１０６、１０６Ａ、１０６Ｂおよび界磁電流制御回路１０５は、ハードウエアの一例を図１７に示すように、プロセッサ１０００と記憶装置１０１０から構成される。記憶装置１０１０は、図示していない、ランダムアクセスメモリ等の揮発性記憶装置と、フラッシュメモリ等の不揮発性の補助記憶装置とを備える。
また、フラッシュメモリの代わりにハードディスクとしての補助記憶装置を備えてもよい。プロセッサ１０００は、記憶装置１０１０から入力されたプログラムを実行する。この場合、補助記憶装置から揮発性記憶装置を介してプロセッサ１０００にプログラムが入力される。また、プロセッサ１０００は、演算結果等のデータを記憶装置１０１０の揮発性記憶装置に出力してもよいし、揮発性記憶装置を介して補助記憶装置にデータを保存してもよい。

以下、本開示の諸態様を付記としてまとめて記載する。

（付記１）
周方向に間隔をおいて径方向内側に延びる複数のティースによりスロットが形成された固定子鉄心と、前記スロットに巻装された複数相の固定子巻線とを有する固定子と、
複数の爪状磁極部が周方向に予め設定されたピッチで設けられ、隣り合う前記爪状磁極部が噛み合うように対向させてシャフトに固定され、前記爪状磁極部の最外周面部とティース先端部との間にエアギャップを有するように設けられた一対のポールコア、および、前記爪状磁極部に覆われるように設けられた界磁コイルを有する回転子と、を備えた回転電機であって、
前記爪状磁極部の外周には、周方向中央の前記最外周面部と周方向両端の爪状磁極縁部の間に、複数の平面形状のエアギャップ拡大面が形成され、前記エアギャップ拡大面の爪状磁極中心線に対する傾斜角度は、前記爪状磁極中心線に近い前記エアギャップ拡大面ほど大きく、
径方向から見て、隣り合う前記爪状磁極部間の周方向中心位置が前記ティース先端部の周方向中心位置に一致したときに、前記ティース先端部が、隣り合う前記爪状磁極部の前記最外周面部に重ならず、隣り合う前記爪状磁極部の前記エアギャップ拡大面の少なくとも一部に重なるように構成され、
前記スロットの数が、前記固定子巻線の相数および磁極の極数について１相１極あたり２つ形成され、
前記固定子巻線は、複数相の第１巻線および第２巻線を備え、前記第１巻線の各相コイルおよび前記第２巻線の各相コイルは、予め設定された電気角ずらして前記スロット内に設置され、
前記第１巻線の各相コイルの交流端末と共通直流端子との間に接続される第１ブリッジ回路と、前記第２巻線の各相コイルの交流端末と前記共通直流端子との間に接続される第２ブリッジ回路とを備え、
前記第１および第２ブリッジ回路の少なくとも一方のブリッジ回路は、複数相に対応するスイッチ素子を備え、前記スイッチ素子のＯＮ／ＯＦＦ制御を行うことにより、少なくとも一方の前記ブリッジ回路に接続される前記第１巻線または前記第２巻線の各相コイルの交流端末と前記共通直流端子との間で交流／直流変換するように動作する回転電機。
（付記２）
前記第１および第２ブリッジ回路の一方のブリッジ回路は、複数相に対応するスイッチ素子を備え、前記スイッチ素子のＯＮ／ＯＦＦ制御を行うことにより、一方の前記ブリッジ回路に接続される前記第１巻線または前記第２巻線の各相コイルの交流端末と前記共通直流端子との間で交流／直流変換するように動作し、前記第１および第２ブリッジ回路の他方のブリッジ回路は、複数相に対応する整流素子を備え、前記整流素子により、他方の前記ブリッジ回路に接続される前記第１巻線または前記第２巻線の各相コイルの交流端末から前記共通直流端子への整流を行う付記１に記載の回転電機。
（付記３）
前記第１および第２ブリッジ回路は、それぞれ複数相に対応するスイッチ素子を備え、前記スイッチ素子のＯＮ／ＯＦＦ制御を行うことにより、前記第１巻線および前記第２巻線の各相コイルの交流端末と前記共通直流端子との間で交流／直流変換するように動作する付記１に記載の回転電機。
（付記４）
前記爪状磁極部の外周に設けられた複数のエアギャップ拡大面のうち、前記爪状磁極縁部に隣接する少なくとも１つのエアギャップ拡大面の周方向中心側の境界線が、前記爪状磁極縁部に対して平行に設けられている付記１から付記３のいずれか１項に記載の回転電機。
（付記５）
前記爪状磁極部の外周に設けられた複数のエアギャップ拡大面のうち、前記最外周面部に隣接する少なくとも１つのエアギャップ拡大面の周方向外側の境界線が、当該エアギャップ拡大面と前記最外周面部の境界線に対して平行に設けられている付記１から付記３のいずれか１項に記載の回転電機。
（付記６）
前記爪状磁極部の外周に設けられた複数のエアギャップ拡大面のうち、前記爪状磁極縁部に隣接する少なくとも１つのエアギャップ拡大面の周方向中心側の境界線が、前記爪状磁極縁部に対して平行に設けられており、前記最外周面部に隣接する少なくとも１つのエアギャップ拡大面の周方向外側の境界線が、当該エアギャップ拡大面と前記最外周面部の境界線に対して平行に設けられている付記１から付記３のいずれか１項に記載の回転電機。
（付記７）
前記爪状磁極部の径方向厚さにおいて、前記爪状磁極縁部に最も近い箇所に設けられた前記エアギャップ拡大面の径方向厚さが、前記爪状磁極部のエアギャップ拡大面が設けられている径方向厚さの中で最も薄くなるように形成されている付記１から付記６のいずれか１項に記載の回転電機。
（付記８）
前記爪状磁極部の外周に設けられた複数のエアギャップ拡大面は、軸方向に、爪状磁極根元部から爪状磁極先端部に至る領域に形成されている付記１から付記７のいずれか１項に記載の回転電機。

本願は、様々な例示的な実施の形態および実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、および機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。

１ 回転電機、２ 回転機部、３ 電気機器部、６ シャフト、１０ 固定子、
１１ 固定子鉄心、１２ 固定子巻線、１３ 回転子、１５ ポールコア体、
１６ 第１ポール、１７ 第２ポール、１８ 回転子巻線、２１ 第１爪状磁極部、
２２ 第２爪状磁極部、４０ 爪状磁極中心線、５０ 爪状磁極縁部、
５１ 第１エアギャップ拡大面、５２ 第２エアギャップ拡大面、１５１Ｂ ティース、
１５１ＢＡ ティース先端部、１５２Ｂ スロット、１０１ 第１巻線、
１０２ 第２巻線、１０３ 共通直流端子、１０５ 界磁電流制御回路、
１０６ スイッチング制御回路、１０７ 回転数検知器、１１１ 第１ブリッジ回路、
１１２ 第２ブリッジ回路、２１０ スイッチ素子、２１３ 整流ダイオード。

本願に開示される回転電機は、
周方向に間隔をおいて径方向内側に延びる複数のティースによりスロットが形成された固定子鉄心と、前記スロットに巻装された複数相の固定子巻線とを有する固定子と、
複数の爪状磁極部が周方向に予め設定されたピッチで設けられ、隣り合う前記爪状磁極部が噛み合うように対向させてシャフトに固定され、前記爪状磁極部の最外周面部とティース先端部との間にエアギャップを有するように設けられた一対のポールコア、および、前記爪状磁極部に覆われるように設けられた界磁コイルを有する回転子と、を備えた回転電機であって、
前記爪状磁極部の外周には、周方向中央の前記最外周面部と周方向両端の爪状磁極縁部の間に、複数の平面形状のエアギャップ拡大面が形成され、前記エアギャップ拡大面の爪状磁極中心線に対する傾斜角度は、前記爪状磁極中心線に近い前記エアギャップ拡大面ほど大きく、
複数の前記エアギャップ拡大面はそれぞれ、軸方向に、爪状磁極根元部から爪状磁極先端部に至る領域に形成されており、
径方向から見て、隣り合う前記爪状磁極部間の周方向中心位置が前記ティース先端部の周方向中心位置に一致したときに、前記ティース先端部が、隣り合う前記爪状磁極部の前記最外周面部に重ならず、隣り合う前記爪状磁極部の前記エアギャップ拡大面の少なくとも一部に重なるように構成され、
前記スロットの数が、前記固定子巻線の相数および磁極の極数について１相１極あたり２つ形成され、
前記固定子巻線は、複数相の第１巻線および第２巻線を備え、前記第１巻線の各相コイルおよび前記第２巻線の各相コイルは、予め設定された電気角ずらして前記スロット内に設置され、
前記第１巻線の各相コイルの交流端末と共通直流端子との間に接続される第１ブリッジ回路と、前記第２巻線の各相コイルの交流端末と前記共通直流端子との間に接続される第２ブリッジ回路とを備え、
前記第１および第２ブリッジ回路の少なくとも一方のブリッジ回路は、複数相に対応するスイッチ素子を備え、前記スイッチ素子のＯＮ／ＯＦＦ制御を行うことにより、少なくとも一方の前記ブリッジ回路に接続される前記第１巻線または前記第２巻線の各相コイルの交流端末と前記共通直流端子との間で交流／直流変換するように動作する。

Claims (8)

1. 周方向に間隔をおいて径方向内側に延びる複数のティースによりスロットが形成された固定子鉄心と、前記スロットに巻装された複数相の固定子巻線とを有する固定子と、
   複数の爪状磁極部が周方向に予め設定されたピッチで設けられ、隣り合う前記爪状磁極部が噛み合うように対向させてシャフトに固定され、前記爪状磁極部の最外周面部とティース先端部との間にエアギャップを有するように設けられた一対のポールコア、および、前記爪状磁極部に覆われるように設けられた界磁コイルを有する回転子と、を備えた回転電機であって、
   前記爪状磁極部の外周には、周方向中央の前記最外周面部と周方向両端の爪状磁極縁部の間に、複数の平面形状のエアギャップ拡大面が形成され、前記エアギャップ拡大面の爪状磁極中心線に対する傾斜角度は、前記爪状磁極中心線に近い前記エアギャップ拡大面ほど大きく、
   径方向から見て、隣り合う前記爪状磁極部間の周方向中心位置が前記ティース先端部の周方向中心位置に一致したときに、前記ティース先端部が、隣り合う前記爪状磁極部の前記最外周面部に重ならず、隣り合う前記爪状磁極部の前記エアギャップ拡大面の少なくとも一部に重なるように構成され、
   前記スロットの数が、前記固定子巻線の相数および磁極の極数について１相１極あたり２つ形成され、
   前記固定子巻線は、複数相の第１巻線および第２巻線を備え、前記第１巻線の各相コイルおよび前記第２巻線の各相コイルは、予め設定された電気角ずらして前記スロット内に設置され、
   前記第１巻線の各相コイルの交流端末と共通直流端子との間に接続される第１ブリッジ回路と、前記第２巻線の各相コイルの交流端末と前記共通直流端子との間に接続される第２ブリッジ回路とを備え、
   前記第１および第２ブリッジ回路の少なくとも一方のブリッジ回路は、複数相に対応するスイッチ素子を備え、前記スイッチ素子のＯＮ／ＯＦＦ制御を行うことにより、少なくとも一方の前記ブリッジ回路に接続される前記第１巻線または前記第２巻線の各相コイルの交流端末と前記共通直流端子との間で交流／直流変換するように動作する回転電機。
2. 前記第１および第２ブリッジ回路の一方のブリッジ回路は、複数相に対応するスイッチ素子を備え、前記スイッチ素子のＯＮ／ＯＦＦ制御を行うことにより、一方の前記ブリッジ回路に接続される前記第１巻線または前記第２巻線の各相コイルの交流端末と前記共通直流端子との間で交流／直流変換するように動作し、前記第１および第２ブリッジ回路の他方のブリッジ回路は、複数相に対応する整流素子を備え、前記整流素子により、他方の前記ブリッジ回路に接続される前記第１巻線または前記第２巻線の各相コイルの交流端末から前記共通直流端子への整流を行う請求項１に記載の回転電機。
3. 前記第１および第２ブリッジ回路は、それぞれ複数相に対応するスイッチ素子を備え、前記スイッチ素子のＯＮ／ＯＦＦ制御を行うことにより、前記第１巻線および前記第２巻線の各相コイルの交流端末と前記共通直流端子との間で交流／直流変換するように動作する請求項１に記載の回転電機。
4. 前記爪状磁極部の外周に設けられた複数のエアギャップ拡大面のうち、前記爪状磁極縁部に隣接する少なくとも１つのエアギャップ拡大面の周方向中心側の境界線が、前記爪状磁極縁部に対して平行に設けられている請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の回転電機。
5. 前記爪状磁極部の外周に設けられた複数のエアギャップ拡大面のうち、前記最外周面部に隣接する少なくとも１つのエアギャップ拡大面の周方向外側の境界線が、当該エアギャップ拡大面と前記最外周面部の境界線に対して平行に設けられている請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の回転電機。
6. 前記爪状磁極部の外周に設けられた複数のエアギャップ拡大面のうち、前記爪状磁極縁部に隣接する少なくとも１つのエアギャップ拡大面の周方向中心側の境界線が、前記爪状磁極縁部に対して平行に設けられており、前記最外周面部に隣接する少なくとも１つのエアギャップ拡大面の周方向外側の境界線が、当該エアギャップ拡大面と前記最外周面部の境界線に対して平行に設けられている請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の回転電機。
7. 前記爪状磁極部の径方向厚さにおいて、前記爪状磁極縁部に最も近い箇所に設けられた前記エアギャップ拡大面の径方向厚さが、前記爪状磁極部のエアギャップ拡大面が設けられている径方向厚さの中で最も薄くなるように形成されている請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の回転電機。
8. 前記爪状磁極部の外周に設けられた複数のエアギャップ拡大面は、軸方向に、爪状磁極根元部から爪状磁極先端部に至る領域に形成されている請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の回転電機。