JP4249077B2 - クローポール型モータの固定子およびクローポール型モータの固定子の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、クローポール型モータの固定子およびクローポール型モータの固定子の製造方法に関する。

従来、例えばＵ相、Ｖ相、Ｗ相等の複数相の各相毎に独立した磁路を構成するようにして各相毎に対応した複数の単位ステータを備え、各単位ステータは、環状の巻線の周囲を取り囲むようにして外周部が接続されると共に内周部が開口したヨークを備え、このヨークの内周部において、軸線方向に沿った両開口端から互いの開口端に向かい屈曲して伸びる複数対の爪状誘導極が互いに噛み合うようにして周方向に所定間隔をおいて隣り合うと共に、これらの爪状誘導極が回転子の外周部に対向するようにして配置されたクローポール型モータが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平７−２２７０７５号公報

ところで、上記従来技術の一例に係るクローポール型モータにおいては、複数相の単位ステータが軸線方向に積み重ねられることから、クローポール型モータの軸線方向の寸法が過剰に増大してしまうという問題が生じる。
これに対して、複数相のステータリングを軸線方向に沿って積み重ねるようにして配置し、軸線方向で隣り合うステータリング間に形成された環状の巻線装着孔に環状巻線を配置し、各相のステータリングに径方向内方（あるいは径方向外方）に突出する爪状誘導極を備え、各相の爪状誘導極を順次周方向に沿って配列すると共に回転子の外周面（あるいは回転子の内周面）に対向させることで、各相の鎖交磁束を変化させずに各相の磁路を共用化し、クローポール型モータの軸線方向の寸法の増大を抑制することができる。
そして、このようなクローポール型モータの固定子の形状を適切に設定することが望まれている。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、適切な形状により所望の性能を確保することが可能なクローポール型モータの固定子およびクローポール型モータの固定子の製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項１に記載の本発明のクローポール型モータの固定子は、複数相のステータリング（例えば、実施の形態での各ステータリング２１，２２，２３）を軸線方向に沿って同軸に積み重ねるようにして配置し、軸線方向で隣り合う前記ステータリング間に形成された環状の巻線装着部（例えば、実施の形態での各巻線装着部６１，６２）に、永久磁石（例えば、実施の形態での永久磁石１１ａ）を有する回転子（例えば、実施の形態での回転子１１）を回転させる回転磁界を発生する環状巻線（例えば、実施の形態での各巻線２４，２５Ａ，２５Ｂ，２６）を配置し、各相のステータリング本体から径方向に突出する爪状誘導極（例えば、実施の形態での各爪状誘導極３２，４２，５２）を備え、各相の前記爪状誘導極を順次周方向に沿って配列すると共に前記永久磁石に対向配置させてなるクローポール型モータの固定子であって、前記ステータリングは、環状の前記ステータリング本体と、前記ステータリング本体から径方向に突出する前記爪状誘導極とを備え、前記巻線装着部は前記ステータリング本体に設けられ、前記環状巻線は前記軸線方向において前記ステータリング本体により覆われるようにして前記巻線装着部に装着され、前記爪状誘導極は、誘導極本体（例えば、実施の形態での各誘導極本体３２ａ，４２ａ，５２ａ）と拡張部（例えば、実施の形態での各拡張部３２ｂ，４２ｂ，４２ｃ，５２ｂ）とを備え、前記誘導極本体は前記永久磁石に対向する対向面（例えば、実施の形態での各対向面３２Ｂ，４２Ｂ，５２Ｂ）を備え、前記拡張部は前記誘導極本体の周方向に沿った側面から突出し前記ステータリング本体の内周面に接続され、前記誘導極本体の前記対向面上において各相の前記誘電極本体がオーバーラップする領域であって有効磁束が通過する磁束通過領域（例えば、実施の形態での通過領域面８１）の面積（例えば、実施の形態での面積Ｃ）に比べて、前記誘導極本体の内部における磁束通過領域面（例えば、実施の形態での内部領域面８２）の面積（例えば、実施の形態での面積ＳＡ）が、より大きく設定されてなることを特徴としている。

上記のクローポール型モータの固定子によれば、誘導極本体の対向面上の磁束通過領域を通過した磁束が誘導極本体からステータリング本体および拡張部へと流出するまでの間において誘導極本体の内部で低減してしまうことを防止し、回転子の永久磁石と固定子の爪状誘導極との間の界磁磁束を有効利用することができ、クローポール型モータの運転効率を向上させることができる。

さらに、請求項２に記載の本発明のクローポール型モータの固定子は、前記誘導極本体の前記対向面上において各相の前記誘電極本体がオーバーラップする領域であって有効磁束が通過する磁束通過領域（例えば、実施の形態での通過領域面８１）の面積（例えば、実施の形態での面積Ｃ）に比べて、前記誘導極本体の内部から前記拡張部および前記ステータリング本体に流出する磁束の通過領域面である前記誘導極本体と前記拡張部および前記ステータリング本体との当接面（例えば、実施の形態での各当接面８０，８０および基端面３２Ｆ）の面積（例えば、実施の形態での各面積ＢＳおよび面積Ａ）が、より大きく設定されてなることを特徴としている。

上記のクローポール型モータの固定子によれば、誘導極本体の対向面上の磁束通過領域を通過した磁束が誘導極本体からステータリング本体および拡張部へと流出するまでの間において低減してしまうことを防止し、回転子の永久磁石と固定子の爪状誘導極との間の界磁磁束を有効利用することができ、クローポール型モータの運転効率を向上させることができる。

さらに、請求項３に記載の本発明のクローポール型モータの固定子は、前記誘導極本体の前記対向面上において各相の前記誘電極本体がオーバーラップする領域であって有効磁束が通過する磁束通過領域（例えば、実施の形態での通過領域面８１）の面積（例えば、実施の形態での面積Ｃ）に比べて、前記誘導極本体の内部から前記ステータリング本体に流出する磁束および前記拡張部の内部から前記ステータリング本体に流出する磁束の通過領域面である前記誘導極本体および前記拡張部と前記ステータリング本体との当接面（例えば、実施の形態での基端面３２Ｆおよび各底面３２Ｅ，３２Ｅ）の面積（例えば、実施の形態での面積Ａおよび各面積Ａ）が、より大きく設定されてなることを特徴としている。

上記のクローポール型モータの固定子によれば、誘導極本体の対向面上の磁束通過領域を通過した磁束が誘導極本体および拡張部からステータリング本体へと流出するまでの間において低減してしまうことを防止し、回転子の永久磁石と固定子の爪状誘導極との間の界磁磁束を有効利用することができ、クローポール型モータの運転効率を向上させることができる。

さらに、請求項４に記載の本発明のクローポール型モータの固定子は、前記ステータリング本体は、前記環状巻線が装着される巻線部（例えば、実施の形態での巻線部）と、軸線方向で隣り合う前記ステータリング同士を接続するバックヨーク（例えば、実施の形態での各バックヨーク３１，４１，５１）とを備え、前記固定子が前記回転子の外周部に対向配置された場合の前記バックヨークの内径（例えば、実施の形態でのバックヨーク内径Ｄｂ）に対する前記固定子の内径（例えば、実施の形態での直径Ｄ）の比率と、前記固定子が前記回転子の内周部に対向配置された場合の前記固定子の外径（例えば、実施の形態での直径Ｄ）に対する前記バックヨークの外径（例えば、実施の形態でのバックヨーク外径Ｄｂ）の比率（例えば、実施の形態での比ｒ）とを、所定値（例えば、実施の形態での比ｒの下限値）以上に設定してなることを特徴としている。

上記のクローポール型モータの固定子によれば、比率を所定値（例えば、クローポール型モータの単位電流あたりの総導通損失を最小とする値の下限値等）以上の値に設定することにより、クローポール型モータの運転効率を向上させることができる。

さらに、請求項５に記載の本発明のクローポール型モータの固定子は、前記固定子が前記回転子の外周部に対向配置された場合の前記固定子の内径（例えば、実施の形態での直径Ｄ）と前記固定子が前記回転子の内周部に対向配置された場合の前記固定子の外径（例えば、実施の形態での直径Ｄ）とを適宜の値に設定した状態において、径方向に沿った前記誘導極本体の基端から先端までの距離（例えば、実施の形態での爪高さＨ）を所定値（例えば、実施の形態での数式（２９）または数式（４６）の下限値）以上に設定してなることを特徴としている。

上記のクローポール型モータの固定子によれば、径方向に沿った誘導極本体の基端から先端までの距離を所定値（例えば、クローポール型モータの単位電流あたりの総導通損失を最小とする値の下限値等）以上の値に設定することにより、クローポール型モータの運転効率を向上させることができる。

また、請求項６に記載の本発明のクローポール型モータの固定子の製造方法は、複数相のステータリング（例えば、実施の形態での各ステータリング２１，２２，２３）を軸線方向に沿って同軸に積み重ねるようにして配置し、軸線方向で隣り合う前記ステータリング間に形成された環状の巻線装着部（例えば、実施の形態での各巻線装着部６１，６２）に、永久磁石（例えば、実施の形態での永久磁石１１ａ）を有する回転子（例えば、実施の形態での回転子１１）を回転させる回転磁界を発生する環状巻線（例えば、実施の形態での各巻線２４，２５Ａ，２５Ｂ，２６）を配置し、各相のステータリング本体から径方向に突出する爪状誘導極（例えば、実施の形態での各爪状誘導極３２，４２，５２）を備え、各相の前記爪状誘導極を順次周方向に沿って配列すると共に前記永久磁石に対向配置させてなるクローポール型モータの固定子の製造方法であって、前記ステータリングは、環状の前記ステータリング本体と、前記ステータリング本体から径方向に突出する前記爪状誘導極とを備え、前記巻線装着部は前記ステータリング本体に設けられ、前記環状巻線は前記軸線方向において前記ステータリング本体により覆われるようにして前記巻線装着部に装着され、前記爪状誘導極は、誘導極本体（例えば、実施の形態での各誘導極本体３２ａ，４２ａ，５２ａ）と拡張部（例えば、実施の形態での各拡張部３２ｂ，４２ｂ，４２ｃ，５２ｂ）とを備え、前記誘導極本体は前記永久磁石に対向する対向面（例えば、実施の形態での各対向面３２Ｂ，４２Ｂ，５２Ｂ）を備え、前記拡張部は前記誘導極本体の周方向に沿った側面から突出し前記ステータリング本体の内周面に接続され、前記ステータリング本体は、前記環状巻線が装着される巻線部（例えば、実施の形態での巻線部）と、軸線方向で隣り合う前記ステータリング同士を接続するバックヨークとを備え、前記バックヨークの径に基づき、前記クローポール型モータの体積（例えば、実施の形態での体積Ｖｂ）を算出する体積算出工程（例えば、実施の形態での数式（１６））と、前記体積算出工程にて算出した前記体積に基づき、単位体積あたりのトルク定数（例えば、実施の形態での単位体積あたりのトルク定数ｋｔｖ）を算出するトルク定数算出工程（例えば、実施の形態での数式（１７）、数式（４１））と、軸線方向に沿った前記巻線部の厚さ（例えば、実施の形態での厚さＴｃ_ｉ）と、前記巻線部の径方向に対する断面の面積（例えば、実施の形態での断面積Ｓ_ｉ）とに基づき、単位電流あたりの総導通損失（例えば、実施の形態での単位電流あたりの総導通損失Ｐ）を算出する総導通損失算出工程（例えば、実施の形態での数式（２０），数式（２７），数式（４３），数式（４７））と、前記総導通損失算出工程にて算出した前記総導通損失を最小とする、径方向に沿った前記誘導極本体の基端から先端までの距離（例えば、実施の形態での爪高さＨ）を算出する工程（例えば、実施の形態での数式（２１）〜数式（２９）、数式（４４）〜数式（４６）、数式（５１））とを含むことを特徴としている。

上記のクローポール型モータの固定子の製造方法によれば、径方向に沿った誘導極本体の基端から先端までの距離を、クローポール型モータの単位電流あたりの総導通損失を最小とする値の下限値以上の値に設定することにより、クローポール型モータの運転効率を向上させることができる。

本発明のクローポール型モータの固定子によれば、回転子の永久磁石と固定子の爪状誘導極との間の界磁磁束を有効利用することができ、クローポール型モータの運転効率を向上させることができる。
さらに、請求項４または請求項５に記載の本発明のクローポール型モータの固定子によれば、通電時の導通損失を低減することができ、クローポール型モータの運転効率を向上させることができる。

また、請求項６に記載の本発明のクローポール型モータの固定子の製造方法によれば、単位電流あたりの総導通損失を低減し、クローポール型モータの運転効率を向上させることができる。

以下、本発明のクローポール型モータの固定子およびクローポール型モータの固定子の製造方法の一実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
本実施の形態に係るクローポール型モータ１０は、例えば内燃機関Ｅと共に車両の駆動源としてハイブリッド車両に搭載され、例えば内燃機関Ｅとクローポール型モータ１０とトランスミッションＴ／Ｍとを直列に直結した構造のパラレルハイブリッド車両において、少なくとも内燃機関Ｅまたはクローポール型モータ１０の何れか一方の駆動力は、トランスミッションＴ／Ｍを介して車両の駆動輪Ｗ，Ｗに伝達されるようになっている。
また、車両の減速時に駆動輪Ｗ，Ｗ側からクローポール型モータ１０に駆動力が伝達されると、クローポール型モータ１０は発電機として機能していわゆる回生制動力を発生し、車体の運動エネルギーを電気エネルギー（回生エネルギー）として回収する。さらに、内燃機関Ｅの出力がクローポール型モータ１０に伝達された場合にもクローポール型モータ１０は発電機として機能して発電エネルギーを発生する。

このクローポール型モータ１０は、例えば図１に示すように、複数の永久磁石１１ａ，…，１１ａを有する回転子１１と、この回転子１１を回転させる回転磁界を発生する複数相（例えば、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の３相）の固定子１２とを備え、回転子１１の回転軸の一端は内燃機関のクランクシャフトに連結され、他端はトランスミッションの入力軸に連結されている。
この回転子１１において、複数の略長方形板状の永久磁石１１ａ，…，１１ａは回転子１１の外周部に周方向に所定間隔をおいて配置され、各永久磁石１１ａは厚さ方向（つまり回転子１１の径方向）に磁化され、周方向で隣り合う永久磁石１１ａ，１１ａは互いに磁化方向が異方向となるように、すなわち外周側がＮ極とされた永久磁石１１ａには、外周側がＳ極とされた永久磁石１１ａが周方向で隣接するように配置されている。
また、各永久磁石１１ａの外周面は、回転子１１の外周部に対向配置される略円筒状の固定子１２の内周面に向かい露出している。

固定子１２は、例えば図１および図２に示すように、Ｕ相ステータリング２１と、Ｖ相ステータリング２２と、Ｗ相ステータリング２３と、Ｕ相巻線２４と、第１Ｖ相巻線２５Ａと、第２Ｖ相巻線２５Ｂと、Ｗ相巻線２６とを備えて構成され、各ステータリング２１，２２，２３は、例えば粉末状の磁性材料を加圧成形して一体に形成された各バックヨーク３１，４１，５１および各爪状誘導極３２，４２，５２を備えて構成されている。

Ｕ相ステータリング２１は、例えば図１および図３に示すように、略円環状のＵ相バックヨーク３１と、このＵ相バックヨーク３１の内周部の周方向に所定間隔をおいた位置から径方向内方に向かい突出すると共に、基端側から先端側に向かうことに伴い軸線Ｐ方向の一方に屈曲するようにして伸びる鉤爪状のＵ相爪状誘導極３２とを備えて構成されている。
そして、Ｕ相バックヨーク３１には、Ｖ相バックヨーク４１の一方の端面４１Ａに当接する端面３１Ａ上の内周部において、軸線Ｐ方向に沿った厚さが一段薄くなるようにして形成された軸線Ｐと同軸の周方向に沿った円環状のＵ相巻線装着部３１ａが形成されている。
また、Ｕ相爪状誘導極３２は、例えば、周方向に対する断面形状が略Ｌ字状かつ径方向に対する断面形状が略長方形状に形成されたＵ相誘導極本体３２ａと、Ｕ相誘導極本体３２ａの両側面３２Ａ，３２Ａから周方向に突出し、かつ、Ｕ相バックヨーク３１の内周面３１Ｂから径方向内方に突出するようにして、Ｕ相誘導極本体３２ａの各側面３２Ａ，３２ＡおよびＵ相バックヨーク３１の内周面３１Ｂに接続され、径方向内方に基端側から先端側に向かい先細り形状に形成されたＵ相拡張部３２ｂ，３２ｂとを備えて構成されている。

Ｕ相誘導極本体３２ａは、回転子１１の外周面上にて露出する各永久磁石１１ａの外周面に対向するＵ相対向面３２Ｂに交差するようにして接続された１対の側面３２Ａ，３２Ａおよび軸線Ｐ方向に沿って対をなす端面３２Ｃ，傾斜面３２Ｄを備えて構成されている。そして、Ｕ相対向面３２Ｂに略直交する端面３２Ｃに対し、傾斜面３２Ｄは径方向内方に向かい次第に相互間の距離が増大するように傾斜している。
Ｕ相拡張部３２ｂは、例えば、Ｕ相誘導極本体３２ａの側面３２Ａと端面３２Ｃとの交差稜線部の内周側端部近傍の位置を頂点３３とし、Ｕ相バックヨーク３１の内周面３１Ｂの一部をなす所定周方向長さの略長方形状の底面３２Ｅを有する略４角錐状に形成されている。
なお、Ｕ相拡張部３２ｂの底面３２Ｅは、例えば、Ｕ相誘導極本体３２ａにおいて径方向に沿ってＵ相対向面３２Ｂと対向するＵ相バックヨーク３１の内周面３１Ｂの一部をなす基端面３２Ｆと同等の周方向長さを有し、Ｕ相拡張部３２ｂの底面３２ＥとＵ相誘導極本体３２ａの基端面３２Ｆとの面積は同等に設定されている。

Ｖ相ステータリング２２は、例えば図１および図４に示すように、略円環状のＶ相バックヨーク４１と、このＶ相バックヨーク４１の内周部の周方向に所定間隔をおいた位置から径方向内方に向かい突出すると共に、基端側から先端側に向かうことに伴い軸線Ｐ方向の一方および他方に伸びる両鉤爪状のＶ相爪状誘導極４２とを備えて構成されている。
そして、Ｖ相バックヨーク４１には、Ｕ相バックヨーク３１の端面３１Ａに当接する一方の端面４１Ａ上の内周部において、軸線Ｐ方向に沿った厚さが一段薄くなるようにして形成された軸線Ｐと同軸の周方向に沿った円環状の第１Ｖ相巻線装着部４１ａが形成され、Ｗ相バックヨーク５１の端面５１Ａに当接する他方の端面４１Ｂ上の内周部において、軸線Ｐ方向に沿った厚さが一段薄くなるようにして形成された軸線Ｐと同軸の円環状の第２Ｖ相巻線装着部４１ｂが形成されている。
また、Ｖ相爪状誘導極４２は、例えば、周方向に対する断面形状が略Ｔ字状かつ径方向に対する断面形状が略長方形状に形成されたＶ相誘導極本体４２ａと、Ｖ相誘導極本体４２ａの両側面４２Ａ，４２Ａから周方向に突出し、かつ、Ｖ相バックヨーク４１の内周面４１Ｃから径方向内方に突出するようにして、Ｖ相誘導極本体４２ａの各側面４２Ａ，４２ＡおよびＶ相バックヨーク４１の内周面４１Ｃに接続され、径方向内方に基端側から先端側に向かい先細り形状に形成された第１Ｖ相拡張部４２ｂおよび第２Ｖ相拡張部４２ｃとを備えて構成されている。

Ｖ相誘導極本体４２ａは、回転子１１の外周面上にて露出する各永久磁石１１ａの外周面に対向するＶ相対向面４２Ｂに交差するようにして接続された１対の側面４２Ａ，４２Ａおよび軸線Ｐ方向に沿って対をなす一方および他方の傾斜面４２Ｃ，４２Ｄを備えて構成されている。そして、両傾斜面４２Ｃ，４２Ｄは径方向内方に向かい次第に相互間の距離が増大するように傾斜している。
第１Ｖ相拡張部４２ｂは、例えば、Ｖ相誘導極本体４２ａの一方の側面４２Ａと他方の傾斜面４２Ｄとの交差稜線部の内周側端部近傍の位置を頂点４３とし、Ｖ相バックヨーク４１の内周面４１Ｃの一部をなす所定周方向長さの略長方形状の底面４２Ｅを有する略４角錐状に形成されている。
第２Ｖ相拡張部４２ｃは、例えば、Ｖ相誘導極本体４２ａの他方の側面４２Ａと一方の傾斜面４２Ｃとの交差稜線部の内周側端部近傍の位置を頂点４４とし、Ｖ相バックヨーク４１の内周面４１Ｃの一部をなす所定周方向長さの略長方形状の底面４２Ｆを有する略４角錐状に形成されている。
なお、各Ｖ相拡張部４２ｂ，４２ｃの底面４２Ｅ，４２Ｆは、例えば、Ｖ相誘導極本体４２ａにおいて径方向に沿ってＶ相対向面４２Ｂと対向するＶ相バックヨーク４１の内周面４１ＣＢの一部をなす基端面４２Ｇと同等の周方向長さを有し、各Ｖ相拡張部４２ｂ，４２ｃの底面４２Ｅ，４２ＦとＶ相誘導極本体４２ａの基端面４２Ｇとの面積は同等に設定されている。

Ｗ相ステータリング２３は、例えば図１および図５に示すように、Ｕ相ステータリング２１と同等の形状を有し、略円環状のＷ相バックヨーク５１と、このＷ相バックヨーク５１の内周部の周方向に所定間隔をおいた位置から径方向内方に向かい突出すると共に、基端側から先端側に向かうことに伴い軸線Ｐ方向の他方に屈曲するようにして伸びる鉤爪状のＷ相爪状誘導極５２とを備えて構成されている。
そして、Ｗ相バックヨーク５１には、Ｖ相バックヨーク４１の他方の端面４１Ｂに当接する端面５１Ａ上の内周部において、軸線Ｐ方向に沿った厚さが一段薄くなるようにして形成された軸線Ｐと同軸の周方向に沿った円環状のＷ相巻線装着部５１ａが形成されている。
また、Ｗ相爪状誘導極５２は、例えば、周方向に対する断面形状が略Ｌ字状かつ径方向に対する断面形状が略長方形状に形成されたＷ相誘導極本体５２ａと、Ｗ相誘導極本体５２ａの両側面５２Ａ，５２Ａから周方向に突出し、かつ、Ｗ相バックヨーク５１の内周面５１Ｂから径方向内方に突出するようにして、Ｗ相誘導極本体５２ａの各側面５２Ａ，５２ＡおよびＷ相バックヨーク５１の内周面５１Ｂに接続され、径方向内方に基端側から先端側に向かい先細り形状に形成されたＷ相拡張部５２ｂ，５２ｂとを備えて構成されている。

Ｗ相誘導極本体５２ａは、回転子１１の外周面上にて露出する各永久磁石１１ａの外周面に対向するＷ相対向面５２Ｂに交差するようにして接続された１対の側面５２Ａ，５２Ａおよび軸線Ｐ方向に沿って対をなす端面５２Ｃ，傾斜面５２Ｄを備えて構成されている。そして、Ｗ相対向面５２Ｂに略直交する端面５２Ｃに対し、傾斜面５２Ｄは径方向内方に向かい次第に相互間の距離が増大するように傾斜している。
Ｗ相拡張部５２ｂは、例えば、Ｗ相誘導極本体５２ａの側面５２Ａと端面５２Ｃとの交差稜線部の内周側端部近傍の位置を頂点５３とし、Ｗ相バックヨーク５１の内周面５１Ｂの一部をなす所定周方向長さの略長方形状の底面５２Ｅを有する略４角錐状に形成されている。
なお、Ｗ相拡張部５２ｂの底面５２Ｅは、例えば、Ｗ相誘導極本体５２ａにおいて径方向に沿ってＷ相対向面５２Ｂと対向するＷ相バックヨーク５１の内周面５１Ｂの一部をなす基端面５２Ｆと同等の周方向長さを有し、Ｗ相拡張部５２ｂの底面５２ＥとＷ相誘導極本体５２ａの基端面５２Ｆとの面積は同等に設定されている。

各ステータリング２１，２２，２３は、例えば図２および図６に示すように、各爪状誘導極３２，４２，５２が周方向に沿って順次配列されるようにして接続され、Ｕ相バックヨーク３１の端面３１ＡとＶ相バックヨーク４１の一方の端面４１Ａとが当接することで端面３１Ａ上のＵ相巻線装着部３１ａと一方の端面４１Ａ上の第１Ｖ相巻線装着部４１ａとによって円環状の第１巻線装着部６１が形成され、Ｖ相バックヨーク４１の他方の端面４１ＢとＷ相バックヨーク５１の端面５１Ａとが当接することで他方の端面４１Ｂ上の第２Ｖ相巻線装着部４１ｂと端面５１Ａ上のＷ相巻線装着部５１ａとによって円環状の第２巻線装着部６２が形成される。
そして、第１巻線装着部６１内には、軸線Ｐ方向に沿ってＵ相バックヨーク３１側にずれた位置にＵ相巻線２４が装着され、Ｖ相バックヨーク４１側にずれた位置に第１Ｖ相巻線２５Ａが装着されている。また、第２巻線装着部６２内には、軸線Ｐ方向に沿ってＶ相バックヨーク４１側にずれた位置に第２Ｖ相巻線２５Ｂが装着され、Ｗ相バックヨーク５１側にずれた位置にＷ相巻線２６が装着されている。

各巻線２４，２５Ａ，２５Ｂ，２６は、例えば断面視略長方形状の導電性の平角線が径方向および周方向に複数層をなすようにして巻回されてなり、第１巻線装着部６１に装着されるＵ相巻線２４と第１Ｖ相巻線２５Ａとの起磁力の方向が互いに反対方向となるように、かつ、第２巻線装着部６２に装着される第２Ｖ相巻線２５ＢとＷ相巻線２６との起磁力の方向が互いに反対方向となるように、かつ、第１Ｖ相巻線２５Ａと第２Ｖ相巻線２５Ｂとの起磁力の方向が互いに反対方向となるように、つまり軸線Ｐ方向に沿って順次配列された各巻線２４，２５Ａ，２５Ｂ，２６の起磁力の方向が交互に反転するように設定されている。
そして、各巻線２４，２５Ａ，２５Ｂ，２６は、スター結線あるいはデルタ結線により接続されている。

そして、例えば図７および図８に示すように、Ｕ相爪状誘導極３２のＵ相誘導極本体３２ａは、軸線Ｐ方向に沿ってＶ相爪状誘導極４２の第１Ｖ相拡張部４２ｂと所定間隔をおいて対向配置され、さらにＶ相爪状誘導極４２の第１Ｖ相拡張部４２ｂは、軸線Ｐ方向に沿ってＷ相爪状誘導極５２のＷ相拡張部５２ｂと所定間隔をおいて対向配置されている。
また、例えば図７および図９に示すように、Ｖ相爪状誘導極４２のＶ相誘導極本体４２ａは、軸線Ｐ方向の両側に所定間隔をおいて、Ｕ相爪状誘導極３２のＵ相拡張部３２ｂおよびＷ相爪状誘導極５２のＷ相拡張部５２ｂと対向配置されている。
また、例えば図７および図１０に示すように、Ｗ相爪状誘導極５２のＷ相誘導極本体５２ａは、軸線Ｐ方向に沿ってＶ相爪状誘導極４２の第２Ｖ相拡張部４２ｃと所定間隔をおいて対向配置され、さらにＶ相爪状誘導極４２の第２Ｖ相拡張部４２ｃは、軸線Ｐ方向に沿ってＵ相爪状誘導極３２のＵ相拡張部３２ｂと所定間隔をおいて対向配置されている。

本実施の形態に係るクローポール型モータ１０は上記構成を備えており、次に、このクローポール型モータ１０の製造方法、特に、固定子１２を構成する各ステータリング２１，２２，２３の各爪状誘導極３２，４２，５２の形状を設定する方法について添付図面を参照しながら説明する。
先ず、以下においては、例えば図１１に示すようにＵ相爪状誘導極３２について説明する。
なお、以下において、軸線Ｐ方向に沿ったＵ相対向面３２Ｂの寸法あるいは固定子１２の軸長を爪長さＬとし、軸線Ｐ方向に沿った基端面３２Ｆの寸法を厚さＴとし、径方向に沿ったＵ相誘導極本体３２ａの基端から先端までの距離を爪高さＨとし、周方向に沿ったＵ相対向面３２Ｂの寸法を爪先端幅Ｗとし、周方向に沿った基端面３２Ｆの寸法を爪基端幅Ｗ_ｓとし、さらに、例えば図１２に示すように、軸線Ｐ方向に沿って見た場合に各相誘導極本体３２ａ，４２ａ，５２ａがオーバーラップする領域であって有効磁束が通過する領域の長さを有効長Ｌ_ｓとした。

［爪高さＨおよび有効長Ｌ_ｓの必要条件］
以下に、例えばクローポール型モータ１０の径（例えば、各相誘導極本体３２ａ，４２ａ，５２ａの内周側端部の内径である直径Ｄ等）および極対数Ｐを所定の値に設定した状態での爪高さＨおよび有効長Ｌ_ｓに対する必要条件について説明する。
固定子１２の極対数Ｐと、周方向に沿って配置された各爪状誘導極３２，４２，５２の個数を極対数Ｐで除算して得た値ｎ（集中巻きでは相数に相当し、波巻きあるいは分布巻きでは相数×２に相当）と、各相誘導極本体３２ａ，４２ａ，５２ａの基端部における磁性材比率ｇｆとに基づき、爪先端幅Ｗおよび爪基端幅Ｗ_ｓおよび厚さＴおよび基端面３２Ｆの面積ＡおよびＵ相誘導極本体３２ａとＵ相拡張部３２ｂとの当接面の面積ＢＳは、例えば下記数式（１）に示すように記述される。
なお、このＵ相爪状誘導極３２において、Ｕ相誘導極本体３２ａの両側面３２Ａ，３２Ａが基端面３２Ｆに直交しない場合であっても、爪先端幅Ｗおよび爪基端幅Ｗ_ｓが固定子１２の内径である直径Ｄに比べて十分に小さい場合には、Ｕ相誘導極本体３２ａとＵ相拡張部３２ｂとの当接面８０の径方向の寸法は爪高さＨにより近似することができる。

なお、例えば図１３に示すように、各相誘導極本体３２ａ，４２ａ，５２ａに対して厚さＴが同等で有れば、Ｕ相爪状誘導極３２と同様に、Ｖ相爪状誘導極４２における基端面４２Ｇの面積ＡおよびＶ相誘導極本体４２ａと第１および第２Ｖ相拡張部４２ｂ，４２ｃとの各当接面８０ａ，８０ｂの面積ＢＳと、Ｗ相爪状誘導極５２における基端面５２Ｆの面積ＡおよびＷ相誘導極本体５２ａとＷ相拡張部５２ｂとの当接面８０ｃの面積ＢＳとは、上記数式（１）にて記述される。

ここで、例えば図１４に示すように、Ｕ相対向面３２Ｂ上における有効磁束の通過領域面８１（面積Ｃ）を通過した磁束は、先ず、例えば図１５に示すように、Ｕ相誘導極本体３２ａのＵ相対向面３２Ｂと端面３２Ｃとの交差稜線部８２ａと、傾斜面３２Ｄと基端面３２Ｆとの交差稜線部８２ｂとを１対の対辺として有する内部領域面８２（面積ＳＡ）を通過する。このため、通過領域面８１（面積Ｃ）を通過した全ての磁束が内部領域面８２（面積ＳＡ）を通過するための条件は、ＳＡ＞Ｃとなる。
ここで、厚さＴが爪高さＨに比べて小さい場合には、例えば図１６に示すように、内部領域面８２の面積ＳＡと、Ｕ相誘導極本体３２ａの端面３２Ｃの面積ＳＢがほぼ同等（ＳＡ≒ＳＢ）になることから、通過領域面８１（面積Ｃ）を通過した全ての磁束が内部領域面８２（面積ＳＡ）を通過するための条件は、下記数式（２）に示すように記述される。

次に、内部領域面８２を通過した磁束は、例えば図１７に示すように、Ｕ相誘導極本体３２ａとＵ相拡張部３２ｂ，３２ｂとの当接面８０，８０（各面積ＢＳ）および基端面３２Ｆ（面積Ａ）を通過することから、下記数式（３）に示す条件が必要となる。

さらに、当接面８０，８０（各面積ＢＳ）を通過した磁束は、例えば図１８に示すように、Ｕ相拡張部３２ｂ，３２ｂの各底面３２Ｅ，３２Ｅ（各面積Ａ）を通過することから、下記数式（４）に示す条件が必要となる。

つまり、Ｕ相対向面３２Ｂ上における有効磁束の通過領域面８１（面積Ｃ）を通過した磁束をＵ相バックヨーク３１に導くための必要条件は、例えば下記数式（５）に示すように記述される。

ここで、例えばクローポール型モータ１０の径（例えば、直径Ｄ等）を固定した場合に発生可能なトルクを増大させるためには、Ｕ相対向面３２Ｂを通過する磁束量を増大させればよいことから、上記数式（５）に基づき、有効長Ｌ_ｓは、例えば下記数式（６）に示すように記述される。

さらに、Ｕ相対向面３２Ｂを通過する磁束量を固定した場合に発生可能なトルクを増大させるためには、通電電流の電流値を増大させればよく、このためには、Ｕ相巻線２４の面積を増大させればよい。そして、Ｕ相巻線２４の面積を増大させるためには厚さＴを減少させればよく、上記数式（５）に基づき、例えば下記数式（７）および数式（８）に示すように記述される厚さＴの各最小値Ｔ１，Ｔ２のうち、何れか大きい方を選択すればよい。

ここで、例えば図１９に示すように、最小値Ｔ１は極対数Ｐが増大することに伴い減少傾向に変化し、最小値Ｔ２は極対数Ｐの変化に依存しないことから、十分に大きな極対数Ｐに対しては上記数式（８）に応じた最小値Ｔ２を選択することになる。

［直径Ｄの最適値］
以下に、クローポール型モータ１０の外径（つまり固定子１２の外径）に係るバックヨーク内径（例えば、Ｕ相巻線装着部３１ａの外周側端部の直径）Ｄｂを所定の値に設定した状態で直径Ｄを最適化する方法について説明する。
例えば図２０に示すように、直径Ｄとバックヨーク内径Ｄｂとの比ｒ（＝Ｄ／Ｄｂ）により、上記数式（６）は下記数式（９）に示すように記述される。

ここで、上記数式（８）において、爪高さＨ→０とすれば厚さＴ→１／３となり、３相以上の相数では、例えば図２１（ａ）に示すように、各相の巻線部（例えばＵ相では、Ｕ相巻線２４が装着される巻線部８３）の厚さ（つまり、Ｕ相巻線装着部３１ａの深さ）Ｔｃ≦０となる。
また、上記数式（８）において、爪高さＨ→（１−ｒ）Ｄｂ／２とすれば、例えば図２１（ｂ）に示すように、各相の巻線部（例えば、巻線部８３）の高さ（つまり、Ｕ相巻線装着部３１ａの径方向の幅）ＨＬ_ｓ→０となる。
つまり、０＜Ｈ＜（１−ｒ）Ｄｂ／２において、爪高さＨの最適値が存在することになる。

ここで、上記数式（６）に示すように、爪高さＨに応じて有効長Ｌ_ｓが変化することから、先ず、以下においては、例えば単位体積あたりのトルク定数を所定値に固定して、所定のバックヨーク内径Ｄｂおよび比ｒに応じた爪高さＨの最適値を算出する。
回転子１１の外周部と固定子１２の内周部との間の空隙部の磁束密度Ｂにより、周回数ｎ_ｔの巻線（例えばＵ相ではＵ相巻線２４）に鎖交する鎖交磁束Φは、例えば下記数式（１０）に示すように記述される。

ここで、巻線に対して所定直流値Ｉｃの通電電流を通電した場合において、電気角π＝１８０ｄｅｇあたりの通電電気角θｃにより、この通電時に空隙部の磁束密度が（−Ｂ）から（＋Ｂ）へと所定時間変化量にて変化したときに巻線に生じる電圧Ｖは、例えば下記数式（１１）に示すように記述され、通電電流Ｉと鎖交磁束Φとは、例えば図２２に示す関係を有している。なお、ω_ｅは電気角速度であり、ω_ｍは機械角速度である。

そして、通電電流Ｉおよび磁束密度の時間変化量が一定であることから、例えば図２３に示すように、電気角がπ＝１８０ｄｅｇだけ変化する間（つまり、ｔ＝π／ω_ｅの期間）に適宜の通電電気角θｃの範囲（つまり、ｔｃ＝θｃ／ω_ｅの期間）に亘って、例えば下記数式（１２）に示すように記述される所定の電力Ｖ・Ｉｃが発生する。

これにより、全相の巻線（つまり、全巻線２４，２５Ａ，２５Ｂ，２６）に発生する電力の平均値は、例えば下記数式（１３）に示すように記述される。

そして、トルクＴｒと機械回転角ω_ｍとに基づき、トルク定数ｋｔは下記数式（１４）に示すように記述され、さらに、この数式（１４）は上記数式（９）により下記数式（１５）に示すように記述される。

ここで、バックヨーク内径Ｄｂまでのクローポール型モータ１０の体積Ｖｂを、例えば下記数式（１６）に示すように記述すると、単位体積あたりのトルク定数ｋｔｖは、例えば下記数式（１７）に示すように記述される。

ここで、各爪状誘導極３２，４２，５２間の軸方向に存在する空隙を無視すると、ｉ相（ｉは適宜の自然数であって、このクローポール型モータ１０では、１≦ｉ≦ｎ＝３）の巻線部の厚さＴｃ_ｉおよび断面積Ｓ_ｉは、例えば下記数式（１８）に示すように記述される。
なお、ｋｃ_ｉは、各相の巻線部の厚さ（あるいは断面積）の比率に応じた値であって、例えば下記数式（１９）に示すように記述される。

ここで、巻線部の長さをバックヨーク周長πＤｂと同等であると近似すると、上記数式（１８）および導電率ρに基づき、各相の巻線の抵抗値Ｒ_ｉを算出することができ、この抵抗値Ｒ_ｉおよび上記数式（１７）に基づき、単位電流あたりの総導通損失Ｐは、例えば下記数式（２０）に示すように記述される。

つまり、所定のバックヨーク内径Ｄｂおよび比ｒに対して、上記数式（２０）に示す単位電流あたりの総導通損失Ｐを最小とする爪高さＨを算出することで、この爪高さＨは最小の導通損失で所定の単位体積あたりのトルク定数ｋｔｖを得ることができる値となる。
ここで、上記数式（２０）の第３項を、例えば図２４および下記数式（２１）に示すように、爪高さＨに関して１次近似した場合の単位電流あたりの総導通損失Ｐ１は、上記数式（２０）に基づき、下記数式（２２）に示すように記述される。

上記数式（２２）において、爪高さＨに係る項は関数Ｆ１（ｒ，Ｈ）のみであるから、この関数Ｆ１（ｒ，Ｈ）の値を最大とする爪高さＨが、最適な爪高さＨ１ｏｐｔとなる。
関数Ｆ１（ｒ，Ｈ）の爪高さＨに関する偏微分に基づき、最適な爪高さＨ１ｏｐｔは、例えば下記数式（２３）に示すように記述される。

また、上記数式（２０）の第３項を、例えば図２４および下記数式（２４）に示すように、上限値（１−ｎ・ｒ／３）にて近似した場合の単位電流あたりの総導通損失Ｐ２は、上記数式（２０）に基づき、下記数式（２５）に示すように記述される。

上記数式（２２）において、爪高さＨに係る項は関数Ｆ２（ｒ，Ｈ）のみであるから、この関数Ｆ２（ｒ，Ｈ）の値を最大とする爪高さＨが、最適な爪高さＨ２ｏｐｔとなる。
関数Ｆ２（ｒ，Ｈ）の爪高さＨに関する偏微分に基づき、最適な爪高さＨ２ｏｐｔは、例えば下記数式（２６）に示すように記述される。

ここで、例えばバックヨーク内径Ｄｂを１に正規化した際の各最適な爪高さＨ１ｏｐｔ，Ｈ２ｏｐｔは、例えば図２５に示すように、バックヨーク内径Ｄｂと直径Ｄとの比ｒが増大することに伴い減少傾向に変化する。
そして、上記数式（２３）および数式（２６）に示すように、各最適な爪高さＨ１ｏｐｔ，Ｈ２ｏｐｔは、比ｒを所定の値に固定した場合にバックヨーク内径Ｄｂに比例することから、比例係数ｈによりＨ＝ｈ・Ｄｂとすれば、上記数式（２０）に示す単位電流あたりの総導通損失Ｐは、例えば下記数式（２７）に示すように記述される。
なお、比例係数ｈは、上記数式（２３）および数式（２６）に基づき、下記数式（２８）に示すように記述される。

つまり、上記数式（２７）において、比例係数ｈを適宜の値に設定した場合に、比ｒに係る関数Ｆ３（ｒ）の値を最大とする比ｒが、バックヨーク内径Ｄｂに関わらずに単位電流あたりの総導通損失Ｐを最小とする値である。
ここで、上記数式（２７）においてｎ＝３とし、上記数式（２３）および数式（２８）における各最適な爪高さＨ１ｏｐｔ，Ｈ２ｏｐｔに応じて比例係数ｈを設定した際の関数Ｆ３（ｒ）の値Ｆ３＿１（ｒ），Ｆ３＿２（ｒ）は、例えば図２６に示すように、比ｒ＝０．３程度において最大となる。

なお、上述した解析処理は、インダクタンスによる飽和を考慮していないことから、実際に比べて、磁石磁束を減少させ、巻線起磁力を増大させた場合に対応している。
このため、実際には、上述した最適な比ｒ＝０．３程度の場合に比べて、巻線起磁力を減少させた方が発生可能なトルクをより増大させることができ、比ｒおよび爪高さＨを、上述した下限値（つまりｒ＝０．３および最適な爪高さＨ１ｏｐｔ，Ｈ２ｏｐｔ）よりも大きな値に設定することによってトルク密度を向上させることができる。これにより、比ｒおよび爪高さＨは、下記数式（２９）に示すように記述される。

つまり、上記数式（５）および数式（２９）を満たすようにして、有効長Ｌ_ｓおよび極対数Ｐを設定することで、直径Ｄを最適化することができる。
なお、直径Ｄは回転子１１の外径（つまり、ロータ径）と同等であると近似することができる。

［軸長に制限がある場合の直径Ｄの最適値］
以下に、クローポール型モータ１０の外径（つまり固定子１２の外径）に係るバックヨーク内径Ｄｂに加えてクローポール型モータ１０の軸長を所定の値に設定した状態で直径Ｄを最適化する方法について説明する。
なお、以下においては、バックヨーク内径Ｄｂが変化した場合であっても厚さＴおよび巻線部の厚さＴｃは不変であると仮定した。
ここで、巻線部の断面積Ｓ_ｉは、例えば下記数式（３０）に示すように記述される。

そして、上記数式（３０）に基づき、単位電流あたりの総導通損失Ｐは、例えば下記数式（３１）に示すように記述される。

上記数式（３１）において、比ｒに係る項は関数Ｆ４（ｒ，Ｈ）のみであるから、この関数Ｆ４（ｒ，Ｈ）の値を最大とする比ｒが、最適な比ｒｏｐｔとなる。
関数Ｆ４（ｒ，Ｈ）の比ｒに関する偏微分に基づき、最適な比ｒｏｐｔは、例えば下記数式（３２）に示すように記述される。

ここで、上述した解析処理は、インダクタンスによる飽和を考慮していないことから、比ｒの下限値を算出し、この下限値以上の比ｒに対して、上記数式（５）を満たすようにして、爪高さＨおよび極対数Ｐを設定することで、直径Ｄを最適化することができる。
爪高さＨは比ｒに応じて変化するが、上記数式（６）に基づき、有効長Ｌ_ｓを最大値に設定した場合には、爪高さＨ＜有効長Ｌ_ｓとなることから、比ｒは、下記数式（３３）に示すように記述される。
なお、直径Ｄは回転子１１の外径（つまり、ロータ径）と同等であると近似することができる。

上述したように、本実施の形態によるクローポール型モータの固定子によれば、回転子１１の永久磁石１１ａと固定子１２の各爪状誘導極３２，４２，５２との間の界磁磁束を有効利用することができると共に、所望のトルクを発生させる際の単位電流あたりの総導通損失Ｐを最小に設定することができ、クローポール型モータの運転効率を向上させることができる。
さらに、本実施の形態によるクローポール型モータの固定子の製造方法によれば、例えばクローポール型モータ１０を車両に搭載する場合等において、クローポール型モータ１０の外径や軸長等の形状に制限がある場合であっても、固定子１２を適切な形状に形成し、回転子１１の永久磁石１１ａの界磁磁束を有効利用することができると共に、所望のトルクを発生させる際の単位電流あたりの総導通損失Ｐを最小に設定することができ、クローポール型モータの運転効率を向上させることができる。

なお、上述した実施形態においては、回転子１１が固定子１２よりも内周側に配置されるインナーロータ型のクローポール型モータ１０に対して、固定子１２を構成する各ステータリング２１，２２，２３の各爪状誘導極３２，４２，５２の形状を設定する方法について説明したが、以下においては、回転子１１が固定子１２よりも外周側に配置されるアウターロータ型のクローポール型モータ１０に対して、固定子１２を構成する各ステータリング２１，２２，２３の各爪状誘導極３２，４２，５２の形状を設定する方法について説明する。

［直径Ｄの最適値］
アウターロータ型のクローポール型モータ１０において、上述したインナーロータ型のクローポール型モータ１０と異なる点は、爪先端幅Ｗが爪基端幅Ｗ_ｓよりも大きくなる点であって、これにより、上記数式（５）に相当する必要条件は、例えば下記数式（３４）に示すように記述される。
なお、アウターロータ型のクローポール型モータ１０において、例えば図２７に示すように、直径Ｄは各相誘導極本体３２ａ，４２ａ，５２ａの外周側端部の外径であり、バックヨーク外径Ｄｂは各巻線装着部３１ａ，４１ａ，４１ｂ，５１ａの内周側端部の直径であり、比ｒはバックヨーク外径Ｄｂと直径Ｄとの比（Ｄｂ／Ｄ）である。
また、（Ｄ−２Ｈ）＞Ｄｂである。

そして、有効長Ｌ_ｓは、上述したインナーロータ型のクローポール型モータ１０と同様にして、下記数式（３５）に示すように記述される。

そして、厚さＴは、例えば下記数式（３６）および数式（３７）に示すように記述される厚さＴの各最小値Ｔ１，Ｔ２のうち、何れか大きい方を選択すればよく、十分に大きな極対数Ｐに対しては下記数式（３７）に応じた最小値Ｔ２を選択することになる。

上記数式（３７）に基づき、全相の厚さＴの総和は、例えば下記数式（３８）に示すように記述される。

ここで、各爪状誘導極３２，４２，５２の個数が３個以上の場合には、巻線部の厚みを考慮するとクローポール型モータ１０の軸長は、各相対向面３２Ｂ，４２Ｂ，５２Ｂでの有効長Ｌ_ｓよりも必ず大きくなるので、上述したインナーロータ型のクローポール型モータ１０に対する上記数式（１８）と同様にしては、巻線部の面積を確保することができない。
このため、有効長Ｌ_ｓに比例して巻線部を確保するものとし、この軸長比をｋｆとすれば、モータ軸長（つまり爪長さ）Ｌは、例えば下記数式（３９）に示すように記述される。

そして、トルク定数ｋｔは下記数式（４０）に示すように記述され、さらに、単位体積あたりのトルク定数ｋｔｖは、上記数式（３９）に基づき、例えば下記数式（４１）に示すように記述される。

そして、巻線部の厚さＴｃ_ｉおよび断面積Ｓ_ｉは、例えば下記数式（４２）に示すように記述される。

そして、上記数式（４２）に基づき、単位電流あたりの総導通損失Ｐは、例えば下記数式（４３）に示すように記述される。

上記数式（４３）において、軸長比ｋｆに係る項は関数Ｆｋ（ｒ，ｋｆ）のみであるから、この関数Ｆｋ（ｒ，ｋｆ）の値を最小とする軸長比ｋｆが、最適な軸長比ｋｆｏｐｔとなる。
関数Ｆｋ（ｒ，ｋｆ）の軸長比ｋｆに関する偏微分に基づき、最適な軸長比ｋｆｏｐｔは、例えば下記数式（４４）に示すように記述される。

また、上記数式（４３）において、爪高さＨに係る項は関数Ｆｈ（ｒ，Ｈ）のみであるから、この関数Ｆｈ（ｒ，Ｈ）の値を最大とする爪高さＨが、最適な爪高さＨｏｐｔとなる。
関数Ｆｈ（ｒ，Ｈ）の爪高さＨに関する偏微分に基づき、最適な爪高さＨｏｐｔは、例えば下記数式（４５）に示すように記述される。

なお、軸長比ｋｆと爪高さＨとは、互いに独立に設定されるので、何れか一方が最適値でなくとも他方の最適値が変化するわけではない。例えば、爪高さＨを最適値とし、巻線の抵抗値に余裕がある場合には軸長比ｋｆを最適値に設定しなくても、爪高さＨが最適値である状態は変化しない。
そして、軸長比ｋｆと爪高さＨとが最適値となる場合には、上記数式（４３）における単位電流あたりの総導通損失Ｐは比rのみに依存する関数となる。ここで、上記数式（４３）においてｎ＝３とした場合、例えば図２８に示すように、最適な爪高さＨｏｐｔは比ｒが増大することに伴い減少傾向に変化し、Ｆｋ（ｒ，ｋｆ）／Ｆｈ（ｒ，Ｈ）の値は、比ｒ＝０．３程度において最大となる。

ここで、上述したインナーロータ型のクローポール型モータ１０と同様にして、上述した解析処理は、インダクタンスによる飽和を考慮していないことから、上述した最適な比ｒ＝０．３程度は、比ｒの下限値であるとみなすことができ、比ｒおよび爪高さＨは、下記数式（４６）に示すように記述される。
つまり、上記数式（３４）および下記数式（４６）を満たすようにして、モータ軸長Ｌおよび極対数Ｐを設定することで、直径Ｄを最適化することができる。
なお、直径Ｄは回転子１１の内径（つまり、ロータ径）と同等であると近似することができる。

［軸長に制限がある場合の直径Ｄの最適値］
アウターロータ型のクローポール型モータ１０においてモータ軸長Ｌを所定の値に設定した場合、単位電流あたりの総導通損失Ｐは、例えば下記数式（４７）に示すように記述される。

ここで、上記数式（３９）に基づく下記数式（４８）を上記数式（４７）に代入すると共に、上記数式（３５）に基づき下記数式（４９）に示す近似を行うと、上記数式（４７）は、例えば下記数式（５０）に示すように記述される。

上記数式（５０）において、爪高さＨに係る項は関数ＦＬ_ｓ（ｒ，Ｈ）のみであり、この関数ＦＬ_ｓ（ｒ，Ｈ）の値を最大とする爪高さＨが、最適な爪高さＨｏｐｔとなる。
関数ＦＬ_ｓ（ｒ，Ｈ）の爪高さＨに関する偏微分に基づき、最適な爪高さＨｏｐｔは、例えば下記数式（５１）に示すように記述される。

そして、上記数式（５０）において、爪高さＨに上記数式（５１）に示す最適な爪高さＨｏｐｔを設定すると、関数ＦＬ_ｓ（ｒ，Ｈ）は比ｒのみに依存する関数となる。ここで、上記数式（５０）において、例えば直径Ｄ＝２００ｍｍかつモータ軸長Ｌ＝５０ｍｍに設定した場合、例えば図２９に示すように、関数ＦＬ_ｓ（ｒ，Ｈ）の値は、比ｒ＝０．５程度において最大となる。
ここで、上述した解析処理は、インダクタンスによる飽和を考慮していないことから、上述した最適な比ｒ＝０．５程度は、比ｒの下限値であるとみなすことができ、この下限値以上の比ｒに対して、上記数式（３４）を満たすようにして、爪高さＨおよび極対数Ｐを設定することで、直径Ｄを最適化することができる。
なお、直径Ｄは回転子１１の内径（つまり、ロータ径）と同等であると近似することができる。

なお、単位電流あたりの総導通損失Ｐは、上記数式（１９）に示す各相の巻線部の厚さ（あるいは断面積）の比率ｋｃ_ｉによっても変化し、上述した実施の形態に係るクローポール型モータ１０では各巻線装着部６１，６２に２相の巻線２４および２５Ａ，２５Ｂおよび２６が配置される。このとき、例えば図３０に示すように、各巻線装着部６１，６２において、２相の巻線の面積比率を１：ｋとすると、単位電流あたりの総導通損失Ｐは、下記数式（５２）に示すように記述される。
そして、下記数式（５２）において単位電流あたりの総導通損失Ｐを係数ｋにより偏微分して得た下記数式（５３）に基づき、各巻線装着部６１，６２で発生する損失は、ｋ＝１の場合に最小となる。

本発明の実施形態に係るクローポール型モータの構成を示す要部分解斜視図である。 本発明の実施形態に係るクローポール型モータの固定子の要部斜視図である。 図１に示すＵ相ステータリングの一部を破断して示す要部斜視図である。 図１に示すＶ相ステータリングの一部を破断して示す要部斜視図である。 図１に示すＷ相ステータリングの一部を破断して示す要部斜視図である。 図２に示すクローポール型モータの固定子の一部を破断して示す要部斜視図である。 図２に示すクローポール型モータの固定子を軸線方向に沿って見た要部平面図である。 図７に示すＸ−Ｘ線断面図である。 図７に示すＹ−Ｙ線断面図である。 図７に示すＺ−Ｚ線断面図である。 図１に示すＵ相ステータリングの一部を破断して示す要部斜視図である。 図２に示すクローポール型モータの固定子の周方向に対する断面を模式的に示す図である。 各爪状誘導極を周方向に沿って見た要部側面図である。 図１に示すＵ相ステータリングの一部を破断して示す要部斜視図である。 図１に示すＵ相ステータリングの一部を破断して示す要部斜視図である。 図１に示すＵ相ステータリングの一部を破断して示す要部斜視図である。 図１に示すＵ相ステータリングの一部を破断して示す要部斜視図である。 図１に示すＵ相ステータリングの一部を破断して示す要部斜視図である。 厚さＴの各最小値Ｔ１，Ｔ２の極対数Ｐに対する変化の一例を示す図である。 Ｕ相爪状誘導極の周方向に対する断面を模式的に示す図である。 図２１（ａ）は、爪高さＨ→０において図２に示すクローポール型モータの固定子の周方向に対する断面を模式的に示す図であり、図２１（ｂ）は、爪高さＨ→（１−ｒ）Ｄｂ／２において図２に示すクローポール型モータの固定子の周方向に対する断面を模式的に示す図である。 電流と鎖交磁束の関係を模式的に示す図である。 本発明の実施形態に係るクローポール型モータの発生電力の時間変化の一例を示す図である。 単位電流あたりの総導通損失Ｐを示す数式の第３項の真値と、爪高さＨに関する１次近似および上限値近似の爪高さＨに応じた変化の例を示す図である。 最適な爪高さＨ１ｏｐｔ，Ｈ２ｏｐｔの比ｒに応じた変化の例を示す図である。 各最適な爪高さＨ１ｏｐｔ，Ｈ２ｏｐｔに応じて比例係数ｈを設定した際の関数Ｆ３（ｒ）の値Ｆ３＿１（ｒ），Ｆ３＿２（ｒ）の比ｒに応じた変化の例を示す図である。 Ｕ相爪状誘導極の周方向に対する断面を模式的に示す図である。 最適な爪高さＨｏｐｔとＦｋ（ｒ，ｋｆ）／Ｆｈ（ｒ，Ｈ）の比ｒに応じた変化の例を示す図である。 関数ＦＬ_ｓ（ｒ，Ｈ）の比ｒに応じた変化の一例を示す図である。 角相爪状誘導極の周方向に対する断面を模式的に示す図である。

符号の説明

１１ 回転子
１１ａ 永久磁石
１２ 固定子
２１ Ｕ相ステータリング
２２ Ｖ相ステータリング
２３ Ｗ相ステータリング
２４ Ｕ相巻線
２５Ａ 第１Ｖ相巻線
２５Ｂ 第２Ｖ相巻線
２６ Ｗ相巻線
３１ Ｕ相バックヨーク
３２ Ｕ相爪状誘導極
３２Ｂ Ｕ相対向面
３２Ｅ 底面
３２Ｆ 基端面
３２ｂ Ｕ相拡張部
３２ａ Ｕ相誘導極本体
４１ Ｖ相バックヨーク
４２ Ｖ相爪状誘導極
４２Ｂ Ｖ相対向面
４２ａ Ｖ相誘導極本体
４２ｂ Ｖ相拡張部
４２ｃ Ｖ相拡張部
５１ Ｗ相バックヨーク
５２ Ｗ相爪状誘導極
５２Ｂ Ｗ相対向面
５２ａ Ｗ相誘導極本体
５２ｂ Ｗ相拡張部
６１ 第１巻線装着部
６２ 第２巻線装着部
８０ 当接面
８１ 通過領域面
８２ 内部領域面

Claims (6)

1. 複数相のステータリングを軸線方向に沿って同軸に積み重ねるようにして配置し、軸線方向で隣り合う前記ステータリング間に形成された環状の巻線装着部に、永久磁石を有する回転子を回転させる回転磁界を発生する環状巻線を配置し、各相のステータリング本体から径方向に突出する爪状誘導極を備え、各相の前記爪状誘導極を順次周方向に沿って配列すると共に前記永久磁石に対向配置させてなるクローポール型モータの固定子であって、
   前記ステータリングは、環状の前記ステータリング本体と、前記ステータリング本体から径方向に突出する前記爪状誘導極とを備え、
   前記巻線装着部は前記ステータリング本体に設けられ、前記環状巻線は前記軸線方向において前記ステータリング本体により覆われるようにして前記巻線装着部に装着され、
   前記爪状誘導極は、誘導極本体と拡張部とを備え、
   前記誘導極本体は前記永久磁石に対向する対向面を備え、
   前記拡張部は前記誘導極本体の周方向に沿った側面から突出し前記ステータリング本体の内周面に接続され、
   前記誘導極本体の前記対向面上において各相の前記誘電極本体がオーバーラップする領域であって有効磁束が通過する磁束通過領域の面積に比べて、前記誘導極本体の内部における磁束通過領域面の面積が、より大きく設定されてなることを特徴とするクローポール型モータの固定子。
2. 前記誘導極本体の前記対向面上において各相の前記誘電極本体がオーバーラップする領域であって有効磁束が通過する磁束通過領域の面積に比べて、前記誘導極本体の内部から前記拡張部および前記ステータリング本体に流出する磁束の通過領域面である前記誘導極本体と前記拡張部および前記ステータリング本体との当接面の面積が、より大きく設定されてなることを特徴とする請求項１に記載のクローポール型モータの固定子。
3. 前記誘導極本体の前記対向面上において各相の前記誘電極本体がオーバーラップする領域であって有効磁束が通過する磁束通過領域の面積に比べて、前記誘導極本体の内部から前記ステータリング本体に流出する磁束および前記拡張部の内部から前記ステータリング本体に流出する磁束の通過領域面である前記誘導極本体および前記拡張部と前記ステータリング本体との当接面の面積が、より大きく設定されてなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のクローポール型モータの固定子。
4. 前記ステータリング本体は、前記環状巻線が装着される巻線部と、軸線方向で隣り合う前記ステータリング同士を接続するバックヨークとを備え、
   前記固定子が前記回転子の外周部に対向配置された場合の前記バックヨークの内径に対する前記固定子の内径の比率と、前記固定子が前記回転子の内周部に対向配置された場合の前記固定子の外径に対する前記バックヨークの外径の比率とを、所定値以上に設定してなることを特徴とする請求項１から請求項３の何れかひとつに記載のクローポール型モータの固定子。
5. 前記固定子が前記回転子の外周部に対向配置された場合の前記固定子の内径と前記固定子が前記回転子の内周部に対向配置された場合の前記固定子の外径とを適宜の値に設定した状態において、径方向に沿った前記誘導極本体の基端から先端までの距離を所定値以上に設定してなることを特徴とする請求項１から請求項３の何れかひとつに記載のクローポール型モータの固定子。
6. 複数相のステータリングを軸線方向に沿って同軸に積み重ねるようにして配置し、軸線方向で隣り合う前記ステータリング間に形成された環状の巻線装着部に、永久磁石を有する回転子を回転させる回転磁界を発生する環状巻線を配置し、各相のステータリング本体から径方向に突出する爪状誘導極を備え、各相の前記爪状誘導極を順次周方向に沿って配列すると共に前記永久磁石に対向配置させてなるクローポール型モータの固定子の製造方法であって、
   前記ステータリングは、環状の前記ステータリング本体と、前記ステータリング本体から径方向に突出する前記爪状誘導極とを備え、
   前記巻線装着部は前記ステータリング本体に設けられ、前記環状巻線は前記軸線方向において前記ステータリング本体により覆われるようにして前記巻線装着部に装着され、
   前記爪状誘導極は、誘導極本体と拡張部とを備え、
   前記誘導極本体は前記永久磁石に対向する対向面を備え、
   前記拡張部は前記誘導極本体の周方向に沿った側面から突出し前記ステータリング本体の内周面に接続され、前記ステータリング本体は、前記環状巻線が装着される巻線部と、軸線方向で隣り合う前記ステータリング同士を接続するバックヨークとを備え、
   前記バックヨークの径に基づき、前記クローポール型モータの体積を算出する体積算出工程と、
   前記体積算出工程にて算出した前記体積に基づき、単位体積あたりのトルク定数を算出するトルク定数算出工程と、
   軸線方向に沿った前記巻線装着部の厚さと、前記巻線装着部の径方向に対する断面の面積とに基づき、単位電流あたりの総導通損失を算出する総導通損失算出工程と、
   前記総導通損失算出工程にて算出した前記総導通損失を最小とする、径方向に沿った前記誘導極本体の基端から先端までの距離を算出する工程と
   を含むことを特徴とするクローポール型モータの固定子の製造方法。

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