(57)【要約】【課題】分布巻係数が０．９９以上となる回転電機を提供する。【解決手段】回転電機の固定子１のティース部２は、複数相の巻線が所定の相対巻数比Ｒａで巻回される第１ティース部を備え、各前記ティース部の巻線に生じる誘起電圧の位相差によるトルク損失を示す分布巻係数において、トルク損失最小時において該分布巻係数を最大値の１とすると、第１ティース部に巻回された複数相の巻線は、分布巻係数ｋｄが０．９９以上となる位相を有する起磁力を、第１ティース部において生じさせるように調整された相対巻数比Ｒａを有するものである。【選択図】図１
2020088941.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周方向に所定の間隔を隔てて径方向内側に突出する複数のティース部に、巻線が集中巻にて巻回されて形成された固定子と、
前記固定子の径方向内側に回転可能に設けられ、複数の磁極が周方向に所定の間隔を隔てて設けられた回転子と、を備え、
複数の前記ティース部は、それぞれ位相の異なる電流が通電される複数の相の前記巻線が所定の相対巻数比で巻回される第１ティース部を含み、
各前記ティース部の巻線に生じる誘起電圧の位相差によるトルク損失を示す分布巻係数において、トルク損失最小時において該分布巻係数を最大値の１とすると、
前記第１ティース部に巻回された前記複数の相の巻線は、前記分布巻係数が０．９９以上となる位相を有する起磁力を、前記第１ティース部において生じさせるように調整された前記相対巻数比を有する、
回転電機。
【請求項２】
前記第１ティース部に巻回された前記複数の相の巻線は、前記分布巻係数が１となる位相を有する起磁力を前記第１ティース部において生じさせるように調整された前記相対巻数比の理論値に対して、±１０％以内の前記相対巻数比を有するように巻回された、
請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
前記巻線に通電される電流は、複数の前記第１ティース部における前記相対巻数比がそれぞれ同一になるように調整された初期位相を有する、
請求項１または請求項２に記載の回転電機。
【請求項４】
前記巻線に通電される電流は、前記第１ティース部の数が所定の第１数以下となるように調整された初期位相を有する、
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。
【請求項５】
前記巻線に通電される電流は、複数の前記ティース部の全てが前記第１ティース部となるように調整された初期位相を有する、
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。
【請求項６】
前記巻線に通電される電流は、同一相の巻線が巻回される前記ティース部の数が、所定の第２数以下となるように調整された初期位相を有する、
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項７】
前記分布巻係数は、
2020088941.tif 000024
但し、θは、前記第１ティース部に鎖交する前記磁極からの磁束のベクトルと、前記第１ティース部における起磁力のベクトルとの成す角度
と表されるものであり、
前記第１ティース部に巻回された前記複数の相の巻線は、前記１式が０．９９以上となる位相を有する起磁力を、前記第１ティース部において生じさせるように調整された前記相対巻数比を有する、
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項８】
前記相対巻数比は、
前記第１ティース部に巻回された前記複数の相の巻線により生じる起磁力の合成ベクトルが、前記第１ティース部における前記分布巻係数が０．９９以上となる位相を有するように、前記第１ティース部に巻回された前記複数の相の巻線の巻数がそれぞれ決定されて調整された、
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項９】
前記複数の相の巻線は、各相間の位相差が１２０°の電流が通電される３相巻線であり、
前記第１ティース部には、前記３相巻線の内、２相分の巻線が巻回され、
前記相対巻数比は、
前記第１ティース部における前記分布巻係数が０．９９以上となる位相を有する、前記第１ティース部に巻回された前記２相の巻線により生じる起磁力の合成ベクトルと、
前記第１ティース部に巻回された前記２相の巻線の内の一方の巻線による起磁力のベクトルと、の位相差を角度γとするとき、
2020088941.tif 000025
と表される、
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項１０】
前記ティース部を覆うように設けられ、前記ティース部と前記巻線とを絶縁すると共に、前記第１ティース部において前記複数の巻線の相間を互いに絶縁するインシュレータを備え、
前記インシュレータは、複数の前記第１ティース部においてそれぞれ同形状に形成された、
請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項１１】
前記相対巻数比は、４．４１±１０％である、
請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項１２】
前記ティース部の数と前記回転子の磁極の数との比が９：８である、
請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項１３】
各相毎の前記巻線が、複数の前記ティース部に跨がって連続して巻回された、
請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、回転電機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
集中巻にて巻回された巻線を備えた集中巻モータと一般的に称される回転電機は、空調用、制御機器用、家電用など幅広い分野で使用されている。これらの集中巻モータは、永久磁石式ロータと組み合わせて、集中巻永久磁石式モータとして使用されるケースが多い。これは巻線を固定子のティース部に集中巻にて巻回することでコイルエンドを短縮させて軸方向の長さを短縮でき、永久磁石式とすることで効率が向上できるという効果があるためである。
【０００３】
このような集中巻モータでは、さらなる小型化、高性能化が求められている。先ず、巻線係数を向上させることは、モータ出力向上となるため、モータの小型化に直結する。また、巻線が集中巻で巻線されている場合には低次の起磁力に起因する鉄損、リップル等が発生するため、高性能化のため低次の起磁力を抑制することが求められる。このような小型化、高性能化が実現された回転電機として、以下のような三相モータが開示されている。
【０００４】
即ち、三相モータにおいて、１番目のポールピースと４番目のポールピースに巻回される巻数は、２番目のポールピースと３番目のポールピースに巻回される巻線の半分となっている。このように三相モータの各相のコイルは互いに相隣接する４個のポールピースの回りに交互の極性に巻回されると共に、相隣接する４個のポールピースの両端のポールピースにおいては、それぞれ異なる相のコイルのポールピースを兼ねる構造となっている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−３０８１９５号公報（段落［００１３］〜［００２９］、図１、図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１に示される回転電機としての三相モータでは、各相のコイルを４個のポールピースに分散し、かつ位相のずれが大きくなる両端のポールピースの巻回数を中央の２個のポールピースの半分とすることで、低次の起磁力を抑制して回転ムラを低減している。しかしながらこのような巻線構成では、一般的な巻線構成と比較した場合においても半分程度の低次の起磁力が残るため、鉄損、リップル等は十分に抑制されないという課題があった。また、巻線係数が十分に向上されないため、モータの損失が十分に低減されないという課題もあった。
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、高性能で低損失の回転電機の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願に開示される回転電機は、
周方向に所定の間隔を隔てて径方向内側に突出する複数のティース部に、巻線が集中巻にて巻回されて形成された固定子と、
前記固定子の径方向内側に回転可能に設けられ、複数の磁極が周方向に所定の間隔を隔てて設けられた回転子と、を備え、
複数の前記ティース部は、それぞれ位相の異なる電流が通電される複数の相の前記巻線が所定の相対巻数比で巻回される第１ティース部を含み、
各前記ティース部の巻線に生じる誘起電圧の位相差によるトルク損失を示す分布巻係数において、トルク損失最小時において該分布巻係数を最大値の１とすると、
前記第１ティース部に巻回された前記複数の相の巻線は、前記分布巻係数が０．９９以上となる位相を有する起磁力を、前記第１ティース部において生じさせるように調整された前記相対巻数比を有する、
ものである。
【発明の効果】
【０００８】
本願に開示される回転電機によれば、高性能で低損失の回転電機を得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１による集中巻モータの概略構成を示す断面図である。
【図２】一般的な集中巻モータにおける出力効率を示す各係数の値を記載した図である。
【図３】比較例の集中巻モータの概略構成を示す断面図である。
【図４】実施の形態１による集中巻モータの各ティース部に鎖交する磁束を示すベクトル図である。
【図５】比較例の集中巻モータにおける磁束と起磁力とのベクトル図である。
【図６】比較例の集中巻モータの空隙における起磁力分布を示す図である。
【図７】比較例の集中巻モータの空隙における起磁力分布を次数分解した図である。
【図８】比較例の集中巻モータの概略構成を示すブロック断面図である。
【図９】比較例の集中巻モータの空隙における起磁力分布を次数分解した図である。
【図１０】実施の形態１による集中巻モータの相対巻数比の調整の説明に関する図である。
【図１１】実施の形態１による集中巻モータの相対巻数比の調整の説明に関する図である。
【図１２】実施の形態１による集中巻モータの相対巻数比の調整の説明に関する図である。
【図１３】実施の形態１による集中巻モータの相対巻数比の調整の説明に関する図である。
【図１４】実施の形態２による集中巻モータの概略構成を示す断面図である。
【図１５】実施の形態２による集中巻モータにおける巻線構成を示す図である。
【図１６】実施の形態２による集中巻モータにおける磁束と起磁力とを示したベクトル図である。
【図１７】実施の形態２による集中巻モータにおける起磁力分布を次数分解した図である。
【図１８】実施の形態２による集中巻モータにおける起磁力分布を次数分解した図である。
【図１９】実施の形態３による集中巻モータの概略構成を示す断面図である。
【図２０】実施の形態３による集中巻モータにおける巻線構成を示す図である。
【図２１】実施の形態３による集中巻モータにおける磁束と起磁力とを示したベクトル図である。
【図２２】実施の形態３による集中巻モータにおける巻線構成を示す図である。
【図２３】実施の形態３による集中巻モータの概略構成を示す断面図である。
【図２４】実施の形態３による集中巻モータにおける磁束と起磁力とを示したベクトル図である。
【図２５】実施の形態３による集中巻モータにおける巻線構成を示す図である。
【図２６】実施の形態３による集中巻モータにおける磁束と起磁力とを示したベクトル図である。
【図２７】実施の形態３による集中巻モータにおける巻線構成を示す図である。
【図２８】実施の形態４による集中巻モータにおける巻線構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
先ず、一般的に用いられている集中巻モータの出力効率について説明する。
空調用、制御機器用、家電用等、さまざまな用途に使用される集中巻モータは、固定子の各ティース部に集中的に巻線が巻回されるものであり、一般的に分布巻と呼ばれる複数のティースに跨って巻線する方式とは異なる巻線方式を有する。
この集中巻モータは、使用される固定子のティース数と極数（回転子の磁石数）との比が限られており、多くはその比が、３：２、９：８、１２：１０、等であり、あるいは、これらと同一の固定子で極数のみが異なる、３：４、９：１０、１２：１４がほとんどである。これら代表的なティース数と極数との比を有する一般的な集中巻モータの出力効率を示す各係数を図２に示す。
【００１１】
図２は、一般的な集中巻モータにおける出力効率を示す各係数の値を記載した図である。
図２に示される係数の内、短節巻係数ｋｓは、回転子の磁極数と、固定子のスロット数とから求められるものであり、回転子の磁石からの磁束が、固定子の巻線をどれだけ通過するかを、最大値を１として示すものである。
また、分布巻係数ｋｄは、各ティース部２の巻線に生じる誘起電圧の位相差によるトルク損失を示す係数であり、トルク損失が最小時において最大値の１となる。
また、巻線係数ｋｗは、これら短節巻係数ｋｓと分布巻係数ｋｄとの積で表されるものであり、最大値は１である。
図２に示されるように、ティース数と極数との比が９：８の集中巻モータは、巻線係数ｋｗの値が高いため、さまざまな用途に使用される。
【００１２】
以下、図１を用いて、ティース数と極数との比が９：８である、本実施の形態１の集中巻モータ１００の詳細構成について説明する。
図１は、実施の形態１による集中巻モータ１００の概略構成を示す断面図である。
本図において、集中巻モータ１００における周方向をＳ、径方向をＫ、径方向内側をＫ１、径方向外側をＫ２として示した。
図１に示すように、本実施の形態における回転電機としての集中巻モータ１００は、固定子１と、この固定子１の径方向内側Ｋ１に、空隙９を介して回転可能に設けられた回転子１０と、を備える。
【００１３】
固定子１は、周方向Ｓに所定の間隔を隔てて径方向内側Ｋ１に突出する９本のティース部２ａ〜２ｉを有する固定子鉄心３と、このティース部２ａ〜２ｉに巻線が集中巻にて巻回されて形成されたコイル４と、を備える。
以降の説明において、各ティース部２ａ〜２ｉをそれぞれ区別する必要がない場合は、単にティース部２と称す。また、図示の都合上、ティース部２ｃにおけるコイル４のみを図示し、その他のティース部２のコイル４の図示は省略する。
また、固定子鉄心３は、図示しないフレーム等によりその外周側が固定される。
【００１４】
１つのティース部２において、それぞれ位相の異なる電流が通電される３相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）の巻線の内、２相分の巻線が巻回されてコイル４が形成される。各ティース部２に巻回される２相分の巻線の相およびその極性は、ティース部２ａから２ｉまで時計回りに、（Ｕ／Ｗ−）、（Ｕ−／Ｗ）、（Ｕ／Ｗ−）、（Ｕ−／Ｖ）、（Ｕ／Ｖ−）、（Ｕ−、Ｖ）、（Ｖ−／Ｗ）、（Ｖ／Ｗ−）、（Ｖ−／Ｗ）である。
なお、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の巻線にそれぞれ通電される交流電流の互いの位相差は１２０°である。
【００１５】
各ティース部２に巻回される２相分の巻線は、それぞれ所定の相対巻数比Ｒａを持って巻回される。この相対巻数比Ｒａについては詳細を後述する。
以降、固定子１が備える複数のティース部２の内、２相分の巻線が相対巻数比Ｒａを持って巻回されたティース部２を、第１ティース部と称す。
本実施の形態の固定子１が備える９つのティース部２は、全て、２相分の巻線が調整された相対巻数比Ｒａを持って巻回された第１ティース部である。
【００１６】
各ティース部２には、固定子鉄心３と巻線とを絶縁するために、ティース部２を覆うように設けられた絶縁性のインシュレータ５が装着される。このインシュレータ５は、各ティース部２において巻回される２相の巻線の相間絶縁を確保するために、２相の巻線を互いに絶縁する鍔部５ａを備える。なお、図示の都合上、インシュレータ５は、ティース部２ｃに装着されたもののみを示した。
【００１７】
回転子１０は、回転子鉄心１１と、磁極としての永久磁石１２（Ｎ極磁石１２ｎ、Ｓ極磁石１２ｓ）とを備える。
回転子鉄心１１の外周面には、Ｎ極磁石１２ｎとＳ極磁石１２ｓとが、周方向Ｓに対して交互に所定の間隔を隔てて合計８個配置される。
また、回転子１０の中心部には、外部に軸出力を伝達するシャフト１５が設けられる。
このシャフト１５の軸方向の両端には、図示しないベアリングが配置され、さらに図示しないブラケット等を介してフレームと固定される。こうして、集中巻モータ１００が構成される。
【００１８】
次に、鉄損、リップル等の原因となる低次の起磁力について、比較例による集中巻モータ１００Ｅｘ１を用いて説明する。
【００１９】
図３は、比較例の集中巻モータ１００Ｅｘ１の概略構成を示す断面図である。
比較例の集中巻モータ１００Ｅｘ１では、１つのティース部２において、１相分の巻線のみが巻回されてコイル４Ｅｘが構成される点が、本実施の形態の集中巻モータ１００と異なる。各ティース部２に巻回される巻線の相およびその極性は、ティース部２ａから２ｉまで時計回りに、（Ｕ）、（Ｕ−）、（Ｕ）、（Ｖ）、（Ｖ−）、（Ｖ）、（Ｗ）、（Ｗ−）、（Ｗ）である。
なお、本図においても図示の都合上、ティース部２ｃにおけるコイル４Ｅｘのみを図示し、その他のティース部２のコイル４Ｅｘの図示は省略する。また、固定子鉄心と巻線とを絶縁するためのインシュレータの図示も省略した。
【００２０】
図４は、ティース部２の数と極数との比が９：８の集中巻モータにおいて、各ティース部に鎖交する磁束を示すベクトル図である。
なお、比較例の集中巻モータ１００Ｅｘ１および本実施の形態の集中巻モータ１００において、各ティース部２に鎖交する磁束の位相は同じである。
比較例の集中巻モータ１００Ｅｘ１および本実施の形態の集中巻モータ１００では、ティース部２の数と極数とが異なっているため、各ティース部２に鎖交する磁束の位相が異なる。
【００２１】
図４において、隣り合う１つのＮ極磁石１２ｎと１つのＳ極磁石１２ｓとがなす角度を電気角１８０度として示す。また、隣り合う１つのティース部２がなす角度は電気角１６０度である。本図より、各ティース部２に鎖交する永久磁石１２からの磁束は、１６０度ごと位相が異なっていることがわかる。
【００２２】
各ティース部２に鎖交する磁束がこのような位相となる集中巻モータでは、通常、巻線係数ｋｗを大きくして出力効率が向上するように、前述の、図３に示した比較例の集中巻モータ１００Ｅｘ１のような各相巻線配置としている。
この集中巻モータ１００Ｅｘ１において、コイル４Ｅｘを構成する巻線へは、永久磁石１２からの磁束と、各ティース部２のコイル４Ｅｘが生じさせる起磁力とが直交するような位相で通電させる。そのため、以下の図５に示すような初期位相を有する、起磁力となる電流を通電させる。
【００２３】
図５は、比較例の集中巻モータ１００Ｅｘ１において、Ｕ相のティース部２に鎖交する磁束と、起磁力とのベクトル図である。本図は説明を簡素化するため、Ｕ相のみ記載している。
ここで、ティース部２ｂにおいては、鎖交する磁束と起磁力Ｉｕとは前述のように直交している。しかしながら、ティース部２ａ、２ｃでは、鎖交する磁束と起磁力Ｉｕとは直交せず、それぞれ７０度と１１０度の角度となっており、直交からは２０度ずつ位相がずれている。
各ティース部２の巻線に生じる誘起電圧の位相差によるトルク損失を示す分布巻係数ｋｄは、この磁束と起磁力の角度差による損失割合を用いて示される。
即ち、永久磁石１２からの磁束のベクトルと、この磁束が鎖交するティース部２における起磁力のベクトルとの成す角度をθとすると、以下、式（１）で表すことができる。なお、本願では、角度はすべて度（ｄｅｇｒｅｅ）で表示することとする。
【００２４】
【数１】
2020088941.tif 000003
【００２５】
各ティース部２ａ、２ｂ、２ｃの分布巻係数ｋｄは、以下、式（２）から式（４）で表せる。
【００２６】
【数２】
2020088941.tif 000004
【００２７】
【数３】
2020088941.tif 000005
【００２８】
【数４】
2020088941.tif 000006
【００２９】
Ｕ相全体の分布巻係数ｋｄＵは、これらの平均となるため、以下、式（５）のように表せる。
【００３０】
【数５】
2020088941.tif 000007
【００３１】
Ｖ相、Ｗ相も配置は同じであるため、Ｕ相、Ｗ相においても分布巻係数ｋｄは、Ｕ相の同じ０．９６となる。よって、これらの平均値である０．９６０が、ティース数と極数との比が９：８であって、且つ、ティース部２に１相分の巻線のみが巻回された集中巻モータ１００Ｅｘ１の分布巻係数ｋｄとなり、図２に記載の値と同一である。
【００３２】
図６は、比較例の集中巻モータ１００Ｅｘ１の空隙９における起磁力分布を示す図である。
図７は、図６に示す起磁力分布を次数分解した結果を示す図である。
８極の集中巻モータを例にしているため、図６においては４次が８極成分の基本波となる。本図においては、この基本波成分が１となるよう正規化して表示している。
【００３３】
図７では、基本波成分より低次の１次、２次の成分が発生していることがわかる。
１次成分は正相、つまり、基本波成分と同じ方向に進む起磁力であるが、２次成分は逆相、つまり、基本波成分と反対方向に進む起磁力である。本図はわかりやすいよう正相起磁力を正、逆相起磁力を負の値として示している。この逆相成分はロータの鉄損、リップルとなるため小さいことが望ましい。
【００３４】
更に、別の比較例である集中巻モータ１００Ｅｘ２の起磁力分布について、集中巻モータ１００Ｅｘ１の起磁力分布と比較して説明する。
図８は、比較例の集中巻モータ１００Ｅｘ２の概略構成を示すブロック断面図である。
比較例の集中巻モータ１００Ｅｘ２では、ティース部２ａ、２ｄ、２ｇにおいて、２相分の巻線が、それぞれ同じ巻数巻回されてコイル４Ｅｘが構成される点が、前述の比較例の集中巻モータ１００Ｅｘ１と異なる。各ティース部２に巻回される巻線の相およびその極性は、ティース部２ａから２ｉまで時計回りに、（Ｕ／Ｗ−）、（Ｕ−）、（Ｕ）、（Ｕ−／Ｖ）、（Ｖ−）、（Ｖ）、（Ｖ−／Ｗ）、（Ｗ−）、（Ｗ）である。
【００３５】
本比較例の集中巻モータ１００Ｅｘ２は、図３に示した比較例の集中巻モータ１００Ｅｘ１の巻線配置を、上記のような巻線配置とすることで、低次の起磁力を低減することを目的としている。
図９は、比較例の集中巻モータ１００Ｅｘ２の巻線配置における、ある時間における空隙９における起磁力分布を、次数分解した結果を示す図である。図９において、図７に示した比較例の集中巻モータ１００Ｅｘ１における起磁力分布についても併記している。
【００３６】
図９から、比較例の集中巻モータ１００Ｅｘ２においては、基本波である４次の成分が若干低下しているが、逆相である２次の成分が、比較例の集中巻モータ１００Ｅｘ１と比較して、４０％程度低減していることが判る。よって、比較例の集中巻モータ１００Ｅｘ１よりも、図８に示した巻線配置を有する比較例の集中巻モータ１００Ｅｘ２の方が、回転子鉄損、リップルが低減していることが判る。
しかしながら、比較例の集中巻モータ１００Ｅｘ２においても、２次の逆相成分が、集中巻モータ１００Ｅｘ１に比較して６０％残っており、これを限りなく小さくする方がよいことは言うまでもない。
【００３７】
次に、本実施の形態の集中巻モータ１００の起磁力分布について説明する。
本実施の形態では、図２に示した集中巻モータの係数のうち、分布巻係数ｋｄに着目している。そして、本実施の形態の集中巻モータ１００は、分布巻係数ｋｄが最大値の１ではないティース部の分布巻係数ｋｄを、最大値の１により近い、０．９９以上に向上させ、低次の起磁力を低減するものである。
前述のように、集中巻モータ１００の各ティース部２に巻回される２相分の巻線は、それぞれ所定の相対巻数比Ｒａを持って巻回される。この相対巻数比Ｒａは、各ティース部２における分布巻係数ｋｄが０．９９以上となるように調整されたものである。
以下、この相対巻数比Ｒａの詳細とその調整について説明する。
【００３８】
図１０は、実施の形態１による集中巻モータ１００の相対巻数比Ｒａの調整の説明に関する図であり、各ティース部２に鎖交する磁束と、起磁力とを示したベクトル図である。
なお、図５に示したものと同様に、起磁力となる電流位相は、それぞれ互いに１２０°の位相差を有しているが、初期位相は異なる。相対巻数比Ｒａの調整は、起磁力となる電流の初期位相はどの位相であってもいいため、図１０を例として説明する。
なお、図１０では、説明を簡素化するため、Ｕ相のみを記載している。
ここでティース部２ａにおける起磁力について検討する。そのため、ティース部２ａに関連する項目のみを図１１に再記する。
【００３９】
図１１は、図１０に示される磁束と起磁力のベクトル図において、ティース部２ａに関係する項目のみを選出して示した図である。
分布巻係数ｋｄを０．９９以上とするには、前述の式（１）から明らかなように、ティース部２ａに略直交する位相を有する起磁力となる電流を巻線に流す必要がある。ティース部２ａに直交する起磁力となる電流を流すためには、Ｉｗ−とＩｕの間に位置するような位相を有する起磁力Ｉ２ａが必要である。よって、ティース部２ａにおいては、Ｗ相とＵ相の２相分の巻線を巻回する。この場合、起磁力Ｉ２ａの位相は、起磁力Ｉｗ−のベクトルと、起磁力Ｉｕのベクトルとを用いて、以下式（６）で示される。
【００４０】
【数６】
2020088941.tif 000008
【００４１】
この係数αとβを求めるにあたり、式を簡素化するため、図１１を図１２の通り回転させる。
図１２は、図１１に示したベクトル図を、起磁力ＩｕがＸ軸上に位置するように回転させた図である。なお、図１２に示したベクトル図を用いて係数α、βを求める場合でも、Ｉ２ａ、Ｉｗ−、Ｉｕ、の相対角度は図１１に示すものと同じである。そのため、図１１のベクトル図から求められる係数αとβの値と、図１２のベクトル図から求められる係数αとβの値が同じになることは言うまでもない。
ここで、起磁力Ｉ２ａとＸ軸の正の向きとが成す角度をγとして示す。
【００４２】
Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相は、それぞれ１２０度ずつ位相の異なる電流が通電されるため、起磁力Ｉｗ−と起磁力Ｉｕとが成す角度は６０°である。よって、起磁力Ｉｗ−と起磁力Ｉｕは、それぞれ以下の式（７）、式（８）で示される。
【００４３】
【数７】
2020088941.tif 000009
【００４４】
【数８】
2020088941.tif 000010
【００４５】
よって、式（６）は、上記式（７）、式（８）を用いて、以下式（９）のように表される。
【００４６】
【数９】
2020088941.tif 000011
【００４７】
上記式（９）における起磁力Ｉ２ａの位相分は、以下式（１０）と表すことができる。
【００４８】
【数１０】
2020088941.tif 000012
【００４９】
ここで、起磁力Ｉ２ａの位相は、起磁力Ｉ２ａがＸ軸に対して成す角度γを用いると以下式（１１）のように表される。
【００５０】
【数１１】
2020088941.tif 000013
【００５１】
即ち、上記式（１０）および上記式（１１）から、以下式（１２）、式（１３）となることである。
【００５２】
【数１２】
2020088941.tif 000014
【００５３】
【数１３】
2020088941.tif 000015
【００５４】
ここで、ティース部２ａに鎖交する磁束のベクトルが、Ｘ軸となす角度は１４０°である。よって、ティース部２ａにおける分布巻係数ｋｄは、以下式（１４）で表される。
【００５５】
【数１４】
2020088941.tif 000016
【００５６】
上記式（１４）は、式（１２）、式（１３）を用いて以下のように表される。
【００５７】
【数１５】
2020088941.tif 000017
【００５８】
となる。
ここで、上記式（１５）が、０．９９以上となるような係数α、βの値を選出することが特徴である。
上記式（１３）で示される分布巻係数ｋｄが０．９９以上となるような係数α、βの値として、例えば、α＝０．７９、β＝０．３３がある。
【００５９】
図１３は、起磁力Ｉ２ａ、Ｉｕ、Ｉｗ−の関係を説明するためのベクトル図である。
ここで、各ティース部２における起磁力は、巻線の巻数ｎと電流の大きさとの積に対応するため、図１３に示す起磁力のベクトルの長さは、巻線の巻数ｎに比例している。よって、前述の式（６）に示したように、Ｉ２ａは、起磁力Ｉｕ、Ｉｗとなる巻線の巻数である基本巻数ｎ１を、それぞれβ倍（０．３３）したＩｕ’と、α倍（０．７９倍）したＩｗ’との合成ベクトルにより示される。
このように、ティース部２ａに略直交する起磁力Ｉ２ａの位相、即ち、ティース部２ａにおいて分布巻係数ｋｄが０．９９以上となる起磁力Ｉ２ａの位相は、Ｉｕの基本巻数ｎ１に対する巻数率を示す係数βと、Ｉｗ−となる基本巻数ｎ１に対する巻数率を示す係数αとの、それぞれの値の調整により決定される。
また、分布巻係数ｋｄが０．９９以上となる起磁力Ｉ２ａの位相範囲は、分布巻係数ｋｄが１となる図１３に示すＩ２ａを中心に、±δ°（およそ±８°）の角度範囲である。
【００６０】
図１に示すように、ティース部２ａ、２ｃ、２ｄ、２ｆ、２ｇ、２ｉでは、２相分の巻線が、それぞれ基本巻数ｎ１を０．７９倍、０．３３倍した巻数にて巻回されており、相対巻数比Ｒａは０．７９／０．３３＝２．１４である。
また、ティース部２ｂ、２ｅ、２ｈでは、２相分の巻線が、それぞれ基本巻数ｎ１を０．６９倍、０．４５倍した巻数にて巻回されており、相対巻数比Ｒａは０．６９／０．４５＝１．５３である。
【００６１】
実際に巻回しされている巻線の巻数ｎは、例えば、ティース部２において通常巻回される巻線の巻数ｎである基本巻数ｎ１を１００ターンとすると、ティース部２ａに巻回されるＵ相巻線の巻数ｎは１００ターン×０．３３＝１３ターンとなり、Ｗ−相の巻数ｎは１００×０．７９＝７９ターンとなる。
また、ティース部２ｂに巻回されるＵ−相巻線の巻数ｎは１００ターン×０．６９＝６９ターンとなり、Ｗ相巻線の巻数ｎは１００ターン×０．４５＝４５ターンである。
【００６２】
なお、ティース部２ａにおいて巻回されるＵ相、Ｗ−相巻線の相対巻数比Ｒａの調整に関する計算を示したが、他のティース部２に関しても同様に計算することが可能である。
【００６３】
集中巻モータの基本巻数ｎ１は、電圧条件等により必要とされる巻数が変わる。そのため、本実施の形態では、各ティース部２における各相巻線の巻数ｎの数値をそれぞれ定義するのではなく、基本巻数ｎ１に対する各相巻線の巻数率を示す係数α、βの比である相対巻数比Ｒａの数値を定義した。
【００６４】
上記のように構成された本実施の形態の集中巻モータによると、固定子が備えるティース部は、複数相の巻線が所定の相対巻数比Ｒａで巻回される第１ティース部を含む。そして、この第１ティース部に巻回された複数相の巻線は、分布巻係数ｋｄが０．９９以上となる位相を有する起磁力を、第１ティース部において生じさせるように調整された相対巻数比Ｒａを有する。このように分布巻係数ｋｄを０．９９以上に向上させることは、集中巻モータの損失低減となり、集中巻モータの小型化につながる。また、分布巻係数ｋｄを０．９９以上に向上させることにより、低次の起磁力を限りなく０に近づけることができ、集中巻モータの鉄損、リップルを抑制して、集中巻モータの性能を向上できる。
【００６５】
また、分布巻係数ｋｄの逆数の２乗に比例して損失が増えるため、分布巻係数ｋｄが０．９６である一般的な集中巻モータに比較して、分布巻係数ｋｄが０．９９以上である本実施の形態の集中巻モータは、損失が６％以上低減される。このように、本実施の形態の集中巻モータは、一般的な集中巻モータに比較して十分な損失低減効果を得られる。
【００６６】
また、第１ティース部に巻回された複数相の巻線の相対巻数比Ｒａは、上記式（１）に示されるように、第１ティース部に鎖交する磁束に対して、限りなく直交する起磁力となる電流を印加できる巻線構成を有するものである。これにより、確実に分布巻係数ｋｄを向上させ、高性能で低損失の集中巻モータを提供できる。
【００６７】
また、相対巻数比Ｒａは、第１ティース部に巻回された複数相の巻線により生じる起磁力の合成ベクトルが、第１ティース部における分布巻係数ｋｄが０．９９以上となる位相を有するように、第１ティース部に巻回された複数相の巻線の巻数ｎをそれぞれ決定して調整されたものである。このように、第１ティース部における起磁力の位相は、複数相の巻線のそれぞれの巻数ｎにより調整可能であるため、容易に分布巻係数ｋｄを向上できる巻数ｎを選出できる。
【００６８】
なお、以上では、第１ティース部において２相分の巻線が巻回される例を示した。しかしながら磁束に直交するような起磁力は、３つのベクトルの合成ベクトルであってもよいため、第１ティース部において３相分の巻線が巻回されていてもよい。
また、集中巻モータとして、回転子の表面に磁石が装着されたＰＭ（Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ  Ｍａｇｎｅｔ）モータを示したが、回転子に磁石を埋設したＩＰＭ（Ｉｎｔｅｒｉｏｒ  Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ  Ｍａｇｎｅｔ  Ｍｏｔｏｒ）モータであっても同様の巻線構成が適用可能である。
また、集中巻モータには永久磁石式モータが多く使用されている。これは分布巻と異なり、集中巻では逆相起磁力が発生するため、誘導機のような起磁力による誘導電流で発生する磁束で回転力を得るモータには適さないためである。ただし、本実施の形態で示した巻線構成の適用対象として誘導機を除外するものではない。
【００６９】
また、以上では、ティース部２の数と極数との比が９：８の集中巻モータを示したが、これに限定するものではない。各ティース部に鎖交する磁束と起磁力との角度差による損失が生じ、分布巻係数ｋｄが１ではない全ての集中巻モータに対して、本実施の形態の巻線構成が適用可能である。
なお、集中巻モータでは、非常に大きな極数のものも存在するが、一般には１０極以下が採用されるケースが多い。ティース部間に跨がって巻線されるような、連続的な巻線の数が少なく、各相の絶縁確保が容易であるティース数と磁石数（極数）が９：８の集中巻モータが使用しやすい集中巻モータであると考えられる。
【００７０】
また、以上では、回転電気として、電気エネルギーによりシャフトを回転させるモータを示したが、シャフトの回転を電気エネルギーに変換する発電機であってもよい。
【００７１】
実施の形態２．
以下、本願の実施の形態２を、上記実施の形態１と異なる箇所を中心に図を用いて説明する。上記実施の形態１と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。
実施の形態１では、分布巻係数ｋｄを０．９９以上に向上させる相対巻数比Ｒａを有する集中巻モータ１００について説明した。実施の形態２では、分布巻係数ｋｄを最大値の１とする相対巻数比Ｒａを有する集中巻モータ２００について説明する。
【００７２】
図１４は、実施の形態２による集中巻モータ２００の概略構成を示す断面図である。
図１５は、実施の形態２による集中巻モータ２００において、各ティース部２に巻回された巻線の相と、相対巻数比Ｒａとを示す図である。
図１６は、集中巻モータ２００の各ティース部２に鎖交する磁束と、起磁力とを示したベクトル図である。実施の形態１の図１０では、Ｕ相のみの記載であったが、図１６においては、全てのティース部２ａ〜２ｉに鎖交する磁束と、全相の起磁力とを示した。
【００７３】
図１４、図１５では、各ティース部２における係数α、βの値を示しているが、図示の都合上小数第３位以下の値は省略した。
図１４、図１５に示すように、集中巻モータ２００は、ティース部２ａ、２ｃ、２ｄ、２ｆ、２ｇ、２ｉにおいては、２相分の巻線がそれぞれ基本巻数ｎ１を約０．８８４５倍、約０．２００５倍した巻数にて巻回されている。従って、ティース部２ａ、２ｃ、２ｄ、２ｆ、２ｇ、２ｉにおいては相対巻数比Ｒａは４．４１である。
また、ティース部２ｂ、２ｅ、２ｈにおいては、２相分の巻線がそれぞれ基本巻数ｎ１を約０．５７７３倍、約０．５７７３倍した巻数にて巻回されており、相対巻数比Ｒａは１である。
【００７４】
以下、集中巻モータ２００における上記相対巻数比Ｒａの調整について説明する。
分布巻係数ｋｄを最大値の１とするには、実施の形態１に示した起磁力Ｉ２ａの位相を示す式（１１）に基づき、起磁力Ｉ２ａが、以下式（１６）のようになることである。
【００７５】
【数１６】
2020088941.tif 000018
【００７６】
即ち、上記式（１６）、および実施の形態１に示した式（１０）から、以下、式（１７）、式（１８）となることである。
【００７７】
【数１７】
2020088941.tif 000019
【００７８】
【数１８】
2020088941.tif 000020
【００７９】
上記式（１７）および上記式（１８）から、分布巻係数ｋｄを最大値の１とする、αの値、βの値は、以下式（１９）、式（２０）に示すように、一意の値に決まる。
【００８０】
【数１９】
2020088941.tif 000021
【００８１】
【数２０】
2020088941.tif 000022
【００８２】
よって、ティース部２ａにおいては、Ｗ−巻線は基本巻数ｎ１の０．８８倍の巻数ｎ、Ｕ相巻線は基本巻数ｎ１の０．２０倍の巻数ｎが巻回される。
以上、ティース部２の数と極数との比が９：８となる集中巻モータにおいて、ティース部２ａにおける分布巻係数ｋｄが１となる相対巻数比Ｒａの理論値について、角度γを５０°とおくことで示した。
以下、任意のティース部２の数と極数との比を有する集中巻モータにおいて、任意のティース部２における分布巻係数ｋｄが１となる相対巻数比Ｒａの理論値を、角度γをγとおき、実施の形態１に示した式（１２）、式（１３）を用いて以下に示す。
【００８３】
【数２１】
2020088941.tif 000023
【００８４】
図１５に示した各ティース部２における係数α、βは、図１６に示した磁束と起磁力とのベクトル図から角度γが導出されれば、上記式（１２）、式（１３）により算出される。
【００８５】
このような分布巻係数ｋｄが１となる相対巻数比Ｒａの理論値に基づいて各ティース部２の巻線の巻数が巻回された状態の集中巻モータ２００において、空隙９の起磁力を次数分解した結果を図１７に示す。
図１７は、実施の形態２による集中巻モータ２００の巻線配置における、ある時間における空隙９における起磁力分布を、次数分解した結果である。図１７において、比較のために、比較例の集中巻モータ１００Ｅｘ１、１００Ｅｘ２における起磁力分布を次数分解した結果を共に示す。
【００８６】
図１７から、本実施の形態の集中巻モータ２００は、比較例の集中巻モータ１００Ｅｘ１、１００Ｅｘ２よりも基本波起磁力が増加しており、逆相である２次の成分のみならず、１次の成分など、多くの成分が０になっていることがわかる。集中巻モータ２００では、このように低次の起磁力成分は０となるため、低次の起磁力成分に起因するロータの鉄損、リップルを０とできる。
【００８７】
上記図１７に示した集中巻モータ２００の起磁力分布結果は、分布巻係数ｋｄが１となる相対巻数比Ｒａの理論値通りの巻数ｎで、各ティース部２に巻線が巻回された例であった。一方で、例えば、基本巻数ｎ１が４０ターンだとすると、式（１９）、式（２０）から、Ｗ−巻線は３５．３８ターン、Ｕ相巻線は８．０２ターンが、相対巻数比Ｒａが４．４１となる巻数ｎの理論値となる。しかしながら、モータの巻線の巻数ｎは整数であることが必要であるため、整数でない巻回はできない。よって、本実施の形態の集中巻モータ２００においては、実際にティース部２に巻回される巻線の巻数ｎを、理論値の係数α、βに対して、それぞれ±５％以内の巻数ｎとすることを特徴とする。
【００８８】
式（１９）、式（２０）により得られた係数α、βの理論値を±５％とすると、α＝０．８４０〜０．９２９、β＝０．１９０〜０．２１０となる。この場合、例えば、基本巻数ｎ１が４０ターンであれば、ティース部２ｃにおけるＷ−巻線は３３．６〜３７．２ターンとなり、選択できる巻数は３４，３５，３６，３７となる。Ｕ相巻線は７．６〜８．４となるため、選択できる巻数は８である。
このように、各相の巻数ｎを理想的な理論値の巻数ｎに対して±５％とすることは、言い換えると、相対巻数比Ｒａは相対巻数比Ｒａの理論値に対して±１０％となる。
【００８９】
係数α、βをそれぞれ±５％とした場合の空隙の起磁力を次数分解した結果を図１８に示す。
図１８は、実施の形態２による集中巻モータ２００の巻線配置において、相対巻数比Ｒａを±１０％とした場合の、ある時間における空隙９における起磁力分布を次数分解した結果である。図１８において、理解を容易にするため、基本波次数である４次以下の周波数のみの記載とした。また、分布巻係数ｋｄが１となる相対巻数比Ｒａの理論値の係数α、βに対して、α＋５％、β＋５％とした集中巻モータを２００ａ、α＋５％、β−５％とした集中巻モータを２００ｂ、α−５％、β＋５％とした集中巻モータを２００ｃ、α−５％、β−５％とした集中巻モータを２００ｄ、として示した。
【００９０】
図１８から、相対巻数比Ｒａを、分布巻係数ｋｄが１となる理想的な相対巻数比Ｒａの理論値に対して±１０％以内とした集中巻モータ２００ａ、２００ｂ、２００ｃ、２００ｄでは、低次の起磁力成分が０ではなくなってしまう。しかしながら、比較例の集中巻モータ１００Ｅｘ１、１００Ｅｘ２と比較すると、どの次数においても良好な結果が得られていることがわかる。ここで、付け加えるが、巻数ｎは整数である必要があるために、分布巻係数ｋｄが１となる相対巻数比Ｒａの理論値に対して±１０％の範囲を設けたが、理論値の巻数ｎに近い方が、特性が良いことは本図を見れば明らかである。
【００９１】
上記のように構成された本実施の形態の集中巻モータによると、第１ティース部に巻回された複数相の巻線は、分布巻係数ｋｄが最大値の１となる位相を有する起磁力を第１ティース部において生じさせるように調整された理想的な相対巻数比Ｒａの理論値に対して、±１０％以内の相対巻数比Ｒａとなる巻数ｎにそれぞれ巻回される。これにより、分布巻係数ｋｄを最大値の１に最も近づけつつ、実際に巻線が巻回可能な整数の巻数ｎを整定できる。これにより、更に高性能で低損失の集中巻モータを提供できる。
【００９２】
また、第１ティース部における起磁力の合成ベクトルＩｒと、第１ティース部に巻回された２相の巻線の内の一方の巻線による起磁力のベクトルと、の位相差を角度γとするとき、分布巻係数ｋｄが１となる理想的な相対巻数比Ｒａの理論値は、上記式（２１）により決定される。こうして、角度γが導出されれば、分布巻係数ｋｄを最大値の１とするように調整される相対巻数比Ｒａが容易に導出できる。
【００９３】
なお、本実施の形態では、式（２１）を用いて、分布巻係数ｋｄが１となるような相対巻数比Ｒａを算出した。しかしながら式（２１）において分布巻係数ｋｄが０．９９以上となるような角度γを適用すれば、実施の形態１に示すような、分布巻係数ｋｄが０．９９以上となる相対巻数比Ｒａを算出可能である。
【００９４】
実施の形態３．
以下、本願の実施の形態３を、上記実施の形態２と異なる箇所を中心に図を用いて説明する。上記実施の形態２と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。
図１９は、実施の形態３による集中巻モータ３００の概略構成を示す断面図である。
図２０は、実施の形態３による集中巻モータ３００において、各ティース部２に巻回された巻線の相と、相対巻数比Ｒａとを示す図である。
図２１は、実施の形態３による集中巻モータ３００の各ティース部２に鎖交する磁束と、起磁力とを示したベクトル図である。
【００９５】
実施の形態１、実施の形態２で示した集中巻モータ１００、２００では、固定子１が備えるティース部２の全てが、複数相の巻線が巻回された第１ティース部であった。本実施の形態の集中巻モータ３００は、固定子鉄心３が複数備えるティース部２のうち、２相分の巻線が巻回しされたティース部２（第１ティース部）と、１相分の巻線のみが巻回されたティース部２との両方を備える。
図１９、図２０に示すように、ティース部２ａ、２ｃ、２ｄ、２ｆ、２ｇ、２ｉは２相分の巻線がそれぞれ基本巻数ｎ１を０．３９倍、０．７４倍した巻数にて巻回されており、相対巻数比Ｒａは１．８８である。この相対巻数比Ｒａは分布巻係数ｋｄが０．９９以上となるように調整されている。
ティース部２ｂ、２ｅ、２ｈは１相分の巻線のみが巻回されているため、相対巻数比Ｒａは「−」と示した。
【００９６】
図２１に示すように、集中巻モータ３００の起磁力となる電流の初期位相は、実施の形態２の図１６に示した起磁力となる電流の初期位相と異なる。即ち、図２１に示す初期位相においては、ティース部２ｂに鎖交する磁束に対して起磁力Ｉｕは直交し、ティース部２ｅに鎖交する磁束に対して起磁力Ｉｖ−は直交し、ティース部２ｈに鎖交する磁束に対して起磁力Ｉｗ−は直交する。従って、ティース部２ｂ、２ｅ、２ｈに対しては１相分の巻線のみを巻回すればよい。
【００９７】
複数相の巻線が巻回されるティース部２ａ、２ｃ、２ｄ、２ｆ、２ｇ、２ｉでは、インシュレータ５は複数相の巻線の相間の絶縁を確保する鍔部５ａのような形状が必要となるが、１相分の巻線のみが巻回されるティース部２ｂ、２ｅ、２ｈについては鍔部５ａは不要となる。このように複数相の巻線が巻回される第１ティース部の数を所定の第１数（本例ではティース部２ａ、２ｃ、２ｄ、２ｆ、２ｇ、２ｉの６ティース）以下とすることで、複雑な形状を有するインシュレータ５の使用量を低減でき、また巻線工程を簡素化できる。
さらに、２相分の巻線が巻回される第１ティース部（ティース部２ａ、２ｃ、２ｄ、２ｆ、２ｇ、２ｉ）においては、相対巻線比が全て１．８８である。これは、第１ティース部においては、インシュレータ５などの絶縁部材が１種類で済む、ということである。
【００９８】
また、実施の形態２の集中巻モータ２００では、図１５に示す様に、例えばＵ相巻線は６つのティース部２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆに跨って巻線されていたが、本実施の形態の集中巻モータ３００では、図２０に示すように、例えばＵ相巻線は５つのティース部２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｉに跨がって巻線されるため、こちらも簡素化されることがわかる。このように、起磁力となる電流の初期位相を調整することで、同一相の巻線が巻回されるティース部２の数を、所定の第２数（本例では、ティース部２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｉの５ティース）以下に抑えることができる。
【００９９】
図２２は、実施の形態１において示した比較例の集中巻モータ１００Ｅｘ１において、各ティース部２に巻回された巻線の相と、相対巻数比Ｒａとを示す図である。
図２２から、比較例の集中巻モータ１００Ｅｘ１のティース部２ｂ、２ｅ、２ｈの巻線構成は、本実施の形態の集中巻モータ３００のティース部２ｂ、２ｅ、２ｈと同一であり、それ以外のティース部２の巻線構成が異なっていることが判る。これは、比較例の集中巻モータ１００Ｅｘ１では、ティース部２ｂ、２ｅ、２ｈの分布巻係数ｋｄがもともと１であるためで、それ以外のティース部２の分布巻係数ｋｄが１ではないためである。繰り返しになるが、本実施の形態の趣旨は、ティース部２の分布巻係数ｋｄが１ではないティース部２の分布巻係数ｋｄを限りなく１に近づけるものである。こうして、比較例の巻線構成を示す図２２と、本実施の形態の集中巻モータ３００の巻線構成を示す図２０とを比較することにより、本実施の形態の集中巻モータ３００では、比較例において分布巻係数ｋｄが１ではなかったティース部においてのみ、分布巻係数ｋｄを向上させるために巻線構成が変更されていることが判る。
【０１００】
以上、ティース部２と極数（磁石数）との比が９：８の集中巻モータ３００において、起磁力となる電流の初期位相を調整した場合の巻線構成について示した。
以下、ティース部２と極数（磁石数）との比が１２：１０の集中巻モータ３００ａにおいて、起磁力となる電流の初期位相を調整した場合の巻線構成について２例挙げて説明する。
図２３は、実施の形態３による集中巻モータ３００ａの概略構成を示す断面図である。
【０１０１】
図２４は、図２３に示す集中巻モータ３００ａにおいて各ティース部２に鎖交する磁束と、所定の初期位相に設定された起磁力とを示すベクトル図である。
図２５は、集中巻モータ３００ａにおいて、図２４に示される初期位相に設定された起磁力となる電流が巻線に印加される場合の巻線構成を示す図である。
【０１０２】
図２６は、図２３に示す集中巻モータ３００ａにおいて各ティース部２に鎖交する磁束と、図２４とは異なる初期位相に設定された起磁力とを示すベクトル図である。
図２７は、集中巻モータ３００ａにおいて、図２６に示される初期位相に設定された起磁力となる電流が巻線に印加される場合の巻線構成を示す図である。
【０１０３】
図２５、図２７のいずれの初期位相の場合においても、集中巻モータ３００ａの各ティース部２の分布巻係数ｋｄは０．９９以上となるように相対巻数比Ｒａは調整されている。
ここで、図２５においては複数相の巻線が巻回しされる第１ティース部の数は６ティースであるのに対して図２７では８ティースとなり、図２５の方が少ない。しかしながら図２７の場合では、全てのティース部２の相対巻数比Ｒａが２．７３と同一であることから、全てのティース部２に対して同一の種類のインシュレータ５を用いることができるメリットがある。
インシュレータ５の種類は増やしたくないため、極力種類数を減らすことが望ましい。このように、起磁力となる電流の初期位相を調整することで、インシュレータ５の種類減が可能である。また、相対巻数比Ｒａを２．７３と同一とすることで、製造工程を簡素化できる。
【０１０４】
上記のように構成された本実施の形態の集中巻モータによると、実施の形態１、２と同様の効果を奏し、少なくとも一つのティース部に巻回された複数相の巻線は、分布巻係数ｋｄが０．９９以上となる位相を有する起磁力を、第１ティース部において生じさせるように調整された相対巻数比Ｒａを有するため、小型で、高性能、低損失の集中巻モータを提供できる。
【０１０５】
さらに、巻線に通電される起磁力となる電流は、複数相の巻線が巻回される第１ティース部の数が所定の第１数以下となるように調整された初期位相を有する。これにより、複数相の巻線の相間絶縁を確保する鍔部のような構造を有する複雑な形状のインシュレータの使用量を低減でき、さらに、巻線工程が簡素化される。
【０１０６】
さらに、巻線に通電される起磁力となる電流は、複数の巻線が巻回される第１ティース部において、相対巻数比Ｒａがそれぞれ同一になるように調整された初期位相を有する。これにより、第１ティース部において使用されるインシュレータの種類が１種類で済むため、製造工程を簡素化し、低コスト化を図れる。また、固定子が備える複数のティース部の全てが、複数相の巻線が巻回される第１ティース部となるように初期位相を調整し、この第１ティース部における相対巻数比Ｒａが全て同一になるように電流の初期位相を調整すれば、集中巻モータで使用されるインシュレータ５の種類を１種類とすることができ、更なる製造工程の簡素化、低コスト化を図れる。
【０１０７】
また、巻線に通電される起磁力となる電流は、同一相の巻線が巻回されるティース部の数が、所定の第２数以下となるように調整された初期位相を有してもよい。これにより、製造工程の簡素化を図れる。
【０１０８】
実施の形態４．
以下、本願の実施の形態４を、上記実施の形態１と異なる箇所を中心に図を用いて説明する。上記実施の形態４と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。
図２８は、実施の形態４による集中巻モータにおける各ティース部２のＵ相コイルの巻線状況を示した図であり、固定子１を部分的に展開したものである。
各相巻線の配置、相対巻数比Ｒａは、実施の形態３の図２０に示したもの同様である。
図２０からＵ相巻線はティース部２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｉに巻線されている。なお、ティース部２ｉ、２ｂ、２ｄはＵ−相巻線、ティース部２ａ、２ｃはＵ相巻線であるが、Ｕ相とＵ−相は巻き方向を変えるだけで、連続的に巻線することが可能である。別々に巻線すると、それぞれのティース部２の巻線を結線する必要があるが、本実施の形態のように、各相毎の巻線を複数のティース部２に跨がって連続的に巻線すると、ティース部２毎に結線作業が不要となるため、集中巻モータの低コスト化につながる。
【０１０９】
本願は、様々な例示的な実施の形態及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、及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。
【符号の説明】
【０１１０】
１  固定子、
２，２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆ，２ｇ，２ｈ，２ｉ，２ｊ，２ｋ  ティース部、
５  インシュレータ、１０  回転子、１２  磁石（磁極）。
【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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