(57)【要約】【課題】平角コイルで発生する渦電流損を低減することができる固定子を提供する。【解決手段】内周面１１に開口する複数のスロット１２と、互いに隣接するスロット１２の間に形成された複数のティース１３Ａとを有する固定子鉄心１０Ａと、ティース１３Ａのそれぞれに巻回された平角コイル２０Ａとを備えた固定子１Ａにおいて、固定子鉄心１０Ａが囲繞する回転子５０の回転軸５１に直交する断面による断面視で、ティース１３Ａは内周面１１に近づくほど内周面１１の周方向Ｄｃの幅Ｗが増大する拡幅部１５を含むため、磁束飽和を発生し難くし、漏れ磁束を低減し、平角コイル２０Ａで発生する渦電流損を低減することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面に開口する複数のスロットと、互いに隣接する前記スロットの間に形成された複数のティースと、を有する固定子鉄心と、
前記ティースのそれぞれに巻回された平角コイルと、
を備え、
前記固定子鉄心が囲繞する回転子の回転軸に直交する断面による断面視で、
前記ティースは、前記内周面に近づくほど前記内周面の周方向の幅が増大する拡幅部を含む、固定子。
【請求項２】
前記平角コイルは、前記拡幅部よりも前記内周面から離隔した位置で前記ティースのそれぞれに巻回されている、請求項１に記載の固定子。
【請求項３】
前記平角コイルは、前記内周面に近い巻回ほど前記内周面の周方向の幅が減少する減幅部を含み、
前記固定子鉄心が囲繞する回転子の回転軸に直交する断面による断面視で、前記ティースに回転する前記回転子が接近する側の接近側部と、前記ティースに回転する前記回転子が離脱する側の離脱側部とに前記ティースを二分割したときに、
前記接近側部は、前記内周面に近づくほど前記内周面の周方向の幅が連続して増大する前記拡幅部を含み、
前記減幅部は、前記接近側部に巻回されている、請求項１又は２に記載の固定子。
【請求項４】
前記離脱側部は、前記内周面に近づくほど前記内周面の周方向の幅が連続して増大する前記拡幅部を含み、
前記減幅部は、前記接近側部及び離脱側部に巻回されている、請求項３に記載の固定子。
【請求項５】
前記減幅部では、前記内周面の周方向の幅が減少するほど、前記内周面の径方向の厚さが増大する、請求項３又は４に記載の固定子。
【請求項６】
前記平角コイルの前記内周面の周方向の幅と、前記平角コイルの径方向の厚さとの積が一定である、請求項５に記載の固定子。
【請求項７】
前記拡幅部に隣接した冷却配管をさらに備えた、請求項２に記載の固定子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、電動機の電機子の例として固定子が開示されている。特許文献１の固定子は、内周面に開口する複数のスロットと、互いに隣接するスロットの間に形成された複数のティースとを有する固定子鉄心と、ティースのそれぞれに巻回され、断面が円形のコイルとを備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６２‐２０３５２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、電動機には、小型かつ大出力が求められる。従って、電動機のエネルギー効率を高めることは重要である。電動機のエネルギー効率を高めるための技術の一つとして、コイルの占積率を向上させることが従来から知られており、一般的に断面が矩形状の平角コイルを用いてコイルを構成することで占積率が向上させられている。しかし、平角コイルを用いた電動機では、平角コイルの表面積が大きいため、回転子が回転したときに永久磁石等からの磁束が平角コイルに到達すると、渦電流が発生する。そのため、渦電流損が大きくなり、電動機のエネルギー効率を低下させる場合がある。
【０００５】
そこで本発明は、平角コイルで発生する渦電流損を低減することができる固定子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一側面は、内周面に開口する複数のスロットと、互いに隣接するスロットの間に形成された複数のティースと、を有する固定子鉄心と、ティースのそれぞれに巻回された平角コイルとを備え、固定子鉄心が囲繞する回転子の回転軸に直交する断面による断面視で、ティースは、内周面に近づくほど内周面の周方向の幅が増大する拡幅部を含む固定子である。
【０００７】
この構成によれば、内周面に開口する複数のスロットと、互いに隣接するスロットの間に形成された複数のティースとを有する固定子鉄心と、ティースのそれぞれに巻回された平角コイルとを備えた固定子において、固定子鉄心が囲繞する回転子の回転軸に直交する断面による断面視で、ティースは内周面に近づくほど内周面の周方向の幅が増大する拡幅部を含むため、磁束飽和を発生し難くし、漏れ磁束を低減し、平角コイルで発生する渦電流損を低減することができる。
【０００８】
この場合、平角コイルは、拡幅部よりも内周面から離隔した位置でティースのそれぞれに巻回されていてもよい。
【０００９】
この構成によれば、平角コイルは、拡幅部よりも内周面から離隔した位置でティースのそれぞれに巻回されているため、平角コイルに透過する磁束を低減し、平角コイルで発生する渦電流損をより低減することができる。
【００１０】
また、平角コイルは、内周面に近い巻回ほど内周面の周方向の幅が減少する減幅部を含み、固定子鉄心が囲繞する回転子の回転軸に直交する断面による断面視で、ティースに回転する回転子が接近する側の接近側部と、ティースに回転する回転子が離脱する側の離脱側部とにティースを二分割したときに、接近側部は、内周面に近づくほど内周面の周方向の幅が連続して増大する拡幅部を含み、減幅部は、接近側部に巻回されていてもよい。
【００１１】
この構成によれば、平角コイルは内周面に近い巻回ほど内周面の周方向の幅が減少する減幅部を含み、固定子鉄心が囲繞する回転子の回転軸に直交する断面による断面視で、ティースに回転する回転子が接近する側の接近側部と、ティースに回転する回転子が離脱する側の離脱側部とにティースを二分割したときに、接近側部は、内周面に近づくほど内周面の周方向の幅が連続して増大する拡幅部を含み、減幅部は接近側部に巻回されているため、磁束が飽和し易い接近側部で磁束飽和を発生し難くし、漏れ磁束をより低減し、平角コイルで発生する渦電流損をより低減することができる。
【００１２】
この場合、離脱側部は、内周面に近づくほど内周面の周方向の幅が連続して増大する拡幅部を含み、減幅部は、接近側部及び離脱側部に巻回されていてもよい。
【００１３】
この構成によれば、接近側部に加えて離脱側部も内周面に近づくほど内周面の周方向の幅が連続して増大する拡幅部を含み、減幅部は接近側部及び離脱側部の両方に巻回されているため、接近側部及び離脱側部の両方で磁束飽和を発生し難くし、漏れ磁束をより低減し、平角コイルで発生する渦電流損をより低減することができる。
【００１４】
また、減幅部では、内周面の周方向の幅が減少するほど、内周面の径方向の厚さが増大してもよい。
【００１５】
この構成によれば、減幅部では、内周面の周方向の幅が減少するほど、内周面の径方向の厚さが増大するため、平角コイルの断面積の変動を低減することにより、平角コイルの各部の抵抗値のばらつきを低減することができる。
【００１６】
この場合、平角コイルの内周面の周方向の幅と、平角コイルの径方向の厚さとの積が一定でもよい。
【００１７】
この構成によれば、平角コイルの内周面の周方向の幅と、平角コイルの径方向の厚さとの積が一定であるため、平角コイルの断面積を一定にすることにより、平角コイルの各部の抵抗値を同一にすることができる。
【００１８】
また、平角コイルは、拡幅部よりも内周面から離隔した位置でティースのそれぞれに巻回されている場合には、拡幅部に隣接した冷却配管をさらに備えてもよい。
【００１９】
この構成によれば、拡幅部に隣接した冷却配管をさらに備えるため、ティースの拡幅部の周囲のスペースを有効活用することによって、電動機の体格の増加を抑えつつ、平角コイルで発生する渦電流損をより低減することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の一側面の固定子によれば、平角コイルで発生する渦電流損を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１実施形態に係る固定子を備えた電動機の回転子の回転軸に直交する断面による断面視である。
【図２】第１実施形態に係る固定子の１つのティース及び１つのティースに巻回された平角コイルの近傍の回転子の回転軸に直交する断面による断面視である。
【図３】従来の固定子の１つのティース及び１つのティースに巻回された平角コイルの近傍の回転子の回転軸に直交する断面による断面視である。
【図４】第２実施形態に係る固定子の１つのティース及び１つのティースに巻回された平角コイルの近傍の回転子の回転軸に直交する断面による断面視である。
【図５】第３実施形態に係る固定子を備えた電動機の回転子の回転軸に直交する断面による断面視である。
【図６】第３実施形態に係る固定子の１つのティース及び１つのティースに巻回された平角コイルの近傍の磁束を示す回転子の回転軸に直交する断面による断面視である。
【図７】第３実施形態に係る固定子の１つのティースの近傍の回転子の回転軸に直交する断面による断面視である。
【図８】図７のティースのスロットに対向する面の各点における曲率を示すグラフである。
【図９】第４実施形態に係る固定子の１つのティース及び１つのティースに巻回された平角コイルの近傍の回転子の回転軸に直交する断面による断面視である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１に示されるように、本発明の第１実施形態に係る固定子１Ａを備えた電動機８０は、固定子１Ａに囲繞されつつ、回転軸５１の周りに回転する回転子５０を備える。電動機８０は、例えば、航空宇宙の分野に適用され、例えば、燃料ポンプの動力に適用される。電動機８０は、直流電動機でも交流電動機でもよい。電動機８０が直流電動機である場合には、電動機８０は、例えば、電磁石界磁形整流子電動機でもよい。電動機８０が交流電動機である場合には、電動機８０は、例えば、同機電動機及び交流整流子電動機でもよい。
【００２３】
固定子１Ａは、固定子鉄心１０Ａと平角コイル２０Ａとを備える。固定子鉄心１０Ａは、固定子１Ａの内周面１１に開口する複数のスロット１２と、互いに隣接するスロット１２の間に形成された複数のティース１３Ａとを有する。ティース１３Ａのそれぞれは、バックヨーク１４に固定されている。本実施形態では、製造性を考慮し、固定子鉄心１０Ａは分割コアである。バックヨーク１４の外側は、不図示のケースにより囲繞されている。
【００２４】
平角コイル２０Ａは、ティース１３Ａのそれぞれに巻回されている。平角コイル２０Ａは、平角コイル２０Ａの巻回方向に垂直な横断面視で四辺形状を有する巻線である。なお、以下の説明及び図示では、内周面１１の周方向Ｄｃと内周面１１の径方向Ｄｒとを基準にして説明する。
【００２５】
図２に示すように、固定子鉄心１０Ａが囲繞する回転子５０の回転軸５１に直交する断面による断面視で、ティース１３Ａは、内周面１１に近づくほど内周面１１の周方向Ｄｃの幅Ｗが増大する拡幅部１５を含む。一方、平角コイル２０Ａは、内周面１１に近い巻回ほど内周面１１の周方向Ｄｃの幅ｗが減少する減幅部２１を含む。
【００２６】
固定子鉄心１０Ａが囲繞する回転子５０の回転軸５１に直交する断面による断面視で、ティース１３Ａに回転する回転子５０が接近する側の接近側部１６と、ティース１３Ａに回転する回転子５０が離脱する側の離脱側部１７とにティース１３Ａは二分割されることができる。ティース１３Ａに回転する回転子５０が接近する側とは、回転子５０の回転方向ＤＲとは反対方向の側である。ティース１３Ａに回転する回転子５０が離脱する側とは、回転子５０の回転方向ＤＲの側である。二分割とは、例えば、回転子５０の回転軸５１を含む面で二分割されることを意味する。なお、二分割とは、ティース１３Ａが二分割された接近側部１６と離脱側部１７とを想定可能であればよく、ティース１３Ａが二分割された接近側部１６と離脱側部１７との別個の部材から構成されていることを要しない。
【００２７】
ティース１３Ａの接近側部１６は、内周面１１に近づくほど内周面１１の周方向Ｄｃの幅Ｗが連続して増大する拡幅部１５を含む。幅Ｗが連続して増大するとは、例えば、回転子５０の回転軸５１に直交する断面による断面視で、径方向Ｄｒに平行な線及び径方向Ｄｒに直交する線により拡幅部１５のスロット１２の側の面が示されないことを意味する。一方、ティース１３Ａの離脱側部１７では、内周面１１からの距離に関わらず内周面１１の周方向Ｄｃの幅Ｗは一定である。平角コイル２０Ａの減幅部２１は、接近側部１６に巻回されている。一方、離脱側部１７では、いずれの巻回も内周面１１の周方向Ｄｃの幅ｗは一定である。回転子５０の回転軸５１に直交する断面による断面視で、ティース１３Ａ及び平角コイル２０Ａは非対称である。
【００２８】
減幅部２１では、内周面１１の周方向Ｄｃの幅ｗが減少するほど、内周面１１の径方向Ｄｒの厚さｔが増大する。また、平角コイル２０Ａの内周面１１の周方向Ｄｃの幅ｗと、平角コイル２０Ａの径方向Ｄｒの厚さｔとの積が一定である。つまり、平角コイル２０Ａでは、平角コイル２０Ａの巻回方向に垂直な横断面による断面積は一定である。
【００２９】
なお、このような平角コイル２０Ａの各部で幅ｗと厚さｔとが変動し、幅ｗと厚さｔとの積が一定である平角コイル２０Ａを製造する際には、例えば、１回の巻回ごとに所望の幅ｗと厚さｔとを有する１枚の板材が形成される。それらの板材は厚さｔの方向に積層されつつ互いに接合される。それらの板材の互いに接合される部位以外の部位は互いに絶縁される。このようにして、本実施形態の平角コイル２０Ａを製造することができる。平角コイル２０Ａがティース１３Ａに組付けられた後に、ティース１３Ａはバックヨーク１４に固定される。
【００３０】
本実施形態では、拡幅部１５は、ティース１３Ａの接近側部１６の内周面１１の側の一部分に形成されている。また、本実施形態では、減幅部２１は、ティース１３Ａの接近側部１６の内周面１１の側の一部分に巻回されている。また、本実施形態では、回転子５０の回転軸５１に直交する断面による断面視で、拡幅部１５のスロット１２の側の面は直線により示される。なお、拡幅部１５は、ティース１３Ａの接近側部１６がバックヨーク１４から内周面１１の側に延在する全部分に形成されていてもよい。また、減幅部２１は、ティース１３Ａの接近側部１６がバックヨーク１４から内周面１１の側に延在する全部分に巻回されていてもよい。また、回転子５０の回転軸５１に直交する断面による断面視で、拡幅部１５のスロット１２の側の面は直線により示されず、曲線により示されてもよい。
【００３１】
ティース１３Ａの接近側部１６の近傍のスロット１２は、セミオープンスロット型となる。セミオープンスロット型は、内周面１１に開口するスロット１２の開口部の周方向Ｄｃの幅が、平角コイル２０Ａが装着される部分の周方向Ｄｃの幅よりも狭いスロットである。一方、ティース１３Ａの接近側部１６の近傍のスロット１２は、従来通りのセミオープンスロット型又はオープンスロット型となる。オープンスロット型は、内周面１１に開口するスロット１２の開口部の周方向Ｄｃの幅が、平角コイル２０Ａが装着される部分の周方向Ｄｃの幅と同等以上であるスロットである。
【００３２】
本実施形態では、内周面１１に開口する複数のスロット１２と、互いに隣接するスロット１２の間に形成された複数のティース１３Ａとを有する固定子鉄心１０Ａと、ティース１３Ａのそれぞれに巻回された平角コイル２０Ａとを備えた固定子１Ａにおいて、固定子鉄心１０Ａが囲繞する回転子５０の回転軸５１に直交する断面による断面視で、ティース１３Ａは内周面１１に近づくほど内周面１１の周方向Ｄｃの幅Ｗが増大する拡幅部１５を含むため、磁束飽和を発生し難くし、漏れ磁束を低減し、平角コイル２０Ａで発生する渦電流損を低減することができる。
【００３３】
また、本実施形態では、平角コイル２０Ａは内周面１１に近い巻回ほど内周面１１の周方向Ｄｃの幅ｗが減少する減幅部２１を含み、固定子鉄心１０Ａが囲繞する回転子５０の回転軸５１に直交する断面による断面視で、ティース１３Ａに回転する回転子５０が接近する側の接近側部１６と、ティース１３Ａに回転する回転子５０が離脱する側の離脱側部１７とにティース１３Ａを二分割したときに、接近側部１６は、内周面１１に近づくほど内周面１１の周方向Ｄｃの幅Ｗが連続して増大する拡幅部１５を含み、減幅部２１は接近側部１６に巻回されているため、磁束が飽和し易い接近側部１６で磁束飽和を発生し難くし、漏れ磁束をより低減し、平角コイル２０Ａで発生する渦電流損をより低減することができる。
【００３４】
また、本実施形態では、減幅部２１では、内周面１１の周方向Ｄｃの幅ｗが減少するほど、内周面１１の径方向Ｄｒの厚さｔが増大するため、平角コイル２０Ａの断面積の変動を低減することにより、平角コイル２０Ａの各部の抵抗値のばらつきを低減することができる。また、本実施形態では、平角コイル２０Ａの内周面１１の周方向Ｄｃの幅ｗと、平角コイル２０Ａの径方向Ｄｒの厚さｔとの積が一定であるため、平角コイル２０Ａの断面積を一定にすることにより、平角コイル２０Ａの各部の抵抗値を同一にすることができる。
【００３５】
つまり、図３に示すように、従来のオープンスロット型であり、ティース１３０に拡幅部１５を含まない固定子鉄心１１０を備え、平角コイル２００に減幅部２１を含まない固定子１００では、平角コイル２００の表面積が大きいため、回転子５０が回転したときに永久磁石等からの磁束が平角コイル２００に到達すると、渦電流が発生する。そのため、渦電流損が大きくなり、電動機８０のエネルギー効率を低下させる場合がある。
【００３６】
渦電流損を低減させるためには、セミオープンスロット型の固定子鉄心を用いることが考えられ、ティース１３０の先端部を磁路とすることで平角コイル２００に到達する磁束が低減される。しかし、ティース１３０の先端部が磁束飽和を起こすと漏れ磁束が発生し、この磁束が平角コイル２００に到達することで渦電流損が発生する。図３に示すような一般的なセミオープンスロット型の分割コアのティース１３０では、ティース１３Ａに回転する回転子５０が接近する側のティース１３０の先端部において、磁束が飽和し易い。磁束飽和による漏れ磁束の発生が、平角コイル２００で発生する渦電流損の要因となっている。
【００３７】
そこで、図２に示すように、本実施形態では、磁束飽和が生じないように、回転子５０の回転軸５１に直交する断面による断面視で非対称な形状を有するティース１３Ａが採用される。ティース１３Ａに回転する回転子５０が接近する側の接近側部１６は、内周面１１に近づくほど内周面１１の周方向Ｄｃの幅Ｗが連続して増大する拡幅部１５を含み、径方向Ｄｒの厚さが厚い。これにより、漏れ磁束が抑制され、平角コイル２０Ａで発生する渦電流損が低減される。
【００３８】
このようなティース１３Ａの形状により、平角コイル２０Ａの占積率が低下する可能性がある。しかし、本実施形態では、平角コイル２０Ａの減幅部２１において、巻回ごとに、平角コイル２０Ａの幅ｗと厚さｔとが変動することにより、占積率を低下させずに平角コイル２０Ａで発生する渦電流損の減少が可能である。ティース１３Ａに回転する回転子５０が接近する側の離脱側部１７では、接近側部１６に比べて磁束飽和が発生し難い。そのため、離脱側部１７では、平角コイル２０Ａのいずれの巻回も幅ｗ及び厚さｔは一定である。このように、本実施形態では、回転子５０の回転軸５１に直交する断面による断面視で非対称な形状を有する平角コイル２０Ａを採用することにより、占積率を向上させて銅損が低減される。
【００３９】
以下、本発明の第２実施形態について説明する。図４に示すように、本実施形態の固定子１Ｂでは、固定子鉄心１０Ｂのティース１３Ｂの接近側部１６及び離脱側部１７の両方は、内周面１１に近づくほど内周面１１の周方向Ｄｃの幅が連続して増大する拡幅部１５を含む。平角コイル２０Ｂの減幅部２１は、接近側部１６及び離脱側部１７の両方に巻回されている。回転子５０の回転軸５１に直交する断面による断面視で、ティース１３Ｂ及び平角コイル２０Ｂは対称である。
【００４０】
本実施形態では、拡幅部１５は、ティース１３Ｂの接近側部１６及び離脱側部１７の内周面１１の側の一部分に形成されている。また、本実施形態では、減幅部２１は、ティース１３Ｂの接近側部１６及び離脱側部１７の内周面１１の側の一部分に巻回されている。また、本実施形態では、回転子５０の回転軸５１に直交する断面による断面視で、拡幅部１５のスロット１２の側の面は直線により示される。
【００４１】
なお、拡幅部１５は、ティース１３Ｂの接近側部１６及び離脱側部１７がバックヨーク１４から内周面１１の側に延在する全部分に形成されていてもよい。また、減幅部２１は、ティース１３Ｂの接近側部１６がバックヨーク１４から内周面１１の側に延在する全部分に巻回されていてもよい。また、回転子５０の回転軸５１に直交する断面による断面視で、拡幅部１５のスロット１２の側の面は直線ではなく、曲線により示されてもよい。また、本実施形態においては、接近側部１６及び離脱側部１７の両方が拡幅部１５を含み、減幅部２１は接近側部１６及び離脱側部１７の両方に巻回されていればよく、回転子５０の回転軸５１に直交する断面による断面視で、ティース１３Ｂ及び平角コイル２０Ｂは非対称であってもよい。その他の点については、上記第１実施形態と同様である。
【００４２】
本実施形態によれば、ティース１３Ｂに接近側部１６に加えて離脱側部１７も内周面１１に近づくほど内周面１１の周方向Ｄｃの幅Ｗが連続して増大する拡幅部１５を含み、平角コイル２０Ｂの減幅部２１は接近側部１６及び離脱側部１７の両方に巻回されているため、接近側部１６及び離脱側部１７の両方で磁束飽和を発生し難くし、漏れ磁束をより低減し、平角コイル２０Ｂで発生する渦電流損をより低減することができる。
【００４３】
以下、本発明の第３実施形態について説明する。図５に示すように、上記第２実施形態と同様に、本実施形態の固定子１Ｃでは、固定子鉄心１０Ｃのティース１３Ｃの接近側部１６及び離脱側部１７の両方は、内周面１１に近づくほど内周面１１の周方向Ｄｃの幅Ｗが連続して増大する拡幅部１５を含む。固定子鉄心１０Ｃのティース１３Ｃの接近側部１６及び離脱側部１７の両方は、スロット１２に対向した面に流線形部１３ｓ、基部１３ｒ及び屈曲部１３ｃを有する。
【００４４】
図６に示すように、拡幅部１５のスロット１２に対向する面の流線形部１３ｓは、磁束線Ｆに沿った流線形状を有している。図６に磁束線Ｆ及び磁束密度が一様な部分Ｐで示すように、セミオープンスロットの場合、ティース１３Ｃの先端を通る磁束は内周面１１に近づくほど磁束密度が高まるため、磁束飽和を生じる。上述した第１実施形態及び第２実施形態では、磁束飽和の緩和のために拡幅部１５が設けられた。しかし、上述したように、回転子５０の回転軸５１に直交する断面による断面視において、拡幅部１５により、平角コイル２０Ａ，２０Ｂを挿入可能な面積が減少し、電動機８０の体格の増加を招き、エネルギー密度が低下する可能性がある。
【００４５】
回転子５０の回転軸５１に直交する断面による断面視における平角コイル２０Ｃの挿入可能な面積減少を最小限に留めるために、本実施形態では、図６に示すように拡幅部１５のスロット１２に対向する面の流線形部１３ｓは磁束線Ｆに沿った流線形状を有する。なお、図６において、説明の便宜のためにティース１３Ｃ及び平角コイル２０Ｃのハッチングは省略した。
【００４６】
本実施形態では、平角コイル２０Ｃは内周面１１に近い巻回ほど内周面１１の周方向Ｄｃの幅ｗが減少する減幅部２１を含む。図５では、接近側部１６の平角コイル２０Ｃの図示を省略しているが、平角コイル２０Ｃの減幅部２１は、接近側部１６及び離脱側部１７の両方に巻回されている。回転子５０の回転軸５１に直交する断面による断面視で、ティース１３Ｃ及び平角コイル２０Ｃは対称である。
【００４７】
ティース１３Ｃのスロット１２に対向した面は、バックヨーク１４の内周面が接する基部１３ｒを有する。回転子５０の回転軸５１に直交する断面による断面視で、基部１３ｒにおいて、ティース１３Ｃのスロット１２に対向した面と、バックヨーク１４の内周面とは、鋭角をなす。
【００４８】
図７に示すように、スロット１２に対向した面に複数の点Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６が仮定される。図８に示すように、ティース１３Ｃの拡幅部１５において、点Ｃ５において曲率が極大値を持つ。曲率が極大値となる点Ｃ５は、基部１３ｒと内周面１１との中間よりも内周面１１の側に位置する。なお、Ｃ１からＣ６にまで至る拡幅部１５の曲線において、曲率の中心はティース１３Ｃの回転軸に直交する断面による断面視で、ティース１３Ｃの外側に位置する。また、図５及び図７に示すように、ティース１３Ｃは、スロット１２に対向した面において、内周面１１の近傍に内周面１１の側に屈曲する屈曲部１３ｃを有する。
【００４９】
その他の点については、上記第２実施形態と同様である。なお、本実施形態では、上記第１実施形態のように、ティース１３Ｃの接近側部１６にのみ、スロット１２に対向した面に流線形部１３ｓ、基部１３ｒ及び屈曲部１３ｃを有する形状でもよい。
【００５０】
本実施形態によれば、ティース１３Ｃ及び平角コイル２０Ｃが磁束の解析から導かれた形状を有するため、回転子５０の回転軸５１に直交する断面による断面視において、拡幅部１５の面積を必要最小限に留め、最も効果的にエネルギー密度を高めることができる。なお、本実施形態のティース１３Ｃは磁束線Ｆに沿った流線形状であるとしたが、流線形状と一致しなくても、流線形状の特徴と同様の特徴を備えるティース１３Ｃであれば、エネルギー密度を高めることは可能である。
【００５１】
以下、本発明の第４実施形態について説明する。図９に示すように、本実施形態の固定子１Ｄでは、固定子鉄心１０Ｄのティース１３Ｄの接近側部１６及び離脱側部１７の両方は、内周面１１に近づくほど内周面１１の周方向Ｄｃの幅が連続して増大する拡幅部１５を含む。平角コイル２０Ｄは、拡幅部１５よりも内周面１１から離隔した位置でティース１３Ｄのそれぞれに巻回されている。平角コイル２０Ｄは、減幅部２１を有さない。平角コイル２０Ｄのいずれの巻回も幅ｗ及び厚さｔは一定である。固定子１Ｄは、拡幅部１５に隣接した冷却配管３１を備える。冷却配管３１は、例えば、樹脂製である。一方、固定子鉄心１０Ｄを囲繞するケース３０には、冷却配管は設けられていない。その他の点については、上記第２実施形態と同様である。
【００５２】
本実施形態によれば、平角コイル２０Ｄは、拡幅部１５よりも内周面１１から離隔した位置でティース１３Ｄのそれぞれに巻回されているため、平角コイル２０Ｄに透過する磁束を低減し、平角コイル２０Ｄで発生する渦電流損をより低減することができる。また、本実施形態によれば、拡幅部１５に隣接した冷却配管３１をさらに備えるため、ティース１３Ｄの拡幅部１５の周囲のスペースを有効活用することによって、電動機８０の体格の増加を抑えつつ、平角コイル２０Ｄで発生する渦電流損をより低減することができる。
【００５３】
図３に示すように、従来の固定子１００では、固定子１００を囲繞するケース３００に冷却配管３０１が設けられている。上述したように、ティース１３０では、ティース１３０の先端部において磁束が飽和し易く、磁束飽和による漏れ磁束の発生が平角コイル２００で発生する渦電流損の要因となっている。そこで、本実施形態では、接近側部１６及び離脱側部１７は拡幅部１５を含み、径方向Ｄｒの厚さが厚い。これにより、漏れ磁束が抑制され、平角コイル２０Ｄで発生する渦電流損が低減される。さらに、平角コイル２０Ｄは、拡幅部１５よりも内周面１１から離隔した位置でティース１３Ｄのそれぞれに巻回されているため、平角コイル２０Ｄに透過する磁束が低減され、平角コイル２０Ｄで発生する渦電流損がより低減される。
【００５４】
このようなティース１３Ｄの形状により、平角コイル２０Ｄの占積率が低下する可能性がある。しかし、本実施形態では、スロット１２の拡幅部１５の近傍のデッドスペースに樹脂製の冷却配管３１が配置され、スペースを有効活用し、ケース３０の冷却配管を廃止することによって、電動機８０の体格の増加を抑えつつ、平角コイル２０Ｄで発生する渦電流損をより低減することができる。
【００５５】
以上、本発明の実施形態及び変形例について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００５６】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ  固定子
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ  固定子鉄心
１１  内周面
１２  スロット
１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ  ティース
１３ｓ  流線形部
１３ｒ  基部
１３ｃ  屈曲部
１４  バックヨーク
１５  拡幅部
１６  接近側部
１７  離脱側部
２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ  平角コイル
２１  減幅部
３０  ケース
３１  冷却配管
５０  回転子
５１  回転軸
８０  電動機
１００  固定子
１１０  固定子鉄心
１３０  ティース
２００  平角コイル
３００  ケース
３０１  冷却配管
Ｄｃ  周方向
Ｄｒ  径方向
ＤＲ  回転方向
Ｗ  幅
ｗ  幅
ｔ  厚さ
Ｆ  磁束線
Ｐ  部分
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６  点
【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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