(57)【要約】【課題】製造コストを増加させることなく、かつトルクの低下を抑えて、コギングトルクを低減する永久磁石回転電機を提供する。【解決手段】固定子コアと、前記固定子コアのティース部に巻回される巻線とを有する固定子と、該固定子に対して空隙を介して回転自在に配置され、回転子コアと、異なる極性を持った複数の永久磁石とが、周方向に向かって交互に配置される回転子とを備え前記回転子コアの前記固定子に対向する表面に、前記永久磁石の周方向における中心線に対して略対称に溝を設けるように永久磁石回転電機を構成する。【選択図】図１
2014050211.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子コアと、前記固定子コアのティース部に巻回される巻線とを有する固定子と、
該固定子に対して空隙を介して回転自在に配置され、回転子コアと、異なる極性を持った複数の永久磁石とが、周方向に向かって交互に配置される回転子とを備えた永久磁石回転電機において、
前記回転子コアの前記固定子に対向する表面に、前記永久磁石の周方向における中心線に対して略対称に溝を設けた永久磁石回転電機。
【請求項２】
請求項１に記載の永久磁石回転電機において、
前記溝を、前記回転子コアの周方向における略中心線上に設けた永久磁石回転電機。
【請求項３】
請求項１に記載の永久磁石回転電機において、
前記溝を、前記永久磁石の近傍に設けた永久磁石回転電機。
【請求項４】
請求項１に記載の永久磁石回転電機において、
前記溝の周方向に対するピッチを、前記回転子に対向する前記固定子ティース表面の周方向の幅と略一致させた永久磁石回転電機。
【請求項５】
請求項１に記載の永久磁石回転電機において、
前記溝を、前記回転子コアの周方向における略中心線上と、前記永久磁石の近傍とに設けた永久磁石回転電機。
【請求項６】
請求項１に記載の永久磁石回転電機において、
前記溝の周方向位置を、溝がない場合に不安定点となる回転子位置において、隣り合う前記固定子ティース間に設けた永久磁石回転電機。
【請求項７】
固定子コアと、前記固定子コアのティース部に巻回される巻線とを有する固定子と、
該固定子に対して空隙を介して回転自在に配置され、回転子コアと、異なる極性を持った複数の永久磁石とが周方向に向かって交互に配置される回転子とを備えた永久磁石回転電機において、
前記固定子ティースの前記回転子に対向する表面に、前記固定子ティースの周方向における中心線に対して略対称に溝を設けた永久磁石回転電機。
【請求項８】
請求項１に記載の永久磁石回転電機において、
前記溝の周方向に対するピッチを、前記固定子ティースのピッチの略１／３とした永久磁石回転電機。
【請求項９】
請求項１に記載の永久磁石回転電機において、
前記回転子に対向する前記固定子ティースの表面に、前記固定子ティースの周方向における中心線に対して略対称に溝を設けた永久磁石回転電機。
【請求項１０】
固定子コアと、前記固定子コアのティース部に巻回される巻線とを有する固定子と、
該固定子に対して空隙を介して回転自在に配置され、回転子コアと、異なる極性を持った複数の永久磁石とが周方向に向かって交互に配置される回転子とを備えた永久磁石回転電機において、
前記固定子に対向する前記回転子コアの表面、又は前記回転子に対向する前記固定子ティース部の表面の、少なくとも一方に、不安定点となる回転子位置で不安定を緩和する位置に溝を設けた永久磁石回転電機。
【請求項１１】
固定子コアと、前記固定子コアのティース部に巻回される巻線とを有する固定子と、
該固定子に対して空隙を介して回転自在に配置され、回転子コアと、異なる極性を持った複数の永久磁石とが周方向に向かって交互に配置される回転子とを備えた永久磁石回転電機において、
前記固定子に対向する前記回転子コアの表面、又は前記回転子に対向する前記固定子ティース部の表面の、少なくとも一方に、安定点となる回転子位置で安定を妨げる位置に溝を設けた永久磁石回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、永久磁石回転電機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
永久磁石回転電機のうち、永久磁石の断面形状が周方向より径方向に長く、かつ永久磁石を周方向に磁化して、隣り合う磁石の磁化方向が互いに対向するように交互に配置したタイプのものが知られている。このタイプのモータは、出力トルクを大きくできる一方で、コギングトルクも大きくなるという問題がある。
【０００３】
そこで、例えば特許文献１においては、固定子あるいは回転子の間隙対抗面に、永久磁石で発生された磁束の分布を制御するための溝を形成することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２５４４９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１において、コギングトルクを低減するためには、磁束の分布を制御するためにコアに設ける溝をどのように配置するかが重要である。特許文献１では、軸方向の軸線に対して事前に決められた角度を有して斜行する斜行溝を形成することが示されている。
【０００６】
しかし斜行溝を形成するためには、積層コアを構成する薄板ごとに溝の位置を異ならせる必要がある。例えば、積層コアを金型打ち抜きにより作製する場合には、薄板ごとに金型が必要となり、製造コストが増大する。
【０００７】
そこで本発明は、製造コストを増加させることなく、かつトルクの低下を抑えて、コギングトルクを低減する永久磁石回転電機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】
【０００８】
上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、固定子コアと、前記固定子コアのティース部に巻回される巻線とを有する固定子と、該固定子に対して空隙を介して回転自在に配置され、回転子コアと、異なる極性を持った複数の永久磁石とが、周方向に向かって交互に配置される回転子とを備えた永久磁石回転電機において、前記回転子コアの前記固定子に対向する表面に、前記永久磁石の周方向における中心線に対して略対称に溝を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、永久磁石回転電機の製造コストを増加させることなく、かつトルクの低下を抑えて、コギングトルクを低減した永久磁石回転電機を提供することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例１の永久磁石回転電機の１／４断面図
【図２】溝を設けない永久磁石回転電機の１／４断面図
【図３】本発明の実施例１のコギングトルク波形の例
【図４】本発明の実施例１のエアギャップ近傍における磁束分布
【図５】溝を設けない場合のエアギャップ近傍における磁束分布（その１）
【図６】本発明の実施例２の永久磁石回転電機の１／４断面図
【図７】本発明の実施例２のコギングトルク波形の例
【図８】本発明の実施例２のエアギャップ近傍における磁束分布
【図９】溝を設けない場合のエアギャップ近傍における磁束分布（その２）
【図１０】本発明の実施例３の永久磁石回転電機の１／４断面図
【図１１】本発明の実施例３のコギングトルク波形の例
【図１２】本発明の実施例４の永久磁石回転電機の１／４断面図
【図１３】本発明の実施例４のコギングトルク波形の例
【図１４】本発明の実施例５の永久磁石回転電機の１／４断面図
【図１５】本発明の実施例５のコギングトルク波形の例
【図１６】本発明の実施例６の永久磁石回転電機の１／２断面図
【図１７】溝を設けない永久磁石回転電機の１／２断面図
【図１８】本発明の実施例６のコギングトルク波形の例
【図１９】本発明の実施例６のエアギャップ近傍における磁束分布
【図２０】本発明の実施例７の永久磁石回転電機の１／２断面図
【図２１】本発明の実施例７のコギングトルク波形の例
【図２２】本発明の実施例７のエアギャップ近傍における磁束分布
【図２３】永久磁石回転電機の断面図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を用いて実施例を説明する。
【００１２】
まず、本発明の実施例に共通する回転電機の構成について述べる。図２３は、永久磁石回転電機の軸方向（回転子の回転軸に平行な方向）に沿った断面図である。永久磁石回転電機は、固定子１と、その径方向内側に対向する回転子２から構成され、両者の間にはエアギャップが存在する。固定子１は、ハウジング１１０に固定され、集中巻の固定子巻線１３を備えている。回転子２は、複数の電磁鋼板が積層された回転子コア２１を有し、回転子コア２１の径方向内側には非磁性体２３が配置され、さらにその内側にはシャフト１２０が配置される。シャフト１２０はハウジング１１０又はフランジ１３０に固定されたベアリング１４０に回転可能に支持される。
〔実施例１〕
以下、本発明の第１の実施例について図１から図５を用いて説明する。本実施例では、固定子ティース３本に対して回転子磁極が２極の組み合わせの例として、固定子ティースが１２本、回転子磁極が８極の場合について述べる。
【００１３】
図１は、本実施例に係る永久磁石回転電機の軸方向に垂直な面に沿った１／４断面図である。永久磁石回転電機は、固定子１と、その径方向内側に対向する回転子２から構成され、両者の間にはエアギャップが存在する。固定子１は、複数の電磁鋼板が積層された固定子コア１１で構成され、固定子コア１１には複数の固定子ティース１２があり、各ティースには固定子巻線１３が集中巻に巻回されている。回転子２は、複数の電磁鋼板が積層された回転子コア２１と、断面形状が周方向よりも径方向に長い永久磁石２２とが、周方向に向かって交互に配置され、永久磁石２２は周方向に磁化されており、隣り合う磁石の磁化方向が互いに対向するように交互に着磁されている。回転子コア２１ならびに永久磁石２２の径方向内側で両者と接する部材は非磁性体２３で構成され、さらにその内側にはシャフト（図示せず）が配置される。
【００１４】
回転子コア２１の、固定子１に対向する表面には、永久磁石２２の周方向における中心線に対して対称で、かつ回転子コア２１の周方向における中心線上に溝２４が形成されている。
【００１５】
図２は、回転子コアの表面に溝を設けていない永久磁石回転電機の１／４断面図である。図１と異なる点は、回転子コア２１が回転子コア２１ａに変わり、その表面に溝が設けられていない点である。それに伴って回転子２が回転子２ａに変わっている。その他は図１と同様である。
【００１６】
図３に、回転子コアの表面に溝２４を設けた場合と設けない場合のコギングトルクの波形を示す。ここで、溝２４を設けない場合とは図２の形状である。図１および図２の回転子位置は、図３における電気角３０度の位置である。図３において、電気角３０度より正方向に進むと負のトルクが働き、逆方向に進むと正のトルクが働くことから、いずれの方向に進んでも回転子を元の位置に戻す方向にトルクが働く。すなわち、電気角３０度の位置は安定点である。固定子および回転子形状の対称性から、電気角９０度、１５０度等、電気角６０度ごとに安定点が現れる。一方、電気角０度、６０度等は不安定点であり、こちらも電気角６０度ごとに現れている。
【００１７】
図３において、溝２４を設けた場合は、電気角０度近傍のコギングトルクが大きく低減されている。図４および図５を用いてこの効果の要因を説明する。
【００１８】
図４は、溝２４を設けた場合の電気角０度の回転子位置におけるエアギャップ近傍の磁束分布であり、図５は溝を設けない場合の磁束分布である。図５において、永久磁石２２から出た磁束は、回転子コア２１ａ→エアギャップ→固定子ティース１２というルートを通る。もし回転子が正方向または逆方向に多少動いても、回転子−固定子間のエアギャップは一定であり、回転子と固定子ティースの対向面積は変化しない。したがってこの位置に回転子を留めておく力が弱く、不安定点の要因となっている。
【００１９】
一方、図４では、回転子コア表面の、周方向における中心線上に溝２４を設けたため、回転子が正方向または逆方向に動くと、回転子−固定子間のエアギャップが広がり、回転子と固定子ティースの対向面積が小さくなる。したがって、図４の位置に戻ろうとするトルクが働き、図３における不安定点を緩和させた。
【００２０】
以上のように、回転子コアの表面に、永久磁石の周方向における中心線に対して対称で、かつ回転子コアの周方向における中心線上に溝２４を設けたことにより、コギングトルクの振幅を下げ、振動・騒音を低減する効果が得られる。
〔実施例２〕
以下、本発明の第２の実施例について図６から図９を用いて説明する。本実施例では、固定子ティース３本に対して回転子磁極が２極の組み合わせの例として、固定子ティースが１２本、回転子磁極が８極の場合について述べる。
【００２１】
図６は、本発明の実施例２の永久磁石回転電機の１／４断面図である。図１と異なる点は、回転子コア２１が回転子コア２１ｂに変わり、回転子コア２１ｂの、固定子１に対向する表面には、永久磁石２２の周方向における中心線に対して対称で、かつ永久磁石２２の近傍に溝２４ａおよび溝２４ｂが形成されている点である。それに伴い回転子２が回転子２ｂに変わっている。なお、永久磁石２２をはさんで並んだ２つの溝の周方向に対するピッチは、固定子ティース１２の、回転子２ｂに対向する表面の周方向の幅と略一致している。その他は、図１と同様である。
【００２２】
図７に、回転子コアの表面に溝２４ａおよび溝２４ｂを設けた場合と設けない場合のコギングトルクの波形を示す。ここで、溝２４ａおよび溝２４ｂを設けない場合とは図２の形状である。図６の回転子位置は、図７における電気角３０度の位置である。図７において、溝２４ａおよび溝２４ｂを設けない場合、実施例１で説明したように、電気角３０度の位置は安定点である。ところが、溝２４ａおよび溝２４ｂを設けた場合は、電気角３０度の位置が不安定点に変わっている。図８および図９を用いてこの効果の要因を説明する。
【００２３】
図８は、溝２４ａおよび溝２４ｂを設けた場合の電気角３０度の回転子位置でのエアギャップ近傍の磁束分布であり、図９は溝２４ａおよび溝２４ｂを設けない場合の磁束分布である。図９において、永久磁石２２から出た磁束は、回転子コア２１ａ→エアギャップ→固定子ティース１２→エアギャップ→回転子コア２１ａのルートを通る。これにより、回転子コア２１ａが固定子ティース１２と強固に引き合い、安定点を形成する要因となる。一方、図８では、上記ルート上に溝２４ａおよび溝２４ｂを設けたため、エアギャップが広がり、回転子コア２１ａと固定子ティース１２の間で引き合う力が弱まり、安定点が不安定点に転じた。
【００２４】
以上のように、回転子コアの表面に、永久磁石の周方向における中心線に対して対称で、かつ永久磁石の近傍に溝２４ａおよび溝２４ｂを設けたことにより、コギングトルクの次数が上がって高周波化することで、振動・騒音が減衰し易くなる効果が得られる。
〔実施例３〕
以下、本発明の第３の実施例について図１０および図１１を用いて説明する。本実施例では、固定子ティース３本に対して回転子磁極が２極の組み合わせの例として、固定子ティースが１２本、回転子磁極が８極の場合について述べる。
【００２５】
図１０は、本発明の実施例３の永久磁石回転電機の１／４断面図である。図１と異なる点は、回転子コア２１が回転子コア２１ｃに変わり、回転子コア２１ｃの、固定子１に対向する表面には、回転子コア２１ｃの周方向における中心線上に形成された溝２４に加えて、永久磁石２２の周方向における中心線に対して対称で、かつ永久磁石２２の近傍に溝２４ａおよび溝２４ｂが形成されている点である。それに伴い回転子２が回転子２ｃに変わっている。なお、永久磁石２２をはさんで並んだ２つの溝の周方向に対するピッチは、固定子ティース１２の、回転子２ｃに対向する表面の周方向の幅と略一致している。その他は、図１と同様である。
【００２６】
図１１に、回転子コアの表面に溝２４、溝２４ａおよび溝２４ｂを設けた場合と設けない場合のコギングトルクの波形を示す。ここで、溝を設けない場合とは図２の形状である。図１０の回転子位置は、図１１における電気角３０度の位置である。図１１において、溝を設けた場合は、電気角３０度の位置が安定点から不安定点に変わり、かつ電気角０度近傍のコギングトルクが低減されている。これは実施例１および実施例２で説明した要因の複合的な効果である。
【００２７】
以上のように、回転子コアの表面に、永久磁石の周方向における中心線に対して対称でかつ永久磁石の近傍と、回転子コアの周方向における中心線上に溝を設けたことにより、コギングトルクの振幅を下げ、かつその次数を上げて高周波化することで、振動・騒音を低減する効果が得られる。
〔実施例４〕
以下、本発明の第４の実施例について図１２から図１３を用いて説明する。本実施例では、固定子ティース３本に対して回転子磁極が２極の組み合わせの例として、固定子ティースが１２本、回転子磁極が８極の場合について述べる。
【００２８】
図１２は、本発明の実施例４の永久磁石回転電機の１／４断面図である。図１と異なる点は、回転子コア２１が、表面に溝が設けられていない回転子コア２１ａに変わった点と、固定子コア１１が固定子コア１１ａに変わり、かつ固定子ティース１２が固定子ティース１２ａに変わり、固定子ティース１２ａの、回転子２ａに対向する表面に、固定子ティース１２ａの周方向における中心線に対して対称に、溝１４ａおよび溝１４ｂが形成された点である。それに伴って回転子２が回転子２ａに変わり、固定子１が固定子１ａに変わっている。なお、固定子ティースの中心線に対して対称に設ける溝１４ａおよび溝１４ｂの周方向に対するピッチを、固定子スロットピッチの略１／３としている。その他は、図１と同様である。
【００２９】
図１３に、固定子ティース１２ａの表面に溝１４ａおよび溝１４ｂを設けた場合と設けない場合のコギングトルクの波形を示す。ここで、溝を設けない場合とは図２の形状である。図１３において、溝を設けた場合は、溝を設けない場合よりもコギングトルクの高次成分が増加し、そのピークが低減されている。これは、固定子ティースの先端に設けた２つの溝により、固定子ティースの数が見かけ上３倍に増え、見かけ上の固定子ティース本数と回転子磁極数の最小公倍数が３倍となり、コギングトルクの次数が高くなったことなどによる。
【００３０】
以上のように、固定子ティースの表面に、固定子ティースの周方向における中心線に対して対称に、溝１４ａおよび溝１４ｂを設けたことにより、コギングトルクの振幅を下げ、振動・騒音を低減する効果が得られる。
〔実施例５〕
以下、本発明の第５の実施例について図１４および図１５を用いて説明する。本実施例では、固定子ティース３本に対して回転子磁極が２極の組み合わせの例として、固定子ティースが１２本、回転子磁極が８極の場合について述べる。
【００３１】
図１４は、本発明の実施例５の永久磁石回転電機の１／４断面図である。図１と異なる１つ目の点は、固定子コア１１が固定子コア１１ａに変わり、かつ固定子ティース１２が固定子ティース１２ａに変わり、固定子ティース１２ａの、回転子に対向する表面に、固定子ティース１２ａの周方向における中心線に対して対称に、溝１４ａおよび溝１４ｂが形成された点である。それに伴い固定子１が固定子１ａに変わっている。もう１つの点は、回転子コア２１が回転子コア２１ｃに変わり、回転子コア２１ｃの、固定子１ａに対向する表面には、回転子コア２１ｃの周方向における中心線上に形成された溝２４に加えて、永久磁石２２の周方向における中心線に対して対称で、かつ永久磁石２２の近傍に溝２４ａおよび溝２４ｂが形成されている点である。それに伴い回転子２が回転子２ｃに変わっている。なお、固定子ティース１２ａの中心線に対して対称に設ける溝１４ａおよび溝１４ｂの周方向に対するピッチを、固定子スロットピッチの略１／３としており、また、永久磁石２２をはさんで並んだ２つの溝の周方向に対するピッチは、固定子ティース１２ａの、回転子２ｃに対向する表面の周方向の幅と略一致している。その他は、図１と同様である。
【００３２】
図１５に、溝１４ａ、溝１４ｂ、溝２４、溝２４ａおよび溝２４ｂを設けた場合と設けない場合のコギングトルクの波形を示す。ここで、溝を設けない場合とは図２の形状である。図１５において、溝を設けた場合は、溝を設けない場合よりもコギングトルクの高次成分が増加し、かつそのピークが低減されている。これは実施例３および実施例４で説明した要因の複合的な効果である。
【００３３】
以上のように、回転子コアの表面に、回転子コアの周方向における中心線上に溝２４を、永久磁石の周方向における中心線に対して対称でかつ永久磁石の近傍に溝２４ａおよび溝２４ｂを設け、固定子ティースの表面に、固定子ティースの周方向における中心線に対して対称に溝１４ａおよび溝１４を設けたことにより、コギングトルクの振幅を下げ、かつ次数を上げて高周波化することで、振動・騒音を低減する効果が得られる。
〔実施例６〕
以下、本発明の第６の実施例について図１６から図１９を用いて説明する。本実施例では、固定子ティース１２本に対して回転子磁極が１０極の組み合わせの例を述べる。
【００３４】
図１６は、本発明の実施例６の永久磁石回転電機の１／２断面図である。永久磁石回転電機は、固定子３と、その径方向内側に対向する回転子４から構成され、両者の間にはエアギャップが存在する。固定子３は、複数の電磁鋼板が積層された固定子コア３１で構成され、固定子コア３１には複数の固定子ティース３２があり、各ティースには固定子巻線３３が集中巻に巻回されている。回転子４は、複数の電磁鋼板が積層された回転子コア４１と、断面形状が周方向よりも径方向に長い永久磁石４２とが、周方向に向かって交互に配置され、永久磁石４２は周方向に磁化されており、隣り合う磁石の磁化方向が互いに対向するように交互に着磁されている。回転子コア４１ならびに永久磁石４２の径方向内側で両者と接する部材は非磁性体４３で構成され、さらにその内側には図示しないシャフトが配置される。
【００３５】
回転子コア４１の、固定子３に対向する表面には、回転子３に溝を設けていない場合に不安定点となる回転子位置において、回転子コア４１の表面のうち、固定子ティース３２のスロット開口部と周方向位置が略一致する位置、例えば永久磁石４２の周方向における中心線に対して対称で、かつ永久磁石４２の近傍に溝４４ａおよび溝４４ｂが形成されている。
【００３６】
図１７は、回転子コアの表面に溝を設けていない永久磁石回転電機の１／２断面図である。図１６と異なる点は、回転子コア４１が回転子コア４１ａに変わり、表面に溝が設けられていない点である。それに伴って回転子４が回転子４ａに変わっている。その他は図１６と同様である。
【００３７】
図１８に、回転子コアの表面に溝４４ａおよび溝４４ｂを設けた場合と設けない場合のコギングトルクの波形を示す。ここで、溝４４ａおよび溝４４ｂを設けない場合とは図１７の形状である。図１６および図１７の回転子位置は、図１８における電気角３０度の位置である。図１８において、溝４４ａおよび溝４４ｂを設けない場合は、電気角３０度より正方向に進むと負のトルクが働き、逆方向に進むと正のトルクが働くことから、いずれの方向に進んでも回転子を元の位置に戻す方向にトルクが働く。すなわち、電気角３０度の位置は安定点である。固定子および回転子形状の対称性から、電気角６０度、９０度等、電気角３０度ごとに安定点が現れる。一方、電気角１５度、４５度等は不安定点であり、こちらも電気角３０度ごとに現れている。
【００３８】
図１８において、溝４４ａおよび溝４４ｂを設けた場合は、電気角１５度近傍の不安定点が安定点に転じている。図１９を用いてこの効果の要因を説明する。
【００３９】
図１９は、溝４４ａおよび溝４４ｂを設けた場合の電気角１５度の回転子位置でのエアギャップ近傍の磁束分布である。図１９において、矢印で示したように、回転子コア表面に設けた溝４４ａおよび溝４４ｂの一部が、固定子ティースのスロット開口部と一致している。図１９の位置から回転子が正方向または逆方向に動くと、矢印で示した溝が固定子ティースと対向し、回転子−固定子間のエアギャップが広がり、回転子と固定子ティースの対向面積が小さくなる。したがって、図１９の位置に戻ろうとするトルクが働き、図１８の不安定点が安定点に転じた。
【００４０】
以上のように、回転子に溝を設けていない場合に不安定点となる回転子位置において、回転子コア表面のうち、固定子ティースのスロット開口部と周方向位置が略一致する位置、例えば永久磁石の周方向における中心線に対して対称で、かつ永久磁石の近傍に溝を設けることにより、コギングトルクの振幅を下げ、振動・騒音を低減する効果が得られる。
〔実施例７〕
以下、本発明の第７の実施例について図２０から図２２を用いて説明する。本実施例では、固定子ティース１２本に対して回転子磁極が１０極の組み合わせの例を述べる。
【００４１】
図２０は、本発明の実施例７の永久磁石回転電機の１／２断面図である。図１６と異なる点は、回転子コア４１が回転子コア４１ｂに変わり、回転子コア４１ｂの、固定子３に対向する表面には、永久磁石４２の周方向における中心線に対して対称で、かつ回転子コア４１ｂの周方向における中心付近に溝４４ｃおよび溝４４ｄが形成された点である。それに伴い回転子４が回転子４ｂに変わっている。その他は、図１６と同様である。
【００４２】
図２１に、回転子コアの表面に溝４４ｃおよび溝４４ｄを設けた場合と設けない場合のコギングトルクの波形を示す。ここで、溝４４ｃおよび溝４４ｄを設けない場合とは図１７の形状である。図２０および図１７の回転子位置は、図２１における電気角３０度の位置である。図２１において、実施例６で説明したように、溝４４ｃおよび溝４４ｄを設けない場合は、電気角３０度の位置は安定点である。固定子および回転子形状の対称性から、電気角６０度、９０度等、電気角３０度ごとに安定点が現れる。一方、電気角１５度、４５度等は不安定点であり、こちらも電気角３０度ごとに現れている。
【００４３】
図２１において、溝４４ｃおよび溝４４ｄを設けた場合は、電気角１５度近傍の不安定点が大幅に緩和されている。図２２を用いてこの効果の要因を説明する。
【００４４】
図２２は、溝４４ｃおよび溝４４ｄを設けた場合の電気角１５度の回転子位置でのエアギャップ近傍の磁束分布である。図２２において、矢印で示したように、回転子コア表面に設けた溝４４ｃおよび溝４４ｄの一部が、固定子ティースのスロット開口部と一致している。図２２の位置から回転子が正方向または逆方向に動くと、矢印で示した溝が固定子ティースと対向し、回転子−固定子間のエアギャップが広がり、回転子と固定子ティースの対向面積が小さくなる。したがって、図２２の位置に戻ろうとするトルクが働き、図２１の不安定点が大幅に緩和された。
【００４５】
以上のように、回転子に溝を設けていない場合に不安定点となる回転子位置において、回転子コア表面のうち、固定子ティースのスロット開口部と周方向位置が略一致する位置、例えば永久磁石の周方向における中心線に対して対称で、かつ回転子コアの周方向における中心付近に溝を設けることにより、コギングトルクの振幅を下げ、振動・騒音を低減する効果が得られる。
〔その他の実施例〕
なお、これまでの説明では、固定子ティース１２本に対して回転子磁極が８極の例、および固定子ティース１２本に対して回転子磁極が１０極の例を用いて説明した。前者については、固定子ティース３本に対して回転子磁極が２極の組み合わせであれば、固定子ティース９本に対して回転子磁極６極や、固定子ティース６本に対して回転子磁極４極などに関しても、同様に実現可能である。後者については、固定子ティース１２本に対して回転子磁極１４極、固定子ティース９本に対して回転子磁極８極など、他の組み合わせに関しても、同様に実現可能である。
【００４６】
また、これまでの説明では、固定子が外側に、回転子が内側に配置された例を説明したが、固定子が内側に、回転子が外側に配置された場合も、同様に実現可能である。
【００４７】
また、これまでの説明では、永久磁石の断面形状が周方向よりも径方向に長く、永久磁石が周方向に磁化された例を説明したが、永久磁石の断面形状が径方向よりも周方向に長く、永久磁石が径方向に磁化された場合も、同様に実現可能である。
【００４８】
また、これまでの説明では、回転子コアと永久磁石が周方向に向かって交互に配置されていたが、回転子コアが周方向につながっている場合や、一体形成された回転子コアの内部に永久磁石が埋め込まれている場合でも、同様に実現可能である。
【００４９】
また、これまでの説明では、回転軸の外周方向にエアギャップを持つラジアルギャップ型の例を説明したが、回転軸の軸方向にエアギャップを持つアキシャルギャップ型や、直線駆動するリニア型などに関しても、同様に実現可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１、１ａ、３  固定子
２、２ａ、２ｂ、２ｃ、４、４ａ、４ｂ  回転子
１１、１１ａ、３１  固定子コア
１２、１２ａ、３２  固定子ティース
１３、３３  固定子巻線
１４、１４ａ、１４ｂ、２４、２４ａ、２４ｂ、４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ｄ  溝
２１、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、４１、４１ａ、４１ｂ  回転子コア
２２、４２  永久磁石
２３、４３  非磁性体
【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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