(57)【要約】  この回転電機は、第２ティースの、ロータコアに対向する対向部以外の磁路を構成する部分の少なくとも一部の周方向の幅は、同じ半径位置における、第１ティースの周方向の幅よりも小さい。
2017047264.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石が設けられるロータコアと、
前記ロータコアと半径方向に対向するように配置され、複数のティースと、隣接する前記ティース間に位置する複数のスロットとを含むステータコアと、
前記ステータコアの前記スロットに配置される複数のコイルと、を備え、
前記複数のティースは、周方向の一方側と他方側とに隣接する前記スロットに同相の前記コイルが配置される第１ティースと、周方向の一方側と他方側とに隣接する前記スロットに異相の前記コイルが配置される第２ティースと、を含み、
前記第２ティースの、前記ロータコアに対向する対向部以外の磁路を構成する部分の少なくとも一部の周方向の幅は、同じ半径位置における、前記第１ティースの周方向の幅よりも小さい、回転電機。
【請求項２】
前記ティースの前記スロット側の側面に回転軸方向に沿って溝部が設けられており、
前記溝部は、前記第１ティースには設けられずに、前記第２ティースに設けられており、前記第２ティースの、前記溝部が設けられる部分の半径位置における周方向の幅は、同じ半径位置における、前記第１ティースの周方向の幅よりも小さい、請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
前記溝部は、前記第２ティースの外径側の部分に設けられている、請求項２に記載の回転電機。
【請求項４】
前記コイルは、平角導線により形成されており、
前記平角導線により形成された前記コイルが配置される前記スロットは、内径側から外径側に向かって、周方向の幅が略一定であり、
内径側から外径側に向かって周方向の幅が略一定である前記スロットに隣接する前記ティースは、内径側から外径側に向かって、周方向の幅が大きくなり、
回転軸方向から見て、前記第２ティースの前記溝部が設けられている部分において、前記第２ティースの前記溝部が設けられる部分の周方向の幅は、前記第２ティースの内径側の前記対向部の周方向の幅以上である、請求項２または３に記載の回転電機。
【請求項５】
前記溝部は、回転軸方向から見て、前記第２ティースの周方向の一方側と他方側との両方に設けられている、請求項２〜４のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項６】
前記ステータコアは、前記ステータコアの外径側に配置されるバックヨークをさらに含み、
前記ティースは、前記バックヨークから内径側に向かって延びるように設けられており、
前記溝部は、回転軸方向から見て、前記バックヨークにはみ出さないように、前記第２ティースの前記バックヨークに接続される根元側の部分に設けられている、請求項２〜５のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項７】
前記溝部は、回転軸方向から見て、前記バックヨークにはみ出さないとともに、前記ステータコアの回転軸方向の一方端面側から他方端面側に渡って貫通するように、前記第２ティースの前記バックヨークに接続される根元側の部分に設けられている、請求項６に記載の回転電機。
【請求項８】
前記ステータコアは、前記ステータコアの外径側に配置されるバックヨークをさらに含み、
前記ティースは、前記バックヨークから内径側に向かって延びるように設けられており、
前記溝部は、回転軸方向から見て、前記バックヨークにはみ出すように、前記第２ティースの前記バックヨークに接続される根元側の部分に設けられている、請求項２〜５のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項９】
前記溝部は、回転軸方向から見て、前記バックヨークにはみ出すとともに、前記ステータコアの回転軸方向の一方端面側から他方端面側に渡って貫通しないように、前記第２ティースの前記バックヨークに接続される根元側の部分に設けられている、請求項８に記載の回転電機。
【請求項１０】
前記溝部は、回転軸方向から見て、内径側から外径側に向かって、周方向の幅が徐々に大きくなるように形成されている、請求項２〜９のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項１１】
永久磁石が設けられるロータコアと、
前記ロータコアと半径方向に対向するように配置され、複数のティースと、隣接する前記ティース間に位置する複数のスロットとを含むステータコアと、
前記ステータコアの前記スロットに配置される複数のコイルと、を備え、
前記複数のティースは、周方向の一方側と他方側とに隣接する前記スロットに同相の前記コイルが配置される第１ティースと、周方向の一方側と他方側とに隣接する前記スロットに異相の前記コイルが配置される第２ティースと、を含み、
前記第１ティースの前記ロータコアに対向する対向部と、前記第２ティースの前記ロータコアに対向する対向部とは、略同じ形状を有しており、
前記コイルへの通電時において、前記第１ティースの磁気抵抗と前記第２ティースの磁気抵抗とが略同じになるように構成されている、回転電機。
【請求項１２】
前記第２ティースの、前記ロータコアに対向する対向部以外の磁路を構成する部分の少なくとも一部の周方向の幅が、同じ半径位置における、前記第１ティースの周方向の幅よりも小さくされることにより、前記コイルへの通電時において、前記第１ティースの磁気抵抗と前記第２ティースの磁気抵抗とが略同じになるように構成されている、請求項１１に記載の回転電機。
【請求項１３】
前記ティースの前記スロット側の側面に回転軸方向に沿って溝部が設けられており、
前記溝部は、前記第１ティースには設けられずに、前記第２ティースに設けられており、前記第２ティースの、前記溝部が設けられる部分の半径位置における周方向の幅が、同じ半径位置における、前記第１ティースの周方向の幅よりも小さくされることにより、前記コイルへの通電時において、前記第１ティースの磁気抵抗と前記第２ティースの磁気抵抗とが略同じになるように構成されている、請求項１２に記載の回転電機。
【請求項１４】
永久磁石が設けられるロータコアと半径方向に対向するように配置され、複数のティースと、隣接する前記ティース間に位置する複数のスロットとを含むステータコアと、
前記ステータコアの前記スロットに配置される複数のコイルと、を備え、
前記複数のティースは、周方向の一方側と他方側とに隣接する前記スロットに同相の前記コイルが配置される第１ティースと、周方向の一方側と他方側とに隣接する前記スロットに異相の前記コイルが配置される第２ティースと、を含み、
前記第２ティースの、前記ロータコアに対向する対向部以外の磁路を構成する部分の少なくとも一部の周方向の幅は、同じ半径位置における、前記第１ティースの周方向の幅よりも小さい、ステータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機およびステータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数のティースを備える回転電機およびステータが知られている。このような回転電機およびステータは、たとえば、特開２０１０−１１５０５７号公報に開示されている。【０００３】
従来の回転電機では、複数のティースが設けられている。そして、複数のティースは、周方向の一方側と他方側とに隣接するスロットに同相のコイルが配置される同相間ティースと、周方向の一方側と他方側とに隣接するスロットに異相のコイルが配置される異相間ティースとを含む。ここで、各相のコイルに電流が供給された際（通電時）には、ロータから異相間ティースを経由する経路の磁気抵抗が、ロータから同相間ティースを経由する経路の磁気抵抗よりも小さくなる。このため、通電時において、ロータが回転して、ロータの永久磁石からの磁束が異相間ティースを通過する際の電流磁束通過量は、ロータの永久磁石からの磁束が同相間ティースを通過する際の電流磁束通過量に比べて大きくなるので、ロータに加えられるトルクが急激に大きくなる。すなわち、従来の回転電機では、トルクリプルが発生していた。【０００４】
そこで、特開２０１０−１１５０５７号公報に記載の回転電機では、異相間ティースの内径側の先端部（角部）が、面取りされている。なお、同相間ティースの内径側の先端部（角部）は、面取りされていない。これにより、永久磁石と異相間ティースの内径側の先端部との間の長さが、面取りされている分、永久磁石と同相間ティースの内径側の先端部との間の長さよりも大きくなる。その結果、通電時には、ロータから異相間ティースを経由する経路の磁気抵抗と、ロータから同相間ティースを経由する経路の磁気抵抗とが、略同じになる。これにより、トルクリプルを低減することが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１１５０５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特開２０１０−１１５０５７号公報の回転電機では、各相のコイルに電流が供給された際（通電時）のトルクリプルの発生を低減することが可能である一方、同相間ティースの内径側の先端部の形状と、異相間ティースの内径側の先端部の形状（磁石に対する吸引力）が互いに異なることに起因して、同相間ティースと異相間ティースとでティースの磁束通過経路の磁気抵抗が同一となる非通電時において、コギングトルク（特に電気角の６次成分）が発生するという問題点がある。【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、通電時のトルクリプルを低減しながら、非通電時のコギングトルク（電気角の６次成分によるコギングトルク）を低減することが可能な回転電機およびステータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、この発明の第１の局面における回転電機は、永久磁石が設けられるロータコアと、ロータコアと半径方向に対向するように配置され、複数のティースと、隣接するティース間に位置する複数のスロットとを含むステータコアと、ステータコアのスロットに配置される複数のコイルと、を備え、複数のティースは、周方向の一方側と他方側とに隣接するスロットに同相のコイルが配置される第１ティースと、周方向の一方側と他方側とに隣接するスロットに異相のコイルが配置される第２ティースと、を含み、第２ティースの、ロータコアに対向する対向部以外の磁路を構成する部分の少なくとも一部の周方向の幅は、同じ半径位置における、第１ティースの周方向の幅よりも小さい。なお、「同じ半径位置」とは、ロータコアの回転軸（回転中心）からの距離が等しいことを意味する。【０００９】
この発明の第１の局面による回転電機では、上記のように、複数のティースは、周方向の一方側と他方側とに隣接するスロットに同相のコイルが配置される第１ティースと、周方向の一方側と他方側とに隣接するスロットに異相のコイルが配置される第２ティースと、を含み、第２ティースの、ロータコアに対向する対向部以外の磁路を構成する部分の少なくとも一部の周方向の幅は、同じ半径位置における、第１ティースの周方向の幅よりも小さい。これにより、第２ティースの磁路を構成する部分の一部の周方向の幅が第１ティースの周方向の幅よりも小さい分、ロータコアの永久磁石から第２ティースを経由する経路の磁気抵抗が大きくなる。その結果、ロータコアの永久磁石から第２ティースを経由する経路の磁気抵抗と、ロータコアから第１ティースを経由する経路の磁気抵抗とを、略同じにすることができる。これにより、通電時のトルクリプルを低減することができる。また、幅の小さくなる部分を、ティースの内径側の対向部以外の部分に設けることによって、比較的永久磁石に近くて永久磁石からの磁束密度の大きい第２ティースの内径側の先端部（対向部）を面取りする場合と異なり、比較的永久磁石に遠くて永久磁石からの磁束密度の小さい部分に幅の小さくなる部分が配置されるので、溝部が設けられる影響（第１ティースと第２ティースとの形状の差異に起因する影響）が小さい。これにより、比較的永久磁石の磁束密度の大きい第２ティースの内径側の先端部を面取りする場合と異なり、非通電時のコギングトルク（電気角の６次成分によるコギングトルク）を低減することができる。その結果、通電時のトルクリプルを低減しながら、非通電時のコギングトルク（電気角の６次成分によるコギングトルク）を低減することができる。【００１０】
この発明の第２の局面における回転電機は、永久磁石が設けられるロータコアと、ロータコアと半径方向に対向するように配置され、複数のティースと、隣接するティース間に位置する複数のスロットとを含むステータコアと、ステータコアのスロットに配置される複数のコイルと、を備え、複数のティースは、周方向の一方側と他方側とに隣接するスロットに同相のコイルが配置される第１ティースと、周方向の一方側と他方側とに隣接するスロットに異相のコイルが配置される第２ティースと、を含み、第１ティースのロータコアに対向する対向部と、第２ティースのロータコアに対向する対向部とは、略同じ形状を有しており、コイルへの通電時において、第１ティースの磁気抵抗と第２ティースの磁気抵抗とが略同じになるように構成されている。【００１１】
この発明の第２の局面による回転電機では、上記のように、第１ティースのロータコアに対向する対向部と、第２ティースのロータコアに対向する対向部とは、略同じ形状を有しており、コイルへの通電時において、第１ティースの磁気抵抗と第２ティースの磁気抵抗とが略同じになるように構成されている。これにより、通電時のトルクリプルを低減することができる。また、第１ティースのロータコアに対向する対向部と、第２ティースのロータコアに対向する対向部とは、略同じ形状を有していることによって、比較的永久磁石に近くて永久磁石からの磁束密度の大きい第２ティースの内径側の先端部（対向部）を面取りする場合と異なり、第１ティースと第２ティースとの形状の差異に起因する影響が小さい。これにより、比較的永久磁石の磁束密度の大きい第２ティースの内径側の先端部を面取りする場合と異なり、非通電時のコギングトルク（電気角の６次成分によるコギングトルク）を低減することができる。その結果、通電時のトルクリプルを低減しながら、非通電時のコギングトルク（電気角の６次成分によるコギングトルク）を低減することができる。【００１２】
この発明の第３の局面におけるステータは、永久磁石が設けられるロータコアと半径方向に対向するように配置され、複数のティースと、隣接するティース間に位置する複数のスロットとを含むステータコアと、ステータコアのスロットに配置される複数のコイルと、を備え、複数のティースは、周方向の一方側と他方側とに隣接するスロットに同相のコイルが配置される第１ティースと、周方向の一方側と他方側とに隣接するスロットに異相のコイルが配置される第２ティースと、を含み、第２ティースの、ロータコアに対向する対向部以外の磁路を構成する部分の少なくとも一部の周方向の幅は、同じ半径位置における、第１ティースの周方向の幅よりも小さい。【００１３】
この発明の第３の局面によるステータでは、上記のように、複数のティースは、周方向の一方側と他方側とに隣接するスロットに同相のコイルが配置される第１ティースと、周方向の一方側と他方側とに隣接するスロットに異相のコイルが配置される第２ティースと、を含み、第２ティースの、ロータコアに対向する対向部以外の磁路を構成する部分の少なくとも一部の周方向の幅は、同じ半径位置における、第１ティースの周方向の幅よりも小さい。これにより、第２ティースの磁路を構成する部分の一部の周方向の幅が第１ティースの周方向の幅よりも小さい分、ロータコアの永久磁石から第２ティースを経由する経路の磁気抵抗が大きくなる。その結果、ロータコアの永久磁石から第２ティースを経由する経路の磁気抵抗と、ロータコアから第１ティースを経由する経路の磁気抵抗とを、略同じにすることができる。これにより、通電時のトルクリプルを低減することができる。また、幅の小さくなる部分を、ティースの内径側の対向部以外の部分に設けることによって、比較的永久磁石に近くて永久磁石からの磁束密度の大きい第２ティースの内径側の先端部（対向部）を面取りする場合と異なり、比較的永久磁石に遠くて永久磁石からの磁束密度の小さい部分に幅の小さくなる部分が配置されるので、溝部が設けられる影響（第１ティースと第２ティースとの形状の差異に起因する影響）が小さい。これにより、比較的永久磁石の磁束密度の大きい第２ティースの内径側の先端部を面取りする場合と異なり、非通電時のコギングトルク（電気角の６次成分によるコギングトルク）を低減することができる。その結果、通電時のトルクリプルを低減しながら、非通電時のコギングトルク（電気角の６次成分によるコギングトルク）を低減することが可能なステータを提供することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、上記のように、通電時のトルクリプルを低減しながら、非通電時のコギングトルク（電気角の６次成分によるコギングトルク）を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態による回転電機の上面図である。
【図２】図１の部分拡大図である。
【図３】図２の部分拡大図である。
【図４】本発明の第１実施形態によるステータコアの断面図である。
【図５】比較例による回転電機の上面図である。
【図６】時間（電気角）に対するトルクの差を示す図である。
【図７】非通電時のトルクの実効値の差を示す図である。
【図８】コギングトルクの高調波（６次）成分を示す図である。
【図９】磁束の経路を示す図である。
【図１０】本発明の第２実施形態による回転電機の上面図である。
【図１１】本発明の第２実施形態によるステータコアの断面図である。
【図１２】本発明の第１実施形態の第１変形例による回転電機の上面図である。
【図１３】本発明の第１実施形態の第２変形例による回転電機の上面図である。
【図１４】溝部の周方向の幅と、トルクリプルおよび最大トルクとの関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
［第１実施形態］
（回転電機の構造）
図１〜図４を参照して、第１実施形態による回転電機１００の構造について説明する。
【００１８】
図１に示すように、回転電機１００は、ロータコア１０（ロータ１）と、ステータコア２０（ステータ２）とを有する。
【００１９】
ロータコア１０には、永久磁石１１が設けられている。永久磁石１１は、一対の永久磁石１１ａおよび１１ｂにより、１つの磁極が形成されている。永久磁石１１ａおよび１１ｂは、回転軸方向から見て、半径方向に沿った線分Ａ１に対して略対称に配置されている。また、永久磁石１１は、外径側（図２のＢ１方向側）がＮ極であり内径側（図２のＢ２方向側）がＳ極の永久磁石１１１と、外径側がＳ極であり内径側がＮ極の永久磁石１１２とを含む。また、永久磁石１１１と永久磁石１１２とは、周方向に沿って、交互に配置されている。なお、「回転軸方向から見て」とは、図示しないロータが回転する回転軸Ｃ（図１参照）方向から見ることを意味する。
【００２０】
また、永久磁石１１ａおよび１１ｂの周方向の両側には、回転軸方向に沿って、ロータコア１０の一方端面から他方端面に渡って貫通する貫通孔１２が設けられている。
【００２１】
また、永久磁石１１は、ロータコア１０に複数（第１実施形態では、１６個）設けられている。すなわち、極数は、１６である。
【００２２】
また、ステータコア２０は、ロータコア１０と半径方向に対向するように配置されている。また、ステータコア２０は、複数（第１実施形態では、９６個）のティース２１と、隣接するティース２１間に位置する複数（第１実施形態では、９６個）のスロット２２とを含む。
【００２３】
また、複数のスロット２２には、コイル３０が配置されている。コイル３０は、平角導線３１（図２参照）が巻回することにより形成された同芯巻コイルからなる。そして、コイル３０は、周方向に隣り合うように配置されるスロット２２に巻回されるように構成されている。また、図２に示すように、コイル３０は、３相のコイル３０ａ（Ｕ相）、コイル３０ｂ（Ｖ相）、コイル３０ｃ（Ｗ相）を含む。
【００２４】
また、図２に示すように、複数のティース２１は、周方向の一方側と他方側とに隣接するスロット２２に同相のコイル３０が配置される第１ティース２１ａと、周方向の一方側と他方側とに隣接するスロット２２に異相のコイル３０が配置される第２ティース２１ｂとを含む。なお、「周方向の一方側と他方側とに隣接するスロット２２に同相のコイル３０が配置される」とは、周方向の一方側と他方側とに隣接するスロット２２に、同じ相のコイル３０が配置される場合（Ｕ相のコイル３０ａ同士、Ｖ相のコイル３０ｂ同士、または、Ｗ相のコイル３０ｃ同士が配置される場合）を意味する。また、「周方向の一方側と他方側とに隣接するスロット２２に異相のコイル３０が配置される」とは、周方向の一方側に隣接するスロット２２に、Ｕ相、Ｖ相またはＷ相のいずれかのコイル３０が配置された場合において、他方側に隣接するスロット２２には一方側に隣接するスロット２２に配置された相以外の相のコイル３０が配置されることを意味する。たとえば、第１ティース２１ａの周方向の一方側（Ｒ１方向側）と他方側（Ｒ２方向側）とに隣接するスロット２２ａおよび２２ｂには、Ｕ相のコイル３０ａが配置されている。また、第２ティース２１ｂの周方向の一方側（Ｒ１方向側）のスロット２２ｂには、Ｕ相のコイル３０ａが配置されているとともに、第２ティース２１ｂの周方向の他方側（Ｒ２方向側）のスロット２２ｃには、Ｖ相のコイル３０ｂが配置されている。
【００２５】
また、図３に示すように、平角導線３１（図２参照）が巻回することにより形成されたコイル３０が配置されるスロット２２は、内径側から外径側に向かって、周方向の幅Ｗ１が略一定である。そして、スロット２２の周方向の幅Ｗ１が内径側から外径側に向かって略一定であるので、スロット２２に隣接するティース２１は、内径側から外径側に向かって、周方向の幅Ｗ２が徐々に大きくなる。
【００２６】
ここで、第１実施形態では、図２に示すように、第２ティース２１ｂの、ロータコア１０に対向する先端部２１ｄ以外の磁路を構成する部分の少なくとも一部の周方向の幅Ｗ３は、同じ半径位置における、第１ティース２１ａの周方向の幅Ｗ１１よりも小さい。具体的には、第２ティース２１ｂの、後述する溝部２３が設けられている部分の周方向の幅Ｗ３が、同じ半径位置における、第１ティース２１ａの周方向の幅Ｗ１１よりも小さい。また、第２ティース２１ｂの、溝部２３が設けられている部分以外の部分の周方向の幅は、同じ半径位置における、第１ティース２１ａの周方向の幅と略同じである。なお、先端部２１ｄは、特許請求の範囲の「（第２ティースの）対向部」の一例である。
【００２７】
また、第１実施形態では、ティース２１のスロット２２側（周方向側）の側面２１ｃで、かつ、ティース２１の内径側の先端部２１ｄ以外の部分には、少なくとも一部に回転軸方向に沿って溝部２３が設けられている。溝部２３は、第１ティース２１ａには設けられずに、第２ティース２１ｂに設けられている。なお、第１ティース２１ａおよび第２ティース２１ｂは、それぞれ、複数設けられている。そして、溝部２３は、複数の第１ティース２１ａの全てに設けられずに、複数の第２ティース２１ｂの全てに設けられている。
【００２８】
また、第１実施形態では、溝部２３は、第２ティース２１ｂの外径側の部分に設けられている。具体的には、ステータコア２０は、ステータコア２０の外径側に配置されるバックヨーク２４を含んでいる。また、ティース２１は、バックヨーク２４から内径側に向かって延びるように設けられている。なお、バックヨーク２４は、図３のステータコア２０に記された点線よりも外径側の部分である。そして、溝部２３は、回転軸方向から見て、バックヨーク２４にはみ出さないように、第２ティース２１ｂのバックヨーク２４に接続される根元側の部分２１ｅに設けられている。また、溝部２３は、スロット２２に連通している。そして、回転軸方向から見て、溝部２３は、スロット２２の半径方向外側の端部２２ｄ近傍から、周方向に延びるように設けられている。
【００２９】
また、第１実施形態では、溝部２３は、回転軸方向から見て、第２ティース２１ｂの周方向の一方側（Ｒ１方向側）と他方側（Ｒ２方向側）との両方に設けられている。すなわち、溝部２３ａが周方向の一方側（Ｒ１方向側）に設けられ、溝部２３ｂが周方向の他方側（Ｒ２方向側）に設けられている。なお、溝部２３ａおよび溝部２３ｂは、回転軸方向から見て、半径方向に沿った線分Ａ２（図２参照）に対して、略対称な形状を有する。
【００３０】
また、第１実施形態では、回転軸方向から見て、第２ティース２１ｂの溝部２３が設けられている部分において、第２ティース２１ｂの溝部２３が設けられる部分の周方向の幅Ｗ３は、第２ティース２１ｂの内径側の先端部２１ｄの周方向の幅Ｗ４以上（Ｗ３≧Ｗ４）である。具体的には、溝部２３ａのＲ２方向側の端部２３１ａから、溝部２３ｂのＲ１方向側の端部２３１ｂの周方向の幅Ｗ３（溝部２３ａと２３ｂとの間の最も小さい幅）が、第２ティース２１ｂの内径側の先端部２１ｄの周方向の幅Ｗ４以上である。
【００３１】
また、第１実施形態では、溝部２３は、回転軸方向から見て、内径側から外径側に向かって、周方向の幅Ｗ５が大きくなる（徐々に大きくなる）ように形成されている。すなわち、溝部２３は、内径側の端部において、幅Ｗ５が最も小さく、外径側の端部において、幅Ｗ５が最も大きくなる。また、溝部２３は、回転軸方向から見て、略三角形形状を有する。
【００３２】
また、第１実施形態では、溝部２３は、回転軸方向から見て、バックヨーク２４にはみ出さないとともに、図４に示すように、ステータコア２０の回転軸方向の一方端面２０ａ側から他方端面２０ｂ側に渡って貫通するように、第２ティース２１ｂのバックヨーク２４に接続される根元側の部分２１ｅに設けられている。また、溝部２３は、回転軸方向に沿って、略一定の幅Ｗ６を有する。
【００３３】
また、第１実施形態では、図２に示すように、第１ティース２１ａのロータコア１０に対向する先端部２１ｆと、第２ティース２１ｂのロータコア１０に対向する先端部２１ｄとは、略同じ形状を有している。そして、コイル３０への通電時において、第１ティース２１ａの磁気抵抗と第２ティース２１ｂの磁気抵抗とが略同じになるように構成されている。具体的には、第２ティース２１ｂの、ロータコア１０に対向する先端部２１ｄ以外の磁路を構成する部分の少なくとも一部の周方向の幅Ｗ３が、同じ半径位置における、第１ティース２１ａの周方向の幅Ｗ１１よりも小さくされることにより、コイル３０への通電時において、第１ティース２１ａの磁気抵抗と第２ティース２１ｂの磁気抵抗とが略同じになるように構成されている。詳細には、第２ティース２１ｂの、溝部２３が設けられる部分の半径位置における周方向の幅Ｗ３が、同じ半径位置における、第１ティース２１ａの周方向の幅Ｗ１１よりも小さくされることにより、コイル３０への通電時において、第１ティース２１ａの磁気抵抗と第２ティース２１ｂの磁気抵抗とが略同じになるように構成されている。なお、先端部２１ｆは、特許請求の範囲の「（第１ティースの）対向部」の一例である。
【００３４】
（シミュレーション）
次に、第１実施形態の溝部２３による非通電時のコギングトルクの低減を確認するために行ったシミュレーションについて、比較例による回転電機３００と比較しながら説明する。
【００３５】
図５に示すように、比較例による回転電機３００では、隣接するスロット３２２に異相のコイル３３０が配置される第２ティース３２１ｂの内径側の先端部３２１ｄが面取りされている。一方、隣接するスロット３２２に同相のコイル３３０が配置される第１ティース３２１ａの内径側の先端部３２１ｅは面取りされずに、角形状を有する。
【００３６】
（非通電時のコギングトルク）
図６では、横軸は、時間（電気角）を表し、縦軸は、第１ティース２１ａ（第１ティース３２１ａ）に発生するトルクと、第２ティース２１ｂ（第２ティース３２１ｂ）に発生するトルクとの差を表している。図６に示すように、比較例による回転電機３００では、トルクの差が、時間の経過（電気角）に伴って、正または負に振動していることが確認された。すなわち、比較例による回転電機３００では、非通電時のコギングトルクが確認された。一方、第１実施形態による回転電機１００では、時間の経過（電気角）に関わらず、トルクの差が略ゼロになることが確認された。すなわち、第１実施形態による回転電機１００では、非通電時のコギングトルクが低減されることが確認された。
【００３７】
また、図７は、第１ティース２１ａ（第１ティース３２１ａ）に発生するトルクの実効値と、第２ティース２１ｂ（第２ティース３２１ｂ）に発生するトルクの実効値との差を表している。図７に示すように、比較例による回転電機３００では、実効値の差が７．７％になる一方、第１実施形態による回転電機１００では、０．１％になることが確認された。すなわち、実効値で見た場合でも、第１実施形態による回転電機１００では、非通電時のコギングトルクが低減されることが確認された。
【００３８】
また、図８は、コギングトルクを形成する高調波成分のうちの６次の高調波成分を表している。図８に示すように、比較例による回転電機３００では、６次の高調波成分が比較的大きい一方、第１実施形態による回転電機１００では、６次の高調波成分が比較例による回転電機３００に比べて大きく低減されていることが確認された。
【００３９】
このように、溝部２３によりコギングトルクが低減される理由は、以下のように考えられる。一般的に、回転電機では、第１ティースおよび第２ティースの形状の差異に起因して、非通電時のコギングトルクが発生すると考えられる。また、図９に示すように、永久磁石１１から発生する磁束（Ｆ）は、ティース２１の内径側の先端部２１ｄを通過するとともに、ティース２１の外径側の部分も通過する。ここで、永久磁石１１から発生する磁束のうち、ティース２１の内径側の先端部２１ｄを通過する磁束は、ティース２１の外径側の部分を通過する磁束よりも磁束密度が大きい。このため、比較例による回転電機３００のように、比較的磁束密度の大きい第２ティース３２１ｂの内径側の先端部３２１ｄを面取りした場合、第２ティース３２１ｂを通過する磁束による非通電時のトルクと、第１ティース３２１ａを通過する磁束による非通電時のトルクとの差が、磁束密度が大きい分、大きくなる。一方、第１実施形態による回転電機１００では、溝部２３が第２ティース２１ｂの根元側の部分２１ｅ（外径側）に設けられている。そして、第２ティース２１ｂの根元側の部分２１ｅでは、内径側の先端部２１ｄに比べて、比較的磁束密度が小さい。すなわち、第２ティース２１ｂを通過する磁束による非通電時のトルクと、第１ティース２１ａを通過する磁束による非通電時のトルクとの差が、磁束密度が小さい分、小さくなる。その結果、比較例による回転電機３００よりも、第１実施形態による回転電機１００の方が非通電時のコギングトルクが小さくなったと考えられる。
【００４０】
（通電時のトルクリプル）
第１実施形態による回転電機１００、および、比較例による回転電機３００において、通電時のトルクリプルについても、シミュレーションを行った。その結果、第１実施形態による回転電機１００と、比較例による回転電機３００とでは、第２ティースの先端部が面取りされていないとともに、溝部が設けられていない（すなわち、第１ティースの形状と同じ）場合に比べて、トルクリプルが共に低減されていることが確認された。
【００４１】
（第１実施形態の効果）
第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００４２】
第１実施形態では、上記のように、複数のティース２１は、周方向の一方側と他方側とに隣接するスロット２２に同相のコイル３０が配置される第１ティース２１ａと、周方向の一方側と他方側とに隣接するスロット２２に異相のコイル３０が配置される第２ティース２１ｂと、を含み、第２ティース２１ｂの、ロータコア１０に対向する先端部２１ｄ以外の磁路を構成する部分の少なくとも一部の周方向の幅Ｗ３は、同じ半径位置における、第１ティース２１ａの周方向の幅Ｗ１１よりも小さい。これにより、第２ティース２１ｂの磁路を構成する部分の一部の周方向の幅Ｗ３が第１ティース２１ａの周方向の幅Ｗ１１よりも小さい分、ロータコア１０の永久磁石１１から第２ティース２１ｂを経由する経路の磁気抵抗が大きくなる。その結果、ロータコア１０の永久磁石１１から第２ティース２１ｂを経由する経路の磁気抵抗と、ロータコア１０から第１ティース２１ａを経由する経路の磁気抵抗とを、略同じにすることができる。これにより、通電時のトルクリプルを低減することができる。また、幅の小さくなる部分（溝部２３）を、ティース２１の内径側の先端部２１ｄ以外の部分に設けることによって、比較的永久磁石１１に近くて永久磁石１１からの磁束密度の大きい第２ティース２１ｂの内径側の先端部２１ｄを面取りする場合と異なり、比較的永久磁石１１に遠くて永久磁石１１からの磁束密度の小さい部分に幅の小さくなる部分（溝部２３）が配置されるので、溝部２３が設けられる影響（第１ティース２１ａと第２ティース２１ｂとの形状の差異に起因する影響）が小さい。これにより、比較的永久磁石１１の磁束密度の大きい第２ティース２１ｂの内径側の先端部２１ｄを面取りする場合と異なり、非通電時のコギングトルク（電気角の６次成分によるコギングトルク）を低減することができる。その結果、通電時のトルクリプルを低減しながら、非通電時のコギングトルク（電気角の６次成分によるコギングトルク）を低減することができる。
【００４３】
また、第１実施形態では、ティース２１のスロット２２側の側面２１ｃで、かつ、ティース２１の内径側の先端部２１ｄ以外の部分には、少なくとも一部に回転軸方向に沿って溝部２３が設けられている。そして、溝部２３は、第１ティース２１ａには設けられずに、第２ティース２１ｂに設けられている。これにより、溝部２３が設けられる分、ロータコア１０の永久磁石１１から第２ティース２１ｂを経由する経路の磁気抵抗が大きくなるので、ロータコア１０の永久磁石１１から第２ティース２１ｂを経由する経路の磁気抵抗と、ロータコア１０から第１ティース２１ａを経由する経路の磁気抵抗とを、容易に、略同じにすることができる。
【００４４】
また、第１実施形態では、上記のように、溝部２３を、第２ティース２１ｂの外径側の部分に設ける。これにより、溝部２３と永久磁石１１との間の距離が比較的大きくなるので、溝部２３が設けられる影響（第１ティース２１ａと第２ティース２１ｂとの形状の差異に起因する影響）をより小さくすることができる。その結果、非通電時のコギングトルクをより低減することができる。
【００４５】
また、第１実施形態では、上記のように、回転軸方向から見て、第２ティース２１ｂの溝部２３が設けられている部分において、第２ティース２１ｂの溝部２３が設けられる部分の周方向の幅Ｗ３は、第２ティース２１ｂの内径側の先端部２１ｄの周方向の幅Ｗ４以上である。これにより、第２ティース２１ｂの溝部２３が設けられる部分の周方向の幅Ｗ３が、第２ティース２１ｂの内径側の先端部２１ｄの周方向の幅Ｗ４未満になる場合と異なり、永久磁石１１からの磁束の経路幅を十分に確保することができるので（磁気飽和しにくくなるので）、回転電機１００のトルクが低下するのを防止することができる。
【００４６】
また、第１実施形態では、上記のように、溝部２３（２３ａ、２３ｂ）を、回転軸方向から見て、第２ティース２１ｂの周方向の一方側と他方側との両方に設ける。これにより、溝部２３ａおよび２３ｂの間（第２ティース２１ｂの周方向の中央部近傍）を磁束が通過することができるので、溝部２３が磁束の経路（磁路）の妨げになるのを防止することができる。
【００４７】
また、第１実施形態では、上記のように、溝部２３を、回転軸方向から見て、バックヨーク２４にはみ出さないように、第２ティース２１ｂのバックヨーク２４に接続される根元側の部分２１ｅに設ける。これにより、溝部２３がバックヨーク２４にはみ出す場合と異なり、溝部２３がバックヨーク２４を通過する磁束の妨げになるのを防止することができる。その結果、回転電機１００のトルクが低下するのを防止することができる。
【００４８】
また、第１実施形態では、上記のように、溝部２３を、回転軸方向から見て、バックヨーク２４にはみ出さないとともに、ステータコア２０の回転軸方向の一方端面２０ａ側から他方端面２０ｂ側に渡って貫通するように、第２ティース２１ｂのバックヨーク２４に接続される根元側の部分２１ｅに設ける。これにより、ステータコア２０の回転軸方向の一方端面２０ａ側から他方端面２０ｂ側に渡って、ロータコア１０から第２ティース２１ｂを経由する経路の磁気抵抗を大きくすることができる。その結果、通電時のトルクリプルを効果的に低減することができる。
【００４９】
また、第１実施形態では、上記のように、溝部２３を、回転軸方向から見て、内径側から外径側に向かって、周方向の幅Ｗ５が大きくなるように形成する。これにより、比較的永久磁石１１から遠くて永久磁石１１からの磁束密度の小さい部分（より外径側の部分）に、溝部２３のうちの周方向の幅Ｗ５が大きい部分が配置される。その結果、溝部２３が設けられる影響（第１ティース２１ａと第２ティース２１ｂとの形状の差異に起因する影響）をさらに小さくすることができるので、非通電時のコギングトルクをさらに低減することができる。
【００５０】
また、第１実施形態では、上記のように、第１ティース２１ａのロータコア１０に対向する先端部２１ｆと、第２ティース２１ｂのロータコア１０に対向する先端部２１ｄとは、略同じ形状を有しており、コイル３０への通電時において、第１ティース２１ａの磁気抵抗と第２ティース２１ｂの磁気抵抗とが略同じになるように構成されている。これにより、比較的永久磁石１１に近くて永久磁石１１からの磁束密度の大きい第２ティース２１ｂの内径側の先端部２１ｄを面取りする場合と異なり、第１ティース２１ａと第２ティース２１ｂとの形状の差異に起因する影響を小さくすることができる。
【００５１】
［第２実施形態］
（回転電機の構造）
図１０および図１１を参照して、第２実施形態による回転電機１１０の構造について説明する。第２実施形態では、上記溝部２３が、回転軸方向から見て、バックヨーク２４にはみ出さないように設けられていた第１実施形態と異なり、溝部１２３が、回転軸方向から見て、バックヨーク１２４にはみ出すように設けられている。
【００５２】
図１１に示すように、ステータコア１２０は、ティース１２１と、スロット１２２とを含む。また、ティース１２１は、周方向の一方側と他方側とに隣接するスロット１２２に同相のコイル３０が配置される第１ティース１２１ａと、周方向の一方側と他方側とに隣接するスロット２２に異相のコイル３０が配置される第２ティース１２１ｂとを含む。また、第２ティース１２１ｂには、溝部１２３が設けられている。
【００５３】
また、ステータコア１２０は、ステータコア１２０の外径側に配置されるバックヨーク１２４を含む。そして、ティース１２１は、バックヨーク１２４から内径側に向かって延びるように設けられている。ここで、第２実施形態では、溝部１２３は、回転軸方向から見て、バックヨーク１２４にはみ出すように、第２ティース１２１ｂのバックヨーク１２４に接続される根元側の部分１２１ｅに設けられている。具体的には、溝部１２３は、第２ティース１２１ｂの根元側の部分１２１ｅと、バックヨーク１２４とに跨るように設けられている。
【００５４】
また、第２実施形態では、溝部１２３は、回転軸方向から見て、バックヨーク２４にはみ出すとともに、図１１に示すように、ステータコア１２０の回転軸方向の一方端面１２０ａ側から他方端面１２０ｂ側に渡って貫通しないように、第２ティース１２１ｂのバックヨーク１２４に接続される根元側の部分１２１ｅに設けられている。具体的には、溝部１２３は、ステータコア１２０の回転軸方向の一方端面１２０ａ側と、他方端面１２０ｂ側とに分離して設けられており、ステータコア１２０の回転軸方向の中央部近傍には設けられていない。
【００５５】
なお、第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００５６】
（第２実施形態の効果）
第２実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００５７】
第２実施形態では、上記のように、溝部１２３を、回転軸方向から見て、バックヨーク１２４にはみ出すように、第２ティース１２１ｂのバックヨーク１２４に接続される根元側の部分１２１ｅに設ける。これにより、溝部１２３がバックヨーク１２４にはみ出す分、溝部１２３が大きくなるので、通電時のトルクリプルおよび非通電時のコギングトルクを低減しながら、スロット１２２（溝部１２３）とコイル３０との間にコイル３０を固定するためのワニスを流し込みやすくすることができる。
【００５８】
また、第２実施形態では、上記のように、溝部１２３を、回転軸方向から見て、バックヨーク１２４にはみ出すとともに、ステータコア１２０の回転軸方向の一方端面１２０ａ側から他方端面１２０ｂ側に渡って貫通しないように、第２ティース１２１ｂのバックヨーク１２４に接続される根元側の部分１２１ｅに設ける。これにより、溝部１２３がステータコア１２０の回転軸方向の一方端面１２０ａ側から他方端面１２０ｂ側に渡って貫通するように設けられる場合と異なり、スロット１２２（溝部１２３）とコイル３０との間に流し込まれたワニスが、ステータコア１２０から滴下（落下）してしまうのを防止することができる。
【００５９】
［変形例］
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。
【００６０】
たとえば、上記第１および第２実施形態では、第２ティースに溝部を設けることにより、第２ティースの周方向の幅が、同じ半径位置における、第１ティースの周方向の幅よりも小さくなる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第２ティースに溝部を設けること以外の方法（たとえば、第２ティースに穴部を設ける）により、第２ティースの周方向の幅が、同じ半径位置における、第１ティースの周方向の幅よりも小さくなるように構成してもよい。
【００６１】
また、上記第１および第２実施形態では、溝部が、第２ティースの外径側の部分に設けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、溝部を、第２ティースの先端部以外の内径側の部分に設けてもよい。
【００６２】
また、上記第１および第２実施形態では、溝部が、第２ティースの外径側の根元側の部分に設けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図１２に示す第１変形例による回転電機１３０のように、溝部１３３を、第２ティース１３１ｂの根元側の部分１３１ｅよりも内径側の部分に設けてもよい。
【００６３】
また、上記第１および第２実施形態では、平角導線からなる同芯巻コイルによりコイルが形成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、平角導線以外の丸線などによりコイルが形成されていてもよい。また、同芯巻以外の巻き方により、コイルが形成されていてもよい。
【００６４】
また、上記第１および第２実施形態では、溝部が、回転軸方向から見て、第２ティースの周方向の一方側と他方側との両方に設けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図１３に示す第２変形例による回転電機１４０のように、溝部１４３を、第２ティース１４１ｂ周方向の一方側のみに設けてもよい。
【００６５】
また、上記第１実施形態では、溝部が、バックヨークにはみ出さないとともに、回転軸方向から見て、ステータコアの回転軸方向の一方端面側から他方端面側に渡って貫通するように設けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、溝部を、バックヨークにはみ出さないとともに、ステータコアの回転軸方向の一方端面側から他方端面側に渡って貫通しないように設けてもよい。
【００６６】
また、上記第１および第２実施形態では、溝部が、回転軸方向から見て、内径側から外径側に向かって、周方向の幅が徐々に大きくなるように形成されている（略三角形形状に形成されている）例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、溝部を、回転軸方向から見て、略三角形形状の以外の形状（略矩形形状、略半円形状）に形成してもよい。
【００６７】
また、上記第１および第２実施形態では、回転軸方向から見て、第２ティースの溝部が設けられている部分において、第２ティースの溝部が設けられる部分の周方向の幅Ｗ３（図３参照）は、第２ティースの内径側の先端部の周方向の幅Ｗ４以上である例を示したが、本発明はこれに限られない。図１４に示すように、溝部の周方向の幅Ｗ３が大きくなるほど（図１４の横軸の右方向）、トルクリプルおよび最大トルクは小さくなる。また、溝部の周方向の幅Ｗ３が大きくなるほど、トルクリプルと最大トルクとの差は大きくなる。そして、溝部の周方向の幅Ｗ３を、図１４に基づいて、所望のトルクリプルおよび最大トルクを得るように決めてもよい。
【符号の説明】
【００６８】
２、１２０  ステータ
１０  ロータコア
１１  永久磁石
２０  ステータコア
２０ａ、１２０ａ  一方端面
２０ｂ、１２０ｂ  一方端面
２１、１２１  ティース
２２、１２２  スロット
２１ａ、１２１ａ  第１ティース
２１ｂ、１２１ｂ、１３１ｂ、１４１ｂ  第２ティース
２１ｃ  側面
２１ｄ  先端部（第２ティースの対向部）
２１ｅ、１２１ｅ、１３１ｅ  （根元側の）部分
２１ｆ  先端部（第１ティースの対向部）
２３、２３ａ、２３ｂ、１２３、１３３、１４３  溝部
２４、１２４  バックヨーク
３０、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ  コイル
３１  平角導線
１００、１１０、１３０、１４０  回転電機
【図１】
2017047264.tif 000003
【図２】
2017047264.tif 000004
【図３】
2017047264.tif 000005
【図４】
2017047264.tif 000006
【図５】
2017047264.tif 000007
【図６】
2017047264.tif 000008
【図７】
2017047264.tif 000009
【図８】
2017047264.tif 000010
【図９】
2017047264.tif 000011
【図１０】
2017047264.tif 000012
【図１１】
2017047264.tif 000013
【図１２】
2017047264.tif 000014
【図１３】
2017047264.tif 000015
【図１４】
2017047264.tif 000016
【国際調査報告】
2017047264.tif 000017
2017047264.tif 000018