(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子鉄心およびこの回転子鉄心に設けられた複数の界磁極を具備する回転子と、
６（２ｍ+ｋ）・ｎ個（ｋ、ｎおよびｍは１以上の整数）のティースを有する固定子鉄心および前記複数のティースにそれぞれ第１の電機子巻線および第２の電機子巻線の少なくとも一方が巻回された複数の電機子コイル体を具備する固定子とを備え、
前記第１の電機子巻線は、第１のインバータから３相の電流を供給され、
前記第２の電機子巻線は、第２のインバータから３相の電流を供給され、
前記複数の電機子コイル体は、それぞれ３相のいずれかの相の電機子コイル体であり、
前記複数の電機子コイル体における６ｋ・ｎ個の電機子コイル体は、６ｋ・ｎ個の前記ティースのそれぞれに前記第１の電機子巻線および前記第２の電機子巻線がともに巻回されて３相の各相がそれぞれ２ｋ・ｎ個の電機子コイル体で構成されており、これらの３相の各相の電機子コイル体をそれぞれＵａ、ＶａおよびＷａとし、
前記複数の電機子コイル体における他の６ｍ・ｎ個の電機子コイル体は、６ｍ・ｎ個の前記ティースのそれぞれに前記第１の電機子巻線のみが巻回されて３相の各相がそれぞれ２ｍ・ｎ個の電機子コイル体で構成されており、これらの３相の各相の電機子コイル体をそれぞれＵｂ、ＶｂおよびＷｂとし、
前記複数の電機子コイル体における残りの６ｍ・ｎ個の電機子コイル体は、６ｍ・ｎ個の前記ティースのそれぞれに前記第２の電機子巻線のみが巻回されて３相の各相がそれぞれ２ｍ・ｎ個の電機子コイル体で構成されており、これらの３相の各相の電機子コイル体をそれぞれＵｃ、ＶｃおよびＷｃとすると、
Ｕａ、Ｖａ、Ｗａ、Ｕｂ、Ｖｂ、Ｗｂ、Ｕｃ、ＶｃおよびＷｃのそれぞれは、前記回転子の軸心を中心に２ｎ回回転対称に配置されており、
Ｕａ、ＶａおよびＷａのそれぞれの電気角位相は、前記回転対称の最小単位における同じ相の（２ｍ＋ｋ）個の前記電機子コイル体の内、小さい方から（ｍ＋１）以上番目および（ｍ＋ｋ）以下番目の大きさの値である回転電機。
【請求項２】
ｍ＝１およびｋ＝１であり、
Ｕａ、ＶａおよびＷａのそれぞれの電気角位相は、前記回転対称の最小単位における同じ相の３個の前記電機子コイル体の内、小さい方から２番目の大きさの値である請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
前記第２のインバータから前記第２の電機子巻線に供給される電流の位相は、前記第１のインバータから前記第１の電機子巻線に供給される電流の位相に対して電流位相差θ進んでおり、
Ｕｂ、ＶｂおよびＷｂは、それぞれ前記回転対称の最小単位の同じ相において電気角位相が最も進んだ前記電機子コイル体であり、
Ｕｃ、ＶｃおよびＷｃは、それぞれ前記回転対称の最小単位の同じ相において電気角位相が最も遅れた前記電機子コイル体である請求項２に記載の回転電機。
【請求項４】
前記回転子は、（１８±４）・ｎ個(ｎは１以上の整数)の界磁極を具備する請求項３に記載の回転電機。
【請求項５】
前記回転子は、（１８±２）・ｎ個(ｎは１以上の整数)の界磁極を具備する請求項３に記載の回転電機。
【請求項６】
Ｕａ、Ｖａ、Ｗａ、Ｕｂ、Ｖｂ、Ｗｂ、Ｕｃ、ＶｃおよびＷｃの巻回数は全て等しく、
前記電流位相差θは、
０°＜θ≦５３°
の関係を満たす請求項４または請求項５に記載の回転電機。
【請求項７】
前記電流位相差θは、
１３°≦θ≦４１°
の関係を満たす請求項６に記載の回転電機。
【請求項８】
Ｕａ、Ｖａ、Ｗａ、Ｕｂ、Ｖｂ、Ｗｂ、Ｕｃ、ＶｃおよびＷｃの巻回数は全て等しく、
前記電流位相差θは、
２２°≦θ≦６０°
の関係を満たす請求項４に記載の回転電機。
【請求項９】
前記電流位相差θは、
２４°≦θ≦６０°
の関係を満たす請求項８に記載の回転電機。
【請求項１０】
Ｕａ、ＶａおよびＷａの巻回数をそれぞれＮｔ１とし、
Ｕｂ、Ｖｂ、Ｗｂ、Ｕｃ、ＶｃおよびＷｃの巻回数をそれぞれＮｔ
２とした場合、
Ｎｔ１＜Ｎｔ２
の関係にある請求項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】
Ｕａ、ＶａおよびＷａの巻回数をそれぞれＮｔ１とし、
Ｕｂ、Ｖｂ、Ｗｂ、Ｕｃ、ＶｃおよびＷｃの巻回数をそれぞれＮｔ
２とし、
巻回数比率を
ｔ＝Ｎｔ１／Ｎｔ２（ただしｔ＜１）
とし、
θａ＝−２０ｔ＋７３
とした場合、
前記電流位相差θは、
０°＜θ≦θａ°
の関係を満たす請求項４または請求項５に記載の回転電機。
【請求項１２】
Ｕｂ、Ｖｂ、Ｗｂ、Ｕｃ、ＶｃおよびＷｃのいずれか１つが巻回されるそれぞれの前記ティースの周方向の幅が、Ｕａ、ＶａおよびＷａのいずれか１つが巻回される全ての前記ティースの周方向の幅よりも大きい請求項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】
Ｕｂ、Ｖｂ、Ｗｂ、Ｕｃ、ＶｃおよびＷｃの線径は、それぞれＵａ、ＶａおよびＷａの全ての線径よりも大きい請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項１４】
前記回転子は、前記回転子鉄心に埋め込まれた複数の永久磁石で形成される界磁極を具備する請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項１５】
請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載の回転電機を搭載した電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回転電機および当該回転電機を用いた電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電動パワーステアリング装置などに用いられる回転電機では、トルクの脈動であるトルクリップルの抑制が求められる。そこで、２つの３相の電機子巻線が、固定子鉄心に形成された複数のティースに集中巻で巻回され、２つのインバータから電流位相差が設けられた電流が、それぞれ異なる３相の電機子巻線に供給されて回転駆動される回転電機が知られている。
また、この回転電機については、１８ｎ個(ｎは１以上の整数)のティースを有する固定子および（１８ｎ±４ｎ）個の界磁極を有する回転子を備えているもの（例えば、特許文献１および特許文献２参照）および隣接関係にある一対のティースの少なくとも一方のティースに２つ以上の電機子巻線が巻回され、これらの電機子巻線が、それぞれ異なるインバータに接続されるものがある（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１３／０５４４３９号
【特許文献２】国際公開第２０１３／０８０３７４号
【特許文献３】特開２０１３−８５３８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１および特許文献２における回転電機では、２つのインバータの電流位相差を２０°〜４０°とすることにより、トルクリップルを低減している。
しかしながら、特許文献１および特許文献２の構成を、６（２ｍ+ｋ）・ｎ個（ｋ、ｎおよびｍは１以上の整数）のティースを有する固定子を備えた回転電機に適用した場合、各電機子巻線の各相は、（２ｍ＋ｋ）個のティースを最小単位として周期的に配置された構成になる。このため、２つのインバータから電流位相差を有する電流が、それぞれ異なる電機子巻線に供給された場合、ティースに巻回された電機子巻線によって回転子と固定子との間の空隙に作られる電磁場が、空間的にアンバランスとなる。そして、回転電機の回転子の所望の制御上の周方向位置に対して、回転子と固定子との間の空隙に電磁場成分のずれが生じる。前記制御上の周方向位置に対して電磁場成分のずれが生じると、回転電機の固定子鉄心に生じる電磁加振力が増加し、振動および騒音が増加するという課題があった。【０００５】
また、特許文献３の構成では、２つの電機子巻線の巻数比に応じて、２つのインバータからそれぞれ異なる電機子巻線に供給される電流の電流位相差のばらつきの影響を抑えることにより、回転電機のトルクリップルの増大を抑制している。
しかしながら、特許文献１および特許文献２の構成を、６（２ｍ+ｋ）・ｎ個（ｋ、ｎおよびｍは１以上の整数）のティースを有する固定子を備えた回転電機に適用した場合、各電機子巻線の各相が、（２ｍ＋ｋ）個のティースを最小単位として周期的に配置され、隣接関係にある一対のティースの少なくとも一方のティースに２つ以上の電機子巻線が巻回された構成になる。このため、２つのインバータから電流位相差を有する電流が、それぞれ異なる電機子巻線に供給された場合、ティースに巻回された電機子巻線によって回転子と固定子との間の空隙に作られる電磁場が、空間的にアンバランスとなる。そして、特許文献１および特許文献２と同様に、前記制御上の周方向位置に対して電磁場成分のずれが生じるため、回転電機の電磁加振力が増加し、振動および騒音が増加するという課題があった。【０００６】
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、６（２ｍ+ｋ）・ｎ個のティースを有する固定子を備えた回転電機において、回転電機の２つの電機子巻線に供給される電流に電流位相差が生じた場合でも、電機子巻線によって回転子と固定子との間の空隙に作られる電磁場を空間的にバランスさせて、回転電機の振動および騒音の増加を抑制できる回転電機を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る回転電機は、６（２ｍ+ｋ）・ｎ個（ｋ、ｎおよびｍは１以上の整数）のティースを有する固定子鉄心および複数のティースにそれぞれ第１の電機子巻線および第２の電機子巻線の少なくとも一方が巻回された複数の電機子コイル体を具備する固定子とを備え、第１の電機子巻線は、第１のインバータから３相の電流を供給され、第２の電機子巻線は、第２のインバータから３相の電流を供給され、複数の電機子コイル体は、それぞれ３相のいずれかの相の電機子コイル体であり、複数の電機子コイル体における６ｋ・ｎ個の電機子コイル体は、６ｋ・ｎ個のティースのそれぞれに第１の電機子巻線および第２の電機子巻線がともに巻回されて３相の各相がそれぞれ２ｋ・ｎ個の電機子コイル体で構成されており、これらの３相の各相の電機子コイル体をそれぞれＵａ、ＶａおよびＷａとし、複数の電機子コイル体における他の６ｍ・ｎ個の電機子コイル体は、６ｍ・ｎ個のティースのそれぞれに第１の電機子巻線のみが巻回されて３相の各相がそれぞれ２ｍ・ｎ個の電機子コイル体で構成されており、これらの３相の各相の電機子コイル体をそれぞれＵｂ、ＶｂおよびＷｂとし、複数の電機子コイル体における残りの６ｍ・ｎ個の電機子コイル体は、６ｍ・ｎ個のティースのそれぞれに第２の電機子巻線のみが巻回されて３相の各相がそれぞれ２ｍ・ｎ個の電機子コイル体で構成されており、これらの３相の各相の電機子コイル体をそれぞれＵｃ、ＶｃおよびＷｃとすると、Ｕａ、Ｖａ、Ｗａ、Ｕｂ、Ｖｂ、Ｗｂ、Ｕｃ、ＶｃおよびＷｃのそれぞれは、回転子の軸心を中心に２ｎ回回転対称に配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
上記のように構成された回転電機は、回転電機の２つの電機子巻線に供給される電流に電流位相差が生じた場合でも、電機子巻線によって回転子と固定子との間の空隙に作られる電磁場が空間的にバランスし、回転電機のトルクリップルおよび電磁加振力の増加を抑制できる。よって、回転電機の振動および騒音の増加を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１に係る電動駆動装置の側断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る回転電機の断面図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る回転電機のＹ結線の図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る回転電機のΔ結線の図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る回転電機およびＥＣＵの回路図である。
【図６】（ａ）はこの発明の実施の形態１に係る回転電機のＶ相の電機子コイルが巻回されたＴ１番、Ｔ５番およびＴ６番のティースのベクトル図、（ｂ）はこの発明の実施の形態１に係る回転電機のＶ相の電機子コイルが巻回されたＴ１０番、Ｔ１４番およびＴ１５番のティースのベクトル図である。
【図７】この発明の実施の形態１に係る回転電機の電機子巻線に流れるＶ相の電流のベクトル図である。
【図８】従来の回転電機の断面図である。
【図９】従来の回転電機のＹ結線の図である。
【図１０】従来の回転電機のΔ結線の図である。
【図１１】（ａ）従来の回転電機の電流位相差が０°の場合において、Ｔ１番、Ｔ５番およびＴ６番のティースに巻回されたＶ相の電機子コイルに発生する電磁場のベクトル図、（ｂ）Ｔ１０番、Ｔ１４番およびＴ１５番のティースに巻回されたＶ相の電機子コイルに発生する電磁場のベクトル図である。
【図１２】（ａ）従来の回転電機の電流位相差θ（θ＞０°）を有する場合において、Ｔ１番、Ｔ５番およびＴ６番のティースに巻回されたＶ相の電機子コイルに発生する電磁場のベクトル図、（ｂ）Ｔ１０番、Ｔ１４番およびＴ１５番のティースに巻回されたＶ相の電機子コイルに発生する電磁場のベクトル図である。
【図１３】従来の回転電機の断面図である。
【図１４】（ａ）従来の回転電機の電流位相差θが０°の場合において、Ｔ１番、Ｔ５番およびＴ６番のティースに巻回されたＶ相の電機子コイルに発生する電磁場のベクトル図、（ｂ）Ｔ１０番、Ｔ１４番およびＴ１５番のティースに巻回されたＶ相の電機子コイルに発生する電磁場のベクトル図である。
【図１５】（ａ）従来の回転電機の電流位相差θを有する場合において、Ｔ１番、Ｔ５番およびＴ６番のティースに巻回されたＶ相の電機子コイルに発生する電磁場のベクトル図、（ｂ）Ｔ１０番、Ｔ１４番およびＴ１５番のティースに巻回されたＶ相の電機子コイルに発生する電磁場のベクトル図である。
【図１６】（ａ）この発明の実施の形態１に係る回転電機の電流位相差θが０°の場合において、Ｔ１番、Ｔ５番およびＴ６番のティースに巻回されたＶ相の電機子コイルに発生する電磁場のベクトル図、（ｂ）Ｔ１０番、Ｔ１４番およびＴ１５番のティースに巻回されたＶ相の電機子コイルに発生する電磁場のベクトル図である。
【図１７】（ａ）この発明の実施の形態１に係る回転電機の電流位相差θを有する場合において、Ｔ１番、Ｔ５番およびＴ６番のティースに巻回されたＶ相の電機子コイルに発生する電磁場のベクトル図、（ｂ）Ｔ１０番、Ｔ１４番およびＴ１５番のティースに巻回されたＶ相の電機子コイルに発生する電磁場のベクトル図である。
【図１８】この発明の実施の形態１に係る回転電機の電流位相差θとトルク比との関係を示す図である。
【図１９】この発明の実施の形態１に係る回転電機の電流位相差θとトルクリップル比との関係を示す図である。
【図２０】この発明の実施の形態１に係る回転電機の電流位相差θと電磁加振力比との関係を示す図である。
【図２１】この発明の実施の形態２に係る回転電機の断面図である。
【図２２】この発明の実施の形態２に係る回転電機の別の構成を示す断面図である。
【図２３】この発明の実施の形態３に係る回転電機の断面図である。
【図２４】（ａ）はこの発明の実施の形態３に係る回転電機のＶ相の電機子コイルが巻回されたＴ１番、Ｔ２番およびＴ９番のティースのベクトル図、（ｂ）はこの発明の実施の形態３に係る回転電機のＶ相の電機子コイルが巻回されたＴ１０番、Ｔ１１番およびＴ１８番のティースのベクトル図である。
【図２５】従来の回転電機の断面図である。
【図２６】（ａ）従来の回転電機の電流位相差が０°の場合において、Ｔ１番、Ｔ２番およびＴ９番のティースに巻回されたＶ相の電機子コイルに発生する電磁場のベクトル図、（ｂ）Ｔ１０番、Ｔ１１番およびＴ１８番のティースに巻回されたＶ相の電機子コイルに発生する電磁場のベクトル図である。
【図２７】（ａ）従来の回転電機の電流位相差θを有する場合において、Ｔ１番、Ｔ２番およびＴ９番のティースに巻回されたＶ相の電機子コイルに発生する電磁場のベクトル図、（ｂ）Ｔ１０番、Ｔ１１番およびＴ１８番のティースに巻回されたＶ相の電機子コイルに発生する電磁場のベクトル図である。
【図２８】（ａ）この発明の実施の形態３に係る回転電機の電流位相差θが０°の場合において、Ｔ１番、Ｔ２番およびＴ９番のティースに巻回されたＶ相の電機子コイルに発生する電磁場のベクトル図、（ｂ）Ｔ１０番、Ｔ１１番およびＴ１８番のティースに巻回されたＶ相の電機子コイルに発生する電磁場のベクトル図である。
【図２９】（ａ）この発明の実施の形態３に係る回転電機の電流位相差θを有する場合において、Ｔ１番、Ｔ２番およびＴ９番のティースに巻回されたＶ相の電機子コイルに発生する電磁場のベクトル図、（ｂ）Ｔ１０番、Ｔ１１番およびＴ１８番のティースに巻回されたＶ相の電機子コイルに発生する電磁場のベクトル図である。
【図３０】この発明の実施の形態４に係る回転電機の断面図である。
【図３１】この発明の実施の形態５に係る回転電機の断面図である。
【図３２】この発明の実施の形態５に係る回転電機の電流位相差θとトルク比との関係を示す図である。
【図３３】この発明の実施の形態５に係る回転電機の巻回数比率と、電流位相差０°の場合によりもトルクが向上する電流位相差θａおよびトルクが最大となる電流位相差θｂとの関係を示す図である。
【図３４】この発明の実施の形態６に係る回転電機の断面図である。
【図３５】この発明の実施の形態８に係る回転電機の断面図である。
【図３６】この発明の実施の形態８に係る回転電機の別の構成を示す断面図である。
【図３７】この発明の実施の形態９に係る電動パワーステアリング装置の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、この発明の各実施の形態の回転電機について、自動車に用いられる回転電機を一例として説明するが、この発明に係る回転電機は、自動車の用途に限らず、他の用途に用いられるものであってもよい。
実施の形態１．
図１は、この発明を実施するための実施の形態１に係る回転電機１０１とＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１１１とが一体となった電動駆動装置１００の側断面図である。なお、側断面図とは、回転電機１０１の軸心を含む平面における断面図である。
この実施の形態１の回転電機１０１は、円筒形状のフレーム１と、このフレーム１の片側端面にボルト２に固定されたハウジング３と、フレーム１の内壁面に固定された固定子４と、この固定子４の内側に設けられた回転子５と、を備えている。
【００１１】
固定子４は、薄板状の電磁鋼板等の磁性体を積層した固定子鉄心６と、この固定子鉄心６に収められた複数の電機子コイル体１８と、を有している。
回転子５は、ハウジング３に嵌着された第１の軸受９およびフレーム１に嵌着された第２の軸受１０により両端部が回転自在に支持されたシャフト１１と、このシャフト１１の外周面に固定された回転子鉄心１２と、この回転子鉄心１２の外周面に周方向に等分間隔に配置された永久磁石１３と、を有している。
【００１２】
ＥＣＵ１１１は、フレーム１の壁部５０により回転電機１０１と区画されている。フレーム１のハウジング３と反対側の開口部はヒートシンク５１で閉じられている。このヒートシンク５１の片面は、有底円筒形状のケース５２で覆われている。ヒートシンク５１のシャフト１１側の面には、凹部５３が形成されている。この凹部５３は、磁気センサ５４を搭載した基板５５で覆われている。磁気センサ５４は、シャフト１１の一端部に固定されたプーリ５７と反対側の他端部に固定されたセンサ用永久磁石５６に対向している。
【００１３】
ヒートシンク５１のシャフト１１と反対側の面には、スイッチング素子５８が搭載されている。基板５５は、支持部５９および接続部材６０を介して制御基板６１と電気的に接続されている。ケース５２には、トルクセンサからの情報を受け取る第１のコネクタ６２、車速などの自動車の情報を受け取る第２のコネクタ６３および電力供給用の電源コネクタ６４が設けられている。
【００１４】
図２は、本実施の形態に係る回転電機の断面図である。なお、断面図とは、回転電機１０１の軸心に直交する平面における断面図である。
【００１５】
回転子鉄心１２の外周側には、１４個の永久磁石１３が周方向に等間隔に接着固定されて、１４個の界磁極が構成されている。なお、永久磁石１３の外側に永久磁石１３の保護と飛散防止用に、ステンレスやアルミニウム等の非磁性材料を円筒状にしたカバーで覆われたものもある。
【００１６】
固定子鉄心６は、円環状のコアバック１４と、コアバック１４から径方向の内側（磁気的空隙長の方向）に延び周方向に等間隔に形成された１８個のティース１５とを有している。そして、１８個のスロット７が隣り合うティース１５の間に形成されている。ティース１５には、便宜的に、周方向の配列順で反時計回りに、符号Ｔ１〜Ｔ１８を割り振っている。そして、ティース１５には、それぞれ電機子コイル８が少なくとも１個以上巻回されている。
【００１７】
電機子コイル８は、３相の各相をそれぞれ表すＵ相、Ｖ相およびＷ相に属する電機子コイル８に分類される。Ｕ相は、−Ｕ１１、＋Ｕ１２、＋Ｕ１３、−Ｕ１４、−Ｕ２１、−Ｕ２２、＋Ｕ２３、＋Ｕ２４の８個の電機子コイル８から構成され、Ｖ相は、−Ｖ１１、＋Ｖ１２、＋Ｖ１３、−Ｖ１４、−Ｖ２１、−Ｖ２２、＋Ｖ２３、＋Ｖ２４の８個の電機子コイル８から構成され、Ｗ相は、−Ｗ１１、＋Ｗ１２、＋Ｗ１３、−Ｗ１４、−Ｗ２１、−Ｗ２２、＋Ｗ２３、＋Ｗ２４の８個の電機子コイル８から構成されている。
また、２４個の電機子コイル８は、図２に示されるように、Ｔ１〜Ｔ１８番のティース１５のそれぞれに対応して、−Ｖ１１／−Ｖ２１、−Ｗ１４、＋Ｗ２４、＋Ｕ１３／＋Ｕ２３、＋Ｖ１２、−Ｖ２２、−Ｗ１１／−Ｗ２１、−Ｕ１４、＋Ｕ２４、＋Ｖ１３／＋Ｖ２３、＋Ｗ１２、−Ｗ２２、−Ｕ１１／−Ｕ２１、−Ｖ１４、＋Ｖ２４、＋Ｗ１３／＋Ｗ２３、＋Ｕ１２、−Ｕ２２の順に並んでいる。ただし、「＋」および「−」は、電機子コイル８の互いに異なる巻極性を表し、電機子コイル８に同一方向の電流が流れた場合、電機子コイル８に発生する電磁場方向が、径方向に互いに反対となることを意味する。また、「／」は同じティース１５の異なる径方向位置に２個の電機子コイル８が巻回されていることを示している。Ｔ１番、Ｔ４番、Ｔ７番、Ｔ１０番、Ｔ１３番、Ｔ１６番のティース１５それぞれには、同じ巻回数の２個の電機子コイル８が巻回されており、他のティース１５には１個の電機子コイル８が巻回されている。なお、Ｔ１番、Ｔ４番、Ｔ７番、Ｔ１０番、Ｔ１３番、Ｔ１６番のそれぞれの同じティース１５に巻回される２個の電機子コイル８の径方向位置は、図２に限らず、互いに入れ替わっても良い。
【００１８】
図３は、本実施の形態に係る回転電機のＹ結線の図である。図４は、本実施の形態に係る回転電機のΔ結線の図である。なお、図３および図４において、電機子コイル８の巻極性の表示を省略している。
２４個の電機子コイル８は、図３または図４に示されるように、それぞれ３相の各相において、固定子鉄心６の外部で結線されて、第１の電機子巻線１６および第２の電機子巻線１７が構成されている。
図３および図４において、第１の電機子巻線１６では、Ｕ相のＵ１１、Ｕ１２、Ｕ１３およびＵ１４の４個の電機子コイル８が順に直列に接続され、Ｖ相のＶ１１、Ｖ１２、Ｖ１３およびＶ１４の４個の電機子コイル８が順に直列に接続され、Ｗ相のＷ１１、Ｗ１２、Ｗ１３およびＷ１４の４個の電機子コイル８が順に直列に接続されている。
また、第２の電機子巻線１７では、Ｕ相のＵ２１、Ｕ２２、Ｕ２３およびＵ２４の４個の電機子コイル８が順に直列に接続され、Ｖ相のＶ２１、Ｖ２２、Ｖ２３およびＶ２４の４個の電機子コイル８が順に直列に接続され、Ｗ相のＷ２１、Ｗ２２、Ｗ２３およびＷ２４の４個の電機子コイル８が順に直列に接続されている。
【００１９】
図３においては、第１の電機子巻線１６では、Ｕ１１、Ｖ１１およびＷ１１の一端におけるＵ１＋、Ｖ１＋およびＷ１＋が、それぞれ端子Ａ１、端子Ｂ１および端子Ｃ１とされ、Ｕ１４、Ｖ１４およびＷ１４の他端におけるＵ１−、Ｖ１−およびＷ１−が、すべて接続されて中性点Ｎ１を構成し、３相の各相の電機子コイル８がＹ結線で結線されている。
また、第２の電機子巻線１７では、Ｕ２１、Ｖ２１およびＷ２１の一端におけるＵ２＋、Ｖ２＋およびＷ２＋が、それぞれ端子Ａ２、端子Ｂ２および端子Ｃ２とされ、Ｕ２４、Ｖ２４およびＷ２４の他端におけるＵ２−、Ｖ２−およびＷ２−が、すべて接続されて中性点Ｎ２を構成し、３相の各相の電機子コイル８がＹ結線で結線されている。
【００２０】
図４においては、第１の電機子巻線１６では、Ｕ１１の一端におけるＵ１＋およびＷ１４の他端におけるＷ１−が接続されて端子Ａ１とされ、Ｖ１１の一端におけるＶ１＋およびＵ１４の他端におけるＵ１−が接続されて端子Ｂ１とされ、Ｗ１１の一端におけるＷ１＋およびＶ１４の他端におけるＶ１−が接続されて端子Ｃ１とされ、３相の各相の電機子コイル８がΔ結線で結線されている。
また、第２の電機子巻線１７では、Ｕ２１の一端におけるＵ２＋およびＷ２４の他端におけるＷ２−が接続されて端子Ａ２とされ、Ｖ２１の一端におけるＶ２＋およびＵ２４の他端におけるＵ２−が接続されて端子Ｂ２とされ、Ｗ２１の一端におけるＷ２＋およびＶ２４の他端におけるＶ２−が接続されて端子Ｃ２とされ、３相の各相の電機子コイル８がΔ結線で結線されている。
【００２１】
ここで、図２に示されるように、複数の電機子コイル体１８における６個の電機子コイル体１８は、２個の電機子コイル８が巻回されているＴ１番、Ｔ４番、Ｔ７番、Ｔ１０番、Ｔ１３番およびＴ１６番の６個のティース１５のそれぞれに、第１の電機子巻線１６に属する電機子コイル８と、第２の電機子巻線１７に属する電機子コイル８とがともに巻回されて、３相の各相がそれぞれ２個の電機子コイル体１８で構成されている。これらのＵ相の電機子コイル体１８、Ｖ相の電機子コイル体１８およびＷ相の電機子コイル体１８を、それぞれＵａ、ＶａおよびＷａとしている。
そして、複数の電機子コイル体１８における他の６個の電機子コイル体１８は、１個の電機子コイル８が巻回されているＴ２番、Ｔ５番、Ｔ８番、Ｔ１１番、Ｔ１４番およびＴ１７番の６個の他の一部のティース１５のそれぞれに、第１の電機子巻線１６に属する電機子コイル８のみが巻回されて、３相の各相がそれぞれ２個の電機子コイル体１８で構成されている。これらのＵ相の電機子コイル体１８、Ｖ相の電機子コイル体１８およびＷ相の電機子コイル体１８を、それぞれＵｂ、ＶｂおよびＷｂとしている。
また、複数の電機子コイル体１８における残りの６個の電機子コイル体１８は、１個の電機子コイル８が巻回されているＴ３番、Ｔ６番、Ｔ９番、Ｔ１２番、Ｔ１５番およびＴ１８番の６個の残りのティース１５のそれぞれに、第２の電機子巻線１７に属する電機子コイル８のみが巻回されて、３相の各相がそれぞれ２個電機子コイル体１８で構成されている。これらのＵ相の電機子コイル体１８、Ｖ相の電機子コイル体１８およびＷ相の電機子コイル体１８を、それぞれＵｃ、ＶｃおよびＷｃとしている。
【００２２】
そして、Ｕａ、Ｖａ、Ｗａ、Ｕｂ、Ｖｂ、Ｗｂ、Ｕｃ、ＶｃおよびＷｃのそれぞれは、回転子５の軸心を中心に２回回転対称に配置されている。ここで、「２回回転対称に配置」とは、電機子コイル体１８を回転子５の軸心を中心に機械角で１８０°（＝３６０°／２）回転させても、同じ符号のティース１５に巻回される電機子コイル体１８は、回転前後で同じになることを意味する。
また、１８個の電機子コイル体１８において、機械角で１８０°（＝３６０°／２）の範囲にある連続する９個の電機子コイル体１８を回転対称の最小単位とすると、回転対称の最小単位が２回周期的に配置されていることになる。
【００２３】
また、ティース１５にそれぞれ巻回される電機子コイル体１８の巻回数は、すべて等しくなっている。そのため、Ｔ１番、Ｔ４番、Ｔ７番、Ｔ１０番、Ｔ１３番およびＴ１６番のティース１５それぞれに巻回されている２個の電機子コイル８の巻回数の合計、すなわち１個の電機子コイル体１８の巻回数はすべて同じであり、他のティースそれぞれに巻回されている１個の電機子コイル８、すなわち１個の電機子コイル体１８の巻回数はすべて同じである。
【００２４】
図５は実施の形態１における回転電機およびＥＣＵの回路図である。図５では、回転電機１０１については、第１の電機子巻線１６および第２の電機子巻線１７のみを示している。
なお、図５では第１の電機子巻線１６および第２の電機子巻線１７は、それぞれＹ結線となっているが、図４に示すようにΔ結線となっていてもよい。
【００２５】
ＥＣＵ１１１も簡単のため詳細は省略し、第１のインバータ６５及び第２のインバータ６６のパワー回路部のみを示す。
ＥＣＵ１１１は、第１のインバータ６５および第２のインバータ６６を備えている。回転電機１０１の第１の電機子巻線１６に、ＥＣＵ１１１の第１のインバータ６５が接続され、第２の電機子巻線１７に、ＥＣＵ１１１の第２のインバータ６６が接続されている。第１の電機子巻線１６は、第１のインバータ６５から３相の電流を供給され、第２の電機子巻線１７は、第２のインバータ６６から３相の電流を供給される。
ＥＣＵ１１１には、バッテリ等の電源７２から直流電力が供給されている。電源７２には、ノイズ除去用コイル７３を介して、第１の電源リレー７０および第２の電源リレー７１が接続されている。
なお、図５では、電源７２がＥＣＵ１１１の内部にあるかのように描かれているが、実際はバッテリ等の外部の電源７２から図１における電源コネクタ６４を介して、電力が供給される。
第１の電源リレー７０，第２の電源リレー７１は、それぞれ２個のＭＯＳ-ＦＥＴで構成され、故障時などは電源リレーを開放して、過大な電流が流れないようにする。
なお、図５では、第１の電源リレー７０、第２の電源リレー７１は、電源７２、ノイズ除去用コイル７３、電源リレー７０，７１の順序で接続されているが、ノイズ除去用コイル７３よりも電源７２に近い位置に設けられてもよい。
第１のコンデンサ７８、第２のコンデンサ７９は、平滑コンデンサである。図５ではそれぞれ１個のコンデンサ７８，７９で構成されているが、複数のコンデンサを並列に接続されたものでもよい。
【００２６】
第１のインバータ６５、第２のインバータ６６は、それぞれ６個のＭＯＳ-ＦＥＴを用いたブリッジで構成され、第１のインバータ６５では、ＭＯＳ-ＦＥＴ７４ａ、ＭＯＳ-ＦＥＴ７４ｂが直列接続され、ＭＯＳ-ＦＥＴ７４ｃ、ＭＯＳ-ＦＥＴ７４ｄが直列接続され、ＭＯＳ-ＦＥＴ７４ｅ、ＭＯＳ-ＦＥＴ７４ｆが直列接続されて、さらにこの３組のＭＯＳ-ＦＥＴが並列に接続されている。
さらに、下側の３つのＭＯＳ-ＦＥＴ７４ｂ、ＭＯＳ-ＦＥＴ７４ｄ、ＭＯＳ-ＦＥＴ７４ｆのＧＮＤ（グランド）側にはそれぞれシャント抵抗７５が１つずつ接続されている。これらシャント抵抗７５は、電流値の検出に用いられる。
なお、シャント抵抗７５は、３個の例を示したが、２個のシャント抵抗であってもよいし、１個のシャント抵抗であっても電流検出は可能であり、そのような構成であってもよい。
【００２７】
回転電機１０１側への電流の供給は、ＭＯＳ-ＦＥＴ７４ａとＭＯＳ-ＦＥＴ７４ｂとの間からバスバー等を通じて回転電機１０１の端子Ａ１へ、ＭＯＳ-ＦＥＴ７４ｃとＭＯＳ-ＦＥＴ７４ｄとの間からバスバー等を通じて回転電機１０１の端子Ｂ１へ、ＭＯＳ-ＦＥＴ７４ｅとＭＯＳ-ＦＥＴ７４ｆとの間からバスバー等を通じて回転電機１０１の端子Ｃ１へそれぞれ供給される。
【００２８】
第２のインバータ６６も第１のインバータ６５と同様の構成となっており、第２のインバータ６６では、ＭＯＳ-ＦＥＴ７６ａ、ＭＯＳ-ＦＥＴ７６ｂが直列接続され、ＭＯＳ-ＦＥＴ７６ｃ、ＭＯＳ-ＦＥＴ７６ｄが直列接続され、ＭＯＳ-ＦＥＴ７６ｅ、ＭＯＳ-ＦＥＴ７６ｆが直列接続されて、さらにこの３組のＭＯＳ-ＦＥＴが並列に接続されている。
さらに、下側の３つのＭＯＳ-ＦＥＴ７６ｂ、ＭＯＳ-ＦＥＴ７６ｄ、ＭＯＳ-ＦＥＴ７６ｆのＧＮＤ（グランド）側にはそれぞれシャント抵抗７７が１つずつ接続されている。これらシャント抵抗７７は、電流値の検出に用いられる。
なお、シャント抵抗７７は、３個の例を示したが、２個のシャントであってもよいし、１個のシャントであっても電流検出は可能であるため、そのような構成であってもよい。
【００２９】
回転電機１０１側への電流の供給は、ＭＯＳ-ＦＥＴ７６ａとＭＯＳ-ＦＥＴ７６ｂとの間からバスバー等を通じて回転電機１０１の端子Ａ２へ、ＭＯＳ-ＦＥＴ７６ｃとＭＯＳ-ＦＥＴ７６ｄとの間からバスバー等を通じて回転電機１０１の端子Ｂ２へ、ＭＯＳ-ＦＥＴ７６ｅとＭＯＳ-ＦＥＴ７６ｆとの間からバスバー等を通じて回転電機１０１の端子Ｃ２へそれぞれ供給される。
２台のインバータ６５，６６において、回転電機１０１に備えられた回転角度センサ（図示しない）によって検出した回転角度に応じて制御回路（図示しない）が、各ＭＯＳ-ＦＥＴに信号を送る。当該信号を受けた各ＭＯＳ-ＦＥＴがスイッチングされることによって、各ＭＯＳ-ＦＥＴから第１の電機子巻線１６および第２の電機子巻線１７に所望の３相電流が供給される。
なお、回転角度センサはレゾルバやＧＭＲセンサやＭＲセンサ等が用いられる。
【００３０】
このような構成の回転電機１０１とすると以下に示すような効果が得られる。 
まず、図５では、中性点Ｎ１およびＮ２は電気的に接続されていない構成例を示した。
このように２個の電機子巻線１６および１７の中性点Ｎ１およびＮ２を電気的に接続しない構成としておけば、回転電機１０１内部で短絡が生じても電気的に独立した回路であれば、正常なインバータ６５および６６と電機子巻線１６および１７との回路でトルクを発生できるので短絡時の影響を低減できるという効果が得られる。
【００３１】
また、図５では、第１のインバータ６５と第１の電機子巻線１６との間、および第２のインバータ６６と第２の電機子巻線１７との間にモータリレーのない例を示したが、ＭＯＳ-ＦＥＴで構成されたモータリレーを設けてもよい、故障時にはモータリレーを開放することでブレーキトルクを小さくするなどの対策を講じることができる。
【００３２】
図６（ａ）は、本実施の形態に係る回転電機のＶ相の電機子コイルが巻回されたＴ１番、Ｔ５番およびＴ６番のティースのベクトル図である。図６（ｂ）は、本実施の形態に係る回転電機のＶ相の電機子コイルが巻回されたＴ１０番、Ｔ１４番およびＴ１５番のティースのベクトル図である。図６（ａ）および図６（ｂ）は、Ｔ１番、Ｔ５番およびＴ６番のティース１５と、Ｔ１０番、Ｔ１４番およびＴ１５番のティース１５との２つ、すなわちティース１５を周方向に機械角１８０°ずつに分けて示している。ここで、Ｖ相の電機子コイル８が巻回されたティース１５のそれぞれの電気角位相は、電機子コイル８の巻極性が「＋」の場合、「−」の巻極性の電機子コイル８に対して電気角で１８０°ずらされている。
【００３３】
Ｔ１番およびＴ１０番、Ｔ５番およびＴ１４番並びにＴ６番およびＴ１５番のティース１５の位相は、それぞれ機械角で１８０°異なるが、電機子コイル８の巻極性を考慮した場合、これらのティース１５の位相は、それぞれ電気角で同じとなる。また、Ｔ１番およびＴ５番、Ｔ１番およびＴ６番、Ｔ１０番およびＴ１４番並びにＴ１０番およびＴ１５番のティース１５の位相は、それぞれ電気角で２０°異なる。
また、図６（ａ）および図６（ｂ）において、Ｔ１番およびＴ１０番のティースに巻回された電機子コイル体１８のＶａの電気角位相のそれぞれは、回転対称の最小単位における同じ相の３個の電機子コイル体１８であるＶａ，Ｖｂ，Ｖｃの内、小さい方から２番目の大きさの値である。
なお、図６（ａ）および図６（ｂ）ではＶ相について示したが、Ｗ相およびＵ相についても、それぞれの位相がＶ相と電気角で１２０°異なるだけで、各相内での関係は同様である。
【００３４】
以上より、本実施の形態の各相のティース１５の位相は、機械角１８０°で同じとなる。つまり、電機子コイル８のＵａ、Ｖａ、Ｗａ、Ｕｂ、Ｖｂ、Ｗｂ、Ｕｃ、ＶｃおよびＷｃのそれぞれは、回転子５の軸心を中心に２（＝３６０°／２）回回転対称に配置されている。
また、Ｕａ、ＶａおよびＷａの電気角位相のそれぞれは、回転対称の最小単位における同じ相の３個の電機子コイル体１８の内、小さい方から２番目の大きさの値である。
【００３５】
図７は、本実施の形態に係る回転電機の電機子巻線に流れるＶ相の電流のベクトル図である。第１の電機子巻線１６に供給されるＶ相の電流の位相は、０°を基準に−θ／２°（θ＞０°）であり、第２の電機子巻線１７に供給されるＶ相の電流の位相は、０°を基準に+θ／２°である。すなわち、第２のインバータ６６から第２の電機子巻線１７に供給される電流の位相は、第１のインバータ６５から第１の電機子巻線１６に供給される電流の位相に対して、電流位相差θ進んでいる。
また、Ｔ５番およびＴ１４番のティースに巻回された電機子コイル体１８のＶｂは、それぞれ回転対称の最小単位の同じ相において電気角位相が最も進んだ電機子コイル体１８である。Ｔ６番およびＴ１５番のティースに巻回された電機子コイル体１８のＶｃは、それぞれ回転対称の単位の同じ相において電気角位相が最も遅れた電機子コイル体１８である。
なお、図７ではＶ相の電流について示したが、Ｗ相およびＵ相の電流についても、それぞれの位相がＶ相と電気角で１２０°異なるだけで、各相内での関係は同様である。
【００３６】
以上より、Ｕｂ，ＶｂおよびＷｂは、それぞれ回転対称の最小単位の同じ相において電気角位相が最も進んだ電機子コイル体１８である。また、Ｕｃ，ＶｃおよびＷｃは、それぞれ回転対称の単位の同じ相において電気角位相が最も遅れた電機子コイル体１８である。
【００３７】
本実施の形態の効果を説明するために、従来の回転電機の構成例をもとに課題を説明する。図８は、従来の回転電機の断面図である。
電機子コイル８０８は、３相の各相をそれぞれ表すＵ相、Ｖ相およびＷ相に属する電機子コイル８０８に分類される。Ｕ相は、−Ｕ１１、＋Ｕ１２、−Ｕ１３、＋Ｕ２１、−Ｕ２２、＋Ｕ２３の６個の電機子コイル８０８から構成され、Ｖ相は、−Ｖ１１、＋Ｖ１２、−Ｖ１３、＋Ｖ２１、−Ｖ２２、＋Ｖ２３の６個の電機子コイル８０８から構成され、Ｗ相は、−Ｗ１１、＋Ｗ１２、−Ｗ１３、＋Ｗ２１、−Ｗ２２、＋Ｗ２３の６個の電機子コイル８０８から構成されている。
また、１８個の電機子コイル８０８は、図８に示されるように、Ｔ１〜Ｔ１８番のティース１５のそれぞれに対応して、−Ｖ１１、−Ｗ２２、＋Ｗ２３、＋Ｕ２１、＋Ｖ１２、−Ｖ１３、−Ｗ１１、−Ｕ２２、＋Ｕ２３、＋Ｖ２１、＋Ｗ１２、−Ｗ１３、−Ｕ１１、−Ｖ２２、＋Ｖ２３、＋Ｗ２１、＋Ｕ１２、−Ｕ１３の順に並んでいる。ただし、「＋」および「−」は、電機子コイル８０８の互いに異なる巻極性を表している。
【００３８】
ここで、１８個の電機子コイル８０８は、図９または図１０に示されるように、それぞれ３相の各相において、固定子鉄心８０６の外部で結線されて、第１の電機子巻線８１６および第２の電機子巻線８１７が構成されている。
図９は、従来の回転電機のＹ結線の図である。図１０は、従来の回転電機のΔ結線の図である。なお、図９および図１０において、電機子コイル８０８の巻極性の表示を省略している。
図９および図１０において、第１の電機子巻線８１６では、Ｕ相のＵ１１、Ｕ１２およびＵ１３の３個の電機子コイル８０８が順に直列に接続され、Ｖ相のＶ１１、Ｖ１２およびＶ１３の３個の電機子コイル８０８が順に直列に接続され、Ｗ相のＷ１１、Ｗ１２およびＷ１３の３個の電機子コイル８０８が順に直列に接続されている。
また、第２の電機子巻線８１７では、Ｕ相のＵ２１、Ｕ２２およびＵ２３の３個の電機子コイル８０８が順に直列に接続され、Ｖ相のＶ２１、Ｖ２２およびＶ２３の３個の電機子コイル８０８が順に直列に接続され、Ｗ相のＷ２１、Ｗ２２およびＷ２３の３個の電機子コイル８０８が順に直列に接続されている。
【００３９】
図９においては、第１の電機子巻線８１６では、Ｕ１１、Ｖ１１およびＷ１１の一端におけるＵ１＋、Ｖ１＋およびＷ１＋が、それぞれ端子Ａ１、端子Ｂ１および端子Ｃ１とされ、Ｕ１３、Ｖ１３およびＷ１３の他端におけるＵ１−、Ｖ１−およびＷ１−が、すべて接続されて中性点Ｎ１を構成し、３相の各相の電機子コイル８０８がＹ結線で結線されている。
また、第２の電機子巻線８１７では、Ｕ２１、Ｖ２１およびＷ２１の一端におけるＵ２＋、Ｖ２＋およびＷ２＋が、それぞれ端子Ａ２、端子Ｂ２および端子Ｃ２とされ、Ｕ２３、Ｖ２３およびＷ２３の他端におけるＵ２−、Ｖ２−およびＷ２−が、すべて接続されて中性点Ｎ２を構成し、３相の各相の電機子コイル８０８がＹ結線で結線されている。
【００４０】
図１０においては、第１の電機子巻線８１６では、Ｕ１１の一端におけるＵ１＋およびＷ１３の他端におけるＷ１−が接続されて端子Ａ１とされ、Ｖ１１の一端におけるＶ１＋およびＵ１３の他端におけるＵ１−が接続されて端子Ｂ１とされ、Ｗ１１の一端におけるＷ１＋およびＶ１３の他端におけるＶ１−が接続されて端子Ｃ１とされ、３相の各相の電機子コイル８０８がΔ結線で結線されている。
また、第２の電機子巻線８１７では、Ｕ２１の一端におけるＵ２＋およびＷ２３の他端におけるＷ２−が接続されて端子Ａ２とされ、Ｖ２１の一端におけるＶ２＋およびＵ２３の他端におけるＵ２−が接続されて端子Ｂ２とされ、Ｗ２１の一端におけるＷ２＋およびＶ２３の他端におけるＶ２−が接続されて端子Ｃ２とされ、３相の各相の電機子コイル８０８がΔ結線で結線されている。
【００４１】
また、従来の回転電機９０１における電流のベクトルは、図７に示す電流位相ベクトルと同等である。
【００４２】
図１１（ａ）は、従来の回転電機の電流位相差が０°の場合において、Ｔ１番、Ｔ５番およびＴ６番のティースに巻回されたＶ相の電機子コイルに発生する電磁場のベクトル図である。図１１（ｂ）は、従来の回転電機のＴ１０番、Ｔ１４番およびＴ１５番のティースに巻回されたＶ相の電機子コイルに発生する電磁場のベクトル図である。
図１１（ａ）において、Ｔ１番、Ｔ５番およびＴ６番のティース８１５に巻回されたＶ相の電機子コイル８０８の＋Ｖ１２、−Ｖ１１および−Ｖ１３は、第１の電機子巻線８１６のＶ相の電機子コイル８０８のすべてを構成している。
図１１（ｂ）において、Ｔ１０番、Ｔ１４番およびＴ１５番のティース８１５に巻回されたＶ相の電機子コイル８０８の−Ｖ２２、＋Ｖ２１および＋Ｖ２３は、第２の電機子巻線８１７のＶ相の電機子コイル８０８のすべてを構成している。
また、図１１（ａ）および図１１（ｂ）により、第１の電機子巻線８１６および第２の電機子巻線８１７に供給される電流の電流位相差が０°のとき、Ｔ１番およびＴ１０番、Ｔ５番およびＴ１４番並びにＴ６番およびＴ１５番のティース８１５のＶ相の電機子コイル８０８に発生する電磁場ベクトルは、それぞれ等しいことがわかる。よって、Ｔ１番、Ｔ５番およびＴ６番のティース８１５のＶ相の電機子コイル８０８に発生する電磁場ベクトルの和と、Ｔ１０番、Ｔ１４番およびＴ１５番のティース８１５のＶ相の電機子コイル８０８に発生する電磁場ベクトルの和とが等しくなる。
【００４３】
図１２（ａ）は、従来の回転電機の電流位相差θを有する場合において、Ｔ１番、Ｔ５番およびＴ６番のティースに巻回されたＶ相の電機子コイルに発生する電磁場のベクトル図である。図１２（ｂ）は、従来の回転電機の電流位相差θを有する場合において、Ｔ１０番、Ｔ１４番およびＴ１５番のティースに巻回されたＶ相の電機子コイルに発生する電磁場のベクトル図である。
図１２（ａ）および図１２（ｂ）において、第１の電機子巻線８１６および第２の電機子巻線８１７に供給される電流が電流位相差θを有するとき、Ｔ１番、Ｔ５番およびＴ６番のティース８１５のＶ相の電機子コイル８０８に発生する電磁場ベクトルの和の位相と、Ｔ１０番、Ｔ１４番およびＴ１５番のティース８１５のＶ相の電機子コイル８０８に発生する電磁場ベクトルの和の位相とが異なっている。これは、第１の電機子巻線８１６および第２の電機子巻線８１７に属する電機子コイル８０８の配置が、図１１（ａ）および図１１（ｂ）のように機械角１８０°で異なる、すなわち回転子８０５の軸心を中心に２回回転対称になっていないためである。よって、電磁場ベクトルの和の位相が機械角１８０°で異なるため、従来の回転電機９０１の電磁場はアンバランスとなる。
なお、図１１（ａ）、図１１（ｂ）、図１２（ａ）および図１２（ｂ）ではＶ相について示したが、Ｗ相およびＵ相の電磁場ベクトルについても、それぞれの位相がＶ相と電気角で１２０°異なるだけで、各相内での関係は同様である。
【００４４】
図１３は、図８の従来例と異なる構成の従来の回転電機９０２の断面図である。
電機子コイル８０８は、３相の各相をそれぞれ表すＵ相、Ｖ相およびＷ相に属する電機子コイル８０８に分類される。Ｕ相は、−Ｕ１１、＋Ｕ１２、−Ｕ１３、−Ｕ２１、＋ Ｕ２２、＋Ｕ２３の６個の電機子コイル８０８から構成され、Ｖ相は、−Ｖ１１、＋Ｖ１２、−Ｖ１３、−Ｖ２１、＋Ｖ２２、＋Ｖ２３の６個の電機子コイル８０８から構成され、Ｗ相は、−Ｗ１１、＋Ｗ１２、−Ｗ１３、−Ｗ２１、＋Ｗ２２、＋Ｗ２３の６個の電機子コイル８０８から構成されている。
また、１８個の電機子コイル８０８は、図１３に示されるように、Ｔ１〜Ｔ１８番のティース８１５のそれぞれに対応して、−Ｖ１１、−Ｗ１３、＋Ｗ２３、＋Ｕ２２、＋Ｖ１２、−Ｖ２１、−Ｗ１１、−Ｕ１３、＋Ｕ２３、＋Ｖ２２、＋Ｗ１２、−Ｗ２１、−Ｕ１１、−Ｖ１３、＋Ｖ２３、＋Ｗ２２、＋Ｕ１２、−Ｕ２１の順に並んでいる。ただし、「＋」および「−」は、電機子コイル８０８の互いに異なる巻極性を表している。
【００４５】
ここで、１８個の電機子コイル８０８は、図９または図１０に示されるように、それぞれ３相の各相において、固定子鉄心８０６の外部で結線されて、第１の電機子巻線８１６および第２の電機子巻線８１７が構成されている。第１の電機子巻線８１６および第２の電機子巻線８１７のそれぞれの結線は、図９および図１０に示されるように、Ｙ結線またはΔ結線で３相の電機子コイル８０８が結線される。
【００４６】
また、従来の回転電機９０２の第１および第２の電機子巻線８１６、８１７における電流のベクトルは、図７に示す電流位相ベクトルと同等である。
【００４７】
図１４（ａ）は、従来の回転電機の電流位相差θが０°の場合において、Ｔ１番、Ｔ５番およびＴ６番のティースに巻回されたＶ相の電機子コイルに発生する電磁場のベクトル図である。図１４（ｂ）は、従来の回転電機の電流位相差θが０°の場合において、Ｔ１０番、Ｔ１４番およびＴ１５番のティースに巻回されたＶ相の電機子コイルに発生する電磁場のベクトル図である。
図１４（ａ）において、Ｔ１番、Ｔ５番およびＴ６番のティース８１５に巻回されたＶ相の電機子コイル８０８の＋Ｖ１２および−Ｖ１１は、第１の電機子巻線８１６のＶ相の電機子コイル８０８の一部を構成し、−Ｖ２１は、第２の電機子巻線８１７のＶ相の電機子コイル８０８の一部を構成している。
図１４（ｂ）において、Ｔ１０番、Ｔ１４番およびＴ１５番のティース８１５に巻回されたＶ相の電機子コイル８０８の−Ｖ１３は、第１の電機子巻線８１６のＶ相の電機子コイル８０８の一部を構成し、＋Ｖ２２および＋Ｖ２３は、第２の電機子巻線８１７のＶ相の電機子コイル８０８の一部を構成している。
また、図１４（ａ）および図１４（ｂ）により、第１の電機子巻線８１６および第２の電機子巻線８１７に供給される電流の電流位相差が０°のとき、Ｔ１番およびＴ１０番、Ｔ５番およびＴ１４番並びにＴ６番およびＴ１５番のティース８１５のＶ相の電機子コイル８０８に発生する電磁場ベクトルは、それぞれ等しいことがわかる。よって、Ｔ１番、Ｔ５番およびＴ６番のティース８１５のＶ相の電機子コイル８０８に発生する電磁場ベクトルの和と、Ｔ１０番、Ｔ１４番およびＴ１５番のティース８１５のＶ相の電機子コイル８０８に発生する電磁場ベクトルの和とが等しくなる。
【００４８】
図１５（ａ）は、従来の回転電機の電流位相差θを有する場合において、Ｔ１番、Ｔ５番およびＴ６番のティースに巻回されたＶ相の電機子コイルに発生する電磁場のベクトル図である。図１５（ｂ）は、従来の回転電機の電流位相差θを有する場合において、Ｔ１０番、Ｔ１４番およびＴ１５番のティースに巻回されたＶ相の電機子コイルに発生する電磁場のベクトル図である。
図１５（ａ）および図１５（ｂ）において、第１の電機子巻線８１６および第２の電機子巻線８１７に供給される電流が電流位相差θを有するとき、Ｔ１番、Ｔ５番およびＴ６番のティース８１５のＶ相の電機子コイル８０８に発生する電磁場ベクトルの和の位相と、Ｔ１０番、Ｔ１４番およびＴ１５番のティース８１５のＶ相の電機子コイル８０８に発生する電磁場ベクトルの和の位相とが異なっている。これは、第１の電機子巻線８１６および第２の電機子巻線８１７に属する電機子コイル８０８の配置が、図１４（ａ）および図１４（ｂ）のように機械角１８０°で異なる、すなわち回転子８０５の軸心を中心に２回回転対称になっていないためである。よって、電磁場ベクトルの和の位相が機械角１８０°で異なるため、従来の回転電機９０２の電磁場はアンバランスとなる。
【００４９】
なお、図１４（ａ）、図１４（ｂ）、図１５（ａ）および図１５（ｂ）ではＶ相について示したが、Ｗ相およびＵ相の電磁場ベクトルについても、それぞれの位相がＶ相と電気角で１２０°異なるだけで、各相内での関係は同様である。
以上、２つの従来の回転電機９０１および９０２の構成例では、電磁場がアンバランスとなることがわかった。
【００５０】
また、図８および図１３の２つの従来の回転電機９０１および９０２の構成例以外の電機子コイル８０８の配置でも、１８個のティース８１５と、それぞれのティース８１５に集中巻で巻回され機械角で１８０°周期の配置となる１８個の電機子コイル８０８とを有する従来の回転電機９０１および９０２では、電磁場がアンバランスとなる。これは、第１の電機子巻線８１６および第２の電機子巻線８１７に属する各相の電機子コイル８０８を区別した場合における電機子コイル８０８の配置が、機械角で１８０°周期、すなわち回転子８０５の軸心を中心に２回回転対称でないためである。
【００５１】
以下では、上記の理由について説明する。従来の回転電機９０１および９０２では、第１の電機子巻線８１６および第２の電機子巻線８１７に属する各相の電機子コイル８０８をそれぞれ同一とした場合における電機子コイル８０８の配置は、回転子８０５の軸心を中心に２回回転対称となっている。
また、第１の電機子巻線８１６および第２の電機子巻線８１７に供給される電流の電流位相差が０°の場合、同じ相の電流の位相が同じであるため、第１の電機子巻線８１６および第２の電機子巻線８１７に属する電機子コイル８０８は、各相それぞれ同一とみなすことができる。このため、電機子コイル８０８の配置が２回回転対称となる。よって各相６個の電機子コイル８０８に発生する電磁場はアンバランスとならない。
【００５２】
一方、第１の電機子巻線８１６と第２の電機子巻線８１７に供給される電流が電流位相差θを有する場合、第１の電機子巻線８１６および第２の電機子巻線８１７に属する電機子コイル８０８は、各相それぞれ同一とみなすことができない。このため、６相相当（３相×２つの電流位相）の位相の異なる電流が、それぞれ３個のティース８１５に巻回される電機子コイル８０８に供給されることになる。電流位相差θを有する場合には、６相の各相の電流が流れる電機子コイル８０８の個数である３個を２等分できないため、電機子コイル８０８の配置が２回回転対称とならない。よって、３相の各相６個の電機子コイル８０８に発生する電磁場はアンバランスとなる。
【００５３】
なお、アンバランスとなる電磁場の空間次数は、回転子８０５と固定子８０４との間の空隙における機械角１周あたりの空間分布において１次となり、２回回転対称で発生する電磁場の空間次数である２次よりも低い。よって、電磁場による振動が大きくなる。
また、上記は１８個のティース８１５の場合について説明したが、１８ｎ個（ｎは１以上の整数）のティース８１５の場合でも同様の課題があることはいうまでもない。
【００５４】
上記のように、第１の電機子巻線８１６と第２の電機子巻線８１７に供給される電流が電流位相差θを有する場合、電機子コイル８０８に発生する電磁場がアンバランスとなるので、従来の回転電機９０１および９０２の回転子８０５の所望の制御上の周方向位置に対して、回転子８０５と固定子８０４との間の空隙に電磁場成分のずれが生じる。上記制御上の周方向位置に対して電磁場成分のずれが生じると、従来の回転電機９０１および９０２のトルクリップルおよび固定子鉄心８０６に生じる電磁加振力が増加し、振動および騒音が増加するという課題があった。
さらに、上記制御上の周方向位置に対して電磁場成分のずれが生じるため、トルクが低下するという課題があった。
【００５５】
また、第１の電機子巻線８１６および第２の電機子巻線８１７に供給される電流について、製造誤差やＥＣＵへのノイズなどの影響で電流位相差θが生じた場合についても、上記のように電磁場にアンバランスが生じ、従来の回転電機９０１および９０２の振動および騒音が増加し、トルクが低下するといった課題があった。
【００５６】
以下では、本実施の形態に係る回転電機１０１の効果について述べる。
図１６（ａ）は、本実施の形態に係る回転電機の電流位相差θが０°の場合において、Ｔ１番、Ｔ５番およびＴ６番のティースに巻回されたＶ相の電機子コイルに発生する電磁場のベクトル図である。図１６（ｂ）は、本実施の形態に係る回転電機の電流位相差θが０°の場合において、Ｔ１０番、Ｔ１４番およびＴ１５番のティースに巻回されたＶ相の電機子コイルに発生する電磁場のベクトル図である。
図１６（ａ）において、Ｔ１番、Ｔ５番およびＴ６番のティース１５に巻回されたＶ相の電機子コイル８の＋Ｖ１２および−Ｖ１１は、第１の電機子巻線１６のＶ相の電機子コイル８の一部を構成し、−Ｖ２１および−Ｖ２２は、第２の電機子巻線１７のＶ相の電機子コイル８の一部を構成している。
図１６（ｂ）において、Ｔ１０番、Ｔ１４番およびＴ１５番のティース１５に巻回されたＶ相の電機子コイル８の＋Ｖ１３および−Ｖ１４は、第１の電機子巻線１６のＶ相の電機子コイル８の一部を構成し、＋Ｖ２３および＋Ｖ２４は、第２の電機子巻線１７のＶ相の電機子コイル８の一部を構成している。
また、図１６（ａ）および図１６（ｂ）により、第１の電機子巻線１６および第２の電機子巻線１７に供給される電流の電流位相差が０°のとき、Ｔ１番およびＴ１０番、Ｔ５番およびＴ１４番並びにＴ６番およびＴ１５番のティース１５のＶ相の電機子コイル８に発生する電磁場ベクトルは、それぞれ等しいことがわかる。よって、第１の電機子巻線１６および第２の電機子巻線１７に供給される電流の電流位相差が０°のとき、Ｔ１番、Ｔ５番およびＴ６番のティース１５のＶ相の電機子コイル８に発生する電磁場ベクトルの和と、Ｔ１０番、Ｔ１４番およびＴ１５番のティース１５のＶ相の電機子コイル８に発生する電磁場ベクトルの和とが等しくなる。
【００５７】
図１７（ａ）は、本実施の形態に係る回転電機の電流位相差θを有する場合において、Ｔ１番、Ｔ５番およびＴ６番のティースに巻回されたＶ相の電機子コイルに発生する電磁場のベクトル図である。図１７（ｂ）は、実施の形態に係る回転電機の電流位相差θを有する場合において、Ｔ１０番、Ｔ１４番およびＴ１５番のティースに巻回されたＶ相の電機子コイルに発生する電磁場のベクトル図である。
図１７（ａ）および図１７（ｂ）において、第１の電機子巻線１６および第２の電機子巻線１７に供給される電流が電流位相差θを有するとき、Ｔ１番、Ｔ５番およびＴ６番のティース１５のＶ相の電機子コイル８に発生する電磁場ベクトルの和と、Ｔ１０番、Ｔ１４番およびＴ１５番のティース１５のＶ相の電機子コイル８に発生する電磁場ベクトルの和とが等しいことがわかる。これは、第１の電機子巻線１６および第２の電機子巻線１７に属する電機子コイル体１８の配置が、図１６（ａ）および図１６（ｂ）のように機械角１８０°で同じ、すなわち回転子５の軸心を中心に２回回転対称になっているためである。よって、回転電機１０１の電磁場はアンバランスとならない。
なお、図１６（ａ）、図１６（ｂ）、図１７（ａ）および図１７（ｂ）ではＶ相について示したが、Ｗ相およびＵ相の電磁場ベクトルについても、それぞれの位相がＶ相と電気角で１２０°異なるだけで、各相内での関係は同様である。
【００５８】
ここで、従来の回転電機と本実施の形態に係る回転電機との電磁場ベクトル図を比較する。従来の回転電機９０１および９０２では、第１の電機子巻線８１６および第２の電機子巻線８１７に属する電機子コイル８０８の配置は、図１１（ａ）および図１１（ｂ）並びに図１４（ａ）および図１４（ｂ）に示されるように回転子８０５の軸心を中心に２回回転対称になっていない。一方、本実施の形態に係る回転電機１０１では、第１の電機子巻線１６および第２の電機子巻線１７に属する電機子コイル体１８の配置は、図１６（ａ）および図１６（ｂ）に示されるように回転子５の軸心を中心に２回回転対称になっている。
このため、従来の回転電機９０１および９０２では、図１２（ａ）および図１２（ｂ）並びに図１５（ａ）および図１５（ｂ）において、第１の電機子巻線８１６および第２の電機子巻線８１７に供給される電流が電流位相差θを有するとき、Ｔ１番、Ｔ５番およびＴ６番のティース８１５のＶ相の電機子コイル８０８に発生する電磁場ベクトルの和の位相と、Ｔ１０番、Ｔ１４番およびＴ１５番のティース８１５のＶ相の電機子コイル８０８に発生する電磁場ベクトルの和の位相とが異なっている。一方、本実施の形態に係る回転電機１０１では、図１７（ａ）および図１７（ｂ）において、第１の電機子巻線１６および第２の電機子巻線１７に供給される電流が電流位相差θを有するとき、Ｔ１番、Ｔ５番およびＴ６番のティース１５のＶ相の電機子コイル８に発生する電磁場ベクトルの和と、Ｔ１０番、Ｔ１４番およびＴ１５番のティース１５のＶ相の電機子コイル８に発生する電磁場ベクトルの和とが等しくなる。
【００５９】
したがって、本実施の形態に係る回転電機１０１は、１８ｎ個(ｎは１以上の整数)のティース１５を有する固定子鉄心６および複数のティース１５にそれぞれ第１の電機子巻線１６および第２の電機子巻線１７の少なくとも一方が巻回された複数の電機子コイル体１８を具備する固定子４とを備え、Ｕａ、Ｖａ、Ｗａ、Ｕｂ、Ｖｂ、Ｗｂ、Ｕｃ、ＶｃおよびＷｃの電機子コイル体１８のそれぞれは、回転子の軸心を中心に２ｎ回回転対称に配置されているため、第１の電機子巻線１６および第２の電機子巻線１７に供給される電流が電流位相差θを有する場合でも、電機子コイル８に発生する電磁場がアンバランスとならない。よって、回転電機１０１の回転子５の所望の制御上の周方向位置に対して、回転子５と固定子４との間の空隙に電磁場成分のずれが生じない。よって、回転電機１０１のトルクリップルおよび固定子鉄心６に生じる電磁加振力の増加を抑制でき、振動および騒音の増加を抑制できる。
さらに、上記制御上の周方向位置に対して電磁場成分のずれが生じないため、トルクの低下も抑制できる。
【００６０】
また、第１の電機子巻線１６および第２の電機子巻線１７に供給される電流について、製造誤差やＥＣＵ１１１へのノイズなどの影響で電流位相差θが生じた場合についても、上記のように電磁場がアンバランスとならないため、回転電機１０１の振動および騒音の増加を抑制し、トルクの低下を抑制できる。
【００６１】
また、Ｕａ、Ｖａ、Ｗａ、Ｕｂ、Ｖｂ、Ｗｂ、Ｕｃ、ＶｃおよびＷｃの電機子コイル体１８のそれぞれが、回転子の軸心を中心に２ｎ回回転対称に配置されていれば、図１７（ａ）および図１７（ｂ）に示されるように、Ｕａ、ＶａおよびＷａの電気角位相のそれぞれが小さい方から２番目の大きさの値でなくても、電機子コイル８に発生する電磁場がアンバランスとならない。
一方で、図１７（ａ）および図１７（ｂ）と同様に、Ｕａ、ＶａおよびＷａをそれぞれ構成する２ｎ個の電機子コイル８の電気角位相は、電流位相差θによって、θの位相差を生じる。Ｕａ、ＶａおよびＷａをそれぞれ構成する２個の電機子コイル８に発生する電磁場ベクトルだけでバランスするため、Ｕａ、ＶａおよびＷａの電気角位相が、回転対称の最小単位における同じ相の３個の電機子コイル体１８の内、小さい方から２番目の大きさの値であれば、回転対称の最小単位において回転子５と固定子４との間の空隙に生ずる電磁場成分のθの位相差によるずれを小さくできる。よって、Ｕａ、ＶａおよびＷａの電気角位相が、小さい方から２番目の大きさにない場合よりも、電流位相差θによるトルクの低下やトルクリップルの増加をさらに抑制できる。
【００６２】
次に、６（２ｍ+ｋ）・ｎ個（ｋ、ｎおよびｍは１以上の整数）のティース１５を有する固定子鉄心６の場合において、図１７と同様の効果が得られることを説明する。
第１の電機子巻線１６および第２の電機子巻線１７のそれぞれに属する２個の電機子コイル８がともに巻回されて構成される電機子コイル体１８Ｕａ、ＶａおよびＷａは、それぞれ２ｋ・ｎ個からなる６ｋ・ｎ個の電機子コイル体１８で構成されている。
そして、第１の電機子巻線１６に属する１個の電機子コイル８が巻回されて構成される電機子コイル体１８Ｕｂ、ＶｂおよびＷｂは、それぞれ２ｍ・ｎ個からなる６ｍ・ｎ個の電機子コイル体１８で構成されている。
また、第２の電機子巻線１７に属する１個の電機子コイル８が巻回されて構成される電機子コイル体１８Ｕｃ、ＶｃおよびＷｃは、それぞれ２ｍ・ｎ個からなる６ｍ・ｎ個の電機子コイル体１８で構成されている。
【００６３】
このような構成であっても、第１の電機子巻線１６および第２の電機子巻線１７に供給される電流が電流位相差θを有する場合には、６相相当（３相×２つの電流位相）の位相の異なる電流が、それぞれ（２ｍ＋ｋ）・ｎ個のティース１５に巻回される電機子コイル体１８に供給されることになる。Ｕａ、ＶａおよびＷａの電機子コイル体１８の６相の各相のｋ・ｎ個を、２ｋ・ｎ個の電機子コイル８にそれぞれ等分することによって、６相の各相の電機子コイル８の個数が（２ｍ＋２ｋ）・ｎ個となり、２等分することができる。よってＵａ、Ｖａ、Ｗａ、Ｕｂ、Ｖｂ、Ｗｂ、Ｕｃ、ＶｃおよびＷｃの電機子コイル体１８のそれぞれを、回転子の軸心を中心に２ｎ回回転対称に配置できるため、電機子コイル８に発生する電磁場がアンバランスとならない。よって、回転電機１０１の回転子５の所望の制御上の周方向位置に対して、回転子５と固定子４との間の空隙に電磁場成分のずれが生じない。よって、回転電機１０１のトルクリップルおよび固定子鉄心６に生じる電磁加振力の増加を抑制でき、振動および騒音の増加を抑制できる。
さらに、上記制御上の周方向位置に対して電磁場成分のずれが生じないため、トルクの低下も抑制できる。
【００６４】
また、第１の電機子巻線１６および第２の電機子巻線１７に供給される電流について、製造誤差やＥＣＵ１１１へのノイズなどの影響で電流位相差θが生じた場合についても、上記のように電磁場がアンバランスとならないため、回転電機１０１の振動および騒音の増加を抑制し、トルクの低下を抑制できる。
【００６５】
また、Ｕａ、Ｖａ、Ｗａ、Ｕｂ、Ｖｂ、Ｗｂ、Ｕｃ、ＶｃおよびＷｃの電機子コイル体１８のそれぞれが、回転子の軸心を中心に２ｎ回回転対称に配置されていれば、図１７（ａ）および図１７（ｂ）に示されるように、Ｕａ、ＶａおよびＷａの電気角位相のそれぞれが小さい方から（ｍ＋１）番目以上および（ｍ＋ｋ）番目以下の大きさの値でなくても、電機子コイル８に発生する電磁場がアンバランスとならない。
一方で、図１７（ａ）および図１７（ｂ）と同様に、Ｕａ、ＶａおよびＷａをそれぞれ構成する２ｎ個の電機子コイル８の電気角位相は、電流位相差θによって、θの位相差を生じる。Ｕａ、ＶａおよびＷａをそれぞれ構成する２個の電機子コイル８に発生する電磁場ベクトルだけでバランスするため、Ｕａ、ＶａおよびＷａの電気角位相が、回転対称の最小単位における同じ相の（２ｍ＋ｋ）個の電機子コイル体１８の内、小さい方から（ｍ＋１）番目以上および（ｍ＋ｋ）番目以下の大きさの値であれば、回転対称の最小単位において回転子５と固定子４との間の空隙に生ずる電磁場成分のθの位相差によるずれを小さくできる。よって、Ｕａ、ＶａおよびＷａの電気角位相が、小さい方から（ｍ＋１）番目以上および（ｍ＋ｋ）番目以下の大きさにない場合よりも、電流位相差θによるトルクの低下やトルクリップルの増加をさらに抑制できる。
【００６６】
図１８は、本実施の形態に係る回転電機の電流位相差θとトルク比との関係を示す図である。図１８の横軸は、第１の電機子巻線１６および第２の電機子巻線１７に供給される電流の電流位相差θを表し、図１８の縦軸は、電流位相差０°のトルクを１００％とした場合のトルク比を表している。図１８において、電流位相差θを０°＜θ≦５３°とすることで、電流位相差が０°の場合よりも回転電機１０１のトルクを向上できる効果が得られる。より望ましくは、電流位相差θを２６．５°付近、すなわち１３°≦θ≦４１°とすることで、トルクを１０２％以上に向上する効果が得られる。
【００６７】
これは、第２のインバータ６６から第２の電機子巻線１７に供給される電流の位相は、第１のインバータ６５から第１の電機子巻線１６に供給される電流の位相に対して、電流位相差θ進んでおり、Ｕｂ，ＶｂおよびＷｂは、それぞれ回転対称の最小単位の同じ相において電気角位相が最も進んだ電機子コイル体１８であり、Ｕｃ，ＶｃおよびＷｃは、それぞれ回転対称の単位の同じ相において電気角位相が最も遅れた電機子コイル体１８であることに起因する。この構成によって、図１７（ａ）および図１７（ｂ）に示されるように、電流位相差θが０°＜θ≦５３°の範囲にある場合、電流位相差が０°の場合よりも、電磁場ベクトルの和が大きくなる。よって、図１８に示されるようなトルクを向上する効果が得られる。
【００６８】
図１９は、本実施の形態に係る回転電機の電流位相差θとトルクリップル比との関係を示す図である。図１９の横軸は、第１の電機子巻線１６および第２の電機子巻線１７に供給される電流の電流位相差θを表し、図１９の縦軸は、電流位相差０°のトルクリップルを１００％とした場合のトルクリップル比を表している。図１９において、電流位相差θを０°＜θ≦６０°とすることで、電流位相差が０°の場合よりもトルクリップルを低減できる効果が得られる。より望ましくは、電流位相差θを３６°付近、すなわち２２°≦θ≦６０°とすることで、トルクリップルを５０％以下に低減する効果が得られる。
また、図１９には図１１に示す従来の回転電機９０２のトルクリップルを記述している。本実施の形態では、同じ電流位相差θにおいて、従来の回転電機９０２よりもトルクリップルが小さいことがわかる。また、図１２と図１５とを比較すると、同じ電流位相差θにおいて、従来の回転電機９０１の電磁場ベクトルの和の位相のずれが、従来の回転電機９０２よりも大きいため、従来の回転電機９０１の方が従来の回転電機９０２よりもトルクリップルが大きくなる。よって、本実施の形態ではトルクリップルを従来の回転電機９０１および９０２よりも低減する効果が得られる。
【００６９】
図２０は、本実施の形態に係る回転電機の電流位相差θと電磁加振力比との関係を示す図である。図２０の横軸は、第１の電機子巻線１６および第２の電機子巻線１７に供給される電流の電流位相差θを表し、図２０の縦軸は、電流位相差０°の空間次数２次および時間次数２次の電磁加振力を１００％とした場合の空間次数２次および時間次数２次の電磁加振力比を表している。図２０において、電流位相差θを０°＜θ≦６０°とすることで、電流位相差が０°の場合よりも固定子鉄心６に生じる電磁加振力を低減できることがわかる。また、電流位相差θを４４．０°付近、すなわち２４°≦θ≦６０°とすることで、固定子鉄心６に生じる空間次数２次および時間次数２次の電磁加振力を５０％以下に低減し、電流位相差θが４４．０°では、空間次数２次および時間次数２次の電磁加振力をほぼ０にする効果が得られる。
【００７０】
図１８から図２０までの結果によれば、電流位相差θを０°＜θ≦５３°とすることにより、トルクを向上しつつ、トルクリップルおよび固定子鉄心６に生じる電磁加振力を低減でき、回転電機１０１の振動および騒音を低減することができる。また、さらにトルクを向上しつつもトルクリップル、固定子鉄心６に生じる電磁加振力を低減するには、電流位相差θを２６．５°≦θ≦４４．０°とすることが望ましい。
【００７１】
また、界磁極を永久磁石１３としたが、永久磁石１３を用いないリラクタンス型の回転電機でもよいし、回転子鉄心１２に巻線を巻回し、電流を通電することで界磁極としてもよい。
また、Ｕａ、Ｖａ、Ｗａ、Ｕｂ、Ｖｂ、Ｗｂ、Ｕｃ、ＶｃおよびＷｃの電機子コイル体１８それぞれの巻回数が同じとしたが、それぞれが異なる場合でも、Ｕａ、Ｖａ、Ｗａ、Ｕｂ、Ｖｂ、Ｗｂ、Ｕｃ、ＶｃおよびＷｃの電機子コイル体１８のそれぞれを、回転子の軸心を中心に２ｎ回回転対称に配置できるため、電機子コイル８に発生する電磁場がアンバランスとならない。よって、本実施の形態と同様に、回転電機１０１のトルクリップルおよび固定子鉄心６に生じる電磁加振力の増加を抑制でき、振動および騒音の増加を抑制できる。さらに、上記制御上の周方向位置に対して電磁場成分のずれが生じないため、トルクの低下も抑制できる。
また、Ｕａ、ＶａおよびＷａの電機子コイル体１８における２個の電機子コイル８の巻回数が、互いに同じとしたが、互いに異なる場合でも、上記と同様の効果が得られる。
【００７２】
また、本実施の形態に係る回転電機１０１は、電機子コイルをティースに集中的に巻回した、いわゆる集中巻である。このため、コイルエンドが小さく、小型であり銅損も小さく低発熱、高効率となるという効果も得られる。
【００７３】
なお、本実施の形態に係る回転電機１０１では、１４個の永久磁石１３を有する回転子５および１８個のティース１５を有する固定子４に限らず、（１８−４）・ｎ個（ｎは１以上の整数）の界磁極を有する回転子５および１８ｎ個のティース１５を有する固定子４でも、同様の効果を奏するのは言うまでもない。
【００７４】
また、本実施の形態では、界磁極を（１８−４）・ｎ個（ｎは１以上の整数）、ティース１５の個数を１８ｎ個としたので、界磁極を（３±１）・ｎ個、ティースの個数を３ｎ個とした場合よりもトルクを向上できる。また、界磁極を（１２±２）・ｎ個、ティースの個数を１２ｎ個とした場合よりも、空間次数２次の固定子鉄心６に生じる電磁加振力を小さくでき、振動および騒音を低減できるという効果が得られる。
また、本実施の形態に係る回転電機１０１では、高調波、特にトルクリップルの主成分である６ｆ成分や１２ｆ成分の巻線係数が小さいので、トルクリップルを低減できる。
【００７５】
実施の形態２．
図２１は、この発明を実施するための実施の形態２に係る回転電機の断面図である。本実施の形態に係る回転電機１０２の構成は、以下に述べる点で、実施の形態１と異なる。本実施の形態に係る回転電機１０２では、実施の形態１の１４個の永久磁石１３を、２２個の永久磁石１３、すなわち２２個の界磁極に替えている。またティース１５の個数は、実施の形態１の図２と同数の１８個である。
【００７６】
また、図２１において、Ｕ相は、−Ｕ１１、−Ｕ１２、＋Ｕ１３、＋Ｕ１４、−Ｕ２１、＋Ｕ２２、＋Ｕ２３、−Ｕ２４の８個の電機子コイル８から構成され、Ｖ相は、−Ｖ１１、−Ｖ１２、＋Ｖ１３、＋Ｖ１４、−Ｖ２１、＋Ｖ２２、＋Ｖ２３、−Ｖ２４の８個の電機子コイル８から構成され、Ｗ相は、−Ｗ１１、−Ｗ１２、＋Ｗ１３、＋Ｗ１４、−Ｗ２１、＋Ｗ２２、＋Ｗ２３、−Ｗ２４の８個の電機子コイル８から構成されている。
また、２４個の電機子コイル８は、図２１に示されるように、Ｔ１〜Ｔ１８番のティース１５のそれぞれに対応して、−Ｖ１１／−Ｖ２１、−Ｕ２４、＋Ｕ１４、＋Ｗ１３／＋Ｗ２３、＋Ｖ２２、−Ｖ１２、−Ｕ１１／−Ｕ２１、−Ｗ２４、＋Ｗ１４、＋Ｖ１３／＋Ｖ２３、＋Ｕ１２、−Ｕ１２、−Ｗ１１／−Ｗ２１、−Ｖ２４、＋Ｖ１４、＋Ｕ１３／＋Ｕ２３、＋Ｗ２２、−Ｗ１２の順に並んでいる。
【００７７】
ここで、２４個の電機子コイル８は、実施の形態１の図３または図４に示されるように、それぞれ３相の各相において、固定子鉄心６の外部で結線されて、第１の電機子巻線１６および第２の電機子巻線１７が構成されている。第１の電機子巻線１６および第２の電機子巻線１７のそれぞれの結線は、図３および図４に示されるように、Ｙ結線またはΔ結線で３相の電機子コイル８が結線される。
【００７８】
ここで、図２１に示されるように、複数の電機子コイル体１８における６個の電機子コイル体１８は、２個の電機子コイル８が巻回されているＴ１番、Ｔ４番、Ｔ７番、Ｔ１０番、Ｔ１３番およびＴ１６番の６個のティース１５のそれぞれに、第１の電機子巻線１６に属する電機子コイル８と、第２の電機子巻線１７に属する電機子コイル８とがともに巻回されて、３相の各相がそれぞれ２個からなる６個の電機子コイル体１８で構成されている。これらのＵ相の電機子コイル体１８、Ｖ相の電機子コイル体１８およびＷ相の電機子コイル体１８を、それぞれＵａ、ＶａおよびＷａとしている。
そして、複数の電機子コイル体１８における他の６個の電機子コイル体１８は、１個の電機子コイル８が巻回されているＴ３番、Ｔ６番、Ｔ９番、Ｔ１２番、Ｔ１５番およびＴ１８番の６個の他の一部のティース１５のそれぞれに、第１の電機子巻線１６に属する電機子コイル８のみが巻回されて、３相の各相がそれぞれ２個からなる６個の電機子コイル体１８で構成されている。これらのＵ相の電機子コイル体１８、Ｖ相の電機子コイル体１８およびＷ相の電機子コイル体１８を、それぞれＵｂ、ＶｂおよびＷｂとしている。
また、複数の電機子コイル体１８における残りの６個の電機子コイル体１８は、１個の電機子コイル８が巻回されているＴ２番、Ｔ５番、Ｔ８番、Ｔ１１番、Ｔ１４番およびＴ１７番の６個の残りのティース１５のそれぞれに、第２の電機子巻線１７に属する電機子コイル８のみが巻回されて、３相の各相がそれぞれ２個からなる６個の電機子コイル体１８で構成されている。これらのＵ相の電機子コイル体１８、Ｖ相の電機子コイル体１８およびＷ相の電機子コイル体１８を、それぞれＵｃ、ＶｃおよびＷｃとしている。
【００７９】
そして、Ｕａ、Ｖａ、Ｗａ、Ｕｂ、Ｖｂ、Ｗｂ、Ｕｃ、ＶｃおよびＷｃのそれぞれは、回転子５の軸心を中心に２回回転対称に配置されている。
【００８０】
以上から、本実施の形態における電機子コイル体１８の周方向の配置順は、実施の形態１の図２の配置順を反対方向に並べた順となっている。よって、実施の形態１と反対の時計回りを、電気角位相の正の方向とすれば、図１６（ａ）、図１６（ｂ）、図１７（ａ）および図１７（ｂ）の電磁場のベクトルも、巻極性が入れ替わる以外は同じになる。
【００８１】
よって、実施の形態１の図１７（ａ）および図１７（ｂ）と同様に、本実施の形態において、第１の電機子巻線１６および第２の電機子巻線１７に供給される電流が電流位相差θを有するとき、回転電機１０２の電磁場はアンバランスとならない。このため、本実施の形態における回転電機１０２は、実施の形態１に係る回転電機１０１と同様の効果を奏する。
【００８２】
図２２は、本実施の形態に係る別の構成を示す断面図である。本実施の形態に係る回転電機１０３の構成は、以下に述べる点で、実施の形態１と異なる。本実施の形態に係る回転電機１０３では、実施の形態１の１４個の永久磁石１３を、２８個の永久磁石１３、すなわち２８個の界磁極に替えている。また、実施の形態１の１８個のティース１５を、３６個のティース１５に替えている。
【００８３】
また、図２２において、４８個の電機子コイル体１８は、Ｔ１〜Ｔ１８番のティース１５については、実施の形態１の図２と同じ配置であり、Ｔ１９〜Ｔ３６番のティース１５については、Ｔ１〜Ｔ１８番のティース１５の電機子コイル体１８が、機械角１８０°で回転された配置、すなわち回転子５の軸心を中心に２回回転対称となる配置になっている。よって、本実施の形態に係る回転電機１０３は、Ｕａ、Ｖａ、Ｗａ、Ｕｂ、Ｖｂ、Ｗｂ、Ｕｃ、ＶｃおよびＷｃのそれぞれは、回転子５の軸心を中心に２回回転対称に配置されている。このため、本実施の形態における回転電機１０３は、実施の形態１に係る回転電機１０１と同様の効果を奏する。
【００８４】
また、本実施の形態に係る回転電機１０２および１０３は、電機子コイルをティースに集中的に巻回した、いわゆる集中巻である。このため、コイルエンドが小さく、小型であり銅損も小さく低発熱、高効率となるという効果も得られる。
【００８５】
なお、本実施の形態に係る回転電機１０２では、２２個の永久磁石１３を有する回転子５および１８個のティース１５を有する固定子４に限らず、（１８＋４）・ｎ個（ｎは１以上の整数）の界磁極を有する回転子５および１８ｎ個のティース１５を有する固定子４でも、同様の効果を奏するのは言うまでもない。
【００８６】
また、本実施の形態では、界磁極を（１８＋４）・ｎ個（ｎは１以上の整数）、ティース１５の個数を１８ｎ個としたので、界磁極を（３±１）・ｎ個、ティースの個数を３ｎ個とした場合よりもトルクを向上できる。また、界磁極を（１２±２）・ｎ個、ティースの個数を１２ｎ個とした場合よりも、空間次数２次の固定子鉄心６に生じる電磁加振力を小さくでき、振動および騒音を低減できるという効果が得られる。
また、本実施の形態に係る回転電機１０２および１０３では、高調波、特にトルクリップルの主成分である６ｆ成分や１２ｆ成分の巻線係数が小さいので、トルクリップルを低減できる。
【００８７】
実施の形態３．
図２３は、本発明を実施するための実施の形態３における回転電機の構成を示す断面図である。本実施の形態に係る回転電機１０４の構成は、以下に述べる点で、実施の形態１と異なる。本実施の形態に係る回転電機１０４では、実施の形態１の１４個の永久磁石１３を、１６個の永久磁石１３、すなわち１６個の界磁極に替えている。またティース１５の個数は、実施の形態１の図２と同数の１８個である。
また、図２３において、Ｕ相は、−Ｕ１１、＋Ｕ１２、−Ｕ１３、＋Ｕ１４、−Ｕ２１、＋Ｕ２２、−Ｕ２３、＋Ｕ２４の８個の電機子コイル８から構成され、Ｖ相は、−Ｖ１１、＋Ｖ１２、−Ｖ１３、＋Ｖ１４、−Ｖ２１、＋Ｖ２２、−Ｖ２３、＋Ｖ２４の８個の電機子コイル８から構成され、Ｗ相は、−Ｗ１１、＋Ｗ１２、−Ｗ１３、＋Ｗ１４、−Ｗ２１、＋Ｗ２２、−Ｗ２３、＋Ｗ２４の８個の電機子コイル８から構成されている。
また、２４個の電機子コイル８は、図２３に示されるように、Ｔ１〜Ｔ１８番のティース１５のそれぞれに対応して、−Ｖ１１／−Ｖ２１、＋Ｖ２２、＋Ｗ１２、−Ｗ１３／−Ｗ２３、＋Ｗ２４、＋Ｕ１４、−Ｕ１１／−Ｕ２１、＋Ｕ２２、＋Ｖ１２、−Ｖ１３／−Ｖ２３、＋Ｖ２４、＋Ｗ１４、−Ｗ１１／−Ｗ２１、＋Ｗ２２、＋Ｕ１２、−Ｕ１３／−Ｕ２３、＋Ｕ２４、＋Ｖ１４の順に並んでいる。
【００８８】
ここで、２４個の電機子コイル８は、実施の形態１の図３または図４に示されるように、それぞれ３相の各相において、固定子鉄心６の外部で結線されて、第１の電機子巻線１６および第２の電機子巻線１７が構成されている。第１の電機子巻線１６および第２の電機子巻線１７のそれぞれの結線は、図３および図４に示されるように、Ｙ結線またはΔ結線で３相の電機子コイル８が結線される。
ここで、図２３に示されるように、複数の電機子コイル体１８における６個の電機子コイル体１８は、２個の電機子コイル８が巻回されているＴ１番、Ｔ４番、Ｔ７番、Ｔ１０番、Ｔ１３番およびＴ１６番の６個のティース１５のそれぞれに、第１の電機子巻線１６に属する電機子コイル８と、第２の電機子巻線１７に属する電機子コイル８とがともに巻回されて、３相の各相がそれぞれ２個からなる６個の電機子コイル体１８で構成されている。これらのＵ相の電機子コイル体１８、Ｖ相の電機子コイル体１８およびＷ相の電機子コイル体１８を、それぞれＵａ、ＶａおよびＷａとしている。
そして、複数の電機子コイル体１８における他の６個の電機子コイル体１８は、１個の電機子コイル８が巻回されているＴ３番、Ｔ６番、Ｔ９番、Ｔ１２番、Ｔ１５番およびＴ１８番の６個の他の一部のティース１５のそれぞれに、第１の電機子巻線１６に属する電機子コイル８のみが巻回されて、３相の各相がそれぞれ２個からなる６個の電機子コイル体１８で構成されている。これらのＵ相の電機子コイル体１８、Ｖ相の電機子コイル体１８およびＷ相の電機子コイル体１８を、それぞれＵｂ、ＶｂおよびＷｂとしている。
また、複数の電機子コイル体１８における残りの６個の電機子コイル体１８は、１個の電機子コイル８が巻回されているＴ２番、Ｔ５番、Ｔ８番、Ｔ１１番、Ｔ１４番およびＴ１７番の６個の残りのティース１５のそれぞれに、第２の電機子巻線１７に属する電機子コイル８のみが巻回されて、３相の各相がそれぞれ２個からなる６個の電機子コイル体１８で構成されている。これらのＵ相の電機子コイル体１８、Ｖ相の電機子コイル体１８およびＷ相の電機子コイル体１８を、それぞれＵｃ、ＶｃおよびＷｃとしている。
そして、Ｕａ、Ｖａ、Ｗａ、Ｕｂ、Ｖｂ、Ｗｂ、Ｕｃ、ＶｃおよびＷｃのそれぞれは、回転子５の軸心を中心に２回回転対称に配置されている。
【００８９】
図２４（ａ）は、本実施の形態に係る回転電機のＶ相の電機子コイルが巻回されたＴ１番、Ｔ２番およびＴ９番のティースのベクトル図である。図２４（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る回転電機のＶ相の電機子コイルが巻回されたＴ１０番、Ｔ１１番およびＴ１８番のティースのベクトル図である。図２４（ａ）および図２４（ｂ）は、Ｔ１番、Ｔ２番およびＴ９番のティース１５と、Ｔ１０番、Ｔ１１番およびＴ１８番のティース１５との２つ、すなわちティース１５を周方向に機械角１８０°ずつに分けて示している。  ここで、Ｖ相の電機子コイル８が巻回されたティース１５のそれぞれの電気角位相は、電機子コイル８の巻極性が「＋」の場合、「−」の巻極性の電機子コイル８に対して電気角で１８０°ずらされている。
【００９０】
Ｔ１番およびＴ１０番、Ｔ２番およびＴ１１番並びにＴ９番およびＴ１８番のティース１５の位相は、それぞれ機械角で１８０°異なるが、電機子コイル８の巻極性を考慮した場合、これらのティース１５の位相は、それぞれ電気角で同じとなる。また、Ｔ１番およびＴ２番、Ｔ１番およびＴ９番、Ｔ１０番およびＴ１１番並びにＴ１０番およびＴ１８番のティース１５の位相は、それぞれ電気角で２０°異なる。
また、図２４（ａ）および図２４（ｂ）において、Ｔ１番およびＴ１０番のティースに巻回された電機子コイル体１８のＶａの電気角位相のそれぞれは、回転対称の最小単位における同じ相の３個の電機子コイル体１８であるＶａ，Ｖｂ，Ｖｃの内、小さい方から２番目の大きさの値である。
なお、図２４（ａ）および図２４（ｂ）ではＶ相について示したが、Ｗ相およびＵ相についても、それぞれの位相がＶ相と電気角で１２０°異なるだけで、各相内での関係は同様である。
【００９１】
以上より、本実施の形態の各相のティース１５の位相は、機械角１８０°で同じとなる。つまり、電機子コイル８のＵａ、Ｖａ、Ｗａ、Ｕｂ、Ｖｂ、Ｗｂ、Ｕｃ、ＶｃおよびＷｃのそれぞれは、回転子５の軸心を中心に２（＝３６０°／２）回回転対称に配置されている。
また、Ｕａ、ＶａおよびＷａの電気角位相のそれぞれは、回転対称の最小単位における同じ相の３個の電機子コイル体１８の内、小さい方から２番目の大きさの値である。
【００９２】
また、本実施の形態における電流のベクトルは、図７に示す電流位相ベクトルと同等である。
【００９３】
本実施の形態の効果を説明するために、従来の回転電機９０３の構成例をもとに課題を説明する。図２５は、従来の回転電機の断面図である。
電機子コイル８０８のＵ相は、−Ｕ１１、＋Ｕ１２、＋Ｕ１３、＋Ｕ２１、−Ｕ２２、＋Ｕ２３の６個の電機子コイル８０８から構成され、Ｖ相は、−Ｖ１１、＋Ｖ１２、＋Ｖ１３、＋Ｖ２１、−Ｖ２２、＋Ｖ２３の６個の電機子コイル８０８から構成され、Ｗ相は、−Ｗ１１、＋Ｗ１２、＋Ｗ１３、＋Ｗ２１、−Ｗ２２、＋Ｗ２３の６個の電機子コイル８０８から構成されている。
また、１８個の電機子コイル８０８は、図２５に示されるように、Ｔ１〜Ｔ１８番のティース８１５のそれぞれに対応して、−Ｖ１１、＋Ｖ２１、＋Ｗ１２、−Ｗ２２、＋Ｗ２３、＋Ｕ１３、−Ｕ１１、＋Ｕ２１、＋Ｖ１２、−Ｖ２２、＋Ｖ２３、＋Ｗ１３、−Ｗ１１、＋Ｗ２１、＋Ｕ１２、−Ｕ２２、＋Ｕ２３、＋Ｖ１３の順に並んでいる。ただし、「＋」および「−」は、電機子コイル８０８の互いに異なる巻極性を表している。
【００９４】
ここで、１８個の電機子コイル８０８は、図９または図１０に示されるように、それぞれ３相の各相において、固定子鉄心８０６の外部で結線されて、第１の電機子巻線８１６および第２の電機子巻線８１７が構成されている。第１の電機子巻線８１６および第２の電機子巻線８１７のそれぞれの結線は、図９および図１０に示されるように、Ｙ結線またはΔ結線で３相の電機子コイル８０８が結線される。
【００９５】
また、従来の回転電機９０３における電流のベクトルは、図７に示す電流位相ベクトルと同等である。
【００９６】
図２６（ａ）は、従来の回転電機の電流位相差θが０°の場合において、Ｔ１番、Ｔ２番およびＴ９番のティースに巻回されたＶ相の電機子コイルに発生する電磁場のベクトル図である。図２６（ｂ）は、従来の回転電機の電流位相差θが０°の場合において、Ｔ１０番、Ｔ１１番およびＴ１８番のティースに巻回されたＶ相の電機子コイルに発生する電磁場のベクトル図である。
図２６（ａ）において、Ｔ１番、Ｔ２番およびＴ９番のティース８１５に巻回されたＶ相の電機子コイル８０８の＋Ｖ１２および−Ｖ１１は、第１の電機子巻線８１６のＶ相の電機子コイル８０８の一部を構成し、＋Ｖ２１は、第２の電機子巻線８１７のＶ相の電機子コイル８０８の一部を構成している。
図２６（ｂ）において、Ｔ１０番、Ｔ１１番およびＴ１８番のティース８１５に巻回されたＶ相の電機子コイル８０８の＋Ｖ１３は、第１の電機子巻線８１６のＶ相の電機子コイル８０８の一部を構成し、−Ｖ２２および＋Ｖ２３は、第２の電機子巻線８１７のＶ相の電機子コイル８０８の一部を構成している。
また、図２６（ａ）および図２６（ｂ）により、第１の電機子巻線８１６および第２の電機子巻線８１７に供給される電流の電流位相差が０°のとき、Ｔ１番およびＴ１０番、Ｔ２番およびＴ１１番並びにＴ９番およびＴ１８番のティース８１５のＶ相の電機子コイル８０８に発生する電磁場ベクトルは、それぞれ等しいことがわかる。よって、Ｔ１番、Ｔ２番およびＴ９番のティース８１５のＶ相の電機子コイル８０８に発生する電磁場ベクトルの和と、Ｔ１０番、Ｔ１１番およびＴ１８番のティース８１５のＶ相の電機子コイル８０８に発生する電磁場ベクトルの和とが等しくなる。
【００９７】
図２７（ａ）は、従来の回転電機の電流位相差θ（θ＞０°）を有する場合において、Ｔ１番、Ｔ２番およびＴ９番のティースに巻回されたＶ相の電機子コイルに発生する電磁場のベクトル図である。図２７（ｂ）は、従来の回転電機の電流位相差θ（θ＞０°）を有する場合において、Ｔ１０番、Ｔ１１番およびＴ１８番のティースに巻回されたＶ相の電機子コイルに発生する電磁場のベクトル図である。
図２７（ａ）および図２７（ｂ）において、第１の電機子巻線８１６および第２の電機子巻線８１７に供給される電流が電流位相差θを有するとき、Ｔ１番、Ｔ２番およびＴ９番のティース８１５のＶ相の電機子コイル８０８に発生する電磁場ベクトルの和の位相と、Ｔ１０番、Ｔ１１番およびＴ１８番のティース８１５のＶ相の電機子コイル８０８に発生する電磁場ベクトルの和の位相とが異なっている。これは、第１の電機子巻線８１６および第２の電機子巻線８１７に属する電機子コイル８０８の配置が、図２６（ａ）および図２６（ｂ）のように機械角１８０°で異なる、すなわち回転子８０５の軸心を中心に２回回転対称になっていないためである。よって、電磁場ベクトルの和の位相が機械角１８０°で異なるため、従来の回転電機９０３の電磁場はアンバランスとなる。
【００９８】
なお、図２６（ａ）、図２６（ｂ）、図２７（ａ）および図２７（ｂ）ではＶ相について示したが、Ｗ相およびＵ相の電磁場ベクトルについても、それぞれの位相がＶ相と電気角で１２０°異なるだけで、各相内での関係は同様である。
以上より、従来の回転電機９０３の構成例では、電磁場がアンバランスとなることがわかった。また、上記は１８個のティース８１５の場合について説明したが、１８ｎ個（ｎは１以上の整数）のティース８１５の場合でも同様の課題があることはいうまでもない。
【００９９】
上記のように、第１の電機子巻線８１６と第２の電機子巻線８１７に供給される電流が電流位相差θを有する場合、電機子コイル８０８に発生する電磁場がアンバランスとなるので、従来の回転電機９０３の回転子８０５の所望の制御上の周方向位置に対して、回転子８０５と固定子８０４との間の空隙に電磁場成分のずれが生じる。上記制御上の周方向位置に対して電磁場成分のずれが生じると、従来の回転電機９０３のトルクリップルおよび固定子鉄心８０６に生じる電磁加振力が増加し、振動および騒音が増加するという課題があった。
さらに、上記制御上の周方向位置に対して電磁場成分のずれが生じるため、トルクが低下するという課題があった。
【０１００】
また、第１の電機子巻線８１６および第２の電機子巻線８１７に供給される電流について、製造誤差やＥＣＵへのノイズなどの影響で電流位相差θが生じた場合についても、上記のように電磁場にアンバランスが生じ、従来の回転電機９０３の振動および騒音が増加し、トルクが低下するといった課題があった。
【０１０１】
以下では、本実施の形態に係る回転電機１０４の効果について述べる。
図２８（ａ）は、本実施の形態に係る回転電機の電流位相差θが０°の場合において、Ｔ１番、Ｔ２番およびＴ９番のティースに巻回されたＶ相の電機子コイルに発生する電磁場のベクトル図である。図２８（ｂ）は、Ｔ１０番、Ｔ１１番およびＴ１８番のティースに巻回されたＶ相の電機子コイルに発生する電磁場のベクトル図である。
図２８（ａ）において、Ｔ１番、Ｔ２番およびＴ９番のティース１５に巻回されたＶ相の電機子コイル８の＋Ｖ１２および−Ｖ１１は、第１の電機子巻線１６のＶ相の電機子コイル８の一部を構成し、−Ｖ２１および＋Ｖ２２は、第２の電機子巻線１７のＶ相の電機子コイル８の一部を構成している。
図２８（ｂ）において、Ｔ１０番、Ｔ１１番およびＴ１８番のティース１５に巻回されたＶ相の電機子コイル８の−Ｖ１３および＋Ｖ１４は、第１の電機子巻線１６のＶ相の電機子コイル８の一部を構成し、−Ｖ２３および＋Ｖ２４は、第２の電機子巻線１７のＶ相の電機子コイル８の一部を構成している。
また、図２８（ａ）および図２８（ｂ）により、第１の電機子巻線１６および第２の電機子巻線１７に供給される電流の電流位相差が０°のとき、Ｔ１番およびＴ１０番、Ｔ２番およびＴ１１番並びにＴ９番およびＴ１８番のティース１５のＶ相の電機子コイル８に発生する電磁場ベクトルは、それぞれ等しいことがわかる。よって、第１の電機子巻線１６および第２の電機子巻線１７に供給される電流の電流位相差が０°のとき、Ｔ１番、Ｔ５番およびＴ６番のティース１５のＶ相の電機子コイル８に発生する電磁場ベクトルの和と、Ｔ１０番、Ｔ１４番およびＴ１５番のティース１５のＶ相の電機子コイル８に発生する電磁場ベクトルの和とが等しくなる。
【０１０２】
図２９（ａ）は、本実施の形態に係る回転電機の電流位相差θ（θ＞０°）を有する場合において、Ｔ１番、Ｔ２番およびＴ９番のティースに巻回されたＶ相の電機子コイルに発生する電磁場のベクトル図である。図２９（ｂ）は、実施の形態に係る回転電機の電流位相差θ（θ＞０°）を有する場合において、Ｔ１０番、Ｔ１１番およびＴ１８番のティースに巻回されたＶ相の電機子コイルに発生する電磁場のベクトル図である。
図２９（ａ）および図２９（ｂ）において、第１の電機子巻線１６および第２の電機子巻線１７に供給される電流が電流位相差θを有するとき、Ｔ１番、Ｔ２番およびＴ９番のティース１５のＶ相の電機子コイル８に発生する電磁場ベクトルの和と、Ｔ１０番、Ｔ１１番およびＴ１８番のティース１５のＶ相の電機子コイル８に発生する電磁場ベクトルの和とが等しいことがわかる。これは、第１の電機子巻線１６および第２の電機子巻線１７に属する電機子コイル体１８の配置が、図２８（ａ）および図２８（ｂ）のように機械角１８０°で同じ、すなわち回転子５の軸心を中心に２回回転対称になっているためである。よって、回転電機１０４の電磁場はアンバランスとならない。
なお、図２８（ａ）、図２８（ｂ）、図２９（ａ）および図２９（ｂ）ではＶ相について示したが、Ｗ相およびＵ相の電磁場ベクトルについても、それぞれの位相がＶ相と電気角で１２０°異なるだけで、各相内での関係は同様である。
【０１０３】
ここで、従来の回転電機と本実施の形態に係る回転電機との電磁場ベクトル図を比較する。従来の回転電機９０３では、第１の電機子巻線８１６および第２の電機子巻線８１７に属する電機子コイル８０８の配置は、図２６（ａ）および図２６（ｂ）に示されるように回転子８０５の軸心を中心に２回回転対称になっていない。一方、本実施の形態に係る回転電機１０４では、第１の電機子巻線１６および第２の電機子巻線１７に属する電機子コイル体１８の配置は、図２８（ａ）および図２８（ｂ）に示されるように回転子５の軸心を中心に２回回転対称になっている。
このため、従来の回転電機９０３では、図２７（ａ）および図２７（ｂ）において、第１の電機子巻線８１６および第２の電機子巻線８１７に供給される電流が電流位相差θを有するとき、Ｔ１番、Ｔ２番およびＴ９番のティース８１５のＶ相の電機子コイル８０８に発生する電磁場ベクトルの和の位相と、Ｔ１０番、Ｔ１１番およびＴ１８番のティース８１５のＶ相の電機子コイル８０８に発生する電磁場ベクトルの和の位相とが異なっている。一方、本実施の形態に係る回転電機１０４では、図２９（ａ）および図２９（ｂ）において、第１の電機子巻線１６および第２の電機子巻線１７に供給される電流が電流位相差θを有するとき、Ｔ１番、Ｔ２番およびＴ９番のティース１５のＶ相の電機子コイル８に発生する電磁場ベクトルの和と、Ｔ１０番、Ｔ１１番およびＴ１８番のティース１５のＶ相の電機子コイル８に発生する電磁場ベクトルの和とが等しくなる。
【０１０４】
したがって、本実施の形態に係る回転電機１０４は、実施の形態１と同様に、１８ｎ個(ｎは１以上の整数)のティース１５を有する固定子鉄心６および複数のティース１５にそれぞれ第１の電機子巻線１６および第２の電機子巻線１７の少なくとも一方が巻回された複数の電機子コイル体１８を具備する固定子４とを備え、Ｕａ、Ｖａ、Ｗａ、Ｕｂ、Ｖｂ、Ｗｂ、Ｕｃ、ＶｃおよびＷｃの電機子コイル体１８のそれぞれは、回転子の軸心を中心に２ｎ回回転対称に配置されているため、第１の電機子巻線１６および第２の電機子巻線１７に供給される電流が電流位相差θを有する場合でも、電機子コイル８に発生する電磁場がアンバランスとならない。よって、回転電機１０４の回転子５の所望の制御上の周方向位置に対して、回転子５と固定子４との間の空隙に電磁場成分のずれが生じない。よって、回転電機１０４のトルクリップルおよび固定子鉄心６に生じる電磁加振力の増加を抑制でき、振動および騒音の増加を抑制できる。
さらに、上記制御上の周方向位置に対して電磁場成分のずれが生じないため、トルクの低下も抑制できる。
【０１０５】
また、第１の電機子巻線１６および第２の電機子巻線１７に供給される電流について、製造誤差やＥＣＵ１１１へのノイズなどの影響で電流位相差θが生じた場合についても、上記のように電磁場がアンバランスとならないため、回転電機１０４の振動および騒音の増加を抑制し、トルクの低下を抑制できる。
【０１０６】
また、図２９（ａ）および図２９（ｂ）に示されるように、Ｕａ、ＶａおよびＷａをそれぞれ構成する２ｎ個の電機子コイル８の電気角位相は、電流位相差θによって、θの位相差を生じる。Ｕａ、ＶａおよびＷａをそれぞれ構成する２個の電機子コイル８に発生する電磁場ベクトルだけでバランスするため、Ｕａ、ＶａおよびＷａの電気角位相が、回転対称の最小単位における同じ相の３個の電機子コイル体１８の内、小さい方から２番目の大きさの値であれば、回転対称の最小単位において回転子５と固定子４との間の空隙に生ずる電磁場成分のθの位相差によるずれを小さくできる。よって、Ｕａ、ＶａおよびＷａの電気角位相が、小さい方から２番目の大きさにない場合よりも、電流位相差θによるトルクの低下やトルクリップルの増加をさらに抑制できる。
【０１０７】
また固定子鉄心６が６（２ｍ+ｋ）・ｎ個（ｋ、ｎおよびｍは１以上の整数）のティース１５を有する場合においても、実施の形態１と同様の効果が得られることは言うまでもない。
【０１０８】
また、本実施の形態に係る回転電機１０４における図２８（ａ）、図２８（ｂ）、図２９（ａ）および図２９（ｂ）に示したＶ相の電機子コイルに発生する電磁場のベクトルは、実施の形態１に係る回転電機１０１における図１６（ａ）、図１６（ｂ）、図１７（ａ）および図１７（ｂ）に示したＶ相の電機子コイルに発生する電磁場のベクトルと、Ｖ１３、Ｖ１４、Ｖ２２およびＶ２３の巻極性だけが異なる。したがって、本実施の形態に係る回転電機１０４は、実施の形態１における図１８のトルクと同一の結果となる。よって、実施の形態１の図１８と同様に、電流位相差θを０°＜θ≦５３°とすることで、トルクを向上できる。より望ましくは、電流位相差θを２６．５°付近、すなわち１３°≦θ≦４１°とすることで、トルクを１０２％以上に向上する効果が得られる。
【０１０９】
また、本実施の形態に係る回転電機１０４は、電機子コイルをティースに集中的に巻回した、いわゆる集中巻であり、コイルエンドが小さく、小型であり銅損も小さく低発熱、高効率となるという効果も得られる。
【０１１０】
なお、本実施の形態に係る回転電機１０４では、実施の形態１に係る回転電機１０１の１６個または２０個の永久磁石１３を有する回転子５および１８個のティース１５を有する固定子４に限らず、（１８−２）・ｎ個（ｎは１以上の整数）の界磁極を有する回転子５および１８ｎ個のティース１５を有する固定子４でも、同様の効果を奏するのは言うまでもない。
【０１１１】
また、本実施の形態では、界磁極を（１８−２）・ｎ個（ｎは１以上の整数）、ティース１５の個数を１８ｎ個としたので、界磁極を（３±１）・ｎ個、ティースの個数を３ｎ個とした場合、界磁極を（１２±２）・ｎ個、ティースの個数を１２ｎ個とした場合および界磁極を（１８±４）ｎ個（ｎは自然数）、ティースまたはスロット数を１８ｎ個とした場合よりも、巻線係数の基本波成分を大きくできるためトルクを向上できる。
また、本実施の形態に係る回転電機１０５では、高調波、特にトルクリップルの主成分である６ｆ成分や１２ｆ成分の巻線係数が小さいので、トルクリップルを低減できる。
また、界磁極を永久磁石１３としたが、永久磁石１３を用いないリラクタンス型の回転電機でもよいし、回転子鉄心１２に巻線を巻回し、電流を通電することで界磁極としてもよい。
【０１１２】
実施の形態４．
図３０は、この発明を実施するための実施の形態４に係る回転電機の断面図である。本実施の形態に係る回転電機１０５の構成は、以下に述べる点で、実施の形態３と異なる。本実施の形態に係る回転電機１０５では、実施の形態３の１６個の永久磁石１３を、２０個の永久磁石１３、すなわち２０個の界磁極に替えている。またティース１５の個数は、実施の形態３の図２３と同数の１８個である。
【０１１３】
また、図３０において、Ｕ相は、−Ｕ１１、＋Ｕ１２、−Ｕ１３、＋Ｕ１４、−Ｕ２１、＋Ｕ２２、−Ｕ２３、＋Ｕ２４の８個の電機子コイル８から構成され、Ｖ相は、−Ｖ１１、＋Ｖ１２、−Ｖ１３、＋Ｖ１４、−Ｖ２１、＋Ｖ２２、−Ｖ２３、＋Ｖ２４の８個の電機子コイル８から構成され、Ｗ相は、−Ｗ１１、＋Ｗ１２、−Ｗ１３、＋Ｗ１４、−Ｗ２１、＋Ｗ２２、−Ｗ２３、＋Ｗ２４の８個の電機子コイル８から構成されている。
また、２４個の電機子コイル８は、図３０に示されるように、Ｔ１〜Ｔ１８番のティース１５のそれぞれに対応して、−Ｖ１１／−Ｖ２１、＋Ｖ１２、＋Ｕ２２、−Ｕ１３／−Ｕ２３、＋Ｕ１４、＋Ｗ２４、−Ｗ１１／−Ｗ２１、＋Ｗ１２、＋Ｖ２２、−Ｖ１３／−Ｖ２３、＋Ｖ１４、＋Ｕ２４、−Ｕ１１／−Ｕ２１、＋Ｕ１２、＋Ｗ２２、−Ｗ１３／−Ｗ２３、＋Ｗ１４、＋Ｖ２４の順に並んでいる。
【０１１４】
ここで、２４個の電機子コイル８は、実施の形態１の図３または図４に示されるように、それぞれ３相の各相において、固定子鉄心６の外部で結線されて、第１の電機子巻線１６および第２の電機子巻線１７が構成されている。第１の電機子巻線１６および第２の電機子巻線１７のそれぞれの結線は、図３および図４に示されるように、Ｙ結線またはΔ結線で３相の電機子コイル８が結線される。
【０１１５】
ここで、図３０に示されるように、複数の電機子コイル体１８における６個の電機子コイル体１８は、２個の電機子コイル８が巻回されているＴ１番、Ｔ４番、Ｔ７番、Ｔ１０番、Ｔ１３番およびＴ１６番の６個のティース１５のそれぞれに、第１の電機子巻線１６に属する電機子コイル８と、第２の電機子巻線１７に属する電機子コイル８とがともに巻回されて、３相の各相がそれぞれ２個からなる６個の電機子コイル体１８で構成されている。これらのＵ相の電機子コイル体１８、Ｖ相の電機子コイル体１８およびＷ相の電機子コイル体１８を、それぞれＵａ、ＶａおよびＷａとしている。
そして、複数の電機子コイル体１８における他の６個の電機子コイル体１８は、１個の電機子コイル８が巻回されているＴ２番、Ｔ５番、Ｔ８番、Ｔ１１番、Ｔ１４番およびＴ１７番の６個の他の一部のティース１５のそれぞれに、第１の電機子巻線１６に属する電機子コイル８のみが巻回されて、３相の各相がそれぞれ２個からなる６個の電機子コイル体１８で構成されている。これらのＵ相の電機子コイル体１８、Ｖ相の電機子コイル体１８およびＷ相の電機子コイル体１８を、それぞれＵｂ、ＶｂおよびＷｂとしている。
また、複数の電機子コイル体１８における残りの６個の電機子コイル体１８は、１個の電機子コイル８が巻回されているＴ３番、Ｔ６番、Ｔ９番、Ｔ１２番、Ｔ１５番およびＴ１８番の６個の残りのティース１５のそれぞれに、第２の電機子巻線１７に属する電機子コイル８のみが巻回されて、３相の各相がそれぞれ２個からなる６個の電機子コイル体１８で構成されている。これらのＵ相の電機子コイル体１８、Ｖ相の電機子コイル体１８およびＷ相の電機子コイル体１８を、それぞれＵｃ、ＶｃおよびＷｃとしている。
【０１１６】
そして、Ｕａ、Ｖａ、Ｗａ、Ｕｂ、Ｖｂ、Ｗｂ、Ｕｃ、ＶｃおよびＷｃのそれぞれは、回転子５の軸心を中心に２回回転対称に配置されている。
【０１１７】
以上から、本実施の形態における電機子コイル体１８の周方向の配置順は、実施の形態１の図２３の配置順を反対方向に並べた順となっている。よって、電気角位相の正の方向を、実施の形態３と反対の時計回りとすれば、図２８（ａ）、図２８（ｂ）、図２９（ａ）および図２９（ｂ）の電磁場のベクトルも、巻極性が入れ替わる以外は同じになる。
【０１１８】
よって、実施の形態１の図２９（ａ）および図２９（ｂ）と同様に、本実施の形態において、第１の電機子巻線１６および第２の電機子巻線１７に供給される電流が電流位相差θを有するとき、回転電機１０５の電磁場はアンバランスとならない。このため、本実施の形態における回転電機１０５は、実施の形態３に係る回転電機１０４と同様の効果を奏する。
【０１１９】
なお、本実施の形態に係る回転電機１０５では、１６個の永久磁石１３を有する回転子５および１８個のティース１５を有する固定子４に限らず、（１８＋２）・ｎ個（ｎは１以上の整数）の界磁極を有する回転子５および１８ｎ個のティース１５を有する固定子４でも、同様の効果を奏するのは言うまでもない。
【０１２０】
また、本実施の形態では、界磁極を（１８＋２）・ｎ個（ｎは１以上の整数）、ティース１５の個数を１８ｎ個としたので、界磁極を（３±１）・ｎ個、ティースの個数を３ｎ個とした場合、界磁極を（１２±２）・ｎ個、ティースの個数を１２ｎ個とした場合および界磁極を（１８±４）ｎ個（ｎは自然数）、ティースまたはスロット数を１８ｎ個とした場合よりも、巻線係数の基本波成分を大きくできるためトルクを向上できる。
また、本実施の形態に係る回転電機１０５では、高調波、特にトルクリップルの主成分である６ｆ成分や１２ｆ成分の巻線係数が小さいので、トルクリップルを低減できる。
また、界磁極を永久磁石１３としたが、永久磁石１３を用いないリラクタンス型の回転電機でもよいし、回転子鉄心１２に巻線を巻回し、電流を通電することで界磁極としてもよい。
【０１２１】
実施の形態５．
図３１は、この発明を実施するための実施の形態５に係る回転電機の断面図である。本実施の形態に係る回転電機１０６では、実施の形態１と同様に、１４個の永久磁石１３すなわち１４個の界磁極を有する回転子５と、１８個のティース１５を有する固定子４を有している。また、本実施の形態に係る回転電機１０６の構成は、以下に述べる点で、実施の形態１と異なる。
Ｔ１番、Ｔ４番、Ｔ７番、Ｔ１０番、Ｔ１３番およびＴ１６番のティース１５それぞれに巻回されている２個の電機子コイル８の間には、予め定められた体積を有する絶縁部材１９が挿入されている。絶縁部材１９の径方向の厚みは、絶縁に必要な距離以上の大きさであり、絶縁部材１９の周方向の幅は、電機子コイル８が巻回されるティース１５の周方向の側面から電機子コイル８の周方向側面まで延びた大きさとなっている。このため、２個の電機子コイル８が、絶縁部材１９によって径方向に仕切られている。一方、残りのＴ２番、Ｔ３番、Ｔ５番、Ｔ６番、Ｔ８番、Ｔ９番、Ｔ１１番、Ｔ１２番、Ｔ１４番、Ｔ１５番、Ｔ１７番およびＴ１８番のティース１５に巻回されている電機子コイル８には絶縁部材１９が挿入されていない。
なお、絶縁部材１９は、上記形状に限らず、２個の電機子コイル８が、絶縁部材１９によって径方向に仕切られる形状であればよい。
【０１２２】
また、Ｔ１番、Ｔ４番、Ｔ７番、Ｔ１０番、Ｔ１３番およびＴ１６番のティース１５それぞれに巻回されている２個の電機子コイル８の巻回数の合計、すなわち１個の電機子コイル体１８のＵａ、ＶａおよびＷａの巻回数はすべて同じであり、その巻回数をＮｔ１とする。残りのＴ２番、Ｔ３番、Ｔ５番、Ｔ６番、Ｔ８番、Ｔ９番、Ｔ１１番、Ｔ１２番、Ｔ１４番、Ｔ１５番、Ｔ１７番およびＴ１８番のティース１５それぞれに巻回されている１個の電機子コイル８、すなわち１個の電機子コイル体１８のＵｂ、Ｖｂ、Ｗｂ、Ｕｃ、ＶｃおよびＷｃの巻回数はすべて同じであり、その巻回数をＮｔ２とする。巻回数Ｎｔ２は、Ｎｔ１より大きく、Ｎｔ２とＮｔ１の巻回数比率をｔとしたとき、
ｔ＝Ｎｔ１／ Ｎｔ２＜１
となっている。
巻回数Ｎｔ２がＮｔ１より大きいため、巻回数Ｎｔ２＝Ｎｔ１の場合よりも、回転電機１０６のトルクをさらに向上できる。
【０１２３】
図３２は、本実施の形態に係る回転電機の電流位相差θとトルク比との関係を示す図である。図３２の横軸は、第１の電機子巻線１６および第２の電機子巻線１７に供給される電流の電流位相差θを表し、図３２の縦軸は、電流位相差０°のトルクを１００％とした場合のトルク比を表している。図３２において、巻回数比率ｔが変化すると、電流位相差０°の場合よりもトルクが向上する最大の電流位相差θａが変化し、トルクが最大となる電流位相差θｂも変化することがわかる。
そして、図３２に示されるように、巻回数比率ｔ＜１の場合、すなわち巻回数Ｎｔ２がＮｔ１より大きい場合には、前述と同様に、巻回数比率ｔ＝１の場合よりも、回転電機１０６のトルクをさらに向上できることがわかる。
【０１２４】
図３３は、本実施の形態に係る回転電機の巻回数比率と、電流位相差０°の場合よりもトルクが向上する電流位相差θａおよびトルクが最大となる電流位相差θｂとの関係を示す図である。図３３の横軸は、巻回数比率tを表し、図３３の縦軸は、電流位相差０°の場合よりもトルクが向上する電流位相差θａおよびトルクが最大となる電流位相差θｂを表している。図３３において、電流位相差θａおよびθｂは、巻回数比率tの一次関数の関係となり、
θａ＝−２０ｔ＋７３［°］
θｂ＝−１０ｔ＋３６．５［°］
となっている。以上より、巻回数比率ｔが変化しても、電流位相差θを０°＜θ≦θａ°
とすることで、トルクを向上できる。より望ましくは、電流位相差θをθｂ付近とすることで、さらにトルクを向上できる効果が得られる。
【０１２５】
なお、本実施の形態に係る回転電機１０６では、実施の形態１に係る回転電機１０１の１４個の永久磁石１３を有する回転子５および１８個のティース１５を有する固定子４に限らず、実施の形態２に係る回転電機１０２および１０３を加えた場合における（１８±４）・ｎ個（ｎは１以上の整数）の界磁極を有する回転子５および１８ｎ個のティース１５を有する固定子４でも、図３２および図３３の効果を奏する。
また、図２８（ａ）、図２８（ｂ）、図２９（ａ）および図２９（ｂ）におけるＶ相の電機子コイルに発生する電磁場のベクトルは、図１６（ａ）、図１６（ｂ）、図１７（ａ）および図１７（ｂ）におけるＶ相の電機子コイルに発生する電磁場のベクトルと、Ｖ１３、Ｖ１４、Ｖ２２およびＶ２３の巻極性だけが異なる。したがって、実施の形態３および４に係る回転電機１０４および１０５における（１８±２）・ｎ個（ｎは１以上の整数）の界磁極を有する回転子５および１８ｎ個のティース１５を有する固定子４でも、図３２および図３３の効果を奏する。
【０１２６】
実施の形態６．
図３４は、この発明を実施するための実施の形態６に係る回転電機の断面図である。本実施の形態に係る回転電機１０７では、実施の形態５と同様に、１４個の永久磁石１３すなわち１４個の界磁極を有する回転子５と、１８個のティース１５を有する固定子４を有している。また、本実施の形態に係る回転電機１０７の構成は、以下に述べる点で、実施の形態５と異なる。
ティース１５にそれぞれ巻回される電機子コイル体１８の巻回数は、すべて等しくなっている。そのため、Ｎｔ２とＮｔ１の巻回数比率はｔ＝１となっている。
また、Ｕｂ、Ｖｂ、Ｗｂ、Ｕｃ、ＶｃおよびＷｃの電機子コイル体１８が巻回されたティース１５の周方向の幅は、Ｕａ、ＶａおよびＷａの電機子コイル体１８が巻回されたティース１５よりも大きくなっている。Ｕｂ、Ｖｂ、Ｗｂ、Ｕｃ、ＶｃおよびＷｃの電機子コイル体１８を構成する２個の電機子コイル８の間には、絶縁部材１９が挿入されていない。よって、絶縁部材１９が挿入されていないスロット７の体積を、絶縁部材１９の体積分だけ減らすことができる。このため、スロット７の体積を減らす分だけ、Ｕｂ、Ｖｂ、Ｗｂ、Ｕｃ、ＶｃおよびＷｃの電機子コイル体１８が巻回されたティース１５の周方向の幅を大きくすることが可能となる。
【０１２７】
この構成によって、Ｕｂ、Ｖｂ、Ｗｂ、Ｕｃ、ＶｃおよびＷｃの電機子コイル体１８が巻回されたティース１５の周方向の幅が、Ｕａ、ＶａおよびＷａの電機子コイル体１８が巻回されたティース１５よりも大きいため、Ｕｂ、Ｖｂ、Ｗｂ、Ｕｃ、ＶｃおよびＷｃの電機子コイル体１８が巻回されたティース１５の磁気飽和を緩和することができ、回転電機１０７のトルクを向上し、トルクリップルを低減することができる。
【０１２８】
実施の形態７．
本実施の形態に係る回転電機は、実施の形態５と同様に、１４個の永久磁石１３すなわち１４個の界磁極を有する回転子５と、１８個のティース１５を有する固定子４を有している。また、本実施の形態に係る回転電機の構成は、以下に述べる点で、実施の形態５と異なる。
ティース１５にそれぞれ巻回される電機子コイル体１８の巻回数は、すべて等しくなっている。そのため、Ｎｔ２とＮｔ１の巻回数比率はｔ＝１となっている。
また、Ｕｂ、Ｖｂ、Ｗｂ、Ｕｃ、ＶｃおよびＷｃの電機子コイル体１８の線径は、Ｕａ、ＶａおよびＷａの電機子コイル体１８の線径よりも大きくなっている。Ｕｂ、Ｖｂ、Ｗｂ、Ｕｃ、ＶｃおよびＷｃの電機子コイル体１８を構成する２個の電機子コイル８の間には、絶縁部材１９が挿入されていない。よって、絶縁部材１９が挿入されていないスロット７の体積は、絶縁部材１９が挿入されたスロット７の体積より、絶縁部材１９の体積分だけ大きい。このため、スロット７の体積が大きい分だけ、Ｕｂ、Ｖｂ、Ｗｂ、Ｕｃ、ＶｃおよびＷｃの電機子コイル体１８の線径を大きくすることが可能となる。
【０１２９】
この構成によって、Ｕｂ、Ｖｂ、Ｗｂ、Ｕｃ、ＶｃおよびＷｃの電機子コイル体１８の線径が、Ｕａ、ＶａおよびＷａの電機子コイル体１８の線径よりも大きくなっているため、Ｕｂ、Ｖｂ、Ｗｂ、Ｕｃ、ＶｃおよびＷｃの電機子コイル体１８の電機子コイル体１８の抵抗を低減することができ、回転電機の第１および第２の電機子巻線１６および１７の抵抗を低減できる。抵抗を低減することができるため、回転電機の電機子コイル８による銅損を低減することができ、回転電機の発熱を低減でき、回転電機の効率およびトルクを向上できる。
【０１３０】
実施の形態８．
図３５は、この発明を実施するための実施の形態８に係る回転電機の断面図である。
実施の形態１の回転電機１０１では、回転子鉄心１２の表面に永久磁石１３を配置した、所謂表面磁石型の回転電機１０１の例であったが、この実施の形態８の回転電機１０８では、永久磁石１３は、回転子鉄心１２に埋設されている。
固定子４の構造は、実施の形態１の回転電機１０１と同じである。
回転子５は、シャフト１１と、このシャフト１１の外側の回転子鉄心１２と、この回転子鉄心１２に断面形状が四角形状で周方向に等間隔に１４個埋め込まれた永久磁石１３と、を備えている。
【０１３１】
一般にこのような磁石埋め込み型の回転電機１０８は、図２に示した表面磁石型に比べて、等価的なエアギャップが小さく、ギャップの磁束密度が増加するため、トルクリップルや固定子鉄心に生じる電磁加振力が大きく、さらに回転子の偏心などのアンバランスによる電磁力も大きく、電磁的な振動が大きくなるといった課題があった。
さらに電流位相差θを有するとき振動・騒音が大きくなるという課題があった。
しかしながら、実施の形態１〜７で述べた構成により、磁石埋め込み型の回転電機１０８でも、トルクリップルおよび固定子鉄心６に生じる電磁加振力の増加を抑制でき、振動および騒音の増加を抑制できる回転電機を得られる。
さらに、図３５に示す断面形状が四角の永久磁石１３を用いることができるため、永久磁石１３の加工コストを低減でき、さらに磁石飛散防止のため永久磁石１３を覆った金属管が不要となるため回転電機１０８を低コスト化できるという効果が得られる。
【０１３２】
また、図３６は、回転子鉄心１２に径方向長さが周方向長さに比べて長い永久磁石１３が埋め込まれた回転電機１０９を示す正断面図である。
固定子４の構造は、実施の形態１の回転電機１０１と同じである。
永久磁石１３は、その径方向の長さが周方向の長さに比べて長く、この永久磁石１３が周方向に等間隔に１４個並んでいる。
永久磁石１３の着磁方向は、ＮとＳとがそれぞれＮ極、Ｓ極になるような方向に着磁されている。即ち、隣り合う永久磁石１３の向かい合う面が互いに同じ極になるように着磁されている。
このような着磁方向とすることで、磁束を回転子鉄心１２に集中させて、磁束密度を高めるという効果が得られる。
【０１３３】
また、隣り合う永久磁石１３の間には回転子鉄心１２が介在する。この回転子鉄心１２の固定子４側に対向する面は曲面部２０を有し、その曲面部２０の形状が隣り合う永久時磁石１３間の中間地点において固定子４との空隙長が短くなるような凸形状の曲面を形成している。
このような形状により、空隙に発生する磁束密度の波形を滑らかにできるため、コギングトルクやトルクリップルを小さくすることができる。
さらに、永久磁石１３の内径側の端面に接するように非磁性部２１を設けている。ここは、空気としてもよいし、樹脂を充填してもよいし、ステンレスやアルミニウムのような非磁性の金属を挿入してもよい。
このようにすることで、永久磁石１３の漏れ磁束を低減することができる。
隣り合う永久磁石１３の間の回転子鉄心１２とシャフト１１の外周を囲うように設けられた回転子鉄心１２の間に接続部２２が設けられている。これは両者を機械的に連結する働きを持っている。
【０１３４】
以上より、空隙に発生する磁束密度の波形を滑らかにしてコギングトルクやトルクリップルを低減しつつも、永久磁石１３の径方向長さが周方向長さに比べて長いため、磁束を回転子鉄心１２に集中させることができ、高トルクとなるといった効果が得られる。
また、図２に示した表面磁石型の回転電機１０１に比べて、等価的なエアギャップが小さく、ギャップの磁束密度が増加するため、トルクリップルや固定子鉄心に生じる電磁加振力が大きく、さらに回転子の偏心などのアンバランスによる電磁力も大きく、電磁的な振動が大きくなるといった課題があった。
さらに電流位相差θを有するとき振動・騒音が大きくなるという課題があった。
しかしながら、実施の形態１〜７で述べた構成により、回転子鉄心１２に径方向長さが周方向長さに比べて長い永久磁石１３が埋め込まれた回転電機１０９でも、平均トルクを向上しながらもトルクリップルおよび固定子鉄心６に生じる電磁加振力の増加を抑制でき、高トルクかつ振動および騒音の増加を抑制できる回転電機を得られる。
【０１３５】
実施の形態９．
図３７は、この発明を実施するための実施の形態９に係る電動パワーステアリング装置の説明図である。
図３７において、シャフト８０の一端は、ステアリングシャフト（図示せず）を介してステアリングホイール（図示せず）に接続されている。トルクセンサ８１は、シャフト８０と同軸に設置されている。
トルクセンサ８１のケーブル（図示せず）は、第１のコネクタ８２を介してＥＣＵ１１１に接続されている。ＥＣＵ１１１は、第２のコネクタ８２を介して車速などの自動車の情報の電気信号の送信元（図示せず）に接続されている。ＥＣＵ１１１は、電源コネクタ８８を介してバッテリ（図示せず）やオルタネータ（図示せず）に接続されている。また、ＥＣＵ１１１は、回転電機１０１のギヤボックス８４側と反対側に取り付けられている。
回転電機１０１は、ＥＣＵ１１１のインバータと電気的に接続されている。回転電機１０１は、ラック軸の移動方向イに平行な向きに配置されている。回転電機１０１は、ＥＣＵ１１１側と反対側においてギヤボックス８４に設置されている。回転電機１０１の出力軸（図示せず）は、ギヤボックス８４内においてベルト（図示せず）を介してボールネジ（図示せず）に接続されている。
ギヤボックス８４に内蔵されたボールネジは、ハウジング８５の内部にあるラック軸（図示せず）に接続されており、ボールネジが軸方向に移動することにより、ラック軸を移動方向イに移動させる。シャフト８０の他端は、ハウジング８５の内部で、ギア（図示せず）を介してラック軸に接続されており、シャフト８０の回転方向のトルクが、ラック軸の移動方向イの推力に変換されて伝達される。ラック軸は、タイロッド８６に接続されており、ラック軸の移動方向イに平行に移動可能となっている。タイロッド８６は、タイヤ（図示せず）に接続されており、タイロッド８６の移動方向イの直線運動が、タイヤの旋回運動に変換される。なお、ラックブーツ８７は、異物が装置内に侵入しないようにタイロッド８６のタイヤ側と反対側に設けられている。
【０１３６】
運転者はステアリングホイールを操舵し、そのトルクがステアリングシャフトを介してシャフト８０に伝達される。このときトルクセンサ８１が検出したトルクは電気信号に変換されケーブルを通じて第１のコネクタ８２を介してＥＣＵ１１１に伝達される。
一方、車速などの自動車の情報が電気信号に変換され第２のコネクタ８２を介してＥＣＵ１１１に伝達される。ＥＣＵ１１１は、このトルクと車速などの自動車の情報から、必要なアシストトルクを演算し、インバータを通じて回転電機１０１に電流を供給する。
また、ＥＣＵ１１１への電源供給はバッテリやオルタネータから電源コネクタ８８を介して送られる。
回転電機１０１での発生トルクは、ベルトとボールネジが内蔵されたギヤボックス８４によって減速され、ハウジング８５の内部にあるラック軸を矢印イの方向に動かす推力を発生させ、運転者の操舵力をアシストする。
これにより、タイロッド８６が動き、タイヤが転舵して車両を旋回させることができる。
回転電機１０１のトルクによってアシストされ、運転者は、少ない操舵力で車両を旋回させることができる。
【０１３７】
このような電動パワーステアリング装置２００においては、回転電機１０１が発生するコギングトルクやトルクリップルはギヤを介して運転者に伝わるため、良好な操舵感覚を得るためにはコギングトルクやトルクリップルが小さい方が望ましい。
また、回転電機１０１が動作するときの振動・騒音も小さい方が望ましい。
そこで、実施の形態１〜８で述べた回転電機を搭載すると、各々の実施の形態で述べた効果を得ることができる。
特に、平均トルクを向上しながらもトルクリップルおよび固定子鉄心６に生じる電磁加振力の増加を抑制でき、振動および騒音の増加を抑制することが可能となる。
また、電動パワーステアリング装置２００における回転電機は、ラック軸を動かす推力を発生させるため、回転電機は時計回り、反時計周りのどちらにも回転するが、実施の形態１〜８で述べた回転電機では、回転電機の時計回り、反時計周りに対して、どちらもトルクリップルを低減することができる。
また、トルクリップル、コギング、平均トルクの回転方向に対する差を無くすことができる。
以上より、電動パワーステアリング装置２００の低振動・低騒音化、高トルク化が図られるといった効果が得られる。
【０１３８】
また、図３７に示すように、回転電機１０１は、ラック軸の移動方向（矢印イ）に平行な向きに配置されており、電動パワーステアリング装置２００は、大型車に向いているシステムであるが、回転電機１０１も高出力化が必要であり、高出力化と同時に回転電機１０１に起因する振動・騒音も増加するという課題があった。さらに、高出力化のために２つのインバータで回転電機１０１を駆動し、電流位相差θを有する構成とした場合に振動・騒音も増加が課題であった。
しかしながら、実施の形態１〜８で述べた回転電機を適用すればこの課題が解決でき、大型の車両にも電動パワーステアリング装置２００が適用でき、燃費を低減できるという効果が得られる。
【０１３９】
なお、上記各実施の形態では、固定子４の内側に磁気的空隙を介して回転自在な回転子が配置された回転電機１０１について説明したが、固定子の外側に磁気的空隙を介して回転自在な回転子が配置された回転電機であっても、この発明は適用できる。
【符号の説明】
【０１４０】
１、８０１  フレーム、２  ボルト、３  ハウジング、４、８０４  固定子、５、８０５  回転子、６、８０６  固定子鉄心、７、８０７  スロット、８、８０８  電機子コイル、９  第１の軸受、１０  第２の軸受、１１、８１１  シャフト、１２、８１２  回転子鉄心、１３、８１３  永久磁石、１４，８１４  コアバック、１５、８１５  ティース、１６、８１６  第１の電機子巻線、１７、８１７  第２の電機子巻線、１８，８１８  電機子コイル体、１９  絶縁部材、２０  曲面部、２１  非磁性部、２２  接続部、５０  壁部、５１  ヒートシンク、５２  ケース、５３  凹部、５４  磁気センサ、５５  基板、５６  センサ用永久磁石、５７  プーリ、５８  スイッチング素子、５９  支持部、６０  接続部材、６１  制御基板、６２  第１のコネクタ、６３  第２のコネクタ、６４  電源コネクタ、６５  第１のインバータ、６６  第２のインバータ、７０  第１の電源リレー、７１  第２の電源リレー、７２  電源、７３  コイル、７４ａ〜７４ｆ、７６ａ〜７６ｆ  ＭＯＳ-ＦＥＴ、７５、７７  シャント抵抗、７８  第１のコンデンサ、７９  第２のコンデンサ、８０  シャフト、８１  トルクセンサ、８２  第１のコネクタ、８３  第２のコネクタ、８４  ギヤボックス、８５  ハウジング、８６  タイロッド、８７  ラックブーツ、８８  電源コネクタ、１００  電動駆動装置、１０１〜１０９  回転電機、１１１  ＥＣＵ、９０１〜９０３  従来の回転電機、２００  電動パワーステアリング装置。
【要約】
回転電機(１０１)は、６ｋ・ｎ個のティース(１５)に第１、第２の電機子巻線(１６)、(１７)がともに巻回された電機子コイル体(１８)を各相Ｕａ、ＶａおよびＷａ、６ｍ・ｎ個のティース(１５)に第１の電機子巻線(１６)のみが巻回された電機子コイル体(１８)を各相Ｕｂ、ＶｂおよびＷｂ、６ｍ・ｎ個のティース(１５)に第２の電機子巻線(１７)のみが巻回された電機子コイル体(１８)を各相Ｕｃ、ＶｃおよびＷｃとすると、Ｕａ、Ｖａ、Ｗａ、Ｕｂ、Ｖｂ、Ｗｂ、Ｕｃ、ＶｃおよびＷｃのそれぞれは、回転子(４)の軸心を中心に２ｎ回回転対称に配置されることを特徴とする。【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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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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