(57)【要約】【課題】環状ステータの内径側及び外径側にそれぞれロータを備える回転電機において、コギングトルク及びトルクリップルを抑制することである。【解決手段】回転電機は、内径側に突出した内側ティース１３及び外径側に突出した外側ティース１２を備える環状ステータ１０と、環状ステータ１０の内径側に対向する内側ロータと、環状ステータ１０の外径側に対向する外側ロータとを含む。内側ティース間の内側スロット１７及び外側ティース間の外側スロット１６には、トロイダル巻のコイル１５ｕ、１５ｖ、１５ｗが配置される。複数の外側スロット１６の総数は、複数の内側スロット１７の総数より多く、全部の外側スロット１６に配置されるコイルの本数は、全部の内側スロット１７に配置されるコイルの本数以上である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内径側に突出した複数の内側ティース及び外径側に突出した複数の外側ティースを備える環状ステータと、
前記環状ステータの内径側に対向する内側ロータと、
前記環状ステータの外径側に対向する外側ロータと、
隣り合う前記内側ティースの間の内側スロット及び隣り合う前記外側ティースの間の外側スロットに配置されるトロイダル巻のコイルとを備え、
前記複数の外側スロットの総数は、前記複数の内側スロットの総数より多く、
全部の前記外側スロットに配置される前記コイルの本数は、全部の前記内側スロットに配置される前記コイルの本数以上である、回転電機。
【請求項２】
請求項１に記載の回転電機において、
前記複数の外側スロットの総数と前記複数の内側スロットの総数との比は２：１であり、
全部の前記外側スロットに配置される前記コイルの本数は、全部の前記内側スロットに配置される前記コイルの本数と同じである、回転電機。
【請求項３】
請求項１に記載の回転電機において、
前記複数の外側スロットは、第１外側スロットと第２外側スロットとが周方向に交互に配置されることにより構成され、前記複数の外側スロットの総数と前記複数の内側スロットの総数との比は２：１であり、
前記内側スロット及び前記第１外側スロットには前記コイルとしてトロイダル巻のコイルが配置され、
前記第２外側スロットには分布巻のコイルが配置され、
全部の前記外側スロットに配置される前記コイルの本数は、全部の前記内側スロットに配置される前記コイルの本数より多い、回転電機。
【請求項４】
請求項３に記載の回転電機において、
前記第１外側スロットは、前記内側スロットと周方向において同じ位置に配置され、
前記第２外側スロットは、前記内側スロットに対し周方向に異なる位置に配置された、回転電機。
【請求項５】
請求項４に記載の回転電機において、
前記第１外側スロットには前記コイルとして断面が矩形の平角線のコイルが配置され、前記第２外側スロットには前記コイルとして断面が円形の丸線のコイルが配置される、回転電機。
【請求項６】
請求項３に記載の回転電機において、
前記第１外側スロット及び前記第２外側スロットは、前記環状ステータの外径側において、周方向に２つの前記第１外側スロットと２つの前記第２外側スロットとが交互に配置されることにより構成される、回転電機。
【請求項７】
請求項６に記載の回転電機において、
前記第２外側スロットに配置された前記分布巻のコイルは、別の１つの前記第２外側スロットのみとの間で、複数の外側ティースの周囲に巻回される、回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は回転電機に関し、特に環状ステータの内径側及び外径側にそれぞれロータを備える回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ステータの内径側及び外径側にそれぞれロータを備えるトロイダル巻の回転電機が提案されている。
【０００３】
図１１は、特許文献１に記載された従来の回転電機であるモータの構成を示す。モータは、ステータ１００と内側ロータ２０と外側ロータ３０とから構成される。
【０００４】
ステータ１００は、ステータヨーク１１４と、ステータヨーク１１４に設けられた外側ティース１１２と内側ティース１１３とからなり、ステータヨーク１１４にはトロイダル巻の３相のコイル１１５が巻回される。コイル１１５はスター結線またはデルタ結線されている。図１１では、３相のコイルのうち、１つの相のコイル１１５のみを示している。
【０００５】
内側ロータ２０は、ステータ１００の内側に回転自在に保持され、内側ヨークと内側永久磁石とからなる。また、外側ロータ３０は、ステータ１００の外側に回転自在に保持され、外側ヨークと外側永久磁石とからなる。内側ロータ２０及び外側ロータ３０は、コイル１１５に流れる電流により形成される磁界によって回転する。内側ロータ２０及び外側ロータ３０のそれぞれは、ヨークの表面に永久磁石が配置された、表面磁石型ロータである。
【０００６】
外側ティース１１２はステータヨーク１１４から外周方向に突出し、内側ティース１１３は、ステータヨーク１１４から内周方向に突出する。内側ティース１１３は、外側ティース１１２と同数が設けられる。隣り合う外側ティース１１２と隣り合う内側ティース１１３との間には、それぞれコイル１１５を挿入するために外側スロット１１６及び内側スロット１１７が設けられる。外側スロット１１６と内側スロット１１７との形状及び面積は等しく設定されている。
【０００７】
また、特許文献２には、ステータの内径側と外径側とにそれぞれロータを備えるモータにおいて、ステータの略環状のヨークの外側、内側にそれぞれ外側ティース及び内側ティースを形成することが記載されている。ヨークには、トロイダル巻でコイルが配置される。また、外側ティースの先端の中心点と内側ティースの先端の中心点とを結ぶ直線と、当該モータの中央と内側ティースの先端の中心点とを結ぶ直線とは、所定角度だけずれて、すなわちスキューされて配置される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−１８５０１２号
【特許文献２】特開２００８−１１３４８０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に記載された構成では、外側スロット１１６と内側スロット１１７との面積及び形状を等しく設定することで、コイル１１５が整列巻され、占積率を向上させて銅損を低減できるとされている。
【００１０】
しかしながら、特許文献１に記載された構成では、外側ティースの周方向長さが、内側ティースの周方向長さに比べてかなり大きい。これにより、外側スロットに配置される３相のコイルにおいて、隣り合う相の間隔が大きくなる。このため、モータでのコギングトルクが増大しやすい。
【００１１】
しかもステータの外周面長さである外側ティースの先端面の周方向長さの合計は、ステータの内周面長さである内側ティースの先端面の周方向長さの合計より大きい。これにより、ステータの外径側では内径側に比べてトルク発生面が大きくなるので、トルク及びトルク変動が大きくなりやすい。このため、モータでのコギングトルクがより増大しやすい。また、トルクリップルも増大しやすい。
【００１２】
一方、特許文献２に記載された構成では、外側ロータのコギングトルク及び内側ロータのコギングトルクと、ステータと、内側ロータ及び外側ロータとの角度との関係から、外側、内側のコギングトルクの合計トルクを低減する所定角度が決定される。しかしながら、この構成の場合でも、ステータの外側スロットに配置される３相のコイルにおいて、隣り合う相のコイルの間隔が大きい。また、ステータの外径側では内径側に比べてトルク発生面が大きいので、トルクが大きくなる。これにより、コギングトルク及びトルクリップルは増大しやすい。
【００１３】
本発明の回転電機の目的は、ステータの内径側及び外径側にそれぞれロータを備える回転電機において、コギングトルク及びトルクリップルを抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の回転電機は、内径側に突出した複数の内側ティース及び外径側に突出した複数の外側ティースを備える環状ステータと、前記環状ステータの内径側に対向する内側ロータと、前記環状ステータの外径側に対向する外側ロータと、隣り合う前記内側ティースの間の内側スロット及び隣り合う前記外側ティースの間の外側スロットに配置されるトロイダル巻のコイルとを備え、前記複数の外側スロットの総数は、前記複数の内側スロットの総数より多く、全部の前記外側スロットに配置される前記コイルの本数は、全部の前記内側スロットに配置される前記コイルの本数以上である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の回転電機によれば、環状ステータの内径側及び外径側にそれぞれロータを備える回転電機において、コギングトルク及びトルクリップルをいずれも抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態の回転電機の周方向一部を軸方向一方側から見た図である。
【図２】実施形態の回転電機におけるステータに対する外側、内側のロータの回転角である電気角とコギングトルクとの関係を示す図である。
【図３】第１比較例の回転電機において、周方向一部を軸方向一方側から見た図である。
【図４】第１比較例の回転電機におけるステータに対する外側、内側のロータの回転角である電気角とコギングトルクとの関係を示す図である。
【図５】実施形態の回転電機における合成コギングトルクと、第１比較例の回転電機における合成コギングトルクとを比較した図である。
【図６】第１比較例の実施形態の回転電機における合成コギングトルクと、第２比較例の回転電機における合成コギングトルクとを比較した図である。
【図７】実施形態の別例の回転電機の周方向一部を軸方向一方側から見た図である。
【図８】実施形態の別例の回転電機の周方向一部を軸方向一方側から見た図である。
【図９】図７の構成においてコイルエンドが増大することを説明するための図であって、図７の周方向長さを大きくして示す図である。
【図１０】実施形態の別例の回転電機の周方向一部を軸方向一方側から見た図である。
【図１１】従来の回転電機において、周方向一部を軸方向一方側から見た図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。以下ではすべての図面において同等の要素には同一の符号を付して説明する。
【００１８】
図１は、実施形態の回転電機の周方向一部を軸方向一方側から見た図である。実施形態の回転電機の基本構成は、図１１に示した従来のモータと略同一である。具体的には、回転電機は、環状ステータ１０と、内側ロータ２０と、外側ロータ３０とを備える。
【００１９】
回転電機は、３相交流電流で駆動する永久磁石型同期モータである。回転電機は、電気自動車またはハイブリッド車両を駆動するモータとして、または発電機として、またはその両方の機能を備えるモータジェネレータとして用いられる。
【００２０】
環状ステータ１０は、ステータヨーク１４と、ステータヨーク１４の外周面から径方向に突出する複数の外側ティース１２と、ステータヨーク１４の内周面から径方向に突出する複数の内側ティース１３とを含む。ステータヨーク１４にはＵ，Ｖ，Ｗ相の３相のコイル１５ｕ、１５ｖ、１５ｗが巻回される。コイル１５ｕ、１５ｖ、１５ｗは、トロイダル巻のコイルであり、スター結線またはデルタ結線されている。以下の説明では、「径方向」は、環状ステータ１０の半径方向である放射方向をいい、「周方向」は環状ステータ１０の中心軸を中心とした円形に沿う方向をいう。「軸方向」は、環状ステータ１０の中心軸に沿う方向をいう。また、以下では、環状ステータ１０は、ステータ１０と記載する。また、コイル１５ｕ、１５ｖ、１５ｗはコイル１５と記載する場合がある。
【００２１】
内側ロータ２０は、ステータ１０の内側に回転自在に支持され、内側ヨーク２１と内側永久磁石２２とを含む。一方、外側ロータ３０は、ステータ１０の外側に回転自在に支持され、外側ヨーク３１と外側永久磁石３２とを含む。内側ロータ２０及び外側ロータ３０は、コイル１５に流れる電流によりステータ１０で形成される磁界によって回転する。内側永久磁石２２は、内側ヨーク２１の表面（外周面）に配置され、外側永久磁石３２は、外側ヨーク３１の表面（内周面）に配置される。図１では、内側永久磁石２２及び外側永久磁石３２をそれぞれ円弧形の枠状に示しているが、実際には、それぞれの永久磁石２２，３２において、極性が異なる複数の永久磁石が周方向に交互に配置される。周方向に隣り合う永久磁石では、径方向について逆方向に磁化される。これにより、内側永久磁石２２の外周面にはＮ極とＳ極とが周方向に交互に配置される。外側永久磁石３２の内周面にもＮ極とＳ極とが周方向に交互に配置される。
【００２２】
複数のステータヨーク１４から外周方向に突出した外側ティース１２において、隣り合う外側ティース１２の間には外側スロット１６が形成される。外側ティース１２の１／２の数でステータヨーク１４から内周方向に突出した内側ティース１３において、隣り合う内側ティース１３の間には内側スロット１７が形成される。
【００２３】
トロイダル巻のコイル１５は、外側スロット１６及び内側スロット１７に配置され、ステータヨーク１４に巻回される。図１ではコイル１５にハッチングを付して模式的に示している。また、図１では、外側スロット１６と内側スロット１７とを結ぶ直線により、外側スロット１６内の複数本のコイル１５と内側スロット１７内の複数本のコイル１５とがコイルエンドで接続されることを模式的に示している。
【００２４】
さらに、外側スロット１６の総数と内側スロット１７の総数との比が２：１であり、外側スロット１６の総数が内側スロット１７の総数に対し２倍となっている。この外側スロット１６には、トルク発生の主成分としてのコイル１５が配置される。また、ステータ１０を軸方向に対し直交する平面で切断した断面形状において、全部の外側スロット１６を周方向に連結した形状である長方形と、全部の内側スロット１７を周方向に連結した形状である長方形とは、形状及び面積がそれぞれ同じである。
【００２５】
これにより複数の外側スロット１６の総数は、複数の内側スロット１７の総数より多い。また、全部の外側スロット１６に配置されるコイル１５の本数は、全部の内側スロット１７に配置されるコイル１５の本数以上である。より具体的には、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相のコイル１５のうち、内側スロット１７に配置されたコイル１５は、周方向両側にずれた２つの外側スロット１６に分かれるように、２つの外側スロット１６内のコイル１５と接続される。また、全部の外側スロット１６に配置されるコイル１５の本数は、全部の内側スロット１７に配置されるコイル１５の本数と同じである。ここで、コイル１５の本数とは、ステータ１０を軸方向に対し直交する平面で切断した場合の断面において、対応する外側スロット１６または内側スロット１７に配置されるコイル１５の本数を意味する。
【００２６】
上記コイル１５として、好ましくは、断面が矩形の平角線のコイルが用いられる。この好ましい構成によれば、各スロット１６，１７内でのコイル１５の占積率をより向上できる。なお、コイル１５として断面が円形の丸線のコイルが用いられてもよい。
【００２７】
上記の回転電機によれば、複数の外側スロット１６の総数は、複数の内側スロット１７の総数より多く、かつ、全部の外側スロット１６に配置されるコイル１５の本数は、全部の内側スロット１７に配置されるコイル１５の本数以上である。これにより、外側スロット１６に配置されるコイル１５について、異なる相のコイル１５間の周方向の間隔が小さくなり、高調波磁束が減少するので、外側ロータ３０側でのコギングトルクを小さくできる。これにより、回転電機全体でのコギングトルクを抑制できる。また、同様の理由により、回転電機におけるトルクリップルを抑制できる。
【００２８】
さらに、全部の内側スロット１７を周方向に連結した形状と、全部の外側スロット１６を周方向に連結した形状との形状及び面積はそれぞれ同じである。これにより、外側スロット１６及び内側スロット１７にトロイダル巻のコイル１５を配置した場合に、各スロット１６，１７内におけるコイル１５の占積率を向上できる。これにより、銅損を低減できるので、回転電機の効率を向上させることができる。また、コイル１５として平角線のコイルを用いた場合にはさらに占積率を向上できる。
【００２９】
図２は、実施形態の回転電機におけるステータ１０に対する外側ロータ３０及び内側ロータ２０の回転角である電気角とコギングトルクとの関係を示す図である。図２では、実線ａ１が、ステータ１０に対する外側ロータ３０の電気角と、その外側ロータ３０についてのコギングトルクとの関係を示す。また、破線ｂ１が、ステータ１０に対する内側ロータ２０の電気角と、その内側ロータ２０についてのコギングトルクとの関係を示す。図２は、磁界解析の結果から示された図である。
【００３０】
図２に示すように、外側ロータ３０についての外径側でのコギングトルクは、内側ロータ２０についての内径側でのコギングトルクより大きくはなっているが、その差を小さくでき、かつ、両方のコギングトルクを小さくできる。これにより、回転電機におけるコギングトルクを抑制できる。図２では外径側、内径側でのコギングトルクを相対的な大きさの関係として示している。
【００３１】
一方、図３は、第１比較例の回転電機において、周方向一部を軸方向一方側から見た図である。図３に示す第１比較例では、図１、図２に示した実施形態と異なり、ステータ１０ａにおける複数の外側スロット１６ａの総数は、複数の内側スロット１７ａの総数と同じである。また、全部の外側スロット１６ａに配置されるコイル１５の本数は、全部の内側スロット１７ａに配置されるコイル１５の本数と同じである。さらに、各内側スロット１７ａの形状及び面積は、各外側スロット１６ａの形状及び面積とそれぞれ同じである。その他の構成は、図１の実施形態と同様である。
【００３２】
このような第１比較例では、図３に示すように、外側スロット１６ａに配置されるコイル１５について、異なる相のコイル１５間の周方向の間隔が、図１の実施形態と比較して大きくなるので、外径側でのコギングトルクが増大しやすい。これにより、回転電機全体でのコギングトルクが増大しやすい。また、同様の理由により、回転電機におけるトルクリップルが増大しやすい。
【００３３】
図４は、第１比較例の回転電機におけるステータ１０ａに対する外側ロータ３０及び内側ロータ２０の回転角である電気角とコギングトルクとの関係を示す図である。図４において、実線ａ２、破線ｂ２についての意味は、図２における実線ａ１、破線ｂ１の意味とそれぞれ同じである。図４は、磁界解析の結果から示された図である。
【００３４】
図５は、実施形態の回転電機における合成コギングトルクと、第１比較例の回転電機における合成コギングトルクとを比較した図である。合成コギングトルクは、内径側及び外径側のコギングトルクの合計に相当する。図５において、実線ｃ１は、実施形態の回転電機の合成コギングトルクを示しており、破線ｃ２は、第１比較例の回転電機の合成コギングトルクを示している。図５に示すように、実施形態の合成コギングトルクは、比較例の合成コギングトルクよりも抑制できる。
【００３５】
また、図６は、第１比較例の実施形態の回転電機における合成コギングトルクと、第２比較例の回転電機における合成コギングトルクとを比較した図である。第２比較例の回転電機は、特許文献２に記載された構成と同様である。具体的には、第２比較例の回転電機では、図３に示した第１比較例において、回転電機を軸方向一方側から見た場合において、外側ティース及び内側ティースについて規定した第１直線に対し、回転電機及び内側ティースについて規定した第２直線を傾斜させる。第１直線は、外側ティース１２の先端の中心点と内側ティース１３の先端の中心点とを結ぶ直線である。第２直線は、当該回転電機の中心点と内側ティース１３の先端の中心点とを結ぶ直線である。そして、第１直線に対し第２直線が所定角度θ１で傾斜してずれて、すなわちスキューするように外側ティース１２及び内側ティース１３の配置関係を規制する。その他の構成は、図３の第１比較例と同様である。
【００３６】
図６では、実線ｃ３は、第１比較例の回転電機の合成コギングトルクを示しており、破線ｃ４は、第２比較例の回転電機の合成コギングトルクを示している。図６の実線ｃ３は、図５の破線ｃ２と同じである。図６に示すように、第２比較例の合成コギングトルク（破線ｃ４）は、第１比較例の合成コギングトルク（実線ｃ３）よりもさらに増大している。
【００３７】
図７は、実施形態の別例の回転電機の周方向一部を軸方向一方側から見た図である。図７に示す別例の構成では、図１に示した実施形態と異なり、ステータ１０ｂの外径側に形成された複数の外側スロット４０は、第１外側スロット４１及び第２外側スロット４２が周方向に交互に配置されることにより構成される。また、ステータ１０ｂの内径側には、複数の内側スロット１７ｂが形成される。
【００３８】
複数の外側スロット４０の総数と複数の内側スロット１７ｂの総数との比は２：１である。各第１外側スロット４１、各第２外側スロット４２、及び各内側スロット１７ｂは、軸方向一方側から見た形状が略同一の矩形である。また、各第１外側スロット４１、各第２外側スロット４２、及び各内側スロット１７ｂは、軸方向一方側から見た形状の面積がほぼ同一である。各第１外側スロット４１、各第２外側スロット４２、及び各内側スロット１７ｂは、軸方向に対し直交する平面で切断した場合の形状が軸方向全長にわたってそれぞれのスロットでほぼ同一である。このため、回転電機を軸方向に対し直交する平面で切断した場合の断面形状において、複数の外側スロット４０の面積の合計は、複数の内側スロット１７ｂの面積の合計より大きい。
【００３９】
そして、第１外側スロット４１と内側スロット１７ｂとには、トロイダル巻のＵ，Ｖ，Ｗ相の３相のコイル１５ｕ、１５ｖ、１５ｗが配置される。一方、第２外側スロット４２には分布巻のＵ，Ｖ，Ｗ相の３相のコイル５０ｕ、５０ｖ、５０ｗが配置される。以下では、コイル５０ｕ、５０ｖ、５０ｗはコイル５０と記載する場合がある。図７では、トロイダル巻のコイル１５と分布巻のコイル５０とを異なる向きの斜線で示している。これにより、全部の外側スロット４１，４２に配置されるコイル１５，５０の本数は、全部の内側スロット１７ｂに配置されるコイル１５の本数より多い。
【００４０】
また、各第２外側スロット４２に配置された分布巻の各相のコイル５０は、当該第２外側スロット４２の軸方向両端開口から周方向の両側に伸びて別の２つの第２外側スロット４２との間で、複数の外側ティース１２の周囲に巻回される。図７では、分布巻のコイル５０において、コイルエンドに配置され周方向に伸びる部分を破線で示している。分布巻のコイル５０は、丸線により形成することが好ましい。この構成によれば、ねじれやすい丸線によって、複雑な方向に分布巻のコイル５０を巻きやすくなる。
【００４１】
また、分布巻のコイル５０は、１つのスロットに集中して配置されるのではなく、複数のスロットに分布して配置され、それぞれの間はコイルエンドを介して分布巻で接続される。第２外側スロット４２内の分布巻のコイル５０には、周方向一方側（図７の右側）に隣り合う同相のトロイダル巻のコイル１５と同じタイミングで、かつ、そのトロイダル巻のコイル１５に流れる電流と同方向の電流が流れるように、所定の向きで巻回される。
【００４２】
例えば、図７で分布巻のコイル５０とトロイダル巻のコイル１５との電流の向きについて詳述する。第１外側スロット４１内のある１相のトロイダル巻のコイル１５の電流が紙面の手前側から紙面の奥側へと向かう方向であり、内側スロット１７ｂ内の同相のトロイダル巻のコイル１５の電流が紙面の奥側から紙面の手前側へと向かう方向であると仮定する。このとき、上記の１相と同相でトロイダル巻のコイル１５と周方向他方側（図７の左側）に隣り合う分布巻のコイル５０の電流は、紙面の手前側から紙面の奥側へと向かう方向に通電する。
【００４３】
さらに、周方向に隣り合う第１外側スロット４１及び第２外側スロット４２であって、内側に配置されるコイル１５，５０に同相の電流が流れる外側スロット４１，４２を１組として、ステータ１０ｂの外径側には複数組が周方向に並んで配置される。このとき、各組の外側スロット４１，４２の周方向中央位置と、その組の第１外側スロット４１に挿入されるコイル１５の別の部分が配置される内側スロット１７ｂの周方向中央位置とは、周方向の位置が一致している。
【００４４】
上記の構成によれば、複数の外側スロット４０の面積の合計は、複数の内側スロット１７ｂの面積の合計より大きい。これにより、全部の外側スロット４０に配置されるコイル１５，５０の本数は、全部の内側スロット１７ｂに配置されるコイル１５の本数より多い。また、第１外側スロット４１にトロイダル巻のコイル１５が配置され、第２外側スロット４２に分布巻のコイル５０が配置される。これにより、ステータ１０ｂと外側ロータ３０との間で形成される外側の磁気経路では、ステータ１０ｂと内側ロータ２０との間で形成される内側の磁気経路より多くの磁束を発生させることができる。これにより全体としての周長が短い内側ティース１３での磁気飽和を抑制できるので、ステータ１０ｂの内径側と外径側とにおける磁気飽和の相違を抑制できる。さらに全体としての周長が長い外側ティース１２での磁束密度を向上させることができる。このため、回転電機のトルクを増大させることができる。
【００４５】
また、図１、図２の実施形態と同様に、外側スロット４０に配置されるコイル１５，５０について、異なる相のコイル１５，５０間の周方向の間隔、すなわち、隣り合う組の外側スロット４１，４２の周方向の間隔は小さくなる。これにより、高調波磁束が減少するので、外側ロータ３０側でのコギングトルク及びトルクリップルを小さくでき、これにより回転電機全体でのコギングトルク及びトルクリップルを抑制できる。その他の構成及び作用は、図１、図２の実施形態の場合と同様である。
【００４６】
図８は、実施形態の別例の回転電機の周方向一部を軸方向一方側から見た図である。図８に示す別例の構成では、図７に示した構成と異なり、ステータ１０ｃの第１外側スロット４１は、内側スロット１７ｂと周方向において同じ位置に配置される。一方、第２外側スロット４２は、内側スロット１７ｂに対し周方向に異なる位置に配置される。これにより、各組の外側スロット４１，４２の周方向中央位置（Ｌ１で示す位置）と、その組の第１外側スロット４１に挿入されるコイル１５の別の部分が配置される内側スロット１７ｂの周方向中央位置（Ｌ２で示す位置）とは、周方向にずれている。第１外側スロット４１が、内側スロット１７ｂと周方向において同じ位置に配置されるので、トロイダル巻のコイル１５を第１外側スロット４１と内側スロット１７ｂとに配置するように、ステータ１０ｃの略半径方向に巻回すればよい。これにより、コイル１５が巻きやすくなる。
【００４７】
また、好ましくは、トロイダル巻のコイル１５を平角線で形成する。この好ましい構成によれば、トロイダル巻のコイル１５を整列しやすくするとともに、第１外側スロット４１及び内側スロット１７ｂにおけるコイル１５の占積率を向上できる。図８の構成のように第１外側スロット４１と内側スロット１７ｂとを周方向において同じ位置に配置する場合には、第１外側スロット４１及び内側スロット１７ｂに平角線のコイル１５を配置する場合に、コイル１５が巻きやすい効果が顕著になる。このとき、トロイダル巻のコイル１５をステータ１０ｃにより近づけて巻き付けることができるので、コイルエンドを小さくできる。さらに、各組の外側スロット４１，４２の周方向中央位置（Ｌ１で示す位置）と、その組の第１外側スロット４１に挿入されるコイル１５の別の部分が配置される内側スロット１７ｂの周方向中央位置（Ｌ２で示す位置）とが、周方向にずれている。図８では、Ｌ１を示す半径方向に伸びる一点鎖線が、Ｌ２を示す半径方向に伸びる一点鎖線に対し所定角度θ１で傾斜するようにずれている。ここで、内側ロータ２０とステータ１０ｃの内径側との磁気的相互作用で生じるトルクについてのコギングトルクを内径側コギングトルクと定義する。また、外側ロータ３０とステータ１０ｃの外径側との磁気的相互作用で生じるトルクについてのコギングトルクを外径側コギングトルクと定義する。この場合、所定角度θ１を適切に選択することにより、内径側コギングトルク及び外径側コギングトルクが打ち消し合う構成とすることができる。例えば、所定角度θ１を選択するために、θ１を変化させながら、内側、外側ロータ２０，３０の回転角度と内径側、外径側コギングトルクとの関係をシミュレーションの実行により求めて、回転電機全体でコギングトルクが小さくなるθ１を求めることができる。このため、回転電機のコギングトルクを抑制できる。また、同様の理由から、回転電機のトルクリップルも抑制できる。その他の構成及び作用は、図７の構成と同様である。
【００４８】
図９は、図７の構成においてコイルエンドが増大することを説明するための図であって、図７の周方向長さを大きくして示す図である。図７、図９に示す構成では、上記のように、第２外側スロット４２に配置された分布巻のコイル５０は、第２外側スロット４２の軸方向両端開口から周方向の両側に伸びて別の２つの第２外側スロット４２との間で、複数の外側ティース１２の周囲に巻回される。
【００４９】
このような図７、図９の構成では、図９の破線の枠α１、α２…α６で囲った部分で示すように、トロイダル巻のコイル１５が配置された第１外側スロット４１には、分布巻のコイル５０を示す３つの破線がそれぞれ重なっている。このことは、破線枠部分において、トロイダル巻のコイル１５のコイルエンドの外側に３つの異なる相の分布巻のコイル５０が配置されることを意味する。したがって、図７、図９の構成では、コイルエンドが大きくなりやすい。このような事情は、図８の構成の場合も同様である。次に、図１０を用いて説明する別例の構成は、このような事情からコイルエンドを小さくするために発明したものである。
【００５０】
図１０は、実施形態の別例の回転電機の周方向一部を軸方向一方側から見た図である。図１０に示す別例の構成では、図７、図９に示す構成の場合と異なり、ステータ１０ｄの外径側において、隣り合う２つの第１外側スロット４１と、隣り合う２つの第２外側スロット４２とが周方向において交互に配置される。これにより、図１０に示す構成では、図９に示した構成に対して、複数の第１外側スロット４１と複数の第２外側スロット４２とのステータ１０ｄの周方向に並ぶ順が異なっている。
【００５１】
さらに、各第２外側スロット４２に配置された分布巻のコイル５０は、当該第２外側スロット４２の軸方向両端開口から周方向の一方側、または他方側にだけ伸びて別の１つの第２外側スロット４２との間で、複数の外側ティース１２の周囲に巻回される。これにより、各第２外側スロット４２に配置された分布巻のコイル５０は、別の１つの第２外側スロット４２のみとの間で、複数の外側ティース１２の周囲に巻回される。
【００５２】
上記の構成によれば、ステータ１０ｄで生じる回転磁界は、図９の構成の回転磁界と同じである。一方、図１０の構成によれば、周方向に２つの第１外側スロット４１と２つの第２外側スロット４２とが交互に配置されるので、第１外側スロット４１の軸方向の外側に分布巻のコイル５０が重なりにくい。これにより、コイルエンドにおいて、第１外側スロット４１に配置されるトロイダル巻のコイル１５の外側に分布巻のコイル５０が重なりにくくなる。
【００５３】
また、各第２外側スロット４２に配置された分布巻のコイル５０は、別の１つの第２外側スロット４２のみとの間で、複数の外側ティース１２の周囲に巻回される。これにより、コイルエンドにおいて、第１外側スロット４１に配置されるトロイダル巻のコイル１５の外側に分布巻のコイル５０がさらに重なりにくくなる。このため、本例の構成によれば、コイルエンドを小さくできる。図１０では、破線の枠β１、β２で囲った第１外側スロット４１の内側部分に、それぞれ１相の分布巻のコイル５０のみが重なっている。このことは、第１外側スロット４１に配置されるトロイダル巻のコイル１５の外側に１相の分布巻のコイル５０のみが重なることを意味する。このことは、各第１外側スロット４１内に配置されるコイル５０について同様である。したがって、図１０の構成では、図９の構成に対して、コイルエンドでのトロイダル巻のコイル１５に対する分布巻のコイル５０の重なりを３相分から１相分に減少できるので、コイルエンドを小さくできる。その他の構成及び作用は、図８、図９の構成と同様である。
【００５４】
以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明は上記の各実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
【符号の説明】
【００５５】
１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ  環状ステータ（ステータ）、１２  外側ティース、１３  内側ティース、１４  ステータヨーク、１５，１５ｕ，１５ｖ，１５ｗ  コイル（トロイダル巻）、１６  外側スロット、１７，１７ａ，１７ｂ  内側スロット、２０  内側ロータ、２１  内側ヨーク、２２  内側永久磁石、３０  外側ロータ、３１  外側ヨーク、３２  外側永久磁石、４０，４０ａ  外側スロット、４１  第１外側スロット、４２  第２外側スロット、５０，５０ｕ、５０ｖ、５０ｗ  コイル（分布巻）、１００  ステータ、１１２  外側ティース、１１３  内側ティース、１１４  ステータヨーク、１１５  コイル。
【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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