(57)【要約】【課題】トルク脈動を低減できる回転電機を提供する。【解決手段】回転子３は、回転子鉄心３１と、４・Ｎ個の磁極を構成する磁石３２とからなり、回転子３の断面における回転子３の軸心を中心として、任意の磁石３２の周方向中央の磁極中心と、磁石から周方向の一方にＮ個離れた磁石３２の磁極中心とがなす角度は、９０度未満であり、任意の磁石３２の周方向中央の磁極中心と、磁石３２から周方向の他方にＮ個離れた磁石３２の磁極中心とがなす角度は、９０度より大である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子と前記固定子の内側に回転可能に支持された回転子とからなる回転電機において、
前記固定子は、固定子鉄心と前記固定子鉄心に巻装されたコイルとからなり、
前記固定子鉄心は、環状のヨーク部と、前記ヨーク部の内周面に、周方向に等間隔を開けて設けられ、径方向内側に突出する複数のティース部とからなり、
前記回転子は、回転子鉄心と、前記回転子鉄心の周方向にそれぞれ間隔を隔てて、前記回転子鉄心の軸方向に延在するように配置された４・Ｎ（Ｎは、２以上の自然数）個の磁極を構成する磁石とからなり、
前記回転子の断面における前記回転子の軸心を中心として、
任意の前記磁石の周方向中央の磁極中心と、前記磁石から周方向の一方にＮ個離れた磁石の磁極中心とがなす角度は、９０度未満であり、
前記任意の磁石の周方向中央の磁極中心と、前記磁石から周方向の他方にＮ個離れた磁石の磁極中心とがなす角度は、９０度より大である回転電機。
【請求項２】
前記任意の磁石は、連続するＮ個の前記磁石のうちのいずれでも良い請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
前記回転子の断面における前記回転子の軸心を中心として、
任意の前記磁石から周方向の前記一方にＮ個離れた磁石の磁極中心と、
前記任意の磁石から周方向の前記他方にＮ個離れた磁石の磁極中心とがなす角度は、１８０度である請求項１又は請求項２に記載の回転電機。
【請求項４】
前記回転子の中心に対して対称な２箇所において、隣り合う二つの前記磁石のそれぞれの磁極中心がなす角度が最も小さく、
前記２箇所から、それぞれ９０度の位置にある２箇所において、隣り合う二つの前記磁石のそれぞれの磁極中心がなす角度が最も大きく、
その他の隣り合う二つの前記磁石のそれぞれの磁極中心がなす角度は、
３６０÷回転子の極数
に等しい請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項５】
前記回転子の前記磁極の数と、前記固定子のスロット数の最小公倍数をＬとするとき、
前記回転子の断面における前記回転子の軸心を中心として、
任意の前記磁石の磁極中心と、前記磁石から周方向の一方にＮ個離れた磁石の磁極中心とがなす角度は、（９０−３６０／Ｌ／２）度であり、
前記任意の磁石の前記磁極中心と、前記磁石から周方向の他方にＮ個離れた磁石の磁極中心とがなす角度は、（９０＋３６０／Ｌ／２）度である請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、固定子と回転子との間に働くトルクの脈動を低減し、滑らかな回転を得ることができる回転電機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
回転電機として、固定子鉄心と巻線を有する固定子と、回転子鉄心の外周面に磁石を貼り付けた表面磁石型の回転子とを有する回転電機が知られている。このような回転電機においては、磁石と固定子鉄心との間に発生し、それぞれが互いに引き合う力は、常に一定とはならず、回転子の回転角度に応じて変動することが知られている。この回転子に発生するトルクの脈動を低減するため、様々な手法が採用されている。
【０００３】
代表的な例として、回転子の磁石をスキューさせる技術が知られている。また、特許文献１においては、ロータ磁石のうち円周方向に連続した複数の磁極を１個の磁石群として、すべてのロータ磁石を、それぞれ同数のロータ磁石を含む偶数個の磁石群により分割し、ロータ上のすべてのロータ磁石が円周方向に均等に配置された状態から、円周方向に隣り合った磁石群同士を、円周方向において互いに反対向きに同角度だけ移動させた回転電機が提案されている。
【０００４】
また、特許文献２においては、リラクタンス型の突極磁極を持つ回転子において、その突極磁極部を非対称にすることで、発生するトルクの脈動を低減させるものが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１３２１５４号公報
【特許文献２】ＷＯ２０１６／０８８６９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の回転電機においては、隣接した磁石を互いに近づける向きに貼り付けるため、隣接した磁石が当たるまで以上に磁石を近づけることができず、周方向に貼り付けられた磁石の位置を大きくずらし、トルク脈動を大きく低減させることが難しいといった課題がある。
【０００７】
特許文献２に記載の回転電機においては、周方向の一部に磁石が偏在することにより、磁石と固定子鉄心が引き合う力の合力が半径方向の力として発生し、回転子の軸受の寿命を早めたり、異音や振動の原因となることが課題となる。また、表面磁石型の回転電機に関して、具体的にトルク脈動を低減させる手法が示されていない。
【０００８】
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、回転子のトルク脈動を低減し、スムーズに回転す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】
【０００９】
この発明に係る回転電機は、
固定子と前記固定子の内側に回転可能に支持された回転子とからなる回転電機において、
前記固定子は、固定子鉄心と前記固定子鉄心に巻装されたコイルとからなり、
前記固定子鉄心は、環状のヨーク部と、前記ヨーク部の内周面に、周方向に等間隔を開けて設けられ、径方向内側に突出する複数のティース部とからなり、
前記回転子は、回転子鉄心と、前記回転子鉄心の周方向にそれぞれ間隔を隔てて、前記回転子鉄心の軸方向に延在するように配置された４・Ｎ（Ｎは、２以上の自然数）個の磁極を構成する磁石とからなり、
前記回転子の断面における前記回転子の軸心を中心として、
任意の前記磁石の周方向中央の磁極中心と、前記磁石から周方向の一方にＮ個離れた磁石の磁極中心とがなす角度は、９０度未満であり、
前記任意の磁石の周方向中央の磁極中心と、前記磁石から周方向の他方にＮ個離れた磁石の磁極中心とがなす角度は、９０度より大であるものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明に係る回転電機によれば、
前記回転子は、回転子鉄心と、前記回転子鉄心の周方向にそれぞれ間隔を隔てて、前記回転子鉄心の軸方向に延在するように配置された４・Ｎ（Ｎは、２以上の自然数）個の磁極を構成する磁石とからなり、
前記回転子の断面における前記回転子の軸心を中心として、
任意の前記磁石の周方向中央の磁極中心と、前記磁石から周方向の一方にＮ個離れた磁石の磁極中心とがなす角度は、９０度未満であり、
前記任意の磁石の周方向中央の磁極中心と、前記磁石から周方向の他方にＮ個離れた磁石の磁極中心とがなす角度は、９０度より大なので、回転電機のトルク脈動を小さくすることができる。
【００１１】
また、本発明が対象とする回転電機の固定子は、軸対称（１８０度の回転対称）であるため、回転子の磁石の配置を、回転軸に対して対称な組のみで構成すると、当該対称な組を構成する２つの磁石と固定子との間に働く力は打ち消し合う。このため、相互に半径方向に引き合う力が発生せず、回転電機の寿命を延長できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施の形態１に係る回転電機の軸方向に垂直な断面模式図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る磁石の配置関係を示す図である。
【図３】周方向に均等に磁石を配置した場合の、無負荷時の回転電機のトルクを示すグラフである。
【図４】この発明の実施の形態１に係る無負荷時の回転電機のトルクを示すグラフである。
【図５】周方向に均等に磁石を配置した場合の、定格負荷時の回転電機のトルクを示すグラフである。
【図６】この発明の実施の形態１に係る定格負荷時の回転電機のトルクを示すグラフである。
【図７】この発明の実施の形態１に係る磁石の配置の他の例を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態２に係る回転電機の軸方向に垂直な断面模式図である。
【図９】この発明の実施の形態２に係る磁石の配置関係を示す図である。
【図１０】この発明の実施の形態２に係る磁石の配置関係を示す図である。
【図１１】周方向に均等に磁石を配置した場合の、無負荷時の回転電機のトルクを示すグラフである。
【図１２】この発明の実施の形態２に係る無負荷時の回転電機のトルクを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１に係る回転電機を図を用いて説明する。
本明細書中で、特に断り無く「軸方向」、「周方向」、「径方向」、「外周面」、というときは、それぞれ、回転子の「軸方向」、「周方向」、「径方向」、「外周面」をいうものとする。
【００１４】
図１は、回転電機１００の軸方向に垂直な断面模式図である。
回転電機１００は、固定子２と固定子２の内側に回転可能に支持された回転子３とからなる。固定子２は、固定子鉄心２１とコイル２２とからなり、固定子鉄心２１は、環状のヨーク部２１ａと、ヨーク部２１ａの内周面に、周方向に等間隔を開けて設けられ、径方向内側に突出するティース部２１ｂとからなる。コイル２２は、ティース部２１ｂの周囲に巻装されている。
【００１５】
回転子３は、回転子３の中央に存在する円筒状の回転子鉄心３１と、回転子鉄心３１の外周面に、回転子鉄心３１の周方向にそれぞれ間隔を隔てて、回転子鉄心３１の軸方向に延在するように配置された４・Ｎ（Ｎは、２以上の自然数、本実施の形態ではＮ＝３）個の磁石３２とからなる。４・Ｎ個の磁石３２は、その磁極が、回転子鉄心３１の周方向に交互に配置されるよう、周方向に隣り合う磁石３２の極が互いに反転するように設けられる。なお、磁石３２の数が４・Ｎ個ということは、回転子の中心軸を中心として９０度につきＮ個（３個）の磁石３２が配置されていることを表す。
【００１６】
固定子鉄心２１は、ケイ素を多く含む０．１〜０．５ｍｍの厚みの電磁鋼板を積層して作られる。電磁鋼板同士は、積層方向に抜き加締めや溶接、接着などで接続され、積層間には絶縁層を有しており、渦電流の発生を抑制して固定子２の発熱による回転トルクの損失を低減できるものである。固定子２のコイル２２は、Ｕ相，Ｖ相、Ｗ相の３つの相で構成され、周方向に隣り合うティース部２１ｂに、Ｕ相，Ｖ相、Ｗ相の順に巻装され、これらと同じ構成を周方向に６組分繰り返している。
【００１７】
今、図１の、矢印Ａが示す方向を０度とし、０度の位置に磁極中心（周方向の中央）が配置されている磁石３２をＮｏ．１とし、そこから図の周方向左側に向かって、Ｎｏ．２、Ｎｏ．３・・Ｎｏ．１２の順に、１２個の磁石３２が配置されている。回転子鉄心３１の周方向に隣り合う磁石３２の周方向端部間の間隔は、場所によって、不均等となっており、Ｎｏ．１とＮｏ．１２の磁石３２の中心間の間隔及びＮｏ．６とＮｏ．７の周方向端部間の間隔が、その他の隣り合う２つの磁石３２の周方向端部間の間隔より大きい。
【００１８】
図２は、磁石３２の配置関係を示す図であり、図１の回転子３の各磁石３２の磁石番号と、１２個の磁石を周方向に均等に配置したと仮定した場合の各磁石３２の磁極中心の配置角度（図２では、均等角度と表記）と、本実施の形態における各磁石３２の磁極中心の配置角度（図２では、実角度と表記）と、１２個の磁石を周方向に均等に配置したと仮定した場合からの各磁石３２の磁極中心の角度ずれの大きさと、回転子３の断面における回転子３の軸心Ｏを中心として、それぞれの磁石３２の磁極中心とそこからＮ個分左に離れた（この場合Ｎ＝３）磁石３２の磁極中心とがなす角度を示す図である。図において表記した角度は、小数点以下第３位を四捨五入したものである。
【００１９】
一般に、回転子鉄心３１の表面に磁石を周方向に均等に配置した場合、極数である４・Ｎ（本実施の形態では１２）と、スロットＳの数である２・Ｍ（本実施の形態では１８、（Ｍは、自然数））の最小公倍数Ｌ（本実施の形態では３６）により、３６０度を除した角度を周期とするトルク脈動が発生することが知られている。
【００２０】
本実施の形態では、３６０／３６＝１０度の周期で発生するトルク脈動を、各磁石３２と固定子２との間に生じる吸引力同士で打ち消すために、各磁石３２について次の様な配置を行っている。
【００２１】
すなわち、各磁石３２について、回転子３の断面における回転子３の軸心Ｏを中心として、それぞれの磁石３２の磁極中心と、Ｎ個分左に離れた磁石３２の磁極中心とがなす角度を、磁石を周方向に均等に配置したと仮定した角度から３６０／Ｌ度の半分（本実施の形態では５度）ずらしている。
【００２２】
図２において、磁石番号１から磁石番号６番の間、ならびに磁石番号７番から磁石番号１１番の間の隣りあう磁石３２の磁極中心がなす角度は、（９０−５）／３＝２８．３３度としている。この数式の中で、”５”は、トルク脈動の周期の半分の角度である５度を示す。また、磁石番号６と磁石番号７の磁極中心のなす角度、ならびに磁石番号１２番と磁石番号１番の角度は３８．３３度であり、磁石番号１番と磁石番号７番のそれぞれの磁石３２の磁極中心がなす角度は１８０度となっている。これらの状態を言い換えると、周方向に２・Ｎ個離れた磁石３２の磁極中心は１８０度の位置になるように設定され、周方向に２・Ｎ個の連続した磁石３２の隣り合う磁極中心間の間隔は同一である。
【００２３】
このように各磁石３２を配置すると、Ｎｏ．１の磁石３２と、左にＮ個離れたＮｏ．４の磁石３２のそれぞれの磁極中心がなす角度Ｃ１は８５度となる。同様に、図２の「左にＮ個離れた磁石の磁極中心間の角度」は、全て、各磁石を周方向に均等に配置したと仮定した場合の９０度から、プラス５度又は、マイナス５度となるように配置されている。なお、特定の磁石３２に注目すると、左右の一方へＮ個離れた磁石３２との磁極中心間の角度がプラス５度である９５度の場合は、他方へＮ個離れた磁石３２との磁極中心間の角度は、マイナス５度である８５度となる。なお、図２に示すように、磁石番号１からＮ個単位で、上述のプラス５度、マイナス５度が入れ替わる。
【００２４】
このように磁石３２の配置を設定することにより、周方向両側にＮ個離れた磁石３２間において、互いに発生する磁力によるトルクを打ち消し合うため、上述の周期で発生するトルク脈動を発生しにくくすることができる。
【００２５】
次に、周方向に均等に磁石を配置した場合と、本実施の形態のように磁石３２を配置した場合の双方について、回転子と固定子との間に発生するトルク脈動（無負荷時）を電磁界解析を用いて比較する。
【００２６】
図３は、周方向に均等に磁石を配置した場合の、無負荷時の回転電機のトルクを示すグラフである。図３のグラフの横軸は、回転子の回転角度（機械角）を表し、縦軸は、回転子と固定子の間に発生するトルクの大きさを示している。回転電機に負荷は接続されていないので、トルクは、トルク脈動の成分だけである。横軸に平行な破線は、脈動するトルクの上限値と下限値を表しており、両破線の間に記した曲線が、脈動するトルクの変遷を表している。縦軸の単位は、相対的なものであり、図３と、次に説明する図４とでは、同じ単位としている。
【００２７】
図３に示すように、回転子と固定子の間に脈動するトルクは、概ね１０度の周期で変動しており、またその変動幅（トルク脈動の幅）は、概ね０．１９であることがわかる。
【００２８】
図４は、上述のように、磁石３２を不均等に配置した場合の、無負荷時の回転電機１００のトルクを示すグラフである。図４のグラフの横軸は、回転子３の回転角度（機械角）を表し、縦軸は、回転子３と固定子２との間に発生するトルクの大きさを示している。回転電機１００に負荷は接続されていないので、トルクは、トルク脈動の成分だけである。横軸に平行な破線は、脈動するトルクの上限値と下限値を表しており、両破線の間に記した曲線が、脈動するトルクの変遷を表している。
【００２９】
図４に示すように、回転子３と固定子２との間に脈動するトルクは、概ね２０度の周期で変動しており、またその変動幅（トルク脈動の幅）は、プラスマイナス合わせて０．０６であることがわかる。
【００３０】
図３と図４とを比較することにより、図３では１０度の周期であったトルク脈動の周期が２０度となり、変動幅は、０．１９から０．０６へと減少し、トルク脈動を６８％減少させている効果を確認できる。
【００３１】
次に、周方向に均等に磁石を配置した場合と、本実施の形態のように磁石３２を配置した場合の双方について、回転子と固定子との間に発生するトルク脈動（定格負荷時）を、固定子コイルに三相交流を印加して、電磁界解析を用いて比較する。
【００３２】
図５は、周方向に均等に磁石を配置した場合の、定格負荷時の回転電機のトルクを示すグラフである。図５のグラフの横軸は、回転子の回転角度（機械角）を表し、縦軸は、回転子と固定子の間に発生するトルクの大きさを示している。横軸に平行な破線は、脈動するトルクの上限値と下限値を表しており、両破線の間に記した曲線が、脈動するトルクの変遷を表している。縦軸の単位は、相対的なものであり、図５と、次に説明する図６とでは、同じ単位としている。
【００３３】
図５に示すように、回転子と固定子の間に脈動するトルクは、概ね１０度の周期で１．７６から１．９５の間で変動し、トルクの変動幅は、概ね０．１９であることがわかる。
【００３４】
図６は、上述した、磁石３２を不均等に配置した場合の、定格負荷時の回転電機１００のトルクを示すグラフである。図６のグラフの横軸は、回転子３の回転角度（機械角）を表し、縦軸は、回転子３と固定子２との間に発生するトルクの大きさを示している。横軸に平行な破線は、脈動するトルクの上限値と下限値を表しており、両破線の間に記した曲線が、脈動するトルクの変遷を表している。
【００３５】
図６に示すように、回転子と固定子の間に脈動するトルクは、概ね２０度の周期で１．７０から１．８４の間で変動し、トルクの変動幅は、概ね０．１４であることがわかる。
図５と図６を比較することにより、図５では１０度の周期であったトルク脈動の周期が２０度となり、変動幅は０．１９から０．１４へと減少し、トルク脈動を２６％減少させている効果を確認できる。
【００３６】
これまでの説明では、周方向に２・Ｎ個離れた磁石３２の磁極中心が１８０度の位置になるように設定した。また、周方向に２・Ｎ個の連続した磁石３２の隣り合う磁極中心間の間隔は同一とした。このように配置することで、固定子鉄心を通らないで周方向に隣り合う磁石３２へ流れる磁束を減らすことができ、回転電機１００のトルク定数をより大きくすることができる。
【００３７】
また、これまでの説明では、周方向にＮ個離れた２つの磁石３２の磁極中心間の角度を、磁石を周方向に均等に配置した場合に比べて３６０／Ｌ度の半分ずつずらすこととして説明したが、厳密に１８０／Ｌ度でなくとも、１８０／Ｌ度に近づけることで、同様の効果を得ることができる。
【００３８】
図７は、磁石３２の配置の他の例を示す図である。
９０度単位の範囲に配置するＮ個の磁石３２のそれぞれの磁極中心間の角度を図３のように設定しても、Ｎ個離れた磁石３２の磁極中心間の角度は、磁石を均等に配置したと仮定した場合の９０度から、プラス５度又は、マイナス５度とすることができる。なお、これまで、磁石３２は、回転子鉄心３１の表面に配置した例を用いて説明したが、回転子鉄心内に埋め込まれていても良い。
【００３９】
この発明の実施の形態１に係る回転電機１００によれば、回転電機１００のトルク脈動を小さくすることができる。また、回転電機１００の固定子２は、軸対称（１８０度の回転対称）であるため、回転子３の磁石３２の配置を、回転軸に対して対称な組のみで構成すると、当該対称な組を構成する２つの磁石３２と固定子２との間に働く力は打ち消し合う。このため、相互に半径方向に引き合う力が発生せず、回転電機１００の寿命を延長できる。
【００４０】
実施の形態２．
以下、この発明の実施の形態２に係る回転電機２００を実施の形態１と異なるところを中心に説明する。
【００４１】
図８は、回転電機２００の軸方向に垂直な断面模式図である。実施の形態１で説明した回転電機１００と本実施の形態に係る回転電機２００とは、固定子２０２のスロットＳ２の数と、回転子２０３の磁石２３２の数が異なる。
回転電機２００は、固定子２０２と固定子２０２の内側に回転可能に支持された回転子２０３とからなる。
固定子２０２は、固定子鉄心２２１とコイル２２２とからなり、固定子鉄心２２１は、環状のヨーク部２２１ａと、ヨーク部２２１ａの内周面に、周方向に間隔を開けて設けられ、径方向内側に突出するティース部２２１ｂとからなる。コイル２２２は、ティース部２２１ｂの周囲に巻装されている。
【００４２】
回転子２０３は、回転子２０３の中央に存在する円筒状の回転子鉄心２３１と、回転子鉄心２３１の外周面に、回転子鉄心２３１の周方向にそれぞれ間隔を隔てて、回転子鉄心２３１の軸方向に延在するように配置された４・Ｎ（Ｎは、２以上の自然数、本実施の形態ではＮ＝１０）個の磁石２３２とからなる。４・Ｎ個の磁石２３２は、その磁極が、回転子鉄心２３１の周方向に交互に配置されるよう、周方向に隣り合う磁石２３２の極が互いに異なるように設けられる。なお、磁石２３２の数が４・Ｎ個ということは、回転子の中心軸を中心として９０度につきＮ個（１０個）の磁石２３２が配置されていることを表す。
【００４３】
固定子鉄心２２１は、ケイ素を多く含む０．１〜０．５ｍｍの厚みの電磁鋼板を積層して作られる。電磁鋼板同士は、積層方向に抜き加締めや溶接、接着などで接続され、積層間には絶縁層を有しており、渦電流の発生を抑制して固定子２０２の発熱による回転トルクの損失を低減できるものである。固定子２０２のコイル２２２は、Ｕ相，Ｖ相、Ｗ相の３相で構成され、周方向に隣り合うティース部２２１ｂに、Ｕ＋、Ｕ−、Ｕ＋、Ｖ＋、Ｖ−、Ｖ＋、Ｗ＋、Ｗ−、Ｗ＋の順に繰り返し巻装され、これらと同じ構成を周方向に４組繰り返している。なお、Ｕ＋とＵ−は同じ相の電流を流すが、巻線の向きが異なることにより発生する固定子の磁界の向きが異なる。Ｖ＋とＶ−、ならびにＷ＋とＷ−も同じ関係にある。
【００４４】
今、図８の、矢印Ｂが示す方向を０度とし、０度の位置に磁極中心（周方向の中央）が配置されている磁石２３２をＮｏ．１とし、そこから図の周方向左側に向かって、Ｎｏ．２、Ｎｏ．３・・Ｎｏ．４０の順に、４０個の磁石２３２が配置されている。回転子鉄心２３１の周方向に隣り合う磁石２３２の周方向端部間の間隔は、場所によって、不均等となっている。
【００４５】
図９、図１０は、磁石２３２の配置関係を示す図であり、図８の回転子２０３の各磁石２３２の磁石番号と、４０個の磁石を周方向に均等に配置したと仮定した場合の各磁石の磁極中心の配置角度と、本実施の形態における各磁石２３２の配置角度と、４０個の磁石を周方向に均等に配置したと仮定した場合からの各磁石２３２の磁極中心の角度ずれの大きさと、左に隣り合う磁石２３２の磁極中心間の角度と、回転子３の断面における回転子３の軸心Ｏを中心として、それぞれの磁石２３２の磁極中心とそこからＮ個分左に離れた（この場合Ｎ＝１０）磁石２３２の磁極中心とがなす角度を示す図である。
【００４６】
本実施の形態では、極数４・Ｎが４０、スロット数２・Ｍが３６なのでＮ＝１０、Ｍ＝１８であり、４・Ｎと２・Ｍの最小公倍数Ｌ＝３６０となる。よって、３６０／３６０＝１度の周期のトルク脈動が発生しやすいと言える。
【００４７】
そこで、本実施の形態では、１度の周期で発生するトルク脈動を、各磁石２３２と固定子２０２との間に生じる吸引力同士で打ち消すために、各磁石２３２について次の様な配置を行っている。
【００４８】
すなわち、各磁石２３２について、それぞれの磁石２３２の磁極中心と、Ｎ個分（Ｎ＝１０）左右に離れた磁石２３２の磁石２３２の磁極中心を、磁石を周方向に均等に配置したと仮定した角度から１度の半分である０．５度ずらしている。
【００４９】
例えば、図９、図１０に示すように、磁石番号１の磁石２３２と、磁石番号１から左へＮ個分（Ｎ＝１０）離れた磁石番号１１の磁石２３２の磁極中心がなす角は、８９．５度となっており、磁石を周方向に均等に配置したと仮定した場合の磁極中心間の角度から、トルク脈動の周期の半分の角度である０．５度小さいことがわかる。同様に、磁石番号１１の磁石２３２と、左へＮ個離れた磁石番号２１の磁石２３２の磁極中心がなす角度は９０．５度となっており、トルク脈動の周期の半分の角度である０．５度大きいことが分かる。
【００５０】
この関係は、全ての磁石２３２に関して成り立っている。
このとき、回転子２０３の断面における回転子２０３の軸心Ｏを中心として、
周方向に隣り合う二つの磁石２３２の磁極中心がなす角度は、
磁石番号１０番の磁石２３２と磁石番号１１番の磁石２３２の磁極中心間は、８．５度
磁石番号２０番の磁石２３２と磁石番号２１番の磁石２３２の磁極中心間は、９．５度
磁石番号３０番の磁石２３２と磁石番号３１番の磁石２３２の磁極中心間は、８．５度
磁石番号４０番の磁石２３２と磁石番号１番の磁石２３２の磁極中心間は、９．５度
その他の隣り合う磁石２３２の磁極中心間の角度は９度
となっている。
これは、回転子２０３の中心に対して対称な２箇所において、隣り合う二つの磁石２３２のそれぞれの磁極中心がなす角度が最も小さく、この２箇所から、それぞれ９０度の位置にある２箇所において、隣り合う二つの磁石２３２のそれぞれの磁極中心がなす角度が最も大きく、その他の隣り合う二つの磁石２３２のそれぞれの磁極中心がなす角度は、３６０÷磁極の数に等しいことを示している。
【００５１】
次に、周方向に均等に磁石を配置した場合と、本実施の形態のように磁石２３２を配置した場合の双方について、回転子と固定子との間に発生するトルク脈動（無負荷時）を電磁界解析を用いて比較する。
【００５２】
図１１は、周方向に均等に磁石を配置した場合の、無負荷時の回転電機のトルクを示すグラフである。図１１のグラフの横軸は、回転子の回転角度（機械角）を表し、縦軸は、回転子と固定子の間に発生するトルクの大きさを示している。回転電機に負荷は接続されていないので、トルクは、トルク脈動の成分だけである。横軸に平行な破線は、脈動するトルクの上限値と下限値を表しており、両破線の間に記した曲線が、脈動するトルクの変遷を表している。縦軸の単位は、相対的なものであり、図１１と、次に説明する図１２とでは、同じ単位としている。
【００５３】
図１１に示すように、回転子と固定子の間に脈動するトルクは、概ね１度の周期で変動しており、またその変動幅（トルク脈動の幅）は、概ね１．８０であることがわかる。尚トルクの変動は周期的に発生するため、図１１では、回転子２０３が機械角で１０度回転した範囲のみを記載している。
【００５４】
図１２は、上述のように、磁石２３２を不均等に配置した場合の、無負荷時の回転電機２００のトルクを示すグラフである。図１２のグラフの横軸は、回転子２０３の回転角度（機械角）を表し、縦軸は、回転子２０３と固定子２０２との間に発生するトルクの大きさを示している。回転電機２００に負荷は接続されていないので、トルクは、トルク脈動の成分だけである。横軸に平行な破線は、脈動するトルクの上限値と下限値を表しており、両破線の間に記した曲線が、脈動するトルクの変遷を表している。
【００５５】
図１２では、磁石を周方向に均等に配置していた際の１度周期のトルク脈動が見られなくなり、トルクの変動幅は１．８０から０．１８へと減少し、トルク脈動を９０％減少させている効果を確認できる。
【００５６】
この発明の実施の形態２に係る回転電機によれば、実施の形態１と同様の効果を奏する。また、磁石２３２の数及び、コイル２２２の数が実施の形態１よりも多い回転電機に適用することにより、よりトルク脈動の少ない回転電機２００を提供することができる。
【００５７】
尚、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１００，２００  回転電機、２，２０２  固定子、２１，２２１  固定子鉄心、
２１ａ，２２１ａ  ヨーク部、２１ｂ，２２１ｂ  ティース部、２２，２２２  コイル、３，２０３  回転子、３１，２３１  回転子鉄心、３２，２３２  磁石、
Ｌ  最小公倍数。
【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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