(57)【要約】小さいスキュー角で電気角6次と12次のトルクリップルの両方を低減し，低トルクリップル化した永久磁石型モータを提供する。2組の3相の電機子巻線２６−１，２に流れる電流の位相は互いに電気角20°〜40°ずらして駆動され，回転子１１は軸方向に並んだm段の回転子構成部から構成され，m段の回転子構成部は，それぞれスキューされた段スキューの構成であり，隣接するユニット間のスキュー角θ（単位：度）が電気角で，26／m  ≦θ≦43.2／m  （mは2以上の整数）をみたす構成とした。
2014174572.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子鉄心と，この回転子鉄心に設けられ磁極を構成する永久磁石とを具備する回転子と，
固定子鉄心と，この固定子鉄心に形成された複数のスロットに収納された第1及び第2の2組の3相巻線からなる電機子巻線とを具備する固定子と，
前記第1の電機子巻線は第1のインバータから電流を供給され，
前記第2の電機子巻線は第2のインバータから電流を供給され，
前記2組の3相巻線について，
前記第1の電機子巻線はU1相，V1相，W1相，
前記第2の電機子巻線はU2相，V2相，W2相
としたとき，
U1相とU2相の巻線は互いに隣り合うスロットに納められており，
V1相とV2相の巻線は互いに隣り合うスロットに納められており，
W1相とW2相の巻線は互いに隣り合うスロットに納められており，
前記2組の3相巻線に流れる電流の位相は互いに電気角20度以上40度以下の角度ずらして駆動され，
前記回転子は軸方向に並んだm段の回転子構成部から構成され，
前記m段の回転子構成部は，それぞれスキューされた段スキューの構成であり，隣接するユニット間のスキュー角θ（単位：度）が電気角で，
26／m  ≦θ≦43.2／m  （mは2以上の整数）
をみたすことを特徴とする永久磁石型モータ。
【請求項２】
請求項１において，
前記2組の3相巻線に流れる電流の位相は互いに電気角30°ずらされていることを特徴とする永久磁石型モータ。
【請求項３】
請求項１または２において，
m＝2
であり，
これら2個の回転子構成部が互いに電気角13度以上21.6度以下の角度でスキューされ，
回転軸方向の長さが同じであることを特徴とする永久磁石型モータ。
【請求項４】
請求項３において，
前記2個の回転子構成部が互いに電気角15度の角度でスキューされていることを特徴とする永久磁石型モータ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項において，
前記第1の電機子巻線のU1相，V1相，W1相，
前記第2の電機子巻線のU2相，V2相，W2相，
がすべて全節巻で構成されていることを特徴とする永久磁石型モータ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項において，
前記電機子巻線における無負荷誘起電圧を線間電圧として見たときの波形が台形状であることを特徴とする永久磁石型モータ。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項において，
前記電機子巻線における無負荷誘起電圧を線間電圧として見たときの波形に電気角5次と7次高調波を含むこと特徴とする永久磁石型モータ。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項において，
前記回転子鉄心には突起部が設けられており，前記突起部と前記永久磁石との間には空隙が設けられていること特徴とする永久磁石型モータ。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項において，
前記永久磁石が前記回転子鉄心に設けられた穴部に設置されていることを特徴とする永久磁石型モータ。
【請求項１０】
請求項１において，
前記永久磁石の径方向長さが周方向長さに比べて長い形状となっており，
前記永久磁石の着磁方向は隣り合う永久磁石の向かい合う面が互いに同じ極になるような向きであり，
前記隣り合う永久磁石の間には前記回転子鉄心が介在し，この回転子鉄心の前記固定子側に対向する面は曲面部を有し，その曲面の形状が隣り合う前記永久磁石間の中間地点において前記固定子との空隙長が短くなるような凸形状の曲面を形成しており，
かつ，前記永久磁石の内径側の端面に接するように非磁性部を設けていることを特徴とする永久磁石型モータ。
【請求項１１】
請求項９または１０において，
前記永久磁石が平板形状であることを特徴とする永久磁石型モータ。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項において，
前記回転子鉄心の全ての永久磁石の内側に穴部が設けられていることを特徴とする永久磁石型モータ。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１項において，
前記回転子構成部の回転軸方向の長さが同じ構成であることを特徴とする永久磁石型モータ。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか１項において，
軸方向に並んで配置されている前記複数の回転子構成部の間に少なくとも１箇所以上に非磁性部が設けられていることを特徴とする永久磁石型モータ。
【請求項１５】
請求項１において，
前記m段の回転子構成部には前記永久磁石として希土類系の永久磁石が備えられ，
前記m段の回転子構成部は，隣接するユニット間のスキュー角θ（単位：度）が電気角で，
30／m  ≦θ≦43.2／m  （mは2以上の整数）
前記固定子鉄心のスロット数をＮ，前記回転子の極数をＭとしたとき（ＮとＭは整数）
Ｎ＝６Ｍ  
６≦Ｍ≦１４
の関係をみたし，さらに前記固定子鉄心のコアバックの厚さが4mm以上7mm以下であることを特徴とする永久磁石型モータ。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれか１項の永久磁石型モータをラック軸の移動方向と平行な向きに配置し，前記永久磁石型モータによりアシストトルクを発生することを特徴とする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】
本発明は，永久磁石型モータに関するもので，特に車両用の電動パワーステアリング装置に用いられるモータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から電動パワーステアリング装置に用いられるモータの構造が考案されており，段スキューの構造として例えば，特許文献１，２が開示されている。
特許文献１には，ロータコアの磁極とステータの磁極との間で，電気角６０度の磁気スキューが保たれているように，分割ロータコア間をそれぞれ回転軸の中心軸線を回転中心に６度だけ一方向にずらすように配置することによって，ブラシレスモータに発生する電気角１２次成分のトルクリップル波を消失させることが示されている。
また，特許文献２には，２ｎ個の磁極を有するロータと３ｎ個のスロットを有するステータとを備えたブラシレスモータにて，ロータの磁極が軸方向に沿って３列に配置されたセグメントマグネットにて形成されると共に，隣接列のマグネットが周方向にずれた位置に配置されたステップスキュー構造を有し，セグメントマグネットはそのスキュー角θskewが電気角６０〜７５°に設定されることにより，ロバスト性に優れ，従来のリングマグネットによるロータスキュー構造のモータよりも出力を向上させることが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１５７２３６号公報
【特許文献１】特開２００９−２１３２８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら，特許文献１の構造ではスキュー角が電気角６０度と大きい。
スキュー角が６０度のときは誘起電圧が正弦波に近くなりトルクリップルが小さくなる一方，トルクが低下し，永久磁石量を多く使用するため高コストとなるという課題があった。また，特許文献２の構造では，スキュー角は６０〜７５度と大きく，さらに，２ｎ個の磁極と３ｎ個のスロットを有するモータのため巻線係数が低く，永久磁石量を多く使用するため高コストとなるという課題があった。
一方で，２ｎ個の磁極と３ｎ個のスロットを有するモータはトルクリップルが大きいという課題もあった。【０００５】
本発明は，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，小さいスキュー角で電気角6次と12次のトルクリップルの両方を低減し，低トルクリップル化した永久磁石型モータを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の永久磁石型モータは，
回転子鉄心と，この回転子鉄心に設けられ磁極を構成する永久磁石とを具備する回転子と，
固定子鉄心と，この固定子鉄心に形成された複数のスロットに収納された第1及び第2の2組の3相巻線からなる電機子巻線とを具備する固定子と，
前記第1の電機子巻線は第1のインバータから電流を供給され，
前記第2の電機子巻線は第2のインバータから電流を供給され，
前記2組の3相巻線について，
前記第1の電機子巻線はU1相，V1相，W1相，
前記第2の電機子巻線はU2相，V2相，W2相
としたとき，
U1相とU2相の巻線は互いに隣り合うスロットに納められており，
V1相とV2相の巻線は互いに隣り合うスロットに納められており，
W1相とW2相の巻線は互いに隣り合うスロットに納められており，
前記2組の3相巻線に流れる電流の位相は互いに電気角20度以上40度以下の角度ずらして駆動され，
前記回転子は軸方向に並んだm段の回転子構成部から構成され，
前記m段の回転子構成部は，それぞれスキューされた段スキューの構成であり，隣接するユニット間のスキュー角θ（単位：度）が電気角で，
26／m  ≦θ≦43.2／m  （mは2以上の整数）
をみたす。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば，電気角6次のトルクリップルと電気角12次のトルクリップルの両方を低減でき，さらに，スキューによるトルクの低下が小さいので永久磁石の量を少なくでき，小型高トルクの永久磁石型モータを得ることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の永久磁石型モータを含む電動駆動装置の構成を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１におけるモータとＥＣＵを含む回路構成図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係わる永久磁石型モータを示す断面図である。
【図４】実施の形態１に係わる永久磁石型モータの回転子を示す斜視図である。
【図５】実施の形態１に係わる永久磁石型モータの回転子の他の例を示す斜視図である。
【図６】実施の形態１に係わる永久磁石型モータの回転子の更に他の例を示す斜視図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係わる永久磁石型モータを示す断面図である。
【図８】実施の形態２に係わる永久磁石型モータの回転子を示す斜視図である。
【図９】実施の形態３に係わる永久磁石型モータを示す斜視図である。
【図１０】実施の形態３に係わる永久磁石型モータの回転子を示す斜視図である。
【図１１】実施の形態１に係わる永久磁石型モータのトルクリップル低減を説明するためのベクトル図である。
【図１２】実施の形態１に係わる永久磁石型モータのトルクリップル低減を説明するためのトルクリップルの波形図である。
【図１３】実施の形態１に係わる永久磁石型モータの台形状の無負荷誘起電圧を示す波形図である。
【図１４】永久磁石型モータの正弦波の無負荷誘起電圧を示す波形図である。
【図１５】実施の形態１に係わる永久磁石型モータのスキュー角と係数の関係の一例を示す特性図である。
【図１６】実施の形態１に係わる永久磁石型モータのスキュー角と係数の関係の他の例を示す特性図である。
【図１７】実施の形態１に係わる永久磁石型モータのスキュー角と係数の関係の更に他の例を示す特性図である。
【図１８】実施の形態１に係わる永久磁石型モータのスキュー角とトルクリップルの関係を示す特性図である。
【図１９】実施の形態１に係わる永久磁石型モータのスキュー角とコギングトルクの関係を示す特性図である。
【図２０】本発明の実施の形態４に係わる永久磁石型モータの回転子を示す斜視図及び側面図である。
【図２１】本発明の永久磁石型モータが用いられた電動パワーステアリング装置の概略説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下，本発明の電動パワーステアリング用永久磁石型モータの好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
実施の形態１．
図２１は自動車の電動パワーステアリング装置を示す概略説明図である。
運転者はステアリングホイール（図示しない）を操舵し，そのトルクがステアリングシャフト（図示しない）を介してシャフト２０１に伝達される。
このときトルクセンサ２０２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コネクタ２０３を介してＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）１０１に伝達される。
ＥＣＵ１０１は制御基板とモータ１０を駆動するためのインバータ回路を備えている。
一方，車速などの自動車の情報が電気信号に変換されコネクタ２０４を介してＥＣＵ１０１に伝達される。
ＥＣＵ１０１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永久磁石型モータ１０に電流を供給する。
モータ１０はラック軸の移動方向（矢印で示す）に平行な向きに配置されている。
また，ＥＣＵ１０１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２０５を介して送られる。
永久磁石型モータ１０が発生したトルクはベルトとボールネジが内蔵されたギアボックス２０６によって減速されハウジング２０７の内部にあるラック軸を矢印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２０８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。永久磁石型モータ１０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。
なお，ラックブーツ２０９は異物が装置内に侵入しないように設けられている。
また，モータ１０とＥＣＵ１０１は一体となっており，電動駆動装置を構成している。
【００１０】
図１は本発明の永久磁石型モータを含む電動駆動装置の構成を示す断面図である。
電動駆動装置は本発明の永久磁石型モータ１０とＥＣＵ１０１が一体となった構造となっている。
まず，永久磁石型モータ１０について説明する。
永久磁石型モータ１０は電磁鋼板を積層して構成される固定子鉄心２２と固定子鉄心２２に納められた電機子巻線２６と固定子鉄心を固定するフレーム２７を有する。
さらにフレーム２７はモータ１０の前面部に設けられたハウジング２８とボルト２９によって固定されている。
ハウジング２８には軸受け３０が設けられ，軸受け３０は軸受け３１とともにシャフト１４を支えるとともに回転自在となるようにしている。
軸受け３１はフレーム２７と一体あるいは別体に設けられた壁部３２に支持されている。
シャフト１４の一方の先端部すなわち出力軸側にはプーリー３３が圧入されていて，プーリー３３は電動パワーステアリング装置のベルトに駆動力を伝達する働きをする。
シャフト１４の他方の先端部にはセンサ用永久磁石３４が設けられている。
シャフト１４には回転子鉄心１２が圧入されていて，回転子鉄心１２には永久磁石１３が固定されている。
なお，図１では永久磁石１３は回転子鉄心１２の表面に固定されている例を示しているが，回転子鉄心１２の中に埋め込まれた構造としてもよい。詳しくは後述する。
【００１１】
次に，ＥＣＵ１０１について説明する。
ＥＣＵ１０１には，トルクセンサ２０２からの信号を受けるコネクタ２０３と，車速などの自動車の情報を受け取るコネクタ２０４と，電源供給用の電源コネクタ２０５が設けられている。
さらに，ＥＣＵ１０１には後述するように，モータ１０を駆動するためのインバータ１０２があり，インバータ１０２はMOS-FET等のスイッチング素子を有する。
このスイッチング素子は例えば，ベアチップをＤＢＣ（Direct  Bonded  Copper）基板に実装した構成や，ベアチップを樹脂でモールドしたモジュールとした構成などが考えられる。
スイッチング素子はモータ駆動のための電流が流れるため発熱する。
そこで，スイッチング素子は接着剤や絶縁シートなどを介してヒートシンク１２４と接触させ放熱する構造となっている。
インバータ１０２にはスイッチング素子の他に，平滑コンデンサやノイズ除去用コイル，電源リレーやそれらを電気的に接続するバスバーなどがあるが図１では省略している。
バスバーは樹脂と一体成形され中間部材１２１を形成している。
また，中間部材１２１に隣接して，制御基板１２２が設けられている。
この制御基板１２２はコネクタ２０３，２０４から受け取った情報に基づき，モータ１０を適切に駆動するためにインバータ１０２に制御信号を送る。
制御信号は制御基板１２２とインバータ１０２間を電気的に接続する接続部材によって伝達される。
この接続部材はワイヤボンディングやプレスフィット，はんだなどで固定される。
これらのインバータ１０２と制御基板１２２はケース１２３によって覆われている。
ケース１２３は樹脂であってもよいし，アルミ等の金属であっても，樹脂とアルミ等金属を組み合わせた構成でもよい。
制御基板１２２の配置はモータ１０のシャフト１４に垂直な面に沿う配置としている。  
【００１２】
ヒートシンク１２４のモータ１０に近い側にはセンサ部１２５が配置されている。
センサ部１２５は磁気センサ１２６と基板１２７と接続部材１２８と支持部１２９を有し，磁気センサ１２６が実装された基板１２７がヒートシンク１２４にネジ（図示せず）で固定されている。
磁気センサ１２６はシャフト１４と同軸上でかつ相対応する位置に配置されていて，センサ用永久磁石３４の発生する磁界を検出し，その向きを知ることでモータ１０の回転子１１の回転角度を検出する。
ＥＣＵ１０１はこの回転角度に応じて適切な駆動電流をモータ１０に供給する。
さらに，接続部材１２８は支持部１２９によって支持され，センサ部１２５の基板１２７と制御基板１２２とを電気的に接続している。この接続はプレスフィットでもよいし，はんだでもよい。
なお，接続部材１２８がヒートシンク１２４と中間部材１２１を貫通する必要があるため，ヒートシンク１２４と中間部材１２１には接続部材１２８が通る穴部（図示しない）が設けられている。
さらに，図示はしないが，中間部材１２１は接続部材１２８を位置決めできるようなガイドが設けられた構成となっている。
【００１３】
図１では磁気センサ１２６が制御基板１２２とは別の基板に実装されている例を示したが，制御基板１２２に実装された構成とし，センサ用永久磁石３４からヒートシンク１２４を介して漏れてくる磁束を検出する構造でもよい。
また，中間部材１２１と制御基板１２２の位置関係が図１と逆に配置された構成でもよい。
図１では回転センサとして磁気センサ１２６を適用した構成を示したが，レゾルバで構成されていてもよいことはいうまでもない。
図１ではヒートシンク１２４に凹部１２４ａを設けており，センサ部１２５の基板１２７に実装された磁気センサ１２６とヒートシンク１２４の表面との間の距離を大きくしている。
ヒートシンク１２４はネジや焼き嵌めなどによってモータ１０のフレーム２７に固定される。
このようにモータ１０のフレーム２７に固定されることによってヒートシンク１２４の熱をモータ１０のフレーム２７に伝達させることができる。
【００１４】
図２は本発明の実施の形態１におけるモータ１０とＥＣＵ１０１を含む回路構成図である。
図２では簡単のためモータ１０の詳細を省略し，電機子巻線２６のみを示している。
モータ１０の電機子巻線２６は2組の電機子巻線で構成され，第１の電機子巻線２６−１は，第１のU相巻線U1，第１のV相巻線V1，第1のW相巻線W1によって構成され，第２の電機子巻線２６−２は，第２のU相巻線U2，第２のV相巻線V2，第２のW相巻線W2によって構成される。図２では電機子巻線２６をY結線としているがΔ結線でもよい。
【００１５】
ＥＣＵ１０１も簡単のため詳細は省略し，インバータ１０２のパワー回路部のみを示す。
ＥＣＵ１０１は２台のインバータ１０２−１，２から構成されていて，それぞれのインバータ１０２−１，２から第１及び第２の電機子巻線２６−１，２に３相の電流を供給する。
ＥＣＵ１０１にはバッテリーなどの電源１０３から直流電源が供給されており，ノイズ除去用のコイル１０４を介して，電源リレー１０５が接続されている。
図２では電源１０３がＥＣＵ１０１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からコネクタを介して電力が供給される。
電源リレー１０５は電源リレー１０５−１，２の２個あり，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１０５を開放して，過大な電流が流れないようにする。
なお，図３では，電源リレー１０５は電源１０３，コイル１０４，電源リレー１０５の順に接続されているが，コイル１０４よりも電源１０３に近い位置に設けられてもよいことは言うまでもない。
コンデンサ１０６−１，コンデンサ１０６−２は平滑コンデンサである。図２ではそれぞれ，１個のコンデンサ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て構成してもよいことは言うまでもない。
【００１６】
インバータ１０２−とインバータ１０２−２はそれぞれ６個のMOS-FETを用いたブリッジで構成され，インバータ１０２−１では，MOS-FET１０７−１，MOS-FET１０７−２が直列接続され，MOS-FET１０７−３，MOS-FET１０７−４が直列接続され，MOS-FET１０７−５，MOS-FET１０７−６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-FET１０７−２，４，６のGND（グランド）側にはそれぞれシャント抵抗が１つずつ接続されており，シャント１０９−１，シャント１０９−２，シャント１０９−３としている。これらシャント抵抗は電流値の検出に用いられる。
なお，シャントは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ことは言うまでもない。
モータ１０側への電流の供給は，図２に示すようにMOS-FET１０７−１，２の間からバスバーなどを通じてモータ１０のU1相へ，MOS-FET１０７−３，４の間からバスバーなどを通じてモータ１０のV1相へ，MOS-FET１０７−５，６の間からバスバーなどを通じてモータ１０のW1相へそれぞれ供給される。
【００１７】
インバータ１０２−２も同様の構成となっていて，インバータ１０２−２では，MOS-FET１０８−１，MOS-FET１０８−２が直列接続され，MOS-FET１０８−３，MOS-FET１０８−４が直列接続され，MOS-FET１０８−５，MOS-FET１０８−６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-FET１０８−２，４，６のGND（グランド）側にはそれぞれシャント抵抗が１つずつ接続されており，シャント１１０−１，シャント１１０−２，シャント１１０−３としている。これらシャント抵抗は電流値の検出に用いられる。
なお，シャントは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ことは言うまでもない。
モータ１０側への電流の供給は，図２に示すようにMOS-FET１０８−１，２の間からバスバーなどを通じてモータ１０のU2相へ，MOS-FET１０８−３，４の間からバスバーなどを通じてモータ１０のV2相へ，MOS-FET１０８−５，６の間からバスバーなどを通じてモータ１０のW2相へそれぞれ供給される。
【００１８】
図２では故障時にモータ１０とインバータ１０２を電気的に遮断するモータリレーを示していないが，モータリレーを設けるには中性点N1，N2に設ける場合とモータとインバータ間に設ける場合が考えられる。
２台のインバータ１０２−１，２はモータ１０に備えられたセンサ部１２５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）からMOS-FETに信号を送ることでスイッチングし，第１及び第２の電機子巻線２６−１，２に所望の３相電流を供給する。
なお，回転角度センサ１１１はレゾルバやGMRセンサやMRセンサなどが用いられる。
【００１９】
図３は，本発明の実施の形態１に係わる永久磁石型モータを示す断面図である。
回転子１１の外側を取り囲むように固定子２１が設けられ，固定子２１は電機子巻線２６と固定子鉄心２２を有する。
固定子鉄心２２は電磁鋼板などの磁性体で構成される環状のコアバック２３とコアバック２３から周方向内側に延びるティース２４から構成される。
隣り合うティース２４の間に設けられたスロット２５に電機子巻線２６が納められている。
図示しないが，電機子巻線２６と固定子鉄心２２との間には絶縁紙などが挿入され電気的絶縁を確保している。
ティース２４は全部で４８個設けられており，したがってスロット２５も４８個となっている。１つのスロット２５には電機子巻線２６のコイルが４本ずつ納められている。
【００２０】
電機子巻線２６は2組の電機子巻線で構成され，第１の電機子巻線２６−１は，第１のU相巻線U1，第１のV相巻線V1，第1のW相巻線W1によって構成され，第２の電機子巻線２６−２は，第２のU相巻線U2，第２のV相巻線V2，第２のW相巻線W2によって構成される。
巻線の配置は図３に示すように1番面のスロット２５から順にU1，U2，W1，W2，V1，V2となっており，7番目以降もU1，U2，W1，W2，V1，V2の順に配置されていて，48番目まで同様の順に配置されている。
ただし，1番目のスロット２５のU1と7番目のスロット２５のU1は電流の向きが互いに逆になるように電機子巻線２６が配置されている。
すなわち，1番目のスロット２５から7番目のスロット２５に巻かれた分布巻の構成となっている。従って，電機子巻線２６は計６個のティース２４を跨っていることになる。
これは電気角180度に相当し，短節巻係数が１となるため，永久磁石が発生する磁束を有効に利用でき，小型高トルクのモータが得られ，永久磁石の量を少なくできるため，巻線係数が小さいモータに比べて低コスト化が実現できるという効果がある。
【００２１】
固定子２１の内側には回転子鉄心１２の表面に永久磁石１３を備えた回転子１１が設けられている。
永久磁石１３は周方向に８個並んでおり８極の構成となっている。隣り合う永久磁石１３の極性は互いに逆となっている。
さらに，回転子鉄心１２には突起部１２ａが設けられている。突起部１２ａと永久磁石１３との間には漏れ磁束を低減するための空隙１２ｃが設けられている。
この突起部１２ａはモータのエアギャップを小さくする効果があり，インダクタンスが大きくなる。
これによって弱め磁束制御が効果を発揮しやすくなり，高速回転時のトルク向上ができるという効果がある。
回転子鉄心１２には穴部１２ｂが設けられている。穴部１２ｂを設けることで軽量化とイナーシャを低減できる。
回転子鉄心１２は電磁鋼板などを積層して構成されており，電磁鋼板同士はカシメ部１２ｄによって互いに連結されている。
回転子鉄心１２中央にはシャフト１４が貫通している。
【００２２】
図４は実施の形態１に係わる永久磁石型モータの回転子を示す斜視図である。
回転子１１は軸方向に並んだ２つの回転子構成部１１ａ１と回転子構成部１１ａ２から構成されている。
回転子構成部１１ａ１は突起を有する回転子鉄心１２と永久磁石１３を具備し，永久磁石１３は周方向に８個並んで配置されている。
回転子鉄心１２には穴部１２ｂが設けられている。回転子鉄心１２は電磁鋼板などの板材を積層して構成される。板材はカシメ部１２ｄで連結されるが図４では省略している。
回転子構成部１１ａ２は回転子構成部１１ａ１と同じ設計で軸方向の長さも同じものとなっている。
さらに，回転子構成部１１ａ１と回転子構成部１１ａ２は互いに回転角度方向にずれた位置に配置されている。この角度をスキュー角θとする。
【００２３】
次に本実施の形態１の永久磁石型モータ１０でトルクリップルが低減できる理由を説明する。
まず，電気角6次のトルクリップルについて説明する。
図３に示すように永久磁石型モータ１０の固定子鉄心のスロットピッチは，スロット２５の数４８と極数８であることから電気角で３６０度／４８×４＝３０度となっている。
さらに，隣り合うスロット２５に電機子巻線２６−１と電機子巻線２６−２が納められているため，U1とU2は互いに電気角３０度位相がずれている。V1とV2，W1とW2も互いに電気角３０度位相がずれている。
したがって，電機子巻線２６−１と電機子巻線２６−２に互いに３０度だけ位相がずれた３相交流電流が通電されている場合には電機子巻線２６−１の起磁力によって発生する電気角6次のトルクリップルと電機子巻線２６−２の起磁力よって発生する電気角6次のトルクリップルの位相が反転し，電気角6次のトルクリップルがキャンセルされる。
電機子巻線２６−１と電機子巻線２６−２で位相が異なる電流を流すのは，図２のようなインバータ１０２−１とインバータ１０２−２の2台のインバータを設け，それぞれ個別の制御を行う回路により実現できる。
なお，電機子巻線２６−１と電機子巻線２６−２の電流位相の差が２５度〜３５度付近であれば同様の効果が得られる。
なお，ここでは電気角６次のトルクリップルがキャンセルされる効果について述べたが，それだけではない。電機子巻線２６−１と電機子巻線２６−２の電流の位相をずらすことで18次や30次といった6次の奇数倍のトルクリップルの低減効果も得られる。すなわち６（２ｎ＋１）次（ｎは正の整数）のトルクリップルの低減効果も得られる。
【００２４】
次に，電気角12次のトルクリップルについて説明する。
電気角12次のトルクリップルは上記の電機子巻線２６−１と電機子巻線２６−２の電流の位相をずらすだけでは低減できないため，モータ構造により低減する。
電気角12次のトルクリップルは周期が電気角３０度のトルクリップルであるため，位相が電気角１５度だけずれた２つの電気角12次のトルクリップルを足し合わせるとキャンセルされる。
そこで，図４のように回転子１１を回転子構成部１１ａ１と回転子構成部１１ａ２の2段に分け，さらにそれらを互いに角度θ（電気角）を設けて配置し，回転子構成部１１ａ１でのトルクT1と回転子構成部１１ａ２でのトルクT2を足し合わせると互いにトルクリップルをキャンセルすることを検討した。
θ＝１５度（電気角）としたときのトルクリップルの波形を図１２に示す。
T1とT2を足し合わせたT1+T2は電気角１２次のトルクリップルが大幅に低減されていることがわかる。
この原理は次のように理解できる。
図１１（ａ）は180度位相がずれた２つのベクトルを描いた図である。
ベクトルv1aとベクトルv2aは大きさが同じで180度位相がずれている。
これらのベクトルを足し合わせるとゼロベクトルとなる。
電気角12次のトルクリップルをこのベクトルと同じように考えられ，２つの12次成分の位相差が３６０／２＝１８０度になるようにすればいいので，θは１８０を次数１２で除した値，すなわち１８０／１２＝１５度（電気角）とすればよいことが分かる。
【００２５】
図１８は横軸にスキュー角θ，縦軸にトルクリップルp−p値を平均トルクに対する％値で示した図である。
ＥＰＳ（電動パワーステアリングシステム）においては良好な操舵フィーリングを得るため，また低振動・低騒音の要求からモータの低トルクリップル化が要求される。
図１８から，トルクリップルを低減するには上述したようにスキュー角θ＝１５度（電気角）付近の値とすればよいことがわかる。
トルクリップルp−p値を4％以下にまで低減するには，スキュー角θは13度〜21.6度（電気角）の範囲にすればよく，トルクリップルp−p値を１％以下にまで低減するには16.2度〜18度（電気角）とするのがよい。
θ＝１５度（電気角）で最小とならないのはステータコアやロータコアの磁気飽和の影響などが考えられる。
スキュー角θの13度〜21.6度（電気角）は回転子構成部の数が２であることを考慮して
26／2  ≦θ≦43.2／2
と書くことができる。
【００２６】
図１９は横軸にスキュー角θ，縦軸にコギングトルクp−p値を平均トルクに対する％値で示した図である。
トルクリップルを4％以下に低減できるスキュー角，すなわち13度〜21.6度（電気角）に設定しておけばコギングトルクp−p値は0.22％以下に低減できていることがわかる。
すなわち，低トルクリップルと低コギングトルクの両立を実現することができる。
【００２７】
図１５は2段スキューのスキューを設けたときに，スキューを設けなかった場合に比べてトルクがどの程度低下するかを示す係数Ksを示したものである。
図１５の縦軸のm=2は回転子構成部の数が2であること，すなわち2段スキューであることを示している。
m=2のときにはKsは
Ks=cos(q/2)      （１）
と表される。
従来例では電気角６０度のスキューであったため，図の矢印で示した値0.866となっているのに対し，θを16.2度〜18度（電気角）とすれば，式（１）からKsは0.990〜0.988の値をとる。
したがって大幅にトルクが向上することが図１５と式（１）からわかる。
回転子構成部の数が2すなわちm=2のときはmが3以上のときに比べて部品点数が少なくてすむため低コスト化できるという効果がある。
【００２８】
図１３は実施の形態１に係わる永久磁石型モータの電機子巻線に発生する台形状の無負荷誘起電圧を示す波形図である。
横軸は回転角度を電気角で示し，縦軸は無負荷誘起電圧であり，モータの線間電圧を示している。
図１３のVu1v1，Vu2v2，Vv1w1，Vv2w2，Vw1u1，Vw2u2はそれぞれ，U1相V1相間，U2相V2相間，V1相W1相間，V2相W2相間，W1相U1相間，W2相U2相間の無負荷誘起電圧であることを示している。
U1相，V1相，W1相は互いに電気角120度だけ位相がずれており，U2相，V2相，W2相も互いに電気角120度だけ位相がずれている。
また，U1相とU2相は電気角30度位相がずれており，V1相とV2相，W1相とW2相についても同様に電気角30度ずれている。
【００２９】
このように無負荷誘起電圧を台形形状とすることによって，同じ基本波の正弦波（図１４）に比べて，電圧のピーク値を低くすることができる。
これはすなわち電圧飽和が生じにくいため，モータの回転数を大きくできるためモータの出力を大きくできるという効果がある。
モータの体格を小さくするためには永久磁石の極弧角を大きくし，誘起電圧の基本波を大きくする必要がある。また，スキュー角もできるだけ小さくする必要もある。
永久磁石の極弧角が大きい場合やスキュー角が小さい場合は，無負荷誘起電圧が台形波となる傾向がある。
【００３０】
無負荷誘起電圧波形が台形波状のモータを正弦波駆動した場合，従来の３相モータの構成ではトルクリップルが非常に大きな値となって振動・騒音が大きくなることが課題となる。しかしながら，本実施の形態１のように，2組の3相の電機子巻線を有し，
第1電機子巻線は第1のインバータから電流を供給され，
第2電機子巻線は第2のインバータから電流を供給され，
2組の3相の電機子巻線について，
第1の電機子巻線はU1相，V1相，W1相
第2の電機子巻線はU2相，V2相，W2相
としたとき，
U1とU2の巻線は互いに隣り合うスロット２５に納められており，
V1とV2の巻線は互いに隣り合うスロット２５に納められており，
W1とW2の巻線は互いに隣り合うスロット２５に納められており，
2組の3相の電機子巻線に流れる電流の位相は互いに電気角20°〜40°ずらして駆動される構成の場合は，無負荷誘起電圧波形が台形波状であるにもかかわらず電気角6次と12次のトルクリップルが低減できるという効果が得られる。
また，永久磁石の極弧角が大きく構成できるので結果として誘起電圧の基本波を大きくでき，モータを小型化できるという効果も得られる。
【００３１】
無負荷誘起電圧波形を台形波状にするには電気角3次，5次，7次高調波を含ませることによって実現できる。
Y結線の場合は線間電圧波形に3次高調波は現れないが，5次，7次を含ませることによって台形波状にすることができる。
また，5次，7次高調波が含まれている場合には通常の3相モータでは電気角6次のトルクリップルの原因となるが，本実施の形態１のように2組の3相の電機子巻線に流れる電流の位相を互いに電気角20°〜40°ずらして駆動される構成の場合は，電気角6次のトルクリップルはほとんど発生しないという効果が得られる。
すなわち，同じ基本波の正弦波（図１４）に比べて，電圧のピーク値が低くすることができる。
これはすなわち電圧飽和が生じにくいため，モータの回転数を大きくできるためモータの出力を大きくできるという効果とトルクリップル低減の効果が得られる。
電気角5次，7次があるにもかかわらず電気角6次のトルクリップルを非常に小さくできるため，回転子側の起磁力高調波が大きくてもよい。
したがって，永久磁石の極弧角を大きくすることができるので，永久磁石の利用効率が向上できるという効果がある。
また，別の実施の形態で述べるように起磁力高調波が大きい平板形状の永久磁石を使うこともできる。
このとき無負荷誘起電圧には5次，7次の高調波が含まれるが低トルクリップルが実現できる。
さらに平板形状の永久磁石は加工が容易であり，材料歩留まりもよいため永久磁石のコスト低減ができるという効果が得られる。
【００３２】
これまで，回転子構成部の数が2の例について述べたが本発明はこれに限らない。
m=3すなわち回転子構成部の数が3である場合について述べる。
図５はm=3とした回転子１１の斜視図である。
回転子構成部１１ａ１と回転子構成部１１ａ２と回転子構成部１１ａ３が軸方向に並んで配置されている。また，回転子構成部１１ａ１と回転子構成部１１ａ２と回転子構成部１１ａ３は互いにスキュー角θだけ周方向にずれて配置されている。
すなわち，回転子構成部１１ａ１と回転子構成部１１ａ２とのスキュー角はθ，回転子構成部１１ａ２と回転子構成部１１ａ３とのスキュー角もθである。
さらに，回転子構成部１１ａ１，ａ２，ａ３の軸方向の長さは同じである。
【００３３】
図１１（ｂ）は120度位相がずれた３つのベクトルを描いた図である。
ベクトルv1bとベクトルv2bとベクトルv3bは大きさが同じで互いに120度位相がずれている。これらのベクトルを足し合わせるとゼロベクトルとなる。
電気角12次のトルクリップルもこのベクトルと同じように考えられ，３つの12次成分の位相差が３６０／３＝１２０度になるようにすればいいので，θは１２０を次数１２で除した値，すなわち１２０／１２＝１０度（電気角）とすればよいことが分かる。
トルクリップルp−p値を4％以下にするにはθ＝１０度（電気角）付近とすればよいが，図１８の結果から，回転子構成部の数３を考慮して
26／3  ≦θ≦43.2／3
すなわち
8.67  ≦θ≦14.4
とすればよい。
【００３４】
図１６は3段スキューのスキューを設けたときに，スキューを設けなかった場合に比べてトルクがどの程度低下するかを示す係数Ksを示したものである。
図１６の縦軸のm=3は回転子構成部の数が3であること，すなわち3段スキューであることを示している。
m=3のときにはKsは
Ks=(1+2cos(q))/3      （２）
と表される。
従来例では電気角６０度のスキューであったため，図の矢印で示した値0.667となっているのに対し，θを8.67度〜14.4度（電気角）とすれば，式（２）よりKsは0.992〜0.979の値をとる。
したがって大幅にトルクが向上することが図１６と式（２）からわかる。
【００３５】
次にm=4すなわち回転子構成部の数が4である場合について述べる。
図６はm=4とした回転子１１の斜視図である。
回転子構成部１１ａ１と回転子構成部１１ａ２と回転子構成部１１ａ３と回転子構成部１１ａ４が軸方向に並んで配置されている。
また，回転子構成部１１ａ１と回転子構成部１１ａ２と回転子構成部１１ａ３と回転子構成部１１ａ４は互いにスキュー角θだけ周方向にずれて配置されている。
すなわち，回転子構成部１１ａ１と回転子構成部１１ａ２とのスキュー角はθ，回転子構成部１１ａ２と回転子構成部１１ａ３とのスキュー角もθ，回転子構成部１１ａ３と回転子構成部１１ａ４とのスキュー角もθである。
さらに，回転子構成部１１ａ１，ａ２，ａ３，ａ４の軸方向の長さは同じである。
【００３６】
図１１（ｃ）は90度位相がずれた４つのベクトルを描いた図である。
ベクトルv1cとベクトルv2cとベクトルv3cとベクトルv4cは大きさが同じで互いに90度位相がずれている。これらのベクトルを足し合わせるとゼロベクトルとなる。
電気角12次のトルクリップルもこのベクトルと同じように考えられ，４つの12次成分の位相差が３６０／４＝９０度になるようにすればいいので，θは９０を次数１２で除した値，すなわち９０／１２＝７.５度（電気角）とすればよいことが分かる。
トルクリップルp−p値を4％以下にするにはθ＝７.５度（電気角）付近とすればよいが，図１８の結果から，回転子構成部の数４を考慮して
26／4  ≦θ≦43.2／4
すなわち
6.5≦θ≦10.8
とすればよい。
【００３７】
図１７は4段スキューのスキューを設けたときに，スキューを設けなかった場合に比べてトルクがどの程度低下するかを示す係数Ksを示したものである。
図１７の縦軸のm=4は回転子構成部の数が4であること，すなわち4段スキューであることを示している。
m=4のときにはKsは
Ks={cos(3q  /2))+cos  (q/2)}/2    （３）
と表される。
従来例では電気角６０度のスキューであったため，図の矢印で示した値0.433となっているのに対し，θを6.7度〜10.8度（電気角）とすれば，式（３）よりKsは0.991〜0.978の値をとる。
したがって大幅にトルクが向上することが図１７と式（３）からわかる。
一般に回転子構成部をm個とした場合，スキュー角θ（電気角）同様に考えて
26／m  ≦θ≦43.2／m
とすればよい
【００３８】
なお，図４，図５，図６では回転子構成部の軸方向の長さは同じとしている。
これは回転子構成部が分担するトルクとトルクリップルを同じにして，スキュー構造によるトルクリップル低減効果をより有効に発揮するためである。
また各回転子構成部を同じとして，部品を共通化できるという効果もある。
【００３９】
以上のように本発明の実施の形態１に係わる永久磁石モータは，
回転子鉄心１２と，この回転子鉄心１２に設けられ磁極を構成する複数の永久磁石１３とを具備する回転子１１と，
固定子鉄心２２と，この固定子鉄心２２に形成された複数のスロット２５に収納された第1及び第2の2組の3相巻線からなる電機子巻線２６とを具備する固定子２１と，
電機子巻線２６は2組の3相の電機子巻線２６−１，２を有し，
第1電機子巻線２６−１は第1のインバータ１０２−１から電流を供給され，
第2電機子巻線２６−２は第2のインバータ１０２−２から電流を供給され，
2組の3相の電機子巻線２６−１，２について，
第1の電機子巻線２６−１はU1相，V1相，W1相
第2の電機子巻線２６−２はU2相，V2相，W2相
としたとき，
U1とU2の巻線は互いに隣り合うスロット２５に納められており，
V1とV2の巻線は互いに隣り合うスロット２５に納められており，
W1とW2の巻線は互いに隣り合うスロット２５に納められており，
2組の3相の電機子巻線２６−１，２に流れる電流の位相は互いに電気角20°〜40°ずらして駆動され，
回転子１１は軸方向に並んだm段の回転子構成部から構成され，
前記m段の回転子構成部は，それぞれスキューされた段スキューの構成であり，隣接するユニット間のスキュー角θ（単位：度）が電気角で，
26／m  ≦θ≦43.2／m  （mは2以上の整数）
をみたす構成としたので，トルク向上とモータの小型化，高出力化と電気角6次と12次のトルクリップル低減が両立できるという効果が得られる。
なお，本実施の形態では周方向に隣り合う永久磁石１３が互いに極性の異なるモータについて述べたが，N極のみあるいはS極のみで構成されるコンシクエントポール型でも同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００４０】
実施の形態２．
実施の形態１では，回転子鉄心１２の表面に永久磁石１３を配置した構造について述べたが，これに限らない。永久磁石埋め込み型であってもよい。
図７は，本発明の実施の形態２に係わる永久磁石型モータを示す断面図である。
固定子２１は図３と同じ構造である。
回転子１１は図３とは異なり，平板形状の永久磁石１３が回転子鉄心１２の永久磁石用穴部１２ｅに埋め込まれて配置されている。
周方向に互いに隣り合う永久磁石１３は極性が異なる構造としている。
さらに，永久磁石１３より固定子２１に近い側の回転子鉄心１２にはスリット１２ｆが設けられている。
図７では各磁極に対して，5個のスリット１２ｆが配置されている。
スリット１２ｆは空気あるいは樹脂などの非磁性体が充填されている。
スリット１２ｆは磁束が磁極中心に向かうように斜めに配置されている。
これにより，モータのトルクが増加し，小型高出力のモータを得ることができる。
回転子鉄心１２には穴部１２ｂが設けられている。穴部１２ｂを設けることで軽量化とイナーシャを低減できる。
回転子鉄心１２は電磁鋼板などを積層して構成されており，電磁鋼板同士はカシメ部１２ｄによって互いに連結されている。
回転子鉄心１２の中央にはシャフト１４が貫通している。
【００４１】
図８は，実施の形態２に係わる永久磁石型モータの回転子を示す斜視図である。
回転子構成部１１ｂ１と回転子構成部１１ｂ２が軸方向に併設されている。
回転子構成部１１ｂ１と回転子構成部１１ｂ２の軸方向の長さは同じとしている。
さらに，回転子構成部１１ｂ１と回転子構成部１１ｂ２は互いに角度θ（電気角）でスキューされている。
実施の形態１で述べたように，スキュー角θは13度〜21.6度（電気角）の範囲にすれば，トルクリップルを４％以下とすることができる。
回転子１１が軸方向に並んだm段の回転子構成部から構成された場合については実施の形態１と同様に考えることができる。
m段の回転子構成部は，それぞれスキューされた段スキューの構成であり，隣接するユニット間のスキュー角θ（単位：度）が電気角で，
26／m  ≦θ≦43.2／m  （mは2以上の整数）
をみたす構成すれば，トルク向上とモータの小型化，高出力化と電気角6次と12次のトルクリップル低減が両立できるという効果が得られる。
なお，本実施の形態２では周方向に隣り合う永久磁石１３が互いに極性の異なるモータについて述べたが，N極のみあるいはS極のみで構成されるコンシクエントポール型でも同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００４２】
図７，図８では永久磁石１３を平板形状としている。
平板形状の永久磁石１３は曲面を有する形状と比べて加工コストが小さく，歩留まりが良好であるため安価であるという特徴があるが，一方で，回転子の起磁力高調波が大きくなる傾向があり，モータの無負荷誘起電圧に5次や7次などの高調波が含まれ台形形状となりやすい。
図７（固定子２１は図１と同じ構成）のように1番目のスロット２５から7番目に巻かれた分布巻の構成となっている場合には全節巻となるため，短節巻係数が1となり，図７の構成では分布巻係数も1であることから無負荷誘起電圧に高調波が含まれやすい。
無負荷誘起電圧波形が台形波状のモータ１０を正弦波駆動した場合，従来の３相モータの構成ではトルクリップルが非常に大きな値となって振動騒音が課題となるが，本実施の形態２の構成であれば，無負荷誘起電圧波形が台形波状であるにもかかわらず電気角6次と12次のトルクリップルが低減できるという効果が得られる。
また，永久磁石１３の極弧角が大きく構成できるので結果として誘起電圧の基本波を大きくでき，モータを小型化できるという効果も得られる。
平板形状の永久磁石が利用できるので，安価なモータを得ることができるという効果もある。
永久磁石埋め込み型では永久磁石の飛散防止のための保護管が不要となるため，低コスト化できるという効果がある。
【００４３】
実施の形態３.
図９実施の形態３に係わる永久磁石型モータを示す斜視図である。
固定子２１は図３と同じ構造である。
回転子１１は図３，図７とは異なる構造である。
回転子１１は回転軸となるシャフト１４とシャフト１４の外側に回転子鉄心１２が設けられている。
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い形状をしており，この永久磁石１３が周方向に等間隔に８個並んでいる。
永久磁石１３の着磁方向は図９に示すNとS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。
すなわち，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ある。
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２１側に対向する面は曲面部１２ｈを有し，その曲面の形状が隣り合う永久時磁石間の中間地点において固定子２１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１２ｇ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１４の外周を囲うように設けられた回転子鉄心１２の間に連結部１２ｉ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。
隣り合う永久磁石１３の間には穴部１２ｂが設けられている。
穴部１２ｂは空気とすることで，回転子の重量低減とイナーシャ低減という効果が得られる。
【００４４】
図１０は実施の形態３に係わる永久磁石型モータの回転子を示す斜視図である。
回転子構成部１１ｃ１と回転子構成部１１ｃ２が軸方向に併設されている。
回転子構成部１１ｃ１と回転子構成部１１ｃ２の軸方向の長さは同じとしている。
さらに，回転子構成部１１ｃ１と回転子構成部１１ｃ２は互いに角度θ（電気角）でスキューされている。
実施の形態１で述べたように，スキュー角θは13度〜21.6度（電気角）の範囲にすれば，トルクリップルを４％以下とすることができる。
回転子１１が軸方向に並んだm段の回転子構成部から構成された場合については実施の形態１と同様に考えることができる。
m段の回転子構成部は，それぞれスキューされた段スキューの構成であり，隣接するユニット間のスキュー角θ（単位：度）が電気角で，
26／m  ≦θ≦43.2／m  （mは2以上の整数）
をみたす構成すればトルク向上とモータの小型化，高出力化と電気角6次と12次のトルクリップル低減が両立できるという効果が得られる。
なお，本実施の形態では周方向に隣り合う永久磁石が互いに極性の異なるモータについて述べたが，N極のみあるいはS極のみで構成されるコンシクエントポール型でも同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００４５】
図９，図１０は永久磁石１３を平板形状としている。
平板形状の永久磁石１３は曲面を有する形状と比べて加工コストが小さく，歩留まりが良好であるため安価であるという特徴があるが，一方で，回転子の起磁力高調波が大きくなる傾向があり，モータの無負荷誘起電圧に高調波が含まれ台形形状となりやすい。
図９（固定子２１は図３と同じ構成）のように1番目のスロット２５から7番目のスロット２５に跨って巻かれた分布巻の構成となっている場合には,短節巻係数が1となり，分布巻係数も1であることから無負荷誘起電圧に5次や7次などの高調波が含まれやすい。
無負荷誘起電圧波形が台形波状のモータを正弦波駆動した場合，従来の３相モータの構成ではトルクリップルが非常に大きな値となって振動・騒音が大きくなることが課題となるが，本実施の形態３の構成であれば，無負荷誘起電圧波形が台形波状であるにもかかわらず電気角6次と12次のトルクリップルが低減できるという効果が得られる。
また，永久磁石の極弧角が大きく構成できるので結果として誘起電圧の基本波を大きくでき，モータを小型化できるという効果も得られる。
平板形状の永久磁石が利用できるので，安価なモータを得ることができるという効果もある。
【００４６】
実施の形態４．
図２０は，本発明の実施の形態４に係わる永久磁石型モータの回転子を示すもので，図２０（ａ）は斜視図，図２０（ｂ）は側面図である。
軸方向に並んだ回転子構成部１１ａ１，１１ａ２は互いにスキューが設けられており，回転子構成部１１ａ１と回転子構成部１１ａ２との間には非磁性部１２ｊが設けられている。
図２０では隙間が空いている構成，すなわち非磁性部１２ｊとして空気を設けたが，樹脂やアルミやＳＵＳなどの非磁性金属で構成される部品を挟んでもよい。
このような構成とすることで，軸方向に並んだ回転子構成部の間に軸方向に渡る磁束が通りにくくなるため，漏れ磁束が低減できトルクが向上する。すなわちモータを小型化できるという効果が得られる。
図２０ではm=2すなわち回転子構成部が2個の場合を示したが，これに限ったことはない。
mが3以上の回転子構成部を有する場合でも，軸方向に並んだ回転子構成部の間に少なくとも１箇所でも非磁性部１２ｊを設ければ，漏れ磁束が低減できトルクが向上する効果が得られることは言うまでもない。
【００４７】
実施の形態５．  
実施の形態１〜４で述べたモータをＥＰＳに適用すると，各々の実施の形態で述べた効果に加え，高トルク化と低振動・低騒音化の両立が可能となるという効果が得られる。
図２１のようにモータ１０がラック軸の移動方向（矢印で示す）に平行な向きに配置されている，電動パワーステアリング装置は，大型車に向いているシステムであるが，モータ１０も高出力化が必要であり，高出力化と同時にモータ１０に起因する振動・騒音も増加するという課題があった。
しかしながら，実施の形態１〜４で述べたモータ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が適用でき，燃費を低減できるという効果がある。
【００４８】
ＥＰＳにおいてはモータの小型化が要求される。
特に図２１のようなラック軸の移動方向（矢印で示す）に平行な向きにモータ１０とＥＣＵが配置されているシステムでは，レイアウトの制約から軸方向長さの短縮よりもむしろモータ１０の外径を小さくすることが重要である。
モータ１０の外径を小さくするには，固定子鉄心のコアバック厚さ（図３参照）を小さくする必要がある。
しかしながら，固定子２１をフレーム２７へ固定する過程でコアバック部分を押さえる必要があり，その空間を確保するために所定の固定子鉄心のコアバック２３の厚さが必要となる。
一方，コアバック厚さが大きすぎると，電機子巻線２６のスペースが小さくなったり，回転子１１の外径が小さくならざるを得ず，モータ発熱が大きくなったり出力が低下してしまう。
ＥＰＳ用モータの固定子鉄心２２の外径は直径80〜90mm程度である。
コアバック厚さは上記理由で4mm以上7mm以下とするのが望ましい。
ただし，コアバック２３を薄くしてコアバック部分における磁束密度が高くなりすぎると，磁気飽和が原因でトルク低下やトルクリップル増加につながる。
特に，回転子１１の永久磁石１３に残留磁束密度が1.0Ｔ以上あるネオジ鉄ボロン系の希土類磁石を用いるとその傾向は顕著となる。
そこで，コアバック２３の磁束密度を低下させるためモータの極数Ｍを大きくするため，６極以上すなわち６≦Ｍとすればよい。
しかしながら，高速回転時の周波数の関係から極数をあまり大きくできない。ＥＰＳ用のモータでは１４極までとするのがよい。
したがって，
６≦Ｍ≦１４
とするのが望ましい。
【００４９】
一方，スロット数Ｎは図３，７，９で示したスロット数４８，極数８と同様に，
Ｎ＝６Ｍ
なる関係をみたせば，整数スロットとなるため第1の電機子巻線と第2の電機子巻線の配置が単純化でき電機子巻線の製造が容易となるという効果があるとともに，実施の形態１〜４で述べた効果が得られる。
６≦Ｍ≦１４とコアバック厚さ4mm以上7mm以下の条件ではコアバック部分の磁束密度が十分低くはならない。
例えば  1.5Ｔ以上あれば磁気飽和の影響が現れるため，トルクリップルへの影響が見られる。
図１８は定格電流時のコアバック２３の磁束密度が1.5Ｔ以上となった場合の特性図である。
トルクリップルが最小となるスキュー角は電気角15度よりも大きい点にある。
これはコギングトルクが最小となるスキュー角（図１９参照）とずれていることがわかる。したがって，スキュー角を電気角15度より大きくする必要がある。
以上の結果から，2段スキュー(m=2)では，スキュー角を大きめとして，
15≦θ≦21.6
としておけばよい。
m個の回転子構成部を有する場合に一般化すると
30／m  ≦θ≦43.2／m  （mは2以上の整数）
となる。
以上により，定格電流時のコアバック２３の磁束密度が1.5Ｔ以上となった場合であってもトルクリップルの低減とコギングトルクの低減を両立することができる。
【００５０】
なお，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，省略することが可能である。
【符号の説明】
【００５１】
１０：モータ，１１：回転子，１１ａ１〜１１ａ４：回転子構成部，
１１ｂ１，１１ｂ２：回転子構成部，１１ｃ１，１１ｃ２：回転子構成部,
１２：回転子鉄心，１２ａ：突起部，１２ｂ：穴部，１２ｃ：空隙，
１２ｄ：カシメ部，１２ｅ：永久磁石用穴部，１２ｆ：スリット，
１２ｇ：非磁性部，１２ｈ：曲面部，１２ｉ：連結部，１２ｊ：非磁性部，
１３：永久磁石，１４：シャフト，２１：固定子，２２：固定子鉄心，
２３：コアバック，２４：ティース，２５：スロット,２６：電機子巻線，
２６−１：第１の電機子巻線，２６−２：第２の電機子巻線,
２７：フレーム，２８：ハウジング，２９：ボルト，３０：軸受け，
３１：軸受け，３２：壁部，３３：プーリー，３４：センサ用永久磁石,
１０１：ＥＣＵ，１０２：インバータ，１０２−１：第１のインバータ，
１０２−２：第２のインバータ，１０３：電源，１０４：コイル，
１０５：電源リレー，１０５−１：第１の電源リレー，
１０５−２：第２の電源リレー，１０６−１：コンデンサ，
１０６−２：コンデンサ，１０７−１〜６：MOS-FET，
１０８−１〜６：MOS-FET，１０９−１〜３：シャント，
１１０−１〜３：シャント，１１１：回転角度センサ,１２１：中間部材，
１２２：制御基板，１２３：ケース，１２４：ヒートシンク，
１２４ａ：凹部，１２５：センサ部，１２６：磁気センサ，１２７：基板，
１２８：接続部材，１２９：支持部,２０１：シャフト，
２０２：トルクセンサ，２０３：コネクタ，２０４：コネクタ，
２０５：電源コネクタ，２０６：ギアボックス，２０７：ハウジング，
２０８：タイロッド，２０９：ラックブーツ。
【図１】
2014174572.tif 000003
【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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【手続補正書】
【提出日】平成27年12月1日(2015.12.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子鉄心と，この回転子鉄心に設けられ磁極を構成する永久磁石とを具備する回転子と，
固定子鉄心と，この固定子鉄心に形成された複数のスロットに収納された第1及び第2の2組の3相巻線からなる電機子巻線とを具備する固定子と，
前記第1の電機子巻線は第1のインバータから電流を供給され，
前記第2の電機子巻線は第2のインバータから電流を供給され，
前記2組の3相巻線について，
前記第1の電機子巻線はU1相，V1相，W1相，
前記第2の電機子巻線はU2相，V2相，W2相
としたとき，
U1相とU2相の巻線は互いに隣り合うスロットに納められており，
V1相とV2相の巻線は互いに隣り合うスロットに納められており，
W1相とW2相の巻線は互いに隣り合うスロットに納められており，
前記2組の3相巻線に流れる電流の位相は互いに電気角20度以上40度以下の角度ずらして駆動され，
前記回転子は軸方向に並んだm段の回転子構成部から構成され，
前記m段の回転子構成部には前記永久磁石として希土類系の永久磁石が備えられ，
前記m段の回転子構成部は，それぞれスキューされた段スキューの構成であり，隣接するユニット間のスキュー角θ（単位：度）が電気角で，
30／m  ≦θ≦43.2／m  （mは2以上の整数）
前記固定子鉄心のスロット数をＮ，前記回転子の極数をＭとしたとき（ＮとＭは整数）
Ｎ＝６Ｍ
６≦Ｍ≦１４
の関係をみたし，
さらに前記固定子鉄心のコアバックの厚さが4mm以上7mm以下である
ことを特徴とする永久磁石型モータ。
【請求項２】
請求項１において，
前記2組の3相巻線に流れる電流の位相は互いに電気角30°ずらされていることを特徴とする永久磁石型モータ。
【請求項３】
請求項１または２において，
m＝2
であり，
これら2個の回転子構成部が互いに電気角13度以上21.6度以下の角度でスキューされ，
回転軸方向の長さが同じであることを特徴とする永久磁石型モータ。
【請求項４】
請求項３において，
前記2個の回転子構成部が互いに電気角15度の角度でスキューされていることを特徴とする永久磁石型モータ。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項において，
前記第1の電機子巻線のU1相，V1相，W1相，
前記第2の電機子巻線のU2相，V2相，W2相，
がすべて全節巻で構成されていることを特徴とする永久磁石型モータ。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項において，
前記電機子巻線における無負荷誘起電圧を線間電圧として見たときの波形が台形状であることを特徴とする永久磁石型モータ。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項において，
前記電機子巻線における無負荷誘起電圧を線間電圧として見たときの波形に電気角5次と7次高調波を含むこと特徴とする永久磁石型モータ。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項において，
前記回転子鉄心には突起部が設けられており，前記突起部と前記永久磁石との間には空隙が設けられていること特徴とする永久磁石型モータ。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項において，
前記永久磁石が前記回転子鉄心に設けられた穴部に設置されていることを特徴とする永久磁石型モータ。
【請求項１０】
請求項１において，
前記永久磁石の径方向長さが周方向長さに比べて長い形状となっており，
前記永久磁石の着磁方向は隣り合う永久磁石の向かい合う面が互いに同じ極になるような向きであり，
前記隣り合う永久磁石の間には前記回転子鉄心が介在し，この回転子鉄心の前記固定子側に対向する面は曲面部を有し，その曲面の形状が隣り合う前記永久磁石間の中間地点において前記固定子との空隙長が短くなるような凸形状の曲面を形成しており，
かつ，前記永久磁石の内径側の端面に接するように非磁性部を設けていることを特徴とする永久磁石型モータ。
【請求項１１】
請求項９または１０において，
前記永久磁石が平板形状であることを特徴とする永久磁石型モータ。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか１項において，
前記回転子鉄心の全ての永久磁石の内側に穴部が設けられていることを特徴とする永久磁石型モータ。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか１項において，
前記回転子構成部の回転軸方向の長さが同じ構成であることを特徴とする永久磁石型モータ。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれか１項において，
軸方向に並んで配置されている前記複数の回転子構成部の間に少なくとも１箇所以上に非磁性部が設けられていることを特徴とする永久磁石型モータ。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれか１項の永久磁石型モータをラック軸の移動方向と平行な向きに配置し，前記永久磁石型モータによりアシストトルクを発生することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明の永久磁石型モータは，
回転子鉄心と，この回転子鉄心に設けられ磁極を構成する永久磁石とを具備する回転子と，
固定子鉄心と，この固定子鉄心に形成された複数のスロットに収納された第1及び第2の2組の3相巻線からなる電機子巻線とを具備する固定子と，
前記第1の電機子巻線は第1のインバータから電流を供給され，
前記第2の電機子巻線は第2のインバータから電流を供給され，
前記2組の3相巻線について，
前記第1の電機子巻線はU1相，V1相，W1相，
前記第2の電機子巻線はU2相，V2相，W2相
としたとき，
U1相とU2相の巻線は互いに隣り合うスロットに納められており，
V1相とV2相の巻線は互いに隣り合うスロットに納められており，
W1相とW2相の巻線は互いに隣り合うスロットに納められており，
前記2組の3相巻線に流れる電流の位相は互いに電気角20度以上40度以下の角度ずらして駆動され，
前記回転子は軸方向に並んだm段の回転子構成部から構成され，
前記m段の回転子構成部には前記永久磁石として希土類系の永久磁石が備えられ，
前記m段の回転子構成部は，それぞれスキューされた段スキューの構成であり，隣接するユニット間のスキュー角θ（単位：度）が電気角で，
30／m  ≦θ≦43.2／m  （mは2以上の整数）
前記固定子鉄心のスロット数をＮ，前記回転子の極数をＭとしたとき（ＮとＭは整数）
Ｎ＝６Ｍ
６≦Ｍ≦１４
の関係をみたし，
さらに前記固定子鉄心のコアバックの厚さが4mm以上7mm以下である。
【手続補正書】
【提出日】平成28年6月22日(2016.6.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子鉄心と，この回転子鉄心に設けられ磁極を構成する永久磁石とを具備する回転子と，
固定子鉄心と，この固定子鉄心に形成された複数のスロットに収納された第1及び第2の2組の3相巻線からなる電機子巻線とを具備する固定子と，
前記第1の電機子巻線は第1のインバータから電流を供給され，
前記第2の電機子巻線は第2のインバータから電流を供給され，
前記2組の3相巻線について，
前記第1の電機子巻線はU1相，V1相，W1相，
前記第2の電機子巻線はU2相，V2相，W2相
としたとき，
U1相とU2相の巻線は互いに隣り合うスロットに納められており，
V1相とV2相の巻線は互いに隣り合うスロットに納められており，
W1相とW2相の巻線は互いに隣り合うスロットに納められており，
前記2組の3相巻線に流れる電流の位相は互いに電気角20度以上40度以下の角度ずらして駆動され，
前記回転子は軸方向に並んだm段の回転子構成部から構成され，
前記m段の回転子構成部には前記永久磁石として希土類系の永久磁石が備えられ，
前記m段の回転子構成部は，それぞれスキューされた段スキューの構成であり，隣接するユニット間のスキュー角θ（単位：度）が電気角で，
30／m  ≦θ≦43.2／m  （mは2以上の整数）
前記固定子鉄心のスロット数をＮ，前記回転子の極数をＭとしたとき（ＮとＭは整数）
Ｎ＝６Ｍ
６≦Ｍ≦１４
の関係をみたし，
さらに前記固定子鉄心の外径が直径80〜90mm、前記固定子鉄心のコアバックの厚さが4mm以上7mm以下であり，
前記永久磁石として残留磁束密度が1.0Ｔ以上あるネオジ鉄ボロン系の希土類磁石を用いる
ことを特徴とする永久磁石型モータ。
【請求項２】
請求項１において，
前記2組の3相巻線に流れる電流の位相は互いに電気角30°ずらされていることを特徴とする永久磁石型モータ。
【請求項３】
請求項１または２において，
m＝2
であり，
これら2個の回転子構成部が互いに電気角13度以上21.6度以下の角度でスキューされ，
回転軸方向の長さが同じであることを特徴とする永久磁石型モータ。
【請求項４】
請求項３において，
前記2個の回転子構成部が互いに電気角15度の角度でスキューされていることを特徴とする永久磁石型モータ。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項において，
前記第1の電機子巻線のU1相，V1相，W1相，
前記第2の電機子巻線のU2相，V2相，W2相，
がすべて全節巻で構成されていることを特徴とする永久磁石型モータ。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項において，
前記電機子巻線における無負荷誘起電圧を線間電圧として見たときの波形が台形状であることを特徴とする永久磁石型モータ。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項において，
前記電機子巻線における無負荷誘起電圧を線間電圧として見たときの波形に電気角5次と7次高調波を含むこと特徴とする永久磁石型モータ。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項において，
前記回転子鉄心には突起部が設けられており，前記突起部と前記永久磁石との間には空隙が設けられていること特徴とする永久磁石型モータ。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項において，
前記永久磁石が前記回転子鉄心に設けられた穴部に設置されていることを特徴とする永久磁石型モータ。
【請求項１０】
請求項１において，
前記永久磁石の径方向長さが周方向長さに比べて長い形状となっており，
前記永久磁石の着磁方向は隣り合う永久磁石の向かい合う面が互いに同じ極になるような向きであり，
前記隣り合う永久磁石の間には前記回転子鉄心が介在し，この回転子鉄心の前記固定子側に対向する面は曲面部を有し，その曲面の形状が隣り合う前記永久磁石間の中間地点において前記固定子との空隙長が短くなるような凸形状の曲面を形成しており，
かつ，前記永久磁石の内径側の端面に接するように非磁性部を設けていることを特徴とする永久磁石型モータ。
【請求項１１】
請求項９または１０において，
前記永久磁石が平板形状であることを特徴とする永久磁石型モータ。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか１項において，
前記回転子鉄心の全ての永久磁石の内側に穴部が設けられていることを特徴とする永久磁石型モータ。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか１項において，
前記回転子構成部の回転軸方向の長さが同じ構成であることを特徴とする永久磁石型モータ。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれか１項において，
軸方向に並んで配置されている前記複数の回転子構成部の間に少なくとも１箇所以上に非磁性部が設けられていることを特徴とする永久磁石型モータ。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれか１項の永久磁石型モータをラック軸の移動方向と平行な向きに配置し，前記永久磁石型モータによりアシストトルクを発生することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明の永久磁石型モータは，
回転子鉄心と，この回転子鉄心に設けられ磁極を構成する永久磁石とを具備する回転子と，固定子鉄心と，この固定子鉄心に形成された複数のスロットに収納された第1及び第2の2組の3相巻線からなる電機子巻線と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のインバータから電流を供給され，
前記2組の3相巻線について，
前記第1の電機子巻線はU1相，V1相，W1相，
前記第2の電機子巻線はU2相，V2相，W2相
としたとき，
U1相とU2相の巻線は互いに隣り合うスロットに納められており，
V1相とV2相の巻線は互いに隣り合うスロットに納められており，
W1相とW2相の巻線は互いに隣り合うスロットに納められており，
前記2組の3相巻線に流れる電流の位相は互いに電気角20度以上40度以下の角度ずらして駆動され，
前記回転子は軸方向に並んだm段の回転子構成部から構成され，
前記m段の回転子構成部には前記永久磁石として希土類系の永久磁石が備えられ，前記永久磁石の径方向長さが周方向長さに比べて長い形状となっており，前記永久磁石の着磁方向は隣り合う永久磁石の向かい合う面が互いに同じ極になるような向きであり，
前記隣り合う永久磁石の間には前記回転子鉄心が介在し，この回転子鉄心の前記固定子側に対向する面は曲面部を有し，その曲面の形状が隣り合う前記永久磁石間の中間地点において前記固定子との空隙長が短くなるような凸形状の曲面を形成しており，
かつ，前記永久磁石の内径側の端面に接するように非磁性部を設けていると共に，
前記m段の回転子構成部は，それぞれスキューされた段スキューの構成であり，隣接するユニット間のスキュー角θ（単位：度）が電気角で，
30／m  ≦θ≦43.2／m  （mは2以上の整数）
前記固定子鉄心のスロット数をＮ，前記回転子の極数をＭとしたとき（ＮとＭは整数）
Ｎ＝６Ｍ
６≦Ｍ≦１４
の関係をみたし，
さらに前記固定子鉄心の外径が直径80〜90mmで、前記固定子鉄心のコアバックの厚さが4mm以上7mm以下であり，
前記永久磁石として残留磁束密度が1.0Ｔ以上あるネオジ鉄ボロン系の希土類磁石を用いる。
【国際調査報告】
2014174572.tif 000024
2014174572.tif 000025
2014174572.tif 000026
2014174572.tif 000027