(57)【要約】  この発明は、隣り合うティースの先端部間を磁性体で連結して固定子の剛性を高めつつ、振動や騒音の低減を図ることができる回転電機および電動パワーステアリング装置を得る。  この発明の回転電機は、複数のコアシートが、鍔部から周方向に突出して、隣り合うティース部の先端部間を連結する連結部を有する連結コアシートを備え、連結コアシートの少なくとも１枚のティース先端部の形状が、ティース部の周方向の中心を通るティース中心軸に対して鏡面非対称に形成され、固定子鉄心は、連結部の周方向位置がずれるように、連結コアシートを積層して構成されている。
2016170624.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性材料からなる複数のコアシートを軸方向に積層して構成される固定子鉄心、および上記固定子鉄心に装着された固定子巻線を有する固定子と、
上記固定子の内部に磁気的空隙部を介して同軸に配設され、複数の界磁極を有する回転子と、
を備え、
上記複数のコアシートは、それぞれ、円環状のコアバック部と、それぞれ、上記コアバック部から径方向内方に突出して、周方向に等角ピッチに複数配列されたティース部と、隣り合う上記ティース間に形成されるスロット部と、上記ティース部のそれぞれの突出端から周方向に突出する鍔部と、を有し、
上記複数のコアシートは、上記鍔部から周方向に突出して、隣り合う上記ティース部の先端部間を連結する連結部を有する連結コアシートを備え、
上記連結コアシートの少なくとも１枚は、ティース先端部の形状が、上記ティース部の周方向の中心を通るティース中心軸に対して鏡面非対称に形成され、
上記固定子鉄心は、上記連結部の周方向位置がずれるように、上記連結コアシートを積層して構成されている回転電機。
【請求項２】
上記固定子鉄心は、それぞれ、上記連結部の周方向位置が同一となるように、上記連結コアシートを積層して構成された複数の鉄心ブロックを、積層して構成されている請求項１記載の回転電機。
【請求項３】
上記固定子鉄心は、それぞれ、上記連結部の周方向位置が同一となるように、上記連結コアシートを積層して構成されたＮ種類（但し、Ｎは２以上の自然数）の鉄心ブロックを積層して構成され、
上記Ｎ種類の鉄心ブロックは、上記連結部の周方向位置が周方向に互いに角度差θｓ°／（Ｎ−１）ずれるように積層されている請求項１記載の回転電機。
【請求項４】
上記Ｎが２、トルク脈動の次数がＮｔｒ、界磁極数がｐ、α＝θｓ／（３６０／Ｎｔｒ／ｐ）としたとき、
１≦α≦１．２
が成立する請求項３記載の回転電機。
【請求項５】
積層された上記鉄心ブロック間のブロック境界面が（Ｎ−１）箇所である請求項３又は請求項４記載の回転電機。
【請求項６】
上記連結コアシートの少なくとも１枚は、上記ティース先端部の形状が、上記ティース部の周方向の中心を通るティース中心軸に対して鏡面対称に形成されている請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項７】
上記複数のコアシートは、隣り合う上記ティース部の先端部間に開口部を有する開口コアシートをさらに備えている請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項８】
上記開口コアシートの少なくとも１枚は、上記ティース先端部の形状が、上記ティース部の周方向の中心を通るティース中心軸に対して鏡面非対称に形成され、
上記固定子鉄心は、上記開口部の周方向位置がずれるように、上記開口コアシートを積層して構成されている請求項７記載の回転電機。
【請求項９】
上記固定子鉄心は、それぞれ、上記連結部の周方向位置と上記開口部の周方向位置とが同一となるように、上記連結コアシートと上記開口コアシートを積層して構成された複数の鉄心ブロックを積層して構成されている請求項７又は請求項８記載の回転電機。
【請求項１０】
上記複数の鉄心ブロックの全てにおいて、上記連結コアシートの積層枚数に対する上記開口コアシートの積層枚数の割合が等しい請求項９記載の回転電機。
【請求項１１】
上記開口コアシートが、上記鉄心ブロックのブロック境界面に配置され、
上記ブロック境界面に配置された上記開口コアシートの上記開口部の周方向幅が、上記連結部の周方向幅より広い請求項７から請求項１０のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項１２】
上記連結コアシートは、上記連結部の径方向幅が上記鍔部の径方向幅より狭く形成されている請求項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】
上記連結コアシートは、上記連結部の上記回転子と相対する内周面に、径方向外方に窪む窪み部が形成されている請求項１２記載の回転電機。
【請求項１４】
上記複数のコアシートのそれぞれは、上記鍔部が、上記ティース部のそれぞれの突出端から周方向の一側のみに突出するように形成されている請求項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】
上記ティース先端部の形状が上記ティース中心軸に対して非対称な上記連結コアシートの上記ティース先端部は、上記ティース部のピッチ角度をθｔとしたときに、上記ティース中心軸から周方向の一側にθｔ／２を超えるように形成されている請求項１４記載の回転電機。
【請求項１６】
上記固定子巻線は、それぞれ、Ｕ字状に成形された複数のコイルセグメントを上記固定子鉄心の軸方向の一側から異なる２つのスロットに挿入し、上記スロットから軸方向の他側に突出する上記複数のコイルセグメントのコイル端子同士を接合して構成されている請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項１７】
上記複数のコアシートは、それぞれ、上記ティース部の先端側の周方向幅が、上記ティース部の最小周方向幅より広くなっている請求項１から請求項１６のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項１８】
上記複数のコアシートは、それぞれ、上記スロット部が台形の断面形状に形成されている請求項１から請求項１７のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項１９】
上記複数のコアシートは、それぞれ、上記コアバック部側と上記ティース部側とに２分割されている請求項１から請求項１８のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項２０】
上記回転子は、複数の回転子ブロックを上記界磁極の周方向位置を周方向にずらして軸方向に配置して構成され、
上記複数の回転子ブロックは、それぞれ、上記磁気的空隙部を介して、上記連結部の周方向位置の異なる上記複数の鉄心ブロックと面している請求項２から請求項１９のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項２１】
上記固定子巻線は、Ｕ１相巻線、Ｖ１相巻線およびＷ１相巻線からなる第１の３相巻線と、Ｕ２相巻線、Ｖ２相巻線およびＷ２相巻線からなる第２の３相巻線と、を備え、
上記第１の３相巻線には、第１のインバータ回路を介して電流が供給され、上記第２の３相巻線には、第１のインバータ回路とは異なる第２のインバータ回路を介して電流が供給されるように構成され、
上記Ｕ１相巻線と上記Ｕ２相巻線が、互いに隣り合うスロットに収納され、
上記Ｖ１相巻線と上記Ｖ２相巻線が、互いに隣り合うスロットに収納され、
上記Ｗ１相巻線と上記Ｗ２相巻線が、互いに隣り合うスロットに収納され、
上記第１の３相巻線に供給される電流と上記第２の３相巻線に供給される電流の位相が、電気角で２０°以上、４０°以下の角度ずれている請求項１から請求項２０のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項２２】
上記固定子巻線は、集中巻コイルにより構成され、
界磁極数が（１８±４）ｎかつスロット数が１８ｎ、又は界磁極数が（１２±２）ｎかつスロット数が１２ｎ（但し、ｎは自然数）である請求項１から請求項２１のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項２３】
請求項１から請求項２２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、回転電機および電動パワーステアリング装置に関し、特に、隣り合うティースの先端部間を磁性体で連結してなる固定子鉄心を用いた回転電機の低振動化および低騒音化の構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
隣り合うティースの先端部間を磁性体で連結してなる固定子鉄心を用いた回転電機を駆動した場合、隣り合うティースの先端部間を連結する磁性体により、トルクむらが発生し、トルク脈動やコギングトルクが増加し、振動や騒音が増加するという課題があった。【０００３】
このような状況を鑑み、回転軸に平行な切り欠き溝をティースのそれぞれの回転子に対向する面に形成し、さらに隣り合うティースの回転子に対向する面の切り欠き溝の形成位置を異ならせて、トルク脈動やコギングトルクに起因する回転電機の振動や騒音を低減する従来の回転電機が提案されていた（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−０９４９０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の従来の回転電機では、周方向に配列されたティースの回転子に対向する面の切り欠き溝の形成位置が不均一であるので、回転電機の磁気的空隙部のパーミアンスの高調波成分が発生し、トルク脈動やコギングトルクを十分に低減できないという課題があった。【０００６】
この発明は、上記課題を解決するためになされたもので、隣り合うティースの先端部間を磁性体で連結して固定子の剛性を高めつつ、振動や騒音の低減を図ることができる回転電機および電動パワーステアリング装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の回転電機は、磁性材料からなる複数のコアシートを軸方向に積層して構成される固定子鉄心、および上記固定子鉄心に装着された固定子巻線を有する固定子と、上記固定子の内部に磁気的空隙部を介して同軸に配設され、複数の界磁極を有する回転子と、を備える。上記複数のコアシートは、それぞれ、円環状のコアバック部と、それぞれ、上記コアバック部から径方向内方に突出して、周方向に等角ピッチに複数配列されたティース部と、隣り合う上記ティース間に形成されるスロット部と、上記ティース部のそれぞれの突出端から周方向に突出する鍔部と、を有し、上記複数のコアシートは、上記鍔部から周方向に突出して、隣り合う上記ティース部の先端部間を連結する連結部を有する連結コアシートを備え、上記連結コアシートの少なくとも１枚は、ティース先端部の形状が、上記ティース部の周方向の中心を通るティース中心軸に対して鏡面非対称に形成され、上記固定子鉄心は、上記連結部の周方向位置がずれるように、上記連結コアシートを積層して構成されている。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、固定子鉄心を構成する複数のコアシートが、鍔部から周方向に突出して、隣り合うティース部の先端部間を連結する連結部を有する連結コアシートを備えているので、固定子鉄心の内径側の剛性が高められ，固定子全体として剛性が高められる。さらに、連結コアシートの少なくとも１枚は、ティース先端部の形状が、ティース部の周方向の中心を通るティース中心軸に対して鏡面非対称に形成され、固定子鉄心は、連結部の周方向位置がずれるように、連結コアシートを積層して構成されているので、連結部の磁気飽和によるトルク脈動が低減され、回転電機の振動および騒音を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明による電動駆動装置を示す縦断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る回転電機の構成を示す図１のＩＩ−ＩＩ矢視断面図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る回転電機における固定子鉄心を構成する第１連結コアシートの要部を示す平面図である。
【図４】鍔の径方向幅と連結部の径方向幅の比率に対するトルク脈動と平均トルクを示す図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る回転電機における固定子鉄心の構造を説明する図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係る回転電機におけるトルク波形とトルク脈動を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態１に係る回転電機において、角度差θs°を３°〜４．８７５°としたときの、１２次のトルク脈動と１２次のコギングトルクを規格化した値を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態２に係る回転電機における固定子鉄心を構成する第２連結コアシートを示す平面図である。
【図９】この発明の実施の形態２に係る回転電機における固定子鉄心の構造を説明する図である。
【図１０】この発明の実施の形態３に係る回転電機における固定子鉄心を構成する第１開口コアシートを示す平面図である。
【図１１】この発明の実施の形態３に係る回転電機における固定子鉄心の構造を説明する図である。
【図１２】この発明の実施の形態４に係る回転電機における固定子鉄心のブロック境界面周りを磁気的空隙部側から見た要部平面図である。
【図１３】この発明の実施の形態５に係る回転電機における固定子鉄心を構成する第３連結コアシートを示す平面図である。
【図１４】この発明の実施の形態５に係る回転電機における固定子鉄心の構造を説明する図である。
【図１５】この発明の実施の形態６に係る回転電機における固定子鉄心を構成する第３連結コアシートを示す平面図である。
【図１６】この発明の実施の形態７に係る回転電機における固定子鉄心を構成する連結コアシートを示す平面図である。
【図１７】この発明の実施の形態７に係る回転電機における固定子鉄心の構造を説明する図である。
【図１８】この発明の実施の形態８に係る回転電機における回転子の構成を示す要部斜視図である。
【図１９】この発明の実施の形態８に係る回転電機における固定子鉄心の構造を説明する図である。
【図２０】この発明の実施の形態８に係る回転電機を模式的に示す断面図である。
【図２１】この発明の実施の形態９に係る電動駆動装置を示す回路図である。
【図２２】この発明の実施の形態１０に係る回転電機を示す横断面図である。
【図２３】この発明の実施の形態１０に係る回転電機における固定子鉄心を構成する連結コアシートを示す平面図である。
【図２４】この発明の実施の形態１０に係る回転電機における固定子鉄心の構造を説明する図である。
【図２５】この発明の実施の形態１１による自動車の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】
実施の形態を記載する前に、この発明による回転電機を用いた電動駆動装置、およびその電動駆動装置が搭載された自動車の電動パワーステアリング装置について説明する。
【００１１】
まず、電動パワーステアリング装置について図２５を参照しつつ説明する。図２５はこの発明の実施の形態１１による自動車の電動パワーステアリング装置の説明図である。
【００１２】
運転者がステアリングホイール（図示しない）を操舵すると、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５０１に伝達される。このとき、シャフト５０１に伝達されたトルクはトルクセンサ５０２により検出されて電気信号に変換され、ケーブル（図示しない）を通じて電動駆動装置１００の第１コネクタ２０６を介してＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）２００に伝達される。ＥＣＵ２００は、制御基板と、回転電機１０１を駆動するためのインバータ回路と、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て第２コネクタ２０７を介してＥＣＵ２００に伝達される。ＥＣＵ２００は、このトルクと、車速などの自動車の情報とから、必要なアシストトルクを演算し、インバータ回路を介して回転電機１０１に電流を供給する。
【００１３】
回転電機１０１は軸心をラック軸の移動方向５０７に平行な向きに配置されている。また、ＥＣＵ２００への電力供給は、バッテリやオルタネータから電源コネクタ２０８を介して送られる。回転電機１０１が発生したトルクは、ベルト（図示せず）とボールネジ（図示せず）が内蔵されたギヤボックス５０３によって減速され、ハウジング５０４の内部にあるラック軸（図示せず）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５０５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。なお、ラックブーツ５０６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、回転電機１０１とＥＣＵ２００が一体となって、電動駆動装置１００を構成している。
【００１４】
つぎに、電動駆動装置について図１を参照しつつ説明する。図１はこの発明による電動駆動装置を示す縦断面図である。なお、縦断面図とは、回転電機の回転軸の軸心を含む平面における断面図である。
【００１５】
電動駆動装置１００は、回転電機１０１とＥＣＵ２００を回転電機１０１の軸方向に配列、一体化して構成されている。
【００１６】
回転電機１０１は、円環状の固定子２０と、固定子２０の内部に磁気的空隙部９を介して同軸に、かつ回転可能に配設された回転子１０と、を備えている。
【００１７】
固定子２０は、コアシートを積層一体化して作製された円環状の固定子鉄心２１と、固定子鉄心２１に装着された固定子巻線２２と、備えている。固定子２０は、固定子鉄心２１を、圧入あるいは焼き嵌めなどにより、有底円筒状のフレーム１の円筒部１ａに内嵌状態に固着されて、フレーム１に保持されている。回転子１０は、軸心位置を貫通した回転軸１２に固着された回転子鉄心１１と、回転子鉄心１１の外周面に固着された永久磁石１３と、を備えている。回転子１０は、フレーム２の開口を塞口するハウジング２とフレーム１の底部１ｂに配設された軸受３，４に回転軸１２を支持されて、固定子２０の内部に、同軸に、かつ回転可能に配設されている。プーリ５が回転軸１２のハウジング２からの突出部に装着されている。センサ用永久磁石２１１が、回転軸１２の底部１ｂからの突出端に配設されている。
【００１８】
ここで、コアシートは、薄板状の電磁鋼板などの磁性体である。ハウジング２はフレーム１の円筒部１ａにボルト６により締着固定されている。永久磁石１３は、回転子鉄心１１の外周面に固着されているが、回転子鉄心１１の外周側に埋め込まれてもよい。
【００１９】
ＥＣＵ２００には、トルクセンサ５０２からの信号を受ける第１コネクタ２０６と、車速などの自動車の情報を受け取る第２コネクタ２０７と、電源供給用の電源コネクタ２０８とが設けられている。さらに、ＥＣＵ２００は、回転電機１０１を駆動するためのインバータ回路を備えており、インバータ回路は、ＭＯＳ−ＦＥＴ等のスイッチング素子２０１を有する。
【００２０】
このスイッチング素子２０１は、例えば、ベアチップをＤＢＣ（Ｄｉｒｅｃｔｅ  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となっている。スイッチング素子２０１は、回転電機１０１の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２０１は、接着剤や絶縁シートなどを介してヒートシンク２０２と接触させて、発熱を放熱する構造となっている。インバータ回路には、スイッチング素子２０１の他に、平滑コンデンサ、ノイズ除去用コイル、電源リレーなどの部品、およびそれらを電気的に接続するバスバーなどを有しているが、図１では省略している。また、バスバーは樹脂と一体成形されて中間部材２０３を形成している。
【００２１】
また、中間部材２０３に隣接して、制御基板２０４が設けられている。この制御基板２０４は、第１および第２コネクタ２０６，２０７から受け取った情報に基づき、回転電機１０１を適切に駆動するためにスイッチング素子２０１に制御信号を送る。制御信号は、制御基板２０４とスイッチング素子２０１との間を電気的に接続する接続部材２０９によって伝達される。この接続部材２０９は、プレスフィットやはんだなどにより、制御基板２０４およびスイッチング素子２０１に接続される。これらのインバータ回路と制御基板２０４は、ケース２０５によって覆われている。ケース２０５は樹脂製でもよく、アルミニウム等の金属製でもよく、樹脂とアルミニウム等の金属を組み合わせた構成でもよい。制御基板２０４は、回転電機１０１の回転軸１２の軸心に垂直な面に沿う配設されている。 
【００２２】
ヒートシンク２０２の回転電機１０１に近い側には、センサ部が配置されている。センサ部は、磁気センサ２１０と基板２１２と接続部材２０９と支持部２１３を有し、磁気センサ２１０が実装された基板２１２がヒートシンク２０２にネジ（図示せず）により締着固定されている。
【００２３】
磁気センサ２１０は、センサ用永久磁石２１１と同軸に、かつ相対するように配置され、センサ用永久磁石２１１の発生する磁界を検出し、その向きを知ることで回転電機１０１の回転子１０の回転角度を検出する。ＥＣＵ２００は、この検出された回転角度に応じて適切な駆動電流を回転電機１０１に供給する。さらに、接続部材２０９は、支持部２１３によって支持され、センサ部の基板２１２と制御基板２０４とを電気的に接続している。接続部材２０９は、プレスフィットやはんだなどにより、基板２１２および制御基板２０４に接続される。なお、接続部材２０９がヒートシンク２０２と中間部材２０３を貫通する必要があるため、ヒートシンク２０２と中間部材２０３には、接続部材２０９が通る貫通穴（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２０３は、接続部材２０９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。
【００２４】
ここで、図１では、磁気センサ２１０が制御基板２０４とは別の基板２１２に実装されている例を示したが、磁気センサ２１０は制御基板２０４に実装され、センサ用永久磁石２１１からヒートシンク２０２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２０３と制御基板２０４が、回転電機１０１側から中間部材２０３、制御基板２０４の順に配列しているが、回転電機１０１側から制御基板２０４、中間部材２０３の順に配列してもよい。また、磁気センサ２１０とセンサ用永久磁石２１１とで回転センサを構成しているが、レゾルバにより回転センサを構成してもよい。また、ヒートシンク２０２に凹部２１４を設け、基板２１２に実装された磁気センサ２１０とヒートシンク２０２の表面との間の距離を大きくしている。ヒートシンク２０２はネジや焼き嵌めなどによって回転電機１０１のフレーム１に固定されるので、スイッチング素子２０１での発熱をヒートシンク２０２を介して回転電機１０１のフレーム１に伝達させることができる。
【００２５】
実施の形態１．
図２はこの発明の実施の形態１に係る回転電機の構成を示す図１のＩＩ−ＩＩ矢視断面図である。なお、図２中、１、２，３，・・・４８は、便宜的に、スロットの周方向の配列順にふったスロット番号である。また、図２では、便宜上、フレームを省略し、固定子巻線はコイルセグメントの直線部のみを示している。
【００２６】
図２において、回転子１０は、固定子２０の内側に、磁気的空隙部９を介して回転可能に配設されている。永久磁石１３は、回転子鉄心１１の外周面に周方向に等角ピッチで８個配設されている。そして、隣り合う永久磁石１３の極性が互いに逆となるように着磁され、回転子１０の極数は８極となる。また、回転子鉄心１１の永久磁石１３間の部位が径方向外方に突出され、その突出部１１ａと永久磁石１３との間に空隙部が形成されている。この空隙部が非磁性の磁気的な空隙部となり、漏れ磁束を低減している。この突出部１１ａは、回転電機１０１の磁気的空隙部９を小さくする効果があり、インダクタンスが大きくなる。これにより、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を向上できる。なお、回転子鉄心１１に穴部を設ければ、軽量化およびイナーシャ低減の効果がある。
【００２７】
固定子鉄心２１は、円環状のコアバック２１ａと、それぞれコアバック２１ａの内周面から径方向内方に突出して周方向に等角ピッチで配列された４８本のティース２１ｂと、を有する。ティース２１ｂは、周方向幅が内径側に向かって漸次狭くなる先細り形状に形成され、隣り合うティース２１ｂ間に略矩形状断面のスロット２３が形成されている。そして、固定子巻線２２がスロット２３に収納されている。図示しないが、固定子巻線２２と固定子鉄心２１との間には絶縁紙などが挿入されて、電気的絶縁を確保している。
【００２８】
固定子巻線２２は、Ｕ１相巻線、Ｖ１相巻線およびＷ１相巻線からなる３相巻線と、Ｕ２相巻線、Ｖ２相巻線およびＷ２相巻線からなる３相巻線と、から構成されている。Ｕ１相巻線は、スロット番号が１番、７番、１３番・・・４３番のスロット２３に収納された巻線であり、Ｕ２相巻線は、スロット番号が２番、８番、１４番・・・４４番のスロット２３に収納された巻線であり、Ｖ１相巻線は、スロット番号が３番、９番、１５番・・・４５番のスロット２３に収納された巻線であり、Ｖ２相巻線は、スロット番号が４番、１０番、１６番・・・４６番のスロット２３に収納された巻線であり、Ｗ１相巻線は、スロット番号が５番、１１番、１７番・・・４７番のスロット２３に収納された巻線であり、Ｗ２相巻線は、スロット番号が６番、１２番、１８番・・・４８番のスロット２３に収納された巻線である。
【００２９】
Ｕ１相巻線は、それぞれ１ターンを構成する８本のコイルセグメント２４から構成されている。コイルセグメント２４は、周方向に連続して並ぶ６本のティース２１ｂの両側のスロット２３に収納される一対の直線部と、一対の直線部の一端同士を連結するターン部と、一対の直線部から他端側に延び出る一対のコイル端子と、からなるＵ字状に構成されている。コイルセグメント２４は、スロット番号１番と７番のスロット２３の対、スロット番号７番と１３番のスロット２３の対、・・・スロット番号３７番と４３番のスロット２３の対、およびスロット番号４３番と１番のスロット２３の対のそれぞれに、固定子鉄心２１の軸方向の一端側から１本ずつ装着される。固定子鉄心２１に装着された８本のコイルセグメント２４は、隣り合うコイルセグメント２４の固定子鉄心２１の軸方向の他端側に突出するコイル端子同士を溶接により接合されて、直列に接続され、Ｕ１相巻線となる。このとき、８本のコイルセグメント２４は、隣り合うコイルセグメント２４に流れる電流の向きが逆になるように接続される。なお、Ｖ１相巻線、Ｗ１相巻線、Ｕ２相巻線、Ｖ２相巻線およびＷ２相巻線はＵ１相巻線と同様に構成されるので、ここでは、その説明を省略する。
【００３０】
ここでは、コイルセグメント２４が周方向に連続して並ぶ６本のティース２１ｂの両側のスロット２３の対のそれぞれに１本ずつ収納される場合について説明したが、スロット２３の対のそれぞれに収納されるコイルセグメント２４の本数は２本以上でもよい。例えば、２本のコイルセグメント２４がスロット２３の対のそれぞれに収納される場合、同じスロット２３の対に挿入されている２本のコイルセグメント２４を直列に接続して２ターンのコイルとする。そして、Ｕ１相巻線、Ｖ１相巻線、Ｗ１相巻線、Ｕ２相巻線、Ｖ２相巻線およびＷ２相巻線は、それぞれ、このように構成された２ターンのコイルを８本直列に接続して構成される。
【００３１】
このように構成された回転電機１０１は、８極４８スロットの構成となる。固定子巻線２２は、６つのティース２１ｂを跨がってスロット２３に装着された分布巻き巻線である。これは、電気角で１８０度に相当し、短節巻係数が１となるので、永久磁石１３が発生する磁束を有効に利用でき、回転電機１０１の小型化および高トルク化が図られる。これにより、回転電機１０１は、短節巻係数が小さい回転電機に比べて、永久磁石１３の使用量を削減でき、低コスト化が図られる。
【００３２】
固定子鉄心２１は、後述するように、隣り合うティース部３０ｂの先端部間が連結部で連結された第１連結コアシート３０を積層一体化して作製され、クローズドスロットの鉄心に構成されている。固定子巻線２２は、Ｕ字状に成形されたコイルセグメント２４により構成されている。コイルセグメント２４は、クローズドスロットの固定子鉄心２１に軸方向から挿入できるので、固定子２０の製造が容易となる。また、固定子鉄心２１を分割する必要がないので、回転電機１０１の高トルク化が図られるとともに、固定子鉄心２１を分割することに起因するトルク脈動の発生を抑制できる。
【００３３】
つぎに、第１連結コアシート３０について図３を参照しつつ具体的に説明する。図３はこの発明の実施の形態１に係る回転電機における固定子鉄心を構成する第１連結コアシートの要部を示す平面図である。なお、図３は、周方向に１／１６のモデルを示している。また、図３中、Ａはティース部の周方向の中心と回転軸の軸心とを通る平面（以下、ティース中心軸という）である。
【００３４】
第１連結コアシート３０は、例えば電磁鋼板のシートを打ち抜いて作製され、円環状のコアバック部３０ａと、それぞれ、コアバック部３０ａの内周面から径方向内方に突出して周方向にθｔのピッチ角度で配列された先細り形状のティース部３０ｂと、ティース部３０ｂの先端から周方向一側に突出する鍔部３０ｃと、鍔部３０ｃと周方向一側に位置するティース部３０ｂの先端とを連結する連結部３０ｄと、ティース部３０ｂ間に形成されたスロット部３０ｆと、を有する。それぞれのティース先端部３１ａの形状は、同一であり、ティース中心軸Ａに対して鏡面非対称の形状である。鍔部３０ｄは、ティース中心軸Ａから周方向の一側にθｔ／２を超える範囲に形成されている。第１連結コアシート３０の内周面は、回転軸１２の軸心を中心とする円筒面に形成されている。連結部３０ｄの径方向幅ｂは、鍔部３０ｃの径方向幅ａより狭くなっている。なお、ティース先端部３１ａは、ティース部３０ｂの先端側と鍔部３０ｃを含む部位である
【００３５】
なお、連結部３０ｄは、径方向幅が鍔部３０ｃから階段状に狭くなっているが、連結部３０ｄの径方向幅は、鍔部３０ｃの径方向幅より狭ければよく、例えば、連結部３０の外径側の面が内径側に凸の曲面に形成されてもよい。
【００３６】
ティース部３０ｂのピッチ角度θｔは、ティース２１ｂの本数をＮｓとすると、式（１）で表される。
θｔ＝３６０°／Ｎｓ      （１）
実施の形態１では、ティース２１ｂの本数が４８であるので、θｔ＝７．５°となる。
【００３７】
このように構成された第１連結コアシート３０を同じ方向に積層し、一体化して作製された比較例の固定子鉄心では、鍔部３０ｃを積層一体化して構成される鍔が、ティース部３０ｂを積層一体化して作製されるティースの周方向一側にのみ形成される。そして、連結部３０ｄを積層一体化して作製される連結部が鍔とティースの先端側とを連結している。さらに、連結部の径方向幅が鍔の径方向幅より狭くなっている。これにより、第１連結コアシート３０を積層一体化して作製された比較例の固定子鉄心を用いた回転電機では、トルクに寄与しない固定子内の漏れ磁束を低減でき、回転電機の高トルク化が図られる。
【００３８】
しかし、比較例の固定子鉄心を用いた回転電機を駆動した場合、連結部に磁気飽和が発生する。特に、回転子の位置や固定子巻線への電流の通電位相によって、連結部の磁気飽和が変化するので、回転電機のトルクにムラが生じ、トルク脈動が増加する。これにより、回転電機の振動や騒音が増加するという不具合が生じる。
【００３９】
ここで、比較例の固定子鉄心において、鍔の径方向幅に対する連結部の径方向幅の比率ｂ／ａを変えてトルク脈動と平均トルクを測定した結果を図４に示す。図４は鍔の径方向幅と連結部の径方向幅の比率に対するトルク脈動と平均トルクを示す図である。なお、ｂ／ａ＝０は、連結部を有していない場合である。
【００４０】
図４から、ティース先端部３１ａが連結部３０ｄにより連結されると、トルク脈動が増え、平均トルクが低下することがわかった。
【００４１】
つぎに、実施の形態１による固定子鉄心２１の構造について図５を参照しつつ説明する。図５はこの発明の実施の形態１に係る回転電機における固定子鉄心の構造を説明する図である。
【００４２】
図５において、第１鉄心ブロック３２は、１５枚の第１連結コアシート３０を同じ方向に向けて積層し、カシメや接着などにより一体化して作製される。そして、コアバック部３０ａが積層一体化されてコアバック３２ａとなり、ティース部３０ｂが積層一体化されてティース３２ｂとなり、鍔部３０ｃが積層一体化されて鍔３２ｃとなり、連結部３０ｄが積層一体化されて連結部３２ｄとなり、スロット部３０ｆが積層されてスロット部３２ｆとなる。
【００４３】
第２鉄心ブロック３３は、１５枚の第１連結コアシート３０を、第１鉄心ブロック３２における第１連結コアシート３０に対して表裏を逆にして、同じ方向に向けて積層し、カシメや接着などにより一体化して作製される。そして、コアバック部３０ａが積層一体化されてコアバック３３ａとなり、ティース部３０ｂが積層一体化されてティース３３ｂとなり、鍔部３０ｃが積層一体化されて鍔３３ｃとなり、連結部３０ｄが積層一体化されて連結部３３ｄとなり、スロット部３０ｆが積層されてスロット部３３ｆとなる。
【００４４】
そして、固定子鉄心２１は、第１鉄心ブロック３２と第２鉄心ブロック３３を積層し、ブロック境界面３４で、カシメや接着などにより一体化して作製される。コアバック３２ａ，３３ａが積層一体化されてコアバック２１ａとなり、ティース３２ｂ、３３ｂが積層一体化されてティース２１ｂとなり、スロット部３２ｆ、３３ｆが積層されてスロット２３となる。
【００４５】
このように構成された固定子鉄心２１においては、第１鉄心ブロック３２の連結部３２ｄと、第２鉄心ブロック３３の連結部３３ｄとの位置が、ブロック境界面３４を境に、回転軸１２の軸心と直交する平面上で、回転軸１２の軸心上の点Ｏを原点として、周方向に角度差θｓ°ずれている。
【００４６】
この固定子鉄心２１は、１種類の第１連結コアシート３０を積層して構成されているので、製造が容易となる。
【００４７】
この固定子鉄心２１を用いた回転電機１０１を駆動した場合、固定子２０を内周側に歪ませようとする径方向の電磁力が固定子２０の内周側に働く。固定子鉄心２１は、ティース２１ｂの先端間が連結部３２ｄ、３３ｄで連結されているので、固定子鉄心２１の内周側の剛性が高められる。これにより、回転電機１０１の振動や騒音の発生が抑制される。また、スロット２３の開口がなくなるので、固定子巻線２２の固定子鉄心２１の内周側への飛び出しが防止される。また、コギングトルクおよび電磁加振力の原因となるスロットパーミアンスの高周波成分が低減されるので、コギングトルクおよび電磁加振力を低減できる。さらに、連結部３２ｄ、３３ｄが磁束の経路となるので、回転電機１０１のインダクタンスが増加し、弱め界磁制御の効果を強くすることが可能となる。これにより、電圧飽和を緩和でき、回転電機１０１の高速回転時の平均トルクを向上できる。
【００４８】
つぎに、回転電機１０１におけるトルク波形とトルク脈動を測定した結果を図６に示す。図６はこの発明の実施の形態１に係る回転電機におけるトルク波形とトルク脈動を示す図である。なお、図６中、Ｂ１は回転電機１０１のトルク脈動、Ｂ２は回転電機１０１のトルク波形、Ｂ３は第１鉄心ブロック３２を含む断面に生じるトルク波形、Ｂ４は第２鉄心ブロック３３を含む断面に生じるトルク波形である。縦軸は、回転電機１０１の平均トルクに対するトルク値について、各トルク波形の平均値が「０」、第１鉄心ブロック３２を含む断面に生じるトルク脈動の最小値が「−１．０」となるよう規格化したものである。なお、回転電機１０１の平均トルクは、断面毎ではなく、回転電機１０１全体の平均トルク値である。すなわち、全て分母は同じである。
【００４９】
図６から分かるように、回転電機１０１においては、第１鉄心ブロック３２を含む断面のトルク脈動と、第２鉄心ブロック３３を含む断面のトルク脈動が互いに打ち消されており、トルク脈動Ｂ１がそれぞれの断面に生じるトルク脈動よりも小さくなっていることがわかった。これは、連結部３２ｄ、３３ｄの位置を周方向に角度差θs°ずらしたため、連結部３２ｄ、３３ｄによって生じるトルク波形Ｂ３，Ｂ４の位相が互いに位相差を有するようにためと推考される。また、特に、回転子１０のＮ極とＳ極のペアの円周方向に占める角度を電気角３６０・としたとき、トルク脈動の電気角１２次成分が小さくなっていることがわかった。
【００５０】
このように、実施の形態１によれば、連結部３２ｄ、３３ｄの位置が周方向に互いにずれて配置されているため、連結部３２ｄ、３３ｄに生じるトルク脈動を打ち消すことができ、回転電機１０１に生じるトルク脈動を低減できる。これにより、回転電機１０１の振動や騒音を低減できるといった効果が得られる。
【００５１】
つぎに、回転電機１０１において、角度差θs°を３°〜４．８７５°としたときの１２次のトルク脈動と１２次のコギングトルクを規格化した値を図７に示す。図７はこの発明の実施の形態１に係る回転電機において、角度差θs°を３°〜４．８７５°としたときの、１２次のトルク脈動と１２次のコギングトルクを規格化した値を示す図である。ここで、図７の横軸は、αである。αは、界磁極数をｐ、トルク脈動次数をＮｔｒとしたときに、式（２）で表される。
α＝θｓ／（３６０／Ｎｔｒ／ｐ）      （２）
つまり、αは、角度差θｓ°を界磁極数とトルク脈動次数で規格化したものである。これは、異なる界磁極数とトルク脈動次数においても、トルク脈動次数に基づいて角度差を決定すれば、トルク脈動を打ち消す効果が得られるためである。ここで、実施の形態１では、角度差θsは３°〜４．８７５°としたとき、ｐ＝８であるため、αは０．８〜１．３となる。また、図７の縦軸は、トルク脈動Ｎｔｒ次（１２次）と、コギングトルクＮｔｒ次（１２次）を規格化して示している。ここで、コギングトルクは、回転電機１０１の回転子１０の永久磁石１３と固定子鉄心２１が磁気的に引き合う力であり、コギングトルクが大きいと、回転電機１０１の振動や騒音の増大が懸念される。
【００５２】
図７から、トルク脈動は、α≦１．２の領域では、αが増加するほど低減している。また、α≧１．２の領域では、αが低下するほど低減している。コギングトルクは、α≦１．０の領域では、αが増加するほど低減し、α≧１．０の領域では、αが低下するほど低減していることがわかった。
【００５３】
このように、位相差θsを設けることで、トルク脈動とコギングトルクを低減できることが確認された。すなわち、回転電機１０１の振動と騒音を低減できる効果が得られることが確認された。
【００５４】
また、図７から、Ｎｔｒ次（１２次）のトルク脈動およびコギングトルクを共に低減するには、１．０≦α≦１．２とすることが望ましいことがわかる。実施の形態１では、１．０≦α≦１．２としたので、Ｎｔｒ次（１２次）のトルク脈動およびコギングトルクをともに低減でき、回転電機１０１の振動や騒音をさらに低減できるといった効果が得られる。
【００５５】
なお、図７では、Ｎｔｒ＝１２、ｐ＝８である場合を示したが、異なるトルク脈動次数、界磁極数の場合においても、トルク脈動次数や界磁極数に合わせてαからθsを決定すれば、同等の効果が得られることはいうまでもないことである。
【００５６】
固定子鉄心２１の第１鉄心ブロック３２と第２鉄心ブロック３３との間のブロック境界面３４では、第１鉄心ブロック３２のティース先端部と第２鉄心ブロック３３のティース先端部とが回転軸２１の軸方向に重なる。そこで、固定子２０内の磁束が、例えば、第２鉄心ブロック３３のティース先端部から第１鉄心ブロック３２のティース先端部に軸方向に流れる。このように、漏れ磁束が生じるため、回転電機１０１のトルクが低下する課題がある。この漏れ磁束は、ブロック境界面３４が増えるほど、多くなる。実施の形態１では、連結部の周方向の位置が異なる第１および第２鉄心ブロック３２，３３を１つずつ積層して固定子鉄心２１を構成しているので、ブロック境界面３４が最小の１箇所となり、ブロック境界面３４による漏れ磁束を低減でき、回転電機１０１のトルク低下を抑制することができる。
【００５７】
また、実施の形態１では、連結部３２ｄ、３３ｄの径方向の幅ｂが鍔部３２ｃ、３３ｃの径方向の幅ａよりも小さくなっているので、図４からわかるように、ｂ／ａ＝１の場合に比べて、平均トルクを向上でき、トルク脈動を低下できる。
【００５８】
さらに、図７から、１．０≦α≦１．２とすることで、トルク脈動およびコギングトルクを低減できる。ここで、α=θs／（３６０／Ｎｔｒ／ｐ）であるため、Ｎｔｒが小さい次数、すなわち６次や１２次のような、低周波のトルク脈動やコギングトルクを低減する際には、θsを相対的に大きくとる必要がある。実施の形態１では、第１連結コアシート３０が鍔部３０ｄをティース部３０ｂの先端側から周方向の一側のみに突出させているので、連結部３２ｄ、３３ｄ間の角度差θs°を大きくでき、低周波のトルク脈動を低減できる。
【００５９】
さらに、ティース先端部３１ａの形状は、それぞれのティース部３０ｂのティース中心軸Ａを０°としたとき、ティース部３０ｂの周方向のピッチ角度θt°の１／２である、θt／２°を超えた角度にわたって配置される形状となっている。これにより、連結部３２ｄ、３３ｄ間の角度差θs°を大きくでき、低周波のトルク脈動、コギングトルクを低減できる。
【００６０】
なお、実施の形態１では、ティース先端部の形状が鏡面非対称の１種類の連結コアシートを用いたが、ティース先端部の形状が鏡面非対称の２種類以上の第１連結コアシートを用いても、同等の効果を得られる。
また、上記実施の形態１では、連結部の周方向位置が異なる２種類の鉄心ブロックを１つずつ用いて固定子鉄心のブロック境界面を最小の１箇所としたが、連結部の周方向位置が異なる２種類の鉄心ブロックの個数を増やして、２種類の鉄心ブロックを交互に積層して、固定子鉄心のブロック境界面を２箇所以上としても、同等の効果を得られる。
また、上記実施の形態１では、固定子鉄心が３０枚の第１連結コアシートを積層して構成されているが、第１連結コアシートの積層枚数は３０枚に限定されない。
【００６１】
また、上記実施の形態１では、第１鉄心ブロックと第２鉄心ブロックの第１連結コアシートの積層枚数が同じであるが、第１鉄心ブロックと第２鉄心ブロックの第１連結コアシートの積層枚数が異なる場合でも、同等の効果が得られる。
また、上記実施の形態１では、回転子鉄心に永久磁石を設けて界磁極を生じる構成としたが、巻線を用いた電磁石を設けた場合や、リラクタンス型回転子、誘導機型回転子として界磁極を設けた場合でも、同様の効果が得られる。
【００６２】
また、上記実施の形態１では、固定子巻線が複数のコイルセグメントにより構成されているが、固定子巻線を異なる巻線構造としても、同等の効果を得られる。
また、上記実施の形態１では、回転電機を８極４８スロットの構成としたが、回転電機は、異なる界磁極数、異なるスロット数の構成としても、同等の効果が得られる。
【００６３】
実施の形態２．
図８はこの発明の実施の形態２に係る回転電機における固定子鉄心を構成する第２連結コアシートを示す平面図、図９はこの発明の実施の形態２に係る回転電機における固定子鉄心の構造を説明する図である。なお、図８は、周方向に１／１６のモデルを示している。
【００６４】
図８において、第２連結コアシート３５は、例えば電磁鋼板のシートを打ち抜いて作製され、円環状のコアバック部３５ａと、それぞれ、コアバック部３５ａの内周面から径方向内方に突出して周方向にθｔのピッチ角度で配列された先細り形状のティース部３５ｂと、ティース部３５ｂの先端から周方向両側に突出する鍔部３５ｃと、隣り合う鍔部３５ｃ同士を連結する連結部３５ｄと、隣り合うティース部３５ｂ間に形成されたスロット部３５ｆと、を有する。連結部３５ｄの径方向幅は、鍔部３５ｃの径方向幅より狭くなっている。それぞれのティース先端部３１ｂの形状は、同一であり、ティース中心軸Ａに対して鏡面対称の形状である。なお、第２連結コアシート３５は、ティース先端部３１ｂの形状が第１連結コアシート３０のティース先端部３１ａの形状と異なる点を除いて、第１連結コアシート３０と同様に構成されている。
【００６５】
実施の形態２による固定子鉄心２１Ａは、図９に示されるように、第１鉄心ブロック３６と第２鉄心ブロック３７と第３鉄心ブロック３８を積層一体化して作製されている。
【００６６】
第１鉄心ブロック３６は、１０枚の第１連結コアシート３０を積層し、カシメや接着などにより一体化して作製される。そして、コアバック部３０ａが積層一体化されてコアバック３６ａとなり、ティース部３０ｂが積層一体化されてティース３６ｂとなり、鍔部３０ｃが積層一体化されて鍔３６ｃとなり、連結部３０ｄが積層一体化されて連結部３６ｄとなり、スロット部３５ｆが積層されてスロット部３６ｆとなる。
【００６７】
第２鉄心ブロック３７は、１０枚の第２連結コアシート３５を積層し、カシメや接着などにより一体化して作製される。そして、コアバック部３５ａが積層一体化されてコアバック３７ａとなり、ティース部３５ｂが積層一体化されてティース３７ｂとなり、鍔部３５ｃが積層一体化されて鍔３７ｃとなり、連結部３５ｄが積層一体化されて連結部３７ｄとなり、スロット部３５ｆが積層されてスロット部３７ｆとなる。
【００６８】
第３鉄心ブロック３８は、１０枚の第１連結コアシート３０を、第１鉄心ブロック３６における第１連結コアシート３０に対して表裏を逆にして、積層し、カシメや接着などにより一体化して作製される。そして、コアバック部３０ａが積層一体化されてコアバック３８ａとなり、ティース部３０ｂが積層一体化されてティース３８ｂとなり、鍔部３０ｃが積層一体化されて鍔３８ｃとなり、連結部３０ｄが積層一体化されて連結部３８ｄとなり、スロット部３５ｆが積層されてスロット部３８ｆとなる。
【００６９】
そして、固定子鉄心２１Ａは、第１鉄心ブロック３６と第２鉄心ブロック３７と第３鉄心ブロック３８を積層し、ブロック境界面３４で、カシメや接着などにより一体化して作製される。コアバック３６ａ，３７ａ，３８ａが積層一体化されてコアバック２１ａとなり、ティース３６ｂ，３７ｂ，３８ｂが積層一体化されてティース２１ｂとなり、スロット部３６ｆ、３７ｆ、３８ｆが積層されてスロット２３となる。
【００７０】
このように構成された固定子鉄心２１Ａにおいては、第１鉄心ブロック３６の連結部３６ｄと、第２鉄心ブロック３７の連結部３７ｄと、第３鉄心ブロック３８の連結部３８ｄの位置が、ブロック境界面３４を境に、回転軸１２の軸心と直交する平面上で、回転軸１２の軸心上の点Ｏを原点として、周方向に互いに角度差θｓ／２°ずれている。
なお、実施の形態２では、固定子鉄心２１に替えて固定子鉄心２１Ａを用いている点を除いて、上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００７１】
この実施の形態２では、連結部３６ｄ、３７ｄ、３８ｄの周方向の位置を互いに角度差θｓ／２°ずらしているので、連結部３６ｄ、３７ｄ、３８ｄによって生じるトルク脈動の位相が互いに位相差を有する。したがって、回転子１０に生じるトルク脈動のうち、固定子鉄心２１Ａを構成する第１から第３鉄心ブロック３６，３７，３８に磁気的空隙９を介して対向する回転子１０の部分のトルク脈動が互いに打ち消され、トルク脈動が小さくなる効果が得られる。
【００７２】
実施の形態２では、第１および第２鉄心ブロック３６，３７の連結部３６ｄ、３７ｄが角度差θｓ／２°を有し、第２および第３鉄心ブロック３７，３８の連結部３７ｄ、３８ｄが角度差θｓ／２°を有し、第１および第３鉄心ブロック３６，３８の連結部３６ｄ、３８ｄが角度差θｓ°を有している。そこで、連結部３６ｄ、３７ｄ、３８ｄによって生じるトルク脈動およびコギングトルクの、異なる２つの次数Ｎｔｒ１、Ｎｔｒ２の成分を低減することができる。これにより、回転電機の振動および騒音をさらに低減することが可能となる。
【００７３】
実施の形態２では、連結部の周方向の位置が異なる第１、第２および第３鉄心ブロック３６，３７，３８を１つずつ積層して固定子鉄心２１Ａを構成しているので、固定子鉄心２１Ａのブロック境界面３４が最小の２箇所となり、漏れ磁束を低減でき、回転電機のトルク低下を抑制することが可能となる。
【００７４】
なお、上記実施の形態２では、ティース先端部の形状が鏡面非対称の１種類の連結コアシートとティース先端部の形状が鏡面対称の１種類の連結コアシートを用いたが、ティース先端部の形状が鏡面非対称の２種類以上の連結コアシートとティース先端部の形状が鏡面対称の２種類以上の連結コアシートを用いても、同等の効果を得られる。
また、上記実施の形態２では、第１から第３鉄心ブロックの連結部の位置が、周方向に互いに、回転軸の軸心と直交する平面上で、回転軸の軸心上の点Ｏを原点として、等間隔に角度差θｓ／２°ずらされているが、第１から第３鉄心ブロックの連結部の位置を周方向に不等間隔にずらしてもよい。この場合、トルク脈動およびコギングトルクの、異なる３つ以上の次数の成分を低減できるといった効果が得られる。
【００７５】
また、上記実施の形態２では、第１から第３鉄心ブロックがそれぞれ１０枚の第１および第２連結コアシートを積層して構成されているが、第１から第３鉄心ブロックの第１および第２連結コアシートの積層枚数は１０枚に限定されない。
また、上記実施の形態２では、連結部の周方向位置が異なる３種類の鉄心ブロックを１つずつ用いて固定子鉄心のブロック境界面を最小の２箇所としたが、連結部の周方向位置が異なる３種類の鉄心ブロックの個数を増やして、異なる種類の鉄心ブロックが隣り合うように鉄心ブロックを積層し、ブロック境界面の個数は３箇所以上としても、同等の効果を得られる。
また、上記実施の形態２では、第１から第３鉄心ブロックの第１および第２連結コアシートの積層枚数を同じとしたが、第１から第３鉄心ブロックの第１および第２連結コアシートの積層枚数は異なってもよい。
【００７６】
また、上記実施の形態２では、連結部の周方向の位置が異なる３種類の鉄心ブロックを積層して固定子鉄心を構成したが、連結部の周方向の位置が異なるＮ種類（Ｎは４以上の整数）の鉄心ブロックを積層して固定子鉄心を構成しても、同等の効果が得られる。この場合、連結部の周方向の位置が、ブロック境界面を境に、回転軸の軸心と直交する平面上で、回転軸の軸心上の点を原点として、周方向に等間隔に角度差θｓ／（Ｎ−１）°ずれるように、Ｎ種類の鉄心ブロックを積層、一体化すればよい。これにより、トルク脈動およびコギングトルクの複数の異なる次数の成分を低減でき、回転電機の振動や騒音をさらに低減できる。さらに、ブロック境界面の個数を最小のＮ−１箇所とすることで、漏れ磁束を低減でき、回転電機のトルク低下を抑制できる。
なお、連結部の周方向の位置が周方向に不等間隔にずれるように、Ｎ種類の鉄心ブロックを積層一体化しても、トルク脈動およびコギングトルクの複数の異なる次数の成分を低減でき、回転電機の振動や騒音を低減できる。
【００７７】
実施の形態３．
図１０はこの発明の実施の形態３に係る回転電機における固定子鉄心を構成する第１開口コアシートを示す平面図、図１１はこの発明の実施の形態３に係る回転電機における固定子鉄心の構造を説明する図である。なお、図１０は、周方向に１／１６のモデルを示している。
【００７８】
図１０において、第１開口コアシート４０は、例えば電磁鋼板のシートを打ち抜いて作製され、円環状のコアバック部４０ａと、それぞれ、コアバック部４０ａの内周面から径方向内方に突出して周方向にθｔのピッチ角度で配列された先細り形状のティース部４０ｂと、ティース部４０ｂの先端から周方向一側に突出する鍔部４０ｃと、鍔部４０ｃと周方向一側に位置するティース部４０ｂの先端とを分離する開口部４０ｄと、隣り合うティース部４０ｂ間に形成されたスロット部４０ｆとを有する。それぞれのティース先端部３１ｃの形状は、同一であり、ティース中心軸Ａに対して鏡面非対称の形状である。なお、第１開口コアシート４０は、連結部３０ｄに替えて開口部４０ｄが形成されている点を除いて、第１連結コアシート３０と同様に構成されている。
【００７９】
実施の形態３による固定子鉄心２１Ｂは、図１１に示されるように、第１鉄心ブロック４１と第２鉄心ブロック４２を積層一体化して作製されている。
【００８０】
第１鉄心ブロック４１は、８枚の第１連結コアシート３０と６枚の第１開口コアシート４０を、２枚ずつ交互に積層し、最後に１枚の第１開口コアシート４０を積層し、カシメや接着などにより一体化して作製される。そして、コアバック部３０ａ，４０ａが積層一体化されてコアバック４１ａとなり、ティース部３０ｂ，４０ｂが積層一体化されてティース４１ｂとなり、鍔部３０ｃ，４０ｃが積層一体化されて鍔４１ｃとなり、連結部３０ｄ，４０ｄが積層一体化されて連結部４１ｄおよび開口部４１ｅとなり、スロット部４０ｆが積層されてスロット部４１ｆとなる。
【００８１】
第２鉄心ブロック４２は、８枚の第１連結コアシート３０と７枚の第１開口コアシート４０を、第１鉄心ブロック４１における第１連結コアシート３０および第１開口コアシートに対して表裏を逆にして、同様に積層し、カシメや接着などにより一体化して作製される。そして、コアバック部３０ａ，４０ａが積層一体化されてコアバック４２ａとなり、ティース部３０ｂ，４０ｂが積層一体化されてティース４２ｂとなり、鍔部３０ｃ，４０ｃが積層一体化されて鍔４２ｃとなり、連結部３０ｄ，４０ｄが積層一体化されて連結部４２ｄおよび開口部４２ｅとなり、スロット部４０ｆが積層されてスロット部４２ｆとなる。
【００８２】
そして、固定子鉄心２１Ｂは、第１鉄心ブロック４１と第２鉄心ブロック４２を積層し、ブロック境界面３４で、カシメや接着などにより一体化して作製される。コアバック４１ａ，４２ａが積層一体化されてコアバック２１ａとなり、ティース４１ｂ，４２ｂが積層一体化されてティース２１ｂとなり、スロット部４１ｆ、４２ｆが積層されてスロット２３となる。
【００８３】
このように構成された固定子鉄心２１Ｂでは、第１鉄心ブロック４１の連結部４１ｄおよび開口部４１ｅと、第２鉄心ブロック４２の連結部４２ｄおよび開口部４２ｅとの位置が、ブロック境界面３４を境に、回転軸１２の軸心と直交する平面上で、回転軸１２の軸心上の点Ｏを原点として、周方向に互いに角度差θｓ°ずれている。
なお、実施の形態３では、固定子鉄心２１に替えて固定子鉄心２１Ｂを用いている点を除いて、上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００８４】
固定子鉄心２１Ｂを構成する第１鉄心ブロック４１と第２鉄心ブロック４２は、コアシートの総積層枚数に対する第１開口コアシート４０の積層枚数の割合が、等しく、７／１５≒０．４７である。また、第１開口コアシート４０がブロック境界面３４に配設されている。
【００８５】
固定子鉄心２１Ｂは、第１連結コアシート３０が回転軸２１の軸方向の両端に２枚ずつ配置されているので、固定子鉄心２１Ｂの内径側の強度を高めることができる。また、第１連結コアシート３０が回転軸２１の軸方向の両側から第１開口コアシート４０を挟み込んでいるので、開口部４０ｄを有する第１開口コアシート４０を用いることによる剛性低下を抑制でき、固定子鉄心２１Ｂの全体の剛性を向上できる。これにより、回転電機の振動や騒音を抑制できる。
【００８６】
この実施の形態３では、連結部４１ｄ，４２ｄの周方向の位置が角度差θｓずれているので、連結部４１ｄ，４２ｄによって生じるトルク脈動の位相が互いに位相差を有する。したがって、実施の形態３においても、上記実施の形態１と同様に、回転子１０に生じるトルク脈動のうち、第１および第２鉄心ブロック４１，４２に磁気的空隙９を介して対向する部分のトルク脈動が互いに打ち消され、トルク脈動が小さくなる。
【００８７】
固定子鉄心２１Ｂは、隣接するティース先端部３１ｂ間に開口部４０ｄを有する第１開口コアシート４０を有しているので、固定子鉄心２１Ｂにおけるティース先端部の連結部４１ｄ，４２ｄの割合を低減することができる。ここで、固定子鉄心２１Ｂにおけるティース先端部の連結部４１ｄ，４２ｄは、隣り合うティース先端部間に生じる漏れ磁束の経路となっている。実施の形態３では、連結部４１ｄ，４２ｄの割合を低減することができるので、漏れ磁束が低減され、回転電機のトルクを向上できる。また、トルク脈動の原因となる固定子鉄心２１Ｂにおけるティース先端部の連結部４１ｄ，４２ｄの割合を減らすことができるので、トルク脈動が低減され、回転電機の振動、騒音を低減できる。
【００８８】
隣接するティース先端部間に開口部を有する固定子鉄心を用いた回転電機を駆動する場合、磁気的空隙部９の磁場が開口部近傍で歪み、特に、回転子１０の位置や固定子巻線２２への電流の通電位相によって、その磁場の歪みが変化するため、回転電機のトルクにむらができ、トルク脈動が増加する。ここで、連結部によるトルク脈動と、開口部によるトルク脈動は、連結部と開口部の周方向の位置が同じである場合、ほぼ同位相になる。実施の形態３では、開口部４１ｅ，４２ｅの周方向の位置を角度差θs°ずらしているので、開口部４１ｅ，４２ｅによって生じるトルク脈動の位相が、連結部４１ｄ，４２ｄによって生じるトルク脈動の位相と同様に、互いに位相差を有する。したがって、回転子１０に生じるトルク脈動のうち、第１および第２鉄心ブロック４１，４２に磁気的空隙９を介して対向する部分のトルク脈動が打ち消され、トルク脈動がさらに小さくなる。これにより、回転電機の振動や騒音がさらに低減される。また、連結部４１ｄ、４２ｄと開口部４１ｅ，４２ｅも角度差θs°を有するため、連結部４１ｄ，４２ｄによって生じるトルク脈動と、開口部４１ｅ，４２ｅによって生じるトルク脈動も互いに打ち消され、トルク脈動がさらに小さくなる。
【００８９】
実施の形態３では、固定子鉄心２１Ｂが第１および第２鉄心ブロック４１，４２を積層して構成されている。そして、連結部４１ｄ，４２ｄと開口部４１ｅ，４２ｅの周方向の位置が、第１および第２鉄心ブロック４１，４２のそれぞれでは同一となり、第１および第２鉄心ブロック４１，４２の間では周方向に角度差θｓずれている。これにより、連結部４１ｄ，４２ｄおよび開口部４１ｅ，４２ｅによるトルク脈動がともに低減される。
【００９０】
第１および第２鉄心ブロック４１，４２は、コアシートの総積層枚数に対する第１開口コアシート４０の積層枚数の割合が等しいので、第１および第２鉄心ブロック４１，４２間での回転軸２１の軸方向の磁気アンバランスが解消される。これにより、回転電機に生じる回転軸２１の軸方向の振動が抑制される。また、第１および第２鉄心ブロック４１，４２毎の連結部４１ｄ，４２ｄや開口部４１ｅ，４２ｅによって生じるトルク脈動の大きさが近づくため、トルク波形の位相がずれた時のトルク脈動を打ち消す効果が向上される。これにより、回転電機の振動や騒音がさらに低減される。
【００９１】
なお、上記実施の形態３では、連結部および開口部の周方向の位置が異なる２種類の鉄心ブロックを用いたが、Ｎ種類（Ｎは３以上の整数）の鉄心ブロックを用いても、同等の効果が得られる。このとき、固定子鉄心は、各鉄心ブロックのティースの連結部の位置が、回転軸の軸心と直交する平面上で、回転軸の軸心上の点を原点として、周方向に互いに角度差θｓ／（Ｎ−１）°ずれるように、Ｎ種類の鉄心ブロックを回転軸の軸方向に積層し、一体化してされる。この場合、ブロック境界面が最小のＮ−１箇所とすることで、漏れ磁束を低減でき、回転電機のトルク低下を抑制できる。
【００９２】
また、上記実施の形態３では、１種類の第１連結コアシートと１種類の第１開口コアシートを用いたが、２種類以上の第１連結コアシートと２種類以上の第１開口コアシートを用いても、同等の効果を得られる。
また、上記実施の形態３では、連結部の周方向位置が異なる２種類の鉄心ブロックを１つずつ用いて固定子鉄心におけるブロック境界面を最小の１箇所としたが、連結部の周方向位置が異なる２種類の鉄心ブロックの個数を増やして、２種類の鉄心ブロックを交互に積層し、固定子鉄心におけるブロック境界面を２箇所以上としても、同等の効果を得られる。
【００９３】
また、上記実施の形態３では、第１および第２鉄心ブロックは、それぞれ８枚の第１連結コアシートと７枚の開口コアシートを積層して構成されているが、第１連結コアシートおよび第１開口コアシートの積層枚数はこれに限定されない。
また、上記実施の形態３では、第１および第２鉄心ブロックのコアシートの積層枚数が同じであるが、第１および第２鉄心ブロックのコアシートの積層枚数は異なっても、同様の効果が得られる。
【００９４】
実施の形態４．
図１２はこの発明の実施の形態４に係る回転電機における固定子鉄心のブロック境界面周りを磁気的空隙部側から見た要部平面図であり、図１２の（ａ）は実施の形態３による固定子鉄心を示し、図１２の（ｂ）は実施の形態４による固定子鉄心を示している。
【００９５】
上記実施の形態３による固定子鉄心２１Ｂは、図１２の（ａ）に示されるように、第１連結コアシート３０の連結部３０ｄの周方向幅Ｗｉａと第１開口コアシート４０の開口部４０ｄの周方向幅Ｗｉｂとが等しくなっている。実施の形態４による固定子鉄心２１Ｃは、図１２の（ｂ）に示されるように、第１開口コアシート４０’の開口部４０ｄの周方向幅Ｗｉｂが第１連結コアシート３０の連結部３０ｄの周方向幅Ｗｉａより広くなっている。
なお、実施の形態４では、固定子鉄心２１Ｂに替えて固定子鉄心２１Ｃを用いている点を除いて、上記実施の形態３と同様に構成されている。
【００９６】
上記実施の形態３による固定子鉄心２１Ｂでは、開口部４０ｄの周方向幅Ｗｉｂと連結部３０ｄの周方向幅Ｗｉａが等しいので、第１開口コアシート４０が面するブロック境界面３４では、開口部４０ｄ間の間隔が広くなる。その結果、図１２の（ａ）に矢印で示されるように、開口部４０ｄ間を回転軸１２の軸方向に横切る漏れ磁束が多くなる。
【００９７】
実施の形態４による固定子鉄心２１Ｃでは、開口部４０ｄの周方向幅Ｗｉｂが連結部３０ｄの周方向幅Ｗｉａより広くなっているので、第１開口コアシート４０’が面するブロック境界面３４では、開口部４０ｄ間の間隔が狭くなる。その結果、図１２の（ｂ）に矢印で示されるように、開口部４０ｄ間を回転軸１２の軸方向に横切る漏れ磁束が少なくなる。したがって、回転子鉄心２１Ｂに替えて回転子鉄心２１Ｃを用いることにより、回転電機のトルクを向上できるとともに、トルク脈動を打ち消す効果を向上できる。
【００９８】
なお、上記実施の形態４では、全ての第１開口コアシートに開口部の周方向幅が広いコアシートを用いたが、開口部の周方向幅が連結部の開口幅と等しい第１開口コアシートをブロック境界面を除く領域に積層し、開口部の周方向幅が広い第１開口コアシートをブロック境界面の位置にのみ配置してもよい。この場合、固定子鉄心全体として、周方向幅の広い開口部が少なくなるので、トルク脈動やコギングトルクの増大を抑制することができる。
【００９９】
実施の形態５．
図１３はこの発明の実施の形態５に係る回転電機における固定子鉄心を構成する第３連結コアシートを示す平面図、図１４はこの発明の実施の形態５に係る回転電機における固定子鉄心の構造を説明する図である。なお、図１３は、周方向に１／１６のモデルを示している。
【０１００】
図１３において、第３連結コアシート４５は、例えば電磁鋼板のシートを打ち抜いて作製され、円環状のコアバック部４５ａと、それぞれ、コアバック部４５ａの内周面から径方向内方に突出して周方向にθｔのピッチ角度で配列された先細り形状のティース部４５ｂと、ティース部４５ｂの先端から周方向一側に突出する鍔部４５ｃと、鍔部４５ｃと周方向一側に位置するティース部４５ｂの先端とを連結する連結部４５ｄと、連結部４５ｄの内周壁面を径方向外方に窪ませた窪み部４５ｅと、隣り合うティース部４５ｂ間に形成されたスロット部４５ｆと、を有する。それぞれのティース先端部３１ｄの形状は、同一であり、ティース中心軸Ａに対して鏡面非対称の形状である。なお、第３連結コアシート４５は、窪み部４５ｅを有している点を除いて、実施の形態１における第１連結コアシート３０と同様に形成されている。
【０１０１】
固定子鉄心２１Ｄは、図１４に示されるように、第１鉄心ブロック４６と第２鉄心ブロック４７と、を備える。
【０１０２】
第１鉄心ブロック４６は、１５枚の第１連結コアシート４５を同じ方向に向けて積層し、カシメや接着などにより一体化して作製される。そして、コアバック部４５ａが積層一体化されてコアバック４６ａとなり、ティース部４５ｂが積層一体化されてティース４６ｂとなり、鍔部４５ｃが積層一体化されて鍔４６ｃとなり、連結部４６ｄが積層一体化されて連結部４６ｄとなり、窪み部４５ｅが積層一体化されて窪み部４６ｅとなり、スロット部４５ｆが積層されてスロット部４６ｆとなる。
【０１０３】
第２鉄心ブロック４７は、１５枚の第１連結コアシート４５を、第１鉄心ブロック４６における第１連結コアシート４５に対して表裏を逆にして、同じ方向に向けて積層し、カシメや接着などにより一体化して作製される。そして、コアバック部４５ａが積層一体化されてコアバック４７ａとなり、ティース部４５ｂが積層一体化されてティース４７ｂとなり、鍔部４５ｃが積層一体化されて鍔４７ｃとなり、連結部４５ｄが積層一体化されて連結部４７ｄとなり、窪み部４５ｅが積層一体化されて窪み部４７ｅとなり、スロット部４５ｆが積層されてスロット部４７ｆとなる。
【０１０４】
そして、固定子鉄心２１Ｄは、第１鉄心ブロック４６と第２鉄心ブロック４７を積層し、ブロック境界面３４で、カシメや接着などにより一体化して作製される。コアバック４６ａ，４７ａが積層一体化されてコアバック２１ａとなり、ティース４６ｂ，４７ｂが積層一体化されてティース２１ｂとなり、スロット部４６ｆ、４７ｆが積層されてスロット２３となる。
【０１０５】
このように構成された固定子鉄心２１Ｄにおいては、第１鉄心ブロック４６の連結部４６ｄと、第２鉄心ブロック４７の連結部４７ｄとの位置が、ブロック境界面３４を境に、回転軸１２の軸心と直交する平面上で、回転軸１２の軸心上の点Ｏを原点として、周方向にずれている。
したがって、実施の形態５においても、上記実施の形態１と同様に、連結部４６ｄ，４７ｄによるトルク脈動が低減され、回転電機の振動や騒音が低減される。
【０１０６】
実施の形態５では、窪み部４６ｅ，４７ｅが連結部４６ｄ，４７ｄの内径側に形成されている。そこで、連結部４６ｄ，４７ｄが磁気的空隙部９から固定子鉄心２１Ｄの径方向外方に遠ざかるので、連結部４６ｄ，４７ｄの磁気飽和が緩和されるとともに、トルク脈動が低減される。
【０１０７】
また、窪み部４６ｅ，４７ｅの深さを変えることにより、連結部４６ｄ，４７ｄの径方向位置を変えることができる。そして、連結部４６ｄ，４７ｄの径方向位置を変えることにより、固定子鉄心２１Ｄの剛性を変化させ、回転電機の固有振動数を変えることができる。そこで、実施の形態５によれば、回転電機の共振と固有振動数をずらすことができ、回転電機の振動や騒音をさらに低減できる。
【０１０８】
なお、上記実施の形態５では、第３連結コアシート４５のみを積層一体化して第１および第２鉄心ブロックを作製しているが、第１連結コアシートと第３連結コアシートを積層一体化して第１および第２鉄心ブロックを作製しても、同様の効果が得られる。
【０１０９】
実施の形態６．
図１５はこの発明の実施の形態６に係る回転電機における固定子鉄心を構成する第３連結コアシートを示す平面図である。なお、図１５は、周方向に１／１６のモデルを示している。
【０１１０】
図１５において、第４連結コアシート４８は、例えば電磁鋼板のシートを打ち抜いて作製され、円環状のコアバック部４８ａと、それぞれ、コアバック部４８ａの内周面から径方向内方に突出して周方向にθｔのピッチ角度で配列されたティース部４８ｂと、ティース部４５ｂの先端から周方向一側に突出する鍔部４８ｃと、鍔部４８ｃと周方向一側に位置するティース部４８ｂの先端とを連結する連結部４８ｄと、隣り合うティース部４８ｂ間に形成されたスロット部４８ｆと、を有する。それぞれのティース先端部３１ｅの形状は、同一であり、ティース中心軸Ａに対して鏡面非対称の形状である。
【０１１１】
ティース部４８ｂは、コアバック部４８ａから径方向内方に突出する基部４８ｂ１と、基部４８ｂ１の突出端に形成された先端部４８ｂ２と、を有する。基部４８ｂ１は、周方向幅Ｗｔｂの長方形の平面形状に形成されている。周方向幅Ｗｔｂは、ティースに要求される最小の磁路断面積となるように設定される。つまり、周方向幅Ｗｔｂはティースの最小周方向幅となる。先端部４８ｂ２の最小の周方向幅Ｗｔａは、基部４８ｂ１の周方向幅Ｗｔｂより広くなっている。
【０１１２】
実施の形態６では、第４連結コアシート４８を積層して第１および第２鉄心ブロックを作製している。第４連結コアシート４８は、ティース部４８ｂの形状を除いて、実施の形態１における第１連結コアシート３０と同様に形成されている。
したがって、実施の形態６においても、上記実施の形態１と同様に、回転電機の振動や騒音が低減される。
【０１１３】
実施の形態６では、ティース部４８ｂの先端部４８ｂ２の最小周方向幅Ｗｔａが基部４８ｂ１の周方向幅Ｗｔｂより広くなっているので、先端部４８ｂ２での磁気飽和が緩和される。これにより、回転電機の高トルク化が図られるとともに、先端部４８ｂ２の磁気飽和によるトルク脈動の増大を抑制できる。
【０１１４】
また、ティース部４８ｂの基部４８ｂ１が最小の周方向幅Ｗｔｂの長方形の平面形状に形成されているので、スロット部４８ｆは，外径側の周方向幅Ｗｓｂが内径側の周方向幅Ｗｓａより広い台形断面形状となっている。したがって、最小のティース幅Ｗｔｂを確保しつつ、スロット面積を大きくすることができる。これにより、スロットに挿入できる固定子巻線の断面積を拡大でき、固定子巻線の低抵抗化が図られるので、回転電機に生じる発熱量を低減でき、回転電機の出力を向上できる。
また、スロット部４８ｅが台形断面形状となっているので、スロットに挿入される固定子巻線の部分を断面形状を形成でき、固定子巻線の飛び出しを抑制できる。
【０１１５】
実施の形態７．
図１６はこの発明の実施の形態７に係る回転電機における固定子鉄心を構成する連結コアシートを示す平面図、図１７はこの発明の実施の形態７に係る回転電機における固定子鉄心の構造を説明する図である。なお、図１６は、周方向に１／１６のモデルを示している。
【０１１６】
図１６において、連結コアシート５０は、外径側コアシート５１と、内径側コアシート５２と、を有し、それぞれ、電磁鋼板のシートを打ち抜いて作製されている。外径側コアシート５１は，円環状に形成され、切り欠き５１ａが内周壁面に周方向にθｔのピッチ角度で形成されている。内径側コアシート５２は、それぞれ、径方向に延びて、周方向にθｔのピッチ角度で配列されたティース部５２ｂと、ティース部５２ｂの内径側端部から周方向一側に突出する鍔部５２ｃと、鍔部５２ｃと周方向一側に位置するティース部５２ｂの内径側端部とを連結する連結部５２ｄと、ティース部５２ｂの外径側端部に、切り欠き５１ａに嵌合可能に形成された突起５２ｅと、隣り合うティース部５２ｂ間に形成されたスロット部５２ｆと、を有する。それぞれのティース先端部の形状は、同一であり、ティース中心軸Ａ（図示せず）に対して鏡面非対称の形状である。
【０１１７】
つぎに、実施の形態７による固定子鉄心２１Ｅの構造について図１７を参照しつつ説明する。
【０１１８】
第１内径側鉄心ブロック５５は、１５枚の内径側コアシート５２を同じ方向に向けて積層し、カシメや接着などにより一体化して作製される。そして、ティース部５２ｂが積層一体化されてティース５５ｂとなり、鍔部５２ｃが積層一体化されて鍔５５ｃとなり、連結部５２ｄが積層一体化されて連結部５５ｄとなり、突起５２ｅが積層一体化されて突起部５５ｅとなり、スロット部５２ｆが積層されてスロット部５５ｆとなる。
【０１１９】
第２内径側鉄心ブロック５６は、１５枚の内径側コアシート５２を、第１内径側鉄心ブロック５５における内径側コアシート５２に対して表裏を逆にして、同じ方向に向けて積層し、カシメや接着などにより一体化して作製される。そして、ティース部５２ｂが積層一体化されてティース５６ｂとなり、鍔部５２ｃが積層一体化されて鍔５６ｃとなり、連結部５２ｄが積層一体化されて連結部５６ｄとなり、突起５２ｅが積層一体化されて突起部５６ｅとなり、スロット部５２ｆが積層されてスロット部５６ｆとなる。
【０１２０】
そして、内径側鉄心ブロック５４が、第１内径側鉄心ブロック５５と第２内径側鉄心ブロック５６を積層し、ブロック境界面３４で、カシメや接着などにより一体化して、作製される。そして、ティース５５ｂ，５６ｂが積層一体化されて、ティース２１ｂとなり、突起部５５ｅ，５６ｅが積層一体化されて、嵌合突起５４ｅとなり、スロット部５５ｆ、５６ｆが積層されてスロット２３となる。
【０１２１】
外径側鉄心ブロック５３は、３０枚の外径側コアシート５１を積層し、カシメや接着などにより一体化して作製される。そして、外径側コアシート５１が積層一体化されてコアバック２１ａとなり、切り欠き５１ａが積層一体化されて嵌合凹部５３ａとなる。
そして、固定子鉄心２１Ｅは、回転軸２１の軸方向から、嵌合突起５４ｅを嵌合凹部５３ａに圧入し、外径側鉄心ブロック５３と内径側鉄心ブロック５４とを一体化して作製される。
【０１２２】
このように構成された固定子鉄心２１Ｅにおいては、第１内径側鉄心ブロック５５の連結部５５ｄと、第２内径側鉄心ブロック５６の連結部５６ｄとの位置が、ブロック境界面３４を境に、回転軸１２の軸心と直交する平面上で、回転軸１２の軸心上の点Ｏを原点として、周方向にずれている。したがって、実施の形態７においても、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
【０１２３】
実施の形態７では、固定子鉄心２１Ｅが、円環状の外径側鉄心ブロック５３と、ティース２１ｂを有する内径側鉄心ブロック５４とに２分割されている。そこで、内径側鉄心ブロック５４を外径側鉄心ブロック５３に一体化する前に、内径側鉄心ブロック５４に固定子巻線２２を装着することができるので、巻線作業が容易となり、回転電機の製造性を向上することができる。
【０１２４】
実施の形態８．
図１８はこの発明の実施の形態８に係る回転電機における回転子の構成を示す要部斜視図、図１９はこの発明の実施の形態８に係る回転電機における固定子鉄心の構造を説明する図、図２０はこの発明の実施の形態８に係る回転電機を模式的に示す断面図である。なお、図１８は、周方向に１／４のモデルを示している。
【０１２５】
図１８において、回転子１０Ａは、第１回転子ブロック１１０と第２回転子ブロック１１３を回転軸１２の軸方向に積層一体化して作製されている。
【０１２６】
第１回転子ブロック１１０は、１４枚の回転子コアシートを回転軸１２の軸方向に積層一体化して作製された第１回転子鉄心１１１と、第１回転子鉄心１１１の外周面に、等角ピッチで配設された８個の第１永久磁石１１２と、を備える。そして、隣り合う第１永久磁石１１２の極性が互いに逆となるように着磁されている。また、第１回転子鉄心１１１の第１永久磁石１１２間の部位が径方向外方に突出され、その突出部１１１ａと第１永久磁石１１２との間に空隙部が形成されている。
【０１２７】
第２回転子ブロック１１３は、１４枚の回転子コアシートを回転軸１２の軸方向に積層一体化して作製された第２回転子鉄心１１４と、第２回転子鉄心１１４の外周面に、等角ピッチで配設された８個の第２永久磁石１１５と、を備える。そして、隣り合う第２永久磁石１１５の極性が互いに逆となるように着磁されている。また、第２回転子鉄心１１４の第２永久磁石１１５間の部位が径方向外方に突出され、その突出部１１４ａと第２永久磁石１１５との間に空隙部が形成されている。
【０１２８】
第１回転子ブロック１１０と第２回転子ブロック１１３は、実質的に同じ形状に構成されており、第１および第２永久磁石１１２，１１５の周方向位置が角度差θｒずれるように、回転軸１２の軸方向に積み重なって配置されて、一体化されている。すなわち、第１および第２回転子ブロック１１０，１１３の界磁極の位置が角度差θｒずれている。
【０１２９】
図１９において、固定子鉄心２１Ｆは、第１鉄心ブロック６０と、第２鉄心ブロック６１と、第３鉄心ブロック６２と、を有する。
【０１３０】
第１鉄心ブロック６０は、７枚の第１連結コアシート３０を同じ方向に向けて積層し、カシメや接着などにより一体化して作製される。そして、コアバック部３０ａが積層一体化されてコアバック６０ａとなり、ティース部３０ｂが積層一体化されてティース６０ｂとなり、鍔部３０ｃが積層一体化されて鍔６０ｃとなり、連結部３０ｄが積層一体化されて連結部６０ｄとなり、スロット部３０ｆが積層されてスロット部６０ｆとなる。
【０１３１】
第２鉄心ブロック６１は、１４枚の第１連結コアシート３０を、第１鉄心ブロック６０における第１連結コアシート３０に対して表裏を逆にして、同じ方向に向けて積層し、カシメや接着などにより一体化して作製される。そして、コアバック部３０ａが積層一体化されてコアバック６１ａとなり、ティース部３０ｂが積層一体化されてティース６１ｂとなり、鍔部３０ｃが積層一体化されて鍔６１ｃとなり、連結部３０ｄが積層一体化されて連結部６１ｄとなり、スロット部３０ｆが積層されてスロット部６１ｆとなる。
【０１３２】
第３鉄心ブロック６２は、７枚の第１連結コアシート３０を同じ方向に向けて積層し、カシメや接着などにより一体化して作製される。そして、コアバック部３０ａが積層一体化されてコアバック６２ａとなり、ティース部３０ｂが積層一体化されてティース６２ｂとなり、鍔部３０ｃが積層一体化されて鍔６２ｃとなり、連結部３０ｄが積層一体化されて連結部６２ｄとなり、スロット部３０ｆが積層されてスロット部６２ｆとなる。なお、第３鉄心ブロック６２は、第１鉄心ブロック６０と実質的に同じ構成である。
【０１３３】
そして、固定子鉄心２１Ｆは、第１鉄心ブロック６０と第２鉄心ブロック６１と第３鉄心ブロック６２を積層し、ブロック境界面３４で、カシメや接着などにより一体化して作製される。コアバック６０ａ，６１ａ，６２ａが積層一体化されてコアバック２１ａとなり、ティース６０ｂ、６１ｂ、６２ｂが積層一体化されてティース２１ｂとなり、スロット部６０ｆ、６１ｆ、６２ｆが積層されてスロット２３となる。
【０１３４】
このように構成された固定子鉄心２１Ｆにおいては、第１および第３鉄心ブロック６０の連結部６０ｄ、６２ｄと、第２鉄心ブロック６１の連結部６１ｄとの位置が、ブロック境界面３４を境に、回転軸１２の軸心と直交する平面上で、回転軸１２の軸心上の点Ｏを原点として、周方向に角度差θｓ°ずれている。
【０１３５】
実施の形態８による回転電機１０１Ａは、図２０に示されるように、回転子１０Ａを固定子２０Ａの内部に磁気的空隙部９を介して同軸に配設して構成されている。そして、第１回転子ブロック１１０が、磁気的空隙部９を介して、第１鉄心ブロック６０と、第２鉄心ブロック６１の回転軸２１の軸方向の１／２の領域と、に面している。また、第２回転子ブロック１１３が、磁気的空隙部９を介して、第２鉄心ブロック６１の回転軸２１の軸方向の１／２の領域と、第２鉄心ブロック６２と、に面している。ここで、第１鉄心ブロック６０、第２鉄心ブロック６１の１／２の領域、および第３鉄心ブロック６２の積層枚数は同じとなっている。
【０１３６】
このように、第１および第２回転子ブロック１１０，１１３に対して、第１および第３鉄心ブロック６０，６２と、第２鉄心ブロック６１とが、同じ割合で面している。そこで、連結部６０ｄ、６１ｄ、６２ｄの周方向の位置が、周方向に互いにずれて配置され、連結部６０ｄ、６１ｄ、６２ｄに生じるトルク脈動を打ち消すことができるので、実施の形態８においても、上記施の形態１と同様に、回転電機１０１Ａに生じるトルク脈動を打ち消すことができる。
【０１３７】
この実施の形態８によれば、第１および第２回転子ブロック１１０，１１３が周方向に角度差θr°ずれて配置されるため、連結部６０ｄ、６１ｄ、６２ｄに生じるトルク脈動が、第１および第２回転子ブロック１１０，１１３間でさらに打ち消される。これにより、回転電機１０１Ａに生じるトルク脈動をさらに打ち消すことができる。また、角度差θr°と角度差θs°を異なる角度とすることで、トルク脈動とコギングトルクの複数の次数の成分を低減することができ、回転電機１０１Ａに生じる振動と騒音をさらに低減できる。また、固定子鉄心２１Ｆが固定子鉄心２１Ｆの回転軸１２の軸方向の中央を通る回転軸１２と直交する平面に対して対称な形状であるため、回転電機１０１Ａの回転軸１２の軸方向に生じる電磁力のアンバランスが解消され、回転電機１０１Ａの振動をさらに低減できる。
【０１３８】
なお、上記実施の形態８では、回転子の界磁極は、永久磁石と回転子鉄心から構成されているが、回転子鉄心のみで構成したり、あるいは回転子に導体を配置して構成しても、回転子の界磁極の周方向の位置が角度差θr°ずれて配置すれば、同様の効果が得られることはいうまでもない。
【０１３９】
また、上記実施の形態８では、第１および第２回転子鉄心が、磁性材料のシートを積層して構成されているが、第１および第２回転子鉄心を磁性材料の塊状体で構成しても、同様の効果が得られる。
また、上記実施の形態８では、第１および第２回転子ブロックが同じ構造としたが、第１および第２回転子ブロックを異なる構造としても、同様の効果が得られる。
【０１４０】
また、上記実施の形態８では、第１および第２回転子ブロックに対して、第１および第３鉄心ブロックと、第２鉄心ブロックとが、同じ割合で面しているが、第１および第２回転子ブロックに対して、第１および第３鉄心ブロックと、第２鉄心ブロックとが、異なる割合で面しても、トルク脈動が打ち消される効果があることはいうまでもない。
【０１４１】
また、上記実施の形態８では、回転子ブロックが２段に構成され、鉄心ブロックが３段に構成されているが、回転子ブロックおよび鉄心ブロックの段数は、これに限定されない。つまり、回転子ブロックのそれぞれが、連結部の周方向の位置が異なる複数の鉄心ブロックと磁気的空隙部を介して面していれば、回転子ブロックおよび鉄心ブロックの段数が上記実施の形態８と異なる段数であっても、同様の効果が得られる。
また、上記実施の形態８では、回転子ブロックの段数を２段としたが、回転子ブロックの段数を３段以上としてもよい。この場合、回転子ブロックに装着された永久磁石の周方向位置が、回転子ブロックの段間で、複数の角度差θr°を有するように構成すれば、トルク脈動とコギングトルクの複数の次数の成分を低減することができ、回転電機に生じる振動および騒音をさらに低減できる。
【０１４２】
実施の形態９．
図２１はこの発明の実施の形態９に係る電動駆動装置を示す回路図である。なお、図２１では、便宜上、回転電機については固定子巻線のみを示し、ＥＣＵについてはインバータ回路のみを示している。
【０１４３】
図２１において、固定子巻線２２は、第１のＵ相巻線Ｕ１、第１のＶ相巻線Ｖ１および第１のＷ相巻線Ｗ１をＹ結線して構成される第１の３相巻線２２Ａと、第２のＵ相巻線Ｕ２、第２のＶ相巻線Ｖ２および第２のＷ相巻線Ｗ２をＹ結線して構成される第２の３相巻線２２Ｂとから構成される。なお、第１および第２の３相巻線２２Ａ，２２Ｂは、３相の巻線をＹ結線して構成されているが、３相の巻線をΔ結線して構成されてもよい。また、Ｎ１，Ｎ２は第１および第２の３相巻線２２Ａ，２２Ｂの中性点である。
【０１４４】
ＥＣＵ２００は、第１の３相巻線２２Ａに電流を供給する第１のインバータ回路２３０と、第２の３相巻線２２Ｂに電流を供給する第１のインバータ回路２４０と、を備える。そして、直流電力が、バッテリ２２１などの電源から、ノイズ除去用のコイル２２２、および第１および第２電源リレー２２３，２２４を介して、第１および第２インバータ回路２３０，２４０に供給される。なお、図２１では、バッテリ２２１がＥＣＵ２００の内部にあるかのように描かれているが、実際には、バッテリ２２１は外部電源であり、図１に示されるように、電源コネクタ２０８を介してＥＣＵ２００に供給される。第１および第２電源リレー２２３，２２４は、それぞれ、２個のＭＯＳ−ＦＥＴにより構成され、故障時などに開放して、過大な電流が流れないようにする。ここでは、バッテリ２２１、コイル２２２、第１および第２電源リレー２２３，２２４の順に接続されているが、バッテリ２２１、第１および第２電源リレー２２３，２２４、コイル２２２の順に接続されてもよい。
【０１４５】
第１インバータ回路２３０と第２インバータ回路２４０は、それぞれ、６つのＭＯＳ−ＦＥＴを用いてブリッジ回路に構成されている。平滑コンデンサ２５１，２５２が、第１および第２インバータ回路２３０，２４０に並列に接続されている。ここでは、第１および第２インバータ回路２３０，２４０のそれぞれに、１つの平滑コンデンサ２５１，２５２が並列に接続されているが、第１および第２インバータ回路２３０，２４０のそれぞれに、複数の平滑コンデンサ２５１，２５２を並列に接続してもよい。
【０１４６】
第１インバータ回路２３０では、直列に接続されたＭＯＳ−ＦＥＴ２３１とＭＯＳ−ＦＥＴ２３２と、直列に接続されたＭＯＳ−ＦＥＴ２３３とＭＯＳ−ＦＥＴ２３４と、直列に接続されたＭＯＳ−ＦＥＴ２３５とＭＯＳ−ＦＥＴ２３６と、を並列に接続して構成されている。電流値検出量のシャント抵抗２３７，２３８，２３９が、下側のＭＯＳ−ＦＥＴ２３２，２３４，２３６のそれぞれのＧＮＤ側に接続されている。平滑コンデンサ２５１が第１インバータ回路２３０に並列に接続さてれている。なお、シャント抵抗２３７，２３８，２３９が、３つのＭＯＳ−ＦＥＴ２３２，２３４，２３６のＧＮＤ側に接続されているが、シャント抵抗は、２つのＭＯＳ−ＦＥＴ又は１つのＭＯＳ−ＦＥＴのＧＮＤ側に接続されてもよい。
【０１４７】
そして、バッテリ２２１の直流電力が第１インバータ回路２３０で交流に変換され、ＭＯＳ−ＦＥＴ２３１とＭＯＳ−ＦＥＴ２３２との接続部からバスバーなどを介して第１のＵ相巻線Ｕ１に、ＭＯＳ−ＦＥＴ２３３とＭＯＳ−ＦＥＴ２３４との接続部からバスバーなどを介して第１のＶ相巻線Ｖ１に、ＭＯＳ−ＦＥＴ２３５とＭＯＳ−ＦＥＴ２３６との接続部からバスバーなどを介して第１のＷ相巻線Ｗ１に供給される。
【０１４８】
第２インバータ回路２４０では、直列に接続されたＭＯＳ−ＦＥＴ２４１とＭＯＳ−ＦＥＴ２４２と、直列に接続されたＭＯＳ−ＦＥＴ２４３とＭＯＳ−ＦＥＴ２４４と、直列に接続されたＭＯＳ−ＦＥＴ２４５とＭＯＳ−ＦＥＴ２４６と、を並列に接続して構成されている。電流値検出用のシャント抵抗２４７，２４８，２４９が、下側のＭＯＳ−ＦＥＴ２４２，２４４，２４６のそれぞれのＧＮＤ側に接続されている。平滑コンデンサ２５２が第１インバータ回路２４０に並列に接続さてれている。なお、シャント抵抗２４７，２４８，２４９が、３つのＭＯＳ−ＦＥＴ２４２，２４４，２４６のＧＮＤ側に接続されているが、シャント抵抗は、２つのＭＯＳ−ＦＥＴ又は１つのＭＯＳ−ＦＥＴのＧＮＤ側に接続されてもよい。
【０１４９】
そして、バッテリ２２１の直流電力が第２インバータ回路２４０で交流に変換され、ＭＯＳ−ＦＥＴ２４１とＭＯＳ−ＦＥＴ２４２との接続部からバスバーなどを介して第２のＵ相巻線Ｕ２に、ＭＯＳ−ＦＥＴ２４３とＭＯＳ−ＦＥＴ２４４との接続部からバスバーなどを介して第２のＶ相巻線Ｖ２に、ＭＯＳ−ＦＥＴ２４５とＭＯＳ−ＦＥＴ２４６との接続部からバスバーなどを介して第２のＷ相巻線Ｗ２に供給される。
【０１５０】
なお、図２１では、故障時に、回転電機１０１と第１および第２インバータ回路２３０，２４０とを電気的に遮断する電源リレーを図示していないが、当該電源リレーを備えてもよい。この場合、電源リレーを、中性点Ｎ１，Ｎ２に設ける場合と、回転電機１０１と第１および第２インバータ回路２３０，２４０との間に設ける場合がある。
【０１５１】
このように構成された第１および第２インバータ回路２３０，２４０のＭＯＳ−ＦＥＴ２３１−２３６，２４１−２４６が、回転電機１０１に備えられた回転角度センサとしての磁気センサ２１０によって検出された回転角度に応じて制御回路（図示せず）から送信される信号によりスイッチングされ、第１の３相巻線２２Ａと第２の３相巻線２２Ｂに所望の３相電流を供給する。なお、回転角度センサとして磁気センサ２１０が用いているが、回転角度センサは、磁気センサ２１０に限定されず、例えば、永久磁石とＧＭＲセンサやＡＭＲセンサを組み合わせた構成やレゾルバなどを用いてもよい。
【０１５２】
つぎに、実施の形態９によるトルク脈動の低減効果について説明する。
【０１５３】
回転電機１０１は、８極４８スロット、かつ毎極毎相当たりのスロット数が２の構成であるので、スロットピッチは、電気角で３０・となる。第１のＵ相巻線Ｕ１と第２のＵ相巻線Ｕ２が，隣り合うスロットに収納されているので、第１のＵ相巻線Ｕ１と第２のＵ相巻線Ｕ２は、電気角で３０・位相がずれている。同様に、第１のＶ相巻線Ｖ１と第２のＶ相巻線Ｖ２も電気角で３０・位相がずれ、第１のＷ相巻線Ｗ１と第２のＷ相巻線Ｗ２も電気角で３０・位相がずれている。したがって、第１の３相巻線２２Ａと第２の３相巻線２２Ｂ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、第１の３相巻線２２Ａの起磁力によって発生する電気角６次のトルク脈動と第２の３相巻線２２Ｂの起磁力よって発生する電気角６次のトルク脈動の位相が反転し、電気角６次のトルク脈動がキャンセルされる。
【０１５４】
実施の形態９では、第１インバータ回路２３０と第２インバータ回路２４０を備え、第１インバータ回路２３０と第２インバータ回路２４０を個別の制御を行うことで、第１の３相巻線２２Ａと第２の３相巻線２２Ｂのそれぞれに電流を供給できるので、第１の３相巻線２２Ａと第２の３相巻線２２Ｂに位相が異なる電流を流すことができる。したがって、実施の形態９によれば、電気角６次のトルク脈動を低減することができる。なお、第１の３相巻線２２Ａと第２の３相巻線２２Ｂの電流位相の差が２０〜４０度付近であれば、同様の効果が得られる。
【０１５５】
実施の形態９では、電気角６次のトルク脈動を低減したため、回転電機１０１の振動および騒音をさらに低減できる。また、電気角６次のトルク脈動を低減したため、隣り合うティース先端部を連結する連結部の角度を適切にずらすことによって、Ｎｔｒを１２次以上とした次数のトルク脈動をより低減できる。ここで、Ｎｔｒが小さい６次のトルク脈動およびコギングトルクを低減する際には、θsを大きくとる必要があるが、Ｎｔｒを１２次より大きくすることで、θsを小さくできる。θsを小さくした場合、回転電機１０１のトルクに影響する、固定子鉄心２１のティースに鎖交する磁束の基本波成分のベクトル和が大きくなるため、トルクの低下を抑制できるといった効果が得られる。
【０１５６】
なお、上記実施の形態９では、回転電機が８極４８スロットの構成としたが、回転電機の極数およびスロット数はこれに限定されず、２ｎ極１２ｎスロットの構成であれば、
同様に効果が得られる。但し、ｎは自然数である。
【０１５７】
実施の形態１０．
図２２はこの発明の実施の形態１０に係る回転電機を示す横断面図である。なお、横断面図とは、回転電機の回転軸の軸心と直交する平面における断面図である。また、図２１中、１から１８はティースに周方向の配列順にふったティース番号である。
【０１５８】
図２２において、回転電機１０１Ｂは、固定子２０Ｂと、固定子２０Ｂの内部に磁気的空隙部９を介して同軸に、かつ回転可能に配設された回転子１０Ｂと、を備える。
【０１５９】
回転子１０Ｂは、軸心位置を貫通した回転軸１２に固着された回転子鉄心１１Ａと、回転子鉄心１１Ａに形成された磁石埋込部に埋め込まれて周方向に等角ピッチで配設された１４個の永久磁石１３Ａと、を備えている。永久磁石１３Ａのそれぞれは、断面長方形の棒状体に作製され、断面長方形の長辺の長さ方向を径方向に向けて配設されている。さらに、１４個の永久磁石１３Ａは、それぞれ、着磁方向を断面長方形の短辺の長さ方向として着磁され、同じ極性が相対するように、配設されている。このように、永久磁石１３Ａが、隣り合う永久磁石１３Ａの相対する面が互いに同じ極性となるように着磁されているので、磁束が回転子鉄心１１Ａに集中され、磁束密度が高められる。また、永久磁石１３Ａが断面長方形に形成されているので、永久磁石１３Ａの加工コストを低減できる。
【０１６０】
隣り合う永久磁石１３Ａ間に位置する回転子鉄心１１Ａの部分の、固定子２０Ｂに対向する面が、隣り合う永久磁石１３Ａ間の中間点で、磁気的空隙部９の長さが最小となる径方向上方に凸状の曲面形状に形成されている。そこで、磁気的空隙部９に発生する磁束密度の波形が滑らかとなり、コギングトルクやトルク脈動を小さくすることができる。さらに、非磁性部１４が、永久磁石１３Ａの内径側の端面、すなわち内周面に接するように設けられているので、永久磁石１３Ａの漏れ磁束を低減することができる。ここでは、非磁性部１４を空気としているが、非磁性部は、空気に限定されず、永久磁石１３Ａの内径側に、非磁性の樹脂を充填してもよく、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。
【０１６１】
また、ブリッジ部１５が、回転子鉄心１１Ａの、隣り合う永久磁石１３Ａの間に位置する部分と回転軸１２の外周を囲うように設けられた部分との間に形成され、両部分を機械的に連結している。なお、ブリッジ部１５は、回転子鉄心１１Ａの、隣り合う永久磁石１３Ａの間に位置する部分の全てと回転軸１２の外周を囲うように設けられた部分とを連結するように設けられているが、これに限るものではなく、回転子鉄心１１Ａの、隣り合う永久磁石１３Ａの間に位置する部分の全てと回転軸１２の外周を囲うように設けられた部分とを連結するブリッジ部１５の一部を省略してもよい。この場合、省略されたブリッジ部１５を通る磁束がなくなるので、漏れ磁束が低減され、トルクを向上できる。
【０１６２】
このように、回転子１０Ｂを用いることにより、磁気的空隙部９に発生する磁束密度の波形が滑らかとなり、コギングトルクやトルク脈動がさらに低減され、回転電機１０１Ｂの振動や騒音を低減できる。さらに、永久磁石１３Ａの径方向長さが周方向長さに比べて長いので、磁束を回転子鉄心１３Ａに集中させることができ、回転電機１０１Ｂの高トルク化が図られる。また、断面形状が四角の永久磁石１３Ａを用いることができるので、永久磁石１３Ａの加工コストを低減できるとともに、磁石飛散防止の金属の管が不要となり、回転電機１０１Ｂの低コスト化が図られる。
【０１６３】
固定子２０Ｂは、円環状のコアバック２５ａ、およびそれぞれコアバック２５ａの内周壁面から径方向内方に突出して周方向に等角ピッチで配設された１８本のティース２５ｂを有する固定子鉄心２５と、ティース２５ｂのそれぞれに巻回された１８本の集中巻コイル２７からなる固定子巻線２６と、を備える。
【０１６４】
固定子巻線２６は、＋Ｕ１１、−Ｕ１２、＋Ｕ１３、−Ｕ２１、＋Ｕ２２、−Ｕ２３の６個の集中巻きコイル２６ａを接続してなるＵ相巻線と、＋Ｖ１１、−Ｖ１２、＋Ｖ１３、−Ｖ２１、＋Ｖ２２、−Ｖ２３の６個の集中巻きコイル２６ａを接続してなるＶ相巻線と、＋Ｗ１１、−Ｗ１２、＋Ｗ１３、−Ｗ２１、＋Ｗ２２、−Ｗ２３の６個の集中巻きコイル２６ａを接続してなるＷ相巻線と、から構成されている。集中巻きコイル２６ａは、ティース番号１〜１８のティース２５ｂのそれぞれに巻回されて、＋Ｕ１１、＋Ｖ１１、−Ｖ１２、−Ｗ１１、−Ｕ１２、＋Ｕ１３、＋Ｖ１３、＋Ｗ１２、−Ｗ１３、−Ｕ２１、−Ｖ２１、＋Ｖ２２、＋Ｗ２１、＋Ｕ２２、−Ｕ２３、−Ｖ２３、−Ｗ２２、＋Ｗ２３の順に周方向に並んでいる。ただし、「＋」、「−」は、集中巻コイル２６ａの巻極性を示しており、「＋」と「−」は巻極性が逆となる。これらの１８個の集中巻きコイル２６ａ、それぞれ相毎に接続され、さらに外部で結線されることで、固定子巻線２６が構成されている。
【０１６５】
つぎに、固定子鉄心２５の構造について図２３および図２４を参照しつつ説明する。図２３はこの発明の実施の形態１０に係る回転電機における固定子鉄心を構成する連結コアシートを示す平面図、図２４はこの発明の実施の形態１０に係る回転電機における固定子鉄心の構造を説明する図である。なお、図２３は、周方向に１／１６のモデルを示している。
【０１６６】
図２３において、第１連結コアシート７０は、例えば電磁鋼板のシートを打ち抜いて作製され、円環状のコアバック部７０ａと、それぞれ、コアバック部７０ａの内周面から径方向内方に突出して周方向にθｔのピッチ角度で配列された、一定の周方向幅を有する長方形の平面形状のティース部７０ｂと、ティース部７０ｂの先端から周方向一側に突出する鍔部７０ｃと、鍔部７０ｃと周方向一側に位置するティース部７０ｂの先端とを連結する連結部７０ｄと、隣り合うティース部７０ｂ間に形成されたスロット部７０と、を有する。それぞれのティース先端部３１ｆの形状は、同一であり、ティース中心軸に対して鏡面非対称の形状である。第１連結コアシート７０の内周面は、回転軸１２の軸心を中心とする円筒面に形成されている。連結部７０ｄの外径側の面が内径側に凸の曲面に形成され、連結部７０ｄの径方向幅が、鍔部７０ｃの径方向幅より狭くなっている。
【０１６７】
図２４において、第１鉄心ブロック７１は、１５枚の第１連結コアシート７０を同じ方向に向けて積層し、カシメや接着などにより一体化して作製される。そして、コアバック部７０ａが積層一体化されてコアバック７１ａとなり、ティース部７０ｂが積層一体化されてティース７１ｂとなり、鍔部７０ｃが積層一体化されて鍔７１ｃとなり、連結部７０ｄが積層一体化されて連結部７１ｄとなり、スロット部７０ｆが積層されてスロット部７１ｆとなる。
【０１６８】
第２鉄心ブロック７２は、１５枚の第１連結コアシート７０を、第１鉄心ブロック７１における第１連結コアシート７０に対して表裏を逆にして、同じ方向に向けて積層し、カシメや接着などにより一体化して作製される。そして、コアバック部７０ａが積層一体化されてコアバック７２ａとなり、ティース部７０ｂが積層一体化されてティース７２ｂとなり、鍔部７０ｃが積層一体化されて鍔７２ｃとなり、連結部７０ｄが積層一体化されて連結部７２ｄとなり、スロット部７０ｆが積層されてスロット部７２ｆとなる。
【０１６９】
そして、固定子鉄心２５は、第１鉄心ブロック７１と第２鉄心ブロック７２を積層し、ブロック境界面３４で、カシメや接着などにより一体化して作製される。コアバック７１ｓ，７２ａが積層一体化されてコアバック２５ａとなり、ティース７１ｂ、７２ｂが積層一体化されてティース２５ｂとなり、スロット部７１ｆ、７２ｆが積層されてスロット２７となる。
【０１７０】
このように構成された固定子鉄心２５においては、第１鉄心ブロック７１の連結部７１ｄと、第２鉄心ブロック７２の連結部７２ｄとの位置が、ブロック境界面３４を境に、回転軸１２の軸心と直交する平面上で、回転軸１２の軸心上の点Ｏを原点として、周方向に角度差θｓ°ずれている。
【０１７１】
このように、実施の形態１０においても、連結部７１ｄ、７２ｄの位置が周方向に互いにずれて配置されているので、連結部７１ｄ、７２ｄに生じるトルク脈動を打ち消すことができ、回転電機１０１Ｂに生じるトルク脈動を低減できる。よって、回転電機１０１Ｂの振動や騒音を低減できる。
【０１７２】
この実施の形態１０では、固定子巻線２６がティース２５ｂに集中的に巻き回した集中巻コイル２６ａにより構成されているので、コイルエンドが小さく、小型であり銅損も小さく高効率となるという効果が得られる。回転電機１０１Ｂでは、回転子１０Ｂの界磁極数を１４、固定子２０Ｂのスロット数を１８としたが、固定子巻線が集中巻コイルで構成されていれば、異なる界磁極数およびティース数としても、同様の効果が得られる。
【０１７３】
この実施の形態１０では、回転電機１０１Ｂが１４極１８スロットの構成となっているので、固定子巻線が集中巻コイルで構成された、１０極１２スロットの回転電機よりも、空間次数が２の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、高調波、特にトルク脈動の主成分である電気角６次成分や電気角１２次成分の巻線係数が小さいので、トルク脈動の低周波成分が低減でき、回転電機１０１Ｂの振動をさらに低減できる。また、コギングトルクの次数Ｎｔｒのうち最小が１８次であるため、低周波のコギングトルクを低減する必要がない。
【０１７４】
これらのことから、実施の形態１０では、低次のトルク脈動を低減したため、連結部７１ｄ、７２ｄの角度を適切にずらすことによって、Ｎｔｒを１８次以上とした次数のトルク脈動をより低減できる。ここで、Ｎｔｒが小さい６次や１２次のトルク脈動およびコギングトルクを低減する際には、θsを大きくとる必要があるが、Ｎｔｒを１８次より大きくすることで、θsを小さくできる。θsを小さくした場合、回転電機のトルクに影響する、固定子鉄心のティースに鎖交する磁束の基本波成分のベクトル和が大きくなるため、トルクの低下を抑制できるといった効果が得られる。
【０１７５】
なお、上記実施の形態１０では、回転電機が１４極１８スロットの構成としたが、回転電機の極数およびスロット数はこれに限定されず、１４ｎ極１８ｎスロットの構成であれば、同様に効果が得られる。但し、ｎは自然数である。また、回転電機が１０ｎ極１２ｎスロットの構成であっても、同様の効果が得られることはいうまでもない。このとき、高調波、特にトルク脈動の主成分である電気角６次成分の巻線係数が小さいので、トルク脈動の低周波成分が低減でき、回転電機の振動をさらに低減できる。また、コギングトルクの次数Ｎｔｒのうち最小が１２次であるため、低周波のコギングトルクを低減する必要がない。この場合、低次のトルク脈動を低減できるため、隣り合うティースの先端部同士を連結する連結部の角度を適切にずらすことによって、Ｎｔｒを１２次以上とした次数のトルク脈動やコギングトルクをより低減できる。ここで、Ｎｔｒが小さい６次のトルク脈動およびコギングトルクを低減する際には、θsを大きくとる必要があるが、Ｎｔｒを１２次より大きくすることで、θsを小さくできる。θsを小さくした場合、回転電機のトルクに影響する、固定子鉄心のティースに鎖交する磁束の基本波成分のベクトル和が大きくなるため、トルクの低下を抑制できるといった効果が得られる。
また、固定子の巻線配置や高周波の巻線係数が等しい２２ｎ極１８ｎスロットや１４ｎ極１２ｎスロットの構成でも、同様の効果が得られるのはいうまでもない。
【０１７６】
実施の形態１１．
図２５はこの発明の実施の形態１１に係る自動車の電動パワーステアリング装置の説明図である。
【０１７７】
図２５において、電動パワーステアリング装置５００は、上記実施の形態１による回転電機１０１を用いた電動駆動装置を搭載している。
このように構成された電動パワーステアリング装置５００では、回転電機１０１が発生する振動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アシストトルクが大きく、トルク脈動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や騒音も小さい方が望ましい。
【０１７８】
しかしながら、電動パワーステアリング装置５００は、上記実施の形態１による回転電機１０１を搭載しているので、上記実施の形態１による効果を得ることができる。特に、トルクを向上しながらも、回転電機１０１の剛性を向上して、低振動・低騒音化と高トルク化の両立が可能となる。これらにより、電動パワーステアリング装置５００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。
【０１７９】
また、回転電機がラック軸の移動方向５０７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、回転電機も高出力化が必要であり、高出力化と同時に回転電機に起因する振動・騒音も増加するという課題があった。しかしながら、電動パワーステアリング装置５００は、上記実施の形態１による回転電機１０１を搭載しているので、この課題を解決でき、大型の車両にも適用でき、燃費を低減できるという効果がある。
【０１８０】
なお、上記実施の形態１１では、上記実施の形態１による回転電機を電動パワーステアリング装置に搭載しているが、上記実施の形態２〜１０による回転電機を搭載すれば、実施の形態２〜１０のそれぞれによる効果が得られる。
【図１】
2016170624.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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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【国際調査報告】
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