(57)【要約】【課題】ロータに発生する渦電流の発生要因に応じて渦電流損失による発熱を適切に抑制する。【解決手段】モータ１は、円環状ステータコア７３にトロイダル状に巻回されるようにして複数の外周側巻線装着部８４および内周側巻線装着部８５に装着される巻線７４から成る３相の順方向界磁巻線群（＋Ｕ、＋Ｖ、＋Ｗ）および逆方向界磁巻線群（−Ｕ、−Ｖ、−Ｗ））を具備する。３相の巻線群は、各相の巻線群単位で周方向に所定相順で配置される。ロータ１１の回転軸６の軸方向に貫通する貫通孔８６は、周方向で隣り合う互いに異なる相の巻線群間に配置されるティース部８３に備えられている。【選択図】図３
2012170288.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石と、該永久磁石を内周部に収容する環状部材とを具備するロータと、
複数のティースおよび複数の巻線装着部および前記ロータの回転軸方向に貫通する貫通孔を有する環状のステータ鉄心と、該ステータ鉄心にトロイダル状に巻回されるようにして前記複数の巻線装着部に装着される巻線から成る３相の巻線群とを具備するステータとを備え、
前記３相の巻線群は、全節巻きであり、各相の前記巻線群単位で周方向に所定相順で配置され、
各相の前記巻線群は、少なくとも３つの前記巻線装着部に装着されて順方向に通電される前記巻線から成る順方向界磁巻線群と、少なくとも３つの前記巻線装着部に装着されて逆方向に通電される前記巻線から成る逆方向界磁巻線群とを備え、
前記貫通孔は、前記周方向で隣り合う互いに異なる相の前記巻線群間に配置される前記ティースに設けられていることを特徴とするモータ。
【請求項２】
前記ティースは、先端部から前記周方向に突出する爪部を備え、
前記周方向で隣り合う前記ティース同士の前記爪部は磁気的に結合していることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
【請求項３】
前記ティースは、前記貫通孔よりも基端側の位置で前記周方向に突出するバイパス部を備え、
前記周方向で隣り合う前記ティース同士の前記バイパス部は磁気的に結合していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば遠心圧縮機に採用されるモータのロータとして、永久磁石の外周面を覆う第１保護環と、この第１保護環の外周面を覆う第２保護環とを設け、第１保護環よりも熱伝導率および導電率が高い第２保護環の外周部に複数の溝部を設け、高周波によってロータに発生する渦電流損失による発熱を抑制するロータが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２８３９２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記従来技術に係るモータでは、ロータに発生する渦電流損失による発熱をロータの構造によって抑制するだけであり、渦電流の発生要因および渦電流を発生させるステータの構造については何等考慮していないことから、渦電流損失による発熱を有効に抑制することができない虞がある。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、ロータに発生する渦電流の発生要因に応じて渦電流損失による発熱を適切に抑制することが可能な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】
本願発明者は、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、ステータが発生する回転磁界にロータに渦電流を発生させる要因となる特定の高調波成分が存在すること、および、この高調波成分がステータの構造および巻線に対する通電パターンに起因して発生することを見出し、ステータの構造によって上記課題を解決できることを見出した。
【０００７】
上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明の請求項１に係るモータ（例えば、実施の形態でのモータ１）は、永久磁石（例えば、実施の形態での永久磁石６１）と、該永久磁石を内周部に収容する環状部材（例えば、実施の形態での環状部材６２）とを具備するロータ（例えば、実施の形態でのロータ１１）と、複数のティース（例えば、実施の形態でのティース部８３）および複数の巻線装着部（例えば、実施の形態での外周側巻線装着部８４および内周側巻線装着部８５）および前記ロータの回転軸方向に貫通する貫通孔（例えば、実施の形態での貫通孔８６）を有する環状のステータ鉄心（例えば、実施の形態での円環状ステータコア７３）と、該ステータ鉄心にトロイダル状に巻回されるようにして前記複数の巻線装着部に装着される巻線（例えば、実施の形態での巻線７４）から成る３相の巻線群（例えば、実施の形態での順方向界磁巻線群（＋Ｕ、＋Ｖ、＋Ｗ）、逆方向界磁巻線群（−Ｕ、−Ｖ、−Ｗ））とを具備するステータ（例えば、実施の形態でのステータ１２）とを備え、前記３相の巻線群は、全節巻きであり、各相の前記巻線群単位で周方向に所定相順で配置され、各相の前記巻線群は、少なくとも３つの前記巻線装着部に装着されて順方向に通電される前記巻線から成る順方向界磁巻線群（例えば、実施の形態での順方向界磁巻線群（＋Ｕ、＋Ｖ、＋Ｗ））と、少なくとも３つの前記巻線装着部に装着されて逆方向に通電される前記巻線から成る逆方向界磁巻線群（例えば、実施の形態での逆方向界磁巻線群（−Ｕ、−Ｖ、−Ｗ））とを備え、前記貫通孔は、前記周方向で隣り合う互いに異なる相の前記巻線群間に配置される前記ティースに設けられている。
【０００８】
本発明の請求項２に係るモータでは、前記ティースは、先端部から前記周方向に突出する爪部（例えば、実施の形態での爪部８７）を備え、前記周方向で隣り合う前記ティース同士の前記爪部は磁気的に結合している。
【０００９】
本発明の請求項３に係るモータでは、前記ティースは、前記貫通孔よりも基端側の位置で前記周方向に突出するバイパス部（例えば、実施の形態でのバイパス部９１）を備え、前記周方向で隣り合う前記ティース同士の前記バイパス部は磁気的に結合している。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の請求項１に係るモータによれば、各相の巻線群において少なくとも３つの巻線装着部に巻線が装着される分布巻、かつ、各相の巻線群が所定間隔（＝３６０°／（極対数×２））をおいて配置される全節巻によって、トロイダル状に巻線が巻回されたステータは、３相の各相毎の順方向界磁巻線群および逆方向界磁巻線群による６個の巻線群を有している。
【００１１】
そして、貫通孔は周方向で隣り合う互いに異なる相の巻線群間に配置されるティースに設けられていることで、これらのティースの磁気抵抗が増大しており、磁束が集中してしまうことが防止されている。
【００１２】
すなわち、周方向で隣り合う互いに異なる相の巻線群間に配置されるティースに貫通孔を備えていないモータにおいては、６個の巻線群に対する通電パターンに起因して、ステータが発生する回転磁界にロータに渦電流を発生させる要因となる６次（巻線に通電される電流の１周期に対する６次）の高調波成分が存在することが、本願発明者により見出された。
【００１３】
さらに、この６次の高調波成分は、周方向で隣り合う互いに異なる相の巻線群間に配置されるティースに磁束が集中する状態と、複数のティース（周方向でひとつおきに隣り合う互いに異なる所定相の巻線群間に配置される４個のティース）に磁束が分散する状態とが、周期的に交互に繰り返されることに起因することが、本願発明者により見出された。
【００１４】
これらに基づき、本発明の第１態様に係るモータでは、複数のティースのうち、周方向で隣り合う互いに異なる相の巻線群間に配置されるティースに、ロータの回転軸方向に貫通する貫通孔が設けられて磁気抵抗が増大しており、１個のティースに磁束が集中してしまうことが防止されている。
【００１５】
これにより、ステータの構造および巻線に対する通電パターンに起因して６次の高調波成分が発生することは抑制され、この６次の高調波成分によってロータに渦電流が発生すること、および、ロータに発生する渦電流損失による発熱を有効に抑制することができる。
【００１６】
本発明の請求項２に係るモータによれば、周方向で隣り合うティース同士は爪部によって磁気的に結合していることから、隣り合うティース間の磁気抵抗は低減され、一方のティースに磁束が集中してしまうことが防止されている。
【００１７】
これにより、６次の高調波成分が発生すること、および、この６次の高調波成分によってロータに渦電流が発生すること、および、ロータに発生する渦電流損失による発熱を、より一層、有効に抑制することができる。
【００１８】
本発明の請求項３に係るモータによれば、周方向で隣り合うティース同士はバイパス部によって磁気的に結合していることから、隣り合うティース間の磁気抵抗は低減され、一方のティースに磁束が集中してしまうことが防止されている。
【００１９】
これにより、６次の高調波成分が発生すること、および、この６次の高調波成分によってロータに渦電流が発生すること、および、ロータに発生する渦電流損失による発熱を、より一層、有効に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態に係る過給機の断面図である。
【図２】図１に示すジャーナルエア軸受けの断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るモータの断面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るモータの要部を拡大して示す断面図である。
【図５】本発明の比較例に係るモータの断面図である。
【図６】本発明の比較例に係るモータの３相の通電電流とステータが発生する回転磁界の磁束密度の時間変化の例を示す図である。
【図７】本発明の比較例に係るモータにおいてステータが発生する回転磁界の６次の高調波成分が極大となる状態での界磁磁束の例を示す図である。
【図８】本発明の比較例に係るモータにおいてステータが発生する回転磁界の６次の高調波成分が極小となる状態での界磁磁束の例を示す図である。
【図９】本発明の比較例に係るモータおよび実施の形態に係るモータにおいて周方向で隣り合う互いに異なる相の巻線群間に配置される１個のティース部での界磁磁束の例を示す図である。
【図１０】本発明の比較例に係るモータにおいてステータが発生する回転磁界の６次および１８次の高調波成分の例を示す図である。
【図１１】本発明の比較例に係るモータでの磁束密度変動量およびロータ損失相当量の測定結果の例を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態に係るモータでの磁束密度変動量およびロータ損失相当量の測定結果の例を示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態の変形例に係るモータの要部を拡大して示す断面図である。
【図１４】本発明の実施の形態の変形例に係るモータにおいて周方向で隣り合う互いに異なる相の巻線群間に配置される１個のティース部での界磁磁束の例を示す図である。
【図１５】本発明の実施の形態の変形例に係るモータでの磁束密度変動量およびロータ損失相当量の測定結果の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の一実施形態に係るモータについて添付図面を参照しながら説明する。
【００２２】
本実施の形態によるモータ１は、例えば内燃機関に圧縮空気を供給する遠心圧縮機や、燃料電池に酸化剤ガスである圧縮空気を供給する遠心圧縮機などを成す過給機２に搭載されており、この過給機２は、例えば図１に示すように、ケーシング３内に収容された遠心圧縮部４およびモータ１および軸受け部５および回転軸６を備えて構成されている。
【００２３】
モータ１は、ロータ１１と、ステータ１２とを備えている。
遠心圧縮部４は、インペラ２１を備えている。
軸受け部５は、第１および第２ジャーナルエア軸受け３１，３２を備えている。
【００２４】
回転軸６はケーシング３内で回転可能に配置され、一端部から他端部に向かい順次、インペラ２１と、第１ジャーナルエア軸受け３１と、ロータ１１と、第２ジャーナルエア軸受け３２とが配置され、インペラ２１およびロータ１１が回転軸６と一体的に回転可能に連結されている。
【００２５】
各ジャーナルエア軸受け３１，３２は、インペラ２１に一体に形成された円筒状の第１軸部４２および回転軸６に一体に形成された円筒状の第２軸部４３の外周側に所定間隔をおいて配置される同一形状の２つのリング部材４６，４６を備え、各リング部材４６，４６は、各軸部４２，４３を回転可能に支持するとともに、回転不能にケーシング３に固定されている。
【００２６】
例えば図２に示すように、リング部材４６の内周面４６Ａ上には、波板形状のバンプフォイル４７と、平板形状のトップフォイル４８とが、径方向内方に向かい順次、積層されるようにして配置されている。
【００２７】
バンプフォイル４７は、例えば１枚または複数枚で構成され、周方向の一端４７ａがリング部材４６の内周面４６Ａ上に固定されている。
トップフォイル４８は、平板を環状に湾曲させて成る形状を有し、周方向の一端４８ａがリング部材４６の内周面４６Ａ上に固定されるとともに、他端４８ｂが自由端とされている。
【００２８】
モータ１のロータ１１は、例えば図３に示すように、回転軸６を内周部に収容するようにして同軸かつ一体的に配置された円筒状の永久磁石６１と、該永久磁石６１を内周部に収容するようにして同軸かつ一体的に配置された環状部材６２とを備えて構成されている。
【００２９】
永久磁石６１は、例えば径方向に着磁されて成る２つの磁極（Ｎ極およびＳ極）を有する１極対の永久磁石である。
環状部材６２は、例えばニッケルなどによる合金から成り、内周部に永久磁石６１を保持する。
【００３０】
ステータ１２は、例えば図３および図４に示すように、円筒状のステータホルダ７１と、複数（例えば、１８個）のステータコア片７２，…，７２が円環状に配列されて成る円環状ステータコア７３と、円環状ステータコア７３にトロイダル状に巻回された巻線７４とを備えて構成されている。
ステータホルダ７１は、例えば圧入などによって内周部に収容された円環状ステータコア７３を保持している。
【００３１】
ステータコア片７２は、例えば、巻線巻回部８１と、巻線巻回部８１の外周部において周方向の一方側にずれた位置から径方向外方に突出するように設けられた外周側凸部８２と、巻線巻回部８１の内周部において周方向の一方側にずれた位置から径方向内方に突出するように設けられたティース部８３とを備えて構成されている。
【００３２】
巻線巻回部８１は、周方向で隣り合う巻線巻回部８１，８１同士で面接触可能に形成された周方向の両端面を有し、周方向の一方の端面上から突出する突出部８１ａと、周方向の他方の端面上に設けられた係合凹部８１ｂとを備えている。
そして、周方向で隣り合う巻線巻回部８１，８１同士は面接触し、一方の巻線巻回部８１の突出部８１ａは他方の巻線巻回部８１の係合凹部８１ｂに嵌合している。
【００３３】
そして、周方向で隣り合う外周側凸部８２，８２によって周方向の両側から挟み込まれるようにして、２つの外周側凸部８２，８２および巻線巻回部８１の外周部によって、巻線７４が装着される外周側巻線装着部８４が形成されている。
なお、外周側巻線装着部８４は電気的な絶縁被覆８４ａを備えている。
【００３４】
また、周方向で隣り合うティース部８３，８３によって周方向の両側から挟み込まれるようにして、２つのティース部８３，８３および巻線巻回部８１の内周部によって、巻線７４が装着される内周側巻線装着部８５が形成されている。
なお、内周側巻線装着部８５は電気的な絶縁被覆８５ａを備えている。
【００３５】
巻線７４は、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の各相毎に所定のステータコア片７２の巻線巻回部８１の周りに所定回数巻回されるようにして外周側巻線装着部８４および内周側巻線装着部８５に装着されて、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の巻線群を構成している。
【００３６】
３相の巻線群は、全節巻きであり、各相の巻線群単位で周方向に所定相順で配置されている。
そして、各相の巻線群は、周方向で隣り合う３つのステータコア片７２の巻線巻回部８１に巻回されて順方向に通電される順方向界磁巻線群（＋Ｕ、＋Ｖ、＋Ｗ）と、周方向で隣り合う３つのステータコア片７２の巻線巻回部８１に巻回されて逆方向に通電される逆方向界磁巻線群（−Ｕ、−Ｖ、−Ｗ）とを備えている。
【００３７】
つまり、巻線７４は、各相の巻線群において、周方向で隣り合う３つのステータコア片７２の巻線巻回部８１に分布して巻回される分布巻を構成している。
さらに、巻線７４は、各相の巻線群が所定間隔（＝３６０°／（極対数×２））をおいて配置される全節巻を構成している。
このため、例えばロータ１１の極対数が１の場合、１８個のステータコア片７２，…，７２から成るステータ１２では、各相の巻線群において、順方向界磁巻線群（＋Ｕ、＋Ｖ、＋Ｗ）と逆方向界磁巻線群（−Ｕ、−Ｖ、−Ｗ）とは、機械角で１８０°の位相差を有するように配置されている。
【００３８】
なお、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の巻線群は、各相の巻線群単位で周方向に所定相順（例えば、図３に示す時計回りでのＵ相、Ｖ相、Ｗ相の相順など）で配置されている。
これらにより、３相の各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の順方向界磁巻線群（＋Ｕ、＋Ｖ、＋Ｗ）および逆方向界磁巻線群（−Ｕ、−Ｖ、−Ｗ）による６個の巻線群は、例えば図３に示す時計回りで、順次、順方向界磁巻線群＋Ｕと、逆方向界磁巻線群−Ｖと、順方向界磁巻線群＋Ｗと、逆方向界磁巻線群−Ｕと、順方向界磁巻線群＋Ｖと、逆方向界磁巻線群−Ｗとの順に配置されている。
【００３９】
そして、複数（例えば、１８個）のステータコア片７２，…，７２の各ティース部８３のうち、周方向で隣り合う互いに異なる相の巻線群間に配置されるティース部８３は、ロータ１１の回転軸６の軸方向に貫通する貫通孔８６を備えている。
【００４０】
つまり、１８個のティース部８３，…，８３のうち、各巻線群−Ｗ，＋Ｕ間に配置される１個のティース部８３と、各巻線群＋Ｕ，−Ｖ間に配置される１個のティース部８３と、各巻線群−Ｖ，＋Ｗ間に配置される１個のティース部８３と、各巻線群＋Ｗ，−Ｕ間に配置される１個のティース部８３と、各巻線群−Ｕ，＋Ｖ間に配置される１個のティース部８３と、各巻線群＋Ｖ，−Ｗ間に配置される１個のティース部８３とは、各貫通孔８６を備えている。
【００４１】
また、ティース部８３は、径方向内方側の先端部から周方向の両方向で外部に向かい突出する２つの爪部８７，８７を備え、周方向で隣り合うティース部８３，８３同士の爪部８７，８７は磁気的に結合している。
なお、磁気的に結合した爪部８７，８７は、互いに接触していてもよいし、所定間隔をおいて離間していてもよい。
【００４２】
また、ティース部８３は、径方向内方側の先端面８３Ａ上において、例えば周方向でロータ１１の回転方向の反対方向にずれた位置において回転軸６の軸方向に伸びる凹溝８８を備えている。
【００４３】
本実施の形態による過給機２は上記構成を備えており、次に、この過給機２の動作について説明する。
【００４４】
先ず、モータ１の巻線７４に３相交流による通電が行なわれることにより、ロータ１１を構成する永久磁石６１および環状部材６２は、回転軸６と一体に回転する。
これに伴い、回転軸６に保持されているインペラ２１は回転し、遠心圧縮部４を介して大気中から空気を吸引する。
インペラ２１により吸引された空気は、遠心圧縮部４により圧送されて、この過給機２を搭載する機器、例えば内燃機関や燃料電池などに供給される。
【００４５】
本実施の形態によるモータ１は上記構成を備えており、次に、このモータ１の動作について、例えば図５に示す比較例のモータ１００の動作と比較しつつ説明する。
【００４６】
なお、以下において、本実施の形態によるモータ１と、比較例のモータ１００との間で異なる点は、比較例のモータ１００は上記の貫通孔８６および凹溝８８を備えていない点である。
したがって、例えば図５に示すように、比較例のモータ１００において、本実施の形態によるモータ１と同一部分には、同一の符号を配した。
【００４７】
比較例のモータ１００において、例えば図６に示すように、互いに１２０°の通電位相差の正弦波電流で３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の巻線群を構成する巻線７４に通電を行なうと、ロータ１１表面上に発生する磁束密度変動に６次（つまり、巻線７４に通電される正弦波電流の１周期に対する６次）の高調波成分が発生することが、本願発明者により見出された。
【００４８】
例えば図６に示す通電期間Ｔ１において、ロータ１１表面上に発生する磁束密度変動が極大となる状態は、基準電流値（例えば、相対値で１００）に対して、Ｕ相およびＷ相の各順方向界磁巻線群＋Ｕ，＋Ｗに１／２倍（つまり、相対値で＋５０）の電流が通電され、Ｖ相の順方向界磁巻線群＋Ｖに１倍（つまり、相対値で−１００）の電流が通電され、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の巻線群によって界磁磁束を発生させる状態である。
【００４９】
この状態では、例えば図７に示すように、１８個のティース部８３，…，８３のうち、各巻線群＋Ｗ，−Ｕ間に配置される１個のティース部８３と、各巻線群＋Ｖ，−Ｗ間に配置される１個のティース部８３とに、回転磁界の磁束Ｍが集中していることが、本願発明者により見出された。
【００５０】
また、例えば図６に示す通電期間Ｔ２において、ロータ１１表面上に発生する磁束密度変動が極小となる状態は、基準電流値（例えば、相対値で１００）に対して、Ｕ相の順方向界磁巻線群＋Ｕに√３／２倍（つまり、相対値で＋１００×√３／２）の電流が通電され、Ｖ相の順方向界磁巻線群＋Ｖに√３／２倍（つまり、相対値で−１００×√３／２）の電流が通電され、Ｗ相の順方向界磁巻線群＋Ｗの通電がゼロとされ、２相（Ｕ相、Ｖ相）の巻線群によって界磁磁束を発生させる状態である。
【００５１】
この状態では、例えば図８に示すように、１８個のティース部８３，…，８３のうち、各巻線群−Ｖ，−Ｕ間に配置される４個のティース部８３，…，８３と、各巻線群＋Ｖ，＋Ｕ間に配置される４個のティース部８３，…，８３とに、回転磁界の磁束Ｍが分散していることが、本願発明者により見出された。
【００５２】
これらの図７および図８に示す状態は、ロータ１１の永久磁石６１の磁極境界（つまり、Ｎ極とＳ極との境界）Ｂの位相と、回転磁界の磁束Ｍが集中している１個のティース部８３位相および回転磁界の磁束Ｍが分散している４個のティース部８３，…，８３の位相とが一致している状態であり、ティース部８３における磁束Ｍの集中と分散とが、ロータ１１の永久磁石６１による界磁磁束の影響によるものではないことが、本願発明者により見出された。
【００５３】
つまり、この６次の高調波成分は、ロータ１１の永久磁石６１の磁極位置にはよらずに、３相の各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の順方向界磁巻線群（＋Ｕ、＋Ｖ、＋Ｗ）および逆方向界磁巻線群（−Ｕ、−Ｖ、−Ｗ）から成る６個の巻線群に対する通電パターンに起因して発生している。
より詳細には、周方向で隣り合う互いに異なる相の巻線群間に配置される１個のティース部８３に磁束が集中する状態と、複数のティース部８３，…，８３、つまり周方向でひとつおきに隣り合う互いに異なる所定相の巻線群間に配置される４個のティース部８３，…，８３に磁束が分散する状態とが、周期的に交互に繰り返されることに起因して発生している。
【００５４】
そして、ステータ１２が発生する回転磁界の磁束Ｍが極大となって集中するのは、１８個のティース部８３，…，８３のうち、各巻線群−Ｗ，＋Ｕ間に配置される１個のティース部８３と、各巻線群＋Ｕ，−Ｖ間に配置される１個のティース部８３と、各巻線群−Ｖ，＋Ｗ間に配置される１個のティース部８３と、各巻線群＋Ｗ，−Ｕ間に配置される１個のティース部８３と、各巻線群−Ｕ，＋Ｖ間に配置される１個のティース部８３と、各巻線群＋Ｖ，−Ｗ間に配置される１個のティース部８３とである。
【００５５】
このように、比較例のモータ１００では、例えば図９（Ａ）に示すように、ロータ１１の永久磁石６１の磁極位置にはよらずに、特定のティース部８３つまり周方向で隣り合う互いに異なる相の巻線群間に配置される１個のティース部８３に、ステータ１２が発生する回転磁界の磁束Ｍが集中してしまう。
【００５６】
これに対して、本実施の形態によるモータ１では、例えば図９（Ｂ）に示すように、周方向で隣り合う互いに異なる相の巻線群間に配置される１個のティース部８３に貫通孔８６を備えることにより、このティース部８３の磁気抵抗が増大しており、ステータ１２が発生する回転磁界の磁束Ｍが集中してしまうことが抑制されている。
これにより、本実施の形態によるモータ１では、ロータ１１表面上に発生する磁束密度変動に６次の高調波成分が発生してしまうことが抑制されている。
【００５７】
さらに、比較例のモータ１００において、互いに１２０°の通電位相差の正弦波電流で３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の巻線群を構成する巻線７４に通電を行なうと、例えば図１０に示すように、ロータ１１表面上に発生する磁束密度変動に、６次の高調波成分に加えて、１８次の高調波成分が発生することが、本願発明者により見出された。
【００５８】
この１８次の高調波成分は、ティース部８３と各巻線装着部８４，８５とに起因して発生する。
例えば図１０に示す通電タイミングＴａにおいて、１８次の高調波成分が極大となる状態は、ロータ１１の永久磁石６１の磁極中心Ｃ（例えば、永久磁石６１の外周面上におけるＮ極の中心位置）とティース部８３との周方向位置が一致する状態である。
また、例えば図１０に示す通電タイミングＴｂにおいて、１８次の高調波成分が極小となる状態は、ロータ１１の永久磁石６１の磁極中心Ｃ（例えば、永久磁石６１の外周面上におけるＮ極の中心位置）と各巻線装着部８４，８５との周方向位置が一致する状態である。
【００５９】
なお、この１８次の高調波成分の極大および極小の状態は、回転磁界による変磁によってずれ、例えば各巻線装着部８４，８５およびティース部８３の周方向中心位置に対して、ロータ１１の永久磁石６１の磁極中心Ｃが回転方向にずれた位置で１８次の高調波成分が極大および極小となる。
より詳細には、１８次の高調波成分の極大は、ロータ１１の永久磁石６１の磁極中心Ｃが各ティース部８３に対向するときのリーディング状態で、磁束が集中する部位（例えば、各巻線装着部８４，８５の周方向中心位置からロータ１１の回転方向側に設けられた爪部８７付近）に磁極中心Ｃが対向する状態で生じる。
また、１８次の高調波成分の極小は、ロータ１１の永久磁石６１の磁極中心Ｃが各ティース部８３に対向するときのトレーリング状態で、磁束が集中する部位（例えば、各巻線装着部８４，８５の周方向中心位置からロータ１１の回転方向側に設けられた爪部８７付近）から最も離れた位置に磁極中心Ｃが対向する状態で生じる。
そして、１８次の高調波成分は、これらの極大と極小とが、周期的に交互に繰り返されることに起因して発生している。
【００６０】
このように、比較例のモータ１００では、ステータ１２の１８個のティース部８３，…，８３のそれぞれにおいて径方向内方の先端部で磁束Ｍが集中する部位（つまり、周方向でロータ１１の回転方向の反対方向側の爪部８７付近）と、ロータ１１の永久磁石６１の磁極位置との相対位置が周期的に変化することに起因して、ロータ１１表面上に発生する磁束密度変動に１８次の高調波成分が発生する。
【００６１】
これに対して、本実施の形態によるモータ１では、ティース部８３の径方向内方側の先端面８３Ａ上において、周方向でロータ１１の回転方向の反対方向にずれた位置に凹溝８８を備えることにより、この部位（つまり、周方向でロータ１１の回転方向の反対方向側の爪部８７付近）の磁気抵抗が増大しており、ティース部８３の径方向内方の先端部において特定の部位に磁束Ｍが集中してしまうことが抑制されている。
【００６２】
これにより、本実施の形態によるモータ１では、ロータ１１の永久磁石６１の磁極中心Ｃが各ティース部８３に対向するときのリーディング状態とトレーリング状態とで、磁極中心Ｃが対向する部位の磁束密度が均等化されており、ロータ１１表面上に発生する磁束密度変動に１８次の高調波成分が発生してしまうことが抑制されている。
【００６３】
例えば図１１（Ａ），（Ｂ）に示す比較例のモータ１００での磁束密度変動量およびロータ損失相当量の測定結果に比べて、例えば図１２（Ａ），（Ｂ）に示す本実施の形態によるモータ１での磁束密度変動量およびロータ損失相当量の測定結果によれば、ロータ１１表面上に発生する磁束密度変動における６次の高調波成分および１８次の高調波成分および６次の高調波成分と１８次の高調波成分とを重畳した波形が低減されていることが認められる。
さらに、ロータ１１表面上に発生する磁束密度変動の高調波成分に起因してロータ１１に発生する渦電流損失が低減されていることが認められる。
【００６４】
上述したように、本実施の形態によるモータ１によれば、ステータ１２の１８個のティース部８３，…，８３のうち、周方向で隣り合う互いに異なる相の巻線群間に配置されるティース部８３は、ロータ１１の回転軸６の軸方向に貫通する貫通孔８６を備えることで磁気抵抗が増大しており、磁束が集中してしまうことが防止されている。
【００６５】
すなわち、本実施の形態によるモータ１に比べて周方向で隣り合う互いに異なる相の巻線群間に配置されるティース部８３に貫通孔８６を備えていない比較例のモータ１００においては、６個の巻線群に対する通電パターンに起因して、ロータ１１表面上に発生する磁束密度変動にロータ１１に渦電流を発生させる要因となる６次の高調波成分が存在することが、本願発明者により見出された。
【００６６】
さらに、この６次の高調波成分は、周方向で隣り合う互いに異なる相の巻線群間に配置される１個のティース部８３に磁束が集中する状態と、複数のティース部８３，…，８３（周方向でひとつおきに隣り合う互いに異なる所定相の巻線群間に配置される４個のティース部８３，…，８３）に磁束が分散する状態とが、周期的に交互に繰り返されることに起因することが、本願発明者により見出された。
【００６７】
これらに基づき、本実施の形態によるモータ１では、複数のティース部８３，…，８３のうち、周方向で隣り合う互いに異なる相の巻線群間に配置されるティース部８３に、ロータ１１の回転軸６の軸方向に貫通する貫通孔８６が設けられて磁気抵抗が増大しており、１個のティース部８３に磁束が集中してしまうことが防止されている。
【００６８】
これにより、ステータ１２の構造および巻線７４に対する通電パターンに起因して、ロータ１１表面上に発生する磁束密度変動に６次の高調波成分が発生することは抑制され、この６次の高調波成分によってロータ１１に渦電流が発生すること、および、ロータ１１に発生する渦電流損失による発熱を有効に抑制することができる。
【００６９】
さらに、周方向で隣り合うティース部８３，８３同士は爪部８７，８７によって磁気的に結合していることから、隣り合うティース部８３，８３間の磁気抵抗は低減され、一方のティース部８３に磁束が集中してしまうことが防止されている。
【００７０】
なお、本実施の形態によるモータ１は、円環状ステータコア７３にトロイダル状に高密度に巻回された巻線７４を備えることにより、単位体積当りの出力が高められており、エアベアリングを用いた過給機２に搭載されることで、過給機２の軸方向寸法が低減されている。
また、本実施の形態によるモータ１は、高回転用の小型モータとして用いられる場合であっても、トロイダル状の巻線７４において有効に冷却を行なうことができ、過大な発熱が生じることが防止されている。
【００７１】
なお、上述した実施の形態においては、例えば図１３に示す上述した実施の形態の変形例に係るモータ１の円環状ステータコア７３のように、各ティース部８３は、貫通孔８６よりも径方向の基端側の位置で周方向に突出するバイパス部９１を備え、周方向で隣り合うティース部８３，８３同士のバイパス部９１，９１は磁気的に結合していてもよい。
なお、磁気的に結合したバイパス部９１，９１は、互いに接触していてもよいし、所定間隔をおいて離間していてもよい。
【００７２】
この変形例によるモータ１では、例えば図１４に示すように、周方向で隣り合うティース部８３，８３同士はバイパス部９１，９１によって磁気的に結合していることから、隣り合うティース部８３，８３間の磁気抵抗は低減され、一方のティース部８３に磁束Ｍが集中してしまうことが抑制されている。
これにより、本実施の形態の変形例によるモータ１は、ロータ１１表面上に発生する磁束密度変動に６次の高調波成分が発生してしまうことが抑制されている。
【００７３】
例えば図１１（Ａ），（Ｂ）に示す比較例のモータ１００での磁束密度変動量およびロータ損失相当量の測定結果に比べて、例えば図１５（Ａ），（Ｂ）に示す本実施の形態の変形例によるモータ１での磁束密度変動量およびロータ損失相当量の測定結果によれば、ロータ１１表面上に発生する磁束密度変動における６次の高調波成分および１８次の高調波成分および６次の高調波成分と１８次の高調波成分とを重畳した波形が低減されていることが認められる。
さらに、ロータ１１表面上に発生する磁束密度変動の高調波成分に起因してロータ１１に発生する渦電流損失が低減されていることが認められる。
【符号の説明】
【００７４】
１  モータ
２  過給機
１１  ロータ
１２  ステータ
６１  永久磁石
６２  環状部材
７３  円環状ステータコア（ステータ鉄心）
８３  ティース部（ティース）
８４  外周側巻線装着部（巻線装着部）
８５  内周側巻線装着部（巻線装着部）
８６  貫通孔
８７  爪部
９１  バイパス部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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