(57)【要約】【課題】電磁加振力の（２ｐ＋１）次の高調波成分を低減できる回転電機を提供する。【解決手段】ティース３３の一つの対向面３６は、軸Ｐを中心とした仮想円弧Ａ１に沿う円弧形状と、円弧形状に対して回転子１の回転方向とは反対側において仮想円弧Ａ１よりもバックヨーク３０側に近い凹形状３７とを有する。凹形状３７上のうち固定子３の中心から最も遠い最深点３７ａは、延在部３１の周方向における中心３１ａから回転方向とは反対側の（３０／ｐ）度までの領域内に位置する。【選択図】図２
2013121271.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子(3)及び回転子(1)を備え、
前記回転子は、
軸(Q3)を中心とした径方向において前記固定子に対して前記軸側で前記固定子と対面する外周面(11)と、
前記軸の周りで環状に配置され、前記軸を中心とした周方向において交互に極性の異なる磁極を発生する２ｐ（ｐは自然数）個の磁極面(11a〜11d)を前記外周面に形成する複数の永久磁石(12)と
を有し、
前記固定子は、
前記軸を中心とした環状のバックヨーク(30)と、
各々が、前記バックヨークから前記回転子へと前記径方向に沿って延在する延在部(31)と、前記延在部の前記バックヨークとは反対側の一端において前記回転子の前記外周面と対面する対向面(36)とを有する３ｐ個のティース(33)と、
前記延在部に集中巻きで巻回される巻線(34)と
を有し、
一の前記ティースの前記対向面は、前記軸を中心とした仮想円弧(A1)に沿う円弧形状と、前記円弧形状に対して前記回転子の回転方向とは反対側において前記仮想円弧よりも前記バックヨーク側に近い凹形状(37)とを有し、
前記凹形状上のうち前記固定子の中心から最も遠い最深点(37a)は、前記延在部の前記周方向における中心から、前記回転方向とは反対側の（３０／ｐ）度までの領域内に位置する、回転電機。
【請求項２】
前記凹形状(37)は、前記最深点(37a)と前記固定子の中心(Q3)を通る直線(B1)に対して対称である、請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
前記凹形状(37)は円弧に沿う形状を有する、請求項１又は２に記載の回転電機。
【請求項４】
前記凹形状(37)は前記仮想円弧(A1)上の２点(37b)と前記最深点(37a)とが直線で繋がる形状を有する、請求項１又は２に記載の回転電機。
【請求項５】
前記凹形状(37)は、前記回転子(1)側に突出する複数の突部を有する櫛歯形状を有し、前記突部の前記回転子側の端面は前記仮想円弧(A1)に沿う、請求項１又は２に記載の回転電機。
【請求項６】
前記突部の前記周方向における幅は、前記最深点(37a)に比べて前記凹形状の前記周方向の両側で広く、前記突部の前記径方向における幅は前記最深点に比べて前記凹形状の前記周方向の両側で狭い、請求項５に記載の回転電機。
【請求項７】
前記対向面(36)の少なくとも一つは、前記軸に垂直な第１断面において前記凹形状(37)を有し、前記軸に垂直で前記第１断面とは異なる第２断面において、その全面が前記仮想円弧(A1)に沿う第２円弧形状を有する、請求項１から６の何れか一つに記載の回転電機。
【請求項８】
前記対向面(36)の前記少なくとも一つは、前記第１断面に対して前記第２断面とは反対側に位置して前記軸に垂直な第３断面において、前記第２円弧形状を有する、請求項７に記載の回転電機。
【請求項９】
前記バックヨーク(30)及び前記ティース(33)は前記軸に沿う軸方向において連結される複数のコア部(35A,35B)から形成され、
前記第１断面及び前記第２断面は、複数のコア部のうちそれぞれ第１及び第２のコア部に位置し、
前記第１のコア部において、前記ティース(33)の全ての前記対向面(36)が前記凹形状(37)を有し、前記第２のコア部において、前記ティースの全ての前記対向面が前記第２円弧形状を有する、請求項７又は８に記載の回転電機。
【請求項１０】
前記バックヨーク(30)及び前記ティース(33)は、前記軸に沿う軸方向に積層される複数の電磁鋼板から形成され、
前記複数の電磁鋼板は互いに同一形状を有し、
前記複数の電磁鋼板の各々において、前記ティースのうち少なくも一つ(33B)に属する前記対向面は前記凹形状を有し、他の少なくとも一つ(33A)に属する前記対向面は前記第２円弧形状を有し、
前記複数の電磁鋼板の各々は、前記軸方向で見て、その一つ下層の電磁鋼板を１２０／ｐ度回転した形状と一致する、請求項７又は８に記載の回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は回転電機に関し、特に回転電機が有する固定子の形状に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には電動モータが記載されている。当該電動モータは界磁子とアマーチュアを有している。界磁子は一対の永久磁石を有している。アマーチャは１０個のティースを有し、当該ティースの先端には切り欠き溝が形成されている。当該切り欠き溝は、回転軸に沿って見て、回転軸を通る所定の直線に対して左右対称となる位置にそれぞれ設けられる。
【０００３】
また本発明に関する技術として特許文献２が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−４７１８４号公報
【特許文献２】特開２００６−２１１８９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１ではモータに生じる電磁加振力については考慮されていない。特許文献１では１０極のティースに対して２個の永久磁石が例示されており、他の次数に比べて振動の要因となりやすい電磁加振力の（２ｐ＋１）次の高調波成分を適切に抑制することはできない。極数及びティースの個数の比と（２ｐ＋１）次の高調波成分との関連については実施の形態で述べる。
【０００６】
そこで、本発明は、電磁加振力の（２ｐ＋１）次の高調波成分を適切に低減できる回転電機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明にかかる回転電機の第１の態様は、固定子(3)及び回転子(1)を備え、前記回転子は、軸(Q3)を中心とした径方向において前記固定子に対して前記軸側で前記固定子と対面する外周面(11)と、前記軸の周りで環状に配置され、前記軸を中心とした周方向において交互に極性の異なる磁極を発生する２ｐ（ｐは自然数）個の磁極面(11a〜11d)を前記外周面に形成する複数の永久磁石(12)とを有し、前記固定子は、前記軸を中心とした環状のバックヨーク(30)と、各々が、前記バックヨークから前記回転子へと前記径方向に沿って延在する延在部(31)と、前記延在部の前記バックヨークとは反対側の一端において前記回転子の前記外周面と対面する対向面(36)とを有する３ｐ個のティース(33)と、前記延在部に集中巻きで巻回される巻線(34)とを有し、一の前記ティースの前記対向面は、前記軸を中心とした仮想円弧(A1)に沿う円弧形状と、前記円弧形状に対して前記回転子の回転方向とは反対側において前記仮想円弧よりも前記バックヨーク側に近い凹形状(37)とを有し、前記凹形状上のうち前記固定子の中心から最も遠い最深点(37a)は、前記延在部の前記周方向における中心から、前記回転方向とは反対側の（３０／ｐ）度までの領域内に位置する。
【０００８】
本発明にかかる回転電機の第２の態様は、第１の態様にかかる回転電機であって、前記凹形状(37)は、前記最深点(37a)と前記固定子の中心(Q3)を通る直線(B1)に対して対称である。
【０００９】
本発明にかかる回転電機の第３の態様は、第１又は第２の態様にかかる回転電機であって、前記凹形状(37)は円弧に沿う形状を有する。
【００１０】
本発明にかかる回転電機の第４の態様は、第１又は第２の態様にかかる回転電機であって、前記凹形状(37)は前記仮想円弧(A1)上の２点(37b)と前記最深点(37a)とが直線で繋がる形状を有する。
【００１１】
本発明にかかる回転電機の第５の態様は、第１又は第２の態様にかかる回転電機であって、前記凹形状(37)は、前記回転子(1)側に突出する複数の突部を有する櫛歯形状を有し、前記突部の前記回転子側の端面は前記仮想円弧(A1)に沿う。
【００１２】
本発明にかかる回転電機の第６の態様は、第５の態様にかかる回転電機であって、前記突部の前記周方向における幅は、前記最深点(37a)に比べて前記凹形状の前記周方向の両側で広く、前記突部の前記径方向における幅は前記最深点に比べて前記凹形状の前記周方向の両側で狭い。
【００１３】
本発明にかかる回転電機の第７の態様は、第１から第６の何れか一つの態様にかかる回転電機であって、前記対向面(36)の少なくとも一つは、前記軸に垂直な第１断面において前記凹形状(37)を有し、前記軸に垂直で前記第１断面とは異なる第２断面において、その全面が前記仮想円弧(A1)に沿う第２円弧形状を有する。
【００１４】
本発明にかかる回転電機の第８の態様は、第７の態様にかかる回転電機であって、前記対向面(36)の前記少なくとも一つは、前記第１断面に対して前記第２断面とは反対側に位置して前記軸に垂直な第３断面において、前記第２円弧形状を有する。
【００１５】
本発明にかかる回転電機の第９の態様は、第７又は第８の態様にかかる回転電機であって、前記バックヨーク(30)及び前記ティース(33)は前記軸に沿う軸方向において連結される複数のコア部(35A,35B)から形成され、前記第１断面及び前記第２断面は、複数のコア部のうちそれぞれ第１及び第２のコア部に位置し、前記第１のコア部において、前記ティース(33)の全ての前記対向面(36)が前記凹形状(37)を有し、前記第２のコア部において、前記ティースの全ての前記対向面が前記第２円弧形状を有する。
【００１６】
本発明にかかる回転電機の第１０の態様は、第７又は第８の態様にかかる回転電機であって、前記バックヨーク(30)及び前記ティース(33)は、前記軸に沿う軸方向に積層される複数の電磁鋼板から形成され、前記複数の電磁鋼板は互いに同一形状を有し、前記複数の電磁鋼板の各々において、前記ティースのうち少なくも一つ(33B)に属する前記対向面は前記凹形状を有し、他の少なくとも一つ(33A)に属する前記対向面は前記第２円弧形状を有し、前記複数の電磁鋼板の各々は、前記軸方向で見て、その一つ下層の電磁鋼板を１２０／ｐ度回転した形状と一致する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明にかかる回転電機の第１の態様によれば、回転電機の電気装荷が大きくなるにつれて、（２ｐ＋１）次の電磁加振力が最大となる位置が、延在部の周方向における中心から回転方向とは反対側の（３６０／３／ｐ／４）度までの領域内で変化する。本回転電機によれば、最深点が当該領域に位置するので、適切に（２ｐ＋１）次の電磁加振力の最大値を低減することができる。
【００１８】
本発明にかかる回転電機の第２の態様によれば、（２ｐ＋１）次の電磁加振力は、その最大値の近辺において、その最大値を中心として周方向で対称である。よって、（２ｐ＋１）次の電磁加振力の波形に応じてこれを低減することができる。
【００１９】
本発明にかかる回転電機の第３の態様によれば、凹形状が滑らかに変化するので、他の次数の電磁加振力の増大を招きにくい。
【００２０】
本発明にかかる回転電機の第４の態様によれば、２点及び中心以外は凹形状が滑らかに変化するので、他の次数の電磁加振力の増大を招きにくい。
【００２１】
本発明にかかる回転電機の第５の態様によれば、突部の端面が仮想円弧に沿うので、当該端面と回転子との間でエアギャップを測定しやすい。
【００２２】
本発明にかかる回転電機の第６の態様によれば、固定子との間の平均的な磁気抵抗を最深点において高めることができ、しかもその平均的な磁気抵抗が周方向で滑らかに変化する。よって、他の次数の電磁加振力を低減しつつ、（２ｐ＋１）次の電磁加振力を低減できる。
【００２３】
本発明にかかる回転電機の第７の態様によれば、第２断面において対向面の全面が軸を中心とした円弧に沿うので、エアギャップを測定しやすい。
【００２４】
本発明にかかる回転電機の第８の態様によれば、軸方向において互いに離れた断面においてエアギャップを測定することができるので、回転子の傾きを調整しやすい。
【００２５】
本発明にかかる回転電機の第９の態様によれば、従来の第２形状を有する第２コア部を用いることができる。
【００２６】
本発明にかかる回転電機の第１０の態様によれば、同一形状の電磁鋼板を用いつつも、第７又は第８の態様にかかる回転電機を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】回転電機の概念的な構成の一例を示す断面図である。
【図２】一つのティースの概念的な構成の一部の一例を示す断面図である。
【図３】回転子が振れ回りを伴って回転する様子を示す図である。
【図４】回転子が振れ回りを伴って回転する様子を示す図である。
【図５】回転子が振れ回りを伴って回転する様子を示す図である。
【図６】回転子が振れ回りを伴って回転する様子を示す図である。
【図７】電磁加振力の一例を示す図である。
【図８】回転電機の概念的な構成の一例を示す断面図である。
【図９】一つのティースの概念的な構成の一例を示す図である。
【図１０】一つのティースの概念的な構成の一例を示す図である。
【図１１】一つのティースの概念的な構成の一例を示す図である。
【図１２】固定子用コアの概念的な構成の一例を示す断面図である。
【図１３】固定子用コアと回転子との概念的な構成の一例を示す斜視図である。
【図１４】固定子用コアの概念的な構成の一例を示す断面図である。
【図１５】固定子用コアの概念的な構成の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
第１の実施の形態．
＜回転電機＞
図１に例示するように、本回転電機は回転子１と固定子３とを備える。なお図１では、回転軸Ｐに垂直な所定の断面における回転電機の概念的な構成の一例が示されている。また以下では、回転軸Ｐを中心とした径方向を単に径方向と呼び、回転軸Ｐを中心とした周方向を単に周方向と呼び、回転軸Ｐに沿う方向を軸方向と呼ぶ。
【００２９】
回転子１と固定子３とは径方向においてエアギャップを介して互いに対面する。より詳細には、固定子３は回転子１に対して回転軸Ｐとは反対側において回転子１と対向する。なお、ここでは回転軸Ｐは固定子３の中心Ｑ３に相当すると把握する。
【００３０】
回転子１は外周面１１を有している。外周面１１は径方向において固定子３とエアギャップを介して対面する。図１の例示では、外周面１１は回転子用コア１０によって形成されている。回転子用コア１０は軟磁性体（例えば鉄）で構成され、例えば略円柱状の形状を有している。よって図１の例示では外周面１１は略円形状を有している。
【００３１】
また回転子１は複数の永久磁石１２を備えている。複数の永久磁石１２は例えば希土類磁石（例えばネオジム、鉄およびホウ素を主成分とした希土類磁石）であって、回転軸Ｐの周りで環状に配置される。図１の例示では、複数の永久磁石１２は回転子用コア１０に設けられた格納孔に格納される。また図１の例示では、各永久磁石１２は直方体状の板状形状を有している。各永久磁石１２は、周方向における自身の中央において、その厚み方向が径方向に沿う姿勢で配置される。なお各永久磁石１２は必ずしも図１に示す形状で配置される必要はない。各永久磁石１２は、例えば軸方向に見て、回転軸Ｐとは反対側（以下、外周側とも呼ぶ）若しくは回転軸Ｐ側（以下、内周側とも呼ぶ）へと開口するＶ字形状、又は外周側若しくは内周側へと開口する円弧状の形状を有していてもよい。
【００３２】
複数の永久磁石１２は周方向において交互に異なる磁極を発生する２ｐ（ｐは自然数）個の磁極面を外周面１１に形成する。図１の例示では、４個の永久磁石１２が設けられており、これら４個の永久磁石１２が周方向において交互に異なる極性の磁極面を外周面１１に向けて配置される。これにより、外周面１１には４個の磁極面１１ａ〜１１ｄが形成される。例えば、正極の磁極面を外周面１１に向けて配置された２つの永久磁石１２が、それぞれ外周面１１に正極の磁極面１１ａ，１１ｃを形成し、負極の磁極面を外周面１１に向けて配置された２つの永久磁石１２がそれぞれ外周面１１に負極の磁極面１１ｂ，１１ｄを形成する。
【００３３】
図１の例示では４つの永久磁石１２（いわゆる４極の回転子１）が例示されているが、回転子１は２個の永久磁石１２を有していてもよく、６個以上の永久磁石１２を有していてもよい。また図１の例示では、４つの永久磁石１２の各々が一つの磁極面を形成しているが、例えば一つの磁極面が複数の永久磁石１２によって形成されていてもよい。言い換えれば、図１における永久磁石１２の各々が複数の永久磁石に分割されていてもよい。
【００３４】
図１の例示では、回転子用コア１０には永久磁石１２の周方向における両側において空隙１３，１４が形成されている。空隙１３は永久磁石１２の両側から外周面１１側に延在する。空隙１３は、永久磁石１２の外周側の磁極面と内周側の磁極面との間で磁束が短絡することを抑制する。同じ磁極面に近接して設けられる空隙１３，１４についてみれば、空隙１４は空隙１３に対して磁極中心側に位置している。また空隙１４の径方向における幅は磁極中心に向かうに従って低減する。かかる空隙１４によって外周面１１の磁束密度の形状をより正弦波に近づけることができる。なお、空隙１３，１４は互いに離間することなく、連続していても良い。
【００３５】
回転子用コア１０は例えば軸方向に積層された電磁鋼板で構成されてもよい。これにより回転子用コア１０の軸方向における電気抵抗を高めることができ、以って回転子用コア１０を流れる磁束に起因した渦電流の発生を低減することができる。また回転子用コア１０は、意図的に電気的絶縁物（例えば樹脂）を含んで形成される圧粉磁心によって構成されてもよい。絶縁物が含まれているので圧粉磁心の電気抵抗は比較的高く、以って渦電流の発生を低減できる。
【００３６】
また図１の例示では、外周面１１が回転子用コア１０によって形成されているものの、永久磁石１２によって形成されていてもよい。言い換えれば、回転子１は埋込型の回転子でなくてもよく、永久磁石１２が回転子用コアの表面に取り付けられる表面取付型の回転子であってもよい。
【００３７】
固定子３は固定子用コア３５と電機子巻線３４とを備えている。固定子用コア３５は軟磁性体（例えば鉄）で構成され、バックヨーク３０と３ｐ個のティース３３とを備えている。バックヨーク３０は回転軸Ｐを中心とした環状の形状を有している。３ｐ個のティース３３は回転軸Ｐを中心として放射状に配置されている。バックヨーク３０は、ティース３３の径方向における両端のうち回転子１とは反対側の一端同士を連結する。
【００３８】
電機子巻線３４は径方向を軸としてティース３３に集中巻きで巻回される。なお、本願では特に断らない限り、電機子巻線は、これを構成する導線の一本一本を指すのではなく、導線が一纏まりに巻回された態様を指す。これは図面においても同様である。また、巻き始め及び巻き終わりの引き出し線、及びそれらの結線も図面においては省略した。
【００３９】
かかる回転電機において、電機子巻線３４に適切に電流を流すことで、固定子３は回転子１へと回転磁界を印可することができる。回転子１は印加された回転磁界に応じて回転する。ここでは、回転子１は図において反時計回りの方向に回転する。
【００４０】
次に、図２も参照して、ティース３３の形状について更に詳細に説明する。図２は、一つのティース３３とこれと対向する回転子１の一部とを模式的に示している。
【００４１】
ティース３３は延在部３１と対向面３６とを有している。延在部３１はバックヨーク３０から回転軸Ｐへと径方向に沿って回転子１側へと延在する。対向面３６はバックヨーク３０とは反対側の延在部３１の端面であって、回転子１と径方向で対面する面である。図２の例示では、対向面３６は鍔部３２によって形成されている。鍔部３２はバックヨーク３０とは反対側で延在部３１と連続している。また鍔部３２は延在部３１から周方向の互いに反対の二方向に広がっている。かかる鍔部３２によって、電機子巻線３４の巻き崩れを抑制することができる。
【００４２】
対向面３６は円弧形状３８と凹形状３７とを有している。円弧形状３８は、固定子３の中心Ｑ３を中心とした仮想円弧Ａ１に沿う形状である。凹形状３７は、円弧形状３８に対して回転子１の回転方向とは反対側において、仮想円弧Ａ１よりもバックヨーク３０に近い形状である。換言すれば、凹形状３７は仮想円弧Ａ１に対してバックヨーク３０側に後退している。更に言い換えれば、凹形状３７は仮想円弧Ａ１に対して回転軸Ｐよりも遠い側で凹む。
【００４３】
したがって、凹形状３７における回転子１と固定子３との間のエアギャップは、円弧形状３８における回転子１と固定子３との間のエアギャップよりも広い。
【００４４】
また凹形状３７のうち回転軸Ｐから最も遠い最深点３７ａは、周方向において次で説明する領域θに位置する。即ち、当該領域θは、延在部３１の周方向における中心３１ａと、回転軸Ｐを中心として当該中心３１ａを回転子１の回転方向とは反対側に（３０／ｐ）度回転して得られる位置とによって規定される。
【００４５】
この形状によって、（２ｐ＋１）次の電磁加振力を適切に低減することができる。以下、（２ｐ＋１）次の電磁加振力について説明する。
【００４６】
＜回転子の回転動作と電磁加振力＞
上述したように回転子１は固定子３によって印加される回転磁界に応じて回転する。より詳細には、回転子１は振れ回りを伴って回転する。ここでいう振れ回りとは回転子１の中心Ｑ１が固定子３の中心Ｑ３の周りを回転する公転動作を意味する。かかる振れ回りは、回転子１が停止した状態における中心Ｑ１と中心Ｑ３とのずれ、回転子１の重量バランス、回転子１が駆動する負荷（例えば不図示の圧縮機）の重量バランス、或いは不図示のシャフトの剛性などに起因して生じる。
【００４７】
以下ではまず、振れ回りを伴う回転子１の回転について従来の回転電機を用いて説明する。図３〜図６の例示では、回転子１が振れ回りを伴って回転する様子の一例を示している。図３〜図６の例示では、回転子１を簡略して示し、また回転子１の中心Ｑ１と固定子の中心Ｑ３とのずれは実際には０．１ｍｍ程度であるものの、このずれを誇張して示している。
【００４８】
図３〜図６の例示では、従来の固定子におけるティース３３の内接円を破線で示している。従来の固定子におけるティース３３の対向面３６は仮想円弧Ａ１に沿う形状を有している。また図Ｘ（Ｘは５，６又は７）は、図（Ｘ−１）に対して回転子１が反時計回り方向に９０度回転した場合の様子を示している。図３〜６に示すように、回転子１は、その中心Ｑ１が固定子３の中心Ｑ３の周りを回転しつつ（即ち公転しながら）、中心Ｑ１の周りを自転する。
【００４９】
さて、回転磁界によって回転する回転子１においては、図３〜６に示すように、回転子１が自転すれば回転子１の中心Ｑ１もほぼ同じ角度だけ回転する。つまり、回転子１の自転と公転とがほぼ同期する。例えば図３から図４へと回転子１が９０度自転したときには、中心Ｑ１も中心Ｑ３の周りを９０度回転する。
【００５０】
例えばこのような振れ回りを伴う回転子１の回転によって、本回転電機には電磁加振力が生じる。これは次の理由による。即ち、図３〜６に例示する振れ回りを伴った回転によって、エアギャップによる磁気抵抗が不均一となり、これによって回転子１と固定子３との間の磁束密度に高調波成分が生じる。電磁加振力は磁束密度の２乗に基づいて表現されるので、磁束密度の高調波成分によって電磁加振力にも高調波成分が生じる。
【００５１】
このような電磁加振力のうち、特に（２ｐ＋１）次の高調波成分は他の次数に比べて振動や騒音を招く。（２ｐ＋１）次の電磁加振力は分布巻では問題のない程度に生じるところ、電機子巻線３４が集中巻で巻回された場合に、より増大して生じる。よって集中巻で巻回される本回転電機において特に（２ｐ＋１）次の電磁加振力の低減が望まれる。
【００５２】
図７は、従来の回転電機に生じる（２ｐ＋１）（ここでは５）次の高調波成分のシミュレーション結果を示している。横軸は回転子１の回転角度である。つまり、回転子１がある回転角度に位置する時点において回転電機に生じる（２ｐ＋１）次の電磁加振力がプロットされており、順次に回転角度を変えて（２ｐ＋１）次の電磁加振力がプロットされている。また図７においては、４つの曲線が示されている。これらの曲線の別は電気装荷の大小による。図７の例示では、電機子巻線３４に流れる電流の振幅が共通して３アンペアであり、負荷が大きくなることによって電気装荷が増大する影響を示す。具体的には当該電流の位相が２０度、４０度、６０度、８０度である場合のシミュレーション結果が、それぞれ実線、破線、一点鎖線、二点鎖線で示されている。
【００５３】
図８は、図７の結果の固定子３との位置関係を示すべく、図７の結果を回転子１上で表現したものである。図８の例示から理解できるように、５次の電磁加振力は、回転角において約６０度ごとに最大値を採る。これは極数とスロット数との比が２対３であることに由来することを本願出願人は確認している。例えば極数が８でありスロット数が６である場合には９次の電磁加振力は回転角度の１８カ所でピークを採り、その相互間でボトムを採る形状を有する。したがって、図７のような関係を採らない。
【００５４】
さて、図８から理解できるように、５次の電磁加振力の最大値は、電気装荷の大小に応じて、延在部３１の周方向における中心３１ａから、回転子１の回転方向とは反対側の１５度までの領域（即ち領域θ）内を変動する。
【００５５】
一方、本実施の形態にかかる回転電機によれば、凹形状３７の最深点３７ａが当該領域内に存在する。したがって、５次の電磁加振力の最大値に応じて、固定子３と回転子１とのエアギャップを増大させることができる。これにより、５次の電磁加振力の最大値を効率的に低減することができる。
【００５６】
なお図１の例示では、全てのティース３３の対向面３６が凹形状３７を有しているものの、必ずしもこれに限らない。ティース３３の何れか一つが有していても良い。ただし、ティース３３の全ての対向面３６が凹形状３７を有していれば、（２ｐ＋１）次の電磁加振力の低減効果を高めることができる。
【００５７】
最深点３７ａと回転軸Ｐとの間の距離は長い方が望ましい。エアギャップが大きくなれば、（２ｐ＋１）次の電磁加振力の最大値の低減量が高まるからである。
【００５８】
なお図８の例示では、極数が４であり、スロット数が６である場合のシミュレーション結果であるので、５次の電磁加振力の最大値はそれぞれティースの中心から１５度の範囲内に位置する。極数が２ｐであり、スロット数が３ｐである場合には、その相似を考慮すれば、（２ｐ＋１）次の電磁加振力の最大値はそれぞれティースの中心から３０／ｎ度の範囲内に位置することが理解できる。
【００５９】
図１，２に例示するように、凹形状３７は最深点３７ａと固定子３の中心Ｑ３とを通る直線Ｂ１に対して対称であってもよい。なぜなら、（２ｐ＋１）次の電磁加振力はその最大値を中心とする一周期内において、ほぼ対称となるからである。これにより、（２ｐ＋１）次の電磁加振力の波形に応じてこれを低減することができる。
【００６０】
図１の例示では、凹形状３７は所定の円弧に沿う円弧形状を有している。この所定の円弧は仮想円弧Ａ１の半径よりも小さい半径を有する。凹形状３７が円弧形状を有しているので、固定子３と回転子１とのエアギャップが、円弧形状３８と凹形状３７との間の境界を除いて、周方向において滑らかに変化する。したがって、凹形状３７において当該エアギャップが急峻に変化する場合に比べて、他の次数の電磁加振力の増大を抑制できる。
【００６１】
＜対向面３６の形状の他の例＞
図９に例示するティース３３は対向面３６の形状という点を除いて図２に例示するティース３３と同様である。対向面３６は、凹形状３７に対して円弧形状３８とは反対側において仮想円弧Ａ１に沿う形状３９を更に有していてもよい。これによっても上述と同様にして、（２ｐ＋１）次の電磁加振力を低減できる。
【００６２】
図１０に例示するティース３３は、対向面３６の形状という点を除いて図２に例示するティース３３と同様である。図１０の対向面３６において、凹形状３７は、仮想円弧Ａ１状の二点３７ｂと最深点３７ａとを繋ぐ直線形状を有している。なお図１０の例示では、円弧形状３８と凹形状３７とは二点３７ｂの一方を介して互いに連続している。
【００６３】
かかる対向面３６の形状でも、最深点３７ａと回転子１との間のエアギャップが、従来の回転電機における当該エアギャップよりも広い。よって、第１の実施の形態と同様に電磁加振力の（２ｐ＋１）次の高調波成分を低減することができる。しかも、最深点３７ａ、および円弧形状３８と凹形状３７との境界（即ち二点３７ｂの一方）以外は対向面３６の形状が滑らかに変化するので、他の次数の電磁加振力の増大を招きにくい。
【００６４】
図１１に例示するティース３３は、対向面３６の形状という点を除いて図２に例示するティース３３と同一である。対向面３６は軸方向から見て回転子１側に突出する複数の突部を有する櫛歯形状を有している。当該突部の回転子１側の端面は仮想円弧Ａ１に沿っている。
【００６５】
また図１１の例示では、各突部の周方向における幅は、凹形状３７の中央に比べてその両側で広く、各突部の径方向における幅（深さ）は凹形状３７の中央に比べてその両側で狭い（浅い）。これにより、対向面３６と回転子１との間の平均的なエアギャップが、周方向において例えば図２の凹形状３７と略同一形状を有する。
【００６６】
かかる対向面３６の形状によっても、対向面３６と回転子１との間のエアギャップが、最深点３７ａの付近において従来の回転電機における当該エアギャップよりも広い。なお、ここでいう最深点３７ａとは、凹形状３７の周方向における中央付近において突部の根元に相当する。したがって、第１の実施の形態と同様に電磁加振力の（２ｐ＋１）次の高調波成分を低減することができる。また平均的なエアギャップが図１の凹形状３７に沿う形状を有していれば、他の次数の高調波成分の増大を抑制することができる。しかも、突部の端面が仮想円弧Ａ１に沿うので、対向面３６と回転子１との間のエアギャップを測定しやすい。
【００６７】
第２の実施の形態．
第２の実施の形態においては、ティース３３の少なくとも一つの対向面３６の形状は、軸方向の第１断面において第１の実施の形態で述べた形状（例えば図２，１０，１１）を有し、軸方向の第２断面において仮想円弧Ａ１に沿う形状を有している。以下、図１２，１３も参照して本回転電機の具体例について説明する。
【００６８】
例えば図１３に示すように、固定子用コア３５は固定子用コア部３５Ａ，３５Ｂを有する。かかる固定子用コア部３５Ｂにおいては、図１に例示するように３ｐ個のティース３３の全ての対向面３６が第１の実施の形態で述べた形状を有し、固定子用コア部３５Ａにおいては、図１２に例示するように、３ｐ個のティース３３の全ての対向面３６が仮想円弧Ａ１に沿う形状を有する。
【００６９】
かかる固定子用コア部３５Ａ，３５Ｂが互いに軸方向で連結されて固定子用コア３５が形成される。図１３の例示では、例えば一つの固定子用コア部３５Ａと一つの固定子用コア部３５Ｂとが軸方向で互いに連結される。
【００７０】
かかる固定子用コア部３５Ａにおいては、対向面３６が仮想円弧Ａ１に沿うので対向面３６と回転子１との間のエアギャップを測定しやすい。図１３の例示では、対向面３６と回転子１との間のエアギャップを測定するエアギャップゲージ５０も示されている。したがって、本回転電機によれば、固定子用コア部３５Ｂによって電磁加振力の（２ｐ＋１）次の高調波成分を低減できるとともに、固定子用コア部３５Ａによって対向面３６と回転子１との間のエアギャップを測定しやすい。
【００７１】
また図１３に示すように、２つの固定子用コア部３５Ｂが軸方向で一つの固定子用コア部３５Ａを挟む位置関係で、固定子用コア部３５Ａ，３５Ｂが連結されてもよい。かかる固定子用コア３５によれば、対向面３６は、第１断面に対して第２断面とは反対側に位置して回転軸Ｐに垂直な第３断面において、仮想円弧Ａ１に沿う形状を有する。なお、２つ以上の固定子用コア部３５Ａと２つ以上の固定子用コア部３５Ｂとが軸方向で互いに交互に連結されてもよい。
【００７２】
かかる固定子用コア３５によれば、軸方向における相互に反対側に位置する２カ所でエアギャップを測定することができる。よって、回転子１と固定子３との間の傾きを調整しやすい。
【００７３】
次に、固定子用コア３５の他の例について説明する。ここでは、固定子用コア３５は軸方向に沿う複数の電磁鋼板によって形成される。例えば各電磁鋼板は図１４に示す形状を有している。図１４に例示するように、３ｐ個のティース３３のうち少なくとも一つのティース３３Ｂの対向面３６は、第１の実施の形態で述べた形状を有し、他のティース３３Ａの対向面３６は仮想円弧Ａ１に沿う形状を有している。図１４の例示では、一つのティース３３Ａと（３ｐ−１）個のティース３３Ｂが設けられている。
【００７４】
そして、本固定子用コア３５は、図１４に例示する電磁鋼板を以下で述べるように回転させつつ積層することで形成される。即ち、電磁鋼板の各々はその下層の電磁鋼板に対して１２０／ｐ度回転した形状と一致する。例えば図１５の電磁鋼板は、図１４の電磁鋼板に対して、回転軸Ｐを中心として６０度回転させたものである。
【００７５】
したがって、積層後の固定子用コア３５において、所定の一つのティース３３の対向面３６は、所定の電磁鋼板において第１の実施の形態で述べた形状を有し、別の電磁鋼板において仮想円弧Ａ１に沿う形状を有する。図１４の例示では、連続する５枚の電磁鋼板において所定の一つのティース３３の対向面３６が第１の実施の形態で述べた形状を有し、その次の電磁鋼板において仮想円弧Ａ１に沿う形状を有する。よって、電磁加振力の（２ｐ＋１）次の高調波成分を低減するとともに、対向面３６と回転子１との間のエアギャップの測定を容易とすることができる。
【００７６】
しかも、同一形状の電磁鋼板を用いて固定子用コア３５を形成できる。したがって、電磁鋼板を作成する際に用いる打ち抜き部材として、複数種類の打ち抜き部材を作成する必要がなく、製造を容易にできる。
【符号の説明】
【００７７】
１  回転子
３  固定子
１１  外周面
１１ａ〜１１ｄ  磁極面
２０  永久磁石
３０  バックヨーク
３３，３３Ａ，３３Ｂ  ティース
３５Ａ，３５Ｂ  コア部
３６  対向面
３７  凹形状
３７ａ  最深点
３８  円弧形状
【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】
2013121271.tif 000007
【図６】
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【図７】
2013121271.tif 000009
【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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