(57)【要約】【課題】従来よりも性能の低下を抑えつつ、機械的剛性を高めて騒音を抑制できる回転電機の固定子および回転電機を提供することである。【解決手段】固定子において、全てのスロット１３は、径方向に開口する開スロット部位と、隣り合う磁極歯１２の相互間をブリッジ部で連結する閉スロット部位とを有し、開スロット部位と閉スロット部位との比率である開閉率ＯＣＲは、複数のスロット１３の全てについて同一を含む第１所定範囲内になるように構成される。この構成によれば、機械的剛性を高めて騒音を低減することができる。また、全閉スロットの固定子に比べて漏れ磁束が低減できるので、性能の低下を抑制することができる。回転電機１００のうちで、共振を起こしやすいＳＲ（Switched Reluctance）モータは、特に振動や騒音を著しく低減することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の磁極歯（１２）と複数のスロット（１３）とを設けた固定子鉄心（１０）と、前記スロットに収容されて巻回される固定子巻線（２０）とを有する回転電機の固定子（３０）において、
全ての前記スロットは、径方向に開口する開スロット部位（１３ａ）と、隣り合う前記磁極歯の相互間をブリッジ部（Ｂｒ）で連結する閉スロット部位（１３ｂ）とを有し、
前記開スロット部位と前記閉スロット部位との軸方向の比率である開閉率（ＯＣＲ）は、全ての前記スロットについて同一を含む第１所定範囲内になるように構成されることを特徴とする回転電機の固定子。
【請求項２】
前記固定子鉄心は、複数の電磁鋼板（１１）を積層して構成されることを特徴とする請求項１に記載の回転電機の固定子。
【請求項３】
前記電磁鋼板は、前記開閉率に対応して、前記開スロット部位を有する前記スロットと、前記閉スロット部位を有する前記スロットとを有し、
前記固定子鉄心は、全ての前記スロットにおいて軸方向に均等を含む第２所定範囲内に前記閉スロット部位が配置されるよう、前記電磁鋼板を順次積層して構成されることを特徴とする請求項２に記載の回転電機の固定子。
【請求項４】
二以上の前記電磁鋼板を同一姿勢で積層した積層体（１１Ｃ）を有し、
前記固定子鉄心は、全ての前記スロットにおいて軸方向に前記第２所定範囲内に前記閉スロット部位が配置されるよう、前記積層体を順次積層して構成されることを特徴とする請求項３に記載の回転電機の固定子。
【請求項５】
前記固定子巻線は、多数に分割された所定形状のセグメント導体（２１）からなり、前記スロットに軸方向に収容された前記セグメント導体の端部同士を前記固定子鉄心の軸方向外側で電気的に接続されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の回転電機の固定子。
【請求項６】
前記ブリッジ部は、前記スロットの径方向の辺に対して垂直な方向に連結されることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の回転電機の固定子。
【請求項７】
前記スロットは、前記磁極歯における径方向の辺に対応する面（ＳＦ１，ＳＦ２）が平行になるように形成されることを特徴とする請求項５または６に記載の回転電機の固定子。
【請求項８】
前記ブリッジ部は、前記閉スロット部位が前記磁極歯の先端に位置するとき、隣り合う前記磁極歯の先端面と滑らかになるように曲面で形成されることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の回転電機の固定子。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一項に記載の回転電機の固定子（３０）と、
回転自在に支持される回転子（１０２）とを有することを特徴とする回転電機（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定子鉄心や固定子巻線を含む固定子と、当該固定子と回転子を含む回転電機とに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来では、製造工程の複雑化、磁気抵抗の増大、ステータコアの機械的剛性の低下といった諸問題の派生を防止しつつ、ステータコアのスロット開口部の十分な良好な狭窄又は全廃を実現することを目的とする回転電機のステータに関する技術の一例が開示されている（例えば特許文献１を参照）。この回転電機のステータは、スロットの径方向内側の短辺とステータコアの内周面との間に、ティースから周方向に延在するスロット開口遮蔽部（爪部）が設けられる。スロット開口遮蔽部の径方向幅は、ロータコアの外周面とステータコアのロータ対向周面との間の径方向ギャップ（電磁ギャップ）の径方向幅未満に制限される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３７４４４６１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、特許文献１に記載の技術では、スロット開口遮蔽部の径方向幅は径方向ギャップの径方向幅未満に制限されるものの、製造方法によっては極端に狭くすることができず漏れ磁束により性能（特にトルク）が低下するという問題点があった。
【０００５】
本発明はこのような点に鑑みてなしたものであり、従来よりも性能の低下を抑えつつ、機械的剛性を高めて騒音を抑制できる回転電機の固定子および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】
【０００６】
上記課題を解決するためになされた第１の発明は、複数の磁極歯（１２）と複数のスロット（１３）とを設けた固定子鉄心（１０）と、前記スロットに収容されて巻回される固定子巻線（２０）とを有する回転電機の固定子（３０）において、全ての前記スロットは、径方向に開口する開スロット部位（１３ａ）と、隣り合う前記磁極歯の相互間をブリッジ部（Ｂｒ）で連結する閉スロット部位（１３ｂ）とを有し、前記開スロット部位と前記閉スロット部位との軸方向の比率である開閉率（開閉比率；ＯＣＲ）は、全ての前記スロットについて同一を含む第１所定範囲内になるように構成されることを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、全てのスロットは開スロット部位だけでなく閉スロット部位も有しており、しかも開閉率が同一を含む第１所定範囲内であるので、機械的剛性が向上するとともに、固有振動数を高めることができる。また、開スロット部位だけでなく、閉スロット部位を部分的に有しており、全閉スロット構造に対し漏れ磁束が低減できるので、性能（特にトルク）の低下を抑制することができる。開閉率にかかる「同一を含む第１所定範囲」は、同一のほかに、積層数やスロット数などに応じて同一とみなせる範囲を含む。
【０００８】
第２の発明は、前記固定子鉄心は複数の電磁鋼板を積層して構成されるとともに、前記電磁鋼板は、前記開閉率に対応して、前記開スロット部位を有する前記スロットと、前記閉スロット部位を有する前記スロットとを有し、前記固定子鉄心は、全ての前記スロットにおいて軸方向に均等を含む第２所定範囲内に前記閉スロット部位が配置されるよう、前記電磁鋼板を順次積層して構成される。
【０００９】
この構成によれば、固定子鉄心は開スロット部位と閉スロット部位を有する複数の電磁鋼板を順次積層するので、機械的剛性が向上するとともに、固有振動数を高めることができる。また、同一形状の電磁鋼板を用いて固定子鉄心を製造することができるので、製造工程を簡素化できるとともに、電磁鋼板の大量生産によってコストを低減することができる。閉スロット部位の配置にかかる「均等を含む第２所定範囲」は、均等のほかに、積層数やスロット数などに応じて均等とみなせる範囲を含む。
【００１０】
第３の発明は、前記ブリッジ部は、前記スロットの径方向の辺に対して垂直な方向に連結されることを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、ブリッジ部はスロットにおける径方向の中間位置に設けられる。中間位置にブリッジ部を設けても、機械的剛性（軸剛性，曲げ剛性，せん断剛性，ねじり剛性など）を向上させ、固有振動数を高めることができ、性能の低下をより抑制することができる。
【００１２】
第４の発明は、前記スロットは、前記磁極歯における径方向の辺に対応する面が平行になるように形成されることを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、スロットを構成する磁極歯の対向面が平行に形成されるので、断面が四角形状のセグメント導体を収容することができる。セグメント導体は特殊な加工を行う必要がないのでコストを抑制でき、ひいては固定子の製造コストも抑制できる。
【００１４】
第５の発明は、回転電機において、請求項１から８のいずれか一項に記載の回転電機の固定子と、回転自在に支持される回転子とを有することを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、従来よりも性能の低下を抑制するとともに、機械的剛性を高めて騒音が抑制される回転電機を提供することができる。
【００１６】
なお、「回転電機」は、回転する部位（例えば軸やシャフト等）を有する機器であれば任意である。例えば、発電機，電動機，電動発電機等が該当する。回転子が固定子の内側に配置されるインナーロータ型でもよく、回転子が固定子の外側に配置されるアウターロータ型でもよい。「磁極歯」は、バックヨークから径方向の外側または内側に向けて延びて（突出して）形成される部位であって、「ティース」とも呼ばれる。「スロット」は、隣り合う磁極歯の相互間に形成される空間であって、固定子巻線が収容される部位である。「開閉率」は、開スロット部位と閉スロット部位との比率であれば、任意に設定してよい。例えば、面積，周方向幅，径方向幅などのうちで一以上が該当し、比率が整数であるか否かを問わない。「セグメント導体」は、導電性を有する任意の材料（例えば銅，アルミニウム，鉄，合金等）で成形され、形状や数等を問わない。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】固定子鉄心の第１構成例を模式的に示す斜視図である。
【図２】電磁鋼板の第１形成例を模式的に示す斜視図である。
【図３】電磁鋼板の第１形成例を模式的に示す平面図である。
【図４】電磁鋼板の第２形成例を模式的に示す斜視図である。
【図５】電磁鋼板の第２形成例を模式的に示す平面図である。
【図６】電磁鋼板の一部分を拡大して模式的に示す平面図である。
【図７】開スロット部位と閉スロット部位の第１軸方向割合を示す模式図である。
【図８】開スロット部位と閉スロット部位の第２軸方向割合を示す模式図である。
【図９】開スロット部位と閉スロット部位の第３軸方向割合を示す模式図である。
【図１０】セグメント導体の収容過程を模式的に示す側面図である。
【図１１】図１０のXI方向から見た固定子の構成例を模式的に示す平面図である。
【図１２】セグメント導体同士の接続を模式的に示す側面図である。
【図１３】回転電機の構成例を模式的に示す断面図である。
【図１４】トルクリプル率と積層の偏りとの関係例を示すグラフ図である。
【図１５】固有周波数と積層の偏りとの関係例を示すグラフ図である。
【図１６】固有周波数とブリッジ幅の関係例を示すグラフ図である。
【図１７】静トルクとブリッジ幅の関係例を示すグラフ図である。
【図１８】電磁鋼板の第２構成例を模式的に示す平面図である。
【図１９】電磁鋼板の一部分を拡大して模式的に示す平面図である。
【図２０】固有周波数とブリッジ位置の関係例を示すグラフ図である。
【図２１】静トルクとブリッジ位置の関係例を示すグラフ図である。
【図２２】積層体の構成例を模式的に示す斜視図である。
【図２３】電磁鋼板の第３構成例を模式的に示す平面図である。
【図２４】電磁鋼板の第４構成例を模式的に示す平面図である。
【図２５】電磁鋼板の第５構成例を模式的に示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための形態について、図面に基づいて説明する。なお、特に明示しない限り、「接続する」という場合には電気的に接続することを意味する。各図は、本発明を説明するために必要な要素を図示し、実際の全要素を図示しているとは限らない。上下左右等の方向を言う場合には、図面の記載を基準とする。
【００１９】
英数字の連続符号は記号「〜」を用いて略記する。符号の英文字は、特に明示しない限り、大文字と小文字とで別の要素を意味する。例えば、図２に示す電磁鋼板１１Ａと電磁鋼板１１ａは包含関係が成立する別の要素である。「巻回」は巻き回すことを意味し、巻いて装う「巻装」と同義に用いる。特に明示しない限り、「外側」は径方向における外径側や外周側を意味し、「内側」は径方向における内径側や内周側を意味する。
【００２０】
〔実施の形態１〕
実施の形態１は図１〜図１７を参照しながら説明する。図１に示す固定子鉄心１０は、複数の電磁鋼板１１Ａを軸方向（積層方向）に積層して形成される。積層する電磁鋼板１１Ａの数である積層数Ｌ１は、任意に設定してよい。本形態はＬ１＝４を適用する。
【００２１】
電磁鋼板１１Ａは、電磁鋼板１１の一例である。この電磁鋼板１１Ａは、複数の磁極歯１２、複数のスロット１３、バックヨーク１４などを有する。磁極歯１２は、バックヨーク１４から径方向に延びて（突出して）形成される部位である（図６を参照）。スロット１３は、隣り合う磁極歯１２の相互間に形成される空間であって、後述する固定子巻線２０（図１０〜図１３を参照）が収容される部位である。磁極歯１２とスロット１３の数は任意に設定してよい。ただし、磁極歯１２とスロット１３は交互に配置されるので同数になる。バックヨーク１４は、円環状（円筒状を含む）に形成される部位である。図１に示す電磁鋼板１１Ａは、電磁鋼板１１ａ〜１１ｄの４層で積層し、磁極歯１２とスロット１３を「１８」に設定した例を示す。電磁鋼板１１ａ〜１１ｄは、いずれも電磁鋼板１１Ａの一例である。
【００２２】
固定子鉄心１０を形成する際は、電磁鋼板１１ａ〜１１ｄを周方向に回転させながら軸方向に順次積層してゆく。周方向は、時計回りでもよく、反時計回りでもよい。例えば、電磁鋼板１１ａを基準として、電磁鋼板１１ｂ〜１１ｄを角度θずつ回転させながら順次積層してゆく。角度θは、スロット１３の数であるスロット数を「Ｎ」とすると、θ＝３６０／Ｎ[度]になる。スロット数Ｎは任意に設定してよい。電磁鋼板１１ａを基準とすれば（θ＝０[度]）、電磁鋼板１１ｂは角度θだけ回転させ、電磁鋼板１１ｃは角度２θだけ回転させ、電磁鋼板１１ｄは角度３θだけ回転させて積層する。
【００２３】
電磁鋼板１１ａと電磁鋼板１１ｃの姿勢（積層する状態）を図２と図３に示す。電磁鋼板１１ｂと電磁鋼板１１ｄの姿勢を図４と図５に示す。図２に示す電磁鋼板１１ａ，１１ｃは軸方向の厚みＨａを有し、図４に示す電磁鋼板１１ｂ，１１ｄは軸方向の厚みＨｂを有する。本形態ではＨａ＝Ｈｂを適用し、０．３〜０．５[mm]とする。
【００２４】
図１〜図５に示すように、スロット１３は開スロット部位１３ａと閉スロット部位１３ｂを有する。開スロット部位１３ａと閉スロット部位１３ｂの詳細については後述する（図６を参照）。本形態では、スロットに対する開スロット部位１３ａと閉スロット部位１３ｂの軸方向の比率である開閉率をＯＣＲとして１：１を適用する。電磁鋼板１１ａ〜１１ｄは、それぞれ周方向の開スロット部位１３ａ：閉スロット部位１３ｂ＝１：１で形成される。開閉率ＯＣＲが１：１以外の比率となる電磁鋼板１１の構成例については後述する（図２３〜図２５を参照）。
【００２５】
ＯＣＲ＝１：１であるので、図２，図３に示す電磁鋼板１１ａと電磁鋼板１１ｃは同じ姿勢になる（θの偶数倍）。同様に、図４，図５に示す電磁鋼板１１ｂと電磁鋼板１１ｄもまた同じ姿勢になる（θの奇数倍）。そのため、上述した角度θを順次増加させながら積層する形成法に代えて、図２，図３に示す電磁鋼板１１ａ（１１ｃ）と、図４，図５に示す電磁鋼板１１ｂ（１１ｄ）とを交互に積層する形成法でもよい。いずれの形成法でも、結果として図１に示す固定子鉄心１０を形成できる。
【００２６】
図６には、開スロット部位１３ａと閉スロット部位１３ｂの構成例を示す。開スロット部位１３ａは、スロット１３のうちで径方向に開口する部位である。閉スロット部位１３ｂは、スロット１３のうちで隣り合う磁極歯１２の相互間をブリッジ部Ｂｒで連結する部位である。スロット１３は、磁極歯１２における径方向の辺に対応する面ＳＦ１，ＳＦ２が平行になるように形成するとよい。こうすると、断面が四角形状のセグメント導体２１（図１０，図１１を参照）を容易に収容できる。なお、セグメント導体２１は「コイル」とも呼ばれ、断面が四角形状のセグメント導体２１を「平角線」とも呼ぶ。
【００２７】
漏れ磁束φは、一方の磁極歯１２からブリッジ部Ｂｒを経て他方の磁極歯１２に流れる。漏れ磁束φの流れは図示する矢印の方向に限らず、後述する固定子巻線２０に電流を流す向きや、固定子巻線２０の巻回する方向などに応じて逆向きになる場合がある。
【００２８】
ブリッジ部Ｂｒは、径方向の厚みであるブリッジ幅Ｗを有し、隣り合う磁極歯１２の相互間で漏れ磁束φが流れる。ブリッジ幅Ｗは任意に設定してよい。ブリッジ幅Ｗを小さく設定するにつれて、磁束が漏れにくくなり性能が向上する。図６に示す形成例のブリッジ部Ｂｒは、磁極歯１２の先端に位置し、隣り合う磁極歯１２の先端面と滑らかになるように曲面で形成される。曲面は滑らかに形成される限りにおいて任意であり、例えば固定子鉄心１０の中心点ＣＰから半径Ｒに基づく円弧状の曲面などを含む。
【００２９】
図７〜図９には、スロット１３の軸方向における開スロット部位１３ａと閉スロット部位１３ｂの構成例を示す。固定子鉄心１０の内側（内周面）は、全体として開閉率ＯＣＲ＝１：１を満たすように開スロット部位１３ａと閉スロット部位１３ｂを配置する。積層数Ｌ１＝４〜６について示すが、積層数Ｌ１≧７でも同様である。
【００３０】
図７に示す配置例は、積層数Ｌ１＝４として電磁鋼板１１Ａを積層した固定子鉄心１０（図１を参照）の一例である。図８に示す配置例は、積層数Ｌ１＝６として電磁鋼板１１Ａを積層した固定子鉄心１０（図１を参照）の一例である。積層数Ｌ１が偶数枚のとき、固定子鉄心１０の内側が全体で開閉率ＯＣＲ＝１：１を満たすには、図７（Ａ），図８（Ａ）に示す配置と、図７（Ｂ），図８（Ａ）に示す配置が同数となる必要がある。このとき、全てのスロット１３について、開閉率ＯＣＲに関して「同一」となり、閉スロット部位１３ｂの配置に関して「均等」となる。
【００３１】
図９に示す配置例は、積層数Ｌ１＝５として電磁鋼板１１Ａを積層した固定子鉄心１０の一例である。固定子鉄心１０の内側が全体で開閉率ＯＣＲ＝１：１に最も近くするためには、図９（Ａ）に示す配置と図９（Ｂ）に示す配置が同数となる必要がある。積層数Ｌ１が奇数のときは、どのように積層しても開閉率ＯＣＲが全てのスロット１３で同一（１：１）にはならないため、開閉率ＯＣＲが１：１に最も近くなる積層を行えばよい。このときの開閉率ＯＣＲは同一とみなせる範囲であるので「第１所定範囲」に含まれる。角度θずつ回転させながら積層すると、図９（Ａ）および図９（Ｂ）のようになる。
【００３２】
また、軸方向について、閉スロット部位１３ｂを均等に配置することができないので、均等を含む第２所定範囲内に閉スロット部位１３ｂが配置されるように積層すればよい。ここで、スロット１３における閉スロット部位１３ｂの数をｍ（ｍは１以上の整数）と仮定する。このとき、２ｍ±１は２ｍと均等とみなせる範囲であるので「第２所定範囲」に含まれる。回転子１０２に対向するスロット１３について、閉スロット部位１３ｂの数に限らず、閉スロット部位１３ｂの面積を合計した合計面積についても同様である。すなわち、２ｍにおける閉スロット部位１３ｂの合計面積と、２ｍ±１における閉スロット部位１３ｂの合計面積とは均等とみなせる範囲であるので「第２所定範囲」に含まれる。
【００３３】
図１０には、上述のようにして構成された固定子鉄心１０に対して、固定子巻線２０の一部であるセグメント導体２１を収容する過程を示す。固定子巻線２０を構成するセグメント導体２１は多数あり、所定形状に形成されている。言い換えると、固定子巻線２０は多数に分割されたセグメント導体２１からなる。本形態では、セグメント導体２１の所定形状として、図示するようなＵ字形状を適用する。
【００３４】
図１０に示すように、セグメント導体２１を矢印Ｄ１方向（軸方向）に沿って移動させ、スロット１３に収容する。収容した後の状態を図１１に示す。面ＳＦ１，ＳＦ２が平行に形成されると、図１１に示すようにセグメント導体２１を整列してスロット１３に収容することが容易である。
【００３５】
スロット１３に軸方向に収容されたセグメント導体２１は、図１２に示す接続部Ｊのように、端部２１ａ同士を固定子鉄心１０の軸方向外側（コイルエンド）で接続する。接続法は導通すれば任意であり、例えば溶接やハンダ付け等のような接合が該当する。固定子巻線２０は、多数のセグメント導体２１同士を接続することによって、固定子鉄心１０に巻回される。こうして、図１１に示す固定子３０（ステータ）を製造することができる。
【００３６】
上述した固定子３０や回転子１０２（ロータ）などをハウジング１０１内に組み付けることによって、図１３に示す回転電機１００を製造することができる。この回転電機１００は、インナーロータ型の一例であり、発電機，電動機，電動発電機等が該当する。
【００３７】
図１３に示す回転電機１００は、固定子３０や回転子１０２のほかに、ハウジング１０１，軸受１０３（ベアリング），回転軸１０６などを有する。
【００３８】
固定子３０は、固定子鉄心１０や固定子巻線２０などを有する。回転子１０２は、固定子３０の内径側にギャップを介して回転自在に配置される。当該回転子１０２は、固定子３０との間で磁束が流れて回転すれば、どのように構成してもよい。回転軸１０６は、軸受１０３を介してハウジング１０１に回転自在に支持される。回転軸１０６は、回転子１０２に直接的または間接的に固定されるか、回転子１０２と一体成形される。いずれにせよ、回転軸１０６と回転子１０２は協働して回転する。ハウジング１０１は、フレームや筐体などを含み、固定子３０，回転子１０２，回転軸１０６などを収容できれば任意の形状・材料で成形してよい。
【００３９】
制御装置１０５は、回転電機１００（具体的には回転子１０２）の回転を制御する装置であり、例えばＥＣＵ（Electronic Control Unit）やコンピュータなどが該当する。この制御装置１０５は、少なくとも電力を変換するインバータを含み、さらには電圧を変換するコンバータを含めてもよい。回転電機１００（すなわち固定子巻線２０の端部）と制御装置１０５との間は、接続線１０４によって接続する。
【００４０】
上述のように構成された回転電機１００にかかる各種の特性について、図１４〜図１７を参照しながら説明する。図１４には、縦軸をトルクリプル率ＴＲとし、横軸を積層の偏りとする特性線ＣＬ１の一例を示す。特性線ＣＬ１は、積層が偏り、各スロット１３において開閉率ＯＣＲが同等でなくなった場合でも、トルクリプル率ＴＲ１で一定であった。
【００４１】
図１５には、縦軸を固有周波数Ｆ（具体的には円環６次の固有周波数）とし、横軸を積層の偏りとする特性線ＣＬ２の一例を示す。特性線ＣＬ２は、１：４から０：１での間において、周波数ｆ１よりも低くなった。これに対して、積層の偏りが１：１から３：７までの間において、周波数ｆ１よりも高い周波数ｆ２以上になった。図示しないが、円環６次の固有周波数以外の固有周波数Ｆについても同様の結果が得られるが、スロット数と開閉スロットの周方向割合の関係から積層の偏りが大きくなっても固有周波数が大きく変動しない次数も存在する（例えばスロット数１８で開スロット部位１３ａ：閉スロット部位１３ｂ＝１：１の場合における円環５次の固有周波数等）。
【００４２】
なお、図１４，図１５に示す「積層の偏り」は、複数の電磁鋼板１１Ａを角度θごとに回転させながら積層しなかった場合であり、積層状態が偏った状態である。言い換えると、開閉率ＯＣＲがスロット１３によって変わる固定子鉄心１０である。例えば、図１５に示す開スロット部位１３ａ：閉スロット部位１３ｂ＝０：１は、複数の電磁鋼板１１Ａを全く回転させずに積層し、開スロット部位１３ａだけからなるスロット１３と、閉スロット部位１３ｂだけからなるスロット１３とで構成される固定子鉄心１０である。開スロット部位１３ａの割合が増えるにつれて、図１４，図１５の左側に変化してゆく。比較のために図１４，図１５の一番左側に示す開スロット部位１３ａ：閉スロット部位１３ｂ＝１：１は、複数の電磁鋼板１１Ａを角度θごとに回転させながら積層した固定子鉄心１０である（図１を参照）。
【００４３】
図１６には、縦軸を固有周波数Ｆ（具体的には円環６次の固有周波数）とし、横軸をブリッジ幅Ｗとする特性線ＣＬ３の一例を示す。特性線ＣＬ３は、ブリッジ幅Ｗが０[mm]（すなわちブリッジ部Ｂｒがない）のときに周波数ｆ１０であり、ブリッジ幅Ｗ１１（例えば０．３[mm]）のときに周波数ｆ１１であり、ブリッジ幅Ｗ１２（例えば１．０[mm]）のときに周波数ｆ１２である。大小関係は、ｆ１０＜ｆ１１＜ｆ１２である。ブリッジ幅Ｗが０からブリッジ幅Ｗ１１まで増えるにつれて、固有周波数Ｆも比例的に増加する。これに対して、ブリッジ幅Ｗがブリッジ幅Ｗ１１を超えると、固有周波数Ｆの増加率が減少して横ばいになる。ブリッジ幅Ｗをブリッジ幅Ｗ１２より大きくしても、固有周波数Ｆの増加率はブリッジ幅Ｗ１１までの範囲には及ばなかった。
【００４４】
ブリッジ幅Ｗが大きくになるにつれて、固定子巻線２０の収容領域が小さくなる。固定子巻線２０の収容領域を広く確保する観点から、ブリッジ幅Ｗはブリッジ幅Ｗ１１からブリッジ幅Ｗ１２までの間で設定するとよい。図示しないが、円環６次の固有周波数以外の固有周波数Ｆについても同様の結果が得られた。
【００４５】
図１７には、縦軸を静トルクＴとし、横軸をブリッジ幅Ｗとする特性線ＣＬ４の一例を示す。特性線ＣＬ４は、ブリッジ幅Ｗが０[mm]のときにトルクＴ１２であり、ブリッジ幅Ｗ２１（例えば０．５５[mm]）のときにトルクＴ１１であり、ブリッジ幅Ｗ２２（例えば１．０[mm]）のときにトルクＴ１０である。大小関係は、Ｔ１０＜Ｔ１１＜Ｔ１２である。ブリッジ幅Ｗが増えるにつれて静トルクＴも比例的に減少するので、高い静トルクＴを得るにはブリッジ幅Ｗを小さく設定するとよい。
【００４６】
図１６と図１７に示す特性線によれば、固有周波数Ｆを高めながら、静トルクＴを高くするには、ブリッジ幅Ｗをブリッジ幅Ｗ１１からブリッジ幅Ｗ２１までの間に設定するとよい。ブリッジ幅Ｗの大小関係は、Ｗ１１＜Ｗ２１である。
【００４７】
〔実施の形態２〕
実施の形態２は図１８〜図２１を参照しながら説明する。なお図示および説明を簡単にするため、特に明示しない限り、実施の形態１で用いた要素と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。よって、主に実施の形態１と相違する点を説明する。
【００４８】
図１８に示す電磁鋼板１１Ｂは、電磁鋼板１１の一例である。この電磁鋼板１１Ｂは、実施の形態１に示す電磁鋼板１１Ａと同様に、複数の磁極歯１２、複数のスロット１３、バックヨーク１４などを有する。電磁鋼板１１Ｂが電磁鋼板１１Ａと相違するのは、ブリッジ部Ｂｒの位置である。すなわち電磁鋼板１１Ａはブリッジ部Ｂｒが磁極歯１２の先端に位置させるのに対して、電磁鋼板１１Ｂは先端以外の中間に位置させる点が相違する。以下では、ブリッジ部Ｂｒの位置を「ブリッジ位置Ｐ」と呼ぶことにする（図１９を参照）。ブリッジ位置Ｐは、磁極歯１２の根元（バックヨーク１４側）を０[％]とし、磁極歯１２の先端（回転子１０２側）を１００[％]とする。
【００４９】
図１９に示すように、中間に位置させるブリッジ部Ｂｒは、隣り合う磁極歯１２の相互間であって、スロット１３の径方向の辺（面ＳＦ１，ＳＦ２）に対して垂直な方向に連結される。実施の形態１に示す電磁鋼板１１Ａと同様に、電磁鋼板１１Ｂにブリッジ部Ｂｒを設けることで、固定子鉄心１０の機械的剛性を向上させることができる。
【００５０】
複数の電磁鋼板１１Ｂを軸方向に角度θごとに回転させながら積層して固定子鉄心１０を形成する点は、実施の形態１と同様である。また、固定子鉄心１０にセグメント導体２１を収容して接続することで固定子巻線２０を巻回し、固定子３０を製造する点は、実施の形態１と同様である。
【００５１】
上述のように構成された回転電機１００にかかる各種の特性について、図２０，図２１を参照しながら説明する。
【００５２】
図２０には、縦軸を固有周波数Ｆ（具体的には円環６次の固有周波数）とし、横軸をブリッジ位置Ｐとする特性線ＣＬ５の一例を示す。特性線ＣＬ５は、ブリッジ位置Ｐがブリッジ位置Ｐ１０（０[％]；ブリッジ部Ｂｒがない）のときに周波数ｆ２０であり、ブリッジ位置Ｐ１１（例えば６５[％]）のときに周波数ｆ２１であり、ブリッジ位置Ｐ１２（１００[％]）のときに周波数ｆ２２である。大小関係は、ｆ２０＜ｆ２１＜ｆ２２である。ブリッジ位置Ｐがブリッジ位置Ｐ１０からブリッジ位置Ｐ１１まで増えるにつれて、固有周波数Ｆも比例的に増加する。これに対して、ブリッジ位置Ｐがブリッジ位置Ｐ１１を超えると、固有周波数Ｆの増加率が減少して横ばいになる。振動による騒音を抑制するには、ブリッジ位置Ｐはブリッジ位置Ｐ１１からブリッジ位置Ｐ１２までの間で設定するとよい。図示しないが、円環６次の固有周波数以外の固有周波数Ｆについても同様の結果が得られた。
【００５３】
図２１には、縦軸を静トルクＴとし、横軸をブリッジ位置Ｐとする特性線ＣＬ６の一例を示す。特性線ＣＬ６は、ブリッジ位置Ｐがブリッジ位置Ｐ２０（０[％]）のときにトルクＴ２２であり、ブリッジ位置Ｐ２１（例えば８０[％]）のときにトルクＴ２１であり、ブリッジ位置Ｐ２２（例えば１００[％]）のときにトルクＴ２０である。大小関係は、Ｔ２０＜Ｔ２１＜Ｔ２２である。ブリッジ位置Ｐが増えるにつれて静トルクＴも比例的に減少するので、高い静トルクＴを得るにはブリッジ位置Ｐを小さく設定するとよい。
【００５４】
図２０と図２１に示す特性線によれば、固有周波数Ｆを高めながら、静トルクＴを高くするには、ブリッジ位置Ｐをブリッジ位置Ｐ１１からブリッジ位置Ｐ２１までの間に設定するとよい。ブリッジ位置Ｐの大小関係は、Ｐ１１＜Ｐ２１である。
【００５５】
〔実施の形態３〕
実施の形態３は図２２を参照しながら説明する。なお図示および説明を簡単にするため、特に明示しない限り、実施の形態１，２で用いた要素と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。よって、主に実施の形態１，２と相違する点を説明する。
【００５６】
図２２に示す積層体１１Ｃは、複数の電磁鋼板１１Ａや、複数の電磁鋼板１１Ｂについて、角度θが同じになる同一姿勢で積層したものである。例えば、図２，図３に示す姿勢で積層したり、図４，図５に示す姿勢で積層したりする。積層体１１Ｃを形成する電磁鋼板１１の積層数Ｌ２は任意に設定してよい。積層体１１Ｃの厚みＨｃも任意に設定してよい。図２２は、積層数Ｌ２＝９として電磁鋼板１１ａを積層して、積層体１１Ｃを形成した例を示す。
【００５７】
複数の積層体１１Ｃを軸方向に角度θごとに回転させながら積層して固定子鉄心１０を形成する点は、実施の形態１，２と同様である。積層体１１Ｃを積層して固定子鉄心１０を形成する積層数Ｌ３も任意に設定してよい。また、固定子鉄心１０にセグメント導体２１を収容して接続することで固定子巻線２０を巻回し、固定子３０を製造する点は、実施の形態１，２と同様である。したがって、回転電機１００の特性も実施の形態１，２と同様になる（図１４〜図１７，図２０，図２１を参照）。
【００５８】
〔実施の形態４〕
実施の形態４は図２３〜図２５を参照しながら説明する。なお図示および説明を簡単にするため、特に明示しない限り、実施の形態１〜３で用いた要素と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。よって、主に実施の形態１〜３と相違する点を説明する。
【００５９】
図２３に示す電磁鋼板１１Ｄ、図２４に示す電磁鋼板１１Ｅ、図２５に示す電磁鋼板１１Ｆは、各スロットにて開閉率同等として積層した場合に開閉率ＯＣＲが１：１以外の比率となる電磁鋼板の一例である。電磁鋼板１１Ｄの開閉率ＯＣＲは２：１である。電磁鋼板１１Ｅの開閉率ＯＣＲは１：２である。電磁鋼板１１Ｆの開閉率ＯＣＲは５：１である。ただし、磁極歯１２とスロット１３については、実施の形態１〜３と同様に「１８」である。よって、固定子鉄心１０を形成するにあたっては、角度θずつ回転させながら電磁鋼板１１Ｄ〜１１Ｆを積層する。
【００６０】
電磁鋼板１１Ｄ〜１１Ｆを用いて形成された固定子鉄心１０に対して、セグメント導体２１を収容して接続することで固定子巻線２０を巻回し、固定子３０を製造する点は、実施の形態１〜３と同様である。したがって、回転電機１００の特性も実施の形態１〜３と同様になる（図１４〜図１７，図２０，図２１を参照）。
【００６１】
〔他の実施の形態〕
以上では本発明を実施するための形態について実施の形態１〜４に従って説明したが、本発明は当該形態に何ら限定されるものではない。言い換えれば、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施することもできる。例えば、次に示す各形態を実現してもよい。
【００６２】
上述した実施の形態１〜４では、開スロット部位１３ａと閉スロット部位１３ｂの比率である開閉率ＯＣＲに整数の比率を適用する構成とした（図１〜図５，図１８，図２２〜図２５を参照）。この形態に代えて、整数を除いた実数の比率を適用してもよい。単に比率の設定が相違するに過ぎないので、実施の形態１〜４と同様の作用効果が得られる。
【００６３】
上述した実施の形態１〜４では、電磁鋼板１１に設けられる磁極歯１２とスロット１３を「１８」に設定する構成とした（図１〜図５，図１８，図２２〜図２５を参照）。この形態に代えて、１８以外の数値を設定してもよい。単に磁極歯１２とスロット１３の数が相違するに過ぎないので、実施の形態１〜４と同様の作用効果が得られる。
【００６４】
上述した実施の形態１〜４では、電磁鋼板１１の厚みＨａ，Ｈｂを０．３〜０．５[mm]とする構成とした（図１〜図５，図１８，図２２〜図２５を参照）。この形態に代えて、０．３[mm]よりも薄くしてもよく、０．５[mm]よりも厚くしてもよい。電磁鋼板１１の厚みが相違するに過ぎないので、実施の形態１〜４と同様の作用効果が得られる。
【００６５】
上述した実施の形態１，２では、固定子鉄心１０は積層数Ｌ１＝４として電磁鋼板１１を積層して形成する構成とした（図１〜図３，図１０，図１２を参照）。この形態に代えて、積層数Ｌ１を４以外の数（例えば２，３や５〜数千など）に設定して、設定した数の電磁鋼板１１を積層して形成する構成としてもよい。単に積層数Ｌ１の数が相違するに過ぎないので、実施の形態１，２と同様の作用効果が得られる。このことは、実施の形態３の図２２に示す積層体１１Ｃを形成する積層数Ｌ２についても同様であり、積層体１１Ｃを積層して固定子鉄心１０を形成する積層数Ｌ３についても同様である。
【００６６】
上述した実施の形態１〜４では、開スロット部位１３ａと閉スロット部位１３ｂを有する電磁鋼板１１（１１Ａ〜１１Ｆ）を積層して固定子鉄心１０を形成する構成とした（図１〜図５，図１８，図２２〜図２５を参照）。この形態に代えて、全てのスロット１３について開閉率ＯＣＲが同一を含む第１所定範囲内になることを条件として、開スロット部位１３ａだけが形成される電磁鋼板１１や、閉スロット部位１３ｂだけが形成される電磁鋼板１１を含めてもよい。このような電磁鋼板１１を含む固定子鉄心１０であっても、実施の形態１〜４と同様の作用効果が得られる。
【００６７】
上述した実施の形態１〜４では、複数の電磁鋼板１１を積層して固定子鉄心１０を形成する構成とした（図１，図２２を参照）。この形態に代えて、鋳造によって固定子鉄心１０を形成する構成としてもよい。結果として図１等に示す固定子鉄心１０が形成されるので、全てのスロット１３が開スロット部位１３ａと閉スロット部位１３ｂを有し、かつ、全てのスロット１３について開閉率ＯＣＲが同一を含む第１所定範囲内になる。よって、実施の形態１〜４と同様の作用効果が得られる。
【００６８】
上述した実施の形態１〜４では、複数の電磁鋼板１１（１１Ａ〜１１Ｆ）を角度θごとに回転させながら軸方向に積層して固定子鉄心１０を形成する構成とした（図１〜図５，図１８，図２２〜図２５を参照）。この形態に代えて、角度θ以外の角度ごとに回転させながら軸方向に積層して固定子鉄心１０を形成する構成としてもよい。スロット１３は、軸方向と交差する方向（斜め方向）に形成されるものの、全てのスロット１３について開閉率ＯＣＲが同一を含む第１所定範囲内になればよい。よって、実施の形態１〜４と同様の作用効果が得られる。
【００６９】
上述した実施の形態１〜４では、固定子鉄心１０をインナーロータ型の回転電機１００に適用する構成とした（図１３を参照）。この形態に代えて、図示を省略するが、アウターロータ型の回転電機１００に適用する構成としてもよい。アウターロータ型は、インナーロータ型と径方向に対照的であり、開スロット部位１３ａや閉スロット部位１３ｂが外側に現れる。アウターロータ型の開閉率ＯＣＲについては、インナーロータ型を同じであるので、実施の形態１〜４と同様の作用効果が得られる。
【００７０】
〔作用効果〕
上述した実施の形態１〜４および他の実施の形態によれば、以下に示す各効果を得ることができる。
【００７１】
（１）固定子３０において、全てのスロット１３は、径方向に開口する開スロット部位１３ａと、隣り合う磁極歯１２の相互間をブリッジ部Ｂｒで連結する閉スロット部位１３ｂとを有し、各スロットにおける開スロット部位１３ａと閉スロット部位１３ｂとの軸方向の比率である開閉率ＯＣＲは、全てのスロット１３について同一を含む第１所定範囲内になるように構成した（図１，図７を参照）。この構成によれば、固定子鉄心１０に形成される全てのスロット１３は、開スロット部位１３ａだけでなく閉スロット部位１３ｂも有しており、しかも全てのスロット１３について開閉率ＯＣＲが同一を含む第１所定範囲内に含まれるので、機械的剛性を高めて騒音を低減することができる。また、開スロット部位１３ａだけでなく閉スロット部位１３ｂを有しており、全閉スロット構造に対し漏れ磁束φが低減できるので、性能の低下を抑制することができる。回転電機１００に含まれ、共振を起こし易いＳＲ（Switched Reluctance）モータは、特に振動や騒音を著しく低減することができる。
【００７２】
（２）固定子鉄心１０は、複数の電磁鋼板１１（１１ａ〜１１ｄ）を積層して構成した（図７〜図９，図２２〜図２５を参照）。この構成によれば、所定形状に形成された電磁鋼板１１を積層すればよいので、簡単な工程で固定子鉄心１０を形成（製造）することができる。
【００７３】
（３）電磁鋼板１１は、開閉率ＯＣＲに対応して、開スロット部位１３ａと閉スロット部位１３ｂとを有する複数のスロット１３を有し、固定子鉄心１０は、全てのスロット１３において軸方向に均等を含む第２所定範囲内に閉スロット部位１３ｂが配置されるように、電磁鋼板１１を順次積層して構成した（図２〜図５，図７〜図９を参照）。この構成によれば、固定子鉄心１０は複数の電磁鋼板１１が軸方向に均等を含む第２所定範囲内に閉スロット部位１３ｂが配置されるように順次積層するので、機械的剛性が向上するとともに、固有周波数Ｆを高めることができる。また、同一形状の電磁鋼板１１を用いて固定子鉄心１０を製造できるので、製造工程を簡素化できるとともに、電磁鋼板１１の大量生産によってコストを低減することができる。
【００７４】
（４）二以上の電磁鋼板１１を同一姿勢で積層した積層体１１Ｃを有し、固定子鉄心１０は、全てのスロット１３において軸方向に均等を含む第２所定範囲内に閉スロット部位１３ｂが配置されるように、積層体１１Ｃを順次積層して構成した（図７〜図９を参照）。この構成によれば、積層体１１Ｃの単位で積層して固定子鉄心１０を製造できるので、製造工程をより簡素化できる。
【００７５】
（５）固定子巻線２０は、多数に分割された所定形状のセグメント導体２１からなり、スロット１３に軸方向に収容されたセグメント導体２１の端部２１ａ同士を固定子鉄心１０の軸方向外側で接続される構成とした（図１０〜図１２を参照）。この構成によれば、セグメント導体２１をスロット１３に収容して、固定子鉄心１０の軸方向外側（コイルエンド）で接合して接続すればよい。そのため、固定子鉄心１０に対する固定子巻線２０の組み付けは従来と同様に行える。
【００７６】
（６）ブリッジ部Ｂｒは、スロット１３の径方向の辺に対して垂直な方向に連結される構成とした（図１８，図１９を参照）。この構成によれば、ブリッジ部Ｂｒはスロット１３における径方向の中間位置（ブリッジ位置Ｐ）に設けられる。中間位置にブリッジ部Ｂｒを設けても、機械的剛性を向上させ、固有周波数Ｆを高めることができ、性能の低下をより抑制することができる。
【００７７】
（７）スロット１３は、磁極歯１２における径方向の辺に対応する面ＳＦ１，ＳＦ２が平行になるように形成される構成とした（図６，図１９を参照）。この構成によれば、スロット１３を構成する磁極歯１２の面ＳＦ１，ＳＦ２が平行であるので、断面が四角形状のセグメント導体２１を用いると占積率（固定子巻線２０がスロット１３を占める比率）が向上する。セグメント導体２１は特殊な加工を行う必要がないのでコストを抑制でき、ひいては固定子３０の製造コストも抑制できる。
【００７８】
（８）ブリッジ部Ｂｒは、閉スロット部位１３ｂが磁極歯１２の先端に位置するとき、隣り合う磁極歯１２の先端面と滑らかになるように曲面で形成される構成とした（図６を参照）。この構成によれば、回転子１０２との間のギャップが一定に保たれるので、性能（特にトルク）を向上することができる。
【００７９】
（９）回転電機１００は、固定子３０と、回転自在に支持される回転子１０２とを有する構成とした（図１１を参照）。この構成によれば、従来よりも性能の低下を抑制するとともに、機械的剛性を高めて騒音が抑制される回転電機１００を提供することができる。
【符号の説明】
【００８０】
１０  固定子鉄心（ステータコア）
１１（１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｄ，１１Ｅ，１１Ｆ）  電磁鋼板
１１Ｃ  積層体（電磁鋼板）
１２  磁極歯（ティース）
１３  スロット
１３ａ  開スロット部位
１３ｂ  閉スロット部位
２０  固定子巻線
３０  固定子（ステータ）
１００  回転電機
Ｂｒ  ブリッジ部
ＯＣＲ  開閉率
【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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【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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