知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6033185
(24)【登録日】2016年11月4日
(45)【発行日】2016年11月30日
(54)【発明の名称】回転電機
(51)【国際特許分類】
H02K 1/27 20060101AFI20161121BHJP
H02K 1/22 20060101ALI20161121BHJP
【ＦＩ】
H02K1/27 501M
H02K1/27 501A
H02K1/27 502A
H02K1/22 A
【請求項の数】14
【全頁数】33
(21)【出願番号】特願2013-174104(P2013-174104)
(22)【出願日】2013年8月26日
(65)【公開番号】特開2014-75965(P2014-75965A)
(43)【公開日】2014年4月24日
【審査請求日】2015年11月5日
(31)【優先権主張番号】特願2012-202245(P2012-202245)
(32)【優先日】2012年9月14日
(33)【優先権主張国】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000006013
【氏名又は名称】三菱電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100073759
【弁理士】
【氏名又は名称】大岩 増雄
(74)【代理人】
【識別番号】100088199
【弁理士】
【氏名又は名称】竹中 岑生
(74)【代理人】
【識別番号】100094916
【弁理士】
【氏名又は名称】村上 啓吾
(74)【代理人】
【識別番号】100127672
【弁理士】
【氏名又は名称】吉澤 憲治
(72)【発明者】
【氏名】瀧口 隆一
(72)【発明者】
【氏名】滝澤 勇二
(72)【発明者】
【氏名】廣谷 迪
(72)【発明者】
【氏名】阿久津 悟
(72)【発明者】
【氏名】中野 正嗣
(72)【発明者】
【氏名】有働 豊秋
(72)【発明者】
【氏名】伊藤 慎一
(72)【発明者】
【氏名】川崎 祥子
【審査官】
池田 貴俊
(56)【参考文献】
【文献】
特開平０８−２５１８４９（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００９−００５５７２（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１２−１５７２３６（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１０−１５４６９９（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特表２０１０−５３１１３０（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１２−１２５００６（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１３−１５３６３７（ＪＰ，Ａ）
【文献】
米国特許出願公開第２０１０／０２８９３７０（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｈ０２Ｋ １／２７
Ｈ０２Ｋ １／２２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
固定子コアに装着された固定子コイルを有する固定子と、前記固定子の内又は外に配設され、回転子コアに複数配置された磁石と前記磁石間に配置されたコア磁極部とを有する回転子と、前記回転子を固定するシャフトとを備えた回転電機において、前記回転子は、第１の回転子コア体と第２の回転子コア体とから構成され、第１の回転子コア体には複数配置された第１の磁石と前記第１の磁石間に配置された第１のコア磁極部とを有し、第２の回転子コア体には複数配置された前記第１の磁石とは異なる着磁方向の第２の磁石と前記第２の磁石間に配置された第２のコア磁極部とを有しており、前記第１のコア磁極部に対応した位置に前記第２の磁石が位置するように配置されており、前記第１の回転子コア体と前記第２の回転子コア体との間に空隙を設け、前記第１の回転子コア体と前記第２の回転子コア体とは前記シャフトに連結され、前記シャフトは非磁性であることを特徴とする回転電機。
【請求項2】
前記空隙に非磁性部材を配置したことを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
【請求項3】
前記第１の回転子コア体と前記第２の回転子コア体との周方向位置を決める位置決め手段を有することを特徴とする請求項２に記載の回転電機。
【請求項4】
前記非磁性部材は前記磁石と前記コア磁極部の周方向側面に当接する当接部が設けられていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の回転電機。
【請求項5】
前記第１の回転子コア体および前記第２の回転子コア体の軸方向位置に前記非磁性部材の当接部が配置されていることを特徴とする請求項４に記載の回転電機。
【請求項6】
前記固定子コアにおける軸方向の中央部に空隙を設けたことを特徴とする請求項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】
前記空隙に非磁性部材を配置したことを特徴とする請求項６に記載の回転電機。
【請求項8】
前記第１の回転子コア体および前記第２の回転子コア体の軸方向長さが前記固定子コアの軸方向長さより大きく構成されたことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項9】
固定子コアに装着された固定子コイルを有する固定子と、前記固定子の内又は外に配設され、回転子コアに複数配置された磁石と前記磁石間に配置されたコア磁極部とを有する回転子と、前記回転子を固定するシャフトとを備えた回転電機において、前記回転子は、第１の回転子コア体と第２の回転子コア体と第３の回転子コア体とから構成され、第１の回転子コア体には複数配置された第１の磁石と前記第１の磁石間に配置された第１のコア磁極部とを有し、第２の回転子コア体には複数配置された前記第１の磁石とは異なる着磁方向の第２の磁石と前記第２の磁石間に配置された第２のコア磁極部とを有し、前記第３の回転子コア体は前記第１の回転子コア体および前記第２の回転子コア体との間に配設され、周方向に交互に異なる極性を有する第３の磁石と第４の磁石とが配置され、前記第１の回転子コア体と前記第２の回転子コア体と前記第３の回転子コア体とは前記シャフトに連結され、前記シャフトは非磁性であり、前記第１の回転子コア体、前記第２の回転子コア体、および前記第３の回転子コア体の軸方向長さが前記固定子コアの軸方向長さより大きく構成されたことを特徴とする回転電機。
【請求項10】
前記第１の回転子コア体と前記第２の回転子コア体に配置された前記磁石は前記第１の回転子コア体と前記第２の回転子コア体の表面に固定されていることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項11】
前記第１の回転子コア体と前記第２の回転子コア体に配置された前記磁石は前記第１の回転子コア体と前記第２の回転子コア体に埋め込まれて配置されていることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項12】
前記第１の回転子コア体と前記第２の回転子コア体に配置された前記磁石は前記第１の回転子コア体と前記第２の回転子コア体のコア磁極部に放射状に形成された穴部に埋め込まれるとともに周方向に同じ極性を持つように配置されていることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項13】
前記第１の回転子コア体と前記第２の回転子コア体のコア磁極部に放射状に形成された前記穴部に前記磁石が配置されていない前記穴部に非磁性部材が埋められていることを特徴とする請求項１２に記載の回転電機。
【請求項14】
前記固定子コイルは３Ｎ相交流巻線からなり、前記３Ｎ相交流巻線の前記固定子コイルは３相結線されたものを１組としてＮ組の結線が電気的に互いに絶縁されており、前記固定子コイルの結線は異なるＮ組の駆動回路に接続されており、前記固定子コイルの結線の各相のコイル群に含まれる前記固定子コイルは、同相同士の位相差が前記固定子の周方向に電気角で約６０／Ｎ°間隔に配置されており、前記固定子コイルの結線の同相同士の電流位相差を同じ約６０／Ｎ°に制御することを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、回転電機に関し、例えばコンシクエントポール型構成を採用した回転電機の構造に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来のいわゆるコンシクエントポール型モータにおいては、磁束密度の急峻な変化の一層の抑制を図り、トルク脈動の一層の低減を図ることができるロータ、及びそのロータを備えたモータを提供することを目的としたものがある。
【0003】
具体的には、ロータコアの周方向に一方の磁極のマグネットが複数配置されるとともに、前記ロータコアに一体形成された突極が各マグネット間に空隙を以て配置され、前記突極を他方の磁極として機能するように構成されたロータであって、前記突極及び前記マグネットの各表面が位置する基準の円周に対し、その少なくとも一方における前記表面の周方向両端部が前記基準の円周から曲線的に後退側に次第に離間するように構成されている。
【0004】
これにより、周方向両端部ほどステータとの空隙が次第に拡大するため、それに伴って突極又はマグネットの磁極端部付近での磁束密度の突出変化度合いが小さくなり、また磁極中央部付近では磁束密度の落ち込み度合いも小さくなる。そのため、マグネットと突極との間に空隙を設けてロータの磁束密度の急峻な変化の抑制を図るのに加え、その磁束密度の急峻な変化が一層抑制され、トルク脈動の低減が図れるとしている（例えば、特許文献１参照）。
【0005】
また、反作用磁束を十分に生成することができ、これによって逆起電圧を抑制してモータ回転数を増加させることができる回転電機を提供することを目的として、円環状を成し、当該円環状の外周部分のヨークと、このヨークから径方向に独立して延びる複数のティースと、これらティース間のスロットとを有する電機子と、この電機子の内周側に所定の空隙を介して配設された回転子とを有する回転電機において、前記電機子の反作用磁束が、前記回転子の側よりも前記電機子の隣接するティースの側に流れやすく、また、前記回転子の磁極の主磁束が、前記隣接するティースの側よりも前記電機子のヨークの側に流れやすい磁気抵抗を有することを特徴とする構成により、電機子反作用磁束の回転子側への磁気抵抗よりも隣接するティース側への磁気抵抗が小さく、また、回転子主磁束の隣接するティース側への磁気抵抗よりも電機子のバックヨーク側への磁気抵抗が小さくできる。
【0006】
これにより、電機子の反作用磁束が回転子側に流れにくくなり電機子自体の導線を最短磁路で鎖交することができる。即ち、少ない電流（電圧）でも自己導線に鎖交する磁束を十分に発生させることができ（即ち自己インダクタンスを増大することができ）、回転が発生し電機子導線に鎖交しようとする主磁束を打ち消すことができるので、逆起電圧を小さくできて回転数を上昇させることができる。更には、回転子の主磁束の電機子巻線への鎖交数を減らすことなく反作用磁束のみを増強させることができ、これによって低速トルクの維持と回転数上昇を両立できることをコンシクエントポール型モータで例示している（例えば、特許文献２参照）。
【0007】
図４１は従来例の回転電機を示す半断面図である。図４２は図４１の従来例の回転子のＹ−Ｙ線における断面図である。図４２において、回転電機１００は、磁性体からなる回転子コア１及びシャフト２からなる回転子３と、フレーム４に固定されている固定子コア５と、固定子コア５に装着された例えば多相交流巻線からなる固定子コイル６と、軸受７、ブラケット８、端板９を固定する軸受固定用ねじ１０、及び軸受外輪７ａの側面を固定する端板９とから固定子１１が構成されている。図４２において、従来例における表面磁石型（ＳＰＭ：Ｓｕｒｆａｃｅ Ｐａｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ）の回転子３は、Ｎ極又はＳ極の極性を表面にもつ例えば等間隔に配置された４個の磁石１２（図４２においてはＮ極）と、磁石１２間に位置する突出するコア磁極部１３（図４２においてはＳ極)とが回転子コア１の外周面に周方向に交互に、配置されている。なお、図中のＮ、Ｓは、それぞれ磁石１２、及びコア磁極部１３の表面における極性を表している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開２０１０−２４６２３３号公報
【特許文献2】特開２０１１−２５０５０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
上述した従来の特許文献1および特許文献２のいわゆるコンシクエントポール型モータでは、回転子の磁束密度波形が非正弦波形状となるため、正弦波形状に近い通常の回転子に対してトルク脈動が大きくなる問題点があった。すなわち、図４３において、三相正弦波電流を固定子１１の多相交流巻線からなる固定子コイル６に印加したときの電気角１周期分のトルク波形を示す。従来例のコンシクエントポールの構成では、Ｎ極の磁石１２よりコア磁極部１３に生じるＳ極の方が、回転子３の表面磁束密度の絶対値が小さくなり、回転子３の表面磁束密度が正弦波状の正負の波形とならないため、図４３に示すように、通常発生する電気角１周期当りの時間成分の１／２の次数成分（本図では時間３次成分）に相当するトルク脈動が発生するという問題点があった。
【0010】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、コンシクエントポールの回転子構造において、磁束密度波形の非正弦波形状を正弦波形状に近づけることにより、トルク脈動を低減することができる回転電機を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【0011】
この発明に係わる回転電機は、固定子コアに装着された固定子コイルを有する固定子と、前記固定子の内又は外に配設され、回転子コアに複数配置された磁石と前記磁石間に配置されたコア磁極部とを有する回転子と、前記回転子を固定するシャフトとを備えた回転電機において、前記回転子は、第１の回転子コア体と第２の回転子コア体とから構成され、第１の回転子コア体には複数配置された第１の磁石と前記第１の磁石間に配置された第１のコア磁極部とを有し、第２の回転子コア体には複数配置された前記第１の磁石とは異なる着磁方向の第２の磁石と前記第２の磁石間に配置された第２のコア磁極部とを有しており、前記第１のコア磁極部に対応した位置に前記第２の磁石が位置するように配置されており、前記第１の回転子コア体と前記第２の回転子コア体との間に空隙を設け、前記第１の回転子コア体と前記第２の回転子コア体とは前記シャフトに連結され、前記シャフトは非磁性であるものである。また、この発明に係わる回転電機は、固定子コアに装着された固定子コイルを有する固定子と、前記固定子の内又は外に配設され、回転子コアに複数配置された磁石と前記磁石間に配置されたコア磁極部とを有する回転子と、前記回転子を固定するシャフトとを備えた回転電機において、前記回転子は、第１の回転子コア体と第２の回転子コア体と第３の回転子コア体とから構成され、第１の回転子コア体には複数配置された第１の磁石と前記第１の磁石間に配置された第１のコア磁極部とを有し、第２の回転子コア体には複数配置された前記第１の磁石とは異なる着磁方向の第２の磁石と前記第２の磁石間に配置された第２のコア磁極部とを有し、前記第３の回転子コア体は前記第１の回転子コア体および前記第２の回転子コア体との間に配設され、周方向に交互に異なる極性を有する第３の磁石と第４の磁石とが配置され、前記第１の回転子コア体と前記第２の回転子コア体と前記第３の回転子コア体とは前記シャフトに連結され、前記シャフトは非磁性であり、前記第１の回転子コア体、前記第２の回転子コア体、および前記第３の回転子コア体の軸方向長さが前記固定子コアの軸方向長さより大きく構成されたものである。
【発明の効果】
【0012】
この発明に係わる回転電機によれば、コンシクエントポールの回転子構造において、回転子の表面磁束密度波形を正弦波形状に近づけることができ、トルク脈動を低減できる回転電機を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】この発明の実施の形態１に係わる回転電機を示す半断面図である。
【図4】この発明の実施の形態1に係わる回転電機における回転子を示す側断面図である。
【図5】この発明の実施の形態1に係わる回転電機における回転子の特性を示す表面磁束密度の波形図である。
【図6】この発明の実施の形態1に係わる回転電機におけるトルクの特性を示すトルク波形図である。
【0014】
【図11】この発明の実施の形態４に係わる回転電機を示す回路図である。
【0015】
【図14】この発明の実施の形態５に係わる回転電機を示す半断面図である。
【図15】この発明の実施の形態５に係わる回転電機を示す半断面図である。
【図16】この発明の実施の形態６に係わる回転電機を示す半断面図である。
【図17】この発明の実施の形態６に係わる回転電機におけるトルク脈動の特性を示す特性図である。
【図18】この発明の実施の形態６に係わる回転電機におけるトルク／磁石量、トルクの特性を示す特性図である。
【0016】
【図19】この発明の実施の形態７に係わる回転電機を示す半断面図である。
【図23】この発明の実施の形態７に係わる回転電機におけるトルク、トルク／磁石量の特性を示す特性図を示す断面図である。
【図24】この発明の実施の形態８に係わる回転電機を示す半断面図である。
【図27】この発明の実施の形態９に係わる回転電機を示す半断面図である。
【図30】この発明の実施の形態１０に係わる回転電機を示す半断面図である。
【図33】この発明の実施の形態１１に係わる回転電機を示す半断面図である。
【図36】この発明の実施の形態１１に係わる回転電機における非磁性部材の斜視図である。
【図37】この発明の実施の形態１２に係わる回転電機を示す半断面図である。
【図40】この発明の実施の形態１２に係わる回転電機における非磁性部材の斜視図である。
【図41】従来の回転電機を示す半断面図である。
【図43】従来の回転電機におけるトルクの特性を示すトルク波形図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
実施の形態１．以下、この発明の実施の形態１を図１乃至図６に基づいて説明するが、各図において、同一、または相当部材、部位については同一符号を付して説明する。図１はこの発明の実施の形態１に係わる回転電機を示す半断面図である。図２はこの発明の実施の形態１に係わる回転電機を示す図１のＡ−Ａ線における断面図である。図３はこの発明の実施の形態１に係わる回転電機を示す図１のＢ−Ｂ線における断面図である。図４はこの発明の実施の形態1に係わる回転電機における回転子を示す側断面図である。図５はこの発明の実施の形態1に係わる回転電機における回転子の特性を示す表面磁束密度の波形図である。図６はこの発明の実施の形態1に係わる回転電機におけるトルクの特性を示すトルク波形図である。
【0018】
これら各図において、回転電機１００は、回転子３と、フレーム４に固定されている固定子コア５と、固定子コア５に装着された例えば多相交流巻線からなる固定子コイル６と、軸受７、ブラケット８、端板９を固定する軸受固定用ねじ１０、及び軸受外輪７ａの側面を固定する端板９とから固定子１１が構成されている。回転子３は、軸方向約半分の第１の回転子コア体３１と軸方向約半分の第２の回転子コア体３２との２つが組み合わされて構成され、全体の軸方向長さに対して約１／２の長さをそれぞれが有しており、シャフト２に連結されている。回転子３は、固定子１１と軸方向長さが同等に構成されている。なお、固定子１１と回転子３との間には空隙Ｇ１が設けられている。
【0019】
第１の回転子コア体３１には例えば等間隔に配置された４個のＮ極の極性を表面にもつ第１の磁石３３と第１の磁石３３間に配置された例えばＳ極の極性を表面にもつ第１のコア磁極部３４とを有し、第２の回転子コア体３２には例えば等間隔に配置された４個のＳ極の極性を表面にもつ第１の磁石３３とは異なる着磁方向の第２の磁石３５と第２の磁石３５間に配置された例えばＮ極の極性を表面にもつ第２のコア磁極部３６とを有している。
【0020】
第１の磁石３３と第１のコア磁極部３４とは第１の回転子コア体３１の外周面に周方向に交互に配置され、第２の磁石３５と第２のコア磁極部３６とは第２の回転子コア体３２の外周面に周方向に交互に配置されている。そして、第１の回転子コア体３１の第１のコア磁極部３４に対応した位置に第２の回転子コア体３２の第２の磁石３６が位置するように配置されている。なお、図中のＮ、Ｓは、それぞれ第１の磁石３３、第２の磁石３５、第１のコア磁極部３４及び第２のコア磁極部３６の表面における極性を表している。
【0021】
回転子３の軸方向約半分の第１の回転子コア体３１は、磁性金属材料よりなる円環状の回転子コアが用いられ、第１の回転子コア体３１の外周面には、周方向に９０°の等角度間隔に４個の第１のコア磁極部３４を有する略円環状の回転子コアが用いられており、第１の回転子コア体３１の各第１のコア磁極部３４間の凹所には、Ｎ極のみの合計４個の第１の磁石３３がそれぞれ第１の回転子コア体３１の表面に固着され、９０°の等角度間隔に配置されている。Ｎ極の第１の磁石３３と、Ｎ極の第１の磁石３３により第１のコア磁極部３４に生じるＳ極とを合せて磁極数が「８」として構成されている。
【0022】
回転子３の軸方向約半分の第２の回転子コア体３２は、磁性金属材料よりなる円環状の回転子コアが用いられ、第２の回転子コア体３２の外周面には、周方向に９０°の等角度間隔に４個の第２のコア磁極部３６を有する略円環状の回転子コアが用いられており、第２の回転子コア体３２の各第２のコア磁極部３６間の凹所には、Ｓ極のみの合計４個の第２の磁石３５がそれぞれ第２の回転子コア体３２の表面に固着され、９０°の等角度間隔に配置されている。Ｓ極の第２の磁石３５と、Ｓ極の第２の磁石３５により第２のコア磁極部３６に生じるＮ極とを合せて磁極数が「８」として構成されている。
【0023】
また、図４に示すように、軸方向約半分の第１の回転子コア体３１の第１のコア磁極部３４または軸方向約半分の第２の回転子コア体３２の第２のコア磁極部３６と、軸方向約半分の第１の回転子コア体３１の第１の磁石３３または軸方向約半分の第２の回転子コア体３２の第２の磁石３５とがそれぞれ軸方向に並ぶように（磁極中心が一致するように）シャフト２に連結されている。
【0024】
さらに、軸方向約半分の第１の回転子コア体３１の第１のコア磁極部３４に対応した位置に第２の回転子コア体３２の第２の磁石３６が位置するように配置されている。そして、回転子３の軸方向約半分の第１の回転子コア体３１と軸方向約半分の第２の回転子コア体３２との磁束の軸方向漏れにより平均化の効果が低下するのを防ぐために、回転子３の軸方向約半分の第１の回転子コア体３１と軸方向約半分の第２の回転子コア体３２とが軸方向に対向する部分に例えば空隙Ｇ２を設けている。
【0025】
ここで、回転子３の磁束の漏れを抑制するためには、この空隙Ｇ２は固定子１１と回転子３とで形成される空隙Ｇ１の長さより大きく、シャフト２は非磁性が望ましい。この場合に、シャフト２の軸端の磁化を防ぐことができ、例えば図示していないが、半導体回転角度センサ用のマグネットや、レゾルバのロータをシャフト２の軸端に配置した場合に、シャフト２からの漏れ磁束による角度誤差の影響を抑制できる。また、軸方向約半分の第１の回転子コア体３１と軸方向約半分の第２の回転子コア体３２をシャフト２に固定する際に空隙Ｇ２を設けるだけでなく、図示していないが非磁性体を間に挟むことでも同様の平均化の効果が得られ、透磁率の低い磁性体（例えば鋳物など）でも、ある程度の平均化の効果は得られる。また、第１の回転子コア体３１の第１のコア磁極部３４と第２の回転子コア体３２の第２のコア磁極部３６の極性と同じ極性となるように軸方向に着磁された環状磁石を、非磁性体の代わりに挟むと、環状磁石が第１の回転子コア体３１と第２の回転子コア体３２に対して磁力で反発しあい第１の回転子コア体３１と第２の回転子コア体３２の双方に環状磁石を密着させるのは作業上困難となる。
そして、環状磁石と第１の回転子コア体３１又は第２の回転子コア体３２との間にわずかな隙間が生じると、第１の回転子コア体３１の第１のコア磁極部３４と第２の回転子コア体３２の第２のコア磁極部３６とに発生する磁束量に差が生じてしまうため、本実施の形態における非磁性体を間に挟んで磁束の軸方向の漏れを極力抑える場合と比べて、回転子３の表面磁束密度の非正弦波形状の波形を正弦波形状に近づける平均化の効果が失われてしまう。よって環状磁石を非磁性部材の代わりに用いることはできない。
【0026】
また、図５において、上述した従来例における回転子の表面磁束密度は、波形Ｐにて示すように、正負の波形が正弦波状でない（以下、「非正弦波形状」と呼ぶ）波形となっているが、この発明の実施の形態１においては、その非正弦波形状の波形を反転したものを軸方向約半分の第２の回転子コア体３２に波形Ｑとして併せ持つため、固定子１１の多相交流巻線からなる固定子コイル６に磁束が鎖交する際に、回転子３全体の表面磁束密度として、波形Ｒにて示すように、正弦波形状の波形に近づくように平均化される効果が得られる。
【0027】
そして、図２６において、三相正弦波電流を固定子１１の多相交流巻線からなる固定子コイル６に印加したときの電気角１周期分のトルク波形を示す。従来例のコンシクエントポールの構成では、Ｎ極の磁石１２よりコア磁極部１３に生じるＳ極の方が、回転子３の表面磁束密度の絶対値が小さくなり、回転子３の表面磁束密度が非正弦波形状の波形となるため、図２６に示すように、通常発生する電気角１周期当りの時間成分の１／２の次数成分（本図では時間３次成分）に相当するトルク脈動が発生する。
【0028】
これに対し、この発明の実施の形態１の構成により、回転子３の軸方向約半分の第１の回転子コア体３１と軸方向約半分の第２の回転子コア体３２との回転子３の表面磁束密度の非正弦波形状の波形を相互に１極分周方向にずらすことができるため、その波形が平均化されて正弦波形状と同様の効果を得ることができ、図６に示すように、時間成分次数が１／２のトルク脈動の発生を抑制でき、主成分は時間６次成分となっている。
【0029】
これにより、回転子３の軸方向約半分の第１の回転子コア体３１と軸方向約半分の第２の回転子コア体３２との軸方向に空隙Ｇ２を設けることで、磁束漏れを抑えることができるため、軸方向約半分の第１の回転子コア体３１と軸方向約半分の第２の回転子コア体３２との磁束の軸方向漏れにより平均化の効果が低下するのを防ぐことができる。そして回転子３の表面磁束密度の非正弦波形状の波形を正弦波形状に近づけることができるため、トルク脈動を低減することができる。また、図示していないが、軸方向約半分の第１の回転子コア体３１の第１のコア磁極部３４または軸方向約半分の第２の回転子コア体３２の第２のコア磁極部３６と、軸方向約半分の第１の回転子コア体３１の第１の磁石３３または軸方向約半分の第２の回転子コア体３２の第２の磁石３５とがそれぞれ磁極中心が完全に一致していない場合でも、電気各３０度までは、回転子３全体の表面磁束密度として正弦波形状の波形に近づくようにある程度平均化される効果が得られる。
【0030】
なお、上述した極数、スロット数に限らず、上述した構成による回転子３の表面磁束密度の非正弦波形状の波形を正弦波形状に近づける効果は、どの極数、スロット数でも同様である。また、上述した固定子１１において集中巻に限らず分布巻でも、回転子３の表面磁束密度の非正弦波形状の波形の影響によるトルク脈動を同様に抑制することができる。そして、上述した回転子３が固定子１１内にある場合に限らず、回転子３が固定子１１外にある場合でも同様の効果を得られる。さらに、第１の磁石３３および第２の磁石３５は第１の回転子コア体３１および第２の回転子コア体３２の表面に接着などにより固定するのでその固定作業が容易となる。
【0031】
実施の形態２．この発明の実施の形態２を図７および図８に基づいて説明するが、各図において、同一、または相当部材、部位については同一符号を付して説明する。図７はこの発明の実施の形態２に係わる回転電機を示す図１のＡ−Ａ線における断面図である。図８はこの発明の実施の形態２に係わる回転電機を示す図１のＢ−Ｂ線における断面図である。
【0032】
この実施の形態２においても、上述した実施の形態１における図１において、回転子３は、軸方向約半分の第１の回転子コア体３１と軸方向約半分の第２の回転子コア体３２との２つが組み合わされて構成され、全体の軸方向長さに対して約１／２の長さをそれぞれが有しており、シャフト２に連結されている。回転子３は、固定子１１と軸方向長さが同等に構成されている。
【0033】
また、図７において、回転子３の軸方向約半分の第１の回転子コア体３１は、磁性金属材料よりなる円環状の回転子コアが用いられ、第１の回転子コア体３１の外周面には、周方向に９０°の等角度間隔に４個の第１のコア磁極部３４を有する略円環状の回転子コアが用いられており、第１の回転子コア体３１の各第１のコア磁極部３４間には穴部３７が形成され、これら穴部３７には、Ｎ極のみの合計４個の第１の磁石３３がそれぞれ第１の回転子コア体３１の穴部３７に埋め込まれて固着され、９０°の等角度間隔に配置されている。Ｎ極の第１の磁石３３と、Ｎ極の第１の磁石３３により第１のコア磁極部３４に生じるＳ極とを合せて磁極数が「８」として、いわゆる磁石埋込型（ＩＰＭ：Ｉｎｔｅｒｉｏｒ Ｐａｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ）の回転子３を構成している。
【0034】
そして、図８において、回転子３の軸方向約半分の第２の回転子コア体３２は、磁性金属材料よりなる円環状の回転子コアが用いられ、第２の回転子コア体３２の外周面には、周方向に９０°の等角度間隔に４個の第２のコア磁極部３６を有する略円環状の回転子コアが用いられており、第２の回転子コア体３２の各第２のコア磁極部３６間には穴部３８が形成され、これら穴部３８には、Ｓ極のみの合計４個の第２の磁石３５がそれぞれ第２の回転子コア体３２の穴部３８に埋め込まれて固着され、９０°の等角度間隔に配置されている。Ｓ極の第２の磁石３５と、Ｓ極の第２の磁石３５により第２のコア磁極部３６に生じるＮ極とを合せて磁極数が「８」として構成されている。
【0035】
また、上述した実施の形態１における図４に示すように、軸方向約半分の第１の回転子コア体３１の第１のコア磁極部３４または軸方向約半分の第２の回転子コア体３２の第２のコア磁極部３６と、軸方向約半分の第１の回転子コア体３１の第１の磁石３３または軸方向約半分の第２の回転子コア体３２の第２の磁石３５とがそれぞれ軸方向に並ぶように（磁極中心が一致するように）シャフト２に連結されている。
【0036】
さらに、軸方向約半分の第１の回転子コア体３１の第１のコア磁極部３４に対応した位置に第２の回転子コア体３２の第２の磁石３６が位置するように配置されている。そして、回転子３の軸方向約半分の第１の回転子コア体３１と軸方向約半分の第２の回転子コア体３２との磁束の軸方向漏れにより平均化の効果が低下するのを防ぐために、回転子３の軸方向約半分の第１の回転子コア体３１と軸方向約半分の第２の回転子コア体３２とが軸方向に対向する部分に例えば空隙Ｇ２を設けている。
【0037】
ここで、回転子３の磁束の漏れを抑制するためには、この空隙Ｇ２は固定子１１と回転子３とで形成される空隙Ｇ１の長さより大きく、シャフト２は非磁性が望ましい。また、軸方向約半分の第１の回転子コア体３１と軸方向約半分の第２の回転子コア体３２をシャフト２に固定する際に空隙Ｇ２を設けるだけでなく、図示していないが非磁性体を間に挟むことでも同様の平均化の効果が得られ、透磁率の低い磁性体（例えば鋳物など）でも、ある程度の平均化の効果は得られる。
【0038】
また、上述した実施の形態１と同様に、第１の回転子コア体３１の各第１のコア磁極部３４間に形成した穴部３７に第１の磁石３３を埋め込むとともに、第２の回転子コア体３２の各第２のコア磁極部３６間に形成した穴部３８に第２の磁石３５を埋め込む構成としても、回転子３の軸方向約半分の第１の回転子コア体３１と軸方向約半分の第２の回転子コア体３２との表面磁束密度の非正弦波形状の波形を相互に１極分周方向にずらすことができるため、固定子１１の多相交流巻線からなる固定子コイル６に磁束が鎖交する際に、回転子３全体の表面磁束密度の非正弦波形状の波形が平均化されて正弦波形状になるのと同様の効果を得ることができ、時間成分次数が１／２のトルク脈動の発生を抑制することができる。
【0039】
これにより、回転子３の軸方向約半分の第１の回転子コア体３１と軸方向約半分の第２の回転子コア体３２との軸方向に空隙Ｇ２を設けることで、磁束漏れを抑えることができるため、軸方向約半分の第１の回転子コア体３１と軸方向約半分の第２の回転子コア体３２との磁束の軸方向漏れにより平均化の効果が低下するのを防ぐことができる。そして回転子３の表面磁束密度の非正弦波形状の波形を正弦波形状に近づけることができるため、トルク脈動を低減することができる。そして、上述した回転子３が固定子１１内にある場合に限らず、回転子３が固定子１１外にある場合でも同様の効果を得られる。
【0040】
なお、上述した極数、スロット数に限らず、上述した構成による回転子３の表面磁束密度の非正弦波形状の波形を正弦波形状に近づける効果は、どの極数、スロット数でも同様である。また、上述した固定子１１において集中巻に限らず分布巻でも、回転子３の表面磁束密度の非正弦波形状の波形の影響によるトルク脈動を同様に抑制することができる。
【0041】
さらに、第１の回転子コア体３１の各第１のコア磁極部３４間に形成した穴部３７に第１の磁石３３を埋め込むとともに、第２の回転子コア体３２の各第２のコア磁極部３６間に形成した穴部３８に第２の磁石３５を埋め込む構成としたことにより、第１の磁石３３および第２の磁石３５に働く遠心力に対して機械的強度を大きくできるため、回転電機の回転速度を向上できる。
【0042】
実施の形態３．この発明の実施の形態３を図９および図１０に基づいて説明するが、各図において、同一、または相当部材、部位については同一符号を付して説明する。図９はこの発明の実施の形態３に係わる回転電機を示す図１のＡ−Ａ線における断面図である。図１０はこの発明の実施の形態３に係わる回転電機を示す図１のＢ−Ｂ線における断面図である。
【0043】
この実施の形態３においても、上述した実施の形態１における図１において、回転子３は、軸方向約半分の第１の回転子コア体３１と軸方向約半分の第２の回転子コア体３２との２つが組み合わされて構成され、全体の軸方向長さに対して約１／２の長さをそれぞれが有しており、シャフト２に連結されている。回転子３は、固定子１１と軸方向長さが同等に構成されている。
【0044】
また、図９において、回転子３の軸方向約半分の第１の回転子コア体３１は、磁性金属材料よりなる円環状の回転子コアが用いられ、第１の回転子コア体３１の外周面には、周方向に４５°の等角度間隔に８個の第１のコア磁極部３９を有する略円環状の回転子コアが用いられており、第１の回転子コア体３１の各第１のコア磁極部３９間には８個の径方向の穴部４０が形成され、これら径方向の穴部４０の１個置きに等角度間隔に配置され、合計４個の第１の磁石４１がそれぞれ第１の回転子コア体３１の径方向の穴部４０に放射状に埋め込まれており、かつ周方向に同じ方向に極性を持つように固着され、９０°の等角度間隔に配置されている。第１の磁石４１と、第１の磁石４１により第１のコア磁極部３９に生じるＮ極、Ｓ極の磁極数が「８」として構成されている。
【0045】
そして、図１０において、回転子３の軸方向約半分の第２の回転子コア体３２は、磁性金属材料よりなる円環状の回転子コアが用いられ、第２の回転子コア体３２の外周面には、周方向に４５°の等角度間隔に８個の第２のコア磁極部４２を有する略円環状の回転子コアが用いられており、第２の回転子コア体３２の各第２のコア磁極部４２間には８個の径方向の穴部４３が形成され、これら径方向の穴部４３の１個置きに等角度間隔に配置され、合計４個の第２の磁石４４がそれぞれ第２の回転子コア体３２の径方向の穴部４３に放射状に埋め込まれており、かつ周方向に同じ方向であって図９と反対方向の極性を持つように固着され、９０°の等角度間隔に配置されている。第２の磁石４４と、第２の磁石４４により第２のコア磁極部４２に生じるＳ極、Ｎ極の磁極数が「８」として構成されている。
【0046】
また、上述した実施の形態１における図４に示すように、軸方向約半分の第１の回転子コア体３１の第１のコア磁極部３９と軸方向約半分の第２の回転子コア体３２の第２のコア磁極部４２とがそれぞれ軸方向に並ぶように（磁極中心が一致するように）シャフト２に連結されている。
【0047】
さらに、軸方向約半分の第１の回転子コア体３１の第１の磁石４１が埋め込まれていない穴部４０に対応した位置に第２の回転子コア体３２の第２の磁石４４が位置するように配置されている。そして、回転子３の軸方向約半分の第１の回転子コア体３１と軸方向約半分の第２の回転子コア体３２との磁束の軸方向漏れにより平均化の効果が低下するのを防ぐために、回転子３の軸方向約半分の第１の回転子コア体３１と軸方向約半分の第２の回転子コア体３２とが軸方向に対向する部分に例えば空隙Ｇ２を設けている。
【0048】
ここで、回転子３の磁束の漏れを抑制するためには、この空隙Ｇ２は固定子１１と回転子３とで形成される空隙Ｇ１の長さより大きく、シャフト２は非磁性が望ましい。また、軸方向約半分の第１の回転子コア体３１と軸方向約半分の第２の回転子コア体３２をシャフト２に固定する際に空隙Ｇ２を設けるだけでなく、図示していないが非磁性体を間に挟むことでも同様の平均化の効果が得られ、透磁率の低い磁性体（例えば鋳物など）でも、ある程度の平均化の効果は得られる。
【0049】
また、上述した実施の形態１、実施の形態２と同様に、第１の回転子コア体３１の各第１のコア磁極部３９間に形成した径方向の穴部４０に第１の磁石４１を埋め込むとともに、第２の回転子コア体３２の各第２のコア磁極部４２間に形成した径方向の穴部４３に第２の磁石４４を埋め込む構成としても、回転子３の軸方向約半分の第１の回転子コア体３１と軸方向約半分の第２の回転子コア体３２との表面磁束密度の非正弦波形状の波形を相互に１極分周方向にずらすことができるため、固定子１１の多相交流巻線からなる固定子コイル６に磁束が鎖交する際に、回転子３全体の表面磁束密度の非正弦波形状の波形が平均化されて正弦波形状に近づくのと同様の効果を得ることができ、時間成分次数が１／２のトルク脈動の発生を上述した実施の形態１、実施の形態２よりも抑制することができる。
【0050】
これにより、回転子３の軸方向約半分の第１の回転子コア体３１と軸方向約半分の第２の回転子コア体３２との軸方向に空隙Ｇ２を設けることで、磁束漏れを抑えることができるため、軸方向約半分の第１の回転子コア体３１と軸方向約半分の第２の回転子コア体３２との磁束の軸方向漏れにより平均化の効果が低下するのを防ぐことができる。そして回転子３の表面磁束密度の非正弦波形状の波形を正弦波形状に近づけることができるため、トルク脈動を低減することができる。
【0051】
なお、上述した極数、スロット数に限らず、上述した構成による回転子３の表面磁束密度の非正弦波形状の波形を正弦波形状に近づける効果は、どの極数、スロット数でも同様である。また、上述した固定子１１において集中巻に限らず分布巻でも、回転子３の表面磁束密度の非正弦波形状の波形の影響によるトルク脈動を同様に抑制することができる。そして、上述した回転子３が固定子１１内にある場合に限らず、回転子３が固定子１１外にある場合でも同様の効果を得られる。
【0052】
また、第１の回転子コア体３１の各第１のコア磁極部３９間に形成した径方向の穴部４０に第１の磁石４１を埋め込むとともに、第２の回転子コア体３２の各第２のコア磁極部４２間に形成した径方向の穴部４３に第２の磁石４４を埋め込む構成としたことにより、第１の磁石４１および第２の磁石４４に働く遠心力に対して機械的強度を大きくできるため、回転電機の回転速度を向上できる。
【0053】
さらに、図示していないが、回転子３において、第１の磁石４１および第２の磁石４４が配置されていない径方向の穴部４０および穴部４３を樹脂等の非磁性部材で埋めることにより、周方向に分離された第１の回転子コア体３１および第２の回転子コア体３２をそれぞれ連結でき、第１の磁石４１および第２の磁石４４に働く遠心力に対して機械的強度をさらに大きくできるため、トルク脈動に影響を与えることなく、回転電機の回転速度をさらに向上できる。
【0054】
実施の形態４．この発明の実施の形態４を図１１乃至図１３に基づいて説明するが、各図において、同一、または相当部材、部位については同一符号を付して説明する。図１１はこの発明の実施の形態４に係わる回転電機を示す回路図である。図１２はこの発明の実施の形態４に係わる回転電機を示す図１のＡ−Ａ線における断面図である。図１３はこの発明の実施の形態４に係わる回転電機を示す図１のＢ−Ｂ線における断面図である。
【0055】
この実施の形態４においても、上述した実施の形態１における図１において、回転子３は、軸方向約半分の第１の回転子コア体３１と軸方向約半分の第２の回転子コア体３２との２つが組み合わされて構成され、全体の軸方向長さに対して約１／２の長さをそれぞれが有しており、シャフト２に連結されている。回転子３は、固定子１１と軸方向長さが同等に構成されている。この実施の形態４は固定子１１の構成が上述した各実施の形態と相違する。すなわち、固定子１１は、固定子コア５１に例えば４８個のスロット５２が形成され、各スロット４８に分布巻のコイルで構成された多相交流巻線６１が装着されている場合を示している。
【0056】
そして、図１１では簡単のため詳細省略し、電機子巻線の周辺部を示している。回転電機の電機子巻線は、第１のＵ相巻線Ｕ１と第１のＶ相巻線Ｖ１と第1のＷ相巻線Ｗ１とによって構成される第１の電機子巻線１０１と、第２のＵ相巻線Ｕ２と第２のＶ相巻線Ｖ２と第２のＷ相巻線Ｗ２とによって構成される第２の電機子巻線１０２とから構成される。ＥＣＵ１０３も簡単のため詳細は省略し、インバータのパワー回路部のみを示す。
【0057】
ＥＣＵ１０３は第１のインバータ１０４と第２のインバータ１０５の２台のインバータ回路から構成されていて、それぞれのインバータから２つの電機子巻線に３相の電流を供給する。ＥＣＵ１０３にはバッテリーなどの電源１０６から直流電源が供給されており、ノイズ除去用のコイル１０７を介して、第１の電源リレー１０８および第２の電源リレー１０９がそれぞれ接続されている。
【0058】
図１１では電源１０６がＥＣＵ１０３の内部にあるかのように描かれているが、実際はバッテリー等の外部の電源１０６からコネクタを介して、電力が供給される。電源リレーは第１の電源リレー１０８および第２の電源リレー１０９の２個あり、それぞれ２個のＭＯＳ-ＦＥＴで構成され故障時などは第１の電源リレー１０８、第２の電源リレー１０９を開放して、過大な電流が流れないようにする。
【0059】
なお、図１１では、電源１０６、コイル１０７、第１の電源リレー１０８、第２の電源リレー１０９の順に接続されているが、第１の電源リレー１０８、第２の電源リレー１０９はコイル１０７よりも電源１０６に近い位置に設けられてもよいことは言うまでもない。第１のコンデンサ１１０、第２のコンデンサ１１１は平滑コンデンサで構成されている。図１１ではそれぞれ、１個のコンデンサで構成されているが、複数のコンデンサを並列に接続されて構成してもよいことは言うまでもない。
【0060】
第１のインバータ１０４と第２のインバータ１０５はそれぞれ６個のＭＯＳ-ＦＥＴを用いたブリッジで構成され、第１のインバータ１０４では、第１ＭＯＳ-ＦＥＴ１１１と第２ＭＯＳ-ＦＥＴ１１２が直列接続され、第３ＭＯＳ-ＦＥＴ１１３と第４ＭＯＳ-ＦＥＴ１１４が直列接続され、第５ＭＯＳ-ＦＥＴ１１５と第６ＭＯＳ-ＦＥＴ１１６が直列接続されて、さらに、この３組のＭＯＳ-ＦＥＴが並列に接続されている。さらに、下側の３つの第２ＭＯＳ-ＦＥＴ１１２、第４ＭＯＳ-ＦＥＴ１１４、第６ＭＯＳ-ＦＥＴ１１６のＧＮＤ（グランド）側にはそれぞれシャント抵抗が１つずつ接続されており、第１シャント１１７、第２シャント１１８、第３シャント１１９としている。これらシャント抵抗は電流値の検出に用いられる。
【0061】
なお、シャントは３個の例を示したが、２個のシャントであってもよいし、１個のシャントであっても電流検出は可能であるため、そのような構成であってもよいことは言うまでもない。回転電機１００側への電流の供給は図１１に示すように第１ＭＯＳ-ＦＥＴ１１１と第２ＭＯＳ-ＦＥＴ１１２の間からバスバーなどを通じて回転電機１００のＵ１相へ、第３ＭＯＳ-ＦＥＴ１１３と第４ＭＯＳ-ＦＥＴ１１４の間からバスバーなどを通じて回転電機１００のＶ１相へ、第５ＭＯＳ-ＦＥＴ１１５と第６ＭＯＳ-ＦＥＴ１１６の間からバスバーなどを通じて回転電機１００のＷ１相へそれぞれ供給される。
【0062】
第２のインバータ１０５も第１のインバータ１０４と同様の構成となっていて、第２のインバータ１０５では、第１ＭＯＳ-ＦＥＴ１２１と第２ＭＯＳ-ＦＥＴ１２２が直列接続され、第３ＭＯＳ-ＦＥＴ１２３と第４ＭＯＳ-ＦＥＴ１２４が直列接続され、第５ＭＯＳ-ＦＥＴ１２５と第６ＭＯＳ-ＦＥＴ１２６が直列接続されて、さらに、この３組のＭＯＳ-ＦＥＴが並列に接続されている。さらに、下側の３つの第２ＭＯＳ-ＦＥＴ１２２、第４ＭＯＳ-ＦＥＴ１２４、第６ＭＯＳ-ＦＥＴ１２６のＧＮＤ（グランド）側にはそれぞれシャント抵抗が１つずつ接続されており、第１シャント１２７、第２シャント１２８、第３シャント１２９としている。これらシャント抵抗は電流値の検出に用いられる。
【0063】
なお、シャントは３個の例を示したが、２個のシャントであってもよいし、１個のシャントであっても電流検出は可能であるため、そのような構成であってもよいことは言うまでもない。回転電機１００側への電流の供給は図１１に示すように第１ＭＯＳ-ＦＥＴ１２１と第２ＭＯＳ-ＦＥＴ１２２の間からバスバーなどを通じて回転電機１００のＵ２相へ、第３ＭＯＳ-ＦＥＴ１２３と第４ＭＯＳ-ＦＥＴ１２４の間からバスバーなどを通じて回転電機１００のＶ２相へ、第５ＭＯＳ-ＦＥＴ１２５と第６ＭＯＳ-ＦＥＴ１２６の間からバスバーなどを通じて回転電機１００のＷ２相へそれぞれ供給される。
【0064】
また、２台の第１のインバータ１０４、第２のインバータ１０５は回転電機１００に備えられた回転角度センサ１３０によって検出した回転角度に応じて制御回路（図示しない）から各ＭＯＳ-ＦＥＴに信号を送ることでスイッチングし、第１の電機子巻線１０１と第２の電機子巻線１０２に所望の３相電流を供給する。なお、回転角度センサ１３０はレゾルバやホールセンサやＧＭＲセンサやＭＲセンサなどが用いられる。
【0065】
第１のインバータ１０４と第２のインバータ１０５によって、第１の電子機巻線１０１と第２の電機子巻線１０２に３相の電流が流れるが、第１の電子機巻線１０１と第２の電機子巻線１０２の位相差を電気角２０°〜４０°、望ましくは電気角３０°とすると、トルク脈動の６次成分（電気角３６０度周期の成分を１次とした）が大幅に低減される。これは、回転子３側が発生する起磁力高調波に５次、７次（電気角３６０度周期の成分を１次とした）が含まれていたとしても、第１の電子機巻線１０１と第２の電機子巻線１０２の通電電流の位相を変化させることで電機子側の起磁力波形の５次、７次成分がなくなるか、あるいは非常に小さくできるためである。この位相差は回転電機１００の駆動状態に応じて変化させてもよいし、たとえば電気角３０°で固定してもよい。
【0066】
また、位相差を電気角３０°としたときは巻線係数が等価的に向上し、トルクも向上するために、少ない永久磁石で大きなトルクを得ることができ、回転電機の低コスト化に寄与できるという効果がある。
【0067】
さらに、この実施の形態４の構成では、その非正弦波形状の波形を反転したものを軸方向約半分の第２の回転子コア体３２に併せ持つため、固定子１１の例えば多相交流巻線からなる固定子コイル６１に磁束が鎖交する際に、回転子３全体の表面磁束密度として、正弦波形状の波形に近づくように平均化されて、正弦波形状と同様の効果を得ることができ、時間成分次数が１／２のトルク脈動の発生を抑制できる効果もある。なお、上述した極数、スロット数に限らず、２組の電機子巻線１０１、１０２のＵ相、Ｖ相、及びＷ相の各相コイル群に含まれる各コイルにおける同相同士（例えばＵ１とＵ２）の位相差が固定子１１の周方向に電気角で約３０°間隔に配置される組合せにおいて、上述した構成による回転子３の表面磁束密度の非正弦波形状の波形を正弦波形状に近づける効果は同様である。また、上述した固定子１１において分布巻に限らず集中巻でも、回転子３の表面磁束密度の非正弦波形状の波形の影響によるトルク脈動を同様に抑制することができる。そして、上述した回転子３が固定子１１内にある場合に限らず、回転子３が固定子１１外にある場合でも同様の効果を得られる。
【0068】
なお、この実施の形態４の６相交流電流の例に限らず、３Ｎ相（Ｎ＝２Ｍ、Ｍは自然数）の交流電流の場合でも、３相結線されたものを１組としてＮ組の結線が電気的に互いに絶縁されており、前記複数の結線は異なるＮ組の駆動回路に接続されており、各結線の各相のコイル群に含まれる各コイルは、同相同士の位相差が固定子の周方向に電気角で約６０／Ｎ°間隔に配置されており、各結線の同相同士の電流位相差を同じ約６０／Ｎ°にすることで、上記構成と同じ原理でトルク脈動の6次成分が大幅に低減される。
【0069】
実施の形態５．この発明の実施の形態５を図１４および図１５に基づいて説明するが、各図において、同一、または相当部材、部位については同一符号を付して説明する。図１４はこの発明の実施の形態５に係わる回転電機を示す半断面図である。図１５はこの発明の実施の形態５に係わる回転電機を示す半断面図である。
【0070】
この実施の形態５においても、上述した実施の形態１における図１において、回転子３は、軸方向約半分の第１の回転子コア体３１と軸方向約半分の第２の回転子コア体３２との２つが組み合わされて構成され、全体の軸方向長さに対して約１／２の長さをそれぞれが有しており、シャフト２に連結されている。回転子３は、固定子１１と軸方向長さが同等に構成されている。なお、図１４においては、第１の回転子コア体３１と第２の回転子コア体３２との間には空隙Ｇ２が設けられておらず、第１の回転子コア体３１と第２の回転子コア体３２とは連続した連結体として構成されている。
【0071】
また、図１４において、第１の回転子コア体３１と第２の回転子コア体３２との磁束の軸方向漏れにより平均化の効果が低下するのを防ぐために、この実施の形態５においては、第１の回転子コア体３１と第２の回転子コア体３２との間の空隙Ｇ２の代わりに、固定子コア５の軸方向約半分の第１の固定子コア５１１と軸方向約半分の第２の固定子コア５１２との２つが組み合わせされて固定子コア５が構成され、軸方向約半分の第１の固定子コア５１１と軸方向約半分の第２の固定子コア５１２とが軸方向に対向する部分に、すなわち、軸方向の略中央部に例えば空隙Ｇ３を設けている点で上述した実施の形態１の構成と異なる。
【0072】
このように軸方向約半分の第１の固定子コア５１１と軸方向約半分の第２の固定子コア５１２とが軸方向に対向する部分に、すなわち、軸方向の略中央部に例えば空隙Ｇ３を設けたことにより、固定子１１内において軸方向の磁束を遮断でき、回転子３における第１の回転子コア体３１と第２の回転子コア体３２による例えば多相交流巻線からなる固定子コイル６への鎖交磁束を平均化する効果を向上させることができるため、トルク脈動を低減することができる。
【0073】
なお、固定子１１内において軸方向の磁束を抑制するためには、第１の固定子コア５１１と第２の固定子コア５１２間の空隙Ｇ３は固定子１１と回転子３とで形成される空隙Ｇ１の長さより大きい方が望ましい。勿論、第１の固定子コア５１１と第２の固定子コア５１２間に空隙Ｇ３を設けるだけでなく、図示していないが非磁性体を間に挟むことでも同様の平均化の効果が得られ、透磁率の低い磁性体（例えば鋳物など）でも、ある程度の平均化の効果は得られる。また、シャフト２の材質を高価な非磁性体にする必要がなくなりコストを低減することができる。
【0074】
さらに、図１５において、軸方向約半分の第１の回転子コア体３１と軸方向約半分の第２の回転子コア体３２とが軸方向に対向する部分に例えば空隙Ｇ２を設けて、軸方向約半分の第１の回転子コア体３１と軸方向約半分の第２の回転子コア体３２との磁束の軸方向漏れにより平均化の効果が低下するのを防ぐとともに、軸方向約半分の第１の回転子コア体３１と軸方向約半分の第２の回転子コア体３２が軸方向に対向する部分の空隙Ｇ２に加えて、固定子コア５の軸方向約半分の第１の固定子コア５１１と軸方向約半分の第２の固定子コア５１２との２つが組み合わせされて固定子コア５が構成され、軸方向約半分の第１の固定子コア５１１と軸方向約半分の第２の固定子コア５１２とが軸方向に対向する部分に、すなわち、軸方向の略中央部に例えば空隙Ｇ３を設けている点で上述した実施の形態１の構成と異なる。
【0075】
このように、軸方向約半分の第１の回転子コア体３１と軸方向約半分の第２の回転子コア体３２が軸方向に対向する部分の空隙Ｇ２に加えて、軸方向約半分の第１の固定子コア５１１と軸方向約半分の第２の固定子コア５１２とが軸方向に対向する部分に、すなわち、軸方向の略中央部に例えば空隙Ｇ３を設けたことにより、固定子１１内において軸方向の磁束を遮断でき、回転子３における第１の回転子コア体３１と第２の回転子コア体３２による例えば多相交流巻線からなる固定子コイル６への鎖交磁束を平均化する効果をさらに向上させることができるため、上述した実施の形態１よりもトルク脈動を低減することができる。
【0076】
なお、固定子１１内において軸方向の磁束を抑制するためには、第１の固定子コア５１１と第２の固定子コア５１２間の空隙Ｇ３は固定子１１と回転子３とで形成される空隙Ｇ１の長さより大きい方が望ましい。勿論、第１の固定子コア５１１と第２の固定子コア５１２間に空隙Ｇ３を設けるだけでなく、図示していないが非磁性体を間に挟むことでも同様の平均化の効果が得られ、透磁率の低い磁性体（例えば鋳物など）でも、ある程度の平均化の効果は得られる。また、シャフト２の材質を高価な非磁性体にする必要がなくなりコストを低減することができる。
【0077】
なお、上述した極数、スロット数に限らず、上述した構成による回転子３の表面磁束密度の非正弦波形状の波形を正弦波形状に近づける効果は、どの極数、スロット数でも同様である。また、上述した固定子１１において集中巻に限らず分布巻でも、回転子３の表面磁束密度の非正弦波形状の波形の影響によるトルク脈動を同様に抑制することができる。そして、上述した回転子３が固定子１１内にある場合に限らず、回転子３が固定子１１外にある場合でも同様の効果を得られる。
【0078】
実施の形態６．この発明の実施の形態６を図１６乃至図１８に基づいて説明するが、各図において、同一、または相当部材、部位については同一符号を付して説明する。図１６はこの発明の実施の形態６に係わる回転電機を示す半断面図である。図１７はこの発明の実施の形態６に係わる回転電機におけるトルク脈動の特性を示す特性図である。図１８はこの発明の実施の形態６に係わる回転電機におけるトルク／磁石量、トルクの特性を示す特性図である。
【0079】
上述した各実施の形態においては、固定子コア５の軸方向長さと、第１の回転子コア体３１と第２の回転子コア体３２との軸方向長さとは実質的に同じ場合について述べたが、この実施の形態６においては、図１６に示すように、固定子コア５の軸方向長さより、第１の回転子コア体３１と第２の回転子コア体３２との軸方向長さの方が大きい点で、上述した各実施の形態とは異なる。
【0080】
このように、固定子コア５の軸方向長さより、第１の回転子コア体３１と第２の回転子コア体３２との軸方向長さの方を大きく構成したことにより、回転子３の表面磁束密度の非正弦波形状の波形を正弦波形状に近づけるだけでなく、固定子コア５を伸ばすことなく、固定子コア５より軸方向にオフセットした第１の回転子コア体３１と第２の回転子コア体３２の第１の磁石３３と第２の磁石３５から生じる磁束を、第１の回転子コア体３１と第２の回転子コア体３２を通して軸方向に流すことができる。
【0081】
例えば、図１７に示す１０極１２スロットの構成とした特性図に示すように、従来例の構成で回転子コア１の軸方向長さを固定子コア５の軸方向長さより長く（オフセット）した場合よりも、上述した実施の形態１および実施の形態６においてトルク脈動を低減することができる。そして、図１８の特性図に示すように、Ｎ極の磁石、およびＳ極の磁石を交互に周方向に配置する通常の磁石配置の回転子コア１の軸方向長さを固定子コア５の軸方向長さより長く（オフセット）した場合よりも、この実施の形態６においてはトルク／磁石量を向上させることができる。
【0082】
なお、上述した極数、スロット数に限らず、どの極数、スロット数においても、図１６のような構成をとることが可能なため、この実施の形態６の効果を同様に得ることができる。また、上述した固定子１１において分布巻に限らず集中巻でも、回転子３の表面磁束密度の非正弦波形状の波形の影響によるトルク脈動を同様に抑制することができる。そして、上述した回転子３が固定子１１内にある場合に限らず、回転子３が固定子１１外にある場合でも同様の効果を得られる。さらに、上述した実施の形態２から実施の形態５においてもこの実施の形態６との組合せにより同様の効果を得ることができるのは言うまでもない。
【0083】
実施の形態７．この発明の実施の形態７を図１９乃至図２３に基づいて説明するが、各図において、同一、または相当部材、部位については同一符号を付して説明する。図１９はこの発明の実施の形態７に係わる回転電機を示す半断面図である。図２０はこの発明の実施の形態７に係わる回転電機を示す図１９のＡ１−Ａ１線における断面図である。図２１はこの発明の実施の形態７に係わる回転電機を示す図１９のＣ１−Ｃ１線における断面図である。図２２はこの発明の実施の形態７に係わる回転電機を示す図１９のＢ１−Ｂ１線における断面図である。図２３はこの発明の実施の形態７に係わる回転電機におけるトルク、トルク／磁石量の特性を示す特性図を示す断面図である。
【0084】
図１９、図２０、図２１、図２２において、回転子３は、上述した実施の形態６における第１の回転子コア体３１と第２の回転子コア体３２と同様に固定子コア５の軸方向長さより長く（オフセット）した第１の回転子コア体３１１と第２の回転子コア体３２１が配置され、第１の回転子コア体３１１と第２の回転子コア体３２１との間に第３の回転子コア体５０１が配置され、これら第１の回転子コア体３１１、第３の回転子コア体５０１、第２の回転子コア体３２１とが連続して一体的に連結された場合を示している。
【0085】
第１の回転子コア体３１１には図２０に示すように例えば等間隔に配置された４個のＮ極の極性を表面にもつ第１の磁石３３１と第１の磁石３３１間に配置された例えばＳ極の極性を表面にもつ第１のコア磁極部３４１とを有し、第２の回転子コア体３２１には図２２に示すように例えば等間隔に配置された４個のＳ極の極性を表面にもつ第１の磁石３３１とは異なる着磁方向の第２の磁石３５１と第２の磁石３５１間に配置された例えばＮ極の極性を表面にもつ第２のコア磁極部３６１とを有している。
【0086】
第１の磁石３３１と第１のコア磁極部３４１とは第１の回転子コア体３１１の外周面に周方向に交互に配置され、第２の磁石３５１と第２のコア磁極部３６１とは第２の回転子コア体３２１の外周面に周方向に交互に配置されている。そして、第１の回転子コア体３１１の第１のコア磁極部３４１に対応した位置に第２の回転子コア体３２１の第２の磁石３６１が位置するように配置されている。なお、図中のＮ、Ｓは、それぞれ第１の磁石３３１、第２の磁石３５１、第１のコア磁極部３４１及び第２のコア磁極部３６１の表面における極性を表している。
【0087】
第１の回転子コア体３１１と第２の回転子コア体３２１との間に配設された第３の回転子コア体５０１には図２１に示すように例えばＮ極の極性を表面にもつ第３の磁石５０２と、Ｓ極の極性を表面にもつ第４の磁石５０３とが周方向に交互に配置されており、このような第３の回転子コア体５０１を設けた構成は上述した実施の形態６とは異なる。すなわち、その固定子コア５と径方向に対向する部分の各回転子コア体の各磁石は、固定子コア５から軸方向にオフセットした部分の磁石の極性と同一になるように軸方向に並んで（磁極中心が一致するように）配置されてシャフト２に連結されている。
【0088】
また、この実施の形態７においては第１の回転子コア体３１１と第２の回転子コア体３２１との磁束の軸方向漏れを防ぐための空隙を有していない。これは第１の回転子コア体３１１と第２の回転子コア体３２１の第１の磁石３３１と第２の磁石３６１の比透磁率が空気とほぼ同一であり、固定子コア５に対して軸方向にオフセットした第１の回転子コア体３１１と第２の回転子コア体３２１に配置された第１の磁石３３１と第２の磁石３６１の互いの異極磁石同士の短絡を防ぐ役割を果たすためである。また、シャフト２は非磁性でなく磁性であっても良い。
【0089】
さらに、固定子コア５に対して軸方向にオフセットした第１の回転子コア体３１１と第２の回転子コア体３２１のオフセット部分で異極磁石を周方向にずらしているため、回転子３の表面磁束密度の非正弦波形状の波形を正弦波形状に近づける効果がある。
【0090】
このような構成としたことにより、固定子コア５と対向する中央部分において、第３の回転子コア体５０１の磁石をＮ極の極性をもつ第３の磁石５０２とＳ極の極性をもつ第４の磁石５０３とを周方向に交互に配置することができるため、図２３に示すように、従来例の構成によるコンシクエントポール構造よりもトルクを向上させることができる。
【0091】
さらに、Ｎ極の磁石、およびＳ極の磁石を交互に周方向に配置する通常の磁石配置よりも、第１の回転子コア体３１１と第２の回転子コア体３２１の軸方向にオフセットさせる部分をコンシクエントポール構造にするこの発明の実施の形態７の方が、磁石の利用率を表すトルク／磁石量を向上させることができる。
【0092】
これは、回転子３の表面磁束密度の非正弦波形状の波形を正弦波形状に近づけるだけでなく、固定子コア５を伸ばすことなく、固定子コア５より軸方向にオフセットした第１の回転子コア体３１１と第２の回転子コア体３２１の第１の磁石３３１と第２の磁石３６１から生じる磁束を、第１の回転子コア体３１１と第２の回転子コア体３２１の磁性体内部を通して軸方向に流すことができるためである。なお、上述した極数、スロット数に限らず、上述した構成による回転子３の表面磁束密度の非正弦波形状の波形を正弦波形状に近づける効果は、どの極数、スロット数でも同様である。また、上述した固定子１１において分布巻に限らず集中巻でも、回転子３の表面磁束密度の非正弦波形状の波形の影響によるトルク脈動を同様に抑制することができる。そして、上述した回転子３が固定子１１内にある場合に限らず、回転子３が固定子１１外にある場合でも同様の効果を得られる。
【0093】
実施の形態８．この発明の実施の形態８を図２４乃至図２６に基づいて説明するが、各図において、同一、または相当部材、部位については同一符号を付して説明する。図２４はこの発明の実施の形態８に係わる回転電機を示す半断面図である。図２５はこの発明の実施の形態８に係わる回転電機を示す図２４のＤ−Ｄ線における断面図である。図２６はこの発明の実施の形態８に係わる回転電機を示す図２４のＥ−Ｅ線における断面図である。
【0094】
この実施の形態８においても、上述した実施の形態１における図１において、回転子３は、軸方向約半分の第１の回転子コア体３１と軸方向約半分の第２の回転子コア体３２との２つが組み合わされて構成され、全体の軸方向長さに対して約１／２の長さをそれぞれが有しており、シャフト２に連結されている。回転子３は、固定子１１と軸方向長さが同等に構成されている。なお、図２４において、軸方向約半分の第１の回転子コア体３１と軸方向約半分の第２の回転子コア体３２とが軸方向に対向する部分に例えば空隙Ｇ２を設けて、軸方向約半分の第１の回転子コア体３１と軸方向約半分の第２の回転子コア体３２との磁束の軸方向の漏れにより、回転子３の表面磁束密度の非正弦波形状の波形を正弦波形状に近づける平均化の効果が低下するのを防いでいる。
【0095】
さらに、図２４乃至図２６において、軸方向約半分の第１の回転子コア体３１と軸方向約半分の第２の回転子コア体３２とが軸方向に対向する部分の面にそれぞれピン穴１１１，１１２を少なくとも１箇所（この実施の形態８においては２箇所）設けて、それらのピン穴１１１，１１２にピン１１３を嵌め合うことにより、軸方向約半分の第１の回転子コア体３１と軸方向約半分の第２の回転子コア体３２との相対的な周方向位置が精度良く決められている。すなわち、第１の回転子コア体と前記第２の回転子コア体との周方向位置を決める位置決め手段を有する点で上述した実施の形態１の構成と異なる。またこの場合においてピンは非磁性部材からなる。
【0096】
このように、軸方向約半分の第１の回転子コア体３１と軸方向約半分の第２の回転子コア体３２が軸方向に対向する部分の空隙Ｇ２に加えて、軸方向約半分の第１の回転子コア体３１と軸方向約半分の第２の回転子コア体３２とが軸方向に対向する部分の面にそれぞれピン穴１１１，１１２を少なくとも１箇所設けてそのピン穴１１１，１１２にピン１１３を嵌め合う、すなわち、第１の回転子コア体３１と第２の回転子コア体３２との周方向位置を決める位置決め手段を有することにより、軸方向約半分の第１の回転子コア体３１と軸方向約半分の第２の回転子コア体３２との相対的な周方向位置が決められるため、図５において回転子３における第１の回転子コア体３１と第２の回転子コア体３２による表面磁束密度波形ＰとＱの周方向位置を正確に合わせることができ、その合成した波形Ｒを正弦波形状の波形に近づけることができる。よって、回転子３における第１の回転子コア体３１と第２の回転子コア体３２による例えば多相交流巻線からなる固定子コイル６への鎖交磁束を平均化する効果をさらに向上させることができるため、上述した実施の形態１よりもトルク脈動を低減することができる。
【0097】
上述の構成では、回転子３の軸方向約半分の第１の回転子コア体３１と軸方向約半分の第２の回転子コア体３２との回転子３の表面磁束密度の非正弦波形状の波形を相互に１極分周方向にずらして正確に位置決めできるため、その波形が平均化されて正弦波形状と同様の効果を得ることができ、上述した実施の形態１の図６に示すように、時間成分次数が１／２のトルク脈動の発生を抑制でき、主成分は時間６次成分となる。もし、軸方向約半分の第１の回転子コア体３１と軸方向約半分の第２の回転子コア体３２との相対的な周方向位置が正確に決められない場合は、図４３に示すような電気角１周期当りの時間成分の１／２の次数成分（本図では時間３次成分）を打ち消すことができず、その成分に相当するトルク脈動を抑制することができない。トルク脈動の要因となる磁束密度波形の高調波成分の変化を１０％以内抑えるには、軸方向約半分の第１の回転子コア体３１と軸方向約半分の第２の回転子コア体３２との相対的な周方向位置の精度を電気角±５°以内に収めることが望ましい。
【0098】
なお、回転子３の磁束の漏れを抑制するためには、この空隙Ｇ２は固定子１１と回転子３とで形成される空隙Ｇ１の長さより大きく、シャフト２は非磁性が望ましい。また、軸方向約半分の第１の回転子コア体３１と軸方向約半分の第２の回転子コア体３２をシャフト２に固定する際に空隙Ｇ２を設けるだけでなく、図示していないが非磁性体を間に挟むことでも同様の平均化の効果が得られ、透磁率の低い磁性体（例えば鋳物など）でも、ある程度の平均化の効果は得られる。
【0099】
なお、上述した極数、スロット数に限らず、上述した構成による回転子３の表面磁束密度の非正弦波形状の波形を正弦波形状に近づける効果は、どの極数、スロット数でも同様である。また、上述した固定子１１において集中巻に限らず分布巻でも、回転子３の表面磁束密度の非正弦波形状の波形の影響によるトルク脈動を同様に抑制することができる。そして、上述した回転子３が固定子１１内にある場合に限らず、回転子３が固定子１１外にある場合でも同様の効果を得られる。
【0100】
実施の形態９．この発明の実施の形態９を図２７乃至図２９に基づいて説明するが、各図において、同一、または相当部材、部位については同一符号を付して説明する。図２７はこの発明の実施の形態９に係わる回転電機を示す半断面図である。図２８はこの発明の実施の形態９に係わる回転電機を示す図２７のＤ−Ｄ線における断面図である。図２９はこの発明の実施の形態９に係わる回転電機を示す図２７のＥ−Ｅ線における断面図である。
【0101】
この実施の形態９においても、図２７乃至図２９において、軸方向約半分の第１の回転子コア体３１と軸方向約半分の第２の回転子コア体３２との径方向内周側の面とシャフトの外周側の面とにそれぞれキー溝１１４，１１５を少なくとも１箇所(本実施の形態においては１箇所)設けて、それらのキー溝１１４，１１５にキー１１６を嵌め合ってシャフトに連結されることにより、軸方向約半分の第１の回転子コア体３１と軸方向約半分の第２の回転子コア体３２との相対的な周方向位置が決められている。すなわち、第１の回転子コア体と前記第２の回転子コア体との周方向位置を決める位置決め手段を有する点で上述した実施の形態８の構成と異なる。またこの場合においてキーは非磁性部材からなる。
【0102】
このように、軸方向約半分の第１の回転子コア体３１と軸方向約半分の第２の回転子コア体３２が軸方向に対向する部分の空隙Ｇ２に加えて、軸方向約半分の第１の回転子コア体３１と軸方向約半分の第２の回転子コア体３２との径方向内周側の面とシャフトの外周側の面とにそれぞれキー溝１１４，１１５を少なくとも１箇所設けてそのキー溝１１４，１１５にキー１１６を嵌め合う、すなわち、第１の回転子コア体３１と第２の回転子コア体３２との周方向位置を決める位置決め手段を有することにより、軸方向約半分の第１の回転子コア体３１と軸方向約半分の第２の回転子コア体３２との相対的な周方向位置が決められるため、図５において回転子３における第１の回転子コア体３１と第２の回転子コア体３２による表面磁束密度波形ＰとＱの周方向位置を正確に合わせることができ、その合成した波形Ｒを正弦波形状の波形に近づけることができる。よって、回転子３における第１の回転子コア体３１と第２の回転子コア体３２による例えば多相交流巻線からなる固定子コイル６への鎖交磁束を平均化する効果をさらに向上させることができるため、上述した実施の形態８と同様にトルク脈動を低減することができる。
【0103】
また、第１の回転子コア体３１及び第２の回転子コア体３２からシャフトに、キー１１６を介してトルクを伝達できるため、第１の回転子コア体３１及び第２の回転子コア体３２とシャフトとを圧入や焼きばめにより締結して、トルクを直接伝達する必要がなくなり、上述した実施の形態８に比べて第１の回転子コア体及び第２の回転子コア体とシャフトとの組立性又は分解性が向上する。
【0104】
なお、回転子３の磁束の漏れを抑制するためには、この空隙Ｇ２は固定子１１と回転子３とで形成される空隙Ｇ１の長さより大きく、シャフト２は非磁性が望ましい。また、軸方向約半分の第１の回転子コア体３１と軸方向約半分の第２の回転子コア体３２をシャフト２に固定する際に空隙Ｇ２を設けるだけでなく、図示していないが非磁性体を間に挟むことでも同様の平均化の効果が得られ、透磁率の低い磁性体（例えば鋳物など）でも、ある程度の平均化の効果は得られる。
【0105】
なお、上述した極数、スロット数に限らず、上述した構成による回転子３の表面磁束密度の非正弦波形状の波形を正弦波形状に近づける効果は、どの極数、スロット数でも同様である。また、上述した固定子１１において集中巻に限らず分布巻でも、回転子３の表面磁束密度の非正弦波形状の波形の影響によるトルク脈動を同様に抑制することができる。そして、上述した回転子３が固定子１１内にある場合に限らず、回転子３が固定子１１外にある場合でも同様の効果を得られる。
【0106】
実施の形態１０．この発明の実施の形態１０を図３０乃至図３２に基づいて説明するが、各図において、同一、または相当部材、部位については同一符号を付して説明する。図３０はこの発明の実施の形態１０に係わる回転電機を示す半断面図である。図３１はこの発明の実施の形態１０に係わる回転電機を示す図３０のＤ−Ｄ線における断面図である。図３２はこの発明の実施の形態１０に係わる回転電機を示す図３０のＥ−Ｅ線における断面図である。
【0107】
この実施の形態１０においても、図３０乃至図３２において、軸方向約半分の第１の回転子コア体３１と軸方向約半分の第２の回転子コア体３２との径方向内周側の面にそれぞれ四角形状の穴部１１７，１１８を設けており、シャフトに形成された四角形状のハブ１１９がその四角形状の穴部１１７，１１８に嵌め合ってシャフトに連結されることにより、軸方向約半分の第１の回転子コア体３１と軸方向約半分の第２の回転子コア体３２との相対的な周方向位置が決められている。すなわち、第１の回転子コア体３１と前記第２の回転子コア体３２との周方向位置を決める位置決め手段を有する点で上述した実施の形態８の構成と異なる。
【0108】
このように、軸方向約半分の第１の回転子コア体３１と軸方向約半分の第２の回転子コア体３２が軸方向に対向する部分の空隙Ｇ２に加えて、軸方向約半分の第１の回転子コア体３１と軸方向約半分の第２の回転子コア体３２との径方向内周側の面にそれぞれ四角形状の穴部１１７，１１８を設けてその四角形状の穴部１１７，１１８にシャフトに形成された四角形状のハブ１１９を嵌め合う、すなわち、第１の回転子コア体３１と第２の回転子コア体３２との周方向位置を決める位置決め手段を有することにより、軸方向約半分の第１の回転子コア体３１と軸方向約半分の第２の回転子コア体３２との相対的な周方向位置が決められるため、図５において回転子３における第１の回転子コア体３１と第２の回転子コア体３２による表面磁束密度波形ＰとＱの周方向位置を正確に合わせることができ、その合成した波形Ｒを正弦波形状の波形に近づけることができる。よって、回転子３における第１の回転子コア体３１と第２の回転子コア体３２による例えば多相交流巻線からなる固定子コイル６への鎖交磁束を平均化する効果をさらに向上させることができるため、上述した実施の形態８と同様にトルク脈動を低減することができる。
【0109】
また、シャフトに四角形状のハブ１１９が形成されているため、上述した実施の形態８と実施の形態９と比べて、周方向位置決めのための部品点数を１点減らすことができる。さらに、上述した実施の形態９と同様に、第１の回転子コア体３１及び第２の回転子コア体３２からシャフトに、四角形状のハブ１１９と四角形状の穴部１１７，１１８を介してトルクを伝達できるため、第１の回転子コア体３１及び第２の回転子コア体３２とシャフトとを圧入や焼きばめにより締結して、トルクを直接伝達する必要がなくなり、上述した実施の形態８に比べて第１の回転子コア体３１及び第２の回転子コア体３２とシャフトとの組立性及び分解性が向上する。
【0110】
なお、回転子３の磁束の漏れを抑制するためには、この空隙Ｇ２は固定子１１と回転子３とで形成される空隙Ｇ１の長さより大きく、シャフト２は非磁性が望ましい。また、軸方向約半分の第１の回転子コア体３１と軸方向約半分の第２の回転子コア体３２をシャフト２に固定する際に空隙Ｇ２を設けるだけでなく、図示していないが非磁性体を間に挟むことでも同様の平均化の効果が得られ、透磁率の低い磁性体（例えば鋳物など）でも、ある程度の平均化の効果は得られる。
【0111】
なお、上述した極数、スロット数に限らず、上述した構成による回転子３の表面磁束密度の非正弦波形状の波形を正弦波形状に近づける効果は、どの極数、スロット数でも同様である。また、上述した固定子１１において集中巻に限らず分布巻でも、回転子３の表面磁束密度の非正弦波形状の波形の影響によるトルク脈動を同様に抑制することができる。そして、上述した回転子３が固定子１１内にある場合に限らず、回転子３が固定子１１外にある場合でも同様の効果を得られる。
【0112】
実施の形態１１．この発明の実施の形態１１を図３３乃至図３６に基づいて説明するが、各図において、同一、または相当部材、部位については同一符号を付して説明する。図３３はこの発明の実施の形態１１に係わる回転電機を示す半断面図である。図３４はこの発明の実施の形態１１に係わる回転電機を示す図３３のＤ−Ｄ線における断面図である。図３５はこの発明の実施の形態１１に係わる回転電機を示す図３３のＥ−Ｅ線における断面図である。図３６はこの発明の実施の形態１１に係わる回転電機における非磁性部材の斜視図である。
【0113】
この実施の形態１１においても、図３３乃至図３６において、軸方向約半分の第１の回転子コア体３１と軸方向約半分の第２の回転子コア体３２とが軸方向に対向する部分の間に非磁性からなる非磁性部材１２０が配置され、非磁性部材１２０の両面が軸方向約半分の第１の回転子コア体３１と軸方向約半分の第２の回転子コア体３２とに当接している。さらに、非磁性部材１２０の周方向側面において径方向に突出した突起１２０ａが周方向に等間隔に設けられ、その突起１２０ａの周方向側面に当接部１２０ｂが設けられている。この突起１２０ａの当接部１２０ｂが、軸方向約半分の第１の回転子コア体３１の第１の磁石３３と第１のコア磁極部３４と、軸方向約半分の第２の回転子コア体３２の第２の磁石３５と第２のコア磁極部３６の周方向側面に、軸方向位置が非磁性部材１２０の位置において当接することにより、軸方向約半分の第１の回転子コア体３１と軸方向約半分の第２の回転子コア体３２との相対的な周方向位置が決められている。すなわち、第１の磁石３３、第２の磁石３５、第１のコア磁極部３４、第２のコア磁極部３６の周方向側面に当接する当接部１２０ｂが設けられた非磁性部材１２０を有している点で上述した実施の形態１の構成と異なる。
【0114】
このように、第１の磁石３３、第２の磁石３５、第１のコア磁極部３４、第２のコア磁極部３６の周方向側面に当接する当接部１２０ｂが設けられた非磁性部材１２０を有することにより、軸方向約半分の第１の回転子コア体３１と軸方向約半分の第２の回転子コア体３２との相対的な周方向位置が決められるため、図５において回転子３における第１の回転子コア体３１と第２の回転子コア体３２による表面磁束密度波形ＰとＱの周方向位置を正確に合わせることができ、その合成した波形Ｒを正弦波形状の波形に近づけることができる。よって、回転子３における第１の回転子コア体３１と第２の回転子コア体３２による例えば多相交流巻線からなる固定子コイル６への鎖交磁束を平均化する効果をさらに向上させることができるため、上述した実施の形態８と同様にトルク脈動を低減することができる。
【0115】
また、非磁性部材１２０により第１の回転子コア体３１及び第２の回転子コア体３２の軸方向位置も位置決めできるため、軸方向の磁束の漏れを確実に抑制でき、組立性も向上できる。
【0116】
なお、回転子３の磁束の漏れを抑制するためには、この空隙Ｇ２は固定子１１と回転子３とで形成される空隙Ｇ１の長さより大きく、シャフト２は非磁性が望ましい。また、軸方向約半分の第１の回転子コア体３１と軸方向約半分の第２の回転子コア体３２をシャフト２に固定する際に空隙Ｇ２を設けるだけでなく、図示していないが非磁性体を間に挟むことでも同様の平均化の効果が得られ、透磁率の低い磁性体（例えば鋳物など）でも、ある程度の平均化の効果は得られる。
【0117】
なお、上述した非磁性部材１２０の当接部１２０ｂは図３６の形状に限らず、第１の磁石３３、第２の磁石３５、第１のコア磁極部３４、第２のコア磁極部３６の周方向側面に当接するような形状になっていれば良い。例えば、図示していないが当接部は平面ではなく曲面であっても構わない。その際、同様に回転子３の表面磁束密度の非正弦波形状の波形を正弦波形状に近づける効果があり、回転子３の表面磁束密度の非正弦波形状の波形の影響によるトルク脈動を同様に抑制することができる。
【0118】
なお、上述した極数、スロット数に限らず、上述した構成による回転子３の表面磁束密度の非正弦波形状の波形を正弦波形状に近づける効果は、どの極数、スロット数でも同様である。また、上述した固定子１１において集中巻に限らず分布巻でも、回転子３の表面磁束密度の非正弦波形状の波形の影響によるトルク脈動を同様に抑制することができる。そして、上述した回転子３が固定子１１内にある場合に限らず、回転子３が固定子１１外にある場合でも同様の効果を得られる。
【0119】
実施の形態１２．この発明の実施の形態１２を図３７乃至図４０に基づいて説明するが、各図において、同一、または相当部材、部位については同一符号を付して説明する。図３７はこの発明の実施の形態１２に係わる回転電機を示す半断面図である。図３８はこの発明の実施の形態１２に係わる回転電機を示す図３７のＤ−Ｄ線における断面図である。図３９はこの発明の実施の形態１２に係わる回転電機を示す図３７のＥ−Ｅ線における断面図である。図４０はこの発明の実施の形態１２に係わる回転電機における非磁性部材の斜視図である。
【0120】
この実施の形態１２においても、図３７乃至図４０において、軸方向約半分の第１の回転子コア体３１と軸方向約半分の第２の回転子コア体３２とが軸方向に対向する部分の間に非磁性からなる非磁性部材１２１が配置され、非磁性部材１２１の両面が軸方向約半分の第１の回転子コア体３１と軸方向約半分の第２の回転子コア体３２とに当接している。さらに、非磁性部材１２１の軸方向側面において軸方向に突出した突起１２１ａが周方向に等間隔に設けられ、その突起１２１ａの周方向側面に当接部１２１ｂが設けられている。この突起１２１ａの当接部１２１ｂが、軸方向約半分の第１の回転子コア体３１の第１の磁石３３と第１のコア磁極部３４と、軸方向約半分の第２の回転子コア体３２の第２の磁石３５と第２のコア磁極部３６の周方向側面に、軸方向位置が第１の回転子コア体３１及び第２の回転子コア体３２の位置において当接することにより、軸方向約半分の第１の回転子コア体３１と軸方向約半分の第２の回転子コア体３２との相対的な周方向位置が決められている。すなわち、第１の磁石３３、第２の磁石３５、第１のコア磁極部３４、第２のコア磁極部３６の周方向側面に当接する当接部１２１ｂが設けられた非磁性部材１２１を有している点で上述した実施の形態１の構成と異なる。
【0121】
このように、第１の磁石３３、第２の磁石３５、第１のコア磁極部３４、第２のコア磁極部３６の周方向側面に当接する当接部１２１ｂが設けられた非磁性部材１２１を有することにより、軸方向約半分の第１の回転子コア体３１と軸方向約半分の第２の回転子コア体３２との相対的な周方向位置が決められるため、図５において回転子３における第１の回転子コア体３１と第２の回転子コア体３２による表面磁束密度波形ＰとＱの周方向位置を正確に合わせることができ、その合成した波形Ｒを正弦波形状の波形に近づけることができる。よって、回転子３における第１の回転子コア体３１と第２の回転子コア体３２による例えば多相交流巻線からなる固定子コイル６への鎖交磁束を平均化する効果をさらに向上させることができるため、上述した実施の形態８と同様にトルク脈動を低減することができる。また、非磁性部材１２１により第１の回転子コア体３１及び第２の回転子コア体３２の軸方向位置も位置決めできるため、軸方向の磁束の漏れを確実に抑制でき、組立性も向上できる。
【0122】
また、第１の磁石３３、第２の磁石３５、第１のコア磁極部３４、第２のコア磁極部３６の周方向側面に軸方向位置が第１の回転子コア体３１及び第２の回転子コア体３２の位置において、非磁性部材の当接部が当接するため、第１の回転子コア体３１及び第２の回転子コア体３２に対する第１の磁石３３、第２の磁石３５、第１のコア磁極部３４、第２のコア磁極部３６の周方向位置決め部材として代用でき、第１の回転子コア体３１及び第２の回転子コア体３２の外周面を旋盤加工することができるため、周方向位置決め部材を第１の回転子コア体３１及び第２の回転子コア体３２の外周面をエンドミル加工する場合よりも加工コストを削減できる。さらに、第１の磁石３３、第２の磁石３５、第１のコア磁極部３４、第２のコア磁極部３６の軸方向長さを、第１の回転子コア体３１及び第２の回転子コア体３２の軸方向長さ以下にできるため、第１の磁石３３、第２の磁石３５、第１のコア磁極部３４、第２のコア磁極部３６の材料コストを削減できる。
【0123】
なお、回転子３の磁束の漏れを抑制するためには、この空隙Ｇ２は固定子１１と回転子３とで形成される空隙Ｇ１の長さより大きく、シャフト２は非磁性が望ましい。また、軸方向約半分の第１の回転子コア体３１と軸方向約半分の第２の回転子コア体３２をシャフト２に固定する際に空隙Ｇ２を設けるだけでなく、図示していないが非磁性体を間に挟むことでも同様の平均化の効果が得られ、透磁率の低い磁性体（例えば鋳物など）でも、ある程度の平均化の効果は得られる。
【0124】
なお、上述した非磁性部材１２１の当接部１２１ｂは図４０の形状に限らず第１の磁石３３、第２の磁石３５、第１のコア磁極部３４、第２のコア磁極部３６の周方向側面に当接するような形状になっていれば良い。例えば、図示していないが当接部は平面ではなく曲面であっても構わない。その際、同様に回転子３の表面磁束密度の非正弦波形状の波形を正弦波形状に近づける効果があり、回転子３の表面磁束密度の非正弦波形状の波形の影響によるトルク脈動を同様に抑制することができる。
【0125】
なお、上述した極数、スロット数に限らず、上述した構成による回転子３の表面磁束密度の非正弦波形状の波形を正弦波形状に近づける効果は、どの極数、スロット数でも同様である。また、上述した固定子１１において集中巻に限らず分布巻でも、回転子３の表面磁束密度の非正弦波形状の波形の影響によるトルク脈動を同様に抑制することができる。そして、上述した回転子３が固定子１１内にある場合に限らず、回転子３が固定子１１外にある場合でも同様の効果を得られる。
【0126】
なお、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【0127】
この発明は、磁束密度波形の非正弦波形状を正弦波形状に近づけることにより、トルク脈動を低減することができる回転電機の実現に好適である。
【符号の説明】
【0128】
３ 回転子 ５ 固定子コア６ 固定子コイル １１ 固定子
３１ 第１の回転子コア体 ３２ 第２の回転子コア体
３３ 第１の磁石 ３４ 第１のコア磁極部
３５ 第２の磁石 ３６ 第２のコア磁極部
３７ 穴部 ３８ 穴部
３９ 第１のコア磁極部 ４０ 穴部
４１ 第１の磁石 ４２ 第２のコア磁極部
４３ 穴部 ４４ 第２の磁石
５１ 固定子コア ６１ 固定子コイル
１１１ ピン穴 １１２ ピン穴
１１３ ピン １１４ キー溝
１１５ キー溝 １１６ キー
１１７ 四角形状の穴部 １１８ 四角形状の穴部
１１９ 四角形状のハブ １２０ 非磁性部材
１２０ａ 突起 １２０ｂ 当接部
１２１ 非磁性部材 １２１ａ 突起
１２１ｂ 当接部 ５１１ 固定子コア
５１２ 固定子コア ３１１ 第１の回転子コア体
３２１ 第２の回転子コア体 ３３１ 第１の磁石
３４１ 第１のコア磁極部 ３５１ 第２の磁石
３６１ 第２のコア磁極部 ５０１ 第３の回転子コア体
５０２ 第３の磁石 ５０３ 第４の磁石。