(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023183954
(43)【公開日】2023-12-28
(54)【発明の名称】回転電機
(51)【国際特許分類】
H02K 1/16 20060101AFI20231221BHJP
【ＦＩ】
H02K1/16 C
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022097780
(22)【出願日】2022-06-17
(71)【出願人】
【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】110002941
【氏名又は名称】弁理士法人ぱるも特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】飯田 貴之
(72)【発明者】
【氏名】深山 義浩
【テーマコード（参考）】
5H601
【Ｆターム（参考）】
5H601AA22
5H601CC01
5H601CC15
5H601DD01
5H601DD09
5H601DD11
5H601DD18
5H601EE03
5H601EE18
5H601EE39
5H601FF02
5H601FF04
5H601GA02
5H601GA24
5H601GA32
5H601GB05
5H601GB12
5H601GB13
5H601GB28
5H601GB33
5H601GB34
5H601GB41
5H601GB49
5H601GC02
5H601GC12
(57)【要約】
【課題】トルクリップルを低減できる回転電機を提供する。
【解決手段】ティース先端形状が異なる複数種類の固定子コア部を軸方向に組み合わせて回転電機の固定子コアを構成することで、それぞれの固定子コア部で発生するトルクリップルの位相が異なるため、モータ全体のトルクリップルを、より効率的に抑制することができる。
【選択図】図８
【解決手段】ティース先端形状が異なる複数種類の固定子コア部を軸方向に組み合わせて回転電機の固定子コアを構成することで、それぞれの固定子コア部で発生するトルクリップルの位相が異なるため、モータ全体のトルクリップルを、より効率的に抑制することができる。
【選択図】図８
【特許請求の範囲】
【請求項1】
固定子コアを有する固定子、
回転子コアと、前記回転子コアに固定されている複数の永久磁石とを有しており、前記固定子に対して回転可能な回転子、を備え、
前記固定子コアは、円環状のコアバックと、前記コアバックから径方向へ突出した複数のティースとを有しており、前記固定子コアの前記ティースの間には、スロットが設けられている回転電機において、
前記固定子コアは、ティース先端形状が異なる複数種類の固定子コア部が前記回転子の回転軸方向に組み合わされて構成され、少なくとも１種類のティース先端形状が前記ティースから周方向に延伸したつばを有し、そのティース先端幅の電気角の最小値が前記ティースの幅よりも大きくなる固定子コア部と、少なくとも１種類のティース先端形状が、前記ティースを周方向に切削された形状であり、そのティース先端幅の電気角の最大値が前記ティースの幅よりも小さくなる固定子コア部を有することを特徴とする回転電機。
回転子コアと、前記回転子コアに固定されている複数の永久磁石とを有しており、前記固定子に対して回転可能な回転子、を備え、
前記固定子コアは、円環状のコアバックと、前記コアバックから径方向へ突出した複数のティースとを有しており、前記固定子コアの前記ティースの間には、スロットが設けられている回転電機において、
前記固定子コアは、ティース先端形状が異なる複数種類の固定子コア部が前記回転子の回転軸方向に組み合わされて構成され、少なくとも１種類のティース先端形状が前記ティースから周方向に延伸したつばを有し、そのティース先端幅の電気角の最小値が前記ティースの幅よりも大きくなる固定子コア部と、少なくとも１種類のティース先端形状が、前記ティースを周方向に切削された形状であり、そのティース先端幅の電気角の最大値が前記ティースの幅よりも小さくなる固定子コア部を有することを特徴とする回転電機。
【請求項2】
前記複数のティースに、分布巻構造となるように固定子コイルが巻線されていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
【請求項3】
固定子コアを有する固定子、
回転子コアと、前記回転子コアに固定されている複数の永久磁石とを有しており、前記固定子に対して回転可能な回転子、を備え、
前記固定子コアは、円環状のコアバックと、前記コアバックから径方向へ突出した複数のティースとを有しており、前記固定子コアの前記ティースの間には、スロットが設けられている回転電機において、
前記固定子コアは、ティース先端形状が、周方向に延伸したつばを有し、ティース先端幅の電気角が異なる複数種類の固定子コア部が前記回転子の回転軸方向に組み合わされて構成されていることを特徴とする回転電機。
回転子コアと、前記回転子コアに固定されている複数の永久磁石とを有しており、前記固定子に対して回転可能な回転子、を備え、
前記固定子コアは、円環状のコアバックと、前記コアバックから径方向へ突出した複数のティースとを有しており、前記固定子コアの前記ティースの間には、スロットが設けられている回転電機において、
前記固定子コアは、ティース先端形状が、周方向に延伸したつばを有し、ティース先端幅の電気角が異なる複数種類の固定子コア部が前記回転子の回転軸方向に組み合わされて構成されていることを特徴とする回転電機。
【請求項4】
前記回転子は、前記回転子コアに固定された永久磁石が２層に配置された構造を有し、
前記回転子の回転中心と前記永久磁石の回転子表面側の２つの角部とを結ぶ２本の直線がなす角度である磁石極弧角の１層目と２層目の電気角をそれぞれβ１、β２とすると
ただし、Cは９８．５≦C≦１００．０を満たす実数、を満たすことを特徴とする請求項３に記載の回転電機。
前記回転子の回転中心と前記永久磁石の回転子表面側の２つの角部とを結ぶ２本の直線がなす角度である磁石極弧角の１層目と２層目の電気角をそれぞれβ１、β２とすると
【数3】
【請求項5】
前記固定子コアは、ティース先端幅の電気角が異なる２種類の固定子コア部が軸方向に組み合わされて構成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項6】
前記固定子コアは、ティース先端幅の電気角が異なる少なくとも３種類の固定子コア部が軸方向に組み合わされて構成された請求項１に記載の回転電機。
【請求項7】
前記固定子コアは、ティース先端幅の電気角が異なる固定子コア部が前記回転軸方向に対称となるように積み上げられていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項8】
前記固定子コアの回転軸方向長さをＬ、それぞれの固定子コア部の回転軸方向の長さをＬｋ、それぞれの固定子コア部で発生するＮ次トルクリップルの振幅をＡｋ、および位相をθｋとし、回転角度の電気角をｔとすると、それぞれの固定子コア部で発生するＮ次トルクリップルを足し合わせた値Ｈは、
であり、前記Ｎ次トルクリップルを足し合わせた値Ｈを最小とする複数の固定子コア部を組合わせることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
【数4】
【請求項9】
前記回転子は、前記永久磁石が径方向に２層に配置された構造を有し、
前記回転子の回転中心と前記永久磁石の回転子表面側の２つの角部とを結ぶ２本の直線がなす角度を磁石極弧角とし、
回転子外周に切り欠きがｄ軸を対称として４箇所形成され、前記回転軸の回転中心と前記切り欠きを構成する円弧の中心とを結ぶ２本の直線のなす角度を切り欠き角とすると、
前記切り欠き角が、１層目の磁石極弧角の電気角よりも小さい位置と、１層目の磁石極弧角の電気角よりも大きく、かつ２層目の磁石極弧角の電気角よりも小さい位置に前記切り欠きが形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の回転電機。
前記回転子の回転中心と前記永久磁石の回転子表面側の２つの角部とを結ぶ２本の直線がなす角度を磁石極弧角とし、
回転子外周に切り欠きがｄ軸を対称として４箇所形成され、前記回転軸の回転中心と前記切り欠きを構成する円弧の中心とを結ぶ２本の直線のなす角度を切り欠き角とすると、
前記切り欠き角が、１層目の磁石極弧角の電気角よりも小さい位置と、１層目の磁石極弧角の電気角よりも大きく、かつ２層目の磁石極弧角の電気角よりも小さい位置に前記切り欠きが形成されていることを特徴とする請求項１から４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】
本願は、回転電機に関するものである。
【背景技術】
【0002】
近年のモータには、高効率化および高出力密度化はもちろん、低振動特性についても要求が高まっており、振動の原因となるトルクの脈動を抑制する方法が提案されている。トルクの脈動には、電流を通電していないときに発生するコギングトルクと、通電時に発生するトルクリップルがある。コギングトルクとトルクリップルの両方を抑制するために、隣り合うティース先端部の間に空隙が存在する開スロット形状の固定子コアと、隣り合うティース先端部が連結している閉スロットの固定子コアでは、コギングトルクとトルクリップルの大小関係が逆の特性を有する。このような２種類の固定子コアを組み合わせることで、モータ全体のトルク脈動をバランスよく抑制できることが知られている（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２００７－１５１２３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献１のような構成では、コギングトルクとトルクリップルをバランスよく低減できるが、トルクリップルの抑制が十分でなかった。
【0005】
本願は、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、トルクリップルをより効率的に抑制することができる回転電機を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本願に開示される回転電機は、
固定子コアを有する固定子、
回転子コアと、回転子コアに固定されている複数の永久磁石とを有しており、固定子に対して回転可能な回転子、を備え、
固定子コアは、円環状のコアバックと、コアバックから径方向へ突出した複数のティースとを有しており、固定子コアのティースの間には、スロットが設けられているものであって、
固定子コアは、ティース先端形状が異なる複数種類の固定子コア部が回転子の回転軸方向に組み合わされて構成され、少なくとも１種類のティース先端形状がティースから周方向に延伸したつばを有し、そのティース先端幅の電気角の最小値が前記ティースの幅よりも大きくなる固定子コア部と、少なくとも１種類のティース先端形状が、ティースを周方向に切削された形状であり、そのティース先端幅の電気角の最大値がティースの幅よりも小さくなる固定子コア部を有することを特徴とする。
固定子コアを有する固定子、
回転子コアと、回転子コアに固定されている複数の永久磁石とを有しており、固定子に対して回転可能な回転子、を備え、
固定子コアは、円環状のコアバックと、コアバックから径方向へ突出した複数のティースとを有しており、固定子コアのティースの間には、スロットが設けられているものであって、
固定子コアは、ティース先端形状が異なる複数種類の固定子コア部が回転子の回転軸方向に組み合わされて構成され、少なくとも１種類のティース先端形状がティースから周方向に延伸したつばを有し、そのティース先端幅の電気角の最小値が前記ティースの幅よりも大きくなる固定子コア部と、少なくとも１種類のティース先端形状が、ティースを周方向に切削された形状であり、そのティース先端幅の電気角の最大値がティースの幅よりも小さくなる固定子コア部を有することを特徴とする。
【0007】
また、本願に開示される回転電機は、
固定子コアを有する固定子、
回転子コアと、回転子コアに固定されている複数の永久磁石とを有しており、固定子に対して回転可能な回転子、を備え、
固定子コアは、円環状のコアバックと、コアバックから径方向へ突出した複数のティースとを有しており、固定子コアのティースの間には、スロットが設けられているものであって、
固定子コアは、ティース先端形状が、周方向に延伸したつばを有し、ティース先端幅の電気角が異なる複数種類の固定子コア部が回転子の回転軸方向に組み合わされて構成されていることを特徴とする。
固定子コアを有する固定子、
回転子コアと、回転子コアに固定されている複数の永久磁石とを有しており、固定子に対して回転可能な回転子、を備え、
固定子コアは、円環状のコアバックと、コアバックから径方向へ突出した複数のティースとを有しており、固定子コアのティースの間には、スロットが設けられているものであって、
固定子コアは、ティース先端形状が、周方向に延伸したつばを有し、ティース先端幅の電気角が異なる複数種類の固定子コア部が回転子の回転軸方向に組み合わされて構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【0008】
本願に開示される回転電機によれば、
ティース先端形状が異なる複数種類の固定子コア部を軸方向に組み合わせて固定子コアを構成することで、それぞれの固定子コア部で発生するトルクリップルの位相が異なるため、モータ全体のトルクリップルを抑制することができる。
ティース先端形状が異なる複数種類の固定子コア部を軸方向に組み合わせて固定子コアを構成することで、それぞれの固定子コア部で発生するトルクリップルの位相が異なるため、モータ全体のトルクリップルを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】実施の形態１に係る固定子コアのティース先端幅がα１である回転電機の回転軸に垂直な方向の断面図である。
【図3】実施の形態１に係る固定子コアのティース先端幅がα２である回転電機の回転軸に垂直な方向の断面図である。
【図5】実施の形態１に係る回転電機の回転子の回転軸に垂直な方向の断面図である。
【図6】実施の形態１に係る回転電機の回転子を用いた固定子コアの回転軸方向長さがＬのときの固定子コアのティース先端幅αに対する２４次トルクリップルの振幅の変化を示す図である。
【図7】実施の形態１に係る回転電機の回転子を用いた固定子コアの軸方向長さがＬのときの固定子コアのティース先端幅αに対するティース先端幅の電気角が２７．５ｄｅｇであるときの位相を基準とした２４次トルクリップルの位相差の変化を示す図である。
【図8】実施の形態１に係る回転電機の固定子の構成例を８分割した断面の斜視図である。
【図9】実施の形態１に係る回転電機の固定子の構成例を８分割した断面の斜視図である。
【図10】モデルＡ、モデルＢおよびモデルＣのトルクリップルを比較した図である。
【図11】実施の形態２に係る回転電機の固定子の構成例を８分割した断面の斜視図である。
【図12】実施の形態３に係る回転電機の異なる２種類の固定子を軸方向に順に積み上げた構成の周方向８分の１の断面の斜視図である。
【図13】実施の形態３に係る回転電機の異なる２種類の固定子を軸方向にそれぞれ２分割して交互に積み上げた構成の周方向８分の１の断面を斜視図である。
【図14】実施の形態４に係る固定子コアのティース先端幅がα１である回転電機の回転軸に垂直な方向の断面図である。
【図15】実施の形態４に係る固定子コアのティース先端幅がα２である回転電機の回転軸に垂直な方向の断面図である。
【図16】実施の形態４に係る回転電機の回転子の回転軸に垂直な方向の断面図である。
【図17】実施の形態４に係る回転電機の回転子を用いた固定子コアの軸方向長さがＬのときの固定子コアのティース先端幅αに対する２４次トルクリップルの振幅の変化を示す図である。
【図18】実施の形態４に係る回転電機の回転子を用いた固定子コアの軸方向長さがＬのときの固定子コアのティース先端幅αに対するティース先端幅の電気角が２７．５ｄｅｇであるときの位相を基準とした２４次トルクリップルの位相差の変化を示す図である。
【図19】実施の形態４に係る回転電機の固定子の構成例を８分割した断面の斜視図である。
【図20】実施の形態５に係る固定子コアのティース先端幅がα１である回転電機の回転軸に垂直な方向の断面図である。
【図21】実施の形態５に係る固定子コアのティース先端幅がα２である回転電機の回転軸に垂直な方向の断面図である。
【図22】実施の形態５に係る回転電機の回転子を用いた固定子コアの軸方向長さがＬのときの固定子コアのティース先端幅αに対する２４次トルクリップルの振幅の変化を示す図である。
【図23】実施の形態５に係る回転電機の回転子を用いた固定子コアの軸方向長さがＬのときの固定子コアのティース先端幅αに対するティース先端幅の電気角が２７．５ｄｅｇであるときの位相を基準とした２４次トルクリップルの位相差の変化を示す図である。
【図24】実施の形態５に係る回転電機の固定子の構成例を８分割した断面の斜視図である。
【図25】実施の形態６に係る固定子コアのティース先端幅がα１である回転電機の回転軸に垂直な方向の断面図である。
【図26】実施の形態６に係る固定子コアのティース先端幅がα２である回転電機の回転軸に垂直な方向の断面図である。
【図27】実施の形態６に係る回転電機の回転子の回転軸に垂直な方向の断面図である。
【図28】実施の形態６に係る回転電機の回転子を用いた固定子コアの軸方向長さがＬのときの固定子コアのティース先端幅αに対する２４次トルクリップルの振幅の変化を示す図である。
【図29】実施の形態６に係る回転電機の回転子を用いた固定子コアの軸方向長さがＬのときの固定子コアのティース先端幅αに対するティース先端幅の電気角が２７．５ｄｅｇであるときの位相を基準とした２４次トルクリップルの位相差の変化を示す図である。
【図30】実施の形態６に係る回転電機の固定子の構成例を８分割した断面の斜視図である。
【図31】実施の形態７に係る固定子コアのティース先端幅がα１である回転電機の回転軸に垂直な方向の断面図である。
【図32】実施の形態７に係る固定子コアのティース先端幅がα２である回転電機の回転軸に垂直な方向の断面図である。
【図33】実施の形態７に係る回転電機の回転子の回転軸に垂直な方向の断面図である。
【図34】実施形態７に係る回転電機の回転子を用いた固定子コアの軸方向長さがＬのときの固定子コアのティース先端幅αに対する２４次トルクリップルの振幅の変化を示す図である。
【図35】実施の形態７に係る回転電機の回転子を用いた固定子コアの軸方向長さがＬのときの固定子コアのティース先端幅αに対するティース先端幅の電気角が２７．５ｄｅｇであるときの位相を基準とした２４次トルクリップルの位相差の変化を示す図である。
【図36】実施の形態７に係る回転電機の固定子の構成例を８分割した断面の斜視図である。
【図37】実施の形態８に係る固定子コアのティース先端幅がα１である回転電機の回転軸に垂直な方向の断面図である。
【図38】実施の形態８に係る固定子コアのティース先端幅がα２である回転電機の回転軸に垂直な方向の断面図である。
【図41】実施の形態８に係る回転電機の回転子を用いた固定子コアの軸方向長さがＬのときの固定子コアのティース先端幅αに対する２４次トルクリップルの振幅の変化を示す図である。
【図42】実施の形態８に係る回転電機の回転子を用いた固定子コアの軸方向長さがＬのときの固定子コアのティース先端幅αに対するティース先端幅の電気角が２７．５ｄｅｇであるときの位相を基準とした２４次トルクリップルの位相差の変化を示す図である。
【図43】実施の形態８に係る回転電機の固定子の構成例を８分割した断面の斜視図である。
【図44】実施の形態８に係る回転電機の固定子コアのティース先端幅αを１９．０≦α≦２７．５の範囲で変化させたときに２４次トルクリップルの位相が９０ｄｅｇ以上変化する磁石極弧角の組み合わせを示す図である。
【図45】実施の形態９に係る固定子コアのティース先端幅がα１である回転電機の回転軸に垂直な方向の断面図である。
【図46】実施の形態９に係る固定子コアのティース先端幅がα２である回転電機の回転軸に垂直な方向の断面図である。
【図47】実施の形態９に係る固定子コアのティース先端幅がα３である回転電機の回転軸に垂直な方向の断面図である。
【図48】実施の形態９に係る回転電機の回転子を用いた固定子コアの軸方向長さがＬのときの固定子コアのティース先端幅αに対する２４次トルクリップルの振幅の変化を示す図である。
【図49】実施の形態９に係る回転電機の回転子を用いた固定子コアの軸方向長さがＬのときの固定子コアのティース先端幅αに対するティース先端幅の電気角が２７．５ｄｅｇであるときの位相を基準とした２４次トルクリップルの位相差の変換を示す図である。
【図50】実施の形態９に係る回転電機の固定子の構成例を８分割した断面の斜視図である。
【図51】実施の形態１０に係る固定子コアのティース先端幅がα１である回転電機の回転軸に垂直な方向の断面図である。
【図52】実施の形態１０に係る固定子コアのティース先端幅がα２である回転電機の回転軸に垂直な方向の断面図である。
【図53】実施の形態１０に係る固定子コアのティース先端幅がα３である回転電機の回転軸に垂直な方向の断面図である。
【図54】実施の形態１０に係る固定子コアのティース先端幅がα３である回転電機の回転軸に垂直な方向の断面図である。
【図55】実施の形態１０に係る回転電機の回転子を用いた固定子コアの軸方向長さがＬのときの固定子コアのティース先端幅αに対する２４次トルクリップルの振幅の変化を示す図である。
【図56】実施の形態１０に係る回転電機の回転子を用いた固定子コアの軸方向長さがＬのときの固定子コアのティース先端幅αに対するティース先端幅の電気角が２７．５ｄｅｇであるときの位相を基準とした２４次トルクリップルの位相差の変化を示す図である。
【図57】実施の形態１０に係る回転電機の固定子の構成例を８分割した断面の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本願に係る回転電機の好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、同一内容および相当部については同一符号を配し、その詳しい説明は省略する。以降の実施形態も同様に、同一符号を付した構成について重複した説明は省略する。実施の形態１～７は、ティース先端形状が周方向に延伸したつばを有する固定子コアと、ティース先端形状が、周方向に切削された形状である固定子コアを軸方向に組み合わせて固定子を形成している。実施の形態８は、ティース先端形状がティースから周方向に延伸したつばを有する２種類の固定子コアを軸方向に組み合わせて固定子を形成している。実施の形態９は、３種類のティース先端形状を有する固定子コアを軸方向に組み合わせて固定子を形成している。実施の形態１０は、４種類のティース先端形状を有する固定子コアを組み合わせて固定子を形成している。以下それぞれの実施の形態を詳細に説明する。
【0011】
実施の形態１．[２重Ｖ字状スロット、固定子コア２種類、回転子切欠き、位相差１８０ｄｅｇ]
図１は、実施の形態１に係る固定子コアのティース先端幅がα１である回転電機の回転子の回転軸（以下回転軸と称す）に垂直な方向の断面図であり、図２は、そのティース部分の拡大図である。図３は、実施の形態１に係る固定子コアのティース先端幅がα２である回転軸に垂直な方向の断面図であり、図４は、そのティース部分の拡大図である。図５は、実施の形態１に係る回転電機の回転子の回転軸に垂直な方向の断面図である。図６は、実施の形態１に係る回転電機の回転子を用いた固定子コアの回転軸方向長さがＬのときの固定子コアのティース先端幅αに対する２４次トルクリップルの振幅の変化を示す図である。図７は、実施の形態１に係る回転電機の回転子を用いた固定子コアの回転軸方向長さがＬのときの固定子コアのティース先端幅αに対するティース先端幅の電気角が２７．５ｄｅｇであるときの位相を基準とした２４次トルクリップルの位相差の変化を示す図である。図８と図９は、実施の形態１に係る回転電機の固定子の構成例を８分割した断面の斜視図である。図１０は、モデルＡ、モデルＢおよびモデルＣのトルクリップルの比較を示す図である。モデルＡは１種類の固定子１０ａのみで構成され、回転子外周部の切り欠き２２１、切り欠き２２２を有しない構造である。モデルＢは、１種類の固定子１０ａのみで構成されたモデルＡの回転電機の回転子外周部に切り欠き２２１と切り欠き２２２が配置された構造である。モデルＣは実施の形態１の構成であり、２種類の固定子１０ａ、固定子１０ｂを組み合わせて構成され、回転子外周部に切り欠き２２１と切り欠き２２２が配置された構造である。
図１は、実施の形態１に係る固定子コアのティース先端幅がα１である回転電機の回転子の回転軸（以下回転軸と称す）に垂直な方向の断面図であり、図２は、そのティース部分の拡大図である。図３は、実施の形態１に係る固定子コアのティース先端幅がα２である回転軸に垂直な方向の断面図であり、図４は、そのティース部分の拡大図である。図５は、実施の形態１に係る回転電機の回転子の回転軸に垂直な方向の断面図である。図６は、実施の形態１に係る回転電機の回転子を用いた固定子コアの回転軸方向長さがＬのときの固定子コアのティース先端幅αに対する２４次トルクリップルの振幅の変化を示す図である。図７は、実施の形態１に係る回転電機の回転子を用いた固定子コアの回転軸方向長さがＬのときの固定子コアのティース先端幅αに対するティース先端幅の電気角が２７．５ｄｅｇであるときの位相を基準とした２４次トルクリップルの位相差の変化を示す図である。図８と図９は、実施の形態１に係る回転電機の固定子の構成例を８分割した断面の斜視図である。図１０は、モデルＡ、モデルＢおよびモデルＣのトルクリップルの比較を示す図である。モデルＡは１種類の固定子１０ａのみで構成され、回転子外周部の切り欠き２２１、切り欠き２２２を有しない構造である。モデルＢは、１種類の固定子１０ａのみで構成されたモデルＡの回転電機の回転子外周部に切り欠き２２１と切り欠き２２２が配置された構造である。モデルＣは実施の形態１の構成であり、２種類の固定子１０ａ、固定子１０ｂを組み合わせて構成され、回転子外周部に切り欠き２２１と切り欠き２２２が配置された構造である。
【0012】
図１において、回転電機であるモータ１は、固定子１０ａと固定子１０ａの内径側に同軸に配置された回転子２０で構成される。図１に示すように、固定子１０ａは円環状の固定子バックコア１１から内径側に延伸された固定子ティース１２ａと、隣り合う固定子ティース１２ａと固定子バックコア１１によってＵ字型に囲まれた領域である固定子スロットに配置された固定子コイル１３で構成される。
【0013】
本実施の形態において、固定子ティース１２ａは、周方向に均等に４８個構成されており、４８個の固定子スロットには同じように４個の固定子コイル１３が配置されている。固定子コイル１３は周方向に６個隣の固定子スロットに配置された固定子コイル１３と直列に接続され、分布巻構造となるように巻線されている。
【0014】
図２に示すように、固定子ティース１２ａは、固定子バックコア１１から内径側に延伸されたティース延伸部１２１とティース延伸部１２１から周方向に双方向対称に突出したティース先端形状を有するティース先端部１２２で構成される。ここで、ティース延伸部１２１の幅寸法であるティース幅の電気角をλとし、ティース先端の幅寸法であるティース先端幅の電気角をαとすると、ティース先端部１２２のティース先端幅の電気角はαがα１であるとき、α１≧λを満たし、λ＝１９．０ｄｅｇ、α１＝２７．５ｄｅｇである。αの算出方法は、回転軸に垂直な断面において、回転子２０の回転中心と１本の固定子ティース１２ａの先端の幅方向の両端部とを結ぶ２本の直線が回転子２０の回転方向になす角度とした。
【0015】
図３において、回転電機であるモータ１は、固定子１０ｂと固定子１０ｂの内径側に同軸に配置された回転子２０で構成される。図３に示すように、固定子１０ｂは円環状の固定子バックコア１１から内径側に延伸された固定子ティース１２ｂと隣り合う固定子ティース１２ｂと固定子バックコア１１によってコの字型に囲まれた領域である固定子スロットに配置された固定子コイル１３で構成される。実施の形態１において、固定子ティース１２ｂは周方向に均等に４８個構成されており、４８個の固定子スロットには同じように４個の固定子コイル１３が配置されている。固定子コイル１３は周方向に６個隣の固定子スロットに配置された固定子コイル１３と直列に接続されている。
【0016】
図４に示すように、固定子ティース１２ｂは、固定子バックコア１１から内径側に延伸されたティース延伸部１２１とティース延伸部１２１を周方向に双方向対称に切削したティース先端形状を有するティース先端部１２２で構成される。また、ティース先端部１２２のティース先端幅の電気角はαがα２であるとき、λ＞α２を満たし、α２＝５．０ｄｅｇである。αの算出方法は、上述と同様である。
以下固定子ティース１２ａを有する固定子コアを固定子コア１２ａ、固定子ティース１２ｂを有する固定子コアを固定子コア１２ｂと称す。固定子コア１２ｃ、固定子コア１２ｄも同様である。
以下固定子ティース１２ａを有する固定子コアを固定子コア１２ａ、固定子ティース１２ｂを有する固定子コアを固定子コア１２ｂと称す。固定子コア１２ｃ、固定子コア１２ｄも同様である。
【0017】
図５に示すように、回転子２０は、円環状の回転子コア２１を有し、回転子コア２１のｄ軸を中心として内径側にいくにつれて距離が狭まるように対向して、１対の１層目の磁石スロット２１１、および２層目の磁石スロット２１２がそれぞれＶ字状に設けられる。１対の１層目の磁石スロット２１１と１対の２層目の磁石スロット２１２に、１対の１層目磁石２０１、および２層目磁石２０２がそれぞれ挿入される。１対の１層目の磁石２０１、および２層目の磁石２０２は平板上の形状をしており、短辺に配向され径方向にすべて同じ方向を向くように着磁されている。
【0018】
これら４個で１組の磁石が周方向に均等に８組配置されている。８組は、周方向隣り合うものの着磁方向が径方向内側および外側に交互に向くように同様に配置されている。ここで、回転軸の垂直な断面において、回転子２０の回転中心と回転子２０内部に配置された磁石の回転子表面側の角部とを結ぶ２本の直線が回転子２０の回転方向になす角度の電気角である極弧角をβとすると、図５に示すように１層目の磁石２０１の極弧角はβ１、２層目の磁石２０２の極弧角はβ２となる。
【0019】
そして、回転子コア２１の外周上に、ｄ軸に対称に、１層目の磁石２０１の極弧角の内側に円形形状の切り欠き２２１、および１層目の磁石２０１の極弧角と２層目の磁石２０２の極弧角の間に円形形状の切り欠き２２２が合計４個配置されている。
【0020】
そして、回転軸の垂直な断面において、回転子２０の回転中心と、ｄ軸を対称に回転子外周上に配置された切り欠きを構成する円弧の中心と、を結ぶ２本の直線が回転子２０の回転方向になす角度の電気角である切り欠き角をγとすると、図５に示すように、切り欠き２２１の切り欠き角はγ１、切り欠き２２２の切り欠き角はγ２となる。
【0021】
従って、実施の形態１の極弧角と切り欠き角は、β２＞γ２＞β２＞γ１を満たし、β１＝５０．０ｄｅｇ、β２＝１２７．５ｄｅｇ、γ１＝３５．０ｄｅｇ、γ２＝１００．０ｄｅｇである。このようにして、８極４８スロットの分布巻モータに構成されている。
【0022】
図６に示すように、ティース先端幅αを変化させることで２４次トルクリップルの振幅が変化する。また、図７に示すように、ティース先端幅を変化させることで２４次トルクリップルの位相を変えることができる。このときの、ティース先端幅がα１およびα２である固定子コアの回転軸方向長さをそれぞれＬ１とＬ２とし、固定子コアの回転軸方向長さがＬのときのティース先端幅がα１およびα２である固定子コアで発生する２４次トルクリップルの振幅をそれぞれＡ１とＡ２（図６参照）、α１＝２７．５ｄｅｇ、α２＝５．０ｄｅｇである固定子コアの２４次トルクリップルの位相を基準とした２４次トルクリップルの位相差をそれぞれθ１とθ２（図７参照）とすると、実施の形態１の回転電機で発生する２４次トルクリップルＨは、
【0023】
【数1】
【0024】
そして、θ１＝０．０ｄｅｇ、θ２＝１８０ｄｅｇあり、θ２－θ１＝１８０．０ｄｅｇであることから、Ｈを最小にするＬ１およびＬ２は、Ｌ１：Ｌ２＝Ａ２：Ａ１によって得られ、Ｌ１とＬ２の比率であるＬ１／Ｌ２は約２．３３となる。
【0025】
図８に示すように、モータ１は回転軸方向長さＬ１である固定子コア１２ａと回転軸方向長さＬ２である固定子コア１２ｂで構成され、Ｌ１およびＬ２は、Ｌ１／Ｌ２が約２．３３を満たす。そして、固定子コア１２ａと固定子コア１２ｂを組み合わせた固定子は、回転軸方向に対称になるように構成されており、固定子コア１２ｂが回転軸方向に２分割された固定子コア１２ａで挟み込まれた構造である。このような構成にすることで、ティース先端幅αが異なる２つの固定子コアを回転軸方向にＬ１／Ｌ２が約２．３３で組み合わせているため、２４次トルクリップルをほぼ完全に抑制することができる。
【0026】
また、固定子コア１２ａと固定子コア１２ｂを組み合わせた固定子は回転軸方向に対称になるように構成されているため、回転子全体に働く磁気吸引力を回転軸方向位置について対称にし、平衡化することができる。すなわち、回転子のそれぞれの軸方向位置で働く磁気吸引力を軸方向で対称とすることで、回転子の軸方向に働く力を低減し、振動およびベアリングの損傷を防ぐことができる。
【0027】
また、図９に示すように、３分割した固定子コア１２ｂのうち１個を２分割した固定子コア１２ａで挟み込み、それらを３分割した残った２個の固定子コア１２ｂで挟んだ構造としてもよい。このような構成においても、固定子コア１２ａと固定子コア１２ｂを組み合わせた固定子は、回転軸方向に対称になるように構成されているため、磁気吸引力を平衡化することができる。これにより、上述したように回転子の軸方向に働く力を低減し、振動およびベアリングの損傷を防ぐことができる。
【0028】
このとき、固定子コア１２ａと固定子コア１２ｂの位置関係は逆にしてもよい。このとき、それぞれの固定子コアの軸方向分割数は、積み上げた後の固定子コアが軸方向に対称となっていればいくつでも構わない。また、分割後の固定子コアの軸方向長さは等分になっていなくてもよく、積み上げた後の固定子コアが軸方向に対称となっていれば分割後の軸方向長さはいくつでも構わない。
【0029】
図１０に示すモデルＡは、１種類の固定子１０ａのみで構成され、回転子外周部の切り欠き２２１、切り欠き２２２を有しない構造である。モデルＢは、１種類の固定子１０ａのみで構成されたモデルＡの回転電機の回転子外周部に切り欠き２２１と切り欠き２２２が配置された構造である。モデルＣは、本実施の形態の構成であり、２種類の固定子１０ａ、固定子１０ｂを組み合わせて構成され、回転子外周部に切り欠き２２１と切り欠き２２２が配置された構造である。図１０のモデルＡとモデルＢを比較すると、１２次トルクリップルを低減できる一方で、２４次トルクリップルが増大している。本実施の形態のモータ１であるモデルＣは、それぞれの固定子で発生する２４次トルクリップルの位相差が１８０ｄｅｇであるため、１２次および２４次トルクリップルを同時に抑制できることがわかる。
【0030】
このように、回転子に切り欠きを配置することによって、エアギャップ中の磁束密度分布を変化させることで、異なるティース先端形状の固定子コアを組み合わせることで抑制できる次数成分とは別のトルクリップルを低減できる。
【0031】
このように、ティース先端形状が異なる複数種類の固定子コアを軸方向に組み合わせることで、それぞれの固定子コアで発生するトルクリップルの位相が異なるため、モータ全体のトルクリップルを低減することができる。特に、８極４８スロットモータにおいては、ティース先端形状を変えると、２４次トルクリップルの位相を変化させることができる。そして、Ｎ種類の固定子コアで発生する２４次トルクリップルの位相差がそれぞれ３６０／Ｎｄｅｇのときには、それぞれの固定子コアの軸方向長さを調整することによって、ほぼ完全に２４次トルクリップルを抑制することができる。なお、ティース先端形状が異なる２種類の固定子コアを軸方向に組み合わせる場合は、それぞれの固定子コアで発生するトルクリップルの位相差が９０～１８０ｄｅｇとなり、モータ全体のトルクリップルを低減することができる。この効果は、この後の実施の形態においても同様に効果を奏する。
【0032】
また、分布巻構造の固定子コアのティース幅は小さいため、ティース先端から延伸したつばのある固定子コアとティース先端を切削した固定子コアを組み合わせることで、ティース先端幅の変化量を大きくし、トルクリップルの位相変化量を大きくすることができる。これにより、トルクリップルの位相差を大きくし、トルクリップルをより効果的に抑制することができる。
【0033】
実施の形態２．[実施の形態１とコア比率相違]
図１１は、実施の形態２に係る回転電機の固定子の構成例を８分割した断面の斜視図である。図１１に示すように、固定子コア１２ａの回転軸方向長さであるＬ１と固定子コア１２ｂの回転軸方向長さであるＬ２を、Ｌ１／Ｌ２が約５．６７となるように構成する。その他の構造は実施の形態１と同様である。
図１１は、実施の形態２に係る回転電機の固定子の構成例を８分割した断面の斜視図である。図１１に示すように、固定子コア１２ａの回転軸方向長さであるＬ１と固定子コア１２ｂの回転軸方向長さであるＬ２を、Ｌ１／Ｌ２が約５．６７となるように構成する。その他の構造は実施の形態１と同様である。
【0034】
このような構成とすることにより、２４次トルクリップルを低減しつつ、ティース先端幅の小さい固定子コア１２ｂの割合を小さくすることによって、トルクを向上させることができる。また、Ｌ１／Ｌ２は、２４次トルクリップルが最小となるときの値よりも大きく、２４次トルクリップルを低減することができる値であれば、同様の効果を奏する。
【0035】
実施の形態３．[実施の形態１とコア積み上げ方相違]
図１２は、実施の形態３に係る回転電機の固定子であって、異なる２種類の固定子を回転軸方向に順に積み上げた構成の周方向８分の１の断面の斜視図である。図１３は、異なる２種類の固定子を回転軸方向にそれぞれ２分割して交互に積み上げた構成の周方向８分の１の断面の斜視図である。
図１２は、実施の形態３に係る回転電機の固定子であって、異なる２種類の固定子を回転軸方向に順に積み上げた構成の周方向８分の１の断面の斜視図である。図１３は、異なる２種類の固定子を回転軸方向にそれぞれ２分割して交互に積み上げた構成の周方向８分の１の断面の斜視図である。
【0036】
図１２に示す固定子は、回転軸方向長さがＬ１である固定子コア１２ａと回転軸方向長さがＬ２である固定子コア１２ｂを回転軸方向に順に積み上げて構成されている。その他の構成は、実施の形態１と同様である。このような構成にすることで、固定子を構成する固定子コアの数を最も少なくすることができるため製造性が向上する。
【0037】
また、図１３に示す固定子は、固定子コア１２ａと固定子コア１２ｂをそれぞれ回転軸方向に２分割して、交互になるように回転軸方向に順に積み上げて構成されている。その他の構成は、実施の形態１と同様である。このような構成にすることで、固定子を構成する２種類の固定子コアをそれぞれ複数に分割する場合、固定子コアの数を少なくすることができるため製造性が向上する。
【0038】
実施の形態４．[２重Ｖ字状スロット、固定子コア２種類、位相差１８０ｄｅｇ]
図１４は、実施の形態４に係る固定子コアであり、ティース先端幅がα１である、回転軸に垂直な方向の断面図である。図１５は、実施の形態４に係る固定子コアのティース先端幅がα２である、回転軸に垂直な方向の断面図である。図１６は、実施の形態４に係る回転電機の回転子の回転軸に垂直な方向の断面図である。図１７は、実施の形態１に係る回転電機の回転子を用いた固定子コアの回転軸方向長さがＬのときの固定子コアのティース先端幅αに対する２４次トルクリップルの振幅の変化を示した図である。図１８は、実施の形態１に係る回転電機の回転子を用いた固定子コアの回転軸方向長さがＬのときの固定子コアのティース先端幅αに対するティース先端幅の電気角が２７．５ｄｅｇであるときの位相を基準とした２４次トルクリップルの位相差の変化を示した図である。図１９は、実施の形態４に係る回転電機の固定子の構成例を８分割した断面の斜視図である。
図１４は、実施の形態４に係る固定子コアであり、ティース先端幅がα１である、回転軸に垂直な方向の断面図である。図１５は、実施の形態４に係る固定子コアのティース先端幅がα２である、回転軸に垂直な方向の断面図である。図１６は、実施の形態４に係る回転電機の回転子の回転軸に垂直な方向の断面図である。図１７は、実施の形態１に係る回転電機の回転子を用いた固定子コアの回転軸方向長さがＬのときの固定子コアのティース先端幅αに対する２４次トルクリップルの振幅の変化を示した図である。図１８は、実施の形態１に係る回転電機の回転子を用いた固定子コアの回転軸方向長さがＬのときの固定子コアのティース先端幅αに対するティース先端幅の電気角が２７．５ｄｅｇであるときの位相を基準とした２４次トルクリップルの位相差の変化を示した図である。図１９は、実施の形態４に係る回転電機の固定子の構成例を８分割した断面の斜視図である。
【0039】
図１４に示すように、固定子コア１２ａのティース幅がα１である本実施の形態の回転電機の基本的な構成は、図１と同様であり、α１＝２７．５ｄｅｇである。また、図１５に示すように、固定子コア１２ｂのティース幅がα２である本実施の形態の回転電機の基本的な構成は、図３と同様であるが、α２＝１０．０ｄｅｇである。
【0040】
図１６に示すように、回転子２０は、円環状の回転子コア２１を有し、回転子コア２１のｄ軸を中心として内径側にいくにつれて距離が狭まるように対向して１対の１層目の磁石スロット２１１、および２層目の磁石スロット２１２がそれぞれＶ字状に設けられる。１対の１層目の磁石スロット２１１と１対の２層目の磁石スロット２１２に、１対の１層目の磁石２０１、および２層目の磁石２０２がそれぞれ挿入される。１対の１層目の磁石２０１、および２層目の磁石２０２は、平板上の形状をしており、短辺に配向され径方向にすべて同じ方向を向くように着磁されている。これら４個で１組の磁石が周方向に均等に８組、周方向隣り合うものの着磁方向が径方向内側および外側に交互に向くように同様に配置されている。１層目の磁石２０１の極弧角をβ１、２層目の磁石２０２の極弧角をβ２とすると、β１＝５７．５ｄｅｇ、β２＝１２５．０ｄｅｇである。
【0041】
図１７および図１８に示すように、実施の形態１と同様に、固定子コアのティース先端幅αを変化させることで２４次トルクリップルの振幅および位相が変化する。そして、θ１＝０．０ｄｅｇ、θ２＝１８０ｄｅｇであり、θ２－θ１＝１８０．０ｄｅｇであることから、Ｈを最小にする固定子コア１２ａおよび固定子コア１２ｂの回転軸方向長さＬ１、Ｌ２は、Ｌ１：Ｌ２＝Ａ２：Ａ１によって得られ、Ｌ１とＬ２の比率であるＬ１／Ｌ２が約０．２１２となる。
【0042】
図１９に示すように、実施の形態４に係る回転電機は回転軸方向長さＬ１である固定子コア１２ａと回転軸方向長さＬ２である固定子コア１２ｂで構成され、Ｌ１とＬ２は、Ｌ１／Ｌ２が約０．２１２を満たす。そして、固定子コアの積み上げ方は、図８と同様である。
このような構成にすると、ティース先端幅αが異なる２種類の固定子コアを回転軸方向にＬ１／Ｌ２が約０．２１２で組み合わせているため、２４次トルクリップルをほぼ完全に抑制することができる。
このような構成にすると、ティース先端幅αが異なる２種類の固定子コアを回転軸方向にＬ１／Ｌ２が約０．２１２で組み合わせているため、２４次トルクリップルをほぼ完全に抑制することができる。
【0043】
また、固定子コア１２ａと固定子コア１２ｂを組み合わせた固定子は回転軸方向対称になるように構成されているため、回転子全体に働く磁気吸引力を回転軸方向位置について対称にし、平衡化することができる。これにより、回転子の軸方向に働く力を低減し、振動およびベアリングの損傷を防ぐことができる。
これは、図９のように、固定子コアの回転軸方向分割数を変えても同じ効果が得られる。
これは、図９のように、固定子コアの回転軸方向分割数を変えても同じ効果が得られる。
【0044】
また、本実施の形態の回転電機は、実施の形態１のように回転子コアの外周部に切り欠きを配置すると、実施の形態１と同様に、１２次トルクリップルと２４次トルクリップルを同時に抑制することができる。
【0045】
また、本実施の形態の回転電機は、実施の形態２のように２種類の固定子コアのうちティース先端幅αが大きい方の固定子コアの割合が多くなるように積み上げると、実施の形態２と同様に、２４次トルクリップルを低減しつつ、高トルク化が可能となる。
【0046】
また、本実施の形態の回転電機は、実施の形態３のように固定子コアを回転軸方向非対称になるように積み上げると、実施の形態３と同様に、固定子コアの数を減らすことができ、製造性を向上できる。
【0047】
実施の形態５．[２重Ｖ字状スロット、固定子コア２種類、位相差９０～１８０ｄｅｇ]
図２０は、実施の形態５に係る固定子コアのティース先端幅がα１である回転軸に垂直な方向の断面図である。図２１は、実施の形態５に係る回転電機の固定子コアのティース先端幅がα２である回転軸に垂直な方向の断面図である。図２２は、実施の形態５に係る回転電機のティース先端幅に対する２４次トルクリップルの振幅の変化である。図２３は、実施の形態５に係る回転電機のティース先端幅に対する２４次トルクリップルのティース先端幅が２７．５ｄｅｇであるときの位相を基準とした位相差の変化である。図２４は、実施の形態５に係る回転電機の固定子の構成例を８分割した断面の斜視図である。
図２０は、実施の形態５に係る固定子コアのティース先端幅がα１である回転軸に垂直な方向の断面図である。図２１は、実施の形態５に係る回転電機の固定子コアのティース先端幅がα２である回転軸に垂直な方向の断面図である。図２２は、実施の形態５に係る回転電機のティース先端幅に対する２４次トルクリップルの振幅の変化である。図２３は、実施の形態５に係る回転電機のティース先端幅に対する２４次トルクリップルのティース先端幅が２７．５ｄｅｇであるときの位相を基準とした位相差の変化である。図２４は、実施の形態５に係る回転電機の固定子の構成例を８分割した断面の斜視図である。
【0048】
図２０に示すように、固定子コア１２ａのティース幅がα１である本実施の形態の回転電機の基本的な構成は、図１４と同様であり、α１＝２２．５ｄｅｇである。図２１に示すように、固定子コア１２ｂのティース幅がα２である本実施の形態の回転電機の基本的な構成は、図１５と同様であるが、α２＝７．５ｄｅｇである。また、図示していないが、本実施の形態の回転子の構成は図１６と同様であるが、β１＝６０．０ｄｅｇ、β２＝１３５．０ｄｅｇである。
【0049】
図２２と図２３は、実施の形態１と同様に、ティース先端幅αを変えると、２４次トルクリップルの振幅および位相が変化することが分かる。そして、θ１＝－４５．２ｄｅｇ、θ２＝９８．３ｄｅｇであり、θ２－θ１＝１４３．５ｄｅｇであり、９０ｄｅｇ以上で、１８０ｄｅｇ以下であるため、２４次トルクリップルを低減することができる。そして、回転電機で発生する２４次トルクリップルＨは、実施の形態１同様、（式１）で与えられる。ただし、ｎ＝２であり、tは回転角度の電気角である。
【0050】
そして、Ｈを最小にするためのＬ１とＬ２は、Ｌ１とＬ２の比率であるＬ１／Ｌ２が約１．５となるときである。
【0051】
図２４に示すように、本実施の形態に係る回転電機は回転軸方向長さＬ１である固定子コア１２ａおよび回転軸方向長さＬ２である固定子コア１２ｂで構成され、Ｌ１とＬ２は、Ｌ１／Ｌ２が約１．５を満たす。そして、固定子コアの積み上げ方は、図８と同様である。
【0052】
このような構成にすると、ティース先端幅αが、異なる２種類の固定子コアを軸方向にＬ１／Ｌ２が約１．５で組み合わせているため、２４次トルクリップルを抑制することができる。また、固定子コア１２ａと固定子コア１２ｂを組み合わせた固定子コアが回転軸方向に対称になるように構成されているため、回転子前端に働く磁気吸引力を回転軸方向位置について対称にし、平衡化することができる。これにより、回転子の軸方向に働く力を低減し、振動およびベアリングの損傷を防ぐことができる。
【0053】
これは、図９のように、固定子コアの回転軸方向分割数を変えても同じ効果が得られる。また、実施の形態１のように回転子コアの外周部に切り欠きを配置すると、実施の形態１と同様、１２次トルクリップルと２４次トルクリップルを同時に抑制することができる。
【0054】
また、実施の形態２のように２種類の固定子コアのうちティース先端幅αが大きい方の固定子コアの割合が多くなるように積み上げると、実施の形態２と同様、２４次トルクリップルを低減しつつ、高トルク化が可能となる。
【0055】
また、実施の形態３のように固定子コアを回転軸方向非対称になるように積み上げると、実施の形態３同様、固定子コアの数を減らすことができ、製造性を向上できる。
【0056】
実施の形態６．[１Ｖ字状スロット、固定子コア２種類、位相差１８０ｄｅｇ]
図２５は、実施の形態６に係る固定子コアのティース先端幅がα１である回転軸に垂直な方向の断面図である。図２６は、実施の形態６に係る固定子コアのティース先端幅がα２である回転軸に垂直な方向の断面図である。図２７は、実施の形態６に係る回転電機の回転軸に垂直な方向の断面図である。図２８は、実施の形態６に係る回転電機の回転子を用いた固定子コアの軸方向長さがＬのときの固定子コアのティース先端幅αに対する２４次トルクリップルの振幅の変化である。図２９は、実施の形態６に係る回転電機の回転子を用いた固定子コアの軸方向長さがＬのときの固定子コアのティース先端幅αに対するティース先端幅の電気角が２７．５ｄｅｇであるときの位相を基準とした２４次トルクリップルの位相差の変化である。図３０は、実施の形態６に係る回転電機の固定子の構成例を８分割した断面を斜視図で示したものである。
図２５は、実施の形態６に係る固定子コアのティース先端幅がα１である回転軸に垂直な方向の断面図である。図２６は、実施の形態６に係る固定子コアのティース先端幅がα２である回転軸に垂直な方向の断面図である。図２７は、実施の形態６に係る回転電機の回転軸に垂直な方向の断面図である。図２８は、実施の形態６に係る回転電機の回転子を用いた固定子コアの軸方向長さがＬのときの固定子コアのティース先端幅αに対する２４次トルクリップルの振幅の変化である。図２９は、実施の形態６に係る回転電機の回転子を用いた固定子コアの軸方向長さがＬのときの固定子コアのティース先端幅αに対するティース先端幅の電気角が２７．５ｄｅｇであるときの位相を基準とした２４次トルクリップルの位相差の変化である。図３０は、実施の形態６に係る回転電機の固定子の構成例を８分割した断面を斜視図で示したものである。
【0057】
図２５に示すように、固定子コア１２ａのティース幅がα１である本実施の形態の回転電機の基本的な構成は、図１４と同様であり、α１＝２７．５ｄｅｇである。図２６に示すように、固定子コア１２ｂのティース幅がα２である本実施の形態の回転電機の基本的な構成は、図１５と同様であるが、α２＝１７．５ｄｅｇである。
【0058】
また、図２７に示すように、回転子２０は、円環状の回転子コア２１を有し、回転子コア２１のｄ軸を中心として内径側にいくにつれて距離が狭まるように対向して、１対の磁石スロット２１１がＶ字状に設けられる。１対の磁石スロット２１１に、１対の磁石２０１が挿入される。１対の磁石２０１は平板上の形状をしており、短辺に配向され径方向にすべて同じ方向を向くように着磁されている。
【0059】
これら２個で１組の磁石が周方向に均等に８組、周方向隣り合うものの着磁方向が径方向内側および外側に交互に向くように同様に配置されている。ここで、回転軸の垂直な断面において、回転子２０の回転中心と回転子２０内部に配置された磁石の回転子表面側の角部とを結ぶ２本の直線が回転子２０の回転方向になす角度の電気角である極弧角をβとすると、磁石２０１の極弧角はβ１となり、β１＝１３０．０ｄｅｇである。
【0060】
図２８と図２９は、実施の形態１と同様に、ティース先端幅αを変えると、２４次トルクリップルの振幅および位相が変化することが分かる。そして、θ１＝０．０ｄｅｇ、θ２＝１８０．０ｄｅｇであり、θ２－θ１＝１８０．０ｄｅｇであることから、実施の形態６に係る回転電機で発生する２４次トルクリップルＨを最小にする固定子コア１２ａおよび固定子コア１２ｂの軸方向長さＬ１、Ｌ２は、Ｌ１：Ｌ２＝Ａ２：Ａ１によって得られ、Ｌ１とＬ２の比率であるＬ１／Ｌ２が約１．２２となる。
【0061】
図３０に示すように、本実施の形態に係る回転電機は、回転軸方向長さＬ１である固定子コア１２ａおよび回転軸方向長さＬ２である固定子コア１２ｂで構成され、Ｌ１とＬ２は、Ｌ１／Ｌ２が約１．２２を満たす。そして、固定子コアの積み上げ方は、図８と同様である。
【0062】
このような構成により、ティース先端幅αが異なる２種類の固定子コアを回転軸方向にＬ１／Ｌ２が約１．２２となるように組み合わせているため、２４次トルクリップルをほぼ完全に抑制することができる。また、固定子コア１２ａと固定子コア１２ｂを組み合わせた固定子は軸方向対称になるように構成されているため、回転子全体に働く磁気吸引力を回転軸方向位置について対称にし、平衡化することができる。これにより、回転子の軸方向に働く力を低減し、振動およびベアリングの損傷を防ぐことができる。
【0063】
これは、図９のように、固定子コアの回転軸方向の分割数を変えても同じ効果が得られる。また、実施の形態１のように回転子コアの外周部に切り欠きを配置すると、１２次トルクリップルと２４次トルクリップルを同時に抑制することができる。
【0064】
また、実施の形態２のように２種類の固定子コアのうちティース先端幅αが大きい方の固定子コアの割合が多くなるように積み上げると、２４次トルクリップルを低減しつつ、高トルク化が可能となる。
【0065】
また、実施の形態３のように固定子コアを軸方向非対称になるように積み上げると、固定子コアの数を減らすことができ、製造性を向上できる。
【0066】
また、実施の形態５のように、２種類の固定子コアで発生する２４次トルクリップル位相差が９０ｄｅｇ以上で、１８０ｄｅｇ以下となるような２種類の固定子コアを組み合わせると、２４次トルクリップルを低減することができる。
【0067】
実施の形態７．[３重Ｖ字状スロット、固定子コア２種類、位相差１８０ｄｅｇ]
図３１は、実施の形態７に係る固定子コアのティース先端幅がα１である回転軸に垂直な方向の断面図である。図３２は、実施の形態７に係る固定子コアのティース先端幅がα２である回転軸に垂直な方向の断面図である。図３３は、実施の形態７に係る回転電機の回転子の回転軸に垂直な方向の断面図である。図３４は、実施の形態７に係る回転電機の回転子を用いた固定子コアの軸方向長さがＬのときの固定子コアのティース先端幅αに対する２４次トルクリップルの振幅の変化である。図３５は、実施の形態７に係る回転電機の回転子を用いた固定子コアの軸方向長さがＬのときの固定子コアのティース先端幅αに対するティース先端幅の電気角が２７．５ｄｅｇであるときの位相を基準とした２４次トルクリップルの位相差の変化である。図３６は、実施の形態７に係る回転電機の固定子の構成例を８分割した断面の斜視図である。
図３１は、実施の形態７に係る固定子コアのティース先端幅がα１である回転軸に垂直な方向の断面図である。図３２は、実施の形態７に係る固定子コアのティース先端幅がα２である回転軸に垂直な方向の断面図である。図３３は、実施の形態７に係る回転電機の回転子の回転軸に垂直な方向の断面図である。図３４は、実施の形態７に係る回転電機の回転子を用いた固定子コアの軸方向長さがＬのときの固定子コアのティース先端幅αに対する２４次トルクリップルの振幅の変化である。図３５は、実施の形態７に係る回転電機の回転子を用いた固定子コアの軸方向長さがＬのときの固定子コアのティース先端幅αに対するティース先端幅の電気角が２７．５ｄｅｇであるときの位相を基準とした２４次トルクリップルの位相差の変化である。図３６は、実施の形態７に係る回転電機の固定子の構成例を８分割した断面の斜視図である。
【0068】
図３１に示すように、固定子コア１２ａのティース幅がα１である本実施の形態の回転電機の基本的な構成は、図１４と同様であり、α１＝２７．５ｄｅｇである。
図３２に示すように、固定子コア１２ｂのティース幅がα１である実施形態７の回転電機の基本的な構成は、図１５と同様であるが、α２＝１４．０ｄｅｇである。
図３２に示すように、固定子コア１２ｂのティース幅がα１である実施形態７の回転電機の基本的な構成は、図１５と同様であるが、α２＝１４．０ｄｅｇである。
【0069】
図３３に示すように、回転子２０は、円環状の回転子コア２１を有し、回転子コア２１のｄ軸を中心として内径側にいくにつれて距離が狭まるように対向して１対の１層目の磁石スロット２１１、２層目の磁石スロット２１２、３層目の磁石スロット２１３がそれぞれＶ字状に設けられる。１対の１層目の磁石スロット２１１、１対の２層目の磁石スロット２１２、１対の３層目の磁石スロットに、１対の１層目の磁石２０１、２層目の磁石２０２および３層目の磁石２０３がそれぞれ挿入される。１対の１層目の磁石２０１、２層目の磁石２０２および３層目の磁石２０３は、平板上の形状をしており、短辺に配向され径方向にすべて同じ方向を向くように着磁されている。
【0070】
これら６個で１組の磁石が周方向に均等に８組、周方向隣り合うものの着磁方向が径方向内側および外側に交互に向くように同様に配置されている。ここで、回転軸の垂直な断面において、回転子２０の回転中心と回転子２０内部に配置された磁石の回転子表面側の角部とを結ぶ２本の直線が回転子２０の回転方向になす角度の電気角である極弧角をβとすると、１層目の磁石２０１の極弧角をβ１、２層目の磁石２０２の極弧角をβ２、３層目の磁石２０３の極弧角をβ３となり、β１＝７６．０ｄｅｇ、β２＝１０４．０ｄｅｇ、β３＝１４０．０ｄｅｇである。
【0071】
図３４と図３５は、実施の形態１と同様に、ティース先端幅αを変えると、２４次トルクリップルの振幅および位相が変化することが分かる。そして、θ１＝０．０ｄｅｇ、θ２＝１８０．０ｄｅｇであり、θ２－θ１＝１８０．０ｄｅｇであることから、本実施の形態に係る回転電機で発生する２４次トルクリップルＨを最小にする固定子コア１２ａおよび固定子コア１２ｂの回転軸方向長さＬ１、Ｌ２は、Ｌ１：Ｌ２＝Ａ２：Ａ１によって得られ、Ｌ１とＬ２の比率であるＬ１／Ｌ２が約０．５４となる。
【0072】
図３６に示すように、本実施の形態に係る回転電機は回転軸方向長さＬ１である固定子コア１２ａおよび回転軸方向長さＬ２である固定子コア１２ｂで構成され、Ｌ１とＬ２は、Ｌ１／Ｌ２が約０．５４を満たす。そして、固定子コアの積み上げ方は、図８と同様である。このような構成にすると、ティース先端幅αが異なる２種類の固定子コアを回転軸方向にＬ１／Ｌ２が約０．５４で組み合わせているため、２４次トルクリップルをほぼ完全に抑制することができる。
【0073】
また、固定子コア１２ａと固定子コア１２ｂを組み合わせた固定子は、回転軸方向対称になるように構成されているため、回転子全体に働く磁気吸引力を回転軸方向位置について対称にし、平衡化することができる。これにより、回転子の軸方向に働く力を低減し、振動およびベアリングの損傷を防ぐことができる。
これは、図９のように、固定子コアの回転軸方向分割数を変えても同じ効果が得られる。
これは、図９のように、固定子コアの回転軸方向分割数を変えても同じ効果が得られる。
【0074】
また、本形態の回転電機は、実施の形態１のように回転子コアの外周部に切り欠きを配置すると、実施の形態１と同様に、１２次トルクリップルと２４次トルクリップルを同時に抑制することができる。
【0075】
また、本実施の形態の回転電機は、実施の形態２のように２種類の固定子コアのうちティース先端幅αが大きい方の固定子コアの割合が多くなるように積み上げると、２４次トルクリップルを低減しつつ、高トルク化が可能となる。
【0076】
また、実施の形態３のように固定子コアを回転軸方向非対称になるように積み上げると、固定子コアの数を減らすことができ、製造性を向上できる。
【0077】
また、実施の形態５のように、２種類の固定子コアで発生する２４次トルクリップル位相差が９０ｄｅｇ以上で、１８０ｄｅｇ以下となるような２種類の固定子コアを組み合わせると、２４次トルクリップルを低減することができる。
【0078】
実施の形態８．[２重Ｖ字状スロット（β１＝５０ｄｅｇ、β２＝１３０ｄｅｇ）、固定子コア２種類]
図３７は、実施の形態８に係る固定子コアのティース先端幅がα１である回転電機の回転軸に垂直な方向の断面図である。図３８は、実施の形態８に係る固定子コアのティース先端幅がα２である回転電機の回転軸に垂直な方向の断面図である。図３９および図４０は、図３７と図３８のティース部分の拡大図である。図４１は、実施の形態８に係る回転電機の回転子を用いた固定子コアの軸方向長さがＬのときの固定子コアのティース先端幅αに対する２４次トルクリップルの振幅の変化である。図４２は、実施の形態８に係る回転電機の回転子を用いた固定子コアの軸方向長さがＬのときの固定子コアのティース先端幅αに対するティース先端幅の電気角が２７．５ｄｅｇであるときの位相を基準とした２４次トルクリップルの位相差の変化である。図４３は、実施の形態８に係る回転電機の固定子の構成例を８分割した断面を斜視図で示したものである。図４４は、実施の形態８に係る回転電機の固定子コアのティース先端幅αを１９．０≦α≦２７．５で変化させたときに２４次トルクリップルの位相が９０ｄｅｇ以上変化する磁石極弧角の組み合わせである。
図３７は、実施の形態８に係る固定子コアのティース先端幅がα１である回転電機の回転軸に垂直な方向の断面図である。図３８は、実施の形態８に係る固定子コアのティース先端幅がα２である回転電機の回転軸に垂直な方向の断面図である。図３９および図４０は、図３７と図３８のティース部分の拡大図である。図４１は、実施の形態８に係る回転電機の回転子を用いた固定子コアの軸方向長さがＬのときの固定子コアのティース先端幅αに対する２４次トルクリップルの振幅の変化である。図４２は、実施の形態８に係る回転電機の回転子を用いた固定子コアの軸方向長さがＬのときの固定子コアのティース先端幅αに対するティース先端幅の電気角が２７．５ｄｅｇであるときの位相を基準とした２４次トルクリップルの位相差の変化である。図４３は、実施の形態８に係る回転電機の固定子の構成例を８分割した断面を斜視図で示したものである。図４４は、実施の形態８に係る回転電機の固定子コアのティース先端幅αを１９．０≦α≦２７．５で変化させたときに２４次トルクリップルの位相が９０ｄｅｇ以上変化する磁石極弧角の組み合わせである。
【0079】
図３７、図３９に示すように、固定子コア１２ａのティース幅がα１である本実施の形態に係る回転電機の基本的な構成は、図１４と同様であり、α１＝２７．５ｄｅｇである。図３８、図４０に示すように、固定子コア１２ｂのティース幅がα２である本実施の形態に係る回転電機の基本的な構成は、図１４と同様であるが、α２＝２０．０ｄｅｇである。
【0080】
このように、本実施の形態において、ティース先端部１２２のティース先端幅はそれぞれα１＞α２≧λを満たしている。図示していないが、本実施の形態の回転子２０の構成は図１６と同様であるが、β１＝５０．０ｄｅｇ、β２＝１３０．０ｄｅｇである。
【0081】
そして、θ１＝０．０ｄｅｇ、θ２＝１４７．６ｄｅｇであり、θ２－θ１＝１４７．６ｄｅｇであり、９０ｄｅｇ以上で、１８０ｄｅｇ以下であるため、２４次トルクリップルを低減することができる。回転電機で発生する２４次トルクリップルＨは、実施の形態１同様、（式１）で与えられる。ただし、ｎ＝２であり、ｔは回転角度の電気角である。また、Ｈを最小にするためのＬ１とＬ２は、Ｌ１とＬ２の比率であるＬ１／Ｌ２が約０．８２となるときである。
【0082】
図４３に示すように、本実施の形態に係る回転電機は回転軸方向長さＬ１である固定子コア１２ａおよび回転軸方向長さＬ２である固定子コア１２ｂで構成され、Ｌ１／Ｌ２が約０．８２を満たす。そして、固定子コアの積み上げ方は、図８と同様である。
【0083】
このような構成にすると、ティース先端幅αが異なる２種類の固定子コアを回転軸方向にＬ１／Ｌ２が約０．８２で組み合わせているため、２４次トルクリップルを抑制することができる。また、固定子コア１２ａと固定子コア１２ｂを組み合わせた固定子は回転軸方向対称になるように構成されているため、回転子全体に働く磁気吸引力を回転軸方向位置について対称にし、平衡化することができる。これにより、回転子の軸方向に働く力を低減し、振動およびベアリングの損傷を防ぐことができる。
【0084】
これは、図９のように、固定子コアの回転軸方向分割数を変えても同じ効果が得られる。また、実施の形態１のように回転子コアの外周部に切り欠きを配置すると、１２次トルクリップルと２４次トルクリップルを同時に抑制することができる。
【0085】
また、実施の形態２のように２種類の固定子コアのうちティース先端幅αが大きい方の固定子コアの割合が多くなるように積み上げると、２４次トルクリップルを低減しつつ、高トルク化が可能となる。
【0086】
また、実施の形態３のように固定子コアを回転軸方向非対称になるように積み上げると、実施の形態３と同様に、固定子コアの数を減らすことができ、製造性を向上できる。
【0087】
また、既出の実施の形態のような、ティース先端部に周方向に延伸したつばを有する固定子コアとティース先端部を切削した固定子コアを組み合わせた構造を用いる代わりに、ティース先端部につばを有する固定子コアを複数種類組み合わせたときでも、既出の実施の形態と同様の効果を得るために、回転子に２層に配置された磁石構造と各層の磁石極弧角を最適化した構造としている。
【0088】
図４４に示すように、ティース先端幅αを、つばを有する先端幅である１９．０≦α≦２７．５で変化させると、斜線部の磁石極弧角組み合わせである
【0089】
【数2】
【0090】
従って、本実施の形態のようにティース先端部につばを有する固定子コアを複数種類組み合わせながら、２層に磁石が配置された回転子構造と磁石極弧角を、（式２）とすることによって、実施の形態５と同様に、２４次トルクリップルを抑制することができる。
すなわち、ティース先端形状が周方向に延伸したつばを有する複数種類の固定子コアを組み合わせたとき、それぞれの固定子コアで発生するトルクリップルの位相変化を大きくすることができ、トルクリップルを効果的に抑制することができる。
すなわち、ティース先端形状が周方向に延伸したつばを有する複数種類の固定子コアを組み合わせたとき、それぞれの固定子コアで発生するトルクリップルの位相変化を大きくすることができ、トルクリップルを効果的に抑制することができる。
【0091】
実施の形態９．[２重Ｖ字状スロット、固定子コア３種類、位相差１２０ｄｅｇ]
図４５は、実施の形態９に係る固定子コアのティース先端幅がα１である回転電機の回転軸に垂直な方向の断面図である。図４６は、実施の形態９に係る固定子コアのティース先端幅がα２である回転電機の回転軸に垂直な方向の断面図である。図４７は、実施の形態９に係る固定子コアのティース先端幅がα３である回転電機の回転軸に垂直な方向の断面図である。図４８は、実施の形態９に係る回転電機の回転子を用いた固定子コアの回転軸方向長さがＬのときの固定子コアのティース先端幅αに対する２４次トルクリップルの振幅の変化である。図４９は、実施の形態９に係る回転電機の回転子を用いた固定子コアの軸方向長さがＬのときの固定子コアのティース先端幅αに対するティース先端幅の電気角が２７．５ｄｅｇであるときの位相を基準とした２４次トルクリップルの位相差の変化である。図５０は、実施の形態９に係る回転電機の固定子の構成例を８分割した断面を斜視図で示したものである。
図４５は、実施の形態９に係る固定子コアのティース先端幅がα１である回転電機の回転軸に垂直な方向の断面図である。図４６は、実施の形態９に係る固定子コアのティース先端幅がα２である回転電機の回転軸に垂直な方向の断面図である。図４７は、実施の形態９に係る固定子コアのティース先端幅がα３である回転電機の回転軸に垂直な方向の断面図である。図４８は、実施の形態９に係る回転電機の回転子を用いた固定子コアの回転軸方向長さがＬのときの固定子コアのティース先端幅αに対する２４次トルクリップルの振幅の変化である。図４９は、実施の形態９に係る回転電機の回転子を用いた固定子コアの軸方向長さがＬのときの固定子コアのティース先端幅αに対するティース先端幅の電気角が２７．５ｄｅｇであるときの位相を基準とした２４次トルクリップルの位相差の変化である。図５０は、実施の形態９に係る回転電機の固定子の構成例を８分割した断面を斜視図で示したものである。
【0092】
図４５に示すように、固定子コア１２ａのティース幅がα１である本実施の形態の回転電機の基本的な構成は、図１４と同様であり、α１＝２７．５ｄｅｇである。図４６に示すように、固定子コア１２ｂのティース幅がα２である本実施の形態の回転電機の基本的な構成も、図１５と同様であるが、α２＝１８．９ｄｅｇである。図４７に示すように、固定子コア１２ｃのティース幅がα３である本実施の形態の回転電機の基本的な構成も、図１５と同様であり、α３＝１０．０ｄｅｇである。
【0093】
このように、本実施の形態において、ティース先端部１２２のそれぞれのティース先端幅は、α１≧λ＞α３、かつα１＞α２＞α３を満たしている。なお、図示していないが、本実施の形態の回転子の構成は図１６と同様であり、β１＝５２．５ｄｅｇ、β２＝１３０．０ｄｅｇである。
【0094】
図４８と図４９は、実施の形態１と同様に、ティース先端幅αを変えると、２４次トルクリップルの振幅および位相が変化することが分かる。ここで、本実施の形態に係る回転電機で発生するトルクリップルＨは、実施の形態１同様、（式１）で与えられる。ただし、ｎ＝３であり、tは回転角度の電気角である。
【0095】
そして、θ１＝０．０ｄｅｇ、θ２＝１２０．０ｄｅｇ、θ３＝２４０．０ｄｅｇであり、それぞれの固定子コアで発生する２４次トルクリップルの位相は１２０ｄｅｇずつずれていることから、Ｈを最小にする固定子コア１２ａ、固定子コア１２ｂおよび固定子コア１２ｃの回転軸方向長さＬ１、Ｌ２、Ｌ３は、Ｌ１：Ｌ２：Ｌ３＝５９．２：３３．７：２７．１となる。
【0096】
図５０に示すように、実施の形態９に係る回転電機は回転軸方向長さＬ１である固定子コア１２ａ、回転軸方向長さＬ２である固定子コア１２ｂおよび回転軸方向長さＬ３である固定子コア１２ｃで構成され、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は、Ｌ１：Ｌ２：Ｌ３＝５９．２：３３．７：２７．１を満たす。そして、固定子コアの積み上げ方は、図８と同様であり、回転軸方向に対称構造である。
【0097】
このような構成にすると、ティース先端幅αが異なる３種類の固定子コアを軸方向にＬ１：Ｌ２：Ｌ３＝５９．２：３３．７：２７．１で組み合わせているため、２４次トルクリップルをほぼ完全に抑制することができる。さらに、２４次トルクリップルの２倍次成分である４８次トルクリップルも抑制することができる。
【0098】
また、固定子コア１２ａ、固定子コア１２ｂおよび固定子コア１２ｃを組み合わせた固定子は軸方向対称になるように構成されているため、回転子全体に働く磁気吸引力を回転軸方向位置について対称にし、平衡化することができる。これにより、回転子の軸方向に働く力を低減し、振動およびベアリングの損傷を防ぐことができる。
これは、図９のように、固定子コアの回転軸方向分割数を変えても同じ効果が得られる。
これは、図９のように、固定子コアの回転軸方向分割数を変えても同じ効果が得られる。
【0099】
また、実施の形態１のように回転子コアの外周部に切り欠きを配置すると、実施の形態１と同様に、１２次トルクリップルと２４次トルクリップルを同時に抑制することができる。
【0100】
また、実施の形態２のように３種類の固定子コアのうちティース先端幅αが大きい方の固定子コアの割合が多くなるように積み上げると、実施の形態２と同様に、２４次トルクリップルを低減しつつ、高トルク化が可能となる。
【0101】
また、実施の形態３のように固定子コアを回転軸方向非対称になるように積み上げると、固定子コアの数を減らすことができ、製造性を向上できる。
また、実施の形態５のように、３種類のうちの１種類の固定子コアで発生する２４次トルクリップルを基準として、ほかの２種類の固定子コアで発生する２４次トルクリップルの位相差がそれぞれ９０ｄｅｇ以上で、１８０ｄｅｇ以下となるように固定子コアを組み合わせると、２４次トルクリップルを低減することができる。
また、実施の形態５のように、３種類のうちの１種類の固定子コアで発生する２４次トルクリップルを基準として、ほかの２種類の固定子コアで発生する２４次トルクリップルの位相差がそれぞれ９０ｄｅｇ以上で、１８０ｄｅｇ以下となるように固定子コアを組み合わせると、２４次トルクリップルを低減することができる。
【0102】
実施の形態１０．[２重Ｖ字状スロット、固定子コア４種類、位相差９０ｄｅｇ]
図５１は、実施の形態１０に係る固定子コアのティース先端幅がα１である回転電機の回転軸に垂直な方向の断面図である。図５２は、実施の形態１０に係る固定子コアのティース先端幅がα２である回転電機の回転軸に垂直な方向の断面図である。図５３は、実施の形態１０に係る固定子コアのティース先端幅がα３である回転電機の回転軸に垂直な方向の断面図である。図５４は、実施の形態１０に係る固定子コアのティース先端幅がα４である回転電機の回転軸に垂直な方向の断面図である。図５５は、実施の形態１０に係る回転電機の回転子を用いた固定子コアの軸方向長さがＬのときの固定子コアのティース先端幅αに対する２４次トルクリップルの振幅の変化である。図５６は、実施の形態１０に係る回転電機の回転子を用いた固定子コアの軸方向長さがＬのときの固定子コアのティース先端幅αに対するティース先端幅の電気角が２７．５ｄｅｇであるときの位相を基準とした２４次トルクリップルの位相差の変化である。図５７は、実施の形態１０に係る回転電機の固定子の構成例を８分割した断面を斜視図で示したものである。
図５１は、実施の形態１０に係る固定子コアのティース先端幅がα１である回転電機の回転軸に垂直な方向の断面図である。図５２は、実施の形態１０に係る固定子コアのティース先端幅がα２である回転電機の回転軸に垂直な方向の断面図である。図５３は、実施の形態１０に係る固定子コアのティース先端幅がα３である回転電機の回転軸に垂直な方向の断面図である。図５４は、実施の形態１０に係る固定子コアのティース先端幅がα４である回転電機の回転軸に垂直な方向の断面図である。図５５は、実施の形態１０に係る回転電機の回転子を用いた固定子コアの軸方向長さがＬのときの固定子コアのティース先端幅αに対する２４次トルクリップルの振幅の変化である。図５６は、実施の形態１０に係る回転電機の回転子を用いた固定子コアの軸方向長さがＬのときの固定子コアのティース先端幅αに対するティース先端幅の電気角が２７．５ｄｅｇであるときの位相を基準とした２４次トルクリップルの位相差の変化である。図５７は、実施の形態１０に係る回転電機の固定子の構成例を８分割した断面を斜視図で示したものである。
【0103】
図５１に示すように、固定子コア１２ａのティース幅がα１である本実施の形態の回転電機の基本的な構成は、図１４と同様であり、α１＝２７．５ｄｅｇである。図５２に示すように、固定子コア１２ｂのティース幅がα２である本実施の形態の回転電機の基本的な構成も、図１４と同様であるが、α２＝２１．５ｄｅｇである。図５３に示すように、固定子コア１２ｃのティース幅がα３である本実施の形態の回転電機の基本的な構成も、図１５と同様であるが、α３＝１８．５ｄｅｇである。図５４に示すように、固定子コア１２ｄのティース幅がα４である本実施の形態の回転電機の基本的な構成も、図１５と同様であるが、α４＝７．５ｄｅｇである。
【0104】
このように、本実施の形態において、各ティース先端部１２２は、α１≧λ＞α４、かつα１＞α２＞α３＞α４を満たしている。
【0105】
また、図示していないが、本実施の形態の回転子の構成は図１６と同様であり、β１＝５０．０ｄｅｇ、β２＝１３０．０ｄｅｇである。
【0106】
図５５と図５６は、実施の形態１と同様に、ティース先端幅αを変えると、２４次トルクリップルの振幅および位相が変化することが分かる。ここで、本実施の形態に係る回転電機で発生するトルクリップルＨは、実施の形態１同様、（式１）で与えられる。ただし、ｎ＝４であり、tは回転角度の電気角である。
【0107】
そして、θ１＝０．０ｄｅｇ、θ２＝９０．０ｄｅｇ、θ３＝１８０．０ｄｅｇ、θ４＝２７０．０ｄｅｇであり、それぞれの固定子コアで発生する２４次トルクリップルの位相は９０ｄｅｇずつずれていることから、Ｈを最小にするＨは固定子コア１２ａ、固定子コア１２ｂ、固定子コア１２ｃおよび固定子コア１２ｄの回転軸方向長さＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４は、Ｌ１：Ｌ２：Ｌ３：Ｌ４＝２７．５：２２．５：３２．５：１７．５を満たせばよい。
【0108】
図５７に示すように、本実施の形態に係る回転電機は回転軸方向長さＬ１である固定子コア１２ａ、回転軸方向長さＬ２である固定子コア１２ｂ、回転軸方向長さＬ３である固定子コア１２ｃおよび回転軸方向長さＬ４である固定子コア１２ｄで構成され、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４は、Ｌ１：Ｌ２：Ｌ３：Ｌ４＝２７．５：２２．５：３２．５：１７．５を満たす。そして、固定子コアの積み上げ方は、図８と同様であり、回転軸方向に対称構造である。
【0109】
このような構成にすると、ティース先端幅αが異なる４種類の固定子コアを軸方向にＬ１：Ｌ２：Ｌ３：Ｌ４＝２７．５：２２．５：３２．５：１７．５で組み合わせているため、２４次トルクリップルをほぼ完全に抑制することができる。さらに、２４次トルクリップルの２倍次成分である４８次トルクリップルも抑制することができる。また、固定子コア１２ａ、固定子コア１２ｂおよび固定子コア１２ｃを組み合わせた固定子は回転軸方向対称になるように構成されているため、回転子全体に働く磁気吸引力を回転軸方向位置について対称にし、平衡化することができる。これにより、回転子の軸方向に働く力を低減し、振動およびベアリングの損傷を防ぐことができる。
これは、図９のように、固定子コアの回転軸方向分割数を変えても同じ効果が得られる。
これは、図９のように、固定子コアの回転軸方向分割数を変えても同じ効果が得られる。
【0110】
また、実施の形態１のように固定子コアの外周部に切り欠きを配置すると１２次トルクリップルと２４次トルクリップルを同時に抑制することができる。
【0111】
また、実施の形態２のように３種類の固定子コアのうちティース先端幅αが大きい方の固定子コアの割合が多くなるように積み上げると、２４次トルクリップルを低減しつつ、高トルク化が可能となる。
【0112】
また、実施の形態３のように固定子コアを回転軸方向非対称になるように積み上げると、固定子コアの数を減らすことができ、製造性を向上できる。
【0113】
また、実施の形態５のように、４種類のうちの１種類の固定子コアで発生する２４次トルクリップルを基準として、ほかの３種類の固定子コアで発生する２４次トルクリップルの位相差がそれぞれ９０ｄｅｇ以上で、１８０ｄｅｇ以下となるように固定子コアを組み合わせると、２４次トルクリップルを低減することができる。
【0114】
実施の形態１～１０は、ティース幅λは複数の固定子コアですべて同一としたが、複数のコアでそれぞれ異なっていてもよい。このような構成においても、実施の形態１～１０と同様の効果を得ることができる。
【0115】
本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
【符号の説明】
【0116】
１：モータ、１０ａ、１０ｂ：固定子、１１：固定子バックコア、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ：固定子コア、１３：固定子コイル、２０：回転子、２１：回転子コア、１２１：ティース延伸部、１２２：ティース先端部、２０１、２０２、２０３：磁石、２１１、２１２、２１３：磁石スロット、２２１，２２２：切り欠き
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】
【図36】
【図37】
【図38】
【図39】
【図40】
【図41】
【図42】
【図43】
【図44】
【図45】
【図46】
【図47】
【図48】
【図49】
【図50】
【図51】
【図52】
【図53】
【図54】
【図55】
【図56】
【図57】