特開 2024-76881 回転電機

(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】P2024076881

(43)【公開日】2024-06-06

(54)【発明の名称】回転電機

(51)【国際特許分類】

   H02K 1/14 20060101AFI20240530BHJP

【ＦＩ】

H02K1/14 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022188690

(22)【出願日】2022-11-25

(71)【出願人】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】100121821

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 強

(74)【代理人】

【識別番号】100139480

【弁理士】

【氏名又は名称】日野 京子

(74)【代理人】

【識別番号】100125575

【弁理士】

【氏名又は名称】松田 洋

(74)【代理人】

【識別番号】100175134

【弁理士】

【氏名又は名称】北 裕介

(74)【代理人】

【識別番号】100207859

【弁理士】

【氏名又は名称】塩谷 尚人

(72)【発明者】

【氏名】加藤 秀紀

(72)【発明者】

【氏名】山下 祐司

【テーマコード（参考）】

5H601

【Ｆターム（参考）】

5H601AA22

5H601CC01

5H601CC15

5H601DD01

5H601DD09

5H601DD11

5H601EE34

5H601GA02

5H601GA15

5H601GB05

5H601GB12

5H601GB48

5H601GC12

5H601GC25

5H601GD02

5H601GD09

(57)【要約】

【課題】特定の磁極数及びスロット数を有する回転電機において静粛性を向上させる。
【解決手段】回転電機は、周方向に並ぶ複数の磁極を有する回転子と、周方向に複数のティースを有する固定子コアと、集中巻によりティースに巻回される多相の固定子巻線とを有する固定子と、を備えている。回転電機において、回転子の磁極数は「１４」であって、かつティース間のスロット数は「１８」である。固定子コア３１には、電気８次成分及び電気１０次成分の径方向振動を抑制するようにスキューが施されている。
【選択図】 図９

【特許請求の範囲】

【請求項1】

周方向に並ぶ複数の磁極を有する回転子（４０）と、
周方向に複数のティース（３４）を有する固定子コア（３１）と、集中巻により前記ティースに巻回される多相の固定子巻線（３２）とを有する固定子（３０）と、を備える回転電機（１０）において、
前記回転子の磁極数が（１８±４）であって、かつ前記ティース間のスロット数が１８であるか、又は、
前記回転子の磁極数が（１８±２）であって、かつ前記ティース間のスロット数が１８であり、
電気８次成分及び電気１０次成分の径方向振動を抑制するように前記固定子又は前記回転子にスキューが施されている、回転電機。

【請求項2】

前記固定子又は前記回転子は、軸方向において段差状のスキューが施された段スキュー構造により構成されており、
前記固定子において、前記ティースの先端部に設けられ周方向に延びる鍔部（６２ｂ）がスキュー部であり、前記鍔部の周方向中央点のずれ角度であるスキュー角度が、電気角で１４～２３°の範囲に設定されているか、又は、
前記回転子において、周方向に並ぶ磁極ごとに磁極中心位置が軸方向に段差状にずれており、そのずれ角度であるスキュー角度が、電気角で１４～２３°の範囲に設定されている、請求項１に記載の回転電機。

【請求項3】

軸方向に３段以上でスキューが設けられている、請求項２に記載の回転電機。

【請求項4】

前記固定子又は前記回転子は、軸方向に連続的に傾斜するスキューが施されたリニアスキュー構造により構成されており、
周方向のずれ角度であるスキュー角度が、電気角で２８～４６°の範囲に設定されている、請求項１に記載の回転電機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、回転電機に関するものである。

【背景技術】

【0002】

集中巻コイルを有する回転電機として、例えば特許文献１に記載の回転電機が知られている。この特許文献１には、回転子の磁極数として特定の磁極数を有し、かつ固定子におけるティース間のスロット数として特定のスロット数を有する回転電機が記載されており、具体的には、磁極数が１４であり、かつスロット数が１８である回転電機や、磁極数が２２であり、かつスロット数が１８である回転電機、磁極数が１６であり、かつスロット数が１８である回転電機、磁極数が２０であり、かつスロット数が１８である回転電機が開示されている。そして、これらの回転電機において、相間の各コイル体における起磁力の位相差が電気角で２０度を含む所定の位相範囲内となるようにすることで、電気６次又は電気１２次の高調波成分を打ち消し、トルクリプルを抑制できるものとしていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第７１０３２９９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記特許文献１は、本願出願人によりなされた出願であったが、本願出願人によればさらに、上記のごとく特定の磁極数及びスロット数とした回転電機では、電気８次成分及び電気１０次成分により固定子に楕円状に変形する向きの径方向電磁力が生じ、それに起因して径方向振動が生じることが見出された。この場合、回転電機に騒音等の不都合が生じ、静粛性が低下することが懸念される。なお、こうした径方向振動は、１４極、１８スロットのような特定の磁極数及びスロット数を有する回転電機にて生じ、例えば８極、１２スロットとした回転電機では問題にならないことも確認されている。

【0005】

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、特定の磁極数及びスロット数を有する回転電機において静粛性を向上させることを目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、
周方向に並ぶ複数の磁極を有する回転子と、
周方向に複数のティースを有する固定子コアと、集中巻により前記ティースに巻回される多相の固定子巻線とを有する固定子と、を備える回転電機において、
前記回転子の磁極数が（１８±４）であって、かつ前記ティース間のスロット数が１８であるか、又は、
前記回転子の磁極数が（１８±２）であって、かつ前記ティース間のスロット数が１８であり、
電気８次成分及び電気１０次成分の径方向振動を抑制するように前記固定子又は前記回転子にスキューが施されていることを特徴とする。

【0007】

集中巻構造の固定子を有する回転電機において、回転子の磁極数が（１８±４）、かつ固定子のスロット数が１８である構成、又は回転子の磁極数が（１８±２）、かつ固定子のスロット数が１８である構成とする場合には、電気８次成分及び電気１０次成分に起因して、固定子に楕円状に変形する向きの径方向電磁力が生じ、静粛性が低下することが懸念される。この点、上記回転電機において、電気８次成分及び電気１０次成分の径方向振動を抑制するように固定子及び回転子の少なくともいずれかにスキューを施す構成とした。この場合、スキュー構造を付加することで、電気８次成分及び電気１０次成分に起因する径方向電磁力を低減でき、固定子の変形を抑制できる。その結果、特定の磁極数及びスロット数を有する回転電機において静粛性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】モータの縦断面図。

【図2】モータの横断面図。

【図3】制御装置の電気的構成を示す図。

【図4】固定子の斜視図。

【図5】固定子コアの構成を示す斜視図。

【図6】固定子巻線の巻線構成図。

【図7】固定子巻線の各部分巻線についてティースとの対応関係を示す図。

【図8】８次成分及び１０次成分により径方向加速度が生じることを説明する図。

【図9】固定子コアの段スキュー構造を示す斜視図。

【図10】固定子コアのスキュー角度を説明する図。

【図11】電気８次、１０次の径方向振動加速度とスキュー角度との関係を示す図。

【図12】固定子コアのリニアスキュー構造を示す斜視図。

【図13】回転子のスキュー構造を示す斜視図。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、各実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。本実施形態では、回転電機としてのモータ１０を例示して説明する。

【0010】

図１に示すモータ１０は、永久磁石界磁型のものであり、具体的には３相巻線を有する永久磁石界磁型同期機である。つまり、モータ１０は、ブラシレスモータである。この３相巻線は２系統有していてもよい。モータ１０は、ハウジング２０と、ハウジング２０に固定される固定子３０と、固定子３０に対して回転する回転子４０と、回転子４０が固定される回転軸１１と、を備える。以下、本実施形態において、軸方向とは回転軸１１の軸方向のことを示し、径方向とは回転軸１１の径方向のことを示し、周方向とは回転軸１１の周方向のことを示す。

【0011】

ハウジング２０は円筒形状に形成されており、ハウジング２０内には、固定子３０及び回転子４０等が収容されている。ハウジング２０には、軸受２３，２４が設けられており、この軸受２３，２４により回転軸１１が回転自在に支持されている。ハウジング２０の内周面の軸心は回転軸１１と同軸となっている。回転軸１１の先端側には、角度センサ１２が設けられている。角度センサ１２は、磁気センサでもレゾルバでもよい。

【0012】

固定子３０は、ハウジング２０の軸方向略中央において、ハウジング２０の内周に沿って円筒状に設けられている。そして、固定子３０は、回転軸１１の軸心Ｏを中心にして、ハウジング２０の内周面に固定されている。固定子３０は、磁気回路の一部を構成するものであり、円環状をなし回転子４０の外周側において径方向に対向して配置される固定子コア３１と、固定子コア３１に巻回された固定子巻線３２とを有している。

【0013】

図２に示すように、固定子コア３１は、円環状のバックヨーク３３と、バックヨーク３３から径方向内側に向けて突出し、周方向に所定距離を隔てて配列された複数のティース３４とを有し、隣り合うティース３４の間にスロット３５が形成されている。固定子コア３１においてティース３４は周方向に等間隔に設けられ、そのティース３４に固定子巻線３２が巻回されている。これにより、各スロット３５内に固定子巻線３２の導体が収容されている。本実施形態では、ティース３４の数、スロット３５の数をそれぞれ「１８」としている。説明の都合上、各ティース３４には、周方向の配列順で反時計回りに符号Ｔ１～１８を付しており、ティース番号を示す必要のある場合には、ティース３４をティースＴ１，Ｔ２，Ｔ３・・・としても記載する。固定子巻線３２は、スロット３５に収容された状態で保持されており、電力（交流電力）が供給されることで磁束を発生する。

【0014】

固定子コア３１は、薄板状の磁性体である複数の鋼板（コアシート）を用い、その複数の鋼板が固定子コア３１の軸方向に積層されることで形成されている。鋼板は、例えば帯状の電磁鋼板材をプレス打ち抜きすることで形成されているとよい。

【0015】

回転子４０は、磁気回路の一部を構成するものであり、周方向に複数の磁極を有し、固定子３０に対して径方向に対向するように配置されている。本実施形態において、回転子４０は、１４個の磁極（すなわち７個の磁極対）を有する。回転子４０は、磁性体からなる回転子コア４１と、回転子コア４１に固定される複数の永久磁石４２と、を備える。具体的には、図２に示すように、回転子４０は、周方向に極性が交互となるように磁極ごとに磁石部としての永久磁石４２を備えており、回転子コア４１に軸方向に沿って設けられた収容孔に永久磁石４２が埋め込まれている。

【0016】

回転子４０は、周知の構成でよく、例えば、ＩＰＭ型（Interior Permanent Magnet：埋め込み磁石型）の回転子であっても、ＳＰＭ型（Surface Permanent Magnet：表面磁石側）の回転子であってもよい。また、回転子４０として、界磁巻線側の回転子を採用してもよい。本実施形態では、ＩＰＭ型の回転子を採用している。回転子４０には、回転軸１１が挿通され、回転軸１１を中心にして回転軸１１と一体回転するように回転軸１１に固定されている。

【0017】

モータ１０には、制御装置５０が接続されている。制御装置５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びＩ／Ｏ等を備えたマイクロコンピュータを主体として構成されており、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されているプログラムを実行することにより、各種機能を実現する。なお、各種機能は、ハードウェアである電子回路によって実現されてもよく、あるいは、少なくとも一部をソフトウェア、すなわちコンピュータ上で実行される処理によって実現されてもよい。

【0018】

制御装置５０が備える機能としては、例えば、外部（例えばバッテリ）からの電力を変換し、モータ１０に供給して駆動力を発生させる機能を有する。また、例えば、制御装置５０は、角度センサ１２から入力された回転角度に関する情報を利用して、モータ１０の制御（電流制御など）を行う機能を備える。

【0019】

図３は、本実施形態における制御装置５０の電気的構成を示す図である。

【0020】

本実施形態では、固定子巻線３２が第１固定子巻線３２ａと第２固定子巻線３２ｂとから構成されており、制御装置５０には、固定子巻線３２ａ，３２ｂごとに第１インバータ回路５１及び第２インバータ回路５２が設けられている。各インバータ回路５１，５２は、それぞれ３相の相数と同数の上下アームを有するフルブリッジ回路により構成されている。制御装置５０は、各アームに設けられたスイッチング素子のオンオフにより、各相における電流を制御する。

【0021】

詳しく説明すると、第１インバータ回路５１は、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相からなる３相において、スイッチング素子としての上アームスイッチＳｐと下アームスイッチＳｎとの直列接続体をそれぞれ備えている。本実施形態では、各相における上アームスイッチＳｐ及び下アームスイッチＳｎとして、電圧制御形の半導体スイッチング素子を用いており、具体的にはＩＧＢＴを用いている。なお、スイッチング素子としてＭＯＳＦＥＴを用いてもよい。各相における上アームスイッチＳｐ及び下アームスイッチＳｎには、それぞれフリーホイールダイオード（還流ダイオード）Ｄｐ，Ｄｎが逆並列に接続されている。

【0022】

各相の上アームスイッチＳｐの高電位側端子（コレクタ）は、バッテリの正極端子に接続されている。また、各相の下アームスイッチＳｎの低電位側端子（エミッタ）は、バッテリの負極端子（グランド）に接続されている。各相の上アームスイッチＳｐと下アームスイッチＳｎとの間の中間接続点は、それぞれ第１固定子巻線３２ａにおける各相の相巻線の一端に接続されている。第１固定子巻線３２ａはＵ相、Ｖ相、Ｗ相の相巻線を有しており、第１インバータ回路５１では、それら各相の相巻線の一端がそれぞれ上下アームのスイッチＳｐ，Ｓｎの中間接続点に接続されている。

【0023】

第２インバータ回路５２は、第１インバータ回路５１と同様の構成を有するものであるため、ここでは詳細な説明を省略する。第２固定子巻線３２ｂは、Ｘ相、Ｙ相、Ｚ相の相巻線を有しており、第２インバータ回路５２では、それら各相の相巻線の一端がそれぞれ上下アームのスイッチＳｐ，Ｓｎの中間接続点に接続されている。

【0024】

第１インバータ回路５１から供給される３相の電流と、第２インバータ回路５２から供給される３相の電流とは、互いに所定の電流位相差を有するものとなっている。

【0025】

図４は、固定子３０について具体的な構成を示す斜視図であり、図５は、固定子コア３１の構成を示す斜視図である。なお、図４に示す固定子３０は、図２に示す固定子３０に相当する。

【0026】

固定子３０において、固定子コア３１は複数の分割コア６１により構成されており、各分割コア６１が周方向に並べて配置されることで固定子コア３１が円筒状に形成されている。各分割コア６１はティース３４を有しており、各分割コア６１が周方向に並ぶことにより、図２に示すとおりティース３４とスロット３５とが周方向に交互に配置されるようになっている。本実施形態では、１８個の分割コア６１により固定子コア３１が構成されている。固定子巻線３２は、各ティース３４に導線材が集中巻により巻回されることで構成されている。周方向に隣り合う分割コア６１は接着等により互いに接合されているとよい。

【0027】

なお、分割コア６１はそれぞれ、鋼板積層体であるコア本体６２と、絶縁性の樹脂材料等により構成された絶縁部材６３，６４とを有している。絶縁部材６３，６４は、ティース３４の軸方向一端側及び他端側（図の上側及び下側）に装着されており、各絶縁部材６３，６４に架け渡すようにして導線材が多重に巻かれることで、ティース３４に部分巻線が巻回されている。

【0028】

図４に示す構成では、各ティース３４に巻回された各巻線から巻線端部が引き出されており、それら各巻線端部が、固定子３０のコイルエンドに組み付けられる不図示の配線モジュールによって所定順序で接続されるようになっている。

【0029】

固定子巻線３２の電気的な構成について一例を図６に示す。図６（ａ）は、第１固定子巻線３２ａにおいてＵ相、Ｖ相、Ｗ相の相巻線の構成を示し、図６（ｂ）は、第２固定子巻線３２ｂにおいてＸ相、Ｙ相、Ｚ相の相巻線の構成を示している。これら各固定子巻線３２ａ，３２ｂは、星形結線（Ｙ結線）により各相の相巻線が互いに接続されている。

【0030】

図６（ａ）に示すように、第１固定子巻線３２ａは、Ｕ相の相巻線として部分巻線Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４を有し、Ｖ相の相巻線として部分巻線Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４を有し、Ｗ相の相巻線として部分巻線Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４を有している。そして、部分巻線Ｕ１，Ｕ２の直列接続体の一端と、部分巻線Ｖ１，Ｖ２の直列接続体の一端と、部分巻線Ｗ１，Ｗ２の直列接続体の一端とが中性点Ｎ１ａにて互いに接続されるとともに、部分巻線Ｕ３，Ｕ４の直列接続体の一端と、部分巻線Ｖ３，Ｖ４の直列接続体の一端と、部分巻線Ｗ３，Ｗ４の直列接続体の一端とが中性点Ｎ１ｂにて互いに接続されている。

【0031】

また、図６（ｂ）に示すように、第２固定子巻線３２ｂは、Ｘ相の相巻線として部分巻線Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４を有し、Ｙ相の相巻線として部分巻線Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４を有し、Ｚ相の相巻線として部分巻線Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３，Ｚ４を有している。そして、部分巻線Ｘ１，Ｘ２の直列接続体の一端と、部分巻線Ｙ１，Ｙ２の直列接続体の一端と、部分巻線Ｚ１，Ｚ２の直列接続体の一端とが中性点Ｎ２ａにて互いに接続されるとともに、部分巻線Ｘ３，Ｘ４の直列接続体の一端と、部分巻線Ｙ３，Ｙ４の直列接続体の一端と、部分巻線Ｚ３，Ｚ４の直列接続体の一端とが中性点Ｎ２ｂにて互いに接続されている。

【0032】

なお、各固定子巻線３２ａ，３２ｂにおける相巻線ごとの４つの部分巻線は、上記のごとく２つずつに分けてそれぞれ星形結線される構成以外に、相巻線ごとの４つの部分巻線が２並列に接続された上で星形結線される構成であってもよい。この場合、第１固定子巻線３２ａでは中性点（Ｎ１ａ，Ｎ１ｂ）が１つにまとめられ、第２固定子巻線３２ｂでも同様に中性点（Ｎ２ａ，Ｎ２ｂ）が１つにまとめられる。

【0033】

その他、第１固定子巻線３２ａにおいて、各相の部分巻線Ｕ１～Ｕ４，Ｖ１～Ｖ４，Ｗ１～Ｗ４をそれぞれ直列接続し、それら３相の直列接続体を星形結線により接続するとともに、第２固定子巻線３２ｂにおいても同様に、各相の部分巻線Ｘ１～Ｘ４，Ｙ１～Ｙ４，Ｚ１～Ｚ４をそれぞれ直列接続し、それら３相の直列接続体を星形結線により接続する構成としてもよい。各固定子巻線３２ａ，３２ｂにおいて、星形結線（Ｙ結線）に代えて、Δ結線により各相の相巻線を接続することも可能である。

【0034】

固定子コア３１では、全１８個のティース３４において周方向に連続する３つずつを一組として、各組３つのティース３４に、互いに異相となる２つの相巻線の部分巻線がそれぞれ集中巻により巻回されている。この場合、３つを一組とする各ティース群には、第１固定子巻線３２ａの部分巻線Ｕ１～Ｕ４，Ｖ１～Ｖ４，Ｗ１～Ｗ４のうち２つの部分巻線と、第２固定子巻線３２ｂの部分巻線Ｘ１～Ｘ４，Ｙ１～Ｙ４，Ｚ１～Ｚ４のうち２つの部分巻線とが振り分けられた状態で巻回されている。具体的には、各ティース群において、周方向の両側となる各ティース３４の一方には、第１固定子巻線３２ａの部分巻線が巻回されるとともに、各ティース３４の他方には、第２固定子巻線３２ｂの部分巻線が巻回されている。また、各ティース群の中央となるティース３４には、第１，第２固定子巻線３２ａ，３２ｂにおける両方の部分巻線が巻回されている。

【0035】

図７は、固定子巻線３２ａ，３２ｂの各部分巻線について各ティースＴ１～Ｔ１８との対応関係を示す図である。図７では、ティースＴ１～Ｔ３，Ｔ４～Ｔ６，Ｔ７～Ｔ９，・・・といったティース群（３連ティース）ごとに、４つ分の部分巻線が巻回されている。例えば、
・ティースＴ１には、第２固定子巻線３２ｂの部分巻線Ｗ１が巻回され、
・ティースＴ２には、第２固定子巻線３２ｂの部分巻線Ｗ２と第１固定子巻線３２ａの部分巻線Ｘ２とが巻回され、
・ティースＴ３には、第１固定子巻線３２ａの部分巻線Ｘ１が巻回されている。
その他のティース群については説明を省くが、同様の態様で各部分巻線が巻回されており、各ティース群の第１～第３ティースにおいて図示のごとく各部分巻線が巻回されている。

【0036】

回転電機では、トルクリプルに基づく騒音や振動が問題となりうる。トルクリプルは、主に電気６次の高調波成分又は電気１２次の高調波成分が主要成分となるため、これらの抑制することが望ましい。そこで、上記構成のモータ１０を用い、制御装置５０において以下のような制御が行われるとよい。

【0037】

上記構成のモータ１０では、
・各ティース群の第１ティース（Ｔ１，Ｔ４，Ｔ７，Ｔ１０，Ｔ１３，Ｔ１６）に、第１固定子巻線３２ａにおけるＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各部分巻線（第１コイル体）が巻回され、
・各ティース群の第２ティース（Ｔ２，Ｔ５，Ｔ８，Ｔ１０，Ｔ１４，Ｔ１７）に、第１，第２固定子巻線３２ａ，３２ｂにおけるいずれか１相ずつの部分巻線（第２コイル体）が巻回され、
・各ティース群の第３ティース（Ｔ３，Ｔ６，Ｔ９，Ｔ１２，Ｔ１５，Ｔ１８）に、第２固定子巻線３２ｂにおけるＸ相、Ｙ相、Ｚ相の各部分巻線（第３コイル体）が巻回されている。

【0038】

そしてかかる構成において、制御装置５０が、各相の第１コイル体の起磁力に対する各相の第２コイル体の起磁力の各位相差と、各相の第２コイル体の起磁力に対する各相の第３コイル体の起磁力の各位相差と、が電気角で２０度を含む所定の位相範囲内となるように、又は、各相の第１コイル体の起磁力に対する各相の第３コイル体の起磁力の各位相差と、各相の第３コイル体の起磁力に対する各相の第２コイル体の起磁力の各位相差と、が電気角で２０度を含む所定の位相範囲内となるように、第２ティースに巻回される第１固定子巻線３２ａの部分巻線により発生する起磁力と当該第２ティースに巻回される第２固定子巻線３２ｂの部分巻線により発生する起磁力との合算位相差を設定する。合算位相差は、例えば電気角で７２～８８度の範囲で設定されるとよい。若しくは、制御装置５０は、第２ティースに巻回される第１固定子巻線３２ａの部分巻線に流れる電流と当該第２ティースに巻回される第２固定子巻線３２ｂの部分巻線に流れる電流との合算位相差を設定する。なお、本制御の詳細は、本願出願人の出願による特許第７１０３２９９号公報に詳細に記載されている。

【0039】

上述したとおり本実施形態のモータ１０では、集中巻構造の固定子３０を有し、かつ回転子４０の磁極数を「１４」、固定子３０のスロット数を「１８」としており、こうした磁極数及びスロット数のコンビネーションに起因して電気８次の高調波成分及び電気１０次の高調波成分の径方向振動が生じることが懸念される。図８（ａ）は、本実施形態における対策前の固定子コア構造を示す斜視図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）の固定子コアにおいて８次成分及び１０次成分による径方向加速度が生じる範囲を示す図である。なお、図８（ａ）では、固定子コア３１において各ティース３４は軸方向に平行に延び、かつティース先端部に設けられた鍔部は、周方向両側で均等となっている。

【0040】

図８（ｂ）に示す径方向加速度は、本願発明者の解析により得られた結果に基づくものであり、周方向に概ね１８０°離れた位置において径方向内側に向けて径方向内側加速度が生じるとともに、同じく周方向に概ね１８０°離れ、かつ径方向内側加速度とは約９０°ずれた位置において径方向外側に向けて径方向外側加速度が生じるものとなっている。この場合、固定子コア３１に楕円状に変形する向きの径方向電磁力が生じ、同次数の騒音が生じることが懸念される。

【0041】

そこで本実施形態では、電気８次及び電気１０次の径方向振動の対策を講じるものとしている。以下には、径方向振動の対策として、固定子コア３１のティース先端部にスキュー構造とした構成を説明する。図９は、固定子コア３１の段スキュー構造を示す斜視図である。図９には、図５の構成から絶縁部材６３，６４を取り除いた構成（つまり、コア本体６２の集合体）が示されている。

【0042】

コア本体６２は、径方向に延びるティース３４と、その径方向一端側に設けられたヨーク部６２ａとを有し、ティース３４の先端部には、周方向に延びる鍔部６２ｂが設けられている。ヨーク部６２ａは、図２に示す固定子コア３１のバックヨーク３３に相当する部位である。

【0043】

また、コア本体６２は、軸方向（図の上下方向）に複数のブロックが結合された状態で形成されている。本実施形態では、コア本体６２を、軸方向に４ブロックを結合することで形成しており、上下に隣り合う各ブロックにおいて、ティース先端部の鍔部６２ｂの形状が相違するものとなっている。具体的には、各ブロックにおいて、ティース３４における周方向中心位置に対して、周方向両側（左右両側）の鍔部６２ｂの突出量が相違しており、かつ、上下に隣り合う各ブロックで突出量の大小が左右逆になっている。つまり、図９の構成では、鍔部６２ｂが周方向一方の側に偏っている第１ティースブロックＢ１と、鍔部６２ｂが周方向他方の側に偏っている第２ティースブロックＢ２とが含まれ、これら各ティースブロックＢ１，Ｂ２が軸方向に交互に配置されるものとなっている。なお、各ティースブロックＢ１，Ｂ２は、同形状のものを用い、軸方向の向きを互いに逆にして重ねられたものであるとよい。

【0044】

各コア本体６２の鍔部６２ｂが、段スキューが施されたスキュー部に相当する。なお、各ティースブロックにおいてコイル巻回部分（鍔部６２ｂを除く部分）では、いずれも周方向中心位置が同一位置となっている。本実施形態では、固定子３０の軸方向のスキュー段数を４段とするが、スキュー段数は軸方向に３段以上であるとよい。

【0045】

図１０は、固定子コア３１のスキュー角度を説明する図である。図１０は、コア本体６２の平面図であり、第１ティースブロックＢ１と第２ティースブロックＢ２とが軸方向に重なった状態が示されている。

【0046】

ここでは、周方向のティース中心位置と軸心Ｏ（固定子中心点）とを結ぶ直線をＬ、ティース先端部において、第１ティースブロックＢ１の周方向中心位置をＰ１、第２ティースブロックＢ２の周方向中心位置をＰ２としている。この場合、直線Ｌに対して、第１ティースブロックＢ１側のＯ－Ｐ１の直線により形成される角度θ１と、直線Ｌに対して、第２ティースブロックＢ２側のＯ－Ｐ２の直線により形成される角度θ２とは同じ角度であり（θ１＝θ２）、角度θ１，θ２を加算した角度θｅがスキュー角度となっている。

【0047】

スキュー角度θｅは、鍔部６２ｂの周方向中央点のずれ角度であり、具体的には、電気８次成分、電気１０次成分の径方向振動を抑制すべく、以下のようにスキュー角度θｅが設定されているとよい。すなわち、電気８次成分の対策としては、電気角１８０°／８＝２２．５°がスキュー角度θｅの理想角度であり、電気１０次成分の対策としては、電気角１８０°／１０＝１８°がスキュー角度θｅの理想角度である。これらを鑑みて、スキュー角度θｅは、電気角で１４～２３°の範囲に設定されているとよい。

【0048】

上記のスキュー構造によれば、固定子３０に生じる電気８次及び電気１０次の径方向電磁力が打ち消され、ひいては径方向振動が抑制されるものとなっている。図１１は、固定子コア３１において電気８次、１０次成分の径方向振動加速度が最大となる部位について、径方向振動加速度とスキュー角度θｅとの関係を示す図である。図１１によれば、スキュー角度θｅと径方向振動加速度の大きさとには相関があり、スキュー角度θｅの調整により径方向振動加速度の低減が可能となることが分かる。本実施形態では、スキュー角度θｅを１４～２３°の範囲に設定することにより、径方向振動加速度を軽減するものとしている。

【0049】

以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

【0050】

回転子４０の磁極数を「１４」、かつ固定子３０のスロット数を「１８」とした集中巻構造のモータ１０において、電気８次成分及び電気１０次成分の径方向振動を抑制するように固定子３０にスキューを施す構成とした。この場合、スキュー構造を付加することで、電気８次成分及び電気１０次成分に起因する径方向電磁力を低減でき、固定子３０の変形を抑制できる。その結果、特定の磁極数及びスロット数を有するモータ１０において静粛性を向上させることができる。

【0051】

なお、固定子３０において径方向振動が生じる回転電機では、その対策として例えば樹脂含浸による構造強化が行われることが考えられるが、上記のとおり径方向振動を抑制した構成によれば、樹脂含浸等による構造強化が不要となり、コスト低減の効果を見込むこともできる。

【0052】

固定子３０の段スキュー構造において、ティース先端部における鍔部６２ｂの周方向中央点のずれ角度をスキュー角度θｅとし、そのスキュー角度θｅを、電気角で１４～２３°の範囲に設定した。これにより、電気８次成分及び電気１０次成分の径方向振動を好適に抑制することができる。

【0053】

固定子コア３１のティース先端部に段スキューを施した構成によれば、コアシートの変更のみで所望の構成を実現でき、コスト面でのメリットが考えられる。この場合、軸方向に重ねられるティースブロック（又はコアシート）を裏返すことで、ティース先端部の鍔部６２ｂの偏り方向を変更でき、スキュー構造を実現する上でのコストアップを最小限にすることができる。

【0054】

固定子３０の軸方向のスキュー段数を３段以上にすることとし、具体的には４段とした。この場合、例えばスキュー段数を２段にする場合に比べて、径方向振動抑制効果の寸法ばらつきに対するロバスト性を向上できる。

【0055】

（他の実施形態）
上記実施形態を例えば次のように変更してもよい。

【0056】

・図１２に示すように、固定子３０を、軸方向に連続的に傾斜するスキューが施されたリニアスキュー構造としてもよい。この場合、固定子コア３１において、ティース３４が軸方向に対して傾斜する向きに延びるよう設けられており、ティース先端部における軸方向一端側の中心位置Ｐ１１と、軸方向他端側の中心位置Ｐ１２とが周方向にずれた構成となっている。なお本構成では、ティース先端部の鍔部６２ｂおいて、周方向の両側の突出寸法は軸方向で見て均一であり、例えば周方向一方側及び他方側で突出寸法が同じであるとよい。

【0057】

スキュー角度θeは、ティース先端部における軸方向一端側の中心位置Ｐ１１及び固定子中心点（不図示）を結ぶ直線と、ティース先端部における軸方向他端側の中心位置Ｐ１２及び固定子中心点を結ぶ直線とがなす角度である。リニアスキュー構造では、スキュー角度θeは電気角で２８～４６°の範囲に設定されているとよい。スキュー角度θｅは、リニアスキューにより生じる周方向のずれ角度に相当する。すなわち、電気８次成分の対策としては、電気角３６０°／８＝４５°がスキュー角度θｅの理想角度であり、電気１０次成分の対策としては、電気角３６０°／１０＝３６°がスキュー角度θｅの理想角度である。これらを鑑みて、スキュー角度θｅは、電気角で２８～４６°の範囲に設定されているとよい。上記のリニアスキュー構造とした場合でもあっても、電気８次成分及び電気１０次成分の径方向振動を好適に抑制することができる。なお、リニアスキュー構造とする場合にも、スキュー角度θｅと径方向振動加速度の大きさとには相関があり（図１１参照）、所定角度範囲（電気角２８～４６°）において径方向振動加速度を所望レベルに低減できるものとなっている。

【0058】

・固定子３０をスキュー構造とすることに代えて、回転子４０をスキュー構造とすることも可能である。具体的には、図１３（ａ）に示すように、回転子４０において、周方向に並ぶ磁極ごとに磁極中心位置が軸方向に段差状にずれており、そのずれ角度であるスキュー角度θｅが、電気角で１４～２３°の範囲に設定されているとよい。図１３（ａ）では、回転子コア４１の外周面に複数の永久磁石４２が固定され、その永久磁石４２により各磁極が構成されている。各磁極では、軸方向に並ぶ各永久磁石４２の位置が段差状にずれることで段スキュー構造となっている。スキュー角度θeは、軸方向一端側における磁石中心位置及び回転中心点を結ぶ直線と、軸方向他端側における磁石中心位置及び回転中心点を結ぶ直線とがなす角度である。なお、図示の構成では、軸方向の段数が２段であるが、３段以上（例えば４段）にすることも可能である。

【0059】

又は、図１３（ｂ）に示すように、回転子４０を、軸方向に連続的に傾斜するスキューが施されたリニアスキュー構造としてもよい。この場合、各磁極の永久磁石４２は、軸方向に対して傾斜する向きに延びるよう設けられており、周方向のずれ角度であるスキュー角度θｅが、電気角で２８～４６°の範囲に設定されているとよい。

【0060】

・モータ１０として、回転子４０の磁極数、及び固定子３０のスロット数を以下のように定めた回転電機を用いることも可能である。
・モータ１０において、磁極数を「２２」、スロット数を「１８」とする。
・モータ１０において、磁極数を「１６」、スロット数を「１８」とする。
・モータ１０において、磁極数を「２０」、スロット数を「１８」とする。
これら各回転電機においても、上記同様、電気８次成分及び電気１０次成分の径方向振動を抑制するように固定子３０又は回転子４０にスキューが施されているとよい。

【0061】

・固定子コア３１において、各分割コア６１は周方向に複数個ずつのティース３４を有するものであってもよい。例えば、分割コア６１は３つのティース３４を有するものであるとよい。また、固定子コア３１は、分割コア構造でない構成、すなわち周方向に分割不可な一体の円環状をなす構成であってもよい。

【0062】

・上記実施形態では、固定子巻線３２が、第１固定子巻線３２ａと第２固定子巻線３２ｂとを有し、合計６相の相巻線を有する構成としたが、これを変更し、固定子巻線３２が３相の相巻線を有する構成であってもよい。

【0063】

・回転電機は、インナロータ式の回転電機に代えて、アウタロータ式の回転電機であってもよい。

【符号の説明】

【0064】

１０…回転電機、３０…固定子、３１…固定子コア、３２…固定子巻線、３４…ティース、４０…回転子。

【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】