JP2016195488A - 固定子および回転機 - Google Patents

Abstract

【課題】ヨーク部を有する第１の部材とティース部を有する第２の部材を組み付けて構成される固定子を備える回転機の効率を向上させる技術を提供する。【解決手段】固定子１１０は、第１の部材１２０と第２の部材１３０を組み付けて構成される。第１の部材は、周方向に沿って延在するヨーク部１２１を有する。第２の部材は、径方向に沿って延在するティース基部１５０および周方向に沿って延在するティース先端部１６０により形成されるティース部１４０と、隣接するティース先端部１６０を連結する連結部１７０を有している。ティース先端部は、第１および第２の外周壁１６１および１６２と内周壁１６３を有している。ティース部の中心線Ｔと第１の外周壁（第２の外周壁）により形成される角度θは、ティース部１４０が６個設けられる場合には［５０度≦θ≦６０度］の範囲内に設定される。【選択図】図３

Description

本発明は、分割構造の固定子および分割構造の固定子を有する回転機に関する。

従来、回転機を構成する固定子として、特許文献１に開示されているような、ヨーク部を有する第１の部材と、ティース基部およびティース先端部により形成されるティース部とティース部を連結する連結部を有する第２の部材を組み付けて構成される固定子（「分割構造の固定子」という）が用いられている。このような分割構造の固定子では、第２の部材のティース部に固定子巻線を巻き付けた後、第１の部材と第２の部材が組み付けられる。第１の部材と第２の部材を組み付ける方法としては、例えば、ティース部のティース基部の外周側の部分を、ヨーク部の内周側に形成された溝に圧入あるいは焼き嵌めする方法が用いられる。
分割構造の固定子を用いることにより、ティースおよび隣接するティース部により形成されるスロットの外周側にヨーク部が配置されていない状態で固定子巻線をティース部に巻き付けることができるため、スロット内における固定子巻線の巻線密度を高めることができる。

特開昭６３−１７４５３１号公報

従来、スロット内における固定子巻線の巻線密度を高めるために分割構造の固定子を用いることについては種々検討されている。しかしながら、分割構造の固定子を用いた場合における、第２の部材のティース部を形成するティース先端部の外周壁とティース部の周方向中心線との間の角度と回転機の効率との関係、さらには、ティース部の数（スロット数）およびティース先端部の外周壁とティース部の周方向中心線との間の角度と回転機の効率との関係については検討されていなかった。
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、ヨーク部を有する第１の部材と、ティース部と連結部を有する第２の部材を組み付けて構成される固定子を備える回転機の効率を向上させることができる新規な技術を提供することを目的とする。

本発明は、以下のように構成される。
なお、「軸中心」という記載は、回転子が固定子に対して回転可能に配置されている状態において、回転子（回転軸）の回転中心を示す。「軸中心線」という記載は、回転子が固定子に対して回転可能に配置されている状態において、軸中心（回転中心）を通る回転中心線を示す。「周方向」という記載は、回転子が固定子に対して回転可能に配置されている状態において、軸中心線（回転中心線）に直交する方向から見て、軸中心を中心とする円周方向を示す。「径方向」という記載は、回転子が固定子に対して回転可能に配置されている状態において、軸中心線に直交する方向から見て、軸中心を通る方向を示す。
第１〜第３の発明は、回転機の固定子に関する。
本発明の固定子は、第１の部材と第２の部材が組み付けられて構成される。軸中心線に直交する方向から見て、第１の部材は、周方向に沿って延在するヨーク部を有し、第２の部材は、径方向に沿って延在するティース基部およびティース基部の軸中心側に連設され、周方向に沿って延在するティース先端部により形成される複数のティース部と、周方向に隣接するティース先端部を連結する複数の連結部を有している。
ティース基部は、第１および第２の側壁と端壁を有している。第１および第２の側壁は、軸中心を通るティース部の中心線（周方向の中心線）を挟んで周方向に沿った一方側および他方側に配置され、径方向に沿って延在している。端壁は、第１および第２の側壁の、軸中心と反対側の端部（外周側端部）間に配置され、周方向に沿って延在している。
ティース先端部は、第１および第２の外周壁と内周壁を有している。第１の外周壁は、ティース基部の第１の側壁の、軸中心側の端部（内周側端部）から周方向に沿って一方側に延在し、第２の外周壁は、ティース基部の第２の側壁の、軸中心側の端部から周方向に沿って他方側に延在している。内周壁は、第１および第２の外周壁より径方向に沿って軸中心側（内周側）に配置され、周方向に沿って延在している。
連結部は、第１の連結壁と第２の連結壁を有している。第１の連結壁は、周方向に沿って一方側に隣接するティース先端部の第２の外周壁と他方側に隣接するティース先端部の第１の外周壁を連結する。第２の連結壁は、周方向に沿って両側に隣接するティース先端部の内周壁を連結する。
ティース基部の、軸中心と反対側の部分（外周側の部分）が、ヨーク部に組み付けられている。ティース基部の外周側の部分をヨーク部に組み付ける方法としては、典型的には、ティース基部の外周側の部分をヨーク部の内周側に形成された溝に締り嵌めする方法が用いられる。「締り嵌め」は、穴の内径より少し大きい外径を有する部材を穴に挿入して固定する方法を意味する。ティース基部の外周側の部分を溝に締り嵌めする方法としては、典型的には、圧入方法や焼き嵌め方法が用いられる。
第１の発明の固定子は、ティース部（あるいはスロット）が６個設けられ、ティース部の中心線とティース先端部の第１の外周壁（第２の外周壁）の延在方向により形成される角度θが［５０度≦θ≦６０度］を満足するように構成されている。
また、第２の発明の固定子は、ティース部（あるいはスロット）が９個設けられ、ティース部の中心線とティース先端部の第１の外周壁（第２の外周壁）の延在方向により形成される角度θが［５０度≦θ≦７０度］を満足するように構成されている。
また、第３の発明の固定子は、ティース部（あるいはスロット）が１２個設けられ、ティース部の中心線とティース先端部の第１の外周壁（第２の外周壁）の延在方向により形成される角度θが［４５度≦θ≦７５度］を満足するように構成されている。
第１〜第３の発明の固定子を用いることにより、ティース部（あるいはスロット）を６個、９個、１２個有する回転機の効率を高めることができる。
第１〜第３の発明の異なる形態では、第２の連結壁は、径方向に沿って軸中心と反対側（外周側）に窪んでいる。
本形態では、第１の部材と第２の部材の組み付けにより発生する応力がティース先端部に作用した場合に、第２の連結壁がティース先端部の内周壁より軸中心側に飛び出るのを防止することができる。また、ティース先端部の周方向両側の端部付近（連結部付近）に作用する応力が、窪んでいる第２の連結壁によって吸収されて低下する。これにより、ティース先端部の周方向両側の端部付近（連結部付近）の磁気抵抗が小さくなり、磁束が、連結部付近まで流れるようになる。
第１〜第３の発明の他の異なる形態では、第１の連結壁は、径方向に沿って軸中心側（内周側）に窪んでいる。
径方向に沿って軸中心と反対側に窪んでいる第２の連結壁のみでは、磁束がティース先端部の連結部近くまで流れ、それによってコギングトルクやトルク脈動が増大することがある。本形態では、第２の連結壁を径方向に沿って軸中心と反対側に窪ませるとともに、第１の連結壁を径方向に沿って軸中心側に窪ませているため、ティース先端部の連結部近くまで流れる磁束の量を抑制することができ、コギングトルクやトルク脈動を低減することができる。
第４の発明は、回転機に関する。
本発明の回転機は、固定子と、固定子に対して回転可能に配置された回転子を備えている。そして、固定子として、前述した固定子のうちのいずれかが用いられている。
本発明の回転機は、前述した固定子と同様の効果を有している。
第４の発明の異なる形態では、固定子と回転子の間の間隙をＧとした場合、第２の連結壁により形成される凹部の深さ（径方向に沿った長さ）Ｄおよび幅（周方向に沿った長さ）Ｌが、それぞれ［Ｄ≧０．５Ｇ］および［Ｌ≧２Ｇ］を満足するように構成されている。
本形態では、第２の連結壁によってコギングトルクを低減することができる。

本発明の固定子および回転機を用いることにより、ヨーク部を有する第１の部材とティース部を有する第２の部材を組み付けて構成される固定子を備える回転機の効率を向上させることができる。

本発明の回転機の第１の実施形態を示す図である。 第１の実施形態の回転機で用いている本発明の固定子の第１の実施形態の分解図である。 図２の部分拡大図である。 本発明の回転機の第２の実施形態を示す図である。 本発明の回転機の第３の実施形態を示す図である。 第１の実施形態の回転機の角度θと効率およびスロット断面積との関係を示すグラフである。 第２の実施形態の回転機の角度θと効率およびスロット断面積との関係を示すグラフである。 第３の実施形態の回転機の角度θと効率およびスロット断面積との関係を示すグラフである。 本発明の固定子の第４の実施形態で用いている本発明の固定子の第４の実施形態の部分拡大図である。 本発明の固定子の第５の実施形態で用いている本発明の固定子の第５の実施形態の部分拡大図である。 本発明の固定子の第６の実施形態で用いている本発明の固定子の第６の実施形態の部分拡大図である。

以下に、本発明の実施形態を、図を参照して説明する。
なお、本明細書中では、「軸中心」という記載は、回転子が固定子に対して回転可能に配置されている状態において、回転子（回転軸）の回転中心を示す。「軸中心線」という記載は、回転子が固定子に対して回転可能に配置されている状態において、軸中心を通る回転中心線を示す。「周方向」という記載は、回転子が固定子に対して回転可能に配置されている状態において、軸中心線に直交する方向から見て、軸中心を中心とする円周方向を示す。「径方向」という記載は、回転子が固定子に対して回転可能に配置されている状態において、軸中心線に直交する方向から見て、軸中心を通る方向を示す。

本発明の回転機の第１の実施形態が図１〜図３に示されている。なお、以下で説明する各実施形態では、本発明の回転機を電動機として構成している。
図１は、第１の実施形態の回転機１００を、軸中心Ｐを通る軸中心線に直交する方向から見た図である。図２は、第１の実施形態の回転機１００で用いられている固定子１１０の分解図であり、図３は、図２の部分拡大図である。なお、固定子１１０は、本発明の固定子の第１の実施形態を示している。

本実施形態の回転機１００は、固定子１１０、回転子１８０および回転軸１９０を有している。
回転軸１９０は、回転子１８０に形成された回転軸挿入孔に圧入あるいは焼き嵌めされている。回転子１８０は、回転子１８０の外周面１８１と固定子１１０の内周面（後述するティース先端部１６０の内周壁１６３）の間に空隙（エアギャップ）Ｇが保持された状態で回転可能に配置されている。

固定子１１０は、別体に形成され、組み付け可能な第１の部材１２０と第２の部材１３０により構成されている。第１の部材１２０および第２の部材１３０は、積層された複数の電磁鋼板により構成されている。
第１の部材１２０は、軸中心線に直交する方向から見て、周方向に沿って延在するヨーク部１２１を有している。
ヨーク部１２１は、外周面１２２と内周面１２３を有するリング状（筒状）に形成されている。また、ヨーク部１２１は、内周側に、軸中心Ｐ側が開口している（軸中心Ｐと反対側に窪んでいる）溝１２４が形成されている。後述するティース基部１５０の端壁１５１側の部分（外周側の部分）が溝１２４に締り嵌めされることによって、第１の部材１２０と第２の部材１３０が組み付けられる。
本実施形態では、溝１２４は、図３に示されているように、底壁１２４ａ、第１の側壁１２４ｂおよび第２の側壁１２４ｃにより形成されている。第１の側壁１２４ｂと第２の側壁１２４ｃは、周方向に沿って所定距離離れた位置に配置され、径方向に沿って直線状に延在している。また、底壁１２４ａは、第１の側壁１２４ｂおよび第２の側壁１２４ｃの、軸中心Ｐと反対側（外周側）の端部間に配置され、周方向に沿って直線状に延在している。

第２の部材１３０は、ティース部１４０と連結部１７０を有している。
ティース部１４０は、軸中心線に直交する方向から見て、径方向に沿って延在するティース基部１５０と、ティース基部１５０の、軸中心Ｐ側（内周側）に連設され、周方向に沿って延在するティース先端部１６０により形成されている。
ティース基部１５０は、端壁１５１と第１の側壁１５２および第２の側壁１５３を有している。第１の側壁１５２および第２の側壁１５３は、軸中心Ｐを通るティース部１４０の中心線（周方向中心線）Ｔを挟んで周方向両側に配置され、径方向に沿って直線状に延在している。図３では、ティース部１４０の中心線Ｔに対して、周方向に沿って時計周り方向（右回り方向）側に第１の側壁１５２が配置され、反時計回り方向（左回り方向）側に第２の側壁１５３が配置されている。端壁１５１は、第１の側壁１５２および第２の側壁１５３の、軸中心Ｐと反対側（外周側）の端部間に配置され、周方向に沿って直線状に延在している。
なお、本明細書では、時計回り方向（右回り方向）および時計回り方向側（右回り方向側）を「一方方向」および「一方側」といい、反時計回り方向（左回り方向）および反時計回り方向側（左回り方向側）を「他方方向」および「他方側」という。

ティース先端部１６０は、第１の外周壁１６１および第２の外周壁１６２と内周壁１６３を有している。第１の外周壁１６１は、ティース基部１５０の第１の側壁１５２の、軸中心Ｐ側（内周側）の端部から、周方向に沿って一方側に、直線状に延在している。第２の外周壁１６２は、ティース基部１５０の第２の側壁１５３の、軸中心Ｐ側（内周側）の端部から、周方向に沿って他方側に、直線状に延在している。内周壁１６３は、第１の外周壁１６１および第２の外周壁１６２より径方向に沿って軸中心Ｐ側に配置され、周方向に沿って延在している。
ティース先端部１６０の内周壁１６３は、回転子１８０の外周面１８１と対向する固定子１１０の内周面を形成する。典型的には、内周壁１６３は、軸中心Ｐを中心とする円弧形状を有している。
軸中心Ｐを通るティース部１４０の中心線Ｔと第１の外周壁１６１（第２の外周壁１６２）の延在方向（延在線）により形成される角度をθとする。

連結部１７０は、第１の連結壁１７１と第２の連結壁１７２を有している。
第１の連結壁１７１は、隣接するティース先端部１６０の第１の外周壁１６１と第２の外周壁１６２を連結する。本実施形態では、第１の連結壁１７１は、周方向に沿って直線状に延在している。図３では、第１の連結壁１７１の周方向に沿った一方側の端部１７１Ａが、周方向に沿って一方側に配置されているティース先端部１６０の第２の外周壁１６２と連結され、周方向に沿った他方側の端部１７１Ｂが、周方向に沿って他方側に配置されているティース先端部１６０の第１の外周壁１６１と連結されている。
第２の連結壁１７２は、隣接するティース先端部１６０の内周壁１６３を連結する。本実施形態では、第２の連結壁１７２は、底壁１７２ａと第１の側壁１７２ｂおよび第２の側壁１７２ｃを有している。第１の側壁１７２ｂおよび第２の側壁１７２ｃは、周方向に沿って離れた箇所に配置され、径方向に沿って直線状に延在している。底壁１７２ａは、第１の側壁１７２ｂおよび第２の側壁１７２ｃの、軸中心Ｐと反対側（外周側）の端部間に配置され、周方向に沿って直線状に延在している。第２の連結壁１７２は、軸中心Ｐ側が開口した、すなわち、軸中心Ｐと反対側（外周側）に窪んだ凹部を形成している。

なお、固定子１１０を分割構造とする場合、ティース部１４０毎に分割すると、組み付け作業等が困難となる。そこで、周方向に隣接するティース部１４０を連結部１７０で連結して第２の部材１３０を形成することにより、組み付け作業等を容易にしている。
しかしながら、連結部１７０を介して周方向に隣接するティース先端部１６０間を流れる磁束は、回転子１８０を流れないため、回転子１８０の駆動に寄与しない。このため、連結部１７０を介して流れる磁束の量（漏れ磁束の量）を抑制する必要がある。例えば、径方向に沿った厚さを薄く（小さく）することによって、連結部１７０を介して流れる磁束の量を抑制することができる。
一方、第１の部材１２０と第２の部材１３０との組み付けにより発生する応力による連結部１７０の変形を抑制するために、連結部１７０に強度を持たせる必要がある。例えば、径方向に沿った厚さを厚く（大きく）することによって、連結部１７０の強度を高めることができる。
したがって、連結部１７０の形状（例えば、径方向に沿った厚さ、周方向に沿った長さ）は、連結部１７０を介する磁束の量（漏れ磁束の量）を抑制しながら、応力に対する強度を確保することができるように設定される。
連結部１７０は、軸中心Ｐを通る、スロットの中心線Ｓと交差するように、好適には、スロットの中心線Ｓに対して線対称となるように配置される。

第１の部材１２０と第２の部材１３０は、第２の部材１３０のティース部１４０に固定子巻線（図示省略）を巻き付けた状態で組み付けられる。
第１の部材１２０と第２の部材１３０を組み付ける方法として、第２の部材１３０のティース基部１５０の、軸中心Ｐと反対側の部分（外周側の部分）を第１の部材１１０のヨーク部１２１に形成されている溝１２４に締り締めする方法が用いられる。「締り嵌め」は、穴の内径より少し大きい外径を有する部材を穴に挿入して固定する方法を意味する。ティース基部１５０の外周側の部分を溝１２４に締り締めする方法としては、圧入方法や焼き嵌め方法が用いられる。このため、ティース基部１５０の端壁１５１と軸中心Ｐとの間の間隔（長さ）が、溝１２４の底壁１２４ａと軸中心Ｐとの間の間隔（長さ）より少し長く設定され、また、ティース基部１５０の第１の側壁１５２と第２の側壁との間の間隔（幅）が、溝１２４の第１の側壁１２４ｂと第２の側壁１２４ｃとの間の間隔（幅）より少し長く設定されている。
第１の部材１２０と第２の部材１３０が組み付けられると、周方向に隣接するティース部１４０、ヨーク部１２１および連結部１７０によって、固定子巻線が挿入されるスロットが形成される。
本実施形態では、ティース部１４０（スロット）が６個設けられている。
なお、回転子１８０としては、回転機１００の型式に対応した回転子が用いられる。例えば、永久磁石埋込型電動機では、磁石挿入孔と磁石挿入孔に挿入された永久磁石を有する回転子が用いられる。

なお、第１の部材１２０と第２の部材１３０を組み付けることにより、特に、ティース基部１５０の外周側の部分をヨーク部１２１の溝１２４に締り締めすることにより応力が発生する。
連結部１７０の径方向に沿った長さ（幅）は、連結部１７０を介して磁束が流れるのを抑制する（漏れ磁束を抑制する）ために、短く設定される。
このため、連結部１７０の第２の連結壁１７２が直線状に延在している場合には、第２の部材１３０に発生する応力が連結部１７０に作用すると、第２の連結壁１７２がティース先端部１６０の内周壁１６３より軸中心Ｐ側（内周側）に飛び出るおそれがある。
本実施形態では、連結部１７０の第２の連結壁１７２が、径方向に沿って、軸中心Ｐと反対側に窪んでいる。これにより、応力が連結部１７０に作用した場合でも、第２の連結壁１７２の底壁１７２ａがティース先端部１６０の内周壁１６３より軸中心Ｐ側に飛び出るのを防止することができる。
また、連結部１７０の第２の連結壁１７２が窪んでいるため、ティース先端部１６０の、連結部１７０付近の部分に作用する応力は、第２の連結壁１７２によって吸収され、低下する。ここで、第２の部材１３０を構成する電磁鋼板は、応力（特に、圧縮応力）が作用すると、磁気抵抗が大きくなり、磁束が流れ難くなる。

本実施形態では、外周側に窪んでいる第２の連結壁１７２によってティース先端部１６０に作用する応力が低下するため、ティース先端部１６０の磁気抵抗の増大が抑制される。これにより、磁束が、ティース先端部の、連結部１７０付近の部分まで流れるようになり、回転機の出力の低下を抑制することができる。
本実施形態では、第２の連結壁１７２により形成される凹部の径方向に沿った長さ（深さ）Ｄ（ｍｍ）および周方向に沿った長さ（幅）Ｌ（ｍｍ）が、［Ｄ≧０．５Ｇ］、［Ｌ≧２Ｇ］を満足するように構成されている。なお、Ｇ（ｍｍ）は、回転子１８０の外周面１８１と固定子１１０の内周面（ティース先端部１６０の内周壁１６３）との間の間隙（エアギャップ）である。
第２の連結壁１７２により形成される凹部の深さＤおよび幅Ｌをこのように設定することにより、連結部１７０に圧縮応力を集中させることができる。これにより、電磁鋼板により形成されている連結部１７０の透磁率が低下して磁気抵抗が増大するため、連結部１７０を介して磁束（漏れ磁束）が流れるのを効果的に抑制することができる。したがって、固定子巻線に流す電流を減少させることができ、回転機の効率を向上させることができる。
また、連結部１７０に圧縮応力を集中させることにより、ティース先端部１６０に圧縮応力がほとんど作用しなくなり、ティース先端部１６０の磁気抵抗の増大を効果的に抑制することができる。したがって、ティース先端部１６０の、連結部１７０付近まで磁束が流れることができるため、ティース先端部１６０を流れる磁束が増大し、単位体積当たりの出力密度を向上させることができる。
さらに、第２の連結壁により形成される凹部の深さＤおよび長さＬを、［Ｄ≧０．５Ｇ］、［Ｌ≧２Ｇ］を満足するように構成することにより、コギングトルクを低減することができ、コギングトルクに起因する騒音や振動を低減することができる。

本発明の回転機の第２の実施形態２００および本発明の固定子の第２の実施形態２１０が図４に示されている。なお、図４において、図１に示されている構成要素に付された符号と３桁目以外が一致する符号が付されている構成要素は同等物を示している。
第２の実施形態の回転機２００（第２の実施形態の固定子２１０）は、ティース部２４０（スロット）が９個設けられている点が第１の実施形態の回転機１００（第１の実施形態の固定子１１０）と相違している。

本発明の回転機の第３の実施形態３００および本発明の固定子の第３の実施形態３１０が図５に示されている。なお、図５において、図１に示されている構成要素に付された符号と３桁目以外が一致する符号が付されている構成要素は同等物を示している。
第３の実施形態の回転機３００（第２の実施形態の固定子３１０）は、ティース部３４０（スロット）が１２個設けられている点が第１の実施形態の回転機１００（第１の実施形態の固定子１１０）と相違している。

次に、ティース部（スロット）の数が６個、９個、１２個である場合における、ティース部１４０の中心線Ｔと、ティース先端部１６０の第１の外周壁１６１（第２の外周壁１６２）の延在方向（延在線）により形成される角度θ（以下、単に「角度θ」という）と回転機の効率との関係を、図６〜図８を参照して説明する。
なお、図６〜図８では、横軸は角度θ（度）を示し、左側の縦軸は回転機の効率（％）を示し、右側の縦軸はスロット断面積（ｍｍ^２）を示している。また、実線は回転機の効率を示すグラフであり、破線はスロット断面積を示すグラフである。
ここで、前述したように、連結部の径方向に沿った厚さや周方向に沿った長さ等は、連結部を介する磁束の量（漏れ磁束の量）を抑制しながら、応力に対する強度を確保することができるように設定される。すなわち、連結部の厚さや長さ等はあらかじめ定められる。したがって、図６〜図８に示されているグラフは、図３に示されているように、ティース先端部１６０の第１の外周壁１６１を、連結部１７０の第１の連結壁１７１の他方側の端部１７１Ｂを中心に回転させることによって、あるいは、ティース先端部１６０の第２の外周壁１６２を、連結部１７０の第１の連結壁１７１の一方側の端部１７１Ａを中心に回転させることによって角度θを変更した場合のものである。
例えば、第１の外周壁１６１（第２の外周壁１６２）が図３に実線で示されている位置に配置された場合の角度θは、第１の外周壁１６１（第２の外周壁１６２）が図３に破線で示されている位置に配置された場合の角度θより大きい。すなわち、第１の外周壁１６１を第１の連結壁１７１の他方側の端部１７１Ｂを中心に反時計回り方向（他方方向）に回転させるほど角度θが大きくなる。また、第２の外周壁１６２を第１の連結壁１７１の一方側の端部１７１Ａを中心に時計回り方向（一方方向）に回転させるほど角度θが大きくなる。

図６には、ティース部（あるいはスロット）の数が６個である回転機（例えば、図１に示されている回転機１００）について、角度θに対する効率とスロット断面積の関係を示すグラフが示されている。
図７には、ティース部（あるいはスロット）の数が９個である回転機（例えば、図４に示されている回転機２００）について、角度θに対する効率とスロット断面積の関係を示すグラフが示されている。
図８には、ティース部（あるいはスロット）の数が１２個である回転機（例えば、図５に示されている回転機３００）について、角度θに対する効率とスロット断面積の関係を示すグラフが示されている。

図６〜図８に示されているグラフから、スロット断面積は、角度θが増加するにしたがって増加していることが分かる。
また、効率は、角度θが小さい領域では、角度θが増加するに従って上昇し、角度θが大きい領域では、角度θが増加するにしたがって低下し、中間領域では、角度θが増加しても効率は大きく変動していないことが分かる。
これは、以下の理由による。
角度θが小さくてスロット断面積が小さい場合には、スロット内に設定巻数の固定子巻線を挿入するためには、径の小さい固定子巻線を使用する必要がある。径の小さい固定子巻線の抵抗は径が大きい固定子巻線の抵抗より大きい。このため、径が小さい固定子巻線を用いる場合には、固定子巻線の抵抗が大きくなり、固定子巻線の損失が増大する。したがって、角度θが小さい領域では、角度θが増加するにしたがって、径の大きい固定子巻線を用いることができるようになる。これにより、固定子巻線の抵抗が小さくなって固定子巻線の損失が減少するため、効率が向上する。
角度θが所定値に達すると、スロット内に所定径の固定子巻線を設定巻数挿入することができるようになるため、角度θが増大しても効率は大きく変化しない。
角度θがさらに増大すると、スロット断面積の増大にともなってティース先端部の径方向に沿った長さ（幅）が減少する。ティース先端部の径方向に沿った長さ（厚さ）が減少すると、ティース先端部の周方向に沿った端部（連結部付近）まで磁束が流れなくなる。このため、角度θが大きい領域では、角度θが増加するにしたがって効率が低下する。

したがって、図６に示されているグラフから、ティース部（スロット）が６個設けられている場合には、ティース部の中心線とティース先端部の第１の外周壁（第２の外周壁）の延在方向（延在線）により形成される角度θが［５０度≦θ≦６０度］を満足するように構成することにより、回転機の効率を高めることができることが理解できる。
また、図７に示されているグラフから、ティース部（スロット）が９個設けられている場合には、ティース部の中心線とティース先端部の第１の外周壁（第２の外周壁）の延在方向（延在線）により形成される角度θが［５０度≦θ≦７０度］を満足するように構成することにより、回転機の効率を高めることができることが理解できる。
また、図８に示されているグラフから、ティース部（スロット）が１２個設けられている場合には、ティース部の中心線とティース先端部の第１の外周壁（第２の外周壁）の延在方向（延在線）により形成される角度θが［４５度≦θ≦７５度］を満足するように構成することにより、回転機の効率を高めることができることが理解できる。

第１、第２および第３の実施形態の回転機１００、２００および３００（第１、第２のおよび第３の実施形態の固定子１１０、１２０および３１０）では、直線状の第１の連結壁と外周側に窪んだ第２の連結壁を有する連結部を用いたが、他の構成の連結部を用いることもできる。

図９に、第４の実施形態の回転機の固定子（第４の実施形態の固定子）を構成する第２の部材４３０の部分拡大図が示されている。
図９に示されている第２の部材４３０は、ティース基部４５０とティース先端部４６０により形成されるティース部４４０と、隣接するティース部４４０（ティース先端部４６０）を連結する連結部４７０を有している。
連結部４７０は、隣接するティース先端部４６０の第１の外周壁４６１と第２の外周壁４６２を連結する第１の連結壁４７１と、隣接するティース先端部４６０の内周壁４６３を連結する第２の連結壁４７２を有している。
第１の連結壁４７１は、軸中心Ｐ側（内周側）に窪んでいる曲線状に延在している。本実施形態では、第１の連結壁４７１は、円弧形状を有している。
第２の連結壁４７２は、第１の実施形態の第２の連結壁１７２と同様に、直線状の底壁４７２ａ、第１の側壁４７２ｂおよび第２の側壁４７２ｃを有し、外周側に窪んでいる凹部を形成している。
本実施形態では、第１の連結壁４７１が軸中心Ｐ側に窪んでいる曲線形状を有している（湾曲している）。これにより、連結部４７０の、第１の連結壁４７１の周方向中央の部分（スロット中心線Ｓと交差する部分）がより圧縮されるため、透磁率がより低下し、磁気抵抗がより増大する。一方、連結部４７０の、ティース先端部４６０側の部分は、引張応力が作用するため、透磁率が上昇し、磁気抵抗が減少する。これにより、ティース先端部４６０の、連結部４７０付近の部分の磁気抵抗がより減少し、磁束がティース先端部４６０の、連結部４７０付近の部分までより流れ易くなる。したがって、単位体積当たりの出力密度を向上させることができる。
図９に示されている連結部４７０を第１〜第３の実施形態の回転機（第１〜第３の固定子）に用いた場合も、第１〜第３の実施形態の回転機（第１〜第３の固定子）と同様の効果を有する。

図１０に、第５の実施形態の回転機の固定子（第４の実施形態の固定子）を構成する第２の部材５３０の部分拡大図が示されている。
図１０に示されている第２の部材５３０の連結部５７０は、隣接するティース先端部５６０の第１の外周壁５６１と第２の外周壁５６２を連結する第１の連結壁５７１と、隣接するティース先端部５６０の内周壁５６３を連結する第２の連結壁５７２を有している。
第１の連結壁５７１は、直線状に延在している底壁５７１ａ、第１の側壁５７１ｂおよび第２の側壁５７１ｃを有し、軸中心Ｐ側に窪んでいる凹部を形成している。
第２の連結壁５７２は、第１の実施形態の第２の連結壁１７２と同様に、直線状に延在している底壁５７２ａ、第１の側壁５７２ｂおよび第２の側壁５７２ｃを有し、外周側に窪んでいる凹部を形成している。
本実施形態では、第１の連結壁５７１により、軸中心Ｐ側（内周側）に窪んでいる凹部を形成するとともに、第２の連結壁５７２により、軸中心Ｐと反対側（外周側）に窪んでいる凹部を形成しているため、ティース先端部５６０の、連結部近くまで磁束が流れるのを抑制することができ、コギングトルクやトルク脈動を低減することができる。
図１０に示されている連結部５７０を第１〜第３の実施形態の回転機（第１〜第３の固定子）に用いた場合も、第１〜第３の実施形態の回転機（第１〜第３の固定子）と同様の効果を有する。

図１１に、第６の実施形態の回転機の固定子（第４の実施形態の固定子）を構成する第２の部材６３０の部分拡大図が示されている。
図１１に示されている第２の部材６３０の連結部６７０は、隣接するティース先端部６６０の第１の外周壁６６１と第２の外周壁６６２を連結する第１の連結壁６７１と、隣接するティース先端部６６０の内周壁６６３を連結する第２の連結壁６７２を有している。
第１の連結壁６７１は、軸中心Ｐ側（内周側）に窪んでいる曲線状に延在している。本実施形態では、第１の連結壁６７１は、円弧形状を有している。
第２の連結壁６７２は、曲線状に延在している底壁６７２ａ、直線状に延在している第１の側壁６７２ｂおよび第２の側壁６７２ｃを有し、軸中心Ｐと反対側（外周側）に窪んでいる凹部を形成している。第２の連結壁６７２を形成する底壁６７２ａは、軸中心Ｐ側（内周側）に突出している曲線形状を有している。本実施形態では、第２の連結壁６７２の底壁６７２ａは、第１の連結壁６７１の円弧形状と同じ曲率の円弧形状を有している。
なお、本実施形態では、第２の連結壁６７２により形成される凹部の径方向に沿った長さ（深さ）Ｄは、ティース先端部６６０の内周壁６６３の仮想延在線と底壁６７２ａとの間の最小間隔である。
本実施形態では、第１の連結壁６７１が軸中心Ｐ側に窪んでいる曲線形状を有しているとともに、第２の連結壁６７２の底壁６７２ａが、軸中心Ｐ側に突出している曲線形状を有している。これにより、連結部６７０の周方向中央の部分（スロット中心線Ｓと交差する部分）がより圧縮されるため、透磁率がより低下し、磁気抵抗がより増大する。一方、ティース先端部６６０の、連結部６７０付近の部分に作用する引張応力がより低下するため、ティース先端部６６０の、連結部６７０付近の部分の磁気抵抗がより減少し、磁束がティース先端部６６０の、連結部６７０付近の部分まで流れ易くなる。したがって、単位体積当たりの出力密度をより向上させることができる。
図１１に示されている連結部６７０を第１〜第３の実施形態の回転機（第１〜第３の固定子）に用いた場合も、第１〜第３の実施形態の回転機（第１〜第３の固定子）と同様の効果を有する。

本発明は、詳細な説明で記載した構成に限定されず、種々の変更、追加、削除が可能である。
第１の部材と第２の部材を組み付ける方法は、締り嵌めに限定されず、種々の組み付け方法を用いることができる。
第１の部材や第２の部材の形状は、種々変更可能である。
連結部の構成は、種々変更可能である。例えば、直線状の第１の連結壁と直線状の第２の連結壁を有する連結部を用いることもできる。
実施形態で説明した構成は、単独で用いることもできるし、適宜選択した複数の構成を組み合わせて用いることもできる。
本発明の回転機は、種々の型式の回転機として構成することができる。
本発明の固定子は、種々の回転機に用いることができる。

１００、２００、３００ 回転機
１１０、２１０、３１０ 第１の部材
１２０ 固定子
１２１、２２１、３２１ ヨーク部
１２２ 外周面
１２３ 内周面
１２４ 溝
１２４ａ 底壁
１２４ｂ、１２４ｃ 側壁
１３０、２３０、３３０、４３０、５３０、６３０ 第２の部材
１４０、２４０、３４０、４４０、５４０、６４０ ティース部
１５０、２５０、３５０、４５０、５５０、６５０ ティース基部
１５１、４５１、５５１、６５１ 端壁
１５２、１５３、４５２、４５３、５５２、５５３、６５２、６５３ 側壁
１６０、２６０、３６０、４６０、５６０、６６０ ティース先端部
１６１、１６２、４６１、４６２、５６１、５６２、６６１、６６２ 外周壁
１６３、４６３、５６３、６６３ 内周壁
１７０、２７０、３７０、４７０、５７０、６７０ 連結部
１７１、４７１、５７１、６７１ 第１の連結壁
１７２、４７２、５７２、６７２ 第２の連結壁
１７２ａ、４７２ａ、５７１ａ、５７２ａ、６７２ａ 底壁
１７２ｂ、１７２ｃ、４７２ｂ、４７２ｃ、５７１ｂ、５７１ｃ、５７２ｂ、５７２ｃ、６７２ｂ、６７２ｃ 側壁
１８０、２８０、３８０ 回転子
１９０、２９０、３９０ 回転軸

Claims (7)

1. 第１の部材と第２の部材が組み付けられて構成される回転機の固定子であって、
   前記第１の部材は、軸中心を通る軸中心線に直交する方向から見て、周方向に沿って延在するヨーク部を有し、
   前記第２の部材は、前記軸中心線に直交する方向から見て、径方向に沿って延在するティース基部および前記ティース基部の前記軸中心側に連設され、周方向に沿って延在するティース先端部により形成される複数のティース部と、周方向に隣接する前記ティース部の前記ティース先端部を連結する複数の連結部を有し、
   前記ティース基部は、前記軸中心を通るティース部の中心線を挟んで周方向に沿った一方側および他方側に配置され、径方向に沿って延在する第１の側壁および第２の側壁と、前記第１の側壁および第２の側壁の、前記軸中心と反対側の端部間に配置され、周方向に沿って延在する端壁を有し、
   前記ティース先端部は、前記ティース基部の前記第１の側壁の、前記軸中心側の端部から周方向に沿って前記一方側に延在する第１の外周壁と、前記ティース基部の前記第２の側壁の、前記軸中心側の端部から周方向に沿って前記他方側に延在する第２の外周壁と、前記第１の外周壁および前記第２の外周壁より径方向に沿って前記軸中心側に配置され、周方向に沿って延在する内周壁を有し、
   前記連結部は、当該連結部より周方向に沿った前記一方側に配置されている前記ティース先端部の前記第２の外周壁と当該連結部より周方向に沿った前記他方側に配置されている前記ティース先端部の前記第１の外周壁を連結する第１の連結壁と、当該連結部より周方向に沿った前記一方側および前記他方側に配置されている前記ティース先端部の前記内周壁を連結する第２の連結壁を有し、
   前記ティース基部の、前記軸中心と反対側の部分が、前記ヨーク部に組み付けられ、
   前記ティース部は、６個設けられ、
   前記ティース部の中心線と前記第１の外周壁の延在方向および前記第２の外周壁の延在方向により形成される角度θが、［５０度≦θ≦６０度］を満足するように構成されていることを特徴とする固定子。
2. 第１の部材と第２の部材が組み付けられて構成される回転機の固定子であって、
   前記第１の部材は、軸中心を通る軸中心線に直交する方向から見て、周方向に沿って延在するヨーク部を有し、
   前記第２の部材は、前記軸中心線に直交する方向から見て、径方向に沿って延在するティース基部および前記ティース基部の前記軸中心側に連設され、周方向に沿って延在するティース先端部により形成される複数のティース部と、周方向に隣接する前記ティース部の前記ティース先端部を連結する複数の連結部を有し、
   前記ティース基部は、前記軸中心を通るティース部の中心線を挟んで周方向に沿った一方側および他方側に配置され、径方向に沿って延在する第１の側壁および第２の側壁と、前記第１の側壁および第２の側壁の、前記軸中心と反対側の端部間に配置され、周方向に沿って延在する端壁を有し、
   前記ティース先端部は、前記ティース基部の前記第１の側壁の、前記軸中心側の端部から周方向に沿って前記一方側に延在する第１の外周壁と、前記ティース基部の前記第２の側壁の、前記軸中心側の端部から周方向に沿って前記他方側に延在する第２の外周壁と、前記第１の外周壁および前記第２の外周壁より径方向に沿って前記軸中心側に配置され、周方向に沿って延在する内周壁を有し、
   前記連結部は、当該連結部より周方向に沿った前記一方側に配置されている前記ティース先端部の前記第２の外周壁と当該連結部より周方向に沿った前記他方側に配置されている前記ティース先端部の前記第１の外周壁を連結する第１の連結壁と、当該連結部より周方向に沿った前記一方側および前記他方側に配置されている前記ティース先端部の前記内周壁を連結する第２の連結壁を有し、
   前記ティース基部の、前記軸中心と反対側の部分が、前記ヨーク部に組み付けられ、
   前記ティース部は、９個設けられ、
   前記ティース部の中心線と前記第１の外周壁の延在方向および前記第２の外周壁の延在方向により形成される角度θが、［５０度≦θ≦７０度］を満足するように構成されていることを特徴とする固定子。
3. 第１の部材と第２の部材が組み付けられて構成される回転機の固定子であって、
   前記第１の部材は、軸中心を通る軸中心線に直交する方向から見て、周方向に沿って延在するヨーク部を有し、
   前記第２の部材は、前記軸中心線に直交する方向から見て、径方向に沿って延在するティース基部および前記ティース基部の前記軸中心側に連設され、周方向に沿って延在するティース先端部により形成される複数のティース部と、周方向に隣接する前記ティース部の前記ティース先端部を連結する複数の連結部を有し、
   前記ティース基部は、前記軸中心を通るティース部の中心線を挟んで周方向に沿った一方側および他方側に配置され、径方向に沿って延在する第１の側壁および第２の側壁と、前記第１の側壁および第２の側壁の、前記軸中心と反対側の端部間に配置され、周方向に沿って延在する端壁を有し、
   前記ティース先端部は、前記ティース基部の前記第１の側壁の、前記軸中心側の端部から周方向に沿って前記一方側に延在する第１の外周壁と、前記ティース基部の前記第２の側壁の、前記軸中心側の端部から周方向に沿って前記他方側に延在する第２の外周壁と、前記第１の外周壁および前記第２の外周壁より径方向に沿って前記軸中心側に配置され、周方向に沿って延在する内周壁を有し、
   前記連結部は、当該連結部より周方向に沿った前記一方側に配置されている前記ティース先端部の前記第２の外周壁と当該連結部より周方向に沿った前記他方側に配置されている前記ティース先端部の前記第１の外周壁を連結する第１の連結壁と、当該連結部より周方向に沿った前記一方側および前記他方側に配置されている前記ティース先端部の前記内周壁を連結する第２の連結壁を有し、
   前記ティース基部の、前記軸中心と反対側の部分が、前記ヨーク部に組み付けられ、
   前記ティース部は、１２個設けられ、
   前記ティース部の中心線と前記第１の外周壁の延在方向および前記第２の外周壁の延在方向により形成される角度θが、［４５度≦θ≦７５度］を満足するように構成されていることを特徴とする固定子。
4. 請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載の固定子であって、
   前記第２の連結壁は、径方向に沿って前記軸中心と反対側に窪んでいることを特徴とする固定子。
5. 請求項４に記載の固定子であって、
   前記第１の連結壁は、径方向に沿って前記軸中心側に窪んでいることを特徴とする固定子。
6. 固定子と、前記固定子に対して回転可能に配置された回転子を備える回転機であって、前記固定子として請求項１〜５のうちのいずれか一項に記載の固定子が用いられていることを特徴とする回転機。
7. 請求項６に記載の回転機であって、
   前記固定子と前記回転子の間の間隙をＧとした場合、
   前記第２の連結壁の径方向に沿った深さＤが、［Ｄ≧０．５Ｇ］を満足し、前記第２の連結壁の周方向に沿った長さＬが、［Ｌ≧２Ｇ］を満足するように構成されていることを特徴とする回転機。

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