JP4588613B2 - ステータ - Google Patents

Description

本発明は、ステータに関する。

従来、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相からなる３相の各相毎のステータコアに３相の各相毎の巻線が集中巻きにより巻装されたステータを備え、このステータによりロータを３相駆動する３相モータが知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相からなる３相の各相毎の巻線が周方向で隣り合うティース間を縫うようにして周回させられることで波状に巻装されたステータを備え、このステータによりロータを３相駆動する３相モータが知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開平１１−２２７０７５号公報 特開２００２−１６５３９６号公報

ところで、上記従来技術に係る３相モータにおいては、３相の各相毎の巻線が必要であることから、ステータの構成に要する部品の部品点数の増大を抑制することが困難であり、各相毎の巻線を巻装する作業に煩雑な手間を要するという問題が生じる。
しかも、波巻きにより巻線が巻装されるステータにおいては、隣り合うティース間での巻線占積率を向上させることが困難であり、さらに、コイルエンドの高さを低減してモータの軸線方向の寸法を低減し、車両等への搭載性を向上させることが困難であるという問題が生じる。
このため、ステータの構成を簡略化することで部品点数を削減し、ステータの製造工程を簡略化すると共に、ステータでの巻線占積率を向上させつつコイルエンドの高さを低減してモータの軸線方向の寸法を低減し、車両等へのモータの搭載性を向上させることが望まれている。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、構成を簡略化することで部品点数を削減し、製造工程を簡略化すると共に、巻線占積率を向上させつつコイルエンドの高さを低減して軸線方向の寸法を低減し、車両等への搭載性を向上させることが可能なステータを提供することを目的とする。

請求項１に記載の本発明のステータは、２相の環状巻線（例えば、実施の形態でのＵ相環状巻線１４，Ｗ相環状巻線１５）を備える３相のステータであって、前記環状巻線は蛇行部（例えば、実施の形態でのＵ相蛇行部３１，Ｗ相蛇行部３２）を備え、該蛇行部に装着されるティース（例えば、実施の形態でのＵ相ティース２２，Ｖ相ティース２４，Ｗ相ティース２６）のうち所定のティース（例えば、実施の形態でのＵ相ティース２２，Ｗ相ティース２６）は、ロータに対向するロータ対向部（例えば、実施の形態での先端部２２ａ，２６ａ）から、ステータ本体に接続される接続部（例えば、実施の形態での基端部２２ｂ，２６ｂ）に向かうことに伴い、前記環状巻線の周方向での前記ティースの幅が減少傾向（例えば、実施の形態での周方向幅ＣＵ１から周方向幅ＣＵ２、周方向幅ＣＷ１から周方向幅ＣＷ２）に変化すると共に、前記環状巻線の軸線に略平行な軸線方向での前記ティースの長さが増大傾向（例えば、実施の形態での軸方向幅αから軸方向幅β）に変化するように設定されてなることを特徴としている。

上記構成のステータによれば、ステータの径方向に沿ってティース先端部のロータ対向部からティース基端部の接続部に向かうことに伴い、周方向でのティースの幅が減少傾向に変化し、軸線方向でのティースの長さが増大傾向に変化することから、ロータ対向面を通過した全ての磁束がティースの基端面を通過するように設定することができる。これにより、所望のトルクを発生させる際の単位電流あたりの導通損失が増大することを防止しつつ、環状巻線が配置される接続部近傍においてティース同士間の間隔を適切に設定することができ、巻線占積率が低下してしまうことを防止することができる。
さらに、請求項２に記載の本発明のステータは、前記所定のティースは、前記ロータ対向部から前記接続部に向かうことに伴い、前記環状巻線の周方向で隣り合う前記ティース同士間の間隔が増大傾向に変化するように設定されてなることを特徴としている。
上記構成のステータによれば、ステータの径方向に沿ってティース先端部のロータ対向部からティース基端部の接続部に向かうことに伴い、周方向で隣り合うティース同士間の間隔が増大傾向に変化するように設定することで、ロータに対するロータ対向部の相対位置は不変のまま、ステータ本体に接続される接続部近傍においてティース同士間の間隔を適切に設定することができ、出力可能な最大トルクが低下したり、コギングトルクやトルクリップルが増大してしまうことを防止しつつ、巻線占積率が低下してしまうことを防止することができる。

さらに、請求項３に記載の本発明のステータは、前記ティースの先端部から前記環状巻線の周方向に突出する拡張部（例えば、実施の形態での各拡張部４１，４２，４３）を備えることを特徴としている。

上記構成のステータによれば、例えば周方向で隣り合うティース間のスロットに装着される環状巻線の相数に応じてティース同士間の間隔が不均等になるように設定される場合であっても、ティースの先端部および該先端部から突出する拡張部により構成される対向部に対し、周方向で隣り合うティース同士の対向部間の間隔が均等になるように設定することにより、例えばロータに対向する対向部間の間隔が不均等となることで出力可能な最大トルクが低下したり、コギングトルクやトルクリップルが増大してしまうことを防止することができる。

さらに、請求項４に記載の本発明のステータは、前記先端部および前記拡張部からなる対向部（例えば、実施の形態での各対向部５１，５２，５３）に対し、前記環状巻線の周方向で隣り合う前記ティース同士の前記対向部間の間隔（例えば、実施の形態での間隔Ｃｔ）が均等になるように設定されてなることを特徴としている。

上記構成のステータによれば、例えばロータに対向する対向部間の間隔が不均等となることで出力可能な最大トルクが低下したり、コギングトルクやトルクリップルが増大してしまうことを防止することができる。

さらに、請求項５に記載の本発明のステータでは、前記拡張部は、前記環状巻線の周方向に沿って前記拡張部の先端部から基端部に向かうことに伴い、前記環状巻線の径方向に沿った前記拡張部の厚さが増大傾向に変化するように設定されていることを特徴としている。

上記構成のステータによれば、ロータに対向する拡張部の対向面を通過した磁束が、さらに、拡張部とティースの先端部との接続部を通過してティースの基端部へと流出するまでの間において、磁気飽和により低減してしまうことを防止し、ロータとステータの各ティースとの間の界磁磁束を有効利用することができる。

本発明のステータによれば、所望のトルクを発生させる際の単位電流あたりの導通損失が増大することを防止しつつ、巻線占積率が低下してしまうことを防止することができる。
さらに、請求項２に記載の本発明のステータによれば、出力可能な最大トルクが低下したり、コギングトルクやトルクリップルが増大してしまうことを防止しつつ、巻線占積率が低下してしまうことを防止することができる。

さらに、請求項３から請求項５の何れか１つに記載の本発明のステータによれば、例えばロータに対向する対向部間の間隔が不均等となることで出力可能な最大トルクが低下したり、コギングトルクやトルクリップルが増大してしまうことを防止することができる。
さらに、請求項５に記載の本発明のステータによれば、ロータに対向する拡張部の対向面を通過した磁束が、さらに、拡張部とティースの先端部との接続部を通過してティースの基端部へと流出するまでの間において、磁気飽和により低減してしまうことを防止し、ロータとステータの各ティースとの間の界磁磁束を有効利用することができる。

以下、本発明のステータの一実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
本実施の形態に係るステータ１０は、例えば内燃機関と共に車両の駆動源としてハイブリッド車両に搭載されるクローポール型モータを構成し、例えば内燃機関とクローポール型モータとトランスミッションとを直列に直結した構造のパラレルハイブリッド車両では、少なくとも内燃機関またはクローポール型モータの何れか一方の駆動力は、トランスミッションを介して車両の駆動輪に伝達されるようになっている。
また、車両の減速時に駆動輪側からクローポール型モータに駆動力が伝達されると、クローポール型モータは発電機として機能していわゆる回生制動力を発生し、車体の運動エネルギーを電気エネルギー（回生エネルギー）として回収する。さらに、内燃機関の出力がクローポール型モータに伝達された場合にもクローポール型モータは発電機として機能して発電エネルギーを発生する。

ロータ（図示略）を回転させる回転磁界を発生するステータ１０は、例えば図１および図２に示すように、Ｕ相およびＶ相およびＷ相からなる３相の各相毎のＵ相ステータリング１１と、Ｖ相ステータリング１２と、Ｗ相ステータリング１３と、Ｕ相およびＷ相からなる２相のＵ相環状巻線１４およびＷ相環状巻線１５とを備えて構成されている。

Ｕ相ステータリング１１は、例えば図２に示すように、略円環状のＵ相ヨーク２１と、このＵ相ヨーク２１の内周部の周方向Ｃに所定間隔を置いた位置から径方向Ｒ内方および軸線方向Ｐの他方に向かい突出し、径方向Ｒに対する断面形状が略長方形状に形成されたＵ相ティース２２とを備えて構成され、Ｕ相ヨーク２１およびＵ相ティース２２からなるＵ相ステータリング１１の周方向Ｃに対する断面形状が略Ｌ字状となるように構成されている。

Ｖ相ステータリング１２は、例えば図２に示すように、略円環状のＶ相ヨーク２３と、このＶ相ヨーク２３の内周部の周方向Ｃに所定間隔を置いた位置から径方向Ｒ内方および軸線方向Ｐの一方および他方に向かい突出し、径方向Ｒに対する断面形状が略長方形状に形成されたＶ相ティース２４とを備えて構成され、Ｖ相ヨーク２３およびＶ相ティース２４からなるＶ相ステータリング１２の周方向Ｃに対する断面形状が略Ｔ字状となるように構成されている。

Ｗ相ステータリング１３は、例えば図２に示すように、略円環状のＷ相ヨーク２５と、このＷ相ヨーク２５の内周部の周方向Ｃに所定間隔を置いた位置から径方向Ｒ内方および軸線方向Ｐの一方に向かい突出し、径方向Ｒに対する断面形状が略長方形状に形成されたＷ相ティース２６とを備えて構成され、Ｗ相ヨーク２５およびＷ相ティース２６からなるＷ相ステータリング１３の周方向Ｃに対する断面形状が略Ｌ字状となるように構成されている。

そして、各ステータリング１１，１２，１３は、各ヨーク２１，２３，２５が軸線方向Ｐに沿って積み重ねられるようにして接続されている。そして、例えば図１に示すように、複数の各ティース２２，…，２２および２４，…，２４および２６，…，２６が所定順序（例えば、順次、Ｕ相ティース２２，Ｖ相ティース２４，Ｗ相ティース２６等）で周方向Ｃに沿って配列され、周方向Ｃで隣り合う各ティース２２，２４間には１相のＵ相環状巻線１４が配置されるスロットが形成され、周方向Ｃで隣り合う各ティース２４，２６間には１相のＷ相環状巻線１５が配置されるスロットが形成され、周方向Ｃで隣り合う各ティース２２，２６間には２相のＵ相環状巻線１４およびＷ相環状巻線１５が配置されるスロットが形成されている。

そして、各ステータリング１１，１２，１３の各ティース２２，２４、２６は、例えば互いに同等の軸方向幅および周方向幅を有し、周方向Ｃで隣り合う各ティース２２，２４，２６間の間隔（つまり、各スロットの周方向幅）は、各スロットに配置される各環状巻線１４，１５の本数に応じた値（例えば、本数に比例した値等）に設定されている。つまり、単一の各環状巻線１４，１５が配置される各ティース２２，２４間および各ティース２４，２６間の間隔Ｃ１は、２相の各環状巻線１４，１５が配置される各ティース２２，２６間の間隔Ｃ２よりも小さな値（例えば、各ティース２２，２６間の間隔Ｃ２の１／２の値等）に設定されている。

各環状巻線１４，１５は、例えば軸線周りの周面内でクランク状に蛇行しつつ周回するようにして、複数の各Ｕ相蛇行部３１，…，３１およびＷ相蛇行部３２，…，３２を備えて構成されている。
各蛇行部３１，３２の周方向Ｃの幅つまりコイルピッチは、例えば図１に示すように、電気角で１２０°に設定され、各蛇行部３１，３２は互いに異なる方向（つまり互いの対向方向であって軸線方向Ｐの一方および他方）に向かい突出するように設けられ、Ｕ相環状巻線１４とＷ相環状巻線１５とは、電気角で２４０°の位相差を有するようにして周方向Ｃに沿って相対的にずれた位置に配置されている。これにより、例えばＵ相蛇行部３１に対して、周方向Ｃの一方側で隣り合うＷ相蛇行部３２は電気角で２４０°の位相差を有し、周方向Ｃの他方側で隣り合うＷ相蛇行部３２は電気角で１２０°の位相差を有することになる。そして、２相の各環状巻線１４，１５は、互いの対向方向に突出する互いの各蛇行部３１，３２が周方向Ｃに沿って交互に配列され、互いに交差しないように配置されている。

そして、Ｕ相環状巻線１４のＵ相蛇行部３１にはＵ相ステータリング１１の１つのＵ相ティース２２が配置され、Ｗ相環状巻線１５のＷ相蛇行部３２にはＷ相ステータリング１３の１つのＷ相ティース２６が配置され、周方向Ｃで隣り合うＵ相蛇行部３１とＷ相蛇行部３２との間にはＶ相ステータリング１２の１つのＶ相ティース２４が配置されている。
これにより、周方向Ｃで隣り合う各ティース２２，２４または２４，２６または２２，２６間を縫うようにして配置された２相の各環状巻線１４，１５は所謂電気角で１２０°の短節波巻きをなすように形成されている。

そして、互いに電気角で２４０°の位相差（コイル位相差）を有する２相の各環状巻線１４，１５は、例えば図３（ａ）に示すように、Ｖ字状に結線され、互いに１２０°の位相差の正弦波で通電されることにより、例えば漏れ磁束が無視できる場合には、図３（ｃ）に示すように、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の３相巻線がＹ字状に結線され、互いに１２０°の位相差の正弦波で通電される３相のステータと同等の回転磁界を発生するように構成されている。

なお、例えば図３（ｂ）に示すように、各蛇行部３１，３２が同等の方向（つまり軸線方向Ｐの一方または他方）に向かい突出する状態で互いに電気角で６０°の位相差を有する２相の各環状巻線１４，１５をＶ字状に結線する状態は、図３（ａ）に示すように、各蛇行部３１，３２が互いに異なる方向（つまり軸線方向Ｐの一方および他方）に向かい突出する状態で互いに電気角で２４０°の位相差を有する２相の各環状巻線１４，１５をＶ字状に結線する状態と同様に、互いに１２０°の位相差の正弦波で通電された際に、例えば漏れ磁束が無視できる場合には、図３（ｃ）に示すように、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の３相巻線がＹ字状に結線され、互いに１２０°の位相差の正弦波で通電される３相のステータと同等の回転磁界を発生可能である。

つまり、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のモータの電圧方程式は、例えば相抵抗を無視すると、各相電圧指令値Ｖ_ｕ，Ｖ_ｖ，Ｖ_ｗと、各相電流Ｉ_ｕ，Ｉ_ｖ，Ｉ_ｗと、各相の自己インダクタンスＬと、相互インダクタンスＭと、ロータの回転角速度ωと、誘起電圧定数Ｋｅとにより、下記数式（１）に示すように記述される。
なお、下記数式（１）において、Ｌ＝−２Ｍであり、漏れ磁束を無視した。

上記数式（１）において、各相電流Ｉ_ｕ，Ｉ_ｖ，Ｉ_ｗは何れか２つの相電流により記述できるため、例えばＶ相電流Ｉ_ｖをＵ相電流Ｉ_ｕおよびＷ相電流Ｉ_ｗにより記述して消去すると、各相電圧指令値Ｖ_ｕ，Ｖ_ｖ，Ｖ_ｗによる線間電圧（例えば、Ｕ相−Ｖ相間の線間電圧Ｖ_ｕｖ（＝Ｖ_ｕ−Ｖ_ｖ）とＷ相−Ｖ相間の線間電圧Ｖ_ｗｖ（＝Ｖ_ｗ−Ｖ_ｖ））は下記数式（２）に示すように記述される。

ところで、上記数式（１）に示す３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のモータの電圧方程式において、例えばＶ相の成分を除去したモデルは、下記数式（３）に示すように記述される。

先ず、上記数式（３）に示すモデルは、Ｗ相の巻線の向きを反転させる（つまり、ロータの回転方向を反転させる）と、下記数式（４）に示すように記述される。

次に、上記数式（４）に示すモデルは、各巻線のターン数ｎを（√３）倍に変更すると、下記数式（５）に示すように記述される。

次に、上記数式（５）に示すモデルは、誘起電圧の位相の角度原点を９０度（＝π／２）だけ移動させ、Ｕ相の成分とＷ相の成分とを入れ替えると、下記数式（６）に示すように記述され、上記数式（２）と同等になる。

本実施の形態に係るステータ１０は上記構成を備えており、次に、このステータ１０の製造方法について添付図面を参照しながら説明する。

先ず、例えば図２に示すように、２相のＵ相環状巻線１４およびＷ相環状巻線１５を、コイルピッチが電気角で１２０°となるようにしてクランク状に成形して複数の各Ｕ相蛇行部３１，…，３１およびＷ相蛇行部３２，…，３２を形成する。そして、各蛇行部３１，３２が２相のＵ相環状巻線１４およびＷ相環状巻線１５の互いの対向方向（つまり軸線方向Ｐの一方および他方）に向かい突出するようにして、各環状巻線１４，１５を軸線に対して同軸に配置する。

そして、先ず、軸線方向Ｐの一方に向かい突出する複数のＷ相ティース２６，…，２６を備えるＷ相ステータリング１３を軸線に対して同軸となる所定位置に配置する。
次に、Ｗ相環状巻線１５をＷ相ステータリング１３に対して軸線方向Ｐの一方から他方に向かい相対移動させ、Ｗ相環状巻線１５の複数の各Ｗ相蛇行部３２，…，３２内にＷ相ステータリング１３の複数の各Ｗ相ティース２６，…，２６を相対的に挿入する。
次に、Ｖ相ステータリング１２を軸線に対して同軸に配置した状態でＷ相環状巻線１５に対して軸線方向Ｐの一方から他方に向かい相対移動させ、Ｗ相環状巻線１５の周方向Ｃで隣り合うＷ相蛇行部３２，３２間にＶ相ステータリング１２の単一のＶ相ティース２４を相対的に挿入し、Ｗ相ステータリング１３のＷ相ヨーク２５とＶ相ステータリング１２のＶ相ヨーク２３とを軸線方向Ｐに沿って積み重ねるようにして接続する。

次に、Ｕ相環状巻線１４およびＷ相環状巻線１５が互いに電気角で２４０°の位相差を有するようにして、Ｕ相環状巻線１４をＷ相環状巻線１５に対して周方向Ｃに沿って相対的にずれた位置に配置した状態で、Ｕ相環状巻線１４をＷ相環状巻線１５に対して軸線方向Ｐの一方から他方に向かい相対移動させ、互いの対向方向に突出する互いの各蛇行部３１，３２が周方向Ｃに沿って交互に配列され、かつ、２相の各環状巻線１４，１５が互いに交差しないように配置する。
次に、Ｕ相ステータリング１１を軸線に対して同軸に配置した状態でＵ相環状巻線１４に対して軸線方向Ｐの一方から他方に向かい相対移動させ、Ｕ相環状巻線１４の複数の各Ｕ相蛇行部３１，…，３１内にＵ相ステータリング１１の複数の各Ｕ相ティース２２，…，２２を相対的に挿入する、Ｖ相ステータリング１２のＶ相ヨーク２３とＵ相ステータリング１１のＵ相ヨーク２１とを軸線方向Ｐに沿って積み重ねるようにして接続する。

上述したように、本実施の形態のステータ１０によれば、例えば図４（ａ）に示すように、周方向Ｃで隣り合う各ティース２２，２４，２６間の間隔（つまり、各スロットの周方向幅）を、各スロットに配置される各環状巻線１４，１５の本数に応じた値（例えば、本数に比例した値等）に設定して、不均等になるように設定することで、例えば図４（ｂ）に示すように、周方向Ｃで隣り合う各ティース２２，２４，２６間の間隔を、各スロットに配置される各環状巻線１４，１５の本数に関わりなく同等の値Ｃ０に設定する場合に比べて、各スロットに装着される各環状巻線１４，１５の本数に応じて巻線占積率が低下してしまうことを防止することができる。

なお、上述した実施形態においては、周方向Ｃで隣り合う各ティース２２，２４，２６間の間隔（つまり、各スロットの周方向幅）を、各スロットに配置される各環状巻線１４，１５の本数に応じた値に設定するとしたが、これに限定されず、例えば各ヨーク２１，２３，２５に接続される各ティース２２，２４，２６の少なくとも基端部同士間の間隔を各スロットに配置される各環状巻線１４，１５の本数に応じた値に設定し、ロータ（図示略）に対向するロータ対向部をなす各ティース２２，２４，２６の先端部同士間の間隔をロータの磁極配置状態に応じた値（例えば、所定値等）に設定してもよい。

例えば図５に示す第１変形例では、各ティース２２，２４，２６の先端部が順次周方向Ｃに所定間隔を置いた位置に配置された状態で、２相の各環状巻線１４，１５が配置されるスロットを形成するＵ相ティース２２およびＷ相ティース２６に対し、Ｕ相ティース２２には、径方向Ｒに沿って先端部２２ａから基端部２２ｂに向かうことに伴い、Ｕ相ティース２２の周方向幅ＣＵを変化させずに、周方向ＣでのＵ相ティース２２の位置が、隣り合うＷ相ティース２６から離間し、隣り合うＶ相ティース２４に近接する方向に向かい漸次ずれるようにして、傾斜部２２ｃが形成されている。

また、Ｗ相ティース２６には、径方向Ｒに沿って先端部２６ａから基端部２６ｂに向かうことに伴い、Ｗ相ティース２６の周方向幅ＣＷを変化させずに、周方向ＣでのＷ相ティース２６の位置が、隣り合うＵ相ティース２２から離間し、隣り合うＶ相ティース２４に近接する方向に向かい漸次ずれるようにして、傾斜部２６ｃが形成されている。
そして、Ｖ相ティース２４は、径方向Ｒに沿って先端部から基端部に向かうことに伴い、Ｖ相ティース２４の周方向幅ＣＶを変化させずに、周方向ＣでのＶ相ティース２４の位置が不変となるように形成されている。

これにより、周方向で隣り合う各ティース２２，２４，２６の先端部同士間の間隔は同等の値に設定された状態で、２相のＵ相環状巻線１４およびＷ相環状巻線１５が配置されるＵ相ティース２２とＷ相ティース２６との各基端部２２ｂ，２６ｂ同士間の間隔Ｃｂは、１相のＵ相環状巻線１４またはＷ相環状巻線１５が配置される各ティース２２，２４または２４，２６の各基端部同士間の間隔Ｃａよりも大きな値に設定され、各Ｕ相ティース２２およびＷ相ティース２６の軸線方向Ｐに対する断面形状が略平行四辺形となり、Ｖ相ティース２４の軸線方向Ｐに対する断面形状が略長方形となる。
この第１変形例では、各ティース２２，２４，２６のロータ（図示略）に対するロータ対向部の相対位置は不変のまま、各基端部近傍において各ティース２２，２４，２６同士間の間隔を適切に設定することができ、出力可能な最大トルクが低下したり、コギングトルクやトルクリップルが増大してしまうことを防止しつつ、巻線占積率が低下してしまうことを防止することができる。

また、例えば図６および図７に示す第２変形例では、各ティース２２，２４，２６の先端部が順次周方向Ｃに所定間隔を置いた位置に配置された状態で、２相の各環状巻線１４，１５が配置されるスロットを形成するＵ相ティース２２およびＷ相ティース２６に対し、Ｕ相ティース２２には、径方向Ｒに沿って先端部２２ａから基端部２２ｂに向かうことに伴い、Ｕ相ティース２２の周方向幅を減少傾向（例えば、周方向幅ＣＵ１から周方向幅ＣＵ２）に変化させ、かつ、Ｕ相ティース２２の軸方向幅を増大傾向（例えば、軸方向幅αから軸方向幅β）に変化させることで、周方向幅と軸方向幅との積として定義されるＵ相ティース２２の径方向断面の面積を変化させずに、周方向ＣでのＵ相ティース２２の位置が、隣り合うＷ相ティース２６から離間し、かつ、隣り合うＶ相ティース２４に対しては不変となるようにして、傾斜部２２ｃが形成されている。

また、Ｗ相ティース２６には、径方向Ｒに沿って先端部２６ａから基端部２６ｂに向かうことに伴い、Ｗ相ティース２６の周方向幅を減少傾向（例えば、周方向幅ＣＷ１から周方向幅ＣＷ２）に変化させ、かつ、Ｗ相ティース２６の軸方向幅を増大傾向（例えば、軸方向幅αから軸方向幅β）に変化させることで、周方向幅と軸方向幅との積として定義されるＷ相ティース２６の径方向断面の面積を変化させずに、周方向ＣでのＷ相ティース２６の位置が、隣り合うＵ相ティース２２から離間し、かつ、隣り合うＶ相ティース２４に対しては不変となるようにして、傾斜部２６ｃが形成されている。
そして、Ｖ相ティース２４は、径方向Ｒに沿って先端部から基端部に向かうことに伴い、Ｖ相ティース２４の周方向幅ＣＶおよび軸方向幅αを変化させずに、周方向ＣでのＶ相ティース２４の位置が不変となるように形成されている。

これにより、周方向で隣り合う各ティース２２，２４，２６の先端部同士間の間隔は同等の値に設定された状態で、２相のＵ相環状巻線１４およびＷ相環状巻線１５が配置されるＵ相ティース２２とＷ相ティース２６との各基端部２２ｂ，２６ｂ同士間の間隔Ｃｂは、１相のＵ相環状巻線１４またはＷ相環状巻線１５が配置される各ティース２２，２４または２４，２６の各基端部同士間の間隔Ｃａよりも大きな値に設定され、各Ｕ相ティース２２およびＷ相ティース２６の軸線方向Ｐに対する断面形状が略台形となり、Ｖ相ティース２４の軸線方向Ｐに対する断面形状が略長方形となる。
この第２変形例では、各ティース２２，２４，２６のロータ対向面を通過した全ての磁束が各ティース２２，２４，２６の基端面を通過するように設定することができ、所望のトルクを発生させる際の単位電流あたりの導通損失が増大することを防止しつつ、各基端部近傍において各ティース２２，２４，２６同士間の間隔を適切に設定することができ、巻線占積率が低下してしまうことを防止することができる。

なお、上述した実施形態においては、周方向Ｃで隣り合う各ティース２２，２４，２６間の間隔（つまり、各スロットの周方向幅）を、各スロットに配置される各環状巻線１４，１５の本数に応じた値（例えば、本数に比例した値等）に設定して、不均等になるように設定することで、ロータ（図示略）に対向するロータ対向部をなす各ティース２２，２４，２６の先端部同士間の間隔が不均等になるとしたが、これに限定されず、例えば図８（ａ），（ｂ）に示す第３変形例のように、周方向Ｃで隣り合う各ティース２２，２４，２６間の間隔を、各スロットに配置される各環状巻線１４，１５の本数に応じた値に設定して、不均等になるように設定しつつ、各ティース２２，２４，２６の先端部から周方向Ｃに突出する各拡張部４１，４２，４３を備え、各ティース２２，２４，２６の先端部および該先端部から突出する各拡張部４１，４２，４３により構成される各対向部５１，５２，５３に対し、周方向Ｃで隣り合う各ティース２２，２４，２６同士の各対向部５１，５２，５３間の間隔Ｃｔが均等になるように設定してもよい。

この第３変形例によれば、例えばロータに対向する各対向部５１，５２，５３間の間隔が不均等となることで出力可能な最大トルクが低下したり、コギングトルクやトルクリップルが増大してしまうことを防止することことができる。
しかも、周方向Ｃで隣り合う各ティース２２，２４，２６同士間に形成されるスロットでは、各スロットが伸びる方向に対する断面形状を略長方形状に設定することができ、例えば特別な断面形状を有する各環状巻線１４，１５を用いる必要無しに、例えば平角線等の単純な断面形状を有する各環状巻線１４，１５によって所望の巻線占積率を容易に確保することができる。

さらに、この第３変形例においては、例えば図９（ａ），（ｂ）に示すように、各拡張部４１，４２，４３を、周方向Ｃに沿って各拡張部４１，４２，４３の先端部から基端部に向かうことに伴い、各環状巻線１４，１５の径方向Ｒに沿った各拡張部４１，４２，４３の厚さが増大傾向に変化するように設定してもよい。
この場合には、ロータに対向する各拡張部４１，４２，４３の対向面を通過した磁束が、さらに、各拡張部４１，４２，４３と各ティース２２，２４，２６の先端部との各接続部を通過して各ティース２２，２４，２６の基端部へと流出するまでの間において、磁気飽和により低減してしまうことを防止し、ロータとステータ１０の各ティース２２，２４，２６との間の界磁磁束を有効利用することができる。

なお、上述した実施の形態に係るステータ１０を具備するクローポール型モータ５０のロータ５１は、例えば図１０に示すように、界磁として永久磁石５２を利用する永久磁石式ロータであって、ロータ本体５３の外周面上に複数の永久磁石５２，…，５２が周方向に所定の間隔をおいて配置されている。
各永久磁石５２は、例えば径方向に磁化されており、周方向で隣り合う永久磁石５２，５２の磁化方向が互いに反対方向となるように、すなわち外周側がＮ極とされた永久磁石５２には、外周側がＳ極とされた他の永久磁石５２が隣接するように配置されている。
なお、各永久磁石５２の外周面上には、ステータ１０の各ティース２２，２４，２６の先端部に対向する対向面をなす表面ヨーク５４が設けられている。

そして、ロータ本体５３の外周面上において各永久磁石５２が伸びる方向は、ロータ５１の回転軸線Ｏ方向に対して所定角度だけ傾斜している。
このクローポール型モータ５０によれば、周方向Ｃで隣り合う各ティース２２，２４，２６間の間隔を、各スロットに配置される各環状巻線１４，１５の本数に応じた値に設定して、不均等になるように設定することに起因するコギングトルクやトルクリップルの発生を抑制することができる。

本発明の実施形態に係るステータの要部の径方向断面図である。 本発明の実施形態に係るステータの要部分解斜視図である。 図３（ａ）は図１に示すステータの各環状巻線の結線状態を示す図であり、図３（ｂ）は本発明の実施形態に係るステータの各環状巻線の結線状態を示す図であり、図３（ｃ）は３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のステータの各巻線の結線状態を示す図である。 図４（ａ）は、本発明の実施形態に係るステータの要部の径方向断面図であり、図４（ｂ）は、周方向Ｃで隣り合う各ティース間の間隔が同等の値に設定されたステータの要部の径方向断面図である。 本発明の実施形態の第１変形例に係るステータの要部の軸方向断面図である。 本発明の実施形態の第２変形例に係るステータの要部の軸方向断面図である。 本発明の実施形態の第２変形例に係るステータの要部を径方向に沿って見た図である。 図８（ａ）は、本発明の実施形態の第３変形例に係るステータを軸線方向Ｐから見た平面図であり、図８（ｂ）は、本発明の実施形態の第３変形例に係るステータの斜視図である。 図９（ａ）は、本発明の実施形態の第３変形例に係るステータを軸線方向Ｐから見た平面図であり、図９（ｂ）は、本発明の実施形態の第３変形例に係るステータの斜視図である。 本発明の実施形態に係るクローポール型モータの斜視図である。

符号の説明

１０ ステータ
１１ Ｕ相ステータリング
１２ Ｖ相ステータリング
１３ Ｗ相ステータリング
１４ Ｕ相環状巻線（環状巻線）
１５ Ｗ相環状巻線（環状巻線）
２２ Ｕ相ティース（ティース）
２２ａ 先端部（ロータ対向部）
２２ｂ 基端部（接続部）
２４ Ｖ相ティース（ティース）
２６ Ｗ相ティース（ティース）
２６ａ 先端部（ロータ対向部）
２６ｂ 基端部（接続部）
３１ Ｕ相蛇行部（蛇行部）
３２ Ｗ相蛇行部（蛇行部）
４１，４２，４３ 拡張部
５０ クローポール型モータ
５１，５２，５３ 対向部

Claims (5)

1. ２相の環状巻線を備える３相のステータであって、
   前記環状巻線は蛇行部を備え、該蛇行部に装着されるティースのうち所定のティースは、ロータに対向するロータ対向部から、ステータ本体に接続される接続部に向かうことに伴い、前記環状巻線の周方向での前記ティースの幅が減少傾向に変化すると共に、前記環状巻線の軸線に略平行な軸線方向での前記ティースの長さが増大傾向に変化するように設定されてなることを特徴とするステータ。
2. 前記所定のティースは、前記ロータ対向部から前記接続部に向かうことに伴い、前記環状巻線の周方向で隣り合う前記ティース同士間の間隔が増大傾向に変化するように設定されてなることを特徴とする請求項１に記載のステータ。
3. 前記ティースの先端部から前記環状巻線の周方向に突出する拡張部を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のステータ。
4. 前記先端部および前記拡張部からなる対向部に対し、
   前記環状巻線の周方向で隣り合う前記ティース同士の前記対向部間の間隔が均等になるように設定されてなることを特徴とする請求項３に記載のステータ。
5. 前記拡張部は、前記環状巻線の周方向に沿って前記拡張部の先端部から基端部に向かうことに伴い、前記環状巻線の径方向に沿った前記拡張部の厚さが増大傾向に変化するように設定されていることを特徴とする請求項３または請求項４に記載のステータ。

Images