JP5502533B2 - 永久磁石型電動機 - Google Patents

Description

この発明は、例えば車両の電動パワーステアリング装置用の電動機や、産業用のサーボ電動機等の永久磁石型電動機に関するものである

近年様々な用途にコギングトルクの小さい電動機が要求されている。
例えば、産業用のサーボ電動機や、エレベータ用巻き上げ機などがある。
車両用に着目すると、燃費向上、操舵性の向上のために電動パワーステアリング装置が普及している。
電動パワーステアリング装置に用いられる電動機には、そのコギングトルクがギヤを介して運転者に伝わるので、滑らかな操舵感覚を得るために、電動機のコギングトルク低減に対する強い要求がある。
これに対し、コギングトルクを低減する手法として、固定子の鉄心に補助溝を設ける手法が知られている。例えば、特許文献１、特許文献２及び特許文献３等にこれに関する記載がある。

特開２００１−２５１８２号公報 特開２００６−２３０１１６号公報 国際公開第２００９／８４１５１号パンフレット

特許文献１の永久磁石型電動機にあっては、固定子鉄心のティースの先端面であって回転子と対向した部位に補助溝が回転子の軸方向の全域に設けられているため、等価的なエアギャップ長が大きくなりトルクが低下するという問題点があった。
また、特許文献１、特許文献２及び特許文献３のものは、ともに極数とスロット数の最小公倍数の脈動数とその整数倍のコギングトルク低減には効果を奏するが、永久磁石の貼付位置誤差や形状誤差や磁気特性のばらつきといった回転子側のばらつきによって発生するコギングトルク成分（回転子１回転でスロット数に一致する回数脈動する成分）を十分抑制することはできないという問題点もあった。
さらに、固定子鉄心の全てのティースとヨークとが一体的に構成された場合には、固定子鉄心の形状精度がよいという利点があるが、電機子巻線を固定子鉄心のスロットを介して挿入する必要があり、電機子巻線の線径や巻線用ノズル等の制約から、スロット開口幅を大きくする必要があった。スロット開口幅が大きいと、回転子側のばらつきによって発生するコギングトルク成分（回転子１回転でスロット数に一致する回数脈動する成分）がますます増大してしまうという問題点もあった。

この発明は、上記のような問題点を解決することを課題とするものであって、コギングトルク低減と小型高トルクを両立した永久磁石型電動機を得ることを目的としている。

この発明に係る永久磁石型電動機は、セグメント型磁石からなる永久磁石により構成された複数の磁極と回転子鉄心とを有する回転子と、
この回転子の外周を囲って設けられ、周方向に沿って複数のスロットが形成された固定子鉄心及びこのスロットに巻装された電機子巻線とを有する固定子とを備え、
前記固定子鉄心は、円環状のヨークと、このヨークから内径側に突出し、前記スロットを区画するティースとを有するとともに、前記回転子に対向した前記ティースの先端部の端面に軸方向に沿って補助溝が形成された永久磁石型電動機であって、
前記固定子鉄心は、前記ティースと前記ヨークとが一体的に形成され、
前記補助溝は、全ての前記ティースの前記先端部の前記端面において、軸方向では部分的に形成されており、さらに周方向の中央部の１箇所のみ形成されているとともに、補助溝の周方向の幅Ｗ２と、前記スロットの開口幅Ｗ１との関係は、Ｗ２／Ｗ１≧１．０であり、
また、隣接したティース間の最内径にあるスロット開口幅が前記電機子巻線の線径よりも大きい

この発明に係る永久磁石型電動機によれば、永久磁石の貼付位置誤差や形状誤差や磁気特性のばらつきといった回転子側のばらつきによって発生するコギングトルク（回転子１回転でＭ回脈動する成分）が大きいという課題があるが、これを大幅に低減できるという顕著な効果を奏するものである。
さらに、固定子鉄心は全てのティースとヨークを一体的に形成されているので、分割固定子鉄心に比べて固定子鉄心の形状精度が向上し、固定子鉄心の形状誤差に起因するコギングトルク（回転子１回転でＮ回脈動する成分）を大幅に低減することができる。但し、ＭとＮは正の整数でそれぞれスロット数と極数を表す。

この発明の実施の形態１による永久磁石型電動機が用いられた電動パワーステアリング装置を示す斜視図である。 図１の永久磁石型電動機の固定子鉄心を示す斜視図である。 図２の固定子鉄心の構成要素である第１の素板を示す斜視図である。 図２の固定子鉄心の構成要素である第２の素板を示す斜視図である。 図２の固定子鉄心に電機子巻線を挿入する状態を示す図である。 周知の分割固定子鉄心を示す正面図である。 図１の永久磁石型電動機の固定子を示す部分断面図である。 図１の永久磁石型電動機を示す断面図である。但し、電機子巻線は省略されている。 図１の永久磁石型電動機の回転子を示す断面図である。 図１の永久磁石型電動機の回転子の回転角度とコギングトルクとの関係を示す特性図である。 図１の永久磁石型電動機の回転子の回転角度とコギングトルクとの関係を示す特性図である。 図１の永久磁石型電動機の次数とコギングトルクとの関係を示す特性図である。 図１３（ａ）は従来例の永久磁石型電動機のコギングトルクのヒストグラムを示す説明図、図１３（ｂ）は図１の永久磁石型電動機のコギングトルクのヒストグラムを示す説明図である。 図１の永久磁石型電動機の負荷時のトルク脈動の波形を示す説明図である。 図１の永久磁石型電動機の回転数とトルクとの関係を示す特性図である。 この発明の実施の形態１による永久磁石型電動機の固定子鉄心の変形例を示す斜視図である。 図１の永久磁石型電動機の永久磁石の位置ずれを示す説明図である。 図１の永久磁石型電動機の永久磁石の位置ずれを示す説明図である。 この発明の実施の形態２による永久磁石型電動機の固定子鉄心を示す斜視図である。 図１９の固定子鉄心の変形例を示す斜視図である。 この発明の実施の形態３による永久磁石型電動機の固定子鉄心を示す斜視図である。 この発明の実施の形態４による永久磁石型電動機を示す断面図である。但し、電機子巻線は省略されている。 図２２の永久磁石型電動機の変形例を示す断面図である。但し、電機子巻線は省略されている。 この発明の実施の形態５による永久磁石型電動機を示す断面図である。但し、電機子巻線は省略されている。 この発明の実施の形態６による永久磁石型電動機の固定子鉄心の構成要素である素板を示す正面図である。 この発明の実施の形態６による永久磁石型電動機の固定子鉄心の構成要素である素板を示す正面図である。 この発明の実施の形態６による永久磁石型電動機の固定子鉄心の構成要素である素板を示す正面図である。 この発明の実施の形態６による永久磁石型電動機の固定子鉄心における素板の積層方法を示す説明図である。 この発明の実施の形態６による永久磁石型電動機の固定子鉄心における素板の積層方法を示す説明図である。 この発明の実施の形態６による永久磁石型電動機の固定子鉄心における素板の積層方法を示す説明図である。

以下、この発明の各実施の形態について、図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。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１の永久磁石型電動機２０（電動機と略称する。）が用いられた車両用電動パワーステアリング装置を示す全体図である。
この電動パワーステアリング装置は、ステアリングホイール２２にステアリングホイール２２からの操舵力を伝えるためのコラムシャフト２３の一端部が接続されている。このコラムシャフト２３の他端部には、ウォームギヤ２４が接続されている。このウォームギヤ２４では、コントローラ２１によって駆動される、電動機２０の出力（トルク、回転数）を、回転方向を直角に変えながら伝達し、同時に減速し、アシストトルクを増加させる。ウォームギヤ２４は、ハンドルジョイント２５を介してステアリングギヤ２６と連結されている。ハンドルジョイント２５は、操舵力をステアリングギヤ２６に伝達すると共に、回転方向も変える。ステアリングギヤ２６は、コラムシャフト２３の回転を減速し、同時にラック２７を直線運動に変換し、所要の位置に移動させる。このラック２７の直線運動により車輪を動かし、車両の方向転換等を可能とする。

従来の電動パワーステアリング装置では、電動機で発生するトルクの脈動がウォームギヤとコラムシャフトを介して、ステアリングホイールに伝達される。
したがって、電動機が大きなトルク脈動を発生した場合には、滑らかな操舵感覚を得ることができない。
この電動パワーステアリング装置に組み込まれた、この実施の形態１の電動機２０では
、コギングトルクとトルク脈動とを低減でき、電動パワーステアリング装置における操舵感覚を向上できる。

また、電動パワーステアリング装置用の電動機は大量生産されるため、製造ばらつきに対するコギングトルクのロバスト性を向上しなければならないという課題がある。
これに対しても、この実施の形態１の電動機２０を搭載することで、回転子のばらつきに起因するコギングトルク成分を大幅に低減できるため、ロバスト性が向上するという効果を奏する。
また、スロット開口幅を広くしても、コギングトルクのＭ次成分（電動機２０のスロット数をＭとすると、回転子１回転でＭ回脈動する成分）の増加を抑制することができるので、インダクタンス低減効果による出力向上とコギングトルク低減の両立を実現できるという効果もある。

以下、上記電動機２０の構成、作用及び効果について詳述する。
図２は図１の電動機２０の固定子鉄心１０を示す斜視図である。
固定子鉄心１０は、環状のヨーク１と、このヨーク１から周方向に等分間隔であって径方向の内側に突出したティース２とを備えている。隣り合うティース２間には、電機子巻線が納められるスロット５が複数個形成されている。各ティース２の先端部３は、周方向に拡大しており、隣接した先端部３間には、スロット５の中間部での周方向の幅寸法よりも幅寸法が狭いスロット開口部６が形成されている。
この固定子鉄心１０は、ティース２の数、即ちスロット５の数は１２であり、全てのティース２の先端部３では、回転子（図示せず）と対向する端面に補助溝４が形成されている。この補助溝４は、軸（電動機２０の中心軸線）方向に沿ってティース２の全領域に渡って形成されているのではなく、軸方向の中央部位にのみに形成されており、またその軸方向の長さが先端部３の軸方向の長さの約半分である。

この固定子鉄心１０は、全てのティース２とヨーク１とが一体的に形成されている。
図３、図４は固定子鉄心１０の構成要素である、第１の素板１１ａ及び第２の素板１１ｂを示す斜視図である。
図３に示した第１の素板１１ａは、ヨーク１の構成要素であるヨーク部１ａと、ティース２の構成要素であるティース部２ａとから構成されており、各ティース部２ａの先端面には凹部２ａ１が形成されている。
図４に示した第２の素板１１ｂは、ヨーク１の構成要素であるヨーク部１ｂと、ティース２の構成要素であるティース部２ｂとから構成されており、各ティース部２ｂの先端面は、円弧状平面である。
この第１の素板１１ａ及び第２の素板１１ｂは、電磁鋼板を金型で打ち抜くことで製作される。
図２に示した固定子鉄心１０は、第２の素板１１ｂを所定の枚数だけ積層し、次に第１の素板１１ａを所定の枚数だけ積層し、最後に再び第２の素板１１ｂを所定の枚数だけ積層することで製造される。各素板１１ａ，１１ｂ間の固定は、カシメや溶接で行えばよい。ただし、図では簡単のためカシメや溶接は省略している。

図５は、図２の固定子鉄心１０の各スロット５に電機子巻線７を挿入するときの説明図である。
この実施の形態の固定子鉄心１０は、先に説明したように、ヨーク１とティース２とが一体である。
一方、図６に示した固定子鉄心１１０は、周知の分割固定子鉄心であり、ヨーク体１０１とティース体１０２とからなる、複数の隣接したブロック鉄心同士を連結して構成されている。
この固定子鉄心１１０の場合は、個々のティース体１０２に予め導線を巻回して電機子巻線１０７を装着した後、各ブロック同士を周方向に並べて構成することができる。
これに対して、この実施の形態の固定子鉄心１０では、図５に示すように、予め構成した電機子巻線７をスロット５に挿入するインサータ方式か、またはノズル巻線によりティース２に直巻する方式が採用される。

図５の固定子鉄心１０は、インサータ方式を説明するために一部を切断した状態として模式的に示しているが、無論、実際は全てのティース２とヨーク１を一体的に形成された構成となっている。
予め、環状に巻線された電機子巻線７をスロット開口部６を通じてスロット５内に納め、各ティース２に電機子巻線７を装着する。
図６の固定子鉄心１１０では、分割されたブロック鉄心の状態で、予め導線をティース部１０２に巻回すことができるので、スロット開口部の幅が巻線の線径よりも小さくても支障ない。
分割固定子鉄心に限らず、ヨークの一部が連結された鉄心（例：特開平１１−２２０８４４号公報、特開２０００−２０１４５８号公報）でも、鉄心を直線状に展開した状態で巻線を巻き回すことができるので、スロット開口部の幅が巻線の線径よりも小さくても支障ない。

これに対して、インサータ方式やノズル巻線による直巻の方式では、スロット開口部６の周方向の幅が巻線の線径よりも大きくする必要がある。
図７は、固定子鉄心１０において補助溝４が設けられている部位を示す部分断面図（３ティース分）である。
電機子巻線７がスロット５の中に納められており、ティース２の回りに集中的に導線が巻回されている。また、固定子鉄心１０と電機子巻線７との間には電気的絶縁のためのインシュレータ８が設けられている。
インサータ方式やノズル巻線による直巻の方式を採用する必要性のある、ヨーク１とティース２とが一体の固定子鉄心１０では、電機子巻線７の線径Ｄｃ（直径）よりもスロット開口幅Ｗ１が大きくなければならない。即ち、
Ｄｃ＜Ｗ１‥‥‥‥‥‥（１）
の制約がある。

次に、この実施の形態の電動機２０のコギングトルクについて述べる。
コギングトルクは、永久磁石と固定子鉄心１０との相互作用により発生するトルクの脈動であるが、固定子鉄心１０の形状精度が悪化したり、永久磁石の貼付位置精度や磁気特性のばらつきによって発生する。
図６で示した分割固定子鉄心である固定子鉄心１１０では、個々の鉄心ブロックの位置がばらついたり、個々の鉄心ブロックの寸法精度にばらつきがあるので固定子鉄心１１０の内周側が理想的な真円とはならず歪みが生じ、結果として電動機のエアギャップが不均一となってしまう。
この場合、コギングトルクが発生し、その次数は、回転子１回転で極数と一致する回数脈動する成分となる。電動機の極数をＮとし、回転子１回転で１回脈動する成分を１次とすると、このコギングトルクはＮ次成分となる。

これに対し、この実施の形態の固定子鉄心１０では、ティース２とヨーク１とを一体的に形成しており、形状精度が、第１の素板１１ａ、第２の素板１１ｂを打ち抜き加工する金型の精度でほぼ決まり、分割固定子鉄心に比べて形状精度が高くなる。
したがって、この実施の形態の固定子鉄心１０では、コギングトルクのＮ次成分を非常に小さくすることができるという効果がある。

一方、永久磁石の貼付位置精度や磁気特性のばらつきによって発生するコギングトルクは、電動機２０のスロット数をＭとすると、回転子１回転でＭ回脈動する成分、すなわちＭ次成分となる。このＭ次成分は一般にスロット開口幅Ｗ１が大きいと、大きくなる。
インサータ方式やノズル巻線による直巻の方式を採用するには、上記（１）式の関係が成り立つ必要があるため、ティース２とヨーク１とを一体的に形成した固定子鉄心１０は、分割固定子鉄心と比較するとスロット開口幅Ｗ１を大きくしなければならず、コギングトルクのＭ次成分が大きくなってしまうという課題がある。
特に、車両用のこの電動機２０では、電源電圧がバッテリー電圧であり、電機子巻線７の線径が大きくなる傾向にある。
１２Ｖのバッテリーで駆動する必要のある電動機２０では、線径は１ｍｍを越える場合があり、ティース２とヨーク１とを一体的に形成した、この固定子鉄心１０では、スロット開口幅Ｗ１＞１ｍｍとする必要が生じるために、コギングトルクのＭ次成分が大きくなってしまうという問題点がある。

この実施の形態の電動機２０は、この課題を解決するためになされたものであり、ティース２とヨーク１とを一体的に形成した固定子鉄心１０のティース２の先端面に、電動機２０の中心軸線である軸方向に沿って一部の領域に補助溝４を設けることで、コギングトルクのＭ次成分を大幅に低減できる。

以下、この補助溝４の作用、効果について詳述する。
図８は電動機２０のシャフト１３に対して垂直であって補助溝４の部位を切断したときの断面図である。但し、電機子巻線７は省略されている。
この電動機２０は、１０極１２スロットであり、即ちＮ＝１０、Ｍ＝１２である。
この電動機２０は、固定子鉄心１０の内側に、シャフト１３に固定された回転子１６が回転自在に設けられている。回転子１６は、回転子鉄心１２と、その表面に周方向にほぼ等間隔に配設された断面蒲鉾形状の永久磁石９とを備えている。回転子鉄心１２は、隣接した永久磁石９間に、表面から径方向に突出した突起部１４が設けられている。
また、図８では電機子巻線７は省略しているが、電動機２０の相数は３であり、それらをＵ相、Ｖ相、Ｗ相とすると巻線の配置は、図８において反時計方向に、Ｕ１＋、Ｕ１−、Ｖ１−、Ｖ１＋、Ｗ１＋、Ｗ１−、Ｕ２−、Ｕ２＋、Ｖ２＋、Ｖ２−、Ｗ２−、Ｗ２＋のように配置されている。ここで＋と−は巻き方向を示しており、＋と−では巻き方向は互いに逆方向であることを示している。
さらに、Ｕ１＋とＵ１−は直列接続され、Ｕ２−とＵ２＋も直列接続されている。これらの２つの直列回路は並列接続されていてもよいし、直列接続されていてもよい。
Ｖ相、Ｗ相も同様である。さらに、三相はＹ結線でもデルタ結線でもよい。

図８の回転子１６における１０個の永久磁石９は、その貼付位置は等間隔であり、断面形状も１０個とも同一である。
しかしながら、実機においては製造ばらつきが発生する。
例えば、精度よく貼り付けても永久磁石９の貼付位置は等間隔にならず、周方向に数μｍ〜１００μｍ程度ずれることがある。
また、断面形状も理想的な左右対称な形状とならず、左右のいずれかの厚みが増し、もう一方の厚みが小さくなる場合が想定される。その一例を示したのが図９である。
図９においては、１０個ある永久磁石９の貼付位置が理想的な等間隔の位置から矢印で示す方向にずれていることを示している。
さらに、断面形状も左右対称とはならず矢印の方向に蒲鉾形の頂点の部分が移動して、左右対称とならないことを示している。
製造ばらつきがない理想的な状態であれば、コギングトルクは回転子１６の１回転あたり極数とスロット数の最小公倍数と同じ回数脈動する成分が主に発生する。
しかしながら、製造ばらつきによって、回転子１６が図９に示す状態になると、コギングトルクが増大し、回転子１６の１回転あたりスロット数Ｍと同じ回数だけ脈動する成分が現れる。

この実施の形態では、スロット数Ｍが１２であるので、回転子１６の１回転で１２回、即ち機械角で３６０度/１２＝３０度周期のコギングトルクが現れる。
図１０は３０度（機械角）分のコギングトルクの波形を示した図である。補助溝４が設けられていない場合は点線で示したコギングトルク波形となり、３０度周期のコギングトルクが大きく現れていることがわかる。
一方、軸方向に沿って全領域に延びた補助溝を１個形成した場合におけるコギングトルク波形においても３０度周期のコギングトルクが大きく現れていることがわかる。
ただし、その位相は補助溝が設けられていない場合と反転している。
これにより両者を合成するとコギングトルクが低減できることが理解できる。
したがって、固定子鉄心１０において軸方向の一部に補助溝４を１つのティース２当たりに１個設けた構成にすると、補助溝のない部分で発生するコギングトルクと補助溝のある部分で発生するコギングトルクの合計が電動機２０のコギングトルクとなるため、３０度周期のコギングトルクについてはキャンセルする効果が現れ、コギングトルクを大幅に低減できると予測される。

そこで、図２に示した、軸方向の一部に補助溝４を設けた場合の電動機２０のコギングトルク波形を図１０の実線の波形で示す。
このように３０度周期のコギングトルクが大幅に低減され、結果としてコギングトルクのp−p値が大幅に小さくなっていることがわかる。
回転子１６の１回転分（機械角３６０度分）のコギングトルク波形を、補助溝４が形成されていない従来例と比較したのが図１１である。従来例のコギングトルクｐ−ｐ値の１/２を１００％として規格化している。
回転子１６に製造ばらつきが発生すると、従来例では回転子１６の１回転で１２回脈動する成分が大きく発生しているが、この実施の形態の電動機２０では、その成分は大幅に低減されていることがわかる。そのp−p値は従来例のものと比較して僅か約３５％となっている。

図１２には図１１のコギングトルクの周波数成分を示す。次数は回転子１６の１回転を１次としている。従来例の１２次成分を１００％として規格化している。１２次成分、即ち脈動数がスロット数と同じ成分が大幅に小さくなっていることが確認できる。
したがって、この実施の形態の電動機２０では、回転子１６側のばらつきに起因するコギングトルクを大幅に低減できることが示された。

回転子１６側のばらつきのパターンは、図９に示したものであるが、この実施の形態１の電動機２０における効果を実証するため、１０個の永久磁石９にそれぞれランダムなばらつきが発生するとして、合計１００００台の電動機のコギングトルクについてヒストグラムを作成した。その結果が図１３である。
図１３(ａ)は従来例のヒストグラム、図１３(ｂ)はこの実施の形態のモータ２０でのヒストグラムである。
回転子１６側のばらつき条件は同じとして比較している。
図１３(a)ではコギングトルクは広く分布しており、ばらつきのパターンによってはコギングトルクが大きくなってしまうという課題があった。
しかしながら、この実施の形態のモータ２０では、回転子１６の永久磁石９のばらつきのパターンにかかわらずコギングトルクは小さいことがわかる。即ち、回転子１６側の製造ばらつきに対してロバスト性の高い電動機２０を得ることができたことになる。

上記特許文献１〜３の電動機では、回転子１回転当たりの脈動数が極数とスロット数の最小公倍数に一致する成分について低減効果を狙ったものであり、回転子側のばらつきによって発生する成分（脈動数がスロット数と一致する成分）に対しては低減効果を十分得ることはできない。

以上により、この実施の形態の電動機２０によれば、スロット開口幅Ｗ１が電機子巻線７の線径よりも大きな値となった場合においても、回転子１６側のばらつきによって発生するコギングトルクＭ次成分（Ｍはスロット数）を大幅に低減することができる。
さらに、全てのティース２とヨーク１を一体的に形成された構成としたので、分割固定子鉄心に比べて固定子鉄心１０の形状精度が良くなり、コギングトルクのＮ次成分（Ｎは極数）がほとんど発生しないという効果を奏することができる。
したがって、固定子鉄心１０の製造ばらつきに起因するコギングトルクＮ次成分と、回転子１６の製造ばらつきに起因するＭ次成分を同時に低減できることになる。

次に、補助溝４の幅について述べる。
図７では補助溝４の周方向の幅をＷ２として定義しているが、スロット開口幅Ｗ１との比についてＷ２/Ｗ１≧１．０とすると、固定子鉄心１０のスロット５によるパーミアンスの脈動成分を変化させコギングトルクの脈動数がスロット数と一致する成分の位相を反転させることができるため、補助溝４のない部分でのコギングトルクと互いにキャンセルすることができる。
各ティース２に補助溝４を１つ設ける場合には、Ｗ２/Ｗ１≧１．０とすればよく、２個以上設ける場合には該ティース２に設けられた全ての補助溝４の幅の合計をＷ２と定義してＷ２/Ｗ１≧１．０となるようにすれば同様の効果が得られる。

次に、スロット開口幅Ｗ１の大きさと電動機特性との関係を述べる。
スロット開口幅Ｗ１を大きくすると、電流値が大きくなった状態においても隣合うティース２間の漏れ磁束が低減されるため、ティース２の磁気飽和を緩和でき負荷時のトルク脈動の電気角６次成分を低減できるという効果がある。
図１４は従来例として、コギングトルクのＭ次成分を低減するためスロット開口幅Ｗ１を小さくし、補助溝を有しない電動機としたときの負荷時のトルク脈動の波形を示す。また、この実施の形態の電動機２０として、スロット開口幅Ｗ１を大きくし、補助溝４を軸方向の一部に設けコギングトルクのＭ次成分を低減した構成の場合の負荷時のトルク脈動の波形を示す。
この実施の形態の電動機２０は、負荷時のトルク脈動の電気角６次成分を低減できている。即ち、スロット開口幅Ｗ１を広げてもコギングトルクＭ次成分が大きくならないため、コギングトルク低減と負荷時のトルク脈動低減の両立が実現できるという効果が得られる。
また、スロット開口幅Ｗ１を大きくすると、インダクタンスを低減できるため、電動機２０の回転数を大きくでき、結果として出力を大きくできるという効果もある。

図１５は電動機２０の回転数とトルクとの関係を示す特性図である。
横軸は回転数（r/ｍｉｎ）、縦軸はトルク（Ｎｍ）である。
従来例ではコギングトルクＭ次成分（Ｍ：スロット数）を低減するために、スロット開口幅を小さく設計する必要があったため、Ｃ１のカーブのように回転数Ｎ１までしか定格トルクＴ１で駆動することができなかった、
しかしながら、この実施の形態の電動機２０では、コギングトルクＭ次成分を増大させることなくスロット開口幅Ｗ１を拡大することができるので、インダクタンスを低減でき、Ｃ２のカーブのように、回転数Ｎ２まで定格トルクＴ１での駆動が可能となる。
従って、この実施の形態の電動機２０では、出力を大きくできという効果が得られる。 特に、この実施の形態の電動機２０のように、電動パワーステアリング装置に搭載された場合には、電源電圧はバッテリー電圧に限られており、限られた電圧の範囲内で高出力とすることは大変重要となる。

この実施の形態では、補助溝４を固定子鉄心１０の軸方向の中心付近に形成したが、以下、このことによって得られる特別な効果について説明する。
この実施の形態では、図２に示すように、固定子鉄心１０の軸方向端部には補助溝が設けられていないので、軸方向端部に補助溝４Ａが設けられている図１６に示した固定子鉄心１０Ａと比較して、補助溝４内に異物が堆積されにくい。
即ち、異物は、軸線方向に沿って侵入することが多いが、固定子鉄心１０Ａの場合には、補助溝４Ａは軸方向端部に形成されているので、補助溝４Ａ内で捕獲され、堆積されることが多いが、この固定子鉄心１０では、補助溝４を固定子鉄心１０の軸方向の中心付近に形成されているので、異物の補助溝４内での堆積量は抑制される。
また、異物侵入防止効果以外に以下に述べるような磁気回路上有利な効果がある。

また、永久磁石９の貼付位置誤差が発生し、その誤差、即ちずれ方が回転子１６の軸方向に一様である場合と一様でない場合が想定される。
図２に示した固定子鉄心１０において、永久磁石９の位置ずれの状態と補助溝４との位置関係について図１７に示す。
図１７(ａ)，（ｂ），(ｃ)は１つの永久磁石９とその両側に設けられた突起部１４を示す。この場合回転子１６の磁極は１つの磁極について１つのセグメント型磁石で構成している。
紙面に向って上下が軸方向、左右が周方向となる。図１７（ｄ）は固定子鉄心１２のティース２の先端部３を回転子１６側から見た図であり、補助溝４が設けられている部分と設けられてない部分がある。

図１７（ａ）の場合、永久磁石９は理想的な配置となっているので、コギングトルクのＭ次成分が現れない。
しかし、図１７（ｂ）のように位置がずれるとＭ次成分が発生する。
しかしながら、図１７（ｄ）に示した長さＬ１の領域と長さＬ４の領域（補助溝４のない領域）と長さ(Ｌ２+Ｌ３)の領域（補助溝４のある領域）のコギングトルクのＭ次成分は互いにキャンセルするため合計のコギングトルクにはＭ次成分はほとんど現れない。

図１８には、図１６に示した固定子鉄心１０Ａにおいて、永久磁石９の位置ずれの状態と補助溝４Ａとの位置関係について示す。
図１８（ａ）も図１７（ａ）に示したものと同様にコギングトルクのＭ次成分が発生せず、図１８（ｂ）では長さＬ５の領域（補助溝４Ａのある領域）と長さＬ６の領域（補助溝４Ａのない領域）のコギングトルクのＭ次成分が互いにキャンセルするため合計のコギングトルクにはＭ次成分はほとんど現れない。
これは位置のずれが軸方向に沿って一様であった場合である。

しかしながら、図１７（ｃ）、図１８（ｃ）のように軸方向に一様でない位置ずれが生じた場合は少し異なる。
図１７（ｄ）の長さＬ１の領域と長さＬ４の領域（補助溝４のない領域）において、矢印で示した位置ずれの方向が互いに逆方向であるため、平均化すると位置ずれが生じていない場合とほぼ同じとなる。
また、長さ（Ｌ２＋Ｌ３）の領域（補助溝４のある領域）についても上半分のＬ２の領域と下半分のＬ３の領域では矢印で示した位置ずれの方向が互いに逆方向であるため平均化すると位置ずれが生じていない場合とほぼ同じとなる。
したがって、コギングトルクのＭ次成分のキャンセル効果が十分得られるため、合計のコギングトルクにはＭ次成分は殆ど現れない。

一方、図１８（ｄ）の長さＬ５の領域（補助溝４Ａのある領域）では位置ずれの方向が、長さＬ６の領域とは逆方向となっており、コギングトルクＭ次成分のキャンセル効果が図１７の場合に比べて小さくなってしまう。
したがって、合計のコギングトルクも図１７のものと比較してＭ次成分が大きくなってしまう。

以上により、図２に示した固定子鉄心１０の方が、永久磁石９の位置ずれが軸方向で一様でない場合でもコギングトルクのＭ次成分の低減効果を十分に発揮することができるという効果がある。
なお、ここでは永久磁石９の位置ずれについてのみ述べたが、形状のばらつきが軸方向で不均一な場合や、磁気特性が軸方向で不均一な場合であっても同様の効果が得られることは言うまでもない。

上記特許文献１〜３では補助溝は、各ティースに２個あるいは２個以上の例が記載されているが、この実施の形態では補助溝４は各ティース２に１個としている。
回転子１６側のばらつきによって発生するコギングトルクのＭ次成分は、固定子鉄心１０のスロット５によるパーミアンスの脈動のＭ次成分が大きく関与しているが、補助溝４を１個設けることでそのパーミアンスの脈動のＭ次成分の振幅や位相を変化させるのが容易であるという効果がある。
また、補助溝４は少ない方が、平均的なギャップ長が小さくなるため、補助溝４を１個とし、さらに軸方向の一部にしか設けないということで負荷時のトルクの低下を最小限度に抑えることができるという効果もある。

この実施の形態では補助溝４は、固定子鉄心１０のティース２の先端面を図７のように直線と曲線で略四角形状に切り抜いた形状としているが、この形状に限定されない。
例えば、円弧状にティースの先端面を切り抜いた形状や、三角形に切り抜いた形状などでも同様の効果が得られることは言うまでもない。
また、この実施の形態では固定子鉄心１０は、電磁鋼板で構成した、第１の素板１１ａ及び第２の素板１１ｂを積層したが、第１の素板及び第２の素板を粉体鉄心としてもよい。
さらに、この実施の形態では、ティース２に導線を集中的に巻回する集中巻で電機子巻線７をティース２に装着した電動機２０について説明したが、複数のティースに跨って導体を巻回する分布巻でも同様の効果が得られる。

実施の形態２．
実施の形態１では、固定子鉄心１０（図２参照）のティース２の先端部３に軸方向の中央付近の一部に補助溝４を形成した場合と、固定子鉄心１０Ａ（図１６参照）のティース２の先端部３に軸方向の中央で分割して上半分のみに補助溝４Ａを形成した場合（下半分のみに補助溝を設ける場合と等価）を示したが、以下では、異なる形態の補助溝の固定子鉄心を備えた電動機２０について説明する。
図１９は実施の形態２の固定子鉄心１０Ｂを示す斜視図であり、ティース２の先端部３に軸方向の両端部にそれぞれ補助溝４ａ，４ｂが形成されている。
また、図２０は固定子鉄心１０Ｂの変形例を示す、固定子鉄心１０Ｃの斜視図であり、ティース２の先端部３には、軸方向に沿って補助溝４ｃ、平面部３ａ、補助溝４ｄ及び平面部３ｂがそれぞれ形成されている。即ち、固定子鉄心１０Ｃは、軸方向に沿って補助溝４ｃ，４ｄの有無による合計４層で構成されている。

なお、勿論、固定子鉄心１０Ｃは４層構造に限定されない。
一般にＮ層構造（Ｎは２以上の整数）とした場合でも同様の効果が得られる。
例えば、８層とした場合でもよいし、図３で示した第１の素板１１ａと、図４に示した第２の素板１１ｂとを１枚ずつあるいは２枚ずつ交互に積層して、８層以上の多層構造でもよい。

これらの固定子鉄心１０Ｂ，１０Ｃでも、実施の形態１の固定子鉄心１０，１０Ａと同様の効果を得ることができる。
即ち、回転子１６側におけるばらつきが発生したときに生じるコギングトルクのＭ次成分（Ｍはスロット数）を補助溝の無い従来のものと比較して大幅に抑制することができる。
また、永久磁石９の位置ずれが軸方向で一様でない場合でもコギングトルクのＭ次成分の低減効果を十分に発揮することができる。
なお、ここでは、永久磁石９の位置ずれについてのみ述べたが、形状のばらつきが軸方向で不均一な場合や、磁気特性が軸方向で不均一な場合であっても同様の効果が得られることは言うまでもない

実施の形態３．
図２１は、実施の形態３の固定子鉄心１０Ｄを示す斜視図である。
このスキューを設けた固定子鉄心１０Ｄは、図３で示した第１の素板１１ａと、図４に示した第２の素板１１ｂとを周方向に所定の角度だけずらしながら積層することで得られる。
この固定子鉄心１０Ｄでは、スキューの無い実施の形態１，２の固定子鉄心１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃと比較してコギングトルクをさらに低減することができる。

コギングトルクには様々な次数成分が含まれている。
実施の形態１，２の示した固定子鉄心１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃでは、補助溝４，４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄを軸方向の一部分に設けることによって、コギングトルクのＭ次成分（Ｍはスロット数）を低減することができることは既に説明した。
コギングトルクの他の次数として代表的なものとして、極数Ｎとスロット数Ｍとの最小公倍数の次数の成分がある。
そこで、スキュー角をこの成分を打ち消す角度とすることで、コギングトルクのＭ次成分と、極数Ｎとスロット数Ｍとの最小公倍数の次数の成分とを同時に低減することができる。
例えば、ＭとＮの最小公倍数をＸとおいたとき、スキュー角θｓ(度)を
θs＝３６０/Ｘ‥‥‥‥‥‥（２）
とすればよい。ただし、θｓは機械角である。
さらに、この実施の形態３の固定子鉄心１０Ｄも、ティース２とヨーク１とを一体的に形成されており、形状精度は金型の精度でほぼ決まり、分割固定子鉄心に対して形状精度が高くなる。
したがって、この実施の形態３の固定子鉄心１０Ｄでも、コギングトルクのＮ次成分を非常に小さくすることができるという効果も得られることは言うまでもない。

実施の形態４．
実施の形態１〜３では、回転子鉄心１２の表面に永久磁石９が設けられた回転子１６を有する永久磁石型電動機２０について説明したがこれに限らない。
図２２は、実施の形態４の電動機２０の要部断面図であり、この実施の形態の回転子１６Ａでは、回転子鉄心１２Ａの内部に設けられた窓部に断面矩形状の永久磁石９Ａが埋め込まれている。
また、極数は１０、スロット数は１２である。
この実施の形態４の電動機２０では、回転子鉄心１２Ａに設けられた窓部において永久磁石９Ａの位置がずれてもコギングトルクが大幅に増加しない。
即ち、回転子１６Ａ側のばらつきに対してロバスト性が高く、コギングトルクのＭ次成分を小さくすることができる（Ｍは固定子鉄心１０のスロット数）。
また、回転子鉄心１２Ａの窓部の形状が、永久磁石９Ａの挿入方向の左右の両側が大きく設計されていて、永久磁石９Ａを挿入したときに永久磁石９Ａの左右に空隙部ができる場合には、隣り合う永久磁石９Ａ間に設けられた回転子鉄心１２Ａの磁路部分すなわち磁極間の鉄心部を細くできるため、漏れ磁束が小さくでき、小型高トルクの電動機を得ることができる。
しかしながら、永久磁石９Ａの左右に空隙部あるために永久磁石９Ａの位置ずれが生じ、コギングトルクのＭ次成分が増大するという課題があった。

これに対しては、実施の形態１〜３に示した固定子鉄心１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄを用いることで、回転子１６Ａ側のばらつきに対してロバスト性が高く、コギングトルクＭ次成分を小さくすることができるという効果を奏する。
また、極数とスロット数はこれに限らず、図２３のような極数が８、スロット数が１２の構造でも同じ効果が得られる。
この図２３の例では、各ティース２に補助溝４ｅ，４ｅを２つずつ設けた。

実施の形態５．
図２４は実施の形態５の電動機２０を示す断面図であり、この実施の形態では、永久磁石９Ｂは、リング形状となっている。このリング形状の永久磁石９Ｂは、ラジアル異方性の磁石でもよいし、極異方性でもよい。この実施の形態では、極数が１４、スロット数が１２の例である。
この電動機２０の場合も、実施の形態１〜４の電動機２０と同様の効果が得られる。
１０極１２スロットや１４極１２スロットで、従来の構造のように、補助溝を軸方向の一部に設けない構造をしている場合は、コギングトルクのＭ次成分を低減するにはスキューを設ける必要がある。
１スロットピッチスキューにより、Ｍ次成分を低減できるが、１スロットピッチを電気角に換算すると、１０極１２スロットであれば１５０度、１４極１２スロットであれば、２１０度となる。
このようなスキュー角は大きくなり、トルク低下が著しい。スキューがない場合に比べて、１５０度スキューでは、トルクが０．７３８倍、２１０度スキューでは、０．５２７倍となってしまう。

しかしながら、この実施の形態に示すように、補助溝４を軸方向の一部に設けることで、スキューを施すことなく、コギングトルクのＭ次成分を低減することが可能となる。
したがって、従来よりも小型高出力の永久磁石型電動機２０を得ることができる。
一般化すると１０極１２スロット、１４極１２スロットの整数倍の極数とスロット数の組み合わせでも同じ効果が得られる。
即ち、Ｎを正の整数とし、極数が１２Ｎ±２Ｎ、スロット数が１２Ｎの永久磁石型電動機２０の場合、同様の効果が得られる。

また、極数をＮ、スロット数をＭとしたとき、
Ｍ／Ｎ＜１．５
なる組み合わせのとき、１スロットピッチが大きくなってしまうため、スキューによってコギングトルクを低減しようとするとトルクが大幅に低下するという課題があった。

しかしながら、この実施の形態によれば、スキューを施すことなく、コギングトルクのＭ次成分を低減することが可能となる。
したがって、従来のものよりも小型高出力の永久磁石型電動機を得ることができる。
また、０．７５＜Ｍ／Ｎ＜１．５となる組み合わせの永久磁石型電動機は、極数Ｎ：スロット数Ｍ＝２：３や４：３の組み合わせ、即ちＭ／Ｎ＝１．５やＭ／Ｎ＝０．７５の永久磁石型電動機と比べて、巻線係数が大きく小型高トルクの回転電機となる。さらに、極数とスロット数の最小公倍数が大きく、コギングトルクのうち回転子１回転あたり最小公倍数と一致する回数脈動する成分が小さい傾向にあるが、永久磁石の貼付位置誤差や形状誤差、磁気特性のばらつき等の回転子側のばらつきによって発生するコギングトルクＭ次成分が顕在するという課題がある。
しかしながら、この実施の形態によれば、小型高出力化とコギングトルクのＭ次成分の低減とを両立することが可能となる。

実施の形態６．
これまでの実施の形態１〜５では、固定子鉄心１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄを構成する素板１１ａ，１１ｂの積層方法については述べなかったが、この実施の形態では、素板１１ａ，１１ｂの積層方法を工夫して、さらにコギングトルクの小さい電動機を得る方法について述べる。
図２５は固定子鉄心１０を構成する電磁鋼板で構成された第１の素板１１ａを示す。
第１の素板１１ａの圧延方向１５は矢印で示す向きとし、この方向を基準とするため０°とする。
また、理解を助けるために圧延方向はハッチングで示し、その方向を圧延方向１５と一致させて示している。
図２６は圧延方向が３０°とした第１の素板１１ａを示し、図２７は圧延方向が９０°とした第１の素板１１ａを示している。また、図２５，２６，２７は凹部２ａ１が設けられている。
図示しないが、同様に凹部２ａ１がない第２の素板１１ｂについても圧延方向を変化させた場合を考える。凹部２ａ１の有無と圧延方向を区別するため、便宜的に記号を使って表すこととする。
下表のように、凹部２ａ１なし、圧延方向θ°の第２の素板１１ｂを１−ＲＤθと表し、凹部２ａ１あり、圧延方向θ°の第１の素板１１ａを２−ＲＤθと表す。
したがって、図２５は２−ＲＤ０、図２６は２−ＲＤ３０、図２７は２−ＲＤ９０となる。

図２８は素板１１ａ，１１ｂを積層して実施の形態１の固定子鉄心１０を製造する際の積層方法を示している。
図２８（ａ）は、積層された素板１１ａ，１１ｂを側面から見た図、図２８（ｂ）はティース２の先端面を内径側から見た図であり、補助溝４が軸方向の中央部付近に設けられている。
図２８（ａ）に示すように、下から順に、凹部２ａ１のない第２の素板１１ｂである１−ＲＤ０を所定の厚み積層し、次に圧延方向を９０°ずらした１−ＲＤ９０を所定の厚み積層する。さらに、凹部２ａ１のある第１の素板１１ａである２−ＲＤ０、２−ＲＤ９０、２−ＲＤ０、２−ＲＤ９０の順にそれぞれ所定の厚み積層する。さらに、第２の素板１１ｂである１−ＲＤ９０、１−ＲＤ０の順にそれぞれ所定の厚み積層する。

このように、積層すると素板１１ａ、１１ｂの圧延方向とその直交方向で磁気特性が異なる、所謂磁気異方性をキャンセルすることができるため、コギングトルクを低減することが可能である。
ここで、低減できるコギングトルクは電動機２０の極数をＮとしたとき、一回転あたりＮ回脈動するＮ次成分とその整数倍の次数のコギングトルクである。
さらに、電磁鋼板で構成された、素板１１ａ，１１ｂを金型で打ち抜く場合は、形状誤差が生じるため、全てのティース２の寸法が同一とならず、コギングトルクの原因となる。
しかし、図２８(a)のような積層方法を採用し、圧延方向を互いに９０°ずらせた素板１１ａ，１１ｂを順次積層することで、形状誤差の影響をキャンセルすることができ、コギングトルクのＮ次成分とその整数倍成分の低減が可能となる。

図２９は素板１１ａ，１１ｂを積層して実施の形態２の固定子鉄心１０Ｂを製造する際の積層方法を示している。
図２９（ａ）は積層された素板１１ａ，１１ｂを側面から見た図である。
一方、図２９（ｂ）はティース２の先端面を内径側から見た図であり、補助溝４ａと補助溝４ｂが設けられている。
図２９（ａ）に示すように、下から順に、凹部２ａ１のある第１の素板１１ａである２−ＲＤ０を所定の厚み積層し、次に圧延方向を９０°ずらした２−ＲＤ９０を所定の厚み積層する。さらに、凹部２ａ１のない第２の素板１１ｂである１−ＲＤ０、１−ＲＤ９０、１−ＲＤ０、１−ＲＤ９０の順にそれぞれ所定の厚み積層する。さらに、凹部２ａ１のある第２の素板１１ｂである２−ＲＤ０、２−ＲＤ９０の順にそれぞれ所定の厚み積層する。
このものも、図２８のものと同様の効果を得ることができる。

図３０は素板１１ａ，１１ｂを積層して実施の形態１の固定子鉄心１０を製造する際の積層方法を示している。
図３０（ａ）は積層された電磁鋼板を側面から見た図である。一方、図３０（ｂ）はティース先端部を内径側から見た図である。
下から順に、凹部２ａ１のない第２の素板１１ｂを所定の厚み積層するが、圧延方向を３０度ずつずらして積層していく。例えば第２の素板１１ｂを１枚積層するごとに、圧延方向を３０度ずらす。即ち、１−ＲＤ０、１−ＲＤ３０、１−ＲＤ６０、１−ＲＤ９０、１−ＲＤ１２０、・・・、１−ＲＤ１８０（圧延方向は１−ＲＤ０と一致）、・・・、１−ＲＤ３６０（１−ＲＤ０と等価）（以下同様）と順次積層していく。
次に、凹部２ａ１のある第１素体１１ａを所定の厚み積層するが、圧延方向を３０度ずつずらして積層していく。例えば、第１の素板１１ａを１枚積層するごとに、圧延方向を３０度ずらす。即ち、２−ＲＤ０、２−ＲＤ３０、２−ＲＤ６０、２−ＲＤ９０、２−ＲＤ１２０、・・・、２−ＲＤ１８０（圧延方向は２−ＲＤ０と一致）、・・・、２−ＲＤ３６０（２−ＲＤ０と等価）（以下同様）と順次積層していく。
さらに、凹部２ａ１のない第２の素板１１ｂを所定の厚み積層するが、圧延方向を３０度ずつずらして積層していく。例えば第２の素板１１ｂを１枚積層するごとに、圧延方向を３０度ずらす。即ち、１−ＲＤ０、１−ＲＤ３０、１−ＲＤ６０、１−ＲＤ９０、１−ＲＤ１２０、・・・、１−ＲＤ１８０（圧延方向は１−ＲＤ０と一致）、・・・、１−ＲＤ３６０（１−ＲＤ０と等価）（以下同様）と順次積層していく。

このようにして、第１の素板１１ａ、第２の素板１１ｂを積層することで、磁気異方性と形状誤差の影響をキャンセルすることができ、コギングトルクＮ次成分とその整数倍成分の低減が可能となる。
ここで、圧延方向を変えるのは電磁鋼板１枚積層するごととしたが、２倍ごとでも３枚ごとでも４枚以上ごとであっても同じ効果が得られる。
また、今回は３０°ずらす例を挙げたが、これはスロット数が１２の場合を想定し、１スロットピッチの３０°とした。
２倍の６０°ごとでも同様の効果が得られることは言うまでもない。
さらに、スロット数が異なる場合は、スロット数をＭとしたとき、機械角で３６０／Ｍ（度）ごと、あるいはその整数倍の角度だけ圧延方向をずらすとしても同様の効果が得られる。

電磁鋼板から構成された素板１１ａ，１１ｂの磁気異方性の影響は、１０極１２スロットや１４極１２スロットの電動機２０で顕著となる。
一般的には、極数Ｎとスロット数Ｍとしたとき、
｜Ｎ−Ｍ｜＝２‥‥‥‥‥‥（３）（｜｜は絶対値を表す記号）
となる組み合わせのとき磁気異方性の影響が顕著となるという課題があった。
さらに、式（３）となる電動機２０では、永久磁石９，９Ａ，９Ｂのばらつきに起因するコギングトルクＭ次成分も大きくなるという課題もあったが、この実施の形態１〜５の電動機２０では、両方の課題を解決することができる。
従来の永久磁石型電動機では、極数Ｎとスロット数Ｍを式（３）の関係をみたす場合、固定子鉄心の全てのティースとヨークを一体的に形成された構成とすると、電機子巻線をスロットに納めるため、スロット開口部を電機子巻線の線径より大きくする必要があり、その結果、コギングトルクのＭ次成分が大きくなってしまうという課題があった。
さらに、電磁鋼板の磁気異方性の影響によってコギングトルクのＮ次成分も大きくなってしまうという課題があった。即ち、固定子鉄心の全てのティース部とヨーク部を一体的に形成した構造は、｜Ｎ−Ｍ｜＝２の関係のある永久磁石型電動機と組み合わせるのが非常に困難であり、永久磁石の貼付精度や寸法精度を過度に向上する必要があり、磁気特性のばらつきも大きく低減する必要があったため製造コストが過大となっていた。

しかしながら、この実施の形態１〜５による電動機２０にすれば、スロット開口幅Ｗ１が電機子巻線７の線径より大きくても、補助溝４，４Ａ，４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの作用により、コギングトルクＭ次成分を抑制することができ、同時に、圧延方向をずらしながら電磁鋼板を積層することで、コギングトルクＮ次成分を抑制することができる。

なお、上記各実施の形態では、電動パワーステアリング装置に用いられた永久磁石型電動機について説明したが、勿論、このものに限定されるものではなく、例えば産業用のサーボ電動機にも適用できる。

１ ヨーク、１ａ，１ｂ ヨーク部、２ ティース、２ａ，２ｂ ティース部、２ａ１ 凹部、３ 先端部、３ａ，３ｂ 平面部、４，４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅ 補助溝、５ スロット、６ スロット開口部、７ 電機子巻線、８ インシュレータ、９，９Ａ，９Ｂ 永久磁石、１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ 固定子鉄心、１１ａ 第１の素板、１１ｂ 第２の素板、１２，１２Ａ 回転子鉄心、１３ シャフト、１４ 突起部、１５ 圧延方向、１６，１６Ａ 回転子、２０ 電動機、２１ コントローラ、２２ ステアリングホイール、２３ コラムシャフト、２４ ウォームギヤ、２５ ハンドルジョイント、２６ ステアリングギヤ、２７ ラック、１０１ ヨーク体、１０２ ティース体、１０７ 電機子巻線。

Claims (12)

1. セグメント型磁石からなる永久磁石により構成された複数の磁極と回転子鉄心とを有する回転子と、
   この回転子の外周を囲って設けられ、周方向に沿って複数のスロットが形成された固定子鉄心及びこのスロットに巻装された電機子巻線とを有する固定子とを備え、
   前記固定子鉄心は、円環状のヨークと、このヨークから内径側に突出し、前記スロットを区画するティースとを有するとともに、前記回転子に対向した前記ティースの先端部の端面に軸方向に沿って補助溝が形成された永久磁石型電動機であって、
   前記固定子鉄心は、前記ティースと前記ヨークとが一体的に形成され、
   前記補助溝は、全ての前記ティースの前記先端部の前記端面において、軸方向では部分的に形成されており、さらに周方向の中央部の１箇所のみ形成されているとともに、補助溝の周方向の幅Ｗ２と、前記スロットの開口幅Ｗ１との関係は、Ｗ２／Ｗ１≧１．０であり、
   また、隣接したティース間の最内径にあるスロット開口幅が前記電機子巻線の線径よりも大きいことを特徴とする永久磁石型電動機。
2. 前記補助溝は、前記軸方向において中間部に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の永久磁石型電動機。
3. 前記補助溝は、前記軸方向において端部に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の永久磁石型電動機。
4. 前記補助溝は、前記軸方向に沿って断続して形成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の永久磁石型電動機。
5. 前記磁極の極数をＮ、前記スロットの数をＭとしたとき、０．７５＜Ｍ/Ｎ＜１．５の関係が成立することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の永久磁石型電動機。
6. 前記磁極の極数が１２Ｎ±２Ｎ、前記スロットの数が１２Ｎ（Ｎは自然数）であることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の永久磁石型電動機。
7. 前記固定子鉄心の各前記スロットは、スキューが設けられていることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の永久磁石型電動機。
8. 前記永久磁石は、前記回転子鉄心の周面に埋め込まれていることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の永久磁石型電動機。
9. 前記固定子鉄心は、前記補助溝の構成要素である凹部が内径側端面に有する電磁鋼板で構成された第１の素板と、内径側端面が円弧面を有する電磁鋼板で構成された第２の素板とがそれぞれ積層して構成され、前記第１の素板及び前記第２の素板は、それぞれ圧延方向が異なる複数の素板で構成されていることを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の永久磁石型電動機。
10. 前記圧延方向は、互いに９０度ずれていることを特徴とする請求項９に記載の永久磁石型電動機。
11. 前記磁極の極数をＮとし、前記スロットの数をＭとしたとき（ＮとＭは自然数）、｜Ｎ−Ｍ｜＝２ （｜｜は絶対値を表す記号）の関係式をみたし、また前記圧延方向は、機械角で３６０／Ｍ（度）ごと、あるいはその整数倍の角度だけずれていることを特徴とする請求項９に記載の永久磁石型電動機。
12. 前記永久磁石型電動機は、電動パワーステアリング装置に組み込まれた電動機であることを特徴とする請求項１〜１１の何れか１項に記載の永久磁石型電動機。

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