JP6917840B2 - 回転電機 - Google Patents

Description

本発明は、回転電機に関するものである。

回転電機は、駆動中に発生する音（すなわち、モータ音）として、高次数の単音を発生することが知られている。高次数の単音は、回転電機の周囲に好ましくない音色としてとらえられる虞がある。ここで、回転電機は、例えば、回転電機を電気自動車（ＥＶ（Electric Vehicle））やハイブリット自動車（ＨＥＶ（Hybrid Electric Vehicle））に使用することが考えられる。この場合、回転電機のモータ音が自動車の乗員に好ましくない感じを与えることが考えられる。

ところで、モータ音を小さく抑える回転電機として、ロータの外周面に凹部が形成されたものが知られている。この回転電機によれば、ロータの外周面に凹部を形成することによりトルク脈動を低減させて、回転電機から発生する音を小さく抑えることが可能とされている（例えば、特許文献１参照）。

特許第４４４９０３５号公報

このように、特許文献１の回転電機によれば、ロータの外周面に凹部を形成することにより、トルク脈動を低減させて回転電機の音を小さくすることは可能とされている。
一方、例えば、回転電機を電気自動車やハイブリット自動車に使用する場合、回転電機のモータ音を、例えば乗員に心地よい感覚を与えるモータ音を回転電機から発生させることが好ましい。
しかし、特許文献１の回転電機では、回転電機のモータ音を聞いた乗員が心地よい感覚を得ることは難しい。

そこで、この発明は、心地よい感覚を得ることができる音を発生する回転電機を提供するものである。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載した発明の回転電機（例えば、実施形態の回転電機１，５０，６０，７０，８０）は、ロータコア（例えば、実施形態のロータコア２１，５２，６２，７２，８２）に磁石（例えば、実施形態の磁石２３，２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ）が装着されたロータ（例えば、実施形態のロータ２０）と、ステータコア（例えば、実施形態のステータコア１１，５１，６１）にコイル（例えば、実施形態のコイル１３）が装着されたステータ（例えば、実施形態のステータ１０）と、を備え、前記ロータコアの外周面（例えば、実施形態のロータコアの外周面２１ａ，５２ａ，６２ａ，７２ａ，８２ａ）および前記ステータコアの内周面（例えば、実施形態のステータコアの内周面１１ａ，５１ａ，６１ａ）の両方に、周方向の極毎に設定された電磁領域の繰返し形状とは異なる非同一形状部（例えば、実施形態の第１非同一形状部３１〜３８，８４，８５、第２非同一形状部４３〜４８）が設けられ、前記ロータの非同一形状部及び前記ステータの非同一形状部は、それぞれ周方向に対して均等の間隔で形成され、前記ロータの非同一形状部は、前記ステータの反対側にＶ字状に凹むように凹状に形成され、前記ステータの非同一形状部は、隣接する２個のスロット（例えば、実施形態のスロット４２）のスロット開口（例えば、実施形態のスロット開口４２ａ）が連通されることにより、前記ロータの反対側に凹むように凹状に形成されている、ことを特徴とする。

このように、ロータの外周面およびステータの内周面の両方に、非同一形状部が設けられている。非同一形状部は、周方向の極毎に設定された電磁領域の繰返し形状とは異なるように形成されている。非同一形状部により低次数の音を発生させることができる。
回転電機の基本次数の音に、非同一形状部による低次数の音を追加することにより、低次数の音および基本次数の音が和音として合成して、運転者にとって高揚感や心地よい感覚を得ることができる音を発生する。

また、非同一形状部による低次数の音を追加しても、回転電機の基本次数のトルクリプルを打ち消すことなく、そのまま残すことができる。これにより、回転電機の基本性能を低下させることなく、運転者にとって高揚感や心地よい感覚を得ることができる音を発生することができる。
さらに、ロータとステータとの両方に非対称形状を形成することにより、様々な次数の振幅（トルク振幅）を発生させることが可能である。加えて、非対称形状の数を変更することで発生させる周波数の調整も可能となる。

このように、ロータの非同一形状部を凹状に形成し、さらに、ステータの非同一形状部を凹状に形成した。よって、ロータおよびステータの非同一形状部がロータを回転する際の邪魔になることはない。また、ロータおよびステータの非同一形状部を凹状に形成することにより、ロータおよびステータ間の間隙を調整する必要がない。
これにより、回転電機のコストを抑えた状態で、回転電機に非同一形状部を得ることができる。

請求項２に記載した発明は、前記非同一形状部の前記凹状の深さ寸法（例えば、実施形態の第１非同一形状部の深さ寸法Ｈ１，Ｈ２）は、発生するトルク振幅の大きさにより決定されたことを特徴とする。

このように、非同一形状部の凹状の深さ寸法を調整することにより、非同一形状部により発生する振幅の大きさ（すなわち、音の大きさ)を変化させることができる。よって、非同一形状部の凹状の深さ寸法を調整することにより、調整した非同一形状部で低次数の音を発生させることができる。これにより、運転者にとって高揚感や心地よい感覚を得ることができる音を発生することができる。

請求項３に記載した発明は、前記非同一形状部は、前記ロータに形成された非同一形状
部であることを特徴とする。

ここで、ロータに磁石を装着する手段として、例えば、磁石をロータに埋設することが知られている。このロータの場合、ロータの外周面に非同一形状部を形成する領域を比較的確保し易い。加えて、このロータの場合、非同一形状部の凹状の深さ寸法を調整し易い。これにより、回転電機のコストを抑えた状態で、回転電機に非同一形状部を得ることができる。

この発明によれば、ロータの外周面およびステータの内周面の両方に、非同一形状部が設けられている。これにより、心地よい感覚を得ることができる音を発生することができる。

本発明の第１実施形態に係る回転電機を示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係る回転電機のステータおよびロータを軸線に対して交差する方向に破断した断面図である。 本発明の第１実施形態に係る回転電機において図２のＩＩＩ部を拡大した状態を示す断面図である。 図４（ａ）は比較例の回転電機が発生する周波数分布を示すグラフであり、図４（ｂ）は本発明の第１実施形態に係る回転電機が発生する周波数分布を示すグラフである。 本発明の第２実施形態に係る回転電機のステータおよびロータを示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係る回転電機が発生する周波数分布を示すグラフである。 本発明の第３実施形態に係る回転電機のステータおよびロータを示す断面図である。 本発明の第３実施形態に係る回転電機が発生する周波数分布を示すグラフである。 本発明の第４実施形態に係る回転電機のステータおよびロータを示す断面図である。 本発明の第４実施形態に係る回転電機が発生する周波数分布を示すグラフである。 本発明の第５実施形態に係る回転電機のステータおよびロータを示す断面図である。 本発明の第５実施形態に係る回転電機が発生する周波数分布を示すグラフである。

次に、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、本実施形態では、回転電機１として、ハイブリッド自動車や電気自動車のような車両用の駆動ユニットに採用するモータについて説明する。但し、本発明の構成は、車両用の駆動ユニットに採用するモータに限らず、発電用モータやその他の用途のモータ、または車両用以外の回転電機（発電機を含む）にも適用可能である。

[第１実施形態]
図１に示すように、回転電機１は、例えばハイブリッド自動車や電気自動車のような車両に搭載される走行用モータである。回転電機１は、ハウジング２と、ステータ１０と、ロータ２０と、シャフト４とを備えている。ハウジング２は、ステータ１０およびロータ２０を収容するとともに、シャフト４を回転可能に支持している。なお、ステータ１０、ロータ２０およびシャフト４は、それぞれ軸線Ｃを共通軸線として配置されている。
以下、軸線Ｃの延びる方向を軸方向と称し、軸線Ｃに直交する方向を径方向と称し、軸線Ｃ回りに周回する方向を周方向と称して説明する。また、各図中において矢印Ｚは軸方向、矢印Ｒは径方向、矢印θは周方向をそれぞれ示している。

ステータ１０は、ステータコア１１と、ステータコア１１に装着された複数層（例えば、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のコイル１３と、を備えている。ステータ１０は、コイル１３に電流が流れることにより磁界を発生する。ステータコア１１は、軸方向に延在する円筒状に形成されている。ステータコア１１は、例えば電磁鋼板を軸方向に複数枚積層することにより形成されている。

ロータ２０は、ステータ１０の径方向内側に配置されている。ロータ２０は、ロータコア２１と、ロータコア２１に装着された磁石２３と、ロータコア２１の軸方向両端面に接して配置された端面板２５とを備えている。ロータコア２１は、軸方向に一様に延在する円筒状に形成され、ステータコア１１の内周面１１ａに対向配置されている。ロータコア２１は、例えば電磁鋼板を軸方向に複数枚積層することにより形成されている。ロータコア２１の内側には、シャフト４が挿入され、圧入などにより固定されている。これにより、ロータコア２１は、シャフト４と一体となって、軸線Ｃ回りに回転可能になっている。ロータ２０は、ステータ１０において発生する磁界が磁石２３と反発または吸引することにより回転駆動される。

図２、図３に示すように、ロータ２０は、ロータコア２１に複数の磁石２３が埋設されている。ここで、ロータ２０の構成の理解を容易にするために、複数の磁石２３のうち、軸線Ｃ方向から見てＶ字状に配置されている３個の磁石２３を、便宜的に、磁石２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃとして説明する。
複数の磁石２３のうち、隣接する３個の磁石２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃは、軸線Ｃ方向から見てＶ字状に配置されている。

具体的には、磁石２３Ｂは、ロータコア２１の外周面２１ａに対して軸線Ｃ側にある程度の間隔をおいて配置されている。磁石２３Ａは、磁石２３Ｂの一端２３Ｂａ側から磁石２３Ｂに対して離れる方向で、かつ、ロータコア２１の外周面２１ａへ向けて傾斜状に配置されている。磁石２３Ｃは、磁石２３Ｂの他端２３Ｂｂ側から磁石２３Ｂに対して離れる方向で、かつ、ロータコア２１の外周面２１ａに向けて傾斜状に配置されている。
隣接する３個の磁石２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃは、ロータコア２１の周方向に交互に異なる磁極となるようにロータコア２１内に磁極として埋設されている。

ロータコア２１は、一対の第１非同一形状部（非同一形状部）３１，３２を有する。一対の第１非同一形状部３１，３２は、ロータコア２１の外周面２１ａのうち、軸線Ｃに対して対称に形成されている。
以下、一対の第１非同一形状部３１，３２のうち、第１非同一形状部３１について詳しく説明して、第１非同一形状部３２についての詳しい説明を省略する。

第１非同一形状部３１は、ロータコア２１の外周面２１ａのうち、隣接する３個の磁石２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃに対向する部位に形成されている。具体的には、第１非同一形状部３１は、磁石２３Ａと磁石２３Ｃとの間の外周面２１ａに、ステータコア１１の内周面１１ａに対して反対側へＶ字状に凹むように凹状に形成されている。
ここで、第１非同一形状部３１は、軸線Ｃから径方向外側に延びる直線２７上に配置されている。直線２７は、軸線Ｃと、磁極（すなわち、３個の磁石２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ）の周方向の中心とを結ぶ直線である。第１非同一形状部３１の周方向の中心が軸線Ｃ上に配置されている。

また、第１非同一形状部３１は、凹状の深さ寸法がＨ１に形成されている。第１非同一形状部３１の深さ寸法Ｈ１は、例えば５ｍｍに設定されている。
一対の第１非同一形状部３１，３２は、周方向の極毎に設定された電磁領域の繰返し形状と異なるように形成されている。一対の第１非同一形状部３１，３２は、ロータコア２１の周方向に均等に配置されている。

ステータ１０のステータコア１１は、内周面１１ａに沿って複数配列されたティース４１と、ティース４１間に形成された複数のスロット４２とを有する。スロット４２は、ステータコア１１の内周面１１ａに沿って周方向に等ピッチで配列されている。スロット４２にコイル１３が配置されている。
ステータコア１１は、一対の第２非同一形状部（非同一形状部）４３，４４を有する。一対の第２非同一形状部４３，４４は、ステータコア１１の内周面１１ａのうち、一対の第１非同一形状部３１，３２に互いに対向する位置に配置されている。
ロータコア２１の一対の第１非同一形状部３１，３２と、ステータコア１１の一対の第２非同一形状部４３，４４により音発生機構が構成されている。
以下、一対の第２非同一形状部４３，４４のうち、第２非同一形状部４３について詳しく説明して、第２非同一形状部４３についての詳しい説明を省略する。

第２非同一形状部４３は、ステータコア１１の内周面１１ａのうち、隣接する２個のスロット４２，スロット４２のスロット開口４２ａが連通されることにより、ロータコア の反対側に凹むように凹状に形成されている。
一対の第２非同一形状部４３，４４は、周方向の極毎に設定された電磁領域の繰返し形状と異なるように形成されている。一対の第２非同一形状部４３，４４は、ステータコア１１の周方向に均等に配置されている。

つぎに、ロータコア２１の第１非同一形状部３１，３２およびステータコア１１の第２非同一形状部４３，４４の音発生機構により発生する低次数の音を図２、図４に基づいて説明する。図４（ａ）のグラフは比較例の回転電機が発生する周波数分布を示し、図４（ｂ）のグラフは第１実施形態の回転電機１が発生する周波数分布を示す。比較例は、第１非同一形状部３１および第２非同一形状部４３が設けられていない回転電機である。第１実施形態は、一対の第１非同一形状部３１，３２および一対の第２非同一形状部４３，４４が設けられた回転電機１である。図４（ａ）、図４（ｂ）において、縦軸にトルク振幅（Ｎｍ）を示し、横軸に周波数（Ｈｚ）を示す。

図４（ａ）に示すように、比較例の回転電機が発生するモータ音は、周波数分布が所定の周波数に集中する。すなわち、比較例の回転電機は、モータ音が高次数の単音であり、乗員に対して心地よい音色とはなり難い。

図４（ｂ）に示すように、第１実施形態の回転電機１が発生するモータ音は、周波数ｆ１（Ｈｚ）の刻みで（間隔をおいて）広範囲の周波数に分散する。すなわち、周波数ｆ１（Ｈｚ）の刻みで広範囲に異なる音が存在する。
ここで、回転電機１は、ロータコア２１の外周面２１ａに、２個の第１非同一形状部３１，３２が周方向に対して均等の間隔で形成されている。また、ステータコア１１の内周面１１ａに、２個の第２非同一形状部４３，４４が周方向に対して均等の間隔で形成されている。

このように、２個の第１非同一形状部３１，３２や、２個の第２非同一形状部４３，４４を周方向に対して均等の間隔で形成した場合、周波数ｆ１（Ｈｚ）は、
ｆ１（Ｈｚ）＝（ロータコア２１の回転速度）×（非同一形状部の数）
の関係が成立する。
これにより、回転電機１のモータ音として、周波数ｆ１（Ｈｚ）の刻みで広範囲に異なる音を発生させることができる。

このように、第１実施形態の回転電機１によれば、ロータコア２１の外周面２１ａに設けられた一対の第１非同一形状部３１，３２は、周方向の極毎に設定された電磁領域の繰返し形状とは異なるように形成されている。また、ステータコア１１の内周面１１ａに形成された第２非同一形状部４３は、周方向の極毎に設定された電磁領域の繰返し形状とは異なるように形成されている。

よって、回転電機１は、一対の第１非同一形状部３１，３２および一対の第２非同一形状部４３，４４により低次数の音を発生することができる。さらに、一対の第１非同一形状部３１，３２および一対の第２非同一形状部４３，４４により発生する低次数の音を、回転電機１の基本次数の音（すなわち、高次数の単音）に追加できる。
回転電機１の基本次数は、（回転電機１の回転数）×（回転電機１の対極数）で示される。

このように、低次数の音を回転電機１の基本次数の音に加えることにより、
低次数の音と基本次数の音とを和音を合成して、モータ音の周波数分布を、周波数ｆ１（Ｈｚ）の刻みで広範囲に拡散させることができる。
この結果、第１実施形態の回転電機１は、運転者にとって高揚感や心地よい感覚を得ることができるモータ音を発生することができる。

また、第１実施形態の回転電機１によれば、一対の第１非同一形状部３１，３２および一対の第２非同一形状部４３，４４による低次数の音を追加しても、回転電機１の基本次数のトルクリプルを打ち消すことなく、そのまま残すことができる。これにより、回転電機１の基本性能を低下させることなく、運転者にとって高揚感や心地よい感覚を得ることができる音を発生することができる。

さらに、ロータコア２１とステータコア１１との両方に、一対の第１非同一形状部３１，３２および一対の第２非同一形状部４３，４４が形成されている。よって、例えば、第１非同一形状部の深さ寸法を変更することにより、様々な次数の振幅（トルク振幅）を発生させることが可能である。加えて、非対称形状の数を変更することにより、回転電機１が発生する周波数の調整も可能となる。

ここで、ロータコア２１の一対の第１非同一形状部３１，３２が凹状に形成され、ステータコア１１の一対の第２非同一形状部４３，４４が凹状に形成されている。よって、一対の第１非同一形状部３１，３２および一対の第２非同一形状部４３，４４は、ロータ２０を回転する際の邪魔になることはない。
また、一対の第１非同一形状部３１，３２や一対の第２非同一形状部４３，４４を凹状に形成することにより、ロータコア２１およびステータコア１１間の間隙を、第１非同一形状部３１，３２や第２非同一形状部４３，４４に対応させて調整する必要がない。
これにより、回転電機１のコストを抑えた状態で、回転電機１に一対の第１非同一形状部３１，３２および一対の第２非同一形状部４３，４４を形成することができる。

つぎに、第２実施形態〜第５実施形態を図５〜図１２に基づいて説明する。なお、第２実施形態〜第５実施形態において、第１実施形態の回転電機１と同一類似構成については同じ符号を付して詳しい説明を省略する。

[第２実施形態]
図５に示すように、回転電機５０は、第１実施形態の回転電機１に対して、ロータコア５２に第１非同一形状部３１〜３４を形成し、ステータコア５１に第２非同一形状部４３〜４６を形成したもので、その他の構成は第１実施形態の回転電機１と同様である。

ロータコア５２は、第１実施形態のロータコア２１（図２参照）に第１非同一形状部（非同一形状部）３３，３４を加えたもので、その他の構成はロータコア２１と同様である。すなわち、ロータコア５２は、第１非同一形状部３１，３２に加えて、第１非同一形状部３３，３４が形成されている。第１非同一形状部３３，３４は、第１非同一形状部３１，３２と同様に、ロータコア５２の外周面５２ａのうち、軸線Ｃに対して対称に形成されている。第１非同一形状部３３，３４は、第１非同一形状部３１，３２と同じ形状に形成されている。

ここで、４個の第１非同一形状部３１〜３４は、ロータコア５２の外周面５２ａに周方向に対して不均等の間隔をおいて配置されている。すなわち、第１非同一形状部３１と第１非同一形状部３３とは、ロータコア５２の周方向において比較的近い位置に配置されている。一方、第１非同一形状部３２と第１非同一形状部３４とは、ロータコア５２の周方向において比較的近い位置に配置されている。

ステータコア５１は、第１実施形態のステータコア１１に第２非同一形状部（非同一形状部）４５，４６を加えたもので、その他の構成はステータコア１１と同様である。すなわち、ステータコア５１は、一対の第２非同一形状部４３，４４に加えて、第２非同一形状部４５，４６が形成されている。第２非同一形状部４５，４６は、ステータコア５１の内周面５１ａのうち、第１非同一形状部３３，３４に互いに対向する位置に配置されている。
第２非同一形状部４５，４６は、第２非同一形状部４３，４４と同じ形状に形成されている。４個の第２非同一形状部４３〜４６は、ロータコア５２の第１非同一形状部３１〜３４と同様に、ステータコア５１の内周面５１ａに周方向に対して不均等の間隔をおいて配置されている。
ロータコア５２の第１非同一形状部３１〜３４と、ステータコア５１の第２非同一形状部４３〜４６により音発生機構が構成されている。

つぎに、ロータコア５２の第１非同一形状部３１〜３４およびステータコア５１の第２非同一形状部４３〜４６の音発生機構により発生する低次数の音を図４（ｂ）、図５、図６に基づいて説明する。図６のグラフは第２実施形態の回転電機５０が発生する周波数分布を示す。第２実施形態の回転電機５０は、ロータコア５２に第１非同一形状部３１〜３４が設けられ、ステータコア５１に第２非同一形状部４３〜４６が設けられている。図６において、縦軸にトルク振幅（Ｎｍ）を示し、横軸に周波数（Ｈｚ）を示す。

図６のグラフに示すように、第２実施形態の回転電機５０が発生するモータ音は、第１実施形態の回転電機１と同様に、周波数ｆ１（Ｈｚ）の刻みで広範囲の周波数に分散する。すなわち、周波数ｆ１（Ｈｚ）の刻みで広範囲に異なる音が存在する。
ここで、ロータコア５２の外周面５２ａに、４個の第１非同一形状部３１〜３４が周方向に対して不均等の間隔で形成されている。また、ステータコア５１の内周面５１ａに、４個の第２非同一形状部４３〜４６が周方向に対して不均等の間隔で形成されている。

この場合、周波数ｆ１（Ｈｚ）は、第１実施形態の回転電機１と同様に、
ｆ１（Ｈｚ）＝（ロータコア２１の回転速度）×（非同一形状部の数）
の関係が成立する。
これにより、回転電機１のモータ音として、周波数ｆ１（Ｈｚ）の刻みで広範囲に異なる音を発生させることができる。

一方、第２実施形態の回転電機５０は、第１非同一形状部３１〜３４と第２非同一形状部４３〜４６との個数が第１実施形態の回転電機１より多い。よって、第１非同一形状部３１〜３４および第２非同一形状部４３〜４６により発生する低次数の音を大きくできる。この低次数の音が、回転電機５０の基本次数の音に和音として合成される。

これにより、回転電機５０が発生するモータ音を、図４（ｂ）、図６のグラフに示すように、第１実施形態の回転電機１に対して、回転電機５０のモータ基本次数（すなわち、回転数×対極数）の振幅値（トルク振幅）を大きくできる。よって、回転電機５０は、モータ音の周波数を広範囲に拡散させることができ、さらに、モータ音の振幅値（トルク振幅）を大きくできる。この結果、第２実施形態の回転電機５０は、運転者にとって高揚感や心地よい感覚を得ることができるモータ音を発生することができる。

[第３実施形態]
図７に示すように、回転電機６０は、ロータコア６２に第１非同一形状部３１，３２，３５，３６を形成し、ステータコア６１に第２非同一形状部４３，４４，４７，４８を形成したもので、その他の構成は第１実施形態の回転電機１と同様である。

ロータコア６２は、第１実施形態のロータコア２１（図２参照）に第１非同一形状部３５，３６（非同一形状部）を加えたもので、その他の構成はロータコア２１と同様である。すなわち、ロータコア６２は、第１非同一形状部３１，３２に加えて、第１非同一形状部３５，３６が形成されている。第１非同一形状部３５，３６は、第１非同一形状部３１，３２と同様に、ロータコア６２の外周面６２ａのうち、軸線Ｃに対して対称に形成されている。第１非同一形状部３５，３６は、第１非同一形状部３１，３２と同じ形状に形成されている。
ここで、４個の第１非同一形状部３１，３２，３５，３６は、ロータコア６２の外周面６２ａに周方向に対して均等の間隔をおいて配置されている。

ステータコア６１は、第１実施形態のステータコア１１に第２非同一形状部（非同一形状部）４７，４８を加えたもので、その他の構成はステータコア１１と同様である。すなわち、ステータコア６１は、一対の第２非同一形状部４３，４４に加えて、第２非同一形状部４７，４８が形成されている。第２非同一形状部４７，４８は、ステータコア６１の内周面６１ａのうち、第１非同一形状部３５，３６に互いに対向する配置に形成されている。
第２非同一形状部４７，４８は、第２非同一形状部４３，４４と同じ形状に形成されている。４個の第２非同一形状部４３，４４，４７，４８は、ロータコア６２の第１非同一形状部３１，３２，３５，３６と同様に、ステータコア６１の内周面６１ａに周方向に対して均等の間隔をおいて配置されている。
ロータコア６２の第１非同一形状部３１，３２，３５，３６と、ステータコア６１の第２非同一形状部４３，４４，４７，４８により音発生機構が構成されている。

つぎに、ロータコア６２の第１非同一形状部３１，３２，３５，３６およびステータコア６１の第２非同一形状部４３，４４，４７，４８の音発生機構により発生する低次数の音を図４（ｂ）、図７、図８に基づいて説明する。図８のグラフは第３実施形態の回転電機６０が発生する周波数分布を示す。第３実施形態の回転電機６０は、ロータコア６２に第１非同一形状部３１，３２，３５，３６が設けられ、ステータコア６１に第２非同一形状部４３，４４，４７，４８が設けられている。図８において、縦軸にトルク振幅（Ｎｍ）を示し、横軸に周波数（Ｈｚ）を示す。

図８のグラフに示すように、第３実施形態の回転電機６０が発生するモータ音は、周波数ｆ２（Ｈｚ）の刻みで広範囲の周波数に分散する。すなわち、周波数ｆ２（Ｈｚ）の刻みで広範囲に異なる音が存在する。
ここで、ロータコア６２の外周面６２ａに、４個の第１非同一形状部３１，３２，３５，３６が周方向に対して均等の間隔で形成されている。また、ステータコア６１の内周面６１ａに、４個の第２非同一形状部４３，４４，４７，４８が周方向に対して均等の間隔で形成されている。

この場合、周波数ｆ２（Ｈｚ）は、
ｆ２（Ｈｚ）＝（ロータコア２１の回転速度）×（非同一形状部の数）
の関係が成立する。なお、非同一形状部の数は４である。
非同一形状部の数は４であり、ｆ２（Ｈｚ）とｆ１（Ｈｚ）との関係は、
ｆ２（Ｈｚ）＝２×ｆ１（Ｈｚ）
が成立する。
この状態において、回転電機１のモータ音として、周波数ｆ１（Ｈｚ）の刻みで広範囲に異なる音を発生させることができる。

一方、第３実施形態の回転電機６０は、第１非同一形状部３１，３２，３５，３６と第２非同一形状部４３，４４，４７，４８との個数が第１実施形態の回転電機１より多い。よって、第１非同一形状部３１，３２，３５，３６および第２非同一形状部４３，４４，４７，４８により発生する低次数の音を大きくできる。この低次数の音が、回転電機６０の基本次数の音に和音として合成される。

これにより、回転電機６０が発生するモータ音を、図４（ｂ）、図８のグラフに示すように、第１実施形態の回転電機１に対して、回転電機６０のモータ基本次数（すなわち、回転数×対極数）の振幅値（トルク振幅）を大きくできる。よって、回転電機６０は、モータ音の周波数を広範囲に拡散させることができ、さらに、モータ音の振幅値（トルク振幅）を大きくできる。この結果、第２実施形態の回転電機６０は、運転者にとって高揚感や心地よい感覚を得ることができるモータ音を発生することができる。

[第４実施形態]
図９に示すように、回転電機７０は、第１実施形態の回転電機１に対して、ロータコア７２に第１非同一形状部（非同一形状部）３７，３８（第１非同一形状部３８は図示せず）を形成したもので、その他の構成は第１実施形態の回転電機１と同様である。

ロータコア７２は、一対の第１非同一形状部３７，３８を有する。一対の第１非同一形状部３７，３８は、第１実施形態の第１非同一形状部３１，３２（図３参照）と同様に、ロータコア７２の外周面７２ａのうち、軸線Ｃに対して対称に形成されている。
以下、一対の第１非同一形状部３７，３８のうち、第１非同一形状部３７について詳しく説明して、第１非同一形状部３８についての詳しい説明を省略する。

第１非同一形状部３７は、第１実施形態の第１非同一形状部３１と同様に、ロータコア７２の外周面７２ａのうち、隣接する３個の磁石２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃに対向する部位に形成されている。具体的には、第１非同一形状部３７は、磁石２３Ａと磁石２３Ｃとの間の外周面２１ａに、ステータコア１１の内周面１１ａに対して反対側へＶ字状に凹むように凹状に形成されている。第１非同一形状部３７は、凹状の深さ寸法がＨ２に形成されている。

第１非同一形状部３７の深さ寸法Ｈ２は、例えば２．５ｍｍに設定されている。すなわち、第１非同一形状部３７は、第１実施形態の第１非同一形状部３１の深さ寸法Ｈ１＝５ｍｍより深さ寸法が小さく形成されている。
一対の第１非同一形状部３７，３８は、周方向の極毎に設定された電磁領域の繰返し形状と異なるように形成されている。一対の第１非同一形状部３７，３８は、ロータコア７２の周方向に均等に配置されている。
ロータコア７２の一対の第１非同一形状部３７，３８と、ステータコア１１の一対の第２非同一形状部４３，４４（図２参照）により音発生機構が構成されている。

つぎに、ロータコア７２の第１非同一形状部３７，３８およびステータコア１１の第２非同一形状部４３，４４の音発生機構により発生する低次数の音を図４（ｂ）、図９、図１０に基づいて説明する。図１０のグラフは第４実施形態の回転電機７０が発生する周波数分布を示す。第４実施形態の回転電機７０は、ロータコア７２に第１非同一形状部３７，３８が設けられ、ステータコア１１に第２非同一形状部４３，４４が設けられている。図１０において、縦軸にトルク振幅（Ｎｍ）を示し、横軸に周波数（Ｈｚ）を示す。

図１０のグラフに示すように、第４実施形態の回転電機７０が発生するモータ音は、周波数ｆ１（Ｈｚ）の刻みで広範囲の周波数に分散する。すなわち、周波数ｆ１（Ｈｚ）の刻みで広範囲に異なる音が存在する。
ここで、ロータコア７２の外周面７２ａに、２個の第１非同一形状部３７，３８が周方向に対して均等の間隔で形成されている。また、ステータコア１１の内周面１１ａに、２個の第２非同一形状部４３，４４が周方向に対して均等の間隔で形成されている。

よって、周波数ｆ１（Ｈｚ）は、第１実施形態と同様に、
ｆ１（Ｈｚ）＝（ロータコア２１の回転速度）×（非同一形状部の数）
の関係が成立する。
これにより、回転電機１のモータ音として、周波数ｆ１（Ｈｚ）の刻みで広範囲に異なる音を発生させることができる。

図９に示すように、第１非同一形状部３７の深さ寸法Ｈ２は、例えば２．５ｍｍに設定されている。このように、第１非同一形状部３７は、第１実施形態の第１非同一形状部３１の深さ寸法Ｈ１＝５ｍｍ（図３参照）より深さ寸法が小さく形成されている。
よって、第４実施形態の回転電機７０が発生するモータ音は、図４（ｂ）、図１０に示すように、第１実施形態の回転電機１に対して、回転電機６０のモータ基本次数（回転数×対極数）の振幅値（トルク振幅）を小さくできる。

このように、第１非同一形状部の深さ寸法を、第１実施形態の第１非同一形状部３１の深さ寸法Ｈ１や、第４実施形態の第１非同一形状部３７の深さ寸法Ｈ２のように調整することが可能である。これにより、第１非同一形状部の深さ寸法を調整することにより、発生するモータ音の大きさ(振幅値（トルク振幅）の大きさ)を決めることが可能である。

よって、第１非同一形状部３７，３８および第２非同一形状部４３，４４（図９参照）により発生する低次数の音を、回転電機７０の基本次数の音に追加できる。これにより、低次数の音および基本次数の音を和音として合成して、回転電機７０のモータ音を周波数ｆ１（Ｈｚ）の刻みで広範囲に異なる音を発生させることができる。
特に、第１実施形態の第１非同一形状部３１の深さ寸法Ｈ１や、第４実施形態の第１非同一形状部３７の深さ寸法Ｈ２を調整することにより、発生するモータ音の大きさ(振幅値（トルク振幅）の大きさ)を変化させることができる。
これにより、運転者にとって高揚感や心地よい感覚のモータ音を一層良好に得ることができる。

ここで、ロータコア７２に複数の磁石２３を装着する手段として、複数の磁石２３をロータコア７２に埋設するものが知られている。このロータコア７２の場合、ロータコア７２の外周面７２ａに第１非同一形状部３７を比較的形成し易い。加えて、第１非同一形状部３７の凹状の深さ寸法を調整し易い。これにより、回転電機７０のコストを抑えた状態で、回転電機７０に第１非同一形状部３７，３８を得ることができる。

[第５実施形態]
図１１に示すように、回転電機８０は、第４実施形態の回転電機７０に対して、ロータコア８２に第１非同一形状部（非同一形状部）８４，８５（第１非同一形状部８５は図示せず）を形成したもので、その他の構成は第１実施形態の回転電機１と同様である。

ロータコア８２は、一対の第１非同一形状部８４，８５を有する。一対の第１非同一形状部８４，８５は、ロータコア８２の外周面８２ａのうち、軸線Ｃに対して対称に形成されている。
以下、一対の第１非同一形状部８４，８５のうち、第１非同一形状部８４について詳しく説明して、第１非同一形状部８５についての詳しい説明を省略する。

第１非同一形状部８４は、直線２７に対して角度θ１だけオフセットされた直線２８に配置されている。すなわち、第１非同一形状部８４は、第４実施形態の第１非同一形状部３７に対して角度θ１だけオフセットされた位置に配置されている。
第１非同一形状部８４は、第４実施形態の第１非同一形状部３７と同様に、ロータコア８２の外周面８２ａのうち、ステータコア１１の内周面１１ａに対して反対側へＶ字状に凹むように凹状に形成されている。さらに、第１非同一形状部８４は、第４実施形態の第１非同一形状部３７と同様に、凹状の深さ寸法がＨ２に形成されている。

第１非同一形状部８４，８５は、周方向の極毎に設定された電磁領域の繰返し形状と異なるように形成されている。一対の第１非同一形状部８４，８５は、ロータコア８２の周方向に均等に配置されている。
ロータコア８２の一対の第１非同一形状部８４，８５と、ステータコア１１の一対の第２非同一形状部４３，４４（図２参照）により音発生機構が構成されている。

つぎに、ロータコア８２の第１非同一形状部８４，８５およびステータコア１１の第２非同一形状部４３，４４の音発生機構により発生する低次数の音を図１０、図１１、図１２に基づいて説明する。図１２のグラフは第５実施形態の回転電機８０が発生する周波数分布を示す。第５実施形態の回転電機８０は、ロータコア８２に第１非同一形状部８４，８５が設けられ、ステータコア１１に第２非同一形状部４３，４４が設けられている。図１２において、縦軸にトルク振幅（Ｎｍ）を示し、横軸に周波数（Ｈｚ）を示す。

図１２のグラフに示すように、第５実施形態の回転電機８０が発生するモータ音は、周波数ｆ１（Ｈｚ）の刻みで広範囲の周波数に分散する。すなわち、周波数ｆ１（Ｈｚ）の刻みで広範囲に異なる音が存在する。
ここで、ロータコア８２の外周面８２ａに、２個の第１非同一形状部８４，８５が周方向に対して均等の間隔で形成されている。また、第１非同一形状部８４は、第４実施形態の第１非同一形状部３７に対して角度θ１だけオフセットされた位置に配置されている。
一方、ステータコア１１の内周面１１ａに、２個の第２非同一形状部４３，４４が周方向に対して均等の間隔で形成されている。

第５実施形態の回転電機８０は、第４実施形態の回転電機７０と同様に、周波数ｆ１（Ｈｚ）が、
ｆ１（Ｈｚ）＝（ロータコア２１の回転速度）×（非同一形状部の数）
の関係が成立する。
これにより、回転電機８０は、第４実施形態の回転電機７０と同様に、周波数ｆ１（Ｈｚ）の刻みで広範囲に異なるモータ音を発生させることができる。

また、第５実施形態の回転電機８０は、図１１に示すように、第１非同一形状部８４の深さ寸法Ｈ２が、例えば、第４実施形態の第１非同一形状部３７と同様に、２．５ｍｍに設定されている。回転電機８０が発生するモータ音は、第４実施形態の回転電機７０に対して、回転電機７０のモータ基本次数（回転数×対極数）の振幅値と概ね同じ振幅値（トルク振幅）にできる。

よって、図１０、図１２のグラフに示すように、回転電機８０は、第１非同一形状部８４，８５および第２非同一形状部４３，４４（図１１参照）により発生する低次数の音が、回転電機８０の基本次数の音に追加される。これにより、回転電機８０は、低次数の音および基本次数の音を和音として合成して、モータ音の周波数分布を、周波数が広範囲に拡散させることができる。すなわち、第５実施形態の回転電機８０は、第４実施形態の回転電機７０と同様に、運転者にとって高揚感や心地よい感覚を得ることができるモータ音を発生することができる。

なお、本発明の技術範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

１，５０，６０，７０，８０……回転電機
１０…ステータ
１１，５１，６１…ステータコア
１１ａ，５１ａ，６１ａ…ステータコアの内周面
１３…コイル
２０…ロータ
２１，５２，６２，７２，８２…ロータコア
２１ａ，５２ａ，６２ａ，７２ａ，８２ａ…ロータコアの外周面
２３，２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ…磁石
３１〜３８，８４，８５…第１非同一形状部（非同一形状部）
４３〜４８…第２非同一形状部（非同一形状部）
Ｈ１，Ｈ２…第１非同一形状部の深さ寸法

Claims (3)

1. ロータコアに磁石が埋設されたロータと、
   ステータコアにコイルが装着されたステータと、を備え、
   前記ロータコアの外周面および前記ステータコアの内周面の両方に、
   周方向の極毎に設定された電磁領域の繰返し形状とは異なる非同一形状部が設けられ、
   前記ロータの非同一形状部及び前記ステータの非同一形状部は、それぞれ周方向に対して均等の間隔で形成され、
   前記ロータの非同一形状部は、前記ステータの反対側にＶ字状に凹むように凹状に形成され、
   前記ステータの非同一形状部は、隣接する２個のスロットのスロット開口が連通されることにより、前記ロータの反対側に凹むように凹状に形成されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
2. 前記非同一形状部の前記凹状の深さ寸法は、発生するトルク振幅の大きさにより決定されたことを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
3. 前記非同一形状部は、前記ロータに形成された非同一形状部であることを特徴とする請求項２に記載の回転電機。

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