JP7205600B2

JP7205600B2 - 回転電機

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Authority: JP
Inventors: 康次磯谷; 勝也藤▲崎▼
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Publication date: 2023-01-17
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Description

本発明は、回転電機に関する。

従来より、ステータの多相巻線組に多相交流電流が流れる回転電機がある。このような回転電機では、各相巻線の交流電流に高周波成分が重畳しており、これに起因してトルクリップルが生じることが知られている。例えば、三相交流回転電機では、三相交流電流の３次高調波重畳による６次高調波成分を基本波としたトルクリップルである。特許文献１では、二組の三相巻線組の位相を互いにπ／６ずらすことで、相巻線の第６次高調波成分を相殺している。これにより、第６次高調波成分によるトルクリップルを低減している。

特開２０１０－２６８５９７号公報

ところで、上記基本波に加えて、その２倍および３倍の次数成分（以下、２倍次数成分および３倍次数成分）もトルクリップルの主要因となっている。これに対して、特許文献１では、基本波および３倍次数成分が相殺されるが、２倍次数成分が相殺されない。そのため、トルクリップルの更なる低減が求められる。
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、トルクリップルを低減することができる回転電機を提供することである。

本発明の回転電機は、ステータコア（５４、１０１、１１１、１２１、１３１）、二組の三相巻線組（５５、５６）、およびロータ（３３）を備えている。ステータコアは、環状のバックヨーク（７５）、および、バックヨークから径方向に突き出す６０個のティース（７６）を有している。三相巻線組は、複数のティースの各々間のスロット（７９）に設けられている。ロータは、ティースに対向するように設けられ、ロータコア（６４）、および、放射状に配置されロータコアに埋め込まれた１０個の磁石（６５）を有し、三相巻線組に通電して発生する回転磁界によりステータコアに対して相対回転する。

二組の三相巻線組の各々間には、電気角でθ１の位相差が与えられる。
ティースは、径方向へ延びている延伸部（７７）、および、延伸部に対してロータ側に設けられている先端部（７８、１３４）を有している。先端部は、軸方向へ並ぶ複数のスキュー形成部（７８１、７８２、１０５）を有している。ロータに対向するスキュー形成部の面をティース先端面（８１、８２、１０６）とすると、複数のスキュー形成部の各々のティース先端面の周方向中央位置（Ｐ１、Ｐ２）は、周方向に電気角でθ２ずれており、θ１＝３０°、θ２＝１５°である。
磁石の径方向外側の辺における周方向両端の中心角である磁気的なｄ軸開口角度を電気角でθ３とし、周方向に隣接する磁石同士の間に形成されるロータコアの磁路の中心角である磁気的なｑ軸開口角度を電気角でθ４とすると、１２０°≦θ３≦１３０°、１９°≦θ４≦２５°である。

このように各多相巻線組間にθ１の位相差を与えて、相互に位相が干渉しあうことで脈動磁力成分の基本波および３倍次数成分が相殺されるように構成することで、トルクリップルが低減される。
さらに、θ２＜θ１を満たすように複数のスキュー形成部の各々が周方向にθ２ずらされ、ティースの先端部が段スキューを形成することで脈動磁力成分の２倍次数成分が相殺されるように構成することで、トルクリップルがさらに低減される。
したがって、各多相巻線組間に位相差を与えるのみの形態と比べると、脈動磁力成分の２倍次数成分が相殺される分だけ更なるトルクリップル低減を実現することができる。

第１実施形態によるモータが適用された電動パワーステアリング装置を説明する概略構成図である。図１の駆動装置の断面図である。図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線断面図である。図２のモータの三相巻線組の配置を示す模式図である。図２のステータおよびロータのＶ－Ｖ線断面図である。図５のＶＩ部の拡大図である。図２のステータおよびロータのＶＩＩ－ＶＩＩ線断面の一部拡大図であって、図６に対応する部分の図である。図６のＶＩＩＩ部の拡大図である。図８の１つのティースを矢印ＩＸ方向から見たときの模式図である。図８の第１スキュー形成部のみを示す図である。図２のモータにおいて、ロータの磁気的なｄ軸開口角度とトルクリップルとの関係を示す図である。図２のモータにおいて、ロータの磁気的なｑ軸開口角度とトルクリップルとの関係を示す図である。図２のモータにおいて、各ステータ形成部のティース先端面のずれ角度とトルクリップルとの関係を示す図である。図２のモータにおいて、ステータ形成部の寸法比とトルクリップルとの関係を示す図である。第２実施形態によるモータのステータコアの１つのティースを径方向に見たときの模式図である。第３実施形態によるモータのステータコアの１つのティースを径方向に見たときの模式図である。第４実施形態によるモータのステータコアの１つのティースを径方向に見たときの模式図である。第５実施形態によるモータのステータコアの１つのティースを径方向に見たときの模式図である。比較形態によるモータのステータ形成部を拡大して示す図である。

以下、回転電機の複数の実施形態を図面に基づき説明する。実施形態同士で実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
［第１実施形態］
第１実施形態による「回転電機」としてのモータは、図１に示す車両の電動パワーステアリング装置２０に適用されている。

＜電動パワーステアリング装置＞
先ず、電動パワーステアリング装置２０について説明する。
図１に示すように、電動パワーステアリング装置２０はステアリングシステム１０に設けられている。ステアリングシステム１０において、車両の運転者によるハンドル１１の回転運動は、ステアリングシャフト１２を通じてラックピニオン機構１３に伝わり、ラック軸１４の直線運動に変換され、タイロッド１５による車輪１６向き変更のための動きとなる。電動パワーステアリング装置２０は、運転者の操舵を補助する力をステアリングシャフト１２に出力する。

電動パワーステアリング装置２０は、トルクセンサ２１、ＥＣＵ２２、モータ２３および伝達機構２４を備えている。トルクセンサ２１は、ステアリングシャフト１２に設けられており、操舵トルクを検出する。ＥＣＵ２２は、トルクセンサ２１を含む各種センサの検出値に基づきモータ２３の目標トルクを決定し、モータ２３を制御する。モータ２３は、ＥＣＵ２２と共に機電一体型式の駆動装置２５を構成している。伝達機構２４は、モータ２３が出力するアシストトルクをステアリングシャフト１２に伝達する。
電動パワーステアリング装置２０はコラムアシスト式であるが、ラックアシスト式などの他の方式のものであってもよい。

＜駆動装置＞
次に、駆動装置２５について説明する。
図２、図３に示すように、駆動装置２５は、モータ２３を構成するハウジング３１、ステータ３２およびロータ３３と、ＥＣＵ２２を構成するカバー３４、ヒートシンク３５、基板３６および各種の電子部品３７～４９とを備えている。

ハウジング３１は、筒ケース５１と、筒ケース５１の一端に位置するフロントフレームエンド５２と、筒ケース５１の他端に位置するリアフレームエンド５３とを有している。
ステータ３２は、ハウジング３１に固定されているステータコア５４と、ステータコア５４に組み付けられている二組の三相巻線組５５、５６とを有している。三相巻線組５５、５６を構成する各相巻線は、リード線５７を介して基板３６に接続されている。

ロータ３３は、軸受６１、６２を介してハウジング３１により回転可能に支持されているモータ軸６３と、モータ軸６３に嵌めつけられているロータコア６４と、ロータコア６４の外周部に設けられている複数の磁石６５とを有している。ロータ３３は埋込磁石型である。

カバー３４は、リアフレームエンド５３に固定されているカップ状のカバー本体部６６と、ＥＣＵ２２を外部に接続するための端子６７を内包するコネクタ部６８とを有している。
ヒートシンク３５はカバー本体部６６の内側に固定されている。
基板３６は、ヒートシンク３５のうちリアフレームエンド５３に対向する箇所に固定されている。基板３６には、複数のスイッチング素子３７、３８、回転角センサ３９、４１、カスタムＩＣ４２、４３、マイコン４４、４５、コンデンサ４６、４７、および、インダクタ４８、４９等が実装されている。

スイッチング素子３７、３８は、三相巻線組５５、５６にそれぞれ対応する駆動回路７１、７２（図４参照）を構成している。回転角センサ３９、４１は、モータ軸６３の先端に設けられた永久磁石７３と対向するように配置されている。カスタムＩＣ４２、４３は、スイッチング素子３７、３８に対して駆動信号を出力する。マイコン４４、４５は、ロータ３３の回転角等に基づき三相巻線組５５、５６に供給する電力についての指令値を演算する。コンデンサ４６、４７は、電源から入力された電力を平滑化し、また、スイッチング素子３７、３８のスイッチング動作等に起因するノイズの流出を防止する。インダクタ４８、４９は、コンデンサ４６、４７と共にフィルタ回路を構成する。

このように構成された駆動装置２５は、回転角センサ３９、４１の検出値等に基づき三相巻線組５５、５６に通電して回転磁界を発生させて、ロータ３３を回転させる。
駆動装置２５は、ＥＣＵ２２とモータ２３とが一体に設けられた機電一体式であるが、ＥＣＵとモータとがハーネスで接続される機電別体式であってもよい。

＜モータ＞
次に、モータ２３についてさらに詳しく説明する。
（巻線組）
図４に示すように、三相巻線組５５、５６は、電気的特性が同等であり、共通のステータコア５４に互いに電気角でθ１ずらして配置されている。これに応じて、三相巻線組５５、５６には、振幅が等しく位相がθ１ずれた三相交流電流が通電される。

（コア形成部）
図２に示すように、ステータコア５４は、互いに軸方向に組み合わされた２つのコア形成部５４１、５４２から構成されている。
図５、図６に示すように、第１コア形成部５４１は、環状のバックヨーク部７５１と、バックヨーク部７５１から径方向内側に突き出す複数のティース部７６１とを有している。ティース部７６１は、径方向へ延びている第１延伸部７７１と、第１延伸部７７１の先端、すなわち第１延伸部７７１に対してロータ３３側に設けられている第１スキュー形成部７８１とを有している。

図７に示すように、第２コア形成部５４２は、環状のバックヨーク部７５２と、バックヨーク部７５２から径方向内側に突き出す複数のティース部７６２とを有している。ティース部７６２は、径方向へ延びている第２延伸部７７２と、第２延伸部７７２の先端、すなわち第２延伸部７７２に対してロータ３３側に設けられている第２スキュー形成部７８２とを有している。

図６に示すように、バックヨーク部７５１、７５２は、ステータコア５４のバックヨーク７５を構成している。ティース部７６１、７６２は、ステータコア５４のティース７６を構成している。
（ティースの延伸部）
軸方向から見て第１延伸部７７１の形状は第２延伸部７７２の形状と同じである。また、第１延伸部７７１の周方向位置と第２延伸部７７２の周方向位置とは同じである。第１延伸部７７１および第２延伸部７７２は、ティース７６の延伸部７７を構成している。各延伸部７７間には、ステータコア５４の軸方向の一端から他端まで真っ直ぐ延びるスロット７９が形成されている。

（スロット）
各スロット７９には三相巻線組５５、５６が設けられている。三相巻線組５５は、Ｕ相巻線５５１、Ｖ相巻線５５２、およびＷ相巻線５５３から構成されている（図４参照）。三相巻線組５６は、Ｕ相巻線５６１、Ｖ相巻線５６２、およびＷ相巻線５６３から構成されている（図４参照）。各スロット７９は等角度間隔に形成されており、そのピッチは電気角でθ１である。三相巻線組５５の各相巻線と三相巻線組５６の各相巻線とは、互いにθ１ずらしてステータコア５４に巻装されている。これにより、三相巻線組５５と三相巻線組５６との間には、電気角でθ１の位相差が与えられる。

（ティースの先端部）
図８に示すように、第１スキュー形成部７８１および第２スキュー形成部７８２は、ティース７６の先端部７８を構成している。第１スキュー形成部７８１は、延伸部７７に対して周方向他方側に突き出すように形成されている。第２スキュー形成部７８２は、延伸部７７に対して周方向一方側に突き出すように形成されている。

（段スキュー）
第１スキュー形成部７８１は、ロータ３３（図６参照）に対向する面であるティース先端面８１を有している。ティース先端面８１の周方向中央位置Ｐ１は、延伸部７７の周方向中心を示す第１仮想面Ｃ１に対してθｓずれている。第１仮想面Ｃ１に対する周方向中央位置Ｐ１のスキュー角度はθｓである。
第２スキュー形成部７８２は、ロータ３３（図６参照）に対向する面であるティース先端面８２を有している。ティース先端面８２の周方向中央位置Ｐ２は、第１仮想面Ｃ１に対してθｓずれている。第１仮想面Ｃ１に対する周方向中央位置Ｐ２のスキュー角度はθｓである。

図９に示すように、第１スキュー形成部７８１および第２スキュー形成部７８２は、軸方向へ並びつつも周方向位置が互いにずれており、２段スキューを形成している。図８、図９に示すように、各ティース先端面８１、８２の周方向中央位置Ｐ１、Ｐ２は、周方向に電気角でθ２ずれている。そして、次式（１）の関係を満たしている。
θ２＜θ１・・・（１）
第１実施形態では、θ１は電気角で３０°である。また、θ２は電気角で１５°であり、θｓの２倍である。

（スキュー形成部の形状）
図１０に示すように、第１スキュー形成部７８１の径方向長さをｈとし、延伸部７７の第１スキュー形成部７８１側の一端部の最小幅をＷ１とし、ティース先端面８１の幅をＷ２とすると、次式（２）、（３）の関係を満たしている。
ｈ≧０．６Ｗ１・・・（２）
Ｗ２＞Ｗ１・・・（３）
第２スキュー形成部７８２も上記関係を満たしている。

（巻線保持部）
図８に示すように、第１スキュー形成部７８１は、ティース先端面８１の全面が延伸部７７の周方向一方側の側面８３に対して周方向他方側に位置している。このような第１スキュー形成部７８１において、延伸部７７側の位置には、当該延伸部７７よりも周方向一方側に突き出す第１突起８４が設けられている。この第１突起８４は、巻線保持部として機能する。

第２スキュー形成部７８２は、ティース先端面８２の全面が延伸部７７の周方向他方側の側面８５に対して周方向一方側に位置している。このような第２スキュー形成部７８２において、延伸部７７側の位置には、当該延伸部７７よりも周方向他方側に突き出す第２突起８６が設けられている。この第２突起８６は、巻線保持部として機能する。

（周方向の磁気ギャップ）
第１スキュー形成部７８１は、延伸部７７に対して周方向他方側に突出している部分のうち、スロット７９側の角が取れた形状になっている。これにより、周方向で隣接する一対の第１スキュー形成部７８１間に比較的大きな磁気ギャップＧ１が形成されている。
第２スキュー形成部７８２は、延伸部７７に対して周方向一方側に突出している部分のうち、スロット７９側の角が取れた形状になっている。これにより、周方向で隣接する一対の第２スキュー形成部７８２間に比較的大きな磁気ギャップＧ２が形成されている。

（積層体）
図２および図９では、コア形成部５４１、５４２は、一部材であるかのように図示されているが、これは図が煩雑になることを避けるためである。実際には、コア形成部５４１、５４２は、例えば電磁鋼板もしくはＳＰＣＣ等の冷間圧延鋼板が積層されてなる積層体である。上記鋼板は、Ｓｉ当量０．１％以下であり、板厚０．３５ｍｍ以上であり、焼なまり未処理の鋼板である。これら２種のコア形成部５４１、５４２を構成するプレートを順次積層することで積層体が構成される。図８に示すように第１スキュー形成部７８１と第２スキュー形成部７８２は、延伸部７７の第１仮想面Ｃ１に対して左右対称な形状である。したがって、第１コア形成部５４１を構成するプレートを裏返せば、第２コア形成部５４２を構成するプレートとして用いることができる。すなわち、第１コア形成部５４１を構成するプレートと第２コア形成部５４２を構成するプレートは同じものを用いることができる。

（ティース先端面の対称性、およびロータとの関係）
図９に示すように、スキュー形成部７８１、７８２の各々のティース先端面８１、８２は、延伸部７７の第１仮想面Ｃ１からのずれ角度（すなわちスキュー角度θｓ）が等しく且つずれ方向が互いに反対であるもの同士である。このようなティース先端面８１、８２の軸方向長さの比は「５０：５０」である。つまり、第１コア形成部５４１と第２コア形成部５４２との積厚の比は「５０：５０」である。

また、スキュー形成部７８１、７８２は、径方向内側から見て点対称な形状となるように配置されている。対称点は、第１仮想面Ｃ１と、先端部７８の軸方向中央を示す第２仮想面Ｃ２とが交差する箇所である。
図２に示すように、ロータ３３の軸方向長さは、ステータコア５４のうちロータ３３に対向する部分の軸方向長さ、すなわちティース先端面８１とティース先端面８２とを合わせた部分の軸方向長さよりも長い。

（ロータの磁気的開口角度）
図６に示すように、ロータ３３の磁気的なｄ軸開口角度をθ３とし、ｑ軸開口角度をθ４とすると、１２０°≦θ３≦１３０°であり、１９°≦θ４≦２５°である。これにより、図１１、図１２に示すようにトルクリップルを目標値Ｖｔ以下に抑えることができる。

＜効果＞
以上説明したように、第１実施形態では、三相巻線組５５、５６の各々間の位相差は、電気角でθ１である。ティース７６は、径方向へ延びている延伸部７７、および、延伸部７７に対してロータ３３側に設けられている先端部７８を有している。先端部７８は、軸方向へ並ぶ複数のスキュー形成部７８１、７８２を有している。ロータ３３に対向するスキュー形成部７８１、７８２の面をティース先端面８１、８２とすると、各ティース先端面８１、８２の周方向中央位置Ｐ１、Ｐ２は、周方向に電気角でθ２ずれている。θ２＜θ１である。

このように三相巻線組５５、５６の間にθ１の位相差を与えて、相互に位相が干渉しあうことで脈動磁力成分の基本波および３倍次数成分が相殺されるように構成することで、トルクリップルが低減される。
さらに、θ２＜θ１を満たすようにスキュー形成部７８１、７８２が周方向にθ２ずらされ、ティース７６の先端部７８が段スキューを形成することで脈動磁力成分の２倍次数成分が相殺されるように構成することで、トルクリップルがさらに低減される。
したがって、各三相巻線組間に位相差を与えるのみの形態と比べると、脈動磁力成分の２倍次数成分が相殺される分だけ更なるトルクリップル低減を実現することができる。

図１３には、位相差θ１が電気角で３０°であるとき、ずれ角度θ２が電気角で１０～２０°である場合のトルクリップル低減効果を示す。モータ２３の定電流は５０Ａｒｍｓであり、最大電流は１００Ａｒｍｓである。これは電動パワーステアリング装置用途のモータ（以下、ＥＰＳモータ）としてよくみられる仕様である。このような仕様において、ずれ角度θ２が位相差θ１の半分（すなわち電気角で１５°）であれば、定電流時のトルクリップルが最も低減される。しかし、θ２＜θ１の関係を満たしていればトルクリップル低減の効果が得られる。
また、位相差θ１が電気角で３０°であるときにトルクリップルが最も低減される。しかし、位相差θ１が０～６０°であればトルクリップル低減の効果が得られる。

また、第１実施形態では、第１スキュー形成部７８１の径方向長さをｈとし、延伸部７７の第１スキュー形成部７８１側の一端部の最小幅をＷ１とし、ティース先端面８１の幅をＷ２とすると、ｈ≧０．６Ｗ１であり、また、Ｗ２＞Ｗ１である。第２スキュー形成部７８２についても同様である。
これにより、ティース先端面８１の周方向中央位置Ｐ１が延伸部７７に対してスキュー角度θｓずれるように構成する場合において、相巻線の通電電流の増加時でも第１スキュー形成部７８１において磁束を飽和させることなく、図１０に二点鎖線で示すように第１延伸部７７１から流れてきた磁束がティース先端面８１のずらした側に曲がる。

図１４には、ｈ／Ｗ１が０．２～１．０である場合のトルクリップル低減効果を示す。ｈ／Ｗ１が０．６以上であれば、最大電流時でもトルクリップル低減の効果が得られる。
これに対して、図１９に示すように第１スキュー形成部２０１の径方向長さｈ１が比較的小さく構成され、ｈ１／Ｗ１が０．６よりも小さくなると、第１スキュー形成部２０１のうちティース先端面２０２のずらした側において磁路が狭くなり磁束が飽和する。そのため、図１９に二点鎖線で示すように第１延伸部２０３から流れてきた磁束がティース先端面２０２のずらした側に曲がり難くなる。そして、実質的なスキュー角度θｓ１が第１実施形態におけるスキュー角度θｓよりも小さくなるため、好ましくない。

また、第１実施形態では、第１スキュー形成部７８１は、ティース先端面８１の全面が延伸部７７の周方向一方側の側面８３に対して周方向他方側に位置している。このような第１スキュー形成部７８１において、延伸部７７側の位置には、当該延伸部７７よりも周方向一方側に突き出す第１突起８４が設けられている。
また、第２スキュー形成部７８２は、ティース先端面８２の全面が延伸部７７の周方向他方側の側面８５に対して周方向一方側に位置している。このような第２スキュー形成部７８２において、延伸部７７側の位置には、当該延伸部７７よりも周方向他方側に突き出す第２突起８６が設けられている。
これにより、スロット７９に設けられる三相巻線組５５、５６の組付け性が向上するとともに、三相巻線組５５、５６のロータ３３側への脱落が防止される。

また、第１実施形態では、第１スキュー形成部７８１は、延伸部７７に対して周方向他方側に突出している部分のうち、スロット７９側の角が取れた形状になっている。また、第２スキュー形成部７８２は、延伸部７７に対して周方向一方側に突出している部分のうち、スロット７９側の角が取れた形状になっている。
これにより、周方向で隣接する一対の第１スキュー形成部７８１間、および一対の第２スキュー形成部７８２間に比較的大きな磁気ギャップＧ１、Ｇ２が形成される。そのため、周方向への磁束漏れを抑制することができる。

また、第１実施形態では、ロータ３３は埋込磁石型である。ステータコア５４は冷間圧延鋼板からなる。
ここで、一般的にＥＰＳモータのロータ構造には埋込磁石型か表面磁石型のどちらかが採用されることが多い。ＥＰＳモータでは低ロストルク、低トルクリップルであることが求められるが、低ロストルクの面では埋込磁石型が優れ、低トルクリップルの面では表面磁石型が優れる。これは、埋込磁石型ではマグネットトルクに加えてリラクタンストルクを活用できるからである。

しかし、埋込磁石型では、トルクリップル発生の要因となる誘起電圧歪み（すなわち、理想的な正弦波形からの逸脱成分）を表面磁石型よりも低減しにくいため、トルクリップルが大きくなりやすい。一方、表面磁石型では、発生トルクの全てがマグネットトルクによるため、磁力によるロストルクが大きくなりやすい。そのため、ロストルクを低減するにはステータコア材料に低鉄損の電磁鋼板を採用しなければならず、高コストとなりやすい。

これに対して、第１実施形態では、埋込磁石型の短所であるトルクリップルを前述のように脈動磁力成分の２倍次数成分の相殺効果により低減することができる。そのため、ロータ３３は埋込磁石型とすることで低ロストルクを得つつ、ステータコア５４をＳＰＣＣ等の冷間圧延鋼板から構成しても電磁鋼板を採用した場合と同等以下の低トルクリップルを得ることができる。そのため、電磁鋼板に代えて冷間圧延鋼板を使用することでステータコア５４を低コストとすることができる。また、埋込磁石型は前述のとおりリラクタンストルクを活用することから、磁石使用量についても表面磁石型より減らすことができ、ロータ３３を低コストとすることができる。

また、第１実施形態では、スキュー形成部７８１、７８２の各々のティース先端面８１、８２のうち、延伸部７７の第１仮想面Ｃ１からのずれ角度が等しく且つずれ方向が互いに反対であるもの同士の軸方向長さの比は「５０：５０」である。
これにより、前述の脈動磁力成分の２倍次数成分の相殺効果を最大とすることができる。

また、第１実施形態では、スキュー形成部７８１、７８２は、径方向内側から見て点対称な形状となるように配置されている。
これにより、スキュー形成部７８１、７８２を、第１仮想面Ｃ１からのずれ角度を等しく且つずれ方向を互いに反対にするとともに、軸方向長さの比を「５０：５０」とすることができる。

また、第１実施形態では、ロータ３３の軸方向長さは、ステータコア５４のうちロータ３３に対向する部分の軸方向長さよりも長い。
これにより、組付け時または作動時などにおいてロータ３３とステータ３２との軸方向ずれが生じても、段スキューの構成比率を維持することができる。そのため、上記「軸方向ずれ」によりトルクリップル低減効果が低下することを抑制することができる。

［第２実施形態］
第２実施形態では、図１５に示すように、ステータコア１１１は、互いに軸方向に組み合わされた３つのコア形成部１０２、１０３、１０４から構成されている。コア形成部１０２は、第１実施形態における第１コア形成部５４１と同様のものであって、積層厚さが適宜調整されている。コア形成部１０４は、第１実施形態における第２コア形成部５４２と同様のものであって、積層厚さが適宜調整されている。

中間コア形成部１０３は、第１スキュー形成部７８１と第２スキュー形成部７８２との中間の位相差をもつ中間スキュー形成部１０５を有している。すなわち、中間スキュー形成部１０５のティース先端面１０６の周方向中央位置Ｐ３は、ティース先端面８１の周方向中央位置Ｐ１とティース先端面８２の周方向中央位置Ｐ２との中間に位置している。スキュー形成部７８１、７８２、１０５は３段スキューを形成している。

このように３段スキューとしても、第１実施形態と同様のトルクリップル低減効果を得ることができる。また、各ティース先端面のうち、延伸部７７の第１仮想面Ｃ１からのずれ角度が等しく且つずれ方向が互いに反対であるもの同士の軸方向長さの比を「５０：５０」とすることができる。また、各ティース先端面８１、８２を径方向内側から見て点対称な形状となるように配置することができる。

［第３実施形態］
第３実施形態では、図１６に示すように、ステータコア１１１は、互いに軸方向に組み合わされた４つのコア形成部１１２、１１３、１１４、１１５から構成されている。コア形成部１１２、１１４は、第１実施形態における第１コア形成部５４１と同様のものであって、積層厚さが適宜調整されている。コア形成部１１３、１１５は、第１実施形態における第２コア形成部５４２と同様のものであって、積層厚さが適宜調整されている。

このように、第１実施形態におけるコア形成部５４１、５４２と同等のものを積み重ねて４段スキューとしても、第１実施形態と同様のトルクリップル低減効果を得ることができる。また、各ティース先端面のうち、延伸部７７の第１仮想面Ｃ１からのずれ角度が等しく且つずれ方向が互いに反対であるもの同士の軸方向長さの比を「５０：５０」とすることができる。

［第４実施形態］
第４実施形態では、図１７に示すように、ステータコア１２１は、互いに軸方向に組み合わされた４つのコア形成部１２２、１２３、１２４、１２５から構成されている。コア形成部１２２、１２４は、第１実施形態における第１コア形成部５４１と同様のものであって、積層厚さが適宜調整されている。コア形成部１２３、１２５は、第１実施形態における第２コア形成部５４２と同様のものであって、積層厚さが適宜調整されている。

また、第４実施形態では、各ティース先端面８１、８２は、径方向から見て第２仮想面Ｃ２に対して線対称となるように配置されている。これにより、組付け時または作動時などにおいてロータとステータとの軸方向ずれが生じても、段スキューの構成比率を維持することができる。そのため、上記「軸方向ずれ」によりトルクリップル低減効果が低下することを抑制することができる。

［第５実施形態］
第５実施形態では、図１８に示すように、ステータコア１３１は、コア形成部５４１、５４２と、それらの間に設けられているコア形成部１３２とから構成されている。コア形成部１３２は、第１スキュー形成部７８１と第２スキュー形成部７８２との間に設けられている非磁性部１３３を有している。非磁性部１３３を含めてコア形成部１３２は、例えば樹脂等の非金属またはアルミ等の非磁性金属などの非磁性材料からなる。
このように先端部１３４に非磁性部１３３を設けることにより、スキュー形成部７８１、７８２の間での磁束漏れが抑制でき、トルクリップル低減効果を向上させることができる。

［他の実施形態］
他の実施形態では、ステータコアは、ティースが一方向に一続きに一体化されたコアシートを巻き取りながら積層することで形成されてもよい。
他の実施形態では、ロータは、埋込磁石型に限らず、表面磁石型であってもよい。
他の実施形態では、モータは、電動パワーステアリング装置に限らず、他の装置に適用されてもよい。
他の実施形態では、ステータは、モータに限らず、発電機に用いられてもよい。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。

３３・・・ロータ
５４、１０１、１１１、１２１、１３１・・・ステータコア
５５、５６・・・三相巻線組（多相巻線組）
６４・・・ロータコア
６５・・・磁石
７５・・・バックヨーク
７６・・・ティース
７９・・・スロット
７７・・・延伸部
７８、１３４・・・先端部
７８１、７８２、１０５・・・スキュー形成部
８１、８２、１０６・・・ティース先端面
Ｐ１、Ｐ２・・・周方向中央位置

Claims

環状のバックヨーク（７５）、および、前記バックヨークから径方向に突き出す６０個のティース（７６）を有しているステータコア（５４、１０１、１１１、１２１、１３１）と、
前記６０個のティースの各々間のスロット（７９）に設けられている二組の三相巻線組（５５、５６）と、
前記ティースに対向するように設けられ、ロータコア（６４）、および、放射状に配置され前記ロータコアに埋め込まれた１０個の磁石（６５）を有し、前記三相巻線組に通電して発生する回転磁界により前記ステータコアに対して相対回転するロータ（３３）と、
を備え、
前記二組の三相巻線組の各々間には、電気角でθ１の位相差が与えられ、
前記ティースは、径方向へ延びている延伸部（７７）、および、前記延伸部に対して前記ロータ側に設けられている先端部（７８、１３４）を有しており、
前記先端部は、軸方向へ並ぶ複数のスキュー形成部（７８１、７８２、１０５）を有しており、
前記ロータに対向する前記スキュー形成部の面をティース先端面（８１、８２、１０６）とすると、
前記複数のスキュー形成部の各々の前記ティース先端面の周方向中央位置（Ｐ１、Ｐ２）は、周方向に電気角でθ２ずれており、
θ１＝３０°
θ２＝１５°
であり、
前記磁石の径方向外側の辺における周方向両端の中心角である磁気的なｄ軸開口角度を電気角でθ３とし、周方向に隣接する前記磁石同士の間に形成される前記ロータコアの磁路の中心角である磁気的なｑ軸開口角度を電気角でθ４とすると、
１２０°≦θ３≦１３０°
１９°≦θ４≦２５°
である回転電機。
前記スキュー形成部の径方向長さをｈとし、前記延伸部の前記先端部側の一端部の最小幅をＷ１とし、前記ティース先端面の幅をＷ２とすると、
ｈ≧０．６Ｗ１
Ｗ２＞Ｗ１
である請求項１に記載の回転電機。
前記複数のスキュー形成部のうち、前記ティース先端面の全面が前記延伸部の周方向一方側の側面（８３）に対して周方向他方側に位置しているものを、第１スキュー形成部とすると、
前記第１スキュー形成部は、前記延伸部側の位置で当該延伸部よりも周方向一方側に突き出す第１突起（８４）を有しており、
前記複数のスキュー形成部のうち、前記ティース先端面の全面が前記延伸部の周方向他方側の側面（８５）に対して周方向一方側に位置しているものを、第２スキュー形成部とすると、
前記第２スキュー形成部は、前記延伸部側の位置で当該延伸部よりも周方向他方側に突き出す第２突起（８６）を有している請求項１または２に記載の回転電機。
前記第１スキュー形成部は、前記延伸部に対して周方向他方側に突出している部分のうち、前記スロット側の角が取れた形状になっており、
前記第２スキュー形成部は、前記延伸部に対して周方向一方側に突出している部分のうち、前記スロット側の角が取れた形状になっている請求項３に記載の回転電機。
前記スキュー形成部は磁性材料からなり、
前記先端部は、前記複数のスキュー形成部の各々間に設けられている非磁性部（１３３）をさらに有している請求項１～４のいずれか一項に記載の回転電機。
前記ステータコアのうち少なくとも前記複数のスキュー形成部を含む部分は、Ｓｉ当量０．１％以下の鋼板からなる請求項１～５のいずれか一項に記載の回転電機。
前記ステータコアのうち少なくとも前記複数のスキュー形成部を含む部分は、板厚０．３５ｍｍ以上の鋼板からなる請求項１～６のいずれか一項に記載の回転電機。
前記ステータコアのうち少なくとも前記複数のスキュー形成部を含む部分は、焼なまり未処理の鋼板からなる請求項１～７のいずれか一項に記載の回転電機。
前記複数のスキュー形成部の各々の前記ティース先端面のうち、前記延伸部の周方向中心からのずれ角度が等しく且つずれ方向が互いに反対であるもの同士の軸方向長さの比は「５０：５０」である請求項１～８のいずれか一項に記載の回転電機。
各前記ティース先端面は、径方向から見て点対称となるように配置されている請求項９に記載の回転電機。
各前記ティース先端面は、径方向から見て前記先端部の軸方向中央に対して線対称となるように配置されている請求項１～９のいずれか一項に記載の回転電機。
前記ロータの軸方向長さは、前記ステータコアのうち各前記ティース先端面を合わせた部分の軸方向長さよりも長い請求項１０または１１に記載の回転電機。