WO2019008848A1 - 回転電機および直動電動機 - Google Patents

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WO2019008848A1
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teeth
attached
coil
turns
tooth
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PCT/JP2018/013221
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English (en)
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紘子 池田
一将 伊藤
雄一朗 中村
信一 山口
瀧口　隆一
優 ▲高▼村
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三菱電機株式会社
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    • H02K1/14—Stator cores with salient poles
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    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/24—Rotor cores with salient poles ; Variable reluctance rotors
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    • H02K2213/00—Specific aspects, not otherwise provided for and not covered by codes H02K2201/00 - H02K2211/00
    • H02K2213/03—Machines characterised by numerical values, ranges, mathematical expressions or similar information

Definitions

  • the present invention relates to a rotating electrical machine and a direct-acting motor in which a coil is attached to teeth.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a rotating electrical machine and a direct-acting motor capable of reducing torque ripple.
  • a rotating electrical machine includes a stator and a rotor rotatably provided opposite to the stator, and the rotor is a natural number multiple of 2 arranged in the circumferential direction which is the rotation direction.
  • the stator is attached to the teeth with a stator core including N integer teeth, which is an integer number of P poles, and the stator radially extends from the core back and the core back and is circumferentially aligned
  • first teeth teeth to which the coils of a plurality of phases including the coil are attached
  • second teeth teeth adjacent to one side in the circumferential direction of the first teeth and to which the coils of the plurality of phases are attached
  • the number of turns of the coil attached to the first teeth is a plurality of coils attached to the second teeth
  • the number of turns of the coil attached to the first tooth is different from the total number of turns of the coils attached to the third tooth
  • the number of turns of the coil attached to the first tooth is the number of turns of the coil attached to each other tooth
  • At least one of the sum of the number of turns of the coils attached to the second teeth and the third teeth that is maximum for each of the totals Also one is the minimum for each of the sum of the number of turns of the coil attached to each other tooth, or the number of turns of the coil attached to the first tooth is the same as that of the coil attached to each other tooth
  • At least one of the total number of turns of the coils attached to the second teeth and the third teeth is the minimum for each of the total number of turns, and the total number of turns of the coils attached to the other teeth
  • FIG. 21 is a cross-sectional view showing a modification of the stator of the rotary electric machine according to Embodiment 4; FIG.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view showing a modification of the stator of FIG. 19; It is a figure which shows the principal part of the stator of the rotary electric machine which concerns on Embodiment 5 of this invention. It is a figure which shows the other principal part of the stator of FIG. It is a perspective view which shows the modification of the stator of FIG. It is a figure explaining connection of the coil in the stator of the rotary electric machine which concerns on Embodiment 6 of this invention. It is a figure explaining the modification of connection of the coil of the stator of FIG. It is sectional drawing which shows the linear_motion
  • FIG. 27 is a cross-sectional view showing a modification of the linear motion motor of FIG. 26. It is sectional drawing which shows the linear_motion
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a rotary electric machine according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the rotating electrical machine according to Embodiment 1 of the present invention includes a stator 1 and a rotatable rotor 2 provided radially opposite to the stator 1 and rotatable.
  • the rotor 2 is disposed radially inward with respect to the stator 1.
  • the rotor 2 includes a shaft 21, a rotor core 22 fixed to the shaft 21, and six permanent magnets 23 fixed to the rotor core 22 and arranged in the circumferential direction, which is the rotation direction. ing.
  • the rotor core 22 is configured by laminating a plurality of core sheets of a magnetic material such as an electromagnetic steel sheet.
  • the rotor core 22 is formed in a cylindrical shape.
  • the permanent magnet 23 is disposed on the outer peripheral surface of the rotor core 22.
  • the six permanent magnets 23 are arranged side by side in the circumferential direction.
  • the stator 1 includes a stator core 11 and a plurality of coils 12 attached to the stator core 11.
  • the stator core 11 is configured by laminating a plurality of core sheets of magnetic material such as electromagnetic steel sheets.
  • the stator core 11 has an annular core back 111 and seven teeth 112 extending radially inward from the core back 111. Seven teeth 112 are arranged side by side in the circumferential direction. Slots 113 are formed between the teeth 112 adjacent in the circumferential direction.
  • the coil 12 is disposed in the slot 113.
  • the coil 12 is configured by winding the lead wire around the teeth 112 in a concentrated manner.
  • a voltage is applied to the stator 1 from a three-phase AC power supply (not shown).
  • the number of poles which is the number of magnetic poles of the rotor 2
  • P which is a natural number multiple of 2
  • the number of poles P is 6
  • the number of slots N of the stator 1 is 7, and the number of poles P and the number of slots
  • the greatest common divisor C of N is one.
  • the number of slots N / the greatest common divisor C the number of poles P / the largest common divisor C ⁇ 1
  • N / C is not a multiple of the number of phases 3.
  • teeth numbers are assigned to the teeth 112 for convenience.
  • the teeth numbers 1 to 7 are assigned to the teeth 112 clockwise.
  • the coil 12 of + U phase, the coil 12 of -U phase and + V phase, the coil 12 of-V phase, and the coil of + V phase clockwise from the first tooth 112 12, a coil 12 of + W phase, a coil 12 of -W phase, and a coil 12 of -U phase and + W phase are sequentially attached.
  • the signs of + and-in each phase of the coil 12 attached to each tooth 112 represent the direction of the magnetic flux generated when current flows in the coil 12.
  • the coil 112 of only one phase is attached to the first teeth 112, and the second teeth 112 and the seventh teeth 112 adjacent to the first teeth 112 are provided to the first teeth 112.
  • a plurality of phase coils 12 including a coil 12 in phase with the coil 12 are attached.
  • the teeth 112 to which the coil 12 of only one phase is attached, and to which the coils 12 of a plurality of phases including the coil 12 of the same phase are attached to the teeth 112 adjacent to the teeth 112 are first teeth 112a Do.
  • the teeth 112 adjacent to one side in the circumferential direction of the first teeth 112a and to which the coils 12 of a plurality of phases are attached are referred to as second teeth 112b.
  • the teeth 112b are adjacent to the other side in the circumferential direction of the first teeth 112a.
  • the teeth 112 to which the coil 12 is attached are referred to as third teeth 112 c.
  • the first teeth 112 are the first teeth 112a
  • the second teeth 112 are the second teeth 112b
  • the seventh teeth 112 are the third teeth 112c.
  • coils 12 of a plurality of phases are attached only to the second teeth 112 b and the third teeth 112 c.
  • FIG. 2 is a view showing the number of turns of the coil 12 attached to each tooth 112 of FIG.
  • the number of turns of the coil 12 attached to each tooth 112 is standardized based on the number of turns of the coil 12 attached to the first tooth 112 a.
  • the number of turns of the coil 12 attached to the first teeth 112a is different from the total number of turns of the coils 12 of the plurality of phases attached to the second teeth 112b, and attached to the third teeth 112c. This is different from the sum of the number of turns of the coil 12 of each of the plurality of phases.
  • the number of turns of the coil 12 attached to the first teeth 112 a is the largest with respect to the total number of turns of the coils 12 attached to each of the six teeth 112 other than the first teeth 112 a.
  • the number of turns of the coil 12 attached to the second teeth 112b and the third teeth 112c is the number of turns of the coils 12 attached to each of the five teeth 112 other than the second teeth 112b and the third teeth 112c.
  • the difference in the inductance of each phase can be reduced, and torque ripple, in particular, the 180 ° electrical angle cycle, that is, the second order pulsating component of the electrical angle can be reduced.
  • torque ripple in particular, the 180 ° electrical angle cycle, that is, the second order pulsating component of the electrical angle
  • the winding coefficient can be increased, the induced voltage is increased, and an effect that high torque can be obtained can be obtained.
  • the difference of the sum total of the number of turns of the coil 12 between each phase can be reduced, the difference of the phase resistance between phases can be reduced. Moreover, since the difference in the number of turns of the coil 12 attached to each tooth 112 can be reduced, local heat generation in the stator core 11 can be suppressed.
  • Embodiment 1 of this invention all the coils 12 are comprised from the conducting wire of the same wire diameter. Therefore, the time taken to manufacture the stator 1 can be shortened, and the manufacturability of the stator 1 can be improved.
  • i be a natural number from 1 to 7, let the number of turns of U phase coil 12 attached to ith tooth 112 be N ui , let the number of turns of V phase coil 12 attached to ith tooth 112 be N vi , The number of turns of the W-phase coil 12 attached to the ith tooth 112 is N wi . Further, the average value of the square sum ⁇ N ui 2 of the number of turns of U-phase coil 12, the square sum NN vi 2 of the number of turns of V-phase coil 12 and the square sum ⁇ N wi 2 of the number of turns of W-phase coil 12 is a. .
  • FIG. 3 is a diagram showing the amount of deviation from the average value of the sum of squares of the number of turns of each phase of the coil 12 attached to each tooth 112 of FIG. It is a graph which shows a relation with inductance.
  • the horizontal axis indicates the maximum absolute value of the deviation from the average value for the sum of squares of turns
  • the vertical axis indicates the deviation from 1 for the ratio of the maximum value to the minimum value of the three-phase inductance Indicates the amount.
  • the number of slots N is 12, the number of phases is 3, and the greatest common divisor C of the number of poles P and the number of slots N is 2, the number of slots N / the largest common divisor C is 6 and is a multiple of 3 phases.
  • the number of teeth of each phase is four and is equal to each other, coils 12 of the same number of turns can be attached to each tooth 112, and the inductance of each phase becomes equal.
  • the ratio of the maximum value to the minimum value of the inductance is 1, and the deviation from 1 for the ratio of the maximum value to the minimum value of the inductance is 0.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a stator 1 for comparison with the stator 1 of FIG.
  • the broken line in FIG. 4 indicates that the ratio of the maximum value to the minimum value of the inductance when the coils 12 of only one phase are attached to each of the seven teeth 112 and the number of turns of all the coils 12 is equal. It shows the amount of deviation from
  • the dashed-dotted line in FIG. 4 shows the ratio of the maximum value to the minimum value of the inductance when the coils 12 of only one phase are attached to each of the seven teeth 112 and the number of turns of all the coils 12 is equal. Shows the amount of deviation from 1 for about half.
  • the amount of deviation from 1 for the ratio of the maximum value to the minimum value of the inductance is each tooth 112 when the amount of deviation from the average value a of the sum of squares of the number of turns of the coil 12 of each phase is 24% or less.
  • the ratio of the maximum value to the minimum value of the inductance when only the one-phase coil 12 is attached is less than or equal to the deviation from 1.
  • the torque ripple is compared with the case where only the coil 12 of one phase is attached to each tooth 112. Can be less than half.
  • the deviation amount from 1 for the ratio of the maximum value and the minimum value of the inductance is equal to the number of turns of all the coils 12 In this case, the ratio of the maximum value to the minimum value of the inductance becomes half or less of the deviation from one.
  • FIG. 6 is a graph showing a torque waveform generated in the rotary electric machine of FIG.
  • the solid line in FIG. 6 shows a torque waveform when the number of turns of the coil 12 attached to each tooth 112 is the number of turns as shown in FIG.
  • the broken line in FIG. 6 shows a torque waveform when the number of turns of all the coils 12 is equalized.
  • the vertical axis represents torque normalized by the average torque.
  • the ratio between the maximum value and the minimum value of the inductance approaches 1 and thus torque ripple during driving, especially the electrical angle 180. It is possible to reduce the pulsating component of the second period, ie, the electrical cycle.
  • the number of turns of the coil 12 attached to each tooth 112 is the number of turns as shown in FIG. 2, but the number of turns of the coil 12 attached to the first tooth 112a is another tooth Maximum number of turns of each of the coils 12 attached to the second teeth 112 b and the third teeth 112 c with respect to the total number of turns of the coils 12 attached to the 112 is the respective turns of the coils 12 attached to the other teeth 112
  • the configuration that is the smallest with respect to the total number of turns, or the number of turns of the coil 12 attached to the first teeth 112 a is the minimum and the second teeth relative to the total number of turns in the coils 12 attached to the other teeth 112 112b and the third tooth 112c If configuration respective number of turns of the coil 12 to be attached is a maximum with respect to the sum of the respective number of turns in the coil 12 attached to the other teeth 112, the same effect can be a combination of different number of turns is obtained.
  • the permanent magnet 23 is attached to the surface of the rotor core 22.
  • the permanent magnet 23 may be embedded in the rotor core 22.
  • the configuration has been described in which the number of poles P is 6, the number of slots N is 7, and the number of phases is 3.
  • the number of poles P and the number of slots N are not limited to this. It may be 7 is a cross-sectional view showing a modification of the rotating electrical machine of FIG. 1, FIG. 8 is a view showing the number of turns of the coil 12 attached to each tooth 112 of FIG. 7, FIG. 9 is a coil 12 attached to each tooth 112 of FIG. It is a figure which shows the deviation
  • the number of turns of the coil 12 attached to each tooth 112 is standardized based on the number of turns of the coil 12 attached to the first tooth 112 a. As described above, the same effect can be obtained when the number N of other slots is used. Although the number of turns of the coil 12 attached to each tooth 112 is shown in FIG.
  • the number of turns of the coil 12 attached to the first tooth 112 a is maximum with respect to the total number of turns of the coils 12 attached to the other teeth 112 Further, the total of the number of turns of the coil 12 attached to the second teeth 112 b and the third teeth 112 c is the smallest with respect to the number of turns of the coil 12 attached to the other teeth 112, or the first teeth 112 a
  • the number of turns of the coil 12 attached to each is the minimum for each of the total number of turns of the coil 12 attached to the other teeth 112, and the total number of turns of the coil 12 attached to the second teeth 112b and the third teeth 112c Attached to the other teeth 112 If a configuration which is the maximum for each of the total number of turns of the coil 12 that, similar effects can be a combination of different number of turns is obtained.
  • the rotating electrical machine according to the first embodiment of the present invention, it is possible to reduce the torque ripple, in particular, the pulsation component of the 180 ° electrical angle cycle, ie, the secondary electrical angle.
  • this rotating electrical machine it is possible to reduce the difference in inductance for each phase, so it is possible to reduce the torque ripple, in particular the 180 ° electrical angle cycle, that is, the pulsation component of the secondary electrical angle.
  • the time taken for manufacturing can be shortened, and the manufacturability can be improved.
  • the rotary electric machine has been described in which the number of poles P is 6, the number of slots N is 7, and the maximum common divisor C of the number of poles P and the number N of slots is 1 based on this unit.
  • the same effect can be obtained even if the greatest common divisor C is 2, 3 or other natural numbers other than one.
  • the rotary electric machine having the number of poles P of 6 has been described.
  • the number of poles P is an even number such as 2, 4, 6, 8 or in other words a natural number of 2 It may be a double number.
  • the slot number N may be a natural number such as 4, 5, 7, 8, 10, and so on and the number of slots N / the greatest common divisor C may not be a multiple of the number of phases 3. Even in this case, the same effect can be obtained.
  • FIG. 10 is a diagram showing an arrangement of coils of a stator of a rotary electric machine according to Embodiment 2 of the present invention.
  • teeth numbers are assigned to the teeth 112 for convenience.
  • tooth numbers 1 to 7 are assigned to the teeth 112 clockwise.
  • the W-phase and + V-phase coils 12, the -V-phase and + W-phase coils 12, the + U-phase and -W-phase coils 12, and the -U-phase and + W-phase coils 12 are sequentially attached.
  • the signs of + and-in each phase of the coil 12 attached to each tooth 112 represent the direction of the magnetic flux generated when current flows in the coil 12.
  • the coil 112 of only one phase is attached to the first teeth 112, and the second teeth 112 and the seventh teeth 112 adjacent to the first teeth 112 are provided to the first teeth 112.
  • a plurality of phase coils 12 including a coil 12 in phase with the coil 12 are attached.
  • the teeth 112 to which the coil 12 of only one phase is attached, and to which the coils 12 of a plurality of phases including the coil 12 of the same phase are attached to the teeth 112 adjacent to the teeth 112 are first teeth 112a Do.
  • the teeth 112 adjacent to one side in the circumferential direction of the first teeth 112a and to which the coils 12 of a plurality of phases are attached are referred to as second teeth 112b.
  • the teeth 112b are adjacent to the other side in the circumferential direction of the first teeth 112a.
  • the teeth 112 to which the coil 12 is attached are referred to as third teeth 112 c.
  • the first teeth 112 are the first teeth 112a
  • the second teeth 112 are the second teeth 112b
  • the seventh teeth 112 are the third teeth 112c.
  • the coil 12 of only one phase is attached to only the first teeth 112a
  • the coils 12 of a plurality of phases are attached to the other teeth 112.
  • FIG. 11 is a view showing the number of turns of the coil 12 attached to each tooth 112 of FIG.
  • the number of turns of the coil 12 attached to each tooth 112 is standardized based on the number of turns of the coil 12 attached to the first tooth 112a.
  • the number of turns of the coil 12 attached to the first teeth 112a is different from the total number of turns of the plurality of coils 12 attached to the second teeth 112b, and a plurality of coils attached to the third teeth 112c. Different from the sum of 12 turns.
  • the number of turns of the coil 12 attached to the first teeth 112 a is the minimum for each of the total number of turns of the coils 12 attached to each of the six teeth 112 other than the first teeth 112 a.
  • the total number of turns of the coil 12 attached to the second teeth 112b and the third teeth 112c is the number of turns of the coil 12 attached to each of the five teeth 112 other than the second teeth 112b and the third teeth 112c. Is the largest for each of the sums of
  • the inductances of the respective phases can be made equal to each other, and torque ripple, in particular, a 180 ° electrical angle cycle, ie, a second order pulsating electrical component can be reduced.
  • the difference of the sum total of the number of turns of the coil 12 between each phase can be reduced, the difference of the phase resistance between phases can be reduced. Moreover, since the difference in the number of turns of the coil 12 attached to each tooth 112 can be reduced, local heat generation in the stator core 11 can be suppressed.
  • i be a natural number from 1 to 7, let the number of turns of U phase coil 12 attached to ith tooth 112 be N ui , let the number of turns of V phase coil 12 attached to ith tooth 112 be N vi , The number of turns of the W-phase coil 12 attached to the ith tooth 112 is N wi . Further, the average value of the square sum ⁇ N ui 2 of the number of turns of U-phase coil 12, the square sum NN vi 2 of the number of turns of V-phase coil 12 and the square sum ⁇ N wi 2 of the number of turns of W-phase coil 12 is a. .
  • FIG. 12 is a diagram showing the amount of deviation from the average value of the sum of squares of the number of turns of each phase of the coil 12 attached to each tooth 112 of FIG. It is a graph which shows a relation with inductance.
  • the horizontal axis indicates the maximum absolute value of the deviation from the average value for the sum of squares of turns
  • the vertical axis indicates the deviation from 1 for the ratio of the maximum value to the minimum value of the three-phase inductance Indicates the amount.
  • the number of slots N / maximum divisor C is It is 6 and is a multiple of 3 phase numbers.
  • the ratio of the maximum value to the minimum value of the inductance is 1, and the deviation from 1 for the ratio of the maximum value to the minimum value of the inductance is 0.
  • the broken lines in FIG. 13 indicate that the ratio of the maximum value to the minimum value of the inductance when the coils 12 of only one phase are attached to each of the seven teeth 112 and the number of turns of all the coils 12 is equal. It shows the amount of deviation from
  • the dashed-dotted line in FIG. 13 shows the ratio of the maximum value to the minimum value of the inductance when the coils 12 of only one phase are attached to each of the seven teeth 112 and the number of turns of all the coils 12 is equal. Shows the amount of deviation from 1 for about half.
  • the amount of deviation from 1 for the ratio of the maximum value to the minimum value of the inductance is each tooth 112 when the amount of deviation from the average value a of the square sum of the number of turns of the coil 12 of each phase is 15% or less.
  • the ratio of the maximum value to the minimum value of the inductance when only the one-phase coil 12 is attached is less than or equal to the deviation from 1.
  • the torque ripple is obtained by attaching only the coil 12 of one phase to each tooth 112 In comparison, it can be less than half.
  • the deviation from 1 for the ratio of the maximum value to the minimum value of the inductance is the number of turns of all the coils 12
  • the ratio of the maximum value to the minimum value of the inductance is not more than half the deviation amount from one.
  • FIG. 14 is a graph showing a torque waveform generated in the rotary electric machine of FIG.
  • the solid line in FIG. 14 shows a torque waveform when the number of turns of the coil 12 attached to each tooth 112 is the number of turns as shown in FIG.
  • the broken line in FIG. 14 shows a torque waveform when the number of turns of all the coils 12 is equalized.
  • the vertical axis represents torque normalized by the average torque.
  • the ratio of the maximum value to the minimum value of the inductance approaches 1 and thus torque ripple during driving, especially the electrical angle 180. It is possible to reduce the pulsating component of the second period, ie, the electrical cycle.
  • the number of turns of the coil 12 attached to each tooth 112 is the number of turns as shown in FIG. 11, but the number of turns of the coil 12 attached to the first tooth 112a is another tooth A maximum of the total number of turns of coil 12 attached to 112 and a total of the total number of turns of coil 12 attached to second teeth 112 b and third teeth 112 c are attached to other teeth 112
  • the configuration having the minimum for each of the total number of turns, or the number of turns of the coil 12 attached to the first teeth 112 a is the minimum and the number of turns of each of the coils 12 attached to the other teeth 112 Attached to the 2nd tooth 112b and the 3rd tooth 112c If the maximum configuration for each respective sum of the number of turns of the coil 12 of the total number of turns of the coil 12 attached to the other teeth 112, the same effect can be a combination of different number of turns is obtained.
  • the number of slots N may be another number.
  • the rotating electrical machine according to the second embodiment of the present invention it is possible to reduce the torque ripple, in particular, the pulsation component of the 180 ° electrical angle cycle, ie, the secondary electrical angle.
  • this rotating electrical machine it is possible to reduce the difference in inductance for each phase, so it is possible to reduce the torque ripple, in particular the 180 ° electrical angle cycle, that is, the pulsation component of the secondary electrical angle.
  • the rotary electric machine has been described in which the number of poles P is 6, the number of slots N is 7, and the maximum common divisor C of the number of poles P and the number N of slots is 1 based on this unit.
  • the same effect can be obtained even if the greatest common divisor C is 2, 3 or other natural numbers other than one.
  • the rotary electric machine having the number of poles P of 6 has been described.
  • the number of poles P is an even number such as 2, 4, 6, 8 or in other words a natural number of 2 It may be a double number.
  • the slot number N may be a natural number such as 4, 5, 7, 8, 10, and so on and the number of slots N / the greatest common divisor C may not be a multiple of the number of phases 3. Even in this case, the same effect can be obtained.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view showing a stator of a rotary electric machine according to Embodiment 3 of the present invention
  • FIG. 16 is a cross-sectional view showing a modification of the stator of FIG.
  • coils 12 of a plurality of phases are attached only to the second teeth 112 b and the third teeth 112 c as in the first embodiment.
  • the coil 12 of one phase is attached only to the first teeth 112 a as in the second embodiment.
  • the wire diameters of the conductive wires constituting the coil 12 are different from each other according to the total number of turns per tooth. Specifically, a coil 12 composed of a conductor having a relatively large wire diameter is attached to the teeth 112 having a relatively small total number of turns per tooth. On the other hand, a coil 12 composed of a conductor with a relatively small wire diameter is attached to the teeth 112 having a relatively large total number of turns per tooth.
  • the other configuration is the same as that of the first embodiment or the second embodiment.
  • the electrical resistance of the coil 12 is inversely proportional to the square of the wire diameter of the wire. Therefore, the smaller the wire diameter of the conducting wire, the larger the electrical resistance of the coil 12, and the larger the wire diameter of the conducting wire, the smaller the electrical resistance of the coil 12. Also, the electrical resistance of the coil 12 is proportional to the wire length of the coil 12, ie, the number of turns. Therefore, the electrical resistance of the coil 12 increases as the number of turns increases, and the electrical resistance of the coil 12 decreases as the number of turns decreases.
  • the difference in electrical resistance among the teeth 112 can be reduced by selecting the wire diameter of the conductive wire constituting the coil 12 in accordance with the number of turns. Thereby, the difference in coil calorific value can be reduced, and heat buildup can be improved. In addition, since the difference in electric resistance between phases can be reduced, torque ripple can be further reduced.
  • the wire diameter of the conducting wire of each coil 12 is at least two types or more.
  • the difference can be reduced, and the difference in the heating value of the coil 12 can be suppressed. As a result, heat buildup can be improved.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view showing a stator of a rotary electric machine according to Embodiment 4 of the present invention
  • FIG. 18 is a cross-sectional view showing a modification of the stator of FIG.
  • coils 12 of a plurality of phases are attached only to the second teeth 112 b and the third teeth 112 c as in the first embodiment.
  • the single-phase coil 12 is attached only to the first teeth 112 a as in the second embodiment.
  • the coils 12 of a plurality of phases attached to the same teeth 112 are arranged in the circumferential direction around the teeth 112 to which the coils 12 of a plurality of phases are attached.
  • the number of turns of the coil 12 arranged close to the teeth 112 is large, and the number of turns of the coil 12 arranged far from the teeth 112 is small. It has become.
  • the wire length of the conducting wire of the coil 12 with a large number of turns can be shortened and the wire length of the conducting wire of the coil 12 with a small number of turns can be extended among the coils 12 of a plurality of phases attached to the same teeth 112 .
  • the electrical resistance of the coil 12 is proportional to the wire length of the wire of the coil 12.
  • the wire length of the lead of the coil 12 depends on the distance between the center of gravity of the coil cross section and the center of the teeth 112
  • the difference in electrical resistance due to the total difference in the number of turns of the coil 12 per phase can be reduced. Therefore, when a voltage is applied, the difference between the current values flowing in the respective phases can be reduced, and the circulating current flowing in the closed circuit can be reduced. As a result, torque ripple can be reduced.
  • the other configuration is the same as that of the first embodiment to the third embodiment.
  • FIG. 19 is a cross-sectional view showing a modification of the stator of the rotary electric machine according to Embodiment 4, and FIG. 20 is a cross-sectional view showing a modification of the stator of FIG.
  • the coils 12 of a plurality of phases are attached only to the second teeth 112 b and the third teeth 112 c as in the first embodiment.
  • the coil 12 of one phase is attached only to the first teeth 112a.
  • a line C connecting the center A of the coil cross section in one coil 12 and the center B of the stator 1 is the center D of the coil cross section in the other coil 12 It is divided so as not to pass. Since the wire length of the wire of coil 12 depends on the distance between the center of gravity of the coil cross section for one phase disposed in slot 113 and the center of teeth 112, the center of gravity of the coil cross section with respect to teeth 112 The number of turns of the coil 12 disposed near is large, and the number of turns of the coil 12 whose center of gravity of the coil cross section is far from the teeth 112 is small.
  • the electrical resistance of the coil 12 is proportional to the wire length of the wire of the coil 12.
  • the wire length of the lead of the coil 12 depends on the distance between the center of gravity of the coil cross section and the center of the teeth 112
  • the difference in electrical resistance due to the total difference in the number of turns of the coil 12 per phase can be reduced. Therefore, when a voltage is applied, the difference between the current values flowing in the respective phases can be reduced, and the circulating current flowing in the closed circuit can be reduced. As a result, torque ripple can be reduced.
  • the rotating electrical machine since the average length of the conducting wire of each coil 12 is at least two or more, in the plurality of phases attached to one tooth 112 The difference in electrical resistance of the coil can be reduced, and the difference in electrical resistance can be suppressed. As a result, torque ripple can be reduced.
  • Embodiment 5 21 shows a main part of a stator of a rotary electric machine according to a fifth embodiment of the present invention
  • FIG. 22 shows another main part of the stator of FIG.
  • FIG. 21 shows the main part of the stator 1 where the coil 12 having a large total number of turns is attached to the teeth 112 as viewed radially outward from the center of the stator 1, and in FIG.
  • the figure which looked at the principal part of the stator 1 in which the small coil 12 is attached to the teeth 112 toward radial direction outward from the center of the stator 1 is shown.
  • the stator 1 further includes an insulator 13 attached to the teeth 112.
  • the insulator 13 is made of resin, insulating paper or the like.
  • the coil 12 is attached to the teeth 112 via the insulator 13.
  • the insulator 13 attached to the tooth 112 to which the coil 12 having a small total number of turns is attached has a dimension in the axial direction of the stator 1 with respect to the insulator 13 attached to the tooth 112 to which the coil 12 having a large total number of turns is attached It is getting bigger.
  • the insulator 13 attached to the teeth 112 to which the coil 12 having a small total number of turns is attached is configured by attaching a spacer to the same insulator 13 attached to the tooth 112 to which the coil 12 having a large total number of turns is attached ing.
  • the insulator 13 attached to the teeth 112 to which the coil 12 having a small total number of turns is attached may be formed integrally with the spacer.
  • the wire length of the wire of the coil 12 having a small total number of turns is attached to the tooth 112 to which the coil 12 having a small total number of turns is mounted. Compared to, it will be longer. This makes it possible to reduce the difference in electrical resistance between the coil 12 having a small total number of turns and the coil 12 having a large total number of turns. As a result, it is possible to reduce the difference in calorific value for each tooth 112, and to improve the heat buildup.
  • the other configuration is the same as that of the first to fourth embodiments.
  • FIG. 23 is a perspective view showing a modification of the stator of FIG. In FIG. 23, the coil 12 is not shown. Moreover, in FIG. 23, the teeth 112 to which the coil 12 of a several phase is attached are shown.
  • the insulator 13 includes a thin portion 131 provided at a radially inner portion, and a thick portion 132 provided at a radially outer portion.
  • the thick portion 132 has an axial dimension larger than that of the thin portion 131. Thereby, the dimension of the axial direction of the part of the radial direction outer side of the insulator 13 is larger than the part of radial direction inner side.
  • the thick portion 132 is attached with a coil 12 with a small total number of turns.
  • the thin portion 131 is attached with a coil 12 having a large total number of turns.
  • the thin portion 131 is provided in the radially inner portion of the insulator and the thick portion 132 is provided in the radially outer portion of the insulator.
  • the thin portion 131 is provided in the insulator
  • the thick portion 132 may be provided on the radially outer portion, and the thick portion 132 may be provided on the radially inner portion of the insulator.
  • the spacer provided at the axial end of the tooth 112 is further provided, the difference in the wire length of the wire of the coil 12 It is possible to reduce the difference in electrical resistance between phases. As a result, torque ripple can be reduced.
  • FIG. 24 is a diagram for explaining connection of coils in a stator of a rotary electric machine according to Embodiment 6 of the present invention.
  • the coils 12 of a plurality of phases are attached only to the second teeth 112b and the third teeth 112c.
  • a plurality of coils are individually arranged in the circumferential direction individually, and the same tooth number is assigned.
  • the U-phase coil 12 is disposed on the seventh teeth 112, the first teeth 112, and the second teeth 112, and the crossovers provided between the respective coils 12. 121 are connected in series.
  • the V-phase coil 12 is disposed in the second teeth 112, the third teeth 112, and the fourth teeth 112, and is continuously connected in series by the crossover wires 121 provided between the respective coils 12 It is done.
  • the W-phase coil 12 is disposed at the fifth teeth 112, the sixth teeth 112, and the seventh teeth 112, and is continuously connected in series by the crossover wires 121 provided between the respective coils 12 It is done.
  • the other configuration is the same as that of the first to fifth embodiments.
  • FIG. 25 is a view for explaining a modification of the connection of the coils 12 of the stator of FIG.
  • the coil 12 of one phase is attached only to the first teeth 112a.
  • the U-phase coil 12 is disposed at the sixth teeth 112, the seventh teeth 112, the first teeth 112, the second teeth 112, and the third teeth 112, and each coil 12 is It connects in series continuously by the connecting wire 121 provided between.
  • the V-phase coil 12 is disposed on the second teeth 112, the third teeth 112, the fourth teeth 112, and the fifth teeth 112, and the crossovers provided between the respective coils 12 121 are connected in series.
  • the W-phase coil 12 is disposed on the fourth teeth 112, the fifth teeth 112, the sixth teeth 112, and the seventh teeth 112, and the crossovers provided between the respective coils 12 121 are connected in series.
  • the in-phase coils 12 connected to the same series circuit are connected on one side in the axial direction. Thereby, the crossover 121 is not arrange
  • the rotating electrical machine according to the sixth embodiment of the present invention since the coils 12 of the same phase adjacent in the circumferential direction are connected by the connecting wire 121 provided between the coils 12, The work of connecting the coils 12 is facilitated, and the workability can be improved.
  • the crossover wire 121 is disposed on one side in the axial direction of the tooth 112, the work of attaching the coil 12 becomes easy, the workability can be improved, and the design freedom can be improved. it can.
  • FIG. 26 is a cross sectional view showing a direct acting motor according to a seventh embodiment of the present invention.
  • the direct-acting motor according to the seventh embodiment of the present invention is a permanent magnet type linear motor.
  • the linear motion motor includes a stator 1 and a mover 3 provided opposite to the stator 1 and movable relative to the stator 1.
  • the stator 1 is a field and the mover 3 is an armature.
  • the stator 1 extends in the direction of travel of the mover 3.
  • the mover 3 is movable with respect to the stator 1 in the longitudinal direction of the stator 1.
  • the stator 1 includes a stator core 11 and a plurality of permanent magnets 14 provided on the stator core 11.
  • the plurality of permanent magnets 14 are arranged in the longitudinal direction of the stator 1.
  • the mover 3 includes a mover iron core 31 and a plurality of coils 32 attached to the mover iron core 31.
  • the mover 3 includes the coil 32
  • the stator 1 includes the permanent magnet 14.
  • the operation principle is the same as that of the rotary electric machine according to the first embodiment. .
  • the mover core 31 has a core back 311 extending in the longitudinal direction of the stator 1 and seven teeth 312 extending from the core back 311 toward the stator 1. Seven teeth 312 are arranged side by side in the longitudinal direction of the stator 1. It is done.
  • teeth numbers are assigned to the teeth 312 for convenience. Specifically, in FIG. 26, teeth numbers of 5, 6, 7, 1, 2, 3, 4 are assigned to the teeth 312 from the left end to the right end.
  • the first teeth 312 are the first teeth 312 a
  • the second teeth 312 are the second teeth 312 b
  • the seventh teeth 312 are the third teeth 312 c.
  • the mover 3 is magnetically symmetric about the first teeth 312 a in the traveling direction, so that the effect of reducing torque ripple can be obtained.
  • the number of turns of the coil 32 attached to each tooth 312 can reduce the difference in inductance between phases by referring to FIG. Therefore, it is possible to reduce torque ripple, in particular, an electrical angle cycle of 180 °, that is, an electrical angle second-order pulsation.
  • the other configuration is the same as that of the first to sixth embodiments.
  • FIG. 27 is a cross-sectional view showing a modification of the linear motion motor of FIG.
  • the number of teeth 312 is five.
  • teeth numbers of 4, 5, 1, 2, 3 are assigned to the teeth 312 from the left end to the right end.
  • the first teeth 312 are the first teeth 312 a
  • the second teeth 312 are the second teeth 312 b
  • the fifth teeth 312 are the third teeth 312 c.
  • the number of turns of the coil 32 attached to each tooth 312 can reduce the difference in inductance between phases by referring to FIG. Therefore, it is possible to reduce torque ripple, in particular, an electrical angle cycle of 180 °, that is, an electrical angle second-order pulsation.
  • the direct acting motor shown in FIGS. 26 and 27 the direct acting motor in which the mover 3 is an armature and the stator 1 is a field has been described.
  • it may be a direct acting motor in which the mover 3 is a field and the stator 1 is an armature.
  • FIG. 28 is a cross-sectional view showing a direct-acting motor according to Embodiment 8 of the present invention.
  • the direct-acting motor according to Embodiment 8 of the present invention is a permanent magnet linear motor.
  • the linear motion motor includes a stator 1 and a mover 3 provided opposite to the stator 1 and movable with respect to the stator 1.
  • the stator 1 extends in the direction of travel of the mover 3.
  • the mover 3 is movable relative to the stator 1 in the longitudinal direction of the stator 1.
  • the stator 1 includes a stator core 11 and a plurality of permanent magnets 14 provided on the stator core 11.
  • the plurality of permanent magnets 14 are arranged in the longitudinal direction of the stator 1.
  • the mover 3 includes a mover iron core 31 and a plurality of coils 32 attached to the mover iron core 31.
  • the mover 3 includes the coil 32
  • the stator 1 includes the permanent magnet 14.
  • the operation principle is the same as that of the rotary electric machine according to the first embodiment. .
  • the mover core 31 has a core back 311 extending in the longitudinal direction of the stator 1 and seven teeth 312 extending from the core back 311 toward the stator 1. Seven teeth 312 are arranged side by side in the longitudinal direction of the stator 1. It is done.
  • teeth numbers are assigned to the teeth 312 for convenience. Specifically, in FIG. 28, teeth numbers of 5, 6, 7, 1, 2, 3 and 4 are assigned to the teeth 312 from the left end to the right end.
  • the first teeth 312 are the first teeth 312 a
  • the second teeth 312 are the second teeth 312 b
  • the seventh teeth 312 are the third teeth 312 c.
  • the mover 3 is magnetically symmetric about the first teeth 312 a in the traveling direction, so that the effect of reducing torque ripple can be obtained.
  • the number of turns of the coil 32 attached to each tooth 312 can reduce the difference in inductance between phases by referring to FIG. Therefore, it is possible to reduce torque ripple, in particular, an electrical angle cycle of 180 °, that is, an electrical angle second-order pulsation.
  • the other configuration is the same as that of the first to sixth embodiments.
  • mover 3 is an armature and the direct-acting motor whose stator 1 is a field was demonstrated.
  • it may be a direct acting motor in which the mover 3 is a field and the stator 1 is an armature.

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Abstract

トルクリップルを低減させることができる回転電機を得る。第１ティースに取り付けられたコイルの巻数は、第２ティースに取り付けられた複数の相のコイルの巻数と異なり、かつ、第３ティースに取り付けられた複数の相のコイルの巻数と異なり、第１ティースに取り付けられたコイルの巻数は、他の各ティースに取り付けられたコイルの巻数のそれぞれに対して最大であり、かつ、第２ティースおよび第３ティースに取り付けられたコイルの巻数のうち、少なくとも一方は、他の各ティースに取り付けられたコイルの巻数のそれぞれに対して最小である。

Description

回転電機および直動電動機
　この発明は、ティースにコイルが取り付けられた回転電機および直動電動機に関する。
　従来、回転子の極数をＰとし、固定子のスロット数をＮとし、自然数をｎとした場合に、Ｐ＝２ｎ、Ｎ＝２ｎ±１、または、Ｐ＝２ｎ、Ｎ＝２（ｎ±１）とし、さらに、Ｎが相数ｍの整数倍とはならないように設定することで、ＰとＮとの最小公倍数を大きな数にして、発生するコギングトルクを低減させる回転電機が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平０４－２０８０３９号公報
　しかしながら、各相のインダクタンスが互いに異なるため、電機子反作用に差が生じてしまい、トルクリップルが発生するという課題があった。
　この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、トルクリップルを低減させることができる回転電機および直動電動機を提供するものである。
　この発明に係る回転電機は、固定子と、固定子に対向して回転自在に設けられた回転子とを備え、回転子は、回転方向である周方向に並べられた、２の自然数倍の数であるＰ個の磁極を有し、固定子は、コアバックおよびコアバックから径方向に延び周方向に並べられた、整数であるＮ個のティースを含む固定子鉄心と、ティースに取り付けられたコイルとを有し、ティースには、３相のコイルが取り付けられ、ＰおよびＮの最大公約数をＣとした場合に、Ｎ／Ｃ＝Ｐ／Ｃ±１、Ｎ／Ｃが３の倍数ではない関係にあり、Ｎ個のティースの中には、１相のみのコイルが取り付けられるティースと、複数の相のコイルが取り付けられるティースとがあり、１相のみのコイルが取り付けられたティースであって、かつ、隣接するティースには同相のコイルを含む複数の相のコイルが取り付けられたティースを第１ティースとし、第１ティースにおける周方向一方側に隣接し、複数の相のコイルが取り付けられたティースを第２ティースとし、第１ティースにおける周方向他方側に隣接し、複数の相のコイルが取り付けられたティースを第３ティースとした場合に、第１ティースに取り付けられたコイルの巻数は、第２ティースに取り付けられた複数のコイルの巻数の合計と異なり、かつ、第３ティースに取り付けられた複数のコイルの巻数の合計と異なり、第１ティースに取り付けられたコイルの巻数は、他の各ティースに取り付けられたコイルの巻数の合計のそれぞれに対して最大であり、かつ、第２ティースおよび第３ティースに取り付けられたコイルの巻数の合計のうち、少なくとも一方は、他の各ティースに取り付けられたコイルの巻数の合計のそれぞれに対して最小であり、または、第１ティースに取り付けられたコイルの巻数は、他の各ティースに取り付けられたコイルの巻数の合計のそれぞれに対して最小であり、かつ、第２ティースおよび第３ティースに取り付けられたコイルの巻数の合計のうち、少なくとも一方は、他の各ティースに取り付けられたコイルの巻数の合計のそれぞれに対して最大である。
　この発明に係る回転電機によれば、各相のインダクタンスの差分を小さくすることができるので、トルクリップルを低減させることができる。
この発明の実施の形態１に係る回転電機を示す断面図である。 図１の各ティースに取り付けられるコイルの巻数を示す図である。 図１の各ティースに取り付けられるコイルの各相の巻数の二乗和についての平均値からのずれ量を示す図である。 巻数の二乗和についての平均値からのずれ量とインダクタンスとの関係を示すグラフである。 図１の固定子と比較するための固定子を示す断面図である。 図１の回転電機に発生するトルク波形を示すグラフである。 図１の回転電機の変形例を示す断面図である。 図７の各ティースに取り付けられるコイルの巻数を示す図である。 図７の各ティースに取り付けられるコイルの各相の巻数の二乗和についての平均値からのずれ量を示す図である。 この発明の実施の形態２に係る回転電機の固定子のコイルの配置を示す図である。 図１０の各ティースに取り付けられるコイルの巻数を示す図である。 図１０の各ティースに取り付けられるコイルの各相の巻数の二乗和についての平均値からのずれ量を示す図である。 巻数の二乗和についての平均値からのずれ量とインダクタンスとの関係を示すグラフである。 図１０の回転電機に発生するトルク波形を示すグラフである。 この発明の実施の形態３に係る回転電機の固定子を示す断面図である。 図１５の固定子の変形例を示す断面図である。 この発明の実施の形態４に係る回転電機の固定子を示す断面図である。 図１７の固定子の変形例を示す断面図である。 実施の形態４に係る回転電機の固定子の変形例を示す断面図である。 図１９の固定子の変形例を示す断面図である。 この発明の実施の形態５に係る回転電機の固定子の要部を示す図である。 図２１の固定子の他の要部を示す図である。 図２１の固定子の変形例を示す斜視図である。 この発明の実施の形態６に係る回転電機の固定子におけるコイルの接続を説明する図である。 図２４の固定子のコイルの接続の変形例を説明する図である。 この発明の実施の形態７に係る直動電動機を示す断面図である。 図２６の直動電動機の変形例を示す断面図である。 この発明の実施の形態８に係る直動電動機を示す断面図である。
　以下、本発明の各実施の形態に係る回転電機を図面に基づいて説明する。各実施の形態において、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。なお、本発明は、以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変形可能である。
　実施の形態１．
　図１はこの発明の実施の形態１に係る回転電機を示す断面図である。この発明の実施の形態１に係る回転電機は、固定子１と、固定子１に対して径方向に対向して設けられ、回転自在な回転子２とを備えている。この例では、回転子２は、固定子１に対して径方向内側に配置されている。
　回転子２は、シャフト２１と、シャフト２１に対して固定された回転子鉄心２２と、回転子鉄心２２に固定され、回転方向である周方向に並べられた６個の永久磁石２３とを備えている。回転子鉄心２２は、電磁鋼板などの磁性体のコアシートが複数枚積層されることによって構成されている。回転子鉄心２２は、円筒形状に形成されている。永久磁石２３は、回転子鉄心２２の外周面に配置されている。６個の永久磁石２３は、周方向に並べて配置されている。
　固定子１は、固定子鉄心１１と、固定子鉄心１１に取り付けられた複数のコイル１２とを備えている。固定子鉄心１１は、電磁鋼板などの磁性体のコアシートが複数枚積層されることによって構成されている。固定子鉄心１１は、円環状のコアバック１１１と、コアバック１１１から径方向内側に延びる７個のティース１１２とを有している。７個のティース１１２は、周方向に並べて配置されている。周方向に隣り合うティース１１２の間には、スロット１１３が形成されている。コイル１２は、スロット１１３に配置されている。コイル１２は、導線がティース１１２に集中的に巻回されることによって構成されている。
　固定子１には、図示しない３相交流電源から電圧が印加される。回転子２の磁極の数である極数を、２の自然数倍の数であるＰとすると、極数Ｐは６、固定子１のスロット数Ｎは７であり、極数Ｐおよびスロット数Ｎの最大公約数Ｃは１となる。この場合、スロット数Ｎ／最大公約数Ｃ＝極数Ｐ／最大公約数Ｃ±１であり、Ｎ／Ｃが相数３の倍数ではない関係となる。このような構成にすることにより、コギングトルクを低減させることができるといった効果を得ることができる。
　このような回転電機では、スロット数Ｎ／最大公約数Ｃが相数３の倍数である回転電機と同様に各コイル１２の巻数が均等となるように設計すると、電機子反作用にアンバランスが生じ、トルクリップルが生じる。
　図１では、各ティース１１２に対して便宜的にティース番号が割り当てられている。具体的には、図１では、各ティース１１２に対して、時計回りに１から７までのティース番号が割り当てられている。７個のティース１１２のそれぞれには、１番目のティース１１２から時計回りに、＋Ｕ相のコイル１２と、－Ｕ相および＋Ｖ相のコイル１２と、－Ｖ相のコイル１２と、＋Ｖ相のコイル１２と、＋Ｗ相のコイル１２と、－Ｗ相のコイル１２と、－Ｕ相および＋Ｗ相のコイル１２とが順に取り付けられている。ここで、各ティース１１２に取り付けられるコイル１２の各相における＋および－の記号は、コイル１２に電流が流れた場合に発生する磁束の向きを表している。
　１番目のティース１１２には、１相のみのコイル１２が取り付けられ、かつ、１番目のティース１１２に隣接する２番目のティース１１２および７番目のティース１１２には、１番目のティース１１２に設けられたコイル１２と同相のコイル１２を含む複数の相のコイル１２が取り付けられている。１相のみのコイル１２が取り付けられるティース１１２であって、かつ、このティース１１２に隣接するティース１１２には同相のコイル１２を含む複数の相のコイル１２が取り付けられるティース１１２を第１ティース１１２ａとする。また、第１ティース１１２ａにおける周方向一方側に隣接し、複数の相のコイル１２が取り付けられるティース１１２を第２ティース１１２ｂとし、第１ティース１１２ａにおける周方向他方側に隣接し、複数の相のコイル１２が取り付けられるティース１１２を第３ティース１１２ｃとする。図１では、１番目のティース１１２が第１ティース１１２ａであり、２番目のティース１１２が第２ティース１１２ｂであり、７番目のティース１１２が第３ティース１１２ｃである。この発明の実施の形態１では、第２ティース１１２ｂおよび第３ティース１１２ｃにのみ、複数の相のコイル１２が取り付けられている。
　図２は図１の各ティース１１２に取り付けられるコイル１２の巻数を示す図である。図２では、各ティース１１２に取り付けられるコイル１２の巻数は、第１ティース１１２ａに取り付けられるコイル１２の巻数を基に規格化されている。図２に示すように、第１ティース１１２ａに取り付けられるコイル１２の巻数は、第２ティース１１２ｂに取り付けられる複数の相のそれぞれのコイル１２の巻数の合計と異なり、かつ、第３ティース１１２ｃに取り付けられる複数の相のそれぞれのコイル１２の巻数の合計と異なる。
　また、第１ティース１１２ａに取り付けられるコイル１２の巻数は、第１ティース１１２ａ以外の６個の各ティース１１２のそれぞれに取り付けられるコイル１２におけるそれぞれの巻数の合計に対して最大である。また、第２ティース１１２ｂおよび第３ティース１１２ｃに取り付けられるコイル１２のそれぞれの巻数は、第２ティース１１２ｂおよび第３ティース１１２ｃ以外の５個の各ティース１１２のそれぞれに取り付けられるコイル１２におけるそれぞれの巻数の合計に対して最小である。
　図２に示すような巻数にすることによって、各相のインダクタンスの差分を小さくすることができ、トルクリップル、特に電気角１８０°周期すなわち電気角２次の脈動成分を低減することができる。また、巻線係数を大きくすることができるため、誘起電圧が大きくなり、高トルクを得ることができるといった効果が得られる。
　また、各相の間におけるコイル１２の巻数の合計の差異を低減させることができるため、相同士の相抵抗の差異を低減させることができる。また、各ティース１１２に取り付けられるコイル１２の巻数の差異を低減させることができるため、固定子鉄心１１における局所的な発熱を抑制することができる。
　この発明の実施の形態１では、全てのコイル１２は、同一の線径の導線から構成されている。このため、固定子１の製造にかかる時間を短縮することができ、固定子１の製造性を向上させることができる。
　ｉを１から７までの自然数とし、ｉ番目のティース１１２に取り付けられるＵ相のコイル１２の巻数をＮuiとし、ｉ番目のティース１１２に取り付けられるＶ相のコイル１２の巻数をＮviとし、ｉ番目のティース１１２に取り付けられるＷ相のコイル１２の巻数をＮwiとする。また、Ｕ相のコイル１２の巻数の二乗和ΣＮui 2、Ｖ相のコイル１２の巻数の二乗和ΣＮvi 2およびＷ相のコイル１２の巻数の二乗和ΣＮwi 2の平均値をａとする。
　図３は図１の各ティース１１２に取り付けられるコイル１２の各相の巻数の二乗和についての平均値からのずれ量を示す図、図４は巻数の二乗和についての平均値からのずれ量とインダクタンスとの関係を示すグラフである。図４では、横軸は巻数の二乗和についての平均値からのずれ量の絶対値の最大値を示し、縦軸は３相のインダクタンスの最大値と最小値との比についての１からのずれ量を示している。
　通常、例えば、極数Ｐが１０、スロット数Ｎが１２、相数が３であり、極数Ｐおよびスロット数Ｎの最大公約数Ｃが２である回転電機では、スロット数Ｎ／最大公約数Ｃが６であり、相数３の倍数となる。このため、各相のティース数は、４個ずつとなり、互いに等しくなるので、各ティース１１２に同数の巻数のコイル１２を取り付けることができ、各相のインダクタンスが等しくなる。その結果、インダクタンスの最大値と最小値との比は１となり、インダクタンスの最大値と最小値との比についての１からのずれ量は、０となる。
　図５は図１の固定子１と比較するための固定子１を示す断面図である。図５では、７個のティース１１２のそれぞれに１相のコイル１２のみが取り付けられており、かつ、全てのコイル１２の巻数が均等となっている。図４の破線は、７個のティース１１２のそれぞれに１相のコイル１２のみを取り付け、かつ、全てのコイル１２の巻数を均等とした場合のインダクタンスの最大値と最小値との比についての１からのずれ量を示している。図４の一点鎖線は、７個のティース１１２のそれぞれに１個の相のコイル１２のみを取り付け、かつ、全てのコイル１２の巻数を均等とした場合のインダクタンスの最大値と最小値との比についての１からのずれ量を半分としたものを示している。
　各相のコイル１２の巻数の二乗和の平均値ａからのずれ量が２４％以下である場合に、インダクタンスの最大値と最小値との比についての１からのずれ量は、各ティース１１２に１相のコイル１２のみを取り付けた場合のインダクタンスの最大値と最小値との比についての１からのずれ量以下となる。さらに、各相のコイル１２の巻数の二乗和の平均値ａからのずれ量が１２％以下である場合に、トルクリップルは、各ティース１１２に１相のコイル１２のみを取り付けた場合と比較して、半分以下とすることができる。各ティース１１２に取り付けられるコイル１２の巻数を図２に示すような巻数にした場合には、インダクタンスの最大値と最小値と比についての１からのずれ量は、全てのコイル１２の巻数が均等となっている場合のインダクタンスの最大値と最小値との比についての１からのずれ量の半分以下となる。
　図６は図１の回転電機に発生するトルク波形を示すグラフである。図６の実線は、各ティース１１２に取り付けられたコイル１２の巻数を図２に示すような巻数とした場合のトルク波形を示している。図６の破線は、全てのコイル１２の巻数を均等とした場合のトルク波形を示している。図６では、縦軸は平均トルクで規格化されたトルクを示している。図６に示すように、コイル１２の巻数を図２に示すような巻数にすることで、インダクタンスの最大値と最小値との比が１に近づくため、駆動時のトルクリップル、特に電気角１８０°周期すなわち電気角２次の脈動成分を低減させることができる。
　なお、上記実施の形態１では、各ティース１１２に取り付けられるコイル１２の巻数を図２に示すような巻数とする構成について説明したが、第１ティース１１２ａに取り付けられるコイル１２の巻数が他のティース１１２に取り付けられるコイル１２におけるそれぞれの巻数の合計に対して最大、かつ、第２ティース１１２ｂおよび第３ティース１１２ｃに取り付けられるコイル１２のそれぞれの巻数が他のティース１１２に取り付けられるコイル１２におけるそれぞれの巻数の合計に対して最小である構成、または、第１ティース１１２ａに取り付けられるコイル１２の巻数が他のティース１１２に取り付けられるコイル１２におけるそれぞれの巻数の合計に対して最小、かつ、第２ティース１１２ｂおよび第３ティース１１２ｃに取り付けられるコイル１２のそれぞれの巻数が他のティース１１２に取り付けられるコイル１２におけるそれぞれの巻数の合計に対して最大である構成であれば、異なる巻数の組み合わせであっても同様の効果が得られる。
　また、上記実施の形態１では、永久磁石２３が回転子鉄心２２の表面に貼り付けられる構成について説明したが、永久磁石２３が回転子鉄心２２の内部に埋め込まれる構成であってもよい。
　また、上記実施の形態１では、極数Ｐが６、スロット数Ｎが７、相数が３である構成について説明したが、これに限らず、極数Ｐ、スロット数Ｎは、その他の数であってもよい。図７は図１の回転電機の変形例を示す断面図、図８は図７の各ティース１１２に取り付けられるコイル１２の巻数を示す図、図９は図７の各ティース１１２に取り付けられるコイル１２の各相の巻数の二乗和についての平均値からのずれ量を示す図である。図８では、各ティース１１２に取り付けられるコイル１２の巻数は、第１ティース１１２ａに取り付けられるコイル１２の巻数を元に規格化されている。このように、他のスロット数Ｎとした場合も、同様の効果を得ることができる。各ティース１１２に取り付けられるコイル１２の巻数を図８に示したが、第１ティース１１２ａに取り付けられるコイル１２の巻数が他のティース１１２に取り付けられるコイル１２におけるそれぞれの巻数の合計に対して最大、かつ、第２ティース１１２ｂおよび第３ティース１１２ｃに取り付けられるコイル１２の巻数の合計のそれぞれが他のティース１１２に取り付けられるコイル１２の巻数のそれぞれに対して最小である構成、または、第１ティース１１２ａに取り付けられるコイル１２の巻数が他のティース１１２に取り付けられるコイル１２の巻数の合計のそれぞれに対して最小、かつ、第２ティース１１２ｂおよび第３ティース１１２ｃに取り付けられるコイル１２の巻数の合計のそれぞれが他のティース１１２に取り付けられるコイル１２の巻数の合計のそれぞれに対して最大である構成であれば、異なる巻数の組み合わせであっても同様の効果が得られる。
　以上説明したように、この発明の実施の形態１に係る回転電機によれば、トルクリップル、特に電気角１８０°周期すなわち電気角２次の脈動成分を低減させることができる。
　また、この回転電機によれば、相毎のインダクタンスの差異を低減させることができるため、トルクリップル、特に電気角１８０°周期すなわち電気角２次の脈動成分を低減させることができる。
　また、全てのコイル１２の導線の線径は、同一であるので、製造にかかる時間を短縮することができ、製造性を向上させることができる。
　なお、上記実施の形態１では、極数Ｐが６、スロット数Ｎが７、極数Ｐおよびスロット数Ｎの最大公約数Ｃが１である回転電機について説明したが、この単位を基本として、最大公約数Ｃが２、３など、１以外の他の自然数の場合であっても、同様の効果が得られる。最大公約数Ｃが２の場合としては、例えば、Ｐ＝１２、Ｎ＝１４があり、最大公約数Ｃが３の場合としては、たとえば、Ｐ＝１８、Ｎ＝２１がある。
　また、上記実施の形態１では、極数Ｐが６である回転電機について説明したが、これに限らず、極数Ｐは、２、４、６、８などの偶数、言い換えれば２の自然数倍の数であればよい。また、スロット数Ｎについても同様に、４、５、７、８、１０などの自然数であって、かつ、スロット数Ｎ／最大公約数Ｃが相数３の倍数とならない数であればよい。この場合であっても、同様の効果が得られる。
　実施の形態２．
　図１０はこの発明の実施の形態２に係る回転電機の固定子のコイルの配置を示す図である。図１０では、各ティース１１２に対して便宜的にティース番号が割り当てられている。具体的には、図１０では、各ティース１１２に対して、時計回りに１から７までのティース番号が割り当てられている。７個のティース１１２のそれぞれには、１番目のティース１１２から時計回りに、＋Ｕ相のコイル１２と、－Ｕ相および＋Ｖ相のコイル１２と、＋Ｕ相および－Ｖ相のコイル１２と、－Ｗ相および＋Ｖ相のコイル１２と、－Ｖ相および＋Ｗ相のコイル１２と、＋Ｕ相および－Ｗ相のコイル１２と、－Ｕ相および＋Ｗ相のコイル１２とが順に取り付けられている。ここで、各ティース１１２に取り付けられるコイル１２の各相における＋および－の記号は、コイル１２に電流が流れた場合に発生する磁束の向きを表している。
　１番目のティース１１２には、１相のみのコイル１２が取り付けられ、かつ、１番目のティース１１２に隣接する２番目のティース１１２および７番目のティース１１２には、１番目のティース１１２に設けられたコイル１２と同相のコイル１２を含む複数の相のコイル１２が取り付けられている。１相のみのコイル１２が取り付けられるティース１１２であって、かつ、このティース１１２に隣接するティース１１２には同相のコイル１２を含む複数の相のコイル１２が取り付けられるティース１１２を第１ティース１１２ａとする。また、第１ティース１１２ａにおける周方向一方側に隣接し、複数の相のコイル１２が取り付けられるティース１１２を第２ティース１１２ｂとし、第１ティース１１２ａにおける周方向他方側に隣接し、複数の相のコイル１２が取り付けられるティース１１２を第３ティース１１２ｃとする。図１では、１番目のティース１１２が第１ティース１１２ａであり、２番目のティース１１２が第２ティース１１２ｂであり、７番目のティース１１２が第３ティース１１２ｃである。この発明の実施の形態２では、第１ティース１１２ａにのみ、１相のみのコイル１２が取り付けられ、他のティース１１２には、複数の相のコイル１２が取り付けられている。
　図１１は図１０の各ティース１１２に取り付けられるコイル１２の巻数を示す図である。図１１では、各ティース１１２に取り付けられるコイル１２の巻数は、第１ティース１１２ａに取り付けられるコイル１２の巻数を基に規格化されている。図１１に示すように、第１ティース１１２ａに取り付けられるコイル１２の巻数は、第２ティース１１２ｂに取り付けられる複数のコイル１２の巻数の合計と異なり、かつ、第３ティース１１２ｃに取り付けられる複数のコイル１２の巻数の合計と異なる。
　また、第１ティース１１２ａに取り付けられるコイル１２の巻数は、第１ティース１１２ａ以外の６個の各ティース１１２のそれぞれに取り付けられるコイル１２の巻数の合計のそれぞれに対して最小である。また、第２ティース１１２ｂおよび第３ティース１１２ｃに取り付けられるコイル１２の巻数の合計のそれぞれは、第２ティース１１２ｂおよび第３ティース１１２ｃ以外の５個の各ティース１１２のそれぞれに取り付けられるコイル１２の巻数の合計のそれぞれに対して最大である。
　図１１に示すような巻数にすることによって、各相のインダクタンスを互いに等しくすることができ、トルクリップル、特に電気角１８０°周期すなわち電気角２次の脈動成分を低減させることができる。
　また、各相の間におけるコイル１２の巻数の合計の差異を低減させることができるため、相同士の相抵抗の差異を低減させることができる。また、各ティース１１２に取り付けられるコイル１２の巻数の差異を低減させることができるため、固定子鉄心１１における局所的な発熱を抑制することができる。
　ｉを１から７までの自然数とし、ｉ番目のティース１１２に取り付けられるＵ相のコイル１２の巻数をＮuiとし、ｉ番目のティース１１２に取り付けられるＶ相のコイル１２の巻数をＮviとし、ｉ番目のティース１１２に取り付けられるＷ相のコイル１２の巻数をＮwiとする。また、Ｕ相のコイル１２の巻数の二乗和ΣＮui 2、Ｖ相のコイル１２の巻数の二乗和ΣＮvi 2およびＷ相のコイル１２の巻数の二乗和ΣＮwi 2の平均値をａとする。
　図１２は図１０の各ティース１１２に取り付けられるコイル１２の各相の巻数の二乗和についての平均値からのずれ量を示す図、図１３は巻数の二乗和についての平均値からのずれ量とインダクタンスとの関係を示すグラフである。図１３では、横軸は巻数の二乗和についての平均値からのずれ量の絶対値の最大値を示し、縦軸は３相のインダクタンスの最大値と最小値との比についての１からのずれ量を示している。
　通常、例えば、極数Ｐが１０、スロット数Ｎが１２、極数Ｐおよびスロット数Ｎの最大公約数Ｃが２、相数が３である回転電機では、スロット数Ｎ／最大公約数Ｃが６であり、相数３の倍数である。このため、各相のティース数は、４個ずつとなり、互いに等しくなるので、各ティース１１２に同数の巻数のコイル１２を取り付けることができ、各相のインダクタンスが等しくなる。その結果、インダクタンスの最大値と最小値との比は１となり、インダクタンスの最大値と最小値との比についての１からのずれ量は、０となる。
　図１３の破線は、７個のティース１１２のそれぞれに１相のコイル１２のみを取り付け、かつ、全てのコイル１２の巻数を均等とした場合のインダクタンスの最大値と最小値との比についての１からのずれ量を示している。図１３の一点鎖線は、７個のティース１１２のそれぞれに１個の相のコイル１２のみを取り付け、かつ、全てのコイル１２の巻数を均等とした場合のインダクタンスの最大値と最小値との比についての１からのずれ量を半分としたものを示している。
　各相のコイル１２の巻数の二乗和の平均値ａからのずれ量が１５％以下である場合に、インダクタンスの最大値と最小値との比についての１からのずれ量は、各ティース１１２に１相のコイル１２のみを取り付けた場合のインダクタンスの最大値と最小値との比についての１からのずれ量以下となる。さらに、各相のコイル１２の巻数の二乗和の平均値ａからのずれ量が７．５％以下である場合に、トルクリップルは、各ティース１１２に１相のコイル１２のみを取り付けた場合と比較して、半分以下とすることができる。各ティース１１２に取り付けられるコイル１２の巻数を図１１に示すような巻数にした場合には、インダクタンスの最大値と最小値との比についての１からのずれ量は、全てのコイル１２の巻数が均等となっている場合のインダクタンスの最大値と最小値との比についての１からのずれ量の半分以下となっている。
　図１４は図１０の回転電機に発生するトルク波形を示すグラフである。図１４の実線は、各ティース１１２に取り付けられたコイル１２の巻数を図１１に示すような巻数とした場合のトルク波形を示している。図１４の破線は、全てのコイル１２の巻数を均等とした場合のトルク波形を示している。図１４では、縦軸は平均トルクで規格化されたトルクを示している。図１４に示すように、コイル１２の巻数を図１１に示すような巻数にすることで、インダクタンスの最大値と最小値との比が１に近づくため、駆動時のトルクリップル、特に電気角１８０°周期すなわち電気角２次の脈動成分を低減させることができる。
　なお、上記実施の形態２では、各ティース１１２に取り付けられるコイル１２の巻数を図１１に示すような巻数とする構成について説明したが、第１ティース１１２ａに取り付けられるコイル１２の巻数が他のティース１１２に取り付けられるコイル１２の巻数の合計のそれぞれに対して最大、かつ、第２ティース１１２ｂおよび第３ティース１１２ｃに取り付けられるコイル１２の巻数の合計のそれぞれが他のティース１１２に取り付けられるコイル１２の巻数の合計のそれぞれに対して最小である構成、または、第１ティース１１２ａに取り付けられるコイル１２の巻数が他のティース１１２に取り付けられるコイル１２の巻数の合計のそれぞれに対して最小、かつ、第２ティース１１２ｂおよび第３ティース１１２ｃに取り付けられるコイル１２の巻数の合計のそれぞれが他のティース１１２に取り付けられるコイル１２の巻数の合計のそれぞれに対して最大である構成であれば、異なる巻数の組み合わせであっても同様の効果が得られる。
　また、上記実施の形態２では、スロット数Ｎが７であり、相数が３である構成について説明したが、これに限らず、スロット数Ｎはその他の数であってもよい。
　以上説明したように、この発明の実施の形態２に係る回転電機によれば、トルクリップル、特に電気角１８０°周期すなわち電気角２次の脈動成分を低減させることができる。
　また、この回転電機によれば、相毎のインダクタンスの差異を低減させることができるため、トルクリップル、特に電気角１８０°周期すなわち電気角２次の脈動成分を低減させることができる。
　なお、上記実施の形態２では、極数Ｐが６、スロット数Ｎが７、極数Ｐおよびスロット数Ｎの最大公約数Ｃが１である回転電機について説明したが、この単位を基本として、最大公約数Ｃが２、３など、１以外の他の自然数の場合であっても、同様の効果が得られる。最大公約数Ｃが２の場合としては、例えば、Ｐ＝１２、Ｎ＝１４があり、最大公約数Ｃが３の場合としては、たとえば、Ｐ＝１８、Ｎ＝２１がある。
　また、上記実施の形態２では、極数Ｐが６である回転電機について説明したが、これに限らず、極数Ｐは、２、４、６、８などの偶数、言い換えれば２の自然数倍の数であればよい。また、スロット数Ｎについても同様に、４、５、７、８、１０などの自然数であって、かつ、スロット数Ｎ／最大公約数Ｃが相数３の倍数とならない数であればよい。この場合であっても、同様の効果が得られる。
　実施の形態３．
　図１５はこの発明の実施の形態３に係る回転電機の固定子を示す断面図、図１６は図１５の固定子の変形例を示す断面図である。図１５では、実施の形態１と同様に第２ティース１１２ｂおよび第３ティース１１２ｃにのみ複数の相のコイル１２が取り付けられている。また、図１６では、実施の形態２と同様に第１ティース１１２ａにのみ１相のコイル１２が取り付けられている。
　この発明の実施の形態３に係る回転電機では、１ティースあたりの巻数の合計に応じて、コイル１２を構成する導線の線径が互いに異なっている。具体的には、１ティースあたりの巻数の合計が比較的少ないティース１１２には、線径が比較的大きな導線から構成されたコイル１２が取り付けられている。一方、１ティースあたりの巻数の合計が比較的多いティース１１２には、線径が比較的小さい導線から構成されたコイル１２が取り付けられている。その他の構成は、実施の形態１または実施の形態２と同様である。
　コイル１２の電気抵抗は、導線の線径の二乗に反比例する。したがって、導線の線径が小さいほどコイル１２の電気抵抗が大きくなり、導線の線径が大きいほどコイル１２の電気抵抗が小さくなる。また、コイル１２の電気抵抗は、コイル１２の線長、すなわち、巻数に比例する。したがって、巻数が多いほどコイル１２の電気抵抗が大きくなり、巻数が小さいほどコイル１２の電気抵抗が小さくなる。このように、巻数に応じてコイル１２を構成する導線の線径を選定することによって、ティース１１２ごとの電気抵抗の差異を低減させることができる。これにより、コイル発熱量の差異を低減させることができ、熱成立性を向上させることができる。また、相毎の電気抵抗の差異を低減させることができるため、トルクリップルをさらに低減させることができる。
　以上説明したように、この発明の実施の形態３に係る回転電機によれば、各コイル１２の導線の線径は、少なくとも２種類以上であるので、ティース１１２に取り付けられるコイル１２の電気抵抗の差分を小さくすることができ、コイル１２発熱量の差異を抑制することができる。その結果、熱成立性を向上させることができる。
　実施の形態４．
　図１７はこの発明の実施の形態４に係る回転電機の固定子を示す断面図、図１８は図１７の固定子の変形例を示す断面図である。図１７では、実施の形態１と同様に第２ティース１１２ｂおよび第３ティース１１２ｃにのみ複数の相のコイル１２が取り付けられている。また、図１８では、実施の形態２と同様に第１ティース１１２ａにのみ１相のコイル１２が取り付けられている。
　同一のティース１１２に取り付けられる複数の相のコイル１２は、複数の相のコイル１２が取り付けられるティース１１２を中心として周方向に並べて配置されている。同一のティース１１２に取り付けられる複数の相のコイル１２の中で、ティース１１２に対して近くに配置されたコイル１２は巻数が大きく、ティース１１２に対して遠くに配置されたコイル１２は巻数が小さくなっている。これにより、同一のティース１１２に取り付けられる複数の相のコイル１２の中で、巻数が大きいコイル１２の導線の線長を短くし、巻数が小さいコイル１２の導線の線長を長くすることができる。コイル１２の電気抵抗は、コイル１２の導線の線長に比例する。コイル１２の軸方向に対して垂直な断面における重心をコイル断面の重心とした場合に、コイル１２の導線の線長は、コイル断面の重心とティース１１２の中央との間の距離に依存するため、相毎のコイル１２の巻数の合計の差異による電気抵抗の差異を低減させることができる。したがって、電圧が印加された場合に各相に流れる電流値の差異を低減させることができ、閉回路内に流れる循環電流を低減させることができる。その結果、トルクリップルを低減させることができる。その他の構成は、実施の形態１から実施の形態３までと同様である。
　図１９は実施の形態４に係る回転電機の固定子の変形例を示す断面図、図２０は図１９の固定子の変形例を示す断面図である。図１９では、実施の形態１と同様に第２ティース１１２ｂおよび第３ティース１１２ｃにのみ複数の相のコイル１２が取り付けられている。また、図２０では、実施の形態２と同様に第１ティース１１２ａにのみ１相のコイル１２が取り付けられている。
　同一のティース１１２に取り付けられる複数の相のコイル１２は、一方のコイル１２におけるコイル断面の重心Ａと固定子１の中心Ｂとを結ぶ線Ｃが、他方のコイル１２におけるコイル断面の重心Ｄを通らないように、分割されている。コイル１２の導線の線長は、スロット１１３内に配置されている１相分のコイル断面の重心とティース１１２の中央との間の距離に依存するため、コイル断面の重心がティース１１２に対して近くに配置されたコイル１２は巻数が大きく、コイル断面の重心がティース１１２に対して遠くに配置されたコイル１２は巻数が小さくなっている。これにより、同一のティース１１２に取り付けられる複数の相のコイル１２の中で、巻数が大きいコイル１２の導線の線長を短くし、巻数が小さいコイル１２の導線の線長を長くすることができる。コイル１２の電気抵抗は、コイル１２の導線の線長に比例する。コイル１２の軸方向に対して垂直な断面における重心をコイル断面の重心とした場合に、コイル１２の導線の線長は、コイル断面の重心とティース１１２の中央との間の距離に依存するため、相毎のコイル１２の巻数の合計の差異による電気抵抗の差異を低減させることができる。したがって、電圧が印加された場合に各相に流れる電流値の差異を低減させることができ、閉回路内に流れる循環電流を低減させることができる。その結果、トルクリップルを低減させることができる。
　以上説明したように、この発明の実施の形態４に係る回転電機によれば、各コイル１２の導線の平均長は、少なくとも２種類以上であるので、１つのティース１１２に取り付けられる複数の相のコイルの電気抵抗の差分を小さくすることができ、電気抵抗の差異を抑制することができる。その結果、トルクリップルを低減させることができる。
　実施の形態５．
　図２１はこの発明の実施の形態５に係る回転電機の固定子の要部を示す図、図２２は図２１の固定子の他の要部を示す図である。図２１では、巻数の合計が大きいコイル１２がティース１１２に取り付けられる固定子１の要部を固定子１の中心から径方向外側に向かって視た図を示し、図２２では、巻数の合計が小さいコイル１２がティース１１２に取り付けられる固定子１の要部を固定子１の中心から径方向外側に向かって視た図を示している。固定子１は、ティース１１２に取り付けられたインシュレータ１３をさらに備えている。インシュレータ１３は、樹脂、絶縁紙などから構成されている。ティース１１２には、インシュレータ１３を介してコイル１２が取り付けられている。巻数の合計が小さいコイル１２が取り付けられるティース１１２に取り付けられるインシュレータ１３は、巻数の合計が大きいコイル１２が取り付けられるティース１１２に取り付けられるインシュレータ１３に対して、固定子１の軸方向についての寸法が大きくなっている。巻数の合計が小さいコイル１２が取り付けられるティース１１２に取り付けられるインシュレータ１３は、巻数の合計が大きいコイル１２が取り付けられるティース１１２に取り付けられるインシュレータ１３と同じものに対して、スペーサを取り付けることによって構成されている。巻数の合計が小さいコイル１２が取り付けられるティース１１２に取り付けられるインシュレータ１３は、スペーサと一体成型によって構成されてもよい。
　巻数の合計が小さいコイル１２の導線の線長は、巻数の合計が大きいコイル１２が取り付けられるティース１１２に取り付けられるインシュレータ１３が、巻数の合計が小さいコイル１２が取り付けられるティース１１２に取り付けられた場合と比較して、長くなる。これにより、巻数の合計が小さいコイル１２と巻数の合計が大きいコイル１２との間における電気抵抗の差異を低減させることができる。その結果、ティース１１２毎の発熱量の差異を低減させることができ、熱成立性を向上させることができる。その他の構成は、実施の形態１から実施の形態４までと同様である。
　図２３は図２１の固定子の変形例を示す斜視図である。図２３では、コイル１２を示していない。また、図２３では、複数の相のコイル１２が取り付けられるティース１１２を示している。インシュレータ１３は、径方向内側の部分に設けられた肉薄部１３１と、径方向外側の部分に設けられた肉厚部１３２とを備えている。肉厚部１３２は、肉薄部１３１と比較して、軸方向の寸法が大きくなっている。これにより、インシュレータ１３は、径方向内側の部分よりも径方向外側の部分の方が軸方向の寸法が大きい。
　肉厚部１３２には、巻数の合計が小さいコイル１２が取り付けられている。肉薄部１３１には、巻数の合計が大きいコイル１２が取り付けられている。このような構成により、相毎の巻数の合計の差異による電気抵抗の差異を低減させることができる。その結果、トルクリップルを低減させることができる。
　なお、上記実施の形態では、肉薄部１３１がインシュレータにおける径方向内側の部分に設けられ、肉厚部１３２がインシュレータにおける径方向外側の部分に設けられる構成について説明したが、肉薄部１３１がインシュレータにおける径方向外側の部分に設けられ、肉厚部１３２がインシュレータにおける径方向内側の部分に設けられる構成であってもよい。
　以上説明したように、この発明の実施の形態５に係る回転電機によれば、ティース１１２の軸方向端部に設けられたスペーサをさらに備えているので、コイル１２の導線の線長の差異を低減し、相毎の電気抵抗の差異を抑制することができる。その結果、トルクリップルを低減させることができる。
　実施の形態６．
　図２４はこの発明の実施の形態６に係る回転電機の固定子におけるコイルの接続を説明する図である。図２４では、第２ティース１１２ｂおよび第３ティース１１２ｃにのみ複数の相のコイル１２が取り付けられている。図２４では、１つのティース１１２に取り付けられる複数の相のコイル１２は、説明の便宜上、複数のコイルが個別に周方向に並べられ、同じティース番号が割り当てられている。
　図２４に示すように、Ｕ相のコイル１２は、７番目のティース１１２と、１番目のティース１１２と、２番目のティース１１２とに配置され、それぞれのコイル１２の間に設けられた渡り線１２１によって連続的に直列接続されている。Ｖ相のコイル１２は、２番目のティース１１２と、３番目のティース１１２と、４番目のティース１１２とに配置され、それぞれのコイル１２の間に設けられた渡り線１２１によって連続的に直列接続されている。Ｗ相のコイル１２は、５番目のティース１１２と、６番目のティース１１２と、７番目のティース１１２とに配置され、それぞれのコイル１２の間に設けられた渡り線１２１によって連続的に直列接続されている。その他の構成は、実施の形態１から実施の形態５までと同様である。
　図２５は図２４の固定子のコイル１２の接続の変形例を説明する図である。図２５では、第１ティース１１２ａにのみ１相のコイル１２が取り付けられている。Ｕ相のコイル１２は、６番目のティース１１２と、７番目のティース１１２と、１番目のティース１１２と、２番目のティース１１２と、３番目のティース１１２とに配置され、それぞれのコイル１２の間に設けられた渡り線１２１によって連続的に直列接続されている。Ｖ相のコイル１２は、２番目のティース１１２と、３番目のティース１１２と、４番目のティース１１２と、５番目のティース１１２とに配置され、それぞれのコイル１２の間に設けられた渡り線１２１によって連続的に直列接続されている。Ｗ相のコイル１２は、４番目のティース１１２と、５番目のティース１１２と、６番目のティース１１２と、７番目のティース１１２とに配置され、それぞれのコイル１２の間に設けられた渡り線１２１によって連続的に直列接続されている。
　同一の直列回路に接続される同相のコイル１２は、軸方向一方側で接続されている。これにより、結線側に渡り線１２１が配置されていない。その結果、コイル１２の結線作業が容易となり、工作性を向上させることができる。また、同一の直列回路上に接続されているコイル１２のうち、偶数個のコイル１２の巻数をＮｔ±０．５（Ｎｔは自然数）とすることができるため、駆動時のトルクリップルの２ｆ成分を低減させるための設計の自由度を向上させることができる。
　以上説明したように、この発明の実施の形態６に係る回転電機によれば、周方向に隣接する同相のコイル１２は、コイル１２の間に設けられた渡り線１２１によって接続されているので、コイル１２を結線する作業が容易となり、工作性を向上させることができる。
　また、渡り線１２１は、ティース１１２の軸方向一方側に配置されているので、コイル１２を取り付ける作業が容易となり、工作性を向上させることができ、また、設計の自由度を向上させることができる。
　実施の形態７．
　図２６はこの発明の実施の形態７に係る直動電動機を示す断面図である。この発明の実施の形態７に係る直動電動機は、永久磁石式リニア電動機となっている。直動電動機は、固定子１と、固定子１に対して対向して設けられ、固定子１に対して相対的に移動可能な可動子３とを備えている。この例では、固定子１が界磁であり、可動子３が電機子である。
　固定子１は、可動子３の進行方向に延びて配置されている。可動子３は、固定子１の長手方向について、固定子１に対して移動可能となっている。固定子１は、固定子鉄心１１と、固定子鉄心１１に設けられた複数の永久磁石１４とを備えている。複数の永久磁石１４は、固定子１の長手方向に並べて配置されている。可動子３は、可動子鉄心３１と、可動子鉄心３１に取り付けられた複数のコイル３２とを備えている。実施の形態７に係る直動電動機では、可動子３がコイル３２を備え、固定子１が永久磁石１４を備えているが、動作原理については、実施の形態１に係る回転電機と同様である。
　可動子鉄心３１は、固定子１の長手方向に延びて配置されるコアバック３１１と、コアバック３１１から固定子１に向かって延びる７個のティース３１２とを有している。７個のティース３１２は、固定子１の長手方向に並べて配置されている。
れている。
　図２６では、各ティース３１２に対して便宜的にティース番号が割り当てられている。具体的には、図２６では、各ティース３１２に対して、左端から右端に向かって、５、６、７、１、２、３、４のティース番号が割り当てられている。ここで、１番目のティース３１２が第１ティース３１２ａであり、２番目のティース３１２が第２ティース３１２ｂであり、７番目のティース３１２を第３ティース３１２ｃである。このような構成にすることによって、可動子３が、進行方向について第１ティース３１２ａを中心に磁気的に対称となるため、トルクリップルを低減させることができるといった効果が得られる。各ティース３１２に取り付けられるコイル３２の巻数は、図２を参照することで、相毎のインダクタンスの差異を低減させることができる。したがって、トルクリップル、特に電気角１８０°周期すなわち電気角２次の脈動を低減させることができる。その他の構成は、実施の形態１から実施の形態６までと同様である。
　なお、上記実施の形態７では、ティース３１２の数が７である構成について説明したが、これに限らず、ティース３１２の数は、その他の数であってもよい。図２７は図２６の直動電動機の変形例を示す断面図である。図２７では、ティース３１２の数が５となっている。図２７では、各ティース３１２に対して、左端から右端に向かって、４、５、１、２、３のティース番号が割り当てられている。ここで、１番目のティース３１２が第１ティース３１２ａであり、２番目のティース３１２が第２ティース３１２ｂであり、５番目のティース３１２を第３ティース３１２ｃである。このような構成にすることによって、可動子３が磁気的に対称となるため、トルクリップルを低減させることができるといった効果を得ることができる。各ティース３１２に取り付けられるコイル３２の巻数は、図８を参照することで、相毎のインダクタンスの差異を低減させることができる。したがって、トルクリップル、特に電気角１８０°周期すなわち電気角２次の脈動を低減させることができる。
　また、図２６および図２７に示す直動電動機では、可動子３が電機子であり、固定子１が界磁である直動電動機について説明した。これに対して、可動子３が界磁であり、固定子１が電機子である直動電動機であってもよい。
　実施の形態８．
　図２８はこの発明の実施の形態８に係る直動電動機を示す断面図である。この発明の実施の形態８に係る直動電動機は、永久磁石式リニア電動機となっている。直動電動機は、固定子１と、固定子１に対して対向して設けられ、固定子１に対して移動可能な可動子３とを備えている。固定子１は、可動子３の進行方向に延びて配置されている。可動子３は、固定子１の長手方向について、固定子１に対して相対的に移動可能となっている。固定子１は、固定子鉄心１１と、固定子鉄心１１に設けられた複数の永久磁石１４とを備えている。複数の永久磁石１４は、固定子１の長手方向に並べて配置されている。可動子３は、可動子鉄心３１と、可動子鉄心３１に取り付けられた複数のコイル３２とを備えている。実施の形態７に係る直動電動機では、可動子３がコイル３２を備え、固定子１が永久磁石１４を備えているが、動作原理については、実施の形態１に係る回転電機と同様である。
　可動子鉄心３１は、固定子１の長手方向に延びて配置されるコアバック３１１と、コアバック３１１から固定子１に向かって延びる７個のティース３１２とを有している。７個のティース３１２は、固定子１の長手方向に並べて配置されている。
れている。
　図２８では、各ティース３１２に対して便宜的にティース番号が割り当てられている。具体的には、図２８では、各ティース３１２に対して、左端から右端に向かって、５、６、７、１、２、３、４のティース番号が割り当てられている。ここで、１番目のティース３１２が第１ティース３１２ａであり、２番目のティース３１２が第２ティース３１２ｂであり、７番目のティース３１２を第３ティース３１２ｃである。このような構成にすることによって、可動子３が、進行方向について第１ティース３１２ａを中心に磁気的に対称となるため、トルクリップルを低減させることができるといった効果が得られる。各ティース３１２に取り付けられるコイル３２の巻数は、図１１を参照することで、相毎のインダクタンスの差異を低減させることができる。したがって、トルクリップル、特に電気角１８０°周期すなわち電気角２次の脈動を低減させることができる。その他の構成は、実施の形態１から実施の形態６までと同様である。
　なお、図２８に示す直動電動機では、可動子３が電機子であり、固定子１が界磁である直動電動機について説明した。これに対して、可動子３が界磁であり、固定子１が電機子である直動電動機であってもよい。
　１　固定子、２　回転子、３　可動子、１１　固定子鉄心、１２　コイル、１３　インシュレータ、１４　永久磁石、２１　シャフト、２２　回転子鉄心、２３　永久磁石、３１　可動子鉄心、３２　コイル、１１１　コアバック、１１２　ティース、１１２ａ　第１ティース、１１２ｂ　第２ティース、１１２ｃ　第３ティース、１１３　スロット、１２１　渡り線、１３１　肉薄部、１３２　肉厚部、３１１　コアバック、３１２　ティース、３１２ａ　第１ティース、３１２ｂ　第２ティース、３１２ｃ　第３ティース。

Claims (15)

  1. 　固定子と、前記固定子に対向して回転自在に設けられた回転子とを備え、
    　前記回転子は、回転方向である周方向に並べられた、２の自然数倍の数であるＰ個の磁極を有し、
    　前記固定子は、コアバックおよび前記コアバックから径方向に延び周方向に並べられた、整数であるＮ個のティースを含む固定子鉄心と、前記ティースに取り付けられたコイルとを有し、
    　前記ティースには、３相の前記コイルが取り付けられ、
    　前記Ｐおよび前記Ｎの最大公約数をＣとした場合に、Ｎ／Ｃ＝Ｐ／Ｃ±１、Ｎ／Ｃが３の倍数ではない関係にあり、
    　前記Ｎ個の前記ティースの中には、１相のみの前記コイルが取り付けられる前記ティースと、複数の相の前記コイルが取り付けられる前記ティースとがあり、
    　１相のみの前記コイルが取り付けられた前記ティースであって、かつ、隣接する前記ティースには同相の前記コイルを含む複数の相の前記コイルが取り付けられた前記ティースを第１ティースとし、前記第１ティースにおける周方向一方側に隣接し、複数の相の前記コイルが取り付けられた前記ティースを第２ティースとし、前記第１ティースにおける周方向他方側に隣接し、複数の相の前記コイルが取り付けられた前記ティースを第３ティースとした場合に、
    　前記第１ティースに取り付けられた前記コイルの巻数は、前記第２ティースに取り付けられた複数の前記コイルの巻数の合計と異なり、かつ、前記第３ティースに取り付けられた複数の前記コイルの巻数の合計と異なり、
    　前記第１ティースに取り付けられた前記コイルの巻数は、他の各前記ティースに取り付けられた前記コイルの巻数の合計のそれぞれに対して最大であり、かつ、前記第２ティースおよび前記第３ティースに取り付けられた前記コイルの巻数の合計のうち、少なくとも一方は、他の各前記ティースに取り付けられた前記コイルの巻数の合計のそれぞれに対して最小であり、または、前記第１ティースに取り付けられた前記コイルの巻数は、他の各前記ティースに取り付けられた前記コイルの巻数の合計のそれぞれに対して最小であり、かつ、前記第２ティースおよび前記第３ティースに取り付けられた前記コイルの巻数の合計のうち、少なくとも一方は、他の各前記ティースに取り付けられた前記コイルの巻数の合計のそれぞれに対して最大である回転電機。
  2. 　前記第２ティースおよび前記第３ティースにのみ、複数の相の前記コイルが取り付けられている請求項１に記載の回転電機。
  3. 　前記第１ティースにのみ、１相のみの前記コイルが取り付けられている請求項１に記載の回転電機。
  4. 　前記Ｎ個の前記ティースに対して、周方向に順に１から前記Ｎまでの番号を割り当て、整数であるｉ番目の前記ティースに取り付けられる、１から３までの整数であるｊ相の前記コイルの巻数を整数であるＷjiとする場合に、相ごとの二乗和の平均値ａを
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
     とし、各相の巻数の二乗和ｂjを
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
     とした場合に、前記ｂjの前記ａからのずれ量の絶対値の最大値が２４％以下である請求項２に記載の回転電機。
  5. 　前記Ｎ個の前記ティースに対して、周方向に順に１から前記Ｎまでの番号を割り当て、整数であるｉ番目の前記ティースに取り付けられる、１から３までの整数であるｊ相の前記コイルの巻数を整数であるＷjiとする場合に、相ごとの二乗和の平均値ａを
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
     とし、各相の巻数の二乗和ｂjを
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
     とした場合に、前記ｂjの前記ａからのずれ量の絶対値の最大値が１５％以下である請求項３に記載の回転電機。
  6. 　全ての前記コイルの導線の線径は、同一である請求項１から請求項５までの何れか一項に記載の回転電機。
  7. 　各前記コイルの導線の線径は、少なくとも２種類以上である請求項１から請求項５までの何れか一項に記載の回転電機。
  8. 　各前記コイルの導線の平均長は、少なくとも２種類以上である請求項１から請求項７までの何れか一項に記載の回転電機。
  9. 　前記ティースの軸方向端部に設けられたスペーサをさらに備えた請求項８に記載の回転電機。
  10. 　周方向に隣接する同相の前記コイルは、前記コイルの間に設けられた渡り線によって接続されている請求項１から請求項９までの何れか一項に記載の回転電機。
  11. 　前記渡り線は、前記ティースに軸方向一方側に配置されている請求項１０に記載の回転電機。
  12. 　固定子と、前記固定子に対向して回転自在に設けられた回転子とを備え、
    　前記固定子は、コアバックおよび前記コアバックから径方向に延び周方向に並べられた複数のティースを含む固定子鉄心と、前記ティースに取り付けられたコイルとを有し、
    　複数の前記ティースの中には、１相のみの前記コイルが取り付けられる前記ティースと、複数の相の前記コイルが取り付けられる前記ティースとがあり、
    　１相のみの前記コイルが取り付けられた前記ティースであって、かつ、隣接する前記ティースには同相の前記コイルを含む複数の相の前記コイルが取り付けられた前記ティースを第１ティースとし、前記第１ティースにおける周方向一方側に隣接し、複数の相の前記コイルが取り付けられた前記ティースを第２ティースとし、前記第１ティースにおける周方向他方側に隣接し、複数の相の前記コイルが取り付けられた前記ティースを第３ティースとした場合に、
    　前記第１ティースに取り付けられた前記コイルの巻数は、他の各前記ティースに取り付けられた前記コイルの巻数の合計のそれぞれに対して最大であり、
    　前記第２ティースに取り付けられた前記コイルの巻数の合計および前記第３ティースに取り付けられた前記コイルの巻数の合計のそれぞれは、他の各前記ティースに取り付けられた前記コイルの巻数の合計のそれぞれに対して最小である回転電機。
  13. 　前記第１ティースに取り付けられた前記コイルの巻数は、前記第２ティースに取り付けられた前記コイルの巻数の合計と異なる請求項１２に記載の回転電機。
  14. 　前記第１ティースに取り付けられた前記コイルの巻数は、前記第３ティースに取り付けられた前記コイルの巻数の合計と異なる請求項１２または請求項１３に記載の回転電機。
  15. 　電機子と、前記電機子に対して対向して設けられ、前記電機子に対して相対的に進行方向に移動する界磁とを備え、
    　前記電機子は、複数のティースを含む電機子鉄心と、前記ティースに取り付けられたコイルとを有し、
    　複数の前記ティースの中には、１相のみの前記コイルが取り付けられる前記ティースと、複数の相の前記コイルが取り付けられる前記ティースとがあり、
    　１相のみの前記コイルが取り付けられた前記ティースであって、かつ、隣接する前記ティースには同相の前記コイルを含む複数の相の前記コイルが取り付けられた前記ティースを第１ティースとし、前記第１ティースにおける進行方向一方側に隣接し、複数の相の前記コイルが取り付けられた前記ティースを第２ティースとし、前記第１ティースにおける進行方向他方側に隣接し、複数の相の前記コイルが取り付けられた前記ティースを第３ティースとした場合に、
    　前記第１ティースに取り付けられた前記コイルの巻数は、他の各前記ティースに取り付けられた前記コイルの巻数の合計のそれぞれに対して最大であり、
    　前記第２ティースに取り付けられた前記コイルの巻数の合計および前記第３ティースに取り付けられた前記コイルの巻数の合計のそれぞれは、他の各前記ティースに取り付けられた前記コイルの巻数の合計のそれぞれに対して最小である直動電動機。
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