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技術 回転電機

出願人 株式会社安川電機
発明者 宮本恭祐
出願日 2013年3月15日 (7年9ヶ月経過) 出願番号 2013-052590
公開日 2014年9月25日 (6年3ヶ月経過) 公開番号 2014-180141
状態 特許登録済
技術分野 永久磁石型同期機
主要キーワード 逆起電力係数 電気的位相 起電力係数 テーパ形 Ns個 不等ピッチ ピッチ角度 毎極毎相スロット数
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (9)

課題

高次高調波を低減することが可能な回転電機を提供する。

解決手段

この回転電機は、スロット12の数Nsを永久磁石22の極数Pと電圧相数mとで除算した値である毎極毎相スロット数qが、分母奇数であるとともに、分子偶数である分数であり、複数のスロット12に配置される巻線14の電気的位相であるスロットベクトルは、各々のスロットベクトルの間のスロットベクトルピッチ角が、不等ピッチになるように構成されている。

概要

背景

従来、永久磁石を備える回転電機が知られている(たとえば、特許文献1参照)。

上記特許文献1に開示されている回転電機では、スロットの数を磁極の数である極数電圧相数とで除算した値である毎極毎相スロット数qが、1<q≦3/2を満たすようにステータのスロットに巻線分布巻毎極毎相コイルが複数のスロットに分布して巻回)されている。これにより、誘起電圧波形の歪を小さくし、かつ、巻線の銅損が大きくなるのを抑制することが可能となる。

概要

高次高調波を低減することが可能な回転電機を提供する。この回転電機は、スロット12の数Nsを永久磁石22の極数Pと電圧の相数mとで除算した値である毎極毎相スロット数qが、分母奇数であるとともに、分子偶数である分数であり、複数のスロット12に配置される巻線14の電気的位相であるスロットベクトルは、各々のスロットベクトルの間のスロットベクトルピッチ角が、不等ピッチになるように構成されている。

目的

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の1つの目的は、高次の高調波を低減することが可能な回転電機を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

永久磁石が設けられるロータコアと、前記ロータコアと半径方向に対向するように配置され、複数のスロットが設けられるステータコアと、前記ステータコアのスロットに配置される巻線とを備え、前記スロットの数Nsを前記永久磁石の極数Pと電圧相数mとで除算した値である毎極毎相スロット数qは、分母奇数であるとともに、分子偶数である分数であり、前記複数のスロットに配置される巻線の電気的位相であるスロットベクトルは、各々のスロットベクトルの間のスロットベクトルピッチ角が、不等ピッチになるように構成されている、回転電機

請求項2

前記各々のスロットベクトルを、前記各々のスロットベクトルの間のスロットベクトルピッチ角が等ピッチである状態から、所定のピッチ角度θie分だけ、時計回りまたは反時計回りに移動させ、かつ、前記各々のスロットベクトルが点対称になるように移動させることにより、前記各々のスロットベクトルの間のスロットベクトルピッチ角が、不等ピッチになるように構成されている、請求項1に記載の回転電機。

請求項3

誘起される電圧の前記相数mは、U相、V相およびW相の3相であり、前記Ns個のスロットを、U相と、U相と電流の流れる方向が逆であるU*相と、V相と、V相と電流の流れる方向が逆であるV*相と、W相と、W相と電流の流れる方向が逆であるW*相との6つの相帯割り付けた場合に、1つの相帯に含まれるスロットベクトルを、前記スロットベクトルピッチ角が等ピッチである状態から、1つの相帯に含まれるスロットベクトルの群の中心軸に対して、前記所定のピッチ角度θie分だけ、時計回りまたは反時計回りに移動させることにより、前記各々のスロットベクトルの間のスロットベクトルピッチ角が、不等ピッチになるように構成されている、請求項2に記載の回転電機。

請求項4

前記1つの相帯に含まれるスロットベクトルを、前記スロットベクトルピッチ角が等ピッチである状態から、前記1つの相帯に含まれるスロットベクトルの群の中心軸に近づく方向に、前記所定のピッチ角度θie分だけ、時計回りまたは反時計回りに移動させることにより、前記各々のスロットベクトルの間のスロットベクトルピッチ角が、不等ピッチになるように構成されている、請求項3に記載の回転電機。

請求項5

前記複数のスロットの各々を、前記各々のスロットの間の機械スロットピッチ角が等ピッチである状態から、所定の機械的ピッチ角度θim分だけ、時計回りまたは反時計回りに移動させ、かつ、前記各々のスロットが点対称になるように移動させることにより、前記スロットベクトルピッチ角が、不等ピッチになるように構成されている、請求項1〜4のいずれか1項に記載の回転電機。

請求項6

前記毎極毎相スロット数qが、1/4<q<1/2を満たす分数になるように、前記巻線は、前記スロットに集中巻により巻回されている、請求項1〜5のいずれか1項に記載の回転電機。

請求項7

前記永久磁石は、前記ロータコアの外周部に複数設けられ、前記永久磁石の幅は、隣接する永久磁石のピッチの4/5以上6/7以下の大きさになるように構成されている、請求項1〜6のいずれか1項に記載の回転電機。

請求項8

前記永久磁石の幅は、隣接する永久磁石のピッチの4/5の大きさになるように構成されている、請求項7に記載の回転電機。

請求項9

前記毎極毎相スロット数qは、2/5になるように構成されている、請求項1〜8のいずれか1項に記載の回転電機。

請求項10

誘起される電圧の前記相数mは、3相であり、前記スロットの数Nsは、12であり、前記極数Pは、10である、請求項9に記載の回転電機。

技術分野

0001

この発明は、回転電機に関し、特に、永久磁石を備える回転電機に関する。

背景技術

0002

従来、永久磁石を備える回転電機が知られている(たとえば、特許文献1参照)。

0003

上記特許文献1に開示されている回転電機では、スロットの数を磁極の数である極数電圧相数とで除算した値である毎極毎相スロット数qが、1<q≦3/2を満たすようにステータのスロットに巻線分布巻毎極毎相コイルが複数のスロットに分布して巻回)されている。これにより、誘起電圧波形の歪を小さくし、かつ、巻線の銅損が大きくなるのを抑制することが可能となる。

先行技術

0004

特許第4725684号公報

発明が解決しようとする課題

0005

上記特許文献1のような回転電機では、一般的に、誘起される電圧に高調波成分が含まれることが知られている。なお、高調波成分とは、基本となる周波数に対し、基本となる周波数の整数倍の周波数を持つ電圧の成分を意味する。また、3相交流電圧では、各相の巻線をY(スター結線した場合には、3の奇数倍の次数(3次、9次、・・・)に相当する高調波成分が出現しないことが知られている。したがって、5次、7次、・・・の高調波成分が出現する。そこで、高次高調波を低減することが望まれている。

0006

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の1つの目的は、高次の高調波を低減することが可能な回転電機を提供することである。

課題を解決するための手段

0007

上記目的を達成するために、本願発明者が鋭意検討した結果、回転電機においては、複数のスロットに配置される巻線の電気的位相であるスロットベクトルのスロットベクトルピッチ角が高調波を低減することに影響することを見い出し、各々のスロットベクトルの間のスロットベクトルピッチ角が不等ピッチになるように構成することにより、高次の高調波が低減されることを見い出した。

0008

すなわち、一の局面による回転電機は、永久磁石が設けられるロータコアと、ロータコアと半径方向に対向するように配置され、複数のスロットが設けられるステータコアと、ステータコアのスロットに配置される巻線とを備え、スロットの数Nsを永久磁石の極数Pと電圧の相数mとで除算した値である毎極毎相スロット数qは、分母が奇数であるとともに、分子偶数である分数であり、複数のスロットに配置される巻線の電気的位相であるスロットベクトルは、各々のスロットベクトルの間のスロットベクトルピッチ角が、不等ピッチになるように構成されている。

0009

一の局面による回転電機では、上記のように、スロットベクトルを、各々のスロットベクトルの間のスロットベクトルピッチ角が、不等ピッチになるように構成する。これにより、各々のスロットベクトルの間のスロットベクトルピッチ角が等ピッチの場合と異なり、高次の高調波を低減することができる。なお、スロットベクトルを、各々のスロットベクトルの間のスロットベクトルピッチ角が、不等ピッチになるように構成することにより、高次の高調波を低減することができることは、後述する本願発明者のシミュレーションにより確認済みである。

発明の効果

0010

上記のように構成することによって、高次の高調波を低減することができる。

図面の簡単な説明

0011

本発明の一実施形態による回転電機の平面図である。
本発明の一実施形態による回転電機の拡大平面図である。
本発明の一実施形態による回転電機の永久磁石の幅とピッチとの関係を説明するための図である。
本発明の一実施形態による回転電機のスロットベクトルを説明するための図である。
比較例による回転電機の平面図である。
比較例による回転電機のスロットベクトルを説明するための図である。
永久磁石の幅と高調波成分との関係について行ったシミュレーションの結果を示す図である。
本発明の一実施形態による回転電機と比較例による回転電機との高調波成分を説明するための図である。

実施例

0012

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

0013

まず、図1図4を参照して、本実施形態による回転電機100の構成について説明する。

0014

図1に示すように、回転電機100は、ステータ1とロータ2とを備えている。ステータ1のステータコア11には、複数(本実施形態では、12個)のスロット12が設けられている。すわなち、本実施形態では、スロットの数Nsは、12である。図1では、12個のそれぞれのスロット12に、スロット番号#1〜#12が記載されている。また、隣接するスロット12の間には、ティース13が設けられている。

0015

ここで、本実施形態では、図1および図2に示すように、12個のスロット12の各々を、各々のスロット12の間の機械スロットピッチ角が等ピッチである状態(図5参照)から、所定の機械的ピッチ角度θim(本実施形態では、1.65度)分だけ、時計回りまたは反時計回りに移動させ、かつ、各々のスロット12が点対称になるように移動させることにより、図4に示すように、スロットベクトルピッチ角が、不等ピッチになるように構成されている。すなわち、スロット12の中心点A1を中心に180度回転してもスロット12の配置(位置)が同じになる。なお、スロットベクトルについては、後に詳細に説明する。

0016

具体的には、スロット番号#1のスロット12が、図5に示す機械的スロットピッチ角が等ピッチである状態(機械的スロットピッチ角30度)から、図2に示すように、機械的ピッチ角度θim(本実施形態では、1.65度)分だけ、時計回りに移動されている。また、スロット番号#2のスロット12が、図5に示す機械的スロットピッチ角が等ピッチである状態から、機械的ピッチ角度θim分だけ、反時計回りに移動されている。また、スロット番号#3のスロット12が、図5に示す機械的スロットピッチ角が等ピッチである状態から、図1に示すように、機械的ピッチ角度θim分だけ時計回りに、移動されている。すなわち、スロット番号#1のスロット12と、スロット番号#2のスロット12との間の機械的スロットピッチ角(=26.7度=等ピッチの場合の機械的スロットピッチ角30度−1.65度−1.65度)は、スロット番号#2のスロット12と、スロット番号#3のスロット12との間の機械的スロットピッチ角(=33.3度=等ピッチの場合の機械的スロットピッチ角30度+1.65度+1.65度)よりも小さい。

0017

同様に、スロット番号#5、#7、#9および#11(奇数番目)のスロット12が、図5に示す機械的スロットピッチ角が等ピッチである状態から、図1に示すように、機械的ピッチ角度θim分だけ、時計回りに移動されている。また、スロット番号#4、#6、#8、#10および#12(偶数番目)のスロット12が、図5に示す機械的スロットピッチ角が等ピッチである状態から、図1に示すように、機械的ピッチ角度θim分だけ、反時計回りに移動されている。

0018

また、スロット12には、巻線14が配置(巻回)されている。本実施形態では、巻線14に誘起される電圧の相数mは、3(U相、V相およびW相)である。また、後述する毎極毎相スロット数qが、1/4<q<1/2を満たす分数になるように、巻線14は、スロット12に集中巻により巻回されている。具体的には、巻線14は、1つのティース13に集中的に巻回されている。たとえば、スロット番号#1および#2の間のティース13にU相の巻線14(粗いハッチングで示された巻線14a)が巻回されている。同様に、スロット番号#6および#7の間、スロット番号#7および#8の間、スロット番号#12および#1の間のティース13にU相の巻線14が巻回されている。

0019

また、スロット番号#2および#3の間、スロット番号#3および#4の間、スロット番号#8および#9の間、スロット番号#9および#10の間のティース13にV相の巻線14(ハッチングなしで示された巻線14b)が集中巻されている。

0020

また、スロット番号#4および#5の間、スロット番号#5および#6の間、スロット番号#10および#11の間、スロット番号#11および#12の間のティース13にW相の巻線14(細かいハッチングで示された巻線14c)が集中巻されている。

0021

また、ロータ2のロータコア21の外周部には、複数(本実施形態では、10個)の永久磁石22が設けられている。すなわち、本実施形態では、極数Pは、10である。

0022

ここで、本実施形態では、スロット12の数Nsを永久磁石22の極数Pと電圧の相数mとで除算した値である毎極毎相スロット数qは、分母が奇数であるとともに、分子が偶数である分数になるように構成されている。具体的には、上記のように、毎極毎相スロット数q(=Ns/(m×P))は、2/5(=12/(3×10))になるように構成されている。なお、電圧の相数mが3の場合、毎極毎相スロット数qの分子(スロット数Ns)が必ず3の倍数となり、平衡巻線が実現できなくなるため、毎極毎相スロット数qの分母は、3の倍数でない奇数であることが好ましい。

0023

また、本実施形態では、図3に示すように、永久磁石22の幅W(周方向沿った方向の幅W)は、隣接する永久磁石22のピッチp(周方向に沿ったピッチp)の4/5以上6/7以下の大きさになるように構成されている。具体的には、永久磁石22の幅Wは、隣接する永久磁石22のピッチpの4/5の大きさになるように構成されている。なお、永久磁石22の幅Wを調整することにより、所望の次数の高調波を低減することが可能となる。なお、永久磁石22の幅Wと、高調波成分との関係については、後に詳細に説明する。

0024

また、永久磁石22は、軸方向から見て、ロータ2の外周側に向かって徐々に幅が小さくなるテーパ形状を有する。また、永久磁石22の内周側の曲率半径は、ロータコア21の外周の曲率半径と略等しい。また、永久磁石22の外周側の曲率半径は、ステータコア11の内周の曲率半径と略等しい。これにより、永久磁石22の磁束の分布形状は、略矩形状(矩形波)になる。一方、図5に示す比較例による回転電機200のように、永久磁石204の外周側の曲率半径が、ステータコア11の内周の曲率半径よりも小さい(弓形状)場合、永久磁石204の周方向の端部の厚みt2が小さくなるため、減磁する可能性がある。このため、弓形状の永久磁石204(たとえば、Nd−Fe−B磁石)では、保持力(Hcj)を高くするために、ジスプロシウム(Dy)やテルビウム(Tb)などの希少重希土類添加物を加える必要がある。また、弓形状の永久磁石204では、永久磁石204の体積が小さくなるため、その分、回転電機200のトルクが小さくなる。一方、本実施形態の永久磁石22(図3参照)では、弓形状の永久磁石204に比べて周方向の端部の厚みt1が大きくなるので、減磁を小さくすることができるとともに、永久磁石22の体積が大きくなるので、回転電機100のトルクを大きくすることが可能となる。

0025

次に、図4を参照して、各相(U相、V相、W相)の巻線14の位置(スロット番号)と電気的位相との関係について、図5および図6に示される機械的スロットピッチ角(スロットベクトルピッチ角)が等ピッチである比較例による回転電機200と比較しながら説明する。

0026

図5に示すように、回転電機200では、ステータ201に配置されている12個のスロット202が、等ピッチ間隔で配置されている。すなわち、スロット202の機械的スロットピッチ角は、30度(=2π/Ns=360/12)である。この場合、図6に示すように、各スロット202内に配置される巻線203により生じる起磁力(Ampere Turn)(電気的位相)であるスロットベクトルは、各々のスロットベクトルの間のスロットベクトルピッチ角が、等ピッチになる。なお、回転電機200の電気的スロットピッチ角は、150度(=π×P/Ns=180×10/12)である。また、スロットベクトルピッチ角は、30度(=360/12)である。

0027

ここで、本実施形態では、12個のスロット12の各々を、各々のスロット12の間の機械的スロットピッチ角が不等ピッチ(図1参照)になるように構成することにより、回転電機100では、図4に示すように、複数(本実施形態では12個)のスロット12内に配置される巻線14により生じる起磁力(Ampere Turn)であるスロットベクトルは、各々のスロットベクトルの間のスロットベクトルピッチ角が、不等ピッチになる。なお、不等ピッチとは、ピッチが等ピッチでないことを意味する。具体的には、各々のスロットベクトル(#1〜#12)を、各々のスロットベクトルの間のスロットベクトルピッチ角が等ピッチである状態(図6参照)から、所定のピッチ角度θie(本実施形態では、8.25度)分だけ、時計回りまたは反時計回りに移動させ、かつ、各々のスロットベクトルが点対称になるように移動させることにより、各々のスロットベクトルの間のスロットベクトルピッチ角が、不等ピッチになる。すなわち、スロットベクトルの中心点A2を中心に180度回転してもスロットベクトルの配置(位置)が同じになるように構成されている。

0028

より具体的には、まず、図6に示すように、12個のスロット12(スロットベクトル)を、U相と、U相と電流の流れる方向が逆であるU*相と、V相と、V相と電流の流れる方向が逆であるV*相と、W相と、W相と電流の流れる方向が逆であるW*相との6つの相帯割り付ける。そして、1つの相帯に含まれるスロットベクトル(たとえば、U相帯に含まれる#1および#6のスロットベクトル)を、スロットベクトルピッチ角が等ピッチである状態(図6参照)から、図4に示すように、1つの相帯に含まれるスロットベクトルの群の中心軸Cに対して、所定のピッチ角度θie分だけ、時計回りまたは反時計回りに移動させることにより、各々のスロットベクトルの間のスロットベクトルピッチ角が、不等ピッチになるように構成されている。具体的には、1つの相帯に含まれるスロットベクトル(たとえば、U相帯に含まれる#1および#6のスロットベクトル)を、スロットベクトルピッチ角が等ピッチである状態(図6)から、1つの相帯に含まれるスロットベクトルの群の中心軸Cに近づく方向に、所定のピッチ角度θie分だけ、時計回り(#1のスロットベクトル)または反時計回り(#6のスロットベクトル)に移動させることにより、各々のスロットベクトルの間のスロットベクトルピッチ角が、不等ピッチになるように構成されている。なお、機械的ピッチ角度θim(=1.65度)と、ピッチ角度θie(=8.25度)とは、θim=θie/(極の対の数:本実施形態では10極/2=5)の関係を有する。

0029

すなわち、#1および#6のスロットベクトル間、#11および#4のスロットベクトル間、#9および#2のスロットベクトル間、#7および#12のスロットベクトル間、#5および#10のスロットベクトル間、#3および#8のスロットベクトル間のスロットベクトルピッチ角(=13.5度=等ピッチの場合のスロットベクトルピッチ角30度−8.25度−8.25度)は、#6および#11のスロットベクトル間、#4および#9のスロットベクトル間、#2および#7のスロットベクトル間、#12および#5のスロットベクトル間、#10および#3のスロットベクトル間、#8および#1のスロットベクトル間のスロットベクトルピッチ角(=46.5度=等ピッチの場合のスロットベクトルピッチ角30度+8.25度+8.25度)よりも小さい。

0030

次に、図7を参照して、永久磁石22の幅Wと、高調波成分(起電力係数Kφ)との関係について行ったシミュレーションの結果について説明する。図7では、横軸は、永久磁石22の幅Wと隣接する永久磁石22のピッチpとの比(W/p)を示している。縦軸は、高調波成分(起電力係数Kφ)を示している。

0031

図7に示すように、基本波(1次)では、永久磁石22の幅Wと隣接する永久磁石22のピッチpとの比(W/p)が大きくなるにしたがって、Kφが徐々に大きくなることが確認された。また、偶数の次数に相当する高調波成分は、出現しない。また、3次の高調波では、比(W/p)が大きくなるにしたがって、高調波成分(Kφ)が徐々に大きくなることが確認された。なお、3相の交流電圧では、各相の巻線をY(スター)結線した場合には、3次の高調波成分、および、3次の奇数倍(9次、15次・・・)の高調波成分は、相殺される。

0032

また、5次の高調波では、比(W/p)が大きくなるにしたがって、Kφが徐々に大きくなるとともに、比(W/p)が0.8(=4/5)の場合に、高調波成分(Kφ)が略ゼロになることが確認された。また、7次の高調波では、比(W/p)が大きくなるにしたがって、Kφが徐々に大きくなるとともに、比(W/p)が約0.86(=6/7)の場合に、高調波成分(Kφ)が略ゼロになることが確認された。すなわち、主に5次の高調波成分を低減する場合には、永久磁石22の幅Wを永久磁石22のピッチpの4/5以上6/7以下の範囲の中で4/5に近い値に設定し、主に7次の高調波成分を低減する場合には、永久磁石22の幅Wを永久磁石22のピッチpの4/5以上6/7以下の範囲の中で6/7に近い値に設定するのが好ましいことが確認された。また、永久磁石22の幅Wを4/5以上6/7以下の中間の値(たとえばW=29/35)に設定すれば、5次および7次の高調波を均等に低減することが可能となることが確認された。

0033

また、9次の高調波は、上記のように、3相の交流電圧では、各相の巻線をY(スター)結線した場合には、相殺される。また、11次の高調波では、比(W/p)が大きくなるにしたがって、Kφが徐々に小さくなった後、比(W/p)が約0.8の点から、徐々に大きくなることが確認された。また、13次の高調波では、比(W/p)が大きくなるにしたがって、Kφが徐々に大きくなった後、比(W/p)が約0.75の点から、徐々に小さくなり、比(W/p)が0.8の場合に略ゼロになることが確認された。その後、13次の高調波では、比(W/p)が大きくなるにしたがって、Kφが徐々に小さくなった後、比(W/p)が約0.85の点から、徐々に大きくなることが確認された。

0034

次に、図8を参照して、本願発明者が特に鋭意検討した結果見い出した所定のピッチ角度θieについて詳細に説明する。図8には、機械的スロットピッチ角(スロットベクトルピッチ角)が等ピッチである回転電機200(図5参照)、および、機械的スロットピッチ角(スロットベクトルピッチ角)が不等ピッチである本実施形態の回転電機100(図1参照)の逆起電力係数(Ke)が示されている。すなわち、図8は、永久磁石22の幅Wと隣接する永久磁石22のピッチpとの比(W/p)が0.8(=4/5)であり、スロットベクトルは、等ピッチの状態から、8.25度(ピッチ角度θie)分だけ、時計回りまたは反時計回りに移動(図4参照)された回転電機100についての結果が示されている。

0035

図8に示すように、回転電機200(等ピッチ)および回転電機100(不等ピッチ)の基本波(1次)の高調波成分(逆起電力係数(Ke))は、それぞれ、1.130および1.118になることが判明した。また、3次の高調波成分(Ke)は、ゼロでない一方、上記のように、3相の交流電圧では、3相の巻線をY(スター)結線した場合には、3次の奇数倍(3次、9次、15次・・・)の高調波成分(Ke)は、相殺される。また、永久磁石22の幅Wと隣接する永久磁石22のピッチpとの比(W/p)が0.8(=4/5)にされることにより、5次の高調波成分(Ke)は、ゼロになることが判明した。

0036

また、回転電機200および回転電機100の7次の高調波成分(Ke)は、それぞれ、−0.007および−0.004になり、本実施形態の回転電機100(不等ピッチ)の方が、約40%小さくなることが判明した。また、9次の高調波成分(Ke)は、ゼロでない一方、上記のように、9次の高調波成分(Ke)は、相殺される。また、回転電機200および回転電機100の11次の高調波成分(Ke)は、それぞれ、−0.103および0.001になり、本実施形態の回転電機100(不等ピッチ)の方が、約99%小さくなることが判明した。また、回転電機200および回転電機100の13次の高調波成分(Ke)は、それぞれ、−0.054および0.016になり、本実施形態の回転電機100(不等ピッチ)の方が、約70%小さくなることが判明した。すなわち、7次、11次および13次の高調波成分(Ke)は、機械的スロットピッチ角(スロットベクトルピッチ角)を不等ピッチにすることにより、低減されることが確認された。

0037

本実施形態では、上記のように、スロットベクトルを、各々のスロットベクトルの間のスロットベクトルピッチ角が、等ピッチでない不等ピッチになるように構成する。これにより、各々のスロットベクトルの間のスロットベクトルピッチ角が等ピッチの場合と異なり、高次の高調波を低減することができる。

0038

また、毎極毎相スロット数qを、分母が奇数であるとともに、分子が偶数である分数にする。これにより、毎極毎相スロット数qの分子が偶数になるので、スロットベクトルの数は、偶数になる。その結果、スロットベクトルの数が奇数である場合と異なり、スロットベクトルピッチ角を等ピッチの状態から不等ピッチの状態に移動させても、スロットベクトルを点対称に配置することができる。

0039

また、本実施形態では、上記のように、各々のスロットベクトルを、各々のスロットベクトルの間のスロットベクトルピッチ角が等ピッチである状態から、所定のピッチ角度θie分だけ、時計回りまたは反時計回りに移動させ、かつ、各々のスロットベクトルが点対称になるように移動させることにより、各々のスロットベクトルの間のスロットベクトルピッチ角を、不等ピッチになるように構成する。これにより、スロットベクトルピッチ角を不等ピッチにした場合にも、各々のスロットベクトルが点対称に配置されるので、各々のスロットベクトルが点対称に配置されない場合と異なり、回転電機100(ロータ2)をバランスよく回転させることができる。

0040

また、本実施形態では、上記のように、誘起される電圧の相数mは、U相、V相およびW相の3相であり、Ns個のスロット12を、U相と、U相と電流の流れる方向が逆であるU*相と、V相と、V相と電流の流れる方向が逆であるV*相と、W相と、W相と電流の流れる方向が逆であるW*相との6つの相帯に割り付ける。そして、1つの相帯に含まれるスロットベクトルを、スロットベクトルピッチ角が等ピッチである状態から、1つの相帯に含まれるスロットベクトルの群の中心軸Cに対して、所定のピッチ角度θie分だけ、時計回りまたは反時計回りに移動させることにより、各々のスロットベクトルの間のスロットベクトルピッチ角が、不等ピッチになるように構成する。これにより、各相帯において、スロットベクトルピッチ角が不等ピッチになるので、3相のうちの一部の相のスロットベクトルピッチ角のみが不等ピッチにされる場合と異なり、回転電機100(ロータ2)をバランスよく回転させることができる。

0041

また、本実施形態では、上記のように、1つの相帯に含まれるスロットベクトルを、スロットベクトルピッチ角が等ピッチである状態から、1つの相帯に含まれるスロットベクトルの群の中心軸Cに近づく方向に、所定のピッチ角度θie分だけ、時計回りまたは反時計回りに移動させることにより、各々のスロットベクトルの間のスロットベクトルピッチ角を、不等ピッチになるように構成する。これにより、各々の相帯に含まれるスロットベクトルが、同様に移動されるので、各々のスロットベクトルを容易に点対称に配置することができる。

0042

また、本実施形態では、上記のように、複数のスロット12の各々を、各々のスロット12の間の機械的スロットピッチ角が等ピッチである状態から、所定の機械的ピッチ角度θim分だけ、時計回りまたは反時計回りに移動させ、かつ、各々のスロット12が点対称になるように移動させることにより、スロットベクトルピッチ角を、不等ピッチになるように構成する。これにより、各々のスロット12に配置される巻線14の間のピッチが、不等ピッチになるので、容易に、スロットベクトルピッチ角を不等ピッチに変更することができる。

0043

また、本実施形態では、上記のように、毎極毎相スロット数qが、1/4<q<1/2を満たす分数になるように、巻線14を、スロット12に集中巻により巻回する。ここで、巻線14がスロット12に集中巻により巻回される回転電機100では、高調波に起因するコギングが発生しやすいので、この場合に、スロットベクトルピッチ角を不等ピッチにすることにより、容易に、高調波に起因するコギングを低減することができる。

0044

また、本実施形態では、上記のように、永久磁石22の幅Wを、隣接する永久磁石22のピッチpの4/5の大きさになるように構成する。これにより、確実に、5次の高調波成分を低減することができる。

0045

また、本実施形態では、上記のように、毎極毎相スロット数qを、2/5になるように構成する。これにより、毎極毎相スロット数qが2/5である集中巻の回転電機100において、容易に、高調波を低減することができる。

0046

また、本実施形態では、上記のように、誘起される電圧の相数mを3相にし、スロット12の数Nsを12にし、極数Pを10にする。これにより、容易に、毎極毎相スロット数q(=2/5)を、分母が奇数であるとともに、分子が偶数である分数にすることができる。

0047

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

0048

たとえば、上記実施形態では、毎極毎相スロット数qが、2/5である集中巻の回転電機の例を示したが、毎極毎相スロット数qが、2/7、4/11、6/13、8/17/、10/21・・・などである集中巻の回転電機でもよい。また、毎極毎相スロット数qが、分母が5である4/5、6/5、8/5、12/5、14/5・・・、分母が7である4/7、6/7、8/7、10/7・・・、分母が11である6/11、8/11、10/11、12/11・・・、分母が13である8/13、10/13、12/13、14/13・・・、分母が17である10/17、12/17、14/17、16/17、18/17、20/17、・・・、分母が21である12/21、・・・などである分布巻の回転電機でもよい。

0049

また、上記実施形態では、スロットベクトルを、スロットベクトルピッチ角が等ピッチである状態から、所定のピッチ角度8.25度分だけ、時計回りまたは反時計回りに移動させる例を示したが、高調波成分が低減できるのであれば、スロットベクトルを、8.25度以外の角度分、時計回りまたは反時計回りに移動させてもよい。なお、スロットベクトルが移動される所定のピッチ角度θieは、スロットベクトルピッチ角が等ピッチである場合の角度の1/2未満である。

0050

また、上記実施形態では、各々のスロットの間の機械的スロットピッチ角が等ピッチである状態から、所定の機械的ピッチ角度θim分だけ、時計回りまたは反時計回りに移動させることにより、スロットベクトルピッチ角を不等ピッチにする例を示したが、機械的スロットピッチ角を不等ピッチにする方法以外の方法で、スロットベクトルピッチ角を不等ピッチにしてもよい。

0051

また、上記実施形態では、誘起される電圧の相数が3である例を示したが、誘起される電圧の相数が3以外の相数でもよい。

0052

また、本実施形態では、永久磁石の幅を隣接する永久磁石のピッチpの4/5にする例を示したが、永久磁石の幅を、隣接する永久磁石のピッチpの4/5以上6/7以下の範囲内で設定してもよい。

0053

11ステータコア
12スロット
14巻線
21ロータコア
22永久磁石
100 回転電機

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