ステータ及び回転電機
【課題】ステータにおいて、ステータコイルでの磁束密度を変えることなくステータコイル全体でのインダクタンスを十分に低減でき、かつ、コイル分割によるインダクタンスの低減効果を十分に高くできる構成を実現することである。
【解決手段】ステータ１２は、複数のティース２６を有するステータコア１８と、複数のティース２６に巻装されたステータコイル２０とを含む。各相のステータコイル２０は、互いに相互インダクタンスを生じないように４つに分離されたコイル要素２８，３０，３２，３４を電気的に直列に接続することにより構成する。各コイル要素２８，３０，３２，３４は、複数のティース２６に集中巻きで巻装する。
【解決手段】ステータ１２は、複数のティース２６を有するステータコア１８と、複数のティース２６に巻装されたステータコイル２０とを含む。各相のステータコイル２０は、互いに相互インダクタンスを生じないように４つに分離されたコイル要素２８，３０，３２，３４を電気的に直列に接続することにより構成する。各コイル要素２８，３０，３２，３４は、複数のティース２６に集中巻きで巻装する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のティースを有するステータコアと、複数のティースに巻装されたステータコイルであって、少なくとも１相のステータコイルは、複数に分離されたステータコイル要素を電気的に直列に接続することにより構成されるステータコイルとを備えるステータ及び回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、バルブ開閉用のステッピングモータ等の電動機等の回転電機が知られている。例えば、特許文献１には、排ガス中の窒素酸化物量濃度を下げるためのＥＧＲバルブの制御用として、ステッピングモータを使用することが記載されている。このステッピングモータは、高速応答性と高分解能とを保持しながら大流量制御を可能とすることを目的とするとされている。このステッピングモータは、２のアキシャルコイルを備えるもので、ステータの軸方向に２のボビンが設けられており、各ボビンにアキシャルコイルが形成されている。各アキシャルコイル同士は直列接続されている。
【０００３】
この構成では、アキシャルコイルが２に分割されており、アキシャルコイル全体のインダクタンスＬは分割数をｎとして、１／ｎ2に比例するので、２分割であるｎ＝２の場合に簡単にインダクタンスだけを１／４に激減させることができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−７３４８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の特許文献１に記載された構成では、アキシャルコイルを分割することにより、アキシャルコイル全体での総巻き数や、磁束密度を変えることなく、インダクタンスをある程度低減できる可能性はある。このため、トルクをある程度大きくでき、かつある程度高速応答性のよいステッピングモータを実現できる可能性はある。
【０００６】
ただし、このようなアキシャルコイルを備えるステータでは、ステータの径方向内側で、径方向外側に向かうほど磁束密度が小さくなる。すなわち、ステータの径方向内側では、中心軸から径方向外側に向かうにしたがって磁路の断面積が大きくなるため、ステータの径方向内側で径方向外側部分での磁束密度が小さくなる。このため、ステータの径方向内側にロータを対向配置する回転電機では、ステータとロータとの対向部分での磁気抵抗が大きくなり、ステータコイル全体でのインダクタンスは本来ある程度低くなっている。このため、特許文献１に記載された構成では、コイル分割によるインダクタンスの低減効果を十分に高くできない可能性がある。
【０００７】
本発明の目的は、ステータ及び回転電機において、ステータコイルでの磁束密度を変えることなくステータコイル全体でのインダクタンスを十分に低減でき、かつ、コイル分割によるインダクタンスの低減効果を十分に高くできる構成を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るステータは、複数のティースを有するステータコアと、複数のティースに巻装されたステータコイルとを備えるステータにおいて、ステータコイルの少なくとも１相のステータコイルは、互いに相互インダクタンスを生じないように４つに分離されたステータコイル要素を電気的に直列に接続することにより構成され、各ステータコイル要素は、複数のティースに集中巻きで巻装されることにより、１相当たりのティースを４磁極としていることを特徴とするステータである。
【０００９】
本発明に係るステータによれば、１相のステータコイルで、１のコイルを４のステータコイル要素に分割したのと同様になる。ここで、分割数をｎとした場合に、１のコイルを分割しないと仮定した場合に対して、各コイル要素の巻き数が１／ｎとなり、磁気抵抗がｎ倍となるため、コイルのインダクタンスを１／ｎ2と十分に小さくできる。これに対して、本発明では、分割数ｎを４とするので、分割数ｎを２とした場合に比べてコイルのインダクタンスを１／４と十分に小さくできる。しかも、１相でコイルを分割しないと仮定した場合に対して、コイルの半径とコイルを流れる電流量とは変わらないので、磁束密度自体はコイルの分割の有無にかかわらず変わらない。このため、コイルの分割数ｎを２とした場合に対して、磁束密度を変えずにインダクタンスだけを大幅に低下させることができる。したがって、高トルクで、かつ、高速応答性の高い回転電機を実現できる。しかも、上記の特許文献１に記載された構成と異なり、複数のステータコイル要素をステータの複数のティースに集中巻きで巻装している。このため、ステータコイルの磁束密度の低い部分にロータを対向させることがなく、１相分のステータコイルを分割配置しないと仮定した場合には、ステータとロータとの対向部分での磁気抵抗が低くなり、インダクタンスは大きくなる。このため、本発明によれば、コイル分割によるインダクタンスの低減効果を十分に高くできる。
【００１０】
本発明に係る回転電機は、本発明に係るステータと、ステータの径方向に対向配置されたロータとを備える回転電機であって、少なくとも１相のステータコイルを構成する複数のステータコイル要素は、ステータコアの９０度ずつ位相がずれた位置に設けられた複数のティースにそれぞれ巻装されていることを特徴とする回転電機である。
【００１１】
本発明に係る回転電機において、好ましくは、少なくとも１相のステータコイルを巻装する複数のティースは、ステータコアの互いに周方向に９０度位相が異なる２のティースにより構成する第１ティース組と、周方向にずれた別の位置でステータコアの互いに周方向に９０度位相が異なる２のティースにより構成する第２ティース組とにより構成され、少なくとも１相のステータコイルを構成する複数のステータコイル要素は、第１ティース組に互いに逆の巻き方向に巻装された２の第１ステータコイル要素と、第２ティース組に互いに逆の巻き方向に巻装された２の第２ステータコイル要素とにより構成されている。
【００１２】
上記構成によれば、１のステータコイル要素から別のステータコイル要素へロータを介して通る磁束が２系統になるのにもかかわらず、２系統の磁束が混在することによる不都合を有効に防止でき、回転電機の高性能化を図れる。
【００１３】
本発明に係る回転電機において、好ましくは、ロータは、全周にわたって設けられた基部と、基部のステータと対向する周面の周方向複数個所に径方向に突出するように設けられた突極部と、各突極部と基部との連結部に設けられ、各突極部から周方向片側に設けられる別の突極部に対して、周方向他側に設けられる別の突極部に対してよりも磁束を誘導しやすくするガイド部とを有する。
【００１４】
上記構成によれば、１のステータコイル要素から別のステータコイル要素へロータを介して通る磁束が２系統になるのにもかかわらず、２系統の磁束が混在することによる不都合をより有効に防止でき、回転電機のさらなる高性能化を図れる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係るステータ及び回転電機によれば、ステータコイルでの磁束密度を変えることなくステータコイル全体でのインダクタンスを十分に低減でき、かつ、コイル分割によるインダクタンスの低減効果を十分に高くできる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る実施の形態のステータを備える回転電機の概略図である。
【図２】図１の回転電機において、ステータに１相のみのステータコイルを設けて磁束の流れを説明するための図である。
【図３】図１の回転電機を構成する１相のステータコイルの回路を示す図である。
【図４】図１の回転電機を構成する１相のステータコイルに関する駆動部を示す回路図である。
【図５】本発明から外れる比較例のステータを備える回転電機において、図２に対応する図である。
【図６】図５の回転電機を構成する１相のステータコイルの回路を示す図である。
【図７】図５の回転電機を構成する１相のステータコイルに関して、駆動部を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下において、図１から図４を用いて本発明に係る実施の形態の１例を説明する。本実施の形態のステータを備える回転電機は、スイッチトリラクタンスモータ(ＳＲモータ)である集中巻き型モータである。なお、回転電機は、モータとして使用する構成に限定するものではなく、発電機として、または、その両方の機能を有するものとして使用する構成とすることもできる。
【００１８】
図１に示すように、回転電機１０は、ハウジングである図示しないモータケースの内面に固定したステータ１２と、ステータ１２の径方向内側に対向配置されたロータ１４と、ロータ１４に固定された回転軸１６とを備える。なお、以下の説明では、回転電機１０を３相のＳＲモータとする場合を説明するが、本発明はこれに限定するものではなく、２相、または４相等の複数相の電流で駆動する、種々の回転電機とすることもできる。
【００１９】
ステータ１２は、けい素電磁鋼板等の磁性鋼板の積層体または圧粉磁心等により構成するもので、略円筒状のステータコア１８と、複数相のステータコイル２０，２２，２４とを備える。ステータコア１８は、内周面の周方向複数個所に、径方向内側に突出するように設けられたティース２６を含む。
【００２０】
ステータコイル２０，２２，２４は、３相のステータコイルであり、複数のティース２６に巻装されている。図２に示すように、１相のステータコイル２０を代表して説明すると、ステータコア１８に位相が９０度ずれた位置に設けられた４個所のティース２６に、ステータコイル２０を構成するコイル要素２８，３０，３２，３４が巻装されている。他の相のステータコイル２２，２４（図１）の構成も、図２の１相のステータコイル２０の構成と配置位置がずれるだけで同様である。図３に示すように、１相のステータコイル２０，２２，２４（２２，２４については図１参照）は、４つに分離されたステータコイル要素である、第１コイル要素２８，３０及び第２コイル要素３２，３４を電気的に直列に接続することにより構成されている。図２に示すように、各コイル要素２８，３０，３２，３４は、ステータコア１８の９０度ずつ位相がずれた位置に設けられた、４つのティース２６のそれぞれに集中巻きで巻装されている。これにより、１相当たりのティース２６が、ステータ１２に９０度ずつ位相がずれて配置された４磁極とされている。
【００２１】
また、各相に対応する複数のティース２６は、それぞれ２ずつで１組とする第１ティース組３６と第２ティース組３８とにより構成されている。この場合、第１ティース組３６は、ステータコア１８の互いに周方向に９０度位相が異なる、図２の矢印ａ、ｂ位置に設けられた２のティース２６により構成する。また、第２ティース組３８は、第１ティース組３６に対し１８０度、周方向にずれた別の位置でステータコア１８の互いに周方向に９０度位相が異なる、図２の矢印ｃ、ｄ位置に設けられた２のティース２６により構成する。図１に示すように、各相同士で、複数のティース２６は、ステータコア１８の３０度ずつ位相がずれた位置に設けられている。
【００２２】
また、図２に示すように、各相のステータコイル２０，２２，２４（２２，２４については図１参照）を構成する複数のステータコイル要素は、図２の矢印ａ、ｂ位置の第１ティース組３６に互いにステータ１２の径方向に関して逆の巻き方向に巻装された２の第１コイル要素２８，３０と、図２の矢印ｃ、ｄ位置の第２ティース組３８に互いにステータ１２の径方向に関して逆の巻き方向に巻装された２の第２コイル要素３２，３４とにより構成されている。このような各相分の各コイル要素２８，３０，３２，３４は、互いに相互インダクタンスを生じないように４つに分離された状態で配置され、互いに電気的に直列に接続されることにより構成されている。また、各相で、互いにステータ１２の直径方向に対向する２のコイル要素２８，３２（または３０，３４）同士のステータ１２の径方向に関する巻き方向を同じとし、同じ方向に電流を流した場合に互いに近づく向きまたは互いに離れる向きに磁束が発生するようにしている。なお、各コイル要素２８，３０，３２，３４の直列に接続する順は、図３に示す例に限定するものではなく、種々の順とすることができる。
【００２３】
また、図１に示す回転軸１６は、図示しないモータケースに軸受により回転可能に支持されている。ロータ１４は、回転軸１６に固定されて一体化されている。ロータ１４は、磁性材料により構成され、回転軸１６寄りの中心側に全周にわたって設けられた基部４０と、基部４０のステータ１２と対向する外周面の周方向複数個所（図示の例では８箇所）に径方向外側に突出するように設けられた突極部４２とを備える。
【００２４】
また、ロータ１４は、各突極部４２と基部４０との連結部に設けられ、各突極部４２から図１の時計方向側である、周方向片側に設けられる別の突極部４２に対して、図１の反時計方向側である、周方向他側に設けられる別の突極部４２に対してよりも磁束を誘導しやすくするガイド部である溝部４４を有する。溝部４４は、周方向に隣り合う２ずつの突極部４２同士の連結部に、それぞれ周方向の同方向（図１の反時計方向）に凸状または凹状に湾曲するように形成されており、溝部４４により隣り合う２ずつの突極部４２の根元部同士を分離している。これにより、例えば、図２に矢印Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４で示すように、２の第１コイル要素２８，３０同士（または２の第２コイル要素３２，３４同士）で、１のコイル要素２８（または３２）からロータ１４を介して別のコイル要素３０（または３４）に磁束が通る場合に、磁束がティース２６に関して同じティース組３６（または３８）の間だけに流れやすくなり、別のティース組３８（または３６）側には流れにくくなる。なお、ガイド部は、このような溝部４４に限定するものではなく、各突極部４２から周方向片側に設けられる別の突極部４２に対して、周方向他側に設けられる別の突極部４２に対してよりも磁束を誘導しやすくする機能を有するものであれば、種々の構造を採用できる。
【００２５】
このような回転電機１０は、図４に一部を示す駆動部により駆動される。図４では、回転電機１０の１相分のステータコイル２０に電流を流す部分を示している。すなわち、１相のステータコイル２０を構成するコイル要素２８，３０，３２，３４は、それぞれトランジスタ、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子４６，４８を介して図示しない直流電源に接続されている。したがって、図４の回路の図示しない左右方向片側にも図４と同様の構成が、残りの相のステータコイル２２，２４（図１参照）に対応して接続されている。図示しない制御部により、スイッチング素子４６，４８のスイッチングを制御することにより、順次選択された各相のステータコイル２０，２２，２４に直流電流が供給されるようにしている。また、ステータコイル２０，２２，２４の両端には、スイッチング素子４６，４８のオンオフ切換時に生成される逆起電力を還流させるためのダイオード５０，５２が設けられている。
【００２６】
回転電機１０（図１）の駆動時には、制御部からの制御信号に基づいて、ある相のステータコイル２０（または２２，２４のいずれか（以下、図４の説明で同様とする。））に接続されたスイッチング素子４６，４８がオンされると、直流電源から、ある相のステータコイル２０に直流電流が供給され、このステータコイル２０により例えば、図２に示すような磁界が生成される。磁界は、磁界が生成されたティース２６に磁路を生成し、磁路を短くするように磁界が生成されたティース２６近傍に位置する突極部４２を吸引する。この場合、例えば、図２に示すように、ある相に対応して磁極部となる、ティース２６の、ステータ１２に関する径方向内端がＮ極またはＳ極に磁化される。この結果、ロータ１４がある角度分回転する。この状態で、制御部は、磁路を生成したティース２６の隣に位置するティース２６に磁界を生成するように、スイッチング素子４６，４８（図４）のオンオフを切り換える。これを順次３相分で繰り返すことで、ロータ１４が回転駆動される。
【００２７】
このようなステータ１２及び回転電機１０によれば、１相のステータコイル２０，２２，２４で、１のコイルを４のコイル要素２８，３０，３２，３４に分割したのと同様になる。ここで、分割数をｎとした場合に、１のコイルを分割しないと仮定した場合に対して、各コイル要素２８，３０，３２，３４の巻き数が１／ｎとなり、磁気抵抗がｎ倍となるため、コイルのインダクタンスを１／ｎ2と十分に小さくできる。これに対して、本実施の形態では、分割数ｎを４とするので、分割数ｎを２とした場合に比べてコイルのインダクタンスを１／４と十分に小さくできる。しかも、１相でコイルを分割しないと仮定した場合に対して、コイルの半径とコイルを流れる電流量とは変わらないので、磁束密度自体はコイルの分割の有無にかかわらず変わらない。このため、コイルの分割数ｎを２とした場合に対して、磁束密度を変えずにインダクタンスだけを大幅に低下させることができる。したがって、高トルクで、かつ、高速応答性の高い回転電機１０を実現できる。
【００２８】
しかも、上記の特許文献１に記載された構成と異なり、複数のコイル要素２８，３０，３２，３４をステータ１２の複数のティース２６に集中巻きで巻装している。このため、ステータコイル２０，２２，２４の磁束密度の低い部分にロータ１４を対向させることがなく、１相分のステータコイル２０を分割配置しないと仮定した場合には、ステータ１２とロータ１４との対向部分での磁気抵抗が低くなり、インダクタンスは大きくなる。このため、本実施の形態によれば、コイル分割によるインダクタンス低減効果を十分に高くできる。この結果、ステータコイル２０，２２，２４での磁束密度を変えることなくステータコイル２０，２２，２４全体でのインダクタンスを十分に低減でき、かつ、コイル分割によるインダクタンスの低減効果を十分に高くできる。
【００２９】
また、図２に示すように、各相の複数のコイル要素２８，３０，３２，３４は、ステータコア１８の９０度ずつ位相がずれた位置に設けられた複数のティース２６にそれぞれ巻装されているので、１のコイル要素から別のコイル要素へロータ１４を介して通る磁束が２系統になるのにもかかわらず、２系統の磁束が混在することによる不都合を有効に防止でき、回転電機１０の高性能化を図れる。
【００３０】
さらに、各相でステータコイル２０（または２２，２４のいずれか）を巻装する複数のティース２６は、ステータコア１８の互いに周方向に９０度位相が異なる２のティース２６により構成する第１ティース組３６と、周方向にずれた別の位置でステータコア１８の互いに周方向に９０度位相が異なる２のティース２６により構成する第２ティース組３８とにより構成している。また、各相でステータコイル２０（または２２，２４のいずれか）を構成する複数のコイル要素は、第１ティース組３６に互いに逆の巻き方向に巻装された２の第１コイル要素２８，３０と、第２ティース組３８に互いに逆の巻き方向に巻装された２の第２コイル要素３２，３４とにより構成している。このため、１のコイル要素２８（または３２）から別のコイル要素３０（または３４）へロータ１４を介して通る磁束が２系統になるのにもかかわらず、２系統の磁束が混在することによる不都合をより有効に防止でき、回転電機１０のさらなる高性能化を図れる。
【００３１】
これに対して、図５から図７は、本発明から外れる比較例を示している。図５は、比較例のステータ１２を備える回転電機において、図２に対応する図である。図６は、図５の回転電機を構成する１相のステータコイル５４の回路を示す図である。図７は、図５の回転電機を構成する１相のステータコイル５４に関して、駆動部を示す回路図である。
【００３２】
図５に示す比較例の回転電機は、３相のステータコイル５４（図５ではステータコイルとティースとについて１相分のみを示している。）を備えるもので、各相のステータコイル５４は、ステータ１２の径方向反対側２個所位置に設けられたティース２６に巻装された第１コイル要素５８及び第２コイル要素６０により構成されている。また、ロータ１４は、ステータ１２と対向する外周面の周方向複数個所に径方向に突出するように設けられた突極部４２を含む。図６に示すように、２のコイル要素５８，６０は、１のコイルを２のコイル要素５８，６０に分割されるように構成され、互いに電気的に直列に接続されている。また、２のコイル要素５８，６０は、２のティース２６に、コイル要素５８，６０同士で互いにステータ１２の径方向に関して逆巻きに巻装されている。このような回転電機は、図７に示すような駆動部により駆動される。なお、駆動部の構成は、各相でコイル要素の数が４から２に変化した以外は、上記の図４を用いて説明した駆動部の場合と同様であるので、図４の要素と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００３３】
このように各相のステータコイル５４が２つのコイル要素５８，６０を直列に接続することにより構成される比較例の場合には、上記の本実施の形態の回転電機の場合に比べて、インダクタンスの低下度合が小さい。すなわち、比較例では、ステータコイル２０が４つのコイル要素２８，３０，３２，３４を直列に接続することにより構成される、本実施の形態に比べて高速応答性が低くなる。次にこれを１相のステータコイル２０，５４（図３、図６）の比較で説明する。
【００３４】
まず、図５から図７の比較例の場合を説明すると、１相のステータコイル５４のインダクタンスＬは次式で表される。
Ｌ＝Ｌ１＋Ｌ２＝Ｎ2／Ｒ ・・・（１）
ここで、Ｌ１、Ｌ２は、それぞれ第１コイル要素５８及び第２コイル要素６０のインダクタンスであり、Ｎは各コイル要素５８，６０の巻き数であり、Ｒは磁気抵抗である。
【００３５】
また、磁気抵抗Ｒは、次式で表される。
Ｒ＝ｄ／（μ・Ｓ） ・・・（２）
ここで、ｄは、各コイル要素５８，６０での磁路長の和であり、μは各コイル要素５８，６０内での透磁率である。また、Ｓは磁路断面積である。
【００３６】
次に、図１から図４に示した本実施の形態の場合、１相のステータコイル２０でコイル要素２８，３０，３２，３４の数が比較例に比べて２倍になるので、磁路長が２倍となり、磁気抵抗Ｒ´も２倍となる（Ｒ´＝２Ｒ）。また、それぞれ２ずつで１組とした第１コイル要素２８，３０と第２コイル要素３２，３４とのインダクタンスを、それぞれＬ１´、Ｌ２´とすると、各相でステータコイルのインダクタンスの合計Ｌ´は、次式となる。
Ｌ´＝Ｌ１´＋Ｌ２´ ・・・（３）
【００３７】
また、本実施の形態で、第１コイル要素２８，３０及び第２コイル要素３２，３４は、比較例の第１コイル要素５８及び第２コイル要素６０に対してそれぞれ２つにコイル要素を分割したのと同様であるので、各コイル要素２８，３０，３２，３４で巻き数Ｎ´は、比較例に対して半分になる（Ｎ´＝０．５Ｎ）。このため、インダクタンスＬ´は次式で表される。
Ｌ´＝２（Ｎ´2／Ｒ´）＝２｛（０．５Ｎ）2／（２Ｒ）｝＝Ｌ／４ ・・・（４）
【００３８】
（４）式から明らかなように、本実施の形態では、比較例に対してインダクタンスを１／４に大幅に低下させることができる。このように、比較例のステータでは、１相当たりの磁極部となるティース２６を２つとしていたが、本実施の形態では、１相あたりの磁極部となるティース２６を４つとしている。また、本実施の形態では、１相当たりで、比較例の巻き数Ｎの１ずつのコイルに対して、巻き数Ｎ／２の２つずつのコイルに分離するのと同じとなり、相互インダクタンスが発生しないようにコイル要素２８，３０，３２，３４を配置することで、それぞれの自己インダクタンスのみで回路のインダクタンスを考えることができる。そして１閉回路あたりのインダクタンスＬ´について、本実施の形態では、比較例に比べてコイル巻き数が半分になり、磁気抵抗が２倍になることで、本実施の形態のインダクタンスＬ´は比較例のインダクタンスＬに比べて１／４と十分に小さくできる。この結果、電気的時定数が小さくなるため、回転電機１０の回転数に対応する入力周波数が高くなる、すなわち回転数が上昇しても、電流値の減少量を低く抑えることができる。したがって、高回転域でも高トルクを維持した回転電機１０の運転が可能になり、しかも効率向上を図れる。このため、本実施の形態によれば、ステータコイル２０，２２，２４での磁束密度を変えることなくステータコイル２０，２２，２４全体でのインダクタンスを十分に低減でき、かつ、コイル分割によるインダクタンスの低減効果を十分に高くできる。
【符号の説明】
【００３９】
１０ 回転電機、１２ ステータ、１４ ロータ、１６ 回転軸、１８ ステータコア、２０，２２，２４ ステータコイル、２６ ティース、２８，３０ 第１コイル要素、３２，３４ 第２コイル要素、３６ 第１ティース組、３８ 第２ティース組、４０ 基部、４２ 突極部、４４ 溝部、４６，４８ スイッチング素子、５０，５２ ダイオード、５４ ステータコイル、５８ 第１コイル要素、６０ 第２コイル要素。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のティースを有するステータコアと、複数のティースに巻装されたステータコイルであって、少なくとも１相のステータコイルは、複数に分離されたステータコイル要素を電気的に直列に接続することにより構成されるステータコイルとを備えるステータ及び回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、バルブ開閉用のステッピングモータ等の電動機等の回転電機が知られている。例えば、特許文献１には、排ガス中の窒素酸化物量濃度を下げるためのＥＧＲバルブの制御用として、ステッピングモータを使用することが記載されている。このステッピングモータは、高速応答性と高分解能とを保持しながら大流量制御を可能とすることを目的とするとされている。このステッピングモータは、２のアキシャルコイルを備えるもので、ステータの軸方向に２のボビンが設けられており、各ボビンにアキシャルコイルが形成されている。各アキシャルコイル同士は直列接続されている。
【０００３】
この構成では、アキシャルコイルが２に分割されており、アキシャルコイル全体のインダクタンスＬは分割数をｎとして、１／ｎ2に比例するので、２分割であるｎ＝２の場合に簡単にインダクタンスだけを１／４に激減させることができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−７３４８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の特許文献１に記載された構成では、アキシャルコイルを分割することにより、アキシャルコイル全体での総巻き数や、磁束密度を変えることなく、インダクタンスをある程度低減できる可能性はある。このため、トルクをある程度大きくでき、かつある程度高速応答性のよいステッピングモータを実現できる可能性はある。
【０００６】
ただし、このようなアキシャルコイルを備えるステータでは、ステータの径方向内側で、径方向外側に向かうほど磁束密度が小さくなる。すなわち、ステータの径方向内側では、中心軸から径方向外側に向かうにしたがって磁路の断面積が大きくなるため、ステータの径方向内側で径方向外側部分での磁束密度が小さくなる。このため、ステータの径方向内側にロータを対向配置する回転電機では、ステータとロータとの対向部分での磁気抵抗が大きくなり、ステータコイル全体でのインダクタンスは本来ある程度低くなっている。このため、特許文献１に記載された構成では、コイル分割によるインダクタンスの低減効果を十分に高くできない可能性がある。
【０００７】
本発明の目的は、ステータ及び回転電機において、ステータコイルでの磁束密度を変えることなくステータコイル全体でのインダクタンスを十分に低減でき、かつ、コイル分割によるインダクタンスの低減効果を十分に高くできる構成を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るステータは、複数のティースを有するステータコアと、複数のティースに巻装されたステータコイルとを備えるステータにおいて、ステータコイルの少なくとも１相のステータコイルは、互いに相互インダクタンスを生じないように４つに分離されたステータコイル要素を電気的に直列に接続することにより構成され、各ステータコイル要素は、複数のティースに集中巻きで巻装されることにより、１相当たりのティースを４磁極としていることを特徴とするステータである。
【０００９】
本発明に係るステータによれば、１相のステータコイルで、１のコイルを４のステータコイル要素に分割したのと同様になる。ここで、分割数をｎとした場合に、１のコイルを分割しないと仮定した場合に対して、各コイル要素の巻き数が１／ｎとなり、磁気抵抗がｎ倍となるため、コイルのインダクタンスを１／ｎ2と十分に小さくできる。これに対して、本発明では、分割数ｎを４とするので、分割数ｎを２とした場合に比べてコイルのインダクタンスを１／４と十分に小さくできる。しかも、１相でコイルを分割しないと仮定した場合に対して、コイルの半径とコイルを流れる電流量とは変わらないので、磁束密度自体はコイルの分割の有無にかかわらず変わらない。このため、コイルの分割数ｎを２とした場合に対して、磁束密度を変えずにインダクタンスだけを大幅に低下させることができる。したがって、高トルクで、かつ、高速応答性の高い回転電機を実現できる。しかも、上記の特許文献１に記載された構成と異なり、複数のステータコイル要素をステータの複数のティースに集中巻きで巻装している。このため、ステータコイルの磁束密度の低い部分にロータを対向させることがなく、１相分のステータコイルを分割配置しないと仮定した場合には、ステータとロータとの対向部分での磁気抵抗が低くなり、インダクタンスは大きくなる。このため、本発明によれば、コイル分割によるインダクタンスの低減効果を十分に高くできる。
【００１０】
本発明に係る回転電機は、本発明に係るステータと、ステータの径方向に対向配置されたロータとを備える回転電機であって、少なくとも１相のステータコイルを構成する複数のステータコイル要素は、ステータコアの９０度ずつ位相がずれた位置に設けられた複数のティースにそれぞれ巻装されていることを特徴とする回転電機である。
【００１１】
本発明に係る回転電機において、好ましくは、少なくとも１相のステータコイルを巻装する複数のティースは、ステータコアの互いに周方向に９０度位相が異なる２のティースにより構成する第１ティース組と、周方向にずれた別の位置でステータコアの互いに周方向に９０度位相が異なる２のティースにより構成する第２ティース組とにより構成され、少なくとも１相のステータコイルを構成する複数のステータコイル要素は、第１ティース組に互いに逆の巻き方向に巻装された２の第１ステータコイル要素と、第２ティース組に互いに逆の巻き方向に巻装された２の第２ステータコイル要素とにより構成されている。
【００１２】
上記構成によれば、１のステータコイル要素から別のステータコイル要素へロータを介して通る磁束が２系統になるのにもかかわらず、２系統の磁束が混在することによる不都合を有効に防止でき、回転電機の高性能化を図れる。
【００１３】
本発明に係る回転電機において、好ましくは、ロータは、全周にわたって設けられた基部と、基部のステータと対向する周面の周方向複数個所に径方向に突出するように設けられた突極部と、各突極部と基部との連結部に設けられ、各突極部から周方向片側に設けられる別の突極部に対して、周方向他側に設けられる別の突極部に対してよりも磁束を誘導しやすくするガイド部とを有する。
【００１４】
上記構成によれば、１のステータコイル要素から別のステータコイル要素へロータを介して通る磁束が２系統になるのにもかかわらず、２系統の磁束が混在することによる不都合をより有効に防止でき、回転電機のさらなる高性能化を図れる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係るステータ及び回転電機によれば、ステータコイルでの磁束密度を変えることなくステータコイル全体でのインダクタンスを十分に低減でき、かつ、コイル分割によるインダクタンスの低減効果を十分に高くできる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る実施の形態のステータを備える回転電機の概略図である。
【図２】図１の回転電機において、ステータに１相のみのステータコイルを設けて磁束の流れを説明するための図である。
【図３】図１の回転電機を構成する１相のステータコイルの回路を示す図である。
【図４】図１の回転電機を構成する１相のステータコイルに関する駆動部を示す回路図である。
【図５】本発明から外れる比較例のステータを備える回転電機において、図２に対応する図である。
【図６】図５の回転電機を構成する１相のステータコイルの回路を示す図である。
【図７】図５の回転電機を構成する１相のステータコイルに関して、駆動部を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下において、図１から図４を用いて本発明に係る実施の形態の１例を説明する。本実施の形態のステータを備える回転電機は、スイッチトリラクタンスモータ(ＳＲモータ)である集中巻き型モータである。なお、回転電機は、モータとして使用する構成に限定するものではなく、発電機として、または、その両方の機能を有するものとして使用する構成とすることもできる。
【００１８】
図１に示すように、回転電機１０は、ハウジングである図示しないモータケースの内面に固定したステータ１２と、ステータ１２の径方向内側に対向配置されたロータ１４と、ロータ１４に固定された回転軸１６とを備える。なお、以下の説明では、回転電機１０を３相のＳＲモータとする場合を説明するが、本発明はこれに限定するものではなく、２相、または４相等の複数相の電流で駆動する、種々の回転電機とすることもできる。
【００１９】
ステータ１２は、けい素電磁鋼板等の磁性鋼板の積層体または圧粉磁心等により構成するもので、略円筒状のステータコア１８と、複数相のステータコイル２０，２２，２４とを備える。ステータコア１８は、内周面の周方向複数個所に、径方向内側に突出するように設けられたティース２６を含む。
【００２０】
ステータコイル２０，２２，２４は、３相のステータコイルであり、複数のティース２６に巻装されている。図２に示すように、１相のステータコイル２０を代表して説明すると、ステータコア１８に位相が９０度ずれた位置に設けられた４個所のティース２６に、ステータコイル２０を構成するコイル要素２８，３０，３２，３４が巻装されている。他の相のステータコイル２２，２４（図１）の構成も、図２の１相のステータコイル２０の構成と配置位置がずれるだけで同様である。図３に示すように、１相のステータコイル２０，２２，２４（２２，２４については図１参照）は、４つに分離されたステータコイル要素である、第１コイル要素２８，３０及び第２コイル要素３２，３４を電気的に直列に接続することにより構成されている。図２に示すように、各コイル要素２８，３０，３２，３４は、ステータコア１８の９０度ずつ位相がずれた位置に設けられた、４つのティース２６のそれぞれに集中巻きで巻装されている。これにより、１相当たりのティース２６が、ステータ１２に９０度ずつ位相がずれて配置された４磁極とされている。
【００２１】
また、各相に対応する複数のティース２６は、それぞれ２ずつで１組とする第１ティース組３６と第２ティース組３８とにより構成されている。この場合、第１ティース組３６は、ステータコア１８の互いに周方向に９０度位相が異なる、図２の矢印ａ、ｂ位置に設けられた２のティース２６により構成する。また、第２ティース組３８は、第１ティース組３６に対し１８０度、周方向にずれた別の位置でステータコア１８の互いに周方向に９０度位相が異なる、図２の矢印ｃ、ｄ位置に設けられた２のティース２６により構成する。図１に示すように、各相同士で、複数のティース２６は、ステータコア１８の３０度ずつ位相がずれた位置に設けられている。
【００２２】
また、図２に示すように、各相のステータコイル２０，２２，２４（２２，２４については図１参照）を構成する複数のステータコイル要素は、図２の矢印ａ、ｂ位置の第１ティース組３６に互いにステータ１２の径方向に関して逆の巻き方向に巻装された２の第１コイル要素２８，３０と、図２の矢印ｃ、ｄ位置の第２ティース組３８に互いにステータ１２の径方向に関して逆の巻き方向に巻装された２の第２コイル要素３２，３４とにより構成されている。このような各相分の各コイル要素２８，３０，３２，３４は、互いに相互インダクタンスを生じないように４つに分離された状態で配置され、互いに電気的に直列に接続されることにより構成されている。また、各相で、互いにステータ１２の直径方向に対向する２のコイル要素２８，３２（または３０，３４）同士のステータ１２の径方向に関する巻き方向を同じとし、同じ方向に電流を流した場合に互いに近づく向きまたは互いに離れる向きに磁束が発生するようにしている。なお、各コイル要素２８，３０，３２，３４の直列に接続する順は、図３に示す例に限定するものではなく、種々の順とすることができる。
【００２３】
また、図１に示す回転軸１６は、図示しないモータケースに軸受により回転可能に支持されている。ロータ１４は、回転軸１６に固定されて一体化されている。ロータ１４は、磁性材料により構成され、回転軸１６寄りの中心側に全周にわたって設けられた基部４０と、基部４０のステータ１２と対向する外周面の周方向複数個所（図示の例では８箇所）に径方向外側に突出するように設けられた突極部４２とを備える。
【００２４】
また、ロータ１４は、各突極部４２と基部４０との連結部に設けられ、各突極部４２から図１の時計方向側である、周方向片側に設けられる別の突極部４２に対して、図１の反時計方向側である、周方向他側に設けられる別の突極部４２に対してよりも磁束を誘導しやすくするガイド部である溝部４４を有する。溝部４４は、周方向に隣り合う２ずつの突極部４２同士の連結部に、それぞれ周方向の同方向（図１の反時計方向）に凸状または凹状に湾曲するように形成されており、溝部４４により隣り合う２ずつの突極部４２の根元部同士を分離している。これにより、例えば、図２に矢印Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４で示すように、２の第１コイル要素２８，３０同士（または２の第２コイル要素３２，３４同士）で、１のコイル要素２８（または３２）からロータ１４を介して別のコイル要素３０（または３４）に磁束が通る場合に、磁束がティース２６に関して同じティース組３６（または３８）の間だけに流れやすくなり、別のティース組３８（または３６）側には流れにくくなる。なお、ガイド部は、このような溝部４４に限定するものではなく、各突極部４２から周方向片側に設けられる別の突極部４２に対して、周方向他側に設けられる別の突極部４２に対してよりも磁束を誘導しやすくする機能を有するものであれば、種々の構造を採用できる。
【００２５】
このような回転電機１０は、図４に一部を示す駆動部により駆動される。図４では、回転電機１０の１相分のステータコイル２０に電流を流す部分を示している。すなわち、１相のステータコイル２０を構成するコイル要素２８，３０，３２，３４は、それぞれトランジスタ、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子４６，４８を介して図示しない直流電源に接続されている。したがって、図４の回路の図示しない左右方向片側にも図４と同様の構成が、残りの相のステータコイル２２，２４（図１参照）に対応して接続されている。図示しない制御部により、スイッチング素子４６，４８のスイッチングを制御することにより、順次選択された各相のステータコイル２０，２２，２４に直流電流が供給されるようにしている。また、ステータコイル２０，２２，２４の両端には、スイッチング素子４６，４８のオンオフ切換時に生成される逆起電力を還流させるためのダイオード５０，５２が設けられている。
【００２６】
回転電機１０（図１）の駆動時には、制御部からの制御信号に基づいて、ある相のステータコイル２０（または２２，２４のいずれか（以下、図４の説明で同様とする。））に接続されたスイッチング素子４６，４８がオンされると、直流電源から、ある相のステータコイル２０に直流電流が供給され、このステータコイル２０により例えば、図２に示すような磁界が生成される。磁界は、磁界が生成されたティース２６に磁路を生成し、磁路を短くするように磁界が生成されたティース２６近傍に位置する突極部４２を吸引する。この場合、例えば、図２に示すように、ある相に対応して磁極部となる、ティース２６の、ステータ１２に関する径方向内端がＮ極またはＳ極に磁化される。この結果、ロータ１４がある角度分回転する。この状態で、制御部は、磁路を生成したティース２６の隣に位置するティース２６に磁界を生成するように、スイッチング素子４６，４８（図４）のオンオフを切り換える。これを順次３相分で繰り返すことで、ロータ１４が回転駆動される。
【００２７】
このようなステータ１２及び回転電機１０によれば、１相のステータコイル２０，２２，２４で、１のコイルを４のコイル要素２８，３０，３２，３４に分割したのと同様になる。ここで、分割数をｎとした場合に、１のコイルを分割しないと仮定した場合に対して、各コイル要素２８，３０，３２，３４の巻き数が１／ｎとなり、磁気抵抗がｎ倍となるため、コイルのインダクタンスを１／ｎ2と十分に小さくできる。これに対して、本実施の形態では、分割数ｎを４とするので、分割数ｎを２とした場合に比べてコイルのインダクタンスを１／４と十分に小さくできる。しかも、１相でコイルを分割しないと仮定した場合に対して、コイルの半径とコイルを流れる電流量とは変わらないので、磁束密度自体はコイルの分割の有無にかかわらず変わらない。このため、コイルの分割数ｎを２とした場合に対して、磁束密度を変えずにインダクタンスだけを大幅に低下させることができる。したがって、高トルクで、かつ、高速応答性の高い回転電機１０を実現できる。
【００２８】
しかも、上記の特許文献１に記載された構成と異なり、複数のコイル要素２８，３０，３２，３４をステータ１２の複数のティース２６に集中巻きで巻装している。このため、ステータコイル２０，２２，２４の磁束密度の低い部分にロータ１４を対向させることがなく、１相分のステータコイル２０を分割配置しないと仮定した場合には、ステータ１２とロータ１４との対向部分での磁気抵抗が低くなり、インダクタンスは大きくなる。このため、本実施の形態によれば、コイル分割によるインダクタンス低減効果を十分に高くできる。この結果、ステータコイル２０，２２，２４での磁束密度を変えることなくステータコイル２０，２２，２４全体でのインダクタンスを十分に低減でき、かつ、コイル分割によるインダクタンスの低減効果を十分に高くできる。
【００２９】
また、図２に示すように、各相の複数のコイル要素２８，３０，３２，３４は、ステータコア１８の９０度ずつ位相がずれた位置に設けられた複数のティース２６にそれぞれ巻装されているので、１のコイル要素から別のコイル要素へロータ１４を介して通る磁束が２系統になるのにもかかわらず、２系統の磁束が混在することによる不都合を有効に防止でき、回転電機１０の高性能化を図れる。
【００３０】
さらに、各相でステータコイル２０（または２２，２４のいずれか）を巻装する複数のティース２６は、ステータコア１８の互いに周方向に９０度位相が異なる２のティース２６により構成する第１ティース組３６と、周方向にずれた別の位置でステータコア１８の互いに周方向に９０度位相が異なる２のティース２６により構成する第２ティース組３８とにより構成している。また、各相でステータコイル２０（または２２，２４のいずれか）を構成する複数のコイル要素は、第１ティース組３６に互いに逆の巻き方向に巻装された２の第１コイル要素２８，３０と、第２ティース組３８に互いに逆の巻き方向に巻装された２の第２コイル要素３２，３４とにより構成している。このため、１のコイル要素２８（または３２）から別のコイル要素３０（または３４）へロータ１４を介して通る磁束が２系統になるのにもかかわらず、２系統の磁束が混在することによる不都合をより有効に防止でき、回転電機１０のさらなる高性能化を図れる。
【００３１】
これに対して、図５から図７は、本発明から外れる比較例を示している。図５は、比較例のステータ１２を備える回転電機において、図２に対応する図である。図６は、図５の回転電機を構成する１相のステータコイル５４の回路を示す図である。図７は、図５の回転電機を構成する１相のステータコイル５４に関して、駆動部を示す回路図である。
【００３２】
図５に示す比較例の回転電機は、３相のステータコイル５４（図５ではステータコイルとティースとについて１相分のみを示している。）を備えるもので、各相のステータコイル５４は、ステータ１２の径方向反対側２個所位置に設けられたティース２６に巻装された第１コイル要素５８及び第２コイル要素６０により構成されている。また、ロータ１４は、ステータ１２と対向する外周面の周方向複数個所に径方向に突出するように設けられた突極部４２を含む。図６に示すように、２のコイル要素５８，６０は、１のコイルを２のコイル要素５８，６０に分割されるように構成され、互いに電気的に直列に接続されている。また、２のコイル要素５８，６０は、２のティース２６に、コイル要素５８，６０同士で互いにステータ１２の径方向に関して逆巻きに巻装されている。このような回転電機は、図７に示すような駆動部により駆動される。なお、駆動部の構成は、各相でコイル要素の数が４から２に変化した以外は、上記の図４を用いて説明した駆動部の場合と同様であるので、図４の要素と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００３３】
このように各相のステータコイル５４が２つのコイル要素５８，６０を直列に接続することにより構成される比較例の場合には、上記の本実施の形態の回転電機の場合に比べて、インダクタンスの低下度合が小さい。すなわち、比較例では、ステータコイル２０が４つのコイル要素２８，３０，３２，３４を直列に接続することにより構成される、本実施の形態に比べて高速応答性が低くなる。次にこれを１相のステータコイル２０，５４（図３、図６）の比較で説明する。
【００３４】
まず、図５から図７の比較例の場合を説明すると、１相のステータコイル５４のインダクタンスＬは次式で表される。
Ｌ＝Ｌ１＋Ｌ２＝Ｎ2／Ｒ ・・・（１）
ここで、Ｌ１、Ｌ２は、それぞれ第１コイル要素５８及び第２コイル要素６０のインダクタンスであり、Ｎは各コイル要素５８，６０の巻き数であり、Ｒは磁気抵抗である。
【００３５】
また、磁気抵抗Ｒは、次式で表される。
Ｒ＝ｄ／（μ・Ｓ） ・・・（２）
ここで、ｄは、各コイル要素５８，６０での磁路長の和であり、μは各コイル要素５８，６０内での透磁率である。また、Ｓは磁路断面積である。
【００３６】
次に、図１から図４に示した本実施の形態の場合、１相のステータコイル２０でコイル要素２８，３０，３２，３４の数が比較例に比べて２倍になるので、磁路長が２倍となり、磁気抵抗Ｒ´も２倍となる（Ｒ´＝２Ｒ）。また、それぞれ２ずつで１組とした第１コイル要素２８，３０と第２コイル要素３２，３４とのインダクタンスを、それぞれＬ１´、Ｌ２´とすると、各相でステータコイルのインダクタンスの合計Ｌ´は、次式となる。
Ｌ´＝Ｌ１´＋Ｌ２´ ・・・（３）
【００３７】
また、本実施の形態で、第１コイル要素２８，３０及び第２コイル要素３２，３４は、比較例の第１コイル要素５８及び第２コイル要素６０に対してそれぞれ２つにコイル要素を分割したのと同様であるので、各コイル要素２８，３０，３２，３４で巻き数Ｎ´は、比較例に対して半分になる（Ｎ´＝０．５Ｎ）。このため、インダクタンスＬ´は次式で表される。
Ｌ´＝２（Ｎ´2／Ｒ´）＝２｛（０．５Ｎ）2／（２Ｒ）｝＝Ｌ／４ ・・・（４）
【００３８】
（４）式から明らかなように、本実施の形態では、比較例に対してインダクタンスを１／４に大幅に低下させることができる。このように、比較例のステータでは、１相当たりの磁極部となるティース２６を２つとしていたが、本実施の形態では、１相あたりの磁極部となるティース２６を４つとしている。また、本実施の形態では、１相当たりで、比較例の巻き数Ｎの１ずつのコイルに対して、巻き数Ｎ／２の２つずつのコイルに分離するのと同じとなり、相互インダクタンスが発生しないようにコイル要素２８，３０，３２，３４を配置することで、それぞれの自己インダクタンスのみで回路のインダクタンスを考えることができる。そして１閉回路あたりのインダクタンスＬ´について、本実施の形態では、比較例に比べてコイル巻き数が半分になり、磁気抵抗が２倍になることで、本実施の形態のインダクタンスＬ´は比較例のインダクタンスＬに比べて１／４と十分に小さくできる。この結果、電気的時定数が小さくなるため、回転電機１０の回転数に対応する入力周波数が高くなる、すなわち回転数が上昇しても、電流値の減少量を低く抑えることができる。したがって、高回転域でも高トルクを維持した回転電機１０の運転が可能になり、しかも効率向上を図れる。このため、本実施の形態によれば、ステータコイル２０，２２，２４での磁束密度を変えることなくステータコイル２０，２２，２４全体でのインダクタンスを十分に低減でき、かつ、コイル分割によるインダクタンスの低減効果を十分に高くできる。
【符号の説明】
【００３９】
１０ 回転電機、１２ ステータ、１４ ロータ、１６ 回転軸、１８ ステータコア、２０，２２，２４ ステータコイル、２６ ティース、２８，３０ 第１コイル要素、３２，３４ 第２コイル要素、３６ 第１ティース組、３８ 第２ティース組、４０ 基部、４２ 突極部、４４ 溝部、４６，４８ スイッチング素子、５０，５２ ダイオード、５４ ステータコイル、５８ 第１コイル要素、６０ 第２コイル要素。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のティースを有するステータコアと、
複数のティースに巻装されたステータコイルとを備えるステータにおいて、
ステータコイルの少なくとも１相のステータコイルは、互いに相互インダクタンスを生じないように４つに分離されたステータコイル要素を電気的に直列に接続することにより構成され、
各ステータコイル要素は、複数のティースに集中巻きで巻装されることにより、１相当たりのティースを４磁極としていることを特徴とするステータ。
【請求項２】
請求項１に記載のステータと、
ステータの径方向に対向配置されたロータとを備える回転電機であって、
少なくとも１相のステータコイルを構成する複数のステータコイル要素は、ステータコアの９０度ずつ位相がずれた位置に設けられた複数のティースにそれぞれ巻装されていることを特徴とする回転電機。
【請求項３】
請求項２に記載の回転電機において、
少なくとも１相のステータコイルを巻装する複数のティースは、ステータコアの互いに周方向に９０度位相が異なる２のティースにより構成する第１ティース組と、周方向にずれた別の位置でステータコアの互いに周方向に９０度位相が異なる２のティースにより構成する第２ティース組とにより構成され、
少なくとも１相のステータコイルを構成する複数のステータコイル要素は、第１ティース組に互いに逆の巻き方向に巻装された２の第１ステータコイル要素と、第２ティース組に互いに逆の巻き方向に巻装された２の第２ステータコイル要素とにより構成されていることを特徴とする回転電機。
【請求項４】
請求項３に記載の回転電機において、
ロータは、全周にわたって設けられた基部と、基部のステータと対向する周面の周方向複数個所に径方向に突出するように設けられた突極部と、各突極部と基部との連結部に設けられ、各突極部から周方向片側に設けられる別の突極部に対して、周方向他側に設けられる別の突極部に対してよりも磁束を誘導しやすくするガイド部とを有することを特徴とする回転電機。
【請求項１】
複数のティースを有するステータコアと、
複数のティースに巻装されたステータコイルとを備えるステータにおいて、
ステータコイルの少なくとも１相のステータコイルは、互いに相互インダクタンスを生じないように４つに分離されたステータコイル要素を電気的に直列に接続することにより構成され、
各ステータコイル要素は、複数のティースに集中巻きで巻装されることにより、１相当たりのティースを４磁極としていることを特徴とするステータ。
【請求項２】
請求項１に記載のステータと、
ステータの径方向に対向配置されたロータとを備える回転電機であって、
少なくとも１相のステータコイルを構成する複数のステータコイル要素は、ステータコアの９０度ずつ位相がずれた位置に設けられた複数のティースにそれぞれ巻装されていることを特徴とする回転電機。
【請求項３】
請求項２に記載の回転電機において、
少なくとも１相のステータコイルを巻装する複数のティースは、ステータコアの互いに周方向に９０度位相が異なる２のティースにより構成する第１ティース組と、周方向にずれた別の位置でステータコアの互いに周方向に９０度位相が異なる２のティースにより構成する第２ティース組とにより構成され、
少なくとも１相のステータコイルを構成する複数のステータコイル要素は、第１ティース組に互いに逆の巻き方向に巻装された２の第１ステータコイル要素と、第２ティース組に互いに逆の巻き方向に巻装された２の第２ステータコイル要素とにより構成されていることを特徴とする回転電機。
【請求項４】
請求項３に記載の回転電機において、
ロータは、全周にわたって設けられた基部と、基部のステータと対向する周面の周方向複数個所に径方向に突出するように設けられた突極部と、各突極部と基部との連結部に設けられ、各突極部から周方向片側に設けられる別の突極部に対して、周方向他側に設けられる別の突極部に対してよりも磁束を誘導しやすくするガイド部とを有することを特徴とする回転電機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−４４８２５（Ｐ２０１２−４４８２５Ａ）
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８５８７９（Ｐ２０１０−１８５８７９）
【出願日】平成２２年８月２３日（２０１０．８．２３）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２３日（２０１０．８．２３）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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