以下、各実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。第1実施形態では、回転電機としてのモータ10を例示して説明する。
(第1実施形態)
図1に示すモータ10は、永久磁石界磁型のものであり、具体的には3相巻線を有する永久磁石界磁型同期機である。つまり、モータ10は、ブラシレスモータである。この3相巻線は2系統有している。モータ10は、ハウジング20と、ハウジング20に固定される固定子30と、固定子30に対して回転する回転子40と、回転子40が固定される回転軸11と、を備える。以下、本実施形態において、軸方向とは、回転軸11の軸方向のことを示す(図において矢印Y1で示す)。径方向とは、回転軸11の径方向のことを示す(図において矢印Y2で示す)。周方向とは、回転軸11の周方向のことを示す(図において矢印Y3で示す)。
ハウジング20は、円筒形状に形成されており、ハウジング20内には、固定子30及び回転子40等が収容されている。ハウジング20には、軸受け23,24が設けられており、この軸受け23,24により回転軸11が回転自在に支持されている。ハウジング20の内周面の軸心は、回転軸11と同軸となっている。回転軸11の先端側には、角度センサ12が設けられている。角度センサ12は、磁気センサでもレゾルバでもよい。
固定子30は、ハウジング20の軸方向略中央において、ハウジング20の内周に沿って円筒状に設けられている。そして、固定子30は、回転軸11の軸心Oを中心にして、ハウジング20の内周面に固定されている。固定子30は、磁気回路の一部を構成するものであり、円環状をなし回転子40の外周側において径方向に対向して配置される固定子鉄心31(電機子コア、ステータコア)と、固定子鉄心31に巻回された固定子巻線32(電機子巻線、アーマチャコイル)とを有している。
図2に示すように、固定子鉄心31は、円環状のバックヨーク33と、バックヨーク33から径方向から回転軸11に向かって突出し、周方向に所定距離を隔てて配列された複数のティースT1~T18とを有し、隣り合うティースT1~T18の間にスロット35(ステータスロット)が形成されている。固定子鉄心31においてスロット35は周方向に等間隔に設けられ、そのスロット35に固定子巻線32が巻回される。本実施形態では、ティースT1~T18の数を「18」とし、スロット35の数を「18」としている。説明の都合上、各ティースT1~T18には、周方向の配列順で反時計回りに符号T1~18を付する。固定子巻線32は、当該スロット35に収容され保持されている。そして、固定子巻線32は、電力(交流電力)が供給されることで磁束を発生する。
固定子鉄心31は、円環状をなす複数の薄板状の磁性体である鋼板(コアシート)を、固定子鉄心31の軸方向に積層して形成された一体型のものである。鋼板は、帯状の電磁鋼板材をプレス打ち抜きすることで形成される。
回転子40は、磁気回路の一部を構成するものであり、周方向に1又は複数対の磁極を有し、固定子30に対して径方向に対向するように配置される。本実施形態において、回転子40は、14個の(すなわち、磁極対数が7個となる)磁極を有する。回転子40は、磁性体からなる回転子鉄心41と、回転子鉄心41に固定される永久磁石42と、を備える。具体的には、図2に示すように、回転子40は、周方向に極性が交互となるように磁石部としての永久磁石42を14個備えており、回転子鉄心41に軸方向に沿って設けられた収容孔に永久磁石42が埋め込まれている。
回転子40は、周知の構成でよく、例えば、IPM型(Interior Permanent Magnet:埋め込み磁石型)の回転子であっても、SPM型(Surface Permanent Magnet:表面磁石側)の回転子であってもよい。また、回転子40として、界磁巻線側の回転子を採用してもよい。本実施形態では、IPM型の回転子を採用している。回転子40には、回転軸11が挿通され、回転軸11を中心にして回転軸11と一体回転するように回転軸11に固定されている。
モータ10には、制御装置50が接続されている。制御装置50は、CPU、ROM、RAM及びI/O等を備えたマイクロコンピュータを主体として構成されており、CPUがROMに記憶されているプログラムを実行することにより、各種機能を実現する。なお、各種機能は、ハードウェアである電子回路によって実現されてもよく、あるいは、少なくとも一部をソフトウェア、すなわちコンピュータ上で実行される処理によって実現されてもよい。
制御装置50が備える機能としては、例えば、外部(例えばバッテリ)からの電力を変換し、モータ10に供給して駆動力を発生させる機能を有する。また、例えば、制御装置50は、角度センサ12から入力された回転角度に関する情報を利用して、モータ10の制御(電流制御など)を行う機能を備える。
また、制御装置50には、図3に示すように、第1のインバータ回路51及び第2のインバータ回路52が設けられている。第1のインバータ回路51は、それぞれ3相の相数と同数の上下アームを有するフルブリッジ回路により構成されている。制御装置50は、各アームに設けられたスイッチング素子のオンオフにより、各相における電流を制御する。
詳しく説明すると、図3に示すように、第1のインバータ回路51は、U相、V相及びW相からなる3相において、スイッチング素子としての上アームスイッチSpと下アームスイッチSnとの直列接続体をそれぞれ備えている。本実施形態では、各相における上アームスイッチSp及び下アームスイッチSnとして、電圧制御形の半導体スイッチング素子を用いており、具体的にはIGBTを用いている。なお、MOSFETを用いてもよい。各相における上アームスイッチSp及び下アームスイッチSnには、それぞれフリーホイールダイオード(還流ダイオード)Dp,Dnが逆並列に接続されている。
各相の上アームスイッチSpの高電位側端子(コレクタ)は、バッテリの正極端子に接続されている。また、各相の下アームスイッチSnの低電位側端子(エミッタ)は、バッテリの負極端子(グランド)に接続されている。各相の上アームスイッチSpと下アームスイッチSnとの間の中間接続点は、それぞれ固定子巻線32の一端(引出線A1,B1,C1)に接続されている。なお、第2のインバータ回路52も第1のインバータ回路51と同様であるため、詳細な説明は省略する。
ところで、回転電機では、トルクリプルに基づく騒音や振動が問題となっている。トルクリプルは、主に6次高調波成分又は12次高調波成分が主要成分となるため、これらの抑制することが望ましい。そこで、以下のように構成した。
固定子巻線32は、3相の各相をそれぞれ表すU相、V相、及びW相の固定子巻線32に分類される。図4及び図5に示すように、U相の固定子巻線32は、8個の部分巻線+U11,+U12,-U13,-U14,-U21,+U22,+U23,-U24により構成されている。V相の固定子巻線32は、8個の部分巻線-V11,+V12,+V13,-V14,+V21,-V22,-V23,+V24により構成されている。U相の固定子巻線32は、8個の部分巻線-W11,-W12,+W13,+W14,+W21,+W22,-W23,-W24により構成されている。
また、24個の部分巻線は、図2及び図4に示すように、各ティースT1~T18に対応して、+U11、+V21、-V11/+W21、-W11、-U21、+U12/-V22、+V12、+W22、-W12/+U22、-U13、-V23、+V13/-W23、+W13、+U23、-U14/+V24、-V14、-W24、+W14/-U24の順番で配置されている。
なお、「+」及び「-」の符号は、電流の向き、すなわち、部分巻線により生じる界磁の極性を示す。例えば、本実施形態の図2において、紙面手前側から奥側への電流の流れを「+」とした場合、奥側から手前側への電流の流れが「-」となる。つまり、固定子巻線32に電流が流れた場合、「+」の部分巻線と、「-」の部分巻線とは、径方向に反対となる起磁力が生じることを意味する。「+」の部分巻線と、「-」の部分巻線とは、電気角で180度の起磁力の位相差があるといえる。「+」の部分巻線と、「-」の部分巻線とは、導線の巻き方を反対することにより実現できる。後述するコイル体の場合も同様である。
また、「/」は同じティースT1~T18に対して、2個の部分巻線が径方向位置を異ならせて配置されていることを示している。つまり、ティースT3,T6,T9,T12,T15,T18に対して2個の部分巻線が配置されている。そして、他のティースT1,T2,T4,T5,T7,T8,T10,T11,T13,T14,T16,T17に対して1個の部分巻線が配置されている。なお、ティースT3,T6,T9,T12,T15,T18において、部分巻線の径方向位置を入れ替えてもよい。
次に、図5に基づいて、固定子巻線32の配線について説明する。本実施形態では、Y結線(スター結線)としているが、デルタ結線としてもよい。
図5に示すように、固定子巻線32は、第1の固定子巻線32aと、第2の固定子巻線32bとから構成されている。第1の固定子巻線32aでは、U相の部分巻線+U11,+U12からなる直列接続体と、U相の部分巻線+U11,+U12からなる直列接続体が並列に接続されてU相巻線が構成されている。また、第1の固定子巻線32aでは、V相の部分巻線+V12,+V13からなる直列接続体と、V相の部分巻線-V14,-V11からなる直列接続体が並列に接続されてV相巻線が構成されている。また、第1の固定子巻線32aでは、W相の部分巻線-W11,-W12からなる直列接続体と、W相の部分巻線+W13,+W14からなる直列接続体が並列に接続されてW相巻線が構成されている。そして、これらの各相巻線は、一端が中性点Q1に接続され、他端が第1のインバータ回路51に接続される引出線A1,B1,C1にそれぞれ接続されている。なお、引出線A1には、U相巻線が接続され、引出線B1には、V相巻線が接続され、引出線C1には、W相巻線が接続される。
同様に、第2の固定子巻線32bでは、U相の部分巻線-U21,+U22からなる直列接続体と、U相の部分巻線+U23,-U24からなる直列接続体が並列に接続されてU相巻線が構成されている。また、第2の固定子巻線32bでは、V相の部分巻線+V21,-V22からなる直列接続体と、V相の部分巻線-V23,+V24からなる直列接続体が並列に接続されてV相巻線が構成されている。また、第2の固定子巻線32bでは、W相の部分巻線-W23,+W22からなる直列接続体と、W相の部分巻線+W21,-W24からなる直列接続体が並列に接続されてW相巻線が構成されている。そして、これらの各相巻線は、一端が中性点Q2に接続され、他端が第2のインバータ回路52に接続される引出線A2,B2,C2にそれぞれ接続されている。なお、引出線A2には、U相巻線が接続され、引出線B2には、V相巻線が接続され、引出線C2には、W相巻線が接続される。
図6に示すように、各引出線A1,B1,C1,A2,B2,C2は、回転軸11の軸心Oを中心として点対称となるように配置されている。すなわち、引出線A1,A2は、180度間隔で配置されており、引出線B1,B2は、180度間隔で配置されており、引出線C1,C2は、180度間隔で配置されている。なお、引出線A1,B1,C1,A2,B2,C2は、軸方向に沿って直線状に設けられている。
ここで、ティースT1,T4,T7,T10,T13,T16に、第1の固定子巻線32aのみが巻回(巻装)されることにより、各相のコイル体がそれぞれ2つずつ設けられている。これらのU相のコイル体を、コイル体Uaと示し、V相のコイル体を、コイル体Vaと示し、W相のコイル体を、コイル体Waと示す。以下では、第1の固定子巻線32aのみが巻回されるティースを、第1ティースと示す場合がある。第1実施形態では、ティースT1,T4,T7,T10,T13,T16が第1ティースに相当する。
また、ティースT2,T5,T8,T11,T14,T17に、第2の固定子巻線32bのみが巻回されることにより、各相のコイル体がそれぞれ2つずつ設けられている。これらのU相のコイル体を、コイル体Ubと示し、V相のコイル体を、コイル体Vbと示し、W相のコイル体を、コイル体Wbと示す。以下では、第2の固定子巻線32bのみが巻回されるティースを、第2ティースと示す場合がある。第1実施形態では、ティースT2,T5,T8,T11,T14,T17が第2ティースに相当する。
そして、ティースT3,T6,T9,T12,T15,T18に、第1の固定子巻線32aと、第2の固定子巻線32bとが巻回されることにより、各相のコイル体がそれぞれ2つずつ設けられている。これらのU相のコイル体を、コイル体Ucと示し、V相のコイル体を、コイル体Vcと示し、W相のコイル体を、コイル体Wcと示す。以下では、第1の固定子巻線32a及び第2の固定子巻線32bが巻回されるティースを、第3ティースと示す場合がある。第1実施形態では、ティースT3,T6,T9,T12,T15,T18が第3ティースに相当する。
図2に示すように、各相のコイル体Ua,Va,Wa,Ub,Vb,Wb,Uc,Vc,Wcは、回転軸11の軸心を中心として、2回回転対称に配置されている。つまり、軸心を中心に、機械角で180度回転させても、コイル体Ua,Va,Wa,Ub,Vb,Wb,Uc,Vc,Wcの配置順が同じとなっている。
ここで、部分巻線+U11,+U12の起磁力Fu1a、部分巻線-U13,-U14の起磁力Fu1b、部分巻線+U22,+U23の起磁力Fu2a、部分巻線-U21,-U24の起磁力Fu2bは、数式(1)~(4)により表すことができる。なお、「θ」は、固定子巻線32に流れる電流の位相(第1のインバータ回路51から供給されるU相電流の位相を基準とする)である。「β」は、第1のインバータ回路51から供給される電流と第2のインバータ回路52から供給される電流との位相差(以下、電流位相差と示す場合がある)である。また、「N」は、各部分巻線の巻回数で、「I」は、電流の大きさである。
同様に、部分巻線+V12,+V13の起磁力Fv1a、部分巻線-V11,-V14の起磁力Fv1b、部分巻線+V21,+V24の起磁力Fv2a、部分巻線-V22,-V23の起磁力Fv2bは、数式(5)~(8)により表すことができる。
同様に、部分巻線+W13,+W14の起磁力Fw1a、部分巻線-W11,-W12の起磁力Fw1b、部分巻線+W21,+W22の起磁力Fw2a、部分巻線-W23,-W24の起磁力Fw2bは、数式(9)~(12)により表すことができる。
そして、各相におけるトルクの6次高調波成分「Tr6」は、数式(13)により表すことができる。また、各相におけるトルクの12次高調波成分「Tr12」は、数式(14)により表すことができる。
なお、数式(13),(14)において、αは定数であり、ノイズなどにより依存する。また、第1実施形態において、数式(13),(14)の第1項は、コイル体Ua,Va,Waに基づく成分に対応し、第2項は、コイル体Ub,Vb,Wbに基づく成分に対応し、第3項は、コイル体Uc,Vc,Wcに基づく成分に対応する。
また、「λ1」は、U相においては、コイル体Uaの起磁力に対するコイル体Ubの起磁力の位相差を示す。つまり、コイル体Uaの起磁力を基準として、コイル体Ubの起磁力の位相の遅れを示す。同様に、「λ1」は、V相においては、コイル体Vaの起磁力に対するコイル体Vbの起磁力の位相差を示し、W相においては、コイル体Waの起磁力に対するコイル体Wbの起磁力の位相差を示す。同様に、「λ2」は、U相においては、コイル体Uaの起磁力に対するコイル体Ucの起磁力の位相差を示し、V相においては、コイル体Vaの起磁力に対するコイル体Vcの起磁力の位相差を示し、W相においては、コイル体Waの起磁力に対するコイル体Wcの起磁力の位相差を示す。また、数式(13),(14)において、「Ta」は、コイル体Ua,Va,Waの巻回数や電流の振幅に比例する定数である。また、「Tb」は、コイル体Ub,Vb,Wbの巻回数や電流の振幅に比例する定数である。また、「Tc」は、コイル体Uc,Vc,Wcの巻回数や電流の振幅に比例する定数である。
ここで、「λ1」と「λ2」がそれぞれ電気角で「20度」と「40度」である場合であって、「Ta」、「Tb」及び「Tc」が同じである場合、数式(15)、(16)及び図7に示すように、トルクの各高調波成分がキャンセルされることがわかる。
そして、本実施形態において、第1のインバータ回路51と、第2のインバータ回路52との電流位相差「β」は、電気角で20度としている。つまり、コイル体Ua,Va,Waの起磁力に対するコイル体Ub,Vb,Wbの起磁力との各位相差は、20度ということとなり、「λ1」は、20度となる。したがって、コイル体Ua,Va,Waの起磁力に対するコイル体Uc,Vc,Wcの起磁力の各位相差が、40度となるようにすれば、トルクリプルを抑制することができるといえる。
つまり、コイル体Ua,Va,Waの起磁力に対するコイル体Ub,Vb,Wbの起磁力との各位相差と、コイル体Ub,Vb,Wbの起磁力に対するコイル体Uc,Vc,Wcの起磁力の各位相差とを、それぞれ20度となるようにすればよい。なお、位相差は、20度が望ましいが、20度を含む所定の位相範囲(例えば、15~25度の範囲)としてもよく、この場合でもトルクリプルの抑制効果を得ることができる。
そこで、本実施形態では、コイル体Ua,Va,Waの起磁力に対するコイル体Uc,Vc,Wcの起磁力の各位相差が40度となるように(コイル体Ub,Vb,Wbの起磁力に対するコイル体Uc,Vc,Wcの起磁力の各位相差が20度となるように)、各第3ティースに巻回される第1の固定子巻線32aの部分巻線により発生する起磁力と第2の固定子巻線32bの部分巻線により発生する起磁力との位相差が、電気角で40度となるように設定されている。なお、40度とすることが好ましいが、32~48度の範囲内で変更してもよい。また、以下では、各第3ティースに巻回される第1の固定子巻線32aの部分巻線に対して、第2の固定子巻線32bの部分巻線の起磁力の位相差を、合算位相差と示す場合がある。
第3ティースであるティースT9に設けられるコイル体Ucを例示して、起磁力の合算について詳しく説明する。図2及び図4に示すように、ティースT9に設けられるコイル体Ucは、部分巻線-W12/+U22により構成されている。部分巻線-W12の起磁力Fw1bと、部分巻線+U22の起磁力Fu2aは、数式(10)(3)に示すとおりである。これらをベクトル図で表すと、図8のようになる。そして、部分巻線-W12の起磁力Fw1bと部分巻線+U22の起磁力Fu2aとを合算すると、数式(17)に示すようになる。
なお、数式(17)では、部分巻線-W12の巻回数と、部分巻線+U22の巻回数は、共にNとしている。数式(17)に示すように、ティースT9に部分巻線-W12及び部分巻線+U22を巻回することにより、コイル体Ua,Va,Waの起磁力に対して位相差(合算位相差)が40度となるコイル体Uc,Vc,Wcの起磁力を実現することができる。
ところで、数式(17)に示すように、起磁力は、部分巻線の巻回数に比例している。このため、各部分巻線の巻回数を適切に設定しなければ、各コイル体Ua,Va,Wa,Ub,Vb,Wb,Uc,Vc,Wcとの間で、起磁力の振幅が揃わなくなる。つまり、数式(13)、(14)において、定数「Ta」「Tb」「Tc」にばらつきが生じることとなる。起磁力の振幅が揃っていない場合、トルクリプルのキャンセル効果が低減してしまう。したがって、各コイル体Ua,Va,Wa,Ub,Vb,Wb,Uc,Vc,Wcの起磁力の振幅が所定の振幅範囲内となるように各巻回数を設定することが望ましい。
そこで、本実施形態では、コイル体Ua,Va,Waの起磁力と、コイル体Ub,Vb,Wbの起磁力とを揃えるため、コイル体Ua,Va,Wa及びコイル体Ub,Vb,Wbの巻回数を共に同じ巻回数「Na」とする。
また、各相のコイル体Ua,Va,Wa,Ub,Vb,Wb,Uc,Vc,Wcの起磁力が同程度となるように、各第3ティースに巻回される第1の固定子巻線32aの巻回数、及び第2の固定子巻線32bの巻回数が設定されている。
具体的には、第3ティースに巻回される第1の固定子巻線32aの巻回数、及び第2の固定子巻線32bの巻回数を「Nb」とする場合に、1.8≦Na/Nb≦2.0の関係を満たすように、巻回数「Na」及び「Nb」が設定されている。Na/Nbが1.88に近づくような値となることが好ましく、本実施形態では、Na:Nbを19:10の比率(Na/Nbが1.9)となるように巻回数を設定している。
ところで、上述したように、各ティースT1~T18に導線を巻回して、各部分巻線を構成する場合、次のような問題が生じる可能性がある。すなわち、部分巻線同士を接続する渡り線や、インバータ回路51,52に接続される各引出線、及び中性点に接続される接続線等、導線が軸方向における固定子30の端部において積み重なり、それらの配線や接続が難しくなったりするなどの問題が生じることが考えられる。
そこで、本実施形態では、図9に示すように、ティースT1~T18の軸方向一方側(図9の上側)において、引出線A1,A2,B1,B2,C1,C2を介して、固定子巻線32a,32bとインバータ回路51,52との接続が行われている。それとともに、一方側において中性点Q1,Q2が設けられており、各部分巻線+U12,-U14,-V11,+V13,-W12,+W14,+U22,-U24,-V22,+V24,+W21,-W23が接続されている。なお、図9は、固定子巻線32の周方向を図9の左右方向に展開した展開図である。
また、ティースT1~T18の軸方向他方側(図9の下側)において、第1ティースに巻回された第1の固定子巻線32aと第3ティースに巻回された第1の固定子巻線32aとの接続、及び第2ティースに巻回された第2の固定子巻線32bと第3ティースに巻回された第2の固定子巻線32bとの接続が行われている。
例えば、図9に示すように、第1ティースとしてのティースT1に巻回された部分巻線+U11と、第3ティースとしてのティースT6に巻回された部分巻線+U12とが、渡り線100(破線で示す)を介して、他方側において接続されている。
同様に、第2ティースとしてのティースT2に巻回された部分巻線+V21と、第3ティースとしてのティースT6に巻回された部分巻線-V22とが、渡り線100(破線で示す)を介して、他方側において接続されている。
以上、第1実施形態の構成によれば、以下の効果を有する。
図9や図10に示すように、ティースT1~T18の軸方向一方側において、固定子巻線32a,32bとインバータ回路51,52との接続が行われているとともに、中性点Q1,Q2が設けられている。また、他方側において、第1ティースに巻回された第1の固定子巻線32aと第3ティースに巻回された第1の固定子巻線32aとの接続、及び第2ティースに巻回された第2の固定子巻線32bと第3ティースに巻回された第2の固定子巻線32bとの接続が行われている。これにより、図11の比較例に示すように、全ての接続が一方側(図11の上側)において行われる場合に比較して、配線を分散させることができ、接続や配線を容易に行うことができる。
コイル体Ua,Va,Waの起磁力に対するコイル体Ub,Vb,Wbの起磁力の各位相差、及びコイル体Ub,Vb,Wbの起磁力に対するコイル体Uc,Vc,Wcの起磁力の各位相差を、20度を含む所定の位相範囲内となるようにした。具体的には、第3ティースに巻回される第1の固定子巻線32aの部分巻線により発生する起磁力に対して、当該第3ティースに巻回される第2の固定子巻線32bの部分巻線により発生する起磁力の合算位相差が、32~48度の範囲内となるように設定した。なお、本実施形態では、40度となるように設定した。つまり、合算位相差が40度となるように設定した。これにより、数式(15)~(17)に示すように、トルクの6次又は12次高調波成分を打消し、トルクリプルを抑制することが可能となる。
コイル体Ua,Va,Wa,Ub,Vb,Wb,Uc,Vc,Wcの起磁力が所定の振幅範囲内(本実施形態では同程度)となるように、各部分巻線の巻回数を設定した。具体的には、第1ティースに巻回される第1の固定子巻線32aの巻回数を巻回数「Na」とした場合、第2ティースに巻回される第2の固定子巻線32bの巻回数を「Na」とした。そして、第3ティースに巻回される第1の固定子巻線32aの巻回数、及び第2の固定子巻線32bの巻回数をそれぞれ「Nb」とする場合に、1.8≦Na/Nb≦2.0の関係を満たすように、各巻回数を設定した。本実施形態では、Na:Nbを19:10の比率(Na/Nbが1.9)となるように巻回数を設定した。これにより、コイル体Ua,Va,Wa,Ub,Vb,Wb,Uc,Vc,Wcの起磁力の振幅を同程度にすることができ、トルクリプルを抑制することができる。
モータ10は、磁極数を「14」とし、スロット35の数を「18」とした。すなわち、磁極数を(18±4)×m(mは1以上の整数)とし、かつ、スロット数を18×mとした。これにより、軸心を中心として、電磁力のバランスを取ることができる。
図12に基づいて詳しく説明する。図12(a)は、各ティースT1~T18により発生する電磁力と、モータ10の機械角との関係を示す図である。図12(b)は、回転軸11を中心とした場合において、図12(a)に示す電磁力の変動を周方向に沿って示したものである。
図4に示すように、U相のコイル体Ua,Ub,Ucが約90度間隔で配置されている。V相のコイル体Va,Vb,Vc及びW相のコイル体Wa,Wb,Wcも同様である。このため、図12に示すように、電磁力のバランスが良くなる。したがって、電磁力がどこかに偏ることがなくなり、トルク変動を抑え、振動や騒音を抑制することができる。
図6に示すように、引出線A1,B1,C1,A2,B2,C2は、回転軸11の軸心を中心として各相が対称となるように配置されている。これにより、引出線A1,B1,C1,A2,B2,C2から発生する漏れ磁束をバランスさせ、打ち消すことができるため、角度センサ12の検出誤差を抑制することができる。
第1ティースに巻回された第1の固定子巻線32aと第3ティースに巻回された第1の固定子巻線32aは、連続線である導線により形成されている。同様に、第1ティースに巻回された第2の固定子巻線32bと第3ティースに巻回された第2の固定子巻線32bは、連続線である導線により形成されている。これにより、バスバーなどを使用する場合に比較して、部品点数の増加を抑制することができる。また、部分巻線と、バスバーとの接続などの手間を省き、製造工程の増加を抑制することができる。
(第2実施形態)
上記第1実施形態の構成の一部を以下のように変更してもよい。第2実施形態では、配線方法を変更している。具体的には、図13及び図14に示すように、変更している。
すなわち、渡り線100を介して直列接続される部分巻線同士は、ひとつながりの導線を同じ方向に巻回することにより構成されている。また、図15(a)に示すように、直列接続される2つの部分巻線において、一方の部分巻線の周方向外側から巻き始められ、他方の部分巻線の周方向外側において巻き終わるように構成されている。また、直列接続される部分巻線同士を接続する渡り線100は、巻き始めとなる部分巻線の周方向外側から当該部分巻線の巻回方向に沿って引き出され、巻き終わりとなる部分巻線の周方向外側から当該部分巻線の巻回方向に沿って引き入れられている。つまり、一方の部分巻線から渡り線100を引き出す方向が、部分巻線の巻回方向と同じとなり、かつ他方の部分巻線に渡り線100を引き入れる方向が、部分巻線の巻回方向と同じとなるように、構成されている。また、渡り線100には、所定のテンションが付与されるように巻回されている。
これにより、図15(a)に示すように、渡り線100に対して、所定のテンションを付加することが容易となる。例えば、図15(b)の比較例に示すように、一方の部分巻線の周方向内側から巻き始められ、他方の部分巻線の周方向内側において巻き終わると、渡り線100にテンションを付加しにくくなる。つまり、渡り線100は、巻き始めとなる部分巻線の周方向内側から引き出され、巻き終わりとなる部分巻線の周方向内側から引き入れられると、部分巻線がほどけやすく、渡り線100にテンションを付加しにくくなる。
しかしながら、図15(a)に示すような第2実施形態の巻回方法では、そのようなことがない。これにより、導線を巻きやすく、巻き終わった部分巻線がほどけてしまうことを抑制することができる。
(第3実施形態)
上記第2実施形態の構成の一部を以下のように変更してもよい。第3実施形態では、配線方法をさらに変更している。具体的には、図16及び図17に示すように、変更している。
すなわち、第1の固定子巻線32aにおいて、第1方向に巻回される部分巻線+U11,+U12,+V12,+V13,+W13,+W14のうち、巻き始めとなる(第1のインバータ回路51に接続される)部分巻線+U12,+V13,+W14が、巻き終わりとなる部分巻線+U11,+V12,+W13に対して、周方向において一方側(例えば時計回り方向)に配置されるように構成されている。また、第1の固定子巻線32aにおいて、第2方向に巻回される部分巻線-U13,-U14,-V11,-V14,-W11,-W12のうち、巻き始めとなる(第2のインバータ回路52に接続される)部分巻線-U13,-V14,-W11が、巻き終わりとなる部分巻線-U14,-V11,-W12に対して、周方向において他方側(例えば、反時計回り方向)に配置されるように構成されている。第2の固定子巻線32bも同様である。
これにより、第1の固定子巻線32aにおいて、第1方向に巻回されている部分巻線+U11,+U12,+V12,+V13,+W13,+W14は、互いに渡り線100が重ならないように配線されている。つまり、周方向において、直列接続されている部分巻線+U11,+U12,+V12,+V13,+W13,+W14の間に、第1の固定子巻線32aを構成する部分巻線であって、第1方向に巻回されている他の部分巻線+U11,+U12,+V12,+V13,+W13,+W14が、間に介在しないように構成している。
また、第1の固定子巻線32aにおいて、第2方向に巻回されている部分巻線-U13,-U14,-V11,-V14,-W11,-W13は、互いに渡り線100が重ならないように配線されている。つまり、周方向において、直列接続されている部分巻線-U13,-U14,-V11,-V14,-W11,-W13の間に、第1の固定子巻線32aを構成する部分巻線であって、第2方向に巻回されている他の部分巻線-U13,-U14,-V11,-V14,-W11,-W13が、間に介在しないように構成している。第2の固定子巻線32bも同様である。
以上により、第3実施形態では、渡り線100の重なりを第2実施形態に比較して少なくすることができる。よって、接続処理が簡単となり、また、軸方向における寸法を抑制することができる。
(第4実施形態)
第4実施形態では、第1~第3実施形態の構成の一部を変更している。第1~第3実施形態では、合算位相差を40度としたが、第4実施形態では、合算位相差を80度としている。すなわち、第4実施形態では、コイル体Ua,Va,Waの起磁力に対するコイル体Uc,Vc,Wcの起磁力の各位相差が80度となるように、各第3ティースに巻回される第1の固定子巻線32aの部分巻線により発生する起磁力に対して、第2の固定子巻線32bの部分巻線により発生する起磁力の合算位相差が、80度となるように設定されている。なお、80度とすることが好ましいが、電気角で72~88度の範囲内で変更してもよい。
このようにする場合、各相の部分巻線の配置は、図18及び図19に示すようになる。ここで、ティースT9に設けられるコイル体Ucを例示して、合算位相差が80度となることについて説明する。
図18に示すように、ティースT9に設けられるコイル体Ucは、部分巻線+U12/-W22により構成されている。部分巻線+U12の起磁力Fu1aと、部分巻線-W22の起磁力Fw2bは、数式(1)(12)に示すとおりである。これらの起磁力をベクトル図で表すと、図20のようになる。そして、部分巻線+U12の起磁力Fu1aと部分巻線-W22の起磁力Fw2bとを合算すると、数式(18)に示すようになる。
なお、数式(18)では、部分巻線+U12の巻回数と、部分巻線-W22の巻回数は、共にNとしている。数式(18)に示すように、ティースT9に部分巻線+U12及び部分巻線-W22を巻回することにより、コイル体Ua,Va,Waの起磁力に対して位相差(合算位相差)が40度となるコイル体Uc,Vc,Wcの起磁力を実現することができる。
ところで、数式(18)に示すように、起磁力は、部分巻線の巻回数に比例している。このため、各部分巻線の巻回数を適切に設定しなければ、各コイル体Ua,Va,Wa,Ub,Vb,Wb,Uc,Vc,Wcとの間で、起磁力の振幅が揃わなくなる。
そこで、第4実施形態では、コイル体Ua,Va,Wa及びコイル体Ub,Vb,Wbの巻回数を共に同じ巻回数「Na」とし、第3ティースに巻回される第1の固定子巻線32aの巻回数及び第2の固定子巻線32bの巻回数を「Nb」とする場合に、1.4≦Na/Nb≦1.6の関係を満たすように、巻回数「Na」及び「Nb」が設定されている。Na/Nbが1.53に近づくような値となることが好ましく、本実施形態では、Na:Nbを3:2の比率(Na/Nbが1.5)となるように巻回数を設定している。
以上、第4実施形態の構成によれば、以下の効果を有する。
コイル体Ua,Va,Waの起磁力に対するコイル体Ub,Vb,Wbの起磁力の各位相差、及びコイル体Ub,Vb,Wbの起磁力に対するコイル体Uc,Vc,Wcの起磁力の各位相差を、20度を含む所定の位相範囲内となるようにした。具体的には、第3ティースに巻回される第1の固定子巻線32aの部分巻線により発生する起磁力に対して、当該第3ティースに巻回される第2の固定子巻線32bの部分巻線により発生する起磁力の合算位相差が、電気角で72~88度の範囲となるように設定した。本実施形態では、合算位相差が80度となるように設定した。これにより、数式(15)(16)(18)に示すように、トルクの6次又は12次高調波成分を打消し、トルクリプルを抑制することが可能となる。
また、1.4≦Na/Nb≦1.6の関係を満たすように、各巻回数を設定した。本実施形態では、Na:Nbを3:2の比率(Na/Nbが1.5)となるように巻回数を設定した。これにより、コイル体Ua,Va,Wa,Ub,Vb,Wb,Uc,Vc,Wcの起磁力の振幅を同程度にすることができ、トルクリプルを抑制することができる。
モータ10は、磁極数を「14」とし、スロット35の数を「18」とした。すなわち、磁極数を(18±4)×m(mは1以上の整数)として、かつ、スロット数を18×mとした。これにより、第1~第3実施形態と同様に、軸心を中心として、電磁力のバランスを取ることができる。
(第5実施形態)
第1~第4実施形態では、第1のインバータ回路51と、第2のインバータ回路52との電流位相差「β」を、電気角で20度としたが、第5実施形態では、40度としている。つまり、コイル体Ua,Va,Waの起磁力に対するコイル体Ub,Vb,Wbの起磁力との各位相差は、40度ということとなる。
このため、第5実施形態では、数式(13),(14)において、第1項は、コイル体Ua,Va,Waに基づく成分に対応し、第2項は、コイル体Uc,Vc,Wcに基づく成分に対応し、第3項は、コイル体Ub,Vb,Wbに基づく成分に対応する。
そして、第5実施形態では、「λ1」は、U相においては、コイル体Uaの起磁力に対するコイル体Ucの起磁力の位相差を示し、V相においては、コイル体Vaの起磁力に対するコイル体Vcの起磁力の位相差を示し、W相においては、コイル体Waの起磁力に対するコイル体Wcの起磁力の位相差を示す。同様に、「λ2」は、U相においては、コイル体Uaの起磁力に対するコイル体Ubの起磁力の位相差を示し、V相においては、コイル体Vaの起磁力に対するコイル体Vbの起磁力の位相差を示し、W相においては、コイル体Waの起磁力に対するコイル体Wbの起磁力の位相差を示す。また、数式(13),(14)において、「Ta」は、コイル体Ua,Va,Waの巻回数や電流の振幅に比例する定数である。「Tb」は、コイル体Uc,Vc,Wcの巻回数や電流の振幅に比例する定数である。「Tc」は、コイル体Ub,Vb,Wbの巻回数や電流の振幅に比例する定数である。
したがって、コイル体Ua,Va,Waの起磁力に対するコイル体Uc,Vc,Wcの起磁力の各位相差が、20度となるようにすれば、数式(15)、(16)により、トルクリプルを抑制することができるといえる。
つまり、コイル体Ua,Va,Waの起磁力に対するコイル体Uc,Vc,Wcの起磁力との各位相差と、コイル体Uc,Vc,Wcの起磁力に対するコイル体Ub,Vb,Wbの起磁力の各位相差とを、それぞれ20度となるようにすればよい。なお、位相差は、20度が望ましいが、20度を含む所定の位相範囲(例えば、15~25度の範囲)としてもよく、この場合でもトルクリプルの抑制効果を得ることができる。
そこで、第5実施形態では、各第3ティースに巻回される第1の固定子巻線32aの部分巻線により発生する起磁力と第2の固定子巻線32bの部分巻線により発生する起磁力との位相差が、電気角で72~88度の範囲となるように設定されている。つまり、合算位相差が電気角で72~88度の範囲となるように設定されている。第5実施形態でも第1実施形態と同様に、合算位相差を80度とすることが望ましい。
具体的には、図21に示すように、各ティースT1~T18に、部分巻線を配置している。このように構成することにより、コイル体Ua,Va,Waの起磁力に対するコイル体Uc,Vc,Wcの起磁力との各位相差と、コイル体Uc,Vc,Wcの起磁力に対するコイル体Ub,Vb,Wbの起磁力の各位相差とを、それぞれ20度とすることができる。また、第1実施形態と同様に、コイル体Ua,Va,Wa,Ub,Vb,Wb,Uc,Vc,Wcの起磁力とを揃えるため、Na:Nbを3:2の比率(Na/Nbが1.5)となるように巻回数を設定している。なお、各部分巻線の接続態様は、第1~第3実施形態のいずれかと同様である。
以上のように構成することにより、第5実施形態は、第1~第4実施形態と同様の効果を得ることができる。
(第6実施形態)
第6実施形態では、インバータ回路51,52の電流位相差「β」を40度とするとともに、合算位相差を第5実施形態とは異なり、40度としている。つまり、各第3ティースに巻回される第1の固定子巻線32aの部分巻線により発生する起磁力と第2の固定子巻線32bの部分巻線により発生する起磁力との位相差を、40度となるように設定している。なお、40度とすることが好ましいが、32~48度の範囲内で変更してもよい。
具体的には、図22に示すように、各ティースT1~T18に、部分巻線を配置している。このように構成することにより、コイル体Ua,Va,Waの起磁力に対するコイル体Uc,Vc,Wcの起磁力との各位相差と、コイル体Uc,Vc,Wcの起磁力に対するコイル体Ub,Vb,Wbの起磁力の各位相差とを、それぞれ20度とすることができる。また、第2実施形態と同様の理由から、コイル体Ua,Va,Wa,Ub,Vb,Wb,Uc,Vc,Wcの起磁力とを揃えるため、Na:Nbを19:10の比率(Na/Nbが1.9)となるように巻回数を設定している。なお、各部分巻線の接続態様は、第1~第3実施形態のいずれかと同様である。
以上により、第6実施形態は、第1~第5実施形態と同様の効果を得ることができる。
(他の実施形態)
・上記実施形態において、磁極数を「22」とし、スロット数を「18」とし、かつ、第1のインバータ回路51と第2のインバータ回路52との電流位相差「β」を、「20度」とし、合算位相差を「80度」としてもよい。この場合における部分巻線の配置の一例を図23に示す。
この場合、図23に示すように、第3ティースに巻回された第1の固定子巻線32aを、周方向に隣接するティースT1~T18のうち一方に巻回される第1の固定子巻線32aと接続することが可能となる。例えば、この例における第3ティースであるティースT2に巻回された第1の固定子巻線32aの部分巻線-U12は、周方向に隣接する第1ティースであるティースT1に巻回される第1の固定子巻線32aの部分巻線+U11と接続することが可能となる。
同様に、第3ティースに巻回された第2の固定子巻線32bを、周方向に隣接するティースT1~T18のうち他方に巻回される第2の固定子巻線32bと接続することが可能となる。例えば、この例における第3ティースであるティースT2に巻回された第2の固定子巻線32bの部分巻線+W21は、周方向に隣接する第2ティースであるティースT3に巻回される第2の固定子巻線32bの部分巻線-W22と接続することが可能となる。これにより、コイルエンドにおいて、スロット35間を接続するための渡り線を短くすることができ、接続が容易となり、また、小型化することが可能となる。
・上記実施形態において、磁極数を「22」とし、スロット数を「18」とし、かつ、第1のインバータ回路51と第2のインバータ回路52との電流位相差「β」を、「20度」とし、合算位相差を「40度」としてもよい。この場合における部分巻線の配置の一例を図23に示す。
・上記実施形態において、磁極数を「22」とし、スロット数を「18」とし、かつ、第1のインバータ回路51と第2のインバータ回路52との電流位相差「β」を、「40度」とし、合算位相差を「80度」としてもよい。この場合における部分巻線の配置の一例を図23に示す。
この場合、図23に示すように、第3ティースに巻回された第1の固定子巻線32aを、周方向に隣接するティースT1~T18のうち一方に巻回される第1の固定子巻線32aと接続することが可能となる。例えば、この例における第3ティースであるティースT3に巻回された第1の固定子巻線32aの部分巻線+V11は、周方向に隣接する第1ティースであるティースT4に巻回される第1の固定子巻線32aの部分巻線-V12と接続することが可能となる。
同様に、第3ティースに巻回された第2の固定子巻線32bを、周方向に隣接するティースT1~T18のうち他方に巻回される第2の固定子巻線32bと接続することが可能となる。例えば、この例における第3ティースであるティースT3に巻回された第2の固定子巻線32bの部分巻線+U22は、周方向に隣接する第2ティースであるティースT2に巻回される第2の固定子巻線32bの部分巻線-U21と接続することが可能となる。これにより、コイルエンドにおいて、スロット35間を接続するための渡り線を短くすることができ、接続が容易となり、また、小型化することが可能となる。
・上記実施形態において、磁極数を「22」とし、スロット数を「18」とし、かつ、第1のインバータ回路51と第2のインバータ回路52との電流位相差「β」を、「40度」とし、合算位相差を「40度」としてもよい。この場合における部分巻線の配置の一例を図23に示す。
・上記実施形態において、磁極数を「16」とし、スロット数を「18」とし、かつ、第1のインバータ回路51と第2のインバータ回路52との電流位相差「β」を、「20度」とし、合算位相差を「80度」としてもよい。この場合における部分巻線の配置の一例を図24に示す。
この場合、図24に示すように、第3ティースに巻回された第1の固定子巻線32aを、周方向に2つ隣のティースT1~T18に巻回される第1の固定子巻線32aと接続することが可能となる。例えば、この例における第3ティースであるティースT2に巻回された第1の固定子巻線32aの部分巻線+V11は、周方向に2つ隣の第1ティースであるティースT4に巻回される第1の固定子巻線32aの部分巻線+V12と接続することが可能となる。
同様に、第3ティースに巻回された第2の固定子巻線32bを、周方向に2つ隣のティースT1~T18に巻回される第2の固定子巻線32bと接続することが可能となる。例えば、この例における第3ティースであるティースT2に巻回された第2の固定子巻線32bの部分巻線-U21は、周方向に2つ隣の第2ティースであるティースT18に巻回される第2の固定子巻線32bの部分巻線-U24と接続することが可能となる。これにより、コイルエンドにおいて、スロット35間を接続するための渡り線を短くすることができ、接続が容易となり、また、小型化することが可能となる。
・上記実施形態において、磁極数を「16」とし、スロット数を「18」とし、かつ、第1のインバータ回路51と第2のインバータ回路52との電流位相差「β」を、「20度」とし、合算位相差を「40度」としてもよい。この場合における部分巻線の配置の一例を図24に示す。
この場合、図24に示すように、第3ティースに巻回された第1の固定子巻線32aを、周方向に隣接するティースT1~T18のうち一方に巻回される第1の固定子巻線32aと接続することが可能となる。例えば、この例における第3ティースであるティースT2に巻回された第1の固定子巻線32aの部分巻線-U12は、周方向に隣接する第1ティースであるティースT1に巻回される第1の固定子巻線32aの部分巻線+U11と接続することが可能となる。
同様に、第3ティースに巻回された第2の固定子巻線32bを、周方向に隣接するティースT1~T18のうち他方に巻回される第2の固定子巻線32bと接続することが可能となる。例えば、この例における第3ティースであるティースT2に巻回された第2の固定子巻線32bの部分巻線+V21は、周方向に隣接する第2ティースであるティースT3に巻回される第2の固定子巻線32bの部分巻線-V22と接続することが可能となる。これにより、コイルエンドにおいて、スロット35間を接続するための渡り線を短くすることができ、接続が容易となり、また、小型化することが可能となる。
・上記実施形態において、磁極数を「16」とし、スロット数を「18」とし、かつ、第1のインバータ回路51と第2のインバータ回路52との電流位相差「β」を、「40度」とし、合算位相差を「80度」としてもよい。この場合における部分巻線の配置の一例を図24に示す。
この場合、図24に示すように、第3ティースに巻回された第1の固定子巻線32aを、周方向に2つ隣のティースT1~T18に巻回される第1の固定子巻線32aと接続することが可能となる。例えば、この例における第3ティースであるティースT3に巻回された第1の固定子巻線32aの部分巻線+U12は、周方向に2つ隣の第1ティースであるティースT1に巻回される第1の固定子巻線32aの部分巻線+U11と接続することが可能となる。
同様に、第3ティースに巻回された第2の固定子巻線32bを、周方向に2つ隣のティースT1~T18に巻回される第2の固定子巻線32bと接続することが可能となる。例えば、この例における第3ティースであるティースT3に巻回された第2の固定子巻線32bの部分巻線+W21は、周方向に2つ隣の第2ティースであるティースT5に巻回される第2の固定子巻線32bの部分巻線+W22と接続することが可能となる。これにより、コイルエンドにおいて、スロット35間を接続するための渡り線を短くすることができ、接続が容易となり、また、小型化することが可能となる。
・上記実施形態において、磁極数を「16」とし、スロット数を「18」とし、かつ、第1のインバータ回路51と第2のインバータ回路52との電流位相差「β」を、「40度」とし、合算位相差を「40度」としてもよい。この場合における部分巻線の配置の一例を図24に示す。
この場合、図24に示すように、第3ティースに巻回された第1の固定子巻線32aを、周方向に隣接するティースT1~T18のうち一方に巻回される第1の固定子巻線32aと接続することが可能となる。例えば、この例における第3ティースであるティースT3に巻回された第1の固定子巻線32aの部分巻線-V11は、周方向に隣接する第1ティースであるティースT4に巻回される第1の固定子巻線32aの部分巻線+V12と接続することが可能となる。
同様に、第3ティースに巻回された第2の固定子巻線32bを、周方向に隣接するティースT1~T18のうち他方に巻回される第2の固定子巻線32bと接続することが可能となる。例えば、この例における第3ティースであるティースT3に巻回された第2の固定子巻線32bの部分巻線-V22は、周方向に隣接する第2ティースであるティースT2に巻回される第2の固定子巻線32bの部分巻線+V21と接続することが可能となる。これにより、コイルエンドにおいて、スロット35間を接続するための渡り線を短くすることができ、接続が容易となり、また、小型化することが可能となる。
・上記実施形態において、磁極数を「20」とし、スロット数を「18」とし、かつ、第1のインバータ回路51と第2のインバータ回路52との電流位相差「β」を、「20度」とし、合算位相差を「80度」としてもよい。この場合における部分巻線の配置の一例を図25に示す。
この場合、図25に示すように、第3ティースに巻回された第1の固定子巻線32aを、周方向に2つ隣のティースT1~T18に巻回される第1の固定子巻線32aと接続することが可能となる。例えば、この例における第3ティースであるティースT3に巻回された第1の固定子巻線32aの部分巻線+U12は、周方向に2つ隣の第1ティースであるティースT1に巻回される第1の固定子巻線32aの部分巻線+U11と接続することが可能となる。
同様に、第3ティースに巻回された第2の固定子巻線32bを、周方向に2つ隣のティースT1~T18に巻回される第2の固定子巻線32bと接続することが可能となる。例えば、この例における第3ティースであるティースT3に巻回された第2の固定子巻線32bの部分巻線-W21は、周方向に2つ隣の第2ティースであるティースT5に巻回される第2の固定子巻線32bの部分巻線-W22と接続することが可能となる。これにより、コイルエンドにおいて、スロット35間を接続するための渡り線を短くすることができ、接続が容易となり、また、小型化することが可能となる。
・上記実施形態において、磁極数を「20」とし、スロット数を「18」とし、かつ、第1のインバータ回路51と第2のインバータ回路52との電流位相差「β」を、「20度」とし、合算位相差を「40度」としてもよい。この場合における部分巻線の配置の一例を図25に示す。
この場合、図25に示すように、第3ティースに巻回された第1の固定子巻線32aを、周方向に隣接するティースT1~T18のうち一方に巻回される第1の固定子巻線32aと接続することが可能となる。例えば、この例における第3ティースであるティースT3に巻回された第1の固定子巻線32aの部分巻線-W11は、周方向に隣接する第1ティースであるティースT4に巻回される第1の固定子巻線32aの部分巻線+W12と接続することが可能となる。
同様に、第3ティースに巻回された第2の固定子巻線32bを、周方向に隣接するティースT1~T18のうち他方に巻回される第2の固定子巻線32bと接続することが可能となる。例えば、この例における第3ティースであるティースT3に巻回された第2の固定子巻線32bの部分巻線+U22は、周方向に隣接する第2ティースであるティースT2に巻回される第2の固定子巻線32bの部分巻線-U21と接続することが可能となる。これにより、コイルエンドにおいて、スロット35間を接続するための渡り線を短くすることができ、接続が容易となり、また、小型化することが可能となる。
・上記実施形態において、磁極数を「20」とし、スロット数を「18」とし、かつ、第1のインバータ回路51と第2のインバータ回路52との電流位相差「β」を、「40度」とし、合算位相差を「80度」としてもよい。この場合における部分巻線の配置の一例を図25に示す。
この場合、図25に示すように、第3ティースに巻回された第1の固定子巻線32aを、周方向に2つ隣のティースT1~T18に巻回される第1の固定子巻線32aと接続することが可能となる。例えば、この例における第3ティースであるティースT2に巻回された第1の固定子巻線32aの部分巻線+W11は、周方向に2つ隣の第1ティースであるティースT4に巻回される第1の固定子巻線32aの部分巻線+W12と接続することが可能となる。
同様に、第3ティースに巻回された第2の固定子巻線32bを、周方向に2つ隣のティースT1~T18に巻回される第2の固定子巻線32bと接続することが可能となる。例えば、この例における第3ティースであるティースT2に巻回された第2の固定子巻線32bの部分巻線+V21は、周方向に2つ隣の第2ティースであるティースT18に巻回される第2の固定子巻線32bの部分巻線+V24と接続することが可能となる。これにより、コイルエンドにおいて、スロット35間を接続するための渡り線を短くすることができ、接続が容易となり、また、小型化することが可能となる。
・上記実施形態において、磁極数を「20」とし、スロット数を「18」とし、かつ、第1のインバータ回路51と第2のインバータ回路52との電流位相差「β」を、「40度」とし、合算位相差を「40度」としてもよい。この場合における部分巻線の配置の一例を図25に示す。
この場合、図25に示すように、第3ティースに巻回された第1の固定子巻線32aを、周方向に隣接するティースT1~T18のうち一方に巻回される第1の固定子巻線32aと接続することが可能となる。例えば、この例における第3ティースであるティースT2に巻回された第1の固定子巻線32aの部分巻線-U12は、周方向に隣接する第1ティースであるティースT1に巻回される第1の固定子巻線32aの部分巻線+U11と接続することが可能となる。
同様に、第3ティースに巻回された第2の固定子巻線32bを、周方向に隣接するティースT1~T18のうち他方に巻回される第2の固定子巻線32bと接続することが可能となる。例えば、この例における第3ティースであるティースT2に巻回された第2の固定子巻線32bの部分巻線-U21は、周方向に隣接する第2ティースであるティースT3に巻回される第2の固定子巻線32bの部分巻線-U22と接続することが可能となる。これにより、コイルエンドにおいて、スロット35間を接続するための渡り線を短くすることができ、接続が容易となり、また、小型化することが可能となる。
・上記実施形態において、磁極数を(18±4)×m(mは1以上の整数)とし、かつ、スロット数が18×mとしてもよい。また、磁極数を(18±2)×n(nは1以上の整数)とし、かつ、スロット数を18×nとしてもよい。なお、磁極数を(18±4)×m(mは1以上の整数)とし、かつ、スロット数が18×mとした場合、図12において前述したように、90度間隔毎に、電磁力が大きくなるため、バランスを取ることができ、騒音、振動を抑制することができる。
・上記実施形態において、第1のインバータ回路51と第2のインバータ回路52との電流位相差「β」は、「20度」又は「40度」であることが好ましいが、それぞれ15~25度の範囲、及び35~45度の範囲内で変更してもよい。
・上記実施形態において、第3ティースに巻回される第1の固定子巻線32aと、第2の固定子巻線32bの合算位相差は、「40度」又は「80度」であることが好ましいが、それぞれ32~48度の範囲、及び72~88度の範囲内で変更してもよい。
・上記実施形態において、モータ10は、ラジアルギャップモータに限らず、例えば、アキシャルギャップモータでもよい。また、モータ10は、リラクタンスモータ、誘導モータであってもよい。
・上記実施形態及び上記変形例では、第3ティースに巻回される第1の固定子巻線32aの部分巻線により発生する起磁力と当該第3ティースに巻回される第2の固定子巻線32bの部分巻線により発生する起磁力との合算位相差(起磁力合算位相差)が所定の範囲内となるように設定することにより、トルクリプルを抑制した。この起磁力合算位相差の代わりに、第3ティースに巻回される第1の固定子巻線32aの部分巻線に流れる電流と当該第3ティースに巻回される第2の固定子巻線32bの部分巻線に流れる電流との合算位相差(電流合算位相差)を用いてもよい。
なお、部分巻線に流れる電流の位相は、部分巻線の巻回方向により、位相が180度ずれることに留意する必要がある。つまり、同じU相の部分巻線であっても、「+」の部分巻線に流れる電流と、「-」の部分巻線に流れる電流とは位相を180度ずらして、合算する電流の位相差を考える必要がある。
例えば、インバータの電流位相差「β」が20度であり、U相の部分巻線であって、かつ、「+」の部分巻線に流れる電流の位相を基準の位相「θ」とする場合、V相の部分巻線であって、「-」の部分巻線に流れる電流の位相は、「θ-120(V相による位相のずれ)-20(電流位相差βに基づくずれ)-180(巻回方向による位相のずれ)」=「θ-320」となる。