JP2010268597A - 回転電機及びその駆動システム - Google Patents

Abstract

【課題】集中巻にて巻装される固定子を有し、磁気騒音やリップルを低減できる回転電機を提供すること。
【解決手段】本発明の回転電機１の固定子２の固定子鉄心には１２個のティース２ａが形成され、回転子３の磁極３ａは１０個若しくは１４個の永久磁石がＮＳ極交互に並んで構成される。これによって、磁極３ａのピッチπに対するティース２ａのピッチは電気角で（１±１／６）πとなる。固定子２には、第１の三相巻線４ａと第２の三相巻線４ｂが巻回され、隣り合うティース２ａに巻装される対応する相巻線の巻回方向が互いに逆方向であるため、第１の三相巻線と第２の三相巻線は互いに逆位相となる。このため、ティースのピッチ（１±１／６）πにより生じる第１の三相巻線と第２の三相巻線の位相差はπ／６となる。これによって、第６次高調波は相殺され、これに起因する磁気騒音やリップルを低減することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の多相巻線を備えた回転電機及びその駆動システムに関する。

従来より、三相巻線をＹ字結線して巻装される固定子と永久磁石からなる回転子とを備える交流三相回転電機がある。このような回転電機は、正弦波電流に高周波成分が重畳しており、これに起因して電磁騒音やリップルが生じることが知られている。これらの問題の原因となる脈動磁力成分は、空間磁束の基本波に対して第３次高調波成分に基づくものが主成分であり、その磁気加振力は磁束の２乗に比例して分布するため第６次高調波成分である。

特許文献１には、第１のコイル群と第２のコイル群の各相コイルを互いにπ／６ずつずらして巻装される固定子を用いることにより、脈動磁力成分を低減することのできる車両用交流発電機が開示されている。即ち、両コイル群の間に設けられた位相差π／６は、第６次高調波成分の波長π／３の半波分に相当するため、第６次高調波成分は互いに相殺される。従って、この第６次高調波成分に起因する磁気騒音やリップルを低減することができる。

図１２ａに、従来の位相差π／６が設けられない巻線を駆動した場合のトルク波形を示す。磁気加振力の回転方向成分がトルクリップルという形で表れていることが分かる。これをπ／６位相がずれた２組の巻線を駆動した場合には、図１２ｂに示す様に、トルク波形がπ／６（＝３０ｄｅｇ）位相がずれて重ね合わせられ、第６次高調波成分は位相が反転する関係となり結果的にリップルが低減できる。

特開平４−２６３４５号公報

上記構成の車両用交流発電機は、固定子鉄心の内径側に突出して形成される複数のティースを跨いでコイルが巻装される所謂分布巻を採用しているため、コイルエンドの処理が複雑である上に、回転電機の大型化も招く。このため近年は、コイルエンドの処理が容易であるということで、各ティースを周回するように巻装する所謂集中巻が多用されている。しかし、一般的な集中巻の構成である８極１２スロット系や６極９スロット系の場合、π／６の位相差を持たせることが困難であるため、脈動磁力成分を相殺することで磁気騒音やリップルを低減することができなかった。

本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、集中巻にて巻装される固定子を有し、磁気騒音やリップルを低減できる回転電機を提供することにある。

（請求項１の発明）
本発明の回転電機は、巻線が巻装されるティースを周方向に複数有する固定子と、ＮＳ磁極が交互に形成される回転子と、を備える回転電機において、巻線は、ティースを周回するように巻装された相巻線をそれぞれ３つ備えた第１の三相巻線と第２の三相巻線とを有し、第１の三相巻線と第２の三相巻線とは、互いにπ／６の位相差を有することを特徴とする。

回転電機の磁気騒音やリップルの原因となる磁気加振力は、正弦波電流の第６次高調波成分であり、その波長はπ／３である。そこで、ティースを周回するように巻装される第１の三相巻線と第２の三相巻線に第６次高調波成分の半波分であるπ／６の位相差を持たせることで、第６次高調波成分を互いに相殺することができる。これによって、集中巻により巻装される固定子を有する回転電機において、第６次高調波成分に起因する磁気騒音やリップルを低減することができる。
（請求項２の発明）
請求項１に記載の回転電機において、ティースのピッチは、磁極のピッチπに対して電気角で（１±１／６）πであると共に、隣り合うティースに巻装される第１の三相巻線と第２の三相巻線の対応する相巻線の巻回方向は、互いに逆方向であることを特徴とする。

隣り合うティースに巻装される対応する相巻線の巻回方向が互いに逆方向であるため、第１の三相巻線と第２の三相巻線は互いに逆位相となる。このため、ティースのピッチ（１±１／６）πにより生じる第１の三相巻線と第２の三相巻線の位相差はπ／６となる。
（請求項３の発明）
請求項２に記載の回転電機において、ティースの数は１２ｎ（ｎは自然数）であると共に、ティースの数と磁極の数の比は６：５若しくは６：７であることを特徴とする。

これによって、ティースのピッチを電気角で（１±１／６）πとすることができる。
（請求項４の発明）
請求項３に記載の回転電機において、第１の三相巻線は、１２（ｎ−１）＋１番目のティースに巻装される第１のＵ相巻線と、１２（ｎ−１）＋３番目のティースに巻装される第１のＶ相巻線と、１２（ｎ−１）＋５番目のティースに巻装される第１のＷ相巻線と、１２（ｎ−１）＋７番目のティースに巻装される第２のＵ相巻線と、１２（ｎ−１）＋９番目のティースに巻装される第２のＶ相巻線と、１２（ｎ−１）＋１１番目のティースに巻装される第２のＷ相巻線と、を有し、第１のＵ相巻線と第２のＵ相巻線とは直列または並列に接続し、第１のＶ相巻線と第２のＶ相巻線とは直列または並列に接続し、第１のＷ相巻線と第２のＷ相巻線とは直列または並列に接続してなり、第２の三相巻線は、１２（ｎ−１）＋２番目のティースに巻装される第１のＸ相巻線と、１２（ｎ−１）＋４番目のティースに巻装される第１のＹ相巻線と、１２（ｎ−１）＋６番目のティースに巻装される第１のＺ相巻線と、１２（ｎ−１）＋８番目のティースに巻装される第２のＸ相巻線と、１２（ｎ−１）＋１０番目のティースに巻装される第２のＹ相巻線と、１２（ｎ−１）＋１２番目のティースに巻装される第２のＺ相巻線と、を有し、第１のＸ相巻線と第２のＸ相巻線とは直列または並列に接続し、第１のＹ相巻線と第２のＹ相巻線とは直列または並列に接続し、第１のＺ相巻線と第２のＺ相巻線とは直列または並列に接続してなることを特徴とする。

これによって、第１の三相巻線と第２の三相巻線は交互に各ティースに巻装されるため、両巻線に位相差π／６を持たせることができる。
（請求項５の発明）
請求項３に記載の回転電機において、第１の三相巻線は、１２（ｎ−１）＋１番目のティースに巻装される第１のＵ相巻線と、１２（ｎ−１）＋２番目のティースに巻装される第２のＵ相巻線と、１２（ｎ−１）＋７番目のティースに巻装される第３のＵ相巻線と、１２（ｎ−１）＋８番目のティースに巻装される第４のＵ相巻線と、１２（ｎ−１）＋３番目のティースに巻装される第１のＶ相巻線と、１２（ｎ−１）＋４番目のティースに巻装される第２のＶ相巻線と、１２（ｎ−１）＋９番目のティースに巻装される第３のＶ相巻線と、１２（ｎ−１）＋１０番目のティースに巻装される第４のＶ相巻線と、１２（ｎ−１）＋５番目のティースに巻装される第１のＷ相巻線と、１２（ｎ−１）＋６番目のティースに巻装される第２のＷ相巻線と、１２（ｎ−１）＋１１番目のティースに巻装される第３のＷ相巻線と、１２（ｎ−１）＋１２番目のティースに巻装される第４のＷ相巻線と、を有し、第１〜４のＵ相巻線、及び、第１〜４のＶ相巻線、及び、第１〜４のＷ相巻線は、それぞれ直列または並列に接続してなり、第２の三相巻線は、１２（ｎ−１）＋７番目のティースに巻装される第１のＸ相巻線と、１２（ｎ−１）＋６番目のティースに巻装される第２のＸ相巻線と、１２（ｎ−１）＋１番目のティースに巻装される第３のＸ相巻線と、１２（ｎ−１）＋１２番目のティースに巻装される第４のＸ相巻線と、１２（ｎ−１）＋９番目のティースに巻装される第３のＹ相巻線と、１２（ｎ−１）＋８番目のティースに巻装される第４のＹ相巻線と、１２（ｎ−１）＋３番目のティースに巻装される第１のＹ相巻線と、１２（ｎ−１）＋２番目のティースに巻装される第２のＹ相巻線と、１２（ｎ−１）＋１１番目のティースに巻装される第１のＺ相巻線と、１２（ｎ−１）＋１０番目のティースに巻装される第２のＺ相巻線と、１２（ｎ−１）＋５番目のティースに巻装される第３のＺ相巻線と、１２（ｎ−１）＋４番目のティースに巻装される第４のＺ相巻線と、を有し、第１〜４のＸ相巻線、及び、第１〜４のＹ相巻線、及び、第１〜４のＺ相巻線は、それぞれ直列または並列に接続してなることを特徴とする回転電機。

これによって、第１の三相巻線と第２の三相巻線は１ティースずれて巻装されるため、両巻線に位相差π／６を持たせることができる。
（請求項６の発明）
請求項１〜５に記載の何れかの回転電機と、回転電機を駆動するインバータを有する回転電機の駆動システムにおいて、第１の三相巻線は、第１のインバータにより駆動され、第２の三相巻線は、第２のインバータにより駆動され、第１のインバータと第２のインバータとは、互いにπ／６の位相差をもって第１の三相巻線と第２の三相巻線に通電することを特徴とする回転電機の駆動システム。

これによって、第１の三相巻線と第２の三相巻線のティースのピッチによる位相差と通電位相差を一致させることができ、磁気騒音やリップルを低減できる。

第１実施形態のモータ断面の展開図である。 第１実施形態の電機子の巻線仕様図である。 本発明の回転電機の断面図である。 本発明の回転電機の駆動システム概念図である。 本発明の巻線への通電電流波形図である。 本発明の回転電機と従来技術の回転電気でのトルク波形比較図である。 第２実施形態のモータ断面の展開図である。 第２実施形態の電機子の巻線仕様図である。 第３実施形態のモータ断面の展開図である。 第４実施形態のモータ断面の展開図である。 磁極埋め込み型の回転子を有する回転電気の断面図である。 第６次高調波成分が相殺される様子を示すトルク波形図である。

（第１実施形態）
本実施形態の回転電機は、巻線が巻装されるティース２ａを周方向に複数有する固定子２と、ＮＳ磁極３ａ（本実施形態では永久磁石）が交互に形成される回転子３と、を備える。

図１は、固定子２及び回転子３の軸方向断面の展開図である。固定子２の固定子鉄心には１２個のティース２ａが形成され、隣り合う２つのティース２ａの間に巻線を通す１２個のスロット２ｂが構成される。また回転子３の磁極３ａは、１０個の永久磁石がＮＳ極交互に並んで構成される。ティース２ａ数が１２個に対して磁極３ａ数が１０個であることから、磁極３ａのピッチπに対するティース２ａのピッチは電気角で（１−１／６）πである。

固定子鉄心に巻装される巻線仕様図を図２に示す。なお、巻線４は図３に示す電機子鉄心の各ティース２ａを周回するように巻装される、所謂集中巻き構成である。

スロット１２ｓから１ｓにティース１ｔを周回するように（紙面では時計回り）所定回数だけ巻装して第１のＵ相単位巻線を構成し、スロット７ｓから６ｓにティース７ｔを周回するように（紙面では反時計回り）所定回数だけ巻装して第２のＵ相単位巻線を構成し、前記第１、第２のＵ相単位巻線を直列接続する。即ち、スロット１ｓから出た端末をスロット７ｓに入る端末に接続する。スロット６ｓから出た端末を第１の中性点Ｎ１に接続する（実線）。

同様に、スロット３ｓから２ｓにティース３ｔを周回するように（紙面では反時計回り）所定回数だけ巻装して第１のＶ相単位巻線を構成し、スロット８ｓから９ｓにティース９ｔを周回するように（紙面では時計回り）所定回数だけ巻装して第２のＶ相単位巻線を構成し、前記第１、第２のＶ相単位巻線を直列接続する。即ち、スロット２ｓから出た端末をスロット８ｓに入る端末に接続する。スロット９ｓから出た端末を第１の中性点Ｎ１に接続する（破線）。

同様に、スロット４ｓから５ｓにティース５ｔを周回するように（紙面では時計回り）所定回数だけ巻装して第１のＷ相単位巻線を構成し、スロット１１ｓから１０ｓにティース２ｔを周回するように（紙面では反時計回り）所定回数だけ巻装して第２のＷ相単位巻線を構成し、前記第１、第２のＷ相単位巻線を直列接続する。即ち、スロット５ｓから出た端末をスロット１１ｓに入る端末に接続する。スロット１０ｓから出た端末を第１の中性点Ｎ１に接続する（一点鎖線）。

同様に、スロット２ｓから１ｓにティース２ｔを周回するように（紙面では反時計回り）所定回数だけ巻装して第１のＸ相単位巻線を構成し、スロット７ｓから８ｓにティース８ｔを周回するように（紙面では時計回り）所定回数だけ巻装して第２のＸ相単位巻線を構成し、前記第１、第２のＸ相単位巻線を直列接続する。即ち、スロット１ｓから出た端末をスロット７ｓに入る端末に接続する。スロット８ｓから出た端末を第２の中性点Ｎ２に接続する（実線）。

同様に、スロット３ｓから４ｓにティース４ｔを周回するように（紙面では時計回り）所定回数だけ巻装して第１のＹ相単位巻線を構成し、スロット１０ｓから９ｓにティース１０ｔを周回するように（紙面では反時計回り）所定回数だけ巻装して第２のＹ相単位巻線を構成し、前記第１、第２のＹ相単位巻線を直列接続する。即ち、スロット４ｓから出た端末をスロット１０ｓに入る端末に接続する。スロット９ｓから出た端末を第２の中性点Ｎ２に接続する（破線）。

同様に、スロット６ｓから５ｓにティース６ｔを周回するように（紙面では反時計回り）所定回数だけ巻装して第１のＺ相単位巻線を構成し、スロット１１ｓから１２ｓにティース１２ｔを周回するように（紙面では時計回り）所定回数だけ巻装して第２のＺ相単位巻線を構成し、前記第１、第２のＺ相単位巻線を直列接続する。即ち、スロット５ｓから出た端末をスロット１１ｓに入る端末に接続する。スロット１２ｓから出た端末を第２の中性点Ｎ２に接続する（一点鎖線）。

以上の様に結線することで、奇数番目のティース２ａに巻装されたＵ，Ｖ，Ｗ相単位巻線で第１の三相巻線４ａを、偶数番目のティース２ａに巻装されたＸ，Ｙ，Ｚ相単位巻線で第２の三相巻線４ｂを構成する。即ち、第１の三相巻線と第２の三相巻線とは（１−１／６）πのピッチを有する各ティース２ａに交互に巻装される。ここで、隣り合うティース２ａに巻装された第１の三相巻線４ａと第２の三相巻線４ｂの対応する相巻線の巻回方向は互いに逆方向であるため、第１の三相巻線４ａと第２の三相巻線４ｂは互いに逆位相となる。このため、ティース２ａのピッチ（１−１／６）πにより生じる位相差は、（１−１／６）π−π＝−π／６となる。即ち、第２の三相巻線４ｂは第１の三相巻線４ａに対してπ／６の位相差を有することとなる。

第１の三相巻線４ａと第２の三相巻線４ｂを、図４に示す駆動システム５で駆動した時の作用を説明する。第１の三相巻線４ａは第１のインバータ６により、第２の三相巻線４ｂは第２のインバータ７により、それぞれ独立に駆動される。これらのインバータ６、７は周知の構成のものであり説明は省略する。駆動方法に関しても周知の正弦波ＰＷＭ駆動であり、演算機能付きの制御回路８で生成した駆動信号９により、インバータ６、７の各々のトランジスタ１０を駆動して巻線４へ略正弦波電流を通電する。このため、制御回路８からの駆動信号９はトランジスタ１２個分が必要となる。

第１のインバータ６と第２のインバータ７は、図５に示す様に、独立した正弦波で位相がπ／６（＝３０ｄｅｇ）ずれた電流を通電するように制御する。制御は回転子に装着された例えばレゾルバなどの位置センサ１１の情報に基づいて制御すればよい。また、必要に応じて図示しない電流検出器で実電流を検出して周知のフィードバック制御を実施してもよい。
（第１実施形態の効果）
通常、三相交流の回転電機１においては、正弦波電流にパワートランジスタ１０を保護するためのデッドタイム等に起因した高周波成分が重畳しているため、これに起因して電磁騒音やリップルが生じることが知られている。これらの問題の原因となる脈動磁力成分は、基本波に対して第３次高調波成分に基づくものが主成分であり、その磁気加振力は磁束の２乗に比例して分布するため第６次高調波成分である。ここで、本実施形態の回転電機１は、第１の三相巻線４ａと第２の三相巻線４ｂとの間にπ／６の位相差が設けられており、これは第６次高調波成分の波長π／３の半波分に相当する。このため、第１の三相巻線４ａが発生する磁気加振力と第２の三相巻線４ｂが発生する磁気加振力とは互いに相殺され、第６次高調波成分に起因する磁気騒音やリップルを低減することができる。その結果、リップルが図６に示す様にリップルが約５０％低減できた。

尚、本実施形態では、第１のＵ，Ｖ，Ｗ相単位巻線と第２のＵ，Ｖ，Ｗ相単位巻線とを直列に、第１のＸ，Ｙ，Ｚ相単位巻線と第２のＸ，Ｙ，Ｚ相単位巻線とを直列に接続したが、これらを並列に接続しても同様の効果を呈する。その場合、導体断面積を直列の場合の半分にしてティース２ａへの周回数を２倍巻くことが望ましい。
（第２実施形態）
本実施形態の回転電機１は、巻線が巻装されるティース２ａを周方向に複数有する固定子２と、ＮＳ磁極が交互に形成される回転子３と、を備える。

図７は、固定子２及び回転子３の軸方向断面の展開図である。固定子２の固定子鉄心には１２個のティース２ａが形成され、隣り合う２つのティース２ａの間に巻線を通す１２個のスロット２ｂが構成される。また回転子３の磁極３ａは、１０個の永久磁石がＮＳ極交互に並んで構成される。ティース２ａと磁極３ａのピッチの関係は第１実施形態と同じなので説明を省略する。

本実施形態では、第１の三相巻線４ａと第２の三相巻線４ｂとを１つのティースに巻装し、互いに１ティースずらして結線している。

固定子鉄心に巻装される巻線仕様図を図８に示す。尚、便宜上第１の三相巻線４ａと第２の三相巻線４ｂを分離して表記しているが、上下の図でティース番号、スロット番号は共通である。

スロット１２ｓから１ｓにティース１ｔを周回するように（紙面では時計回り）所定回数だけ巻装して第１のＵ相単位巻線を構成し、スロット２ｓから１ｓにティース２ｔを周回するように（紙面では反時計回り）所定回数だけ巻装して第２のＵ相単位巻線を構成し、スロット７ｓから６ｓにティース７ｔを周回するように（紙面では反時計回り）所定回数だけ巻装して第３のＵ相単位巻線を構成し、スロット７ｓから８ｓにティース８ｔを周回するように（紙面では時計回り）所定回数だけ巻装して第４のＵ相単位巻線を構成し、前記第１から第４のＵ相単位巻線を直列接続する。即ち、ティース１ｔを周回しスロット１ｓから出た端末をスロット２ｓに入る端末に接続し、ティース２ｔを周回しスロット１ｓから出た端末をスロット７ｓに入る端末に接続し、ティース７ｔを周回しスロット６ｓから出た端末をスロット７ｓに入る端末に接続し、ティース８ｔを周回しスロット８ｓから出た端末を第２の中性点Ｎ１に入る端末に接続してＵ相巻線を構成する（図８上段の実線）。

同様に、スロット３ｓから２ｓにティース３ｔを周回するように（紙面では反時計回り）所定回数だけ巻装して第１のＶ相単位巻線を構成し、スロット３ｓから４ｓにティース４ｔを周回するように（紙面では時計回り）所定回数だけ巻装して第２のＶ相単位巻線を構成し、スロット８ｓから９ｓにティース９ｔを周回するように（紙面では時計回り）所定回数だけ巻装して第３のＶ相単位巻線を構成し、スロット１０ｓから９ｓにティース１０ｔを周回するように（紙面では反時計回り）所定回数だけ巻装して第４のＶ相単位巻線を構成し、前記第１から第４のＶ相単位巻線を直列接続する。即ち、ティース３ｔを周回しスロット２ｓから出た端末をスロット３ｓに入る端末に接続し、ティース４ｔを周回しスロット４ｓから出た端末をスロット８ｓに入る端末に接続し、ティース９ｔを周回しスロット９ｓから出た端末をスロット１０ｓに入る端末に接続し、ティース１０ｔを周回しスロット９ｓから出た端末を第２の中性点Ｎ１に入る端末に接続してＶ相巻線を構成する（図８上段の破線）。

同様に、スロット４ｓから５ｓにティース５ｔを周回するように（紙面では時計回り）所定回数だけ巻装して第１のＷ相単位巻線を構成し、スロット６ｓから５ｓにティース６ｔを周回するように（紙面では反時計回り）所定回数だけ巻装して第２のＷ相単位巻線を構成し、スロット１１ｓから１０ｓにティース１１ｔを周回するように（紙面では反時計回り）所定回数だけ巻装して第３のＷ相単位巻線を構成し、スロット１１ｓから１２ｓにティース１２ｔを周回するように（紙面では時計回り）所定回数だけ巻装して第４のＷ相単位巻線を構成し、前記第１から第４のＷ相単位巻線を直列接続する。即ち、ティース５ｔを周回しスロット５ｓから出た端末をスロット６ｓに入る端末に接続し、ティース６ｔを周回しスロット５ｓから出た端末をスロット１１ｓに入る端末に接続し、ティース１１ｔを周回しスロット１０ｓから出た端末をスロット１１ｓに入る端末に接続し、ティース１２ｔを周回しスロット１２ｓから出た端末を第２の中性点Ｎ１に入る端末に接続してＷ相巻線を構成する（図８上段の一点鎖線）。

スロット７ｓから６ｓにティース７ｔを周回するように（紙面では反時計回り）所定回数だけ巻装して第１のＸ相単位巻線を構成し、スロット５ｓから６ｓにティース６ｔを周回するように（紙面では時計回り）所定回数だけ巻装して第２のＸ相単位巻線を構成し、スロット１２ｓから１ｓにティース１ｔを周回するように（紙面では時計回り）所定回数だけ巻装して第３のＸ相単位巻線を構成し、スロット１２ｓから１１ｓにティース１２ｔを周回するように（紙面では反時計回り）所定回数だけ巻装して第４のＸ相単位巻線を構成し、前記第１から第４のＸ相単位巻線を直列接続する。即ち、ティース７ｔを周回しスロット６ｓから出た端末をスロット５ｓに入る端末に接続し、ティース６ｔを周回しスロット６ｓから出た端末をスロット１２ｓに入る端末に接続し、ティース１ｔを周回しスロット１ｓから出た端末をスロット１２ｓに入る端末に接続し、ティース１２ｔを周回しスロット１１ｓから出た端末を第１の中性点Ｎ２に入る端末に接続してＸ相巻線を構成する（図８下段の実線）。

同様に、スロット８ｓから９ｓにティース９ｔを周回するように（紙面では時計回り）所定回数だけ巻装して第１のＹ相単位巻線を構成し、スロット８ｓから７ｓにティース８ｔを周回するように（紙面では反時計回り）所定回数だけ巻装して第２のＹ相単位巻線を構成し、スロット３ｓから２ｓにティース３ｔを周回するように（紙面では反時計回り）所定回数だけ巻装して第３のＹ相単位巻線を構成し、スロット１ｓから２ｓにティース２ｔを周回するように（紙面では時計回り）所定回数だけ巻装して第４のＹ相単位巻線を構成し、前記第１から第４のＹ相単位巻線を直列接続する。即ち、ティース９ｔを周回しスロット９ｓから出た端末をスロット８ｓに入る端末に接続し、ティース８ｔを周回しスロット７ｓから出た端末をスロット３ｓに入る端末に接続し、ティース３ｔを周回しスロット２ｓから出た端末をスロット１ｓに入る端末に接続し、ティース２ｔを周回しスロット２ｓから出た端末を第１の中性点Ｎ２に入る端末に接続してＹ相巻線を構成する（図８下段の破線）。

同様に、スロット１１ｓから１０ｓにティース１１ｔを周回するように（紙面では反時計回り）所定回数だけ巻装して第１のＺ相単位巻線を構成し、スロット９ｓから１０ｓにティース１０ｔを周回するように（紙面では時計回り）所定回数だけ巻装して第２のＺ相単位巻線を構成し、スロット４ｓから５ｓにティース５ｔを周回するように（紙面では時計回り）所定回数だけ巻装して第３のＺ相単位巻線を構成し、スロット４ｓから３ｓにティース４ｔを周回するように（紙面では反時計回り）所定回数だけ巻装して第４のＺ相単位巻線を構成し、前記第１から第４のＺ相単位巻線を直列接続する。即ち、ティース１１ｔを周回しスロット１０ｓから出た端末をスロット９ｓに入る端末に接続し、ティース１０ｔを周回しスロット１０ｓから出た端末をスロット４ｓに入る端末に接続し、ティース５ｔを周回しスロット５ｓから出た端末をスロット４ｓに入る端末に接続し、ティース４ｔを周回しスロット３ｓから出た端末を第１の中性点Ｎ２に入る端末に接続してＺ相巻線を構成する（図８下段の一点鎖線）。

以上の様に結線することで、ティース２ａの外径側に巻装されたＵ，Ｖ，Ｗ相単位巻線で第１の三相巻線１６を、ティース２ａの内径側に巻装されたＸ，Ｙ，Ｚ相単位巻線で第２の三相巻線１５を構成する。また、第２の三相巻線は、第１の三相巻線に対して１ティース分、即ち（１−１／６）πずらして巻装される。ここで、隣り合うティース２ａに巻装された第１の三相巻線４ａと第２の三相巻線４ｂの対応する相巻線の巻回方向は互いに逆方向であるため、第１の三相巻線４ａと第２の三相巻線４ｂは互いに逆位相となる。このため、ティース２ａのピッチ（１−１／６）πにより生じる位相差は、（１−１／６）π−π＝−π／６となる。即ち、第２の三相巻線４ｂは第１の三相巻線４ａに対してπ／６の位相差を有することとなる。

第１の三相巻線４ａと第２の三相巻線４ｂを、図４に示す駆動システムで駆動した時の作用は第１実施形態と同様であるため、説明は省略する。
（第２実施形態の効果）
本実施形態の回転電機においても、第１実施形態と同様に、第１の三相巻線４ａと第２の三相巻線４ｂとはπ／６の位相差を有するため、第１の三相巻線４ａが発生する磁気加振力と第２の三相巻線が発生する磁気加振力とは互いに相殺され、第６次高調波成分に起因する磁気騒音やリップルを低減することができる。本実施形態の場合、各相４つの単位巻線を直列接続しているので、磁束の第３次高調波成分がより均等に分布され第６次高調波成分の相殺効果が顕著であり、図６に示す様に、リップル低減は約６５％に及ぶ。
（第３実施形態）
本実施形態の回転電機は、図９に示す様に、第１実施形態の回転電機１と同様の巻線仕様の固定子２を有し、回転子３の磁極３ａは、１４個の永久磁石がＮＳ極交互に並んで構成される。ティース２ａ数が１２個に対して磁極３ａ数が１４個であることから、磁極３ａのピッチπに対するティース２ａのピッチは電気角で（１＋１／６）πである。

固定子３は第１実施形態と同様に巻線が結線されることで、奇数番目のティース２ａに巻装されたＵ，Ｖ，Ｗ相で第１の三相巻線４ａを、偶数番目のティース２ａに巻装されたＸ，Ｙ，Ｚ相で第２の三相巻線４ｂを構成する。即ち、第１の三相巻線４ａと第２の三相巻線４ｂとは（１＋１／６）πのピッチを有する各ティース２ａに交互に巻装される。ここで、隣り合うティース２ａに巻装された第１の三相巻線４ａと第２の三相巻線４ｂの対応する相巻線の巻回方向は互いに逆方向であるため、第１の三相巻線４ａと第２の三相巻線４ｂは互いに逆位相となる。このため、ティース２ａのピッチ（１＋１／６）πにより生じる位相差は、（１＋１／６）π−π＝π／６となる。即ち、第２の三相巻線４ｂは第１の三相巻線４ａに対してπ／６の位相差を有することとなる。

これによって、第１の実施形態と同様に、第６次高調波成分は相殺され、これに起因する磁気騒音やリップルを低減することができる。
（第４実施形態）
本実施形態の回転電機１は、図１０に示す様に、第２実施形態の回転電機１と同様の巻線仕様の固定子２を有し、回転子３の磁極３ａは、１４個の永久磁石がＮＳ極交互に並んで構成される。ティース２ａ数が１２個に対して磁極３ａ数が１４個であることから、磁極３ａのピッチπに対するティース２ａのピッチは電気角で（１＋１／６）πである。

固定子２は第２実施形態と同様に巻線が結線されることで、ティース２ａの外径側に巻装されたＵ，Ｖ，Ｗ相単位巻線で第１の三相巻線４ａを、ティースの内径側に巻装されたＸ，Ｙ，Ｚ相単位巻線で第２の三相巻線４ｂを構成する。また、第２の三相巻線は、第１の三相巻線に対して１ティース分、即ち（１＋１／６）πずらして巻装される。ここで、隣り合うティース２ａに巻装された第１の三相巻線４ａと第２の三相巻線４ｂの対応する相巻線の巻回方向は互いに逆方向であるため、第１の三相巻線４ａと第２の三相巻線４ｂは互いに逆位相となる。このため、ティース２ａのピッチ（１＋１／６）πにより生じる位相差は、（１＋１／６）π−π＝−π／６となる。即ち、第２の三相巻線４ｂは第１の三相巻線４ａに対してπ／６の位相差を有することとなる。これによって、第１の実施形態と同様に、第６次高調波成分は相殺され、これに起因する磁気騒音やリップルを低減することができる。
（変形例）
他の実施形態では、図１１に示す様に、磁極３ａ（永久磁石）が回転子の内部に埋め込まれた磁極埋め込み型の回転子１２を使用しても良い。この場合、一般に第１実施形態のような磁極表面型の回転子３を用いた回転電機１に比べ電磁騒音、リップル低減の面で有利であり、本発明をより一層効果的にすることができる。

また、回転子の磁極には永久磁石を用いずに、磁気抵抗の位置変化によりトルクを発生させるリラクタンス型でも良いし、電磁石により磁界を発生させる電磁石形でも良い。

また、第１実施形態、第２実施形態とも三相の結線をＹ結線としたが、Δ結線にしても同等の効果が得られる。

また、ティース２ａの数は１２ｎ（ｎは自然数）であればよく、その場合は磁極３ａの数は１０ｎ若しくは１４ｎとなり、第１の三相巻線４ａ、第２の三相巻線４ｂの組はｎ組構成される。

１ 回転電機
２ 固定子
２ａ ティース
３ 回転子
３ａ 磁極
４ａ 第１の三相巻線
４ｂ 第２の三相巻線
５ 駆動システム
６ 第１のインバータ
７ 第２のインバータ

Claims (6)

1. 巻線が巻装されるティースを周方向に複数有する固定子と、
   ＮＳ磁極が交互に形成される回転子と、を備える回転電機において、
   前記巻線は、前記ティースを周回するように巻装された相巻線をそれぞれ３つ備えた第１の三相巻線と第２の三相巻線とを有し、
   前記第１の三相巻線と前記第２の三相巻線とは、互いにπ／６の位相差を有することを特徴とする回転電機。
2. 請求項１に記載の回転電機において、
   前記ティースのピッチは、前記磁極のピッチπに対して電気角で（１±１／６）πであると共に、隣り合う前記ティースに巻装される前記第１の三相巻線と前記第２の三相巻線の対応する前記相巻線の巻回方向は、互いに逆方向であることを特徴とする回転電機。
3. 請求項２に記載の回転電機において、
   前記ティースの数は１２ｎ（ｎは自然数）であると共に、前記ティースの数と前記磁極の数の比は６：５若しくは６：７であることを特徴とする回転電機。
4. 請求項３に記載の回転電機において、
   前記第１の三相巻線は、
   １２（ｎ−１）＋１番目の前記ティースに巻装される第１のＵ相巻線と、
   １２（ｎ−１）＋３番目の前記ティースに巻装される第１のＶ相巻線と、
   １２（ｎ−１）＋５番目の前記ティースに巻装される第１のＷ相巻線と、
   １２（ｎ−１）＋７番目の前記ティースに巻装される第２のＵ相巻線と、
   １２（ｎ−１）＋９番目の前記ティースに巻装される第２のＶ相巻線と、
   １２（ｎ−１）＋１１番目の前記ティースに巻装される第２のＷ相巻線と、を有し、
   前記第１のＵ相巻線と前記第２のＵ相巻線とは直列または並列に接続し、
   前記第１のＶ相巻線と前記第２のＶ相巻線とは直列または並列に接続し、
   前記第１のＷ相巻線と前記第２のＷ相巻線とは直列または並列に接続してなり、
   前記第２の三相巻線は、
   １２（ｎ−１）＋２番目の前記ティースに巻装される第１のＸ相巻線と、
   １２（ｎ−１）＋４番目の前記ティースに巻装される第１のＹ相巻線と、
   １２（ｎ−１）＋６番目の前記ティースに巻装される第１のＺ相巻線と、
   １２（ｎ−１）＋８番目の前記ティースに巻装される第２のＸ相巻線と、
   １２（ｎ−１）＋１０番目の前記ティースに巻装される第２のＹ相巻線と、
   １２（ｎ−１）＋１２番目の前記ティースに巻装される第２のＺ相巻線と、を有し、
   前記第１のＸ相巻線と前記第２のＸ相巻線とは直列または並列に接続し、
   前記第１のＹ相巻線と前記第２のＹ相巻線とは直列または並列に接続し、
   前記第１のＺ相巻線と前記第２のＺ相巻線とは直列または並列に接続してなることを特徴とする回転電機。
5. 請求項３に記載の回転電機において、
   前記第１の三相巻線は、
   １２（ｎ−１）＋１番目の前記ティースに巻装される第１のＵ相巻線と、
   １２（ｎ−１）＋２番目の前記ティースに巻装される第２のＵ相巻線と、
   １２（ｎ−１）＋７番目の前記ティースに巻装される第３のＵ相巻線と、
   １２（ｎ−１）＋８番目の前記ティースに巻装される第４のＵ相巻線と、
   １２（ｎ−１）＋３番目の前記ティースに巻装される第１のＶ相巻線と、
   １２（ｎ−１）＋４番目の前記ティースに巻装される第２のＶ相巻線と、
   １２（ｎ−１）＋９番目の前記ティースに巻装される第３のＶ相巻線と、
   １２（ｎ−１）＋１０番目の前記ティースに巻装される第４のＶ相巻線と、
   １２（ｎ−１）＋５番目の前記ティースに巻装される第１のＷ相巻線と、
   １２（ｎ−１）＋６番目の前記ティースに巻装される第２のＷ相巻線と、
   １２（ｎ−１）＋１１番目の前記ティースに巻装される第３のＷ相巻線と、
   １２（ｎ−１）＋１２番目の前記ティースに巻装される第４のＷ相巻線と、を有し、
   前記第１〜４のＵ相巻線、及び、前記第１〜４のＶ相巻線、及び、前記第１〜４のＷ相巻線は、それぞれ直列または並列に接続してなり、
   前記第２の三相巻線は、
   １２（ｎ−１）＋７番目の前記ティースに巻装される第１のＸ相巻線と、
   １２（ｎ−１）＋６番目の前記ティースに巻装される第２のＸ相巻線と、
   １２（ｎ−１）＋１番目の前記ティースに巻装される第３のＸ相巻線と、
   １２（ｎ−１）＋１２番目の前記ティースに巻装される第４のＸ相巻線と、
   １２（ｎ−１）＋９番目の前記ティースに巻装される第３のＹ相巻線と、
   １２（ｎ−１）＋８番目の前記ティースに巻装される第４のＹ相巻線と、
   １２（ｎ−１）＋３番目の前記ティースに巻装される第１のＹ相巻線と、
   １２（ｎ−１）＋２番目の前記ティースに巻装される第２のＹ相巻線と、
   １２（ｎ−１）＋１１番目の前記ティースに巻装される第１のＺ相巻線と、
   １２（ｎ−１）＋１０番目の前記ティースに巻装される第２のＺ相巻線と、
   １２（ｎ−１）＋５番目の前記ティースに巻装される第３のＺ相巻線と、
   １２（ｎ−１）＋４番目の前記ティースに巻装される第４のＺ相巻線と、を有し、
   前記第１〜４のＸ相巻線、及び、前記第１〜４のＹ相巻線、及び、前記第１〜４のＺ相巻線は、それぞれ直列または並列に接続してなることを特徴とする回転電機。
6. 請求項１〜５に記載の何れかの回転電機と、前記回転電機を駆動するインバータを有する回転電機の駆動システムにおいて、
   前記第１の三相巻線は、第１のインバータにより駆動され、
   前記第２の三相巻線は、第２のインバータにより駆動され、
   前記第１のインバータと前記第２のインバータとは、互いにπ／６の位相差をもって前記第１の三相巻線と前記第２の三相巻線に通電することを特徴とする回転電機の駆動システム。
   

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