CN101213729A - 电动机及其控制装置 - Google Patents

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Abstract

电动机(100)具有：转子(10)，在圆周方向上交替地配置永久磁铁(12)的N极磁极和S极磁极；7个定子磁极组，分别具有在圆周方向配置的多个定子磁极(53)、(54)、(55)、(56)、(57)、(58)、(59)，将这些定子磁极的圆周方向位置和轴方向位置偏移配置；多个环状绕组(41)、(42)、(43)、(44)、(45)、(46)、(47)、(48)、(49)、(50)、(51)、(52)，相对多个定子磁极组，分别配置在沿轴方向的相邻位置，形成在圆周方向上。

Description

电动机及其控制装置
技术领域
本发明涉及一种搭载在汽车或卡车等上的电动机及其控制装置。
背景技术
一直以来，公知有在定子磁极上集中地卷绕各相的线圈的无刷电动机(例如，参照专利文献1)。图141是表示这种现有的无刷电动机的概略结构的纵向剖视图。另外，图143是沿图141的A1-A1线剖视图。在这些图中表示出4极6槽型的无刷电动机，定子的绕组结构是所谓的集中卷绕，在各定子磁极上集中地卷绕有各相的线圈。另外，在图142中表示出在将定子沿圆周方向展开一周的状态下U、V、W等绕组的配置关系。横轴以电角度表示，一周为720°。在转子2的表面，沿圆周方向交替地配置N极的永久磁铁和S极的永久磁铁。在定子4中，在U相的定子磁极TBU1、TBU2上分别卷绕有U相绕组WBU1、WBU2。同样，在V相的定子磁极TBV1、TBV2上分别卷绕有V相绕组WBV1、WBV2。在W相的定子磁极TBW1、TBW2上分别卷绕有W相绕组WBW1、WBW2。具有这种结构的无刷电动机现在广泛用于工业、家电。
另外，图144是表示其他定子的结构的横向剖视图。图144所示的定子是24槽的结构，在为4极的电动机的情况下，可进行分布卷绕，由于能够使电动机的圆周方向磁动势分布为比较平滑的正弦波形状，所以被广泛用于无刷电动机、卷绕励磁型同步电动机、感应电动机等。特别是，在为有效利用磁阻转矩的同步磁阻电动机以及应用磁阻转矩的各种电动机或感应电动机等的情况下，期望由定子生成更精密的旋转磁场，所以，采用图144所示的分布卷绕的定子结构。
专利文献1：特开平6-261513号公报(第3页、图1-3)
但是，图141、图142、图144以及专利文献1所公开的现有的无刷电动机存在如下问题：由于需要按各定子磁极卷绕电动机绕组，所以结构复杂；由于需要将电动机绕组配置在槽的里侧，所以因电动机绕组的卷绕而导致生产性下降。另外，这种结构还存在难以实现小型化、高效率化、低成本化的问题。并且，由于在电角度360度的范围只有3个定子的突极，所以存在如下问题：难以将定子产生的磁动势生成为正弦波状而精密地生成旋转磁场，难以应用到同步磁阻电动机或应用磁阻转矩的各种电动机或者感应电动机等中。
另外，在能够进行图144所示的分布卷绕的定子结构的情况下，能够将定子的磁动势分布生成为平滑的正弦波状，但是，存在如下问题：由于需要从槽的开口部插入绕组，所以，绕组的占空因数变低，并且，由于线圈末端的轴向长度变长，所以，难以使电动机小型化。另外，还存在绕组的生产性降低这样的问题。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种绕组结构简单、能够提高生产性、并能够实现小型化、高效率化、低成本化的电动机以及控制该电动机的控制装置。
为了解决上述问题，本发明的第一电动机具有：转子，具有在圆周方向N极和S极交替地配置的转子磁极组；(N+1)个定子磁极组，在圆周上或附近的圆周上多个定子磁极按每一相配置在电角度大致为同一角度的旋转相位的位置上；2N个环状绕组，在各相的所述定子磁极组之间沿轴向配置，相同的相配置在轴向两端。
另外，优选上述的(N+1)个定子磁极组分别以电角度位置依次变化的方式配置。根据这样的结构，能够利用各环状绕组的电流所生成的磁动势更有效地产生电动机转矩。
另外，优选(N+1)个定子磁极组分别以对应于电角度彼此大致相差180°的两个相的定子磁极组相邻的方式配置。通过作成这样的结构，从而能够使转子和定子对置的气隙部的定子磁极形状的面积变宽、变大，能够增大从转子向绕组交链的磁通量，并能够增大发生转矩。
另外，优选(N+1)个定子磁极组分别以如下方式进行配置：在将对应于电角度彼此大致相差180°的两个相的定子磁极组设为一组时，分别包含在相邻的2组中且彼此相邻的定子磁极组的电角度的相位差为最小。通过作成这样的结构，能够减小应向它们中间通电的电流，并能够降低铜损。
另外，优选上述的(N+1)个定子磁极以如下方式设定：位于两端的2个定子磁极的与转子对置的面的转子轴方向宽度之和等于除此以外的各个定子磁极的与转子对置的面的转子轴方向宽度。通过作成这样的结构，轴方向两端的同相的定子磁极的电磁作用和其他相的电磁作用为同等的作用。
本发明的第二电动机具有：转子，具有在圆周方向N极和S极交替地配置的转子磁极组；N个定子磁极组，在圆周上或附近的圆周上多个定子磁极按每一相配置在电角度为大致同一角度的旋转相位的位置上；2N个环状绕组，在各相的定子磁极组的两侧沿轴向配置，相同的相配置在轴向两端。
另外，优选将多个环状绕组合并为1个环状绕组，该多个环状绕组配置在由在转子轴方向相邻的两个定子磁极所形成的槽内。通过作成这样的结构，能够简化环状绕组且将多个电流的算术之和的电流通电到共用的绕组，由于绕组内的电流均匀化，因而能够降低铜损。特别是，在多个绕组中流过正、负电流的定时中，由于两电流抵消，所以，能够大幅度地降低通电电流。
另外，优选去除了配置在两个定子磁极的更外侧的环状绕组，该两个定子磁极分别配置在沿转子轴方向的两端。通过绕组的去除，能够简化电动机。
另外，优选所述的定子磁极的与转子对置的面的面积沿着转子的圆周方向为正弦波的面积分布或近似于正弦波的面积分布。由此，能够增加转矩并降低转矩脉动。
另外，优选所述的定子磁极的与转子对置的面的转子轴方向宽度比沿着转子轴相邻的定子磁极的间隔大。这样，通过作成很多的磁通量通过定子磁极的形状，从而能够增大电动机转矩常数。
另外，优选在将通过任意的X相的定子磁极组的磁通量的总和设为Φx、将该磁通量Φx的旋转变化率设为dΦx/dθ、将作用于该定子磁极和转子磁极之间的气隙部的磁动势即绕组电流设为Ix、将绕组匝数设为WTx、将由它们的积dΦx/dθ×Ix×WTx计算出的发生转矩成分设为Tx、将通过其他任意的Y相的定子磁极组的磁通量的总和设为Φy、将该磁通量Φy的旋转变化率设为dΦy/dθ、将作用于该定子磁极和转子磁极的气隙部的磁动势即绕组电流设为Iy、将绕组匝数设为WTy、将由它们的积dΦy/dθ×Iy×WTy计算出的发生转矩成分设为Ty时，由定子磁极和转子磁极的对置面积所确定的磁通量Φx、Φy、绕组电流Ix、Iy、绕组匝数WTx、WTy中的两个以上在X相的定子磁极和Y相的定子磁极中为不同的值，与各定子磁极对应的发生转矩成分Tx、Ty相等。由此，在因电动机盖或被驱动侧机构等情况需要改变定子磁极的形状的情况下，可不改变由磁通量Φx、电流Ix、绕组匝数WTx得到的最终的电磁作用，而改变各个参数。
另外，优选所述的各相的定子磁极在转子轴方向分割为K个，在各相的K个定子磁极各自的沿着转子轴方向的两侧或单侧配置有相同相的K个环状绕组。由此，能够使圆周方向的磁动势分布更平滑，成为更接近正弦波的分布，能够使电动机的驱动更顺畅。
另外，优选由在转子轴方向相邻的定子磁极形成的槽中卷绕有通上不同相位的电流的多个环状绕组，得到合成电流，并且，卷绕在所述槽内的多个环状绕组各自的卷绕数以各自中流过的电流矢量和各自的卷绕数之积的总和与合成电流的矢量一致方式设定。通过作成这样的结构，相对各相位的定子磁极组，能够以较少的相数的电流源做出相数以上数量的电流相位，能够实现更顺畅的电动机驱动。
另外，优选进行所述环状绕组间的接线，将电角度上相同相位的环状绕组彼此进行串联连接，将电角度上大致相差180°相位的环状绕组彼此在反方向进行串联连接。通过作成这样的结构，由于能够以较少的电流源实现电动机驱动，所以，能够使电动机布线简化，驱动装置也简化。
另外，优选所述的转子在表面或内部的一部分配置有永久磁铁，至少表面的一部分由软磁性体构成。由此，易于实现也能得到磁阻转矩的各种形状的转子。
另外，优选所述转子在从一个转子磁极朝向其他转子磁极的方向上配置有多组细长的空隙、或者非磁性体或者永久磁铁。由此，易于实现同步磁阻电动机。
另外，优选所述的转子由在圆周方向磁气上为软磁性体的突极构成磁极。由此，易于构成磁阻电动机。
另外，优选所述的转子具有可通上感应电流的绕组。由此，能够得到感应转矩。
另外，优选所述定子磁极的与转子对置的面的面积沿着转子的圆周方向为正弦波状的面积分布或近似正弦波的面积分布，在具有3相的定子磁极的情况下，极对数Pn和定子磁极的数量Nss满足Nss＝3×Pn的关系。或者，优选作成为所述的定子磁极配置在内径侧、转子配置在外径侧的所谓外转子结构。
另外，优选作成为所述的定子磁极和转子沿轴方向相对地配置的所谓的轴向间隙型电动机结构。
另外，优选电动机是通过对包括所述电动机的2个以上的电动机进行复合并组合而构成的。通过将包括本发明的电动机的2个以上的电动机复合而构成，从而能够有效地利用电动机内部的空间，也能够共用电动机结构构件等。通过将2个电动机复合为1个电动机，从而能够降低使用这些电动机的系统的所需空间。另外，在电动机内部的通电电流不平衡且在电动机的转子轴方向产生磁动势的情况下，以消除2个电动机产生的轴方向磁动势的方式配置，结果是，能够消除复合后的电动机的轴向磁动势。
另外，优选所述的转子的与定子磁极对置的面的至少一部分由软磁性体构成，在表面或内部具有在转子轴方向或径向方向引导磁通量的软磁性体的导磁磁路。由此，能够减少与定子的各相的转子轴方向交叉的定子磁路。
另外，优选所述的转子的与定子磁极对置的面的至少一部分由于软磁性体构成，在内部具有限制磁通量的旋转方向自由性的空隙部或者非磁性体部。由此，能够提高转子磁通量的旋转方向位置的依赖性。
另外，优选去除按规则排列的定子磁极的一部分或者转子磁极的一部分。由此，可以将去除后的部分用作电动机强度的加强、或电流、电压、磁通量等的传感器的配置、或绕组取出口空间。
另外，优选相数为Sn，极对数为Pn，极数设定为2×Pn，从定子磁极的数量为S×Pn的结构中去除一部分定子磁极。由此，能够降低定子磁极间的漏磁通量。
本发明的第三电动机，具有：转子，具有在圆周方向N极和S极交替地配置的转子磁极组；P个定子磁极组，在圆周上或附近的圆周上多个定子磁极按每一相配置在电角度大致为同一角度的旋转相位的位置上；Q个环状绕组，在各相的所述定子磁极组之间沿轴向配置，其中，具有电动机的输入线，以对上述Q个环状绕组分别通上单独的电流(在这里，P＝(N+1)，Q＝2N；P＝N，Q＝2(N-1)；P＝(N+1)，Q＝N；或者，P＝N，Q＝(N-1)，N为3以上的正整数)。
本发明的第四电动机，具有：转子，具有在圆周方向N极和S极交替地配置的转子磁极组；P个定子磁极组，在圆周上或附近的圆周上多个定子磁极按每一相配置在电角度大致为同一角度的旋转相位的位置上；Q个环状绕组，在各相的定子磁极组之间沿轴向配置，其中，对Q个环状绕组中的夹持2个以上的定子磁极组而配置的2个绕组反方向通上相同的电流(在这里，P＝(N+1)，Q＝2N；或者，P＝N，Q＝2(N-1)，N为3以上的正整数)。
本发明的第五电动机，具有：转子，具有在圆周方向N极和S极交替地配置的转子磁极组；P个定子磁极组，在圆周上或附近的圆周上多个定子磁极按每一相配置在电角度大致为同一角度的旋转相位的位置上；Q个环状绕组，在各相的所述定子磁极组之间沿轴向配置(在这里，P＝(N+1)，Q＝N；或者，P＝N，Q＝(N-1)，N为3以上的正奇数)。
本发明的第六电动机，具有：转子，具有在圆周方向N极和S极交替地配置的转子磁极组；(N+1)个定子磁极组，在圆周上或附近的圆周上多个定子磁极按每一相配置在电角度大致为同一角度的旋转相位的位置上；N个环状绕组，在各相的所述定子磁极组之间沿轴向配置，其中，将所述N个绕组进行星形接线。
本发明的第七电动机，具有：转子，具有在圆周方向N极和S极交替地配置的转子磁极组；N个定子磁极组，在圆周上或附近的圆周上多个定子磁极按每一相配置在电角度大致为同一角度的旋转相位的位置上；(N-1)个环状绕组，在各相的所述定子磁极组之间沿轴向配置，其中，所述(N-1)个绕组进行星形接线，所述星形接线的中心连接部也作为电动机的输入而成为N个输入线。
本发明的第八电动机，具有：转子，具有在圆周方向N极和S极交替地配置的转子磁极组；4个定子磁极组，在圆周上或附近的圆周上多个定子磁极按每一相配置在电角度大致为同一角度的旋转相位的位置上，其中，在两端的定子磁极组的内侧分别配置有卷绕数为Nw的环状绕组，在中央的两个定子磁极组之间配置有卷绕数为Nw/2的两个的环状绕组，这4个绕组进行星形接线。
本发明的第九电动机，具有：转子，具有在圆周方向N极和S极交替地配置的转子磁极组；4个定子磁极组，在圆周上或附近的圆周上多个定子磁极按每一相配置在电角度大致为同一角度的旋转相位的位置上，其中，在两端的定子磁极组的内侧分别配置有卷绕数为Nw的环状绕组，在中央的两个定子磁极组之间配置有卷绕数为Nw/2的环状绕组，这3个绕组进行星形接线。
本发明的第十电动机，具有：转子，具有在圆周方向N极和S极交替地配置的转子磁极组；(N+1)个定子磁极组，在圆周上或附近的圆周上多个定子磁极按每一相配置在电角度大致为同一角度的旋转相位的位置上，其中，以这些定子磁极组中的对应于电角度彼此大致相差180°的两个相的所述定子磁极组相邻的方式配置，在各相的所述定子磁极组之间配置有N个环状绕组。
本发明的第十一电动机，具有：转子，具有在圆周方向N极和S极交替地配置的转子磁极组；N个定子磁极组，在圆周上或附近的圆周上多个定子磁极按每一相配置在电角度大致为同一角度的旋转相位的位置上，其中，所述N个定子磁极组的配置顺序为按电角度的相位的顺序每隔一个的顺序，各相的所述定子磁极组之间配置有各环状绕组。
本发明的第十二电动机，具有6个定子磁极组，其特征在于：电角度上第1、3、5相的定子磁极组的第一结构部和电角度上第2、4、6相的定子磁极组的第二结构部配置在转子轴方向上，在所述第1、3、5相的定子磁极组之间配置有环状绕组，在所述第2、4、6相的定子磁极组之间配置有环状绕组，配置有各定子磁极组对置的各转子磁极，所述第一结构部和第二结构部之间、或者与这些定子磁极组对置的两对转子磁极组之间的至少之一被空间或非磁性体磁隔离。
本发明的第十三电动机，具有：转子，具有在圆周方向N极和S极交替地配置的转子磁极组；N个定子磁极组，在圆周上或附近的圆周上多个定子磁极按每一相配置在电角度大致为同一角度的旋转相位的位置上，其中，所述N个定子磁极组的配置顺序为按电角度的相位顺序每隔二个的顺序，在各相的所述定子磁极组之间配置有各环状绕组。
为了实现上述目的，本发明除此之外也提供了各种结构的电动机及其控制装置，这些可参照以下所说明的实施例和附图来明确。
根据本发明，具有如下效果，即，提供一种绕组结构简单、提高生产性并能够实现小型化、高效率化、低成本化的电动机以及控制该电动机的控制装置。
在本发明的第一电动机中，通过作成如上述那样的结构，能够将定子的圆周方向磁动势分布作成为比较平滑的正弦波状，所以，能够实现振动或噪音较小的高品质的电动机。另外，由于是环状绕组，所以，能够作成电动机的绕组简单且制作性优越的电动机。
本发明的第二电动机是将两端的定子磁极组的一端的定子磁极组移动到与另一端定子磁极组相邻的位置的结构，将同相的两端定子磁极组集中到一侧，由此，能够简化电动机结构。
附图说明
图1是表示具有环状的绕组的三相电动机的概略结构的纵向剖视图。
图2是沿圆周方向直线展开图1所示的转子的表面形状的图。
图3是表示图1所示的定子的概略结构的横向剖视图。
图4是沿圆周方向直线展开图1所示的定子的内周面形状的图。
图5是表示图1所示的定子的绕组之一的正面图和侧面图。
图6是沿圆周方向直线展开图1所示的各环状绕组的图。
图7是两个两个地合并图6所示的绕组的图。
图8是表示图1所示的定子磁极和绕组的关系的图。
图9是用各矢量表示图1所示的电动机的电流、电压和转矩的关系的矢量图。
图10是表示图1所示的电动机的定子磁极的内周面形状的变形例的图。
图11是表示图1所示的电动机的定子磁极的内周面形状的变形例的图。
图12是表示图1所示的电动机的定子磁极的内周面形状的变形例的图。
图13是表示图1所示的电动机的定子磁极的内周面形状的变形例的图。
图14是内置永久磁铁的各种转子的横向剖视图。
图15是内置永久磁铁的各种转子的横向剖视图。
图16是内置永久磁铁的各种转子的横向剖视图。
图17是内置永久磁铁的各种转子的横向剖视图。
图18是表示具有突极型的磁极的磁阻电动机的转子例的横向剖视图。
图19是表示感应电动机的定子的概略结构的横向剖视图。
图20是表示2相、3相、4相、5相、6相、7相的各矢量的图。
图21是表示具有6相定子磁极和6相绕组的一个实施例的电动机的图。
图22是在沿圆周方向直线展开图21所示的定子的内周面形状的图上附注各环状绕组的配置、并且在下部附注沿圆周方向直线展开转子外周表面形状的图。
图23是图21所示的电动机的各部的横向剖视图。
图24是表示3相2极的同步磁阻电动机的横向剖视图。
图25是用dq轴坐标表示同步磁阻电动机后的电流和磁通量的矢量图。
图26是具有6相的环状绕组、并在轴向无限长的电动机模型的定子的纵向剖视图。
图27是表示在沿圆周方向直线展开定子的内周面形状的图上附注各环状绕组的配置的例子的图。
图28是表示在沿圆周方向直线展开定子的内周面形状的图上附注各环状绕组的配置的例子的图。
图29是表示图28所示的定子的一部分的纵向剖视图。
图30是表示图27、图28所示的绕组的各电流的矢量图。
图31是放大图21所示的电动机的定子芯和绕组的图。
图32是表示矢量的合成的图。
图33是表示由合成的矢量构成的6相的矢量的图。
图34是表示在沿圆周方向直线展开定子的内周面形状的图上附注各环状绕组的配置的例子的图。
图35是表示在沿圆周方向直线展开定子的内周面形状的图上附注各环状绕组的配置的例子的图。
图36是表示通过各定子磁极的磁通量的旋转变化率的例子的图。
图37是表示在沿圆周方向直线展开定子的内周面形状的图上附注各环状绕组的配置的例子的图。
图38是表示定子磁极形状的例子的纵向剖视图。
图39是表示定子磁极的内径侧形状的各种例子的图。
图40是表示定子磁极形状以及转子磁极形状的例子的横向剖视图。
图41是表示在沿圆周方向直线展开定子的内周面形状的图上附注各环状绕组的配置的例子的图。
图42是表示在沿圆周方向直线展开定子的内周面形状的图上附注各环状绕组的配置的例子的图。
图43是表示在沿圆周方向直线展开定子的内周面形状的图上附注各环状绕组的配置的例子的图。
图44是表示图43所示的绕组的电流的矢量图。
图45是表示图43所示的绕组的各电流的矢量图。
图46是表示图1所示的电动机的各绕组的电流、电压、绕组的接线关系的图。
图47是用矢量表示图46所示的绕组的电流和电压的关系的图。
图48是表示图46所示的绕组、电流和电压的图。
图49是表示将图1所示的电动机的绕组变更为图7所示的绕组的电动机的电流、电压、绕组的接线关系的例子的图。
图50是表示将图1所示的电动机的绕组变更为图7所示的绕组的电动机的电流、电压、绕组的接线关系的例子的图。
图51是用矢量表示图50所示的绕组的电流和电压的关系的图。
图52是表示图50所示的绕组、电流和电压的图。
图53是表示图50所示的绕组和3相变换器的连接关系的图。
图54是表示图21所示的绕组的连接和向3相变换器的连接关系的图。
图55是表示图35所示的绕组的连接和向3相变换器的连接关系的图。
图56是表示图28所示的绕组的连接和向3相变换器的连接关系的图。
图57是在图17所示的转子上附加感应绕组的图。
图58是表示用环状的绕组构成定子侧的初级绕组和转子侧的次级绕组这两者的感应电动机的结构的纵向剖视图。
图59是转子配置在外径侧的外转子型的电动机的纵向剖视图。
图60是表示将定子和转子相对地沿转子轴向配置的轴向间隙型的电动机的纵向剖视图。
图61是附注了图60所示的定子磁极形状和各环状绕组的配置的横向剖视图。
图62是表示图60所示的转子的横向剖视图。
图63是组合两个电动机后的本发明电动机的纵向剖视图。
图64是表示在沿圆周方向直线展开图63所示的定子的内周面形状的图上附注各环状绕组配置的例子的图。
图65是在转子内部具有轴向磁路的转子的横向剖视图。
图66是表示层叠的电磁钢板的形状例的图。
图67是表示在转子磁极的软磁性体部具有限制磁通量的旋转方向自由性的空隙部的转子的例子的图。
图68是表示增大定子磁极间的距离来降低定子磁极间的漏磁通量的定子的例子的图。
图69是表示增大定子磁极间的距离来降低定子磁极间的漏磁通量的定子的例子的图。
图70是表示增大定子磁极间的距离来降低定子磁极间的漏磁通量的定子的例子的图。
图71是表示具有环状绕组的3相的电动机的概略结构的图。
图72是表示图71的电流、电压的矢量的图。
图73是表示具有环状绕组的3相的电动机的概略结构的图。
图74是表示图73的电流、电压的矢量的图。
图75是表示图73所示的电动机的定子磁极的横向剖面形状的图。
图76是表示图73所示的电动机的绕组的形状和涡流的图。
图77是表示具有环状绕组的5相的电动机的概略结构的图。
图78是表示图77的电流矢量的图。
图79是表示图77的电流矢量的图。
图80是具有环状绕组的5相的电动机的概略结构的图。
图81是表示图80的电动机的电流矢量的图。
图82是使图80的电动机的绕组为星形接线的绕组接线图。
图83是表示具有环状绕组的5相的电动机的概略结构的图。
图84是图83的电动机的电流矢量的图。
图85是使图83的电动机绕组为星形接线的绕组接线图。
图86是表示具有环状绕组的5相电动机的概略结构的图。
图87是表示图83的电动机的电流波形的图。
图88是表示图83的电动机的绕组的电压波形的图。
图89是表示使图83的电动机的绕组为星形接线时的各端子的电压波形的图。
图90是表示具有环状绕组的5相的电动机的概略结构的图。
图91是图90的电动机的电流矢量的图。
图92是图90的电动机的电流矢量的图。
图93是使图90的电动机的绕组为星形接线、三角形接线的绕组接线图。
图94是表示图93的电动机的电流波形的图。
图95是表示图93的电动机绕组的电压波形的图。
图96是表示使图93的电动机的绕组为星形接线时的各端子的电压波形的图。
图97是表示具有环状绕组的5相的电动机的概略结构的图。
图98是表示图97所示的电动机的定子磁极的横向剖面形状的图。
图99是表示具有环状绕组的4相的电动机的概略结构的图。
图100是表示图99的电流矢量的图。
图101是使图99的电动机的绕组为星形接线的绕组接线图。
图102是表示具有环状绕组的4相的电动机的概略结构的图。
图103是使图102的电动机的绕组为星形接线的绕组接线图。
图104是表示具有环状绕组的4相的电动机的概略结构的图。
图105是使图104的电动机绕组为星形接线的绕组接线图。
图106是表示具有环状绕组的4相的电动机的概略结构的图。
图107是表示图106的电动机的电流矢量的图。
图108是表示具有环状绕组的4相的电动机的概略结构的图。
图109是表示图108所示的电动机的定子磁极的横向剖面形状的图。
图110是表示图108的电动机的电流矢量的图。
图111是使图108的电动机的绕组为星形接线、并进行3相绕组化的绕组接线图。
图112是表示图108的电动机的电流矢量的图。
图113是使图108的电动机的绕组为星形接线、并进行3相绕组化的绕组接线图。
图114是表示图35的6相电动机的电流矢量的图。
图115是使图35的电动机的绕组为星形接线的绕组接线图。
图116是表示图35的电动机的电流波形的图。
图117是表示图35的电动机绕组的电压波形的图。
图118是表示使图35的电动机的绕组为星形接线时的各端子的电压波形的图。
图119是使相位相对地改变30°相位的2组的3相的矢量图。
图120是使图119的电动机的绕组为星形接线的绕组接线图。
图121是表示具有环状绕组的4相电动机的概略结构的图。
图122是表示具有环状绕组的4相电动机的概略结构的图。
图123是表示具有环状绕组的6相电动机的概略结构的图。
图124是表示具有环状绕组的6相电动机的概略结构的图。
图125是表示具有环状绕组的6相电动机的概略结构的图。
图126是表示图125的6相电动机的电流矢量的图。
图127是表示图125的6相电动机的电流矢量的图。
图128是表示具有环状绕组的4相电动机的概略结构的图。
图129是表示图128的6相电动机的电流矢量的图。
图130是表示具有环状绕组的4相电动机的概略结构的图。
图131是表示4极的磁阻电动机的转子的概略结构的图。
图132是表示在图131的转子中所使用的电磁钢板的形状的图。
图133是表示在图131的转子上配置永久磁铁的结构的图。
图134是表示在圆周方向移动定子磁极的结构的图。
图135是表示在径向具有凹凸的定子磁极形状、转子磁极形状的图。
图136是使用定子绕组的导管状绕组的例子。
图137是表示单独驱动电动机的各绕组的控制装置的结构例的图。
图138是表示5相电动机的绕组结构及其控制装置的图。
图139是表示5相电动机的绕组结构及其控制装置的图。
图140是表示5相电动机的绕组结构及其控制装置的图。
图141是表示现有的无刷电动机的概略结构纵向剖视图。
图142是表示现有的无刷电动机的定子磁极和绕组的关系的定子的展开图。
图143是图141的A1-A1线剖视图。
图144是现有的同步磁阻电动机的横线剖视图。
具体实施方式
下面，参照附图详细地说明应用了本发明的一个实施例的电动机。
首先，说明本发明的电动机的现有公知的基本结构，然后，说明提供本发明所特有的特征的结构。
图1是表示作为本实施例的电动机的无刷电动机的基本结构的剖视图。图1所示的无刷电动机150是以3相交流进行动作的8极电动机，包括转子轴111、永久磁铁112、定子114而构成。
转子110具有配置在表面上的多个永久磁铁112。这些永久磁铁112沿着转子110表面在圆周方向交替地配置N极和S极。图2是转子110的圆周方向展开图。横轴表示机械角，在机械角为360°的位置，电角度为1440°。
定子114分别具有4个U相定子磁极119、V相定子磁极120、W相定子磁极121。各定子磁极119、120、121相对转子110具有突极状的形状。图4是从转子110侧观察到的定子114的内周侧的展开图。4个U相定子磁极119在同一圆周上以等间隔配置。同样地，4个V相定子磁极120在同一圆周上以等间隔配置。4个W相定子磁极121在同一圆周上以等间隔配置。将4个U相定子磁极119称为U相定子磁极组，将4个V相定子磁极120称为V相定子磁极组，将4个W相定子磁极121称为W相定子磁极组。另外，在这些各定子磁极组中，将沿轴向配置在端部的U相定子磁极组和W相定子磁极组称为端部定子磁极组，将除此以外的V相定子磁极组称为中间定子磁极组。
另外，各U相定子磁极119、V相定子磁极120、W相定子磁极121的轴向位置和圆周方向位置相互错开地配置。具体地说，各定子磁极组在圆周方向相互错开地配置，使得相对地具有机械角为30°、电角度为120°的相位差。图4所示的虚线表示对置的转子110的各永久磁铁112。同极的转子磁极(N极的永久磁铁112间或者S极的永久磁铁112间)的间距是电角度为360°，同相的定子磁极的间距也是电角度为360°
定子114的U相定子磁极119、V相定子磁极120、W相定子磁极121各自之间配置有U相绕组115、V相绕组116、117、W相绕组118。图6是表示各相的绕组的圆周方向展开图的图。U相绕组115设置在U相定子磁极119和V相定子磁极120之间，呈沿圆周方向的环状形状。从转子轴111侧观察，当设顺时针方向的电流为正时(其他相的相绕组也同样)，则U相绕组115中流过的电流Iu为负(-Iu)。同样地，V相绕组116设置在U相定子磁极119和V相定子磁极120之间，沿圆周方向呈环状形状。V相绕组116中流动的电流Iv为正(+Iv)。V相绕组117设置在V相定子磁极120和W相定子磁极121之间，呈沿圆周方向的环状形状。V相绕组117中流动的电流Iv为负(-Iv)。W相绕组118设置在V相定子磁极120和W相定子磁极121之间，呈沿圆周方向的环状形状。W相绕组118中流动的电流Iw为正(+Iw)。这三种电流Iu、Iv、Iw是3相交流电流，相位彼此各错开120°。
接着，详细地说明定子114的各相定子磁极形状和各相绕组形状。图3是表示图1的定子114的剖面处的图，图3(A)表示A-A线剖视图，图3(B)表示B-B线剖视图，图3(C)表示C-C线剖视图。如这些图所示，U相定子磁极119、V相定子磁极120、W相定子磁极121分别相对转子110呈突极形状，分别以相对地具有机械角为30°、电角度为120°的相位差的方式配置。
图5是表示U相绕组115的概略形状的图，图5(A)表示正面图，图5(B)表示侧面图。U相绕组115具有卷绕开始端子U和卷绕结束端子N。此外，同样地，V相绕组116、117具有卷绕开始端子V和卷绕结束端子N，W相绕组118具有卷绕开始端子W和卷绕结束端子N。在对各相绕组进行3相Y接线的情况下，各相绕组115、116、117、118的卷绕结束端子N连接在一起。流过各相绕组115、116、117、118的电流Iu、Iv、Iw被控制为在各相定子磁极119、120、121和转子110的永久磁铁112之间产生转矩的电流相位。另外，进行控制，以使Iu+Iv+Iw＝0。
接着，针对各相电流Iu、Iv、Iw和由这些各相电流付与各相定子磁极119、120、121的磁动势的关系进行说明。图8是在从气隙面侧(转子110侧)观察到的各相定子磁极119、120、121的展开图(图4)上加注等效的各相电流绕组的图。
U相绕组在同一方向串联地卷绕在4个U相定子磁极119上。因此，各U相定子磁极119在同一方向被付与磁动势。例如，卷绕在从图8的左侧起第二个U相定子磁极119上的U相绕组由导线(3)、(4)、(5)、(6)形成，在U相定子磁极119的周围以该顺序卷绕多圈这些导线。此外，导线(2)、(7)是相邻的U相定子磁极119间的搭接线，不具有电磁作用。
当详细地观察流过这样的U相绕组的电流Iu的各部分时，导线(1)和(3)的电流大小相同且朝相反方向流动，磁动势安培匝数相抵，因而这些导线等效地处于和电流没有流过时相同的状态。同样地，对于导线(5)和(8)的部分的电流，磁动势安培匝数也相抵，这些导线等效地处于和电流没有流过时相同的状态。这样，由于流过配置在U相定子磁极119间的导线的电流始终相抵，所以，不需要流过电流，该部分的导线可以去除。其结果是，可以认为，和与导线(10)、(6)对应地在定子114的圆周上呈环状流过的U相电流Iu、以及与导线(4)、(9)对应地在定子114的圆周上呈环状流过的U相电流-Iu同时流过的状态相同。
并且，上述的与导线(10)、(6)对应地在定子114的圆周上呈环状流过的U相电流Iu是在定子芯的外部呈环状流过的电流，由于定子芯的外部是空气等，磁阻较大，所以，几乎不存在针对无刷电动机150的电磁作用。因此，即使省略也没有影响，能够去除位于定子芯的外部的环状的绕组(此外，在上述的例子中，省略了该环状的绕组，但也可以不省略而保留该环状的绕组)。其结果是，可以认为图1所示的U相绕组的作用和图1、图6所示的环状的U相绕组115等效。
另外，图8所示的V相绕组与U相绕组同样地，以包围4个V相定子磁极120的方式串联卷绕。其中，流过导线(11)和(13)的电流大小相同、方向相反，磁动势安培匝数相抵，因而该部分等效地处于与电流没有流过时相同的状态。同样地，对于导线(15)、(18)的电流，磁动势安培匝数也相抵。其结果是，可以认为，和与导线(20)、(16)对应地在定子114的圆周上呈环状流过的V相电流Iv、以及与导线(14)、(19)对应地在定子114的圆周上呈环状流过的V相电流-Iv同时流过的状态相同。结果是，可以认为图1所示的V相绕组的作用和图1、图6所示的环状的V相绕组116、117等效。
另外，图8所示的W相绕组与U相绕组同样地，以包围4个W相定子磁极121的方式串联卷绕。其中，流过导线(21)和(23)的电流大小相同、方向相反，磁动势安培匝数相抵，因而该部分等效地处于与电流没有流过时相同的状态。同样地，对于导线(25)、(28)的电流，磁动势安培匝数也相抵。其结果是，可以认为，和与导线(30)、(26)对应地在定子114的圆周上呈环状流过的W相电流Iw、以及与导线(24)、(29)对应地在定子114的圆周上呈环状流过的W相电流-Iw同时流过的状态相同。
并且，上述的与导线绕组(24)、(29)对应地在定子114的圆周上呈环状流过的W相电流-Iw是在定子芯的外部呈环状流过的电流，由于定子芯的外部是空气等，磁阻较大，所以，几乎不存在针对无刷电动机150的电磁作用。因此，即使省略也没有影响，能够去除位于定子芯的外部的环状的绕组。其结果是，可以认为图8所示的W相绕组的作用和图1、图6所示的环状的W相绕组118等效。
如上所说明的那样，对定子114的各相定子磁极119、120、121付与电磁作用的绕组以及电流能够用环状的简单的绕组代替，且能够去除定子114的轴向两端的环状的绕组。其结果是，由于能够大幅地降低使用于无刷电动机150的铜的量，所以，能够实现高效率化、高转矩化。另外，由于不需要在同相的圆周方向的定子磁极间配置绕组(导线)，所以，能够实现现有结构以上的多极化，特别是，由于绕组结构简单，所以，能够提高电动机的生产性，能够实现低成本化。
此外，在磁气上，通过U、V、W相的定子磁极的磁通量φu、φv、φw在背扼部(back yoke)合流，3相交流磁通量的总和为零，即φu+φv+φw＝0。另外，图71、图72、图73所示的现有结构是在将图8所示的各相突极119、120、121各两个共计六个排列在同一圆周上的结构，各个突极的电磁作用、转矩产生与无刷电动机150相同。但是，图71、图72所示的现有的无刷电动机在其结构上不能够如图1至图7所示那样去除绕组的一部分，或者不能够使绕组简化。
无刷电动机150具有这种结构，下面对其动作进行说明。图9是无刷电动机150的电流、电压、输出转矩的矢量图。X轴对应于实轴，Y轴对应于虚轴。另外，将相对X轴的逆时针方向的角度作为矢量的相位角。
将在定子114的各相定子磁极119、120、121上存在的磁通量φu、φv、φw的旋转角度变化率称为单位电压，设：Eu＝dφu/dθ、Ev＝dφv/dθ、Ew＝dφw/dθ。如图4所示，各相定子磁极119、120、121的相对于转子110(永久磁铁112)的相对位置各错开电角度120°，因而各相绕组115～118的1匝所感应的单位电压Eu、Ev、Ew为图9所示那样的3相交流电压。
现在，转子以固定旋转dθ/dt＝S1旋转，各相绕组115～118的卷绕数为Wu、Wv、Ww，当这些值等于Wc时，绕组115～118的各感应电压Vu、Vv、Vw以如下方式表示。此外，当忽略各定子磁极的漏磁通量成分时，U相绕组的磁链数为Wu×φu，V相绕组的磁链数为Wv×φv，W相绕组的磁链数为Ww×φw。
Vu＝Wu×(-dφu/dt)
＝-Wu×dφu/dθ×dθ/dt
＝-Wu×Eu×S1    …(1)
同样，
Vv＝Wv×Ev×S1    …(2)
Vw＝Ww×Ew×S1    …(3)
在这里，具体的绕组和电压的关系如下。U相的单位电压Eu是在图1和图6所示的U相绕组115的反向的1匝上产生的电压。U相电压Vu是在U相绕组115的反向上产生的电压。V相的单位电压Ev是在将V相绕组116的1匝和V相绕组117的反向的1匝串联连接时在两端产生的电压。V相电压Vv是在将V相绕组116和反向的V相绕组117串联连接时的两端的电压。W相的单位电压Ew是在图1和图6所示的W相绕组118的1匝上产生的电压。W相电压Vw是在W相绕组118的反向上产生的电压。
若要使无刷电动机150的转矩高效地发生，则各相电流Iu、Iv、Iw需要与各相绕组的单位电压Eu、Ev、Ew同一相位地进行通电。在图9中，Iu、Iv、Iw和Eu、Ev、Ew分别为同一相位，为了使矢量图简化，将同相的电压矢量、电流矢量用同一矢量箭头表示。
无刷电动机150的输出功率Pa、各相的功率Pu、Pv、Pw如下：
Pu＝Vu×(-Iu)＝Wu×Eu×S1×Iu         …(4)
Pv＝Vv×Iv＝Wv×Ev×S1×Iv            …(5)
Pw＝Vw×Iw＝Ww×Ew×S1×Iw            …(6)
Pa＝Pu+Pv+Pw＝Vu×Iu+Vv×Iv+Vw×Iw    …(7)
另外，无刷电动机150的输出转矩Ta、各相的转矩Tu、Tv、Tw如下：
Tu＝Pu/S1＝Wu×Eu×Iu                 …(8)
Tv＝Pv/S1＝Wv×Ev×Iv                 …(9)
Tw＝Pw/S1＝Ww×Ew×Iw                 …(10)
Ta＝Tu+Tv+Tw
＝Wu×Eu×Iu+Wv×Ev×Iv+Ww×Ew×Iw
＝Wc×(Eu×Iu+Ev×Iv+Ew×Iw)          …(11)
此外，与本实施例的无刷电动机150的电压、电流、转矩相关的矢量图与图71、图72、图73所示的现有无刷电动机的矢量图相同。
接着，对使图1和图6所示的各相绕组和电流更高效率化的变形方法进行说明。U相绕组115和V相绕组116是相邻地配置在U相定子磁极119和V相定子磁极120之间的环状绕组，能够将它们合并成单一的绕组。同样，V相绕组117和W相绕组118是相邻地配置在V相定子磁极120和W相定子磁极121之间的环状绕组，能够将它们合并成单一的绕组。
图7是表示将两个绕组合并成单一的绕组后的变形例的图。对图6和图7进行比较可知，U相绕组115和V相绕组116被置换成单一的M相绕组138，V相绕组117和W相绕组118被置换成单一的N相绕组139。另外，使将U相绕组115的电流(-Iu)和V相绕组116的电流(Iv)加在一起后的M相电流Im(＝-Iu+Iv)流过M相绕组138，由此，由M相绕组138产生的磁通量的状态和对由U相绕组115与V相绕组116分别产生的磁通量进行合成后的状态相同，在电磁上是等效的。同样，使将V相绕组117的电流(-Iv)和W相绕组118的电流(Iw)加在一起后的N相电流In(＝-Iv+Iw)流过N相绕组139，由此，由N相绕组139产生的磁通量的状态和对由V相绕组117和W相绕组118分别产生的磁通量进行合成后的状态相同，在电磁上等效。
图9中也示出它们状态。图9所示的M相绕组138的单位电压Em、N相绕组39的单位电压Em如下。
Em＝-Eu＝-dφu/dθ
En＝Ew＝dφw/dθ
另外，各绕组的电压V、功率P、转矩T的矢量公式如下。
Vm＝Wc×Em×S1                          …(12)
Vn＝Wc×En×S1                          …(13)
Pm＝Vm×Im＝Wc×(-Eu)×S1×(-Iu+Iv)
  ＝Wc×Eu×S1×(-Iu+Iv)                …(14)
Pn＝Vn×In＝Wc×Ew×S1×(-Iv+Iw)        …(15)
Pb＝Pm+Pn＝Vu×(-Iu+Iv)+Vw×(-Iv+Iw)    …(16)
Tm＝Pm/S1＝Wc×(-Eu)×(-Iu+Iv)          …(17)
Tn＝Pn/S1＝Wc×Ew×(-Iv+Iw)             …(18)
Tb＝Tm+Tn＝Wc×((-Eu×Im)+Ew×In)       …(19)
  ＝Wc×(-Eu×(-Iu+Iv)+Ew×(-Iv+Iw))
  ＝Wc×Eu×Iu+Wc×Iv×(-Eu-Ew)+Wc×Ew×Iw
  ＝Wc×(Eu×Iu+Ev×Iv+Ew×Iw)          …(20)
∵Eu+Ev+Ew＝0                           …(21)
在这里，由(11)式表示的转矩式用3相表达，由(19)式表示的转矩式用2相表达。这些转矩式的表现方法不同，但是，当展开(19)式时就变为(20)式，这两个式子在数学上是等价的。特别是，在电压Vu、Vv、Vw以及电流Iu、Iv、Iw为平衡3相交流的情况下，由(11)式表示的转矩Ta的值固定。此时，如图9所示，用(19)式表示的转矩Tb为Tm和Tn的相位差即Kmn＝90°的正弦波的平方函数的和，为固定值。
另外，(19)式是2相交流电动机的表达形式，(11)式和(21)式是3相交流电动机的表达形式，但它们的值相同。但是，在(19)式中，在将(-Iu+Iv)的电流Im通给M相绕组138的情况和将-Iu和Iv的电流分别通给U相绕组115和V相绕组116的情况下，即使在电磁上相同，铜损也不同。如图9的矢量图所示，电流Im的实轴成分减少为Im乘以cos30°后的值，因此将电流Im通电给M相绕组138的情况下的铜损变为75％，具有降低25％的铜损的效果。
接着，关于图1所示的电动机的定子114的形状，对其间隙面磁极形状的变形例进行说明。定子114的磁极形状对转矩特性影响较大，且与齿槽转矩脉动、由通电电流感应的转矩脉动密切相关。下面，对这样具体例进行说明，即：对与各定子磁极组分别对应的定子磁极的形状进行变形，以使存在于各定子磁极组的磁通量的旋转角度变化率、即单位电压的形状以及振幅大致相同且彼此维持电角度为120°的相位差。
图10是表示定子磁极的变形例的圆周方向展开图。图4所示的各相的定子磁极122、123、124具有与转子轴111平行地配置的基本形状。各定子磁极配置成各相为同一形状且相对地呈电角度为120°的相位差。在使用具有这种形状的各定子磁极122、123、124的情况下，有转矩脉动变大这样的担心。但是，在各定子磁极122、123、124的径向方向形成半圆柱体形状的凹凸，由此，能够使边界部的电磁作用平滑，能够降低转矩脉动。另外，作为其他方法，在转子110的永久磁铁112的各极表面上形成半圆柱体形状的凹凸，从而能够在圆周方向上实现正弦波性的磁通量分布，由此，可以降低转矩脉动。此外，标注在图10的水平周轴上的角度是沿圆周方向的机械角，从左至右的一周为360°。
图11是表示定子磁极的其他变形例的圆周方向展开图。图11所示的各相的定子磁极125、126、127具有相对图10的基本形状倾斜了电角度约60°后的形状(相对与转子轴111平行的方向，沿圆周方向倾斜了电角度约60°后的形状)。由此，具有降低转矩脉动的效果。另外，具有这样的特征：由于各相的定子磁极125、126、127的宽度比180°窄，所以，通过各相的定子磁极125、126、127的最大磁通量不减少，因而转矩平均值的降低较少。
但是，在采用图10以及图11所示的定子磁极形状的情况下，为了实现定子磁极的气隙面形状，为了在各相的绕组115、116、117、118和气隙部之间实现该磁极形状，各相的定子磁极的前端为在转子轴方向突出的形状，需要用于在轴向突出的磁路的空间，从而存在为了确保该空间而使电动机外形形状容易变大的问题。
图12是表示定子磁极的其他变形例的圆周方向展开图，示出了减轻该问题的定子磁极形状。图12表示了如下这样的例子：对各相的定子磁极128、129、130的形状进行变形，使得将存在于定子114的U相定子磁极128中的磁通量φu的旋转角度变换率即U相的单位电压设为Eu(＝dφu/dθ)、将存在于V相定子磁极129中的磁通量φv的旋转角度变化率即V相的单位电压设为Ev(＝dφv/dθ)、将存在于W相定子磁极130中的磁通量φw的旋转角度变化率即W相的单位电压设为Ew(＝dφw/dθ)时，各相的单位电压Eu、Ev、Ew的形状、振幅大致相同，相位彼此保持电角度120°的相位差。这些定子磁极形状的特征在于：各定子磁极128、129、130的气隙面的大半相对于各定子磁极的齿的中间部分距离变短，来自转子110的磁通量通过各定子磁极表面，并通过齿的中间部分，然后，磁通量通过针对定子114的背扼的磁路而能容易地通过。因此，图12所示的定子磁极形状与图10或图11所示的定子磁极形状相比，能够使各相绕组115、116、117、118和气隙部之间的定子磁极的空间变小。其结果是，能够使无刷电动机的外形形状变小。
图13是表示定子磁极的其他变形例的圆周方向展开图，示出了对图10所示的定子磁极形状进一步变形后的定子磁极形状。在图13所示的例子中，转子轴111方向两端的U、W相定子磁极134、136将圆周方向的磁极宽度扩展到电角度180°，并分配配置剩余的空间，以使和V相的定子磁极135取得平衡，关于从U、W相定子磁极134、136的背扼到齿的表面的距离较远的部分，由于各自的前端部分变细且其制作也变难，因此去除。135是V相定子磁极。并且，各相的定子磁极形状的表面的旋转角度变化率即各相的单位电压Eu、Ev、Ew被变形为相位不同但为同一个值。其结果是，成为能够使比较大的有效磁通量通过、且其制作也比较容易的定子磁极形状。
接着，对本实施例的电动机的体现本发明的特征的详细结构和作用效果进行说明。在该电动机中包括与体现本发明的特征的定子结构相关的结构、和得到由与图14～图19、图73、图74所示的各种转子的组合带来的独特的效果的结构。另外，如图20(a)～图20(f)的矢量图所示，该电动机的相数可以是2相交流、3相交流、直至4相以上的相数的多相交流的各种结构。该电动机的极数也可以应用2极至多极，特别是使极数变大，从而能够使各相绕组的交链磁通量的旋转变化率变大，能够得到较大的转矩。图1所示的3相交流电动机相当于以图20(b)表示的3相交流电动机。
图21是一个实施例的8极6相的电动机的纵向剖视图。另外，图22是在圆周方向直线展开定子的内周面和转子的外周面后的图。
图21所示的电动机100包括转子10、转子轴11、永久磁铁12、定子14而构成。永久磁铁12安装在转子10的外周侧。具体地说，如图22(a)所示，沿着转子10的外周表面交替地配置N极和S极。图22(b)的横轴表示转子旋转方向位置，若1周，则电角度为360°×4＝1440°。另外，如图22(a)所示，定子14在内周侧具有从第1相至第6相的定子磁极53、54、55、56、57、58、59。位于轴向两端的定子磁极53和定子磁极59为同极，都为第1相的定子磁极。同相的定子磁极在同一圆周上以360°间距配置有4个。在该例子中，从第1相到第6相的各定子磁极分别以相对地具有电角度为360°/6＝60°的相位差的方式配置，各定子磁极的圆周方向的宽度为180°。
另外，图23是表示图21所示的电动机100的各剖面形状的图。图23(a)表示D-D线剖面及J-J线剖面，图23(b)表示E-E线剖面，图23(c)表示F-F线剖面，图23(d)表示G-G线剖面，图23(e)表示H-H线剖面，图23(f)表示I-I线剖面。此外，由于D-D线剖面和J-J线剖面与同相的定子磁极53、59对应，所以，如图23(a)所示，为同一形状。如在图22示出各定子磁极的配置那样，图23所示的各定子磁极的圆周方向位置各错开60°。
另外，如图21和图22(a)所示，定子14具有以转子轴11为中心的环状的绕组41～52。在定子磁极53、54之间的槽中卷绕有绕组41、42。同样地，在定子磁极54、55之间的槽中卷绕有绕组43、44。在定子磁极55、56之间的槽中卷绕有45、46。在定子磁极56、57之间的槽中卷绕有绕组47、48。在定子磁极57、58之间的槽中卷绕有绕组49、50。在定子磁极58、59之间的槽中卷绕有绕组51、52。将各绕组的圆周方向形状直线地展开后的形状是切开环状绕组的形状，如图22所示，呈直线状图示。对于各绕组的绕组电流的电磁作用来说，在为平衡的6相的磁路结构的情况下，如使用图8所说明的那样，例如，若使定子磁极54的两相邻的绕组42和43卷绕圈数相同，并对绕组42通上图20(e)的矢量B表示的电流，对绕组43通上由矢量-B表示的反向电流，则其磁动势作用于定子磁极54。等效地，也能够作成这样的结构：使绕组43的卷绕方向相对绕组42为反卷绕并进行接线，通上同一电流B。对其他的定子磁极也以同样的关系配置绕组。通给图22的各绕组41～52的电流是由标记在它们左端的电流矢量、即用图20(e)的同一符号的矢量表示的电流。在这里，关于轴向两端的定子磁极53、59稍微特殊，由于两侧是空气，所以磁阻较大，各绕组41和绕组52的电流使各自两端的定子磁极53、59受到磁作用。在各定子磁极的轴向的宽度为WDD时，若是第1相且同相的定子磁极53、59的各轴向宽度WDA1、WDA2之和与WDD相等、即满足WDD＝WDA1+WDA2的关系，则由两个定子磁极53、59能够得到与配置在定子14的轴向中间的其他相的各定子磁极大致相同的电磁作用。若进行整理，则定子磁极53、59对应于A相，绕组52、41与通过这些定子磁极的磁通量相交链。同样，定子磁极54对应于B相，绕组42、43与通过这些定子磁极的磁通量相交链。定子磁极55对应于C相，绕组44、45与通过这些定子磁极的磁通量相交链。定子磁极56对应于D相，绕组46、47与通过这些定子磁极的磁通量相交链。E相对应于定子磁极57，绕组48、49与通过这些定子磁极的磁通量相交链。F相对应于定子磁极58，绕组50、51与通过这些定子磁极的磁通量相交链。此外，关于轴向两端的定子磁极53、59，存在来自各定子磁极的周边的漏磁通量的绕回的影响，严格地说，产生在单纯模型中不出现的误差，因而通过修正为考虑了该影响后的定子磁极形状，从而也能够使转矩脉动进一步降低，实现更精密的电动机。
接着，说明针对电动机100的具体的通电例子。转子10是表面磁铁型转子并为8极。作为第1相的绕组的绕组41和绕组52反向串联连接，当设定与这些绕组相交链的磁通量Φ1的最大值为FLm、其圆周方向分布为正弦波分布时，与绕组41、52交链的交链磁通量Φ1＝FL×sin(θE)的旋转角变化率E1为：
E1＝d(Φ1)/dθ
  ＝d(FLm×sin(θE))/dθ
  ＝d(FLm×sin(θE))/d(θE)×d(θE)/dθ
  ＝4×FLm×cos(θE)    …(22)
在这里，θ是转子10的旋转位置，θE是旋转位置的电角度单位，在8极的情况下，θE＝4×θ。当将各绕组41、52的卷绕数设为W1时，在第1相的绕组41、52所感应的电压V1能够用下式表示。
V1＝W1×d(Φ1)/dt                   …(23)
  ＝W1×d(Φ1)/dθ×dθ/dt          …(24)
  ＝4×W1×FLm×cos(θE)×dθ/dt    …(25)
因此，根据(25)式，若通上与交链磁通量Φ1的旋转角变化率E1同一相位的电流Ip×cos(θE)，则能够高效地产生转矩。Ip是电流振幅。此外，第1相的绕组41、52的磁链数为W1×Φ1，电压V1为磁链数的时间变化率。
对于其他相，该定子磁极的轴向前后的两个绕组反向卷绕并且串联连接。对于在这些绕组上感应的电压来说，相位各相差60°但为同样的关系。在这里，若假定电动机100的内部损失Ploss＝0，则作为电动机100的输入、电动机100的机械输出即Pc作为各相电压和电流的积的总和而获得，如下式：
Pc＝4W1×FLm×cos(θE)×dθ/dt×Ip×cos(θE)
    +4W1×FLm×cos(θE-π/6)×dθ/dt
                      ×Ip×cos(θE-π/6)
    +4W1×FLm×cos(θE-2π/6)×dθ/dt
                      ×Ip×cos(θE-2π/6)
    +4W1×FLm×cos(θE-3π/6)×dθ/dt
                      ×Ip×cos(θE-3π/6)
    +4W1×FLm×cos(θE-4π/6)×dθ/dt
                      ×Ip×cos(θE-4π/6)
    +4W1×FLm×cos(θE-5π/6)×dθ/dt
                      ×Ip×cos(θE-5π/6)
  ＝4W1×FLm×6/2×dθ/dt×Ip
  ＝12W1×FLm×Ip×dθ/dt            …(26)
另一方面，机械输出Pmec由于是转矩Tc和旋转角频率dθ/dt的积，因此，Pmec＝Tc×dθ/dt  ...(27)。由于电动机100的电磁输出Pc和机械输出Pmec相等，所以，转矩Tc利用(26)式、(27)式而可以用以下的公式(28)表示。
Tc＝12W1×FLm×Ip    …(28)
其结果是，转矩Tc与极数、绕组圈数W1、电流Ip、和各相的绕组交链的磁通量FLm成比例。若与各相的绕组交链的磁通量相对旋转角是正弦波分布，则转矩脉动在原理上不会产生。实际上，交链磁通量Φ1不是正弦波分布、且具有较多的高次谐波的情况比较多，所以，包含电动机电流为零时的齿槽转矩、通电时的转矩脉动。
此外，对于各相的卷绕数W1、电流Ip、与各相的绕组交链的磁通量FL来说，只要它们的积不变，就可以进行变形。例如，各环状的绕组的电流产生的磁动势是卷绕数和电流值的积，若安培×匝数相同，则能够产生相同的磁动势，所以，例如能够使卷绕数为1/2而使电流变为2倍，此时，能够得到相同的电磁作用。另外，即使使磁极宽度变窄20％而使与绕组交链的磁通量FL降低20％，若将绕组圈数W1或者电流值Ip增加20％，则转矩Tc也不会变化。这样，根据电动机设计的情况，不改变电动机100的输出特性也能够改变电动机100的内部参数。
示出了在图21、图22、图23所示的电动机100中各相的定子磁极的轴向配置按相序配置的例子，但是，配置顺序并不限于相序，能够进行各种轴向配置。特别是，在使用图21、图22所示的表面磁铁型转子的情况下，由于转子表面的磁通量主要依赖于永久磁铁12而生成，所以，无论是将各相的定子磁极的轴向配置按照图20(e)所示的矢量A、B、C、D、E、F的顺序配置，还是以其他的配置顺序、例如A、C、E、B、D、F的顺序配置，在电动机100的输出转矩中都不会产生较大的差。但是，各相的定子磁极和流过该相的绕组的电流的关系需要与图21、图22相同。能够根据定子磁极配置的情况、绕组配置的情况、其他组装、制作容易程度等选择定子磁极的轴向配置。
此外，在流过各环状绕组的电流为像将永久磁铁的磁通量密度改变很大那样的大电流的情况下，在上述的电流振幅Ip和与各相绕组交链的磁通量的最大值FLm之间具有较强的相界面，FLm进行变化。因此，相对于由图(22)式至(28)式所示的各特性值的误差变大，另外，各相的定子磁极的轴向配置的配置顺序也影响到电动机100的输出转矩。
但是，图21所示的电动机100具有环状的简单结构的绕组41等，并具有如下显著特征：没有图71～图74所示的现有结构的电动机的线圈端。另外，在图71～图74所示的现有结构的电动机中，在多极化的情况下，极数增加而使与绕组交链的磁通量的旋转变化率增加，但是，同时由于槽面积也变小，所以，导线面积反比例地变小，其结果是，由于两电动机极数的增加和每一极的电流量的减少相抵，所以，不能够增加转矩。但是，在图21所示的定子14中，具有如下特征：由于具有环状的绕组41等，所以，不需要在同相的圆周方向的定子磁极间配置绕组(导线)，即使多极化也不需要使各相绕组的导线粗度变细，因而原理上与极数成比例，能够提高电动机转矩。
接着，在转子10不是表面永久磁铁型转子而是将图74或图14～图19所示的在转子表面附近含有很多软磁性体那样种类的转子和图21、图22所示的定子14组合而成的电动机中，上述的电流振幅Ip和与各相绕组交链的磁通量之间具有较强的相界面，因各相的定子磁极的轴向配置的配置顺序，电动机输出转矩受到较大影响。解决该问题并增大电动机输出转矩的方法是按相序配置各相的定子磁极的轴向配置。
作为现有例，图74所示的同步磁阻电动机的定子是也用于感应电动机的定子的一般的3相、4极、24槽的定子。在对这种定子和图74或图14～图19所示的转子进行组合而成的电动机的电磁作用中，多是以dq轴理论表现电动机。为了便于理解，作为一般的模型例，在图24中示出3相、2极、6槽的同步磁阻电动机的剖视图的例子。211是设置在转子的磁极方向上的狭缝，是空隙或非磁性体，212被狭缝211夹持，是在磁极方向引导磁通量的较细的磁路。通常，将转子的磁极方向称为d轴，将与d轴电磁地正交的方向称为q轴。219至223是定子的齿，在本说明书中，在使各齿具有磁性上独立的功能的意义上，称为定子磁极。213和216是3相U、V、W相内的U相绕组，经由线圈端部而为全节距绕组。对绕组213通上U相电流Iu，而对绕组216通上反方向的电流。同样地，对绕组215通上V相电流Iv，而对绕组218通上其反方向的电流。对绕组217通上W相电流Iw，而对绕组214通上其反方向的电流。将各相的电流成分矢量分解成d轴方向成分和q轴方向成分，得到将各相的d轴方向成分加在一起后的d轴电流Id和将各相的q轴电流加在一起后的q轴电流Iq。例如，在图24所示的状态下，由于流过绕组213、216的电流Iu在d轴方向产生负的磁通量，所以，Iu全部是负的d轴电流成分，其值为-Iu。流过绕组215、218的电流Iv的磁动势的方向与d轴方向成呈60°的角度，从而d轴电流成分是1/2×Iv，q轴电流成分是-1.732×Iv。另一方面，将电动机的d轴方向电感设为Ld，将q轴方向电感设为Lq。
图25示出了在这样的结构中适当地通上各相电流并进行控制的例子的各值的矢量关系。因d轴电流Id而在d轴方向感应的d轴方向磁通量Φd为Ld×Id，因q轴电流Iq而在q轴方向感应的q轴方向磁通量Φq为Lq×Iq。在电动机内产生的磁通量Φm是对磁通量Φd和Φq进行矢量相加后的值。并且，此时产生的转矩Tsyn用下式表示。
Tsyn＝(Ld-Lq)Id×Iq      …(29)
    ＝Φd×Iq-Φq×Id    …(30)
在图21、图22所示的表面磁铁型电动机100的情况下，各定子磁极的磁通量主要依赖于永久磁铁12，可以如(22)式～(28)式那样表达，但是，在像图24所示的在转子表面含有很多软磁性体的转子结构的电动机中，各定子磁极的磁通量较大地依赖于所通电的各电流。
接着，对将图74或图14～图19所示的转子和图21、图22所示的定子14组合而成的电动机进行说明。该电动机与图24、图25所示的电动机模型相比，电动机的构成、结构相差很大，但电磁特性具有共同之处，将它们对比进行说明。
由于图21、图22所示的电动机100中所包含的定子14是8极的结构，所以，各相的定子磁极在圆周方向各配置4个，但若是2极则各相电极分别为一个，将其和图24所示的定子相对比。关于绕组，将流过图22的绕组41、42的电流相加后的电流对应于流过图24的绕组213的电流。同样，绕组43、44对应于绕组214，绕组45、46对应于绕组215，绕组47、48对应于绕组216，绕组49、50对应于绕组217，绕组51、52对应于绕组218。关于绕组的形式，图21所示的定子14由环状的绕组构成，图24所示的定子由轴向绕组和线圈端部构成，二者为显著不同的形状。关于定子磁极，图22的定子磁极59、53对应于图24的定子磁极219，定子磁极54对应于定子磁极220，定子磁极55对应于定子磁极221，定子磁极56对应于定子磁极222，定子磁极57对应于定子磁极223，定子磁极58对应于定子磁极224。
对于图22所示的定子磁极的形状来说，在圆周方向具有电角度为180度的宽度，转子轴11方向的宽度为电动机的轴向宽度的大约1/6，但是，对于图24的定子磁极来说，圆周方向宽度约为60度，转子轴方向宽度与电动机的轴向宽度相同，因而两定子磁极的形状的结构显著不同。但是，作为电动机整体的电磁作用类似，当用矢量图表现由图74或图14～图19所示的转子和图21、图22所示的定子构成的电动机时，成为和图24的电动机相同的图25的矢量图。
例如，能够将图21所示的电动机100的8极的定子14和对图24所示的转子进行8极化后的转子组合而构成3相、8极的同步磁阻电动机。此时，当对绕组41、42通上它们合计电流即U相电流Iu，对绕组47、48通上-Iu时，与电流Iu相当的磁动势例如从定子的外径侧向内径侧作用于定子磁极54、55、56，同时，反方向的从定子的内径侧向外径侧的磁动势作用于定子磁极57、58、59、53。该关系相当于：在对图24的U相绕组213、216通上U相电流Iu时，磁动势例如从定子的外径侧向内径侧作用于定子磁极220、221、222，同时，从定子的内径侧向外径侧作用于定子磁极223、224、219。对于图21的其他绕组的电流也同样地进行作用，进行与图24的电动机同样的电磁作用。结构上不同之处有很多：图24的电动机的磁动势、磁通量在圆周方向和径向，相对于此，在图21的电动机中，也作用在转子轴方向；图24的相位不同的定子磁极配置在圆周方向，相对于此，在图21中配置在转子轴方向上；图21的绕组41等是环状；图24的相位不同的绕组在圆周方向按相位顺序配置，相对于此，图21的相位不同的绕组在转子轴方向按相位顺序配置。
这样，对于电动机的结构来说，在图21、图22所示的电动机100中，将在旋转方向相位不同的各定子磁极沿转子轴方向按相位顺序配置，向这些各定子磁极的轴向间隙的各槽配置各环状绕组，与旋转方向相位同步地对各绕组通上电流。关于电动机的作用，根据上述电动机结构，能够生成主要生成励磁磁通量的d轴电流Id成分和主要生成转矩的q轴电流成分Iq，能够实现如图25的矢量图所示的作用，根据需要高效地生成电动机励磁磁通量Φm，得到由(29)、(30)式所示的转矩。此外，关于图21所示的定子磁极53等的形状、各绕组的形式，可以进行各种变形(在后面叙述)。
另外，图26是表示在转子轴方向无限长的定子的纵向剖视图的图。纸面的横向是转子轴方向，上下方向是径向方向(与转子轴垂直的半径方向)。各相的定子磁极、各槽和各绕组在轴向反复配置有如图20(e)所示的由A、B、C、D、E、F表示的相位关系。也可以认为图21所示的电动机100的定子14是切下图26所示的定子的1组即WDFF的定子。WDFF的宽度是电磁上的一个周期。这样看来，只要不改变一个周期的宽度，即使在WDFR等其他地方切下，也能够得到类似的电磁作用，这是容易想象的。
接着，对定子磁极的配置结构、定子磁极的形状的例子进行说明。图27是表示在各定子磁极的轴向旁边配置了反相的定子磁极的结构例的图，表示在圆周方向上直线展开定子的内周面的图。在相邻地进行组合的定子磁极74、75、定子磁极76、77、定子磁极78、79的各组中，使各定子磁极彼此具有电角度为180°的相位差。通给各环状绕组82～93的电流矢量由在图的左端示出的从-A至A的电流矢量表示，图22所示的各定子磁极和各电流的关系被保持。
图27所示的定子中，由于相邻的定子磁极彼此具有180°的相位差，所以，在定子和转子的边界面附近，使定子磁极的前端部向转子轴方向彼此突出，能够扩大定子磁极的与转子对置的面积。
图28是表示对图27所示的定子的绕组和两端磁极进行变形后的定子的图，其他与图27所示的定子相同。图29是图28的Y-Y线剖视图。若以在图27和图28中共同的定子磁极76、77为例，则可知图29的定子磁极76的前端部142向定子磁极77突出。同样，定子磁极77的前端部143向定子磁极76突出。在图27中，用虚线表示定子磁极前端部的突出，定子磁极76、77是这样的形状：由于相差电角度为180°的相位，所以两定子磁极交替地组合，相互不干涉。这样，通过扩大定子磁极的与转子对置的面积，从而能够使更多的磁通量与各相绕组交链，能够产生更大的转矩。
另外，在图27的结构中，能够使定子磁极简化和使环状绕组简化，能够如图28所示那样进行变形。具体地说，图27所示的定子磁极80能够在电磁上维持等效的状态，同时能够移动到与定子磁极74相邻的位置。以将应流过两绕组的电流算术上加在一起进行通电为条件，环状绕组82、83能够变更为1个环状绕组96。同样，绕组84、85能够变更为绕组97，绕组86、87能够变更为绕组98，绕组88、89能够变更为绕组99，绕组90、91能够变更为绕组100。对于绕组92、93来说，通过移动定子磁极80而被配置定子芯的外侧，电磁上几乎无助于转矩的产生，所以能够去除。这些变更的结果是，图27所示的定子能够维持电磁上等效的状态，并且，能够变更为图28所示的定子。
关于图28所示的定子Y-Y线剖面的形状，如图29所示，相互处于反相关系的定子磁极彼此进入定子磁极的前端侧。因此，能够增大各定子的轴向的长度WDR，转子的磁通量更多地被供给到定子磁极侧，能够使更多的磁通量与绕组交链，所以，能够增大转矩。当将各定子磁极的根部的转子轴方向厚度设为WDT、将定子磁极间的距离设为WDP时，各定子磁极的前端部的转子轴方向长度WDR比WDP大，最大能够大到接近WDP的两倍。
接着，对应该流过图27、图28所示的各定子的环状绕组的电流进行说明。能够向图27所示的定子绕组通上由图20(e)所示的电流矢量表示的电流。例如，向绕组82通上电流矢量A的反相的电流、即-A相的电流，向绕组83通上电流矢量D的电流。这两个电流是图30(a)所示的电流矢量D、-A，其相加值为电流矢量H。该电流矢量H与电流A是同一相位，振幅变为两倍，该电流通给图28所示的绕组96。向绕组84通上电流矢量-D相的电流，向绕组85通上电流矢量E的电流。这两个电流是图30(b)所示的电流矢量-D、E，其相加值为电流矢量I。该电流矢量I是电流矢量-D和E的中间相位，且振幅相同，该电流通向图28所示的绕组97。同样，向绕组98、99、100通上图30(c)示出的由电流矢量J、K、L表示的电流。在绕组的左端标上应通电的电流。此外，由于通给图28的各绕组的电流的振幅不同，所以，也能够作成与电流值相应的绕组粗细，使定子磁极等各部分的尺寸适当。
接着，对图28所示的定子的各定子磁极的转子轴方向配置的方法进行说明。示出作成相邻的一对定子磁极彼此具有电角度为180°的相位差的定子磁极对SMP1、SMP2、SMP3的方法。在这里，对于定子磁极对SMP1、SMP2、SMP3在转子轴方向的相对的配置方法来说，作成相邻的定子磁极与相位最接近的定子磁极对邻接的组合。此时，能够减小配置在两定子磁极对之间的环状绕组电流，其结果是，能够减小电动机损耗，改善电动机效率。
具体地说，在图28中，若定子磁极对SMP1由定子磁极95、75形成、定子磁极对SMP2由定子磁极76、77形成、定子磁极对SMP3由定子磁极78、79形成，则定子磁极对SMP1和SMP2相邻的部分的定子磁极是75和76。与定子磁极75、76的圆周方向位置的相位差是6相交流的最小相位差即60°。其结果是，通向配置在两电子磁极对之间的绕组97的电流为如图30(b)所示那样电流矢量-D和E的相加值即电流矢量I，为较小的电流值。在这里，在图20(e)中，电流矢量-D和E除反相以外，是相位差最大的电流组合，所以电流矢量I的振幅较小。
接着，针对图21、图22所示的定子14的定子磁极形状及其变形例进行说明。图31是从图21所示的电动机100的纵向剖面图内取出并放大定子芯和绕组的部分的图。水平方向为转子轴11方向，纵向为电动机100的径向方向。WDP是相邻的定子磁极的中心间距离，是定子磁极间距离。WDD是面对定子和转子之间的气隙部的定子磁极的轴向宽度，若增大WDD，则能够增大上述最大交链磁通量FLm，增大发生转矩。WDT是定子磁极的根部的转子轴方向宽度。
在这里，两端的定子磁极53、59处于这样的关系：相对转子10的磁极为同一电角度相位，且电流矢量A的磁动势沿同一方向施加在两定子磁极53、59上。并且，将这两个定子磁极53、59的作用合在一起而发挥一个相的作用。因此，定子磁极53、59的宽度WDA1和WDA2具有满足WDD＝WDA1+WDA2这样关系的形状，第1相的交链磁通量最大值FLm和中间部分的其他相的交链磁通量最大值FLm为相同值。
相对于图26所示的无限长的定子模型，可以视为图31所示的定子模型是切下一个周期的宽度WDFF后的模型。这样看来，若不改变一个周期的宽度，即使在WDFR等其他位置切下，也能得到类似的电磁作用，这是容易想象的，其结果是，具有WDD＝WDA1+WDA2的关系。
并且，也能够设WDA2＝0，WDA1＝WDD。此时，定子磁极59可以被除去，定子磁极的数量从7个减少为6个，因而能够使电动机的结构简化。若用图26所示的无限长定子来表达，则是切下了区间WDFR后的结构。
接着，对改变图21、图22所示的定子的绕组的方法进行说明。在图22的各槽中分别配置2组绕组。例如，对绕组41通上如在左端标记那样20(e)所示的-A电流，对绕组42通上图20(e)所示的B电流，两电流的总和与图32(a)所示的电流a等效。同样，对绕组43通上图20(e)所示的-B电流，对绕组44通上图20(e)所示的C电流，如图32(b)所示，两电流的总和与电流b等效。其他槽也可以同样地进行考虑，其结果是，各槽的电流只要通上图33所示的电流a、b、c、d、e、f即可。并且，对于绕组来说，如图34所示，卷绕合并在各槽中的一组绕组即可，其卷绕数为与图22的环状绕组相同的卷绕数。其结果是，图34的同一槽内的卷绕数为图22的1/2的卷绕数，使绕组的粗细即剖面积大约变为2倍，电流的振幅如图32所示那样相同，所以槽内电流变为1/2。由此，铜损降低为1/4。此外，在定子的相数不为6相的情况下，该降低比率也发生变化。
关于通电电流的相位，在图21、图22所示的定子和图34所示的定子的情况下，有很大不同。应通向图22的各绕组41～52的电流如(22)式～(28)式所示那样，例如，通向绕组42、43的电流是与通过定子磁极54的磁通量的旋转变化率大致同步的电流，是图20(c)的电流矢量B。另一方面，在图34的情况下，如图32、图33的a、b、c、d、e、f所示那样，相差电角度为120°的相位。
另外，图34所示的定子磁极53、59能够合并而成为图35所示的定子磁极67。此时，绕组66配置在定子芯的外部，但是由于周围空气的磁阻大，所以，实质上针对电动机的电磁作用非常小，可以除去。其结果是，如图35所示，能够由与相数相同的6组定子磁极组和比相数少1的5组绕组构成定子。此外，此时也能够进行电动机的内部接线，以便能够通过向电动机提供3相交流电压、电流而进行驱动，所以，当从外部观察图21、图35所示的电动机时，也可视为是3相交流电动机。
其中，即使除去绕组66，在转矩发生方面也没有问题，但是，产生转子轴的轴方向磁动势，有时会产生软磁性体的粉末附着在转子轴上的问题，或者产生对电动机附近产生电磁影响的问题。像这样，在电动机附近的磁动势成为问题的用途中，需要进行如下等的对应，即，不除去绕组66地进行配置或者使电动机轴为非磁性体。
接着，对面对定子和转子之间的气隙部的定子磁极的形状以及各绕组的交链磁通量进行说明。如上所述，在图22(a)示出将与图21所示的电动机100的定子14和转子10之间的气隙部相面对的定子磁极前端形状沿圆周方向直线展开的形状的例子。定子磁极54～58的形状实际上在定子内径侧且是圆弧状，但是，在图22(a)中，由于沿圆周方向直线展开表现，所以为长方形。并且，考虑如图21、图22(b)所示那样转子10是表面磁铁型转子、且转子外周形状是圆形时的通过各定子磁极的磁通量的旋转角变化率。将通过定子磁极53、59的磁通量设为FA，将其旋转变化率设为DFA，将通过定子磁极54的磁通量设为FB，将其旋转变化率设为DFB，将通过定子磁极55的磁通量设为FC，将其旋转变化率设为DFC，将通过定子磁极56的磁通量设为FD，将其旋转变化率设为DFD，将通过定子磁极57的磁通量设为FE，将其旋转变化率设为DFE，将通过定子磁极58的磁通量设为FF，将其旋转变化率设为DFF。在理想的6相交流电动机的情况下，如图36所示，各定子磁极的磁通量的旋转变化率、即在绕组中产生的电压的成分优选相对用横轴的电角度表示的旋转位置θE为正弦波状的特性。但是，图22的定子磁极形状是长方形，各磁通量的旋转变化率为方波状，成为含有较多高次谐波的特性。这些高次谐波成分成为发生齿槽转矩、转矩脉动的原因，或者对电动机的转矩发生造成障碍。
作为减轻这些问题的方法的例子，可将图22所示的定子磁极的形状SPS变形为图37所示的定子形状。定子磁极53S、54S、55S、56S、57S、58S、59S为在转子轴方向较长、且在圆周方向倾斜的形状。因歪斜而减少通过定子磁极的磁通量的旋转变化率的高次谐波，因而能够降低转矩脉动等。另外，通过使定子磁极在转子轴方向变长而能够增大磁通量的旋转角变化率，因而能够使转矩增加。此外，例如，对于图37所示的定子磁极54S的形状来说，标上水平剖面线的部分是图38所示的定子磁极的根部54SB，在图37所示的定子磁极54S中，标上斜剖面线的部分是图38所示的定子磁极的前端部54SS。
此时，定子的纵向剖面从图31所示的形状变更为图38所示的形状，定子磁极的前端部54SS的转子轴方向宽度从图31所示的WDD扩大为图38所示的WDX。另外，关于从定子磁极前端部54SS至背扼BY的中途的定子磁极的根部54SB，所通过磁通量也增加，所以需要使磁路变粗。
并且，关于定子磁极形状SPS的改良、变形，如图39所示，考虑了各种方法。162所示的定子磁极形状SPS是和图22相同的形状。相对于此，如163所示那样，相对圆周方向进行正弦波状的面积分布，从而能够大幅降低高次谐波成分。另外，164所示的定子磁极是在圆周方向上倾斜的例子，若与162所示的长方形形状比较，是与具有正弦波状的面积分布的163接近的形状。图37所示的定子磁极形状是接近164所示的定子磁极的形状。165所示的定子磁极是梯形形状，但是，在圆周方向的面积分布这一点上，与164所示的倾斜结构等效。166所示的定子磁极是使长方形在圆周方向倾斜的形状，是将定子磁极如图37所示那样配置时特别有效的形状，与相邻的定子磁极不干涉，圆周方向的面积分布与165所示的梯形形状等效，由于能够增大所通过的磁通量的旋转角变化率，所以能够增大转矩，由于也能够降低上述高次谐波，所以，也能够减小转矩脉动等。如标记在图39的各定子磁极形状162、164、165、166上的虚线形状那样，在各角部设置圆角，也能够降低高次谐波成分。具有圆角的虚线部的形状是任意的，严格地说，例如也能够使相对圆周方向的面积分布为正弦波状，以得到和相对圆周方向为正弦波状的面积分布的形状的定子磁极163相同的特性。另外，在图39中，各磁极形状的圆周方向长度图示为电角度为180°的长度，但是也可以比180°长或者比180°短。此时，和现有结构的电动机的绕组系数小于1的效果相同，在单纯模型的理论上，转矩相应地降低，但是，具有能够降低和相邻的定子磁极的干涉等的效果。另外，比180°更小地进行短节距卷绕，由此，也能够得到降低指定的转矩高次谐波、即齿槽转矩、转矩脉动的效果。
作为降低齿槽转矩、转矩脉动的其他方法，如图40所示那样，使定子磁极160的圆周方向的端为定子和转子间的气隙相对在图23示出的形状变大的方法、或将转子的永久磁铁161的圆周方向端作成平滑的形状且转子磁极的边界部凹下的形状的方法等是有效的。此外，降低高次谐波的各种方法不仅具有降低转矩脉动等的效果，而且具有降低转子进行旋转时的转子和定子磁极之间的径向吸引力急剧变化的效果，还具有降低电动机的振动、噪音的效果。
并且，能够组合使用上述的对定子磁极的形状SPS进行变形的方法、对转子磁极形状进行变形的方法、定子和转子相对歪斜的方法、使转子磁极或定子磁极的圆周方向位置在圆周方向移动的方法等，来降低齿槽转矩、转矩脉动。
另外，在图21、图22、图35等中，对6相的电动机进行了说明，但是，特别是在相数Ns较少的电动机中，定子磁极形状SPS的圆周方向面积分布是正弦波形状有利于降低转矩脉动等。在将电动机的极对数设为Pn、将定子磁极的数量设为Nss时，若构成图35所示的基本的电动机，则为如下的关系：
Nss＝Pn×Ns    …(31)。
若相数Ns较大，则在电角度360°的范围中分布地配置与相数相等的数量的定子磁极，各绕组的电流也变为Ns相的多相电流。因此，现实上在定子的构成上是困难的，但是，在单纯的理论上，相数Ns若是如30这样的大的数量，则定子磁极的圆周方向的离散性变得非常小，齿槽转矩、转矩脉动为较小的值。相反，在相数最小的多相交流即2相、或者在变换器驱动的负荷、电动机布线的负荷等方面有利的3相的情况下，由于定子磁极的圆周方向离散性较大，所以，容易产生齿槽转矩、转矩脉动。
这样，在离散性较大的情况下，若定子磁极形状的圆周方向面积分布为正弦波形状，则具有补偿定子磁极的圆周方向离散性的效果，且非常有效。另外，现实上，相数Ns＝2的2相交流的电动机中，齿槽转矩较大，需要降低齿槽转矩的方法。在(31)式中，在相数Ns＝3、Nss＝3×Pn的3相交流电动机的情况下，具体地说，在圆周方向的电角度为360°之间配置3个定子磁极那样的结构的3相电动机中，为了降低齿槽转矩、转矩脉动，使定子磁极形状的圆周方向面积分布为正弦波形状的技术是重要度较高的技术。对于相数Ns＝3的本发明的3相交流电动机来说，由于相数少，所以，能够作成简单的结构，并且，由于部件数量少，因而是有利于节约成本的结构。
对于图21、图31所示的定子磁极53～59来说，其定子磁极的转子轴方向宽度WDD比定子磁极的转子轴方向间距(转子轴方向的间隔)WDP稍小。但是，对于通过各定子磁极的磁通量的旋转角变化率来说，定子磁极的转子轴方向长度较大是有利的，作成不与相邻的定子磁极干涉的结构，并且，优选如图38的定子磁极54SS等转子轴方向宽度WDX那样，成为比定子磁极间距WDP大的值。这种定子磁极的前端部的具体形状是图37所示的各定子磁极形状、图39的定子磁极形状166、图29的定子磁极形状等。
另外，对于图41所示的6相的定子磁极的前端部形状140～145来说，圆周方向的宽度WA比电角度为360°/6＝60°稍小，不与相邻的定子磁极干涉，使该转子轴方向长度为该电动机的外径的轴向最大长度的大小。此外，例如，对于图41所示的定子磁极142的形状来说，标有水平剖面线的部分是从定子磁极的前端部至定子的背扼的定子磁极的根部，图41所示的定子磁极142的标有斜剖面线的部分是定子磁极的前端部。此外，图41所示的各定子磁极的形状是在圆周方向直线展开从定子和转子之间的气隙部观察到的定子的内周面形状的形状图。特别在电动机的层压、即转子轴方向长度较小、扁平且较薄的电动机的情况下，优选图41所示的定子形状。能够使通过各定子磁极的磁通量的旋转角变化率变大，所以，能够增大电动机转矩。
在N相的全部定子磁极组MPN中，将通过任意X相的定子磁极组的磁通量的总和设为Φx、将该磁通量Φx的旋转变化率设为dΦx/dθ、将作用于该定子磁极和转子磁极之间的气隙部的磁动势即绕组电流设为Ix、将绕组匝数设为WTx，它们的积即电动机的发生转矩成分为Tx＝dΦx/dθ×Ix×WTx，将其他Y相的结构设为通过该定子磁极组的磁通量为Φy、绕组电流为Iy、卷绕数为WTy、发生转矩成分为Ty＝Φy/dθ×Iy×WTy时，除了X相、Y相的相位差，由定子磁极和转子磁极的对置的面积所确定的磁通量Φx、Φy、绕组电流Ix、Iy、绕组匝数WTx、WTy中的二个以上在X相、Y相中为不同的值，各自的发生转矩成分Tx、Ty相等。定子磁极的形状在电动机壳、被驱动侧机构等中需要改变形状的情况下，不改变由磁通量Φx、电流Ix、绕组卷绕圈数WTx得到的最终的电磁作用、而改变各参数为好。
图42是表示其他定子磁极配置、绕组配置的例子的图。在图21、图37、图35等示出的定子磁极的圆周方向相位的种类是6种，相对于此，在图42中，追加中间相位的定子磁极而配置12种相位的定子磁极101～112。关于绕组，也配置绕组113～123的11个环状绕组。各绕组的电流矢量是标记在各绕组左端的值，与标有在图33中示出的相同的附图标记的电流矢量相对应。制作同一相位的环状绕组各2组，以对相邻的2个槽的绕组通上同一相位的电流的方式配置。这样，能够将同一相位的绕组、电流分割配置在并列的多个槽中。通过作成图41所示的结构，由于定子磁极配置在更多的相位，所以，能够消除转矩的高次谐波成分，降低转矩脉动，且更顺畅地驱动电动机。另一方面，电流矢量的种类为6种，对于反相的电流矢量，使通电方向相反，从而能够用3相变换器进行控制，电动机的控制装置不会变复杂。
图43是表示其他定子磁极配置、绕组配置的例子的图。与图42相比，改变了绕组。将图42示出的绕组114、116、118、120、122变更为能够生成更精密的电流的绕组，从而作成更精密的转矩脉动较小的电动机。如图44所示，绕组125、126的电流矢量为a1、b1。电流矢量a1、b1之和g的振幅与电流矢量a、b相同，相位是a、b的中间相位。在此，a1＝1/(2×cos30°)×a＝0.57735×a，b1＝0.57735×b。绕组125、126的磁动势即安培×匝数能够通过调整卷绕圈数并流过同一电流来实现。对于绕组127～134也可同样地考虑，能够作成图44所示的电流矢量。图45是表示流过图43示出的各绕组的电流矢量的关系。
相对于图35所示的电动机，图43所示的电动机多相化为2倍。通过多相化而能够消除转矩的高次谐波成分，降低转矩脉动，使电动机的驱动更平滑。此时，电动机的驱动装置只要生成电流矢量a、b、c、d、e、f即可，所以，能够用3相变换器驱动，电动机因多相化而稍稍变复杂，但是，没有针对驱动装置的负担。在由驱动装置生成中间相位的g、h、i、j、k、l的电流矢量的情况下，需要将驱动装置的晶体管的数量增加到2倍。
另外，新作成的绕组125、126等的卷绕圈数相对于绕组113、115等不为整数比而多为分数，但是，通过选择尽可能接近的卷绕圈数，而能够得到理想的效果，且得到实用特性。此外，卷绕圈数之比例如为1∶0.57735＝6∶3.4641，3.4641和整数偏离很大的情况下，通过将a1设为3匝、将b1设为4匝，从而相位误差变大一些但减小振幅误差的方法，或者，使a1的绕组为3.5匝，3匝以后半周从磁路取出，b1的绕组也为3.5匝，在配置上相对于a1的绕组配置在圆周方向偏移机械角180°的旋转位置，由此，也能够实现近似所期望的目的。
接着，对电动机的各环状绕组的接线方法、以及向变换器的连接方法进行说明。图21所示的电动机100是图20(e)示出的6相电动机的例子。本发明能够展开适用于各种相数的电动机，但是在图20(b)的3相的情况下，成为图1所示的电动机，绕组115、116、117、118如图46所示那样接线，能够由3相变换器进行控制。在这里，为了易于图示卷绕开始位置，各环状绕组115、116、117、118用1匝的绕组象征性地图示。由于相同的U相磁通量与绕组115、116交链，所以，绕组的感应电压为相同的U相的电压的负值-Vu。由于相同的W相磁通量与绕组117、118交链，所以绕组的感应电压为相同的W相的电压Vw。因此，U相电流Iu反向通给绕组115，W相电流Iw正向通给绕组118。V相电压Vu根据Vu+Vv+Vw＝0的关系而导出Vu＝-Vv-Vw，所以，V相电流Iv正向通给绕组116，绕组117反串联而反向通电。
这些各电压和各电流的关系如图47所示的矢量图所示。另外，各绕组、各电流和各电压也能够如图48所示那样表达。在这里，标记在各绕组上的点标记表示绕组的卷绕开始侧。这样，通过将应通上反相电流的绕组在相反方向串联连接，从而能够利用3相变换器有效地使电动机运转。
接着，如图6、图7所示，将2个环状绕组115、116合并为绕组138，并将应通给绕组115、116的电流进行算术相加，将相加电流通给绕组138，同样，将2个环状绕组117、118合并为绕组139，并将应通给绕组117、118的电流进行算术相加，将相加电流通给绕组139。关于通给这些绕组138、139的电压、电流、绕组的模型、绕组的连接方法，如图49、或图50、51、52所示。图49所示的方法是分别单独且独立地控制绕组138、139的电流方法，特别是在技术上没有困难，但是，为了单独生成两个电流，变换器的元件数量增加，成本的负担变大。另一方面，图50的结构中，对绕组138的卷绕开始端通上电流Im＝-Iu+Iv，对绕组139的卷绕开始端通上In＝-Iv+Iw，对绕组138、139的卷绕终端进行接线，通上Io＝-Im-In＝-Iw+Iu。这些电流Im、In、Io的相位各具有120°的相位差，振幅是3相电流Iu、Iv、Iw的1.732倍。若将绕组138、139的相电压设为-Vu、Vw，则如图50、图51、图52标注的那样，各端子电压为(-Vw+Vu)/3、(-Vu+Vv)/3、(-Vv+Vw)/3。图51的线间电压与图48示出的线间电压相比为1/1.732倍。这些各电压和各电流的关系如图47示出的矢量图那样。另外，各绕组、各电流、各电压也如图48所示。此外，为了使图50、图51、图52所示的电动机的电压、电流与图46、图47、图48相同，使绕组138、139的卷绕圈数为绕组115、116、117、118的1.732倍即可。另外，图50、图51、图52所示的电动机的驱动是平衡后的3相电压、3相电流的驱动，可以用图53所示的通常的3相变换器驱动。在图53中，150是直流电压源，151、152、153、154、155、156是并联配置有反向的二极管的晶体管。
接着，在图54中示出图21、图22所示的绕组41～52的接线方法以及向3相变换器的连接方法的例子。如用图21、图22所示的电动机模型所说明那样，定子磁极53、59为同一相位，定子磁极56是相差180°相位的反相的定子磁极。通过定子磁极53、59、56的磁通量为U相磁通量，以同一相位交链的绕组的连接为图54所示的绕组41、46、47、52的各自的连接。例如，为了和通过定子磁极56的磁通量交链，将其轴向前后的绕组46、47反串联地连接即可。另外，关于绕组的卷绕方向，只要与针对定子磁极59、53的绕组52、41的关系反向即可。
通过定子磁极55的磁通量为V相磁通量，通过定子磁极58的磁通量为-V相磁通量，绕组的连接为图54所示的绕组44、45、50、51各自的连接。为了和通过定子磁极55的磁通量交链，将该轴向前后的绕组44、45反串联连接即可。为了和通过定子磁极58的磁通量交链，将该轴向前后的绕组50、51反串联连接即可。另外，关于绕组的卷绕方向，使针对定子磁极55的绕组44、45的关系和针对定子磁极58的绕组50、51的关系为反向即可。
通过定子磁极57的磁通量为W相磁通量，通过定子磁极54的磁通量为-W相磁通量，绕组的连接为图54所示的绕组48、49、42、43各自的连接。为了和通过定子磁极57的磁通量交链，将该轴向前后的绕组48、49反串联连接即可。为了和通过定子磁极54的磁通量交链，将该轴向前后的绕组42、43反串联连接即可。另外，关于绕组的卷绕方向，使针对定子磁极57的绕组48、49的关系和针对定子磁极54的绕组42、43的关系为反向即可。
接着，图55示出图35所示的环状绕组61、62、63、64、65的接线方法以及向3相变换器的连接方法的例子。如用图35所示的电动机模型所说明那样，关于绕组62和绕组65，将两个环状绕组反串联连接，从而能够使3相中的1相的磁通量与两绕组交链，反向串联连接后的电压为图33所示的矢量e的相位，因而通上电流Iu。另外，关于绕组61和绕组64，将两个环状绕组反串联连接，从而能够使3相中的1相的磁通量与两绕组交链，反向串联连接后的电压为图33的a的相位，通上电流Iv。剩下的绕组63的电压是图33所示的c的相位，通上电流Iw。此外，绕组63位于定子的中央，能够用1个环状绕组使3相中的1相的磁通量交链，省略未产生电压的图34所示的绕组66。
接着，图56中示出将图28所示的环状绕组96、97、98、99、100的接线方法和向3相变换器的连接方法的例子。如用图28所示的电动机模型说明那样，其定子结构、绕组配置是对图27所示的定子结构的绕组的绕组82～93变形后的结构。另外，流过各绕组的电流是在图28中标注的H、I、J、K、L，如用图30(c)所示的电流矢量表示的那样，其电流大小不同。其结果是，流经图28所示的各绕组的电流和各定子磁极的磁通量的关系稍微变复杂。但是，图28所示的定子的作用与图27所示的各绕组的电流和定子磁极的磁通量的关系等效。在这里，以流过图28的各绕组的电流是图30(c)所示的电流矢量为前提，表示各绕组的接线方法和向3相变换器的连接方法的例子。通给绕组96、99的电流矢量H和K为-U相的相位，关于其振幅，由于应向绕组99通上绕组96的1/2的电流，所以，使绕组99的卷绕数为绕组96的卷绕数的1/2，通上相同的U相电流Iu。通给绕组97、100的电流矢量I、L为-V相的相位，关于其振幅，由于应向绕组97通上绕组100的1/2的电流，所以，使绕组97的卷绕数为绕组100的卷绕数的1/2，通上相同的V相电流Iv。通给绕组98的电流矢量J为-W相的相位，其振幅和绕组96、100相同，通上W相电流Iw。
如上所述，将在电角度上大致为相同的相位的绕组在同一方向串联连接，另外，将在电角度上大致相差180°的相位的绕组在相反方向串联连接，另外，根据电流矢量的大小来调整各环状绕组的卷绕数，从而能够以更少的电流源控制多相的相位的电流，对电动机进行驱动，能够简化电动机的布线，也能够简化驱动装置。
此外，关于对电动机的电压、电流进行控制的变换器，主要在从图53至图56中示出了使用6个晶体管的3相变换器的例子，但是，也可以是使用3组用4个晶体管控制1个电流、电压的变换器来控制3相交流的方法等各种方法。
在图21、22、34、35等中，对基于某些规则性的电动机的结构进行了说明，但是，这些电动机和改变这些电动机的相数后的电动机等具有各自的优点，但同时也有改良的余地。下面，对优点的更具体的解释、有进一步改良的余地这一点、以及新的结构的电动机进行说明。
图22的电动机是定子磁极组的数量为(N+1)、绕组的数量为N的电动机，且是53、59为同一相位的定子磁极、N＝6时的6相的电动机。另外，根据看法，也可将相差180度的相位的相认为是同相，而解释为3相交流电动机。其解释和称呼哪个都可以，是在电角度为360度的范围内配置6个相位的定子磁极的电动机。
在对图22所示的各定子磁极的与转子相面对的圆周方向的形状呈直线状展开后的图中，在圆周方向上电角度为180°之间配置有磁极，但是在剩余的180°之间没有配置磁极。因此存在约一半的面积没有被有效利用的问题。另外，在该没有被有效利用的部分，从转子侧经由空间而产生漏磁通量，这些漏磁通量作用在降低转矩的方向，因此这一点成为问题。另外，在图22中，由于作用于各定子磁极的磁通量的旋转角变化率与转矩以及电压成比例，所以，定子磁极的转子轴方向的宽度变小，这一点也成为问题。
图41所示的定子磁极的配置结构是从转子轴方向的一端至另一端配置各相的与转子相面对的定子磁极形状的结构，单纯在理论上，是上述定子磁极磁通量的旋转变化率大到最大限度的结构。图37、图38是不像图41那样极端的例子，各相的定子磁极的转子轴方向的大小为该电动机整体的转子轴方向的大小约一半左右的形状。图38是定子的纵向剖视图，水平方向为转子轴方向，垂直方向为径向方向。54SS是图37的定子磁极54S的与转子相面对的齿的前端部，BY是定子的背扼，54SB是从齿的前端54SS至背扼BY通过磁通量的齿。图37和图38的结构的电动机与图21和图22的结构相比，单纯在理论上，可以说是使转子表面有效对置、且较大获取各定子磁极磁通量的旋转角变化率的结构。特别是，在转子的表面磁通量密度例如小于1特斯拉(1T)、电动机的驱动电流也比较小的区域，能够有效地进行驱动。但是，在对电动机通上较大的电流而要得到较大的转矩的情况下，各相的定子磁极与其他相的定子磁极相邻且接近，成为各绕组的磁动势容易产生相不同的定子磁极间的漏磁通量的配置结构，这一点成为问题。另外，作为齿54SB部分的磁路的剖面积小于齿的前端54SS的与转子对置的面积，在有效利用高磁通量密度的稀土类磁铁的情况下，容易发生磁饱和。并且，上述的漏磁通量也重叠，在从齿的前端至背扼之间的各处容易发生磁饱和，这一点也成为问题。
接着，对降低这些问题的技术进行说明。为了简化说明，对图71所示的具有3个相位的定子磁极组的电动机的例子进行说明。711和714是A相的定子磁极。712是B相的定子磁极，713是C相的定子磁极。转子没有图示，但可以使用各种转子，例如是如图1和图2所示那样的表面磁铁型的转子。关于图71的定子磁极的与转子相面对的面的形状，为了较大获取通过定子磁极的磁通量的旋转角变化率，若将电动机磁芯的转子轴方向长度设为MT，则各定子磁极的转子轴方向长度MS大于MT/3。其原因在于，使通过定子磁极的磁通量φ的旋转角变化率dφ/dθ增大，而使绕组的感应电压和电动机的发生转矩增大。在图4的例子中，定子磁极的转子轴方向长度稍小于电动机磁芯的转子轴方向长度的1/3，图71的结构在转矩这一点上比图4的结构有利。
并且，在定子和转子对置的面的很多部分配置有定子磁极。在6相的例子中，虽然图22的例子中没有使用约一半的空间，但是，图37的例子中在更多的部分配置有定子磁极，图71的配置是与图37类似的定子磁极的配置。
在各定子磁极间分别配置有2个绕组，绕组的形状与各相的定子磁极的转子轴方向的凹凸同步地成为波状的形状。在构成同步电动机的情况下，与转子同步地对各绕组通上3相交流电流来驱动电动机。例如，对绕组71A通上图72(a)所示的电流IA，对绕组715通上-IA。同样地，对绕组716通上IB，对绕组717通上-IB，对绕组718通上IC，对绕组719通上-IC。关于各绕组的电压，例如，将绕组71A和绕组715反串联连接时的两端的电压为图72(b)的VA，将绕组716和717反串联连接时的两端的电压为VB，将绕组718和719反串联连接时的两端的电压为VC。其结果是，能够对该电动机施加3相的平衡的电压、电流来进行驱动。
图73的电动机是将图71的电动机的各定子磁极间的2个绕组合并为1个绕组并对该绕组通上将2个电流算术上相加后的电流的电动机。因此，对绕组731通上图74(a)所示的电流IBA，对绕组732通上电流ICB，对绕组733通上IAC。对绕组731通上如74(a)所示那样-IA与+IB之和的电流IBA，该电流振幅为1.732倍。另一方面，绕组的粗细可以为2倍，其结果是，能够使绕组的铜损为3/4，可将铜损降低25％。
各绕组的电压是图74(b)所示的电压，绕组731的电压为-VA/2，绕组732的电压为VCB，绕组733的电压为VA/2。如图74(b)所示，3个绕组的电压是不平衡的3相电压，但是，对3个绕组进行星型接线时的3端子的端子间电压彼此为与VA、VB、VC相同的振幅的3相平衡电压。成为星形接线的接线中心点的电位与3相交流电压的变化一起变动的关系。其结果是，该电动机能够用控制3相交流的电压、电流的通常的3相变换器理想地进行驱动。
图75示出图73所示的剖面3DB～3DB，由此，示出定子磁极的形状、绕组的形状以及电磁特性。BY是定子的背扼，712是B相的齿。MT是电动机磁芯的转子轴方向长度，MS是B相的齿712的转子轴方向长度，MJ是从B相的定子磁极的前端部到背扼BY的磁路部的转子轴方向长度。在图75的例子中，是从B相的定子磁极的前端部到背扼BY的形状为同一形状的例子，且是上述MS和MJ为相同大小的例子。为了改善该电动机的转矩，也可以使MS大于图75的例子。
作为图38的齿的一部分的磁路54SB为定子磁极的前端部的转子轴方向长度WDX的1/4左右，在转子使用磁通量密度较大的稀土类磁铁并在绕组中流过较大电流的情况下，容易出现磁路54SB的部分的磁饱和的问题。与图38相比，在图75的结构中，磁路的转子轴方向的大小MJ充分大并且在定子磁极中磁通量通过的磁路的剖面积较大，因而能够解决软磁性体的磁饱和的问题。因此，可以说图75的结构的电动机是流过较大电流并能得到较大转矩的电动机。此外，对于位于背部的A相的定子磁极714，也确保足够的磁路剖面积，C相的磁路剖面积也同样地为足够大的磁路剖面积。
731B是绕组731的剖面，732B是绕组732的剖面，733B是绕组733的剖面，图示了各绕组卷绕平板状导体3匝的例子。这些各相的绕组以遮盖各相的定子磁极的方式配置，因而各绕组作用于各相的定子磁极的磁动势作用在各相的定子磁极的前端部附近，并且，上述磁动势从各定子磁极作用到转子侧。其结果是，能够大幅降低如在图38中成为问题的与其他相的定子磁极之间的漏磁通量。另外，如图76(a)所示的绕组736B那样，作成平板状的绕组形状，所以，在箭头761所示的漏磁通量增加时，感应出如箭头762所示的涡流，该涡流具有妨碍上述磁通量761增加的效果。因此，能够降低其他相的定子磁极间的漏磁通量761。此外，本发明电动机的绕组形状并不限于图76(a)等，也可以如图76(b)那样在径向方向被分割，另外，也可以是圆线、多股绞合线。此外，流过绕组732的各部分的电流为箭头762所示的涡流和通给绕组732的相电流的合成电流。另外，各相的绕组形状并不限于图75所示的形状，只要各绕组配置到定子磁极的开口部附近，就具有降低其他相的定子磁极间的漏磁通量的效果。
如上所述，如图41或图38、图75的定子磁极的形状那样，示出了两极端的定子磁极形状，但是它们中间的配置、结构的电动机也能够实现。在图37的定子磁极形状中，关于B～F相的定子磁极形状，定子磁极从各自的中心部向转子轴方向的两边突出并延长，但是，转子轴方向两端的A相的定子磁极在其结构上分成两部分，各个磁极向转子轴方向的单侧突出并延长。若对合并了两端的定子磁极后的图35所示的定子磁极以图37的定子磁极的方式进行变形，则对于在转子轴方向两端所配置的定子磁极来说，朝向定子磁极的中心方向的突出量(延长量)需要变为其他相的定子磁极的约2倍。因此，存在突出部的磁通量增加而导致软磁性体磁饱和的问题。虽然也取决于定子磁极的形状，但在这一点上，同相的定子磁极被分离到转子轴方向的两端，这具有磁路结构上的意义。
接着，对本发明的电动机的绕组的连接及其控制装置的电压、电流的施加方法进行说明。关于作为本发明的电动机的例子而示出的图1、图6、图7、图27、图28、图34、图35等的电动机以及改变各自的相数后的电动机等的绕组，示出了各自特有的电压、电感、阻抗等的特性，并不限于均等的特性。特别是，因绕组的配置而使该交链磁通量变化较大，所以，具体地说，绕组的感应电压不同。根据各个电动机的结构，存在特有的绕组的接线方法以及电压电流的驱动方法。该具体方法之一是用图137所示的驱动电路单独驱动各绕组的方法。在这里，关于驱动电路的电压，作为驱动环境，多是以恒定的电源电压驱动，所以，在各功率元件的驱动效率方面，只要根据该电源电压设计绕组的卷绕数，就能实现高效的驱动。例如在交链磁通量φ较小的情况下，为了和卷绕数Nw的积即磁链数Ψ＝φ×Nw与其他的绕组大致相同，只要增大卷绕数Nw即可。这样，是如下方法：以各绕组的磁链数Ψ＝φ×Nw大致相同的方式设定绕组的卷绕数Nw，独立地用图137所示的驱动电路单独驱动各绕组。
接着，对图77所示的本发明的5相的电动机的例子进行说明。在图77的定子磁极以及绕组的配置图中，相对于图21和图22的7定子磁极组、6相的电动机，是5相的电动机。5相的电动机相对于4相电动机、6相电动机具有类似之处，相反地，由于5是奇数等，而具有很多的特殊性和结构的差异以及特性的不同。
图77是在直线上展开与转子对置的各定子磁极和各绕组的圆周方向的形状的图，横轴以电角度表示圆周方向的旋转角，纵轴表示转子轴方向，并标注各绕组的电流矢量-A、+B、-B、+C等。751和756是A相的定子磁极，将这两个定子磁极合并而实现A相的定子磁极的功能，在圆周上每360°的电角度就配置有同相的定子磁极。同样地，752是B相的定子磁极，753是C相的定子磁极，754是D相的定子磁极，755是E相的定子磁极。757是环状的绕组，在图78所示的矢量图中，通上-A的矢量的电流。同样，绕组758通上+B相的电流，绕组759通上-B相的电流，绕组75A通上+C相的电流，绕组75B通上-C相的电流，绕组75C通上+D相的电流，绕组75D通上-D相的电流，绕组75E通上+E相的电流，绕组75F通上-E相的电流。
由于绕组757和758配置在同一空间，所以，两绕组的两电流的相加值用从图78的矢量A减去矢量B后的矢量B-A表示。同样，绕组759和75A用矢量C-B表示，绕组75B和75C用矢量D-C表示，绕组75D和75E用矢量E-D表示，绕组75F和75G用矢量A-E表示。为了便于理解，在图77的左侧标注了各电流的矢量。根据图78的矢量关系，作为5相的三角形接线，能够用5相的变换器进行驱动。另外，对于图78的各矢量来说，若进行改写，则也能如图79那样写，作成星形接线，由此，也能够用5相的变换器进行驱动。
但是，在假定矢量(B-A)的电流有效作用于电动机时的绕组757和758的绕组系数为COS((180°-72°)/2)＝0.5878，在图77和图78所示的5相的电动机中不大。在各绕组的使用方式上有该良的余地。
图80和图81示出了改变绕组的配置来改善该绕组系数的电动机的例子。关于具体的绕组的配置，对绕组808通上+BS的电流，对在转子轴方向夹持B相的定子磁极752和C相的定子磁极753的绕组80B通上-BS的电流。同样，对绕组80A通上+CS的电流，对绕组80D通上-CS的电流。对绕组80C通上+DS的电流，对绕组80D通上-CS的电流。对绕组80E通上+ES的电流，对绕组807通上-ES的电流。对绕组80G通上+AS的电流，对绕组809通上-AS的电流。在这里，图79和图81的矢量B-A、C-B、D-C、E-D、A-E为相同的值。并且，图81所示的矢量AS、BS、CS、DS、ES是5相的矢量。
其结果是，在绕组807中流过矢量-ES的电流，在绕组808中流过矢量+BS的电流，结果，在A相的定子磁极751和B相的定子磁极752之间流过矢量(B-A)的电流，能够得到和图77的电动机的绕组757、758的情况相同的电磁效果。同样，在绕组809中流过矢量-AS的电流，在绕组80A中流过矢量+CS的电流，结果，在B相的定子磁极752和C相的定子磁极753之间流过矢量(C-B)的电流，能够得到和图77的电动机的绕组759、75A的情况相同的电磁效果。在绕组80B中流过矢量-BS的电流，在绕组80C中流过矢量+DS的电流，结果，在C相的定子磁极753和D相的定子磁极754之间流过矢量(D-C)的电流，能够得到和图77的电动机的绕组75B、75C的情况相同的电磁效果。在绕组80D中流过矢量-CS的电流，在绕组80E中流过矢量+ES的电流，结果，在D相的定子磁极754和E相的定子磁极755之间流过矢量(E-D)的电流，能够得到和图77的电动机的绕组75D、75E的情况相同的电磁效果。在绕组80F中流过矢量-DS的电流，在绕组80G中流过矢量+AS的电流，结果，在E相的定子磁极755和A相的定子磁极756之间流过矢量(A-E)的电流，能够得到和图77的电动机的绕组75F、75G的情况相同的电磁效果。
接着，图83示出本发明的电动机的例子。在该图83的电动机中，将图80的A相定子磁极756和定子磁极751合并为图83的831。832是B相的定子磁极，833是C相的定子磁极，834是D相的定子磁极，835是E相的定子磁极。各绕组837、838、839、83A、83B、83C、83D、83E和图80的各绕组相同，但是，电压、电流都相差图80的定子磁极756的量、360°/(5×2)＝36°的相位。并且，绕组83F和绕组83G配置在定子芯的外侧，由于在产生电动机的转矩方面的电磁作用几乎不会影响到电动机，故可以省略。
各绕组的电流矢量是图84所示的矢量，不需要相当于绕组83F的-Ds的电流和相当于绕组83G的+As的电流。其他都和图81的关系相同。
关于图83的电动机的各绕组的连接，在将夹持2个定子磁极并反向流过相同的电流的2个绕组反向串联连接并作成星形接线的情况下，成为图85的接线。图85的绕组与图82的绕组相比，没有绕组83F和绕组83G这两个绕组，相位错开36°。但是，星形接线的端子TA、TB、TC、TD、TE的电压振幅、电流振幅、各相的相对相位是相同的。并且，星形接线的中心点NN的电位是上述5个端子的平均电压。
另外，从电压的角度说，由于这种状态的反相的各电流夹持2个定子磁极并反向流动，所以，当将这2个绕组反串联连接时，与该绕组交链的磁通量与电角度为(72°+72°)＝144°范围的磁通量相交链。如图81所示，成为各绕组的电流高效地生成合成磁动势的关系，成为电压的振幅相同且相位分别具有72°的相位差的5相电压。并且，如图82所示，进行星形接线来控制各绕组的5相电流，进行驱动。同样，也可以改变接线而成为三角形接线。
此外，关于图77、图80所示的各个绕组的电压，如图86所示那样，相位、振幅因配置有绕组的槽而分别不同。如上所述，夹持两个定子磁极并反串联连接的5组的2个绕组的两端电压为同一振幅且相位相差72°的平衡5相电压。
另外，在上述状态下，与各绕组的连接方法无关，各绕组的绕组系数为COS((180°-144°)/2)＝0.951，是良好的值，相比图77以及图78的关系，大幅地改善。
在本发明电动机为奇数相的情况下，不存在具有电角度为180°相位差的槽，但是，将2个绕组反向卷绕在更接近180°的位置，从而能够实现效率较高的驱动。在5相电动机的情况下，只要夹持2个或3个定子磁极而将同一相的绕组反向卷绕即可。在7相电动机的情况下，只要夹持3个或4个定子磁极而将同一相的绕组反向卷绕即可。即使是夹持2个定子磁极的结构，与配置在1个定子磁极的两侧相比，效率也非常好。另外，对于其他奇数相的电动机以及偶数相的电动机也得到同样的效果。
此外，5相、7相、9相、11相等奇数相是较大的素数，所以，消除作为电动机整体的各相的高次谐波的概率变高，能够实现转矩脉动较小的电动机运转。例如，3相电动机容易出现60°周期的高次谐波，6相电动机虽然其程度会降低，但也会出现60°周期的高次谐波。对于4相电动机来说，素数为2，容易产生较多的高次谐波，在设计电动机时需要在降低高次谐波上下功夫。在这一点上，对于5相以及7相电动机来说，由于几乎消除了低次的高次谐波，所以，容易降低设计电动机时的高次谐波，能够实现转矩脉动较小、低噪音、低振动且高品质的电动机。和在自动化或无人化的产业机械、生产线上所使用的电动机不同，在用于汽车等接近人的听觉、触觉的部位时，电动机的平静性是很重要的特性。
另外，如先前所说明的那样，在电角度360°之间具有N(N为奇数)个相位的定子磁极组、并在定子磁极组之间具有多个环状绕组的电动机中，根据接线方法，能够减小绕组系数，可进行高效的运转。另外，还示出了能够以星形接线来进行平衡N相的电压、电流的控制、电动机的驱动。
另外，如后所述，在定子磁极组之间具有1个环状绕组的电动机中，各绕组电压并不是平衡N相电压，但是，(N-1)个绕组的星形接线和中心点的N个端子的平衡N相电压、电流驱动可如图93(a)所示那样。另外，(N-1)个绕组的1个脱落后的三角形接线中，N个端子的平衡N相电压、电流驱动可如图93(b)那样。
作为对电动机的绕组施加电压、电流来进行驱动的方法，有对各绕组单独进行控制、驱动的方法、星形接线的N相驱动、三角形接线的N相驱动、它们变形后的驱动方法等。
在定子磁极组的相位的种类N是6以上的偶数的情况下，例如，在图34以及图35的情况下N为6，将电角度相差180°的相位的2个绕组61和64、62和65、63和66反串联连接，能够实现3组绕组的3相星形接线，并能够用3相变换器进行驱动。这样，在N为6以上的偶数的情况下，能够用N/2相的平衡交流变换器进行驱动。
在N为4的情况下，能够将电角度相差180°的相位的2个绕组反串联连接，但是，绕组的组为2个，不能构成3相以上的多相平衡交流电路网，需要制作特有的电路结构。
在N为3的情况下，在图1和图71所示的电动机结构中，使电流方向匹配地将流过同相电流的2个绕组串联连接，能够构成3相的星形接线，并能够用3相变换器进行控制。
在定子磁极组的相位种类N为5以上的奇数的情况下，如用图77和图80的电动机结构所说明的那样，能够构成以固定规则连接而构成的N组星形绕组，能够构成N相的多相平衡电路网，用N相的平衡交流变换器进行驱动。
具有能够以多相交流变换器高效运转的特征。另外，在这里叙述的星形接线的结构的情况下，中心的连接部为各星形接线的端子的平均电压，电位稳定或者使电位稳定化。并且，若将该电位稳定后的绕组的部位作为将绕组卷绕在电动机铁芯上的卷绕开始端，则能够减小绕组和铁芯间的电位变动，降低绕组和铁芯间的基于浮置电容的漏电流，并减轻电磁障碍等问题。
另外，上述绕组也能够连接为三角形接线，也能够用多相交流变换器进行控制。但是，在此种情况下，存在三角形接线内的流过环形电流的可能性，需要注意不产生电动机设计、制作上的不平衡性、变换器控制上的不平衡等，例如不产生电动机的不平衡成分。因此，只要没有特别的理由，通常多是使用星形接线。
接着，在图86中表示本发明的电动机的例子。定子磁极组与图77和图80相同，有6个，是5相的电动机。861、865是A相的定子磁极，862是B相的定子磁极，863是C相的定子磁极，864是D相的定子磁极，865是B相的定子磁极。867、869、86B、86D、86F是各定子磁极间的绕组。应流向各绕组的电流的矢量为图79的B-A、C-B、D-C、E-D、A-E。当用分别用数学公式表示各相的电流IBA、ICB、IDC、IED、IAE时，设A相的旋转方向转子位置θr＝0，则为式(31)～(35)，如图87所示。
IBA＝IO×(sin(θr-72°)-sin(θr))         …(31)
ICB＝IO×(sin(θr-144°)-sin(θr-72°))   …(32)
IDC＝IO×(sin(θr-216°)-sin(θr-144°))  …(33)
IED＝IO×(sin(θr-288°)-sin(θr-216°))  …(34)
IAE＝IO×(sin(θr)-sin(θr-288°))        …(35)
各绕组的电压VBA、VCB、VDC、VED、VAE为式(36)～(40)，如图88所示。
VBA＝-VO×sin(θr)/2         …(36)
VCB＝VBA-VO×sin(θr-72°)   …(37)
VDC＝VCB-VO×sin(θr-144°)  …(38)
VED＝VDC-VO×sin(θr-216°)  …(39)
VAE＝VED-VO×sin(θr-288°)  …(40)
从图88的电压特性可知，各绕组的电压并不是平衡的5相电压。并且，图88的VN是式(36)～(40)的平均电压。在此，假定对各绕组进行星形接线，其中心点的电压为-VN，对各星形接线的端子电压进行计算时，为图89的VBAN、VCBN、VDCN、VEDN、VAEN。各星形接线的端子电压为平衡的5相电压。
其结果是，当对图86所示的电动机进行星形接线并与转子旋转同步地流过(31)～(35)的电流时，星形接线的中心点的电压为-VN，变动较大，但是，各星形接线的端子电压为图89的VBAN、VCBN、VDCN、VEDN、VAEN。即，可以确认成为平衡的5相电压并且能够用5相变换器高效地进行运转、驱动。
并且，以5相电动机进行了说明，但是，关于5相以外的其他相数的电动机，同样的关系也成立。图73的3相电动机也为同样的关系。
接着，在图90中表示本发明的其他例子。881是A相的定子磁极，是将图86的A相的定子磁极866与861合并后的形状。882是B相的定子磁极，883是C相的定子磁极，884是D相的定子磁极，885是E相的定子磁极。在绕组887中流过用图91和图92的矢量B-A所示的电流，在绕组889中流过用矢量C-B所示的电流，在绕组88B中流过用矢量D-C所示的电流，在绕组88D中流过用矢量E-D所示的电流。图91和图92的矢量A-E所示的电流IN不需要直接流向电动机。但是，当对各绕组如图93(a)所示那样进行星形接线时，向其中心NN流入4个绕组的总和的电流，该电流的负值是用上述矢量A-E表示的电流IN。其结果是，不存在直接流过矢量A-E表示的电流IN的绕组，但是，也可以说向电动机供给该电流IN。
各绕组的电压与图88的特性不同，用(51)～(54)式表示。
VBA＝-VO×sin(θr)           …(51)
VCB＝VBA-VO×sin(θr-72°)   …(52)
VDC＝VCB-VO×sin(θr-144°)  …(53)
VED＝VDC-VO×sin(θr-216°)  …(54)
并且，将上述4个值相加后除以5后的值为图95的VN。
VN＝(VBA+VCB+VDC+VED+0)/5    …(55)
在这里，如图93(a)所示那样，对各绕组进行接线，中心的点NN的电位VNN为：VNN＝-VN  …(56)，
当代入(51)～(54)式，对各端子电压VBAN、VCBN、VDCN、VEDN再进行计算时，各电压含有VNN，为图96所示的平衡5相电压。
其结果是，当图90所示的电动机为星形接线、向4个端子和星形接线的中心点NN与转子旋转同步地流过式(31)～(35)所示的电流时，星形接线的中心点的电压为-VN，变动较大，但是，能够确认：各星形接线的端子电压为图96的VBAN、VCBN、VDCN、VEDN、VNN，为平衡的5相电压，能够用5相的变换器高效地进行运转、驱动。
此外，以5相的电动机进行了说明，但是，对于5相以外的其他相数的电动机，同样的关系也成立。另外，对于将图1的电动机的各2个绕组如图7所示那样合并为1个绕组的电动机，也为同样的关系。
另外，图86和图90所示的电动机的转矩和功率在计算上为完全相同的值。
接着，在图97中示出将本发明的5相的电动机的定子磁极的配置作成更现实的形状的例子。图97在原理上是与图86的电动机相同的相对的位置关系。但是，形状、配置等大幅不同，在特性上相差很大。951和956是A相的定子磁极，952是B相的定子磁极，953是C相的定子磁极，954是D相的定子磁极，955是E相的定子磁极。在绕组957中流过用图91和图92的矢量B-A表示的电流，在绕组958中流过用矢量C-B表示的电流，在绕组959中流过用矢量D-C表示的电流，在绕组95A中流过用矢量E-D表示的电流，在绕组95B中流过用矢量A-E表示的电流。
与图86所示的电动机不同点之一是与转子对置的面的定子磁极的形状。该剖面5BD～5BD表示在图98中。由于图97的纵轴表示转子轴方向，所以，该剖面5BD～5BD相对于转子轴方向成为斜面，但是，相对的大小关系没有变化。BY是定子的背扼，其转子轴方向长度为MTY，B相的定子磁极957的与转子相面对的部分的长度MSY大于MTY/5，在图97和图98中，也大于2×MTY/5。因此，通过定子磁极957的磁通量的旋转变化率变较大，能够期待较大的转矩。另外，从定子磁极957的转子表面附近至背扼BY的磁路的粗细MJY与定子磁极前端的MSY相同，难以产生磁饱和。与图38的磁路54SB相比为2倍以上的大小。另外，在B相的定子磁极和E相的定子磁极之间配置有图98的绕组958、959、95A，直到定子磁极的与转子相面对的开口部，从而难以产生和其他相的定子磁极间的漏磁通量。在图97所示的各相的定子磁极之间同样地配置各绕组，极力降低其他相的定子磁极间的漏磁通量。绕组为在转子轴方向具有凹凸的绕组形状，成为图76的绕组所示的结构，能够得到同样的效果。作成图97和图98所示的结构的电动机，由此，获得较大的转矩。
接着，在图99中示出本发明的其他例子。该电动机相当于将图86的5相的电动机变换为4相后的电动机。A21和A25为A相定的子磁极，A22为B相的定子磁极，A23为C相的定子磁极，A24为D相的定子磁极。在绕组A27中流过图100的矢量B-A表示的电流，在绕组A29中流过矢量C-B表示的电流，在绕组A2B中流过矢量D-C表示的电流，在绕组A2D中流过矢量A-D表示的电流。
图101是对各绕组进行星形接线后的图，各绕组的电压如5相的图88的例子那样，各相的电压振幅并不恒定，但是，端子间电压为平衡的4相电压。4相的星形接线的制约条件仅是4线的电流之和为零，可进行在各相的电流上附加高次谐波成分的控制等。另外，保持2相的正交关系，同时，对于其他2相，使相位旋转45°，可进行降低转矩脉动等的改良。此外，这种改良不能够用将图99的绕组中的具有180°相位差的绕组反串联连接后的构成2组绕组的方法实现。另外，关于各定子磁极和绕组的配置、结构，也可如图97、图98那样进行变形。
接着，在图102和图103中表示本发明的其他例。A41是A相的定子磁极，是将图99的A相的定子磁极A21和A25合并后的形状。A42是B相的定子磁极，A43是C相的定子磁极，A44是D相的定子磁极。在绕组A47中流过图100的矢量B-A表示的电流，在绕组A49中流过矢量C-B表示的电流，在绕组A4B中流过矢量D-C表示的电流。图91和图92的矢量A-D表示的电流IN不需要直接流向电动机。但是，当将各绕组如图103那样进行星形接线时，向其中心NN流入3个绕组的总和的电流，该电流的负值为上述的矢量A-D表示的电流IN。其结果是，虽然不存在直接流过矢量D-E表示的电流IN的绕组，但也可以说向电动机供给该电流IN。图102的电动机相对于图99的电动机，绕组少一个，所以，具有铜损降低的效果。当考虑在同一空间配置绕组时，绕组阻抗值变为3/4，阻抗本身从4个减少到3个，所以，总计能够将铜损减少到9/16。另外，各定子磁极和绕组的配置、结构也可如图97和图98那样进行变形。
接着，在图104和图105中表示本发明的其他例子。A61是A相的定子磁极，A62是B相的定子磁极，A63是C相的定子磁极，A64是D相的定子磁极。将图102的绕组A49分离为2个绕组A69、A6B。并且，作成图105那样的星形接线。在绕组A67中流过图100的矢量B-A所示的电流，在绕组A69、A6B中流过矢量C-B所示的相位的电流，在绕组A6B中流过矢量D-C所示的电流。绕组A69、A6B的卷绕数为其他绕组的卷绕数的1/2，能够取得电压振幅的平衡。另外，关于各定子磁极和绕组的配置、结构，也能如图97、图98那样变形。
接着，在图106和图107中表示本发明的其他例。该定子磁极的配置结构是将图28所示的6相的定子磁极的配置结构变换为4相、将定子磁极间的绕组如图27的结构那样变为2个的例子。A81是A相的定子磁极，A82是C相的定子磁极，A83是B相的定子磁极，A84是D相的定子磁极。将相位相差180°的定子磁极在转子轴方向相邻配置，由此，成为在图106中空着的空间中从各相的定子磁极在转子轴方向容易延长的结构。在绕组A87中流过相当于图107(a)的矢量A的电流，在绕组A88中流过相当于矢量C的电流，在绕组A89中流过相当于矢量-C的电流，在绕组A8A中流过相当于矢量B的电流，在绕组A8B中流过相当于矢量-B的电流，在绕组A8C中流过相当于矢量DC的电流。
此时，也可以将绕组A87和A88合并为1个绕组，通上图107(b)所示的矢量C-A的电流，将绕组A89和A8A合并为1个绕组，通上图107(b)所示的矢量B-C的电流，将绕组A8B和A8C合并为1个绕组，通上图107(b)所示的矢量D-B的电流。该方法能够使铜损降到约5/6。
图108所示的定子磁极和绕组的配置结构是对图106的配置结构改良后的结构。AA1是A相的定子磁极，AA2是C相的定子磁极，AA3是B相的定子磁极，AA4是D相的定子磁极。和图106的定子磁极的配置结构不同，在与转子对置的面的大致整个面上配置定子磁极。因此，由于能够将来自转子的磁通量有效地通向定子侧，使其与绕组交链，所以，能够期待产生较大的转矩。在绕组AA7中流过相当于图110(a)的矢量C-A的电流，绕组AA9为绕组AA7、AAB的卷绕数的1/2的卷绕数，并流过相当于2×(B-C)的矢量的电流，在绕组AAB中流过相当于矢量D-B的电流。利用这种的结构，能够使3个绕组的3个电流的相加电流始终为零。为图110(a)的矢量C-A、D-B、2×(B-C)的关系。并且，作成图111所示的星形接线，由此，能够使用3相变换器。TE、TG、TF是星形接线的端子。
各绕组的电压的例子具有图110(b)示出的特性，E为绕组AA7的电压，G为绕组AAB。关于绕组AA9的电压，由于以磁通量不交链的方式在该绕组中流过2×(B-C)，所以，由于磁通量的时间变化率而产生的电压基本上为零，如图110(b)的F所示那样稍微存在由其他绕组阻抗的电压降和由漏磁通量的时间变化率产生的电压。由于大体为3相电压且3个端子的电流之和为零，所以，可用3相变换器进行驱动。
但是，严格地说，这种状态的3端子TE、TG、TF的端子间电压从图110的(b)可知为2∶2∶2.828的关系，并不是平衡3相交流电压。在该意义上，将更有效地使用3相交流电压、电流的方法表示在图112和图113中。在图112中，电流矢量B21、B22、B23、B24是彼此相位差为120°的3相矢量。由矢量B21和B22合成矢量C-A。由矢量B23和B24合成矢量D-B。矢量B25在图113的接线上和矢量B21、B23为同一振幅。其结果是，需要重新计算图111的各绕组的卷绕数，以与图112的电流矢量一致。在该例中，相对于绕组AA7的卷绕数，绕组B31、B33的卷绕数为0.8165倍，B82、B84的卷绕数约为0.3倍，AA9的卷绕数为0.866倍即可。若为这种结构，图113的端子TE、TF、TG的电流为3相平衡电流，能够用3相变换器高效地进行运转、驱动。另外，关于此时的各绕组的配置，取代绕组AA7而配置B31、B32这两个绕组，取代绕组AA9而配置B35，取代绕组AAB而配置B33、B34即可。
另外，作为绕组的其他连接方法，图103那样的绕组结构当然也可以。此时，需要4相的变换器。
图108的定子磁极的剖面4GD～4GD成为图109所示的形状。该电动机与图106所示的电动机不同点之一是与转子对置的面的定子磁极的形状。BY是定子的背扼，其转子轴方向长度为MTZ，B相的定子磁极AA1的与转子相面对的部分的长度MSZ比MTZ/4大，在图97和图98中，是接近2×MTZ/4的值。因此，通过定子磁极AA1的磁通量的旋转角变化率较大，可以期待较大的转矩。另外，从定子磁极AA1的转子表面附近至背扼BY的磁路的粗细MJZ与定子磁极前端的MSZ相同，难以产生磁饱和。与图29的定子磁极144的磁路宽度WDT相比较，为2倍以上的大小。另外，在B相的定子磁极和D相的定子磁极之间配置有图109的绕组AA7、AA9、AAB，直到定子磁极的与转子相面对的开口部，成为难以产生和其他相的定子磁极间的漏磁通量的配置结构。在图108所示的各相的定子磁极之间各绕组同样地配置，成为极力降低其他相的定子磁极间的漏磁通量的结构。绕组成为在转子轴方向具有凹凸的绕组形状，也就是，为图76的绕组所示的结构，能够得到同样的效果。作成图108和图109所示那样的结构的电动机，由此，能够得到较大的峰值转矩。
另外，关于图108的定子磁极的形状，图示了接近长方形的特殊的形状，但是，也可以进行各种变形。例如，在转子轴方向层叠电磁钢板来使用的情况下，在材料上以及使用电磁钢板的制作上，图108所示的各定子磁极的形状是长方形的形状容易进行电磁钢板的压制冲孔制作和电磁钢板的层叠。另一方面，利用金属模具以冲压成型制作压粉磁心的情况下，定子磁极的形状的自由性变高，图108那样的曲面形状比较适合冲压成型。
接着，对图35所示的本发明的6相的电动机的电流、电压进行说明。关于该电动机，已示出：在某个绕组和相差180°相位的其他绕组中流过反向的电流，并将绕组反向串联连接，由此，能够用3相变换器进行控制、驱动。作为与该方法不同的电动机的构成法，具有图114～图118的结构或者图119、图120的结构。
图35的各绕组61、62、63、64、65为图115的星形接线，包括中心点NN在内，作成6个端子Ta、Tb、Tc、Td、Te、TN。在上述各绕组中分别流过图116的Ia、Ib、Ic、Id、Ie，对端子TN流过In。并且，各绕组的电压为图117的Va、Vb、Vc、Vd、Ve，5个电压相加后除以6的值为Vn。并且，当将-Vn作为星形接线的中心点NN的电位来求取各端子的电位时，成为图118的Van、Vbn、Vcn、Vdn、Ven、Vnn。其结果是，对该图115的星形接线的6端子施加6相的电压、电流，从而能够高效地驱动图35所示的电动机。并且，能够将6相变换器用于其驱动。
接着，对在图34所示的N为4以上的偶数相的电动机中，消除电动机的各相的高次谐波成分来实现转矩脉动、振动以及噪音较小的电动机的方法进行说明。在图119中，矢量a、c、e为原来的矢量，流过3相平衡电流，另一方面，矢量b、d、f在顺时针旋转方向CW旋转30°而为矢量ab、cd、ef，流过3相平衡的电流。作成这种构成，由此，相对于转矩脉动等高次谐波成分，能够得到如12相的电动机那样的效果，能够实现转矩脉动、振动以及噪音较小的电动机。此时，图35的各定子磁极也同样，使3相的相位分别相差电角度120°的定子磁极组在圆周方向移动电角度30°。此外，在上述的说明中，使3相的电流和3相的定子磁极这两者变化，但是，仅使一个变化也能够得到相应的效果。
此外，关于变换器的相数和成本关系，在驱动较大的输出容量的电动机、例如50kw以上的电动机的情况下，多是并联使用功率晶体管，即使相数例如从3相变为6相，增加到即2倍，功率晶体管的数量也没有变化，成本负担较小。另外，当相数较大时，具有能够降低电动机的高次谐波成分并能够减小转矩脉动等优点。
相反地，在kw以下的电动机的情况下，变换器的成本多是因元件数而变动，当相数较大时，不利于节约成本。因此，在该情况下，在驱动较小容量的电动机时，优选3相交流驱动。
接着，示出本发明的其他例子。图27的电动机是在转子轴方向相邻的定子磁极组彼此具有180°的相位差的电动机，在电角度360°之间具有6种相位差，由7个定子磁极组构成。在定子磁极组之间分别配置有2个绕组。这2个绕组合并为1个绕组，由此，将在上述两个绕组中流过的电流值算术相加，并流过相加值的电流，从而能够实现等效的电动机。此时，除了上述两种电流值以同一相位、同一电流密度流过的情况，能够降低铜损，并能够提高效率。另外，从图27的各定子磁极开始用虚线描绘了在转子轴方向放大了定子磁极的一部分的图，如图29的140、141所示，能够放大与转子相面对的定子磁极的面积。另外，也能够如图108、图109所示那样，使齿整体在转子轴方向突出，也能够作成图29和图108、图109的中间的形状。另外，图27的定子磁极的例子是相数N为6的例子，但是，在N为4以上的偶数时，也能够构成同样的形状。
图28所示的电动机是将图27的电动机的转子轴方向两端的定子磁极合并到一侧、且将定子磁极间的两个绕组合并为1个绕组的例子。在该图28的结构中，也能够使定子磁极间的绕组为2个。图106、图107是该4相的例子，将流过同相的电流的绕组A87与A89反串联，将绕组A8A、A8B反串联，成为其他绕组A87、A8C和4种绕组星形接线，能够用4相变换器进行平衡较好的驱动。
接着，在图121中表示本发明的其他例子。J1C为转子轴，是转子轴的左侧半面的剖视图。在转子轴上磁隔离地配置有两个转子，J11和J12为第一转子及其永久磁铁，J13和JJ14为第二转子及其永久磁铁。各永久磁铁如图2所示那样，N极和S极在圆周上交替地配置。J25是A相的定子磁极，J26是C相的定子磁极，J27是B相的定子磁极，J28是D相的定子磁极。J29是以A相、C相的磁通量交链方式配置的环状绕组，J2A是以B相、D相磁通量交链方式配置的环状绕组。J2B是用于两定子芯之间磁隔离的隔离物，是非磁性体。C相磁通量φC通过磁路J2C，磁通量φB通过磁路J2D。关于电磁上的配置关系，虽然形状不同，但是，与图106、图108相同，成为不需要相当于绕组A89、A8A、AA9的绕组的结构。因此，能够降低铜损，实现小型化。另外，关于图121的定子芯、绕组，也能够如图108那样进行变形，能够实现更高转矩化。
在图121中，转子和定子侧这两者在转子轴方向磁隔离，但是，在忽略各转子、定子间的漏磁通量的单纯理论上的考虑上，只要转子和定子的一侧被隔离，则2组转子、定子能够在电磁上独立地作用。图122是转子侧在磁隔离的结构，是定子侧去除隔离物J2B并将2个定子紧贴的结构。J15是A相的定子磁极，J16是C相的定子磁极，J17是B相的定子磁极，J18是D相的定子磁极。此时，在磁路J1B的部分通过C相的磁通量φC和B相的磁通量φB，对于φC和φB来说，相位相差45°，所以，与图121的磁路J2C、J2D相比较，能够使磁路减小到0.707的粗细。因此，能够使电动机小型化。另外，关于图121的定子芯、绕组，也能够如图108那样进行变形，能够实现更高转矩。
接着，在图123、图124中对6相的电动机进行说明，转子侧3个磁隔离、定子侧的芯在背扼部，其各相的芯连接在一起。B31是A相的定子磁极，B32是D相的定子磁极，B33是F相的定子磁极，B34是C相的定子磁极，B35是E相的定子磁极，B36是B相的定子磁极。K6D和K61是第一转子及其永久磁铁，K6E和K62是第二转子及其永久磁铁，KF6和K63是第三转子及其永久磁铁。A相的磁通量通过磁路KJ6，B相的磁通量通过K6K。另一方面，在配置于定子内部的磁路K6G通过D相和F相的磁通量，作成使这两磁通量的相位差变大的组合，所以，两相位差为电角度120°，D相和F相的磁通量的合计为与1相的磁通量相同的大小。因此，尽管2相的磁通量通过K6G，但是和A相的磁通量通过的磁路K6J相同的粗细即可。关于磁路K6H也同样，C相和E相的磁通量通过，两磁通量的相位差为电角度120°，磁路K6H的粗细与A相的磁通量通过的磁路K6J相同的粗细即可。这样，通过对转子的结构、配置进行研究，从而能够使定子磁极的一部分小型化，能够实现电动机的小型化、低成本化。另外，关于图121的定子芯、绕组，也能够如图108、图109那样进行变形，能够进一步实现高转矩化。
接着，在图125、图126中示出本发明的其他例。B51是A相的定子磁极，B52是C相的定子磁极，B53是E相的定子磁极，B54是B相的定子磁极，B55是D相的定子磁极。图126是表示电流、磁通量等的矢量的图，A、B、C、D、E是表示基本的5相的矢量。在绕组B57中流过C-A的矢量电流，在绕组B59中流过E-C的矢量电流，在绕组B5B中流过B-E的矢量电流，在绕组B5D中流过D-B的矢量电流。将各矢量如图127那样排列而为这种星形接线时，在中心NN流过A-D的矢量的电流。此时，各绕组的关系是与图90～图96示出的关系相同的关系，能够用5相变换器高效地运转。并且，由于使和相邻的定子磁极的相位差为144°，所以，如图157的虚线所示那样，易于扩大与转子表面对置的定子磁极，能够生成更大的转矩。
另外，作为图125的变形，也能够实现6定子磁极、5绕组的5相的电动机。另外，关于图121的定子芯、绕组，也能够如图108、109那样进行变形，能够实现更高转矩。
接着，在图128中表示本发明的其他例。B91是A相的定子磁极，B92是B相的定子磁极，B93是C相的定子磁极，B94是D相的定子磁极，B95是E相的定子磁极，B96是F相的定子磁极。在这种配置、结构中，转子使用图121那样的磁气地绝缘的2个转子。并且，用B91、B93、B95构成一个3相的电动机，用B92、B94、B96构成另一个电动机，是两个电动机被复合后的结构。在绕组B97中流过在图129的矢量图中用C-A的矢量表示的电流，在绕组B98中流过用E-C的矢量表示的电流，在绕组B99中流过用F-B的矢量表示的电流，在绕组B9A中流过用D-F的矢量表示的电流。作成这种结构，由此，能够将在图1、图2、图7所表示的电动机2个并联地进行驱动。并且，由于这两个电动机相位相对地相差60°，所以，能够构成具有6相的电动机的特性并降低转矩脉动的电动机。另外，如图129所示，省略的绕组、电流是D-B、F-B的矢量的电流，相互反方向而被抵消。其结果是，由于整个电流在转子轴方向产生的磁动势为零，因而在转子轴方向不产生磁动势，不用担心电动机周边部件的磁化等，也消除吸附周边的铁粉的问题。
接着，说明本发明的其他例。在图125中对5相的电动机的配置结构进行了说明，但是，在7相的电动机的情况下，配置A、B、C、D、E、F、G相这7相的定子磁极。在7相的情况下，1相的电角度的宽度为51.43°，接近180°的磁极宽度的整数值为3，为3×51.43＝154.3°。因此，在以图125的电动机的想法扩展为7相时，最好是相邻的定子磁极的相按跳过2相的A、D、G、C、F、B、E相的顺序在转子轴方向并排。在这种结构时，能够增大各定子磁极的发生转矩，转子轴方向为凹凸形状的环状绕组的配置也比较容易。
接着，在图130中表示本发明的电动机例子。在本发明的各种电动机中，由于各相的定子磁极没有配置在同一圆周上，所以，因某些原因而有可能发生转矩脉动。作为其原因，存在由各相的定子磁极的配置顺序引起的原因、和由转子轴方向两端与两端以外的转子的条件差异引起的原因。作为降低由这些转矩脉动引起的转矩脉动的方法，将圆周方向划分为多个，通过相互调换而能够消除高次谐波成分。
图130示出了将图108的电动机的定子磁极、绕组的配置以电动机的半周调换的结构。DD1是A相的定子磁极，DD2是C相的定子磁极，在图130的右侧，将配置换到转子轴方向的相反侧，DD9、DDB是A相的定子磁极，DDA是C相定子磁极。DD3是B相定子磁极，DD4是D相定子磁极，进行调换，DD5、DD7是B相定子磁极，DD6、DD8是D相定子磁极。各相的定子磁极配置在电角度相同的相位，但是，定子的中央部和转子轴方向端的关系反转。具体地说，A相的定子磁极DD1的带圆角的接近绕组DDC的部分位于定子的大致中央部，但是，DD9就DD9而言，在转子轴方向端，位于图130的下端。这样改变转子轴方向的位置，从而消除转子、定子的转子轴方向端的电磁作用、以及中央部的电磁作用。其结果是，能够降低转矩脉动、进行稳定的转矩输出。
此外，在图130中，由于调换定子磁极而产生空闲空间，但是，该空间也可以有效利用于通过配置稍微小的定子磁极等方法来产生转矩。
在图130中，对4相的例子进行了说明，但是，在为A、B、C这3相的情况下，能够用调换A相、B相、C相的顺序、配置的方法来降低转矩脉动。
接着，对像能够得到由永久磁铁带来的转矩和利用所谓的软磁性体的磁阻转矩那样的、图14～图16所示的磁铁埋入结构的转子、图17所示的磁铁插入型转子、图21、图22、图34、图35、图42、图43等所示的定子的组合的电动机进行说明。此外，关于各种形状的转子，各自的特性、特征不同，按用途分开使用。另外，相对于这些转子，图21、图22所示的表面磁铁型的转子具有所使用的永久磁铁的特性，是电动机内部的大致的磁通量分布确定的结构，定子各绕组产生的磁动势对电动机内各部的磁通量密度给予的影响少，所谓的磁铁转矩较多、上述的磁阻转矩较少。
如上所述，图73所示的所谓的集中卷绕的定子磁极宽度是电角度约为120°，具有在圆周方向难以生成正弦波状的磁动势分布的面。因此，在图14～图17那样的转子的情况下，有时不能够充分得到磁阻转矩。另外，有可能使齿槽转矩、脉动转矩也变大。另外，还存在利用转子的软磁性部的磁特性的恒定输出控制困难的问题。
但是，本发明的图35等所示的定子中，在圆周方向能够以电角度为60°的比较小的离散性配置定子磁极，并且，控制作用于各定子磁极的磁动势的大小、绕组电流的振幅和相位，从而能够生成平滑的旋转磁场，与图14～图17所示那样的转子组合，能够得到较大的转矩。另外，利用与转子的旋转位置相应的自由的磁动势控制，能够实现由图74所示的定子得到的恒定输出控制。另外，因平滑的旋转磁场，比较容易降低齿槽转矩、转矩脉动。
另一方面，在图74所示的定子中，槽的开口部较窄，3相绕组的配置容易变复杂，所以，具有绕组的占空因数较低、绕组的组装性较差、线圈端较长、电动机容易变大等问题。本发明的在图35等示出的定子如上所述，能够减少绕组数量，因而能够降低铜损，由于绕组为简单的环状绕组，因而制作容易，由于没有如图73和图74所示的定子那样在轴方向配置的绕组，因而多极化，也不会减小绕组配置剖面积，能够实现由多极化带来的高转矩化，由于没有线圈端，所以，具有能够使电动机小型化等特征。
此外，作为软磁性体，能够使用电磁钢板或对粉状的软磁性体表面实施电绝缘并压固而成的压粉磁心等。
接着，对本发明的图35等示出的定子和图74所示那样的同步磁阻电动机的转子的组合的电动机进行说明。此外，该转子的狭缝部58的空隙部也可以为非磁性体，也可以以高转矩化等目的而插入永久磁铁。
将图73所示的所谓集中卷绕的4极的定子和图74所示的4极的转子组合后的特性存在产生较大的转矩脉动的问题。通过和图74的定子的组合能够得到良好的特性是众所周知的，但是，具有上述定子的问题。特别是，同步磁阻电动机具有如下优越特征：由于不使用永久磁铁等高价构件或者用少量的永久磁铁能够实现，所以成本低；由于能够进行励磁弱控制，所以能够实现低输出控制。但是，图74的电动机的上述问题使该电动机的竞争力下降。
但是，与本发明的图35等所示的定子磁极组合，从而能够组合同步磁阻电动机的转子的特征和本发明的图35等所示的定子的上述特征，能够实现优越的电动机。
接着，对本发明的电动机的转子结构进行说明。图131表示转子的剖面图。
层叠图131(a)所示的电磁钢板而构成转子磁极。D13是转子轴，D12是支承转子的各磁路的支撑构件，是非磁性体。D11是如图132(a)所示的弯折形状的电磁钢板，平行于转子轴而配置，层叠形状类似且尺寸不同的电磁钢板，形成8极的转子磁极。上述层叠的电磁钢板的彼此的间隙成为空间或者配置有非磁性体构件，增大由电磁钢板制作的各磁路间的磁阻，减小从转子磁极至相邻的转子磁极的磁阻，增大电动机的d轴电感Ld，同时，增大从转子磁极边界部至相邻的转子磁极的边界部的磁阻，减小电动机的q轴电感Lq。此外，上述空间的间隙或非磁性体构件也可以按照多张电磁钢板配置。
在图131所示的转子结构中，虽然没有图示各电磁钢板的固定方法，但是，能够使用由螺栓固定在转子轴上的方法、用粘结剂固定的方法、用树脂浸渍的方法的各种方法进行固定。在该图中，仅示出了电磁性的要件。
此前所示的本发明的电动机多是这样的结构：各相的磁通量不仅通向圆周方向、径向方向，也通向转子轴方向。在这一点上，图131、图132所示的形状的电磁钢板中，即使磁通量通向转子轴方向，也能够使磁通量沿电磁钢板的形状通过，因而能够使向转子轴方向的磁通量容易通过，成为特别适于本发明的定子结构的磁路形状。另外，也可以进行使电磁钢板的张数增加的方法、使转子表面的外形形状根据各磁极作成圆形形状等的改良。在应用这种磁阻转矩的电动机中，为了降低转矩脉动，与这种电动机外形相关的改善很重要。
作为用图132(a)所示的电磁钢板构成图131的转子的问题，存在如下问题：在以高转矩旋转过程中，在转子表面附近，磁通量以在转子方向变化的方式进行作用，产生由在电磁钢板的厚度方向进行增减的磁通量引起的涡流，产生涡流损失。
为了解决该问题，下述方法有效，即，如图132(b)所示，为了降低涡流，在电磁钢板的位于转子表面附近的部分设置极细的狭缝。这样，对于极细的径向方向的狭缝来说，在磁通量上、在针对离心力的强度上问题都较少。
此外，在图131的转子结构中，施加在高速旋转的转子各部分的离心力成为强度上的问题。由于该转子结构是稍复杂的结构，所以，在高速旋转的用途中，需要转子的强化对策。另外，在将图131的电动机结构变形为外转子型的情况下，也能够在转子的外周侧配置牢固的环状的钢材，离心力的问题被减轻。
接着，关于提高具有图131和图132所示的转子的电动机的转矩的方法，用图133进行说明。例如，具有如下方法，即：如D31所示，将图示那样的方向的永久磁铁D31、D32配置在各定子磁极上。此时，需要使在相反方向配置在磁极上的磁铁的方向为相反方向。在图131所示那样的转子中，在大电流时向电磁钢板的层叠方向的漏磁通量导致功率因数下降，使转矩降低，但是，追加永久磁铁D31，从而补偿这些漏磁通量。另外，永久磁铁D31也具有积极地供给转矩磁通量的效果，能够实现转矩的增加。
另外，例示了永久磁铁D31插入在电磁钢板的大致整个表面的例子，但是也可以如D32所示的永久磁铁那样，在电磁钢板间的一部分配置较短的磁铁。另外，即使不在整个各电磁钢板之间配置永久磁铁，配置部分的永久磁铁也能够得到相应的效果。也可以根据电动机所要求的特性、电动机的制作性、磁铁的种类以及特性等进行配置。
另外，组合由图18所示的突极状的软磁性体构成的转子和图35等所示的定子，也能够实现坚固、高速旋转控制容易的电动机。此外，转子的突极形状并不特别限定，也可以进行在转子内部附加狭缝或者附加永久磁铁等的变形。
接着，对组合图35等所示的定子和图19所示的感应电动机的转子而成的本发明的电动机进行说明。对于图19所示的转子来说，存在导体170以铝的压铸成型所制成的情况和将铜制的棒材插入到槽中的情况。都是以各绕组的线圈端部短路而流过感应电流的方式制作。另外，也可以用构成定子的绕组的、表面被绝缘的铜线构成转子的2次导体。一般地，感应电动机广泛使用图74所示的定子结构和图19所示的转子结构，并具有如下等特征：坚固，由励磁减弱引起的恒定输出控制的性能优越，能够利用电磁接触器的开闭简便地驱动50Hz、60Hz的商用电源。但是，如对图74所示的定子所进行的说明那样，存在一些问题，存在效率、生产性、电动机尺寸、成本的问题。
但是，通过对图35等所示的定子和图19所示的感应电动机的转子进行组合，从而能够具有感应电动机的特征，并且，解决定子的上述问题，因而能够实现优越的感应型的电动机。
另外，图57所示的转子具有在图17所示的转子上追加感应绕组172、173的结构。在这种同步电动机的转子上追加感应绕组172、173，从而能够以50Hz、60Hz的商用电源的接通、断开来使电动机启动、停止，在通常运转时，作为同步电动机能够高效地运转。171是永久磁铁，170是软磁性体。另外，对图14～图18所示的转子也可以追加感应绕组的172、173。
另外，感应电动机的另一个问题是流过转子的2次导体的感应电流产生的2次铜损的发热，使电动机效率下降，根据用途，转子的温度上升成为问题。在图58表示解决该问题并降低转子的2次铜损的电动机。图58所示的定子176和图21所示的定子14相同。此外，图58所示的定子的绕组177能够如图35所示的定子那样变形，从而也能够降低定子的绕组部的发热，可降低铜损。图58所示的转子是将图34的定子的结构内径和外径反过来进行制成而成的转子，绕组178～183是通上感应电动机的2次感应电流的环状的被短路的绕组。绕组178～183卷绕数从1匝至数匝能够自由选择，在以铝压铸制作该绕组时，成为1匝的短路绕组。
图58所示的电动机的特征在于定子和转子都使用环状的绕组。如上所述，具有如下等特征：由于能够减少绕组数量，所以，能够降低铜损，由于绕组是单纯的环状绕组，所以，制作容易，由于没有如图73和图74所示那样配置在轴方向的绕组，所以进行多极化，由于不会减小绕组配置剖面积，所以能够实现由多极化带来的高转矩化，由于没有绕组端，所以能够使电动机小型化。特别是在多极化的情况下，相比图19所示的转子，图58所示的转子能够减小转子侧的铜损。
另外，在图58所示的电动机中，由于明示了定子和转子为同一想法的结构，所以，作为相同的齿数、相同的槽数进行了图示，但是，在类似形式的定子和转子的组合的情况下，存在容易发生转矩脉动的问题。在该意义上，期望在图58所示的电动机中，定子和转子的齿数、槽数、绕组数为不同的值。
接着，对组合(31)式的Nss＝Ps×Ns中相数为3的定子结构、即Nss＝3×Pn的结构的定子和图14～图19以及图57所示的转子而成的电动机进行说明。如上所述，在这些转子表面含有软磁性体，是利用定子的电流来改变转子的磁通量分布容易的结构，是从定子在圆周方向施加正弦波的磁动势分布时有效地进行作用的结构的转子。另一方面，图35等所示的6相的定子在圆周方向的磁动势分布为60°间距，由于离散性小，所以，能够比较高精度地在圆周方向施加正弦波的磁动势分布，和图14～图19以及图57所示的转子组合，能够有效地进行驱动。在此，当将图35所示的定子结构变形为3相时，由于定子的离散性增大到2倍即120°，所以，当驱动图14～图19以及图57所示的转子时，产生平均转矩减少或者转矩脉动增加等问题，存在不能够有效地驱动这样的问题。但是，作为其对策，将定子的磁极形状SPS作成如图39所示那样的形状，从而能够使定子内周的定子磁极形状SPS的内周方向的面积分布接近正弦波分布，能够在转子的圆周方向施加正弦波分布状的磁动势，能够更有效地驱动转子。
另外，由于要使施加在转子上的磁动势分布为在圆周方向上为正弦波分布，所以，如图40所示那样，将转子的径向形状作成转子磁极边界部为凹状的形状的方法、或者使定子磁极的圆周方向两端为相对定子中心的半径较大的形状并且使两端部相对图23所示的定子磁极形状在外径侧为平滑的形状的方法是有效的。另外，也可以对这些方法进行组合。
如上所述，图35所示的定子在性能上优越，但是，由于相数较多，所以，结构稍微变复杂。在这一点上，使图35所示的定子为3相并使定子内周的定子磁极形状SPS的圆周方向的面积分布为正弦波分布的结构，能够使圆周方向的磁动势分布为正弦波，所以能够有效地驱动图14～图19以及图57所示的转子，能够简化定子，并且，实现有效的驱动，能够使低成本和高性能并存。
此外，对于将图35所示的定子变形为3相并使定子磁极形状SPS为图39所示的形状的定子的结构以及各部形状来说，与在图1所示的结构的定子中使定子磁极的内周面形状SPS为图11～图13的形状或者图39的定子磁极形状的情况相同。
接着，使用图59对将定子和转子的内径侧、外径侧的关系反过来且外径侧进行旋转的所谓的外转子电动机的形状进行说明。187是配置在内径侧的定子，在其内部配置有环状的绕组189～194。示出了这些绕组在1个槽中配置2组绕组的例子，但是，也能够如图34、图35那样合并绕组。186是支撑转子且自由旋转的轴承，185是转子的输出轴，203是转子。195是固定在转子的内径侧的永久磁铁，对于在圆周方向直线展开的形状来说，内径和外径不同，但具有图22(b)所示的永久磁铁12那样的形状。图59所示的电动机除了具有能够使外径侧旋转的特征，还具有能够增大输出的特征。其原因在于，由于直至电动机的内径侧能够有效地构成电磁回路，所以，能够将绕组189～194的剖面积比图21的电动机的绕组41～52更宽地取得，能够增大通电电流，在电动机中发挥电磁作用的磁通量的量中，由于永久磁铁195相比图21所示的永久磁铁12配置在外径侧，所以，电流、磁通量都变大，能够增大输出转矩。但是，图59所示的外转子电动机根据所使用的用途、所使用的周围环境也存在问题。例如，在图59中，虽然未图示电动机壳，但是也存在需要的用途，另外，需要在转子轴承的配置上下功夫，转子轴刚性变低的情况较多。
接着，图60示出了将图35所示的圆筒状的定子变形为圆盘状的电动机的例子。定子196、231配置在由永久磁铁构成的转子194的轴方向两侧。195是定子的壳体，由非磁性体构成。11是由非磁性体构成的转子轴，197是轴承。198～202是各相的环状绕组，图61示出从转子轴11的反负载侧观察到的定子196的配置图。237是第一相的定子磁极，238是第二相的定子磁极，239是第三相的定子磁极，240是第四相的定子磁极，241是第五相的定子磁极，242是第六相的定子磁极。各相的定子磁极以具有电角度为60°的相对的相位差的方式配置。定子196的各绕组198～202在图61中用同一号码表示其配置关系。对于定子231，从转子轴11的反负载侧观察到的配置关系和图61相同。另外，对于各定子磁极的形状来说，由于分别距电动机中心的距离不同，所以，以定子磁极的面积相同的方式来确定径向的宽度。从转子轴11的反负载侧观察到的转子196的结构为图62，成为在圆周方向交替地配置永久磁铁的N极243和S极244的8极的转子。此时，作用于转子196的转子轴方向的电磁吸引力从定子196、231两侧进行作用，所以，吸引力被抵消，不会发生总和较大的转子轴方向的力、即较大的推力。
关于图60所示的电动机的作用，虽然配置有包含各相绕组的定子196、231，但是，电磁作用和图35的定子相同。另外，定子磁极的形状、环状绕组、转子等可变形为上述各种结构。也能够使定子196、231为不同结构的定子，例如，可以使一个定子为不含有绕组的软磁性体的圆盘。也能够在定子196、231的位置上配置2个转子，在转子196的位置配置定子。另外，对相数、极数为6相、8极的例子进行了说明，但是，能够自由地选择相数、极数，例如为3相、16极的相数、极数等。
作成图60所示的电动机结构，由此，能够构成扁平、薄型的电动机。另外，与图21、图35所示的电动机相比，能够配置相对较大的永久磁铁，所以，能够增大针对绕组的交链磁通量，能够产生较大的转矩。
接着，在图63中示出装配2个具有图35所示的配置构成的定子的电动机而复合后电动机的例子。图63所示的电动机在点划线所示的水平线的上侧、下侧装配2个电动机。图64与图35相同地，是直线状地展开从转子侧观察图63的定子的定子内周侧形状的展开图。对于作为图63所示的上半部分的电动机的定子磁极67、54、55、56、57、58以及环状绕组61～65来说，与图35所示的定子结构相同，是从图33所示的电流矢量表示的平衡6相电流的绕组中省略了与电流矢量f相当的绕组的结构，在转子轴方向产生该电流不平衡部分的磁动势。图63所示的下半部分的电动机结构中，与图35的定子结构相比较，定子磁极的配置顺序和通给环状绕组的电流顺序、极性相反，该电流不平衡部分的磁动势在和上半部分的电动机在相反方向上产生。但是，图63的下半部分的电动机产生的转矩的方向和大小与图63的上半部分的电动机相同。此外，在图64所示的各环状绕组的左端示出的电流矢量a、b、c、d、e、-a、-b、-c、-d、-e是通给各绕组的电流，是图33所示的电流矢量。这样，组合2个电动机，从而能够消除各电动机产生的轴方向磁动势而抵消。因此，在轴方向使转子轴磁化，由此，在电动机输出轴上附着周边的铁粉、或者在转子轴上安装磁式的编码器而转子轴方向磁动势成为问题等的这样的用途中有效。并且，将3个以上的电磁不平衡的电动机配置在同轴上也能够保持电磁平衡。
另外，在图63中示出了这样的例子：用点划线所示的上下的电动机的电磁作用相对于点划线所示的面为面对象的结构，因而即使作成各定子紧贴的的结构，2个电动机之间的电磁干涉也少。但是，虽然用两个电动机的其他结构来消除转子轴方向磁动势，但在点划线的面中电磁上不成为对象的结构的情况下，也可以在两个定子间设置空间来进行磁隔离。
另外，即使是以由空间的有效利用带来的整体的小型化或者由部件的共用带来的简化、低成本的目的，结合多个电动机的复合化也很有效。在轴方向结合多个电动机的情况下，易于作成细长的电动机结构，在径向结合多个电动机的情况下，易于作成较短且扁平的电动机结构。例如，在径向组合两个电动机的情况下，在内侧配置外转子型的电动机，在外侧配置内转子型的电动机，并使两个电动机的转子一体化，由于内径侧电动机和外径侧电动机为显著不同的形状，所以，作成适于各个形状的电动机类型，由此，能够作成在空间上、在电动机的输出密度上有效的结构。成为上述那样复合化的对象的电动机的组合也可以是本发明的电动机彼此的组合或者本发明和现有电动机的组合，通过组合多个电动机的长处和短处，从而有时也能够实现其用途的目的、性能。
接着，对将与转子轴平行地配置的电磁钢板配置在转子内部的图65所示的转子进行说明。图14所示的转子中，265是在转子轴方向层叠的电磁钢板，266是软磁性体的转子轴。262、263是永久磁铁，各永久磁铁的极性以成为在转子外周侧图示的N极和S极的朝向的方式而朝向。这种在图14所示的转子中，即使转子内的磁通量在圆周方向和径向发生变化，在电磁钢板内也难以产生过大的涡流。但是，在和图35所示的定子组合并进行驱动的情况下，电磁钢板265的转子轴方向磁通量发生变化，在旋转时，在电磁钢板265中产生大涡流，涡流损耗成为问题。
图65所示的横向剖视图的转子是在图14所示的电磁钢板265上在转子轴方向设置孔并在该孔上配置层叠后的电磁钢板264的结构。层叠后的电磁钢板264为图66所示的结构，层叠表面由绝缘体膜覆盖的薄板的电磁钢板，在针对与层叠方向为直角的方向的磁通量进行增减时，难以流过涡流，能够降低铁损。如图65所示那样配置的层叠电磁钢板264的朝向与圆周方向近似成直角地配置，所以，即使磁通量在圆周方向以外的方向、即转子轴方向和径向发生变化，也能够减小铁损。这样，图65所示的转子以作为导磁磁路的层叠电磁钢板264、265彼此交叉的方式配置，因而即使转子磁极的磁通量在转子轴方向进行增减，也难以产生涡流。其结果是，在组合图65所示的转子和图35等所示的定子而成的电动机中，能够将由永久磁铁262、263生成的磁通量有效地导向图35所示的定子磁极67、54、55、56、57、58，在旋转时也能够降低涡流损失。
此外，电磁钢板264层叠地配置，但是，层叠并不是必要条件，也可以分割、分散地配置为了使磁通量通过所需的量的电磁钢板。另外，也能够取代电磁钢板，即使采用将称为压粉磁心的软磁性体的粉末压固而成的涡流较少的材料，也能够以低铁损在转子轴方向引导磁通量。另外，转子的软磁性体部的整体也可以是压粉磁心。
另外，关于图21所示的定子磁极形状和图35所示的定子磁极形状示出了这样的结构，即，如图31所示的定子磁极形状那样使定子磁极的转子轴方向宽度WDD比定子磁极的转子轴方向间隔WDP小。但是，因更多地引导来自转子的磁通量来增大发生转矩的情况下，如图38所示的定子磁极形状54SS那样，增大定子磁极的转子轴方向宽度WDX的结构是有利的。但是，此时，图31的定子磁极前端部的径向厚度HD1如图38所示的定子磁极前端部的径向厚度HD2那样，为了在转子轴方向更多地通过磁通量而变大，因此，相邻的槽的剖面积变小，导线变细，因此存在通电容量减少的问题。
对于该问题，在组合图38所示的定子和图65所示的转子的情况下，如上所述，在图65的转子内部，磁通量在转子轴方向容易地通过，因而能够减小图38所示的定子磁极的径向厚度HD2，由于能够较大地获取槽剖面积、导线剖面积，因而能够降低铜损，能够增加输出。
此外，关于图14所示的转子，示出了电磁钢板264的追加，但是，也可以对图15～图18等示出的其他种类的转子来进行。另外，关于所追加的软磁性体的形状，图示了图66所示的层叠电磁钢板264的例子，但只要是涡流较小的形状，则可以是各种形状。
接着，对如图67那样，在转子磁极的软磁性体部具有限制磁通量的旋转方向自由性的空隙部或者非磁性体的转子结构进行说明。图67所示的转子是在图14所示的转子的软磁性体部265的部分上设置有以267、268表示的空隙部或非磁性部的转子。关于转子的外周形状，各磁极的边界部为凹部，转子磁极的外周形状为比转子半径小的半径的圆弧状形状，成为圆滑的形状。空隙部267、268限制磁通量的旋转方向自由性，使得在被这些空隙部夹持的磁路269、270的磁通量在圆周方向上不会移动偏移。另外，对于空隙部267、268的狭缝形状的朝向来说，作成来自永久磁铁262、263的磁通量被汇集的配置结构，使得转子磁极的中央部的磁通量密度变高。其结果是，各转子磁极表面的磁通量分布是比较接近正弦波分布那样的结构，使得在中央部附近磁通量密度较大，磁极边界侧的磁通量密度较低。关于转子磁极的边界部形状，该部分的磁通量用于产生电动机转矩的贡献度较低，相反地，当该部分的磁通量密度较大时，易于成为产生转矩脉动的原因，所以，作成凹状，使从该部分通向定子的磁通量的磁通量密度变低。
另外，空隙部267在1个磁极上配置有3个，空隙部268在一个磁极上配置有4个，空隙部的圆周方向间距SPP相同，空隙部267、268的圆周方向位置相对于磁极中心相对地偏移SPP/2。其结果是，由空隙部引起的齿槽转矩、转矩脉动相抵消，能够实现更平滑的转子的旋转。
接着，对去除本发明的电动机的定子磁极的一部分并有效利用该空间作成定子的环状绕组的线圈端的绕组布线空间、或者作成位置检测传感器、温度传感器等的配置空间的技术进行说明。
作为现有的方法，多是在电动机的轴方向后端配置转子位置检测用编码器等传感器的例子，但是，存在电动机整个长度变长的问题。另外，有时有效利用图71所示的现有的电动机的定子的线圈端5附近的空间来进行线圈端的布线处理或者配置各种传感器，但是，在线圈端的轴方向长度较短的电动机的情况下，或者如图1、图21所示的本发明的电动机那样没有线圈端部的情况下，在电动机内部的轴方向端进行线圈端的布线处理或者配置各种传感器，则存在电动机的轴方向长度变大的问题。
为了解决该问题，如图10、图11、图12、图13所示的定子磁极形状那样，在定子内周面的圆周方向的大半部分上相邻地配置定子磁极的情况下，虽然未特别图示，但是，除去几个定子磁极或者使1个定子磁极的一部分凹下而除去形状的一部分，从而能够确保空间。另外，利用该空间能够在环状绕组的线圈端进行弯曲处理或者与实施了耐热绝缘处理后的电线进行连接的处理。另外，也能够利用该空间配置电流传感器、电压传感器、磁通量传感器、加速度检测传感器、速度检测传感器、位置检测传感器、温度传感器、振动传感器等。
图1所示的电动机是3相8极的电动机，对于U相的定子磁极119、V相的定子磁极120、W相的定子磁极121来说，当将其内周面的圆周方向形状直线状展开时，成为图4的形状。此时，存在如下问题：相邻的定子磁极的间隔较窄，产生例如从U相定子磁极119至V相定子磁极120的漏磁通量等定子磁极间的漏磁通量，由转子的永久磁铁等生成的励磁磁通量泄漏，从而因与电动机绕组相交链的成分减少而使电动机转矩减少；各相绕组的电流I产生的磁动势引起的定子磁极间的漏磁通量即漏电感Lx大得不能够忽视，高速旋转ω、大电流I下的电压降Vx＝ω×Lx×I变大，高速旋转下的输出转矩下降；由漏电感Lx变大引起的电动机控制装置中的电流响应性下降。
为了解决该问题，使图4的结构为图68的结构，从而能够增大定子磁极间的距离，能够降低定子磁极间的漏磁通量。图4、图68都是8极的电动机，水平轴用机械角角度从0°到360°表示，若用电角度表达，则示出了从0°到360°×4＝1440°的角度范围。271是U相定子磁极，272是V相定子磁极。这些各相定子磁极与图4相比，为隔1个配置，从4个减半为2个。同相的定子磁极在圆周方向配置的间距为电角度720°的间距。定子磁极间的距离变大，能够降低漏磁通量，因而也能够解决上述各种问题。但是，由于定子磁极的数量减半，所以，重新产生转矩下降的问题，为了解决该问题，同时使用将定子磁极的形状扩展到空闲的空间内的方法、增大电动机的极数的方法等是有效的。这样，能够解决定子磁极间的漏磁通量的问题，对于电动机产生转矩下降的问题，可以用其他方法改善。
为了增大各相绕组的交链磁通量而增加转矩，图4所示的定子磁极的形状也可以变形为图10～图13所示的各种定子磁极形状。但是，这些定子磁极形状与图4所示的定子磁极形状相比，各相定子磁极相邻的面积变宽，相间的漏磁通量增加，上述的图4的漏磁通量的问题进一步变显著。另外，作为其他问题，还存在用于形成磁路的磁路空间不足的问题，该磁路空间用于形成使在定子磁极122～136的定子内周面集中的转子磁通量通向定子的背扼部的磁路。当该磁路空间不足时，就出现磁路磁饱和而使转矩降低的现象。
为了解决这些问题，例如，在图11所示的定子磁极的情况下，如图69所示，可以使同相的定子磁极的配置在圆周方向的间距为电角度720°间距。图69所示的电动机也为3相8极的电动机。图10～图13以及图69的水平轴图示了这样的角度范围：若用机械角表示，从0°至360°，若用电角度表示，从0°至360°×4＝1440°。在图69所示的定子磁极形状的情况下，能够增大明显相邻的定子磁极间的距离，能够降低定子磁极间的漏磁通量。其结果是，能够降低由漏磁通量引起的转矩降低的问题、由漏电感引起的高速旋转、大电流时电感电压降的问题等的不良影响。另外，与从定子磁极内周面至定子背扼的与磁路空间相关的上述问题，只要能够如图69那样，扩大定子磁极间的空间，就能够确保足够的磁路空间，也能够解决磁饱和的问题。但是，图69的定子磁极的数量与图11相比减半，所以，又产生转矩降低的问题。为了解决该问题，同时使用使定子磁极的形状在空闲的空间内扩展的方法、增大电动机的极数的方法等是有效的。这样，能够解决定子磁极间的漏磁通量的问题，对于电动机产生转矩下降的问题，可以用其他方法改善。
对于图12所示的定子磁极形状，也同样如图70所示的U相定子磁极277、V相定子磁极278、W相定子磁极279那样，使同相的定子磁极间距为电角度720°、使相邻的定子磁极的圆周方向平均间隔为240°，构成3相、8极的电动机。图示了极数为8的例子，但是，能够自由地选择。特别是，在如本发明的电动机那样，具有环状绕组的电动机的情况下，由于极数越大越能产生较大的转矩，所以，在产生转矩上，使极数较大是有利的。
此外，该方法也能够适用于其他各种定子磁极形状的电动机。另外，在相数为2相的情况下，由于使同相的定子磁极的圆周方向间隔为电角度720°，两相的相位差为90°，所以，反复使相邻的定子磁极的圆周方向间隔为360°+90°＝450°和360°-90°＝270°，稍微不规范，但是，能够按规则地配置。
若相数为5、7、9等奇数相，则同相的定子磁极的圆周方向间隔为电角度720°，能够规则地排列。在相数为4相以上的多相电动机中，考虑在圆周方向每隔2个去除定子的方法、每隔3个去除定子的方法等各种方法。总之，去除一部分定子磁极，从而能够在各定子磁极的附近产生空间，有效利用该空间，作成用于降低从各定子磁极的内周侧至背扼间的磁路的漏磁通量的空间。另外，同时可确保磁路剖面积，使得从各定子磁极的内周面至背扼间的磁路不产生磁饱和。
另外，关于定子磁极的去除方法，在能够在圆周方向整周按同一规则去除的情况下，可以期待更接近多相正弦波交流理论的优越的特性，但是，即使是在圆周方向多少不规则、不平衡的定子磁极的配置结构，作成空间，从而也能够降低各定子磁极间的漏磁通量，或者，能够确保从定子磁极的内周面至背扼的磁路剖面积。
以上，对本发明的各种方式的例子进行了说明，但是，也能够对本发明进行各种变形，变形后的实施方式也包含在本发明中。例如，关于相数，对3相、6相进行了比较多的说明，但是也可以是2相、4相、5相、7相、相数更大的多相。在小容量的设备中，从成本的角度考虑，优选部件数量较少，所以，相数较少的2相、3相是有利的，但是，从转矩脉动角度或者大容量设备的情况下的1相的功率器件的最大电流制约等角度考虑，相数多比较有利。关于极数并不限定，特别是在本发明的电动机中，在原理上极数较大是有利的。但是，存在物理上的制约、漏磁通量等的不良影响、由多极化导致的铁损增加、由多极化导致的控制装置的界限等，优选根据用途和电动机尺寸来选择适当的极数。
另外，关于转子的种类，在图14～图19、图73、图74中示出了，但是，也可以应用于在转子上具有绕组的绕组励磁型转子、具有固定在轴方向端的励磁绕组并隔着间隙在转子上生成磁通量的所谓爪极(clawpole)结构转子等各种转子。关于永久磁铁的种类、形状也并不限定。
关于电动机的形式也可以进行各种变形，若用定子和转子间的气隙形状表达，可以变形为气隙形状为圆筒形的内转子型电动机、外转子型电动机、气隙形状为圆盘状的轴向间隙型电动机等。另外，气隙形状也可以是将圆筒形状变形为稍稍锥形状的电动机形状，特别是，在该情况下，使定子和转子在轴向移动，从而能够改变气隙长度，能够改变励磁的大小，改变电动机电压。能够利用该间隙可变实现恒定输出控制。
另外，可以复合含有本发明电动机的多个电动机来制作。例如，可以在内径侧和外径侧配置两个电动机，或者在轴向串联配置多个电动机。另外，也可以是省略并去除本发明电动机的一部分的结构。除了使用通常的硅钢板作为软磁性体，也可以使用非晶电磁钢板、对粉状的粉末软铁进行压缩成形后的压粉磁心等作为软磁性体。特别是，在小型的电动机中，通过对电磁钢板进行冲压加工、弯曲加工、锻造加工，由此，能够形成3维形状部件，能够实现上述本发明电动机一部分的形状。
关于电动机的绕组，多是叙述了环状的绕组，但是，不需要一定是圆形，也可以进行一些变形，例如，椭圆形、多角形、根据磁路的情况在转子轴方向设置部分的凹凸形状的形状等。另外，例如在相差180°相位的环状绕组位于定子内的情况下，作为半圆状的绕组，与相差180°相位的半圆状绕组相连接，成为闭回路，从而也能够将环状绕组变形为半圆状绕组。并且，也可以进行分割而变形为圆弧状绕组。另外，对各环转绕组配置在槽中的结构的电动机进行了说明，但是，在没有槽的结构中，在定子的转子侧表面附近配置有薄型绕组的结构的电动机中，作成所谓的空心杯电动机。关于通给电动机的电流，以各相的电流为正弦波状的电流为前提进行了说明，但是也可以用正弦波以外的各种波形的电流进行控制。对于这些各种变形的电动机，本发明电动机的主旨的变形技术包含在本发明中。
接着，对改进定子结构来降低转矩脉动的方法进行说明。例如，在降低RN1次的转矩脉动的情况下，将多个A相的定子磁极分为N1组，使各组的旋转方向的定子磁极位置相对地偏移电角度360°/(RN1×N1)的整数倍，对于其他相的定子磁极，也和A相定子磁极同样，使定子磁极位置在旋转方向进行偏移。
图134是表示为了降低转矩脉动而进行的定子磁极位置的偏移的具体例的图，示出了关于A相的定子磁极的具体例。对B相的定子磁极和C相的定子磁极等其他相的定子磁极也同样，故省略详细地说明。图134所示的横轴表示定子的沿圆周方向的电角度。例如，对能够除去6次(RN1＝6)的转矩脉动成分的定子结构进行说明。将图134所示的4个A相定子磁极分为A-1、A-3和A-2、A-4这两组(N1＝2)。由于360°/(RN1×N1)＝360°/(6×2)＝30°，所以将定子磁极A-2、A-4的圆周方向位置如图30所示那样在圆周方向偏移电角度30°即可。其结果是，分为两组的各组的U相定子磁极19产生的转矩中的6次谐波成分相互具有180°的相位差，所以作为无刷电动机100，总体上应该消除6次谐波成分、即电角度60°的周期的转矩脉动。
为了从该状态进一步降低多个转矩脉动，进一步叠加图134所示的想法即可。但是，降低多个转矩脉动的方法独立作用，需要考虑相互不干涉。
关于图134所示的改变定子磁极的配置、结构的转矩脉动的降低方法，由于定子和转子是相对的，所以，能够将同一方法用于转子而得到转矩脉动降低效果。另外，也能够利用定子的配置、结构降低一个转矩脉动成分，利用转子侧的转子磁极的配置、结构降低其他转矩脉动成分。在含有两个以上的较大的转矩脉动的电动机的情况下，在定子侧和转子侧都降低转矩脉动的方法也是有效的。
接着，对改良转子磁极形状、定子磁极形状来提高转矩的方法进行说明。图135是4相电动机的例子，D51、D53、D55、D57分别是A、B、C、D相的转子磁极。D52、D54、D56、D58分别是A、B、C、D相的定子磁极。由于各相的磁通量φ的旋转变化率dφ/dθ与转矩成比例，所以，转子磁极和定子磁极的对置的面积内，特别是转子轴方向的对置的长度对各相的磁通量φ的旋转变化率dφ/dθ产生较大影响，和转矩的大小有关系。在这一点上，如图135所示，通过使转子磁极形状和定子磁极形状的对置的部分为梯形形状，从而磁通量能够更多地通过，能够增加转矩。关于磁极的形状，也能够对图135的形状进一步变形，例如，三角形状、单纯的凹凸形状等也可以。
但是，图135那样的磁极的形状变复杂，在部件的制作上、装配上存在问题，需要在确保电动机制作性上下工夫。例如，在各定子磁极的中央部进行定子转子的转子轴方向的分割，或者，为了确保装配精度和电动机强度，在各部件上设置台阶差、凹凸等各种电动机制作上下工夫。
在图135的电动机结构中，D59、D5A、D5B是绕组，环状的绕组形状为进入到转子侧的形状。在如下几点上有利：有效利用转子侧的空闲空间；由于转子侧的直径小，所以相对于同一电流，导线的长度较短，能够降低铜损。其结果是，能够实现电动机的高效化、小型化、高转矩化。
接着，图136示出了在图124所示的电动机中将其绕组B37、B38、B39置换为导管状的绕组的例子。D61是铜制的导管等，能够流过电流，同时能够利用导管，在其中心部流过冷却水、冷却用的空气、气体等。也能够使冷却装置的冷媒物质通过。导管间需要电绝缘，可以对导管表面进行绝缘处理。有利于增大电动机的连续输出转矩。
在该导管的导体使用铜的情况下，由铜的温度导致的阻抗变化为约40％/100℃，因而对导体进行冷却在降低铜损的意义上也具有显著效果。
另外，对于图136那样的结构来说，在现有的电动机中，从电线的粗细角度考虑并不现实，但是在本发明的电动机中，多极化比较容易，能够减少电动机的绕组的卷绕数，使绕组粗到为管状的程度在现实上是可以的。
接着，对本发明电动机的控制装置进行说明。图137是表示未指定绕组数、且具有绕组数量的单纯结构的驱动部的控制装置的图。D70是直流电压电源，D75、D76、D77、D88表示电动机的绕组，其绕组数量未指定。D71、D72是功率晶体管，是所谓的IGBT、功率MOS FET等。这两个晶体管为一对，控制相互连接的输出部的电压。构成供给正或负值的电流的电压可变单元。同样地，D73、D74的结构、D7A、D7B的结构、D7C、D7D的结构构成电压可变单元。并且，如图173所示，用两个电压可变单元对各绕组差动地提供电压，能够流过电流。该结构是并排设置绕组数量的比较单纯的结构的电压可变单元的结构，但是，存在晶体管的数量变多的问题。
接着，对驱动5相的电动机的控制装置进行说明。图138表示控制5相绕组的电动机的结构，其中，该电动机将配置在图83、图84、图85所示的5个定子磁极各定子磁极间、且夹持2个定子磁极而配置的绕组反串联控制后的绕组作为1相。如已经说明的那样，在图85所示的星形接线的结构中，星形接线的各端子的电压为平衡的5相电压，能够利用图138所示的5相变换器有效地进行控制。此外，该5相变换器为并联构成5个上述电压可变单元的结构，在各晶体管上并联连接有通上反方向的电流的朝向反方向的二极管。
另外，由于在图85中以星形接线所示的各绕组的电压电流在5相中平衡，所以，也能够作成三角形接线进行控制。但是，此时，由于循环电流在三角形接线内流过，所以，需要注意电动机的高次谐波成分、控制装置的不平衡成分。
另外，对除5相以外的3相以上的结构的电动机也使用电动机的相数的电压可变单元，能够同样地构成。
接着，对本发明的5相电动机且各绕组的电压振幅不相等的绕组的驱动装置进行说明。图139是表示控制图86～图89示出的5相且5个绕组的电动机的结构。如已经说明的那样，各绕组的电压为图88示出的不平衡的电压、相位。但是，如图89所示那样，在星形接线的结构时的各端子的电压电流平衡，能够有效地进行驱动。
但是，在需要对各绕组严格地进行控制的情况下，需要进行以图83所示的电压关系为基准的控制。例如，在按照每个绕组重叠某种高次谐波电流成分的情况下，需要按每个根据图88的电压关系所计算的绕组进行电压的前馈控制。
另外，上述星形接线是不平衡的，但是，按相序串联连接，也可以为三角形接线。但是，由于各绕组电压不平衡，所以，变换器的驱动效率多少有些恶化。
另外，对于5相以外的3相以上的结构的电动机，也可使用电动机相数的电压可变单元同样地构成。
接着，对本发明的5相电动机、各绕组的电压振幅不相等、绕组的数量比相数少1个的电动机的驱动装置进行说明。图139表示对图90～图96所示的5相4绕组的电动机进行控制的结构。如已经说明那样，各绕组的电压为图95所示的不平衡的电压、相位。但是，如图93(a)那样，将星形接线的中心点NN作为电动机的一个端子，由此，如图96所示那样，各端子的电压电流平衡，能够有效地进行驱动。
但是，在需要对各绕组严格地控制的情况下，需要进行以图95所示的电压关系为基准的控制。例如，在使各绕组重叠某种高次谐波电流成分的情况下，需要按每个根据图95的电压关系所计算的绕组进行电压的前馈控制。
另外，上述星形接线不平衡，但是，按相序串联连接，也可以为三角形接线。但是，此时，如图93(b)那样进行接线，将绕组脱落的部分的两端的两个端子作为三角形接线的端子，由此，能够以三角形接线进行驱动。但是，由于各绕组电压不平衡，所以，变换器的驱动效率多少有些恶化。
另外，对于5相以外的3相以上的结构的电动机，也可使用电动机相数的电压可变单元同样地构成。
本申请基于特愿2005-131808(2005年4月28日申请)、特愿2005-144293(2005年5月17日申请)、特愿2005-151257(2005年5月24日申请)、特愿2005-208358(2005年7月19日申请)，这些申请公开的所有内容通过参照而编入本申请中。
另外，本申请的发明仅由技术方案的范围确定，不应局限地解释为说明书所记载的实施方式等。

Claims (58)

1.一种电动机，其特征在于，具有：
转子，具有在圆周方向N极和S极交替地配置的转子磁极组；
(N+1)个定子磁极组，在圆周上或附近的圆周上多个定子磁极按每一相配置在电角度大致为相同角度的旋转相位的位置上；
2N个环状绕组，在各相的所述定子磁极组之间沿轴向配置，相同的相配置在轴向两端。
2.如权利要求1所述的电动机，其特征在于，
(N+1)个所述定子磁极组分别以电角度位置依次变化的方式配置。
3.如权利要求1所述的电动机，其特征在于，
(N+1)个所述定子磁极组分别以对应于电角度彼此大致相差180°的两个相的所述定子磁极组相邻的方式配置。
4.如权利要求3所述的电动机，其特征在于，
(N+1)个所述定子磁极组分别以如下方式配置：在将对应于电角度彼此大致相差180°的两个相的所述定子磁极组设为一组时，分别包含在相邻的2组中且彼此相邻的所述定子磁极组的电角度的相位差为最小。
5.如权利要求1或2所述的电动机，其特征在于：
(N+1)个所述定子磁极以如下方式设定：位于两端的2个所述定子磁极的与所述转子对置的面的转子轴方向宽度之和等于除此以外的各个所述定子磁极的与所述转子对置的面的转子轴方向宽度。
6.一种电动机，其特征在于，具有：
转子，具有在圆周方向N极和S极交替地配置的转子磁极组；
N个定子磁极组，在圆周上或附近的圆周上多个定子磁极按每一相配置在电角度为大致相同角度的旋转相位的位置上；
2N个环状绕组，在各相的所述定子磁极组的两侧沿轴向配置，相同的相配置在轴向两端。
7.如权利要求6所述的电动机，其特征在于，
将多个所述环状绕组合并为1个环状绕组，该多个所述环状绕组配置在由在转子轴方向相邻的两个所述定子磁极所形成的槽内。
8.如权利要求6或7所述的电动机，其特征在于，
去除了配置在两个所述定子磁极的更外侧的所述环状绕组，该两个所述定子磁极分别配置在沿转子轴方向的两端。
9.如权利要求1～8的任意一项所述的电动机，其特征在于，
所述定子磁极的与所述转子对置的面的面积沿着所述转子的圆周方向为正弦波状的面积分布或近似于正弦波的面积分布。
10.如权利要求1～9的任意一项所述的电动机，其特征在于，
所述定子磁极的与所述转子对置的面的转子轴方向宽度比沿着转子轴相邻的所述定子磁极的间隔大。
11.如权利要求1～10的任意一项所述的电动机，其特征在于，
在将通过任意的X相的所述定子磁极组的磁通量的总和设为Φx、将该磁通量Φx的旋转变化率设为dΦx/dθ、将作用于该定子磁极和转子磁极之间的气隙部的磁动势即绕组电流设为Ix、将绕组匝数设为WTx、将由它们的积dΦx/dθ×Ix×WTx计算出的发生转矩成分设为Tx、将通过其他任意的Y相的所述定子磁极组的磁通量的总和设为Φy、将该磁通量Φy的旋转变化率设为dΦy/dθ、将作用于该定子磁极和转子磁极的气隙部的磁动势即绕组电流设为Iy、将绕组匝数设为WTy、将由它们的积dΦy/dθ×Iy×WTy计算出的发生转矩成分设为Ty时，由所述定子磁极和所述转子磁极的对置面积所确定的所述磁通量Φx、Φy、所述绕组电流Ix、Iy、所述绕组匝数WTx、WTy中的两个以上在X相的所述定子磁极和Y相的定子磁极中为不同的值，与各定子磁极对应的所述发生转矩成分Tx、Ty相等。
12.如权利要求1、2、5～11中任一项所述的电动机，其特征在于，
各相的所述定子磁极在转子轴方向被分割为K个，
在各相的K个定子磁极各自的沿转子轴方向的两侧或单侧配置有相同相的K个所述环状绕组。
13.如权利要求1、2、5～12中任一项所述的电动机，其特征在于，
由在转子轴方向相邻的所述定子磁极形成的槽中卷绕有通上不同相位的电流的多个环状绕组，得到合成电流，并且，
卷绕在所述槽内的多个环状绕组各自的卷绕数以各自中流过的电流矢量和各自的卷绕数之积的总和与所述合成电流的矢量一致方式设定。
14.如权利要求1～13中任一项所述的电动机，其特征在于，
进行所述环状绕组间的接线，将电角度上相同相位的所述环状绕组彼此进行串联连接，将电角度上大致相差180°相位的所述环状绕组彼此在反方向进行串联连接。
15.一种电动机，其特征在于，
具有：转子，具有在圆周方向N极和S极交替地配置的转子磁极组；P个定子磁极组，在圆周上或附近的圆周上多个定子磁极按每一相配置在电角度大致为相同角度的旋转相位的位置上；Q个环状绕组，在各相的所述定子磁极组之间沿轴向配置，
具有电动机的输入线，以对所述Q个环状绕组分别通上单独的电流，
此处，P＝(N+1)，Q＝2N；P＝N，Q＝2(N-1)；P＝(N+1)，Q＝N；或者，P＝N，Q＝(N-1)，N为3以上的正整数。
16.一种电动机，其特征在于，
具有：转子，具有在圆周方向N极和S极交替地配置的转子磁极组；P个定子磁极组，在圆周上或附近的圆周上多个定子磁极按每一相配置在电角度大致为相同角度的旋转相位的位置上；Q个环状绕组，在各相的所述定子磁极组之间沿轴向配置，
对Q个环状绕组中的夹持2个以上的定子磁极组而配置的2个绕组反方向通上相同的电流，
此处，P＝(N+1)，Q＝2N；或者，P＝N，Q＝2(N-1)，N为3以上的正整数。
17.如权利要求16所述的电动机，其特征在于：
反方向通上相同的电流的所述2个绕组反方向串联连接。
18.一种电动机，其特征在于，
具有：转子，具有在圆周方向N极和S极交替地配置的转子磁极组；P个定子磁极组，在圆周上或附近的圆周上多个定子磁极按每一相配置在电角度大致为相同角度的旋转相位的位置上；Q个环状绕组，在各相的所述定子磁极组之间沿轴向配置，
此处，P＝(N+1)，Q＝N；或者，P＝N，Q＝(N-1)，N为3以上的正奇数。
19.如权利要求1～9、16～18中任一项所述的电动机，其特征在于，
使电流的方向一致地将流过相同电流的各环状绕组串联连接，使各串联绕组或单独的绕组为星形接线。
20.一种电动机，其特征在于，
具有：转子，具有在圆周方向N极和S极交替地配置的转子磁极组；(N+1)个定子磁极组，在圆周上或附近的圆周上多个定子磁极按每一相配置在电角度大致为相同角度的旋转相位的位置上；N个环状绕组，在各相的所述定子磁极组之间沿轴向配置，
所述N个绕组进行星形接线。
21.一种电动机，其特征在于，
具有：转子，具有在圆周方向N极和S极交替地配置的转子磁极组；N个定子磁极组，在圆周上或附近的圆周上多个定子磁极按每一相配置在电角度大致为相同角度的旋转相位的位置上；(N-1)个环状绕组，在各相的所述定子磁极组之间沿轴向配置，
所述(N-1)个绕组进行星形接线，
所述星形接线的中心连接部也作为电动机的输入而成为N个输入线。
22.一种电动机，其特征在于，
具有：转子，具有在圆周方向N极和S极交替地配置的转子磁极组；4个定子磁极组，在圆周上或附近的圆周上多个定子磁极按每一相配置在电角度大致为相同角度的旋转相位的位置上，
在两端的定子磁极组的内侧分别配置有卷绕数为Nw的环状绕组，
在中央的两个定子磁极组之间配置有卷绕数为Nw/2的两个的环状绕组，
这4个绕组进行星形接线。
23.一种电动机，其特征在于，
具有：转子，具有在圆周方向N极和S极交替地配置的转子磁极组；4个定子磁极组，在圆周上或附近的圆周上多个定子磁极按每一相配置在电角度大致为相同角度的旋转相位的位置上，
在两端的定子磁极组的内侧分别配置有卷绕数为Nw的环状绕组，
在中央的两个定子磁极组之间配置有卷绕数为Nw/2的环状绕组，
这3个绕组进行星形接线。
24.如权利要求1～16以及21中任一项所述的电动机，其特征在于，
N为偶数，
具有：转子，具有在圆周方向N极和S极交替地配置的转子磁极组；N个定子磁极组，在圆周上或附近的圆周上多个定子磁极按每一相配置在电角度大致为相同角度的旋转相位的位置上，
N/2个定子磁极组配置在电角度为360°/N的整数倍的相位上，
其他N/2个定子磁极组配置在与电角度为360°/N的整数倍不同的相位上。
25.一种电动机，其特征在于，
具有：转子，具有在圆周方向N极和S极交替地配置的转子磁极组；(N+1)个定子磁极组，在圆周上或附近的圆周上多个定子磁极按每一相配置在电角度大致为相同角度的旋转相位的位置上，
这些定子磁极组中的对应于电角度彼此大致相差180°的两个相的所述定子磁极组以相邻的方式配置，
在各相的所述定子磁极组之间配置有N个环状绕组。
26.如权利要求25所述的电动机，其特征在于，
转子轴方向两端的两个定子磁极组在单侧相邻地配置，成为一个定子磁极组。
27.如权利要求3、25、26中任一项所述的电动机，其特征在于，
所述定子磁极组中的电角度彼此大致相差180°的两个相的定子磁极组以相邻的方式配置，
彼此大致相差180°的两个相的定子磁极组的背扼部以软磁性体进行磁耦合，
与彼此大致相差180°的两个相的定子磁极组对置的转子磁极组的背扼部也彼此以磁性体进行磁耦合，
构成所述相差180°的两个相的对的结构的定子磁极组和相邻的其他对的定子磁极组之间、或者与这些定子磁极组对置的两对转子磁极组之间的至少之一以空间或者非磁性体磁隔离。
28.如权利要求27所述的电动机，其特征在于：
与构成所述相差180°的两个相的对的结构的定子磁极组和相邻的其他对的定子磁极组对置的两对转子磁极组之间以空间或者非磁性体磁隔离，
所述彼此相位相差180°的两时的四个定子磁极组中，从中央侧的两个定子磁极组的齿的前端至背扼部的磁路的一部分被紧贴或共用。
29.一种电动机，其特征在于，
具有：转子，具有在圆周方向N极和S极交替地配置的转子磁极组；N个定子磁极组，在圆周上或附近的圆周上多个定子磁极按每一相配置在电角度大致为相同角度的旋转相位的位置上，
所述N个定子磁极组的配置顺序为按电角度的相位的顺序每隔一个的顺序，
各相的所述定子磁极组之间配置有各环状绕组。
30.一种电动机，具有6个定子磁极组，其特征在于，
电角度上第1、3、5相的定子磁极组的第一结构部和电角度上第2、4、6相的定子磁极组的第二结构部配置在转子轴方向上，
在所述第1、3、5相的定子磁极组之间配置有环状绕组，
在所述第2、4、6相的定子磁极组之间配置有环状绕组，
配置有各定子磁极组对置的各转子磁极，
所述第一结构部和第二结构部之间、或者与这些定子磁极组对置的两对转子磁极组之间的至少之一被空间或非磁性体磁隔离。
31.一种电动机，其特征在于，
具有：转子，具有在圆周方向N极和S极交替地配置的转子磁极组；N个定子磁极组，在圆周上或附近的圆周上多个定子磁极按每一相配置在电角度大致为相同角度的旋转相位的位置上，
所述N个定子磁极组的配置顺序为按电角度的相位顺序每隔二个的顺序，
在各相的所述定子磁极组之间配置有各环状绕组。
32.如权利要求1～31中任一项所述的电动机，其特征在于，
将各相的定子磁极和各绕组在转子轴方向替换，或者根据旋转角在转子轴方向依次移动各相的转子轴方向的排列顺序。
33.如权利要求1～32中任一项所述的电动机，其特征在于，
所述环状绕组的更具体的形状是配合各相的各定子磁极形状而呈凹凸形状的环状绕组。
34.如权利要求1～32中任一项所述的电动机，其特征在于，
绕组由平板状的导线构成。
35.如权利要求1～34中任一项所述的电动机，其特征在于，
当将N相的电动机磁芯的转子轴方向长度设为MT时，从各相定子磁极的前端至定子背扼的磁路的转子轴方向长度大于MT/N。
36.如权利要求1～35中任一项所述的电动机，其特征在于，
所述转子在表面或内部的一部分配置有永久磁铁，至少表面的一部分由软磁性体构成。
37.如权利要求1～35中任一项所述的电动机，其特征在于，
所述转子在从一个转子磁极朝向其他转子磁极的方向上配置有多组细长的空隙、或者非磁性体或者永久磁铁。
38.如权利要求1～35中任一项所述的电动机，其特征在于，
具有层叠大致与转子轴平行地配置且向转子磁极的方向弯曲的电磁钢板而构成转子磁极的转子。
39.如权利要求37或38所述的电动机，其特征在于，
在与所述转子轴大致平行地配置的电磁钢板的两侧或单侧具有永久磁铁。
40.如权利要求1～35中任一项所述的电动机，其特征在于，
所述转子在圆周方向由磁气地软磁性体的突极构成磁极。
41.如权利要求1～35中任一项所述的电动机，其特征在于，
所述转子具有可通上感应电流的绕组。
42.如权利要求15～35中任一项所述的电动机，其特征在于，
所述定子磁极的与所述转子对置的面的面积沿着所述转子的圆周方向为正弦波状的面积分布或近似正弦波的面积分布，在具有3相的所述定子磁极的情况下，极对数Pn和所述定子磁极的数量Nss满足Nss＝3×Pn的关系。
43.如权利要求1～42中任一项所述的电动机，其特征在于，
所述定子磁极配置在内径侧，所述转子配置在外径侧。
44.如权利要求1～42中任一项所述的电动机，其特征在于：
所述定子磁极和所述转子相对地沿轴方向配置。
45.一种电动机，其特征在于，
对包括权利要求1～44中任一项所述的电动机的2个以上的电动机进行复合化并组合而构成。
46.如权利要求1～45中任一项所述的电动机，其特征在于，
所述转子的与所述定子磁极对置的面的至少一部分由于软磁性体构成，在表面或内部具有在转子轴方向或径向方向引导磁通量的软磁性体的导磁磁路。
47.如权利要求1～46中任一项所述的电动机，其特征在于，
所述转子的与所述定子磁极对置的面的至少一部分由于软磁性体构成，在内部具有限制磁通量的旋转方向自由性的空隙部或者非磁性体部。
48.如权利要求1～44中任一项所述的电动机，其特征在于，
去除按规则排列的所述定子磁极的一部分或者转子磁极的一部分。
49.如权利要求1～44中任一项所述的电动机，其特征在于，
相数为Sn，极对数为Pn，极数设定为2×Pn，
从所述定子磁极的数量为Sn×Pn的结构中去除一部分所述定子磁极。
50.如权利要求1～44中任一项所述的电动机，其特征在于，
在要降低的转矩脉动的次数为m时，对于包含在所述定子中的所述N个定子磁极组的每一个，将多个所述定子磁极分为n组，使属于各组的所述定子磁极的圆周方向位置相对地移位电角度360/(m×n)度的整数倍。
51.如权利要求1～44中任一项所述的电动机，其特征在于，
在要降低的转矩脉动的次数设为m时，将转子磁极分为n组，使属于各组的所述转子磁极的圆周方向位置相对地移位电角度360/(m×n)度的整数倍。
52.如权利要求1～44中任一项所述的电动机，其特征在于，
接近且对置的定子突极和转子突极的形状为凹凸形状，成为增大对置面积的形状。
53.如权利要求1～44中任一项所述的电动机，其特征在于，
转子和定子对置地配置，转子具有在转子轴方向凹下的部分和凸出部分，定子的绕组的全部或一部分配置在转子的凹下的部分。
54.如权利要求1～44中任一项所述的电动机，其特征在于，
电动机的绕组的一部分或全部由金属导管构成，
具有在作为导体的所述金属管中通过液体或气体的结构的冷却机构。
55.一种电动机及其控制装置，其特征在于，
具有：如权利要求16、17、19、24、29、30中任一项所述的N相的电动机；N个电压可变单元VVU，将2个能够控制电流的导通、截止的功率元件TR直接或间接地串联地连接到电源的端子VP、VN上，
将对所述N相的电动机的绕组进行星形接线后的N个端子或者进行三角形接线后的各连接部的N个端子连接到所述N个电压可变单元VVU上，控制电压以及电流。
56.一种电动机及其控制装置，其特征在于，
具有：如权利要求18、20、22中任一项所述的N相的电动机；N个电压可变单元VVU，将2个能够控制电流的导通、截止的功率元件TR直接或间接地串联地连接到电源的端子VP、VN上，
将对所述N相的电动机的绕组进行星形接线后的N个端子或者进行三角形接线后的各连接部的N个端子连接到所述N个电压可变单元VVU上，控制电压以及电流。
57.一种电动机及其控制装置，其特征在于，
具有：如权利要求18或21所述的N相的电动机；N个电压可变单元VVU，将2个能够控制电流的导通、截止的功率元件TR直接或间接地串联地连接到电源的端子VP、VN上，
将对所述N相的电动机的绕组进行星形接线后的(N-1)个端子和星形接线的中心点NN的共计N个端子、或者对(N-1)个绕组进行三角形接线后的各连接部的(N-2)个端子和应配置第N号绕组的部分的2个端子的共计N个端子连接到所述N个电压可变单元VVU上，控制电压以及电流。
58.一种电动机及其控制装置，其特征在于，
具有电动机和3个电压可变单元VVU，
该电动机具有：转子，具有在圆周方向N极和S极交替地配置的转子磁极组；3个定子磁极组，在圆周上或附近的圆周上多个定子磁极按每一相配置在电角度大致为相同角度的旋转相位的位置上；2个环状绕组，在各相的所述定子磁极组之间沿轴向配置；其中，将所述2个绕组的一端彼此连接，作为3个电动机绕组的连接端子，
该电压可变单元VVU将2个能够控制电流的导通、截止的功率元件TR直接或间接地串联地连接到电源的端子VP、VN上，
向所述3个连接端子提供3相的电压、电流，对所述电动机进行控制。
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