JP2002153033A

JP2002153033A - Ｉｐｍモータ

Info

Publication number: JP2002153033A
Application number: JP2000347662A
Authority: JP
Inventors: Kenji Fujiwara; 謙二藤原; Akira Nishio; 章西尾; Yoshiki Kato; 義樹加藤; Masahiro Hirano; 雅弘平野; Takatoshi Kogure; 孝敏小暮; Isao Baba; 功馬場
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2000-11-15
Filing date: 2000-11-15
Publication date: 2002-05-24
Also published as: RU2231200C2

Abstract

(57)【要約】【課題】ＩＰＭモータのトルクリップルを抑制する。【解決手段】本発明によるＩＰＭモータは、ｎ_１個の
スロット（１６_１〜１６ _１２）が設けられたステータ
（１２）と、ステータ（１２）に対向する側面（１１
ａ）を有するロータ（１１）とを具備する。ロータ（１
１）は、ｎ_２個の磁石（１４）と、磁石（１４）と側面
（１１ａ）との間に位置する磁力線誘導体（１３ａ）と
を含む。このとき、ｎ_１とｎ_２とは、ｎ_１＜ｎ_２を満たす。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、埋込磁石構造モー
タ（ＩｎｔｅｒｉｏｒＰｅｒｍａｎｅｎｔＭａｇｎ
ｅｔＭｏｒｔａｒ）（以下、「ＩＰＭモータ」とい
う。）に関する。

【０００２】

【従来の技術】ブラシレスＤＣモータが、広く使用され
ている。そのようなブラシレスＤＣモータとして、表面
磁石構造モータ（ＳｕｒｆａｃｅＰｅｒｍａｎｅｎｔ
ＭａｇｎｅｔＭｏｒｔａｒ）（以下、「ＳＰＭモー
タ」という。）と、ＩＰＭモータとが知られている。

【０００３】ＳＰＭモータが、公開特許公報（特開平１
１−９８７９１）に知られている。図１３は、公知のそ
のＳＰＭモータの構造を示す。公知のそのＳＰＭモータ
は、三相電源で駆動される１４極１２スロット型モータ
である。公知のそのＳＰＭモータは、ロータ１０１と、
ステータ１０２とから形成されている。

【０００４】ロータ１０１の円筒表面には、１４個の永
久磁石１０３が設けられている。即ち、ロータ１０１
は、１４極の極数を有する。

【０００５】ステータ１０２には、１２個のスロット１
０４_１〜１０４_１２が放射状に、且つ、等角度間隔で、
同一円周状に配置されている。更に、ステータ１０２に
は、電機子巻線１０５_１〜１０５_１２が設けられてい
る。電機子巻線１０５_１、１０５_２、１０５_７、１０５
_８には、Ｕ相電源電圧が供給される。電機子巻線１０５
_３、１０５_４、１０５_９、１０５_１０には、Ｖ相電源電
圧が供給される。電機子巻線１０５_５、１０５_６、電機
子巻線１０５_１１、１０５_１２には、Ｗ相電源電圧が供
給される。

【０００６】図１３において、記号Ｕ・Ｖ・Ｗと、Ｕ’
・Ｖ’・Ｗ’とは、それぞれ、電流が流れる方向が互い
に逆であることを示している。即ち、電機子巻線１０５
_１と１０５_２とは、互いに逆向きの磁束を発生する。電
機子巻線１０５_３と１０５_４、電機子巻線１０５_５と１
０５_６、電機子巻線１０５_７と１０５_８、電機子巻線１
０５_９と１０５_１０、電機子巻線１０５_１１と１０５
_１２についても同様に、それぞれ互いに逆向きの磁束を
発生する。

【０００７】一方、図１４は、公知のＩＰＭモータの構
成を示している。公知のＩＰＭモータでは、ロータ１０
６の内部に、磁石１０７が埋め込まれている。磁石１０
７が埋め込まれていることにより、リラクタンストルク
がロータ１０６に作用する。公知のそのＩＰＭモータ
は、リラクタンストルクを積極的に利用しようとするモ
ータである。リラクタンストルクを積極的に利用するた
めに、磁石１０７は、ロータ１０６の表面から離れて設
けられている。公知のそのＩＰＭモータのステータの構
造は、公知のそのＳＰＭモータのそれと同様である。

【０００８】以上に説明された公知のＳＰＭモータと、
公知のＩＰＭモータとには、それぞれに利点がある。

【０００９】公知のＳＰＭモータは、トルクリップルが
小さい点で、ＩＰＭモータよりも優れている。従って、
公知のＳＰＭモータは、産業用ロボットや、工作機械の
ようなＦＡ製品のサーボモータとして適している。

【００１０】一方、公知のＩＰＭモータは、出力トルク
が大きくできる点で、ＳＰＭモータよりも優れている。
以下、その理由を説明する。

【００１１】公知のＳＰＭモータ、ＩＰＭモータのいず
れの場合でも、その出力トルクは、次式で表されること
が知られている。Ｔ＝ｐ｛φ・Ｉ_ａ・ｃｏｓ（β）＋（Ｌ_ｑ−Ｌ_ｄ）Ｉ_ａ ^２・ｓｉｎ（２β）／２｝． …（１）ここで、ｐ：極対数（極数／２），φ：永久磁石の電機子鎖交磁
束の最大値Ｉ_ａ：電機子電流，β：電機子電流の位相Ｌ_ｄ：直軸インダクタンス（ｄ軸方向のインダクタン
ス），Ｌ_ｑ：横軸インダクタンス（ｑ軸方向のインダクタン
ス）．右辺第１項の成分は、マグネットトルク成分を示し、右
辺第２項の成分は、リラクタンストルクを示している。

【００１２】公知のＳＰＭモータのトルクは、実質的
に、マグネットトルク成分のみからなる。公知のＳＰＭ
モータでは、その構造上の特性から、次式が成り立つ。Ｌ_ｑ≒Ｌ_ｄ． …（２）従って、公知のＳＰＭモータのトルクは、Ｔ＝ｐφ・Ｉ_ａ・ｃｏｓ（β） …（３）で表される。これは、公知のＳＰＭモータのトルクが、
実質的に、マグネットトルク成分のみからなることを意
味する。公知のＳＰＭモータでは、リラクタンストルク
成分は有効に利用されない。

【００１３】一方、公知のＩＰＭモータでは、マグネッ
トトルク成分とリラクタンストルク成分との両方が活用
され、公知のＳＰＭモータよりも出力トルクを大きくす
ることができる。公知のＩＰＭモータでは、その構造上
の特性から、次式が成り立つ。Ｌ_ｑ＞Ｌ_ｄ． …（４）従って、公知のＩＰＭモータでは、リラクタンストルク
成分が活用される。その一方で、公知のＩＰＭモータで
は、公知のＩＰＭモータの永久磁石の電機子鎖交磁束の
最大値φが、公知のＳＰＭモータよりも小さい。ロータ
の内部に磁路が形成され、永久磁石が発生する磁束のう
ち、電機子に鎖交しないものが増加するからである。し
かしながら、総合すると、公知のＩＰＭモータは、公知
のＳＰＭモータよりも出力トルクを大きくすることがで
きる。その詳細は、同一出願人に係る特許出願（特願２
０００−１６６１１９）に記載されている。

【００１４】更に、公知のＩＰＭモータは、電機子に入
力される入力電圧を低くできる点でも、公知のＳＰＭモ
ータよりも優れている。

【００１５】公知のＳＰＭモータ、ＩＰＭモータのいず
れについても、ブラシレスＤＣモータの電機子巻線への
入力電圧Ｖは、次式で表されることが知られている。Ｖ＝√６・｛（ＲＩ_ｄ＋ωＬ_ｑＩ_ｑ）^２＋（ＲＩ_ｑ−ωＬ_ｄＩ_ｄ＋Ｖ_ｃ）^２｝ ^１／２． …（５）Ｒ：電機子の抵抗，ω：ロータの回転の角振動数，Ｉ_ｄ：電機子電流Ｉ_ａのｄ軸成分（Ｉ_ｄ＝Ｉ_ａｓｉｎ
（β）），Ｉ_ｑ：電機子電流Ｉ_ａのｑ軸成分（Ｉ_ｑ＝Ｉ_ａｃｏｓ
（β）），Ｖ_ｃ：ロータが回転することにより電機子巻線に誘起さ
れる誘起電圧

【００１６】式（５）から、Ｖ_ｃ＝ωＬ_ｄＩ_ｄ …（６）が成り立つように、ブラシレスＤＣモータを設計できれ
ば、入力電圧Ｖを低く抑えることができることが分か
る。

【００１７】公知のＳＰＭモータは、その構造上の特性
から、式（６）が成り立つように設計することは非常に
困難である。そのため、ロータの回転数が高くなると、
入力電圧Ｖもその回転数に対応して高くなる。公知のＳ
ＰＭモータは、ロータの回転数が高い用途には不向きで
ある。

【００１８】一方、公知のＩＰＭモータは、式（６）が
成り立つように設計することが可能である。従って、Ｉ
ＰＭモータは、入力電圧ＶをＳＰＭモータよりも低くす
ることができる。

【００１９】しかしながら、公知のＩＰＭモータは、そ
のトルクリップルが大きい。これは、公知のＩＰＭモー
タは、出力トルクのうち、リラクタンストルク成分が占
める割合が多いからである。このリラクタンストルク成
分により、公知のＩＰＭモータには、トルクリップルが
発生する。このため、公知のＩＰＭモータは、トルクリ
ップルが大きいことが許容される用途にしか利用されて
いない。

【００２０】公知のＳＰＭモータと、公知のＩＰＭモー
タとの両方の利点を併せ持つブラシレスＤＣモータが実
現されることが望まれる。即ち、トルクリップルが抑制
され、且つ、入力電圧が低いことが望まれる。また、ト
ルクリップルが抑制され、且つ、出力トルクが大きいこ
とが望まれる。

【００２１】また、このようなブラシレスＤＣモータで
は、公知のＩＰＭモータよりも、以下に述べられるよう
な特性が更に向上されることが望まれる。第１に、ブラ
シレスＤＣモータの入力電圧は、公知のＩＰＭモータよ
りも、更に低下されることが望まれる。第２に、ブラシ
レスＤＣモータの出力トルクは、公知のＩＰＭモータよ
りも、大きくされることが望まれる。第３に、ブラシレ
スＤＣモータの電機子電流は、小さくされることが望ま
れる。

【００２２】このような特性が向上することは、当該ブ
ラシレスＤＣモータを電気自動車に応用する場合に特に
望まれている。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ＩＰ
Ｍモータのトルクリップルを抑制することにある。

【００２４】本発明の他の目的は、ＩＰＭモータの出力
トルクを大きくすることにある。

【００２５】本発明の更に他の目的は、ＩＰＭモータの
電機子電流を小さくすることにある。

【００２６】本発明の更に他の目的は、ＩＰＭモータの
入力電圧を低くすることにある。

【００２７】本発明の更に他の目的は、ＩＰＭモータを
小型化することにある。

【００２８】

【課題を解決するための手段】その課題を解決するため
の手段は、下記のように表現される。その表現中に現れ
る技術的事項には、括弧（）つきで、番号、記号等が添
記されている。その番号、記号等は、本発明の複数の実
施の形態のうちの、少なくとも１つの実施の形態を構成
する技術的事項、特に、その実施の形態に対応する図面
に表現されている技術的事項に付せられている参照番
号、参照記号等に一致している。このような参照番号、
参照記号は、請求項記載の技術的事項と実施の形態の技
術的事項との対応・橋渡しを明確にしている。このよう
な対応・橋渡しは、請求項記載の技術的事項が実施の形
態の技術的事項に限定されて解釈されることを意味しな
い。

【００２９】本発明によるＩＰＭモータは、ｎ_１個のス
ロット（１６_１〜１６_１２）が設けられたステータ（１
２）と、ステータ（１２）に対向する側面（１１ａ）を
有するロータ（１１）とを具備する。ロータ（１１）
は、ｎ_２個の磁石（１４）と、磁石（１４）と側面（１
１ａ）との間に位置する磁力線誘導体（１３ａ）とを含
む。このとき、ｎ_１とｎ_２とは、ｎ_１＜ｎ_２を満たす。当該ＩＰＭモータでは、磁石（１４）の数ｎ
_２がスロット（１６_１〜１６_１２）の数ｎ_１よりも多い
ことにより、磁石（１４）が発生する磁力線が通る磁気
回路が均一化される。ロータ（１１）の磁気回路が均一
化されることにより、当該ＩＰＭモータのトルクリップ
ルを小さくすることができる。ここで、「磁石（１４）
と側面（１１ａ）との間」という記載は、磁力線誘導体
（１３ａ）が側面（１１ａ）に面している場合を含むと
理解されるべきである。

【００３０】当該ＩＰＭモータにおいて、磁石（１４）
の数ｎ_１は、１２以上３０以下であることが望ましい。
磁石（１４）の数ｎ_１が１２以上３０以下であること
は、ＩＰＭモータに供給される電機子電流を小さくし、
又、ＩＰＭモータに供給される入力電圧を低くする。

【００３１】このとき、スロット（１６₁〜１６_１２）
の数ｎ_１は、１２であり、且つ、磁石（１４）の数ｎ_２
は、１４であることが望ましい。スロット（１６₁〜１
６_１ _２）の数ｎ_１と磁石（１４）の数ｎ_２とをこのよう
に定めることにより、当該ＩＰＭモータを高効率化し、
また、小型化することができる。

【００３２】当該ＩＰＭモータにおいて、ロータ（１
１）の中心軸（１８）に垂直な平面による磁石（１４）
の断面は長方形をなすことがある。長方形は、短辺と、
その短辺より長い長辺とを有する。このとき、その長辺
は、ロータ（１１）の側面（１１ａ）に対向することが
望ましい。長辺がロータ（１１）の側面（１１ａ）に対
向することは、磁石（１４）が発生する磁力線を有効に
活用する点で有利である。

【００３３】磁石（１４）は、実質的に直方体であるこ
とがある。このとき、磁石（１４）が有する面のうち側
面（１１ａ）に対向する磁極面（１４ａ）と、ロータ
（１１）の中心（１１ｂ）との距離ｄは、次式：ｄ≧ｒ−Ｄ／１０Ｄ＝２πｒ／ｎｒ：ロータ（１１）の半径、ｎ：磁石（１４）の数を満足することが望ましい。この条件を満足することに
より、トルクリップルを抑制しながら、大きな出力トル
クが得られ、更に、当該ＩＰＭモータに供給される入力
電圧を低減することができる。

【００３４】また、次式：０≦（Ｌ_ｑ−Ｌ_ｄ）／Ｌ_ｄ≦０．３Ｌ_ｑ：ロータ（１１）の横軸インダクタンスＬ_ｄ：ロータ（１１）の直軸インダクタンスが成立することが望ましい。この条件を満足することに
より、トルクリップルを抑制しながら、大きな出力トル
クが得られ、更に、当該ＩＰＭモータに供給される入力
電圧を低減することができる。

【００３５】磁石（１４）と側面（１１ａ）とは、ロー
タ（１１）の円周方向にある磁石（１４）の端（１４
ｃ）において、最も近接することが望ましい。これによ
り、磁石（１４）が発生する磁力線が、スロット（１６
_１〜１６_１２）に設けられる電機子巻線（１７_１〜１７
_１２）により多く鎖交する。従って、大きなマグネット
トルクを得ることができる。このとき、「端（１４ｃ）
において最も近接」という記載は、磁石（１４）の側面
（１１ａ）に対向する磁極面（１４ａ）の上にある点と
側面（１１ａ）との距離は、一定ではないことをも意味
していることに留意されるべきである。

【００３６】磁石（１４）は、側面（１１ａ）に対向す
る磁極面（１４ａ）に磁極を有する。このとき、端（１
４ｃ）と側面（１１ａ）とは、その磁極が生成する磁力
線の概ね全てが、側面（１１ａ）を通過する程度に近接
することが望ましい。

【００３７】また、磁石（１４）の円周方向にある端
（１４ｃ）と側面（１１ａ）との距離は、ロータ（１
１）が回転したときに磁石（１４）がロータ（１１）か
ら離脱しないような機械的強度が保たれる、実質的に最
小なものに選ばれることが望ましい。このとき、実用さ
れ得る最大のマグネットトルクが得られる。

【００３８】本発明によるＩＰＭモータは、ステータ
（１２）と円筒形のロータ（１１）とを具備する。ロー
タ（１１）の側面（１１ａ）は、ステータ（１２）に対
向する。ロータ（１１）は、実質的に直方体である磁石
（１４）と、磁石（１４）の半径方向に外側である外側
部分を包囲する磁力線誘導体（１３ａ）とを含む。磁石
（１４）が有する面のうち側面（１１ａ）に対向する磁
極面（１４ａ）と、前記ロータの中心との距離ｄは、ｄ≧ｒ−Ｄ／１０Ｄ＝２πｒ／ｎｒ：ロータ（１１）の半径、ｎ：磁石（１４）の数を満足する。この条件を満足することにより、トルクリ
ップルを抑制しながら、大きな出力トルクが得られ、更
に、当該ＩＰＭモータに供給される入力電圧を低減する
ことができる。

【００３９】本発明によるＩＰＭモータは、ステータ
（１２）と、ステータ（１２）に、それの側面（１１
ａ’）において対向するロータ（１１’）とを具備す
る。ロータ（１１ａ’）は、ロータ（１１ａ’）の側面
（１１ａ’）の近傍に設けられた磁石（１４）と、磁力
線誘導体（１３ｂ’、１３ｃ’）とを含む。磁力線誘導
体（１３ｂ’、１３ｃ’）は、磁石（１４）とロータ
（１１ａ’）の側面（１１ａ’）との間に位置する。磁
力線誘導体（１３ｂ’）は、直軸方向に磁束を誘導する
直軸磁力線誘導体（１３ｂ’）を具備し、且つ、横軸方
向に伸展する空隙（１３ｃ’）が設けられている。ここ
で、直軸とは、ｄ軸を意味する。横軸とは、ｑ軸を意味
する。

【００４０】本発明によるモータ駆動車両は、駆動輪
（７、３７）と、上述の本発明によるＩＰＭモータ（５
０）と、ＩＰＭモータ（５０）に電源電圧を供給する電
源電圧供給手段（３、３３）とを具備する。ＩＰＭモー
タ（５０）が含むロータ（１１）は駆動輪（７、３７）
を駆動する。当該モータ駆動車両は、上述の本発明によ
るＩＰＭモータ（５０）の特性から、電源電圧供給手段
（３、３３）の容量を小さくすることができる。

【００４１】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら、
本発明の実施の一形態のＩＰＭモータを説明する。

【００４２】実施の第１形態：実施の第１形態のＩＰＭ
モータは、電気自動車用ＩＰＭモータである。当該ＩＰ
Ｍモータは、図１に示されているように、電気自動車に
搭載されて使用される。

【００４３】その電気自動車には、電池１が設けられて
いる。電池１は、高電圧リレー２に接続されている。高
電圧リレー２は、アンプ３と当該電気自動車の各部に電
圧を供給する。アンプ３は、アクセルペダル４の動きに
応じて、当該実施の形態のＩＰＭモータ５０に電圧を供
給する。以下の説明では、ＩＰＭモータ５０に供給され
る電圧を入力電圧ということとする。ＩＰＭモータ５０
は、トランスミッション５と駆動軸６を介して駆動輪７
を駆動する。

【００４４】ＩＰＭモータ５０は、図２に示されている
ように、ロータ１１とステータ１２とを含む。ロータ１
１は、ロータ側面１１ａにおいてステータ１２に対向す
る。ロータ１１は、軸１８に接続されている。ロータ１
１は、軸１８を中心として回転する。ロータ１１は、図
１に示されているトランスミッション５を介して駆動軸
６に回転トルクを与える。

【００４５】ロータ１１は、図２に示されているよう
に、ロータ鉄心１３と、１４個の永久磁石１４_１〜１４
_１４とを含む。永久磁石１４_１〜１４_１４は、総称して
永久磁石１４と記載される。

【００４６】ロータ鉄心１３は、珪素鋼板が積層されて
形成されている。珪素鋼鈑のそれぞれは互いに絶縁され
ている。これにより、渦電流による損失が抑制されてい
る。その珪素鋼鈑のそれぞれは打ち抜き加工され、永久
磁石１４が埋め込まれる穴が形成されている。なお、ロ
ータ鉄心１３は、電磁鋼板のような他の材料で構成され
ることも可能である。その穴には、永久磁石１４が挿入
されている。即ち、永久磁石１４は、ロータ鉄心１３に
埋め込まれている。

【００４７】ステータ１２には、スロット１６_１〜１６
_１２が放射状に、且つ、等角度間隔で、同一円周状に設
けられている。更に、ステータ１２には、電機子歯１９
_１〜１９_１２が設けられている。電機子歯１９_１〜１９
_１２には、それぞれ、電機子巻線１７_１〜１７_１２が巻
きつけられている。

【００４８】電機子巻線１７_１〜１７_１２には、三相電
源が供給される。電機子巻線１７_１、１７_２、１７_７、
１７_８には、Ｕ相電源電圧が供給される。電機子巻線１
７_３、１７_４、１７_９、１７_１０には、Ｖ相電源電圧が
供給される。電機子巻線１７ _５、１７_６、電機子巻線１
７_１１、１７_１２には、Ｗ相電源電圧が供給される。

【００４９】図２において、記号Ｕ・Ｖ・Ｗと、Ｕ’・
Ｖ’・Ｗ’とは、それぞれ、電流が流れる方向が逆であ
ることを示している。即ち、電機子巻線１７_１と１７_２
とは、互いに逆向きの磁束を発生する。電機子巻線１７
_３と１７_４、電機子巻線１７ _５と１７_６、電機子巻線１
７_７と１７_８、電機子巻線１７_９と１７_１０、電機子巻
線１７_１１と１７_１２も同様に、それぞれ互いに逆向き
の磁束を発生する。

【００５０】続いて、ロータ１１の構造をより詳細に説
明する。

【００５１】図３は、ロータ１１の軸方向の構造を示
す。図３では、永久磁石１４のうちの永久磁石１４_２の
構造が示されている。他の永久磁石４も、永久磁石１４
_２と同一の構造を有する。永久磁石１４のそれぞれは、
図３に示されているように、ロータ１１の軸方向に接続
された複数の磁石１５からなる。磁石１５は、互いに絶
縁されている。これにより、渦電流による損失が抑制さ
れている。

【００５２】上述の永久磁石１４は、実質的に直方体で
ある。永久磁石１４が直方体であることは、永久磁石１
４を作製することが容易になる点で有利である。図９に
示されているように、前述のＳＰＭモータでは、ロータ
１０１の側面に、その表面が曲面である永久磁石が配置
される。表面が曲面である永久磁石を作製することは、
コストを高くする。一方、当該実施の形態のＩＰＭモー
タは、永久磁石１４が直方体であることにより、コスト
が抑制される。

【００５３】永久磁石１４のうちの永久磁石１４_１、１
４_３、１４_５、１４_７、１４_９、１４_１１、１４_１３の
Ｎ極は、ロータ１１の半径方向の外側にあり、また、そ
れらのＳ極は、ロータ１１の半径方向の内側にある。一
方、永久磁石１４のうちの永久磁石１４_２、１４_４、１
４_６、１４_８、１４_１０、１４_１２、１４_１４のＮ極
は、ロータ１１の半径方向の外側にあり、また、それら
のＳ極は、ロータ１１の半径方向の内側にある。即ち、
永久磁石１４のうちの隣接する２つは、互いに反対向き
の磁力線を発生する。

【００５４】図４は、ロータ１１の一部分の拡大図であ
る。永久磁石１４は、ロータ１１のロータ側面１１ａに
対向する対向面１４ａと、ロータ１１の中心１１ｂに対
向する対向面１４ｂを有する。永久磁石１４が有する２
つの磁極は、対向面１４ａ、１４ｂの上にある。対向面
１４ａ、１４ｂは、ロータ１１の中心軸に垂直な方向に
ある永久磁石１４の断面がなす長方形の長辺を構成す
る。

【００５５】永久磁石１４は、ロータ側面１１ａの近傍
に設けられている。ロータ側面１１ａと、永久磁石１４
とは、端部１４ｃにおいて最も近接する。即ち、永久磁
石１４の埋め込み量をｘ、ロータ側面１１ａと端部１４
ｃとの距離をLとしたとき、ｘ＞Ｌ．ここで、埋め込み量ｘは、ロータ１１の半径ｒと、永久
磁石１４の有する面のうちロータ側面１１ａに対向する
面である対向面１４ａからロータ１１の中心１１ｂまで
の距離ｄとの差で定義され、ｘ＝ｒ−ｄ． …（７）

【００５６】ロータ１１がこのような構造を有している
ことにより、永久磁石１４が発生する磁束が、より有効
にマグネットトルクの発生に利用される。ロータ側面１
１ａと永久磁石１４とが、端部１４ｃにおいて最も近接
することにより、永久磁石１４が発生する磁力線のうち
ロータ側面１１ａと端部１４ｃとの間を通るものを少な
くすることができる。即ち、永久磁石１４が発生する磁
力線のうち、ロータ側面１１ａを通ってステータ１２に
鎖交するものを多くすることができる。これにより、よ
り大きなマグネットトルクが発生する。このように、当
該実施の形態のＩＰＭモータは、ＳＰＭモータと同様
に、大きなマグネットトルクを得ることができる。

【００５７】マグネットトルクの発生の観点からは、ロ
ータ側面１１ａと端部１４ｃとの間の距離Ｌは、狭いこ
とが望ましい。ロータ側面１１ａと端部１４ｃとの間の
距離が狭いほど、永久磁石１４が発生する磁力線のうち
ロータ側面１１ａと端部１４ｃとの間を通るものは少な
くなるからである。ロータ側面１１ａと端部１４ｃとの
間の距離は、永久磁石１４が発生する磁力線の概ね全て
がロータ側面１１ａを通るように選ばれることが望まし
い。

【００５８】一方で、ロータ側面１１ａと端部１４ｃと
の間の距離を狭くすると、ロータ鉄心１３が永久磁石１
４を保持する機械的強度が弱くなる。あまりにも機械的
強度が弱いと、ロータ１１が回転したときにロータ鉄心
１３が破壊され、永久磁石１４がロータ１１から離脱す
る。ロータ側面１１ａと端部１４ｃとの間の距離は、ロ
ータ１１が回転しても永久磁石１４が離脱しないような
機械的強度を保った上で、最小に選ばれることが望まし
い。発明者の実験では、必要な機械的強度を保った上
で、少なくとも、対向面１４ａにある磁極が発生する磁
力線の９５％がロータ側面１１ａを通るように、ロータ
側面１１ａと端部１４ｃとの間の距離を選ぶことが可能
であることが確認されている。

【００５９】永久磁石１４は、ロータ側面１１ａの近傍
に設けられているが、ロータ側面１１ａには面していな
い。永久磁石１４はロータ鉄心１３の内部に埋め込まれ
ている。即ち、ロータ鉄心１３は、永久磁石１４とロー
タ側面１１ａとの間に位置する磁力線誘導部分１３ａを
含む。

【００６０】磁力線誘導部分１３ａの存在は、当該実施
の形態のＩＰＭモータの入力電圧Ｖを低減することに寄
与している。磁力線誘導部分１３ａの存在により、ロー
タ１１には弱め界磁がなされることになる。即ち、磁力
線誘導部分１３ａの存在は、直軸方向のインダクタンス
Ｌ_ｄを大きくする。従って、−ωＬ_ｄＩ_ｄ＋Ｖ_ｃが０に
近づく。式（４）から理解されるように、−ωＬ_ｄＩ_ｄ
＋Ｖ_ｃが０に近づけば、入力電圧Ｖが低くなる。このよ
うに、磁力線誘導部分１３ａの存在は、当該ＩＰＭモー
タの入力電圧Ｖを低くする。

【００６１】磁力線誘導部分１３ａの存在は、同時に、
リラクタンストルクの発生に寄与する。即ち、当該ＩＰ
Ｍモータでは、ＳＰＭモータと同等のマグネットトルク
が利用される上、更に、リラクタンストルクが活用され
ることになる。マグネットトルクが高い効率で利用され
る上、更に、補助的にリラクタンストルクが活用される
ことにより、当該実施の形態のＩＰＭモータは、高いト
ルクが得られる。

【００６２】但し、前述の公知のＩＰＭモータとは異な
り、当該実施の形態のＩＰＭモータが発生するトルクの
うち、リラクタンストルクの占める割合は小さい。永久
磁石１４がロータ側面１１ａの近傍に設けられており、
磁力線誘導部分１３ａの体積が小さいからである。当該
実施の形態のＩＰＭモータが発生するトルクは、主に、
マグネットトルクである。発生するトルクが主としてマ
グネットトルクであるため、当該実施の形態のＩＰＭモ
ータは、トルクリップルが小さい。

【００６３】当該実施の形態のＩＰＭモータにおいて、
永久磁石１４の数、即ち、極数ｎは、当該実施の形態の
ＩＰＭモータの特性に大きな影響を及ぼす。当該実施の
形態のＩＰＭモータは、永久磁石１４の数が以下のよう
にして定められ、もって特性の向上が図られている。

【００６４】まず、永久磁石１４の数は、スロット１６
_１〜１６_１２の数よりも多く定められている。永久磁石
１４の数がスロット１６_１〜１６_１２の数よりも多く定
められていることにより磁気回路が均一化され、トルク
リップルが軽減される。

【００６５】更に、永久磁石１４の数は、１２以上３０
以下の範囲の中から選ばれている。以下では、永久磁石
１４の数が１２以上３０以下の範囲の中から選ばれてい
ることの有効性について説明する。

【００６６】まず、図５（ａ）に示されているように、
永久磁石１４の厚さが仮想的に０であるとしたときを考
える。ここで、永久磁石１４の厚さが仮想的に０である
と仮定したのは、永久磁石１４を最も密に配置できる理
想的な場合を考えるためである。永久磁石１４が有する
面のうちのロータ側面１１ａに対向する面である対向面
１４ａは、ロータ１１の断面においてロータ１１の内接
多角形を構成する。

【００６７】磁石有効面積率Ｍｇｃを、永久磁石１４の
対向面１４ａの面積の総和の、ロータ側面１１ａの面積
に対する比であると定義する。磁石有効面積率Ｍｇｃ
は、Ｍｇｃ＝δ／Ｄ＊１００（％），で表される。ここで、Ｄは、Ｄ＝２πｒ／ｎ，ｒ：ロータ１１の半径であり、また、δは、永久磁石１４の対向面１４ａの、
ロータ１１の円周方向の幅である。磁石有効面積率Ｍｇ
ｃが１００（％）に近いことは、永久磁石１４が発生す
る磁力線が、より多く電機子巻線１７_１〜１７_１２に鎖
交することを意味する。

【００６８】図６の曲線２１は、磁石有効面積率Ｍｇｃ
の極数ｎに対する依存性を示す。図６に示されているよ
うに、磁石有効面積率Ｍｇｃは、極数ｎが大きくなるほ
ど大きくなり、極数１２で概ね飽和する。これから、永
久磁石１４の厚さを仮想的に０とする場合には、極数ｎ
を１２以上にすることにより、電機子巻線１７_１〜１７
_１２に鎖交する磁束の磁束密度Ｂをほぼ最大にし得るこ
とが理解される。

【００６９】ただし、永久磁石１４の厚さが無限に小さ
いということは、実際には考えられない。永久磁石１４
の厚さは薄いことが望まれるが、現実には、機械的強
度、永久磁石１４の保磁力その他の要因により、永久磁
石１４の厚さは制限される。また、永久磁石１４がロー
タ側面１１ａに接していることも考えられない。前述の
とおり、永久磁石１４の端部とロータ側面１１ａとの距
離Ｌは小さいことが望まれるが、機械的強度を保つため
には、距離Ｌはある値よりも大きいことを必要とする。
そこで以下では、永久磁石１４が、図５（ｂ）に示され
ているように、ある程度の厚さβを有し、且つ、永久磁
石１４の端部とロータ側面１１ａとは、ある程度の距離
Ｌを有する場合について考察する。

【００７０】対向面１４ａの幅δは、永久磁石１４が厚
さβを有することにより、より小さくなる。永久磁石１
４が厚さβを有することは、ロータ側面１１ａを通過す
る磁束の磁束密度Ｂ_ｅを減少させる。

【００７１】また、永久磁石１４の端部からロータ側面
１１ａまでの距離Ｌの存在により、隣接する２つの永久
磁石１４の対向面１４ａの間に磁気回路が生じる。この
磁気回路の磁気抵抗は、２つの対向面１４ａ同士の距離
が小さくなるほど小さくなる。ここで、永久磁石１４の
数が大きくなるほど２つの対向面１４ａ同士の距離は小
さくなり、その間の磁気抵抗も小さくなる。これは、永
久磁石１４の数が大きくなると、ロータ１１の内部で閉
じるためにトルク発生に寄与しない磁束が増えることを
意味する。

【００７２】前述の磁石有効面積率Ｍｇｃと、２つの対
向面１４ａの間の磁気抵抗の両方の効果により、ロータ
側面１１ａを通過する磁束の磁束密度Ｂ_ｅは、ある極数
ｎにおいて最大となる依存性を示す。図６の中の曲線２
２は、永久磁石１４の厚さβと、永久磁石１４の端部か
らロータ側面１１ａまでの距離Ｌとが、本出願の日にお
いて現実的に設定され得る最小値であると出願人が考え
る値に設定された場合における、ロータ側面１１ａを通
過する磁束の磁束密度Ｂ_ｅの極数ｎに対する依存性を示
している。ここで、磁束密度Ｂ_ｅは、磁石がロータ側面
全体に面していると仮定した場合にロータ側面１１ａを
通過する磁束の磁束密度が１００であるとして規格化さ
れている。

【００７３】図６の中の曲線２２に示されているよう
に、極数ｎが１２以下の範囲では、ロータ側面１１ａを
通過する磁束の磁束密度Ｂ_ｅは、極数ｎが大きくなると
急速に大きくなる。極数ｎが１２よりも大きくなると、
磁束密度Ｂ_ｅはほぼ飽和し、極数ｎが１６のときに最大
値をとる。極数ｎが１６より大きくなると、磁束密度Ｂ
_ｅは、徐々に小さくなる。磁束密度Ｂ_ｅが８５（ａｒ
ｂ．ｕｎｉｔ）よりも大きい極数ｎの範囲は、１２以上
３０以下である。このように、極数ｎの範囲を、１２以
上３０以下にとることにより、ロータ側面１１ａを通過
する磁束の磁束密度Ｂ_ｅを大きくすることができる。磁
束密度Ｂ_ｅを大きくなると、それに対応して、当該ＩＰ
Ｍモータの出力トルクも大きくなる。

【００７４】また、異なる観点から見れば、極数ｎの範
囲を、１２以上３０以下にとることにより、一定の出力
トルクを得るのに必要な入力電流を小さくすることがで
きるということもできる。周知のように、出力トルクＴ
は、電機子巻線１７_１〜１７ _１２に流れる電機子電流Ｉ
_ａと、電機子巻線１７_１〜１７_１２に鎖交する磁束の磁
束密度Ｂとに比例し、Ｔ∝Ｉ_ａ・Ｂ，即ち、Ｉ_ａ∝Ｔ／Ｂ． …式（８）式（８）から理解されるように、永久磁石１４が発生し
た磁力線が電機子巻線１７_１〜１７_１２により多く鎖交
すれば、一定の出力トルクを得るのに必要な電機子電流
Ｉ_ａは小さい。電機子電流Ｉ_ａを小さくすることができ
ることは、図１に示されている電気自動車のアンプ３の
容量を小さくすることができることを意味する。アンプ
３の容量を小さくできることは、同時にアンプ３を小型
化できることを意味する。これは、スペースが限られて
いる電気自動車において極めて好ましい。

【００７５】以上の事実から理解されるように、極数ｎ
を１２以上３０以下に選ぶことにより、より大きな出力
トルクを得ることができ、又、一定の出力トルクを得る
のに必要な電機子電流Ｉ_ａを小さくすることができる。

【００７６】また、極数ｎを１２以上に選ぶことは、横
軸インダクタンスＬ_ｑを低減する上でも好ましい。図７
は、対向面１４ａの面積の総和が、各極数ｎに対して最
大になるように永久磁石１４が配置されているという条
件の下における、横軸インダクタンスＬ_ｑの極数ｎに対
する依存性を示す。極数ｎが１２以下の範囲では、横軸
インダクタンスＬ_ｑは、極数ｎが大きくなると急激に減
少する。極数ｎが１２以上の範囲では、その減少の度合
いは小さくなる。

【００７７】ここで、前述の式（５）から理解されるよ
うに、横軸インダクタンスＬ_ｑを小さくすることによ
り、電機子巻線１７_１〜１７_１２への入力電圧Ｖを小さ
くすることができる。即ち、極数ｎを１２以上に選ぶこ
とにより、顕著に、電機子巻線１７_１〜１７_１２への入
力電圧Ｖを小さくすることができる。

【００７８】このように、有効磁束密度Ｂ_ｅの増加と、
入力電圧Ｖの低減との２つの観点から、当該ＩＰＭモー
タの極数ｎは、１２以上３０以下であることが望ましい
ことが理解される。

【００７９】当該実施の形態のＩＰＭモータは、極数は
１４であり、スロット１６_１〜１６ _１２の数は１２であ
り、上述の条件を満足する。当該実施の形態のＩＰＭモ
ータにおいて、極数とスロット数は、１４極１２スロッ
ト以外の他の組み合わせであることも可能である。但
し、小型化、高出力化の観点から、当該実施の形態のよ
うに、１４極１２スロット構造が採用されることが好ま
しい。

【００８０】更に、当該ＩＰＭモータは、永久磁石１４
が、以下に述べられているような位置に配置され、もっ
て特性の向上が図られている。

【００８１】永久磁石１４の位置は、前述の埋め込み量
ｘが、ｘ≦Ｄ／１０ …（９）Ｄ＝２πｒ／ｎｒ：ロータ１１の半径、ｎ：極数（永久磁石１４の数）を満足するように選ばれている。埋め込み量ｘが小さい
ことは、永久磁石１４とロータ側面１１ａとがより接近
していることを意味する。なお、式（９）の条件は、対
向面１４ａとロータ１１の中心１１ｂとの距離ｄについ
て、ｄ≧ｒ−Ｄ／１０ …（９’）が成り立つことと同義である。距離ｄが大きいことは、
永久磁石１４がよりロータ側面１１ａに近づくことを意
味する。

【００８２】図８は、一定のトルクを発生するのに必要
な電機子巻線１７_１〜１７_１２に流すべき電機子電流Ｉ
_ａの、埋め込み量ｘに対する依存性を示す。電機子電流
Ｉ_ａとしては、ピーク値が使用されている。図８に示さ
れているように、ｘ≦Ｄ／１０であることにより、電機
子巻線１７_１〜１７_１２に流すべき電機子電流Ｉ_ａは、
顕著に低減される。

【００８３】このとき、永久磁石１４の位置は、（Ｌ_ｑ−Ｌ_ｄ）／Ｌ_ｄ≦０．３ …（１０）が成り立つように選ばれていると言い換えることができ
る。図９は、埋め込み量ｘと、（Ｌ_ｑ−Ｌ_ｄ）／Ｌ_ｄと
の対応を示している。埋め込み量ｘと（Ｌ_ｑ−Ｌ _ｄ）／
Ｌ_ｄとは、一対一に対応し、埋め込み量ｘが小さくなる
ほど（Ｌ_ｑ−Ｌ_ｄ）／Ｌ_ｄも小さくなる。ｘ＝Ｄ／１０
のとき、（Ｌ_ｑ−Ｌ_ｄ）／Ｌ_ｄ＝０．３である。式
（９）と式（１０）とは一対一に対応する。

【００８４】逆にいえば、ロータ鉄心１３の構造と永久
磁石１４の位置が、上述のものと異なる場合でも、式
（１０）の条件を満足するように選ばれれば、ロータ鉄
心１３の形状と永久磁石１４の位置とが上述のものであ
る場合と同様の効果が得られる。

【００８５】但し、Ｌ_ｑ−Ｌ_ｄ≧０ …（１１）であることが望ましい。なぜなら、式（１）から分かる
ように、Ｌ_ｑ−Ｌ_ｄ＜０であると、出力トルクが減少す
るからである。

【００８６】即ち、０≦（Ｌ_ｑ−Ｌ_ｄ）／Ｌ_ｄ≦０．３ …（１２）が満足されることが望ましい。

【００８７】実施の第１形態のＩＰＭモータは、トルク
リップルが小さい。更に、当該ＩＰＭモータは、高い出
力トルクが得られる。更に、当該ＩＰＭモータは、電機
子電流を小さくできる。更に、当該ＩＰＭモータは、入
力電圧Ｖが低い。

【００８８】高い出力トルクが得られることは、他の観
点から考えれば、所定の出力トルクを得るために必要な
電機子巻線の巻数がより少ないことを意味する。当該Ｉ
ＰＭモータは、小型化が可能である。即ち、当該ＩＰＭ
モータは、エネルギー密度が高い。このような特長か
ら、当該実施の形態のＩＰＭモータは、スペースが限ら
れている電気自動車に適用されることが特に有用であ
る。

【００８９】なお、当該実施の形態のＩＰＭモータは、
電気自動車に搭載されているが、電車に搭載されること
も可能である。図１０は、当該実施の形態のＩＰＭモー
タが搭載された電車の構成を示す。その電車には、パン
タグラフ３１が設けられている。パンタグラフ３１は、
電源電圧が供給されている架線３２に接触し、アンプ３
３に電源電圧を供給する。アンプ３３は、制御装置３４
に接続されている。制御装置３４には、スロットルレバ
ー３４ａが設けられている。アンプ３３は、スロットル
レバー３４ａの動きに応じて、当該実施の形態のＩＰＭ
モータ５０に入力電圧を供給する。ＩＰＭモータ５０
は、トランスミッション３５と駆動軸３６を介して駆動
輪３７を駆動する。当該実施の形態のＩＰＭモータ５０
が搭載されたその電車は、上述のＩＰＭモータ５０の特
長から、アンプ３３の容量を小さくすることができる。

【００９０】また、当該実施の形態のＩＰＭモータは、
他の用途、例えば、産業用ロボットや、工作機械のよう
なＦＡ製品のサーボモータに使用されることも当然に可
能である。

【００９１】続いて、実施の第２形態のＩＰＭモータを
説明する。実施の第２形態のＩＰＭモータは、実施の第
１形態と類似した構造を有する。実施の第２形態のＩＰ
Ｍモータは、ロータの構造が実施の第１形態と異なる。
特に、ロータ鉄心の構造が、実施の第１形態と異なる。
実施の第２形態の他の部分は、実施の第１形態と同様で
ある。

【００９２】図１１は、実施の第２形態のＩＰＭモータ
の構造を示す。実施の第２形態のＩＰＭモータは、ロー
タ１１’と、ステータ１２とからなる。ステータ１２の
構造は、実施の第１形態と同じであり、その説明は行わ
ない。

【００９３】図１２は、ロータ１１’の一部の拡大図で
ある。ロータ１１’は、ロータ鉄心１３’と永久磁石１
４とを含む。永久磁石１４は、ロータ１１のロータ側面
１１ａに対向する対向面１４ａと、ロータ１１の中心１
１ｂに対向する対向面１４ｂを有する。永久磁石１４が
有する２つの磁極は、対向面１４ａ、１４ｂの上にあ
る。永久磁石１４は、ロータ１１’の半径方向に磁力線
を発生する。

【００９４】永久磁石１４のうちの永久磁石１４_１、１
４_３、１４_５、１４_７、１４_９、１４_１１、１４_１３の
Ｎ極は、ロータ１１の半径方向の外側にあり、また、そ
れらのＳ極は、ロータ１１の半径方向の内側にある。一
方、永久磁石１４のうちの永久磁石１４_２、１４_４、１
４_６、１４_８、１４_１０、１４_１２、１４_１４のＮ極
は、ロータ１１の半径方向の外側にあり、また、それら
のＳ極は、ロータ１１の半径方向の内側にある。即ち、
永久磁石１４のうちの隣接する２つは、互いに反対向き
の磁力線を発生する。

【００９５】永久磁石１４は、ロータ側面１１ａ’の近
傍に設けられている。永久磁石１４は、ロータ側面１１
ａ’の近傍に設けられているが、ロータ側面１１ａには
面していない。永久磁石１４はロータ鉄心１３’の内部
に埋め込まれている。永久磁石１４は、実質的に、直方
体である。ロータ側面１１ａと、永久磁石１４とは、端
部１４ｃにおいて最も近接する。

【００９６】ロータ１１’が以上に説明された構造を有
することにより、永久磁石１４が発生する磁力線のう
ち、ロータ側面１１ａを通ってステータ１２に鎖交する
ものを多くすることができる。

【００９７】ここで、ロータ鉄心１３’には、スリット
１３ａ’が設けられている。スリット１３ａ’は、永久
磁石１４の端部１４ｃから、ロータ側面１１’に向かっ
て伸びる。但し、スリット１３ａ’は、ロータ側面１
１’には到達していない。

【００９８】スリット１３ａ’が設けられていることに
より、永久磁石１４が発生する磁力線のうち、ロータ１
１’の内部で閉じるものを更に少なくすることができ
る。これにより、実施の第２形態のＩＰＭモータは、実
施の第１形態と同様、大きなマグネットトルクを得るこ
とができる。

【００９９】また、ロータ鉄心１３’は、永久磁石１４
とロータ側面１１ａとの間に位置する直軸磁力線誘導部
分１３ｂ’を含む。直軸磁力線誘導部分１３ｂ’は、ロ
ータ側面１１ａ’から、ロータ１１’の直軸（ｄ軸）方
向に伸展し、永久磁石１４の表面に到達する。永久磁石
１４が直軸方向に発生する磁力線は、直軸磁力線誘導部
分１３ｂ’を通って、ロータ側面１１ａ’に到達し、更
に、ステータ１２に鎖交する。直軸磁力線誘導部分１３
ｂ’は、ロータ１１’の直軸インダクタンスＬ _ｄを決定
する。直軸インダクタンスＬ_ｄは、特に、直軸磁力線誘
導部分１３ｂ’の円周方向の幅によって定まる。

【０１００】直軸磁力線誘導部分１３ｂ’の円周方向の
幅は、−ωＬ_ｄ＋Ｖ_ｃが実質的に０であるように選ばれ
る。ここで、ωは、ロータ１１’の回転の角振動数、Ｖ
_ｃは、ロータが回転することにより電機子巻線１７_１〜
１７_１２に誘起される誘起電圧である。前述の式（５）
から理解されるように、−ωＬ_ｄ＋Ｖ_ｃが実質的に０で
あるように選ばれることにより、当該ＩＰＭモータの入
力電圧Ｖを小さくすることができる。

【０１０１】更にロータ鉄心１３’には、空隙１３ｃ’
が設けられている。空隙１３ｂ’は、永久磁石１４とロ
ータ側面１１ａとの間に位置する。空隙１３ｃ’は、横
軸（ｑ軸）方向に伸展する。これにより、ロータ１１’
の横軸インダクタンスＬ_ｑが減少する。式（５）から理
解されるように、横軸インダクタンスＬ_ｑが減少する
と、当該ＩＰＭモータの入力電圧Ｖが小さくなる。

【０１０２】このように実施の第２形態のＩＰＭモータ
は、当該ＩＰＭモータの入力電圧Ｖを、更に小さくする
ことができる。

【０１０３】実施の第２形態の場合でも、実施の第１形
態と同様に、永久磁石１４の位置と、ロータ鉄心１３’
の形状は、０≦（Ｌ_ｑ−Ｌ_ｄ）／Ｌ_ｄ≦０．３ …（１３）が成り立つように選ばれることが望ましい。

【０１０４】

【発明の効果】本発明により、ＩＰＭモータのトルクリ
ップルが抑制される。

【０１０５】本発明により、ＩＰＭモータの出力トルク
が大きくなる。

【０１０６】本発明により、ＩＰＭモータの電機子電流
が小さくなる。

【０１０７】本発明により、ＩＰＭモータの入力電圧が
低くなる。

【０１０８】本発明により、ＩＰＭモータが小型化され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明による実施の第１形態のＩＰＭ
モータが搭載された電気自動車の構成を示す。

【図２】図２は、実施の第１形態のＩＰＭモータの構成
を示す。

【図３】図３は、ロータ１１の構成を示す。

【図４】図４は、ロータ１１の一部分の拡大図である。

【図５】図５は、有効磁石面積率Ｍｇｃを説明するため
の図である。

【図６】図６は、有効磁石面積率Ｍｇｃと磁束密度Ｂ_ｅ
との極数ｎに対する依存性を示す。

【図７】図７は、ｑ軸インダクタンスの極数ｎに対する
依存性を示す。

【図８】図８は、電機子電流Ｉ_ａの埋め込み量ｘに対す
る依存性を示す。

【図９】図９は、埋め込み量ｘと、（Ｌ_ｑ−Ｌ_ｄ）／Ｌ
_ｄとの関係を示す。

【図１０】図１０は、実施の第１形態のＩＰＭモータが
搭載された電車の構成を示す。

【図１１】図１１は、実施の第２形態のＩＰＭモータの
構成を示す。

【図１２】図１２は、ロータ１１’の構成を示す拡大図
である。

【図１３】図１３は、従来のＳＰＭモータの構成を示
す。

【図１４】図１４は、従来のＩＰＭモータの構成を示
す。

【符号の説明】

１１、１１’：ロータ１１ａ、１１ａ’：ロータ側面１２：ステータ１３、１３’：ロータ鉄心１３ａ：磁力線誘導部分１３ｂ’：直軸磁力線誘導部分１３ｃ’：空隙１４：永久磁石１４ａ：対向面１４ｃ：端

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０２Ｋ 1/27 ５０１Ｈ０２Ｋ 1/27 ５０１Ｋ５０１Ｍ 19/10 19/10 Ａ // Ｂ６０Ｌ 15/00 Ｂ６０Ｌ 15/00 Ｚ (72)発明者西尾章兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１号三菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)発明者加藤義樹兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１号三菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)発明者平野雅弘兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１号三菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)発明者小暮孝敏兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１号三菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)発明者馬場功長野県茅野市宮川6671−９Ｆターム(参考） 5H002 AA04 AA09 AE07 AE08 5H115 PA11 PG04 PU01 5H619 AA01 BB06 BB24 PP01 PP02 PP04 PP08 5H621 AA02 BB10 GA16 GA18 HH01 5H622 AA02 CA02 CA05 CA07 CA10 CA11 PP07 PP10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ｎ_１個のスロットが設けられたステータ
と前記ステータに対向する側面を有するロータとを具備
し、前記ロータは、ｎ_２個の磁石と、前記磁石と前記側面との間に位置する磁力線誘導体とを
含み、前記ｎ_１と前記ｎ_２とは、ｎ_１＜ｎ_２を満たすＩＰＭモータ。
【請求項２】請求項１のＩＰＭモータにおいて、前記ｎ_２は、１２≦ｎ_２≦３０を満たすＩＰＭモータ。
【請求項３】請求項２のＩＰＭモータにおいて、前記ｎ_１は１２であり、前記ｎ_２は１４であるＩＰＭモ
ータ。
【請求項４】請求項１のＩＰＭモータにおいて、前記ロータの中心軸に垂直な平面による前記磁石の断面
は長方形をなし、前記長方形は、短辺と、前記短辺より長い長辺とを有し、前記長辺は、前記側面に対向するＩＰＭモータ。
【請求項５】請求項４のＩＰＭモータにおいて、前記磁石は、実質的に直方体であり、前記磁石が有する面のうち前記側面に対向する磁極面
と、前記ロータの中心との距離ｄは、次式：ｄ≧ｒ−Ｄ／１０，ここで、Ｄ＝２πｒ／ｎ_２，ｒ：前記ロータの半径を満足するＩＰＭモータ。
【請求項６】請求項１のＩＰＭモータにおいて、次式：０≦（Ｌ_ｑ−Ｌ_ｄ）／Ｌ_ｄ≦０．３，ここで、Ｌ_ｑ：前記ロータの横軸インダクタンス，Ｌ_ｄ：前記ロータの直軸インダクタンスが成立するＩＰＭモータ。
【請求項７】ステータと前記ステータに対向する側面
を有するロータとを具備し、前記ロータは、実質的に直方体である磁石と、前記磁石に対して、前記ロータの半径方向に外側である
外側部分を包囲する磁力線誘導体とを含み、前記磁石が有する面のうち前記側面に対向する対向面
と、前記ロータの中心との距離ｄは、次式：ｄ≧ｒ−Ｄ／１０，ここで、Ｄ＝２πｒ／ｎ，ｒ：前記ロータの半径，ｎ：前記磁石の数を満足するＩＰＭモータ。
【請求項８】請求項７のＩＰＭモータにおいて、前記ｎは、１２以上３０以下であるＩＰＭモータ。
【請求項９】ステータと、前記ステータに対向する側面を有するロータとを具備
し、前記ロータは、ｎ個の磁石と、前記磁石と前記側面との間に位置する磁力線誘導体とを
含み、前記ｎは、１２≦ｎ≦３０であるＩＰＭモータ。
【請求項１０】ステータと、円筒形のロータとを具備し、前記ロータの側面は、前記ステータに対向し、前記ロータは、前記側面の近傍に設けられた磁石と、前記磁石と前記側面との間に位置する磁力線誘導体とを
含み、前記磁力線誘導体は、前記ロータの直軸方向に磁束を誘
導する直軸磁力線誘導体を具備し、且つ、前記ロータの
横軸方向に伸展する空隙が設けられたＩＰＭモータ。
【請求項１１】請求項１０において、次式：０≦（Ｌ_ｑ−Ｌ_ｄ）／Ｌ_ｄ≦０．３，ここで、Ｌ_ｑ：前記ロータの横軸インダクタンス，Ｌ_ｄ：前記ロータの直軸インダクタンスが成立するＩＰＭモータ。
【請求項１２】駆動輪と、請求項１から請求項１１のいずれか一に記載されたＩＰ
Ｍモータと、ここで前記ＩＰＭモータが含む前記ロータ
は前記駆動輪を駆動し、前記ＩＰＭモータに電源電圧を供給する電源電圧供給手
段とを具備するモータ駆動車両。
【請求項１３】駆動輪と、請求項１から請求項１１に記載のいずれか一に記載され
たＩＰＭモータと、ここで前記ＩＰＭモータが含む前記
ロータは前記駆動輪を駆動し、アクセルペダルの動きに応じて前記ＩＰＭモータに電源
電圧を供給する電源電圧供給手段とを具備する電気自動
車。
【請求項１４】駆動輪と、請求項１から請求項１１に記載のいずれか一に記載され
たＩＰＭモータと、ここで前記ＩＰＭモータが含む前記
ロータは前記駆動輪を駆動し、スロットルレバーの動きに応じて前記ＩＰＭモータに電
源電圧を供給する電源電圧供給手段とを具備する電車。