JP2005051979A

JP2005051979A - 自励式永久磁石同期モータの回転子装置

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Publication number: JP2005051979A
Application number: JP2003312650A
Authority: JP
Inventors: Meiso Shu; 明聰朱; Ming-Chih Chen; 明志陳
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-07-30
Filing date: 2003-09-04
Publication date: 2005-02-24
Also published as: GB2404501B; US6844652B1; DE10357230A1; US20050023923A1; GB0327732D0; GB2404501A; TW200505130A; TWI224412B

Abstract

【課題】自励式永久磁石同期モータの回転子装置の提供。
【解決手段】スピンドルと、四つの扇形主磁極と、四つの永久磁石、かご構造の形成に用いられる複数の導体収容溝、及び四つの凹部を具え、扇形主磁極の表面は第１磁面偏心円弧とされ、その中心点は回転子の中心点ＯよりＯＳ１のオフセット長さを以て設置された四つの第１偏心点Ｏ₁ とされ、また該第１偏心円弧により最大エアギャップ厚さＴが最小エアギャップ厚さｔ１の２から５倍となり、四つの永久磁石は、それぞれ対応する扇形主磁石の内周に配置され、複数の導体収容溝は梨形を呈し、それぞれ第１偏心点Ｏ₁ の方向にアライメントされて環状且つ等間隔に配列されて該回転子の外周の各扇形主磁極中に配置され、該四つの凹部は、それぞれ対応する扇形主磁極の第１磁面偏心円弧の中間点に設置されている。
【選択図】図１１

Description

本発明は一種の自励式永久磁石（ＬＳＰＭ；Ｌｉｎｅｓｔａｒｔｐｅｒｍａｎｅｎｔｍａｇｎｅｔ）同期モータの回転子装置に係り、特に、誘導モータと同期モータの長所を結合させた複合式モータ（ｈｙｂｒｉｄｔｙｐｅｍｏｔｏｒ）であり、コギングトルクを減らし並びに起動特性を改善した自励式永久磁石同期モータの回転子装置に関する。

周知の自励式永久磁石同期モータは一種の複合式モータとされ、その固定子構造は交流誘導モータ（ＡＣｉｎｄｕｃｔｉｏｎｍｏｔｏｒ）或いは交流同期モータ（ＡＣｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｍｏｔｏｒ）の固定子構造と同じであるが、但し回転子構造は交流誘導モータ中の回転子中のかご（Ｓｑｕｉｒｒｅｌｃａｇｅ）構造及び交流永久磁石同期モータ（ＡＣｐｅｒｍａｎｅｎｔｍａｇｎｅｔｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｍｏｔｏｒ）の回転子中の永久磁石構造と結合されている。このような複合式自励式永久磁石同期モータは、その固定子に交流電源が接続されることで回転磁場（ｒｏｔａｔｉｎｇ
ｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄ）を発生させた後、その回転子内のかご構造が固定子の回転磁場の誘導により、誘導電流を発生して起動トルク（ｓｔａｒｔｉｎｇｔｏｒｑｕｅ）を発生して起動し、回転子の回転速度が固定子セットの発生する回転磁場の回転速度と同じとなると、即ち、モータの回転子が同期速度（ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｓｐｅｅｄ）に到達すると、回転子のかごの誘導電流が消失し、回転子がそれ以上かご構造によりトルクを発生しなくなり、回転子上の永久磁石と固定子セットの発生する回転磁場相互作用によりトルクを発生する。近年、永久磁石の材質と磁能積（ｍａｇｎｅｔｉｃｅｎｅｒｇｙｐｒｏｄｕｃｔ）は不断に向上し、自励式永久磁石同期モータは同期回転時に極めて高い運転効率（ｏｐｅｒａｔｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）を得られる。しかし、周知の永久磁石同期モータは高い磁能積の永久磁石を使用すると、そのコギングトルクが極めて大きくなり、運転時の振動と騒音を発生しやすい。このため通常は、固定子斜溝（ｓｋｅｗ）によりこの欠点を改善している。しかし、これは固定子の巻線作業を困難とし、且つモータの製作コストを増加させる。

周知の技術中、図１に示される特許文献１によると、その回転子中の永久磁石はかごの導体収容溝の外側に設置されているが、その使用する永久磁石の数とかごの導体収容溝の数はいずれも多く、ゆえに永久磁石の組み付けが複雑となり、且つ比較的大きなコギングトルクを極めて発生しやすい。

周知の技術中、図２に示される特許文献２によると、その回転子の永久磁石はかごの導体収容溝の内側に設置されているが、回転子が円形とされているため、モータのコギングトルクと運転時の振動と騒音がいずれも比較的大きい。

周知の技術中、図３に示される特許文献３によると、隣り合う二極間の永久磁石が回転子鉄心の円周近くに延伸され、このためこの二極間の永久磁石は回転子のかごをモールディングする前に先に永久磁石収容溝内に放置しなければならず、永久磁石が高温に耐えられない場合は、モールディング過程で退磁現象が極めて発生しやすい。

周知の技術中、図４に示される特許文献４によると、永久磁石の外形を調整することによりモータのコギングトルクを改善しているが、かご構造は設置されていないため、他の装置の助けがなければ自励式起動が行なえない。

周知の技術中、図５に示される特許文献５によると、二組の対称配置された永久磁石により四つの磁極が構成されているが、永久磁石が回転子鉄心の円周部分近くに延伸されているため、永久磁石を回転子のかご構造モールディング前に先に永久磁石収容溝内に放置しなればならず、永久磁石が高温に耐えられない時、モールディング過程で退磁現象を極めて発生しやすい。

周知の技術中、図６に示される特許文献６によると、永久磁石は回転子のかごの導体収容溝の内側に設置されているが、回転子が円形とされているため、モータのコギングトルクと運転時の振動と騒音がいずれも比較的大きい。

周知の技術中、図７に示される特許文献７、及び図８に示される特許文献８によると、回転子の中心から回転子の表面までが不等距離を呈し、且つその回転子表面に一般の円形回転子より小さい曲げ率半径が採用されている。しかしその明細書中にどのように小さい半径でこの回転子表面を構成するかは説明されていない。このほか、特許文献７は、永久磁石収容溝が回転子鉄心の半径方向に設置されず、且つ収容溝の外端が回転子鉄心円周部分近くに延伸され、且つ永久磁石の第２収容溝は回転子鉄心の半径方向に向けて設置され、並びに回転子鉄心円周近くにまで延伸されている。一般のかご構造の製作によると、全体のモータ回転子鉄心がモールディング型内に置かれ、その後、溶融した液体アルミニウムが導体収容溝中に注入され（アルミニウムの融点は２６８℃）て導体棒（ｃｏｎｄｕｃｔｏｒｂａｒ）が形成され、このほか、モータ回転子鉄心両端に液体アルミ材料でエンドリングが構成され、このエンドリングとモータ回転子鉄心両端が緊密に接合され、並びに回転子鉄心内の各導体棒が相互に接続され導通し、全体のかご構造が構成される。前述の特許文献７及び特許文献８に記載の発明の技術特徴は、永久磁石収容溝がいずれも回転子鉄心円周近くに延伸され、しかしその回転子構造はいずれも円周部分に近い周辺にかごの導体収容溝が設置されているため、回転子のかご構造を製作する前に永久磁石を放置しなければ、回転子のかご構造のモールディングが行なえない。一般に高い磁能積の希土類永久磁石は、その永久退磁（ｄｅｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎ）温度がいずれも２００℃に及ばず、事前に回転子永久磁石を永久磁石収容溝内に置くと、モールディング過程で退磁現象が極めて発生しやすい。周知の技術中、図５に示される特許文献５もまた特許文献７と特許文献８に相似の実施方法を有するため、退磁現象を発生しうる欠点を有している。

周知の技術中、図９に示される特許文献９によると、各磁極側がいずれも鉄とされ、回転子磁面は回転子中心より最大距離の部分と回転子中心より最小距離の磁極間部分が円弧線で結ばれているが、この円弧線がどのような曲線であるかについては述べられていない。このほか、この周知の技術はモータの主磁極磁束が適度に弱められ、並びに自励式永久磁石同期モータが停止から起動運転時までの暫態が、モータ主磁極磁束の形成する自転トルクにより減少し、このため、モータの起動特性を改善できる。さらに、この周知の特許にはかご構造が設けられておらず、ゆえに他の装置の補助がなければ自励起動できない。

米国特許第５，９５２，７５７号明細書米国特許第５，０９７，１６６号明細書米国特許第４，９２２，１５２号明細書米国特許第４，７４８，３５９号明細書米国特許第４，３５８，６９６号明細書米国特許第４，１３９，７９０号明細書台湾特許第３７１１２６号明細書台湾特許第３６２８４３号明細書特開２００３−２３７４０号明細書

上述の周知の技術の欠点に対して、本発明は一種の自励式永久磁石同期モータの回転子装置を提供し、それは少なくとも周知の技術中のいずれかの欠点を改良するか或いは有用な代替え品を提供するものである。

本発明の目的の一つは一種の自励式永久磁石同期モータの回転子装置を提供することにあり、それは本発明の第１実施例に示され、周知の複合式モータの自励式永久磁石同期モータ中に、四つの扇形主磁極が組み合わされ、その各扇形主磁極の中心角が９０度を呈し、且つその表面円弧が第１磁面偏心円弧とされ、その中心点が回転子の中心点Ｏよりオフセット長さＯＳ１の位置に設置されて四つの第１偏心点Ｏ₁ とされ、且つその半径がそれぞれＲ１とされ、ゆえに、Ｒ−Ｒ１＝ＯＳ１の関係式が成り立ち、モータのエアギャップに漸進式不均一の厚さ分布を形成させる。そのオフセット長さと半径は、調整組合せ可能で、モータのエアギャップの厚さ範囲の変化中、その最大エアギャップ厚さＴが最小エアギャップ厚さｔ１の２倍から５倍とされ、即ちＴ＝２ｔ１〜５ｔ１である。モータエアギャップの径方向の磁束密度分布が正弦波に極めて近い分布をなすため、モータのコギングトルクが減少し、並びにモータ運転時の振動と騒音が減少する。第１磁面偏心円弧の採用により、モータ負荷が増加する時、固定子巻線の構成する磁場がこれに伴い増加するが、各扇形主磁極の両端のエアギャップが比較的大きく、固定子巻線磁場が永久磁石に対して形成する退磁（ｄｅｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎ）の影響を有効に減らすことができる。

本発明のもう一つの目的は、一種の自励式永久磁石同期モータの回転子装置を提供することにあり、それは第１実施例に示され、アーチ状の梨形を呈する複数の導体収容溝を具え、該導体収容溝がかごセットを形成するのに用いられ、各導体収容溝がいずれも第１偏心点Ｏ₁ と等距離とされ、並びに各第１偏心点Ｏ₁ の方向にアライメントされて環状を呈し且つ等間隔に配列されて該回転子の外周の各扇形主磁極中に配置され、且つその間隔部分部分に突出形状の回転子歯部が形成され、その各二つの扇形主磁極間に位置する間隔部分（回転子歯部）は比較的小さい。

本発明の別の目的は一種の自励式永久磁石同期モータの回転子装置を提供することにあり、それは第１実施例に示され、各第１磁面偏心円弧の中間点部分に直径がモータ固定子の歯部の幅に接近する半円凹部が設けられ、これによりモータの主磁極磁束が適度に弱められ、並びに自励式永久磁石同期モータの停止から起動運転までの暫態を、モータ主磁極磁束の形成する自転トルク（ｓｅｌｆ−ｒｅｔａｉｎｉｎｇｔｏｒｑｕｅ）により減少でき、これによりモータの起動特性を改善している。

本発明のさらに別の目的は一種の自励式永久磁石同期モータの回転子装置を提供することにあり、それは本発明の第２実施例に示され、各扇形主磁極の複数の導体収容溝の数が偶数とされる時、該回転子の歯部位置の凹部以外に、その左右の隣り合う歯部位置に同じ大きさの凹部が設けられ、各扇形主磁極の複数の導体収容溝の数が奇数とされる時、該回転子の導体収容溝位置の凹部以外に、その左右の隣り合う導体収容溝位置にも同じ大きさの凹部が設けられ、ゆえに各扇形主磁極がそれぞれ三つの凹部を具え、回転子に全部で１２個の凹部が設置されて、モータの主磁極磁束の形成する自転トルクを減らし、並びにモータの起動特性を改善する。

本発明のまた別の目的は、一種の自励式永久磁石同期モータの回転子装置を提供することにあり、それは本発明の第３実施例に示され、平滑な第２磁面偏心円弧曲線が上述の半円凹部の代わりに設けられている。この方法はモータエアギャップの磁束密度の径方向分布値を、各第１磁面偏心円弧の中間点に接近する部分で適度に減少させ、これによりモータのコギングトルクを減らし、モータ運転時の振動と騒音を減らすことができ、並びにモータの主磁極磁束を僅かに弱め、自励式永久磁石同期モータの回転子が起動から運転に至る暫態をモータの扇形主磁極の磁束により形成される自転トルクの減少により、モータの起動特性を改善する。この第３実施例中、第２磁面偏心円弧の曲げ率中心Ｏ２のオフセット量ＯＳ２と第２磁面偏心円弧の半径Ｒ２は適度に調整組合せ可能で、これにより自転トルクを適当に減らした状況でモータエアギャップの磁束密度の径方向分布を正弦波に極めて接近させることができる。

本発明は、かごの巻線セットを形成するのに用いられる導体収容溝が自励式永久磁石同期モータの起動トルクと起動特性の要求に応じて、各種形式の構造に改変可能とされる。ゆえに本発明のその他の目的は、各本発明の三つの実施例の各実施例中に以下の四種類の実施態様が提供される。即ち、
第１実施態様にあって、その回転子の導体収容溝は円形溝とされる。
第２実施態様にあって、その各扇形主磁極の永久磁石は２片に分けられ、各片の対応中心角は４５度とされ、回転子の８個の永久磁石は正八角形を呈する。
第３実施態様にあって、その回転子の各扇形主磁極の永久磁石は２片に分けられ、各片の中心角は４５度とされ、回転子の８個の永久磁石が四花弁型とされる。
第４実施態様にあって、その回転子の各扇形主磁極の永久磁石は４片に分けられ、各扇形主磁極にあって４片の永久磁石がＷ形に配置されている。

請求項１の発明は、自励式永久磁石同期モータの回転子装置において、該自励式永久磁石同期モータは外固定子と内回転子及び両者間に挟まれたエアギャップを具え、該外固定子の内周に幅がｗの複数の固定子歯部と複数の固定子溝部が交互に環状に配列され、該内回転子が内周と外周に区分されてその中心点がＯとされ、且つ磁面円弧の半径がＲとされ、該回転子装置は、スピンドルと四つの扇形主磁極と、四つの永久磁石と、複数の導体収容溝と、四つの凹部とを具え、
該スピンドルは該内回転子の内周中心に位置し、
該四つの扇形主磁極は、各扇形主磁極の中心角が９０度を呈し、且つその表面円弧が第１磁面偏心円弧とされ、その中心点が該回転子の中心点Ｏよりオフセット量ＯＳ１を以て偏って置かれた第１偏心点Ｏ₁ とされ、且つその半径がそれぞれＲ１とされ、ゆえにＲ−Ｒ１＝ＯＳ１が成立し、また第１磁面偏心円弧により最大エアギャップ厚さＴが最小エアギャップ厚さｔ１の２から５倍とされ、即ち、Ｔ＝２ｔ１〜５ｔ１とされ、
該四つの永久磁石は、それぞれ扇形主磁極の内周に配置され、
該複数の導体収容溝はかご構造を形成するのに用いられ、各第１偏心点Ｏ₁ の方向にアライメントされ且つ等間隔に配列されて該内回転子の該外周の各扇形主磁極中に配置され、その間隔部分に突出形状の回転子歯部が形成され、それが位置する各二つの扇形主磁極間の間隔が比較的小さく、
該四つの凹部は、それぞれ扇形主磁極の第１磁面偏心円弧の中間点に設置され、半円形を呈し且つその半径がｒとされ、またその幅がｗとされ、且つ買う扇形主磁極の複数の導体収容溝の数が偶数である時、該凹部の位置が回転子歯部にアライメントされ、各扇形主磁極の複数の導体収容溝の数が奇数である時、該凹部の位置が回転子の導体収容溝にアライメントされ、
各扇形主磁極中の導体収容溝の数が奇数である時を除き、各凹部に対応する導体収容溝は扇形主磁極の中心Ｏ₁ に向けてオフセットされ、その他の各導体収容溝がいずれも曲げ率中心Ｏ₁ から等距離とされたことを特徴とする、自励式永久磁石同期モータの回転子装置としている。
請求項２の発明は、請求項１記載の自励式永久磁石同期モータの回転子装置において、導体収容溝の形状が円形とされたことを特徴とする、自励式永久磁石同期モータの回転子装置としている。
請求項３の発明は、請求項１記載の自励式永久磁石同期モータの回転子装置において、各扇形主磁極の永久磁石が２片に分けられ、各片の対応中心角が４５度とされ、回転子の８個の永久磁石が正八角形をなすよう配置されたことを特徴とする、自励式永久磁石同期モータの回転子装置としている。
請求項４の発明は、請求項１記載の自励式永久磁石同期モータの回転子装置において、各扇形主磁極の永久磁石が２片に分けられ、各片の対応中心角が４５度とされ、回転子の８個の永久磁石が四花弁形をなすよう配置されたことを特徴とする、自励式永久磁石同期モータの回転子装置としている。
請求項５の発明は、請求項１記載の自励式永久磁石同期モータの回転子装置において、各扇形主磁極の永久磁石が四片に分けられ、各扇形主磁極の四片の永久磁石がＷ形を呈するよう配置されたことを特徴とする、自励式永久磁石同期モータの回転子装置としている。
請求項６の発明は、請求項１記載の自励式永久磁石同期モータの回転子装置において、各扇形主磁極の複数の導体収容溝の数が偶数の時、回転子歯部位置の凹部以外に、その左右の隣り合う歯部位置にそれぞれ同じ大きさの凹部が設けられ、各扇形主磁極の複数の導体収容溝の数が奇数である時、回転子の導体収容溝位置の凹部以外に、その左右の隣り合う導体収容溝に同じ大きさの凹部が設けられ、ゆえに各扇形主磁極が三つの凹部を具え、回転子全体として合計１２個の凹部が設けられたことを特徴とする、自励式永久磁石同期モータの回転子装置としている。
請求項７の発明は、請求項６記載の自励式永久磁石同期モータの回転子装置において、導体収容溝の形状が円形とされたことを特徴とする、自励式永久磁石同期モータの回転子装置としている。
請求項８の発明は、請求項６記載の自励式永久磁石同期モータの回転子装置において、各扇形主磁極の永久磁石が２片に分けられ、各片の対応中心角が４５度とされ、回転子の８個の永久磁石が正八角形をなすよう配置されたことを特徴とする、自励式永久磁石同期モータの回転子装置としている。
請求項９の発明は、請求項６記載の自励式永久磁石同期モータの回転子装置において、各扇形主磁極の永久磁石が２片に分けられ、各片の対応中心角が４５度とされ、回転子の８個の永久磁石が四花弁形をなすよう配置されたことを特徴とする、自励式永久磁石同期モータの回転子装置としている。
請求項１０の発明は、請求項６記載の自励式永久磁石同期モータの回転子装置において、各扇形主磁極の永久磁石が四片に分けられ、各扇形主磁極の四片の永久磁石がＷ形を呈するよう配置されたことを特徴とする、自励式永久磁石同期モータの回転子装置としている。
請求項１１の発明は、請求項１記載の自励式永久磁石同期モータの回転子装置において、各扇形主磁極の凹部が排除され、第２磁面偏心円弧が設けられ、この第２磁面偏心円弧の曲げ率中心Ｏ２即ち第２偏心点が回転子の中心Ｏよりオフセット配置され、そのオフセット量ＯＯ₂ の長さがＯＳ２とされ、その曲げ率半径がＲ２とされ、これによりＲ２−Ｒ＝ＯＳ２が成立し、また該第２磁面偏心円弧により最大エアギャップ厚さＴが最小エアギャップ厚さｔ２の２から５倍とされ、即ち、Ｔ＝２ｔ２〜５ｔ２とされることを特徴とする、自励式永久磁石同期モータの回転子装置としている。
請求項１２の発明は、請求項１１記載の自励式永久磁石同期モータの回転子装置において、導体収容溝の形状が円形とされたことを特徴とする、自励式永久磁石同期モータの回転子装置としている。
請求項１３の発明は、請求項１１記載の自励式永久磁石同期モータの回転子装置において、各扇形主磁極の永久磁石が２片に分けられ、各片の対応中心角が４５度とされ、回転子の８個の永久磁石が正八角形をなすよう配置されたことを特徴とする、自励式永久磁石同期モータの回転子装置としている。
請求項１４の発明は、請求項１１記載の自励式永久磁石同期モータの回転子装置において、各扇形主磁極の永久磁石が２片に分けられ、各片の対応中心角が４５度とされ、回転子の８個の永久磁石が四花弁形をなすよう配置されたことを特徴とする、自励式永久磁石同期モータの回転子装置としている。
請求項１５の発明は、請求項１１記載の自励式永久磁石同期モータの回転子装置において、各扇形主磁極の永久磁石が四片に分けられ、各扇形主磁極の四片の永久磁石がＷ形を呈するよう配置されたことを特徴とする、自励式永久磁石同期モータの回転子装置としている。

本発明の自励式永久磁石同期モータの各扇形主磁極の永久磁石は、回転子のかご構造のモールディング完成後に、回転子の永久磁石収容溝内に置かれ、このため永久磁石が回転子のかご構造のモールディング製造時の高温の影響を受けず、各永久磁石が回転子の永久磁石収容溝に置かれる前に、先に磁性特性の測定がなされ、自励式永久磁石同期モータの性能の安定と信頼性が確保される。

本発明の採用する磁面偏心円弧は、正弦波に極めて接近するエアギャップの磁束密度径方向分布を獲得できる。伝統的な自励式永久磁石同期モータにおいては、価格の高価な高い磁能積の希土類永久磁石を使用するのを避けるために、極めて大きなコギングトルクを発生し、モータに起動不良と運転振動の欠点を発生させるため、固定子鉄心に斜溝（ｓｋｅｗ）の構造を採用しなければならず、このために大幅に固定子巻線の困難度と生産コストが増したが、これに対して本発明は比較的大きな主磁極の磁束量を獲得し、また固定子に斜溝を設ける必要がなく、これにより有効に自励式永久磁石同期モータの運転効率とそのパワー因子を改善し、並びに有効に自励式永久磁石同期モータの運転時の振動と騒音を減らす。各第１磁面偏心円弧の中心部分には直径がモータ固定子歯部の幅に接近する半円凹部が設けられ、これによりモータの主磁極磁束が適当に弱められ、自励式永久磁石同期モータの停止から起動運転までの暫態が、モータ主磁極磁束の形成する自転トルクにより減少し、モータの起動特性が改善される。

このほか、本発明の回転子表面には偏心の円弧が採用されているため、モータ負荷が増加する時、固定子巻線の構成する磁場がこれに伴い増加するが、各扇形主磁極の両端のエアギャップが比較的大きいため、有効に固定子巻線磁場が永久磁石に対して形成する退磁の影響を減らすことができる。

本発明の自励式永久磁石同期モータの回転子装置は、スピンドルと、四つの扇形主磁極と、四つの永久磁石、かご構造の形成に用いられる複数の導体収容溝、及び四つの凹部を具え、扇形主磁極の表面は第１磁面偏心円弧とされ、その中心点は回転子の中心点ＯよりＯＳ１のオフセット長さを持って設置された四つの第１偏心点Ｏ₁ とされ、また該第１偏心円弧により最大エアギャップ厚さＴが最小エアギャップ厚さｔ１の２から５倍となり、四つの永久磁石は、それぞれ対応する扇形主磁石の内周に配置され、複数の導体収容溝は梨形を呈し、それぞれ第１偏心点Ｏ₁ の方向にアライメントされて環状且つ等間隔に配列されて該回転子の外周の各扇形主磁極中に配置され、該四つの凹部は、それぞれ対応する扇形主磁極の第１磁面偏心円弧の中間点に設置されている。

図１０は本発明の固定子直溝を使用した自励式永久磁石同期モータ１０１０と、本発明の固定子斜溝を使用した自励式永久磁石同期モータ１０４０を相互に対照した立体分解図である。本発明の直溝を使用した自励式永久磁石同期モータ１０１０は、固定子１０１２、回転子１０１４、及びスピンドル１０１６を具え、そのうち該固定子１０１２は固定子直溝１０１８を具えている。さらに、本発明の固定子斜溝を具えた自励式永久磁石同期モータ１０４０は、固定子１０４２、回転子１０４４、及びスピンドル１０４６を具え、そのうち該固定子１０４２は固定子斜溝１０４８を具えている。

図１１に示されるように、本発明の第１実施例の自励式永久磁石同期モータ１１は外固定子１１０１（この後は簡単に固定子１１０１と称する）と、内回転子１１２１（この後は簡単に内回転子１１２１と称する）、及び両者間に挟まれたエアギャップ１１１１を具えている。固定子１１０１は複数のけい素鋼板が積み重ねられてなり、その内周に幅がｗの複数の固定子歯部１１０３と複数の固定子溝部１１０５が交互に環状に配列されている。内回転子１１２１もまた複数のけい素鋼板が積み重ねられてなり、その内周にスピンドル１１２０と四つの永久磁石１１２６があり、その外周にかご（Ｓｑｕｉｒｒｅｌｃａｇｅ）を形成するのに用いられて環状配列された複数の導体収容溝１１２８（ｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓｌｏｔ）とその間の突出形状を呈する回転子固定子歯部１１３０が設けられている。

また、図１１に示されるように、Ｘ−ＸとＹ−Ｙは内回転子１１２１の中心線とされ、且つ内回転子１１２１は中心線Ｘ−ＸとＹ−Ｙと４５度角をなす径方向区画線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４で中心角が９０度を呈する四つの扇形主磁極Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤ（ｆａｎ−ｓｈａｐｅｄｐｏｌｅ）に区画されている。

図１２は図１１の局部拡大図である。図１２に示されるように、内回転子１１２１の中心点はＯとされ、その磁面円弧１１２２の曲げ率半径はＲとされる。且つ内回転子１１２１の各扇形主磁極Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤの表面円弧を第１磁面偏心円弧１１２４と称し、その曲げ率中心Ｏ₁ はＯより偏っている。そのオフセット量ＯＯ₁ の長さはＯＳ１とされ、その曲げ率半径はＲ１とされ、これにより、以下の関係式Ｒ−Ｒ１＝ＯＳ１が成り立つ。
さらに図１１に示されるように、第１磁面偏心円弧１１２４は径方向区画線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４とａ、ｂ、ｃ、ｄの４点で交差し、この４点は即ち扇形主磁極Ａの第１磁面偏心円弧ａｂの両端点ａとｂ、及び扇形主磁極Ｂの第１磁面偏心円弧ｂｃの両端点ｂとｃ、及び扇形主磁極Ｃの第１磁面偏心円弧ｃｄの両端点ｃとｄ、及び扇形主磁極Ｄの第１磁面偏心円弧ｄａの両端点ｄとａとされる。この第１磁面偏心円弧１１２４と中心線Ｘ−ＸとＹ−Ｙは扇形主磁極Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤ範囲内のｅ１、ｆ１、ｇ１、ｈ１の４点で交差し、このｅ１、ｆ１、ｇ１、ｈ１はまた扇形主磁極Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤと第１磁面偏心円弧ａｂ、ｂｃ、ｃｄ、ｄａの中間点である。

さらに図１１に示されるように、本発明の第１実施例中、自励式永久磁石同期モータ１１は上述の扇形主磁極Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤ範囲内の第１磁面偏心円弧ａｂ、ｂｃ、ｃｄ、ｄａの中間点ｅ１、ｆ１、ｇ１、ｈ１部分にそれぞれ半円凹部Ｅ１、Ｆ１、Ｇ１、Ｈ１が設置され、その直径はほぼ前述の固定子１１０１の固定子歯部１１０３の幅ｗとされ、ゆえにその半径ｒ＝ｗ／２であり、且つその半円凹部Ｅ１、Ｆ１、Ｇ１、Ｈ１の半円円弧両端が円角（ｆｉｌｌｅｔ）１１３６の方式で第１磁面偏心円弧１１２４と接続されている。

図１６、１７に示されるように、本発明の第２実施例中、自励式永久磁石同期モータ１１は各扇形主磁極Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤの複数の導体収容溝１１２８の数が偶数である時、回転子の歯部１１３０位置に同じ大きさの凹部がそれぞれ設置される。これにより、上述の扇形主磁極Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤの範囲内の第１磁面偏心円弧ａｂ、ｂｃ、ｃｄ、ｄａの中間点ｅ１、ｆ１、ｇ１、ｈ１部分、即ち回転子歯部１１３２に設置された半円凹部Ｅ１、Ｆ１、Ｇ１、Ｈ１の左右の隣り合う回転子歯部１１３２部分にそれぞれ半円凹部Ｅ２、Ｆ２、Ｇ２、Ｈ２及びＥ３、Ｆ３、Ｇ３、Ｈ３が設置され、その直径はほぼ前述の固定子１１０１の固定子歯部１１０３の幅ｗとされ、ゆえにその半径ｒ１＝ｗ／２及びｒ２＝ｗ／２であり、且つその半円凹部Ｅ２、Ｆ２、Ｇ２、Ｈ２及びＥ３、Ｆ３、Ｇ３、Ｈ３の半円円弧両端が円角（ｆｉｌｌｅｔ）１１３６の方式で第１磁面偏心円弧１１２４と接続されている。図１８に示されるように、各扇形主磁極の複数の導体収容溝１１２８の数が奇数の時、該回転子の導体収容溝１１２８の位置の凹部以外に、その左右に隣り合う導体収容溝１１２８の位置にも同じ大きさの凹部が設けられ、ゆえに各扇形主磁極が三つの凹部を具え、回転子全体で全部で１２個の凹部が設置されている。

図１９に示されるように、本発明の第３実施例によると、自励式永久磁石同期モータ１１は、上述の各扇形主磁極Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤ範囲内に、図１２に示されるような半円凹部Ｅ１、Ｆ１、Ｇ１、Ｈ１及び図１６に示されるような三つの半円凹部Ｅ１、Ｆ１、Ｇ１、Ｈ１及びＥ２、Ｆ２、Ｇ２、Ｈ２、及びＥ３、Ｆ３、Ｇ３、Ｈ３がいずれも除去され、第２磁面偏心円弧が代わりに設けられている。前述したように、内回転子１１２１の中心点はＯとされ、その磁面円弧１１２２の曲げ率半径はＲとされ、且つ内回転子１１２１の各扇形主磁極Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤの表面円弧は第１磁面偏心円弧１１２４と称され、その曲げ率中心Ｏ₁ はＯより偏って置かれ、そのオフセット量ＯＯ₁ の長さはＯＳ１とされ、その曲げ率半径はＲ１とされ、これにより以下の関係式、即ち、Ｒ−Ｒ１＝ＯＳ１が成立する。これに類似し、この第２磁面偏心円弧１９０１の曲げ率中心Ｏ₂ はＯより偏って設けられ、そのオフセット量ＯＯ₂ の長さはＯＳ２で、その曲げ率半径はＲ２とされ、ゆえに、Ｒ２−Ｒ＝ＯＳ２が成り立つ。

さらに図１９を参照されたい。第３実施例中、第２磁面偏心円弧１９０１と第１磁面偏心円弧１１２４の接点は扇形主磁極Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤの範囲内にありそれぞれａ１とａ２、ｂ１とｂ２、ｃ１とｃ２、ｄ１とｄ２である。言い換えると、第３実施例中にあって、扇形主磁極Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤの範囲内において、第２磁面偏心円弧１９０１はそれぞれａ１ａ２、ｂ１ｂ２、ｃ１ｃ２、ｄ１ｄ２とされ、第１実施例と第２実施例中の第１磁面偏心円弧１１２４はａａ１とａ２ｂ、ｂｂ１とｂ２ｃ、ｃｃ１とｃ２ｄ、ｄｄ１とｄ２ａに変わる。

さらに図１１に示されるように、前述の本発明の自励式永久磁石同期モータ１１の四つの永久磁石１１２６は上述の扇形主磁極Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤ内にそれぞれ一つ設けられ、その複数の導体収容溝１１２８は上述の扇形主磁極Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤ内でそれぞれ同じ数が設けられている。これらの複数の導体収容溝１１２８は内回転子１１２１の外周において曲げ率中心がＯ₁ （図１２参照）の第１磁面偏心円弧１１２４の径方向に等間隔に均一に分布され、且つ図１４と図１８に示される各扇形主磁極Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤ中の導体収容溝１１２８の数が奇数の時、各半円凹部部分の導体収容溝１１２８は適度に扇形主磁極Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤに向けて偏移する必要があり、その他の各導体収容溝１１２８はいずれもこの曲げ率中心Ｏ₁ より等距離とされ、隣り合う二つの導体収容溝１１２８の間の突出部分が回転子歯部１１３０とされる。これにより、各扇形主磁極Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤの導体収容溝１１２８間の角度を固定でき、且つ各扇形主磁極Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤの導体収容溝１１２８間の距離（即ち回転子歯部１１３０の幅）が等しく保持されうる。導体収容溝１１２８には適当な幅を採用できるが、過大であるとその間を隔てる回転子歯部１１３０の幅が過小となり、その間を通過する磁力線が過密となり磁飽和（ｍａｇｎｅｔｉｃｓａｔｕｒａｔｉｏｎ）現象を発生する。各二つの扇形主磁極の接合部分の異なる扇形主磁極内の二つの隣り合う導体収容溝１１２８間の間隔部分１１３２（回転子歯部１１３０に相当）をできるだけ縮小することで、各永久磁石１１２６の極間磁漏を減少でき、さらに、モータのエアギャップ１１１１の磁束密度径方向分布を正弦波分布に接近させることができる。ただし間隔部分１１３２の幅は内回転子１１２１が回転時に発生する許容最小変形量の必要とする機械強度を提供できるものとされる。

第１実施例と第２実施例中、図１１、１２と図１３及び図１６、１７に示されるように、各扇形主磁極Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤ中の導体収容溝１１２８の数が偶数とされる時、各扇形主磁極Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤ中の半円凹部Ｅ１、Ｆ１、Ｇ１、Ｈ１は、隣り合う二つの導体収容溝１１２８間の間隔（即ち回転子歯部１１３０）中に対応する位置にある。しかし、図１４と図１８に示されるように、各扇形主磁極Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤの導体収容溝１１２８の数が奇数とされる時は、各半円凹部Ｅ１、Ｆ１、Ｇ１、Ｈ１が内回転子１１２１の外周に環状に配列された導体収容溝１１２８にアライメントする。この時、ｅ１、ｆ１、ｇ１、ｈ１の各点が位置する該半円凹部Ｅ１、Ｆ１、Ｇ１、Ｈ１にアライメントされた導体収容溝１１２８は適度に内回転子１１２１の中心点Ｏに向けて偏移している。

図１３は図１２の局部拡大図である。図１２と図１３中の点線は内回転子１１２１の中心点Ｏが中心とされて回転子半径Ｒが半径とされた磁面円弧１１２２を表示し、偏って設置された曲げ率中心Ｏ１を表示すると共にその曲げ率半径がＲ１とされた第１磁面偏心円弧１１２４の磁面円弧１１２２に対する曲げ率変化を表示するのに用いられる。図１５に示されるように（並びに図１２を参照されたい）、以上により、本発明の回転子１１の各扇形主磁極Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤの磁極表面には回転子磁面円弧の曲げ率中心Ｏに対して偏った曲げ率中心Ｏ１を有する第１磁面偏心円弧１１２４を使用し、モータのエアギャップ１１１１（図１１も参照されたい）の厚さに不均一で漸進式の変化分布を形成し、その最小のエアギャップはｔ１とされて、半円凹部Ｅ１、Ｆ１、Ｇ１、Ｈ１のｅ１、ｆ１、ｇ１、ｈ１の各点に位置し、即ち扇形主磁極Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤ内の各第１磁面偏心円弧ａｂ、ｂｃ、ｃｄ、ｄａの中間点に位置し、また最大のエアギャップはＴとされ、それぞれ第１磁面偏心円弧ａｂ、ｂｃ、ｃｄ、ｄａの両端点ａとｂ、ｂとｃ、ｃとｄ、及びｄとａに位置する。第１磁面偏心円弧の曲げ率中心Ｏ１のオフセット量ＯＳ１と第１磁面偏心円弧半径Ｒ１は適度に調整組合せ可能で、モータのエアギャップの最小厚さと最大厚さの比の値の範囲変化が１：２〜１：４とされる。例えば最小エアギャップ厚さをｔ１とすると、最大エアギャップ厚さＴ＝２ｔ１〜５ｔ１とされる。その目的は、モータのエアギャップの磁束密度径方向分布を図２２に示されるように、正弦波に接近させ、且つモータのコギングトルクを減らすことにある。さらに、モータのエアギャップ１１１１の磁束密度径方向分布値中、図２４に示されるように、前述した如く、第１実施例中において、本発明の各第１磁面偏心円弧の中間点ｅ１、ｆ１、ｇ１、ｈ１が設置された半円凹部Ｅ１、Ｆ１、Ｇ１、Ｈ１、及び図２５の第２実施例において、第１磁面偏心円弧の中間点ｅ１、ｆ１、ｇ１、ｈ１及びその左右に隣接する回転子歯部１１３０位置に設置された三つの半円凹部Ｅ１、Ｆ１、Ｇ１、Ｈ１、半円凹部Ｅ２、Ｆ２、Ｇ２、Ｈ２及びＥ３、Ｆ３、Ｇ３、Ｈ３、及び図２６の第３実施例において、上述の半円凹部の代わりに設けられた平滑な第２磁面偏心円弧１９０１はいずれもモータのエアギャップ１１１１の磁束密度径方向分布値を、各第１磁面偏心円弧の中間点ｅ１、ｆ１、ｇ１、ｈ１付近で適度に減少させ、その減少量は図２４の第１実施例中のＭ、図２５の第２実施例中のＮ、及び図２６の第３実施例中のＰの如しであり、これにより、モータのコギングトルクを減らし、モータ運転時の振動と騒音を減らし、並びにモータの主磁極磁束を僅かに減らし、自励式永久磁石同期モータの停止から起動までの暫態を、モータの扇形主磁極Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤの磁束の形成する自転トルクにより減らし、これによりモータの起動特性を改善する。第３実施例中、第２磁面偏心円弧の曲げ率中心Ｏ２のオフセット量ＯＳ２と第２磁面偏心円弧半径Ｒ２を適度に調整し組み合わせることで、モータエアギャップの最小厚さと最大厚さの比の値の変化を１：２〜１：４とし、例えば最小エアギャップ厚さをｔ２とし、最大エアギャップ厚さＴ＝２ｔ２〜５ｔ２とする。こうして、自転トルクを適当に減少できる状況で、モータエアギャップの磁束密度径方向分布を正弦波に極めて接近させることができる。その結果、エアギャップの磁束密度径方向分布は図２６のようになる。その目的は、モータエアギャップの磁束密度径方向分布を図２２に示されるようにし、極めて正弦波に接近させ、且つモータのコギングトルクを更に減らすことにある。図２２と対比すると、図２３に示される周知の自励式永久磁石同期モータのエアギャップの磁束密度分布は正弦波形とは大きくかけ離れている。

このほか、本発明の回転子表面には偏心の円弧が採用され、モータ負荷が増加して固定子巻線の構成する磁場が顕著に増加する時、採用された偏心の円弧により回転子の各主磁極両端のエアギャップが比較的大きく、固定子巻線磁場が永久磁石に対して形成する退磁の発生する影響を有効に減らすことができる。

以上に述べた三つの実施例において、回転子のかごの導体収容溝は、自励式永久磁石同期モータの起動トルクと起動特性の要求により各種の溝形の改変が可能であり、且つ本発明の各扇形主磁極中の永久磁石は単片（図２７）、２片（図２８、２９）、或いは多片（図３０）が合成されたものとされうる。各実施例はいずれも以下に述べる図２７、２８、２９及び図３０に示される異なる実施態様を有する。

本発明のかご構造を形成するのに用いられる導体収容溝は、自励式永久磁石同期モータの起動トルクと起動特性の要求により各種の溝形の改変が可能である。図２７に示される第１実施態様中、その回転子の導体収容溝は円形溝とされている。

図２８に示される第２実施態様中、その各扇形主磁極の永久磁石は２片に分けられ、各片の対応中心角は４５度とされ、回転子の８個の永久磁石は正八角形を呈する。

図２９に示される第３実施態様中、その回転子の各扇形主磁極Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤの永久磁石は２片に分けられ、各片の中心角は４５度とされ、回転子の８個の永久磁石が四花弁型とされる。

図３０に示される第４実施態様にあって、その回転子の各扇形主磁極Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤの永久磁石は４片に分けられ、各扇形主磁極の４片の永久磁石はＷ形に配置されている。

以上の実施例は本発明の好ましい実施形態を説明するものであり、本発明の実施範囲を限定するものではなく、本発明に基づきなしうる細部の修飾或いは改変は、いずれも本発明の請求範囲に属するものとする。

周知の特許文献１の構造表示図である。周知の特許文献２の構造表示図である。周知の特許文献３の構造表示図である。周知の特許文献４の構造表示図である。周知の特許文献５の構造表示図である。周知の特許文献６の構造表示図である。周知の特許文献７の構造表示図である。周知の特許文献８の構造表示図である。周知の特許文献９の構造表示図である。本発明の固定子直溝を使用した自励式永久磁石同期モータと本発明の固定子斜溝を使用した自励式永久磁石同期モータの相互対照の立体分解図である。本発明の自励式永久磁石同期モータの回転子装置の第１実施例の構造表示図である。本発明の自励式永久磁石同期モータの回転子装置の第１実施例中の、各扇形主磁極中の導体収容溝の数が偶数の状況での半円凹部の位置表示図である。図１２の局部拡大図であり、第１磁面偏心円弧の磁面円弧に対する曲げ率変化を表示するものである。本発明の自励式永久磁石同期モータの回転子装置の第１実施例中の、各扇形主磁極中の導体収容溝の数が奇数の状況での半円凹部の位置表示図である。本発明の自励式永久磁石同期モータの回転子装置の第１実施例中の、第１磁面偏心円弧によるモータのエアギャップ厚さの変化分布表示図であり、そのエアギャップ厚さの最小のものはｔ１、エアギャップ厚さの最大のものはＴと表示されている。本発明の自励式永久磁石同期モータの回転子装置の第２実施例中の、各扇形主磁極中の導体収容溝の数が偶数の状況での半円凹部の位置表示図である。図１６の局部拡大図であり、第１磁面偏心円弧の磁面円弧に対する曲げ率変化を表示するものである。本発明の自励式永久磁石同期モータの回転子装置の第２実施例中の、各扇形主磁極中の導体収容溝の数が奇数の状況での半円凹部の位置表示図である。本発明の自励式永久磁石同期モータの回転子装置の第３実施例の構造表示図である。図１９の局部拡大図であり、第１磁面偏心円弧と第２磁面偏心円弧の磁面円弧に対する曲げ率変化を表示するものである。本発明の自励式永久磁石同期モータの回転子装置の第３実施例中の、第１磁面偏心円弧と第２磁面偏心円弧によるモータのエアギャップ厚さの変化分布表示図であり、そのエアギャップ厚さの最小のものはｔ２、エアギャップ厚さの最大のものはＴと表示されている。本発明の自励式永久磁石同期モータの回転子装置の第１実施例中の、モータのエアギャップの磁束密度径方向分布図であり、正弦波分布に接近することが示されている。周知の自励式永久磁石同期モータの回転子装置のモータのエアギャップの磁束密度径方向分布図であり、モータのエアギャップの磁束密度径方向分布が正弦波形状と異なることを示している。本発明の自励式永久磁石同期モータの回転子装置の第１実施例中の、モータのエアギャップの磁束密度径方向分布図であり、半円凹部のある位置の磁束密度の径方向減少量がＭで示されている。本発明の自励式永久磁石同期モータの回転子装置の第２実施例中の、モータのエアギャップの磁束密度径方向分布図であり、半円凹部のある位置の磁束密度の径方向減少量がＮで示されている。本発明の自励式永久磁石同期モータの回転子装置の第３実施例中の、モータのエアギャップの磁束密度径方向分布図であり、半円凹部のある位置の磁束密度の径方向最大減少量がＰで示されている。本発明の自励式永久磁石同期モータの回転子装置の三つの実施例の各実施例の第１実施態様表示図であり、その回転子の導体収容溝は円形溝とされている。本発明の自励式永久磁石同期モータの回転子装置の三つの実施例の各実施例の第２実施態様表示図であり、その各扇形主磁極の永久磁石は２片に分けられ、回転子の８個の永久磁石が正八角形を呈するよう配置されている。本発明の自励式永久磁石同期モータの回転子装置の三つの実施例の各実施例の第３実施態様表示図であり、その各扇形主磁極の永久磁石は２片に分けられ、回転子の８個の永久磁石が四花弁形を呈するよう配置されている。本発明の自励式永久磁石同期モータの回転子装置の三つの実施例の各実施例の第４実施態様表示図であり、その各扇形主磁極の永久磁石は４片に分けられて各扇形主磁極にあって４片の永久磁石がＷ形に配置されている。

符号の説明

１０１０自励式永久磁石同期モータ
１０４０自励式永久磁石同期モータ
１０１２、１０４２固定子
１０１４、１０４４回転子
１０１６、１０４６スピンドル
１０１８固定子直溝
１０４８固定子斜溝
１１自励式永久磁石同期モータ
１１０１固定子
１１０３固定子歯部
１１０５固定子溝部
１１１１エアギャップ
１１２０スピンドル
１１２１内回転子
１１２２磁面円弧
１１２４第２磁面偏心円弧
１１２６永久磁石
１１２８導体収容溝
１１３０回転子歯部
１１３２間隔
１１３６円角
１９０１第２磁面偏心円弧
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ扇形主磁極
Ｅ１、Ｆ１、Ｇ１、Ｈ１、Ｅ２、Ｆ２、Ｇ２、Ｈ２、Ｅ３、Ｆ３、Ｇ３、Ｈ３半円凹部Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４径方向区画線
Ｍ、Ｎ、Ｐモータのエアギャップの径方向磁束密度の減少量
Ｏ回転子の中心点
Ｏ１第１偏心点
Ｏ２第２磁面偏心円弧の曲げ率中心又は第２偏心点
ＯＳ１第１磁面偏心円弧の曲げ率中心のオフセット量
ＯＳ２第２磁面偏心円弧の曲げ率中心のオフセット量
Ｒ磁面円弧の曲げ率半径
Ｒ１第１磁面偏心円弧の半径
Ｒ２第２磁面偏心円弧の半径
ｒ半円凹部の半径
Ｔ最大エアギャップ厚さ
ｔ１最小エアギャップ厚さ
ｗ半円凹部の幅
Ｘ−ＸとＹ−Ｙ回転子の中心線
ａ、ｂ、ｃ、ｄ磁面偏心円弧の端点
ａｂ、ｂｃ、ｃｄ、ｄａ第１磁面偏心円弧
ａ１、ａ２、ｂ１、ｂ２、ｃ１、ｃ２、ｄ１、ｄ２第２磁面偏心円弧と第１磁面偏心円弧の接点
ｅ１、ｆ１、ｇ１、ｈ１磁面偏心円弧の中間点

Claims

自励式永久磁石同期モータの回転子装置において、該自励式永久磁石同期モータは外固定子と内回転子及び両者間に挟まれたエアギャップを具え、該外固定子の内周に幅がｗの複数の固定子歯部と複数の固定子溝部が交互に環状に配列され、該内回転子が内周と外周に区分されてその中心点がＯとされ、且つ磁面円弧の半径がＲとされ、該回転子装置は、スピンドルと四つの扇形主磁極と、四つの永久磁石と、複数の導体収容溝と、四つの凹部とを具え、
該スピンドルは該内回転子の内周中心に位置し、
該四つの扇形主磁極は、各扇形主磁極の中心角が９０度を呈し、且つその表面円弧が第１磁面偏心円弧とされ、その中心点が該回転子の中心点Ｏよりオフセット量ＯＳ１を以て偏って置かれた第１偏心点Ｏ₁ とされ、且つその半径がそれぞれＲ１とされ、ゆえにＲ−Ｒ１＝ＯＳ１が成立し、また第１磁面偏心円弧により最大エアギャップ厚さＴが最小エアギャップ厚さｔ１の２から５倍とされ、即ち、Ｔ＝２ｔ１〜５ｔ１とされ、
該四つの永久磁石は、それぞれ扇形主磁極の内周に配置され、
該複数の導体収容溝はかご構造を形成するのに用いられ、各第１偏心点Ｏ₁ の方向にアライメントされ且つ等間隔に配列されて該内回転子の該外周の各扇形主磁極中に配置され、その間隔部分に突出形状の回転子歯部が形成され、それが位置する各二つの扇形主磁極間の間隔が比較的小さく、
該四つの凹部は、それぞれ扇形主磁極の第１磁面偏心円弧の中間点に設置され、半円形を呈し且つその半径がｒとされ、またその幅がｗとされ、且つ買う扇形主磁極の複数の導体収容溝の数が偶数である時、該凹部の位置が回転子歯部にアライメントされ、各扇形主磁極の複数の導体収容溝の数が奇数である時、該凹部の位置が回転子の導体収容溝にアライメントされ、
各扇形主磁極中の導体収容溝の数が奇数である時を除き、各凹部に対応する導体収容溝は扇形主磁極の中心Ｏ₁ に向けてオフセットされ、その他の各導体収容溝がいずれも曲げ率中心Ｏ₁ から等距離とされたことを特徴とする、自励式永久磁石同期モータの回転子装置。
請求項１記載の自励式永久磁石同期モータの回転子装置において、導体収容溝の形状が円形とされたことを特徴とする、自励式永久磁石同期モータの回転子装置。
請求項１記載の自励式永久磁石同期モータの回転子装置において、各扇形主磁極の永久磁石が２片に分けられ、各片の対応中心角が４５度とされ、回転子の８個の永久磁石が正八角形をなすよう配置されたことを特徴とする、自励式永久磁石同期モータの回転子装置。
請求項１記載の自励式永久磁石同期モータの回転子装置において、各扇形主磁極の永久磁石が２片に分けられ、各片の対応中心角が４５度とされ、回転子の８個の永久磁石が四花弁形をなすよう配置されたことを特徴とする、自励式永久磁石同期モータの回転子装置。
請求項１記載の自励式永久磁石同期モータの回転子装置において、各扇形主磁極の永久磁石が四片に分けられ、各扇形主磁極の四片の永久磁石がＷ形を呈するよう配置されたことを特徴とする、自励式永久磁石同期モータの回転子装置。
請求項１記載の自励式永久磁石同期モータの回転子装置において、各扇形主磁極の複数の導体収容溝の数が偶数の時、回転子歯部位置の凹部以外に、その左右の隣り合う歯部位置にそれぞれ同じ大きさの凹部が設けられ、各扇形主磁極の複数の導体収容溝の数が奇数である時、回転子の導体収容溝位置の凹部以外に、その左右の隣り合う導体収容溝に同じ大きさの凹部が設けられ、ゆえに各扇形主磁極が三つの凹部を具え、回転子全体として合計１２個の凹部が設けられたことを特徴とする、自励式永久磁石同期モータの回転子装置。
請求項６記載の自励式永久磁石同期モータの回転子装置において、導体収容溝の形状が円形とされたことを特徴とする、自励式永久磁石同期モータの回転子装置。
請求項６記載の自励式永久磁石同期モータの回転子装置において、各扇形主磁極の永久磁石が２片に分けられ、各片の対応中心角が４５度とされ、回転子の８個の永久磁石が正八角形をなすよう配置されたことを特徴とする、自励式永久磁石同期モータの回転子装置。
請求項６記載の自励式永久磁石同期モータの回転子装置において、各扇形主磁極の永久磁石が２片に分けられ、各片の対応中心角が４５度とされ、回転子の８個の永久磁石が四花弁形をなすよう配置されたことを特徴とする、自励式永久磁石同期モータの回転子装置。
請求項６記載の自励式永久磁石同期モータの回転子装置において、各扇形主磁極の永久磁石が四片に分けられ、各扇形主磁極の四片の永久磁石がＷ形を呈するよう配置されたことを特徴とする、自励式永久磁石同期モータの回転子装置。
請求項１記載の自励式永久磁石同期モータの回転子装置において、各扇形主磁極の凹部が排除され、第２磁面偏心円弧が設けられ、この第２磁面偏心円弧の曲げ率中心Ｏ２即ち第２偏心点が回転子の中心Ｏよりオフセット配置され、そのオフセット量ＯＯ₂ の長さがＯＳ２とされ、その曲げ率半径がＲ２とされ、これによりＲ２−Ｒ＝ＯＳ２が成立し、また該第２磁面偏心円弧により最大エアギャップ厚さＴが最小エアギャップ厚さｔ２の２から５倍とされ、即ち、Ｔ＝２ｔ２〜５ｔ２とされることを特徴とする、自励式永久磁石同期モータの回転子装置。
請求項１１記載の自励式永久磁石同期モータの回転子装置において、導体収容溝の形状が円形とされたことを特徴とする、自励式永久磁石同期モータの回転子装置。
請求項１１記載の自励式永久磁石同期モータの回転子装置において、各扇形主磁極の永久磁石が２片に分けられ、各片の対応中心角が４５度とされ、回転子の８個の永久磁石が正八角形をなすよう配置されたことを特徴とする、自励式永久磁石同期モータの回転子装置。
請求項１１記載の自励式永久磁石同期モータの回転子装置において、各扇形主磁極の永久磁石が２片に分けられ、各片の対応中心角が４５度とされ、回転子の８個の永久磁石が四花弁形をなすよう配置されたことを特徴とする、自励式永久磁石同期モータの回転子装置。
請求項１１記載の自励式永久磁石同期モータの回転子装置において、各扇形主磁極の永久磁石が四片に分けられ、各扇形主磁極の四片の永久磁石がＷ形を呈するよう配置されたことを特徴とする、自励式永久磁石同期モータの回転子装置。