JP2005143288A - 電気モータ - Google Patents

Abstract

【課題】低コギングで高性能の新たな電気モータを提供する。
【解決手段】磁極片１３６に磁束を生成するために少なくとも１つの永久磁石３８が収容されて、該永久磁石から対応する磁極片への移行部に磁石−磁極片境界面が画成されるよう構成された切欠間隙１３８、１４０であって、エアギャップ３９を指向する側で前記複数の支持部分の１つと接して画成される低透磁性領域が、ほぼ周方向において、少なくとも１つの前記永久磁石３８の各側部において接続するよう構成された切欠間隙とを有する。磁極片１３６の周方向で測定される幅（β）は、前記磁石−磁極片境界面１３８から前記エアギャップ３９へ向かうに従って少なくとも領域的に減少し、かつその最小幅の位置１４２において、前記ステータスロット１２）の前記スロットピッチτ_Ｓに対して以下の関係： β_Ｃ＝ｎ×τ_Ｓ（１−０．０２）．．．ｎ×τ_Ｓ（１−０．２） ここで、ｎ＝１，２，３，．．．，
【選択図】図３

Description

本発明は、有利にはインナーロータモータとして構成される電気モータに関する。

有利には電子的転流を伴うこの種のモータは、駆動負荷に対するその軸方向慣性モーメントが低いので、例えば部材を迅速に調整するため、又は運動のサーボ機構支援のために、電気モータがその回転数を電気的命令に非常に迅速に追従させなければならない場合に使用される。この場合、そのようなモータが非常に均一なトルクを出力すべきことが所望される。これは、通常、モータの３相構成によって達成されるが、３相の何れにも実質的に正弦波状の電流が印加され、また、モータは多相ステータ巻線の各相（「ストランド（Straengen）」）に正弦波状の電圧が誘導されるように構成される。このようなモータをサインモータとも称する。

そのようなモータでは、個々のロータ磁極間の境界、いわゆる磁極境界ないし磁極の端部分（Polgrenzen）が、エアギャップが最大となる位置を探すという現象が発生する。従って、この現象は、観察者には、あたかも磁極境界がステータのスロットに誘引されるかのように見える。この効果は、英語では「コギング（cogging）」と称するが、ドイツ語では「スロット衝動（Nutrucken）」という。このとき発生するトルクは、停止トルク（Haltemoment）又は係止トルク（Rastmoment）（コギングトルク）という。というのは、ロータを所定の回転位置に引き止めないし「係止」しようとするからである。

この効果は、いわゆるリラクタンストルク（磁気抵抗モーメント；Reluktanzmoment）により形成されるものである。即ち、ロータがステータに対して相対的に回転する際に、モータの磁気回路に所定の回転角領域では磁気エネルギーが蓄積され、別の回転角領域ではこの磁気エネルギーが放出される。これは、バネが交互に緊張及び弛緩することに類似する。蓄積のためには、ロータにエネルギーが供給されなければならない。即ち、ロータはエネルギーの蓄積により制動され、反対に蓄積されたエネルギーが放出される個所でロータは駆動される。このようなモータのロータを手で回転させると、「個々のスロットを感知する（spuert）」ような印象を受ける。

このようなリラクタンストルクは、多くの駆動負荷においては障害となるものであり、従ってリラクタンストルクの発生しない（鉄（コア）を利用しない）無鉄（ないしコアレス）ステータ巻線を使用しなければならない。しかしながら、このような無鉄ステータを有するモータの出力は、そのエアギャップが非常に大きいので、大抵十分ではない。このため、対出力比重量が大きくなる。即ち、そのようなモータでは、モータ容積に対するモータ出力ないしモータ重量に対するモータ出力の比が不利になる。

ロータの磁極片に所定の形状を付与することによりこの問題を解決しようと下記の公知文献のとおり種々試みられてきたが、これまでのところは、対出力比重量（単位出力当りの重量）に関してなお十分に有利とはならない構造しか得られていない。
特開２００２−２８１７００ 特開２０００−２７８８９６

それゆえ、本発明の課題は、コギングを解消すると共に対出力比重量に優れた新たな電気モータを提供することである。

上記の課題を解決するために、本発明の一視点により、複数のスロットが設けられたステータ積層コアから構成されるとともに、該ステータ積層コアのスロット（複数）が所定のスロットピッチ（τ_Ｓ）を有するよう構成されたステータと、前記スロットに配される多相ステータ巻線と、エアギャップによって前記ステータから分離されるとともに、該エアギャップを指向する側に、該エアギャップを指向する磁極片を備える複数の打抜形成磁極を有し、かつ該エアギャップに背向する側に、複数の支持部分によって該磁極片と機械的に結合する磁気回路帰還部材を有し、該磁極片が前記ステータ巻線内に少なくとも正弦波形状誘導電圧を生成するよう作動するロータと、前記磁気回路帰還部材と前記磁極片との間に配設形成されるとともに、前記磁極片に磁束を生成するために少なくとも１つの永久磁石が収容されて、該永久磁石から対応する磁極片への移行部に磁石−磁極片境界面が画成されるよう構成された切欠間隙であって、前記エアギャップを指向する側で前記複数の支持部分の１つと接して画成される低透磁性領域が、ほぼ周方向において、少なくとも１つの前記永久磁石の各側部において接続するよう構成された切欠間隙とを有する電気モータであって、磁極片は、その周方向で測定される幅（β）が、前記磁石−磁極片境界から前記エアギャップへ向かうに従って減少する移行ゾーン（１３９）を有し、かつその最小幅の位置において、前記ステータスロットの前記スロットピッチ（τ_Ｓ）に対して以下の関係：
β_Ｃ＝ｎ×τ_Ｓ（１−０．０２）．．．ｎ×τ_Ｓ（１−０．２）
ここで、ｎ＝１，２，３，．．．， 及び
角度β_Ｃ及びτ_Ｓは機械角、
を有する角度（β_Ｃ）を有するよう構成された電気モータが提供される（形態１・基本構成）。

本発明の独立請求項１の電気モータは、対出力比重量を大きくすることなく、いわゆるリラクタンストルクを抑制ないし阻止することができ、コギングを解消できる。そしてコギングを解消しつつ対出力比重量を最適として大きく改善できる。（基本構成の効果）。
更に、各従属請求項により、更に付加的な効果が後述の通りそれぞれ達成される。

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、上記基本構成を形態１として形態２以下に示すが、これらは従属請求項の対象でもある。
（２）上記形態１の電気モータは、インナーロータモータとして構成されることができる（形態２）。
（３）上記形態１の電気モータにおいて、前記磁石−磁極片境界面において周方向で測定される磁極片の幅は、この幅が最小である位置における該磁極片の幅より大となるよう構成されることが好ましい（形態３）。
（４）上記形態３の電気モータにおいて、磁極片のより大きい幅の位置から最小の幅の位置への移行部は、実質的に連続的な移行ゾーンとして構成されることが好ましい（形態４）。
（５）上記形態４の電気モータにおいて、前記連続的な移行ゾーンが、該連続的な移行ゾーンに対向して位置する支持部分と共に、周方向に関して対応する（割り当てられた）ロータ磁極（ないし磁極片）から離隔するにつれて（半径方向に長さないし幅が）拡大する中空空間を形成するよう構成されることが好ましい（形態５）。
（６）上記形態４の電気モータにおいて、前記対応する（割り当てられた）ロータ磁極（ないし磁極片）から離隔する方向に（その半径方向の長さないし幅が）拡大する前記中空空間が、前記永久磁石から前記エアギャップへ流れる磁束に対して、該ロータ磁極（ないし磁極片）から離隔する方向に（半径方向の値が）増大する磁気抵抗を生成するよう構成されることが好ましい（形態６）。
（７）上記形態１の電気モータにおいて、前記磁極片が対称軸線に関し実質的に対称となるよう構成されることが好ましい（形態７）。
（８）上記形態１の電気モータにおいて、前記磁極片は、複数の（金属）板材（プレート）から構成され、そして該複数の板材の少なくとも一部において、最小角度の（角の中心線の）位置が、該磁極片の仮想対称軸線に対し周方向にズラされるよう構成されることが好ましい（形態８）。
（９）上記形態１の電気モータにおいて、前記磁気回路帰還部材と前記磁極片との間に形成された前記切欠間隙に収容される少なくとも１つの前記ロータ磁石が、前記磁気回路帰還部材を指向する側に、前記ロータの磁極ピッチの凡そ８５％以上の角度を有するよう構成されることが好ましい（形態９）。
（１０）上記形態９の電気モータにおいて、前記ロータ磁石の角度が、前記ロータの磁極ピッチの凡そ９５％となるよう構成されることが好ましい（形態１０）。
（１１）上記形態１の電気モータにおいて、前記ステータ巻線が、集中巻（線）を有するよう構成されることが好ましい（形態１１）。
（１２）上記形態１の電気モータにおいて、前記ロータの磁極片が、回転軸線に対し垂直な横断面において、米国の博士帽に類似する輪郭を有するよう構成されることが好ましい（形態１２）。

本発明の電気モータは、ローラの磁極ピッチ（の角度）より格段には小さくない角度を有する磁石（複数）をロータに使用することが可能であり、それにも関わらず、良好な正弦波状の誘導電圧と、許容可能な停止トルクが得られる。このため、本発明の電気モータは、対出力比重量が改善される。即ち、本発明の電気モータは、従来のモータと比べて、同じ出力に対してより小型化され、従って重量も軽減される。

以下に、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施例は発明の理解の容易化のためのものであって、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲において当業者により実施可能な付加・置換等を排除することは意図しない。また、特許請求の範囲に付した図面参照符号も発明の理解の容易化のためのものであり、本発明を図示の態様に限定することは意図しない。なお、これらの点に関しては、補正・訂正後においても同様である。

図１に、シリンダ状ハウジング部材２４、Ａ（第１）−ベアリング保持器２６及び固定フランジ２９を有するハウジング２２を備える電子転流型３相インナーロータモータ２０を示す。

シリンダ状ハウジング部材２４には、コイル巻端３０及び３２を有するアウターステータ２８の積層コア２７（図２）が配置される。ステータ２８は、駆動端部４２及び内側シャフト端部４４を有するシャフト４０上に、電気板材（電磁鋼板：Elektroblech）（ＤＩＮ ４６４００、Blatt １）、有利には板材（Blech）Ｖ４００から構成される積層コア３７と、全部で８個の永久磁石３８Ａ〜３８Ｈ（図２及び図３参照）を備える８極インナーロータ３６が配される内部空間３４を有する。エアギャップ３９は、ステータ２８をロータ３６から分離する。このようなモータ２０は、種々の名称で称されるが、例えば永久励磁型同期インナーロータモータ、又は電子転流型サインモータ（Sinusmotor）、又は正弦波電流印加型３相モータと称される。

Ａ−ベアリング保持器２６には、通常のように、シャフト４０に対するパッキング４６が設けられる。さらにそこにはボールベアリング５４の外側リング（レース）５５のための案内部材５０が固定される切欠部４８がある。ボールベアリング５４の内側リング（レース）６０は、シャフト４０に圧嵌されている。

シリンダ状ハウジング部材２４の開放端部には、Ｂ（第２）−ベアリング保持器６６が固定される。Ｂ−ベアリング保持器６６は、シャフト端部４４に固定された内側リング７４を有するボールベアリング７２の外側リング７０のためのリングショルダ６７を有する切欠部６８を有する。このため、シャフト４０は、内側リング７４の（図示）左側（即ち、駆動端部４２側の端部ないし底面）と当接するリングカラー７８を有する。内側リング７４の（図示）右側（即ち、駆動端部４２に対して反対側の端部ないし底面）には真鍮製の成形部材（取付部材：Formstueck）８０が当接する。この成形部材８０は、皿頭ネジ８２の皿頭８１によってシャフト４０の方向に押圧されるが、ほぼリング状に構成されている。ネジ８２は、シャフト端部４４の内ネジ８４に螺入されて、成形部材８０を内側リング７４の方向に押圧する。

外側リング７０を確実に嵌め込んで保持するために、扁平なリング状部材９０を用いる。リング状部材９０は、その周上に互いに均等な間隔で配置された３つのネジ９２によってベアリング保持器６６に固定され、その半径方向の内側の部分が外側リング７０に当接し、外側リング７０を（図示）左方向に（即ち、駆動端部４２の方向に）ショルダ６７に押し付ける。（切欠部６８（の深さないしシャフト４０方向の長さ）は、外側リング７０（の厚さ）よりやや短い。）

成形部材８０を内側六角ネジ８２によってシャフト端部４４に固定した後、成形部材８０のシリンダ状切欠部には制御磁石１１０が例えば接着により固定される。制御磁石１１０には図１の右側で磁化パターンが形成され、（図示しない）磁気抵抗素子の制御に用いられる。磁気抵抗素子は、ハウジングカバー１１２にモータ２０のＢ側で配設され、ステータ２８の電流の形状及び転流を正確に制御するために、ロータ３６の回転位置ないし状態を検出するのに用いられる。

図２は、図１の一点鎖線ＩＩ−ＩＩに沿って矢印の方向に眺めた（横）断面図である。図２から分かるように、複数の磁石３８Ａから３８Ｈは、半径方向に極性付けられ（磁化され）ている。磁石３８Ａは、外側にＳ極、内側にＮ極を有する。時計回りで次の磁石３８Ｂは、外側にＮ極、内側にＳ極を有し、他の磁石３８Ｃから３８Ｈについても、図から明らかな通り、隣り合う磁石同士で、Ｎ極とＳ極が互い違いになるように極性付けられる。

ステータ積層コア２７は、外側に、半径方向内側に突出する１２個の突極（ステータ磁極）１２２Ａ〜１２２Ｌを有する磁気回路帰還ヨーク（Rueckschluss）（アーマチュア）１２０を有する。突極１２２Ａ〜１２２Ｌには、図示のように、幅広の突極頭部１２４が夫々設けられるが、隣接する個々の突極頭部１２４の間にはスロット１２６が形成される。隣り合う２つのステータスロット１２６間のスロットピッチは、τ_Ｓで示されているが、図示の実施例では：
τ_Ｓ＝３６０／１２＝３０゜（機械角） （１）
である。

驚くべきことに、ロータ磁極の形状は、τ_Ｓに対して所定の関係を有すべきことが見出された。これに関して、以下図３及び図４に関する説明において式（４）及び（５）を用いて更に説明する。

各突極１２２には集中巻線（ないし密な巻線；konzentrierten Wicklung）が巻装される。例として、相Ｕに対するものが図示されている。この相Ｕは、突極１２２Ｇの集中巻線１２８Ｇから始まり、突極１２２Ｄの集中巻線１２８Ｄへと続き、更に突極１２２Ａの巻線１２８Ａ、そして突極１２２Ｊの巻線１２８Ｊへと続く。突極１２２Ｊから相Ｕは、星形結線の巻線が使用されるとした場合中性点（Sternpunkt）Ｏに戻る。もちろん三角（デルタ）結線とすることも可能である。

部分巻線１２８Ｇ、１２８Ｄ、１２８Ａ及び１２８Ｊは、例えばモータ２０が低電圧の直流電源から駆動される場合は、並列に接続することもできる。なぜなら、その場合、低インダクタンス及び低オーム性抵抗の巻線相（Wicklungsstraenge）が得られるからである。

巻線相Ｖ及びＷは、それぞれ、２２．５°（機械角）（相Ｖ）及び４５°（機械角）（相Ｗ）だけ反時計方向にずれていることを除き、巻線相Ｕと同じトポロジーを有していることは当業者には自明であるので、図２では一部のみ示した。

本発明では、ロータ３６が回転するとき、個々の相Ｕ、Ｖ、Ｗには正弦波状の電圧が誘導されるように構成する。従って、この種のモータは、相Ｕ、Ｖ、Ｗに正弦波電流が印加されるサインモータとも称される。

ロータ３６の構造を、図２の一部を拡大して示した図３を用いて説明する。シャフト４０（図示省略）は、強磁性材料から構成され、かつロータ３６の磁気回路の一部を形成するので、図３には示していない。

ロータ３６は、その中心部に、通常は、打抜加工された複数の板材（電磁鋼板）からなる積層コアとして構成される磁気回路帰還部材（磁気回路ヨーク）１３０を有する。この積層コアは、有利には、ＷＯ ０３／０８１７４８Ａ１の図２〜図８に実施例として記載され説明されているものと同じように構成される。このＷＯの開示内容は、引用を以って本書に繰り込みここに記載されているものとみなす。

磁気回路ヨーク１３０は、半径方向に延在する細長い支持部分１３２及びこれと結合し周方向に延在する支持部分１３４ａ、１３４ｂ（支持部分１３２、１３４は何れも打抜加工により形成される）を介して、外周局面を形成する磁極片１３６Ａ、１３６Ｂ、１３６Ｃと結合する。磁極片１３６Ｂの対称軸線は、一点鎖線１３７で示した。

磁極片１３６Ａ〜Ｃは、磁気回路ヨーク１３０の中心部を指向する側に、それぞれ、（半径方向外側の）境界面１３８Ａ、１３８Ｂ、１３８Ｃを有する。これら境界面１３８Ａ、１３８Ｂ、１３８Ｃは、以下では、磁石−磁極片境界面とも称するが、それぞれ、（半径方向内側の）境界面１４０Ａ、１４０Ｂ、１４０Ｃと間隔Ｄをなして互いに平行に対向して位置する。ただ１つの（ワンピースの）磁石３８の代わりに、当業者には周知のように、複数の部分に分割されてなる磁石を使用することもできる。

これら両境界面１３８、１４０の間の空隙（間隔）には、上述の永久磁石３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃが嵌め込まれる。これら永久磁石は、それぞれ矩形状の横断面を有し、例えば図４に具体的に示したような磁化状態を有する。

図３に示すように、磁石３８はその（外側）磁石−磁極片境界面１３８において、角度β_Ｍ亘り延在する。この角度β_Ｍは、この磁石３８に当接する磁極片１３６の角度に相応する。この（外側）磁石−磁極片境界面１３８から半径方向外方に向かうにつれ、磁極片１３６の幅βは、ほぼ連続的な移行ゾーン１３９に沿って（略台形斜面状に）減少し、（仮想台形の頂部に相当する）位置１４２でその最小幅β_Ｃに達する。この最小幅β_Ｃは図３から明らかな通りβ_Ｍより小さい。なお、互いに対向する両位置（１４２、１４２）間に形成される仮想台形の頂部を一点鎖線１４２’で示した。

当該位置１４２（即ち仮想台形の頂部）の半径方向外方では、磁極片１３６は、周（方向）に延在する支持部分１３４ａ、１３４ｂに側部で移行する。これら支持部分１３４ａ、１３４ｂは、作動時には磁気的に飽和されると共に、本発明の枠内において機械的な支持機能をも有する。図３にとりわけ良好に見出されるように、磁極片１３６は、支持部材１３４と関連して米国で使用される博士帽（Doktorhut）のほぼ同様な形状を有する。これはこの磁極片の有利な形状である。即ち、下部は半径方向外方へ挟まる台形状断面（「仮想台形」の断面）を成すと共に、上部は薄い外縁リム（１３４ａ、１３４ｂ）を有する上面が略円形（但し中央と両周方向端では曲率半径は異なる）の外周面を成す。

図３からさらに分かるように、磁極片１３６の半径方向外側（外周面ないし外端面）１４４は、エアギャップ３９にほぼ正弦波状の磁束分布が形成されるように構成される、即ちその直径（ないし曲率半径）は、ロータ磁極の中央を起点とし、両側に向かうにつれ、図示のように減少する。

永久磁石３８の周方向に関する２つの側部（側面）には、それぞれ１つの中空空間１４６ａ、１４６ｂが存在する。その断面形状はほぼ直角三角形に等しいが、その最長辺（斜辺）はやや窪んでいる（「く」の字状に形成されている）。なぜなら、その部分では、永久磁石３８の半径方向外側の端部（境界面１３８の両端に相当）たる角部がこの中空空間１４６に少々突出するからである。

図３には、ロータ磁極１３６Ｂの磁極ピッチτ_Ｐも記載されている。ロータ３６は８つの磁極１３６を有するので、磁極ピッチτ_Ｐは
τ_Ｐ＝３６０゜／８＝４５゜（機械角） （２）
に相応する。

同様に図３に記載されているように、永久磁石３８は、その（半径方向）内側の境界面１４０に、磁極ピッチτ_Ｐの凡そ９１％に相当する約４１°（機械角）の内側磁石幅β_Ｍｉを有する。即ち、磁石３８は、実質的に支持部材１３２に至るまで延在し、従って各磁石３８の容積は（所望の磁束分布を生成するに十分なだけ）大きく設定される。

通常の場合であれば、このようなロータトポロジーは極めて不都合であり、エアギャップ３９に寧ろ矩形の磁束分布が生じ、高いコギングトルクを引き起こすことにもなろう。しかしながら、本発明のように、角度β_Ｍより小さい角度β_Ｃとなるように磁極片１３６を（周方向に関し）狭窄すること（即ち、仮想台形状１３９−１４２−１４２’−１４２−１３９−１３８に形成すること）により、正弦波形状に極めてよく一致する磁束分布が得られる。

これについては磁束線の分布を示す図４を参照されたい。

例えば、磁石３８Ｂを見れば分かるように、周方向に関する磁石３８Ｂの両側（両側部）では、磁束の一部が狭窄部１４２の領域で中空空間１４６（図３）を通る。このときこの中空空間１４６は、付加的なエアギャップとして、即ち付加的磁気抵抗のように作用する。そして、各中空空間１４６は、それぞれ、その終端たる位置１４２から周方向に離れるに従って（その半径方向の長さないし幅が）拡大するようクサビ状に形成されているので、磁気抵抗もこの位置１４２（図３）から周方向に離れるに従って（半径方向の値が）増大する。これにより、図４に示すような実質的に正弦波状の磁束分布が得られる。即ち、狭窄部１４２は、一方では、磁極の中心に磁束を収束（集中）するよう作用し、他方では、ロータ磁極１３６の各磁極片の両端部においては磁極空隙の領域において、正弦波状の磁束分布に対して所望されるような、小さな磁束分布を可能にする磁気抵抗として作用する。中空空間１４６を相応に構成することによって、この横方向の磁束分布を「（繊度）調整」する（titrieren）」ことができる。

角度β_Ｃ（図３）が最大でスロットピッチτ_Ｓの角度の大きさを有すること（しかしながら、それよりも小さいことが好ましい）が、コギングトルクの大きさに対して重要であることが判明した。図示の実施例では、
τ_Ｓ＝３６０／１２＝３０゜（機械角） （３）
であり、角度β_Ｃは、約２７°（機械角）、即ちτ_Ｓの約９０％である。β_Ｃに対しては集中巻（線）（konzentrierte Wicklung）の場合、次の関係が当てはまるべきであることが示された。
β_Ｃ＝τ_Ｓ×ｍ （４）
ここで、ｍ＝０．８....１．０
角度はすべて機械角で測定される。

分散巻（線）（verteilte Wicklung）が使用される場合は、式は
β_Ｃ＝τ_Ｓ×ｍ×ｎ （５）
となる。ここで、ｍ＝０．８....１．０であり、ｎ＝１，２，３，....である。

ｍは、０．８〜０．９８（即ち、（１−０．２）〜（１−０．０２））であると特に好ましい結果を生ずることが判明した。即ち、磁極片の両位置１４２間での狭窄部の角度β_Ｃは、図３に図示のとおり、０．８×τ_Ｓ〜０．９８×τ_Ｓの間にあるべきである。

このようにして、とりわけ集中巻（線）を使用すると、コギングトルクを許容可能な範囲に押えつつ、非常に良好な正弦波状の誘導電圧を達成することができることが示された。磁石３８の幅β_Ｍｉが大きいことにより、従来のものと比較してモータ２０を相応に小型化することができる。実施例のモデルでは、例えば、同じ出力でモータを従来の６８ｍｍから５０ｍｍに小型化することができた。（実際に製造される装置に応じてこれらの値が異なるものとなることは勿論可能である。）

図５及び図６は、図３に類似する変形例を示す。ステータの突極１２２Ａ〜１２２Ｄは、図５及び図６には記載されていないが、図３のものと同様である。

図５は、第１変形例として、磁石３８、３８Ａ及び３８Ｂが配されたロータプレート２３６の扇状の一部を示す。このロータプレート２３６は、対称性の磁極１３６、１３６Ａ及び１３６Ｂを有する。なぜなら、狭窄部１４２ａ、ｂが、図２〜図４に示したものと同じように、（磁極１３６Ａ２ついていえば）対称軸線１３７に関して対称だからである。この狭窄部１４２ａ、ｂは中間空間１４６ａ、ｂの前記終端位置１４２に至るまでほぼ円周方向に平行に延在する。対称軸線１３７からの左右の各位置１４２までの角度β_ＣＬ、β_ＣＲは等しく設定してある。

図６は、図５とは異なり、第２変形例としてのロータプレート２３６ａの扇状の一部を示す。このロータプレート２３６ａでは、ロータ磁石３８、３８Ａ及び３８Ｂに対する間隙１３８Ａ、１３８Ｂは、図５の相応する間隙に一致するが、ロータ磁極（例えば１３６Ａ）の左側にある狭窄部１４２Ｌは、図６では当該ロータ磁極の右側にある狭窄部１４２Ｒより短くなっている。

これにより角度β_Ｃの大きさは、図５と比べて変化しないが、対称軸線１３７と左側狭窄部１４２Ｌとの間の角度β_ＣＬは、対称軸線１３７と右側狭窄部１４２Ｒとの間の角度β_ＣＲより大きい。従って、次式が当てはまる（但しβ_ＣＬ＋β_ＣＲ＝β_Ｃ）：
β_ＣＬ＞β_ＣＲ （６）

反対に、第３変形例としてのプレート２３６ｂ（図示せず）では、同じように、β_ＣＲをβ_ＣＬより大きくすることができる。これについては図示しなくても容易に理解できるであろう。即ち、図６に示したプレート２３６ａの下面が上面になるように、該プレート２３６ａを（表裏）反転すればよい。

ロータ積層コアを、例えばまず図５の対称性プレート２３６を使用し、次いでその上に図６の非対称性プレート２３６ａを載せ、更にその上に非対称性プレート２３６ｂ（即ち（表裏）反転した薄板２３６ａ）を載せ、更にその上に再び対称性プレート２３６を載せ、次にその上にプレート２３６ａを載せることを繰り返すようにして作製すれば、（図示しない）ステータ巻線に誘導される電圧の形状（波形）はさらに改善される。即ち、例えば、このような簡単な方法・構造により、一様なトルクが得られる。

ここで注意すべきことは、磁石３８Ａのための開口部（間隙）１３８Ａ、１３８Ｂは、プレート２３６、２３６ａ及び２３６ｂの何れにおいても同じ位置に形成され、従って、対称軸線１３７もプレート２３６、２３６ａ及び２３６ｂのすべてにおいて一致するということである。このことは、他の磁石３８、３８Ｂ等及び対応する間隙並びに対応する対称軸線についても同様である。

本発明のモータの有利な一実施例の縦断面図。 図１のモータの矢視ＩＩ−ＩＩ断面図。図１より拡大して示した。 図２の一部を拡大して示した図。 図３にほぼ対応する図であるが、正弦波形状の誘導電圧の生成を説明するために、所定のロータ位置に対する磁束の推移を線で示した。 図３にほぼ対応する図であるが、ロータ（積層）薄板（ないし磁極片）が対称的に構成されているロータの一部を示した。 図３及び図５にほぼ対応する図であるが、ロータ（積層）薄板（ないし磁極片）ないし磁極が僅かに非対称的に構成されているロータの一部を示した。

符号の説明

２８ ステータ
３６ ロータ
３８ 永久磁石
３９ エアギャップ
４０ シャフト
１２２ 突極
１２８ 巻線
１２６ スロット
１３０ 磁気回路帰還部材（磁気回路ヨーク）
１３４ 支持部分
１３６ 磁極片
１３７ 対称軸線
１３８ 磁石−磁極片境界面
１３９ 移行ゾーン（ないし移行領域）
１４２ 狭窄部
１４６ 低磁性領域（中空空間）
２３６ ロータプレート

Claims (12)

1. 複数のスロット（１２６）が設けられたステータ積層コアから構成されるとともに、該ステータ積層コアのスロット（複数）が所定のスロットピッチ（τ_Ｓ）を有するよう構成されたステータ（２８）と、
   前記スロット（１２６）に配される多相ステータ巻線（Ｕ，Ｖ，Ｗ）と、
   エアギャップ（３９）によって前記ステータ（２８）から分離されるとともに、該エアギャップ（３９）を指向する側に、該エアギャップ（３９）を指向する磁極片（１３６）を備える複数の打抜形成磁極を有し、かつ該エアギャップ（３９）に背向する側に、複数の支持部分（１３４ａ、１３４ｂ）によって該磁極片（１３６）と機械的に結合する磁気回路帰還部材（１３０）を有し、該磁極片が前記ステータ巻線（Ｕ，Ｖ，Ｗ）内に少なくとも正弦波形状誘導電圧を生成するよう作動するロータ（３６）と、
   前記磁気回路帰還部材（１３０）と前記磁極片（１３６）との間に配設形成されるとともに、前記磁極片（１３６）に磁束を生成するために少なくとも１つの永久磁石（３８）が収容されて、該永久磁石（３８）から対応する磁極片（１３６）への移行部に磁石−磁極片境界面が画成されるよう構成された切欠間隙（１３８、１４０）であって、前記エアギャップ（３９）を指向する側で前記複数の支持部分（１３４ａ、１３４ｂ）の１つと接して画成される低透磁性領域（１４６ａ、１４６ｂ）が、ほぼ周方向において、少なくとも１つの前記永久磁石（３８）の各側部において接続するよう構成された切欠間隙（１３８、１４０）と、
   を有する電気モータであって、
   磁極片（１３６）は、その周方向で測定される幅（β）が、前記磁石−磁極片境界面（１３８）から前記エアギャップ（３９）へ向かうに従って減少する移行ゾーン（１３９）を有し、かつその最小幅の位置（１４２）において、前記ステータスロット（１２６）の前記スロットピッチ（τ_Ｓ）に対して以下の関係：
   β_Ｃ＝ｎ×τ_Ｓ（１−０．０２）．．．ｎ×τ_Ｓ（１−０．２）
   ここで、ｎ＝１，２，３，．．．， 及び
   角度β_Ｃ及びτ_Ｓは機械角、
   を有する角度（β_Ｃ）を有するよう構成されたこと、
   を特徴とする電気モータ。
2. インナーロータモータとして構成される
   請求項１に記載の電気モータ。
3. 前記磁石−磁極片境界面（１３８）において周方向で測定される磁極片（１３６）の幅（β_Ｍ）は、この幅が最小である位置（１４２）における該磁極片（１３６）の幅（β_Ｃ）より大となるよう構成される
   請求項１に記載の電気モータ。
4. 磁極片（１３６）のより大きい幅（β_Ｍ）の位置（１３８）から最小の幅（β_Ｃ）の位置（１４２）への移行部は、実質的に連続的な移行ゾーン（１３９）として構成される
   請求項３に記載の電気モータ。
5. 前記連続的な移行ゾーン（１３９）が、該連続的な移行ゾーン（１３９）に対向して位置する支持部分（１３４ａ、１３４ｂ）と共に、周方向に関して対応するロータ磁極片（１３６）から離隔するにつれて拡大する中空空間（１４６ａ、１４６ｂ）を形成するよう構成される
   請求項４に記載の電気モータ。
6. 前記対応するロータ磁極片（１３６）から離隔する方向に拡大する前記中空空間（１４６ａ、１４６ｂ）が、前記永久磁石（３８）から前記エアギャップ（３９）へ流れる磁束に対して、該ロータ磁極片（１３６）から離隔する方向に増大する磁気抵抗を生成するよう構成される
   請求項４に記載の電気モータ。
7. 前記磁極片（１３６）が対称軸線（１３７）に関し実質的に対称となるよう構成される
   請求項１に記載の電気モータ。
8. 前記磁極片は、複数の板材から構成され、そして
   該複数の板材の少なくとも一部において、最小角度（β_Ｃ）の位置が、該磁極片の仮想対称軸線（１３７）に対し周方向にズラされるよう構成される
   請求項１に記載の電気モータ。
9. 前記磁気回路帰還部材（１３０）と前記磁極片（１３６）との間に形成された前記切欠間隙に収容される少なくとも１つの前記ロータ磁石（３８）が、前記磁気回路帰還部材（１３０）を指向する側に、前記ロータ（３６）の磁極ピッチ（τ_Ｐ）の凡そ８５％以上の角度（β_Ｍｉ）を有するよう構成される
   請求項１に記載の電気モータ。
10. 前記角度（β_Ｍｉ）が、前記ロータ（３６）の磁極ピッチ（τ_Ｐ）の凡そ９５％となるよう構成される
    請求項９に記載の電気モータ。
11. 前記ステータ巻線が、集中巻線（１２８Ｇ、１２８Ｄ）を有するよう構成される
    請求項１に記載の電気モータ。
12. 前記ロータ（３６）の磁極片（１３６）が、回転軸線に対し垂直な横断面において、米国の博士帽に類似する輪郭を有するよう構成される
    請求項１に記載の電気モータ。
    

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