JP2009291036A - 交流モータ - Google Patents

Abstract

【課題】３相のステータ磁極群６Ｕ、６Ｖ、６Ｗと２個のステータ巻線とを軸方向に重ねて構成され、且つ、低コストで磁気特性や強度に優れたステータを備える交流モータを提供する。
【解決手段】ステータは、異形状の電磁鋼板を複数枚ずつ積層して形成される３相のステータ磁極群６Ｕ、６Ｖ、６Ｗと、ループ状に設けられた２個のステータ巻線とを軸方向に重ねて構成される。３相のステータ磁極群６Ｕ、６Ｖ、６Ｗは、それぞれ、周方向に等間隔に配置される４個のステータ磁極６０ｕ、６０ｖ、６０ｗを有し、各相のステータ磁極６０ｕ、６０ｖ、６０ｗが、ロータ５の磁極に対して相対的に電気角で１２０度の位相差を有する様に、周方向にずれた位置で組み合わされている。
２個のステータ巻線は、それぞれ、軸方向に波状に形成され、互いに１２０度の位相差を有する３相交流電圧がロータ５の回転位置に応じて印加される。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動車やトラック等に搭載される交流モータに関する。

例えば、特許文献１に記載されたブラシレスモータは、各相のコイルがステータ磁極に集中的に巻回されている。ところが、このブラシレスモータは、巻線を各ステータ磁極毎に巻回する必要があるため、構造が複雑になり、且つ、ステータのスロットに巻線を挿入する必要があるため、巻線の巻回に関して生産性が低下するという問題があった。また、上記のような構造から小型化、高効率化、低コスト化が難しいという問題があった。
そこで、本願発明者は、上記の問題を解決するために、周方向に複数のステータ磁極を配置して構成される各相のステータ磁極群と、この各相のステータ磁極群の間に配置される複数のループ状巻線とを軸方向に重ねて構成する交流モータを提案した（特許文献２参照）。
特開平６−２６１５１３号公報 特許第４００７３３９号公報

ところで、上記の特許文献２に開示された交流モータは、各相のステータ磁極群が３次元的な形状となるため、形状自由度の高い圧粉磁心を用いることが望ましい。しかし、圧粉磁心は、一般にモータの鉄心等に用いられる電磁鋼板に比べてコストが高く、また、磁気特性や強度の面で劣るという問題がある。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、３相のステータ磁極群と２個のループ状巻線とを軸方向に重ねて構成され、且つ、低コストで磁気特性や強度に優れたステータを備える交流モータを提供することにある。

（請求項１の発明）
本発明の交流モータは、周方向にＮ極とＳ極とに交互に着磁された複数の永久磁石を有するロータと、それぞれ、周方向に配置される複数のステータ磁極を有すると共に、互いに独立して構成されるＵ相、Ｖ相、Ｗ相のステータ磁極群と、このＵ相、Ｖ相、Ｗ相のステータ磁極群の間に配置されると共に、周方向に隣り合うステータ磁極同士の間を通って周方向に環状に形成され、互いに１２０度の位相差を有する３相交流電圧が印加される２個のループ状巻線とを備え、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各ステータ磁極群は、互いのステータ磁極が、ロータの磁極に対して相対的に電気角で１２０度の位相差を有する様に、周方向にずれた位置で組み合わされ、且つ、それぞれが異形状の電磁鋼板を積層して構成されていることを特徴とする。
上記の構成によれば、電磁鋼板を用いてステータ磁極群の３次元形状を実現できるので、圧粉磁心と比べて低コストであり、且つ、磁気特性や強度に優れる組立性の良いモータを提供できる。

（請求項２の発明）
請求項１に記載した交流モータにおいて、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各ステータ磁極群は、それぞれ、各ステータ磁極を接続する円筒状のバックヨークを有し、且つ、バックヨークと切り離されたステータ磁極のみが形成される第１の電磁鋼板と、ステータ磁極がバックヨークと接続された状態で形成される第２の電磁鋼板とを複数枚ずつ積層して構成されていることを特徴とする。
この場合、第２の電磁鋼板に形成されるステータ磁極とバックヨークは、両者が接続された状態で形成されるので、第１の電磁鋼板に形成されるステータ磁極と、第２の電磁鋼板に形成されるバックヨークとの間に生じる分割部の磁気抵抗を小さくすることができ、トルクの向上に繋がる。また、第２の電磁鋼板には、ステータ磁極がバックヨークと接続されているので、ステータ磁極群の剛性を高くすること、および、真円度を確保することも可能である。

（請求項３の発明）
請求項２に記載した交流モータにおいて、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各ステータ磁極群は、それぞれ、ステータ磁極とバックヨークとの接続部の断面積が略同一であることを特徴とする。
上記の構成によれば、ステータ磁極とバックヨークとが分割されていることによる磁気抵抗の増加を各相で均一にすることができる。また、ステータ磁極とバックヨークとの分割による隙間が大きくなっても、各相のバランスは維持されるので、各相のバランスが崩れることによって発生するコギングトルクやトルクリップルといった問題を解決することが可能である。

（請求項４の発明）
請求項２または３に記載した交流モータにおいて、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各ステータ磁極群は、それぞれ、第１の電磁鋼板に形成されたステータ磁極が、他のステータ磁極群の第２の電磁鋼板に形成されたバックヨークに接合され、その接合部は、ステータ磁極に設けられた凸部をバックヨークに形成された凹部に嵌合して接合されることを特徴とする。
この場合、ステータ磁極とバックヨークとの接合部が巻線と軸方向で干渉しない構成となるため、ループ状巻線の径方向幅を巻線スペースの径方向幅と同一にすることができ、銅損の低減が可能となる。

（請求項５の発明）
請求項４に記載した交流モータにおいて、互いに異なるステータ磁極群のバックヨークとステータ磁極とが予め一体に形成された第３の電磁鋼板を準備し、この第３の電磁鋼板から凸部を有するステータ磁極（第１の電磁鋼板）を打ち抜いて、第３の電磁鋼板を第１の電磁鋼板と第２の電磁鋼板とに切り離し、その切り離された第２の電磁鋼板に形成されるバックヨークには、凸部を打ち抜いた形状に凹部が形成されていることを特徴とする。 上記の構成によれば、第３の電磁鋼板からステータ磁極（第１の電磁鋼板）を打ち抜いた後、ループ状巻線を組み付けてから、打ち抜いたステータ磁極の凸部をバックヨークに形成される凹部（凸部を打ち抜くことで形成される凹部）に嵌め込むことにより、ステータ磁極とバックヨークとの嵌合隙間を極力小さくでき、磁気抵抗の低減に繋がる。

（請求項６の発明）
請求項２〜５に記載した何れかの交流モータにおいて、バックヨークの少なくとも１箇所が切断されていることを特徴とする。
バックヨークの円周方向と交差する方向（例えば半径方向）にスリットを形成して、バックヨークの少なくとも１箇所を切断することにより、軸方向に流れる磁束の変化によって発生する、バックヨークをループする誘導電流を小さくすることができ、高回転時の損失低減が可能となる。

（請求項７の発明）
請求項６に記載した交流モータにおいて、バックヨークの切断箇所は、バックヨークを構成する複数枚の電磁鋼板の１枚毎に周方向に異なる位置に配置されていることを特徴とする。
この場合、バックヨークにスリットを形成しても、各相のステータ磁極群から成るステータの剛性を確保することが可能である。

（請求項８の発明）
請求項１〜７に記載した何れかの交流モータにおいて、ステータ磁極を構成する複数枚の電磁鋼板は、軸方向に重ね合わされる他の電磁鋼板より周方向に突き出る周方向側面の角部に面取りが施されている、あるいは、滑らかに形成されていることを特徴とする。
電磁鋼板の角部に面取りを施す、あるいは、滑らかに形成することにより、巻線が電磁鋼板の角部に接触して皮膜が破損することを防止できる。また、電磁鋼板の角部を落とすことにより、巻線スペースを広く取れるので、太い巻線を使用することが可能である。

（請求項９の発明）
請求項１〜８に記載した何れかの交流モータにおいて、ロータがステータ磁極群の外周側に配置されるアウタロータ型であり、ロータは、環状の磁性体により形成され、その内周に永久磁石を配置したロータコア部と、非磁性体により形成され、回転軸に対してロータコア部を支持するロータ腕部とを有し、永久磁石は、軸方向の中心位置が、ロータコア部の軸方向の中心位置と略同一に配置されていることを特徴とする。
上記の構成によれば、ロータの軸方向における磁路アンバランスを無くすことができるので、軸方向の磁路アンバランスによって発生するコギングトルクやトルクリップルを低減できる。

本発明を実施するための最良の形態を以下の実施例により詳細に説明する。

図１は交流モータ１の断面図、図２（ａ）は図１のＡ−Ａ断面図、同図（ｂ）は図１のＢ−Ｂ断面図、同図（ｃ）は図１のＣ−Ｃ断面図である。
本実施例の交流モータ１は、図１に示す様に、ケース２に軸受３を介して回転自在に支持される回転軸４と、この回転軸４に支持されるロータ５と、このロータ５の内側に配置され、且つ、ケース２に固定されるステータ６とで構成される。
ロータ５は、例えば鉄等の磁性体によって形成されるカップ状のロータコア５ａと、このロータコア５ａの内周に配置される複数個（本実施例では８個）の永久磁石５ｂから成る。複数個の永久磁石５ｂは、図５に示す様に、周方向にＮ極とＳ極とに交互に着磁されている。なお、図５は、ロータ５の磁極を周方向に展開した図面である。

ステータ６は、互いに独立して構成されるＵ相、Ｖ相、Ｗ相のステータ磁極群６Ｕ、６Ｖ、６Ｗと、この３相のステータ磁極群６Ｕ、６Ｖ、６Ｗの間に配置される２個のステータ巻線７（図４参照）とで構成される。
３相のステータ磁極群６Ｕ、６Ｖ、６Ｗは、図２に示す様に、それぞれ、周方向に等間隔に配置される４個のステータ磁極６０ｕ、６０ｖ、６０ｗと、この４個のステータ磁極６０ｕ、６０ｖ、６０ｗを接続する円筒状のバックヨーク６１ｕ、６１ｖ、６１ｗとを有し、各相のステータ磁極６０ｕ、６０ｖ、６０ｗが、ロータ５の磁極に対して相対的に電気角で１２０度の位相差を有する様に、周方向にずれた位置で組み合わされている。

上記の３相のステータ磁極群６Ｕ、６Ｖ、６Ｗは、それぞれ異形状の電磁鋼板を複数枚ずつ積層して構成される。
また、各相のステータ磁極６０ｕ、６０ｖ、６０ｗは、例えば、図３に示す様に、ロータ５の磁極に対向する表面形状が各相毎に異なり、周方向に隣り合うステータ磁極同士の間に形成される隙間、つまり、ステータ巻線７を配置するためのスロット部が、軸方向（図示上下方向）に対し斜めに形成されている。なお、図３は、各相のステータ磁極６０ｕ、６０ｖ、６０ｗを周方向に展開した図面である。

２個のステータ巻線７は、それぞれ、ステータ磁極６０ｕ、６０ｖ、６０ｗの形状に沿って軸方向に波状に形成されている。具体的には、図４に示す様に、一つのステータ巻線７は、Ｕ相のステータ磁極６０ｕとＶ相のステータ磁極６０ｖとの間、および、Ｗ相のステータ磁極６０ｗとＵ相のステータ磁極６０ｕとの間を通って波状に折り返して形成され、且つ、周方向にループ状に連結されている。他の一つのステータ巻線７は、Ｖ相のステータ磁極６０ｖとＷ相のステータ磁極６０ｗとの間、および、Ｗ相のステータ磁極６０ｗとＵ相のステータ磁極６０ｕとの間を通って波状に折り返して形成され、且つ、周方向にループ状に連結されている。この２個のステータ巻線７には、互いに１２０度の位相差を有する３相交流電圧がロータ５の回転位置に応じて印加される。なお、図４は、２個のステータ巻線７を周方向に展開した図面である。

（実施例１の効果）
本実施例では、異形状の電磁鋼板を積層して３次元形状のステータ磁極群６Ｕ、６Ｖ、６Ｗを実現できるので、先願技術（特許文献２）に記載された圧粉磁心と比べて低コストであり、且つ、磁気特性や強度に優れる組立性の良いモータ１を提供できる。
また、各相のステータ磁極６０ｕ、６０ｖ、６０ｗの平面形状を、図３に示す様に、ステータ磁極表面の周方向両側（図示左右両側）の辺が周方向に傾斜を持った形状にすることで、ステータ巻線７に鎖交する磁束の変化率を滑らかにできるため、トルクリップルを低減することができる。さらに、各相のステータ磁極間に形成されるスロット部が軸方向に対し斜めに形成され、そのスロット部に入るステータ巻線７を波状に形成できるので、巻線長を短縮することができる。

なお、図２に示すステータ磁極６０ｕ、６０ｖ、６０ｗの平面形状、および、図３に示すステータ磁極６０ｕ、６０ｖ、６０ｗの表面形状は、一例に過ぎず、ステータ磁極６０ｕ、６０ｖ、６０ｗの平面形状については、巻線スペースと磁気回路との最適設計により決まる。
また、ステータ磁極６０ｕ、６０ｖ、６０ｗの表面形状は、トルクリップルの低減および隣接するステータ磁極間の漏れ磁束の低減と言った設計によって決まる。例えば、ステータ磁極６０ｕ、６０ｖ、６０ｗの表面形状を、図６に示す様に、ステータ磁極表面の軸方向幅が周方向位置によって略正弦波状に変化する形状にすることで、ステータ巻線７に鎖交する磁束の変化率を正弦波に近づけて、トルクリップルを更に低減することが可能である。

図７〜図９は各相のステータ磁極群６Ｕ、６Ｖ、６Ｗの構成を示す図であり、各図（ａ）はステータ磁極群６Ｕ、６Ｖ、６Ｗの縦断面図、各図（ｂ）は図（ａ）のＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線に沿った平面図、各図（ｃ）はステータ磁極群６Ｕ、６Ｖ、６Ｗを周方向に展開した図である。
この実施例２に係る各相のステータ磁極群６Ｕ、６Ｖ、６Ｗは、図７〜図９に示す様に、各相のステータ磁極群６Ｕ、６Ｖ、６Ｗを構成する複数枚の電磁鋼板のうち、それぞれ、約１／３の枚数の電磁鋼板にのみバックヨーク６１ｕ、６１ｖ、６１ｗが形成されている。つまり、全体枚数の約１／３の電磁鋼板には、４個のステータ磁極６０ｕ、６０ｖ、６０ｗとバックヨーク６１ｕ、６１ｖ、６１ｗとが一体に形成され、残り約２／３の電磁鋼板には、４個のステータ磁極６０ｕ、６０ｖ、６０ｗのみが形成されている。言い換えると、各相のステータ磁極群６Ｕ、６Ｖ、６Ｗは、それぞれ、４個のステータ磁極６０ｕ、６０ｖ、６０ｗがバックヨーク６１ｕ、６１ｖ、６１ｗにより接続された電磁鋼板（本発明の第２の電磁鋼板）と、４個のステータ磁極６０ｕ、６０ｖ、６０ｗのみが形成された電磁鋼板（本発明の第１の電磁鋼板）とを積層して構成される。

上記の構成によれば、各相のステータ磁極群６Ｕ、６Ｖ、６Ｗとループ状のステータ巻線７とを交互に軸方向に重ね合わせてモータ１を組み立てることが可能となり、組み立て性の向上、および、巻線占積率の向上を図ることができる。
また、一部のステータ磁極６０ｕ、６０ｖ、６０ｗがバックヨーク６１ｕ、６１ｖ、６１ｗにより接続されているので、全てのステータ磁極６０ｕ、６０ｖ、６０ｗがバックヨーク６１ｕ、６１ｖ、６１ｗと分割された構造と比較した場合に、ステータ磁極６０ｕ、６０ｖ、６０ｗとバックヨーク６１ｕ、６１ｖ、６１ｗとの間の磁気抵抗を小さくすることができ、効率の向上に繋がる。
さらに、一部のステータ磁極６０ｕ、６０ｖ、６０ｗがバックヨーク６１ｕ、６１ｖ、６１ｗにより接続されることで、各相のステータ磁極群６Ｕ、６Ｖ、６Ｗの剛性を高くでき、且つ、真円度を向上できると言う機械的な面でのメリットもある。

図１０（ａ）〜（ｃ）は各相のステータ磁極群６Ｕ、６Ｖ、６Ｗを周方向に展開した図である。
この実施例３は、実施例２に記載した構成を有する各相のステータ磁極群６Ｕ、６Ｖ、６Ｗにおいて、ステータ磁極６０ｕ、６０ｖ、６０ｗとバックヨークとの接続部（図１０にハッチングで示す部分）の面積が、各相で略同一に形成されている。
上記の構成によれば、ステータ磁極６０ｕ、６０ｖ、６０ｗとバックヨーク６１ｕ、６１ｖ、６１ｗとが分割されていることによる磁気抵抗の増加を各相で均一にすることができる。また、ステータ磁極６０ｕ、６０ｖ、６０ｗとバックヨーク６１ｕ、６１ｖ、６１ｗとの分割部の隙間が大きくなっても、各相のバランスは維持されるので、各相のバランスが崩れることによって発生するコギングトルクやトルクリップルといった問題を解決することが可能である。

図１１はステータ磁極群６Ｖのバックヨーク６１ｖと、他の相のステータ磁極６０ｕ、６０ｗとが凹凸嵌合によって接合された状態を示す平面図である。
実施例２または実施例３に記載した構成において、各ステータ磁極群６Ｕ、６Ｖ、６Ｗのバックヨーク６１ｕ、６１ｖ、６１ｗと接続されていないステータ磁極６０ｕ、６０ｖ、６０ｗは、他のステータ磁極群６Ｕ、６Ｖ、６Ｗのバックヨーク６１ｕ、６１ｖ、６１ｗと接合する必要がある。この際、磁気的にも構造的にもできるだけ強固に接合されることが望ましい。
そこで、本実施例では、図１２（ｂ）に示す様に、Ｖ相のステータ磁極６０ｖに凸部６０ａを設け、バックヨーク６１ｖに凹部６１ａを形成して、他の相のステータ磁極６０ｕ、６０ｗに設けられた凸部６０ａを、バックヨーク６１ｖに形成された凹部６１ａに嵌合する構造である。なお、Ｕ相、Ｗ相についてもＶ相と同様に形成される。

なお、図１２は、同図（ａ）に示す様に、Ｖ相のステータ磁極群６Ｖの一例であり、同図（ｂ）のＡ−Ａ断面によって示されるステータ磁極６０ｖは、Ｕ相のステータ磁極群６Ｕに設けられるバックヨーク６１ｕと凹凸嵌合によって接合され、同図（ｂ）のＣ−Ｃ断面によって示されるステータ磁極６０ｖは、Ｗ相のステータ磁極群６Ｗに設けられるバックヨーク６１ｗと凹凸嵌合によって接合される。また、同図（ｂ）のＢ−Ｂ断面によって示されるバックヨーク６１ｖには、Ｕ相とＷ相の各ステータ磁極６０ｕ、６０ｗがそれぞれ凹凸嵌合によって接合される。
上記の構成によれば、ステータ磁極６０ｕ、６０ｖ、６０ｗに設けられた凸部６０ａと、他のステータ磁極群６Ｕ、６Ｖ、６Ｗのバックヨーク６１ｕ、６１ｖ、６１ｗに形成された凹部６１ａとの凹凸嵌合により、両者を強固に接合できる。

また、凸部６０ａと凹部６１ａの関係を逆にする、つまり、ステータ磁極６０ｕ、６０ｖ、６０ｗに凹部を形成し、バックヨーク６１ｕ、６１ｖ、６１ｗに凸部を設けると、３相のステータ磁極群６Ｕ、６Ｖ、６Ｗと２個のステータ巻線７とを軸方向に重ね合わせてモータ１を組み立てる際に、ステータ巻線７がバックヨーク６１ｕ、６１ｖ、６１ｗの凸部に干渉するため、巻線スペースを有効に利用することができない。これに対し、本実施例では、ステータ磁極６０ｕ、６０ｖ、６０ｗに凸部６０ａを設け、その凸部６０ａに嵌合する凹部６１ａをバックヨーク６１ｕ、６１ｖ、６１ｗに形成しているので、ステータ磁極６０ｕ、６０ｖ、６０ｗの凸部６０ａとステータ巻線７とが干渉することはなく、ステータ巻線７を巻線スペースいっぱいに巻くことが可能となり、銅損の低減を図ることができる。

図１３はステータ磁極６０ｕ、６０ｖ、６０ｗとバックヨーク６１ｕ、６１ｖ、６１ｗとが一体に形成されたコアプレート５２の平面図である。
実施例４に記載した結合部の磁気抵抗を小さくするためには、結合部を構成する凸部６０ａと凹部６１ａの形状を出来る限り同一に形成することが望ましい。そこで、図１３に示す様に、Ｖ相のステータ磁極６０ｖと共に他の相のステータ磁極６０ｕ、６０ｗがバックヨーク６１ｖと接続されたコアプレート５２（本発明の第３の電磁鋼板）を金型により打ち抜き、このコアプレート５２から、図１１に示した様に、他の相のステータ磁極６０ｕ、６０ｗを金型により打ち抜く。これにより、バックヨーク６１ｖには、ステータ磁極６０ｕ、６０ｗの凸部６０ａを打ち抜いた形状に凹部６１ａが形成される〔図１２（ｂ）参照〕。なお、図１３はＶ相を例に説明しているが、Ｕ相、Ｗ相も同じである。

その後、打ち抜いた電磁鋼板を積層して各相のステータ磁極群６Ｕ、６Ｖ、６Ｗを構成し、そのステータ磁極群６Ｕ、６Ｖ、６Ｗとステータ巻線７とを軸方向に重ね合わせることでモータ１を組み立てる。
上記の構成によれば、凸部６０ａを打ち抜いて形成される凹部６１ａに前記凸部６０ａを嵌め込むことにより、ステータ磁極６０ｕ、６０ｖ、６０ｗとバックヨーク６１ｕ、６１ｖ、６１ｗとの嵌合隙間を極力小さくでき、且つ、結合がより強固になることにより、磁気抵抗を小さくすることができ、モータ１の効率向上に繋がる。

図１４は例えばＶ相のバックヨーク６１ｖにスリット６１ｂを形成した電磁鋼板の平面図である。
異形状の電磁鋼板を積層してモータ１を構成した場合、形状の違いにより磁束が軸方向に流れる可能性がある。この場合、軸方向に磁束が流れ、その磁束が変化することにより、電磁鋼板の平面内に渦電流が発生し、モータ１の回転数が上がるにつれて渦電流によって発生する損失が増大する。これを防ぐためには、渦電流が流れる電流経路をカットすることが望ましく、例えば、図１４に示す様に、バックヨーク６１ｖの円周方向と交差する方向（例えば半径方向）にスリット６１ｂを形成して、バックヨーク６１ｖの少なくとも１箇所を切断すれば良い。これにより、軸方向に流れる磁束の変化によって発生する渦電流を小さくすることができ、高回転時の損失低減が可能となる。

また、バックヨーク６１ｖに形成されるスリット６１ｂは、電磁鋼板ごとに異なる位置に形成して積層することにより、スリット６１ｂを形成することによる強度低下を防止することができる。この際に、電磁鋼板の表面は、通常絶縁されているので、他の電磁鋼板を通って渦電流が流れる可能性は低い。
なお、図１４は、Ｖ相を例に説明しているが、Ｕ相、Ｗ相についても同様に、それぞれバックヨーク６１ｕ、６１ｗにスリット６１ｂを形成することで、軸方向に流れる磁束の変化によって発生する渦電流を小さくできる。
また、バックヨーク６１ｕ、６１ｖ、６１ｗにスリット６１ｂを形成する目的は、渦電流が流れる電流経路をカットすることなので、スリット６１ｂに非導電物質を挿入して強度を向上させることもできる。

図１５（ａ）は例えばステータ磁極６０ｖの断面図であり、同図（ｂ）、（ｃ）は、それぞれステータ磁極６０ｖの一部を拡大した断面図である。
例えば、図１５（ａ）に示す様に、異形状の電磁鋼板を積層してステータ磁極６０ｖを構成すると、電磁鋼板の周方向側面の角部とステータ巻線７とが接触するため、場合によっては、ステータ巻線７の皮膜が破損する恐れがある。そこで、同図（ｂ）、（ｃ）に示す様に、電磁鋼板の周方向側面のうち、ステータ巻線７と接触する側の角部、言い換えると、軸方向に重ね合わされる他の電磁鋼板より周方向に突き出る周方向側面の角部を面取りする、あるいは、角部が発生しない様に滑らかに形成することで、上記の問題を解決できる。
また、ステータ巻線７と接触する電磁鋼板の角部を落とすことにより、巻線スペースを広く取れるので、太い巻線を使用することが可能である。

図１６は交流モータ１の断面図である。
実施例１に記載した交流モータ１は、ロータ５がステータ磁極群６Ｕ、６Ｖ、６Ｗの外周側に配置されるアウタロータ型であり、通常の場合、ロータ５は、カップ状を有するロータコア５ａの内周に永久磁石５ｂを貼り付けた構造となる。このようなロータ５の構成では、永久磁石５ｂから発生する磁束のうち、ロータコア５ａの底に近い側では磁束が漏れてしまうため、ロータ５側の磁気回路に軸方向アンバランスが発生する。本発明のステータ磁極群６Ｕ、６Ｖ、６Ｗは、もともと異形状の電磁鋼板を積層して構成されるため、ロータ５に軸方向の磁気アンバランスが発生すると、電気角で１８０度周期のトルクリップルが発生してしまう。

そこで、図１６に示す様に、本実施例のロータ５は、鉄等の磁性体により環状に形成されたロータコア部５０ａと、このロータコア部５０ａの内周に配置される永久磁石５ｂと、回転軸４に対してロータコア部５０ａを支持するロータ腕部５０ｂとを有し、このロータ腕部５０ｂが非磁性体により形成されている。
また、永久磁石５ｂは、軸方向（図示上下方向）の長さが、ロータコア部５０ａの軸方向の長さと同一であり、且つ、永久磁石５ｂの軸方向の中心位置が、ロータコア部５０ａの軸方向の中心位置と略同一に配置されている。
上記の構成によれば、ロータ５の軸方向における磁路アンバランスを無くすことができるので、軸方向の磁路アンバランスによって発生するコギングトルクやトルクリップルを低減できる。

（変形例）
実施例１および８では、ロータ５がステータ６の外側に位置するアウタロータ型の交流モータ１について説明したが、ロータ５がステータ６の内側に位置するインナロータ型の交流モータについても本発明を適用できる。

実施例１に係る交流モータの断面図である。 （ａ）図１のＡ−Ａ平面図、（ｂ）図１のＢ−Ｂ平面図、（ｃ）図１のＣ−Ｃ平面図である。 各相のステータ磁極を周方向に展開した図面である。 ２個のステータ巻線を周方向に展開した図面である。 ロータの磁極を周方向に展開した図面である。 各相のステータ磁極を周方向に展開した図面である。 （ａ）Ｕ相のステータ磁極群の縦断面図、（ｂ）図（ａ）のＡ−Ａ平面図、Ｂ−Ｂ平面図、Ｃ−Ｃ平面図、（ｃ）Ｕ相のステータ磁極群の周方向展開図である。 （ａ）Ｖ相のステータ磁極群の縦断面図、（ｂ）図（ａ）のＡ−Ａ平面図、Ｂ−Ｂ平面図、Ｃ−Ｃ平面図、（ｃ）Ｖ相のステータ磁極群の周方向展開図である。 （ａ）Ｗ相のステータ磁極群の縦断面図、（ｂ）図（ａ）のＡ−Ａ平面図、Ｂ−Ｂ平面図、Ｃ−Ｃ平面図、（ｃ）Ｗ相のステータ磁極群の周方向展開図である。 （ａ）Ｕ相のステータ磁極群の周方向展開図、（ｂ）Ｖ相のステータ磁極群の周方向展開図、（ｃ）Ｗ相のステータ磁極群の周方向展開図である。 ステータ磁極とバックヨークとが凹凸嵌合によって接合された状態を示すステータ磁極群の平面図である。 （ａ）Ｖ相のステータ磁極群の縦断面図、（ｂ）図（ａ）のＡ−Ａ平面図、Ｂ−Ｂ平面図、Ｃ−Ｃ平面図である。 コアプレートの平面図である。 バックヨークにスリットを形成した電磁鋼板の平面図である。 （ａ）は異形状の電磁鋼板を積層して形成されたステータ磁極の断面図、（ｂ）、（ｃ）ステータ磁極の一部を拡大した断面図である。 実施例８に係る交流モータの断面図である。

符号の説明

１ 交流モータ
４ 回転軸
５ ロータ
５ｂ 永久磁石
６ ステータ
６Ｕ Ｕ相のステータ磁極群
６Ｖ Ｖ相のステータ磁極群
６Ｗ Ｗ相のステータ磁極群
７ ステータ巻線
５０ａ ロータコア部
５０ｂ ロータ腕部
６０ａ ステータ磁極に設けられた凸部
６０ｕ Ｕ相のステータ磁極
６０ｖ Ｖ相のステータ磁極
６０ｗ Ｗ相のステータ磁極
６１ａ バックヨークに形成された凹部
６１ｂ バックヨークに形成されたスリット
６１ｕ Ｕ相のバックヨーク
６１ｖ Ｖ相のバックヨーク
６１ｗ Ｗ相のバックヨーク

Claims (9)

1. 周方向にＮ極とＳ極とに交互に着磁された複数の永久磁石を有するロータと、
   それぞれ、周方向に配置される複数のステータ磁極を有すると共に、互いに独立して構成されるＵ相、Ｖ相、Ｗ相のステータ磁極群と、
   このＵ相、Ｖ相、Ｗ相のステータ磁極群の間に軸方向に重ねて配置されると共に、周方向に隣り合う前記ステータ磁極同士の間を通って周方向に環状に形成され、互いに１２０度の位相差を有する３相交流電圧が印加される２個のループ状巻線とを備え、
   前記Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各ステータ磁極群は、互いの前記ステータ磁極が、前記ロータの磁極に対して相対的に電気角で１２０度の位相差を有する様に、周方向にずれた位置で組み合わされ、且つ、それぞれが異形状の電磁鋼板を積層して構成されていることを特徴とする交流モータ。
2. 請求項１に記載した交流モータにおいて、
   前記Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各ステータ磁極群は、それぞれ、各ステータ磁極を接続する円筒状のバックヨークを有し、且つ、前記バックヨークと切り離されたステータ磁極のみが形成される第１の電磁鋼板と、ステータ磁極が前記バックヨークと接続された状態で形成される第２の電磁鋼板とを複数枚ずつ積層して構成されていることを特徴とする交流モータ。
3. 請求項２に記載した交流モータにおいて、
   前記Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各ステータ磁極群は、それぞれ、前記ステータ磁極と前記バックヨークとの接続部の断面積が略同一であることを特徴とする交流モータ。
4. 請求項２または３に記載した交流モータにおいて、
   前記Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各ステータ磁極群は、それぞれ、前記第１の電磁鋼板に形成された前記ステータ磁極が、他のステータ磁極群の前記第２の電磁鋼板に形成された前記バックヨークに接合され、その接合部は、前記ステータ磁極に設けられた凸部を前記バックヨークに形成された凹部に嵌合して接合されることを特徴とする交流モータ。
5. 請求項４に記載した交流モータにおいて、
   互いに異なるステータ磁極群のバックヨークとステータ磁極とが予め一体に形成された第３の電磁鋼板を準備し、この第３の電磁鋼板から前記凸部を有するステータ磁極（前記第１の電磁鋼板）を打ち抜いて、前記第３の電磁鋼板を前記第１の電磁鋼板と前記第２の電磁鋼板とに切り離し、その切り離された前記第２の電磁鋼板に形成されるバックヨークには、前記凸部を打ち抜いた形状に前記凹部が形成されていることを特徴とする交流モータ。
6. 請求項２〜５に記載した何れかの交流モータにおいて、
   前記バックヨークの少なくとも１箇所が切断されていることを特徴とする交流モータ。
7. 請求項６に記載した交流モータにおいて、
   前記バックヨークの切断箇所は、前記バックヨークを構成する複数枚の電磁鋼板の１枚毎に周方向に異なる位置に配置されていることを特徴とする交流モータ。
8. 請求項１〜７に記載した何れかの交流モータにおいて、
   前記ステータ磁極を構成する複数枚の電磁鋼板は、軸方向に重ね合わされる他の電磁鋼板より周方向に突き出る周方向側面の角部に面取りが施されている、あるいは、滑らかに形成されていることを特徴とする交流モータ。
9. 請求項１〜８に記載した何れかの交流モータにおいて、
   前記ロータが前記ステータ磁極群の外周側に配置されるアウタロータ型であり、前記ロータは、環状の磁性体により形成され、その内周に前記永久磁石を配置したロータコア部と、非磁性体により形成され、回転軸に対して前記ロータコア部を支持するロータ腕部とを有し、前記永久磁石は、軸方向の中心位置が、前記ロータコア部の軸方向の中心位置と略同一に配置されていることを特徴とする交流モータ。

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