JP5188746B2 - ブラシレスｄｃモータ - Google Patents

Description

本発明はブラシレスＤＣモータに関し、力率を向上させるように工夫したものである。

ブラシレスＤＣモータは、例えばファン・ポンプやコンプレッサの駆動源として使用されている。かかるブラシレスＤＣモータは、インバータから交流電力が供給されることにより、回転駆動する。
ファン・ポンプやコンプレッサの駆動源としてブラシレスＤＣモータを採用する場合には、インバータの容量が限られていたとしても、より多くの仕事をさせたいという要請がある。

ここで、図５を参照して、従来のブラシレスＤＣモータを説明する。図５はアウターロータ形のブラシレスＤＣモータ１であり、このブラシレスＤＣモータ１は、界磁部（回転部）１０と、電機子（固定部）２０とで構成されている。

界磁部１０では、ヨーク１１の内周面に、Ｎ極の永久磁石１２ＮとＳ極の永久磁石１２Ｓとが交互に周方向に沿い等間隔に配置されている。
電機子２０では、外周面に多数（この例では６個）のティース２１が周方向に沿い等間隔に配置されている。各ティース２１には、三相の電機子巻線２２が集中巻により巻回されている。

このようなブラシレスＤＣモータ１０では、隣接するティース２１の先端部の相互間隔であるスロット開口部幅ＳＷは、全ての部分において、等しくなっている。なお、「ティース２１の先端部」とは、ティース２１のうち界磁部１０側の部分を意味する。

このような、スロット開口部幅が全ての部分において等しくなっているブラシレスＤＣモータにおいて、永久磁石の数とティースの数との関係を、特定の関係とすることにより、巻線係数を向上させ、永久磁石からの磁束を電機子巻線に有効に鎖交させて、モータの小型化・高効率化を図った技術がある（例えば特許文献１参照）。

また１台のブラシレスＤＣモータにおいて、スロット開口部幅として、広いスロット開口部幅と、狭いスロット開口部幅とを、混在させたものがある。例えば、周方向に沿い交互に、広いスロット開口部幅と狭いスロット開口部幅を形成することにより、モータのコギングトルクを低減させる技術がある（例えば特許文献２参照）。

特公平８−８７６４号公報 特許第３８０４３４３号公報

特許文献１では、巻線係数を向上させ、小型化・高効率化を図るため、極数とスロット数との組合せに工夫をしているが、スロット開口部幅については工夫をしていない。
また、特許文献２では、ブラシレスＤＣモータのスロット開口部幅等を工夫することにより、モータのコギングトルクを低減させていた。

しかし、インバータからみたブラシレスＤＣモータの力率を、スロット開口部幅を工夫することにより向上させる技術は、従来では存在していなかった。

前述したように、例えばファン・ポンプやコンプレッサの駆動源としてブラシレスＤＣモータを採用する場合には、インバータの容量が限られていたとしても、より多くの仕事をさせたいという要請がある。
この要請を満たすには、ブラシレスＤＣモータの力率を向上させればよいが、従来ではかかる技術の開発がされていなかった。

更に詳述すると、一般に、ブラシレスＤＣモータにおいては、スロット開口部幅を狭くすると、界磁部の永久磁石から発生した磁束を集める効果と、永久磁石のパーミアンス係数を高め永久磁石の動作点の磁束密度を高められる効果とから、電機子巻線に鎖交する磁束数を増やすことができる。この結果として、少ないコイル数（電機子巻線）で大きなトルクを得ることが可能となることが多い。

しかし、スロット開口部幅が狭いことによって、コイル電流（電機子巻線電流）の起磁力による磁束が多く発生することとなり、コイルインダクタンス（電機子巻線のインダクタンス）は大きくなりがちとなり、インバータからみると、力率の悪い駆動を強いられるという問題があった。

特に、多極のブラシレスＤＣモータを中速回転以上で使用する用途においては、インバータの直流部電圧とブラシレスＤＣモータの誘起起電力の差を大きくとらないと、電力不足が生じ、高負荷時に回転速度が低下する傾向が生じ易くなる。

前述した傾向は、電機子巻線のインダクタンスＬが大きく、周波数ｆが高い場合に起こりがちである。これは、電機子電流をｉとすると「ｉ×２πｆＬ」成分の占める割合が大きくなることに起因している。

モータ設計面から見ると、回転数をＮ［ｒｐｍ］、極数をＰとすると、ｆ＝Ｐ・Ｎ／１２０であるから、電機子電流ｉ、または極数Ｐ、または電機子巻線のインダクタンスＬを減らすしか、力率を向上させる方法はない。

本発明は、上記従来技術に鑑み、電機子の各磁極部における磁気抵抗を増すように、スロット開口部幅に工夫をして電機子巻線のインダクタンスを低減させ、これにより力率を改善したブラシレスＤＣモータを提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の構成は、
Ｎ極の永久磁石とＳ極の永久磁石が交互に周方向に沿い配置された界磁部と、
周方向に沿い等間隔に配置された多数のティースに三相の電機子巻線が巻回されることにより各相の磁極部が周方向に沿い順に構成されていると共に、前記ティースはその先端部がその基端部に対して周方向の両側に伸びた形状になっている電機子と、
を備えたブラシレスＤＣモータにおいて、
各磁極部では、隣接する複数のティースに同相の電機子巻線が集中巻されると共に、各ティースに集中巻された電機子巻線の巻回方向は隣接するもの同士で逆になっており、
任意の一つのティースから見て隣接するティースが同相の磁極部のものであるところでの当該ティースの先端部の周方向の伸びに対して、任意の一つのティースから見て隣接するティースが異相の磁極部のものであるところでの当該ティースの先端部の周方向の伸びを長くすることにより、隣接するティースの先端部の相互間隔であるスロット開口部幅は、同一相の電機子巻線が入るスロットのスロット開口部幅をＳＷ１、異相の電機子巻線が入るスロットのスロット開口部幅をＳＷ２としたとき、スロット開口部幅ＳＷ１がスロット開口部幅ＳＷ２よりも広くなっていることを特徴とする。

また本発明の構成は、
前記界磁部が回転子であり、
前記電機子が固定子であることを特徴とする。

本発明では、電機子において、同一相の電機子巻線が入るスロットのスロット開口部幅を広くし、異相の電機子巻線が入るスロットのスロット開口部幅を狭くした。
このように、同一相の電機子巻線が入るスロットのスロット開口部幅を広くしたことにより、各磁極部での磁気抵抗を増加させて電機子巻線のインダクタンス（コイルインダクタンス）を減少させてモータ力率を向上させることができる。
しかも、異相の電機子巻線が入るスロットのスロット開口部幅を狭くしたことにより、永久磁石から発生して各磁極部のコイル（電機子巻線）に有効に鎖交するコイル有効磁束は殆ど減少することはない。

このように、有効磁束を殆ど減少させることなくコイルインダクタンスを減少させた、力率のよいブラシレスＤＣモータを実現できるので、このブラシレスＤＣモータを駆動するインバータの容量を増加させることなく、ブラシレスＤＣモータにより、より多くの仕事をさせることができる。
換言すると、同一の仕事をなすためのインバータ容量を減らすことができるため、ブラシレスＤＣモータとインバータとを組み合わせたシステムでは、システムの全体的な小型化やコスト低減を図ることができ、省エネルギーにも貢献できる。

本発明のブラシレスＤＣモータでは、電機子に、周方向に沿い順にずらして、Ｕ相の磁極部と、Ｖ相の磁極部と、Ｗ相の磁極部を順に形成している。
Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の各磁極部は、それぞれ、隣接する複数のティースに同相の三相巻線を集中巻し、しかも、各ティースに集中巻された電機子巻線の巻回方向を隣接するもの同士で逆にして、構成されている。
そして、同一相の電機子巻線が入るスロットのスロット開口部幅を、異相の電機子巻線が入るスロットのスロット開口部幅に比べて、広くしている。このように、同一相の電機子巻線が入るスロットのスロット開口部幅を広くし、異相の電機子巻線が入るスロットのスロット開口部幅を狭くすることが、本発明の特別な技術的特徴となっている。

このように、同一相の電機子巻線が入るスロットのスロット開口部幅、即ち、各磁極部においけるスロット開口部幅を広くしているため、各磁極部における磁気抵抗が増加し、コイル起磁力による磁束を減らすことができる。この結果、電機子巻線のインダクタンスＬが減少し、モータの駆動力率が向上する。

このように、スロット開口部幅を調整することにより、各磁極部での磁気抵抗を、隣接する磁極部間の磁気抵抗よりも大きくすることにより、電機子巻線のインダクタンスＬを低減させることができ、これによりモータ力率が向上する。

以下に、より具体的な実施例を説明する。
なお、以下の実施例では、アウターロータ形のブラシレスＤＣモータについて説明するが、本発明は、インナーロータ形やアキシャルギャップ形のブラシレスＤＣモータについても適用することができる。

図１は、本発明の実施例１に係るブラシレスＤＣモータ１００を示す構成図であり、図２は、このブラシレスＤＣモータ１００の電機子（固定部）１２０を示す構成図である。なお図２では、Ｕ相巻線のみを示しており、Ｖ相巻線及びＷ相巻線は図示省略している。

両図に示すように、このブラシレスＤＣモータ１００は、界磁部（回転部）１１０と、電機子（固定部）１２０とで構成されている。

界磁部１１０では、ヨーク１１１の内周面に、Ｎ極の永久磁石１１２ＮとＳ極の永久磁石１１２Ｓとが交互に周方向に沿い等間隔に配置されている。この例では、永久磁石１１２Ｎ，１１２Ｓの総数（極数）は、１０である。

電機子１２０では、外周面に多数（この例では１２個）のティースｔ１〜ｔ１２が周方向に沿い等間隔に配置されている。各ティースｔ１〜ｔ１２には、三相の電機子巻線１２２が集中巻により巻回されている。

電機子巻線１２２のうちＵ相巻線は、ティースｔ１，ｔ２、並びに、ティースｔ１，ｔ２に対して機械角で１８０度位相がずれたティースｔ７，ｔ８に集中巻されている。
しかも、ティースｔ１に巻回されたＵ相の電機子巻線１２２の巻回方向と、ティースｔ２に巻回されたＵ相の電機子巻線１２２の巻回方向が逆になっている。つまり、隣接するティースｔ１，ｔ２にＵ相の電機子巻線が、逆の巻回方向となって集中巻されている。
また、ティースｔ７に巻回されたＵ相の電機子巻線１２２の巻回方向と、ティースｔ８に巻回されたＵ相の電機子巻線１２２の巻回方向が逆になっている。つまり、隣接するティースｔ７，ｔ８にＵ相の電機子巻線が、逆の巻回方向となって集中巻されている。

このため、ティースｔ１，ｔ２及びこれに集中巻されたＵ相巻線により、第１のＵ相の磁極部Ｕ１が構成され、ティースｔ７，ｔ８及びこれに集中巻されたＵ相巻線により、第２のＵ相の磁極部Ｕ２が構成される。

電機子巻線１２２のうちＶ相巻線はＵ相巻線に対して、機械角で１２０度位相をずらして配置されている。

即ち、電機子巻線１２２のうちＶ相巻線は、ティースｔ５，ｔ６、並びに、ティースｔ５，ｔ６に対して機械角で１８０度位相がずれたティースｔ１１，ｔ１２に集中巻されている。
しかも、ティースｔ５に巻回されたＶ相の電機子巻線１２２の巻回方向と、ティースｔ６に巻回されたＶ相の電機子巻線１２２の巻回方向が逆になっている。つまり、隣接するティースｔ５，ｔ６にＶ相の電機子巻線が、逆の巻回方向となって集中巻されている。
また、ティースｔ１１に巻回されたＶ相の電機子巻線１２２の巻回方向と、ティースｔ１２に巻回されたＶ相の電機子巻線１２２の巻回方向が逆になっている。つまり、隣接するティースｔ１１，ｔ１２にＶ相の電機子巻線が、逆の巻回方向となって集中巻されている。

このため、ティースｔ５，ｔ６及びこれに集中巻されたＶ相巻線により、第１のＶ相の磁極部Ｖ１が構成され、ティースｔ１１，ｔ１２及びこれに集中巻されたＶ相巻線により、第２のＶ相の磁極部Ｖ２が構成される。

電機子巻線１２２のうちＷ相巻線はＵ相巻線に対して、機械角で２４０度位相をずらして配置されている。

即ち、電機子巻線１２２のうちＷ相巻線は、ティースｔ９，ｔ１０、並びに、ティースｔ９，ｔ１０に対して機械角で１８０度位相がずれたティースｔ３，ｔ４に集中巻されている。
しかも、ティースｔ９に巻回されたＷ相の電機子巻線１２２の巻回方向と、ティースｔ１０に巻回されたＷ相の電機子巻線１２２の巻回方向が逆になっている。つまり、隣接するティースｔ９，ｔ１０にＷ相の電機子巻線が、逆の巻回方向となって集中巻されている。
また、ティースｔ３に巻回されたＷ相の電機子巻線１２２の巻回方向と、ティースｔ４に巻回されたＷ相の電機子巻線１２２の巻回方向が逆になっている。つまり、隣接するティースｔ３，ｔ４にＷ相の電機子巻線が、逆の巻回方向となって集中巻されている。

このため、ティースｔ９，ｔ１０及びこれに集中巻されたＷ相巻線により、第１のＷ相の磁極部Ｗ１が構成され、ティースｔ３，ｔ４及びこれに集中巻されたＷ相巻線により、第２のＷ相の磁極部Ｗ２が構成される。

更に本実施例では、隣接するティースの先端部の相互間隔であるスロット開口部幅について、特別な工夫をしている。なお、「ティースの先端部」とは、ティースのうち界磁部１１０側の部分を意味する。
つまり、同一相の電機子巻線が入るスロットのスロット開口部幅、換言すると、各磁極部Ｕ１，Ｕ２，Ｖ１，Ｖ２，Ｗ１，Ｗ２でのスロット開口部幅、即ち、ティースｔ１，ｔ２間、ティースｔ３，ｔ４間、ティースｔ５，ｔ６間、ティースｔ７，ｔ８間、ティースｔ９，ｔ１０間、ティースｔ１１，ｔ１２間のスロット開口部幅をＳＷ１としている。
また、異相の電機子巻線が入るスロットのスロット開口部幅、換言すると、隣接する磁極部Ｕ１，Ｗ２間（ティースｔ２，ｔ３間）、磁極部Ｗ２，Ｖ１間（ティースｔ４，ｔ５間）、磁極部Ｖ１，Ｕ２間（ティースｔ６，ｔ７間）、磁極部Ｕ２，Ｗ１間（ティースｔ８，ｔ９間）、磁極部Ｗ１，Ｖ２間（ティースｔ１０，ｔ１１間）、磁極部ｖ２，Ｕ１間（ティースｔ１２，ｔ１間）のスロット開口部幅をＳＷ２としている。

そして、同一相の電機子巻線が入るスロットのスロット開口部幅ＳＷ１を、異相の電機子巻線が入るスロットのスロット開口部幅ＳＷ２に比べて広くしている。

スロット開口部幅がＳＷ１となっているスロットは、それぞれ、隣接するティースに同相の巻線が逆の巻回方向で集中巻して配置される結果、コイル起磁力が加算される部分である。したがって、スロット開口部幅ＳＷ１を広くすることにより、各磁極部Ｕ１，Ｕ２，Ｖ１，Ｖ２，Ｗ１，Ｗ２での磁気抵抗を増加させることができ、これによりコイル起磁力による磁束を減らすことができる。この結果、電機子巻線１２０のインダクタンス（コイルインダクタンス）Ｌを減少させることができる。

このように、コイルインダクタンスＬを減少させることができるため、ブラシレスＤＣモータ１００の力率を向上させることができる。

一方、スロット開口部幅ＳＷ１を広くとっても有効磁束（永久磁石１１２Ｎ，１１２Ｓから発生して電機子の各磁束部を通る磁束）は、それほど減少しない。

しかし、異相の電機子巻線が入るスロットのスロット開口部幅ＳＷ２を、仮に広くしたとすると、前記の有効磁束が大きく減少することが、解析により判明している。したがって、本実施例では、スロット開口部幅ＳＷ２を狭くして、有効磁束の減少を少なくしている。

この結果、スロット開口部幅ＳＷ２を狭くして有効磁束の減少を少なくしつつ、スロット開口部幅ＳＷ１を広くしてインダクタンスＬのみを大幅に減少させてモータ力率を向上させることができる。
かくして、スロット開口部幅を工夫することにより、力率の高いブラシレスＤＣモータ１００を実現することができた。

なお、図１，図２に示す実施例１では、永久磁石１１２Ｎ，１１２Ｓの総数（極数）が１０の界磁部１１０と、ティースの数が１２の電機子１２０とによりブラシレスＤＣモータ１００を構成しているが、永久磁石１１２Ｎ，１１２Ｓの総数（極数）を１４に増やした界磁部を採用して、ブラシレスＤＣモータを構成することもできる。

図３は、本発明の実施例２に係るブラシレスＤＣモータ２００を示す構成図であり、図４は、このブラシレスＤＣモータ２００の電機子（固定部）２２０を示す構成図である。なお図４では、Ｕ相巻線のみを示しており、Ｖ相巻線及びＷ相巻線は図示省略している。

両図に示すように、このブラシレスＤＣモータ２００は、界磁部（回転部）２１０と、電機子（固定部）２２０とで構成されている。

界磁部２１０では、ヨーク２１１の内周面に、Ｎ極の永久磁石２１２ＮとＳ極の永久磁石２１２Ｓとが交互に周方向に沿い等間隔に配置されている。この例では、永久磁石２１２Ｎ，２１２Ｓの総数（極数）は、１６である。

電機子２２０では、外周面に多数（この例では１８個）のティースｔ１〜ｔ１８が周方向に沿い等間隔に配置されている。各ティースｔ１〜ｔ１８には、三相の電機子巻線２２２が集中巻により巻回されている。

電機子巻線２２２のうちＵ相巻線は、ティースｔ１，ｔ２，ｔ３、並びに、ティースｔ１，ｔ２，ｔ３に対して機械角で１８０度位相がずれたティースｔ１０，ｔ１１，ｔ１２に集中巻されている。
しかも、ティースｔ１に巻回されたＵ相の電機子巻線２２２の巻回方向と、ティースｔ２に巻回されたＵ相の電機子巻線２２２の巻回方向が逆になっている。また、ティースｔ２に巻回されたＵ相の電機子巻線２２２の巻回方向と、ティースｔ３に巻回されたＵ相の電機子巻線２２２の巻回方向が逆になっている。つまり、隣接するティースｔ１，ｔ２、並びに、隣接するティースｔ２，ｔ３にＵ相の電機子巻線が、逆の巻回方向となって集中巻されている。
また、ティースｔ１０に巻回されたＵ相の電機子巻線２２２の巻回方向と、ティースｔ１１に巻回されたＵ相の電機子巻線２２２の巻回方向が逆になっている。また、ティースｔ１１に巻回されたＵ相の電機子巻線２２２の巻回方向と、ティースｔ１２に巻回されたＵ相の電機子巻線２２２の巻回方向が逆になっている。つまり、隣接するティースｔ１０，ｔ１１、並びに、隣接するティースｔ１１，ｔ１２にＵ相の電機子巻線が、逆の巻回方向となって集中巻されている。

このため、ティースｔ１，ｔ２，ｔ３及びこれに集中巻されたＵ相巻線により、第１のＵ相の磁極部Ｕ１が構成され、ティースｔ１０，ｔ１１，ｔ１２及びこれに集中巻されたＵ相巻線により、第２のＵ相の磁極部Ｕ２が構成される。

電機子巻線２２２のうちＶ相巻線はＵ相巻線に対して、機械角で１２０度位相をずらして配置されている。

即ち、電機子巻線２２２のうちＶ相巻線は、ティースｔ７，ｔ８，ｔ９、並びに、ティースｔ７，ｔ８，ｔ９に対して機械角で１８０度位相がずれたティースｔ１６，ｔ１７，ｔ１８に集中巻されている。
しかも、ティースｔ７に巻回されたＶ相の電機子巻線２２２の巻回方向と、ティースｔ８に巻回されたＶ相の電機子巻線２２２の巻回方向が逆になっている。また、ティースｔ８に巻回されたＶ相の電機子巻線２２２の巻回方向と、ティースｔ９に巻回されたＶ相の電機子巻線２２２の巻回方向が逆になっている。つまり、隣接するティースｔ７，ｔ８、並びに、隣接するティースｔ９，ｔ１０にＶ相の電機子巻線が、逆の巻回方向となって集中巻されている。
また、ティースｔ１６に巻回されたＶ相の電機子巻線２２２の巻回方向と、ティースｔ１７に巻回されたＶ相の電機子巻線２２２の巻回方向が逆になっている。また、ティースｔ１７に巻回されたＶ相の電機子巻線２２２の巻回方向と、ティースｔ１８に巻回されたＶ相の電機子巻線２２２の巻回方向が逆になっている。つまり、隣接するティースｔ１６，ｔ１７、並びに、隣接するティースｔ１７，ｔ１８にＶ相の電機子巻線が、逆の巻回方向となって集中巻されている。

このため、ティースｔ７，ｔ８，ｔ９及びこれに集中巻されたＶ相巻線により、第１のＶ相の磁極部Ｖ１が構成され、ティースｔ１６，ｔ１７，ｔ１８及びこれに集中巻されたＶ相巻線により、第２のＶ相の磁極部Ｖ２が構成される。

電機子巻線２２２のうちＷ相巻線はＵ相巻線に対して、機械角で２４０度位相をずらして配置されている。

即ち、電機子巻線２２２のうちＷ相巻線は、ティースｔ１３，ｔ１４，ｔ１５、並びに、ティースｔ１３，ｔ１４，ｔ１５に対して機械角で１８０度位相がずれたティースｔ４，ｔ５，ｔ６に集中巻されている。
しかも、ティースｔ１３に巻回されたＷ相の電機子巻線２２２の巻回方向と、ティースｔ１４に巻回されたＷ相の電機子巻線２２２の巻回方向が逆になっている。また、ティースｔ１４に巻回されたＷ相の電機子巻線２２２の巻回方向と、ティースｔ１５に巻回されたＷ相の電機子巻線２２２の巻回方向が逆になっている。つまり、隣接するティースｔ１３，ｔ１４、並びに、隣接するティースｔ１４，ｔ１５にＷ相の電機子巻線が、逆の巻回方向となって集中巻されている。
また、ティースｔ４に巻回されたＷ相の電機子巻線２２２の巻回方向と、ティースｔ５に巻回されたＷ相の電機子巻線２２２の巻回方向が逆になっている。また、ティースｔ５に巻回されたＷ相の電機子巻線２２２の巻回方向と、ティースｔ６に巻回されたＷ相の電機子巻線２２２の巻回方向が逆になっている。つまり、隣接するティースｔ４，ｔ５、並びに、隣接するティースｔ５，ｔ６にＷ相の電機子巻線が、逆の巻回方向となって集中巻されている。

このため、ティースｔ１３，ｔ１４，ｔ１５及びこれに集中巻されたＷ相巻線により、第１のＷ相の磁極部Ｗ１が構成され、ティースｔ４，ｔ５，ｔ６及びこれに集中巻されたＷ相巻線により、第２のＷ相の磁極部Ｗ２が構成される。

更に本実施例では、隣接するティースの先端部の相互間隔であるスロット開口部幅について、特別な工夫をしている。
つまり、同一相の電機子巻線が入るスロットのスロット開口部幅、換言すると、各磁極部Ｕ１，Ｕ２，Ｖ１，Ｖ２，Ｗ１，Ｗ２でのスロット開口部幅、即ち、ティースｔ１，ｔ２間、ティースｔ２，ｔ３間、ティースｔ４，ｔ５間、ティースｔ５，ｔ６間、ティースｔ７，ｔ８間、ティースｔ８，ｔ９間、ティースｔ１０，ｔ１１間、ティースｔ１１，ｔ１２間、ティースｔ１３，ｔ１４間、ティースｔ１４，１５間、ティースｔ１６，ｔ１７間、ティースｔ１７，ｔ１８間のスロット開口部幅をＳＷ１としている。
また、異相の電機子巻線が入るスロットのスロット開口部幅、換言すると、隣接する磁極部Ｕ１，Ｗ２間（ティースｔ３，ｔ４間）、磁極部Ｗ２，Ｖ１間（ティースｔ６，ｔ７間）、磁極部Ｖ１，Ｕ２間（ティースｔ９，ｔ１０間）、磁極部Ｕ２，Ｗ１間（ティースｔ１２，ｔ１３間）、磁極部Ｗ１，Ｖ２間（ティースｔ１５，ｔ１６間）、磁極部ｖ２，Ｕ１間（ティースｔ１８，ｔ１間）のスロット開口部幅をＳＷ２としている。

そして、同一相の電機子巻線が入るスロットのスロット開口部幅ＳＷ１を、異相の電機子巻線が入るスロットのスロット開口部幅ＳＷ２に比べて広くしている。

スロット開口部幅がＳＷ１となっているスロットは、それぞれ、隣接するティースに同相の巻線が逆の巻回方向で集中巻して配置される結果、コイル起磁力が加算される部分である。したがって、スロット開口部幅ＳＷ１を広くすることにより、各磁極部Ｕ１，Ｕ２，Ｖ１，Ｖ２，Ｗ１，Ｗ２での磁気抵抗を増加させることができ、これによりコイル起磁力による磁束を減らすことができる。この結果、電機子巻線２２０のインダクタンス（コイルインダクタンス）Ｌを減少させることができる。

このように、コイルインダクタンスＬを減少させることができるため、ブラシレスＤＣモータ２００の力率を向上させることができる。

一方、スロット開口部幅ＳＷ１を広くとっても有効磁束（永久磁石２１２Ｎ，２１２Ｓから発生して電機子の各磁束部を通る磁束）は、それほど減少しない。

しかし、異相の電機子巻線が入るスロットのスロット開口部幅ＳＷ２を、仮に広くしたとすると、前記の有効磁束が大きく減少することが、解析により判明している。したがって、本実施例では、スロット開口部幅ＳＷ２を狭くして、有効磁束の減少を少なくしている。

この結果、スロット開口部幅ＳＷ２を狭くして有効磁束の減少を少なくしつつ、スロット開口部幅ＳＷ１を広くしてインダクタンスＬのみを大幅に減少させてモータ力率を向上させることができる。
かくして、スロット開口部幅を工夫することにより、力率の高いブラシレスＤＣモータ２００を実現することができた。

なお、図３，図４に示す実施例２では、永久磁石２１２Ｎ，２１２Ｓの総数（極数）が１６の界磁部２１０と、ティースの数が１８の電機子２２０とによりブラシレスＤＣモータ２００を構成しているが、永久磁石２１２Ｎ，１１２Ｓの総数（極数）を２０に増やした界磁部を採用してブラシレスＤＣモータを構成することもできる。

本発明の実施例１に係るブラシレスＤＣモータを示す構成図。 実施例１に用いる電機子を示す構成図である。 本発明の実施例２に係るブラシレスＤＣモータを示す構成図。 実施例２に用いる電機子を示す構成図である。 従来のブラシレスＤＣモータを示す構成図である。

符号の説明

１，１００，２００ ブラシレスＤＣモータ
１０，１１０，２１０ 界磁部
１１，１１１，２１１ ヨーク
１２Ｎ，１２Ｓ，１１２Ｎ，１１２Ｓ，２１２Ｎ，２１２Ｓ 永久磁石
２０，１２０，２２０ 電機子
２１，ｔ１〜ｔ１８ ティース
２２，１２２，２２２ 電機子巻線
Ｕ１，Ｕ２，Ｖ１，Ｖ２，Ｗ１，Ｗ２ 磁極部
ＳＷ１，ＳＷ２ スロット開口部幅

Claims (2)

1. Ｎ極の永久磁石とＳ極の永久磁石が交互に周方向に沿い配置された界磁部と、
   周方向に沿い等間隔に配置された多数のティースに三相の電機子巻線が巻回されることにより各相の磁極部が周方向に沿い順に構成されていると共に、前記ティースはその先端部がその基端部に対して周方向の両側に伸びた形状になっている電機子と、
   を備えたブラシレスＤＣモータにおいて、
   各磁極部では、隣接する複数のティースに同相の電機子巻線が集中巻されると共に、各ティースに集中巻された電機子巻線の巻回方向は隣接するもの同士で逆になっており、
   任意の一つのティースから見て隣接するティースが同相の磁極部のものであるところでの当該ティースの先端部の周方向の伸びに対して、任意の一つのティースから見て隣接するティースが異相の磁極部のものであるところでの当該ティースの先端部の周方向の伸びを長くすることにより、隣接するティースの先端部の相互間隔であるスロット開口部幅は、同一相の電機子巻線が入るスロットのスロット開口部幅をＳＷ１、異相の電機子巻線が入るスロットのスロット開口部幅をＳＷ２としたとき、スロット開口部幅ＳＷ１がスロット開口部幅ＳＷ２よりも広くなっていることを特徴とするブラシレスＤＣモータ。
2. 請求項１において、
   前記界磁部が回転子であり、
   前記電機子が固定子であることを特徴とするブラシレスＤＣモータ。

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