TWI525965B - 同步型驅動馬達及驅動單元 - Google Patents

同步型驅動馬達及驅動單元 Download PDF

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日野陽至
西川貴裕
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山葉發動機股份有限公司
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Description

同步型驅動馬達及驅動單元
本發明係關於一種同步型驅動馬達。
驅動馬達對於高轉矩‧高輸出‧小尺寸均要求較高之水準。尤其係，驅動馬達通常搭載於驅動對象之機器，故存在尺寸之制約，其中如何能實現高轉矩‧高輸出成為問題。
專利文獻1~3中表示了驅動壓縮機之馬達。專利文獻1~3中所示之馬達為了獲得較高之輸出，而採用磁極面數/齒數為2/3之構成。於磁極面數/齒數為2/3之馬達中，角速度ω較小，且阻抗較小。因此，磁極面數/齒數為2/3之馬達可接受較大之供給電流，故可提昇馬達之輸出。
又，於專利文獻1~3中，於馬達中所包括之齒之前端部，具有向周向突出之突出部。具有突出部之齒藉由將與磁極面對向之面積確保得較大，而接受更多之磁體之磁通。藉此可提昇驅動馬達之轉矩。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2007-074898號公報
[專利文獻2]日本專利特開平11-146584號公報
[專利文獻3]日本專利特開2004-135380號公報
本發明之目的在於提供一種以更高之水準滿足高轉矩、高輸出、及尺寸之小型化之同步型驅動馬達。
為了解決上述問題，而本發明採用以下構成。
(1)一種同步型驅動馬達，上述同步型驅動馬達包括：定子，其包含具備於周向空出槽而設置之複數個齒之定子芯及通過上述槽之繞組，且上述複數個齒之全部具有捲繞有上述繞組之部分；以及轉子，其具有永久磁鐵部，且於與上述定子對向之面具有由上述永久磁鐵部所形成之複數個磁極面；且上述複數個齒具有與上述磁極面對向之前端部，且上述前端部具有小於數量多於上述複數個齒之數量之上述磁極面之周向寬度的周向寬度。
本發明者等人對於一面維持同步型驅動馬達之尺寸一面同時實現高輸出‧高轉矩，進行了銳意研究。於該過程中，如下述(i)及(ii)所示，本發明者等人對於同步型驅動馬達進行了推翻業者所具有之2個常識之想法之轉換。
(i)自先前以來，使用磁極面數/齒數為2/3之同步型驅動馬達之理由在於：於磁極面數/齒數不同之各種同步型驅動馬達中，磁極面數/齒數為2/3之馬達具有最小之角速度ω。若角速度ω變小，則阻抗Z降低，故可供給至同步型驅動馬達之電流增加。其結果，提昇同步型驅動馬達之輸出。輸出之提昇對同步型驅動馬達而言較佳。換言之，若使磁極面數/齒數大於2/3，則角速度ω變大，故同步型驅動馬達之輸出降低。因此，認為：使磁極面數/齒數大於2/3對同步型驅動馬達而 言欠佳。然而，本發明者等人推翻上述常識，嘗試於同步型驅動馬達中使磁極面數/齒數大於2/3。
(ii)自先前以來，於齒之前端部設置有向周向突出之突出部之理由係如下所述。具有突出部之齒可自磁極面集中較多之磁通，故有助於轉矩之提昇。又，藉由突出部之存在而齒之前端部與磁極面之對向面積增加，故永久磁鐵部之磁導係數提昇。藉此，例如，可藉由永久磁鐵部之薄型化而使同步型驅動馬達小型化。又，亦可提昇轉矩。因此，於同步型驅動馬達中，認為增大齒之突出部為佳。然而，本發明者等人推翻上述常識，嘗試於同步型驅動馬達中試著減小齒之突出部。
本發明者等人嘗試同時推翻磁極面數/齒數設為2/3之常識、及使齒之突出部較大之常識之兩者。其結果，本發明者等人發現：藉由設置數量多於複數個齒之數量之磁極面，且使齒之前端部之周向寬度小於磁極面之周向寬度，而可於例如相同尺寸之同步型驅動馬達中以較高之水準滿足高輸出‧高轉矩。
(1)之同步型驅動馬達若與磁極面數/齒數為2/3之先前之同步型驅動馬達(以下，亦簡稱為先前之同步型驅動馬達)相比，則磁極面數較多。因此，(1)之同步型驅動馬達與具有與(1)之同步型驅動馬達相同之尺寸之先前之同步型驅動馬達相比，磁極面之周向寬度較小。進而，齒之前端部之周向寬度小於磁極面之周向寬度。因此，若同步型驅動馬達中齒之前端部之周向寬度變小，則作為相鄰之齒之前端部之周向間隔之齒間間隙變大。
通常，於前端部之周向寬度較小之情形時，前端部與磁極面所對向之面積變小，故自磁極面進入齒而與繞組交鏈之交鏈磁通變少。然而，於(1)之同步型驅動馬達中，磁極面之周向寬度較小，故即便使前端部之周向寬度較小，亦抑制前端部與磁極面所對向之面積之減 少。因此，抑制伴隨齒之前端部之周向寬度變小之繞組之交鏈磁通之減少。又，因齒間間隙較大，故經由齒間間隙而洩漏之磁通變少。藉由漏磁通之減少，而可使例如自齒進入磁極面之定子磁通較多。因此，於(1)之同步型驅動馬達中，例如，可藉由一面抑制繞組之交鏈磁通之減少一面使定子磁通較多而提昇轉矩。
進而，於(1)之同步型驅動馬達中，因齒間間隙較大，故繞組之設計自由度飛躍地提昇。因此，例如，亦可藉由增加繞組之匝數而提昇轉矩。
如此，根據(1)之同步型驅動馬達，例如，可藉由一面抑制繞組之交鏈磁通之減少一面使定子磁通較大、或增加繞組之匝數而提昇轉矩。因此，於(1)之同步型驅動馬達中，與具有與(1)之同步型驅動馬達相同之尺寸之先前之同步型驅動馬達相比，可提昇轉矩。
又，於(1)之同步型驅動馬達中，如上所述，因齒間間隙變大，故電感L變小。因此，即便磁極面之數量變得多於齒之數量且角速度ω變大，亦可維持阻抗之交流成分ωL，故可確保供給至同步型驅動馬達之電流。如上所述，因轉矩提昇，故可藉由確保電流而提昇輸出。又，於(1)之同步型驅動馬達中，如上所述，因繞組之設計自由度提昇，故例如不使同步型驅動馬達之尺寸較大便可捲繞直徑較粗之線。藉此，可降低繞組之電阻R，故可藉由增大供給至繞組之電流而提昇轉矩及輸出之兩者。因此，於(1)之同步型驅動馬達中，與具有與(1)之同步型驅動馬達相同之尺寸之先前之同步型驅動馬達相比，可提昇輸出。再者，進一步提昇轉矩及輸出中之哪一者，例如可根據進一步增大繞組之直徑之粗度及匝數中之哪一者而進行調整。
如此，根據(1)之同步型驅動馬達，與具有與(1)之同步型驅動馬達相同之尺寸之先前之同步型驅動馬達相比，可提昇輸出及轉矩。
以上，對(1)之同步型驅動馬達與具有與(1)之同步型驅動馬達相 同之尺寸之先前之同步型驅動馬達相比可提昇輸出及轉矩進行了說明。進而，根據(1)之同步型驅動馬達，與具有與(1)之同步型驅動馬達相同之輸出及轉矩之先前之同步型驅動馬達相比，亦可使尺寸小型化。
如此，根據(1)之同步型驅動馬達，可以較高之水準滿足高轉矩、高輸出、及尺寸之小型化。
(2)如(1)之同步型驅動馬達，其中相鄰之上述齒所具有之上述前端部之間之周向間隙大於上述前端部之周向寬度。
根據(2)，因繞組之設計之自由度進一步提昇，故可例如進一步增加繞組之匝數、或進一步捲繞直徑較粗之線。因此，可以更高之水準滿足高轉矩、高輸出、及尺寸之小型化。
(3)如(1)或(2)之同步型驅動馬達，其中上述定子芯包括6個以上之齒，上述6個以上之齒之各者具有與上述磁極面對向之前端部，且上述前端部具有小於數量多於上述複數個齒之數量之上述磁極面之周向寬度的周向寬度。
根據(3)，可一面充分地確保作為同步型驅動馬達整體之繞組之量(體積)，一面抑制每1個齒之繞組之量(體積)之增加。因此，可一面抑制同步型驅動馬達之尺寸之增大，一面例如進一步增加繞組之匝數、或進一步捲繞直徑較粗之線。其結果，可以更高之水準滿足高轉矩、高輸出、及尺寸之小型化。
(4)如(1)至(3)中任一項之同步型驅動馬達，其中上述前端部具有小於數量多於上述複數個齒之數量之上述磁極面之周向寬度且小於上述齒之周向寬度最大之部分之周向寬度的周向寬度。
根據(4)之同步型驅動馬達，齒之前端部之周向寬度小於數量多於上述複數個齒之數量之上述磁極面之周向寬度。而且，齒之前端部之周向寬度小於齒之周向寬度最大之部分之周向寬度。因此，繞組之設計之自由度進一步提昇，故可例如進一步增加繞組之匝數、或進一步捲繞直徑較粗之線。因此，可以更高之水準滿足高轉矩、高輸出、及尺寸之小型化。
(5)如(1)至(4)中任一項之同步型驅動馬達，其中上述前端部具有小於數量多於上述複數個齒之數量之上述磁極面之周向寬度的周向寬度，且具有大於上述前端部之周向寬度之軸向厚度。
根據(5)，於例如將前端部之面積固定為一定之值之情形時，與軸向厚度為周向寬度以下之構成相比，可使周向寬度較小。因此，可確保更寬之齒間間隙。因此，可以更高之水準滿足高轉矩、高輸出、及尺寸之小型化。
(6)如(1)至(5)中任一項之同步型驅動馬達，其中於沿上述同步型驅動馬達之旋轉軸線觀察上述前端部時，捲繞於上述齒之上述繞組之周向外緣位於較上述齒之上述前端部之周向外緣更外側。
根據(6)，與例如繞組之周向外緣位於齒之前端部之周向外緣以內之情形相比較，因捲繞於齒之繞組之量較多，故轉矩增大。因此，可以更高之水準滿足高轉矩、高輸出、及尺寸之小型化。
(7)如(1)至(6)中任一項之同步型驅動馬達，其中上述永久磁鐵部配置於徑向上之上述定子之外側，上述齒具有與設置於徑向上之上述定子之外側之上述磁極面對向之前端部，且上述前端部具有小於數量多於上述複數個齒之數量之上述磁極面之周向寬度的周向寬度。
根據(7)，磁極面配置於徑向上之定子之外側，齒之前端部與設置於定子之外側之磁極面對向。因此，相鄰之齒之前端部之間隔與相鄰之齒之根部(與前端部相反之部分)之間隔相比相對地變寬。因此，進一步提昇繞組之配置之自由度。因此，可以更高之水準滿足高轉矩、高輸出、及尺寸之小型化。
(8)如(1)至(6)中任一項之同步型驅動馬達，其中上述永久磁鐵部配置於徑向上之上述定子之內側，上述齒具有與設置於徑向上之上述定子之內側之上述磁極面對向之前端部，且上述前端部具有小於數量多於上述複數個齒之數量之上述磁極面之周向寬度的周向寬度。
根據(8)，磁極面配置於徑向上之定子之內側，齒之前端部與設置於定子之內側之磁極面對向。因此，相鄰之齒之周向間隔係於徑向越靠近前端部則變得越小。然而，根據(8)之構成，因前端部具有小於數量多於複數個齒之數量之磁極面之周向寬度的周向寬度，故繞組之配置之自由度之增大之效果更高。因此，可以更高之水準滿足高轉矩、高輸出、及尺寸之小型化。
(9)如(1)至(6)中任一項之同步型驅動馬達，其中上述轉子係以使上述磁極面相對於上述齒於上述轉子之旋轉軸線方向上對向之方式配置，上述齒具有與上述磁極面於上述旋轉軸線方向上對向之前端部，且上述前端部具有小於數量設置得多於上述複數個齒之數量之上述磁極面之周向寬度的周向寬度。
(9)之同步型驅動馬達中之磁極面係相對於齒於轉子之旋轉軸線方向上對向而配置。因此，齒沿旋轉軸線方向延伸。因此，繞組之配置之自由度較高。因此，可以更高之水準滿足高轉矩、高輸出、及尺寸之小型化。
(10)如(1)至(9)中任一項之同步型驅動馬達，其中上述永久磁鐵部係由稀土類磁鐵所形成，上述齒具有與由上述稀土類磁鐵所形成之上述磁極面對向之前端部，且上述前端部具有小於數量多於上述複數個齒之數量之上述磁極面之周向寬度的周向寬度。
稀土類磁鐵因具有較高之磁特性而以較小之厚度之形狀被使用。根據(10)，磁極面之數量多於齒之數量，故於將同步型驅動馬達之尺寸設為相同之條件之情形時，磁極面之周向寬度較小。因此，相對於較小之厚度之磁鐵而獲得之磁導係數增加之效果較高。因此，可以更高之水準滿足高轉矩、高輸出、及尺寸之小型化。
(11)如(1)至(9)中任一項之同步型驅動馬達，其中上述永久磁鐵部係由鐵氧體磁鐵所形成，上述齒具有與由上述鐵氧體磁鐵所形成之上述磁極面對向之前端部，且上述前端部具有小於數量多於上述複數個齒之數量之上述磁極面之周向寬度的周向寬度。
鐵氧體磁鐵之磁特性低於稀土類磁鐵。因此，由鐵氧體磁鐵所形成之永久磁鐵部於產生與稀土類磁鐵相同程度之磁通之情形時，具有較稀土類磁鐵更大之厚度。根據(11)，磁極面之數量多於齒之數量，故於將同步型驅動馬達之尺寸設為相同之條件之情形時，磁極面之周向寬度較小。因此，藉由鐵氧體磁鐵之厚度、及磁極面之較小之周向寬度之兩者而磁導係數提昇。因此，可以更高之水準滿足高轉矩、高輸出、及尺寸之小型化。
(12)一種驅動單元，其包括：如(1)至(11)中任一項之同步型驅動馬達；及控制裝置，其對上述繞組供給包含d軸電流成分之驅動電流。
根據(12)，磁極面之數量多於複數個齒之數量，故與磁極面之數 量为複數個齒之數量之情形相比，角速度ω較大。因此，於藉由齒之前端部小於磁極面之周向寬度而實現之輸出之提昇之構成中，即便電感減少亦維持阻抗。因此，將藉由阻抗與d軸電流之積而生成抵消電動勢之電壓之情形時之d軸電流成分抑制得較低。因此，即便於高速旋轉速度區域中，亦可以較高之水準滿足高轉矩、高輸出、及尺寸之小型化。
根據本發明，可提供一種以更高之水準滿足高轉矩、高輸出、及尺寸之小型化之同步型驅動馬達。
1‧‧‧曲軸箱
2‧‧‧汽缸
3‧‧‧活塞
4‧‧‧連桿
5‧‧‧曲軸
5a‧‧‧一端部
5b‧‧‧另一端部
5c‧‧‧公螺紋部
6‧‧‧汽缸蓋
7‧‧‧軸承
20‧‧‧主皮帶盤
21‧‧‧固定槽輪
22‧‧‧活動槽輪
30‧‧‧轉子
31‧‧‧轉子本體部
32‧‧‧筒狀輪轂部
32a‧‧‧錐狀插入孔
32b‧‧‧大徑部
32c‧‧‧凸緣部
33‧‧‧圓板狀之底壁部
33a‧‧‧孔部
34‧‧‧筒狀之背軛部
35‧‧‧螺母
36‧‧‧鉚釘
37‧‧‧永久磁鐵部
40‧‧‧定子
41‧‧‧孔部
43‧‧‧齒
43a‧‧‧主體部
43b‧‧‧側方突出部
43c‧‧‧前端部
B‧‧‧皮帶
CVT‧‧‧無段變速箱
d‧‧‧齒間間隙
D2‧‧‧距離
E‧‧‧引擎本體
EU‧‧‧引擎單元
FL1‧‧‧交鏈磁通
FL2‧‧‧交鏈磁通
g‧‧‧間隔
Id‧ωL‧‧‧電壓
L37‧‧‧寬度
L43‧‧‧寬度
La43‧‧‧周向寬度
Lw‧‧‧寬度
Lx‧‧‧厚度
N‧‧‧極
r‧‧‧直流電阻
S‧‧‧極
SG‧‧‧同步型驅動馬達
SL‧‧‧槽
ST‧‧‧定子芯
TQ1‧‧‧轉矩
TQ2‧‧‧轉矩
Vt‧‧‧端子電壓
W‧‧‧繞組
Ws‧‧‧周向外緣
圖1(a)係表示磁極面數/齒數為2/3，且齒之前端部之周向寬度較大之同步型驅動馬達之磁鐵之磁通之例的圖。(b)係表示磁極面數/齒數為2/3，且齒之前端部之周向寬度較小之同步型驅動馬達之磁鐵之磁通之例的圖。(c)係表示具有多於齒之數量之磁極面，且齒之前端部之周向寬度較大之同步型驅動馬達之磁鐵之磁通之例的圖。(d)係表示具有多於齒之數量之磁極面，且齒之前端部之周向寬度較小之同步型驅動馬達之磁鐵之磁通之例的圖。
圖2(a)係表示齒間間隙與交鏈磁通之關係之圖表。(b)係表示齒間間隙與齒間之漏磁通之關係之圖表。
圖3(a)係表示齒間間隙與轉矩之關係之圖表。(b)係表示齒間間隙與電感之關係之圖表。
圖4係模式性地表示包括本發明之實施形態之同步型驅動馬達之引擎單元之概略構成的局部剖面圖。
圖5係將圖4中之同步型驅動馬達及其附近部分放大而表示之放大剖面圖。
圖6係於軸向上觀察同步型驅動馬達之一部分所得之放大剖面 圖。
圖7係模式性地表示轉子及定子之一例之放大剖面圖。
圖8係模式性地表示自轉子於徑向觀察圖7所示之齒所得之配置之放大圖。
圖9係模式性地表示轉子及定子之與圖7不同之例之放大剖面圖。
圖10(a)係表示本實施形態之同步型驅動馬達之電氣特性之向量圖。(b)係表示先前之電氣特性之向量圖。(c)係表示比較例之電氣特性之向量圖。
圖11(a)~(c)之各者係模式性地表示繞組之連接例之圖。
圖12(a)~(c)之各者係模式性地表示繞組之連接例之圖。
如上所述，本發明者等人對於一面維持同步型驅動馬達之尺寸一面同時實現高輸出‧高轉矩進行了銳意研究。對於其內容，使用圖式進行說明。
於先前之同步型驅動馬達之設計中，認為增大齒之前端部之周向寬度為佳。又，認為將磁極面數/齒數設為2/3亦較佳。該等事項先前係同步型驅動馬達之設計中之常識。
圖1(a)係表示此種先前之同步型驅動馬達之磁鐵之磁通的圖。於圖1(a)之同步型驅動馬達中，磁極面數/齒數為2/3。又，齒之前端部之周向寬度相對較大。
於圖1(a)所示之先前之同步型驅動馬達中，齒之前端部之周向寬度較大，故磁通自磁極面較寬之區域以較高之效率集中。因此，集中較多之磁通而與繞組交鏈。以下，將自磁鐵集中而與繞組交鏈之交鏈磁通簡稱為交鏈磁通。
先前，減小齒之前端部之周向寬度之做法違背上述常識，故認 為欠佳。
圖1(b)係表示齒之前端部之周向寬度較小之同步型驅動馬達之磁鐵之磁通的圖。圖1(b)所示之同步型驅動馬達之尺寸係與圖1(a)所示之同步型驅動馬達相同。即便圖1(b)所示之同步型驅動馬達，磁極面數/齒數亦為2/3。然而，圖1(b)所示之同步型驅動馬達中之齒之前端部之周向寬度與圖1(a)所示之同步型驅動馬達不同，相對較小。
於圖1(b)所示之同步型驅動馬達中，齒自磁極面集中之交鏈磁通較少。即，齒之前端部之周向寬度較小，故前端部與磁極面所對向之面積較少。其結果，交鏈磁通減少。如此，於齒之前端部之周向寬度較小之同步型驅動馬達中，交鏈磁通減少。
又，先前，使磁極面數/齒數大於2/3亦違背上述常識，故認為欠佳。
圖1(c)係表示磁極面數/齒數為4/3之同步型驅動馬達之磁鐵之磁通之例的圖。圖1(c)所示之同步型驅動馬達之尺寸係與圖1(a)所示之同步型驅動馬達相同。圖1(c)所示之同步型驅動馬達中之齒之前端部之周向寬度係與圖1(a)所示之同步型驅動馬達中之齒之前端部之周向寬度相同。
於圖1(c)所示之同步型驅動馬達中，齒之前端部之周向寬度相對較大。因此，自磁鐵進入齒之前端部之磁通之一部分經由前端部而洩漏至鄰接之磁鐵。
如圖1(b)、(c)所示，於減小齒之前端部之周向寬度、或使磁極面數/齒數大於2/3之情形時，無法獲得良好之結果。圖1(a)~(c)係表示如上述2個常識之結果。
如上所述，本發明者等人嘗試同時推翻將磁極面數/齒數設為2/3之常識、及使齒之突出部較大之常識之兩者。將其結果示於圖1(d)中。
圖1(d)係表示磁極面數/齒數為4/3且齒之前端部之周向寬度較小之同步型驅動馬達之磁鐵之磁通之例的圖。圖1(d)所示之同步型驅動馬達之尺寸係與圖1(a)所示之同步型驅動馬達相同。圖1(d)所示之同步型驅動馬達中之齒之前端部之周向寬度係與圖1(b)所示之同步型驅動馬達中之齒之前端部之周向寬度相同。
圖1(d)所示之同步型驅動馬達中之磁極面之周向寬度小於圖1(a)、(b)所示之同步型驅動馬達中之磁極面之周向寬度。而且，於圖1(d)所示之同步型驅動馬達中，齒之前端部之周向寬度較小，但磁極面之周向寬度亦較小，故抑制齒之前端部與磁極面所對向之面積之減少。因此，於圖1(d)所示之同步型驅動馬達中，抑制伴隨齒之前端部之周向寬度變小之交鏈磁通之減少。
於圖1(d)所示之同步型驅動馬達中，齒之前端部之周向寬度較小，故與圖1(c)不同，抑制進入齒之前端部之磁通之一部分經由前端部而洩漏至鄰接之磁鐵之事態之產生。其結果，於圖1(d)所示之同步型驅動馬達中，抑制交鏈磁通之減少。
如此，於圖1(d)所示之同步型驅動馬達中，抑制伴隨齒之前端部之周向寬度變小之交鏈磁通之減少，並且藉由逃逸至鄰接之齒之前端部之磁通變小而亦抑制交鏈磁通之減少。即，於圖1(d)所示之同步型驅動馬達中，雖然同時推翻上述2個常識，但抑制交鏈磁通之減少。對於該關係，使用圖式進行說明。
圖2(a)係表示交鏈磁通相對於齒間間隙之變化之圖表。
圖2(a)係表示具有相同之尺寸之2個同步型驅動馬達之交鏈磁通FL1、FL2。交鏈磁通FL1係具有多於齒之數量之磁極面之同步型驅動馬達之交鏈磁通。具體而言，交鏈磁通FL1係磁極面數/齒數為4/3之同步型驅動馬達之交鏈磁通。又，交鏈磁通FL2係磁極面數/齒數為2/3之同步型驅動馬達之交鏈磁通。
於圖2(a)中，圖表之橫軸表示齒間間隙。齒間間隙越大，則齒之前端部之周向寬度越小。又，於圖2(a)中，圖表之縱軸表示交鏈磁通。交鏈磁通係作為例如交鏈磁通之時間微分即感應電壓而被測定。以下，將圖2(a)中對應於表示交鏈磁通FL1、FL2之曲線之左端之齒間間隙稱為最小間隙。
又，圖2(a)係表示每1個齒之交鏈磁通。
磁極面數較多之同步型驅動馬達相較於磁極面數較少之同步型驅動馬達，磁極面之面積較小。因此，磁極面數較多之同步型驅動馬達相較於磁極面數較少之同步型驅動馬達，每1個齒之交鏈磁通較少。因此，假如圖2(a)之圖表之縱軸表示交鏈磁通之變化量之絕對值，則交鏈磁通FL1變得少於交鏈磁通FL2。然而，於圖2(a)中，將2個同步型驅動馬達之齒間間隙為最少間隙之情形時之交鏈磁通設為100%，相對地表示交鏈磁通FL1、FL2。即，圖2(a)係表示以可相互對比之方式經換算之交鏈磁通FL1、FL2。因此，圖2(a)所示之交鏈磁通FL1、FL2之變化可不考慮2個同步型驅動馬達中之磁極面數及磁極面之面積之差異而進行對比。再者，若考慮同步型驅動馬達之1旋轉之平均轉矩，則平均轉矩與磁極面之數成比例。因此，可解釋為2個同步型驅動馬達中之所有齒之交鏈磁通之關係亦與圖2(a)所示之關係相同。
如圖2(a)所示，隨著齒之前端部之周向寬度減少且齒間間隙增大，而交鏈磁通FL1、FL2減少。其原因在於：如圖1(a)~圖1(d)所示，齒之前端部與磁極面所對向之面積變小。然而，具有多於齒之數量之磁極面之同步型驅動馬達之交鏈磁通FL1之減少量少於磁極面數/齒數為2/3之同步型驅動馬達之交鏈磁通FL2之減少量。即，表示雖然同時推翻了上述2個常識但抑制交鏈磁通之減少。
圖2(b)係表示齒間之漏磁通相對於齒間間隙之變化之圖表。
齒間之漏磁通係例如由下述圖7所示之定子40之繞組W產生之磁通中之通過齒間間隙d而流向鄰接之齒43的磁通。若齒間之漏磁通較大，則定子磁通較小。流向鄰接之齒43之磁通無助於轉矩之產生。再者，漏磁通之大小大大依存於定子之形狀。於2個同步型驅動馬達中，磁極面數不同，但同步型驅動馬達之尺寸相同，故定子之形狀相同。因此，於圖2(b)所示之例中，具有多於齒之數量之磁極面之同步型驅動馬達中之齒間之漏磁通與磁極面數/齒數為2/3之同步型驅動馬達中之齒間之漏磁通相同。即，圖2(b)所示之齒間之漏磁通係該等2個同步型驅動馬達中之齒間之漏磁通。
如圖2(b)所示，若齒之前端部之周向寬度較小且齒間間隙較大，則齒間之漏磁通較少。其原因在於：若齒間間隙較大，則齒間間隙之磁電阻較大。藉由齒間之漏磁通變小，而定子磁通變大。
圖1(a)~(d)及圖2(a)、(b)係對於上述2個同步型驅動馬達之交鏈磁通及齒間之漏磁通，表示下述(A)、(B)之關係。
(A)於2個同步型驅動馬達之兩者中，隨著齒間間隙變寬，而交鏈磁通減少。然而，具有多於齒之數量之磁極面之同步型驅動馬達之交鏈磁通FL1之減少較磁極面數/齒數為2/3之同步型驅動馬達之交鏈磁通FL2之減少進一步得到抑制。
(B)於2個同步型驅動馬達之兩者中，隨著齒間間隙變寬，而齒間之漏磁通減少。2個同步型驅動馬達中之齒間之漏磁通之減少之程度相同或實質上相同。
本發明者等人根據上述(A)、(B)之關係，發現：於上述2個同步型驅動馬達中，轉矩相對於齒間間隙之變化產生差異。其次，對於上述2個同步型驅動馬達之轉矩相對於齒間間隙之變化之差異，使用圖式進行說明。
圖3(a)係表示轉矩相對於齒間間隙之變化之圖表。
圖3(a)中表示具有多於齒之數量之磁極面之同步型驅動馬達之轉矩TQ1、及磁極面數/齒數為2/3之同步型驅動馬達之轉矩TQ2。表示磁極面數/齒數為4/3之同步型驅動馬達作為具有多於齒之數量之磁極面之同步型驅動馬達之例。
轉矩與磁極面數×交鏈磁通×定子磁通成比例。如圖2(a)所示，於具有多於齒之數量之磁極面之同步型驅動馬達中，即便齒之前端部之周向寬度減少且齒間間隙增大，亦抑制交鏈磁通FL1之減少。
因此，如圖3(a)所示，隨著齒間間隙之增大，而磁極面數/齒數為2/3之同步型驅動馬達之轉矩TQ2急遽地減少，相對於此，具有多於齒之數量之磁極面之同步型驅動馬達之轉矩TQ1暫且增大。轉矩TQ1暫且增大之後減少。然而，與磁極面數/齒數為2/3之同步型驅動馬達之轉矩TQ2相比，抑制轉矩TQ1之減少。即，於具有多於齒之數量之磁極面之同步型驅動馬達中，即便減少齒之前端部之周向寬度，與磁極面數/齒數為2/3之同步型驅動馬達之情形相比，亦抑制轉矩之減少。又，於具有多於齒之數量之磁極面之同步型驅動馬達中，於減少齒之前端部之周向寬度而增大齒間間隙之情形時，產生獲得轉矩大於最小間隙之轉矩之區域。於具有多於齒之數量之磁極面之同步型驅動馬達中，例如，可藉由一面抑制交鏈磁通之減少一面使定子磁通較多而獲得較高之轉矩。
進而，具有多於齒之數量之磁鐵面，且齒之前端部之周向寬度小於磁極面之周向寬度之同步型驅動馬達因齒間間隙較大，故繞組之設計自由度飛躍地提昇。例如，於製造步驟中，線或製造裝置之一部分通過齒間間隙。例如，如下述圖7及圖9所示，若齒間間隙較大，則將繞組捲繞於齒之技法及製造裝置之種類之選擇之自由度較高。又，例如，如下述圖9所示之情形般，因齒之前端部43c較小而可利用較大之槽SL增加繞組W之匝數。再者，因齒之前端部43c較小而利用較大 之槽SL之做法亦可於圖7之情形時進行。又，例如，於製造圖9所示之定子40時，若將齒43插入至不捲繞於齒43而形成之繞組W，則可縮小相鄰之繞組W之間隔。藉此，可增加繞組之匝數。若齒之前端部之周向寬度越小且齒間間隙越大，則繞組之設計自由度提昇。因此，於具有多於齒之數量之磁鐵面，且齒之前端部之周向寬度小於磁極面之周向寬度之同步型驅動馬達中，可藉由增加繞組之匝數而提昇轉矩。
如此，根據具有多於齒之數量之磁鐵面，且齒之前端部之周向寬度小於磁極面之周向寬度之同步型驅動馬達，例如，可藉由一面抑制交鏈磁通之減少一面使定子磁通較大、或增加繞組之匝數而提昇轉矩。如此，本發明者等人發現：藉由同時推翻上述2個常識，而可提昇同步型驅動馬達之轉矩。
接著，對繞組之阻抗進行說明。
圖3(b)係表示電感相對於齒間間隙之變化之圖表。
如圖3(b)所示，若齒之前端部之周向寬度較小且齒間間隙較大，則電感較小。其原因在於：於繞組產生之磁通之磁路包含齒間間隙，而且，若齒間間隙較大，則於齒間間隙之磁電阻較大，故磁路整體之磁電阻較大。
供給至同步型驅動馬達之繞組之電流依存於繞組之阻抗。阻抗之交流成分為角速度ω與電感L之積ωL。此處，具有多於齒之數量之磁極面之同步型驅動馬達之角速度ω大於磁極面數/齒數為2/3之同步型驅動馬達。然而，如圖3(b)所示，若齒之前端部之周向寬度小於磁極面之周向寬度，且齒間間隙較大，則電感L較小。因此，即便磁極面之數量變得多於齒之數量且角速度ω變大，亦可維持阻抗之交流成分ωL。即，可抑制伴隨角速度ω之增加之阻抗之交流成分ωL之增加。其結果，可確保供給至同步型驅動馬達之電流。
進而，於具有多於齒之數量之磁鐵面，且齒之前端部之周向寬 度小於磁極面之周向寬度之同步型驅動馬達中，因齒間間隙較大，故繞組之設計自由度飛躍地提昇。此處，例如，於製造步驟中，於使線及繞組裝置之一部分通過齒間間隙之情形時，可使用直徑較粗之線。又，例如，如下述圖9所示之情形般，因齒之前端部43c較小而可利用較大之槽且使用直徑較粗之線。又，例如，於製造圖9所示之定子40時，可將齒43插入至不捲繞於齒43而形成之繞組W之中。於該情形時，可縮小相鄰之繞組W之間隔，故可使用直徑較粗之線。藉此，可降低繞組之電阻R，故可藉由增大供給至繞組之電流而提昇轉矩及輸出之兩者。
如此，具有多於齒之數量之磁鐵面，且齒之前端部之周向寬度小於磁極面之周向寬度之同步型驅動馬達與具有相同之尺寸之先前之同步型驅動馬達相比，可提昇輸出及轉矩。再者，進一步提昇轉矩及輸出中之哪一者，可根據進一步增大例如繞組之直徑之粗度及匝數中之哪一者而進行調整。
如此，本發明者等人發現藉由同時推翻上述2個常識，而可於同步型驅動馬達中，以較高之水準滿足高轉矩、高輸出、及尺寸之小型化，從而完成本發明。
以下，基於較佳之實施形態，一面參照圖式一面對本發明進行說明。於本實施形態中，說明起動引擎之同步型驅動馬達作為本發明之同步型驅動馬達之一例。
圖4係模式性地表示包括本發明之實施形態之同步型驅動馬達SG之引擎單元EU之概略構成的局部剖面圖。
引擎單元EU例如搭載於車輛。引擎單元EU包括引擎本體E、及同步型驅動馬達SG。同步型驅動馬達SG為驅動引擎本體E之起動馬達。
引擎單元EU包括同步型驅動馬達SG。同步型驅動馬達SG係三相 無刷馬達。同步型驅動馬達SG係於引擎起動時使曲軸5旋轉，從而使引擎本體E起動。又，同步型驅動馬達SG係藉由曲軸5而旋轉，從而作為發電機發揮功能。再者，於同步型驅動馬達SG作為發電機發揮功能之情形時，同步型驅動馬達SG於引擎之燃燒開始後，並非必須始終作為發電機發揮功能。例如，亦可於引擎之燃燒開始後，同步型驅動馬達SG不立即作為發電機發揮功能，而於滿足特定之條件之情形時，同步型驅動馬達SG作為發電機發揮功能。作為此種特定之條件，例如可列舉引擎旋轉速度達到特定速度、及於引擎之燃燒開始後經過特定時間等。又，亦可於引擎之燃燒開始後，包含同步型驅動馬達SG作為發電機發揮功能之期間及同步型驅動馬達SG作為馬達(例如車輛驅動用馬達)發揮功能之期間。
引擎本體E包括曲軸箱1、汽缸2、活塞3、連桿4、及曲軸5。汽缸2係以自曲軸箱1朝向特定方向(例如斜上方)突出之態樣設置。活塞3係往復移動自如地設置於汽缸2內。曲軸5係可旋轉地設置於曲軸箱1內。連桿4之一端部(例如上端部)係連結於活塞3。連桿4之另一端部(例如下端部)係連結於曲軸5。於汽缸2之端部(例如上端部)安裝有汽缸蓋6。曲軸5係經由一對軸承7以旋轉自如之態樣支持於曲軸箱1。曲軸5之一端部5a(例如右端部)係自曲軸箱1突出至外側。於曲軸5之一端部5a安裝有同步型驅動馬達SG。
曲軸5之另一端部5b(例如左端部)係自曲軸箱1突出至外側。於曲軸5之另一端部5b，安裝有無段變速箱CVT(Continuously Variable Transmission)之主皮帶盤20。主皮帶盤20包含固定槽輪21及活動槽輪22。固定槽輪21係以與曲軸5一同旋轉之方式固定於曲軸5之另一端部5b之前端部分。活動槽輪22係花鍵聯接於曲軸5之另一端部5b。因此，活動槽輪22可沿軸向X移動，且以可變更與固定槽輪21之間隔之態樣與曲軸5一同旋轉。於主皮帶盤20及次皮帶盤(未圖示)上掛有皮 帶B。曲軸5之旋轉力係傳遞至車輛之驅動輪(圖示略)。
圖5係將圖4中之同步型驅動馬達SG及其附近部分放大而表示之放大剖面圖。圖6係於軸向X觀察圖4所示之同步型驅動馬達SG之一部分所得之放大剖面圖。
同步型驅動馬達SG包含轉子30、定子40、及磁感測器單元(未圖示)。轉子30包含轉子本體部31、及設置於轉子本體部31之複數個永久磁鐵部37。轉子本體部31例如包含強磁性材料。轉子本體部31具有封底筒狀。轉子本體部31包含筒狀輪轂部32、圓板狀之底壁部33、及筒狀之背軛部34。筒狀輪轂部32係以插入至曲軸5之一端部5a之狀態固定於曲軸5。底壁部33固定於筒狀輪轂部32，且具有於曲軸5之徑向Y擴展之圓板形狀。背軛部34具有自底壁部33之外周緣沿曲軸5之軸向X延伸之筒形狀。背軛部34係延伸至曲軸箱1側。於本實施形態之同步型驅動馬達SG中，轉子30為外轉子，定子40為內定子。
底壁部33及背軛部34係例如藉由衝壓成形金屬板而一體地形成。再者，於本發明中，亦可分開地構成底壁部33與背軛部34。即，於轉子本體部31中，背軛部34可與構成轉子本體部31之其他部分一體地構成，亦可與構成轉子本體部31之其他部分分開地構成。於背軛部34與其他部分分開地構成之情形時，背軛部34只要包含強磁性材料即可，其他部分亦可包含除強磁性材料以外之材料。
於筒狀輪轂部32，沿曲軸5之軸向X形成有用以插入曲軸5之一端部5a之錐狀插入孔32a。錐狀插入孔32a具有對應於曲軸5之一端部5a之外周面之錐角。於將曲軸5之一端部5a插入至插入孔32a時，一端部5a之外周面接觸於插入孔32a之內周面，從而將曲軸5固定於插入孔32a。藉此，將輪轂部32相對於曲軸5之軸向X定位。於該狀態下，將螺母35旋入至形成於曲軸5之一端部5a之前端部分之公螺紋部5c。藉此，將筒狀輪轂部32固定於曲軸5。
筒狀輪轂部32係於筒狀輪轂部32之基端側(圖中右側)具有大徑部32b。筒狀輪轂部32係於大徑部32b之外周面具有朝向徑向外側延伸之凸緣部32c。於形成於轉子本體部31之底壁部33之中央部之孔部33a插入有筒狀輪轂部32之大徑部32b。於該狀態下，凸緣部32c接觸於底壁部33之外周面(圖中右側面)。筒狀輪轂部32之凸緣部32c與轉子本體部31之底壁部33係於轉子本體部31之周向之複數個部位，由貫通凸緣部32c及底壁部33之鉚釘36一體地固定。
於轉子本體部31之背軛部34之內周面設置有複數個永久磁鐵部37。永久磁鐵部37配置於徑向之定子40之外側。各永久磁鐵部37係以S極及N極於同步型驅動馬達SG之徑向並排之方式設置。轉子30係於與定子40對向之面具有由複數個永久磁鐵部37所形成之磁極面。
複數個永久磁鐵部37係以交替地配置N極及S極之方式設置於同步型驅動馬達SG之周向。於本實施形態中，與定子40對向之轉子30之磁極面之數為24個。所謂轉子30之磁極面之數係指與定子40對向之磁極面之數。與定子芯ST之齒43對向之永久磁鐵部37之磁極面之數相當於轉子30之磁極面之數。轉子30所具有之每1個磁極之磁極面相當於與定子40對向之永久磁鐵部37之磁極面。永久磁鐵部37之磁極面係由設置於永久磁鐵部37與定子40之間之非磁性體(未圖示)覆蓋。於永久磁鐵部37與定子40之間未設置磁性體。作為非磁性體，並無特別限定，例如，可列舉不鏽鋼鋼材。於本實施形態中，永久磁鐵部37為鐵氧體磁鐵。永久磁鐵部37之形狀並無特別限定。再者，轉子30亦可為將永久磁鐵部37嵌入至磁性材料而成之嵌入磁鐵型(IPM(Interior permanent Magnet)型)，但較佳為如本實施形態般為永久磁鐵部37自磁性材料露出之表面磁鐵型(SPM(Surface Permanent Magnet)型)(參照圖5及圖7)。又，轉子30亦可為嵌入型。嵌入型之轉子30係永久磁鐵部37之磁極面(永久磁鐵部37之與定子40對向之面)之至少一部分自磁 性材料露出，且於在周向並排之永久磁鐵部37之間設置有磁性材料。
定子40包含定子芯ST及繞組W。定子芯ST係例如藉由將薄板狀之矽鋼板沿軸向積層而形成。定子芯ST係於定子芯ST之中心部具有內徑大於轉子30之筒狀輪轂部32之外徑之孔部41。又，定子芯ST包含朝向徑向外側一體地延伸之複數個齒43(參照圖6)。複數個齒43於周向空出槽SL而設置。於本實施形態中，合計18個齒43於周向空出間隔而設置。定子芯ST包含合計18個齒43。即，同步型驅動馬達SG之定子芯ST包括6個以上之齒43。齒43係以等螺距角配置。因此，各齒43係以60°以下之螺距角配置。齒43之數量與槽SL之數量相等。
於各齒43之周圍捲繞有繞組W。繞組W通過槽SL。定子芯ST中所包括之複數個齒43之全部具有捲繞有繞組之部分。繞組W屬於U相、V相、W相中之任一者。繞組W係例如以按照U相、W相、V相之順序並排之方式配置。複數個齒43之全部具有捲繞有繞組之部分，故齒43之全部可藉由繞組W之電流而產生有助於轉矩之磁通。因此，產生較高之轉矩。
同步型驅動馬達SG之定子芯ST包括6個以上之齒43，故一面充分地確保作為同步型驅動馬達SG整體之繞組W之量(體積)，一面抑制每1個齒之繞組之匝數，又，隨之，抑制構成繞組之線之每1匝之周長之增大。因此，可一面充分地確保作為同步型驅動馬達SG整體之繞組W之量(體積)，一面抑制每1個齒之繞組W之量(體積)之增加。因此，可一面抑制同步型驅動馬達SG之尺寸之增大，一面例如增加繞組之匝數、或捲繞直徑較粗之線。
如圖5及圖6所示，於定子40，於同步型驅動馬達SG之徑向之中央部分形成有孔部41。於孔部41內，曲軸5及轉子30之筒狀輪轂部32自孔部41之壁面(定子40)空出間隔而配置。於該狀態下，定子40安裝於引擎本體E之曲軸箱1。定子40之齒43之前端部43c(前端面)係自構 成轉子30之永久磁鐵部37之磁極面(內周面)空出間隔g而配置(參照圖7)。於該狀態下，引擎本體E之曲軸5與轉子30一體地旋轉。
如上所述，於本實施形態之同步型驅動馬達SG中，轉子30之磁極面之數量P為24，齒43之數為18。轉子30之磁極面之數量P與齒43之數量之比為4：3。即，轉子30具有多於齒43之數量之磁極面。轉子30之磁極面數與齒43之數量比並不限定於該例。作為轉子30之磁極面數P相對於齒43之數量之比之上限值，並無特別限定，例如為4/3。較佳為轉子30具有齒43之數量之4/3之磁極面。磁極數為2之倍數，故易於交替地配置N極與S極。又，齒數為3之倍數，故易於藉由3相之電流而進行控制。又，難以產生旋轉時之偏心。
再者，對於轉子30具有齒43之數量之4/3之磁極面之情形，無需使轉子30之磁極面數P與齒43之數量比嚴格地為4：3。例如，有為了將控制基板安裝於定子40，而不形成定子40之槽SL之一部分之情形。於該情形時，一部分之槽SL間之距離與其他槽SL間之距離不同，故於原本應設置槽SL之位置未設置槽SL。於該情形時，亦可設為於原本應設置槽SL之位置設置有槽SL，而決定齒43之數量。對於轉子30之磁極數，亦同樣。即，於進行如磁極數與齒數之關係滿足4：3之關係之4：3系列之磁極及齒之配置之情形時，可謂轉子30實質上具有齒43之數量之4/3之磁極面。換言之，可謂同步型驅動馬達SG具有4：3系列之旋轉電機之構成作為基本構成。此對於同步型驅動馬達SG具有除4：3以外之比之情形亦同樣。
同步型驅動馬達SG與控制器(未圖示)連接。同步型驅動馬達SG、及控制器構成驅動作為驅動對象之引擎本體之驅動單元(未圖示)。即，驅動單元包括同步型驅動馬達SG及控制器。控制器相當於本發明中之控制裝置。再者，控制器亦可包括驅動器功能。控制器亦可經由驅動器而與同步型驅動馬達SG連接。
控制器控制流向定子40之各繞組W之電流。即，控制器於引擎本體E之起動時，使供給至U相、V相、W相之各相之繞組之電流產生變化(例如增減)。電流變化之態樣並無特別限定。例如，亦可藉由對各相之繞組供給相位不同之正弦波之電流，而使供給至各相之繞組之電流產生變化。又，亦可藉由對各相之繞組供給相位不同之矩形波之電流，而使供給至各相之繞組之電流產生變化(所謂120°通電)。藉此，轉子30進行旋轉。
控制器係以於轉子30使曲軸5旋轉時，供給至定子40之繞組W之電流之相位相對於藉由轉子30所包括之永久磁鐵部37而於繞組W產生之感應電壓之相位超前之方式，對繞組W供給電流。控制器藉由對繞組W供給包含d軸電流成分之驅動電流，而以供給至繞組W之電流之相位超前之方式對繞組W供給電流。
於引擎本體E起動之後，引擎本體E之活塞3之往復移動經由連桿4而傳遞至曲軸5，從而曲軸5進行旋轉。因此，固定於曲軸5之轉子30隨著曲軸5之旋轉而旋轉。藉此，轉子30之永久磁鐵部37於定子40之外周旋轉。因此，藉由永久磁鐵部37之磁通，而於包括捲繞於定子40之齒43之繞組W之各繞組產生感應電動勢。因此，至少於引擎本體E之起動後，同步型驅動馬達SG作為發電機發揮功能。
又，同步型驅動馬達SG包括磁感測器單元。磁感測器單元檢測轉子30之旋轉位置。控制器基於由磁感測器單元檢測出之轉子30之旋轉位置，而控制同步型驅動馬達SG。又，控制器係以基於轉子30之旋轉位置而決定之時序，開始引擎本體E之燃燒。
圖7係模式性地表示轉子30及定子40之一例之放大剖面圖。圖8係模式性地表示自轉子30於徑向觀察圖7所示之齒43所得之配置之放大圖。換言之，圖8係模式性地表示於自齒43之前端部43c沿齒之根部(與前端部43c相反之部分)延伸之方向觀察齒43之前端部43c時之齒43 之前端部43c。自齒43之前端部43c沿齒之根部延伸之方向係如本實施形態般於徑向間隙型之同步型驅動馬達SG中，例如，相當於同步型驅動馬達SG之徑向。又，於同步型驅動馬達SG為軸向間隙型之情形時，自齒43之前端部43c沿齒之根部延伸之方向例如相當於同步型驅動馬達SG之軸線方向。
轉子30包含背軛部34、及於背軛部34之內周面以於周向並排之方式設置之複數個永久磁鐵部37。又，定子40包含定子芯ST及繞組W。定子芯ST包含於周向空出間隔而設置之複數個齒43。各齒43包含主體部43a、前端部43c、及一對側方突出部43b。前端部43c與轉子30對向。側方突出部43b較主體部43a更向周向兩側突出。側方突出部43b包含於前端部43c。於各齒43之間形成有槽SL。於各齒43之主體部43a之周圍捲繞有繞組W。圖7所示之主體部43a相當於本發明中之捲繞有繞組之部分。齒43之前端部43c與設置於定子芯ST之外側之磁極面對向。因此，相鄰之齒43之前端部之間隔與相鄰之齒43之根部之間隔相比相對地變寬。
圖7所示之間隔g係同步型驅動馬達SG之徑向之轉子30與定子40之間隔。間隔g相當於同步型驅動馬達SG之徑向之永久磁鐵部37之磁極面與齒43之前端部之間隔。永久磁鐵部37之內周面係於同步型驅動馬達SG之旋轉軸線方向觀察，具有膨脹至同步型驅動馬達SG之徑向外側之圓弧形狀。定子芯ST之外周面係於同步型驅動馬達SG之旋轉軸線方向觀察，具有膨脹至同步型驅動馬達SG之徑向外側之圓弧形狀。永久磁鐵部37之內周面(磁極面)與定子芯ST之外周面隔著間隔g而對向。再者，如上所述，永久磁鐵部37之內周面由非磁性體(未圖示)覆蓋，但亦可於間隔g露出。永久磁鐵部37之內周面未由磁性體覆蓋。即，永久磁鐵部37之磁極面與齒43之前端部不於其間介置磁性體而對向。間隔g並無特別限定，例如為約1mm。齒間間隙d係表示同 步型驅動馬達SG之周向相鄰之齒43之前端部43c間之間隔。齒間間隙d相當於本發明中之前端部之間之周向間隙。D2係表示同步型驅動馬達SG之徑向之繞組W與背軛部34之距離。L37係表示同步型驅動馬達SG之周向之永久磁鐵部37之磁極面之寬度。L43係表示同步型驅動馬達SG之周向之齒43之前端部43c之寬度。於本說明書中，磁極面之寬度係轉子30中與定子40對向之面之周向長度除以磁極面之數所得之長度。於SPM型之同步型驅動馬達中，構成永久磁鐵部之永久磁鐵之磁鐵面之周向寬度相當於磁極面之寬度。因此，當於SPM型之同步型驅動馬達中，複數個永久磁鐵於周向空出間隔而配置，且於上述間隔設置有輔助軛部(突極)之情形時，上述輔助軛部之寬度不包含於磁極面之寬度。
圖8所示之繞組W之周向外緣Ws之寬度Lw(繞組W之周向最大寬度)大於前端部43c之周向寬度L43。再者，所謂繞組W之周向外緣Ws係指繞組W之外緣中之位於同步型驅動馬達SG之周向之最外側之緣。繞組W之周向外緣Ws係例如如圖8所示，沿同步型驅動馬達SG之軸線方向延伸。捲繞於齒43之繞組W之周向外緣Ws位於較齒43之前端部43c之外緣更外側。又，如圖8所示，當於與同步型驅動馬達之旋轉軸線垂直之方向觀察前端部43c時，即，於朝向同步型驅動馬達SG之中心自無限遠觀察前端部43c時，繞組W之最外周位於較前端部43c之外周更外側。又，如圖8所示，齒43之前端部43c之軸向X上之厚度Lx大於前端部43c之周向寬度L43。又，齒43之主體部43a之軸向厚度Lx大於主體部43a之周向寬度La43。進而，於本實施形態中，繞組W之周向外緣Ws之寬度Lw大於磁極面之寬度L37。即，於本實施形態中，磁極面之寬度L37大於前端部43c之周向寬度L43且小於繞組W之周向外緣Ws之寬度Lw。
圖8中亦表示永久磁鐵部37之磁極面之大小。於轉子30相對於齒 43相對地旋轉時，與所有磁極面之各者對向之齒43之前端部43c之面積不超過1個齒43之前端部43c之面積。例如，於圖8所示之狀態之例中，以虛線表示位置之1個磁極面同時與2個齒43對向。然而，該等2個齒43中之與磁極面對向之部分之面積之合計不超過1個齒43之前端部43c之面積。關於所有磁極面，與磁極面對向之部分之面積之合計不超過1個齒43之前端部43c之面積。
轉子30於數量多於齒43之數量之磁極面與定子芯ST之外周面對向之狀態下，以同步型驅動馬達SG之徑向之定子40之外側之同步型驅動馬達SG之旋轉軸線為中心進行旋轉。隨著轉子30之旋轉，而數量多於齒43之數量之磁極面通過各定子芯ST之外周面上。
永久磁鐵部37之外周面係於同步型驅動馬達SG之旋轉軸線方向觀察，具有膨脹至同步型驅動馬達SG之徑向外側之圓弧形狀。背軛部34之內周面係於同步型驅動馬達SG之旋轉軸線方向觀察，具有膨脹至同步型驅動馬達SG之徑向外側之圓弧形狀。永久磁鐵部37之外周面與背軛部34之內周面接觸。具體而言，永久磁鐵部37之外周面之周向之至少中央部分與背軛部34之內周面接觸。
圖9係模式性地表示同步型驅動馬達SG之轉子30及定子40之與圖7不同之例的放大剖面圖。
圖9所示之轉子30及定子40與圖7所示之例相比，定子40之一部分之尺寸與繞組W之大小不同。例如，於定子40中，相鄰之齒43所具有之前端部43c之間之齒間間隙d大於前端部43c之周向寬度L43。又，繞組W於徑向配置於與側方突出部43b重疊之位置。又，相鄰之捲繞於齒43之繞組W之間隔小於圖7所示之例。再者，圖9所示之齒43相當於本發明中之捲繞有繞組之部分。
圖9中之其他構成與圖7相同。因此，對於圖9中之與圖7之對應之部位附注與圖7相同之符號。以下，若無特別指定為圖9之例，則參 照圖7，說明與圖7之例及圖9之例之兩者相同之事項。
於圖7所示之同步型驅動馬達SG中，於同步型驅動馬達SG之周向相鄰之齒43之前端部43c間之間隔為齒間間隙d。齒43之前端部43c之周向寬度L43小於永久磁鐵部37之磁極面之周向寬度L37。即，齒間間隙d係以齒43之前端部43c之周向寬度L43變得小於永久磁鐵部37之磁極面之周向寬度L37之方式設定。
於本實施形態之同步型驅動馬達SG中，磁極面之數量多於齒43之數量，齒43之前端部43c之周向寬度L43小於永久磁鐵部37之磁極面之周向寬度L37。因此，於本實施形態之同步型驅動馬達SG中，可以較高之水準滿足高轉矩、高輸出、及尺寸之小型化。又，根據具有多於齒43之數量之磁極面，且齒43之前端部43c之周向寬度L43小於磁極面之周向寬度之同步型驅動馬達SG，與具有與該同步型驅動馬達SG相同之輸出及轉矩之先前之同步型驅動馬達相比，亦可使尺寸小型化。因此，可以較高之水準滿足高轉矩、高輸出、及尺寸之小型化。
此處，對於自齒朝向磁極面之定子磁通，參照圖7進一步進行說明。若齒間間隙d增大，則齒43之漏磁通減少。然而，於齒間間隙d超過距離D2之情形時，齒43之漏磁通相對於齒間間隙d之增加量之減少量變小。因此，定子磁通相對於齒間間隙d之增加量的增加量亦變小。
根據以上，齒間間隙d較佳為距離D2以下。於該情形時，較佳為轉子30具有齒43之數量之4/3以上之磁極。特佳為轉子30具有齒43之數量之4/3之磁極。又，齒43之前端部43c之周向寬度L43較佳為大於磁極面之周向寬度L37之1/3。
又，齒間間隙d較佳為永久磁鐵部37之磁極面之周向寬度L37以下，且較佳為小於永久磁鐵部37之磁極面之周向寬度L37。齒間間隙d較佳為間隔g之10倍以下。又，齒間間隙d較佳為間隔g之3倍以上，更 佳為間隔g之4倍以上，進而較佳為間隔g之5倍以上，特佳為間隔g之7倍以上。具體而言，齒間間隙d較佳為10mm以下。又，齒間間隙d較佳為3mm以上，更佳為4mm以上，進而較佳為5mm以上，特佳為7mm以上。
於本實施形態之同步型驅動馬達SG中，繞組W之周向外緣Ws之寬度Lw大於前端部43c之周向寬度L43。因捲繞於齒43之繞組W之量較多，故可獲得更大之轉矩及輸出。又，如圖8所示，於與同步型驅動馬達SG之旋轉軸線垂直之方向觀察齒43之前端部43c時，即，於自磁極面於永久磁鐵部37與齒43對向之方向觀察齒43之前端部43c時，較佳為繞組W之最外周位於較前端部43c之外周更外側。
又，於圖9所示之例中，於沿同步型驅動馬達SG之旋轉軸線觀察前端部43c時，捲繞於齒43之繞組W之周向外緣Ws位於較齒43之前端部43c之周向外緣更外側。於該情形時，繞組W之量更多。因此，可獲得更大之轉矩及輸出。
又，於同步型驅動馬達SG中，藉由相鄰之齒43之前端部之間隔與相鄰之齒43之根部(與前端部相反之部分)之間隔相比相對地變寬，而繞組W之配置之自由度進一步提昇。因此，可藉由使繞組W之量較多而獲得較大之轉矩及輸出。
又，於圖7所示之例中，於轉子30相對於齒43相對地旋轉時，與所有磁極面之各者對向之齒43之前端部43c之面積不超過1個齒43之前端部43c之面積，故抑制自1個磁極面產生之磁通分散至超過1個齒43之前端部43c之面積之區域。因此，抑制轉矩之降低。所有齒43之前端部43c較佳為實質上具有相同之周向寬度。所有齒43之前端部43c較佳為於周向相互空出等間隔或實質上等間隔而配置。換言之，較佳為所有齒間間隙d相同。又，所有磁極面較佳為實質上具有相同之周向寬度。
又，如圖8所示，主體部43a之周向寬度La43小於齒43之主體部43a之軸向厚度Lx。因此，可將槽SL之周向寬度確保得較寬。因此，可進一步增加繞組之匝數、或進一步捲繞直徑較粗之線。因此，可獲得更大之轉矩及輸出。又，同步型驅動馬達SG中之齒43之前端部43c之周向寬度L43小於齒43之前端部43c之軸向厚度Lx。因此，可確保較寬之齒間間隙d。藉由較寬之齒間間隙d而繞組W之設計之自由度進一步提昇，故可例如進一步增加繞組之匝數、或進一步捲繞直徑較粗之線。因此，可獲得更大之轉矩及輸出。
又，於同步型驅動馬達SG中，轉子30具有多於齒43之數量之磁極面，且磁極數較多，故角速度ω變大。因角速度ω較大，故掣動轉矩(detent torque)變小。
又，於同步型驅動馬達SG中，永久磁鐵部37由鐵氧體磁鐵所形成。鐵氧體磁鐵之磁特性低於稀土類磁鐵。因此，鐵氧體磁鐵例如具有大於稀土類磁鐵之厚度。進而，於同步型驅動馬達SG中，磁極面之數量大於齒43之數量，故磁極面之周向寬度L37較小。永久磁鐵部37藉由較大之厚度、及較小之周向寬度之兩者而具有較高之磁導係數。因此，可獲得更大之轉矩及輸出。
再者，若前端部43c之周向寬度L43變小且齒間間隙d變大，則電感L變小(參照圖3(b))。然而，於同步型驅動馬達SG中，因轉子30之磁極數多於定子40之齒之數量，且角速度ω較大，故確保阻抗之交流成分ωL之值。因此，為了抑制發電電流，而無需例如減少繞組W之匝數。因此，即便藉由使齒間間隙d較大而電感L之值變小，亦無需大大增加發電電流便可更進一步地提昇起動時之轉矩。
於本實施形態之同步型驅動馬達SG中，控制器對繞組W供給包含d軸電流成分之驅動電流。藉由因d軸電流成分而產生之電壓，而緩和於旋轉時產生之感應電壓之影響，故高速旋轉時之轉矩提昇。
圖10(a)係表示本實施形態之同步型驅動馬達SG之電氣特性之向量圖。圖10(b)係表示先前之同步型驅動馬達之電氣特性之向量圖。圖10(c)係表示比較例之同步型驅動馬達之電氣特性之向量圖。
於圖10(a)之本實施形態之同步型驅動馬達SG中，磁極面數/齒數為4/3。相對於此，於圖10(b)之先前之同步型驅動馬達中，磁極面數/齒數為2/3。圖10(a)之同步型驅動馬達之角速度ω為圖10(b)之先前之同步型驅動馬達之角速度ω之2倍。
圖10(a)之本實施形態之同步型驅動馬達SG若與圖10(b)之先前之同步型驅動馬達相比，則磁極面數較多，故磁極面之周向寬度較小。而且，圖10(a)之本實施形態之同步型驅動馬達SG所具有之齒之前端部之周向寬度小於磁極面之周向寬度。相對於此，圖10(b)之先前之同步型驅動馬達相較於圖10(a)之本實施形態之同步型驅動馬達SG，齒之前端部之周向寬度設定得較大。本實施形態之同步型驅動馬達之電感L為圖10(b)之先前之同步型驅動馬達之電感L之1/2倍。
圖10(c)之同步型驅動馬達之磁極面數/齒數為2/3。本實施形態之同步型驅動馬達之角速度ω為圖10(c)之比較例之同步型驅動馬達之角速度ω之2倍。
又，圖10(c)之比較例之同步型驅動馬達若與圖10(b)之先前之同步型驅動馬達相比，則齒之前端部之周向寬度設定得較小。因此，圖10(c)之同步型驅動馬達之電感L小於圖10(b)之先前之同步型驅動馬達之電感L。
於圖10(a)~(c)之同步型驅動馬達中，對繞組供給包含d軸電流成分之驅動電流。圖10(a)~圖10(c)中之Vt係表示同步型驅動馬達之端子電壓。E係表示感應電壓。Id係表示d軸電流。Iq係表示q軸電流。
通常，同步型驅動馬達之端子電壓Vt係自電池等電源供給，故具有上限。隨著轉子30之旋轉速度變大，而繞組W之感應電壓E變 大，故用以供給有助於轉矩之q軸電流之電壓之裕度變小。然而，於圖10(a)~(c)之同步型驅動馬達中，對繞組供給包含d軸電流成分之驅動電流，故如圖10(a)所示，產生抵消感應電壓E之方向之電壓Id‧ωL。藉此，即便感應電壓E變大，亦可將有助於轉矩之q軸電流供給至繞組。於圖10(a)~(c)所示之例中，感應電壓E變得大於同步型驅動馬達之端子電壓Vt，但q軸電流供給至繞組。
圖10(a)之本實施形態之同步型驅動馬達SG與圖10(b)之先前之同步型驅動馬達相比，具有2倍之角速度ω，且具有1/2倍之電感L。其結果，於圖10(a)之本實施形態之同步型驅動馬達SG、及圖10(b)之先前之同步型驅動馬達中，抑制感應電壓之電壓成分(Id‧ωL)變得相等。換言之，於本實施形態之同步型驅動馬達中，齒之前端部之周向寬度較小，故電感L較小，但因角速度ω較大，故確保抵消感應電壓之方向之電壓成分(Id‧ωL)。
圖10(a)之本實施形態之同步型驅動馬達SG與圖10(c)之比較例之同步型驅動馬達相比，具有2倍之角速度ω。圖10(a)之本實施形態之同步型驅動馬達SG之電感L為與圖10(c)之比較例之同步型驅動馬達之電感L相同程度。因此，於圖10(c)之比較例之同步型驅動馬達中，抑制感應電壓之電壓成分(Id‧ωL)變小。因此，q軸電流亦變小。
然而，於本實施形態之同步型驅動馬達SG中，轉子30具有數量多於齒之數量之磁極面，故角速度ω較大。因此，即便較小之d軸電流，亦藉由較大之角速度ω而確保抑制感應電壓之電壓成分(Id‧ωL)。因此，即便感應電壓E變大，亦可將有助於轉矩之q軸電流供給至繞組。因此，於同步型驅動馬達SG中，高速旋轉時之轉矩提昇。再者，作為供給包含d軸電流成分之驅動電流之方法，例如採用藉由向量控制而供給明示之量之d軸電流成分之方法、及藉由推進驅動電流之相位而實質上供給d軸電流成分之超前角控制。作為超前角控制之 方法，並無特別限定，可採用先前公知之方法。
於同步型驅動馬達SG中，如上所述，繞組W捲繞於齒43。繞組W係以通過槽SL之方式設置。換言之，繞組W之一部分存在於槽SL。於同步型驅動馬達SG中，齒43之前端部43c之周向寬度L43較小，且齒間間隙d較大，故繞組之設計之自由度較高。繞組W之捲繞方法可為集中捲繞，亦可為分佈捲繞，並無特別限定，但較佳為集中捲繞。又，作為繞組W之構成，例如可列舉以下所示之態樣。
圖11(a)~(c)之各者係模式性地表示繞組W之連接例之圖。
圖11(a)係表示星形接線(Y接線)。若將各相之直流電阻設為r，則相間電阻R為R=r+r=2r。圖11(b)係表示將圖11(a)所示之各相之繞組分為2根，且將2根繞組並聯連接而成之並聯接線。相間電阻R成為R=r/2+r/2=r。圖11(c)係表示將圖11(a)所示之各相之繞組分為3根，且將3個繞組並聯連接而成之並聯接線。相間電阻R成為R=r/3+r/3=2r/3。
於本發明中，亦可採用圖11(a)~圖11(c)中之任一者。然而，於本發明中，構成各相之繞組較佳為包括將複數根繞組並聯連接而成之並聯接線。以下對其理由進行說明。
本發明者發現：於低速旋轉區域中，阻抗中之直流電阻R之降低相對較大地有助於轉矩提昇。因此，如上所述，將ωL設定得較大且將直流電阻R設定得較小，藉此可更有效地將低速旋轉區域中之輸出轉矩確保得較大。如圖11(b)、(c)所示，構成各相之繞組包括將複數根繞組並聯連接而成之並聯接線，藉此直流電阻R變小。因此，可更有效地將低速旋轉區域中之輸出轉矩確保得較大。再者，將繞組並聯連接之根數並不限定於2根、3根，亦可為4根以上。又，於各相之繞組中亦可混合有並聯連接及串聯連接。例如，亦可於各相之繞組包含複數個藉由將複數根繞組並聯連接而構成之繞組之組，且將複數個繞 組之組串聯連接。又，繞組W之連接例並不限定於圖11(a)~(c)所示之例，例如，亦可為圖12(a)~(c)所示之連接例。
圖12(a)~(c)之各者係模式性地表示繞組之連接例之圖。
圖12(a)係表示三角形接線(△接線)。圖12(b)係表示將圖12(a)所示之各相之繞組分為2根，且將2根繞組並聯連接而成之並聯接線。圖12(c)係表示將圖12(a)所示之各相之繞組分為3根，且將3個繞組並聯連接而成之並聯接線。於採用三角形接線之情形時，構成各相之繞組亦可藉由包括將複數根繞組並聯連接而成之並聯接線，而使直流電阻R較小。再者，將繞組並聯連接之根數並不限定於2根、3根，亦可為4根以上。
又，於本發明中，可適宜地採用星形接線及三角形接線中之任一者，但更佳為星形接線。其原因在於：即便因定子40與轉子30之相對位置關係或永久磁鐵部之磁極之強度之差等主要原因而導致各相之感應電壓存在差異，亦更難以產生循環電流。因此，根據星形接線，更難以產生發電損耗，從而可更有效地抑制效率之降低。再者，於本發明中，將阻抗中之直流電阻R設定得較小之方法並不限定於上述並聯接線。例如，亦可採用剖面之最小寬度較大之繞組。繞組W係以通過槽SL之方式設置，故可於通過槽SL之範圍內增大繞組W之剖面之最小寬度。
於通常之電動機中，就輸出提昇之觀點而言，較佳為以通過槽之方式設置之繞組之匝數(圈數)較多，且槽內之繞組之槽滿率較高。又，即便通常之發電機，就發電效率之觀點而言，亦較佳為以通過槽之方式設置之繞組之匝數較多，槽內之繞組之槽滿率較高。因此，於通常之電動機及發電機中，將繞組之剖面之最小寬度(mm)相對於齒之前端部間之齒間間隙d(mm)之比設定得較小。
另一方面，於本實施形態之同步型驅動馬達SG中，轉子30於同 步型驅動馬達SG之徑向之永久磁鐵部37之內周面具有於同步型驅動馬達SG之周向並排且多於齒43之數量之磁極面。同步型驅動馬達SG於定子40之徑向外側包含較多之磁極面。於該同步型驅動馬達SG中，可藉由相對於齒43之前端部43c間之齒間間隙d(mm)增大繞組之剖面之最小寬度(mm)，而將旋轉速度較低之起動時之輸出轉矩確保得更大。再者，若相對於齒43之前端部間43c之齒間間隙d(mm)增大繞組之剖面之最小寬度，則直流電阻R變小，故擔憂同步型驅動馬達SG作為發電機發揮功能之情形時之發電電流之增大。然而，藉由角速度ω之增大而確保高速旋轉時之阻抗，故抑制發電電流之增大。因此，可同時實現輸出轉矩之增大及發電電流之抑制。
又，於本實施形態之同步型驅動馬達SG中，可藉由使用並聯連接或直徑較粗之線而使繞組W之直流電阻R較小，故可使電流流入繞組之情形時之損耗較小。例如，於同步型驅動馬達SG作為發電機發揮功能之情形時，電流I於繞組W中流動，而產生損耗(I2R)，但藉由繞組W之直流電阻R較低，而可使損耗較小。因此，同步型驅動馬達SG作為發電機發揮功能之情形時之效率較高。
具體而言，繞組W之剖面之最小寬度(mm)相對於齒43之前端部43c間之齒間間隙d(mm)之比較佳為0.1以上，更佳為0.16以上，進而較佳為0.3以上，特佳為1/3以上。再者，於繞組W之剖面形狀為正圓之情形時，繞組W之直徑相當於繞組W之剖面之最小寬度。又，於繞組W之剖面形狀為橢圓之情形時，繞組W之短徑相當於繞組W之剖面之最小寬度。又，於繞組W為矩形線繞組之情形時，繞組W之剖面之矩形中之短邊之長度相當於繞組W之剖面之最小寬度。再者，亦可藉由利用直流電阻較小之材料構成繞組，而使阻抗中之直流電阻R較小。
於參照圖7及圖9進行說明之例中，齒43之前端部43c為齒43之最 周向寬度較大之部分。然而，對於本發明之同步型驅動馬達，亦可採用齒之前端部之周向寬度為齒之最周向寬度較大之部分之周向寬度以下的形狀。進而，對於本發明之同步型驅動馬達，亦可採用齒之前端部之周向寬度未達齒之最周向寬度較大之部分之周向寬度的形狀。於該情形時，齒間間隙較大，故繞組之設計之自由度進一步提昇。例如，可進一步增加繞組之匝數、或進一步捲繞直徑較粗之線。因此，可獲得更大之轉矩及輸出。
於上述實施形態中，對永久磁鐵部使用了鐵氧體磁鐵。然而，於本發明之同步型驅動馬達中，亦可對永久磁鐵部採用稀土類磁鐵。作為永久磁鐵部，例如可採用釹系黏結磁鐵、釤鈷磁鐵、釹磁鐵等磁鐵。稀土類磁鐵具有較高之磁特性，故厚度較小。此處，若磁極面之數量多於齒之數量，則於將同步型驅動馬達之尺寸設為相同之條件之情形時，磁極面之周向寬度較小。於較小之厚度之磁鐵中，因磁極面之周向寬度較小而磁導係數增加之效果較高。因此，使用具有較高之磁特性之稀土類磁鐵，並且獲得較高之磁導係數之效果，故可以更高之水準滿足高轉矩、高輸出、及尺寸之小型化。
上述同步型驅動馬達中之永久磁鐵部配置於徑向之定子之外側。然而，對於本發明之同步型驅動馬達，亦可採用永久磁鐵部配置於徑向之定子之內側之構成。該構成包含內轉子及外定子。於該情形時，齒之前端部與設置於徑向之定子之內側之磁極面對向。因此，相鄰之齒之周向間隔於徑向越靠近前端部則變得越小。於該情形時，磁極面之數量多於齒之數量，且前端部之周向寬度小於磁極面之周向寬度，故繞組之配置之自由度之增大之效果更高。因此，可增多繞組之匝數、或使用直徑較粗之線。因此，可以更高之水準滿足高轉矩、高輸出、及尺寸之小型化。
又，對於本發明之同步型驅動馬達，亦可採用轉子以使磁極面 相對於齒於旋轉軸線方向上對向之方式配置之構成。於該情形時，齒之前端部與磁極面於旋轉軸線方向上對向。因此，齒沿旋轉軸線方向延伸。因此，繞組之配置之自由度較高。又，磁極面之數量多於齒之數量，且前端部之周向寬度小於磁極面之周向寬度，故繞組之配置之自由度之增大之效果亦較高。因此，可增多繞組之匝數、或使用直徑較粗之線。因此，可以更高之水準滿足高轉矩、高輸出、及尺寸之小型化。
再者，於上述實施形態中，說明了起動引擎之同步型驅動馬達作為本發明之同步型驅動馬達之例。然而，本發明之同步型驅動馬達並不限定於此，例如，可應用於驅動車輛之車輪之馬達。又，本發明之同步型驅動馬達可應用於驅動產業機器之機構或民生機器之機構之馬達。本發明之同步型驅動馬達亦可以如下方式構成：搭載於包括驅動對象物及電池之裝置，且自上述電池接受電流之供給，而驅動上述驅動對象物。本發明之同步型驅動馬達亦可以如下方式構成：搭載於包括驅動對象物並且連接於電池之裝置，且自上述電池接受電流之供給，而驅動上述驅動對象物。本發明之同步型驅動馬達可以較高之水準滿足高轉矩、高輸出及尺寸之小型化。因此，本發明之同步型驅動馬達適宜於同步型驅動馬達由電池驅動之狀況下之使用。又，本發明之同步型驅動馬達適宜於搭載於包括驅動對象物之裝置之狀況下之使用。再者，作為驅動對象物，並無特別限定，例如可列舉引擎之曲軸、車輪。作為上述裝置，並無特別限定，例如可列舉引擎單元、車輛。
又，於上述實施形態中，說明了作為發電機發揮功能之同步型驅動馬達SG。然而，本發明之同步型驅動馬達並不限定於此，亦可僅作為馬達發揮功能。
又，於上述實施形態中，說明了包括6個以上之齒43之同步型驅 動馬達SG。然而，本發明之同步型驅動馬達並不限定於此，亦可包括5個以下之齒。
又，於上述實施形態中，說明了齒43之前端部43c具有大於周向寬度L43之軸向厚度Lx之例。然而，本發明之同步型驅動馬達並不限定於此，前端部亦可具有小於周向寬度之軸向厚度。
又，於上述實施形態中，說明了具有較主體部43a更向周向兩側突出之側方突出部43b之齒43之例。然而，本發明之同步型驅動馬達並不限定於此，齒亦可不具有向周向兩側突出之部分。
又，於上述實施形態中，說明了於沿旋轉軸線觀察時，捲繞於齒之繞組之周向外緣Ws位於較齒43之前端部43c之周向外緣更外側之例。然而，本發明之同步型驅動馬達並不限定於此，繞組之周向外緣亦可位於較齒之前端部之周向外緣更內側。
本文中所使用之術語及表達係用於說明者，並非用於限定性解釋。必須認識到亦非排除本文中所表示且表述之特徵事項之任何均等物，且亦容許本發明之所申請之範圍內之各種變化。
本發明係以多種不同之形態具體化而獲得者。本揭示應當視作提供本發明之原理之實施例者。該等實施例係基於並非意圖將本發明限定於本文中所記載且/或圖示之較佳之實施形態之瞭解，於本文中記載有多種圖示實施形態。
本文中記載有若干本發明之圖示實施形態。本發明並不限定於本文中所記載之各種較佳之實施形態。本發明亦包含業者基於本揭示可辨別之包含均等之要素、修正、刪除、組合(例如遍及各種實施形態之特徵之組合)、改良及/或變更的所有實施形態。申請專利範圍之限定事項基於該申請專利範圍內所使用之術語而廣義地解釋，且不應限定於本說明書或本案之申請過程中所記載之實施例。此種實施例應解釋為非排他性。例如，於本揭示中，「較佳」之術語係非排他性， 其意味著「較佳但並不限定於此」。
30‧‧‧轉子
34‧‧‧筒狀之背軛部
37‧‧‧永久磁鐵部
40‧‧‧定子
43‧‧‧齒
43a‧‧‧主體部
43b‧‧‧側方突出部
43c‧‧‧前端部
d‧‧‧齒間間隙
D2‧‧‧距離
g‧‧‧間隔
L37‧‧‧寬度
L43‧‧‧寬度
N‧‧‧極
S‧‧‧極
SL‧‧‧槽
ST‧‧‧定子芯
W‧‧‧繞組
Ws‧‧‧周向外緣

Claims (12)

  1. 一種同步型驅動馬達，其包括：定子，其包含具備於周向空出槽而設置之複數個齒之定子芯及通過上述槽之繞組，且上述複數個齒之全部具有捲繞有上述繞組之部分；以及轉子，其具有背軛部及永久磁鐵部，且於與上述定子對向之面具有由上述永久磁鐵部所形成之複數個磁極面；且上述複數個齒各自具有與上述磁極面對向之前端部，上述齒之上述前端部與相鄰齒之前端部之間具有上述繞組與上述背軛部之間的距離以下的周向間隙，且上述前端部具有小於數量多於上述複數個齒之數量之上述磁極面之周向寬度的周向寬度。
  2. 如請求項1之同步型驅動馬達，其中相鄰之上述齒所具有之上述前端部之間之周向間隙大於上述前端部之周向寬度。
  3. 如請求項1或2之同步型驅動馬達，其中上述定子芯包括6個以上之齒，上述6個以上之齒之各者具有與上述磁極面對向之前端部，且上述前端部具有小於數量多於上述複數個齒之數量之上述磁極面之周向寬度的周向寬度。
  4. 如請求項1或2之同步型驅動馬達，其中上述前端部具有小於數量多於上述複數個齒之數量之上述磁極面之周向寬度且小於上述齒之周向寬度最大之部分之周向寬度的周向寬度。
  5. 如請求項1或2之同步型驅動馬達，其中 上述前端部具有小於數量多於上述複數個齒之數量之上述磁極面之周向寬度的周向寬度，且具有大於上述前端部之周向寬度之軸向厚度。
  6. 如請求項1或2之同步型驅動馬達，其中於沿上述同步型驅動馬達之旋轉軸線觀察上述前端部時，捲繞於上述齒之上述繞組之周向外緣位於較上述齒之上述前端部之周向外緣更外側。
  7. 如請求項1或2之同步型驅動馬達，其中上述永久磁鐵部配置於徑向上之上述定子之外側，上述齒具有與設置於徑向上之上述定子之外側之上述磁極面對向之前端部，且上述前端部具有小於數量多於上述複數個齒之數量之上述磁極面之周向寬度的周向寬度。
  8. 如請求項1或2之同步型驅動馬達，其中上述永久磁鐵部配置於徑向上之上述定子之內側，上述齒具有與設置於徑向上之上述定子之內側之上述磁極面對向之前端部，且上述前端部具有小於數量多於上述複數個齒之數量之上述磁極面之周向寬度的周向寬度。
  9. 如請求項1或2之同步型驅動馬達，其中上述轉子係以使上述磁極面相對於上述齒於上述轉子之旋轉軸線方向上對向之方式配置，上述齒具有與上述磁極面於上述旋轉軸線方向上對向之前端部，且上述前端部具有小於數量多於上述複數個齒之數量之上述磁極面之周向寬度的周向寬度。
  10. 如請求項1或2之同步型驅動馬達，其中上述永久磁鐵部係由稀土類磁鐵所形成，上述齒具有與由上述稀土類磁鐵所形成之上述磁極面對向之 前端部，且上述前端部具有小於數量多於上述複數個齒之數量之上述磁極面之周向寬度的周向寬度。
  11. 如請求項1或2之同步型驅動馬達，其中上述永久磁鐵部係由鐵氧體磁鐵所形成，上述齒具有與由上述鐵氧體磁鐵所形成之上述磁極面對向之前端部，且上述前端部具有小於數量多於上述複數個齒之數量之上述磁極面之周向寬度的周向寬度。
  12. 一種驅動單元，其包括：如請求項1至11中任一項之同步型驅動馬達；及控制裝置，其對上述繞組供給包含d軸電流成分之驅動電流。
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