WO1997031422A1

WO1997031422A1 - Moteur

Info

Publication number: WO1997031422A1
Application number: PCT/JP1997/000489
Authority: WO
Inventors: Noriyoshi Nishiyama; Tomokazu Nakamura; Yasufumi Ikkai; Yukio Honda; Hiroshi Murakami; Shinichiro Kawano
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 1996-02-23
Filing date: 1997-02-21
Publication date: 1997-08-28
Also published as: US6300700B1; US6759778B2; US6049153A; EP0823771A1; CN1071061C; EP0823771B1; US6356001B1; US6369480B1; US20020070619A1; CN1180457A; DE69735741D1; EP0823771A4; US6979924B2; US20020036438A1; DE69735741T2

Description

明細書電動機技術分野

本発明は、回転磁界を発生するステ一タを備えリラクタンストルクを利用して回転駆動する同期電動機に関するものである。背景技術

従来の一般的な同期電動機において、ステ一夕はリング状のヨーク部から、その內周側に複数のティース部を一体的に突出している。なお、このステ一夕は、内周側に突出した複数のティース部を備えたステ一夕板を積層して作られる。また、これらティース部間にスロット部を形成したステ一夕コアを有してており、そのスロット部に、巻線を分布巻により巻装して構成される。この分布巻とは、スロット部を介して離れた、ティース部を巻回する巻回方法である。そして、口一夕はロータコアの外周部に磁極用の複数の永久磁石を埋め込み、中心部に回転軸を嵌着して構成されている。

このように、永久磁石を口一夕内部に埋め込むことで、マグネットトルクに加えてリラクタンストルクをも利用することが可能な永久磁石埋め込みモータは、永久磁石の中心とロータ中心とを結ぶ方向である d軸方向のィンダクタンス L d と、 d軸に対して電気角で 9 0度回転した方向である q軸方向のインダクタンス L dにインダクタンス差が生じ、永久磁石によるマグネットトルクに加えて、リラクタンストルクも発生するように構成している。この関係を示したのが（ 1 ) 式である。

Τ = Ρ η { φ a XIq+ 1 / 2 ( L d- L q ) xidxlq} …… （1 )

P n ：極対数

Φ a：鎖交磁束

L d : d軸ィンダクタンスし q q軸ィンダクタンス

Iq q軸電流

Id d軸電流 ( 1 )式は、 d q変換の電圧方程式を示している。例えば、表面磁石モータでは、 7j久磁石の透磁率が空気とほぼ等しいため、上式（ 1 )の両ィンダクタンス L d、 L qはほぼ等しい値となり、（1 ) 式の { } 内の第 2項に示されるリラクタンストルク分は発生しない。

マグネットトルクに加えて、リラクタンストルクを利用して駆動する電動機のトルクを大きくしょうとする場合、（ 1 ) 式に従うと、（L d _ L q ) の差を大きくすればよい。磁束の通りやすさであるインダクタンス Lは N ² (ティースの巻き数）に比例するので、ティースへの巻数を多くすれば、（L d— L q ) の差も大きくなり、リラクタンストルクを大きくすることができる。し力、しな力ら、リラクタンストルクの利用を大きくするために巻数を多くすると、巻数を多くするに従い、ステ一夕の端面に突出した巻線群、つまり、コイルエンドが大きくなつてしまう。よって、モータを効率よく回転駆動するために、リラクタンストルクを利用しょうとすると、コイルエンドが大きくなつてしまい、モータ自身が巨大化してしまう。

また、分布巻では、巻線を複数回巻回した巻線輪を作り、この巻線輪をティースに挿入し、巻線輪の周はティース周より大きくなつてしまう。更に、分布巻ではストロットを介してティースを巻回するため、巻線同士が、交差してしまう。このように、分布巻であるとステ一夕の端面は巻線が突出してしまい、更に巻線が交差してしまうためコイルェンドが大きくなつてしまう。

よって、リラクタンストルクを利用し電動機を効率よく駆動しょうとすると、電動機のサイズが大きくなつてしまう。逆に、電動機を小型にしょうとすると電動機の出力が低下してしまう。

し力、し、エアコン、冷蔵庫、電気自動車等において高出力且つ小型化の電動機が必要とされている。

また、ステ一夕におけるティース先端の磁極部は周方向に幅広に形成されている。しかし、隣接する磁極部間にはスロッ卜部に巻線を施すための開口部を形成するためにティース先端間を周方向幅広にしなければならない。つまり、分布巻により巻線輪をティースに挿入するための開口部を必要としている。なお、ステ一夕内周とロータ外周との間の空隙は、スロット部の開口部を除いて全周にわたつて均一に設定されていることが一般である。

上記従来の構成では、ステ一夕側において、その磁極部間にスロッ卜部の開口部が介在するので、磁極部から出る磁束分布に周方向の断絶部分を生じることになり、ロータの回転時にコギングトルクが生じるという問題があった。また、口一夕側においては、その外周から出る磁束の分布を正弦波形に近づけると、コギングトルクを小さくすることができるが、ステ一夕内周とロータ外周との間の空隙が一定であるのでこの空隙部での磁気抵抗は全周で一定であり、永久磁石の端部が隣合う部分では磁束分布が急変し、コキングトルクが大きくなる。このようにステ一夕側及びロータ側の両方のコギントルク増大要因が重なることによって大きなコギングトルクを発生するという問題があつた。発明の開示

本発明は、上記従来の問題点に鑑み、高出力且つ小型化を可能とした電動機、更にはコギングトルクを小さくした電動機を提供することを目的とする。

本発明の電動機は、複数のティース部及びこのティース部間に設けたスロット部を有するステ一夕コアと、前記ティース部に一身巻きをした巻き線と、複数の永久磁石を内設したロータとを備え、リラクタンストルクを利用して回転駆動する構成であり、一身巻なので、巻線は交差せず、コイルエンドを小さくすることができる。

更に、複数の独立したコアエレメントを環状に組み合わせて構成したステ一夕コアは、前記コアエレメントのティース部の両側に形成したスロッ卜形凹部の部分で巻線を卷回したので、コアエレメントの状態で、巻線を巻回をするので、ステ一夕に巻線を整列巻することができる。更に、ティースが隣接した状態で、巻線の巻回をするのではないので、ティ一ス先端間の開口部を広くする必要がなく、ティース先端間を小さくすることができる。更に、複数のコアエレメントの端部が連結し、この端部が曲がるコアエレメン卜群を環状に折曲げて構成したステ一夕コアは、前記コアエレメントのティース部の両側に形成したスロット形凹部の部分で巻線を巻回したので、ティースに巻線を巻回するときは、ティース先端間を広くして、ティースへの巻線の巻回を整列巻することができる。更には、端部は連結しているので、組み立てる時の位置設定が容易である。

更に、永久磁石のティース対向面と口一夕コア外周との間隔は、前記永久磁石の端部より中央部のほうが広いので、リラクタンストルクを有効に利用することができる。

更に、永久磁石の形状が中央で口一夕の中心に向かって突出することにより、有効にリラクタンストルクを利用することができる。

更に、隣合う永久磁石間の幅が、磁極 2極分（永久磁石 2個分）に対向するティ一ス幅に対して、 0 . 1 5〜0 . 2 0であるので、電動機のトルクリップルを抑えることがえきる。

更に、ティース部の内周側の磁極部の先端は各ティース部先端間で僅かな隙間を置いて周方向へ突出することにより、ティースとロータ外周との空隙をほぼ一定にし、且つティースの先端で無効な磁束が流れない。

更に、ティース部の内周側の磁極部の先端は、各ティース部先端間で接続するように周方向へ突出しすることにより、ティースとロータ外周との空隙を連続にすることができる。

更に、ティース部先端の対向面の幅 bを bく 0 . 6 mmすることにより、ティース部先端で、磁束が飽和する。

更に、内設した永久磁石は、ロータの回転方向の前方に位置する永久磁石の厚みが永久磁石後方部の厚みより薄くすることにより、トルクを落とさないで、永久磁石の量を減らすことができる。

更に、各永久磁石が隣合う部分の外形が、永久磁石の中央部の外側に位置する円形状の外形に対して凹形状であり、永久磁石が隣あう部分での磁気抵抗を大きくし、磁束分布正限波形に近づけることができる。

更に、各永久磁石が隣合う部分の外側に位置するロータ外周凹部の長さは、口一夕コア 1極分の中心角の 0 . 2 ~ 0 .4の角度に相当するのが適切である。

更に、ロータ外凹部とティース部との間隙は、ロータ外周とティース部との間隙の 2倍以上にすることが適切である。

更に、内設した永久磁石が 2層であると、 q軸インダクタンスが大きくなり、リラクタンストルク成分が最大化される。

更に、間隔がティース幅の 1 / 3より大きく設定された値が適切である。更に、巻線が平角線であると、丸線より占積率を上げることができる。特に平板線の巻線はティースに同心状に巻く集中巻の時が適している。図面の簡単な説明

第 1図は本発明の実施例 1の電動機の断面図、第 2図は同実施例 1のステ一夕の部分断面図、第 3図は同実施例 1の口一夕の部分断面図、第 4図は同実施例 1 のコアエレメントを示す図、第 5図は本発明の実施例 2の電動機の断面図、第 6 図は本発明の実施例 3の電動機の断面図、第 7図は本発明の実施例 4の電動機の断面図、第 8図は本発明の実施例 5の電動機の断面図、第 8図は同実施例 5のコァエレメント群の部分断面図。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の実施例 1ついて、第 1図〜第 4図を参照して説明する。

第 1図において、 1はマグネットトルクに加えて、リラクタンストルクを利用して回転する同期電動機で、ステ一夕 2とロータ 3と回転軸 4にて構成されている。

ステ一夕 2は、リング状のフレーム部 2 1と、高透磁率材料製の複数の独立したコアエレメント 5を環状に組み合わせて成るステ一タコア 2 2と、各コアエレメント 5のティース部 7、 7間に形成されたスロット部 8に巻装された巻線にて構成され、それらの巻線群に電流が与えられることで回転磁界を発生する。ステ一夕コア 2 2は、複数のコアエレメント 5をその外周部 6において環状に組み合わせてフレーム部 2 1の内周に嵌合固定することにより構成されており、各外周部 6はその両側面 6 aの延長線がステ一夕中心を通る扇形の全体形状に形成されている。前記コアエレメント 5には、第 2図に詳細に示すように、その内周側部分にスロット形成凹部 9が形成され、隣接するティース部 7、 7のスロット形成凹部 9、 9にてスロット部 8が形成されている。また、前記両側面 6 aには、コアエレメント 5を環状に組み合わせた時に互いに係合する係合突起 1 0 a と係合凹部 1 O bから成る係止部 1 1が設けられ、コアエレメント 5が相互に強固に固定されるように構成されている。なお、コアエレメント 5の組み合わせは、溶接によって行われるが、コアエレメント 5の側面に嵌合部を設けて、かしめ合わせて固定してもよい。

このように、ステ一夕 2は複数のコアエレメント 5を組み合わせて形成する。よって、ステ一夕 2に巻線を巻回するのではなく、コアエレメント 5に巻線を巻回した後、ステ一夕 2を成形することができる。このように、コアエレメント 5 の状態で巻線すれば、コアエレメント 5ごとに巻線を巻回するので、一身巻（集中巻）を容易にすることができる。なぜならば、第 4図に示すように、巻線 2 3 を巻回する時、ティース部 7の側面には巻回に障害となるような箇所はない。よつて、巻回装置の巻線口はティース部 7を中心に回転し、絶縁フィルム 2 4を介して整列巻をすることができる。更には、巻線 4 0の巻回の精度も高くすることが可能であり、整列巻を容易に行うことができる。

このように、ステ一夕 2の巻線を一身巻にすることにより、ステ一タ端面での巻線どうしの交差を抑えることができる。よって、ステ一夕 5の回転軸方向端面は、巻線が交差していないのでコイルエンドの大きさを抑えることができる。更には、ステ一夕が分割した状態で巻線をするので、ティース 5の周と巻線 1周の長さを同じ長さにすることができる。よって、巻線がステ一タ端面で突出せず、コイルェンドを小さくすることができる。

また、ステ一夕 5を分割した状態で巻線するので、巻線時、巻線装置の巻線口のスペースを考慮する必要がないので、可能なかぎり、巻線を重ねることができる。また、ステ一夕 5を分割した状態で巻線するので、巻線装置の精度が高くなり、整列巻をすることができる。よって、スロット部への占積率を高くすることができる。リラクタンストルクは巻線の数に比例するので、占積率をあげることにより、リラクタンストルクを上げることができる。このように、ティース部への巻線は、適切な長さで巻回をすることが可能であるので、巻線の余分はなく、全体の巻回数に対して巻線長を短くすることができる。よって銅損を少なくし、且つ巻線の発熱を小さくすることができる。

更に、ティース部先端間 dは、巻線を装置の巻線口を通すスペースを必要としないので、ティース部先端間 dを小さくすることができる。よって、ティース部とロータ外周部の空隙の変化が少なくなるので、コギングトルクが低減する。なお、従来、巻回装置でステ一夕 2に巻き線を一身巻する場合、占積率が 3 0 % 程度しか巻回することができなかった。し力、し、コアエレメント 5に巻回した後、組み立てる場合、スロット部 8の積線率を容易に 3 0 %以上にすることができ、更には積線率を 6 0 %以上にすることも可能である。

また、各コアエレメント 5のスロット形成凹部 9よりも内周側の端部の磁極部 1 2は周方向両側に長く突出され、その先端間に僅かな隙間 dを置いて隣合うコァエレメント 5の磁極部 1 2と接続するように構成され、各コアエレメント 5の磁極部 1 2から出る周方向の磁束分布に断絶した部分が生じないないように成されている。また、この磁極部 1 2の両側部 1 2 aは先端に向かって径方向の幅が小さくなるように略三角形状に形成されており、磁極部 1 2の両側部での磁気抵抗を大きくして隣接するコアエレメント 5、 5の磁極部 1 2、 1 2間での磁気漏洩が少なくなるように成されている。

実施例 1の僅かな隙間 dは 0く dく 0 . 2 mmである。僅かな隙間 dは、コアェレメント 5に巻回した後、組み立てることにより可能となり、このように僅かな隙間しか開けないことにより、スロッ卜部 8の巻線からの磁気漏洩を抑えることができ、コギングトルクが小さくなる。隙間 dは 0く dく 0 . 2 mmであるということは、実験により得られた値であり、コギングトルクが効率よく低減した値である。なお、完全に先端を接触しないのは、隣接するティース部 7間で無効な磁束が流れることを抑えるためである。

しかし、この隙間 dは隣接するコアエレメント 5、 5間での漏洩磁束が無視しうるとともに、組立精度上も問題がなければ 0にして、コギングトルクをなくすることも可能である。

また、ティース部 7のティース部先端の対向面（ティース部 7の先端であり、ティース部 7先端間で対向している面） bは bく 0 . 6 mmが適切である。 bを b < 0 . 6 mmにすることにより、ティース部 7先端で磁気的飽和が生じ、無効な漏れ磁束を低減することができる。

一方、ロータ 3はステ一タ 2の巻線群によって生じる回転磁界の磁束が通り易い高透磁率材料製のロータコア 1 3と、ロータコア 1 3にロータ 3の極に対応して周方向に等間隔に內設された永久磁石 1 4とを備えている。これら永久磁石 1 4は S極と N極が周方向に交互となるように配設されている。

永久磁石 1 4のティース対向面 1 4 aは直線状である。このティース対向面 1 4 aとロータ 1 3の外周との間の距離は、永久磁石 1 4の端部より中央部の方が広い。このように、ロータ 1 3の外周部では磁束の通りやすい部分と、通り難い部分を備えることによって q軸ィンダクタンスと d軸ィンダクタンスとのィンダク夕ンス差を作ることが可能となり、リラクタンストルクを利用して回転駆動することができる。なお、永久磁石 1 4の形状は、ロータ 1 3の中心に向かって中央部が突出した形状であつてもよい。

なお、ロータコア 1 3の外周部には、第 3図で詳細に示すように、永久磁石 1 4の端部同士が隣合う部分に直線状の切除部 1 5を形成する。

そして、ステ一夕 2の外周は、リング状のフレーム部 2 1により覆い、溶接により一体にしたコアエレメン卜 5の補強を行う。このようにフレーム部 2 1を用いることにより、高速回転の電動機であっても、コアエレメント 5は強固に固定される。なお、コアエレメント 5同士の組立たステ一夕本体が充分な強度を備えていれば、フレーム部 2 1により補強を行う必要はない。

以上の構成によって、本発明の電動機はマグネッ卜トルクに加えてリラクタンストルクを利用して駆動することができる。この電動機のスロット部 8の占積率は 6 0 %以上であるのにもかかわらず、ステ一夕の大きさは小さい。

よって、マグネットトルクに加えてリラクタンストルクを利用して回転駆動する電動機の出力トルクは、式（1 ) に示すような関係であるので、スロット部 8 の占積率を高くすると、 L d— L qの差が大きくなり、出力トルクを高くすることができる。なぜならば、インダクタンス Lは N ² (巻回数）に比例するという関係があるので、巻数が多い、つまりスロッ卜部 8での占積率が高い程、高出力になる。

よって、マグネットトルクに加えてリラクタンストルクを利用して駆動する電動機において、コアエレメント 5に巻線を巻回した後、ステ一夕 2に組み合わせると、占積率が高くできるので、高出力且つ小型にすることができる。

なお、なお隣合う永久磁石の幅が、磁極 2極分（永久磁石 2個分）に対向するティース幅（第 1図の 8極 1 2スロッ卜においては、磁極 2極分に対向するティ一スとはティース 3個分。 8極 2 4スロットでは、ティース 6個分である）に対して、 0 . 1 5〜0 . 2 0であれば、実験により、トルクリップルが低減することがわかった。

また、ロータ 3においては、ロータコア 1 3の外周部における永久磁石 1 4の端部が隣合う部分にはロータ外周凹部となすほぼ直線状の切除部 1 5が形成されている。このように、切除部 1 5を設けると、ステ一夕 2内周とロータ 3外周との間の空隙が、永久磁石 1 4の端部が隣合う部分で大きくなる。したがってその空隙部での磁気抵抗が大きくなることにより、ステ一夕 2内周とロータ 3外周との間の空隙部での磁束分布を正弦波形に近づけることができる。

なお、隣合う永久磁石間の部分の外側に位置するロータ外周凹部の長さは、口一夕コア 1極分の中心角の 0 . 2〜0 . 4の角度に相当する長さが適切である。また、ティース部 7と切除部 1 5との空間隔 hは、ティース部 7とロータ外周との空間隔の 2倍以上必要である。なお、実施例 1の場合、ティース部 7と切除部との空間隔 hは、 0 . 7〜 l mmであることが適切であることが実験によりわかつた。

このように本実例 1においては、ステ一夕 2側及びロータ 3側の両方のコギントルク発生要因を抑制することができるので、コギングトルクの小さい同期電動機を提供することができる。

このような、電動機をコンプレッサー、冷蔵庫、エアコン、電気自動車等に用いることにより、小型化、収納スペースを広くするという効果を奏する。

電気自動車に用いる電動機は、車内のスペースを広くするために、小型化が必要であり、且つ充電器の電流を効率よく利用できる電動機が必要とされている。また、電気自動車に用いる電動機は平角線でであり、断面の幅 4 mm以上、高さ 1 . 5 mm以上のものを用いるものが多い。また、巻線に流す大電流は 3 0 0ァンペア以上が多い。そして、大電流を流し 7 0 0 0〜1 5 0 0 0回転するので、本発明の電動機のように、巻線数に対して、巻線長が短く発熱量が小さい電動機を用いることは有効である。また、整列巻が可能であれば丸線より、更に占積率を高くすることができる。

本発明のような電動機を、電気自動車等の大電流を流す電動機に用いることは、とても有効である。

なお、上記記載では永久磁石を埋め込んでマグネットトルクに加えて、リラクタンストルクを利用した一身巻のステ一夕を用いた電動機を説明したが、永久磁石の変わりに、低透磁率材となす空隙又は樹脂材料をロータ内部に内設し、リラクタンストルクのみを利用して回転駆動しても優れた効果は得られる。つまり、シンクロナスモータに一身巻のステ一タを用いても、優れた効果を奏する。

(実施例 2 )

第 5図を用いて実施例 2を説明する。

第 5図において、 3 1はマグネットトルクに加えて、リラクタンストルクを利用して、主に正回転方向 Fへ回転する同期電動機で、ステ一タ 3 2とロータ 3 3 と回転軸 3 4にて構成されている。

ステ一夕 3 2は、リング状のフレーム部と、高透磁率材料製の複数の独立したコアエレメント 3 5を環状に組み合わせて成るステ一タコアと、各コアエレメント 3 5のティース部 3 7、 3 7間に形成されたスロット部 3 8に巻装された巻線にて構成され、それらの巻線群に電流が与えられることで回転磁界を発生するように構成されている。

そして、このステ一夕 3 2の中に備えるロータ 3 3の内部に永久磁石 3 9を埋め込む。この永久磁石 3 9の形状は V形状としており、永久磁石はロータ 3 3の中心に向かい突出している。このように、逆突極性にすることにより、 d軸と q 軸のインダクタンス差を大きく作ることが可能である。また、この永久磁石 3 9 は、ロータの正回転方向 Fの 3 9 a永久磁石前方部 3 9 bと永久磁石後方部 3 9 bから成る。この時、永久磁石後方部 3 9 bの厚みは、永久磁石前方部 3 9 aの厚みより大きい。

このような構成にした理由は次の通りである。永久磁石後方部 3 9 bでは、永久磁石後方部 3 9 bから生じる磁束とティース部 3 7から出力される磁束と反発しあい、永久磁石後方部 3 9 bの減磁が生じる可能性がある。よって、減磁が生じないような磁力を発生するような磁石が必要なため、永久磁石を厚くしていた。しかしながら、ほとんどの回転が正回転方向 Fしか回転しないような電動機では、ティースからの吸引力により吸いつけられる永久磁石前方部 3 9 aは、減磁が生じないので、永久磁石後方部 3 9 bと同等の厚みを備える必要はない。よつて、永久磁石後方部 3 9 bより永久磁石前方部 3 9 aを薄くしてもよい。よって、ほとんどの回転を正回転で行う電動機において永久磁石の量を減らしても、特性は落とさないで、永久磁石の量を減らすことができる。

なお、この内設した永久磁石後方部 3 9 bのティース対向面はステ一夕 3 5側に突出し、 7j久磁石前方部 3 9 aより厚い。し力、し、この内設した永久磁石後方部 3 9 bのティース対向面は、永久磁石前方部 3 9 aの対向面と対称とし、口一夕中心側へ突出するようにしてもよい。

なお、この埋め込んだ磁石は、回転駆動するとき前方部と後方部とでバランス調整用の重りをロータに埋め込んでもよい。

また、永久磁石の形状は V字形状に限らず直線状、円弧状でもよい。

(実施例 3 )

第 6図を用いて実施例 3を説明する。

第 6図において、 5 1はマグネットトルクに加えて、リラクタンストルクを利用して回転する同期電動機で、ステ一夕 5 2とロータ 5 3と回転軸 5 4にて構成されている。

ステ一夕 5 2は、高透磁率材料製の複数の独立したコアエレメント 5 5を環状に組み合わせて成る。各コアエレメント 5 5のティース部 5 7、 5 7間に形成されたスロッ卜部 5 8に巻装された巻線にて構成され、それらの巻線群に電流が与えられることで回転磁界を発生するように構成されてし、る。

ロータ 5 3は、高透磁率材からなるロータコアに、 N極、 S極が交互となるように配置された 4組の永久磁石 5 9、 6 0を埋め込みロータ軸 5 4に固着することによって固定されている。 1極あたりの永久磁石は、ロータ半径方向に 2分割され、外側永久磁石 5 9と内周側の永久磁石 6 0とで構成されている。各永久磁石 5 9、 6 0は、ロータ中心側に凸の円弧形状に形成され、両端部 5 9 a、 6 0 aはロータ外周に近接する位置まで伸びている。そして、外周側の永久磁石 5 9 と內周側の永久磁石 6 0との間隔は、ほぼ一定幅となっていて、この間隔部分に q軸方向の磁束が通る通路 6 1が形成されている。

ステ一夕 5 2は、所定本数のティース 5 7を備え、各ティース 5 7には巻線をを施し（図省略）構成されている。この時の巻線はコアエレメント 5 5ごとに巻回するので、一身巻にすることができる。前記ステ一夕巻線に交流が与えられることで回転磁束が発生し、この回転磁束により、ロータ 5 3にはマグネットトルク及びリラクタンストルクが作用し、ロータ 5 3は回転駆動される。

外周側の永久磁石 5 9と内周側の永久磁石 6 0の間の幅 Mは、永久磁石 5 9 , 6 0の起磁力損失を考えれば可能な限り小さいことが望まれる。しかし、 q軸ィンダクタンス L qという観点からは、これを大きくするために磁気飽和しない程度に大きいことが望まれる。

そこで、実施例 3では、巻線に流れる電流により発生する磁束飽和しない幅とするため、前記幅 Mを前記ティース 5 6の幅 Nの約 1 Z 2に設定している。幅 M と q軸イングクタンス L qを調査すると、幅 Mのティース 5 7の幅 Nの 1 Z 3より小さくなると、 q軸インダクタンス L qは急激に小さくなる。一方、幅 Mがティース 5 7の幅 Nより大きくなつても、 q軸インダクタンス L qはほとんど変化していない。そこでこの調査から、外周側の永久磁石 5 9と内周側の永久磁石 6 0との間隔、すなわち幅 Mはステ一夕 5 7の幅 Nの 1 / 3より大きくすればよい。実施例 3では、複数層の永久磁石により磁束路を形成したものを示したが、複数層であれば何層でもよいが、実験により 2層の時が、最も効率がよいことがわかった。

(実施例 4 )

第 7図、第 8図により実施例 4を説明する。

第 7図において、 7 1はマグネットトルクに加えて、リラクタンストルクを利用して回転する同期電動機で、ステ一夕 7 2とロータ 7 3にて構成されている。ステ一タ 7 2は、リング状のフレーム部 7 4と、高透磁率材料製の複数の独立したコアエレメント 7 5を環状に組み合わせて成るステ一夕コアと、各コアエレメント 7 5のティース部 7 7、 7 7間に形成されたスロッ卜部 7 8に巻装された巻線 8 0にて構成され、それらの巻線群に電流が与えられることで回転磁界を発生するように構成されている。

なお、コアエレメント 7 5は第 8図に示すように、コアエレメント 7 5の端部は接続しておりコアエレメント群を構成する。コアエレメント群は端部で折曲部

8 1に空間部を備えており、折曲げ易くなつている。このように、コアエレメント群で巻線 8 0を巻回し、折曲げてステ一夕を 7 2を構成することにより、ステ

—夕の組立の位置決めが容易となる。この時、各コアエレメント 7 5を溶接して接続してもよいし、リング状フレーム部 7 4を嵌合して固定してもよい。

なお、コアエレメント群は 1群で環状のステ一夕を構成してもよいし、コアェレメント群を複数組み合わせて、環状のステ一タを構成してもよい。

また、コアエレメント 7 5の端面を接触させてスーテ一夕を形成するのではなく、樹脂などによりコアエレメント群を固めてステ一夕を形成してもよい。産業上の利用可能性

以上説明したように、請求の範囲第 1、 2項記載の発明は一身巻することにより、ステ一夕端面に巻線が大幅に突出することがなく、コイルエンドを小さくすることができる。

更に、請求の範囲第 3、 4、 5項記載の発明は、 1コアエレメント又は隣接するティース間を広げて巻線を巻回することができるので、巻回が容易であり、整列巻をすることができる。また、スロット間に巻回装置で巻線を巻回するのために必要なスペースを設ける必要もない。よって、占積率を高くすることでき、リラクタンストルクが効率よく働くので、高出力且つ、小型の電動機を提供することができる。また、隣り合うティース部先端間は、巻線を巻回することを考慮する必要がないので、隣り合うティース部先端間を小さくすることができ、コギングトルクを抑える効果がある。更に、請求の範囲第 6、 7、 8、 9、 1 0記載の電動機はリラクタンストルクを効率よく利用することができる。

更に、請求の範囲第 1 1項記載の電動機はトルクリップルを低減することができる。

更に、請求の範囲第 1 2、 1 3項記載の電動機は、コギングトルクを小さくすることができる。

更に、請求の範囲第 1 4項記載の電動機は、コギングトルクをなくすることができる。

更に、請求の範囲第 1 5項記載の電動機は、隣り合うティース間での無効磁束の発生を抑えることができる。

更に、請求の範囲第 1 6、 1 7項記載の電動機は、永久磁石の量を減らすことが可能である。

更に、請求の範囲第 1 8項記載の電動機は、バランスを崩さないので安定した回転駆動を行うことができる。

更に、請求の範囲第 1 9、 2 0、 2 1、 2 2、 2 3項記載の電動機は、永久磁石が隣合う部分での磁気抵抗を大きくし、磁束分布正限波形に近づけることができるので、コギングトルクを抑えることができる。

更に、請求の範囲第 2 4、 2 6項記載の電動機では、永久磁石間に磁路を作り、ロータを流れる磁束の方向性が優れる。

更に、請求の範囲第 2 5記載の電動機では、効率よく電動機を回転駆動することができる。

更に、請求の範囲第 2 7記載の電動機では、更に効率よく電動機を回転駆動することができる。

更に、請求の範囲第 2 8、 2 9記載の電動機は、占積率を上げることができ、高出力且つ小型化という効果を奏する。

更に、請求の範囲第 3 0項記載の電動機では、大電流に生じる発熱を抑えることができ、効率が良くなる。

更に、請求の範囲第 3 1、 3 2、 3 3、 3 4項記載の発明によれば、小型化、高収納性という効果を奏する。

Claims

請求の範囲 1 ·複数のティース部及びこのティース部間に設けたスロット部を有するステ一夕コアと、前記ティース部に一身巻きをした巻き線と、複数の永久磁石を内設したロータとを備え、リラクタンストルクを利用して回転駆動する電動機。 2 ·複数のティース部及びこのティース部間に設けたスロット部を有するステー夕コアと、前記ティース部に一身巻きをした巻き線と、複数の低透磁率部を内設したロータとを備え、リラクタンストルクを利用して回転駆動する電動機。 3 '複数の独立したコアエレメン卜を環状に組み合わせて構成したステ一夕コアは、前記コアエレメン卜のティース部の両側に形成したスロット形凹部の部分で巻線を巻回した請求の範囲第 1項記載の電動機。 4 '複数のコアエレメントの端部が連結し、この端部が曲がるコアエレメント群を環状に折曲げて構成したステ一タコアは、前記コアエレメン卜のティース部の両側に形成したスロッ卜形凹部の部分で巻線を巻回した請求の範囲第 1項記載の電動機。 5 '複数のコアエレメントの端部が連結したコアエレメント群を、複数組合せ、環状に折曲げて構成したステ一夕コアは、前記コアエレメン卜のティース部の両側に形成したスロット形凹部の部分で巻線を巻回した請求の範囲第 1項記載の電 6 '永久磁石のティース対向面とロータコア外周との間隔は、前記永久磁石の端部より中央部のほうが広 t、請求の範囲第 1項記載の電動機。 ·永久磁石の形状が平板状に形成された請求の範囲第 6項記載の電動機。 8 ·永久磁石の形状が中央でロータの中心に向かって突出した請求の範囲第 6記載の電動機。 9 ·永久磁石の形状が V字形状である請求の範囲 8記載の電動機。 1 0 ·永久磁石の形状が円弧状である請求の範囲 8記載の電動機。 1 1 ·隣合う永久磁石間の幅が、磁極 2極分に対向するティース幅に対して、 0 .1 5〜0 . 2 0である請求の範囲第 1項記載の電動機。 1 2 'ティース部の内周側の磁極部の先端は各ティース部先端間で僅かな隙間を置 t、て周方向へ突出した請求の範囲 1記載の電動機。 1 3 'ティース部先端間の僅かな隙間 dは 0 < d < 0 . 2 mmである請求の範囲第 1 2項記載の電動機。 1 4 ·ティース部の内周側の磁極部の先端は、各ティース部先端間で接続するように周方向へ突出した請求の範囲第 1項記載の電動機。 1 5 ·ティース部先端の対向面の幅 bは b < 0 . 6 mmである請求の範囲第 1 2項又は第 1 4項記載の電動機。 1 6 ·内設した永久磁石は、ロータの回転方向の後方に位置する永久磁石後方部の厚みが永久磁石前方部の厚みより大き t、請求の範囲第 6項記載の電動機。1 7 ，永久磁石の形状はロータ中心に向かって突出した V字形状である請求の範囲第 1 6項記載の電動機。 1 8 ·内設した永久磁石のバランスを取るための重りをロータに埋め込んだ請求の範囲第 1 6項記載の電動機。 1 9 ·各永久磁石が隣合う部分の外形が、永久磁石の中央部の外側に位置する円形状の外形に対して凹形状である請求の範囲第 1項記載の電動機。 2 0 ·各永久磁石が隣合う部分の外側に位置するロータ外周は、直線状のロータ外周断面である請求の範囲第 1 9項記載の電動機。 2 1 ·各永久磁石が隣合う部分の外側に位置するロータ外周凹部の長さは、ロータコア 1極分の中心角の 0 . 2〜 0 . 4の角度に相当する請求の範囲第 1 9項記載の電動機。 2 2 ·ロータ外凹部とティース部との間隙は、ロータ外周とティース部との間隙の 2倍以上である請求の範囲第 1 9項記載の電動機， 2 3 ·ロータ外周凹部とティース部との間隔の幅は、 0. 7〜 1 mmである請求の範囲第 1 9項記載の電動機。 2 4 ·内設した永久磁石が複数層である請求の範囲第 8項記載の電動機。 2 5 ·内設した永久磁石が 2層である請求の範囲第 2 4項記載の電動機。 2 6 ·外側の永久磁石と内周側の永久磁石との間隔が一定間隔である請求の範囲第 2 5項記載の電動機。 2 7 ·間隔がティース幅の 1 Z 3より大きく設定された請求の範囲第 2 6項記載の電動機。 2 8 ·巻線は平角線である請求の範囲 1項記載の電動機。 2 9 '平角線の断面は輻 4 mm以上且つ高さ 1 . 5 mm以上である請求の範囲第 2 8項記載の電動機。 3 0 - 3 0 0アンペア以上で回転駆動する請求の範囲 1項記載の電動機。 3 1 ·請求の範囲 1記載の電動機を用いたコンプレッサ。 3 2 ·請求の範囲 1記載の電動機を用いた電気自動車。 3 3 ·請求の範囲 1記載の電動機を用いたエアコン。 3 4 ·請求の範囲 1記載の電動機を用 L、た冷蔵庫。補正書の請求の範囲 [ 1 9 9 7年 7月 2 3日（2 3 . 0 7 . 9 7 ) 国際事務局受理：出願当初の請求の範囲 1 , 1 6及び 2 4は補正された；他の請求の範囲は変更なし。（3頁） ]

1 . (補正後）複数のティース部及びこのティース部間に設けたスロット部を有するステ一夕コアと、前記ティース部に一身巻きをした巻き線と、複数の永久磁石を内設したロータとを備え、複数のコアエレメントを環状に組み合わせて前記ステ一夕コアを形成した、リラクタンストルクを利用して回転駆動する電動機。

2. 複数のティース部及びこのティース部間に設けたスロット部を有するステータコアと、前記ティース部に一身巻きをした巻き線と、複数の低透磁率部を内設したロータとを備え、リラクタンストルクを利用して回転駆動する機。

3.複数の独立したコアエレメントを環状に組み^:て構成したステ一夕コアは、前記コアエレメン卜のティース部の両側に形成したスロット形凹部の部分で巻線を巻回した請求の範囲第 1項記載の電動機。

4. 複数のコアエレメントの端部が連結し、この端部が曲がるコアエレメント群を環状に折曲げて構成したステ一夕コアは、前記コアエレメン卜のティース部の両側に形成したスロット形凹部の部分で巻線を巻回した請求の範囲第 1項記載の

5.複数のコアエレメン卜の端部が ^したコアエレメント群を、複数組合わせ、環状に折曲げて構成したステ一夕コアは、前記コアエレメン卜のティース部の両側に形成したスロット形凹部の部分で巻線を巻回した請求の範囲第 1項記載の電動機。

6. 永久磁石のティース対向面とロータコア外周との間隔は、前言久磁石の端部より中央部のほうが広 L、請求の範囲第 1項記載の電動機。

7. 永久磁石の形状が平板状に形成された請求の範囲第 6項記載の機。

8. 永久磁石の形状が中央でロータの中心に向かつて突出した請求の範囲第 6項記載の麯機。

9. 永久磁石の形状が V字形状である請求の範囲第 8記載の電動機。

1 0. 永久磁石の形状が円弧状である請求の範囲第 8記載の電動機。

1 1 . 隣合う永久磁石間の幅力、'、磁極 2極分に対向するティース幅に対して、 0. 1 5〜 0. 2 0である請求の範囲第 1項記載の電動機。

補正された ¾紙 (条約第 19条)

1 2. ティース部の内周側の磁極部の先端は各ティース部先端間で僮かな隙間を置 t、て周方向へ突出した請求の範囲 1記載の電動機。

1 3 . ティース部先端部間の僅かな隙間 dは 0く dく 0. 2 mmである請求の範囲第 1 2項記載の電動機。

1 4. ティース部の内周側の磁極部の先端は、各ティース部先端間で接続するように周方向へ突出した請求の範囲第 1項記載の電動機。

1 5. ティース部先端の対向面の幅 bは bく 0. 6 mmである請求の範囲第 1 2 項又は第 1 4項記載の電動機。

1 6 . (補正後）複数のティース部及びこのティース部間に設けたスロット部を有するステ一夕コアと、前記ティース部に一身巻きをした巻き線と、複数の永久磁石を内設したロータとを備え、ロータの回転方向の後方に位置する前記永久磁石の永久磁石後方部の厚みが、前記永久磁石の永久磁石前方部の厚みより大きい鶴機。

1 7. 永久磁石の形状はロータの中心に向かって突出した V字形状である請求の範囲第 1 6項記載の《1?機。

1 8. 内設した永久磁石のバランスを取るための重りを口一夕に埋め込んだ請求の範囲第 1 6項記載の電動機。

1 9. 各永久磁石が隣合う部分の外形が、永久磁石の中央部の外側に位置する円形状の外形に対して凹形状である請求の範囲第 1項記載の電動機。

2 0. 各永久磁石が隣合う部分の外側に位置するロータ外周は、直線状のロータ外周断面である請求の範囲第 1 9項記載の電動機。

2 1 . 各永久磁石が隣合う部分の外側に位置するロータ外周凹部の長さは、口一タコア 1極分の中心角の 0. 2〜0. 4の角度に相当する請求の範囲第 1 9項記載の電

2 2. ロータ外凹部とティース部との間隙は、ロータ外周とティース部との間隙の 2倍以上である請求の範囲第 1 9項記載の m¾機。

2 3. ロータ外周凹部とティース部との間隔の幅は、 0. 7〜 l mmである請求の範囲第 1 9項記載の機。

2 4. (補正後）内設した永久磁石の端部がロータ外周に近接する位置まで伸び、

補正された用紙 (条約第 19条) 前記永久磁石は複数層である請求の範囲第 1項記載の電動機。

2 5. 内設した永久磁石が 2層である請求の範囲第 2 4項記載の電動機。

2 6. 外側の永久磁石と内周側の永久磁石との間隔が一定間隔である請求の範囲第 2 5項記載の電動機。

2 7. 間隔がティース幅の 1 / 3より大きく設定された請求の範囲第 2 6項記載の電動機。

2 8. 巻線は平角線である請求の範囲 1項記載の電動機。

2 9. 平角線の断面は幅 4 mm以上且つ高さ 1 . 5 mm以上である請求の範囲第

2 8項記載の SS;機。

3 0. 3 0 0ァンペア以上で回転駆動する請求の範囲 1項記載の電動機。

3 1 . 請求の範囲 1項記載の機を用いたコンプレッサ。

3 2. 請求の範囲 1項記載の電動機を用いた電気自動車。

3 3. 請求の範囲 1項記載の電動機を用 L、たエアコン。

3 4. 請求の範囲 1項記載の電動機を用 t、た冷蔵庫。

補正された用紙 (条約第 19条)