WO1999013556A1

WO1999013556A1 - Moteur synchrone a aimant permanent

Info

Publication number: WO1999013556A1
Application number: PCT/JP1998/003996
Authority: WO
Inventors: Hiroshi Murakami; Yukio Honda; Shizuka Yokote; Yoshinari Asano; Yukitoshi Wada; Hideo Hirose; Yasuaki Matsushita
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 1997-09-08
Filing date: 1998-09-07
Publication date: 1999-03-18
Also published as: EP1014541A1; DE69840793D1; EP1624553A3; EP1624553B1; EP1014541A4; EP1624553A2; EP1014541B1; CN1089202C; CN1396692A; CN1228905C; CN1269919A

Description

明細書

永久磁石同期電動機技術分野

本発明は、界磁用の永久磁石を口一夕に備えている永久磁石同期電動機に関し、特に集中巻方式のステ一夕を有する永久磁石同期電動機に関する。背景技術

一般に、高出力の永久磁石同期電動機においては、ステ一夕のティース数を多くして分布巻方式とすることによって合成起磁力波形を正弦波に近づけ、また口一夕の永久磁石には磁束密度が高く、減磁耐力の大きい希土類磁石を用い、さらに口一夕の回転位相をセンサにて検出してそのロー夕位置に応じて電流位相制御を行うように構成されている。

しかしながら、分布巻方式では巻線工程が複雑であるために巻線効率が低く、また希土類磁石は高価で、回転位相を検出するセンサも高価であるため、コスト高になるという問題がある。

そこで、低価格の永久磁石同期電動機として、図 1 7 ( a ) に示すように、ステ一夕 2 1を各ティース毎に分割した分割コア 2 2 (図 1 7 ( b ) 参照）にて構成し、各分割コア 2 2のティース 2 6に絶縁紙 2 8を巻付け、その上にコイル線を巻回して集中巻きのコイル 2 3を構成し、これら集中巻きをした分割コア 2 2 を環状に組合せ、溶接、かしめ、レーザ溶接などで固着して集中巻きしたステー夕 2 1を構成し、ロータ 2 4の永久磁石 2 5には安価なフェライト磁石を用い、電流位相制御は駆動電流を流さない中立コイルに発生する誘導電圧のゼロクロス点を検出して 1 2 0 ° 通電矩形波制御を行うようなものが考えられた。

このような永久磁石同期電動機においては、等間隔に配置した 3 n個（n個は自然数）のステ一夕 2 1のティースを 3相 Y接続しており、このステ一夕 2 1に対向させて 2 nの極の永久磁石界磁を配置している。このように集中巻方式の n 極永久磁石同期電動機は 3 n個のティースに対して 2 n極の永久磁石界磁を配することが好適である。図 1 7の例では、ロー夕 2 4の極数は 8極（2 n、 n = 4 )、ステ一夕のティ一ス数は 1 2 ( 3 n、 n = 4 ) とされ、各ティースに順次 u l 、 v l 、 wl 、 u 2 、 · · · · v 4 、 w4 のコイルが巻回されている。そして、各コイルが図 1 8 ( a ) のように U相、 V相、 W相に直列に、または図 1 8 ( b ) に示すように並列に接続されている。

ところで、一般の永久磁石同期電動機においては、ティース間での漏洩磁束を少なくするため、図 1 9に示すように、ティース 2 6、 2 6間の間隔を L a、ステ一夕 2 1と口一夕 2 4間のエアギャップを L gとして、し & >略2しに設定されており、またロー夕 2 4の永久磁石 2 5は周方向両端まで一様な厚さでその端面が近接して対向されているが、上記のような低価格な構成の永久磁石同期電動機において同様に構成すると、以下のような理由によって永久磁石の局部減磁が発生して、所要のモータ出力が得られなくなるという問題のあることが判明した。

すなわち、集中巻方式であるために隣接するティースが異極となってインダク夕ンスが大きくなり、減磁界が口一夕にかかり易くなる。特にセンサレス駆動を行っている場合、起動時や脱調時には減磁界がロー夕の永久磁石にかかり易くなる。すなわち、図 2 0に示すように、ステ一夕コイル 2 3による発生磁極とロー夕 2 4の永久磁石 2 5の磁極が対向するような状態が発生し、コイル 2 3による発生磁界の一部が永久磁石 2 5に対する減磁界 2 7として永久磁石 2 5側に入り込み、特に永久磁石 2 5がフェライト磁石の場合には減磁界 2 7によって降伏状態となつてしまい、減磁することになる。

従来から集中巻方式の電動機は多数あるが、ティース間隔が非常に狭く、隣合うティースの極性が逆になつた場合には、永久磁石に減磁界がかかり易く、フエライ卜のような保磁力の小さい永久磁石を使用すると減磁耐力が弱くなる。特に、センサレス駆動を行う場合には起動時や脱調時に逆磁界がかかる可能性が高く、簡単に減磁してしまうという問題があった。

本発明は、上記従来の問題点に鑑み、集中巻方式を採用しながら、ロータにおける永久磁石の減磁耐カを向上させた永久磁石同期電動機を提供することを目的とする。発明の開示

本発明の永久磁石同期電動機は、集中巻方式のステ一夕を有する永久磁石同期電動機において、ステ一夕のティース間の間隔を L a、ステ一夕とロータ間のェァギャップを L gとして、 0 . 3 L g < L a≤2 . 0 L gとしたものであり、ティ一ス端部間をエアギャップ L gの 2 . 0倍以下にしているので、減磁磁束が口一夕側に流れるのを抑制することができ、コイルとロー夕の磁極が対向するような状態になった場合でもロータ磁石に対して減磁界が作用し難くなり、ロー夕磁石の減磁耐力の向上を図ることができる。なお、 L aが小さ過ぎるとティース間での漏れ磁束が大きくなるとともに、分割コアを採用した場合に成形誤差によつてはステ一夕端縁同士が干渉する恐れがあるため、 0 . 3 L gより大きくする必要がある。

また、ステ一夕のティース端の厚みを L b、ステ一夕とロー夕間のエアギヤップを L gとして、 2 L gく L b < 5 L gとすることによつても、減磁磁束がティース側に流れてロータ側に流れるのを抑制でき、同様の作用が得られる。なお、 L bが大きすぎると短絡する漏れ磁束が大きくなり過ぎ、モー夕出力が低下するので、 5 L gより小さく設定する必要がある。さらに、上記両条件を満たすことにより、一層大きな減磁耐カを得ることができる。

また、ステ一夕のティースの一方の端部、すなわち隣接するティースの対向端部の内、ロー夕の回転方向下手側の端部、または両方の端部において、ロー夕側の側縁部を切除することによつても、ティース端部におけるエアギャップを大きくできて減磁磁束がロー夕側に流れるのを抑制でき、同様の作用が得られる。さらに、その際に口一夕側の側縁部を切除したティースの端部において、ロー夕側とは反対側の側縁部を突出させてティース端部の厚みを確保することによって、さらに減磁磁束がロータ側に流れるのを抑制でき、減磁耐カをより向上することができる。さらに、上記 3条件を満たすことにより、さらに大きな減磁耐カを得ることができる。

また、口一夕の永久磁石が、希土類磁石に比して安価であるが減磁し易いという性質のあるフェライト磁石から成る場合には、上記構成により安価でありながら減磁耐カを向上できるため、特に大きな効果が発揮される。また、ステ一夕を分割コアにて構成すると、各分割コア毎に独立して効率的に巻線してステ一夕を組み立てることができ、ステ一夕の生産性が著しく向上し、大幅にコスト低下を図ることができる。また、センサレス駆動の電動機に適用すると、一般にセンサレス駆動の場合は減磁し易いので、特に大きな効果を発揮する。また、以上の永久磁石同期電動機をエアコンや電気冷蔵庫用のコンプレッサの駆動モー夕に適用することにより、それらの低コスト化を図れて特に大きな効果が得られる。図面の簡単な説明

【図 1】

本発明の永久磁石同期電動機の実施例 1を示し、（a ) は断面図、（b ) は要部の拡大断面図である。

【図 2】

同実施例におけるスリツト間隔とステ一夕 · ロー夕間のエアギャップの比と減磁率の関係を示すグラフである。

【図 3】

本発明の永久磁石同期電動機の実施例 2の要部の拡大断面図である。

【図 4】

同実施例におけるティース端部の厚さとステ一夕 ' 口一夕間のエアギャップの比と減磁率の関係及び同比とトルク比の関係を示すグラフである。

【図 5】

本発明の永久磁石同期電動機の実施例 3の要部の拡大断面図である。

【図 6】

本発明の永久磁石同期電動機の実施例 4を示し、（a ) は断面図、（b ) は要部の拡大断面図である。

【図 7】

同実施例の作用説明図である。

【図 8】

本発明の永久磁石同期電動機の実施例 5の断面図である。【図 9】

本発明の永久磁石同期電動機の実施例 6を示し、（a) 〜（c) はそれぞれ各変形例の断面図、（d) は（a) の要部の拡大断面図である。

【図 10】

本発明の永久磁石同期電動機の実施例 7を示し、（a) 〜（c) はそれぞれ各変形例の断面図、（d) は（a) の要部の拡大断面図である。

【図 1 1】

同実施例における図 10 (c) の変形例の部分拡大断面図である。

【図 12】

同実施例における作用説明図である。

【図 13】

本発明の永久磁石同期電動機の実施例 8の断面図である。

【図 14】

同実施例における作用説明図である。

【図 15】

同実施例における変形例の作用説明図である。

【図 16】

本発明の上記実施例以外の各種実施例の断面図である。

【図 17】

従来例の永久磁石同期電動機の構成を示し、（a) はその断面図、（b) はその分割コアの斜視図である。

【図 18】

従来例におけるコイル結線図である。

【図 19】

従来例における要部の拡大断面図である。

【図 20】

従来例における減磁作用の説明図である。発明を実施するための最良の形態

(実施例 1 )

以下、本発明の実施例 1について、図 1、図 2を参照して説明する。

図 1において、 1はステ一夕、 2はロー夕であり、ステ一夕 1はスロット数に対応する数の分割コア 3にて構成され、各分割コア 3のティース 4にコイル（図示せず）が各々独立して巻回され、集中巻方式が採用されている。ロータ 2は珪素鋼板を積層して成るロータコア 5の外周に複数のフェライト磁石から成る永久磁石 6を固着して構成され、その軸芯部に貫通固着された回転軸（図示せず）力軸受にて回転自在に支持されている。ロー夕 2の外周には、ステンレス製の薄板円筒 7が外嵌され、又は補強テープが巻回されて遠心力に対して必要な強度が確保されている。

図示例では極対数 nが 4であり、ロータ 2には 8つ（2 n) の永久磁石 6が配設され、ステ一夕 1は 12個（3n) の分割コア 3にて構成されている。ステー夕 1のコイルに対する電流制御は、駆動電流を流さない中立コイルに発生する誘導電圧のゼロクロス点を検出して 120° 通電矩形波制御を行うように構成されている。そして、図 1 (b) に示すように、ステ一夕 1のティ一ス 4、 4間の間隔を L a、ステ一夕 1と口一夕 2間のエアギャップ 8の大きさを Lgとして、 0. 3 L g<L a≤2. 0 L gに設定されている。好適な具体数値例を示すと、 Lg が 0. 4〜0. 6mmに設定されるのに対して、 1^&は0. 4〜0. 3mmに設定されている。

以上の構成において、隣接するティース 4、 4の端部間の間隔 L aをエアギヤップ 8の大きさ Lgの 2. 0倍以下にしているので、漏れ磁束が隣接するティース 4側に流れてロー夕 2側に流れるのを抑制でき、ステ一夕 1のコイルと口一夕 2の磁極が対向するような状態になつた場合でもロー夕 2の永久磁石 6に対して減磁界が作用し難くなり、ロー夕 2における永久磁石 6の減磁耐力の向上を図ることができる。

図 2に、 L aZL gと減磁率との関係を示す。従来は LaZLgが 2より大きく設定されており、その場合減磁率が 1. 5%以上になって出力確保が困難であつたのに対して、 L aZLgを 2. 0以下に設定することにより減磁率が 1. 5% より小さくなり、実用的に必要とされる減磁率を確保することができる。また、 Laを 0. 3 L gより大きくしているので、ティース 4、 4間での漏れ磁束が大きくなり過ぎるというようなことはなく、かつ分割コア 3の成形誤差によってティ一ス端縁同士が干渉してステ一夕 1を精度良く組立てることができないというようなこともない。

また、ロータ 2の永久磁石 6がフェライト磁石から成っているので、希土類磁石に比して安価に構成でき、しかも減磁し易いという性質があっても上記のように減磁耐カを向上できる。また、ステ一夕 1を分割コア 3にて構成すると、各分割コア 3毎に独立して効率的に巻線してステ一夕 1を組み立てることができ、ステ一夕 1の生産性が著しく向上し、大幅にコスト低下を図ることができる。

(実施例 2 )

次に、本発明の永久磁石同期電動機の実施例 2を図 3、図 4を参照して説明する。なお、上記実施例 1と同一の構成要素については説明を省略し、相違点のみを説明する。以下の実施例についても同様である。

図 3において、ステ一夕 1のティース 4、 4間の間隔を L a、ステ一夕 1のティ一ス 4の端部厚みを L b、ステ一夕 1とロー夕 2間のエアギャップ 8の大きさを Lgとして、 0. 3Lg<L a≤2. 0 Lg、 2 L g <L b < 5 L gに設定している。

このように、上記第 1の実施例に加えて、ステ一夕 1のティース 4の端部厚み Lbを、ステ一夕 1とロータ 2間のエアギャップ Lgの 2倍より大きくすることにより、減磁磁束がロー夕側に流れるのを一層抑制することができ、減磁耐カを向上することができる。また、 Lbを 5Lgより小さくしているので、ティース 4、 4間で短絡する漏れ磁束が大きくなり過ぎてモー夕出力が低下するというようなこともない。

図 4 (a), (b) に L aZL gが 1の場合の L b/L gと減磁率及びトルク比を示す。図 4 (a) に示すように LbZLgが大きい程減磁率が小さくなるが、大きくすると図 4 (b) に示すように漏れ磁束が増えてトルクが減少する。そこで、 LbZLgを 2より大きくすることにより減磁率を低くし、かつ LbZLg を 5より小さくすることによりトルク低下を防止することができる。

なお、ステ一夕 1のティース 4の端部厚み L bを上記のように厚くするだけでも効果が発揮される。 (実施例 3 )

次に、本発明の永久磁石同期電動機の実施例 3を図 5を参照して説明する。図 5において、上記図 3に示した実施例 2の構成に付加して、ステ一夕 1の隣接するティース 4、 4の対向する両端部において、口一夕 2側の側縁部に切除部 9を設けている（ティース 4の端と口一夕 2間の間隔を L cで示す。）。

ステ一夕 1のティース 4の一方の端部、すなわち隣接するティース 4、 4の対向端部の内、ロー夕 2の回転方向下手側の端部のみに切除部 9を設けてもよい。このように切除部 9を設けることによって、ティース 4の端部におけるエアギャップを大きくできて減磁磁束が口一夕側に流れるのを抑制でき、同様の作用が得られる。

さらに、本実施例では、ロー夕 2側の側縁部を切除したティ一ス 4の端部において、ロー夕側とは反対側の側縁部を突出させ、ティース 4の端部厚みを確保している。これによつて、さらに漏れ磁束がロー夕側に流れるのを抑制でき、減磁耐カをより向上することができる。

なお、ステ一夕 1のティース 4の端部に切除部 9を設けるだけでも、効果が発揮される。

(実施例 4 )

次に、本発明の永久磁石同期電動機の実施例 4を図 6、図 7を参照して説明する。上記実施例 1〜 3では、ステ一夕 1のティース 4の形状の工夫によって減磁磁束が口一夕 2側に流れるのを抑制した例を示したが、以下の実施例ではロー夕 2 側を通る減磁磁束が永久磁石 6 を通らないようにして減磁耐力の向上を図ったものである。

図 6において、各永久磁石 6の周方向両端外周部に切除部 1 1が形成されている。この切除部 1 1の形成範囲は、図 6 ( b ) に示すように、ロー夕中心での開き角 Amが、ステ一夕 1のティース 4の開き角 A sに対して、（1Z10) As <Am< (1/4) Asに設定されている。

このように、永久磁石 6の両端部に切除部 1 1を設けることにより、図 7に示すように、隣接するティ一ス 4の端部間に口一夕 2側に向けて突出する減磁界 1 2が発生しても、その減磁界 12が切除部 1 1を通ることになるため、永久磁石 6を減磁させるように作用せず、永久磁石 6の減磁耐力の向上を図ることができる。ここで、 Amが（1Z10) Asより小さいと、上記効果が有効に得られず、 Amが（1Z4) Asより大きくなると、モ一夕出力が低下したり、コギングトルクが大きくなつたりする。

(実施例 5 )

次に、本発明の永久磁石同期電動機の実施例 5を図 8を参照して説明する。実施例 4では、永久磁石 6の口一夕径方向内側面がロー夕 2の軸心を中心とする円弧面で、永久磁石 6の厚さが一定のものを示したが、本実施例での永久磁石 6の径方向内側面を平面 13にて構成している。本実施例によれば、永久磁石 6の周方向中央部の厚みが大きくなるので、中央部での減磁耐力が向上する。

(実施例 6)

次に、本発明の永久磁石同期電動機の実施例 6を図 9を参照して説明する。上記実施例 4、 5では口一夕コア 5の外周面に永久磁石 6を取付けてロー夕 2を構成したものを例示したが、本実施例を含めて以下の実施形例では、永久磁石 6を口一夕コア 5に埋め込んで配置している。

図 9 (a) 〜（c) において、周方向両端外周部に切除部 1 1が形成された永久磁石 6がロータコア 5の外周部に埋め込み配置され、さらに図 9 (d) に詳細に示すように、ロータコア 5の外周縁部の切除部 11に対応する部分に切欠部 1 4が凹入形成されている。図 9 (a) は永久磁石 6のロータ径方向内側面がロー夕中心を中心とする円弧面で、永久磁石 6の全体的な厚みが一定のものを示す。図 9 (b) では永久磁石 6は径方向内側面が平面 13から成っており、永久磁石 6の周方向中央部の厚みが大きくなつているものを示す。図 9 (c) では極数が 4極のロー夕 2の例を示し、永久磁石 6のロータ怪方向内側面はロー夕中心を中心とする円弧面であるが、永久磁石 6のロー夕径方向外側面はロータ中心から径方向外方に偏芯した位置を中心とする突出形円弧面 1 5にて形成してその両側部が径方向に内側に入り込むように構成し、その両側部が切除部 1 1と同様に機能するようにしている。

本実施例においては、永久磁石 6の両端部に切除部 1 1又は同様に機能する部分を形成しているので、上記実施例 4、 5と同様の効果を奏する。また、埋め込み型であるためにロー夕コア 5の外周を円形のままにすると、切除部 1 1又はそれと同様に機能する部分の外周部に口一夕コア 5の強磁性体が存在するため、漏れ磁束がこの部分を通って磁気回路が短絡されることになるが、本実施例では切欠部 1 4を設けているので、漏れ磁束の短絡を防止してモータ効率の低下を確実に防止できる。

(実施例 7 )

次に、本発明の永久磁石同期電動機の実施例 7を図 1 0〜図 1 2を参照して説明する。上記実施例 6ではロー夕コア 5の外周部における切除部 1 1に対応する部分に切欠部 1 4を形成した例を示した力本実施例では図 1 0 ( a ) 〜（c ) において、口一夕コア 5の外周は円筒面とし、図 1 0 ( d ) に詳細に示すように、切除部 1 1に対応する部分にスリット 1 6を形成している。このスリット 1 6の内部は空気でもよいが、ロータ 2の強度を確保するために樹脂や非磁性体の金属等を充填してもよい。

図 1 0 ( a ) は永久磁石 6のロータ径方向内側面がロー夕中心を中心とする円弧面で、永久磁石 6の全体的な厚みが一定のものを示す。図 1 0 ( b ) では永久磁石 6の径方向内側面が平面 1 3から成つて永久磁石 6の周方向中央部の厚みが大きくなつているものを示す。図 1 0 ( c ) では極数が 4極の口一夕 2の例を示し、永久磁石 6のロー夕径方向外側面をロータ中心から径方向外方に偏芯した位置を中心とする突出形円弧面 1 5にて形成してその両側部が径方向に内側に入り込むように構成し、その両側部が切除部 1 1と同様に機能するようにしている。図 1 1では、図 1 0 ( c ) の永久磁石 6の径方向内側面を外周面の突出型円弧面 15と同一中心の突出形円弧面 17にて構成したものを示している。

本実施例において、スリット 16の開き角 Amは、図 12に示すように、ステ —夕 1のティース 4の開き角 A sに対して、（1Z10) As<Am< (1/4) Asに設定されている。また、スリット 1 6の存在しない範囲の開き角がステー夕の開き角 A sとほぼ等しく、（1. 0〜 1. 4) A sとなるように設定されている。

本実施例においても、切欠部 14力スリット 1 6に代わっただけで、図 9の実施例 6と同様の作用効果を奏する。また、そのスリット 16の開き角 Amが（1 ノ 10 ) A sより小さいと、上記効果が有効に得られず、 Amが（ 1ノ 4 ) As より大きくなると、モ一夕出力が低下したり、コギングトルクが大きくなつたりする。

(実施例 8 )

次に、本発明の永久磁石同期電動機の実施例 8を図 13〜図 15を参照して説明する。本実施例では、図 13に示すように、ロー夕 2に埋め込む永久磁石 6として、曲率中心がロー夕 2の径方向外側に位置する逆円弧形状の永久磁石 18を用いている。そして、永久磁石 18のロー夕 2の外周部に臨む端部を口一夕外径より適当距離径方向内側に位置させるとともに、口一夕コア 5のこの端部に対向する部分にスリット 16を形成している。

また、図 14に示すように、永久磁石 18の端部とロー夕コア 5外周径との間の距離を Q、ステ一夕 1とロー夕 2の間のエアギャップ 8の大きさを Lgとして、 L g<Q<3 L gに設定している。 Qが Lgより小さいと、減磁束が永久磁石 1 8に入り込むのを防止する効果が十分に得られず、 Qが 3 L gより多くなると、永久磁石 18による磁界が弱くなつてモー夕出力が低下したり、磁界が急変するためコギングトルクが大きくなる。また、スリット 16の 1つの永久磁石 18の端部に対応する部分の幅の口一夕中心からの開き角を Am、ステ一夕 1のティース 4の開き角を A sとして、（1Z10) Asく Am< (1/4) Asに設定している。この場合も、開き角 Amが（1Z10) Asより小さいと、上記効果が有効に得られず、 Amが（1 4) Asより大きくなると、モー夕出力が低下したり、コギングトルクが大きくなつたりする。

また、図 13、図 14の例ではロー夕コア 5の外周部にスリット 6を形成した例を示したが、図 15に示すようにスリット 6に代えて切欠部 19を形成しても良く、その塲合の切欠部 19の大きさは上記と同様に設定される。

上記実施例以外のその他の永久磁石埋め込み型口一夕の実施例を図 16に示す。図 16 (a)、 (b) は上記実施例 8のスリット 16の形成幅（開き角）と形状の異なったものである。図 16 (c) は永久磁石 6が板状磁石 6 aにて構成されたものである。図 16 (d) は永久磁石 6が径方向に並列配置した多重の逆円弧状永久磁石 18 a、 18 bにて構成したものであり、スリット 16はそれぞれの逆円弧状永久磁石 18 a、 18 bの端部に形成されている。図 16 (e) は永久磁石 6が径方向内側から外側に向けてハ字状の配置した一対の板状磁石 6 bにて構成したものである。また、図 16 ( f ) は永久磁石 6として逆円弧状永久磁石 1 8を用いたものにおいて、ロー夕コア 5を各永久磁石 18をその外周に配置固定する断面形状星形の口一夕コア本体 5 aと、ロー夕コア本体 5 aとの間で永久磁石 18を挟持する口一夕コアキャップ 5 bとから成り、その外周に薄肉円筒 7を外嵌して遠心力に対する強度を確保するようにしている。そして、ロー夕コア本体 5 aとロー夕コアキヤップ 5 bの端部間と薄肉円筒 7の間にスリッ卜 16が形成されている。

なお、上記実施例ではセンサレス駆動の永久磁石同期電動機の場合について説明したが、センサ一式のものでも実施することができ、その場合も同様に減磁を抑えることができる。産業上の利用可能性

本発明の永久磁石同期電動機によれば、以上の説明から明らかなように、集中巻方式のステ一夕を有する永久磁石同期電動機において、ステ一夕のティース間の間隔を L a、ステ一夕とロータ間のエアギャップを Lgとして、 0. 3Lgぐ L a≤2. OLgとしたので、ティース端部間がエアギャップの 2. 0倍より小さいため、減磁磁束が口一夕側に流れるのを抑制でき、コイルとロー夕の磁極が対向するような状態になった場合でも口一夕磁石に対して減磁界が作用し難くなり、ロー夕磁石の減磁耐力の向上を図ることができる。

また、ステ一夕のティース端の厚みを L b、ステ一夕とロー夕間のエアギヤップを L gとして、 2し < 13く5乙8とすることにょっても、減磁磁束がロー夕側に流れるのを抑制でき、同様の作用が得られる。さらに、上記両条件を満たすことにより、一層大きな減磁耐カを得ることができる。

また、ステ一夕のティースの一方の端部、すなわち隣接するティースの対向端部の内、ロータの回転方向下手側の端部、または両方の端部において、ロータ側の側縁部を切除することによつても、ティース端部におけるエアギャップを大きくできて減磁磁束がロー夕側に流れるのを抑制でき、同様の作用が得られる。さらに、その際に口一夕側の側縁部を切除したティースの端部において、ロータ側とは反対側の側縁部を突出させてティース端部の厚みを確保することによって、さらに減磁磁束がロー夕側に流れるのを抑制でき、減磁耐カをより向上することができる。さらに、上記 3条件を満たすことにより、さらに大きな減磁耐カを得ることができる。

また、ロータの永久磁石がフェライト磁石から成る場合には、希土類磁石に比して安価であるが減磁し易いという性質があるため、安価でありながら減磁耐カを向上できるため、特に大きな効果が発揮される。また、ステ一夕を分割コアにて構成すると、各分割コア毎に独立して効率的に巻線してステ一夕を組み立てることができ、ステ一夕の生産性が著しく向上し、大幅にコスト低下を図ることができる。また、センサレス駆動の電動機に適用すると、安価な構成でありながら減磁耐カを高めることができるため、特に大きな効果を発揮する。また、以上の永久磁石同期電動機をエアコンや電気冷蔵庫用のコンプレッサの駆動モー夕に適用することにより、それらの低コスト化を図れて特に大きな効果が得られる。さらに、本発明の永久磁石同期電動機によれば、以上の説明から明らかなよう〖こ、集中巻方式のステ一夕を有するセンサレスで電流位相制御を行うように構成した永久磁石同期電動機において、ロー夕外周部に配設された永久磁石の周方向両端部における外周を、ロータ外周より径方向内側に入り込んだ凹入形状に形成したので、コイルとロータの磁極が対向するような状態になつた場合にステ一夕の隣接するティース端部間からロータ側に向けて減磁界が発生しても、永久磁石に対して減磁界が作用し難いため口一夕磁石の減磁耐力の向上を図ることができる。

その際に、凹入形状部分の口一夕中心からの開き角を Am、ステ一夕のティースの開き角を A sとして、 Amを（1 / 1 0 ) A sより大きくすることで上記効果を発揮でき、また Amを（1 / 4 ) A sより小さくすることにより永久磁石の発生磁束が利用率低下でモータ出力が低下したり、コギングトルクが大きくなつたりするのを抑制できる。

また、永久磁石の口一夕径方向内側面を平面とし、永久磁石の周方向中央部の厚さを大きくすることにより、永久磁石の中央部の減磁耐カをさらに向上することができる。

また、口一夕が口一夕コアの外周に永久磁石を取付けた表面取付型の場合、永久磁石の周方向両端部を切除した切除部にて凹入形状部を形成することにより、減磁耐力が大きく、かつモー夕出力が低下せず、コギングトルクを抑制できる構成を簡単な加工で実現することができる。

また、ロー夕が口一夕コアの外周部に永久磁石を埋め込んだ埋め込み型の場合、口一夕コアにおける永久磁石の周方向両端部に対応する外周部に切欠部ゃスリットを形成することにより、漏れ磁束が強磁性体から成るロー夕コァの凹入形状部に対応する部分を通って短絡されるのをこれら切欠部ゃスリットにて防止できてモー夕効率の低下を確実に防止できる。

また、ロータが曲率中心が口一夕の径方向外側に位置する逆円弧形状の永久磁石をロー夕コアの外周部に埋め込んだ埋め込み型の場合においても、永久磁石のロー夕外周に臨む端部を口一夕外径より径方向内側に位置させるとともにロー夕コアのこの端部に対応する部分に切欠部又はスリットを形成することにより、上記と同様の効果が発揮される。

その際、永久磁石の端部とロー夕コア外周径との間の距離を Q、ステ一夕と口一夕の間のエアギャップを L gとして、 Qを L gより大きくすることにより上記効果が確実に得られ、 Qを 3 L gより小さくすることにより、永久磁石による磁界が弱くなつてモータ出力が低下したり、磁界の急変によりコギングトルクが大きくなるのを防止できる。また、切欠部又はスリットの 1つの永久磁石の端部に対応する部分の幅のロー夕中心からの開き角を Am、ステ一夕のティースの開き角を Asとして、 Amを（1Z10) Asより大きくすることにより上記効果が確実に得られ、 Amを（1ノ4) Asより小さくすることによりモ一夕出力が低下したり、コギングトルクが大きくなつたりするのを防止できる。

また、センサレス駆動の電動機に適用すると、安価な構成でありながら減磁耐力を高めることができるので、特に大きな効果を発揮する。また、以上の永久磁石同期電動機をエアコンや電気冷蔵庫用のコンプレッサの駆動モー夕に適用することにより、それらの低コスト化を図れて特に大きな効果が得られる。

Claims

請求通

1. 集中巻方式のステ一夕を有する永久磁石同期電動機において、ステ一夕のティ一ス間の間隔を L a、ステ一夕とロータ間のエアギャップを Lgとして、 0. 3 Lg<L a≤2. OLgとしたことを特徴とする永久磁石同期電動機。

2. 集中巻方式のステ一夕を有する永久磁石同期電動機において、ステ一夕のティ一ス端の厚みを Lb、ステ一夕と口一夕間のエアギャップを L gとして、 2 L gく L b< 5 L gとしたことを特徴とする永久磁石同期電動機。

3. 集中巻方式のステ一夕を有する永久磁石同期電動機において、ステ一夕のティ一ス間の間隔を L a、ステ一夕のティース端の厚みを L b、ステ一夕とロー夕間のエアギャップを L gとして、 0. 3 Lg<L a≤2. O Lg, 2 L g<L b <5Lgとしたことを特徴とする永久磁石同期電動機。

4. 集中巻方式のステ一夕を有する永久磁石同期電動機において、ステ一夕のティ一スの少なくとも一方の端部の口一夕側の側縁部を切除したことを特徴とする永久磁石同期電動機。

5. 隣接するティースの対向端部の内、ロー夕の回転方向下手側の端部のロー夕側の側縁部を切除したことを特徴とする請求の範囲第 4項記載の永久磁石同期電

6. ロータ側の側縁部を切除したティースの端部において、ロータ側とは反対側の側縁部を突出させてティース端部の厚みを確保したことを特徴とする請求の範囲第 4項記載の永久磁石同期電動機。

7. ロー夕の永久磁石は、フェライト磁石から成ることを特徴とする請求の範囲第 1項〜第 6項の何れかに記載の永久磁石同期電動機。

8. ステ一夕は分割コアにて構成されていることを特徴とする請求の範囲第 1項〜第 6項の何れかに記載の永久磁石同期電動機。

9. 集中巻方式のステ一夕を有する永久磁石同期電動機において、口一夕外周部に配設された永久磁石の周方向両端部における外周を、ロー夕外周より径方向内側に入り込んだ凹入形状に形成したことを特徴とする永久磁石同期電動機。

10. 凹入形状部分のロータ中心からの開き角を Am、ステ一夕のティースの開き角を A sとして、（1/ 1 0) A sく Am< ( 1/4) A sとしたことを特徴とする請求の範囲第 9項記載の永久磁石同期電動機。

1 1. 永久磁石の口一夕径方向内側面を平面とし、永久磁石の周方向中央部の厚さを大きくしたことを特徴とする請求の範囲第 9項記載の永久磁石同期電動機。

1 2. ロー夕はロータコアの外周に永久磁石を取付けた表面取付型で、永久磁石の周方向両端部を切除した切除部にて凹入形状部が形成されていることを特徴とする請求の範囲第 9項記載の永久磁石同期電動機。

1 3. 口一夕はロー夕コアの外周部に永久磁石を埋め込んだ埋め込み型で、口一夕コアにおける永久磁石の周方向両端部に対応する外周部に切欠部を形成したことを特徴とする請求の範囲第 9項記載の永久磁石同期電動機。

1 4. ロー夕は口一夕コアの外周部に永久磁石を埋め込んだ埋め込み型で、口一夕コアにおける永久磁石の周方向両端部に対応する外周部にスリッ卜を形成したことを特徴とする請求の範囲第 9項記載の永久磁石同期電動機。

1 5. 集中巻方式のステ一夕を有する永久磁石同期電動機において、口一夕は曲率中心がロータの径方向外側に位置する逆円弧形状の永久磁石をロー夕コアの外周部に埋め込んだ埋め込み型で、永久磁石のロータ外周に臨む端部はロー夕外径より径方向内側に位置するとともに口一夕コアのこの端部に対応する部分に切欠部を形成したことを特徴とする永久磁石同期電動機。

1 6. 集中巻方式のステ一夕を有する永久磁石同期電動機において、口一夕は曲率中心がロー夕の径方向外側に位置する逆円弧形状の永久磁石を口一夕コアの外周部に埋め込んだ埋め込み型で、永久磁石のロータ外周に臨む端部はロー夕外径より径方向内側に位置するとともにロー夕コアのこの端部に対応する部分にスリッ卜を形成したことを特徴とする永久磁石同期電動機。

1 7. 永久磁石の端部と口一夕コア外周径との間の距離を Q、ステ一夕と口一夕の間のエアギャップを L gとして、 L g<Q<3 L gとしたことを特徴とする請求の範囲第 1 5項又は第 1 6項記載の永久磁石同期電動機。

1 8.切欠部又はスリツ卜の 1つの永久磁石の端部に対応する部分の幅のロータ中心からの開き角を Am、ステ一夕のティースの開き角を A sとして、（1 1 0) A s<Am< ( 1/4) A sとしたことを特徵とする請求の範囲第 1 5項又は第 1 6項記載の永久磁石同期電動機。

1 9 . センサレスで駆動するように構成されていることを特徴とする請求の範囲第 1項〜第 1 8項の何れかに記載の永久磁石同期電動機。

2 0 . 請求の範囲第 1項〜第 1 9項の何れかに記載の永久磁石同期電動機にて駆動されるように構成されたェアコンゃ電気冷蔵庫用のコンプレッサ。