專利名稱：電動機及其控制裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種搭載在汽車或卡車等上的電動機及其控制裝置。
技術(shù)背景一直以來，公知有在定子磁極上集中地巻繞各相的線圏的無刷電動機(例如，參照專利文獻1)。圖141是表示這種現(xiàn)有的無刷電動機的 概略結(jié)構(gòu)的縱向剖視圖。另外，圖143是沿圖141的Al - Al線剖視圖。 在這些圖中表示出4極6槽型的無刷電動機，定子的繞組結(jié)構(gòu)是所謂的 集中巻繞，在各定子磁極上集中地巻繞有各相的線圏。另外，在圖142 中表示出在將定子沿圓周方向展開一周的狀態(tài)下U、 V、 W等繞組的配 置關(guān)系。橫軸以電角度表示， 一周為720° 。在轉(zhuǎn)子2的表面，沿圓周 方向交替地配置N極的永久磁鐵和S極的永久磁鐵。在定子4中，在U 相的定子磁極TBU1、 TBU2上分別巻繞有U相繞組WBU1、 WBU2。 同樣，在V相的定子磁極TBV1、 TBV2上分別巻繞有V相繞組WBV1、 WBV2。在W相的定子磁極TBW1、 TBW2上分別巻繞有W相繞組 WBW1、 WBW2。具有這種結(jié)構(gòu)的無刷電動機現(xiàn)在廣泛用于工業(yè)、家電。 另外，圖M4是表示其他定子的結(jié)構(gòu)的橫向剖視圖。圖M4所示的 定子是24槽的結(jié)構(gòu)，在為4極的電動機的情況下，可進行分布巻繞， 由于能夠使電動機的圓周方向磁動勢分布為比較平滑的正弦波形狀，所 以被廣泛用于無刷電動機、巻繞勵》茲型同步電動機、感應電動機等。特 別是，在為有效利用磁阻轉(zhuǎn)矩的同步磁阻電動機以及應用磁阻轉(zhuǎn)矩的各 種電動機或感應電動機等的情況下，期望由定子生成更精密的旋轉(zhuǎn)磁 場，所以，采用圖144所示的分布巻繞的定子結(jié)構(gòu)。專利文獻h特開平6-261513號公報(第3頁、圖1-3) 但是，圖141、圖142、圖144以及專利文獻1所/>開的現(xiàn)有的無 刷電動機存在如下問題由于需要按各定子^f茲極巻繞電動機繞組，所以 結(jié)構(gòu)復雜；由于需要將電動機繞組配置在槽的里側(cè)，所以因電動機繞組 的巻繞而導致生產(chǎn)性下降。另外，這種結(jié)構(gòu)還存在難以實現(xiàn)小型化、高 效率化、低成本化的問題。并且，由于在電角度360度的范圍只有3個
定子的突極，所以存在如下問題難以將定子產(chǎn)生的磁動勢生成為正弦 波狀而精密地生成旋轉(zhuǎn)》茲場，難以應用到同步磁阻電動機或應用f茲阻轉(zhuǎn) 矩的各種電動機或者感應電動機等中。另外，在能夠進行圖144所示的分布巻繞的定子結(jié)構(gòu)的情況下，能 夠?qū)⒍ㄗ拥拇艅觿莘植忌蔀槠交恼也?，但是，存在如下問題 由于需要從槽的開口部插入繞組，所以，繞組的占空因數(shù)變低，并且， 由于線圏末端的軸向長度變長，所以，難以使電動機小型化。另外，還 存在繞組的生產(chǎn)性降低這樣的問題。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是鑒于上述問題而提出的，其目的在于提供一種繞組結(jié)構(gòu)簡 單、能夠提高生產(chǎn)性、并能夠?qū)崿F(xiàn)小型化、高效率化、低成本化的電動 機以及控制該電動機的控制裝置。為了解決上述問題，本發(fā)明的第一電動機具有轉(zhuǎn)子，具有在圓周 方向N極和S極交替地配置的轉(zhuǎn)子磁極組；(N+l)個定子磁極組，在 圓周上或附近的圓周上多個定子磁極按每一相配置在電角度大致為同 一角度的旋轉(zhuǎn)相位的位置上；2N個環(huán)狀繞組，在各相的所述定子磁極 組之間沿軸向配置，相同的相配置在軸向兩端。另外，優(yōu)選上述的(N+l)個定子磁極組分別以電角度位置依次變 化的方式配置。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，能夠利用各環(huán)狀繞組的電流所生成的 磁動勢更有效地產(chǎn)生電動機轉(zhuǎn)矩。另外，優(yōu)選(N+l)個定子i茲極組分別以對應于電角度4皮此大致相 差180°的兩個相的定子磁極組相鄰的方式配置。通過作成這樣的結(jié) 構(gòu)，從而能夠使轉(zhuǎn)子和定子對置的氣隙部的定子磁極形狀的面積變寬、 變大，能夠增大從轉(zhuǎn)子向繞組交鏈的磁通量，并能夠增大發(fā)生轉(zhuǎn)矩。另外，優(yōu)選(N+l )個定子磁極組分別以如下方式進行配置在將 對應于電角度彼此大致相差180°的兩個相的定子磁極組設為一組時， 分別包含在相鄰的2組中且彼此相鄰的定子^茲極組的電角度的相位差為 最小。通過作成這樣的結(jié)構(gòu)，能夠減小應向它們中間通電的電流，并能 夠降低銅損。另外，優(yōu)選上述的(N+l)個定子磁極以如下方式設定位于兩端 的2個定子磁極的與轉(zhuǎn)子對置的面的轉(zhuǎn)子軸方向?qū)挾戎偷扔诔艘酝獾母鱾€定子磁極的與轉(zhuǎn)子對置的面的轉(zhuǎn)子軸方向?qū)挾?。通過作成這樣的 結(jié)構(gòu)，軸方向兩端的同相的定子》茲極的電；茲作用和其他相的電i茲作用為 同等的作用。本發(fā)明的第二電動機具有轉(zhuǎn)子，具有在圓周方向N極和S極交替 地配置的轉(zhuǎn)子磁極組；N個定子磁極組，在圓周上或附近的圓周上多個 定子磁極按每一相配置在電角度為大致同 一角度的旋轉(zhuǎn)相位的位置 上；2N個環(huán)狀繞組，在各相的定子磁極組的兩側(cè)沿軸向配置，相同的 相配置在軸向兩端。另外，優(yōu)選將多個環(huán)狀繞組合并為l個環(huán)狀繞組，該多個環(huán)狀繞組 配置在由在轉(zhuǎn)子軸方向相鄰的兩個定子磁極所形成的槽內(nèi)。通過作成這 樣的結(jié)構(gòu)，能夠簡化環(huán)狀繞組且將多個電流的算術(shù)之和的電流通電到共 用的繞組，由于繞組內(nèi)的電流均勻化，因而能夠降低銅損。特別是，在 多個繞組中流過正、負電流的定時中，由于兩電流抵消，所以，能夠大 幅度地降低通電電流。另外，優(yōu)選去除了配置在兩個定子磁極的更外側(cè)的環(huán)狀繞組，該兩 個定子磁極分別配置在沿轉(zhuǎn)子軸方向的兩端。通過繞組的去除，能夠筒 4匕電動才幾。另外，優(yōu)選所述的定子磁極的與轉(zhuǎn)子對置的面的面積沿著轉(zhuǎn)子的圓加轉(zhuǎn)矩并降低轉(zhuǎn)矩脈動。另外，優(yōu)選所述的定子磁極的與轉(zhuǎn)子對置的面的轉(zhuǎn)子軸方向?qū)挾缺?沿著轉(zhuǎn)子軸相鄰的定子磁極的間隔大。這樣，通過作成很多的磁通量通過定子磁極的形狀，從而能夠增大電動機轉(zhuǎn)矩常數(shù)。另夕卜，優(yōu)選在將通過任意的X相的定子磁極組的磁通量的總和設為 ①x、將該磁通量①x的旋轉(zhuǎn)變化率設為d①x/d6 、將作用于該定子磁極 和轉(zhuǎn)子磁極之間的氣隙部的磁動勢即繞組電流設為Ix、將繞組匝數(shù)設為 WTx、將由它們的積d①x/d6 xixx WTx計算出的發(fā)生轉(zhuǎn)矩成分設為 Tx、將通過其他任意的Y相的定子磁極組的磁通量的總和設為①y、將 該磁通量①y的旋轉(zhuǎn)變化率設為d①y/de、將作用于該定子磁極和轉(zhuǎn)子 磁極的氣隙部的磁動勢即繞組電流設為Iy、將繞組臣數(shù)設為WTy、將由 它們的積d①y/d6 xlyx WTy計算出的發(fā)生轉(zhuǎn)矩成分設為Ty時，由定 子》茲極和轉(zhuǎn)子》茲極的對置面積所確定的》茲通量①x、①y、繞組電流Ix、Iy、繞組匝數(shù)WTx、 WTy中的兩個以上在X相的定子》茲極和Y相的定 子磁極中為不同的值，與各定子磁極對應的發(fā)生轉(zhuǎn)矩成分Tx、 Ty相等。 由此，在因電動機蓋或被驅(qū)動側(cè)機構(gòu)等情況需要改變定子;茲極的形狀的 情況下，可不改變由磁通量①x、電流Ix、繞組臣數(shù)WTx得到的最終的 電磁作用，而改變各個參數(shù)。另外，優(yōu)選所述的各相的定子磁極在轉(zhuǎn)子軸方向分割為K個，在各 相的K個定子磁極各自的沿著轉(zhuǎn)子軸方向的兩側(cè)或單側(cè)配置有相同相 的K個環(huán)狀繞組。由此，能夠使圓周方向的磁動勢分布更平滑，成為更 4妻近正弦波的分布，能夠使電動機的驅(qū)動更順暢。另外，優(yōu)選由在轉(zhuǎn)子軸方向相鄰的定子磁極形成的槽中巻繞有通上 不同相位的電流的多個環(huán)狀繞組，得到合成電流，并且，巻繞在所述槽 內(nèi)的多個環(huán)狀繞組各自的巻繞數(shù)以各自中流過的電流矢量和各自的巻 繞數(shù)之積的總和與合成電流的矢量 一 致方式設定。通過作成這樣的結(jié) 構(gòu)，相對各相位的定子磁極組，能夠以較少的相數(shù)的電流源做出相數(shù)以 上數(shù)量的電流相位，能夠?qū)崿F(xiàn)更順暢的電動機驅(qū)動。另外，優(yōu)選進行所述環(huán)狀繞組間的接線，將電角度上相同相位的環(huán) 狀繞組彼此進行串聯(lián)連接，將電角度上大致相差180°相位的環(huán)狀繞組 彼此在反方向進行串聯(lián)連接。通過作成這樣的結(jié)構(gòu)，由于能夠以較少的 電流源實現(xiàn)電動機驅(qū)動，所以，能夠使電動機布線簡化，驅(qū)動裝置也簡 化。另外，優(yōu)選所述的轉(zhuǎn)子在表面或內(nèi)部的一部分配置有永久磁鐵，至 少表面的一部分由軟磁性體構(gòu)成。由此，易于實現(xiàn)也能得到磁阻轉(zhuǎn)矩的 各種形狀的轉(zhuǎn)子。另外，優(yōu)選所述轉(zhuǎn)子在從一個轉(zhuǎn)子磁極朝向其他轉(zhuǎn)子磁極的方向上 配置有多組細長的空隙、或者非磁性體或者永久磁鐵。由此，易于實現(xiàn) 同步》茲阻電動機。另外，優(yōu)選所述的轉(zhuǎn)子由在圓周方向磁氣上為軟磁性體的突極構(gòu)成 f茲極。由此，易于構(gòu)成》茲阻電動機。另外，優(yōu)選所述的轉(zhuǎn)子具有可通上感應電流的繞組。由此，能夠得 到感應轉(zhuǎn)矩。另外，優(yōu)選所述定子磁極的與轉(zhuǎn)子對置的面的面積沿著轉(zhuǎn)子的圓周
子磁極的情況下，極對數(shù)Pn和定子磁極的數(shù)量Nss滿足Nss=3 x pn的 關(guān)系。或者，優(yōu)選作成為所述的定子磁極配置在內(nèi)徑側(cè)、轉(zhuǎn)子配置在外 徑側(cè)的所謂外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。另外，優(yōu)選作成為所述的定子磁極和轉(zhuǎn)子沿軸方向相對地配置的所 謂的軸向間隙型電動機結(jié)構(gòu)。另外，優(yōu)選電動機是通過對包括所述電動機的2個以上的電動機進 行復合并組合而構(gòu)成的。通過將包括本發(fā)明的電動機的2個以上的電動 機復合而構(gòu)成，從而能夠有效地利用電動機內(nèi)部的空間，也能夠共用電 動機結(jié)構(gòu)構(gòu)件等。通過將2個電動機復合為1個電動機，從而能夠降低 使用這些電動機的系統(tǒng)的所需空間。另外，在電動機內(nèi)部的通電電流不 平衡且在電動機的轉(zhuǎn)子軸方向產(chǎn)生磁動勢的情況下，以消除2個電動機 產(chǎn)生的軸方向磁動勢的方式配置，結(jié)果是，能夠消除復合后的電動機的 軸向；茲動勢。另外，優(yōu)選所述的轉(zhuǎn)子的與定子》茲極對置的面的至少一部分由軟》茲 性體構(gòu)成，在表面或內(nèi)部具有在轉(zhuǎn)子軸方向或徑向方向引導磁通量的軟 磁性體的導磁磁路。由此，能夠減少與定子的各相的轉(zhuǎn)子軸方向交叉的 定子;茲路。另外，優(yōu)選所述的轉(zhuǎn)子的與定子磁極對置的面的至少 一 部分由于軟 磁性體構(gòu)成，在內(nèi)部具有限制磁通量的旋轉(zhuǎn)方向自由性的空隙部或者非 磁性體部。由此，能夠提高轉(zhuǎn)子磁通量的旋轉(zhuǎn)方向位置的依賴性。另外，優(yōu)選去除按規(guī)則排列的定子磁極的一部分或者轉(zhuǎn)子磁極的一 部分。由此，可以將去除后的部分用作電動機強度的加強、或電流、電 壓、磁通量等的傳感器的配置、或繞組取出口空間。另外，優(yōu)選相數(shù)為Sn，極對數(shù)為Pn,極數(shù)設定為2xPn，從定子磁 極的數(shù)量為SxPn的結(jié)構(gòu)中去除一部分定子磁極。由此，能夠降低定子 ;茲才及間的漏》茲通量。本發(fā)明的第三電動機，具有轉(zhuǎn)子，具有在圓周方向N極和S極交 替地配置的轉(zhuǎn)子磁極組；P個定子磁極組，在圓周上或附近的圓周上多 個定子磁極按每一相配置在電角度大致為同一角度的旋轉(zhuǎn)相位的位置 上；Q個環(huán)狀繞組，在各相的所述定子磁極組之間沿軸向配置，其中， 具有電動機的輸入線，以對上述Q個環(huán)狀繞組分別通上單獨的電流(在 這里，P= (N+l) , Q=2N; P=N, Q=2 ( N - 1 ) ; P= ( N+l ) , Q=N;
或者，P=N， Q= (N - 1 ) , N為3以上的正整數(shù))。本發(fā)明的第四電動機，具有轉(zhuǎn)子，具有在圓周方向N極和S極交 替地配置的轉(zhuǎn)子磁極組；P個定子磁極組，在圓周上或附近的圓周上多 個定子磁極按每一相配置在電角度大致為同一角度的旋轉(zhuǎn)相位的位置 上；Q個環(huán)狀繞組，在各相的定子磁極組之間沿軸向配置，其中，對Q 個環(huán)狀繞組中的夾持2個以上的定子磁極組而配置的2個繞組反方向通 上相同的電流(在這里，P=(N+1) , Q=2N;或者，P=N, Q=2 ( N - 1), N為3以上的正整數(shù))。本發(fā)明的第五電動機，具有轉(zhuǎn)子，具有在圓周方向N極和S極交 替地配置的轉(zhuǎn)子磁極組；P個定子磁極組，在圓周上或附近的圓周上多 個定子磁極按每一相配置在電角度大致為同 一 角度的旋轉(zhuǎn)相位的位置 上；Q個環(huán)狀繞組，在各相的所述定子磁極組之間沿軸向配置(在這里， P= (N+l ) , Q=N;或者，P=N， Q= (N- 1 ) ， N為3以上的正奇數(shù))。本發(fā)明的第六電動機，具有轉(zhuǎn)子，具有在圓周方向N極和S極交 替地配置的轉(zhuǎn)子磁極組；(N+l)個定子磁極組，在圓周上或附近的圓 周上多個定子磁極按每一相配置在電角度大致為同一角度的旋轉(zhuǎn)相位 的位置上；N個環(huán)狀繞組，在各相的所述定子磁極組之間沿軸向配置， 其中，將所述N個繞組進行星形接線。本發(fā)明的第七電動機，具有轉(zhuǎn)子，具有在圓周方向N極和S極交 替地配置的轉(zhuǎn)子磁極組；N個定子磁極組，在圓周上或附近的圓周上多 個定子磁極按每一相配置在電角度大致為同一角度的旋轉(zhuǎn)相位的位置 上；(N-l)個環(huán)狀繞組，在各相的所述定子磁極組之間沿軸向配置， 其中，所述(N-1 )個繞組進行星形接線，所述星形接線的中心連接部 也作為電動^l的輸入而成為N個輸入線。本發(fā)明的第八電動機，具有轉(zhuǎn)子，具有在圓周方向N極和S極交 替地配置的轉(zhuǎn)子磁極組；4個定子磁極組，在圓周上或附近的圓周上多 個定子磁極按每一相配置在電角度大致為同 一角度的旋轉(zhuǎn)相位的位置 上，其中，在兩端的定子^f茲極組的內(nèi)側(cè)分別配置有巻繞數(shù)為Nw的環(huán)狀 繞組，在中央的兩個定子磁極組之間配置有巻繞數(shù)為Nw/2的兩個的環(huán) 狀繞組，這4個繞組進行星形接線。本發(fā)明的第九電動機，具有轉(zhuǎn)子，具有在圓周方向N極和S極交 替地配置的轉(zhuǎn)子磁極組；4個定子磁極組，在圓周上或附近的圓周上多 個定子磁極按每一相配置在電角度大致為同 一 角度的旋轉(zhuǎn)相位的位置 上，其中，在兩端的定子磁極組的內(nèi)側(cè)分別配置有巻繞數(shù)為Nw的環(huán)狀繞組，在中央的兩個定子磁極組之間配置有巻繞數(shù)為Nw/2的環(huán)狀繞 組，這3個繞組進行星形接線。本發(fā)明的第十電動機，具有轉(zhuǎn)子，具有在圓周方向N極和S極交 替地配置的轉(zhuǎn)子磁極組；(N+I)個定子磁極組，在圓周上或附近的圓周上多個定子磁極按每一相配置在電角度大致為同一角度的旋轉(zhuǎn)相位 的位置上，其中，以這些定子磁極組中的對應于電角度彼此大致相差180 。的兩個相的所述定子;茲極組相鄰的方式配置，在各相的所述定子;茲極 組之間配置有N個環(huán)狀繞組。本發(fā)明的第十一電動機，具有轉(zhuǎn)子，具有在圓周方向N極和S極 交替地配置的轉(zhuǎn)子磁極組；N個定子磁極組，在圓周上或附近的圓周上 多個定子磁極按每一相配置在電角度大致為同 一 角度的旋轉(zhuǎn)相位的位 置上，其中，所述N個定子磁極組的配置順序為按電角度的相位的順序 每隔 一個的順序，各相的所述定子磁極組之間配置有各環(huán)狀繞組。本發(fā)明的第十二電動機，具有6個定子磁極組，其特征在于電角 度上第l、 3、 5相的定子磁極組的第一結(jié)構(gòu)部和電角度上第2、 4、 6相 的定子磁極組的第二結(jié)構(gòu)部配置在轉(zhuǎn)子軸方向上，在所述第1、 3、 5相 的定子磁極組之間配置有環(huán)狀繞組，在所述第2、 4、 6相的定子磁極組 之間配置有環(huán)狀繞組，配置有各定子磁極組對置的各轉(zhuǎn)子磁極，所述第 一結(jié)構(gòu)部和第二結(jié)構(gòu)部之間、或者與這些定子磁極組對置的兩對轉(zhuǎn)子磁 極組之間的至少之一被空間或非磁性體磁隔離。本發(fā)明的第十三電動機，具有轉(zhuǎn)子，具有在圓周方向N極和S極 交替地配置的轉(zhuǎn)子磁極組；N個定子磁極組，在圓周上或附近的圓周上多個定子磁極按每一相配置在電角度大致為同一角度的旋轉(zhuǎn)相位的位 置上，其中，所述N個定子磁極組的配置順序為按電角度的相位順序每 隔二個的順序，在各相的所述定子磁極組之間配置有各環(huán)狀繞組。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明除此之外也提供了各種結(jié)構(gòu)的電動機及 其控制裝置，這些可參照以下所說明的實施例和附圖來明確。根據(jù)本發(fā)明，具有如下效果，即，提供一種繞組結(jié)構(gòu)簡單、提高生 產(chǎn)性并能夠?qū)崿F(xiàn)小型化、高效率化、低成本化的電動機以及控制該電動 機的控制裝置。
在本發(fā)明的第一電動機中，通過作成如上述那樣的結(jié)構(gòu)，能夠?qū)⒍?子的圓周方向磁動勢分布作成為比較平滑的正弦波狀，所以，能夠?qū)崿F(xiàn) 振動或噪音較小的高品質(zhì)的電動機。另外，由于是環(huán)狀繞組，所以，能 夠作成電動機的繞組簡單且制作'性優(yōu)越的電動機。本發(fā)明的第二電動機是將兩端的定子磁極組的 一 端的定子磁極組 移動到與另 一 端定子磁極組相鄰的位置的結(jié)構(gòu)，將同相的兩端定子磁極 組集中到一側(cè)，由此，能夠簡化電動機結(jié)構(gòu)。


圖1是表示具有環(huán)狀的繞組的三相電動機的概略結(jié)構(gòu)的縱向剖視圖。圖2是沿圓周方向直線展開圖1所示的轉(zhuǎn)子的表面形狀的圖。 圖3是表示圖1所示的定子的概略結(jié)構(gòu)的橫向剖視圖。 圖4是沿圓周方向直線展開圖1所示的定子的內(nèi)周面形狀的圖。 圖5是表示圖1所示的定子的繞組之一的正面圖和側(cè)面圖。 圖6是沿圓周方向直線展開圖1所示的各環(huán)狀繞組的圖。 圖7是兩個兩個地合并圖6所示的繞組的圖。 圖8是表示圖1所示的定子磁極和繞組的關(guān)系的圖。 圖9是用各矢量表示圖l所示的電動機的電流、電壓和轉(zhuǎn)矩的關(guān)系 的矢量圖。圖IO是表示圖1所示的電動機的定子磁極的內(nèi)周面形狀的變形例 的圖。圖11是表示圖1所示的電動機的定子磁極的內(nèi)周面形狀的變形例 的圖。圖12是表示圖1所示的電動機的定子磁極的內(nèi)周面形狀的變形例 的圖。圖13是表示圖1所示的電動機的定子磁極的內(nèi)周面形狀的變形例 的圖。圖14是內(nèi)置永久磁鐵的各種轉(zhuǎn)子的橫向剖視圖。 圖15是內(nèi)置永久磁鐵的各種轉(zhuǎn)子的橫向剖視圖。 圖16是內(nèi)置永久磁鐵的各種轉(zhuǎn)子的橫向剖視圖。 圖17是內(nèi)置永久磁鐵的各種轉(zhuǎn)子的橫向剖視圖。 圖18是表示具有突極型的磁極的磁阻電動機的轉(zhuǎn)子例的橫向剖視圖。圖19是表示感應電動機的定子的概略結(jié)構(gòu)的橫向剖視圖。 圖20是表示2相、3相、4相、5相、6相、7相的各矢量的圖。 圖21是表示具有6相定子磁極和6相繞組的一個實施例的電動機 的圖。圖22是在沿圓周方向直線展開圖21所示的定子的內(nèi)周面形狀的圖 上附注各環(huán)狀繞組的配置、并且在下部附注沿圓周方向直線展開轉(zhuǎn)子外 周表面形狀的圖。圖23是圖21所示的電動機的各部的橫向剖視圖。圖24是表示3相2極的同步磁阻電動機的橫向剖一見圖。圖25是用dq軸坐標表示同步磁阻電動機后的電流和磁通量的矢量圖。圖26是具有6相的環(huán)狀繞組、并在軸向無限長的電動機模型的定 子的縱向剖視圖。圖27是表示在沿圓周方向直線展開定子的內(nèi)周面形狀的圖上附注 各環(huán)狀繞組的配置的例子的圖。圖28是表示在沿圓周方向直線展開定子的內(nèi)周面形狀的圖上附注 各環(huán)狀繞組的配置的例子的圖。圖29是表示圖28所示的定子的一部分的縱向剖視圖。圖30是表示圖27、圖28所示的繞組的各電流的矢量圖。圖31是放大圖21所示的電動機的定子芯和繞組的圖。圖32是表示矢量的合成的圖。圖33是表示由合成的矢量構(gòu)成的6相的矢量的圖。圖34是表示在沿圓周方向直線展開定子的內(nèi)周面形狀的圖上附注 各環(huán)狀繞組的配置的例子的圖。圖35是表示在沿圓周方向直線展開定子的內(nèi)周面形狀的圖上附注 各環(huán)狀繞組的配置的例子的圖。圖3 6是表示通過各定子磁極的磁通量的旋轉(zhuǎn)變化率的例子的圖。圖37是表示在沿圓周方向直線展開定子的內(nèi)周面形狀的圖上附注 各環(huán)狀繞組的配置的例子的圖。圖38是表示定子磁極形狀的例子的縱向剖視圖。
圖39是表示定子磁極的內(nèi)徑側(cè)形狀的各種例子的圖。圖40是表示定子磁極形狀以及轉(zhuǎn)子磁極形狀的例子的橫向剖視圖。圖41是表示在沿圓周方向直線展開定子的內(nèi)周面形狀的圖上附注各環(huán)狀繞組的配置的例子的圖。圖42是表示在沿圓周方向直線展開定子的內(nèi)周面形狀的圖上附注各環(huán)狀繞組的配置的例子的圖。圖43是表示在沿圓周方向直線展開定子的內(nèi)周面形狀的圖上附注各環(huán)狀繞組的配置的例子的圖。圖44是表示圖43所示的繞組的電流的矢量圖。圖45是表示圖43所示的繞組的各電流的矢量圖。圖46是表示圖1所示的電動機的各繞組的電流、電壓、繞組的接線關(guān)系的圖。圖47是用矢量表示圖46所示的繞組的電流和電壓的關(guān)系的圖。圖48是表示圖46所示的繞組、電流和電壓的圖。圖49是表示將圖1所示的電動機的繞組變更為圖7所示的繞組的電動機的電流、電壓、繞組的接線關(guān)系的例子的圖。圖50是表示將圖1所示的電動機的繞組變更為圖7所示的繞組的電動機的電流、電壓、繞組的接線關(guān)系的例子的圖。圖51是用矢量表示圖50所示的繞組的電流和電壓的關(guān)系的圖。圖52是表示圖50所示的繞組、電流和電壓的圖。圖53是表示圖50所示的繞組和3相變換器的連接關(guān)系的圖。圖54是表示圖21所示的繞組的連接和向3相變換器的連接關(guān)系的圖。圖55是表示圖35所示的繞組的連接和向3相變換器的連接關(guān)系的圖。圖56是表示圖28所示的繞組的連接和向3相變換器的連接關(guān)系的圖。圖57是在圖17所示的轉(zhuǎn)子上附加感應繞組的圖。 圖58是表示用環(huán)狀的繞組構(gòu)成定子側(cè)的初級繞組和轉(zhuǎn)子側(cè)的次級 繞組這兩者的感應電動機的結(jié)構(gòu)的縱向剖視圖。圖59是轉(zhuǎn)子配置在外徑側(cè)的外轉(zhuǎn)子型的電動機的縱向剖視圖。 圖60是表示將定子和轉(zhuǎn)子相對地沿轉(zhuǎn)子軸向配置的軸向間隙型的電動才幾的縱向剖一見圖。圖61是附注了圖60所示的定子磁極形狀和各環(huán)狀繞組的配置的橫 向剖視圖。圖62是表示圖60所示的轉(zhuǎn)子的橫向剖視圖。圖64是表示在沿圓周方^直線展開圖63所示的口定子的內(nèi)周面形狀 的圖上附注各環(huán)狀繞組配置的例子的圖。圖6 5是在轉(zhuǎn)子內(nèi)部具有軸向磁路的轉(zhuǎn)子的橫向剖視圖。 圖66是表示層疊的電磁鋼板的形狀例的圖。圖67是表示在轉(zhuǎn)子磁極的軟磁性體部具有限制磁通量的旋轉(zhuǎn)方向 自由性的空隙部的轉(zhuǎn)子的例子的圖。圖68是表示增大定子磁極間的距離來降低定子磁極間的漏磁通量的定子的例子的圖。圖69是表示增大定子磁極間的距離來降低定子磁極間的漏磁通量的定子的例子的圖。圖70是表示增大定子磁極間的距離來降低定子磁極間的漏磁通量的定子的例子的圖。圖71是表示具有環(huán)狀繞組的3相的電動機的概略結(jié)構(gòu)的圖。圖72是表示圖71的電流、電壓的矢量的圖。圖73是表示具有環(huán)狀繞組的3相的電動機的概略結(jié)構(gòu)的圖。圖74是表示圖73的電流、電壓的矢量的圖。圖75是表示圖73所示的電動機的定子磁極的橫向剖面形狀的圖。圖76是表示圖73所示的電動機的繞組的形狀和渦流的圖。圖77是表示具有環(huán)狀繞組的5相的電動機的概略結(jié)構(gòu)的圖。圖78是表示圖77的電流矢量的圖。圖79是表示圖77的電流矢量的圖。圖80是具有環(huán)狀繞組的5相的電動機的概略結(jié)構(gòu)的圖。圖81是表示圖80的電動機的電流矢量的圖。圖82是使圖80的電動機的繞組為星形接線的繞組接線圖。圖83是表示具有環(huán)狀繞組的5相的電動機的概略結(jié)構(gòu)的圖。圖84是圖83的電動機的電流矢量的圖。
圖85是使圖83的電動機繞組為星形接線的繞組接線圖。 圖86是表示具有環(huán)狀繞組的5相電動機的概略結(jié)構(gòu)的圖。 圖87是表示圖83的電動機的電流波形的圖。 圖88是表示圖83的電動機的繞組的電壓波形的圖。 圖89是表示使圖83的電動機的繞組為星形接線時的各端子的電壓 波形的圖。圖90是表示具有環(huán)狀繞組的5相的電動機的概略結(jié)構(gòu)的圖。 圖91是圖90的電動機的電流矢量的圖。 圖92是圖90的電動機的電流矢量的圖。圖93是使圖90的電動機的繞組為星形接線、三角形接線的繞組接 線圖。圖94是表示圖93的電動機的電流波形的圖。 圖95是表示圖93的電動機繞組的電壓波形的圖。 圖96是表示使圖93的電動機的繞組為星形接線時的各端子的電壓 波形的圖。圖97是表示具有環(huán)狀繞組的5相的電動機的概略結(jié)構(gòu)的圖。 圖98是表示圖97所示的電動機的定子磁極的橫向剖面形狀的圖。 圖99是表示具有環(huán)狀繞組的4相的電動機的概略結(jié)構(gòu)的圖。 圖100是表示圖99的電流矢量的圖。圖101是使圖99的電動機的繞組為星形接線的繞組接線圖。圖102是表示具有環(huán)狀繞組的4相的電動機的概略結(jié)構(gòu)的圖。圖103是使圖102的電動機的繞組為星形接線的繞組接線圖。圖104是表示具有環(huán)狀繞組的4相的電動機的概略結(jié)構(gòu)的圖。圖105是使圖104的電動機繞組為星形接線的繞組接線圖。圖106是表示具有環(huán)狀繞組的4相的電動機的概略結(jié)構(gòu)的圖。圖107是表示圖106的電動機的電流矢量的圖。圖108是表示具有環(huán)狀繞組的4相的電動機的概略結(jié)構(gòu)的圖。圖109是表示圖108所示的電動機的定子磁極的橫向剖面形狀的圖。圖IIO是表示圖108的電動機的電流矢量的圖。 圖111是使圖108的電動機的繞組為星形接線、并進行3相繞組化 的繞組接線圖。
圖112是表示圖108的電動機的電流矢量的圖。圖113是使圖108的電動機的繞組為星形接線、并進行3相繞組化的繞組接線圖。圖114是表示圖35的6相電動機的電流矢量的圖。圖115是使圖35的電動機的繞組為星形接線的繞組接線圖。圖116是表示圖35的電動機的電流波形的圖。圖117是表示圖35的電動機繞組的電壓波形的圖。圖118是表示使圖35的電動機的繞組為星形接線時的各端子的電壓波形的圖。圖119是使相位相對地改變30°相位的2組的3相的矢量圖。圖120是使圖119的電動機的繞組為星形接線的繞組接線圖。圖121是表示具有環(huán)狀繞組的4相電動機的概略結(jié)構(gòu)的圖。圖122是表示具有環(huán)狀繞組的4相電動機的概略結(jié)構(gòu)的圖。圖123是表示具有環(huán)狀繞組的6相電動機的概略結(jié)構(gòu)的圖。圖124是表示具有環(huán)狀繞組的6相電動機的概略結(jié)構(gòu)的圖。圖125是表示具有環(huán)狀繞組的6相電動機的概略結(jié)構(gòu)的圖。圖126是表示圖125的6相電動機的電流矢量的圖。圖127是表示圖125的6相電動機的電流矢量的圖。圖128是表示具有環(huán)狀繞組的4相電動機的概略結(jié)構(gòu)的圖。圖129是表示圖128的6相電動機的電流矢量的圖。圖130是表示具有環(huán)狀繞組的4相電動機的概略結(jié)構(gòu)的圖。圖131是表示4極的磁阻電動機的轉(zhuǎn)子的概略結(jié)構(gòu)的圖。圖132是表示在圖131的轉(zhuǎn)子中所使用的電磁鋼板的形狀的圖。圖133是表示在圖131的轉(zhuǎn)子上配置永久磁鐵的結(jié)構(gòu)的圖。圖134是表示在圓周方向移動定子磁極的結(jié)構(gòu)的圖。圖135是表示在徑向具有凹凸的定子磁極形狀、轉(zhuǎn)子磁極形狀的圖。圖136是使用定子繞組的導管狀繞組的例子。圖13 7是表示單獨驅(qū)動電動機的各繞組的控制裝置的結(jié)構(gòu)例的圖。圖138是表示5相電動機的繞組結(jié)構(gòu)及其控制裝置的圖。圖139是表示5相電動機的繞組結(jié)構(gòu)及其控制裝置的圖。圖140是表示5相電動機的繞組結(jié)構(gòu)及其控制裝置的圖。
圖141是表示現(xiàn)有的無刷電動機的概略結(jié)構(gòu)縱向剖視圖。圖142是表示現(xiàn)有的無刷電動機的定子磁極和繞組的關(guān)系的定子的展開圖。圖143是圖141的Al - Al線剖視圖。圖144是現(xiàn)有的同步磁阻電動機的橫線剖視圖。
具體實施方式
下面，參照附圖詳細地說明應用了本發(fā)明的一個實施例的電動機。首先，說明本發(fā)明的電動機的現(xiàn)有公知的基本結(jié)構(gòu)，然后，說明提 供本發(fā)明所特有的特征的結(jié)構(gòu)。圖1是表示作為本實施例的電動機的無刷電動機的基本結(jié)構(gòu)的剖視 圖。圖1所示的無刷電動機150是以3相交流進行動作的8極電動機， 包括轉(zhuǎn)子軸lll、永久磁鐵112、定子114而構(gòu)成。轉(zhuǎn)子110具有配置在表面上的多個永久磁鐵112。這些永久磁鐵112 沿著轉(zhuǎn)子110表面在圓周方向交替地配置N極和S極。圖2是轉(zhuǎn)子110 的圓周方向展開圖。橫軸表示機械角，在機械角為360°的位置，電角 度為1440° 。定子114分別具有4個U相定子磁極119、 V相定子磁極120、 W 相定子磁極121。各定子磁極119、 120、 121相對轉(zhuǎn)子110具有突極狀 的形狀。圖4是從轉(zhuǎn)子IIO側(cè)觀察到的定子114的內(nèi)周側(cè)的展開圖。4 個U相定子磁極119在同一圓周上以等間隔配置。同樣地，4個V相定 子不茲極120在同一圓周上以等間隔配置。4個W相定子-茲極121在同一 圓周上以等間隔配置。將4個U相定子磁極119稱為U相定子磁極組， 將4個V相定子磁極120稱為V相定子磁極組，將4個W相定子磁極 121稱為W相定子磁極組。另外，在這些各定子磁極組中，將沿軸向配 置在端部的U相定子》茲極組和W相定子；茲極組稱為端部定子》茲極組， 將除此以外的V相定子磁極組稱為中間定子磁極組。另夕卜，各U相定子磁極119、 V相定子磁極120、 W相定子磁極121 的軸向位置和圓周方向位置相互錯開地配置。具體地說，各定子i茲極組 在圓周方向相互錯開地配置，使得相對地具有機械角為30° 、電角度為 120°的相位差。圖4所示的虛線表示對置的轉(zhuǎn)子110的各永久磁鐵 112。同極的轉(zhuǎn)子磁極(N極的永久磁鐵112間或者S極的永久磁鐵112
間)的間距是電角度為360° ，同相的定子磁極的間距也是電角度為360o定子114的U相定子磁極119 、 V相定子磁極120 、 W相定子磁 極121各自之間配置有U相繞組115、 V相繞組116、 117、 W相繞組 118。圖6是表示各相的繞組的圓周方向展開圖的圖。U相繞組115設 置在U相定子磁極119和V相定子磁極120之間，呈沿圓周方向的環(huán)狀 形狀。從轉(zhuǎn)子軸111側(cè)觀察，當設順時針方向的電流為正時(其他相的 相繞組也同樣)，則U相繞組115中流過的電流Iu為負(-Iu)。同樣 地，V相繞組116設置在U相定子磁極119和V相定子磁極120之間， 沿圓周方向呈環(huán)狀形狀。V相繞組116中流動的電流Iv為正(+Iv) 。 V 相繞組117設置在V相定子磁極120和W相定子磁極121之間，呈沿 圓周方向的環(huán)狀形狀。V相繞組117中流動的電流Iv為負(-Iv) 。 W 相繞組118設置在V相定子磁極120和W相定子^f茲極121之間，呈沿 圓周方向的環(huán)狀形狀。W相繞組118中流動的電流Iw為正(+Iw)。這 三種電流Iu、 Iv、 Iw是3相交流電流，相位;波此各^"開120° 。接著，詳細地說明定子114的各相定子磁極形狀和各相繞組形狀。 圖3是表示圖1的定子114的剖面處的圖，圖3 (A)表示A-A線剖視 圖，圖3 (B)表示B-B線剖視圖，圖3 (C)表示C-C線剖視圖。如 這些圖所示，U相定子》茲極119、 V相定子》茲極120、 W相定子》茲極121 分別相對轉(zhuǎn)子IIO呈突極形狀，分別以相對地具有機械角為30° 、電角 度為120°的相位差的方式配置。圖5是表示U相繞組115的概略形狀的圖，圖5 (A)表示正面圖， 圖5 (B)表示側(cè)面圖。U相繞組115具有巻繞開始端子U和巻繞結(jié)束 端子N。此外，同樣地，V相繞組116、 117具有巻繞開始端子V和巻 繞結(jié)束端子N, W相繞組118具有巻繞開始端子W和巻繞結(jié)束端子N。 在對各相繞組進行3相Y接線的情況下，各相繞組115、 116、 117、 118 的巻繞結(jié)束端子N連接在一起。流過各相繞組115、 116、 117、 118的 電流Iu、 Iv、 Iw被控制為在各相定子磁極119、 120、 121和轉(zhuǎn)子110的 永久磁鐵112之間產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電流相位。另外，進行控制，以使 Iu+Iv+Iw=0。接著，針對各相電流Iu、 Iv、 Iw和由這些各相電流付與各相定子磁 極119、 120、 121的磁動勢的關(guān)系進行說明。圖8是在從氣隙面?zhèn)?轉(zhuǎn) 子IIO側(cè))觀察到的各相定子磁極119、 120、 121的展開圖(圖4)上 加注等效的各相電流繞組的圖。U相繞組在同 一方向串聯(lián)地巻繞在4個U相定子磁極119上。因此， 各U相定子磁極119在同一方向被付與磁動勢。例如，巻繞在從圖8的 左側(cè)起第二個U相定子磁極119上的U相繞組由導線(3)、 (4)、 (5)、 (6)形成，在U相定子磁極119的周圍以該順序巻繞多圈這些導線。 此外，導線(2)、 (7)是相鄰的U相定子磁極119間的搭接線，不具 有電磁作用。當詳細地觀察流過這樣的U相繞組的電流Iu的各部分時，導線(1 ) 和(3 )的電流大小相同且朝相反方向流動，磁動勢安培匝數(shù)相抵，因 而這些導線等效地處于和電流沒有流過時相同的狀態(tài)。同樣地，對于導 線(5)和(8)的部分的電流，磁動勢安培匪數(shù)也相抵，這些導線等效 地處于和電流沒有流過時相同的狀態(tài)。這樣，由于流過配置在U相定子 磁極119間的導線的電流始終相抵，所以，不需要流過電流，該部分的 導線可以去除。其結(jié)果是，可以認為，和與導線(10) 、 (6)對應地 在定子114的圓周上呈環(huán)狀流過的U相電流Iu、以及與導線(4)、 (9) 對應地在定子114的圓周上呈環(huán)狀流過的U相電流-Iu同時流過的狀態(tài) 相同。并且，上述的與導線(IO)、 (6)對應地在定子114的圓周上呈 環(huán)狀流過的U相電流Iu是在定子芯的外部呈環(huán)狀流過的電流，由于定 子芯的外部是空氣等，磁阻較大，所以，幾乎不存在針對無刷電動機150 的電磁作用。因此，即使省略也沒有影響，能夠去除位于定子芯的外部 的環(huán)狀的繞組(此外，在上述的例子中，省略了該環(huán)狀的繞組，但也可 以不省略而保留該環(huán)狀的繞組)。其結(jié)果是，可以認為圖1所示的U相 繞組的作用和圖1、圖6所示的環(huán)狀的U相繞組115等效。另外，圖8所示的V相繞組與U相繞組同樣地，以包圍4個V相 定子磁極120的方式串聯(lián)巻繞。其中，流過導線(11 )和(13)的電流 大小相同、方向相反，磁動勢安培匝數(shù)相抵，因而該部分等效地處于與 電流沒有流過時相同的狀態(tài)。同樣地，對于導線(15) 、 (18)的電流， 磁動勢安培匝數(shù)也相抵。其結(jié)果是，可以認為，和與導線(20) 、 (16) 對應地在定子114的圓周上呈環(huán)狀流過的V相電流Iv、以及與導線 (14) 、 ( 19)對應地在定子114的圓周上呈環(huán)狀流過的V相電流-Iv 同時流過的狀態(tài)相同。結(jié)果是，可以認為圖l所示的V相繞組的作用和圖1、圖6所示的環(huán)狀的V相繞組116、 117等效。另外，圖8所示的W相繞組與U相繞組同樣地，以包圍4個W相 定子磁極121的方式串聯(lián)巻繞。其中，流過導線(21)和(23)的電流 大小相同、方向相反，磁動勢安培匝數(shù)相抵，因而該部分等效地處于與 電流沒有流過時相同的狀態(tài)。同樣地，對于導線(25) 、 (28)的電流， 磁動勢安培匝數(shù)也相抵。其結(jié)果是，可以認為，和與導線(30) 、 (26) 對應地在定子114的圓周上呈環(huán)狀流過的W相電流Iw、以及與導線 (24) 、 (29)對應地在定子114的圓周上呈環(huán)狀流過的W相電流-Iw 同時流過的狀態(tài)相同。并且，上述的與導線繞組(24) 、 (29)對應地在定子114的圓周 上呈環(huán)狀流過的W相電流-Iw是在定子芯的外部呈環(huán)狀流過的電流， 由于定子芯的外部是空氣等，磁阻較大，所以，幾乎不存在針對無刷電 動機150的電磁作用。因此，即使省略也沒有影響，能夠去除位于定子 芯的外部的環(huán)狀的繞組。其結(jié)果是，可以認為圖8所示的W相繞組的 作用和圖1、圖6所示的環(huán)狀的W相繞組118等效。如上所說明的那樣，對定子114的各相定子磁極119、 120、 121付 與電磁作用的繞組以及電流能夠用環(huán)狀的簡單的繞組代替，且能夠去除 定子114的軸向兩端的環(huán)狀的繞組。其結(jié)果是，由于能夠大幅地降低使 用于無刷電動機150的銅的量，所以，能夠?qū)崿F(xiàn)高效率化、高轉(zhuǎn)矩化。 另外，由于不需要在同相的圓周方向的定子磁極間配置繞組(導線)， 所以，能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)以上的多極化，特別是，由于繞組結(jié)構(gòu)簡單， 所以，能夠提高電動機的生產(chǎn)性，能夠?qū)崿F(xiàn)低成本化。此外，在磁氣上，通過U、 V、 W相的定子磁極的磁通量cJ)u、 (J)v、 (J) w在背扼部(back yoke )合流，3相交流》茲通量的總和為零，即(J) u+ 4>v+ct)w=0。另外，圖71、圖72、圖73所示的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)是在將圖8所 示的各相突極119、 120、 121各兩個共計六個排列在同一圓周上的結(jié)構(gòu)， 各個突極的電磁作用、轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生與無刷電動機150相同。但是，圖71、 圖72所示的現(xiàn)有的無刷電動機在其結(jié)構(gòu)上不能夠如圖1至圖7所示那 樣去除繞組的一部分，或者不能夠使繞組簡化。無刷電動機150具有這種結(jié)構(gòu)，下面對其動作進行說明。圖9是無 刷電動機150的電流、電壓、輸出轉(zhuǎn)矩的矢量圖。X軸對應于實軸，Y
軸對應于虛軸。另外，將相對X軸的逆時針方向的角度作為矢量的相位 角。將在定子114的各相定子磁極119、 120、 121上存在的磁通量(J)U、 cj)v、 (j)w的旋轉(zhuǎn)角度變化率稱為單位電壓，設Eu=dcJ)u/de、 Ev=d(() v/de、 Ew=dcj)w/de。如圖4所示，各相定子眉茲極119、 120、 121的相 對于轉(zhuǎn)子110 (永久磁鐵112)的相對位置各錯開電角度120° ，因而各 相繞組115~ 118的1匝所感應的單位電壓Eu、 Ev、 Ew為圖9所示那 樣的3相交流電壓?，F(xiàn)在，轉(zhuǎn)子以固定旋轉(zhuǎn)d6/dt二Sl旋轉(zhuǎn)，各相繞組115~ 118的巻繞 數(shù)為Wu、 Wv、 Ww，當這些值等于Wc時，繞組115 ~ 118的各感應電 壓Vu、 Vv、 Vw以如下方式表示。此外，當忽略各定子磁極的漏石茲通量 成分時，U相繞組的磁鏈數(shù)為Wux (j)u， V相繞組的磁鏈數(shù)為Wvx (J)v， W相繞組的f茲鏈lt為Ww x 4) w。Vu = WuX (—d0u/dt)=_Wu X d》u/d 0 X d 0 /dt=—WuXEuXSl …(l) 同樣，Vv = WvXEvXSl …(2)Vw = WwXEwXSl …(3)在這里，具體的繞組和電壓的關(guān)系如下。U相的單位電壓Eu是在 圖1和圖6所示的U相繞組115的反向的1匝上產(chǎn)生的電壓。U相電壓 Vu是在U相繞組115的反向上產(chǎn)生的電壓。V相的單位電壓Ev是在將 V相繞組116的1匝和V相繞組117的反向的1匝串聯(lián)連接時在兩端產(chǎn) 生的電壓。V相電壓Vv是在將V相繞組ll6和反向的V相繞組1 n串 聯(lián)連接時的兩端的電壓。W相的單位電壓Ew是在圖1和圖6所示的W 相繞組118的1匝上產(chǎn)生的電壓。W相電壓Vw是在W相繞組118的 反向上產(chǎn)生的電壓。若要使無刷電動機150的轉(zhuǎn)矩高效地發(fā)生，則各相電流Iu、 Iv、 Iw需要與各相繞組的單位電壓Eu、 Ev、 Ew同一相位地進行通電。在圖9 中，Iu、 Iv、 Iw和Eu、 Ev、 Ew分別為同一相位，為了使矢量圖簡化， 將同相的電壓矢量、電流矢量用同一矢量箭頭表示。無刷電動機150的輸出功率Pa、各相的功率Pu、 Pv、 Pw如下<formula>formula see original document page 30</formula>另外，無刷電動機150的輸出轉(zhuǎn)矩Ta、各相的轉(zhuǎn)矩Tu、 Tv、 Tw如下<formula>formula see original document page 30</formula>此外，與本實施例的無刷電動機150的電壓、電流、轉(zhuǎn)矩相關(guān)的矢 量圖與圖71、圖72、圖73所示的現(xiàn)有無刷電動機的矢量圖相同。接著，對使圖1和圖6所示的各相繞組和電流更高效率化的變形方 法進行說明。U相繞組115和V相繞組116是相鄰地配置在U相定子磁 極119和V相定子磁極120之間的環(huán)狀繞組，能夠?qū)⑺鼈兒喜⒊蓡我坏?繞組。同樣，V相繞組117和W相繞組118是相鄰地配置在V相定子 磁極120和W相定子磁極121之間的環(huán)狀繞組，能夠?qū)⑺鼈兒喜⒊蓡我?的繞組。圖7是表示將兩個繞組合并成單一的繞組后的變形例的圖。對圖6 和圖7進行比較可知，U相繞組115和V相繞組116被置換成單一的M 相繞組138, V相繞組117和W相繞組118被置換成單一的N相繞組 139。另外，使將U相繞組115的電流(-Iu)和V相繞組116的電流
(Iv)加在一起后的M相電流Im ( = - Iu+Iv)流過M相繞組138，由此， 由M相繞組138產(chǎn)生的磁通量的狀態(tài)和對由U相繞組115與V相繞組 116分別產(chǎn)生的磁通量進行合成后的狀態(tài)相同，在電磁上是等效的。同 樣，使將V相繞組117的電流(-Iv)和W相繞組118的電流(Iw) 加在一起后的N相電流In ( = - Iv+Iw)流過N相繞組139，由此，由N 相繞組139產(chǎn)生的磁通量的狀態(tài)和對由V相繞組117和W相繞組118 分別產(chǎn)生的磁通量進行合成后的狀態(tài)相同，在電磁上等效。圖9中也示出它們狀態(tài)。圖9所示的M相繞組138的單位電壓Em、 N相繞組39的單位電壓Em如下。Em = —Eu 二 一(Uu/d0 En = Ew =d (f)w/d 0另外，各繞組的電壓V、功率P、轉(zhuǎn)矩T的矢量公式如下。Vm=WcXEmXSl '..(12)Vn=WcXEnXSl .''(13)Pm=VmXIm = WcX ( — Eu) XS1X (—Iu + Iv)=WcXEuXSlX (—Iu + Iv).(14)Pn=Vn XIn = WcXEwXSlX ( —Iv+Iw)…(15)Pb=Pm+Pn = VuX (—Iu+Iv)十VwX (—Iv+Iw)…(16)丁m=Pm/Sl = WcX (-Eu 〉 X (—Iu+Iv)…(17)Tn=Pn /Sl = WcXEwX (—Iv+Iw)…(18)Tb=Tm+Tn = WcX (( — Eu XIm)十EwXIn)…(19)=WcX (一EuX (—Iu十Iv)+Ew X (一Iv + Iw))=WcXEuXIu+WcXIvX ( — Eu —Ew)十WcXEwXlw=WcX (EuXIu+EvXIv+EwXIw) …(20) V Eu+Ev+Ew = 0 …(21)在這里，由(11 )式表示的轉(zhuǎn)矩式用3相表達，由(19)式表示的 轉(zhuǎn)矩式用2相表達。這些轉(zhuǎn)矩式的表現(xiàn)方法不同，但是，當展開(19) 式時就變?yōu)?20)式，這兩個式子在數(shù)學上是等價的。特別是，在電壓Vu、 Vv、 Vw以及電流Iu、 Iv、 Iw為平衡3相交流的情況下，由(11) 式表示的轉(zhuǎn)矩Ta的值固定。此時，如圖9所示，用(19)式表示的轉(zhuǎn) 矩Tb為Tm和Tn的相位差即Kmn=90。的正弦波的平方函數(shù)的和，為 固定值。另外，(19)式是2相交流電動機的表達形式，(11 )式和(21 ) 式是3相交流電動機的表達形式，但它們的值相同。但是，在(19)式 中，在將(-Iu+Iv)的電流Im通給M相繞組138的情況和將-Iu和Iv 的電流分別通給U相繞組115和V相繞組116的情況下，即使在電磁上 相同，銅損也不同。如圖9的矢量圖所示，電流Im的實軸成分減少為 Im乘以cos30。后的值，因此將電流Im通電給M相繞組138的情況下 的銅損變?yōu)?5%,具有降低25%的銅損的效果。接著，關(guān)于圖1所示的電動機的定子114的形狀，對其間隙面磁極 形狀的變形例進行說明。定子114的磁極形狀對轉(zhuǎn)矩特性影響較大，且 與齒槽轉(zhuǎn)矩脈動、由通電電流感應的轉(zhuǎn)矩脈動密切相關(guān)。下面，對這樣 具體例進行說明，即對與各定子磁極組分別對應的定子磁極的形狀進 行變形，以使存在于各定子磁極組的磁通量的旋轉(zhuǎn)角度變化率、即單位 電壓的形狀以及振幅大致相同且彼此維持電角度為120°的相位差。圖10是表示定子磁極的變形例的圓周方向展開圖。圖4所示的各 相的定子磁極122、 123、 124具有與轉(zhuǎn)子軸111平行地配置的基本形狀。 各定子磁極配置成各相為同一形狀且相對地呈電角度為120°的相位 差。在使用具有這種形狀的各定子磁極122、 U3、 124的情況下，有轉(zhuǎn) 矩脈動變大這樣的擔心。但是，在各定子磁極122、 123、 124的徑向方 向形成半圓柱體形狀的凹凸，由此，能夠使邊界部的電磁作用平滑，能 夠降低轉(zhuǎn)矩脈動。另外，作為其他方法，在轉(zhuǎn)子110的永久磁鐵112的 各極表面上形成半圓柱體形狀的凹凸，從而能夠在圓周方向上實現(xiàn)正弦 波性的磁通量分布，由此，可以降低轉(zhuǎn)矩脈動。此外，標注在圖10的 水平周軸上的角度是沿圓周方向的機械角，從左至右的一周為360。。圖11是表示定子磁極的其他變形例的圓周方向展開圖。圖11所示 的各相的定子磁極125、 126、 127具有相對圖10的基本形狀傾斜了電 角度約60°后的形狀(相對與轉(zhuǎn)子軸111平行的方向，沿圓周方向傾斜 了電角度約60。后的形狀)。由此，具有降低轉(zhuǎn)矩脈動的效果。另夕卜，
具有這樣的特征由于各相的定子磁極125、 126、 127的寬度比180。 窄，所以，通過各相的定子磁極125、 126、 127的最大磁通量不減少， 因而轉(zhuǎn)矩平均值的降低較少。但是，在采用圖IO以及圖11所示的定子磁極形狀的情況下，為了 實現(xiàn)定子磁極的氣隙面形狀，為了在各相的繞組115、 116、 117、 118 和氣隙部之間實現(xiàn)該;茲極形狀，各相的定子》茲極的前端為在轉(zhuǎn)子軸方向 突出的形狀，需要用于在軸向突出的磁路的空間，從而存在為了確保該 空間而使電動機外形形狀容易變大的問題。圖12是表示定子磁極的其他變形例的圓周方向展開圖，示出了減 輕該問題的定子磁極形狀。圖12表示了如下這樣的例子對各相的定 子磁極128、 129、 130的形狀進行變形，使得將存在于定子114的U相 定子磁極128中的磁通量cl)u的旋轉(zhuǎn)角度變換率即U相的單位電壓設為 Eu ( = d(J>u/de )、將存在于V相定子磁極129中的磁通量(])v的旋轉(zhuǎn) 角度變化率即V相的單位電壓設為Ev ( = dc})v/de )、將存在于W相 定子磁極130中的磁通量cj)w的旋轉(zhuǎn)角度變化率即W相的單位電壓設為 Ew( = dcj)w/de )時，各相的單位電壓Eu、 Ev、 Ew的形狀、振幅大致 相同，相位彼此保持電角度120°的相位差。這些定子磁極形狀的特征 在于各定子磁極128、 129、 130的氣隙面的大半相對于各定子磁極的 齒的中間部分距離變短，來自轉(zhuǎn)子110的磁通量通過各定子磁極表面， 并通過齒的中間部分，然后，磁通量通過針對定子114的背扼的磁路而 能容易地通過。因此，圖12所示的定子磁極形狀與圖10或圖11所示 的定子磁極形狀相比，能夠使各相繞組115、 116、 117、 118和氣隙部 之間的定子磁極的空間變小。其結(jié)果是，能夠使無刷電動機的外形形狀 變小。圖13是表示定子磁極的其他變形例的圓周方向展開圖，示出了對 圖IO所示的定子磁極形狀進一步變形后的定子磁極形狀。在圖13所示 的例子中，轉(zhuǎn)子軸111方向兩端的U、 W相定子磁極134、 136將圓周 方向的磁極寬度擴展到電角度180° ,并分配配置剩余的空間，以使和 V相的定子磁極135取得平衡，關(guān)于從U、 W相定子磁極134、 136的 背扼到齒的表面的距離較遠的部分，由于各自的前端部分變細且其制作 也變難，因此去除。135是V相定子磁極。并且，各相的定子磁極形狀 的表面的旋轉(zhuǎn)角度變化率即各相的單位電壓Eu、 Ev、 Ew被變形為相位
不同但為同一個值。其結(jié)果是，成為能夠使比較大的有效磁通量通過、 且其制作也比較容易的定子磁極形狀。效果進行說明。在該電動機中包括與體現(xiàn)本發(fā)明的特征的定子結(jié)構(gòu)相關(guān)的結(jié)構(gòu)、和得到由與圖14~圖19、圖73、圖74所示的各種轉(zhuǎn)子的組合 帶來的獨特的效果的結(jié)構(gòu)。另外，如圖20(a) 圖20(f)的矢量圖所 示，該電動機的相數(shù)可以是2相交流、3相交流、直至4相以上的相凄t 的多相交流的各種結(jié)構(gòu)。該電動機的極數(shù)也可以應用2極至多極，特別 是使極數(shù)變大，從而能夠使各相繞組的交鏈磁通量的旋轉(zhuǎn)變化率變大， 能夠得到較大的轉(zhuǎn)矩。圖1所示的3相交流電動機相當于以圖20 (b) 表示的3相交流電動才幾。圖21是一個實施例的8極6相的電動機的縱向剖視圖。另外，圖 22是在圓周方向直線展開定子的內(nèi)周面和轉(zhuǎn)子的外周面后的圖。圖21所示的電動機100包括轉(zhuǎn)子10、轉(zhuǎn)子軸11、永久磁鐵12、定 子14而構(gòu)成。永久磁鐵12安裝在轉(zhuǎn)子10的外周側(cè)。具體地說，如圖 22(a)所示，沿著轉(zhuǎn)子10的外周表面交替地配置N極和S極。圖22 (b)的橫軸表示轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向位置，若1周，則電角度為360° x 4=1440 。。另外，如圖22(a)所示，定子14在內(nèi)周側(cè)具有從第1相至第6相 的定子磁極53、 54、 55、 56、 57、 58、 59。位于軸向兩端的定子;茲極53 和定子磁極59為同極，都為第1相的定子;茲極。同相的定子i茲極在同 一圓周上以360。間距配置有4個。在該例子中，從第1相到第6相的 各定子磁極分別以相對地具有電角度為360° /6=60°的相位差的方式 配置，各定子磁極的圓周方向的寬度為180° 。另外，圖23是表示圖21所示的電動機100的各剖面形狀的圖。圖 23 (a)表示D-D線剖面及J-J線剖面，圖23 (b)表示E-E線剖面， 圖23 (c)表示F-F線剖面，圖23 (d)表示G-G線剖面，圖23 ( e ) 表示H-H線剖面，圖23 (f)表示I-I線剖面。此外，由于D-D線 剖面和J-J線剖面與同相的定子磁極53、 59對應，所以，如圖23(a) 所示，為同一形狀。如在圖22示出各定子磁極的配置那樣，圖23所示 的各定子磁極的圓周方向位置各錯開60° 。另外，如圖21和圖22 (a)所示，定子14具有以轉(zhuǎn)子軸11為中心 的環(huán)狀的繞組41-52。在定子磁極53、 54之間的槽中巻繞有繞組41、42。同樣地，在定子^f茲極54、 55之間的槽中巻繞有繞組43、 44。在定 子磁極55、 56之間的槽中巻繞有45、 46。在定子磁極56、 57之間的槽 中巻繞有繞組47、 48。在定子磁極57、 58之間的槽中巻繞有繞組49、 50。在定子磁極58、 59之間的槽中巻繞有繞組51、 52。將各繞組的圓 周方向形狀直線地展開后的形狀是切開環(huán)狀繞組的形狀，如圖22所示， 呈直線狀圖示。對于各繞組的繞組電流的電磁作用來說，在為平衡的6 相的磁路結(jié)構(gòu)的情況下，如使用圖8所說明的那樣，例如，若使定子磁 極54的兩相鄰的繞組42和43巻繞圈數(shù)相同，并對繞組42通上圖20 (e )的矢量B表示的電流，對繞組43通上由矢量-B表示的反向電流， 則其磁動勢作用于定子磁極54。等效地，也能夠作成這樣的結(jié)構(gòu)使繞 組43的巻繞方向相對繞組42為反巻繞并進行接線，通上同一電流B。 對其他的定子磁極也以同樣的關(guān)系配置繞組。通給圖22的各繞組41 ~ 52的電流是由標記在它們左端的電流矢量、即用圖20(e)的同一符號 的矢量表示的電流。在這里，關(guān)于軸向兩端的定子磁極53、 59稍微特 殊，由于兩側(cè)是空氣，所以磁阻較大，各繞組41和繞組52的電流使各 自兩端的定子磁極53、 59受到磁作用。在各定子磁極的軸向的寬度為 WDD時，若是第1相且同相的定子磁極53、 59的各軸向?qū)挾萕DA1、 WDA2之和與WDD相等、即滿足WDD=WDA1+WDA2的關(guān)系，則由 兩個定子磁極53、 59能夠得到與配置在定子14的軸向中間的其他相的 各定子磁極大致相同的電磁作用。若進行整理，則定子磁極53、 59對 應于A相，繞組52、 41與通過這些定子;茲極的；茲通量相交^f連。同樣， 定子磁極54對應于B相，繞組42、 43與通過這些定子》茲極的f茲通量相 交鏈。定子磁極55對應于C相，繞組44、 45與通過這些定子磁極的磁 通量相交鏈。定子》茲極56對應于D相，繞組46、 47與通過這些定子;茲 極的磁通量相交4連。E相對應于定子-茲極57，繞組48、 49與通過這些 定子磁極的磁通量相交鏈。F相對應于定子磁極58,繞組50、 51與通 過這些定子磁極的磁通量相交鏈。此外，關(guān)于軸向兩端的定子磁極53、 59,存在來自各定子磁極的周邊的漏磁通量的繞回的影響，嚴格地說， 產(chǎn)生在單純模型中不出現(xiàn)的誤差，因而通過修正為考慮了該影響后的定 子磁極形狀，從而也能夠使轉(zhuǎn)矩脈動進一步降低，實現(xiàn)更精密的電動 機。接著，說明針對電動機100的具體的通電例子。轉(zhuǎn)子10是表面磁
鐵型轉(zhuǎn)子并為8極。作為第1相的繞組的繞組41和繞組52反向串聯(lián)連 接，當設定與這些繞組相交鏈的磁通量Ol的最大值為FLm、其圓周方 向分布為正弦波分布時，與繞組41、 52交鏈的交4i^磁通量①l-FLx Sin (6E)的旋轉(zhuǎn)角變化率E1為El = d(<H)/d0=d(FLmXsin(0E))/d0=d(FI>mXsin( 0E))/d(0E) Xd(0E)/d0=4XFLmXcos(0E) …(22)在這里，e是轉(zhuǎn)子10的旋轉(zhuǎn)位置，6E是旋轉(zhuǎn)位置的電角度單位，在8 極的情況下，6E-4xe。當將各繞組41、 52的巻繞數(shù)設為W1時，在 第l相的繞組41、 52所感應的電壓VI能夠用下式表示。Vl=WlXd($l)/dt …(23) =WlXd($l)/d6 Xd0/dt …(24) =4XWlXFLmXcos( 0 E) Xd 0/dt …(25)因此，根據(jù)(25)式，若通上與交鏈磁通量Ol的旋轉(zhuǎn)角變化率E1同一相位的電流Ipxcos ( 6E),則能夠高效地產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。Ip是電流振幅。 此外，第1相的繞組41、 52的磁鏈數(shù)為Wl x①l,電壓VI為磁鏈數(shù)的 時間變化率。對于其他相，該定子》茲極的軸向前后的兩個繞組反向巻繞并且串聯(lián) 連接。對于在這些繞組上感應的電壓來說，相位各相差60。但為同樣的 關(guān)系。在這里，若假定電動機100的內(nèi)部損失Ploss=0，則作為電動機 100的輸入、電動機100的機械輸出即Pc作為各相電壓和電流的積的總 和而獲得，如下式 Pc =4W1 XFLmXcos( 0 E) Xd 0 /dtXlp Xcos( 0 E) + 4WlXFLmXcos( 0 E-兀/6) Xd 6 /dtXIp Xcos(0E—兀/6) 十4WlXFLmXcos(0E —2兀/6) Xd0/dtXIp Xcos(0E-2n/6) + 4W1 XFLmXc。s( 0 E — 3丌/6) Xd 0 /dtXIp Xcos( 0 E — 3丌/6) 十4WlXFLmXcos(0E —4丌/6) Xd0/dtXIp Xcos(0E — 4ti/6) +4WlXFLmXcos(0E—5兀/6) Xd0/dtXIp Xcos( 0E — 5兀/6) =4W1 X FLm X 6/2 X d 0 /dt X Ip =12WlXFLmXIp Xd0/dt …(26)另一方面，機械輸出Pmec由于是轉(zhuǎn)矩Tc和旋轉(zhuǎn)角頻率d 6/dt的 積，因此，Pmec = Tc x d 6/dt ... ( 27 )。由于電動才幾100的電》茲輸出 Pc和機械輸出Pmec相等，所以，轉(zhuǎn)矩Tc利用(26)式、(27)式而 可以用以下的公式(28)表示。Tc=12WlxFLmxIp …(28)其結(jié)果是，轉(zhuǎn)矩Tc與極數(shù)、繞組圈數(shù)W1、電流Ip、和各相的繞組 交鏈的磁通量FLm成比例。若與各相的繞組交鏈的磁通量相對旋轉(zhuǎn)角是 正弦波分布，則轉(zhuǎn)矩脈動在原理上不會產(chǎn)生。實際上，交鏈磁通量①1 不是正弦波分布、且具有較多的高次諧波的情況比較多，所以，包含電 動機電流為零時的齒槽轉(zhuǎn)矩、通電時的轉(zhuǎn)矩脈動。此外，對于各相的巻繞數(shù)W1、電流Ip、與各相的繞組交鏈的磁通 量FL來說，只要它們的積不變，就可以進行變形。例如，各環(huán)狀的繞 組的電流產(chǎn)生的磁動勢是巻繞數(shù)和電流值的積，若安培x匝數(shù)相同，則 能夠產(chǎn)生相同的磁動勢，所以，例如能夠使巻繞數(shù)為1/2而使電流變?yōu)?2倍，此時，能夠得到相同的電磁作用。另外，即使使磁極寬度變窄20% 而使與繞組交鏈的磁通量FL降低20%,若將繞組圈數(shù)Wl或者電流值 Ip增加20Q/c)，則轉(zhuǎn)矩Tc也不會變化。這樣，根據(jù)電動機設計的情況， 不改變電動機100的輸出特性也能夠改變電動機100的內(nèi)部參數(shù)。示出了在圖21、圖22、圖23所示的電動機100中各相的定子磁極 的軸向配置按相序配置的例子，但是，配置順序并不限于相序，能夠進 行各種軸向配置。特別是，在使用圖21、圖22所示的表面磁鐵型轉(zhuǎn)子 的情況下，由于轉(zhuǎn)子表面的磁通量主要依賴于永久磁鐵12而生成，所 以，無論是將各相的定子磁極的軸向配置按照圖20 (e)所示的矢量A、 B、 C、 D、 E、 F的順序配置，還是以其他的配置順序、例如A、 C、 E、 B、 D、 F的順序配置，在電動機100的輸出轉(zhuǎn)矩中都不會產(chǎn)生較大的差。 但是，各相的定子磁極和流過該相的繞組的電流的關(guān)系需要與圖21、圖 22相同。能夠根據(jù)定子磁極配置的情況、繞組配置的情況、其他組裝、 制作容易程度等選擇定子磁極的軸向配置。此外，在流過各環(huán)狀繞組的電流為像將永久磁鐵的磁通量密度改變 很大那樣的大電流的情況下，在上述的電流振幅Ip和與各相繞組交鏈的 磁通量的最大值FLm之間具有較強的相界面，F(xiàn)Lm進行變化。因此， 相對于由圖(22)式至(28)式所示的各特性值的誤差變大，另外，各 相的定子磁極的軸向配置的配置順序也影響到電動機100的輸出轉(zhuǎn)矩。但是，圖21所示的電動機100具有環(huán)狀的簡單結(jié)構(gòu)的繞組41等， 并具有如下顯著特征沒有圖71 圖74所示的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的電動機的線圏 端。另外，在圖71 圖74所示的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的電動機中，在多極化的情況 下，極數(shù)增加而使與繞組交鏈的磁通量的旋轉(zhuǎn)變化率增加，但是，同時 由于槽面積也變小，所以，導線面積反比例地變小，其結(jié)果是，由于兩 電動機極數(shù)的增加和每一極的電流量的減少相抵，所以，不能夠增加轉(zhuǎn) 矩。但是，在圖21所示的定子14中，具有如下特征由于具有環(huán)狀的 繞組41等，所以，不需要在同相的圓周方向的定子磁極間配置繞組(導 線)，即使多極化也不需要使各相繞組的導線粗度變細，因而原理上與 極數(shù)成比例，能夠提高電動機轉(zhuǎn)矩。接著，在轉(zhuǎn)子10不是表面永久磁鐵型轉(zhuǎn)子而是將圖74或圖14 圖 19所示的在轉(zhuǎn)子表面附近含有很多軟磁性體那樣種類的轉(zhuǎn)子和圖21、 圖22所示的定子14組合而成的電動機中，上述的電流振幅Ip和與各相 繞組交鏈的磁通量之間具有較強的相界面，因各相的定子磁極的軸向配 置的配置順序，電動機輸出轉(zhuǎn)矩受到較大影響。解決該問題并增大電動
機輸出轉(zhuǎn)矩的方法是按相序配置各相的定子磁極的軸向配置。作為現(xiàn)有例，圖74所示的同步磁阻電動機的定子是也用于感應電動機的定子的一般的3相、4極、24槽的定子。在對這種定子和圖74 或圖14 圖19所示的轉(zhuǎn)子進行組合而成的電動機的電磁作用中，多是以 dq軸理論表現(xiàn)電動機。為了便于理解，作為一般的模型例，在圖24中 示出3相、2極、6槽的同步磁阻電動機的剖視圖的例子。211是設置在 轉(zhuǎn)子的磁極方向上的狹縫，是空隙或非磁性體，212被狹縫211夾持， 是在磁極方向引導磁通量的較細的磁路。通常，將轉(zhuǎn)子的磁極方向稱為 d軸，將與d軸電磁地正交的方向稱為q軸。219至223是定子的齒， 在本說明書中，在使各齒具有磁性上獨立的功能的意義上，稱為定子磁 極。213和216是3相U、 V、 W相內(nèi)的U相繞組，經(jīng)由線圏端部而為 全節(jié)距繞組。對繞組213通上U相電流Iu,而對繞組216通上反方向的 電流。同樣地，對繞組215通上V相電流Iv,而對繞組218通上其反方 向的電流。對繞組217通上W相電流Iw,而對繞組214通上其反方向 的電流。將各相的電流成分矢量分解成d軸方向成分和q軸方向成分， 得到將各相的d軸方向成分加在一起后的d軸電流Id和將各相的q軸電 流加在一起后的q軸電流Iq。例如，在圖24所示的狀態(tài)下，由于流過 繞組213、 216的電流Iu在d軸方向產(chǎn)生負的磁通量，所以，Iu全部是 負的d軸電流成分，其值為-Iu。流過繞組215、 218的電流Iv的磁動 勢的方向與d軸方向成呈60。的角度，從而d軸電流成分是1/2xlv, q 軸電流成分是-1.732 x lv。另一方面，將電動才幾的d軸方向電感i殳為 Ld，將q軸方向電感設為Lq。圖25示出了在這樣的結(jié)構(gòu)中適當?shù)赝ㄉ细飨嚯娏鞑⑦M行控制的例 子的各值的矢量關(guān)系。因d軸電流Id而在d軸方向感應的d軸方向磁通 量①d為Ld x Id,因q軸電流Iq而在q軸方向感應的q軸方向；茲通量① q為Lqx Iq。在電動機內(nèi)產(chǎn)生的磁通量①m是對/P茲通量cl)d和①q進行矢 量相加后的值。并且，此時產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩Tsyn用下式表示。Tsyn-(Ld — Lq)IdXIq …(29)=OdXIq—中qXId …(30)在圖21、圖22所示的表面磁鐵型電動機100的情況下，各定子磁 極的磁通量主要依賴于永久磁鐵12，可以如(22)式~ (28)式那樣表 達，但是，在像圖24所示的在轉(zhuǎn)子表面含有很多軟磁性體的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu) 的電動機中，各定子》茲極的磁通量較大地依賴于所通電的各電流。接著，對將圖74或圖14 圖19所示的轉(zhuǎn)子和圖21、圖22所示的 定子14組合而成的電動機進行說明。該電動機與圖24、圖25所示的電 動機模型相比，電動機的構(gòu)成、結(jié)構(gòu)相差很大，但電磁特性具有共同之 處，將它們對比進行說明。由于圖21、圖22所示的電動機100中所包含的定子14是8極的結(jié) 構(gòu)，所以，各相的定子磁極在圓周方向各配置4個，但若是2極則各相 電極分別為一個，將其和圖24所示的定子相對比。關(guān)于繞組，將流過 圖22的繞組41、 42的電流相加后的電流對應于流過圖24的繞組213 的電流。同樣，繞組43、 44對應于繞組214，繞組45、 46對應于繞組 215，繞組47、 48對應于繞組216,繞組49、 50對應于繞組217,繞組 51、 52對應于繞組218。關(guān)于繞組的形式，圖21所示的定子14由環(huán)狀 的繞組構(gòu)成，圖24所示的定子由軸向繞組和線圈端部構(gòu)成，二者為顯 著不同的形狀。關(guān)于定子磁極，圖22的定子磁極59、 53對應于圖24 的定子》茲極219，定子》茲極54對應于定子;茲極220,定子》茲極55對應 于定子》茲極221,定子i茲極56對應于定子》茲極222，定子；茲一及57對應 于定子磁極223，定子磁極58對應于定子磁極224。對于圖22所示的定子磁極的形狀來說，在圓周方向具有電角度為 180度的寬度，轉(zhuǎn)子軸11方向的寬度為電動機的軸向?qū)挾鹊拇蠹s1/6， 但是，對于圖24的定子磁極來說，圓周方向?qū)挾燃s為60度，轉(zhuǎn)子軸方 向?qū)挾扰c電動機的軸向?qū)挾认嗤?，因而兩定子磁極的形狀的結(jié)構(gòu)顯著不 同。但是，作為電動機整體的電磁作用類似，當用矢量圖表現(xiàn)由圖74 或圖14~圖19所示的轉(zhuǎn)子和圖21、圖22所示的定子構(gòu)成的電動機時， 成為和圖24的電動機相同的圖25的矢量圖。例如，能夠?qū)D21所示的電動機100的8極的定子14和對圖24 所示的轉(zhuǎn)子進行8極化后的轉(zhuǎn)子組合而構(gòu)成3相、8極的同步磁阻電動 機。此時，當對繞組41、 42通上它們合計電流即U相電流Iu，對繞組 47、 48通上-Iu時，與電流Iu相當?shù)拇艅觿堇鐝亩ㄗ拥耐鈴絺?cè)向內(nèi) 徑側(cè)作用于定子磁極54、 55、 56,同時，反方向的從定子的內(nèi)徑側(cè)向外 徑側(cè)的磁動勢作用于定子磁極57、 58、 59、 53。該關(guān)系相當于在對圖 24的U相繞組213、 216通上U相電流Iu時，磁動勢例如從定子的外 徑側(cè)向內(nèi)徑側(cè)作用于定子》茲極220、 221、 222,同時，從定子的內(nèi)徑側(cè) 向外徑側(cè)作用于定子磁極223、 224、 219。對于圖21的其他繞組的電流 也同樣地進行作用，進行與圖24的電動機同樣的電磁作用。結(jié)構(gòu)上不 同之處有很多圖24的電動機的磁動勢、磁通量在圓周方向和徑向， 相對于此，在圖21的電動機中，也作用在轉(zhuǎn)子軸方向；圖24的相位不 同的定子磁極配置在圓周方向，相對于此，在圖21中配置在轉(zhuǎn)子軸方 向上；圖21的繞組41等是環(huán)狀；圖24的相位不同的繞組在圓周方向 按相位順序配置，相對于此，圖21的相位不同的繞組在轉(zhuǎn)子軸方向按 相位順序配置。這樣，對于電動機的結(jié)構(gòu)來說，在圖21、圖22所示的電動機100 中，將在旋轉(zhuǎn)方向相位不同的各定子》茲才及沿轉(zhuǎn)子軸方向4安相位順序配 置，向這些各定子磁極的軸向間隙的各槽配置各環(huán)狀繞組，與旋轉(zhuǎn)方向 相位同步地對各繞組通上電流。關(guān)于電動機的作用，根據(jù)上述電動機結(jié) 構(gòu)，能夠生成主要生成勵磁磁通量的d軸電流Id成分和主要生成轉(zhuǎn)矩的 q軸電流成分Iq,能夠?qū)崿F(xiàn)如圖25的矢量圖所示的作用，根據(jù)需要高效 地生成電動機勵磁磁通量①m，得到由(29) 、 (30)式所示的轉(zhuǎn)矩。 此外，關(guān)于圖21所示的定子磁極53等的形狀、各繞組的形式，可以進 行各種變形(在后面敘述)。另外，圖26是表示在轉(zhuǎn)子軸方向無限長的定子的縱向剖視圖的網(wǎng)。 紙面的橫向是轉(zhuǎn)子軸方向，上下方向是徑向方向(與轉(zhuǎn)子軸垂直的半徑 方向)。各相的定子磁極、各槽和各繞組在軸向反復配置有如圖20 (e) 所示的由A、 B、 C、 D、 E、 F表示的相位關(guān)系。也可以認為圖21所示 的電動機100的定子14是切下圖26所示的定子的1組即WDFF的定 子。WDFF的寬度是電磁上的一個周期。這樣看來，只要不改變一個周 期的寬度，即使在WDFR等其他地方切下，也能夠得到類似的電磁作 用，這是容易想象的。接著，對定子磁極的配置結(jié)構(gòu)、定子磁極的形狀的例子進行說明。 圖27是表示在各定子磁極的軸向旁邊配置了反相的定子磁極的結(jié)構(gòu)例 的圖，表示在圓周方向上直線展開定子的內(nèi)周面的圖。在相鄰地進行組 合的定子磁極74、 75、定子磁極76、 77、定子磁極78、 79的各組中， 使各定子磁極彼此具有電角度為180°的相位差。通給各環(huán)狀繞組82
93的電流矢量由在圖的左端示出的從-A至A的電流矢量表示，圖22 所示的各定子磁極和各電流的關(guān)系被保持。圖27所示的定子中，由于相鄰的定子磁極彼此具有180°的相位 差，所以，在定子和轉(zhuǎn)子的邊界面附近，使定子磁極的前端部向轉(zhuǎn)子軸 方向彼此突出，能夠擴大定子磁極的與轉(zhuǎn)子對置的面積。圖28是表示對圖27所示的定子的繞組和兩端磁極進行變形后的定 子的圖，其他與圖27所示的定子相同。圖29是圖28的Y-Y線剖視圖。 若以在圖27和圖28中共同的定子磁極76、 77為例，則可知圖29的定 子磁極76的前端部142向定子磁極77突出。同樣，定子磁極77的前 端部143向定子磁極76突出。在圖27中，用虛線表示定子磁極前端部 的突出，定子磁極76、 77是這樣的形狀由于相差電角度為180°的相 位，所以兩定子》茲極交替地組合，相互不干涉。這樣，通過擴大定子石茲 極的與轉(zhuǎn)子對置的面積，從而能夠使更多的磁通量與各相繞組交鏈，能夠產(chǎn)生更大的轉(zhuǎn)矩。另外，在圖27的結(jié)構(gòu)中，能夠使定子磁極簡化和使環(huán)狀繞組簡化， 能夠如圖28所示那樣進行變形。具體地說，圖27所示的定子磁極80 能夠在電磁上維持等效的狀態(tài)，同時能夠移動到與定子磁極74相鄰的 位置。以將應流過兩繞組的電流算術(shù)上加在一起進行通電為條件，環(huán)狀 繞組82、 83能夠變更為1個環(huán)狀繞組96。同樣，繞組84、 85能夠變更 為繞組97,繞組86、 87能夠變更為繞組98，繞組88、 89能夠變更為 繞組99,繞組90、 91能夠變更為繞組100。對于繞組92、 93來說，通 過移動定子^茲極80而被配置定子芯的外側(cè)，電》茲上幾乎無助于轉(zhuǎn)矩的 產(chǎn)生，所以能夠去除。這些變更的結(jié)果是，圖27所示的定子能夠維持 電磁上等效的狀態(tài)，并且，能夠變更為圖28所示的定子。關(guān)于圖28所示的定子Y-Y線剖面的形狀，如圖29所示，相互處 于反相關(guān)系的定子磁極彼此進入定子磁極的前端側(cè)。因此，能夠增大各 定子的軸向的長度WDR，轉(zhuǎn)子的磁通量更多地被供給到定子磁極側(cè)， 能夠使更多的磁通量與繞組交鏈，所以，能夠增大轉(zhuǎn)矩。當將各定子磁 極的根部的轉(zhuǎn)子軸方向厚度設為WDT、將定子磁極間的距離設為WDP 時，各定子磁極的前端部的轉(zhuǎn)子軸方向長度WDR比WDP大，最大能 夠大到接近WDP的兩倍。接著，對應該流過圖27、圖28所示的各定子的環(huán)狀繞組的電流進
行說明。能夠向圖27所示的定子繞組通上由圖20 (e)所示的電流矢量 表示的電流。例如，向繞組82通上電流矢量A的反相的電流、即-A 相的電流，向繞組83通上電流矢量D的電流。這兩個電流是圖30(a) 所示的電流矢量D、 - A，其相加值為電流矢量H。該電流矢量H與電 流A是同一相位，振幅變?yōu)閮杀?，該電流通給圖28所示的繞組96。向 繞組84通上電流矢量-D相的電流，向繞組85通上電流矢量E的電流。 這兩個電流是圖30 (b)所示的電流矢量-D、 E,其相加值為電流矢量 I。該電流矢量I是電流矢量-D和E的中間相位，且振幅相同，該電流 通向圖28所示的繞組97。同樣，向繞組98、 99、 100通上圖30(c) 示出的由電流矢量J、 K、 L表示的電流。在繞組的左端標上應通電的電 流。此外，由于通給圖28的各繞組的電流的振幅不同，所以，也能夠 作成與電流值相應的繞組粗細，使定子磁極等各部分的尺寸適當。接著，對圖28所示的定子的各定子磁極的轉(zhuǎn)子軸方向配置的方法 進行說明。示出作成相鄰的一對定子磁極彼此具有電角度為180°的相 位差的定子磁極對SMP1、 SMP2、 SMP3的方法。在這里，對于定子磁 極對SMP1、 SMP2、 SMP3在轉(zhuǎn)子軸方向的相對的配置方法來說，作成 相鄰的定子磁極與相位最接近的定子磁極對鄰接的組合。此時，能夠減 小配置在兩定子磁極對之間的環(huán)狀繞組電流，其結(jié)果是，能夠減小電動 機損耗，改善電動機效率。具體地說，在圖28中，若定子磁極對SMP1由定子磁極95、 75形 成、定子磁極對SMP2由定子磁極76、 77形成、定子磁極對SMP3由 定子磁極78、 79形成，則定子磁極對SMP1和SMP2相鄰的部分的定 子磁極是75和76。與定子磁極75、 76的圓周方向位置的相位差是6相 交流的最小相位差即60。。其結(jié)果是，通向配置在兩電子磁極對之間的 繞組97的電流為如圖30 ( b )所示那樣電流矢量-D和E的相加值即電 流矢量I，為較小的電流值。在這里，在圖20(e)中，電流矢量-D和 E除反相以外，是相位差最大的電流組合，所以電流矢量I的振幅較小。接著，針對圖21、圖22所示的定子14的定子磁極形狀及其變形例 進行說明。圖31是從圖21所示的電動機100的縱向剖面圖內(nèi)取出并放 大定子芯和繞組的部分的圖。水平方向為轉(zhuǎn)子軸11方向，縱向為電動 機100的徑向方向。WDP是相鄰的定子磁極的中心間距離，是定子磁 極間距離。WDD是面對定子和轉(zhuǎn)子之間的氣隙部的定子f茲極的軸向?qū)挾?，若增大WDD，則能夠增大上述最大交鏈磁通量FLm,增大發(fā)生轉(zhuǎn) 矩。WDT是定子磁極的根部的轉(zhuǎn)子軸方向?qū)挾取Ｔ谶@里，兩端的定子磁極53、 59處于這樣的關(guān)系相對轉(zhuǎn)子10的 磁極為同 一 電角度相位，且電流矢量A的磁動勢沿同 一方向施加在兩定 子磁極53、 59上。并且，將這兩個定子磁極53、 59的作用合在一起而 發(fā)揮一個相的作用。因此，定子磁極53、 59的寬度WDA1和WDA2具 有滿足WDD-WDA1 + WDA2這樣關(guān)系的形狀，第1相的交鏈磁通量最 大值FLm和中間部分的其他相的交鏈》茲通量最大值FLm為相同值。相對于圖26所示的無限長的定子模型，可以視為圖31所示的定子 模型是切下一個周期的寬度WDFF后的模型。這樣看來，若不改變一個 周期的寬度，即使在WDFR等其他位置切下，也能得到類似的電磁作 用，這是容易想象的，其結(jié)果是，具有WDD=WDA1+WDA2的關(guān)系。并且，也能夠設WDA2二0， WDA1=WDD。此時，定子磁極59可以 被除去，定子磁極的數(shù)量從7個減少為6個，因而能夠使電動機的結(jié)構(gòu) 簡化。若用圖26所示的無限長定子來表達，則是切下了區(qū)間WDFR后 的結(jié)構(gòu)。接著，對改變圖21、圖22所示的定子的繞組的方法進行說明。在 圖22的各槽中分別配置2組繞組。例如，對繞組41通上如在左端標記 那樣20 (e)所示的-A電流，對繞組42通上圖20 ( e )所示的B電流， 兩電流的總和與圖32 (a)所示的電流a等效。同樣，對繞組43通上圖 20 (e)所示的-B電流，對繞組44通上圖20 (e)所示的C電流，如 圖32(b)所示，兩電流的總和與電流b等效。其他槽也可以同樣地進 行考慮，其結(jié)果是，各槽的電流只要通上圖33所示的電流a、 b、 c、 d、 e、 f即可。并且，對于繞組來說，如圖34所示，巻繞合并在各槽中的 一組繞組即可，其巻繞數(shù)為與圖22的環(huán)狀繞組相同的巻繞數(shù)。其結(jié)果 是，圖34的同一槽內(nèi)的巻繞數(shù)為圖22的1/2的巻繞數(shù)，使繞組的粗細 即剖面積大約變?yōu)?倍，電流的振幅如圖32所示那樣相同，所以槽內(nèi) 電流變?yōu)?/2。由此，銅損降低為1/4。此外，在定子的相數(shù)不為6相的 情況下，該降低比率也發(fā)生變化。關(guān)于通電電流的相位，在圖21、圖22所示的定子和圖34所示的定 子的情況下，有很大不同。應通向圖22的各繞組41~52的電流如(22) 式~ (28)式所示那樣，例如，通向繞組42、 43的電流是與通過定子
磁極54的磁通量的旋轉(zhuǎn)變化率大致同步的電流，是圖20 (c)的電流矢 量B。另一方面，在圖34的情況下，如圖32、圖33的a、 b、 c、 d、 e、 f所示那樣，相差電角度為120°的相位。另外，圖34所示的定子磁極53、 59能夠合并而成為圖35所示的 定子磁極67。此時，繞組66配置在定子芯的外部，但是由于周圍空氣 的磁阻大，所以，實質(zhì)上針對電動機的電f茲作用非常小，可以除去。其 結(jié)果是，如圖35所示，能夠由與相數(shù)相同的6組定子磁極組和比相數(shù) 少1的5組繞組構(gòu)成定子。此外，此時也能夠進行電動機的內(nèi)部接線， 以便能夠通過向電動機提供3相交流電壓、電流而進行驅(qū)動，所以，當 從外部觀察圖21、圖35所示的電動機時，也可視為是3相交流電動機。其中，即使除去繞組66,在轉(zhuǎn)矩發(fā)生方面也沒有問題，但是，產(chǎn)生 轉(zhuǎn)子軸的軸方向磁動勢，有時會產(chǎn)生軟磁性體的粉末附著在轉(zhuǎn)子軸上的 問題，或者產(chǎn)生對電動機附近產(chǎn)生電磁影響的問題。像這樣，在電動機 附近的磁動勢成為問題的用途中，需要進行如下等的對應，即，不除去 繞組66地進行配置或者使電動機軸為非磁性體。接著，對面對定子和轉(zhuǎn)子之間的氣隙部的定子磁極的形狀以及各繞 組的交鏈磁通量進行說明。如上所述，在圖22 (a)示出將與圖21所示 的電動機100的定子14和轉(zhuǎn)子IO之間的氣隙部相面對的定子磁極前端 形狀沿圓周方向直線展開的形狀的例子。定子磁極54~58的形狀實際 上在定子內(nèi)徑側(cè)且是圓弧狀，但是，在圖22 (a)中，由于沿圓周方向 直線展開表現(xiàn)，所以為長方形。并且，考慮如圖21、圖22(b)所示那 樣轉(zhuǎn)子10是表面磁鐵型轉(zhuǎn)子、且轉(zhuǎn)子外周形狀是圓形時的通過各定子 ;茲極的》茲通量的旋轉(zhuǎn)角變化率。將通過定子》茲極53、 59的》茲通量設為 FA，將其旋轉(zhuǎn)變化率設為DFA,將通過定子磁極54的磁通量設為FB, 將其旋轉(zhuǎn)變化率設為DFB，將通過定子磁極55的磁通量設為FC,將其 旋轉(zhuǎn)變化率設為DFC,將通過定子磁極56的磁通量設為FD,將其旋轉(zhuǎn) 變化率設為DFD,將通過定子磁極57的磁通量設為FE，將其旋轉(zhuǎn)變化 率設為DFE，將通過定子磁極58的磁通量設為FF，將其旋轉(zhuǎn)變化率設 為DFF。在理想的6相交流電動機的情況下，如圖36所示，各定子磁 極的磁通量的旋轉(zhuǎn)變化率、即在繞組中產(chǎn)生的電壓的成分優(yōu)選相對用橫 軸的電角度表示的旋轉(zhuǎn)位置6E為正弦波狀的特性。但是，圖22的定子 磁極形狀是長方形，各磁通量的旋轉(zhuǎn)變化率為方波狀，成為含有較多高
次諧波的特性。這些高次諧波成分成為發(fā)生齒槽轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)矩脈動的原 因，或者對電動機的轉(zhuǎn)矩發(fā)生造成障礙。作為減輕這些問題的方法的例子，可將圖22所示的定子磁極的形狀SPS變形為圖37所示的定子形狀。定子磁極53S、 54S、 55S、 56S、 57S、 58S、 59S為在轉(zhuǎn)子軸方向較長、且在圓周方向傾斜的形狀。因歪 斜而減少通過定子磁極的磁通量的旋轉(zhuǎn)變化率的高次諧波，因而能夠降 低轉(zhuǎn)矩脈動等。另外，通過使定子磁極在轉(zhuǎn)子軸方向變長而能夠增大磁 通量的旋轉(zhuǎn)角變化率，因而能夠使轉(zhuǎn)矩增加。此外，例如，對于圖37 所示的定子磁極54S的形狀來說，標上水平剖面線的部分是圖38所示 的定子磁極的根部54SB，在圖37所示的定子磁極54S中，標上斜剖面 線的部分是圖38所示的定子磁極的前端部54SS。此時，定子的縱向剖面從圖31所示的形狀變更為圖38所示的形 狀，定子磁極的前端部54SS的轉(zhuǎn)子軸方向?qū)挾葟膱D31所示的WDD擴 大為圖38所示的WDX。另夕卜，關(guān)于從定子磁極前端部54SS至背扼BY 的中途的定子磁極的根部54SB,所通過磁通量也增加，所以需要使磁 路變粗。并且，關(guān)于定子磁極形狀SPS的改良、變形，如圖39所示，考慮 了各種方法。162所示的定子磁極形狀SPS是和圖22相同的形狀。相對 于此，如163所示那樣，相對圓周方向進行正弦波狀的面積分布，從而 能夠大幅降低高次諧波成分。另外，164所示的定子磁極是在圓周方向 上傾斜的例子，若與162所示的長方形形狀比較，是與具有正弦波狀的 面積分布的163接近的形狀。圖37所示的定子磁極形狀是接近164所 示的定子磁極的形狀。165所示的定子磁極是梯形形狀，但是，在圓周 方向的面積分布這一點上，與164所示的傾斜結(jié)構(gòu)等效。166所示的定 子磁極是使長方形在圓周方向傾斜的形狀，是將定子磁極如圖37所示 那樣配置時特別有效的形狀，與相鄰的定子磁極不千涉，圓周方向的面 積分布與165所示的梯形形狀等效，由于能夠增大所通過的磁通量的旋 轉(zhuǎn)角變化率，所以能夠增大轉(zhuǎn)矩，由于也能夠降低上述高次諧波，所以， 也能夠減小轉(zhuǎn)矩脈動等。如標記在圖39的各定子磁極形狀162、 164、 165、 166上的虛線形狀那樣，在各角部設置圓角，也能夠降低高次諧波 成分。具有圓角的虛線部的形狀是任意的，嚴格地說，例如也能夠使相 對圓周方向的面積分布為正弦波狀，以得到和相對圓周方向為正弦波狀 的面積分布的形狀的定子磁極163相同的特性。另外，在圖39中，各 磁極形狀的圓周方向長度圖示為電角度為180°的長度，但是也可以比 180°長或者比180°短。此時，和現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的電動機的繞組系數(shù)小于1 的效果相同，在單純模型的理論上，轉(zhuǎn)矩相應地降低，但是，具有能夠 降低和相鄰的定子磁極的干涉等的效果。另外，比180°更小地進行短 節(jié)距巻繞，由此，也能夠得到降低指定的轉(zhuǎn)矩高次諧波、即齒槽轉(zhuǎn)矩、 轉(zhuǎn)矩脈動的效果。作為降低齒槽轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)矩脈動的其他方法，如圖40所示那樣，使 定子磁極160的圓周方向的端為定子和轉(zhuǎn)子間的氣隙相對在圖23示出 的形狀變大的方法、或?qū)⑥D(zhuǎn)子的永久磁鐵161的圓周方向端作成平滑的 形狀且轉(zhuǎn)子磁極的邊界部凹下的形狀的方法等是有效的。此外，降低高 次諧波的各種方法不僅具有降低轉(zhuǎn)矩脈動等的效果，而且具有降低轉(zhuǎn)子 進行旋轉(zhuǎn)時的轉(zhuǎn)子和定子磁極之間的徑向吸引力急劇變化的效果，還具 有降低電動機的振動、噪音的效果。并且，能夠組合使用上述的對定子磁極的形狀SPS進行變形的方 法、對轉(zhuǎn)子磁極形狀進行變形的方法、定子和轉(zhuǎn)子相對歪斜的方法、使 轉(zhuǎn)子磁極或定子磁極的圓周方向位置在圓周方向移動的方法等，來降低 齒槽轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)矩脈動。另外，在圖21、圖22、圖35等中，對6相的電動機進行了說明， 但是，特別是在相數(shù)Ns較少的電動機中，定子磁極形狀SPS的圓周方 向面積分布是正弦波形狀有利于降低轉(zhuǎn)矩脈動等。在將電動機的極對數(shù) 設為Pn、將定子磁極的數(shù)量設為Nss時，若構(gòu)成圖35所示的基本的電 動^/L，則為如下的關(guān)系Nss = PnXNs …(31)。若相數(shù)Ns較大，則在電角度360°的范圍中分布地配置與相數(shù)相等 的數(shù)量的定子磁極，各繞組的電流也變?yōu)镹s相的多相電流。因此，現(xiàn) 實上在定子的構(gòu)成上是困難的，但是，在單純的理論上，相數(shù)Ns若是 如30這樣的大的數(shù)量，則定子磁極的圓周方向的離散性變得非常小， 齒槽轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)矩脈動為較小的值。相反，在相數(shù)最小的多相交流即2相、 或者在變換器驅(qū)動的負荷、電動機布線的負荷等方面有利的3相的情況 下，由于定子磁極的圓周方向離散性較大，所以，容易產(chǎn)生齒槽轉(zhuǎn)矩、 轉(zhuǎn)矩脈動。這樣，在離散性較大的情況下，若定子磁極形狀的圓周方向面積分 布為正弦波形狀，則具有補償定子磁極的圓周方向離散性的效果，且非常有效。另外，現(xiàn)實上，相數(shù)Ns-2的2相交流的電動機中，齒槽轉(zhuǎn)矩 較大，需要降低齒槽轉(zhuǎn)矩的方法。在(31)式中，在相數(shù)Ns-3、 Nss=3 xPn的3相交流電動機的情況下，具體地說，在圓周方向的電角度為 360°之間配置3個定子磁極那樣的結(jié)構(gòu)的3相電動機中，為了降低齒 槽轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)矩脈動，使定子磁極形狀的圓周方向面積分布為正弦波形狀 的技術(shù)是重要度較高的技術(shù)。對于相數(shù)化=3的本發(fā)明的3相交流電動 機來說，由于相數(shù)少，所以，能夠作成簡單的結(jié)構(gòu)，并且，由于部件數(shù) 量少，因而是有利于節(jié)約成本的結(jié)構(gòu)。對于圖21、圖31所示的定子磁極53 59來說，其定子磁極的轉(zhuǎn)子 軸方向?qū)挾萕DD比定子磁極的轉(zhuǎn)子軸方向間距(轉(zhuǎn)子軸方向的間隔) WDP稍小。但是，對于通過各定子磁極的磁通量的旋轉(zhuǎn)角變化率來說， 定子磁極的轉(zhuǎn)子軸方向長度較大是有利的，作成不與相鄰的定子磁極干 涉的結(jié)構(gòu)，并且，優(yōu)選如圖38的定子磁極54SS等轉(zhuǎn)子軸方向?qū)挾萕DX 那樣，成為比定子磁極間距WDP大的值。這種定子磁極的前端部的具 體形狀是圖37所示的各定子磁極形狀、圖39的定子磁極形狀166、圖 29的定子磁極形狀等。另外，對于圖41所示的6相的定子磁極的前端部形狀140 ~ 145來 說，圓周方向的寬度WA比電角度為360° /6=60°稍小，不與相鄰的定 子磁極干涉，使該轉(zhuǎn)子軸方向長度為該電動機的外徑的軸向最大長度的 大小。此外，例如，對于圖41所示的定子磁極142的形狀來說，標有 水平剖面線的部分是從定子磁極的前端部至定子的背扼的定子磁極的 根部，圖41所示的定子磁極142的標有斜剖面線的部分是定子磁極的 前端部。此外，圖41所示的各定子磁極的形狀是在圓周方向直線展開 從定子和轉(zhuǎn)子之間的氣隙部觀察到的定子的內(nèi)周面形狀的形狀圖。特別 在電動機的層壓、即轉(zhuǎn)子軸方向長度較小、扁平且較薄的電動機的情況 下，優(yōu)選圖41所示的定子形狀。能夠使通過各定子磁極的磁通量的旋 轉(zhuǎn)角變化率變大，所以，能夠增大電動機轉(zhuǎn)矩。在N相的全部定子》茲極組MPN中，將通過任意X相的定子》茲極組
的磁通量的總和設為①x、將該磁通量①x的旋轉(zhuǎn)變化率設為d①x/de、將作用于該定子》茲極和轉(zhuǎn)子》茲極之間的氣隙部的》茲動勢即繞組電流設為Ix、將繞組匝數(shù)設為WTx，它們的積即電動機的發(fā)生轉(zhuǎn)矩成分為Tx=d ①x/d6 x Ixx WTx，將其他Y相的結(jié)構(gòu)i殳為通過該定子;茲極組的》茲通量 為①y、繞組電流為Iy、巻繞數(shù)為WTy、發(fā)生轉(zhuǎn)矩成分為Ty=cDy/d 6 x IyxWTy時，除了X相、Y相的相位差，由定子磁極和轉(zhuǎn)子磁極的對置 的面積所確定的》茲通量①x、①y、繞組電流Ix、 Iy、繞組匝lt WTx、 WTy中的二個以上在X相、Y相中為不同的值，各自的發(fā)生轉(zhuǎn)矩成分 Tx、 Ty相等。定子磁極的形狀在電動機殼、被驅(qū)動側(cè)機構(gòu)等中需要改 變形狀的情況下，不改變由磁通量①x、電流Ix、繞組巻繞圈數(shù)WTx得 到的最終的電磁作用、而改變各參數(shù)為好。圖42是表示其他定子磁極配置、繞組配置的例子的圖。在圖21、 圖37、圖35等示出的定子磁極的圓周方向相位的種類是6種，相對于 此，在圖42中，追加中間相位的定子磁極而配置12種相位的定子磁極 101-112。關(guān)于繞組，也配置繞組113~ 123的11個環(huán)狀繞組。各繞組 的電流矢量是標記在各繞組左端的值，與標有在圖33中示出的相同的 附圖標記的電流矢量相對應。制作同一相位的環(huán)狀繞組各2組，以對相 鄰的2個槽的繞組通上同一相位的電流的方式配置。這樣，能夠?qū)⑼?相位的繞組、電流分割配置在并列的多個槽中。通過作成圖41所示的 結(jié)構(gòu)，由于定子磁極配置在更多的相位，所以，能夠消除轉(zhuǎn)矩的高次諧 波成分，降低轉(zhuǎn)矩脈動，且更順暢地驅(qū)動電動機。另一方面，電流矢量 的種類為6種，對于反相的電流矢量，使通電方向相反，從而能夠用3 相變換器進行控制，電動機的控制裝置不會變復雜。圖43是表示其他定子磁極配置、繞組配置的例子的圖。與圖42相 比，改變了繞組。將圖42示出的繞組114、 116、 118、 120、 122變更 為能夠生成更精密的電流的繞組，從而作成更精密的轉(zhuǎn)矩脈動較小的電 動機。如圖44所示，繞組125、 126的電流矢量為al、bl。電流矢量al、 bl之和g的振幅與電流矢量a、 b相同，相位是a、 b的中間相位。在此， al=l/ ( 2 x cos30。
) x a=0.57735 x a， bl=0.57735 x b。繞組125、 126的磁動勢即安培x匝數(shù)能夠通過調(diào)整巻繞圏數(shù)并流過同一電流來實現(xiàn)。對于繞組127~ 134也可同樣地考慮，能夠作成圖44所示的電流矢 量。圖45是表示流過圖43示出的各繞組的電流矢量的關(guān)系。
相對于圖35所示的電動機，圖43所示的電動機多相化為2倍。通 過多相化而能夠消除轉(zhuǎn)矩的高次諧波成分，降低轉(zhuǎn)矩脈動，使電動機的 驅(qū)動更平滑。此時，電動機的驅(qū)動裝置只要生成電流矢量a、 b、 c、 d、 e、 f即可，所以，能夠用3相變換器驅(qū)動，電動機因多相化而稍稍變復 雜，但是，沒有針對驅(qū)動裝置的負擔。在由驅(qū)動裝置生成中間相位的g、 h、 i、 j、 k、 l的電流矢量的情況下，需要將驅(qū)動裝置的晶體管的數(shù)量增 力口亞ij 2 ^f咅。另外，新作成的繞組125、 126等的巻繞圏數(shù)相對于繞組113、 115 等不為整數(shù)比而多為分數(shù)，但是，通過選擇盡可能接近的巻繞圏數(shù)，而 能夠得到理想的效果，且得到實用特性。此外，巻繞圈數(shù)之比例如為 1:0.57735=6:3.4641, 3.4641和整數(shù)偏離很大的情況下，通過將al設為3 臣、將bl設為4匪，從而相位誤差變大一些但減小振幅誤差的方法， 或者，使al的繞組為3.5匝，3匝以后半周從磁路取出，bl的繞組也為 3.5匪，在配置上相對于al的繞組配置在圓周方向偏移機械角180°的 旋轉(zhuǎn)位置，由此，也能夠?qū)崿F(xiàn)近似所期望的目的。接著，對電動機的各環(huán)狀繞組的接線方法、以及向變換器的連接方 法進行說明。圖21所示的電動機100是圖20 (e)示出的6相電動機的 例子。本發(fā)明能夠展開適用于各種相數(shù)的電動機，但是在圖20(b)的3 相的情況下，成為圖l所示的電動機，繞組115、 116、 117、 118如圖 46所示那樣接線，能夠由3相變換器進行控制。在這里，為了易于圖示 巻繞開始位置，各環(huán)狀繞組115、 116、 117、 118用1匪的繞組象征性 地圖示。由于相同的U相磁通量與繞組115、 116交鏈，所以，繞組的 感應電壓為相同的U相的電壓的負值-Vu。由于相同的W相;茲通量與 繞組117、 118交^1，所以繞組的感應電壓為相同的W相的電壓Vw。 因此，U相電流Iu反向通給繞組115, W相電流Iw正向通給繞組118。 V相電壓Vu根據(jù)Vu+Vv+Vw=0的關(guān)系而導出Vu= - Vv - Vw,所以， V相電流Iv正向通給繞組116,繞組117反串聯(lián)而反向通電。這些各電壓和各電流的關(guān)系如圖47所示的矢量圖所示。另外，各 繞組、各電流和各電壓也能夠如圖48所示那樣表達。在這里，標記在 各繞組上的點標記表示繞組的巻繞開始側(cè)。這樣，通過將應通上反相電 流的繞組在相反方向串聯(lián)連接，從而能夠利用3相變換器有效地使電動 機運轉(zhuǎn)。
接著，如圖6、圖7所示，將2個環(huán)狀繞組115、 116合并為繞組 138,并將應通給繞組115、 116的電流進行算術(shù)相加，將相加電流通給 繞組138,同樣，將2個環(huán)狀繞組117、 118合并為繞組139，并將應通 給繞組117、 118的電流進行算術(shù)相加，將相加電流通給繞組139。關(guān)于 通給這些繞組138、 139的電壓、電流、繞組的模型、繞組的連接方法， 如圖49、或圖50、 51、 52所示。圖49所示的方法是分別單獨且獨立地 控制繞組138、 139的電流方法，特別是在技術(shù)上沒有困難，但是，為 了單獨生成兩個電流，變換器的元件數(shù)量增加，成本的負擔變大。另一 方面，圖50的結(jié)構(gòu)中，對繞組138的巻繞開始端通上電流In^-Iu+Iv, 對繞組139的巻繞開始端通上In=-Iv+Iw，對繞組138、 139的巻繞終 端進行4妄線，通上Io= - Im — In= — Iw+Iu。這些電流Im、 In、 Io的相位 各具有120°的相位差，振幅是3相電流Iu、 Iv、 Iw的1.732倍。若將 繞組138、 139的相電壓設為-Vu、 Vw,則如圖50、圖51、圖52標注 的那樣，各端子電壓為(-Vw+Vu) /3、 ( - Vu+Vv) /3、 ( - Vv+Vw) /3。圖51的線間電壓與圖48示出的線間電壓相比為1/1.732倍。這些各 電壓和各電流的關(guān)系如圖47示出的矢量圖那樣。另外，各繞組、各電 流、各電壓也如圖48所示。此外，為了使圖50、圖51、圖52所示的 電動機的電壓、電流與圖46、圖47、圖48相同，使繞組138、 139的 巻繞圏數(shù)為繞組115、 116、 117、 118的1.732倍即可。另外，圖50、 圖51、圖52所示的電動機的驅(qū)動是平衡后的3相電壓、3相電流的驅(qū) 動，可以用圖53所示的通常的3相變換器驅(qū)動。在圖53中，150是直 流電壓源，151、 152、 153、 154、 155、 156是并聯(lián)配置有反向的二極管 的晶體管。接著，在圖54中示出圖21、圖22所示的繞組41 ~52的接線方法 以及向3相變換器的連接方法的例子。如用圖21、圖22所示的電動機 模型所說明那樣，定子磁極53、 59為同一相位，定子磁極56是相差180 。相位的反相的定子磁極。通過定子磁極53、 59、 56的磁通量為U相 磁通量，以同一相位交鏈的繞組的連接為圖54所示的繞組41、 46、 47、 52的各自的連接。例如，為了和通過定子磁極56的磁通量交鏈，將其 軸向前后的繞組46、 47反串聯(lián)地連接即可。另外，關(guān)于繞組的巻繞方 向，只要與針對定子磁極59、 53的繞組52、 41的關(guān)系反向即可。通過定子》茲極55的》茲通量為V相》茲通量，通過定子;茲極58的》茲通 量為-V相磁通量，繞組的連接為圖54所示的繞組44、 45、 50、 51各 自的連接。為了和通過定子磁極55的磁通量交鏈，將該軸向前后的繞 組44、 45反串聯(lián)連接即可。為了和通過定子磁極58的磁通量交鏈，將 該軸向前后的繞組50、 51反串聯(lián)連接即可。另外，關(guān)于繞組的巻繞方 向，使針對定子磁極55的繞組44、 45的關(guān)系和針對定子磁極58的繞 組50、 51的關(guān)系為反向即可。通過定子磁極57的磁通量為W相磁通量，通過定子磁極54的磁 通量為-W相f茲通量，繞組的連接為圖54所示的繞組48、 49、 42、 43 各自的連接。為了和通過定子磁極57的磁通量交鏈，將該軸向前后的 繞組48、 49反串聯(lián)連接即可。為了和通過定子》茲極54的磁通量交鏈， 將該軸向前后的繞組42、 43反串聯(lián)連接即可。另外，關(guān)于繞組的巻繞 方向，使針對定子磁極57的繞組48、 49的關(guān)系和針對定子磁極54的 繞組42、 43的關(guān)系為反向即可。接著，圖55示出圖35所示的環(huán)狀繞組61、 62、 63、 64、 65的接 線方法以及向3相變換器的連接方法的例子。如用圖35所示的電動機 模型所說明那樣，關(guān)于繞組62和繞組65,將兩個環(huán)狀繞組反串聯(lián)連接， 從而能夠使3相中的1相的磁通量與兩繞組交鏈，反向串聯(lián)連接后的電 壓為圖33所示的矢量e的相位，因而通上電流Iu。另外，關(guān)于繞組61 和繞組64,將兩個環(huán)狀繞組反串聯(lián)連接，從而能夠使3相中的l相的磁 通量與兩繞組交鏈，反向串聯(lián)連接后的電壓為圖33的a的相位，通上 電流Iv。剩下的繞組63的電壓是圖33所示的c的相位，通上電流Iw。 此外，繞組63位于定子的中央，能夠用1個環(huán)狀繞組使3相中的1相 的》茲通量交鏈，省略未產(chǎn)生電壓的圖34所示的繞組66。接著，圖56中示出將圖28所示的環(huán)狀繞組96、 97、 98、 99、 100 的接線方法和向3相變換器的連接方法的例子。如用圖28所示的電動 機模型說明那樣，其定子結(jié)構(gòu)、繞組配置是對圖27所示的定子結(jié)構(gòu)的 繞組的繞組82~93變形后的結(jié)構(gòu)。另外，流過各繞組的電流是在圖28 中標注的H、 I、 J、 K、 L，如用圖30 (c)所示的電流矢量表示的那樣， 其電流大小不同。其結(jié)果是，流經(jīng)圖28所示的各繞組的電流和各定子 磁極的磁通量的關(guān)系稍微變復雜。但是，圖28所示的定子的作用與圖 27所示的各繞組的電流和定子磁極的磁通量的關(guān)系等效。在這里，以流 過圖28的各繞組的電流是圖30 (c)所示的電流矢量為前提，表示各繞
組的接線方法和向3相變換器的連接方法的例子。通給繞組96、 99的 電流矢量H和K為-U相的相位，關(guān)于其振幅，由于應向繞組99通上 繞組96的1/2的電流，所以，使繞組99的巻繞數(shù)為繞組96的巻繞數(shù)的 1/2,通上相同的U相電流Iu。通給繞組97、 100的電流矢量I、 L為-V相的相位，關(guān)于其振幅，由于應向繞組97通上繞組100的1/2的電流， 所以，使繞組97的巻繞數(shù)為繞組100的巻繞數(shù)的1/2,通上相同的V相 電流Iv。通給繞組98的電流矢量J為-W相的相位，其振幅和繞組96、 IOO相同，通上W相電流Iw。如上所述，將在電角度上大致為相同的相位的繞組在同 一方向串聯(lián) 連接，另外，將在電角度上大致相差180°的相位的繞組在相反方向串 聯(lián)連接，另外，根據(jù)電流矢量的大小來調(diào)整各環(huán)狀繞組的巻繞數(shù)，從而 能夠以更少的電流源控制多相的相位的電流，對電動機進行驅(qū)動，能夠 簡化電動機的布線，也能夠簡化驅(qū)動裝置。此外，關(guān)于對電動機的電壓、電流進行控制的變換器，主要在從圖 53至圖56中示出了使用6個晶體管的3相變換器的例子，但是，也可 以是使用3組用4個晶體管控制1個電流、電壓的變換器來控制3相交 流 的方法等各種方法。在圖21、 22、 34、 35等中，對基于某些規(guī)則性的電動機的結(jié)構(gòu)進 行了說明，但是，這些電動機和改變這些電動機的相數(shù)后的電動機等具 有各自的優(yōu)點，但同時也有改良的余地。下面，對優(yōu)點的更具體的解釋、 有進一步改良的余地這一點、以及新的結(jié)構(gòu)的電動機進行說明。圖22的電動機是定子磁極組的數(shù)量為(N+1)、繞組的數(shù)量為N的電 動機，且是53、 59為同一相位的定子磁極、N二6時的6相的電動機。 另外，根據(jù)看法，也可將相差180度的相位的相認為是同相，而解釋為 3相交流電動機。其解釋和稱呼哪個都可以，是在電角度為360度的范 圍內(nèi)配置6個相位的定子》茲極的電動機。在對圖22所示的各定子磁極的與轉(zhuǎn)子相面對的圓周方向的形狀呈 直線狀展開后的圖中，在圓周方向上電角度為180°之間配置有磁極， 但是在剩余的180°之間沒有配置磁極。因此存在約一半的面積沒有被 有效利用的問題。另外，在該沒有被有效利用的部分，從轉(zhuǎn)子側(cè)經(jīng)由空 間而產(chǎn)生漏磁通量，這些漏磁通量作用在降低轉(zhuǎn)矩的方向，因此這一點 成為問題。另外，在圖22中，由于作用于各定子磁極的磁通量的旋轉(zhuǎn)
角變化率與轉(zhuǎn)矩以及電壓成比例，所以，定子磁極的轉(zhuǎn)子軸方向的寬度 變小，這一點也成為問題。圖41所示的定子磁極的配置結(jié)構(gòu)是從轉(zhuǎn)子軸方向的一端至另一端 配置各相的與轉(zhuǎn)子相面對的定子磁極形狀的結(jié)構(gòu)，單純在理論上，是上述定子磁極磁通量的旋轉(zhuǎn)變化率大到最大限度的結(jié)構(gòu)。圖37、圖38是 不像圖41那樣極端的例子，各相的定子磁極的轉(zhuǎn)子軸方向的大小為該 電動機整體的轉(zhuǎn)子軸方向的大小約一半左右的形狀。圖38是定子的縱 向剖視圖，水平方向為轉(zhuǎn)子軸方向，垂直方向為徑向方向。54SS是圖 37的定子磁極54S的與轉(zhuǎn)子相面對的齒的前端部，BY是定子的背扼， 54SB是從齒的前端54SS至背扼BY通過磁通量的齒。圖37和圖38的 結(jié)構(gòu)的電動機與圖21和圖22的結(jié)構(gòu)相比，單純在理論上，可以說是使 轉(zhuǎn)子表面有效對置、且較大獲取各定子磁極磁通量的旋轉(zhuǎn)角變化率的結(jié) 構(gòu)。特別是，在轉(zhuǎn)子的表面磁通量密度例如小于1特斯拉(1T)、電動 機的驅(qū)動電流也比較小的區(qū)域，能夠有效地進行驅(qū)動。但是，在對電動 機通上較大的電流而要得到較大的轉(zhuǎn)矩的情況下，各相的定子磁極與其 他相的定子磁極相鄰且接近，成為各繞組的磁動勢容易產(chǎn)生相不同的定 子磁極間的漏磁通量的配置結(jié)構(gòu)，這一點成為問題。另夕卜，作為齒54SB 部分的磁路的剖面積小于齒的前端54SS的與轉(zhuǎn)子對置的面積，在有效 利用高磁通量密度的稀土類磁鐵的情況下，容易發(fā)生磁飽和。并且，上 述的漏石茲通量也重疊，在從齒的前端至背扼之間的各處容易發(fā)生》茲飽 和，這一點也成為問題。接著，對降低這些問題的技術(shù)進行說明。為了簡化說明，對圖71 所示的具有3個相位的定子磁極組的電動機的例子進行說明。711和714 是A相的定子磁極。712是B相的定子磁極，713是C相的定子磁極。 轉(zhuǎn)子沒有圖示，但可以使用各種轉(zhuǎn)子，例如是如圖l和圖2所示那樣的 表面磁鐵型的轉(zhuǎn)子。關(guān)于圖71的定子磁極的與轉(zhuǎn)子相面對的面的形狀， 為了較大獲取通過定子磁極的磁通量的旋轉(zhuǎn)角變化率，若將電動機磁芯 的轉(zhuǎn)子軸方向長度設為MT,則各定子磁極的轉(zhuǎn)子軸方向長度MS大于 MT/3。其原因在于，使通過定子磁極的磁通量(J)的旋轉(zhuǎn)角變化率d(J)/d e增大，而使繞組的感應電壓和電動機的發(fā)生轉(zhuǎn)矩增大。在圖4的例子 中，定子磁極的轉(zhuǎn)子軸方向長度稍小于電動機磁芯的轉(zhuǎn)子軸方向長度的 1/3，圖71的結(jié)構(gòu)在轉(zhuǎn)矩這一點上比圖4的結(jié)構(gòu)有利。
并且，在定子和轉(zhuǎn)子對置的面的很多部分配置有定子磁極。在6相的例子中，雖然圖22的例子中沒有使用約一半的空間，但是，圖37的 例子中在更多的部分配置有定子磁極，圖71的配置是與圖37類似的定 子磁極的配置。在各定子磁極間分別配置有2個繞組，繞組的形狀與各相的定子磁 極的轉(zhuǎn)子軸方向的凹凸同步地成為波狀的形狀。在構(gòu)成同步電動機的情 況下，與轉(zhuǎn)子同步地對各繞組通上3相交流電流來驅(qū)動電動^L。例如， 對繞組71A通上圖72 (a)所示的電流U，對繞組715通上-U。同樣 地，對繞組716通上lB,對繞組717通上-IB，對繞組718通上Ic,對 繞組719通上-Ic。關(guān)于各繞組的電壓，例如，將繞組71A和繞組715 反串聯(lián)連接時的兩端的電壓為圖72 (b)的VA，將繞組716和717反串 聯(lián)連接時的兩端的電壓為VB ，將繞組718和719反串聯(lián)連接時的兩端的 電壓為Vc。其結(jié)果是，能夠?qū)υ撾妱訖C施加3相的平衡的電壓、電流 來進行驅(qū)動。圖73的電動機是將圖71的電動機的各定子磁極間的2個繞組合并 為1個繞組并對該繞組通上將2個電流算術(shù)上相加后的電流的電動機。 因此，對繞組731通上圖74 (a)所示的電流lBA,對繞組732通上電流 Icb，對繞組733通上IAC。對繞組731通上如74 ( a )所示那樣-I八與 +18之和的電 流Iba, 該電流振幅為1.732倍。另一方面，繞組的粗纟田可 以為2倍，其結(jié)果是，能夠使繞組的銅損為3/4，可將銅損降低25%。各繞組的電壓是圖74 (b)所示的電壓，繞組731的電壓為-VA/2, 繞組732的電壓為VCB,繞組733的電壓為VA/2。如圖74(b)所示，3 個繞組的電壓是不平衡的3相電壓，但是，對3個繞組進行星型接線時 的3端子的端子間電壓彼此為與VA、 Vb、 Vc相同的振幅的3相平衡電 壓。成為星形接線的接線中心點的電位與3相交流電壓的變化一起變動 的關(guān)系。其結(jié)果是，該電動機能夠用控制3相交流的電壓、電流的通常 的3相變換器理想地進行驅(qū)動。圖75示出圖73所示的剖面3DB 3DB，由此，示出定子^ 茲極的形 狀、繞組的形狀以及電磁特性。BY是定子的背扼，712是B相的齒。 MT是電動機磁芯的轉(zhuǎn)子軸方向長度，MS是B相的齒712的轉(zhuǎn)子軸方 向長度，MJ是從B相的定子磁極的前端部到背扼BY的磁路部的轉(zhuǎn)子 軸方向長度。在圖75的例子中，是從B相的定子磁極的前端部到背扼 BY的形狀為同一形狀的例子，且是上述MS和MJ為相同大小的例子。 為了改善該電動機的轉(zhuǎn)矩，也可以使MS大于圖75的例子。作為圖38的齒的一部分的磁路54SB為定子磁極的前端部的轉(zhuǎn)子軸 方向長度WDX的1/4左右，在轉(zhuǎn)子使用磁通量密度較大的稀土類磁鐵 并在繞組中流過較大電流的情況下，容易出現(xiàn)^P茲路54SB的部分的^f茲飽 和的問題。與圖38相比，在圖75的結(jié)構(gòu)中，磁路的轉(zhuǎn)子軸方向的大小 MJ充分大并且在定子磁極中磁通量通過的磁路的剖面積較大，因而能 夠解決軟磁性體的磁飽和的問題。因此，可以說圖75的結(jié)構(gòu)的電動機 是流過較大電流并能得到較大轉(zhuǎn)矩的電動機。此外，對于位于背部的A 相的定子磁極714，也確保足夠的磁路剖面積，C相的f茲路剖面積也同 樣地為足夠大的》茲路剖面積。731B是繞組731的剖面，732B是繞組732的剖面，733B是繞組 733的剖面，圖示了各繞組巻繞平板狀導體3匪的例子。這些各相的繞 組以遮蓋各相的定子磁極的方式配置，因而各繞組作用于各相的定子磁 極的磁動勢作用在各相的定子磁極的前端部附近，并且，上述磁動勢從 各定子磁極作用到轉(zhuǎn)子側(cè)。其結(jié)果是，能夠大幅降低如在圖38中成為 問題的與其他相的定子磁極之間的漏磁通量。另外，如圖76 (a)所示 的繞組736B那樣，作成平板狀的繞組形狀，所以，在箭頭761所示的 漏》茲通量增加時，感應出如箭頭762所示的渴流，該渦流具有妨礙上述 磁通量761增加的效果。因此，能夠降低其他相的定子磁極間的漏磁通 量761。此外，本發(fā)明電動機的繞組形狀并不限于圖76 (a)等，也可 以如圖76 (b)那樣在徑向方向被分割，另外，也可以是圓線、多股絞 合線。此外，流過繞組732的各部分的電流為箭頭762所示的渦流和通 給繞組732的相電流的合成電流。另外，各相的繞組形狀并不限于圖75 所示的形狀，只要各繞組配置到定子磁極的開口部附近，就具有降低其 他相的定子,茲極間的漏》茲通量的效果。如上所述，如圖41或圖38、圖75的定子磁極的形狀那樣，示出了 兩極端的定子磁極形狀，但是它們中間的配置、結(jié)構(gòu)的電動機也能夠?qū)?現(xiàn)。在圖37的定子磁極形狀中，關(guān)于B F相的定子磁極形狀，定子磁 極從各自的中心部向轉(zhuǎn)子軸方向的兩邊突出并延長，但是，轉(zhuǎn)子軸方向 兩端的A相的定子磁極在其結(jié)構(gòu)上分成兩部分，各個》茲極向轉(zhuǎn)子軸方向 的單側(cè)突出并延長。若對合并了兩端的定子磁極后的圖35所示的定子
磁極以圖37的定子磁極的方式進行變形，則對于在轉(zhuǎn)子軸方向兩端所配置的定子磁極來說，朝向定子磁極的中心方向的突出量(延長量)需要變?yōu)槠渌嗟亩ㄗ哟艠O的約2倍。因此，存在突出部的磁通量增加而 導致軟;茲性體磁飽和的問題。雖然也取決于定子》茲極的形狀，但在這一 點上，同相的定子磁極被分離到轉(zhuǎn)子軸方向的兩端，這具有磁路結(jié)構(gòu)上 的意義。接著，對本發(fā)明的電動機的繞組的連接及其控制裝置的電壓、電流 的施加方法進行說明。關(guān)于作為本發(fā)明的電動機的例子而示出的圖1、 圖6、圖7、圖27、圖28、圖34、圖35等的電動機以及改變各自的相 數(shù)后的電動機等的繞組，示出了各自特有的電壓、電感、阻抗等的特性， 并不限于均等的特性。特別是，因繞組的配置而使該交鏈磁通量變化較 大，所以，具體地說，繞組的感應電壓不同。根據(jù)各個電動機的結(jié)構(gòu)， 存在特有的繞組的接線方法以及電壓電流的驅(qū)動方法。該具體方法之一 是用圖137所示的驅(qū)動電路單獨驅(qū)動各繞組的方法。在這里，關(guān)于驅(qū)動 電路的電壓，作為驅(qū)動環(huán)境，多是以恒定的電源電壓驅(qū)動，所以，在各 功率元件的驅(qū)動效率方面，只要根據(jù)該電源電壓設計繞組的巻繞數(shù)，就 能實現(xiàn)高效的驅(qū)動。例如在交鏈磁通量(J)較小的情況下，為了和巻繞數(shù) Nw的積即磁鏈數(shù)W^cJ) xNw與其他的繞組大致相同，只要增大巻繞數(shù) Nw即可。這樣，是如下方法以各繞組的磁鏈數(shù)？ = (1) xNw大致相同 的方式設定繞組的巻繞數(shù)Nw,獨立地用圖137所示的驅(qū)動電路單獨驅(qū) 動各繞組。接著，對圖77所示的本發(fā)明的5相的電動機的例子進行說明。在 圖77的定子磁極以及繞組的配置圖中，相對于圖21和圖22的7定子 》茲才及纟且、6相的電動才幾，^5相的電動才幾。5相的電動才幾相只寸于4相電 動機、6相電動機具有類似之處，相反地，由于5是奇數(shù)等，而具有很 多的特殊性和結(jié)構(gòu)的差異以及特性的不同。圖77是在直線上展開與轉(zhuǎn)子對置的各定子磁極和各繞組的圓周方 向的形狀的圖，橫軸以電角度表示圓周方向的旋轉(zhuǎn)角，縱軸表示轉(zhuǎn)子軸 方向，并標注各繞組的電流矢量-A、 +B、 - B、十C等。751和756是 A相的定子磁極，將這兩個定子磁極合并而實現(xiàn)A相的定子磁極的功 能，在圓周上每360。的電角度就配置有同相的定子磁極。同樣地，752 是B相的定子磁極，753是C相的定子磁極，754是D相的定子磁極，
755是E相的定子磁極。757是環(huán)狀的繞組，在圖78所示的矢量圖中， 通上-A的矢量的電流。同樣，繞組758通上+B相的電流，繞組759 通上-B相的電流，繞組75A通上+C相的電流，繞組75B通上-C相 的電流，繞組75C通上+D相的電流，繞組75D通上-D相的電流，繞 組75E通上+E相的電流，繞組75F通上-E相的電流。由于繞組757和758配置在同一空間，所以，兩繞組的兩電流的相 加值用從圖78的矢量A減去矢量B后的矢量B-A表示。同樣，繞組 759和75A用矢量C-B表示，繞組75B和75C用矢量D - C表示，繞 組75D和75E用矢量E - D表示，繞組75F和75G用矢量A - E表示。 為了便于理解，在圖77的左側(cè)標注了各電流的矢量。根據(jù)圖78的矢量 關(guān)系，作為5相的三角形接線，能夠用5相的變換器進行驅(qū)動。另夕卜， 對于圖78的各矢量來說，若進行改寫，則也能如圖79那樣寫，作成星 形接線，由此，也能夠用5相的變換器進行驅(qū)動。但是，在假定矢量(B-A)的電流有效作用于電動機時的繞組757 和758的繞組系數(shù)為COS ( (180° -72。 )/2 ) =0.5878，在圖77和圖 78所示的5相的電動機中不大。在各繞組的使用方式上有該良的余地。圖80和圖81示出了改變繞組的配置來改善該繞組系數(shù)的電動機的 例子。關(guān)于具體的繞組的配置，對繞組808通上+Bs的電流，對在轉(zhuǎn)子 軸方向夾持B相的定子磁極752和C相的定子磁極753的繞組80B通上 -Bs的電流。同樣，對繞組80A通上+Cs的電流，對繞組80D通上-Cs 的電流。對繞組80C通上+Ds的電流，對繞組80D通上-Cs的電流。對 繞組80E通上+Es的電流，對繞組807通上-Es的電流。對繞組80G通 上+As的電流，對繞組809通上-As的電流。在這里，圖79和圖81的 矢量B-A、 C-B、 D-C、 E-D、 A-E為相同的值。并且，圖81所 示的矢量As、 Bs、 Cs、 Ds、 Es是5相的矢量。其結(jié)果是，在繞組807中流過矢量-Es的電流，在繞組808中流過 矢量+Bs的電流，結(jié)果，在A相的定子磁極751和B相的定子磁極752 之間流過矢量(B-A)的電流，能夠得到和圖77的電動機的繞組757、 758的情況相同的電磁效果。同樣，在繞組809中流過矢量-As的電流， 在繞組80A中流過矢量+Cs的電流，結(jié)果，在B相的定子磁極752和C 相的定子磁極753之間流過矢量(C-B)的電流，能夠得到和圖77的 電動機的繞組759、 75A的情況相同的電磁效果。在繞組80B中流過矢 量-Bs的電流，在繞組80C中流過矢量+Ds的電流，結(jié)果，在C相的定 子磁極753和D相的定子磁極754之間流過矢量(D-C)的電流，能 夠得到和圖77的電動機的繞組75B、 75C的情況相同的電磁效果。在繞 組80D中流過矢量-Cs的電流，在繞組80E中流過矢量+Es的電流，結(jié) 果，在D相的定子磁極754和E相的定子磁極755之間流過矢量(E-D)的電流，能夠得到和圖77的電動機的繞組75D、 75E的情況相同的 電磁效果。在繞組80F中流過矢量-Ds的電流，在繞組80G中流過矢 量+As的電流，結(jié)果，在E相的定子磁極755和A相的定子磁極756之 間流過矢量(A-E)的電流，能夠得到和圖77的電動機的繞組75F、 75G的情況相同的電磁效果。接著，圖83示出本發(fā)明的電動機的例子。在該圖83的電動機中， 將圖80的A相定子石茲極756和定子》茲極751合并為圖83的831。 832 是B相的定子磁極，833是C相的定子磁極，834是D相的定子磁極， 835是E相的定子磁極。各繞組837、 838、 839、 83A、 83B、 83C、 83D、 83E和圖80的各繞組相同，但是，電壓、電流都相差圖80的定子磁極 756的量、360° / (5x2) =36。的相位。并且，繞組83F和繞組83G配 置在定子芯的外側(cè)，由于在產(chǎn)生電動機的轉(zhuǎn)矩方面的電磁作用幾乎不會 影響到電動機，故可以省略。各繞組的電流矢量是圖84所示的矢量，不需要相當于繞組83F的 -Ds的電流和相當于繞組83G的+As的電流。其他都和圖81的關(guān)系相 同。關(guān)于圖83的電動機的各繞組的連接，在將夾持2個定子磁極并反 向流過相同的電流的2個繞組反向串聯(lián)連接并作成星形接線的情況下， 成為圖85的接線。圖85的繞組與圖82的繞組相比，沒有繞組83F和 繞組83G這兩個繞組，相位錯開36。。但是，星形接線的端子TA、 TB、 TC、 TD、 TE的電壓振幅、電流振幅、各相的相對相位是相同的。并且， 星形接線的中心點NN的電位是上述5個端子的平均電壓。另外，從電壓的角度說，由于這種狀態(tài)的反相的各電流夾持2個定 子不茲極并反向流動，所以，當將這2個繞組反串聯(lián)連接時，與該繞組交 鏈的磁通量與電角度為(72° +72° )=144°范圍的磁通量相交鏈。如 圖81所示，成為各繞組的電流高效地生成合成磁動勢的關(guān)系，成為電 壓的振幅相同且相位分別具有72°的相位差的5相電壓。并且，如圖82
所示，進行星形接線來控制各繞組的5相電流，進行驅(qū)動。同樣，也可 以改變接線而成為三角形接線。此外，關(guān)于圖77、圖80所示的各個繞組的電壓，如圖86所示那樣， 相位、振幅因配置有繞組的槽而分別不同。如上所述，夾持兩個定子i茲 極并反串聯(lián)連接的5組的2個繞組的兩端電壓為同一振幅且相位相差72 。的平tf5相電壓。另外，在上述狀態(tài)下，與各繞組的連接方法無關(guān)，各繞組的繞組系 數(shù)為COS ( (180° -144° )/2) =0.951,是良好的值，相比圖77以及 圖78的關(guān)系，大幅地改善。在本發(fā)明電動機為奇數(shù)相的情況下，不存在具有電角度為180°相 位差的槽，但是，將2個繞組反向巻繞在更接近180°的位置，從而能 夠?qū)崿F(xiàn)效率較高的驅(qū)動。在5相電動機的情況下，只要夾持2個或3個 定子磁極而將同一相的繞組反向巻繞即可。在7相電動機的情況下，只 要夾持3個或4個定子磁極而將同一相的繞組反向巻繞即可。即使是夾 持2個定子磁極的結(jié)構(gòu)，與配置在1個定子磁極的兩側(cè)相比，效率也非 常好。另外，對于其他奇數(shù)相的電動機以及偶數(shù)相的電動機也得到同樣 的效果。此外，5相、7相、9相、11相等奇數(shù)相是較大的素數(shù)，所以，消 除作為電動機整體的各相的高次諧波的概率變高，能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)矩脈動較 小的電動機運轉(zhuǎn)。例如，3相電動機容易出現(xiàn)60。周期的高次諧波，6 相電動機雖然其程度會降低，但也會出現(xiàn)60。周期的高次諧波。對于4 相電動機來說，素數(shù)為2,容易產(chǎn)生較多的高次諧波，在設計電動機時 需要在降低高次諧波上下功夫。在這一點上，對于5相以及7相電動機 來說，由于幾乎消除了低次的高次諧波，所以，容易降低設計電動機時 的高次諧波，能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)矩脈動較小、低噪音、低振動且高品質(zhì)的電動 機。和在自動化或無人化的產(chǎn)業(yè)機械、生產(chǎn)線上所使用的電動機不同， 在用于汽車等接近人的聽覺、觸覺的部位時，電動機的平靜性是很重要 的特性。另外，如先前所說明的那樣，在電角度360。之間具有N(N為奇 數(shù))個相位的定子;茲極組、并在定子》茲極組之間具有多個環(huán)狀繞組的電 動機中，根據(jù)接線方法，能夠減小繞組系數(shù)，可進行高效的運轉(zhuǎn)。另外， 還示出了能夠以星形接線來進行平衡N相的電壓、電流的控制、電動機
的驅(qū)動。另外，如后所述，在定子磁極組之間具有1個環(huán)狀繞組的電動機中， 各繞組電壓并不是平衡N相電壓，但是，(N-l)個繞組的星形接線和中心點的N個端子的平衡N相電壓、電流驅(qū)動可如圖93 (a)所示那 樣。另外，(N-1 )個繞組的1個脫落后的三角形接線中，N個端子的 平衡N相電壓、電流驅(qū)動可如圖93 (b)那樣。作為對電動機的繞組施加電壓、電流來進行驅(qū)動的方法，有對各繞 組單獨進行控制、驅(qū)動的方法、星形接線的N相驅(qū)動、三角形接線的N 相驅(qū)動、它們變形后的驅(qū)動方法等。在定子磁極組的相位的種類N是6以上的偶數(shù)的情況下，例如，在 圖34以及圖35的情況下N為6，將電角度相差180。的相位的2個繞 組61和64、 62和65、 63和66反串聯(lián)連接，能夠?qū)崿F(xiàn)3組繞組的3相 星形接線，并能夠用3相變換器進行驅(qū)動。這樣，在N為6以上的偶數(shù) 的情況下，能夠用N/2相的平衡交流變換器進行驅(qū)動。在N為4的情況下，能夠?qū)㈦娊嵌认嗖?80。的相位的2個繞組反 串聯(lián)連接，但是，繞組的組為2個，不能構(gòu)成3相以上的多相平衡交流電路網(wǎng)，需要制作特有的電路結(jié)構(gòu)。在N為3的情況下，在圖1和圖71所示的電動機結(jié)構(gòu)中，使電流 方向匹配地將流過同相電流的2個繞組串聯(lián)連接，能夠構(gòu)成3相的星形 接線，并能夠用3相變換器進行控制。在定子磁極組的相位種類N為5以上的奇數(shù)的情況下，如用圖77 和圖80的電動機結(jié)構(gòu)所說明的那樣，能夠構(gòu)成以固定規(guī)則連接而構(gòu)成 的N組星形繞組，能夠構(gòu)成N相的多相平衡電路網(wǎng)，用N相的平衡交 流變換器進行驅(qū)動。具有能夠以多相交流變換器高效運轉(zhuǎn)的特征。另外，在這里敘述的 星形接線的結(jié)構(gòu)的情況下，中心的連接部為各星形接線的端子的平均電 壓，電位穩(wěn)定或者使電位穩(wěn)定化。并且，若將該電位穩(wěn)定后的繞組的部芯間的電位變動，降低繞組和鐵芯間的基于浮置電容的漏電流，并減輕 電磁障礙等問題。另外，上述繞組也能夠連接為三角形接線，也能夠用多相交流變換 器進行控制。但是，在此種情況下，存在三角形接線內(nèi)的流過環(huán)形電流 的可能性，需要注意不產(chǎn)生電動機設計、制作上的不平衡性、變換器控 制上的不平衡等，例如不產(chǎn)生電動機的不平衡成分。因此，只要沒有特 別的理由，通常多是使用星形接線。接著，在圖86中表示本發(fā)明的電動機的例子。定子磁極組與圖77和圖80相同，有6個，是5相的電動機。861、 865是A相的定子磁極， 862是B相的定子磁極，863是C相的定子磁極，864是D相的定子磁 極，865是B相的定子磁極。867、 869、 86B、 86D、 86F是各定子磁極 間的繞組。應流向各繞組的電流的矢量為圖79的B-A、 C-B、 D-C、 E-D、 A-E。當用分別用數(shù)學公式表示各相的電流iba、 Icb、 idc、 Ied、 UE時，設A相的旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)子位置6r=0，則為式(31) ~ (35),如 圖87所示。<formula>formula see original document page 62</formula>各繞組的電壓VBA、 Vcb、 Vdc、 Ved、 VAE為式(36) 如圖88所示。(40)<formula>formula see original document page 62</formula>從圖88的電壓特性可知，各繞組的電壓并不是平衡的5相電壓。 并且，圖88的Vn是式(36) ~ (40)的平均電壓。在此，假定對各繞 組進行星形接線，其中心點的電壓為-VN，對各星形接線的端子電壓進行計算時，為圖^的VBAN、 VCBN、 VDCN、 VEDN、 VAEN。各星形接線的端子電壓為平衡的5相電壓。
其結(jié)果是，當對圖86所示的電動機進行星形接線并與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)同步地流過(31) ~ (35)的電流時，星形接線的中心點的電壓為-VN， 變動較大，但是，各星形接線的端子電壓為圖89的VBAN、 Vcbn、 Vdcn、 Vedn、 Vaen。即，可以確認成為平衡的5相電壓并且能夠用5相變換器 高效地進行運轉(zhuǎn)、驅(qū)動。并且，以5相電動機進行了說明，但是，關(guān)于5相以外的其他相數(shù) 的電動機，同樣的關(guān)系也成立。圖73的3相電動機也為同樣的關(guān)系。接著，在圖90中表示本發(fā)明的其他例子。881是A相的定子磁極， 是將圖86的A相的定子磁極866與861合并后的形狀。882是B相的 定子磁極，883是C相的定子磁極，884是D相的定子磁極，885是E 相的定子磁極。在繞組887中流過用圖91和圖92的矢量B-A所示的 電流，在繞組889中流過用矢量C-B所示的電流，在繞組88B中流過 用矢量D - C所示的電流，在繞組88D中流過用矢量E _ D所示的電流。 圖91和圖92的矢量A-E所示的電流lN不需要直接流向電動機。但是， 當對各繞組如圖93 U)所示那樣進行星形接線時，向其中心NN流入4 個繞組的總和的電流，該電流的負值是用上述矢量A-E表示的電流 IN。其結(jié)果是，不存在直接流過矢量A-E表示的電流lN的繞組，但是， 也可以i兌向電動 一幾供纟合該電濟u In。各繞組的電壓與圖88的特性不同，用(51) ~ (54)式表示。V =—V Xsin(0r) …(51)t)A OV =V —V Xsin(0r—72。) …(52)CBBA 0V =V —V Xsin(0r—144。)…(53)DCCB OV =V —V Xsin(0r—216° )…(54)EDDC O并且，將上述4個值相加后除以5后的值為圖95的VN。V -(V +V +V +V +0)/5…(55)N BACBDC ED在這里，如圖93(a)所示那樣，對各繞組進行接線，中心的點NN 的電位V,為Vnn=-Vn. . . (56),當代入(51) ~ (54)式，對各端子電壓VBAN、 VCBN、 VDCN、 VEDN 再進行計算時，各電壓含有vnn,為圖96所示的平衡5相電壓。其結(jié)果是，當圖90所示的電動機為星形接線、向4個端子和星形 接線的中心點NN與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)同步地流過式(31) ~ (35)所示的電流 時，星形接線的中心點的電壓為_ VN，變動較大，但是，能夠確認各 星形接線的端子電壓為圖96的VBAN、 Vcbn、 Vdcn、 Vedn、 V麗，為平 衡的5相電壓，能夠用5相的變換器高效地進行運轉(zhuǎn)、驅(qū)動。此外，以5相的電動機進行了說明，但是，對于5相以外的其他相 數(shù)的電動機，同樣的關(guān)系也成立。另外，對于將圖1的電動機的各2個 繞組如圖7所示那樣合并為l個繞組的電動機，也為同樣的關(guān)系。另外，圖86和圖90所示的電動機的轉(zhuǎn)矩和功率在計算上為完全相 同的值。接著，在圖97中示出將本發(fā)明的5相的電動機的定子磁極的配置 作成更現(xiàn)實的形狀的例子。圖97在原理上是與圖86的電動機相同的相 對的位置關(guān)系。但是，形狀、配置等大幅不同，在特性上相差很大。951 和956是A相的定子;茲極，952是B相的定子;茲極，953是C相的定子 磁極，954是D相的定子磁極，955是E相的定子磁極。在繞組957中 流過用圖91和圖92的矢量B-A表示的電流，在繞組958中流過用矢 量C-B表示的電流，在繞組959中流過用矢量D-C表示的電流，在 繞組95A中流過用矢量E-D表示的電流，在繞組95B中流過用矢量A -E表示的電流。與圖86所示的電動機不同點之一是與轉(zhuǎn)子對置的面的定子磁極的 形狀。該剖面5BD 5BD表示在圖98中。由于圖97的縱軸表示轉(zhuǎn)子軸 方向，所以，該剖面5BD 5BD相對于轉(zhuǎn)子軸方向成為斜面，但是，相 對的大小關(guān)系沒有變化。BY是定子的背扼，其轉(zhuǎn)子軸方向長度為MTY， B相的定子磁極957的與轉(zhuǎn)子相面對的部分的長度MSY大于MTY/5, 在圖97和圖98中，也大于2xMTY/5。因此，通過定子磁極957的磁 通量的旋轉(zhuǎn)變化率變較大，能夠期待較大的轉(zhuǎn)矩。另外，從定子磁極957 的轉(zhuǎn)子表面附近至背扼BY的磁路的粗細MJY與定子磁極前端的MSY 相同，難以產(chǎn)生》茲飽和。與圖38的》茲路54SB相比為2倍以上的大小。 另外，在B相的定子磁極和E相的定子磁極之間配置有圖98的繞組 958、 959、 95A，直到定子磁極的與轉(zhuǎn)子相面對的開口部，從而難以產(chǎn) 生和其他相的定子磁極間的漏磁通量。在圖97所示的各相的定子》茲極 之間同樣地配置各繞組，極力降低其他相的定子磁極間的漏磁通量。繞組為在轉(zhuǎn)子軸方向具有凹凸的繞組形狀，成為圖76的繞組所示的結(jié)構(gòu)， 能夠得到同樣的效果。作成圖97和圖98所示的結(jié)構(gòu)的電動機，由此， 獲得較大的轉(zhuǎn)矩。接著，在圖99中示出本發(fā)明的其他例子。該電動機相當于將圖86 的5相的電動機變換為4相后的電動機。A21和A25為A相定的子磁極， A22為B相的定子磁極，A23為C相的定子磁極，A24為D相的定子磁 極。在繞組A27中流過圖100的矢量B-A表示的電流，在繞組A29中 流過矢量C - B表示的電流，在繞組A2B中流過矢量D - C表示的電流， 在繞組A2D中流過矢量A - D表示的電流。圖101是對各繞組進行星形接線后的圖，各繞組的電壓如5相的圖 88的例子那樣，各相的電壓振幅并不恒定，但是，端子間電壓為平衡的 4相電壓。4相的星形接線的制約條件僅是4線的電流之和為零，可進 行在各相的電流上附加高次諧波成分的控制等。另外，保持2相的正交 關(guān)系，同時，對于其他2相，使相位旋轉(zhuǎn)45。，可進行降低轉(zhuǎn)矩脈動等 的改良。此外，這種改良不能夠用將圖"的繞組中的具有180°相位差 的繞組反串聯(lián)連接后的構(gòu)成2組繞組的方法實現(xiàn)。另外，關(guān)于各定子磁 極和繞組的配置、結(jié)構(gòu)，也可如圖97、圖98那樣進行變形。接著，在圖102和圖103中表示本發(fā)明的其他例。A41是A相的定 子磁極，是將圖99的A相的定子磁極A21和A25合并后的形狀。A42 是B相的定子磁極，A43是C相的定子磁極，A44是D相的定子磁極。 在繞組A47中流過圖100的矢量B-A表示的電流，在繞組A49中流過 矢量C-B表示的電流，在繞組A4B中流過矢量D-C表示的電流。圖 91和圖92的矢量A-D表示的電流lN不需要直接流向電動機。但是， 當將各繞組如圖103那樣進行星形接線時，向其中心NN流入3個繞組 的總和的電流，該電流的負值為上述的矢量A-D表示的電流lN。其結(jié) 果是，雖然不存在直接流過矢量D-E表示的電流lN的繞組，但也可以 說向電動機供給該電流In。圖102的電動機相對于圖99的電動機，繞 組少一個，所以，具有銅損降低的效果。當考慮在同一空間配置繞組時， 繞組阻抗值變?yōu)?/4,阻抗本身從4個減少到3個，所以，總計能夠?qū)?銅損減少到9/16。另外，各定子磁極和繞組的配置、結(jié)構(gòu)也可如圖97 和圖98那樣進行變形。
接著，在圖104和圖105中表示本發(fā)明的其他例子。A61是A相的 定子磁極，A62是B相的定子磁極，A63是C相的定子磁極，A64是D 相的定子磁極。將圖102的繞組A49分離為2個繞組A69、 A6B。并且， 作成圖105那樣的星形接線。在繞組A67中流過圖IOO的矢量B-A所 示的電流，在繞組A69、 A6B中流過矢量C-B所示的相位的電流，在 繞組A6B中流過矢量D-C所示的電流。繞組A69、 A6B的巻繞數(shù)為其 他繞組的巻繞數(shù)的1/2，能夠取得電壓振幅的平衡。另外，關(guān)于各定子 磁極和繞組的配置、結(jié)構(gòu)，也能如圖97、圖98那樣變形。接著，在圖106和圖107中表示本發(fā)明的其他例。該定子磁極的配 置結(jié)構(gòu)是將圖28所示的6相的定子磁極的配置結(jié)構(gòu)變換為4相、將定 子磁極間的繞組如圖27的結(jié)構(gòu)那樣變?yōu)?個的例子。A81是A相的定 子磁極，A82是C相的定子磁極，A83是B相的定子磁極，A84是D相 的定子磁極。將相位相差180°的定子^f茲極在轉(zhuǎn)子軸方向相鄰配置，由 此，成為在圖106中空著的空間中從各相的定子磁極在轉(zhuǎn)子軸方向容易 延長的結(jié)構(gòu)。在繞組A87中流過相當于圖107(a)的矢量A的電流， 在繞組A88中流過相當于矢量C的電流，在繞組A89中流過相當于矢 量-C的電流，在繞組A8A中流過相當于矢量B的電流，在繞組A8B 中流過相當于矢量_ B的電流，在繞組A8C中流過相當于矢量DC的電流o此時，也可以將繞組A87和A88合并為1個繞組，通上圖107(b) 所示的矢量C-A的電流，將繞組A89和A8A合并為1個繞組，通上圖 107 (b)所示的矢量B-C的電流，將繞組A8B和A8C合并為1個繞 組，通上圖107 (b)所示的矢量D-B的電流。該方法能夠使銅損降到 約5/6。圖108所示的定子磁極和繞組的配置結(jié)構(gòu)是對圖106的配置結(jié)構(gòu)改 良后的結(jié)構(gòu)。AA1是A相的定子磁極，AA2是C相的定子磁極，AA3 是B相的定子磁極，AA4是D相的定子磁極。和圖106的定子磁極的 配置結(jié)構(gòu)不同，在與轉(zhuǎn)子對置的面的大致整個面上配置定子磁極。因 此，由于能夠?qū)碜赞D(zhuǎn)子的磁通量有效地通向定子側(cè)，使其與繞組交 鏈，所以，能夠期待產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)矩。在繞組AA7中流過相當于圖110 (a)的矢量C - A的電流，繞組AA9為繞組AA7、 AAB的巻繞數(shù)的1/2 的巻繞數(shù)，并流過相當于2x (B-C)的矢量的電流，在繞組AAB中
流過相當于矢量D-B的電流。利用這種的結(jié)構(gòu)，能夠使3個繞組的3 個電流的相加電流始終為零。為圖110 (a)的矢量C-A、 D-B、 2x (B-C)的關(guān)系。并且，作成圖111所示的星形接線，由此，能夠使用 3相變換器。TE、 TG、 TF是星形接線的端子。各繞組的電壓的例子具有圖110 (b)示出的特性，E為繞組AA7 的電壓，G為繞組AAB。關(guān)于繞組AA9的電壓，由于以磁通量不交鏈 的方式在該繞組中流過2x (B-C),所以，由于磁通量的時間變化率 而產(chǎn)生的電壓基本上為零，如圖110 (b)的F所示那樣稍微存在由其他 繞組阻抗的電壓降和由漏磁通量的時間變化率產(chǎn)生的電壓。由于大體為 3相電壓且3個端子的電流之和為零，所以，可用3相變換器進行驅(qū)動。但是，嚴格地說，這種狀態(tài)的3端子TE、 TG、 TF的端子間電壓從 圖110的(b)可知為2: 2: 2.828的關(guān)系，并不是平衡3相交流電壓。 在該意義上，將更有效地使用3相交流電壓、電流的方法表示在圖112 和圖113中。在圖112中，電流矢量B21、 B22、 B23、 B24是彼此相位 差為120°的3相矢量。由矢量B21和B22合成矢量C-A。由矢量B23 和B24合成矢量D-B。矢量B25在圖113的接線上和矢量B21、 B23 為同一振幅。其結(jié)果是，需要重新計算圖111的各繞組的巻繞數(shù)，以與 圖112的電流矢量一致。在該例中，相對于繞組AA7的巻繞數(shù)，繞組 B31、 B33的巻繞數(shù)為0.8165倍，B82、 B84的巻繞數(shù)約為0.3倍，AA9 的巻繞數(shù)為0.866倍即可。若為這種結(jié)構(gòu)，圖113的端子TE、 TF、 TG 的電流為3相平衡電流，能夠用3相變換器高效地進行運轉(zhuǎn)、驅(qū)動。另 外，關(guān)于此時的各繞組的配置，取代繞組AA7而配置B31、 B32這兩個 繞組，取代繞組AA9而配置B35,取代繞組AAB而配置B33、 B34即 可。另外，作為繞組的其他連接方法，圖103那樣的繞組結(jié)構(gòu)當然也可 以。此時，需要4相的變換器。圖108的定子磁極的剖面4GD 4GD成為圖109所示的形狀。該電 動機與圖106所示的電動機不同點之一是與轉(zhuǎn)子對置的面的定子磁極的 形狀。BY是定子的背扼，其轉(zhuǎn)子軸方向長度為MTZ, B相的定子磁極 AA1的與轉(zhuǎn)子相面對的部分的長度MSZ比MTZ/4大，在圖97和圖98 中，是接近2xMTZ/4的值。因此，通過定子磁極AA1的磁通量的旋轉(zhuǎn) 角變化率較大，可以期待較大的轉(zhuǎn)矩。另夕卜，從定子磁極AA1的轉(zhuǎn)子表
面附近至背扼BY的磁路的粗細MJZ與定子磁極前端的MSZ相同，難 以產(chǎn)生磁飽和。與圖29的定子磁極144的磁路寬度WDT相比較，為2 倍以上的大小。另夕卜，在B相的定子磁極和D相的定子》茲極之間配置有 圖109的繞組AA7、 AA9、 AAB,直到定子^t極的與轉(zhuǎn)子相面對的開口 部，成為難以產(chǎn)生和其他相的定子磁極間的漏磁通量的配置結(jié)構(gòu)。在圖 108所示的各相的定子^f茲極之間各繞組同樣地配置，成為極力降低其他 相的定子磁極間的漏磁通量的結(jié)構(gòu)。繞組成為在轉(zhuǎn)子軸方向具有凹凸的 繞組形狀，也就是，為圖76的繞組所示的結(jié)構(gòu)，能夠得到同樣的效果。 作成圖108和圖109所示那樣的結(jié)構(gòu)的電動機，由此，能夠得到較大的 峰值轉(zhuǎn)矩。另外，關(guān)于圖108的定子磁極的形狀，圖示了接近長方形的特殊的 形狀，但是，也可以進行各種變形。例如，在轉(zhuǎn)子軸方向?qū)盈B電磁鋼板 來使用的情況下，在材料上以及使用電磁鋼板的制作上，圖108所示的 各定子磁極的形狀是長方形的形狀容易進行電磁鋼板的壓制沖孔制作 和電磁鋼板的層疊。另一方面，利用金屬模具以沖壓成型制作壓粉磁心 的情況下，定子磁極的形狀的自由性變高，圖108那樣的曲面形狀比較 適合沖壓成型。接著，對圖35所示的本發(fā)明的6相的電動機的電流、電壓進行說 明。關(guān)于該電動機，已示出在某個繞組和相差180°相位的其他繞組 中流過反向的電流，并將繞組反向串聯(lián)連接，由此，能夠用3相變換器 進行控制、驅(qū)動。作為與該方法不同的電動機的構(gòu)成法，具有圖114~ 圖118的結(jié)構(gòu)或者圖119、圖120的結(jié)構(gòu)。圖35的各繞組61、 62、 63、 64、 65為圖115的星形接線，包括中 心點NN在內(nèi)，作成6個端子Ta、 Tb、 Tc、 Td、 Te、 TN。在上述各繞 組中分別流過圖116的Ia、 Ib、 Ic、 Id、 Ie，對端子TN流過In。并且， 各繞組的電壓為圖117的Va、 Vb、 Vc、 Vd、 Ve， 5個電壓相加后除以 6的值為Vn。并且，當將-Vn作為星形接線的中心點NN的電位來求 取各端子的電位時，成為圖118的Van、 Vbn、 Vcn、 Vdn、 Ven、 Vnn。 其結(jié)果是，對該圖115的星形接線的6端子施加6相的電壓、電流，從 而能夠高效地驅(qū)動圖35所示的電動機。并且，能夠?qū)?相變換器用于 其驅(qū)動。接著，對在圖34所示的N為4以上的偶數(shù)相的電動機中，消除電 動機的各相的高次諧波成分來實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩脈動、振動以及噪音較小的電動機的方法進行說明。在圖119中，矢量a、 c、 e為原來的矢量，流過3 相平衡電流，另一方面，矢量b、 d、 f在順時針旋轉(zhuǎn)方向CW旋轉(zhuǎn)30。 而為矢量ab、 cd、 ef，流過3相平tj"的電流。作成這種構(gòu)成，由此，相 對于轉(zhuǎn)矩脈動等高次諧波成分，能夠得到如12相的電動機那樣的效果， 能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)矩脈動、振動以及噪音較小的電動機。此時，圖35的各定 子磁極也同樣，使3相的相位分別相差電角度120°的定子磁極組在圓 周方向移動電角度30。。此外，在上述的說明中，使3相的電流和3相 的定子磁極這兩者變化，但是，僅使一個變化也能夠得到相應的效果。此外，關(guān)于變換器的相數(shù)和成本關(guān)系，在驅(qū)動較大的輸出容量的電 動機、例如50kw以上的電動機的情況下，多是并聯(lián)使用功率晶體管， 即使相數(shù)例如從3相變?yōu)?相，增加到即2倍，功率晶體管的數(shù)量也沒 有變化，成本負擔較小。另外，當相數(shù)較大時，具有能夠降低電動機的 高次諧波成分并能夠減小轉(zhuǎn)矩脈動等優(yōu)點。相反地，在kw以下的電動機的情況下，變換器的成本多是因元件 數(shù)而變動，當相數(shù)較大時，不利于節(jié)約成本。因此，在該情況下，在驅(qū) 動較小容量的電動^L時，優(yōu)選3相交流驅(qū)動。接著，示出本發(fā)明的其他例子。圖27的電動機是在轉(zhuǎn)子軸方向相 鄰的定子磁極組彼此具有180°的相位差的電動機，在電角度360°之 間具有6種相位差，由7個定子磁極組構(gòu)成。在定子磁極組之間分別配 置有2個繞組。這2個繞組合并為1個繞組，由此，將在上述兩個繞組 中流過的電流值算術(shù)相加，并流過相加值的電流，從而能夠?qū)崿F(xiàn)等效的 電動機。此時，除了上述兩種電流值以同一相位、同一電流密度流過的 情況，能夠降低銅損，并能夠提高效率。另外，從圖27的各定子磁極 開始用虛線描繪了在轉(zhuǎn)子軸方向放大了定子磁極的一部分的圖，如圖29 的140、 141所示，能夠放大與轉(zhuǎn)子相面對的定子磁極的面積。另外， 也能夠如圖108、圖109所示那樣，使齒整體在轉(zhuǎn)子軸方向突出，也能 夠作成圖29和圖108、圖109的中間的形狀。另外，圖27的定子A茲極 的例子是相數(shù)N為6的例子，但是，在N為4以上的偶數(shù)時，也能夠構(gòu) 成同樣的形狀。圖28所示的電動機是將圖27的電動機的轉(zhuǎn)子軸方向兩端的定子磁 極合并到一側(cè)、且將定子》茲極間的兩個繞組合并為l個繞組的例子。在
該圖28的結(jié)構(gòu)中，也能夠使定子磁極間的繞組為2個。圖106、圖107 是該4相的例子，將流過同相的電流的繞組A87與A89反串聯(lián)，將繞組 A8A、 A8B反串聯(lián)，成為其他繞組A87、 A8C和4種繞組星形接線，能 夠用4相變換器進行平衡較好的驅(qū)動。接著，在圖121中表示本發(fā)明的其他例子。J1C為轉(zhuǎn)子軸，是轉(zhuǎn)子 軸的左側(cè)半面的剖視圖。在轉(zhuǎn)子軸上磁隔離地配置有兩個轉(zhuǎn)子，Jll和 J12為第一轉(zhuǎn)子及其永久磁鐵，J13和JJ14為第二轉(zhuǎn)子及其永久磁鐵。 各永久磁鐵如圖2所示那樣，N極和S極在圓周上交替地配置。J25是 A相的定子磁極，J26是C相的定子磁極，J27是B相的定子磁極，J28 是D相的定子磁極。J29是以A相、C相的磁通量交鏈方式配置的環(huán)狀 繞組，J2A是以B相、D相磁通量交鏈方式配置的環(huán)狀繞組。J2B是用 于兩定子芯之間磁隔離的隔離物，是非磁性體。C相磁通量(])C通過磁 路J2C，磁通量4)B通過磁路J2D。關(guān)于電磁上的配置關(guān)系，雖然形狀 不同，但是，與圖106、圖108相同，成為不需要相當于繞組A89、 A8A、 AA9的繞組的結(jié)構(gòu)。因此，能夠降低銅損，實現(xiàn)小型化。另外，關(guān)于圖 121的定子芯、繞組，也能夠如圖108那樣進行變形，能夠?qū)崿F(xiàn)更高轉(zhuǎn) 矩化。在圖121中，轉(zhuǎn)子和定子側(cè)這兩者在轉(zhuǎn)子軸方向磁隔離，但是，在 忽略各轉(zhuǎn)子、定子間的漏磁通量的單純理論上的考慮上，只要轉(zhuǎn)子和定 子的一側(cè)被隔離，則2組轉(zhuǎn)子、定子能夠在電磁上獨立地作用。圖122 是轉(zhuǎn)子側(cè)在磁隔離的結(jié)構(gòu)，是定子側(cè)去除隔離物J2B并將2個定子緊貼 的結(jié)構(gòu)。J15是A相的定子磁極，J16是C相的定子磁極，J17是B相 的定子磁極，J18是D相的定子磁極。此時，在磁路J1B的部分通過C 相的；茲通量(J)C和B相的》茲通量(J)B,對于cf)C和4)B來"i兌，相位相差 45。,所以，與圖121的磁路J2C、 J2D相比較,能夠使磁路減小到0.707 的粗細。因此，能夠使電動機小型化。另外，關(guān)于圖121的定子芯、繞 組，也能夠如圖108那樣進行變形，能夠?qū)崿F(xiàn)更高轉(zhuǎn)矩。接著，在圖123、圖124中對6相的電動機進行說明，轉(zhuǎn)子側(cè)3個 磁隔離、定子側(cè)的芯在背扼部，其各相的芯連接在一起。B31是A相的 定子磁極，B32是D相的定子磁極，B33是F相的定子磁極，B34是C 相的定子磁極，B35是E相的定子磁極，B36是B相的定子磁極。K6D 和K61是第一轉(zhuǎn)子及其永久磁鐵，K6E和K62是第二轉(zhuǎn)子及其永久磁 鐵，KF6和K63是第三轉(zhuǎn)子及其永久磁鐵。A相的磁通量通過磁路KJ6， B相的f茲通量通過K6K。另一方面，在配置于定子內(nèi)部的；茲3各K6G通 過D相和F相的磁通量，作成使這兩磁通量的相位差變大的組合，所以， 兩相位差為電角度120。 ， D相和F相的磁通量的合計為與1相的磁通 量相同的大小。因此，盡管2相的磁通量通過K6G,但是和A相的磁通 量通過的磁路K6J相同的粗細即可。關(guān)于磁路K6H也同樣，C相和E 相的磁通量通過，兩磁通量的相位差為電角度120° ,磁路K6H的粗細 與A相的；茲通量通過的；茲路K6J相同的粗細即可。這樣，通過對轉(zhuǎn)子的 結(jié)構(gòu)、配置進行研究，從而能夠使定子磁極的一部分小型化，能夠?qū)崿F(xiàn) 電動機的小型化、低成本化。另外，關(guān)于圖121的定子芯、繞組，也能 夠如圖108、圖109那樣進行變形，能夠進一步實現(xiàn)高轉(zhuǎn)矩化。接著，在圖125、圖126中示出本發(fā)明的其他例。B51是A相的定 子磁極，B52是C相的定子磁極，B53是E相的定子磁極，B54是B相 的定子磁極，B55是D相的定子磁極。圖126是表示電流、磁通量等的 矢量的圖，A、 B、 C、 D、 E是表示基本的5相的矢量。在繞組B57中 流過C-A的矢量電流，在繞組B59中流過E-C的矢量電流，在繞組 B5B中流過B-E的矢量電流，在繞組B5D中流過D - B的矢量電流。 將各矢量如圖127那樣排列而為這種星形接線時，在中心NN流過A-D的矢量的電流。此時，各繞組的關(guān)系是與圖90~圖96示出的關(guān)系相 同的關(guān)系，能夠用5相變換器高效地運轉(zhuǎn)。并且，由于使和相鄰的定子 磁極的相位差為144° ，所以，如圖157的虛線所示那樣，易于擴大與 轉(zhuǎn)子表面對置的定子磁極，能夠生成更大的轉(zhuǎn)矩。另外，作為圖125的變形，也能夠?qū)崿F(xiàn)6定子磁極、5繞組的5相 的電動機。另外，關(guān)于圖121的定子芯、繞組，也能夠如圖108、 109 那樣進行變形，能夠?qū)崿F(xiàn)更高轉(zhuǎn)矩。接著，在圖128中表示本發(fā)明的其他例。B91是A相的定子磁極， B92是B相的定子磁極，B93是C相的定子磁極，B94是D相的定子磁 極，B95是E相的定子磁極，B96是F相的定子磁極。在這種配置、結(jié) 構(gòu)中，轉(zhuǎn)子使用圖121那樣的磁氣地絕緣的2個轉(zhuǎn)子。并且，用B91、 B93、 B95構(gòu)成一個3相的電動機，用B92、 B94、 B96構(gòu)成另一個電動 機，是兩個電動機被復合后的結(jié)構(gòu)。在繞組B97中流過在圖129的矢量 圖中用C-A的矢量表示的電流，在繞組B98中流過用E-C的矢量表
示的電流，在繞組B99中流過用F-B的矢量表示的電流，在繞組B9A 中流過用D-F的矢量表示的電流。作成這種結(jié)構(gòu)，由此，能夠?qū)⒃趫D1、 圖2、圖7所表示的電動機2個并聯(lián)地進行驅(qū)動。并且，由于這兩個電 動機相位相對地相差60。，所以，能夠構(gòu)成具有6相的電動機的特性并 降低轉(zhuǎn)矩脈動的電動機。另外，如圖129所示，省略的繞組、電流是D -B、 F-B的矢量的電流，相互反方向而被抵消。其結(jié)果是，由于整個 電流在轉(zhuǎn)子軸方向產(chǎn)生的磁動勢為零，因而在轉(zhuǎn)子軸方向不產(chǎn)生磁動 勢，不用擔心電動機周邊部件的磁化等，也消除吸附周邊的鐵粉的問 題。接著，說明本發(fā)明的其他例。在圖125中對5相的電動機的配置結(jié) 構(gòu)進行了說明，但是，在7相的電動機的情況下，配置A、 B、 C、 D、 E、 F、 G相這7相的定子磁極。在7相的情況下，l相的電角度的寬度 為51.43° ,接近180°的磁極寬度的整數(shù)值為3，為3 x 51.43=154.3° 。 因此，在以圖125的電動機的想法擴展為7相時，最好是相鄰的定子磁 極的相按跳過2相的A、 D、 G、 C、 F、 B、 E相的順序在轉(zhuǎn)子軸方向并 排。在這種結(jié)構(gòu)時，能夠增大各定子磁極的發(fā)生轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子軸方向為凹 凸形狀的環(huán)狀繞組的配置也比較容易。接著，在圖130中表示本發(fā)明的電動機例子。在本發(fā)明的各種電動 機中，由于各相的定子磁極沒有配置在同一圓周上，所以，因某些原因 而有可能發(fā)生轉(zhuǎn)矩脈動。作為其原因，存在由各相的定子磁極的配置順 序引起的原因、和由轉(zhuǎn)子軸方向兩端與兩端以外的轉(zhuǎn)子的條件差異引起 的原因。作為降低由這些轉(zhuǎn)矩脈動引起的轉(zhuǎn)矩脈動的方法，將圓周方向 劃分為多個，通過相互調(diào)換而能夠消除高次諧波成分。圖130示出了將圖108的電動機的定子磁極、繞組的配置以電動機 的半周調(diào)換的結(jié)構(gòu)。DD1是A相的定子磁極，DD2是C相的定子磁極， 在圖130的右側(cè)，將配置換到轉(zhuǎn)子軸方向的相反側(cè)，DD9、 DDB是A 相的定子磁極，DDA是C相定子磁極。DD3是B相定子磁極，DD4是 D相定子磁極，進行調(diào)換，DD5、 DD7是B相定子磁極，DD6、 DD8是 D相定子磁極。各相的定子磁極配置在電角度相同的相位，但是，定子 的中央部和轉(zhuǎn)子軸方向端的關(guān)系反轉(zhuǎn)。具體地說，A相的定子磁極DD1 的帶圓角的接近繞組DDC的部分位于定子的大致中央部，但是，DD9 就DD9而言，在轉(zhuǎn)子軸方向端，位于圖130的下端。這樣改變轉(zhuǎn)子軸 方向的位置，從而消除轉(zhuǎn)子、定子的轉(zhuǎn)子軸方向端的電磁作用、以及中 央部的電磁作用。其結(jié)果是，能夠降低轉(zhuǎn)矩脈動、進行穩(wěn)定的轉(zhuǎn)矩輸出。 此外，在圖130中，由于調(diào)換定子磁極而產(chǎn)生空閑空間，但是，該 空間也可以有效利用于通過配置稍微小的定子磁極等方法來產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。在圖130中，對4相的例子進行了說明，但是，在為A、 B、 C這3 相的情況下，能夠用調(diào)換A相、B相、C相的順序、配置的方法來降低 轉(zhuǎn)矩脈動。接著，對像能夠得到由永久磁鐵帶來的轉(zhuǎn)矩和利用所謂的軟磁性體 的磁阻轉(zhuǎn)矩那樣的、圖14~圖16所示的磁鐵埋入結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子、圖17所 示的磁鐵插入型轉(zhuǎn)子、圖21、圖22、圖34、圖35、圖42、圖43等所 示的定子的組合的電動機進行說明。此外，關(guān)于各種形狀的轉(zhuǎn)子，各自 的特性、特征不同，按用途分開使用。另外，相對于這些轉(zhuǎn)子，圖21、 圖22所示的表面磁鐵型的轉(zhuǎn)子具有所使用的永久磁鐵的特性，是電動 機內(nèi)部的大致的磁通量分布確定的結(jié)構(gòu)，定子各繞組產(chǎn)生的磁動勢對電 動機內(nèi)各部的磁通量密度給予的影響少，所謂的磁鐵轉(zhuǎn)矩較多、上述的 》茲阻轉(zhuǎn)矩較少。如上所述，圖73所示的所謂的集中巻繞的定子磁極寬度是電角度 約為120° ,具有在圓周方向難以生成正弦波狀的磁動勢分布的面。因 此，在圖14~圖17那樣的轉(zhuǎn)子的情況下，有時不能夠充分得到磁阻轉(zhuǎn) 矩。另外，有可能使齒槽轉(zhuǎn)矩、脈動轉(zhuǎn)矩也變大。另外，還存在利用轉(zhuǎn) 子的軟磁性部的磁特性的恒定輸出控制困難的問題。但是，本發(fā)明的圖35等所示的定子中，在圓周方向能夠以電角度 為60°的比較小的離散性配置定子磁極，并且，控制作用于各定子磁極 的磁動勢的大小、繞組電流的振幅和相位，從而能夠生成平滑的旋轉(zhuǎn)磁 場，與圖14~圖17所示那樣的轉(zhuǎn)子組合，能夠得到較大的轉(zhuǎn)矩。另外， 利用與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置相應的自由的磁動勢控制，能夠?qū)崿F(xiàn)由圖74所示的定子得到的恒定輸出控制。另外，因平滑的旋轉(zhuǎn)磁場，比較容易降 低齒槽轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)矩脈動。另一方面，在圖74所示的定子中，槽的開口部較窄，3相繞組的配 置容易變復雜，所以，具有繞組的占空因數(shù)較低、繞組的組裝性較差、 線圈端較長、電動機容易變大等問題。本發(fā)明的在圖35等示出的定子
如上所述，能夠減少繞組數(shù)量，因而能夠降低銅損，由于繞組為簡單的 環(huán)狀繞組，因而制作容易，由于沒有如圖73和圖74所示的定子那樣在 軸方向配置的繞組，因而多極化，也不會減小繞組配置剖面積，能夠?qū)?現(xiàn)由多極化帶來的高轉(zhuǎn)矩化，由于沒有線圏端，所以，具有能夠使電動 機小型化等特征。此外，作為軟磁性體，能夠使用電磁鋼板或?qū)Ψ蹱畹能洿判泽w表面 實施電絕緣并壓固而成的壓粉磁心等。接著，對本發(fā)明的圖35等示出的定子和圖74所示那樣的同步磁阻 電動機的轉(zhuǎn)子的組合的電動機進行說明。此外，該轉(zhuǎn)子的狹縫部58的 空隙部也可以為非》茲性體，也可以以高轉(zhuǎn)矩化等目的而插入永久》茲鐵。將圖73所示的所謂集中巻繞的4極的定子和圖74所示的4極的轉(zhuǎn) 子組合后的特性存在產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)矩脈動的問題。通過和圖74的定子 的組合能夠得到良好的特性是眾所周知的，但是，具有上述定子的問 題。特別是，同步磁阻電動機具有如下優(yōu)越特征由于不使用永久磁鐵 等高價構(gòu)件或者用少量的永久磁鐵能夠?qū)崿F(xiàn)，所以成本低；由于能夠進 行勵磁弱控制，所以能夠?qū)崿F(xiàn)低輸出控制。但是，圖74的電動機的上 述問題使該電動機的竟爭力下降。但是，與本發(fā)明的圖35等所示的定子磁極組合，從而能夠組合同 步磁阻電動機的轉(zhuǎn)子的特征和本發(fā)明的圖35等所示的定子的上述特 征，能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)越的電動機。接著，對本發(fā)明的電動機的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)進行說明。圖Bl表示轉(zhuǎn)子的剖面圖。層疊圖131 U)所示的電磁鋼板而構(gòu)成轉(zhuǎn)子磁極。D13是轉(zhuǎn)子軸， D12是支承轉(zhuǎn)子的各磁路的支撐構(gòu)件，是非磁性體。Dl是如圖132(a) 所示的彎折形狀的電磁鋼板，平行于轉(zhuǎn)子軸而配置，層疊形狀類似且尺 寸不同的電磁鋼板，形成8極的轉(zhuǎn)子磁極。上述層疊的電磁鋼板的彼此 的間隙成為空間或者配置有非》茲性體構(gòu)件，增大由電；茲鋼板制作的各》茲 路間的磁阻，減小從轉(zhuǎn)子磁極至相鄰的轉(zhuǎn)子磁極的磁阻，增大電動機的 d軸電感Ld，同時，增大從轉(zhuǎn)子f茲極邊界部至相鄰的轉(zhuǎn)子》茲4及的邊界部 的》茲阻，減小電動機的q軸電感Lq。此外，上述空間的間隙或非》茲性體 構(gòu)件也可以按照多張電》茲鋼板配置。在圖131所示的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)中，雖然沒有圖示各電磁鋼板的固定方 法，但是，能夠使用由螺栓固定在轉(zhuǎn)子軸上的方法、用粘結(jié)劑固定的方 法、用樹脂浸漬的方法的各種方法進行固定。在該圖中，僅示出了電磁 性的要件。此前所示的本發(fā)明的電動機多是這樣的結(jié)構(gòu)各相的磁通量不僅通向圓周方向、徑向方向，也通向轉(zhuǎn)子軸方向。在這一點上，圖131、圖 132所示的形狀的電磁鋼板中，即使磁通量通向轉(zhuǎn)子軸方向，也能夠使 磁通量沿電磁鋼板的形狀通過，因而能夠使向轉(zhuǎn)子軸方向的磁通量容易 通過，成為特別適于本發(fā)明的定子結(jié)構(gòu)的磁路形狀。另外，也可以進行 使電磁鋼板的張數(shù)增加的方法、使轉(zhuǎn)子表面的外形形狀根據(jù)各磁極作成 圓形形狀等的改良。在應用這種磁阻轉(zhuǎn)矩的電動機中，為了降低轉(zhuǎn)矩脈 動，與這種電動機外形相關(guān)的改善很重要。作為用圖132 (a)所示的電磁鋼板構(gòu)成圖131的轉(zhuǎn)子的問題，存在 如下問題在以高轉(zhuǎn)矩旋轉(zhuǎn)過程中，在轉(zhuǎn)子表面附近，磁通量以在轉(zhuǎn)子 方向變化的方式進行作用，產(chǎn)生由在電磁鋼板的厚度方向進行增減的磁 通量引起的渦流，產(chǎn)生渦流損失。為了解決該問題，下述方法有效，即，如圖132(b)所示，為了降 低渦流，在電磁鋼板的位于轉(zhuǎn)子表面附近的部分設置極細的狹縫。這 樣，對于極細的徑向方向的狹縫來說，在磁通量上、在針對離心力的強 度上問題都較少。此外，在圖131的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)中，施加在高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子各部分的離 心力成為強度上的問題。由于該轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)是稍復雜的結(jié)構(gòu)，所以，在高 速旋轉(zhuǎn)的用途中，需要轉(zhuǎn)子的強化對策。另外，在將圖131的電動機結(jié) 構(gòu)變形為外轉(zhuǎn)子型的情況下，也能夠在轉(zhuǎn)子的外周側(cè)配置牢固的環(huán)狀的 鋼材，離心力的問題被減輕。接著，關(guān)于提高具有圖131和圖132所示的轉(zhuǎn)子的電動機的轉(zhuǎn)矩的 方法，用圖133進行說明。例如，具有如下方法，即如D31所示，將 圖示那樣的方向的永久磁鐵D31、 D32配置在各定子磁極上。此時，需 要使在相反方向配置在磁極上的磁鐵的方向為相反方向。在圖131所示 那樣的轉(zhuǎn)子中，在大電流時向電磁鋼板的層疊方向的漏磁通量導致功率 因數(shù)下降，使轉(zhuǎn)矩降低，但是，追加永久磁鐵D31,從而補償這些漏磁 通量。另外，永久磁鐵D31也具有積極地供給轉(zhuǎn)矩磁通量的效果，能夠 實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩的增加。
另外，例示了永久磁鐵D31插入在電磁鋼板的大致整個表面的例 子，但是也可以如D32所示的永久》茲鐵那樣，在電》茲鋼板間的一部分配 置較短的磁鐵。另外，即使不在整個各電磁鋼板之間配置永久磁鐵，配 置部分的永久磁鐵也能夠得到相應的效果。也可以根據(jù)電動機所要求的 特性、電動機的制作性、磁鐵的種類以及特性等進行配置。另外，組合由圖18所示的突極狀的軟磁性體構(gòu)成的轉(zhuǎn)子和圖35等 所示的定子，也能夠?qū)崿F(xiàn)堅固、高速旋轉(zhuǎn)控制容易的電動機。此外，轉(zhuǎn) 子的突極形狀并不特別限定，也可以進行在轉(zhuǎn)子內(nèi)部附加狹縫或者附加 永久磁鐵等的變形。接著，對組合圖35等所示的定子和圖19所示的感應電動機的轉(zhuǎn)子 而成的本發(fā)明的電動機進行說明。對于圖19所示的轉(zhuǎn)子來說，存在導 體170以鋁的壓鑄成型所制成的情況和將銅制的棒材插入到槽中的情 況。都是以各繞組的線圏端部短路而流過感應電流的方式制作。另外， 也可以用構(gòu)成定子的繞組的、表面被絕緣的銅線構(gòu)成轉(zhuǎn)子的2次導體。 一般地，感應電動機廣泛使用圖74所示的定子結(jié)構(gòu)和圖19所示的轉(zhuǎn)子 結(jié)構(gòu)，并具有如下等特征堅固，由勵磁減弱引起的恒定輸出控制的性 能優(yōu)越，能夠利用電磁接觸器的開閉簡便地驅(qū)動50Hz、 60Hz的商用電 源。但是，如對圖74所示的定子所進行的說明那樣，存在一些問題， 存在效率、生產(chǎn)性、電動機尺寸、成本的問題。但是，通過對圖35等所示的定子和圖19所示的感應電動機的轉(zhuǎn)子 進行組合，從而能夠具有感應電動機的特征，并且，解決定子的上述問 題，因而能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)越的感應型的電動機。另外，圖57所示的轉(zhuǎn)子具有在圖17所示的轉(zhuǎn)子上追加感應繞組 172、 173的結(jié)構(gòu)。在這種同步電動機的轉(zhuǎn)子上追加感應繞組172、 173， 從而能夠以50Hz、 60Hz的商用電源的接通、斷開來使電動機啟動、停 止，在通常運轉(zhuǎn)時，作為同步電動機能夠高效地運轉(zhuǎn)。171是永久磁鐵， 170是軟磁性體。另外，對圖14~圖18所示的轉(zhuǎn)子也可以追加感應繞 組的172、 173。另外，感應電動機的另一個問題是流過轉(zhuǎn)子的2次導體的感應電流 產(chǎn)生的2次銅損的發(fā)熱，使電動機效率下降，根據(jù)用途，轉(zhuǎn)子的溫度上 升成為問題。在圖58表示解決該問題并降低轉(zhuǎn)子的2次銅損的電動機。 圖58所示的定子176和圖21所示的定子14相同。此外，圖58所示的
定子的繞組177能夠如圖35所示的定子那樣變形，從而也能夠降低定 子的繞組部的發(fā)熱，可降低銅損。圖58所示的轉(zhuǎn)子是將圖34的定子的 結(jié)構(gòu)內(nèi)徑和外徑反過來進行制成而成的轉(zhuǎn)子，繞組178~183是通上感 應電動機的2次感應電流的環(huán)狀的被短路的繞組。繞組178 ~ 183巻繞 數(shù)從l匪至數(shù)匪能夠自由選擇，在以鋁壓鑄制作該繞組時，成為1匪的 短^各繞組。圖58所示的電動機的特征在于定子和轉(zhuǎn)子都使用環(huán)狀的繞組。如 上所述，具有如下等特征由于能夠減少繞組數(shù)量，所以，能夠降低銅 損，由于繞組是單純的環(huán)狀繞組，所以，制作容易，由于沒有如圖73 和圖74所示那樣配置在軸方向的繞組，所以進行多極化，由于不會減 小繞組配置剖面積，所以能夠?qū)崿F(xiàn)由多極化帶來的高轉(zhuǎn)矩化，由于沒有 繞組端，所以能夠使電動機小型化。特別是在多極化的情況下，相比圖 19所示的轉(zhuǎn)子，圖58所示的轉(zhuǎn)子能夠減小轉(zhuǎn)子側(cè)的銅損。另外，在圖58所示的電動機中，由于明示了定子和轉(zhuǎn)子為同一想 法的結(jié)構(gòu)，所以，作為相同的齒數(shù)、相同的槽數(shù)進行了圖示，但是，在 類似形式的定子和轉(zhuǎn)子的組合的情況下，存在容易發(fā)生轉(zhuǎn)矩脈動的問 題。在該意義上，期望在圖58所示的電動機中，定子和轉(zhuǎn)子的齒數(shù)、 槽數(shù)、繞組數(shù)為不同的值。接著，對組合(31)式的Nss=PsxNs中相數(shù)為3的定子結(jié)構(gòu)、即 Nss=3 xPn的結(jié)構(gòu)的定子和圖14~圖19以及圖57所示的轉(zhuǎn)子而成的電動機進行說明。如上所述，在這些轉(zhuǎn)子表面含有軟磁性體，是利用定子 的電流來改變轉(zhuǎn)子的磁通量分布容易的結(jié)構(gòu)，是從定子在圓周方向施加 正弦波的磁動勢分布時有效地進行作用的結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子。另一方面，圖35 等所示的6相的定子在圓周方向的磁動勢分布為60°間距，由于離散性 小，所以，能夠比較高精度地在圓周方向施加正弦波的一磁動勢分布，和 圖14~圖19以及圖57所示的轉(zhuǎn)子組合，能夠有效地進行驅(qū)動。在此， 當將圖35所示的定子結(jié)構(gòu)變形為3相時，由于定子的離散性增大到2 倍即120° ,所以，當驅(qū)動圖14~圖19以及圖57所示的轉(zhuǎn)子時，產(chǎn)生 平均轉(zhuǎn)矩減少或者轉(zhuǎn)矩脈動增加等問題，存在不能夠有效地驅(qū)動這樣的 問題。但是，作為其對策，將定子的磁極形狀SPS作成如圖39所示那 樣的形狀，從而能夠使定子內(nèi)周的定子磁極形狀SPS的內(nèi)周方向的面積 分布4妄近正弦波分布，能夠在轉(zhuǎn)子的圓周方向施加正弦波分布狀的^f茲動 勢，能夠更有效地驅(qū)動轉(zhuǎn)子。另外，由于要使施加在轉(zhuǎn)子上的磁動勢分布為在圓周方向上為正弦 波分布，所以，如圖40所示那樣，將轉(zhuǎn)子的徑向形狀作成轉(zhuǎn)子磁極邊 界部為凹狀的形狀的方法、或者使定子磁極的圓周方向兩端為相對定子中心的半徑較大的形狀并且使兩端部相對圖23所示的定子磁極形狀在外徑側(cè)為平滑的形狀的方法是有效的。另外，也可以對這些方法進行組 合。如上所述，圖35所示的定子在性能上優(yōu)越，但是，由于相數(shù)較多， 所以，結(jié)構(gòu)稍微變復雜。在這一點上，使圖35所示的定子為3相并使 定子內(nèi)周的定子磁極形狀SPS的圓周方向的面積分布為正弦波分布的 結(jié)構(gòu)，能夠使圓周方向的磁動勢分布為正弦波，所以能夠有效地驅(qū)動圖 14~圖19以及圖57所示的轉(zhuǎn)子，能夠簡化定子，并且，實現(xiàn)有效的驅(qū) 動，能夠使低成本和高性能并存。此外，對于將圖35所示的定子變形為3相并使定子磁極形狀SPS 為圖39所示的形狀的定子的結(jié)構(gòu)以及各部形狀來說，與在圖1所示的 結(jié)構(gòu)的定子中使定子磁極的內(nèi)周面形狀SPS為圖11 ~圖13的形狀或者 圖39的定子磁極形狀的情況相同。接著，使用圖59對將定子和轉(zhuǎn)子的內(nèi)徑側(cè)、外徑側(cè)的關(guān)系反過來 且外徑側(cè)進行旋轉(zhuǎn)的所謂的外轉(zhuǎn)子電動機的形狀進行說明。187是配置 在內(nèi)徑側(cè)的定子，在其內(nèi)部配置有環(huán)狀的繞組189~ l94。示出了這些繞 組在1個槽中配置2組繞組的例子，但是，也能夠如圖34、圖35那樣 合并繞組。186是支撐轉(zhuǎn)子且自由旋轉(zhuǎn)的軸承，185是轉(zhuǎn)子的輸出軸， 203是轉(zhuǎn)子。195是固定在轉(zhuǎn)子的內(nèi)徑側(cè)的永久磁鐵，對于在圓周方向 直線展開的形狀來說，內(nèi)徑和外徑不同，但具有圖22 (b)所示的永久 磁鐵12那樣的形狀。圖59所示的電動機除了具有能夠使外徑側(cè)旋轉(zhuǎn)的 特征，還具有能夠增大輸出的特征。其原因在于，由于直至電動機的內(nèi) 徑側(cè)能夠有效地構(gòu)成電磁回路，所以，能夠?qū)⒗@組189- 194的剖面積 比圖21的電動機的繞組41 ~52更寬地取得，能夠增大通電電流，在電 動機中發(fā)揮電磁作用的磁通量的量中，由于永久磁鐵195相比圖21所 示的永久磁鐵12配置在外徑側(cè)，所以，電流、磁通量都變大，能夠增 大輸出轉(zhuǎn)矩。但是，圖59所示的外轉(zhuǎn)子電動機根據(jù)所使用的用途、所 使用的周圍環(huán)境也存在問題。例如，在圖59中，雖然未圖示電動機殼，
但是也存在需要的用途，另外，需要在轉(zhuǎn)子軸承的配置上下功夫，轉(zhuǎn)子 軸剛性變低的情況較多。接著，圖60示出了將圖35所示的圓筒狀的定子變形為圓盤狀的電動機的例子。定子196、 231配置在由永久磁鐵構(gòu)成的轉(zhuǎn)子194的軸方 向兩側(cè)。195是定子的殼體，由非磁性體構(gòu)成。ll是由非磁性體構(gòu)成的 轉(zhuǎn)子軸，197是軸承。198 -202是各相的環(huán)狀繞組，圖61示出從轉(zhuǎn)子 軸11的反負載側(cè)觀察到的定子196的配置圖。237是第一相的定子磁 極，238是第二相的定子磁極，239是第三相的定子磁極，240是第四相 的定子磁極，241是第五相的定子磁極，242是第六相的定子磁極。各 相的定子磁極以具有電角度為60°的相對的相位差的方式配置。定子 196的各繞組198 - 202在圖61中用同 一號碼表示其配置關(guān)系。對于定 子231,從轉(zhuǎn)子軸11的反負載側(cè)觀察到的配置關(guān)系和圖61相同。另夕卜， 對于各定子^f茲極的形狀來說，由于分別距電動機中心的距離不同，所 以，以定子》茲極的面積相同的方式來確定徑向的寬度。從轉(zhuǎn)子軸11的 反負載側(cè)觀察到的轉(zhuǎn)子196的結(jié)構(gòu)為圖62,成為在圓周方向交替地配置 永久磁鐵的N極243和S極244的8極的轉(zhuǎn)子。此時，作用于轉(zhuǎn)子196 的轉(zhuǎn)子軸方向的電磁吸引力從定子196、 231兩側(cè)進行作用，所以，吸 引力被抵消，不會發(fā)生總和較大的轉(zhuǎn)子軸方向的力、即較大的推力。關(guān)于圖60所示的電動機的作用，雖然配置有包含各相繞組的定子 196、 231,但是，電磁作用和圖35的定子相同。另外，定子磁極的形 狀、環(huán)狀繞組、轉(zhuǎn)子等可變形為上述各種結(jié)構(gòu)。也能夠使定子196、 231 為不同結(jié)構(gòu)的定子，例如，可以使一個定子為不含有繞組的軟磁性體的 圓盤。也能夠在定子196、 231的位置上配置2個轉(zhuǎn)子，在轉(zhuǎn)子196的 位置配置定子。另外，對相數(shù)、極數(shù)為6相、8極的例子進行了說明， 但是，能夠自由地選擇相數(shù)、極數(shù)，例如為3相、16極的相數(shù)、極數(shù)等。作成圖60所示的電動機結(jié)構(gòu)，由此，能夠構(gòu)成扁平、薄型的電動 機。另外，與圖21、圖35所示的電動機相比，能夠配置相對較大的永 久磁鐵，所以，能夠增大針對繞組的交鏈磁通量，能夠產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)矩。接著，在圖63中示出裝配2個具有圖35所示的配置構(gòu)成的定子的 電動機而復合后電動機的例子。圖63所示的電動機在點劃線所示的水 平線的上側(cè)、下側(cè)裝配2個電動機。圖64與圖35相同地，是直線狀地 展開從轉(zhuǎn)子側(cè)觀察圖63的定子的定子內(nèi)周側(cè)形狀的展開圖。對于作為
圖63所示的上半部分的電動機的定子磁極67、 54、 55、 56、 57、 58以 及環(huán)狀繞組61-65來說，與圖35所示的定子結(jié)構(gòu)相同，是從圖33所 示的電流矢量表示的平衡6相電流的繞組中省略了與電流矢量f相當?shù)?繞組的結(jié)構(gòu)，在轉(zhuǎn)子軸方向產(chǎn)生該電流不平衡部分的磁動勢。圖63所 示的下半部分的電動機結(jié)構(gòu)中，與圖35的定子結(jié)構(gòu)相比較，定子磁極 的配置順序和通給環(huán)狀繞組的電流順序、極性相反，該電流不平衡部分 的磁動勢在和上半部分的電動機在相反方向上產(chǎn)生。但是，圖63的下 半部分的電動機產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩的方向和大小與圖63的上半部分的電動機 相同。此外，在圖64所示的各環(huán)狀繞組的左端示出的電流矢量a、 b、 c、 d、 e、 -a、 -b、 - c、 - d、 - e是通給各繞組的電流，是圖33所示的 電流矢量。這樣，組合2個電動機，從而能夠消除各電動機產(chǎn)生的軸方 向f茲動勢而抵消。因此，在軸方向使轉(zhuǎn)子軸;茲化，由此，在電動機輸出 軸上附著周邊的鐵粉、或者在轉(zhuǎn)子軸上安裝磁式的編碼器而轉(zhuǎn)子軸方向 磁動勢成為問題等的這樣的用途中有效。并且，將3個以上的電磁不平 衡的電動機配置在同軸上也能夠保持電磁平衡。另外，在圖63中示出了這樣的例子用點劃線所示的上下的電動 機的電磁作用相對于點劃線所示的面為面對象的結(jié)構(gòu)，因而即使作成各 定子緊貼的的結(jié)構(gòu)，2個電動機之間的電磁干涉也少。但是，雖然用兩 個電動機的其他結(jié)構(gòu)來消除轉(zhuǎn)子軸方向》茲動勢，但在點劃線的面中電》茲 上不成為對象的結(jié)構(gòu)的情況下，也可以在兩個定子間設置空間來進行磁 隔離。另外，即使是以由空間的有效利用帶來的整體的小型化或者由部件 的共用帶來的簡化、低成本的目的，結(jié)合多個電動機的復合化也很有 效。在軸方向結(jié)合多個電動機的情況下，易于作成細長的電動機結(jié)構(gòu)， 在徑向結(jié)合多個電動機的情況下，易于作成較短且扁平的電動機結(jié)構(gòu)。 例如，在徑向組合兩個電動機的情況下，在內(nèi)側(cè)配置外轉(zhuǎn)子型的電動 機，在外側(cè)配置內(nèi)轉(zhuǎn)子型的電動機，并使兩個電動機的轉(zhuǎn)子一體化，由 于內(nèi)徑側(cè)電動機和外徑側(cè)電動機為顯著不同的形狀，所以，作成適于各 個形狀的電動機類型，由此，能夠作成在空間上、在電動機的輸出密度 上有效的結(jié)構(gòu)。成為上述那樣復合化的對象的電動機的組合也可以是本 發(fā)明的電動積4皮此的組合或者本發(fā)明和現(xiàn)有電動機的組合，通過組合多 個電動機的長處和短處，從而有時也能夠?qū)崿F(xiàn)其用途的目的、性能。
接著，對將與轉(zhuǎn)子軸平行地配置的電磁鋼板配置在轉(zhuǎn)子內(nèi)部的圖65所示的轉(zhuǎn)子進行說明。圖14所示的轉(zhuǎn)子中，265是在轉(zhuǎn)子軸方向?qū)盈B的 電磁鋼板，266是軟磁性體的轉(zhuǎn)子軸。262、 263是永久磁鐵，各永久磁 鐵的極性以成為在轉(zhuǎn)子外周側(cè)圖示的N極和S極的朝向的方式而朝向。 這種在圖14所示的轉(zhuǎn)子中，即使轉(zhuǎn)子內(nèi)的磁通量在圓周方向和徑向發(fā) 生變化，在電；茲鋼板內(nèi)也難以產(chǎn)生過大的渦流。但是，在和圖35所示 的定子組合并進行驅(qū)動的情況下，電磁鋼板265的轉(zhuǎn)子軸方向磁通量發(fā) 生變化，在旋轉(zhuǎn)時，在電磁鋼板265中產(chǎn)生大渦流，渦流損耗成為問題。 圖65所示的橫向剖視圖的轉(zhuǎn)子是在圖14所示的電磁鋼板265上在 轉(zhuǎn)子軸方向設置孔并在該孔上配置層疊后的電磁鋼板264的結(jié)構(gòu)。層疊 后的電磁鋼板264為圖66所示的結(jié)構(gòu)，層疊表面由絕緣體膜覆蓋的薄 板的電磁鋼板，在針對與層疊方向為直角的方向的磁通量進行增減時， 難以流過渦流，能夠降低鐵損。如圖65所示那樣配置的層疊電磁鋼板 264的朝向與圓周方向近似成直角地配置，所以，即使磁通量在圓周方 向以外的方向、即轉(zhuǎn)子軸方向和徑向發(fā)生變化，也能夠減小鐵損。這樣， 圖65所示的轉(zhuǎn)子以作為導磁磁路的層疊電磁鋼板264、 265彼此交叉的 方式配置，因而即使轉(zhuǎn)子磁極的磁通量在轉(zhuǎn)子軸方向進行增減，也難以 產(chǎn)生渦流。其結(jié)果是，在組合圖65所示的轉(zhuǎn)子和圖35等所示的定子而 成的電動機中，能夠?qū)⒂捎谰么盆F262、 263生成的磁通量有效地導向 圖35所示的定子磁極67、 54、 55、 56、 57、 58,在旋轉(zhuǎn)時也能夠降低 渦流損失。此外，電磁鋼板264層疊地配置，但是，層疊并不是必要條件，也 可以分割、分散地配置為了使磁通量通過所需的量的電磁鋼板。另外， 也能夠取代電磁鋼板，即使采用將稱為壓粉磁心的軟磁性體的粉末壓固 而成的渦流較少的材料，也能夠以低鐵損在轉(zhuǎn)子軸方向引導磁通量。另 外，轉(zhuǎn)子的軟磁性體部的整體也可以是壓粉磁心。另外，關(guān)于圖21所示的定子磁極形狀和圖35所示的定子磁極形狀 示出了這樣的結(jié)構(gòu)，即，如圖31所示的定子磁極形狀那樣使定子磁極 的轉(zhuǎn)子軸方向?qū)挾萕DD比定子磁極的轉(zhuǎn)子軸方向間隔WDP小。但是， 因更多地引導來自轉(zhuǎn)子的磁通量來增大發(fā)生轉(zhuǎn)矩的情況下，如圖38所 示的定子磁極形狀54SS那樣，增大定子磁極的轉(zhuǎn)子軸方向?qū)挾萕DX 的結(jié)構(gòu)是有利的。但是，此時，圖31的定子磁極前端部的徑向厚度HD1
如圖38所示的定子磁極前端部的徑向厚度HD2那樣，為了在轉(zhuǎn)子軸方 向更多地通過磁通量而變大，因此，相鄰的槽的剖面積變小，導線變細， 因此存在通電容量減少的問題。對于該問題，在組合圖38所示的定子和圖65所示的轉(zhuǎn)子的情況 下，如上所述，在圖65的轉(zhuǎn)子內(nèi)部，磁通量在轉(zhuǎn)子軸方向容易地通過， 因而能夠減小圖38所示的定子磁極的徑向厚度HD2，由于能夠較大地 獲取槽剖面積、導線剖面積，因而能夠降低銅損，能夠增加輸出。此外，關(guān)于圖14所示的轉(zhuǎn)子，示出了電磁鋼板264的追加，但是， 也可以對圖15~圖18等示出的其他種類的轉(zhuǎn)子來進行。另外，關(guān)于所 追加的軟磁性體的形狀，圖示了圖66所示的層疊電磁鋼板264的例子， 但只要是渦流較'J 、的形狀，則可以是各種形狀。接著，對如圖67那樣，在轉(zhuǎn)子;茲極的軟》茲性體部具有限制》茲通量 的旋轉(zhuǎn)方向自由性的空隙部或者非磁性體的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)進行說明。圖67 所示的轉(zhuǎn)子是在圖14所示的轉(zhuǎn)子的軟磁性體部265的部分上設置有以 267、 268表示的空隙部或非磁性部的轉(zhuǎn)子。關(guān)于轉(zhuǎn)子的外周形狀，各磁 極的邊界部為凹部，轉(zhuǎn)子磁極的外周形狀為比轉(zhuǎn)子半徑小的半徑的圓弧 狀形狀，成為圓滑的形狀。空隙部267、 268限制磁通量的旋轉(zhuǎn)方向自 由性，使得在被這些空隙部夾持的磁路269、 270的磁通量在圓周方向 上不會移動偏移。另外，對于空隙部267、 268的狹縫形狀的朝向來說， 作成來自永久磁鐵262、 263的磁通量被匯集的配置結(jié)構(gòu)，使得轉(zhuǎn)子磁 極的中央部的磁通量密度變高。其結(jié)果是，各轉(zhuǎn)子磁極表面的磁通量分 布是比較接近正弦波分布那樣的結(jié)構(gòu)，使得在中央部附近磁通量密度較 大，磁極邊界側(cè)的磁通量密度較低。關(guān)于轉(zhuǎn)子磁極的邊界部形狀，該部 分的磁通量用于產(chǎn)生電動機轉(zhuǎn)矩的貢獻度較低，相反地，當該部分的磁 通量密度較大時，易于成為產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩脈動的原因，所以，作成凹狀，使 從該部分通向定子的磁通量的磁通量密度變低。另外，空隙部267在1個f茲極上配置有3個，空隙部268在一個》茲 極上配置有4個，空隙部的圓周方向間距SPP相同，空隙部267、 268 的圓周方向位置相對于磁極中心相對地偏移SPP/2。其結(jié)果是，由空隙 部引起的齒槽轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)矩脈動相抵消，能夠?qū)崿F(xiàn)更平滑的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)。接著，對去除本發(fā)明的電動機的定子^f茲極的 一 部分并有效利用該空 間作成定子的環(huán)狀繞組的線圈端的繞組布線空間、或者作成位置檢測傳 感器、溫度傳感器等的配置空間的技術(shù)進行說明。作為現(xiàn)有的方法，多是在電動機的軸方向后端配置轉(zhuǎn)子位置檢測用 編碼器等傳感器的例子，但是，存在電動機整個長度變長的問題。另外， 有時有效利用圖71所示的現(xiàn)有的電動機的定子的線圈端5附近的空間 來進行線圏端的布線處理或者配置各種傳感器，但是，在線圈端的軸方向長度較短的電動機的情況下，或者如圖1、圖21所示的本發(fā)明的電動機那樣沒有線圈端部的情況下，在電動機內(nèi)部的軸方向端進行線圏端的 布線處理或者配置各種傳感器，則存在電動機的軸方向長度變大的問題。為了解決該問題，如圖10、圖11、圖12、圖13所示的定子磁極形 狀那樣，在定子內(nèi)周面的圓周方向的大半部分上相鄰地配置定子磁極的 情況下，雖然未特別圖示，但是，除去幾個定子磁極或者使1個定子磁 極的一部分凹下而除去形狀的一部分，從而能夠確?？臻g。另外，利用 該空間能夠在環(huán)狀繞組的線圏端進行彎曲處理或者與實施了耐熱絕緣 處理后的電線進行連接的處理。另外，也能夠利用該空間配置電流傳感 器、電壓傳感器、磁通量傳感器、加速度檢測傳感器、速度檢測傳感器、 位置檢測傳感器、溫度傳感器、振動傳感器等。圖1所示的電動機是3相8極的電動機，對于U相的定子磁極119、 V相的定子磁極120、 W相的定子磁極121來說，當將其內(nèi)周面的圓周 方向形狀直線狀展開時，成為圖4的形狀。此時，存在如下問題相鄰 的定子;茲極的間隔較窄，產(chǎn)生例如從U相定子》茲極119至V相定子》茲極 120的漏磁通量等定子磁極間的漏磁通量，由轉(zhuǎn)子的永久磁鐵等生成的 勵磁磁通量泄漏，從而因與電動機繞組相交鏈的成分減少而使電動機轉(zhuǎn) 矩減少；各相繞組的電流I產(chǎn)生的磁動勢引起的定子磁極間的漏磁通量 即漏電感Lx大得不能夠忽視，高速旋轉(zhuǎn)co、大電流I下的電壓降Vx-u)xLxxI變大，高速旋轉(zhuǎn)下的輸出轉(zhuǎn)矩下降；由漏電感Lx變大引起的 電動機控制裝置中的電流響應性下降。為了解決該問題，使圖4的結(jié)構(gòu)為圖68的結(jié)構(gòu)，從而能夠增大定 子磁極間的距離，能夠降低定子磁極間的漏磁通量。圖4、圖68都是8 極的電動機，水平軸用機械角角度從0°到360°表示，若用電角度表 達，則示出了從O。到360° x 4=1440°的角度范圍。271是U相定子 磁極，272是V相定子磁極。這些各相定子磁極與圖4相比，為隔l個 配置，從4個減半為2個。同相的定子磁極在圓周方向配置的間距為電 角度720°的間距。定子磁極間的距離變大，能夠降低漏磁通量，因而 也能夠解決上述各種問題。但是，由于定子磁極的數(shù)量減半，所以，重 新產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩下降的問題，為了解決該問題，同時使用將定子磁極的形狀 擴展到空閑的空間內(nèi)的方法、增大電動機的極數(shù)的方法等是有效的。這 樣，能夠解決定子磁極間的漏磁通量的問題，對于電動機產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩下降 的問題，可以用其他方法改善。為了增大各相繞組的交鏈磁通量而增加轉(zhuǎn)矩，圖4所示的定子磁極 的形狀也可以變形為圖10~圖13所示的各種定子磁極形狀。但是，這 些定子磁極形狀與圖4所示的定子磁極形狀相比，各相定子磁極相鄰的 面積變寬，相間的漏磁通量增加，上述的圖4的漏磁通量的問題進一步 變顯著。另外，作為其他問題，還存在用于形成磁路的磁路空間不足的 問題，該磁路空間用于形成使在定子磁極122- 136的定子內(nèi)周面集中 的轉(zhuǎn)子f茲通量通向定子的背^fe部的》茲路。當該》茲路空間不足時，就出現(xiàn) 磁路磁飽和而使轉(zhuǎn)矩降低的現(xiàn)象。為了解決這些問題，例如，在圖11所示的定子磁極的情況下，如 圖69所示，可以使同相的定子磁極的配置在圓周方向的間距為電角度 720°間距。圖69所示的電動機也為3相8極的電動機。圖10~圖13 以及圖69的水平軸圖示了這樣的角度范圍若用機械角表示，從0°至 360。，若用電角度表示，從0。至360。 x 4=1440° 。在圖69所示的 定子磁極形狀的情況下，能夠增大明顯相鄰的定子磁極間的距離，能夠 降低定子磁極間的漏磁通量。其結(jié)果是，能夠降低由漏磁通量引起的轉(zhuǎn) 矩降低的問題、由漏電感引起的高速旋轉(zhuǎn)、大電流時電感電壓降的問題 等的不良影響。另外，與從定子磁極內(nèi)周面至定子背扼的與磁路空間相 關(guān)的上述問題，只要能夠如圖69那樣，擴大定子磁極間的空間，就能 夠確保足夠的磁路空間，也能夠解決磁飽和的問題。但是，圖69的定 子磁極的數(shù)量與圖11相比減半，所以，又產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩降低的問題。為了 解決該問題，同時使用使定子磁極的形狀在空閑的空間內(nèi)擴展的方法、 增大電動機的極數(shù)的方法等是有效的。這樣，能夠解決定子磁極間的漏 磁通量的問題，對于電動機產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩下降的問題，可以用其他方法改 善。對于圖12所示的定子磁極形狀，也同樣如圖70所示的U相定子磁
極277、 V相定子磁極278、 W相定子磁極279那樣，使同相的定子磁 極間距為電角度720。、使相鄰的定子磁極的圓周方向平均間隔為240 ° ，構(gòu)成3相、8極的電動機。圖示了極數(shù)為8的例子，但是，能夠自 由地選擇。特別是，在如本發(fā)明的電動機那樣，具有環(huán)狀繞組的電動機 的情況下，由于極數(shù)越大越能產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)矩，所以，在產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩上， 使極數(shù)較大是有利的。此外，該方法也能夠適用于其他各種定子磁極形狀的電動機。另 外，在相數(shù)為2相的情況下，由于使同相的定子磁極的圓周方向間隔為 電角度720° ,兩相的相位差為90。，所以，反復使相鄰的定子磁極的 圓周方向間隔為360° + 90° =450°和360° -90° =270° ,稍農(nóng)i不規(guī) 范，但是，能夠按規(guī)則地配置。若相數(shù)為5、 7、 9等奇數(shù)相，則同相的定子磁極的圓周方向間隔為 電角度720° ，能夠規(guī)則地排列。在相數(shù)為4相以上的多相電動機中， 考慮在圓周方向每隔2個去除定子的方法、每隔3個去除定子的方法等 各種方法。總之，去除一部分定子磁極，從而能夠在各定子磁極的附近 產(chǎn)生空間，有效利用該空間，作成用于降低從各定子磁極的內(nèi)周側(cè)至背 扼間的磁路的漏磁通量的空間。另外，同時可確保磁路剖面積，使得從 各定子磁極的內(nèi)周面至背扼間的；茲路不產(chǎn)生;茲飽和。另外，關(guān)于定子磁極的去除方法，在能夠在圓周方向整周按同一規(guī) 則去除的情況下，可以期待更接近多相正弦波交流理論的優(yōu)越的特性， 但是，即使是在圓周方向多少不規(guī)則、不平衡的定子磁極的配置結(jié)構(gòu)， 作成空間，從而也能夠降低各定子磁極間的漏磁通量，或者，能夠確保 從定子磁極的內(nèi)周面至背扼的磁路剖面積。以上，對本發(fā)明的各種方式的例子進行了說明，但是，也能夠?qū)Ρ?發(fā)明進行各種變形，變形后的實施方式也包含在本發(fā)明中。例如，關(guān)于 相數(shù)，對3相、6相進行了比較多的說明，但是也可以是2相、4相、5 相、7相、相數(shù)更大的多相。在小容量的設備中，從成本的角度考慮， 優(yōu)選部件數(shù)量較少，所以，相數(shù)較少的2相、3相是有利的，但是，從 轉(zhuǎn)矩脈動角度或者大容量設備的情況下的1相的功率器件的最大電流制 約等角度考慮，相數(shù)多比較有利。關(guān)于極數(shù)并不限定，特別是在本發(fā)明 的電動機中，在原理上極數(shù)較大是有利的。但是，存在物理上的制約、 漏磁通量等的不良影響、由多極化導致的鐵損增加、由多極化導致的控 制裝置的界限等，優(yōu)選根據(jù)用途和電動機尺寸來選擇適當?shù)臉O數(shù)。另外，關(guān)于轉(zhuǎn)子的種類，在圖14~圖19、圖73、圖74中示出了，但是，也可以應用于在轉(zhuǎn)子上具有繞組的繞組勵磁型轉(zhuǎn)子、具有固定在軸方向端的勵;茲繞組并隔著間隙在轉(zhuǎn)子上生成》茲通量的所謂爪才及(claw pole)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子等各種轉(zhuǎn)子。關(guān)于永久磁鐵的種類、形狀也并不限定。關(guān)于電動機的形式也可以進行各種變形，若用定子和轉(zhuǎn)子間的氣隙 形狀表達，可以變形為氣隙形狀為圓筒形的內(nèi)轉(zhuǎn)子型電動機、外轉(zhuǎn)子型 電動機、氣隙形狀為圓盤狀的軸向間隙型電動機等。另外，氣隙形狀也 可以是將圓筒形狀變形為稍稍錐形狀的電動機形狀，特別是，在該情況 下，使定子和轉(zhuǎn)子在軸向移動，從而能夠改變氣隙長度，能夠改變勵磁 的大小，改變電動機電壓。能夠利用該間隙可變實現(xiàn)恒定輸出控制。另外，可以復合含有本發(fā)明電動機的多個電動機來制作。例如，可 以在內(nèi)徑側(cè)和外徑側(cè)配置兩個電動機，或者在軸向串聯(lián)配置多個電動 機。另外，也可以是省略并去除本發(fā)明電動機的一部分的結(jié)構(gòu)。除了使 用通常的硅鋼板作為軟磁性體，也可以使用非晶電磁鋼板、對粉狀的粉 末軟鐵進行壓縮成形后的壓粉磁心等作為軟磁性體。特別是，在小型的 電動機中，通過對電磁鋼板進行沖壓加工、彎曲加工、鍛造力u工，由此， 能夠形成3維形狀部件，能夠?qū)崿F(xiàn)上述本發(fā)明電動機一部分的形狀。關(guān)于電動機的繞組，多是敘述了環(huán)狀的繞組，但是，不需要一定是 圓形，也可以進行一些變形，例如，橢圓形、多角形、根據(jù)磁路的情況 在轉(zhuǎn)子軸方向設置部分的凹凸形狀的形狀等。另外，例如在相差180° 相位的環(huán)狀繞組位于定子內(nèi)的情況下，作為半圓狀的繞組，與相差180 °相位的半圓狀繞組相連接，成為閉回路，從而也能夠?qū)h(huán)狀繞組變形 為半圓狀繞組。并且，也可以進行分割而變形為圓弧狀繞組。另外，對 各環(huán)轉(zhuǎn)繞組配置在槽中的結(jié)構(gòu)的電動機進行了說明，但是，在沒有槽的 結(jié)構(gòu)中，在定子的轉(zhuǎn)子側(cè)表面附近配置有薄型繞組的結(jié)構(gòu)的電動機中， 作成所謂的空心杯電動才幾。關(guān)于通^^電動^L的電流，以各相的電流為 正弦波狀的電流為前提進行了說明，但是也可以用正弦波以外的各種波 形的電流進行控制。對于這些各種變形的電動機，本發(fā)明電動機的主旨 的變形技術(shù)包含在本發(fā)明中。接著，對改進定子結(jié)構(gòu)來降低轉(zhuǎn)矩脈動的方法進行說明。例如，在 降低RN1次的轉(zhuǎn)矩脈動的情況下，將多個A相的定子磁極分為Nl組， 使各組的旋轉(zhuǎn)方向的定子磁極位置相對地偏移電角度360° / (RNlx Nl)的整數(shù)倍，對于其他相的定子磁極，也和A相定子磁極同樣，使 定子磁極位置在旋轉(zhuǎn)方向進行偏移。圖134是表示為了降低轉(zhuǎn)矩脈動而進行的定子磁極位置的偏移的具 體例的圖，示出了關(guān)于A相的定子磁極的具體例。對B相的定子磁極和 C相的定子f茲極等其他相的定子》茲極也同樣，故省略詳細地說明。圖134 所示的橫軸表示定子的沿圓周方向的電角度。例如，對能夠除去6次(RN1=6)的轉(zhuǎn)矩脈動成分的定子結(jié)構(gòu)進行說明。將圖134所示的4個 A相定子磁極分為A-1、 A-3和A-2、 A-4這兩組(Nl=2)。由于 360° / ( RN1 x Nl ) =360° / ( 6 x 2 ) =30。，所以將定子》茲極A - 2、 A-4的圓周方向位置如圖30所示那樣在圓周方向偏移電角度30°即 可。其結(jié)果是，分為兩組的各組的U相定子磁極19產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩中的6 次諧波成分相互具有180°的相位差，所以作為無刷電動機100，總體 上應該消除6次諧波成分、即電角度60。的周期的轉(zhuǎn)矩脈動。為了從該狀態(tài)進一步降低多個轉(zhuǎn)矩脈動，進一步疊加圖134所示的 想法即可。但是，降低多個轉(zhuǎn)矩脈動的方法獨立作用，需要考慮相互不 干涉。關(guān)于圖134所示的改變定子磁極的配置、結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)矩脈動的降低方 法，由于定子和轉(zhuǎn)子是相對的，所以，能夠?qū)⑼环椒ㄓ糜谵D(zhuǎn)子而得到 轉(zhuǎn)矩脈動降低效果。另外，也能夠利用定子的配置、結(jié)構(gòu)降低一個轉(zhuǎn)矩 脈動成分，利用轉(zhuǎn)子側(cè)的轉(zhuǎn)子磁極的配置、結(jié)構(gòu)降低其他轉(zhuǎn)矩脈動成 分。在含有兩個以上的較大的轉(zhuǎn)矩脈動的電動機的情況下，在定子側(cè)和 轉(zhuǎn)子側(cè)都降低轉(zhuǎn)矩脈動的方法也是有效的。接著，對改良轉(zhuǎn)子磁極形狀、定子磁極形狀來提高轉(zhuǎn)矩的方法進行 說明。圖135是4相電動機的例子，D51、 D53、 D55、 D57分別是A、 B、 C、 D相的轉(zhuǎn)子磁極。D52、 D54、 D56、 D58分別是A、 B、 C、 D 相的定子磁極。由于各相的磁通量(J)的旋轉(zhuǎn)變化率d小/de與轉(zhuǎn)矩成比例，所以，轉(zhuǎn)子磁極和定子磁極的對置的面積內(nèi)，特別是轉(zhuǎn)子軸方向的 對置的長度對各相的磁通量d)的旋轉(zhuǎn)變化率dcj)/de產(chǎn)生較大影響，和轉(zhuǎn)矩的大小有關(guān)系。在這一點上，如圖135所示，通過使轉(zhuǎn)子磁極形狀和定子磁極形狀的對置的部分為梯形形狀，從而；茲通量能夠更多地通過，能夠增加轉(zhuǎn)矩。關(guān)于磁極的形狀，也能夠?qū)D135的形狀進一步變 形，例如，三角形狀、單純的凹凸形狀等也可以。但是，圖135那樣的磁極的形狀變復雜，在部件的制作上、裝配上存在問題，需要在確保電動機制作性上下工夫。例如，在各定子磁極的 中央部進行定子轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子軸方向的分割，或者，為了確保裝配精度和 電動機強度，在各部件上設置臺階差、凹凸等各種電動機制作上下工夫。在圖135的電動機結(jié)構(gòu)中，D59、 D5A、 D5B是繞組，環(huán)狀的繞組 形狀為進入到轉(zhuǎn)子側(cè)的形狀。在如下幾點上有利有效利用轉(zhuǎn)子側(cè)的空 閑空間；由于轉(zhuǎn)子側(cè)的直徑小，所以相對于同一電流，導線的長度較短， 能夠降低銅損。其結(jié)果是，能夠?qū)崿F(xiàn)電動機的高效化、小型化、高轉(zhuǎn)矩化。接著，圖136示出了在圖124所示的電動機中將其繞組B37、 B38、 B39置換為導管狀的繞組的例子。D61是銅制的導管等，能夠流過電流， 同時能夠利用導管，在其中心部流過冷卻水、冷卻用的空氣、氣體等。 也能夠使冷卻裝置的冷媒物質(zhì)通過。導管間需要電絕緣，可以對導管表 面進行絕緣處理。有利于增大電動機的連續(xù)輸出轉(zhuǎn)矩。在該導管的導體使用銅的情況下，由銅的溫度導致的阻抗變化為約 40%/100°C，因而對導體進行冷卻在降低銅損的意義上也具有顯著效 果。另外，對于圖136那樣的結(jié)構(gòu)來說，在現(xiàn)有的電動機中，從電線的 粗細角度考慮并不現(xiàn)實，但是在本發(fā)明的電動機中，多極化比較容易， 能夠減少電動機的繞組的巻繞數(shù)，使繞組粗到為管狀的程度在現(xiàn)實上是 可以的。接著，對本發(fā)明電動機的控制裝置進行說明。圖137是表示未指定 繞組數(shù)、且具有繞組數(shù)量的單純結(jié)構(gòu)的驅(qū)動部的控制裝置的圖。D70是 直流電壓電源，D75、 D76、 D77、 D88表示電動機的繞組，其繞組數(shù)量 未指定。D71、 D72是功率晶體管，是所謂的IGBT、功率MOSFET等。 這兩個晶體管為一對，控制相互連接的輸出部的電壓。構(gòu)成供給正或負 值的電流的電壓可變單元。同樣地，D73、 D74的結(jié)構(gòu)、D7A、 D7B的 結(jié)構(gòu)、D7C、 D7D的結(jié)構(gòu)構(gòu)成電壓可變單元。并且，如圖173所示'，用 兩個電壓可變單元對各繞組差動地提供電壓，能夠流過電流。該結(jié)構(gòu)是 并排設置繞組數(shù)量的比較單純的結(jié)構(gòu)的電壓可變單元的結(jié)構(gòu)，但是，存
在晶體管的數(shù)量變多的問題。接著，對驅(qū)動5相的電動機的控制裝置進行說明。圖138表示控制5相繞組的電動機的結(jié)構(gòu)，其中，該電動機將配置在圖83、圖84、圖85 所示的5個定子磁極各定子磁極間、且夾持2個定子磁極而配置的繞組 反串聯(lián)控制后的繞組作為1相。如已經(jīng)說明的那樣，在圖85所示的星 形接線的結(jié)構(gòu)中，星形接線的各端子的電壓為平衡的5相電壓，能夠利 用圖138所示的5相變換器有效地進行控制。此外，該5相變換器為并 聯(lián)構(gòu)成5個上述電壓可變單元的結(jié)構(gòu)，在各晶體管上并聯(lián)連接有通上反 方向的電流的朝向反方向的二極管。另外，由于在圖85中以星形接線所示的各繞組的電壓電流在5相 中平衡，所以，也能夠作成三角形接線進行控制。但是，此時，由于循 環(huán)電流在三角形接線內(nèi)流過，所以，需要注意電動機的高次諧波成分、 控制裝置的不平衡成分。另外，對除5相以外的3相以上的結(jié)構(gòu)的電動機也使用電動機的相 數(shù)的電壓可變單元，能夠同樣地構(gòu)成。接著，對本發(fā)明的5相電動機且各繞組的電壓振幅不相等的繞組的 驅(qū)動裝置進行說明。圖139是表示控制圖86 ~圖89示出的5相且5個 繞組的電動機的結(jié)構(gòu)。如已經(jīng)說明的那樣，各繞組的電壓為圖88示出 的不平衡的電壓、相位。但是，如圖89所示那樣，在星形接線的結(jié)構(gòu) 時的各端子的電壓電流平衡，能夠有效地進行驅(qū)動。但是，在需要對各繞組嚴格地進行控制的情況下，需要進行以圖83 所示的電壓關(guān)系為基準的控制。例如，在按照每個繞組重疊某種高次諧 波電流成分的情況下，需要按每個根據(jù)圖88的電壓關(guān)系所計算的繞組 進行電壓的前饋控制。另外，上述星形接線是不平衡的，但是，按相序串聯(lián)連接，也可以 為三角形接線。但是，由于各繞組電壓不平衡，所以，變換器的驅(qū)動效率多少有些惡化。另外，對于5相以外的3相以上的結(jié)構(gòu)的電動機，也可使用電動機 相數(shù)的電壓可變單元同樣地構(gòu)成。接著，對本發(fā)明的5相電動機、各繞組的電壓振幅不相等、繞組的 數(shù)量比相數(shù)少1個的電動機的驅(qū)動裝置進行說明。圖139表示對圖90 ~ 圖96所示的5相4繞組的電動機進行控制的結(jié)構(gòu)。如已經(jīng)說明那樣，
各繞組的電壓為圖95所示的不平衡的電壓、相位。但是，如圖93 (a) 那樣，將星形接線的中心點NN作為電動機的一個端子，由此，如圖96 所示那樣，各端子的電壓電流平衡，能夠有效地進行驅(qū)動。但是，在需要對各繞組嚴格地控制的情況下，需要進行以圖95所 示的電壓關(guān)系為基準的控制。例如，在使各繞組重疊某種高次諧波電流 成分的情況下，需要按每個根據(jù)圖95的電壓關(guān)系所計算的繞組進行電 壓的前饋控制。另外，上述星形接線不平衡，但是，按相序串聯(lián)連接，也可以為三 角形接線。但是，此時，如圖93 (b)那樣進行接線，將繞組脫落的部 分的兩端的兩個端子作為三角形接線的端子，由此，能夠以三角形接線 進行驅(qū)動。但是，由于各繞組電壓不平衡，所以，變換器的驅(qū)動效率多 少有些惡化。另外，對于5相以外的3相以上的結(jié)構(gòu)的電動機，也可使用電動機 相數(shù)的電壓可變單元同樣地構(gòu)成。本申請基于特愿2005 - 131808( 2005年4月28日申請)、特愿2005 - 144293 ( 2005年5月17日申請)、特愿2005 - 151257 ( 2005年5月 24曰申請)、特愿2005 - 208358 ( 2005年7月19日申請)，這些申請 ^^開的所有內(nèi)容通過參照而編入本申請中。另外，本申請的發(fā)明僅由技術(shù)方案的范圍確定，不應局限地解釋為 說明書所記載的實施方式等。
權(quán)利要求
1.一種電動機，其特征在于，具有轉(zhuǎn)子，具有在圓周方向N極和S極交替地配置的轉(zhuǎn)子磁極組；(N+1)個定子磁極組，在圓周上或附近的圓周上多個定子磁極按每一相配置在電角度大致為相同角度的旋轉(zhuǎn)相位的位置上；2N個環(huán)狀繞組，在各相的所述定子磁極組之間沿軸向配置，相同的相配置在軸向兩端。
2. 如權(quán)利要求1所述的電動機，其特征在于，(N+l )個所述定子磁極組分別以電角度位置依次變化的方式配置。
3. 如權(quán)利要求1所迷的電動機，其特征在于，(N+l)個所述定子磁極組分別以對應于電角度彼此大致相差180 °的兩個相的所述定子磁極組相鄰的方式配置。
4. 如權(quán)利要求3所述的電動機，其特征在于，(N+l)個所述定子磁極組分別以如下方式配置在將對應于電角 度彼此大致相差180°的兩個相的所述定子磁極組設為一組時，分別包 小。 " 、'' 、、 亡、
5. 如權(quán)利要求1或2所迷的電動機，其特征在于(N+l)個所述定子磁極以如下方式設定位于兩端的2個所述定 子磁極的與所迷轉(zhuǎn)子對置的面的轉(zhuǎn)子軸方向?qū)挾戎偷扔诔艘酝獾?各個所述定子磁極的與所述轉(zhuǎn)子對置的面的轉(zhuǎn)子軸方向?qū)挾取?br> 6. —種電動機，其特征在于，具有轉(zhuǎn)子，具有在圓周方向N極和S極交替地配置的轉(zhuǎn)子磁極組； N個定子磁極組，在圓周上或附近的圓周上多個定子磁極按每一相配置在電角度為大致相同角度的旋轉(zhuǎn)相位的位置上；2N個環(huán)狀繞組，在各相的所述定子》茲^l組的兩側(cè)沿軸向配置，相同的相配置在軸向兩端。
7. 如權(quán)利要求6所述的電動機，其特征在于， 將多個所述環(huán)狀繞組合并為l個環(huán)狀繞組，該多個所迷環(huán)狀繞組配置在由在轉(zhuǎn)子軸方向相鄰的兩個所述定子磁極所形成的槽內(nèi)。
8. 如權(quán)利要求6或7所迷的電動機，其特征在于， 去除了配置在兩個所述定子磁極的更外側(cè)的所述環(huán)狀繞組，該兩個 所述定子磁極分別配置在沿轉(zhuǎn)子軸方向的兩端。
9. 如權(quán)利要求1~8的任意一項所述的電動機，其特征在于， 所述定子磁極的與所述轉(zhuǎn)子對置的面的面積沿著所述轉(zhuǎn)子的圓周方向為正弦波狀的面積分布或近似于正弦波的面積分布。
10. 如權(quán)利要求1 ~9的任意一項所迷的電動機，其特征在于， 所述定子磁極的與所述轉(zhuǎn)子對置的面的轉(zhuǎn)子軸方向?qū)挾缺妊刂D(zhuǎn)子軸相鄰的所述定子磁極的間隔大。
11. 如權(quán)利要求1~10的任意一項所述的電動機，其特征在于， 在將通過任意的X相的所述定子磁極組的磁通量的總和設為①x、將該磁通量①x的旋轉(zhuǎn)變化率設為d①x/de、將作用于該定子磁極和轉(zhuǎn) 子磁極之間的氣隙部的磁動勢即繞組電流設為Ix、將繞組匝數(shù)設為 WTx、將由它們的積d①x/d6 x Ix^WTx計算出的發(fā)生轉(zhuǎn)矩成分設為Tx、 將通過其他任意的Y相的所述定子磁極組的磁通量的總和設為Oy、將 該磁通量①y的旋轉(zhuǎn)變化率設為dOy/de、將作用于該定子磁極和轉(zhuǎn)子 磁極的氣隙部的磁動勢即繞組電流設為Iy、將繞組匝數(shù)設為WTy、將由 它們的積d①y/d6 x iy xWTy計算出的發(fā)生轉(zhuǎn)矩成分設為Ty時，由所述 定子磁極和所述轉(zhuǎn)子磁極的對置面積所確定的所述磁通量Ox、①y、所 述繞組電流Ix、 Iy、所述繞組匝數(shù)WTx、 WTy中的兩個以上在X相的 所述定子磁極和Y相的定子磁極中為不同的值，與各定子磁極對應的所 述發(fā)生轉(zhuǎn)矩成分Tx、 Ty相等。
12. 如權(quán)利要求l、 2、 5~11中任一項所述的電動機，其特征在于， 各相的所迷定子磁極在轉(zhuǎn)子軸方向被分割為K個，在各相的K個定子磁極各自的沿轉(zhuǎn)子軸方向的兩側(cè)或單側(cè)配置有 相同相的K個所述環(huán)狀繞組。
13. 如權(quán)利要求l、 2、 5~ 12中任一項所述的電動機，其特征在于， 由在轉(zhuǎn)子軸方向相鄰的所迷定子磁極形成的槽中巻繞有通上不同相位的電流的多個環(huán)狀繞組，得到合成電流，并且，巻繞在所述槽內(nèi)的多個環(huán)狀繞組各自的巻繞數(shù)以各自中流過的電 流矢量和各自的巻繞數(shù)之積的總和與所述合成電流的矢量一致方式設 定。
14. 如權(quán)利要求1 ~ 13中任一項所述的電動機，其特征在于， 進行所述環(huán)狀繞組間的接線，將電角度上相同相位的所述環(huán)狀繞組彼此進行串聯(lián)連接，將電角度上大致相差180°相位的所述環(huán)狀繞組彼 此在反方向進行串聯(lián)連接。
15. —種電動才幾，其特征在于，具有轉(zhuǎn)子，具有在圓周方向N極和S極交替地配置的轉(zhuǎn)子磁極組； P個定子磁極組，在圓周上或附近的圓周上多個定子磁極按每一相配置 在電角度大致為相同角度的旋轉(zhuǎn)相位的位置上；Q個環(huán)狀繞組，在各相 的所述定子磁極組之間沿軸向配置，具有電動機的輸入線，以對所述Q個環(huán)狀繞組分別通上單獨的電流，此處，P- (N+l) ， Q=2N; P=N, Q=2 (N- 1) ; P= (N+l) ， Q=N; 或者，P-N, Q= (N- 1) ， N為3以上的正整數(shù)。
16. —種電動機，其特征在于，具有轉(zhuǎn)子，具有在圓周方向N極和S極交替地配置的轉(zhuǎn)子磁極組； P個定子磁極組，在圓周上或附近的圓周上多個定子磁極按每一相配置 在電角度大致為相同角度的旋轉(zhuǎn)相位的位置上；Q個環(huán)狀繞組，在各相 的所述定子磁極組之間沿軸向配置，對Q個環(huán)狀繞組中的夾持2個以上的定子磁極組而配置的2個繞組 反方向通上相同的電流，此處，P= (N+l) , Q=2N;或者，P=N, Q=2 (N - 1) ， N為3以 上的正整數(shù)。
17. 如權(quán)利要求16所述的電動機，其特征在于 反方向通上相同的電流的所述2個繞組反方向串聯(lián)連接。
18. —種電動機，其特征在于，具有轉(zhuǎn)子，具有在圓周方向N極和S極交替地配置的轉(zhuǎn)子磁極組； P個定子磁極組，在圓周上或附近的圓周上多個定子磁極按每一相配置 在電角度大致為相同角度的旋轉(zhuǎn)相位的位置上；Q個環(huán)狀繞組，在各相 的所述定子磁極組之間沿軸向配置，此處，P= (N+l) ， Q=N;或者，P=N, Q= (N - 1) ， N為3以上 的正奇數(shù)。
19. 如權(quán)利要求1~9、 16~18中任一項所述的電動才幾，其特征在于，使電流的方向匹配地將流過相同電流的各環(huán)狀繞組串聯(lián)連接，使各 串聯(lián)繞組或單獨的繞組為星形接線。
20. —種電動機，其特征在于，具有轉(zhuǎn)子，具有在圃周方向N極和S極交替地配置的轉(zhuǎn)子磁極組； (N + 1)個定子磁極組，在圓周上或附近的圓周上多個定子磁極按每一 相配置在電角度大致為相同角度的旋轉(zhuǎn)相位的位置上；N個環(huán)狀繞組， 在各相的所述定子磁極組之間沿軸向配置， 所述N個繞組進行星形接線。
21. —種電動機，其特征在于，具有轉(zhuǎn)子，具有在圓周方向N極和S極交替地配置的轉(zhuǎn)子磁極組； N個定子磁極組，在圓周上或附近的圓周上多個定子磁極按每一相配置 在電角度大致為相同角度的旋轉(zhuǎn)相位的位置上；(N-l)個環(huán)狀繞組， 在各相的所述定子磁極組之間沿軸向配置，所述(N - 1)個繞組進行星形接線，所述星形接線的中心連接部也作為電動機的輸入而成為N個輸入線。
22. —種電動機，其特征在于，具有轉(zhuǎn)子，具有在圓周方向N極和S極交替地配置的轉(zhuǎn)子磁極組； 4個定子磁極組，在圓周上或附近的圓周上多個定子磁極按每一相配置 在電角度大致為相同角度的旋轉(zhuǎn)相位的位置上，在兩端的定子磁極組的內(nèi)側(cè)分別配置有巻繞數(shù)為Nw的環(huán)狀繞組， 在中央的兩個定子磁極組之間配置有巻繞數(shù)為Nw/2的兩個的環(huán)狀 繞組，這4個繞組進行星形接線。
23. —種電動機，其特征在于，具有轉(zhuǎn)子，具有在圓周方向N極和S極交替地配置的轉(zhuǎn)子磁極組； 4個定子磁極組，在圓周上或附近的圓周上多個定子磁極按每一相配置 在電角度大致為相同角度的旋轉(zhuǎn)相位的位置上，在兩端的定子磁極組的內(nèi)側(cè)分別配置有巻繞數(shù)為Nw的環(huán)狀繞組，在中央的兩個定子磁極組之間配置有巻繞數(shù)為Nw/2的環(huán)狀繞組，這3個繞組進行星形接線。
24. 如權(quán)利要求1 ~ 16以及21中任一項所述的電動機，其特征在于， N為偶數(shù)，具有轉(zhuǎn)子，具有在圓周方向N極和S極交替地配置的轉(zhuǎn)子磁極組； N個定子磁極組，在圓周上或附近的圓周上多個定子磁極按每一相配置 在電角度大致為相同角度的旋轉(zhuǎn)相位的位置上，N/2個定子磁極組配置在電角度為360。 /N的整數(shù)倍的相位上， 其他N/2個定子磁極組配置在與電角度為360° /N的整數(shù)倍不同的 相位上。
25. —種電動機，其特征在于，具有轉(zhuǎn)子，具有在圓周方向N極和S極交替地配置的轉(zhuǎn)子磁極組； (N+l)個定子磁極組，在圓周上或附近的圓周上多個定子磁極按每一 相配置在電角度大致為相同角度的旋轉(zhuǎn)相位的位置上，這些定子磁極組中的對應于電角度彼此大致相差180°的兩個相的 所述定子磁極組以相鄰的方式配置，在各相的所述定子磁極組之間配置有N個環(huán)狀繞組。
26. 如權(quán)利要求25所述的電動機，其特征在于， 轉(zhuǎn)子軸方向兩端的兩個定子磁極組在單側(cè)相鄰地配置，成為一個定子》茲極組。
27. 如權(quán)利要求3、 25、 26中任一項所述的電動機，其特征在于， 所述定子磁極組中的電角度彼此大致相差180°的兩個相的定子磁極組以相鄰的方式配置，彼此大致相差180°的兩個相的定子磁極組的背扼部以軟磁性體進 行磁耦合，與彼此大致相差180°的兩個相的定子磁極組對置的轉(zhuǎn)子磁極組的 背扼部也彼此以磁性體進行磁耦合，構(gòu)成所述相差180°的兩個相的對的結(jié)構(gòu)的定子磁極組和相鄰的其 他對的定子磁極組之間、或者與這些定子磁極組對置的兩對轉(zhuǎn)子磁極組 之間的至少之一 以空間或者非磁性體磁隔離。
28. 如權(quán)利要求27所述的電動才幾，其特征在于 與構(gòu)成所迷相差180°的兩個相的對的結(jié)構(gòu)的定子磁極組和相鄰的其他對的定子磁極組對置的兩對轉(zhuǎn)子磁極組之間以空間或者非磁性體 磁隔離，所述彼此相位相差180°的兩對的四個定子^茲極組中，從中夬側(cè)的兩個定子磁極組的齒的前端至背扼部的磁路的一部分被緊貼或共用
29. —種電動機，其特征在于，具有轉(zhuǎn)子，具有在圓周方向N極和S極交替地配置的轉(zhuǎn)子磁極組； N個定子磁極組，在圓周上或附近的圓周上多個定子磁極按每一相配置 在電角度大致為相同角度的旋轉(zhuǎn)相位的位置上，所迷N個定子磁極組的配置順序為按電角度的相位的順序每隔一 個的順序，各相的所述定子磁極組之間配置有各環(huán)狀繞組。
30. —種電動機，具有6個定子磁極組，其特征在于， 電角度上笫1、 3、 5相的定子磁極組的第一結(jié)構(gòu)部和電角度上第2、4、 6相的定子磁極組的第二結(jié)構(gòu)部配置在轉(zhuǎn)子軸方向上， 在所迷第1、 3、 5相的定子磁極組之間配置有環(huán)狀繞組， 在所述第2、 4、 6相的定子磁極組之間配置有環(huán)狀繞組， 配置有各定子磁極組對置的各轉(zhuǎn)子磁極，所述第一結(jié)構(gòu)部和第二結(jié)構(gòu)部之間、或者與這些定子磁極組對置的 兩對轉(zhuǎn)子磁極組之間的至少之一被空間或非磁性體磁隔離。
31. —種電動機，其特征在于，具有轉(zhuǎn)子，具有在圓周方向N極和S極交替地配置的轉(zhuǎn)子磁極組； N個定子磁極組，在圓周上或附近的圓周上多個定子磁極按每一相配置 在電角度大致為相同角度的旋轉(zhuǎn)相位的位置上，所述N個定子磁極組的配置順序為按電角度的相位順序每隔二個 的順序，在各相的所述定子磁極組之間配置有各環(huán)狀繞組。
32. 如權(quán)利要求1 ~31中任一項所迷的電動機，其特征在于， 將各相的定子磁極和各繞組在轉(zhuǎn)子軸方向替換，或者根據(jù)旋轉(zhuǎn)角在轉(zhuǎn)子軸方向依次移動各相的轉(zhuǎn)子軸方向的排列順序。
33. 如權(quán)利要求1~32中任一項所述的電動機，其特征在于， 所述環(huán)狀繞組的更具體的形狀是配合各相的各定子磁極形狀而呈凹凸形狀的環(huán)狀繞組。
34. 如權(quán)利要求1 ~32中任一項所述的電動機，其特征在于， 繞組由平板狀的導線構(gòu)成。
35. 如權(quán)利要求1 ~34中任一項所述的電動機，其特征在于，當將N相的電動機磁芯的轉(zhuǎn)子軸方向長度設為MT時，從各相定子 磁極的前端至定子背扼的磁路的轉(zhuǎn)子軸方向長度大于MT/N。
36. 如權(quán)利要求1 ~35中任一項所述的電動機，其特征在于， 所述轉(zhuǎn)子在表面或內(nèi)部的一部分配置有永久磁鐵，至少表面的一部分由軟磁性體構(gòu)成。
37. 如權(quán)利要求1 ~35中任一項所述的電動機，其特征在于， 所述轉(zhuǎn)子在從一個轉(zhuǎn)子磁極朝向其他轉(zhuǎn)子磁極的方向上配置有多組細長的空隙、或者非磁性體或者永久磁鐵。
38. 如權(quán)利要求1 ~35中任一項所述的電動機，其特征在于， 具有層疊大致與轉(zhuǎn)子軸平行地配置且向轉(zhuǎn)子磁極的方向彎曲的電i茲鋼板而構(gòu)成轉(zhuǎn)子磁極的轉(zhuǎn)子。
39. 如權(quán)利要求37或38所述的電動機，其特征在于， 在與所述轉(zhuǎn)子軸大致平行地配置的電磁鋼板的兩側(cè)或單側(cè)具有永久磁鐵。
40. 如權(quán)利要求1 ~35中任一項所迷的電動機，其特征在于， 所述轉(zhuǎn)子在圓周方向由磁氣地軟磁性體的突極構(gòu)成磁極。
41. 如權(quán)利要求1 ~35中任一項所述的電動機，其特征在于， 所述轉(zhuǎn)子具有可通上感應電流的繞組。
42. 如權(quán)利要求15~35中任一項所述的電動機，其特征在于，所述定子磁極的與所述轉(zhuǎn)子對置的面的面積沿著所述轉(zhuǎn)子的圓周 方向為正弦波狀的面積分布或近似正弦波的面積分布，在具有3相的所 述定子磁極的情況下，極對數(shù)Pn和所述定子磁極的數(shù)量Nss滿足Nss=3 xPn的關(guān)系。
43. 如權(quán)利要求1~42中任一項所述的電動機，其特征在于， 所述定子磁極配置在內(nèi)徑側(cè)，所述轉(zhuǎn)子配置在外徑側(cè)。
44. 如權(quán)利要求1~42中任一項所述的電動機，其特征在于 所述定子》茲極和所述轉(zhuǎn)子相對地沿軸方向配置。
45. —種電動;f/L，其特征在于，對包括權(quán)利要求1 -44中任一項所述的電動機的2個以上的電動機 進行復合化并組合而構(gòu)成。
46. 如權(quán)利要求1 ~45中任一項所述的電動機，其特征在于， 所述轉(zhuǎn)子的與所述定子磁極對置的面的至少一部分由于軟磁性體 構(gòu)成，在表面或內(nèi)部具有在轉(zhuǎn)子軸方向或徑向方向引導磁通量的軟磁性 體的導磁磁路。
47. 如權(quán)利要求1~46中任一項所述的電動機，其特征在于， 所述轉(zhuǎn)子的與所述定子磁極對置的面的至少一部分由于軟磁性體構(gòu)成，在內(nèi)部具有限制磁通量的旋轉(zhuǎn)方向自由性的空隙部或者非磁性體部。
48. 如權(quán)利要求1 ~44中任一項所述的電動機，其特征在于， 去除按規(guī)則排列的所述定子磁極的一部分或者轉(zhuǎn)子磁極的一部分。
49. 如權(quán)利要求1 ~44中任一項所述的電動機，其特征在于， 相數(shù)為Sn,極對數(shù)為Pn，極數(shù)設定為2xPn， 從所述定子磁極的數(shù)量為SnxPn的結(jié)構(gòu)中去除一部分所述定子磁極。
50. 如權(quán)利要求1 ~44中任一項所迷的電動機，其特征在于， 在要降低的轉(zhuǎn)矩脈動的次數(shù)為m時，對于包含在所述定子中的所述N個定子磁極組的每一個，將多個所述定子磁極分為n組，使屬于各組 的所述定子磁極的圓周方向位置相對地移位電角度360/ ( m x n)度的整數(shù)倍。
51. 如權(quán)利要求1-44中任一項所述的電動機，其特征在于， 在要降低的轉(zhuǎn)矩脈動的次數(shù)設為m時，將轉(zhuǎn)子磁極分為n組，使屬于各組的所述轉(zhuǎn)子磁極的圓周方向位置相對地移位電角度360/ ( m x n) 度的整數(shù)倍。
52. 如權(quán)利要求1 ~44中任一項所述的電動機，其特征在于， 接近且對置的定子突極和轉(zhuǎn)子突極的形狀為凹凸形狀，成為增大對置面積的形狀。
53. 如權(quán)利要求1 ~44中任一項所述的電動機，其特征在于， 轉(zhuǎn)子和定子對置地配置，轉(zhuǎn)子具有在轉(zhuǎn)子軸方向凹下的部分和凸出部分，定子的繞組的全部或一部分配置在轉(zhuǎn)子的凹下的部分。
54. 如權(quán)利要求1 ~44中任一項所述的電動機，其特征在于， 電動機的繞組的一部分或全部由金屬導管構(gòu)成， 具有在作為導體的所述金屬管中通過液體或氣體的結(jié)構(gòu)的冷卻機構(gòu)。
55. —種電動機及其控制裝置，其特征在于， 具有如權(quán)利要求16、 17、 19、 24、 29、 30中任一項所述的N相 的電動機；N個電壓可變單元VVU,將2個能夠控制電流的導通、截止 的功率元件TR直接或間接地串聯(lián)地連接到電源的端子VP、 VN上，將對所述N相的電動機的繞組進行星形接線后的N個端子或者進 行三角形接線后的各連接部的N個端子連接到所述N個電壓可變單元 VVU上，控制電壓以及電流。
56. —種電動機及其控制裝置，其特征在于，具有如權(quán)利要求18、 20、 22中任一項所述的N相的電動機；N 個電壓可變單元VVU，將2個能夠控制電流的導通、截止的功率元件 TR直接或間接地串聯(lián)地連接到電源的端子VP、 VN上，將對所述N相的電動機的繞組進行星形接線后的N個端子或者進 行三角形接線后的各連接部的N個端子連接到所述N個電壓可變單元 VVU上，控制電壓以及電流。
57. —種電動機及其控制裝置，其特征在于，具有如權(quán)利要求18或21所述的N相的電動機；N個電壓可變單 元VVU,將2個能夠控制電流的導通、截止的功率元件TR直接或間接 地串聯(lián)地連接到電源的端子VP、 VN上，將對所述N相的電動機的繞組進行星形接線后的(N-l)個端子 和星形接線的中心點NN的共計N個端子、或者對(N - 1 )個繞組進行 三角形接線后的各連接部的(N-2)個端子和應配置第N號繞組的部 分的2個端子的共計N個端子連接到所迷N個電壓可變單元VVU上， 控制電壓以及電流。
58. —種電動機及其控制裝置，其特征在于， 具有電動機和3個電壓可變單元VVU,該電動機具有轉(zhuǎn)子，具有在圓周方向N極和S極交替地配置的轉(zhuǎn) 子磁極組；3個定子磁極組，在圓周上或附近的圓周上多個定子磁極按 每一相配置在電角度大致為相同角度的旋轉(zhuǎn)相位的位置上；2個環(huán)狀繞 組，在各相的所述定子磁極組之間沿軸向配置；其中，將所述2個繞組 的一端彼此連接，作為3個電動機繞組的連接端子，該電壓可變單元VVU將2個能夠控制電流的導通、截止的功率元 件TR直接或間接地串聯(lián)地連接到電源的端子VP、 VN上，向所述3個連接端子提供3相的電壓、電流，對所迷電動機進行控 制。
全文摘要
電動機(100)具有轉(zhuǎn)子(10)，在圓周方向上交替地配置永久磁鐵(12)的N極磁極和S極磁極；7個定子磁極組，分別具有在圓周方向配置的多個定子磁極(53)、(54)、(55)、(56)、(57)、(58)、(59)，將這些定子磁極的圓周方向位置和軸方向位置偏移配置；多個環(huán)狀繞組(41)、(42)、(43)、(44)、(45)、(46)、(47)、(48)、(49)、(50)、(51)、(52)，相對多個定子磁極組，分別配置在沿軸方向的相鄰位置，形成在圓周方向上。
文檔編號H02K21/14GK101213729SQ200680023758
公開日2008年7月2日 申請日期2006年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月28日
發(fā)明者梨木政行 申請人:株式會社電裝