(57)【要約】【課題】同一定格出力の誘導電動機と回転軸の中心高さを一致させて既設の誘導電動機との互換性を有する高効率永久磁石式電動機を提供する。【解決手段】  固定子コア８と該固定子コア８に巻装した励磁コイル９とを有する固定子３と、該固定子３と所定の空隙を隔てて対向し、回転軸６に支持された回転子コア１３と該回転子コア１３に形成された複数の永久磁石１５とを有する回転子４とを備えた永久磁石式電動機１であって、定格出力に対する前記回転軸６の中心高さＣが規格化された誘導電動機の定格出力に対する前記回転軸の中心高さと一致するように設定されている。【選択図】  図１
2010045873.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子コアと該固定子コアに巻装した励磁コイルとを有する固定子と、該固定子と所定の空隙を隔てて対向し、回転軸に支持された回転子コアと該回転子コアに形成された複数の永久磁石とを有する回転子とを備えた永久磁石式電動機であって、
定格出力に対する前記回転軸の中心高さが規格化された誘導電動機の定格出力に対する前記回転軸の中心高さと一致するように設定されていることを特徴とする高効率永久磁石式電動機。
【請求項２】
固定子コアと該固定子コアに巻装した励磁コイルとを有する固定子と、該固定子と所定の空隙を隔てて対向し、回転軸に支持された回転子コアと該回転子コアに形成された複数の永久磁石とを有する回転子とを備えた永久磁石式電動機であって、
定格出力に対する前記回転軸の中心高さが規格化された誘導電動機の定格出力に対する前記回転軸の中心高さと一致するように設定され、該回転軸の中心高さの調整を前記固定子のヨーク部幅を調整することにより行なうことを特徴とする高効率永久磁石式電動機。
【請求項３】
固定子コアと該固定子コアに巻装した励磁コイルとを有する固定子と、該固定子と所定の空隙を隔てて対向し、回転軸に支持された回転子コアと該回転子コアに形成された複数の永久磁石とを有する回転子とを備えた永久磁石式電動機であって、
定格出力に対する前記回転軸の中心高さが規格化された誘導電動機の定格出力に対する前記回転軸の中心高さと一致するように設定され、且つ定格回転速度が１４００〜１８００ｍｉｎ-1の範囲にあり、定格出力が１．５〜２．９ｋＷのときのモータ効率が９０％以上であることを特徴とする高効率永久磁石式電動機。
【請求項４】
固定子コアと該固定子コアに巻装した励磁コイルとを有する固定子と、該固定子と所定の空隙を隔てて対向し、回転軸に支持された回転子コアと該回転子コアに形成された複数の永久磁石とを有する回転子とを備えた永久磁石式電動機であって、
定格出力に対する前記回転軸の中心高さが規格化された誘導電動機の定格出力に対する前記回転軸の中心高さと一致するように設定され、且つ定格回転速度が１４００〜１８００ｍｉｎ-1の範囲にあり、定格出力が３〜５．４ｋＷのときのモータ効率が９２％以上であることを特徴とする高効率永久磁石式電動機。
【請求項５】
固定子コアと該固定子コアに巻装した励磁コイルとを有する固定子と、該固定子と所定の空隙を隔てて対向し、回転軸に支持された回転子コアと該回転子コアに形成された複数の永久磁石とを有する回転子とを備えた永久磁石式電動機であって、
定格出力に対する前記回転軸の中心高さが規格化された誘導電動機の定格出力に対する前記回転軸の中心高さと一致するように設定され、且つ定格回転速度が１４００〜１８００ｍｉｎ-1の範囲にあり、定格出力が５．５〜１０．９ｋＷのときのモータ効率が９３％以上であることを特徴とする高効率永久磁石式電動機。
【請求項６】
固定子コアと該固定子コアに巻装した励磁コイルとを有する固定子と、該固定子と所定の空隙を隔てて対向し、回転軸に支持された回転子コアと該回転子コアに形成された複数の永久磁石とを有する回転子とを備えた永久磁石式電動機であって、
定格出力に対する前記回転軸の中心高さが規格化された誘導電動機の定格出力に対する前記回転軸の中心高さと一致するように設定され、且つ定格回転速度が１４００〜１８００ｍｉｎ-1の範囲にあり、定格出力が１１〜１８．４ｋＷのときのモータ効率が９４％以上であることを特徴とする高効率永久磁石式電動機。
【請求項７】
固定子コアと該固定子コアに巻装した励磁コイルとを有する固定子と、該固定子と所定の空隙を隔てて対向し、回転軸に支持された回転子コアと該回転子コアに形成された複数の永久磁石とを有する回転子とを備えた永久磁石式電動機であって、
定格出力に対する前記回転軸の中心高さが規格化された誘導電動機の定格出力に対する前記回転軸の中心高さと一致するように設定され、且つ定格回転速度が１４００〜１８００ｍｉｎ-1の範囲にあり、定格出力が１８．５〜２９ｋＷのときのモータ効率が９５％以上であることを特徴とする高効率永久磁石式電動機。
【請求項８】
固定子コアと該固定子コアに巻装した励磁コイルとを有する固定子と、該固定子と所定の空隙を隔てて対向し、回転軸に支持された回転子コアと該回転子コアに形成された複数の永久磁石とを有する回転子とを備えた永久磁石式電動機であって、
定格出力に対する前記回転軸の中心高さが規格化された誘導電動機の定格出力に対する前記回転軸の中心高さと一致するように設定され、且つ定格回転速度が１４００〜１８００ｍｉｎ-1の範囲にあり、定格出力が３０〜５４ｋＷのときのモータ効率が９６％以上であることを特徴とする高効率永久磁石式電動機。
【請求項９】
固定子コアと該固定子コアに巻装した励磁コイルとを有する固定子と、該固定子と所定の空隙を隔てて対向し、回転軸に支持された回転子コアと該回転子コアに形成された複数の永久磁石とを有する回転子とを備えた永久磁石式電動機であって、
定格出力に対する前記回転軸の中心高さが規格化された誘導電動機の定格出力に対する前記回転軸の中心高さと一致するように設定され、且つ定格回転速度が１４００〜１８００ｍｉｎ-1の範囲にあり、定格出力が５５〜８９ｋＷのときのモータ効率が９６．５％以上であることを特徴とする高効率永久磁石式電動機。
【請求項１０】
固定子コアと該固定子コアに巻装した励磁コイルとを有する固定子と、該固定子と所定の空隙を隔てて対向し、回転軸に支持された回転子コアと該回転子コアに形成された複数の永久磁石とを有する回転子とを備えた永久磁石式電動機であって、
定格出力に対する前記回転軸の中心高さが規格化された誘導電動機の定格出力に対する前記回転軸の中心高さと一致するように設定され、且つ定格回転速度が１４００〜１８００ｍｉｎ-1の範囲にあり、定格出力が９０〜１９９ｋＷのときのモータ効率が９７％以上であることを特徴とする高効率永久磁石式電動機。
【請求項１１】
固定子コアと該固定子コアに巻装した励磁コイルとを有する固定子と、該固定子と所定の空隙を隔てて対向し、回転軸に支持された回転子コアと該回転子コアに形成された複数の永久磁石とを有する回転子とを備えた永久磁石式電動機であって、
定格出力に対する前記回転軸の中心高さが規格化された誘導電動機の定格出力に対する前記回転軸の中心高さと一致するように設定され、且つ定格回転速度が１４００〜１８００ｍｉｎ-1の範囲にあり、定格出力が２００〜３７０ｋＷのときのモータ効率が９７．５％以上であることを特徴とする高効率永久磁石式電動機。
【請求項１２】
固定子コアと該固定子コアに巻装した励磁コイルとを有する固定子と、該固定子と所定の空隙を隔てて対向し、回転軸に支持された回転子コアと該回転子コアに形成された複数の永久磁石とを有する回転子とを備えた永久磁石式電動機であって、
定格出力に対する前記回転軸の中心高さが規格化された誘導電動機の定格出力に対する前記回転軸の中心高さと一致するように設定され、且つ定格回転速度が２９００〜３６００ｍｉｎ-1の範囲にあり、定格出力が１．５〜２．９ｋＷのときのモータ効率が９０％以上であることを特徴とする高効率永久磁石式電動機。
【請求項１３】
固定子コアと該固定子コアに巻装した励磁コイルとを有する固定子と、該固定子と所定の空隙を隔てて対向し、回転軸に支持された回転子コアと該回転子コアに形成された複数の永久磁石とを有する回転子とを備えた永久磁石式電動機であって、
定格出力に対する前記回転軸の中心高さが規格化された誘導電動機の定格出力に対する前記回転軸の中心高さと一致するように設定され、且つ定格回転速度が２９００〜３６００ｍｉｎ-1の範囲にあり、定格出力が３〜５．４ｋＷのときのモータ効率が９２％以上であることを特徴とする高効率永久磁石式電動機。
【請求項１４】
固定子コアと該固定子コアに巻装した励磁コイルとを有する固定子と、該固定子と所定の空隙を隔てて対向し、回転軸に支持された回転子コアと該回転子コアに形成された複数の永久磁石とを有する回転子とを備えた永久磁石式電動機であって、
定格出力に対する前記回転軸の中心高さが規格化された誘導電動機の定格出力に対する前記回転軸の中心高さと一致するように設定され、且つ定格回転速度が２９００〜３６００ｍｉｎ-1の範囲にあり、定格出力が５．５〜１０．９ｋＷのときのモータ効率が９３％以上であることを特徴とする高効率永久磁石式電動機。
【請求項１５】
固定子コアと該固定子コアに巻装した励磁コイルとを有する固定子と、該固定子と所定の空隙を隔てて対向し、回転軸に支持された回転子コアと該回転子コアに形成された複数の永久磁石とを有する回転子とを備えた永久磁石式電動機であって、
定格出力に対する前記回転軸の中心高さが規格化された誘導電動機の定格出力に対する前記回転軸の中心高さと一致するように設定され、且つ定格回転速度が２９００〜３６００ｍｉｎ-1の範囲にあり、定格出力が１１〜１８．４ｋＷのときのモータ効率が９４％以上であることを特徴とする高効率永久磁石式電動機。
【請求項１６】
固定子コアと該固定子コアに巻装した励磁コイルとを有する固定子と、該固定子と所定の空隙を隔てて対向し、回転軸に支持された回転子コアと該回転子コアに形成された複数の永久磁石とを有する回転子とを備えた永久磁石式電動機であって、
定格出力に対する前記回転軸の中心高さが規格化された誘導電動機の定格出力に対する前記回転軸の中心高さと一致するように設定され、且つ定格回転速度が２９００〜３６００ｍｉｎ-1の範囲にあり、定格出力が１８．５〜２９ｋＷのときのモータ効率が９５％以上であることを特徴とする高効率永久磁石式電動機。
【請求項１７】
固定子コアと該固定子コアに巻装した励磁コイルとを有する固定子と、該固定子と所定の空隙を隔てて対向し、回転軸に支持された回転子コアと該回転子コアに形成された複数の永久磁石とを有する回転子とを備えた永久磁石式電動機であって、
定格出力に対する前記回転軸の中心高さが規格化された誘導電動機の定格出力に対する前記回転軸の中心高さと一致するように設定され、且つ定格回転速度が２９００〜３６００ｍｉｎ-1の範囲にあり、定格出力が３０〜５４ｋＷのときのモータ効率が９６％以上であることを特徴とする高効率永久磁石式電動機。
【請求項１８】
固定子コアと該固定子コアに巻装した励磁コイルとを有する固定子と、該固定子と所定の空隙を隔てて対向し、回転軸に支持された回転子コアと該回転子コアに形成された複数の永久磁石とを有する回転子とを備えた永久磁石式電動機であって、
定格出力に対する前記回転軸の中心高さが規格化された誘導電動機の定格出力に対する前記回転軸の中心高さと一致するように設定され、且つ定格回転速度が２９００〜３６００ｍｉｎ-1の範囲にあり、定格出力が５５〜８９ｋＷのときのモータ効率が９６．５％以上であることを特徴とする高効率永久磁石式電動機。
【請求項１９】
固定子コアと該固定子コアに巻装した励磁コイルとを有する固定子と、該固定子と所定の空隙を隔てて対向し、回転軸に支持された回転子コアと該回転子コアに形成された複数の永久磁石とを有する回転子とを備えた永久磁石式電動機であって、
定格出力に対する前記回転軸の中心高さが規格化された誘導電動機の定格出力に対する前記回転軸の中心高さと一致するように設定され、且つ定格回転速度が２９００〜３６０    ０ｍｉｎ-1の範囲にあり、定格出力が９０〜１９９ｋＷのときのモータ効率が９７％以上であることを特徴とする高効率永久磁石式電動機。
【請求項２０】
固定子コアと該固定子コアに巻装した励磁コイルとを有する固定子と、該固定子と所定の空隙を隔てて対向し、回転軸に支持された回転子コアと該回転子コアに形成された複数の永久磁石とを有する回転子とを備えた永久磁石式電動機であって、
定格出力に対する前記回転軸の中心高さが規格化された誘導電動機の定格出力に対する前記回転軸の中心高さと一致するように設定され、且つ定格回転速度が２９００〜３６００ｍｉｎ-1の範囲にあり、定格出力が２００〜３７０ｋＷのときのモータ効率が９７．５％以上であることを特徴とする高効率永久磁石式電動機。
【請求項２１】
固定子コアと該固定子コアに巻装した励磁コイルとを有する固定子と、該固定子と所定の空隙を隔てて対向し、回転軸に支持された回転子コアと該回転子コアに形成された複数の永久磁石とを有する回転子とを備えた永久磁石式電動機であって、
定格出力に対する前記回転軸の中心高さが規格化された誘導電動機の定格出力に対する前記回転軸の中心高さと一致するように設定され、且つ定格回転速度が９００〜１２００ｍｉｎ-1の範囲にあり、定格出力が０．７５〜１．４ｋＷのときのモータ効率が８８％以上であることを特徴とする高効率永久磁石式電動機。
【請求項２２】
固定子コアと該固定子コアに巻装した励磁コイルとを有する固定子と、該固定子と所定の空隙を隔てて対向し、回転軸に支持された回転子コアと該回転子コアに形成された複数の永久磁石とを有する回転子とを備えた永久磁石式電動機であって、
定格出力に対する前記回転軸の中心高さが規格化された誘導電動機の定格出力に対する前記回転軸の中心高さと一致するように設定され、且つ定格回転速度が９００〜１２００ｍｉｎ-1の範囲にあり、定格出力が１．５〜２．９ｋＷのときのモータ効率が８９％以上であることを特徴とする高効率永久磁石式電動機。
【請求項２３】
固定子コアと該固定子コアに巻装した励磁コイルとを有する固定子と、該固定子と所定の空隙を隔てて対向し、回転軸に支持された回転子コアと該回転子コアに形成された複数の永久磁石とを有する回転子とを備えた永久磁石式電動機であって、
定格出力に対する前記回転軸の中心高さが規格化された誘導電動機の定格出力に対する前記回転軸の中心高さと一致するように設定され、且つ定格回転速度が９００〜１２００ｍｉｎ-1の範囲にあり、定格出力が３〜５．４ｋＷのときのモータ効率が９１％以上であることを特徴とする高効率永久磁石式電動機。
【請求項２４】
固定子コアと該固定子コアに巻装した励磁コイルとを有する固定子と、該固定子と所定の空隙を隔てて対向し、回転軸に支持された回転子コアと該回転子コアに形成された複数の永久磁石とを有する回転子とを備えた永久磁石式電動機であって、
定格出力に対する前記回転軸の中心高さが規格化された誘導電動機の定格出力に対する前記回転軸の中心高さと一致するように設定され、且つ定格回転速度が９００〜１２００ｍｉｎ-1の範囲にあり、定格出力が５．５〜１０．９ｋＷのときのモータ効率が９２％以上であることを特徴とする高効率永久磁石式電動機。
【請求項２５】
固定子コアと該固定子コアに巻装した励磁コイルとを有する固定子と、該固定子と所定の空隙を隔てて対向し、回転軸に支持された回転子コアと該回転子コアに形成された複数の永久磁石とを有する回転子とを備えた永久磁石式電動機であって、
定格出力に対する前記回転軸の中心高さが規格化された誘導電動機の定格出力に対する前記回転軸の中心高さと一致するように設定され、且つ定格回転速度が９００〜１２００ｍｉｎ-1の範囲にあり、定格出力が１１〜１８．４ｋＷのときのモータ効率が９３％以上であることを特徴とする高効率永久磁石式電動機。
【請求項２６】
固定子コアと該固定子コアに巻装した励磁コイルとを有する固定子と、該固定子と所定の空隙を隔てて対向し、回転軸に支持された回転子コアと該回転子コアに形成された複数の永久磁石とを有する回転子とを備えた永久磁石式電動機であって、
定格出力に対する前記回転軸の中心高さが規格化された誘導電動機の定格出力に対する前記回転軸の中心高さと一致するように設定され、且つ定格回転速度が９００〜１２００ｍｉｎ-1の範囲にあり、定格出力が１８．５〜２９ｋＷのときのモータ効率が９４％以上であることを特徴とする高効率永久磁石式電動機。
【請求項２７】
固定子コアと該固定子コアに巻装した励磁コイルとを有する固定子と、該固定子と所定の空隙を隔てて対向し、回転軸に支持された回転子コアと該回転子コアに形成された複数の永久磁石とを有する回転子とを備えた永久磁石式電動機であって、
定格出力に対する前記回転軸の中心高さが規格化された誘導電動機の定格出力に対する前記回転軸の中心高さと一致するように設定され、且つ定格回転速度が９００〜１２００ｍｉｎ-1の範囲にあり、定格出力が３０〜５４ｋＷのときのモータ効率が９５％以上であることを特徴とする高効率永久磁石式電動機。
【請求項２８】
固定子コアと該固定子コアに巻装した励磁コイルとを有する固定子と、該固定子と所定の空隙を隔てて対向し、回転軸に支持された回転子コアと該回転子コアに形成された複数の永久磁石とを有する回転子とを備えた永久磁石式電動機であって、
定格出力に対する前記回転軸の中心高さが規格化された誘導電動機の定格出力に対する前記回転軸の中心高さと一致するように設定され、且つ定格回転速度が９００〜１２００ｍｉｎ-1の範囲にあり、定格出力が５５〜８９ｋＷのときのモータ効率が９５．５％以上であることを特徴とする高効率永久磁石式電動機。
【請求項２９】
固定子コアと該固定子コアに巻装した励磁コイルとを有する固定子と、該固定子と所定の空隙を隔てて対向し、回転軸に支持された回転子コアと該回転子コアに形成された複数の永久磁石とを有する回転子とを備えた永久磁石式電動機であって、
定格出力に対する前記回転軸の中心高さが規格化された誘導電動機の定格出力に対する前記回転軸の中心高さと一致するように設定され、且つ定格回転速度が９００〜１２００ｍｉｎ-1の範囲にあり、定格出力が９０〜１９９ｋＷのときのモータ効率が９６％以上であることを特徴とする高効率永久磁石式電動機。
【請求項３０】
固定子コアと該固定子コアに巻装した励磁コイルとを有する固定子と、該固定子と所定の空隙を隔てて対向し、回転軸に支持された回転子コアと該回転子コアに形成された複数の永久磁石とを有する回転子とを備えた永久磁石式電動機であって、
定格出力に対する前記回転軸の中心高さが規格化された誘導電動機の定格出力に対する前記回転軸の中心高さと一致するように設定され、且つ定格回転速度が９００〜１２００ｍｉｎ-1の範囲にあり、定格出力が２００〜３７０ｋＷのときのモータ効率が９６．５％以上であることを特徴とする高効率永久磁石式電動機。
【請求項３１】
固定子コアと該固定子コアに巻装した励磁コイルとを有する固定子と、該固定子と所定の空隙を隔てて対向し、回転軸に支持された回転子コアと該回転子コアに形成された複数の永久磁石とを有する回転子とを備えた永久磁石式電動機であって、
定格出力に対する前記回転軸の中心高さが規格化された誘導電動機の定格出力に対する前記回転軸の中心高さと一致するように設定され、且つ無負荷時の前記固定子コアのヨーク部の磁束密度の最大値が０．８Ｔ以下に設定されていることを特徴とする高効率永久磁石式電動機。
【請求項３２】
固定子コアと該固定子コアに巻装した励磁コイルとを有する固定子と、該固定子と所定の空隙を隔てて対向し、回転軸に支持された回転子コアと該回転子コアに形成された複数の永久磁石とを有する回転子とを備えた永久磁石式電動機であって、
定格出力に対する前記回転軸の中心高さが規格化された誘導電動機の定格出力に対する前記回転軸の中心高さと一致するように設定され、且つ無負荷時の前記固定子コアのティースの磁束密度の最大値が１Ｔ以下に設定されていることを特徴とする高効率永久磁石式電動機。
【請求項３３】
前記中心高さが９０ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１乃至３２の何れか１項に記載の高効率永久磁石式電動機。
【請求項３４】
前記固定子コア及び前記回転子コアは高透磁率の鋼板で形成されたコアプレートを積層して構成され、前記固定子コアのコアプレートの板厚が前記回転子コアのコアプレートの板厚より薄く設定されていることを特徴とする請求項１乃至３３の何れか１項に記載の高効率永久磁石式電動機。
【請求項３５】
前記回転子は埋込磁石構造を有することを特徴とする請求項１乃至３４の何れか１項に記載の高効率永久磁石式電動機。
【請求項３６】
前記回転子は表面磁石構造を有することを特徴とする請求項１乃至３４の何れか１項に記載の高効率永久磁石式電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定子とこの固定子と所定の空隙を有して対向して永久磁石を有する回転子とを備えた高効率永久磁石式電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、環境問題、省資源、省エネルギの観点から、電動機の効率化に注目が集まっている。従来、交流可変速機として誘導電動機が広く用いられており、簡易構造で堅固であり、インバータによる駆動システムも完成度が高い。しかしながら、誘導電動機は駆動原理的にスリップを必要とするため、２次側導体に損失が発生し効率低下を招く。
誘導電動機に対し、同じ交流可変速機として用いられる同期電動機は上述のスリップを必要とせず、特に同期電動機の一つである永久磁石式電動機は界磁に回転子の永久磁石を用いるため励磁損失を発生せず、高効率駆動可能であるため、誘導電動機に変わり主流となり得る電動機として期待が集まっている。
【０００３】
永久磁石式電動機では、誘導電動機に比べ回転子に損失が発生しないため全体の損失が少なく高効率のため、誘導電動機と同じ出力を得る場合には全体を小型化することができる。従来では、固定子のヨーク部の磁束密度を１Ｔを超える値に設定することが通常である。
一方、従来、シャフトとシャフト外周に永久磁石を装着してなる回転子と、スロット構造のステータコアと電機子巻線からなる固定子で構成され、かつ２ｎポール３ｎスロット（ｎは整数）構造のＡＣモータにおいて、固定子の歯部の幅Ｂｔ／スロットピッチを０．４５〜０．７の範囲にするとともに、固定子ヨーク厚みＤｙと固定子スロット歯部の幅Ｂｔを０．４２〜０．５８の範囲に設定したＡＣモータの固定子が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−２７３８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、一般に、誘導電動機は、ロータ部のアルミ巻線に流れる電流により、ロータ部磁束を作っているのに対し、永久磁石式電動機はロータ部のアルミに電流を流す必要がないので、損失がすくないため、ＪＩＳＣ４２１０に規定されている誘導電動機に対し、電動機の体格を小型化することが一般的である。
同様に、上記特許文献１に記載された従来例にあっても、小型化を目的としているので、同一定格出力の誘導電動機に対して小型・軽量化される利点がある反面、同一定格出力の誘導電動機に対して回転軸の中心高さが異なることになり、既設の誘導電動機を永久磁石式電動機に置換する際に、据付作業に工夫が必要であり、単純に置換することができないという未解決の課題がある。
そこで、本発明は上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、同一定格出力の誘導電動機と回転軸の中心高さを一致させて既設の誘導電動機との互換性を有する高効率永久磁石式電動機を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、請求項１に係る高効率永久磁石式電動機は、固定子コアと該固定子コアに巻装した励磁コイルとを有する固定子と、該固定子と所定の空隙を隔てて対向し、回転軸に支持された回転子コアと該回転子コアに形成された複数の永久磁石とを有する回転子とを備えた永久磁石式電動機であって、定格出力に対する前記回転軸の中心高さとの関係が規格化された誘導電動機の定格出力に対する前記回転軸の中心高さと一致するように設定されていることを特徴としている。
【０００６】
また、請求項２に係る高効率永久磁石式電動機は、固定子コアと該固定子コアに巻装した励磁コイルとを有する固定子と、該固定子と所定の空隙を隔てて対向し、回転軸に支持された回転子コアと該回転子コアに形成された複数の永久磁石とを有する回転子とを備えた永久磁石式電動機であって、定格出力に対する前記回転軸の中心高さとの関係が規格化された誘導電動機の定格出力に対する前記回転軸の中心高さと一致するように設定され、該回転軸の中心高さの調整を前記固定子のヨーク部幅を調整することにより行なうことを特徴としている。
【０００７】
また、請求項３に係る高効率永久磁石式電動機は、固定子コアと該固定子コアに巻装した励磁コイルとを有する固定子と、該固定子と所定の空隙を隔てて対向し、回転軸に支持された回転子コアと該回転子コアに形成された複数の永久磁石とを有する回転子とを備えた永久磁石式電動機であって、定格出力に対する前記回転軸の中心高さとの関係が規格化された誘導電動機の定格出力に対する前記回転軸の中心高さと一致するように設定され、且つ定格回転速度が１４００〜１８００ｍｉｎ-1の範囲にあり、定格出力が１．５〜２．９ｋＷのときのモータ効率が９０％以上であることを特徴としている。
【０００８】
また、請求項４に係る高効率永久磁石式電動機は、固定子コアと該固定子コアに巻装した励磁コイルとを有する固定子と、該固定子と所定の空隙を隔てて対向し、回転軸に支持された回転子コアと該回転子コアに形成された複数の永久磁石とを有する回転子とを備えた永久磁石式電動機であって、定格出力に対する前記回転軸の中心高さとの関係が規格化された誘導電動機の定格出力に対する前記回転軸の中心高さと一致するように設定され、且つ定格回転速度が１４００〜１８００ｍｉｎ-1の範囲にあり、定格出力が３〜５．４ｋＷのときのモータ効率が９２％以上であることを特徴としている。
【０００９】
また、請求項５に係る高効率永久磁石式電動機は、固定子コアと該固定子コアに巻装した励磁コイルとを有する固定子と、該固定子と所定の空隙を隔てて対向し、回転軸に支持された回転子コアと該回転子コアに形成された複数の永久磁石とを有する回転子とを備えた永久磁石式電動機であって、定格出力に対する前記回転軸の中心高さとの関係が規格化された誘導電動機の定格出力に対する前記回転軸の中心高さと一致するように設定され、且つ定格回転速度が１４００〜１８００ｍｉｎ-1の範囲にあり、定格出力が５．５〜１０．９ｋＷのときのモータ効率が９３％以上であることを特徴としている。
【００１０】
また、請求項６に係る高効率永久磁石式電動機は、固定子コアと該固定子コアに巻装した励磁コイルとを有する固定子と、該固定子と所定の空隙を隔てて対向し、回転軸に支持された回転子コアと該回転子コアに形成された複数の永久磁石とを有する回転子とを備えた永久磁石式電動機であって、定格出力に対する前記回転軸の中心高さとの関係が規格化された誘導電動機の定格出力に対する前記回転軸の中心高さと一致するように設定され、且つ定格回転速度が１４００〜１８００ｍｉｎ-1の範囲にあり、定格出力が１１〜１８．４ｋＷのときのモータ効率が９４％以上であることを特徴としている。
【００１１】
また、請求項７に係る高効率永久磁石式電動機は、固定子コアと該固定子コアに巻装した励磁コイルとを有する固定子と、該固定子と所定の空隙を隔てて対向し、回転軸に支持された回転子コアと該回転子コアに形成された複数の永久磁石とを有する回転子とを備えた永久磁石式電動機であって、定格出力に対する前記回転軸の中心高さとの関係が規格化された誘導電動機の定格出力に対する前記回転軸の中心高さと一致するように設定され、且つ定格回転速度が１４００〜１８００ｍｉｎ-1の範囲にあり、定格出力が１８．５〜２９ｋＷのときのモータ効率が９５％以上であることを特徴としている。
【００１２】
また、請求項８に係る高効率永久磁石式電動機は、固定子コアと該固定子コアに巻装した励磁コイルとを有する固定子と、該固定子と所定の空隙を隔てて対向し、回転軸に支持された回転子コアと該回転子コアに形成された複数の永久磁石とを有する回転子とを備えた永久磁石式電動機であって、定格出力に対する前記回転軸の中心高さとの関係が規格化された誘導電動機の定格出力に対する前記回転軸の中心高さと一致するように設定され、且つ定格回転速度が１４００〜１８００ｍｉｎ-1の範囲にあり、定格出力が３０〜５４ｋＷのときのモータ効率が９６％以上であることを特徴としている。
【００１３】
また、請求項９に係る高効率永久磁石式電動機は、固定子コアと該固定子コアに巻装した励磁コイルとを有する固定子と、該固定子と所定の空隙を隔てて対向し、回転軸に支持された回転子コアと該回転子コアに形成された複数の永久磁石とを有する回転子とを備えた永久磁石式電動機であって、定格出力に対する前記回転軸の中心高さとの関係が規格化された誘導電動機の定格出力に対する前記回転軸の中心高さと一致するように設定され、且つ定格回転速度が１４００〜１８００ｍｉｎ-1の範囲にあり、定格出力が５５〜８９ｋＷのときのモータ効率が９６．５％以上であることを特徴としている。
【００１４】
また、請求項１０に係る高効率永久磁石式電動機は、固定子コアと該固定子コアに巻装した励磁コイルとを有する固定子と、該固定子と所定の空隙を隔てて対向し、回転軸に支持された回転子コアと該回転子コアに形成された複数の永久磁石とを有する回転子とを備えた永久磁石式電動機であって、定格出力に対する前記回転軸の中心高さとの関係が規格化された誘導電動機の定格出力に対する前記回転軸の中心高さと一致するように設定され、且つ定格回転速度が１４００〜１８００ｍｉｎ-1の範囲にあり、定格出力が９０〜１９９ｋＷのときのモータ効率が９７％以上であることを特徴としている。
【００１５】
また、請求項１１に係る高効率永久磁石式電動機は固定子コアと該固定子コアに巻装した励磁コイルとを有する固定子と、該固定子と所定の空隙を隔てて対向し、回転軸に支持された回転子コアと該回転子コアに形成された複数の永久磁石とを有する回転子とを備えた永久磁石式電動機であって、定格出力に対する前記回転軸の中心高さとの関係が規格化された誘導電動機の定格出力に対する前記回転軸の中心高さと一致するように設定され、且つ定格回転速度が１４００〜１８００ｍｉｎ-1の範囲にあり、定格出力が２００〜３７０ｋＷのときのモータ効率が９７．５％以上であることを特徴としている。
【００１６】
また、請求項１２に係る高効率永久磁石式電動機は、固定子コアと該固定子コアに巻装した励磁コイルとを有する固定子と、該固定子と所定の空隙を隔てて対向し、回転軸に支持された回転子コアと該回転子コアに形成された複数の永久磁石とを有する回転子とを備えた永久磁石式電動機であって、定格出力に対する前記回転軸の中心高さとの関係が規格化された誘導電動機の定格出力に対する前記回転軸の中心高さと一致するように設定され、且つ定格回転速度が２９００〜３６００ｍｉｎ-1の範囲にあり、定格出力が１．５〜２．９ｋＷのときのモータ効率が９０％以上であることを特徴としている。
【００１７】
また、請求項１３に係る高効率永久磁石式電動機は、固定子コアと該固定子コアに巻装した励磁コイルとを有する固定子と、該固定子と所定の空隙を隔てて対向し、回転軸に支持された回転子コアと該回転子コアに形成された複数の永久磁石とを有する回転子とを備えた永久磁石式電動機であって、定格出力に対する前記回転軸の中心高さとの関係が規格化された誘導電動機の定格出力に対する前記回転軸の中心高さと一致するように設定され、且つ定格回転速度が２９００〜３６００ｍｉｎ-1の範囲にあり、定格出力が３〜５．４ｋＷのときのモータ効率が９２％以上であることを特徴としている。
【００１８】
また、請求項１４に係る高効率永久磁石式電動機は、固定子コアと該固定子コアに巻装した励磁コイルとを有する固定子と、該固定子と所定の空隙を隔てて対向し、回転軸に支持された回転子コアと該回転子コアに形成された複数の永久磁石とを有する回転子とを備えた永久磁石式電動機であって、定格出力に対する前記回転軸の中心高さとの関係が規格化された誘導電動機の定格出力に対する前記回転軸の中心高さと一致するように設定され、且つ定格回転速度が２９００〜３６００ｍｉｎ-1の範囲にあり、定格出力が５．５〜１０．９ｋＷのときのモータ効率が９３％以上であることを特徴としている。
【００１９】
また、請求項１５に係る高効率永久磁石式電動機は、固定子コアと該固定子コアに巻装した励磁コイルとを有する固定子と、該固定子と所定の空隙を隔てて対向し、回転軸に支持された回転子コアと該回転子コアに形成された複数の永久磁石とを有する回転子とを備えた永久磁石式電動機であって、定格出力に対する前記回転軸の中心高さとの関係が規格化された誘導電動機の定格出力に対する前記回転軸の中心高さと一致するように設定され、且つ定格回転速度が２９００〜３６００ｍｉｎ-1の範囲にあり、定格出力が１１〜１８．４ｋＷのときのモータ効率が９４％以上であることを特徴としている。
【００２０】
また、請求項１６に係る高効率永久磁石式電動機は、固定子コアと該固定子コアに巻装した励磁コイルとを有する固定子と、該固定子と所定の空隙を隔てて対向し、回転軸に支持された回転子コアと該回転子コアに形成された複数の永久磁石とを有する回転子とを備えた永久磁石式電動機であって、定格出力に対する前記回転軸の中心高さとの関係が規格化された誘導電動機の定格出力に対する前記回転軸の中心高さと一致するように設定され、且つ定格回転速度が２９００〜３６００ｍｉｎ-1の範囲にあり、定格出力が１８．５〜２９ｋＷのときのモータ効率が９５％以上であることを特徴としている。
【００２１】
また、請求項１７に係る高効率永久磁石式電動機は、固定子コアと該固定子コアに巻装した励磁コイルとを有する固定子と、該固定子と所定の空隙を隔てて対向し、回転軸に支持された回転子コアと該回転子コアに形成された複数の永久磁石とを有する回転子とを備えた永久磁石式電動機であって、定格出力に対する前記回転軸の中心高さとの関係が規格化された誘導電動機の定格出力に対する前記回転軸の中心高さと一致するように設定され、且つ定格回転速度が２９００〜３６００ｍｉｎ-1の範囲にあり、定格出力が３０〜５４ｋＷのときのモータ効率が９６％以上であることを特徴としている。
【００２２】
また、請求項１８に係る高効率永久磁石式電動機は、固定子コアと該固定子コアに巻装した励磁コイルとを有する固定子と、該固定子と所定の空隙を隔てて対向し、回転軸に支持された回転子コアと該回転子コアに形成された複数の永久磁石とを有する回転子とを備えた永久磁石式電動機であって、定格出力に対する前記回転軸の中心高さとの関係が規格化された誘導電動機の定格出力に対する前記回転軸の中心高さと一致するように設定され、且つ定格回転速度が２９００〜３６００ｍｉｎ-1の範囲にあり、定格出力が５５〜８９ｋＷのときのモータ効率が９６．５％以上であることを特徴としている。
【００２３】
また、請求項１９に係る高効率永久磁石式電動機は、固定子コアと該固定子コアに巻装した励磁コイルとを有する固定子と、該固定子と所定の空隙を隔てて対向し、回転軸に支持された回転子コアと該回転子コアに形成された複数の永久磁石とを有する回転子とを備えた永久磁石式電動機であって、定格出力に対する前記回転軸の中心高さとの関係が規格化された誘導電動機の定格出力に対する前記回転軸の中心高さと一致するように設定され、且つ定格回転速度が２９００〜３６００ｍｉｎ-1の範囲にあり、定格出力が９０〜１９９ｋＷのときのモータ効率が９７％以上であることを特徴としている。
【００２４】
また、請求項２０に係る高効率永久磁石式電動機は、固定子コアと該固定子コアに巻装した励磁コイルとを有する固定子と、該固定子と所定の空隙を隔てて対向し、回転軸に支持された回転子コアと該回転子コアに形成された複数の永久磁石とを有する回転子とを備えた永久磁石式電動機であって、定格出力に対する前記回転軸の中心高さとの関係が規格化された誘導電動機の定格出力に対する前記回転軸の中心高さと一致するように設定され、且つ定格回転速度が２９００〜３６００ｍｉｎ-1の範囲にあり、定格出力が２００〜３７０ｋＷのときのモータ効率が９７．５％以上であることを特徴としている。
【００２５】
また、請求項２１に係る高効率永久磁石式電動機は、固定子コアと該固定子コアに巻装した励磁コイルとを有する固定子と、該固定子と所定の空隙を隔てて対向し、回転軸に支持された回転子コアと該回転子コアに形成された複数の永久磁石とを有する回転子とを備えた永久磁石式電動機であって、定格出力に対する前記回転軸の中心高さとの関係が規格化された誘導電動機の定格出力に対する前記回転軸の中心高さと一致するように設定され、且つ定格回転速度が９００〜１２００ｍｉｎ-1の範囲にあり、定格出力が０．７５〜１．４ｋＷのときのモータ効率が８８％以上であることを特徴としている。
【００２６】
また、請求項２２に係る高効率永久磁石式電動機は、固定子コアと該固定子コアに巻装した励磁コイルとを有する固定子と、該固定子と所定の空隙を隔てて対向し、回転軸に支持された回転子コアと該回転子コアに形成された複数の永久磁石とを有する回転子とを備えた永久磁石式電動機であって、定格出力に対する前記回転軸の中心高さとの関係が規格化された誘導電動機の定格出力に対する前記回転軸の中心高さと一致するように設定され、且つ定格回転速度が９００〜１２００ｍｉｎ-1の範囲にあり、定格出力が１．５〜２．９ｋＷのときのモータ効率が８９％以上であることを特徴としている。
【００２７】
また、請求項２３に係る高効率永久磁石式電動機は、固定子コアと該固定子コアに巻装した励磁コイルとを有する固定子と、該固定子と所定の空隙を隔てて対向し、回転軸に支持された回転子コアと該回転子コアに形成された複数の永久磁石とを有する回転子とを備えた永久磁石式電動機であって、定格出力に対する前記回転軸の中心高さとの関係が規格化された誘導電動機の定格出力に対する前記回転軸の中心高さと一致するように設定され、且つ定格回転速度が９００〜１２００ｍｉｎ-1の範囲にあり、定格出力が３〜５．４ｋＷのときのモータ効率が９１％以上であることを特徴としている。
【００２８】
また、請求項２４に係る高効率永久磁石式電動機は、固定子コアと該固定子コアに巻装した励磁コイルとを有する固定子と、該固定子と所定の空隙を隔てて対向し、回転軸に支持された回転子コアと該回転子コアに形成された複数の永久磁石とを有する回転子とを備えた永久磁石式電動機であって、定格出力に対する前記回転軸の中心高さとの関係が規格化された誘導電動機の定格出力に対する前記回転軸の中心高さと一致するように設定され、且つ定格回転速度が９００〜１２００ｍｉｎ-1の範囲にあり、定格出力が５．５〜１０．９ｋＷのときのモータ効率が９２％以上であることを特徴としている。
【００２９】
また、請求項２５に係る高効率永久磁石式電動機は、固定子コアと該固定子コアに巻装した励磁コイルとを有する固定子と、該固定子と所定の空隙を隔てて対向し、回転軸に支持された回転子コアと該回転子コアに形成された複数の永久磁石とを有する回転子とを備えた永久磁石式電動機であって、定格出力に対する前記回転軸の中心高さとの関係が規格化された誘導電動機の定格出力に対する前記回転軸の中心高さと一致するように設定され、且つ定格回転速度が９００〜１２００ｍｉｎ-1の範囲にあり、定格出力が１１〜１８．４ｋＷのときのモータ効率が９３％以上であることを特徴としている。
【００３０】
また、請求項２６に係る高効率永久磁石式電動機は、固定子コアと該固定子コアに巻装した励磁コイルとを有する固定子と、該固定子と所定の空隙を隔てて対向し、回転軸に支持された回転子コアと該回転子コアに形成された複数の永久磁石とを有する回転子とを備えた永久磁石式電動機であって、定格出力に対する前記回転軸の中心高さとの関係が規格化された誘導電動機の定格出力に対する前記回転軸の中心高さと一致するように設定され、且つ定格回転速度が９００〜１２００ｍｉｎ-1の範囲にあり、定格出力が１８．５〜２９ｋＷのときのモータ効率が９４％以上であることを特徴としている。
【００３１】
また、請求項２７に係る高効率永久磁石式電動機は、固定子コアと該固定子コアに巻装した励磁コイルとを有する固定子と、該固定子と所定の空隙を隔てて対向し、回転軸に支持された回転子コアと該回転子コアに形成された複数の永久磁石とを有する回転子とを備えた永久磁石式電動機であって、定格出力に対する前記回転軸の中心高さとの関係が規格化された誘導電動機の定格出力に対する前記回転軸の中心高さと一致するように設定され、且つ定格回転速度が９００〜１２００ｍｉｎ-1の範囲にあり、定格出力が３０〜５４ｋＷのときのモータ効率が９５％以上であることを特徴としている。
【００３２】
また、請求項２８に係る高効率永久磁石式電動機は、固定子コアと該固定子コアに巻装した励磁コイルとを有する固定子と、該固定子と所定の空隙を隔てて対向し、回転軸に支持された回転子コアと該回転子コアに形成された複数の永久磁石とを有する回転子とを備えた永久磁石式電動機であって、定格出力に対する前記回転軸の中心高さとの関係が規格化された誘導電動機の定格出力に対する前記回転軸の中心高さと一致するように設定され、且つ定格回転速度が９００〜１２００ｍｉｎ-1の範囲にあり、定格出力が５５〜８９ｋＷのときのモータ効率が９５．５％以上であることを特徴としている。
【００３３】
また、請求項２９に係る高効率永久磁石式電動機は、固定子コアと該固定子コアに巻装した励磁コイルとを有する固定子と、該固定子と所定の空隙を隔てて対向し、回転軸に支持された回転子コアと該回転子コアに形成された複数の永久磁石とを有する回転子とを備えた永久磁石式電動機であって、定格出力に対する前記回転軸の中心高さとの関係が規格化された誘導電動機の定格出力に対する前記回転軸の中心高さと一致するように設定され、且つ定格回転速度が９００〜１２００ｍｉｎ-1の範囲にあり、定格出力が９０〜１９９ｋＷのときのモータ効率が９６％以上であることを特徴としている。
【００３４】
また、請求項３０に係る高効率永久磁石式電動機は、固定子コアと該固定子コアに巻装した励磁コイルとを有する固定子と、該固定子と所定の空隙を隔てて対向し、回転軸に支持された回転子コアと該回転子コアに形成された複数の永久磁石とを有する回転子とを備えた永久磁石式電動機であって、定格出力に対する前記回転軸の中心高さとの関係が規格化された誘導電動機の定格出力に対する前記回転軸の中心高さと一致するように設定され、且つ定格回転速度が９００〜１２００ｍｉｎ-1の範囲にあり、定格出力が２００〜３７０ｋＷのときのモータ効率が９６．５％以上であることを特徴としている。
【００３５】
また、請求項３１に係る高効率永久磁石式電動機は、固定子コアと該固定子コアに巻装した励磁コイルとを有する固定子と、該固定子と所定の空隙を隔てて対向し、回転軸に支持された回転子コアと該回転子コアに形成された複数の永久磁石とを有する回転子とを備えた永久磁石式電動機であって、定格出力に対する前記回転軸の中心高さとの関係が規格化された誘導電動機の定格出力に対する前記回転軸の中心高さと一致するように設定され、且つ無負荷時の前記固定子コアのヨーク部の磁束密度の最大値が０．８Ｔ以下に設定されていることを特徴としている。
【００３６】
また、請求項３２に係る高効率永久磁石式電動機は、固定子コアと該固定子コアに巻装した励磁コイルとを有する固定子と、該固定子と所定の空隙を隔てて対向し、回転軸に支持された回転子コアと該回転子コアに形成された複数の永久磁石とを有する回転子とを備えた永久磁石式電動機であって、定格出力に対する前記回転軸の中心高さとの関係が規格化された誘導電動機の定格出力に対する前記回転軸の中心高さと一致するように設定され、且つ無負荷時の前記固定子コアのティースの磁束密度の最大値が１Ｔ以下に設定されていることを特徴としている。
【００３７】
また、請求項３３に係る高効率永久磁石式電動機は、請求項１乃至３２の何れか１つに係る発明において、前記中心高さが９０ｍｍ以上であることを特徴としている。
また、請求項３４に係る永久磁石式電動機は、請求項１乃至３３の何れか１つに係る発明において、前記固定子コア及び前記回転子コアは高透磁率の鋼板で形成されたコアプレートを積層して構成され、前記固定子コアのコアプレートの板厚が前記回転子コアのコアプレートの板厚より薄く設定されていることを特徴としている。
また、請求項３５に係る高効率永久磁石式電動機は、請求項１乃至３４の何れか１つに係る発明において、前記回転子は埋込磁石構造を有することを特徴としている。
また、請求項３６に係る永久磁石式電動機は、請求項１乃至３４の何れか１つに係る発明において、前記回転子は表面磁石構造を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００３８】
請求項１に係る発明によれば、永久磁石式電動機で、定格出力に対する回転子の回転軸における中心高さが規格化された誘導電動機の定格出力に対する回転軸の中心高さと一致するように設定されているので、既設の誘導電動機との置換を容易に行うことができ、据付作業を簡略化することができる。
また、請求項２に係る発明によれば、上記請求項１に係る発明の構成に加えて、各定格出力におけるモータ効率を向上させるように前記回転子に対する固定子の外径を調整したので、ヨーク部の磁束密度を低減させてより高効率の永久磁石式電動機を提供することができる。
【００３９】
また、請求項３〜３０に係る発明によれば、モータ効率を向上させた高効率の永久磁石式電動機を提供することができる。
また、請求項３１に係る発明によれば、上記請求項１に係る発明の構成に加えて、無負荷時の前記固定子コアのヨーク部の磁束密度の最大値が０．８Ｔ以下に設定されているので、固定子コアのヨーク部の磁束密度を低下させて、モータ効率を向上させることができる。
【００４０】
また、請求項３２に係る発明によれば、上記請求項１に係る発明の構成に加えて、無負荷時の前記固定子コアのティースの磁束密度の最大値が１Ｔ以下に設定されているので、固定子コアのティースでの磁束密度を低下させて、モータ効率を向上させることができる。
また、請求項３３に係る発明によれば、前記回転軸の中心高さが９０ｍｍ以上であるので、定格出力が１．１ｋＷ以上の永久磁石式電動機を対象とすることができる。
【００４１】
また、請求項３４に係る発明によれば、固定子コアのコアプレートの板厚を回転子コアのコアプレートの板厚より薄くすることにより、固定子コアの渦電流損失を低下させて、より高効率化を図ることができる。
また、請求項３５に係る発明によれば、回転子を埋込磁石構造とした永久磁石式電動機で高効率化を図ることができる。
また、請求項３６に係る発明によれば、回転子を表面磁石構造とした永久磁石式電動機で高効率化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明を適用し得る高効率永久磁石形電動機の上半部を断面とした側面図、図２は図１のＡ−Ａ線上の断面図である。図１において、高効率永久磁石式電動機１は埋込磁石（ＩＰＭ：Ｉｎｔｅｒｉｏｒ  Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ  Ｍａｇｎｅｔ）構造を有する永久磁石式電動機で構成され、インバータ等を含む専用の駆動回路で駆動される。
この高効率永久磁石式電動機１は、外周面にフィンを形成した円筒状フレーム２を有する。この円筒状フレーム２の内周側には固定子３が配置され、この固定子３の内周側には所定のエアギャップＧを介して対向する回転子４が配置されている。この回転子４はフレーム２に配設された一対の軸受５ａ及び５ｂによって回転自在に支持された回転軸６に装着されている。
【００４３】
固定子３は、図２（ａ）に示すように、高透磁率の鋼板を打ち抜いた固定子用コアプレート７が積層されて形成された固定子コア８を有し、この固定子コア８には、外周面側にヨーク部８ａが形成されているとともに、内周面側に、円周方向に等間隔で１２個のスロット８ｂが形成されて平行な側面を有する１２個のティース８ｃが形成されている。各ティース８ｃには図１に示すようにスロット８ｂ内に巻装された励磁コイル９が巻回されている。ここで、励磁コイル９の巻き方については大別すると集中巻と分布巻とに分けられる。本発明は集中巻及び分布巻の両者において効果を発揮するものであり、巻き方が限定されるものではない。
【００４４】
一方、回転子４は、図２（ａ）に示すように、高透磁率の鋼板を打ち抜いた回転子用コアプレート１１が積層されて形成された４つの磁極１２を有する回転子コア１３を備えている。この回転子コア１３は、軸方向に貫通して形成された複数例えば４個のスロット１４と、これらスロット１４内に周方向に隣り合う磁極１２が異極性となるように挿入した永久磁石１５とを備えている。ここで、永久磁石１５は希土類磁石で構成されている。
【００４５】
そして、図１に示す高効率永久磁石式電動機１の円筒状フレーム２の底面から回転軸６の中心までの高さである回転軸の中心高さＣはＪＩＳＣ４２１０に規定される一般用低三相かご形誘導電動機中の本実施形態の永久磁石式電動機１の定格出力と一致する定格出力となる三相かご形誘導電動機の回転軸の中心高さ（Ｃ（Ｈ）寸法）と一致するように設定されている。
【００４６】
ところで、図３に示すように、通常の標準形の永久磁石式電動機５０は、前述したようにモータ効率が誘導電動機に比較して良いため、標準形の永久磁石式電動機の体格がＪＩＳＣ４２１０で規定される三相かご形誘導電動機６０の体格に対して小型化される。すなわち、定格出力が１８．５ｋＷで回転速度１８００［ｍｉｎ-1］の電動機で比較すると、誘導電動機６０に対して標準形の永久磁石式電動機５０は体積比で４０％減且つ重量比で３０％減となるとともに、誘導電動機６０の回転軸の中心高さＣ０＝１８０に対し標準形の永久磁石式電動機５０の回転軸の中心高さＣ１＝１３８となり、小型・軽量化を発揮することができる。
【００４７】
しかしながら、本実施形態では、高効率永久磁石式電動機１の体格を同出力のＪＩＳＣ４２１０で規定される三相かご形誘導電動機と略等しくし、高効率永久磁石式電動機１の回転軸の中心高さＣをＪＩＳＣ４２１０で規定される三相かご形誘導電動機の回転軸の中心高さ（Ｃ（Ｈ）寸法）と一致するように構成されている。このため、標準形の永久磁石式電動機５０のように小型化を重視するのではなく、体格を大きくするために、回転子４の大きさは標準形の永久磁石式電動機５０と同一の外径寸法とし、これに対して固定子３の外径を大きく調整することで回転軸６の中心高さＣをＪＩＳＣ４２１０に規定される誘導電動機の回転軸の中心高さ（Ｃ（Ｈ）寸法）に一致させている。
【００４８】
すなわち、本実施形態の高効率永久磁石式電動機１では、図２（ａ）に示すように、回転子４の大きさは、図２（ｂ）に示す標準形の永久磁石式電動機５０の回転子５２と同一形状で同一外径に形成されている。しかしながら、固定子３については、回転子４に対向するスロット８ｂ及びティース８ｃの形状及び大きさは図２（ｂ）に示す標準形の永久磁石式電動機５０の形状及び大きさと同一に形成されるが、ヨーク部８ａの幅Ｗを広くして固定子コア８の外径を大きく調整するようにしている。
【００４９】
このように、ヨーク部８ｂの幅Ｗを広くすることにより、ヨーク部８ｂの無負荷時の磁束密度を０．８Ｔ以下に抑制することができるとともに、ティース８ｃの無負荷時の磁束密度を１Ｔ以下に抑制することができ、モータ効率を標準形の永久磁石式電動機５０に比較して十分に高くすることができ、高効率の永久磁石式電動機を提供することができる。また、回転子４については標準形の永久磁石式電動機５０と同一形状で同一外径とすることにより、高価な希土類永久磁石で構成される永久磁石１５を大きくする必要がなく、安価に構成することができる。
【００５０】
すなわぢ、モータ回転速度［ｍｉｎ-1］が１４００〜１８００の場合には、下記表１に示すように、モータ定格出力が１．５〜２．１［ｋＷ］の低モータ定格出力でモータ効率が９０％以上で、モータ定格出力が２００〜３７０［ｋＷ］の高モータ定格出力でモータ効率が９７．５％以上となり、高効率の永久磁石式電動機を提供できる。
【００５１】
【表１】
2010045873.tif 000003
【００５２】
この表１から明らかなように、電動機回転速度［ｍｉｎ-1］が１４００〜１８００の範囲である場合には、電動機定格出力［ｋＷ］が１．５〜２．９の範囲では、モータ効率を９０％以上に高効率化することができ、電動機定格出力［ｋＷ］が３〜５．４の範囲では、モータ効率を９２％以上に高効率化することができ、電動機定格出力［ｋＷ］が５．５〜１０．９の範囲では、モータ効率を９３％以上に高効率化することができ、電動機定格出力［ｋＷ］が１１〜１８．４の範囲では、モータ効率を９４％以上に高効率化することができ、電動機定格出力［ｋＷ］が１８．５〜２９の範囲では、モータ効率を９５％以上に高効率化することができ、電動機定格出力［ｋＷ］が３０〜５４の範囲では、モータ効率を９６％以上に高効率化することができ、電動機定格出力［ｋＷ］が５５〜８９の範囲では、モータ効率を９６．５以上に高効率化することができ、電動機定格出力［ｋＷ］が９０〜１９９の範囲では、モータ効率を９７％以上に高効率化することができ、電動機定格出力［ｋＷ］が２００〜３７０の範囲では、モータ効率を９７．５％以上に高効率化することができる。
【００５３】
また、モータ回転速度［ｍｉｎ-1］が２９００〜３６００の場合には、下記表２に示すように、モータ定格出力が１．５〜２．１［ｋＷ］の低モータ定格出力でモータ効率が９０％以上で、モータ定格出力が２００〜３７０［ｋＷ］の高モータ定格出力でモータ効率が９７．５％以上となり、高効率の永久磁石式電動機を提供できる。
【００５４】
【表２】
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【００５５】
この表２から明らかなように、電動機回転速度［ｍｉｎ-1］が２９００〜３６００の範囲である場合には、電動機定格出力［ｋＷ］が１．５〜２．９の範囲では、モータ効率を９０％以上に高効率化することができ、電動機定格出力［ｋＷ］が３〜５．４の範囲では、モータ効率を９２％以上に高効率化することができ、電動機定格出力［ｋＷ］が５．５〜１０．９の範囲では、モータ効率を９３％以上に高効率化することができ、電動機定格出力［ｋＷ］が１１〜１８．４の範囲では、モータ効率を９４％以上に高効率化することができ、電動機定格出力［ｋＷ］が１８．５〜２９の範囲では、モータ効率を９５％以上に高効率化することができ、電動機定格出力［ｋＷ］が３０〜５４の範囲では、モータ効率を９６％以上に高効率化することができ、電動機定格出力［ｋＷ］が５５〜８９の範囲では、モータ効率を９６．５以上に高効率化することができ、電動機定格出力［ｋＷ］が９０〜１９９の範囲では、モータ効率を９７％以上に高効率化することができ、電動機定格出力［ｋＷ］が２００〜３７０の範囲では、モータ効率を９７．５％以上に高効率化することができる。
【００５６】
さらに、モータ回転速度［ｍｉｎ-1］が９００〜１２００の場合には、下記表３に示すように、モータ定格出力が１．５〜２．１［ｋＷ］の低モータ定格出力でモータ効率が８９％以上で、モータ定格出力が２００〜３７０［ｋＷ］の高モータ定格出力でモータ効率が９６．５％以上となり、高効率の永久磁石式電動機を提供できる。
【００５７】
【表３】
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【００５８】
この表３から明らかなように、電動機回転速度［ｍｉｎ-1］が９００〜１２００の範囲である場合には、電動機定格出力［ｋＷ］が１．５〜２．９の範囲では、モータ効率を８９％以上に高効率化することができ、電動機定格出力［ｋＷ］が３〜５．４の範囲では、モータ効率を９１％以上に高効率化することができ、電動機定格出力［ｋＷ］が５．５〜１０．９の範囲では、モータ効率を９２％以上に高効率化することができ、電動機定格出力［ｋＷ］が１１〜１８．４の範囲では、モータ効率を９３％以上に高効率化することができ、電動機定格出力［ｋＷ］が１８．５〜２９の範囲では、モータ効率を９４％以上に高効率化することができ、電動機定格出力［ｋＷ］が３０〜５４の範囲では、モータ効率を９６％以上に高効率化することができ、電動機定格出力［ｋＷ］が５５〜８９の範囲では、モータ効率を９５．５％以上に高効率化することができ、電動機定格出力［ｋＷ］が９０〜１９９の範囲では、モータ効率を９６％以上に高効率化することができ、電動機定格出力［ｋＷ］が２００〜３７０の範囲では、モータ効率を９６．５％以上に高効率化することができる。
【００５９】
また、本実施形態では、固定子用コアプレート７の板厚が回転子用コアプレート１１の板厚よりも薄く設定されている。具体的には、回転子用コアプレート１１の板厚が０．５ｍｍに設定され、固定子用コアプレート７の板厚が０．５ｍｍ未満で且つ０．１ｍｍ以上の範囲内に設定し、好ましくは電磁鋼板で市販されている板厚０．３５ｍｍ又は０．２ｍｍに設定する。
【００６０】
このように、固定子用コアプレート７の板厚ｔ〔ｍｍ〕を０．５＞ｔ≧０．１の範囲内に設定する理由は、以下の通りである。
固定子コア８及び回転子コア１３に生じる渦電流損失は、電動機を駆動するインバータのキャリア高調波の次数別に表すと図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、固定子３の渦電流損失の方が回転子４の渦電流損失より大きくなることが知られている（「キャリア高調波を考慮したＩＰＭモータの鉄損解析」電機学会論文誌Ｄ、１２５巻７号、２００５年参照）。
【００６１】
一方、電磁鋼板を打ち抜いて形成される固定子用コアプレート７の板厚に対する渦電流損失の関係は、図５に示すように、固定子用コアプレート７の板厚を回転子用コアプレート１１の板厚と等しい０．５ｍｍであるときの渦電流損失を１００％として規格化したとき、渦電流損失が５％程度となり、大きな渦電流損失低減効果を発揮する。
ところで、固定子用コアプレート７の板厚を０．１ｍｍ未満とした場合には、さらなる渦電流損失低減効果を発揮することができるものであるが、固定子用コアプレート７の板厚が０．１ｍｍ未満となると、所定厚みの固定子コア８を形成するために必要とする積層枚数が増加して固定子コア８を形成するための工数が増加すると共に、極薄電磁鋼板を所望形状に成形加工するために高度な加工技術、設備を必要とするため、電動機の製造コストが大幅に増加してしまうことになり、固定子コアプレート７の板厚の下限値は０．１ｍｍに設定する。
【００６２】
このため、市販の電磁鋼板の厚みを考慮すると、回転子用コアプレート１１の板厚を０．５ｍｍとしたとき、固定子用コアプレート７の板厚を０．３５又は０．２に設定することが製造コストの面からより好ましく、製造コスト面から判断する固定子用コアプレート１の板厚ｔを０．３５に設定することにより、製造コストを低減しながら板厚ｔを０．５ｍｍとしたときの渦電流損失に対して渦電流損失を約５０％低減することができる。
したがって、固定子用コアプレート７の板厚ｔは、使用する電磁鋼板のコストと、渦電流損失低減効果との兼ね合いによって０．１ｍｍ≦ｔ＜０．５ｍｍの範囲内で所望の板厚を設定すればよい。
【００６３】
上記実施形態によると、高効率永久磁石式電動機１が埋込永久磁石式回転電機の構成を有するので、回転子４の磁極１２における永久磁石１５間の円周方向の中央部と回転軸６の軸心とを結ぶ線がｄ軸となる。また、回転子４の隣接する磁極１２間における異なる磁極の永久磁石１５間と回転軸６の軸心とを結ぶ線がｑ軸となる。このため、ｄ軸方向の磁束の磁路にはエアギャップＧと同じ磁気抵抗の大きな永久磁石１５が存在し、磁束は通りにくいが、ｑ軸方向の磁束は回転子コア１３を通ることができるため、この方向の磁気抵抗は小さくなり、ｄ軸インダクタンスＬｄとｑ軸インダクタンスＬｑとがＬｄ＜Ｌｑの突極性を有する。このため、電機子巻線の自己インダクタンス及び相互インダクタンスは回転角の２倍で変化し、さらに永久磁石の電機子鎖交磁束も回転子４の回転角の余弦で変化する。
【００６４】
したがって、マグネットトルクにリラクタンストルクを加算した高トルク化を図ることができる。ここでマグネットトルクは、永久磁石の電機子鎖交磁束のみの変化によりエネルギ変換が行なわれて発生するトルクである。また、リラクタンストルクは電機子自己及び相互インダクタンスの変化に応じてエアギャップＧに貯えられた磁気エネルギが機械エネルギに変換されて発生するトルクである。
【００６５】
そして、前述したように、高効率永久磁石式電動機１においては、回転子４の渦電流損失が固定子３の渦電流損失に比較して小さいので、回転子４の回転子コア１３を形成する回転子用コアプレート１１の板厚ｔを０．５ｍｍに設定しても、渦電流損失は小さく抑制することができる。しかも、使用する電磁鋼板のコストは板厚が薄くなる程高くなるので、回転子用コアプレート１１の板厚ｔとして０．５ｍｍを選択することにより、固定子３を構成する場合の製造コストを抑制することができる。
【００６６】
一方、固定子用コアプレート７については、固定子３の渦電流損失が回転子４の渦電流損失より大きいので、回転子用コアプレート７の板厚より薄い板厚を選択することにより、固定子３の渦電流損失を低減させることができる。
そして、固定子用コアプレート７の板厚ｔの下限値は前述したように固定子コア８を形成する工数増や極薄電磁鋼板を所望形状に成形加工するために高度な加工技術、設備を必要とするため、電動機の製造コストが大幅に増加してしまうことを考慮して０．１ｍｍに設定する。好ましくは電磁鋼板の市販品の板厚である０．３５ｍｍ又は０．２ｍｍを、電磁鋼板価格と固定子３の渦電流損失の低減効果との兼ね合いによって選択する。
【００６７】
このように、上記実施形態によると、固定子コア８を構成する電磁鋼板から打ち抜いて形成する固定子用コアプレートの板厚を回転子コア１３を構成する同様に電磁鋼板から打ち抜いて形成する回転子用コアプレート１１の板厚未満に設定することにより、固定子３の渦電流損失を低減させることができる。
具体的には、回転子用コアプレート１１の板厚ｔを電磁鋼板の市販品の板厚である０．５ｍｍに設定し、固定子用コアプレート７の板厚ｔ〔ｍｍ〕を０．５＞ｔ≧０．１の範囲内に設定することにより、固定子３の渦電流損失を低減しながら大幅な製造コストのアップを抑制することができる。
【００６８】
このように、上記実施形態によると、高効率永久磁石式電動機１の回転軸６の中心高さＣをＪＩＳＣ４２１０に規定される一般用低圧三相かご形誘導電動機の回転軸の中心高さ（Ｃ（Ｈ）寸法）と一致させたので、既設の誘導電動機との置換を容易に行なうことができ、据えつけ作業を簡略化することができる。
しかも、高効率永久磁石式電動機１の回転軸６の中心高さＣをＪＩＳＣ４２１０に規定される一般用低圧三相かご形誘導電動機の回転軸の中心高さ（Ｃ（Ｈ）寸法）と一致させるときの高さ調整を固定子の外径を調整することにより行なうので、固定子コア８のヨーク部８ａの磁束密度を低減させてより高効率の永久磁石式電動機を提供することができる。
【００６９】
そして、無負荷時の固定子コア８のヨーク部８ａの磁束密度の最大値が０．８Ｔ以下に設定されているので、固定子コアのヨーク部の磁束密度を低下させて、モータ効率を向上させることができる。
また、無負荷時の前記固定子コアのティースの磁束密度の最大値が１Ｔ以下に設定されているので、固定子コアのティースでの磁束密度を低下させて、モータ効率を向上させることができる。
さらに、固定子コア８を構成するコアプレート７の板厚を、回転子コア１３を構成するコアプレート１１の板厚より薄くすることにより、固定子３に発生する渦電流損失を低減することができ、よりモータ効率を向上させることができる。
【００７０】
なお、上記実施形態においては、高効率永久磁石式電動機１として、埋込磁石構造の永久磁石式電動機を適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図６に示すように、回転子４の回転子コア１３の外周面に円周方向に複数例えば４つの永久磁石３１を等間隔で配置した構成を有する表面磁石（ＳＰＭ：Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ  Ｍａｇｎｅｔ）構造の永久磁石式電動機にも本発明を適用することができる。
さらに、上記実施形態においては、固定子３のティース８ｃを１２個とした場合について説明した。しかしながら、上記構成に限定されるものではなく、固定子３のティース数は任意に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明を埋込磁石構造の高効率永久磁石式電動機に適用した場合の一実施形態を示す上半部を断面とした側面図である。
【図２】永久磁石式電動機の断面図であって、（ａ）は図１のＡ−Ａ線上の断面図、（ｂ）標準形の永久磁石式電動機の断面図である。
【図３】三相かご形誘導電動機と標準形の永久磁石式電動機との体格を比較する説明図である。
【図４】固定子及び回転子のキャリア高調波の次数に対する渦電流損失を示す特性線図である。
【図５】固定子用コアプレートの板厚と渦電流損失との関係を示す特性線図である。
【図６】表面磁石構造の高効率永久磁石式電動機を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７２】
１…高効率永久磁石式電動機
２…円筒状フレーム
３…固定子
Ｇ…エアギャップ
４…回転子
６…回転軸
７…固定子用コアプレート
８…固定子コア
８ａ…ヨーク部
８ｂ…スロット
８ｃ…ティース
９…励磁コイル
１１…回転子用コアプレート
１２…磁極
１３…回転子コア
１４…スロット
１５…永久磁石
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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