(57)【要約】【課題】固定子コイルの材質を変更する簡易な手段でコギングトルクの低減化が図れるように改良した永久磁石型回転電機を提供する。【解決手段】固定子コア１に電機子コイルを巻装した固定子と、固定子コア１の内周側に間隙を隔てて対向する回転子コア３の外周域に複数極の永久磁石４を配置した回転子からなり、前記電機子コイルを固定子コア１の内周域に沿って形成したスロット１ａ内に巻装した永久磁石型回転電機において、その電機子コイル２０を従来の銅，アルミなどの非磁性導体から軟磁性のコイル導体に変更し、スロット内に巻装したコイル部のパーミアンスを高めて回転子の回転に伴う磁気エネルギーの変動を小さく抑えてコギングトルクを低減する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子コアに電機子コイルを巻装した固定子と、固定子コアの内周側に間隙を隔てて対向する回転子コアの外周域に複数極の永久磁石を配置した回転子からなり、前記電機子コイルを固定子コアの内周域に沿って形成したスロット内に巻装した永久磁石型回転電機において、
前記電機子コイルを軟磁性のコイル導体で構成したことを特徴とする永久磁石型回転電機。
【請求項２】
請求項１に記載の永久磁石型回転電機において、電機子コイルのコイル導体が軟磁性材の導線に絶縁被覆を施したものであることを特徴とする永久磁石型回転電機。
【請求項３】
請求項１に記載の永久磁石型回転電機において、電機子コイルのコイル導体が導電性材の導線を芯線としてその周面に軟磁性体をコーティングして絶縁被覆を施したものであることを特徴とする永久磁石型回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、永久磁石型回転電機に関し、詳しくはコギングトルクの低減化を図る固定子の構造に係わる。
【背景技術】
【０００２】
先ず、永久磁石型回転電機（インナーロータ形）の従来の主要部構造を図５に示す。図において、１は電磁鋼板の積層体になる固定子コア、２は固定子コア１に巻装した電機子コイル、３は固定子コア１の内周側に間隙を隔てて対向配置した電磁鋼板の積層体になる回転子コア、４は回転子コアの周域にＮ極，Ｓ極を交互に配列してコア層内に埋設した永久磁石、５は回転軸である。
【０００３】
ここで、固定子コア１の内周域には周方向に沿って電機子コイル２を収容するスロット１ａとティース１ｂが交互に形成されている。また、電機子コイル２は銅，アルミなどの導電線材に絶縁被覆を施したコイル導線を前記ティース１ｂに巻装してスロット１ａ内に収設されている。なお、電機子コイル２の巻き方には集中巻，分布巻があることは周知の通りである。
【０００４】
ところで、前記の永久磁石型回転電機には特有の問題としてゴギングトルクがある。このコギングトルクは、電機子コイルの無通電の状態において、外力により回転子を回した場合に発生する脈動トルクであり、永久磁石による磁気エネルギーが回転子の回転位置に応じて変化することに起因して発生する。
【０００５】
すなわち、前記したインナーロータ形の永久磁石型回転電機では、複数極の永久磁石４を周方向に配列した回転子コア３に対向して、固定子コア１の内周域には周方向に沿ってスロット１ａとティース１ｂが交互に形成されており、ロット１ａには非磁性の電機子コイル２が収設されている。
【０００６】
このために、永久磁石４から固定子コア１の内部を経由する磁束の経路が回転子の回転位置により変化して固定子コア１の内部における磁束分布，およびその磁束経路のパーミアンスが回転子の回転位置によって変動し、これが原因でコギングトルクが発生する。
【０００７】
上記のコギングトルクは回転電機の振動，騒音の原因となるほか、制御を行う上で外乱となるためにできるだけ小さく抑えることが望まれ、そのコギングトルクの低減手段として、永久磁石の極数とスロット数の組合せを選定したり、固定子鉄心のティース部に疑似スリットを形成する方法、そのほか固定子コアのスロット、あるいは回転子の永久磁石に対してスキューを付すなどの様々なコギングトルク低減法が従来から提案されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、先記した従来のコギングトルク低減法は、設計的に永久磁石の極数とスロット数の組合せが制約され、またスキュー法の適用には構造が複雑化して回転電機の製作コストが増すなどの問題がある。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、従来の手法よりも簡易な手段でコギングトルクの低減化が図れるように改良した永久磁石型回転電機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明によれば、固定子コアに電機子コイルを巻装した固定子と、固定子コアの内周側に間隙を隔てて対向する回転子コアの外周域に複数極の永久磁石を配置した回転子からなり、前記電機子コイルを固定子コアの内周域に沿って形成したスロット内に巻装した永久磁石型回転電機において、
前記電機子コイルを軟磁性のコイル導体で構成するものとし（請求項１）、そのコイル導体は次記のような態様で実施することができる。
（１）前記コイル導体が軟磁性材の導線に絶縁被覆を施したものである（請求項２）。
（２）前記コイル導体が導電性材の導線を芯線としてその周面に軟磁性体をコーティングして絶縁被覆を施したものである（請求項３）。
【発明の効果】
【００１１】
上記のように、固定子に巻装して固定子コアのスロット内に収設した電機子コイルを軟磁性のコイル導体で構成したことにより、固定子コアに巻装した電機子コイルを銅，アルミなどの非磁性導線で構成した従来構造と比べて、固定子コアのスロット内に巻装したコイルを経由する磁路のパーミアンスが高くなる。これにより、永久磁石を配置した回転子の回転位置によって変わる固定子コア内部の磁束分布の変化、したがって磁気エネルギーの変動が少なくってコギングトルクを効果的に低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例による永久磁石型回転電機の略示構成図である。
【図２】図１における電機子コイルを構成するコイル導体の構造図であって、（ａ），（ｂ）はそれぞれ異なる実施例のコイル導体の部分斜視図である。
【図３】図１における固定子コアのスロットにスキューを付した実施例の構成図であって、（ａ）は固定子コアの左端面図、（ｂ）は固定子コアの軸方向に沿ったスロットの展開図、（ｃ）は固定子コア右端面図である。
【図４】図１における回転子の永久磁石に段スキューを付した実施例の構成図であって、（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ回転子の左端面図、側面図、右端面図である。
【図５】従来における永久磁石型回転電機の略示構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図１〜図４に示す実施例に基づいて説明する。
図１の永久磁石型回転電機は基本的に図５に示した従来構造と同様であるが、固定子コア１に巻装した電機子コイル２０については、従来の非磁性コイル導体で構成したし電機子コイル２に変えて、軟磁性のコイル導体で構成されている。
【００１４】
次に、前記の電機子コイル２０を構成する軟磁性コイル導体の実施例を図２（ａ），（ｂ）に示す。まず、図２（ａ）のコイル導体６は、軟鉄などの軟磁性材で作られた導線６ａの周面に絶縁皮膜６ｂを施した軟磁性導体になる。また、図２（ｂ）のコイル導体は、銅，アルミなどの導電性材の導線６ｃを芯線としてその周面に軟鉄などの軟磁性体のコーティング層６ｄを形成した上で、その周面に絶縁皮膜６ｂを施している。
【００１５】
そして、図２（ａ），（ｂ）に示した軟磁性コイル導体で構成した固定子巻線２０を固定子コア１のスロット１ａ内に巻装することにより、コイル導体に銅，アルミなどの非磁性導電材を用いて固定子コイル２を構成した従来の固定子（図５参照）と比べて、固定子コア１のスロット１ａを経由する磁路のパーミアンスが高くなる。
【００１６】
これにより、周上に永久磁石４を配列した回転子の回転に伴う固定子内部の磁束分布の変化、および磁気エネルギーの変動が少なくなってコギングトルクが低減する。
次に、本発明の応用実施例を図３，図４に示す。図３の実施例では、固定子コア１に形成したスロット１ａを中心軸Ｏに対して軸方向に傾けてスキューを施した上で、このスロット１ａに先記した軟磁性の電機子コイル２を巻装する。
【００１７】
一方、図４の実施例では、回転子コア３のコア層内に埋設した永久磁石５を長手方向に二分割した上で、その相互間に段スキューを施した上で、固定子コイルには先記実施例と同様に軟磁性の電機子コイル２を巻装する。
【００１８】
このように、軟磁性導体で構成した固定子の電機子コイル２０に加えて、固定子コア１のスロット１ａ、回転子コア４に配した永久磁石５に施したスキューを組み合わせることで、コギングトルクの低減効果がより一層向上する。
【符号の説明】
【００１９】
１    固定子コア
１ａ  スロット
１ｂ  ティース
２    電機子コイル（非磁性導体）
２０    電機子コイル（軟磁性導体）
３    回転子コア
４    永久磁石
【図１】
2014121193.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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