(57)【要約】  電動機（１）は、ロータ（２）と、ステータ（３）とを有する。ロータ（２）は、ロータコア（２１）とロータコア（２１）の外側表面に固定された複数の永久磁石（２２）とを有する。ステータ（３）は、ティース部（３１２）を有するステータコア（３１）と、ステータコア（３１）に巻回された巻線（３２）とを有する。電動機（１）は、ティース部（３１２）の先端面（３１２ａ）の中央から永久磁石（２２）までの最小距離をｔ１とし、ティース部（３１２）の端部（３１２ｃ）から永久磁石（２２）までの距離をｔ２としたときに、１＜ｔ２／ｔ１≦８の式を満たす。
2018020631.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータコアと前記ロータコアの外側表面に固定された複数の永久磁石とを有し、１０極の磁極を持ち、回転軸を中心として回転自在であるロータと、
回転軸方向に積層された複数の電磁鋼板を持つステータコアと、集中巻によって前記ステータコアに巻回された巻線とを有するステータと
を備え、
前記ステータコアは、
１２個のスロット部と、
前記永久磁石に面する先端面を有し、前記スロット部のうちの少なくとも１つに隣接しているティース部と
を有し、
周方向における前記先端面の中央から前記永久磁石までの最小距離をｔ１とし、前記周方向における前記先端面の端部から前記永久磁石までの距離をｔ２としたときに、
１＜ｔ２／ｔ１≦８
の式を満たす
電動機。
【請求項２】
１＜ｔ２／ｔ１≦２の式を満たす請求項１に記載の電動機。
【請求項３】
前記周方向における前記先端面の端部から前記回転軸までの距離が、前記周方向における前記先端面の前記中央から前記回転軸までの距離よりも長い請求項１又は２に記載の電動機。
【請求項４】
前記ティース部に面する前記永久磁石の表面のうちの前記周方向における端部である永久磁石端部から前記回転軸までの距離が、前記永久磁石の前記表面のうちの前記周方向における中央である永久磁石中央部から前記回転軸までの距離よりも短い請求項１から３のいずれか１項に記載の電動機。
【請求項５】
前記永久磁石の前記表面は、前記周方向に円弧状に形成されている請求項４に記載の電動機。
【請求項６】
前記ロータの半径Ｒ１と、前記ステータの半径Ｒ２との比率Ｒ１／Ｒ２が、０．５０以上０．６２５以下である請求項１から５のいずれか１項に記載の電動機。
【請求項７】
前記ロータの半径Ｒ１と、前記ステータの半径Ｒ２との比率Ｒ１／Ｒ２が、０．５０以上０．５５以下である請求項１から６のいずれか１項に記載の電動機。
【請求項８】
前記巻線の材料はアルミ線であり、
前記回転軸方向における前記ステータコアの長さは、前記ステータコアの直径の半分以下である
請求項１から７のいずれか１項に記載の電動機。
【請求項９】
前記最小距離ｔ１は、前記回転軸と前記周方向における前記先端面の前記中央とを通る第１の仮想線上に、前記周方向における前記永久磁石の中央が位置する状態での前記先端面の前記中央から前記永久磁石までの最小距離である請求項１から８のいずれか１項に記載の電動機。
【請求項１０】
前記距離ｔ２は、前記第１の仮想線上に前記永久磁石の前記中央が位置する状態での前記回転軸と前記先端面の前記端部とを通る第２の仮想線上における前記先端面の前記端部から前記永久磁石までの距離である請求項９に記載の電動機。
【請求項１１】
電動機と、
前記電動機によって駆動される送風部と
を備え、
前記電動機は、
ロータコアと前記ロータコアの外側表面に固定された複数の永久磁石とを有し、１０極の磁極を持ち、回転軸を中心として回転自在であるロータと、
回転軸方向に積層された複数の電磁鋼板を持つステータコアと、集中巻によって前記ステータコアに巻回された巻線とを有するステータと
を備え、
前記ステータコアは、
１２個のスロット部と、
前記永久磁石に面する先端面を有し、前記スロット部のうちの少なくとも１つに隣接しているティース部と
を有し、
周方向における前記先端面の中央から前記永久磁石までの最小距離をｔ１とし、前記周方向における前記先端面の端部から前記永久磁石までの距離をｔ２としたときに、
１＜ｔ２／ｔ１≦８
の式を満たす
送風機。
【請求項１２】
室内機と、
前記室内機に接続された室外機と
を備え、
前記室内機及び前記室外機の少なくとも１つは電動機を有し、
前記電動機は、
ロータコアと前記ロータコアの外側表面に固定された複数の永久磁石とを有し、１０極の磁極を持ち、回転軸を中心として回転自在であるロータと、
回転軸方向に積層された複数の電磁鋼板を持つステータコアと、集中巻によって前記ステータコアに巻回された巻線とを有するステータと
を備え、
前記ステータコアは、
１２個のスロット部と、
前記永久磁石に面する先端面を有し、前記スロット部のうちの少なくとも１つに隣接しているティース部と
を有し、
周方向における前記先端面の中央から前記永久磁石までの最小距離をｔ１とし、前記周方向における前記先端面の端部から前記永久磁石までの距離をｔ２としたときに、
１＜ｔ２／ｔ１≦８
の式を満たす
空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エネルギー削減の要求及び生産規模の拡大に伴い、高効率且つ低コストの電動機が要求されている。例えば、特許文献１には、１０極１２スロットを持つ電動機が開示されている。例えば、８極１２スロットを持つ電動機に比べて、１０極１２スロットを持つ電動機は、基本波に対する巻線係数が大きく、同一磁石量に対するトルク特性が向上するので、モータ効率が改善される。さらに、１０極１２スロットを持つ電動機において、磁石厚（磁石使用量）を小さくすることで、電動機の小型化及び低コスト化が可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１７１７９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
１０極１２スロットを持つ電動機では、ロータに固定された永久磁石とステータのティース部との間に生じる吸引及び反発が、互いに対向する２つのティース部に集中するため、電動機を駆動している間のステータの変形による電動機の振動が大きくなる。
電動機が偏心している場合、磁束分布が非対称になるため、径方向の電磁加振力が発生する。この場合の電磁加振力の周期は、電動機の回転数（具体的には、ロータの回転数）に依存する。電磁加振力の発生は、ティース部において鎖交する磁束（永久磁石からの磁束と巻線に供給される電流によって生じる磁束との相互作用）に起因する。
永久磁石とステータのティース部との間に生じる吸引及び反発によっても電磁加振力が発生する。この場合の電磁加振力の周期は、ティース部間に形成されるスロット部の数と、電動機の回転数とに依存する。
ティース部において鎖交する磁束（鎖交磁束）は、電動機の駆動（ロータの回転）によって変化し、ロータの磁極がスロット部を通過するときに、鎖交磁束の変化が顕著になる。この鎖交磁束の変化は、トルクリップルを引き起こし、電動機の騒音及び振動の原因となる。【０００５】
本発明の目的は、電動機のトルクリップルを低減することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の電動機は、ロータコアと前記ロータコアの外側表面に固定された複数の永久磁石とを有し、１０極の磁極を持ち、回転軸を中心として回転自在であるロータと、回転軸方向に積層された複数の電磁鋼板を持つステータコアと、集中巻によって前記ステータコアに巻回された巻線とを有するステータとを備え、前記ステータコアは、１２個のスロット部と、前記永久磁石に面する先端面を有し、前記スロット部のうちの少なくとも１つに隣接しているティース部とを有し、周方向における前記先端面の中央から前記永久磁石までの最小距離をｔ１とし、前記周方向における前記先端面の端部から前記永久磁石までの距離をｔ２としたときに、１＜ｔ２／ｔ１≦８の式を満たす。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、電動機のトルクリップルを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る電動機の内部構造を概略的に示す断面図である。
【図２】ロータ及びステータの各々の一部の構造を概略的に示す部分断面図である。
【図３】ロータ及びステータの各々の一部の構造を概略的に示す部分断面図である。
【図４】ロータ及びステータの位置関係を示す部分断面図である。
【図５】変形例１に係る電動機の内部構造を概略的に示す断面図である。
【図６】図５に示されるステータのステータコアの一部の構造を概略的に示す部分断面図である。
【図７】ティース中央部から永久磁石までの距離ｔ１に対してティース端部から永久磁石までの距離ｔ２を変化させたときのトルクリップルとモータ電流増加率との関係を示す図である。
【図８】比率Ｒ１／Ｒ２とコギングトルクとの関係を示す図である。
【図９】電動機の回転中におけるトルクの変動幅（トルクリップル）を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態２に係る空気調和機の構成を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る電動機１の内部構造を概略的に示す断面図である。矢印Ｄ１は、ロータ２、ステータコア３１、及びステータ３の各々の外周に沿った方向（以下“周方向”という）を示す。
図２は、ロータ２及びステータ３の各々の一部の構造を概略的に示す部分断面図である。
【００１０】
電動機１は、ロータ２とステータ３とを有する。電動機１は、例えば、３相同期電動機である。ただし、電動機１は、３相同期電動機に限定されない。
【００１１】
さらに、電動機１は、ロータ２の回転位置を検出する磁気センサ、磁気センサ及び制御回路が取り付けられた回路基板、及びロータ２のシャフト２３の両端を回転自在に支持するベアリングを有してもよい。
【００１２】
ロータ２は、ロータコア２１と、複数の永久磁石２２と、シャフト２３とを有する。ロータ２は、回転軸Ａ１を中心として回転自在である。ロータ２は、ステータ３の内側に、空隙を介して回転自在に配置されている。
【００１３】
ロータ２の半径Ｒ１（最大外径）と、ステータ３の半径Ｒ２（最大外径）との比率Ｒ１／Ｒ２（外径比率）が、０．５０以上０．６２５以下（５０％≦Ｒ１／Ｒ２≦６２．５％）であることが好ましい。比率Ｒ１／Ｒ２は、０．５０以上０．５５以下（５０％≦Ｒ１／Ｒ２≦５５％）であるとより好ましい。
【００１４】
ステータ３の半径Ｒ２に対してロータ２の半径Ｒ１を小さくすると、永久磁石２２の表面積が小さくなる。これにより、永久磁石２２とティース部３１２の先端との間で働く磁気吸引力が減少し、非励磁状態でロータ２を回転させたときに発生するコアコギングトルクが減少する。
【００１５】
ロータ２の半径Ｒ１（図１）は、回転軸Ａ１から永久磁石中央部２２２までの距離ｒｍ（図２）と等しい。永久磁石中央部２２２は、ティース部３１２に面する永久磁石２２の表面２２０のうちの周方向における中央である。
【００１６】
ロータコア２１は、複数の電磁鋼板が回転軸方向（回転軸Ａ１に平行な方向）に積層されることにより形成されている。
【００１７】
ロータコア２１の外側表面には、複数の永久磁石２２が固定されている。すなわち、本実施の形態では、電動機１は、ＳＰＭ（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ  Ｍａｇｎｅｔ）モータである。図１に示される例では、１０個の永久磁石２２がロータコア２１の外側表面に固定されている。したがって、ロータ２は、１０極の磁極を持つ。ただし、永久磁石２２の数（磁極の数）は１０個に限定されない。複数の永久磁石２２は、ステータ３に対して極性（Ｎ極及びＳ極）が交互に異なるように、ロータコア２１の周方向に配置されている。
【００１８】
永久磁石２２の断面における形状は円弧形状である。例えば、永久磁石２２の表面２２０は、ロータ２（ロータコア２１）の周方向に円弧状に形成されている。すなわち、本実施の形態では、永久磁石２２の表面２２０は、曲面である。ただし、永久磁石２２の表面２２０は、曲面に限られない。永久磁石２２は、例えば、フェライト焼結磁石である。
【００１９】
永久磁石２２の表面２２０のうちの周方向における端部である永久磁石端部２２１から回転軸Ａ１までの距離Ｒｍは、永久磁石中央部２２２から回転軸Ａ１までの距離ｒｍ（ロータ２の最外径）よりも短い。すなわち、永久磁石２２は、Ｒｍ＜ｒｍの関係を満たす形状である。
【００２０】
ステータ３は、ステータコア３１と、巻線３２とを有する。ステータ３は、ロータ２の外側に、空隙を介して配置されている。
【００２１】
ステータコア３１は、複数の電磁鋼板が回転軸方向に積層されることにより形成されている。各電磁鋼板は、円環状である。したがって、ステータコア３１は、円環状である。本実施の形態では、ステータコア３１は、回転軸Ａ１を中心とする周方向に円環状に配列された複数の分割コア３１０によって形成されている。すなわち、一方向に連結された複数の分割コア３１０としての電磁鋼板が円環状に折り畳まれることによって、円環状のステータコア３１が形成されている。
【００２２】
ステータコア３１を分割コアで形成することにより、巻線３２の密度を高めることができる。これにより、誘起電圧の低下、電気抵抗値の増加、銅損の増加、及びモータ効率の低下を防止することができる。
【００２３】
本実施の形態では、回転軸方向におけるステータコア３１の長さは、ステータコア３１の直径の半分以下である。
【００２４】
ステータコア３１は、複数のヨーク部３１１と、複数のティース部３１２と、複数のスロット部３１３とを有する。ステータコア３１は、複数の分割コア３１０によって形成されている。したがって、各分割コア３１０は、ヨーク部３１１とティース部３１２とを有する。
【００２５】
スロット部３１３は、ティース部３１２間に形成された空間である。図１に示される例では、ステータコア３１は、１２個のスロット部３１３を有する。ただし、スロット部３１３の数は１２個に限定されない。
【００２６】
ティース部３１２は、ステータ３（ステータコア３１）の内側に向けて突出するように形成された電磁鋼板の一部である。言い換えると、ティース部３１２は、ヨーク部３１１から回転軸Ａ１に向けて延在しており、スロット部３１３のうちの少なくとも１つに隣接している。ティース部３１２は、永久磁石２２に面する先端面３１２ａを有する。ティース端部３１２ｃは、周方向における先端面３１２ａの端部である。ティース中央部３１２ｂは、周方向における先端面３１２ａの中央である。ティース部３１２の先端（すなわち、先端面３１２ａ）は、図２に示される断面上において、円弧状に形成されている。すなわち、先端面３１２ａは曲面である。
【００２７】
図３は、ロータ２及びステータ３の各々の一部の構造を概略的に示す部分断面図である。
ティース端部３１２ｃから回転軸Ａ１までの距離Ｒｃ［ｍｍ］は、ティース中央部３１２ｂから回転軸Ａ１までの距離ｒｃ［ｍｍ］よりも長い。
【００２８】
巻線３２は、スロット部３１３を通るように、インシュレータを介してステータコア３１（具体的には、各ティース部３１２）に巻回されている。本実施の形態では、集中巻によってステータコア３１（具体的には、各ティース部３１２）に巻線３２が巻回されている。例えば、巻線３２は、熱可塑性樹脂によってステータコア３１及びインシュレータと一体的にモールドされる。巻線３２の材料は、例えば、アルミ線又は銅線である。巻線３２の材料としてアルミ線を用いることにより、銅線に比べて、電動機１を軽量化することができ、コストを下げることができる。アルミ線は、銅線よりも比重が軽く、変形に弱いため、弱い巻線テンションで巻回することが好ましい。
【００２９】
巻線３２には、外部電源からの電流が印加される。本実施の形態では、複数の巻線３２は、３相コイルを形成する。すなわち、各相（Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相）の数は、それぞれ２つであり、各相（Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相）の巻線３２が４つのティース部３１２に分散している。周方向において隣接しているティース部３１２に巻回された巻線３２は、互いに逆向きに巻回されている。さらに、対向する２つのティース部３１２に巻回された巻線３２も、互いに逆向きに巻回されている。
【００３０】
図４は、ロータ２及びステータ３の位置関係を示す部分断面図である。具体的には、図４は、ティース部３１２と永久磁石２２との間の位置関係を示す部分断面図である。図４に示される仮想線ｖ１（第１の仮想線）は、回転軸Ａ１と周方向における先端面３１２ａの中央（すなわち、ティース中央部３１２ｂ）とを通る線である。図４に示される仮想線ｖ２（第２の仮想線）は、回転軸Ａ１とティース端部３１２ｃとを通る線である。
【００３１】
電動機１（具体的には、ロータ２及びステータ３）は、ティース中央部３１２ｂから永久磁石２２までの最小距離をｔ１［ｍｍ］（以下、単に「距離ｔ１」ともいう）とし、ティース端部３１２ｃから永久磁石２２までの距離をｔ２［ｍｍ］としたときに、１＜ｔ２／ｔ１≦８の式を満たすように組み立てられている。これにより、ティース端部３１２ｃに発生する磁気吸引力を低減することができ、トルクリップルを低減することができる。
【００３２】
図４に示される例では、距離ｔ１は、仮想線ｖ１上に周方向における永久磁石２２の中央（例えば、永久磁石中央部２２２）が位置する状態でのティース中央部３１２ｂから永久磁石２２（具体的には、永久磁石中央部２２２）までの最小距離である。図４に示される例では、距離ｔ２は、仮想線ｖ１上に永久磁石中央部２２２が位置する状態での仮想線ｖ２上におけるティース端部３１２ｃから永久磁石２２までの距離である。
【００３３】
電動機１（具体的には、ロータ２及びステータ３）は、１＜ｔ２／ｔ１≦２の式を満たすように組み立てられていることがさらに好ましい。これにより、電流増加によるモータ効率の低下を抑制することができ、トルクリップルをより低減することができる。
【００３４】
変形例．
図５は、変形例に係る電動機１ａの内部構造を概略的に示す断面図である。
図６は、図５に示されるステータ３ａのステータコア３１ａの一部の構造を概略的に示す部分断面図である。
電動機１ａは、実施の形態１に係る電動機１に対し、ステータ３ａ（具体的には、ステータコア３１ａのティース部３１４）の構造が異なり、その他の点は、電動機１と同じである。具体的には、ティース部３１４の先端面３１４ａは平面である。すなわち、図５及び６に示される断面上において、ティース部３１４の先端は、直線状に形成されている。
【００３５】
実施の形態１に係る電動機１の効果（変形例に係る電動機１ａの効果を含む）を以下に説明する。
【００３６】
図７は、ティース中央部３１２ｂから永久磁石２２までの距離ｔ１に対してティース端部３１２ｃから永久磁石２２までの距離ｔ２を変化させたときのトルクリップルＴ［％］とモータ電流増加率Ｉ［％］との関係を示す図である。モータ電流増加率Ｉは、トルクが一定になるように制御するために必要な電流増加率である。図７では、トルクリップルの測定結果がＴ（測定データに基づく近似曲線）で示され、モータ電流増加率がＩ（測定データに基づく近似曲線）で示されている。
【００３７】
図７に示されるように、ｔ２／ｔ１が大きくなるにつれてトルクリップルが低減する。言い換えると、距離ｔ１に対して距離ｔ２を大きくすることにより、スロット部３１３における磁束鎖交数の変化が緩和され、トルクリップルを低減することができる。ただし、ｔ２／ｔ１＞８．０の範囲では、距離ｔ２が大きくなるにつれて、トルクを一定に保つために必要な電流（モータ電流）が増加するため、銅損が大きくなり、モータ効率が低下する。さらに、ｔ２／ｔ１＞８．０の範囲では、磁束鎖交数の変化量が飽和するため、トルクリップルの低減効果が小さい。したがって、電動機１は、１＜ｔ２／ｔ１≦８の式を満たすことにより、モータ効率の低減を抑え、トルクリップルを低減することができる。これにより、電動機１の振動及び騒音の増加を抑制することができる。
【００３８】
２．０＜ｔ２／ｔ１≦８．０の範囲では、ｔ２／ｔ１＝８．０においてトルクリップルＴ［％］＝０．２まで低減するが、モータ電流増加率Ｉ［％］がｔ２／ｔ１＝８．０においてＩ［％］＝１６．６まで増加する。すなわち、ｔ２／ｔ１を２．０から８．０に変化させると、トルクリップルＴ［％］は約１．１低減し、モータ電流増加率Ｉ［％］が約１４．６増加する。１＜ｔ２／ｔ１≦２．０の範囲では、ｔ２／ｔ１＝２．０においてトルクリップルＴ［％］＝１．３まで低減し、モータ電流増加率Ｉ［％］はｔ２／ｔ１＝２．０においてＩ［％］＝２．０までに抑えられる。したがって、電動機１は、１＜ｔ２／ｔ１≦２の式を満たすことにより、トルクリップルを効率的に低減させることができ、高いモータ効率を得ることができる。
【００３９】
図８は、比率Ｒ１／Ｒ２［％］（外径比率）とコギングトルク［Ｎｍ］との関係を示す図である。具体的には、ステータ３の半径Ｒ２に対してロータ２の半径Ｒ１を変化させたときのコギングトルクの変化を示す図である。図７に示される曲線Ｃ１は、ｔ２／ｔ１＝１．０を満たす電動機の測定結果（測定データに基づく近似曲線）を示し、曲線Ｃ２は、ｔ２／ｔ１＝２．０を満たす電動機の測定結果（測定データに基づく近似曲線）を示し、曲線Ｃ３は、ｔ２／ｔ１＝８．０を満たす電動機の測定結果（測定データに基づく近似曲線）を示す。
【００４０】
図８に示されるように、比率ｔ２／ｔ１（具体的には、距離ｔ１に対する距離ｔ２）を大きくすることにより、コギングトルクを低減することができる。さらに、比率ｔ２／ｔ１を大きくすることにより、比率Ｒ１／Ｒ２の変化に対するコギングトルクの変化率を小さくすることができる。具体的には、１＜ｔ２／ｔ１≦８の範囲において、ｔ２／ｔ１＝１．０を満たす電動機（Ｃ１）に比べて、同じ外径比率の条件下でコギングトルクを小さくすることができる。
【００４１】
図８に示されるように、ｔ２／ｔ１＝１．０（曲線Ｃ１）では、比率Ｒ１／Ｒ２が５２．５％のときコギングトルクが最小である。ｔ２／ｔ１＝８．０（曲線Ｃ３）では、比率Ｒ１／Ｒ２が５５％のときコギングトルクが最小である。ｔ２／ｔ１＝８．０では、比率Ｒ１／Ｒ２が、５５％以上６２．５％以下（０．５５≦Ｒ１／Ｒ２≦０．６２５）の範囲において、ｔ２／ｔ１＝１．０を満たす電動機（Ｃ１）よりもコギングトルクを小さくすることができる。
【００４２】
１＜ｔ２／ｔ１≦８の範囲において、比率Ｒ１／Ｒ２が、５０％以上６２．５％以下（０．５０≦Ｒ１／Ｒ２≦０．６２５）であるとき、コギングトルクを０．１３Ｎｍ以下に抑えることができる。０．５５≦Ｒ１／Ｒ２≦０．６２５の範囲では、比率Ｒ１／Ｒ２の増加に伴って永久磁石２２の表面積が大きくなる。これにより、コギングトルクが増加する。ただし、電動機１のトルクを維持する場合、モータ電流の低下により銅損が低減するので、モータ効率が向上する。Ｒ１／Ｒ２［％］＞６２．５％の範囲では、コギングトルクを抑制する効果が低い。
【００４３】
１＜ｔ２／ｔ１≦８の範囲において、比率Ｒ１／Ｒ２が、５０％以上５５％以下（０．５０≦Ｒ１／Ｒ２≦０．５５）であるとき、コギングトルクを０．０５Ｎｍ以下に抑えることができ、コギングトルクの抑制効果が非常に高い。さらに、２≦ｔ２／ｔ１≦８の範囲において、比率Ｒ１／Ｒ２が、５０％以上５５％以下（０．５０≦Ｒ１／Ｒ２≦０．５５）であるとき、ｔ２／ｔ１＝１．０を満たす電動機（Ｃ１）よりもコギングトルクを小さくすることができる。
【００４４】
一般に、コギングトルクは、スロット部における磁気パーミアンス変化の影響を強く受ける。例えば、ステータとロータとの間の空隙における磁束密度が高くなるとコギングトルクが増加する。そのため、例えば、ネオジウム、鉄、及びボロン（Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ）を主成分とする高エネルギー積磁石を、ロータの永久磁石として使用すると、コギングトルクが増加する。本実施の形態では、永久磁石２２として高エネルギー積磁石を用いた場合でも、上述のように、比率ｔ２／ｔ１及び比率Ｒ１／Ｒ２を調整することにより、コギングトルクを小さくすることができる。
【００４５】
図９は、電動機の回転中におけるトルクの変動幅（トルクリップル）を示す図である。図９には、実施の形態１に係る電動機１並びに比較例としての３種類の電動機ｍ１，ｍ２，及びｍ３のトルクリップルを測定した結果が示されている。実施の形態１に係る電動機１の測定結果は、Ｍで示される。
【００４６】
実施の形態１に係る電動機１は、Ｒｃ＞ｒｃ且つＲｍ＜ｒｍを満たす。比較例１としての電動機ｍ１は、Ｒｃ＝ｒｃ且つＲｍ＝ｒｍを満たす。比較例２としての電動機ｍ２は、Ｒｃ＞ｒｃ且つＲｍ＝ｒｍを満たす。比較例３としての電動機ｍ３は、Ｒｃ＝ｒｃ且つＲｍ＜ｒｍを満たす。
【００４７】
図９に示されるように、Ｒｃ＞ｒｃ且つＲｍ＜ｒｍを満たすことにより、距離ｔ２を大きくしやすくなり、ｔ２＞ｔ１の関係を満たす電動機１を容易に得ることができる。これにより、図９に示されるように、比較例１から３の電動機ｍ１，ｍ２，及びｍ３に比べて、トルクリップルを低減することができ、安定したモータ特性を得ることができる。
【００４８】
さらに、ティース部３１２の形状を、Ｒｃ＞ｒｃを満たすように形成することにより、打ち抜き処理を行うために必要な電磁鋼板の量を削減することができ、歩留りを改善することができる。
【００４９】
巻線３２としてのアルミ線を、弱い巻線テンションで巻回した場合、ステータ３の固有振動数が低下し、電磁加振力の影響を受けやすくなる。この場合でも、以上に説明した本実施の形態に係る電動機１によれば、電動機１の振動及び騒音を低減することができる。
【００５０】
一般に、電動機の回転軸方向におけるステータの長さがステータの直径よりも長い場合、巻線の長さを長くする必要があるため、電気抵抗値が大きくなり、銅損が大きくなる。実施の形態１に係る電動機１によれば、回転軸方向におけるステータコア３１の長さは、ステータコア３１の直径の半分以下である。これにより、巻線可能領域が拡大されるとともに、巻線３２の全長を短くすることができ、電気抵抗値を下げることができる。例えば、巻線３２として太いアルミ線を用いることができる。したがって、銅損を低減し、モータ効率を改善することができる。
【００５１】
一般に、回転軸方向におけるステータの長さが短いとき、ステータの固有振動数が低下し、電磁加振力の影響を受けやすくなる。この場合でも、以上に説明した本実施の形態に係る電動機１によれば、電動機１の振動及び騒音を低減することができる。
【００５２】
一般に、ロータのシャフト及びステータの変形は、電動機の振動及び騒音の原因となる。したがって、ロータのシャフトの強度を高めるために、シャフトを太くすることが好ましい。しかしながら、シャフトが太いほどエネルギーロスを生じ、モータ効率が低下する。以上に説明した本実施の形態に係る電動機１によれば、シャフト２３として太いシャフトを用いた場合でも、モータ効率の低下を抑えることができる。
【００５３】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２に係る空気調和機１０について説明する。
図１０は、本発明の実施の形態２に係る空気調和機１０の構成を概略的に示す図である。
【００５４】
実施の形態２に係る空気調和機１０（例えば、冷凍空調装置）は、送風機（第１の送風機）としての室内機１１と、冷媒配管１２と、冷媒配管１２によって室内機１１と接続された送風機（第２の送風機）としての室外機１３とを備える。
【００５５】
室内機１１は、電動機１１ａ（例えば、実施の形態１に係る電動機１）と、電動機１１ａによって駆動されることにより、送風する送風部１１ｂと、電動機１１ａ及び送風部１１ｂを覆うハウジング１１ｃとを有する。送風部１１ｂは、例えば、電動機１１ａによって駆動される羽根を有する。
【００５６】
室外機１３は、電動機１３ａ（例えば、実施の形態１に係る電動機１）と、送風部１３ｂと、圧縮機１４と、熱交換器（図示しない）とを有する。送風部１３ｂは、電動機１３ａによって駆動されることにより、送風する。送風部１３ｂは、例えば、電動機１３ａによって駆動される羽根を有する。圧縮機１４は、電動機１４ａ（例えば、実施の形態１に係る電動機１）と、電動機１４ａによって駆動される圧縮機構１４ｂ（例えば、冷媒回路）と、電動機１４ａ及び圧縮機構１４ｂを覆うハウジング１４ｃとを有する。
【００５７】
実施の形態２に係る空気調和機１０において、室内機１１及び室外機１３の少なくとも１つは、実施の形態１で説明した電動機１（変形例を含む）を有する。具体的には、送風部の駆動源として、電動機１１ａ及び１３ａの少なくとも一方に、実施の形態１で説明した電動機１が適用される。さらに、圧縮機１４の電動機１４ａとして、実施の形態１で説明した電動機１（変形例を含む）を用いてもよい。
【００５８】
空気調和機１０は、例えば、室内機１１から冷たい空気を送風する冷房運転、又は温かい空気を送風する暖房運転等の運転を行うことができる。室内機１１において、電動機１１ａは、送風部１１ｂを駆動するための駆動源である。送風部１１ｂは、調整された空気を送風することができる。
【００５９】
実施の形態２に係る空気調和機１０によれば、電動機１１ａ及び１３ａの少なくとも一方に、実施の形態１で説明した電動機１（変形例を含む）が適用されるので、実施の形態１で説明した効果と同様の効果を得ることができる。
【００６０】
一般に、空気調和機に塔載される送風機は、低振動及び低騒音の要求が厳しい。実施の形態２に係る空気調和機１０に塔載される送風機（例えば、室内機１１）の駆動源として、実施の形態１に係る電動機１（変形例を含む）を用いることにより、トルクリップルを低減することができるので、送風機の振動及び騒音を低減することができる。
【００６１】
さらに、圧縮機１４の駆動源として、実施の形態１に係る電動機１（変形例を含む）を用いることにより、トルクリップルを低減することができるので、圧縮機１４の振動及び騒音を低減することができる。
【００６２】
実施の形態１で説明した電動機１は、空気調和機１０以外に、換気扇、家電機器、又は工作機など、駆動源を有する機器に搭載できる。
【００６３】
以上に説明した各実施の形態における特徴及び変形例における特徴は、互いに適宜組み合わせることができる。
【符号の説明】
【００６４】
１，１ａ，１１ａ，１３ａ，１４ａ  電動機、  ２  ロータ、  ３，３ａ  ステータ、  １０  空気調和機、  １１  室内機、  １２  冷媒配管、  １３  室外機、  １４  圧縮機、  １４ｂ  圧縮機構、  １４ｃ  ハウジング、  ２１  ロータコア、  ２２  永久磁石、  ２３  シャフト、  ３１，３１ａ  ステータコア、  ３２  巻線、  ３１０  分割コア、  ２２１  永久磁石端部、  ２２２  永久磁石中央部、  ３１１  ヨーク部、  ３１２，３１４  ティース部、  ３１２ａ  先端面、  ３１２ｂ  ティース中央部、  ３１２ｃ  ティース端部、  ３１３  スロット部。
【図１】
2018020631.tif 000003
【図２】
2018020631.tif 000004
【図３】
2018020631.tif 000005
【図４】
2018020631.tif 000006
【図５】
2018020631.tif 000007
【図６】
2018020631.tif 000008
【図７】
2018020631.tif 000009
【図８】
2018020631.tif 000010
【図９】
2018020631.tif 000011
【図１０】
2018020631.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成30年6月4日(2018.6.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータコアと前記ロータコアの外側表面に固定された複数の永久磁石とを有し、１０極の磁極を持ち、回転軸を中心として回転自在であるロータと、
回転軸方向に積層された複数の電磁鋼板を持つステータコアと、集中巻によって前記ステータコアに巻回された巻線とを有するステータと
を備え、
前記ステータコアは、
１２個のスロット部と、
前記永久磁石に面する先端面を有し、前記スロット部のうちの少なくとも１つに隣接しているティース部と
を有し、
周方向における前記先端面の中央から前記永久磁石までの最小距離をｔ１とし、前記周方向における前記先端面の端部から前記永久磁石までの距離をｔ２としたときに、
１＜ｔ２／ｔ１≦８
の式を満たし、
前記回転軸から前記周方向における前記永久磁石の中央である永久磁石中央部までの距離Ｒ１と、前記ステータの半径Ｒ２との比率Ｒ１／Ｒ２が、０．５０以上０．６２５以下である
電動機。
【請求項２】
１＜ｔ２／ｔ１≦２の式を満たす請求項１に記載の電動機。
【請求項３】
前記周方向における前記先端面の端部から前記回転軸までの距離が、前記周方向における前記先端面の前記中央から前記回転軸までの距離よりも長い請求項１又は２に記載の電動機。
【請求項４】
前記ティース部に面する前記永久磁石の表面のうちの前記周方向における端部である永久磁石端部から前記回転軸までの距離が、前記永久磁石の前記表面のうちの前記周方向における中央である永久磁石中央部から前記回転軸までの距離よりも短い請求項１から３のいずれか１項に記載の電動機。
【請求項５】
前記永久磁石の前記表面は、前記周方向に円弧状に形成されている請求項４に記載の電動機。
【請求項６】
前記ステータコアは、周方向に円環状に配列された複数の分割コアによって形成されている請求項１から５のいずれか１項に記載の電動機。
【請求項７】
前記ロータの半径Ｒ１と、前記ステータの半径Ｒ２との比率Ｒ１／Ｒ２が、０．５０以上０．５５以下である請求項１から６のいずれか１項に記載の電動機。
【請求項８】
前記巻線の材料はアルミ線であり、
前記回転軸方向における前記ステータコアの長さは、前記ステータコアの直径の半分以下である
請求項１から７のいずれか１項に記載の電動機。
【請求項９】
前記最小距離ｔ１は、前記回転軸と前記周方向における前記先端面の前記中央とを通る第１の仮想線上に、前記周方向における前記永久磁石の中央が位置する状態での前記先端面の前記中央から前記永久磁石までの最小距離である請求項１から８のいずれか１項に記載の電動機。
【請求項１０】
前記距離ｔ２は、前記第１の仮想線上に前記永久磁石の前記中央が位置する状態での前記回転軸と前記先端面の前記端部とを通る第２の仮想線上における前記先端面の前記端部から前記永久磁石までの距離である請求項９に記載の電動機。
【請求項１１】
電動機と、
前記電動機によって駆動される送風部と
を備え、
前記電動機は、
ロータコアと前記ロータコアの外側表面に固定された複数の永久磁石とを有し、１０極の磁極を持ち、回転軸を中心として回転自在であるロータと、
回転軸方向に積層された複数の電磁鋼板を持つステータコアと、集中巻によって前記ステータコアに巻回された巻線とを有するステータと
を備え、
前記ステータコアは、
１２個のスロット部と、
前記永久磁石に面する先端面を有し、前記スロット部のうちの少なくとも１つに隣接しているティース部と
を有し、
周方向における前記先端面の中央から前記永久磁石までの最小距離をｔ１とし、前記周方向における前記先端面の端部から前記永久磁石までの距離をｔ２としたときに、
１＜ｔ２／ｔ１≦８
の式を満たし、
前記回転軸から前記周方向における前記永久磁石の中央である永久磁石中央部までの距離Ｒ１と、前記ステータの半径Ｒ２との比率Ｒ１／Ｒ２が、０．５０以上０．６２５以下である
送風機。
【請求項１２】
室内機と、
前記室内機に接続された室外機と
を備え、
前記室内機及び前記室外機の少なくとも１つは電動機を有し、
前記電動機は、
ロータコアと前記ロータコアの外側表面に固定された複数の永久磁石とを有し、１０極の磁極を持ち、回転軸を中心として回転自在であるロータと、
回転軸方向に積層された複数の電磁鋼板を持つステータコアと、集中巻によって前記ステータコアに巻回された巻線とを有するステータと
を備え、
前記ステータコアは、
１２個のスロット部と、
前記永久磁石に面する先端面を有し、前記スロット部のうちの少なくとも１つに隣接しているティース部と
を有し、
周方向における前記先端面の中央から前記永久磁石までの最小距離をｔ１とし、前記周方向における前記先端面の端部から前記永久磁石までの距離をｔ２としたときに、
１＜ｔ２／ｔ１≦８
の式を満たし、
前記回転軸から前記周方向における前記永久磁石の中央である永久磁石中央部までの距離Ｒ１と、前記ステータの半径Ｒ２との比率Ｒ１／Ｒ２が、０．５０以上０．６２５以下である
空気調和機。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明の電動機は、ロータコアと前記ロータコアの外側表面に固定された複数の永久磁石とを有し、１０極の磁極を持ち、回転軸を中心として回転自在であるロータと、回転軸方向に積層された複数の電磁鋼板を持つステータコアと、集中巻によって前記ステータコアに巻回された巻線とを有するステータとを備え、前記ステータコアは、１２個のスロット部と、前記永久磁石に面する先端面を有し、前記スロット部のうちの少なくとも１つに隣接しているティース部とを有し、周方向における前記先端面の中央から前記永久磁石までの最小距離をｔ１とし、前記周方向における前記先端面の端部から前記永久磁石までの距離をｔ２としたときに、１＜ｔ２／ｔ１≦８の式を満たし、前記回転軸から前記周方向における前記永久磁石の中央である永久磁石中央部までの距離Ｒ１と、前記ステータの半径Ｒ２との比率Ｒ１／Ｒ２が、０．５０以上０．６２５以下である。
【国際調査報告】
2018020631.tif 000013
2018020631.tif 000014
2018020631.tif 000015
2018020631.tif 000016