(57)【要約】  同期電動機は、磁極が周方向に等間隔に配設された回転子と、固定子ティースに集中巻に巻回された固定子巻線が周方向に並設された固定子とを備える。固定子ティースは周方向に並ぶｍ個単位で固定子ティース組を構成し、固定子ティース組は周方向に等間隔に並んでいる。各固定子ティース組においてｍ個の固定子ティースは、回転子の磁極間隔と異なる配置間隔で並び、かつ、それぞれに巻回された固定子巻線は独立した外部端子に個別に接続されている。駆動装置は、固定子巻線に電流を供給するにあたり、固定子巻線に、それぞれが個別に接続された外部端子を通じて互いに位相が異なる電流を供給する。
2009144946.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同期電動機とその駆動装置により構成される同期電動機駆動システムであって、
前記同期電動機は、
周方向に等間隔に配設された複数の磁極を含む回転子と、
集中巻に巻回され、周方向に並設された複数の固定子巻線を含む固定子とを備え、
前記複数の固定子巻線は、周方向に並ぶｍ個単位で（ｍは２以上の整数）固定子巻線組を構成し、このように構成された複数の固定子巻線組は周方向に等間隔に並んでおり、
各固定子巻線組において、ｍ個の固定子巻線のうち少なくとも一対の隣り合う固定子巻線は、前記回転子の磁極間隔と異なる配置間隔で並び、かつ、それぞれ独立した外部端子に個別に接続されており、
前記駆動装置は、
前記複数の固定子巻線に電流を供給するにあたり、当該一対の隣り合う固定子巻線に、それぞれが個別に接続された外部端子を通じて、互いに位相が異なる電流を供給し、
前記一対の隣り合う巻線には、互いに逆極性の磁場が発生すること
を特徴とする同期電動機駆動システム。
【請求項２】
前記複数の固定子巻線組は、隣り合う固定子巻線組の間隔が電気角で２π／３ラジアンに相当する間隔となるように並んでおり、
前記駆動装置は、
任意の固定子巻線組に含まれる任意の固定子巻線と、前記任意の固定子巻線組に隣り合う固定子巻線組に含まれる前記任意の固定子巻線に対応する固定子巻線とに、互いに２π／３ラジアンだけ異なる位相の電流を供給すること
を特徴とする請求項１に記載の同期電動機駆動システム。
【請求項３】
各固定子巻線組における前記一対の隣り合う固定子巻線は、個別に接続された外部端子に同位相の電流が供給されたときには互いに逆極性の磁場を発生させる特性を有し、
前記駆動装置は、
各固定子巻線組における前記一対の隣り合う固定子巻線に、±２π／３ｍラジアンの範囲内で互いに位相が異なる電流を供給すること
を特徴とする請求項２に記載の同期電動機駆動システム。
【請求項４】
各固定子巻線組における前記一対の隣り合う固定子巻線は、個別に接続された外部端子に同位相の電流が供給されたときには同極性の磁場を発生させる特性を有し、
前記駆動装置は、
各固定子巻線組における前記一対の隣り合う固定子巻線に、π±２π／３ｍラジアンの範囲内で互いに位相が異なる電流を供給すること
を特徴とする請求項２に記載の同期電動機駆動システム。
【請求項５】
各固定子巻線組は、第１、第２および第３の固定子巻線から構成され、
前記第１の固定子巻線は、前記第２の固定子巻線からみて回転方向に電気角でπラジアンよりも進んだ位置に配され、
前記第３の固定子巻線は、前記第２の固定子巻線からみて回転方向に電気角でπラジアンよりも遅れた位置に配されており、
前記第１、第２および第３の固定子巻線は、それぞれ独立した個別の外部端子に接続され、かつ、個別に接続された外部端子に同位相の電流が供給されたときには隣り合う固定子巻線が互いに逆極性の磁場を発生させる特性を有し、
前記駆動装置は、
各固定子巻線組における前記第１の固定子巻線に前記第２の固定子巻線に供給する電流よりも位相が遅れた電流を供給し、前記第３の固定子巻線に前記第２の固定子巻線に供給する電流よりも位相が進んだ電流を供給すること
を特徴とする請求項１に記載の同期電動機駆動システム。
【請求項６】
前記第１の固定子巻線が配された位置は、前記第２の固定子巻線が配された位置からみて回転方向に電気角でπラジアンよりも最大でπ／３ｍラジアンだけ進んでおり、
前記第３の固定子巻線が配された位置は、前記第２の固定子巻線が配された位置からみて回転方向に電気角でπラジアンよりも最大でπ／３ｍラジアンだけ遅れており、
前記第１の固定子巻線に供給される電流の位相は、前記第２の固定子巻線に供給される電流の位相よりも最大でπ／３ｍラジアンだけ遅れており、
前記第３の固定子巻線に供給される電流の位相は、前記第２の固定子巻線に供給される電流の位相よりも最大でπ／３ｍラジアンだけ進んでいること
を特徴とする請求項５に記載の同期電動機駆動システム。
【請求項７】
各固定子巻線組において、ｍ個の固定子巻線は、前記回転子の磁極間隔と異なる配置間隔で等間隔に並んでいること
を特徴とする請求項１に記載の同期電動機駆動システム。
【請求項８】
各固定子巻線組において、ｍ個の固定子巻線はそれぞれ独立した外部端子に個別に接続されていること
を特徴とする請求項１に記載の同期電動機駆動システム。
【請求項９】
前記複数の固定子巻線のうち少なくともひとつは、前記回転子の軸方向に進むほど周方向に最大で固定子巻線の配置間隔だけずれていくスキュー配置が施されていること
を特徴とする請求項１に記載の同期電動機駆動システム。
【請求項１０】
同期電動機とその駆動装置により構成される同期電動機駆動システムであって、
前記同期電動機は、
周方向に等間隔に配設された複数の磁極を含む回転子と、
周方向に並設された複数の固定子ティースを含む固定子とを備え、
前記複数の固定子ティースは、周方向に並ぶｍ個単位で（ｍは３以上の整数）固定子ティース組を構成し、このように構成された複数の固定子ティース組は周方向に等間隔に並んでおり、
各固定子ティース組において、ｍ個の固定子ティースのうち周方向に並んだ第１、第２および第３の固定子ティースは、これらの配置間隔の少なくともひとつが前記回転子の磁極間隔と異なるように配されており、
前記第１の固定子ティースには、第１の固定子巻線の一部が巻回され、
前記第３の固定子ティースには、第２の固定子巻線の一部が巻回され、
前記第２の固定子ティースには、前記第１の固定子巻線の残余の部分と前記第２の固定子巻線の残余の部分とが巻回され、
前記第１および第２の固定子巻線は、それぞれ独立した外部端子に個別に接続されており、
前記駆動装置は、
前記同期電動機を駆動するにあたり、各固定子ティース組における前記第１および第２の固定子巻線に、それぞれが個別に接続された外部端子を通じて互いに位相が異なる電流を供給すること
を特徴とする同期電動機駆動システム。
【請求項１１】
前記複数の固定子ティース組は、隣り合う固定子ティース組の間隔が電気角で２π／３ラジアンに相当する間隔となるように並んでおり、
前記駆動装置は、
隣り合う固定子ティース組にそれぞれ含まれる第１の固定子巻線に、互いに２π／３ラジアンだけ異なる位相の電流を供給し、
隣り合う固定子ティース組にそれぞれ含まれる第２の固定子巻線に、互いに２π／３ラジアンだけ異なる位相の電流を供給すること
を特徴とする請求項１０に記載の同期電動機駆動システム。
【請求項１２】
前記第１の固定子巻線は、前記第１および第２の固定子ティースにそれぞれ巻回されている部分どうしが互いに逆極性の磁場を発生させるように巻回され、
前記第２の固定子巻線は、前記第２および第３の固定子ティースにそれぞれ巻回されている部分どうしが互いに逆極性の磁場を発生させるように巻回され、
前記第１および第２の固定子巻線に同位相の電流が供給されたとき前記第２の固定子ティースに巻回されている部分どうしは同じ極性の磁場を発生させ、
前記駆動装置は、
各固定子ティース組における前記第１および第２の固定子巻線に、±２π／３ｍラジアンの範囲内で互いに位相が異なる電流を供給すること
を特徴とする請求項１１に記載の同期電動機駆動システム。
【請求項１３】
前記第１の固定子ティースは、前記第２の固定子ティースからみて回転方向に電気角でπラジアンよりも進んだ位置に配され、
前記第３の固定子ティースは、前記第２の固定子ティースからみて回転方向に電気角でπラジアンよりも遅れた位置に配されており、
前記第１の固定子巻線は、前記第１および第２の固定子ティースにそれぞれ巻回されている部分どうしが互いに逆極性の磁場を発生させるように巻回され、
前記第２の固定子巻線は、前記第２および第３の固定子ティースにそれぞれ巻回されている部分どうしが互いに逆極性の磁場を発生させるように巻回され、
前記第１および第２の固定子巻線に同位相の電流が供給されたとき前記第２の固定子ティースに巻回されている部分どうしは同じ極性の磁場を発生させ、
前記駆動装置は、
前記第１の固定子巻線に前記第２の固定子巻線に供給する電流よりも位相が遅れた電流を供給すること
を特徴とする請求項１０に記載の同期電動機駆動システム。
【請求項１４】
前記第１の固定子ティースが配された位置は、前記第２の固定子ティースが配された位置からみて回転方向に電気角でπラジアンよりも最大でπ／３ｍラジアンだけ進んでおり、
前記第３の固定子ティースが配された位置は、前記第２の固定子ティースが配された位置からみて回転方向に電気角でπラジアンよりも最大でπ／３ｍラジアンだけ遅れており、
前記第１の固定子巻線に供給される電流の位相は、前記第２の固定子巻線に供給される電流の位相よりも最大で２π／３ｍラジアンだけ遅れていること
を特徴とする請求項１３に記載の同期電動機駆動システム。
【請求項１５】
各固定子ティース組は、３個の固定子ティースから構成され、
前記第１、第２および第３の固定子ティースは、前記回転子の磁極間隔と異なる配置間隔で等間隔に並んでいること
を特徴とする請求項１０に記載の同期電動機駆動システム。
【請求項１６】
前記第１、第２および第３の固定子ティースは、電気角で（π＋α）ラジアンに相当する配置間隔で並んでおり、
前記第１の固定子巻線の前記第１の固定子ティースに巻回された部分の巻回数をＮ１、前記第２の固定子巻線の前記第３の固定子ティースに巻回された部分の巻回数をＮ２、前記第１の固定子巻線の前記第２の固定子ティースに巻回された部分の巻回数をＮ２１、前記第２の固定子巻線の前記第２の固定子ティースに巻回された部分の巻回数をＮ２２としたとき、以下の関係式を満たすこと
Ｎ１＝Ｎ２
Ｎ２１＝Ｎ２２＝（Ｎ１）／２ｃｏｓα
を特徴とする請求項１５に記載の同期電動機駆動システム。
【請求項１７】
前記第１の固定子巻線の前記第１の固定子ティースに巻回された部分の巻回数をＮ１、前記第２の固定子巻線の前記第３の固定子ティースに巻回された部分の巻回数をＮ２、前記第１の固定子巻線の前記第２の固定子ティースに巻回された部分の巻回数をＮ２１、前記第２の固定子巻線の前記第２の固定子ティースに巻回された部分の巻回数をＮ２２としたとき、以下の関係式を満たすこと
Ｎ１＝Ｎ２
Ｎ２１＝Ｎ２２＝（Ｎ１）／２
を特徴とする請求項１５に記載の同期電動機駆動システム。
【請求項１８】
同期電動機とその駆動装置により構成される同期電動機駆動システムであって、
前記同期電動機は、
周方向に等間隔に配設された複数の磁極を含む回転子と、
周方向に並設された複数の固定子ティースを含む固定子とを備え、
前記複数の固定子ティースは、周方向に並ぶｍ個単位で（ｍは３以上の整数）固定子ティース組を構成し、このように構成された複数の固定子ティース組は周方向に等間隔に並んでおり、
各固定子ティース組において、ｍ個の固定子ティースのうち周方向に並んだ第１、第２および第３の固定子ティースは、これらの配置間隔の少なくともひとつが前記回転子の磁極間隔と異なるように配されており、
前記第１の固定子ティースには、第１の固定子巻線が巻回され、
前記第３の固定子ティースには、第２の固定子巻線が巻回され、
前記第２の固定子ティースには、固定子巻線は巻回されておらず、
前記第１および第２の固定子巻線は、それぞれ独立した外部端子に個別に接続されており、
前記駆動装置は、
前記同期電動機を駆動するにあたり、各固定子ティース組における前記第１および第２の固定子巻線に、それぞれが個別に接続された外部端子を通じて互いに位相が異なる電流を供給すること
を特徴とする同期電動機駆動システム。
【請求項１９】
前記第２の固定子ティースには、前記第１および第２の固定子巻線に比べて断面積が小さなセンサ用巻線が巻回されており、
前記駆動装置は、
前記センサ用巻線に誘起された電圧信号を用いて前記第１および第２の固定子巻線に流す電流を制御すること
を特徴とする請求項１８に記載の同期電動機駆動システム。
【請求項２０】
前記同期電動機は、前記第１および第２の固定子巻線の位置関係を維持しつつ前記固定子ティースを無くしたコアレス型の同期電動機であること
を特徴とする請求項１０または１８に記載の同期電動機駆動システム。
【請求項２１】
前記複数の固定子ティースのうち少なくともひとつは、前記回転子の軸方向に進むほど周方向に最大で固定子ティースの配置間隔だけずれていくスキュー配置が施されていること
を特徴とする請求項１０または１８に記載の同期電動機駆動システム。
【請求項２２】
前記同期電動機はインナーロータ型であること
を特徴とする請求項１、１０および１８の何れかに記載の同期電動機駆動システム。
【請求項２３】
前記同期電動機は永久磁石埋め込み型であること
を特徴とする請求項１、１０および１８の何れかに記載の同期電動機駆動システム。
【請求項２４】
前記同期電動機駆動システムは自動車用であること
を特徴とする請求項１、１０および１８の何れかに記載の同期電動機駆動システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同期電動機とその駆動装置とから構成される同期電動機駆動システムに関し、特に、トルク性能を向上させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンプレッサ、電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池自動車等に用いられる同期電動機には、小型軽量、高出力、低振動、低騒音、高効率の要請から、特に高トルクかつ低トルク脈動であることが求められる。【０００３】
永久磁石を鉄心の表面に配置した、いわゆる表面磁石型同期電動機の場合、永久磁石による界磁と電機子電流との位相差が９０°であるとき、すなわち、回転子の磁極間と、固定子巻線が巻回された固定子ティースとが対向した位置関係でその固定子巻線に供給される電流が最大になるとき、永久磁石によるトルク（マグネットトルク）が最大となる。永久磁石による界磁と電機子電流との位相差が９０°からずれるとトルクは減少する。【０００４】
また、永久磁石を鉄心の内部に配置した、いわゆる永久磁石埋込み型同期電動機の場合、永久磁石によるマグネットトルクに加え、回転子と固定子の位置による磁気抵抗の差による突極性に基づくリラクタンストルクが発生する。リラクタンストルクは、永久磁石による界磁と電機子電流との位相差が４５°近傍であるときに最大となる。従って、永久磁石埋込み型同期電動機のトルクは、マグネットトルクとリラクタンストルクとを合せたトルクとなり、界磁と電機子電流との位相差０°から４５°近傍で最大トルクとなる。【０００５】
一般に同期電動機のトルクは、永久磁石による界磁の高調波成分の影響や、電機子電流の高調波成分の影響等に基づく脈動成分をもつ。そこでトルク脈動を低減するために、同じ位相の電流が流れる固定子巻線の配置間隔（角度）を回転子の磁極間隔（角度）から機械的にずらす技術がある。このようにすると互いの固定子巻線に生じるトルク脈動の位相がずれ、トルク脈動を打消すことができ、その結果、低振動、低騒音を実現することができる（例えば、特許文献１，２）
特許文献１には、固定子巻線が１つの固定子ティースに同心状に巻回されたいわゆる集中巻の同期電動機において、回転子の磁極の数を１０とし、固定子ティースをＵ＋相、Ｕ−相、Ｖ＋相、Ｖ−相、Ｗ＋相、Ｗ−相の順で２組繰り返し配置して合計１２ティースとしたものが開示されている。この場合、同じ位相の電流が流れる固定子巻線（例えばＵ＋相とＵ−相）は電気角でπ／６ラジアンずれることとなり、互いの固定子巻線に生じるトルク脈動の位相がπ／６ラジアンずれることになる。その結果、トルク脈動を低減することができる。【０００６】
また特許文献２は、固定子巻線が配置されるスロットの数（ティースの数と同等）と回転子の磁極数との関係を１８スロット２０極とすることにより、１２スロット８極あるいは９スロット８極などの従来の同期電動機に比べて無通電時のトルク脈動であるコギングトルクを低減することを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平９−２８５０８８号公報
【特許文献２】特開２００３−２４４９１５号公報
【特許文献３】特開２０００−０４１３９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記の通り、同じ位相の電流が流れる固定子巻線の配置間隔を回転子の磁極間隔に対して機械的にずらすことにより、互いの固定子巻線に生じるトルク脈動の位相をずらすことができ、その結果、トルク脈動を低減することができる。【０００９】
しかしながら、上記構成において同じ位相の電流が流れる固定子巻線の組に着目した場合、ある固定子巻線が回転子の磁極との関係で最大トルクを生みだす位置にあるとき、その固定子巻線から回転子の磁極間隔と異なる間隔で配された固定子巻線は、最大トルクを生みだす位置からずれた位置にあることとなり最大トルクを生みだすことができない。すなわち従来の技術では、トルク脈動を低減しようとすると全体のトルクも減少してしまうという課題がある。【００１０】
そこで本発明は、上記課題に鑑み、トルクの減少を抑えつつトルク脈動も低減する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の構成では、同期電動機とその駆動装置により構成される同期電動機駆動システムであって、前記同期電動機は、周方向に等間隔に配設された複数の磁極を含む回転子と、集中巻に巻回され、周方向に並設された複数の固定子巻線を含む固定子とを備え、前記複数の固定子巻線は、周方向に並ぶｍ個単位で（ｍは２以上の整数）固定子巻線組を構成し、このように構成された複数の固定子巻線組は周方向に等間隔に並んでおり、各固定子巻線組において、ｍ個の固定子巻線のうち少なくとも一対の隣り合う固定子巻線は、前記回転子の磁極間隔と異なる配置間隔で並び、かつ、それぞれ独立した外部端子に個別に接続されており、前記駆動装置は、前記複数の固定子巻線に電流を供給するにあたり、各固定子巻線組における前記一対の隣り合う固定子巻線に、それぞれが個別に接続された外部端子を通じて互いに位相が異なる電流を供給し、前記一対の隣り合う巻線には、互いに逆極性の磁場が発生する。【００１２】
本発明の第２の構成では、同期電動機とその駆動装置により構成される同期電動機駆動システムであって、前記同期電動機は、周方向に等間隔に配設された複数の磁極を含む回転子と、周方向に並設された複数の固定子ティースを含む固定子とを備え、前記複数の固定子ティースは、周方向に並ぶｍ個単位で（ｍは３以上の整数）固定子ティース組を構成し、このように構成された複数の固定子ティース組は周方向に等間隔に並んでおり、各固定子ティース組において、ｍ個の固定子ティースのうち周方向に並んだ第１、第２および第３の固定子ティースは、これらの配置間隔の少なくともひとつが前記回転子の磁極間隔と異なるように配されており、前記第１の固定子ティースには、第１の固定子巻線の一部が巻回され、前記第３の固定子ティースには、第２の固定子巻線の一部が巻回され、前記第２の固定子ティースには、前記第１の固定子巻線の残余の部分と前記第２の固定子巻線の残余の部分とが巻回され、前記第１および第２の固定子巻線は、それぞれ独立した外部端子に個別に接続されており、前記駆動装置は、前記同期電動機を駆動するにあたり、各固定子ティース組における前記第１および第２の固定子巻線に、それぞれが個別に接続された外部端子を通じて互いに位相が異なる電流を供給する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の第１の構成では、前記一対の固定子巻線は回転子の磁極間隔と異なる配置間隔で並んでいるので、無通電時のトルク脈動であるコギングトルクを低減することができる。さらに前記一対の固定子巻線はそれぞれ独立した外部端子に個別に接続されており、これらの固定子巻線には互いに位相が異なる電流が供給される。すなわち回転子の磁極による界磁と固定子巻線に供給される電機子電流との位相差を個別に制御することが可能である。これらよりトルクの減少を抑えつつトルク脈動を低減することができる。【００１４】
なお上記構成では固定子巻線に集中巻を採用しているので、特許文献３に開示されているような分布巻を採用した同期電動機に比べてコイルエンド部を低く、かつ、巻線の配線長を短くすることができる。したがって小型で高効率な同期電動機を実現することができる。【００１５】
本発明の第２の構成では、第１、第２および第３の固定子ティースはこれらの配置間隔の少なくともひとつが前記回転子の磁極間隔と異なるように配されているので、無通電時のトルク脈動であるコギングトルクを低減することができる。さらに第１および第２の固定子巻線はそれぞれ独立した外部端子に個別に接続されており、これらの固定子巻線には互いに位相が異なる電流が供給される。すなわち回転子の磁極による界磁と固定子巻線に供給される電機子電流との位相差を個別に制御することが可能である。これらよりトルクの減少を抑えつつトルク脈動を低減することができる。【００１６】
なお上記構成では固定子巻線に集中巻に類似した巻回方法を採用しているので、特許文献３に開示されているような分布巻を採用した同期電動機に比べてコイルエンド部を低く、かつ、巻線の配線長を短くすることができる。したがって小型で高効率な同期電動機を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る同期電動機駆動システムを構成する同期電動機の平面図
【図２】図１の同期電動機の詳細図
【図３】図１に示した同期電動機の固定子巻線の結線を説明するための図
【図４】本発明の第１の実施形態の固定子と回転子の位置関係を示す図。
【図５】第１の実施形態において各固定子巻線に流した電流の時間変化を示した図
【図６】本発明の第１の実施形態に係る同期電動機駆動システムの全体構成を示す図
【図７】本発明の第２の実施形態に係る同期電動機駆動システムを構成する同期電動機の平面図
【図８】図７の同期電動機の詳細図
【図９】図７に示した同期電動機の固定子巻線の結線を説明するための図
【図１０】本発明の第２の実施形態の固定子と回転子の位置関係を示す図
【図１１】第２の実施形態において各固定子巻線に流した電流の時間変化を示した図
【図１２】本発明の第３の実施形態に係る同期電動機駆動システムを構成する同期電動機の詳細図
【図１３】図１２（ｂ）の各固定子巻線に流した電流の時間変化を示した図
【図１４】第４の実施形態において各固定子巻線に流した電流の時間変化を示した図
【図１５】トルクの時間変化を示す図
【図１６】従来の同期電動機の詳細を示す図
【図１７】従来の同期電動機において固定子巻線に流した電流の時間変化を示した図
【図１８】本発明の第５の実施形態に係る同期電動機駆動システムを構成する同期電動機の平面図
【図１９】図１８の同期電動機の詳細図
【図２０】図１８に示した同期電動機の固定子巻線の結線を説明するための図
【図２１】本発明の第５の実施形態の固定子と回転子の位置関係を示す図
【図２２】第５の実施形態において各固定子巻線に流した電流の時間変化を示した図
【図２３】本発明の第５の実施形態に係る同期電動機駆動システムの全体構成を示す図
【図２４】本発明の第６の実施形態に係る固定子ティースから発生する磁束を説明するためのベクトル図
【図２５】第６の実施形態において各固定子巻線に流した電流の時間変化を示した図
【図２６】トルクの時間変化を示す図である。
【図２７】本発明の第７の実施形態に係る同期電動機駆動システムを構成する同期電動機の詳細図
【図２８】第７の実施形態において各固定子巻線に流した電流の時間変化を示した図
【図２９】本発明の第８の実施形態に係る同期電動機駆動システムを構成する同期電動機の詳細図
【図３０】第８の実施形態において各固定子巻線に流した電流の時間変化を示した図
【図３１】本発明の変形例において各固定子巻線に流した電流の時間変化を示した図
【図３２】本発明の変形例における同期電動機の詳細図
【図３３】本発明の変形例において各固定子巻線に流した電流の時間変化を示した図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明を実施するための形態を、図面を参照して詳細に説明する。
（第１の実施形態）
＜同期電動機＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る同期電動機駆動システムを構成する同期電動機の平面図、図２は、図１の同期電動機の詳細図である。
【００１９】
同期電動機１０１は回転子２および固定子１０３から構成される。
【００２０】
回転子２は、回転子コア４および複数の永久磁石５を含み、永久磁石５は回転子コア４に回転子の周方向に等間隔に配置されている。永久磁石５によって構成される磁極６は、固定子１０３に対してＮ極、Ｓ極が交互に配置された磁極対を構成している。磁極対Ｎ極、Ｓ極は電気角で２πラジアンとなり、隣り合う磁極の配置間隔は電気角でπラジアンとなる。本実施形態では、回転子２の磁極が２０極なので、機械角に対して電気角が１０倍の関係となっている。
【００２１】
図１では、回転子２の磁極間が１０、１１で示されている。回転子２の磁極間１０、１１は、回転子２に配置された永久磁石で構成された磁極Ｎと磁極Ｓとの間の磁気中立点の位置を意味する。ここでは、機械的にも磁石と磁石との間の位置となっている。反時計方向にみてＮ極からＳ極に変わる磁極間を１０、反時計方向にみてＳ極からＮ極に変わる磁極間を１１と示している。なお、磁極間１１’は、磁極間１１に対して電気角では同じ位置であるが機械角では異なる位置にある。
【００２２】
固定子１０３は、回転子２に対向配置されている複数の固定子ティース１０７および各固定子ティース１０７に集中巻に巻回された固定子巻線１０９を含む。固定子ティース１０７は、固定子１０３の周方向に並ぶｍ個単位（本実施形態では、ｍ＝３）で固定子ティース組１０８を構成している。固定子ティースには、それぞれ固定子巻線１０９が巻回されているので、固定子ティース組１０８に対応して固定子巻線組が構成されているとも言える。本実施形態では、固定子ティース組１０８が６組、機械角で６０°の等間隔で配置されている。
【００２３】
図１において、反時計方向を＋方向とすると、固定子ティース組１０８ｂは、固定子ティース組１０８ａに対して機械角で−６０°、電気角で＋２π／３ラジアンずれて配置されている。また、固定子ティース組１０８ｃは、固定子ティース組１０８ａに対して機械角で＋６０°、電気角で＋４π／３ラジアン（−２π／３ラジアン）ずれて配置されている。このように、固定子ティース組１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃは、電気角で２π／３ラジアンの間隔で配置されている。このような固定子ティース組１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃの組み合わせが周方向に２組（固定子ティース組１０８ａ’、１０８ｂ’、１０８ｃ’）配されている。
【００２４】
回転子２の磁極６は周方向に等間隔で２０個並べられており、機械角で３６０／２０＝１８°の間隔となる。一方、固定子ティース１０７は、周方向に等間隔で１８個並べられており、機械角で３６０／１８＝２０°の間隔となる。このように、磁極６と固定子ティース１０７とが半周当たり１０／９だけずれて配置されている。
【００２５】
図２には、固定子ティース組１０８ａの構成が示されている。固定子ティース組１０８ｂ、１０８ｃの構成も同様である。
【００２６】
固定子ティース組１０８ａは、３個の隣接した固定子ティース１７１ａ、１７２ａ、１７３ａから構成されている。固定子ティース１７１ａ、１７２ａ、１７３ａには、それぞれ固定子巻線１９１ａ、１９２ａ、１９３ａが集中巻に巻回されている。隣接する固定子巻線の巻回方向は互いに逆向きにされている。
【００２７】
固定子ティース１７１ａは、固定子ティース１７２ａに対して機械角で＋２０°の位置（電気角では、πラジアンからさらに＋π／９ラジアンずれた位置）に配置されている。
【００２８】
固定子ティース１７３ａは、固定子ティース１７２ａに対して機械角で−２０°の位置（電気角では、πラジアンからさらに−π／９ラジアンずれた位置）に配置されている。
【００２９】
図３は、図１に示した同期電動機の固定子巻線の結線を説明するための図である。
【００３０】
図示した巻線端子番号末尾のａ、ｂ、ｃは、それぞれ固定子ティース組１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃを構成する巻線に対応している。
【００３１】
固定子ティース組１０８ａに含まれる３個の固定子巻線１９１ａ、１９２ａ、１９３ａのそれぞれの巻線端子１２１ａ、１２２ａ、１２３ａは、個別に外部に出されていて、駆動装置であるインバータの接続端子に個別に接続されている。固定子ティース組１０８ｂの３個の巻線端子１２１ｂ、１２２ｂ、１２３ｂ、および、固定子ティース組１０８ｃの３個の巻線端子１２１ｃ、１２２ｃ、１２３ｃもそれぞれ個別に外部に出されていて、駆動装置であるインバータの接続端子に個別に接続されている。
【００３２】
固定子ティース組１０８ａに含まれる３個の固定子巻線１９１ａ、１９２ａ、１９３ａのそれぞれの巻線端子１２４ａ、１２５ａ、１２６ａは、第１、第２および第３の中性点にそれぞれ接続されている。固定子ティース組１０８ｂの３個の巻線端子１２４ｂ、１２５ｂ、１２６ｂ、および、固定子ティース組１０８ｃの３個の巻線端子１２４ｃ、１２５ｃ、１２６ｃも同様である。このように、固定子ティース組１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃで位相差が２π／３ラジアンとなる固定子巻線の巻線端子は共通の中性点に接続される。すなわち巻線端子１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃは第１の中性点に共通に接続され、巻線端子１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃは第２の中性点に共通に接続され、巻線端子１２６ａ、１２６ｂ、１２６ｃは第３の中性点に共通に接続されている。この例では第１，第２および第３の中性点を電気的に分離させているが、このうちのいずれか２つの中性点あるいは全ての中性点を電気的に接続することとしてもよい。
【００３３】
また、固定子ティース組１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃは２組ずつあり、末尾のａ、ｂ、ｃが同じ固定子ティース組どうしは回転子の磁極に対して電気角で同じ位置関係にある。そのため６組の固定子ティース組のうち隣接した３組の固定子ティース組どうしで中性点接続を構成してもよく、一つ置きの３組の固定子ティース組どうしで中性点接続を構成してもよく、また、６組の全ての固定子ティース組で中性点接続を構成してもよい。
【００３４】
このように、同期電動機１０１では、１８個の固定子ティースは、回転子の磁極間隔と異なる配置間隔で並び、かつ、周方向に並ぶ３個単位で固定子ティース組を構成している。また、各固定子ティース組内の３個の固定子巻線は、それぞれ独立した外部端子に個別に接続されている。
【００３５】
ここで「個別」とは、ひとつの固定子ティース組に含まれている固定子巻線どうしの関係を示すものであり、異なる固定子ティース組にそれぞれ含まれている固定子巻線どうしの関係を示すものではない。従って、異なる固定子ティース組に含まれる固定子巻線どうしは、条件が許せば共通に接続される場合もある。例えば、固定子ティース組１０８ａに含まれている固定子巻線１９１ａと固定子ティース組１０８ａ’に含まれている固定子巻線１９１ａ’には同じ位相の電流が供給されるため、これらを共通の外部端子に接続することとしてもよい。もちろん、それらを別々の外部端子に接続することとしても何ら問題はない。
＜駆動方法＞
次に、同期電動機１０１の駆動方法について説明する。
【００３６】
図４は、本発明の第１の実施形態の固定子と回転子の位置関係を示し、図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）は回転子２が反時計方向に各々機械角で２°（電気角でπ／９ラジアン）回転したときの固定子および回転子の位置関係を示している。また、図５は、図４に示された固定子巻線に流す電流を示した図である。図５中の（ａ）（ｂ）（ｃ）で示される時間は、それぞれ図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）に示される位置関係に対応している。
【００３７】
図４（ａ）では、一点鎖線で示すように、固定子ティース１７３ａの中心と回転子磁極間１１とが一致する位置関係にある。一方、固定子ティース１７２ａの中心と回転子磁極間１０とがずれた位置関係にあり、固定子ティース１７１ａの中心と回転子磁極間１１’とがずれた位置関係にある。これは、図２で説明したように、隣接する磁極どうしのなす角度（１８°）と隣接する固定子ティースどうしのなす角度（２０°）が異なるからである。図４（ａ）の位置関係のときに、固定子巻線１９３ａに流れる電流が最大となるように電流位相を調整すると、固定子ティース１７３ａと磁極との間に働く、永久磁石に起因するトルクであるマグネットトルクが最大となる。
【００３８】
図４（ｂ）では、図４（ａ）から回転子が反時計方向に機械角で２°（電気角でπ／９ラジアン）回転した状態を示す。図４（ｂ）では、一点鎖線で示すように、固定子ティース１７２ａの中心と回転子磁極間１０とが一致する位置関係にある。一方、固定子ティース１７３ａの中心と回転子磁極間１１とがずれた位置関係にあり、固定子ティース１７１ａの中心と回転子磁極間１１’とがずれた位置関係にある。図４（ｂ）の位置関係のときに、固定子巻線１９２ａに流れる電流が最大となるように電流位相を調整すると、固定子ティース１７２ａと磁極との間に働くマグネットトルクが最大となる。
【００３９】
図４（ｃ）では、図４（ｂ）から回転子が反時計方向に機械角で２°（電気角でπ／９ラジアン）回転した状態を示す。図４（ｃ）では、一点鎖線で示すように、固定子ティース１７１ａの中心と回転子磁極間１１’とが一致する位置関係にある。一方、固定子ティース１７３ａの中心と回転子磁極間１１とがずれた位置関係にあり、固定子ティース１７２ａの中心と回転子磁極間１０とがずれた位置関係にある。図４（ｃ）の位置関係のときに、固定子巻線１９１ａに流れる電流が最大となるように電流位相を調整すると、固定子ティース１７１ａと磁極との間に働くマグネットトルクが最大となる。
【００４０】
図５には、固定子巻線１９１ａ、１９２ａ、１９３ａに流す電流の時間変化が示されている。固定子巻線１９３ａに流す電流は、固定子巻線１９２ａに流す電流に対して位相がπ／９ラジアンだけ進み、固定子巻線１９１ａに流す電流は、固定子巻線１９２ａに流す電流に対して位相がπ／９ラジアンだけ遅れている。
【００４１】
このように、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のそれぞれの位置関係において、固定子ティースと磁極との間に働くマグネットトルクが最大となるように、各固定子巻線に流れる電流の電流位相が調整されているため、全体として高トルク化を図ることができる。
【００４２】
固定子巻線の配置と固定子巻線に流す電流の電流位相とは以下の関係がある。
【００４３】
固定子巻線１９３ａは、固定子巻線１９２ａに対して電気角でπラジアンからさらに−π／９ラジアンずれて配置されている。この場合、固定子巻線１９３ａに流す電流を、固定子巻線１９２ａに流す電流に対してπ／９ラジアンだけ進めることとする。一方、固定子巻線１９１ａは、固定子巻線１９２ａに対して電気角でπラジアンからさらに＋π／９ラジアンずれて配置されている。この場合、固定子巻線１９１ａに流す電流は、固定子巻線１９２ａに流す電流に対してπ／９ラジアンだけ遅らせることとする。このようにすれば、固定子ティースの中心と回転子磁極間とが一致したときに、その固定子ティースに巻回されている固定子巻線に流れる電流が最大になる。
＜同期電動機駆動システム＞
図６は、本発明の第１の実施形態に係る同期電動機駆動システムの全体構成を示す図である。
【００４４】
同期電動機駆動システムは、駆動装置と同期電動機１０１とから構成されている。駆動装置は、直流電源４０とインバータ４１、４２、４３とから構成されている。インバータ４１、４２、４３は、それぞれ３相交流を生成して同期電動機１０１に供給する。インバータ４１の出力電流４１ａ、４１ｂ、４１ｃはそれぞれ２π／３ラジアンずつ位相がずれている。インバータ４２の出力電流４２ａ、４２ｂ、４２ｃもそれぞれ２π／３ラジアンずつ位相がずれており、インバータ４３の出力電流４３ａ、４３ｂ、４３ｃもそれぞれ２π／３ラジアンずつ位相がずれている。
【００４５】
また、インバータ４１、４２、４３の出力電流のうち、出力電流４１ａ、４２ａ、４３ａに着目すれば、この順にπ／９ラジアンずつ位相が進められている。同様に、出力電流４１ｂ、４２ｂ、４３ｂでは、この順に位相がπ／９ラジアンずつ進められ、出力電流４１ｃ、４２ｃ、４３ｃでは、この順に位相がπ／９ラジアンずつ進められている。出力電流４１ａ、４２ａ、４３ａがそれぞれ図５の１９１ａ、１９２ａ、１９３ａに対応している。
＜効果＞
以上説明したとおり、同期電動機１０１では、回転子磁極の間隔が機械角で１８°（電気角でπラジアン）であるのに対し、固定子ティース組内の３個の固定子ティースの間隔は機械角で２０°としている。このように、回転子磁極の間隔と固定子ティースの間隔とに機械的な位相差をもたせることにより、無通電時のトルク脈動であるコギングトルクを低減させることができる。
【００４６】
また、同期電動機１０１では、固定子ティース組内において隣接する固定子ティースが電気角で（π＋π／９）ラジアンだけずれており、それぞれに巻回されている固定子巻線にはπ／９ラジアンだけ位相がずれた電流が流されている。そのため、各固定子ティースについて、固定子ティースと磁極との間に働くマグネットトルクを最大にすることができ、全体のトルクを高めることができる。そのうえ、各固定子ティースについて、マグネットトルクが最大となるタイミングがπ／９ラジアンの位相に相当する時間だけずれるので、π／３ラジアンを基本周期とするトルク脈動を打ち消すことができる。
【００４７】
なお、図４、図５では、永久磁石に起因するマグネットトルクのみを考慮していたので、固定子ティースの中心と回転子磁極間とが一致したときに、その固定子ティースに巻回されている固定子巻線に流れる電流が最大となるように電流位相を調整している。しかしながら、同期電動機１０１は、回転子コア内部に永久磁石を配置した、いわゆる磁石埋込み型同期電動機なので、永久磁石に起因するマグネットトルクに加えて、磁気抵抗の差に起因するリラクタンストルクを利用することができる。図４、図５で説明した位相よりも電流位相を進めるように調整することにより、マグネットトルクとリラクタンストルクの両者を生かして最大トルクを得ることができる場合がある。
【００４８】
また、同期電動機１０１では、固定子ティースに固定子巻線を巻回するのに集中巻を採用している。そのため、固定子の端面の巻線いわゆるコイルエンドの小型化が図れ、同期電動機の小型化ができる。また、巻線のコイルエンドは、電流を流してもトルクに寄与しない部分である。コイルエンドの小型化を図ることにより、通電時の巻線抵抗によるジュール損である銅損を低下させることができ、効率を高めることができる。
【００４９】
また、同期電動機１０１は、回転子が固定子の外周側に配置された、いわゆるアウターロータ型である。そのため、同じ体積で比較した場合、回転子が固定子の内周側に配置されたインナーロータ型に比べて、回転子径を大きくすることができる。したがって、磁極数が２０極になるような同期電動機でも、永久磁石の大きさを小さくする必要がないので、有効磁束の低下を防ぐことができる。
【００５０】
また、同期電動機１０１は、磁極数が２０極、固定子ティースの数が１８個であるが、固定子ティースが９個や２７個といった９の倍数に対して、回転子の磁極数が１０の倍数の組み合わせ、すなわち１０ｑ極９ｑティース（ｑは正の整数）の同期電動機であれば、同様の効果を得ることができる。また、８ｑ極９ｑティース（ｑは正の整数）や１０ｑ極１２ｑティース（ｑは正の整数）でも同様の効果を得ることができる。
【００５１】
また、同期電動機１０１では、中性点接続された固定子ティース組１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃと、固定子ティース組１０８ａ’、１０８ｂ’、１０８ｃ’のグループが２個、軸に対して対称な配置となるので、固定子ティースによるラジアル方向の合成吸引力が０となり、回転子に磁気吸引力が作用しない。したがって、軸受寿命に悪影響を与えることがなくなり、長寿命の同期電動機が得られる。同様に３０極２７ティースでは、中性点接続された固定子ティース組が３個軸に対して機械角で１２０°ごとの配置となるため、巻線に通電した固定子ティースによるラジアル方向の合成吸引力が０となり、回転子に磁気吸引力が作用しない。
【００５２】
以上、第１の実施形態によれば、トルクの減少を抑えつつトルク脈動も低減することができ、小型、高出力、低振動、低騒音、高効率な同期電動機駆動システムを提供することができる。
（第２の実施形態）
＜同期電動機＞
図７は、本発明の第２の実施形態に係る同期電動機駆動システムを構成する同期電動機の平面図、図８は、図７の同期電動機の詳細図である。
【００５３】
第２の実施形態に係る同期電動機２０１は、固定子２０３の構成に関して、第１の実施形態に係る同期電動機１０１と異なる。具体的には、固定子ティース組２０８に含まれる固定子ティース２０７の配置間隔が異なる。
【００５４】
固定子２０３は、回転子２に対向配置されている複数の固定子ティース２０７および各固定子ティース２０７に集中巻に巻回された固定子巻線２０９を含む。固定子ティース２０７は、固定子の周方向に並ぶｍ個単位（本実施形態では、ｍ＝３）で固定子ティース組２０８を構成している。固定子ティース組２０８が６組、機械角で６０°の等間隔で配置されている。また、固定子ティース組２０８ａ、２０８ｂ、２０８ｃが電気角で２π／３ラジアンの間隔で配置されている。
【００５５】
図８には、固定子ティース組２０８ａの構成が示されている。固定子ティース組２０８ｂ、２０８ｃの構成も同様である。
【００５６】
固定子ティース組２０８ａは、３個の隣接した固定子ティース２７１ａ、２７２ａ、２７３ａから構成されている。固定子ティース２７１ａ、２７２ａ、２７３ａには、それぞれ固定子巻線２９１ａ、２９２ａ、２９３ａが集中巻に巻回されている。隣接する固定子巻線の巻回方向は互いに逆向きにされている。
【００５７】
固定子ティース２７１ａは、固定子ティース２７２ａに対して機械角で＋１９°の位置（電気角では、πラジアンからさらに＋π／１８ラジアンずれた位置）に配置されている。
【００５８】
固定子ティース２７３ａは、固定子ティース２７２ａに対して機械角で−１９°の位置（電気角では、πラジアンからさらに−π／１８ラジアンずれた位置）に配置されている。
【００５９】
図９は、図７に示した同期電動機の固定子巻線の結線を説明するための図である。
【００６０】
図示した巻線端子番号末尾のａ、ｂ、ｃは、それぞれ固定子ティース組２０８ａ、２０８ｂ、２０８ｃを構成する巻線に対応している。
【００６１】
第２の実施形態では、第１の実施形態と同様に、固定子ティース組２０８ａ内の３個の固定子巻線２９１ａ、２９２ａ、２９３ａのそれぞれの巻線端子２２１ａ、２２２ａ、２２３ａは、個別に外部に出されていて、駆動装置であるインバータの接続端子に個別に接続されている。また、異なる固定子ティース組２０８ａ、２０８ｂ、２０８ｃで位相差が２π／３ラジアンとなる固定子巻線の端子は共通に中性点に接続されている。
＜駆動方法＞
次に、同期電動機２０１の駆動方法について説明する。
【００６２】
図１０は、本発明の第２の実施形態の固定子と回転子の位置関係を示し、図１０（ａ）、図１０（ｂ）、図１０（ｃ）は回転子２が反時計方向に各々機械角で１°（電気角でπ／１８ラジアン）回転したときの固定子および回転子の位置関係を示している。また、図１１は、図１０に示された固定子巻線に流す電流を示した図である。図１１中の（ａ）（ｂ）（ｃ）で示される時間は、それぞれ図１０（ａ）、図１０（ｂ）、図１０（ｃ）に示される位置関係に対応している。
【００６３】
図１０（ａ）では、一点鎖線で示すように、固定子ティース２７３ａの中心と回転子磁極間１１とが一致する位置関係にある。一方、固定子ティース２７２ａの中心と回転子磁極間１０とがずれた位置関係にあり、固定子ティース２７１ａの中心と回転子磁極間１１’とがずれた位置関係にある。これは、図８で説明したように隣接する磁極どうしのなす角度（１８°）と隣接する固定子ティースどうしのなす角度（１９°）が異なるからである。図１０（ａ）の位置関係のときに、固定子巻線２９３ａに流れる電流が最大となるように電流位相を調整すると、固定子ティース２７３ａと磁極との間に働くトルクであるマグネットトルクが最大となる。
【００６４】
図１０（ｂ）では、図１０（ａ）から回転子が反時計方向に機械角で１°（電気角でπ／１８ラジアン）回転した状態を示す。図１０（ｂ）では、一点鎖線で示すように、固定子ティース２７２ａの中心と回転子磁極間１０とが一致する位置関係にある。一方、固定子ティース２７３ａの中心と回転子磁極間１１とがずれた位置関係にあり、固定子ティース２７１ａの中心と回転子磁極間１１’とがずれた位置関係にある。図１０（ｂ）の位置関係のときに、固定子巻線２９２ａに流れる電流が最大となるように電流位相を調整すると、固定子ティース２７２ａと磁極との間に働くマグネットトルクが最大となる。
【００６５】
図１０（ｃ）では、図１０（ｂ）から回転子が反時計方向に機械角で１°（電気角でπ／１８ラジアン）回転した状態を示す。図１０（ｃ）では、一点鎖線で示すように、固定子ティース２７１ａの中心と回転子磁極間１１’とが一致する位置関係にある。一方、固定子ティース２７３ａの中心と回転子磁極間１１とがずれた位置関係にあり、固定子ティース２７２ａの中心と回転子磁極間１０とがずれた位置関係にある。図１０（ｃ）の位置関係のときに、固定子巻線２９１ａに流れる電流が最大となるように電流位相を調整すると、固定子ティース２７１ａと磁極との間に働くマグネットトルクが最大となる。
【００６６】
図１１には、固定子巻線２９１ａ、２９２ａ、２９３ａに流す電流の時間変化が示されている。固定子巻線２９３ａに流す電流は、固定子巻線２９２ａに流す電流に対して位相がπ／１８ラジアンだけ進み、固定子巻線２９１ａに流す電流は、固定子巻線２９２ａに流す電流に対して位相がπ／１８ラジアンだけ遅れている。
【００６７】
このように、図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のそれぞれの位置関係において、固定子ティースと磁極との間に働くマグネットトルクが最大となるように、各固定子巻線に流れる電流の電流位相が調整されているため、全体として高トルク化を図ることができる。
【００６８】
固定子巻線の配置と固定子巻線に流す電流の電流位相とは以下の関係がある。
【００６９】
固定子巻線２９３ａは、固定子巻線２９２ａに対して電気角でπラジアンからさらに−π／１８ラジアンずれて配置されている。この場合、固定子巻線２９３ａに流す電流を、固定子巻線２９２ａに流す電流に対してπ／１８ラジアンだけ進めることとする。一方、固定子巻線２９１ａは、固定子巻線２９２ａに対して電気角でπラジアンからさらに＋π／１８ラジアンずれて配置されている。この場合、固定子巻線２９１ａに流す電流は、固定子巻線２９２ａに流す電流に対してπ／１８ラジアンだけ遅らせることとする。このようにすれば、固定子ティースの中心と回転子磁極間とが一致したときに、その固定子ティースに巻回されている固定子巻線に流れる電流が最大になる。
【００７０】
以上説明したように、同期電動機２０１では、６組の固定子ティース組は等間隔に配置されており、各固定子ティース組においては、３個の固定子ティースは等間隔で配置されている。しかし、１８個の固定子ティースの全てが等間隔に配置されているわけではない。このように、固定子ティース組における固定子ティース間の配置間隔の位相差をわずかに設け、それに応じたわずかな位相差を持った電流を通電するだけでも、トルクの減少を抑えつつトルク脈動も低減することができ、小型、高出力、低振動、低騒音、高効率な同期電動機駆動システムを提供することができる。
（第３の実施形態）
図１２は、本発明の第３の実施形態に係る同期電動機駆動システムを構成する同期電動機の詳細図である。
【００７１】
第３の実施形態では、各固定子ティースに巻回された固定子巻線の巻回方向が同じである点で、第２の実施形態と異なる。
【００７２】
図１２（ａ）に示す例では、固定子ティース２７１ａ、２７２ａ、２７３ａにそれぞれ固定子巻線２９１ａ、３９２ａ、２９３ａが巻回されている。固定子巻線２９１ａ、３９２ａ、２９３ａの巻回方向は何れも同じである。
【００７３】
各固定子巻線の巻き始めの端子を２２１ａ、３２２ａ、２２３ａとし、巻き終わりの端子を２２４ａ、３２５ａ、２２６ａとすると、固定子巻線２９１ａ、２９３ａでは、巻き始めの端子２２１ａ、２２３ａが入力端子とされ、巻き終わりの端子２２４ａ、２２６ａが中性点端子とされている。この点、第２の実施形態と同じである。一方、固定子巻線３９２ａでは、巻き終わりの端子３２５ａが入力端子とされ、巻き始めの端子３２２ａが中性点端子とされている。
【００７４】
固定子巻線２９１ａ、３９２ａ、２９３ａには、第２の実施形態と同様、図１１に示された電流が供給される。そのため、隣接する固定子巻線は互いに逆極性の磁場を発生させることができる。
【００７５】
また、図１２（ｂ）に示す例では、固定子巻線２９１ａ、３９２ａ、２９３ａの巻回方向が何れも同じである。各固定子巻線の巻き始めの端子を２２１ａ、３２２ａ、２２３ａとし、巻き終わりの端子を２２４ａ、３２５ａ、２２６ａとすると、固定子巻線２９１ａ、３９２ａ、２９３ａのいずれにおいても、巻き始めの端子２２１ａ、３２２ａ、２２３ａが入力端子とされ、巻き終わりの端子２２４ａ、３２５ａ、２２６ａが中性点端子とされている。
【００７６】
図１３は、図１２（ｂ）の各固定子巻線に流す電流の時間変化を示した図である。図１３に示すように、固定子巻線３９２ａに流す電流は、図１１に示した固定子巻線２９２ａに流す電流を反転させたものとなっている。そのため、隣接する固定子巻線が互いに逆極性の磁場を発生させることができる。
【００７７】
以上、第３の実施形態によれば、トルクの減少を抑えつつトルク脈動も低減することができる。そのうえ、製造過程において固定子巻線の巻回方向を同じ向きにすることができるので、固定子巻線の製造ばらつきを抑えることができ、信頼性の高い同期電動機駆動システムを提供することができる。なお、第３の実施形態では、第２の実施形態の変形例として説明しているが、これに限らず、第１の実施形態に適用することもできる。
（第４の実施形態）
第４の実施形態では同期電動機の構造に関しては第１の実施形態と同様である。すなわち固定子ティース組に含まれる３個の固定子ティースは、電気角πラジアンからさらにπ／９ラジアンだけずれた位置に配置されている。第４の実施形態では各固定子巻線に流す電流の位相が第１の実施形態と異なる。以下、第４の実施形態における通電方法に関して説明する。
【００７８】
図１４は、本発明の第４の実施形態において各固定子巻線に流す電流の時間変化を示した図である。
【００７９】
図１４に示すように、固定子巻線４９３ａに流す電流と固定子巻線４９１ａに流す電流の位相差は２π／９であり、この点については第１の実施形態と同様である。一方、固定子巻線４９３ａに流す電流は固定子巻線１９２ａに流す電流に対して５π／３６ラジアンだけ位相を進めてあり、固定子巻線４９１ａに流す電流は固定子巻線１９２ａに流す電流に対して３π／３６ラジアンだけ位相を遅らせてあり、この点において第１の実施形態と異なる。このように固定子ティース組内における３個の固定子ティースが等間隔で配置されている場合において、固定子巻線に流す電流の位相差が等間隔でなくても、従来技術よりも高トルク化とトルク脈動低減とを図ることができる。なお、第４の実施形態では、第１の実施形態の変形例として説明しているが、これに限らず、第２の実施形態に適用することもできる。
（トルク測定結果）
以下に、従来の同期電動機駆動システム、第１の実施形態の同期電動機駆動システムおよび第４の実施形態の同期電動機駆動システムのトルクについて説明する。
【００８０】
図１５は、トルクの時間変化を示す図である。
【００８１】
Ｔ０は従来の同期電動機駆動システムのトルクの時間変化を示し、Ｔ３は第１の実施形態の同期電動機駆動システムのトルクの時間変化を示し、Ｔ４は第４の実施形態の同期電動機駆動システムのトルクの時間変化を示している。
【００８２】
まず従来の同期電動機駆動システムについて説明する。図１６は、従来の同期電動機の詳細を示す図である。ここでは特許文献２（特開２００３−２４４９１５号公報）の構成を適用している。
【００８３】
従来の同期電動機では、固定子巻線９１ａ、９２ａ、９３ａは直列に接続されている。つまり固定子巻線９１ａの巻線端子２４ａと固定子巻線９２ａの巻線端子２２ａとが接続され、固定子巻線９２ａの巻線端子２５ａと固定子巻線９３ａの巻線端子２３ａとが接続されている。その結果、固定子巻線９１ａの巻線端子２１ａが入力端子となり、固定子巻線９３ａの巻線端子２６ａが中性点端子となる。
【００８４】
図１７は、従来の同期電動機において固定子巻線に流す電流の時間変化を示した図である。例えば、固定子ティース７２ａの中心と回転子磁極間１０とが一致したときに固定子巻線９２ａに流れる電流が最大になるように位相を調整すると、固定子ティース７２ａと磁極との間に働くマグネットトルクを最大にすることができる。しかしながら、このとき、固定子ティース７１ａの中心と回転子磁極間１１’とが一致しておらず、固定子ティース７３ａの中心と回転子磁極間１１とが一致していない。そのため、固定子ティース７１ａと磁極との間に働くマグネットトルク、および、固定子ティース７３ａと磁極との間に働くマグネットトルクの何れも最大にすることができない。
【００８５】
図１５に示されるように、平均トルクについては、第１および第４の実施形態では、いずれも従来構成を上回っている。またトルクの最大値と最小値との差を平均トルクに対する割合で表現したトルク脈動については、従来技術で約６％である一方、本発明の第１の実施形態では１％を下回る値となり、第４の実施形態では１％程度である。
【００８６】
このように本発明の実施形態によれば、トルクの減少を抑えつつトルク脈動も低減することができ、小型、高出力、低振動、低騒音、高効率な同期電動機駆動システムを提供することができる。
（第５の実施形態）
＜同期電動機＞
図１８は、本発明の第５の実施形態に係る同期電動機駆動システムを構成する同期電動機の平面図、図１９は、図１８の同期電動機の詳細図である。
【００８７】
第５の実施形態に係る同期電動機５０１は、固定子巻線５０９の構成に関して、第１の実施形態に係る同期電動機１０１と異なる。
【００８８】
固定子５０３は、回転子２に対向配置されている複数の固定子ティース５０７および各固定子ティース５０７に巻回された固定子巻線５０９を含む。固定子ティース５０７は、固定子の周方向に並ぶｍ個単位（本実施形態では、ｍ＝３）で固定子ティース組５０８を構成している。固定子ティース組５０８が６組、機械角で６０°の等間隔で配置されている。また、固定子ティース組５０８ａ、５０８ｂ、５０８ｃが電気角で２π／３ラジアンの間隔で配置されている。
【００８９】
図１９を用いて、固定子ティース組５０８ａの構成を詳細に述べる。固定子ティース組５０８ａは、３個の隣接した固定子ティース５７１ａ、５７２ａ、５７３ａから構成されている。固定子ティース５７１ａ、５７２ａ、５７３ａの配置は、第１の実施形態の固定子ティース１７１ａ、１７２ａ、１７３ａと同じである。
【００９０】
固定子ティース５７１ａには、固定子巻線５９１ａの一部（巻回数Ｎ１）が巻回され、固定子ティース５７３ａには、固定子巻線５９２ａの一部（巻回数Ｎ２）が巻回され、固定子ティース５７２ａには、固定子巻線５９１ａの残余の部分（巻回数Ｎ２１）および固定子巻線５９２ａの残余の部分（巻回数Ｎ２２）が巻回されている。
【００９１】
固定子巻線５９１ａは、固定子ティース５７１ａ、５７２ａにそれぞれ巻回されている部分どうしが互いに逆極性の磁場を発生させる。同様に、固定子巻線５９２ａは、固定子ティース５７２ａ、５７３ａにそれぞれ巻回されている部分どうしが互いに逆極性の磁場を発生させる。さらに固定子巻線５９１ａ、５９２ａに同位相の電流が供給されたとき固定子ティース５７２ａに巻回されている部分どうしは同じ極性の磁場を発生させる。
【００９２】
また、固定子巻線５９１ａ、５９２ａの巻回数に関しては、以下の関係が満たされている。
【００９３】
Ｎ１＝Ｎ２
Ｎ２１＝Ｎ２２＝（Ｎ１）／｛２ｃｏｓ（π／９）｝
上記関係を満たすことにより固定子ティース５７１ａ、５７２ａ、５７３ａに生じる磁束の最大値を同等にすることができる。なお、ここでは便宜上イコール記号（＝）を用いているが、実際には完全に一致させることが困難な場合が多い。上記のイコール記号は、右辺が小数になる場合にはその小数に近い整数を採用する程度の一致を含み、さらには、設計上誤差として無視できる程度の一致を含むこととする。これ以外の数式についても同様とする。
【００９４】
図２０は、図１８に示した同期電動機の固定子巻線の結線を説明するための図である。
【００９５】
図示した巻線端子番号末尾のａ、ｂ、ｃは、それぞれ固定子ティース組５０８ａ、５０８ｂ、５０８ｃを構成する巻線に対応している。
【００９６】
固定子ティース組５０８ａに含まれる２個の固定子巻線５９１ａ、５９２ａのそれぞれの巻線端子５２１ａ、５２３ａは、個別に外部に出されていて、駆動装置であるインバータの接続端子に個別に接続されている。固定子ティース組５０８ｂの２個の巻線端子５２１ｂ、５２３ｂ、および、固定子ティース組５０８ｃの２個の巻線端子５２１ｃ、５２３ｃもそれぞれ個別に外部に出されていて、駆動装置であるインバータの接続端子に個別に接続されている。
【００９７】
固定子ティース組５０８ａ、５０８ｂ、５０８ｃで位相差が２π／３ラジアンとなる固定子巻線の巻線端子は共通の中性点に接続される。すなわち巻線端子５２２ａ、５２２ｂ、５２２ｃは第１の中性点に共通に接続され、巻線端子５２４ａ、５２４ｂ、５２４ｃは第２の中性点に共通に接続されている。
＜駆動方法＞
次に、同期電動機５０１の駆動方法について説明する。
【００９８】
図２１は、本発明の第５の実施形態の固定子と回転子の位置関係を示し、図２１（ａ）、図２１（ｂ）、図２１（ｃ）は回転子２が反時計方向に各々機械角で２°（電気角でπ／９ラジアン）回転したときの固定子および回転子の位置関係を示している。また、図２２は、図２１に示された固定子巻線に流す電流を示した図である。図２２中の（ａ）（ｂ）（ｃ）で示される時間は、それぞれ図２１（ａ）、図２１（ｂ）、図２１（ｃ）に示される位置関係に対応している。
【００９９】
図２１（ａ）では、一点鎖線で示すように、固定子ティース５７３ａの中心と回転子磁極間１１とが一致する位置関係にある。一方、固定子ティース５７２ａの中心と回転子磁極間１０とがずれた位置関係にあり、固定子ティース５７１ａの中心と回転子磁極間１１’とがずれた位置関係にある。図２１（ａ）の位置関係のときに、固定子巻線５９２ａに流れる電流が最大となるように電流位相を調整すると、固定子ティース５７３ａと磁極との間に働くマグネットトルクが最大となる。
【０１００】
図２１（ｂ）では、図２１（ａ）から回転子が反時計方向に機械角で２°（電気角でπ／９ラジアン）回転した状態を示す。図２１（ｂ）では、一点鎖線で示すように、固定子ティース５７２ａの中心と回転子磁極間１０とが一致する位置関係にある。一方、固定子ティース５７３ａの中心と回転子磁極間１１とがずれた位置関係にあり、固定子ティース５７１ａの中心と回転子磁極間１１’とがずれた位置関係にある。図２１（ｂ）の位置関係のときに、固定子巻線５９１ａ、５９２ａの電流のベクトル合成が最大となるように、固定子巻線５９１ａ、５９２ａのそれぞれの巻回数が調整されている。そのため、固定子ティース５７２ａと磁極との間に働くマグネットトルクが最大となる。
【０１０１】
図２１（ｃ）では、図２１（ｂ）から回転子が反時計方向に機械角で２°（電気角でπ／９ラジアン）回転した状態を示す。図２１（ｃ）では、一点鎖線で示すように、固定子ティース５７１ａの中心と回転子磁極間１１’とが一致する位置関係にある。一方、固定子ティース５７３ａの中心と回転子磁極間１１とがずれた位置関係にあり、固定子ティース５７２ａの中心と回転子磁極間１０とがずれた位置関係にある。図２１（ｃ）の位置関係のときに、固定子巻線５９１ａに流れる電流が最大となるように電流位相を調整すると、固定子ティース５７１ａと磁極との間に働くマグネットトルクが最大となる。
【０１０２】
図２２には、固定子巻線５９１ａ、５９２ａに流す電流の時間変化が示されている。固定子巻線５９２ａに流す電流は、固定子巻線５９１ａに流す電流に対して位相が２π／９ラジアンだけ進んでいる。
【０１０３】
このように、図２１（ａ）、（ｂ）（ｃ）のそれぞれの位置関係において、固定子ティースと磁極との間に働くマグネットトルクが最大となるように、各固定子巻線に流れる電流の電流位相および各固定子巻線の巻回数が調整されているため、全体として高トルク化を図ることができる。
【０１０４】
各固定子巻線の配置関係と各固定子巻線に流す電流とは以下の関係がある。
【０１０５】
固定子ティース５７２ａに対して固定子ティース５７３ａは、電気角でπラジアンからさらに−π／９ラジアンずれて配置されている。一方、固定子ティース５７２ａに対して固定子ティース５７１ａは、電気角でπラジアンからさらに＋π／９ラジアンずれて配置されている。この場合、固定子巻線５９２ａに流す電流は、固定子巻線５９１ａに流す電流に対して２π／９ラジアンだけ進めることとする。
＜同期電動機駆動システム＞
図２３は、本発明の第１の実施形態に係る同期電動機駆動システムの全体構成を示す図である。
【０１０６】
同期電動機駆動システムは、駆動装置と同期電動機５０１とから構成されている。駆動装置は、直流電源４０とインバータ４１、４２とから構成されている。インバータ４１、４２は、それぞれ３相交流を生成して同期電動機５０１に供給する。インバータ４１の出力電流４１ａ、４１ｂ、４１ｃはそれぞれ２π／３ラジアンずつ位相がずれている。インバータ４２の出力電流４２ａ、４２ｂ、４２ｃもそれぞれ２π／３ラジアンずつ位相がずれている。
【０１０７】
また、インバータ４１、４２の出力電流のうち、出力電流４１ａ、４２ａに着目すれば、位相が２π／９ラジアンだけずれている。出力電流４１ｂ、４２ｂでも位相が２π／９ラジアンだけずれ、出力電流４１ｃ、４２ｃでも位相が２π／９ラジアンだけずれている。出力電流４１ａ、４２ａがそれぞれ図２２の５９１ａ、５９２ａに対応している。
＜効果＞
このように、同期電動機５０１では、３相インバータの台数を２台に削減しながら、固定子ティース５７１ａ、５７２ａ、５７３ａから得られるマグネットトルクをそれぞれ最大にすることができ、全体として高トルク化を図ることができる。
【０１０８】
また、同期電動機５０１では、固定子ティースに固定子巻線を巻回するのに集中巻に類似した巻回方法を採用している。そのため分布巻を採用した場合に比べて、固定子の端面の巻線いわゆるコイルエンドの小型化がはかれ、同期電動機の小型化ができる。
（第６の実施形態）
第６の実施形態では、固定子ティース６７２ａに巻回されている二種類の固定子巻線の巻回数Ｎ２１，Ｎ２２が互いに異なる。これ以外の構成については第５の実施形態と同様なので説明を省略する。
【０１０９】
図２４は、本発明の第６の実施形態に係る固定子ティースから発生する磁束を説明するためのベクトル図である。
【０１１０】
各ベクトルは各固定子ティースから発生する磁束に対応しており、ベクトルの大きさは磁束数、ベクトルの向きは発生する磁束の位相を示している。図２４から分かるように、固定子ティース５７１ａから発生する磁束に対して固定子ティース５７２ａに発生させる磁束との位相差は電気角で（α＋π）ラジアンとなり、固定子ティース５７３ａから発生する磁束に対して固定子ティース５７２ａに発生させる磁束との位相差は電気角で（β＋π）ラジアンとなる（発生させる磁束が逆向きであるので＋πラジアンである）。
【０１１１】
図２４から明らかなように、巻回数Ｎ１、Ｎ２、Ｎ２１、Ｎ２２は以下の関係を満たす。
【０１１２】
Ｎ１＝Ｎ２
Ｎ２１＝（Ｎ１）ｓｉｎ（β）／｛ｓｉｎ（α＋β）｝
Ｎ２２＝（Ｎ２）ｓｉｎ（α）／｛ｓｉｎ（α＋β）｝
以下に、具体的にα＝３π／３６ラジアン、β＝５π／３６ラジアンの場合について説明する。
【０１１３】
図２５は、第６の実施形態において各固定子巻線に流した電流の時間変化を示した図である。
【０１１４】
図２５に示すように、固定子巻線５９２ａに流す電流は、固定子巻線５９１ａに流す電流に対して位相が２π／９ラジアンだけ進めてある。図２５中、５９４ｘは、固定子ティース５７２ａに巻回された２つの固定子巻線５９１ａ（巻回数Ｎ２１）、５９２ａ（巻回数Ｎ２２）に流れる電流のベクトル合成を示す。これから明らかなように、第６の実施形態では、第４の実施形態と同等のトルク特性を得ることができる。すなわち、固定子ティース組内における３個の固定子ティースが等間隔で配置されている場合において、各固定子ティースから生じる磁束の位相差が等間隔でなくても、従来技術よりも高トルク化とトルク脈動低減とを図ることができる。しかも、第６の実施形態では、第４の実施形態に比べて、３相インバータの台数を削減することができる。
（トルク測定結果）
以下に、従来の同期電動機駆動システム、第５の実施形態の同期電動機駆動システムおよび第６の実施形態の同期電動機駆動システムのトルクについて説明する。
【０１１５】
図２６は、トルクの時間変化を示す図である。
【０１１６】
Ｔ０は従来の同期電動機駆動システムのトルクの時間変化を示し、Ｔ３は第５の実施形態の同期電動機駆動システムのトルクの時間変化を示し、Ｔ４は第６の実施形態の同期電動機駆動システムのトルクの時間変化を示している。
【０１１７】
Ｔ０は、図１５で示したものと同一である。図２６に示されるように、平均トルクについては、第５および第６の実施形態では、いずれも従来構成を上回っている。またトルクの最大値と最小値との差を平均トルクに対する割合で表現したトルク脈動については、従来技術で約６％である一方、本発明の第５の実施形態では１％を下回る値となり、第６の実施形態では１％程度である。
【０１１８】
このように本発明の実施形態によれば、トルクの減少を抑えつつトルク脈動も低減することができ、小型、高出力、低振動、低騒音、高効率な同期電動機駆動システムを提供することができる。
（第７の実施形態）
＜同期電動機＞
図２７は、本発明の第７の実施形態に係る同期電動機駆動システムを構成する同期電動機の詳細図である。
【０１１９】
第７の実施形態は、第２の実施形態の固定子の構造に、第５の実施形態の巻線構造を適用したものである。
【０１２０】
固定子ティース組は、３個の隣接した固定子ティース７７１ａ、７７２ａ、７７３ａから構成されている。
【０１２１】
固定子ティース７７１ａは、固定子ティース７７２ａに対して機械角で＋１９°の位置（電気角では、πラジアンからさらに＋π／１８ラジアンずれた位置）に配置されている。
【０１２２】
固定子ティース７７３ａは、固定子ティース７７２ａに対して機械角で−１９°の位置（電気角では、πラジアンからさらに−π／１８ラジアンずれた位置）に配置されている。
【０１２３】
固定子ティース７７１ａには、固定子巻線７９１ａの一部（巻回数Ｎ１）が巻回され、固定子ティース７７３ａには、固定子巻線７９２ａの一部（巻回数Ｎ２）が巻回され、固定子ティース７７２ａには、固定子巻線７９１ａの残余の部分（巻回数Ｎ２１）および固定子巻線７９２ａの残余の部分（巻回数Ｎ２２）が巻回されている。
【０１２４】
固定子巻線７９１ａ、７９２ａの巻回数に関しては、以下の関係が満たされている。
【０１２５】
Ｎ１＝Ｎ２
Ｎ２１＝Ｎ２２＝（Ｎ１）／｛２ｃｏｓ（π／１８）｝
上記関係を満たすことにより固定子ティース７７１ａ、７７２ａ、７７３ａに生じる磁束の最大値を同等にすることができる。
＜駆動方法＞
次に、同期電動機の駆動方法について説明する。
【０１２６】
図２８は、第７の実施形態において各固定子巻線に流した電流の時間変化を示した図である。
【０１２７】
図２８に示すように、固定子巻線７９２ａに流す電流は、固定子巻線７９１ａに流す電流に対して位相がπ／９ラジアンだけ進めてある。
【０１２８】
各固定子巻線の配置関係と各固定子巻線に流す電流とは以下の関係がある。
【０１２９】
固定子ティース７７２ａに対して固定子ティース７７３ａは、電気角でπラジアンからさらに−π／１８ラジアンずれて配置されている。一方、固定子ティース７７２ａに対して固定子ティース７７１ａは、電気角でπラジアンからさらに＋π／１８ラジアンずれて配置されている。この場合、固定子巻線７９２ａに流す電流は、固定子巻線７９１ａに流す電流に対してπ／９ラジアンだけ進めることとする。
【０１３０】
そうすると、固定子ティース７７３ａの中心が回転子磁極間１１と一致しているときに、固定子巻線７９２ａに流れる電流が最大となり、固定子ティース７７３ａと磁極との間に働くマグネットトルクが最大となる。また固定子ティース７７２ａの中心が回転子磁極間１０と一致しているときに、固定子巻線７９１ａ、７９２ａに流れる電流のベクトル合成が最大となり、固定子ティース７７２ａと磁極との間に働くマグネットトルクが最大となる。また、固定子ティース７７１ａの中心が回転子磁極間１１’と一致しているときに、固定子巻線７９１ａに流れる電流が最大となり、固定子ティース７７１ａと磁極との間に働くマグネットトルクが最大となる。これにより固定子ティース毎にマグネットトルクを最大とすることができ、全体として高トルク化を図ることができる。
【０１３１】
また、第５および第７の実施形態ではいずれも、中央の固定子ティースに巻回される巻回数（Ｎ２１＋Ｎ２２）は、両隣の固定子ティースのそれぞれに巻回される巻回数Ｎ１（＝Ｎ２）よりも大きくなる。この巻回数の増加比（Ｎ２１＋Ｎ２２）／Ｎ１に着目すると、第７の実施形態では１／ｃｏｓ（π／１８）である一方、第５の実施形態では１／ｃｏｓ（π／９）である。すなわち第７の実施形態のほうが第５の実施形態に比べて巻回数の増加比が小さい（約９５％）。したがって、第７の実施形態は同期電動機の小型化を図る際に有効である。
（第８の実施形態）
＜同期電動機＞
第８の実施形態では、巻線構造が第５の実施形態と異なる。それ以外は、第５の実施形態と同様である。
【０１３２】
図２９は、本発明の第８の実施形態に係る同期電動機駆動システムを構成する同期電動機の詳細図である。
【０１３３】
固定子ティース組は、固定子ティース８７１ａ、８７２ａ、８７３ａから構成されている。
【０１３４】
固定子ティース８７１ａは、固定子ティース８７２ａに対して機械角で＋２０°の位置（電気角では、πラジアンからさらに＋π／９ラジアンずれた位置）に配置されている。
【０１３５】
固定子ティース８７３ａは、固定子ティース８７２ａに対して機械角で−２０°の位置（電気角では、πラジアンからさらに−π／９ラジアンずれた位置）に配置されている。
【０１３６】
固定子ティース８７１ａには、固定子巻線８９１ａが巻回され、固定子ティース８７３ａには、固定子巻線８９２ａが巻回され、固定子ティース８７２ａには、固定子巻線が巻回されていない。
＜駆動方法＞
図３０は、第８の実施形態において各固定子巻線に流す電流の時間変化を示した図である。固定子巻線８９２ａに流す電流は、固定子巻線８９１ａに流す電流に対して位相が２π／９ラジアンだけ進んでいる。
【０１３７】
各固定子巻線の配置関係と各固定子巻線に流す電流とは以下の関係がある。
【０１３８】
固定子ティース８７３ａは、固定子ティース８７２ａに対して電気角でπラジアンからさらに−π／９ラジアンずれて配置されている。一方、固定子ティース８７１ａは、固定子ティース８７２ａに対して電気角でπラジアンからさらに＋π／９ラジアンずれて配置されている。この場合、固定子巻線８９２ａに流す電流は、固定子巻線８９１ａに流す電流に対して２π／９ラジアンだけ進めることとする。
【０１３９】
そうすると、固定子ティース８７３ａの中心が回転子磁極間１１と一致しているときに、固定子巻線８９２ａに流れる電流が最大となり、固定子ティース８７３ａと磁極との間に働くマグネットトルクが最大となる。また、固定子ティース８７１ａの中心が回転子磁極間１１’と一致しているときに、固定子巻線８９１ａに流れる電流が最大となり、固定子ティース８７１ａと磁極との間に働くマグネットトルクが最大となる。これにより固定子ティース毎にマグネットトルクを最大とすることができ、全体として高トルク化を図ることができる。
【０１４０】
なお上記実施形態では、固定子ティースの配置間隔を機械角で２０°としているが、機械角で１９°にすることにより巻線スペースをより大きく確保することができる。
【０１４１】
なお、本実施形態では固定子ティース８７２ａには巻線を巻回していないが、固定子ティース８７２ａに駆動用巻線とは異なるセンサ用の巻線を巻回することとしてもよい。センサ用の巻線の誘起電圧を検出することにより、回転子の位置検出を行うことができる。また、センサ用の巻線に駆動用電流とは異なる高周波電圧を印加し、インダクタンスの影響を受けた電流を検出することにより、回転子の位置検出を行うことができる。
＜効果＞
このように、第８の実施形態では、３相インバータの台数を２台に削減することができる。また、固定子ティース８７２ａは、両隣の固定子ティース８７１ａ、８７３ａとともに回転子磁極のＮ極からＳ極までの磁路を形成することができる。そのため、第８の実施形態は、巻線スペースを大きくとることが困難な比較的小径の同期電動機において、固定子ティースの数量を多くしたい場合に有効である。
（変形例）
以上、同期電動機駆動システムについて実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限られない。例えば、以下のような変形例が考えられる。
（１）第１から第４までの実施形態では、固定子ティース組における３個の固定子巻線はいずれも外部に引き出され、互いに位相が異なる電流を受けている。しかしながら本発明はこれに限らず、３個の固定子巻線のうち２個の隣り合う固定子巻線が互いに位相が異なる電流を受けることとしても、ある程度の効果は見込める。例えば、図３１に、第１の実施形態と同様の固定子構造において、固定子巻線１９１ａ、１９２ａには同じ位相の電流が流され、固定子巻線１９３ａには固定子巻線１９１ａ、１９２ａに流れる電流からπ／９ラジアンだけ進んだ電流が流される例を示す。
（２）第１から第４までの実施形態では、固定子ティース組を構成する固定子ティースの数が３個の場合（ｍ＝３）について説明しているが、本発明はこれに限らず、２以上の整数個であれば適用可能である。以下、固定子ティース組を構成する固定子ティースの数がｍ個の場合について検討する。
【０１４２】
固定子ティースの数がｍ個の場合、理論的には、固定子ティース組において隣り合う固定子ティースは電気角で最大（π＋２π／３ｍ）ラジアンに相当する間隔で配置可能である。また隣り合う固定子ティースにそれぞれ巻回された固定子巻線が同位相の電流が流れたときに互いに逆向きの磁場を発生させる特性をもつ場合、これらの固定子巻線には±２π／３ｍラジアンの範囲内で互いに位相が異なる電流を供給すればよい。
【０１４３】
ただし現実的には、固定子ティース組において隣り合う固定子ティースは電気角で最大（π＋π／３ｍ）ラジアンに相当する間隔で配置するのが好ましい。また隣り合う固定子ティースに巻回された固定子巻線が同位相の電流が流れたときに互いに逆向きの磁場を発生させる特性をもつ場合、これらの固定子巻線には±π／３ｍラジアンの範囲内で互いに位相が異なる電流を供給すればよい。
【０１４４】
例えば、ｍ＝５の場合、固定子ティースの数量が３０個（機械角で１２°の等間隔で配置）、回転子の磁極数が３２個（電気角πラジアンは機械角で３６０／３２＝１１．２５°に相当）となり、隣り合う固定子巻線は、電気角で最大（π＋π／１５）ラジアンに相当する間隔で配置される。また隣り合う固定子巻線のうち回転方向にみて電気角で最大（π＋π／１５）ラジアン進んだ位置にある固定子巻線には、最大（π＋π／１５）ラジアン遅れた位相の電流が供給される。
（３）第５から第８までの実施形態では、固定子ティース組を構成する固定子ティースの数が３個の場合（ｍ＝３）について説明しているが、本発明はこれに限らず、３以上の整数個であれば適用可能である。以下、固定子ティース組を構成する固定子ティースの数がｍ個の場合について検討する。
【０１４５】
固定子ティースの数がｍ個の場合、理論的には、固定子ティース組において隣り合う固定子ティースは電気角で最大（π＋２π／３ｍ）ラジアンに相当する間隔で配置可能である。また固定子巻線５９１ａ、５９２ａには、±２π／３ｍラジアンの範囲内で互いに位相が異なる電流を供給すればよい。
【０１４６】
ただし現実的には、固定子ティース組において隣り合う固定子ティースは電気角で最大（π＋π／３ｍ）ラジアンに相当する間隔で配置するのが好ましい。また固定子巻線５９１ａ、５９２ａには、最大で２π／３ｍラジアンだけ位相が異なる電流を供給すればよい。
（４）第５から第７までの実施形態では、巻回数Ｎ１、Ｎ２、Ｎ２１、Ｎ２２が以下の関係を満たしている。
【０１４７】
Ｎ１＝Ｎ２
Ｎ２１＝（Ｎ１）ｓｉｎ（β）／｛ｓｉｎ（α＋β）｝
Ｎ２２＝（Ｎ２）ｓｉｎ（α）／｛ｓｉｎ（α＋β）｝
ここで、第５の実施形態では、α＝β＝π／９の場合であり、第７の実施形態では、α＝β＝π／１８の場合である。
【０１４８】
本発明は、これに限らず、以下の関係を満たすこととしてもよい。
【０１４９】
Ｎ１＝Ｎ２
Ｎ２１＝Ｎ２２＝（Ｎ１）／２
上記関係を満たすこととすれば、固定子ティース組内の３個の固定子ティースにそれぞれ巻回される巻回数を同等にすることができ、固定子巻線が配置される空間における固定子巻線の占める割合である巻線占積率を高くすることができる。また、このようにしても高トルク化およびトルク脈動低減の効果を十分に得ることができる。
（５）第１から第８の実施形態では、固定子ティース組において固定子巻線の配置間隔はいずれも固定子の磁極間隔とずれている。しかしながら、本発明はこれに限らず、固定子巻線の配置間隔が１個所だけ回転子の磁極間隔と異なることとしてもよい。例えば、図３２に、固定子ティース２７１ａ、２７２ａの配置間隔は回転子の磁極間隔と異なり、固定子ティース２７２ａ、２７３ａの配置間隔は回転子の磁極間隔と一致する例を示す。
【０１５０】
さらに、例えば、図３２の構成の場合において、図３３に示す電流を流すこととすれば、高トルク化を図ることができる。
（６）第５から第８までの実施形態では、固定子巻線５９１ａ、５９２ａに互いに２π／９ラジアンの位相差をもつ電流を流すこととしているが、本発明はこれに限らず、±２π／３ｍラジアンの範囲内で互いに位相が異なる電流を供給することとすればよい。
（７）第１から第８までの実施形態では固定子巻線は固定子ティースに巻回されているが、本発明はこれに限らず、固定子ティースのない、いわゆるコアレスモータにも適用可能である。
（８）第１から第８までの実施形態では特に挙げていないが、固定子ティースが回転子の軸方向に進むほど周方向に最大で固定子ティースの配置間隔だけずれていくスキュー配置を施すこととしてもよい。
（９）第１から第８までの実施形態では、回転子が固定子の外側に配置されたアウターロータ型の同期電動機で説明しているが、回転子を固定子の内側に配置したインナーロータ型の同期電動機や、回転子と固定子とが軸方向に空隙を持って配置された、いわゆる面対向のアキシャルギャップ式同期電動機や、それらを複数組み合わせた構造の同期電動機でも同じ効果があることは言うまでもない。
（１０）第１から第８までの実施形態では、回転子の磁極を永久磁石により構成したが、磁気抵抗の差で構成したリラクタンストルクを利用した同期電動機、回転子に両者を組み合わせた同期電動機でも適用可能である。
（１１）本発明は、同期回転機に限らず、同期発電機、また、直動駆動されるリニア同期電動機、リニア同期発電機にも適用できる。
（１２）本発明は、小型、高出力、低振動、低騒音、高効率な同期電動機駆動システムを提供することができ、低振動、低騒音性が要求される自動車用途に特に有用である。
【産業上の利用可能性】
【０１５１】
本発明は、小型高効率で低振動低騒音性が要求される、コンプレッサ用、電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池自動車等の同期電動機駆動システムに利用可能である。
【符号の説明】
【０１５２】
２    回転子
４    回転子コア
５    永久磁石
６    磁極
１０    回転子磁極間
１１    回転子磁極間
２１ａ、２２ａ、２３ａ、２４ａ、２５ａ、２６ａ  巻線端子
４０    直流電源
４１、４２、４３    インバータ
７１ａ、７２ａ、７３ａ  固定子ティース
９１ａ、９２ａ、９３ａ  固定子巻線
１０１、２０１、５０１    同期電動機
１０３、２０３、５０３    固定子
１０７、２０７、５０７    固定子ティース
１０８、２０８、５０８    固定子ティース組
１０９、２０９、５０９    固定子巻線
１７１ａ、１７２ａ、１７３ａ  固定子ティース
２７１ａ、２７２ａ、２７３ａ  固定子ティース
５７１ａ、５７２ａ、５７３ａ  固定子ティース
６７１ａ、６７２ａ、６７３ａ  固定子ティース
７７１ａ、７７２ａ、７７３ａ  固定子ティース
８７１ａ、８７２ａ、８７３ａ  固定子ティース
１９１ａ、１９２ａ、１９３ａ  固定子巻線
２９１ａ、２９２ａ、２９３ａ  固定子巻線
３９１ａ、３９２ａ、３９３ａ  固定子巻線
５９１ａ、５９２ａ  固定子巻線
６９１ａ、６９２ａ  固定子巻線
７９１ａ、７９２ａ  固定子巻線
８９１ａ、８９２ａ  固定子巻線
【図１】
2009144946.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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年3月29日(2010.3.29)
【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】
同期電動機とその駆動装置により構成される同期電動機駆動システムであって、
前記同期電動機は、
周方向に等間隔に配設された複数の磁極を含む回転子と、
集中巻に巻回され、周方向に並設された複数の固定子巻線を含む固定子とを備え、
前記複数の固定子巻線は、周方向に並ぶｍ個単位で（ｍは２以上の整数）固定子巻線組を構成し、このように構成された複数の固定子巻線組は周方向に等間隔に並んでおり、
前記複数の固定子巻線組では、電気角で同じ位置にある固定子巻線組が複数個ずつ存在し、周方向に並んだ複数個の固定子巻線組単位で回転対称になっており、
各固定子巻線組において、ｍ個の固定子巻線のうち少なくとも一対の隣り合う固定子巻線は、前記回転子の磁極間隔と異なる配置間隔で並び、かつ、一端がそれぞれ独立した外部端子に個別に接続され、他端が中性点に接続されており、
前記駆動装置は、
前記複数の固定子巻線に電流を供給するにあたり、当該一対の隣り合う固定子巻線に、それぞれが個別に接続された外部端子を通じて、互いに位相が異なる電流を供給し、
前記一対の隣り合う巻線には、互いに逆極性の磁場が発生すること
を特徴とする同期電動機駆動システム。
【請求項２】
前記複数の固定子巻線組は、隣り合う固定子巻線組の間隔が電気角で２π／３ラジアンに相当する間隔となるように並んでおり、
前記駆動装置は、
任意の固定子巻線組に含まれる任意の固定子巻線と、前記任意の固定子巻線組に隣り合う固定子巻線組に含まれる前記任意の固定子巻線に対応する固定子巻線とに、互いに２π／３ラジアンだけ異なる位相の電流を供給すること
を特徴とする請求項１に記載の同期電動機駆動システム。
【請求項３】
各固定子巻線組における前記一対の隣り合う固定子巻線は、個別に接続された外部端子に同位相の電流が供給されたときには互いに逆極性の磁場を発生させる特性を有し、
前記駆動装置は、
各固定子巻線組における前記一対の隣り合う固定子巻線に、±２π／３ｍラジアンの範囲内で互いに位相が異なる電流を供給すること
を特徴とする請求項２に記載の同期電動機駆動システム。
【請求項４】
各固定子巻線組における前記一対の隣り合う固定子巻線は、個別に接続された外部端子に同位相の電流が供給されたときには同極性の磁場を発生させる特性を有し、
前記駆動装置は、
各固定子巻線組における前記一対の隣り合う固定子巻線に、π±２π／３ｍラジアンの範囲内で互いに位相が異なる電流を供給すること
を特徴とする請求項２に記載の同期電動機駆動システム。
【請求項５】
各固定子巻線組は、第１、第２および第３の固定子巻線から構成され、
前記第１の固定子巻線は、前記第２の固定子巻線からみて回転方向に電気角でπラジアンよりも進んだ位置に配され、
前記第３の固定子巻線は、前記第２の固定子巻線からみて回転方向に電気角でπラジアンよりも遅れた位置に配されており、
前記第１、第２および第３の固定子巻線は、それぞれ独立した個別の外部端子に接続され、かつ、個別に接続された外部端子に同位相の電流が供給されたときには隣り合う固定子巻線が互いに逆極性の磁場を発生させる特性を有し、
前記駆動装置は、
各固定子巻線組における前記第１の固定子巻線に前記第２の固定子巻線に供給する電流よりも位相が遅れた電流を供給し、前記第３の固定子巻線に前記第２の固定子巻線に供給する電流よりも位相が進んだ電流を供給すること
を特徴とする請求項１に記載の同期電動機駆動システム。
【請求項６】
前記第１の固定子巻線が配された位置は、前記第２の固定子巻線が配された位置からみて回転方向に電気角でπラジアンよりも最大でπ／３ｍラジアンだけ進んでおり、
前記第３の固定子巻線が配された位置は、前記第２の固定子巻線が配された位置からみて回転方向に電気角でπラジアンよりも最大でπ／３ｍラジアンだけ遅れており、
前記第１の固定子巻線に供給される電流の位相は、前記第２の固定子巻線に供給される電流の位相よりも最大でπ／３ｍラジアンだけ遅れており、
前記第３の固定子巻線に供給される電流の位相は、前記第２の固定子巻線に供給される電流の位相よりも最大でπ／３ｍラジアンだけ進んでいること
を特徴とする請求項５に記載の同期電動機駆動システム。
【請求項７】
各固定子巻線組において、ｍ個の固定子巻線は、前記回転子の磁極間隔と異なる配置間隔で等間隔に並んでいること
を特徴とする請求項１に記載の同期電動機駆動システム。
【請求項８】
各固定子巻線組において、ｍ個の固定子巻線はそれぞれ独立した外部端子に個別に接続されていること
を特徴とする請求項１に記載の同期電動機駆動システム。
【請求項９】
前記複数の固定子巻線のうち少なくともひとつは、前記回転子の軸方向に進むほど周方向に最大で固定子巻線の配置間隔だけずれていくスキュー配置が施されていること
を特徴とする請求項１に記載の同期電動機駆動システム。
【請求項１０】
同期電動機とその駆動装置により構成される同期電動機駆動システムであって、
前記同期電動機は、
周方向に等間隔に配設された複数の磁極を含む回転子と、
周方向に並設された複数の固定子ティースを含む固定子とを備え、
前記複数の固定子ティースは、周方向に並ぶｍ個単位で（ｍは３以上の整数）固定子ティース組を構成し、このように構成された複数の固定子ティース組は周方向に等間隔に並んでおり、
各固定子ティース組において、ｍ個の固定子ティースのうち周方向に並んだ第１、第２および第３の固定子ティースは、これらの配置間隔の少なくともひとつが前記回転子の磁極間隔と異なるように配されており、
前記第１の固定子ティースには、第１の固定子巻線の一部が巻回され、
前記第３の固定子ティースには、第２の固定子巻線の一部が巻回され、
前記第２の固定子ティースには、前記第１の固定子巻線の残余の部分と前記第２の固定子巻線の残余の部分とが巻回され、
前記第１および第２の固定子巻線は、一端がそれぞれ独立した外部端子に個別に接続され、他端が中性点に接続されており、
前記駆動装置は、
前記同期電動機を駆動するにあたり、各固定子ティース組における前記第１および第２の固定子巻線に、それぞれが個別に接続された外部端子を通じて互いに位相が異なる電流を供給すること
を特徴とする同期電動機駆動システム。
【請求項１１】
前記複数の固定子ティース組は、隣り合う固定子ティース組の間隔が電気角で２π／３ラジアンに相当する間隔となるように並んでおり、
前記駆動装置は、
隣り合う固定子ティース組にそれぞれ含まれる第１の固定子巻線に、互いに２π／３ラジアンだけ異なる位相の電流を供給し、
隣り合う固定子ティース組にそれぞれ含まれる第２の固定子巻線に、互いに２π／３ラジアンだけ異なる位相の電流を供給すること
を特徴とする請求項１０に記載の同期電動機駆動システム。
【請求項１２】
前記第１の固定子巻線は、前記第１および第２の固定子ティースにそれぞれ巻回されている部分どうしが互いに逆極性の磁場を発生させるように巻回され、
前記第２の固定子巻線は、前記第２および第３の固定子ティースにそれぞれ巻回されている部分どうしが互いに逆極性の磁場を発生させるように巻回され、
前記第１および第２の固定子巻線に同位相の電流が供給されたとき前記第２の固定子ティースに巻回されている部分どうしは同じ極性の磁場を発生させ、
前記駆動装置は、
各固定子ティース組における前記第１および第２の固定子巻線に、±２π／３ｍラジアンの範囲内で互いに位相が異なる電流を供給すること
を特徴とする請求項１１に記載の同期電動機駆動システム。
【請求項１３】
前記第１の固定子ティースは、前記第２の固定子ティースからみて回転方向に電気角でπラジアンよりも進んだ位置に配され、
前記第３の固定子ティースは、前記第２の固定子ティースからみて回転方向に電気角でπラジアンよりも遅れた位置に配されており、
前記第１の固定子巻線は、前記第１および第２の固定子ティースにそれぞれ巻回されている部分どうしが互いに逆極性の磁場を発生させるように巻回され、
前記第２の固定子巻線は、前記第２および第３の固定子ティースにそれぞれ巻回されている部分どうしが互いに逆極性の磁場を発生させるように巻回され、
前記第１および第２の固定子巻線に同位相の電流が供給されたとき前記第２の固定子ティースに巻回されている部分どうしは同じ極性の磁場を発生させ、
前記駆動装置は、
前記第１の固定子巻線に前記第２の固定子巻線に供給する電流よりも位相が遅れた電流を供給すること
を特徴とする請求項１０に記載の同期電動機駆動システム。
【請求項１４】
前記第１の固定子ティースが配された位置は、前記第２の固定子ティースが配された位置からみて回転方向に電気角でπラジアンよりも最大でπ／３ｍラジアンだけ進んでおり、
前記第３の固定子ティースが配された位置は、前記第２の固定子ティースが配された位置からみて回転方向に電気角でπラジアンよりも最大でπ／３ｍラジアンだけ遅れており、
前記第１の固定子巻線に供給される電流の位相は、前記第２の固定子巻線に供給される電流の位相よりも最大で２π／３ｍラジアンだけ遅れていること
を特徴とする請求項１３に記載の同期電動機駆動システム。
【請求項１５】
各固定子ティース組は、３個の固定子ティースから構成され、
前記第１、第２および第３の固定子ティースは、前記回転子の磁極間隔と異なる配置間隔で等間隔に並んでいること
を特徴とする請求項１０に記載の同期電動機駆動システム。
【請求項１６】
前記第１、第２および第３の固定子ティースは、電気角で（π＋α）ラジアンに相当する配置間隔で並んでおり、
前記第１の固定子巻線の前記第１の固定子ティースに巻回された部分の巻回数をＮ１、前記第２の固定子巻線の前記第３の固定子ティースに巻回された部分の巻回数をＮ２、前記第１の固定子巻線の前記第２の固定子ティースに巻回された部分の巻回数をＮ２１、前記第２の固定子巻線の前記第２の固定子ティースに巻回された部分の巻回数をＮ２２としたとき、以下の関係式を満たすこと
Ｎ１＝Ｎ２
Ｎ２１＝Ｎ２２＝（Ｎ１）／２ｃｏｓα
を特徴とする請求項１５に記載の同期電動機駆動システム。
【請求項１７】
前記第１の固定子巻線の前記第１の固定子ティースに巻回された部分の巻回数をＮ１、前記第２の固定子巻線の前記第３の固定子ティースに巻回された部分の巻回数をＮ２、前記第１の固定子巻線の前記第２の固定子ティースに巻回された部分の巻回数をＮ２１、前記第２の固定子巻線の前記第２の固定子ティースに巻回された部分の巻回数をＮ２２としたとき、以下の関係式を満たすこと
Ｎ１＝Ｎ２
Ｎ２１＝Ｎ２２＝（Ｎ１）／２
を特徴とする請求項１５に記載の同期電動機駆動システム。
【請求項１８】
同期電動機とその駆動装置により構成される同期電動機駆動システムであって、
前記同期電動機は、
周方向に等間隔に配設された複数の磁極を含む回転子と、
周方向に並設された複数の固定子ティースを含む固定子とを備え、
前記複数の固定子ティースは、周方向に並ぶｍ個単位で（ｍは３以上の整数）固定子ティース組を構成し、このように構成された複数の固定子ティース組は周方向に等間隔に並んでおり、
各固定子ティース組において、ｍ個の固定子ティースのうち周方向に並んだ第１、第２および第３の固定子ティースは、これらの配置間隔の少なくともひとつが前記回転子の磁極間隔と異なるように配されており、
前記第１の固定子ティースには、第１の固定子巻線が巻回され、
前記第３の固定子ティースには、第２の固定子巻線が巻回され、
前記第２の固定子ティースには、固定子巻線は巻回されておらず、
前記第１および第２の固定子巻線は、一端がそれぞれ独立した外部端子に個別に接続され、他端が中性点に接続されており、
前記駆動装置は、
前記同期電動機を駆動するにあたり、各固定子ティース組における前記第１および第２の固定子巻線に、それぞれが個別に接続された外部端子を通じて互いに位相が異なる電流を供給すること
を特徴とする同期電動機駆動システム。
【請求項１９】
前記第２の固定子ティースには、前記第１および第２の固定子巻線に比べて断面積が小さなセンサ用巻線が巻回されており、
前記駆動装置は、
前記センサ用巻線に誘起された電圧信号を用いて前記第１および第２の固定子巻線に流す電流を制御すること
を特徴とする請求項１８に記載の同期電動機駆動システム。
【請求項２０】
前記同期電動機は、前記第１および第２の固定子巻線の位置関係を維持しつつ前記固定子ティースを無くしたコアレス型の同期電動機であること
を特徴とする請求項１０または１８に記載の同期電動機駆動システム。
【請求項２１】
前記複数の固定子ティースのうち少なくともひとつは、前記回転子の軸方向に進むほど周方向に最大で固定子ティースの配置間隔だけずれていくスキュー配置が施されていること
を特徴とする請求項１０または１８に記載の同期電動機駆動システム。
【請求項２２】
前記同期電動機はインナーロータ型であること
を特徴とする請求項１、１０および１８の何れかに記載の同期電動機駆動システム。
【請求項２３】
前記同期電動機は永久磁石埋め込み型であること
を特徴とする請求項１、１０および１８の何れかに記載の同期電動機駆動システム。
【請求項２４】
前記同期電動機駆動システムは自動車用であること
を特徴とする請求項１、１０および１８の何れかに記載の同期電動機駆動システム。
【請求項２５】
各固定子巻線組において、ｍ個の固定子巻線は、前記回転子の磁極間隔と異なる間隔であって、かつ、前記複数の固定子巻線の全てを周方向に等間隔に配置した場合よりも磁極間隔に近い間隔で並んでいること
を特徴とする請求項１に記載の同期電動機駆動システム。
【請求項２６】
前記駆動装置は、前記一対の隣り合う固定子巻線に供給する電流の位相差を、前記一対の隣り合う固定子巻線の配置間隔に基づく位相差からずらしていること
を特徴とする請求項１に記載の同期電動機駆動システム。
【請求項２７】
各固定子巻線組は、第１、第２および第３の同定子巻線から構成され、
前記第１の固定子巻線は、前記第２の固定子巻線からみて回転方向に電気角でπラジアンよりも進んだ位置に配され、
前記第３の固定子巻線は、前記第２の固定子巻線からみて回転方向に電気角でπラジアンよりも遅れた位置に配されており、
前記第１、第２および第３の固定子巻線は、一端がそれぞれ独立した個別の外部端子に接続され、他端が中性点に接続されており、かつ、個別に接続された外部端子に同位相の電流が供給されたときには隣り合う固定子巻線が互いに逆極性の磁場を発生させる特性を有し、
前記駆動装置は、
前記第１の固定子巻線に、前記第２の固定子巻線に供給する電流よりも第１の位相差だけ位相が遅れた電流を供給し、前記第３の固定子巻線に、前記第２の固定子巻線に供給する電流よりも前記第１の位相差と異なる第２の位相差だけ位相が進んだ電流を供給すること
を特徴とする請求項１に記載の同期電動機駆動システム。
【手続補正書】
【提出日】平成22年11月17日(2010.11.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同期電動機とその駆動装置とから構成される同期電動機駆動システムに関し、特に、トルク性能を向上させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンプレッサ、電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池自動車等に用いられる同期電動機には、小型軽量、高出力、低振動、低騒音、高効率の要請から、特に高トルクかつ低トルク脈動であることが求められる。
【０００３】
永久磁石を鉄心の表面に配置した、いわゆる表面磁石型同期電動機の場合、永久磁石による界磁と電機子電流との位相差が９０°であるとき、すなわち、回転子の磁極間と、固定子巻線が巻回された固定子ティースとが対向した位置関係でその固定子巻線に供給される電流が最大になるとき、永久磁石によるトルク（マグネットトルク）が最大となる。永久磁石による界磁と電機子電流との位相差が９０°からずれるとトルクは減少する。
【０００４】
また、永久磁石を鉄心の内部に配置した、いわゆる永久磁石埋込み型同期電動機の場合、永久磁石によるマグネットトルクに加え、回転子と固定子の位置による磁気抵抗の差による突極性に基づくリラクタンストルクが発生する。リラクタンストルクは、永久磁石による界磁と電機子電流との位相差が４５°近傍であるときに最大となる。従って、永久磁石埋込み型同期電動機のトルクは、マグネットトルクとリラクタンストルクとを合せたトルクとなり、界磁と電機子電流との位相差０°から４５°近傍で最大トルクとなる。
【０００５】
一般に同期電動機のトルクは、永久磁石による界磁の高調波成分の影響や、電機子電流の高調波成分の影響等に基づく脈動成分をもつ。そこでトルク脈動を低減するために、同じ位相の電流が流れる固定子巻線の配置間隔（角度）を回転子の磁極間隔（角度）から機械的にずらす技術がある。このようにすると互いの固定子巻線に生じるトルク脈動の位相がずれ、トルク脈動を打消すことができ、その結果、低振動、低騒音を実現することができる（例えば、特許文献１，２）
特許文献１には、固定子巻線が１つの固定子ティースに同心状に巻回されたいわゆる集中巻の同期電動機において、回転子の磁極の数を１０とし、固定子ティースをＵ＋相、Ｕ−相、Ｖ＋相、Ｖ−相、Ｗ＋相、Ｗ−相の順で２組繰り返し配置して合計１２ティースとしたものが開示されている。この場合、同じ位相の電流が流れる固定子巻線（例えばＵ＋相とＵ−相）は電気角でπ／６ラジアンずれることとなり、互いの固定子巻線に生じるトルク脈動の位相がπ／６ラジアンずれることになる。その結果、トルク脈動を低減することができる。
【０００６】
また特許文献２は、固定子巻線が配置されるスロットの数（ティースの数と同等）と回転子の磁極数との関係を１８スロット２０極とすることにより、１２スロット８極あるいは９スロット８極などの従来の同期電動機に比べて無通電時のトルク脈動であるコギングトルクを低減することを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平９−２８５０８８号公報
【特許文献２】特開２００３−２４４９１５号公報
【特許文献３】特開２０００−０４１３９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記の通り、同じ位相の電流が流れる固定子巻線の配置間隔を回転子の磁極間隔に対して機械的にずらすことにより、互いの固定子巻線に生じるトルク脈動の位相をずらすことができ、その結果、トルク脈動を低減することができる。
【０００９】
しかしながら、上記構成において同じ位相の電流が流れる固定子巻線の組に着目した場合、ある固定子巻線が回転子の磁極との関係で最大トルクを生みだす位置にあるとき、その固定子巻線から回転子の磁極間隔と異なる間隔で配された固定子巻線は、最大トルクを生みだす位置からずれた位置にあることとなり最大トルクを生みだすことができない。すなわち従来の技術では、トルク脈動を低減しようとすると全体のトルクも減少してしまうという課題がある。
【００１０】
そこで本発明は、上記課題に鑑み、トルクの減少を抑えつつトルク脈動も低減する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の構成では、同期電動機とその駆動装置により構成される同期電動機駆動システムであって、前記同期電動機は、周方向に等間隔に配設された複数の磁極を含む回転子と、集中巻に巻回され、周方向に並設された複数の固定子巻線を含む固定子とを備え、前記複数の固定子巻線は、周方向に並ぶｍ個単位で（ｍは２以上の整数）固定子巻線組を構成し、このように構成された複数の固定子巻線組は周方向に等間隔に並んでおり、前記複数の固定子巻線組では、電気角で同じ位置にある固定子巻線組が複数個ずつ存在し、周方向に並んだ複数個の固定子巻線組単位で回転対称になっており、各固定子巻線組において、ｍ個の固定子巻線のうち少なくとも一対の隣り合う固定子巻線は、前記回転子の磁極間隔と異なる配置間隔で並び、かつ、一端がそれぞれ独立した外部端子に個別に接続され、他端が中性点に接続されており、前記駆動装置は、前記複数の固定子巻線に電流を供給するにあたり、当該一対の隣り合う固定子巻線に、それぞれが個別に接続された外部端子を通じて、互いに位相が異なる電流を供給し、前記一対の隣り合う巻線には、互いに逆極性の磁場が発生する。
【００１２】
本発明の第２の構成では、同期電動機とその駆動装置により構成される同期電動機駆動システムであって、前記同期電動機は、周方向に等間隔に配設された複数の磁極を含む回転子と、周方向に並設された複数の固定子ティースを含む固定子とを備え、前記複数の固定子ティースは、周方向に並ぶｍ個単位で（ｍは３以上の整数）固定子ティース組を構成し、このように構成された複数の固定子ティース組は周方向に等間隔に並んでおり、各固定子ティース組において、ｍ個の固定子ティースのうち周方向に並んだ第１、第２および第３の固定子ティースは、これらの配置間隔の少なくともひとつが前記回転子の磁極間隔と異なるように配されており、前記第１の固定子ティースには、第１の固定子巻線が巻回され、前記第３の固定子ティースには、第２の固定子巻線が巻回され、前記第２の固定子ティースには、固定子巻線は巻回されておらず、前記第１および第２の固定子巻線は、一端がそれぞれ独立した外部端子に個別に接続され、他端が中性点に接続されており、前記駆動装置は、前記同期電動機を駆動するにあたり、各固定子ティース組における前記第１および第２の固定子巻線に、それぞれが個別に接続された外部端子を通じて互いに位相が異なる電流を供給する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の第１の構成では、前記一対の固定子巻線は回転子の磁極間隔と異なる配置間隔で並んでいるので、無通電時のトルク脈動であるコギングトルクを低減することができる。さらに前記一対の固定子巻線はそれぞれ独立した外部端子に個別に接続されており、これらの固定子巻線には互いに位相が異なる電流が供給される。すなわち回転子の磁極による界磁と固定子巻線に供給される電機子電流との位相差を個別に制御することが可能である。これらよりトルクの減少を抑えつつトルク脈動を低減することができる。
【００１４】
なお上記構成では固定子巻線に集中巻を採用しているので、特許文献３に開示されているような分布巻を採用した同期電動機に比べてコイルエンド部を低く、かつ、巻線の配線長を短くすることができる。したがって小型で高効率な同期電動機を実現することができる。
【００１５】
本発明の第２の構成では、第１、第２および第３の固定子ティースはこれらの配置間隔の少なくともひとつが前記回転子の磁極間隔と異なるように配されているので、無通電時のトルク脈動であるコギングトルクを低減することができる。さらに第１および第２の固定子巻線はそれぞれ独立した外部端子に個別に接続されており、これらの固定子巻線には互いに位相が異なる電流が供給される。すなわち回転子の磁極による界磁と固定子巻線に供給される電機子電流との位相差を個別に制御することが可能である。これらよりトルクの減少を抑えつつトルク脈動を低減することができる。
【００１６】
なお上記構成では固定子巻線に集中巻に類似した巻回方法を採用しているので、特許文献３に開示されているような分布巻を採用した同期電動機に比べてコイルエンド部を低く、かつ、巻線の配線長を短くすることができる。したがって小型で高効率な同期電動機を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る同期電動機駆動システムを構成する同期電動機の平面図
【図２】図１の同期電動機の詳細図
【図３】図１に示した同期電動機の固定子巻線の結線を説明するための図
【図４】本発明の第１の実施形態の固定子と回転子の位置関係を示す図。
【図５】第１の実施形態において各固定子巻線に流した電流の時間変化を示した図
【図６】本発明の第１の実施形態に係る同期電動機駆動システムの全体構成を示す図
【図７】本発明の第２の実施形態に係る同期電動機駆動システムを構成する同期電動機の平面図
【図８】図７の同期電動機の詳細図
【図９】図７に示した同期電動機の固定子巻線の結線を説明するための図
【図１０】本発明の第２の実施形態の固定子と回転子の位置関係を示す図
【図１１】第２の実施形態において各固定子巻線に流した電流の時間変化を示した図
【図１２】本発明の第３の実施形態に係る同期電動機駆動システムを構成する同期電動機の詳細図
【図１３】図１２（ｂ）の各固定子巻線に流した電流の時間変化を示した図
【図１４】第４の実施形態において各固定子巻線に流した電流の時間変化を示した図
【図１５】トルクの時間変化を示す図
【図１６】従来の同期電動機の詳細を示す図
【図１７】従来の同期電動機において固定子巻線に流した電流の時間変化を示した図
【図１８】本発明の第５の実施形態に係る同期電動機駆動システムを構成する同期電動機の平面図
【図１９】図１８の同期電動機の詳細図
【図２０】図１８に示した同期電動機の固定子巻線の結線を説明するための図
【図２１】本発明の第５の実施形態の固定子と回転子の位置関係を示す図
【図２２】第５の実施形態において各固定子巻線に流した電流の時間変化を示した図
【図２３】本発明の第５の実施形態に係る同期電動機駆動システムの全体構成を示す図
【図２４】本発明の第６の実施形態に係る固定子ティースから発生する磁束を説明するためのベクトル図
【図２５】第６の実施形態において各固定子巻線に流した電流の時間変化を示した図
【図２６】トルクの時間変化を示す図である。
【図２７】本発明の第７の実施形態に係る同期電動機駆動システムを構成する同期電動機の詳細図
【図２８】第７の実施形態において各固定子巻線に流した電流の時間変化を示した図
【図２９】本発明の第８の実施形態に係る同期電動機駆動システムを構成する同期電動機の詳細図
【図３０】第８の実施形態において各固定子巻線に流した電流の時間変化を示した図
【図３１】本発明の変形例において各固定子巻線に流した電流の時間変化を示した図
【図３２】本発明の変形例における同期電動機の詳細図
【図３３】本発明の変形例において各固定子巻線に流した電流の時間変化を示した図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明を実施するための形態を、図面を参照して詳細に説明する。
（第１の実施形態）
＜同期電動機＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る同期電動機駆動システムを構成する同期電動機の平面図、図２は、図１の同期電動機の詳細図である。
【００１９】
同期電動機１０１は回転子２および固定子１０３から構成される。
回転子２は、回転子コア４および複数の永久磁石５を含み、永久磁石５は回転子コア４に回転子の周方向に等間隔に配置されている。永久磁石５によって構成される磁極６は、固定子１０３に対してＮ極、Ｓ極が交互に配置された磁極対を構成している。磁極対Ｎ極、Ｓ極は電気角で２πラジアンとなり、隣り合う磁極の配置間隔は電気角でπラジアンとなる。本実施形態では、回転子２の磁極が２０極なので、機械角に対して電気角が１０倍の関係となっている。
【００２０】
図１では、回転子２の磁極間が１０、１１で示されている。回転子２の磁極間１０、１１は、回転子２に配置された永久磁石で構成された磁極Ｎと磁極Ｓとの間の磁気中立点の位置を意味する。ここでは、機械的にも磁石と磁石との間の位置となっている。反時計方向にみてＮ極からＳ極に変わる磁極間を１０、反時計方向にみてＳ極からＮ極に変わる磁極間を１１と示している。なお、磁極間１１’は、磁極間１１に対して電気角では同じ位置であるが機械角では異なる位置にある。
【００２１】
固定子１０３は、回転子２に対向配置されている複数の固定子ティース１０７および各固定子ティース１０７に集中巻に巻回された固定子巻線１０９を含む。固定子ティース１０７は、固定子１０３の周方向に並ぶｍ個単位（本実施形態では、ｍ＝３）で固定子ティース組１０８を構成している。固定子ティースには、それぞれ固定子巻線１０９が巻回されているので、固定子ティース組１０８に対応して固定子巻線組が構成されているとも言える。本実施形態では、固定子ティース組１０８が６組、機械角で６０°の等間隔で配置されている。
【００２２】
図１において、反時計方向を＋方向とすると、固定子ティース組１０８ｂは、固定子ティース組１０８ａに対して機械角で−６０°、電気角で＋２π／３ラジアンずれて配置されている。また、固定子ティース組１０８ｃは、固定子ティース組１０８ａに対して機械角で＋６０°、電気角で＋４π／３ラジアン（−２π／３ラジアン）ずれて配置されている。このように、固定子ティース組１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃは、電気角で２π／３ラジアンの間隔で配置されている。このような固定子ティース組１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃの組み合わせが周方向に２組（固定子ティース組１０８ａ’、１０８ｂ’、１０８ｃ’）配されている。
【００２３】
回転子２の磁極６は周方向に等間隔で２０個並べられており、機械角で３６０／２０＝１８°の間隔となる。一方、固定子ティース１０７は、周方向に等間隔で１８個並べられており、機械角で３６０／１８＝２０°の間隔となる。このように、磁極６と固定子ティース１０７とが半周当たり１０／９だけずれて配置されている。
【００２４】
図２には、固定子ティース組１０８ａの構成が示されている。固定子ティース組１０８ｂ、１０８ｃの構成も同様である。
固定子ティース組１０８ａは、３個の隣接した固定子ティース１７１ａ、１７２ａ、１７３ａから構成されている。固定子ティース１７１ａ、１７２ａ、１７３ａには、それぞれ固定子巻線１９１ａ、１９２ａ、１９３ａが集中巻に巻回されている。隣接する固定子巻線の巻回方向は互いに逆向きにされている。
【００２５】
固定子ティース１７１ａは、固定子ティース１７２ａに対して機械角で＋２０°の位置（電気角では、πラジアンからさらに＋π／９ラジアンずれた位置）に配置されている。
固定子ティース１７３ａは、固定子ティース１７２ａに対して機械角で−２０°の位置（電気角では、πラジアンからさらに−π／９ラジアンずれた位置）に配置されている。
【００２６】
図３は、図１に示した同期電動機の固定子巻線の結線を説明するための図である。
図示した巻線端子番号末尾のａ、ｂ、ｃは、それぞれ固定子ティース組１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃを構成する巻線に対応している。
【００２７】
固定子ティース組１０８ａに含まれる３個の固定子巻線１９１ａ、１９２ａ、１９３ａのそれぞれの巻線端子１２１ａ、１２２ａ、１２３ａは、個別に外部に出されていて、駆動装置であるインバータの接続端子に個別に接続されている。固定子ティース組１０８ｂの３個の巻線端子１２１ｂ、１２２ｂ、１２３ｂ、および、固定子ティース組１０８ｃの３個の巻線端子１２１ｃ、１２２ｃ、１２３ｃもそれぞれ個別に外部に出されていて、駆動装置であるインバータの接続端子に個別に接続されている。
【００２８】
固定子ティース組１０８ａに含まれる３個の固定子巻線１９１ａ、１９２ａ、１９３ａのそれぞれの巻線端子１２４ａ、１２５ａ、１２６ａは、第１、第２および第３の中性点にそれぞれ接続されている。固定子ティース組１０８ｂの３個の巻線端子１２４ｂ、１２５ｂ、１２６ｂ、および、固定子ティース組１０８ｃの３個の巻線端子１２４ｃ、１２５ｃ、１２６ｃも同様である。このように、固定子ティース組１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃで位相差が２π／３ラジアンとなる固定子巻線の巻線端子は共通の中性点に接続される。すなわち巻線端子１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃは第１の中性点に共通に接続され、巻線端子１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃは第２の中性点に共通に接続され、巻線端子１２６ａ、１２６ｂ、１２６ｃは第３の中性点に共通に接続されている。この例では第１，第２および第３の中性点を電気的に分離させているが、このうちのいずれか２つの中性点あるいは全ての中性点を電気的に接続することとしてもよい。
【００２９】
また、固定子ティース組１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃは２組ずつあり、末尾のａ、ｂ、ｃが同じ固定子ティース組どうしは回転子の磁極に対して電気角で同じ位置関係にある。そのため６組の固定子ティース組のうち隣接した３組の固定子ティース組どうしで中性点接続を構成してもよく、一つ置きの３組の固定子ティース組どうしで中性点接続を構成してもよく、また、６組の全ての固定子ティース組で中性点接続を構成してもよい。
【００３０】
このように、同期電動機１０１では、１８個の固定子ティースは、回転子の磁極間隔と異なる配置間隔で並び、かつ、周方向に並ぶ３個単位で固定子ティース組を構成している。また、各固定子ティース組内の３個の固定子巻線は、それぞれ独立した外部端子に個別に接続されている。
【００３１】
ここで「個別」とは、ひとつの固定子ティース組に含まれている固定子巻線どうしの関係を示すものであり、異なる固定子ティース組にそれぞれ含まれている固定子巻線どうしの関係を示すものではない。従って、異なる固定子ティース組に含まれる固定子巻線どうしは、条件が許せば共通に接続される場合もある。例えば、固定子ティース組１０８ａに含まれている固定子巻線１９１ａと固定子ティース組１０８ａ’に含まれている固定子巻線１９１ａ’には同じ位相の電流が供給されるため、これらを共通の外部端子に接続することとしてもよい。もちろん、それらを別々の外部端子に接続することとしても何ら問題はない。
＜駆動方法＞
次に、同期電動機１０１の駆動方法について説明する。
【００３２】
図４は、本発明の第１の実施形態の固定子と回転子の位置関係を示し、図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）は回転子２が反時計方向に各々機械角で２°（電気角でπ／９ラジアン）回転したときの固定子および回転子の位置関係を示している。また、図５は、図４に示された固定子巻線に流す電流を示した図である。図５中の（ａ）（ｂ）（ｃ）で示される時間は、それぞれ図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）に示される位置関係に対応している。
【００３３】
図４（ａ）では、一点鎖線で示すように、固定子ティース１７３ａの中心と回転子磁極間１１とが一致する位置関係にある。一方、固定子ティース１７２ａの中心と回転子磁極間１０とがずれた位置関係にあり、固定子ティース１７１ａの中心と回転子磁極間１１’とがずれた位置関係にある。これは、図２で説明したように、隣接する磁極どうしのなす角度（１８°）と隣接する固定子ティースどうしのなす角度（２０°）が異なるからである。図４（ａ）の位置関係のときに、固定子巻線１９３ａに流れる電流が最大となるように電流位相を調整すると、固定子ティース１７３ａと磁極との間に働く、永久磁石に起因するトルクであるマグネットトルクが最大となる。
【００３４】
図４（ｂ）では、図４（ａ）から回転子が反時計方向に機械角で２°（電気角でπ／９ラジアン）回転した状態を示す。図４（ｂ）では、一点鎖線で示すように、固定子ティース１７２ａの中心と回転子磁極間１０とが一致する位置関係にある。一方、固定子ティース１７３ａの中心と回転子磁極間１１とがずれた位置関係にあり、固定子ティース１７１ａの中心と回転子磁極間１１’とがずれた位置関係にある。図４（ｂ）の位置関係のときに、固定子巻線１９２ａに流れる電流が最大となるように電流位相を調整すると、固定子ティース１７２ａと磁極との間に働くマグネットトルクが最大となる。
【００３５】
図４（ｃ）では、図４（ｂ）から回転子が反時計方向に機械角で２°（電気角でπ／９ラジアン）回転した状態を示す。図４（ｃ）では、一点鎖線で示すように、固定子ティース１７１ａの中心と回転子磁極間１１’とが一致する位置関係にある。一方、固定子ティース１７３ａの中心と回転子磁極間１１とがずれた位置関係にあり、固定子ティース１７２ａの中心と回転子磁極間１０とがずれた位置関係にある。図４（ｃ）の位置関係のときに、固定子巻線１９１ａに流れる電流が最大となるように電流位相を調整すると、固定子ティース１７１ａと磁極との間に働くマグネットトルクが最大となる。
【００３６】
図５には、固定子巻線１９１ａ、１９２ａ、１９３ａに流す電流の時間変化が示されている。固定子巻線１９３ａに流す電流は、固定子巻線１９２ａに流す電流に対して位相がπ／９ラジアンだけ進み、固定子巻線１９１ａに流す電流は、固定子巻線１９２ａに流す電流に対して位相がπ／９ラジアンだけ遅れている。
【００３７】
このように、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のそれぞれの位置関係において、固定子ティースと磁極との間に働くマグネットトルクが最大となるように、各固定子巻線に流れる電流の電流位相が調整されているため、全体として高トルク化を図ることができる。
【００３８】
固定子巻線の配置と固定子巻線に流す電流の電流位相とは以下の関係がある。
固定子巻線１９３ａは、固定子巻線１９２ａに対して電気角でπラジアンからさらに−π／９ラジアンずれて配置されている。この場合、固定子巻線１９３ａに流す電流を、固定子巻線１９２ａに流す電流に対してπ／９ラジアンだけ進めることとする。一方、固定子巻線１９１ａは、固定子巻線１９２ａに対して電気角でπラジアンからさらに＋π／９ラジアンずれて配置されている。この場合、固定子巻線１９１ａに流す電流は、固定子巻線１９２ａに流す電流に対してπ／９ラジアンだけ遅らせることとする。このようにすれば、固定子ティースの中心と回転子磁極間とが一致したときに、その固定子ティースに巻回されている固定子巻線に流れる電流が最大になる。
＜同期電動機駆動システム＞
図６は、本発明の第１の実施形態に係る同期電動機駆動システムの全体構成を示す図である。
【００３９】
同期電動機駆動システムは、駆動装置と同期電動機１０１とから構成されている。駆動装置は、直流電源４０とインバータ４１、４２、４３とから構成されている。インバータ４１、４２、４３は、それぞれ３相交流を生成して同期電動機１０１に供給する。インバータ４１の出力電流４１ａ、４１ｂ、４１ｃはそれぞれ２π／３ラジアンずつ位相がずれている。インバータ４２の出力電流４２ａ、４２ｂ、４２ｃもそれぞれ２π／３ラジアンずつ位相がずれており、インバータ４３の出力電流４３ａ、４３ｂ、４３ｃもそれぞれ２π／３ラジアンずつ位相がずれている。
【００４０】
また、インバータ４１、４２、４３の出力電流のうち、出力電流４１ａ、４２ａ、４３ａに着目すれば、この順にπ／９ラジアンずつ位相が進められている。同様に、出力電流４１ｂ、４２ｂ、４３ｂでは、この順に位相がπ／９ラジアンずつ進められ、出力電流４１ｃ、４２ｃ、４３ｃでは、この順に位相がπ／９ラジアンずつ進められている。出力電流４１ａ、４２ａ、４３ａがそれぞれ図５の１９１ａ、１９２ａ、１９３ａに対応している。
＜効果＞
以上説明したとおり、同期電動機１０１では、回転子磁極の間隔が機械角で１８°（電気角でπラジアン）であるのに対し、固定子ティース組内の３個の固定子ティースの間隔は機械角で２０°としている。このように、回転子磁極の間隔と固定子ティースの間隔とに機械的な位相差をもたせることにより、無通電時のトルク脈動であるコギングトルクを低減させることができる。
【００４１】
また、同期電動機１０１では、固定子ティース組内において隣接する固定子ティースが電気角で（π＋π／９）ラジアンだけずれており、それぞれに巻回されている固定子巻線にはπ／９ラジアンだけ位相がずれた電流が流されている。そのため、各固定子ティースについて、固定子ティースと磁極との間に働くマグネットトルクを最大にすることができ、全体のトルクを高めることができる。そのうえ、各固定子ティースについて、マグネットトルクが最大となるタイミングがπ／９ラジアンの位相に相当する時間だけずれるので、π／３ラジアンを基本周期とするトルク脈動を打ち消すことができる。
【００４２】
なお、図４、図５では、永久磁石に起因するマグネットトルクのみを考慮していたので、固定子ティースの中心と回転子磁極間とが一致したときに、その固定子ティースに巻回されている固定子巻線に流れる電流が最大となるように電流位相を調整している。しかしながら、同期電動機１０１は、回転子コア内部に永久磁石を配置した、いわゆる磁石埋込み型同期電動機なので、永久磁石に起因するマグネットトルクに加えて、磁気抵抗の差に起因するリラクタンストルクを利用することができる。図４、図５で説明した位相よりも電流位相を進めるように調整することにより、マグネットトルクとリラクタンストルクの両者を生かして最大トルクを得ることができる場合がある。
【００４３】
また、同期電動機１０１では、固定子ティースに固定子巻線を巻回するのに集中巻を採用している。そのため、固定子の端面の巻線いわゆるコイルエンドの小型化が図れ、同期電動機の小型化ができる。また、巻線のコイルエンドは、電流を流してもトルクに寄与しない部分である。コイルエンドの小型化を図ることにより、通電時の巻線抵抗によるジュール損である銅損を低下させることができ、効率を高めることができる。
【００４４】
また、同期電動機１０１は、回転子が固定子の外周側に配置された、いわゆるアウターロータ型である。そのため、同じ体積で比較した場合、回転子が固定子の内周側に配置されたインナーロータ型に比べて、回転子径を大きくすることができる。したがって、磁極数が２０極になるような同期電動機でも、永久磁石の大きさを小さくする必要がないので、有効磁束の低下を防ぐことができる。
【００４５】
また、同期電動機１０１は、磁極数が２０極、固定子ティースの数が１８個であるが、固定子ティースが９個や２７個といった９の倍数に対して、回転子の磁極数が１０の倍数の組み合わせ、すなわち１０ｑ極９ｑティース（ｑは正の整数）の同期電動機であれば、同様の効果を得ることができる。また、８ｑ極９ｑティース（ｑは正の整数）や１０ｑ極１２ｑティース（ｑは正の整数）でも同様の効果を得ることができる。
【００４６】
また、同期電動機１０１では、中性点接続された固定子ティース組１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃと、固定子ティース組１０８ａ’、１０８ｂ’、１０８ｃ’のグループが２個、軸に対して対称な配置となるので、固定子ティースによるラジアル方向の合成吸引力が０となり、回転子に磁気吸引力が作用しない。したがって、軸受寿命に悪影響を与えることがなくなり、長寿命の同期電動機が得られる。同様に３０極２７ティースでは、中性点接続された固定子ティース組が３個軸に対して機械角で１２０°ごとの配置となるため、巻線に通電した固定子ティースによるラジアル方向の合成吸引力が０となり、回転子に磁気吸引力が作用しない。
【００４７】
以上、第１の実施形態によれば、トルクの減少を抑えつつトルク脈動も低減することができ、小型、高出力、低振動、低騒音、高効率な同期電動機駆動システムを提供することができる。
（第２の実施形態）
＜同期電動機＞
図７は、本発明の第２の実施形態に係る同期電動機駆動システムを構成する同期電動機の平面図、図８は、図７の同期電動機の詳細図である。
【００４８】
第２の実施形態に係る同期電動機２０１は、固定子２０３の構成に関して、第１の実施形態に係る同期電動機１０１と異なる。具体的には、固定子ティース組２０８に含まれる固定子ティース２０７の配置間隔が異なる。
【００４９】
固定子２０３は、回転子２に対向配置されている複数の固定子ティース２０７および各固定子ティース２０７に集中巻に巻回された固定子巻線２０９を含む。固定子ティース２０７は、固定子の周方向に並ぶｍ個単位（本実施形態では、ｍ＝３）で固定子ティース組２０８を構成している。固定子ティース組２０８が６組、機械角で６０°の等間隔で配置されている。また、固定子ティース組２０８ａ、２０８ｂ、２０８ｃが電気角で２π／３ラジアンの間隔で配置されている。
【００５０】
図８には、固定子ティース組２０８ａの構成が示されている。固定子ティース組２０８ｂ、２０８ｃの構成も同様である。
固定子ティース組２０８ａは、３個の隣接した固定子ティース２７１ａ、２７２ａ、２７３ａから構成されている。固定子ティース２７１ａ、２７２ａ、２７３ａには、それぞれ固定子巻線２９１ａ、２９２ａ、２９３ａが集中巻に巻回されている。隣接する固定子巻線の巻回方向は互いに逆向きにされている。
【００５１】
固定子ティース２７１ａは、固定子ティース２７２ａに対して機械角で＋１９°の位置（電気角では、πラジアンからさらに＋π／１８ラジアンずれた位置）に配置されている。
【００５２】
固定子ティース２７３ａは、固定子ティース２７２ａに対して機械角で−１９°の位置（電気角では、πラジアンからさらに−π／１８ラジアンずれた位置）に配置されている。
【００５３】
図９は、図７に示した同期電動機の固定子巻線の結線を説明するための図である。
図示した巻線端子番号末尾のａ、ｂ、ｃは、それぞれ固定子ティース組２０８ａ、２０８ｂ、２０８ｃを構成する巻線に対応している。
【００５４】
第２の実施形態では、第１の実施形態と同様に、固定子ティース組２０８ａ内の３個の固定子巻線２９１ａ、２９２ａ、２９３ａのそれぞれの巻線端子２２１ａ、２２２ａ、２２３ａは、個別に外部に出されていて、駆動装置であるインバータの接続端子に個別に接続されている。また、異なる固定子ティース組２０８ａ、２０８ｂ、２０８ｃで位相差が２π／３ラジアンとなる固定子巻線の端子は共通に中性点に接続されている。
＜駆動方法＞
次に、同期電動機２０１の駆動方法について説明する。
【００５５】
図１０は、本発明の第２の実施形態の固定子と回転子の位置関係を示し、図１０（ａ）、図１０（ｂ）、図１０（ｃ）は回転子２が反時計方向に各々機械角で１°（電気角でπ／１８ラジアン）回転したときの固定子および回転子の位置関係を示している。また、図１１は、図１０に示された固定子巻線に流す電流を示した図である。図１１中の（ａ）（ｂ）（ｃ）で示される時間は、それぞれ図１０（ａ）、図１０（ｂ）、図１０（ｃ）に示される位置関係に対応している。
【００５６】
図１０（ａ）では、一点鎖線で示すように、固定子ティース２７３ａの中心と回転子磁極間１１とが一致する位置関係にある。一方、固定子ティース２７２ａの中心と回転子磁極間１０とがずれた位置関係にあり、固定子ティース２７１ａの中心と回転子磁極間１１’とがずれた位置関係にある。これは、図８で説明したように隣接する磁極どうしのなす角度（１８°）と隣接する固定子ティースどうしのなす角度（１９°）が異なるからである。図１０（ａ）の位置関係のときに、固定子巻線２９３ａに流れる電流が最大となるように電流位相を調整すると、固定子ティース２７３ａと磁極との間に働くトルクであるマグネットトルクが最大となる。
【００５７】
図１０（ｂ）では、図１０（ａ）から回転子が反時計方向に機械角で１°（電気角でπ／１８ラジアン）回転した状態を示す。図１０（ｂ）では、一点鎖線で示すように、固定子ティース２７２ａの中心と回転子磁極間１０とが一致する位置関係にある。一方、固定子ティース２７３ａの中心と回転子磁極間１１とがずれた位置関係にあり、固定子ティース２７１ａの中心と回転子磁極間１１’とがずれた位置関係にある。図１０（ｂ）の位置関係のときに、固定子巻線２９２ａに流れる電流が最大となるように電流位相を調整すると、固定子ティース２７２ａと磁極との間に働くマグネットトルクが最大となる。
【００５８】
図１０（ｃ）では、図１０（ｂ）から回転子が反時計方向に機械角で１°（電気角でπ／１８ラジアン）回転した状態を示す。図１０（ｃ）では、一点鎖線で示すように、固定子ティース２７１ａの中心と回転子磁極間１１’とが一致する位置関係にある。一方、固定子ティース２７３ａの中心と回転子磁極間１１とがずれた位置関係にあり、固定子ティース２７２ａの中心と回転子磁極間１０とがずれた位置関係にある。図１０（ｃ）の位置関係のときに、固定子巻線２９１ａに流れる電流が最大となるように電流位相を調整すると、固定子ティース２７１ａと磁極との間に働くマグネットトルクが最大となる。
【００５９】
図１１には、固定子巻線２９１ａ、２９２ａ、２９３ａに流す電流の時間変化が示されている。固定子巻線２９３ａに流す電流は、固定子巻線２９２ａに流す電流に対して位相がπ／１８ラジアンだけ進み、固定子巻線２９１ａに流す電流は、固定子巻線２９２ａに流す電流に対して位相がπ／１８ラジアンだけ遅れている。
【００６０】
このように、図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のそれぞれの位置関係において、固定子ティースと磁極との間に働くマグネットトルクが最大となるように、各固定子巻線に流れる電流の電流位相が調整されているため、全体として高トルク化を図ることができる。
【００６１】
固定子巻線の配置と固定子巻線に流す電流の電流位相とは以下の関係がある。
固定子巻線２９３ａは、固定子巻線２９２ａに対して電気角でπラジアンからさらに−π／１８ラジアンずれて配置されている。この場合、固定子巻線２９３ａに流す電流を、固定子巻線２９２ａに流す電流に対してπ／１８ラジアンだけ進めることとする。一方、固定子巻線２９１ａは、固定子巻線２９２ａに対して電気角でπラジアンからさらに＋π／１８ラジアンずれて配置されている。この場合、固定子巻線２９１ａに流す電流は、固定子巻線２９２ａに流す電流に対してπ／１８ラジアンだけ遅らせることとする。このようにすれば、固定子ティースの中心と回転子磁極間とが一致したときに、その固定子ティースに巻回されている固定子巻線に流れる電流が最大になる。
【００６２】
以上説明したように、同期電動機２０１では、６組の固定子ティース組は等間隔に配置されており、各固定子ティース組においては、３個の固定子ティースは等間隔で配置されている。しかし、１８個の固定子ティースの全てが等間隔に配置されているわけではない。このように、固定子ティース組における固定子ティース間の配置間隔の位相差をわずかに設け、それに応じたわずかな位相差を持った電流を通電するだけでも、トルクの減少を抑えつつトルク脈動も低減することができ、小型、高出力、低振動、低騒音、高効率な同期電動機駆動システムを提供することができる。
（第３の実施形態）
図１２は、本発明の第３の実施形態に係る同期電動機駆動システムを構成する同期電動機の詳細図である。
【００６３】
第３の実施形態では、各固定子ティースに巻回された固定子巻線の巻回方向が同じである点で、第２の実施形態と異なる。
図１２（ａ）に示す例では、固定子ティース２７１ａ、２７２ａ、２７３ａにそれぞれ固定子巻線２９１ａ、３９２ａ、２９３ａが巻回されている。固定子巻線２９１ａ、３９２ａ、２９３ａの巻回方向は何れも同じである。
【００６４】
各固定子巻線の巻き始めの端子を２２１ａ、３２２ａ、２２３ａとし、巻き終わりの端子を２２４ａ、３２５ａ、２２６ａとすると、固定子巻線２９１ａ、２９３ａでは、巻き始めの端子２２１ａ、２２３ａが入力端子とされ、巻き終わりの端子２２４ａ、２２６ａが中性点端子とされている。この点、第２の実施形態と同じである。一方、固定子巻線３９２ａでは、巻き終わりの端子３２５ａが入力端子とされ、巻き始めの端子３２２ａが中性点端子とされている。
【００６５】
固定子巻線２９１ａ、３９２ａ、２９３ａには、第２の実施形態と同様、図１１に示された電流が供給される。そのため、隣接する固定子巻線は互いに逆極性の磁場を発生させることができる。
【００６６】
また、図１２（ｂ）に示す例では、固定子巻線２９１ａ、３９２ａ、２９３ａの巻回方向が何れも同じである。各固定子巻線の巻き始めの端子を２２１ａ、３２２ａ、２２３ａとし、巻き終わりの端子を２２４ａ、３２５ａ、２２６ａとすると、固定子巻線２９１ａ、３９２ａ、２９３ａのいずれにおいても、巻き始めの端子２２１ａ、３２２ａ、２２３ａが入力端子とされ、巻き終わりの端子２２４ａ、３２５ａ、２２６ａが中性点端子とされている。
【００６７】
図１３は、図１２（ｂ）の各固定子巻線に流す電流の時間変化を示した図である。図１３に示すように、固定子巻線３９２ａに流す電流は、図１１に示した固定子巻線２９２ａに流す電流を反転させたものとなっている。そのため、隣接する固定子巻線が互いに逆極性の磁場を発生させることができる。
【００６８】
以上、第３の実施形態によれば、トルクの減少を抑えつつトルク脈動も低減することができる。そのうえ、製造過程において固定子巻線の巻回方向を同じ向きにすることができるので、固定子巻線の製造ばらつきを抑えることができ、信頼性の高い同期電動機駆動システムを提供することができる。なお、第３の実施形態では、第２の実施形態の変形例として説明しているが、これに限らず、第１の実施形態に適用することもできる。
（第４の実施形態）
第４の実施形態では同期電動機の構造に関しては第１の実施形態と同様である。すなわち固定子ティース組に含まれる３個の固定子ティースは、電気角πラジアンからさらにπ／９ラジアンだけずれた位置に配置されている。第４の実施形態では各固定子巻線に流す電流の位相が第１の実施形態と異なる。以下、第４の実施形態における通電方法に関して説明する。
【００６９】
図１４は、本発明の第４の実施形態において各固定子巻線に流す電流の時間変化を示した図である。
図１４に示すように、固定子巻線４９３ａに流す電流と固定子巻線４９１ａに流す電流の位相差は２π／９であり、この点については第１の実施形態と同様である。一方、固定子巻線４９３ａに流す電流は固定子巻線１９２ａに流す電流に対して５π／３６ラジアンだけ位相を進めてあり、固定子巻線４９１ａに流す電流は固定子巻線１９２ａに流す電流に対して３π／３６ラジアンだけ位相を遅らせてあり、この点において第１の実施形態と異なる。このように固定子ティース組内における３個の固定子ティースが等間隔で配置されている場合において、固定子巻線に流す電流の位相差が等間隔でなくても、従来技術よりも高トルク化とトルク脈動低減とを図ることができる。なお、第４の実施形態では、第１の実施形態の変形例として説明しているが、これに限らず、第２の実施形態に適用することもできる。
（トルク測定結果）
以下に、従来の同期電動機駆動システム、第１の実施形態の同期電動機駆動システムおよび第４の実施形態の同期電動機駆動システムのトルクについて説明する。
【００７０】
図１５は、トルクの時間変化を示す図である。
Ｔ０は従来の同期電動機駆動システムのトルクの時間変化を示し、Ｔ３は第１の実施形態の同期電動機駆動システムのトルクの時間変化を示し、Ｔ４は第４の実施形態の同期電動機駆動システムのトルクの時間変化を示している。
【００７１】
まず従来の同期電動機駆動システムについて説明する。図１６は、従来の同期電動機の詳細を示す図である。ここでは特許文献２（特開２００３−２４４９１５号公報）の構成を適用している。
【００７２】
従来の同期電動機では、固定子巻線９１ａ、９２ａ、９３ａは直列に接続されている。つまり固定子巻線９１ａの巻線端子２４ａと固定子巻線９２ａの巻線端子２２ａとが接続され、固定子巻線９２ａの巻線端子２５ａと固定子巻線９３ａの巻線端子２３ａとが接続されている。その結果、固定子巻線９１ａの巻線端子２１ａが入力端子となり、固定子巻線９３ａの巻線端子２６ａが中性点端子となる。
【００７３】
図１７は、従来の同期電動機において固定子巻線に流す電流の時間変化を示した図である。例えば、固定子ティース７２ａの中心と回転子磁極間１０とが一致したときに固定子巻線９２ａに流れる電流が最大になるように位相を調整すると、固定子ティース７２ａと磁極との間に働くマグネットトルクを最大にすることができる。しかしながら、このとき、固定子ティース７１ａの中心と回転子磁極間１１’とが一致しておらず、固定子ティース７３ａの中心と回転子磁極間１１とが一致していない。そのため、固定子ティース７１ａと磁極との間に働くマグネットトルク、および、固定子ティース７３ａと磁極との間に働くマグネットトルクの何れも最大にすることができない。
【００７４】
図１５に示されるように、平均トルクについては、第１および第４の実施形態では、いずれも従来構成を上回っている。またトルクの最大値と最小値との差を平均トルクに対する割合で表現したトルク脈動については、従来技術で約６％である一方、本発明の第１の実施形態では１％を下回る値となり、第４の実施形態では１％程度である。
【００７５】
このように本発明の実施形態によれば、トルクの減少を抑えつつトルク脈動も低減することができ、小型、高出力、低振動、低騒音、高効率な同期電動機駆動システムを提供することができる。
（第５の実施形態）
＜同期電動機＞
図１８は、本発明の第５の実施形態に係る同期電動機駆動システムを構成する同期電動機の平面図、図１９は、図１８の同期電動機の詳細図である。
【００７６】
第５の実施形態に係る同期電動機５０１は、固定子巻線５０９の構成に関して、第１の実施形態に係る同期電動機１０１と異なる。
固定子５０３は、回転子２に対向配置されている複数の固定子ティース５０７および各固定子ティース５０７に巻回された固定子巻線５０９を含む。固定子ティース５０７は、固定子の周方向に並ぶｍ個単位（本実施形態では、ｍ＝３）で固定子ティース組５０８を構成している。固定子ティース組５０８が６組、機械角で６０°の等間隔で配置されている。また、固定子ティース組５０８ａ、５０８ｂ、５０８ｃが電気角で２π／３ラジアンの間隔で配置されている。
【００７７】
図１９を用いて、固定子ティース組５０８ａの構成を詳細に述べる。固定子ティース組５０８ａは、３個の隣接した固定子ティース５７１ａ、５７２ａ、５７３ａから構成されている。固定子ティース５７１ａ、５７２ａ、５７３ａの配置は、第１の実施形態の固定子ティース１７１ａ、１７２ａ、１７３ａと同じである。
【００７８】
固定子ティース５７１ａには、固定子巻線５９１ａの一部（巻回数Ｎ１）が巻回され、固定子ティース５７３ａには、固定子巻線５９２ａの一部（巻回数Ｎ２）が巻回され、固定子ティース５７２ａには、固定子巻線５９１ａの残余の部分（巻回数Ｎ２１）および固定子巻線５９２ａの残余の部分（巻回数Ｎ２２）が巻回されている。
【００７９】
固定子巻線５９１ａは、固定子ティース５７１ａ、５７２ａにそれぞれ巻回されている部分どうしが互いに逆極性の磁場を発生させる。同様に、固定子巻線５９２ａは、固定子ティース５７２ａ、５７３ａにそれぞれ巻回されている部分どうしが互いに逆極性の磁場を発生させる。さらに固定子巻線５９１ａ、５９２ａに同位相の電流が供給されたとき固定子ティース５７２ａに巻回されている部分どうしは同じ極性の磁場を発生させる。
【００８０】
また、固定子巻線５９１ａ、５９２ａの巻回数に関しては、以下の関係が満たされている。
Ｎ１＝Ｎ２
Ｎ２１＝Ｎ２２＝（Ｎ１）／｛２ｃｏｓ（π／９）｝
上記関係を満たすことにより固定子ティース５７１ａ、５７２ａ、５７３ａに生じる磁束の最大値を同等にすることができる。なお、ここでは便宜上イコール記号（＝）を用いているが、実際には完全に一致させることが困難な場合が多い。上記のイコール記号は、右辺が小数になる場合にはその小数に近い整数を採用する程度の一致を含み、さらには、設計上誤差として無視できる程度の一致を含むこととする。これ以外の数式についても同様とする。
【００８１】
図２０は、図１８に示した同期電動機の固定子巻線の結線を説明するための図である。
図示した巻線端子番号末尾のａ、ｂ、ｃは、それぞれ固定子ティース組５０８ａ、５０８ｂ、５０８ｃを構成する巻線に対応している。
【００８２】
固定子ティース組５０８ａに含まれる２個の固定子巻線５９１ａ、５９２ａのそれぞれの巻線端子５２１ａ、５２３ａは、個別に外部に出されていて、駆動装置であるインバータの接続端子に個別に接続されている。固定子ティース組５０８ｂの２個の巻線端子５２１ｂ、５２３ｂ、および、固定子ティース組５０８ｃの２個の巻線端子５２１ｃ、５２３ｃもそれぞれ個別に外部に出されていて、駆動装置であるインバータの接続端子に個別に接続されている。
【００８３】
固定子ティース組５０８ａ、５０８ｂ、５０８ｃで位相差が２π／３ラジアンとなる固定子巻線の巻線端子は共通の中性点に接続される。すなわち巻線端子５２２ａ、５２２ｂ、５２２ｃは第１の中性点に共通に接続され、巻線端子５２４ａ、５２４ｂ、５２４ｃは第２の中性点に共通に接続されている。
＜駆動方法＞
次に、同期電動機５０１の駆動方法について説明する。
【００８４】
図２１は、本発明の第５の実施形態の固定子と回転子の位置関係を示し、図２１（ａ）、図２１（ｂ）、図２１（ｃ）は回転子２が反時計方向に各々機械角で２°（電気角でπ／９ラジアン）回転したときの固定子および回転子の位置関係を示している。また、図２２は、図２１に示された固定子巻線に流す電流を示した図である。図２２中の（ａ）（ｂ）（ｃ）で示される時間は、それぞれ図２１（ａ）、図２１（ｂ）、図２１（ｃ）に示される位置関係に対応している。
【００８５】
図２１（ａ）では、一点鎖線で示すように、固定子ティース５７３ａの中心と回転子磁極間１１とが一致する位置関係にある。一方、固定子ティース５７２ａの中心と回転子磁極間１０とがずれた位置関係にあり、固定子ティース５７１ａの中心と回転子磁極間１１’とがずれた位置関係にある。図２１（ａ）の位置関係のときに、固定子巻線５９２ａに流れる電流が最大となるように電流位相を調整すると、固定子ティース５７３ａと磁極との間に働くマグネットトルクが最大となる。
【００８６】
図２１（ｂ）では、図２１（ａ）から回転子が反時計方向に機械角で２°（電気角でπ／９ラジアン）回転した状態を示す。図２１（ｂ）では、一点鎖線で示すように、固定子ティース５７２ａの中心と回転子磁極間１０とが一致する位置関係にある。一方、固定子ティース５７３ａの中心と回転子磁極間１１とがずれた位置関係にあり、固定子ティース５７１ａの中心と回転子磁極間１１’とがずれた位置関係にある。図２１（ｂ）の位置関係のときに、固定子巻線５９１ａ、５９２ａの電流のベクトル合成が最大となるように、固定子巻線５９１ａ、５９２ａのそれぞれの巻回数が調整されている。そのため、固定子ティース５７２ａと磁極との間に働くマグネットトルクが最大となる。
【００８７】
図２１（ｃ）では、図２１（ｂ）から回転子が反時計方向に機械角で２°（電気角でπ／９ラジアン）回転した状態を示す。図２１（ｃ）では、一点鎖線で示すように、固定子ティース５７１ａの中心と回転子磁極間１１’とが一致する位置関係にある。一方、固定子ティース５７３ａの中心と回転子磁極間１１とがずれた位置関係にあり、固定子ティース５７２ａの中心と回転子磁極間１０とがずれた位置関係にある。図２１（ｃ）の位置関係のときに、固定子巻線５９１ａに流れる電流が最大となるように電流位相を調整すると、固定子ティース５７１ａと磁極との間に働くマグネットトルクが最大となる。
【００８８】
図２２には、固定子巻線５９１ａ、５９２ａに流す電流の時間変化が示されている。固定子巻線５９２ａに流す電流は、固定子巻線５９１ａに流す電流に対して位相が２π／９ラジアンだけ進んでいる。
【００８９】
このように、図２１（ａ）、（ｂ）（ｃ）のそれぞれの位置関係において、固定子ティースと磁極との間に働くマグネットトルクが最大となるように、各固定子巻線に流れる電流の電流位相および各固定子巻線の巻回数が調整されているため、全体として高トルク化を図ることができる。
【００９０】
各固定子巻線の配置関係と各固定子巻線に流す電流とは以下の関係がある。
固定子ティース５７２ａに対して固定子ティース５７３ａは、電気角でπラジアンからさらに−π／９ラジアンずれて配置されている。一方、固定子ティース５７２ａに対して固定子ティース５７１ａは、電気角でπラジアンからさらに＋π／９ラジアンずれて配置されている。この場合、固定子巻線５９２ａに流す電流は、固定子巻線５９１ａに流す電流に対して２π／９ラジアンだけ進めることとする。
＜同期電動機駆動システム＞
図２３は、本発明の第１の実施形態に係る同期電動機駆動システムの全体構成を示す図である。
【００９１】
同期電動機駆動システムは、駆動装置と同期電動機５０１とから構成されている。駆動装置は、直流電源４０とインバータ４１、４２とから構成されている。インバータ４１、４２は、それぞれ３相交流を生成して同期電動機５０１に供給する。インバータ４１の出力電流４１ａ、４１ｂ、４１ｃはそれぞれ２π／３ラジアンずつ位相がずれている。インバータ４２の出力電流４２ａ、４２ｂ、４２ｃもそれぞれ２π／３ラジアンずつ位相がずれている。
【００９２】
また、インバータ４１、４２の出力電流のうち、出力電流４１ａ、４２ａに着目すれば、位相が２π／９ラジアンだけずれている。出力電流４１ｂ、４２ｂでも位相が２π／９ラジアンだけずれ、出力電流４１ｃ、４２ｃでも位相が２π／９ラジアンだけずれている。出力電流４１ａ、４２ａがそれぞれ図２２の５９１ａ、５９２ａに対応している。
＜効果＞
このように、同期電動機５０１では、３相インバータの台数を２台に削減しながら、固定子ティース５７１ａ、５７２ａ、５７３ａから得られるマグネットトルクをそれぞれ最大にすることができ、全体として高トルク化を図ることができる。
【００９３】
また、同期電動機５０１では、固定子ティースに固定子巻線を巻回するのに集中巻に類似した巻回方法を採用している。そのため分布巻を採用した場合に比べて、固定子の端面の巻線いわゆるコイルエンドの小型化がはかれ、同期電動機の小型化ができる。
（第６の実施形態）
第６の実施形態では、固定子ティース６７２ａに巻回されている二種類の固定子巻線の巻回数Ｎ２１，Ｎ２２が互いに異なる。これ以外の構成については第５の実施形態と同様なので説明を省略する。
【００９４】
図２４は、本発明の第６の実施形態に係る固定子ティースから発生する磁束を説明するためのベクトル図である。
各ベクトルは各固定子ティースから発生する磁束に対応しており、ベクトルの大きさは磁束数、ベクトルの向きは発生する磁束の位相を示している。図２４から分かるように、固定子ティース５７１ａから発生する磁束に対して固定子ティース５７２ａに発生させる磁束との位相差は電気角で（α＋π）ラジアンとなり、固定子ティース５７３ａから発生する磁束に対して固定子ティース５７２ａに発生させる磁束との位相差は電気角で（β＋π）ラジアンとなる（発生させる磁束が逆向きであるので＋πラジアンである）。
【００９５】
図２４から明らかなように、巻回数Ｎ１、Ｎ２、Ｎ２１、Ｎ２２は以下の関係を満たす。
Ｎ１＝Ｎ２
Ｎ２１＝（Ｎ１）ｓｉｎ（β）／｛ｓｉｎ（α＋β）｝
Ｎ２２＝（Ｎ２）ｓｉｎ（α）／｛ｓｉｎ（α＋β）｝
以下に、具体的にα＝３π／３６ラジアン、β＝５π／３６ラジアンの場合について説明する。
【００９６】
図２５は、第６の実施形態において各固定子巻線に流した電流の時間変化を示した図である。
図２５に示すように、固定子巻線５９２ａに流す電流は、固定子巻線５９１ａに流す電流に対して位相が２π／９ラジアンだけ進めてある。図２５中、５９４ｘは、固定子ティース５７２ａに巻回された２つの固定子巻線５９１ａ（巻回数Ｎ２１）、５９２ａ（巻回数Ｎ２２）に流れる電流のベクトル合成を示す。これから明らかなように、第６の実施形態では、第４の実施形態と同等のトルク特性を得ることができる。すなわち、固定子ティース組内における３個の固定子ティースが等間隔で配置されている場合において、各固定子ティースから生じる磁束の位相差が等間隔でなくても、従来技術よりも高トルク化とトルク脈動低減とを図ることができる。しかも、第６の実施形態では、第４の実施形態に比べて、３相インバータの台数を削減することができる。
（トルク測定結果）
以下に、従来の同期電動機駆動システム、第５の実施形態の同期電動機駆動システムおよび第６の実施形態の同期電動機駆動システムのトルクについて説明する。
【００９７】
図２６は、トルクの時間変化を示す図である。
Ｔ０は従来の同期電動機駆動システムのトルクの時間変化を示し、Ｔ３は第５の実施形態の同期電動機駆動システムのトルクの時間変化を示し、Ｔ４は第６の実施形態の同期電動機駆動システムのトルクの時間変化を示している。
【００９８】
Ｔ０は、図１５で示したものと同一である。図２６に示されるように、平均トルクについては、第５および第６の実施形態では、いずれも従来構成を上回っている。またトルクの最大値と最小値との差を平均トルクに対する割合で表現したトルク脈動については、従来技術で約６％である一方、本発明の第５の実施形態では１％を下回る値となり、第６の実施形態では１％程度である。
【００９９】
このように本発明の実施形態によれば、トルクの減少を抑えつつトルク脈動も低減することができ、小型、高出力、低振動、低騒音、高効率な同期電動機駆動システムを提供することができる。
（第７の実施形態）
＜同期電動機＞
図２７は、本発明の第７の実施形態に係る同期電動機駆動システムを構成する同期電動機の詳細図である。
【０１００】
第７の実施形態は、第２の実施形態の固定子の構造に、第５の実施形態の巻線構造を適用したものである。
固定子ティース組は、３個の隣接した固定子ティース７７１ａ、７７２ａ、７７３ａから構成されている。
【０１０１】
固定子ティース７７１ａは、固定子ティース７７２ａに対して機械角で＋１９°の位置（電気角では、πラジアンからさらに＋π／１８ラジアンずれた位置）に配置されている。
【０１０２】
固定子ティース７７３ａは、固定子ティース７７２ａに対して機械角で−１９°の位置（電気角では、πラジアンからさらに−π／１８ラジアンずれた位置）に配置されている。
【０１０３】
固定子ティース７７１ａには、固定子巻線７９１ａの一部（巻回数Ｎ１）が巻回され、固定子ティース７７３ａには、固定子巻線７９２ａの一部（巻回数Ｎ２）が巻回され、固定子ティース７７２ａには、固定子巻線７９１ａの残余の部分（巻回数Ｎ２１）および固定子巻線７９２ａの残余の部分（巻回数Ｎ２２）が巻回されている。
【０１０４】
固定子巻線７９１ａ、７９２ａの巻回数に関しては、以下の関係が満たされている。
Ｎ１＝Ｎ２
Ｎ２１＝Ｎ２２＝（Ｎ１）／｛２ｃｏｓ（π／１８）｝
上記関係を満たすことにより固定子ティース７７１ａ、７７２ａ、７７３ａに生じる磁束の最大値を同等にすることができる。
＜駆動方法＞
次に、同期電動機の駆動方法について説明する。
【０１０５】
図２８は、第７の実施形態において各固定子巻線に流した電流の時間変化を示した図である。
図２８に示すように、固定子巻線７９２ａに流す電流は、固定子巻線７９１ａに流す電流に対して位相がπ／９ラジアンだけ進めてある。
【０１０６】
各固定子巻線の配置関係と各固定子巻線に流す電流とは以下の関係がある。
固定子ティース７７２ａに対して固定子ティース７７３ａは、電気角でπラジアンからさらに−π／１８ラジアンずれて配置されている。一方、固定子ティース７７２ａに対して固定子ティース７７１ａは、電気角でπラジアンからさらに＋π／１８ラジアンずれて配置されている。この場合、固定子巻線７９２ａに流す電流は、固定子巻線７９１ａに流す電流に対してπ／９ラジアンだけ進めることとする。
【０１０７】
そうすると、固定子ティース７７３ａの中心が回転子磁極間１１と一致しているときに、固定子巻線７９２ａに流れる電流が最大となり、固定子ティース７７３ａと磁極との間に働くマグネットトルクが最大となる。また固定子ティース７７２ａの中心が回転子磁極間１０と一致しているときに、固定子巻線７９１ａ、７９２ａに流れる電流のベクトル合成が最大となり、固定子ティース７７２ａと磁極との間に働くマグネットトルクが最大となる。また、固定子ティース７７１ａの中心が回転子磁極間１１’と一致しているときに、固定子巻線７９１ａに流れる電流が最大となり、固定子ティース７７１ａと磁極との間に働くマグネットトルクが最大となる。これにより固定子ティース毎にマグネットトルクを最大とすることができ、全体として高トルク化を図ることができる。
【０１０８】
また、第５および第７の実施形態ではいずれも、中央の固定子ティースに巻回される巻回数（Ｎ２１＋Ｎ２２）は、両隣の固定子ティースのそれぞれに巻回される巻回数Ｎ１（＝Ｎ２）よりも大きくなる。この巻回数の増加比（Ｎ２１＋Ｎ２２）／Ｎ１に着目すると、第７の実施形態では１／ｃｏｓ（π／１８）である一方、第５の実施形態では１／ｃｏｓ（π／９）である。すなわち第７の実施形態のほうが第５の実施形態に比べて巻回数の増加比が小さい（約９５％）。したがって、第７の実施形態は同期電動機の小型化を図る際に有効である。
（第８の実施形態）
＜同期電動機＞
第８の実施形態では、巻線構造が第５の実施形態と異なる。それ以外は、第５の実施形態と同様である。
【０１０９】
図２９は、本発明の第８の実施形態に係る同期電動機駆動システムを構成する同期電動機の詳細図である。
固定子ティース組は、固定子ティース８７１ａ、８７２ａ、８７３ａから構成されている。
【０１１０】
固定子ティース８７１ａは、固定子ティース８７２ａに対して機械角で＋２０°の位置（電気角では、πラジアンからさらに＋π／９ラジアンずれた位置）に配置されている。
固定子ティース８７３ａは、固定子ティース８７２ａに対して機械角で−２０°の位置（電気角では、πラジアンからさらに−π／９ラジアンずれた位置）に配置されている。
【０１１１】
固定子ティース８７１ａには、固定子巻線８９１ａが巻回され、固定子ティース８７３ａには、固定子巻線８９２ａが巻回され、固定子ティース８７２ａには、固定子巻線が巻回されていない。
＜駆動方法＞
図３０は、第８の実施形態において各固定子巻線に流す電流の時間変化を示した図である。固定子巻線８９２ａに流す電流は、固定子巻線８９１ａに流す電流に対して位相が２π／９ラジアンだけ進んでいる。
【０１１２】
各固定子巻線の配置関係と各固定子巻線に流す電流とは以下の関係がある。
固定子ティース８７３ａは、固定子ティース８７２ａに対して電気角でπラジアンからさらに−π／９ラジアンずれて配置されている。一方、固定子ティース８７１ａは、固定子ティース８７２ａに対して電気角でπラジアンからさらに＋π／９ラジアンずれて配置されている。この場合、固定子巻線８９２ａに流す電流は、固定子巻線８９１ａに流す電流に対して２π／９ラジアンだけ進めることとする。
【０１１３】
そうすると、固定子ティース８７３ａの中心が回転子磁極間１１と一致しているときに、固定子巻線８９２ａに流れる電流が最大となり、固定子ティース８７３ａと磁極との間に働くマグネットトルクが最大となる。また、固定子ティース８７１ａの中心が回転子磁極間１１’と一致しているときに、固定子巻線８９１ａに流れる電流が最大となり、固定子ティース８７１ａと磁極との間に働くマグネットトルクが最大となる。これにより固定子ティース毎にマグネットトルクを最大とすることができ、全体として高トルク化を図ることができる。
【０１１４】
なお上記実施形態では、固定子ティースの配置間隔を機械角で２０°としているが、機械角で１９°にすることにより巻線スペースをより大きく確保することができる。
なお、本実施形態では固定子ティース８７２ａには巻線を巻回していないが、固定子ティース８７２ａに駆動用巻線とは異なるセンサ用の巻線を巻回することとしてもよい。センサ用の巻線の誘起電圧を検出することにより、回転子の位置検出を行うことができる。また、センサ用の巻線に駆動用電流とは異なる高周波電圧を印加し、インダクタンスの影響を受けた電流を検出することにより、回転子の位置検出を行うことができる。
＜効果＞
このように、第８の実施形態では、３相インバータの台数を２台に削減することができる。また、固定子ティース８７２ａは、両隣の固定子ティース８７１ａ、８７３ａとともに回転子磁極のＮ極からＳ極までの磁路を形成することができる。そのため、第８の実施形態は、巻線スペースを大きくとることが困難な比較的小径の同期電動機において、固定子ティースの数量を多くしたい場合に有効である。
（変形例）
以上、同期電動機駆動システムについて実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限られない。例えば、以下のような変形例が考えられる。
（１）第１から第４までの実施形態では、固定子ティース組における３個の固定子巻線はいずれも外部に引き出され、互いに位相が異なる電流を受けている。しかしながら本発明はこれに限らず、３個の固定子巻線のうち２個の隣り合う固定子巻線が互いに位相が異なる電流を受けることとしても、ある程度の効果は見込める。例えば、図３１に、第１の実施形態と同様の固定子構造において、固定子巻線１９１ａ、１９２ａには同じ位相の電流が流され、固定子巻線１９３ａには固定子巻線１９１ａ、１９２ａに流れる電流からπ／９ラジアンだけ進んだ電流が流される例を示す。
（２）第１から第４までの実施形態では、固定子ティース組を構成する固定子ティースの数が３個の場合（ｍ＝３）について説明しているが、本発明はこれに限らず、２以上の整数個であれば適用可能である。以下、固定子ティース組を構成する固定子ティースの数がｍ個の場合について検討する。
【０１１５】
固定子ティースの数がｍ個の場合、理論的には、固定子ティース組において隣り合う固定子ティースは電気角で最大（π＋２π／３ｍ）ラジアンに相当する間隔で配置可能である。また隣り合う固定子ティースにそれぞれ巻回された固定子巻線が同位相の電流が流れたときに互いに逆向きの磁場を発生させる特性をもつ場合、これらの固定子巻線には±２π／３ｍラジアンの範囲内で互いに位相が異なる電流を供給すればよい。
【０１１６】
ただし現実的には、固定子ティース組において隣り合う固定子ティースは電気角で最大（π＋π／３ｍ）ラジアンに相当する間隔で配置するのが好ましい。また隣り合う固定子ティースに巻回された固定子巻線が同位相の電流が流れたときに互いに逆向きの磁場を発生させる特性をもつ場合、これらの固定子巻線には±π／３ｍラジアンの範囲内で互いに位相が異なる電流を供給すればよい。
【０１１７】
例えば、ｍ＝５の場合、固定子ティースの数量が３０個（機械角で１２°の等間隔で配置）、回転子の磁極数が３２個（電気角πラジアンは機械角で３６０／３２＝１１．２５°に相当）となり、隣り合う固定子巻線は、電気角で最大（π＋π／１５）ラジアンに相当する間隔で配置される。また隣り合う固定子巻線のうち回転方向にみて電気角で最大（π＋π／１５）ラジアン進んだ位置にある固定子巻線には、最大（π＋π／１５）ラジアン遅れた位相の電流が供給される。
（３）第５から第８までの実施形態では、固定子ティース組を構成する固定子ティースの数が３個の場合（ｍ＝３）について説明しているが、本発明はこれに限らず、３以上の整数個であれば適用可能である。以下、固定子ティース組を構成する固定子ティースの数がｍ個の場合について検討する。
【０１１８】
固定子ティースの数がｍ個の場合、理論的には、固定子ティース組において隣り合う固定子ティースは電気角で最大（π＋２π／３ｍ）ラジアンに相当する間隔で配置可能である。また固定子巻線５９１ａ、５９２ａには、±２π／３ｍラジアンの範囲内で互いに位相が異なる電流を供給すればよい。
【０１１９】
ただし現実的には、固定子ティース組において隣り合う固定子ティースは電気角で最大（π＋π／３ｍ）ラジアンに相当する間隔で配置するのが好ましい。また固定子巻線５９１ａ、５９２ａには、最大で２π／３ｍラジアンだけ位相が異なる電流を供給すればよい。
（４）第５から第７までの実施形態では、巻回数Ｎ１、Ｎ２、Ｎ２１、Ｎ２２が以下の関係を満たしている。
【０１２０】
Ｎ１＝Ｎ２
Ｎ２１＝（Ｎ１）ｓｉｎ（β）／｛ｓｉｎ（α＋β）｝
Ｎ２２＝（Ｎ２）ｓｉｎ（α）／｛ｓｉｎ（α＋β）｝
ここで、第５の実施形態では、α＝β＝π／９の場合であり、第７の実施形態では、α＝β＝π／１８の場合である。
【０１２１】
本発明は、これに限らず、以下の関係を満たすこととしてもよい。
Ｎ１＝Ｎ２
Ｎ２１＝Ｎ２２＝（Ｎ１）／２
上記関係を満たすこととすれば、固定子ティース組内の３個の固定子ティースにそれぞれ巻回される巻回数を同等にすることができ、固定子巻線が配置される空間における固定子巻線の占める割合である巻線占積率を高くすることができる。また、このようにしても高トルク化およびトルク脈動低減の効果を十分に得ることができる。
（５）第１から第８の実施形態では、固定子ティース組において固定子巻線の配置間隔はいずれも固定子の磁極間隔とずれている。しかしながら、本発明はこれに限らず、固定子巻線の配置間隔が１個所だけ回転子の磁極間隔と異なることとしてもよい。例えば、図３２に、固定子ティース２７１ａ、２７２ａの配置間隔は回転子の磁極間隔と異なり、固定子ティース２７２ａ、２７３ａの配置間隔は回転子の磁極間隔と一致する例を示す。
【０１２２】
さらに、例えば、図３２の構成の場合において、図３３に示す電流を流すこととすれば、高トルク化を図ることができる。
（６）第５から第８までの実施形態では、固定子巻線５９１ａ、５９２ａに互いに２π／９ラジアンの位相差をもつ電流を流すこととしているが、本発明はこれに限らず、±２π／３ｍラジアンの範囲内で互いに位相が異なる電流を供給することとすればよい。
（７）第１から第８までの実施形態では固定子巻線は固定子ティースに巻回されているが、本発明はこれに限らず、固定子ティースのない、いわゆるコアレスモータにも適用可能である。
（８）第１から第８までの実施形態では特に挙げていないが、固定子ティースが回転子の軸方向に進むほど周方向に最大で固定子ティースの配置間隔だけずれていくスキュー配置を施すこととしてもよい。
（９）第１から第８までの実施形態では、回転子が固定子の外側に配置されたアウターロータ型の同期電動機で説明しているが、回転子を固定子の内側に配置したインナーロータ型の同期電動機や、回転子と固定子とが軸方向に空隙を持って配置された、いわゆる面対向のアキシャルギャップ式同期電動機や、それらを複数組み合わせた構造の同期電動機でも同じ効果があることは言うまでもない。
（１０）第１から第８までの実施形態では、回転子の磁極を永久磁石により構成したが、磁気抵抗の差で構成したリラクタンストルクを利用した同期電動機、回転子に両者を組み合わせた同期電動機でも適用可能である。
（１１）本発明は、同期回転機に限らず、同期発電機、また、直動駆動されるリニア同期電動機、リニア同期発電機にも適用できる。
（１２）本発明は、小型、高出力、低振動、低騒音、高効率な同期電動機駆動システムを提供することができ、低振動、低騒音性が要求される自動車用途に特に有用である。
【産業上の利用可能性】
【０１２３】
本発明は、小型高効率で低振動低騒音性が要求される、コンプレッサ用、電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池自動車等の同期電動機駆動システムに利用可能である。
【符号の説明】
【０１２４】
２    回転子
４    回転子コア
５    永久磁石
６    磁極
１０    回転子磁極間
１１    回転子磁極間
２１ａ、２２ａ、２３ａ、２４ａ、２５ａ、２６ａ  巻線端子
４０    直流電源
４１、４２、４３    インバータ
７１ａ、７２ａ、７３ａ  固定子ティース
９１ａ、９２ａ、９３ａ  固定子巻線
１０１、２０１、５０１    同期電動機
１０３、２０３、５０３    固定子
１０７、２０７、５０７    固定子ティース
１０８、２０８、５０８    固定子ティース組
１０９、２０９、５０９    固定子巻線
１７１ａ、１７２ａ、１７３ａ  固定子ティース
２７１ａ、２７２ａ、２７３ａ  固定子ティース
５７１ａ、５７２ａ、５７３ａ  固定子ティース
６７１ａ、６７２ａ、６７３ａ  固定子ティース
７７１ａ、７７２ａ、７７３ａ  固定子ティース
８７１ａ、８７２ａ、８７３ａ  固定子ティース
１９１ａ、１９２ａ、１９３ａ  固定子巻線
２９１ａ、２９２ａ、２９３ａ  固定子巻線
３９１ａ、３９２ａ、３９３ａ  固定子巻線
５９１ａ、５９２ａ  固定子巻線
６９１ａ、６９２ａ  固定子巻線
７９１ａ、７９２ａ  固定子巻線
８９１ａ、８９２ａ  固定子巻線
【手続補正２】
【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】
同期電動機とその駆動装置により構成される同期電動機駆動システムであって、
前記同期電動機は、
周方向に等間隔に配設された複数の磁極を含む回転子と、
集中巻に巻回され、周方向に並設された複数の固定子巻線を含む固定子とを備え、
前記複数の固定子巻線は、周方向に並ぶｍ個単位で（ｍは２以上の整数）固定子巻線組を構成し、このように構成された複数の固定子巻線組は周方向に等間隔に並んでおり、
前記複数の固定子巻線組では、電気角で同じ位置にある固定子巻線組が複数個ずつ存在し、周方向に並んだ複数個の固定子巻線組単位で回転対称になっており、
各固定子巻線組において、ｍ個の固定子巻線のうち少なくとも一対の隣り合う固定子巻線は、前記回転子の磁極間隔と異なる配置間隔で並び、かつ、一端がそれぞれ独立した外部端子に個別に接続され、他端が中性点に接続されており、
前記駆動装置は、
前記複数の固定子巻線に電流を供給するにあたり、当該一対の隣り合う固定子巻線に、それぞれが個別に接続された外部端子を通じて、互いに位相が異なる電流を供給し、
前記一対の隣り合う巻線には、互いに逆極性の磁場が発生すること
を特徴とする同期電動機駆動システム。
【請求項２】
前記複数の固定子巻線組は、隣り合う固定子巻線組の間隔が電気角で２π／３ラジアンに相当する間隔となるように並んでおり、
前記駆動装置は、
任意の固定子巻線組に含まれる任意の固定子巻線と、前記任意の固定子巻線組に隣り合う固定子巻線組に含まれる前記任意の固定子巻線に対応する固定子巻線とに、互いに２π／３ラジアンだけ異なる位相の電流を供給すること
を特徴とする請求項１に記載の同期電動機駆動システム。
【請求項３】
各固定子巻線組における前記一対の隣り合う固定子巻線は、個別に接続された外部端子に同位相の電流が供給されたときには互いに逆極性の磁場を発生させる特性を有し、
前記駆動装置は、
各固定子巻線組における前記一対の隣り合う固定子巻線に、±２π／３ｍラジアンの範囲内で互いに位相が異なる電流を供給すること
を特徴とする請求項２に記載の同期電動機駆動システム。
【請求項４】
各固定子巻線組における前記一対の隣り合う固定子巻線は、個別に接続された外部端子に同位相の電流が供給されたときには同極性の磁場を発生させる特性を有し、
前記駆動装置は、
各固定子巻線組における前記一対の隣り合う固定子巻線に、π±２π／３ｍラジアンの範囲内で互いに位相が異なる電流を供給すること
を特徴とする請求項２に記載の同期電動機駆動システム。
【請求項５】
各固定子巻線組は、第１、第２および第３の固定子巻線から構成され、
前記第１の固定子巻線は、前記第２の固定子巻線からみて回転方向に電気角でπラジアンよりも進んだ位置に配され、
前記第３の固定子巻線は、前記第２の固定子巻線からみて回転方向に電気角でπラジアンよりも遅れた位置に配されており、
前記第１、第２および第３の固定子巻線は、それぞれ独立した個別の外部端子に接続され、かつ、個別に接続された外部端子に同位相の電流が供給されたときには隣り合う固定子巻線が互いに逆極性の磁場を発生させる特性を有し、
前記駆動装置は、
各固定子巻線組における前記第１の固定子巻線に前記第２の固定子巻線に供給する電流よりも位相が遅れた電流を供給し、前記第３の固定子巻線に前記第２の固定子巻線に供給する電流よりも位相が進んだ電流を供給すること
を特徴とする請求項１に記載の同期電動機駆動システム。
【請求項６】
前記第１の固定子巻線が配された位置は、前記第２の固定子巻線が配された位置からみて回転方向に電気角でπラジアンよりも最大でπ／３ｍラジアンだけ進んでおり、
前記第３の固定子巻線が配された位置は、前記第２の固定子巻線が配された位置からみて回転方向に電気角でπラジアンよりも最大でπ／３ｍラジアンだけ遅れており、
前記第１の固定子巻線に供給される電流の位相は、前記第２の固定子巻線に供給される電流の位相よりも最大でπ／３ｍラジアンだけ遅れており、
前記第３の固定子巻線に供給される電流の位相は、前記第２の固定子巻線に供給される電流の位相よりも最大でπ／３ｍラジアンだけ進んでいること
を特徴とする請求項５に記載の同期電動機駆動システム。
【請求項７】
各固定子巻線組において、ｍ個の固定子巻線は、前記回転子の磁極間隔と異なる配置間隔で等間隔に並んでいること
を特徴とする請求項１に記載の同期電動機駆動システム。
【請求項８】
各固定子巻線組において、ｍ個の固定子巻線はそれぞれ独立した外部端子に個別に接続されていること
を特徴とする請求項１に記載の同期電動機駆動システム。
【請求項９】
前記複数の固定子巻線のうち少なくともひとつは、前記回転子の軸方向に進むほど周方向に最大で固定子巻線の配置間隔だけずれていくスキュー配置が施されていること
を特徴とする請求項１に記載の同期電動機駆動システム。
【請求項１０】
（補正後）
同期電動機とその駆動装置により構成される同期電動機駆動システムであって、
前記同期電動機は、
周方向に等間隔に配設された複数の磁極を含む回転子と、
周方向に並設された複数の固定子ティースを含む固定子とを備え、
前記複数の固定子ティースは、周方向に並ぶｍ個単位で（ｍは３以上の整数）固定子ティース組を構成し、このように構成された複数の固定子ティース組は周方向に等間隔に並んでおり、
各固定子ティース組において、ｍ個の固定子ティースのうち周方向に並んだ第１、第２および第３の固定子ティースは、これらの配置間隔の少なくともひとつが前記回転子の磁極間隔と異なるように配されており、
前記第１の固定子ティースには、第１の固定子巻線の一部が巻回され、
前記第３の固定子ティースには、第２の固定子巻線の一部が巻回され、
前記第２の固定子ティースには、前記第１の固定子巻線の残余の部分と前記第２の固定子巻線の残余の部分とが巻回され、
前記第１および第２の固定子巻線は、一端がそれぞれ独立した外部端子に個別に接続され、他端が中性点に接続されており、
前記駆動装置は、
前記同期電動機を駆動するにあたり、各固定子ティース組における前記第１および第２の固定子巻線に、それぞれが個別に接続された外部端子を通じて互いに位相が異なる電流を供給すること
を特徴とする同期電動機駆動システム。
【請求項１１】
前記複数の固定子ティース組は、隣り合う固定子ティース組の間隔が電気角で２π／３ラジアンに相当する間隔となるように並んでおり、
前記駆動装置は、
隣り合う固定子ティース組にそれぞれ含まれる第１の固定子巻線に、互いに２π／３ラジアンだけ異なる位相の電流を供給し、
隣り合う固定子ティース組にそれぞれ含まれる第２の固定子巻線に、互いに２π／３ラジアンだけ異なる位相の電流を供給すること
を特徴とする請求項１０に記載の同期電動機駆動システム。
【請求項１２】
前記第１の固定子巻線は、前記第１および第２の固定子ティースにそれぞれ巻回されている部分どうしが互いに逆極性の磁場を発生させるように巻回され、
前記第２の固定子巻線は、前記第２および第３の固定子ティースにそれぞれ巻回されている部分どうしが互いに逆極性の磁場を発生させるように巻回され、
前記第１および第２の固定子巻線に同位相の電流が供給されたとき前記第２の固定子ティースに巻回されている部分どうしは同じ極性の磁場を発生させ、
前記駆動装置は、
各固定子ティース組における前記第１および第２の固定子巻線に、±２π／３ｍラジアンの範囲内で互いに位相が異なる電流を供給すること
を特徴とする請求項１１に記載の同期電動機駆動システム。
【請求項１３】
前記第１の固定子ティースは、前記第２の固定子ティースからみて回転方向に電気角でπラジアンよりも進んだ位置に配され、
前記第３の固定子ティースは、前記第２の固定子ティースからみて回転方向に電気角でπラジアンよりも遅れた位置に配されており、
前記第１の固定子巻線は、前記第１および第２の固定子ティースにそれぞれ巻回されている部分どうしが互いに逆極性の磁場を発生させるように巻回され、
前記第２の固定子巻線は、前記第２および第３の固定子ティースにそれぞれ巻回されている部分どうしが互いに逆極性の磁場を発生させるように巻回され、
前記第１および第２の固定子巻線に同位相の電流が供給されたとき前記第２の固定子ティースに巻回されている部分どうしは同じ極性の磁場を発生させ、
前記駆動装置は、
前記第１の固定子巻線に前記第２の固定子巻線に供給する電流よりも位相が遅れた電流を供給すること
を特徴とする請求項１０に記載の同期電動機駆動システム。
【請求項１４】
前記第１の固定子ティースが配された位置は、前記第２の固定子ティースが配された位置からみて回転方向に電気角でπラジアンよりも最大でπ／３ｍラジアンだけ進んでおり、
前記第３の固定子ティースが配された位置は、前記第２の固定子ティースが配された位置からみて回転方向に電気角でπラジアンよりも最大でπ／３ｍラジアンだけ遅れており、
前記第１の固定子巻線に供給される電流の位相は、前記第２の固定子巻線に供給される電流の位相よりも最大で２π／３ｍラジアンだけ遅れていること
を特徴とする請求項１３に記載の同期電動機駆動システム。
【請求項１５】
各固定子ティース組は、３個の固定子ティースから構成され、
前記第１、第２および第３の固定子ティースは、前記回転子の磁極間隔と異なる配置間隔で等間隔に並んでいること
を特徴とする請求項１０に記載の同期電動機駆動システム。
【請求項１６】
前記第１、第２および第３の固定子ティースは、電気角で（π＋α）ラジアンに相当する配置間隔で並んでおり、
前記第１の固定子巻線の前記第１の固定子ティースに巻回された部分の巻回数をＮ１、前記第２の固定子巻線の前記第３の固定子ティースに巻回された部分の巻回数をＮ２、前記第１の固定子巻線の前記第２の固定子ティースに巻回された部分の巻回数をＮ２１、前記第２の固定子巻線の前記第２の固定子ティースに巻回された部分の巻回数をＮ２２としたとき、以下の関係式を満たすこと
Ｎ１＝Ｎ２
Ｎ２１＝Ｎ２２＝（Ｎ１）／２ｃｏｓα
を特徴とする請求項１５に記載の同期電動機駆動システム。
【請求項１７】
前記第１の固定子巻線の前記第１の固定子ティースに巻回された部分の巻回数をＮ１、前記第２の固定子巻線の前記第３の固定子ティースに巻回された部分の巻回数をＮ２、前記第１の固定子巻線の前記第２の固定子ティースに巻回された部分の巻回数をＮ２１、前記第２の固定子巻線の前記第２の固定子ティースに巻回された部分の巻回数をＮ２２としたとき、以下の関係式を満たすこと
Ｎ１＝Ｎ２
Ｎ２１＝Ｎ２２＝（Ｎ１）／２
を特徴とする請求項１５に記載の同期電動機駆動システム。
【請求項１８】
同期電動機とその駆動装置により構成される同期電動機駆動システムであって、
前記同期電動機は、
周方向に等間隔に配設された複数の磁極を含む回転子と、
周方向に並設された複数の固定子ティースを含む固定子とを備え、
前記複数の固定子ティースは、周方向に並ぶｍ個単位で（ｍは３以上の整数）固定子ティース組を構成し、このように構成された複数の固定子ティース組は周方向に等間隔に並んでおり、
各固定子ティース組において、ｍ個の固定子ティースのうち周方向に並んだ第１、第２および第３の固定子ティースは、これらの配置間隔の少なくともひとつが前記回転子の磁極間隔と異なるように配されており、
前記第１の固定子ティースには、第１の固定子巻線が巻回され、
前記第３の固定子ティースには、第２の固定子巻線が巻回され、
前記第２の固定子ティースには、固定子巻線は巻回されておらず、
前記第１および第２の固定子巻線は、一端がそれぞれ独立した外部端子に個別に接続され、他端が中性点に接続されており、
前記駆動装置は、
前記同期電動機を駆動するにあたり、各固定子ティース組における前記第１および第２の固定子巻線に、それぞれが個別に接続された外部端子を通じて互いに位相が異なる電流を供給すること
を特徴とする同期電動機駆動システム。
【請求項１９】
前記第２の固定子ティースには、前記第１および第２の固定子巻線に比べて断面積が小さなセンサ用巻線が巻回されており、
前記駆動装置は、
前記センサ用巻線に誘起された電圧信号を用いて前記第１および第２の固定子巻線に流す電流を制御すること
を特徴とする請求項１８に記載の同期電動機駆動システム。
【請求項２０】
前記同期電動機は、前記第１および第２の固定子巻線の位置関係を維持しつつ前記固定子ティースを無くしたコアレス型の同期電動機であること
を特徴とする請求項１０または１８に記載の同期電動機駆動システム。
【請求項２１】
前記複数の固定子ティースのうち少なくともひとつは、前記回転子の軸方向に進むほど周方向に最大で固定子ティースの配置間隔だけずれていくスキュー配置が施されていること
を特徴とする請求項１０または１８に記載の同期電動機駆動システム。
【請求項２２】
前記同期電動機はインナーロータ型であること
を特徴とする請求項１、１０および１８の何れかに記載の同期電動機駆動システム。
【請求項２３】
前記同期電動機は永久磁石埋め込み型であること
を特徴とする請求項１、１０および１８の何れかに記載の同期電動機駆動システム。
【請求項２４】
前記同期電動機駆動システムは自動車用であること
を特徴とする請求項１、１０および１８の何れかに記載の同期電動機駆動システム。
【請求項２５】
各固定子巻線組において、ｍ個の固定子巻線は、前記回転子の磁極間隔と異なる間隔であって、かつ、前記複数の固定子巻線の全てを周方向に等間隔に配置した場合よりも磁極間隔に近い間隔で並んでいること
を特徴とする請求項１に記載の同期電動機駆動システム。
【請求項２６】
前記駆動装置は、前記一対の隣り合う固定子巻線に供給する電流の位相差を、前記一対の隣り合う固定子巻線の配置間隔に基づく位相差からずらしていること
を特徴とする請求項１に記載の同期電動機駆動システム。
【請求項２７】
各固定子巻線組は、第１、第２および第３の固定子巻線から構成され、
前記第１の固定子巻線は、前記第２の固定子巻線からみて回転方向に電気角でπラジアンよりも進んだ位置に配され、
前記第３の固定子巻線は、前記第２の固定子巻線からみて回転方向に電気角でπラジアンよりも遅れた位置に配されており、
前記第１、第２および第３の固定子巻線は、一端がそれぞれ独立した個別の外部端子に接続され、他端が中性点に接続されており、かつ、個別に接続された外部端子に同位相の電流が供給されたときには隣り合う固定子巻線が互いに逆極性の磁場を発生させる特性を有し、
前記駆動装置は、
前記第１の固定子巻線に、前記第２の固定子巻線に供給する電流よりも第１の位相差だけ位相が遅れた電流を供給し、前記第３の固定子巻線に、前記第２の固定子巻線に供給する電流よりも前記第１の位相差と異なる第２の位相差だけ位相が進んだ電流を供給すること
を特徴とする請求項１に記載の同期電動機駆動システム。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2009144946.tif 000036
【図２】
2009144946.tif 000037
【図３】
2009144946.tif 000038
【図４】
2009144946.tif 000039
【図５】
2009144946.tif 000040
【図６】
2009144946.tif 000041
【図７】
2009144946.tif 000042
【図８】
2009144946.tif 000043
【図９】
2009144946.tif 000044
【図１０】
2009144946.tif 000045
【図１１】
2009144946.tif 000046
【図１２】
2009144946.tif 000047
【図１３】
2009144946.tif 000048
【図１４】
2009144946.tif 000049
【図１５】
2009144946.tif 000050
【図１６】
2009144946.tif 000051
【図１７】
2009144946.tif 000052
【図１８】
2009144946.tif 000053
【図１９】
2009144946.tif 000054
【図２０】
2009144946.tif 000055
【図２１】
2009144946.tif 000056
【図２２】
2009144946.tif 000057
【図２３】
2009144946.tif 000058
【図２４】
2009144946.tif 000059
【図２５】
2009144946.tif 000060
【図２６】
2009144946.tif 000061
【図２７】
2009144946.tif 000062
【図２８】
2009144946.tif 000063
【図２９】
2009144946.tif 000064
【図３０】
2009144946.tif 000065
【図３１】
2009144946.tif 000066
【図３２】
2009144946.tif 000067
【図３３】
2009144946.tif 000068
【手続補正書】
【提出日】平成22年11月26日(2010.11.26)
【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】
同期電動機とその駆動装置により構成される同期電動機駆動システムであって、
前記同期電動機は、
周方向に等間隔に配設された複数の磁極を含む回転子と、
集中巻に巻回され、周方向に並設された複数の固定子巻線を含む固定子とを備え、
前記複数の固定子巻線は、周方向に並ぶｍ個単位で（ｍは３以上の整数）固定子巻線組を構成し、このように構成された複数の固定子巻線組は周方向に等間隔に並んでおり、
前記複数の固定子巻線組では、電気角で同じ位置にある固定子巻線組が複数個ずつ存在し、周方向に並んだ複数個の固定子巻線組単位で回転対称になっており、
各固定子巻線組において、ｍ個の固定子巻線は、一端がそれぞれ独立した外部端子に個別に接続され、他端が中性点に接続されており、
各固定子巻線組において、全ての隣り合う固定子巻線は、個別に接続された外部端子に同位相の電流が供給されたときには互いに逆極性の磁場を発生させる特性を有し、
各固定子巻線組において、ｍ個の固定子巻線は、電気角でπ＋（π／（３ｍ））ラジアンの間隔で配置され、
前記駆動装置は、
前記複数の固定子巻線に電流を供給するにあたり、前記全ての隣り合う固定子巻線に、それぞれが個別に接続された外部端子を通じて、互いに位相がπ／（３ｍ）ラジアン異なる電流を供給すること
を特徴とする同期電動機駆動システム。
【請求項２】
前記複数の固定子巻線組は、隣り合う固定子巻線組の間隔が電気角で２π／３ラジアンに相当する間隔となるように並んでおり、
前記駆動装置は、
任意の固定子巻線組に含まれる任意の固定子巻線と、前記任意の固定子巻線組に隣り合う固定子巻線組に含まれる前記任意の固定子巻線に対応する固定子巻線とに、互いに２π／３ラジアンだけ異なる位相の電流を供給すること
を特徴とする請求項１に記載の同期電動機駆動システム。
【請求項３】
各固定子巻線組において、ｍ個の固定子巻線はそれぞれ独立した外部端子に個別に接続されていること
を特徴とする請求項１に記載の同期電動機駆動システム。
【請求項４】
同期電動機とその駆動装置により構成される同期電動機駆動システムであって、
前記同期電動機は、
周方向に等間隔に配設された複数の磁極を含む回転子と、
周方向に並設された複数の固定子ティースを含む固定子とを備え、
前記複数の固定子ティースは、周方向に並ぶｍ個単位で（ｍは３以上の整数）固定子ティース組を構成し、このように構成された複数の固定子ティース組は周方向に等間隔に並んでおり、
各固定子ティース組において、ｍ個の固定子ティースのうち周方向に並んだ第１、第２および第３の固定子ティースは、これらの配置間隔の少なくともひとつが前記回転子の磁極間隔と異なるように配されており、
前記第１の固定子ティースには、第１の固定子巻線の一部が巻回され、
前記第３の固定子ティースには、第２の固定子巻線の一部が巻回され、
前記第２の固定子ティースには、前記第１の固定子巻線の残余の部分と前記第２の固定子巻線の残余の部分とが巻回され、
前記第１および第２の固定子巻線は、一端がそれぞれ独立した外部端子に個別に接続され、他端が中性点に接続されており、
前記駆動装置は、
前記同期電動機を駆動するにあたり、各固定子ティース組における前記第１および第２の固定子巻線に、それぞれが個別に接続された外部端子を通じて互いに位相が異なる電流を供給すること
を特徴とする同期電動機駆動システム。
【請求項５】
前記複数の固定子ティース組は、隣り合う固定子ティース組の間隔が電気角で２π／３ラジアンに相当する間隔となるように並んでおり、
前記駆動装置は、
隣り合う固定子ティース組にそれぞれ含まれる第１の固定子巻線に、互いに２π／３ラジアンだけ異なる位相の電流を供給し、
隣り合う固定子ティース組にそれぞれ含まれる第２の固定子巻線に、互いに２π／３ラジアンだけ異なる位相の電流を供給すること
を特徴とする請求項４に記載の同期電動機駆動システム。
【請求項６】
前記第１の固定子巻線は、前記第１および第２の固定子ティースにそれぞれ巻回されている部分どうしが互いに逆極性の磁場を発生させるように巻回され、
前記第２の固定子巻線は、前記第２および第３の固定子ティースにそれぞれ巻回されている部分どうしが互いに逆極性の磁場を発生させるように巻回され、
前記第１および第２の固定子巻線に同位相の電流が供給されたとき前記第２の固定子ティースに巻回されている部分どうしは同じ極性の磁場を発生させ、
前記駆動装置は、
各固定子ティース組における前記第１および第２の固定子巻線に、２π／（３ｍ）ラジアン互いに位相が異なる電流を供給すること
を特徴とする請求項５に記載の同期電動機駆動システム。
【請求項７】
前記第１の固定子ティースは、前記第２の固定子ティースからみて回転方向に電気角でπラジアンよりも進んだ位置に配され、
前記第３の固定子ティースは、前記第２の固定子ティースからみて回転方向に電気角でπラジアンよりも遅れた位置に配されており、
前記第１の固定子巻線は、前記第１および第２の固定子ティースにそれぞれ巻回されている部分どうしが互いに逆極性の磁場を発生させるように巻回され、
前記第２の固定子巻線は、前記第２および第３の固定子ティースにそれぞれ巻回されている部分どうしが互いに逆極性の磁場を発生させるように巻回され、
前記第１および第２の固定子巻線に同位相の電流が供給されたとき前記第２の固定子ティースに巻回されている部分どうしは同じ極性の磁場を発生させること
を特徴とする請求項４に記載の同期電動機駆動システム。
【請求項８】
前記第１の固定子ティースが配された位置は、前記第２の固定子ティースが配された位置からみて回転方向に電気角でπラジアンよりも最大でπ／（３ｍ）ラジアンだけ進んでおり、
前記第３の固定子ティースが配された位置は、前記第２の固定子ティースが配された位置からみて回転方向に電気角でπラジアンよりも最大でπ／（３ｍ）ラジアンだけ遅れていること
を特徴とする請求項７に記載の同期電動機駆動システム。
【請求項９】
各固定子ティース組は、３個の固定子ティースから構成され、
前記第１、第２および第３の固定子ティースは、前記回転子の磁極間隔と異なる配置間隔で等間隔に並んでいること
を特徴とする請求項４に記載の同期電動機駆動システム。
【請求項１０】
前記第１、第２および第３の固定子ティースは、電気角で（π＋α）ラジアンに相当する配置間隔で並んでおり、
前記第１の固定子巻線の前記第１の固定子ティースに巻回された部分の巻回数をＮ１、前記第２の固定子巻線の前記第３の固定子ティースに巻回された部分の巻回数をＮ２、前記第１の固定子巻線の前記第２の固定子ティースに巻回された部分の巻回数をＮ２１、前記第２の固定子巻線の前記第２の固定子ティースに巻回された部分の巻回数をＮ２２としたとき、以下の関係式を満たすこと
Ｎ１＝Ｎ２
Ｎ２１＝Ｎ２２＝（Ｎ１）／２ｃｏｓα
を特徴とする請求項９に記載の同期電動機駆動システム。
【請求項１１】
前記第１の固定子巻線の前記第１の固定子ティースに巻回された部分の巻回数をＮ１、前記第２の固定子巻線の前記第３の固定子ティースに巻回された部分の巻回数をＮ２、前記第１の固定子巻線の前記第２の固定子ティースに巻回された部分の巻回数をＮ２１、前記第２の固定子巻線の前記第２の固定子ティースに巻回された部分の巻回数をＮ２２としたとき、以下の関係式を満たすこと
Ｎ１＝Ｎ２
Ｎ２１＝Ｎ２２＝（Ｎ１）／２
を特徴とする請求項９に記載の同期電動機駆動システム。
【請求項１２】
各固定子巻線組は、第１、第２および第３の固定子巻線から構成され、
前記第１の固定子巻線は、前記第２の固定子巻線からみて回転方向に電気角でπラジアンよりも進んだ位置に配され、
前記第３の固定子巻線は、前記第２の固定子巻線からみて回転方向に電気角でπラジアンよりも遅れた位置に配されており、
前記第１、第２および第３の固定子巻線は、一端がそれぞれ独立した個別の外部端子に接続され、他端が中性点に接続されており、かつ、個別に接続された外部端子に同位相の電流が供給されたときには隣り合う固定子巻線が互いに逆極性の磁場を発生させる特性を有し、
前記駆動装置は、
前記第１の固定子巻線に、前記第２の固定子巻線に供給する電流よりも第１の位相差だけ位相が遅れた電流を供給し、前記第３の固定子巻線に、前記第２の固定子巻線に供給する電流よりも前記第１の位相差と異なる第２の位相差だけ位相が進んだ電流を供給すること
を特徴とする請求項１に記載の同期電動機駆動システム。
【請求項１３】
前記回転子において前記磁極の数が１０ｑ個であり、前記固定子において前記固定子巻線の数が９ｑ個であること（ｑは２以上の整数）
を特徴とする請求項１に記載の同期電動機駆動システム。
【請求項１４】
ｍは５であり、
前記回転子において前記磁極の数が３０個であり、前記固定子において前記固定子巻線の数が３２個であること
を特徴とする請求項１に記載の同期電動機駆動システム。
【請求項１５】
前記駆動装置は、
前記同期電動機を駆動するにあたり、各固定子ティース組における前記第１および第２の固定子巻線に、それぞれが個別に接続された外部端子を通じて、２π／（３ｍ）ラジアン互いに位相が異なる電流を供給すること
を特徴とする請求項４に記載の同期電動機駆動システム。
【国際調査報告】
2009144946.tif 000069
2009144946.tif 000070
2009144946.tif 000071
2009144946.tif 000072