(57)【要約】【課題】高速回転時の誘起電圧による電圧制限の影響を減じながらも、大きなトルクを実現する。【解決手段】６個の永久磁石１１１，１１２，１１３，１２１，１２２，１２３がこの順に時計回りで周方向に配列されて設けられている。３個の永久磁石１１１，１１２，１１３が磁石群１１を、３個の永久磁石１２１，１２２，１２３が磁石群１２を、それぞれ構成している。リラクタンス極の中心となる突極１０１が永久磁石１１１，１２３の間に、リラクタンス極の中心となる突極１０２が永久磁石１１３，１２１の間に、それぞれ存在する。【選択図】図２
2005312214.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子（２）と、
空隙を介して前記固定子に対向する外面及び永久磁石を有し、回転軸を中心として回転可能な回転子（１）と
を備え、
前記固定子は、２ｎ極（ｎは正の整数）の回転磁界を構成する第１磁束と、２ｍ極（ｍはｎとは異なる正の整数）の回転磁界を構成する第２磁束との両方を発生可能な巻線を有し、
前記回転子は、
前記永久磁石（１１１，１１２，１１３，１２１，１２２，１２３；１１１，１１２，１２１，１２２，１３１，１３２，１４１，１４２；１１１ｂ，１１２ｂ，１２１ｂ，１２２ｂ；Ｎ１１，Ｎ１２，Ｎ１３，Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３；Ｎ１１，Ｎ１２，Ｓ１１，Ｓ１２，Ｎ２１，Ｎ２２，Ｓ２１，Ｓ２２；Ｎ１０，Ｎ２０，Ｎ３０，Ｎ４０；Ｎ１０，Ｎ２０；Ｎ１０，Ｎ２０，Ｎ３０，Ｎ４０）
からの磁束によって生じ、前記第１磁束との間でマグネットトルクを発生させる２ｎ個の磁石極（１１１，１１２，１１３，１２１，１２２，１２３；１１１，１１２，１２１，１２２，１３１，１３２，１４１，１４２；１１１ｂ，１１２ｂ，１２１ｂ，１２２ｂ；Ｎ１，Ｓ１；Ｎ１，Ｎ２，Ｓ１，Ｓ２；Ｎ１０，Ｎ２０，Ｎ３０，Ｎ４０，Ｓ１０，Ｓ２０，Ｓ３０，Ｓ４０；Ｎ１０，Ｎ２０，Ｓ１０，Ｓ２０；Ｎ１０，Ｎ２０，Ｎ３０，Ｎ４０，Ｓ１０，Ｓ２０，Ｓ３０，Ｓ４０）と、
前記第２磁束との間でリラクタンストルクを発生させる２ｍ個のリラクタンス極（１０１，１０２；１０１，１０２，１０３，１０４；１０１，１０２；１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６；１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６；１０１，１０２，１０３，１０４；１０１，１０２；１０１，１０２，１０３，１０４）と
を、前記外面における前記回転軸についての同一の位置で周方向に配列して有し、
隣接する前記リラクタンス極の中心を結ぶ第１方向（ｑｒ）における前記回転子のインダクタンス（Ｌｑｒ）は、隣接する前記リラクタンス極の境界を結ぶ第２方向（ｄｒ）における前記回転子のインダクタンス（Ｌｄｒ）よりも大きい、永久磁石電動機。
【請求項２】
ｊ個（ｊはｎ以下の２ｎの約数）の前記永久磁石（１１１，１１２，１１３，１２１，１２２，１２３；１１１，１１２，１２１，１２２，１３１，１３２，１４１，１４２；１１１ｂ，１１２ｂ，１２１ｂ，１２２ｂ）が隣接して２ｎ／ｊ個の磁石群（１１，１２；１１，１２，１３，１４；１１ｂ，１２ｂ）を構成し、
前記磁石群の各々は、極性が異なる前記磁石極を前記周方向に沿って交互に生成し、
前記リラクタンス極の中心（１０１，１０２；１０１，１０２，１０３，１０４；１０１，１０２）は隣接する前記磁石群同士の間に設けられる、請求項１記載の永久磁石電動機。
【請求項３】
前記永久磁石（Ｎ１１，Ｎ１２，Ｎ１３，Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３；Ｎ１１，Ｎ１２，Ｓ１１，Ｓ１２，Ｎ２１，Ｎ２２，Ｓ２１，Ｓ２２；Ｎ１０，Ｎ２０，Ｎ３０，Ｎ４０；Ｎ１０，Ｎ２０；Ｎ１０，Ｎ２０，Ｎ３０，Ｎ４０）と前記リラクタンス極の中心（１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６；１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６，１０７，１０８；１０１，１０２，１０３，１０４；１０１，１０２；１０１，１０２，１０３，１０４）とは前記周方向に沿って交互に配置される、請求項１記載の永久磁石電動機。
【請求項４】
前記永久磁石の複数（Ｎ１１，Ｎ１２，Ｎ１３，Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３；Ｎ１１，Ｎ１２，Ｓ１１，Ｓ１２，Ｎ２１，Ｎ２２，Ｓ２１，Ｓ２２）が一の前記磁石極（Ｎ１，Ｓ１；Ｎ１，Ｎ２，Ｓ１，Ｓ２）を生成する、請求項３記載の永久磁石電動機。
【請求項５】
前記磁石極（Ｎ１０，Ｎ２０，Ｎ３０，Ｎ４０，Ｓ１０，Ｓ２０，Ｓ３０，Ｓ４０；Ｎ１０，Ｎ２０，Ｓ１０，Ｓ２０；Ｎ１０，Ｎ２０，Ｎ３０，Ｎ４０，Ｓ１０，Ｓ２０，Ｓ３０，Ｓ４０）は、
前記永久磁石が前記固定子に対向した位置に相互に同極性で生じる第１磁石極（Ｎ１０，Ｎ２０，Ｎ３０，Ｎ４０；Ｎ１０，Ｎ２０；Ｎ１０，Ｎ２０，Ｎ３０，Ｎ４０）と、
前記永久磁石が前記固定子と対向しない位置に前記第１磁石極と逆極性で生じる第２磁石極（Ｓ１０，Ｓ２０，Ｓ３０，Ｓ４０；Ｓ１０，Ｓ２０；Ｓ１０，Ｓ２０，Ｓ３０，Ｓ４０）と
に区分され、
前記第２磁石極は前記リラクタンス極の中心（１０１，１０２，１０３，１０４；１０１，１０２；１０１，１０２，１０３，１０４）としても機能し、
ｎ＝２ｍの関係にある、請求項３記載の永久磁石電動機。
【請求項６】
前記回転子（１）は表面磁石型回転子である、請求項１乃至請求項５のいずれか一つに記載の永久磁石電動機。
【請求項７】
前記回転子（１）は埋込磁石型回転子である、請求項１乃至請求項５のいずれか一つに記載の永久磁石電動機。
【請求項８】
前記回転子（１）は、
シャフト（４０）と、
前記永久磁石（Ｎ１０，Ｎ２０，Ｎ３０，Ｎ４０）と前記シャフトとの間に、前記磁石極（Ｎ１０，Ｎ２０，Ｎ３０，Ｎ４０）と離れて設けられた非磁性体（１３１，１３２，１３３，１３４）を更に有する、請求項１記載の永久磁石電動機。
【請求項９】
前記固定子（２）は、
２ｎ極の磁束を発生させる第１巻線（Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３；Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３；Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４；Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４；Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２，Ｃ１，Ｃ２；Ｄ１，Ｄ２，Ｅ１，Ｅ２，Ｆ１，Ｆ２）と、
２ｍ極の磁束を発生させる第２巻線（Ｄ１，Ｄ２，Ｅ１，Ｅ２，Ｆ１，Ｆ２；Ｄ１，Ｄ２，Ｅ１，Ｅ２，Ｆ１，Ｆ２；Ｄ１，Ｄ２，Ｅ１，Ｅ２，Ｆ１，Ｆ２；Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４，Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４；Ｄ０，Ｅ０，Ｆ０；Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２，Ｃ１，Ｃ２）と
を有する、請求項１乃至請求項７のいずれか一つに記載の永久磁石電動機。
【請求項１０】
前記第１巻線と前記第２巻線のうち極数が多い方（Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３；Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４；Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２，Ｃ１，Ｃ２）は集中巻で巻回され、
前記第１巻線と前記第２巻線のうち極数が少ない方（Ｄ１，Ｄ２，Ｅ１，Ｅ２，Ｆ１，Ｆ２；Ｄ１，Ｄ２，Ｅ１，Ｅ２，Ｆ１，Ｆ２；Ｄ０，Ｅ０，Ｆ０）は分布巻で巻回される、請求項９記載の永久磁石電動機。
【請求項１１】
前記固定子（２）は、
前記第１巻線と前記第２巻線のうち極数が多い方（Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３；Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４；Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２，Ｃ１，Ｃ２；）が巻回される複数の歯部（２１）
を更に有し、
前記第１巻線と前記第２巻線のうち極数が少ない方（Ｄ１，Ｄ２，Ｅ１，Ｅ２，Ｆ１，Ｆ２；Ｄ１，Ｄ２，Ｅ１，Ｅ２，Ｆ１，Ｆ２；Ｄ０，Ｅ０，Ｆ０）は前記第１巻線と前記第２巻線のうち極数が多い方を介して前記歯部に設けられる、請求項１０記載の永久磁石電動機。
【請求項１２】
前記第１巻線（Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３；Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４；Ｄ１，Ｄ２，Ｅ１，Ｅ２，Ｆ１，Ｆ２）及び前記第２巻線（Ｄ１，Ｄ２，Ｅ１，Ｅ２，Ｆ１，Ｆ２；Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４，Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４；Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２，Ｃ１，Ｃ２）のいずれもが分布巻である、請求項９記載の永久磁石電動機。
【請求項１３】
前記固定子（２）は、
２ｎ極の回転磁界を構成する第１の磁束を発生させる第１電流（Ｉ6A，Ｉ6B，Ｉ6C）と、
２ｍ極の回転磁界を構成する第２の磁束磁束を発生させる第２電流（Ｉ2A，Ｉ2B，Ｉ2C，Ｉ2D，Ｉ2E，Ｉ2F，Ｉ2G，Ｉ2H，Ｉ2I）との共通の経路となる巻線（Ａ−Ｉ）
を有する、請求項１乃至請求項７のいずれか一つに記載の永久磁石電動機。
【請求項１４】
請求項１乃至請求項１３のいずれか一つに記載の永久磁石電動機を、起動時を除いて所定の回転速度よりも小さな値で前記回転子（１）が回転する第１の場合と、前記所定の回転速度よりも大きな値で前記回転子が回転する第２の場合とに分けた態様で駆動する方法であって、
少なくとも前記第１の場合には２ｎ極の回転磁界を構成する第１の磁束によって駆動し、
少なくとも前記第２の場合には２ｍ極の回転磁界を構成する第２の磁束によって駆動する、永久磁石電動機の駆動方法。
【請求項１５】
請求項１乃至請求項１３のいずれか一つに記載の永久磁石電動機を駆動する方法であって、
駆動状態が安定した場合及び前記永久磁石電動機に設定された最高負荷を含んだ駆動領域においては、２ｎ極の回転磁界を構成する第１の磁束及び２ｍ極の回転磁界を構成する第２の磁束によって駆動する、永久磁石電動機の駆動方法。
【請求項１６】
請求項７記載の永久磁石電動機を駆動する方法であって、
前記第１磁束に発生する磁束の位相を、一の前記磁石極の中心から回転方向前進側に位置する当該一の前記磁石極の境界に対応する軸（ｑｍ）に対して正値（β4）で進める、永久磁石電動機の駆動方法。
【請求項１７】
請求項１乃至請求項１３のいずれか一つに記載の永久磁石電動機を備える圧縮機。
【請求項１８】
請求項１乃至請求項１３のいずれか一つに記載の永久磁石電動機を備える送風機。
【請求項１９】
請求項１４乃至請求項１６のいずれか一つに記載の永久磁石電動機の駆動方法を採用する圧縮機。
【請求項２０】
請求項１４乃至請求項１６のいずれか一つに記載の永久磁石電動機の駆動方法を採用する送風機。
【請求項２１】
請求項１７に記載の圧縮機、請求項１８に記載の送風機、請求項１９記載の圧縮機、及び請求項２０記載の送風機の少なくともいずれか一つを備える空気調和機。
【請求項２２】
固定子（２）が有する複数の歯部（２１）の間で巻線ノズルを遥動させ、前記歯部に第１巻線を集中巻で巻回する（Ａ１，Ａ２，Ａ３；Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３；Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３）ステップと、
あらかじめ所定の巻枠に分布巻で巻回された第２巻線（Ｄ１，Ｄ２；Ｅ１，Ｅ２；Ｆ１，Ｆ２）を前記第１巻線の間に挿入し、前記第２巻線を前記第１の巻線を介して前記歯部に設けるステップと、
を備える、永久磁石電動機の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、永久磁石電動機及びこれを駆動する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、永久磁石電動機は、運転する領域に応じて極数を選択してきた。高速領域での運転されると全損失に対する鉄損の比率が多くなるので、極数が少ない永久磁石電動機が適している。一方、低速運転での運転は、銅損の比率が大きくなるため、比較的に銅損が小さくなる、極数が多い永久磁石が適している。
【０００３】
しかしながら、今日においては、幅広い運転領域と、それぞれの運転領域における高効率運転が求められている。例えば、空気調和機（以下「空調機」）を例にとれば、起動後の急速な冷暖房には高速回転を要し、室温が安定した後の運転には低速回転が要求される。そして起動後の冷暖房をより急速に行うためには運転領域を更に高速運転領域へと拡大し、電力消費を抑制するためには低速運転領域における高効率が望まれる。しかしこれらの要望は、極数の観点からは相反する。
【０００４】
従来から、永久磁石電動機を高速運転するための技術について考案されている。例えば特許文献１には、その第０００４段落に記載された課題「誘起電圧がインバータの最大出力電圧に近づく高速回転領域において出力が急激に低下する」を解決するため、第０００９段落に記載された手段「ブラシレスＤＣモータの電機子電流の位相を誘起電圧よりも進ませるべくインバータの出力電流あるいは電圧を制御する方法」が開示されている。本方法を採用すれば、その第００４５段落の記載によれば「｜Ｖａ｜＝Ｖｏｍａｘとなる回転数をω０（最大出力電圧と誘起電圧が一致する回転数）よりも大きくでき」、「ブラシレスＤＣモータ４の運転範囲を高速回転領域まで拡げることができ」る。
【０００５】
また例えば特許文献２では、その第０００５段落に、スリット部の中に回転数に応じて移動可能な「磁束通路部材」を設け、高速時には遠心力により「スリット部に磁気短絡部を形成して、回転子構造の変化により、弱め界磁効果を得」、更なる高速回転を可能とする構造が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特許第３１８３３５６号公報
【特許文献２】特開平１１−２７５７８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記文献は、電流位相を進め、または、永久磁石の磁束を短絡させることにより、誘起電圧を減ずるものであるが、トルク発生に誘起電圧は不可欠であり、誘起電圧を著しく減少させることはできない。また、電流位相を進めると、不安定な制御を招来し、高速運転にも限度があった。
【０００８】
本発明は、高速回転時の誘起電圧による電圧制限の影響を減じながらも、大きなトルクを実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明にかかる永久電動機の第１の態様は、固定子（２）と、空隙を介して前記固定子に対向する外面及び永久磁石を有し、回転軸を中心として回転可能な回転子（１）とを備える。前記固定子は、２ｎ極（ｎは正の整数）の回転磁界を構成する第１磁束と、２ｍ極（ｍはｎとは異なる正の整数）の回転磁界を構成する第２磁束との両方を発生可能な巻線を有する。前記回転子は、前記永久磁石（１１１，１１２，１１３，１２１，１２２，１２３；１１１，１１２，１２１，１２２，１３１，１３２，１４１，１４２；１１１ｂ，１１２ｂ，１２１ｂ，１２２ｂ；Ｎ１１，Ｎ１２，Ｎ１３，Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３；Ｎ１１，Ｎ１２，Ｓ１１，Ｓ１２，Ｎ２１，Ｎ２２，Ｓ２１，Ｓ２２；Ｎ１０，Ｎ２０，Ｎ３０，Ｎ４０；Ｎ１０，Ｎ２０；Ｎ１０，Ｎ２０，Ｎ３０，Ｎ４０）からの磁束によって生じ、前記第１磁束との間でマグネットトルクを発生させる２ｎ個の磁石極（１１１，１１２，１１３，１２１，１２２，１２３；１１１，１１２，１２１，１２２，１３１，１３２，１４１，１４２；１１１ｂ，１１２ｂ，１２１ｂ，１２２ｂ；Ｎ１，Ｓ１；Ｎ１，Ｎ２，Ｓ１，Ｓ２；Ｎ１０，Ｎ２０，Ｎ３０，Ｎ４０，Ｓ１０，Ｓ２０，Ｓ３０，Ｓ４０；Ｎ１０，Ｎ２０，Ｓ１０，Ｓ２０；Ｎ１０，Ｎ２０，Ｎ３０，Ｎ４０，Ｓ１０，Ｓ２０，Ｓ３０，Ｓ４０）と、前記第２磁束との間でリラクタンストルクを発生させる２ｍ個のリラクタンス極（１０１，１０２；１０１，１０２，１０３，１０４；１０１，１０２；１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６；１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６；１０１，１０２，１０３，１０４；１０１，１０２；１０１，１０２，１０３，１０４）とを、前記外面における前記回転軸についての同一の位置で周方向に配列して有する。そして隣接する前記リラクタンス極の中心を結ぶ第１方向（ｑｒ）における前記回転子のインダクタンス（Ｌｑｒ）は、隣接する前記リラクタンス極の境界を結ぶ第２方向（ｄｒ）における前記回転子のインダクタンス（Ｌｄｒ）よりも大きい。
【００１０】
この発明にかかる永久電動機の第２の態様は、第１の態様に係る永久磁石電動機であって、ｊ個（ｊはｎ以下の２ｎの約数）の前記永久磁石（１１１，１１２，１１３，１２１，１２２，１２３；１１１，１１２，１２１，１２２，１３１，１３２，１４１，１４２；１１１ｂ，１１２ｂ，１２１ｂ，１２２ｂ）が隣接して２ｎ／ｊ個の磁石群（１１，１２；１１，１２，１３，１４；１１ｂ，１２ｂ）を構成し、前記磁石群の各々は、極性が異なる前記磁石極を前記周方向に沿って交互に生成し、前記リラクタンス極の中心（１０１，１０２；１０１，１０２，１０３，１０４；１０１，１０２）は隣接する前記磁石群同士の間に設けられる。
【００１１】
この発明にかかる永久電動機の第３の態様は、第１の態様に係る永久磁石電動機であって、前記永久磁石（Ｎ１１，Ｎ１２，Ｎ１３，Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３；Ｎ１１，Ｎ１２，Ｓ１１，Ｓ１２，Ｎ２１，Ｎ２２，Ｓ２１，Ｓ２２；Ｎ１０，Ｎ２０，Ｎ３０，Ｎ４０；Ｎ１０，Ｎ２０；Ｎ１０，Ｎ２０，Ｎ３０，Ｎ４０）と前記リラクタンス極の中心（１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６；１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６，１０７，１０８；１０１，１０２，１０３，１０４；１０１，１０２；１０１，１０２，１０３，１０４）とは前記周方向に沿って交互に配置される。
【００１２】
この発明にかかる永久電動機の第４の態様は、第３の態様にかかる永久磁石電動機であって、前記永久磁石の複数（Ｎ１１，Ｎ１２，Ｎ１３，Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３；Ｎ１１，Ｎ１２，Ｓ１１，Ｓ１２，Ｎ２１，Ｎ２２，Ｓ２１，Ｓ２２）が一の前記磁石極（Ｎ１，Ｓ１；Ｎ１，Ｎ２，Ｓ１，Ｓ２）を生成する。
【００１３】
この発明にかかる永久電動機の第５の態様は、第３の態様に係る永久磁石電動機であって、前記磁石極（Ｎ１０，Ｎ２０，Ｎ３０，Ｎ４０，Ｓ１０，Ｓ２０，Ｓ３０，Ｓ４０；Ｎ１０，Ｎ２０，Ｓ１０，Ｓ２０；Ｎ１０，Ｎ２０，Ｎ３０，Ｎ４０，Ｓ１０，Ｓ２０，Ｓ３０，Ｓ４０）は、前記永久磁石が前記固定子に対向した位置に相互に同極性で生じる第１磁石極（Ｎ１０，Ｎ２０，Ｎ３０，Ｎ４０；Ｎ１０，Ｎ２０；Ｎ１０，Ｎ２０，Ｎ３０，Ｎ４０）と、前記永久磁石が前記固定子と対向しない位置に前記第１磁石極と逆極性で生じる第２磁石極（Ｓ１０，Ｓ２０，Ｓ３０，Ｓ４０；Ｓ１０，Ｓ２０；Ｓ１０，Ｓ２０，Ｓ３０，Ｓ４０）とに区分される。そして前記第２磁石極は前記リラクタンス極の中心（１０１，１０２，１０３，１０４；１０１，１０２；１０１，１０２，１０３，１０４）としても機能し、ｎ＝２ｍの関係にある。
【００１４】
この発明にかかる永久電動機の第６の態様は、第１乃至第５の態様のいずれかに係る永久磁石電動機であって、前記回転子（１）は表面磁石型回転子である。
【００１５】
この発明にかかる永久電動機の第７の態様は、第１乃至第５の態様のいずれかに係る永久磁石電動機であって、前記回転子（１）は埋込磁石型回転子である。
【００１６】
この発明にかかる永久電動機の第８の態様は、第１の態様に係る永久磁石電動機であって、前記回転子（１）は、シャフト（４０）と、前記永久磁石（Ｎ１０，Ｎ２０，Ｎ３０，Ｎ４０）と前記シャフトとの間に、前記磁石極（Ｎ１０，Ｎ２０，Ｎ３０，Ｎ４０）と離れて設けられた非磁性体（１３１，１３２，１３３，１３４）を更に有する。
【００１７】
この発明にかかる永久電動機の第９の態様は、第１乃至第７の態様のいずれかに係る永久磁石電動機であって、前記固定子（２）は、２ｎ極の磁束を発生させる第１巻線（Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３；Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３；Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４；Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４；Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２，Ｃ１，Ｃ２；Ｄ１，Ｄ２，Ｅ１，Ｅ２，Ｆ１，Ｆ２）と、２ｍ極の磁束を発生させる第２巻線（Ｄ１，Ｄ２，Ｅ１，Ｅ２，Ｆ１，Ｆ２；Ｄ１，Ｄ２，Ｅ１，Ｅ２，Ｆ１，Ｆ２；Ｄ１，Ｄ２，Ｅ１，Ｅ２，Ｆ１，Ｆ２；Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４，Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４；Ｄ０，Ｅ０，Ｆ０；Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２，Ｃ１，Ｃ２）とを有する。
【００１８】
この発明にかかる永久電動機の第１０の態様は、第９の態様に係る永久磁石電動機であって、前記第１巻線と前記第２巻線のうち極数が多い（Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３；Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４；Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２，Ｃ１，Ｃ２）は集中巻で巻回される。前記第１巻線と前記第２巻線のうち極数が少ない方（Ｄ１，Ｄ２，Ｅ１，Ｅ２，Ｆ１，Ｆ２；Ｄ１，Ｄ２，Ｅ１，Ｅ２，Ｆ１，Ｆ２；Ｄ０，Ｅ０，Ｆ０）は分布巻で巻回される。
【００１９】
この発明にかかる永久電動機の第１１の態様は、第１０の態様に係る永久磁石電動機であって、前記固定子（２）は、前記第１巻線と前記第２巻線のうち極数が多い方（Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３；Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４；Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２，Ｃ１，Ｃ２；）が巻回される複数の歯部（２１）を更に有する。前記第１巻線と前記第２巻線のうち極数が少ない方（Ｄ１，Ｄ２，Ｅ１，Ｅ２，Ｆ１，Ｆ２；Ｄ１，Ｄ２，Ｅ１，Ｅ２，Ｆ１，Ｆ２；Ｄ０，Ｅ０，Ｆ０）は前記第１の巻線と前記第２巻線のうち極数が多い方を介して前記歯部に設けられる。
【００２０】
この発明にかかる永久電動機の第１２の態様は、第９の態様に係る永久磁石電動機であって、前記第１巻線（Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３；Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４；Ｄ１，Ｄ２，Ｅ１，Ｅ２，Ｆ１，Ｆ２）及び前記第２巻線（Ｄ１，Ｄ２，Ｅ１，Ｅ２，Ｆ１，Ｆ２；Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４，Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４；Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２，Ｃ１，Ｃ２）のいずれもが分布巻である。
【００２１】
この発明にかかる永久電動機の第１３の態様は、第１乃至第７の態様のいずれかに係る永久磁石電動機であって、前記固定子（２）は、２ｎ極の回転磁界を構成する第１の磁束を発生させる第１電流（Ｉ6A，Ｉ6B，Ｉ6C）と、２ｍ極の回転磁界を構成する第２の磁束磁束を発生させる第２電流（Ｉ2A，Ｉ2B，Ｉ2C，Ｉ2D，Ｉ2E，Ｉ2F，Ｉ2G，Ｉ2H，Ｉ2I）との共通の経路となる巻線（Ａ−Ｉ）を有する。
【００２２】
この発明に係る永久電動機の駆動方法の第１の態様は、第１乃至第１３の態様のいずれかに係る永久磁石電動機を、起動時を除いて所定の回転速度よりも小さな値で前記回転子（１）が回転する第１の場合と、前記所定の回転速度よりも大きな値で前記回転子が回転する第２の場合とに分けた態様で駆動する方法である。そして少なくとも前記第１の場合には２ｎ極の回転磁界を構成する第１の磁束によって駆動する。また少なくとも前記第２の場合には２ｍ極の回転磁界を構成する第２の磁束によって駆動する。
【００２３】
この発明に係る永久電動機の駆動方法の第２の態様は、第１乃至第１３の態様のいずれかに係る永久磁石電動機を駆動する方法である。そして駆動状態が安定した場合及び前記永久磁石電動機に設定された最高負荷を含んだ駆動領域においては、２ｎ極の回転磁界を構成する第１の磁束及び２ｍ極の回転磁界を構成する第２の磁束によって駆動する。
【００２４】
この発明に係る永久電動機の駆動方法の第３の態様は、第７の態様に係る永久磁石電動機を駆動する方法である。そして前記第１磁束に発生する磁束の位相を、一の前記磁石極の中心から回転方向前進側に位置する当該一の前記磁石極の境界に対応する軸（ｑｍ）に対して正値（β4）で進める。
【００２５】
第１乃至第１３の態様に係る永久磁石電動機は、圧縮機、送風機として採用することができる。
【００２６】
第１乃至第３の態様に係る永久磁石電動機の駆動方法は、圧縮機、送風機に採用することができる。
【００２７】
そしてこれらの圧縮機、送風機を空気調和機に備えることができる。
【００２８】
この発明に係る、永久磁石電動機の製造方法は、固定子（２）が有する複数の歯部（２１）の間で巻線ノズルを遥動させ、前記歯部に第１巻線を集中巻で巻回する（Ａ１，Ａ２，Ａ３；Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３；Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３）ステップと、あらかじめ所定の巻枠に分布巻で巻回された第２巻線（Ｄ１，Ｄ２；Ｅ１，Ｅ２；Ｆ１，Ｆ２）を前記第１巻線の間に挿入し、前記第２巻線を前記第１の巻線を介して前記歯部に設けるステップと、を備える。
【発明の効果】
【００２９】
この発明に係る永久磁石電動機の第１の態様によれば、マグネットトルクを得るための第１磁束の電流位相を進めることなく、あるいは、第１磁束の電流位相を進めた場合であっても、それ以上の効果をもって、又は、永久磁石の磁束を短絡させることもなく、トルクを増大させることができる。そして第１巻線、第２巻線にはそれぞれ独立して各相電流を流すことができるので、これらを使い分けて永久電動機の駆動を制御することができる。
【００３０】
この発明に係る永久磁石電動機の第２の態様によれば、リラクタンス極の個数を磁石極の個数よりも少なくして、リラクタンス極による高速運転時における鉄損を低減できる。
【００３１】
この発明に係る永久磁石電動機の第３の態様によれば、本体のうち、永久磁石に間で突出する部分をリラクタンス極として機能させることができる。
【００３２】
この発明に係る永久磁石電動機の第４の態様によれば、磁石極の個数を低減することで磁束の漏洩を低減する。また磁石極の構成を阻害することなく逆突極性を向上し、リラクタンストルクを増大させる。
【００３３】
この発明に係る永久磁石電動機の第５の態様によれば、リラクタンス極の個数を磁石極の個数よりも少なくして、鉄損を低減できる。また永久磁石の量を低減することができる。
【００３４】
この発明に係る永久磁石電動機の第６の態様によれば、磁石極が発生する磁束を正弦波状とすることができ、振動、騒音を低減できる。
【００３５】
この発明に係る永久磁石電動機の第７の態様によれば、磁石極においてリラクタンストルクをも併せて使用することができ、さらなる効率向上を実現できる。
【００３６】
この発明に係る永久磁石電動機の第８の態様によれば、非磁性体によって回転子が備えるシャフトへの透過が阻まれる。従ってシャフト４０へと磁束が漏洩し、ひいては軸受、ハウジングに漏洩することによる、各磁石極における磁束密度のアンバランスを回避できる。また軸受に荷重がかかり、機械的損失が増大することも回避できる。さらに、リラクタンス極のｑ軸インダクタンスを減じることなく、ｄ軸インダクタンスを小さくできるので、ｄ軸インダクタンスとｑ軸インダクタンスとの差を大きくすることができ、リラクタンストルクを増大させることができる。
【００３７】
この発明に係る永久磁石電動機の第９の態様によれば、マグネットトルクを発生させる２ｎ極の回転磁界を構成する第１の磁束の他、マグネットトルクを発生させる２ｍ極の回転磁界を構成する第２の磁束が、それぞれの極数に最適な巻線分布で得られる。
【００３８】
この発明に係る永久磁石電動機の第１０の態様によれば、集中巻で生じる可能性のある、同一スロット中に収納される巻線に流れる電流で生成される磁束同士が相殺する、という問題点が解消される。
【００３９】
この発明に係る永久磁石電動機の第１１の態様によれば、巻線占積率を向上させることができる。
【００４０】
この発明に係る永久磁石電動機の第１２の態様によれば、第１巻線、第２巻線ともに、正弦波分布に近い磁束を発生させることができるため、振動、騒音を低減できる。
【００４１】
この発明に係る永久磁石電動機の第１３の態様によれば、第１電流と第２電流とを同一の巻線に流すので、いずれの電流で駆動する場合にも巻線の全てを利用することができ、巻線の利用効率が上がる。
【００４２】
この発明に係る永久磁石電動機の駆動方法の第１の態様によれば、高速運転において大きくなる傾向にある鉄損を低減しつつ、低速運転での回転子の回転が滑らかとなる。
【００４３】
この発明に係る永久磁石電動機の駆動方法の第２の態様によれば、流す電流を低減し、長期に運転される安定状態での銅損や、最高負荷を含んだ駆動領域で主体となる銅損を低減できる。
【００４４】
この発明に係る永久磁石電動機の駆動方法の第３の態様によれば、磁石極についてもリラクタンストルクを利用することができる。
【００４５】
この発明に係る永久磁石電動機の製造方法によれば、複数の歯部の間の巻線用溝はほぼ全てにわたって巻線が収納され、巻線占積率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
第１の実施の形態．
図１は本発明の第１の実施の形態にかかる永久磁石電動機の構成を、回転軸に垂直な方向から見た断面図であり、回転子が固定子に囲まれたいわゆる内転型の構成を例示している。もちろん、本発明は固定子が回転子に囲まれたいわゆる外転型にも適用可能である。
【００４７】
当該永久磁石電動機は、固定子２と、固定子２に対して空隙を介して対向する回転子１とを備える。
【００４８】
固定子２は歯部２１の複数と、歯部２１を回転子１とは反対側で連結する環状のヨーク２２とを有している。歯部２１には巻線Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｄ１，Ｄ２，Ｅ１，Ｅ２，Ｆ１，Ｆ２が巻回される。但し図の煩雑を避けるため、図１においては巻線Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３の一部は省略している。固定子２において巻線Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３が巻回される態様は図２に示している。
【００４９】
図３は回転子１の構成を例示する断面図であり、回転軸に垂直な方向から見たものである。回転子１は、シャフト４０と、透磁性の本体１０と、２ｎ個（ｎは正の整数）の永久磁石を備えている。本体１０は例えば電磁鋼板を積層して構成される。
【００５０】
これらの永久磁石は、回転子１のうち、固定子２（図１参照）に対向する外面（これは本体１０の外面であると把握することもできる）に設けられている。図３ではｎ＝３に対応して６個の永久磁石１１１，１１２，１１３，１２１，１２２，１２３がこの順に時計回りで周方向に配列されて設けられており、回転子１はいわゆる表面磁石型回転子を構成している。
【００５１】
これら２ｎ個の永久磁石はｊ個（ｊはｎ以下の２ｎの約数）が隣接して２ｎ／ｊ個の磁石群を構成する。図３ではｊ＝３に対応して３個の永久磁石１１１，１１２，１１３が磁石群１１を、３個の永久磁石１２１，１２２，１２３が磁石群１２を、それぞれ構成している。
【００５２】
永久磁石１１１，１１３，１２２は固定子２に向けてＮ極を、永久磁石１１２，１２１，１２３は固定子２に向けてＳ極を、それぞれ向けて配置されている。これら６個の永久磁石の磁極は、固定子２に向けられた磁極から発生する磁束によって、そのまま回転子１の磁石極として機能する。
【００５３】
一方、回転子１には２ｍ個（ｍはｎとは異なる正の整数）のリラクタンス極が存在する。このリラクタンス極はスイッチトリラクタンス電動機や、シンクロナスリラクタンス電動機において採用されているリラクタンス極と同様に機能する。図３ではｍ＝１に対応して２個のリラクタンス極が、磁石群１１，１２同士の間に存在する突極１０１，１０２を極中心として形成される。より具体的には第１のリラクタンス極は永久磁石１１１，１２３の間の突極１０１を中心として、第２のリラクタンス極は永久磁石１１３，１２１の間の突極１０２を中心として、それぞれ存在する。
【００５４】
一般に電気角に関して、相互に直交する座標軸としてｄ軸、ｑ軸が採用される。リラクタンスモータとしての解析を行う場合、互いに隣接するリラクタンス極の中心間を結ぶ方向、及びこれに交差する方向が、それぞれ一般にｄ軸、ｑ軸に採用されて解析に供される。本定義によれば、本実施の形態の磁石群１１，１２のそれぞれの中心間を結ぶ方向がｑ軸に対応する。しかし、本発明においてはリラクタンス極に働くリラクタンストルクについて言及するものの、他の側面において、極数は異なるものの、マグネットトルクも併せて言及するので、混乱を避けるため、リラクタンス極同士を結ぶ方向をｄ軸には採用せず、マグネットトルクを解析するための二軸変換において採用されるｄ軸、ｑ軸を基準として説明する。よってｄ軸、ｑ軸はリラクタンスモータとしての解析を行う場合とは反対になる。
【００５５】
リラクタンス極についてのｄ軸ｄｒ（これは隣接するリラクタンス極の境界を結ぶ方向に相当する）における回転子１のインダクタンスであるｄ軸インダクタンスＬｄｒと、リラクタンス極についてのｑ軸ｑｒ（これは隣接するリラクタンス極の中心を結ぶ方向に相当する）における回転子１のインダクタンスであるｑ軸インダクタンスＬｑｒとは異なっており、本実施の形態においてＬｄｒ＜Ｌｑｒとなる。以下、特に断らない限り、ｄ軸ｄｒ、ｑ軸ｑｒはそれぞれ単にｄ軸、ｑ軸として取り扱う。但し、例えば例外的に、後述する「本発明の変形」ではこれらを、磁石極についてのｄ軸、ｑ軸と区別して取り扱う。
【００５６】
図３に即して言えば、永久磁石１１１，１１２，１１３，１２１，１２２，１２３が本体１０の表面に設けられ、回転子１はいわゆる表面磁石型回転子であるものの、本体１０は磁石群１１，１２同士の間で固定子２（図１参照）へと突出している。このために回転子１はｑ軸インダクタンスＬｑ（図中鎖線で示されるｑ軸ｑｒ方向のインダクタンス）がｄ軸インダクタンスＬｄ（図中破線で示されるｄ軸ｄｒ方向のインダクタンス）よりも大きい、いわゆる逆突極性を有している。
【００５７】
固定子２は、回転子１の磁石極（これは本実施の形態では永久磁石１１１，１１２，１１３，１２１，１２２，１２３がそのまま機能する）との間でマグネットトルクを発生させる（２ｎ＝）６極の回転磁界を構成する第１磁束のみならず、突極１０１，１０２を中心とするリラクタンス極との間でリラクタンストルクを発生させる（２ｍ＝）２極の回転磁界を構成する第２磁束をも発生可能である。巻線Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３は第１磁束を発生し、巻線Ｄ１，Ｄ２，Ｅ１，Ｅ２，Ｆ１，Ｆ２は第２磁束を発生させる。
【００５８】
図１、図２において丸囲みのクロス、丸囲みの点はそれぞれ紙面から奥へ、紙面から手前へ、配線が向いていることを示す。但しこれらの表示や、矢印は巻線の方向を示すものであって、必ずしも電流の向きを示すものではない。この後に言及される、巻線の態様を示す断面図についても同様である。
【００５９】
固定子２には集中巻にてＡ相巻線、Ｂ相巻線、Ｃ相巻線が歯部２１に巻回されている。Ａ相巻線は巻線Ａ１，Ａ２，Ａ３、Ｂ相巻線は巻線Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３、Ｃ相巻線は巻線Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３によってそれぞれ直列接続されて構成されている。Ａ相巻線、Ｂ相巻線、Ｃ相巻線は中性点Ｚにおいて相互に共通に接続され、スター結線を構成している。そしてＡ相巻線、Ｂ相巻線、Ｃ相巻線には、それぞれＡ相電流ＩＡ、Ｂ相ＩＢ、Ｃ相ＩＣが供給され、６極の回転磁界を構成する第１磁束が発生する。
【００６０】
固定子２にはＤ相巻線、Ｅ相巻線、Ｆ相巻線が歯部２１に巻回されている。Ｄ相巻線は巻線Ｄ１，Ｄ２、Ｅ相巻線は巻線Ｅ１，Ｅ２、Ｆ相巻線は巻線Ｆ１，Ｆ２によってそれぞれ直列接続されて構成されている。Ｄ相巻線、Ｅ相巻線、Ｆ相巻線は中性点Ｙにおいて相互に共通に接続され、スター結線を構成している。そしてＤ相巻線、Ｅ相巻線、Ｆ相巻線には、それぞれＤ相電流ＩＤ、Ｅ相電流ＩＥ、Ｆ相電流ＩＦが供給され、２極の回転磁界を構成する第２磁束が発生する。
【００６１】
図４は上記巻線の等価回路を示す回路図であり、同図（ａ）（ｂ）はそれぞれＡ相巻線、Ｂ相巻線、Ｃ相巻線同士の結線と、Ｄ相巻線、Ｅ相巻線、Ｆ相巻線同士の結線とをそれぞれ示している。
【００６２】
巻線Ａ１，Ａ２，Ａ３同士が相互に並列に接続されてＡ相巻線を構成し、巻線Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３同士が相互に並列に接続されてＢ相巻線を構成し、巻線Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３同士が相互に並列に接続されてＣ相巻線を構成してもよい。
【００６３】
また巻線の態様は種々可能であるが、ここではＤ相巻線、Ｅ相巻線、Ｆ相巻線に分布巻を採用した場合を例示している。分布巻を採用すれば、集中巻で生じる可能性のある、同一スロット中に収納される巻線に流れる電流で生成される磁束同士が相殺する、という問題点が少ない。また、電流により発生する磁束分布は空間的にも時間的にも正弦波状となり、振動、騒音も低減される。
【００６４】
図５は巻線Ａ２，Ｃ１が巻回されたスロット（歯部２１同士の間の巻専用溝）に巻線Ｆ２を設ける方法を示す断面図である。巻線Ｆ２はあらかじめ別途に巻回され、あらかじめ歯部２１に巻回されていた巻線Ａ２，Ｃ１の間に押し込むという、インサータ巻を採用することができる。巻線Ｆ２は、巻線Ａ２，Ｃ１を介して歯部２１に設けられると把握することもできる。
【００６５】
具体的には、スロット内部に巻線ノズル（図示せず）を遥動させ、ある一定の張力を与えながら強固に第１巻線を巻回する。この際、歯部２１に対し、絶縁フィルム、インシュレータ成形物等の絶縁物（図示せず）を介して第１巻線（図２５では巻線Ａ２，Ｃ１）を巻回する。巻線ノズルをスロットで遥動させながら巻回するため、ノズルの遥動スペースとその周囲には第１巻線を巻回できず、デッドスペースができる。
【００６６】
一方、あらかじめ第２巻線（図２５では巻線Ｆ２）を所定の巻枠に巻回しておく。そして第２巻線を、歯部２１同士の間から上述のデッドスペースに挿入する。これにより、巻線用溝はほぼ全てにわたって巻線が収納され、巻線占積率を向上させることができる。ここで、第１巻線と第１巻線の間にも絶縁フィルム等で絶縁を施すことが望ましい。
【００６７】
図６及び図７は第１磁束を発生させるための各相電流ＩＡ，ＩＢ，ＩＣを例示するグラフである。図６は３相正弦波電流を、図７は１２０°矩形波電流を、それぞれ例示している。但しこれらは模式的に示されており、実際にはインダクタンスによる電流のＯＮ／ＯＦＦの遅れや、ＰＷＭ制御による高調波などが重畳される。第２磁束についても同様に、正弦波電流や矩形波電流を採用することができる。
【００６８】
第２磁束を与えるための電流Ｄ相電流ＩＤ、Ｅ相電流ＩＥ、Ｆ相電流ＩＦの電気角は、回転子１のｑ軸に対して電気角４５度進相する場合に、２極のリラクタンストルクを最大にすることができる。
【００６９】
このように第１磁束によってマグネットトルクを、第２磁束によってリラクタンストルクを、それぞれ発生させることにより、回転子１を回転させることができる。よってマグネットトルクを得るための第１磁束の電流位相を進めることなく、永久磁石の磁束を短絡させることもなく、トルクを増大させることができる。そして第１巻線、第２巻線にはそれぞれ独立して各相電流を流すことができるので、これらを使い分けて永久電動機の駆動を制御することができる。なお、回転子の回転方向は反時計回りに設定してある（以下同じ）。
【００７０】
上述のように、高速運転においては鉄損が大きくなる傾向にある。そして６極の回転磁界を構成する第１磁束で駆動する場合には各相電流の基本周波数が２極の回転磁界を構成する第２磁束で駆動する場合の各相電流の基本周波数と比較して三倍となるので、鉄損は大きくなる。よって所定の回転速度よりも大きな値で回転する場合には、第２磁束のみあるいは第２磁束による駆動を主とし、第１磁束による駆動を従として駆動することが望ましい。しかも、第２磁束のみで駆動した場合には、永久磁石により発生する誘起電圧の影響がないため、電圧の飽和点が高く、高速まで回転できる。
【００７１】
一方、上記所定の回転速度よりも小さな値で回転する場合には、第１の磁束によって駆動することが望ましい。第２磁束によって駆動する場合と比較して、回転磁界の極数が多く、回転子１の回転が滑らかとなるからである。
【００７２】
但し、所定の回転速度よりも小さな値で回転する場合であっても、起動時には第１磁束及び第２磁束の両方を用いて駆動することが望ましい場合もある。大きなトルクを必要とする場合があるからである。
【００７３】
また、定常運転や高負荷運転に際しても第１磁束及び第２磁束の両方を用いて駆動することが望ましい。これにより各相電流を低減できる。ここで、「定常運転」とは、運転時間の長い運転領域、例えば、駆動される機器が安定した状態で発揮する運転状態をいい、「高負荷運転」とは、機器の有する最高負荷を含む運転領域をいう。
【００７４】
定常運転は、電気代に大きく影響するため、できるだけ少ない電流で運転し、銅損を低減するのが望ましい。一方、定常運転では、駆動される機器が安定した状態、例えばエアコンでは、室内が一定温度に達し、その温度を維持するための運転する状態で採用される。従って低速回転であり、銅損の割合が大である。また、高負荷運転時にも、電流が大きくなるので銅損が主体であるため、銅損が低減できる電流低減は効果的である。
【００７５】
なお、集中巻で得られる巻線のみで第１磁束と第２磁束とを発生させることもできる。図８は９個の歯部２１に、それぞれＡ相〜Ｉ相の９相の巻線を集中巻にて巻回した固定子２を示す断面図である。各相巻線の一端は電流入力端子として引き出され、他端は、中性点Ｚに共通に接続される。
【００７６】
図９はＡ相〜Ｉ相巻線に６極の回転磁界を構成する第１磁束を発生させるための電流Ｉ6A，Ｉ6B，Ｉ6Cを、２極の回転磁界を構成する第２磁束を発生させるための電流Ｉ2A，Ｉ2B，Ｉ2C，Ｉ2D，Ｉ2E，Ｉ2F，Ｉ2G，Ｉ2H，Ｉ2Iを、それぞれ流す構成を示すブロック図である。ここでは各電流として正弦波を採用しているが、矩形波でもよい。電流Ｉ6A，Ｉ6B，Ｉ6Cは三相インバータ３０によって、電流Ｉ2A，Ｉ2B，Ｉ2C，Ｉ2D，Ｉ2E，Ｉ2F，Ｉ2G，Ｉ2H，Ｉ2Iは９相インバータ３２によって、それぞれ出力され、これらを合成して得られる各相電流ＩＡ〜ＩＩがそれぞれＡ相〜Ｉ相巻線に与えられる。
【００７７】
図８を図２と比較すれば理解されるように、Ａ相巻線、Ｄ相巻線及びＧ相巻線はそれぞれ巻線Ａ１，Ａ２，Ａ３に相当し、Ｂ相巻線、Ｅ相巻線及びＨ相巻線はそれぞれ巻線Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３に相当し、Ｃ相巻線、Ｆ相巻線及びＩ相巻線はそれぞれ巻線Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３に相当する。従って、Ａ相巻線、Ｄ相巻線及びＧ相巻線に等しく電流Ｉ6Aを、Ｂ相巻線、Ｅ相巻線及びＨ相巻線に等しく電流Ｉ6Bを、Ｃ相巻線、Ｆ相巻線及びＩ相巻線に等しく電流Ｉ6Cを流し、電流Ｉ6A，Ｉ6B，Ｉ6Cとして３相正弦波電流を採用することにより、６極の回転磁界を構成する第１磁束を発生させることができる。
【００７８】
一方、いずれの巻線にも、回転軸を介して対向する巻線が存在するので、電流Ｉ2A，Ｉ2B，Ｉ2C，Ｉ2D，Ｉ2E，Ｉ2F，Ｉ2G，Ｉ2H，Ｉ2Iを適切に設定することにより、２極の回転磁界を構成する第２磁束を発生させることができる。
【００７９】
つまりＡ相〜Ｉ相の９相の巻線は、第１磁束を発生させる電流と、第２磁束を発生させる電流との共通の経路となる。よっていずれの電流を用いて駆動する場合においてもこれらの巻線の全てを利用することができるので、巻線の利用効率が上がる。
【００８０】
上述のように第２磁束について角度β2だけ位相を進める。但し回転子１は図３から明白なように、６極のリラクタンス極は有さないので、第１磁束は位相を進めない。
【００８１】
回転子１の回転角θを、Ａ相巻線とＩ相巻線の間の位置にリラクタンス極の中心となる突極１０２が位置する場合を基準（０度）に採り、具体的には以下のように各電流が設定される。上述のように第１磁束は位相を進めないのでβ6＝０度であり、２極のリラクタンストルクを最大とするために第２磁束についての進相角β2は通常４５度である。
【００８２】
【数１】
2005312214.tif 000003
【００８３】
回転角θは回転速度（ｒｐｓ）に時間ｔ（秒）と３６０度とを乗じて得られる。Ｉ6，Ｉ2はそれぞれ６極及び２極の磁束発生用電流の振幅を示す。
【００８４】
上述のように角度β2を４５度とした場合、各電流の波形は図１０乃至図１８にグラフとして示される。図１０はＡ相巻線に流れる電流を示すグラフであり、（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ電流Ｉ6A，Ｉ2A，ＩＡを示す。図１１はＢ相巻線に流れる電流を示すグラフであり、（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ電流Ｉ6B，Ｉ2B，ＩＢを示す。図１２はＣ相巻線に流れる電流を示すグラフであり、（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ電流Ｉ6C，Ｉ2C，ＩＣを示す。図１３はＤ相巻線に流れる電流を示すグラフであり、（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ電流Ｉ6A，Ｉ2D，ＩＤを示す。図１４はＥ相巻線に流れる電流を示すグラフであり、（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ電流Ｉ6B，Ｉ2E，ＩＥを示す。図１５はＦ相巻線に流れる電流を示すグラフであり、（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ電流Ｉ6C，Ｉ2F，ＩＦを示す。図１６はＧ相巻線に流れる電流を示すグラフであり、（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ電流Ｉ6A，Ｉ2G，ＩＧを示す。図１７はＨ相巻線に流れる電流を示すグラフであり、（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ電流Ｉ6B，Ｉ2H，ＩＨを示す。図１８はＩ相巻線に流れる電流を示すグラフであり、（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ電流Ｉ6C，Ｉ2I，ＩＩを示す。
【００８５】
このように６極の回転磁界を構成する第１磁束を発生させる三相電流、２極の回転磁界を構成する第２磁束を発生させる九相電流を採用する場合でも、両者を必ず流さなければならないことはない。上述のように第１巻線と第２巻線とを用いた場合と同様に、運転の態様によって第１磁束や第２磁束を使い分けることが可能である。また、それぞれの振幅は、必要とされるトルクなどに応じて設定されるものであり、これらの図に示した比率に限定されるものではない。
【００８６】
第２磁束を与える電流は、互いに隣接する相に流れる電流の位相差が小さい。例えば上述の九相電流を採用する場合には、その位相差は３６０度／０＝４０度となる。よって一つのスロット内部に同居して対を成す巻線（例えばＡ相とＩ相）に流れる電流の位相差は１４０度であってほぼ逆位相に近い。これは上記対を成す巻線に流れる電流による磁束が相殺され、相互に損なう事態を招来しかねない。この事態は、上述のように、第２磁束を発生させる電流が流れる巻線を分布巻とすることで回避できるが、集中巻で巻回された巻線を採用しても、次のようにして事態を軽減できる。
【００８７】
例えば、第２磁束を発生させるための電流Ｉ2A，Ｉ2B，Ｉ2C，Ｉ2D，Ｉ2E，Ｉ2F，Ｉ2G，Ｉ2H，Ｉ2Iを、スイッチトリラクタンス電動機を駆動する場合のように、略矩形波とする。より具体的には、突極１０１，１０２が近接してきて自己インダクタンスが増大する区間でのみ巻線に電流を流す。
【００８８】
この場合における各電流の波形は図１９乃至図２７にグラフとして示される。図１９乃至図２７はそれぞれ図１０乃至図１８に対応している。そして図１９乃至図２７のグラフ（ａ）の各々は図１０乃至図１８の各グラフ（ａ）と同一であり、図１９乃至図２７のグラフ（ｂ）の各々は略矩形波の電流Ｉ2A，Ｉ2B，Ｉ2C，Ｉ2D，Ｉ2E，Ｉ2F，Ｉ2G，Ｉ2H，Ｉ2Iを示し、図１９乃至図２７のグラフ（ｃ）の各々は、各々の図のグラフ（ａ），（ｂ）を合成して得られる。
【００８９】
第２の実施の形態．
図２８は本実施の形態にかかる永久磁石電動機において固定子２に巻回される巻線の構造を例示する断面図である。ここでは２極の回転磁界を構成する第２磁束を発生させるＤ相巻線、Ｅ相巻線、Ｆ相巻線のみならず、６極の回転磁界を構成する第１磁束を発生させるＡ相巻線、Ｂ相巻線、Ｃ相巻線も分布巻で固定子２に巻回している。Ａ相巻線、Ｂ相巻線、Ｃ相巻線は模式的に固定子２の内側に引き出されているが、実際には固定子２の内側には回転子１が収納される。Ａ相巻線、Ｂ相巻線、Ｃ相巻線、Ｄ相巻線、Ｅ相巻線、Ｆ相巻線のいずれにも、コイルエンドは固定子鉄芯の両端部に設けられる。また、それぞれの相間も絶縁フィルムなどの絶縁物を設けることが望ましい。
【００９０】
但し、第１実施の形態において図１を用いて示された構成とは異なり、スロット数は１８個である。またＤ相巻線は三つの巻線Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３で構成され、Ｅ相巻線は三つの巻線Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３で構成され、Ｆ相巻線は三つの巻線Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３で構成され、これらは全節巻で巻回されている。Ｄ相巻線、Ｅ相巻線、Ｆ相巻線は、それぞれを構成する三つの巻線が直列に接続されていても、並列に接続されていてもよい。
【００９１】
同様に、Ａ相巻線は三つの巻線Ａ１，Ａ２，Ａ３で、Ｂ相巻線は三つの巻線Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３で、Ｃ相巻線は三つの巻線Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３で、それぞれ構成されているが、それぞれを構成する三つの巻線が直列に接続されていても、並列に接続されていてもよい。
【００９２】
回転子１の回転角θを、巻線Ａ１，Ｄ３が巻回されているスロットと巻線Ｂ３，Ｅ１が巻回されているスロットとの間の位置にリラクタンス極の中心たる突極１０２が位置する場合を基準（０度）に採り、具体的には以下のように各電流が設定される。上述のように第１磁束は位相を進めないのでβ6＝０度であり、２極のリラクタンストルクを最大とするために第２磁束についての進相角β2は例えば４５度である。
【００９３】
【数２】
2005312214.tif 000004
【００９４】
回転角θは回転速度（ｒｐｓ）に時間ｔ（秒）と３６０度とを乗じて得られる。Ｉ6，Ｉ2はそれぞれ６極及び２極の磁束発生用電流の振幅を示す。
【００９５】
図２９は、上述のように角度β2を４５度とした場合に流れる各相電流の波形を示すグラフであり、同図（ａ）〜（ｆ）はそれぞれＡ〜Ｆ相に流れる電流ＩＡ〜ＩＦに対応している。但し、縦軸は規格化している。従って、電流ＩＡ〜ＩＣの振幅と、電流ＩＤ〜ＩＦの振幅との比率は任意である。
【００９６】
このように電流を流しても６極の回転磁界を構成する第１磁束がＡ相巻線、Ｂ相巻線、Ｃ相巻線によって、２極の回転磁界を構成する第２磁束がＤ相巻線、Ｅ相巻線、Ｆ相巻線によって、それぞれ発生する。
【００９７】
このように全ての巻線を分布巻とすることで、永久磁石電動機の振動、騒音を低減することができるという利点がある。もちろん、第２磁束を発生させるために、自己インダクタンスが増大する区間でのみ電流を流してもよい。
【００９８】
第３の実施の形態．
図３０は第３の実施の形態にかかる回転子１の構造を例示する断面図である。第１実施の形態で示された回転子１とは異なり、ｎ＝４，ｍ＝２の場合が例示される。即ち本実施の形態では、磁石極が８個、リラクタンス極が４個設けられる。また磁石群を構成する永久磁石の個数ｊとしては２が選定されている。
【００９９】
具体的には、回転子１は、シャフト４０と、透磁性の本体１０と、８個の永久磁石１１１，１１２，１２１，１２２，１３１，１３２，１４１，１４２を備えている。これらの永久磁石は、回転子１のうち、固定子２（図１参照）に対向する外面において、この順に反時計回りで周方向に配列されており、いわゆる表面磁石型回転子を構成している。
【０１００】
これら８個の永久磁石は２個が隣接して（８／２＝）４個の磁石群を構成する。永久磁石１１１，１１２が磁石群１１を、永久磁石１２１，１２２が磁石群１２を、永久磁石１３１，１３２が磁石群１３を、永久磁石１４１，１４２が磁石群１４を、それぞれ構成している。
【０１０１】
永久磁石１１１，１２１，１３１，１４１は固定子２に向けてＮ極を、永久磁石１１２，１２２，１３２，１４２は固定子２に向けてＳ極を、それぞれ向けて配置されている。これら８個の永久磁石の磁極は、固定子２に向けられた磁極から発生する磁束によって、そのまま回転子１の磁石極として機能する。
【０１０２】
一方、回転子１には４個の突極１０１，１０２，１０３，１０４が、隣接する磁石群１１，１２，１３，１４のうち、隣接するもの同士の間に存在する。これらの箇所において本体１０が固定子２（図１参照）へと突出しているからである。具体的には突極１０１は永久磁石１１２，１２１の間に、突極１０２は永久磁石１２２，１３１の間に、突極１０３は永久磁石１３２，１４１の間に、突極１０４は永久磁石１４２，１１１の間に、それぞれ存在する。これらの突極１０１〜１０４はそれぞれリラクタンス極の中心となる。
【０１０３】
このように、第１実施の形態とは磁石極、リラクタンス極の個数が異なるため、マグネットトルクを発生させる第１磁束の極数、リラクタンストルクを発生させる第２磁束の極数はそれぞれ、８，４となる。そしてリラクタンス極の個数を磁石極の個数よりも少ないので、リラクタンストルクを用いた高速回転において鉄損を低減できる。
【０１０４】
図３１は８極の回転磁界を構成する第１磁束及び４極の回転磁界を構成する第２磁束を発生させる固定子２の巻回態様を示す断面図である。固定子２の１２個の歯部２１には集中巻によってＡ相巻線、Ｂ相巻線、Ｃ相巻線がそれぞれ巻回されており、これらが第１磁束を発生させる。より詳細にはＡ相巻線は巻線Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４で、Ｂ相巻線は巻線Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４で、Ｃ相巻線は巻線Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４で、それぞれ構成されている。図示の煩雑を避けるため、集中巻されたＡ相巻線、Ｂ相巻線、Ｃ相巻線の渡り線、リード線は省略されている。また分布巻によってＤ相巻線、Ｅ相巻線、Ｆ相巻線がそれぞれ巻回されており、これらが第２磁束を発生させる。より詳細にはＤ相巻線は巻線Ｄ１，Ｄ２で、Ｅ相巻線は巻線Ｅ１，Ｅ２で、Ｆ相巻線は巻線Ｆ１，Ｆ２で、それぞれ構成されている。Ａ相巻線、Ｂ相巻線、Ｃ相巻線のそれぞれを構成する四つの巻線が直列に接続されていても、並列に接続されていてもよい。同様にＤ相巻線、Ｅ相巻線、Ｆ相巻線のそれぞれを構成する二つの巻線が直列に接続されていても、並列に接続されていてもよい。
【０１０５】
回転子１の回転角θを、巻線Ａ１，Ｃ４，Ｅ２のいずれもが巻回されているスロットの中心の位置にリラクタンス極の中心となる突極１０１が位置する場合を基準（０度）に採り、具体的には以下のように各電流が設定される。図３０に示された構成の回転子１では９０度で回転対称であるので、他のリラクタンス極の中心となる突極１０２，１０３，１０４が上記の位置にある場合を０度に採ってもよい。
【０１０６】
上述のように第１磁束は位相を進めないのでβ8＝０度であり、４極のリラクタンストルクを最大とするために第２磁束についての進相角β4は例えば４５度である。
【０１０７】
【数３】
2005312214.tif 000005
【０１０８】
回転角θは回転速度（ｒｐｓ）に時間ｔ（秒）と３６０度とを乗じて得られる。Ｉ8，Ｉ4はそれぞれ８極及び４極の磁束発生用電流の振幅を示す。
【０１０９】
図３２は、上述のように角度β8，β4をそれぞれ０度、４５度とした場合に流れる各相電流の波形を示すグラフであり、同図（ａ）〜（ｆ）はそれぞれＡ〜Ｆ相に流れる電流ＩＡ〜ＩＦに対応している。但し、縦軸は規格化している。
【０１１０】
このように電流を流しても８極の回転磁界を構成する第１磁束がＡ相巻線、Ｂ相巻線、Ｃ相巻線によって、４極の回転磁界を構成する第２磁束がＤ相巻線、Ｅ相巻線、Ｆ相巻線によって、それぞれ発生する。
【０１１１】
もちろん、第１の実施の形態において図８に例示された場合と類似して、１２個の歯部２１に、それぞれ異なる相の巻線を集中巻にて巻回してもよい。この場合、各相の巻線に流される電流は、第１磁束を与えるための電流と、第２磁束を与えるための電流とを合成したものとなる。
【０１１２】
また第２磁束を発生させるために、自己インダクタンスが増大する区間でのみ電流を流してもよい。
【０１１３】
第４の実施の形態．
図３３は本実施の形態にかかる永久磁石電動機において固定子２に巻回される巻線の構造を例示する断面図であり、当該固定子２は第３の実施の形態において図３０を用いて示された回転子１と相まって本発明にかかる永久電動機を構成する。ここでは４極の回転磁界を構成する第２磁束を発生させるＤ相巻線、Ｅ相巻線、Ｆ相巻線のみならず、８極の回転磁界を構成する第１磁束を発生させるＡ相巻線、Ｂ相巻線、Ｃ相巻線も分布巻で固定子２に巻回している。Ａ相巻線、Ｂ相巻線、Ｃ相巻線は模式的に固定子２の内側に引き出されているが、実際には固定子２の内側には回転子１が収納される。
【０１１４】
但し、第３の実施の形態において図３１を用いて示された構成とは異なり、スロット数は２４個である。またＤ相巻線は四つの巻線Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４で構成され、Ｅ相巻線は四つの巻線Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４で構成され、Ｆ相巻線は四つの巻線Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４で構成される。Ａ相巻線、Ｂ相巻線、Ｃ相巻線、Ｄ相巻線、Ｅ相巻線、Ｆ相巻線のそれぞれを構成する四つの巻線が直列に接続されていても、並列に接続されていてもよい。
【０１１５】
回転子１の回転角θを、巻線Ｂ１，Ｄ１が巻回されているスロットと巻線Ｃ４，Ｄ４が巻回されているスロットとの間の位置にリラクタンス極の中心たる突極１０１（またはリラクタンス極の中心たる突極１０２，１０３，１０４）が位置する場合を基準（０度）に採り、具体的には以下のように各電流が設定される。
【０１１６】
本実施の形態でも進相角β8，β4は例えばそれぞれ０度、４５度であり、Ｉ8，Ｉ4はそれぞれ８極及び４極の磁束発生用電流の振幅を示す。
【０１１７】
【数４】
2005312214.tif 000006
【０１１８】
図３４は、上述のように角度β4を４５度とした場合に流れる各相電流の波形を示すグラフであり、同図（ａ）〜（ｆ）はそれぞれＡ〜Ｆ相に流れる電流ＩＡ〜ＩＦに対応している。但し、縦軸は規格化している。
【０１１９】
このように電流を流しても８極の回転磁界を構成する第１磁束がＡ相巻線、Ｂ相巻線、Ｃ相巻線によって、４極の回転磁界を構成する第２磁束がＤ相巻線、Ｅ相巻線、Ｆ相巻線によって、それぞれ発生する。
【０１２０】
第２の実施の形態で述べたように、全ての巻線を分布巻とすることで、永久磁石電動機の振動、騒音を低減することができるという利点がある。もちろん、第２磁束を発生させるために、自己インダクタンスが増大する区間でのみ電流を流してもよい。
【０１２１】
第５の実施の形態．
図３５は第５の実施の形態にかかる回転子１の構造を例示する断面図である。第１の実施の形態で示された構成（ｎ＝３，ｍ＝１，ｊ＝３）や第３の実施の形態で示された構成（ｎ＝４，ｍ＝２，ｊ＝２）とは異なり、ｎ＝２，ｍ＝１，ｊ＝２の場合が例示される。即ち本実施の形態では、磁石極が４個、リラクタンス極が２個設けられる。
【０１２２】
具体的には、回転子１は埋込磁石型回転子であって、シャフト４０と、透磁性の本体１０と、４個の永久磁石１１１ｂ，１１２ｂ，１２１ｂ，１２２ｂを備えている。これらの永久磁石は本体１０に埋め込まれ、本体１０を、固定子２（図１参照：固定子２の形状は異なる）に対向する外面側の部分１０ａと、シャフト４０側の部分１０ｂとにほぼ区分している。
【０１２３】
これら４個の永久磁石は２個が隣接して（４／２＝）２個の磁石群を構成する。永久磁石１１１ｂ，１１２ｂが磁石群１１ｂを、永久磁石１２１ｂ，１２２ｂが磁石群１２ｂを、それぞれ構成している。
【０１２４】
永久磁石１１１ｂ，１２１ｂは固定子２に向けてＮ極を、永久磁石１１２ｂ，１２２ｂは固定子２に向けてＳ極を、それぞれ向けて配置されている。これら４個の永久磁石の磁極は、固定子２に向けられた磁極から発生する磁束によって、そのまま回転子１の磁石極として機能する。
【０１２５】
永久磁石１１１ｂ，１１２ｂはそれぞれ異なる永久磁石埋設用穴１１ｈにおいて埋め込まれており、永久磁石埋設用穴１１ｈは回転子１の外面側に開口する略Ｕ字型を呈しており、その端部１１ｅは永久磁石によって埋め込まれないままに空隙として外面近傍に存在する。永久磁石１１１ｂ，１１２ｂが埋め込まれた、従って隣接する一対の永久磁石埋設用穴１１ｈについてみれば、それぞれの端部１１ｅは部分１０ａ，１０ｂと共に本体１０を構成する狭小ブリッジ部１１ｇを挟んでいる。
【０１２６】
同様に永久磁石１２１ｂ，１２２ｂはそれぞれ異なる永久磁石埋設用穴１２ｈにおいて埋め込まれており、永久磁石埋設用穴１２ｈは回転子１の外面側に開口する略Ｕ字型を呈しており、その端部１２ｅは永久磁石によって埋め込まれないままに空隙として外面近傍に存在する。永久磁石１２１ｂ，１２２ｂが埋め込まれた、従って隣接する一対の永久磁石埋設用穴１２ｈについてみれば、それぞれの端部１２ｅは部分１０ａ，１０ｂと共に本体１０を構成する狭小ブリッジ部１２ｇを挟んでいる。この狭小ブリッジ部１２ｇは本体１０の機械的強度を保つ機能を果たすために設けられていて、容易に磁気飽和を発生させることで磁路として積極的には利用しない。狭小ブリッジ部１２ｇを設けず、端部１２ｅが互いに一体となっていてもよい。
【０１２７】
しかしながら、端部１１ｅ，１２ｅの間では部分１０ｂが外面側へと突出し、突極１０１，１０２を構成している。つまり回転子１には２個の突極１０１，１０２が、隣接する磁石群１１ｂ，１２ｂの間に存在する。具体的には突極１０１は永久磁石１１２ｂ，１２１ｂの間に、突極１０２は永久磁石１２２ｂ，１１１ｂの間に、それぞれ存在する。これらの突極１０１，１０２はそれぞれリラクタンス極の中心となる。
【０１２８】
このように、第１実施の形態とは磁石極、リラクタンス極の個数が異なるため、マグネットトルクを発生させる第１磁束の極数、リラクタンストルクを発生させる第２磁束の極数はそれぞれ、４，２となる。そしてリラクタンス極の個数を磁石極の個数よりも少ないので、リラクタンストルクを用いた高速回転において鉄損を低減できる。
【０１２９】
図３６は４極の回転磁界を構成する第１磁束及び２極の回転磁界を構成する第２磁束を発生させる固定子２の巻回態様を示す断面図である。固定子２の６個の歯部２１には集中巻によってＡ相巻線、Ｂ相巻線、Ｃ相巻線がそれぞれ巻回されており、これらが第１磁束を発生させる。より詳細にはＡ相巻線は巻線Ａ１，Ａ２で、Ｂ相巻線は巻線Ｂ１，Ｂ２で、Ｃ相巻線は巻線Ｃ１，Ｃ２で、それぞれ構成されている。図示の煩雑を避けるため、集中巻されたＡ相巻線、Ｂ相巻線、Ｃ相巻線の渡り線、リード線は省略されている。また分布巻によってＤ相巻線Ｄ０、Ｅ相巻線Ｅ０、Ｆ相巻線Ｆ０がそれぞれ巻回されており、これらが第２磁束を発生させる。
【０１３０】
回転子１の回転角θを、巻線Ａ１，Ｃ２のいずれもが巻回されているスロットの中心の位置にリラクタンス極の中心たる突極１０１が位置する場合を基準（０度）に採り、具体的には以下のように各電流が設定される。図３５に示された構成の回転子１では１８０度で回転対称であるので、他のリラクタンス極の中心たる突極１０２が上記の位置にある場合を０度に採ってもよい。
【０１３１】
上述のように第１磁束は位相を進めないのでβ4＝０度であり、２極のリラクタンストルクを最大とするために第２磁束についての進相角β2は例えば４５度である。
【０１３２】
【数５】
2005312214.tif 000007
【０１３３】
回転角θは回転速度（ｒｐｓ）に時間ｔ（秒）と３６０度とを乗じて得られる。Ｉ4，Ｉ2はそれぞれ４極及び２極の磁束発生用電流の振幅を示す。
【０１３４】
図３７は、上述のように角度β2を４５度とした場合に流れる各相電流の波形を示すグラフであり、同図（ａ）〜（ｆ）はそれぞれＡ〜Ｆ相に流れる電流ＩＡ〜ＩＦに対応している。但し、縦軸は規格化している。
【０１３５】
このように電流を流しても４極の回転磁界を構成する第１磁束がＡ相巻線、Ｂ相巻線、Ｃ相巻線によって、２極の回転磁界を構成する第２磁束がＤ相巻線、Ｅ相巻線、Ｆ相巻線によって、それぞれ発生する。
【０１３６】
もちろん、第１の実施の形態において図８に例示された場合と類似して、６個の歯部２１に、それぞれ異なる相の巻線を集中巻にて巻回してもよい。この場合、各相の巻線に流される電流は、第１磁束を与えるための電流と、第２磁束を与えるための電流とを合成したものとなる。
【０１３７】
また第２磁束を発生させるために、自己インダクタンスが増大する区間でのみ電流を流してもよい。
【０１３８】
なお、狭小ブリッジ部１１ｇ，１２ｇ、及び、本体１０の外周側部分１０ａの存在により、回転子１に対して進相角β4を正とする第１磁束を与えてリラクタンストルクを利用することも可能である。このような第１磁束についての進相については「本発明の変形」において述べる。
【０１３９】
第６の実施の形態．
図３８は本実施の形態にかかる永久磁石電動機において固定子２に巻回される巻線の構造を例示する断面図であり、当該固定子２は第５の実施の形態において図３５を用いて示された回転子１と相まって本発明にかかる永久電動機を構成する。ここではＤ相巻線、Ｅ相巻線、Ｆ相巻線のみならず、Ａ相巻線、Ｂ相巻線、Ｃ相巻線も分布巻で固定子２に巻回している。Ｄ相巻線、Ｅ相巻線、Ｆ相巻線は模式的に固定子２の内側に引き出されているが、実際には固定子２の内側には回転子１が収納される。
【０１４０】
但し、第５の実施の形態において図３６を用いて示された構成とは異なり、スロット数は１２個である。またＤ相巻線は二つの巻線Ｄ１，Ｄ２で構成され、Ｅ相巻線は二つの巻線Ｅ１，Ｅ２で構成され、Ｆ相巻線は二つの巻線Ｆ１，Ｆ２で構成される。Ａ相巻線、Ｂ相巻線、Ｃ相巻線、Ｄ相巻線、Ｅ相巻線、Ｆ相巻線のそれぞれを構成する二つの巻線が直列に接続されていても、並列に接続されていてもよい。
【０１４１】
また本実施の形態では４極の回転磁界を構成する第１磁束を発生させるのはＤ相巻線、Ｅ相巻線、Ｆ相巻線であり、２極の回転磁界を構成する第２磁束を発生させるのはＡ相巻線、Ｂ相巻線、Ｃ相巻線、Ｄ相巻線である。
【０１４２】
回転子１の回転角θを、巻線Ｃ１，Ａ１のいずれもが巻回されているスロットの中心にリラクタンス極の中心たる突極１０１（または他のリラクタンス極の中心たる突極１０２）が位置する場合を基準（０度）に採り、具体的には以下のように各電流が設定される。
【０１４３】
本実施の形態でも進相角β4，β2は例えばそれぞれ０度、４５度であり、Ｉ4，Ｉ2はそれぞれ８極及び４極の磁束発生用電流の振幅を示す。
【０１４４】
【数６】
2005312214.tif 000008
【０１４５】
図３９は、上述のように角度β4，β2をそれぞれ０度、４５度とした場合に流れる各相電流の波形を示すグラフであり、同図（ａ）〜（ｆ）はそれぞれＡ〜Ｆ相に流れる電流ＩＡ〜ＩＦに対応している。但し、縦軸は規格化している。
【０１４６】
このように電流を流しても４極の回転磁界を構成する第１磁束、２極の回転磁界を構成する第２磁束が発生する。
【０１４７】
第２の実施の形態で述べたように、全ての巻線を分布巻とすることで、永久磁石電動機の振動、騒音を低減することができるという利点がある。もちろん、第２磁束を発生させるために、自己インダクタンスが増大する区間でのみ電流を流してもよい。
【０１４８】
第７の実施の形態．
図４０は第７の実施の形態にかかる回転子１の構造を例示する断面図である。回転子１はシャフト４０と、透磁性の本体１０と、固定子２（図１参照）に対向する外面に設けられた６個の永久磁石Ｎ１１，Ｎ１２，Ｎ１３，Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３及び６個の突極１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６とを備えている。そしてこれらの永久磁石と突極とは外面において周方向に沿って交互に配置され、いわゆる表面磁石型回転子を構成している。
【０１４９】
より具体的には永久磁石Ｎ１１，Ｎ１２の間で突出している本体１０が突極１０１として、永久磁石Ｎ１２，Ｎ１３の間で突出している本体１０が突極１０２として、永久磁石Ｎ１３，Ｓ１１の間で突出している本体１０が突極１０３として、永久磁石Ｓ１１，Ｓ１２の間で突出している本体１０が突極１０４として、永久磁石Ｓ１２，Ｓ１３の間で突出している本体１０が突極１０５として、永久磁石Ｓ１３，Ｎ１１の間で突出している本体１０が突極１０６として、それぞれ配置されている。これらの突極１０１〜１０６はそれぞれリラクタンス極の中心となる。
【０１５０】
永久磁石Ｎ１１，Ｎ１２，Ｎ１３は固定子２に向けてＮ極を、永久磁石Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３は固定子２に向けてＳ極を、それぞれ向けて配置されている。但し、３個の永久磁石Ｎ１１，Ｎ１２，Ｎ１３がそのまま回転子１の磁石極として機能するのではなく、これらが一つの磁石極Ｎ１として機能する。同様に３個の永久磁石Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３がそのまま回転子１の磁石極として機能するのではなく、これらが一つの磁石極Ｓ１として機能する。つまり本実施の形態では、６個の永久磁石Ｎ１１，Ｎ１２，Ｎ１３，Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３からの磁束によって生じる２個の磁石極Ｎ１，Ｓ１と、突極１０１〜１０６をそれぞれ中心とする６個のリラクタンス極を備えていることになる。
【０１５１】
従って、マグネットトルクを得るための第１磁束は２極の回転磁界を、リラクタンストルクを得るための第２磁束は６極の回転磁界を、それぞれ与えればよい。これは第１乃至第２の実施の形態で例示された巻回態様の固定子２を採用し、第１磁束用の電流と、第２磁束用の電流とを入れ替え、回転角の基準をずらせることにより実現できる。
【０１５２】
このように永久磁石の個数と比較して磁石極の個数を低減することにより、隣接する磁石間等での磁束の漏洩を低減することができる。また磁石極の構成を阻害することなく、磁石極の間で突出するリラクタンス極についての逆突極性を向上し、リラクタンストルクを増大させる。
【０１５３】
第８の実施の形態．
図４１は第８の実施の形態にかかる回転子１の構造を例示する断面図である。回転子１はシャフト４０と、透磁性の本体１０と、固定子２（図１参照）に対向する外面に設けられた８個の永久磁石Ｎ１１，Ｎ１２，Ｎ２１，Ｎ２２，Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ２１，Ｓ２２及び８個の突極１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６，１０７，１０８とを備えている。そしてこれらの永久磁石と突極とは外面において周方向に沿って交互に配置され、いわゆる表面磁石型回転子を構成している。
【０１５４】
より具体的には永久磁石Ｓ２２，Ｎ１１の間で突出している本体１０が突極１０１として、永久磁石Ｎ１１，Ｎ１２の間で突出している本体１０が突極１０２として、永久磁石Ｎ１２，Ｓ１１の間で突出している本体１０が突極１０３として、永久磁石Ｓ１１，Ｓ１２の間で突出している本体１０が突極１０４として、永久磁石Ｓ１２，Ｎ２１の間で突出している本体１０が突極１０５として、永久磁石Ｎ２１，Ｎ２２の間で突出している本体１０が突極１０６として、永久磁石Ｎ２２，Ｓ２１の間で突出している本体１０が突極１０７として、永久磁石Ｓ２１，Ｓ２２の間で突出している本体１０が突極１０８として、それぞれ配置されている。これらの突極１０１〜１０８はそれぞれリラクタンス極の中心となる。
【０１５５】
永久磁石Ｎ１１，Ｎ１２，Ｎ２１，Ｎ２２は固定子２に向けてＮ極を、永久磁石Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ２１，Ｓ２２は固定子２に向けてＳ極を、それぞれ向けて配置されている。但し、２個の永久磁石Ｎ１１，Ｎ１２がそのまま回転子１の磁石極として機能するのではなく、これらが一つの磁石極Ｎ１として機能する。同様に２個の永久磁石Ｓ１１，Ｓ１２がそのまま回転子１の磁石極として機能するのではなく一つの磁石極Ｓ１として、２個の永久磁石Ｎ２１，Ｎ２２がそのまま回転子１の磁石極として機能するのではなく一つの磁石極Ｎ２として、２個の永久磁石Ｓ２１，Ｓ２２がそのまま回転子１の磁石極として機能するのではなく一つの磁石極Ｓ２として、それぞれ機能する。つまり本実施の形態では、８個の永久磁石Ｎ１１，Ｎ１２，Ｎ１３，Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３からの磁束によって生じる２４の磁石極Ｎ１，Ｎ２，Ｓ１，Ｓ２と、突極１０１〜１０８を中心とする８個のリラクタンス極を備えていることになる。
【０１５６】
従って、マグネットトルクを得るための第１磁束は４極の回転磁界を、リラクタンストルクを得るための第２磁束は８極の回転磁界を、それぞれ与えればよい。これは図３１（第３の実施の形態）や図３３（第４の実施の形態）に示された巻回態様の固定子２を採用することで実現できる。
【０１５７】
図３１の巻回態様を採用する場合、次のように各相電流ＩＡ〜ＩＦが設定される。但し、第１磁束はＤ相電流ＩＤ、Ｅ相電流ＩＥ、Ｆ相電流ＩＦによって生成され、第２磁束はＡ相電流ＩＡ、Ｂ相電流ＩＢ、Ｃ相電流ＩＣによって生成される。
【０１５８】
【数７】
2005312214.tif 000009
【０１５９】
また図３３の巻回態様を採用する場合、次のように各相電流ＩＡ〜ＩＦが設定される。但し、第１磁束はＡ相電流ＩＡ、Ｂ相電流ＩＢ、Ｃ相電流ＩＣによって生成され、第２磁束はＤ相電流ＩＤ、Ｅ相電流ＩＥ、Ｆ相電流ＩＦによって生成される。
【０１６０】
【数８】
2005312214.tif 000010
【０１６１】
ここでも回転角θは、リラクタンス極の中心たる突極１０１が、図３１及び図３３を用いて説明された位置にあるときを基準（０度）として採用した。第１磁束は位相を進めないのでβ4＝０度であり、８極のリラクタンストルクを最大とするために第２磁束についての進相角β8は例えば４５度である。
【０１６２】
図４２、図４３はそれぞれ図３１、図３３の巻回態様に対応した各相電流の波形を示すグラフであり、同図（ａ）〜（ｆ）はそれぞれＡ〜Ｆ相に流れる電流ＩＡ〜ＩＦに対応している。但し、縦軸は規格化している。また上述のように角度β2を４５度とした場合を示している。
【０１６３】
もちろん、第２磁束を発生させるために、自己インダクタンスが増大する区間でのみ電流を流してもよい。
【０１６４】
第９の実施の形態．
図４４は第９の実施の形態にかかる回転子１の構造を例示する断面図である。回転子１はシャフト４０と、透磁性の本体１０と、固定子２（図１参照）に対向する外面に設けられた４個の永久磁石Ｎ１０，Ｎ２０，Ｎ３０，Ｎ４０及び４個の突極１０１，１０２，１０３，１０４とを備えている。そしてこれらの永久磁石と突極とは外面において周方向に沿って交互に配置され、いわゆる表面磁石型回転子を構成している。
【０１６５】
より具体的には永久磁石Ｎ１０，Ｎ２０の間で突出している本体１０が突極１０１として、永久磁石Ｎ２０，Ｎ３０の間で突出している本体１０が突極１０２として、永久磁石Ｎ３０，Ｎ４０の間で突出している本体１０が突極１０３として、永久磁石Ｎ４０，Ｎ１０の間で突出している本体１０が突極１０４として、それぞれ配置されている。これらの突極１０１〜１０４はそれぞれリラクタンス極の中心となる。
【０１６６】
永久磁石Ｎ１０，Ｎ２０，Ｎ３０，Ｎ４０は固定子２に向けて同極性、具体的にはＮ極を配置されている。但し、４個の永久磁石の固定子２側の磁極のみが回転子１の磁石極として機能するのではなく、固定子２とは反対側の磁極も回転子１の磁石極の生成に寄与している。後者の磁極も本体１０を介して磁束が突極へと回り込み、当該突極にＳ極を生成するからである。
【０１６７】
つまり、本実施の形態における磁石極は８個ある。そのうちの４個は、永久磁石Ｎ１０，Ｎ２０，Ｎ３０，Ｎ４０の磁極のうち、固定子２に対向した位置で磁極がそのまま回転子１の磁極となった第１磁石極Ｎ１０，Ｎ２０，Ｎ３０，Ｎ４０である。残りの４個は、固定子２に対向しない位置で、永久磁石Ｎ１０，Ｎ２０，Ｎ３０，Ｎ４０の磁極のうち固定子２に対向しない側の磁極からの磁束によって生じ、固定子２に対向しない位置にある第２磁石極Ｓ１０，Ｓ２０，Ｓ３０，Ｓ４０であって、第１の磁石極とは逆極性（具体的にはＳ極）となる。具体的には突極１０１，１０２，１０３，１０４はそれぞれ第２磁石極Ｓ１０，Ｓ２０，Ｓ３０，Ｓ４０としても、リラクタンス極の中心としても機能する。そしてここでは突極及びリラクタンス極の個数はともに磁石極の個数の半分となり、ｎ＝２ｍの関係がある。
【０１６８】
本実施の形態も第３の実施の形態に示された回転子１と同様に、８極の回転磁界を発生させる第１磁束と４極の回転磁界を発生させる第２磁束とを用いることにより、それぞれマグネットトルクとリラクタンストルクとを用いて回転することができる。かかる第１磁束や第２磁束は図３１（第３の実施の形態）や図３３（第４の実施の形態）に示された巻回態様の固定子２を採用することで実現できる。
【０１６９】
このように第２磁石極を採用することにより、リラクタンス極の個数を磁石極の個数よりも少なくして、高速域においてリラクタンス極のみにて運転した場合の鉄損を低減できる。また永久磁石の量を低減することができる。
【０１７０】
第１０の実施の形態．
図４５は第１０の実施の形態にかかる回転子１の構造を例示する断面図である。回転子１は埋込磁石型回転子であって、シャフト４０と、透磁性の本体１０と、２個の永久磁石Ｎ１０，Ｎ２０を備えている。永久磁石Ｎ１０，Ｎ２０はそれぞれ本体１０に設けられた永久磁石埋設用穴１０ｈ，２０ｈに埋め込まれている。
【０１７１】
永久磁石埋設用穴１０ｈ，２０ｈは回転子１の外面側に開口する略Ｕ字型を呈しており、それぞれの端部１０ｅ，２０ｅは永久磁石Ｎ１０，Ｎ２０によって埋め込まれないままに空隙として外面近傍に存在する。そして端部１０ｅ，２０ｅの間では本体１０が外面側へと突出し、突極１０１，１０２を構成している。つまり回転子１には２個の突極１０１，１０２が存在し、これらは２個の永久磁石Ｎ１０，Ｎ２０と周方向に交互に配列されている。これらの突極１０１，１０２はそれぞれリラクタンス極の中心となる。
【０１７２】
第９の実施の形態と類似して、永久磁石Ｎ１０，Ｎ２０は固定子２に向けて同極性、具体的にはＮ極を配置されている。そして２個の永久磁石の固定子２側の磁極のみが回転子１の磁石極として機能するのではなく、固定子２とは反対側の磁極も回転子１の磁石極の生成に寄与している。後者の磁極も本体１０を介して磁束が突極へと回り込むからである。
【０１７３】
つまり、本実施の形態における磁石極は４個ある。そのうちの２個は、永久磁石Ｎ１０，Ｎ２０の磁極のうち、固定子２に対向した位置で磁極がそのまま回転子１の磁極となった第１磁石極Ｎ１０，Ｎ２０である。残りの２個は、固定子２に対向しない位置で、永久磁石Ｎ１０，Ｎ２０の磁極のうち固定子２に対向しない側の磁極からの磁束によって生じ、固定子２に対向しない位置にある第２磁石極Ｓ１０，Ｓ２０であって、第１の磁石極とは逆極性（具体的にはＳ極）となる。具体的には突極１０１，１０２はそれぞれ第２磁石極Ｓ１０，Ｓ２０としてもリラクタンス極の中心としても機能する。
【０１７４】
本実施の形態においてもリラクタンス極の個数は磁石極の個数の半分となり、ｎ＝２ｍの関係がある。よって第９の実施の形態と同様に、第２磁石極を採用することによってリラクタンス極の個数を磁石極の個数よりも少なくして、鉄損を低減できる。また永久磁石の量を低減することができる。
【０１７５】
本実施の形態も第５の実施の形態に示された回転子１と同様に、４極の回転磁界を発生させる第１磁束と２極の回転磁界を発生させる第２磁束とを用いることにより、それぞれマグネットトルクとリラクタンストルクとを用いて回転することができる。かかる第１磁束や第２磁束は図３６（第５の実施の形態）や図３８（第６の実施の形態）に示された巻回態様の固定子２を採用することで実現できる。
【０１７６】
図３６の巻回態様を採用する場合、次のように各相電流ＩＡ〜ＩＦが設定される。但し、第１磁束はＡ相電流ＩＡ、Ｂ相電流ＩＢ、Ｃ相電流ＩＣによって生成され、第２磁束はＤ相電流ＩＤ、Ｅ相電流ＩＥ、Ｆ相電流ＩＦによって生成される。
【０１７７】
【数９】
2005312214.tif 000011
【０１７８】
また図３８の巻回態様を採用する場合、次のように各相電流ＩＡ〜ＩＦが設定される。但し、第１磁束はＤ相電流ＩＤ、Ｅ相電流ＩＥ、Ｆ相電流ＩＦによって生成され、第２磁束はＡ相電流ＩＡ、Ｂ相電流ＩＢ、Ｃ相電流ＩＣによって生成される。
【０１７９】
【数１０】
2005312214.tif 000012
【０１８０】
但し回転角θは、永久磁石Ｎ１０，Ｎ２０が対向する方向が、図３６及び図３８を用いて説明された位置にあるときを基準（０度）として採用した。第１磁束は位相を進めないのでβ8＝０度であり、４極のリラクタンストルクを最大とするために第２磁束についての進相角β4は例えば４５度である。
【０１８１】
図４６、図４７はそれぞれ図３６、図３８の巻回態様に対応した各相電流の波形を示すグラフであり、同図（ａ）〜（ｆ）はそれぞれＡ〜Ｆ相に流れる電流ＩＡ〜ＩＦに対応している。但し、縦軸は規格化している。また上述のように角度β2を４５度とした場合を示している。
【０１８２】
もちろん、第２磁束を発生させるために、自己インダクタンスが増大する区間でのみ電流を流してもよい。なお、４極の磁石極の逆突極性が存在するので、角度β4の値を正とする第１磁束を与えて４極のリラクタンストルクを利用することもできる。
【０１８３】
第１１の実施の形態．
図４８は第１１の実施の形態にかかる回転子１の構造を例示する断面図である。回転子１は埋込磁石型回転子であって、シャフト４０と、透磁性の本体１０と、４個の永久磁石Ｎ１０，Ｎ２０，Ｎ３０，Ｎ４０を備えている。これらの永久磁石はシャフト４０に向かって凸に湾曲しており、それぞれの端部が回転子１の外面近傍へと延びている。
【０１８４】
本体１０のうち、永久磁石Ｎ１０，Ｎ２０の間で固定子２に向けて突出する部分、永久磁石Ｎ２０，Ｎ３０の間で固定子２に向けて突出する部分、永久磁石Ｎ３０，Ｎ４０の間で固定子２に向けて突出する部分、永久磁石Ｎ４０，Ｎ１０の間で固定子２に向けて突出する部分が、それぞれ突極１０１，１０２，１０３，１０４となり、これはリラクタンス極の中心となる。つまり回転子１には４個のリラクタンス極が存在し、これらの中心は４個の永久磁石と周方向に交互に配列されている。
【０１８５】
第９の実施の形態と類似して、永久磁石Ｎ１０，Ｎ２０，Ｎ３０，Ｎ４０は固定子２に向けて同極性、具体的にはＮ極を配置されている。そして４個の永久磁石の固定子２側の磁極のみが回転子１の磁石極（上述の第１の磁石極）として機能するのではなく、固定子２とは反対側の磁極も回転子１の磁石極の生成に寄与している。後者の磁極も本体１０を介して磁束が突極へと回り込むからである。このため、突極１０１，１０２，１０３，１０４はリラクタンス極の中心としてのみならず、それぞれ第２の磁石極Ｓ１０，Ｓ２０，Ｓ３０，Ｓ４０としても機能する。
【０１８６】
本実施の形態においてもリラクタンス極の個数は磁石極の個数の半分となり、ｎ＝２ｍの関係がある。よって第９の実施の形態と同様に、第２磁石極を採用することによってリラクタンス極の個数を磁石極の個数よりも少なくして、鉄損を低減できる。また永久磁石の量を低減することができる。
【０１８７】
透磁性の本体１０には、非磁性体１５１，１５２，１５３，１５４が設けられており、これらはそれぞれ４個の永久磁石Ｎ１０，Ｎ２０，Ｎ３０，Ｎ４０と、シャフト４０との間に（換言すれば４個の永久磁石Ｎ１０，Ｎ２０，Ｎ３０，Ｎ４０のそれぞれに対して固定子２とは反対側に）、永久磁石Ｎ１０，Ｎ２０，Ｎ３０，Ｎ４０と離れて配置されている。非磁性体１５１，１５２，１５３，１５４も、永久磁石Ｎ１０，Ｎ２０，Ｎ３０，Ｎ４０と同様に、シャフト４０に向かって凸に湾曲しており、それぞれの端部が回転子１の外面近傍へと延びている。非磁性体１５１，１５２，１５３，１５４として、例えば本体１０に穿たれた空隙を採用することができる。
【０１８８】
非磁性体１５１が設けられているので、永久磁石Ｎ１０の磁極のうち、シャフト４０に向いている方（ここではＳ極）から出た磁束は、非磁性体１５１に沿って回転子１の外面へと導かれ、永久磁石Ｎ４０に近い方での永久磁石Ｎ１０の端部と非磁性体１５１の端部との間に磁石極Ｓ１０Ａを形成する。同様にして、永久磁石Ｎ２００に近い方での永久磁石Ｎ１０の端部と非磁性体１５１の端部との間に磁石極Ｓ１０Ｂを形成する。同様にして、永久磁石Ｎ２０の磁極のうち、シャフト４０に向いている方から出た磁束により、永久磁石Ｎ１０に近い方での永久磁石Ｎ２０の端部と非磁性体１５２の端部との間に磁石極Ｓ２０Ａが、永久磁石Ｎ３０に近い方での永久磁石Ｎ２０の端部と非磁性体１５２の端部との間に磁石極Ｓ２０Ｂが、それぞれ形成される。また永久磁石Ｎ３０の磁極のうち、シャフト４０に向いている方から出た磁束により、永久磁石Ｎ２０に近い方での永久磁石Ｎ３０の端部と非磁性体１５３の端部との間に磁石極Ｓ３０Ａが、永久磁石Ｎ４０に近い方での永久磁石Ｎ３０の端部と非磁性体１５３の端部との間に磁石極Ｓ３０Ｂが、それぞれ形成される。また永久磁石Ｎ４０の磁極のうち、シャフト４０に向いている方から出た磁束により、永久磁石Ｎ３０に近い方での永久磁石Ｎ４０の端部と非磁性体１５４の端部との間に磁石極Ｓ４０Ａが、永久磁石Ｎ１０に近い方での永久磁石Ｎ４０の端部と非磁性体１５４の端部との間に磁石極Ｓ４０Ｂが、それぞれ形成される。
【０１８９】
そして非磁性体１５１，１５２を介して隣接する磁石極Ｓ１０Ｂ，Ｓ２０Ａは相まって第２の磁石極Ｓ１０を形成する。同様に、非磁性体１５２，１５３を介して隣接する磁石極Ｓ２０Ｂ，Ｓ３０Ａは相まって第２の磁石極Ｓ２０を形成し、非磁性体１５３，１５４を介して隣接する磁石極Ｓ３０Ｂ，Ｓ４０Ａは相まって第２の磁石極Ｓ３０を形成し、非磁性体１５４，１５１を介して隣接する磁石極Ｓ４０Ｂ，Ｓ１０Ａは相まって第２の磁石極Ｓ４０を形成する。
【０１９０】
このようにして永久磁石Ｎ１０，Ｎ２０，Ｎ３０，Ｎ４０の磁極のうち、シャフト４０に向いている方から発生した磁束は、非磁性体１５１〜１５４によってシャフト４０への透過が阻まれる。従ってシャフト４０へと磁束が漏洩し、ひいては軸受、ハウジングに漏洩することによる、各磁石極における磁束密度のアンバランスを回避できる。また軸受に荷重がかかり、機械的損失が増大することも回避できる。
【０１９１】
更に、非磁性体１５１〜１５４は４個の永久磁石と相まって、４極のｄ軸インダクタンスＬｄとｑ軸インダクタンスＬｑの差を拡大することができる。即ち逆突極性を大きくし、リラクタンストルクを増大させることができる。具体的には、ｄ軸インダクタンスＬｄは、永久磁石と非磁性体１５１〜１５４を横切らなければならないので小さく、ｑ軸インダクタンスＬｑは永久磁石と非磁性体１５１〜１５４との間に磁路があるので大きい。この観点からは、永久磁石Ｎ１０，Ｎ２０，Ｎ３０，Ｎ４０と非磁性体１５１〜１５４との間にある本体１０の幅は略同一であることが望ましい。たとえば非磁性体１５１〜１５４と永久磁石Ｎ１０，Ｎ２０，Ｎ３０，Ｎ４０とは同心の円弧を呈することも好適である。
【０１９２】
このように非磁性体を永久磁石Ｎ１０，Ｎ２０，Ｎ３０，Ｎ４０のそれぞれに対して固定子２とは反対側に設けることは、図３５、図４１、図４４、図４５に示された構造を有する回転子１に対しても適用することができるのは明白である。換言すれば、図３５、図４１、図４４、図４５に示された構成を有する回転子１においてはシャフト４０を非磁性体で構成したり、シャフト４０の周囲を非磁性体で囲むことが望ましい。
【０１９３】
なお、本実施の形態において示された４個のリラクタンス極と８個の磁石極を有する回転子１については、第３の実施の形態に示された回転子１と同様に、８極の回転磁界を発生させる第１磁束と４極の回転磁界を発生させる第２磁束とを用いることにより、それぞれマグネットトルクとリラクタンストルクとを用いて回転することができる。かかる第１磁束や第２磁束は図３１（第３の実施の形態）や図３３（第４の実施の形態）に示された巻回態様の固定子２を採用することで実現できる。
【０１９４】
本発明の変形．
回転子１がいわゆる埋込磁石型回転子である場合、特にｎ＞ｍの場合には、上述したリラクタンス極とは別に、磁石極についてリラクタンストルクを利用できる場合がある。具体的には例えば図３５、図４５の構成では磁石極についてのリラクタンストルクを利用することができ、図４１、図４８の構成では磁石極についてのリラクタンストルクを利用することができないか、または困難である。
【０１９５】
図４１に示された構成では、磁石極の配置の対称性から磁石極についてのリラクタンストルクを利用できない。例えばｑ軸に相当する永久磁石Ｓ１１，Ｓ１２間の磁路と、ｄ軸に相当する永久磁石Ｎ１２，Ｓ１１間の磁路とはほぼ同型であり、ｑ軸インダクタンスＬｑとｄ軸インダクタンスＬｄとの相違は小さいからである。
【０１９６】
また図４８に示された構成では、空隙が存在するために磁石極についてのリラクタンストルクを利用することは困難である。図４９は、図４８に示された構成において、磁石極のｄ軸ｄｍ及びｑ軸ｑｍ、リラクタンス極のｄ軸ｄｒ及びｑ軸ｑｒのそれぞれ一部を示す断面図である。例えば磁石極についてのｑ軸ｑｍに相当する磁石極Ｓ１０Ｂ、Ｓ２０Ａ間の磁路は空隙を二回通過する一方、ｄ軸ｄｍに相当する磁石極Ｓ１０，Ｎ２０間の磁路は空隙を一回と、永久磁石Ｎ２０自身を一回通過し、ｑ軸インダクタンスＬｑｍとｄ軸インダクタンスＬｄｍとの相違が小さいからである。
【０１９７】
これに対して図３５に示された構成では、突極１０１，１０２のみならず狭小ブリッジ部１１ｇ，１２ｇにも磁束が幾分でも透過するため、４極のリラクタンストルクを得ることができる。また図４５に示された構成では、磁石極のｄ軸ｄｍ方向に相当する磁石極Ｎ１０，Ｓ１０間の磁路には永久磁石Ｎ１０，Ｓ１０が存在するため、磁石極のｑ軸インダクタンスＬｑｍよりも磁石極のｄ軸インダクタンスＬｄｍが低下する。図５０は、図４５に示された構成において、磁石極のｄ軸ｄｍ及びｑ軸ｑｍ、リラクタンス極のｄ軸ｄｒ及びｑ軸ｑｒのそれぞれ一部を示す断面図である。
【０１９８】
以上のように、４極の回転磁界を構成する第１の磁束を発生するための電流の進相角β4を正の値とすることで、より大きなリラクタンストルクを得ることができる。
【０１９９】
この磁石極の個数に対応したリラクタンストルクを得る際、リラクタンストルクは進相角β4が位相４５度で最大となる一方、マグネットトルクは進相角０度で最大となるので、第１磁束全体としての進相角は、０度を超え４５度未満で作用される。但し弱め磁束によって高速回転を行う場合には４５度を超えることもある。ここでは弱め磁束を採用する負荷領域は除いて考える。
【０２００】
ここで第１磁束の進相角の基準は、リラクタンス極の中心となる突極の位置を０度とするのではなく、ある磁石極の中心から回転方向前進側に位置する当該磁石極の境界に対応するｑ軸ｑｍの位置である。例えば図４８に即して言えば、第１磁束の進相角の基準は、永久磁石Ｎ１０，Ｎ２０，Ｎ３０，Ｎ４０のいずれかの端部を採用できる。
【０２０１】
回転子構造や負荷の大きさにもよるが、経験上の目安として、電流位相を１５〜３５度程度進めると、リラクタンストルクを最大とできる場合が多い。よって進相角β4として例えば２０度を採用できる。
【０２０２】
但しこのような第１磁束についての進相角と、リラクタンス極において得られるリラクタンストルクを得るための第２磁束についての進相角とは独立して設定できる事項である。
【０２０３】
本発明は、永久磁石の材質を特に規定しないが、最大エネルギー積の大きいネオジ鉄ボロン系の焼結の希土類磁石を用いるのが好適であり、必要に応じて異方性を有する材質を使用すれば、更に磁束密度も増し、好適である。
【０２０４】
本発明の応用．
本発明にかかる永久磁石電動機は、種々の範囲に応用が可能である。例えば圧縮機や送風機に採用することができる。従って、例えばこれら圧縮機や送風機を介して、空気調和機に適用することもできる。近年、空気調和機には省エネルギー化が強く求められているとともに、急速に暖房・冷房するための運転領域の高速化と建物の断熱性の向上による定常運転の回転数の低下の双方を、高効率で実現する要求も高まっており、本発明を空気調和機に適用することは望ましい。
【図面の簡単な説明】
【０２０５】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる永久磁石電動機の構成を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態において固定子における巻回態様を示す断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態において回転子の構成を例示する断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態において固定子に巻回された巻線の等価回路を示す回路図である。
【図５】スロットに巻線を設ける方法を示す断面図である。
【図６】第１磁束を発生させるための各相電流を例示するグラフである。
【図７】第１磁束を発生させるための各相電流を例示するグラフである。
【図８】巻線を集中巻にて巻回した固定子を示す断面図である。
【図９】第１及び第２磁束を発生させる電流を流す構成を示すブロック図である。
【図１０】図８に示された巻線に流れる電流の波形を示すグラフである。
【図１１】図８に示された巻線に流れる電流の波形を示すグラフである。
【図１２】図８に示された巻線に流れる電流の波形を示すグラフである。
【図１３】図８に示された巻線に流れる電流の波形を示すグラフである。
【図１４】図８に示された巻線に流れる電流の波形を示すグラフである。
【図１５】図８に示された巻線に流れる電流の波形を示すグラフである。
【図１６】図８に示された巻線に流れる電流の波形を示すグラフである。
【図１７】図８に示された巻線に流れる電流の波形を示すグラフである。
【図１８】図８に示された巻線に流れる電流の波形を示すグラフである。
【図１９】図８に示された巻線に流れる電流の波形を示すグラフである。
【図２０】図８に示された巻線に流れる電流の波形を示すグラフである。
【図２１】図８に示された巻線に流れる電流の波形を示すグラフである。
【図２２】図８に示された巻線に流れる電流の波形を示すグラフである。
【図２３】図８に示された巻線に流れる電流の波形を示すグラフである。
【図２４】図８に示された巻線に流れる電流の波形を示すグラフである。
【図２５】図８に示された巻線に流れる電流の波形を示すグラフである。
【図２６】図８に示された巻線に流れる電流の波形を示すグラフである。
【図２７】図８に示された巻線に流れる電流の波形を示すグラフである。
【図２８】本発明の第２の実施の形態において固定子における巻線の構造を示す断面図である。
【図２９】本発明の第２の実施の形態において巻線に流れる電流の波形を示すグラフである。
【図３０】本発明の第３の実施の形態において回転子の構造を例示する断面図である。
【図３１】本発明の第３の実施の形態において固定子における巻回態様を示す断面図である。
【図３２】本発明の第３の実施の形態において巻線に流れる電流の波形を示すグラフである。
【図３３】本発明の第４の実施の形態において固定子における巻回態様を示す断面図である。
【図３４】本発明の第４の実施の形態において巻線に流れる電流の波形を示すグラフである。
【図３５】本発明の第５の実施の形態において回転子の構造を例示する断面図である。
【図３６】本発明の第５の実施の形態において固定子における巻回態様を示す断面図である。
【図３７】本発明の第５の実施の形態において巻線に流れる電流の波形を示すグラフである。
【図３８】本発明の第６の実施の形態において固定子における巻回態様を示す断面図である。
【図３９】本発明の第６の実施の形態において巻線に流れる電流の波形を示すグラフである。
【図４０】本発明の第７の実施の形態において回転子の構造を例示する断面図である。
【図４１】本発明の第８の実施の形態において回転子の構造を例示する断面図である。
【図４２】図３１の巻回態様に対応した各相電流の波形を示すグラフである。
【図４３】図３３の巻回態様に対応した各相電流の波形を示すグラフである。
【図４４】本発明の第９の実施の形態において回転子の構造を例示する断面図である。
【図４５】本発明の第１０の実施の形態において回転子の構造を例示する断面図である。
【図４６】図３６の巻回態様に対応した各相電流の波形を示すグラフである。
【図４７】図３８の巻回態様に対応した各相電流の波形を示すグラフである。
【図４８】本発明の第１１の実施の形態において回転子の構造を例示する断面図である。
【図４９】本発明の変形を説明する断面図である。
【図５０】本発明の変形を説明する断面図である。
【符号の説明】
【０２０６】
１  回転子
１０  本体
１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６  突極（リラクタンス極の中心）
１１１，１１１ｂ，１１２，１１２ｂ，１１３，１２１，１２１ｂ，１２２，１２２ｂ，１２３，１３１，１３２，１４１，１４２，Ｎ１０，Ｎ１１，Ｎ１２，Ｎ１３，Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３，Ｎ２０，Ｎ２１，Ｎ２２，Ｓ２１，Ｓ２２，Ｎ３０，Ｎ４０  永久磁石
１１１，１１１ｂ，１１２，１１２ｂ，１１３，１２１，１２１ｂ，１２２，１２２ｂ，１２３，１３１，１３２，１４１，１４２，Ｎ１，Ｎ２，Ｓ１，Ｓ２，Ｎ１０，Ｎ２０，Ｎ３０，Ｎ４０，Ｓ１０，Ｓ２０，Ｓ３０，Ｓ４０  磁石極
１３１，１３２，１３３，１３４  非磁性体
２  固定子
２１  歯部
４０  シャフト
Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｄ０，Ｅ０，Ｆ０Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４，Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４  巻線
【図１】
2005312214.tif 000013
【図２】
2005312214.tif 000014
【図３】
2005312214.tif 000015
【図４】
2005312214.tif 000016
【図５】
2005312214.tif 000017
【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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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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