(57)【要約】【課題】  巻線に誘起する電圧を歪みのない正弦波状とすることができて効率の向上が図れ、しかも急激で大きな変化のコギングトルクを発生することなく振動および騒音の抑制が図れる永久磁石電動機を提供する。【解決手段】  各永久磁石５の周方向の幅θｍを回転子４の極ピッチ角度θｑより小さくするとともに、各永久磁石５の肉厚を周方向における中央部から両端部にかけて徐々に薄くする。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の歯部が周方向に沿って形成された固定子と、この固定子の各歯部に集中巻された巻線と、前記固定子の周囲に設けられた環状の回転子と、この回転子の内周面にその周方向に沿って装着された円弧状の複数の永久磁石とを備え、前記各永久磁石の周方向の幅を前記回転子の極ピッチ角度より小さくするとともに、前記各永久磁石の肉厚を周方向における中央部から両端部にかけて徐々に薄くしたことを特徴とする永久磁石電動機。
【請求項２】
前記各永久磁石は、周方向の幅が前記回転子の極ピッチ角度の０．７５〜０．９倍で、周方向における両端部の肉厚が周方向における中央部の肉厚の０．２５〜０．５倍であることを特徴とする請求項１に記載の永久磁石電動機。
【請求項３】
前記各永久磁石は、環状部材からなり、その環状部材の複数箇所に対する着磁により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の永久磁石電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、固定子の周囲に回転子が配置された永久磁石電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、巻線を有する固定子の周囲に、永久磁石を有する回転子が配置された永久磁石電動機がある（例えば特許文献１）。この永久磁石電動機の固定子、回転子、永久磁石の構成を図５に示し、固定子と巻線の構成を図６に示している。  
１は円柱状かつ６極の固定子（鉄心）で、６つの歯部（突極ともいう）２が周方向に沿って順に形成され、各歯部２には３つの相巻線からなる巻線３が集中巻により装着されている。そして、固定子１の周囲に、環状かつ４極の回転子（鉄心）４が設けられている。回転子４の内周面には、その周方向に沿って円弧状の４つの永久磁石５が順に装着されている。すなわち、巻線３の各相巻線に正弦波電流が順に流されることにより、固定子１から磁界が発生し、その磁界と各永久磁石５の磁界との相互作用により、回転子４が回転する。
【特許文献１】特開２００２−２０４５５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記の永久磁石電動機が動作しているとき、巻線３の各相巻線のうち、非通電状態の相巻線に電圧が誘起する。この誘起電圧は、巻線３の各相巻線に正弦波電流が流されることから本来は正弦波状の電圧となるべきであるが、実験によると、図７に示すように、歪みの大きい非正弦波状の電圧となる。また、回転子４の１／６回転ごとに、急激で大きな変化のコギングトルクが発生する。
【０００４】
巻線３の各相巻線に誘起する電圧が正弦波からかけ離れて歪んでいる場合、高調波成分による鉄損の増加を生じ、電動機の効率が低下するという問題がある。とくに、誘起電圧の高調波成分はトルクに寄与せず、効率低下が著しい。  
また、急激で大きな変化のコギングトルクが発生すると、回転子４の回転時に振動が発生し、騒音が大きくなるという問題がある。
【０００５】
この発明は、上記の事情を考慮したもので、巻線に誘起する電圧を歪みのない正弦波状とすることができて効率の向上が図れ、しかも急激で大きな変化のコギングトルクを発生することなく振動および騒音の抑制が図れる永久磁石電動機を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る発明の永久磁石電動機は、複数の歯部が周方向に沿って形成された固定子と、この固定子の各歯部に集中巻された巻線と、上記固定子の周囲に設けられた環状の回転子と、この回転子の内周面にその周方向に沿って装着された円弧状の複数の永久磁石とを備えている。そして、各永久磁石の周方向の幅を前記回転子の極ピッチ角度より小さくするとともに、各永久磁石の肉厚を周方向における中央部から両端部にかけて徐々に薄くしている。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、巻線に誘起する電圧を歪みのない正弦波状とすることができて効率の向上が図れるとともに、急激で大きな変化のコギングトルクを発生することなく振動および騒音の抑制が図れる永久磁石電動機を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、この発明の一実施形態について図面を参照して説明する。なお、図面において図５および図６と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【０００９】
固定子１、回転子４、および各永久磁石５の構成を図１に示し、回転子４と各永久磁石５の構成を図２に示している。巻線３については、図６に示した構成と同じなので省略している。
【００１０】
まず、回転子４における各永久磁石５の周方向の幅θｍが、回転子４の極ピッチ角度θｑより小さくなるように構成されている。具体的には、各永久磁石５の周方向の幅θｍは、回転子４の極ピッチ角度θｑの０．７５〜０．９倍に設定される。
【００１１】
さらに、各永久磁石５の肉厚が、周方向における中央部から両端部にかけて徐々に薄くなるように構成されている。具体的には、各永久磁石５の周方向における両端部の肉厚Ｔｅが、周方向における中央部の肉厚Ｔｃの０．２５〜０．５倍に設定される。
【００１２】
このように、各永久磁石５の周方向の幅θｍを回転子４の極ピッチ角度θｑより小さくし、しかも各永久磁石５の肉厚を周方向における中央部から両端部にかけて徐々に薄くする構成により、巻線３の各相巻線に正弦波電流が流されるのに伴い、図３（実験結果）に示すように、歪みのない正弦波状の電圧が巻線３の各相巻線に誘起するとともに、急激で大きな変化のコギングトルクが発生しなくなる。
【００１３】
巻線３の各相巻線に誘起する電圧が歪みのない正弦波状となることにより、高調波成分による鉄損の増加を生じることがなくなり、電動機としての効率が大幅に向上する。また、急激で大きな変化のコギングトルクが発生しないので、回転子４の回転時の振動および騒音を抑制することができる。
【００１４】
一方、図４に示すように、各永久磁石５と同じ素材の環状部材１０を各永久磁石５に代えて回転子４の内周面に設け、その環状部材１０の４箇所を着磁することによってその着磁部分に４つの永久磁石１０ａを形成し、これら永久磁石１０ａの相互間に非着磁領域１０ｂを確保する構成としてもよい。この場合も、各永久磁石１０ａの周方向の幅θｍを回転子４の極ピッチ角度θｑより小さくするとともに、各永久磁石１０ａの肉厚を周方向における中央部から両端部にかけて徐々に薄くする。これにより、電動機としての効率が大幅に向上するとともに、振動および騒音を抑制することができる。とくに、環状部材１０の採用により、各永久磁石５を採用する場合に比べ、製造コストの低減が図れるという利点がある。
【００１５】
なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態における固定子、回転子、および各永久磁石の構成を示す図。
【図２】同実施形態における回転子および各永久磁石の構成を示す図。
【図３】同実施形態における誘起電圧およびコギングトルクを示す図。
【図４】本発明の他の実施形態における回転子および各永久磁石の構成を示す図。
【図５】従来の永久磁石における固定子、回転子、および各永久磁石の構成を示す図。
【図６】従来の永久磁石における固定子および巻線の構成を示す図。
【図７】従来の永久磁石における誘起電圧およびコギングトルクを示す図。
【符号の説明】
【００１７】
１…回転子、２…歯部、３…巻線、４…回転子、５…永久磁石、１０…環状部材、１０ａ…永久磁石、１０ｂ…非着磁領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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