(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１０極の極数を有する永久磁石を用いたインナーロータと、１２個の歯を有するステータにて構成された永久磁石電動機において、
前記ステータの歯を３つのグループに分け、同グループの各々にあっては前記歯の開口部間のピッチを連続した３個の歯の幅は広くし、残りの１個の歯の幅は狭くし、前記広ピッチの歯に、隣同志は極性が異なるように巻線を施し、狭ピッチの歯には巻線を施さず、前記各々のグループに１相分の巻線を施すことにより、全体として３相巻線を施すと共に、
前記広ピッチの歯の開口部間ピッチを、３６°±４°の範囲に入るようにしたことを特徴とする永久磁石電動機。
【請求項２】
前記歯には絶縁を施し、集中巻の巻線を施してなることを特徴とする請求項１記載の永久磁石電動機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は永久磁石電動機に係り、詳しくはステータのコア形状と巻線係数に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、従来の永久磁石電動機のステータコア及びロータの一例を示す断面図、（ｄ）は、巻線の説明図、図５は、従来の永久磁石電動機の一例を示す巻線係数の説明図である。
【０００３】
従来、永久磁石電動機は、ステータコア１の継鉄部２から歯３を等間隔に設け、同歯３の両側にスロット５を形成し、少なくともロータ１０と相対向する前記歯３の先端を除き絶縁し、前記スロット５から次のスロット５の間に巻線２０を巻装し、永久磁石１１を用いたインナーロータ１０とにて構成されていた。
図４（ａ）は、ロ−タ１０が１０極、ステ−タコア１の歯３が９個であり、（ｂ）は、ロ−タ１０が８極、ステ−タコア１の歯３が１２個であり、（ｃ）は、ロ−タ１０が４極、ステ−タコア１の歯３が６個である場合を示す。
このなかで、図４（ａ）は、前記巻線係数が最も大きい。
【０００４】
以下にこの場合の巻線係数について，詳細に説明する。
先ず、巻線係数は、短節巻係数と分布巻係数の積として算出されるもので、トルク性能の良否を評価できる永久磁石電動機のトルク定数と連動する。
前記短節巻係数は、前記ステ−タコア１の等間隔の歯３が９個であるため、角度にして４０°の間隔に位置するので図５の計算式により０．９８４８となる。前記分布巻係数の平均は、前記歯４の中心線と前記ロ−タ１０の極の中心線を合わせて基準点に選び、１相について前記ステ−タコア１の歯３の中心線と前記ロ−タ１０の極の中心線との位相差をθ１、θ２、θ３とするとき各々θ１＝２°、θ２＝６°、θ３＝１０°となるので、図５の計算式により、０．８３１２となる。
そして，この場合の巻線係数は、図５に示されるように、短節巻係数と分布巻係数の積として算出され、０．８１８６の最良の値となる。
【０００５】
しかしながら、巻線係数＝０．８１８６の値は永久磁石電動機として必ずしも十分な値ではなく、更なる数値向上がトルクの増大と効率向上のため望ましい。そして、上述の従来例のように等ピッチの歯３を有するステ−タコア１では、これ以上の巻線係数を大きくするには困難な状況にある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたもので、巻線係数を大きくし銅線の使用量を削減するとともに、トルクを増大し、効率を向上した永久磁石電動機を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、１０極の極数を有する永久磁石を用いたインナーロータと、１２個の歯を有するステータにて構成された永久磁石電動機において、前記ステータの歯を３つのグループに分け、同グループの各々にあっては前記歯の開口部間のピッチを連続した３個の歯の幅は広くし、残りの１個の歯の幅は狭くし、前記広ピッチの歯に、隣同志は極性が異なるように巻線を施し、狭ピッチの歯には巻線を施さず、前記各々のグループに１相分の巻線を施すことにより、全体として３相巻線を施してなるようにする。
【０００８】
そして、前記広ピッチの歯の開口部間ピッチを、３６°±４°の範囲に入るようにする。
【０００９】
また、前記歯には絶縁を施し、集中巻の巻線を施してなるようにする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態を実施例に基づき添付図面を参照して詳細に説明する。
図１（ａ）は、本発明による永久磁石電動機のステータコア及びロータの一実施例を示す断面図、（ｂ）は、巻線の説明図、図２は、本発明による永久磁石電動機の一実施例を示す巻線係数の説明図、図３は、本発明による永久磁石電動機の巻線係数の最良範囲を示す説明図である。
【００１１】
図において、１はステータコア、２は継鉄部、３は広ピッチの歯、４は狭ピッチの歯、５は溝、１０はロータ、１１は永久磁石、２０は巻線を示す。
ここで、従来例と同じ部分の符号は同一とする。
【００１２】
まず、この実施例の永久磁石電動機のロ−タ１０について説明すると、永久磁石１１を用いて１０極の極数を有するインナ−ロ−タ１０を設けている。
また、永久磁石電動機のステータは、ステータコア１の継鉄部２から１２個の歯３、４を前記ロ−タ１０に相対向し突設している。
そして、前記歯３、４の先端を除き前記ステータコア１に絶縁を施している。
【００１３】
ここで、前記１２個の歯３、４を３つのグループに分ける。
そして、各々のグループに、開口部間のピッチを連続した３個の広ピッチの歯３の幅は広くし、残りの１個の狭ピッチの歯４の幅は狭くしている。
さらに、前記広ピッチの歯３の開口部間ピッチを、３６°±４°の範囲に入るようにする。
また、前記広ピッチの歯３に、隣同志は極性が異なるように巻線２０を施し、狭ピッチの歯４には巻線２０を施さず、前記各々のグループに１相分の巻線２０を集中巻により施すことにより、全体として３相巻線を施している。
【００１４】
この１相分の巻線２０についてさらに詳しく説明すると、前記広ピッチの歯３の３個について、前記巻線２０を左側の歯３に溝５から次の溝５へ左巻きとすれば、中央の歯３には溝５から次の溝５へ右巻きに、右側の歯３を溝５から次の溝５へ左巻きに各々集中巻している。
あるいは、前記巻線２０を左側の歯３に溝５から次の溝５へ右巻きとすれば、中央の歯３は溝５から次の溝５へ左巻きに、右側の歯３を溝５から次の溝５へ右巻きに各々集中巻するようにしてもよい。
これを３相すべてについて同様に集中巻する。
【００１５】
次に、本発明の作用、効果について説明する。
先ず、図２に示すように、前記巻線係数は、短節巻係数と分布巻係数の積として算出されるもので、トルク性能の良否を評価できる永久磁石電動機のトルク定数と連動する。
前記短節巻係数は、前記ステ−タコア１の広ピッチの歯３が１２個であるため、角度にして３７°の間隔に位置するので図５の計算式により０．９９９となる。
【００１６】
前記分布巻係数の平均は、前記狭ピッチの歯４の中心線と前記ロ−タ１０の極の中心線を合わせて基準点に選び、１相について前記ステ−タコア１の歯３の中心線と前記ロ−タ１０の極の中心線との位相差をθ１、θ２、θ３とするとき各々θ１＝５°、θ２＝６°、θ３＝７°となるので、図５の計算式により、０．８６３８となる。
そして，この場合の巻線係数は、図５に示されるように、短節巻係数と分布巻係数の積として算出され、０．８６３の値となる。
【００１７】
さらに、図３に示すように前記歯３の広ピッチθを角度で一般化して、短節巻係数ｋｐと分布巻係数ｋｄを算出する計算式を導出し、θ＝３２°〜４０°の場合について巻線係数ｋ（θ）を算出し、その表及びグラフを記載した。
この結果、従来の巻線係数の最良の値ｋ（θ）＝０．８１８６を凌ぐ値を得ることができる。
そして、図３から明らかなように、巻線係数ｋ（θ）が０．８１８６を凌ぐ値を得るためには前記広ピッチθは、３６°±４°の範囲に入るようにすることにより実現できる。
この結果、永久磁石電動機の巻線係数を大きくして銅線の使用量を削減するとともに、トルクを増大し、効率を向上することができる。
【００１８】
【発明の効果】
以上のように本発明においては、１０極の極数を有する永久磁石を用いたインナーロータと、１２個の歯を有するステータにて構成された永久磁石電動機において、前記ステータの歯を３つのグループに分け、同グループの各々にあっては前記歯の開口部間のピッチを連続した３個の歯の幅は広くし、残りの１個の歯の幅は狭くし、前記広ピッチの歯に、隣同志は極性が異なるように巻線を施し、狭ピッチの歯には巻線を施さず、前記各々のグループに１相分の巻線を施すことにより、全体として３相巻線を施してなるようにした。
この結果、巻線係数を大きくして銅線の使用量を削減するとともに、トルクを増大し、効率を向上した永久磁石電動機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ））は、本発明による永久磁石電動機のステータコア及びロータの一実施例を示す断面図、（ｂ）は、巻線の説明図である。
【図２】本発明による永久磁石電動機の一実施例を示す巻線係数の説明図である。
【図３】本発明による永久磁石電動機の巻線係数の最良範囲を示す説明図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、従来の永久磁石電動機のステータコア及びロータの一例を示す断面図、（ｄ）は、巻線の説明図である。
【図５】従来の永久磁石電動機の一例を示す巻線係数の説明図である。
【符号の説明】
１  ステータコア
２  継鉄部
３  広ピッチの歯
４  狭ピッチの歯
５  溝
１０  ロータ
１１  永久磁石
２０  巻線
【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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