JPWO2014196353A1 - 同期電動機 - Google Patents

Abstract

隣り合う３個ずつの３相に区分される９つのティース２ｂを有する１０極９スロットの同期電動機であって、固定子鉄心２に形成されたティース２ｂの内径側に設けられたティース先端部２ｃとティース２ｂとの付根部２ｂ１からティース先端部２ｃの周方向端部２ｃ１までにおけるティース先端部２ｃの幅をａとし、付根部２ｂ１からティース先端部２ｃの内径側面２ｃ２までにおけるティース先端部２ｃの厚みをｂとしたとき、固定子鉄心２は、ｂをａで除した値が０．５より大きくなるように形成されている。

Description

本発明は、同期電動機に関するものである。

永久磁石を用いた同期電動機において、特に固定子の巻線をティースに集中的に巻回する３相の同期電動機では、回転子に用いる永久磁石の磁極数と固定子のスロット数（＝ティース数）との比率が２：３で構成されることが多い。

磁極数と固定子のスロット数との比率が２：３で構成される同期電動機では、隣り合うティースの間に開口部を設けることが多い。これは、回転子に配置される永久磁石から発生する磁束が固定子の巻線に鎖交し易くすると共に、固定子の巻線に電流が流れることで生じる磁束が回転子へ向かわずに固定間で短絡することを防止するためである。ただし、この開口部付近では、固定子と回転子との間のギャップの磁束密度分布が乱れるためコギングトルクが発生し、コギングトルクが振動や騒音の要因となる。

このようなコギングトルクを低減するため、例えば下記特許文献１に代表される従来の同期電動機では、８極または１０極の磁極を有する回転子と、９つのスロットを有する固定子とが用いられ、固定子において３相ある巻線がそれぞれ連続して集中的に配置されている。この種の同期電動機では、固定子に９つの巻線が配置されているため、各巻線とティースが機械的に４０°毎に配置され、各相３つの巻線が機械的に４０°の角度で連続して配置されている。そして回転子は８極または１０極であるため、８極の場合には１つの磁極の幅が４５°、１０極の場合には１つの磁極の幅が３６°である。

具体的に説明すると、回転子が１回転する間に発生する脈動は、固定子のスロット数と回転子の極数との最小公倍数で決まる。磁極数と固定子のスロット数との比率が２：３で構成される同期電動機が８極１２スロットの場合、脈動が２４回である。これに対して、８極９スロットの同期電動機では脈動が７２回であり、１０極９スロットの同期電動機では脈動が９０回である。

このように脈動数が多いほどコギングトルクのエネルギーが分散されるため、コギングトルクの振幅は小さくなる。すなわち、８極９スロットまたは１０極９スロットの同期電動機は、磁極数と固定子のスロット数との比率が２：３で構成される同期電動機よりもコギングトルクを抑えることができる。

特開２００４−１５３８８６号公報

しかしながら、上記特許文献１に代表される従来の同期電動機では、１相を構成する巻線が連続して集中的に配置されるため、固定子の巻線に電流を通電して発生させる回転磁界が回転子の回転軸に対して不均等に発生することになる。そのため、回転子の永久磁石との間で吸引、反発する力が回転軸に対してアンバランスな状態となり、ラジアル方向に大きな加振力が発生し、この加振力が振動、騒音を発生させる要因となる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、更なる低振動化および低騒音化を図ることができる同期電動機を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、隣り合う３個ずつの３相に区分される９つのティースを有する１０極９スロットの同期電動機であって、固定子鉄心に形成されたティースの内径側に設けられたティース先端部と前記ティースとの付根部から前記ティース先端部の周方向端部までにおける前記ティース先端部の幅をａとし、前記付根部から前記ティース先端部の内径側面までにおける前記ティース先端部の厚みをｂとしたとき、前記固定子鉄心は、前記ｂを前記ａで除した値が０．５より大きくなるように形成されている。

この発明によれば、更なる低振動化および低騒音化を図ることができる、という効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態１に係る同期電動機の横断面図である。 図２は、図１に示される同期電動機の要部拡大図である。 図３は、８極または１０極の磁極を有する回転子と９つのスロットを有する固定子とを組み合わせた同期電動機の横断面図である。 図４は、８極の磁極を有する回転子を用いた同期電動機へ正弦波電流を通電した際に発生する回転子の加振力を示す図である。 図５は、図３に示される同期電動機の回転子で発生する加振力の軌跡を示す図である。 図６は、同期電動機で発生するトルクと加振力との関係を示す図である。 図７は、１０極９スロットの同期電動機で発生するトルクと加振力との関係を示す図である。 図８は、１０極９スロットの同期電動機における固定子鉄心の寸法と加振力との関係を示す図である。 図９は、８極９スロットの同期電動機における固定子鉄心の寸法と加振力との関係を示す図である。 図１０は、本発明の実施の形態２に係る同期電動機の加振力を示す図である。 図１１は、本発明の実施の形態３に係る同期電動機の断面図であり、要部を拡大示した図である。 図１２は、ｂ／ａの値を０．３とした場合におけるＤ／Ｐの値と加振力との関係を示す図である。 図１３は、ｂ／ａの値を０．５とした場合におけるＤ／Ｐの値と加振力との関係を示す図である。 図１４は、ｂ／ａの値を０．７とした場合におけるＤ／Ｐの値と加振力との関係を示す図である。

以下に、本発明に係る同期電動機の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る同期電動機１０の横断面図である。図２は、図１に示される同期電動機１０の要部拡大図である。

図１には固定子１と回転子４とから成る同期電動機１０が示されている。回転子４は、固定子１の内径側の空隙８を介して配置され、回転子４の中心には回転軸７が設けられている。回転子４を構成するヨーク鉄心５の外径面には、互いに異なる極性の永久磁石６が周方向に交互に配置されている。図示例の回転子４では永久磁石６の極数が１０極である。

永久磁石６には、比較的安価で磁力が低い材料が用いられ、例えばフェライト磁石が用いられている。出力の比較的小さい送風機用などに同期電動機１０が用いられる場合、永久磁石６には瓦状の焼結磁石が用いられる。なお、永久磁石６には、樹脂と磁粉を混合した材料をリング状に成形したボンドマグネットを用いてもよい。フェライト磁石は希土類磁石に比べて安価であるため永久磁石６としてフェライト磁石を用いた場合、コスト低減を図りながら後述する加振力を低減することができる。

固定子１は、環状に形成された固定子鉄心２と、外部からの電力が供給される巻線３とから成る。

固定子鉄心２の内周側には周方向に等間隔に配置された複数のティース２ｂが形成されている。図示例の固定子１では９つのティース２ｂが設けられている。

隣接するティース先端部２ｃの周方向端部２ｃ１が対向する部分には、固定子鉄心２を構成するヨーク鉄心２ａとティース２ｂとティース先端部２ｃとで囲まれるスロット２ｅが形成される。図示例の固定子１では９つのスロット２ｅが設けられている。

隣接するティース先端部２ｃの周方向端部２ｃ１が対向する部分には、スロット２ｅに巻線３を挿入するためのスロット開口部２ｆが形成される。各スロット開口部２ｆは略同じ幅を有している。

Ｕ相を構成する３つのティース２ｂ、Ｖ相を構成する３つのティース２ｂ、およびＷ相を構成する３つのティース２ｂには、各相を構成する巻線３が集中的に配置される。

各相を構成する３つのティース２ｂの内、中央に設けられたティース２ｂに巻かれている巻線３の向きは、その両側に設けられたティース２ｂに巻かれている巻線３の向きと逆向きである。

また、本実施の形態に係る同期電動機１０では、固定子１が以下のように構成されている。例えば、固定子１の中心位置をＡとし、ティース２ｂとティース先端部２ｃの付根部２ｂ１と中心位置Ａとを結ぶ線をＢとし、ティース先端部２ｃの内径側面２ｃ２と線Ｂとの交点をＣとし、交点Ｃから周方向端部２ｃ１までの幅をａとし、付根部２ｂ１から交点Ｃまでの厚さをｂとする。このとき、固定子鉄心２は、ａに対するｂの比率（ｂをａで除した値：ｂ／ａ）が０．５より大きくなるように構成されている。以下、このように構成されている理由を説明する。

図３は、８極または１０極の磁極を有する回転子と９つのスロットを有する固定子とを組み合わせた同期電動機の横断面図である。図４は、８極の磁極を有する回転子を用いた同期電動機へ正弦波電流を通電した際に発生する回転子の加振力を示す図である。

前述したように、磁極数とスロット数との組合せが１０極９スロットまたは８極９スロットの同期電動機では、１相を構成する巻線３が集中的に配置されている。そのため、固定子１の巻線３に電流が流れたときに発生する回転磁界が回転子４の回転軸７に対して不均等に発生する。このことにより回転軸７に対してラジアル方向に大きな加振力(磁気吸引力)が発生する。

図３に示されるように回転子４は反時計回りに回転する。同期電動機１０では、磁極位置にあわせて、固定子１の各相の巻線３へ電流が流れることによりトルクが発生する。同期電動機１０の横方向をＸ軸とし、同期電動機１０の縦方向をＹ軸とした場合において、回転子４の回転時に発生する加振力を磁界解析により求めると、図４のようになる。

図４に示される曲線は、８極９スロットの同期電動機の巻線３に正弦波電流を流したときに発生する加振力を表している。図示例のように回転子４に発生する加振力は、回転子４の回転にあわせてＸ軸方向またはＹ軸方向に対して、略正弦波状に変化する。従って８極９スロットの同期電動機では、回転子４が１回転するとき、正弦波状に変動する加振力が８回発生する。なお、図１に示される１０極９スロットの同期電動機１０では回転子４が１回転するとき、正弦波状に変動する加振力が１０回発生する。

図５は、図３に示される同期電動機の回転子で発生する加振力の軌跡を示す図である。加振力の大きさと向きを把握するため、図３のＸ軸方向の加振力をｘ軸にとり、Ｙ軸方向の加振力をｙ軸にとった場合、加振力は、図示例のように略円状の軌跡を描き、回転子４の回転にあわせて略一定の力で方向を変えながら発生する。なお、ラジアル方向の加振力の大きさは、同期電動機１０が出力するトルクに従って大きくなる傾向を示す。

図６は、同期電動機で発生するトルクと加振力との関係を示す図である。図７は、１０極９スロットの同期電動機で発生するトルクと加振力との関係を示す図である。

図６には、８極９スロットの同期電動機におけるトルクと加振力との関係を示す曲線Ａと、１０極９スロットの同期電動機におけるトルクと加振力との関係を示す曲線Ｂとが示されている。これらの同期電動機では同一形状の固定子（９スロット）が用いられている。またこれらの同期電動機の回転子４には、磁力が同等の永久磁石６が用いられている。

電動機の大きさや出力トルクによって加振力の絶対値は異なってくるため、図６では、８極９スロットの同期電動機と１０極９スロットの同期電動機とで発生する加振力の傾向のみを示しており、具体的な数値は省略されている。

図６に示されるように、１０極９スロットの同期電動機における加振力と８極９スロットの同期電動機における加振力とは、何れも発生トルクに比例して増加している。ただし、１０極９スロットの同期電動機における加振力は、８極９スロットの同期電動機における加振力に対して十分に小さく、８極９スロットの加振力の１／４以下を示す。

図６の曲線Ｂの変化を分かり易くするため、図７の縦軸の目盛りの値は図６の縦軸の目盛りの値と異なるように設定されている。図７に示すように１０極９スロットの同期電動機１０における加振力は発生トルクに対して２次関数に近い特性を示している。このように１０極９スロットの同期電動機１０では、回転子４の加振力がトルクの上昇に対して急激に大きくなる傾向がある。これは固定子鉄心２の磁束密度が影響しているものと推定される。

図８は、１０極９スロットの同期電動機における固定子鉄心の寸法と加振力との関係を示す図である。横軸には前述した固定子鉄心２の寸法（ｂ／ａ）が示され、縦軸には加振力が示されている。このときの発生トルクは同期電動機１０の定格出力相当である。

図８に示される複数の曲線は、ティース先端部２ｃの厚みｂを一定の値として、スロット開口部２ｆの幅（すなわちティース先端部２ｃの幅ａ）を異なる値にした同期電動機の電磁界解析の結果である。

３種類の曲線の内、「ｍｏｄｅｌ Ａ」の曲線はティース先端部２ｃの幅ａが最も広い同期電動機のものであり、「ｍｏｄｅｌ Ｃ」の曲線はティース先端部２ｃの幅ａが最も狭い同期電動機のものである。すなわち「ｍｏｄｅｌ Ａ」、「ｍｏｄｅｌ Ｂ」、「ｍｏｄｅｌ Ｃ」の順でティース先端部２ｃの幅ａが狭くなる。換言すると、スロット開口部２ｆの寸法が最も狭いものが「ｍｏｄｅｌ Ａ」であり、スロット開口部２ｆの寸法が最も広いものが「ｍｏｄｅｌ Ｃ」である。

ｂ／ａの値がある程度大きい領域（例えば０．５以上の領域）では加振力は略一定値を示す。一方、この領域より小さい領域ではｂ／ａの値が小さくなるほど加振力が増加する傾向を示す。従ってｂ／ａの値が０．５以上になるように固定子鉄心２を構成することにより加振力を小さくすることができる。

図９は、８極９スロットの同期電動機における固定子鉄心の寸法と加振力との関係を示す図である。図８と同様に、横軸には前述した固定子鉄心２の寸法（ｂ／ａ）が示され、縦軸には加振力が示されている。このときの発生トルクは同期電動機１０の定格出力相当である。そして固定子１の形状は図８の「ｍｏｄｅｌ Ａ」のものと同じである。

８極９スロットの同期電動機の場合、ｂ／ａの値を変化させた場合でも加振力の値はほとんど変化せず、固定子鉄心２の回転子４に対向する部分の形状を変化させても加振力の変化が殆ど無いことがわかる。図８と図９の結果から明らかなように、ｂ／ａの値を最適値に調整することにより回転子４の加振力を抑えることができるものは、１０極９スロットの同期電動機１０である。

なお、磁極数と固定子のスロット数との比率が２：３で構成される同期電動機では、同じ相の巻線３が回転軸に対して対称に配置されている場合には、磁気吸引力は、回転軸に対して打ち消し合うため、上記の様な回転子の加振力は発生しない。従って、このように構成される同期電動機では、固定子鉄心２の寸法を上記のように設定した場合でも加振力の変化が無く、同様の効果は得られない。

以上に説明したように本実施の形態に係る同期電動機１０は、隣り合う３個ずつの３相に区分される９つのティース２ｂを有する１０極９スロットの同期電動機１０であって、固定子鉄心２に形成されたティース２ｂの内径側に設けられたティース先端部２ｃとティース２ｂとの付根部２ｂ１からティース先端部２ｃの周方向端部２ｃ１までにおけるティース先端部２ｃの幅をａとし、付根部２ｂ１からティース先端部２ｃの内径側面２ｃ２までにおけるティース先端部２ｃの厚みをｂとしたとき、固定子鉄心２は、ｂをａで除した値が０．５より大きくなるように形成されている。ｂ／ａの値を大きく設定することにより、１０極９スロットの同期電動機１０において、スロット開口部２ｆの寸法に拘わらず加振力を小さくすることができ、その結果、振動と騒音の増大を抑えて高トルク化を図ることが可能である。

実施の形態２．
図１０は、本発明の実施の形態２に係る同期電動機１０の加振力を示す図である。実施の形態２に係る同期電動機１０は、回転子４の永久磁石６として希土類磁石を用いると共に、固定子鉄心２がｂ／ａ＞０．６となるように構成されている。なお、同期電動機１０の基本的な構成は図１および図２に示される構成と同様であるため、ここでは同期電動機１０の構成は図示を省略している。

実施の形態２の永久磁石６には、例えば希土類磁石の磁粉と樹脂とを混合したボンド磁石をリング状に成形したものが用いられている。なお、希土類磁石はフェライト磁石と比較して高価であるため、材料コストを抑えるためには永久磁石６を薄肉のリング状に形成することが望ましい。

また、実施の形態２の回転子４は、同一形状の固定子１に鎖交する磁束量がフェライト磁石を用いた場合に比べて約１．５倍となるように構成されている。そのため、回転子４から発生して固定子１に流れる磁束の量は、実施の形態１より多くなっている。従って、実施の形態２に係る同期電動機１０では、実施の形態１の同期電動機１０と比較して、固定子１の回転子４に対向する部分の磁束密度が高くなっている。その結果、回転子に発生する加振力は実施の形態１よりも大きくなる。

しかしながら、実施の形態２に係る同期電動機１０は、ｂ／ａの値が０．６より大きくなるように構成されているため、図１０に示されるように加振力を相対的に減少させることができる。すなわち、ｂ／ａの値を０．６より大きな値にすることによって、実施の形態２に係る同期電動機１０の回転子４で発生する加振力は、実施の形態１に係る同期電動機１０の回転子４で発生する加振力のレベルと同程度まで抑えることができる。このように、回転子４に磁力の高い永久磁石６を用いる場合、それにあわせたｂ／ａの値を設定することによって、回転子４に発生する加振力を小さく抑えることができる。

以上に説明したように実施の形態２に係る同期電動機１０では、磁力の高い永久磁石６を用いると共に、ｂ／ａの値を０．６より大きな値にすることによって、回転子４の加振力を抑えながら高出力化および高効率化を図ることができる。その結果、実施の形態１の効果（低振動化および低騒音化）と共に、高磁力化による効率の向上を図ることが可能である。

実施の形態３．
図１１は、本発明の実施の形態３に係る同期電動機１０の断面図であり、要部を拡大示した図である。同期電動機１０の基本的な構成は、図１および図２に示される構成と同様であるため、ここでは図示を省略している。実施の形態３に係る同期電動機１０の固定子鉄心２は、実施の形態１、２の同期電動機１０と同様にｂ／ａの値が０．５より大きくなるように形成されると共に、固定子１の巻線３を巻回する部分（ティース２ｂ）の幅であるティース幅ＤとスロットピッチＰとがＤ／Ｐ＜０．５の関係となるように構成されている。すなわちティース幅ＤをスロットピッチＰで除した値が０．５より小さくなるように構成されている。スロットピッチＰとは、隣り合う二つのスロット開口部２ｆの周方向中心間の長さを表す。具体的には、図１１に示されるティース２ｂのティース先端部２ｃの一方の周方向端部２ｃ１１から一方のスロット開口部２ｆ１の周方向中心２ｆ１１までの長さと、このティース先端部２ｃの他方の周方向端部２ｃ１２から他方のスロット開口部２ｆ２の周方向中心２ｆ２１までの長さと、ティース先端部２ｃの内径側面２ｃ２の周方向幅を足し合わせた値である。なお以下の説明では、特に言及する場合を除いて、ティース幅ＤをスロットピッチＰで除した値を「Ｄ／Ｐの値」と称する。

図１２は、ｂ／ａの値を０．３とした場合におけるＤ／Ｐの値と加振力との関係を示す図である。図１３は、ｂ／ａの値を０．５とした場合におけるＤ／Ｐの値と加振力との関係を示す図である。図１４は、ｂ／ａの値を０．７とした場合におけるＤ／Ｐの値と加振力との関係を示す図である。図１２から図１４では横軸にＤ／Ｐの値が示され、縦軸には加振力が示されている。このときの発生トルクは、同期電動機の定格出力相当である。

各図に示される２種類の曲線は、スロット開口部２ｆの寸法が異なる同期電動機のものであり、例えば「ｍｏｄｅｌ Ｄ」の曲線の同期電動機におけるスロット開口部２ｆの寸法は、「ｍｏｄｅｌ Ｅ」の曲線の同期電動機におけるスロット開口部２ｆの寸法よりも広い。

図１２のようにｂ／ａの値が０．３の場合、Ｄ／Ｐの値がある程度小さい領域（０．５より小さい領域）では、加振力は略一定値を示す。一方、この領域より大きい領域ではＤ／Ｐの値が大きくなるほど加振力が低下する傾向を示す。

これに対して、図１３、図１４に示すようにｂ／ａの値が０．３よりも大きい場合、Ｄ／Ｐの値が０．５より小さい領域の加振力と、Ｄ／Ｐの値が０．５以上の領域とでは、Ｄ／Ｐの値によらず加振力が略一定の値となる。

図１２から図１４のデータによれば、Ｄ／Ｐの値が大きいほど、すなわちティース幅Ｄの値がスロットピッチＰの値に近づくほど、ｂ／ａの値を大きくしなくとも加振力を小さくすることが可能である。

しかしながら、ティース幅Ｄの値がスロットピッチＰの値に近づくほどスロット２ｅの断面積は小さくなるため、ティース２ｂには細い巻線３を巻回しなければならなくなり、巻線３の抵抗が大きくなり、巻線３に電流を流すことで発生する損失（銅損）が増加する。特に送風機用途の同期電動機の場合、低回転、高トルクとなる負荷条件で使用されることが多いため、損失に占める銅損の割合が多く、同期電動機の効率を向上させるためにはスロット２ｅの断面積を大きくとり、巻線３の抵抗を低く抑える必要がある。このことからスロット２ｅの断面積を大きくとるためにはティース幅Ｄの値が必然的に小さくなる傾向となり、ティース幅Ｄの値を小さくして、例えばＤ／Ｐの値が０．５より小さくなるように構成した同期電動機では、図１２に示すようにｂ／ａの値が０．５より小さい値（図示例では０．３）に設定されている場合、加振力が大きくなる。

そのため、Ｄ／Ｐの値が０．５より小さくなるように構成された同期電動機においては、ｂ／ａの値を０．５より大きい値とすることで、加振力を抑えながら高出力化および高効率化を図ることができる。特にＤ／Ｐの値が０．５より小さくなるように構成された１０極９スロットの同期電動機では、ｂ／ａの値を０．５より大きくすることによる加振力の低減効果が大きい。

なお、実施の形態１および実施の形態２に示した同期電動機１０は、Ｄ／Ｐの値が０．３５であり、かつ、ｂ／ａの値が０．５または０．６より大きくなるように構成したものである。例えば送風機用途に用いられる場合には、効率が良く、加振力が小さい低振動，低騒音な同期電動機が実現可能となっている。

以上に説明したように本実施の形態に係る１０極９スロットの同期電動機１０は、ティース２ｂの巻線３が巻かれる部分の幅をＤとし、隣接する２つのスロット開口部２ｆ１，２ｆ２の間のスロットピッチをＰとしたとき、固定子鉄心２は、ｂをａで除した値が０．５より大きくなるように形成され、かつ、ＤをＰで除した値が０．５より小さくなるように形成されている。この構成により、加振力を抑えることができると共に、スロット２ｅの断面積を大きくすることができるため巻線３における銅損の増加が抑制され高出力化および高効率化を図ることができる。

また、実施の形態１〜３に係る同期電動機１０の固定子鉄心２は、付根部２ｂ１から周方向端部２ｃ１までの領域における磁束密度の上昇を抑えるように、ａの値が大きくなるほどｂの値が大きくなり、かつ、ｂをａで除した値が０．５より大きくなるように形成されている。以下、具体的に説明する。上記特許文献１の従来技術では、Ｈ／Ｐ比およびＳ／Ｐ比を従来よりも小さくして磁極ティースの先端部の磁路を積極的に磁気飽和させ、歯元部内を通らずに隣接する先端部に漏洩する磁束を低減している。すなわち特許文献１の従来技術では、歯元部の付根から先端部の内周までの寸法を相対的に小さくすることで、磁極ティースの先端部の磁路を積極的に磁気飽和させることで、歯元部内を通らずに隣接する先端部へ漏洩する磁束を低減させ、トルクリニアリティを向上させている。ここで、図２に示されるように、ティース先端部２ｃの付根部２ｂ１から周方向端部２ｃ１までの幅を長くしてスロット２ｅに巻線３を多く巻きたいが、交点Ｃから周方向端部２ｃ１までの幅ａ（図１参照）が長くなるほど、周方向端部２ｃ１からティース先端部２ｃの付根部２ｂ１までの間の領域に流れる磁束が相対的に多くなり、この領域の磁束密度が高くなり、ティース２ｂへ磁束が通り難くなる。前述したように１０極９スロットの同期電動機では、回転子４の加振力がトルクの上昇に対して急激に大きくなる傾向がある。すなわち上記領域（周方向端部２ｃ１からティース先端部２ｃの付根部２ｂ１までの間の領域）の磁束密度が高くなるほど加振力が高くなる傾向がある。これは固定子鉄心２の磁束密度が影響しているものと推定される。上記特許文献１の従来技術は、トルクリニアリティを向上させることを目的として、歯元部の付根から先端部の内周までの寸法を相対的に小さくすることで、磁極ティースの先端部の磁路を積極的に磁気飽和させる、すなわち磁束密度を高めるように構成されている。これに対して本発明の実施の形態１〜３に係る１０極９スロットの同期電動機１０は、上記領域の磁束密度の上昇に起因した加振力の上昇を抑制する対策として、付根部２ｂ１から周方向端部２ｃ１までの領域における磁束密度の上昇を抑えるように、ａの値が大きくなるほどｂの値が大きくなり、かつ、ｂをａで除した値が０．５より大きくなるように形成されている。

なお、本発明の実施の形態は、本発明の内容の一例を示すものであり、更なる別の公知技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、一部を省略する等、変更して構成することも可能であることは無論である。

以上のように、本発明は、同期電動機に適用可能である。

１ 固定子、２ 固定子鉄心、２ａ ヨーク鉄心、２ｂ ティース、２ｂ１ 付根部、２ｃ ティース先端部、２ｃ１，２ｃ１１，２ｃ１２ 周方向端部、２ｃ２ 内径側面、２ｅ スロット、２ｆ，２ｆ１，２ｆ２ スロット開口部、２ｆ１１，２ｆ２１ 周方向中心、３ 巻線、４ 回転子、５ ヨーク鉄心、６ 永久磁石、７ 回転軸、８ 空隙、１０ 同期電動機。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、隣り合う３個ずつの３相に区分される９つのティースを有する１０極９スロットの同期電動機であって、固定子鉄心に形成されたティースの内径側に設けられたティース先端部と前記ティースとの付根部から前記ティース先端部の周方向端部までにおける前記ティース先端部の幅をａとし、前記付根部から前記ティース先端部の内径側面までにおける前記ティース先端部の厚みをｂとしたとき、前記固定子鉄心は、前記ｂを前記ａで除した値が０．５より大きくなるように形成され、前記付根部から前記周方向端部までの領域における磁束密度の上昇を抑えるように、前記ａの値が大きくなるほど前記ｂの値が大きくなり、かつ、前記ｂを前記ａで除した値が０．５より大きくなるように形成されている。

Claims (5)

1. 隣り合う３個ずつの３相に区分される９つのティースを有する１０極９スロットの同期電動機であって、
   固定子鉄心に形成されたティースの内径側に設けられたティース先端部と前記ティースとの付根部から前記ティース先端部の周方向端部までにおける前記ティース先端部の幅をａとし、前記付根部から前記ティース先端部の内径側面までにおける前記ティース先端部の厚みをｂとしたとき、前記固定子鉄心は、前記ｂを前記ａで除した値が０．５より大きくなるように形成されている同期電動機。
2. 回転子の永久磁石にはフェライト磁石が用いられている請求項１に記載の同期電動機。
3. 回転子の永久磁石には希土類磁石が用いられ、
   前記固定子鉄心は、前記ｂを前記ａで除した値が０．６より大きくなるように形成されている請求項１に記載の同期電動機。
4. 前記ティースの巻線が巻かれる部分の幅をＤとし、隣接する２つのスロット開口部の間のスロットピッチをＰとしたとき、前記固定子鉄心は、前記Ｄを前記Ｐで除した値が０．５より小さくなるように形成されている請求項１から３の何れか１項に記載の同期電動機。
5. 前記固定子鉄心は、前記付根部から前記周方向端部までの領域における磁束密度の上昇を抑えるように、前記ａの値が大きくなるほど前記ｂの値が大きくなり、かつ、前記ｂを前記ａで除した値が０．５より大きくなるように形成されている請求項１から４の何れか１項に記載の同期電動機。

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