專利名稱：交流電動(dòng)機(jī)及其控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及搭載在汽車或卡車等上的電動(dòng)機(jī)及其控制裝置。
技術(shù)背景以往^^知在定子f茲才及上集中地纏繞各相的線圈的無(wú)刷電動(dòng)才幾(例如參照專利文獻(xiàn)l。)。圖95是說明這種現(xiàn)有的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的概略的結(jié)構(gòu) 的縱向剖面圖。此外，圖97是圖95的AA-AA線剖面圖。在這些圖中示出了 4極6槽型的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)，定子的繞組結(jié)構(gòu)為常 說的集中巻繞，在各定子磁極上集中地纏繞各相的線圈。此外，圖96 中示出了以將定子在圓周方向上展開l周的狀態(tài)，U、 V、 W等的繞組 的配置關(guān)系。橫軸以電氣角表達(dá)，1周為720° 。在轉(zhuǎn)子2的表面上， 在圓周方向上交替地配置有N極的永久磁鐵和S極的永久磁鐵。在轉(zhuǎn)子 4中，U相繞組WBU1 、 WBU2分別纏繞在U相的定子磁極TBU1 、 TBU2 上。同樣地，V相繞組WBV1 、 WBV2分別纏繞在V相的定子磁極TBV1 、 TBV2上。W相繞組WBW1 、 WBW2分別纏繞在W相的定子磁極TBW1 、 TBW2上。具有這樣的結(jié)構(gòu)的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)現(xiàn)在被廣泛地使用于工業(yè)上、 家庭中。此外，圖98是表示其他的定子的結(jié)構(gòu)的橫向剖面圖。圖98中示出 的定子為24槽的結(jié)構(gòu)，在4極的電動(dòng)機(jī)的情況下可以分布巻繞，由于 可以將定子的圓周方向磁動(dòng)勢(shì)分布作成比較平滑的正弦波形狀，因此被 廣泛地使用于無(wú)刷電動(dòng)機(jī)、繞組勵(lì)石茲型同步電動(dòng)機(jī)、感應(yīng)電動(dòng)機(jī)等上。 尤其是在有效地利用磁阻轉(zhuǎn)矩的同步磁阻電動(dòng)機(jī)及磁阻轉(zhuǎn)矩應(yīng)用的各 種電動(dòng)機(jī)或感應(yīng)電動(dòng)機(jī)等的情況下，優(yōu)選由定子產(chǎn)生更精確的旋轉(zhuǎn)磁 場(chǎng)，因此適于圖98所示的全節(jié)距、分布巻繞的定子結(jié)構(gòu)。圖98的轉(zhuǎn)子 是多磁通量屏障型的磁阻電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子。在轉(zhuǎn)子的內(nèi)部的轉(zhuǎn)子磁極之間 大致并行的實(shí)施的多個(gè)狹縫狀的空間由于轉(zhuǎn)子的方向而產(chǎn)生磁阻的差， 產(chǎn)生轉(zhuǎn)子的極性。專利文獻(xiàn)l:特開平6-261513號(hào)公報(bào)(第3頁(yè)、圖1-3) 在可以實(shí)現(xiàn)圖98所示的全節(jié)距、分布巻繞的定子結(jié)構(gòu)的情況下，可以將定子的磁動(dòng)勢(shì)分布生成為比較平滑的正弦波，具有可以有效地驅(qū)動(dòng)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、由圖98的多磁通量屏障型轉(zhuǎn)子而構(gòu)成的同步磁阻電動(dòng) 機(jī)的特征。但是，由于需要從槽的開口部插入繞組，因此繞組的面積占 空系數(shù)變低，并且，線圈末端的軸方向長(zhǎng)度變長(zhǎng)，由此產(chǎn)生了電動(dòng)機(jī)的 小型化困難這一問題。此外，也存在繞組的生產(chǎn)率較低這一問題。圖95、圖96、圖97及專利文獻(xiàn)1中公開的現(xiàn)有的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)是各 繞組向各齒纏繞的結(jié)構(gòu)，繞組比較簡(jiǎn)單，線圈末端的軸方向長(zhǎng)度比較短， 繞組的生產(chǎn)率與圖98的電動(dòng)機(jī)相比較，也得到了改善。但是，由于是 定子的突極在電氣角為360度的范圍內(nèi)只有3個(gè)的結(jié)構(gòu)，因此將定子產(chǎn) 生的磁動(dòng)勢(shì)生成為正弦波形狀從而精確地產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)比較困難，產(chǎn)生 向同步磁阻電動(dòng)機(jī)、或應(yīng)用磁阻轉(zhuǎn)矩的各種電動(dòng)機(jī)或者感應(yīng)電動(dòng)機(jī)等的 應(yīng)用比較困難這一問題。此外，圖97的定子是比較簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，但是， 進(jìn)一步希望繞組的簡(jiǎn)化、繞組面積占空系數(shù)的提高、線圈末端的縮減。與轉(zhuǎn)子相關(guān)的問題是，圖98所示的多磁通量屏障型的轉(zhuǎn)子中，用 于產(chǎn)生磁場(chǎng)的勵(lì)磁電流即d軸電流的負(fù)載較大，與如圖97的轉(zhuǎn)子中所 示的永久磁鐵型的轉(zhuǎn)子相比較，存在功率因數(shù)下降、電動(dòng)機(jī)效率不良的 問題。在永久磁鐵型的轉(zhuǎn)子的情況下，也存在永久磁鐵成本的問題。對(duì)于電動(dòng)機(jī)所使用的軟磁性體的問題來(lái)說，現(xiàn)有的電動(dòng)機(jī)技術(shù)是將 在轉(zhuǎn)子軸方向上層疊電磁鋼板的結(jié)構(gòu)作為前提，為解決上述的電動(dòng)機(jī)的 諸多問題，若成為在含有轉(zhuǎn)子軸方向的3維的方向上磁通量進(jìn)行增減的 結(jié)構(gòu)，則在電磁鋼板內(nèi)會(huì)引起較大的渦電流，從而存在產(chǎn)生較大的渦電 流損失的問題。對(duì)于電動(dòng)機(jī)的控制裝置的問題來(lái)說，尤其是在小容量的電動(dòng)機(jī)的情 況下，電子元件數(shù)量較多，與直流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)相比較，存在控制裝置 成本變高的問題。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是鑒于這些問題而進(jìn)行的，其目的在于實(shí)現(xiàn)小型、高性能的 定子結(jié)構(gòu)、實(shí)現(xiàn)以低成本實(shí)現(xiàn)高效率的轉(zhuǎn)子、實(shí)現(xiàn)能夠成為這些電動(dòng)機(jī) 結(jié)構(gòu)的軟磁性體的結(jié)構(gòu)、實(shí)現(xiàn)低成本的電動(dòng)機(jī)的控制裝置、并且利用這 些的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)有效的結(jié)構(gòu)、性能。相對(duì)以現(xiàn)有的圓筒型的軟磁性體構(gòu)成的定子形狀，將上述軟磁性體的定子在圓周方向上進(jìn)行磁分離，由此，可以使與指定的繞組交鏈的磁 通量增加。其結(jié)果是，該指定的繞組可以比現(xiàn)有繞組更有效地產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩， 該部分可以進(jìn)行高效率的轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生。與此同時(shí)，成為磁通量不對(duì)其他的 繞組的一部分進(jìn)行作用的結(jié)構(gòu)，能夠去除該部分的繞組。組合這樣的效果，由此，可實(shí)現(xiàn)單相電動(dòng)才幾、2相電動(dòng)才幾、3相電動(dòng)才幾、4相以上的多 相電動(dòng)機(jī)的高效率化、小型化。此外，在6相的電動(dòng)機(jī)中，分割定子的各相的磁路，由此，3相電 流IA、 IB、 IC由IA+IB+ICK)的關(guān)系可以為IC=-IA-IB,成為以電流 IA和IB兼用電流IC的結(jié)構(gòu)，從而可去除繞組IC。其結(jié)果是，可以實(shí) 現(xiàn)高效率化、小型化。對(duì)于將軟磁性體的定子在圓周方向上進(jìn)行磁分離的所述電動(dòng)機(jī)來(lái) 說，能夠電磁等價(jià)地變換為具有定子的圓周方向的環(huán)狀的繞組的電動(dòng) 機(jī)。此時(shí)，由于各相的繞組通過定子的軟磁性體部，不需要在轉(zhuǎn)子軸方 向上進(jìn)行往復(fù)，因此具有繞組進(jìn)一步簡(jiǎn)化的效果，從而可以將電動(dòng)機(jī)高 效率化。具體的結(jié)構(gòu)能夠以3相內(nèi)的2相的環(huán)狀繞組和3組、6相的定 子i茲極與》茲^各構(gòu)成。該定子結(jié)構(gòu)如下，具有配置在定子的圓周方向上的槽SL1、 SL2、 SL3、 SL4、 SL5、 SL6、 3相繞組內(nèi)的U相繞組UU1和UU2、 V相繞組 VV1和VV2、 W相繞組WW1和WW2，在上述槽SL1和SL3之間巻繞 上述U相繞組UU1,在上述槽SL3和SL5之間巻繞上述V相繞組VV1, 在上述槽SL5和SL1之間巻繞上述W相繞組WW1，這些繞組UW1、 VV1、 WW1構(gòu)成第1繞組組，在上述槽SL6和SL4之間巻繞上述U相 繞組UU2，在上述槽SL4和SL2之間巻繞上述V相繞組VV2,在上述 槽SL2和SL6之間巻繞上述W相繞組WW2,這些繞組UU2、 VV2、 WW2構(gòu)成第2繞組組。線圏末端部的各相繞組的交叉簡(jiǎn)化，線圏末端 的轉(zhuǎn)子軸方向長(zhǎng)度縮短，并且，各定子磁極的磁動(dòng)勢(shì)實(shí)現(xiàn)6相的磁動(dòng)勢(shì)， 能夠以較小的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)進(jìn)行多磁通量屏障型同步磁阻電動(dòng)機(jī)等的驅(qū)動(dòng)。在使用多磁通量屏障型轉(zhuǎn)子的同步磁阻電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)中，作成串聯(lián) 地連接二極管并將閉合回路的繞組巻繞在轉(zhuǎn)子的磁極上的結(jié)構(gòu)。利用定 子側(cè)的繞組電流向該繞組提供勵(lì)磁的能量，并通過二極管保持勵(lì)磁電 流，產(chǎn)生勵(lì);茲;茲通量。在控制上作成隨時(shí)提供上述勵(lì)磁能量的結(jié)構(gòu)，改善平均的電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)、效率。由定子側(cè)電流與轉(zhuǎn)子側(cè)電流來(lái)分擔(dān)勵(lì)磁電流，由此， 也可以進(jìn)一步地降^f氐由電動(dòng)機(jī)總的銅損。另一方面，對(duì)于同步磁阻電動(dòng)機(jī)的問題來(lái)說，除了上述功率因數(shù)、 銅損的問題以外，還存在定子繞組的面積占空系數(shù)較低這一點(diǎn)和線圈末 端較長(zhǎng)這一點(diǎn)，為了解決這些問題，與如下所示的定子的組合在本發(fā)明 電動(dòng)機(jī)的贏得竟?fàn)幜ι?艮重要。該具體的定子例子是在各相的定子磁極之間具有定子繞組圍繞定 子的圓周方向的大致環(huán)狀的繞組的定子， 一般地，極數(shù)較多的情況比較好。此外，對(duì)于相數(shù)來(lái)說，可以是各定子磁極的相扭為從2相到6相以 上的多相。此外，定子的配置有按各定子磁極的相位的順序的方法、和與 某相的定子磁極相鄰的定子磁極是具有電氣角大致為80°的相位差的定 子磁極的方式排列的方法。各有優(yōu)缺點(diǎn)。其他的具體的定子例子的結(jié)構(gòu)如下，具有配置在定子的圓周方向上 的槽SL1、 SL2、 SL3、 SL4、 SL5、 SL6、 3相繞組內(nèi)的U相繞組UU1 和UU2、 V相繞組VV1和VV2、 W相繞組WW1和WW2,在上述槽 SL1和SL3之間巻繞上述U相繞組UU1,在上述槽SL3和SL5之間巻 繞上述V相繞組VV1,在上述槽SL5和SL1之間巻繞上述W相繞組 WW1,這些繞組UW1、 VV1、 WW1構(gòu)成第1繞組組，在上述槽SL6 和SL4之間巻繞上述U相繞組UU2,在上述槽SL4和SL2之間巻繞上 述V相繞組VV2,在上述槽SL2和SL6之間巻繞上述W相繞組WW2, 這些繞組UU2、 VV2、 WW2構(gòu)成第2繞組組。此外，在上述的各種電動(dòng)機(jī)上添加永久磁鐵，由此，能夠盡量降低 成本并且能夠有效地提高性能。也可以作成串聯(lián)地連接二極管并將閉合回路的繞組在如能夠例示 嵌入型轉(zhuǎn)子的軟磁性體部的位置上進(jìn)行巻繞的結(jié)構(gòu)。對(duì)于磁通量屏障型轉(zhuǎn)子來(lái)說，除了在轉(zhuǎn)子軸方向上層疊電磁鋼板的 結(jié)構(gòu)以外，也可以作成與轉(zhuǎn)子軸平行地配置成形為圓弧狀的電磁鋼板并 在徑向方向上層疊的結(jié)構(gòu)的、所謂的軸向薄板狀轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)。尤其是在 具有上述的環(huán)狀繞組的定子結(jié)構(gòu)中，磁通量在轉(zhuǎn)子軸方向通過并進(jìn)行增 減，由此，軟磁性體部的渴電流成為問題，但上述的軸向薄板狀轉(zhuǎn)子在 轉(zhuǎn)子軸方向的磁通量的移動(dòng)很容易，從而具有環(huán)狀繞組的定子電磁的特 性的結(jié)合較好。此外，為了難以產(chǎn)生渦電流，軸向薄板狀轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子表面附近在轉(zhuǎn)子軸方向直角地施加電絕緣，是有效的。在軟磁性體內(nèi)部產(chǎn)生轉(zhuǎn)子軸方向的磁通量，該磁通量進(jìn)行增減的情 況下，軟磁性體內(nèi)部的渦電流成為問題。與此相對(duì)應(yīng)，在電磁鋼板內(nèi)部 施加了電絕緣膜的帶絕緣膜電磁鋼板比較適合。此外，在配合上述的各種技術(shù)的情況下，具有能夠發(fā)揮作為小型化 或高性能化等的電動(dòng)機(jī)的顯著的竟?fàn)幜Φ慕Y(jié)構(gòu)。具體的組合的結(jié)構(gòu)是， 例如，具有環(huán)狀的繞組的定子、軸向間隙型轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子的勵(lì)磁繞組及二 極管、磁通量的方向自由的帶絕緣膜電磁鋼板的組合。其次，對(duì)于勵(lì)磁的勵(lì)磁電流控制來(lái)說，利用串聯(lián)地連接二極管并將 閉合回路的繞組巻繞在轉(zhuǎn)子的磁極上的結(jié)構(gòu)，能夠更有效地進(jìn)行控制。具體地說，利用定子的繞組流過d軸電流來(lái)提供勵(lì)磁能量。是次級(jí)側(cè)的 繞組中流過的電流在定子側(cè)的d軸電流消失之后也保持該勵(lì)磁能量這一 想法的電磁電路動(dòng)作。并且，使定子側(cè)的d軸電流與轉(zhuǎn)子側(cè)的繞組的電 流協(xié)調(diào)地流過，也能夠進(jìn)行以總和降低與勵(lì)磁電流相關(guān)的銅損的控制。在對(duì)上述的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的控制裝置中，利用2個(gè)電源和4個(gè)功 率元件而形成3個(gè)輸出端子，另一方面，利用2相、3相、4相的電動(dòng) 機(jī)的內(nèi)部接線來(lái)作成3個(gè)輸入端子的結(jié)構(gòu)，從而可以相互連接控制。此 外，上述的2個(gè)電源中的一個(gè)電源也可以由DC-DC轉(zhuǎn)換器作成。在4相交流、繞組數(shù)量為3個(gè)的電動(dòng)機(jī)中，進(jìn)行各星形接線，將該 3個(gè)端子與星狀接線中心點(diǎn)合計(jì)作為4個(gè)端子，可以與4相交流的反相 器連接并進(jìn)行控制。


圖l是表示單相、4極的現(xiàn)有電動(dòng)機(jī)的概略的結(jié)構(gòu)的橫向剖面圖。 圖2是去掉圖1所示的定子的一部分而進(jìn)行變形后的圖。 圖3是表示在單相、8極的電動(dòng)機(jī)中按每360。的電氣角磁截?cái)喽ㄗ有镜碾妱?dòng)機(jī)的概略的結(jié)構(gòu)的橫向剖面圖。圖4是表示在3相、8極的電動(dòng)機(jī)中按每360°的電氣角磁截?cái)喽ㄗ有镜碾妱?dòng)機(jī)的概略的結(jié)構(gòu)的對(duì)黃向剖面圖。圖5是表示在單相、8極的電動(dòng)機(jī)中按每360°的電氣角磁截?cái)喽ㄗ有镜碾妱?dòng)機(jī)的概略的結(jié)構(gòu)的;f黃向剖面圖。圖6是表示在單相、12極的電動(dòng)機(jī)中按每360。的電氣角磁截?cái)喽ㄗ有镜碾妱?dòng)機(jī)的概略的結(jié)構(gòu)的橫向剖面圖。圖7是表示在單相、8極的電動(dòng)機(jī)中按每360°的電氣角磁截?cái)喽?子芯的電動(dòng)機(jī)的概略的結(jié)構(gòu)的橫向剖面圖。 圖8是圖7的剖面圖。圖9是表示在3相、8極的電動(dòng)機(jī)中按每360°的電氣角磁截?cái)喽?子芯的電動(dòng)機(jī)的概略的結(jié)構(gòu)的橫向剖面圖。圖IO是表示在單相、8極的電動(dòng)機(jī)中按每360°的電氣角磁截?cái)喽?子芯的電動(dòng)機(jī)的概略的結(jié)構(gòu)的橫向剖面圖。圖11是圖10的剖面圖。圖12是表示3相、2極的現(xiàn)有的電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)的橫向剖面圖。 圖13是去除圖12所示的定子的一部分而進(jìn)行變形后的圖。 圖14是將圖13所示的定子的繞組進(jìn)行變形后的圖。 圖15是表示圖12與圖13所示的繞組電流的矢量的圖。 圖16是表示在3相、4極的電動(dòng)機(jī)中按每360。的電氣角磁截?cái)喽?子芯的電動(dòng)機(jī)的概略的結(jié)構(gòu)的橫向剖面圖。。 圖17是圖16的電動(dòng)機(jī)的剖面圖。 圖18是圖16的的電動(dòng)機(jī)的定子芯的立體圖。圖19是表示在3相、8極的復(fù)合電動(dòng)機(jī)中按每360。的電氣角磁截?cái)喽ㄗ有镜碾妱?dòng)機(jī)的概略的結(jié)構(gòu)的橫向剖面圖和縱向剖面圖。圖20是表示4相、2極的現(xiàn)有的電動(dòng)機(jī)的概略的結(jié)構(gòu)的橫向剖面圖。 圖21是表示4相、2極的現(xiàn)有的電動(dòng)機(jī)的概略的結(jié)構(gòu)的 一黃向剖面圖。 圖22是去除圖21所示的定子的一部分而進(jìn)行變形后的圖。 圖23是表示圖20、 21、 22所示的繞組的電流矢量的圖。 圖24是表示在4相、8極的電動(dòng)機(jī)中按每360。的電氣角磁截?cái)喽ㄗ有镜碾妱?dòng)機(jī)的概略的結(jié)構(gòu)的橫向剖面圖。圖25是表示在4相、8極的電動(dòng)機(jī)中按每360。的電氣角磁截?cái)喽ㄗ有镜碾妱?dòng)機(jī)的概略的結(jié)構(gòu)的橫向剖面圖。圖26是表示在4相、8極的復(fù)合電動(dòng)機(jī)中按每360。的電氣角磁截?cái)喽ㄗ有镜碾妱?dòng)機(jī)的概略的結(jié)構(gòu)的橫向剖面圖和縱向剖面圖。圖27是表示6相、2極的現(xiàn)有的電動(dòng)機(jī)的概略的結(jié)構(gòu)的橫向剖面圖。圖28是去除圖27所示的定子的一部分而進(jìn)行變形后的圖。圖29是6相電動(dòng)機(jī)中將定子的磁路磁分離為3組的結(jié)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)的示意圖。圖30是將圖29的電動(dòng)機(jī)的示意圖進(jìn)行變形后的例子。圖31是將圖29的電動(dòng)機(jī)的示意圖進(jìn)行變形后的例子。圖32是表示圖27~圖31的繞組的電流矢量的圖。圖33是在6相的電動(dòng)機(jī)中將定子的磁路磁氣地分離為3組并以2 個(gè)繞組來(lái)構(gòu)成的電動(dòng)機(jī)的示意圖。圖34是表示具有環(huán)狀的繞組的3相、8極的電動(dòng)機(jī)的概略的結(jié)構(gòu)的 縱向剖面圖。圖35是圖34的電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子表面的展開圖。圖36是圖34的電動(dòng)機(jī)的剖面圖。圖37是圖34的定子磁極的與轉(zhuǎn)子對(duì)置的面的展開圖。圖38是表示圖34的電動(dòng)機(jī)的繞組形狀的圖。圖39是圖34的電動(dòng)機(jī)的繞組的展開圖。圖40是將圖34的電動(dòng)機(jī)的繞組合并為2個(gè)后的繞組的展開圖。 圖41是表示圖34的電動(dòng)機(jī)的各定子磁極和繞組的關(guān)系的展開圖。 圖42是表示圖34的電動(dòng)機(jī)的電流、電壓、轉(zhuǎn)矩的矢量的圖。 圖43是圖34的定子磁極的面對(duì)轉(zhuǎn)子的形狀例的展開圖。 圖44是圖34的定子磁極的面對(duì)轉(zhuǎn)子的形狀例的展開圖。 圖45是圖34的定子磁極的面對(duì)轉(zhuǎn)子的形狀例的展開圖。 圖46是埋入磁鐵型的轉(zhuǎn)子的橫向剖面圖例子。 圖47是埋入磁鐵型的轉(zhuǎn)子的橫向剖面圖例子。 圖48是嵌入型轉(zhuǎn)子的橫向剖面圖例子。圖49是具有突極形狀的磁極的磁阻型轉(zhuǎn)子的橫向剖面圖例子。圖50是表示從2相到7相的矢量的圖。圖51是表示6相的矢量與這些的合成矢量的關(guān)系的圖。圖52是在具有環(huán)狀的繞組的4相的電動(dòng)機(jī)中與相鄰的定子磁極的相對(duì)相位為180°的電氣角的結(jié)構(gòu)的定子磁極與繞組的展開圖。 圖53是表示4相的矢量與這些的矢量的合成關(guān)系的圖。 圖54是將圖52的結(jié)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行改良后的定子磁極和繞組的展開圖。圖55是圖54的電動(dòng)機(jī)的剖面圖。圖56是表示具有環(huán)狀的繞組的6相的電動(dòng)機(jī)的概略的結(jié)構(gòu)的縱向剖面圖。圖57是表示在具有環(huán)狀的繞組的6相的電動(dòng)機(jī)中將定子芯磁氣地分離為3組的電動(dòng)機(jī)的概略的結(jié)構(gòu)的縱向剖面圖。圖58是表示將圖57的電動(dòng)機(jī)的繞組減少到2個(gè)后的電動(dòng)機(jī)的概略 的結(jié)構(gòu)的縱向剖面圖。圖59是將圖58的電動(dòng)機(jī)形狀進(jìn)行變形后的例子。圖60是圖59的電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子表面形狀和定子磁極的與轉(zhuǎn)子對(duì)置的 面的形狀與繞組的展開圖。圖61是使圖60的定子磁極在圓周方向上傾斜后的定子磁極形狀的 展開圖。圖62是表示圖59的電動(dòng)機(jī)的定子磁極的與轉(zhuǎn)子對(duì)置的面的形狀和所連接的磁路的關(guān)系的展開圖。圖63是構(gòu)成圖62的定子磁極的電磁鋼板的展開圖的例子。圖64是表示圖59的電動(dòng)機(jī)的定子磁極和用于減少這些之間相互的漏磁通量的導(dǎo)體的板的配置的圖。圖65是表示現(xiàn)有的3相、2極定子繞組的連接關(guān)系的圖。圖66是表示將短節(jié)距繞組配置為雙重后的3相、2極的繞組的連接關(guān)系的圖。圖67是圖66的電動(dòng)機(jī)的縱向剖面圖，是說明繞組的線圏末端形狀、 配置的圖。圖68是表示圖66的各繞組的電流矢量和各槽的合成電流矢量的矢量圖。圖69是將繞組和二極管串聯(lián)地巻繞在現(xiàn)有的軟磁性體的突極形狀 的轉(zhuǎn)子磁極上從而構(gòu)成閉合回路的4極的轉(zhuǎn)子的橫向剖面圖。圖70是將繞組和二極管串聯(lián)地巻繞在設(shè)置有多個(gè)磁通量阻擋層的 轉(zhuǎn)子上從而構(gòu)成閉合回路的4極的轉(zhuǎn)子的橫向剖面圖。圖71是表示圖69、 70的轉(zhuǎn)子的繞組和二極管的連接關(guān)系的圖。圖72是將圖70的轉(zhuǎn)子變形為2極并進(jìn)行示意性地表現(xiàn)并且附加有 定子繞組的d軸電流id、 q軸電流iq的圖。圖73是表示圖72的各電流成分與電壓的關(guān)系的圖、和表示d軸磁 路的等價(jià)模型的圖。圖74是表示輸出固定的轉(zhuǎn)矩的d軸電流id、 q軸電流iq的圖。圖75是表示斷續(xù)的定子的d軸電流id和轉(zhuǎn)子繞組的電流ifr的波形 例子的圖。圖76是表示斷續(xù)地進(jìn)行定子繞組的d軸電流id和轉(zhuǎn)子繞組的電流 ifr共存的控制時(shí)的波形例子的圖。圖77是向圖70的轉(zhuǎn)子附加永久磁鐵并進(jìn)行變形后的轉(zhuǎn)子的橫向剖 面圖。圖78是將繞組和二極管串聯(lián)地巻繞在嵌入型轉(zhuǎn)子上從而構(gòu)成閉合 回路的8極的轉(zhuǎn)子的橫向剖面圖。圖79是將繞組和二極管串聯(lián)地巻繞于在徑向方向上層疊有電磁鋼面圖。圖80是表示圖79的轉(zhuǎn)子所使用的電磁鋼板的形狀例子的立體圖。 圖81是表示在電磁鋼板內(nèi)部附加有電絕緣膜的電磁鋼板的結(jié)構(gòu)的圖。圖82是表示將圖81的帶絕緣膜的電磁鋼板橫豎地進(jìn)行層疊而使用 的結(jié)構(gòu)的圖。圖83是表示3相反相器的構(gòu)成和3相電動(dòng)機(jī)的繞組的關(guān)系的圖。 圖84是表示3相反相器和圖34的3相、2繞組的電動(dòng)機(jī)的連接關(guān) 系的圖。圖85是表示圖84的電壓和電流的矢量關(guān)系的圖。圖86是表示圖84的繞組和電流及電壓的關(guān)系的圖。圖87是表示功率控制元件以4個(gè)反相器控制圖34的3相、2繞組 的電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)的圖。圖88是表示功率控制元件以4個(gè)反相器控制3相三角形接線的電 動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)的圖。圖89是表示圖89、圖90的電壓的矢量關(guān)系的圖。圖90是表示圖87的電壓波形的圖。圖91是表示圖88的電壓波形的圖。圖92是表示功率控制元件以4個(gè)反相器控制3相星狀接線的電動(dòng) 機(jī)的結(jié)構(gòu)的圖。圖93是表示以DC-DC轉(zhuǎn)換器構(gòu)成1個(gè)圖87、 88、 92的直流電源 的例子的圖。圖94是表示以DC-DC轉(zhuǎn)換器構(gòu)成1個(gè)圖87、 88、 92的直流電源 的例子的圖。圖9 5是表示現(xiàn)有的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的概略的結(jié)構(gòu)的縱向剖面圖。圖96是圖95的AA - AA線剖面圖。圖97是現(xiàn)有的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的橫向剖面圖。圖98是現(xiàn)有的同步磁阻電動(dòng)機(jī)的橫向剖面圖。
具體實(shí)施方式
進(jìn)行說明。圖l是單相交流、4極的電動(dòng)機(jī)。831是轉(zhuǎn)子的永久磁鐵，832是由 軟磁性體制作的定子芯，823、 824、 825、 826是單相的繞組。繞組的纏 繞方法有若干種方法，其中一個(gè)例子是以繞組823、 824纏繞單相繞組、 以繞組825、 826纏繞單相繞組。此時(shí)，與圖1所示的繞組823交鏈的 最大磁通量的量是永久磁鐵831的1個(gè)磁極的磁通量的1/2。其次，圖2中示出了圖1的電動(dòng)機(jī)中將波狀線部所示的843、 844 的部分剪下并去除后的電動(dòng)機(jī)。此時(shí)，與圖2所示的繞組823交鏈的最 大磁通量的量是永久磁鐵831的1個(gè)磁極的磁通量。因此，圖2的繞組 823與圖1的繞組823相比4交，可產(chǎn)生2倍的轉(zhuǎn)矩。^旦此時(shí)圖2的繞組 824和826交鏈的磁通量是零，對(duì)轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生沒有貢獻(xiàn)。因此，在電磁轉(zhuǎn) 矩產(chǎn)生上，是作為電動(dòng)機(jī)不需要的繞組，能夠去除。但是，繞組823和 824是流過在轉(zhuǎn)子軸方向的往返的電流的l組繞組，不能去除繞組824, 可以考慮作成盡量短的線或者在其他的用途上更有效地利用的方法。而且，這樣的效果由尤其是在以永久磁鐵型的轉(zhuǎn)子構(gòu)成的交流電動(dòng) 機(jī)中能夠?qū)崿F(xiàn)。其理由是，因?yàn)橛谰么盆F同步電動(dòng)機(jī)利用永久磁鐵產(chǎn)生 勵(lì)石茲，由于向定子側(cè)繞組若僅通入作為轉(zhuǎn)矩電流的q軸電流即可，因此 不需要作成現(xiàn)有的傳統(tǒng)的全節(jié)距、分布巻繞的結(jié)構(gòu)，從而可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng) 機(jī)的簡(jiǎn)化。此外，此處對(duì)于圖2的電動(dòng)才幾來(lái)說，通過繞組823和825的外徑側(cè) 的背軛部的最大磁通量為2倍，因此需要將背軛部設(shè)計(jì)為厚到2倍。但 在將電動(dòng)機(jī)多極化來(lái)進(jìn)行使用的情況下，由于背軛部的軟磁性體的厚度 變小，因此多極化時(shí)背軛部的厚度的負(fù)載變小。如后面所述，利用使如上所述的磁鏈數(shù)增加的磁路的作用、效果， 可以實(shí)現(xiàn)多相的交流電動(dòng)才幾。圖3的電動(dòng)機(jī)是將圖2的電動(dòng)機(jī)作成8極的單相交流電動(dòng)機(jī)，852 是定子的磁極及磁路，853、 854是向定子磁極852提供磁動(dòng)勢(shì)的繞組， 851是轉(zhuǎn)子的永久磁鐵。繞組854被配置在空間中，由于通過交鏈的磁 路空間，因此磁阻非常大，該繞組的電流產(chǎn)生的^茲動(dòng)勢(shì)在電動(dòng)機(jī)的電》茲 作用中幾乎不起作用。因此，僅是作為繞組853的電流的返回線的作用， 在將繞組853的線圏末端長(zhǎng)度盡可能地變短的位置上，作為電動(dòng)機(jī)也可 以向空閑的空間巻繞。圖4的電動(dòng)才幾相對(duì)于圖3的電動(dòng)才幾減少一組定子^^及和繞組，并且， 將3組定子磁極852、 867、 862作成相對(duì)地分別改變電氣角為120°的 相位的結(jié)構(gòu)，從而構(gòu)成3相交流電動(dòng)才幾。在轉(zhuǎn)子軸方向的往返繞組853 和854與圖3相同，作成使其接近并緊湊的繞組。圖5的電動(dòng)機(jī)是單相交流電動(dòng)機(jī)，定子磁極86G、 86J和磁路861 改變180°方向，成為反轉(zhuǎn)后的結(jié)構(gòu)。因此，可以使繞組865和繞組86B 的電流方向?yàn)橄喾捶较颍蓪⒗@組865和繞組86B作成一組繞組。其結(jié) 果是，可以去除圖3所示的返回用的繞組854。并且，與圖3的電動(dòng)機(jī) 相比較可以將繞組減少，所以，盡可能減少繞組的數(shù)量，從而也可以減 少作為電動(dòng)機(jī)的銅損。圖6是12極的單相交流電動(dòng)機(jī)。對(duì)于定子磁極902和903，定子磁 極905和906以針對(duì)轉(zhuǎn)子的電氣角的相位相差180°的方式配置。其結(jié) 果是，向繞組909、 908通過相反方向的電流，可將兩繞組作成轉(zhuǎn)子軸 方向的往返繞組。該種情況下，圖3的電動(dòng)機(jī)中所需的繞組854也無(wú)用， 因此可以將繞組的數(shù)量減少，從而也可以降低作為電動(dòng)機(jī)的銅損。圖7的電動(dòng)機(jī)是單相交流、8極的電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)子的N極產(chǎn)生的磁通 量通過定子》茲才及852，并依次通過》茲i 各853、 859、 854、 855,通過定子 磁極856,返旋轉(zhuǎn)子的S才及。并且，繞組851和85A向上述磁^各的/f茲通 量在同一方向上進(jìn)行2次交鏈的位置進(jìn)行巻繞。其結(jié)果是，成為繞組851 的電流和繞組85A的電流這二者向2個(gè)定子磁極852、 856提供磁動(dòng)勢(shì) 的結(jié)構(gòu)。剖面FE - FE為圖8的(a ),剖面FF - FF為圖8的(b )。并 且，繞組857、 858等其他的結(jié)構(gòu)要素也是同樣的結(jié)構(gòu)。在圖7、 8的情 況下，圖3的電動(dòng)機(jī)中所需的繞組854也是無(wú)用的，因此可以將繞組的數(shù)量減少，從而也可以降低作為電動(dòng)機(jī)的銅損。圖9的電動(dòng)機(jī)是3相交流、8極的電動(dòng)機(jī)，去除圖7的定子的結(jié)構(gòu) 要素的4組中的1組，將3組結(jié)構(gòu)要素的圓周方向配置作成以與轉(zhuǎn)子的 相對(duì)相位分別相差120°的電氣角的方式進(jìn)行配置的結(jié)構(gòu)。例如，各自 的磁路的位置854、 85C、 85D的針對(duì)轉(zhuǎn)子的相對(duì)相位，配置在彼此分別 相差120°的電氣角的位置。在圖9的情況下，圖3的電動(dòng)機(jī)中所需的 繞組854也無(wú)用，因此可以將繞組的數(shù)量減少，從而也可以降低作為電 動(dòng)機(jī)的銅損。圖10的電動(dòng)機(jī)是單相交流、8極的電動(dòng)機(jī)。871是表面磁鐵型轉(zhuǎn)子 的永久磁鐵之一，安裝在轉(zhuǎn)子表面附近。872是與轉(zhuǎn)子的N極磁鐵對(duì)置 的定子磁極，從上述N極出來(lái)的磁通量經(jīng)氣隙通過定子》茲極872、通過 磁路876，通過使磁通量通過轉(zhuǎn)子側(cè)為目的的磁通量通過用磁路874。 如圖11的(a)的剖面FG-FG的剖面圖所示，上述磁通量通過用磁路 874與使磁通量通過定子側(cè)為目的的磁通量通過用磁路881對(duì)置，通過 上述磁通量通過用磁路874的磁通量通過轉(zhuǎn)子的背輒。定子磁極873安裝在針對(duì)轉(zhuǎn)子的相對(duì)相位與定子磁極872相差電氣 角為180°的相位上。通過定子i茲才及873的i茲通量通過》茲^各878、通過 磁通量通過用i茲3各875、通過上述;茲通量通過用i茲3各881,通過轉(zhuǎn)子的 背軛。圖11的(b)是剖面FH-FH的剖面圖。對(duì)于繞組87A和87B來(lái)說，應(yīng)該進(jìn)行通電的電流的相位相差180° , 所以，能夠作為轉(zhuǎn)子軸方向的往返繞組進(jìn)行纏繞。圖10的情況下，圖3 的電動(dòng)機(jī)中所需的繞組854也無(wú)用，因此，可以將繞組的數(shù)量減少，從 而也可以降#^乍為電動(dòng)^L的銅損。定子的磁通量通過用》茲3各874、 875不僅與各定子不茲極連接，也可 以與相鄰的定子的磁通量通過用磁路磁連接。轉(zhuǎn)子的》茲通量通過用磁路 881作成圓形的形狀，作成轉(zhuǎn)子和定子間的磁阻抗不因旋轉(zhuǎn)位置而變化 的結(jié)構(gòu)。因此，作為使磁阻抗均一化這點(diǎn)的必要條件，轉(zhuǎn)子側(cè)或定子側(cè) 至少之一的磁通量通過用磁路是圓形即可。在其所需條件的范圍內(nèi)，可 以進(jìn)朽-i茲通量通過用i茲;洛的變形。此外，圖10的繞組需要在圖示的方向上流過電流，但具體的繞組 的巻繞方法可以是若干種方法，除了如上所述的巻繞繞組87A和87B的 方法外，也可以是進(jìn)行波狀巻繞的方法、在3個(gè)以上的圖10中圖示的繞組符號(hào)的繞組上串聯(lián)地進(jìn)行巻繞的方法、并聯(lián)地進(jìn)行巻繞的方法等。 對(duì)于圖10的電動(dòng)機(jī)來(lái)說，也存在于將結(jié)構(gòu)的圖示和說明簡(jiǎn)化的目的，以單相的電動(dòng)機(jī)來(lái)進(jìn)行說明，但也可以如圖4、圖9等那樣，作成 3相交流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)。此外，也可以構(gòu)成2相交流、4相以上的多相 交力t的電動(dòng)沖幾。圖12是現(xiàn)有的3相交流、2極、短節(jié)距、不疊加巻繞、集中巻繞的 電動(dòng)機(jī)的橫向剖面圖，是所謂的"集中巻繞無(wú)刷電動(dòng)機(jī)"的橫向剖面圖。 A61是A相的定子磁極，A62是B相的定子磁極，A63是C相的定子磁 極。A64、 A65是A相的定子磁極A61的繞組，其電流值是IA。 A67、 A68是B相的定子磁極A62的繞組，其電流值是IB。 A69、 A6A是C 相的定子;茲極A63的繞組，其電流值是IC。并且，A6E是轉(zhuǎn)子的永久 磁鐵，與該轉(zhuǎn)子同步地在各相中通入電流，從而可以產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。其次，圖13除了一部分外與圖12是相同結(jié)構(gòu)。在圖12的A相定 子磁極A61和C相定子磁極A63之間的磁路A6B中，去除以圖13的虛 線所示的A71的部分的磁路。若轉(zhuǎn)子以圖13的狀態(tài)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，則與A 相的繞組A74的部分交鏈的磁通量幾乎為零，與圖12的狀態(tài)相比較， 則與A相的繞組A75的部分交鏈的磁通量為2倍。C相也一樣，與C 相的繞組A7B的部分交鏈的磁通量幾乎為零，與圖12的狀態(tài)相比較， 則與C相的繞組A78的部分交鏈的磁通量為2倍。與B相的繞組A76、 A77交鏈的磁通量與圖12的狀態(tài)相同。其結(jié)果是，也可以電磁地去除 繞組A74、 A7B。但是，針對(duì)繞組A75、 A78的供電方法還另外需要某 些單元。而且，此時(shí)通過i茲3各A79、 A7A的》茲通量的大小與圖12相比 較，成為2倍，因此需要將這些磁路變大。但在將電動(dòng)機(jī)多極化的情況 下，由于定子的背軛的厚度的絕對(duì)值變小，因此在多極的情況下背軛的 厚度的負(fù)載不大。其次，圖14示出將配置在圖13的同一槽內(nèi)的2個(gè)繞組合并為l個(gè) 繞組、并且將合并后的繞組的電流定義為合并前的2個(gè)繞組的電流的算 數(shù)相加值的例子。例如，將圖13的繞組A65和A67合并為圖14的繞組 A82,其電流值Ia為(-IA+IB)。圖15是以矢量示出其電流的相加的 關(guān)系的圖，例如，示出Ia=_IA+IB的關(guān)系。此時(shí)，若將繞組A82的粗 細(xì)假定為繞組A75的粗細(xì)的2倍，則對(duì)于電流來(lái)說，進(jìn)4亍矢量相加，為 1.732倍，銅損為(1,732/2) 2=3/4,降低了 25%。圖16是將圖14的電動(dòng)機(jī)變形為4極的電動(dòng)機(jī)、并將繞組B35、B37、 B39、 B3C的返回線B36、 B38、 B3A、 B3C配置在定子的外圍部的例子。 配置這些繞組B36、 B38、 B3A、 B3C的位置若是定子的磁路的外側(cè)， 則不特殊限定，因此可以在制作上情況良好之處配置。定子的形狀例如 也可以變形為能夠縮短繞組的長(zhǎng)度的形狀。圖17是圖16所示的電動(dòng)機(jī)的形狀的例子，是其剖面圖。圖17的 (a)是圖16的剖面FJ-FJ的剖面圖，圖17的(b)是圖16的剖面FK -FK的剖面圖。是以可以將各繞組的長(zhǎng)度變小的方式將磁路B3D的轉(zhuǎn) 子軸方向長(zhǎng)度LS1縮短的例子。圖18是圖16、圖17所示的定子的立體 圖。圖19的(a)的電動(dòng)機(jī)是在外徑側(cè)和內(nèi)徑側(cè)組裝有2個(gè)圖16所示 的3相、4極的電動(dòng)機(jī)的例子。若為此種結(jié)構(gòu)，則應(yīng)該通入到繞組B29 和B2A的電流正好為相反相位，因此可以成為轉(zhuǎn)子軸方向的往返繞組。 這相當(dāng)于能夠去除圖16中的繞組B36。圖19的其他3組繞組是可以說 是相同的，因此可以大幅度地減低電動(dòng)機(jī)的銅損。圖19的(b)是圖19 的(a)的剖面FI-FI的剖面圖。使圖12所示的3相交流、2極的電動(dòng)機(jī)成為4極，試著比較向電動(dòng) 機(jī)的外徑側(cè)和內(nèi)徑側(cè)組裝有2個(gè)的電動(dòng)才幾和圖19的電動(dòng)才幾的銅損。如 先前所求出的那樣，將同一槽的2個(gè)繞組合并為1個(gè)繞組，由此，銅損 能夠降低到3/4。并且，若能夠去除3個(gè)3相繞組中的1個(gè)繞組的銅損， 則銅損為2/3。若合并二者的銅損降低效果，則為3/4x2/3=1/2,從而可 以定性地將銅損降低到1/2。并且，可以有效利用去除后的繞組的空間， 若考慮繞組電阻變?yōu)?/3,則合計(jì)為1/2x2/3=1/3，定性地銅損為1/3。而且，圖19所示的電動(dòng)機(jī)是4極的電動(dòng)機(jī)的例子，在外徑側(cè)的電 動(dòng)機(jī)和內(nèi)徑側(cè)的電動(dòng)機(jī)中，電磁地產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的氣隙部的半徑有4艮大地不 同，但是，進(jìn)行多極化從而可以將內(nèi)外徑之差變小，能夠作成實(shí)用性的 結(jié)構(gòu)。圖20是4相交流、2極的電動(dòng)機(jī)。該4相的電動(dòng)才幾也可以進(jìn)4亍與圖 12的3相的電動(dòng)^/L相同的變形。對(duì)于1個(gè)槽內(nèi)的2個(gè)繞組的合并來(lái)說， 能夠以圖21的繞組C37的方式將繞組C22和C23作成1個(gè)繞組。其電 流為圖23的4相的電流矢量的關(guān)系，為1&=-IA+IB。其他繞組也一樣。關(guān)于定子芯的分割、 一部分去除，也可如圖22所示那樣，例如，去除C25的一部分。此時(shí)，由于與繞組C4A交鏈的磁通量非常小，因 此可以去除該繞組。圖24中示出了將圖22的2極的電動(dòng)機(jī)變形為8極 后的電動(dòng)機(jī)。此時(shí)，繞組D38和D3B為相反相位的電流，由于相鄰， 因此可以作為轉(zhuǎn)子軸方向的往復(fù)繞組進(jìn)行巻繞。繞組D36和D34也一 樣。關(guān)于繞組D37,將繞組D39配置在定子芯的外形側(cè)，作為轉(zhuǎn)子軸方 向的往返繞組進(jìn)行巻繞。圖24的電動(dòng)機(jī)的其他的繞組也一樣。該圖24 中所示的電動(dòng)機(jī)與將圖21的4相電動(dòng)機(jī)進(jìn)行8極化后的電動(dòng)機(jī)相比較， 可以構(gòu)成線圈末端較小的電動(dòng)才幾，從而實(shí)現(xiàn)小型化。圖25是將4相電動(dòng)機(jī)的3個(gè)繞組的返回線全部配置在定子芯的外 形側(cè)、并作成環(huán)狀巻繞的例子。繞組的數(shù)量增加，看作不利，但是，尤 其是在轉(zhuǎn)子軸方向的厚度較小的扁平的形狀的電動(dòng)機(jī)、并且多極的電動(dòng) 機(jī)的情況下，由于繞組的制作性較好、線圈末端也較短，因此能夠?qū)崿F(xiàn) 小型且低成本的電動(dòng)機(jī)。D3C是降低相鄰的定子芯間的漏磁通量的非磁性的構(gòu)件。該構(gòu)件使 用電的良導(dǎo)體，也能夠以渦電流積極地降低漏磁通量。圖26的電動(dòng)機(jī)是將圖22的電動(dòng)機(jī)作成8極、在內(nèi)徑側(cè)和外徑側(cè)配 置有2個(gè)電動(dòng)機(jī)的4相交流、8極的復(fù)合電動(dòng)機(jī)。具有和圖19所示的3 相交流的復(fù)合電動(dòng)機(jī)相同的效果，由于可以將繞組有效地進(jìn)行配置，因 此在銅損降低、效率提高、小型化的方面比較優(yōu)越。圖26的電動(dòng)機(jī)在 進(jìn)行多極化時(shí)也容易獲得實(shí)質(zhì)性的效果。圖27的電動(dòng)機(jī)是6相交流、2極的電動(dòng)機(jī)的例子。 一般地，被稱為 3相交流電動(dòng)機(jī)，但由于本專利中闡述著眼于定子磁極的矢量、相位、 數(shù)量的電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)，因此特意表現(xiàn)為6相電動(dòng)機(jī)。圖27的6相電動(dòng)機(jī)如圖22中說明的3相、4相的電動(dòng)機(jī)那樣，作 成去除圖28的虛線所示的E43的部分后的結(jié)構(gòu)。圖29是在圖27的電動(dòng)機(jī)中分別將彼此相差電氣角為180°的相位 的定子i茲極獨(dú)立地以磁路G12、 G13、 G14進(jìn)行;茲連接后的結(jié)構(gòu)的電動(dòng) 機(jī)。通過磁路G12、 G13、 G14的磁通量在轉(zhuǎn)子軸方向上彼此被磁分離， 不在各磁路中相交。向各繞組G14、 G15、 G16通入以圖34的電流矢量 所示的IA4、 IC4、 IE4的3相電流，由此，可以分別向各定子磁極G1A、 G1B、 G1C、 G1D、 G1E、 G1F提供6相的磁動(dòng)勢(shì)。但是，圖29的繞組結(jié)構(gòu)中，僅在巻繞次數(shù)為1匝時(shí)對(duì)圖32所示的電流矢量的電流進(jìn)行布線。此外，圖29、 30、 31、 33是示意性地示出 定子的磁路結(jié)構(gòu)的圖，現(xiàn)實(shí)的磁路結(jié)構(gòu)、形狀可變形為如圖27、圖28、 圖11、圖18的所示磁路形狀。圖30的電動(dòng)機(jī)將繞組G16的電流IE4置換為繞組E87、 E88的電流 -IA4、 -IC4。這是利用了 IA4+IC+IE4=0的關(guān)系的結(jié)果。其結(jié)果是， 在圖30的電動(dòng)才幾中，由繞組G14和E87向轉(zhuǎn)子軸方向往復(fù)巻繞，能夠 使繞組G15和E88在轉(zhuǎn)子軸方向往復(fù)巻繞。此外，圖29的電動(dòng)機(jī)也能夠以圖31的方式進(jìn)行變形。這是以圖32 的IA4和IB4代替繞組G14的電流IA4、以圖32的IC4和ID4代替繞組 G15的電流IC4、以圖32的IE4和IF4代替繞組G16的電流IE4的結(jié)果。 并且，分別以-IA4、 -IB4、 -IC4置換ID4、 IE4、 IF4的結(jié)果。其結(jié) 果是，成為圖31的結(jié)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)，各自的繞組能夠成為轉(zhuǎn)子軸方向的 往復(fù)巻繞，繞組系數(shù)為0.866,各繞組的效率也不那么低。而且，由于 電流的大小為1.732倍，相位錯(cuò)開30°的電氣角，因此需要進(jìn)行其換算。其次，圖33中示出了將圖32的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行變形后的例子。為了對(duì) B相和E相的定子磁極G1B、 G1E進(jìn)行勵(lì)磁而與G14交鏈的電流是F87 和E88的-IA4和-IC4的電流?，F(xiàn)在，若將圖30的磁路G14如圖33 的E81所示那樣相對(duì)轉(zhuǎn)子配置在相反方向上，則應(yīng)該交鏈的電流的符號(hào) 反轉(zhuǎn)，可挪用繞組E85和E86的電流IA4和IC4。其結(jié)果是，由E85和 E86這2個(gè)繞組向各定子磁極G1A、 G1B、 G1C、 G1D、 G1E、 GIF分別 提供6相的磁動(dòng)勢(shì)。而且，圖33的電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)中，作為繞組E85、 E86的轉(zhuǎn)子軸方向的 返回線，追加繞組E87、 E88。但是，由于繞組E87、 E88的部分并不向 電動(dòng)機(jī)電磁地進(jìn)行作用，因此，對(duì)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，利用如圖19 的電動(dòng)機(jī)的復(fù)合化等，也可以去除繞組E87、 E88。圖33的電動(dòng)^/L的繞組E85與圖30的電動(dòng)^L的繞組G14相比較，交 鏈磁通量為1.732倍，該繞組E85的感應(yīng)電壓常數(shù)、轉(zhuǎn)矩常數(shù)為1.732 倍。因此，圖33的電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)在效率提高、小型化的方面具有4艮大的 意義。動(dòng)機(jī)及其控制裝置"(特開2005 - 160285)進(jìn)行開發(fā)，其內(nèi)容已公開。 關(guān)于一部分，包含共同的技術(shù)，此外，由于也作為本發(fā)明的對(duì)象的電動(dòng)機(jī)的方式而存在，因此對(duì)該相關(guān)^支術(shù)的一部分進(jìn)4ti兌明。并且，其他相 關(guān)技術(shù)的部分省略說明。 相關(guān)技術(shù)圖34是相關(guān)技術(shù)的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的剖面圖。圖34所示的無(wú)刷電動(dòng)機(jī) 150是以3相交流來(lái)進(jìn)行動(dòng)作的8極電動(dòng)機(jī)，包括轉(zhuǎn)子11、永久磁鐵12、 定子14而構(gòu)成。轉(zhuǎn)子11具有配置在表面的多個(gè)永久磁鐵12。這些永久磁鐵12沿轉(zhuǎn) 子11表面在圓周方向上交替地配置N極和S極。圖35是轉(zhuǎn)子11的圓 周方向展開圖。橫軸表示機(jī)械角，機(jī)械角為360。的位置上電氣角為1440o定子14分別具有4個(gè)U相定子》茲極19、 V相定子》茲極20、 W相定 子磁極21。各定子磁極19、 20、 21相對(duì)于轉(zhuǎn)子11具有突極狀的形狀。 圖37是從轉(zhuǎn)子11側(cè)觀察的定子14的內(nèi)周側(cè)形狀的展開圖。在同一圓 周上等間距地配置有4個(gè)U相定子磁極19。同樣地，在同一圓周上等 間距地配置有4個(gè)V相定子i茲極20。在同一圓周上等間距地配置有4 個(gè)W相定子磁極21。將4個(gè)U相定子磁極19稱為U相定子磁極組， 將4個(gè)V相定子》茲才及20稱為V相定子磁極組，將4個(gè)W相定子》茲才及 21稱為W相定子;茲極組。此外，在這些各定子磁才及組中，將沿軸方向 配置在端部的U相定子磁極組和W相定子磁極組稱為端部定子》茲極組， 將除此以外的V相定子》茲^l組稱為中間定子》茲才及組。此外，對(duì)于各個(gè)U相定子磁極19、 V相定子磁極20、 W相定子磁 極21來(lái)說，彼此軸方向位置和圓周方向位置錯(cuò)開地配置。具體地說， 對(duì)于各定子磁極組來(lái)說，以相對(duì)地成為機(jī)械角為30° 、電氣角為120。 的相位差的方式彼此在圓周方向上錯(cuò)開地配置。圖37所示的虛線示出 了對(duì)置的轉(zhuǎn)子11的各永久磁鐵12。同極的轉(zhuǎn)子磁極(N極的永久磁鐵 12之間或S極的永久磁鐵12之間)的間距是電氣角360° ,同相的定 子磁極的間距也是電氣角360° 。分別在定子14的U相定子磁極19、 V相定子》茲極20、 W相定子磁 極21之間配置U相繞組15、 V相繞組16、 17、 W相繞組18。圖39是 表示各相的繞組的圓周方向展開圖的圖。U相繞組15設(shè)置在U相定子 磁極19和V相定子磁極20之間，構(gòu)成沿圓周方向的環(huán)狀形狀。從轉(zhuǎn)子 ll側(cè)觀察，若將順時(shí)針方向的電流定為正(其他相的相繞組也相同)，則流入U(xiǎn)相繞組15的電流Iu為負(fù)(-Iu)。同樣地，V相繞組16設(shè)置 在U相定子磁極19和V相定子》茲才及20之間，形成沿圓周方向的環(huán)狀形 狀。流入V相繞組16的電流Iv為正(+Iv) 。 V相繞組17設(shè)置在V相 定子i茲極20和W相定子i茲4及21之間，形成沿圓周方向的環(huán)狀形狀。流 入V相繞組17的電流Iv為負(fù)(-Iv) 。 W相繞組18械/沒置在V相定 子》茲才及20和W相定子》茲極21之間，形成沿圓周方向的環(huán)狀形狀。流入 W相繞組18的電流Iw為正(+Iw)。這3種電流Iu、 Iv、 Iw是3相交 流電流，相互各錯(cuò)開120°相位。此外，39是用于消除軸方向磁動(dòng)勢(shì)的 繞組。其次，對(duì)定子14的各相定子磁極形狀和各相繞組形狀進(jìn)行詳細(xì)說 明。圖36是說明圖34的定子14的剖面部分的圖，在圖36 (a)中示出 AA-AA線剖面圖，在圖36 (b)中示出AB-AB線剖面圖，在圖36 (c)中示出AC-AC線剖面圖。如這些圖所示，分別將U相定子磁極 19、 V相定子磁極20、 W相定子^茲極21相對(duì)于轉(zhuǎn)子11作成突極形狀， 分別以相對(duì)地具有機(jī)械角為30° 、電氣角為120°的相位差的位置關(guān)系 來(lái)進(jìn)行配置。圖38是表示U相繞組15的概略性的形狀的圖，并分別示出了正面 圖和側(cè)面圖。U相繞組15具有巻繞開始端子U和巻繞結(jié)束端子N。而 且，同樣地，V相繞組16、 17具有巻繞開始端子V和巻繞結(jié)束端子N, W相繞組18具有巻繞開始端子W和巻繞結(jié)束端子N。在將各相繞組進(jìn) 行3相Y接線的情況下，各相繞組15、 16、 17、 18的繞組結(jié)束端子N 連接在一起。對(duì)于流入各相繞組15、 16、 17、 18的電流Iu、 Iv、 Iw來(lái) 說，由在各相定子磁極19、 20、 21和轉(zhuǎn)子11的永久磁4失12之間產(chǎn)生 轉(zhuǎn)矩的電流相位控制。此外，能夠以Iu+Iv+Iw=0的方式進(jìn)行控制。其次，對(duì)各相電流Iu、 Iv、 Iw與由這些各相電流向各相定子磁極 19、 20、 21付與磁動(dòng)勢(shì)的關(guān)系進(jìn)行說明。圖41是在從氣隙面?zhèn)?轉(zhuǎn)子 11側(cè))觀察的各相定子磁極19、 20、 21的展開圖(圖37)上標(biāo)注等價(jià) 的各相電流繞組的圖。U相繞組在同一方向上串聯(lián)地巻繞在4個(gè)U相定子》茲極19上。因 此，各U相定子;茲極19可以在同一方向上付與磁動(dòng)勢(shì)。例如，利用導(dǎo) 線(3)、 (4)、 (5)、 (6)形成巻繞在從圖41的左側(cè)第2個(gè)U相 定子磁極19上的U相繞組，按此順序，在U相定子磁極19的周圍巻繞多圈這些導(dǎo)線。而且，導(dǎo)線(2) 、 (7)是相鄰的U相定子磁極19間 的搭接線，沒有電磁作用。若對(duì)流入這樣的U相繞組的電流Iu的各部分進(jìn)行詳細(xì)地觀察，則 導(dǎo)線(1)和(3)的電流的大小相同并且在相反方向流動(dòng)，由于/f茲動(dòng)勢(shì) 的安培匝數(shù)相抵，因此可以說這些導(dǎo)線等價(jià)地處于與不流過電流時(shí)相同 的狀態(tài)。同樣地，關(guān)于導(dǎo)線(5)和(8)的部分的電流，磁動(dòng)勢(shì)安培匝 數(shù)相抵，也可以說這些導(dǎo)線等價(jià)地處于與不流過電流時(shí)相同的狀態(tài)。這 樣，由于流入配置在U相定子磁極19間的導(dǎo)線的電流始終相抵，因此 不需要通過電流，該部分的導(dǎo)線可以去除。其結(jié)果是，可以認(rèn)為和同時(shí) 流過U相電流Iu和U相電流_ Iu的狀態(tài)相同，該U相電流Iu以與導(dǎo)線 (10)、 (6)對(duì)應(yīng)的方式環(huán)狀地在定子14的圓周上流過，該U相電流 -Iu以與導(dǎo)線(4) 、 (9)對(duì)應(yīng)的方式環(huán)狀地在定子14的圓周上流過。并且，以與上述的導(dǎo)線(10) 、 (6)對(duì)應(yīng)的方式環(huán)狀地在定子14 的圓周上流過的U相電流Iu是在定子芯的外部環(huán)狀地流過的電流，定 子芯的外部是空氣等，磁阻較大，所以，幾乎沒有針對(duì)無(wú)刷電動(dòng)機(jī)15 的電磁作用。由此，即使省略也沒有影響，能夠去除位于定子芯的外部 的環(huán)狀的繞組(而且，在上述例子中省略該環(huán)狀的繞組，也可以不省略 而留下)。其結(jié)果是，可以說圖34所示的U相繞組的作用與圖34、圖 39所示的環(huán)狀的U相繞組15是等價(jià)的。此外，圖41所示的V相繞組與U相繞組相同地，以圍繞4個(gè)V相 定子磁極20的方式串聯(lián)地巻繞。其中，導(dǎo)線(11)和(13)中流過的 電流大小相同、方向相反，磁動(dòng)勢(shì)安培匝數(shù)相抵，因此，可以說這部分 等價(jià)地處于與不流過電流時(shí)相同的狀態(tài)。同樣地，關(guān)于導(dǎo)線(15)、 (18) 的電流，磁動(dòng)勢(shì)安培匝數(shù)也相抵。其結(jié)果是，可以認(rèn)為與同時(shí)流過V相 電流Iv和V相電流-Iv的狀態(tài)相同，該V相電流Iv以與導(dǎo)線(20)、 (16)相對(duì)應(yīng)的方式沿定子14的圓周上環(huán)狀地流過，該V相電流-Iv 以與導(dǎo)線(14) 、 (19)對(duì)應(yīng)的方式沿定子14的圓周上環(huán)狀地流過。 其結(jié)果是，可以說圖34所示的V相繞組的作用與圖34、圖39所示的 環(huán)狀的V相繞組16、 17是等價(jià)的。此外，圖41所示的W相繞組與U相繞組相同地，以圍繞4個(gè)W 相定子磁極21的方式串聯(lián)地巻繞。其中，導(dǎo)線(21)和(23)中流過 的電流大小相同、方向相反，》茲動(dòng)勢(shì)安培匝數(shù)相4氐，因此可以說該部分等價(jià)地處于與不流過電流時(shí)相同的狀態(tài)。同樣地，關(guān)于導(dǎo)線(25)、 (28)的電流，磁動(dòng)勢(shì)安培匝數(shù)也相抵。其結(jié)果是，可以認(rèn)為和同時(shí)流過w相電流Iw和W相電流-Iw的狀態(tài)相同，該W相電流Iw以與導(dǎo)線(30 )、 (26)相對(duì)應(yīng)的方式環(huán)狀地在定子14的圓周上流過，該W相電流-Iw 以與導(dǎo)線(24) 、 (29)相對(duì)應(yīng)的方式環(huán)狀地在定子14的圓周上流過。并且，以與上述的導(dǎo)線繞組(24) 、 (29)相對(duì)應(yīng)的方式環(huán)狀地在 定子14的圓周上流過的W相電流-Iw是在定子芯的外部環(huán)狀地流過的 電流，定子芯的外部因空氣等，磁阻較大，因此，幾乎不存在針對(duì)無(wú)刷 電動(dòng)機(jī)15的電磁作用。由此，即使省略也沒有影響，從而能夠去除位 于定子芯的外部的環(huán)狀的繞組。其結(jié)果是，可以說圖41所示的W相繞 組的作用與圖34、圖39所示的環(huán)狀的W相繞組18是等價(jià)的。如以上說明的那樣，向定子14的各相定子;茲極19、 20、 21付與電 磁作用的繞組及電流能夠以環(huán)狀的簡(jiǎn)單的繞組來(lái)代替，并且，能夠去除 定子14的軸方向兩端的環(huán)狀的繞組。其結(jié)果是，由于可以將無(wú)刷電動(dòng) 機(jī)15中所使用的銅的量大幅度地降低，因此可以實(shí)現(xiàn)高效率化、高轉(zhuǎn) 矩化。此外，由于不需要在同相的圓周方向的定子磁極之間配置繞組(導(dǎo) 線)，因此可進(jìn)行現(xiàn)有結(jié)構(gòu)以上的多極化，特別是，繞組結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，因 此可以使電動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)率提高，實(shí)現(xiàn)低成本化。而且，磁氣地通過U、 V、 W相的定子磁極的磁通量c()u、 4v、 4 w在背軛部匯合，成為3相交流磁通量的總和為零的(J) u+ (!) v+ cl) w=0的 關(guān)系。此外，圖264、圖265、圖266所示的現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)是將圖41所示 的各相突極19、 20、 21各2個(gè)合計(jì)6個(gè)排列在同一圓周上的結(jié)構(gòu)，各 突極的電磁性作用、轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生與無(wú)刷電動(dòng)機(jī)150相同。但是，對(duì)于圖264、 圖265所示的現(xiàn)有的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)來(lái)說，在其結(jié)構(gòu)上，不能夠如從圖34 到圖40所示的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)150那樣去除繞組的一部分、或進(jìn)行繞組的 簡(jiǎn)化。無(wú)刷電動(dòng)機(jī)150具有這些結(jié)構(gòu)，以下說明其動(dòng)作。圖42是無(wú)刷電 動(dòng)沖幾150的電流、電壓、輸出轉(zhuǎn)矩的矢量圖。X軸對(duì)應(yīng)于實(shí)軸，Y軸對(duì) 應(yīng)于虛軸。此外，將相對(duì)X軸的逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)方向的角度定義為矢量的相 位角。將定子14的各相定子磁極19、 20、 21中存在的磁通量cj)u、 (j)v、 4w的旋轉(zhuǎn)角變化率稱為單位電壓，定義為Eu=dcJ)u/de 、Ev=dcl)v/de 、Ew=dc|)w/d6。如圖37所示，將各相定子磁極19、 20、 21的相對(duì)于轉(zhuǎn) 子11 (永久磁鐵12)的位置各移動(dòng)120°電氣角，因此由各相繞組15 18的1匝所感應(yīng)的單位電壓Eu、 Ev、 Ew成為圖42所示的3相交流電壓。現(xiàn)在，轉(zhuǎn)子以固定旋轉(zhuǎn)d 6 /dt=S 1進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，將各相繞組15 ~ 18的 巻繞次數(shù)定義為Wu、 Wv、 Ww,使這些值與Wc相等，則繞組15~18 的各感應(yīng)電壓Vu、 Vv、 Vw可以如下進(jìn)行表示。而且，若忽略各定子磁 極的漏磁通量成分，則U相繞組的不茲鏈數(shù)是Wux cj)u、 V相繞組的^茲鏈數(shù)是Wvx (J)v、 W相繞組的磁鏈數(shù)是WWX (f)w。<formula>formula see original document page 27</formula>…(l)同樣地、<formula>formula see original document page 27</formula> …(3)此處，具體的繞組和電壓的關(guān)系如下。U相的單位電壓Eu是在圖 34及圖39中所示的U相繞組15的相反方向的1臣中產(chǎn)生的電壓。U相 電壓Vu是在U相繞組15的相反方向上產(chǎn)生的電壓。V相電壓Ev是在 將V相繞組16的1匝和V相繞組17的相反方向的1匝進(jìn)行串聯(lián)地連接 時(shí)在兩端產(chǎn)生的電壓。V相電壓Vv是將V相繞組16和相反方向的V 相繞組17進(jìn)行串耳關(guān)地連接時(shí)的兩端的電壓。W相的單位電壓Ew是在 圖34及圖39所示的W相繞組18的1壓中產(chǎn)生的電壓。W相電壓Vw 是W相繞組18的反向時(shí)產(chǎn)生的電壓。若以良好效率產(chǎn)生無(wú)刷電動(dòng)機(jī)150的轉(zhuǎn)矩，則需要在與各相的繞組 的單位電壓Eu、 Ev、 Ew相同相位通上各相電流Iu、 Iv、 Iw。在圖42 中，Iu、 Iv、 Iw和Eu、 Ev、 Ew分別為相同相位，為了矢量圖的簡(jiǎn)化， 以相同的矢量箭頭來(lái)表現(xiàn)同相的電壓矢量、電流矢量。無(wú)刷電動(dòng)機(jī)150的輸出功率Pa、各相的功率Pu、 Pv、 Pw為Pu =Vu X ( — Iu )=Wu XEu XSlXIu …(4)Pv =Vv XIv =Wv XEv XSlXIv …(5)Pw =Vw XIw =Ww XEw XSlXIw ...(6)Pa =Pu +Pv +Pw =Vu XIu +Vv XIv +Vw XIw …(7)。此外，無(wú)刷電動(dòng)機(jī)150的輸出轉(zhuǎn)矩Ta、各相的轉(zhuǎn)矩Tu、 Tv、 Tw為Tu =Pu/Sl=Wu XEu XIu…(8) Tv =Pv/Sl=Wv XEv XIv …(9) Tw =Pw/Sl=Ww XEw XIw …(10) Tel =Tu +Tv +Tw=Wu XEu XIu +Wv XEv XIv +Ww XEw XIw=Wc X (Eu XIu+Ev XIv+Ew XIw)…(11)。而且，與本實(shí)施方式的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)150的電壓、電流、轉(zhuǎn)矩相關(guān)的 矢量圖，與圖264、圖265、圖266所示的現(xiàn)有的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的矢量圖 是相同的。其次，關(guān)于圖34及圖39所示的各相繞組和電流，對(duì)更高效率的變 形方法進(jìn)行說明。U相繞組15和V相繞組16是在U相定子;茲極19和 V相定子》茲極20之間相鄰地配置的環(huán)狀的繞組，可以將這些概括為單 一的繞組。同樣地，V相繞組17和W相繞組18是在V相定子磁極20 和W相定子磁極21之間相鄰地配置的環(huán)狀的繞組，可以將這些扭無(wú)括為 單一的繞組。圖40是表示將2個(gè)繞組概括為單一的繞組的變形例。對(duì)圖40和圖 39進(jìn)行比4支可知，將U相繞組15和V相繞組16置換為單一的M相繞 組38，將V相繞組17和W相繞組18置換為單一的N相繞組39。此外， 在M相繞組38中流過將U相繞組15的電流(-Iu)和V相繞組16的 電流(Iv)相加后的M相電流Im ( = _Iu+Iv)，由此，由M相繞組38 所產(chǎn)生的磁通量的狀態(tài)和將分別由U相繞組15和V相繞組16所產(chǎn)生的 磁通量合成后的狀態(tài)相同，在電磁上是等價(jià)的。同樣地，向N相繞組 39流過將V相繞組17的電流(-Iv )和W相繞組18的電流(Iw)相 加后的N相電流In ( = -Iv+Iw),由此，由N相繞組39所產(chǎn)生的磁通量的狀態(tài)和將分別由V相繞組17和W相繞組18所產(chǎn)生的磁通量合成 后的狀態(tài)相同，在電磁上是等價(jià)。圖42中也示出了這些狀態(tài)。圖42所示的M相繞組38的單位電壓 Em、 N相繞組39的單位電壓En如下所示。Em = —Eu = — d"/d0 En =Ew 二d0w/d0此外，各繞組的電壓V、功率P、轉(zhuǎn)矩T的矢量算式如下所示。Vm -Wc XEm XS1 …(12)Vn=WcXEnXSl …(13)Pm =Vm Xlm =Wc X (—Eu ) XS1X ( —Iu +Iv)=Wc XEu XS1X (—Iu+Iv ) …(14) Pn =Vn XIn =Wc XEw XS1X ( — W +Iw )…(15) Pb =Pm +Pn =Vu X ( — Iu +Iv)+Vw X ( — Iv +Iw).-.(16) Tm =Pm /Sl=Wc X (—Eu ) X ( — Iu +Iv )…(17) Tn =Pn/Sl=Wc XEw X ( —Iv+Iw) …(18) Tb =Tm +Tn =Wc X (( —Eu Xlm )十Ew XIn ) .'.(19)=Wc X (—Eu X (—Iu +Iv ) +Ew X (-Iv +Iw ))=Wc XEu XIu +Wc XIv X ( — Eu —Ew )+Wc XEw XIw=Wc X (Eu XIu +Ev XIv+Ew XIw )…(20) .' Eu +Ev +Ew = …(21)此處，式(ll)中所表示的轉(zhuǎn)矩公式以3相來(lái)表現(xiàn)，式(19)中所 表示的轉(zhuǎn)矩公式以2相來(lái)表現(xiàn)。這些轉(zhuǎn)矩公式的表現(xiàn)方法不同，但若將 公式(19)展開，則為公式(20),可知這兩個(gè)公式在數(shù)學(xué)上是等價(jià)的。 尤其是在電壓Vu、 Vv、 Vw及電流Iu、 Iv、 Iw為3相平衡交流的情況 下，公式(ll)中所表示的轉(zhuǎn)矩Ta的值為固定值。此時(shí)，如圖42所示， 公式(19)所示的轉(zhuǎn)矩Tb作為Tm與Tn的相位差即Kmn = 90°的正弦 波的平方函數(shù)的和而得到，為固定值。此外，公式(19)是2相交流電動(dòng)機(jī)的表現(xiàn)形式，公式(ll)與公 式(21)是3相交流電動(dòng)機(jī)的表現(xiàn)形式，但這些值都相同。但是，公式 (19)中，在將(-Iu + Iv)的電流Im向M相繞組38通入的情況與分 別將-Iu和Iv向U相繞組15和V相繞組16通入的情況下，即4吏在電 /磁方面相同，銅損也不同。如圖42的矢量圖所示，對(duì)于電流Im的實(shí)軸 成分來(lái)說，減小為在Im上乘以cos30。之后的值，所以，在M相繞組 38中通入電流Im時(shí)銅損為75%,具有銅損降低了 25%這一效果。合并這樣鄰接地配置的環(huán)狀的繞組，由此，不僅可以降低銅損，而 且可以將繞組結(jié)構(gòu)進(jìn)一步簡(jiǎn)化，所以可以使電動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)率進(jìn)一步提 高，可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)低成本化。其次，關(guān)于圖34中示出的電動(dòng)機(jī)的定子14的形狀，對(duì)該間隙面磁 極形狀的變形例進(jìn)行說明。定子14的磁極形狀對(duì)轉(zhuǎn)矩特性影響很大， 并且與由齒槽轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)、通電電流所感應(yīng)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)密切地相關(guān)。以下， 對(duì)如下的具體例進(jìn)行說明以在各定子磁極組中存在的磁通量的旋轉(zhuǎn)角度 變化率即單位電壓的形狀以及振幅大致相同并且彼此維持電氣角為120° 的相位差的方式，對(duì)與各定子磁極組的每一個(gè)對(duì)應(yīng)的定子磁極的形狀進(jìn)行 變形。圖43是表示定子磁極的變形例的圓周方向展開圖。圖37中示出的 各相定子磁極22、 23、 24具有與轉(zhuǎn)子軸11平行配置的基本形狀。對(duì)于 各定子磁極來(lái)說，各相是相同的形狀，以相對(duì)地構(gòu)成電氣角為120。的 的相位差的方式配置。在使用具有這種形狀的各定子磁極22、 23、 24 的情況下，存在轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)變大的可能性。但是，在各定子磁極22、 23、 24的徑向方向上形成半圓柱體形狀的凹凸，由此，可以使邊界部的電石茲 作用變得平滑，能夠降低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。此外，作為其他方法，在轉(zhuǎn)子11 的永久磁鐵12的各極的表面形成半圓柱體形狀的凹凸，由此，可以在 圓周方向上實(shí)現(xiàn)正弦波的i茲通量分布，由此，也可以降^氐轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。而 且，與圖43的水平軸形成的角度是沿圓周方向的機(jī)械角，從左端到右 端的一周是360。。此外，圖43所示的各相的定子磁極22、 23、 24作成在圓周方向傾 斜的形狀，從而也能夠降低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。但是，在采用了圖43所示的定子磁極形狀的情況下，為了實(shí)現(xiàn)定 子;茲極的氣隙面形狀，為了在各相的繞組15、 16、 17與氣隙部之間實(shí)現(xiàn)該磁極形狀，各相的定子磁極的前端成為在轉(zhuǎn)子軸方向上伸出的形 狀，需要用于在軸方向伸出的磁路的空間，存在為確保該空間而使電動(dòng) 機(jī)外形形狀變大的問題。圖44是表示定子磁極的其他的變形例的圓周方向展開圖，圖44中 示出了減輕該問題的定子磁極形狀。圖44中示出如下的例子將作為 存在于定子14的U相定子磁極28中的磁通量(l)u的旋轉(zhuǎn)角度變化率的 U相的單位電壓設(shè)為Eu (=dcj)u/de )、將作為存在于V相定子磁極29 中的磁通量c])v的旋轉(zhuǎn)角度變化率的V相的單位電壓設(shè)為Ev (=dc()v/d 6 )、將作為存在于W相定子磁極30中的磁通量c()w的旋轉(zhuǎn)角度變化 率的W相的單位電壓設(shè)為Ew(=d(l)w/de )時(shí)，以各相的單位電壓Eu、 Ev、 Ew形狀、振幅大致相同并且相位彼此保持電氣角為120°的的相 位差的方式，對(duì)各相的定子磁極28、 29、 30的形狀進(jìn)行變形。這些定 子；茲4及形狀的特征在于各定子》茲極28、 29、 30的氣隙面的大部分相 對(duì)各自的定子磁極的齒的中間部分距離較短，來(lái)自轉(zhuǎn)子的磁通量通過各 定子磁極表面、通過齒的中間部分，并且通過針對(duì)定子14的背軛的磁 路，磁通量能夠容易地通過。因此，圖44所示的定子磁極形狀與圖43 所示的定子磁極形狀相比，能夠使各相繞組15、 16、 17、 18與氣隙部 之間的定子磁極的空間變小。其結(jié)果是，能夠使無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的外形形狀 變小。圖45是表示定子磁極的其他變形例的圓周方向展開圖，示出進(jìn)一 步地對(duì)圖43中所示的定子磁極形狀進(jìn)行變形后的定子磁極形狀。在圖 45所示的例子中，對(duì)于轉(zhuǎn)子軸11方向兩端的U、 W相定子磁極34、 36 來(lái)說，將圓周方向的磁極寬度擴(kuò)展到電氣角為180° ,以與V相的定子 磁極35取得平纟耔的方式對(duì)剩余的空間進(jìn)行分配配置，關(guān)于從U、 W相 定子磁極34、 36的背軛到齒的表面的距離較遠(yuǎn)的部分，各自的前端部 分變細(xì)，其制作也變得困難，因此將其去除。35是V相定子磁極。并 且，各相的定子磁極形狀的表面的旋轉(zhuǎn)角度變化率即各相的單位電壓 Eu、 Ev、 Ew能夠以相位不同但是為相同的值的方式進(jìn)行變形。其結(jié)果 是，成為能夠使比較大的有效磁通量通過、并且其制作也比較容易的定 子磁極形狀。定子磁極的與轉(zhuǎn)子對(duì)置的部分的形狀如圖37、 43、 44、 45的例子 所示，根據(jù)轉(zhuǎn)矩的增大、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的降低、制作的容易度等的目的可以采取各種形狀。圖50是表示從2相交流到7相交流的矢量關(guān)系的圖。從圖34至圖 45所示的電動(dòng)機(jī)是圖50 (b)所示的3相交流，特別是，在應(yīng)用圖40 所示的環(huán)狀繞組的結(jié)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)中，包括定子磁極的磁路是3相交流， 繞組使用3相內(nèi)的2個(gè)繞組，對(duì)于剩余的一相的電流來(lái)說，可以看作代 替第三個(gè)繞組而串^f關(guān)地對(duì)所述兩個(gè)繞組通電。此外，對(duì)于^/^圖34到圖 45所示的3相電動(dòng)機(jī)來(lái)說，以相同的想法進(jìn)行4相以上的多相化。此外，從圖34至圖45所示的電動(dòng)機(jī)也可以說是如下結(jié)構(gòu)的電動(dòng)機(jī) 使圖16所示的電動(dòng)機(jī)為8極，在圓周方向上對(duì)各定子磁極與各槽內(nèi)的 繞組的方向進(jìn)行變形。并且，將圖16的繞組B35與B39在圓周方向上 串聯(lián)地連接后的繞組相當(dāng)于圖34的繞組15與16的合并繞組即圖40的 繞組38。這樣的環(huán)狀繞組38、39不需要作為圖16的返回線的B36、B3A。 其結(jié)果是，不僅不需要銅線材料，而且還可以實(shí)現(xiàn)銅損降低、高效率、 小型的電動(dòng)^/L。也可以同樣地應(yīng)用于圖24、圖33等的其他的電動(dòng)^L, 也能夠去除各自的返回繞組D39、 E87、 E88等。其次，圖52及圖53中示出了其他的4相交流的電動(dòng)機(jī)例子。圖52 是定子磁極的與轉(zhuǎn)子對(duì)置的面的展開圖。橫軸以電氣角來(lái)表示定子的圓 周方向角度，記載電氣角為720度部分?？v軸是轉(zhuǎn)子軸方向。A81、 A82、 A83、 A84是4相的定子磁極。這些定子磁極的配置結(jié)構(gòu)不是簡(jiǎn)單地將 圖37所示的定子磁極的結(jié)構(gòu)進(jìn)行4相化后的結(jié)構(gòu)，定子》茲極A81與A82 及A83與A84彼此具有電氣角為180°的相位差。A81是A相的定子磁 極，A82是C相的定子磁極，A83是B相的定子磁極，A84是D相的定 子石茲^1。將相位相差180°的定子》茲;玟配置在轉(zhuǎn)子軸方向的附近，由此， 成為在圖52中空閑的空間從各相的定子磁極在轉(zhuǎn)子軸方向延長(zhǎng)容易的 配置結(jié)構(gòu)。在繞組A87中流過相當(dāng)于圖53 (a)的矢量A的電流、在繞 組A88中流過相當(dāng)于矢量C的電流、在繞組A89中流過相當(dāng)于矢量-C 的電流、在繞組A8A中流過相當(dāng)于矢量B的電流、在繞組A8B中流過 相當(dāng)于矢量-B的電流、在繞組A8C中流過相當(dāng)于矢量DC的電流。此時(shí)，可以將繞組A87與A88合并為1個(gè)繞組，通入圖53(b)中 所示的矢量C-A的電流，可以將繞組A89與A8A合并為1個(gè)繞組，通 入圖53 (b)中所示的矢量B-C的電流，可以將繞組A8B與A8C合并 為1個(gè)繞組，通入圖53 (b)中所示的矢量D-B的電流。這可以使銅損減低至5/6。圖54所示的定子磁極與繞組的配置結(jié)構(gòu)是對(duì)圖52的配置結(jié)構(gòu)進(jìn)行 改良后的結(jié)構(gòu)。AA1是A相的定子磁極，AA2是C相的定子磁極，AA3 是B相的定子磁極，AA4是D相的定子磁極。與圖52的定子磁極的配 置結(jié)構(gòu)不同，在與轉(zhuǎn)子對(duì)置的面的大致整個(gè)面上配置定子磁極。因此， 能夠使來(lái)自轉(zhuǎn)子的磁通量效率良好地通過定子側(cè)、并與繞組交鏈，所以， 能夠期待產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)矩。向繞組AA7流入相當(dāng)于圖53 (a)的矢量C -A的電流，繞組AA9為繞組AA7、 AAB的巻繞數(shù)的1/2的巻繞數(shù)， 流過相當(dāng)于2x (B-C)的矢量的電流，向繞組AAB流過相當(dāng)于矢量 D-B的電流。作成這樣的結(jié)構(gòu)，由此，能夠使3個(gè)繞組的3個(gè)電流的 總計(jì)電流始終為零。并且，將圖64所示的電動(dòng)機(jī)的3個(gè)繞組作成星形 接線，由此，可使用3相反相器。如后所述，作成圖92的結(jié)構(gòu)，也能 夠以4個(gè)功率元件來(lái)驅(qū)動(dòng)。關(guān)于各繞組的電壓，繞組AA7的電壓是與A相及C相的磁通量的 變化率成比例的電壓，繞組AAB的電壓是與B相及D相的磁通量的變 化率成比例的電壓。對(duì)于繞組AA9的電壓來(lái)說，以磁通量不與該繞組交 鏈的方式流過電流2x (B-C),因此原理上交鏈磁通量為零，由磁通 量的時(shí)間變化率所產(chǎn)生的電壓基本上為零，僅產(chǎn)生由其他繞組電阻的電 壓降和漏磁通量的時(shí)間變化率所產(chǎn)生的電壓。圖54的定子磁極的剖面4GD~4GD為圖55所示的形狀。該電動(dòng)機(jī) 與圖52所示的電動(dòng)機(jī)不同點(diǎn)之一是，與轉(zhuǎn)子對(duì)置的面的定子磁極的形 狀。B Y是定子的背軛，其轉(zhuǎn)子軸方向長(zhǎng)度是MTZ, B相的定子磁極A A1 的與轉(zhuǎn)子面對(duì)的部分的長(zhǎng)度MSZ比MTZ/4大。因此，通過定子磁極AA1 的磁通量的旋轉(zhuǎn)變化率較大，能夠期待較大的轉(zhuǎn)矩。此外，使定子磁極 AA1的從轉(zhuǎn)子表面附近到背軛BY的磁路的粗細(xì)MJZ盡可能地大，與定 子不茲極前端的MSZ相同，成為難以產(chǎn)生》茲々包和的結(jié)構(gòu)。此外，在B相的定子磁極與D相的定子磁極之間，配置圖55的繞 組AA7、 AA9、 AAB,直至定子磁極的面對(duì)轉(zhuǎn)子的靠口部，成為難以發(fā) 生與其他相的定子磁極之間的漏磁通量的配置結(jié)構(gòu)。這是因?yàn)?，在假設(shè) 漏磁通量增加的情況下，在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生渦電流，具有妨礙磁通量的增加 的效果。在圖54所示的各相的定子磁極之間，各繞組為同樣地配置結(jié) 構(gòu)，成為盡可能降低其他的定子磁極間的漏磁通量的結(jié)構(gòu)。作成如圖54及圖55所示的結(jié)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)，從而成為可以獲得較大的最大轉(zhuǎn)矩。但是，若渦電流過大，則由于不能忽略該渦電流損失，因此繞組 AA7、 AA9、 AAB的扁平形狀的程度由漏磁通量所導(dǎo)致的弊病與渦電流 損失的大小的關(guān)系來(lái)決定。此外，圖52 - 55所示的4相交流電動(dòng)機(jī)可 以變形為5相以上的多相的電動(dòng)沖幾來(lái)構(gòu)成。此外，圖54的定子磁極的形狀圖示接近長(zhǎng)方形的特殊的形狀，但 也可以變形為各種的形狀。例如，將電磁鋼板在轉(zhuǎn)子軸方向?qū)盈B并進(jìn)行 使用的情況下，在材料上在使用電磁鋼板的制造的情況下，圖54所示 的各定子磁極的形狀是長(zhǎng)方形的形狀，電磁鋼板的沖壓制作及電磁鋼板 的層疊是容易的。另一方面，在利用模具以沖壓成型制作壓粉磁芯的情 況下，定子磁極的形狀的自由度較高，為圖54所示的曲面形狀在沖壓 成型時(shí)是合適的。其次，示出具有環(huán)狀的繞組的6相的電動(dòng);^幾。圖56是6相的電動(dòng) 機(jī)的剖面圖，僅圖示出轉(zhuǎn)子J40的左側(cè)。J41是永久^f茲鐵，如圖35的展 開圖那樣，是多極的轉(zhuǎn)子。J42、 J43、 J44、 J45、 J46是6相的各相定子 磁極，配置在與轉(zhuǎn)子的相對(duì)相位分別相差60°的電氣角的相位。J48、 J49、 J4A、 J4B、 J4C是6相之中的5相的繞組。J4D是定子的背軛。圖56的電動(dòng)才幾也可以是將圖34所示的3相電動(dòng)才幾變形為6相的電 動(dòng)機(jī)。此外，圖56的6相電動(dòng)機(jī)也可以看作是將圖28所示的電動(dòng)機(jī)進(jìn) 行多極化、對(duì)各定子磁極的配置進(jìn)行變更、并對(duì)各繞組的連接關(guān)系進(jìn)行 變更而作成環(huán)狀繞組的電動(dòng)。其次，圖57中示出與圖56不同的結(jié)構(gòu)的6相的電動(dòng)機(jī)。R12是A 相的定子磁極，經(jīng)》茲路R1B與D相的定子磁極R15磁連接，并與繞組 R18的電流IA4交鏈。R14是C相的定子磁極，經(jīng)磁路R1C與F相的定 子磁極R17磁連接，與繞組R19的電流IC4交鏈。R13是B相的定子磁 極，經(jīng)磁路R1D與E相的定子磁極R16磁連接，與繞組RIA的電流-IE4交鏈。僅B相與E相的磁路R1D的磁路的方向相反，使電流的符號(hào) 反轉(zhuǎn)。與圖56的電動(dòng)機(jī)相比較，將定子的磁路分離為3組，作成使相 互的定子磁路間的磁通量的交點(diǎn)較小的結(jié)構(gòu)，對(duì)各磁路中通入3相交流 電流，由此，作成向各定子磁極提供6相的》茲動(dòng)勢(shì)的結(jié)構(gòu)。圖57的6相電動(dòng)機(jī)也可以看作是將圖29所示的電動(dòng)機(jī)多極化、變 更各定子磁極的配置、變更各繞組的連接關(guān)系而成為環(huán)狀繞組的電動(dòng)機(jī)。在圖29的情況下，其實(shí)現(xiàn)是困難的，但是，若如圖57所示進(jìn)行變形，即使沒有返回繞組，也能夠構(gòu)成電動(dòng)機(jī)。其次，圖58是將圖57的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行改良后的6相的電動(dòng)機(jī)。對(duì)于 與圖57的繞組R1D交鏈的繞組R1A的電流-正4來(lái)說，由圖32的矢量 關(guān)系，根據(jù)-IE4=IA4+IC4的關(guān)系，改變磁路J6B的路徑，在繞組RlA 的變化中，與繞組R18與R19交鏈。圖58的6相電動(dòng)機(jī)也可以看作是將圖33所示的電動(dòng)機(jī)多極化、將 各定子磁極的配置進(jìn)行變更、并將各繞組的連接關(guān)系進(jìn)行變更而作成環(huán) 狀繞組的電動(dòng)機(jī)。在圖33的情況下，需要各繞組E85、 E86的返回線 E87、 E88,但是，若以圖57的方式進(jìn)行變形，則即使沒有返回繞組， 也可以構(gòu)成電動(dòng)才幾。作成這樣的結(jié)構(gòu)，由此，可實(shí)現(xiàn)電動(dòng)才幾的高效率化、 小型化。圖59是使圖58的電動(dòng)機(jī)的磁路的配置移動(dòng)并且作成繞組R18、 R19的巻繞、配置比較容易的形狀的圖。圖60是表示圖59的電動(dòng)機(jī)的位置關(guān)系、連接關(guān)系的展開圖。橫軸 以電氣角表示定子的圓周方向，示出電氣角為720°的范圍。J8Q是轉(zhuǎn) 子的永久磁鐵的N極，J8R是S極。R12 R17是從A相至F相的定子 磁極的與轉(zhuǎn)子對(duì)置的面形狀。R18、 R19是繞組。J8D、 J8K、 J8E表示 從A相的定子磁極到D相的定子磁極的連接點(diǎn)與磁路。J8H、 J8M、 J8J 表示從C相的定子磁極到F相的定子磁極的連接點(diǎn)與磁路。J8F、 J8L、 J8g表示從B相的定子磁極到E相的定子磁極的連接點(diǎn)與磁路。圖61示出了將圖60的定子磁極在圓周方向上傾斜時(shí)的形狀。圖62 是將圖60的軟磁性體部的具體的形狀展開后的圖。相同部分以相同符 號(hào)來(lái)表示。圖63示出以電磁鋼板的彎折來(lái)制作各軟磁性體部時(shí)的電磁 鋼板的展開圖的例子。相同部位相同符號(hào)來(lái)表示。此外，圖62與圖63 的橫軸方向表示虛線與1 ~C的符號(hào)相對(duì)應(yīng)之處的關(guān)系。圖64是表示在圖62所示的各定子磁極上配置有降低漏磁通量的導(dǎo) 電體的板或閉合回路的例子的圖。S08、 S09是定子磁極的與轉(zhuǎn)子對(duì)置的 部分的形狀圖，S07是配置在上述定子磁極之間的導(dǎo)電體的板或者閉合 回路。若上述定子磁極間的漏磁通量增加，則由漏磁通量在導(dǎo)電體的板 上感應(yīng)出電壓，流過渦電流，該渦電流在降低漏磁通量的方向上產(chǎn)生磁 動(dòng)勢(shì)。其結(jié)果是，能夠得到降低漏磁通量的效果。其次，圖65是將圖98所示的全節(jié)距、分布巻繞的3相交流的定子與繞組變形為2極、6槽、全節(jié)距后的例子。651與652是U相繞組的 線圈末端，如該圖所示，在槽間巻繞。653與654是V相繞組的線圏末 端，如該圖所示，在槽間巻繞。655與656是W相繞組的線圏末端，如該圖所示，在槽之間巻繞。 對(duì)于現(xiàn)有電動(dòng)機(jī)的繞組來(lái)說，如圖65的例子所示，3相繞組在線圈末端 部重疊，使繞組制作復(fù)雜。其結(jié)果是，槽內(nèi)的繞組的面積占空系數(shù)下降， 存在線圈末端部變大、變長(zhǎng)的問題。圖66是說明減輕繞組的問題后的結(jié)構(gòu)的繞組的線圏末端部的連接 關(guān)系的橫向剖面圖。并且，圖67是該定子的縱向剖面圖，剖面XA-XA 為圖66的形狀。661表示U相繞組的線圈末端部的連接關(guān)系。663是V 相、665是W相。繞組661、 663、 665構(gòu)成第1的3相繞組組，各繞組 能夠不交叉地進(jìn)行巻繞。并且，該第1繞組組為如圖67的671的形狀， 成為與另外巻繞的第2組的繞組的線圏末端部672干涉較少的形狀。并 且，672表示U相繞組的線圈末端部的連接關(guān)系。此外，將繞組661、 663、 665分別作成120。的短節(jié)距，由此，消除3相繞組間的干涉。664是V相，666是W相。繞組662、 664、 666形成第2個(gè)3相的 繞組組，各繞組能夠不交叉地進(jìn)行巻繞。并且，這些6組的3相的繞組 相互不交叉地巻繞。其結(jié)果是，能夠?qū)⒕€圏末端部的繞組671、 672有 效地進(jìn)行成型，因此能夠使電動(dòng)機(jī)的軸方向長(zhǎng)度縮短，從繞組巻繞的容 易度上也可以提高繞組占空系數(shù)。圖68是表示圖66、 67所示的繞組的繞組效率、繞組系數(shù)的圖。巻 繞在各槽上的繞組的相為圖68的關(guān)系，例如，若試著考慮巻繞V相的 繞組與-W相的繞組的槽，則如圖所示，總計(jì)的電流為V-W的矢量， 由于2個(gè)電流的相位差為60° ,因此繞組系數(shù)為0.866。此外，如圖68 所示，各槽的總計(jì)的電流矢量完全為6相的矢量，除了繞組系數(shù)，發(fā)揮 與全節(jié)距相同的效果。而且，圖66中示出了 2極的例子，但也可以多 極化，在4極以上的多極的電動(dòng)才幾中，可以更有效地將線圏末端部縮短。圖69將勵(lì)磁繞組691、 692、 693、 694等巻繞在突極狀的4極轉(zhuǎn)子 上、如圖71所示串聯(lián)地連接并且串聯(lián)連接二極管而成為閉合回路。其 結(jié)果是，由于定子側(cè)的電流，磁通量與轉(zhuǎn)子側(cè)的勵(lì)磁繞組交鏈，從而感 應(yīng)出電壓，不連續(xù)地感應(yīng)出勵(lì)磁電流。但是，該轉(zhuǎn)子側(cè)的勵(lì)磁電流的動(dòng) 作復(fù)雜，目前，正在日本電氣學(xué)會(huì)的論文雜志等上進(jìn)行討論。此外，作為該方式的i侖文例子，有如下的文章1993年，電氣學(xué)會(huì)論文雜志D, Vol.113-D， No.2, p238 ~ 246,《并用永久磁鐵的半波整流無(wú)刷同步 電動(dòng)機(jī)的特性解析》。勵(lì)磁繞組的電流的動(dòng)作復(fù)雜的理由之被認(rèn)為是，在將如圖98的定 子與圖69的轉(zhuǎn)子進(jìn)行組合后的電動(dòng)機(jī)的特性中，q軸電感較大，轉(zhuǎn)子的 磁通量的方向根據(jù)各條件進(jìn)行變動(dòng)。若q軸電感較小，則以d軸電流id 來(lái)控制勵(lì)磁磁通量，以q軸電流iq來(lái)控制轉(zhuǎn)矩，容易獨(dú)立控制d軸與q 軸。此外，其他理由之一被認(rèn)為是定子產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)的離散性。如圖97 的電動(dòng)機(jī)所示，在電氣角為360。之中只存在3個(gè)定子磁極的情況下， 離散性較大，在d軸、q軸的獨(dú)立控制上存在限度。并且，存在不按照 3相正弦波電壓、電流、》茲通量的理;侖進(jìn)行作用的方面。圖70是所謂的針對(duì)多磁通量屏障型的轉(zhuǎn)子追加勵(lì)磁繞組S06、S07、 S08、 S09等與圖71所示的二極管SOG后的轉(zhuǎn)子。S01是轉(zhuǎn)子軸。S02 是妨礙向q軸方向通過磁通量的障壁，是作成狹縫狀的形狀的空間。為 了轉(zhuǎn)子的加固等，也可以向該狹縫形狀部填充作為非磁性體的樹脂等。 S03是以形成上述的狹縫狀的形狀的障壁S02等包圍的較細(xì)的磁路，起 到向相鄰的轉(zhuǎn)子磁極間通過磁通量的作用。繞組S04與S05是以圍繞轉(zhuǎn) 子磁極的方式進(jìn)行巻繞的繞組。S06與S07、 S08與S09、 SOA與SOB 的繞組也是相同的繞組。如圖71所示，將這些繞組進(jìn)行串聯(lián)連接，并 且，串聯(lián)地插入二極管SOG,形成閉合回路。其結(jié)果是，在該轉(zhuǎn)子的勵(lì) 》茲繞組上感應(yīng)出電壓時(shí)流過的勵(lì)/磁電流成分，以圖70的轉(zhuǎn)子》茲才及中記 載的N極、S極被勵(lì)磁的方式進(jìn)行作用。圖72是將圖70的4極的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)變形為2極的轉(zhuǎn)子、并在dq軸 坐標(biāo)軸上進(jìn)行表現(xiàn)、使定子側(cè)的繞組電流與d軸、q軸匹配并且標(biāo)注d 軸電流+id、 - id與q軸電流+iq、 - iq的轉(zhuǎn)子才莫型。721及722是巻繞 轉(zhuǎn)子的勵(lì)磁繞組，如圖71所示，串聯(lián)插入二極管，形成閉合回路。在 該轉(zhuǎn)子模型中，對(duì)圖70的轉(zhuǎn)子的動(dòng)作進(jìn)行說明。圖72的電動(dòng)機(jī)模型中，通入定子繞組的電流ia時(shí)，可以考慮將該 電流分解為圖示的d軸電流+id、 - id與q軸電流+iq、 - iq。并且，利 用d軸電流+id、 - id在d軸方向上，通過較細(xì)的石茲^各725等，激勵(lì)出勵(lì) 磁磁通量。另一方面，q軸電流是+iq、 -iq是轉(zhuǎn)矩電流，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，但 是，在q軸方向上由于障壁724等，理想地作成在q軸方向不產(chǎn)生磁通量的結(jié)構(gòu)。而且，在圖72的同步磁阻電動(dòng)機(jī)的模型中，由q軸電流+iq、 - iq 所產(chǎn)生的磁通量不為零，為比較小的值，但是，具有電感Lq。并且，將 d軸電感設(shè)為L(zhǎng)d、不附加勵(lì)^磁繞組721、 722時(shí)，即，在圖98的電動(dòng)積j 時(shí)，d軸磁鏈數(shù)甲d、 q軸磁鏈數(shù)Vq、轉(zhuǎn)矩T、 d軸電壓vd、 q軸電壓vq 以下式進(jìn)行表示。TFd=Ld.id…(l) Vq = Lq.iq ... (2) T =Pn(Ld—Lq)iq .id ... (3) =Pn(￥d'iq"Fq.id ) ... (4) vd=Ld.d(id)/dt— co 'Lq.iq+id'R…(5) vq = Lq.d(iq)/dt+ co .Ld.id + iq.R '.. (6)此處，Pn是極對(duì)數(shù)，R是繞組電阻。此外，電流的矢量關(guān)系為圖73(a)的關(guān)系。6c是電流ia的相對(duì)d 軸的相位，6a是電流ia與電壓va的相對(duì)相位差，此時(shí)，功率因數(shù)為 cos ( 6 a)。圖98的電動(dòng)機(jī)的問題在于定子繞組的功率因數(shù)cos ( 6a)降低， 電動(dòng)機(jī)的效率下降，因此電動(dòng)機(jī)變?yōu)榇笮停妱?dòng)機(jī)控制裝置的反相器容 量增加，成為大型。并且成本也增高。此外，定子的結(jié)構(gòu)方面也存在繞 組面積占空系數(shù)變低、線圈末端變長(zhǎng)的問題。圖98的電動(dòng)機(jī)的特征為 由于不使用高價(jià)的永久磁鐵，因此為低成本，勵(lì)磁弱控制比較容易，可 進(jìn)行固定輸出控制。此外，近年來(lái)，在系統(tǒng)效率方面，無(wú)負(fù)載旋轉(zhuǎn)時(shí)及 輕負(fù)載旋轉(zhuǎn)時(shí)的鐵損也作為重要的特性而受到關(guān)注、認(rèn)識(shí)，在輕負(fù)載時(shí) 進(jìn)行勵(lì)磁弱控制，也可以進(jìn)行為低鐵損的控制。此處，若對(duì)圖72的結(jié)構(gòu)的勵(lì)磁磁通量cj)和與勵(lì)磁有關(guān)的電流的關(guān) 系進(jìn)行考慮，則在能夠構(gòu)成d軸電感Lq為零的簡(jiǎn)單的關(guān)系時(shí)，定子的d 軸電流+id、 - id、勵(lì)磁(J)、向定子的勵(lì)磁繞組721、 722等以及二極管 S0G流過的勵(lì)磁電流if,成為圖73(b)所示的單相變壓器的初級(jí)繞組電流 733、鐵芯731的磁通量732、流過次級(jí)繞組的次級(jí)電流734的關(guān)系。在 能夠這樣簡(jiǎn)化的情況下，能夠比較容易地控制磁通量732。例如，在磁通量732 /人零開始勵(lì)〃磁時(shí)，流過電流733,由此，可以激勵(lì)出與電流成 比例的磁通量732。若電流733的值從io的狀態(tài)變?yōu)榱悖瑒t以保持磁通 量732的方式，在次級(jí)繞組中產(chǎn)生電壓，以次級(jí)電流734成為io的值的 方式流過。并且，對(duì)于該次級(jí)電流732來(lái)說，以磁通量cl)的能量降低變 壓器與二極管的損失部分的方式，次級(jí)電流734減少。此外，作為不同 的例子，使電流733的值從io的狀態(tài)變?yōu)閕o 2/3的值，則以保持磁通 量732的方式，在次級(jí)繞組中產(chǎn)生電壓，并以次級(jí)電流734為io/3的值 的方式流過。此時(shí)，以初級(jí)電流與次級(jí)電流的和為io的方式進(jìn)4亍作用， 以將》茲通量732保持為固定的方式流過電流。詳細(xì)內(nèi)容后述，有效地利 用這樣的作用，驅(qū)動(dòng)圖72的結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子，由此，可以謀求定子繞組的 功率因數(shù)提高、效率提高、反相器的電流負(fù)載的降低。此外，通常，被 控制的d軸電流根據(jù)控制上的各種理由而變動(dòng)的情況也較多，其結(jié)果是， 也存在勵(lì)磁磁通量波動(dòng)、并使轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)增大的作用。在配置如圖70的 轉(zhuǎn)子繞組的情況下，由于可以自動(dòng)補(bǔ)償勵(lì)磁的勵(lì)磁電流的降低，因此也 可以期待勵(lì)i茲磁通量穩(wěn)定、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的改善、效率的改善。而且，在圖70中，轉(zhuǎn)子的勵(lì)磁繞組的巻繞方法、巻繞次數(shù)根據(jù)二 極管的特性、轉(zhuǎn)子的勵(lì)磁繞組的制作性、強(qiáng)度等來(lái)進(jìn)行變形，并進(jìn)行選 擇。例如，也可以將勵(lì)磁繞組分離為幾個(gè)、進(jìn)行并聯(lián)巻繞、串聯(lián)地進(jìn)行 連接。為了將電動(dòng)機(jī)及其控制裝置小型化、高效率化、低成本化，提高電 動(dòng)機(jī)的綜合的產(chǎn)品竟?fàn)幜Γ粌H需要進(jìn)行部分的改良，而且需要將包含 各部的組合的電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)整體的結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理化。關(guān)于圖71、 72所示 的轉(zhuǎn)子，不是與圖98的電動(dòng)機(jī)的定子的組合，而與本發(fā)明中示出的定 子進(jìn)行組合，由此，可進(jìn)一步發(fā)揮高效率化、小型化、低成本化的特征。例如，具有圖34所示的環(huán)狀的繞組的3相電動(dòng)機(jī)及其進(jìn)行多相化 后的電動(dòng)機(jī)、或?qū)D59所示的6相電動(dòng)機(jī)與圖70的結(jié)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行 組合，由此，可以解決作為圖98的電動(dòng)機(jī)的問題的功率因數(shù)、效率、 電動(dòng)機(jī)尺寸、成本的問題。而且，在將圖97的電動(dòng)機(jī)的定子與圖70的 結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子進(jìn)行組合的情況下，轉(zhuǎn)子側(cè)繞組S04與S05、 S06與S07、 S08與S09、 S0A與S0B的電流的控制是困難的。此外，在將圖98的電 動(dòng)機(jī)的定子與圖70的結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子進(jìn)行組合的情況下，可以進(jìn)行功率因 數(shù)、效率的改善，但是電動(dòng)機(jī)的小型化是困難的。此外，將如圖52~圖55所示的4相的定子的、具有環(huán)狀的繞組、 相鄰的定子磁極的相對(duì)性的相位差為180°的電氣角的定子與圖70的結(jié) 構(gòu)的轉(zhuǎn)子進(jìn)行組合，由此，由于沒有線圈末端，因此可以實(shí)現(xiàn)小型、無(wú) 磁鐵并且低成本的電動(dòng)機(jī)。此外，將如圖66、 67所示的定子與圖70的結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子進(jìn)行組合， 由此，使線圈末端縮短，從而可以實(shí)現(xiàn)小型、無(wú);茲鐵并且低成本的電動(dòng) 機(jī)，該圖66、 67所示的定子將各繞組短節(jié)距化，由此，降低繞組彼此 的重疊，縮短線圈末端，并且，各槽的電流矢量保持6相的矢量。其次，對(duì)圖70所示的轉(zhuǎn)子的繞組的配置進(jìn)行說明。圖70的轉(zhuǎn)子的 繞組配置在轉(zhuǎn)子磁極的邊界部，配置在軟磁性體部的一部分。此處，對(duì) 于這樣的多磁通量屏障型的轉(zhuǎn)子來(lái)說，上述的磁通量障壁部為空間的情 況較多，有效利用該空間，能夠如圖72、圖77所示那樣配置轉(zhuǎn)子繞組。 此外，在繞組部附近的磁通量阻擋部填充樹脂等，由此，也可以使轉(zhuǎn)子 繞組的固定容易并且加強(qiáng)。其次，對(duì)圖70所示的轉(zhuǎn)子的繞組的配置、分布進(jìn)行說明。勵(lì)磁磁 通量存在由定子繞組的電流勵(lì)磁的區(qū)間、由轉(zhuǎn)子側(cè)的繞組的電流勵(lì)磁的 區(qū)間、兩種電流混合的區(qū)間。對(duì)于定子側(cè)的繞組配置來(lái)說，利用現(xiàn)有的 被多相化的定子結(jié)構(gòu)，能夠產(chǎn)生大致正弦波的磁動(dòng)勢(shì)。另一方面，圖70 的轉(zhuǎn)子的繞組被配置在轉(zhuǎn)子磁極的邊界部，是集中的繞組配置。因此， 由轉(zhuǎn)子的繞組的電流引起的磁動(dòng)勢(shì)的分布不是正弦波的分布，而是矩形 波性的分布。其結(jié)果是，提高轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的增大、噪音的增大、振動(dòng)的增 大的可能性。作為其具體的對(duì)策，如圖72、圖77所示，分布地對(duì)轉(zhuǎn)子 的繞組進(jìn)行配置，由此，能夠產(chǎn)生高次諧波更少的磁動(dòng)勢(shì)。此外，所分近正弦波的、高次諧波成分較少的巻繞次數(shù)。具體的巻繞次數(shù)的比率等 根據(jù)轉(zhuǎn)子形狀、繞組分布的狀態(tài)而改變，但是，以磁動(dòng)勢(shì)分布接近正弦 波的方式，進(jìn)行轉(zhuǎn)子形狀、繞組的分布方法、所分布的繞組的巻繞數(shù)的 選定即可。其次，對(duì)圖77的轉(zhuǎn)子進(jìn)行說明。圖77的轉(zhuǎn)子對(duì)圖70的轉(zhuǎn)子追加 永久磁鐵771。如圖所示，磁鐵的磁化方向N、 S是消除由q軸電流所 導(dǎo)致的磁動(dòng)勢(shì)的方向。作成這樣的結(jié)構(gòu)，由此，可以進(jìn)一步地改善電動(dòng) 機(jī)的功率因數(shù)。由于與轉(zhuǎn)子繞組的作用重疊，因此也可以比較少量地、有效利用鐵氧體等的價(jià)格便宜的磁鐵。此外，對(duì)于圖98的電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子來(lái)說，作為磁通量的障壁，制作 很多的縫隙狀的空間，所以，存在轉(zhuǎn)子的強(qiáng)度較低的問題。高速旋轉(zhuǎn)中，需要耐離心力的這樣強(qiáng)度對(duì)策。在這點(diǎn)上，配置有圖77所示的永久磁 鐵的電動(dòng)機(jī)成為永久磁鐵補(bǔ)償q軸方向的漏磁通量的結(jié)構(gòu)，因此772、 773等的連接部變粗，轉(zhuǎn)子外周部的連接部778變粗，從而可以使轉(zhuǎn)子 強(qiáng)度提高。該補(bǔ)償在作成轉(zhuǎn)子的繞組的耐離心力增加的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)這點(diǎn)也 是有效的。其次，對(duì)圖78所示的轉(zhuǎn)子進(jìn)行說明。該轉(zhuǎn)子是以圖70、 71的轉(zhuǎn)子 的方式向圖48所示的所謂的嵌入型轉(zhuǎn)子追加繞組與二極管的結(jié)構(gòu)。781 、 782是永久;茲鐵，784、 785是軟磁性體部，各自的極性N、 S如圖所示。 785與786是在轉(zhuǎn)子軸方向往復(fù)巻繞的繞組。787與788也是同樣的繞 組。作成這樣的結(jié)構(gòu)，由此，可使功率因數(shù)的改善、軟磁性體部784、 785的部分的勵(lì)磁磁通量穩(wěn)定化，可謀求功率因數(shù)、效率的提高、轉(zhuǎn)矩 脈動(dòng)的降低。此外，在圖78中，在配置在圓周方向上的軟磁性體部的 全部上配置有各自的繞組，但是，若去除轉(zhuǎn)子整體的磁通量關(guān)系、針對(duì) 外殼等其他部分的漏磁通量，則在轉(zhuǎn)子表面的軟磁性體部?jī)?nèi)也可以在圓 周方向上每隔一個(gè)地配置繞組。其次，對(duì)圖79所示的轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。圖70所示的轉(zhuǎn)子是在 電磁銅板上進(jìn)行縫隙狀的加工，在轉(zhuǎn)子軸方向上進(jìn)行層疊的結(jié)構(gòu)。與此 相對(duì)，圖79的轉(zhuǎn)子為將如圖80 (a)的圓弧狀、或者梯形狀等的電磁鋼 板在徑向方向進(jìn)行層疊的結(jié)構(gòu)。Dll是圖80的(a) 、 (b)所示的電 磁鋼板。D12是電磁鋼板D11之間的空間，也可以配置非磁性體。D13 與D14、 D15與D16是巻繞在轉(zhuǎn)子磁極上的繞組。這些繞組如圖70、 71 所示，與二極管串聯(lián)連接，構(gòu)成為閉合回路。D17是轉(zhuǎn)子的支持構(gòu)件。利用圖79的電磁鋼板的配置，轉(zhuǎn)子內(nèi)的磁通量不過大地產(chǎn)生渦電 流地在轉(zhuǎn)子軸方向進(jìn)行增減。因此，對(duì)于這樣的結(jié)構(gòu)來(lái)說，特別是作為 與具有如圖34、圖52、圖54、圖59所示的環(huán)狀的繞組的定子進(jìn)行組合 使用的轉(zhuǎn)子是適合的。對(duì)于在轉(zhuǎn)子軸方向的磁通量成分的增減，特別是 不使渦電流損失增加地進(jìn)行使用。對(duì)于圖80 (b)所示的電磁鋼板來(lái)說，D18是軟磁性部，D19的部 分是切斷的缺口部，具有降低在該電磁鋼板的前端部附近磁通量在電磁鋼板的表里進(jìn)行增減時(shí)的渦電流的效果。這樣，D19部分是電絕緣體即可，也可以是非常薄的電絕緣膜。對(duì)于這種特性來(lái)說，在圖79的轉(zhuǎn)子 與定子對(duì)置并產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)矩時(shí)，磁通量在圓周方向進(jìn)行增減，防止在 轉(zhuǎn)子表面附近產(chǎn)生渦電流。其次，對(duì)控制巻繞在圖72等的轉(zhuǎn)子上的繞組的電流的方法進(jìn)行說 明。首先，在圖72的轉(zhuǎn)子中，在能夠構(gòu)成d軸電感Lq為零的簡(jiǎn)單的關(guān) 系時(shí)，定子的d軸電流+ id、 - id、勵(lì)磁cj)、流過轉(zhuǎn)子的勵(lì)磁繞組721、 722等以及二極管S0G勵(lì)磁電流if,成為圖73的(b)所示的單相變壓 器的初級(jí)繞組電流733、與鐵芯731的磁通量732、流過次級(jí)繞組的次 級(jí)電流734的關(guān)系進(jìn)行說明。不在圖72的轉(zhuǎn)子上巻繞各繞組的情況下，在該轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生固定的 轉(zhuǎn)矩時(shí)，如圖74所示，在d軸電流idl與q軸電流iql中流過固定的電 流。并且，可以得到式(3)中所示的轉(zhuǎn)矩。在向圖72的轉(zhuǎn)子巻繞繞組 721、 722的情況下，由于成為圖73的(b)的變壓器的關(guān)系，因此若以 圖75所示的周期TP通入通電時(shí)間為TN1的斷續(xù)的d軸電流idl，則在 轉(zhuǎn)子側(cè)的繞組中流過如圖75所示的大體上為idl的值的電流ifr，勵(lì)磁 的磁動(dòng)勢(shì)合計(jì)為d軸電流id與轉(zhuǎn)子的繞組電流ifr之和，因此保持大致 固定的勵(lì)磁磁通量4)。此時(shí)，轉(zhuǎn)矩可以由式(3) 、 (4)獲得。并且， d、 q軸的磁鏈數(shù)Vd、 ￥q是作為向定子的各繞組交鏈的勵(lì)磁磁通量c]) 的成分與巻繞次數(shù)的積和而獲得的數(shù)值，但是，可將勵(lì)磁磁通量(])的d、 q軸成分(])d、小q與巻繞次數(shù)的積作為Vd、 Vq的近似值來(lái)使用。這樣， 僅斷續(xù)地通入通向定子的繞組的d軸電流id,能夠以獲得穩(wěn)定的勵(lì)磁磁 通量的方式進(jìn)行控制。其結(jié)果是，向定子的繞組通入圖75所示的q軸 電流iql與圖75所示的斷續(xù)的d軸電流，可得到大致固定的轉(zhuǎn)矩，能夠 改善電動(dòng)機(jī)的平均功率因數(shù)。而且，此時(shí)若流過d軸電流，則對(duì)于反相器電流來(lái)i兌，通入q軸電 流iq與d軸電流id的矢量和的電流ia,反相器的電流增加。在反相器 電流與最大額定電流相比充分小的區(qū)域進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，考慮反相器的負(fù)載 的必要性不高，但是，在通入接近反相器的最大額定電流的電流時(shí)，期 望減輕d軸電流的負(fù)載的方法。對(duì)于該具體的方法來(lái)說，進(jìn)行控制，以 使在通入d軸電流的區(qū)間，降低q軸電流iq,在通入d軸電流的區(qū)間， 也以不使反相器電流ia增加。在此區(qū)間中，轉(zhuǎn)矩減少，但是，若d軸電流的通電區(qū)間較短，則電動(dòng)機(jī)的平均轉(zhuǎn)矩稍稍減少，使其他的區(qū)間的q 軸電流iq增加，由此進(jìn)行補(bǔ)償。此外，圖75中的d軸電流的通電區(qū)間TN1若為d軸電流的通電周 期TP的1/2以下，則實(shí)際上能夠有助于定子電流的功率因數(shù)改善、銅 損降低。當(dāng)然，d軸電流的通電區(qū)間TN1的比率越低，越能夠改善定子 電流的平均功率因數(shù)。其次，對(duì)以定子繞組的d軸電流和在轉(zhuǎn)子側(cè)流過的電流ifr來(lái)分擔(dān)d 軸電流id并進(jìn)行通電的方法進(jìn)行說明。如圖73的(a)可知，若是稍稍 向定子通入d軸電流的程度，則電動(dòng)才幾電流ia稍稍增加，由d軸電流所 導(dǎo)致的定子的銅損的增加、反相器的電流的增加是少量的。隨著d軸電 流增加，d軸電流id的負(fù)載增加。另一方面，關(guān)于在轉(zhuǎn)子側(cè)的繞組中流 過的電流ifr,由于其銅損也與電流的平方成比例，因此使轉(zhuǎn)子的電流ifr 過大,這從電動(dòng)機(jī)整體的銅損降低的角度出發(fā)并不優(yōu)選。由此，如圖76 所示，考慮適當(dāng)?shù)胤謸?dān)并流過定子側(cè)的d軸電流id與轉(zhuǎn)子側(cè)的電流ifr。 為如下的方法在d軸電流的通電區(qū)間內(nèi)，將d軸電流通到預(yù)定的值i d 1, 在其他的區(qū)間內(nèi)，降低至適當(dāng)?shù)膁軸電流id。此時(shí)，如圖76所示，轉(zhuǎn) 子的電流ifr在定子側(cè)d軸電流id減小后的區(qū)間內(nèi)增加。此外，轉(zhuǎn)子側(cè)的繞組電阻為R2時(shí)，由于知道其電流值、銅損損失 (ifr)2xR2、 二極管損失的關(guān)系，所以，能夠以定子側(cè)的銅損(id2+iq2) xR與鐵損的總計(jì)變?yōu)樽钚〉姆绞綄?duì)定子的d軸電流id進(jìn)行控制。根據(jù) 該控制，可以實(shí)現(xiàn)最大效率運(yùn)轉(zhuǎn)。其次，對(duì)圖81、 82所示的作為構(gòu)成本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)的軟磁性材料 的電磁鋼板進(jìn)行說明。圖81的(a)所示的811是通常的無(wú)方向性電磁 鋼板。作為常識(shí)，對(duì)于該無(wú)方向性電磁鋼板來(lái)說，能夠使圖示的X方向、 Y方向的磁通量進(jìn)行增減。從直流到400Hz左右，渦電流根據(jù)頻率而增 加，但是，可以在不過大的范圍內(nèi)使用。并且，也可以作為構(gòu)成大部分 的電動(dòng)機(jī)的軟磁性體來(lái)使用。對(duì)于這樣的電磁鋼板，如圖81的(b)的812所示，若在Y方向?qū)?施電絕緣膜，則不僅是X方向、Y方向，即〗吏對(duì)于向Z方向的磁通量的 增減，也可以具有渦電流不變得過大的特性。圖81的(c)中示出了將 圖81的(b)的電絕緣膜的部分進(jìn)行放大的圖。813是軟磁性體，814 是電絕緣膜。在該電絕緣膜為非磁性體的情況下是盡可能薄的膜，在膜上針對(duì)直角方向的磁通量容易通過，優(yōu)選盡可能薄。這樣，電磁鋼板812成為對(duì)于包括X、 Y、 Z方向的所有方向的磁通量的增減渦電流不會(huì)過 大的電磁鋼板。對(duì)于實(shí)施了這樣的絕緣膜的電磁鋼板812來(lái)說，尤其是， 具有如圖34、圖52、圖54、圖59的環(huán)狀的繞組的電動(dòng)機(jī)存在針對(duì)轉(zhuǎn)子 軸方向的磁通量成分，因此能夠有效地使用于這樣的電動(dòng)機(jī)。對(duì)于圖81的(b)所示的實(shí)施了絕緣膜的電磁鋼板812來(lái)說，該絕 緣膜多為非磁性體，存在X方向的非透磁率下降的問題。此外，也存在 X方向的拉伸強(qiáng)度下降的問題。為解決這些問題，如圖82所示，將圖 81的(b)中所示的電磁鋼板如圖82的821、 822那樣以縱橫交叉的方 式重疊使用，由此，可以彌補(bǔ)缺點(diǎn)。對(duì)于該重疊方法來(lái)說，縱、4黃、傾 斜等自由地多使用于磁通量較多地通過的方向、多使用于電磁鋼板812 的絕緣膜的方向一致的方向等，可根據(jù)磁通量密度與強(qiáng)度的必要性進(jìn)行 自由的配置。此外，例如，根據(jù)僅需要電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)要素的外周部的強(qiáng)度， 也可以使用帶有該絕緣膜的電磁鋼板。其結(jié)果是，能夠?qū)崿F(xiàn)高磁通量密 度且3維方向的磁通量可增減的高強(qiáng)度的電動(dòng)機(jī)。而且，將壓粉》茲芯使用于本發(fā)明電動(dòng)機(jī)，也可以降低由3維方向的 磁通量的增減所導(dǎo)致的渦電流。但是，壓粉磁芯在最大磁通量密度、強(qiáng) 度、渦電流損失方面還遺留一些技術(shù)問題。其次，對(duì)作為本發(fā)明電動(dòng)機(jī)的控制裝置的主要電路部的反相器進(jìn)行 說明。圖83是現(xiàn)有的3相反相器，作為功率控制元件的N96、N97、N98、 N9A、 N9B、 N9C是所謂的IGBT或功率MOSFET等。與各功率元件并 聯(lián)地配置相反方向的二極管。或者，如圖83所示，等價(jià)電路地配置寄 生二極管。N95是電池或?qū)⑸逃媒涣麟娺M(jìn)行整流后的直流電壓電源。N91 是3相交流電動(dòng)機(jī)，N91、 N92、 N93是3相的各繞組。并且，反相器與 電動(dòng)機(jī)可由各布線N9D、 N9E、 N9F連接。其次，對(duì)在圖34的電動(dòng)機(jī)中如圖40的繞組那樣作成2個(gè)繞組的3 相電動(dòng)機(jī)、圖59所示的6相交流、2繞組的電動(dòng)機(jī)各繞組的電壓、電流 與3相反相器的關(guān)系進(jìn)行說明。首先，對(duì)通入到圖40的繞組38中的電 流即M相電流Im( = - Iu + Iv)和繞組39中的電流即N相電流In( = - Iv 十Iw)進(jìn)行說明，具體的與3相反相器的的連接為圖84。各自的繞組的 電壓是-Vu、 Vw。而且此處，Iu、 Iv、 Iw是3相平衡電流，Vu、 Vv、 Vw，i想為3相平4軒電壓。圖85中示出圖84的各繞組的電壓矢量、電流的關(guān)系。還標(biāo)注有3 端子的電壓。在圖40的繞組中不存在相當(dāng)于由虛線所表示的Vv的電壓 矢量的繞組。此外，這2個(gè)繞組的連接點(diǎn)的電流是10=-Iw+Iu。在這樣 的結(jié)構(gòu)時(shí)，電流Im、 In、 1o也是3相平^f電流。因此，自3相反相器側(cè) 觀察的3相交流、2繞組的該電動(dòng)機(jī)的負(fù)載為平衡后的3相電壓、電流 負(fù)載。此外，圖86中示出圖84的2繞組的連接關(guān)系、電壓、電流的關(guān) 系。這樣，能夠以3相反相器有效地驅(qū)動(dòng)3相交流、2繞組的電動(dòng)機(jī)。對(duì)于圖82所示的結(jié)構(gòu)的3相反相器來(lái)說，尤其可以沒有問題地進(jìn) 行使用，但若減少功率元件的數(shù)量，則能夠?qū)崿F(xiàn)成本降低的用途也不少。 尤其是在小型的電動(dòng)機(jī)用的反相器等上，根據(jù)周邊電路的情況等，在功 率元件的電壓、電流的容量上充裕的情況也^[艮多。此外，在小容量的功 率元件中，也存在即使電壓、電流稍大成本也不怎么變化的范圍。在這 樣的情況下，存在減少功率元件數(shù)來(lái)降低裝置成本的情況。其次，圖87中示出以4個(gè)功率控制元件來(lái)驅(qū)動(dòng)3相交流、2繞組的 電動(dòng)機(jī)的方法。P33、 P34是電池，串聯(lián)連接，P30是其連接點(diǎn)。P38、 P39、 P3A、 P3B是功率元件，構(gòu)成橋結(jié)構(gòu)與2個(gè)電池P33、 P34的上下 的電壓連接。另一方面，對(duì)于電動(dòng)機(jī)的繞組P31、 P32來(lái)說，繞組的單 側(cè)相互連接，P3C是其連接點(diǎn)。對(duì)于反相器與電動(dòng)機(jī)繞組的連接來(lái)說， 將上述電池的連接點(diǎn)P30與電動(dòng)機(jī)繞組的連接點(diǎn)P3C連接，將以功率控 制元件P38、 P3A構(gòu)成的第1橋的輸出點(diǎn)與繞組P31的另一端連接，將 由功率控制元件P39、 P3B構(gòu)成的笫2橋的輸出點(diǎn)與繞組P32的另一端 連接。在這樣的結(jié)構(gòu)中，與圖84相同地，設(shè)電流Im- -Iu+Iv,電流In =-Iv+Iw,電流Ic^-Iw+Iu,能夠驅(qū)動(dòng)該電動(dòng)機(jī)。此處，將繞組P31 與P32的連接點(diǎn)P3C與電源P33、 P34的連接點(diǎn)P30連接，所以，能夠 提供給繞組的電壓相對(duì)于圖84的結(jié)構(gòu)，約為1/2。在小容量的電動(dòng)機(jī)系 統(tǒng)中，在成本方面，部件件數(shù)較少是重要的，能以4個(gè)功率控制元件驅(qū) 動(dòng)3相電動(dòng)機(jī)是4艮大的特征。如圖90所示，對(duì)圖87的各部的電位進(jìn)行說明?，F(xiàn)在，若將P30的 點(diǎn)設(shè)為零電位，則P35的電位是施加在繞組P31上的U相的電壓，是圖 90的P61。 P37的電位是圖90的P64,是-V相的電位，此時(shí)，施加在 繞組32上的電壓是V相電壓，為P62。此時(shí)，作為P35與P37的電位差的電壓，是圖91的P65。因此，如圖88所示，作為3相繞組之一，可追加繞組P43。若以電壓矢量表示， 則為圖89 (a)的關(guān)系。圖92是以2個(gè)電源P33、 P34與4個(gè)晶體管P38、 P39、 P3A、 P4B 來(lái)驅(qū)動(dòng)星形接線的3相電動(dòng)機(jī)的電壓、電流的例子。各繞組的電壓矢量 為圖89的(b),向各繞組提供平衡的3相的電壓、電流。在這些3相 交流、3繞組的電動(dòng)機(jī)中，也能夠以4個(gè)功率控制元件來(lái)驅(qū)動(dòng)3相電動(dòng) 機(jī)，尤其是，在小容量的電動(dòng)機(jī)、控制裝置中，在成本上、裝置尺寸上 是有效的。其次，對(duì)圖52~55所示的4相交流電動(dòng)機(jī)的控制裝置進(jìn)行說明。 各繞組AA7、 AA9、 AAB的電流值為如圖53的(b)所示的關(guān)系。因此， 若使繞組AA9的巻繞數(shù)為其他繞組的1/2，則可使3繞組的總計(jì)電流為 零。并且，能夠由圖92所示的結(jié)構(gòu)的反相器進(jìn)行控制。但是，電壓、 電流與3相電動(dòng)機(jī)不同，為圖53的(b)所示的電流。在該種情況下， 可以由4個(gè)功率控制元件來(lái)控制4相的電動(dòng)機(jī)，尤其是，在小容量的電 動(dòng)機(jī)、控制裝置中，在成本上、裝置尺寸上是有效的。在電動(dòng)汽車等的應(yīng)用產(chǎn)品中電源部分的成本也很重要。作為與電動(dòng) 機(jī)相關(guān)的系統(tǒng)的成本，電池部、轉(zhuǎn)換器部、反相器部、電動(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)中 所需的機(jī)構(gòu)部、作為這些的總和需要是竟?fàn)幜^高的系統(tǒng)。在其意義上， 電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)與電池、轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)有關(guān)系。圖93的(a)是由晶體管P92、 P93、扼流圈P94、電容P3DC構(gòu)成 2個(gè)電源其中的1個(gè)電源的例子。能夠由晶體管P92與P93進(jìn)行針對(duì)電容器的充電、并可以進(jìn)行vW電容器向電池的再生，^v而可以減少電池的種類與數(shù)量。VI與V2例如為42伏特和-42伏特，或者為12伏特和-12伏特等。如圖94所示，也可以由晶體管與扼流圈作成從高電位側(cè)到 低電位側(cè)的電源。此時(shí)，由2個(gè)晶體管構(gòu)成的轉(zhuǎn)換器效率可以變得比較高。其次，關(guān)于在組裝有汽車、卡車、車輛驅(qū)動(dòng)用的電動(dòng)機(jī)與引擎的所 謂的混合汽車、電動(dòng)汽車等中的電動(dòng)機(jī)與電源電壓，使用從電動(dòng)機(jī)容量 為1W左右的較小的電動(dòng)機(jī)到超過100KW的大容量的電動(dòng)機(jī)的各種的 電動(dòng)機(jī)，其驅(qū)動(dòng)電壓也可以使用從5V到650V左右的各種的電源電壓。 并且，即使與人體接觸而受傷害也比較小的電壓認(rèn)為是約42V左右的電 壓，達(dá)到42V左右的電壓之前，將車體的底盤等的金屬部作為車體的地線，作為通過電流的導(dǎo)體來(lái)有效地利用。這樣，對(duì)于電源電壓的大小來(lái) 說，在確保安全的觀點(diǎn)、與在能夠?qū)④圀w的底盤等作為導(dǎo)體來(lái)有效利用 的方面的成本的觀點(diǎn)上很有意義，在設(shè)計(jì)上是很重要的一點(diǎn)。但是，存在在42V的范圍內(nèi)電動(dòng)機(jī)容量被限定的問題。將圖93的P30作為車體的車身電位，若使P33作為+42丫、使？30。 為-42V來(lái)使用，確保人體的安全，則作為電動(dòng)機(jī)電源可以有效利用42V + 42V=84V,可以將允許的電動(dòng)機(jī)容量變大到42V時(shí)動(dòng)機(jī)容量的約2 倍。圖88、圖92的結(jié)構(gòu)也可以說是同樣的。以上，對(duì)與本發(fā)明相關(guān)的各種形式的例子進(jìn)行了說明，但也可以將 本發(fā)明進(jìn)行各種變形，都本包含在發(fā)明中。例如，關(guān)于相數(shù)，對(duì)3相、 6相進(jìn)行很多說明，但也可以為單相、2相、4相、5相、7相、更多相 數(shù)的較大的多相。在小容量的設(shè)備中，從成本的角度出發(fā)優(yōu)選部件件數(shù) 較少，相數(shù)較少的2相、3相比較有利，在轉(zhuǎn)據(jù)脈動(dòng)的觀點(diǎn)或大容量設(shè) 備的情況下的1相的功率器件的最大電流制約方面等，多相的也比較有 利。對(duì)于極數(shù)也沒有限定，尤其是，在本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)中，原理上極數(shù) 較大的比較有利。但是，存在物理性的制約、漏磁通量等的不良影響、 多極化所導(dǎo)致的鐵損的增加、多極化所導(dǎo)致的控制裝置的限度等，優(yōu)選 選擇與用途及電動(dòng)機(jī)尺寸相對(duì)應(yīng)的合適的極數(shù)。此外，繞組的形式可以進(jìn)行分布巻繞、短節(jié)距等的變形。尤其是，關(guān)于極數(shù)，若本發(fā)明結(jié)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)將極數(shù)變大，則為可以 產(chǎn)生較大轉(zhuǎn)矩的結(jié)構(gòu)，在定子芯的各部的磁飽和、漏磁通量、鐵損的問 題不為障礙的范圍內(nèi)，極數(shù)更大的電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)是有利的。此外，關(guān)于轉(zhuǎn)子的種類，對(duì)表面磁鐵型的轉(zhuǎn)子進(jìn)行了很多的說明， 但也可以使用如圖46~圖49所示的轉(zhuǎn)子、在轉(zhuǎn)子上具有繞組的繞組勵(lì) 磁型轉(zhuǎn)子、具有被固定在軸方向兩端的勵(lì)磁繞組并通過間隙對(duì)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生 磁通量的所謂的爪極結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子等的各種轉(zhuǎn)子。永久磁鐵的種類、形狀 也沒有限定。使定子磁極、轉(zhuǎn)子磁極的形狀在圓周方向更加平滑的方法、在徑向方向 更加平滑的方法、使一部分的轉(zhuǎn)子磁極在圓周方向上移動(dòng)并進(jìn)行配置來(lái) 消除轉(zhuǎn)據(jù)脈動(dòng)成分的方法等。此外，在隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)、在各相的轉(zhuǎn)子 與定子之間的磁通量中產(chǎn)生不平衡的結(jié)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)的情況下，追加能夠使磁通量在轉(zhuǎn)子的背軛部與定子的背軛部之間通過的磁路，使不平衡部 分的磁通量通過，也能夠降低齒槽轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。電動(dòng)機(jī)的形式也可以為各種形式，以定子與轉(zhuǎn)子之間的氣隙形狀來(lái) 表現(xiàn)，可以變形為氣隙形狀為圓筒形的內(nèi)轉(zhuǎn)子型電動(dòng)機(jī)、外轉(zhuǎn)子型電動(dòng) 機(jī)、氣隙形狀為圓盤狀的軸向間隙型電動(dòng)機(jī)等。此外，也能夠變形為直 線狀電動(dòng)機(jī)。此外，也可以是氣隙形狀由圓筒形狀變形為稍稍錐形后的 電動(dòng)機(jī)形狀。特別是，在該種情況下，使定子與轉(zhuǎn)子在軸方向進(jìn)行移動(dòng)， 由此，可以使氣隙長(zhǎng)度改變，從而使勵(lì)磁的大小變化，可改變電動(dòng)機(jī)電 壓。利用該間隙可變，從而可以實(shí)現(xiàn)固定輸出控制。此外，可以將含有本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)的多個(gè)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行復(fù)合而制作。 例如，在內(nèi)徑側(cè)與外徑側(cè)配置2個(gè)電動(dòng)機(jī)、或者可以在軸方向上串耳關(guān)地 配置多個(gè)電動(dòng)機(jī)。此外，也可以是省略、去除本發(fā)明電動(dòng)機(jī)的一部分的 結(jié)構(gòu)。作為軟磁性體，除了使用通常的硅鋼板以外，可以使用非晶電磁 鋼板、將粉狀的軟鐵壓縮成型后的壓粉磁芯等。尤其是，在小型的電動(dòng)機(jī)中，將電磁鋼板進(jìn)行沖壓加工、彎曲加工、鍛造加工來(lái)形成3維形狀 部件，也可以構(gòu)成上述的本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)的一部分的形狀。關(guān)于電動(dòng)機(jī)的繞組，描述了很多的環(huán)狀的繞組，但不需要一定為圓 形，可以是橢圓形、多角形、根據(jù)磁路的情況等在轉(zhuǎn)子軸方向上設(shè)置部分 的凹凸形狀的形狀等的一些變形。此外，例如，在相差180°相位的環(huán)狀 繞組存在于定子內(nèi)部的情況下，作成半圓狀的繞組，與相差180°相位的 半圓狀繞組連接形成閉合回路，由此，也可以將環(huán)狀繞組變形為半圓狀 繞組。進(jìn)一步進(jìn)行分割，也可以變形為圓弧狀繞組。此外，對(duì)各環(huán)狀繞 組配設(shè)在槽中的結(jié)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行了說明，但也可以是在沒有槽的結(jié)構(gòu) 中在定子的轉(zhuǎn)子側(cè)表面附近配置薄型的繞組的結(jié)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)，作成所謂 的無(wú)芯電動(dòng)才幾。關(guān)于在電動(dòng)沖幾中通入的電流，是將各相的電流為正弦波 狀的電流作為前提來(lái)進(jìn)行說明的，但也可以以正弦波以外的各種波形的 電流來(lái)進(jìn)行控制。關(guān)于這些進(jìn)行各種變形后的電動(dòng)機(jī)，本發(fā)明的電動(dòng)機(jī) 的主旨的變形技術(shù)包括在本發(fā)明中。本申請(qǐng)給基于特愿2005 - 208358( 2005年7月19日申請(qǐng))的申請(qǐng)， 這些申請(qǐng)的所有公開內(nèi)容根據(jù)參照被編入本申請(qǐng)中。此外，本申請(qǐng)的發(fā)明只由技術(shù)方案的范圍限定，不能限定性地解釋 為說明書中所記載的實(shí)施方式等。
權(quán)利要求
1.一種N相的電動(dòng)機(jī)，N為正整數(shù)，其特征在于，具有配置在轉(zhuǎn)子的圓周上的各轉(zhuǎn)子磁極；定子的磁極及其磁路彼此磁分離的各相的定子；以與所述的各相的定子的磁路交鏈的方式卷繞的各相的繞組。
2. 如權(quán)利要求l的電動(dòng)機(jī)，其特征在于，各相的繞組以將該相的磁路與相反相的磁路交鏈的方式巻繞。
3. 如權(quán)利要求1的電動(dòng)機(jī)，其特征在于，具有如下的繞組成為與相鄰的2個(gè)定子磁極連接的磁路的磁通量 彼此相鄰地通過的結(jié)構(gòu)的磁路，并以所述相鄰的2個(gè)磁路的磁通量在相 同方向進(jìn)4亍交鏈的方式巻繞。
4. 如權(quán)利要求1的電動(dòng)機(jī)，其特征在于，具有各相的定子磁極；與各相的定子磁極連接并且以使磁通量向 轉(zhuǎn)子側(cè)通過為目的的磁通量通過用磁路SMP;與轉(zhuǎn)子磁極的背軛連接并 且與定子的所述磁通量通過用磁路SMP對(duì)置的以使磁通量向定子側(cè)通 過為目的的磁通量通過用磁路RMP;以與通過2個(gè)以上的定子磁極的磁 通量交鏈的方式巻繞的繞組。
5. —種2相以上的多相的電動(dòng)機(jī)，其特征在于， 定子的磁路在電氣角為360°的范圍內(nèi)被磁分離。
6. 如權(quán)利要求5的電動(dòng)機(jī)，其特征在于，各相的繞組的全部或 一 部分以僅圍繞該相的磁路的方式巻繞。
7. 如權(quán)利要求5的電動(dòng)機(jī)，其特征在于，在電動(dòng)機(jī)的內(nèi)外徑側(cè)或者轉(zhuǎn)子軸方向上配置2組電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)要素， 各相的繞組以將所述2組電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)要素的磁路交鏈的方式巻繞。
8. —種6相的電動(dòng)^/L,其特征在于，定子磁極的相順為A、 B、 C、 D、 E、 F相的順序時(shí)，A相與D相 的定子磁極由磁路ADP磁連接，與其他相的定子磁極磁分離，C相與F相的定子磁極由磁路CFP磁連接，與其他相的定子磁極磁 分離，E相與B相的定子磁極由磁路EBP磁連接，與其他相的定子磁極磁分離。
9. 如權(quán)利要求8的電動(dòng)機(jī)，其特征在于，具有以與所述》茲路ADP和EBP交鏈的方式巻繞的繞組IA4;以 與所述磁路CFP和EBP交鏈的方式巻繞的繞組IC4。
10. —種4極以上的多極的6相的電動(dòng)機(jī)，其特征在于， 定子磁極的相順為A、 B、 C、 D、 E、 F相的順序時(shí)，A相與D相的定子磁極由磁路ADPL磁連接，與其他相的定子磁極磁分離，C相與F相的定子磁極由磁路CFPL磁連接，與其他相的定子磁極 磁分離，E相與B相的定子磁極由磁路EBPL磁連接，與其他相的定子磁極 磁分離，繞組以與所述的各磁路ADPL、 CFPL、 EBPL交鏈的方式巻繞。
11. 如權(quán)利要求10的電動(dòng)機(jī)，其特征在于，配置在電動(dòng)機(jī)的圓周方向整個(gè)圓周上的環(huán)狀的繞組IA4以與所述磁 ;洛ADPL、 EBPL交鏈的方式巻繞，配置在電動(dòng)機(jī)的圓周方向整個(gè)圓周上的環(huán)狀的繞組IC4以與所磁路 CFPL、 EBPL交鏈的方式巻繞。
12. 如權(quán)利要求l、 5、 7、 8或10的電動(dòng)機(jī)，其特征在于， 在定子磁極或其延長(zhǎng)上的磁路和多相的定子磁極或其延長(zhǎng)上的》茲體。、、" "、 、、。
、厶、、
13. —種電動(dòng)機(jī)，其特征在于，具有配置在定子的圓周方向上的槽SL1、 SL2、 SL3、 SL4、 SL5、 SL6; 3相繞組內(nèi)的U相繞組UU1和UU2; V相繞組VV1和VV2; W 相繞組WW1和WW2,在所述槽SL1和SL3之間巻繞所述U相繞組UU1, 在所述槽SL3和SL5之間巻繞所述V相繞組VV1, 在所述槽SL5和SL1之間巻繞所述W相繞組WW1, 這些繞組UW1、 VV1、 WW1構(gòu)成第l繞組組， 在所述槽SL6和SL4之間巻繞所述U相繞組UU2, 在所述槽SL4和SL2之間巻繞所述V相繞組VV2， 在所述槽SL2和SL6之間巻繞所述W相繞組WW2, 這些繞組UU2、 VV2、 WW2構(gòu)成第2繞組組。
14. 一種電動(dòng)機(jī)，其特征在于，在相鄰的轉(zhuǎn)子磁極間磁路與非磁性部大致并行地配置的轉(zhuǎn)子具有能夠在轉(zhuǎn)子磁極上感應(yīng)出勵(lì)磁磁通量的閉合的轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組；串聯(lián)地插 入到所述勵(lì)磁繞組的一部分的二極管。
15. 如權(quán)利要求14的電動(dòng)機(jī)，其特征在于， 相同的相的定子磁極配置在圓周上，在各相的定子磁極之間具有定子繞組在定子的圓周方向上圍繞的 環(huán)狀的繞組。
16. 如權(quán)利要求15的電動(dòng)機(jī)，其特征在于，具有與某相的定子磁極相鄰的定子磁極是具有電氣角為大致180° 的相位差的定子磁極的定子。
17. 如權(quán)利要求14的電動(dòng)機(jī)，其特征在于，具有如下的定子， 具有配置在定子的圓周方向上的槽SL1、 SL2、 SL3、 SL4、 SL5、SL6; 3相繞組內(nèi)的U相繞組UU1和UU2; V相繞組VV1和VV2; W相繞組WW1和WW2,在所述槽SL1和SL3之間巻繞所述U相繞組UU1, 在所述槽SL3和SL5之間巻繞所述V相繞組VV1, 在所述槽SL5和SL1之間巻繞所述W相繞組WW1, 這些繞組UW1、 VV1、 WW1構(gòu)成第1繞組組， 在所述槽SL6和SL4之間巻繞所述U相繞組UU2, 在所述槽SL4和SL2之間巻繞所述V相繞組VV2, 在所述槽SL2和SL6之間巻繞所述W相繞組WW2, 這些繞組UU2、 VV2、 WW2構(gòu)成第2繞組組。
18. 如權(quán)利要求14~ 17的任意一項(xiàng)的電動(dòng)機(jī)，其特征在于， 所述勵(lì)磁繞組配置在轉(zhuǎn)子的所述非磁性部上。
19. 如權(quán)利要求14~ 18的任意一項(xiàng)的電動(dòng)機(jī)，其特征在于， 所述勵(lì)/磁繞組向多個(gè)所述非磁性部分布地巻繞。
20. 如權(quán)利要求14~ 19的任意一種的電動(dòng)機(jī)，其特征在于， 在所述非磁性體部的空間的一部分或全部上配置有永久磁4失。
21. —種電動(dòng)^/L,其特征在于，在轉(zhuǎn)子中，在轉(zhuǎn)子的表面或表面附近的圓周方向上，以電氣角為 180°的間距交替地配置永久》茲《失的N極與S極，轉(zhuǎn)子表面附近的永久 磁鐵間是由軟磁性體構(gòu)成的可變磁極，在磁極間磁路與非磁性部大致并行配置，該轉(zhuǎn)子具有能夠在所述可變磁極上感應(yīng)出勵(lì)磁磁通量的閉合的轉(zhuǎn) 子勵(lì)磁繞組；串聯(lián)地插入到該勵(lì)》茲繞組的一部分的二極管。
22. 如權(quán)利要求14~20的任意一項(xiàng)的電動(dòng)機(jī)，其特征在于，轉(zhuǎn)子的軟磁性體的電磁鋼板是與轉(zhuǎn)子軸大致并行地配置并且在相鄰的轉(zhuǎn)子磁極上形成磁路的磁路結(jié)構(gòu)，在各轉(zhuǎn)子磁極上配置多個(gè)所述磁路結(jié)構(gòu)。
23. 如權(quán)利要求22的電動(dòng)機(jī)，其特征在于，轉(zhuǎn)子的軟磁性體的電磁鋼板在轉(zhuǎn)子表面附近設(shè)置多個(gè)切斷部或者 施加多個(gè)電絕緣膜。
24. 如權(quán)利要求14-23的任意一項(xiàng)的電動(dòng)機(jī)及其控制裝置，其特征 在于，不連續(xù)地對(duì)電動(dòng)機(jī)的定子繞組的d軸電流進(jìn)行控制。
25. 如權(quán)利要求24的電動(dòng)機(jī)及其控制裝置，其特征在于，對(duì)定子繞組進(jìn)行通電的所述d軸電流是電動(dòng)機(jī)的全部d軸電流的時(shí) 間比率為50%以下。
26. 如權(quán)利要求24或25的電動(dòng)機(jī)及其控制裝置，其特征在于， 在對(duì)定子繞組進(jìn)行通電的所述d軸電流不是電動(dòng)機(jī)的全部d軸電流的期間，以定子繞組的d軸電流與所述轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組的d軸電流分擔(dān)電 動(dòng)^/L的全部d軸電流的方式進(jìn)行控制。
27. 如權(quán)利要求26的電動(dòng)機(jī)及其控制裝置，其特征在于， 在對(duì)定子繞組進(jìn)行通電的所述d軸電流不是電動(dòng)機(jī)的全部d軸電流的期間，以電動(dòng)機(jī)的全部銅損最小的方式或電動(dòng)機(jī)損失為最小的方式控 制定子繞組的d軸電流。
28. —種電動(dòng)機(jī)，其特征在于，由在與電磁鋼板的厚度方向成直角的方向施加有電絕緣膜的電磁 鋼板構(gòu)成。
29. 如權(quán)利要求28的電動(dòng)機(jī)，其特征在于， 以交叉的方式層疊施加有所述絕緣膜的電^f茲鋼^1。
30. —種電動(dòng)機(jī)的控制裝置，其特征在于， 具有2個(gè)直流電源和4個(gè)功率元件， 將所述2個(gè)直流電源串聯(lián)地連接，將所述4個(gè)功率元件橋狀地連接到串聯(lián)地連接的所述直流電源的兩端,在3相交流電動(dòng)機(jī)中，其繞組為3相內(nèi)的2相的繞組，將該2個(gè)繞 組的單端彼此連接，使其連接點(diǎn)與串聯(lián)地連接上述2個(gè)直流電源的連接 點(diǎn)連接，
31. —種電動(dòng)機(jī)的控制裝置，其特征在于， 具有2個(gè)直流電源和4個(gè)功率元件，串聯(lián)地連接上述2個(gè)直流電源，將所述4個(gè)功率元件連接到橋狀地串聯(lián)地連接的所述直流電源的兩端,將星形接線或三角形接線的3相交流電動(dòng)機(jī)的 一端連接到串聯(lián)地連 接所述2個(gè)直流電源的連接點(diǎn)，接。
32. —種電動(dòng)機(jī)的控制裝置，其特征在于，具有4相交流的電動(dòng)機(jī)，A相的定子》茲極與C相的定子磁極的相對(duì) 的相位具有電氣角為180°的相位差，并相鄰地配置，在兩定子磁極之間 配置繞組WAC, B相的定子磁極與D相的定子磁極的相對(duì)的相位具有電 氣角為180°的相位差，并相鄰地配置，在兩定子石茲極之間配置繞組 WBD,在A、 C相的定子磁極與B、 D相的定子磁極之間配置繞組 WACBD,將所述3個(gè)繞組進(jìn)行星形接線；2個(gè)直流電源；4個(gè)功率元件，串聯(lián)地連接所述2個(gè)直流電源，以2組的橋狀將所述4個(gè)功率元件連接到串聯(lián)地連接的所述直流電 源的兩端，分別將繞組WAC與WBD的另 一端連接到所述2組功率元件的橋， 將所述繞組WACBD的另 一端連接到所述2個(gè)直流電源的串聯(lián)連接點(diǎn)。
33. 如權(quán)利要求30、 31或32的電動(dòng)機(jī)的控制裝置，其特征在于， 2個(gè)電源中的1個(gè)電源是由另一個(gè)電源進(jìn)行DC-DC轉(zhuǎn)換而形成的電源。
全文摘要
一種復(fù)合電動(dòng)機(jī)，具有在圓周方向上N極與S極交替地配置的4極以上的轉(zhuǎn)子、定子的磁路在電氣角為360°的范圍內(nèi)被磁分離的定子芯、N相電動(dòng)機(jī)的(N-1)組(N為正整數(shù))的繞組，以繞組電流有效地對(duì)磁路進(jìn)行作用的方式構(gòu)成。
文檔編號(hào)H02K1/14GK101228679SQ20068002647
公開日2008年7月23日 申請(qǐng)日期2006年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月19日
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