JP2008263681A - 交流モータ - Google Patents

Abstract

【課題】低損失でコンパクトな交流モータを提供すること。
【解決手段】ステータ１６〜１８が互いに磁気的に分離されて軸方向に配列され、各ステータ１６〜１８はそれぞれ、互いに磁束位相が１８０度離れた２種類のステータ磁極を周方向交互に配置してなる。各ステータ１６〜１８にはそれぞれ相巻線が蛇行巻装される。つまり、ステータ１６に巻装されるU相巻線は、ステータ１６の周方向に隣接するU＋ステータ磁極とU−ステータ磁極との間の隙間に周方向互い違いに蛇行配線される。他のステータ１７，１８も同様である。このように構成すると、ステータ側の各相の磁気回路がコンパクトに構成できるため、この磁気回路と鎖交する相巻線もコンパクトに構成することができ、低損失でコンパクトな交流モータを実現することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、交流モータに関し、特にステータコアに周方向へ巻装されたループ状巻線を備えた交流モータに関する。

従来から、ステータ磁極に各相のコイルが集中的に巻回されたブラシレスモータが知られている（例えば、特許文献１参照）。図３１および図３２はこのような従来のブラシレスモータの概略的な構成を示す縦断面図および横断面図である。これらの図には４極６スロット型のブラシレスモータが示されており、ステータの巻線構造はいわゆる集中巻きであって、各ステータ磁極には各相のコイルが集中的に巻回されている。また、図３３にはステータを周方向に１周展開した状態で、Ｕ，Ｖ，Ｗ等の巻線の配置関係が示されている。横軸は電気角で表現されており、１周で７２０°となっている。ロータ１０２の表面には、Ｎ極の永久磁石１０７とＳ極の永久磁石１０８とが周方向に交互に配置されている。ステータ１０４では、Ｕ相のステータ磁極ＴＢＵ１、ＴＢＵ２のそれぞれにはＵ相巻線ＷＢＵ１、ＷＢＵ２が巻回されている。同様に、Ｖ相のステータ磁極ＴＢＶ１，ＴＢＶ２のそれぞれにはＶ相巻線ＷＢＶ１、ＷＢＶ２が巻回されている。Ｗ相のステータ磁極ＴＢＷ１，ＴＢＷ２のそれぞれにはＷ相巻線ＷＢＷ１、ＷＢＷ２が巻回されている。このような構造を有するブラシレスモータは、現在、広く産業用、家電用に使用されている。

また、本出願人が提案しているループ状の固定子巻線を有する交流モータ（特許文献２参照）は、上記ブラシレスモータより構造が単純で生産性を向上させることができ、小型化、高効率化、低コスト化が可能な交流モータである。図３４は、ループ状の固定子巻線を有する電動機の具体的な構成を示す縦断面図である。図３４ に示す電動機１００A は、３ 相交流で動作する８ 極の電動機であり、回転子軸１１１、永久磁石１１２ 、固定子１１４ を含んで構成されている。図３５ は、回転子１１０ の周方向展開図である。回転子１１０ は、表面に配置された複数の永久磁石１１２ を備えている。これらの永久磁石１１２ は、回転子の１１０ 表面に沿って周方向にＮ 極とＳ 極とが交互に配置されている。図３６ は、回転子側から見た固定子１１４ の内周側形状の展開図である。固定子１１４ は、それぞれ４ 個のＵ 相固定子磁極１１９ 、Ｖ 相固定子磁極１２０ 、Ｗ相固定子磁極１２１ を備えている。各固定子磁極１１９ 、１２０ 、１２１ は、回転子１１０ に対して突極状の形状を有している。図３７ は、各相の巻線の周方向展開図を示す図である。固定子１１４ のＵ 相固定子磁極１１９ 、Ｖ 相固定子磁極１２０ 、Ｗ 相固定子磁極１２１のそれぞれの間には、ループ状のＵ 相巻線１１５ 、Ｖ 相巻線１１６ 、１１７ 、Ｗ 相巻線１１８ が配置されている。ロータ軸１１１から見て時計回り方向の電流を正とすると（他の相の相巻線についても同様とする）、U相巻線１１５に流れる電流Iuは負（−Iu）となる。同様に、V相巻線１１６に流れる電流Ivは正（＋Iv）となり、V相巻線１１７に流れる電流Ivは負（−Iv）となる。W相巻線１１８に流れる電流Iwは正（＋Iw）となる。これら３種類の電流Iu、Iv、Iwは、３相交流電流であり、互いに位相が１２０°ずつずれている。図３８は、２つの巻線を単一の巻線にまとめた変形例を示す図である。図３８と図３７を比較すると明らかなように、Ｕ相巻線１１５とＶ相巻線１１６が単一のＭ相巻線１３８に置き換えられ、Ｖ相巻線１１７とＷ相巻線１１８が単一のＮ相巻線１３９に置き換えられている。また、U相巻線１１５の電流（−Iu）とV相巻線１１６の電流（＋Iv）とを加算したM相電流Im（＝−Iu＋Iv）をM相巻線１３８に流すことにより、M相巻線１３８によって発生する磁束の状態とU相巻線１１５とV相巻線１１６のそれぞれによって発生する磁束を合成した状態とが同じになり、電磁気的に等価になる。同様に、V相巻線１１７の電流（−Iv）とW相巻線１１８の電流（＋Iw）とを加算したN相電流In（＝−Iv＋Iw）をN相巻線１３９に流すことにより、N相巻線１３９によって発生する磁束の状態とV相巻線１１７とW相巻線１１８のそれぞれによって発生する磁束を合成した状態とが同じになり、電磁気的に等価になる。

また、図３４に示す電動機１００Aを多相化した例として、６相で構成した例を図３９に示す。図３９は、ループ状の固定子巻線を有する６相交流で駆動される電動機の具体的な構成を示す断面図である。図３９に示す電動機１００Bは、６相交流で動作する８ 極の電動機であり、回転子軸１１１、永久磁石１１２ 、固定子１７３を含んで構成されている。図４０ は、回転子側から見た固定子１７３ の内周側形状の展開図である。固定子１７３ は、それぞれ４個のU+相固定子磁極１６７ 、W−相固定子磁極１６８ 、V＋相固定子磁極１６９、U−相固定子磁極１７０ 、W＋相固定子磁極１７１ 、V−相固定子磁極１７２ を備えている。隣り合う固定子磁極間の電磁気的な位相差が電気角で６０°になるように配置されている。各固定子磁極１６７、１６８、１６９、１７０ 、１７１ 、１７２ は、回転子１１２ に対して突極状の形状を有している。図４１は各相の巻線の周方向展開図を示す図である。固定子１７３のU＋相固定子磁極１６７、W−相固定子磁極１６８、V＋相固定子磁極１６９、U−相固定子磁極１７０、W＋相固定子磁極１７１、V−相固定子磁極１７２のそれぞれの間には、ループ状のUW−相巻線１６２、WV＋相巻線１６３、VU−相巻線１６４、UW＋相巻線１６５、WV−相巻線１６６の５本の巻線で構成されている。
特開平６−２６１５１３号公報（第３頁、図１−３） 特開２００５−１６０２８５号公報

ところで、上記従来のものは多相化した場合に、体格が大きくなるという問題があった。また、必要な巻線の本数が増えるため巻線の抵抗が大きくなり、銅損が増加し効率が低下するという問題があった。また、巻線の本数が増えるだけでなく、固定子磁極の数も増えるため、構造が複雑になり生産性が低下するという問題があった。また、３次元的な磁路を構成するために、３次元磁路を構成できる軟磁性体（圧粉磁心など）は磁気特性に劣るためモータの性能が劣るという問題があった。本発明は上記問題点を改善可能な交流モータを提供することをその目的としている。

上記課題を解決する本発明の交流モータは、ロータ磁極としてのN極磁極及びS極磁極が周方向へ交互に配置されたロータと、周方向に複数個配置されるステータ磁極によりそれぞれ構成されるとともに、前記ステータ磁極の位置が互いに周方向にずらして配置されているN（Nは４以上の偶数）個のステータ磁極群を有するステータコアと、前記ステータ磁極群の間に配置されるステータコイルとしてのループ状巻線とを備える交流モータにおいて、前記各ステータ磁極群は、互いに電気角で略１８０°位相が異なる一対の前記ステータ磁極群の前記ステータ磁極を周方向交互に配置してなる１８０°位相差のステータ磁極群の組に組分けされ、前記１８０°位相差のステータ磁極群の各組が互いに軸方向にずらして配置され、前記ループ状巻線が前記略１８０°位相が異なるステータ磁極群の間に配置されていることを特徴としている。

すなわち、本発明の交流モータの各ステータ磁極は、N（Nは４以上の偶数）個のステータ磁極群に群別される。各ステータ磁極群のステータ磁極は周方向に異なる位置に配置される。一つのステータ磁極群のステータ磁極と、この一つのステータ磁極群に対して電気角で１８０°位相が異なる一つのステータ磁極群のステータ磁極とが周方向において隣り合うように配置される。これら互いに１８０°位相が異なる二つのステータ磁極群の間にはループ状巻線が相巻線として設けられる。言い換えれば、ループ状巻線は、これら互いに１８０°位相が異なる二つのステータ磁極群のステータ磁極の隙間（以下、磁極間隙間とも言う）に設けられる。好適には、ループ状巻線は、上記磁極間隙間の一つに軸方向一端側から軸方向他端側へ敷設された後、上記磁極間隙間に対してステータ磁極を隔てて周方向に隣接する次の磁極間隙間に軸方向他端側から軸方向一端側へ敷設される。つまり、ループ状巻線は蛇行配線される。ループ状巻線は、少なくとも一つの１８０°位相差のステータ磁極群の組に流れる磁束と鎖交する。あるいは、少なくとも一つの１８０°位相差のステータ磁極群の組に磁束を形成する。

本発明では、互いに１８０°位相差があり、周方向に隣接する一対のステータ磁極群により磁気回路が形成されるため磁気回路がコンパクトになるとともに、ループ状巻線をコンパクトに形成することができるため、構造の簡素化と使用銅量の大幅な低減を実現でき、高効率化と高トルク化とを実現することができる。

好適な態様において、前記略１８０°位相差のステータ磁極群の組は、実質的に同一平面上に配置される。なお、ここで言う「同一平面に配置される」とは、軸方向ほぼ等位置に配置されることを言う。このようにすれば、スペースを磁気回路と巻線に有効活用できるため小型化が実現できる。

好適な態様において、前記１８０°位相差のステータ磁極群の組は、互いに磁気的に分離されている。すなわち、この態様では、１８０°位相差のステータ磁極群の組どうしの間を構造的に分離し、さらに磁気的な絶縁物、例えば空気、非磁性金属、短絡巻線、反磁性材料などにより磁気的に分離する。これにより、磁気回路を有効に利用できるので、高効率化、高トルク化、リップル低減などが可能になる。

好適な態様において、前記ロータは、前記１８０°位相差のステータ磁極群の組ごとに分割されて前記１８０°位相差のステータ磁極群の組ごとに磁気的に独立する磁気回路を形成する。つまり、この態様では、ロータを同一平面にある１８０°位相差のステータ磁極群の組に合わせて分割し、分離されたロータの組の間の空間に、磁気的な絶縁物、例えば空気、非磁性金属、短絡巻線、反磁性材料などが配置される。ロータ軸も全てを非磁性体あるいは一部を非磁性体であることが望ましい。これにより、ループ状巻線配置スペースを拡大することができ、さらなる高効率化、高トルク化が可能になる。

好適な態様において、軸方向一端側に配置される前記１８０°位相差のステータ磁極群の組に所属する前記一対のステータ磁極群の一方は前記各ステータ磁極群の軸方向一端側に配置され、軸方向一端側に配置される前記１８０°位相差のステータ磁極群の組に所属する前記一対のステータ磁極群の他方は前記各ステータ磁極群の軸方向他端側に配置され、前記ループ状巻線は、前記一対のステータ磁極群が軸方向両端側に個別配置された前記１８０°位相差のステータ磁極群の組に巻装されない。

すなわち、この態様では、ステータコアの一端部側に配置された１８０°位相差のステータ磁極の組を構成する２つのステータ磁極のうち１つを軸方向両端部に別々に配置し、更に、この１８０°位相差のステータ磁極群の組のためのループ状巻線を省略する。これにより、ループ状巻線数を減らす（たとえばＮ／２−１）ことができるため、使用銅量の更なる低減による体格縮小、銅損低減、高トルク化などを図ることができ、巻線構造の簡素化、軽量化、低コスト化を実現できる。

好適な態様において、前記ステータコアを機械的に支持するハウジングを有し、前記ハウジングは、非磁性体により構成されて前記１８０°位相差のステータ磁極群の各組を磁気的に分離する。この態様によれば、不要な磁路の遮断により、鉄損低減などの効果を奏することができる。

好適な態様において、前記ステータ磁極群は、電磁鋼板により構成されている。特に、上述した１８０°位相差のステータ磁極群の組は、同一平面上に配置されているので、言い換えれば軸方向略等位置に配置されているので、磁気特性及び経済性に優れた電磁鋼板により構成でき、高トルク化、高効率化が可能となる。

好適な態様において、前記ステータ磁極群は、圧粉磁性体により構成されている。これにより電磁気的に有効であるが電磁鋼板では実現できない複雑形状を作製することができ、高トルク化、高効率化が可能となる。

好適な態様において、前記ステータ磁極群は、電磁鋼板と圧粉磁性体との組み合わせにより構成されている。これにより磁気特性の良い電磁鋼板と複雑形状に対応できる圧粉磁性体の良い所を組み合わせることができ、高トルク化、高効率化が可能となる。

たとえば、上記１８０°位相差のステータ磁極群の組は、U相ループ状巻線によりU＋相の磁束を発生するステータ磁極群とU−相の磁束を発生するステータ磁極群との組（U相ステータ磁極群の組）、V相ループ状巻線によりV＋相の磁束を発生するステータ磁極群とV−相の磁束を発生するステータ磁極群との組（V相ステータ磁極群の組）、W相ループ状巻線によりW＋相の磁束を発生するステータ磁極群とW−相の磁束を発生するステータ磁極群との組（W相ステータ磁極群の組）とで構成されることができ、これら各相のステータ磁極群の組（１８０°位相差のステータ磁極群の組）は、軸方向にずらして配置されることができる。なお、１８０°位相差のステータ磁極群の組は、各相ごとに磁気的に分離されることが好適である。この分離はロータ側で行ってもよく、ステータ側で行ってもよく、両側で行っても良い。

以下、本発明を適用したブラシレスモータの好適実施形態について図面を参照して具体的に説明する。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態を図１〜図４に示す。図１は第１実施形態のブラシレスモータの模式縦断面図、図２はロータ側からみたステータの周方向展開図、図３は各相ステータの模式径方向断面図、図４は各相のループ状巻線（以下、単に巻線とも言う）の周方向展開図である。

この実施形態のブラシレスモータ１０１Aは、６相の８極モータであり、ロータ１０、ロータ軸１１、永久磁石１２、ハウジング１３、ステータ１４を含んで構成されている。ロータ１０は外周面に配置された複数の永久磁石１２を備えている。永久磁石１２は、ロータ磁極としてのN極とS極とをロータ１０の外周面に周方向交互に形成している。

ステータ１４は、U相ステータ１６、V相ステータ１７、W相ステータ１８により構成されている。U相ステータ１６、V相ステータ１７、W相ステータ１８は、磁気絶縁物２５、２６によって互いに磁気的に分離されている。U相ステータ１６は、４個のU＋相ステータ磁極１９と４個のU−相ステータ磁極２０とを周方向交互に備えている。V相ステータ１７は、４個のV＋相ステータ磁極２１と４個のV−相ステータ磁極２２とを周方向交互に備えている。W相ステータ１８は、４個のW＋相ステータ磁極２３と４個のW−相ステータ磁極２４とを周方向交互に備えている。各ステータ磁極１９、２０、２１、２２、２３、２４は、ロータ１０に向けて突出する突極形状を有している。

図２は、ロータ１０側から見たステータ１４の内周部位の周方向展開図である。４個のU＋相ステータ磁極１９は同一円周上にて（軸方向等位置にて）周方向等間隔に配置されている。同様に、４個のU−相ステータ磁極２０は同一円周上にて周方向等間隔に配置されている。４個のV＋相ステータ磁極２１は同一円周上にて周方向等間隔に配置されている。４個のV−相ステータ磁極２２は同一円周上にて周方向等間隔に配置されている。４個のW＋相ステータ磁極２３は同一円周上にて周方向等間隔に配置されている。４個のW−相ステータ磁極２４は同一円周上にて周方向等間隔に配置されている。

４個のU＋相ステータ磁極１９をU＋相ステータ磁極群、４個のU−相ステータ磁極２０をU−相ステータ磁極群、４個のV＋相ステータ磁極２１をV＋相ステータ磁極群、４個のV−相ステータ磁極２２をV−相ステータ磁極群、４個のW＋相ステータ磁極２３をW＋相ステータ磁極群、４個のW−相ステータ磁極２４をW−相ステータ磁極群と称する。

図２において、U＋相ステータ磁極群及びU−相ステータ磁極群からなる１８０°位相差のステータ磁極群の組（以下、U組とも言う）と、V＋ステータ磁極群及びV−ステータ磁極群からなる１８０°位相差のステータ磁極群の組（以下、V組とも言う）と、W＋ステータ磁極群及びW−ステータ磁極群からなる１８０°位相差のステータ磁極群の組（以下、W組とも言う）は、軸方向及び周方向位置にずらして配置されている。U＋相ステータ磁極群、V＋ステータ磁極群、W＋ステータ磁極群は、相対的に機械角で３０°、電気角で１２０°の位相差となるように互いに周方向へずらして配置されている。U＋相ステータ磁極群とU−相ステータ磁極群は相対的に機械角で４５°、電気角で１８０°位相差となるように周方向へずらして配置されている。V＋相ステータ磁極群とV−相ステータ磁極群は機械角で４５°、電気角で１８０°位相差となるように周方向へずらして配置されている。W＋相ステータ磁極群とW−相ステータ磁極群は相対的に機械角で４５°、電気角で１８０°位相差となるように周方向へずらして配置されている。同相のステータ磁極間のピッチは機械角で９０°、電気角で３６０°に設定されている。U＋相ステータ磁極群とU−相ステータ磁極群とは同一平面上に配置され、V+相ステータ磁極群とV−相ステータ磁極群とは同一平面上に配置され、W＋相ステータ磁極群とW−相ステータ磁極群とは同一平面上に配置されている。

ステータ１４の各相ステータ磁極形状を以下に説明する。

図３（ａ）は図１のA−A線矢視模式断面図である。図３（ｂ）は図１のＢ−Ｂ線矢視模式断面図である。図３（ｃ）は図１のＣ−Ｃ線矢視模式断面図である。Ｕ＋相ステータ磁極１９、Ｕ−相ステータ磁極２０、Ｖ＋相ステータ磁極２１、V−相ステータ磁極２２、Ｗ＋相ステータ磁極２３、W−相ステータ磁極２４はロータ１０に向けて突出する突極形状を有している。

図４は、各相の巻線（ループ状巻線）の周方向展開図を示す図である。各相の巻線３１、３２、３３がそれぞれU＋相ステータ磁極群とU−相ステータ磁極群の間、V＋相ステータ磁極群とV−相ステータ磁極群の間、W＋相ステータ磁極群とW−相ステータ磁極群の間に配置されている。

図５は、U相巻線３１の概略的な形状を示す図であり、３次元的に曲げられている。U相巻線３１は、巻き始め端子U＋と巻き終わり端子U−を有している。同様に、V相巻線３２は巻き始め端子V＋と巻き終わり端子V−を有し、W相巻線３３は巻き始め端子W＋と巻き終わり端子W−を有し、U相巻線３１と同じ形状に形成されている。

図６（ａ）は図４のＤ−Ｄ線断面図である。図６（ｂ）は図４のＥ−Ｅ線断面図である。図７は、ステータ１４の構造例を示す図であり、軸対称形状の片側断面のみ表示している。図７は、Ｕ相ステータ１６を電磁鋼板をロータ軸方向に積層して作製した例を示している。同様に、Ｖ相ステータ１７、Ｗ相ステータ１８についても電磁鋼板を用いて作製可能である。

図６（ａ）、図６（ｂ）に図示するように、U相ステータ１６、V相ステータ１７、W相ステータ１８は磁気絶縁物２５、２６により磁気的に分離されている。また、Ｕ＋相ステータ磁極１９とＵ−相ステータ磁極２０はほぼ同一平面上に配置されるが、Ｕ相巻線３１のスペース分だけ軸方向にずれて配置されている。同様に、Ｖ＋相ステータ磁極２１とＶ−相ステータ磁極２２はほぼ同一平面上に配置されるが、Ｖ相巻線３２のスペース分だけ軸方向にずれて配置されている。Ｗ＋相ステータ磁極２３とＷ−相ステータ磁極２４はほぼ同一平面上に配置されるが、Ｗ相巻線３３のスペース分だけ軸方向にずれて配置されている。磁気絶縁物２５，２６は、空気、非磁性金属（アルミ、銅など）、短絡巻線、グラファイトなどである。

図８に短絡巻線で構成した図を示す。図８では、磁気絶縁物２５，２６として銅線をコイル状に巻いて製作している。コイル状の磁気絶縁物２５は、巻き始め端子Aと巻き終わり端子Bを有し、端子Aと端子Bは短絡されている。このため、交流磁界が作用すると、磁界を妨げる方向に電流が流れるので磁気的に絶縁できる。図８では、説明のため端子A、Bを飛び出して表示しているが、実際は飛び出さないように整形してある。また、配置については磁気を絶縁する効果が得られる位置ならどこでも良く、U相ステータ１６とV相ステータ１７の間、V相ステータ１７とW相ステータ１８の間に配置される。

以上説明したように、各相ステータ磁極のうち位相差が１８０°となるステータ磁極を隣合わせに配置し、同一平面上に配置することで、空間を有効に活用することができるため、小型化を実現することができる。また、位相差が１８０°となるステータ磁極を軸方向に巻線スペース分だけずらして配置することにより、空間をより有効に活用することができるため更なる小型化が可能となる。更に、同一平面上に配置されたステータ磁極間（例えば、U＋相ステータ磁極とU−相ステータ磁極の間）において軸方向へ通る磁束がほとんどなくなるため、ステータ１４を磁気特性に優れる電磁鋼板を用いて製作することができる。したがって、ブラシレスモータ１０１Aを高効率化、高トルク化することが可能となる。

また、従来技術である図３９に示す６相交流で動作する電動機１００Bに比べて、上述したこの実施形態では巻線の本数が５本から３本へと低減しているため、巻線が簡素化されるとともに、銅の使用量を大幅に低減することができ、銅損を大幅に低減可能である。また、図３９に示す電動機１００Bでは、隣り合うステータ磁極は電磁気的に６０°の位相差となるように配置されているが、この実施形態では１８０°位相差のステータ磁極が隣り合うように配置し、さらに１８０°位相差のステータ磁極の組（例えば、U＋相ステータ磁極１９とU−相ステータ磁極２０）を同一平面上に配置するため空間を有効活用することにより電動機の小型化を実現できる。また、図３９に示す電動機１００Bでは、ロータ軸方向に通る磁束が多いため電磁鋼板を使用することが困難であったが、この実施形態では主な磁束がロータ軸に垂直な平面内を通るように構成できるので、磁気特性に優れる電磁鋼板を用いて製作することができ、高効率化、高トルク化が実現できる。

（第２実施形態）
図９〜図１３は本発明の第２実施形態を示す図である。図９は第２実施形態のブラシレスモータの模式軸方向断面図、図１０はロータ側からみたステータの周方向展開図、図１１、図１２は各相ステータの径方向模式断面図、図１３は各相の巻線の周方向展開図である。

第２実施形態は上述した第１実施形態の変形態様である。第１実施形態ではU＋相ステータ磁極１９とU−相ステータ磁極２０とが同一平面上に配置されているのに対して、第２実施形態では図９、図１０に示すようにU＋相ステータ磁極１９とU−相ステータ磁極２０とは同一平面上に配置されていない。すなわち、U＋相ステータ磁極１９はステータの軸方向一端側に、U−相ステータ磁極２０はステータの軸方向他端側に配置されている。更に、第１実施形態では図４に示すように巻線はU相巻線３１、V相巻線３２、W相巻線３３の３本であるのに対し、第２実施形態では巻線はV相巻線３２、W相巻線３３の２本であり、U相巻線３１が省略されている。省略可能な理由については後述する。

次に、ステータ１４の各相ステータ磁極形状の詳細について説明する。図９に本実施形態のステータ１４の断面箇所を示してある。図１１（ａ）は図９のＤ−Ｄ線断面図である。図１１（ｂ）は図９のＥ−Ｅ線断面図である。図１２（a）は図９のＦ−Ｆ線断面図である。図１２（b）は図９のＧ−Ｇ線断面図である。これらの図に示すように、Ｕ＋相ステータ磁極１９、Ｕ−相ステータ磁極２０、Ｖ＋相ステータ磁極２１、V−相ステータ磁極２２、Ｗ＋相ステータ磁極２３、W−相ステータ磁極２４のそれぞれは、ロータ１０に対して突極形状を成している。また、Ｕ＋相ステータ磁極群とＵ−相ステータ磁極群は同一平面上になく、相対的に機械角で４５°、電気角で１８０°位相差となるように互いに周方向にずらして配置されている。

図１３は、各相の巻線の周方向展開図を示す図である。Ｕ相巻線３１が排除され、Ｖ相巻線がＶ＋相ステータ磁極群とＶ−相ステータ磁極群の間に、Ｗ相巻線がＷ＋相ステータ磁極群とＷ−相ステータ磁極群の間に配置され、巻線の本数は２本である。

次に、Ｕ相巻線３１を排除できる理由について説明する。図１４はU相電流Iuが作用する磁路を模式的に示したものであり、分かり易くするため同一平面上にあるステータ磁極群（例えば、V＋相ステータ磁極群とV−相ステータ磁極群）を軸方向にずらして表示してある。図１４（ａ）が上述した第１実施形態の磁路を示し、図１４（ｂ）が第２実施形態の磁路を示している。図１４（ａ）では、Ｕ相巻線３１に流れるＵ相電流Ｉｕが作る磁束は磁路（１）−（２）−（３）−（４）（以下、磁気回路１と称する）であり、紙面に向かって時計周りである。一方、図１４（ｂ）では、Ｕ相巻線が存在しないが電流はＩｕ＋Ｉｖ＋Ｉｗ＝０となるように制御されるので、この式を変形するとＩｖ＋Ｉｗ＝−Ｉｕとなり、Ｖ相電流ＩｖとＷ相電流Ｉｗの和は（−Ｉｕ）となることが示される。よって、Ｖ相巻線３２に流れるＶ相電流ＩｖとＷ相巻線３３に流れるＷ相電流Ｉｗとの和はＵ相電流（−Ｉｕ）となるので、図１４（ｂ）に示すように磁路は（５１）−（５２）−（５３）−（５４）（以下、磁気回路２と称する）となる。磁気回路２は紙面に向かって反時計周りであり、磁気回路１とちょうど反対向きになっているが、Ｕ＋相ステータ磁極１９からＵ−相ステータ磁極２０へと向かう磁気回路の構成は同じとなっているため、U相巻線３１を排除することができる。

図１５はＵ相ステータ１６を電磁鋼板で製作した例を示した図である。図１５のようにＵ＋相ステータ磁極１９とＵ−相ステータ磁極が同一平面上になくとも、電磁鋼板を適用することが可能である。

以上説明したように、Ｕ＋相ステータ磁極１９とＵ−相ステータ磁極２０を軸方向両端に配置することにより、Ｕ相巻線３１をＶ相巻線３２とＷ相巻線３３とで代替することでＵ相巻線３１を排除することができるため、さらなる簡素化が可能となる。また、銅の使用量がさらに低減するため高効率化、高トルク化が可能である。

（第３実施形態）
図１６は本発明の第３実施形態を示すもので、図１６は第３実施形態のブラシレスモータの縦断面図である。本実施形態のブラシレスモータ１０１Cは、６相の８極モータであり、ロータ１０、ロータ軸１１、永久磁石１２、ステータ１４を含んで構成されている。ロータ１０は表面に配置された複数の永久磁石１２を備えている。これらの永久磁石１２はロータ１０表面に沿って周方向にN極とS極とが交互に配置されている。各相ステータ磁極１９、２０、２１、２２、２３、２４の配置、各相巻線３１、３２、３３の配置、形状は第１実施形態と同じである。

この第３実施形態は上述した第１実施形態の変形態様であって、第１実施形態のステータ１４はＵ相ステータ１６、Ｖ相ステータ１７、Ｗ相ステータ１８がそれぞれ構造的に分離されていたのに対して、第３実施形態のステータ１４は構造的に分離されていない例を示す。

Ｕ＋相ステータ磁極群とＵ−相ステータ磁極群の組、Ｖ＋相ステータ磁極群とＶ−相ステータ磁極群の組、Ｗ＋相ステータ磁極群とＷ−相ステータ磁極群の組の各磁極群の組うち、軸方向に隣接する２つの組間を磁気的に絶縁するために、磁気絶縁物２５、２６として、通電される巻線、短絡巻線、非磁性金属（銅、アルミなど）などを採用することができる。例えば、通電される巻線であれば図８に示す巻線を短絡させず、各磁極群の組を磁気的に絶縁するような電流を流せばよい。また、短絡巻線、非磁性金属では、交流磁界が作用すると、磁界を妨げる方向に電流が流れるので磁気的に絶縁できる。

以上説明した構成では、磁気絶縁物２５、２６は上記効果を発揮できればどこに配置しても良いので、構造の自由度を増すことができる。

（第４実施形態）
図１７は本発明の第４実施形態を示すもので、図１７は第４実施形態のブラシレスモータの縦断面図である。この実施形態のブラシレスモータ１０１Dは、６相の８極モータであり、ロータ１０Ａ、ロータ軸１１、永久磁石１２、ステータ１４を含んで構成されている。

この第４実施形態は上述した第１実施形態の変形態様であって、第１実施形態のロータ１０はロータコアが一体であることと、磁気絶縁物２５、２６がそれぞれＵ相ステータ１６とＶ相ステータ１７の間、Ｖ相ステータとＷ相ステータの間に配置されていたのに対して、第４実施形態のロータ１０Aではロータコアを３分割している。また、分割されたロータコアの間には磁気絶縁物２５、２６が配置されている。Ｕ＋相ステータ磁極１９とＵ−相ステータ磁極２０とロータ１０Aで構成されるＵ相磁気回路と、Ｖ＋相ステータ磁極２１とＶ−相ステータ磁極２２とロータ１０Aで構成されるＶ相磁気回路と、Ｗ＋相ステータ磁極２３とＷ−相ステータ磁極２４とロータ１０Aで構成されるＷ相磁気回路が互いに磁気的に分離されるように、磁気絶縁物２５、２６を配置すれば良く、図１７に示すようにロータ１０Aの表面からロータ軸１１まで配置する方法や、ロータ１０Aの表面付近のみに配置する方法でも良い。また、Ｕ相磁気回路とＶ相磁気回路とＷ相磁気回路を互いに磁気的に分離するために、磁気絶縁物２５、２６をステータ１４のＵ相ステータ１６とＶ相ステータ１７の間、Ｖ相ステータ１７とＷ相ステータ１８の間に配置しても良く、ロータ１０Aとステータ１４の両方に配置しても良い。また、第４実施形態では、ロータ軸１１は、一部または全部を非磁性体で構成されることが望ましい。

以上説明したように、ロータ１０Aとステータ１４がそれぞれ構造的に３分割され、分割された間に磁気絶縁物２５、２６を配置することにより、Ｕ相磁気回路、Ｖ相磁気回路、Ｗ相磁気回路の間の磁気的な干渉が低減されるので、効果的に磁気回路を作用させ高トルク化、高効率化することが可能となる。また、巻線スペースが拡大するので、高トルク化、高効率化することが可能となる。

（第５実施形態）
図１８、図１９は本発明の第５実施形態を示すもので、図１８は第５実施形態のブラシレスモータの縦断面図、図１９は各相の巻線の周方向展開図である。この実施形態のブラシレスモータ１０１Eは、６相の８極モータであり、ロータ１０、ロータ軸１１、永久磁石１２、ステータ１４を含んで構成されている。ロータ１０は表面に配置された複数の永久磁石１２を備えている。これらの永久磁石１２はロータ１０表面に沿って周方向にN極とS極とが交互に配置されている。各相ステータ磁極１９、２０、２１、２２、２３、２４の配置、各相巻線３１、３２、３３の配置、形状は第３実施形態と同じである。

第５実施形態は上述した第３実施形態の変形態様であって、第３実施形態のロータ１０は、１部材で構成されているのに対して、第５実施形態のロータ１０Aは３分割されている。また、分割されたロータコアの間には磁気絶縁物２５、２６が配置されている。

Ｕ＋相ステータ磁極１９とＵ−相ステータ磁極２０とロータ１０Aで構成されるＵ相磁気回路と、Ｖ＋相ステータ磁極２１とＶ−相ステータ磁極２２とロータ１０Aで構成されるＶ相磁気回路と、Ｗ＋相ステータ磁極２３とＷ−相ステータ磁極２４とロータ１０Aで構成されるＷ相磁気回路が互いに磁気的に分離されるように、磁気絶縁物２５、２６はロータ１０Aの側に限らず、ステータ１４の側に配置しても良い。ロータ軸１１は、一部または全部を非磁性体で構成されることが望ましい。

以上説明したように、ロータ１０Aが構造的に３分割され、分割された間に磁気絶縁物２５、２６を配置することにより、Ｕ相磁気回路、Ｖ相磁気回路、Ｗ相磁気回路の間の磁気的な干渉が低減されるので、効果的に磁気回路を作用させ高トルク化、高効率化することが可能となる。

（ステータ磁極形状例）
上記実施形態のブラシレスモータ１０１A〜１０１Eのステータ１４の磁極形状の変形例について以下に説明する。

ステータ１４の磁極形状は、トルク特性に大きく影響し、かつ、コギングトルクリップル、通電電流により誘起されるトルクリップルに密接に関係する。以下では、各ステータ磁極群に存在する磁束の回転角度変化率である単位電圧の形状および振幅がほぼ同一で相互に電気角で１２０°の位相差を維持するように、各ステータ磁極群のそれぞれに対応するステータ磁極の形状を変形する具体例について説明する。

図２０はステータ磁極の変形例を示す周方向展開図である。図２０に示した各相のステータ磁極２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６は、ロータ軸１１と平行な向きに対して周方向にある角度だけ傾斜させた形状（以下、スキュー形状と略称する）を有している。これにより、トルクリップルが低減される。また、各相のステータ磁極２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６の幅が１８０°より狭いので各相のステータ磁極２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６を通る最大磁束は減少しないため、トルク平均値の低減は少ないという特徴がある。

ただし、図２０に示したステータ磁極形状を採用した場合には、U相巻線３０１はロータ軸１１と平行な向きに対して巻線が斜めに通るため、巻線長が長くなり、巻線抵抗が増加し、銅損が増えるという問題がある。図２０には図示していないが、V相巻線、W相巻線についても同様である。

図２１は、ステータ磁極の他の変形例を示す周方向展開図であり、この問題を軽減するステータ磁極が示されている。各相のステータ磁極２０７、２０８、２０９、２１０、２１１、２１２の両側にあるスキューした形状の内、巻線長が短くなるように片側のスキュー形状を変更し、スキューする角度を反対にしている。これにより、U相巻線３０４、図示しないV相巻線、W相巻線の、ロータ軸１１に直交する向きの巻線が短くなるため、銅損を低減できる。また、スキューによるトルクリップルを低減する効果は保ったままである。

図２２は、ステータ磁極の他の変形例を示す周方向展開図であり、図２１に示したステータ磁極形状をさらに変形したステータ磁極形状が示されている。図２２に示す例では、各相のステータ磁極２１３、２１４、２１５、２１６，２１７、２１８は、周方向の磁極幅を電気角で１８０°に広げ、曲線状の形状が正弦波となっている。このため、正弦波状の磁束変化となりトルクリップルを低減することができる。また、U相巻線３０７、図示しないV相巻線、W相巻線が滑らかに形状変化するので、巻線長が短くなり、銅損を低減できる。

図２３は、ステータ磁極の他の変形例を示す周方向展開図である。図２３に示す例では、各相のステータ磁極２１９、２２０、２２１、２２２、２２３、２２４は、楕円形あるいは円形となっている。このため、U相巻線３１０、図示しないV相巻線、W相巻線は、滑らかに形状変化するので、巻線長が短くなり、銅損を低減できる。

（ロータ形状例）
ロータ１０の具体的な構成例について以下に説明する。

図２４〜図２７は、ロータの横断面図である。図２４に示すロータ１０は、図１および図９、図１６に示したロータの基本形に対応した構造を有している。このロータ１０は、その表面に周方向に沿ってN極とS極とが交互に現れるように８個の永久磁石１２が配置されている。なお、図１７、図１８に示すロータ１０Aについても横断面図は図２４と同様である。

図２５に示すロータ１０Bは、周方向に沿って着磁された永久磁石２５１がラジアル方向（径方向）に配置され、隣接する永久磁石２５１の間に強磁性体の磁極片２５２が配置された構造を有している。磁極片２５２は、永久磁石２５１の磁束を集める効果があり、ロータ１０B表面の磁束密度を大きくすることができる。また、磁極片２５２の内部では、磁束がロータ軸方向へも移動容易であるため、ステータ磁極のギャップ面形状すなわち磁極面形状が、図２や図１０、図２０〜図２３に示したように偏在していても、ロータ１０Bからステータ磁極へ磁束を効率良く導くことができ、モータトルクを増大させる効果を得ることができる。ロータ１０Bの内部構造は、磁極片２５３とロータ軸１１を非磁性体とすることにより、永久磁石２５１の発生する磁束をステータ１４に効率良く供給することができる。また、磁極片２５３を周方向に１個おきに（合計４個）図示する方向の永久磁石とすることにより、隣接するロータ磁極への漏れ磁束を低減することができる。さらに、磁極片２５３を周方向に８個の永久磁石とし、図示するように着磁しておけば、ロータ表面でより大きな磁束密度を得ることができる。

図２６に示すロータ１０Cは、永久磁石２５４を内部に配置した、いわゆるIPMSMと称される構造を有している。永久磁石２５４の周方向両端から外周方向に沿って空間２５５が形成されている。あるいは、この空間には非磁性体を充填するようにしてもよい。このロータ１０Cの特性としては、永久磁石２５４によるトルクと永久磁石ではない部分の強磁性体が生成するリラクタンストルクの両方が得られる。同時に、ロータ回転位置とステータ１４の電流位相とを制御することにより、界磁磁束の大きさを制御することが可能であり、いわゆる弱め界磁制御を行って高速回転で界磁の大きさが小さくなるように電流位相制御を行うことにより、定パワー特性を得ることができる。また、空間２５５に永久磁石を充填することにより、ロータ表面の磁束密度をより大きくして大きなトルクを得ることもできる。

図２７に示すロータ１０Dは、永久磁石２５６がロータ内部に配置された構造を有している。ロータ磁極２５８の周方向両端に周方向の同一方向に着磁された２個の永久磁石２５６を１組として８組（１６個）の永久磁石２５６が周方向に沿って等間隔に配置されている。隣接する組の永久磁石２５６は互いに反対方向に着磁されており、隣接する組の永久磁石２５６の間には空間２５７が形成されている。あるいは、この空間２５７には非磁性体を充填するようにしてもよい。ロータ磁極２５８には、ステータ１４の電流により励磁されることにより界磁磁束が励起され、ステータ１４の起磁力との相対関係でトルクを発生することができる。トルク発生については種々表現が可能であるが、ｄ軸電流成分によりロータ磁極２５８には界磁磁束が発生し、ｑ軸電流成分によりトルクが発生し、このとき、永久磁石２５６はｑ軸電流によるロータ磁極２５８の界磁磁束がｑ軸方向へ向かないように作用すると考えることができる。その結果、ロータ磁極２５８に存在する界磁磁束はｑ軸電流の影響を受けにくくなるので、ｄ軸電流によりロータ磁束の大きさを制御する性能が向上し、特に高速回転において界磁の大きさを小さくして巻線に誘起する電圧を低減することによりいわゆる定パワー制御を効果的に実現することができる。

図２８に示すロータ１０Eは、突極構造を有しており、リラクタンスモータとして作用させることができる。本実施形態とは異なる、他の結線で異なった特性を得ることも可能であり、特に図２７に示す突極のロータ１０Eの場合には、各相の巻線にそれぞれ独立に電流を通電制御し、より効果的にトルクを発生させることもできる。従来のスイッチトリラクタンスモータの構造においては、ラジアル方向の吸引力が周方向に偏在して大きく変化するため、ステータのラジアル方向の変形を招き、振動、騒音の原因となることが多かったが、図２８に示すロータ１０Eを用いたモータの場合には、ほぼ全周からラジアル方向にバランス良く吸引力が発生し、ステータは円環状の形状をなしており全周からの均一な荷重に対しては高い剛性を示すので、振動、騒音が小さいという特徴を持たせることができる。また、ロータ１０Eは、磁性体を所定形状に成形するだけであって非常に簡素な構造で強固であるため、高速回転での遠心力に耐えることができる。また、ロータ磁極形状、ステータ磁極形状を工夫することによりトルクリップルを小さくすることができ、原理的にいわゆるコギングトルクリップルもなく、高価で組立て等の製作コストのかかる永久磁石を使用していないので低コストであるなどの特徴を持っている。

図２９に示すロータ１０Fは、いわゆるフラックスバリア型構造を有しており、リラクタンスモータとして作用させることができる。ロータ１０Fは、空間あるいは非磁性体によって形成されるフラックスバリア２６０を有する。このフラックスバリア２６０は、周方向に隣接するロータ磁極２６２の間であってロータ１０Fの表面からほぼ同心状に配置されている。隣接するフラックスバリア２６０に囲まれた細長い領域によって磁路２６１が形成されている。このロータ１０Fは、図２８に示したロータ１０Eと類似した優れた特性を有している。

図３０（ａ）は、第１実施形態、第２実施形態、第３実施形態のロータ１０の外周面を周方向に展開した図であり、図３０（ｂ）は、図３０（ａ）に示したロータ表面部分の径方向模式断面図である。また、図３０（ａ）に示した横軸の数字は、周方向に沿った機械角を示している。これらの図に示すように、ロータ１０表面には、Ｎ極とＳ極とが周方向に交互になるように永久磁石１２が配置されており、その永久磁石１２のさらに表面には強磁性体の磁極片２６３が配置されている。磁極片２６３では、軸方向の磁束が自在に移動できるため、ステータ磁極のギャップ面形状が図２や図１０、図２０〜図２３に示すように偏在していても、ロータ１０からステータ磁極へ磁束を効率良く導くことができ、トルクを増大させることができる。

磁極片２６３は、隣接する磁極片２６３との間で発生する漏洩磁束を低減するために、ある程度の間隔をおいて配置した方が効果的である。また、磁極片２６３のギャップ面表面形状についても示すようにほぼ円弧形状とすることにより、各ロータ磁極表面の磁束分布を正弦波分布に近づけることができ、トルクリップルの低減や、振動および騒音の低減が可能になる。また、図３０（ｂ）に示したロータ表面形状は、図２４〜図２９に示した各ロータについても同様に適用することが可能である。

（その他の変形態様）
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。たとえば、上述した実施形態では６相のブラシレスモータ１０１A〜１０１Eについて説明したが、Ｎ相（Ｎは４以上の偶数）のブラシレスモータについても本発明を適用することができる。また、上述した実施形態では８極のブラシレスモータ１０１Ａ〜１０１Ｅについて説明したが、Ｍ極（Ｍは２以上の偶数）のブラシレスモータについても本発明を適用することができる。

また、ロータの種々形式について図２４〜図２９に示したが、巻線励磁による電磁石界磁も可能である。

また、本発明で用いる巻線材料として銅線に限らない。アルミ線を用いてもよい。アルミ線を用いた場合には成形性に優れるため、図５に示すような形状の巻線を容易に得ることが可能となる。

また、上述した実施形態ではインナーロータ構造のモータについて説明したが、これに限定されるものではなく、ステータを内径側に配置し、ロータを外径側に配置したアウターロータ構造のモータについても本発明を適用することができる。この場合には、ロータ径を大きくできるのでトルクが向上するとともに、巻線がより内径側に配置されることで銅損が低減するため、高トルク化、高効率化が可能であるが、ロータがやや複雑になる点、ロータイナーシャが大きくなる点が不利である。また、ステータとロータとを相対的に軸方向に配置した構造も可能である。この場合、ロータ軸方向に短いモータでありながら、界磁磁束を大きく取れる特徴がある。ステータとロータとをロータ軸に対して斜め方向に配置することもできる。特に、ステータとロータ間のエアギャップ面をテーパー状に構成した場合、ステータとロータとのロータ軸方向相対位置を他の装置を用いて可変することによりエアギャップ長を可変することができ、界磁磁束の大きさを可変できるため定パワー制御なども可能となる。

第１実施形態のブラシレスモータの模式縦断面図である。 第１実施形態のステータをロータ側からみた周方向展開図である。 第１実施形態の各相ステータの模式径方向断面図である。詳しくは、図３（ａ）は図１のA−A線矢視模式断面図である。図３（ｂ）は図１のＢ−Ｂ線矢視模式断面図である。図３（ｃ）は図１のＣ−Ｃ線矢視模式断面図である。 第１実施形態の各相のループ状巻線の周方向展開図である。 第１実施形態のU相巻線の概略的な形状を示す模式斜視図である。 図６（a）は図４のＤ−Ｄ線断面図であり、図６（ｂ）は図４のＥ−Ｅ線断面図である。 第１実施形態のステータの構造例を示す模式軸方向半断面図である。 図８（a）は短絡巻線を示す模式正面図、図８（b）はその模式側面図である。 第２実施形態のブラシレスモータの模式軸方向断面図である。 第２実施形態のステータをロータ側からみた周方向展開図である。 図１１（ａ）は図９のＤ−Ｄ線矢視模式断面図であり、図１１（ｂ）は図９のＥ−Ｅ線矢視模式断面図である。 図１２（ａ）は図９のＦ−Ｆ線矢視模式断面図であり、図１２（ｂ）は図９のＧ−Ｇ線矢視模式断面図である。 第２実施形態の各相の巻線の周方向展開図である。 U相電流が作用する磁路を模式図示する軸方向断面図であり、図１４（ａ）は第１実施形態の磁路を示し、図１４（ｂ）は第２実施形態の磁路を示す。 Ｕ相ステータを電磁鋼板で製作した例を示した軸方向模式半断面図である。 第３実施形態のブラシレスモータの模式軸方向断面図である。 第４実施形態のブラシレスモータの模式軸方向断面図である。 第５実施形態のブラシレスモータの模式軸方向断面図である。 第５実施形態の各相の巻線の周方向展開図である。 ステータ磁極の変形例を示す周方向展開図である。 ステータ磁極の他の変形例を示す周方向展開図である。 ステータ磁極の他の変形例を示す周方向展開図である。 ステータ磁極の他の変形例を示す周方向展開図である。 ロータの模式径方向断面図である。 ロータの模式径方向断面図である。 ロータの模式径方向断面図である。 ロータの模式径方向断面図である。 ロータの模式径方向断面図である。 ロータの模式径方向断面図である。 図３０（ａ）は、第１実施形態、第２実施形態、第３実施形態のロータの外周面の周方向展開図である。図３０（b）は、図３０（ａ）に示すロータ外周面部分の径方向模式断面図である。 従来のブラシレスモータの概略的な構成を示す軸方向模式断面図である。 図３１のブラシレスモータの径方向模式断面図である。 図３１のステータコイルの各相巻線の周方向展開図である。 ループ状の固定子巻線を有する電動機の具体的な構成を示す軸方向模式断面図である。 図３４の回転子 の周方向模式展開図である。 図３４の固定子を回転子側から見た内周側形状の模式周方向展開図である。 図３４の各相の巻線の模式周方向展開図である。 図３４の２つの巻線を単一の巻線にまとめた変形例を示す図である。 図３４に示す電動機を多相化した例を示す模式軸方向断面図である。 図３９の固定子を回転子側から見た内周側形状を示す模式周方向展開図である。 図３９の各相巻線の模式周方向展開図である。

符号の説明

１ 磁気回路
２ 磁気回路
１０A、１０B、１０C、１０D、１０E、１０F、１０ ロータ
１１ ロータ軸
１２ 永久磁石
１３ ハウジング
１４ ステータ
１６〜１８ ステータ
１９〜２４ ステータ磁極
２５ 磁気絶縁物
３１〜３３ 巻線
１００B 電動機
１０１A〜１０１E ブラシレスモータ
１１０ ロータ
２０１〜２２４ ステータ磁極
２５１、２５４、２５６ 永久磁石
２５２、２５３、２６３ 磁極片
２５５、２５７ 空間
２５８、２６２ ロータ磁極
２６０ フラックスバリア
２６１ 磁路
３０１、３０４、３０７、３１０ 巻線

Claims (9)

1. ロータ磁極としてのN極磁極及びS極磁極が周方向へ交互に配置されたロータと、
   周方向に複数個配置されるステータ磁極によりそれぞれ構成されるとともに、前記ステータ磁極の位置が互いに周方向にずらして配置されているN（Nは４以上の偶数）個のステータ磁極群を有するステータコアと、
   前記ステータ磁極群の間に配置されるステータコイルとしてのループ状巻線と
   を備える交流モータにおいて、
   前記各ステータ磁極群は、互いに電気角で略１８０°位相が異なる一対の前記ステータ磁極群の前記ステータ磁極を周方向交互に配置してなる１８０°位相差のステータ磁極群の組に組分けされ、
   前記１８０°位相差のステータ磁極群の各組は、互いに軸方向にずらして配置され、
   前記ループ状巻線は、前記略１８０°位相が異なるステータ磁極群の間に配置されていることを特徴とする交流モータ。
2. 請求項１記載の交流モータにおいて、
   前記略１８０°位相差のステータ磁極群の組は、実質的に同一平面上に配置される交流モータ。
3. 請求項２記載の交流モータにおいて、
   前記１８０°位相差のステータ磁極群の組は、互いに磁気的に分離されている交流モータ。
4. 請求項２又は３記載の交流モータにおいて、
   前記ロータは、前記１８０°位相差のステータ磁極群の組ごとに分割されて前記１８０°位相差のステータ磁極群の組ごとに磁気的に独立する磁気回路を形成する交流モータ。
5. 請求項３記載の交流モータにおいて、
   軸方向一端側に配置される前記１８０°位相差のステータ磁極群の組に所属する前記一対のステータ磁極群の一方は前記各ステータ磁極群の軸方向一端側に配置され、
   軸方向一端側に配置される前記１８０°位相差のステータ磁極群の組に所属する前記一対のステータ磁極群の他方は前記各ステータ磁極群の軸方向他端側に配置され、
   前記ループ状巻線は、前記一対のステータ磁極群が軸方向両端側に個別配置された前記１８０°位相差のステータ磁極群の組に巻装されない交流モータ。
6. 請求項３〜５のいずれか記載の交流モータにおいて、
   前記ステータコアを機械的に支持するハウジングを有し、
   前記ハウジングは、非磁性体により構成されて前記１８０°位相差のステータ磁極群の各組を磁気的に分離する交流モータ。
7. 請求項１〜６のいずれか記載の交流モータにおいて、
   前記ステータ磁極群は、電磁鋼板により構成されている交流モータ。
8. 請求項１〜６のいずれか記載の交流モータにおいて、
   前記ステータ磁極群は、圧粉磁性体により構成されている交流モータ。
9. 請求項１〜６のいずれか記載の交流モータにおいて、
   前記ステータ磁極群は、電磁鋼板と圧粉磁性体との組み合わせにより構成されている交流モータ。

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