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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024128691
(43)【公開日】2024-09-24
(54)【発明の名称】誘導電動機
(51)【国際特許分類】
H02K 3/28 20060101AFI20240913BHJP
H02K 17/16 20060101ALI20240913BHJP
【ＦＩ】
H02K3/28 J
H02K17/16 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023037825
(22)【出願日】2023-03-10
(71)【出願人】
【識別番号】504205521
【氏名又は名称】国立大学法人 長崎大学
(74)【代理人】
【識別番号】100090033
【弁理士】
【氏名又は名称】荒船 博司
(74)【代理人】
【識別番号】100093045
【弁理士】
【氏名又は名称】荒船 良男
(72)【発明者】
【氏名】横井 裕一
【テーマコード（参考）】
5H013
5H603
【Ｆターム（参考）】
5H013LL04
5H603AA01
5H603BB01
5H603BB08
5H603CA01
5H603CA02
5H603CB02
(57)【要約】
【課題】固定子電流による回転磁界に含まれる不要な成分の影響を除去できるようにした誘導電動機を提供する。
【解決手段】誘導電動機１は、固定子巻線２２を分数スロット集中巻とし、回転子巻線３２を全節巻とすると共に、回転子３の極数をＰ、固定子２のスロット数をＭ、Ｐ／２とＭの最大公約数をＧ、回転子３を駆動する力を発生させる調波成分の次数をνｍ、その高調波の次数をνｎとしたとき、極数Ｐは、（１）式で求められる次数νｍの調波成分以外の主要な調波成分が、（２）式で求められる次数νｎの高調波成分に含まれない値とした。
νｍ＝Ｐ／（２Ｇ）・・・（１）
νｎ＝（２Ｋ＋１）νｍ・・・（２）
但し、Ｐは偶数である。また、Ｋは１以上の自然数とし、かつ、νｎが入力電力の相数の倍数である場合の値は含まない。
【選択図】図１Ａ
【解決手段】誘導電動機１は、固定子巻線２２を分数スロット集中巻とし、回転子巻線３２を全節巻とすると共に、回転子３の極数をＰ、固定子２のスロット数をＭ、Ｐ／２とＭの最大公約数をＧ、回転子３を駆動する力を発生させる調波成分の次数をνｍ、その高調波の次数をνｎとしたとき、極数Ｐは、（１）式で求められる次数νｍの調波成分以外の主要な調波成分が、（２）式で求められる次数νｎの高調波成分に含まれない値とした。
νｍ＝Ｐ／（２Ｇ）・・・（１）
νｎ＝（２Ｋ＋１）νｍ・・・（２）
但し、Ｐは偶数である。また、Ｋは１以上の自然数とし、かつ、νｎが入力電力の相数の倍数である場合の値は含まない。
【選択図】図１Ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
固定子巻線を有した固定子と、
回転子巻線を有し、前記固定子と対向する回転子を備え、
前記固定子巻線を、前記固定子の１つずつの歯部に巻線を直巻きとした分数スロット集中巻とし、前記回転子巻線を全節巻とすると共に、
前記回転子の極数をＰ、前記固定子のスロット数をＭ、Ｐ／２とＭの最大公約数をＧ、前記回転子を駆動する力を発生させる調波成分の次数をνｍ、その高調波の次数をνｎとしたとき、
前記極数Ｐは、（１）式で求められる次数νｍの調波成分以外の主要な調波成分が、（２）式で求められる次数νｎの高調波成分に含まれない値とした
誘導電動機。
νｍ＝Ｐ／（２Ｇ）・・・（１）
νｎ＝（２Ｋ＋１）νｍ・・・（２）
但し、Ｐは偶数である。また、Ｋは１以上の自然数とし、かつ、νｎが入力電力の相数の倍数である場合の値は含まない。
回転子巻線を有し、前記固定子と対向する回転子を備え、
前記固定子巻線を、前記固定子の１つずつの歯部に巻線を直巻きとした分数スロット集中巻とし、前記回転子巻線を全節巻とすると共に、
前記回転子の極数をＰ、前記固定子のスロット数をＭ、Ｐ／２とＭの最大公約数をＧ、前記回転子を駆動する力を発生させる調波成分の次数をνｍ、その高調波の次数をνｎとしたとき、
前記極数Ｐは、（１）式で求められる次数νｍの調波成分以外の主要な調波成分が、（２）式で求められる次数νｎの高調波成分に含まれない値とした
誘導電動機。
νｍ＝Ｐ／（２Ｇ）・・・（１）
νｎ＝（２Ｋ＋１）νｍ・・・（２）
但し、Ｐは偶数である。また、Ｋは１以上の自然数とし、かつ、νｎが入力電力の相数の倍数である場合の値は含まない。
【請求項2】
次数νｍは、２以上である
請求項１に記載の誘導電動機。
請求項１に記載の誘導電動機。
【請求項3】
Ｍ＝１２、Ｐ＝１０とした
請求項１に記載の誘導電動機。
請求項１に記載の誘導電動機。
【請求項4】
前記回転子巻線は、３組ずつあるいは奇数組ずつの巻線をＹ字あるいはスター結線とした
請求項１に記載の誘導電動機。
請求項１に記載の誘導電動機。
【請求項5】
前記固定子のスロットのピッチをＡ、前記固定子のスロット間の開口幅をＣ、前記回転子のスロットのピッチをＤとしたとき、
Ａ＞Ｃ＝Ｎ×Ｄ（Ｎは自然数）とした
請求項１～請求項４の何れか１項に記載の誘導電動機。
Ａ＞Ｃ＝Ｎ×Ｄ（Ｎは自然数）とした
請求項１～請求項４の何れか１項に記載の誘導電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、誘導電動機に関する。
【背景技術】
【0002】
誘導電動機は、自己始動性、信頼性、経済性に優れているため、ポンプ、送風機、圧縮機など産業用駆動装置として広く使用されている。構造としては、固定子巻線を分布巻とし、回転子巻線をかご形巻線とすることが一般的である。
【0003】
しかし、固定子巻線を分布巻とすると、固定子コアの両端より外に張り出した部分いわゆるコイルエンドが長くなるため、コイルエンドにおける巻線コイルの銅損が大きい、銅の使用量が増える、電動機全体の長手方向の寸法が長くなるという問題がある。
【0004】
これに対し、固定子巻線を集中巻にすれば、コイルエンドが長くなることに起因したこれらの問題は回避される。一方、固定子巻線を集中巻にした誘導電動機では、固定子と回転子との間のすき間であるギャップ中の磁束密度分布に、波長の異なるいくつかの空間調波が含まれる。
【0005】
誘導電動機は、固定子電流により回転磁界が発生し、回転磁界により回転子電流が誘導され、回転磁界と回転子電流により回転子を回転させるトルクが生成される。固定子巻線を集中巻にした誘導電動機では、ギャップ中の磁束密度分布にいくつかの空間調波が含まれることで、それぞれの空間調波の回転磁界により回転子電流が誘導され、それぞれに応じたトルクが生成される。
【0006】
固定子巻線を集中巻にした誘導電動機では、主要な空間調波による回転磁界に由来するトルクのうち最も大きいトルクが回転子の駆動に寄与する。これに対し、それ以外の空間調波による回転磁界は、上記と異なる速度で回転するため、回転子の駆動に悪影響を及ぼす。そして、回転子が従来のかご形巻線であると、この問題を回避できない。
【0007】
これに対して、特許文献１では、固定子に集中巻したコイルを備え、回転子が、電気的に互いに分離された少なくとも２組のかご形短絡巻線導体を備える回転電機が記載されている。特許文献１に記載のかご形短絡巻線導体は、回転子巻線（導体）が分布巻の波巻と同一の形態である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特表２００７－５０７１９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
特許文献１に記載の固定子は、３スロット２極の分数スロット集中巻である。この場合、ギャップ中の磁束密度分布の空間調波において基本波、第２高調波、第４高調波、第５高調波が主要な成分となる。この場合の駆動に必要な成分は基本波である。回転子巻線は、それ以外の成分の内、第２高調波と第４高調波を抑制するが、第５高調波に対しては完全な抑制効果がない。そのため、トルク脈動の増加や自己始動ができなくなるという不都合が生じる。
【0010】
本発明は、このような課題を解決するためなされたもので、固定子電流による回転磁界に含まれる不要な成分の影響を除去できるようにした誘導電動機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
上述した課題を解決するため、本発明は、固定子巻線を有した固定子と、回転子巻線を有し、固定子と対向する回転子を備え、固定子巻線を、固定子の１つずつの歯部に巻線を直巻とした分数スロット集中巻とし、回転子巻線を全節巻とすると共に、回転子の極数をＰ、固定子のスロット数をＭ、Ｐ／２とＭの最大公約数をＧ、回転子を駆動する力を発生させる調波成分の次数をνｍ、その高調波成分の次数をνｎとしたとき、極数Ｐは、（１）式で求められる次数νｍの調波成分以外の主要な調波成分が、（２）式で求められる次数νｎの高調波成分に含まれない値とした誘導電動機である。
νｍ＝Ｐ／（２Ｇ）・・・（１）
νｎ＝（２Ｋ＋１）νｍ・・・（２）
但し、Ｐは偶数である。また、Ｋは１以上の自然数とし、かつ、νｎが入力電力の相数の倍数である場合の値は含まない。
νｍ＝Ｐ／（２Ｇ）・・・（１）
νｎ＝（２Ｋ＋１）νｍ・・・（２）
但し、Ｐは偶数である。また、Ｋは１以上の自然数とし、かつ、νｎが入力電力の相数の倍数である場合の値は含まない。
【発明の効果】
【0012】
本発明では、固定子電流による回転磁界に含まれる不要成分に由来するトルクの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1A】本実施の形態の誘導電動機の一例を示す断面図である。
【図1B】本実施の形態の誘導電動機の一例を示す回転子の結線図である。
【図2A】本実施の形態の誘導電動機の回転子の他の例を示す斜視図である。
【図2B】本実施の形態の誘導電動機の他の例を示す回転子の回路図である。
【図3A】比較例の回転子を示す斜視図である。
【図3B】比較例の回転子の回路図である。
【図4】比較例の誘導電動機を示す断面図である。
【図5】６０Ｈｚ、４０Ｖの電圧供給における実施例と比較例の誘導電動機のトルク－速度特性を示すグラフである。
【図6A】固定子及び回転子の寸法関係を示す説明図である。
【図6B】固定子及び回転子の寸法関係を示す説明図である。
【図6C】固定子及び回転子の寸法関係を示す説明図である。
【図6D】固定子及び回転子の寸法関係を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、図面を参照して、本発明の誘導電動機の実施の形態について説明する。
【0015】
図１Ａは、本実施の形態の誘導電動機の一例を示す断面図、図１Ｂは、本実施の形態の誘導電動機の一例を示す回転子の結線図である。また、図２Ａは、本実施の形態の誘導電動機の回転子の他の例を示す斜視図、図２Ｂは、本実施の形態の誘導電動機の他の例を示す回転子の回路図である。
【0016】
本実施の形態の誘導電動機１は、固定子２と、固定子２と対向する回転子３を備える。固定子２は、周方向に形成される複数のスロット２０と、周方向に所定の間隔を開けて設けられ、間にスロット２０が形成される歯部２１と、歯部２１に巻かれる固定子巻線２２を備える。
【0017】
固定子２は、銅などの線材である固定子巻線２２を、１つずつの歯部２１に直巻とした分数スロット集中巻で構成される。
【0018】
回転子３は、周方向に形成される複数のスロット３０と、スロット３０が形成されるコア３１と、スロット３０に入れられる回転子巻線３２を備える。
【0019】
回転子３は、回転子巻線３２で構成されるコイルのピッチが磁極ピッチと等しくなる全節巻で構成される。回転子３は、回転子巻線３２が銅などの線材である場合、図１ＡにＵ、Ｖ、Ｗで示す３相の回転子巻線３２を備え、例えば図１Ｂに示すような波巻となる所定の経路で、回転子巻線３２がスロット３０に通される。回転子３は、３相の回転子巻線３２が短絡線３２ａによりスター結線で互いに接続される。回転子巻線３２は重ね巻であってもよい。両者はいずれも全節巻とし、巻線で構成する場合は重ね巻，ダイキャストで構成する場合は波巻となる。
【0020】
また、回転子３は、回転子巻線３２がアルミニウムや銅などの導体をダイキャストなどの成型法で所定の形状のものとする場合、スロット３０に通された回転子巻線３２が、例えば図２Ａに示すような波巻となるように、短絡部３２ｂで接続される。
【0021】
次に、固定子２を分数スロット集中巻とし、回転子３を全節巻とした誘導電動機１において、固定子２のスロット数と、回転子３の極数と、固定子２と回転子３とのギャップ中の磁束密度分布に含まれる空間調波において、回転子３を駆動する力（トルク）を発生させる成分と、それ以外の主要な成分の関係について説明する。
【0022】
固定子２と回転子３とのギャップ中の磁束密度分布に含まれる空間調波の次数をνとしたとき、回転子３を駆動する力を発生させる調波成分の次数をνｍ、その高調波成分の次数をνｎとする。また、回転子３の極数をＰ、固定子２のスロット数をＭ、Ｐ／２とＭの最大公約数をＧとする。スロット数Ｍ及び極数Ｐは、（１）式で求められる次数νｍの調波成分以外の主要な調波成分が、（２）式で求められる次数νｎの高調波成分に含まれない値とする。
【0023】
νｍ＝Ｐ／（２Ｇ）・・・（１）
νｎ＝（２Ｋ＋１）νｍ・・・（２）
νｎ＝（２Ｋ＋１）νｍ・・・（２）
【0024】
但し、Ｐは偶数である。また、Ｋは１以上の自然数とし、かつ、νｎが入力電力の相数の倍数である場合の値は含まない。
【0025】
入力電力の相数が３である場合に、（１）式及び（２）式で以上の条件を満たす固定子２のスロット数Ｍ、回転子３の極数Ｐについて考える。
【0026】
固定子２のスロット数Ｍが１２、回転子３の極数Ｐが１０である場合、Ｇ＝１であり、（１）式から次数νｍ＝５である。したがってこの場合、５次の高調波（第５高調波）が、回転子３を駆動する力を発生させる主要な空間調波成分である。それ以外の主要な調波成分は、基本波（ν＝１）および第７高調波（ν＝７）であるが、いずれも（２）式を満たさない（ν≠νｎ）。なお、入力電力の相数が３なので、Ｋ＝１の場合のνｎ、すなわちν＝１５は含まない。ν＝２５は、（２）式においてＫ＝２の場合のνｎになるが、第２５高調波は主要成分ではないため、この成分の影響は無視できる。
【0027】
これにより、以上の条件を満たす一例として、固定子２のスロット数が１２、回転子３の極数が１０である場合、ギャップ中の磁束密度分布の基本波と第７高調波により回転子電流が誘導されないようにすればよいことがわかる。次に、ギャップ中の磁束密度分布に含まれる所定の次数の空間調波により回転子電流が誘導されることを抑制できる理由について説明する。
【0028】
固定子２が分数スロット集中巻である誘導電動機１において、回転子３を全節巻とすることにより、回転子３を駆動する力を発生させる調波成分以外の成分を排除することができる。
【0029】
回転子３を全節巻とすることによるフィルタリング効果は、回転磁界から理論的に推定可能である。そこで、実施例と比較例の誘導電動機における空間調波のフィルタリング効果の有無を、回転磁界から理論的に推定する。
【0030】
実施例の誘導電動機１は、図２Ａに示すように、回転子３が１０スロットで回転子巻線３２が波巻、図示しない固定子が分数スロット集中巻である。図３Ａは、比較例の回転子を示す斜視図、図３Ｂは、比較例の回転子の回路図である。比較例は、回転子３Ｂのスロット３０Ｂの数が１０で、スロット３０Ｂに入れられた導体３２Ｂ（回転子巻線）が、コア３１Ｂの両端に設けたエンドリング３３Ｂで短絡されたかご形である。なお、回転子が１０極である場合、回転子は１０以上のスロットを必要とするため、以下の説明では、回転子のスロット数を１０とする。
【0031】
時間t及び位置θsでの固定子の角度座標における固定子と回転子とのエアギャップ中の空間的及び時間的磁束密度分布Ｂs(t,θs)は、次の（３）式で近似的に示される。
【0032】
【数1】
【0033】
（３）式において、Ｂsν(ν=1,5,7) は、次数νの空間調波の振幅を示し、ωは、固定子巻線に流れる電流（固定子電流と称す）の角周波数を示す。ν＝１は基本波、ν＝５は５次の高調波（第５高調波）、ν＝７は７次の高調波（第７高調波）を示す。
【0034】
また、空間調波により誘起される回転子電流は、回転子の各スロットの導体に誘導される起電力から推定される。回転子のスロットに１、２・・・と位置番号を付したとき、位置番号がｎのスロット内の回転子巻線に誘導される起電力Ｅrは、次の（４）式に示される。
【0035】
【数2】
【0036】
（４）式において、θmは、回転子の角度位置を示し、Ｅrν(ν=1,5,7) は、次数νの空間調波での起電力を示す。
【0037】
さらに、時間t及び角度位置θmで位置番号がｎのスロット内の回転子巻線に誘導される空間調波成分における起電力Ｅrν(ν=1,5,7)は、次の（５ａ）、（５ｂ）、（５ｃ）式に示される。
【0038】
【数3】
【0039】
【0040】
【数4】
【0041】
回転子が図３Ａに示すかご形であると、エンドリングの電気抵抗を無視すると、スロット内の導体を短絡する両方のエンドリング間に電圧が発生しないため、回転子電流は、主要な全ての空間調波によって誘導される。これにより、回転子電流Ｉrが基本波、第５高調波及び第７高調波に誘導され、基本波及び各高調波がトルク生成に寄与することがわかる。したがって、第５高調波により誘導された回転子電流によるトルクで回転子を駆動しようとした場合、基本波及び第７高調波により誘導された回転子電流によるトルクで始動が妨げられる、また、トルク脈動が増加する可能性がある。
【0042】
これに対し、回転子が図２Ａに示す波巻形であると、スロット内の導体（回転子巻線）に誘導される電流Ｉrは、以下の（７）式に示される。
【0043】
【数5】
【0044】
回転子が図２Ａに示す波巻形であると、回転子電流は、第５高調波のみによって誘導され、基本波及び第７高調波がトルク生成に寄与しないことがわかる。したがって、回転子が図２Ａに示す波巻形であると、回転磁界で発生する所望の空間調波に対するフィルタリング効果を有することがわかる。
【0045】
誘導電動機のトルク－速度特性は、有限要素法（ＦＥＭ）解析によって予測可能である。そこで、実施例と比較例の誘導電動機のトルク－速度特性を、有限要素法解析によって数値的に予測する。実施例の誘導電動機１は、図１Ａに示すように、固定子２のスロット２０の数が１２、回転子３の極数が１０であり、固定子巻線２２が分数スロット集中巻、回転子巻線３２が、図１Ｂに示すように波巻である。図４は、比較例の誘導電動機を示す断面図である。比較例の誘導電動機１Ｃは、固定子２Ｃのスロット２０Ｃの数が１２、回転子３Ｃの極数が１０相当である。固定子２Ｃは、固定子巻線２２Ｃが分数スロット集中巻で構成される。回転子３Ｃは、コア３１Ｃに形成されたスロット３０Ｃに入れられた導体３２Ｃの両端が短絡部３２Ｄで短絡されたかご形である。実施例の誘導電動機１の回転子３、比較例の誘導電動機１Ｃの回転子３Ｃは、いずれもスロット数が３０である。
【0046】
図５は、６０Ｈｚ、４０Ｖの電圧供給における実施例と比較例の誘導電動機のトルク－速度特性を示すグラフである。
【0047】
回転子がかご形である比較例の誘導電動機は、回転子の回転速度が６００min-1付近の高速域で高いトルクを発生している。しかし、低速域でのトルクは、高速域で発生する最大トルクよりも低くなり、これは、主に基本波および第７高調波が影響していると考えられ、かご形の回転子の理論的推定として、主要な全ての空間調波から電流が誘導されることを反映していると考えられ、回転子がかご形である比較例の誘導電動機では、自己始動を達成できないことを示している。
【0048】
これに対し、回転子が波巻である実施例の誘導電動機は、回転子の回転速度が０超～５４０min-1程度の速度域で、１０Ｎｍのほぼ一定のトルクを発生できることがわかる。これは、回転子が波巻である実施例の誘導電動機では、自己始動を実現できることを示している。回転子が重ね巻でも同様の効果がある。
【0049】
なお、特許文献１に記載の実施の形態のように、３スロット２極で分数スロット集中巻である場合、ギャップ中の磁束密度分布の空間調波において基本波、第２高調波、第４高調波、第５高調波が主要な成分となる。固定子の極数Ｐ＝２であるので、（１）式から次数νｍ＝１であり、基本波が回転子を駆動する力を発生させる。ν＝２、ν＝４の場合、（２）式を満たさないことから、第２高調波、第４高調波については抑制できる。しかし、ν＝５の場合、（２）式を満たすことから、第５高調波については抑制できない。このため、特許文献１のように、３スロット２極の誘導電動機では、固定子が分数スロット集中巻で回転子が波巻であっても、図５に示す比較例と同等のトルク－速度特性を示すと考えられ、トルク脈動の増加や自己始動ができなくなるという不都合が生じる可能性がある。
【0050】
これに対し、実施例の誘導電動機は、このような特性は見られない。これは、空間調波の次数ν、スロット数Ｍ及び極数Ｐが（１）式及び（２）式で以上の条件を満たす波巻あるいは重ね巻の回転子では、主要な調波成分のうち、駆動に必要な成分以外からの電流が誘導されないことを意味し、回転子による空間調波のフィルタリング効果を裏付けていると考えられる。
【0051】
また、特許文献１に記載の実施の形態のように、３相の各相に対応する３組の波巻導体が互いに電気的に分離していると、各相のバランスがとれず、その結果、トルク脈動の増加や自己始動ができなくなるという不都合が生じる可能性がある。
【0052】
これに対し、実施例の誘導電動機では、図１Ｂに示すように、回転子３は、３相の回転子巻線３２が短絡線３２ａによりスター結線で互いに接続される。このように、３組ずつあるいは奇数組ずつの回転子巻線３２をＹ字あるいはスター結線とすることで、各相のバランスをとることができ、トルク脈動が抑制され、また、確実に自己始動ができる。
【0053】
なお、固定子巻線２２を集中巻にすることで、コイルエンドが短くなるため、固定子巻線２２を分布巻とする場合と比較して、コイルエンドにおける巻線コイルの銅損が小さくなり、固定子巻線２２が銅線である場合、銅の使用量を少なくできる、また、電動機全体の長手方向の寸法を短くできる。一方、回転子巻線３２については、固定子巻線２２に比べて巻数やスロット段面積が小さいため，波巻あるいは重ね巻で構成したとしてもコイルエンド部分も小さいため，電動機全体の長手方向の寸法の増加が抑制され、また、回転子巻線３２を波巻のダイカストで構成すれば，従来のかご形と同程度の製造工程で製作可能である。
【0054】
図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃ及び図６Ｄは、固定子及び回転子の寸法関係を示す説明図であり、次に、固定子のスロットの開口幅が与える影響について説明する。特許文献１に記載の実施の形態のように、固定子の歯部の側面がストレート形状であると、スロットの開口幅が広くなる。スロットの開口幅が広くなると、必要な電流が大きくなり電力効率が低下する。
【0055】
そこで、固定子２を集中巻にする場合、歯部２１の側面を突出させた形態のつば部２１ａを設け、固定子２のスロット２０の開口幅Ｃを狭くして、必要電流の低減を図ることが考えられる。
【0056】
しかし、図６Ｄに示すように、固定子２のスロット２０の開口幅Ｃを、例えば回転子３の歯幅Ｅより狭くすると、回転子３の歯幅Ｅが固定子２のスロット２０の開口幅Ｃを跨ぐことで、固定子２からギャップＧを経由して回転子３に移り、また固定子２に戻る二点鎖線で示すような経路の漏れ磁束が発生する。漏れ磁束は、回転子巻線には鎖交しないため、誘導起電力の上昇や力率の低下という不具合が生じる。
【0057】
そこで、固定子２のスロット２０の開口幅をＣ、回転子３のスロット３０のピッチをＤとしたとき、漏れ磁束の影響を抑制できるような両者の寸法関係は、以下の（８）式で示される。
【0058】
Ｃ≧Ｄ・・・（８）
【0059】
固定子２のスロット２０の開口幅Ｃと回転子３のスロット３０のピッチＤとの寸法関係を、（８）式のように規定すると、固定子２に対する回転子３の角度位置によらず、回転子３の歯幅Ｅが固定子２のスロット２０の開口幅Ｃを跨ぐことなく、固定子２の隣接する歯部２１間に、回転子３のスロット３０の開口幅Ｆが必ず介在する。これにより、磁路の抵抗が大きくなり、固定子２から回転子３を経由して固定子２に戻る漏れ磁束を抑制できる。
【0060】
図６Ａは、Ｃ＝Ｄの場合を示し、図６Ｂは、Ｃ＝１．５Ｄの場合を示す。いずれの場合も、回転子３を経由して固定子２の歯部２１間を通過する磁路抵抗は１倍であり同じである。これに対し、図６Ｃに示すＣ＝２Ｄの場合、この磁路抵抗が２倍になる。図示しないが、Ｃ＝２．５Ｄの場合、Ｃ＝２Ｄの場合と同様に、Ｃ＝Ｄの場合の磁路抵抗の２倍になる。
【0061】
したがって、本発明では、固定子２のスロット２０のピッチをＡ、固定子２のスロット２０の開口幅をＣ、回転子３のスロット３０のピッチをＤとしたとき、Ｎを自然数として、これらの寸法関係を以下の（９）式で規定する。
【0062】
Ａ＞Ｃ＝Ｎ×Ｄ・・・（９）
【0063】
（８）式、（９）式から、固定子２のスロット２０のピッチＡを回転子３のスロット３０のピッチＤのＮ倍超とすることで、回転子３を経由する漏れ磁束を抑制でき、例えば、Ｃ＝ＤとＣ＝１．５Ｄのいずれの場合も、固定子２の歯部２１間を通過する磁路抵抗は同じであることから、回転子３を経由する漏れ磁束の抑制効果を同一としたときに、最小となる固定子２のスロット２０の開口幅Ｃを求めることができる。
【0064】
具体例で考えると、固定子２が１２スロットで固定子巻線２２が分数スロット集中巻、回転子３が１０極で回転子巻線３２が３相である場合、固定子２のスロット２０のピッチＡは、
Ａ＝３６０°／１２（スロット数）＝３０°、
回転子３のスロット３０のピッチＤは、
Ｄ＝３６０°／（１０極×３相；スロット数３０）＝１２°
である。
Ａ＝３６０°／１２（スロット数）＝３０°、
回転子３のスロット３０のピッチＤは、
Ｄ＝３６０°／（１０極×３相；スロット数３０）＝１２°
である。
【0065】
Ｎ＝１の場合、固定子２のスロット２０の開口幅Ｃは、
Ｃ＝１×１２°＝１２°、
固定子２の歯幅Ｂは、
Ｂ＝Ａ－Ｃ＝３０°－１２°＝１８°
である。
Ｃ＝１×１２°＝１２°、
固定子２の歯幅Ｂは、
Ｂ＝Ａ－Ｃ＝３０°－１２°＝１８°
である。
【0066】
回転子３については、回転子３のスロット３０のピッチＤは、
Ｄ＝（回転子３のスロット３０の開口幅Ｆ＋回転子３の歯幅Ｅ）
であり、Ｆ＝２°とするなら、Ｅ＝１０°である。
Ｄ＝（回転子３のスロット３０の開口幅Ｆ＋回転子３の歯幅Ｅ）
であり、Ｆ＝２°とするなら、Ｅ＝１０°である。
【0067】
Ｎ＝２の場合、固定子２のスロット２０の開口幅Ｃは、
Ｃ＝２×１２°＝２４°、
固定子２の歯幅Ｂは、
Ｂ＝Ａ－Ｃ＝３０°－２４°＝６°
である。回転子３については、Ｎ＝１の場合と同じである。
Ｃ＝２×１２°＝２４°、
固定子２の歯幅Ｂは、
Ｂ＝Ａ－Ｃ＝３０°－２４°＝６°
である。回転子３については、Ｎ＝１の場合と同じである。
【0068】
Ｎ＝３の場合、固定子２のスロット２０の開口幅Ｃは、Ｃ＝３×１２°＝３６°となり、固定子２のスロット２０のピッチＡ＝３０°を超えるので、Ｎ＝３以上は不可である。
【0069】
Ｎ＝１とＮ＝２の場合を比べると、固定子２のスロット２０の開口幅Ｃは、Ｎ＝１の場合が小さいので、必要な電流を低減する上では有利である。しかしながら、開口幅Ｃが小さいということは、回転子３を経由せず、固定子２の歯部２１間を直接通過する経路の漏れ磁束が大きくなる可能性がある。また、回転子３を経由する漏れ磁束の抑制効果は、Ｎ＝２の半分である。
【0070】
したがって、固定子２のスロット２０の開口幅Ｃを、必要な電流と、回転子３を経由する漏れ磁束と、回転子３を経由せず、固定子２の歯部２１間を直接通過する漏れ磁束などを考慮して選定することができる。
【符号の説明】
【0071】
１・・・誘導電動機、２・・・固定子、２０・・・スロット、２１・・・歯部、２２・・・固定子巻線、３・・・回転子、３０・・・スロット、３１・・・コア、３２・・・回転子巻線、３２ａ・・・短絡線、３２ｂ・・・短絡部
【図1A】
【図1B】
【図2A】
【図2B】
【図3A】
【図3B】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図6D】