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JPH07106046B2 - 永久磁石同期機形モ−タ - Google Patents

永久磁石同期機形モ−タ

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JPH07106046B2
JPH07106046B2 JP9382486A JP9382486A JPH07106046B2 JP H07106046 B2 JPH07106046 B2 JP H07106046B2 JP 9382486 A JP9382486 A JP 9382486A JP 9382486 A JP9382486 A JP 9382486A JP H07106046 B2 JPH07106046 B2 JP H07106046B2
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JP
Japan
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phase
motor
winding
slots
slot
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JP9382486A
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恭祐 宮本
博文 猪ノ口
弘 池田
隆行 遠矢
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Yaskawa Electric Corp
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Yaskawa Electric Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、FA(工場自動化)機器用永久磁石同期機形モ
ータに係り、とくに低速大トルクを要する永久磁石同期
機形モータの小形・軽量・高精度化するための電機子の
巻線構成とロータの溝に関する。
〔従来の技術〕
永久磁石同期機形モータには、第4図(一従来例の要部
の正断面図)に表わすように、ステータコア1の内周面
にギャップを介して対向し、シャフト5に嵌合固着され
た非磁性リング4の外周に等間隔に磁性体のロータヨー
ク2と永久磁石3を配設固着させており、その磁石3よ
り生じる磁束の方向がギャップ方向に対し接線方向とな
るタンジェンシァル・タイプのものがある。
この型の永久磁石同期機形モータには次のような特長が
ある。
i) 磁石3より生じる磁束方向あ径方向となるラジア
ルタイプの第5図(他の従来例の要部の正断面図)に比
べ、磁束の集中がなされ、磁束の漏れが減少するため、
モータ効率が向上する。
ii) 使用する磁石3は分溜りが良い直方体のブロック
状磁石でよく、これは磁石コストを下げ、したがってモ
ータが安価になる。
iii) 予め磁石3を収容する溝をロータヨーク2に開
設し、これに磁石3を嵌合挿入する構造なので、ロータ
の製作性がよく、また磁石3の位置決め精度も良好であ
る。
では、この一従来例の正断面図を示す第6図についての
説明を行なう。
ステータコア1には等間隔に18個のスロット(#1〜#
18)が配置されている。これには電機子巻線6〜11によ
る起磁力が6極となる毎極毎相のスロット数q=1の整
数スロット2層重ね巻き3層巻線が施してある。
この整数スロット(q=1)巻線は、これまで用いられ
てきた巻線方式の中では最も多極化できる巻線方式であ
る。
第7図にこの一従来例の巻線構成図を表わし、第7図
(a)は第6図のステータコアを直線状に展開した図、
第7図(b)はそのu相巻線の展開接続図、第7図
(c)はv相巻線の展開接続図、第7図(d)はw相巻
線の展開接続図を示す。
u相コイル6,v相コイル7,w相コイル8はいずれもコイル
飛びt=3で、u相コイル6はスロット#1〜#4に、
v相コイル7はスロット#3〜#6に、w相コイル8は
スロット#5〜#8にそれぞれ収容される。
これらとは巻方向(電流方向)が反対になる相コイ
ル,相コイル,相コイルも同様のコイル飛びt=3
で、第7図(a)に基づいて収容される。
全体的にこの巻線構成をみれば、u相巻線第7図
(b),v相巻線第7図(c),w相巻線第7図(d)はお
のおの電気角で2π/3〔rad〕の位相をもち配置されて
いる。
巻線係数kwr〔rは高調波次数1,3,5,7,…である〕は、
コイルピッチC.P=100%であるから、短節巻係数kpr
1.0となり、また分布巻係数kdrはq=1よりkdr=1.0と
なり、したがって巻線係数kwr=kpr・kdrで求められる
ので、この整数スロット巻線q=1の巻線係数kwr=0
となる。
これより、整数スロット巻線q=1の巻線方式では、ギ
ャップ磁束分布中の各高調波成分の影響が、巻線に誘起
される電圧波形にそのまま出てくる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
第8図にモータコア径を一定とした条件下のモータ極数
Pに対する出力トルクを入力銅損の平方根で割った値 いわゆるモータ定数Mcの変化を表わす。
これをみれば、モータ極数Pを多極にした方が、このモ
ータ定数Mcが大きくなることがわかる。
(ア) 先に示した整数スロット巻線q=1の巻線は、
従来までに用いられた巻線では、スロット数を有限とし
た場合、最もモータ極数Pが多極となる巻線方式である
が、以下に示す難点を含む。
a.電機子スロットにスキューを施し、そのスキュー効果
によるトルクリップルを低減する手法もあるが、スロッ
ト内の巻線の占有率を悪くし、モータの効率,力率の上
から好ましくない。
b.q>1の分数スロット巻線を用いれば、良好な誘起電
圧波形が得られトルクリップルも低減できるが、スロッ
ト数は有限であるから、q=1に比べて明らかにモータ
極数の多極化に対しては不適である。
また、モータ極数の多極化を行なうためには、従来より
用いられる分数スロット巻線で、q=1/2の巻線方式を
使うこともあるが、これは巻線係数kwrの低下,巻線利
用率の低下という不具合がある。
(イ) この型のモータを前記低速大トルク用のモータ
として用いる場合に、モータ極数Pが小さいときは、モ
ータの構造的特徴上から、シャフトの捻り剛さが弱くな
る。
つまり、この型のモータは磁石から生じる磁束が径方向
に対し接線方向となるように配置されるので、前記磁束
が径方向と同方向となるように磁石3を配置したのに比
べ、同極数という条件下ではシャフト5の直径dは小さ
くなる。とくにモータ外径を一定とした条件下でモータ
定数Mcを最大にするモータ外径D0に対するギャップダイ
ヤDgの割合は D0≒0.7Dg ………(1) となり、効率の高いモータを実現するさいには、シャフ
ト径dが減少することへの影響は大きい。
シャフトの捻り剛さT.R.はシャフト径dの4乗に比例す
るので、シャフト径dの減少は捻り剛さT.R.の減少に大
きく影響する。したがって、過負荷トルクが大きい低速
大トルク用のモータとして用いる場合に、このシャフト
の捻り剛さの問題が生じる。
(ウ) 出力トルクをトルク発生に必要な部分の重量で
割った値“トルク/有効電磁重量”を考えると、この型
のモータは前記磁束が径方向と同方向になるように磁石
3を配置したモータに比べ、ロータ内中空部が小さくな
り、重量は重くなる。したがって、“トルク/有効電磁
重量”は低下し好ましくない。
ここにおいて本発明は、従来例の隘路を克服し、毎極毎
相のスロット数について考究し界磁を多極化した永久磁
石同期機形モータを提供することを、その目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、3相P極のブラシレスモータにおいて、 ロータは、 回転自在に支承されたシャフトの外周に非磁性リングを
嵌合固着し、このリングの外周に円筒状の磁性体からな
るロータヨークを嵌合固着させ、このロータヨークの外
周面から前記非磁性リングの外周面に至りその着磁方向
がステータとの対向ギャップ面に対し接線方向としたP
個の永久磁石をロータヨークの外周面に等間隔にかつ隣
接する磁極が同極となるよう埋設固着して形成するとと
もに、 ステータは、 円筒状磁性体の内周面にN個のスロットを等間隔に軸方
向に開設し、 (3/2)P<N<3P を満す整数Nとし、 毎極毎相のスロット数qは (1/2)<q<1 とし、 各スロットには3相およびその逆位相の6相帯に分けて
上辺および下辺に2層に重ねて巻回して構成した 永久磁石同期機形モータである。
〔作 用〕
電機子のスロット数Nが(3/2)P<N<3Pの条件に適
合し毎極毎相のスロット数qが(1/2)<q<1の範囲
にあたる分数スロットととし、巻線は2層重ね巻きの3
相巻線を実施するとともに、極数P=N/(3・q)によ
り設定しており、多極となり推力が増大する。
〔実施例〕
本発明の一実施例における正断面図を第1図に表わす。
すべての図面において、同一符号は同一もしくは相当部
分を示す。
この一実施例は分数スロットを施したタンジェンシャル
構造で、3相10極あり、ステータコア1の18個のスロッ
ト内には、以下のような手順で電機子巻線が巻回されて
いる。
第1図からわかるように、1番目から1番目までのスロ
ット(以下、#1〜#18のように記す)を順次、空隙円
周に沿って等間隔に配置するとともに、各スロットには
上コイル辺と下コイル辺の2つのコイル辺を収容させ
る。
u,,v,,w,の6相帯の各相帯に属するコイルのスロ
ットへの配置を行なうには第2図(各相帯コイルのスロ
ットへの配分図)に示すように、まず複素平面を考え原
点の周りに単位半径の円(単位円)を描き、単位円周を
6等分してそれら円弧を順次u,,v,,w,の6相帯に
対応させる。
次いで、u相帯の円弧の中点をスロット#1に対応さ
せ、その後はこの点を起点として単位円周上で角度Pπ
/N(rad)、ここでは(5/9)π(rad)ずつ隔てて、割
り出した点を順次スロット#2以降#18まで対応させ
る。
そして、各スロットの下コイル辺はそのスロットが単位
円周上で所属している相帯に割り付ける。
以上のような手順を追うと、6相帯の各相帯に属する各
コイルの下コイル辺の18個のステータスロットへの配置
が決定される。
スロット#1,#8,#12にはu相帯に属するコイルの下コ
イル辺が、スロット#5,#9,#16には相帯に属する下
コイル辺が、スロット#2,#6,#13にはv相帯に属する
コイルの下コイル辺が、スロット#3,#7,#10には相
帯に属する下コイル辺が、スロット#7,#14,#18には
w相帯に属する下コイル辺が、スロット#4,#11,#15
には相帯に属するコイルの下コイル辺が、それぞれ配
置される。
次に、各相帯に属する各コイルの上コイル辺のスロット
への配置を決める必要がある。
基準としてスロット#1をとって、単位円周上において
#1に対してほぼ角度π(rad)ずれた位置、すなわち
相帯円弧の中点附近にあるスロットを1つだけとっ
て、そのスロット#n(ここではn=3)を選定する。
そして、これを基に各下コイル辺からそれと対をなす上
コイル辺までのコイル飛びtが、全てt=n−1(ここ
ではt=3−1=2)となるような、18個の要素コイル
を使って2層重ね巻の3相巻線を構成している。
第3図に6つの各相帯に属する上および下コイル辺を各
スロットに配置した図を表わす。
u相,v相,w相の各相に属するコイルはおのおの 極数P×毎極毎相のスロット数q =10×(3/5) =6個 でその巻方向は第3図の矢印の示すとおりである。
u相帯コイル6と相帯コイル7は巻回数は同一で、巻
方向は反対となっており、v相帯コイル8,相帯コイル
9およびw相帯コイル10,相帯コイル11についても同
様である。
u相,v相,w相に属するコイル群は、それぞれ機械的に
(2/3)π(rad)の位相差を持ち配置されている。
ロータ部の構成について述べる。
磁性体のロータヨーク2には、磁石厚みLmと同じ幅で磁
石幅Wmと同じ深さの溝が、モータの極数Pと同数分等間
隔に設ける。前記溝に永久磁石3をその磁束方向が径方
向と接線方向になるように収容する。
そして、ロータヨーク2の内側に内接する磁束の漏れを
防ぐ非磁性体のリング4を施す。これに嵌合固着するシ
ャフト30を配置する。
磁石のパーミアンス係数を従来例と同じとし、本発明の
電機子巻線を構成し多極にした分だけ、シャフト径dを
大きくすることができる。よって、これよりシャフト5
の捻り剛さも4乗で向上し、さらにモータ定数Mcも向上
し、モータ効率が良い低速大トルクモータとすることが
できる。
モータ極数を多極にすると、界磁用永久磁石3の量を低
減できる。つまり、電機子巻線による減磁アンペアター
ンATwindは次の(2)式で表わされる。
ATwind =〔(3/2)・(4/π)・kw・W・√2I〕/P〔AT〕 ……
…(2) ただし、kwは巻線係数,Wは1相のターン数,Iは電機子電
流,Pは極数である。
モータの過負荷時に磁石3を減磁させないためには、磁
石3にこの減磁アンペアターン分の起磁力を持たせばよ
いこととなる。
過負荷耐力を同一にして磁石3の厚みLmを減すには、モ
ータの極数を多極にして、電機子巻線による減磁アンペ
アターンを減せばよいが(2)式よりわかる。ただし、
モータ極数を多極化した場合でも、磁石3のパーミアン
ス係数は一定とする。よって、モータの極数を多極にし
ていくと過負荷耐力は同じにして、磁石3、厚みLmが薄
くなった分だけ磁石量を低減できる。
〔発明の効果〕
かくして本発明によれば、次の掲げる数多くの格段の効
果が得られる。
本発明の分数スロット巻線において、スロット数N
を (3/2)P<N<3P の条件で電機子に施すと、ステータスロット数Nが整数
スロット巻線の毎極,毎相のスロット数q=1の場合と
同数またはそれ以下においても、モータの極数を2倍近
くにでき、したがってモータ定数Mcは向上し、ステータ
ティースの機械的強度にも無理のない、小形高出力のタ
ンジェンシャルタイプの永久磁石同期機形モータを実現
することができる。
モータ極数を多極にすることにより、タンジェンシ
ャルタイプのモータを低速大トルク出力用とする場合に
問題となっていた、シャフトの捻れ剛さの低下の問題も
解決でき、安価でかつロータの作り易い、高性能で低
速,大トルクのモータを実現できる。
整数スロット巻線q=1の場合に比較し、本発明の
分数スロット巻線を適用しモータの極数を多極にするこ
とで、30〜40%の磁石量の低減ができる。
本発明の巻線方式における巻線係数kwrにより、ギ
ャップ磁束密度分布中に含まれる各空間高調波成分を低
減でき、よって良好な極めて正弦波に近い誘起電圧波形
が得られ、この誘起電圧の歪みの影響で発生するトルク
リップルを低減することができる。
本発明の巻線方式により磁石からみたスロットパー
ミアンスが正弦波状に変化するため、従来の整数スロッ
ト巻線q=1の場合に比べ、コギングトルク著しく低減
できる。
従来例ではステータスロットにスキューを施しスロ
ット内の巻線占有率を悪くしていたが、本発明の巻線方
式により、,からその必要がなく、よってモータ効
率を向上させる。
以上から、小形高出力となり、かつ磁石コストの低
減と、ロータ製作性が良好となる特長から、安価なとく
に低速大トルクの永久磁石同期機形モータを実現でき
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例における正断面図、第2図は
ステータスロットへの各相帯巻線の配置図、第3図はス
テータの展開図,各相コイルの展開肺地図、第4図ない
し第7図は従来例の説明図、第8図はこの種モータにお
けるモータ定数Mcと極数Pの関係図である。 1……ステータコア 2……ロータヨーク 3……永久磁石(界磁用) 4……非磁性リング 5……シャフト 6〜11……各相帯コイル。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】3相P極のブラシレスモータにおいて、 ロータは、 回転自在に支承されたシャフトの外周に非磁性リングを
    嵌合固着し、このリングの外周に円筒状の磁性体からな
    るロータヨークを嵌合固着させ、このロータヨークの外
    周面から前記非磁性リングの外周面に至りその着磁方向
    がステータとの対向ギャップ面に対し接線方向としたP
    個の永久磁石をロータヨークの外周面に等間隔にかつ隣
    接する磁極が同極となるよう埋設固着して形成するとと
    もに、 ステータは、 円筒状磁性体の内周面にN個のスロットを等間隔に軸方
    向に開設し、 (3/2)P<N<3P を満す整数Nとし、 毎極毎相のスロット数qは (1/2)<q<1 とし、 各スロットには3相およびその逆位相の6相帯に分けて
    上辺および下辺に2層に重ねて巻回して構成した ことを特徴とする永久磁石同期機形モータ。
JP9382486A 1986-04-23 1986-04-23 永久磁石同期機形モ−タ Expired - Fee Related JPH07106046B2 (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014220972A (ja) * 2013-05-10 2014-11-20 株式会社東芝 回転電機の電機子巻線
DE102015109479A1 (de) 2014-06-18 2015-12-24 Fanuc Corporation Dreiphasen-Wechselstrom-Elektromotor mit Anordnung zur Reduzierung einer Drehmomentwelligkeit

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5010262A (en) * 1988-07-20 1991-04-23 Shinko Electric Company Ltd. Strong magnetic thrust force type actuator
CN1320725C (zh) * 2003-12-17 2007-06-06 上海大学 车轮电机的极槽数配合及其嵌线结构
JP6046180B2 (ja) 2015-01-28 2016-12-14 ファナック株式会社 3層の巻線構造を有する電動機
WO2021161406A1 (ja) * 2020-02-12 2021-08-19 三菱電機株式会社 固定子、電動機、圧縮機、空気調和機、及び固定子の製造方法
JP7361805B2 (ja) * 2020-02-12 2023-10-16 三菱電機株式会社 固定子、電動機、圧縮機、空気調和機、及び固定子の製造方法
WO2021161409A1 (ja) * 2020-02-12 2021-08-19 三菱電機株式会社 固定子、電動機、圧縮機、空気調和装置および固定子の製造方法
JP7419501B2 (ja) * 2020-04-07 2024-01-22 三菱電機株式会社 着磁方法、電動機の製造方法、電動機、圧縮機、及び空気調和機

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014220972A (ja) * 2013-05-10 2014-11-20 株式会社東芝 回転電機の電機子巻線
US9722467B2 (en) 2013-05-10 2017-08-01 Kabushiki Kaisha Toshiba Armature windings of rotating electrical machines
DE102015109479A1 (de) 2014-06-18 2015-12-24 Fanuc Corporation Dreiphasen-Wechselstrom-Elektromotor mit Anordnung zur Reduzierung einer Drehmomentwelligkeit
US9768656B2 (en) 2014-06-18 2017-09-19 Fanuc Corporation Three-phase alternating current electric motor provided with structure reducing torque ripple
DE102015109479B4 (de) 2014-06-18 2018-09-13 Fanuc Corporation Dreiphasen-Wechselstrom-Elektromotor mit Anordnung zur Reduzierung einer Drehmomentwelligkeit

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