JP2002345224A - 永久磁石形同期電動機 - Google Patents
永久磁石形同期電動機Info
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Landscapes
- Brushless Motors (AREA)
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】電機子コアの歩留まりを向上させると共に、コ
ギングトルクを低減することができる永久磁石形同期電
動機を提供する。 【解決手段】電機子コア２のスロット３に電機子巻線４
を巻装して構成された固定子１と、極数Ｐａ（Ｐａは偶
数）の磁極を有する回転子１０から成る３相の永久磁石
形同期電動機において、固定子１は、電機子コアを周方
向に１２０°間隔に分割してスロット数Ｓから成る電機
子ユニット６、７、８を３個配置して構成してあり、電
機子ユニットの毎極毎相のスロット数ｑを、ｑ＝１／２
に設定し、かつ、スロット数Ｓ、毎極毎相のスロット数
ｑ、極数Ｐａの関係をＳ／ｑ＝２ｎおよびＰａ＝（Ｓ／
ｑ）＋２ （但し、ｎは自然数）の式で表したものであ
る。
ギングトルクを低減することができる永久磁石形同期電
動機を提供する。 【解決手段】電機子コア２のスロット３に電機子巻線４
を巻装して構成された固定子１と、極数Ｐａ（Ｐａは偶
数）の磁極を有する回転子１０から成る３相の永久磁石
形同期電動機において、固定子１は、電機子コアを周方
向に１２０°間隔に分割してスロット数Ｓから成る電機
子ユニット６、７、８を３個配置して構成してあり、電
機子ユニットの毎極毎相のスロット数ｑを、ｑ＝１／２
に設定し、かつ、スロット数Ｓ、毎極毎相のスロット数
ｑ、極数Ｐａの関係をＳ／ｑ＝２ｎおよびＰａ＝（Ｓ／
ｑ）＋２ （但し、ｎは自然数）の式で表したものであ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、コギングトルク、
速度リプルの小さいことが要求されるダイレクトドライ
ブモータとして好適な、コギングトルク低減を講じた永
久磁石形同期電動機に関する。
速度リプルの小さいことが要求されるダイレクトドライ
ブモータとして好適な、コギングトルク低減を講じた永
久磁石形同期電動機に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、コギングトルク、速度リプルの小
さいことが要求されるダイレクトドライブモータとして
好適な、コギングトルク低減を講じた永久磁石形同期電
動機は、図１１、図１２のようになっている（例えば、
特表平１０−５１１８３７号公報、特開平０６−０７０
５２４号公報）。図１１は、第１の従来技術を示す永久
磁石形同期電動機の正面図である。この永久磁石形同期
電動機は、毎極毎相のスロット数ｑ＝１／２、スロット
数Ｓ＝３０、極数Ｐａ＝２０で構成されたものである。
固定子２１は、電機子コア２２、電機子コア２２に形成
されたスロット２３に巻装された電機子巻線２４、電機
子コア２２の外周を覆うフレーム２５によって構成され
ている。電機子コア２２は、そこに発生するヒステリシ
ス損、渦電流損を低減する目的で、主に薄板の珪素鋼板
を積層して円筒状に構成される。スロット２３の形状
は、予め高密度に巻装した電機子巻線４を挿入できるよ
うに、その開口部が開いた凹状に形成されている。回転
子１０は、Ｐａ＝２０の磁極を構成する２０個の永久磁
石１１、永久磁石１１の磁束を通すためのヨーク１２、
ヨーク１２の内周に設けた負荷（図示せず）と連結され
るシャフト１３から構成されている。２０個の永久磁石
１１はＰａ＝２０の磁極を作るために、回転子１０表面
の磁極がＮ、Ｓ、Ｎ、Ｓ…となるように、つまり隣と異
極になるように配置されている。また、スロットピッチ
τｅ（電気角）とτｍ（機械角）は、次のような関係式
から求められる。 τｅ＝１８０°／ｑ／３ ＝１８０°／（１／２）／３＝１２０° τｍ＝τｅ×２／Ｐａ ＝１２０°×２／２０＝１２° このように構成された永久磁石形同期電動機は、スロッ
ト３３内の導体の占積率が非常に高いため、小さな電流
で大きなトルクを得ることができるものである。しか
し、一般にはスロット開口部の大きいものは、パーミア
ンス変化が大きいため、コギングトルクが大きくなるこ
とで知られている。そこで、スロット２３の幅を特表平
１０−５１１８３７号に開示される適当な幅で設定する
ことにより、コギングトルクを低減する方策が採られて
いる。よって、従来技術でもダイレクトドライブに必要
な滑らかな回転が可能となっている。また、図１２は第
２の従来技術を示す永久磁石形同期電動機の正面図であ
る。この永久磁石形同期電動機が、毎極毎相のスロット
数ｑ＝１／２、スロット数Ｓ＝３０、極数Ｐａ＝２０で
構成される点は、第１の従来技術と同じである。第１の
従来技術と異なる点は、電機子コアを、周方向に複数分
割してなる電機子コア２６に替えた点である。
さいことが要求されるダイレクトドライブモータとして
好適な、コギングトルク低減を講じた永久磁石形同期電
動機は、図１１、図１２のようになっている（例えば、
特表平１０−５１１８３７号公報、特開平０６−０７０
５２４号公報）。図１１は、第１の従来技術を示す永久
磁石形同期電動機の正面図である。この永久磁石形同期
電動機は、毎極毎相のスロット数ｑ＝１／２、スロット
数Ｓ＝３０、極数Ｐａ＝２０で構成されたものである。
固定子２１は、電機子コア２２、電機子コア２２に形成
されたスロット２３に巻装された電機子巻線２４、電機
子コア２２の外周を覆うフレーム２５によって構成され
ている。電機子コア２２は、そこに発生するヒステリシ
ス損、渦電流損を低減する目的で、主に薄板の珪素鋼板
を積層して円筒状に構成される。スロット２３の形状
は、予め高密度に巻装した電機子巻線４を挿入できるよ
うに、その開口部が開いた凹状に形成されている。回転
子１０は、Ｐａ＝２０の磁極を構成する２０個の永久磁
石１１、永久磁石１１の磁束を通すためのヨーク１２、
ヨーク１２の内周に設けた負荷（図示せず）と連結され
るシャフト１３から構成されている。２０個の永久磁石
１１はＰａ＝２０の磁極を作るために、回転子１０表面
の磁極がＮ、Ｓ、Ｎ、Ｓ…となるように、つまり隣と異
極になるように配置されている。また、スロットピッチ
τｅ（電気角）とτｍ（機械角）は、次のような関係式
から求められる。 τｅ＝１８０°／ｑ／３ ＝１８０°／（１／２）／３＝１２０° τｍ＝τｅ×２／Ｐａ ＝１２０°×２／２０＝１２° このように構成された永久磁石形同期電動機は、スロッ
ト３３内の導体の占積率が非常に高いため、小さな電流
で大きなトルクを得ることができるものである。しか
し、一般にはスロット開口部の大きいものは、パーミア
ンス変化が大きいため、コギングトルクが大きくなるこ
とで知られている。そこで、スロット２３の幅を特表平
１０−５１１８３７号に開示される適当な幅で設定する
ことにより、コギングトルクを低減する方策が採られて
いる。よって、従来技術でもダイレクトドライブに必要
な滑らかな回転が可能となっている。また、図１２は第
２の従来技術を示す永久磁石形同期電動機の正面図であ
る。この永久磁石形同期電動機が、毎極毎相のスロット
数ｑ＝１／２、スロット数Ｓ＝３０、極数Ｐａ＝２０で
構成される点は、第１の従来技術と同じである。第１の
従来技術と異なる点は、電機子コアを、周方向に複数分
割してなる電機子コア２６に替えた点である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来技術で
は、次のような問題があった。第１の従来技術における
永久磁石形電動機の問題は、電機子コア２２の歩留まり
が非常に悪いことであった。つまり、多極のダイレクト
ドライブモータとして構成した場合、一般に回転子１０
の外径（電機子コア２２の内径）が大きいため、中空状
の電機子コア２２内側の珪素鋼板が大量に無駄になって
しまった。この問題を解決するものとして第２の従来技
術を示したが、分割された電機子コア２６間における周
方向のクリアランスのばらつきにより、特表平１０−５
１１８３７号に開示される最適なスロット３の幅に設定
したとしても、大きなコギングトルクが発生した。回転
子１０の回転角とコギングトルクとの関係を図１３に示
す。この原因によって起こるコギングトルクは、極数Ｐ
ａに依存し、回転子１回転あたり２０周期（１周期を機
械角１８°、電気角１８０°）である。クリアランスの
ばらつきを抑えるため、電機子コア２の寸法精度を向上
させたり組み立て精度を向上すると、かえって大きなコ
スト高を招いた。本発明は、上記課題を解決するために
なされたものであり、電機子コアの歩留まりを向上させ
ると共に、コギングトルクを低減することができる永久
磁石形同期電動機を提供することを目的とする。
は、次のような問題があった。第１の従来技術における
永久磁石形電動機の問題は、電機子コア２２の歩留まり
が非常に悪いことであった。つまり、多極のダイレクト
ドライブモータとして構成した場合、一般に回転子１０
の外径（電機子コア２２の内径）が大きいため、中空状
の電機子コア２２内側の珪素鋼板が大量に無駄になって
しまった。この問題を解決するものとして第２の従来技
術を示したが、分割された電機子コア２６間における周
方向のクリアランスのばらつきにより、特表平１０−５
１１８３７号に開示される最適なスロット３の幅に設定
したとしても、大きなコギングトルクが発生した。回転
子１０の回転角とコギングトルクとの関係を図１３に示
す。この原因によって起こるコギングトルクは、極数Ｐ
ａに依存し、回転子１回転あたり２０周期（１周期を機
械角１８°、電気角１８０°）である。クリアランスの
ばらつきを抑えるため、電機子コア２の寸法精度を向上
させたり組み立て精度を向上すると、かえって大きなコ
スト高を招いた。本発明は、上記課題を解決するために
なされたものであり、電機子コアの歩留まりを向上させ
ると共に、コギングトルクを低減することができる永久
磁石形同期電動機を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、請求項１の本発明は、電機子コアのスロットに電機
子巻線を巻装して構成された固定子と、極数Ｐａ（Ｐａ
は偶数）の磁極を有する回転子から成る３相の永久磁石
形同期電動機において、前記固定子は、前記電機子コア
を周方向に１２０°間隔に分割すると共にスロット数Ｓ
から成る電機子ユニットを３個配置して構成してあり、
前記電機子ユニットの毎極毎相のスロット数ｑを、ｑ＝
１／２、１／４、２／５、２／７、３／８、３／１０の
いずれかに設定し、かつ、スロット数Ｓ、毎極毎相のス
ロット数ｑ、極数Ｐａの関係を、Ｓ／ｑ＝２ｎ および
Ｐａ＝（Ｓ／ｑ）＋２ （但し、ｎは自然数）の式
に設定したものである。請求項２の本発明は、電機子コ
アのスロットに電機子巻線を巻装して構成された固定子
と、極数Ｐａ（Ｐａは偶数）の磁極を有する回転子から
成る３相の永久磁石形同期電動機において、前記固定子
は、前記電機子コアを周方向に１２０°間隔に分割する
と共にスロット数Ｓから成る電機子ユニットを３個配置
して構成してあり、前記電機子ユニットの毎極毎相のス
ロット数ｑを、ｑ＝２／５、２／７のいずれかに設定
し、かつ、スロット数Ｓ、毎極毎相のスロット数ｑ、極
数Ｐａの関係を、Ｓ／ｑ＝２ｎ＋１ および Ｐａ＝
（Ｓ／ｑ）＋１ （但し、ｎは自然数）の式で表した
ものである。上記手段により、電機子コア２を構成する
珪素鋼板の歩留まりを大幅に向上することができる。し
かもこの構造では、１２０度位相をずらすことが可能と
なるので、１２０度位相の３つの電機子コア２両端で発
生するコギングトルクが相殺でき、全体で発生するコギ
ングトルクを無くすことができる。
め、請求項１の本発明は、電機子コアのスロットに電機
子巻線を巻装して構成された固定子と、極数Ｐａ（Ｐａ
は偶数）の磁極を有する回転子から成る３相の永久磁石
形同期電動機において、前記固定子は、前記電機子コア
を周方向に１２０°間隔に分割すると共にスロット数Ｓ
から成る電機子ユニットを３個配置して構成してあり、
前記電機子ユニットの毎極毎相のスロット数ｑを、ｑ＝
１／２、１／４、２／５、２／７、３／８、３／１０の
いずれかに設定し、かつ、スロット数Ｓ、毎極毎相のス
ロット数ｑ、極数Ｐａの関係を、Ｓ／ｑ＝２ｎ および
Ｐａ＝（Ｓ／ｑ）＋２ （但し、ｎは自然数）の式
に設定したものである。請求項２の本発明は、電機子コ
アのスロットに電機子巻線を巻装して構成された固定子
と、極数Ｐａ（Ｐａは偶数）の磁極を有する回転子から
成る３相の永久磁石形同期電動機において、前記固定子
は、前記電機子コアを周方向に１２０°間隔に分割する
と共にスロット数Ｓから成る電機子ユニットを３個配置
して構成してあり、前記電機子ユニットの毎極毎相のス
ロット数ｑを、ｑ＝２／５、２／７のいずれかに設定
し、かつ、スロット数Ｓ、毎極毎相のスロット数ｑ、極
数Ｐａの関係を、Ｓ／ｑ＝２ｎ＋１ および Ｐａ＝
（Ｓ／ｑ）＋１ （但し、ｎは自然数）の式で表した
ものである。上記手段により、電機子コア２を構成する
珪素鋼板の歩留まりを大幅に向上することができる。し
かもこの構造では、１２０度位相をずらすことが可能と
なるので、１２０度位相の３つの電機子コア２両端で発
生するコギングトルクが相殺でき、全体で発生するコギ
ングトルクを無くすことができる。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下、本発面の実施例を図に基づ
いて説明する。図１は、本発明の第１の実施例を示す永
久磁石形同期電動機の正面図である。なお、回転子１０
の構成については、従来技術と基本的に同じなので説明
を省略し、本発明の構成要素が従来技術と異なる点のみ
説明する。図において、１は固定子、２は電機子コア、
３はロット、４は電機子巻線、５はフレーム、６、７、
９は電機子ユニットである。すなわち、固定子１は、従
来の円筒状に積層された電機子コアを、周方向に機械角
βｍ＝１２０°間隔に分割すると共にスロット数Ｓから
成る電機子ユニット６、７、８を３個配置して構成して
あり、各電機子ユニット６、７、８をフレーム５の内面
に沿って固定している。さらに具体的には、この電機子
ユニット６、７、８は、それぞれ毎極毎相のスロット数
ｑ＝１／２となるように、電機子コア２にスロット数Ｓ
＝９のスロット３が施されている。そして、このように
構成された電機子ユニットにおいて、スロット数Ｓ、毎
極毎相のスロット数ｑ、極数Ｐａの関係は、 Ｓ／ｑ＝９／（１／２）＝１８、 Ｐａ＝（Ｓ／ｑ）＋２＝（９／（１／２））＋２＝２
０、 に設定されている。ここで、電機子ユニット６、７、８
の周方向ずれ角βｅ（電気角）は、 βｅ＝Ｐａ×１８０°×（１２０°／３６０°）＝１２
００°＝１２０° となる。つまり、３つの電機子ユニット６、７、８は機
械的にも電気的にも１２０°ずれている。３つの電機子
ユニット６、７、８が互いに電気角１２０°ずれている
ため、各電機子ユニット６、７、８の電機子巻線４も１
２０°ずらして巻装されている。つまり、第１の電機子
ユニット６に巻装された電機子巻線４を構成するコイル
がＵ、Ｖ、Ｗ相の順に並んでいるとすれば、第２、第３
の電機子ユニット７、８に巻装される電機子巻線４のコ
イルはＶ、Ｗ、Ｕ相の順、Ｗ、Ｕ、Ｖ相の順に並べられ
ている。
いて説明する。図１は、本発明の第１の実施例を示す永
久磁石形同期電動機の正面図である。なお、回転子１０
の構成については、従来技術と基本的に同じなので説明
を省略し、本発明の構成要素が従来技術と異なる点のみ
説明する。図において、１は固定子、２は電機子コア、
３はロット、４は電機子巻線、５はフレーム、６、７、
９は電機子ユニットである。すなわち、固定子１は、従
来の円筒状に積層された電機子コアを、周方向に機械角
βｍ＝１２０°間隔に分割すると共にスロット数Ｓから
成る電機子ユニット６、７、８を３個配置して構成して
あり、各電機子ユニット６、７、８をフレーム５の内面
に沿って固定している。さらに具体的には、この電機子
ユニット６、７、８は、それぞれ毎極毎相のスロット数
ｑ＝１／２となるように、電機子コア２にスロット数Ｓ
＝９のスロット３が施されている。そして、このように
構成された電機子ユニットにおいて、スロット数Ｓ、毎
極毎相のスロット数ｑ、極数Ｐａの関係は、 Ｓ／ｑ＝９／（１／２）＝１８、 Ｐａ＝（Ｓ／ｑ）＋２＝（９／（１／２））＋２＝２
０、 に設定されている。ここで、電機子ユニット６、７、８
の周方向ずれ角βｅ（電気角）は、 βｅ＝Ｐａ×１８０°×（１２０°／３６０°）＝１２
００°＝１２０° となる。つまり、３つの電機子ユニット６、７、８は機
械的にも電気的にも１２０°ずれている。３つの電機子
ユニット６、７、８が互いに電気角１２０°ずれている
ため、各電機子ユニット６、７、８の電機子巻線４も１
２０°ずらして巻装されている。つまり、第１の電機子
ユニット６に巻装された電機子巻線４を構成するコイル
がＵ、Ｖ、Ｗ相の順に並んでいるとすれば、第２、第３
の電機子ユニット７、８に巻装される電機子巻線４のコ
イルはＶ、Ｗ、Ｕ相の順、Ｗ、Ｕ、Ｖ相の順に並べられ
ている。
【０００６】また、スロットピッチτｅ（電気角）とτ
ｍ（機械角）、電機子ユニット６、７、８間の隙間δｅ
（電気角）とδｍ（機械角）は次のような関係式から求
められる。 τｅ＝１８０°／ｑ／３ ＝１８０°／（１／２）／３＝１２０° τｍ＝τｅ×２／Ｐａ ＝１２０°×２／２０＝１２° δｅ＝（Ｐａ×１８０°−３×Ｓ×τｅ）／３ ＝（２０×１８０°−３×９×１２０°）＝１２０° δｍ＝δｅ×２／Ｐａ ＝１２０°×２／２０＝１２°
ｍ（機械角）、電機子ユニット６、７、８間の隙間δｅ
（電気角）とδｍ（機械角）は次のような関係式から求
められる。 τｅ＝１８０°／ｑ／３ ＝１８０°／（１／２）／３＝１２０° τｍ＝τｅ×２／Ｐａ ＝１２０°×２／２０＝１２° δｅ＝（Ｐａ×１８０°−３×Ｓ×τｅ）／３ ＝（２０×１８０°−３×９×１２０°）＝１２０° δｍ＝δｅ×２／Ｐａ ＝１２０°×２／２０＝１２°
【０００７】このように構成された永久磁石形同期電動
機における回転子の回転角とコギングトルクとの関係を
図２示す。第１の電機子ユニット６と回転子１０によっ
て引き起こるコギングトルクＴ1は、回転子１回転あた
り２０周期（１周期を機械角１８°、電気角１８０°）
とする振幅の大きなものである。この発生原因は、電機
子ユニット６両端の大きなパーミアンス変化によるもの
である。しかし、第２、第３の電機子ユニット７、８と
電気的に１２０°ずれているので、各々に発生するコギ
ングトルクＴ2、Ｔ3も１２０°ずれていることになる。
その結果、全体で発生するコギングトルクＴは相殺さ
れ、ほとんどゼロになる。また、電機子コア２の形状
は、電機子コア２内側の珪素鋼板を大量に無駄にしてい
た従来の中空状と違い、円弧状で構成されるため、この
円弧状の型によって同一方向に珪素鋼板をプレスしてい
くことにより、従来無駄にしていた中空部分の珪素鋼板
を無くすことができるため、電機子コア２を構成する珪
素鋼板の歩留まりを大幅に向上することができる。
機における回転子の回転角とコギングトルクとの関係を
図２示す。第１の電機子ユニット６と回転子１０によっ
て引き起こるコギングトルクＴ1は、回転子１回転あた
り２０周期（１周期を機械角１８°、電気角１８０°）
とする振幅の大きなものである。この発生原因は、電機
子ユニット６両端の大きなパーミアンス変化によるもの
である。しかし、第２、第３の電機子ユニット７、８と
電気的に１２０°ずれているので、各々に発生するコギ
ングトルクＴ2、Ｔ3も１２０°ずれていることになる。
その結果、全体で発生するコギングトルクＴは相殺さ
れ、ほとんどゼロになる。また、電機子コア２の形状
は、電機子コア２内側の珪素鋼板を大量に無駄にしてい
た従来の中空状と違い、円弧状で構成されるため、この
円弧状の型によって同一方向に珪素鋼板をプレスしてい
くことにより、従来無駄にしていた中空部分の珪素鋼板
を無くすことができるため、電機子コア２を構成する珪
素鋼板の歩留まりを大幅に向上することができる。
【０００８】次に、第２の実施例〜第６の実施例につい
て説明する。表１は、第２の実施例〜第６の実施例にお
ける電機子ユニットの仕様を比較したものである。
て説明する。表１は、第２の実施例〜第６の実施例にお
ける電機子ユニットの仕様を比較したものである。
【０００９】
【表１】
【００１０】図３は本発明の第２の実施例を示す永久磁
石形同期電動機の正面図、図４は第３の実施例を示す永
久磁石形同期電動機の正面図、図５は第４の実施例を示
す永久磁石形同期電動機の正面図、図６は第５の実施例
を示す永久磁石形同期電動機の正面図、図７は第６の実
施例を示す永久磁石形同期電動機の正面図である。各々
の実施例において、電機子コア２のスロット３に電機子
巻線４を巻装してなる電機子ユニットが周方向に３個配
置される構成、スロット３の形状、電機子巻線４の巻装
方法などは第１の実施例と基本的に同じである。また、
表１に示すように、各々の実施例における極数Ｐａ、電
機子ユニットのずれ角（電気角）βｅ、スロットピッチ
τｅ（電気角）とτｍ（機械角）、電機子ユニット間の
隙間δｅ（電気角）とδｍ（機械角）は第１の実施例と
同様に下式によって設定されているが、各実施例でその
計算値となる仕様は異なる。Ｐａ＝（Ｓ／ｑ）＋２βｅ
＝Ｐａ×１８０°×（１２０°／３６０°）τｅ＝１８
０°／ｑ／３τｍ＝τｅ×２／Ｐａδｅ＝（Ｐａ×１８
０°−３×Ｓ×τｅ）／３δｍ＝δｅ×２／Ｐａこのよ
うに３つの電機子ユニット６、７、８は、すべての実施
例で機械的にも電気的にも１２０°ずれている。したが
って、第２の実施例〜第６の実施例は、第１の実施例と
同様、各電機子ユニット６、７、８によって発生するコ
ギングトルクは相殺され、全体で発生するコギングトル
クをほぼゼロにすることができる。また、電機子コア２
の形状も、第１の実施例同様、円弧状となっている。こ
の円弧状の型によって同一方向に珪素鋼板をプレスして
いくことにより、従来無駄にしていた中空部分の珪素鋼
板を無くすことができるため、電機子コア２を構成する
珪素鋼板の歩留まりを大幅に向上することができる。
石形同期電動機の正面図、図４は第３の実施例を示す永
久磁石形同期電動機の正面図、図５は第４の実施例を示
す永久磁石形同期電動機の正面図、図６は第５の実施例
を示す永久磁石形同期電動機の正面図、図７は第６の実
施例を示す永久磁石形同期電動機の正面図である。各々
の実施例において、電機子コア２のスロット３に電機子
巻線４を巻装してなる電機子ユニットが周方向に３個配
置される構成、スロット３の形状、電機子巻線４の巻装
方法などは第１の実施例と基本的に同じである。また、
表１に示すように、各々の実施例における極数Ｐａ、電
機子ユニットのずれ角（電気角）βｅ、スロットピッチ
τｅ（電気角）とτｍ（機械角）、電機子ユニット間の
隙間δｅ（電気角）とδｍ（機械角）は第１の実施例と
同様に下式によって設定されているが、各実施例でその
計算値となる仕様は異なる。Ｐａ＝（Ｓ／ｑ）＋２βｅ
＝Ｐａ×１８０°×（１２０°／３６０°）τｅ＝１８
０°／ｑ／３τｍ＝τｅ×２／Ｐａδｅ＝（Ｐａ×１８
０°−３×Ｓ×τｅ）／３δｍ＝δｅ×２／Ｐａこのよ
うに３つの電機子ユニット６、７、８は、すべての実施
例で機械的にも電気的にも１２０°ずれている。したが
って、第２の実施例〜第６の実施例は、第１の実施例と
同様、各電機子ユニット６、７、８によって発生するコ
ギングトルクは相殺され、全体で発生するコギングトル
クをほぼゼロにすることができる。また、電機子コア２
の形状も、第１の実施例同様、円弧状となっている。こ
の円弧状の型によって同一方向に珪素鋼板をプレスして
いくことにより、従来無駄にしていた中空部分の珪素鋼
板を無くすことができるため、電機子コア２を構成する
珪素鋼板の歩留まりを大幅に向上することができる。
【００１１】次に、第７の実施例〜第８の実施例につい
て説明する。表２は、第７の実施例〜第８の実施例にお
ける電機子ユニットの仕様を比較したものである。
て説明する。表２は、第７の実施例〜第８の実施例にお
ける電機子ユニットの仕様を比較したものである。
【００１２】
【表２】
【００１３】図８は第７の実施例における永久磁石形同
期電動機の正面図である。回転子１０は、従来技術と同
様にして構成されるので、説明を省略する。固定子１
は、３つの電機子ユニット６、７、８とそれらを覆うフ
レーム５から構成されている。３つの電機子ユニット
６、７、８はフレーム５内面に沿って周方向機械角βｍ
＝１２０°間隔に配置されている。１個の電機子ユニッ
トは、スロット数Ｓ＝６、毎極毎相のスロット数ｑ＝２
／５となるように、電機子コア２にスロット３が施さ
れ、スロット３には電機子巻線４が巻装されている。こ
のように構成された固定子１において、 Ｓ／ｑ＝６／（２／５）＝１５ （２ｎ＋１＝１５で
あるためｎ＝７に設定） Ｐａ＝（Ｓ／ｑ）＋１＝（６／（２／５））＋１＝１６ に設定されている。ここで、電機子ユニットのずれ角β
ｅ（電気角）は、 βｅ＝Ｐａ×１８０°×（１２０°／３６０°）＝９６
０°＝２４０° となる。つまり、３つの電機子ユニット６、７、８は機
械的には１２０°、電気的には２４０°ずれていること
になる。３つの電機子ユニット６、７、８が互いに電気
角２４０°ずれていることから、各電機子ユニット６、
７、８の電機子巻線４も２４０°ずらして巻装されてい
る。つまり、第１の電機子ユニット６に巻装される電機
子巻線４のコイルがＵ、Ｖ、Ｗ相の順に並べられている
とすれば、第７の実施例では、第２、第３の電機子ユニ
ット７、８に巻装される電機子巻線４のコイルはＷ、
Ｕ、Ｖ相の順、Ｖ、Ｗ、Ｕ相の順に並べられている。ま
た、スロットピッチτｅ（電気角）とτｍ（機械角）、
電機子ユニットの隙間δｅ（電気角）とδｍ（機械角）
は次のような関係式から求められる。 τｅ＝１８０°／ｑ／３ ＝１８０°／（２／５）／３＝１５０° τｍ＝τｅ×２／Ｐａ ＝１５０°×２／１６＝１８．７５° δｅ＝（Ｐａ×１８０°−３×Ｓ×τｅ）／３ ＝（１６×１８０°−３×６×１５０°）＝６０° δｍ＝δｅ×２／Ｐａ ＝６０°×２／１６＝７．５° このように構成された永久磁石形同期電動機における回
転子１の回転角とコギングトルクとの関係を図９に示
す。第１の電機子ユニット６と回転子１によって引き起
こるコギングトルクＴ1は、回転子１回転あたり１６周
期（１周期を機械角２２．５°、電気角１８０°）とす
る振幅の大きなものである。この発生原因は、第１の実
施例同様、電機子ユニット両端の大きなパーミアンス変
化によるものである。しかし、第２、第３の電機子ユニ
ット７、８と電気的に２４０°ずれているので、各々に
発生するコギングトルクＴ2、Ｔ3も２４０°ずれている
ことになる。その結果、全体で発生するコギングトルク
Ｔは相殺され、ほとんどゼロになるのである。また、電
機子コア２の形状は、電機子コア２内側の珪素鋼板を大
量に無駄にしていた中空の従来形状と違い、第１〜６の
実施例同様円弧状となっている。この円弧状の型によっ
て同一方向に珪素鋼板をプレスしていくことにより、従
来無駄にしていた中空部分の珪素鋼板を無くすことがで
きるため、電機子コア２を構成する珪素鋼板の歩留まり
を大幅に向上することができる。
期電動機の正面図である。回転子１０は、従来技術と同
様にして構成されるので、説明を省略する。固定子１
は、３つの電機子ユニット６、７、８とそれらを覆うフ
レーム５から構成されている。３つの電機子ユニット
６、７、８はフレーム５内面に沿って周方向機械角βｍ
＝１２０°間隔に配置されている。１個の電機子ユニッ
トは、スロット数Ｓ＝６、毎極毎相のスロット数ｑ＝２
／５となるように、電機子コア２にスロット３が施さ
れ、スロット３には電機子巻線４が巻装されている。こ
のように構成された固定子１において、 Ｓ／ｑ＝６／（２／５）＝１５ （２ｎ＋１＝１５で
あるためｎ＝７に設定） Ｐａ＝（Ｓ／ｑ）＋１＝（６／（２／５））＋１＝１６ に設定されている。ここで、電機子ユニットのずれ角β
ｅ（電気角）は、 βｅ＝Ｐａ×１８０°×（１２０°／３６０°）＝９６
０°＝２４０° となる。つまり、３つの電機子ユニット６、７、８は機
械的には１２０°、電気的には２４０°ずれていること
になる。３つの電機子ユニット６、７、８が互いに電気
角２４０°ずれていることから、各電機子ユニット６、
７、８の電機子巻線４も２４０°ずらして巻装されてい
る。つまり、第１の電機子ユニット６に巻装される電機
子巻線４のコイルがＵ、Ｖ、Ｗ相の順に並べられている
とすれば、第７の実施例では、第２、第３の電機子ユニ
ット７、８に巻装される電機子巻線４のコイルはＷ、
Ｕ、Ｖ相の順、Ｖ、Ｗ、Ｕ相の順に並べられている。ま
た、スロットピッチτｅ（電気角）とτｍ（機械角）、
電機子ユニットの隙間δｅ（電気角）とδｍ（機械角）
は次のような関係式から求められる。 τｅ＝１８０°／ｑ／３ ＝１８０°／（２／５）／３＝１５０° τｍ＝τｅ×２／Ｐａ ＝１５０°×２／１６＝１８．７５° δｅ＝（Ｐａ×１８０°−３×Ｓ×τｅ）／３ ＝（１６×１８０°−３×６×１５０°）＝６０° δｍ＝δｅ×２／Ｐａ ＝６０°×２／１６＝７．５° このように構成された永久磁石形同期電動機における回
転子１の回転角とコギングトルクとの関係を図９に示
す。第１の電機子ユニット６と回転子１によって引き起
こるコギングトルクＴ1は、回転子１回転あたり１６周
期（１周期を機械角２２．５°、電気角１８０°）とす
る振幅の大きなものである。この発生原因は、第１の実
施例同様、電機子ユニット両端の大きなパーミアンス変
化によるものである。しかし、第２、第３の電機子ユニ
ット７、８と電気的に２４０°ずれているので、各々に
発生するコギングトルクＴ2、Ｔ3も２４０°ずれている
ことになる。その結果、全体で発生するコギングトルク
Ｔは相殺され、ほとんどゼロになるのである。また、電
機子コア２の形状は、電機子コア２内側の珪素鋼板を大
量に無駄にしていた中空の従来形状と違い、第１〜６の
実施例同様円弧状となっている。この円弧状の型によっ
て同一方向に珪素鋼板をプレスしていくことにより、従
来無駄にしていた中空部分の珪素鋼板を無くすことがで
きるため、電機子コア２を構成する珪素鋼板の歩留まり
を大幅に向上することができる。
【００１４】図１０は第８の実施例を示す永久磁石形同
期電動機の正面面である。第８の実施例において、３つ
の電機子ユニット６、７、８が機械的には１２０°電気
的には２４０°ずれている点は第７の実施例と同様であ
り、１個の電機子ユニットがスロット数Ｓ＝６、毎極毎
相のスロット数ｑ＝２／７で構成されているものであ
る。第７の実施例と合わせて、各部の角度を表２に示
す。第８の実施例も第７の実施例同様の効果を得ること
ができる。
期電動機の正面面である。第８の実施例において、３つ
の電機子ユニット６、７、８が機械的には１２０°電気
的には２４０°ずれている点は第７の実施例と同様であ
り、１個の電機子ユニットがスロット数Ｓ＝６、毎極毎
相のスロット数ｑ＝２／７で構成されているものであ
る。第７の実施例と合わせて、各部の角度を表２に示
す。第８の実施例も第７の実施例同様の効果を得ること
ができる。
【００１５】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の各々の実施
例における永久磁石形同期電動機は、従来技術の電機子
コアを１２０°間隔に分割してなる電機子ユニットを３
個配置し、電機子ユニットの毎極毎相のスロット数ｑ
を、ｑ＝１／２、１／４、２／５、２／７、３／８、３
／１０のいずれかに設定し、かつ、スロット数Ｓ、毎極
毎相のスロット数ｑ、極数Ｐａの関係を、Ｓ／ｑ＝２ｎ
およびＰａ＝（Ｓ／ｑ）＋２、あるいは、電機子ユニッ
トの毎極毎相のスロット数ｑを、ｑ＝２／５、２／７の
いずれかに設定し、かつ、スロット数Ｓ、毎極毎相のス
ロット数ｑ、極数Ｐａの関係を、Ｓ／ｑ＝２ｎ＋１ お
よび Ｐａ＝（Ｓ／ｑ）＋１ （但し、ｎは自然数）と
した構成にしたため、コギングトルクを相殺し、全体の
コギングトルクをほぼゼロにすることができる。また、
本発明の電機子ユニットは、電機子コア内側の珪素鋼板
を大量に無駄にしていた従来技術とは異なり、円弧状に
形成された型によって同一方向に珪素鋼板をプレスして
いくことにより、電機子コア２を構成する珪素鋼板の歩
留まりを大幅に向上することができる。つまり、電機子
コアの歩留まりを向上させつつ、コギングトルクを低減
することができる。
例における永久磁石形同期電動機は、従来技術の電機子
コアを１２０°間隔に分割してなる電機子ユニットを３
個配置し、電機子ユニットの毎極毎相のスロット数ｑ
を、ｑ＝１／２、１／４、２／５、２／７、３／８、３
／１０のいずれかに設定し、かつ、スロット数Ｓ、毎極
毎相のスロット数ｑ、極数Ｐａの関係を、Ｓ／ｑ＝２ｎ
およびＰａ＝（Ｓ／ｑ）＋２、あるいは、電機子ユニッ
トの毎極毎相のスロット数ｑを、ｑ＝２／５、２／７の
いずれかに設定し、かつ、スロット数Ｓ、毎極毎相のス
ロット数ｑ、極数Ｐａの関係を、Ｓ／ｑ＝２ｎ＋１ お
よび Ｐａ＝（Ｓ／ｑ）＋１ （但し、ｎは自然数）と
した構成にしたため、コギングトルクを相殺し、全体の
コギングトルクをほぼゼロにすることができる。また、
本発明の電機子ユニットは、電機子コア内側の珪素鋼板
を大量に無駄にしていた従来技術とは異なり、円弧状に
形成された型によって同一方向に珪素鋼板をプレスして
いくことにより、電機子コア２を構成する珪素鋼板の歩
留まりを大幅に向上することができる。つまり、電機子
コアの歩留まりを向上させつつ、コギングトルクを低減
することができる。
【図１】本発明の第１の実施例を示す永久磁石形同期電
動機の正面図
動機の正面図
【図２】本発明の第１の実施例におけるコギングトルク
波形を示す図
波形を示す図
【図３】本発明の第２の実施例を示す永久磁石形同期電
動機の正面図
動機の正面図
【図４】本発明の第３の実施例を示す永久磁石形同期電
動機の正面図
動機の正面図
【図５】本発明の第４の実施例を示す永久磁石形同期電
動機の正面図
動機の正面図
【図６】本発明の第５の実施例を示す永久磁石形同期電
動機の正面図
動機の正面図
【図７】本発明の第６の実施例を示す永久磁石形同期電
動機の正面図
動機の正面図
【図８】本発明の第７の実施例を示す永久磁石形同期電
動機の正面図
動機の正面図
【図９】本発明の第７の実施例におけるコギングトルク
波形を示す図
波形を示す図
【図１０】本発明の第８の実施例を示す永久磁石形同期
電動機の正面図
電動機の正面図
【図１１】第１の従来技術を示す永久磁石形同期電動機
の正面図
の正面図
【図１２】第２の従来技術を示す永久磁石形同期電動機
の正面図
の正面図
【図１３】第２の従来技術におけるコギングトルク波形
を示す図
を示す図
１ 固定子 ２ 電機子コア ３ スロット ４ 電機子巻線 ５ フレーム ６、７、８ 電機子ユニット １０ 回転子 １１ 永久磁石 １２ ヨーク １３ シャフト
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H002 AA06 AE01 AE08 5H019 AA03 AA09 CC03 EE01 EE14 GG05 5H621 AA02 BB10 GA01 GA04 GA12 JK01
Claims (2)
- 【請求項１】電機子コアのスロットに電機子巻線を巻装
して構成された固定子と、極数Ｐａ（Ｐａは偶数）の磁
極を有する回転子から成る３相の永久磁石形同期電動機
において、前記固定子は、前記電機子コアを周方向に１
２０°間隔に分割すると共にスロット数Ｓから成る電機
子ユニットを３個配置して構成してあり、前記電機子ユ
ニットの毎極毎相のスロット数ｑを、 ｑ＝１／２、１／４、２／５、２／７、３／８、３／１
０ のいずれかに設定し、かつ、スロット数Ｓ、毎極毎相の
スロット数ｑ、極数Ｐａの関係を， Ｓ／ｑ＝２ｎ および Ｐａ＝（Ｓ／ｑ）＋２
（但し、ｎは自然数） の式で表したことを特徴とする永久磁石形同期電動機。 - 【請求項２】電機子コアのスロットに電機子巻線を巻装
して構成された固定子と、極数Ｐａ（Ｐａは偶数）の磁
極を有する回転子から成る３相の永久磁石形同期電動機
において、前記固定子は、前記電機子コアを周方向に１
２０°間隔に分割すると共にスロット数Ｓから成る電機
子ユニットを３個配置して構成してあり、前記電機子ユ
ニットの毎極毎相のスロット数ｑを、 ｑ＝２／５、２／７ のいずれかに設定し、かつ、スロット数Ｓ、毎極毎相の
スロット数ｑ、極数Ｐａの関係を、 Ｓ／ｑ＝２ｎ＋１ および Ｐａ＝（Ｓ／ｑ）＋１
（但し、ｎは自然数） の式で表したことを特徴とする永久磁石形同期電動機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001148708A JP4600860B2 (ja) | 2001-05-18 | 2001-05-18 | 永久磁石形同期電動機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001148708A JP4600860B2 (ja) | 2001-05-18 | 2001-05-18 | 永久磁石形同期電動機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002345224A true JP2002345224A (ja) | 2002-11-29 |
| JP4600860B2 JP4600860B2 (ja) | 2010-12-22 |
Family
ID=18993968
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001148708A Expired - Fee Related JP4600860B2 (ja) | 2001-05-18 | 2001-05-18 | 永久磁石形同期電動機 |
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|---|---|
| JP (1) | JP4600860B2 (ja) |
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- 2001-05-18 JP JP2001148708A patent/JP4600860B2/ja not_active Expired - Fee Related
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