JP2002199680A - 永久磁石式電動機 - Google Patents
永久磁石式電動機Info
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- JP2002199680A JP2002199680A JP2000399976A JP2000399976A JP2002199680A JP 2002199680 A JP2002199680 A JP 2002199680A JP 2000399976 A JP2000399976 A JP 2000399976A JP 2000399976 A JP2000399976 A JP 2000399976A JP 2002199680 A JP2002199680 A JP 2002199680A
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- Japan
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- permanent magnet
- electric motor
- pitch
- armature
- skew
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 永久磁石電動機のトルクリップルを抑制す
る。 【解決手段】 界磁を永久磁石により構成してなる永久
磁石式電動機において、電機子の巻線ピッチと極ピッチ
との比を０．８とし、電機子鉄心のスキュー角度を７次
スキュー係数が０になる角度にすることにより、６次ト
ルクリップルを発生させる磁束の５次および７次の高調
波を０またはほとんど影響しない大きさに減ずることが
できるため、回転が平滑で安定した永久磁石電動機を得
ることができる。
る。 【解決手段】 界磁を永久磁石により構成してなる永久
磁石式電動機において、電機子の巻線ピッチと極ピッチ
との比を０．８とし、電機子鉄心のスキュー角度を７次
スキュー係数が０になる角度にすることにより、６次ト
ルクリップルを発生させる磁束の５次および７次の高調
波を０またはほとんど影響しない大きさに減ずることが
できるため、回転が平滑で安定した永久磁石電動機を得
ることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は界磁を永久磁石に
より構成した永久磁石式電動機に関するものである。
より構成した永久磁石式電動機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】界磁を永久磁石により構成した永久磁石
式電動機において、特に対策を施さない場合6次のトル
クリップルが発生する。このトルクリップルは、界磁磁
束の５次高調波と７次高調波によって発生する。
式電動機において、特に対策を施さない場合6次のトル
クリップルが発生する。このトルクリップルは、界磁磁
束の５次高調波と７次高調波によって発生する。
【０００３】磁束の５次高調波は、電機子の巻線ピッチ
と極ピッチとの比を０．８とすると、５次の巻線短節係
数が０となってこれを０とすることができることが知ら
れている。また、磁束の７次高調波は、電機子の巻線ピ
ッチと極ピッチの比を０．８５７とすると、7次の巻線
短節係数が０になり、これを０とすることができること
も知られている。
と極ピッチとの比を０．８とすると、５次の巻線短節係
数が０となってこれを０とすることができることが知ら
れている。また、磁束の７次高調波は、電機子の巻線ピ
ッチと極ピッチの比を０．８５７とすると、7次の巻線
短節係数が０になり、これを０とすることができること
も知られている。
【０００４】このため、従来は電機子の巻線ピッチと極
ピッチとの比を調整することで巻線の高調波対策をして
いたが、これだけでは、磁束の５次と７次の高調波の両
方を同時に０とすることができず、したがって６次のト
ルクリップル減らすことができなかった。
ピッチとの比を調整することで巻線の高調波対策をして
いたが、これだけでは、磁束の５次と７次の高調波の両
方を同時に０とすることができず、したがって６次のト
ルクリップル減らすことができなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、上記にか
んがみて電機子の巻線ピッチと極ピッチとの比を調整す
るのに加えて電機子鉄心のスロットをスキューすること
によって、理論的に６次のトルクリップルを０にしてト
ルクリップルの小さい永久磁石式電動機を提供すること
を目的とするものである。
んがみて電機子の巻線ピッチと極ピッチとの比を調整す
るのに加えて電機子鉄心のスロットをスキューすること
によって、理論的に６次のトルクリップルを０にしてト
ルクリップルの小さい永久磁石式電動機を提供すること
を目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１の発明は、界磁を永久磁石により構成し
てなる永久磁石式電動機において、電機子の巻線ピッチ
と極ピッチとの比を０．８とし、電機子鉄心のスキュー
角度を７次スキュー係数が０になる角度にしたことを特
徴とする。
めに、請求項１の発明は、界磁を永久磁石により構成し
てなる永久磁石式電動機において、電機子の巻線ピッチ
と極ピッチとの比を０．８とし、電機子鉄心のスキュー
角度を７次スキュー係数が０になる角度にしたことを特
徴とする。
【０００７】また、請求項２の発明は、界磁を永久磁石
により構成してなる永久磁石式電動機において、電機子
鉄心の巻線ピッチと極ピッチとの比は０．８とするとと
もに、電機子鉄心のスロット数Ｓと極数Ｐとを、 Ｓ＝Ｐ×３．７５×n（但しnは任意の正の整数） の関係になるようにし、かつ電機子鉄心を１スロット分
スキューしたことを特徴とする。
により構成してなる永久磁石式電動機において、電機子
鉄心の巻線ピッチと極ピッチとの比は０．８とするとと
もに、電機子鉄心のスロット数Ｓと極数Ｐとを、 Ｓ＝Ｐ×３．７５×n（但しnは任意の正の整数） の関係になるようにし、かつ電機子鉄心を１スロット分
スキューしたことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】次にこの発明の実施例について説
明する。
明する。
【０００９】図１はこの発明の実施例を示す電機子の巻
線図である。この実施例では，極数Ｐを１６に、そして
電機子鉄心のスロット数Ｓを６０に選んでいる。これ
は、スロット数Ｓと極数Ｐとの関係を示す次の（１）式
において、ｎ＝１に選んだ場合である。
線図である。この実施例では，極数Ｐを１６に、そして
電機子鉄心のスロット数Ｓを６０に選んでいる。これ
は、スロット数Ｓと極数Ｐとの関係を示す次の（１）式
において、ｎ＝１に選んだ場合である。
【００１０】 Ｓ＝Ｐ×３．７５×n （１） （但し、nは１、２、３、４・・・等の任意の正の整
数） また巻線ピッチは３スロットに選ばれており、例えばＵ
相の巻線はスロット＃１から＃４、＃２から＃５へとい
うよう３スロット間隔離して順次挿入されている。
数） また巻線ピッチは３スロットに選ばれており、例えばＵ
相の巻線はスロット＃１から＃４、＃２から＃５へとい
うよう３スロット間隔離して順次挿入されている。
【００１１】極ピッチＰ、すなわち１極分のスロット数
は６０÷１６＝３．７５スロットとなり、巻線ピッチＭ
と極ピッチＰの比は、３÷３・７５＝０．８となる。
は６０÷１６＝３．７５スロットとなり、巻線ピッチＭ
と極ピッチＰの比は、３÷３・７５＝０．８となる。
【００１２】一般に巻線の短節係数Ｋｐは、 Ｋｐ＝sin（ｑρ／２） （２） （但し、ｑ：基本波に対する次数、ρ：電気角で表した
コイルピッチ）で表される。コイルピッチρは、 ρ＝巻線ピッチＭ÷極ピッチＰ×π （３） で表されるので、この実施例におけるコイルピッチρ
は、 ρ＝３÷３．７５×π＝０．８π となる、これを（２）式に入れて、この実施例における
５次の短節係数Ｋｐを求めると、 Ｋｐ＝sin（５×０.８π÷２）＝sin（２π）＝０ となる。この結果、磁束の５次高調波は０となる。
コイルピッチ）で表される。コイルピッチρは、 ρ＝巻線ピッチＭ÷極ピッチＰ×π （３） で表されるので、この実施例におけるコイルピッチρ
は、 ρ＝３÷３．７５×π＝０．８π となる、これを（２）式に入れて、この実施例における
５次の短節係数Ｋｐを求めると、 Ｋｐ＝sin（５×０.８π÷２）＝sin（２π）＝０ となる。この結果、磁束の５次高調波は０となる。
【００１３】また、スキュー係数ｆｓは、 ｆｓ＝２sin（ｑθ／２）／ｑθ （４） （但し、ｑ：基本波に対する次数、θ：スキュー角度）
で表される。
で表される。
【００１４】7次のスキュー係数ｆｓ７が０になるスキ
ュー角度θ７は、（４）式の分子のsinの項の（）内の
角度が１８０°（電気角）になる値であるから、 θ７＝１８０°÷７×２＝51.429°（電気角） となる。
ュー角度θ７は、（４）式の分子のsinの項の（）内の
角度が１８０°（電気角）になる値であるから、 θ７＝１８０°÷７×２＝51.429°（電気角） となる。
【００１５】この結果を踏まえて、永久磁石式電動機に
おいて、電機子の巻線ピッチと極ピッチとの比を０．８
とし、電機子鉄心のスキュー角度を７次スキュー係数が
０になるスキュー角度θ７＝51.429°（電気角）に選ん
でやることにより、これまで除くことのできなかた磁束
の７次の高調波を０とすることができ、６次のトルクリ
ップルを完全に除去することができる。
おいて、電機子の巻線ピッチと極ピッチとの比を０．８
とし、電機子鉄心のスキュー角度を７次スキュー係数が
０になるスキュー角度θ７＝51.429°（電気角）に選ん
でやることにより、これまで除くことのできなかた磁束
の７次の高調波を０とすることができ、６次のトルクリ
ップルを完全に除去することができる。
【００１６】ここで、電機子鉄心を１スロット分スキュ
ーした場合、スキュー角度θは θ＝３６０°（機械角）÷６０（スロット数S）＝６°
（機械角） となる。これを電気角で表すと、 θ＝６°×１６（極数P）÷２＝４８°（電気角）＝0.8
3775rad（電気角） となる。
ーした場合、スキュー角度θは θ＝３６０°（機械角）÷６０（スロット数S）＝６°
（機械角） となる。これを電気角で表すと、 θ＝６°×１６（極数P）÷２＝４８°（電気角）＝0.8
3775rad（電気角） となる。
【００１７】次に、このスキュー角度θを（４）式に入
れて、電機子鉄心を1スロット分スキューしたときの7次
のスキュー係数ｆｓ７を求めると、 ｆｓ７＝２×sin（７×0.83775÷２）÷（７×0.8377
5）＝0.0709 とかなり小さな値となり、トルクリップルへの影響を無
視できるようになる。
れて、電機子鉄心を1スロット分スキューしたときの7次
のスキュー係数ｆｓ７を求めると、 ｆｓ７＝２×sin（７×0.83775÷２）÷（７×0.8377
5）＝0.0709 とかなり小さな値となり、トルクリップルへの影響を無
視できるようになる。
【００１８】このことは、前記（１）式のnを任意に選
んで示した表1の極数とスロット数を有する電動機であ
れば何れにも該当することである。すなわち、永久磁石
式電動機において、電機子鉄心の巻線ピッチと極ピッチ
との比を０．８とするとともに、電機子鉄心のスロット
数Ｓと極数Ｐとを、Ｓ＝Ｐ×３．７５×n（但しnは任意
の正の整数）の関係になるようにし、かつ電機子鉄心を
１スロット分スキューすることによって、6次のトルク
リップルを発生させる、５次高調波および7次高調波を
０またはほとんど影響のないほどに小さくすることがで
きるので、6次のトルクリップルを抑制することができ
る。
んで示した表1の極数とスロット数を有する電動機であ
れば何れにも該当することである。すなわち、永久磁石
式電動機において、電機子鉄心の巻線ピッチと極ピッチ
との比を０．８とするとともに、電機子鉄心のスロット
数Ｓと極数Ｐとを、Ｓ＝Ｐ×３．７５×n（但しnは任意
の正の整数）の関係になるようにし、かつ電機子鉄心を
１スロット分スキューすることによって、6次のトルク
リップルを発生させる、５次高調波および7次高調波を
０またはほとんど影響のないほどに小さくすることがで
きるので、6次のトルクリップルを抑制することができ
る。
【００１９】
【表１】
【００２０】前記の１スロット分のスキュー角度４８°
は、７次のスキュー係数が０となるスキュー角度θ７＝
51.429°と極めて近い値であり、このことからも、磁束
の７次高調波の抑制に効果があることが理解できるとこ
ろである。
は、７次のスキュー係数が０となるスキュー角度θ７＝
51.429°と極めて近い値であり、このことからも、磁束
の７次高調波の抑制に効果があることが理解できるとこ
ろである。
【００２１】
【発明の効果】前記のとおり、この発明によれば、界磁
を永久磁石により構成してなる永久磁石式電動機におい
て、電機子の巻線ピッチと極ピッチとの比を０．８と
し、電機子鉄心のスキュー角度を７次スキュー係数が０
になる角度にすることにより、また、電機子鉄心の巻線
ピッチと極ピッチとの比を０．８とするとともに、電機
子鉄心のスロット数Ｓと極数Ｐとを、 Ｓ＝Ｐ×３．７５×n（但しnは任意の正の整数） の関係になるようにし、かつ電機子鉄心を１スロット分
スキューすることにより、6次トルクリップルを発生さ
せる磁束の5次および7次の高調波０またはほとんど影響
しない大きさに減ずることができるため、永久磁石電動
機の6次のトルクリップルを０またはほとんど０に低減
することができ、回転が平滑で安定した永久磁石電動機
を得ることができる。
を永久磁石により構成してなる永久磁石式電動機におい
て、電機子の巻線ピッチと極ピッチとの比を０．８と
し、電機子鉄心のスキュー角度を７次スキュー係数が０
になる角度にすることにより、また、電機子鉄心の巻線
ピッチと極ピッチとの比を０．８とするとともに、電機
子鉄心のスロット数Ｓと極数Ｐとを、 Ｓ＝Ｐ×３．７５×n（但しnは任意の正の整数） の関係になるようにし、かつ電機子鉄心を１スロット分
スキューすることにより、6次トルクリップルを発生さ
せる磁束の5次および7次の高調波０またはほとんど影響
しない大きさに減ずることができるため、永久磁石電動
機の6次のトルクリップルを０またはほとんど０に低減
することができ、回転が平滑で安定した永久磁石電動機
を得ることができる。
【図１】この発明の実施例を示す電機子の巻線図であ
る。
る。
U、V、W、Ｘ、Ｙ、Ｚ：各相巻線の端子 ＃１〜＃６０：スロット
Claims (2)
- 【請求項１】 界磁を永久磁石により構成してなる永久
磁石式電動機において、電機子の巻線ピッチと極ピッチ
との比を０．８とし、電機子鉄心のスキュー角度を７次
スキュー係数が０になる角度にしたことを特徴とする永
久磁石電動機。 - 【請求項２】 界磁を永久磁石により構成してなる永久
磁石式電動機において、巻線ピッチと極ピッチとの比は
０．８とするとともに、電機子鉄心のスロット数Ｓと極
数Ｐとを、 Ｓ＝Ｐ×３．７５×n（但しnは正の整数） の関係になるようにし、かつ電機子鉄心を１スロット分
スキューしたことを特徴とする永久磁石式電動機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000399976A JP2002199680A (ja) | 2000-12-28 | 2000-12-28 | 永久磁石式電動機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000399976A JP2002199680A (ja) | 2000-12-28 | 2000-12-28 | 永久磁石式電動機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002199680A true JP2002199680A (ja) | 2002-07-12 |
Family
ID=18864646
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000399976A Pending JP2002199680A (ja) | 2000-12-28 | 2000-12-28 | 永久磁石式電動機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002199680A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101478207B (zh) * | 2009-01-19 | 2011-07-20 | 南昌大学 | 双馈混合磁极永磁电机 |
| JP2016005409A (ja) * | 2014-06-18 | 2016-01-12 | ファナック株式会社 | トルクリップルの低減構造を備える３相交流電動機 |
-
2000
- 2000-12-28 JP JP2000399976A patent/JP2002199680A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101478207B (zh) * | 2009-01-19 | 2011-07-20 | 南昌大学 | 双馈混合磁极永磁电机 |
| JP2016005409A (ja) * | 2014-06-18 | 2016-01-12 | ファナック株式会社 | トルクリップルの低減構造を備える３相交流電動機 |
| US9768656B2 (en) | 2014-06-18 | 2017-09-19 | Fanuc Corporation | Three-phase alternating current electric motor provided with structure reducing torque ripple |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060914 |
|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20080919 |
|
| RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20080919 |
|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20080919 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090218 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090226 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20090623 |