JP2002345224A - Permanent-magnet synchronous motor - Google Patents
Permanent-magnet synchronous motorInfo
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- JP2002345224A JP2002345224A JP2001148708A JP2001148708A JP2002345224A JP 2002345224 A JP2002345224 A JP 2002345224A JP 2001148708 A JP2001148708 A JP 2001148708A JP 2001148708 A JP2001148708 A JP 2001148708A JP 2002345224 A JP2002345224 A JP 2002345224A
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Abstract
Description
【０００１】[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。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a cogging torque,
The present invention relates to a permanent magnet type synchronous motor with reduced cogging torque, which is suitable as a direct drive motor that requires a small speed ripple.
【０００２】[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。2. Description of the Related Art Conventionally, permanent magnet type synchronous motors with reduced cogging torque, which are suitable as direct drive motors requiring small cogging torque and speed ripple, are shown in FIGS. (For example,
JP-T-10-511837, JP-A-06-070
524). FIG. 11 is a front view of a permanent magnet type synchronous motor showing the first related art. This permanent magnet type synchronous motor has a slot number q = １ ／, a slot number S = 30, and a pole number Pa = 20 for each pole and phase.
The stator 21 includes an armature core 22, an armature winding 24 wound around a slot 23 formed in the armature core 22, and a frame 25 that covers the outer periphery of the armature core 22. The armature core 22 is formed in a cylindrical shape by mainly laminating thin silicon steel sheets for the purpose of reducing hysteresis loss and eddy current loss generated therein. The shape of the slot 23 is formed in a concave shape in which the opening is open so that the armature winding 4 wound in high density in advance can be inserted. The rotor 10 has 20 permanent magnets 11 constituting magnetic poles of Pa = 20, a yoke 12 for passing the magnetic flux of the permanent magnets 11,
It comprises a shaft 13 connected to a load (not shown) provided on the inner periphery of the yoke 12. The 20 permanent magnets 11 are arranged such that the magnetic poles on the surface of the rotor 10 are N, S, N, S... . The slot pitch τe (electrical angle) and τm (mechanical angle) can be obtained from the following relational expression. τe = 180 ° / q / 3 = 180 ° / (１ ／) / 3 = 120 ° τm = τe × 2 / Pa = 120 ° × 2/20 = 12 ° The permanent magnet type synchronous motor configured as described above. Since the space factor of the conductor in the slot 33 is very high, a large torque can be obtained with a small current. However, it is generally known that a slot having a large opening has a large permeance change, so that the cogging torque increases. Therefore, a measure is taken to reduce the cogging torque by setting the width of the slot 23 to an appropriate width disclosed in Japanese Patent Publication No. Hei 10-511837. Therefore, even in the prior art, smooth rotation required for direct drive is possible. FIG. 12 is a front view of a permanent magnet synchronous motor according to a second conventional technique. This permanent magnet synchronous motor is the same as the first related art in that the slot number q = ｑ, the slot number S = 30, and the pole number Pa = 20 for each pole and phase. The difference from the first prior art is that the armature core is replaced with an armature core 26 divided into a plurality in the circumferential direction.
【０００３】[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。However, the prior art has the following problems. The problem of the permanent magnet type electric motor according to the first prior art is that the yield of the armature core 22 is extremely low. That is, when a multi-pole direct drive motor is configured, the rotor 10
Since the outer diameter (the inner diameter of the armature core 22) is large, a large amount of silicon steel sheet inside the hollow armature core 22 is wasted. The second prior art has been shown to solve this problem. However, due to the variation in the circumferential clearance between the divided armature cores 26, Japanese Patent Application Laid-Open No.
Even if the optimum width of the slot 3 disclosed in Japanese Patent No. 11837 is set, a large cogging torque is generated. FIG. 13 shows the relationship between the rotation angle of the rotor 10 and the cogging torque. The cogging torque caused by this cause is the number of poles P
20 cycles (one cycle is a mechanical angle of 18 ° and an electrical angle is 180 °) per one rotation of the rotor, depending on a. If the dimensional accuracy of the armature core 2 is improved or the assembling accuracy is improved in order to suppress the variation in the clearance, the cost is rather increased. The present invention has been made to solve the above problems, and has as its object to provide a permanent magnet synchronous motor that can improve the yield of an armature core and reduce cogging torque.
【０００４】[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。In order to solve the above-mentioned problems, the present invention according to claim 1 provides a stator having an armature winding wound around a slot of an armature core, and a stator having a number of poles Pa ( Pa
Is an even number), the stator divides the armature core at 120 ° intervals in the circumferential direction and has a slot number S.
And three armature units are arranged.
The number of slots q for each pole and each phase of the armature unit is represented by q =
1/2, 1/4, 2/5, 2/7, 3/8, 3/10, and the relationship between the number of slots S, the number of slots q for each pole and each phase, and the number of poles Pa Are set to the expressions of S / q = 2n and Pa = (S / q) +2 (where n is a natural number). According to a second aspect of the present invention, there is provided a three-phase permanent magnet comprising a stator having an armature winding wound around a slot of an armature core and a rotor having magnetic poles having the number of poles Pa (Pa is an even number). In the magnet type synchronous motor, the stator is configured by dividing the armature core at intervals of 120 ° in the circumferential direction and arranging three armature units each having the number of slots S. The number of slots q per pole / phase is set to q = 2/5 or 2/7, and the relationship between the number of slots S, the number of slots q per pole / phase, and the number of poles Pa is expressed by S / q = 2n + 1 and Pa =
(S / q) +1 (where n is a natural number). By the above means, the yield of the silicon steel sheet constituting the armature core 2 can be greatly improved. Moreover, in this structure, the phase can be shifted by 120 degrees, so that the cogging torque generated at both ends of the three armature cores 2 having the phase of 120 degrees can be canceled, and the cogging torque generated as a whole can be eliminated.
【０００５】[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。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a front view of a permanent magnet synchronous motor according to a first embodiment of the present invention. The rotor 10
Is basically the same as in the prior art, so that the description thereof will be omitted, and only the differences between the components of the present invention and the prior art will be described. In the figure, 1 is a stator, 2 is an armature core,
3 is a lot, 4 is an armature winding, 5 is a frame, 6, 7,
9 is an armature unit. That is, the stator 1 divides a conventional armature core laminated in a cylindrical shape into mechanical angles βm = 120 ° intervals in the circumferential direction and includes three armature units 6, 7, 8 each having the number of slots S. The armature units 6, 7, 8 are fixed along the inner surface of the frame 5. More specifically, the armature units 6, 7, and 8 have the number of slots S in the armature core 2 such that the number of slots q = 1/2 for each pole.
= 3 slots 3 are provided. In the armature unit thus configured, the relationship among the number of slots S, the number of slots q per pole and the phase, and the number of poles Pa is: S / q = 9 / (1/2) = 18, Pa = ( S / q) + 2 = (9 / (1/2)) + 2 = 2
0, are set. Here, the armature units 6, 7, 8
Is the circumferential deviation angle βe (electrical angle) of βe = Pa × 180 ° × (120 ° / 360 °) = 12
00 ° = 120 °. That is, the three armature units 6, 7, 8 are mechanically and electrically shifted by 120 °. Since the three armature units 6, 7, 8 are shifted from each other by an electrical angle of 120 °, the armature winding 4 of each armature unit 6, 7, 8 is also one.
It is wound around 20 °. That is, if the coils constituting the armature winding 4 wound on the first armature unit 6 are arranged in the order of U, V, and W phases, the second and third phases are assumed.
The coils of the armature windings 4 wound around the armature units 7 and 8 are arranged in the order of V, W, and U phases, and in the order of W, U, and V phases.
【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°Also, the slot pitch τe (electrical angle) and τ
m (mechanical angle), gap δe between armature units 6, 7, 8
(Electrical angle) and δm (mechanical angle) are obtained from the following relational expressions. τe = 180 ° / q / 3 = 180 ° / (１ ／) / 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。FIG. 2 shows the relationship between the rotation angle of the rotor and the cogging torque in the permanent magnet type synchronous motor configured as described above. The cogging torque T 1 caused by the first armature unit 6 and the rotor 10 is 20 cycles per rotation of the rotor (1 cycle is a mechanical angle of 18 ° and an electrical angle of 180 °)
The amplitude is large. This occurrence is caused by a large permeance change at both ends of the armature unit 6. However, since they are electrically deviated from the second and third armature units 7 and 8 by 120 °, the cogging torques T 2 and T 3 generated therefrom are also deviated by 120 °.
As a result, the cogging torque T generated as a whole is canceled and becomes almost zero. Further, since the shape of the armature core 2 is formed in an arc shape unlike the conventional hollow shape in which a large amount of the silicon steel plate inside the armature core 2 is wasted, silicon is formed in the same direction by the arc-shaped mold. By pressing the steel sheet, the silicon steel sheet in the hollow portion which has been wasted conventionally can be eliminated, so that the yield of the silicon steel sheet constituting the armature core 2 can be greatly improved.
【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。Next, a second embodiment to a sixth embodiment will be described. Table 1 compares the specifications of the armature units in the second to sixth embodiments.
【０００９】[0009]
【表１】 [Table 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。FIG. 3 is a front view of a permanent magnet type synchronous motor showing a second embodiment of the present invention, FIG. 4 is a front view of a permanent magnet type synchronous motor showing a third embodiment, and FIG. FIG. 6 is a front view of a permanent magnet type synchronous motor showing a fifth embodiment, and FIG. 7 is a front view of a permanent magnet type synchronous motor showing a sixth embodiment. It is. In each embodiment, three armature units each formed by winding an armature winding 4 around a slot 3 of an armature core 2 are arranged in the circumferential direction, the shape of the slot 3, The winding method and the like are basically the same as in the first embodiment. Also,
As shown in Table 1, the number of poles Pa, the shift angle (electrical angle) βe of the armature unit, the slot pitch τe (electrical angle) and τm (mechanical angle), and the gap δe ( The electrical angle) and δm (mechanical angle) are set by the following formulas as in the first embodiment, but the specifications of the calculated values are different in each embodiment. 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 As described above, the three armature units 6, 7, 8 are shifted from each other by 120 ° both mechanically and electrically in all the embodiments. . Therefore, in the second to sixth embodiments, similarly to the first embodiment, the cogging torque generated by each of the armature units 6, 7, and 8 is offset, and the cogging torque generated as a whole is substantially zero. Can be Also, armature core 2
Is also arc-shaped, as in the first embodiment. By pressing the silicon steel sheet in the same direction by using the arc-shaped mold, the silicon steel sheet in the hollow part which was conventionally wasted can be eliminated, so that the yield of the silicon steel sheet forming the armature core 2 can be greatly reduced. Can be improved.
【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。Next, a seventh embodiment to an eighth embodiment will be described. Table 2 compares the specifications of the armature units in the seventh to eighth embodiments.
【００１２】[0012]
【表２】 [Table 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。FIG. 8 is a front view of a permanent magnet type synchronous motor according to a seventh embodiment. Since the rotor 10 is configured in the same manner as in the related art, the description is omitted. Stator 1
Is composed of three armature units 6, 7, 8 and a frame 5 covering them. The three armature units 6, 7, 8 are arranged along the inner surface of the frame 5 in the circumferential mechanical angle βm.
= 120 ° intervals. One armature unit has a slot number S = 6 and a slot number q = 2 for each pole and phase.
The armature core 2 is provided with a slot 3 so that the ratio becomes / 5, and an armature winding 4 is wound around the slot 3. In the stator 1 configured as described above, S / q = 6 / (2/5) = 15 (set to n = 7 because 2n + 1 = 15) Pa = (S / q) + 1 = (6 / ( 2/5)) + 1 = 16. Here, the shift angle β of the armature unit
e (electrical angle) is βe = Pa × 180 ° × (120 ° / 360 °) = 96
0 ° = 240 °. That is, the three armature units 6, 7, and 8 are mechanically shifted by 120 ° and electrically shifted by 240 °. Since the three armature units 6, 7, 8 are shifted from each other by an electrical angle of 240 °, each armature unit 6,
The armature windings 4 of 7 and 8 are also wound by being shifted by 240 °. That is, assuming that the coils of the armature winding 4 wound around the first armature unit 6 are arranged in the order of U, V, and W phases, in the seventh embodiment, the second and third The coil of the armature winding 4 wound around the armature units 7 and 8 is W,
They are arranged in the order of U and V phases, and in the order of V, W and U phases. Also, slot pitch τe (electrical angle) and τm (mechanical angle),
Armature unit gap δe (electrical angle) and δm (mechanical angle)
Is obtained from the following relational expression. 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 ° FIG. 9 shows the relationship between the rotation angle of the rotor 1 and the cogging torque in the magnet type synchronous motor. The first armature unit 6 and the cogging torque T 1 which pull caused by the rotor 1, (mechanical angle 22.5 ° of one cycle, the electrical angle of 180 °) 16 cycles per rotation rotor 1 is large in amplitude and is there. The cause of this occurrence is due to a large permeance change at both ends of the armature unit, as in the first embodiment. However, since the second and third armature units 7 and 8 are electrically shifted by 240 °, the cogging torques T 2 and T 3 generated in the respective units are also shifted by 240 °. As a result, the cogging torque T generated as a whole is canceled and becomes almost zero. Further, the shape of the armature core 2 is different from the hollow conventional shape in which a large amount of silicon steel sheet inside the armature core 2 is wasted, and has an arc shape similar to the first to sixth embodiments. By pressing the silicon steel sheet in the same direction using the arc-shaped mold, the silicon steel sheet in the hollow part which was conventionally wasted can be eliminated, so that the yield of the silicon steel sheet forming the armature core 2 can be greatly reduced. Can be improved.
【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。FIG. 10 is a front view of a permanent magnet type synchronous motor according to an eighth embodiment. In the eighth embodiment, the point that the three armature units 6, 7, 8 are mechanically shifted by 120 ° and electrically 240 ° is similar to the seventh embodiment, and one armature unit is provided. The unit has a slot number S = 6 and a slot number q = 2/7 for each pole and phase. Table 2 shows the angle of each part together with the seventh embodiment. The eighth embodiment can also obtain the same effects as the seventh embodiment.
【００１５】[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。As described above, the permanent magnet type synchronous motor according to each embodiment of the present invention has an armature unit formed by dividing the armature core of the prior art at intervals of 120 °.
And the number of slots q per pole and phase of the armature unit
To q = １ ／, ４, ／, ７, 、 ３, 3
/ 10, and the relationship between the number of slots S, the number of slots q for each pole and each phase, and the number of poles Pa is expressed as S / q = 2n
And Pa = (S / q) +2, or set the number of slots q of each pole and each phase of the armature unit to q = 2/5, 2/7, and set the number of slots S and Since the relationship between the number of slots q and the number of poles Pa for each phase is S / q = 2n + 1 and Pa = (S / q) +1 (where n is a natural number), the cogging torque is canceled and the entire cogging is cancelled. The torque can be reduced to almost zero. Also,
The armature unit of the present invention is different from the prior art in that a large amount of silicon steel sheet inside the armature core is wasted. Yield of the silicon steel sheet constituting child core 2 can be greatly improved. That is, the cogging torque can be reduced while improving the yield of the armature core.
【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FIG. 1 is a front view of a permanent magnet type synchronous motor showing a first embodiment of the present invention.
【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FIG. 2 is a diagram showing a cogging torque waveform according to the first embodiment of the present invention.
【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FIG. 3 is a front view of a permanent magnet type synchronous motor showing a second embodiment of the present invention.
【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FIG. 4 is a front view of a permanent magnet type synchronous motor according to a third embodiment of the present invention.
【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FIG. 5 is a front view of a permanent magnet type synchronous motor showing a fourth embodiment of the present invention.
【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FIG. 6 is a front view of a permanent magnet type synchronous motor according to a fifth embodiment of the present invention.
【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FIG. 7 is a front view of a permanent magnet type synchronous motor according to a sixth embodiment of the present invention.
【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FIG. 8 is a front view of a permanent magnet type synchronous motor showing a seventh embodiment of the present invention.
【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FIG. 9 is a diagram showing a cogging torque waveform according to a seventh embodiment of the present invention.
【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FIG. 10 is a front view of a permanent magnet type synchronous motor showing an eighth embodiment of the present invention.
【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FIG. 11 is a front view of a permanent magnet type synchronous motor showing a first related art.
【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FIG. 12 is a front view of a permanent magnet type synchronous motor showing a second related art.
【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FIG. 13 is a diagram showing a cogging torque waveform according to the second conventional technique.
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 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Stator 2 Armature core 3 Slot 4 Armature winding 5 Frame 6, 7, 8 Armature unit 10 Rotor 11 Permanent magnet 12 Yoke 13 Shaft
───────────────────────────────────────────────────── 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 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 5H002 AA06 AE01 AE08 5H019 AA03 AA09 CC03 EE01 EE14 GG05 5H621 AA02 BB10 GA01 GA04 GA12 JK01
Claims (2)
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。1. A three-phase permanent magnet synchronous motor comprising: a stator having an armature winding wound around a slot of an armature core; and a rotor having magnetic poles having the number of poles Pa (Pa is an even number). In the electric motor, the stator is configured such that the armature core is circumferentially moved by one.
The armature unit is divided into 20 ° intervals and three armature units each having the number of slots S are arranged. The number of slots q for each pole and each phase of the armature unit is represented by: q = １ ／, ４ , 2/5, 2/7, 3/8, 3/1
0 and the relationship between the number of slots S, the number of slots q per pole and the number of poles Pa, and the number of poles Pa, S / q = 2n and Pa = (S / q) +2
(Where n is a natural number) A permanent magnet type synchronous motor characterized by the following formula:
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。2. A three-phase permanent magnet synchronous motor comprising a stator having an armature winding wound around a slot of an armature core, and a rotor having magnetic poles of Pa (even number). In the electric motor, the stator is configured such that the armature core is circumferentially moved by one.
The armature unit is divided into 20 ° intervals and three armature units having the number of slots S are arranged. The number of slots q for each pole and each phase of the armature unit is represented by: q = ２, ／ And the relationship between the number of slots S, the number of slots q for each pole and each phase, and the number of poles Pa is given by: S / q = 2n + 1 and Pa = (S / q) +1
(Where n is a natural number) A permanent magnet type synchronous motor characterized by the following formula:
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