JP2003180045A - 永久磁石式同期モータ - Google Patents
永久磁石式同期モータInfo
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- JP2003180045A JP2003180045A JP2001375175A JP2001375175A JP2003180045A JP 2003180045 A JP2003180045 A JP 2003180045A JP 2001375175 A JP2001375175 A JP 2001375175A JP 2001375175 A JP2001375175 A JP 2001375175A JP 2003180045 A JP2003180045 A JP 2003180045A
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- Windings For Motors And Generators (AREA)
- Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 二層重ね巻されるエレベータ用等の永久磁石
式同期モータの漏れ電流を効果的に減少させる。 【解決手段】 永久磁石式同期モータにおいて、固定子
コイルを二層重ね巻する際に、２つのティースにまたが
るように固定子コイルを巻回する。本発明では、図２の
ように、３６スロット，１６極であり、従来ではこれと
同一体格のモータを設計すると、毎相毎極スロット数を
２とすると９６スロットが必要となる。このようにスロ
ット数が１／２．５（３６／９６）となるので、浮遊容
量も１／２．５となり、漏れ電流も１／２．５程度にま
で減少させることができる。
式同期モータの漏れ電流を効果的に減少させる。 【解決手段】 永久磁石式同期モータにおいて、固定子
コイルを二層重ね巻する際に、２つのティースにまたが
るように固定子コイルを巻回する。本発明では、図２の
ように、３６スロット，１６極であり、従来ではこれと
同一体格のモータを設計すると、毎相毎極スロット数を
２とすると９６スロットが必要となる。このようにスロ
ット数が１／２．５（３６／９６）となるので、浮遊容
量も１／２．５となり、漏れ電流も１／２．５程度にま
で減少させることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、永久磁石式同期モ
ータに関し、漏れ電流を低減することができるように構
造を工夫したものであり、特にエレベータ用のモータと
して適用する場合に有効である。
ータに関し、漏れ電流を低減することができるように構
造を工夫したものであり、特にエレベータ用のモータと
して適用する場合に有効である。
【０００２】
【従来の技術】一般的な永久磁石式同期モータ（以下
「ＰＭモータ」と称する）の巻線は、従来から用いられ
ている二層重ね巻が用いられる。エレベータ用モータで
は、誘起電圧波形の正弦波化やトルクリプルを低減する
必要があるため、毎極毎相のスロット数Ｑを極力大きく
選ぶことが一般的である。
「ＰＭモータ」と称する）の巻線は、従来から用いられ
ている二層重ね巻が用いられる。エレベータ用モータで
は、誘起電圧波形の正弦波化やトルクリプルを低減する
必要があるため、毎極毎相のスロット数Ｑを極力大きく
選ぶことが一般的である。
【０００３】また、ギヤレス巻上機用モータになると、
回転速度が低くなるために多極化が図られている。この
ようなモータに二層重ね巻を採用すると、スロット数は
更に多くなる傾向にある。
回転速度が低くなるために多極化が図られている。この
ようなモータに二層重ね巻を採用すると、スロット数は
更に多くなる傾向にある。
【０００４】例えば三相１６極機をＱ＝２で製作する
と、全スロット数は、相数×Ｑ×極数＝３×２×１６＝
９６となり、巻線展開図は図６のようになる。ただし、
図６では９６スロットの一部の巻線のみ示しており、接
続はＵ相のみ示している。他の相も同様に表すことがで
きる。なお、Ｏは中性点である。また図中に示した数字
はスロット番号である。
と、全スロット数は、相数×Ｑ×極数＝３×２×１６＝
９６となり、巻線展開図は図６のようになる。ただし、
図６では９６スロットの一部の巻線のみ示しており、接
続はＵ相のみ示している。他の相も同様に表すことがで
きる。なお、Ｏは中性点である。また図中に示した数字
はスロット番号である。
【０００５】また、スロットの断面構造は図７のように
なっている。即ち、スロット１の内面には対地絶縁２が
施されコイル３，４と対地間の絶縁が保たれ、層間絶縁
５により外径側コイル３と内径側コイル４との絶縁が保
たれている。スロット開口部には絶縁物でできたウェッ
ジ６を挿入し、コイル３，４の飛び出しを防止してい
る。各絶縁２，５，６は、絶縁紙，樹脂などで構成され
る。
なっている。即ち、スロット１の内面には対地絶縁２が
施されコイル３，４と対地間の絶縁が保たれ、層間絶縁
５により外径側コイル３と内径側コイル４との絶縁が保
たれている。スロット開口部には絶縁物でできたウェッ
ジ６を挿入し、コイル３，４の飛び出しを防止してい
る。各絶縁２，５，６は、絶縁紙，樹脂などで構成され
る。
【０００６】スロット１の形状は、スロット１が多くな
るほど細長くなり、１スロット当たりの表面積の減少割
合は比較的少ないが、断面積は大きく減少する。このた
め、巻線の占積率を高めるためには絶縁物を薄くするこ
とも必要となる。
るほど細長くなり、１スロット当たりの表面積の減少割
合は比較的少ないが、断面積は大きく減少する。このた
め、巻線の占積率を高めるためには絶縁物を薄くするこ
とも必要となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のＰＭ
モータでは次のような問題があった。
モータでは次のような問題があった。
【０００８】（１）漏れ電流の問題
ＰＭモータをインバータで運転すると、インバータのス
イッチングの影響により、モータ電源線に本来の周波数
の三相電流の他、漏れ電流と称される零相分電流が流れ
る。漏れ電流が流れると、種々の電磁ノイズの原因とな
ったり、零相継電器を誤動作させる原因となる。このた
め、いろいろな抑制法が提案されており、システムの複
雑化，コストアップを引き起こしている。
イッチングの影響により、モータ電源線に本来の周波数
の三相電流の他、漏れ電流と称される零相分電流が流れ
る。漏れ電流が流れると、種々の電磁ノイズの原因とな
ったり、零相継電器を誤動作させる原因となる。このた
め、いろいろな抑制法が提案されており、システムの複
雑化，コストアップを引き起こしている。
【０００９】漏れ電流の主原因は固定子巻線と固定子鉄
心との間の浮遊容量であり、この浮遊容量は概略以下に
示す（１）式のように計算できる。モータの設計におい
ては、この浮遊容量を小さくすることが重要となる。
心との間の浮遊容量であり、この浮遊容量は概略以下に
示す（１）式のように計算できる。モータの設計におい
ては、この浮遊容量を小さくすることが重要となる。
【００１０】
【数１】
【００１１】エレベータのギヤレス巻上機用モータのよ
うに、比較的低速回転のＰＭモータでは極数が多くな
り、同時にスロット数が増加する傾向にある。一方、ス
ロット数が増加しても、スロット高さ（図８においてｂ
で示す寸法）を一定に保つと１スロット当たりのスロッ
ト内表面積はほとんど減少しない。また、スロット断面
積の減少に伴い、絶縁物も厚くできないので、浮遊容量
はスロット数にほぼ比例して増加することになる。した
がって、これらのモータでは浮遊容量が大きな値とな
り、漏れ電流が増大することになる。
うに、比較的低速回転のＰＭモータでは極数が多くな
り、同時にスロット数が増加する傾向にある。一方、ス
ロット数が増加しても、スロット高さ（図８においてｂ
で示す寸法）を一定に保つと１スロット当たりのスロッ
ト内表面積はほとんど減少しない。また、スロット断面
積の減少に伴い、絶縁物も厚くできないので、浮遊容量
はスロット数にほぼ比例して増加することになる。した
がって、これらのモータでは浮遊容量が大きな値とな
り、漏れ電流が増大することになる。
【００１２】（２）スロット数について
ＰＭモータの浮遊容量がスロット数にほぼ比例すること
から、漏れ電流を減少させる有効な手段はスロット数を
減らすことにある。しかし、エレベータ用モータでは、
かごの乗り心地に影響を与えるトルクリップルを低く抑
える必要がある。通常の二層重ね巻でトルクリップルを
低減するためには、毎極毎相スロット数を極力大きくと
る必要があり、特にギヤレスのエレベータ用では多極化
される傾向にあるため、スロット数がさらに多くなる問
題がある。
から、漏れ電流を減少させる有効な手段はスロット数を
減らすことにある。しかし、エレベータ用モータでは、
かごの乗り心地に影響を与えるトルクリップルを低く抑
える必要がある。通常の二層重ね巻でトルクリップルを
低減するためには、毎極毎相スロット数を極力大きくと
る必要があり、特にギヤレスのエレベータ用では多極化
される傾向にあるため、スロット数がさらに多くなる問
題がある。
【００１３】一方、スロット数を極端に少なくして、鉄
心歯部に直接巻線を施した集中巻方式のエレベータ用モ
ータも考案されている（例えば、特開平１０−３０４６
４１、特開２０００−２０１４６２など）。しかし、こ
の方法では特別な巻線設備が必要で、量産には適したも
のとなるが、少量生産や大型機などで設備投資が困難と
なる場合には適用が難しくなる。
心歯部に直接巻線を施した集中巻方式のエレベータ用モ
ータも考案されている（例えば、特開平１０−３０４６
４１、特開２０００−２０１４６２など）。しかし、こ
の方法では特別な巻線設備が必要で、量産には適したも
のとなるが、少量生産や大型機などで設備投資が困難と
なる場合には適用が難しくなる。
【００１４】本発明は、上記従来技術に鑑み、二層重ね
巻されるＰＭモータ（例えばエレベータ用モータ）の漏
れ電流を効果的に低減する巻線構造、絶縁構造などを備
えた永久磁石式同期モータを提供することを目的とす
る。
巻されるＰＭモータ（例えばエレベータ用モータ）の漏
れ電流を効果的に低減する巻線構造、絶縁構造などを備
えた永久磁石式同期モータを提供することを目的とす
る。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の構成は、永久磁石式同期モータにおいて、すべての
固定子コイルを二つのティースにまたがるように夫々二
層重ね巻したことを特徴とする。
明の構成は、永久磁石式同期モータにおいて、すべての
固定子コイルを二つのティースにまたがるように夫々二
層重ね巻したことを特徴とする。
【００１６】また本発明の構成は、前記永久磁石式同期
モータは、固定子が外側、回転子が内側にある内転型の
モータであること、または、前記永久磁石式同期モータ
は、固定子が内側、回転子が外側にある外転型のモータ
であることを特徴とする。
モータは、固定子が外側、回転子が内側にある内転型の
モータであること、または、前記永久磁石式同期モータ
は、固定子が内側、回転子が外側にある外転型のモータ
であることを特徴とする。
【００１７】また本発明の構成は、前記永久磁石式同期
モータは、等間隔に配列されたＰ個の永久磁石磁極を持
つ回転子と、等間隔に配列されたＮ個のスロットを持つ
固定子からなり、永久磁石磁極数Ｐとスロット数Ｎの関
係が、 （１／３）Ｎ＜Ｐ＜（２／３）Ｎ であることを特徴とする。
モータは、等間隔に配列されたＰ個の永久磁石磁極を持
つ回転子と、等間隔に配列されたＮ個のスロットを持つ
固定子からなり、永久磁石磁極数Ｐとスロット数Ｎの関
係が、 （１／３）Ｎ＜Ｐ＜（２／３）Ｎ であることを特徴とする。
【００１８】また本発明の構成は、前記永久磁石式同期
モータは、等間隔に配列されたＰ個の永久磁石磁極を持
つ回転子と、等間隔に配列されたＮ個のスロットを持つ
固定子からなり、永久磁石磁極数Ｐとスロット数Ｎの関
係が、 Ｐ：Ｎ＝４ｎ：９ｎ （ただしｎは整数） であることを特徴とする。
モータは、等間隔に配列されたＰ個の永久磁石磁極を持
つ回転子と、等間隔に配列されたＮ個のスロットを持つ
固定子からなり、永久磁石磁極数Ｐとスロット数Ｎの関
係が、 Ｐ：Ｎ＝４ｎ：９ｎ （ただしｎは整数） であることを特徴とする。
【００１９】また本発明の構成は、前記永久磁石式同期
モータは、固定子スロット内に二層以上の多層構造とな
る対地絶縁を施したことを特徴とする。
モータは、固定子スロット内に二層以上の多層構造とな
る対地絶縁を施したことを特徴とする。
【００２０】また本発明の構成は、前記永久磁石式同期
モータは、固定子鉄心において、固定子スロットのスロ
ットピッチ角に対し、その１／４〜１／２の角度でスキ
ューを施したことを特徴とする。
モータは、固定子鉄心において、固定子スロットのスロ
ットピッチ角に対し、その１／４〜１／２の角度でスキ
ューを施したことを特徴とする。
【００２１】また本発明の構成は、前記永久磁石式同期
モータは、エレベータ装置の機械室あるいは昇降路内に
配置されて、エレベータのカゴを巻上・巻下するエレベ
ータ用モータであることを特徴とする。
モータは、エレベータ装置の機械室あるいは昇降路内に
配置されて、エレベータのカゴを巻上・巻下するエレベ
ータ用モータであることを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
に基づき詳細に説明する。
に基づき詳細に説明する。
【００２３】（１）スロット数を少なくする二層重ね巻
構造 漏れ電流を低減するため、同一極数でスロット数を減ら
す方法を考える。二層重ね巻を整数スロットで実施する
場合、最小のスロット数は毎極毎相スロット数Ｑが１の
ときとなるが、このままではコギングトルクの大きなモ
ータとなる。ＰＭモータのコギングトルクの脈動回数は
スロット数と極数との最小公倍数となり、この値が大き
いほどコギングトルクが小さくなることが知られてい
る。
構造 漏れ電流を低減するため、同一極数でスロット数を減ら
す方法を考える。二層重ね巻を整数スロットで実施する
場合、最小のスロット数は毎極毎相スロット数Ｑが１の
ときとなるが、このままではコギングトルクの大きなモ
ータとなる。ＰＭモータのコギングトルクの脈動回数は
スロット数と極数との最小公倍数となり、この値が大き
いほどコギングトルクが小さくなることが知られてい
る。
【００２４】また、Ｑ＝１の場合、全スロット数は３Ｑ
Ｐ＝３Ｐ（Ｐ：極数）、１極分の極ピッチは三相の場合
３Ｑ＝３となり、全節巻とした場合の巻線ピッチは１−
４（１番目のスロットから４番目のスロットに渡る）と
なる。集中巻の場合、極ピッチはまちまちであるが、一
般にＱ≦０．５の分数スロット巻であり巻線ピッチは１
−２と表現できる。
Ｐ＝３Ｐ（Ｐ：極数）、１極分の極ピッチは三相の場合
３Ｑ＝３となり、全節巻とした場合の巻線ピッチは１−
４（１番目のスロットから４番目のスロットに渡る）と
なる。集中巻の場合、極ピッチはまちまちであるが、一
般にＱ≦０．５の分数スロット巻であり巻線ピッチは１
−２と表現できる。
【００２５】そこで、０．５＜Ｑ＜１の範囲で巻線ピッ
チが１−３の二層重ね巻が可能となるスロット数と極数
の関係を求めると、図１に示す表１の様になる。表１で
は、スロット数と極数の組み合わせにおいて、上段に毎
極毎相のスロット数Ｑ、下段にスロット数と極数との最
小公倍数を示している。また、×印は巻線が成立しない
組合せを表している。
チが１−３の二層重ね巻が可能となるスロット数と極数
の関係を求めると、図１に示す表１の様になる。表１で
は、スロット数と極数の組み合わせにおいて、上段に毎
極毎相のスロット数Ｑ、下段にスロット数と極数との最
小公倍数を示している。また、×印は巻線が成立しない
組合せを表している。
【００２６】表１に示すように、毎極毎相スロット数が
０．５＜Ｑ＜１の範囲にあっても多くのスロット数と極
数の組合せが成立することがわかる。また、その場合の
スロット数と極数との最小公倍数は、Ｑ＝１の場合より
も大きくなっている。すなわち、より少ないスロット数
でコギングの少ない二層重ね巻が実施可能となり、エレ
ベータ用には適したモータとなる。
０．５＜Ｑ＜１の範囲にあっても多くのスロット数と極
数の組合せが成立することがわかる。また、その場合の
スロット数と極数との最小公倍数は、Ｑ＝１の場合より
も大きくなっている。すなわち、より少ないスロット数
でコギングの少ない二層重ね巻が実施可能となり、エレ
ベータ用には適したモータとなる。
【００２７】したがって、巻線ピッチを１−３、すなわ
ち各巻線を２つのティースにまたがる様に巻くことによ
って、スロット数の少ない、漏れ電流の少ない二層重ね
巻のＰＭモータが実現できる。なお、この場合のスロッ
ト数Ｎと極数Ｐとの関係は、（１／３）Ｎ＜Ｐ＜（２／
３）Ｎの範囲内となる。
ち各巻線を２つのティースにまたがる様に巻くことによ
って、スロット数の少ない、漏れ電流の少ない二層重ね
巻のＰＭモータが実現できる。なお、この場合のスロッ
ト数Ｎと極数Ｐとの関係は、（１／３）Ｎ＜Ｐ＜（２／
３）Ｎの範囲内となる。
【００２８】以下、例として１６極の３６スロット、３
３スロットの場合を示すが、表１の全ての組合せで二層
重ね巻が可能となる。
３スロットの場合を示すが、表１の全ての組合せで二層
重ね巻が可能となる。
【００２９】＜二層重ね巻構造の第１の実施例＞図２は
３６スロット、１６極の例であり、接続はＵ相のみ示し
てあるが他の相も同様に表すことができる。なお、Ｏは
中性点である。また図中に示した数字はスロット番号で
ある。
３６スロット、１６極の例であり、接続はＵ相のみ示し
てあるが他の相も同様に表すことができる。なお、Ｏは
中性点である。また図中に示した数字はスロット番号で
ある。
【００３０】この場合、隣り合うコイルの電気的位相角
は３６０×（１６／２）３６＝８０°であり、それぞれ
の位相を考慮して三相の組に分けている。各相の巻線
は、３つの直列巻線を１組とし、４組を並列あるいは直
列接続することになる。図２は並列接続の例である。
は３６０×（１６／２）３６＝８０°であり、それぞれ
の位相を考慮して三相の組に分けている。各相の巻線
は、３つの直列巻線を１組とし、４組を並列あるいは直
列接続することになる。図２は並列接続の例である。
【００３１】従来の方法で１６極を設計すると、Ｑ＝２
として９６スロットが必要となる。このため、同一体格
のモータを設計した場合、（１）式から、本方式での浮
遊容量が従来の浮遊容量の約１／２．５（３６／９６）
となり、漏れ電流も同程度に減少することになる。な
お、本方式ではスロットのスロット幅ａの寸法が若干大
きくなるが、スロット内表面積の増加の影響は比較的少
ない。
として９６スロットが必要となる。このため、同一体格
のモータを設計した場合、（１）式から、本方式での浮
遊容量が従来の浮遊容量の約１／２．５（３６／９６）
となり、漏れ電流も同程度に減少することになる。な
お、本方式ではスロットのスロット幅ａの寸法が若干大
きくなるが、スロット内表面積の増加の影響は比較的少
ない。
【００３２】＜二層重ね巻構造の第２の実施例＞図３は
３３スロット、１６極の例であり、接続はＵ相のみ示し
てあるが他の相も同様に表すことができる。なお、Ｏは
中性点である。また図中に示した数字はスロット番号で
ある。
３３スロット、１６極の例であり、接続はＵ相のみ示し
てあるが他の相も同様に表すことができる。なお、Ｏは
中性点である。また図中に示した数字はスロット番号で
ある。
【００３３】この場合、隣り合うコイルの電気的位相角
は３６０×（１６／２）／３３＝８７．２７２７°であ
り、それぞれの位相を考慮して三相の組に分けている。
各相の巻線は、１１個のコイルを直列接続することにな
る。
は３６０×（１６／２）／３３＝８７．２７２７°であ
り、それぞれの位相を考慮して三相の組に分けている。
各相の巻線は、１１個のコイルを直列接続することにな
る。
【００３４】前述と同様に、従来の方法で設計した場合
と比較すると、（１）式から本方式での浮遊容量が約１
／３（３３／９６）となり、漏れ電流も同程度に減少す
ることになる。なお、本方式でもスロットのａ寸法が若
干大きくなるが、スロット内表面積の増加の影響は比較
的少ない。
と比較すると、（１）式から本方式での浮遊容量が約１
／３（３３／９６）となり、漏れ電流も同程度に減少す
ることになる。なお、本方式でもスロットのａ寸法が若
干大きくなるが、スロット内表面積の増加の影響は比較
的少ない。
【００３５】（２）巻線方法の比較
表１より、本方式での巻線可能なスロット数と極数の組
合せは多く存在する。図２と図３はその一例である。図
２と図３の巻線方法を比較すると、図２では一相の巻線
が４組の巻線からなり、これらを直列あるいは並列に接
続することが可能である。一方、図３の巻線では、一相
分の全ての巻線を直列接続する必要がある。すなわち、
設計の自由度の点では図２が優れていることになる。
合せは多く存在する。図２と図３はその一例である。図
２と図３の巻線方法を比較すると、図２では一相の巻線
が４組の巻線からなり、これらを直列あるいは並列に接
続することが可能である。一方、図３の巻線では、一相
分の全ての巻線を直列接続する必要がある。すなわち、
設計の自由度の点では図２が優れていることになる。
【００３６】一方、スロット数と極数との最小公倍数
は、図２の例が１４４に対して、図３の例では５２８と
なり、コギングトルクに対しては図３が優れていること
になる。しかし、図２の１４４にしても通常の設計に対
して十分に大きな値になっている。また図２では起磁力
による電磁力が４方向に分割されるのに対し、図３では
１方向にしか発生しないので、振動・騒音の点では不利
となる。これらを総合的に評価すると、設計，製作上は
図２の方式が有利となる。
は、図２の例が１４４に対して、図３の例では５２８と
なり、コギングトルクに対しては図３が優れていること
になる。しかし、図２の１４４にしても通常の設計に対
して十分に大きな値になっている。また図２では起磁力
による電磁力が４方向に分割されるのに対し、図３では
１方向にしか発生しないので、振動・騒音の点では不利
となる。これらを総合的に評価すると、設計，製作上は
図２の方式が有利となる。
【００３７】表１からわかるように、図２はＱ＝３／４
の巻線であり、極数：スロット数＝４ｎ：９ｎ（ｎは整
数）の条件が成立する場合に巻線可能となる。
の巻線であり、極数：スロット数＝４ｎ：９ｎ（ｎは整
数）の条件が成立する場合に巻線可能となる。
【００３８】（３）絶縁構成
巻線ピッチを１−３、すなわち各巻線を２つのティース
にまたがる様に巻線を施すことによって、スロット数の
少ないモータが製作可能となる。スロット数が少なくな
るため、スロットの断面積を大きくとることができ、絶
縁構成も改善することができる。
にまたがる様に巻線を施すことによって、スロット数の
少ないモータが製作可能となる。スロット数が少なくな
るため、スロットの断面積を大きくとることができ、絶
縁構成も改善することができる。
【００３９】＜絶縁構造の実施例＞図４は、従来のスロ
ット構造（図４（ａ））と、本発明によるスロット構造
（図４（ｂ）とを対比しつつ示す概略図である。
ット構造（図４（ａ））と、本発明によるスロット構造
（図４（ｂ）とを対比しつつ示す概略図である。
【００４０】本発明によるスロット構造とすることによ
り、図４（ｂ）に示すように、１スロットの断面積を大
きくすることができる。このため、従来では図４（ａ）
に示すように１層で構成していた対地絶縁２を、本発明
では図４（ｂ）に示すように、必要により多層構造にす
ることができる。図４（ｂ）は２層の対地絶縁２ａ，２
ｂにした例である。
り、図４（ｂ）に示すように、１スロットの断面積を大
きくすることができる。このため、従来では図４（ａ）
に示すように１層で構成していた対地絶縁２を、本発明
では図４（ｂ）に示すように、必要により多層構造にす
ることができる。図４（ｂ）は２層の対地絶縁２ａ，２
ｂにした例である。
【００４１】（１）式より、浮遊容量は対地絶縁の厚さ
に反比例する。したがって、対地絶縁を２層にすれば浮
遊容量が１／２となり、漏れ電流もほぼ１／２となる。
対地絶縁を３層とすれば同様に漏れ電流が１／３と減少
することになる。
に反比例する。したがって、対地絶縁を２層にすれば浮
遊容量が１／２となり、漏れ電流もほぼ１／２となる。
対地絶縁を３層とすれば同様に漏れ電流が１／３と減少
することになる。
【００４２】この対策は、通常１層とする対地絶縁を２
層以上の多層とすることにより漏れ電流を低減するもの
で、スロット数を減らしスロット断面積に余裕ができる
本発明による場合に有利な手段となる。
層以上の多層とすることにより漏れ電流を低減するもの
で、スロット数を減らしスロット断面積に余裕ができる
本発明による場合に有利な手段となる。
【００４３】（４）スキューの方法
通常のＰＭモータでは、コギングトルクや振動・騒音の
対策のため、固定子スロットの１スロットピッチ分をス
キュー角として、固定子鉄心にてスキューを行っている
のが一般的である。しかし、漏れ電流の点からみれば、
スキューによりスロット内表面積が増加するため好まし
くない。そこで、必要最低限のスキュー角を検討する。
対策のため、固定子スロットの１スロットピッチ分をス
キュー角として、固定子鉄心にてスキューを行っている
のが一般的である。しかし、漏れ電流の点からみれば、
スキューによりスロット内表面積が増加するため好まし
くない。そこで、必要最低限のスキュー角を検討する。
【００４４】Ｑ＝３／４の巻線を対象とすると、この巻
線は電気的に通常の二層重ねのＱ＝３の巻線に相当す
る。したがって、通常の二層重ね巻での１スロットピッ
チは、本方式では１／４スロットピッチに相当する。ま
た、電気的に問題となる３０°を一周期とする磁束成分
を打ち消すためのスキュー角は３／８スロットピッチと
なる。他のＱにおけるスキュー角も同様に検討できる
が、ほぼ同程度となる。
線は電気的に通常の二層重ねのＱ＝３の巻線に相当す
る。したがって、通常の二層重ね巻での１スロットピッ
チは、本方式では１／４スロットピッチに相当する。ま
た、電気的に問題となる３０°を一周期とする磁束成分
を打ち消すためのスキュー角は３／８スロットピッチと
なる。他のＱにおけるスキュー角も同様に検討できる
が、ほぼ同程度となる。
【００４５】したがって、本発明による適切なスキュー
角は１／４〜１／２スロットピッチの範囲となり、この
範囲であれば実用上十分であることがわかる。
角は１／４〜１／２スロットピッチの範囲となり、この
範囲であれば実用上十分であることがわかる。
【００４６】なお、図５はスキューの概要を示したもの
であり、図５（ａ）はスキューが無い状態、図５（ｂ）
をスキューを付けた場合を示している。
であり、図５（ａ）はスキューが無い状態、図５（ｂ）
をスキューを付けた場合を示している。
【００４７】なお本発明にかかるＰＭモータは、固定子
が外側、回転子が内側にある内転型のモータであって
も、固定子が内側、回転子が外側にある外転型のモータ
であっも適用できることは勿論である。
が外側、回転子が内側にある内転型のモータであって
も、固定子が内側、回転子が外側にある外転型のモータ
であっも適用できることは勿論である。
【００４８】
【発明の効果】以上実施例と共に具体的に説明したよう
に、本発明によれば、次のような効果を奏することがで
きる。
に、本発明によれば、次のような効果を奏することがで
きる。
【００４９】（１）０．５＜Ｑ＜１の範囲でスロット数
と極数の組合せを選ぶことにより、通常の二層重ね巻に
比較してスロット数を大幅に減らすことができ、モータ
巻線と鉄心間の浮遊容量を減少させることができる。こ
のため、インバータによる可変速運転を行った場合で
も、モータの漏れ電流を小さな値とすることができ、フ
ィルターなどの漏れ電流防止対策も容易となる。また、
零相継電器などの保護回路の誤動作も少なくすることが
できる。
と極数の組合せを選ぶことにより、通常の二層重ね巻に
比較してスロット数を大幅に減らすことができ、モータ
巻線と鉄心間の浮遊容量を減少させることができる。こ
のため、インバータによる可変速運転を行った場合で
も、モータの漏れ電流を小さな値とすることができ、フ
ィルターなどの漏れ電流防止対策も容易となる。また、
零相継電器などの保護回路の誤動作も少なくすることが
できる。
【００５０】（２）本巻線構造では、０．５＜Ｑ＜１の
範囲の分数スロット巻となるので、スロット数と極数と
の最小公倍数は従来法のものと比較して大きな値とな
る。また、固定子鉄心によるスキューも容易に行えるた
め、コギングトルクなどトルクリップルも小さくでき、
本発明のモータをエレベータ用モータとして採用した場
合にはエレベータの乗り心地なども改善できる。
範囲の分数スロット巻となるので、スロット数と極数と
の最小公倍数は従来法のものと比較して大きな値とな
る。また、固定子鉄心によるスキューも容易に行えるた
め、コギングトルクなどトルクリップルも小さくでき、
本発明のモータをエレベータ用モータとして採用した場
合にはエレベータの乗り心地なども改善できる。
【００５１】（３）Ｑ＝３／４の組合せを選ぶことで、
連続して直列の接続すべき巻線の組が複数できるので、
これらを直列あるいは並列に接続することができる。こ
のため、巻線巻回数の調整など設計の自由度が向上す
る。
連続して直列の接続すべき巻線の組が複数できるので、
これらを直列あるいは並列に接続することができる。こ
のため、巻線巻回数の調整など設計の自由度が向上す
る。
【００５２】（４）スロット数を少なくすることによ
り、１スロットあたりの断面積を大きく取れるので、対
地絶縁の強化が可能で、絶縁層を厚くすることで漏れ電
流も減少させることができる。
り、１スロットあたりの断面積を大きく取れるので、対
地絶縁の強化が可能で、絶縁層を厚くすることで漏れ電
流も減少させることができる。
【００５３】（５）また、スロット断面積が大きくなる
ことで、スロット内に収めることのできる巻線の占積率
が向上するため、より多くの銅線を使用することができ
る。これによりモータ効率が向上する。さらに、温度的
な余裕も生ずるため、鉄心長の短縮などの小型軽量化も
行うことができる。
ことで、スロット内に収めることのできる巻線の占積率
が向上するため、より多くの銅線を使用することができ
る。これによりモータ効率が向上する。さらに、温度的
な余裕も生ずるため、鉄心長の短縮などの小型軽量化も
行うことができる。
【００５４】（６）鉄心の短縮などを行うと、（１）式
から明らかなように浮遊容量が鉄心長Ｌに比例するた
め、さらに浮遊容量が減少し、漏れ電流も大幅に減少す
ることになる。本発明は、少ないスロット数を採用する
のみでなく、そこから得られる機械的および電気的諸特
性の改善による効果を生かし、鉄心寸法，絶縁材の厚さ
などの総合的な検討により、漏れ電流を大幅に減少させ
るものである。
から明らかなように浮遊容量が鉄心長Ｌに比例するた
め、さらに浮遊容量が減少し、漏れ電流も大幅に減少す
ることになる。本発明は、少ないスロット数を採用する
のみでなく、そこから得られる機械的および電気的諸特
性の改善による効果を生かし、鉄心寸法，絶縁材の厚さ
などの総合的な検討により、漏れ電流を大幅に減少させ
るものである。
【００５５】（７）従来の方法に比較して、固定子スロ
ット数，コイル数などが減少するため、コストダウンも
可能となる。
ット数，コイル数などが減少するため、コストダウンも
可能となる。
【図１】スロット数と極数との組合せを示す図表であ
る。
る。
【図２】本発明の実施例にかかる二層重ね巻構造の一例
を示す構成図である。
を示す構成図である。
【図３】本発明の実施例にかかる二層重ね巻構造の他の
一例を示す構成図である。
一例を示す構成図である。
【図４】スロット構造を従来と本実施例とで対比しつつ
示す断面図である。
示す断面図である。
【図５】スキューの概要を示す説明図である。
【図６】二層重ね巻構造を示す構成図である。
【図７】従来のスロット構造を示す断面図である。
【図８】スロット幅，スロット高さを示す説明図であ
る。
る。
１ スロット
２，２ａ，２ｂ 対地絶縁
３ 外径側コイル
４ 内径側コイル
５ 層間絶縁
６ ウェッジ
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｈ０２Ｋ 21/22 Ｈ０２Ｋ 21/22 Ｍ
Ｆターム(参考） 3F306 AA12 BA07
5H002 AA09 AB01 AE00
5H603 BB01 BB07 BB09 BB12 BB13
CA01 CA05 CB01 CB24 CB26
CC05 CC17 CD02 CD05 CD21
5H604 BB01 BB10 BB14 BB15 CC01
CC05 CC15 PB02 PB03
5H621 AA02 BB10 HH01
Claims (8)
- 【請求項１】 永久磁石式同期モータにおいて、すべて
の固定子コイルを二つのティースにまたがるように夫々
二層重ね巻したことを特徴とする永久磁石式同期モー
タ。 - 【請求項２】 前記永久磁石式同期モータは、固定子が
外側、回転子が内側にある内転型のモータであることを
特徴とする請求項１の永久磁石式同期モータ。 - 【請求項３】 前記永久磁石式同期モータは、固定子が
内側、回転子が外側にある外転型のモータであることを
特徴とする請求項１の永久磁石式同期モータ。 - 【請求項４】 前記永久磁石式同期モータは、等間隔に
配列されたＰ個の永久磁石磁極を持つ回転子と、等間隔
に配列されたＮ個のスロットを持つ固定子からなり、永
久磁石磁極数Ｐとスロット数Ｎの関係が、 （１／３）Ｎ＜Ｐ＜（２／３）Ｎ であることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか
一項の永久磁石式同期モータ。 - 【請求項５】 前記永久磁石式同期モータは、等間隔に
配列されたＰ個の永久磁石磁極を持つ回転子と、等間隔
に配列されたＮ個のスロットを持つ固定子からなり、永
久磁石磁極数Ｐとスロット数Ｎの関係が、 Ｐ：Ｎ＝４ｎ：９ｎ （ただしｎは整数） であることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか
一項の永久磁石式同期モータ。 - 【請求項６】 前記永久磁石式同期モータは、固定子ス
ロット内に二層以上の多層構造となる対地絶縁を施した
ことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項の
永久磁石式同期モータ。 - 【請求項７】 前記永久磁石式同期モータは、固定子鉄
心において、固定子スロットのスロットピッチ角に対
し、その１／４〜１／２の角度でスキューを施したこと
を特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか一項の永久
磁石式同期モータ。 - 【請求項８】 前記永久磁石式同期モータは、エレベー
タ装置の機械室あるいは昇降路内に配置されて、エレベ
ータのカゴを巻上・巻下するエレベータ用モータである
ことを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか一項の
永久磁石式同期モータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001375175A JP2003180045A (ja) | 2001-12-10 | 2001-12-10 | 永久磁石式同期モータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001375175A JP2003180045A (ja) | 2001-12-10 | 2001-12-10 | 永久磁石式同期モータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003180045A true JP2003180045A (ja) | 2003-06-27 |
Family
ID=19183591
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001375175A Pending JP2003180045A (ja) | 2001-12-10 | 2001-12-10 | 永久磁石式同期モータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003180045A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009171799A (ja) * | 2008-01-21 | 2009-07-30 | Hitachi Ltd | 永久磁石式同期モータ |
| JP2018042328A (ja) * | 2016-09-05 | 2018-03-15 | 株式会社豊田中央研究所 | 多相巻線および回転電機 |
| WO2018079088A1 (ja) * | 2016-10-25 | 2018-05-03 | アイシン精機株式会社 | 回転電機 |
| JP2018102040A (ja) * | 2016-12-19 | 2018-06-28 | アイシン精機株式会社 | 回転電機 |
| JP2019154225A (ja) * | 2018-02-16 | 2019-09-12 | イエフペ エネルジ ヌヴェルＩｆｐ Ｅｎｅｒｇｉｅｓ Ｎｏｕｖｅｌｌｅｓ | スロットに二重にコイルが挿入された電気機械のステータ |
| JP7400595B2 (ja) | 2020-03-31 | 2023-12-19 | ニデック株式会社 | モータ |
-
2001
- 2001-12-10 JP JP2001375175A patent/JP2003180045A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009171799A (ja) * | 2008-01-21 | 2009-07-30 | Hitachi Ltd | 永久磁石式同期モータ |
| JP2018042328A (ja) * | 2016-09-05 | 2018-03-15 | 株式会社豊田中央研究所 | 多相巻線および回転電機 |
| WO2018079088A1 (ja) * | 2016-10-25 | 2018-05-03 | アイシン精機株式会社 | 回転電機 |
| JP2018074663A (ja) * | 2016-10-25 | 2018-05-10 | アイシン精機株式会社 | 回転電機 |
| CN109923756A (zh) * | 2016-10-25 | 2019-06-21 | 爱信精机株式会社 | 旋转电机 |
| CN109923756B (zh) * | 2016-10-25 | 2021-03-26 | 爱信精机株式会社 | 旋转电机 |
| JP2018102040A (ja) * | 2016-12-19 | 2018-06-28 | アイシン精機株式会社 | 回転電機 |
| JP2019154225A (ja) * | 2018-02-16 | 2019-09-12 | イエフペ エネルジ ヌヴェルＩｆｐ Ｅｎｅｒｇｉｅｓ Ｎｏｕｖｅｌｌｅｓ | スロットに二重にコイルが挿入された電気機械のステータ |
| JP7400595B2 (ja) | 2020-03-31 | 2023-12-19 | ニデック株式会社 | モータ |
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