JP2003244915A - 同期型モータ - Google Patents
同期型モータInfo
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- JP2003244915A JP2003244915A JP2002036508A JP2002036508A JP2003244915A JP 2003244915 A JP2003244915 A JP 2003244915A JP 2002036508 A JP2002036508 A JP 2002036508A JP 2002036508 A JP2002036508 A JP 2002036508A JP 2003244915 A JP2003244915 A JP 2003244915A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 コギングトルクが小さく、磁束利用率が高
く、モータの軸受寿命が長く、かつ巻線作業の容易な同
期型モータを提供することを目的とする。 【解決手段】 固定子１は隣り合う磁極ティース１ａ間
によりスロット１ｂが形成されており、それぞれの磁極
ティース１ａを集中巻回した巻線（図示せず）はこのス
ロット１ｂのスペースに収納される。Ｕ、Ｖ、Ｗはそれ
ぞれ固定子巻線の３相を表わしており、連続する磁極テ
ィース３個を１相１組としてＵ、Ｖ、Ｗ相を順次配置す
る。磁気利用率を上げるため、対向位置の巻線が同相で
電流の向きも同じになるように設定する。このため、連
続する磁極ティース３個のうち２番目巻線の巻回方向が
１番目および３番目巻線の巻回方向と逆になるように巻
回している（文字上のバーは巻線の巻回方向が逆である
ことを表わしている）。
く、モータの軸受寿命が長く、かつ巻線作業の容易な同
期型モータを提供することを目的とする。 【解決手段】 固定子１は隣り合う磁極ティース１ａ間
によりスロット１ｂが形成されており、それぞれの磁極
ティース１ａを集中巻回した巻線（図示せず）はこのス
ロット１ｂのスペースに収納される。Ｕ、Ｖ、Ｗはそれ
ぞれ固定子巻線の３相を表わしており、連続する磁極テ
ィース３個を１相１組としてＵ、Ｖ、Ｗ相を順次配置す
る。磁気利用率を上げるため、対向位置の巻線が同相で
電流の向きも同じになるように設定する。このため、連
続する磁極ティース３個のうち２番目巻線の巻回方向が
１番目および３番目巻線の巻回方向と逆になるように巻
回している（文字上のバーは巻線の巻回方向が逆である
ことを表わしている）。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、特に同期型モータ
におけるトルク性能の向上と長寿命化及び巻線作業の作
業性向上に関するものである。
におけるトルク性能の向上と長寿命化及び巻線作業の作
業性向上に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来からの同期型モータでは、固定子鉄
心のスロット数と回転子の永久磁石磁極数の関係は、１
２スロット８極、９スロット８極などが一般的である。
心のスロット数と回転子の永久磁石磁極数の関係は、１
２スロット８極、９スロット８極などが一般的である。
【０００３】しかしながら、１２スロット８極では、１
磁極ティースの磁極幅と永久磁石磁極のピッチとが離れ
ているため巻線係数が小さくなり電動機効率が低下する
という問題や、固定子鉄心のスロット数と永久磁石の磁
極数の最小公倍数により決まるコギングトルクの発生次
数が２４と小さく、コギングトルクが大きくなるという
問題があった。
磁極ティースの磁極幅と永久磁石磁極のピッチとが離れ
ているため巻線係数が小さくなり電動機効率が低下する
という問題や、固定子鉄心のスロット数と永久磁石の磁
極数の最小公倍数により決まるコギングトルクの発生次
数が２４と小さく、コギングトルクが大きくなるという
問題があった。
【０００４】また、９スロット８極では、磁極ティース
に流れるＵ、Ｖ、Ｗ相の各巻線電流が各時点で同一でな
いためラジアル方向の合成吸引力が０とならず、常に回
転子に磁気吸引力が発生し、その結果、ボールベアリン
グなどの軸受にはラジアル方向に偏心力がかかり軸受寿
命が短くなるという問題や、各磁極ティースに発生する
誘起電圧の位相が異なるため固定子巻線の並列巻線がで
きず巻線の線径が太くなり作業性が悪いという問題があ
った。
に流れるＵ、Ｖ、Ｗ相の各巻線電流が各時点で同一でな
いためラジアル方向の合成吸引力が０とならず、常に回
転子に磁気吸引力が発生し、その結果、ボールベアリン
グなどの軸受にはラジアル方向に偏心力がかかり軸受寿
命が短くなるという問題や、各磁極ティースに発生する
誘起電圧の位相が異なるため固定子巻線の並列巻線がで
きず巻線の線径が太くなり作業性が悪いという問題があ
った。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】一方、エレベータ用の
モータやロボット用のモータにおいて、減速機を用いず
負荷を直接駆動するダイレクト駆動モータでは、大きな
トルクが必要となるため多極化してモータ径を大きくす
る手法がとられ、固定子スロット数と回転子磁極数の最
適化が多く提案されている（例えば、特開２０００−２
０１４６２号公報参照）。そして、磁極ティースの個数
ｎを１８×（１＋Ｚ）、永久磁石磁極の個数ｍを１６×
（１＋Ｚ）、（但しＺは１以上の整数）にそれぞれ設定
することで、コギングトルクの低減、および巻線係数の
向上を図っている。
モータやロボット用のモータにおいて、減速機を用いず
負荷を直接駆動するダイレクト駆動モータでは、大きな
トルクが必要となるため多極化してモータ径を大きくす
る手法がとられ、固定子スロット数と回転子磁極数の最
適化が多く提案されている（例えば、特開２０００−２
０１４６２号公報参照）。そして、磁極ティースの個数
ｎを１８×（１＋Ｚ）、永久磁石磁極の個数ｍを１６×
（１＋Ｚ）、（但しＺは１以上の整数）にそれぞれ設定
することで、コギングトルクの低減、および巻線係数の
向上を図っている。
【０００６】しかしながら、磁極ティースが１８、永久
磁石磁極が１６でありながら、この最大公約数の２に少
なくとも２以上（１＋Ｚ）を掛けるため、磁極ティース
数ｎと永久磁石磁極数ｍとの最大公約数は４以上とな
り、最大公約数が２もしくは３のものよりも最小公倍数
は小さくなり、コギングトルクの発生次数も小さくな
る。
磁石磁極が１６でありながら、この最大公約数の２に少
なくとも２以上（１＋Ｚ）を掛けるため、磁極ティース
数ｎと永久磁石磁極数ｍとの最大公約数は４以上とな
り、最大公約数が２もしくは３のものよりも最小公倍数
は小さくなり、コギングトルクの発生次数も小さくな
る。
【０００７】つまり、磁極ティース数と永久磁石磁極数
を大きくとっているにもかかわらず、コギングトルクは
それほど小さくならなかった。
を大きくとっているにもかかわらず、コギングトルクは
それほど小さくならなかった。
【０００８】したがって、上記のモータをエレベータ駆
動機器など低速回転域で使用される用途に用いると、コ
ギングトルクを含んだトルクリップルが振動源となるた
め極力低減することが望まれている。
動機器など低速回転域で使用される用途に用いると、コ
ギングトルクを含んだトルクリップルが振動源となるた
め極力低減することが望まれている。
【０００９】本発明はこのような従来の課題を解決する
ものであり、コギングトルクが小さく、磁束利用率が高
く、モータの軸受寿命が長く、かつ巻線作業の容易な同
期型モータを提供することを目的とする。
ものであり、コギングトルクが小さく、磁束利用率が高
く、モータの軸受寿命が長く、かつ巻線作業の容易な同
期型モータを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明は、円周状にほぼ等間隔に配列された磁極テ
ィースとスロットをＳ個有する固定子鉄心と、上記各磁
極ティースにそれぞれ集中巻され、かつ３相Ｙ結線した
固定子巻線と、上記磁極ティースと周方向にギャップを
有しほぼ等間隔でＮ，Ｓ極を交互に配列したＰ個の永久
磁石磁極を有する回転子とを備え、上記磁極スロットの
個数をＳ、永久磁石磁極の個数をＰ、固定子巻線のＹ結
線の並列回路数をＮとした時、Ｓ＝｛３×（２ｎ＋１）
×Ｎ｝、Ｐ＝｛３×（２ｎ＋１）＋１｝×Ｎ、（ｎ＝
１，２，３、Ｎ＝２，３）の関係に設定したものであ
る。
めに本発明は、円周状にほぼ等間隔に配列された磁極テ
ィースとスロットをＳ個有する固定子鉄心と、上記各磁
極ティースにそれぞれ集中巻され、かつ３相Ｙ結線した
固定子巻線と、上記磁極ティースと周方向にギャップを
有しほぼ等間隔でＮ，Ｓ極を交互に配列したＰ個の永久
磁石磁極を有する回転子とを備え、上記磁極スロットの
個数をＳ、永久磁石磁極の個数をＰ、固定子巻線のＹ結
線の並列回路数をＮとした時、Ｓ＝｛３×（２ｎ＋１）
×Ｎ｝、Ｐ＝｛３×（２ｎ＋１）＋１｝×Ｎ、（ｎ＝
１，２，３、Ｎ＝２，３）の関係に設定したものであ
る。
【００１１】
【発明の実施の形態】上記の課題を解決するために、請
求項１記載の同期型モータは、円周状にほぼ等間隔に配
列された磁極ティースとスロットをＳ個有する固定子鉄
心と、上記各磁極ティースにそれぞれ集中巻され、かつ
３相Ｙ結線した固定子巻線と、上記磁極ティースと周方
向にギャップを有しほぼ等間隔でＮ，Ｓ極を交互に配列
したＰ個の永久磁石磁極を有する回転子とを備え、上記
磁極スロットの個数をＳ、永久磁石磁極の個数をＰ、固
定子巻線のＹ結線の並列回路数をＮとした時、Ｓ＝｛３
×（２ｎ＋１）×Ｎ｝、Ｐ＝｛３×（２ｎ＋１）＋１｝
×Ｎ、（ｎ＝１，２，３、Ｎ＝２，３）の関係に設定し
たものである。
求項１記載の同期型モータは、円周状にほぼ等間隔に配
列された磁極ティースとスロットをＳ個有する固定子鉄
心と、上記各磁極ティースにそれぞれ集中巻され、かつ
３相Ｙ結線した固定子巻線と、上記磁極ティースと周方
向にギャップを有しほぼ等間隔でＮ，Ｓ極を交互に配列
したＰ個の永久磁石磁極を有する回転子とを備え、上記
磁極スロットの個数をＳ、永久磁石磁極の個数をＰ、固
定子巻線のＹ結線の並列回路数をＮとした時、Ｓ＝｛３
×（２ｎ＋１）×Ｎ｝、Ｐ＝｛３×（２ｎ＋１）＋１｝
×Ｎ、（ｎ＝１，２，３、Ｎ＝２，３）の関係に設定し
たものである。
【００１２】また、請求項２から請求項４に記載の同期
型モータは、磁極ティースのうち連続する３個（または
５個、または７個）を１相１組として３相を順次配列
し、前記１組の固定子巻線は、偶数番目の磁極ティース
への巻方向が奇数番目の磁極ティースへの巻方向と逆に
なるように巻回したものである。
型モータは、磁極ティースのうち連続する３個（または
５個、または７個）を１相１組として３相を順次配列
し、前記１組の固定子巻線は、偶数番目の磁極ティース
への巻方向が奇数番目の磁極ティースへの巻方向と逆に
なるように巻回したものである。
【００１３】さらに、請求項５に記載の同期型モータ
は、並列回路数Ｎを２としたものである。
は、並列回路数Ｎを２としたものである。
【００１４】このように設定することで、磁束利用率
（巻線係数）を高くすることができる。また、磁極スロ
ット数と永久磁石磁極数との最小公倍数を大きくできる
ので（コギングトルクの発生次数が大きくなり）、コギ
ングトルクを小さくできる。
（巻線係数）を高くすることができる。また、磁極スロ
ット数と永久磁石磁極数との最小公倍数を大きくできる
ので（コギングトルクの発生次数が大きくなり）、コギ
ングトルクを小さくできる。
【００１５】また、並列回路数が２の場合、対向した磁
極ティースに巻回したＵ，Ｖ，Ｗ相の各巻線電流の向き
を対称に設定するのでラジアル方向の合成吸引力が０と
なり、回転子に磁気吸引力が作用しない。したがって、
軸受寿命に悪影響を与えることがなくなり、長寿命の同
期型モータが得られる。同様に並列回路数が３の場合に
は、機械角で１２０°ごとの磁極ティースに巻回した
Ｕ，Ｖ，Ｗ相各巻線電流の向きを同じに設定するのでラ
ジアル方向の合成吸引力は０となる。
極ティースに巻回したＵ，Ｖ，Ｗ相の各巻線電流の向き
を対称に設定するのでラジアル方向の合成吸引力が０と
なり、回転子に磁気吸引力が作用しない。したがって、
軸受寿命に悪影響を与えることがなくなり、長寿命の同
期型モータが得られる。同様に並列回路数が３の場合に
は、機械角で１２０°ごとの磁極ティースに巻回した
Ｕ，Ｖ，Ｗ相各巻線電流の向きを同じに設定するのでラ
ジアル方向の合成吸引力は０となる。
【００１６】また、Ｙ結線の並列回路数を２または３に
設定することで、固定子巻線に太い銅線を用いる必要が
なく、磁極ティースのスロット内で巻線の占める割合
（巻線占積率）が向上する。さらに、１組の固定子巻線
において、偶数番目の磁極ティースへの巻方向が奇数番
目の磁極ティースへの巻方向と逆になるように巻回する
ので連続巻線が可能になり、巻線作業および線処理の作
業性が高まり工数を削減できる。
設定することで、固定子巻線に太い銅線を用いる必要が
なく、磁極ティースのスロット内で巻線の占める割合
（巻線占積率）が向上する。さらに、１組の固定子巻線
において、偶数番目の磁極ティースへの巻方向が奇数番
目の磁極ティースへの巻方向と逆になるように巻回する
ので連続巻線が可能になり、巻線作業および線処理の作
業性が高まり工数を削減できる。
【００１７】
【実施例】以下、本発明の一実施例について図を参照し
ながら説明する。
ながら説明する。
【００１８】（実施例１）実施例１は、Ｓ＝｛３×（２
ｎ＋１）×Ｎ｝、Ｐ＝｛３×（２ｎ＋１）＋１｝×Ｎの
ｎ＝１、Ｎ＝２の場合（磁極スロット数Ｓ＝１８、永久
磁石磁極数Ｐ＝２０）の同期型モータについて説明す
る。
ｎ＋１）×Ｎ｝、Ｐ＝｛３×（２ｎ＋１）＋１｝×Ｎの
ｎ＝１、Ｎ＝２の場合（磁極スロット数Ｓ＝１８、永久
磁石磁極数Ｐ＝２０）の同期型モータについて説明す
る。
【００１９】図１において、１は固定子で、周方向に等
間隔に分割した１８個の磁極ティース１ａを備えてい
る。２は回転子で、永久磁石２ａを備えており、永久磁
石２ａ外周面は等間隔で交互にＮ、Ｓ極となるように着
磁している。
間隔に分割した１８個の磁極ティース１ａを備えてい
る。２は回転子で、永久磁石２ａを備えており、永久磁
石２ａ外周面は等間隔で交互にＮ、Ｓ極となるように着
磁している。
【００２０】固定子１は隣り合う磁極ティース１ａ間に
よりスロット１ｂが形成されており、それぞれの磁極テ
ィース１ａを集中巻回した巻線（図示せず）はこのスロ
ット１ｂのスペースに収納される。
よりスロット１ｂが形成されており、それぞれの磁極テ
ィース１ａを集中巻回した巻線（図示せず）はこのスロ
ット１ｂのスペースに収納される。
【００２１】Ｕ，Ｖ，Ｗはそれぞれ固定子巻線の３相を
表わしており、連続する磁極ティース３個を１相１組と
してＵ，Ｖ，Ｗ相を順次配置する。磁気利用率を上げる
ため、対向位置の巻線が同相で電流の向きも同じになる
ように設定する。このため、連続する磁極ティース３個
のうち２番目巻線の巻回方向が１番目および３番目巻線
の巻回方向と逆になるように巻回している（文字上のバ
ーは巻線の巻回方向が逆であることを表わしている）。
表わしており、連続する磁極ティース３個を１相１組と
してＵ，Ｖ，Ｗ相を順次配置する。磁気利用率を上げる
ため、対向位置の巻線が同相で電流の向きも同じになる
ように設定する。このため、連続する磁極ティース３個
のうち２番目巻線の巻回方向が１番目および３番目巻線
の巻回方向と逆になるように巻回している（文字上のバ
ーは巻線の巻回方向が逆であることを表わしている）。
【００２２】これにより対向した磁極ティースに巻回し
たＵ，Ｖ，Ｗ相の各巻線電流の向きを対称にできるので
ラジアル方向の合成吸引力が０となり、回転子に磁気吸
引力が作用せず軸受寿命に悪影響を与えることがなくな
り、長寿命の同期型モータを得ることができる。
たＵ，Ｖ，Ｗ相の各巻線電流の向きを対称にできるので
ラジアル方向の合成吸引力が０となり、回転子に磁気吸
引力が作用せず軸受寿命に悪影響を与えることがなくな
り、長寿命の同期型モータを得ることができる。
【００２３】また、並列回路数を２つにしているので、
固定子巻線に太い銅線を用いる必要がなく、巻線の巻回
作業が容易になり巻線占積率を向上させることができ、
作業工数を削減できる。
固定子巻線に太い銅線を用いる必要がなく、巻線の巻回
作業が容易になり巻線占積率を向上させることができ、
作業工数を削減できる。
【００２４】さらに、磁極ティース毎に分割せずに連続
する３つの磁極ティースを１つのブロックとすれば、１
相１組の固定子巻線は途中で切断することなく連続して
巻回することも可能となり、結線処理の作業工数を削減
できる。
する３つの磁極ティースを１つのブロックとすれば、１
相１組の固定子巻線は途中で切断することなく連続して
巻回することも可能となり、結線処理の作業工数を削減
できる。
【００２５】この巻回された３相巻線の結線図を図２に
示しており、連続する３つの巻線を１組とし、対向する
２組を並列接続してＵ，Ｖ，Ｗ相とし、３相をＹ結線し
ている。
示しており、連続する３つの巻線を１組とし、対向する
２組を並列接続してＵ，Ｖ，Ｗ相とし、３相をＹ結線し
ている。
【００２６】ここで、本願発明の同期型モータ（磁極ス
ロット数Ｓ＝１８、永久磁石磁極数Ｐ＝２０）と従来モ
ータ（Ｓ＝１２、Ｐ＝８およびＳ＝９、Ｐ＝８）とを、
固定子の内径および外径、永久磁石の内径および外径、
磁石材質を同じに設定して解析したモータのコギングト
ルクおよび誘起電圧と、代用特性としてのコギングトル
ク次数および巻線係数とを対比した結果を表１に示す。
ロット数Ｓ＝１８、永久磁石磁極数Ｐ＝２０）と従来モ
ータ（Ｓ＝１２、Ｐ＝８およびＳ＝９、Ｐ＝８）とを、
固定子の内径および外径、永久磁石の内径および外径、
磁石材質を同じに設定して解析したモータのコギングト
ルクおよび誘起電圧と、代用特性としてのコギングトル
ク次数および巻線係数とを対比した結果を表１に示す。
【００２７】
【表１】
【００２８】コギングトルク次数は磁極スロット数Ｓと
永久磁石磁極数Ｐの最小公倍数であり、コギングトルク
はコギングトルク次数の最小公倍数に反比例、また、巻
線係数（磁束利用率）の結果は誘起電圧の値として表
れ、誘起電圧の値が大きいほど巻線占積率が高くかつ永
久磁石の磁束を効率的に利用していることになる。言い
換えると大きなトルクを効率よく発生させることができ
る。
永久磁石磁極数Ｐの最小公倍数であり、コギングトルク
はコギングトルク次数の最小公倍数に反比例、また、巻
線係数（磁束利用率）の結果は誘起電圧の値として表
れ、誘起電圧の値が大きいほど巻線占積率が高くかつ永
久磁石の磁束を効率的に利用していることになる。言い
換えると大きなトルクを効率よく発生させることができ
る。
【００２９】解析値では本願発明の同期型モータのコギ
ングトルクが一番小さく、誘起電圧も大きく良好な結果
が得られている。
ングトルクが一番小さく、誘起電圧も大きく良好な結果
が得られている。
【００３０】（実施例２）実施例２では、Ｓ＝｛３×
（２ｎ＋１）×Ｎ｝、Ｐ＝｛３×（２ｎ＋１）＋１｝×
Ｎ、（ｎ＝１，２，３、Ｎ＝２，３）のうち、ｎ＝１，
Ｎ＝３における同期型モータを中心に説明する。
（２ｎ＋１）×Ｎ｝、Ｐ＝｛３×（２ｎ＋１）＋１｝×
Ｎ、（ｎ＝１，２，３、Ｎ＝２，３）のうち、ｎ＝１，
Ｎ＝３における同期型モータを中心に説明する。
【００３１】図３において、固定子３１は周方向に等間
隔に２７個の磁極ティース３１ａおよびスロット３１ｂ
を備えており、回転子３２は永久磁石３２ａの外周面を
等間隔で交互にＮ，Ｓ極となるように３０極着磁してい
る。ここでは実施例１と異なる並列回路数を中心に説明
する。
隔に２７個の磁極ティース３１ａおよびスロット３１ｂ
を備えており、回転子３２は永久磁石３２ａの外周面を
等間隔で交互にＮ，Ｓ極となるように３０極着磁してい
る。ここでは実施例１と異なる並列回路数を中心に説明
する。
【００３２】実施例１と同様に連続する磁極ティース３
個を１相１組としてＵ，Ｖ，Ｗを３回繰り返し配置す
る。本実施例２では磁気利用率を上げるため、ここでは
機械角で１２０°位置の巻線が同相で電流の向きも同じ
になるように設定するため、連続する磁極ティース３個
のうち２番目巻線の巻回方向が１番目および３番目巻線
の巻回方向と逆になるように巻回する。この巻回された
３相巻線の結線は、連続する３つの巻線を１組とし、機
械角で１２０°離れた３組を並列接続してＵ，Ｖ，Ｗ相
とし、３相をＹ結線する（図４）。
個を１相１組としてＵ，Ｖ，Ｗを３回繰り返し配置す
る。本実施例２では磁気利用率を上げるため、ここでは
機械角で１２０°位置の巻線が同相で電流の向きも同じ
になるように設定するため、連続する磁極ティース３個
のうち２番目巻線の巻回方向が１番目および３番目巻線
の巻回方向と逆になるように巻回する。この巻回された
３相巻線の結線は、連続する３つの巻線を１組とし、機
械角で１２０°離れた３組を並列接続してＵ，Ｖ，Ｗ相
とし、３相をＹ結線する（図４）。
【００３３】ここで、Ｓ＝｛３×（２ｎ＋１）×Ｎ｝、
Ｐ＝｛３×（２ｎ＋１）＋１｝×Ｎ、（ｎ＝１，２，
３、Ｎ＝２，３）の範囲の各組合せにおける代用特性と
してのコギングトルク次数および巻線係数の比較一覧を
表２に示す。
Ｐ＝｛３×（２ｎ＋１）＋１｝×Ｎ、（ｎ＝１，２，
３、Ｎ＝２，３）の範囲の各組合せにおける代用特性と
してのコギングトルク次数および巻線係数の比較一覧を
表２に示す。
【００３４】
【表２】
【００３５】この表２からわかるように、巻線係数は本
願発明の式中の並列回路数には関係せず、ｎの値に依存
しており、ｎの設定値を大きくすれば巻線係数が向上す
る。また、コギングトルク次数は並列回路数に比例して
大きくなり、コギングトルクを小さくできる。
願発明の式中の並列回路数には関係せず、ｎの値に依存
しており、ｎの設定値を大きくすれば巻線係数が向上す
る。また、コギングトルク次数は並列回路数に比例して
大きくなり、コギングトルクを小さくできる。
【００３６】なお、実施例１および実施例２は、ｎ＝１
のときの並列回路数Ｎが２および３の場合について説明
したが、Ｓ＝｛３×（２ｎ＋１）×Ｎ｝におけるｎ＝２
の場合には、磁気利用率を上げるため、連続する磁極テ
ィース５個を１相１組として、連続する磁極ティース５
個のうち偶数番目巻線の巻回方向が奇数番目巻線の巻回
方向と逆になるように巻回すればよい。また、ｎ＝３の
場合には、連続する磁極ティース７個のうち偶数番目巻
線の巻回方向が奇数番目巻線の巻回方向と逆になるよう
に巻回する。このとき、連続する磁極ティース１組（３
または５または７個）毎に分割してもよい。
のときの並列回路数Ｎが２および３の場合について説明
したが、Ｓ＝｛３×（２ｎ＋１）×Ｎ｝におけるｎ＝２
の場合には、磁気利用率を上げるため、連続する磁極テ
ィース５個を１相１組として、連続する磁極ティース５
個のうち偶数番目巻線の巻回方向が奇数番目巻線の巻回
方向と逆になるように巻回すればよい。また、ｎ＝３の
場合には、連続する磁極ティース７個のうち偶数番目巻
線の巻回方向が奇数番目巻線の巻回方向と逆になるよう
に巻回する。このとき、連続する磁極ティース１組（３
または５または７個）毎に分割してもよい。
【００３７】そして、並列回路数が２の場合には、対向
する磁極ティースの同相２組を並列接続し、並列回路数
が３の場合には、機械角１２０°の同相３組を並列接続
してＵ，Ｖ，Ｗ相とし、３相をＹ結線すればよい（連続
する磁極ティースの１組の数が３から５または７になる
だけであり図示せず）。
する磁極ティースの同相２組を並列接続し、並列回路数
が３の場合には、機械角１２０°の同相３組を並列接続
してＵ，Ｖ，Ｗ相とし、３相をＹ結線すればよい（連続
する磁極ティースの１組の数が３から５または７になる
だけであり図示せず）。
【００３８】ところで、従来技術（特開２０００−２０
１４６２号公報）に開示された磁極スロット数＝３６、
永久磁石磁極数＝３２の場合、コギングトルクの次数は
２８８であり、本願発明で比較的近い構成のものと比べ
ると、永久磁石磁極数は３２で同じ、磁極スロット数が
３０と少ないにもかかわらずコギングトルクの次数は４
８０と大きく、コギングトルクを小さくできることがわ
かる。
１４６２号公報）に開示された磁極スロット数＝３６、
永久磁石磁極数＝３２の場合、コギングトルクの次数は
２８８であり、本願発明で比較的近い構成のものと比べ
ると、永久磁石磁極数は３２で同じ、磁極スロット数が
３０と少ないにもかかわらずコギングトルクの次数は４
８０と大きく、コギングトルクを小さくできることがわ
かる。
【００３９】また、本願発明の磁極ティース数、永久磁
石磁極数、並列回路数を設定するにあたっては、要求さ
れるモータの外形寸法や特性により適宜選択される。例
えば、要求されるモータ外径から磁極ティース数を絞込
み、使用回転速度や要望トルクの大小から巻線係数とコ
ギングトルク（磁極ティース数と永久磁石磁極数の最小
公倍数＝コギングトルク次数）を考慮して設定する。並
列回路数Ｎを２から３に設定するよりも並列回路数Ｎを
２に固定してｎを１つ大きく設定するほうが、巻線係数
（磁気利用率）とコギングトルクの両方を改善できる。
なお、並列回路数の決定には使用する巻線径を考慮す
る。
石磁極数、並列回路数を設定するにあたっては、要求さ
れるモータの外形寸法や特性により適宜選択される。例
えば、要求されるモータ外径から磁極ティース数を絞込
み、使用回転速度や要望トルクの大小から巻線係数とコ
ギングトルク（磁極ティース数と永久磁石磁極数の最小
公倍数＝コギングトルク次数）を考慮して設定する。並
列回路数Ｎを２から３に設定するよりも並列回路数Ｎを
２に固定してｎを１つ大きく設定するほうが、巻線係数
（磁気利用率）とコギングトルクの両方を改善できる。
なお、並列回路数の決定には使用する巻線径を考慮す
る。
【００４０】
【発明の効果】上記の実施例から明らかなように、請求
項１に記載の発明によれば、磁極ティース数と永久磁石
磁極数を特定の関係に設定することで、コギングトルク
次数を大きくでき、コギングトルクを小さくできる。
項１に記載の発明によれば、磁極ティース数と永久磁石
磁極数を特定の関係に設定することで、コギングトルク
次数を大きくでき、コギングトルクを小さくできる。
【００４１】また、請求項２から請求項４に記載の発明
によれば、連続する１相１組の巻線の偶数番目と奇数番
目の巻回方向を逆にした複数組の同相を並列に接続して
Ｕ，Ｖ，Ｗ相とし、３相をＹ結線することで、磁束利用
率を高めることができる。また、回転時に回転子にかか
るラジアル方向の吸引力をバランスさせることができる
ので軸受寿命に悪影響を与えることがなく、長寿命の同
期型モータが得られる。
によれば、連続する１相１組の巻線の偶数番目と奇数番
目の巻回方向を逆にした複数組の同相を並列に接続して
Ｕ，Ｖ，Ｗ相とし、３相をＹ結線することで、磁束利用
率を高めることができる。また、回転時に回転子にかか
るラジアル方向の吸引力をバランスさせることができる
ので軸受寿命に悪影響を与えることがなく、長寿命の同
期型モータが得られる。
【００４２】また、３相巻線の並列回路数を２または３
にするので、巻線として太い銅線を用いる必要がなくな
り、巻線の作業性が向上し作業工数を削減できる。ま
た、巻線占積率を向上させることができる。
にするので、巻線として太い銅線を用いる必要がなくな
り、巻線の作業性が向上し作業工数を削減できる。ま
た、巻線占積率を向上させることができる。
【００４３】さらに、請求項５に記載の発明によれば、
並列回路数を２にすることでコギングトルクをより効果
的に低減できる。
並列回路数を２にすることでコギングトルクをより効果
的に低減できる。
【００４４】このように、コギングトルクが小さく、磁
束利用率が高く、モータの軸受寿命が長く、かつ巻線作
業の容易な同期型モータを得ることができる。
束利用率が高く、モータの軸受寿命が長く、かつ巻線作
業の容易な同期型モータを得ることができる。
【図１】本発明の実施例１における電動機の要部断面図
【図２】本発明の実施例１における結線図
【図３】本発明の他の実施例における電動機の要部断面
図
図
【図４】本発明の実施例２における結線図
１，３１ 固定子
１ａ，３１ａ 磁極ティース
１ｂ，３１ｂ スロット
２，３２ 回転子
２ａ，３２ａ 永久磁石
Claims (5)
- 【請求項１】 円周状にほぼ等間隔に配列された磁極テ
ィースとスロットをＳ個有する固定子鉄心と、上記各磁
極ティースにそれぞれ集中巻され、かつ３相Ｙ結線した
固定子巻線と、上記磁極ティースと周方向にギャップを
有しほぼ等間隔でＮ，Ｓ極を交互に配列したＰ個の永久
磁石磁極を有する回転子とを備え、上記磁極スロットの
個数をＳ、永久磁石磁極の個数をＰ、固定子巻線のＹ結
線の並列回路数をＮとした時、Ｓ＝｛３×（２ｎ＋１）
×Ｎ｝、Ｐ＝｛３×（２ｎ＋１）＋１｝×Ｎ、（ｎ＝
１，２，３、Ｎ＝２，３）の関係に設定したことを特徴
とする同期型モータ。 - 【請求項２】 １８または２７個の磁極ティースのうち
連続する３個を１相１組として３相を順次配列し、前記
１組の固定子巻線は、偶数番目の磁極ティースへの巻方
向が奇数番目の磁極ティースへの巻方向と逆になるよう
に巻回したことを特徴とする請求項１に記載の同期型モ
ータ。 - 【請求項３】 ３０個の磁極ティースのうち連続する５
個を１相１組として３相を順次配列し、前記１組の固定
子巻線は、偶数番目の磁極ティースへの巻方向が奇数番
目の磁極ティースへの巻方向と逆になるように巻回した
ことを特徴とする請求項１に記載の同期型モータ。 - 【請求項４】 ４２または６３個の磁極ティースのうち
連続する７個を１相１組として３相を順次配列し、前記
１組の固定子巻線は、偶数番目の磁極ティースへの巻方
向が奇数番目の磁極ティースへの巻方向と逆になるよう
に巻回したことを特徴とする請求項１に記載の同期型モ
ータ。 - 【請求項５】 並列回路数Ｎが２である請求項１から請
求項４のいずれか１項に記載の同期モータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002036508A JP4039074B2 (ja) | 2002-02-14 | 2002-02-14 | 同期型モータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002036508A JP4039074B2 (ja) | 2002-02-14 | 2002-02-14 | 同期型モータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003244915A true JP2003244915A (ja) | 2003-08-29 |
| JP4039074B2 JP4039074B2 (ja) | 2008-01-30 |
Family
ID=27778378
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002036508A Expired - Lifetime JP4039074B2 (ja) | 2002-02-14 | 2002-02-14 | 同期型モータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4039074B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006029969A1 (de) * | 2004-09-15 | 2006-03-23 | Siemens Aktiengesellschaft | Synchronmaschine |
| WO2009144946A1 (ja) | 2008-05-30 | 2009-12-03 | パナソニック株式会社 | 同期電動機駆動システム |
| WO2010013433A1 (ja) | 2008-07-30 | 2010-02-04 | パナソニック株式会社 | 同期電動機 |
| US8134270B2 (en) | 2008-10-28 | 2012-03-13 | Panasonic Corporation | Synchronous motor |
| CN103107623A (zh) * | 2011-10-18 | 2013-05-15 | 罗伯特·博世有限公司 | 电机 |
| JP2013524747A (ja) * | 2010-07-06 | 2013-06-17 | 峰▲チァオ▼科技（深▲セン▼）有限公司 | 三相ａｃ永久磁石モータ |
-
2002
- 2002-02-14 JP JP2002036508A patent/JP4039074B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006029969A1 (de) * | 2004-09-15 | 2006-03-23 | Siemens Aktiengesellschaft | Synchronmaschine |
| WO2009144946A1 (ja) | 2008-05-30 | 2009-12-03 | パナソニック株式会社 | 同期電動機駆動システム |
| US8390165B2 (en) | 2008-05-30 | 2013-03-05 | Panasonic Corporation | Synchronous motor drive system |
| WO2010013433A1 (ja) | 2008-07-30 | 2010-02-04 | パナソニック株式会社 | 同期電動機 |
| US8519592B2 (en) | 2008-07-30 | 2013-08-27 | Panasonic Corporation | Synchronous electric motor |
| US8134270B2 (en) | 2008-10-28 | 2012-03-13 | Panasonic Corporation | Synchronous motor |
| JP2013524747A (ja) * | 2010-07-06 | 2013-06-17 | 峰▲チァオ▼科技（深▲セン▼）有限公司 | 三相ａｃ永久磁石モータ |
| CN103107623A (zh) * | 2011-10-18 | 2013-05-15 | 罗伯特·博世有限公司 | 电机 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4039074B2 (ja) | 2008-01-30 |
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