JP2007325447A - Multi-phase motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、４組以上の３相電源から電源間に位相差を持たせた給電がなされ、駆動される多相電動機に関する。 The present invention relates to a multiphase electric motor that is driven by feeding power with a phase difference between four or more sets of three-phase power supplies.
従来、複数組の３相インバータ電源により駆動される電動機には、例えば２組の３相インバータ電源の出力が並列結合リアクトルで加え合わされた３相電力が、そのＵ相、Ｖ相、Ｗ相に対応する３つの入力リードに給電されて駆動される多相（３相）電動機や、電動機の極対毎に２組の３相インバータ電源からの３相電力が給電されて駆動される多相電動機がある（例えば、特許文献１参照）。 Conventionally, in an electric motor driven by a plurality of sets of three-phase inverter power supplies, for example, three-phase power obtained by adding the outputs of two sets of three-phase inverter power supplies in parallel-coupled reactors is applied to the U phase, V phase, and W phase. A multi-phase (three-phase) motor driven by feeding power to three corresponding input leads, or a multi-phase motor driven by feeding three-phase power from two sets of three-phase inverter power sources for each pole pair of the motor (For example, refer to Patent Document 1).
そして、こうした複数組の３相インバータ電源によって駆動される多相電動機では、複数組の３相インバータ電源のうちの１組が故障により停止した場合、あるいはメンテナンスのために停止させた場合でも、システムを工夫することによって、残っている３相インバータ電源により運転を継続することが可能である。 In such a multiphase motor driven by a plurality of sets of three-phase inverter power supplies, even if one of the plurality of sets of three-phase inverter power supplies is stopped due to a failure or stopped for maintenance, the system By devising, it is possible to continue operation with the remaining three-phase inverter power supply.
しかし、複数組の３相インバータ電源の出力を並列結合リアクトルで加え合わせて給電して多相電動機を駆動する場合は、システムとして並列結合リアクトルの損失による効率低下があり、また並列結合リアクトルを設置するためのスペースを必要とする。 However, when a multi-phase motor is driven by adding and outputting the outputs of multiple sets of three-phase inverter power sources in parallel coupled reactors, there is a reduction in efficiency due to the loss of the parallel coupled reactors, and a parallel coupled reactor is installed. Need space to do.
また、電動機の極対毎に複数組の３相インバータ電源から給電して多相電動機を駆動する場合は、２組の３相インバータ電源からの給電ならば４極以上、３組の電源ならば６極以上、４組の電源ならば８極以上等、３相インバータ電源の組数と多相電動機の極数の組み合わせに制限が生じる。このため、例えば４組の３相インバータ電源によって２極の多相電動機を駆動するといった組み合せができないことになる。
上記のような状況に鑑みて本発明はなされたものである。すなわち、本発明は複数組の３相インバータ電源を組み合せて構成した電源部からの給電によって駆動される多相電動機に関するもので、多相電動機の電機子の固定子には、複数組の電源に対応して複数組の巻線が設けられており、この複数組の巻線の固定子における配置が不適当であると、複数組の３相インバータ電源のうちの１組が停止した時に、残っている各組を流れる電流値に差異が生じることになる。このため、各組間の電流値の差異に対応して電源容量や配線などを最大の電流に合わせ、余裕のあるものにする必要がある。 The present invention has been made in view of the above situation. That is, the present invention relates to a multiphase motor driven by power feeding from a power supply unit configured by combining a plurality of sets of three-phase inverter power supplies. The stator of the armature of the multiphase motor includes a plurality of sets of power supplies. Correspondingly, a plurality of sets of windings are provided, and if the plurality of sets of windings are improperly arranged in the stator, they remain when one of the plurality of sets of three-phase inverter power supplies stops. There will be a difference in the current value flowing through each set. For this reason, it is necessary to adjust the power source capacity and the wiring to the maximum current corresponding to the difference in the current value between the groups so that there is a margin.
これは、ｎ組の３相インバータ電源のうちの１組が故障により停止した場合、あるいはメンテナンスのために停止させた場合にも運転を継続するためには、ｎ組の３相インバータ電源の容量と多相電動機の全容量とを対応させて設定するのではなく、１組の３相インバータ電源の故障等による停止を想定した場合には、各組の３相インバータ電源の容量は、少なくともｎ／（ｎ−１）倍の容量としなければならない。しかし、１組の３相インバータ電源が停止した時の残り（ｎ−１）組の電流値に差異が生じると、電流が最大となる組の電流値に合わせてシステム各部の容量を決める必要があるためである。 In order to continue operation even when one of n sets of three-phase inverter power supplies is stopped due to a failure or when it is stopped for maintenance, the capacity of n sets of three-phase inverter power supplies And the total capacity of the multi-phase motor are not set in correspondence with each other, but when a stop due to a failure of one set of three-phase inverter power supplies is assumed, the capacity of each set of three-phase inverter power supplies is at least n / (N-1) times the capacity. However, if there is a difference in the current value of the remaining (n-1) sets when one set of three-phase inverter power supply is stopped, it is necessary to determine the capacity of each part of the system in accordance with the current value of the set that maximizes the current. Because there is.
また、多相電動機の各組の巻線を流れる電流値の間に差異が出ると、各組に電流が均等に流れる場合に比べて電流が多い巻線で銅損が増え、多相電動機の温度余裕が少なくなったり、効率が低下してしまったりすることになる。 Also, if there is a difference between the current values flowing through the windings of each set of multiphase motors, the copper loss will increase in the windings with a large current compared to the case where the current flows evenly in each set, and the multiphase motor The temperature margin is reduced or the efficiency is lowered.
また、通常の３相電動機では５次と７次の空間高調波磁束を低減するために短節巻きにし、０．８３の短節度として効果を得ているが、こうした０．８３程度の短節巻きとする構成ではコイルエンドが大きくなり、コイルエンド部で発生する銅損が増大し、多相電動機が大きなものとなってしまう。そのため、０．８以下の短節巻きを採用した場合には、５次と７次の空間高調波磁束が増大し、損失の増大やトルク脈動の増加などの問題が生じる。 Moreover, in a normal three-phase motor, a short-pitch winding is used to reduce the fifth and seventh spatial harmonic magnetic fluxes, and an effect is obtained with a short-pitch degree of 0.83. In the winding configuration, the coil end becomes large, the copper loss generated at the coil end portion increases, and the multiphase electric motor becomes large. Therefore, when a short-pitch winding of 0.8 or less is employed, the fifth and seventh spatial harmonic magnetic fluxes increase, causing problems such as increased loss and increased torque pulsation.
こうした状況に対し、本発明の目的するところは、４組以上のｎ組の３相インバータ電源の１組が停止した状態でも運転を継続でき、またその際に残った（ｎ−１）組を流れる電流値の間の差異が小さく、電源部の容量を小さくすることができ、さらに多相電動機における発熱を均等化でき、銅損を低減することができる多相電動機を提供することにある。 With respect to such a situation, the object of the present invention is to continue the operation even when one set of four or more sets of three-phase inverter power supplies is stopped, and the remaining (n-1) sets A difference between flowing current values is small, the capacity of a power supply unit can be reduced, heat generation in the multiphase motor can be equalized, and a multiphase motor that can reduce copper loss is provided.
本発明の多相電動機は、
電源部を構成する４組以上の複数組の３相インバータ電源の各組に対応する複数組の巻線を固定子に備えると共に、前記巻線に対し対応する前記３相インバータ電源から電源間に所定の位相差を持たせるようにして給電が行なわれて駆動される多相電動機であって、
前記固定子の各スロット内には前記各組の巻線が２層に分けて納められていると共に、
前記巻線は、
前記３相インバータ電源の組数をｎ、毎組毎極毎相のスロット数をｍ、前記巻線のピッチ間のスロット数をｐとし、
２ｍと（ｎ−１）の比ｋ＝２ｍ／（ｎ−１）を正の整数としたとき、
ｐ＝３ｍｎ±（２ｍ−ｋ）
または、
ｐ＝３ｍｎ±（ｍｎ−２ｍ＋ｋ）
のいずれかの式を満たすように納められていることを特徴とするものであり、
さらに、前記複数組中の１つの組の巻線により前記スロット内の２層の一方層が構成された全ての前記スロットにおいて、該スロットの他方層が、前記複数組中の残りの組の巻線により構成されていることを特徴とするものであり、
さらに、駆動される際の前記複数組の３相インバータ電源間におけるそれぞれの前記位相差が、電気角で６０°／ｎとなっていることを特徴とするものであり、
また、４組の３相インバータ電源に対応して設けられた固定子の４組の巻線に対し、電源間に電気角で１５度の位相差を持たせるようにして前記各３相インバータ電源からの給電が行なわれて駆動される２４相帯電動機であって、
前記固定子の各スロット内には前記各組の巻線が２層に分けて納められていると共に、前記巻線は、毎組毎極毎相のスロット数をｍ、前記巻線のピッチ間のスロット数をｐとし、ｋ＝２ｍ／３を正の整数としたとき、
ｐ＝１２ｍ±（２ｍ±ｋ）
となるように前記スロット内に納められており、
かつ、４組中の１つの組の前記巻線が納められた前記スロットにそれぞれ納められている残り３組の巻線の数が、同数であることを特徴とするものである。
The multiphase motor of the present invention is
The stator includes a plurality of windings corresponding to each of four or more sets of three-phase inverter power supplies constituting the power supply unit, and the three-phase inverter power supply corresponding to the windings between the power supplies. A multi-phase motor driven by being fed so as to have a predetermined phase difference,
In each slot of the stator, each set of windings is stored in two layers, and
The winding is
N is the number of sets of the three-phase inverter power supply, m is the number of slots per pole per phase, and p is the number of slots between the pitches of the windings.
When the ratio k = 2m / (n-1) between 2m and (n-1) is a positive integer,
p = 3mn ± (2m-k)
Or
p = 3mn ± (mn-2m + k)
It is characterized in that it is stored so as to satisfy any expression of
Further, in all the slots in which one layer of the two layers in the slot is constituted by one set of windings in the plurality of sets, the other layer of the slot is the winding of the remaining set in the plurality of sets. It is characterized by being composed of lines,
Furthermore, each of the phase differences between the plurality of sets of three-phase inverter power supplies when driven is characterized in that the electrical angle is 60 ° / n,
Further, the four-phase windings of the stator provided corresponding to the four sets of three-phase inverter power supplies are provided with a phase difference of 15 degrees in electrical angle between the power supplies. A 24-phase charging motive driven by feeding from
In each slot of the stator, the windings of each set are divided into two layers, and the windings have m slots per pole per phase per set, and the pitch between the windings. Where p is the number of slots and k = 2m / 3 is a positive integer,
p = 12m ± (2m ± k)
It is stored in the slot so that
In addition, the number of the remaining three sets of windings respectively accommodated in the slots in which the windings of one set of the four sets are accommodated is the same.
本発明によれば、４組以上の３相インバータ電源の１組が停止した状態でも運転を継続できると共に、その際に残った組を流れる電流値の差異が小さく、電源部の容量を小さくすることができ、また、発熱を均等化したものとすることができ、さらに、銅損を低減することができる等の効果を有する。 According to the present invention, the operation can be continued even when one set of four or more sets of three-phase inverter power supplies is stopped, and the difference in the current value flowing through the remaining sets is small, thereby reducing the capacity of the power supply unit. In addition, heat generation can be equalized, and copper loss can be reduced.
以下本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
先ず第１の実施形態を図１乃至図４により説明する。図１は第１の実施形態における１極当たりの巻線配置を概略的に示す断面図であり、図２は第１の実施形態の概略の構成図であり、図３は解析ケース毎の電磁解析結果を示す図であり、図４は巻線のピッチ間のスロット数ｐに対する電磁解析結果を示す図である。 First, a first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a winding arrangement per pole in the first embodiment, FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the first embodiment, and FIG. 3 is an electromagnetic diagram for each analysis case. FIG. 4 is a diagram showing an analysis result, and FIG. 4 is a diagram showing an electromagnetic analysis result with respect to a slot number p between winding pitches.
図１乃至図４において、１は同期電動機等の多相電動機であり、２は多相電動機１を駆動する電源部である。電源部２は、４組以上の複数組、例えば４組の３相インバータ電源３１、３２、３３、３４を備え、各３相インバータ電源３１、３２、３３、３４の入力端に直流電源４から電力供給が可能となっており、さらに、各３相インバータ電源３１、３２、３３、３４の出力端からは、各電源間に所定の位相差（６０°／ｎ）、例えば組数ｎがｎ＝４であるため電気角で１５度の位相差を持たせた３相電力が、多相電動機１に給電されるよう構成されている。なお、５は直流電源４に並列に接続された平滑コンデンサである。
1 to 4, 1 is a multiphase motor such as a synchronous motor, and 2 is a power supply unit that drives the
また、多相電動機１は、電源部２の４組の３相インバータ電源３１、３２、３３、３４の各相Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１、Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２、Ｕ３、Ｖ３、Ｗ３、Ｕ４、Ｖ４、Ｗ４の出力が、電源部２から１２本の入力リードを介して給電されるように構成されており、さらに、４組の３相インバータ電源３１、３２、３３、３４に対応して、電源の組数と同じ組数である４組の巻線７１、７２、７３、７４を有している。そして、４組の巻線７１、７２、７３、７４の各相Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１、Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２、Ｕ３、Ｖ３、Ｗ３、Ｕ４、Ｖ４、Ｗ４のコイル部分は、固定子８を構成する鉄心９に形成された所定位置のスロット１０内に、スロット深さ方向に上層コイル部１１ａ、下層コイル部１１ｂの２層が設けられるように納められている。
In addition, the
また、４組の巻線７１、７２、７３、７４が、固定子８のスロット１０内に納められている状態は、
３相インバータ電源の組数をｎ、毎組毎極毎相のスロット数をｍ、巻線のピッチ間のスロット数をｐとして、
２ｍと（ｎ−１）の比ｋ＝２ｍ／（ｎ−１）を正の整数としたときに、
ｐ＝３ｍｎ−（ｍｎ−２ｍ＋ｋ）
を満足するものとなっている。
In addition, the state in which the four sets of
The number of sets of three-phase inverter power supplies is n, the number of slots per pole per phase is m, and the number of slots between winding pitches is p.
When the ratio k = 2m / (n-1) between 2m and (n-1) is a positive integer,
p = 3mn- (mn-2m + k)
Is satisfied.
すなわち、固定子８のスロット１０内に納められた状態は、例えば図１に１極当たりの巻線７１、７２、７３、７４の配置を示すように行われており、１極当たり３６個の第１スロット乃至第３６スロットの各スロット１０（スロット番号を図中のスロット開口部分に示す）には、図１中の最右端の第１スロットの上層側（スロット開口側）にＵ１相コイル、下層側（スロット底部側）にＵ３相コイルが納められ、また右端から２番目の第２スロットの上層側にＵ１相コイル、下層側にＵ４相コイルが納められている。
That is, the state housed in the
同様に、第３スロットの上層側にＵ１相、下層側にＵ４相、第４スロットの上層側にＵ２相、下層側にＵ４相、第５スロットの上層側にＵ２相、下層側にＷ１相、第６スロットの上層側にＵ２相、下層側にＷ１相、第７スロットの上層側にＵ３相、下層側にＷ１相、第８スロットの上層側にＵ３相、下層側にＷ２相、第９スロットの上層側にＵ３相、下層側にＷ２相の各コイルが納められている。 Similarly, U1 phase on the upper layer side of the third slot, U4 phase on the lower layer side, U2 phase on the upper layer side of the fourth slot, U4 phase on the lower layer side, U2 phase on the upper layer side of the fifth slot, W1 phase on the lower layer side , U2 phase on the upper layer side of the sixth slot, W1 phase on the lower layer side, U3 phase on the upper layer side of the seventh slot, W1 phase on the lower layer side, U3 phase on the upper layer side of the eighth slot, W2 phase on the lower layer side, The coils of the U3 phase are housed on the upper layer side of the 9 slots, and the W2 phase coils are housed on the lower layer side.
また、第１０スロットの上層側にＵ４相、下層側にＷ２相、第１１スロットの上層側にＵ４相、下層側にＷ３相、第１２スロットの上層側にＵ４相、下層側にＷ３相、第１３スロットの上層側にＷ１相、下層側にＷ３相、第１４スロットの上層側にＷ１相、下層側にＷ４相、第１５スロットの上層側にＷ１相、下層側にＷ４相、第１６スロットの上層側にＷ２相、下層側にＷ４相、第１７スロットの上層側にＷ２相、下層側にＶ１相、第１８スロットの上層側にＷ１相、下層側にＶ１相の各コイルが納められている。 Also, the U4 phase on the upper layer side of the 10th slot, the W2 phase on the lower layer side, the U4 phase on the upper layer side of the 11th slot, the W3 phase on the lower layer side, the U4 phase on the upper layer side of the twelfth slot, the W3 phase on the lower layer side, W1 phase on the upper layer side of the 13th slot, W3 phase on the lower layer side, W1 phase on the upper layer side of the 14th slot, W4 phase on the lower layer side, W1 phase on the upper layer side of the 15th slot, W4 phase on the lower layer side, 16th W2 phase on the upper layer side of the slot, W4 phase on the lower layer side, W2 phase on the upper layer side of the 17th slot, V1 phase on the lower layer side, W1 phase on the upper layer side of the 18th slot, and V1 phase on the lower layer side It has been.
さらに、第１９スロットの上層側にＷ３相、下層側にＶ１相、第２０スロットの上層側にＷ３相、下層側にＶ２相、第２１スロットの上層側にＷ３相、下層側にＶ２相、第２２スロットの上層側にＷ４相、下層側にＶ２相、第２３スロットの上層側にＷ４相、下層側にＶ３相、第２４スロットの上層側にＷ４相、下層側にＶ３相、第２５スロットの上層側にＶ１相、下層側にＶ３相、第２６スロットの上層側にＶ１相、下層側にＶ４相、第２７スロットの上層側にＶ１相、下層側にＶ４相の各コイルが納められている。 Furthermore, W3 phase on the upper layer side of the 19th slot, V1 phase on the lower layer side, W3 phase on the upper layer side of the 20th slot, V2 phase on the lower layer side, W3 phase on the upper layer side of the 21st slot, V2 phase on the lower layer side, W4 phase on the upper layer side of the 22nd slot, V2 phase on the lower layer side, W4 phase on the upper layer side of the 23rd slot, V3 phase on the lower layer side, W4 phase on the upper layer side of the 24th slot, V3 phase on the lower layer side, 25th V1 phase on the upper layer side of the slot, V3 phase on the lower layer side, V1 phase on the upper layer side of the 26th slot, V4 phase on the lower layer side, V1 phase on the upper layer side of the 27th slot, and V4 phase on the lower layer side It has been.
またさらに、第２８スロットの上層側にＶ２相、下層側にＶ４相、第２９スロットの上層側にＶ２相、下層側にＵ１相、第３０スロットの上層側にＶ２相、下層側にＵ１相、第３１スロットの上層側にＶ３相、下層側にＵ１相、第３２スロットの上層側にＶ３相、下層側にＵ２相、第３３スロットの上層側にＶ３相、下層側にＵ２相、第３４スロットの上層側にＶ４相、下層側にＵ２相、第３５スロットの上層側にＶ４相、下層側にＵ３相、第３６スロットの上層側にＶ４相、下層側にＵ３相の各コイルが納められている。 Furthermore, the V2 phase on the upper layer side of the 28th slot, the V4 phase on the lower layer side, the V2 phase on the upper layer side of the 29th slot, the U1 phase on the lower layer side, the V2 phase on the upper layer side of the 30th slot, and the U1 phase on the lower layer side. The upper layer side of the 31st slot is the V3 phase, the lower layer side is the U1 phase, the upper layer side of the 32nd slot is the V3 phase, the lower layer side is the U2 phase, the upper layer side of the 33rd slot is the V3 phase, the lower layer side is the U2 phase, There are V4 phase on the upper layer side of the 34 slots, U2 phase on the lower layer side, V4 phase on the upper layer side of the 35th slot, U3 phase on the lower layer side, V4 phase on the upper layer side of the 36th slot, and U3 phase on the lower layer side. It is paid.
このように組数ｎがｎ＝４の３相インバータ電源３１、３２、３３、３４と同じ組数ｎがｎ＝４の巻線７１、７２、７３、７４は、そのコイル部分が、固定子８の毎組毎極毎相のスロット数ｍがｍ＝３となるよう設けられた各スロット１０に、上下２層に分けて納められており、また図１中の最右端の第１スロットの上層側に納められたＵ１相のコイルが、第２９スロットの下層側に納められたＵ１相コイルと１ターンを構成するように、他のコイルも同様となっていて、その巻線のピッチ間のスロット数ｐがｐ＝２８となっている。なお、２ｍと（ｎ−１）の比ｋ＝２ｍ／（ｎ−１）については、ｋ＝２で、正の整数となっている。
As described above, the
そして、このように構成された多相電動機１は、４組の３相インバータ電源３１、３２、３３、３４により、電源間に電気角で１５度の位相差を持たせた３相電力が供給されることにより、通常の駆動が行なわれる。いわゆる２４相帯電動機として駆動される。
The thus configured
こうした状況の中、例えば、故障あるいはメンテナンスによって４組目の３相インバータ電源３４が停止した場合、対応する４組目の巻線７４のＵ４相、Ｖ４相、Ｗ４相の各コイルに電流が流れないことになる。
Under these circumstances, for example, when the fourth set of the three-phase
この状態は、図１において、対象の４組目のコイル部分を網掛けにして位置を示すように、４組目の巻線７４のＵ４相、Ｖ４相、Ｗ４相の各コイルは、それぞれ同一のスロット１０には納められていない。そして、４組目の巻線７４の各コイルが納められたスロットの他の層に納められているコイルの状況を見ると、第２スロットにはＵ１相、第３スロットにはＵ１相、第４スロットにはＵ２相、第１０スロットにはＷ２相、第１１スロットにはＷ３相、第１２スロットにはＷ３相、第１４スロットにはＷ１相、第１５スロットにはＷ１相、第１６スロットにはＷ２相、第２２スロットにはＶ２相、第２３スロットにはＶ３相、第２４スロットにはＶ３相、第２６スロットにはＶ１相、第２７スロットにはＶ１相、第２８スロットにはＶ２相、第３４スロットにはＵ２相、第３５スロットにはＵ３相、第３６スロットにはＵ３相の各コイルが納められている。
In this state, the U4 phase, V4 phase, and W4 phase coils of the fourth set of
これは、４組目の巻線７４のコイルと同じスロット１０に納められているコイルの数が、１組目の巻線７１のコイルが６、２組目の巻線７２のコイルが６、３組目の巻線７３のコイルが６で、残り３組の巻線７１，７２，７３は、それぞれ同数のコイルが４組目の巻線７４のコイルと同じスロット１０に納められていることになる。
This is because the number of coils housed in the
したがって、４組目の３相インバータ電源３４の停止による４組目の巻線７４への通電停止の影響は、残り３組の巻線７１，７２，７３のそれぞれ同じ６つのコイルに作用することになり、巻線のピッチ間のスロット数ｐがｐ＝２８の多相電動機１では、４組目の通電停止の影響が、残りの１組目から３組目で同じものとなり、１組目、２組目、３組目を流れる各電流値間の差異が小さなものとなる。
Therefore, the influence of the energization stop on the fourth set of
また、上記構成の多相電動機１で、電気角度で１５度の位相差を持つ４組の３相インバータ電源３１、３２、３３、３４のうち、４組目の３相インバータ電源３４が停止した条件での電磁界解析を行ったところ、巻線のピッチ間のスロット数ｐがｐ＝２８である図３の解析ケースＮＯ．２に示すように、電磁界解析でも残り１組目から３組目を流れる電流の差異が小さいものとなっている。さらに縦軸に、残り３組のうちの最も電流が大きい組の電流値と、残り３組の電流値の平均値との比で示すアンバランス指標を取り、横軸に巻線のピッチ間のスロット数ｐを取って示す図４に見る通り、巻線のピッチ間のスロット数ｐがｐ＝２８ではアンバランス指標が１０１％の小さなものとなっている。
Further, in the
そして、結果として、４組目の３相インバータ電源３４が停止しても多相電動機１の運転が継続でき、また運転を継続する際でも、残りの１組目、２組目、３組目を流れる各電流値間の差異を最も小さくでき、これに伴い電源部２を含むシステム全体における各部の容量を小さくできる。さらに、多相電動機１の発熱も均等化でき、銅損の低減を図ることができる。
As a result, even if the fourth set of the three-phase
ちなみに、参考例を次に示すと、コイルのターン構成を１つずらし、巻線のピッチ間のスロット数ｐがｐ＝２９とした図３の解析ケースＮＯ．３の場合では、４組目の巻線７４のコイルと同じスロット１０に納められているコイルの数が、１組目の巻線７１のコイルが３、２組目の巻線７２のコイルが１２、３組目の巻線７３のコイルが３で、残り３組の巻線７１，７２，７３間では、異なった数となる。したがって、４組目の通電停止の影響は、２組目の巻線７２のコイルに最も大きく作用することになり、１組目、２組目、３組目を流れる各電流値間に差異を生じることになる。またアンバランス指標も、巻線のピッチ間のスロット数ｐがｐ＝２８の解析ケースよりも大きなものとなる。
Incidentally, in the reference example shown below, the case of analysis in FIG. 3 in which the coil turn configuration is shifted by 1 and the number of slots p between the winding pitches is p = 29 is shown in FIG. In the case of 3, the number of coils stored in the
同様に、他の参考例を示すと、コイルのターン構成をさらに１つずらし、巻線のピッチ間のスロット数ｐがｐ＝３０とした図３の解析ケースＮＯ．４の場合では、４組目の巻線７４のコイルと同じスロット１０に納められているコイルの数が、１組目の巻線７１のコイルが０、２組目の巻線７２のコイルが１８、３組目の巻線７３のコイルが０で、残り３組の巻線７１，７２，７３間では、異なった数となる。したがって、４組目の通電停止の影響は、２組目の巻線７２のコイルにだけ作用することになり、１組目、２組目、３組目を流れる各電流値間に大きな差異を生じることになる。また電磁界解析の結果においても、巻線のピッチ間のスロット数ｐがｐ＝２８の解析ケースよりも、アンバランス指標が非常に大きく、１１６％の大きな値となる。
Similarly, in another reference example, the turn configuration of the coil is further shifted by one, and the analysis case No. 1 in FIG. In the case of 4, the number of coils housed in the
次に第２の実施形態を図５と図３、図４により説明する。図５は第２の実施形態における１極当たりの巻線配置を概略的に示す断面図である。なお、本実施形態は、第１の実施形態と固定子のスロットに納められる巻線のコイル配置状態が主に異なるため、同一部分には同符号を付して説明する。 Next, a second embodiment will be described with reference to FIG. 5, FIG. 3, and FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing the winding arrangement per pole in the second embodiment. In the present embodiment, since the coil arrangement state of the windings housed in the stator slots is mainly different from that of the first embodiment, the same portions are denoted by the same reference numerals.
図５において、多相電動機１０１の固定子１０２を構成する鉄心９の所定位置に設けられたスロット１０内には、電源部２の４組の３相インバータ電源３１、３２、３３、３４の組数と同じ組数である４組の巻線７１、７２、７３、７４のコイル部分が、スロット深さ方向に上層コイル部１１ａ、下層コイル部１１ｂの２層が設けられるように納められている。そして、第１の実施形態と同様に、電源部２の各３相インバータ電源３１、３２、３３、３４から各電源間に所定の位相差、例えば電気角で１５度の位相差を持たせた３相電力が給電されて、多相電動機１０１は駆動されるよう構成されている。
In FIG. 5, a set of four sets of three-phase
また、４組の巻線７１、７２、７３、７４が、固定子１０２のスロット１０内に納められている状態は、
３相インバータ電源の組数をｎ、毎組毎極毎相のスロット数をｍ、巻線のピッチ間のスロット数をｐとして、
２ｍと（ｎ−１）の比ｋ＝２ｍ／（ｎ−１）を正の整数としたときに、
ｐ＝３ｍｎ−（２ｍ−ｋ）
を満足するものとなっている。
In addition, the state in which the four sets of
The number of sets of three-phase inverter power supplies is n, the number of slots per pole per phase is m, and the number of slots between winding pitches is p.
When the ratio k = 2m / (n-1) between 2m and (n-1) is a positive integer,
p = 3mn- (2m-k)
Is satisfied.
すなわち、固定子１０２のスロット１０内に納められた状態は、例えば図５に１極当たりの巻線７１、７２、７３、７４の配置を示すように行われており、１極当たり３６個の第１スロット乃至第３６スロットの各スロット１０（スロット番号を図中のスロット開口部分に示す）には、図５中の最右端の第１スロットの上層側（スロット開口側）にＵ１相コイル、下層側（スロット底部側）にＵ２相コイルが納められ、また右端から２番目の第２スロットの上層側にＵ１相コイル、下層側にＵ２相コイルが納められている。同様に、第３スロットの上層側にＵ１相、下層側にＵ３相、第４スロットの上層側にＵ２相、下層側にＵ３相、第５スロットの上層側にＵ２相、下層側にＵ３相、第６スロットの上層側にＵ２相、下層側にＵ４相、第７スロットの上層側にＵ３相、下層側にＵ４相、第８スロットの上層側にＵ３相、下層側にＵ４相、第９スロットの上層側にＵ３相、下層側にＷ１相の各コイルが納められている。
That is, the state housed in the
また、第１０スロットの上層側にＵ４相、下層側にＷ１相、第１１スロットの上層側にＵ４相、下層側にＷ１相、第１２スロットの上層側にＵ４相、下層側にＷ２相、第１３スロットの上層側にＷ１相、下層側にＷ２相、第１４スロットの上層側にＷ１相、下層側にＷ２相、第１５スロットの上層側にＷ１相、下層側にＷ３相、第１６スロットの上層側にＷ２相、下層側にＷ３相、第１７スロットの上層側にＷ２相、下層側にＷ３相、第１８スロットの上層側にＷ２相、下層側にＷ３相の各コイルが納められている。 Also, the U4 phase on the upper layer side of the 10th slot, the W1 phase on the lower layer side, the U4 phase on the upper layer side of the 11th slot, the W1 phase on the lower layer side, the U4 phase on the upper layer side of the 12th slot, the W2 phase on the lower layer side, W1 phase on the upper layer side of the 13th slot, W2 phase on the lower layer side, W1 phase on the upper layer side of the 14th slot, W2 phase on the lower layer side, W1 phase on the upper layer side of the 15th slot, W3 phase on the lower layer side, 16th W2 phase on the upper layer side of the slot, W3 phase on the lower layer side, W2 phase on the upper layer side of the 17th slot, W3 phase on the lower layer side, W2 phase on the upper layer side of the 18th slot, and W3 phase on the lower layer side It has been.
さらに、第１９スロットの上層側にＷ３相、下層側にＷ４相、第２０スロットの上層側にＷ３相、下層側にＷ４相、第２１スロットの上層側にＷ３相、下層側にＶ１相、第２２スロットの上層側にＷ４相、下層側にＶ１相、第２３スロットの上層側にＷ４相、下層側にＶ１相、第２４スロットの上層側にＷ４相、下層側にＶ２相、第２５スロットの上層側にＶ１相、下層側にＶ２相、第２６スロットの上層側にＶ１相、下層側にＶ２相、第２７スロットの上層側にＶ１相、下層側にＶ３相の各コイルが納められている。 Furthermore, W3 phase on the upper layer side of the 19th slot, W4 phase on the lower layer side, W3 phase on the upper layer side of the 20th slot, W4 phase on the lower layer side, W3 phase on the upper layer side of the 21st slot, V1 phase on the lower layer side, W4 phase on the upper layer side of the 22nd slot, V1 phase on the lower layer side, W4 phase on the upper layer side of the 23rd slot, V1 phase on the lower layer side, W4 phase on the upper layer side of the 24th slot, V2 phase on the lower layer side, 25th V1 phase on the upper layer side of the slot, V2 phase on the lower layer side, V1 phase on the upper layer side of the 26th slot, V2 phase on the lower layer side, V1 phase on the upper layer side of the 27th slot, and V3 phase on the lower layer side It has been.
またさらに、第２８スロットの上層側にＶ２相、下層側にＶ３相、第２９スロットの上層側にＶ２相、下層側にＶ３相、第３０スロットの上層側にＶ２相、下層側にＶ４相、第３１スロットの上層側にＶ３相、下層側にＶ４相、第３２スロットの上層側にＶ３相、下層側にＶ４相、第３３スロットの上層側にＶ３相、下層側にＵ１相、第３４スロットの上層側にＶ４相、下層側にＵ１相、第３５スロットの上層側にＶ４相、下層側にＵ１相、第３６スロットの上層側にＶ４相、下層側にＵ２相の各コイルが納められている。 Furthermore, the V2 phase on the upper layer side of the 28th slot, the V3 phase on the lower layer side, the V2 phase on the upper layer side of the 29th slot, the V3 phase on the lower layer side, the V2 phase on the upper layer side of the 30th slot, and the V4 phase on the lower layer side. V3 phase on the upper layer side of the 31st slot, V4 phase on the lower layer side, V3 phase on the upper layer side of the 32nd slot, V4 phase on the lower layer side, V3 phase on the upper layer side of the 33rd slot, U1 phase on the lower layer side, The coil of V4 phase on the upper layer side of 34 slots, the U1 phase on the lower layer side, the V4 phase on the upper layer side of the 35th slot, the U1 phase on the lower layer side, the V4 phase on the upper layer side of the 36th slot, and the U2 phase on the lower layer side It is paid.
このように組数ｎがｎ＝４の３相インバータ電源３１、３２、３３、３４と同じ組数ｎ＝４の巻線７１、７２、７３、７４は、そのコイル部分が、固定子１０２の毎組毎極毎相のスロット数ｍがｍ＝３となるよう設けられた各スロット１０に、上下２層に分けて納められており、また図１中の最右端の第１スロットの上層側に納められたＵ１相のコイルが、第３３スロットの下層側に納められたＵ１相コイルと１ターンを構成するように、他のコイルも同様となっていて、その巻線のピッチ間のスロット数ｐがｐ＝３２となっている。なお、２ｍと（ｎ−１）の比ｋ＝２ｍ／（ｎ−１）については、ｋ＝２で、正の整数となっている。
As described above, the
そして、このように構成された多相電動機１０１は、４組の３相インバータ電源３１、３２、３３、３４により、電源間に電気角で１５度の位相差を持たせた３相電力が供給されることにより、２４相帯電動機として通常の駆動が行なわれる。こうした状況の中、例えば、故障あるいはメンテナンスにより４組目の３相インバータ電源３４が停止した場合、対応する４組目の巻線７４のＵ４相、Ｖ４相、Ｗ４相の各コイルに電流が流れないことになる。
The multi-phase motor 101 configured in this way is supplied with three-phase electric power having a phase difference of 15 degrees in electrical angle between the power supplies by the four sets of three-phase
この状態は、図５において、対象のコイル部分を網掛けにして位置を示すように、４組目の巻線７４のＵ４相、Ｖ４相、Ｗ４相の各コイルは同一のスロット１０には納められていない。そして、４組目の巻線７４の各コイルが納められたスロットの他の層に納められているコイルの状況を見ると、第６スロットにはＵ２相、第７スロットにはＵ３相、第８スロットにはＵ３相、第１０スロットにはＷ１相、第１１スロットにはＷ１相、第１２スロットにはＷ２相、第１８スロットにはＷ２相、第１９スロットにはＷ３相、第２０スロットにはＷ３相、第２２スロットにはＶ１相、第２３スロットにはＶ１相、第２４スロットにはＶ２相、第３０スロットにはＶ２相、第３１スロットにはＶ３相、第３２スロットにはＶ３相、第３４スロットにはＵ１相、第３５スロットにはＵ１相、第３６スロットにはＵ２相の各コイルが納められている。
In this state, the U4 phase, V4 phase, and W4 phase coils of the fourth set of
これはまた、４組目の巻線７４のコイルと同じスロット１０に納められているコイルの数が、１組目の巻線７１のコイルが６、２組目の巻線７２のコイルが６、３組目の巻線７３のコイルが６で、残り３組の巻線７１，７２，７３は、それぞれ同数のコイルが４組目の巻線７４のコイルと同じスロット１０に納められていることになる。
This is also because the number of coils housed in the
したがって、第１の実施形態と同様に、４組目の３相インバータ電源３４の停止による４組目の巻線７４への通電停止の影響は、残り３組の巻線７１，７２，７３のそれぞれ同じ６つのコイルに作用することになり、巻線のピッチ間のスロット数ｐがｐ＝３２の多相電動機１０１でも、４組目の通電停止の影響が、残りの１組目から３組目で同じものとなり、１組目、２組目、３組目を流れる各電流値間の差異が小さなものとなる。
Therefore, as in the first embodiment, the influence of the energization stop on the fourth set of
また、上記構成の多相電動機１０１で、電気角度で１５度の位相差を持つ４組の３相インバータ電源３１、３２、３３、３４のうち、４組目の３相インバータ電源３４が停止した条件での電磁界解析を行ったところ、巻線のピッチ間のスロット数ｐがｐ＝３２である図３の解析ケースＮＯ．６に示すように、電磁界解析でも残り１組目から３組目を流れる電流の差異が小さいものとなっている。さらに縦軸に、残り３組のうちの最も電流が大きい組の電流値と、残り３組の電流値の平均値との比で示すアンバランス指標を取り、横軸に巻線のピッチ間のスロット数ｐを取って示す図４に見る通り、巻線のピッチ間のスロット数ｐがｐ＝３２ではアンバランス指標が１０１．５％程度の小さなものとなっている。
Further, in the multi-phase motor 101 having the above configuration, the fourth set of the three-phase
そして、結果として、４組目の３相インバータ電源３４が停止しても多相電動機１０１の運転が継続でき、また運転を継続する際でも、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
As a result, even if the fourth set of the three-phase
ちなみに、参考例を次に示すと、コイルのターン構成を１つずらし、巻線のピッチ間のスロット数ｐがｐ＝３１あるいはｐ＝３３とした場合は、図３の解析ケースＮＯ．５、解析ケースＮＯ．７に示すように、４組目の巻線７４のコイルと同じスロット１０に納められているコイルの数が、解析ケースＮＯ．５（ｐ＝３１）では、１組目の巻線７１のコイルが３、２組目の巻線７２のコイルが１２、３組目の巻線７３のコイルが３となり、また解析ケースＮＯ．７（ｐ＝３３）では、１組目の巻線７１のコイルが９、２組目の巻線７２のコイルが０、３組目の巻線７３のコイルが９となり、残り３組の巻線７１，７２，７３間では、異なった数となる。さらにアンバランス指標も、巻線のピッチ間のスロット数ｐがｐ＝３２の解析ケースよりも大きなものとなる。
Incidentally, in the following reference example, when the coil turn configuration is shifted by one and the number of slots p between the winding pitches is set to p = 31 or p = 33, the analysis case NO. 5. Analysis case NO. As shown in FIG. 7, the number of coils stored in the
なお、組数ｎがｎ＝４、毎組毎極毎相のスロット数ｍがｍ＝３において巻線のピッチ間のスロット数ｐをｐ＝３６とした場合は、上記の第１の実施形態、第２の実施形態が短節巻きであるのに対し、全節巻きとなり、通電が停止している４組目の巻線７４のコイルと同じスロット１０に納められている残り３組の巻線７１，７２，７３のコイルは無いことになる。つまり、図３の解析ケースＮＯ．１０となり、電動機内の空間高調波磁束のレベルはきわめて大きなものとなり、トルク脈動や高調波損失が増大したものとなる。
When the number n of sets is n = 4, the number of slots m per pole per phase is m = 3, and the number of slots p between winding pitches is p = 36, the first embodiment described above. In contrast to the second embodiment, which is a short-pitch winding, the remaining three sets of windings are housed in the
次に第３の実施形態を図６により説明する。図６は解析ケース毎の電磁界解析結果を示す図である。なお、本実施形態は、上記第１及び第２の実施形態と、主として固定子の鉄心に形成された１極当たりのスロット数、毎組毎極毎相のスロット数が異なる以外は略同様に構成されているため、第１の実施形態と同一部位には同符号を付して、以下説明する。 Next, a third embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a diagram showing an electromagnetic field analysis result for each analysis case. This embodiment is substantially the same as the first and second embodiments described above except that the number of slots per pole and the number of slots per pole per phase formed mainly in the stator core are different. Since it is configured, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and will be described below.
図示しないが、本実施形態の多相電動機の固定子を構成する鉄心９の所定位置に設けられたスロット１０内には、電源部２の４組の３相インバータ電源３１、３２、３３、３４の組数と同じ組数である４組の巻線７１、７２、７３、７４のコイル部分が、スロット深さ方向に上層コイル部１１ａ、下層コイル部１１ｂの２層が設けられるように納められている。そして、第１の実施形態と同様に、電源部２の各３相インバータ電源３１、３２、３３、３４から各電源間に所定の位相差（６０°／ｎ）、例えば組数ｎがｎ＝４であるため電気角で１５度の位相差を持たせた３相電力が給電されて、多相電動機は駆動されるよう構成されている。
Although not shown, four sets of three-phase
また、４組の巻線７１、７２、７３、７４が、固定子のスロット１０内に納められている状態は、
３相インバータ電源の組数をｎ、毎組毎極毎相のスロット数をｍ、巻線のピッチ間のスロット数をｐとして、
２ｍと（ｎ−１）の比ｋ＝２ｍ／（ｎ−１）を正の整数としたときに、
ｐ＝３ｍｎ−（ｍｎ−２ｍ＋ｋ）
を満足するものとなっている。
In addition, the state in which the four sets of
The number of sets of three-phase inverter power supplies is n, the number of slots per pole per phase is m, and the number of slots between winding pitches is p.
When the ratio k = 2m / (n-1) between 2m and (n-1) is a positive integer,
p = 3mn- (mn-2m + k)
Is satisfied.
すなわち、図６において、解析ケースＮＯ．１３が本実施形態で、組数ｎがｎ＝４の３相インバータ電源３１、３２、３３、３４と同じ組数ｎ＝４の巻線７１、７２、７３、７４は、そのコイル部分が、固定子の毎組毎極毎相のスロット数ｍがｍ＝６となるよう設けられた各スロット１０に、上下２層に分けて納められており、また巻線のピッチ間のスロット数ｐがｐ＝５６となっている。なお、２ｍと（ｎ−１）の比ｋ＝２ｍ／（ｎ−１）については、ｋ＝４で、正の整数となっている。
That is, in FIG. 13 is the present embodiment, and
さらに、同じスロット１０の上下層には、同一組の巻線のコイルは納められておらず、また、例えば４組目の巻線７４のコイルが納められているスロット１０に納められているコイルの数が、１組目の巻線７１のコイルが１２、２組目の巻線７２のコイルが１２、３組目の巻線７３のコイルが１２で、４組目以外の３組の巻線７１，７２，７３のコイルが、それぞれ同数ずつ４組目の巻線７４のコイルと同じスロット１０に納められて構成されている。
Further, the upper and lower layers of the
そして、このように構成された多相電動機は、４組の３相インバータ電源３１、３２、３３、３４により、電源間に電気角で１５度の位相差を持たせた３相電力が供給されることにより、通常の駆動が行なわれる。こうした状況の中、例えば、故障あるいはメンテナンスにより４組目の３相インバータ電源３４が停止した場合、対応する４組目の巻線７４のＵ４相、Ｖ４相、Ｗ４相の各コイルに電流が流れないことになる。
The multi-phase motor thus configured is supplied with three-phase power having a phase difference of 15 degrees in electrical angle between the power sources by four sets of three-phase
この状態は、上記の第１及び第２の実施形態と同様、４組目の３相インバータ電源３４の停止による４組目の巻線７４への通電停止の影響は、残り３組の巻線７１，７２，７３のそれぞれ同じ１２のコイルに作用することになり、巻線のピッチ間のスロット数ｐがｐ＝５６の多相電動機でも、４組目の通電停止の影響が、残りの１組目から３組目で同じものとなり、電磁界解析の結果からも、１組目、２組目、３組目を流れる各電流値間の差異が小さなものとなっている。
In this state, as in the first and second embodiments described above, the influence of the energization stop on the fourth set of
そして、結果として、４組目の３相インバータ電源３４が停止しても多相電動機の運転が継続でき、また運転を継続する際でも、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
As a result, even if the fourth set of the three-phase
次に第４の実施形態を図６により説明する。なお、本実施形態は、上記第３の実施形態と、巻線のピッチ間のスロット数ｐが異なる以外は略同様に構成されているため、第３の実施形態と同一部位には同符号を付して、以下説明する。 Next, a fourth embodiment will be described with reference to FIG. Note that this embodiment is configured in substantially the same way as the third embodiment except that the number of slots p between the winding pitches is different, so the same reference numerals are used for the same parts as in the third embodiment. A description will be given below.
図示しないが、本実施形態の多相電動機の固定子を構成する鉄心９の所定位置に設けられたスロット１０内には、電源部２の４組の３相インバータ電源３１、３２、３３、３４の組数と同じ組数である４組の巻線７１、７２、７３、７４のコイル部分が、スロット深さ方向に上層コイル部１１ａ、下層コイル部１１ｂの２層が設けられるように納められている。そして、第１の実施形態と同様に、電源部２の各３相インバータ電源３１、３２、３３、３４から各電源間に所定の位相差（６０°／ｎ）、例えば組数ｎがｎ＝４であるため電気角で１５度の位相差を持たせた３相電力が給電されて、多相電動機は駆動されるよう構成されている。
Although not shown, four sets of three-phase
また、４組の巻線７１、７２、７３、７４が、固定子のスロット１０内に納められている状態は、
３相インバータ電源の組数をｎ、毎組毎極毎相のスロット数をｍ、巻線のピッチ間のスロット数をｐとして、
２ｍと（ｎ−１）の比ｋ＝２ｍ／（ｎ−１）を正の整数としたときに、
ｐ＝３ｍｎ−（２ｍ−ｋ）
を満足するものとなっている。
In addition, the state in which the four sets of
The number of sets of three-phase inverter power supplies is n, the number of slots per pole per phase is m, and the number of slots between winding pitches is p.
When the ratio k = 2m / (n-1) between 2m and (n-1) is a positive integer,
p = 3mn- (2m-k)
Is satisfied.
すなわち、図６において、解析ケースＮＯ．２１が本実施形態で、組数ｎがｎ＝４の３相インバータ電源３１、３２、３３、３４と同じ組数ｎ＝４の巻線７１、７２、７３、７４は、そのコイル部分が、固定子の毎組毎極毎相のスロット数ｍがｍ＝６となるよう設けられた各スロット１０に、上下２層に分けて納められており、また巻線のピッチ間のスロット数ｐがｐ＝６４となっている。なお、２ｍと（ｎ−１）の比ｋ＝２ｍ／（ｎ−１）については、ｋ＝４で、正の整数となっている。
That is, in FIG. 21 is the present embodiment, and
さらに、同じスロット１０の上下層には、同一組の巻線のコイルは納められておらず、また、例えば４組目の巻線７４のコイルが納められているスロット１０に納められているコイルの数が、１組目の巻線７１のコイルが１２、２組目の巻線７２のコイルが１２、３組目の巻線７３のコイルが１２で、４組目以外の３組の巻線７１，７２，７３のコイルが、それぞれ同数ずつ４組目の巻線７４のコイルと同じスロット１０に納められて構成されている。
Further, the upper and lower layers of the
そして、このように構成された多相電動機は、４組の３相インバータ電源３１、３２、３３、３４により、電源間に電気角で１５度の位相差を持たせた３相電力が供給されることにより、通常の駆動が行なわれる。こうした状況の中、例えば、故障あるいはメンテナンスにより４組目の３相インバータ電源３４が停止した場合、対応する４組目の巻線７４のＵ４相、Ｖ４相、Ｗ４相の各コイルに電流が流れないことになる。
The multi-phase motor thus configured is supplied with three-phase power having a phase difference of 15 degrees in electrical angle between the power sources by four sets of three-phase
この状態は、上記の第３の実施形態と同様、４組目の３相インバータ電源３４の停止による４組目の巻線７４への通電停止の影響は、残り３組の巻線７１，７２，７３のそれぞれ同じ１２のコイルに作用することになり、巻線のピッチ間のスロット数ｐがｐ＝６４の多相電動機でも、４組目の通電停止の影響が、残りの１組目から３組目で同じものとなり、電磁界解析の結果からも、１組目、２組目、３組目を流れる各電流値間の差異が小さなものとなっている。
In this state, as in the third embodiment described above, the influence of the energization stop on the fourth set of
そして、結果として、４組目の３相インバータ電源３４が停止しても多相電動機の運転が継続でき、また運転を継続する際でも、第３の実施形態と同様の効果を得ることができる。
As a result, even if the fourth set of the three-phase
次に第５の実施形態を図７により説明する。図７は解析ケース毎の電磁界解析結果を示す図である。なお、上記実施形態と同一部位には、同一符号を付して説明する。 Next, a fifth embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a diagram showing the electromagnetic field analysis result for each analysis case. In addition, the same code | symbol is attached | subjected and demonstrated to the same site | part as the said embodiment.
図示しないが、本実施形態の多相電動機の固定子を構成する鉄心９の所定位置に設けられたスロット１０内には、電源部の５組の３相インバータ電源の組数と同じ組数である５組の巻線のコイル部分が、スロット深さ方向に上層コイル部１１ａ、下層コイル部１１ｂの２層が設けられるように納められている。そして、電源部の各３相インバータ電源から各電源間に所定の位相差（６０°／ｎ）、例えば組数ｎがｎ＝５であるため電気角で１２度の位相差を持たせた３相電力が給電されて、多相電動機は駆動されるよう構成されている。
Although not shown, in the
また、５組の巻線が、固定子のスロット１０内に納められている状態は、
３相インバータ電源の組数をｎ、毎組毎極毎相のスロット数をｍ、巻線のピッチ間のスロット数をｐとして、
２ｍと（ｎ−１）の比ｋ＝２ｍ／（ｎ−１）を正の整数としたときに、
ｐ＝３ｍｎ−（ｍｎ−２ｍ＋ｋ）
を満足するものとなっている。
In addition, the state in which five sets of windings are housed in the
The number of sets of three-phase inverter power supplies is n, the number of slots per pole per phase is m, and the number of slots between winding pitches is p.
When the ratio k = 2m / (n-1) between 2m and (n-1) is a positive integer,
p = 3mn- (mn-2m + k)
Is satisfied.
すなわち、図７において、解析ケースＮＯ．３２が本実施形態で、組数ｎがｎ＝５の３相インバータ電源と同じ組数ｎ＝５の巻線は、そのコイル部分が、固定子の毎組毎極毎相のスロット数ｍがｍ＝２となるよう設けられた各スロット１０に、上下２層に分けて納められており、また巻線のピッチ間のスロット数ｐがｐ＝２３となっている。なお、２ｍと（ｎ−１）の比ｋ＝２ｍ／（ｎ−１）については、ｋ＝１で、正の整数となっている。
That is, in FIG. 32 is the present embodiment, and the winding number n = 5, which is the same as that of the three-phase inverter power supply with the number n = n = 5, is the number of slots m per pole / phase for each pair of stators. Each
さらに、同じスロット１０の上下層には、同一組の巻線のコイルは納められておらず、また、例えば５組目の巻線のコイルが納められているスロット１０に納められているコイルの数が、１組目の巻線のコイルが３、２組目の巻線のコイルが３、３組目の巻線のコイルが３、４組目の巻線のコイルが３で、５組目以外の４組の巻線のコイルが、それぞれ同数ずつ５組目の巻線のコイルと同じスロット１０に納められて構成されている。
Further, the upper and lower layers of the
そして、このように構成された多相電動機は、５組の３相インバータ電源により、電源間に電気角で１２度の位相差を持たせた３相電力が供給されることにより、通常の駆動が行なわれる。こうした状況の中、例えば、故障あるいはメンテナンスにより５組目の３相インバータ電源が停止した場合、対応する５組目の巻線のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各コイルに電流が流れないことになる。 The multi-phase motor constructed as described above is normally driven by five sets of three-phase inverter power supplies supplied with three-phase power having a phase difference of 12 degrees in electrical angle between the power supplies. Is done. Under these circumstances, for example, if the fifth set of three-phase inverter power supply is stopped due to failure or maintenance, current does not flow to the U-phase, V-phase, and W-phase coils of the corresponding fifth set of windings. become.
この状態は、５組目の３相インバータ電源の停止による５組目の巻線への通電停止の影響は、残り４組の巻線のそれぞれ同じ３つのコイルに作用することになり、巻線のピッチ間のスロット数ｐがｐ＝２３の多相電動機でも、５組目の通電停止の影響が、残りの１組目から４組目で同じものとなり、電磁界解析の結果からも、１組目、２組目、３組目、４組目を流れる各電流値間の差異が小さなものとなっている。 In this state, when the fifth set of the three-phase inverter power supply is stopped, the influence of the energization stop on the fifth set winding acts on the same three coils of the remaining four sets of windings. Even in a multi-phase motor in which the number of slots p between the pitches is p = 23, the influence of the fifth set of energization is the same in the remaining first to fourth sets. The difference between the current values flowing through the second group, the second group, the third group, and the fourth group is small.
そして、結果として、５組目の３相インバータ電源が停止しても多相電動機の運転が継続でき、また運転を継続する際でも、第１の実施形態と略同様の効果を得ることができる。 As a result, even if the fifth set of the three-phase inverter power supply is stopped, the operation of the multiphase motor can be continued, and even when the operation is continued, substantially the same effect as that of the first embodiment can be obtained. .
次に第６の実施形態を図７により説明する。なお、本実施形態は、上記第５の実施形態と、巻線のピッチ間のスロット数ｐが異なる以外は略同様に構成されているため、第５の実施形態と同一部位には同符号を付して説明する。 Next, a sixth embodiment will be described with reference to FIG. Note that this embodiment is configured in substantially the same way as the fifth embodiment except that the number of slots p between the winding pitches is different, so the same reference numerals are used for the same parts as in the fifth embodiment. A description will be given.
図示しないが、本実施形態の多相電動機の固定子を構成する鉄心９の所定位置に設けられたスロット１０内には、電源部の５組の３相インバータ電源の組数と同じ組数である５組の巻線のコイル部分が、スロット深さ方向に上層コイル部１１ａ、下層コイル部１１ｂの２層が設けられるように納められている。そして、第５の実施形態と同様に、電源部の各３相インバータ電源から各電源間に所定の位相差（６０°／ｎ）、例えば組数ｎがｎ＝５であるため電気角で１２度の位相差を持たせた３相電力が給電されて、多相電動機は駆動されるよう構成されている。
Although not shown, in the
また、５組の巻線が、固定子のスロット１０内に納められている状態は、
３相インバータ電源の組数をｎ、毎組毎極毎相のスロット数をｍ、巻線のピッチ間のスロット数をｐとして、
２ｍと（ｎ−１）の比ｋ＝２ｍ／（ｎ−１）を正の整数としたときに、
ｐ＝３ｍｎ−（２ｍ−ｋ）
を満足するものとなっている。
In addition, the state in which five sets of windings are housed in the
The number of sets of three-phase inverter power supplies is n, the number of slots per pole per phase is m, and the number of slots between winding pitches is p.
When the ratio k = 2m / (n-1) between 2m and (n-1) is a positive integer,
p = 3mn- (2m-k)
Is satisfied.
すなわち、図７において、解析ケースＮＯ．３６が本実施形態で、組数ｎがｎ＝５の３相インバータ電源と同じ組数ｎ＝５の巻線は、そのコイル部分が、固定子の毎組毎極毎相のスロット数ｍがｍ＝２となるよう設けられた各スロット１０に、上下２層に分けて納められており、また巻線のピッチ間のスロット数ｐがｐ＝２７となっている。なお、２ｍと（ｎ−１）の比ｋ＝２ｍ／（ｎ−１）については、ｋ＝１で、正の整数となっている。
That is, in FIG. 36 is the present embodiment, and the winding number n = 5, which is the same as the three-phase inverter power supply with the number n = n = 5, has a coil portion having a number of slots m per pole per phase of the stator. Each
さらに、同じスロット１０の上下層には、同一組の巻線のコイルは納められておらず、また、例えば５組目の巻線のコイルが納められているスロット１０に納められているコイルの数が、１組目の巻線のコイルが３、２組目の巻線のコイルが３、３組目の巻線のコイルが３、４組目の巻線が３で、５組目以外の４組の巻線のコイルが、それぞれ同数ずつ５組目の巻線のコイルと同じスロット１０に納められて構成されている。
Further, the upper and lower layers of the
そして、このように構成された多相電動機は、５組の３相インバータ電源により、電源間に電気角で１２度の位相差を持たせた３相電力が供給されることにより、通常の駆動が行なわれる。こうした状況の中、例えば、故障あるいはメンテナンスにより５組目の３相インバータ電源が停止した場合、対応する５組目の巻線のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各コイルに電流が流れないことになる。 The multi-phase motor constructed as described above is normally driven by five sets of three-phase inverter power supplies supplied with three-phase power having a phase difference of 12 degrees in electrical angle between the power supplies. Is done. Under these circumstances, for example, if the fifth set of three-phase inverter power supply is stopped due to failure or maintenance, current does not flow to the U-phase, V-phase, and W-phase coils of the corresponding fifth set of windings. become.
この状態は、上記の第５の実施形態と同様、５組目の３相インバータ電源の停止による５組目の巻線への通電停止の影響は、残り４組の巻線のそれぞれ同じ３つのコイルに作用することになり、巻線のピッチ間のスロット数ｐがｐ＝２７の多相電動機でも、５組目の通電停止の影響が、残りの１組目から４組目で同じものとなり、電磁界解析の結果からも、１組目、２組目、３組目、４組目を流れる各電流値間の差異が小さなものとなっている。 In this state, as in the fifth embodiment described above, the influence of the energization stop on the fifth set of windings due to the stop of the fifth set of three-phase inverter power supplies is the same for the remaining four sets of windings. Even if the number of slots p between the winding pitches is p = 27, the effect of stopping the energization of the 5th set will be the same in the remaining 1st to 4th sets. From the result of the electromagnetic field analysis, the difference between the current values flowing through the first group, the second group, the third group, and the fourth group is small.
そして、結果として、５組目の３相インバータ電源が停止しても多相電動機の運転が継続でき、また運転を継続する際でも、第５の実施形態と同様の効果を得ることができる。 As a result, even if the fifth set of three-phase inverter power supplies are stopped, the operation of the multiphase motor can be continued, and even when the operation is continued, the same effect as that of the fifth embodiment can be obtained.
次に第７の実施形態を図８により説明する。図８は解析ケース毎の電磁界解析結果を示す図である。なお、上記実施形態と同一部位には、同一符号を付して説明する。 Next, a seventh embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a diagram showing an electromagnetic field analysis result for each analysis case. In addition, the same code | symbol is attached | subjected and demonstrated to the same site | part as the said embodiment.
図示しないが、本実施形態の多相電動機の固定子を構成する鉄心９の所定位置に設けられたスロット１０内には、電源部の５組の３相インバータ電源の組数と同じ組数である５組の巻線のコイル部分が、スロット深さ方向に上層コイル部１１ａ、下層コイル部１１ｂの２層が設けられるように納められている。そして、電源部の各３相インバータ電源から各電源間に所定の位相差（６０°／ｎ）、例えば組数ｎがｎ＝５であるため電気角で１２度の位相差を持たせた３相電力が給電されて、多相電動機は駆動されるよう構成されている。
Although not shown, in the
また、５組の巻線が、固定子のスロット１０内に納められている状態は、
３相インバータ電源の組数をｎ、毎組毎極毎相のスロット数をｍ、巻線のピッチ間のスロット数をｐとして、
２ｍと（ｎ−１）の比ｋ＝２ｍ／（ｎ−１）を正の整数としたときに、
ｐ＝３ｍｎ−（ｍｎ−２ｍ＋ｋ）
を満足するものとなっている。
In addition, the state in which five sets of windings are housed in the
The number of sets of three-phase inverter power supplies is n, the number of slots per pole per phase is m, and the number of slots between winding pitches is p.
When the ratio k = 2m / (n-1) between 2m and (n-1) is a positive integer,
p = 3mn- (mn-2m + k)
Is satisfied.
すなわち、図８において、解析ケースＮＯ．４３が本実施形態で、組数ｎがｎ＝５の３相インバータ電源と同じ組数ｎ＝５の巻線は、そのコイル部分が、固定子の毎組毎極毎相のスロット数ｍがｍ＝４となるよう設けられた各スロット１０に、上下２層に分けて納められており、また巻線のピッチ間のスロット数ｐがｐ＝４６となっている。なお、２ｍと（ｎ−１）の比ｋ＝２ｍ／（ｎ−１）については、ｋ＝２で、正の整数となっている。
That is, in FIG. 43 is the present embodiment, and the winding number n = 5, which is the same as that of the three-phase inverter power supply with the number n = n = 5, is that the coil portion has the number of slots m per pole per phase of the stator. Each
さらに、同じスロット１０の上下層には、同一組の巻線のコイルは納められておらず、また、例えば５組目の巻線のコイルが納められているスロット１０に納められているコイルの数が、１組目の巻線のコイルが６、２組目の巻線のコイルが６、３組目の巻線のコイルが６、４組目の巻線のコイルが６で、５組目以外の４組の巻線のコイルが、それぞれ同数ずつ５組目の巻線のコイルと同じスロット１０に納められて構成されている。
Further, the upper and lower layers of the
そして、このように構成された多相電動機は、５組の３相インバータ電源により、電源間に電気角で１２度の位相差を持たせた３相電力が供給されることにより、通常の駆動が行なわれる。こうした状況の中、例えば、故障あるいはメンテナンスにより５組目の３相インバータ電源が停止した場合、対応する５組目の巻線のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各コイルに電流が流れないことになる。 The multi-phase motor constructed as described above is normally driven by five sets of three-phase inverter power supplies supplied with three-phase power having a phase difference of 12 degrees in electrical angle between the power supplies. Is done. Under these circumstances, for example, if the fifth set of three-phase inverter power supply is stopped due to failure or maintenance, current does not flow to the U-phase, V-phase, and W-phase coils of the corresponding fifth set of windings. become.
この状態は、５組目の３相インバータ電源の停止による５組目の巻線への通電停止の影響は、残り４組の巻線のそれぞれ同じ６つのコイルに作用することになり、巻線のピッチ間のスロット数ｐがｐ＝４６の多相電動機でも、５組目の通電停止の影響が、残りの１組目から４組目で同じものとなり、電磁界解析の結果からも、１組目、２組目、３組目、４組目を流れる各電流値間の差異が小さなものとなっている。 In this state, the influence of the energization stop on the fifth set winding due to the stop of the fifth set three-phase inverter power supply acts on the same six coils of the remaining four sets of windings. Even in a multi-phase motor with the number of slots p between the pitches of p = 46, the influence of the energization stop of the 5th set is the same in the remaining 1st to 4th sets. The difference between the current values flowing through the second group, the second group, the third group, and the fourth group is small.
そして、結果として、５組目の３相インバータ電源が停止しても多相電動機の運転が継続でき、また運転を継続する際でも、第１の実施形態と略同様の効果を得ることができる。 As a result, even if the fifth set of the three-phase inverter power supply is stopped, the operation of the multiphase motor can be continued, and even when the operation is continued, substantially the same effect as that of the first embodiment can be obtained. .
次に第８の実施形態を図８により説明する。なお、本実施形態は、上記第７の実施形態と、巻線のピッチ間のスロット数ｐが異なる以外は略同様に構成されているため、第７の実施形態と同一部位には同符号を付して説明する。 Next, an eighth embodiment will be described with reference to FIG. Note that this embodiment is configured in substantially the same manner as the seventh embodiment except that the number of slots p between the winding pitches is different, so the same reference numerals are used for the same parts as in the seventh embodiment. A description will be given.
図示しないが、本実施形態の多相電動機の固定子を構成する鉄心９の所定位置に設けられたスロット１０内には、電源部の５組の３相インバータ電源の組数と同じ組数である５組の巻線のコイル部分が、スロット深さ方向に上層コイル部１１ａ、下層コイル部１１ｂの２層が設けられるように納められている。そして、第５の実施形態と同様に、電源部の各３相インバータ電源から各電源間に所定の位相差（６０°／ｎ）、例えば組数ｎがｎ＝５であるため電気角で１２度の位相差を持たせた３相電力が給電されて、多相電動機は駆動されるよう構成されている。
Although not shown, in the
また、５組の巻線が、固定子のスロット１０内に納められている状態は、
３相インバータ電源の組数をｎ、毎組毎極毎相のスロット数をｍ、巻線のピッチ間のスロット数をｐとして、
２ｍと（ｎ−１）の比ｋ＝２ｍ／（ｎ−１）を正の整数としたときに、
ｐ＝３ｍｎ−（２ｍ−ｋ）
を満足するものとなっている。
In addition, the state in which five sets of windings are housed in the
The number of sets of three-phase inverter power supplies is n, the number of slots per pole per phase is m, and the number of slots between winding pitches is p.
When the ratio k = 2m / (n-1) between 2m and (n-1) is a positive integer,
p = 3mn- (2m-k)
Is satisfied.
すなわち、図８において、解析ケースＮＯ．５１が本実施形態で、組数ｎがｎ＝５の３相インバータ電源と同じ組数ｎ＝５の巻線は、そのコイル部分が、固定子の毎組毎極毎相のスロット数ｍがｍ＝４となるよう設けられた各スロット１０に、上下２層に分けて納められており、また巻線のピッチ間のスロット数ｐがｐ＝５４となっている。なお、２ｍと（ｎ−１）の比ｋ＝２ｍ／（ｎ−１）については、ｋ＝２で、正の整数となっている。
That is, in FIG. 51 is the present embodiment, and the winding number n = 5, which is the same as the three-phase inverter power supply with the number n = n = 5, has a coil portion with a number m of slots per pole per phase of each set of stators. Each
さらに、同じスロット１０の上下層には、同一組の巻線のコイルは納められておらず、また、例えば５組目の巻線のコイルが納められているスロット１０に納められているコイルの数が、１組目の巻線のコイルが６、２組目の巻線のコイルが６、３組目の巻線のコイルが６、４組目の巻線が６で、５組目以外の４組の巻線のコイルが、それぞれ同数ずつ５組目の巻線のコイルと同じスロット１０に納められて構成されている。
Further, the upper and lower layers of the
そして、このように構成された多相電動機は、５組の３相インバータ電源により、電源間に電気角で１２度の位相差を持たせた３相電力が供給されることにより、通常の駆動が行なわれる。こうした状況の中、例えば、故障あるいはメンテナンスにより５組目の３相インバータ電源が停止した場合、対応する５組目の巻線のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各コイルに電流が流れないことになる。 The multi-phase motor constructed as described above is normally driven by five sets of three-phase inverter power supplies supplied with three-phase power having a phase difference of 12 degrees in electrical angle between the power supplies. Is done. Under these circumstances, for example, if the fifth set of three-phase inverter power supply is stopped due to failure or maintenance, current does not flow to the U-phase, V-phase, and W-phase coils of the corresponding fifth set of windings. become.
この状態は、上記の第７の実施形態と同様、５組目の３相インバータ電源の停止による５組目の巻線への通電停止の影響は、残り４組の巻線のそれぞれ同じ６つのコイルに作用することになり、巻線のピッチ間のスロット数ｐがｐ＝５４の多相電動機でも、５組目の通電停止の影響が、残りの１組目から４組目で同じものとなり、電磁界解析の結果からも、１組目、２組目、３組目、４組目を流れる各電流値間の差異が小さなものとなっている。 In this state, as in the seventh embodiment, the influence of the energization stop on the fifth set of windings due to the stop of the fifth set of three-phase inverter power supplies is the same for the remaining four sets of windings. Even if the number of slots p between winding pitches is p = 54, the effect of stopping the energization of the 5th set will be the same in the remaining 1st to 4th sets. From the result of the electromagnetic field analysis, the difference between the current values flowing through the first group, the second group, the third group, and the fourth group is small.
そして、結果として、５組目の３相インバータ電源が停止しても多相電動機の運転が継続でき、また運転を継続する際でも、第７の実施形態と同様の効果を得ることができる。 As a result, even if the fifth set of three-phase inverter power supplies are stopped, the operation of the multiphase motor can be continued, and even when the operation is continued, the same effect as in the seventh embodiment can be obtained.
なお、上記の各実施形態は、
３相インバータ電源の組数をｎ、毎組毎極毎相のスロット数をｍ、巻線のピッチ間のスロット数をｐとして、
２ｍと（ｎ−１）の比ｋ＝２ｍ／（ｎ−１）を正の整数としたときに、
ｐ＝３ｍｎ−（２ｍ−ｋ）
を満足するもの、あるいは
ｐ＝３ｍｎ−（ｍｎ−２ｍ＋ｋ）
を満足するものとしたが、
ｐ＝３ｍｎ＋（２ｍ−ｋ）
を満足するもの、あるいは
ｐ＝３ｍｎ＋（ｍｎ−２ｍ＋ｋ）
を満足するものとした場合においても、コイルエンド部が大きなものとなるが、上記各実施形態と同じように、電源部のｎ組の３相インバータ電源から各電源間に所定の位相差（６０°／ｎ）を持つ３相電力が給電されることにより駆動され、同様の効果を得ることができる。
Each of the above embodiments is
The number of sets of three-phase inverter power supplies is n, the number of slots per pole per phase is m, and the number of slots between winding pitches is p.
When the ratio k = 2m / (n-1) between 2m and (n-1) is a positive integer,
p = 3mn- (2m-k)
Or p = 3mn- (mn-2m + k)
To satisfy
p = 3mn + (2m-k)
Or p = 3mn + (mn-2m + k)
The coil end portion is also large even if it satisfies the above, but as in the above embodiments, a predetermined phase difference (60) is set between each power source from the n sets of three-phase inverter power sources in the power source unit. It is driven by feeding three-phase power having an angle of ° / n), and the same effect can be obtained.
また、組数ｎ、毎組毎極毎相のスロット数ｍについても、上記実施形態に限るものでなく、適宜に上記の式を満足するよう設定することで、同様の効果を得ることができる。 Further, the number of sets n and the number of slots m per pole per phase are not limited to the above embodiment, and the same effect can be obtained by appropriately setting the above formula. .
さらにまた、多相電動機は、同期電動機の他に、誘導電動機及びリニア同期電動機、リニア誘導電動機等であってもよい。 Furthermore, the multiphase motor may be an induction motor, a linear synchronous motor, a linear induction motor, or the like in addition to the synchronous motor.
１，１０１…多相電動機
８，１０２…固定子
１０…スロット
１１ａ…上層コイル部
１１ｂ…下層コイル部
３１，３２，３３，３４…３相インバータ電源
７１，７２，７３，７４…巻線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,101 ... Multiphase motor 8,102 ...
Claims (4)
前記固定子の各スロット内には前記各組の巻線が２層に分けて納められていると共に、
前記巻線は、
前記３相インバータ電源の組数をｎ、毎組毎極毎相のスロット数をｍ、前記巻線のピッチ間のスロット数をｐとし、
２ｍと（ｎ−１）の比ｋ＝２ｍ／（ｎ−１）を正の整数としたとき、
ｐ＝３ｍｎ±（２ｍ−ｋ）
または、
ｐ＝３ｍｎ±（ｍｎ−２ｍ＋ｋ）
のいずれかの式を満たすように納められていることを特徴とする多相電動機。 The stator includes a plurality of windings corresponding to each of four or more sets of three-phase inverter power supplies constituting the power supply unit, and the three-phase inverter power supply corresponding to the windings between the power supplies. A multi-phase motor driven by being fed so as to have a predetermined phase difference,
In each slot of the stator, each set of windings is stored in two layers, and
The winding is
N is the number of sets of the three-phase inverter power supply, m is the number of slots per pole per phase, and p is the number of slots between the pitches of the windings.
When the ratio k = 2m / (n-1) between 2m and (n-1) is a positive integer,
p = 3mn ± (2m-k)
Or
p = 3mn ± (mn-2m + k)
A multi-phase motor characterized by being stored so as to satisfy one of the following formulas.
前記固定子の各スロット内には前記各組の巻線が２層に分けて納められていると共に、前記巻線は、毎組毎極毎相のスロット数をｍ、前記巻線のピッチ間のスロット数をｐとし、ｋ＝２ｍ／３を正の整数としたとき、
ｐ＝１２ｍ±（２ｍ±ｋ）
となるように前記スロット内に納められており、
かつ、４組中の１つの組の前記巻線が納められた前記スロットにそれぞれ納められている残り３組の巻線の数が、同数であることを特徴とする多相電動機。 The four windings of the stator provided corresponding to the four sets of three-phase inverter power supplies have a phase difference of 15 degrees in electrical angle between the power supplies. A 24-phase charging motive driven by power feeding,
In each slot of the stator, the windings of each set are divided into two layers, and the windings have m slots per pole per phase per set, and the pitch between the windings. Where p is the number of slots and k = 2m / 3 is a positive integer,
p = 12m ± (2m ± k)
It is stored in the slot so that
And the number of the remaining three sets of windings respectively accommodated in the slots in which the windings of one set of the four sets are accommodated is the same number.
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