JP2011177022A - 回転電機 - Google Patents
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図1は、この発明の実施の形態1による回転電機、特に3相集中巻誘導電動機を示す断面図である。図1において、3相集中巻誘導電動機100は、固定子1と、回転子2とからなる。固定子1は、電磁鋼鈑等を積層して製作されるコアバック3と、同じく電磁鋼鈑等を積層して製作されるティース5にコイル4が集中的に巻き回されているものが一体化され製作される。図2に示すように、各ティース5に巻回されたコイル4は、それぞれ3相電源(U相、V相、W相)に接続され、回転磁界を作るように巻回され結線されている。
ここで、本実施の形態における集中巻固定子の起磁力について述べる。本実施の形態における集中巻固定子は、永久磁石式モータに多く用いられる基本単位が2極3スロットの固定子とは異なり、基本単位が1極3スロットとするものである。つまり、2極なら6スロット、4極なら12スロットとなる。基本単位が1極3スロットの集中巻固定子の起磁力の高調波成分を表4に示す。これまでと同様基本波を100%として記載している。永久磁石式モータに多く用いられる基本単位が2極3スロットの固定子では、基本波に近い次数の起磁力高調波が多く存在していたのに対し、本発明における基本単位が1極3スロットの固定子では基本波に近い次数の起磁力高調波が存在しない。また、表2に示す毎極毎相のスロット数1の分布巻固定子の作る起磁力と同等であるため、毎極毎相のスロット数1の分布巻固定子と同等の性能が得られることがわかる。そのため、誘導電動機を効率よく回転させることが可能である。
図1及び図2では、実施の形態1による4極12スロットの場合の集中巻誘導電動機を示しているが、図3及び図4では、実施の形態1による6極18スロットの場合の集中巻誘導電動機を示す。
分布巻誘導機の抵抗R1は、コイル(銅線)の長さをL、コイルの断面積をACとして、下記の式(3)で計算できる。
分布巻誘導機と集中巻誘導機のそれぞれの全長の差は以下の式(14)の通りである。
実施の形態1で説明したように、基本単位が1極3スロットの集中巻固定子を有する集中巻誘導電動機は、永久磁石式モータに多く用いられる基本単位が2極3スロットの集中巻固定子と異なり、2次や4次の起磁力高調波が存在しないため、効率よく運転することが可能である。
ここで、θr:回転子のスキュー角度、n:自然数である。
実施の形態3において、スキュー角度が小さいほど同じ電流で多くのトルクを発生することが可能となるため、スキュー角度は小さいほど望ましい。固定子のつくる5次の起磁力高調波の影響を受けなくするため、回転子の二次導体を電気角で72度スキューすることで、トルクも大きく、固定子のつくる5次の起磁力の影響(リップルが大きいなど)を少なくすることが可能である。図8は本実施の形態による集中巻誘導電動機の回転子の縦断面図を示す。
実施の形態1で説明したように、基本単位が1極3スロットの集中巻固定子を有する集中巻誘導電動機は、永久磁石式モータに多く用いられる基本単位が2極3スロットの集中巻固定子と異なり、2次や4次の起磁力高調波が存在しないため、効率よく運転することが可能である。
ここで、θr1:回転子のスキュー角度、n:自然数である。
実施の形態5において、スキュー角度が小さいほど同じ電流で多くのトルクを発生することが可能となるため、スキュー角度は小さいほど望ましい。固定子のつくる7次の起磁力高調波の影響を受けなくするため、回転子2の二次導体8を電気角で360/7度スキューすることで、トルクも大きく、固定子1のつくる7次の起磁力の影響(リップルが大きいなど)を少なくすることが可能である。図10は本実施の形態による集中巻誘導電動機の回転子の縦断面図を示す。
固定子1には有限のスロットがあるため、スロット高調波磁束が発生する。このスロット高調波磁束は、回転子2と鎖交し、高調波の二次銅損や高調波の鉄損となる。高調波二次銅損は、回転子2のスロット数が固定子1のスロット数のn倍(nは自然数)の時最小となり、回転子2のスロット数が固定子1のスロット数の(n−0.5)倍の時最大となる。逆に、高調波鉄損は、回転子2のスロット数が固定子1のスロット数のn倍の時最大となり、回転子2のスロット数が固定子1のスロット数の(n−0.5)倍の時最小となる。そこで、これらの高調波損失が最も少なくすることが必要となる。
7 回転子コア、8 二次導体、9 シャフト、10 エンドリング、
100 集中巻誘導電動機。
Claims (9)
- 上記回転子のスロットに形成された二次導体を軸方向に約72×n度(nは自然数)スキューする請求項1または請求項2に記載の回転電機。
- 上記回転子のスロットに形成された二次導体を軸方向に約72度スキューする請求項1または請求項2に記載の回転電機。
- 上記回転子のスロットに形成された二次導体を軸方向に約360/7×n度(nは自然数)スキューする請求項1または請求項2に記載の回転電機。
- 上記回転子のスロットに形成された二次導体を軸方向に約360/7度スキューする請求項1または請求項2に記載の回転電機。
- 上記固定子のスロット数をNs、上記回転子のスロット数をNrとした場合、
Ns×(0.5n+0.25)−1≦Nr≦Ns×(0.5n+0.25)+1
とする請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の回転電機。 - 上記固定子のスロット数をNsとした場合、上記回転子のスロット数Nrを、
Ns×(0.5n+0.25)に最も近い自然数とする請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の回転電機。 - 上記固定子の極数が4極の場合、上記回転子のスロット数を9または15とする請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の回転電機。
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