JP3280351B2 - ブラシレスモータ - Google Patents
ブラシレスモータInfo
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- JP3280351B2 JP3280351B2 JP22153599A JP22153599A JP3280351B2 JP 3280351 B2 JP3280351 B2 JP 3280351B2 JP 22153599 A JP22153599 A JP 22153599A JP 22153599 A JP22153599 A JP 22153599A JP 3280351 B2 JP3280351 B2 JP 3280351B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、集中巻した電機子
巻線を有するブラシレスモータに関する。
巻線を有するブラシレスモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、集中巻の電機子巻線を備えたブ
ラシレスモータはＤＶＤ用等の数W程度の超小型モータ
に広く使われている。このような超小型モータでは、固
定子のティースには各々集中的に巻線を施す、いわゆる
集中巻が用いられることが多い。
ラシレスモータはＤＶＤ用等の数W程度の超小型モータ
に広く使われている。このような超小型モータでは、固
定子のティースには各々集中的に巻線を施す、いわゆる
集中巻が用いられることが多い。
【０００３】このような、超小型モータにおいては、全
損失のうち銅損、機械損、風損が大半を占めるため、鉄
損や漂遊損等は無視でき、また、回転子に設けられる磁
石はNd磁石を接着剤で固めたものが使われることが多
く、導電率が低いので渦電流損についても無視できる。
損失のうち銅損、機械損、風損が大半を占めるため、鉄
損や漂遊損等は無視でき、また、回転子に設けられる磁
石はNd磁石を接着剤で固めたものが使われることが多
く、導電率が低いので渦電流損についても無視できる。
【０００４】また、回転子は塊状のヨークに磁石を張り
付けて設けるのが一般的である。超小型の集中巻のブラ
シレスモータは殆ど外転型であり、磁石の外側の回転子
（ロータ）ヨークはモータのハウジングの構造材を兼ね
るために一体物の塊状の材料を用いている。
付けて設けるのが一般的である。超小型の集中巻のブラ
シレスモータは殆ど外転型であり、磁石の外側の回転子
（ロータ）ヨークはモータのハウジングの構造材を兼ね
るために一体物の塊状の材料を用いている。
【０００５】一方、近年、数kWの中・大容量のブラシレ
スモータによりダイレクトドライブ方式のエレベータを
駆動することが考えられている。中・大容量のブラシレ
スモータは電機子巻線を分布巻したものが一般に用いら
れている。
スモータによりダイレクトドライブ方式のエレベータを
駆動することが考えられている。中・大容量のブラシレ
スモータは電機子巻線を分布巻したものが一般に用いら
れている。
【０００６】しかし、分布巻のブラシレスモータはコイ
ルエンドが大きいのでモータ自体が大型にならざるをえ
ず、コイルエンドの小さい集中巻の電機子巻線を用いた
ブラシレスモータにしてモータ自体をより一層小型化す
ることが要求されている。
ルエンドが大きいのでモータ自体が大型にならざるをえ
ず、コイルエンドの小さい集中巻の電機子巻線を用いた
ブラシレスモータにしてモータ自体をより一層小型化す
ることが要求されている。
【０００７】ブラシレスモータも数kWの中・大容量機に
なると鉄損や漂遊損が損失に占める割合が多くなる。特
に、近年高性能磁石として良く用いられるNd系の磁石が
導電性の材料であること、また、モータの高効率化のた
め、磁石は保持力の高い焼結タイプのものが用いられ導
電率が高いことに起因して渦電流が発生し易くなってい
る。
なると鉄損や漂遊損が損失に占める割合が多くなる。特
に、近年高性能磁石として良く用いられるNd系の磁石が
導電性の材料であること、また、モータの高効率化のた
め、磁石は保持力の高い焼結タイプのものが用いられ導
電率が高いことに起因して渦電流が発生し易くなってい
る。
【０００８】渦電流損を低減するためには、鉄心を積層
鋼板で構成すること、また、固定子の電機子巻線を分布
巻にして固定子電流が作る磁界の高調波を抑制すること
が考えられる。鉄心を積層鋼板で構成し積層した鉄心を
ブロック化して固定子を構成する場合に、積層鋼板間の
積層方向の電気的絶縁をはかることにより、固定子内の
渦電流損失を抑えることについては例えば、特開平８ー
２８９４９１号公報に記載されている。
鋼板で構成すること、また、固定子の電機子巻線を分布
巻にして固定子電流が作る磁界の高調波を抑制すること
が考えられる。鉄心を積層鋼板で構成し積層した鉄心を
ブロック化して固定子を構成する場合に、積層鋼板間の
積層方向の電気的絶縁をはかることにより、固定子内の
渦電流損失を抑えることについては例えば、特開平８ー
２８９４９１号公報に記載されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】数kWの中・大容量のブ
ラシレスモータにおいてもコスト低減の要求は大きく、
鉄心に材料費や形状加工のためにコスト高となる積層鋼
板の代わりに安価な塊状のヨークで構成し、モータ小型
化のために分布巻に比べてコイルエンドの小さな集中巻
にすることが要望されている。
ラシレスモータにおいてもコスト低減の要求は大きく、
鉄心に材料費や形状加工のためにコスト高となる積層鋼
板の代わりに安価な塊状のヨークで構成し、モータ小型
化のために分布巻に比べてコイルエンドの小さな集中巻
にすることが要望されている。
【００１０】しかし、数kWクラスの中・大容量機の電機
子巻線を集中巻にすると渦電流損が大きくなり漂遊損が
多く効率が極めて悪くなるという問題点を有する。ま
た、特に外転型モータでは回転子ヨークがモータのハウ
ジングを兼ねるので、その部分を積層鋼板で構成するこ
とは接合や強度の点で実用上難しいという問題点もあ
る。
子巻線を集中巻にすると渦電流損が大きくなり漂遊損が
多く効率が極めて悪くなるという問題点を有する。ま
た、特に外転型モータでは回転子ヨークがモータのハウ
ジングを兼ねるので、その部分を積層鋼板で構成するこ
とは接合や強度の点で実用上難しいという問題点もあ
る。
【００１１】本発明の目的は、回転子に塊状のヨークを
用いて電機子巻線を集中巻にしても回転子の渦電流損を
大幅に低減できるブラシレスモータを提供することにあ
る。
用いて電機子巻線を集中巻にしても回転子の渦電流損を
大幅に低減できるブラシレスモータを提供することにあ
る。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴とするとこ
ろは、塊状ヨークに複数個の磁石を設けられている回転
子の周方向長さを固定子が生じる固定子起磁力の特定調
波成分における波長のほぼ半分以下の長さに区分し、区
分した区分長の境界に区分長内を流れる渦電流が他の区
分長に流れるのを阻害する渦電流阻害手段を設けたこと
にある。
ろは、塊状ヨークに複数個の磁石を設けられている回転
子の周方向長さを固定子が生じる固定子起磁力の特定調
波成分における波長のほぼ半分以下の長さに区分し、区
分した区分長の境界に区分長内を流れる渦電流が他の区
分長に流れるのを阻害する渦電流阻害手段を設けたこと
にある。
【００１３】固定子起磁力の特定調波成分によって流れ
る渦電流を阻害する渦電流阻害手段としては、塊状ヨー
クをその周方向に電気的に絶縁分割する手段や塊状ヨー
クの区分長境界の表面に軸方向のスリットを設ける手段
がある。
る渦電流を阻害する渦電流阻害手段としては、塊状ヨー
クをその周方向に電気的に絶縁分割する手段や塊状ヨー
クの区分長境界の表面に軸方向のスリットを設ける手段
がある。
【００１４】本発明によれば、固定子起磁力の回転子起
磁力と非同期成分である高調波成分のうちの強度（レベ
ル）の大きい特定調波成分によって回転子に流れる渦電
流を小さくできるので回転子の渦電流損を低減できる。
磁力と非同期成分である高調波成分のうちの強度（レベ
ル）の大きい特定調波成分によって回転子に流れる渦電
流を小さくできるので回転子の渦電流損を低減できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１に本発明の一実施例を示す。
図１は固定子の外側に回転子が位置する、いわゆる外転
型のブラシレスモータの例を示している。
図１は固定子の外側に回転子が位置する、いわゆる外転
型のブラシレスモータの例を示している。
【００１６】図１において、固定子２の外側に回転子１
が位置する、いわゆる外転型ブラシレスモータである。
回転子１には１０個の磁石３が回転子ヨーク（塊状ヨー
ク）４の表面に等間隔に配置して設けられている。
が位置する、いわゆる外転型ブラシレスモータである。
回転子１には１０個の磁石３が回転子ヨーク（塊状ヨー
ク）４の表面に等間隔に配置して設けられている。
【００１７】回転子ヨーク４は５等分に分割区分されて
おり、一つの区分に磁石３が２個設けられている。５等
分に分割されたそれぞれのヨーク４は塊状に構成され、
等分された区分長の境界は互いに電気的に絶縁するた
め、例えば隙間に絶縁紙を挟むことや、各ブロック（区
分長）毎にブラスチックの型をはめ込むなどして電気的
に絶縁してある。
おり、一つの区分に磁石３が２個設けられている。５等
分に分割されたそれぞれのヨーク４は塊状に構成され、
等分された区分長の境界は互いに電気的に絶縁するた
め、例えば隙間に絶縁紙を挟むことや、各ブロック（区
分長）毎にブラスチックの型をはめ込むなどして電気的
に絶縁してある。
【００１８】磁石３は隣接する磁石の極性が異なるよう
に交互にＮ極、Ｓ極となるように設けられている。
に交互にＮ極、Ｓ極となるように設けられている。
【００１９】一方、固定子２には１２個のティース６が
設けられており、それぞれのティース６に電機子巻線の
コイル５が集中巻されている。固定子２は軸７に装着さ
れている。なお、コイル５が巻装される空間であるスロ
ットの開口部は狭くして、コイル５の飛び出し防止とス
ロット開口部によるパーミアンスの変化によるギャップ
部分の磁束密度の高調波磁場を少なくなるようにしてい
る。
設けられており、それぞれのティース６に電機子巻線の
コイル５が集中巻されている。固定子２は軸７に装着さ
れている。なお、コイル５が巻装される空間であるスロ
ットの開口部は狭くして、コイル５の飛び出し防止とス
ロット開口部によるパーミアンスの変化によるギャップ
部分の磁束密度の高調波磁場を少なくなるようにしてい
る。
【００２０】図２は図１のブラシレスモータを直線に展
開したもので、コイル５の巻線配置とそれによる固定子
起磁力を示したものである。
開したもので、コイル５の巻線配置とそれによる固定子
起磁力を示したものである。
【００２１】固定子２にはそれぞれコイル５がスロット
の内部に収まっており、Ｕ、Ｖ、Ｗの３相のコイル５に
は図示するように位相差が１２０゜の電流ｉｕ、ｉｖ、
ｉｗが流れている。
の内部に収まっており、Ｕ、Ｖ、Ｗの３相のコイル５に
は図示するように位相差が１２０゜の電流ｉｕ、ｉｖ、
ｉｗが流れている。
【００２２】矩形波１２は時刻ｔ＝０の固定子２のつく
る起磁力の分布である。時刻ｔ＝０ではＷ相のコイル５
にピーク電流Ｉ0が流れており、そのコイル５が巻いて
あるティース６が作る起磁力は最大になる。一方、Ｖ相
とＵ相のコイル５には１２０゜位相のずれた電流ｉｖ、
ｉｗが流れるから、ｔ＝０では-（１／２）Ｉ0の電流が
流れており、それらのコイル５が巻かれたティース６が
作る起磁力は１／２になる。スロット開口部の問題など
を無視すると、理想的には固定子２が生じる起磁力１２
は図示したような矩形波になる。
る起磁力の分布である。時刻ｔ＝０ではＷ相のコイル５
にピーク電流Ｉ0が流れており、そのコイル５が巻いて
あるティース６が作る起磁力は最大になる。一方、Ｖ相
とＵ相のコイル５には１２０゜位相のずれた電流ｉｖ、
ｉｗが流れるから、ｔ＝０では-（１／２）Ｉ0の電流が
流れており、それらのコイル５が巻かれたティース６が
作る起磁力は１／２になる。スロット開口部の問題など
を無視すると、理想的には固定子２が生じる起磁力１２
は図示したような矩形波になる。
【００２３】矩形波１２の起磁力には回転子１（磁石
３）が生じる磁場の基本波１３と同波長の基本波成分８
ａがあり、固定子２の作る起磁力基本波成分８ａは磁石
３の作る磁場の基本波成分１３とカップリングしてモー
タのトルクを発生する。
３）が生じる磁場の基本波１３と同波長の基本波成分８
ａがあり、固定子２の作る起磁力基本波成分８ａは磁石
３の作る磁場の基本波成分１３とカップリングしてモー
タのトルクを発生する。
【００２４】矩形波１２の起磁力には、基本波成分８ａ
以外にも高調波成分８ｂなどの高調波成分も多く含まれ
る。矩形波１２をフーリエ展開すれば高調波成分を求め
ることができる。固定子２が生じる起磁力１２のうち回
転子１が生じる起磁力の基本波１３と非同期成分である
高調波成分８ｂは、基本波成分８ａに比べて例えば５／
７の波長で、空間次数が７／５次である。この７／５次
の非同期成分が渦電流の原因になる。
以外にも高調波成分８ｂなどの高調波成分も多く含まれ
る。矩形波１２をフーリエ展開すれば高調波成分を求め
ることができる。固定子２が生じる起磁力１２のうち回
転子１が生じる起磁力の基本波１３と非同期成分である
高調波成分８ｂは、基本波成分８ａに比べて例えば５／
７の波長で、空間次数が７／５次である。この７／５次
の非同期成分が渦電流の原因になる。
【００２５】分布巻のモータでは高調波の種類が決まっ
ており、３相モータの場合、奇数次の３の倍数でない高
調波成分しか存在しない。具体的な高調波の次数は５
次、７次、１１次、１３次であり、基本波、つまり１次
の成分よりも次数が大きい成分である。通常、低次の高
調波ほど渦電流の影響が大きいので、５次や７次の低次
の高調波成分を抑制することによって、モータの特性を
改善するのが一般的である。
ており、３相モータの場合、奇数次の３の倍数でない高
調波成分しか存在しない。具体的な高調波の次数は５
次、７次、１１次、１３次であり、基本波、つまり１次
の成分よりも次数が大きい成分である。通常、低次の高
調波ほど渦電流の影響が大きいので、５次や７次の低次
の高調波成分を抑制することによって、モータの特性を
改善するのが一般的である。
【００２６】本発明者達はシミュレーションの結果、集
中巻モータにおいては５次、７次よりもさらに次数の低
い高調波が存在し、さらに、固定子のティース数と回転
子の磁石数（極数）の組み合わせによって高調波の種類
もそれぞれ異なることを知得した。高調波の次数は、集
中巻モータの様々なティース数と磁極数の組合せのうち
には、１次である基本波よりも低次、例えば、０.５次
成分なども存在し、また、集中巻モータとして妥当な極
数とティース数の組合せを選んだ場合、最低次数の高調
波成分は分布巻で一般的な５次よりも常に低次側に存在
することも確認できた。
中巻モータにおいては５次、７次よりもさらに次数の低
い高調波が存在し、さらに、固定子のティース数と回転
子の磁石数（極数）の組み合わせによって高調波の種類
もそれぞれ異なることを知得した。高調波の次数は、集
中巻モータの様々なティース数と磁極数の組合せのうち
には、１次である基本波よりも低次、例えば、０.５次
成分なども存在し、また、集中巻モータとして妥当な極
数とティース数の組合せを選んだ場合、最低次数の高調
波成分は分布巻で一般的な５次よりも常に低次側に存在
することも確認できた。
【００２７】図３に固定子２が生じる固定子起磁力のう
ち回転子１（塊状ヨーク４）が生じる回転子起磁力と非
同期の非同期起磁力成分と渦電流の流れ方の関係を示
す。
ち回転子１（塊状ヨーク４）が生じる回転子起磁力と非
同期の非同期起磁力成分と渦電流の流れ方の関係を示
す。
【００２８】固定子起磁力の回転子起磁力と同期成分は
回転子１から見て磁束が動かないから渦電流を発生しな
い。非同期成分は、回転子１から見て磁界が進行して見
え、ｎ次の起磁力の非同期成分８の波長λnと同じ波長
で渦電流密度の濃淡ができる。
回転子１から見て磁束が動かないから渦電流を発生しな
い。非同期成分は、回転子１から見て磁界が進行して見
え、ｎ次の起磁力の非同期成分８の波長λnと同じ波長
で渦電流密度の濃淡ができる。
【００２９】ヨーク４が導電性で塊状の場合には、図３
（ａ）に示すように一波長λnの間に図示の上方向と下
方向の向きに誘導起電力が生じ、これに沿ってヨーク４
（回転子１）に渦電流１４が流れる。
（ａ）に示すように一波長λnの間に図示の上方向と下
方向の向きに誘導起電力が生じ、これに沿ってヨーク４
（回転子１）に渦電流１４が流れる。
【００３０】本発明は非同期成分８の波長λnの半分以
下の長さになるようにヨーク４（回転子１）を電気的に
絶縁分割する。図３（ｂ）は塊状ヨーク４を図１に示す
ようにブロック状（区分長）に分割し、それぞれのブロ
ックの間に絶縁紙１５を設けて電気的に絶縁分割してい
る。ヨーク４の区分されたブロック長（区分長）はその
周方向に非同期成分８の波長λnの半分以下になってい
る。
下の長さになるようにヨーク４（回転子１）を電気的に
絶縁分割する。図３（ｂ）は塊状ヨーク４を図１に示す
ようにブロック状（区分長）に分割し、それぞれのブロ
ックの間に絶縁紙１５を設けて電気的に絶縁分割してい
る。ヨーク４の区分されたブロック長（区分長）はその
周方向に非同期成分８の波長λnの半分以下になってい
る。
【００３１】このように、回転子１（塊状ヨーク４）を
電気的に絶縁して分割すれば、誘導起電力の方向に沿っ
て渦電流１４が流れることができず、ローカルにループ
を作ることになるから、渦電流１４は流れにくくなり、
これにより渦電流損失も低減できる。
電気的に絶縁して分割すれば、誘導起電力の方向に沿っ
て渦電流１４が流れることができず、ローカルにループ
を作ることになるから、渦電流１４は流れにくくなり、
これにより渦電流損失も低減できる。
【００３２】換言すると、回転子１（塊状ヨーク４）を
固定子起磁力の特定調波成分における波長のほぼ半分以
下の長さに区分し、区分した区分長の境界に区分長内を
流れる渦電流が他の区分長に流れるのを阻害する渦電流
阻害手段を設けていることになる。
固定子起磁力の特定調波成分における波長のほぼ半分以
下の長さに区分し、区分した区分長の境界に区分長内を
流れる渦電流が他の区分長に流れるのを阻害する渦電流
阻害手段を設けていることになる。
【００３３】次に、回転子１の電気的な絶縁分割によっ
て渦電流損失どの程度を低減できるかを説明する。
て渦電流損失どの程度を低減できるかを説明する。
【００３４】回転子１は非同期起磁力調波の波長に合わ
せて分割（区分）するが、その場合、渦電流損失に支配
的な起磁力の非同期成分の波長に基づき分割数（区分
長）を決定する。
せて分割（区分）するが、その場合、渦電流損失に支配
的な起磁力の非同期成分の波長に基づき分割数（区分
長）を決定する。
【００３５】図４は本発明者達がシミュレーションの結
果により得られた特性図を示すもので、横軸に起磁力調
波の波長λnと電気的に絶縁分割された回転子の周方向
の長さＬの比「Ｌ／λn」をとり、縦軸に分割しない場
合との渦電流損失比をとったものである。
果により得られた特性図を示すもので、横軸に起磁力調
波の波長λnと電気的に絶縁分割された回転子の周方向
の長さＬの比「Ｌ／λn」をとり、縦軸に分割しない場
合との渦電流損失比をとったものである。
【００３６】図４から明らかなように、分割長（区分
長）が波長λnの１／２以上では絶縁分割の有無によっ
て発熱は殆ど変わらないが、１／２以下になると回転子
１の発熱が急速に減少する。本発明では分割長（区分
長）を波長λnの１／２以下にして回転子１の発熱を低
減する。
長）が波長λnの１／２以上では絶縁分割の有無によっ
て発熱は殆ど変わらないが、１／２以下になると回転子
１の発熱が急速に減少する。本発明では分割長（区分
長）を波長λnの１／２以下にして回転子１の発熱を低
減する。
【００３７】次に、どのような非同期成分が渦電流損失
に支配的であるかを本発明者達がシミュレーションの結
果に基づき説明する。
に支配的であるかを本発明者達がシミュレーションの結
果に基づき説明する。
【００３８】一般に、起磁力成分の次数が高くなるほど
磁界が回転子１と固定子２のギャップ内で廻り込み、固
定子２の起磁力調波が回転子１まで到達しなくなる。そ
の様子を図５に示す。
磁界が回転子１と固定子２のギャップ内で廻り込み、固
定子２の起磁力調波が回転子１まで到達しなくなる。そ
の様子を図５に示す。
【００３９】図５において、固定子２の作る起磁力のｎ
次の調波成分８とすると、この起磁力により固定子２か
ら回転子１に磁束９が通る。磁束９は永久磁石３を突き
抜け、回転子ヨーク４に到達し固定子１に戻ってくる。
次の調波成分８とすると、この起磁力により固定子２か
ら回転子１に磁束９が通る。磁束９は永久磁石３を突き
抜け、回転子ヨーク４に到達し固定子１に戻ってくる。
【００４０】起磁力調波が低次の場合には、図５（ａ）
に示すように回転子ヨーク４にほぼ垂直に磁場が進入
し、この結果磁石３と回転子ヨーク４に渦電流が発生す
る。一方、起磁力調波が高次の場合には、図５（ｂ）に
示すように波長が短いため磁束９がギャップ内で廻り込
み、磁場が回転子１に到達しない。従って、低次の起磁
力の磁場になるほど多くの渦電流を発生する。
に示すように回転子ヨーク４にほぼ垂直に磁場が進入
し、この結果磁石３と回転子ヨーク４に渦電流が発生す
る。一方、起磁力調波が高次の場合には、図５（ｂ）に
示すように波長が短いため磁束９がギャップ内で廻り込
み、磁場が回転子１に到達しない。従って、低次の起磁
力の磁場になるほど多くの渦電流を発生する。
【００４１】上述したように集中巻モータにおいては分
布巻モータで問題になっている５次、７次よりも低い次
数の起磁力の非同期成分があるため、渦電流損失も分布
巻と比較にならないほど大きくなり、また、非同期成分
は集中巻モータの種類、すなわち極数とスロット数の組
合せごとに、次数が異なってくる。
布巻モータで問題になっている５次、７次よりも低い次
数の起磁力の非同期成分があるため、渦電流損失も分布
巻と比較にならないほど大きくなり、また、非同期成分
は集中巻モータの種類、すなわち極数とスロット数の組
合せごとに、次数が異なってくる。
【００４２】本発明はこのように無数にある集中巻モー
タの極数とスロット数（ティース数）の組合せに着目
し、それぞれの組合せについて非同期成分をシミュレー
ションの結果に基づき整理し、渦電流に支配的な非同期
成分の影響を小さくする。
タの極数とスロット数（ティース数）の組合せに着目
し、それぞれの組合せについて非同期成分をシミュレー
ションの結果に基づき整理し、渦電流に支配的な非同期
成分の影響を小さくする。
【００４３】図６に図１に示すような集中巻モータの極
数とティース数を変えただけの３相モータにおける固定
子巻線（電機子巻線）の巻線方法を示す。
数とティース数を変えただけの３相モータにおける固定
子巻線（電機子巻線）の巻線方法を示す。
【００４４】図６において、８ｐ-９ｓとは、極数が８
でティース数が９の組み合わせのモータのことであり、
他の極数とティース数の組み合わせについても同様のこ
とを意味している。また、８極９ティースの整数倍の極
数とティース数の組み合わせ、例えば、１６極１８ティ
ースの組合せについても磁気的には繰り返し構造にな
る。
でティース数が９の組み合わせのモータのことであり、
他の極数とティース数の組み合わせについても同様のこ
とを意味している。また、８極９ティースの整数倍の極
数とティース数の組み合わせ、例えば、１６極１８ティ
ースの組合せについても磁気的には繰り返し構造にな
る。
【００４５】図６における８ｐ−９ｓ、１０ｐ−９ｓは
集中巻の巻線方法の一例を示しているが、図１に示した
ようにそれぞれのティース６にコイル５が集中的に巻装
されている。それぞれにティース６には、図６にＵ、
Ｖ、Ｗで示した３相の電流が流れるようにコイルが巻装
されている。
集中巻の巻線方法の一例を示しているが、図１に示した
ようにそれぞれのティース６にコイル５が集中的に巻装
されている。それぞれにティース６には、図６にＵ、
Ｖ、Ｗで示した３相の電流が流れるようにコイルが巻装
されている。
【００４６】Ｕ相コイルが巻いてあるティース６は+
Ｕ、-Ｕと記載しており、＋Ｕと-Ｕは巻線方向が逆にな
る。また、＋Ｕと＋Ｖと示してあるティース６に巻いて
あるコイルの巻線方向は同じになる。
Ｕ、-Ｕと記載しており、＋Ｕと-Ｕは巻線方向が逆にな
る。また、＋Ｕと＋Ｖと示してあるティース６に巻いて
あるコイルの巻線方向は同じになる。
【００４７】１０ｐ−９ｓと８ｐ−９ｓ、１０ｐ−１２
ｓと１４ｐ−１２ｓ、１４ｐ−１８ｓと２２ｐ−１８ｓ
および２ｐ−３ｓと４ｐ−３ｓはそれぞれ巻線方法は同
じとなる。
ｓと１４ｐ−１２ｓ、１４ｐ−１８ｓと２２ｐ−１８ｓ
および２ｐ−３ｓと４ｐ−３ｓはそれぞれ巻線方法は同
じとなる。
【００４８】このような巻線を施した固定子２が発生す
る起磁力の調波成分の空間次数とその強さをシミュレー
ションによる測定結果を図７〜１１に示す。
る起磁力の調波成分の空間次数とその強さをシミュレー
ションによる測定結果を図７〜１１に示す。
【００４９】図７には本発明の対象となる集中巻の起磁
力と一般的な分布巻の起磁力の差を明らかにするために
２ｐ−６ｓ、２ｐ−１２ｓの分布巻の固定子が作る起磁
力を示す。図８〜１１は本発明の対象となる集中巻の起
磁力を示し、図８は８ｐ−９ｓと１０ｐ−９ｓ、図９は
１０ｐ−１２ｓと１４ｐ−１２ｓ、図１０は１４ｐ−１
８ｓと２２ｐ−１８ｓおよび図１１は２ｐ−３ｓと４ｐ
−３ｓの固定子が作る起磁力を示している。
力と一般的な分布巻の起磁力の差を明らかにするために
２ｐ−６ｓ、２ｐ−１２ｓの分布巻の固定子が作る起磁
力を示す。図８〜１１は本発明の対象となる集中巻の起
磁力を示し、図８は８ｐ−９ｓと１０ｐ−９ｓ、図９は
１０ｐ−１２ｓと１４ｐ−１２ｓ、図１０は１４ｐ−１
８ｓと２２ｐ−１８ｓおよび図１１は２ｐ−３ｓと４ｐ
−３ｓの固定子が作る起磁力を示している。
【００５０】図７〜１１の横軸は固定子起磁力の調波成
分の空間次数、縦軸にその調波成分の強さを示してい
る。また、黒塗りした成分は同期成分で空間次数１とし
ている。同期成分は回転子１と同期して廻る成分であ
り、回転子１の起磁力の間には相対的な変動がなく、回
転子１に渦電流を発生させない。
分の空間次数、縦軸にその調波成分の強さを示してい
る。また、黒塗りした成分は同期成分で空間次数１とし
ている。同期成分は回転子１と同期して廻る成分であ
り、回転子１の起磁力の間には相対的な変動がなく、回
転子１に渦電流を発生させない。
【００５１】しかし、その他の成分は回転子１と相対速
度を持って回転する非同期成分であり、この調波起磁力
成分による磁束密度が渦電流の原因になる。これらの調
波成分は、一般的に空間次数が高くなるほど小さくな
り、さらに、図５で説明したように磁界がギャップ内で
廻り込み、固定子２の起磁力調波が回転子１まで到達し
なくなるため影響が少ない。
度を持って回転する非同期成分であり、この調波起磁力
成分による磁束密度が渦電流の原因になる。これらの調
波成分は、一般的に空間次数が高くなるほど小さくな
り、さらに、図５で説明したように磁界がギャップ内で
廻り込み、固定子２の起磁力調波が回転子１まで到達し
なくなるため影響が少ない。
【００５２】渦電流は近似的に磁場の２乗に比例するか
ら、図７〜１１の縦軸にとってある固定子起磁力の強さ
の２乗に比例する。図８から１１から分かるように、集
中巻では低次ほど起磁力の強さが大きく、渦電流損の主
な原因であることが分かる。
ら、図７〜１１の縦軸にとってある固定子起磁力の強さ
の２乗に比例する。図８から１１から分かるように、集
中巻では低次ほど起磁力の強さが大きく、渦電流損の主
な原因であることが分かる。
【００５３】さて、分布巻と集中巻の違いを検討する
に、まず分布巻についてみると、図７に示す２ｐ−６ｓ
モータでは、渦電流の原因となる最低次の非同期起磁力
調波成分の次数は５次で、この強さは小さく、起磁力の
ほとんどが同期成分で、渦電流の原因となる非同期成分
は非常に少なくなっている。このため、分布巻では固定
子起磁力の非同期成分が回転子１に渦電流を発生させて
も極めて小さく渦電流損が問題になることはない。そし
て、図７に示すように２ｐ−１２ｓとスロット数を増や
すと、さらに５次の非同期成分は少なくなる。
に、まず分布巻についてみると、図７に示す２ｐ−６ｓ
モータでは、渦電流の原因となる最低次の非同期起磁力
調波成分の次数は５次で、この強さは小さく、起磁力の
ほとんどが同期成分で、渦電流の原因となる非同期成分
は非常に少なくなっている。このため、分布巻では固定
子起磁力の非同期成分が回転子１に渦電流を発生させて
も極めて小さく渦電流損が問題になることはない。そし
て、図７に示すように２ｐ−１２ｓとスロット数を増や
すと、さらに５次の非同期成分は少なくなる。
【００５４】一方、図８に示す集中巻のモータについて
みると、１０ｐ−９ｓのモータでは、同期成分よりも低
い空間次数の非同期成分が発生している。４／５次の空
間成分は同期成分より大きく、非同期成分の中で最も大
きな渦電流損を発生させている。また、１／５次、２／
５次の調波成分による渦電流損失も無視できない程生じ
ている。
みると、１０ｐ−９ｓのモータでは、同期成分よりも低
い空間次数の非同期成分が発生している。４／５次の空
間成分は同期成分より大きく、非同期成分の中で最も大
きな渦電流損を発生させている。また、１／５次、２／
５次の調波成分による渦電流損失も無視できない程生じ
ている。
【００５５】図８に示す８ｐ−９ｓのモータでは、最大
の渦電流を引き起こす起磁力調波成分は４／５次で、そ
の他、同期成分より低次にある１／２次、１／４次の成
分も強度が大きく、これらが引き起こす渦電流も大きく
なっている。
の渦電流を引き起こす起磁力調波成分は４／５次で、そ
の他、同期成分より低次にある１／２次、１／４次の成
分も強度が大きく、これらが引き起こす渦電流も大きく
なっている。
【００５６】図９に示す１０ｐ−１２ｓのモータでは、
最大の渦電流を引き起こす起磁力調波は７／５次で、そ
の他、同期成分より低次にある１／５次の成分も強度が
大きく、これらが引き起こす渦電流も大きくなってい
る。また、１４ｐ−１２ｓのモータでは、最大の渦電流
を引き起こす起磁力調波は５／７次で、その他、同期成
分より低次にある１／７次の成分も強度が大きく、これ
らが引き起こす渦電流も大きくなっている。
最大の渦電流を引き起こす起磁力調波は７／５次で、そ
の他、同期成分より低次にある１／５次の成分も強度が
大きく、これらが引き起こす渦電流も大きくなってい
る。また、１４ｐ−１２ｓのモータでは、最大の渦電流
を引き起こす起磁力調波は５／７次で、その他、同期成
分より低次にある１／７次の成分も強度が大きく、これ
らが引き起こす渦電流も大きくなっている。
【００５７】図１０に示す１４ｐ−１８ｓのモータで
は、最大の渦電流を引き起こす起磁力調波は１１／７次
で、その他、同期成分より低次にある１／７次、５／７
次の成分も強度が大きく、これらが引き起こす渦電流も
大きくなっている。また、２２ｐ−１８ｓのモータで
は、最大の渦電流を引き起こす起磁力調波は７／１１次
で、その他、同期成分より低次にある１／１１次、５／
１１次の成分も強度が大きく、これらが引き起こす渦電
流も大きくなっている。
は、最大の渦電流を引き起こす起磁力調波は１１／７次
で、その他、同期成分より低次にある１／７次、５／７
次の成分も強度が大きく、これらが引き起こす渦電流も
大きくなっている。また、２２ｐ−１８ｓのモータで
は、最大の渦電流を引き起こす起磁力調波は７／１１次
で、その他、同期成分より低次にある１／１１次、５／
１１次の成分も強度が大きく、これらが引き起こす渦電
流も大きくなっている。
【００５８】図１１に示す２ｐ−３ｓのモータでは、最
大の渦電流を引き起こす起磁力調波は２次で、図８に示
す分布巻の５次に比べて次数が低く、強度も大きいの
で、これらが引き起こす渦電流も大きくなっている。ま
た、４ｐ−３ｓのモータでは、最大の渦電流を引き起こ
す起磁力調波は１／２次で、同期成分より低次で強度も
大きいので、これらが引き起こす渦電流も大きくなって
いる。
大の渦電流を引き起こす起磁力調波は２次で、図８に示
す分布巻の５次に比べて次数が低く、強度も大きいの
で、これらが引き起こす渦電流も大きくなっている。ま
た、４ｐ−３ｓのモータでは、最大の渦電流を引き起こ
す起磁力調波は１／２次で、同期成分より低次で強度も
大きいので、これらが引き起こす渦電流も大きくなって
いる。
【００５９】以上のように図８〜１１に示す測定結果か
ら判るように、集中巻モータでは固定子２が生じる起磁
力の非同期成分の空間次数が低く、強度も大きいので、
通常の分布巻線に比べて渦電流損が多くなる。
ら判るように、集中巻モータでは固定子２が生じる起磁
力の非同期成分の空間次数が低く、強度も大きいので、
通常の分布巻線に比べて渦電流損が多くなる。
【００６０】次に、渦電流に支配的な非同期成分の影響
を小さくするための回転子１の分割について説明する。
を小さくするための回転子１の分割について説明する。
【００６１】一般的に非同期成分のｎ次の空間調波の波
長λnは、「極ピッチ×２／空間次数」となる。例え
ば、分割巻線では図７の特性図から分かるように、２ｐ
−６ｓと２ｐ−１２ｓのモータとも渦電流の原因となる
最低次の次数は５である。次数と波長λnの関係は「波
長＝極ピッチ×２／空間次数」であるから、回転子１の
長さをＬ、極ピッチをτとすると、Ｌ／λnを１／２以
下にするためには、回転子１はτ／５以下の長さになる
ように絶縁分割する必要がある。この場合、一般的な４
極１２スロットや、４極２４スロットのモータでは、回
転子１を２０分割以上しなくてはならず、分割した回転
子を機械的に組み合わせて構成するための工数が多くな
り、また、８極以上の多極モータになるとさらに分割数
が増えるため、殆ど実用的でない。
長λnは、「極ピッチ×２／空間次数」となる。例え
ば、分割巻線では図７の特性図から分かるように、２ｐ
−６ｓと２ｐ−１２ｓのモータとも渦電流の原因となる
最低次の次数は５である。次数と波長λnの関係は「波
長＝極ピッチ×２／空間次数」であるから、回転子１の
長さをＬ、極ピッチをτとすると、Ｌ／λnを１／２以
下にするためには、回転子１はτ／５以下の長さになる
ように絶縁分割する必要がある。この場合、一般的な４
極１２スロットや、４極２４スロットのモータでは、回
転子１を２０分割以上しなくてはならず、分割した回転
子を機械的に組み合わせて構成するための工数が多くな
り、また、８極以上の多極モータになるとさらに分割数
が増えるため、殆ど実用的でない。
【００６２】一方、集中巻の場合には、例えば図８に示
す１０ｐ−９ｓに相当する１０極９スロットの渦電流の
原因となる最低次の空間次数は１／５次であり、Ｌ／λ
nを１／２以下にするためには、分割した後の回転子１
の分割周長は５τ以下にすればよいことになる。つま
り、１０極の回転子を３等分以上すれば渦電流の抑制効
果を得ることができる。また５等分以上すれば、２／５
次の成分による渦電流も抑えることができる。
す１０ｐ−９ｓに相当する１０極９スロットの渦電流の
原因となる最低次の空間次数は１／５次であり、Ｌ／λ
nを１／２以下にするためには、分割した後の回転子１
の分割周長は５τ以下にすればよいことになる。つま
り、１０極の回転子を３等分以上すれば渦電流の抑制効
果を得ることができる。また５等分以上すれば、２／５
次の成分による渦電流も抑えることができる。
【００６３】最も効率的に分割の効果を得るためには、
非同期成分の中で最も支配的な渦電流源である４／５次
の成分を抑えれば良いから、９等分以上すればよいこと
になる。この場合でも分布巻に比べて少ない分割数で渦
電流を抑制できる効果があり、分割数も少ないので構造
も複雑にならずに構成できる。
非同期成分の中で最も支配的な渦電流源である４／５次
の成分を抑えれば良いから、９等分以上すればよいこと
になる。この場合でも分布巻に比べて少ない分割数で渦
電流を抑制できる効果があり、分割数も少ないので構造
も複雑にならずに構成できる。
【００６４】同様に、図８に示す８ｐ−９ｓに相当する
８極９スロットの集中巻の場合には、渦電流の原因とな
る最低次の空間次数は１／４次であるため、Ｌ／λnを
１／２以下にするためには、分割した後の回転子の周長
は４τ以下にすればよいことになる。つまり、８極の回
転子を３等分以上すれば渦電流の抑制効果を得ることが
できる。また、５等分以上すれば、２／５次の成分によ
る渦電流も抑えることができる。最も効率的に分割の効
果を得るためには、非同期成分の中で最も支配的な渦電
流である４／５次の成分を抑えれば良く、１１等分以上
すればよいことになる。
８極９スロットの集中巻の場合には、渦電流の原因とな
る最低次の空間次数は１／４次であるため、Ｌ／λnを
１／２以下にするためには、分割した後の回転子の周長
は４τ以下にすればよいことになる。つまり、８極の回
転子を３等分以上すれば渦電流の抑制効果を得ることが
できる。また、５等分以上すれば、２／５次の成分によ
る渦電流も抑えることができる。最も効率的に分割の効
果を得るためには、非同期成分の中で最も支配的な渦電
流である４／５次の成分を抑えれば良く、１１等分以上
すればよいことになる。
【００６５】同様に、図９に示す１０ｐ−１２ｓに相当
する１０極１２スロットの集中巻の場合には、渦電流の
原因となる最低次の空間次数は１／５次であるため、Ｌ
／λnを１／２以下にするためには、分割した後の回転
子１の区分周長は５τ以下にすればよいことになる。つ
まり、１０極の回転子を３等分割以上すれば渦電流の抑
制効果を得ることができる。例えば、図１に示したヨー
ク４を５等分、磁石３を１０個の例において、最も効率
的に分割の効果を得るためには、非同期成分の中で最も
支配的な渦電流である７／５次の成分を抑えれば良く、
１５等分以上すればよいことになる。
する１０極１２スロットの集中巻の場合には、渦電流の
原因となる最低次の空間次数は１／５次であるため、Ｌ
／λnを１／２以下にするためには、分割した後の回転
子１の区分周長は５τ以下にすればよいことになる。つ
まり、１０極の回転子を３等分割以上すれば渦電流の抑
制効果を得ることができる。例えば、図１に示したヨー
ク４を５等分、磁石３を１０個の例において、最も効率
的に分割の効果を得るためには、非同期成分の中で最も
支配的な渦電流である７／５次の成分を抑えれば良く、
１５等分以上すればよいことになる。
【００６６】同様に、１４ｐ−１２ｓに相当する１４極
１２スロットの集中巻の場合には、渦電流の原因となる
最低次の空間次数は１／７次であり、Ｌ／λnを１／２
以下にするためには、分割した後の回転子の周長は７τ
以下にすればよいことになる。つまり、１４極の回転子
１を３等分以上すれば渦電流の抑制効果を得ることがで
きる。最も効率的に分割の効果を得るためには、非同期
成分の中で最も支配的な渦電流源である５／７次の成分
を抑えれば良く、１１等分以上すればよいことになる。
１２スロットの集中巻の場合には、渦電流の原因となる
最低次の空間次数は１／７次であり、Ｌ／λnを１／２
以下にするためには、分割した後の回転子の周長は７τ
以下にすればよいことになる。つまり、１４極の回転子
１を３等分以上すれば渦電流の抑制効果を得ることがで
きる。最も効率的に分割の効果を得るためには、非同期
成分の中で最も支配的な渦電流源である５／７次の成分
を抑えれば良く、１１等分以上すればよいことになる。
【００６７】図１０に示す１４ｐ−１８ｓに相当する１
４極１８スロットの集中巻の場合には、渦電流の原因と
なる最低次の空間次数は１／７次であり、Ｌ／λnを１
／２以下にするためには、分割した後の回転子１の分割
周長は７τ以下にすればよいことになる。つまり、１４
極の回転子１を３等分以上すれば渦電流の抑制効果を得
ることができる。また、１１等分以上に分割すれば、５
／７次の成分による渦電流も抑えることができる。最も
効率的に分割の効果を得るためには、非同期成分の中で
最も支配的な渦電流である１１／７次の成分を抑えれば
良く、２３等分以上すればよいことになる。
４極１８スロットの集中巻の場合には、渦電流の原因と
なる最低次の空間次数は１／７次であり、Ｌ／λnを１
／２以下にするためには、分割した後の回転子１の分割
周長は７τ以下にすればよいことになる。つまり、１４
極の回転子１を３等分以上すれば渦電流の抑制効果を得
ることができる。また、１１等分以上に分割すれば、５
／７次の成分による渦電流も抑えることができる。最も
効率的に分割の効果を得るためには、非同期成分の中で
最も支配的な渦電流である１１／７次の成分を抑えれば
良く、２３等分以上すればよいことになる。
【００６８】同様に、２２ｐ−１８ｓに相当する２２極
１８スロットの集中巻の場合には、渦電流の原因となる
最低次の空間次数は１／１１次であり、Ｌ／λnを１／
２以下にするためには、分割した後の回転子１の周長は
１１τ以下にすればよいことになる。つまり、２２極の
回転子１を３等分以上すれば渦電流の抑制効果を得るこ
とができる。また、１１等分以上すれば、５／１１次の
成分による渦電流も抑えることができる。最も効率的に
分割の効果を得るためには、非同期成分の中で最も支配
的な渦電流源である７／１１次の成分を抑えれば良く、
１５等分以上すればよいことになる。
１８スロットの集中巻の場合には、渦電流の原因となる
最低次の空間次数は１／１１次であり、Ｌ／λnを１／
２以下にするためには、分割した後の回転子１の周長は
１１τ以下にすればよいことになる。つまり、２２極の
回転子１を３等分以上すれば渦電流の抑制効果を得るこ
とができる。また、１１等分以上すれば、５／１１次の
成分による渦電流も抑えることができる。最も効率的に
分割の効果を得るためには、非同期成分の中で最も支配
的な渦電流源である７／１１次の成分を抑えれば良く、
１５等分以上すればよいことになる。
【００６９】図１１に示す２ｐ−３ｓに相当する８極１
２スロットの集中巻の場合には、渦電流の原因となる最
低次の空間次数は２次であり、この２次調波成分による
渦電流を抑制するのが最も効果的である。Ｌ／λnを１
／２以下にするためには、分割した後の回転子１の周長
はτ／２以下になればよいことになる。つまり、８極の
回転子１を１７等分以上すれば渦電流の抑制効果を得る
ことができる。
２スロットの集中巻の場合には、渦電流の原因となる最
低次の空間次数は２次であり、この２次調波成分による
渦電流を抑制するのが最も効果的である。Ｌ／λnを１
／２以下にするためには、分割した後の回転子１の周長
はτ／２以下になればよいことになる。つまり、８極の
回転子１を１７等分以上すれば渦電流の抑制効果を得る
ことができる。
【００７０】同様に、４ｐ−３ｓに相当する１６極９ス
ロットの集中巻の場合には、渦電流の原因となる最低次
の空間次数は１／２次であり、この調波成分による渦電
流を抑制するのが最も効果的である。Ｌ／λnを１／２
以下にするためには、分割した後の回転子１の周長は２
τ以下にすればよいことになる。つまり、１６極の回転
子１を１７等分以上すれば渦電流の抑制効果を得ること
ができる。
ロットの集中巻の場合には、渦電流の原因となる最低次
の空間次数は１／２次であり、この調波成分による渦電
流を抑制するのが最も効果的である。Ｌ／λnを１／２
以下にするためには、分割した後の回転子１の周長は２
τ以下にすればよいことになる。つまり、１６極の回転
子１を１７等分以上すれば渦電流の抑制効果を得ること
ができる。
【００７１】以上、極数Ｐとティース数（スロット数）
Ｎの異なるモータについて説明したが、各事例を纏める
と次のようになる。
Ｎの異なるモータについて説明したが、各事例を纏める
と次のようになる。
【００７２】すなわち、回転子１がＰ極でＮ個のティー
スに集中的に電機子巻線を巻いた固定子２をもつＭ相の
ブラシレスモータにおいて、Ｐ／２とＮ／Ｍの最大公約
数をＫとし、モータの回転子１の周方向の長さをＬとす
ると、回転子１の周方向の長さをＬ／２Ｋ以下になるよ
うに電気的に絶縁分割することになる。
スに集中的に電機子巻線を巻いた固定子２をもつＭ相の
ブラシレスモータにおいて、Ｐ／２とＮ／Ｍの最大公約
数をＫとし、モータの回転子１の周方向の長さをＬとす
ると、回転子１の周方向の長さをＬ／２Ｋ以下になるよ
うに電気的に絶縁分割することになる。
【００７３】また、最も効果的に分割するためには、同
期成分と同じ起磁力を持つ最低次の次数の成分の波長よ
りも短くすればよいことになる。具体的には、回転子１
がＰ極でＮ個のティースに集中的に電機子巻線を巻いた
固定子２をもつブラシレスモータにおいては、モータの
回転子１の周方向の長さをＬとすると、回転子１の周方
向の長さをＬ／（２Ｎ−Ｐ）以下になるように電気的に
絶縁分割することになる。
期成分と同じ起磁力を持つ最低次の次数の成分の波長よ
りも短くすればよいことになる。具体的には、回転子１
がＰ極でＮ個のティースに集中的に電機子巻線を巻いた
固定子２をもつブラシレスモータにおいては、モータの
回転子１の周方向の長さをＬとすると、回転子１の周方
向の長さをＬ／（２Ｎ−Ｐ）以下になるように電気的に
絶縁分割することになる。
【００７４】以上のようにして回転子１を電気的に絶縁
分割するのであるが、集中巻の場合には、渦電流に支配
的な非同期成分の波長が長いため、分布巻に比べ分割数
が少なくて済むことが分かり、実用的であるといえる。
分割するのであるが、集中巻の場合には、渦電流に支配
的な非同期成分の波長が長いため、分布巻に比べ分割数
が少なくて済むことが分かり、実用的であるといえる。
【００７５】このようにして回転子１の塊状ヨーク４を
電気的に絶縁分割するのであるが、換言すると、固定子
が生じる固定子起磁力の特定調波成分における波長のほ
ぼ半分以下の長さに区分し、区分した区分長の境界に区
分長内を流れる渦電流が他の区分長に流れるのを阻害す
るのであるが、固定子起磁力の回転子起磁力と非同期成
分である高調波成分のうちの強度（レベル）の大きい特
定調波成分によって回転子に流れる渦電流を小さくでき
るので回転子の渦電流損を低減できる。
電気的に絶縁分割するのであるが、換言すると、固定子
が生じる固定子起磁力の特定調波成分における波長のほ
ぼ半分以下の長さに区分し、区分した区分長の境界に区
分長内を流れる渦電流が他の区分長に流れるのを阻害す
るのであるが、固定子起磁力の回転子起磁力と非同期成
分である高調波成分のうちの強度（レベル）の大きい特
定調波成分によって回転子に流れる渦電流を小さくでき
るので回転子の渦電流損を低減できる。
【００７６】また、本発明は回転子ヨーク４がモータの
ハウジングを兼ねるような外転型のブラシレスモータに
用いて特に有効である。つまり、渦電流対策のために積
層鋼板で回転子ヨークを構成すると組立が複雑で強度も
不足するが、塊状ヨーク４を数個程度に分割したものを
組み立てるのは比較的容易なので、簡単で低コストなモ
ータを実現できる。
ハウジングを兼ねるような外転型のブラシレスモータに
用いて特に有効である。つまり、渦電流対策のために積
層鋼板で回転子ヨークを構成すると組立が複雑で強度も
不足するが、塊状ヨーク４を数個程度に分割したものを
組み立てるのは比較的容易なので、簡単で低コストなモ
ータを実現できる。
【００７７】図１２に本発明の他の実施例の要部を示
す。
す。
【００７８】図１２の実施例は塊状ヨーク４の表面に軸
方向にスリット１１を設けたものである。
方向にスリット１１を設けたものである。
【００７９】回転子１の塊状ヨーク４を流れる渦電流１
４は、表皮効果のため図１３に示すように表面に集中す
る。磁石３を設けられている回転子１のヨーク４の表面
に軸方向にスリット１１を設ける。スリット１１の間隔
はλn／２よりも小さくする。このとき空間次数ｎは起
磁力調波の最も低い次数で、λn／２＝Ｌ／２Ｋとな
る。また、最も効率的には、回転子１の長さをλn／２
＝Ｌ／（２Ｎ−Ｐ）以下になるように分割すれば良いこ
とになる。
４は、表皮効果のため図１３に示すように表面に集中す
る。磁石３を設けられている回転子１のヨーク４の表面
に軸方向にスリット１１を設ける。スリット１１の間隔
はλn／２よりも小さくする。このとき空間次数ｎは起
磁力調波の最も低い次数で、λn／２＝Ｌ／２Ｋとな
る。また、最も効率的には、回転子１の長さをλn／２
＝Ｌ／（２Ｎ−Ｐ）以下になるように分割すれば良いこ
とになる。
【００８０】図１２の実施例は渦電流阻害手段としてス
リット１１を設けたもので、この実施例においても固定
子起磁力の回転子起磁力と非同期成分である高調波成分
のうちの強度（レベル）の大きい特定調波成分によって
回転子に流れる渦電流を小さくできるので回転子の渦電
流損を低減できる。
リット１１を設けたもので、この実施例においても固定
子起磁力の回転子起磁力と非同期成分である高調波成分
のうちの強度（レベル）の大きい特定調波成分によって
回転子に流れる渦電流を小さくできるので回転子の渦電
流損を低減できる。
【００８１】なお、上述の実施例は回転子が固定子の外
側に位置する外転型について説明したが、回転子が固定
子の内側に位置する内転型のブラシレスモータにも本発
明を用いることができることは勿論のことである。
側に位置する外転型について説明したが、回転子が固定
子の内側に位置する内転型のブラシレスモータにも本発
明を用いることができることは勿論のことである。
【００８２】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、固定子起
磁力の回転子起磁力と非同期成分である高調波成分のう
ちの強度（レベル）の大きい特定調波成分によって回転
子に流れる渦電流を小さくできるので回転子の渦電流損
を低減できる。それも、回転子の塊状ヨークや磁石が導
電性である場合に有効であり、簡単な構造で回転子の渦
電流損失を抑えることができるので、安価で効率の良い
モータを得ることができる。
磁力の回転子起磁力と非同期成分である高調波成分のう
ちの強度（レベル）の大きい特定調波成分によって回転
子に流れる渦電流を小さくできるので回転子の渦電流損
を低減できる。それも、回転子の塊状ヨークや磁石が導
電性である場合に有効であり、簡単な構造で回転子の渦
電流損失を抑えることができるので、安価で効率の良い
モータを得ることができる。
【図１】本発明の一実施例を示す構成図である。
【図２】ブラシレスモータの動作説明図である。
【図３】固定子起磁力の波長と渦電流の説明図である。
【図４】本発明を説明するための発熱量の特性図であ
る。
る。
【図５】回転子が生じる磁束分布の説明図である。
【図６】集中巻ブラシレスモータの説明図である。
【図７】固定子起磁力の調波成分分布の説明図である。
【図８】固定子起磁力の調波成分分布の説明図である。
【図９】固定子起磁力の調波成分分布の説明図である。
【図１０】固定子起磁力の調波成分分布の説明図であ
る。
る。
【図１１】固定子起磁力の調波成分分布の説明図であ
る。
る。
【図１２】本発明の他の実施例の要部を示す構成図であ
る。
る。
【図１３】渦電流の表皮効果の説明図である。
１…回転子、 ２…固定子、 ３…永久磁石、 ４…塊
状ヨーク、 ５…コイル、 ６…ティース、 ７…軸
状ヨーク、 ５…コイル、 ６…ティース、 ７…軸
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田島 文男 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株式会社 日立製作所 日立研究所内 (72)発明者 二瓶 秀樹 茨城県ひたちなか市市毛1070番地 株式 会社 日立製作所 水戸工場内 (72)発明者 中田 孝則 茨城県ひたちなか市市毛1070番地 株式 会社 日立製作所 水戸工場内 (56)参考文献 特開 平11−220847（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−126287（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−176944（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02K 29/00 H02K 1/22 H02K 21/22
Claims (8)
- 【請求項１】塊状ヨークに複数個の磁石を設けられてい
る回転子と、電機子巻線を集中巻された固定子とを有す
るブラシレスモータにおいて、前記回転子の周方向長さ
を前記固定子が生じる固定子起磁力の特定調波成分にお
ける波長のほぼ半分以下の長さに区分し、区分した区分
長の境界に区分長内を流れる渦電流が他の区分長に流れ
るのを阻害する渦電流阻害手段を設けた回転子を具備す
ることを特徴とするブラシレスモータ。 - 【請求項２】塊状ヨークに複数個の磁石を設けられてい
る回転子と、電機子巻線を集中巻された固定子とを有す
るブラシレスモータにおいて、前記塊状ヨークをその周
方向に、前記固定子が生じる固定子起磁力のうち前記回
転子が生じる回転子起磁力と非同期成分の特定非同期成
分における波長のほぼ半分以下の長さに絶縁分割された
回転子を具備することを特徴とするブラシレスモータ。 - 【請求項３】複数個のティースにそれぞれ集中巻された
電機子巻線を有する固定子と、塊状ヨークに複数個の永
久磁石を設けられている回転子とを有するブラシレスモ
ータにおいて、前記塊状ヨークの周方向長さを前記固定
子が生じる固定子起磁力の特定調波成分における波長の
ほぼ半分以下の長さに区分し、前記塊状ヨークの区分長
境界の表面に軸方向のスリット設けた回転子を具備する
ことを特徴とするブラシレスモータ。 - 【請求項４】複数個のティースにそれぞれ集中巻された
電機子巻線を有する固定子と、塊状ヨークに複数個の永
久磁石を設けられ、前記固定子の外側を回転する回転子
とを有するブラシレスモータにおいて、前記塊状ヨーク
をその周方向に、前記電機子巻線が生じる起磁力のうち
前記ティース数と前記永久磁石数により定まる特定調波
成分における波長のほぼ半分以下の長さに絶縁分割され
た回転子を具備することを特徴とするブラシレスモー
タ。 - 【請求項５】塊状ヨークに複数個の磁石を設けられてい
る回転子と、電機子巻線を集中巻きされた固定子とを有
するブラシレスモータにおいて、前記回転子は、前記固
定子が生じる固定子起磁力の特定調波成分における波長
のほぼ半分以下の長さに絶縁分割されることを特徴とす
るブラシレスモータ。 - 【請求項６】塊状ヨークに複数個の磁石を設けられてい
る回転子と、電機子巻線を集中巻きされた固定子とを有
するブラシレスモータにおいて、前記回転子は、前記固
定子が生じる固定子起磁力のうち前記回転子が生じる回
転子起磁力と非同期成分の特定非同期成分における波長
のほぼ半分以下の長さに絶縁分割されることを特徴とす
るブラシレスモータ。 - 【請求項７】塊状ヨークにＰ極の磁石を設けた回転子
と、Ｎ個のティースにそれぞれ集中巻された電機子巻線
を備えた固定子とを有するＭ相のブラシレスモータにお
いて、Ｐ／２とＮ／Ｍの最大公約数をＫとし、前記回転
子の周方向長さをＬとすると、前記回転子の周方向の長
さをＬ／（２Ｋ）以下に電気的に絶縁分割したことを特
徴とするブラシレスモータ。 - 【請求項８】塊状ヨークにＰ極の磁石を設けた回転子
と、Ｎ個のティースにそれぞれ集中巻された電機子巻線
を備えた固定子を有するブラシレスモータにおいて、前
記回転子の周方向の長さをＬとすると、前記回転子の周
方向の長さをＬ／（２Ｎ−Ｐ）以下に電気的に絶縁分割
したことを特徴とするブラシレスモータ。
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|---|---|---|---|
| JP22153599A Expired - Fee Related JP3280351B2 (ja) | 1999-08-04 | 1999-08-04 | ブラシレスモータ |
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-
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