JP3552458B2 - 回転電機及びその製造方法 - Google Patents
回転電機及びその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3552458B2 JP3552458B2 JP11958397A JP11958397A JP3552458B2 JP 3552458 B2 JP3552458 B2 JP 3552458B2 JP 11958397 A JP11958397 A JP 11958397A JP 11958397 A JP11958397 A JP 11958397A JP 3552458 B2 JP3552458 B2 JP 3552458B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- stator
- winding
- center
- electric machine
- rotating electric
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Windings For Motors And Generators (AREA)
- Manufacture Of Motors, Generators (AREA)
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
- Induction Machinery (AREA)
- Brushless Motors (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固定子の中心と回転子の中心とが偏心している電動機、発電機などの回転電機の不平衡磁気吸引力低減に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７は、一般的な４極単相誘導機を示す構成図である。図において、１は固定子、２は回転子、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄは固定子１の主巻線、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄは固定子１の補助巻線、５はスロットである。また、Ｏ１は固定子１の中心、Ｏ２は回転子２の中心であり、固定子１の中心と回転子２の中心とは一致せず偏心状態である。
【０００３】
また図８は、上記図７に示すような回転電機の全体構造を示す構造図である。図において、６は回転軸、７は軸受、８はフレーム、９はブラケットである。回転軸６を支える軸受７は、フレーム８とブラケット９により固定されており、このフレーム８とブラケット９の精度により回転電機の偏心が決められる場合が多い。このため、製造工程において、各部品の寸法精度や組み込み精度を高める努力がなされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、各部品の寸法精度や組み込み精度を高める作業には限界があるため、従来の回転電機は依然として偏心が存在したままであった。
【０００５】
以下に、回転電機が偏心していることによる問題点について説明する。図９は、上記図７における誘導機の磁束分布を模式的に示す図である。図において、Φ１、Φ２、Φ３、Φ４は各主巻線により誘起される磁束、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４は各磁束の作用によって固定子１と回転子２との間に働く磁気吸引力である。
【０００６】
磁気吸引力Ｐは、空隙の磁束密度をＢ、空気の透磁率をμとすると、Ｐ＝Ｂ２／２μで求められるが、偏心がない場合は、磁束の大きさはΦ１＝Φ２＝Φ３＝Φ４と平衡であるため上記空隙の磁束密度Ｂも平衡になり、磁気吸引力はＰ１＝Ｐ２＝Ｐ３＝Ｐ４となる。従って、不平衡磁気吸引力は発生せず、振動や騒音を生じることはない。しかし、上記図７に示すように、固定子１の中心Ｏ１に対して回転子２の中心Ｏ２が偏心している場合、磁束の大きさはΦ４＞Φ３＞Φ１＞Φ２と不平衡になる。よって空隙の磁束密度Ｂも不平衡になるため、上記図９のベクトルに示すように、磁気吸引力はＰ４＞Ｐ１＞Ｐ３＞Ｐ２となって不平衡磁気吸引力が発生し、振動や騒音が発生する問題点があった。
【０００７】
本発明は上記のような問題を解消するためになされたもので、回転電機の磁束分布を平衡状態にして不平衡磁気吸引力を低減し、低振動、低騒音な回転電機を得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る回転電機は、固定子の中心と回転子の中心とが偏心している回転電機において、上記固定子の対向する巻線から誘起される磁束が平衡になるよう、上記固定子の対向する巻線が異なる巻線数になっているものである。
【０００９】
また、固定子のスロットを通る巻線の巻線数ｎは、固定子の中心と回転子の中心との偏心率をｅ、上記スロットの中心線と偏心方向とのなす角度をα、固定子の極数をｐ、偏心がない状態での巻線数をｎ０、巻線係数をβとするとき、ｎ＝β｛１−ｅｃｏｓαｃｏｓ（π／ｐ）｝ｎ０である。
【００１０】
また、固定子の中心と回転子の中心とが偏心している回転電機において、上記固定子の対向する巻線から誘起される磁束が平衡になるよう、上記固定子の対向する巻線が異なる巻線断面積になっているものである。
【００１１】
また、誘導機において、固定子のスロットを通る巻線の巻線断面積ｓは、固定子の中心と回転子の中心との偏心率をｅ、上記スロットの中心線と偏心方向とのなす角度をα、固定子の極数をｐ、偏心がない状態での巻線断面積をｓ０、巻線係数をβとするとき、ｓ＝β｛１−ｅｃｏｓαｃｏｓ（π／ｐ）｝ｓ０である。
【００１２】
また、同期機において、固定子のスロットを通る巻線の巻線断面積ｓは、固定子の中心と回転子の中心との偏心率をｅ、上記スロットの中心線と偏心方向とのなす角度をα、固定子の極数をｐ、偏心がない状態での巻線断面積をｓ０、係数をγとするとき、ｓ＝γ［１／｛１−ｅｃｏｓαｃｏｓ（π／ｐ）｝］ｓ０である。
【００１３】
また、固定子の中心と回転子の中心とが偏心している回転電機において、上記固定子の対向する巻線から誘起される磁束が平衡になるよう、上記固定子の対向する巻線のいずれか一方に抵抗が接続されているものである。
【００１４】
また、この発明に係る回転電機の製造方法は、回転電機の製造ラインにおいて、固定子の中心と回転子の中心との偏心率及び偏心方向を測定する工程、上記偏心率をｅ、上記固定子のスロットの中心線と上記偏心方向とのなす角度をα、固定子の極数をｐ、偏心がない状態での巻線数をｎ０、巻線係数をβとして、上記固定子のスロットを通る巻線数をｎ＝β｛１−ｅｃｏｓαｃｏｓ（π／ｐ）｝ｎ０で算出し、この計算値を自動巻線機に入力する工程を含むものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による４極単相誘導機の回路図である。図において、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄは固定子の主巻線、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄは固定子の補助巻線、１０はコンデンサ、１１は単相電源である。本実施の形態は、従来のように、回転電機を構成する部品や組立精度を高めることにより偏心を少なくするものと違い、偏心していることを認めた上で、対向する巻線３ａと３ｃ、３ｂと３ｄ、４ａと４ｃ、４ｂと４ｄのそれぞれの巻線数を調整し、この各巻線から誘起される磁束を平衡にすることにより不平衡磁気吸引力を低減し、低振動、低騒音な回転電機を得るものである。
【００１６】
以下に、本発明の実施の形態１による回転電機の設計理論について説明する。ここで、上記従来例の図７における回転電機の任意のスロットｘを通る巻線から誘起される磁束Φｘと、任意のスロットｙを通る巻線から誘起される磁束Φｙとを平衡にすることについて考える。磁束Φは、起磁力をＦ、磁気抵抗をＲとすると、
Φｘ＝Φｙ
Ｆｘ／Ｒｘ＝Ｆｙ／Ｒｙ （１）
で表される。また、起磁力Ｆは、巻線数をｎ、巻線電流をｉｘとすると、
Ｆｘ＝ｎｘ・ｉｘ、Ｆｙ＝ｎｙ・ｉｙ （２）
で表される。また、磁気抵抗Ｒは、磁束の磁路の空隙部の長さをｌ、空隙部の面積をＳ、空気の透磁率をμとすると、
Ｒｘ＝ｌｘ／（μ・Ｓｘ）、Ｒｙ＝ｌｙ／（μ・Ｓｙ） （３）
で表される。従って、式（１）に、式（２）及び（３）を代入すると、
（ｎｘ・ｉｘ・μ・Ｓｘ）／ｌｘ＝（ｎｙ・ｉｙ・μ・Ｓｙ）／ｌｙ （４）
となる。ここで、空気の透磁率μは一定、磁路の空隙部の面積Ｓｘは空隙長ｌｘに比べて微小であるため無視すると、式（４）は、
（ｎｘ・ｉｘ）／ｌｘ＝（ｎｙ・ｉｙ）／ｌｙ （５）
となる。即ち、式（５）より、磁束ΦｘとΦｙとを平衡にするためには、巻線数ｎ及び巻線電流ｉを変化させれば良いことが分かる。そこで、本実施の形態では、巻線電流ｉｘ、ｉｙは一定値として、巻線数ｎｘ、ｎｙを変化させることにより二つの磁束Φｘ、Φｙを平衡にすることを考える。
【００１７】
上記式（５）から分かるように、巻線数ｎは磁路の空隙長ｌに比例している。従って、偏心のない状態でのスロットｘでの巻線数をｎ０、偏心のない状態でのスロットｘの空隙長（固定子の内径から回転子の外径を引いた長さの半分）をｌ０とすれば、スロットｘを通る巻線の巻線数ｎｘは、
ｎｘ／ｎ０＝ｌｘ／２ｌ０
ｎｘ＝（ｌｘ／２ｌ０）ｎ０ （６）
で算出することができる。スロットｙでの巻線数ｎｙも同様にして求めることができる。なお、磁束の磁路における空隙部は２カ所あるので（後述）、偏心のない状態での空隙長の総和は２ｌ０となる。
【００１８】
上記式（６）の意味するところは、任意のスロットｘの巻線数ｎｘの調整を、偏心のない状態を仮定してその時の巻線数ｎ０を基準とし、スロットｘの位置での固定子１と回転子２の空隙長ｌｘに比例し、且つ偏心のない状態での空隙長ｌ０に反比例するように実行すれば、固定子の各スロットが誘起する磁束を平衡にできるということである。各スロットの巻線数を上記式（６）に従って調整すれば、結果として対向する巻線が誘起する磁束の平衡が実現できる。巻線数の調整は必ずしも全てのスロットについて行う必要はなく、偏心のない時の空隙長ｌ０との差が比較的大きい空隙長ｌｘを持つスロットだけに行っても良く、実用上問題のない程度の磁束の平衡が実現できる。この場合、最大の空隙長ｌｘとなるスロット及びそれに対向する最小の空隙長ｌｙとなるスロットを中心に巻線の調整を行う。
【００１９】
ここで、巻線数を算出するためには、磁路の空隙長ｌを算出する必要がある。以下、磁路の空隙長の算出方法について説明する。図２は、上記従来例の図７における回転電機の任意のスロットｘ周りの磁束分布を示す図である。図において、ｄは固定子１の中心Ｏ１と回転子２の中心Ｏ２との直線距離である偏心量、ｌｘ１、ｌｘ２はスロットｘ周りの磁束の磁路における２カ所の空隙部の空隙長、αｘはスロットｘの中心線と偏心方向とがなす角度である。
【００２０】
ここで、固定子１の中心Ｏ１と２カ所の空隙部とのなす角度はαｘ２−αｘ１で表されるが、これを回転電機の極数ｐを使って書き換えると、
αｘ２−αｘ１＝２π／ｐ
となる。従って、偏心方向と磁路の空隙部とがなす各々の角度は、
αｘ１＝αｘ−（π／ｐ）
αｘ２＝αｘ＋（π／ｐ）
で表される。また、空隙長ｌｘ１、ｌｘ２は、偏心のない状態での空隙長をｌ０、偏心量をｄとすると、
ｌｘ１＝ｌ０−ｄｃｏｓ｛αｘ−（π／ｐ）｝
ｌｘ２＝ｌ０−ｄｃｏｓ｛αｘ＋（π／ｐ）｝
となる。さらに、偏心率ｅ（ｅ＝ｄ／ｌ０）を使って、２カ所の空隙長の和を書き表すと、
ｌｘ＝ｌｘ１＋ｌｘ２＝２ｌ０｛１−ｅｃｏｓαｘ・ｃｏｓ（π／ｐ）｝ （７）
となる。
【００２１】
従って、スロットｘを通る巻線の巻線数は、上記式（７）を式（６）に代入して、
ｎｘ＝β｛１−ｅｃｏｓαｘ・ｃｏｓ（π／ｐ）｝ｎ０ （８）
で求めることができる。なお、上記式（８）において、βは巻線係数であり、電動機の巻線方法等に依存する係数である。スロットｙについても同様の方法で算出すれば、スロットｘを通る巻線から誘起される磁束Φｘと、スロットｙを通る巻線から誘起される磁束Φｙとを平衡にすることができる。
【００２２】
実施の形態２．
図３は、本発明の実施の形態２による三相誘導機の回路図である。図において、１２ａ、１２ｂはＵ相の巻線、１３ａ、１３ｂはＶ相の巻線、１４ａ、１４ｂはＷ相の巻線である。上記実施の形態１では、スロットの巻線数を変化させて磁束を平衡にする方法について説明したが、図に示すように、対向する巻線が並列回路となっている場合、巻線電流ｉを変えることによって、磁束を平衡にする方法が有効である。上記式（５）から分かるように、巻線数ｎを一定値にして巻線電流ｉを変化させて磁束を平衡にする方法は可能である。
【００２３】
上記式（５）において、巻線数を一定とすれば、
ｉｘ／ｌｘ＝ｉｙ／ｌｙ （１０）
となる。ここで、巻線電流ｉは、電圧をｖ、巻線抵抗をｒとすればオームの法則により、
ｉｘ＝ｖｘ／ｒｘ、ｉｙ＝ｖｙ／ｒｙ （１１）
となる。ここでは電圧は一定であるため、巻線電流ｉを変化させるためには巻線抵抗ｒを変化させれば良いことが分かる。さらに、巻線抵抗ｒは、巻線断面積をｓ、導電率をρ、巻線長をＬとすると、
ｒｘ＝Ｌｘ／（ρ・ｓｘ）、ｒｙ＝Ｌｙ／（ρ・ｓｙ） （１２）
となる。従って、上記式（１０）に式（１１）及び（１２）を代入すると、
で表される。ここで、電圧ｖ、導電率ρ、巻線長Ｌは一定とすると、式（１３）は、
ｓｘ／ｌｘ＝ｓｙ／ｌｙ （１４）
となる。
【００２４】
以上をまとめると、二つの磁束ΦｘとΦｙとを平衡にするためには、巻線電流ｉを変化させれば良く、さらに巻線電流ｉを変化させるためには巻線抵抗ｒを変化させれば良く、さらにまた巻線抵抗ｒを変化させるためには巻線断面積ｓを変化させれば良い。そして最終的には、巻線断面積ｓは磁路の空隙長ｌに比例することが分かる。
【００２５】
上記式（１４）から分かるように、巻線断面積ｓは磁路の空隙長ｌに比例している。従って、偏心のない状態でのスロットｘでの巻線断面積をｓ０、偏心のない状態でのスロットｘの空隙長（固定子の内径から回転子の外径を引いた長さの半分）をｌ０とすれば、スロットｘを通る巻線の巻線断面積ｓｘは、
ｓｘ／ｓ０＝ｌｘ／２ｌ０
ｓｘ＝（ｌｘ／２ｌ０）ｓ０ （１５）
で算出することができる。よって、スロットｘを通る巻線の巻線断面積は、上記式（７）を式（１５）に代入して、
ｓｘ＝β｛１−ｅｃｏｓαｘ・ｃｏｓ（π／ｐ）｝ｓ０ （１６）
で求めることができる。なお、上記式（１６）において、βは巻線係数であり、電動機の巻線方法等に依存する係数である。スロットｙの巻線断面積ｓｙについても同様の方法で算出すれば、スロットｘを通る巻線から誘起される磁束Φｘと、スロットｙを通る巻線から誘起される磁束Φｙとを平衡にすることができる。
【００２６】
なお、一般的には、一つの巻線単位は複数のスロットに跨っているため、スロットごとに巻線断面積を変えることは非常に困難である。従って、実際の設計では、複数のスロットごとに巻線断面積を求めておいて、この平均値を適用する方法などが考えられる。
【００２７】
実施の形態３．
上記実施の形態２では、回転電機が誘導機の場合について説明したが、回転電機が同期機の場合、巻線断面積ｓを変えて巻線電流ｉを調整し磁束を平衡にする方法が誘導機の場合と異なるため、本実施の形態では、この点について詳細に説明する。図４は、本発明の実施の形態３による三相同期機を示す構成図である。図において、１５は永久磁石である。回転子２には４個の永久磁石１５が挿入されているため、４極の同期機となる。また、図５は、上記図４の三相同期器の磁束分布を示す模式図である。図において、Φｉ１、Φｉ２、Φｉ３、Φｉ４は電流磁束、Φｍ１、Φｍ２、Φｍ３、Φｍ４は界磁磁束である。
【００２８】
同期機では、回転子２に永久磁石１５による界磁が存在するため、界磁による磁束Φｍ巻線電流による磁束Φｉとの両方について考慮する必要がある。高速回転する同期機では、主に弱め界磁制御により駆動されるが、このときの界磁磁束Φｍと各巻線との位置関係は図５のようになる。図に示すように、界磁磁束Φｍと電流磁束Φｉとは相反する関係にある。界磁磁束Φｍの向きを正にとると、回転電機駆動中の磁束は、
Φ＝Φｍ−Φｉ（Φｍ＞Φｉ）
となる。また、界磁による起磁力をＦｍ、電流による起磁力をＦｉとすると、上記式（１）より、
Φ＝Ｆｍ／Ｒ−Ｆｉ／Ｒ（Ｆｍ＞Ｆｉ） （１７）
となる。ここで、界磁による起磁力Ｆｍは一定であるため、電流による起磁力Ｆｉを変動させて磁束Φを平衡にすることを考える。
【００２９】
回転電機中に偏心がある場合、磁気抵抗Ｒが変動する。例えば、磁気抵抗Ｒが大きくなったとき、界磁による起磁力Ｆｍは一定なので、磁束Φを一定にするためには、上記式（１７）より、電流による起磁力Ｆｉを小さくしなければならない。逆に、磁気抵抗Ｒが小さくなれば、電流による起磁力Ｆｉを大きくしなければならない。即ち、磁気抵抗Ｒと電流による起磁力Ｆｉとは、
Ｆｉ∝１／Ｒ
の関係にあると言える。起磁力Ｆｉは、上記式（２）よりＦｉ＝ｎ×ｉで表され、また、上述したように、巻線電流ｉは巻線断面積ｓと比例している。従って、巻線断面積ｓと磁気抵抗Ｒとの関係は、
ｓ∝１／Ｒ
となる。磁気抵抗Ｒは上記式（３）より、磁路の空隙長ｌと比例しているため、上記式（１５）のｌｘを１／ｌｘに置き換えれば良い。即ち、同期機における任意のスロットｘを通る巻線の巻線断面積ｓｘは、
ｓｘ＝γ［１／｛１−ｅｃｏｓαｃｏｓ（π／Ｐ）｝］ｓ０ （１８）
となる。ただし、γは係数であり、界磁による起磁力Ｆｍと電流による起磁力Ｆｉとの比に依存する。
【００３０】
以上のように、同期機において、巻線断面積ｓを変えて巻線電流ｉを調整し磁束を平衡にさせるという方法を採る場合、界磁磁束Φｍと電流磁束Φｉの二つの磁束の存在を考慮に入れるので、誘導機における巻線断面積決定の式とは異なるものとなる。
【００３１】
なお、上記実施の形態２及び３では、巻線電流ｉを変える手段として巻線断面積ｓを変えたが、巻線に抵抗自体を接続して、巻線抵抗ｒを変化させ、その結果、巻線電流ｉを変化させても、同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００３２】
実施の形態４．
図６は、本発明の実施の形態４による回転電機の製造方法を示すフローチャートである。まず量産する回転電機に１から番号を符す（ステップ１）。自動巻線機で設定するｎ番目の回転電機の巻線数には、ｎ−１番目の回転電機の偏心量（偏心率）と偏心方向により上記実施の形態１における式（８）で算出された巻線数を入力する（ステップ２）。ｎ番目の固定子１に巻線をして（ステップ３）、ｎ番目の固定子１をブラケット９に挿入する（ステップ４）。さらに、ｎ番目の回転子２、回転軸６、軸受７、フレーム８を組み込み（ステップ５）、ｎ番目の回転電機の偏心量（偏心率）と偏心方向を測定する（ステップ６）。この測定結果をもとに、ｎ＋１番目の回転電機の巻線数を上記式（８）によって算出する（ステップ７）。ｎを一つ増やし（ステップ８）、ｎがＮ＋１に達してなければｎ番目の回転電機を製造し、達していれば製造を終了する（ステップ９）。
【００３３】
なお、本実施の形態では、一回ずつ偏心量と偏心方向を測定して巻線数を更新したが、抜き取りで多数個中１個の偏心量と偏心方向を測定し、次の抜き取り測定まで同一の巻線数に設定しても良い。抜き取り測定は、例えばフレーム８及びブラケット９のプレス金型の変更時にのみ実施しても良い。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように、請求項１記載の発明によれば、固定子の中心と回転子の中心とが偏心している回転電機において、上記固定子の対向する巻線から誘起される磁束が平衡になるよう、上記固定子の対向する巻線が異なる巻線数になっているので、磁束分布を平衡状態にして不平衡磁気吸引力を低減し、低振動、低騒音な回転電機を得る効果がある。
【００３５】
また、請求項２記載の発明によれば、固定子のスロットを通る巻線の巻線数ｎは、固定子の中心と回転子の中心との偏心率をｅ、上記スロットの中心線と偏心方向とのなす角度をα、固定子の極数をｐ、偏心がない状態での巻線数をｎ０、巻線係数をβとするとき、ｎ＝β｛１−ｅｃｏｓαｃｏｓ（π／ｐ）｝ｎ０であるので、磁束分布を平衡状態にして不平衡磁気吸引力を低減し、低振動、低騒音な回転電機を得る効果がある。
【００３６】
また、請求項３記載の発明によれば、固定子の中心と回転子の中心とが偏心している回転電機において、上記固定子の対向する巻線から誘起される磁束が平衡になるよう、上記固定子の対向する巻線が異なる巻線断面積になっているので、磁束分布を平衡状態にして不平衡磁気吸引力を低減し、低振動、低騒音な回転電機を得る効果がある。
【００３７】
また、請求項４記載の発明によれば、誘導機において、固定子のスロットを通る巻線の巻線断面積ｓは、固定子の中心と回転子の中心との偏心率をｅ、上記スロットの中心線と偏心方向とのなす角度をα、固定子の極数をｐ、偏心がない状態での巻線断面積をｓ０、巻線係数をβとするとき、ｓ＝β｛１−ｅｃｏｓαｃｏｓ（π／ｐ）｝ｓ０であるので、磁束分布を平衡状態にして不平衡磁気吸引力を低減し、低振動、低騒音な回転電機を得る効果がある。
【００３８】
また、請求項５記載の発明によれば、同期機において、固定子のスロットを通る巻線の巻線断面積ｓは、固定子の中心と回転子の中心との偏心率をｅ、上記スロットの中心線と偏心方向とのなす角度をα、固定子の極数をｐ、偏心がない状態での巻線断面積をｓ０、係数をγとするとき、ｓ＝γ［１／｛１−ｅｃｏｓαｃｏｓ（π／ｐ）｝］ｓ０であるので、磁束分布を平衡状態にして不平衡磁気吸引力を低減し、低振動、低騒音な回転電機を得る効果がある。
【００３９】
また、請求項６記載の発明によれば、固定子の中心と回転子の中心とが偏心している回転電機において、上記固定子の対向する巻線から誘起される磁束が平衡になるよう、上記固定子の対向する巻線のいずれか一方に抵抗が接続されているので、磁束分布を平衡にして不平衡磁気吸引力を低減し、低振動、低騒音な回転電機を得る効果がある。
【００４０】
また、請求項７記載の発明によれば、回転電機の製造ラインにおいて、固定子の中心と回転子の中心との偏心率及び偏心方向を測定する工程、上記偏心率をｅ、上記固定子のスロットの中心線と上記偏心方向とのなす角度をα、固定子の極数をｐ、偏心がない状態での巻線数をｎ０、巻線係数をβとして、上記固定子のスロットを通る巻線数をｎ＝β｛１−ｅｃｏｓαｃｏｓ（π／ｐ）｝ｎ０で算出し、この計算値を自動巻線機に入力する工程を含むので、磁束分布を平衡状態にして不平衡磁気吸引力を低減し、低振動、低騒音な回転電機を製造する方法を得る効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１による回転電機の回路図である。
【図２】本発明の実施の形態１による回転電機を説明するための図である。
【図３】本発明の実施の形態２による回転電機の回路図である。
【図４】本発明の実施の形態３による回転電機を示す構成図である。
【図５】本発明の実施の形態３による回転電機の磁束分布を示す模式図である。
【図６】本発明の実施の形態４による回転電機の製造方法を示すフローチャートである。
【図７】従来の回転電機を示す構成図である。
【図８】従来の回転電機を示す構成図である。
【図９】従来の回転電機の磁束分布を示す模式図である。
【符号の説明】
１ 固定子、２ 回転子、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ 固定子主巻線、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ 固定子補助巻線、５ スロット、６ 回転軸、７ 軸受、８ フレーム、９ ブラケット、１０ コンデンサ、１１ 単相電源、１２ａ、１２ｂＵ相の巻線、１３ａ、１３ｂ Ｖ相の巻線、１４ａ、１４ｂ Ｗ相の巻線、１５ 永久磁石
【発明の属する技術分野】
本発明は、固定子の中心と回転子の中心とが偏心している電動機、発電機などの回転電機の不平衡磁気吸引力低減に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７は、一般的な４極単相誘導機を示す構成図である。図において、１は固定子、２は回転子、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄは固定子１の主巻線、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄは固定子１の補助巻線、５はスロットである。また、Ｏ１は固定子１の中心、Ｏ２は回転子２の中心であり、固定子１の中心と回転子２の中心とは一致せず偏心状態である。
【０００３】
また図８は、上記図７に示すような回転電機の全体構造を示す構造図である。図において、６は回転軸、７は軸受、８はフレーム、９はブラケットである。回転軸６を支える軸受７は、フレーム８とブラケット９により固定されており、このフレーム８とブラケット９の精度により回転電機の偏心が決められる場合が多い。このため、製造工程において、各部品の寸法精度や組み込み精度を高める努力がなされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、各部品の寸法精度や組み込み精度を高める作業には限界があるため、従来の回転電機は依然として偏心が存在したままであった。
【０００５】
以下に、回転電機が偏心していることによる問題点について説明する。図９は、上記図７における誘導機の磁束分布を模式的に示す図である。図において、Φ１、Φ２、Φ３、Φ４は各主巻線により誘起される磁束、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４は各磁束の作用によって固定子１と回転子２との間に働く磁気吸引力である。
【０００６】
磁気吸引力Ｐは、空隙の磁束密度をＢ、空気の透磁率をμとすると、Ｐ＝Ｂ２／２μで求められるが、偏心がない場合は、磁束の大きさはΦ１＝Φ２＝Φ３＝Φ４と平衡であるため上記空隙の磁束密度Ｂも平衡になり、磁気吸引力はＰ１＝Ｐ２＝Ｐ３＝Ｐ４となる。従って、不平衡磁気吸引力は発生せず、振動や騒音を生じることはない。しかし、上記図７に示すように、固定子１の中心Ｏ１に対して回転子２の中心Ｏ２が偏心している場合、磁束の大きさはΦ４＞Φ３＞Φ１＞Φ２と不平衡になる。よって空隙の磁束密度Ｂも不平衡になるため、上記図９のベクトルに示すように、磁気吸引力はＰ４＞Ｐ１＞Ｐ３＞Ｐ２となって不平衡磁気吸引力が発生し、振動や騒音が発生する問題点があった。
【０００７】
本発明は上記のような問題を解消するためになされたもので、回転電機の磁束分布を平衡状態にして不平衡磁気吸引力を低減し、低振動、低騒音な回転電機を得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る回転電機は、固定子の中心と回転子の中心とが偏心している回転電機において、上記固定子の対向する巻線から誘起される磁束が平衡になるよう、上記固定子の対向する巻線が異なる巻線数になっているものである。
【０００９】
また、固定子のスロットを通る巻線の巻線数ｎは、固定子の中心と回転子の中心との偏心率をｅ、上記スロットの中心線と偏心方向とのなす角度をα、固定子の極数をｐ、偏心がない状態での巻線数をｎ０、巻線係数をβとするとき、ｎ＝β｛１−ｅｃｏｓαｃｏｓ（π／ｐ）｝ｎ０である。
【００１０】
また、固定子の中心と回転子の中心とが偏心している回転電機において、上記固定子の対向する巻線から誘起される磁束が平衡になるよう、上記固定子の対向する巻線が異なる巻線断面積になっているものである。
【００１１】
また、誘導機において、固定子のスロットを通る巻線の巻線断面積ｓは、固定子の中心と回転子の中心との偏心率をｅ、上記スロットの中心線と偏心方向とのなす角度をα、固定子の極数をｐ、偏心がない状態での巻線断面積をｓ０、巻線係数をβとするとき、ｓ＝β｛１−ｅｃｏｓαｃｏｓ（π／ｐ）｝ｓ０である。
【００１２】
また、同期機において、固定子のスロットを通る巻線の巻線断面積ｓは、固定子の中心と回転子の中心との偏心率をｅ、上記スロットの中心線と偏心方向とのなす角度をα、固定子の極数をｐ、偏心がない状態での巻線断面積をｓ０、係数をγとするとき、ｓ＝γ［１／｛１−ｅｃｏｓαｃｏｓ（π／ｐ）｝］ｓ０である。
【００１３】
また、固定子の中心と回転子の中心とが偏心している回転電機において、上記固定子の対向する巻線から誘起される磁束が平衡になるよう、上記固定子の対向する巻線のいずれか一方に抵抗が接続されているものである。
【００１４】
また、この発明に係る回転電機の製造方法は、回転電機の製造ラインにおいて、固定子の中心と回転子の中心との偏心率及び偏心方向を測定する工程、上記偏心率をｅ、上記固定子のスロットの中心線と上記偏心方向とのなす角度をα、固定子の極数をｐ、偏心がない状態での巻線数をｎ０、巻線係数をβとして、上記固定子のスロットを通る巻線数をｎ＝β｛１−ｅｃｏｓαｃｏｓ（π／ｐ）｝ｎ０で算出し、この計算値を自動巻線機に入力する工程を含むものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による４極単相誘導機の回路図である。図において、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄは固定子の主巻線、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄは固定子の補助巻線、１０はコンデンサ、１１は単相電源である。本実施の形態は、従来のように、回転電機を構成する部品や組立精度を高めることにより偏心を少なくするものと違い、偏心していることを認めた上で、対向する巻線３ａと３ｃ、３ｂと３ｄ、４ａと４ｃ、４ｂと４ｄのそれぞれの巻線数を調整し、この各巻線から誘起される磁束を平衡にすることにより不平衡磁気吸引力を低減し、低振動、低騒音な回転電機を得るものである。
【００１６】
以下に、本発明の実施の形態１による回転電機の設計理論について説明する。ここで、上記従来例の図７における回転電機の任意のスロットｘを通る巻線から誘起される磁束Φｘと、任意のスロットｙを通る巻線から誘起される磁束Φｙとを平衡にすることについて考える。磁束Φは、起磁力をＦ、磁気抵抗をＲとすると、
Φｘ＝Φｙ
Ｆｘ／Ｒｘ＝Ｆｙ／Ｒｙ （１）
で表される。また、起磁力Ｆは、巻線数をｎ、巻線電流をｉｘとすると、
Ｆｘ＝ｎｘ・ｉｘ、Ｆｙ＝ｎｙ・ｉｙ （２）
で表される。また、磁気抵抗Ｒは、磁束の磁路の空隙部の長さをｌ、空隙部の面積をＳ、空気の透磁率をμとすると、
Ｒｘ＝ｌｘ／（μ・Ｓｘ）、Ｒｙ＝ｌｙ／（μ・Ｓｙ） （３）
で表される。従って、式（１）に、式（２）及び（３）を代入すると、
（ｎｘ・ｉｘ・μ・Ｓｘ）／ｌｘ＝（ｎｙ・ｉｙ・μ・Ｓｙ）／ｌｙ （４）
となる。ここで、空気の透磁率μは一定、磁路の空隙部の面積Ｓｘは空隙長ｌｘに比べて微小であるため無視すると、式（４）は、
（ｎｘ・ｉｘ）／ｌｘ＝（ｎｙ・ｉｙ）／ｌｙ （５）
となる。即ち、式（５）より、磁束ΦｘとΦｙとを平衡にするためには、巻線数ｎ及び巻線電流ｉを変化させれば良いことが分かる。そこで、本実施の形態では、巻線電流ｉｘ、ｉｙは一定値として、巻線数ｎｘ、ｎｙを変化させることにより二つの磁束Φｘ、Φｙを平衡にすることを考える。
【００１７】
上記式（５）から分かるように、巻線数ｎは磁路の空隙長ｌに比例している。従って、偏心のない状態でのスロットｘでの巻線数をｎ０、偏心のない状態でのスロットｘの空隙長（固定子の内径から回転子の外径を引いた長さの半分）をｌ０とすれば、スロットｘを通る巻線の巻線数ｎｘは、
ｎｘ／ｎ０＝ｌｘ／２ｌ０
ｎｘ＝（ｌｘ／２ｌ０）ｎ０ （６）
で算出することができる。スロットｙでの巻線数ｎｙも同様にして求めることができる。なお、磁束の磁路における空隙部は２カ所あるので（後述）、偏心のない状態での空隙長の総和は２ｌ０となる。
【００１８】
上記式（６）の意味するところは、任意のスロットｘの巻線数ｎｘの調整を、偏心のない状態を仮定してその時の巻線数ｎ０を基準とし、スロットｘの位置での固定子１と回転子２の空隙長ｌｘに比例し、且つ偏心のない状態での空隙長ｌ０に反比例するように実行すれば、固定子の各スロットが誘起する磁束を平衡にできるということである。各スロットの巻線数を上記式（６）に従って調整すれば、結果として対向する巻線が誘起する磁束の平衡が実現できる。巻線数の調整は必ずしも全てのスロットについて行う必要はなく、偏心のない時の空隙長ｌ０との差が比較的大きい空隙長ｌｘを持つスロットだけに行っても良く、実用上問題のない程度の磁束の平衡が実現できる。この場合、最大の空隙長ｌｘとなるスロット及びそれに対向する最小の空隙長ｌｙとなるスロットを中心に巻線の調整を行う。
【００１９】
ここで、巻線数を算出するためには、磁路の空隙長ｌを算出する必要がある。以下、磁路の空隙長の算出方法について説明する。図２は、上記従来例の図７における回転電機の任意のスロットｘ周りの磁束分布を示す図である。図において、ｄは固定子１の中心Ｏ１と回転子２の中心Ｏ２との直線距離である偏心量、ｌｘ１、ｌｘ２はスロットｘ周りの磁束の磁路における２カ所の空隙部の空隙長、αｘはスロットｘの中心線と偏心方向とがなす角度である。
【００２０】
ここで、固定子１の中心Ｏ１と２カ所の空隙部とのなす角度はαｘ２−αｘ１で表されるが、これを回転電機の極数ｐを使って書き換えると、
αｘ２−αｘ１＝２π／ｐ
となる。従って、偏心方向と磁路の空隙部とがなす各々の角度は、
αｘ１＝αｘ−（π／ｐ）
αｘ２＝αｘ＋（π／ｐ）
で表される。また、空隙長ｌｘ１、ｌｘ２は、偏心のない状態での空隙長をｌ０、偏心量をｄとすると、
ｌｘ１＝ｌ０−ｄｃｏｓ｛αｘ−（π／ｐ）｝
ｌｘ２＝ｌ０−ｄｃｏｓ｛αｘ＋（π／ｐ）｝
となる。さらに、偏心率ｅ（ｅ＝ｄ／ｌ０）を使って、２カ所の空隙長の和を書き表すと、
ｌｘ＝ｌｘ１＋ｌｘ２＝２ｌ０｛１−ｅｃｏｓαｘ・ｃｏｓ（π／ｐ）｝ （７）
となる。
【００２１】
従って、スロットｘを通る巻線の巻線数は、上記式（７）を式（６）に代入して、
ｎｘ＝β｛１−ｅｃｏｓαｘ・ｃｏｓ（π／ｐ）｝ｎ０ （８）
で求めることができる。なお、上記式（８）において、βは巻線係数であり、電動機の巻線方法等に依存する係数である。スロットｙについても同様の方法で算出すれば、スロットｘを通る巻線から誘起される磁束Φｘと、スロットｙを通る巻線から誘起される磁束Φｙとを平衡にすることができる。
【００２２】
実施の形態２．
図３は、本発明の実施の形態２による三相誘導機の回路図である。図において、１２ａ、１２ｂはＵ相の巻線、１３ａ、１３ｂはＶ相の巻線、１４ａ、１４ｂはＷ相の巻線である。上記実施の形態１では、スロットの巻線数を変化させて磁束を平衡にする方法について説明したが、図に示すように、対向する巻線が並列回路となっている場合、巻線電流ｉを変えることによって、磁束を平衡にする方法が有効である。上記式（５）から分かるように、巻線数ｎを一定値にして巻線電流ｉを変化させて磁束を平衡にする方法は可能である。
【００２３】
上記式（５）において、巻線数を一定とすれば、
ｉｘ／ｌｘ＝ｉｙ／ｌｙ （１０）
となる。ここで、巻線電流ｉは、電圧をｖ、巻線抵抗をｒとすればオームの法則により、
ｉｘ＝ｖｘ／ｒｘ、ｉｙ＝ｖｙ／ｒｙ （１１）
となる。ここでは電圧は一定であるため、巻線電流ｉを変化させるためには巻線抵抗ｒを変化させれば良いことが分かる。さらに、巻線抵抗ｒは、巻線断面積をｓ、導電率をρ、巻線長をＬとすると、
ｒｘ＝Ｌｘ／（ρ・ｓｘ）、ｒｙ＝Ｌｙ／（ρ・ｓｙ） （１２）
となる。従って、上記式（１０）に式（１１）及び（１２）を代入すると、
ｓｘ／ｌｘ＝ｓｙ／ｌｙ （１４）
となる。
【００２４】
以上をまとめると、二つの磁束ΦｘとΦｙとを平衡にするためには、巻線電流ｉを変化させれば良く、さらに巻線電流ｉを変化させるためには巻線抵抗ｒを変化させれば良く、さらにまた巻線抵抗ｒを変化させるためには巻線断面積ｓを変化させれば良い。そして最終的には、巻線断面積ｓは磁路の空隙長ｌに比例することが分かる。
【００２５】
上記式（１４）から分かるように、巻線断面積ｓは磁路の空隙長ｌに比例している。従って、偏心のない状態でのスロットｘでの巻線断面積をｓ０、偏心のない状態でのスロットｘの空隙長（固定子の内径から回転子の外径を引いた長さの半分）をｌ０とすれば、スロットｘを通る巻線の巻線断面積ｓｘは、
ｓｘ／ｓ０＝ｌｘ／２ｌ０
ｓｘ＝（ｌｘ／２ｌ０）ｓ０ （１５）
で算出することができる。よって、スロットｘを通る巻線の巻線断面積は、上記式（７）を式（１５）に代入して、
ｓｘ＝β｛１−ｅｃｏｓαｘ・ｃｏｓ（π／ｐ）｝ｓ０ （１６）
で求めることができる。なお、上記式（１６）において、βは巻線係数であり、電動機の巻線方法等に依存する係数である。スロットｙの巻線断面積ｓｙについても同様の方法で算出すれば、スロットｘを通る巻線から誘起される磁束Φｘと、スロットｙを通る巻線から誘起される磁束Φｙとを平衡にすることができる。
【００２６】
なお、一般的には、一つの巻線単位は複数のスロットに跨っているため、スロットごとに巻線断面積を変えることは非常に困難である。従って、実際の設計では、複数のスロットごとに巻線断面積を求めておいて、この平均値を適用する方法などが考えられる。
【００２７】
実施の形態３．
上記実施の形態２では、回転電機が誘導機の場合について説明したが、回転電機が同期機の場合、巻線断面積ｓを変えて巻線電流ｉを調整し磁束を平衡にする方法が誘導機の場合と異なるため、本実施の形態では、この点について詳細に説明する。図４は、本発明の実施の形態３による三相同期機を示す構成図である。図において、１５は永久磁石である。回転子２には４個の永久磁石１５が挿入されているため、４極の同期機となる。また、図５は、上記図４の三相同期器の磁束分布を示す模式図である。図において、Φｉ１、Φｉ２、Φｉ３、Φｉ４は電流磁束、Φｍ１、Φｍ２、Φｍ３、Φｍ４は界磁磁束である。
【００２８】
同期機では、回転子２に永久磁石１５による界磁が存在するため、界磁による磁束Φｍ巻線電流による磁束Φｉとの両方について考慮する必要がある。高速回転する同期機では、主に弱め界磁制御により駆動されるが、このときの界磁磁束Φｍと各巻線との位置関係は図５のようになる。図に示すように、界磁磁束Φｍと電流磁束Φｉとは相反する関係にある。界磁磁束Φｍの向きを正にとると、回転電機駆動中の磁束は、
Φ＝Φｍ−Φｉ（Φｍ＞Φｉ）
となる。また、界磁による起磁力をＦｍ、電流による起磁力をＦｉとすると、上記式（１）より、
Φ＝Ｆｍ／Ｒ−Ｆｉ／Ｒ（Ｆｍ＞Ｆｉ） （１７）
となる。ここで、界磁による起磁力Ｆｍは一定であるため、電流による起磁力Ｆｉを変動させて磁束Φを平衡にすることを考える。
【００２９】
回転電機中に偏心がある場合、磁気抵抗Ｒが変動する。例えば、磁気抵抗Ｒが大きくなったとき、界磁による起磁力Ｆｍは一定なので、磁束Φを一定にするためには、上記式（１７）より、電流による起磁力Ｆｉを小さくしなければならない。逆に、磁気抵抗Ｒが小さくなれば、電流による起磁力Ｆｉを大きくしなければならない。即ち、磁気抵抗Ｒと電流による起磁力Ｆｉとは、
Ｆｉ∝１／Ｒ
の関係にあると言える。起磁力Ｆｉは、上記式（２）よりＦｉ＝ｎ×ｉで表され、また、上述したように、巻線電流ｉは巻線断面積ｓと比例している。従って、巻線断面積ｓと磁気抵抗Ｒとの関係は、
ｓ∝１／Ｒ
となる。磁気抵抗Ｒは上記式（３）より、磁路の空隙長ｌと比例しているため、上記式（１５）のｌｘを１／ｌｘに置き換えれば良い。即ち、同期機における任意のスロットｘを通る巻線の巻線断面積ｓｘは、
ｓｘ＝γ［１／｛１−ｅｃｏｓαｃｏｓ（π／Ｐ）｝］ｓ０ （１８）
となる。ただし、γは係数であり、界磁による起磁力Ｆｍと電流による起磁力Ｆｉとの比に依存する。
【００３０】
以上のように、同期機において、巻線断面積ｓを変えて巻線電流ｉを調整し磁束を平衡にさせるという方法を採る場合、界磁磁束Φｍと電流磁束Φｉの二つの磁束の存在を考慮に入れるので、誘導機における巻線断面積決定の式とは異なるものとなる。
【００３１】
なお、上記実施の形態２及び３では、巻線電流ｉを変える手段として巻線断面積ｓを変えたが、巻線に抵抗自体を接続して、巻線抵抗ｒを変化させ、その結果、巻線電流ｉを変化させても、同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００３２】
実施の形態４．
図６は、本発明の実施の形態４による回転電機の製造方法を示すフローチャートである。まず量産する回転電機に１から番号を符す（ステップ１）。自動巻線機で設定するｎ番目の回転電機の巻線数には、ｎ−１番目の回転電機の偏心量（偏心率）と偏心方向により上記実施の形態１における式（８）で算出された巻線数を入力する（ステップ２）。ｎ番目の固定子１に巻線をして（ステップ３）、ｎ番目の固定子１をブラケット９に挿入する（ステップ４）。さらに、ｎ番目の回転子２、回転軸６、軸受７、フレーム８を組み込み（ステップ５）、ｎ番目の回転電機の偏心量（偏心率）と偏心方向を測定する（ステップ６）。この測定結果をもとに、ｎ＋１番目の回転電機の巻線数を上記式（８）によって算出する（ステップ７）。ｎを一つ増やし（ステップ８）、ｎがＮ＋１に達してなければｎ番目の回転電機を製造し、達していれば製造を終了する（ステップ９）。
【００３３】
なお、本実施の形態では、一回ずつ偏心量と偏心方向を測定して巻線数を更新したが、抜き取りで多数個中１個の偏心量と偏心方向を測定し、次の抜き取り測定まで同一の巻線数に設定しても良い。抜き取り測定は、例えばフレーム８及びブラケット９のプレス金型の変更時にのみ実施しても良い。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように、請求項１記載の発明によれば、固定子の中心と回転子の中心とが偏心している回転電機において、上記固定子の対向する巻線から誘起される磁束が平衡になるよう、上記固定子の対向する巻線が異なる巻線数になっているので、磁束分布を平衡状態にして不平衡磁気吸引力を低減し、低振動、低騒音な回転電機を得る効果がある。
【００３５】
また、請求項２記載の発明によれば、固定子のスロットを通る巻線の巻線数ｎは、固定子の中心と回転子の中心との偏心率をｅ、上記スロットの中心線と偏心方向とのなす角度をα、固定子の極数をｐ、偏心がない状態での巻線数をｎ０、巻線係数をβとするとき、ｎ＝β｛１−ｅｃｏｓαｃｏｓ（π／ｐ）｝ｎ０であるので、磁束分布を平衡状態にして不平衡磁気吸引力を低減し、低振動、低騒音な回転電機を得る効果がある。
【００３６】
また、請求項３記載の発明によれば、固定子の中心と回転子の中心とが偏心している回転電機において、上記固定子の対向する巻線から誘起される磁束が平衡になるよう、上記固定子の対向する巻線が異なる巻線断面積になっているので、磁束分布を平衡状態にして不平衡磁気吸引力を低減し、低振動、低騒音な回転電機を得る効果がある。
【００３７】
また、請求項４記載の発明によれば、誘導機において、固定子のスロットを通る巻線の巻線断面積ｓは、固定子の中心と回転子の中心との偏心率をｅ、上記スロットの中心線と偏心方向とのなす角度をα、固定子の極数をｐ、偏心がない状態での巻線断面積をｓ０、巻線係数をβとするとき、ｓ＝β｛１−ｅｃｏｓαｃｏｓ（π／ｐ）｝ｓ０であるので、磁束分布を平衡状態にして不平衡磁気吸引力を低減し、低振動、低騒音な回転電機を得る効果がある。
【００３８】
また、請求項５記載の発明によれば、同期機において、固定子のスロットを通る巻線の巻線断面積ｓは、固定子の中心と回転子の中心との偏心率をｅ、上記スロットの中心線と偏心方向とのなす角度をα、固定子の極数をｐ、偏心がない状態での巻線断面積をｓ０、係数をγとするとき、ｓ＝γ［１／｛１−ｅｃｏｓαｃｏｓ（π／ｐ）｝］ｓ０であるので、磁束分布を平衡状態にして不平衡磁気吸引力を低減し、低振動、低騒音な回転電機を得る効果がある。
【００３９】
また、請求項６記載の発明によれば、固定子の中心と回転子の中心とが偏心している回転電機において、上記固定子の対向する巻線から誘起される磁束が平衡になるよう、上記固定子の対向する巻線のいずれか一方に抵抗が接続されているので、磁束分布を平衡にして不平衡磁気吸引力を低減し、低振動、低騒音な回転電機を得る効果がある。
【００４０】
また、請求項７記載の発明によれば、回転電機の製造ラインにおいて、固定子の中心と回転子の中心との偏心率及び偏心方向を測定する工程、上記偏心率をｅ、上記固定子のスロットの中心線と上記偏心方向とのなす角度をα、固定子の極数をｐ、偏心がない状態での巻線数をｎ０、巻線係数をβとして、上記固定子のスロットを通る巻線数をｎ＝β｛１−ｅｃｏｓαｃｏｓ（π／ｐ）｝ｎ０で算出し、この計算値を自動巻線機に入力する工程を含むので、磁束分布を平衡状態にして不平衡磁気吸引力を低減し、低振動、低騒音な回転電機を製造する方法を得る効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１による回転電機の回路図である。
【図２】本発明の実施の形態１による回転電機を説明するための図である。
【図３】本発明の実施の形態２による回転電機の回路図である。
【図４】本発明の実施の形態３による回転電機を示す構成図である。
【図５】本発明の実施の形態３による回転電機の磁束分布を示す模式図である。
【図６】本発明の実施の形態４による回転電機の製造方法を示すフローチャートである。
【図７】従来の回転電機を示す構成図である。
【図８】従来の回転電機を示す構成図である。
【図９】従来の回転電機の磁束分布を示す模式図である。
【符号の説明】
１ 固定子、２ 回転子、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ 固定子主巻線、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ 固定子補助巻線、５ スロット、６ 回転軸、７ 軸受、８ フレーム、９ ブラケット、１０ コンデンサ、１１ 単相電源、１２ａ、１２ｂＵ相の巻線、１３ａ、１３ｂ Ｖ相の巻線、１４ａ、１４ｂ Ｗ相の巻線、１５ 永久磁石
Claims (7)
- 固定子の中心と回転子の中心とが偏心している回転電機において、
上記固定子の対向する巻線から誘起される磁束が平衡になるよう、上記固定子の対向する巻線が異なる巻線数になっていることを特徴とする回転電機。 - 固定子のスロットを通る巻線の巻線数ｎは、固定子の中心と回転子の中心との偏心率をｅ、上記スロットの中心線と偏心方向とのなす角度をα、固定子の極数をｐ、偏心がない状態での巻線数をｎ0、巻線係数をβとするとき、ｎ＝β｛１−ｅｃｏｓαｃｏｓ（π／ｐ）｝ｎ0であることを特徴とする請求項１記載の回転電機。
- 固定子の中心と回転子の中心とが偏心している回転電機において、
上記固定子の対向する巻線から誘起される磁束が平衡になるよう、上記固定子の対向する巻線が異なる巻線断面積になっていることを特徴とする回転電機。 - 誘導機において、固定子のスロットを通る巻線の巻線断面積ｓは、固定子の中心と回転子の中心との偏心率をｅ、上記スロットの中心線と偏心方向とのなす角度をα、固定子の極数をｐ、偏心がない状態での巻線断面積をｓ0、巻線係数をβとするとき、ｓ＝β｛１−ｅｃｏｓαｃｏｓ（π／ｐ）｝ｓ0であることを特徴とする請求項３記載の回転電機。
- 同期機において、固定子のスロットを通る巻線の巻線断面積ｓは、固定子の中心と回転子の中心との偏心率をｅ、上記スロットの中心線と偏心方向とのなす角度をα、固定子の極数をｐ、偏心がない状態での巻線断面積をｓ0、係数をγとするとき、ｓ＝γ［１／｛１−ｅｃｏｓαｃｏｓ（π／ｐ）｝］ｓ0であることを特徴とする請求項３記載の回転電機。
- 固定子の中心と回転子の中心とが偏心している回転電機において、
上記固定子の対向する巻線から誘起される磁束が平衡になるよう、上記固定子の対向する巻線のいずれか一方に抵抗が接続されていることを特徴とする回転電機。 - 回転電機の製造ラインにおいて、固定子の中心と回転子の中心との偏心率及び偏心方向を測定する工程、上記偏心率をｅ、上記固定子のスロットの中心線と上記偏心方向とのなす角度をα、固定子の極数をｐ、偏心がない状態での巻線数をｎ0、巻線係数をβとして、上記固定子のスロットを通る巻線数をｎ＝β｛１−ｅｃｏｓαｃｏｓ（π／ｐ）｝ｎ0で算出し、この計算値を自動巻線機に入力する工程を含むことを特徴とする回転電機の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11958397A JP3552458B2 (ja) | 1997-05-09 | 1997-05-09 | 回転電機及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11958397A JP3552458B2 (ja) | 1997-05-09 | 1997-05-09 | 回転電機及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10313557A JPH10313557A (ja) | 1998-11-24 |
| JP3552458B2 true JP3552458B2 (ja) | 2004-08-11 |
Family
ID=14764963
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11958397A Expired - Fee Related JP3552458B2 (ja) | 1997-05-09 | 1997-05-09 | 回転電機及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3552458B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4665595B2 (ja) | 2005-04-28 | 2011-04-06 | トヨタ自動車株式会社 | 回転電機の巻線構造 |
| JP5361276B2 (ja) * | 2008-08-07 | 2013-12-04 | 三菱電機株式会社 | 回転電機 |
-
1997
- 1997-05-09 JP JP11958397A patent/JP3552458B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10313557A (ja) | 1998-11-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4722309B2 (ja) | 回転電機及びこの回転電機を用いた滑車駆動装置 | |
| JP2670986B2 (ja) | 電磁回転機械 | |
| JP4644832B2 (ja) | 回転電気機械 | |
| JP3716809B2 (ja) | 回転電機 | |
| US10361614B2 (en) | AC excitation synchronous rotating electric machine | |
| JP2003319583A (ja) | 同期モータ | |
| EP0226586A1 (en) | SYNCHRONOUS SERVOMOTOR. | |
| JPH11206046A (ja) | 永久磁石モータ及びその着磁方法 | |
| JP3172504B2 (ja) | 永久磁石式リラクタンス型回転電機の回転子 | |
| JP3552458B2 (ja) | 回転電機及びその製造方法 | |
| JP2835522B2 (ja) | 半径方向回転体位置制御巻線付き電磁回転機械及び半径方向回転体位置制御装置 | |
| JP4750965B2 (ja) | 磁気浮上型電動機 | |
| JP3742697B2 (ja) | ホモポーラ型リラクタンスモータ | |
| JP2860398B2 (ja) | アキシャル磁気浮上回転モータ及びこれを用いた回転機器 | |
| JP2002272067A (ja) | 籠形回転子および該籠形回転子を用いる電動機 | |
| JPH08294242A (ja) | 回転電機のロータコアまたはステータコアのスキュー | |
| JP4482918B2 (ja) | リング状の固定子コイルを有する永久磁石型電動機 | |
| JP3225072B2 (ja) | 外転式長細形モータ | |
| JP2002010594A (ja) | シンクロナスリラクタンス電動機の回転子構造 | |
| US20180091009A1 (en) | Synchronous rotating electric machine | |
| JP3679294B2 (ja) | 環状コイル式回転電機 | |
| JP6873335B1 (ja) | 回転電機 | |
| JP4088847B2 (ja) | ブラシレスモータの固定子巻線 | |
| JP3397079B2 (ja) | 永久磁石回転子の着磁方法及び永久磁石回転電機 | |
| JPH0742226Y2 (ja) | 永久磁石界磁形同期機 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20031219 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040106 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040304 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20040413 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20040426 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080514 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090514 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100514 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100514 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110514 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110514 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120514 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120514 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130514 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140514 Year of fee payment: 10 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |