JPH0347426Y2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0347426Y2 JPH0347426Y2 JP1981185107U JP18510781U JPH0347426Y2 JP H0347426 Y2 JPH0347426 Y2 JP H0347426Y2 JP 1981185107 U JP1981185107 U JP 1981185107U JP 18510781 U JP18510781 U JP 18510781U JP H0347426 Y2 JPH0347426 Y2 JP H0347426Y2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- winding
- turns
- pitch
- resistance
- slot
- 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
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- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 105
- 239000011295 pitch Substances 0.000 claims description 32
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Windings For Motors And Generators (AREA)
Description
考案の技術分野
本考案は単相または三相電源により駆動される
電動機の固定子巻線に関する。 考案の技術的背景 従来、一極の巻線を、複数の単位巻線の同心巻
によつて構成する二極電動機においては、固定子
空隙の磁束分布が正弦波となるようにするため、
各単位巻線のターン数を巻線ピツチの電気角の半
分に比例させている。 背景技術の問題点 しかしながらこのようなものでは、各単位巻線
別にみると、巻線ピツチが電気角で180度に近い
巻線では、コイル周長に対するコイルエンドの占
める率が高くなり、従つて同一ターン数の下でも
巻線抵抗が高く、損失の増大、出力の低下を招
き、且つ巻線重量が増加しコストの増大を招く欠
点がある。これに対して巻線ピツチの小さい単位
巻線では巻線係数が小さいため、有効ターン数当
りの実ターン数が多くなり、従つて有効ターン数
当りの巻線抵抗が高く、巻線重量も増し、上記同
様の欠点がある。 考案の目的 本考案は上記の欠点を除去すべくなされたもの
であり、その目的はモータ特性を左右する巻線抵
抗を増加させることなく巻線重量を低下でき、経
済的に有利になる電動機の固定子巻線を提供する
ことにある。 考案の概要 本考案は上記目的を達成する手段として、スロ
ツトピツチの異なる複数の単位巻線の同心巻によ
つて一極の巻線を構成する電動機において、前記
一極の巻線は、有効ターン数およびスロツト内占
積率を一定にする条件下での巻線抵抗Ｒと巻線重
量Ｗとの積が最小となるスロツトピツチの単位巻
線のターン数を、他の単位巻線のターン数より多
くする構成としたものである。 以下、本考案の上記構成の技術的意義について
説明する。 まず理解を助けるために一極を一個の巻線で構
成する固定子を仮定し、その巻線ピツチを変化さ
せることについて検討する。電動機出力を一定に
するためには有効ターン数を一定にしなければな
らず、その有効ターン数を一定にする実ターン数
は巻線係数により変化するが、この変化があつて
も製造性の理由からスロツト内占積率を一定にす
るために線径を変化させることを条件にする。第
１図はこの条件の下で、一般的電動機をモデルに
して、その巻線のスロツトピツチSpを種々変化
させ、その各ピツチに該当する巻線ごとにその占
積率が一定であるためのターン数と線径とを求
め、これに基いて巻線抵抗Ｒ、巻線重量Ｗ並びに
ＲとＷの積Ｒ・Ｗとを算出しその結果を図示した
ものである。この第１図から理解できるように実
ターン数の多少にかかわらず占積率が一定である
ため巻線総断面積は変らず、従つて巻線重量Ｗは
巻線周長に比例し巻線ピツチが減少するほど減少
し、また巻線ピツチが減少するほど実ターン数が
増加して線径が減少し、巻線抵抗が増加する。し
かしながら巻線ピツチと線径との両者の減少によ
る巻線抵抗の変化は一義的ではない。つまり、第
１図に示す如く、巻線抵抗Ｒは巻線ピツチの或る
値（このモデルでは10スロツトピツチ）までの減
少に対しては減少傾向を示す。これはコイルエン
ドの長さも同時に減少するためである。そして上
記値以下の巻線ピツチの減少に対しては巻線抵抗
が急増する。さて、電動機の経済性を巻線抵抗の
増加による性能の低下と云う消極面と、巻線重量
の低下によるコイル低下と云う積極面との両者を
同時に考えた場合、巻線抵抗が増加しないか、或
いは若干増してもこれに見合う以上の巻線重量の
低下があれば、経済設計の電動機と評価できる。
ここで巻線の周長とターン数とが等しい場合の巻
線について考えると線径を変化させた場合、抵抗
と重量は反比例する関係にある。従つてこの抵抗
と重量の積Ｒ・Ｗを求めれば、この値の最も小さ
い点で巻線抵抗及び巻線重量の双方が最も低く、
性能と材料費の双方が調和した低コスト設計の電
動機になる。この点を第１図に求めると巻線ピツ
チを８スロツトピツチにした場合にＲ・Ｗが最
小、即ち巻線抵抗の増加を抑えながら巻線重量を
低下できる経済的な電動機になる。 以上のことを式をもつて説明すると以下の通り
である。 巻線ピツチの電気角θは、 θ＝Sp／Ｓ・２／Ｐ・2π ……(1) ここでSp：巻線のスロツトピツチ、Ｓ：固定
子スロツト数、Ｐ：極数である。 実ターン数をＮ、有効ターン数をNmeとする
と、 Ｎ＝Nme／sin θ／２ ……(2) スロツト内の占積率が一定であると言う条件か
らスロツト内有効導体面積をSmとすると、巻線
の線径ｄは ｄ＝√ ……(3) 巻線周長LMCは LMC＝２×Ｌ＋γ×De×Sp／Ｓ×2π ……(4) ここでＬ：積厚、ｒ：極数その他の補正係数、
De：導体中心直径である。また、巻線抵抗Ｒ、
巻線重量Ｗは Ｒ＝ρLMC×Ｎ／πd2／４＝K1＋K2Sp／sin2θ／２…
…(5) Ｗ＝Ｃ×πd2／４×LMC×Ｎ＝K3＋K4Sp……(6) ここでρ：比抵抗、Ｃ：比重、K1〜K4：定数
である。 有効ターン数及び占積率が一定である条件の下
で角巻線ピツチごとの巻線抵抗Ｒ及び巻線重量Ｗ
は上記(5)及び(6)式によつて求まり、これで求めた
Ｒ，Ｗから両者の積Ｒ・Ｗが最小となるスロツト
ピツチ（巻線ピツチ）を算出するのである。これ
を満足したスロツトピツチの巻線は抵抗、重量共
に低いものであるが、実際の固定子では多スロツ
トであり、全スロツトを使用しないと総合的にみ
て不経済となるため、実施に当つては、一極当り
複数巻線とし、そのうちＲ・Ｗが最小となるスロ
ツトピツチの巻線のターン数を、他の値のスロツ
トピツチをもつ巻線のターン数より多くすること
で、上記効果、即ち巻線抵抗の増加を抑えながら
巻線重量を低下させようとするものである。 考案の実施例 以下、本考案の一実施例について、第２図及び
第１表を参照しながら説明する。この実施例は本
考案を上記「考案の概要」の項でモデルとしたス
ロツト数24個の固定子に適用た場合であり、第２
図には本考案を適用した場合の巻線分布が示され
ている。この第２図において、Ａは一極の巻線、
例えば第１極S1を形成する巻線で、この巻線Ａ
は、単位巻線A1，A2，A3，A4から構成されてい
る。A′は他の一極である第２極S2を形成する巻
線であり、この巻線A′は、単位巻線A1′，A2′，
A3′，A4′から構成されている。この実施例では、
最外側の単位巻線A1の巻線ピツチ即ちスロツト
ピツチP1を11スロツトとし、以下順に単位巻線
A2，A3及びA4のスロツトピツチP2，P3及びP4を
夫々９，７，５スロツトに設定した。また各単位
巻線A1，A2，A3及びA4のターン数を夫々順に
79，99，99及び78にした。つまりこの実施例で
は、第１図に示すＲ・Ｗの値が最小となる単位巻
線A2，A3のスロツトピツチを７，９スロツト数
とし、その実ターン数を他の単位巻線A1，A4よ
りも多い99ターンとしたものである。 第３図は従来の巻線分布を示すもので、B1乃
至B5は夫々異なるスロツトピツチの単位巻線で
ある。 この第２図及び第３図に示した本考案と従来例
との各スロツトピツチSp、実ターン数Ｎ、有効
ターン数Nme、巻線抵抗Ｒ、巻線重量Ｗを第１
表に示した。
電動機の固定子巻線に関する。 考案の技術的背景 従来、一極の巻線を、複数の単位巻線の同心巻
によつて構成する二極電動機においては、固定子
空隙の磁束分布が正弦波となるようにするため、
各単位巻線のターン数を巻線ピツチの電気角の半
分に比例させている。 背景技術の問題点 しかしながらこのようなものでは、各単位巻線
別にみると、巻線ピツチが電気角で180度に近い
巻線では、コイル周長に対するコイルエンドの占
める率が高くなり、従つて同一ターン数の下でも
巻線抵抗が高く、損失の増大、出力の低下を招
き、且つ巻線重量が増加しコストの増大を招く欠
点がある。これに対して巻線ピツチの小さい単位
巻線では巻線係数が小さいため、有効ターン数当
りの実ターン数が多くなり、従つて有効ターン数
当りの巻線抵抗が高く、巻線重量も増し、上記同
様の欠点がある。 考案の目的 本考案は上記の欠点を除去すべくなされたもの
であり、その目的はモータ特性を左右する巻線抵
抗を増加させることなく巻線重量を低下でき、経
済的に有利になる電動機の固定子巻線を提供する
ことにある。 考案の概要 本考案は上記目的を達成する手段として、スロ
ツトピツチの異なる複数の単位巻線の同心巻によ
つて一極の巻線を構成する電動機において、前記
一極の巻線は、有効ターン数およびスロツト内占
積率を一定にする条件下での巻線抵抗Ｒと巻線重
量Ｗとの積が最小となるスロツトピツチの単位巻
線のターン数を、他の単位巻線のターン数より多
くする構成としたものである。 以下、本考案の上記構成の技術的意義について
説明する。 まず理解を助けるために一極を一個の巻線で構
成する固定子を仮定し、その巻線ピツチを変化さ
せることについて検討する。電動機出力を一定に
するためには有効ターン数を一定にしなければな
らず、その有効ターン数を一定にする実ターン数
は巻線係数により変化するが、この変化があつて
も製造性の理由からスロツト内占積率を一定にす
るために線径を変化させることを条件にする。第
１図はこの条件の下で、一般的電動機をモデルに
して、その巻線のスロツトピツチSpを種々変化
させ、その各ピツチに該当する巻線ごとにその占
積率が一定であるためのターン数と線径とを求
め、これに基いて巻線抵抗Ｒ、巻線重量Ｗ並びに
ＲとＷの積Ｒ・Ｗとを算出しその結果を図示した
ものである。この第１図から理解できるように実
ターン数の多少にかかわらず占積率が一定である
ため巻線総断面積は変らず、従つて巻線重量Ｗは
巻線周長に比例し巻線ピツチが減少するほど減少
し、また巻線ピツチが減少するほど実ターン数が
増加して線径が減少し、巻線抵抗が増加する。し
かしながら巻線ピツチと線径との両者の減少によ
る巻線抵抗の変化は一義的ではない。つまり、第
１図に示す如く、巻線抵抗Ｒは巻線ピツチの或る
値（このモデルでは10スロツトピツチ）までの減
少に対しては減少傾向を示す。これはコイルエン
ドの長さも同時に減少するためである。そして上
記値以下の巻線ピツチの減少に対しては巻線抵抗
が急増する。さて、電動機の経済性を巻線抵抗の
増加による性能の低下と云う消極面と、巻線重量
の低下によるコイル低下と云う積極面との両者を
同時に考えた場合、巻線抵抗が増加しないか、或
いは若干増してもこれに見合う以上の巻線重量の
低下があれば、経済設計の電動機と評価できる。
ここで巻線の周長とターン数とが等しい場合の巻
線について考えると線径を変化させた場合、抵抗
と重量は反比例する関係にある。従つてこの抵抗
と重量の積Ｒ・Ｗを求めれば、この値の最も小さ
い点で巻線抵抗及び巻線重量の双方が最も低く、
性能と材料費の双方が調和した低コスト設計の電
動機になる。この点を第１図に求めると巻線ピツ
チを８スロツトピツチにした場合にＲ・Ｗが最
小、即ち巻線抵抗の増加を抑えながら巻線重量を
低下できる経済的な電動機になる。 以上のことを式をもつて説明すると以下の通り
である。 巻線ピツチの電気角θは、 θ＝Sp／Ｓ・２／Ｐ・2π ……(1) ここでSp：巻線のスロツトピツチ、Ｓ：固定
子スロツト数、Ｐ：極数である。 実ターン数をＮ、有効ターン数をNmeとする
と、 Ｎ＝Nme／sin θ／２ ……(2) スロツト内の占積率が一定であると言う条件か
らスロツト内有効導体面積をSmとすると、巻線
の線径ｄは ｄ＝√ ……(3) 巻線周長LMCは LMC＝２×Ｌ＋γ×De×Sp／Ｓ×2π ……(4) ここでＬ：積厚、ｒ：極数その他の補正係数、
De：導体中心直径である。また、巻線抵抗Ｒ、
巻線重量Ｗは Ｒ＝ρLMC×Ｎ／πd2／４＝K1＋K2Sp／sin2θ／２…
…(5) Ｗ＝Ｃ×πd2／４×LMC×Ｎ＝K3＋K4Sp……(6) ここでρ：比抵抗、Ｃ：比重、K1〜K4：定数
である。 有効ターン数及び占積率が一定である条件の下
で角巻線ピツチごとの巻線抵抗Ｒ及び巻線重量Ｗ
は上記(5)及び(6)式によつて求まり、これで求めた
Ｒ，Ｗから両者の積Ｒ・Ｗが最小となるスロツト
ピツチ（巻線ピツチ）を算出するのである。これ
を満足したスロツトピツチの巻線は抵抗、重量共
に低いものであるが、実際の固定子では多スロツ
トであり、全スロツトを使用しないと総合的にみ
て不経済となるため、実施に当つては、一極当り
複数巻線とし、そのうちＲ・Ｗが最小となるスロ
ツトピツチの巻線のターン数を、他の値のスロツ
トピツチをもつ巻線のターン数より多くすること
で、上記効果、即ち巻線抵抗の増加を抑えながら
巻線重量を低下させようとするものである。 考案の実施例 以下、本考案の一実施例について、第２図及び
第１表を参照しながら説明する。この実施例は本
考案を上記「考案の概要」の項でモデルとしたス
ロツト数24個の固定子に適用た場合であり、第２
図には本考案を適用した場合の巻線分布が示され
ている。この第２図において、Ａは一極の巻線、
例えば第１極S1を形成する巻線で、この巻線Ａ
は、単位巻線A1，A2，A3，A4から構成されてい
る。A′は他の一極である第２極S2を形成する巻
線であり、この巻線A′は、単位巻線A1′，A2′，
A3′，A4′から構成されている。この実施例では、
最外側の単位巻線A1の巻線ピツチ即ちスロツト
ピツチP1を11スロツトとし、以下順に単位巻線
A2，A3及びA4のスロツトピツチP2，P3及びP4を
夫々９，７，５スロツトに設定した。また各単位
巻線A1，A2，A3及びA4のターン数を夫々順に
79，99，99及び78にした。つまりこの実施例で
は、第１図に示すＲ・Ｗの値が最小となる単位巻
線A2，A3のスロツトピツチを７，９スロツト数
とし、その実ターン数を他の単位巻線A1，A4よ
りも多い99ターンとしたものである。 第３図は従来の巻線分布を示すもので、B1乃
至B5は夫々異なるスロツトピツチの単位巻線で
ある。 この第２図及び第３図に示した本考案と従来例
との各スロツトピツチSp、実ターン数Ｎ、有効
ターン数Nme、巻線抵抗Ｒ、巻線重量Ｗを第１
表に示した。
【表】
【表】
この実施例によれば第１表から明らかなよう
に、総巻線抵抗が従来よりも0.049Ω、約２％減
少しており、また巻線重量も従来よりも15g、約
２％減少し、本考案の目的が達成されていると評
価できる。 考案の効果 本考案は以上のように、有効ターン数及びスロ
ツト内占積率を一定にする条件の下で、巻線抵抗
の増加を抑えて巻線重量を低下でき、従つて性能
を低下させずにコストを低減できる経済的な電動
機の固定子巻線を提供できる。
に、総巻線抵抗が従来よりも0.049Ω、約２％減
少しており、また巻線重量も従来よりも15g、約
２％減少し、本考案の目的が達成されていると評
価できる。 考案の効果 本考案は以上のように、有効ターン数及びスロ
ツト内占積率を一定にする条件の下で、巻線抵抗
の増加を抑えて巻線重量を低下でき、従つて性能
を低下させずにコストを低減できる経済的な電動
機の固定子巻線を提供できる。
第１図は本考案の技術的意義を説明するための
図、第２図は本考案の一実施例を説明するための
巻線分布図、第３図は従来の例を説明するための
第２図相当図である。 図中、Ａ，A′は一極の巻線、A1，A2，A3，
A4，A1′，A2′，A3′，A4′は単位巻線である。
図、第２図は本考案の一実施例を説明するための
巻線分布図、第３図は従来の例を説明するための
第２図相当図である。 図中、Ａ，A′は一極の巻線、A1，A2，A3，
A4，A1′，A2′，A3′，A4′は単位巻線である。
Claims (1)
- スロツトピツチの異なる複数の単位巻線の同心
巻によつて一極の巻線を構成する電動機におい
て、前記一極の巻線は、有効ターン数およびスロ
ツト内占積率を一定にする条件下での巻線抵抗Ｒ
と巻線重量Ｗとの積が最小となるスロツトピツチ
の単位巻線のターン数を、他の単位巻線のターン
数より多くする構成となつていることを特徴とす
る電動機の固定子巻線。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18510781U JPS5890043U (ja) | 1981-12-10 | 1981-12-10 | 電動機の固定子巻線 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18510781U JPS5890043U (ja) | 1981-12-10 | 1981-12-10 | 電動機の固定子巻線 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5890043U JPS5890043U (ja) | 1983-06-18 |
| JPH0347426Y2 true JPH0347426Y2 (ja) | 1991-10-09 |
Family
ID=29985858
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18510781U Granted JPS5890043U (ja) | 1981-12-10 | 1981-12-10 | 電動機の固定子巻線 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5890043U (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5279210A (en) * | 1975-12-25 | 1977-07-04 | Hitachi Ltd | Rotary electric machine |
| JPS5486714A (en) * | 1977-12-21 | 1979-07-10 | Yaskawa Denki Seisakusho Kk | Coil for 33phase concentrically wound induction motor |
-
1981
- 1981-12-10 JP JP18510781U patent/JPS5890043U/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5279210A (en) * | 1975-12-25 | 1977-07-04 | Hitachi Ltd | Rotary electric machine |
| JPS5486714A (en) * | 1977-12-21 | 1979-07-10 | Yaskawa Denki Seisakusho Kk | Coil for 33phase concentrically wound induction motor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5890043U (ja) | 1983-06-18 |
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