JPH07298578A - 回転電機 - Google Patents
回転電機Info
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- JPH07298578A JPH07298578A JP9091794A JP9091794A JPH07298578A JP H07298578 A JPH07298578 A JP H07298578A JP 9091794 A JP9091794 A JP 9091794A JP 9091794 A JP9091794 A JP 9091794A JP H07298578 A JPH07298578 A JP H07298578A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 誘導電動機等の固定子と回転子間の空隙面の
磁束分布に生じる高調波成分を低減し、且つ固定子巻線
のコイルエンドを小形化する。 【構成】 Ｐ極で固定子スロット数３Ｐ／２の誘導電動
機において、固定子を軸方向に２等分割して第１と第２
の分割固定子１０，２０からなる分割構造とし、両分割
固定子１０，２０を周方向に電気角でβ＝９０°ずらす
と共にスロットピッチγに対するティース幅Ｗの比α＝
Ｗ／γを０．７５とし、更に各分割固定子１０，２０の
１つのティース３６毎に固定子巻線のコイルを巻き付け
る。ティース３６毎に固定子巻線のコイルを巻き付ける
ことによりコイルエンドが小形化し、これにより増大す
る磁束分布の高調波成分に対してはβ＝９０°とするこ
とにより２次高調波成分が消失し、α＝０．７５とする
ことにより４次並びに４の倍数次の高調波が消失する。
磁束分布に生じる高調波成分を低減し、且つ固定子巻線
のコイルエンドを小形化する。 【構成】 Ｐ極で固定子スロット数３Ｐ／２の誘導電動
機において、固定子を軸方向に２等分割して第１と第２
の分割固定子１０，２０からなる分割構造とし、両分割
固定子１０，２０を周方向に電気角でβ＝９０°ずらす
と共にスロットピッチγに対するティース幅Ｗの比α＝
Ｗ／γを０．７５とし、更に各分割固定子１０，２０の
１つのティース３６毎に固定子巻線のコイルを巻き付け
る。ティース３６毎に固定子巻線のコイルを巻き付ける
ことによりコイルエンドが小形化し、これにより増大す
る磁束分布の高調波成分に対してはβ＝９０°とするこ
とにより２次高調波成分が消失し、α＝０．７５とする
ことにより４次並びに４の倍数次の高調波が消失する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は誘導電動機等の回転電機
に関し、特には固定子と回転子間の空隙面の磁束分布に
おける高調波成分の低減化、並びに固定子巻線のコイル
エンドの小形化のための改良に関する。
に関し、特には固定子と回転子間の空隙面の磁束分布に
おける高調波成分の低減化、並びに固定子巻線のコイル
エンドの小形化のための改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の誘導電動機等の回転電機では、固
定子巻線のコイルエンドが大きく、コイルエンド部分の
総長さは固定子巻線全長の６０％以上を占めている。
定子巻線のコイルエンドが大きく、コイルエンド部分の
総長さは固定子巻線全長の６０％以上を占めている。
【０００３】コイルエンドは全く無駄な部分であるが、
これが大形になっている理由を、誘導電動機を例に取り
図６（ａ），（ｂ）を参照して説明する。誘導電動機で
は、一般に図６（ａ）に示すように、固定子巻線５１は
固定子コア５２に複数のスロット５３を渡って巻かれ
る。そのため、これら複数のスロット５３を渡る部分、
即ちコイルエンド５４が同図６（ｂ）に示すように、固
定子コア５２からアキシャル（軸）方向５５に大きくは
み出て脹らみ、またその長さも長くなる。
これが大形になっている理由を、誘導電動機を例に取り
図６（ａ），（ｂ）を参照して説明する。誘導電動機で
は、一般に図６（ａ）に示すように、固定子巻線５１は
固定子コア５２に複数のスロット５３を渡って巻かれ
る。そのため、これら複数のスロット５３を渡る部分、
即ちコイルエンド５４が同図６（ｂ）に示すように、固
定子コア５２からアキシャル（軸）方向５５に大きくは
み出て脹らみ、またその長さも長くなる。
【０００４】このようにコイルエンド５４が大きいと電
動機の小形化を妨げ、また銅損により効率化を妨げ、更
には銅使用量が多くその分コストアップにつながる。
動機の小形化を妨げ、また銅損により効率化を妨げ、更
には銅使用量が多くその分コストアップにつながる。
【０００５】コイルエンド５４を全く無くすことはでき
ないが、小形化は試みられている。コイルエンド小形化
の一方法としては、図７に示す「固定子ティース直巻」
方法が知られており、マイクロモータや永久磁石を用い
た小形モータに、一部適用されている。
ないが、小形化は試みられている。コイルエンド小形化
の一方法としては、図７に示す「固定子ティース直巻」
方法が知られており、マイクロモータや永久磁石を用い
た小形モータに、一部適用されている。
【０００６】ここで、前記固定子ティース直巻方法と
は、図７（ａ）に示すように、固定子巻線５１を固定子
コア５２の隣接したスロット５３，５３間毎に巻く方法
であり、つまり１つの固定子ティース５６毎に巻くこと
になる。その結果、図７（ｂ）に示すようにコイルエン
ド５４ａの固定子コア５２からのはみ出し量が減って省
スペース５７化し、またその長さも短かくなる。なお、
この「固定子ティース直巻」方法では、隣りどうしのス
ロット５３，５３にコイルを入れるため直接手で電線を
ティース５６に巻き付けることもできるので「直巻（じ
かまき）」なる語が付されているが、実際には、予めス
ロット間隔に応じた大きさのコイルを作っておいてそれ
をスロット５３，５３に嵌め込んだり、あるいは、機械
により直接電線をティース５６に巻き付ける。また、こ
の「固定子ティース直巻」方法は、図７（ａ）の如くス
ロット番号を順に１，２，３，…と付すと、例えば隣接
するスロット番号１からスロット番号２の間にコイルが
巻かれることになるので、スロット番号の１と２を用い
て「巻線ピッチ１−２」の巻線方法とも呼ばれる。
は、図７（ａ）に示すように、固定子巻線５１を固定子
コア５２の隣接したスロット５３，５３間毎に巻く方法
であり、つまり１つの固定子ティース５６毎に巻くこと
になる。その結果、図７（ｂ）に示すようにコイルエン
ド５４ａの固定子コア５２からのはみ出し量が減って省
スペース５７化し、またその長さも短かくなる。なお、
この「固定子ティース直巻」方法では、隣りどうしのス
ロット５３，５３にコイルを入れるため直接手で電線を
ティース５６に巻き付けることもできるので「直巻（じ
かまき）」なる語が付されているが、実際には、予めス
ロット間隔に応じた大きさのコイルを作っておいてそれ
をスロット５３，５３に嵌め込んだり、あるいは、機械
により直接電線をティース５６に巻き付ける。また、こ
の「固定子ティース直巻」方法は、図７（ａ）の如くス
ロット番号を順に１，２，３，…と付すと、例えば隣接
するスロット番号１からスロット番号２の間にコイルが
巻かれることになるので、スロット番号の１と２を用い
て「巻線ピッチ１−２」の巻線方法とも呼ばれる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した利点
を有する固定子ティース直巻方法も、固定子と回転子間
の空隙面の磁束分布に多くの高調波成分を生じさせるこ
とから、一般の誘導電動機など回転磁界を利用する回転
電機にとっては実用的ではなく、殆ど使用されていな
い。
を有する固定子ティース直巻方法も、固定子と回転子間
の空隙面の磁束分布に多くの高調波成分を生じさせるこ
とから、一般の誘導電動機など回転磁界を利用する回転
電機にとっては実用的ではなく、殆ど使用されていな
い。
【０００８】即ち、誘導電動機は固定子が発生する回転
磁界によって回転子を回転させるものであるから、磁界
の回転が滑らかであればある程、回転子の回転が滑らか
になる。
磁界によって回転子を回転させるものであるから、磁界
の回転が滑らかであればある程、回転子の回転が滑らか
になる。
【０００９】しかし、従来のまま「固定子ティース直
巻」方法を適用した誘導電動機では回転磁界中に表１に
示すように、基本波成分以外に、高調波成分、特に影響
の大きい２次，４次及び５次等の低次の高調波成分を多
く含むことになる。そのため、トルク脈動等が生じ、滑
らかな回転が得られないことがある。なお、表１では基
本波を基準（１００％）として、高調波成分の含有量を
示している。
巻」方法を適用した誘導電動機では回転磁界中に表１に
示すように、基本波成分以外に、高調波成分、特に影響
の大きい２次，４次及び５次等の低次の高調波成分を多
く含むことになる。そのため、トルク脈動等が生じ、滑
らかな回転が得られないことがある。なお、表１では基
本波を基準（１００％）として、高調波成分の含有量を
示している。
【００１０】
【表１】
【００１１】本発明は上記従来技術の問題点に鑑み、固
定子と回転子間の空隙面の磁束分布において、高調波成
分を低減することができ、ひいては、固定子巻線のコイ
ルエンドを小形化することができる回転電機を提供する
ことを目的とする。
定子と回転子間の空隙面の磁束分布において、高調波成
分を低減することができ、ひいては、固定子巻線のコイ
ルエンドを小形化することができる回転電機を提供する
ことを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する第１
の発明は、固定子が軸方向に分割された複数個の分割固
定子からなり、１つの分割固定子は他の分割固定子に対
して周方向にずれ角βだけずらして配置され、分割固定
子の１つのティース毎に固定子巻線のコイルが巻かれて
いることを特徴とする回転電機である。第２の発明は、
第１の発明に加えて、分割数が２であることを特徴とす
る。
の発明は、固定子が軸方向に分割された複数個の分割固
定子からなり、１つの分割固定子は他の分割固定子に対
して周方向にずれ角βだけずらして配置され、分割固定
子の１つのティース毎に固定子巻線のコイルが巻かれて
いることを特徴とする回転電機である。第２の発明は、
第１の発明に加えて、分割数が２であることを特徴とす
る。
【００１３】第３の発明は、第１または第２の発明に加
えて、極数をＰとすると固定子のスロット数が３Ｐ／２
であり、固定子巻線が３相巻線であることを特徴とす
る。
えて、極数をＰとすると固定子のスロット数が３Ｐ／２
であり、固定子巻線が３相巻線であることを特徴とす
る。
【００１４】第４の発明は、第３の発明に加えて、ずれ
角βが電気角で０°＜β＜１２０°であることを特徴と
する。また、第５の発明ではずれ角βを電気角で実質的
に９０°とすることを特徴とする。
角βが電気角で０°＜β＜１２０°であることを特徴と
する。また、第５の発明ではずれ角βを電気角で実質的
に９０°とすることを特徴とする。
【００１５】第６の発明は、第４の発明に加えて、固定
子のスロットピッチγに対するティースの幅Ｗの比α＝
Ｗ／γが、０＜α＜１であることを特徴とする。
子のスロットピッチγに対するティースの幅Ｗの比α＝
Ｗ／γが、０＜α＜１であることを特徴とする。
【００１６】第７の発明は、第５の発明に加えて、固定
子のスロットピッチγに対するティースの幅Ｗの比α＝
Ｗ／γが０．７以上且つ０．８５以下であることを特徴
とし、第８の発明は比αが実質的に０．７５または０．
８であることを特徴とする。
子のスロットピッチγに対するティースの幅Ｗの比α＝
Ｗ／γが０．７以上且つ０．８５以下であることを特徴
とし、第８の発明は比αが実質的に０．７５または０．
８であることを特徴とする。
【００１７】第９の発明では、第１ないし第８の発明を
誘導電動機としたものである。
誘導電動機としたものである。
【００１８】
【作用】固定子コアのティース毎に固定子巻線のコイル
が巻かれたことにより、「固定子ティース直巻」方法
（あるいは「巻線ピッチ１−２」法）の利点として、コ
イルエンドが小形化する。従って、コイルエンドが小形
化したコンパクトな回転電機が実現する。また、コイル
エンドが小形化した分、固定子巻線の全長が短縮するの
で、銅損が低減して回転電機が高効率化し、更に、電線
の使用量が低減して回転電機のコンパクト化に加えてコ
ストダウンが実現する。
が巻かれたことにより、「固定子ティース直巻」方法
（あるいは「巻線ピッチ１−２」法）の利点として、コ
イルエンドが小形化する。従って、コイルエンドが小形
化したコンパクトな回転電機が実現する。また、コイル
エンドが小形化した分、固定子巻線の全長が短縮するの
で、銅損が低減して回転電機が高効率化し、更に、電線
の使用量が低減して回転電機のコンパクト化に加えてコ
ストダウンが実現する。
【００１９】上述した「固定子ティース直巻」方法（あ
るいは「巻線ピッチ１−２」法）の採用だけでは固定子
と回転子間の空隙面の磁束分布に大きな高調波成分が生
じる。しかし、固定子を軸方向に分割された複数の分割
固定子からなる分割構造とし、分割固定子間に周方向に
ずれ角βを持たせることにより、分割固定子間で磁束分
布に位相差が生じることになり、この位相差はずれ角β
で変化するから、低減したい高調波成分が分割固定子間
で打ち消し合う位相差となるようにずれ角βを設定すれ
ば、その高調波成分が消失する。従って、回転電機の回
転が滑らかになる。
るいは「巻線ピッチ１−２」法）の採用だけでは固定子
と回転子間の空隙面の磁束分布に大きな高調波成分が生
じる。しかし、固定子を軸方向に分割された複数の分割
固定子からなる分割構造とし、分割固定子間に周方向に
ずれ角βを持たせることにより、分割固定子間で磁束分
布に位相差が生じることになり、この位相差はずれ角β
で変化するから、低減したい高調波成分が分割固定子間
で打ち消し合う位相差となるようにずれ角βを設定すれ
ば、その高調波成分が消失する。従って、回転電機の回
転が滑らかになる。
【００２０】固定子の分割数は基本的には任意である
が、分割数２であれば所望の高調波低減を十分行うこと
ができる上、固定子の分割構造が簡単であるので一番都
合が良い。
が、分割数２であれば所望の高調波低減を十分行うこと
ができる上、固定子の分割構造が簡単であるので一番都
合が良い。
【００２１】また、固定子は極数Ｐのときにスロット数
が３Ｐ／２で、固定子巻線が３相巻線であれば、構造が
簡単である。
が３Ｐ／２で、固定子巻線が３相巻線であれば、構造が
簡単である。
【００２２】ずれ角βは低減したい高調波成分の次数に
依存するだけで基本的には任意であるが、Ｐ極機の場合
に固定子スロット数が３Ｐ／２で３相巻線であれば、電
気角でいうと０＜β＜１２０°で十分である（但し、１
２０°は電気角で表わしたスロットピッチγである）。
特には、多小の設定誤差があっても実質的にβ＝９０°
（電気角）とすると、２次高調波成分が消失する。
依存するだけで基本的には任意であるが、Ｐ極機の場合
に固定子スロット数が３Ｐ／２で３相巻線であれば、電
気角でいうと０＜β＜１２０°で十分である（但し、１
２０°は電気角で表わしたスロットピッチγである）。
特には、多小の設定誤差があっても実質的にβ＝９０°
（電気角）とすると、２次高調波成分が消失する。
【００２３】一方、スロットピッチγに対するティース
幅Ｗの比α（＝Ｗ／γ）は基本的には０＜α＜１の範囲
で任意である。しかし、この比αによって磁束分布の形
が変化するので、好ましくは、０．７≦α≦０．８５の
範囲でαを調整することにより各ティースの起磁力毎に
高調波成分を打ち消し合うことが可能となる。特に実質
的にβ＝９０°（電気角）の場合に多小の設定誤差があ
っても実質的にα＝０．７５とすると、２次高調波成分
の消失に加えて、４次高調波成分、更には４の倍数次の
高調波成分も消失する。なお、β＝９０°の場合にαを
実質的に０．８とすれば、４次高調波成分は消失しない
が、α＝０．７５の場合に比べて基本波成分が大きくな
る。
幅Ｗの比α（＝Ｗ／γ）は基本的には０＜α＜１の範囲
で任意である。しかし、この比αによって磁束分布の形
が変化するので、好ましくは、０．７≦α≦０．８５の
範囲でαを調整することにより各ティースの起磁力毎に
高調波成分を打ち消し合うことが可能となる。特に実質
的にβ＝９０°（電気角）の場合に多小の設定誤差があ
っても実質的にα＝０．７５とすると、２次高調波成分
の消失に加えて、４次高調波成分、更には４の倍数次の
高調波成分も消失する。なお、β＝９０°の場合にαを
実質的に０．８とすれば、４次高調波成分は消失しない
が、α＝０．７５の場合に比べて基本波成分が大きくな
る。
【００２４】誘導電動機の場合には、誘導電動機が本来
有する丈夫且つ簡単な構造といった利点を失うことな
く、回転磁界中の高調波成分、特に低次のものを低減す
ることができ、回転が滑らかになる。
有する丈夫且つ簡単な構造といった利点を失うことな
く、回転磁界中の高調波成分、特に低次のものを低減す
ることができ、回転が滑らかになる。
【００２５】
【実施例】以下、本発明をその実施例とともに、図面を
参照して説明する。図面中、図１にはずれ角βと、スロ
ットピッチγと、ティース幅Ｗとの関係が示され、図２
には固定子の分割構造が示されている。また、図３には
各分割固定子における固定子巻線の巻き付け状態が示さ
れている。更に、図４には２次高調波成分の消失理由を
説明するための波形が示され、図５には４次高調波成分
の消失理由を説明するための波形が示されている。
参照して説明する。図面中、図１にはずれ角βと、スロ
ットピッチγと、ティース幅Ｗとの関係が示され、図２
には固定子の分割構造が示されている。また、図３には
各分割固定子における固定子巻線の巻き付け状態が示さ
れている。更に、図４には２次高調波成分の消失理由を
説明するための波形が示され、図５には４次高調波成分
の消失理由を説明するための波形が示されている。
【００２６】図２に示す回転電機３０は３相の誘導電動
機であり、その固定子３１は軸方向に２等分割され、同
仕様の第１の分割固定子１０と第２の分割固定子２０か
らできている。第１，第２両分割固定子１０，２０は図
１に示すように、ずれ角βだけ周方向つまり軸まわりに
ずらして、フレーム３２等に固定されている。そして、
第１，第２両分割固定子１０，２０に対向して共通の回
転子３３がその軸３４によりフレーム３２等に回転可能
に支持されている。図１中、１１は第１分割固定子１０
のスロット（実線）、２１は第２分割固定子２０のスロ
ット（破線）を示す。また、３５は固定子コアを示し、
Ｗは固定コア３５のティース３６の幅を示し、γはスロ
ットピッチを示す。更に、図２中、１２は第１分割固定
子１０のコイルエンド、２２は第２分割固定子２０のコ
イルエンドを示し、「固定子ティース直巻」方法を適用
したため、図７で説明した理由により軸方向への脹みは
極めて小さい。
機であり、その固定子３１は軸方向に２等分割され、同
仕様の第１の分割固定子１０と第２の分割固定子２０か
らできている。第１，第２両分割固定子１０，２０は図
１に示すように、ずれ角βだけ周方向つまり軸まわりに
ずらして、フレーム３２等に固定されている。そして、
第１，第２両分割固定子１０，２０に対向して共通の回
転子３３がその軸３４によりフレーム３２等に回転可能
に支持されている。図１中、１１は第１分割固定子１０
のスロット（実線）、２１は第２分割固定子２０のスロ
ット（破線）を示す。また、３５は固定子コアを示し、
Ｗは固定コア３５のティース３６の幅を示し、γはスロ
ットピッチを示す。更に、図２中、１２は第１分割固定
子１０のコイルエンド、２２は第２分割固定子２０のコ
イルエンドを示し、「固定子ティース直巻」方法を適用
したため、図７で説明した理由により軸方向への脹みは
極めて小さい。
【００２７】本実施例では、上述した誘導電動機３０が
極数Ｐ＝４の４極機であり、図３に示すように、第１，
第２各分割固定子の固定子コア３５には電気角で言うと
γ＝１２０°（機械角では６０°）のスロットピッチで
６個の固定子スロットがある。そして、各分割固定子別
に、「固定子ティース直巻」方法により、言い換えれば
「巻線ピッチ１−２」法により、ｕ，ｖ，ｗ３相の固定
子巻線３７を形成してある。つまり、隣接するスロット
どうしにコイルを入れることにより、１つの固定子ティ
ース３６毎に１つの相のコイルを巻き付けてある。図３
中、符号１〜６はスロット番号である。第１，第２両分
割固定子１０，２０間では、固定子コア３５の仕様も、
固定子巻線３７の仕様も互いに同じである。
極数Ｐ＝４の４極機であり、図３に示すように、第１，
第２各分割固定子の固定子コア３５には電気角で言うと
γ＝１２０°（機械角では６０°）のスロットピッチで
６個の固定子スロットがある。そして、各分割固定子別
に、「固定子ティース直巻」方法により、言い換えれば
「巻線ピッチ１−２」法により、ｕ，ｖ，ｗ３相の固定
子巻線３７を形成してある。つまり、隣接するスロット
どうしにコイルを入れることにより、１つの固定子ティ
ース３６毎に１つの相のコイルを巻き付けてある。図３
中、符号１〜６はスロット番号である。第１，第２両分
割固定子１０，２０間では、固定子コア３５の仕様も、
固定子巻線３７の仕様も互いに同じである。
【００２８】このように固定子巻線３７が別々に形成さ
れた同仕様の第１，第２両分割固定子１０，２０間で
は、同じ相のコイルどうしを直列または並列に接続し
て、電気的に一体化してある。
れた同仕様の第１，第２両分割固定子１０，２０間で
は、同じ相のコイルどうしを直列または並列に接続し
て、電気的に一体化してある。
【００２９】＜第１実施例：２次高調波対策＞上述した
４極３相誘導電動機３０において、固定子１１と回転子
３３の空隙面３９での磁束分布から２次高調波成分を除
去するため、図１において、スロットピッチγ＝１２０
°（電気角）に対して電気角で表わすとずれ角βをβ＝
９０°（機械角では４５°）、スロットピッチγに対す
るティース幅Ｗの比αをα＝０．８、従って電気角で表
わすとティース幅ＷをＷ＝９６°（機械角では４８°）
と定めた。その結果、表２に示すように、２次高調波成
分が完全に消失した。但し、４次や５次の高調波成分は
残っている。
４極３相誘導電動機３０において、固定子１１と回転子
３３の空隙面３９での磁束分布から２次高調波成分を除
去するため、図１において、スロットピッチγ＝１２０
°（電気角）に対して電気角で表わすとずれ角βをβ＝
９０°（機械角では４５°）、スロットピッチγに対す
るティース幅Ｗの比αをα＝０．８、従って電気角で表
わすとティース幅ＷをＷ＝９６°（機械角では４８°）
と定めた。その結果、表２に示すように、２次高調波成
分が完全に消失した。但し、４次や５次の高調波成分は
残っている。
【００３０】
【表２】
【００３１】２次高調波成分が消失した理由は次の通り
である。図４に示すように、第１分割固定子１０の起磁
力（図４（ａ））と、第２分割固定子２０の起磁力（図
４（ｂ））との間に位相差が生じる。この場合、電気角
でずれ角β＝９０°としたことにより、第１分割固定子
１０による２次高調波成分１３と第２分割固定子２０に
よる２次高調波成分２３とは１８０°（β×２＝９０°
×２＝１８０°）の位相差を持つことになり、固定子３
１全体としては双方の２次高調波成分１３，２３が打ち
消し合うことにより、図４（ｃ）に示すように２次高調
波成分が完全に消失する。ここで、ずれ角βが９０°の
場合に２次高調波成分の消失効果が最大であったが、９
０°から離れるに従って次第に消失効果が低下するとは
言え、０＜β＜γ（スロットピッチ：１２０°）であれ
ばそれなりの効果を得ることができる。また、比α（＝
ティース幅Ｗ／スロットピッチγ）については、ティー
ス幅Ｗの大小によって磁束分布の形が異なるために、高
調波成分打ち消し合いの効果が幾分左右されるが、基本
波の振幅も幾分左右されるので、巻線の作業性が良い範
囲０．８５以下も考慮してなくべく大きい値０．８に設
定した。もちろん、０＜α＜１の範囲で任意の値とする
ことができる。
である。図４に示すように、第１分割固定子１０の起磁
力（図４（ａ））と、第２分割固定子２０の起磁力（図
４（ｂ））との間に位相差が生じる。この場合、電気角
でずれ角β＝９０°としたことにより、第１分割固定子
１０による２次高調波成分１３と第２分割固定子２０に
よる２次高調波成分２３とは１８０°（β×２＝９０°
×２＝１８０°）の位相差を持つことになり、固定子３
１全体としては双方の２次高調波成分１３，２３が打ち
消し合うことにより、図４（ｃ）に示すように２次高調
波成分が完全に消失する。ここで、ずれ角βが９０°の
場合に２次高調波成分の消失効果が最大であったが、９
０°から離れるに従って次第に消失効果が低下するとは
言え、０＜β＜γ（スロットピッチ：１２０°）であれ
ばそれなりの効果を得ることができる。また、比α（＝
ティース幅Ｗ／スロットピッチγ）については、ティー
ス幅Ｗの大小によって磁束分布の形が異なるために、高
調波成分打ち消し合いの効果が幾分左右されるが、基本
波の振幅も幾分左右されるので、巻線の作業性が良い範
囲０．８５以下も考慮してなくべく大きい値０．８に設
定した。もちろん、０＜α＜１の範囲で任意の値とする
ことができる。
【００３２】上述した２次高調波成分の完全消失の説明
はＰ＝４即ち４極機についての例であるが、一般にＰ極
機でスロット数が３Ｐ／２の場合には、実質的にβ＝９
０°近傍とすることにより２次高調波成分を完全に無く
すことができる。
はＰ＝４即ち４極機についての例であるが、一般にＰ極
機でスロット数が３Ｐ／２の場合には、実質的にβ＝９
０°近傍とすることにより２次高調波成分を完全に無く
すことができる。
【００３３】＜第２実施例：４次高調波対策＞表２から
判るように、ずれ角βがβ＝９０°では４次高調波成分
が残っている。そこで、２次高調波成分の代りに、４次
高調波成分を除去するため、１８０°／４＝４５°であ
ることから、図１において、スロットピッチγ＝１２０
°に対してずれ角βを実質的にβ＝４５°（電気角）近
傍とした。この場合、２次高調波成分は消せないが、第
１実施例と同様な理由、即ち第１分割固定子１０による
４次高調波成分と第２分割固定子２０による４次高調波
成分とが１８０°の位相差（逆相）となり、固定子３１
全体としては双方が互いに打ち消し合って、４次高調波
成分は完全に消失した。
判るように、ずれ角βがβ＝９０°では４次高調波成分
が残っている。そこで、２次高調波成分の代りに、４次
高調波成分を除去するため、１８０°／４＝４５°であ
ることから、図１において、スロットピッチγ＝１２０
°に対してずれ角βを実質的にβ＝４５°（電気角）近
傍とした。この場合、２次高調波成分は消せないが、第
１実施例と同様な理由、即ち第１分割固定子１０による
４次高調波成分と第２分割固定子２０による４次高調波
成分とが１８０°の位相差（逆相）となり、固定子３１
全体としては双方が互いに打ち消し合って、４次高調波
成分は完全に消失した。
【００３４】＜第３実施例：２次及び４次高調波の同時
対策＞次に、２次と４次の両高調波成分を同時に低減し
た実施例を説明する。まず、図１において、スロットピ
ッチγ＝１２０°（電気角）に対して電気角で表わすと
ずれ角βをβ＝９０°（機械角では４５°）とした。ま
た、スロットピッチγに対するティース幅Ｗの比αをα
＝０．７５、従って電気角で表わすとティース幅ＷをＷ
＝９０°（機械角では４５°）と定めた。その結果、表
３に示すように、２次と４次、更には４の倍数次（８
次，１２次，…）の高調波成分が完全に消失した。
対策＞次に、２次と４次の両高調波成分を同時に低減し
た実施例を説明する。まず、図１において、スロットピ
ッチγ＝１２０°（電気角）に対して電気角で表わすと
ずれ角βをβ＝９０°（機械角では４５°）とした。ま
た、スロットピッチγに対するティース幅Ｗの比αをα
＝０．７５、従って電気角で表わすとティース幅ＷをＷ
＝９０°（機械角では４５°）と定めた。その結果、表
３に示すように、２次と４次、更には４の倍数次（８
次，１２次，…）の高調波成分が完全に消失した。
【００３５】
【表３】
【００３６】２次はもとより、４次並びに４の倍数次の
各高調波成分が完全に消失した理由は次の通りである。 ずれ角βを実質的にβ＝９０°近傍とすることによ
り、第１実施例で述べた理由により、基本的に２次高調
波成分が第１，第２両分割固定子１０，２０間で打ち消
し合って消失する。 β＝９０°の状態で比α、即ちティース幅／スロッ
トピッチ（＝Ｗ／γ）の値を励磁電流の増加により力率
が悪化しない０．７≦αの範囲で調整すると４次高調波
成分が大小に変化し、α＝０．７５の場合が最良で４次
高調波成分が消失する。即ち、４極機でスロット数６の
場合に「巻線ピッチ１−２」法で固定子巻線３７を形成
すると、起磁力分布は図５のモデルで表わすことがで
き、起磁力発生区間４０がティース幅Ｗによって変化す
る。そして４次高調波成分４１の振幅は起磁力発生区間
４０内での４次高調波成分４１の積分値、換言すれば一
重斜線を付した正の部分４２の面積と交叉斜線を付した
負の部分４３の面積との差の絶対値で決まる。そこで、
正部分４２の面積と負部分４３の面積とが等しければ４
次高調波成分は消失したことになり、これはαが０．７
５近傍の場合、つまりＷ＝α・γ＝９０°（電気角）近
傍で成立した。なお、８次や１２次など４の倍数次の高
調波成分は、４次高調波成分とともに自動的に消失す
る。
各高調波成分が完全に消失した理由は次の通りである。 ずれ角βを実質的にβ＝９０°近傍とすることによ
り、第１実施例で述べた理由により、基本的に２次高調
波成分が第１，第２両分割固定子１０，２０間で打ち消
し合って消失する。 β＝９０°の状態で比α、即ちティース幅／スロッ
トピッチ（＝Ｗ／γ）の値を励磁電流の増加により力率
が悪化しない０．７≦αの範囲で調整すると４次高調波
成分が大小に変化し、α＝０．７５の場合が最良で４次
高調波成分が消失する。即ち、４極機でスロット数６の
場合に「巻線ピッチ１−２」法で固定子巻線３７を形成
すると、起磁力分布は図５のモデルで表わすことがで
き、起磁力発生区間４０がティース幅Ｗによって変化す
る。そして４次高調波成分４１の振幅は起磁力発生区間
４０内での４次高調波成分４１の積分値、換言すれば一
重斜線を付した正の部分４２の面積と交叉斜線を付した
負の部分４３の面積との差の絶対値で決まる。そこで、
正部分４２の面積と負部分４３の面積とが等しければ４
次高調波成分は消失したことになり、これはαが０．７
５近傍の場合、つまりＷ＝α・γ＝９０°（電気角）近
傍で成立した。なお、８次や１２次など４の倍数次の高
調波成分は、４次高調波成分とともに自動的に消失す
る。
【００３７】上述した２次及び４次高調波成分の完全消
失はＰ＝４即ち４極機についての例であるが、一般にＰ
極機でスロット数が３Ｐ／２の場合には、実質的に、α
＝０．７５、β＝９０°（電気角）とすることにより２
次及び４次高調波成分を完全に無くすことができる。
失はＰ＝４即ち４極機についての例であるが、一般にＰ
極機でスロット数が３Ｐ／２の場合には、実質的に、α
＝０．７５、β＝９０°（電気角）とすることにより２
次及び４次高調波成分を完全に無くすことができる。
【００３８】上記実施例は誘導電動機についてである
が、本発明は回転磁界を利用した電動機など各種回転電
機に適用することができる。また、固定子分割数は２以
上でも良い。
が、本発明は回転磁界を利用した電動機など各種回転電
機に適用することができる。また、固定子分割数は２以
上でも良い。
【００３９】
【発明の効果】固定子コアのティース毎に固定子巻線の
コイルが巻かれたことにより、「固定子ティース直巻」
方法（あるいは「巻線ピッチ１−２」法）の利点とし
て、コイルエンドが小形化する。従って、コイルエンド
が小形化したコンパクトな回転電機が実現する。また、
コイルエンドが小形化した分、固定子巻線の全長が短縮
するので、銅損が低減して回転電機が高効率化し、更
に、電線の使用量が低減して回転電機のコンパクト化に
加えてコストダウンが実現する。
コイルが巻かれたことにより、「固定子ティース直巻」
方法（あるいは「巻線ピッチ１−２」法）の利点とし
て、コイルエンドが小形化する。従って、コイルエンド
が小形化したコンパクトな回転電機が実現する。また、
コイルエンドが小形化した分、固定子巻線の全長が短縮
するので、銅損が低減して回転電機が高効率化し、更
に、電線の使用量が低減して回転電機のコンパクト化に
加えてコストダウンが実現する。
【００４０】「固定子ティース直巻」方法（あるいは
「巻線ピッチ１−２」法）の採用だけでは固定子と回転
子間の空隙面の磁束分布に大きな高調波成分が生じる。
しかし、固定子を軸方向に分割された複数の分割固定子
からなる分割構造とし、分割固定子間に周方向にずれ角
βを持たせたことにより、分割固定子間で磁束分布に位
相差が生じることになり、この位相差はずれ角βで変化
するから、低減したい高調波成分が分割固定子間で打ち
消し合う位相差となるようにずれ角βを設定すれば、そ
の高調波成分が消失する。従って、回転電機の回転が滑
らかになる。
「巻線ピッチ１−２」法）の採用だけでは固定子と回転
子間の空隙面の磁束分布に大きな高調波成分が生じる。
しかし、固定子を軸方向に分割された複数の分割固定子
からなる分割構造とし、分割固定子間に周方向にずれ角
βを持たせたことにより、分割固定子間で磁束分布に位
相差が生じることになり、この位相差はずれ角βで変化
するから、低減したい高調波成分が分割固定子間で打ち
消し合う位相差となるようにずれ角βを設定すれば、そ
の高調波成分が消失する。従って、回転電機の回転が滑
らかになる。
【００４１】固定子の分割数が２であれば所望の高調波
低減を十分行うことができる上、固定子の分割構造が簡
単である。
低減を十分行うことができる上、固定子の分割構造が簡
単である。
【００４２】また、固定子は極数Ｐのときにスロット数
が３Ｐ／２で、固定子巻線が３相巻線であれば、構造が
簡単である。
が３Ｐ／２で、固定子巻線が３相巻線であれば、構造が
簡単である。
【００４３】Ｐ極機の場合に固定子スロット数が３Ｐ／
２で３相巻線であれば、ずれ角βは電気角でいうと０＜
β＜１２０°で所望の高調波成分を低減でき、多小の設
定誤差があっても実質的にβ＝９０°（電気角）とする
と、２次高調波成分が消失する。
２で３相巻線であれば、ずれ角βは電気角でいうと０＜
β＜１２０°で所望の高調波成分を低減でき、多小の設
定誤差があっても実質的にβ＝９０°（電気角）とする
と、２次高調波成分が消失する。
【００４４】一方、スロットピッチγに対するティース
幅Ｗの比α（＝Ｗ／γ）によって磁束分布の形が変化す
るので、０．７≦α≦０．８５の範囲でαを調整するこ
とにより各ティースの起磁力毎に高調波成分を打ち消し
合うことが可能となり、特に実質的にβ＝９０°（電気
角）の場合に多小の設定誤差があっても実質的にα＝
０．７５とすると、２次高調波成分の消失に加えて、４
次高調波成分、更には４の倍数次の高調波成分も消失す
る。また、β＝９０°の場合にαを実質的に０．８とす
れば、４次高調波成分は消失しないが、α＝０．７５の
場合に比べて基本波成分が大きくなる。
幅Ｗの比α（＝Ｗ／γ）によって磁束分布の形が変化す
るので、０．７≦α≦０．８５の範囲でαを調整するこ
とにより各ティースの起磁力毎に高調波成分を打ち消し
合うことが可能となり、特に実質的にβ＝９０°（電気
角）の場合に多小の設定誤差があっても実質的にα＝
０．７５とすると、２次高調波成分の消失に加えて、４
次高調波成分、更には４の倍数次の高調波成分も消失す
る。また、β＝９０°の場合にαを実質的に０．８とす
れば、４次高調波成分は消失しないが、α＝０．７５の
場合に比べて基本波成分が大きくなる。
【００４５】誘導電動機の場合には、誘導電動機を本来
有する丈夫且つ簡単な構造といった利点を失うことな
く、回転磁界中の高調波成分、特に低次のものを低減す
ることができ、回転が滑らかになる。
有する丈夫且つ簡単な構造といった利点を失うことな
く、回転磁界中の高調波成分、特に低次のものを低減す
ることができ、回転が滑らかになる。
【図１】本発明の一実施例に係る誘導電動機の一部省略
した横断面構造を示す図。
した横断面構造を示す図。
【図２】図１の誘導電動機の一部省略した縦断面構造を
示す図。
示す図。
【図３】各分割固定子の固定子コア及び固定子巻線を示
す図。
す図。
【図４】ずれ角βの調整による２次高調波成分消失の理
由を説明するための波形図。
由を説明するための波形図。
【図５】比αの調整による４次高調波成分消失の理由を
説明するための波形図。
説明するための波形図。
【図６】従来の誘導電動機におけるコイルエンドを示す
図。
図。
【図７】固定子ティース直巻方法によるコイルエンドの
小形化を示す図。
小形化を示す図。
１０，２０ 分割固定子 １１，２１ スロット １２，２２ コイルエンド １３，２３ ２次高調波成分 ３０ 誘導電動機 ３１ 固定子 ３２ フレーム ３３ 回転子 ３４ 軸 ３５ 固定子コア ３６ ティース ３７ 固定子巻線 ３９ 空隙面 ４０ 起磁力発生区間 ４１ ４次高調波成分 ４２ 正部分 ４３ 負部分
Claims (9)
- 【請求項１】 固定子が軸方向に分割された複数個の分
割固定子からなり、１つの分割固定子は他の分割固定子
に対して周方向にずれ角βだけずらして配置され、分割
固定子の１つのティース毎に固定子巻線のコイルが巻か
れていることを特徴とする回転電機。 - 【請求項２】 分割数が２であることを特徴とする請求
項１記載の回転電機。 - 【請求項３】 極数をＰとすると固定子のスロット数が
３Ｐ／２であり、固定子巻線が３相巻線であることを特
徴とする請求項１または２記載の回転電機。 - 【請求項４】 ずれ角βが電気角で０°＜β＜１２０°
であることを特徴とする請求項３記載の回転電機。 - 【請求項５】 ずれ角βが電気角で実質的に９０°であ
ることを特徴とする請求項３記載の回転電機。 - 【請求項６】 固定子のスロットピッチγに対するティ
ースの幅Ｗの比α＝Ｗ／γが、０＜α＜１であることを
特徴とする請求項４記載の回転電機。 - 【請求項７】 固定子のスロットピッチγに対するティ
ースの幅Ｗの比α＝Ｗ／γが０．７以上且つ０．８５以
下であることを特徴とする請求項５記載の回転電機。 - 【請求項８】 固定子のスロットピッチγに対するティ
ースの幅Ｗの比α＝Ｗ／γが実質的に０．７５または
０．８であることを特徴とする請求項７記載の回転電
機。 - 【請求項９】 誘導電動機であることを特徴とする請求
項１ないし８記載の回転電機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9091794A JPH07298578A (ja) | 1994-04-28 | 1994-04-28 | 回転電機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9091794A JPH07298578A (ja) | 1994-04-28 | 1994-04-28 | 回転電機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07298578A true JPH07298578A (ja) | 1995-11-10 |
Family
ID=14011783
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9091794A Withdrawn JPH07298578A (ja) | 1994-04-28 | 1994-04-28 | 回転電機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07298578A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999054985A1 (en) * | 1998-04-21 | 1999-10-28 | Höganäs Ab | Induction machine stator |
| WO2001048890A1 (en) * | 1999-12-23 | 2001-07-05 | Höganäs Ab | Electrical machine stator and rotor |
| JP2005532775A (ja) * | 2002-07-10 | 2005-10-27 | ケベック メタル パウダーズ リミテッド | 電気機械用の多相爪型極構造 |
| JP2006230189A (ja) * | 2005-01-21 | 2006-08-31 | Hitachi Ltd | 回転電機 |
| JP2009011092A (ja) * | 2007-06-28 | 2009-01-15 | Shibaura Institute Of Technology | ブラシレスモータ |
| US7541710B2 (en) | 2005-01-21 | 2009-06-02 | Hitachi, Ltd. | Rotating electric machine |
| WO2009119333A1 (ja) * | 2008-03-28 | 2009-10-01 | トヨタ自動車株式会社 | 回転電機 |
| US7642685B2 (en) | 2005-02-22 | 2010-01-05 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Induction machine |
| US7902713B2 (en) | 2007-12-21 | 2011-03-08 | Hitachi Appliances, Inc. | Self-starting type permanent magnet synchronous motor and a compressor using the same |
| WO2013084901A1 (ja) * | 2011-12-05 | 2013-06-13 | 株式会社安川電機 | モータ |
| WO2014192608A1 (ja) * | 2013-05-31 | 2014-12-04 | 並木精密宝石株式会社 | インナーロータ型ブラシレスモータ |
-
1994
- 1994-04-28 JP JP9091794A patent/JPH07298578A/ja not_active Withdrawn
Cited By (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999054985A1 (en) * | 1998-04-21 | 1999-10-28 | Höganäs Ab | Induction machine stator |
| US6815863B1 (en) | 1998-04-21 | 2004-11-09 | Höganäs Ab | Induction machine stator |
| WO2001048890A1 (en) * | 1999-12-23 | 2001-07-05 | Höganäs Ab | Electrical machine stator and rotor |
| JP2003518904A (ja) * | 1999-12-23 | 2003-06-10 | ホガナス アクチボラゲット | 電気機械固定子および回転子 |
| US6849985B2 (en) | 1999-12-23 | 2005-02-01 | Höganäs Ab | Electrical machine stator and rotor |
| JP2005532775A (ja) * | 2002-07-10 | 2005-10-27 | ケベック メタル パウダーズ リミテッド | 電気機械用の多相爪型極構造 |
| JP4865223B2 (ja) * | 2002-07-10 | 2012-02-01 | ケベック メタル パウダーズ リミテッド | 電気機械用の多相爪型極構造 |
| US7541710B2 (en) | 2005-01-21 | 2009-06-02 | Hitachi, Ltd. | Rotating electric machine |
| JP2006230189A (ja) * | 2005-01-21 | 2006-08-31 | Hitachi Ltd | 回転電機 |
| US7642685B2 (en) | 2005-02-22 | 2010-01-05 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Induction machine |
| JP2009011092A (ja) * | 2007-06-28 | 2009-01-15 | Shibaura Institute Of Technology | ブラシレスモータ |
| US7902713B2 (en) | 2007-12-21 | 2011-03-08 | Hitachi Appliances, Inc. | Self-starting type permanent magnet synchronous motor and a compressor using the same |
| WO2009119333A1 (ja) * | 2008-03-28 | 2009-10-01 | トヨタ自動車株式会社 | 回転電機 |
| JP2009247046A (ja) * | 2008-03-28 | 2009-10-22 | Toyota Central R&D Labs Inc | 回転電機 |
| US8294322B2 (en) | 2008-03-28 | 2012-10-23 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Rotating electrical machine |
| WO2013084901A1 (ja) * | 2011-12-05 | 2013-06-13 | 株式会社安川電機 | モータ |
| CN103959617A (zh) * | 2011-12-05 | 2014-07-30 | 株式会社安川电机 | 电机 |
| JPWO2013084901A1 (ja) * | 2011-12-05 | 2015-04-27 | 株式会社安川電機 | モータ |
| WO2014192608A1 (ja) * | 2013-05-31 | 2014-12-04 | 並木精密宝石株式会社 | インナーロータ型ブラシレスモータ |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010703 |