JPH0799923B2 - ブラシレスモ−タの巻線方法 - Google Patents
ブラシレスモ−タの巻線方法Info
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- JPH0799923B2 JPH0799923B2 JP7047886A JP7047886A JPH0799923B2 JP H0799923 B2 JPH0799923 B2 JP H0799923B2 JP 7047886 A JP7047886 A JP 7047886A JP 7047886 A JP7047886 A JP 7047886A JP H0799923 B2 JPH0799923 B2 JP H0799923B2
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- slot
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば産業用ロボットなどFA（工場自動化）
機器に必要な小形，高出力のブラシレスモータに関し、
とくにその巻線方法の改良に関する 〔従来の技術〕 ブラシレスモータにおいて小形，高出力とするために
は、出力トルクを入力銅損の平方根で割って求めた値つ
まりモータ定数Mcを大きくする必要がある。
機器に必要な小形，高出力のブラシレスモータに関し、
とくにその巻線方法の改良に関する 〔従来の技術〕 ブラシレスモータにおいて小形，高出力とするために
は、出力トルクを入力銅損の平方根で割って求めた値つ
まりモータ定数Mcを大きくする必要がある。
第５図にあるモータコア径を設定した場合に、極数を変
化させたときのモータ定数Mcの値を表わす。この第５図
よりモータ定数Mcを大きくするには、モータの極数を多
くする必要がある。
化させたときのモータ定数Mcの値を表わす。この第５図
よりモータ定数Mcを大きくするには、モータの極数を多
くする必要がある。
従来の多極界磁を使ったブラシレスモータの例の正断面
図を第６図に示す。
図を第６図に示す。
この従来例では回転子（ロータヨーク３）に６極の永久
磁石２の界磁を備え、固定子は18個のスロットを有する
ステータコア１に３相巻線U,V,W,，，（はＵに
対し電流の方向が逆で、，についても同様である）
を施し、Ｕ相帯コイルを４、相帯コイルを5,相帯コ
イルを6,W相帯コイルを7,V相帯コイルを8,相帯コイル
を９と表わす。
磁石２の界磁を備え、固定子は18個のスロットを有する
ステータコア１に３相巻線U,V,W,，，（はＵに
対し電流の方向が逆で、，についても同様である）
を施し、Ｕ相帯コイルを４、相帯コイルを5,相帯コ
イルを6,W相帯コイルを7,V相帯コイルを8,相帯コイル
を９と表わす。
この巻線方法は、毎極毎相のスロット数ｑが ｑ＝18スロット/3相・６極＝１ の整数スロット巻線である。
複素平面を考え、原点の周りに単位円を描き、この単位
円の円周を６等分して、順次U,,V,,W,の６相帯に
対応させる。そして、Ｕ相帯を１番目（以下、端に「＃
１」と記す）のスロットに対応させ、この点を起点とし
て単位円周上で、極数をP,スロット数をＮとしたとき、
角度Ｐπ/N（rad）ずつ［ここではπ/3（rad）］隔てて
割り出した点を順次、＃２以降＃18までの各スロットに
対応させた図が第７図である。
円の円周を６等分して、順次U,,V,,W,の６相帯に
対応させる。そして、Ｕ相帯を１番目（以下、端に「＃
１」と記す）のスロットに対応させ、この点を起点とし
て単位円周上で、極数をP,スロット数をＮとしたとき、
角度Ｐπ/N（rad）ずつ［ここではπ/3（rad）］隔てて
割り出した点を順次、＃２以降＃18までの各スロットに
対応させた図が第７図である。
この第７図から各相帯のコイル数は３コイルで、Ｕ相
帯,V相帯,W相帯は互いに電気角で2/3・πラジアン（ra
d）の位相角をなしており、相帯，相帯，相帯に
ついても同様である。
帯,V相帯,W相帯は互いに電気角で2/3・πラジアン（ra
d）の位相角をなしており、相帯，相帯，相帯に
ついても同様である。
また、第７図より各スロットにＵ相,V相,W相の各相コイ
ルの配置を示した図を第８図に表わす。
ルの配置を示した図を第８図に表わす。
各コイルの飛びは、ピッチ係数kp＝1.0としているので
３スロットとしている。したがって、各スロット内に収
められる２つのコイル辺は、第６図をみてもわかるよう
に、同じ相に属するコイルの上コイル（スロット内の内
側のコイル）辺，下コイル辺（スロット内の外側のコイ
ル）であり、一例としてはスロット番号＃４に収納され
る２つのコイル辺は、Ｕ相帯コイル４の上コイル辺と
相帯コイル５の下コイル辺であり、Ｕ相帯コイル４と
相帯コイル５の巻回数は同じで巻方向は逆方向となる。
３スロットとしている。したがって、各スロット内に収
められる２つのコイル辺は、第６図をみてもわかるよう
に、同じ相に属するコイルの上コイル（スロット内の内
側のコイル）辺，下コイル辺（スロット内の外側のコイ
ル）であり、一例としてはスロット番号＃４に収納され
る２つのコイル辺は、Ｕ相帯コイル４の上コイル辺と
相帯コイル５の下コイル辺であり、Ｕ相帯コイル４と
相帯コイル５の巻回数は同じで巻方向は逆方向となる。
他のスロットの場合も、Ｕ相帯コイル4,相帯コイル５
またはＶ相帯コイル8,相帯コイル９もしくはＷ相帯コ
イル7,W相帯コイル６を用いて同様になされている。
またはＶ相帯コイル8,相帯コイル９もしくはＷ相帯コ
イル7,W相帯コイル６を用いて同様になされている。
この整数スロット巻線の毎極毎相のスロット数ｑ＝１の
巻線方法は、有限のスロットピッチに対して従来多用さ
れている整数スロット巻線の中では、最も極数を多くと
れる巻線であり、モータコア径を制限した条件で最も小
形，高出力であるブラシレスモータである。
巻線方法は、有限のスロットピッチに対して従来多用さ
れている整数スロット巻線の中では、最も極数を多くと
れる巻線であり、モータコア径を制限した条件で最も小
形，高出力であるブラシレスモータである。
従来例の整数スロット巻線で毎極，毎相のスロット数ｑ
がｑ＝１の巻線方法では、ｒを1,3,5,7……の高周波次
数とする巻線係数kwrがkwr＝1.0となり、ギャップ磁速
分布中に含まれる高調波成分が低減できない。従って、
誘起電圧波形に歪みを生じ、トルクリップルが発生す
る。
がｑ＝１の巻線方法では、ｒを1,3,5,7……の高周波次
数とする巻線係数kwrがkwr＝1.0となり、ギャップ磁速
分布中に含まれる高調波成分が低減できない。従って、
誘起電圧波形に歪みを生じ、トルクリップルが発生す
る。
そこで、トルクリップル低減の対策として以下の３つの
手段があるが、いずれも他の新たな問題を生じることに
なる。すなわち、 電機子スロットまたは永久磁石にスキューを施す
と、スキュー効果によりトルクリップルは低減できる
が、スロット内の巻線の占有率を悪くし、材料の有効活
用を妨げ、モータの効率，力率を犠牲にするから好まし
くない。
手段があるが、いずれも他の新たな問題を生じることに
なる。すなわち、 電機子スロットまたは永久磁石にスキューを施す
と、スキュー効果によりトルクリップルは低減できる
が、スロット内の巻線の占有率を悪くし、材料の有効活
用を妨げ、モータの効率，力率を犠牲にするから好まし
くない。
第９図［（ａ）はロータの要部の正断面図、（ｂ）
はその斜視図である］に示すごとく、界磁磁石２をギャ
ップ磁束分布が正弦波分布となるように、ロータヨーク
３の外周（内Ｒ）と永久磁石２の外周（外Ｒ）の中心点
が異なる形状に界磁磁石２を加工する。（ただし、内Ｒ
＞外Ｒである）と、トルクリップルは低減できるが、加
工が複雑となるため、永久磁石２がコスト高となる。
はその斜視図である］に示すごとく、界磁磁石２をギャ
ップ磁束分布が正弦波分布となるように、ロータヨーク
３の外周（内Ｒ）と永久磁石２の外周（外Ｒ）の中心点
が異なる形状に界磁磁石２を加工する。（ただし、内Ｒ
＞外Ｒである）と、トルクリップルは低減できるが、加
工が複雑となるため、永久磁石２がコスト高となる。
電機子の毎極毎相のスロット数ｑがｑ＞１の分数ス
ロット巻線を用いれば、良好な誘起電圧波形が得られト
ルクリップルも低減されるが、ｑ＝１の場合に比べて明
らかにモータ極数の多極化に対しては不利である。ま
た、モータ極数Ｐの多極化を行なうためには、従来より
用いられる分数スロット巻線でｑをｑ＝1/2にする巻線
方法も適用されるが、巻線係数kwrの低下に加えて、巻
線利用率の低下という不具合がある。
ロット巻線を用いれば、良好な誘起電圧波形が得られト
ルクリップルも低減されるが、ｑ＝１の場合に比べて明
らかにモータ極数の多極化に対しては不利である。ま
た、モータ極数Ｐの多極化を行なうためには、従来より
用いられる分数スロット巻線でｑをｑ＝1/2にする巻線
方法も適用されるが、巻線係数kwrの低下に加えて、巻
線利用率の低下という不具合がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、他の新
たな問題を生じることなく、高周波成分に起因するトル
クリップルを低減することが可能なブラシレスモータの
巻線方法を提供することを目的としている。
たな問題を生じることなく、高周波成分に起因するトル
クリップルを低減することが可能なブラシレスモータの
巻線方法を提供することを目的としている。
本発明は、極数がＰの磁極を有するロータと、３相電機
子巻線の上コイル及び下コイルが挿入されるＮ個のスロ
ットが円周方向へ所定間隔毎に形成されたステータと、
を備え、しかも、前記Ｎ個のスロットは、＃１〜＃Ｎの
スロット番号が付されたものであって、このスロット番
号の順序に従って、円周方向の時計回り方向又は反時計
回り方向に順次形成されたものであり、さらに、あるス
ロット内の上コイル及び下コイルに連続する他のスロッ
ト内のコイルは、それぞれ下コイル及び上コイルとなっ
ている、２層重ね巻き構造のブラシレスモータにおい
て、前記Ｎの数値を、（3/2）・Ｐ＜Ｎ＜3P、の条件式
を満足し且つ相数３の倍数となる整数に定め、複素平面
上に描いた単位円の円周を６等分し、Ｕ相,V相,W相及び
これらの逆相である相，相，相の６相の領域を、
この円周上へ反時計回り方向又は時計回り方向に、Ｕ
相，相,V相，相,W相，相の順で設定し、Ｕ相の円
弧の中点をスロット番号＃１に設定した後、＃２以降の
スロット番号を、時計回り方向又は反時計回り方向に順
次（Ｐπ/N）ラジアンずつずらしてＮ個のスロット番号
の位置を設定し、スロット番号＃１に対してπラジアン
ずらした位置に隣接するスロット番号であって、スロッ
ト番号＃１に近い方のスロット番号＃Ｍを選定し、コイ
ル飛び数ＴをＴ＝Ｍ−１により求め、前記ステータに形
成されたＮ個のスロットに対するコイルの挿入を、コイ
ル飛び数Ｔずつ数を飛ばしたスロット番号毎に順次サイ
クリックに行うこと、を特徴とするものである。
子巻線の上コイル及び下コイルが挿入されるＮ個のスロ
ットが円周方向へ所定間隔毎に形成されたステータと、
を備え、しかも、前記Ｎ個のスロットは、＃１〜＃Ｎの
スロット番号が付されたものであって、このスロット番
号の順序に従って、円周方向の時計回り方向又は反時計
回り方向に順次形成されたものであり、さらに、あるス
ロット内の上コイル及び下コイルに連続する他のスロッ
ト内のコイルは、それぞれ下コイル及び上コイルとなっ
ている、２層重ね巻き構造のブラシレスモータにおい
て、前記Ｎの数値を、（3/2）・Ｐ＜Ｎ＜3P、の条件式
を満足し且つ相数３の倍数となる整数に定め、複素平面
上に描いた単位円の円周を６等分し、Ｕ相,V相,W相及び
これらの逆相である相，相，相の６相の領域を、
この円周上へ反時計回り方向又は時計回り方向に、Ｕ
相，相,V相，相,W相，相の順で設定し、Ｕ相の円
弧の中点をスロット番号＃１に設定した後、＃２以降の
スロット番号を、時計回り方向又は反時計回り方向に順
次（Ｐπ/N）ラジアンずつずらしてＮ個のスロット番号
の位置を設定し、スロット番号＃１に対してπラジアン
ずらした位置に隣接するスロット番号であって、スロッ
ト番号＃１に近い方のスロット番号＃Ｍを選定し、コイ
ル飛び数ＴをＴ＝Ｍ−１により求め、前記ステータに形
成されたＮ個のスロットに対するコイルの挿入を、コイ
ル飛び数Ｔずつ数を飛ばしたスロット番号毎に順次サイ
クリックに行うこと、を特徴とするものである。
毎極毎相のスロット数ｑはｑ＝N/（3P）により求められ
る。上記構成によれば、スロット数Ｎは（3/2）・Ｐ＜
Ｎ＜3Pの条件式を満足するので、ｑの範囲も1/2＜ｑ＜
１となる。ｑ＜１としたとにより、モータ極数の多極化
に有利なものとなる。ｑ＞1/2としたのは、ｑが1/2以下
になると、次第にステータ側のティースとロータ側の磁
極との間の吸引力の変化が大きくなり、コギングトルク
が増大することが知られているからである。
る。上記構成によれば、スロット数Ｎは（3/2）・Ｐ＜
Ｎ＜3Pの条件式を満足するので、ｑの範囲も1/2＜ｑ＜
１となる。ｑ＜１としたとにより、モータ極数の多極化
に有利なものとなる。ｑ＞1/2としたのは、ｑが1/2以下
になると、次第にステータ側のティースとロータ側の磁
極との間の吸引力の変化が大きくなり、コギングトルク
が増大することが知られているからである。
ｑを１より小さく設定すること自体は、高調波低減の趣
旨に反するものとなるが、上記構成におけるコイルの配
置によって高調波を低減することが可能になる。
旨に反するものとなるが、上記構成におけるコイルの配
置によって高調波を低減することが可能になる。
すなわち、まず、複素平面上の単位円周上に６相の領域
を等分に配置し、スロット番号＃１から順番に（Ｐπ/
N）ずつずらして配置することは、連続する２つのスロ
ット番号の複素平面上の距離をモータ極数Ｐの数に対応
させて定めたことになる。そして、Ｕ相のスロット番号
＃１に対してπラジアンずらした位置を求め、これに隣
接するスロット番号のうちスロット番号＃１に近い方の
スロット番号＃Ｍを選定するということは、逆相である
相に属するスロット番号のうちスロット番号＃１に最
も近いものを選定したということになる。したがって、
Ｔ＝Ｍ−１はスロット番号＃１から＃Ｍに行くまでの間
に飛ばしたコイル番号の数を意味している。このコイル
飛び数は、上記した単位円周上のコイル番号の位置の配
置関係からも明らかなように、＃１以外のどの相のどの
スロット番号についても同様の値となる。
を等分に配置し、スロット番号＃１から順番に（Ｐπ/
N）ずつずらして配置することは、連続する２つのスロ
ット番号の複素平面上の距離をモータ極数Ｐの数に対応
させて定めたことになる。そして、Ｕ相のスロット番号
＃１に対してπラジアンずらした位置を求め、これに隣
接するスロット番号のうちスロット番号＃１に近い方の
スロット番号＃Ｍを選定するということは、逆相である
相に属するスロット番号のうちスロット番号＃１に最
も近いものを選定したということになる。したがって、
Ｔ＝Ｍ−１はスロット番号＃１から＃Ｍに行くまでの間
に飛ばしたコイル番号の数を意味している。このコイル
飛び数は、上記した単位円周上のコイル番号の位置の配
置関係からも明らかなように、＃１以外のどの相のどの
スロット番号についても同様の値となる。
このように、複素平面上に描いた単位円周における幾何
学的関係を利用して、コイル飛び数Ｔを求めた後、ステ
ータに実際に形成されているスロットにコイルを挿入す
る際は、スロット番号＃１から順に、コイル飛び数Ｔだ
け数を飛ばしたスロット番号に続くようにしていけばよ
い。この場合、各相と各スロット番号との対応関係は、
単位円周上の幾何学的関係のみに基いて定められている
ので、同一スロット内の上コイルと下コイルとは、必ず
しも同相のものになるとは限らない。
学的関係を利用して、コイル飛び数Ｔを求めた後、ステ
ータに実際に形成されているスロットにコイルを挿入す
る際は、スロット番号＃１から順に、コイル飛び数Ｔだ
け数を飛ばしたスロット番号に続くようにしていけばよ
い。この場合、各相と各スロット番号との対応関係は、
単位円周上の幾何学的関係のみに基いて定められている
ので、同一スロット内の上コイルと下コイルとは、必ず
しも同相のものになるとは限らない。
以上のようにして、ステータに巻回された電機子巻線に
ついて考えてみると、互に逆相関係にあるスロット間の
距離が極数Ｐに応じて最小のものとなっており、且つ、
どのスロット間についても均一となっていることがわか
る。したがって、スロットを少数にして、巻線を分布配
置させることができるので、起磁力波形に含まれる高調
波を低減することが可能になる。
ついて考えてみると、互に逆相関係にあるスロット間の
距離が極数Ｐに応じて最小のものとなっており、且つ、
どのスロット間についても均一となっていることがわか
る。したがって、スロットを少数にして、巻線を分布配
置させることができるので、起磁力波形に含まれる高調
波を低減することが可能になる。
本発明の一実施例の正断面図を第１図に示す。
この分数スロット巻線を施したブラシレスモータは、相
数が３で極数Ｐが８極であり、ステータコア１のスロッ
ト内には次のような手順で電機子巻線が巻回される。
数が３で極数Ｐが８極であり、ステータコア１のスロッ
ト内には次のような手順で電機子巻線が巻回される。
ステータスロット数Ｎは15であり、これは（3/2）・Ｐ
＜Ｎ＜3Pの式を満足している。そして、毎極毎相のスロ
ット数ｑがｑ＝5/8の２層重ね巻きにしてある。
＜Ｎ＜3Pの式を満足している。そして、毎極毎相のスロ
ット数ｑがｑ＝5/8の２層重ね巻きにしてある。
第１図からわかるように、＃１から＃15までのスロット
を順次、空隙円周に沿って等間隔に配置するとともに、
各スロットには上コイル辺と下コイル辺の２つのコイル
辺を収容させる。
を順次、空隙円周に沿って等間隔に配置するとともに、
各スロットには上コイル辺と下コイル辺の２つのコイル
辺を収容させる。
U,,V,,W,の６相帯の各相帯に属するコイルのスロ
ットへの配置を行なうには、第２図に表わすように、複
素平面を考え、原点の周りに単位半径の円（単位円）を
描き、その単位円周を６等分して、それら円弧を順次U,
,V,,W,の６相帯に対応させる。
ットへの配置を行なうには、第２図に表わすように、複
素平面を考え、原点の周りに単位半径の円（単位円）を
描き、その単位円周を６等分して、それら円弧を順次U,
,V,,W,の６相帯に対応させる。
次いで、Ｕ相帯の円弧の中点を＃１のスロットに対応さ
せ、この点を起点として単位円周上で角度Ｐπ/N（ra
d）〔ここでは8/15π（rad）〕ずつ隔てて割り出した点
を順次、＃２以降＃15までの各々スロットに対応させ
る。
せ、この点を起点として単位円周上で角度Ｐπ/N（ra
d）〔ここでは8/15π（rad）〕ずつ隔てて割り出した点
を順次、＃２以降＃15までの各々スロットに対応させ
る。
その結果、スロット番号＃1,＃5,＃12にはＵ相帯に属す
るコイルの下コイル辺が、スロット番号＃9,＃13にはＷ
相帯に属するコイルの下コイル辺が、スロット番号＃2,
＃6,＃10にはＶ相帯に属するコイルの下コイル辺が、ス
ロット番号＃3,＃14にはＵ相帯に属する下コイル辺が、
スロット番号＃7,＃11,＃15にはＷ相帯に属するコイル
の下コイル辺が、スロット番号＃4,＃８には相帯に属
するコイルの下コイル辺が、それぞれ配置される。
るコイルの下コイル辺が、スロット番号＃9,＃13にはＷ
相帯に属するコイルの下コイル辺が、スロット番号＃2,
＃6,＃10にはＶ相帯に属するコイルの下コイル辺が、ス
ロット番号＃3,＃14にはＵ相帯に属する下コイル辺が、
スロット番号＃7,＃11,＃15にはＷ相帯に属するコイル
の下コイル辺が、スロット番号＃4,＃８には相帯に属
するコイルの下コイル辺が、それぞれ配置される。
そして、基準として＃１のスロットをとり単位円周上に
おき、この＃１のスロットに対して角度がほぼπ（ra
d）ずれた位置、すなわち相帯円弧の中点付近にあた
るスロットを１つだけとって、そのスロット番号＃Ｍ
（ここでは＃Ｍ＝＃３）を選定する。次いで、コイル飛
び数Ｔを、Ｔ＝Ｍ−１＝３−１＝２により求める。
おき、この＃１のスロットに対して角度がほぼπ（ra
d）ずれた位置、すなわち相帯円弧の中点付近にあた
るスロットを１つだけとって、そのスロット番号＃Ｍ
（ここでは＃Ｍ＝＃３）を選定する。次いで、コイル飛
び数Ｔを、Ｔ＝Ｍ−１＝３−１＝２により求める。
このようにして、コイル飛び数Ｔ＝２を求めたら、15個
のスロットにコイルを挿入する場合、コイル番号を２ず
つ飛ばして順次サイクリックに行うようにする。
のスロットにコイルを挿入する場合、コイル番号を２ず
つ飛ばして順次サイクリックに行うようにする。
すなわち、第１図において、各スロット内コイルの接続
関係を説明すると、＃１のＵ相コイル（下部コイル）→
＃３の相コイル（上部コイル）→＃３の相コイル
（下部コイル）→＃５のＵ相コイル（上部コイル）→＃
５のＵ相コイル（下部コイル）→＃７の相コイル（上
部コイル）→＃７のＷ相コイル（下部コイル）→…＃14
の相コイル（下部コイル）→＃１のＵ相コイル（上部
コイル）となる。この第１図から明らかなように、＃2,
＃7,＃12のスロットでは上部コイルと下部コイルとが必
ずしも同相に属するものとなっていない。
関係を説明すると、＃１のＵ相コイル（下部コイル）→
＃３の相コイル（上部コイル）→＃３の相コイル
（下部コイル）→＃５のＵ相コイル（上部コイル）→＃
５のＵ相コイル（下部コイル）→＃７の相コイル（上
部コイル）→＃７のＷ相コイル（下部コイル）→…＃14
の相コイル（下部コイル）→＃１のＵ相コイル（上部
コイル）となる。この第１図から明らかなように、＃2,
＃7,＃12のスロットでは上部コイルと下部コイルとが必
ずしも同相に属するものとなっていない。
第３図は、このような接続関係を示したものであり、各
６相帯に属する各コイルの上コイル辺および下コイル辺
をスロット番号＃１から＃15までのスロット中に配置し
た図である。
６相帯に属する各コイルの上コイル辺および下コイル辺
をスロット番号＃１から＃15までのスロット中に配置し
た図である。
また、Ｕ相,V相,W相の各相に属するコイル、おのおの 極数Ｐ×毎極毎相のスロット数ｑ＝８×5/8＝５個 で、その巻方向は第３図中の矢印の示す通りである。
Ｕ相帯コイル４と相帯コイル５は、巻回数は同じで巻
方向は反対になっており、Ｖ相帯コイル8,相帯コイル
９またはＷ相帯コイル7,相帯コイル６についても同じ
である。Ｕ相,V相,W相に属するコイル群は、それぞれ機
械的に（2/3）・π（rad）の位相差を持ち配設される。
方向は反対になっており、Ｖ相帯コイル8,相帯コイル
９またはＷ相帯コイル7,相帯コイル６についても同じ
である。Ｕ相,V相,W相に属するコイル群は、それぞれ機
械的に（2/3）・π（rad）の位相差を持ち配設される。
しかして、ロータヨーク３の外側表面には、第４図に表
わす方向に着磁された永久磁石２をＮで示し、これと逆
方向に着磁された永久磁石２をＳで表わしている。永久
磁石２の外周面の円弧（外Ｒ）のロータヨーク３の外周
面の円弧（内Ｒ）の中心点は同一つまり同心円をなす。
わす方向に着磁された永久磁石２をＮで示し、これと逆
方向に着磁された永久磁石２をＳで表わしている。永久
磁石２の外周面の円弧（外Ｒ）のロータヨーク３の外周
面の円弧（内Ｒ）の中心点は同一つまり同心円をなす。
以上のようにし、電機子およびロータが構成され、次の
ような種々の利点を有するブラシレスモータが得られ
る。
ような種々の利点を有するブラシレスモータが得られ
る。
１）分数スロット巻線をステータスロット数Ｎが（3/
2）・Ｐ＜Ｎ＜3Pの条件下で電機子に施すと、ステータ
スロット数Ｎが整数スロット巻線の毎極毎相のスロット
数ｑ＝１の場合と同数またはそれ以下にあっても、モー
タの極数を従来例に比し著しく多くにでき、従ってモー
タ定数Mcは向上し、各スロットを形成するステータティ
ースの機械的強度にも無理のない小形、高出力のブラシ
レスモータが実現される。
2）・Ｐ＜Ｎ＜3Pの条件下で電機子に施すと、ステータ
スロット数Ｎが整数スロット巻線の毎極毎相のスロット
数ｑ＝１の場合と同数またはそれ以下にあっても、モー
タの極数を従来例に比し著しく多くにでき、従ってモー
タ定数Mcは向上し、各スロットを形成するステータティ
ースの機械的強度にも無理のない小形、高出力のブラシ
レスモータが実現される。
（２）モータの極数を多極にするので、界磁磁石の永久
磁石使用量が低減される。
磁石使用量が低減される。
つまり、電機子巻線による減磁アンペアターンAT
windは、 となる。
windは、 となる。
ただし、kwは巻線係数、Ｗは１相のターン数、Ｉは電機
子電流、Ｐは極数とし、かつ磁石のパーミアンス係数は
一定としている。
子電流、Ｐは極数とし、かつ磁石のパーミアンス係数は
一定としている。
したがって、モータの過負荷時に永久磁石を減磁させな
いためには、永久磁石にこの減磁アンペアターン分の起
磁力を持たせればよい。過負荷耐力を同一にして永久磁
石の回転半径方向の厚みLmを減少するには、モータの極
数を多く極化して電機子巻線による減磁アンペアターン
を減せばよいことが上式よりわかるので、モータの極数
を多極にして行くと、過負荷耐力は同じにして磁石の厚
みLmが薄くなり、その分だけ永久磁石量が低減される。
従来例に比較し、30〜40％の磁石量の低減が可能であ
る。
いためには、永久磁石にこの減磁アンペアターン分の起
磁力を持たせればよい。過負荷耐力を同一にして永久磁
石の回転半径方向の厚みLmを減少するには、モータの極
数を多く極化して電機子巻線による減磁アンペアターン
を減せばよいことが上式よりわかるので、モータの極数
を多極にして行くと、過負荷耐力は同じにして磁石の厚
みLmが薄くなり、その分だけ永久磁石量が低減される。
従来例に比較し、30〜40％の磁石量の低減が可能であ
る。
３）分数スロット巻線を用いることにより、この巻線方
法の持つ巻線係数kwからギャップ磁束密度分布中に含ま
れる各空間高調波成分が低減され、よって空間高調波に
よるトルクリップルを低減できる。
法の持つ巻線係数kwからギャップ磁束密度分布中に含ま
れる各空間高調波成分が低減され、よって空間高調波に
よるトルクリップルを低減できる。
従来の巻線係数kwr＝１となる整数スロット巻線ｑ＝１
の場合では、ギャップ磁束密度分布が正弦波状になるよ
うに磁石形状を第９図の形状にする必要があったが、本
発明ではその必要がなく、第４図に表わす内R,外Ｒの中
心点が同じで外Ｒ＝内Ｒ＋磁石厚みLmとなる簡略化され
た永久磁石で済み、磁石加工が簡単になり、磁石コスト
が低減される。
の場合では、ギャップ磁束密度分布が正弦波状になるよ
うに磁石形状を第９図の形状にする必要があったが、本
発明ではその必要がなく、第４図に表わす内R,外Ｒの中
心点が同じで外Ｒ＝内Ｒ＋磁石厚みLmとなる簡略化され
た永久磁石で済み、磁石加工が簡単になり、磁石コスト
が低減される。
また、本発明では、磁石から見たスロットパーミアンス
が正弦波状に変化するため、第４図の磁石形状でもコギ
ングトルクを低減できる。
が正弦波状に変化するため、第４図の磁石形状でもコギ
ングトルクを低減できる。
仮に整数スロット巻線ｑ＝１て磁石形状を第４図のとき
に発生するトルクリップル，コギングトルクと比べ、本
は対による分数スロット巻線の場合は1/10程度に低減さ
れる。
に発生するトルクリップル，コギングトルクと比べ、本
は対による分数スロット巻線の場合は1/10程度に低減さ
れる。
４）従来は整数スロット巻線ｑ＝１で磁石形状を第４図
のようにした場合に発生するトルクリップル，コギント
ルクを低減する方策としてステータスロットにスキュー
を施したり、磁石にスキーを施したりするが、いずれも
巻線占有率（Space Factor）および磁石加工性が悪く好
ましくないが、本発明における分数スロット巻線では、
これら対策を施す必要がなく、巻線占有率も磁石加工性
も向上する。
のようにした場合に発生するトルクリップル，コギント
ルクを低減する方策としてステータスロットにスキュー
を施したり、磁石にスキーを施したりするが、いずれも
巻線占有率（Space Factor）および磁石加工性が悪く好
ましくないが、本発明における分数スロット巻線では、
これら対策を施す必要がなく、巻線占有率も磁石加工性
も向上する。
５）従来技術によるモータに比べ、モータ定数Mcが向上
するため小形高出力となり、かつ磁石コストを低減し、
安価なブラシレスモータの実現が可能となる。
するため小形高出力となり、かつ磁石コストを低減し、
安価なブラシレスモータの実現が可能となる。
以上のように、本発明によれば、他の新たな問題を生じ
ることなく、高調波成分に起因するトルクリップルを低
減することが可能になる。
ることなく、高調波成分に起因するトルクリップルを低
減することが可能になる。
第１図は本発明の一実施例の正断面図、第２図は各ステ
ータスロットに配置する各相帯コイルの解析図、第３図
は６相帯の各コイルの上辺コイル辺と下コイル辺のスロ
ット中への配置図、第４図は磁石形状を表わすロータの
一部断面図、第５図はモータ定数と極数の特性図、第６
図ないし第９図は従来例の説明図である。 １……ステータコア、２……永久（界磁）磁石、３……
ロータヨーク、４……Ｕ相帯コイル、５……Ｕ相帯コイ
ル、６……Ｗ相帯コイル、７……Ｗ相帯コイル、８……
Ｖ相帯コイル、９……相帯コイル。
ータスロットに配置する各相帯コイルの解析図、第３図
は６相帯の各コイルの上辺コイル辺と下コイル辺のスロ
ット中への配置図、第４図は磁石形状を表わすロータの
一部断面図、第５図はモータ定数と極数の特性図、第６
図ないし第９図は従来例の説明図である。 １……ステータコア、２……永久（界磁）磁石、３……
ロータヨーク、４……Ｕ相帯コイル、５……Ｕ相帯コイ
ル、６……Ｗ相帯コイル、７……Ｗ相帯コイル、８……
Ｖ相帯コイル、９……相帯コイル。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 遠矢 隆行 福岡県北九州市八幡西区大字藤田2346番地 株式会社安川電機製作所内 (56)参考文献 特開 昭60−216759（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−120349（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】極数がＰの磁極を有するロータと、 ３相電機子巻線の上コイル及び下コイルが挿入されるＮ
個のスロットが円周方向へ所定間隔毎に形成されたステ
ータと、 を備え、 しかも、前記Ｎ個のスロットは、＃１〜＃Ｎのスロット
番号が付されたものであって、このスロット番号の順序
に従って、円周方向の時計回り方向又は反時計回り方向
に順次形成されたものであり、 さらに、あるスロット内の上コイル及び下コイルに連続
する他のスロット内のコイルは、それぞれ下コイル及び
上コイルとなっている、 ２層重ね巻き構造のブラシレスモータにおいて、 前記Ｎの数値を、（3/2）・Ｐ＜Ｎ＜3P、の条件式を満
足し且つ相数３の倍数となる整数に定め、 複素平面上に描いた単位円の円周を６等分し、Ｕ相,V
相,W相及びこれらの逆相である相，相，相の６相
の領域を、この円周上へ反時計回り方向又は時計回り方
向に、Ｕ相、相,V相，相,W相，相の順で設定し、 Ｕ相の円弧の中点をスロット番号＃１に設定した後、＃
２以降のスロット番号を、時計回り方向又は反時計回り
方向に順次（Ｐπ/N）ラジアンずつずらしてＮ個のスロ
ット番号の位置を設定し、 スロット番号＃１に対してπラジアンずらした位置に隣
接するスロット番号であって、スロット番号＃１に近い
方のスロット番号＃Ｍを選定し、コイル飛び数ＴをＴ＝
Ｍ−１により求め、 前記ステータに形成されたＮ個のスロットに対するコイ
ルの挿入を、コイル飛び数Ｔずつ数を飛ばしたスロット
番号毎に順次サイクリックに行うこと、 を特徴とするブラシレスモータの巻線方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7047886A JPH0799923B2 (ja) | 1986-03-28 | 1986-03-28 | ブラシレスモ−タの巻線方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7047886A JPH0799923B2 (ja) | 1986-03-28 | 1986-03-28 | ブラシレスモ−タの巻線方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62230346A JPS62230346A (ja) | 1987-10-09 |
| JPH0799923B2 true JPH0799923B2 (ja) | 1995-10-25 |
Family
ID=13432669
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7047886A Expired - Fee Related JPH0799923B2 (ja) | 1986-03-28 | 1986-03-28 | ブラシレスモ−タの巻線方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0799923B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104917348A (zh) * | 2015-05-31 | 2015-09-16 | 河北弛神电机制造有限公司 | 电动车用大功率奇数分数槽电机 |
| KR20170012016A (ko) * | 2015-07-21 | 2017-02-02 | 삼성전자주식회사 | 세탁기용 모터, 및 이를 구비한 세탁기 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES2199051A1 (es) * | 2002-03-25 | 2004-02-01 | Nork 2 S L | Motor compacto para ascensores. |
| DE102008051047B4 (de) * | 2008-10-09 | 2015-07-30 | Feaam Gmbh | Elektrische Maschine |
| JP4725684B1 (ja) | 2010-08-10 | 2011-07-13 | 株式会社安川電機 | 発電機および風力発電システム |
| CN112913123A (zh) | 2018-10-30 | 2021-06-04 | 三菱电机株式会社 | 定子、电动机、压缩机、空调装置及定子的制造方法 |
-
1986
- 1986-03-28 JP JP7047886A patent/JPH0799923B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104917348A (zh) * | 2015-05-31 | 2015-09-16 | 河北弛神电机制造有限公司 | 电动车用大功率奇数分数槽电机 |
| KR20170012016A (ko) * | 2015-07-21 | 2017-02-02 | 삼성전자주식회사 | 세탁기용 모터, 및 이를 구비한 세탁기 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62230346A (ja) | 1987-10-09 |
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