JPH08275422A - 同期電動機のステータ - Google Patents
同期電動機のステータInfo
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- JPH08275422A JPH08275422A JP6994295A JP6994295A JPH08275422A JP H08275422 A JPH08275422 A JP H08275422A JP 6994295 A JP6994295 A JP 6994295A JP 6994295 A JP6994295 A JP 6994295A JP H08275422 A JPH08275422 A JP H08275422A
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- coil
- winding
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 入手可能な銅線を使用して、巻線の設置作業
性を悪化させることなく、巻線の占積率を高めることが
できる同期電動機のステータを提供する。 【構成】 ステータ１０は、ステータコア１６の複数の
スロット１８に設置される巻線２０を備える。巻線２０
は、複数のコイル２６から構成され、スロット１８を画
成する１つの歯２８に１つのコイル２６が巻付けられ
る。巻線２０を構成する各コイル２６は、並列に接続さ
れた異なる線径を有する２種類の銅線を備える。それに
より巻線２０は、同一線径の銅線を使用した場合よりも
さらに最適値に近い占積率を有する。
性を悪化させることなく、巻線の占積率を高めることが
できる同期電動機のステータを提供する。 【構成】 ステータ１０は、ステータコア１６の複数の
スロット１８に設置される巻線２０を備える。巻線２０
は、複数のコイル２６から構成され、スロット１８を画
成する１つの歯２８に１つのコイル２６が巻付けられ
る。巻線２０を構成する各コイル２６は、並列に接続さ
れた異なる線径を有する２種類の銅線を備える。それに
より巻線２０は、同一線径の銅線を使用した場合よりも
さらに最適値に近い占積率を有する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、同期電動機のステータ
に関し、特に交流サーボモータとして多用される比較的
小形の同期電動機のステータの巻線構造に関する。
に関し、特に交流サーボモータとして多用される比較的
小形の同期電動機のステータの巻線構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】同期電動機のステータでは、ステータコ
アに設けた複数のスロットに、電機子巻線を構成する複
数のコイルが所定の規則に従って配置される。その場
合、１つのスロット内に収容されるコイル部分（すなわ
ちコイル辺）の断面積は、スロットの断面積に対して所
定の割合以上に大きくすることができない。スロット断
面積に対するコイル辺の断面積の割合を、一般に占積率
と称する。コイルに流れる電流が等しい場合で比較する
と、占積率が高いほどコイルの抵抗が減少するので銅損
による発熱が減少する。したがって、巻線の占積率を高
めることにより、定格電圧を増加させて電動機の出力を
向上させることができる。
アに設けた複数のスロットに、電機子巻線を構成する複
数のコイルが所定の規則に従って配置される。その場
合、１つのスロット内に収容されるコイル部分（すなわ
ちコイル辺）の断面積は、スロットの断面積に対して所
定の割合以上に大きくすることができない。スロット断
面積に対するコイル辺の断面積の割合を、一般に占積率
と称する。コイルに流れる電流が等しい場合で比較する
と、占積率が高いほどコイルの抵抗が減少するので銅損
による発熱が減少する。したがって、巻線の占積率を高
めることにより、定格電圧を増加させて電動機の出力を
向上させることができる。
【０００３】コイルは、同一相の電圧が印加される１本
以上の銅線を所定巻数で輪状に巻いて形成される。複数
の銅線を使用する場合、それらは並列に接続される。し
たがって、１つのスロット内に収容されるコイル辺の断
面積は、コイルが有する銅線の巻数、本数、及び線径に
よって決まる。他方、占積率の限界値（すなわち最適
値）は、スロット形状、絶縁体形状、巻付け作業性等の
諸要因によって概略的に決められる。従来、ステータを
組立てる際には、コイルの巻数を設定した後、占積率を
最適値に可及的に近づけるようにコイルにおける銅線の
本数及び線径を選定していた。
以上の銅線を所定巻数で輪状に巻いて形成される。複数
の銅線を使用する場合、それらは並列に接続される。し
たがって、１つのスロット内に収容されるコイル辺の断
面積は、コイルが有する銅線の巻数、本数、及び線径に
よって決まる。他方、占積率の限界値（すなわち最適
値）は、スロット形状、絶縁体形状、巻付け作業性等の
諸要因によって概略的に決められる。従来、ステータを
組立てる際には、コイルの巻数を設定した後、占積率を
最適値に可及的に近づけるようにコイルにおける銅線の
本数及び線径を選定していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】今日、例えばφ０．５
０〜φ１．００の範囲では、０．０５mm刻みで異なる線
径の銅線を入手できるが、言うまでもなく、所望のあら
ゆる寸法の線径を有する銅線を用意することはできな
い。したがって従来、占積率の最適化は入手可能な銅線
種類によって制約されていた。
０〜φ１．００の範囲では、０．０５mm刻みで異なる線
径の銅線を入手できるが、言うまでもなく、所望のあら
ゆる寸法の線径を有する銅線を用意することはできな
い。したがって従来、占積率の最適化は入手可能な銅線
種類によって制約されていた。
【０００５】また、そのような入手可能な銅線の中で、
理論的には、線径の小さい銅線を多数使用してコイルを
形成することにより、占積率を高めることができる。し
かしながら、多数の銅線を並列接続した銅線束を、スロ
ットを画成するステータコアの歯に巻付ける場合、銅線
束の取扱いが困難となる。このように、巻線の設置作業
性を悪化させないという観点でも、占積率の最適化は制
約を受けていた。
理論的には、線径の小さい銅線を多数使用してコイルを
形成することにより、占積率を高めることができる。し
かしながら、多数の銅線を並列接続した銅線束を、スロ
ットを画成するステータコアの歯に巻付ける場合、銅線
束の取扱いが困難となる。このように、巻線の設置作業
性を悪化させないという観点でも、占積率の最適化は制
約を受けていた。
【０００６】本発明の目的は、入手可能な銅線を使用し
て、巻線の設置作業性を悪化させることなく、巻線の占
積率を高めることができ、以て発熱の低減及び出力の向
上に寄与できる同期電動機のステータを提供することに
ある。
て、巻線の設置作業性を悪化させることなく、巻線の占
積率を高めることができ、以て発熱の低減及び出力の向
上に寄与できる同期電動機のステータを提供することに
ある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、ステータコアの複数のスロットに巻線を
設置してなる同期電動機のステータにおいて、巻線を構
成する複数のコイルの各々が、相互に並列に接続された
径寸法の異なる複数種類の銅線から形成されることを特
徴とする同期電動機のステータを提供する。
に、本発明は、ステータコアの複数のスロットに巻線を
設置してなる同期電動機のステータにおいて、巻線を構
成する複数のコイルの各々が、相互に並列に接続された
径寸法の異なる複数種類の銅線から形成されることを特
徴とする同期電動機のステータを提供する。
【０００８】
【作用】並列接続された複数の銅線は、それら銅線の断
面積の総計に等しい断面積を有する１つの銅線と、電気
的及び磁気的に同じ特性を有する。それら銅線の断面積
の総計が、占積率の最適値に対応する銅線の占有断面積
に可及的に近づくように、各銅線の線径及び本数を設定
すれば、同一径寸法の銅線のみを使用する場合に比べ
て、占積率をさらに向上させることができる。しかも、
太い銅線と細い銅線とを組み合わせて使用できるので、
細い銅線丈を使用する場合に比べて、銅線の本数の増加
を抑制することができる。
面積の総計に等しい断面積を有する１つの銅線と、電気
的及び磁気的に同じ特性を有する。それら銅線の断面積
の総計が、占積率の最適値に対応する銅線の占有断面積
に可及的に近づくように、各銅線の線径及び本数を設定
すれば、同一径寸法の銅線のみを使用する場合に比べ
て、占積率をさらに向上させることができる。しかも、
太い銅線と細い銅線とを組み合わせて使用できるので、
細い銅線丈を使用する場合に比べて、銅線の本数の増加
を抑制することができる。
【０００９】
【実施例】以下、添付図面を参照して、本発明をその好
適な実施例に基づき詳細に説明する。図１及び図２は、
本発明の実施例によるステータ１０を備えた同期電動機
を、概略で示す。ステータ１０は、軸１２を有するロー
タ１４を囲繞するステータコア１６と、ステータコア１
６の内周面に設けられた複数のスロット１８に設置され
る巻線２０と、ステータコア１６の軸方向両端にそれぞ
れ配置される前部支持部材２２及び後部支持部材２４と
を備える。ステータコア１６は、珪素鋼板等の複数の磁
性薄板の積層体からなり、前部支持部材２２と後部支持
部材２４との間に挟持されて、ボルト等の締結手段（図
示省略）により一体に固定される。前部支持部材２２及
び後部支持部材２４は、軸受手段（図示省略）を介して
軸１２を回転可能に支持する。
適な実施例に基づき詳細に説明する。図１及び図２は、
本発明の実施例によるステータ１０を備えた同期電動機
を、概略で示す。ステータ１０は、軸１２を有するロー
タ１４を囲繞するステータコア１６と、ステータコア１
６の内周面に設けられた複数のスロット１８に設置され
る巻線２０と、ステータコア１６の軸方向両端にそれぞ
れ配置される前部支持部材２２及び後部支持部材２４と
を備える。ステータコア１６は、珪素鋼板等の複数の磁
性薄板の積層体からなり、前部支持部材２２と後部支持
部材２４との間に挟持されて、ボルト等の締結手段（図
示省略）により一体に固定される。前部支持部材２２及
び後部支持部材２４は、軸受手段（図示省略）を介して
軸１２を回転可能に支持する。
【００１０】巻線２０は、ステータコア１６の複数のス
ロット１８に所定の規則に従って配置される複数のコイ
ル２６から構成される。図示実施例では、半径方向に延
びてスロット１８を画成するステータコア１６の１つの
歯２８に、１つのコイル２６が巻付けられる。このよう
なコイル配置を、本明細書では「直（じか）巻き」と称
する。直巻きのコイル配置を有する同期電動機では、ス
テータコア１８の隣合う歯２８に、それぞれ異なる相
（図示実施例ではＵ相、Ｖ相及びＷ相）の交流電圧が印
加されるコイル２６Ｕ、２６Ｖ及び２６Ｗ（図２の右手
及び図３に示す）が巻付けられる。したがって、ステー
タコア１６の１つのスロット１８には、異なる相の交流
電流を流す２つのコイル辺２６′が収容される。
ロット１８に所定の規則に従って配置される複数のコイ
ル２６から構成される。図示実施例では、半径方向に延
びてスロット１８を画成するステータコア１６の１つの
歯２８に、１つのコイル２６が巻付けられる。このよう
なコイル配置を、本明細書では「直（じか）巻き」と称
する。直巻きのコイル配置を有する同期電動機では、ス
テータコア１８の隣合う歯２８に、それぞれ異なる相
（図示実施例ではＵ相、Ｖ相及びＷ相）の交流電圧が印
加されるコイル２６Ｕ、２６Ｖ及び２６Ｗ（図２の右手
及び図３に示す）が巻付けられる。したがって、ステー
タコア１６の１つのスロット１８には、異なる相の交流
電流を流す２つのコイル辺２６′が収容される。
【００１１】巻線２０を構成する各コイル２６Ｕ、２６
Ｖ及び２６Ｗは、図３に示すように、並列に接続された
異なる線径を有する２種類の銅線３０ａ、３０ｂを備え
る。それにより巻線２０は、同一線径の銅線を使用した
場合よりもさらに最適値に近い占積率を有する。以下の
説明で、ステータ１０におけるこのような占積率向上効
果を明らかにする。
Ｖ及び２６Ｗは、図３に示すように、並列に接続された
異なる線径を有する２種類の銅線３０ａ、３０ｂを備え
る。それにより巻線２０は、同一線径の銅線を使用した
場合よりもさらに最適値に近い占積率を有する。以下の
説明で、ステータ１０におけるこのような占積率向上効
果を明らかにする。
【００１２】ステータ１０の軸に直交する面において、
１つのスロット１８の断面積Ｓに対し、１つのコイル辺
２６′を配置するために与えられる空間の断面積は、図
示破線で分割されるようにＳ／２である。このとき、ス
ロットと銅線との断面形状の違いにより生じる隙間、絶
縁体を配置するための空間、巻付け作業を行うノズルを
挿入するための空間等を考慮して、限界占積率すなわち
占積率の最適値を５０％に設定すると、１つのコイル辺
２６′の断面積をＳ／４を超えない範囲でＳ／４に可及
的に近づければよいことになる。
１つのスロット１８の断面積Ｓに対し、１つのコイル辺
２６′を配置するために与えられる空間の断面積は、図
示破線で分割されるようにＳ／２である。このとき、ス
ロットと銅線との断面形状の違いにより生じる隙間、絶
縁体を配置するための空間、巻付け作業を行うノズルを
挿入するための空間等を考慮して、限界占積率すなわち
占積率の最適値を５０％に設定すると、１つのコイル辺
２６′の断面積をＳ／４を超えない範囲でＳ／４に可及
的に近づければよいことになる。
【００１３】ここで説明を容易にするため、Ｓ＝１２mm
2 、コイルの巻数を１巻きとし、φ０．９５、φ１．０
０、及びφ１．１０の線径を有する３種類の銅線をコイ
ル２６に使用できると仮定する。このとき、最適占積率
５０％に対応する断面積は３mm2 である。このような条
件下で、占積率を最適値に近づけるべく、並列接続され
る銅線の本数を選定する。従来のように、全て同一線径
の銅線を使用する場合の選定結果を下表（１）に示す。
2 、コイルの巻数を１巻きとし、φ０．９５、φ１．０
０、及びφ１．１０の線径を有する３種類の銅線をコイ
ル２６に使用できると仮定する。このとき、最適占積率
５０％に対応する断面積は３mm2 である。このような条
件下で、占積率を最適値に近づけるべく、並列接続され
る銅線の本数を選定する。従来のように、全て同一線径
の銅線を使用する場合の選定結果を下表（１）に示す。
【００１４】
【表１】
【００１５】これに対し、ステータ１０でφ１．００の
銅線３０ａとφ０．９５の銅線３０ｂとを２本ずつ使用
すると、占積率は下表（２）のようになる。
銅線３０ａとφ０．９５の銅線３０ｂとを２本ずつ使用
すると、占積率は下表（２）のようになる。
【００１６】
【表２】
【００１７】上記の表（１）及び表（２）から明らかな
ように、本発明に従って線径の異なる２種類の銅線３０
ａ、３０ｂからコイル２６を形成したステータ１０で
は、従来技術において選定された No.３の銅線束より
も、さらに占積率が改善されて最適値に近似される。し
かも銅線の本数は１本増えるだけなので、歯２８への銅
線３０ａ、３０ｂの巻付け作業性が悪化することはな
い。このようにして占積率を増加させたステータ１０
は、断面積の増加によりコイル２６の抵抗が減るので、
従来技術の No.３の銅線束を有するステータに比べて銅
損に起因する発熱が減少し、その結果、電動機の出力を
向上させることができる。
ように、本発明に従って線径の異なる２種類の銅線３０
ａ、３０ｂからコイル２６を形成したステータ１０で
は、従来技術において選定された No.３の銅線束より
も、さらに占積率が改善されて最適値に近似される。し
かも銅線の本数は１本増えるだけなので、歯２８への銅
線３０ａ、３０ｂの巻付け作業性が悪化することはな
い。このようにして占積率を増加させたステータ１０
は、断面積の増加によりコイル２６の抵抗が減るので、
従来技術の No.３の銅線束を有するステータに比べて銅
損に起因する発熱が減少し、その結果、電動機の出力を
向上させることができる。
【００１８】なお、上記の各数値は説明を簡単にするた
めに選択されたものであり、実際はより大きなスロット
に多数回の巻数を有するコイルを配置することが多い。
また、占積率を最適化するためには、銅線の本数を著し
くは増やさない範囲で、３種類以上の銅線を使用するこ
ともできる。
めに選択されたものであり、実際はより大きなスロット
に多数回の巻数を有するコイルを配置することが多い。
また、占積率を最適化するためには、銅線の本数を著し
くは増やさない範囲で、３種類以上の銅線を使用するこ
ともできる。
【００１９】巻線を構成するコイルを、並列接続された
線径の異なる複数種類の銅線から形成するという本発明
の基本的概念は、上記実施例のような直巻きの巻線に限
らず、他の様々な巻線形態を有するステータに適用でき
る。図４は、そのような他の実施例によるステータ３２
を拡大部分断面図で示す。
線径の異なる複数種類の銅線から形成するという本発明
の基本的概念は、上記実施例のような直巻きの巻線に限
らず、他の様々な巻線形態を有するステータに適用でき
る。図４は、そのような他の実施例によるステータ３２
を拡大部分断面図で示す。
【００２０】ステータ３２では、ステータコア３４の複
数のスロット３６に、分布巻きの形態で巻線３８が設置
される。この巻線形態では、巻線３８を構成する３相の
コイル４０Ｕ、４０Ｖ、４０Ｗ（コイル４０と総称す
る）は、例えば図示のように２つのスロット３６を飛び
越して、すなわち３つの歯４２に跨がって巻付けられ
る。各スロット３６には、図示破線で分割される空間
に、異なる相の２つのコイル４０が収容される。
数のスロット３６に、分布巻きの形態で巻線３８が設置
される。この巻線形態では、巻線３８を構成する３相の
コイル４０Ｕ、４０Ｖ、４０Ｗ（コイル４０と総称す
る）は、例えば図示のように２つのスロット３６を飛び
越して、すなわち３つの歯４２に跨がって巻付けられ
る。各スロット３６には、図示破線で分割される空間
に、異なる相の２つのコイル４０が収容される。
【００２１】このようなコイル４０においても、並列に
接続された異なる線径を有する２種類の銅線４４ａ、４
４ｂを使用することにより、占積率を向上させることが
できる。なお、前述のステータ１０においては、巻線機
を使用してコイル２６を歯２８に巻付けることを想定し
て、占積率の最適値を５０％に設定した。これに対しス
テータ３２では、一般に予め所定形状に巻かれた複数の
型巻きコイルが所定順序で各スロット３６に挿入される
ので、巻線機のノズルの挿入空間を考慮する必要がな
く、したがって占積率の最適値を７０％程度に設定する
ことができる。
接続された異なる線径を有する２種類の銅線４４ａ、４
４ｂを使用することにより、占積率を向上させることが
できる。なお、前述のステータ１０においては、巻線機
を使用してコイル２６を歯２８に巻付けることを想定し
て、占積率の最適値を５０％に設定した。これに対しス
テータ３２では、一般に予め所定形状に巻かれた複数の
型巻きコイルが所定順序で各スロット３６に挿入される
ので、巻線機のノズルの挿入空間を考慮する必要がな
く、したがって占積率の最適値を７０％程度に設定する
ことができる。
【００２２】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、入手可能な限られた範囲の径寸法を有する複
数種類の銅線から、占積率を最適化すべく径寸法の異な
る複数種類の銅線を選択使用してコイルを形成できるの
で、巻線の設置作業性を悪化させることなく巻線の占積
率を高めることができる。その結果、本発明によれば、
銅損に起因する発熱を低減し、同期電動機の定格出力を
向上させることができる同期電動機のステータが提供さ
れる。
によれば、入手可能な限られた範囲の径寸法を有する複
数種類の銅線から、占積率を最適化すべく径寸法の異な
る複数種類の銅線を選択使用してコイルを形成できるの
で、巻線の設置作業性を悪化させることなく巻線の占積
率を高めることができる。その結果、本発明によれば、
銅損に起因する発熱を低減し、同期電動機の定格出力を
向上させることができる同期電動機のステータが提供さ
れる。
【図１】本発明の実施例によるステータを備えた同期電
動機の一部切欠き斜視図である。
動機の一部切欠き斜視図である。
【図２】図１の同期電動機の線II−IIに沿った断面図で
ある。
ある。
【図３】図１のステータの拡大部分断面図である。
【図４】本発明の他の実施例による同期電動機のステー
タの拡大部分断面図である。
タの拡大部分断面図である。
１０、３２…ステータ １２…軸 １４…ロータ １６、３４…ステータコア １８、３６…スロット ２０、３８…巻線 ２６、４０…コイル ２８、４２…歯 ３０ａ、３０ｂ、４４ａ、４４ｂ…銅線
Claims (1)
- 【請求項１】 ステータコアの複数のスロットに巻線を
設置してなる同期電動機のステータにおいて、 前記巻線を構成する複数のコイルの各々は、相互に並列
に接続された径寸法の異なる複数種類の銅線から形成さ
れることを特徴とする同期電動機のステータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06994295A JP3432326B2 (ja) | 1995-03-28 | 1995-03-28 | 同期電動機のステータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06994295A JP3432326B2 (ja) | 1995-03-28 | 1995-03-28 | 同期電動機のステータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08275422A true JPH08275422A (ja) | 1996-10-18 |
| JP3432326B2 JP3432326B2 (ja) | 2003-08-04 |
Family
ID=13417225
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06994295A Expired - Lifetime JP3432326B2 (ja) | 1995-03-28 | 1995-03-28 | 同期電動機のステータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3432326B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2767236A1 (fr) * | 1997-08-09 | 1999-02-12 | Bosch Gmbh Robert | Machine electrique, en particulier machine pour courant triphase |
| WO2009125655A1 (ja) * | 2008-04-09 | 2009-10-15 | 本田技研工業株式会社 | ステータ及びステータ製造装置 |
| JP2010110213A (ja) * | 2004-10-29 | 2010-05-13 | Hitachi Automotive Systems Ltd | 回転電機 |
| DE102013217820A1 (de) * | 2013-09-06 | 2015-03-12 | Robert Bosch Gmbh | Maschinenkomponente für eine elektrische Maschine sowie Verfahren zum Aufbau einer Maschinenkomponente |
| JP2017070101A (ja) * | 2015-09-30 | 2017-04-06 | 株式会社東芝 | 回転電機 |
| CN112204853A (zh) * | 2018-06-01 | 2021-01-08 | 三菱电机株式会社 | 定子、电动机、压缩机及空气调节装置 |
| CN113746227A (zh) * | 2020-05-29 | 2021-12-03 | 日本电产株式会社 | 定子及定子的制造方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5650988B2 (ja) * | 2010-11-02 | 2015-01-07 | シナノケンシ株式会社 | 電動機の固定子巻線方法 |
-
1995
- 1995-03-28 JP JP06994295A patent/JP3432326B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (10)
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