JPS6142254A - 電動機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、界磁部の磁極数よりも多い巻線用溝を有する
電機子鉄心を具備する電動機に関するものである。

従来例の構成とその問題点 電機子鉄心に巻線用溝を設けて多相の巻線を収納するよ
うにした電動機は、巻線用溝の間に形成される崗に界磁
部の磁束を収束させることができるために、その出力が
大きいという利点がある。

そのため、産業用ロボットやＮＣ機器の駆動動力源とし
て広く使用されている。しかしながら、このような電動
機では、界磁部の磁極と電機子鉄心の巻線への電流の相
互作用によって生じる出力トルりに、変動分（トルクリ
ップル）が存在する。以下、これについて図面を参照し
て説明する。

第１図は従来の電動機の構造を表わす要部構成図である
。回転軸１に取りつけられた強磁性体のロータ２の外周
に、円環状のマグネット３が取りつけられている。マク
ネット３には４極の磁極が等角度間隔に着磁されてお９
、界磁部を形成している。界磁部のマグネット３と所定
の間隙を離して電機子鉄心４が配置されている。マグネ
ット３と電機子鉄心４は、いずれか一方が他方に対して
回転自在に支承されている（本例では、電機子鉄心４に
対してマグネット３が回転するようになされている）。

電機子鉄心４には、等角度間隔に２４個の巻線用溝５が
設けられており、各巻線用溝の間には２４個の崗６が形
成され、３相の巻線Ａ１〜Ａ４．Ｂ１〜Ｅ４，０１〜Ｃ
４が巻装されている。巻線Ａｆ、Ａ２．Ａ３．ム４は６
個の歯を取シ囲むように巻かれてお友、巻線Ａ１が収納
された両方の巻線用溝の隣の巻線用溝にはそれぞれ巻線
Ａ２とム４の一端が収納されている。同様に、巻線Ａ２
が収納された両方の巻線用溝の隣の巻線用溝にはそれぞ
れ巻線Ａ１とＡ３の一端が収納され、巻線Ａ３が収納さ
れた両方の巻線用溝の隣の巻線用溝にはそれぞれ巻線Ａ
２とム４の一端が収納され、巻線Ａ４が収納された両方
の巻線用溝の隣の巻線用溝にはそれぞれ巻線人１とＡ３
の一端が収納されている。他の相の巻線８１〜Ｂ４．Ｃ
’Ｉ〜Ｃ４についても同様である。以下、Ａ１−Ａ４　
をまとめて人相の巻線群とし、８１〜Ｂ４をＢ相の巻線
群とし、０１〜Ｃ４をＣ相の巻線群とする。界磁部のマ
グネット３の発生磁束は電機子鉄心４の各歯に流入また
は流出し、人、Ｂ、Ｃ相の巻線群に鎖交している。Ａ、
Ｂ、Ｃ相の巻線群の間には、電気的に１２０度の位相差
がある。ここで、電気角の１８０度は界磁部の１磁極ピ
ッチ３６０°／Ｐ　（Ｐは界磁部の磁極数）に相当する
（本例では、Ｐ＝４であるから機械角９ｏ度が１磁極ピ
ッチであり、電気角１８０度に相当する）。

第２図に駆動回路の構成図を示す。第１図の巻線Ａ１〜
Ａ４は、各巻回方向を考慮して直列に接続され人相の巻
線群を形成している。同様に、巻線Ｂ１〜Ｂ４は各巻回
方向を考慮して直列に接続されＢ相の巻線群を形成し、
巻線０１〜Ｃ４は各巻回方向を考慮して直列に接続され
Ｃ相の巻線群を形成している。３相の巻線群は星形結線
され、その端子を駆動部１１に接続されている。位置検
出部１２はマクネット３の回転位置を検出し、マグネッ
ト３の回転に伴って変化する３相の正弦波状の信号Ｐ１
．Ｐ２．Ｐ３を出力する。駆動部１１には、指令信号Ｆ
と位置検出部１２の３相信号Ｐ１゜Ｐ２．Ｐ３　が入力
され、その両者の積に比例した３相の正弦波状の電流１
１．１２．１３を出力する。

その結果、Ａ、Ｂ、Ｃ相の巻線群への電流１１，１２゜
工３とマグネット３の磁束との相互作用によって所定方
向への回転力を発生する。

このような従来の電動機においては、巻線用溝の影響に
よりトルクリソフ諏しが発生することがわかった。これ
にグいて第３図を参照して説明する。

第３図は、第１図のマグネット３と電機子鉄心４をｘ−
ｘ’線とＹ　−Ｙ’線について平面展開した図である（
巻線を省略し、巻線用溝をａ〜１で示した）。

電動機の出力トルクは、巻線に鎖交する磁束の変化率と
巻線に流れる電流の積に比例する。各巻線に鎖交する磁
束は、各巻線が収納された巻線用溝間の歯の部分に対向
している界磁部のマグネット３の発生する磁束密度に関
係している。第４図にマグネット３の発生する磁束密度
の分布特性を全周（３６０度）について示す。一般に、
マグネット３の発生する界磁磁束密度は台形波状に変化
し、磁束密度の分布は基本波成分（電気角３６０度を１
周期とする成分）のほかに３次、６次、７次、９次。

１１次　・・・・・などの高調波成分も多く有している
。

界磁部のマグネット３の磁束密度は、マグネット３の１
磁極対（２磁極ピッチ分）を周期（電気角３６０度を周
期）とする周期関数となっており、さらに、Ｎ極とＳ極
の磁束分布はその境界に対して符号が逆で波形が対称的
になっている。従って、マグネット３の１磁極ピッチを
基本周期として、電機子鉄心４の巻線の配置（巻線用溝
の配置）を考えればよく、各巻線への鎖交磁束によって
出力トルりが推定できる。マグネット３の１磁極ピッチ
を基本周期として電機子鉄心４の巻線用溝ａ　−ｘをみ
たときの位相関係を第６図に示す。人相の巻線群ＡＩ、
ム２．Ａ３．Ａ４を収納されたそれぞれの巻線用溝対（
亀、ｆ）、（ｇ、１）、（ｍ、ｒ）、（Ｓ、Ｘ）は１磁
極ピッチ（電気角１８０度）の位相差が設けられている
。同様に、Ｂ相の巻線群Ｂ１．Ｂ２゜Ｂ３．Ｂ４　　を
収納されたそれぞれの巻線用溝対（ｅ、ｊ）、（ｋ、ｐ
）、（ｑ、ｖ）、（ｗ、ｄ）は１磁極ピッチの位相差が
設けられ、Ｃ相の巻線群Ｃ１，Ｃ２゜Ｇ３．Ｃ４を収納
されたそれぞれの巻線用溝対。

（ｉ、ｎ）、（ｏ、ｔ）、（ｕ、ｂ）、（ｃ、ｈ）は１
磁極ピッチ位相差が設けられている。また、人相の巻線
用溝群（ａ＋ｆ＋ｇ＋ｌ＋ｍ＋ｒ＋Ｓ＋Ｘ）とＢ相の巻
線用溝群（ｄ　＋　６　＋　］　＋　ｋ＋　ｐｒ　Ｑ　
＋　Ｖ　＋　Ｗ　）とＣ相の巻線用溝群（ｂ　＋　Ｃｒ
　ｈ　＋　ｌ　＋　ｎ　＋　Ｏ＋　ｔ＋　ｕ　）の間に
はそれぞれ１磁極ピッチの１／３の位相差がある。

このように、多激の巻線用溝を有する電動機では、マグ
ネット３から電機子鉄心４の歯に流入（または流出）す
る磁束が巻線用溝によって変調されることがわかった。

すなわち、歯に対向しているマグネット３の部分から歯
へ流入（または流出）する磁束はマグネット３の磁束密
度がそのまま磁束となるが、巻線用溝に対向しているマ
グネット３０部分から歯へ流入（または流出）する磁束
はマグネット３の磁束密度が弱められて磁束となる。

たとえば、歯ａ−ｂ（両端の巻線用溝によって歯を表わ
す）と歯ｂ−ｃと歯ｃ−ｄと南ｄ−ｅと歯ｅ−ｆに流入
（または流出）する磁束が巻線人１に鎖交しているが、
巻線用溝ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆに対向している部分の
マグネット３の磁束密度は弱められて歯に流入（または
流出）し、巻線Ａ１の鎖交磁束は巻線用溝ａ　＋　ｂ　
＋　Ｃ＋　ｄ　＋　ｅ＋　ｆによって変動する。

巻線ム２の鎖交磁束は巻線用溝ｇ　＋　ｈ＋　１ｒ　Ｊ
＋　ｋ＋　１によって変動し、巻線Ａ３の鎖交磁束は巻
線用溝ｍ、ｎ、Ｏ＋ｐ＋ｑ＋ｒによって変動し、巻線人
４の鎖交磁束は巻線用溝Ｓ＋　ｊ　＋　ｕ　＋　ｖ＋　
Ｗ　、　Ｘによって変動する。巻線用溝（ａ、ｂ、ｃ、
ｄ、ｅ＋　ｆ）と（ｇ　＋　ｂ　＋　ｌ　＋ｊ、に、ｌ
）と（ｍ　ｒ　ｎ　＋　０＋　ｐｒ　ｑ＋　ｒ）と（ｓ
、ｔ、ｕ、ｖ。

ｗ、ｘ）は同位相となっているので、人相の巻線群ム１
　、Ａ２．Ａ３．Ａ４の合成の鎖交磁束が巻線用溝によ
って変動することになる。Ｂ相、Ｃ相の巻線群の合成の
鎖交磁束についても同様に巻線用溝によって変動する。

このような巻線用溝による鎖交磁束の変動は、巻線用溝
のピッチに関係し、マグネット３の有する高次成分を強
調するように作用する。第１図の従来例では、巻線用溝
のピッチ（電気角で３６００／１２＝３０’）にほぼ等
しいピッチを有する第１１次成分の磁束変動が生じやす
い（第１１次成分の１周期は電気角で３６０７１１＝３
２．７３°）。

その結果、この強調された磁束変動に対応した出力）／
レフの変動（トルクリップル）を誘起していることがわ
かった。出力トルクにトルクリップルがあると正確な位
置制御や出力トルり制御ができなくなり、このような従
来の電動機を産業用ロボットやＮ０機器の駆動動力源と
して利用するときに、大きな問題となっていた。

発明の目的　　、 本発明は、このような点を考慮し、界磁部の磁極数より
も電機子鉄心の巻線用溝の数が多いような電動機におけ
る巻線用溝に起因するトルクリップルを大幅に低減した
ものである。

発明の構成 本発明では、Ｐ極（Ｐは４以上の整数）の界磁磁極を円
周上に等角度間隔もしくは略等角度間隔に有する界磁部
と、３相巻線が巻装された６Ｐ個の巻線用溝および巻線
用溝の間に形成される南を有する電機子鉄心とを具備し
、前記界磁部と電機子鉄心のうちでいずれか一方が他方
に対して回転自在となされた電動機であって、前記電機
子鉄心は、実効ピッチがＤ二６０’／Ｐより大きいＬ個
（Ｌは整数）の長歯と、実効ピッチがＤよシ小さいＶ個
（Ｍは整数）の短歯を有し、ＩＴｉＪ記長南と短歯の個
数を Ｌ　≧２ Ｍ　≧２ となし、前記長歯と短歯の配置によって、前記界磁部の
１磁極ピッチを基本周期とするときに所定相の巻線が収
納された巻線用溝の位相を４個所以」−に異ならせ、か
つ、前記界磁部の１磁極ピッチを基本周期とするときに
前記巻線用溝全体の位相を１２個所以上に異ならせるこ
とＫよって、上記の目的を達成したものである。

実施例の説明 第６図に本発明の一実施例を表わす要部平面展開図を示
す。第６図において、ロータ２に取りつけられたマグネ
ット３は等角度間隔に４極の磁極を有し、電機子鉄心４
の２４個の巻線用溝ａ　−ｘおよび２４個の歯に所定間
隙あけて対向している。

電機ｒ−鉄１ｕ４の２４個の巻線用溝には、第１図のＡ
、Ｂ、Ｃ相の巻線群と同様に３相の巻線群が巻装されて
いる（図示を省略する）。すなわち、巻線用溝ａからｆ
に渡って巻線Ａ１が巻装され、巻線用溝ｇから１に渡っ
て巻線Ａ２が巻装され、巻線用溝ｍからｒに渡って巻線
Ａ３が巻装され、巻線用溝ＳからＸに渡って巻線Ａ４が
巻装され、巻線人１〜Ａ４がその巻回方向を考慮して直
列に接続されて第Ａ相の巻線群を形成している。同様に
、巻線用溝ｅからコに渡って巻線Ｂ１が巻装され、巻線
用溝ｋからｐに渡って巻線Ｂ２が巻装され、巻線用溝ｑ
からＶに渡って巻線Ｂ３が巻装され、巻線用溝Ｗからｄ
に渡って巻線Ｂ４が巻装され、巻線Ｂ１〜Ｂ４がその巻
回方向を考慮して直列に接続されて第３組の巻線群を形
成している。さらに、巻線用溝１からｎに渡って巻線Ｃ
１が巻装され、巻線用溝０からｔに渡って巻線Ｃ２が巻
装され、巻線用溝Ｕからｂに渡って巻線Ｃ３が巻装され
、巻線用溝Ｃからｈに渡って巻線Ｃ４が巻装され、巻線
０１〜Ｃ４がその巻回方向を考慮して直列に接続されて
第Ｃ相の巻線群を形成している。

本実施例の駆動回路は、第２図の構成と同様であり、説
明を省略する。

第６図の実施例においては、電機子鉄心４の巻線用溝ａ
　、　ｘの配置を不等角度間隔となし、巻線用溝の間に
形成される歯の実効ピッチを不均一にしている。ここに
、歯の実効ピッチとは歯の両端の巻線用溝の中心のなす
角度である。巻線用溝の個数を’Ｊ’＝６・Ｐ二２４（
Ｐは界磁部の磁極数であ、ｊｌ）Ｐ＝４）　　とすると
き、等角度間隔に配置すると各歯の実効ピッチはＤ−６
０°／Ｐ＝１５°となるので、歯の実効ピッチがＤに等
しいもしくは略等しい歯を等歯とｕｆび、Ｄより大きい
歯を長歯と呼び、Ｄより小さい南を短歯と呼ぶことにす
る。第６図では、等歯をＥで示し、長歯をＲで示し、短
歯をＺで示した。歯ａ−ｂ（両端の巻線用溝によって歯
を表わす）は等歯（Ｅ）、歯ｂ−ｃは長歯（Ｒ）、歯Ｃ
−ｄは等歯（Ｅ）、歯ｄ−ｅは等歯（Ｅ）、歯ｅ−ｆは
長歯（Ｒ）、歯ｆ−ｇけ等歯（Ｅ）、歯ｇ−ｈは等歯（
Ｅ）、歯ｈ−ｉは長歯（Ｒ）、歯ｉ−ｊは等＠（Ｅ）、
歯ｊ−には等歯（Ｅ）、歯に−１は等歯（Ｋ）、歯１−
ｍは等歯（Ｅ）、　　ｍｍ−ｎは等＃（Ｅ）、１ｎ−ｏ
は短歯（Ｚ）、歯ｏ−ｐは等歯（Ｅ）、南ｐ−ｑは等歯
（Ｅ）、南ｑ−ｒは短歯（Ｚ）、歯ｒ−ｓは等歯（Ｅ）
、１ｓ−ｔは等歯（Ｅ）、歯ｔ−ｕは短歯（Ｚ）、歯ｕ
−ｖは等歯（Ｅ）、歯ｖ−ｗは等歯（Ｒ）、歯Ｗ−Ｘけ
等ＨＥ）、ａＸ−ａは等１ｍ（Ｅ）テある。すなわち、
等歯の個数けＮ＝１８、長歯の個数はＬ二３、短歯の個
数はＭ＝３である。長歯ｂ−ｃ、ｅ−ｆ、ｈ−ｉの実効
ピッチは、Ｄ、（１＋１／Ｐ）二６・Ｄ／４に等しくも
しくけ略等しくなされている。短歯”Ｏ＋ｑｒ、ｔ−ｕ
の実効ピッチは、Ｄ・（１−１／Ｐ）二３・Ｄ　／　４
に等しくもしくは略等しくなされている。巻線用溝ａか
らｍの間（ａ。

ｂ＋　Ｃ＋　ｄ　＋　６　＋　ｆ　＋　ｇ　＋　ｈ　＋
　１　＋　、ｌ］　＋　ｋ　＋　１　＋　ｍ　）は畏南
と等歯のみが部分的に集中しており、長歯を３個含む長
ピッチブロックを形成して込る（短歯を含まな−）。同
様に、巻線用溝ｍからａの間（ｍ、ｎ、ｏ。

ｐ、ｑ＋　ｒ　＋　Ｓ　＋　ｉ　＋　ｕ＋　ｖｒ　Ｗ　
ｒ　ｘ＋　’　）は短歯と等歯のみが部分的に集中して
おシ、短歯を３個含む短ピッチブロックを形成している
（長歯を含まない）。

長ピッチブロックと短ピッチブロックの境界のと９かた
にはかなりの任意性がある。しかし、長ピッチブロック
内には短歯を含まず、短ピッチゾロツク内には長歯を含
まないので、長ピッチブロックと短ピッチブロックは明
確に区別できる。また、長ピッチブロック内の歯の個数
と短ピッチゾロツク内の歯の個数を等しくするならば、
畏ピッチブロックのなす角度は短ピッチブロックのなす
角度よりも大きくなる。第６図の長ピッチグロックへｍ
ｍは９−Ｄ＋１５・Ｄ／４：５１−Ｄ／４＝１９１．２
５゜であり、短ピッチゾロ、りｍ−ａは９・Ｄ＋９　・
Ｄ／４ミ４５・Ｄ／４＝１６８．７５°である。

次Ｋ、本実施例のトルクリップルについて説明する。マ
クネット３の１磁極ピッチを基本周期として電機子鉄心
４の巻線用溝ａ〜χをみたときの位相関係を第７図に示
す。Ａ相の巻線群を収納された巻線用溝１ｆ、ｇ、１．
ｍ、ｒ、ｓ、ｘけ１磁極ピッチの１／２４の最小位相差
（電気角で７．６度の位相差）で位相ずれを設けられ（
巻線用溝ＩＬ　＋　ｆ　＋　ｇ　＋　１　。

ｍ、ｒ、ｓ、ｘ　　の位相は４個所以上に異なる）、そ
の変動範囲は１磁極ピッチの７／２４　（１磁極ピッチ
の１／３以下）になされている。同様に、Ｂ相の巻線群
を収納された巻線用溝ｄ　、’！！　＋　］　＋　ｋ　
＋　ｐｒ　ｑ＋　Ｖ　＋　Ｗは１磁極ピッチの１／２４
の最小位相差で位相ずれを設けられ、その変動範囲は１
磁極ピッチの７／２４になされている。さらに、ｃ　ｔ
’ｒ＋の巻線群を収納された巻線用溝す、ｃ、ｈ、ｉ、
ｎ、ｏ、ｔ、ｕは１磁極ピッチの１／２４の最小位相差
で位相ずれを設けられ、その変動範囲は１磁極ピッチの
７／２４になされている。捷た、人相の巻線用溝群（”
Ｌ　＋　ｆ　＋　ｇ　。

１、ｍ、ｒ、ｓ、ｘ）とＢ相の巻線用溝群（ｄ、ｅ、ｊ
、ｋ。

１）＋ｑ＋ｖ、ｗ）とＣ相の巻線用溝群（ｂ、ｃ、ｈ、
ｉ。

ｎ、ｏ、ｔ、ｕ）の間にはそれぞｈ１磁極ピノヅーの１
／３　の位相差がある。その結果、巻線用溝全体（＆〜
Ｘ）は１磁極ピッチの１／２４の位相差で位相ずれが設
けられ、巻線用溝＆−Ｘの位１目はすべて異なっている
（巻線用溝ａ　−ｘの位相は１２個所以上に異なる）。

まず、人相の巻線群に鎖交する磁束について考える。巻
線Ａ１の鎖交磁束は歯ａ−ｂ、歯ｂ−Ｃ２歯ｃ−ｄ、歯
ｄ−ｅ、南ｅ−ｆにマグネット３より流入（または流出
）する磁束であり、巻線用溝ａ。

ｂ　＋　Ｃ＋　ｄｒθ、ｆによって変動する。巻線Ａ２
の鎖交磁束は歯ｇ−ｈ、崗ｈ−１．爾１−コ、南フ−に
、南に−１にマグネット３より流入（または流出）する
磁束であり、巻線用活ｇ、ｈ、ユ、ｊ、に、１によって
変動する。巻線ム３の鎖交磁束はｔｉ−ｓ　ｍ　−ｎ　
＋歯ｎ−０．歯０−ｐ、歯ｐ　−ｑ　、歯ｑ−ｒにマグ
ネット３より流入（丑たは流出）する磁束であり、巻線
用溝ｍ　＋　ｎ　＋　Ｏｒ　ｐｒ　ｑ　＋　ｒによ−、
て変動する。巻線Ａ４の鎖交磁束は歯ｓ−ｔ、１ｔ−ｕ
、歯ｕ−ｖ＋ｍｖ−Ｗ・歯ｗ−ｘにマグネット３より流
入（または流出）する磁束であり、巻線用溝ｓ、ｔ、ｕ
、ｖ、ｗ、ｘによって変動する。人相の巻線群の合成の
鎖交磁束は、巻線ＡＩ　、Ａ２．Ａ３．Ａ４の鎖交磁束
の代数和（各巻線の接続方向を考慮しての加算）となる
。巻線用溝ａ　−ｘの位相が１磁極ピッチの１／２４の
位相差ですべて異なっていることから、各巻線用溝によ
る磁束変動の影響は相殺するように作用し、平均化され
た磁束が人相の巻線群の合成の鎖交磁束となる。従って
、人相の巻線群の合成の鎖交磁束の巻線用溝による変動
は大幅に小さくなる。同様に、Ｂ４’ｌの巻線群Ｂ１．
Ｂ２．Ｂ３．Ｂ４の合成の鎖交磁束の巻線用溝による変
動も大幅に小さくなり、Ｃ、を目の巻線群０１　、Ｃ２
，Ｃ３，０４の合成の鎖交磁束の巻線用溝による変動も
大幅に小さくなる。すなわち、本実施例のＡ、Ｂ、Ｃ，
相の巻線群の合成の鎖交磁束は巻線用溝ａ　−ｘの影響
をほとんど受けなくなる。その結果、本実施例のトルク
リップルは大幅に小さくなっている。

本実施例の各巻線ＡＩ、Ａ２．Ａ３．Ａ４．Ｂ１゜Ｂ２
．Ｂ３．Ｂ４．ＣＩ　、Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４の実効ピッチ
は（１磁極ピッチの１１／１２）＝１６ｔｓ度（電気角
）以下から（１磁極ピッチの９／１２　）ミ１３５度（
電気角）以上になされている。ここに、巻線の実効ピッ
チはその巻線が収納された巻線用溝の中１しのなす角度
である。例えば、Ａ相の巻線群にっ−てみれば、Ａ１は
巻線用溝ａ−ｆ間の角度は１６５’（３個の等歯と２個
の長歯分）、Ａ２は巻線用溝ｇ−１間の角度は１５７．
５°（４個の等歯と１個の長歯分）、Ａ３は巻線用＃ｍ
−ｒ間の角度？−１１３５°（３個の等歯と２個の短歯
分）、Ａ４は巻線用溝ｓ−ｘ間の角度は１４２．５°（
４個の等歯と１個の短歯分）である。

他のＢ相、Ｃ相の巻線群につ−ても同様に１６５度以下
から１３６度以上である。このように、各相の巻線が収
納された巻線用溝の変動範囲を小さくして（１磁極ピッ
チの１／３以下）、かつ、巻線の実効ピッチの変動範囲
を小さくするならば（１６６度以下から１３６度以上）
、巻線作業が容易となり、自動化も可能となる。

また、本実施例では、長歯の実効ピッチＤ・（１＋１／
Ｐ）＝５・Ｄ／４は等歯の実効ピッチＤに非常にちかく
、かつ、短歯の実効ピッチＤ・（１−１／Ｐ）＝３・Ｄ
／４も等歯の実効ピッチに非常にちかい。従って、電機
子鉄心に長歯や短歯を容易に形成できるという利点もあ
る。

さらに、長ピッチブロック内の隣り合う長歯の間に等歯
を配置し、短ピッチブロック内の隣り合う短歯の間に等
歯を配置しているので、巻線の収納空間を均一にするこ
とが容易となる。

第８図（ａ）、（ｂ）、（０）、（ｄ）に本発明の他の
実施例を示す。第８図（ａ）Ｉ′ｉ、第６図の構成にお
いて、巻線用溝の配置（歯の配置）を変えたものであシ
、歯ｅ−ｆ、ｆ−ｇ、ｇ−ｈを長歯とし、（ｉｍ−ｎｌ
ｒ−ｓ、ｗ−ｘを短歯とし、他の歯を等歯としたもので
ある。等歯や長歯や短歯の実効ピッチは前述の第６図の
実施例と同様である。

第８図（ｂ）は、第６図の構成において、巻線用溝の配
置（南の配置）を変えたものであり、歯ｂ−ｃ。

ｃ−ｄ、ｈ−ｉを長歯とし、１ｎ−ｏ、ｏ−ｐ、ｔ−ｕ
を短歯とし、他の歯を等歯としたものである。等歯や長
歯や短歯の実効ピッチは前述の第６図の実施例と同様で
ある。

第８図（Ｃ）は、第６図の構成において、巻線用溝の配
置（歯の配置）を変えたものであり、歯ｆ−ｇ、ｌ−ｍ
の２個を長歯とし、歯ｒ−ｓ、ｘ−ａの２個を短歯とし
、他の歯を等歯としたものである。

長歯ｆ−ｇの実効ピッチはＤ・（１＋２／Ｐ）：＝６・
Ｄ／４（等歯の実効ピッチＤの６／４）であシ、長歯１
−ｍの実効ピッチはＤ・（１＋ｊ／Ｐ）二６・Ｄ／４で
あり、短ｆｉｒ−５の実効ピッチはＤ・（１−２／Ｐ）
＝２・Ｄ／４であり、短歯ｘ−ａの実効ピッチはＤ・（
１−１／Ｐ）＝３・Ｄ　／　４である。このように、２
個の長歯を含む長ピッチブロックと２個の短歯を含む短
ピッチブロックを配置することによっても、トルクリッ
プルを低減することができる。

第８図（ｄ）は、第６図の構成において、巻線用溝の配
置（歯の配置）を変えたものであり、歯ｆ−ｇ、ｈ−ｉ
の２個を長歯とし、１ｎ−ｏ、ｒ−ｓ。

ｘ−ａの３個を短歯とし、他の歯を等歯としたものであ
る。長歯ｆ−ｇの実効ピッチはＤ・（１＋２／Ｐ）＝６
・Ｄ／４（等歯の実効ピッチＤの６／４）であり、長歯
ｈ−ｉの実効ピッチはＤ・（１＋１／Ｐ）＝５・Ｄ／４
であり、短歯ｎ−ｏ、ｒ−ｓ、ｘ−ａ　の実効ピッチは
Ｄ・（１−ｔ／Ｐ）＝３・Ｄ／４である。このように、
２個の長歯を含む長ピッチブロックと３個の短歯を含む
類ピッチブロックを配置することによっても、トルクリ
ップルを低減することができる。

前述の各実施例においては、界磁部のマグネット３の磁
極数をＰ　＝　４としたが、本発明はそのような場合に
限られるものではない。

第９図に本発明の他の実施例を表わす要部平面展開図を
示す。第９図において、ロータ２に取りつけられたマグ
ネット３け等角度間隔に６ＦＭの磁極を有し、電機子鉄
心４の３６個の巻線用溝ａ〜Ｊ″および３６個の歯に所
定間隙あけて対向している。電機子鉄１ｏ４．０３８個
の巻線用溝には、人。

Ｂ、Ｃ相の巻線群からなる３相の巻線群が巻装されてい
る（図示を省略する）。すなわち、巻線用溝ａからｆに
渡って巻線Ａ１が巻装され、巻線用溝ｇから１に渡って
巻線Ａ２が巻装され、巻線用溝ｍからｒに渡って巻線Ａ
３が巻装され、巻線用溝ＳからＸに渡って巻線Ａ４が巻
装され、巻線用溝ｙからｄ”に渡って巻線Ａ６が巻装さ
れ、巻線用溝ｅ″からコｔＫ渡って巻線Ａ６が巻装され
、巻線人１〜ムロがその巻回方向を考慮して直列に接続
されて第Ａ相の巻線群を形成している。同様に、巻線用
溝ｅからＪに渡って巻線Ｂ１が巻装され、巻線用溝ｋか
らｐに渡って巻線Ｂ２が巻装され、巻線用溝ｑからＹに
渡って巻線Ｂ３が巻装され、巻線用溝Ｗからｂ・に渡っ
て巻線Ｂ４が巻装され、巻線用溝Ｑｌからｈ′に渡って
巻線Ｂ５が巻装され、巻線用溝ｌ・からｄに渡って巻線
Ｂ６が巻装され、巻線Ｂ１〜Ｂ６がその巻回方向を考慮
して直列に接続されて第３相の巻線群を形成している。

さらに、巻線用溝１からｎに渡って巻線Ｃ１が巻装され
、巻線用溝０からｔに渡って巻線Ｃ２が巻装され、巻線
用溝Ｕから２に渡って巻線Ｃ３が巻装され、巻線用溝ａ
・からｒ′に渡って巻線Ｃ４が巻装され、巻線用溝ｇ″
からｂに渡って巻線Ｃ５が巻装され、巻線用溝Ｃからｈ
に渡って巻線Ｃ６が巻装され、巻線０１〜Ｃ６がその巻
回方向を考慮して直列に接続されて第Ｃ相の巻線群を形
成している。本実施例の駆動回路は、第２図の構成と同
様であり、説明を省略する。

第９図の実施例においては、電機子鉄心４の巻線用溝孔
〜コ′の配置を不等角度間隔となし、巻線用溝の間に形
成される歯の実効ピッチを不均一にしている。等歯の実
効ピッチけＤ＝６０°／Ｐ二ｉｏ’（ここに、Ｐけ界磁
部の磁極数でありＰ−６）であシ、Ｍ歯の実効ピッチは
Ｄよりも大きく、短歯の実効ピッチはＤよシも小さい。

歯ａ−ｂは等歯（Ｅ）、１ｂ−ｃは長歯…）、歯ｃ−ｄ
は等歯（Ｅ）、１ｆｉｄ−ｅは等ｍ　（Ｅ）、南ｅ−ｆ
は長歯但）、歯ｆ−ｇは等歯（Ｅ）、歯ｇ−ｈは等歯（
ト））、歯ｈ−ｉは長歯但）、歯ｉ−Ｊは等歯（Ｅ）、
歯コーには等歯（Ｅ）、歯に−１は長歯（Ｆｔ）Ｊｌ−
ｍは等歯（ト））、ｊｉｍンｎは等歯停）、崗ｎ−ｏは
長歯（朋歯ｏ−ｐは等歯（ト））、歯ｐ−ｑは等歯（Ｅ
）、崗ｑ−ｒは等歯（１！：）、ｆａｒ−３は等歯（Ｅ
）、歯ｓ−ｔは等歯（Ｅ）、［ｆｉｔ−Ｕは短ｍ　（Ｚ
）、歯ｕ−ｖは等Ｉ＆（Ｅ）、崗ｖ−ｗは等歯（Ｅ）、
南Ｗ−Ｘは短歯（Ｚ）、歯ｘ−ｙは等歯（Ｅ）、ｆｌｙ
−ｚは等歯（ト））、ｆｉｚ−ａ□は短ｉ　（Ｚ）、ｆ
ｉａ□−ｂ・は等ＨＥ）、歯ｂ・−Ｃ・は等歯Ｇ）、歯
Ｃ・−ｄ・は短歯（Ｚ）、崗ｄ′−ｅ・は等歯停）、歯
ｅ・−ｆ・は等歯（ト））、歯ｆ″−ｇ′は短歯（Ｚ）
、歯ｇ＝−ｈ＝は等歯（Ｅ）、歯ｈ’−１’は等ｍ　（
Ｅ）、歯１゛ニコ°は等歯（ｇ）、歯Ｊ・−ａは等歯（
Ｅ）である。すなわち、等歯の個数はＮ＝２６、長歯の
個数はＬ　＝５、短歯の個数はＭ　＝　５である。長歯
ｂ−ｃ：ｅ−ｆ、ｈ−ｉ、に−１，ｎ−ｏの実効ピッチ
は、Ｄ・（１十１／Ｐ）＝７・Ｄ／６に等しくもしくは
略等しくなされている。短歯ｔ−ｕ、ｗ−ｘ、　ｚ−ａ
’、ｃ’　−ｄ’、　ｆＬｇ″の実効ピッチは、Ｄ・（
１−１／Ｐ）＝ｓ・Ｄ／６に等しくもしくは略等しくな
されている。

巻線用溝ａからＳの間（ａ＋　ｂ＋　Ｃ＋　ｄｒ　ｄｒ
　ｆ＋　ｇ　ｒ　ｈ　＋１　＋　］　＋　ｋ　＋　ｌ　
＋　ｍ　＋　ｎ　＋　Ｏ＋　ｐ＋　ｑ＋　ｒ＋　ｓ）は
長歯と等歯のみが部分的に集中しており、長歯を６個含
む侵ピッチブロックを形成している（短歯を含まない）
。

同様に、巻線用溝Ｓからａの間（ｓ、ｔ、ｕ、ｖ、ｗ。

Ｘ＋　Ｙ　＋　ｚ＋　ＩＬ’　＋　ｂ’　、σ＋　６’
＋　ｆ’＋　ｇ’＋　ｈ’、　ｌ’＋　］’＋　＆　）
は短歯と等歯のみが部分的に集中しており、短歯を６個
含む短ピッチブロックを形成している（長歯を含１ない
）。

次に、本実施例のトルクリップルについて説明する。マ
クネット３の１磁極ピッチ３６０°／Ｐを基本周期とし
て電機子鉄心４の巻線用溝ａ〜コ′をみたときの位相関
係を第１ｏ図に示す。人相の巻線群を収納された巻線用
溝’　＋　ｆ＋　ｇ　＋　ｌ　＋　ｍ　＋　ｒ　＋　Ｓ
　＋ｘ、ｙ、ｄ’、θ′、フ′は１磁極ピッチの１．／
３６の最小位相差で位相ずれを設けられ（巻線用溝＆　
、　ｆ　＋　ｇ　＋１　＋　ｍ　ｒ　ｒ　ｒ　Ｓ　ｒ　
Ｘ　＋　７　＋　”　＋　”　＋　］　’の位相はすべ
て異なる）、その変動範囲は１磁極ピッチの１１／３６
（１／３以下）になをれている。同様に、Ｃ相の巻線群
を収納された巻線用溝ｄ＋　ｅ＋　Ｊ＋　ｋｒ　ｐｒ　
ｑｒ　Ｖ　ｒＷ　＋　ｂＺ　Ｃ”ｌ　ｈ’ｒ　ｌ’　Ｆ
ｉ’磁極ピッチの１／３６の最小位相差で位相ずれを設
けられ、その変動範囲は１磁極ピッチの１１／３６にな
されている。さらに、Ｃ相の巻線群を収納された巻線用
溝す、ｃ、ｈ、ｉ。

ｎ＋　０＋　ｉ＋　ｕ＋　Ｚｒ　”ｌ、ｆ’＋　ｇ’は
１磁極ピッチの１／３６の最小位相差で位相ずれを設け
られ、その変動範囲は１磁極ピッチの１１／３６になさ
れている。

また、人相の巻線用溝群（ａ　＋　ｆ　＋　ｇ　＋　ｌ
　＋　ｍ　＋　ｒ　ｒ　Ｓ　。

Ｘ　＋　ｙ＋　ｄ’＋　６Ｚ　３　’）とＣ相の巻線用
溝群（ｄ＋８＋］＋に＋　ｐｒ　ｑｒ　ｖ＋　Ｗ＋　ｂ
’＋　Ｃ’ｒ　ｂ’＋　Ｘｏ）とＣ相の巻線用溝群（ｂ
＋Ｇ、ｈ、ｉ、ｎ、ｏ、ｔ、ｕ、ｚ、ａ’、　ｆ’、　
ｇ’）の間にはそれぞれ１磁棒ピッチの１／３の位相差
がある。すなわち、巻線用溝全体ａ〜コ′は１磁極ピッ
チの１／３６の位相差で位相ずれが設けられ、巻線用溝
ａ−］　１　はすべて位相が異なっている。従って、人
相の巻線群Ａ１〜Ａ６の合成の鎖交磁束は巻線用溝ａ−
］　１の影響をほとんど受けなくなる。

同様に、Ｃ相の巻線群Ｂ１〜Ｂ６の合成の鎖交磁束やＣ
相の合成の鎖交磁束も巻線用溝ａ〜コ′の影響を受けな
くなる。その結果、本実施例のトルクリップルは非常に
小さくなる。

本実施例の各巻線Ａ１　＋Ａ２＋Ａ３＋Ａ４＋Ａ５＋Ａ
６．Ｂ１　、Ｂ２．Ｂ３．Ｂ４．Ｂ５．Ｂ６，０１　、
Ｃ２゜Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，０６の実効ピッチは（１磁極
ピッチの８／９）＝１６０度（電気角）以下から（１磁
極ピッチの７／９）：１４０度（電気角）以上になされ
ている。ここに、巻線の実効ピッチはその巻線が収納さ
れた巻線用溝の中心のなす角度である。例えば、人相の
巻線群についてみれば、Ａ１は巻線用溝ａ−ｆ間の角度
は１６００、Ａ２は巻線用溝ｇ−１間の角度は１６００
、Ａ３は巻線用溝ｍ−ｒ間の角度け１５５？　Ａ　４は
巻線用溝ｓ−ｘ間の角度は１４０；Ａ６は巻線用溝ｙ−
ｄ１間の角度は１４ｏｙ　　Ａ６は巻線用溝θ′−３′
間の角度は１４５°である。他のＣ相、Ｃ相の巻線群に
ついても同様に１６０度以下から１４０度以上である。

このように、各相の巻線が収納された巻線用溝の変動範
囲を小さくして（１磁極ピッチの１／３以下）、かつ、
巻線の実効ピッチの変動範囲を小さくするならば（１６
０度以下から１４０度以上）、巻線作業が容易となシ、
自動化も可能となる。

また、本実施例では、長歯の実効ピッチＤ・（１十１　
／Ｐ　）＝７・Ｄ／６は等歯の実効ピッチＤに非常にち
かく、かつ１、短歯の実効ピッチＤ・（１−１／Ｐ）＝
５・Ｄ／６も等歯の実効ピッチに非常にちかい。従って
、電機子鉄心に長歯や短歯を容易に形成できる。

各種の実施例について説明してきたが、本発明はそのよ
うな実施例に限定されるものではない。

例えば、第６図の実施例と第９図の実施例を組み合わせ
て、界磁部の磁極数がＰ；１０棒の電動機を構成できる
。また、第６図の実施例の構成を単純に２倍にして、２
倍の磁極数と巻線用溝数の電動機を構成できる。捷た、
等歯の存在はかならずしも必要ではない。

一般に、Ｐ極（Ｐは４以上の整数）の界磁磁極を円周上
に等角度間隔もしくは略等角度間隔に有する界磁部と、
Ｃ相巻線が巻装された６Ｐ個の巻線用溝および巻線用溝
の間に形成される歯を有する電機子鉄心とを具備し、前
記界磁部と電機子鉄心のうちでいずれか一方が他方に対
して回転自在となされた電動機の場合には、前記電機子
鉄１ｕは、実効ピッチがＤ二６０　’／Ｐ　より大きい
Ｌ個（Ｌは整゛数）の長歯と、実効ピッチがＤより小さ
いＭ個（Ｍは整数）の短歯を有し、前記長歯と短歯の個
数Ｌ　　≧２ Ｍ　　≧２ となし、前記長歯と短歯の配置によって、前記界磁部の
１磁極ピッチを基本周期とするときに所定相の巻線が収
納された巻線用溝の位相を４個所以上に異ならせ、かつ
、前記界磁部の１磁極ピッチを基本周期とするときに前
記巻線用溝全体の位相を１２個所以上に異ならせること
によって、容易にトルクリップルを小さくできる。

また、前述の第６図の実施例のように、界磁部の１磁極
ピッチを基本周期とするときに所定相の巻線が収納され
た巻線用溝の位相の変動範囲を１磁極ピッチの１／３以
下にすれば、巻線が複雑にならない。さらに、巻線の実
効ピッチを１６６度以下から１３５度以上にすれば、巻
磁作業の自動化も容易に実現できる。

さらに、電機子鉄心に実効ピッチがＤに等しいもしくは
略等しい、Ｎ個（Ｎは整数）の等歯を設け、前述の実施
例のように、長歯と等歯のみが部分的に集中している長
ピッチブロックおよび短歯と長歯のみが部分的に集中し
ている短ピッチブロックを同数個有し、長ピッチブロッ
クと短ピッチブロックは交互に円周上に配置され、少な
くとも１個の長ピッチブロック内に少なくとも２個の長
歯を含み、かつ、少なくとも１個の短ピッチブロック内
に少なくとも２個の短歯を含み、隣接する一対の長ピッ
チブロックと短ピッチグロックのなす角度が（３６０°
／Ｐ）・Ｑとなるときに、長ピッチブロック内の長歯の
実効ピッチをＤ・（１＋Ｇ／ＱＸＧＩ−ｉ１以上でＱ／
２以下の整数）に等しくもしくは略等しくなし、短ピッ
チブロック内の短歯の実効ピッチをＤ・（１＋１／Ｑ）
（Ｈは１以上でＱ／２以下の整数）に等しくもしくは略
等しくなすことにより、巻線用溝の位相を簡単にずらす
ことができる。

前述の第６図の実施例では、Ｐ＝４　、　Ｎ＝１ｓ（）
Ｐ　）　。

（Ｐ＞）Ｌ＝３≧２．（Ｐ＞）Ｍ＝３≧２であり、Ｑ＝
Ｐ＝４゜Ｇ＝１．Ｈ＝１である。また、前述の第８図（
Ｃ）の実施例では、Ｐ＝４．Ｎ＝２０（＞Ｐ）、（Ｐ＞
）Ｌ二２≧２゜（Ｐ＞）Ｍ＝２≧２であり、Ｑ二ｐ＝４
．（、＝１　またはＧ＝２＝Ｑ／２．Ｈ＝１またけＨ＝
２＝Ｑ／２である。

以上の実施例では、内側にマグネットを配置し外側に電
機子鉄心を配置したが、その関係が逆であってもよい。

また、円環状のマグネットに限らず、複数個のマグネッ
ト磁極片によって界磁部を構成してもよい。その他、本
発明の主旨を変えずして種々の変更が可能である。

発明の効果 本発明は、界磁部の磁極数よりも巻線用溝の数が多い電
動機において、巻線用溝の配置を特殊となすことにより
トルクリップルを大幅に低減したものである。従って、
本発明に基いて、例えばロボットの間部駆動用電動機や
Ｎ０機器の駆動用電動機を構成するならば、高精度の回
転駆動や位置制御が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電動機の要部構造図、第２図はその駆動
回路の構成図、第３図は第１図の電動機の平面展開図、
第、４図は界磁部のマグネットの磁車密度の分布を表わ
す図、第６図はマグネットの１磁極ピッチを基本周期と
して第１図の電機子鉄・ｂをみたときの巻線用溝の位相
関係を示す図、第６図は本発明の一実施例による電動機
の平面展開図、第７図はマグネットの１磁極ピッチを基
本周期として第６図の電機子鉄心をみたときの巻線用溝
の位相関係を示す図、第８図（ａ）　、　（ｂ）　、　
（Ｃ）　、　（ｄ）はそれぞれ本発明の他の実施例を説
明するための図、第９図は本発明の他の実施例の平面展
開図、第１０図はマグネットの１磁極ピッチを基本周期
として第９図の電機子鉄心をみたときの巻線用溝の位＋
１１関係を示す図である。 ２・・・・ロータ、３・・マグネット、４・・・・電機
子鉄心、５．ａ〜ｘ、ａ〜コ′　・　巻線用溝、６・・
・歯、Ａ１〜Ａ４．Ｂ１〜Ｂ４，０１〜Ｃ４・・・・・
・巻線。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第５
図 Ｌ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｊ第７図

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｐ極（Ｐは４以上の整数）の界磁磁極を円周上に
   等角度間隔もしくは略等角度間隔に有する界磁部と、３
   相巻線が巻装された６Ｐ個の巻線用溝および巻線用溝の
   間に形成される歯を有する電機子鉄心とを具備し、前記
   界磁部と電機子鉄心のうちでいずれか一方が他方に対し
   て回転自在となされた電動機であって、前記電機子鉄心
   は、実効ピッチがＤ＝６０°／Ｐより大きいＬ個（Ｌは
   整数）の長歯と、実効ピッチがＤより小さいＭ個（Ｍは
   整数）の短歯を有し、前記長歯と短歯の個数を Ｌ≧２ Ｍ≧２ となし、前記長歯と短歯の配置によって、前記界磁部の
   １磁極、ピッチを基本周期とするときに所定相の巻線が
   収納された巻線用溝の位相を４個所以上に異ならせ、か
   つ、前記界磁部の１磁極ピッチを基本周期とするときに
   前記巻線用溝全体の位相を１２個所以上に異ならせたこ
   とを特徴とする電動機。
2. （２）界磁部の１磁極ピッチを基本周期とするときに所
   定相の巻線が収納された巻線用溝の位相の変動範囲を前
   記１磁極ピッチの３分の１以下にしたことを特徴とする
   特許請求の範囲第（１）項記載の電動機。
3. （３）各巻線の実効ピッチを電気角で１６５度以下から
   １３５度以上にしたことを特徴とする特許請求の範囲第
   （１）項記載の電動機。
4. （４）電機子鉄心に実効ピッチがＤに等しいもしくは略
   等しいＮ個（Ｎは整数）の等歯を設け、Ｎ≧２としたこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の電動機
   。
5. （５）Ｎ≧Ｐ、Ｐ＞Ｌ、かつ、Ｐ＞Ｍとしたことを特徴
   とする特許請求の範囲第（４）項記載の電動機。
6. （６）長歯と等歯のみが部分的に集中している長ピッチ
   ブロックおよび短歯と等歯のみが部分的に集中している
   短ピッチブロックを同数個有し、前記長ピッチブロック
   と短ピッチブロックは交互に円周上に配置され、少なく
   とも１個の前記長ピッチブロック内に少なくとも２個の
   前記長歯を含み、かつ、少なくとも１個の前記短ピッチ
   ブロック内に少なくとも２個の前記短歯を含むことを特
   徴とする特許請求の範囲第４項記載の電動機。
7. （７）隣接する一対の長ピッチブロックと短ピッチブロ
   ックのなす角度が（３６０°／Ｐ）・Ｑとなるときに、
   前記長ピッチブロック内の長歯の実効ピッチをＤ・（１
   ＋Ｇ／Ｑ）（Ｇは１以上で、Ｑ／２以下の整数）に等し
   くもしくは略等しくなし、前記短ピッチブロック内の短
   歯の実効ピッチをＤ・（１−Ｈ／Ｑ）（Ｈは１以上でＱ
   ／２以下の整数）に等しくもしくは略等しくなしたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第（６）項記載の電動機。
8. （８）長歯の実効ピッチをＤ・（１＋１／Ｑ）に等しく
   もしくは略等しくなし、短歯の実効ピッチをＤ・（１−
   １／Ｑ）に等しくもしくは略等しくなしたことを特徴と
   する特許請求の範囲第（７）項記載の電動機。
9. （９）長ピッチブロック内の隣り合う長歯の間に少なく
   とも１個の等歯を配置し、短ピッチブロック内の隣り合
   う短歯の間に少なくとも１個の等歯を配置したことを特
   徴とする特許請求の範囲第（６）項記載の電動機。