JPS62185546A - 永久磁石回転電機 - 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、界磁鉄心表面に永久磁石を固着してなる界磁
磁極と、電機子鉄心に設けられたスロット中に収められ
た電機子巻線を有し、」１記界磁磁極と電機子巻線のい
ずれか、または両方がスキュされる、例えばＡＣサーボ
モータに用いられる永久磁石回転電機に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

従来の永久磁石回転電機では、コイル収め及びコイルの
固定方法が容易となるため、電機子鉄心に半閉溝を設け
て電機子巻線を収めることが多く用いられている。この
ような半開スロットを有する電機子鉄心を用いるとその
開口部の影響のため界磁磁極の位置によって磁気回路の
パーミアンが脈動する、いわゆるスロットリップルが発
生する。

このスロットリップルはコギングトルクや誘起電圧の高
周波成分として現れ、永久磁石回転電機の性能を悪化さ
せる原因となっている。

特に、近年ロボットや工作機械の駆動装置等として使用
されるようになってきたＡＣサーボモータにおいては、
回転リップルやトルクリップルの少なさが重要な要素と
なっＣおり、特にスロットリップルの低減が望まれてい
る。

このＡＣサーボモータにおいては、第６図に示されるよ
うに回転軸に取付けられた円筒状の界磁鉄心（］つの外
周面に複数個の永久磁石■を固着して界磁磁極を形成し
た回転子と、この回転子のまわりに設けられた電機子鉄
心■及び電機子鉄心に設けられた半閉スロット（３ａ）
に収められた電機子巻線０）を備えた固定子とからなる
、同期機形のモータが主流となっている。

このような構成のＡＣサーボモータでは、上記のスロッ
トリップルを低減するため、電機子巻線に１スロツト分
のスキュを行なうことが通常となっている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

以上のようにスロットリップル低減のためには、１スロ
ツト分のスキュを施すのが通常であるが、このスキュに
は次のような問題点がある。

第１に電機子巻線を収めるスロットがスキュされるため
、スロットの有効断面積が減少し、電機子巻線の断面積
を十分にとることが困難となる。

また電機子巻線の巻線長もスキュを施した分だけ長くな
るため、電機子銅損及び電機子巻線温度上昇が増加する
。

第２に、スキュされたスロットにインボリュート曲線状
に巻線を挿入する必要があるため、巻線挿入の作業性が
悪化する。

第３に、電機子鉄心は積層鉄心により形成されるため、
スロットの内面に抜板のエツジ部が突出し、このエツジ
部の影響によりスロツｌ−の有効断面積がさらに減少し
、また巻線挿入の作業性もさらに悪化する。

また電機子巻線をスキュするかわりに、界磁磁極の方を
スキュしてもスロットリップル低減の効果は同様である
が、この場合には界磁磁極長をスキ１量に応じてそれぞ
れ異なる形状の永久磁石に製作する必要があり、特に界
磁磁極長の短かい偏平形のモータではスキュ角度が大き
くなって永久磁石の成形が困難となる問題点がある。

以−トのような問題点があるため、１スロツト分のスキ
１量が少なくてすむ、スロット数の多い電機子鉄心を採
用すればよいが、電機子巻線の巻数低下やティース部の
幅寸法の減少等の設計−１−の制約や製造−Ｈの問題等
からスロット数を増加できない場合が多い。

本発明は以上のような事情に鑑みなされたもので、スロ
ット数を増加させることなく、スキ１量を低減すること
ができる永久磁石回転電機を提供することを目的とする
。

（問題点を解決するための手段） 上記問題点を解決するために、本発明においては界磁鉄
心の外周面に複数個の永久磁石を固着してなる界磁磁極
と、電機子鉄心に設けられたスロットに収められた電機
子巻線を有する永久磁石回転電機において、ｍを極数Ｐ
の約数として（Ｐ≧ｍ≧２）、各界磁磁極中心をＤ−ｆ
！／ｍ　（ｌ、＝Ｏ。

］、２．・・・ｍ−１）で与えられるＤスロットピッチ
ずつ各々周方向にずらして配置するとともに、Ｓ＝１／
ｍで与えられるＳスロット分だけ電機子巻線をスキュし
た。

〔作　　用〕

」１記のような手段を請することにより、回転電機全体
としては界磁磁極中心が１スロツトピツチにわたって均
一に分布することになり、スロット開口部の影響による
磁気回路のパーミアンス変動が無くなり、１スロツトよ
り小さいＳスロット分のスキュでスロットリップルを低
減できる。

〔発明の実施例〕

実施例１゜ 以下、本発明の第１の実施例について図面を参照して説
明する。

第１図は本実施例による４極永久磁石回転電機を示す横
断面図であり、（１）は界磁鉄心、（２１）〜（２４）
は第１ないし第４の永久磁石、■は電機子鉄心、（イ）
は電機子巻線、（５０１）〜（５１２）は第１ないし第
１２のティースである。第１図の実施例は極数４に対し
、極数の約数ｍとしてｍ＝２を選んだ例であって、第１
−ないし第４の界磁磁極中心（６１）〜（６４）におい
て、第１−及び第３の界磁磁極中心（６１）及び（６３
）が、Ｑ＝Ｏの時、０／２スロツトピツチ（実質的には
ずらさないで基準位置にすることを示す）、第２及び第
４の界磁磁極中心（６２）及び（６４）が、Ｑ＝２の時
、１／２スロツトピツチ周方向にずれるように、永久磁
石（２１）〜（２４）を周方向にずらして界磁鉄心（１
）の外周面に固着してあり、電機子巻線（イ）は軸方向
に１７２スロット分スキュされている。

次に第２図を用いて実施例ゴーの作用を説明する。

第２図（ａ）は第１ないし第１２のティース（５０１）
〜（５１２）と第１ないし第４の界ｇ磁極中心（６Ｊ）
〜（６４）の位置関係を示す周方向に展開した模式図で
あって、第１図の位置関係は第２図（ａ）の端部Ａの位
置に相当し、反対側の端部Ｂにおいて第１ないし第１２
のティース（５０１）〜（５１２）と第１ないし第４の
界磁磁極中心（６１）〜（６４）の相対位置関係が１７
２スロツトピツチずれるようにスキュされている。第２
図（ｂ）は第２図（ａ）中に一点鎖線で示される第１な
いし第４の界磁磁極中心（６１）〜（６４）の分布を１
スロツトピツチ上に示したもので、各界磁磁極中心（６
１）〜（６４）は図中の矢印に示した範囲内に分布し、
４極トータルとしては図中Ｔに示したように１スロット
ピッチ−にに均一に分布するため、回転電機全体として
は、パーミアンスは回転子の位置に関係なく一定となり
、パーミアンス変化が原因となるスロットリップルを解
消できる。

以上のように本実施例に才９いては１スロット分より小
さく１／２スロット分のスキュを実施することによりス
ロットリップルを打消すことができる。

また、この際永久磁石を周方向にずらして固着するだけ
であるので、永久磁石の特別な成形・加工を必要としな
い。

実施例２゜ 第３図は本発明の第２の実施例で４極永久磁石回転電機
で極数の約数ｍとしてｍ＝４を選んだ例であって、第１
ないし第４の界磁磁極（６１）〜（６４）はそれぞれΩ
＝０．１．２．３の時０／４．１／４．２／４．３／４
スロツトピツチ周方向にずれるように、第１ないし第４
図の永久磁石（２１）〜（２４）を周方向にずらして（
ρ＝０の磁極は実質的にはずらさないで基準にすること
を示す）界磁鉄心（１）の外周面に固着しており、図示
を省略した電機子巻線を軸方向に１７４スロット分スキ
ュしである。

この実施例の作用については、第４図（ａ）、（ｂ）に
示すように、本発明の第１の実施例と同様であり、第４
図（ｂ）のＴに示すように４極Ｉ−一タルとしては界８
＆磁極中心が１スロツ１〜ピツチ上に均一に分布するた
め、パーミアンス変化が原因となるスロットリップルが
解消できる。

本実施例によれば、第１−の実施例に比べて永久磁石の
固着方法がやや複雑になるが、第１の実施例よりさらに
少ない１／４スロッ１〜分のスキュを実施するだけでス
ロットリップルを打消すことができる。

実施例３ 第４図は本発明の第３の実施例で、第２の実施例と同じ
く４極の永久磁石回転電機で極数の約数ｍとしてｍ＝４
を選んだ例であって、界磁鉄心１＝８＝ の外周面に固着された永久磁石２１〜２４の厚さを周方
向に不均一としたことにより、第１ないし第４の界磁磁
極中心（６１）〜（６４）をそれぞれ０／４．１／４゜
２／４．３／４スロツトピツチ分周方向にずらしている
。

本実施例においては、永久磁石の位置を周方向にずらさ
ないため、隣接する永久磁石が接近することによる永久
磁石間のもれ磁束の増加を防ぐことができる。他の作用
効果については第２の実施例と同様である。

尚本発明は上記し、かつ図面に示した実施例のみに限定
されるものではなく、例えば永久磁石の位置を周方向に
ずらすと共に厚さを変える等、その要旨を変更しない範
囲で種々変形して実施できることは勿論である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明においてはｍは極数Ｐの約
数として（Ｐ≧ｍ≧２）、界磁磁極中心をＤ＝＝ｆｆ／
ｍ　（Ｒ＝Ｏ，］、　］２．−ｍ−１で与えられるＤス
ロットピンチずつ各々周方向にずらして配置するととも
に、電機子巻線をＳ＝］／ｍでｑ、えられるＳスコツ８
分だけ電機子巻線をスキュするようにしたので、少ない
スキ１量でスロットリップルを打消すことができる。こ
のため、スロット数を増加させることなくスキ１量を低
減できる永久磁石回転電機を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第３図、第５図は本発明による永久磁石回転電
機の第１、第２、第３の実施例を示す横断面図、第２図
（ａ）、（ｂ）、第４図（ａ）、（ｂ）は本発明の第１
および第２．第３の実施例の作用の説明図、第６図は従
来の永久磁石回転電機を示す横断面図である。 １・・界磁鉄心、　　　　　２・・・永久磁石２１〜２
４・・・永久磁石、　　３・・・電機子鉄心、４・電機
子巻線、　　　５０１〜５１２・・ティース、６１〜６
４・・・界磁磁極中心。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）界磁鉄心の外周面に複数個の永久磁石を固着して
   なる界磁磁極と、電機子鉄心に設けられたスロットに収
   められた電機子巻線を有する永久磁石回転電機において
   、ｍを極数Ｐの約数として（Ｐ≧ｍ≧２）、各界磁磁極
   中心をＤ＝ｌ／ｍ（ｌ＝０、１、２、・・・ｍ−１）で
   与えられるＤスロットピッチずつ各々周方向にずらして
   配置するとともに、Ｓ＝１／ｍで与えられるＳスロット
   分だけ電機子巻線をスキュしたことを特徴とする永久磁
   石回転電機。 ２　永久磁石を周方向にずらして界磁鉄心に固着するこ
   とにより界磁磁極中心をずらしたことを特徴とする特許
   請求範囲第１項記載の永久磁石回転電機。 （３）永久磁石の厚さを周方向不均一にすることにより
   界磁磁極中心をずらしたことを特徴とする特許請求範囲
   第１項または第２項記載の永久磁石回転電機。