JPS63161855A - 制御検出器付永久磁石形同期電動機 - 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、自己の回転を制御する検出器をもつ永久磁石
形同期電動機に関する。

〔従来の技術〕

従来の一般的なこの種電動機の一例における上半分側断
面図、要部正断面図を第５図（ａ）。

＜ｂ）に表わし、（ｂ）は（ａ）のｘ−ｘ’断面である
。

３相平衡で、毎極毎相のスロット数ｑ−１．極致Ｐ−６
の巻線２が、積層された電機子コア１に形成しであるス
ロット１８の中に施されている。

電機子は電動機を囲繞するフレーム６の円周面に固定し
、このフレーム６は電動機側端面を遮蔽するブラケット
７に固着される。

ロータヨーク４の外周面には着磁方向が相互に異なる界
磁永久磁石が等間隔に周方向に電機子巻線２の極数Ｐと
同数だけ配置される。このロータ部はシャフト５に嵌合
固定され、ベアリング９゜１０を介して回転自在に支承
され、それらベアリング９．１０は負荷側ブラケット７
、反負荷側ブラケット８に支持され、フレーム１の外周
面に電動機コネクタ１１が取り付けられている。

制御検出器については、レゾルバ回転子１３および回転
トランス回転子１５はシャフト５の反負荷側に搭載され
、レゾルバカバ１６の内周面にはレゾルバ固定子１２お
よび回転トランス固定子１５が装着され、レゾルバカバ
１６は必要なギャップがレゾルバ、回転トランスのそれ
ぞれの回転子、固定子間に保たれるように、反負荷側ブ
ラケットに固着され、レゾルバカバ１６の外周面には検
出器用コネクタ１７が取り付けられている。

このように従来例は、検出器部が反負荷側にタンデムに
配設されている。

従来例の巻線手段を説明する正断面図を第６図に表わし
、その巻線構成図を第７図に示す。

コイル２１．２４は第７図（ａ）Ｕ相のコイルでそれら
の下コイル辺２２．２５は規定されたスロット１８底部
に埋設され、上コイル辺２３゜２６は規定されたコイル
飛びｔ、ここではｔ　−３により、選択されたスロット
１８上部に埋設される。

他の４個のＵ相コイルについても同様の規則で配置され
る。

第７図（ｂ）ｖ相は（ａ）ｕ相に対して電気角で２／３
π〔ｒａｄ〕の位相差を持ち、さらに第７図（ｃ）ｗ相
は（ｂ）ｖ相に対し２／３π（ｒ　ａ　ｄ）の位相差を
有するように配置される。

つまり、１つのスロット１８内には全て下コイル辺２２
．２５・・・・・・、上コイル辺２３．２６・・・・・
・の上、下２つずつのコイル辺が２層に配置される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

電動機の高トルク化を行なうためには、出力トルクを入
力銅損の平方根で除した値の電動機定数ＣＭ　ＣＮｍ／
Ｆフー］を大きくすることである。

従来例では、 ギャップダイアＤ　／電動機コア外径り。

−０，６５〜０．７５ に設定される。

これより、電機子コア１に施されるスロット１８は深溝
となり、このスロット１８には下コイル辺、上コイル辺
の２つのコイル辺が２層に埋設され、電動機ＣＭが最大
となるＤｇ／Ｄｏの値に設定し、高トルク化がなされる
が、電機子コア１の内径が著しく小さくなり、したがっ
てロータ部の内部空間が小さくなり、制御検出器部は第
５図゛（ａ）のように電動機の反負荷側ブラケットの側
部にタンデムに接続する形態となりコンパクトにできな
い。

逆に制御検出器部をロータ部内部空間に配置収納するよ
うにＤ　　／Ｄ　　の値を大きくすると、電ｇ。

動機定数ＣＭがズして高トルク化ができない。

すなわち、従来例では形態のコンパクト化と出力の高ト
ルク化は二者択一的であり、両者同時選択は不可能であ
る。

ここにおいて本発明は、従来例の難点を克服し、電機子
の形態と巻線手段により小形高トルクの制御検出器付永
久磁石形同期電動機を提供することを、その目的とする
。

〔間層点を解決するための手段〕

本発明は、次の二つの手段をもつ、 ■　電機子コアに施すスロットをコイルの片コイル辺だ
けが埋設できる浅い溝に形成し、スロット数は巻線の全
コイル数Ｎ　　−３・ｑ−Ｐ（ｑは整数とする）と同数
にし、各コイルの下コイル辺はスロット内に埋設され上
コイル辺は規定のコイル飛びをした電機子コア内周面と
界磁永久磁石外周面との空隙部に電機子内周面に固着配
設され、電機子のスロット数が３／２Ｐ＜Ｎ＜３Ｐの条
件に適合する巻線すなわち毎極毎相のスロット数ｑが１
／２＜Ｑ＜１の範囲にあたる分数スロットの２層重ね巻
の３相巻線とする、 ■　電動機のロータをカップ状とし、そのカップ内部空
間に制御検出器を配設する、 制御検出器付永久磁石形同期電動機である。

（作　用〕 スロット数Ｎを有限とすれば極数Ｐ−Ｎ／（３Ｘｑ）で
求められるから、従来の整数である毎極毎相スロット数
Ｑ−１の巻線に比べ２倍近くの電動機極数が設定され、
高トルク化し、ロータ内部空間を拡大し制御検出器を内
蔵しコンパクト化を図る。

【実施例〕

本発明の一実施例における上半分の側断面図。

そのＹ−Ｙ’線に沿う正断面図および電機子コア説明図
を第１図（ａ）、（ｂ）および（ｃ）に表わす。

第２図は電動機正断面図、第３図はその巻線構成図、第
４図はスロットスター図である。

すべての図面において、同一符号は同一もしくは相当部
分を示す。

電機子コア１には巻線２を巻回して、フレーム６に取り
付は固定されている。界磁永久磁石３はロータヨーク４
の外周面に固着し、シャフト５に嵌合固定されている。

シャフト５は負荷側ブラケット７に支持されたクロスロ
ーラベアリング２７と反負荷側ブラケット８に支持され
たベアリング９により回転自在に支承されている。

ロータヨーク４はカップ状に形成されその中に広がる内
部空間に検出器部が配置され、反負荷側ブラケット８に
一体に形成されたレゾルバハウジング２８にレゾルバ固
定子１２２回転トランス固定子１４が配設固定され、一
定のギャップを介しレゾルバ回転子１３９回転トランス
１５がシャフト５に搭載固着される。

巻線２における下コイル辺１９は電機子スロット１８内
に収納され、上コイル辺２０は電機子コア内周面に配設
固着され、電機子コア１の内径も従来例のＤ　からＤ１
′となり、電機子コア１のフレーム６へ当接する外周部
の肉厚も従来のｙからｙ′へ薄くなる。

巻線方式は、３相８極で、電機子スロット数１８でこの
スロット数は従来例で同じにし、毎極毎相のスロット数
Ｑ−３／４の２層重ね巻３相巻線を電機子コア１に施し
ている。

第２図において、＃１番目から＃１８番目までのスロッ
トを順次空隙円周に沿って等間隔に配置するとともに、
各スロットには下コイル辺を収容し上コイル辺は空隙部
に配置する。

ｕ、　ｗ、　　ｖ、　　ｕ、　ｗ、　ｖの６相帯の各相
帯に属するスロット１８への配置を行なうには、第４図
に示すように、複素平面を考える。

原点の周りに単位半径の円（単位円）を描き、単位円周
を６等分してそれらの円弧を順次ｕ、ｗ。

ｖ、　　ｕ、　ｗ、　　ｖの６相帯に対応させる。

ついで、Ｕ相帯の円弧の左側点を１番目のスロットに対
応させ、その後はこの点を起点として単位円周上で角度
Ｐπ／Ｎ（ｒａｄ）、ここでは４／９π〔ｒａｄ〕ずつ
隔てて割り出した点を順次＃２番目以降＃１８番目まで
の各スロットに対応させる。

そして、各コイルの下コイル辺はそのスロットが単位円
周上で所属している相帯に割付ける。

以上のような手順を追うと６相帯の各相帯に属する各コ
イルの下コイル辺の１８個のステータスロット１８への
配置が決定される。スロット番号＃１．　＃６．　＃１
０．　＃１５にはＵ相帯に属するコイルの下コイル辺が
、＃２．＃１１にＷ相帯に属するコイルの下コイル辺が
、＃３．＃７゜＃１２．＃１６にはＶ相帯に属するコイ
ルの下コイル辺が、＃８．＃１７にはＵ相帯に属するコ
イルの下コイル辺が、＃４．＃９．＃１３．＃１８には
Ｗ相帯に属するコイル辺が、それから＃５゜＃１４には
Ｖ相帯に属するコイル辺がそれぞれ埋設されている。

次に、各を９帯に属する各コイルの上コイル辺のスロッ
ト中心線に沿う空隙部への配置を決める。

基準として＃１番目のスロット１８をとって単位置周上
におき、この＃１番目のスロットに対してほぼ角度π［
ｒａｄ］ずれた位置、つまりＵ相帯円弧の中点付近にあ
たるスロットの中心線に沿う空隙部を１つ取り、そのス
ロット番号ｎここではｎ−＃３を選定する。そしてこれ
を基に各下コイル辺からそれと対をなす上コイル辺まで
のコイル飛びｔが、全てｔｍｎ−１ここではｔ−３−１
−２となるような１８個の要素コイルを使い２層重ね巻
の３相巻線を構成している。

第３図に各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〜＃１８までのスロット
もしくはスロット中心線に沿う空隙部に配置した展開図
を表わす。

ｕ、　　ｖ、　ｗ各相に属するコイルは、それぞれＰＸ
ｑ−８Ｘ３／４−６個で、その巻方向は第３図の各コイ
ルの矢印に示す。Ｕ、Ｖ、Ｗ相に属するコイル群は、お
のおの機械的に２／３π（ｒ　ａ　ｄ〕の位相差を持ち
配置される。

しかして、第４図（Ｃ）について敷街して述べる。

さきの巻線方式を使わない従来例の多極化しない場合の
電機子コア１のヨーク幅はｙであり、これより所望のａ
　ｃ　（Ａｍｐｅｒｅ　Ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）を確保し
ようとすると、電機子コア内径はＤｌとなる。

これに対し本発明による多極化された場合は、ヨーク磁
束密度を従来例と同条件、つまり電機子コア磁性材料の
飽和限界値をＢ　とすると、多極化することによりヨー
ク幅はｙ′となる。

したがって、同一のアンペアコンダクタａＣを確保する
には、電機子コア内径をＤ１′と大きくできる。

トルクＴは ＴＣ（Φ・ａＣ ΦｏｃＤＩ◆し ただし、Φは磁気装荷、Ｌは電機子コアの積み方向厚さ
である で表わされ、高トルク化が一段と達成できる。

しかも、電機子コア内径Ｄ１となり、従来例では不可能
であった検出部のロータ内部空間への内蔵が可能となり
、小形でコンパクト化された制御検出器付永久磁石形同
期電動機が実現できる。

〔発明の効果〕

かくして本発明によれば、電機子内径を大きくとれるこ
とから、出力の高トルク化が図れるとともに、制御検出
器部がカップ状に形成したロータ内部に収納されるので
、小形・コン、＜クト化したサーボモータが実現できる
という格段の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における上半分縦断面図、そ
の正断面図、電機子コア内径説明図、第２図は電機子巻
線を説明する正断面図、第３図はコイル分布を表わす展
開図、第４図はスロットスター図、第５図ないし第７図
は従来例の説明図である。 １・・・・・・電機子コア ２・・・・・・巻　線 ３・・・・・・界磁永久磁石 ４・・・・・・ロータヨーク ５・・・・・・シャフト ６・・・・・・フレーム ７・・・・・・負荷側ブラケット ８・・・・・・反負荷側ブラケット ９．１０・・・・・・ベアリング １１・・・・・・電動機用コネクタ １２・・・・・・レゾルバ固定子 １３・・・・・・レゾルバ回転子 １４・・・・・・回転トランス固定子 １５・・・・・・回転トランス回転子 １６・・・・・・レゾルバカバー １７・・・・・・検出器用コネクタ １８・・・・・・スロット １９．２２．２５・・・・・・下コイル辺２０．２３．
２６・・・・・・上コイル辺２１・・・・・・コイル ２７・・・・・・クロスローラベアリング２８・・・・
・・レゾルバハウジング。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄 手続補正帯 昭和６２年　３月ｌＰ口

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電機子コアのスロット数をＮ、ロータ外周面に配設
   固着した界磁永久磁石の極数をＰ、励磁交流電源を３相
   とするとき、 ３／２Ｐ＜Ｎ＜３Ｐ を満たし、 巻線は、複素平面における単位円周を６等分しｕ、＠ｗ
   ＠、ｖ、＠ｕ＠、ｗ、＠ｖ＠の６相帯に対応させ、ｕ相
   帯円弧の中点を１番目のスロットとしこの１番目のスロ
   ットを起点としてＰπ／Ｎ〔ｒａｄ〕ずつ隔てて２番目
   以降Ｎ番目までのスロットに対応させて各下コイル辺を
   それらのスロットに割り当て、 １番目のスロットからπ〔ｒａｄ〕ずれたｎ番目のスロ
   ットに収納されている下コイル辺の上部の電機子の内周
   面に沿い上コイル辺を配置固着させ、それと対をなす上
   コイル辺までのコイル飛びｔがすべてｔ＝ｎ−１となる
   Ｎ個の要素コイルで２層重ね巻きを施すとともに、 制御検出器部をロータ部の内部に配設した ことを特徴とする制御検出器付永久磁石形同期電動機。