JPS63310357A - 三相交流同期電動機 - Google Patents
三相交流同期電動機Info
- Publication number
- JPS63310357A JPS63310357A JP14326287A JP14326287A JPS63310357A JP S63310357 A JPS63310357 A JP S63310357A JP 14326287 A JP14326287 A JP 14326287A JP 14326287 A JP14326287 A JP 14326287A JP S63310357 A JPS63310357 A JP S63310357A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- synchronous motor
- phase
- stator
- rotor
- torque
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 title claims abstract description 34
- 230000004907 flux Effects 0.000 abstract description 23
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000004904 shortening Methods 0.000 abstract description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 239000011295 pitch Substances 0.000 description 7
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
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。
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〕
本発明は三相交流同期電動機に関し、特に極数の３倍の
数のスロットを有する構造の三相交流同期電動機に関す
る。
数のスロットを有する構造の三相交流同期電動機に関す
る。
同期電動機が駆動源として各種産業機械や産業用ロボッ
ト等に使用されていることは良く知られている。特に精
密な作動を行なわせる必要のある場合には作動中のトル
ク変動は好ましくなく、可及的に低減されることが望ま
れている。例えば工作機械の主軸回転駆動源として用い
た場合に、トルク変動があると被加工物の加工表面に加
工ラインが残るということが発生する。
ト等に使用されていることは良く知られている。特に精
密な作動を行なわせる必要のある場合には作動中のトル
ク変動は好ましくなく、可及的に低減されることが望ま
れている。例えば工作機械の主軸回転駆動源として用い
た場合に、トルク変動があると被加工物の加工表面に加
工ラインが残るということが発生する。
依って本発明は斯る問題点の解決を図るべく、トルク変
動を可及的に小さく押えると共に高トルクで円滑な回転
力を得ることの可能な゛三相交流同期電動機の提供を目
的とする。
動を可及的に小さく押えると共に高トルクで円滑な回転
力を得ることの可能な゛三相交流同期電動機の提供を目
的とする。
上記目的に鑑みて本発明はスロットピッチをｌとした場
合、各スロットと対向する各磁極の周方同幅りが３ｌと
なる構造の三相交流同期電動機において、極数をＰとす
ると前記各磁極の周方向幅りを略Ｊ／Ｐだけ短くするか
、又は前記スロットピッチｌを略１／（３Ｐ）だけ短く
したことを特徴とする三相交流同期電動機を提供する。
合、各スロットと対向する各磁極の周方同幅りが３ｌと
なる構造の三相交流同期電動機において、極数をＰとす
ると前記各磁極の周方向幅りを略Ｊ／Ｐだけ短くするか
、又は前記スロットピッチｌを略１／（３Ｐ）だけ短く
したことを特徴とする三相交流同期電動機を提供する。
（作 用）
上記の如く各磁極の周方向幅か又は各スロットピッチの
長さを変えておくと、各磁極とスロットとの対向状態が
周方向位置に応じて徐々に変化してゆく構造となってお
り、１周の長さでスロットピッチｌだけずれた対向状態
、即ち元の対向状態にまで戻る。換言すると、ロータと
ステータとの対向関係が如何なる場合でも、即ち電動機
の回転中いつでも各相毎の巻線を鎖交する鎖交磁束のト
ータル量は時間的に略変化しないということになり、三
相を合わせたトルクは略一定となり、トルク変動が可及
的に低減され、トルクの大きさも減少することのない円
滑な回転力が得られる。
長さを変えておくと、各磁極とスロットとの対向状態が
周方向位置に応じて徐々に変化してゆく構造となってお
り、１周の長さでスロットピッチｌだけずれた対向状態
、即ち元の対向状態にまで戻る。換言すると、ロータと
ステータとの対向関係が如何なる場合でも、即ち電動機
の回転中いつでも各相毎の巻線を鎖交する鎖交磁束のト
ータル量は時間的に略変化しないということになり、三
相を合わせたトルクは略一定となり、トルク変動が可及
的に低減され、トルクの大きさも減少することのない円
滑な回転力が得られる。
以下本発明を添付図面に示す実施例に基づいて更に詳細
に説明する。第１図は本発明に係る三相交流同期電動機
のロータ及びステータの部分展開図、第２図は一相に係
る鎖交磁束φのロータの周方向の回転位置θによる変化
率ｄφ／ｄθを本発明に係る三相交流同期電動機の場合
イと従来の三相交流同期電動機の場合口とを比較した説
明図、第３図は従来の三相交流同期電動機のロータ及び
ステータの部分展開図、第４図は第３図と同じロータ及
びステータの対向位置関係にある場合の磁束状態の説明
図、第５図は第４図のロータ及びステータの対向位置関
係からロータが回転し、その対向位置関係が変化した特
定状態における磁束状態の説明図、第６図は第３図で示
した従来の三相交流同期電動機による一相分の鎖交磁束
φをロータの回転位置θによって変化する様子を示した
説明図である。
に説明する。第１図は本発明に係る三相交流同期電動機
のロータ及びステータの部分展開図、第２図は一相に係
る鎖交磁束φのロータの周方向の回転位置θによる変化
率ｄφ／ｄθを本発明に係る三相交流同期電動機の場合
イと従来の三相交流同期電動機の場合口とを比較した説
明図、第３図は従来の三相交流同期電動機のロータ及び
ステータの部分展開図、第４図は第３図と同じロータ及
びステータの対向位置関係にある場合の磁束状態の説明
図、第５図は第４図のロータ及びステータの対向位置関
係からロータが回転し、その対向位置関係が変化した特
定状態における磁束状態の説明図、第６図は第３図で示
した従来の三相交流同期電動機による一相分の鎖交磁束
φをロータの回転位置θによって変化する様子を示した
説明図である。
第３図を参照すると、同期電動機はロータ２４のロータ
ヨーク１０の片面に永久磁石１３を貼付固定し、これら
永久磁石１３と対向するようステータ２６にはスロット
１４を設け、この各スロット１４には各相の巻線を通し
である。この場合において、ロータ２４が内側にある構
造と、外側にある構造との２つの形態が存在するが本発
明はどちらにも適用可能である。またロータ２４の構造
としてロータコアを永久磁石で挾持した構造の磁極を有
する場合も、以下の説明の永久磁石の周方向幅を磁極の
周方向幅で置き換えればよく、この構造の同期電動機も
本発明の範囲内である。
ヨーク１０の片面に永久磁石１３を貼付固定し、これら
永久磁石１３と対向するようステータ２６にはスロット
１４を設け、この各スロット１４には各相の巻線を通し
である。この場合において、ロータ２４が内側にある構
造と、外側にある構造との２つの形態が存在するが本発
明はどちらにも適用可能である。またロータ２４の構造
としてロータコアを永久磁石で挾持した構造の磁極を有
する場合も、以下の説明の永久磁石の周方向幅を磁極の
周方向幅で置き換えればよく、この構造の同期電動機も
本発明の範囲内である。
各相の巻線から成るコイル１８にはロータ２４に固着さ
れた永久磁石１３による磁束が鎖交する。
れた永久磁石１３による磁束が鎖交する。
同期電動機においてはロータ２４の回転位置θによる上
記の鎖交磁束φの変化率ｄφ／ｄθと、ステータ２６の
コイル１８に流れる同期電流Ｉとを乗じた値が一つの相
の発生する機械的トルクＴに比例する。即ち ’ｒｏｃ （ａφ／ｄθ）・Ｉ であるためトルクＴを大きくするためには電流■の他、
鎖交磁束φを大きくして、更にその変化率ｄφ／ｄθを
大きくする必要がある。
記の鎖交磁束φの変化率ｄφ／ｄθと、ステータ２６の
コイル１８に流れる同期電流Ｉとを乗じた値が一つの相
の発生する機械的トルクＴに比例する。即ち ’ｒｏｃ （ａφ／ｄθ）・Ｉ であるためトルクＴを大きくするためには電流■の他、
鎖交磁束φを大きくして、更にその変化率ｄφ／ｄθを
大きくする必要がある。
ところがロータ２４の回転位置θによる鎖交磁束φの変
化率ｄφ／ｄθがロータ２４の回転位置θに応じて変動
するならば（即ち、時間ｔに応じて変動するならば）、
トルクＴか変動することになることは明白である。三相
Ｕ、Ｖ、Ｗを使用した交流同期電動機においてはロータ
ヨーク１０の一表面に矩形の永久磁石１３を連続して並
べた場合、−［極につき丁度３個のスロット１４を対応
させた構造のステータ２６を採用すると鎖交磁束φが最
大となることは明白であり周知のことである。然しなが
ら、この様に一磁極につき丁度３個のスロット１４が対
応した三相交流同期電動機の構造では、ロータ２４の各
磁界とステータ２６との対向状態はステータ２６の周方
向位置によらず同じである。即ち、第３図の各磁極とス
テータ２６との対向状態は全磁極において同じであり、
例えば各磁極の境界においては第４図に示す状態と同一
である。ところがロータ２４が少し回転すると、各磁極
の境界においては全て第５図に示す状態となる。第４図
の場合と比較して、第５図の場合にはステータ２６の一
部表面（ロータ２４の磁極１３の境界に対向した表面）
２０のみを通過してコイル（図示省略）に鎖交しない磁
束の流れが発生し、このため各相のコイルを鎖交する鎖
交磁束φは急激に低下する。
化率ｄφ／ｄθがロータ２４の回転位置θに応じて変動
するならば（即ち、時間ｔに応じて変動するならば）、
トルクＴか変動することになることは明白である。三相
Ｕ、Ｖ、Ｗを使用した交流同期電動機においてはロータ
ヨーク１０の一表面に矩形の永久磁石１３を連続して並
べた場合、−［極につき丁度３個のスロット１４を対応
させた構造のステータ２６を採用すると鎖交磁束φが最
大となることは明白であり周知のことである。然しなが
ら、この様に一磁極につき丁度３個のスロット１４が対
応した三相交流同期電動機の構造では、ロータ２４の各
磁界とステータ２６との対向状態はステータ２６の周方
向位置によらず同じである。即ち、第３図の各磁極とス
テータ２６との対向状態は全磁極において同じであり、
例えば各磁極の境界においては第４図に示す状態と同一
である。ところがロータ２４が少し回転すると、各磁極
の境界においては全て第５図に示す状態となる。第４図
の場合と比較して、第５図の場合にはステータ２６の一
部表面（ロータ２４の磁極１３の境界に対向した表面）
２０のみを通過してコイル（図示省略）に鎖交しない磁
束の流れが発生し、このため各相のコイルを鎖交する鎖
交磁束φは急激に低下する。
以上の説明から明らかな様に、従来構造の三相交流同期
電動機（第３図）ではロータ２４の回転に伴ない各相Ｕ
、Ｖ、Ｗの鎖交磁束φが変動する。
電動機（第３図）ではロータ２４の回転に伴ない各相Ｕ
、Ｖ、Ｗの鎖交磁束φが変動する。
この様子を第６図に示しており、横軸θはロータ２４の
回転角度であり、ステータ２６のスロットピッチ６個分
の角度θ。を周期として一つの相（Ｕ、Ｖ、又はＷ）の
鎖交磁束φが変動する。上記の角度θ。は換言すると２
つの磁極分の幅（角度）である。この第６図に基づき、
一つの相の鎖交磁束φのロータ２４の回転位置角度θに
よる変化率ｄφ／ｄθを求めたものが第２図における曲
線口である。この曲線口から１つのスロットピッチ間隔
毎に鎖交磁束φの変化率ｄφ／ｄθそのものが脈動して
いる様子が明瞭である。
回転角度であり、ステータ２６のスロットピッチ６個分
の角度θ。を周期として一つの相（Ｕ、Ｖ、又はＷ）の
鎖交磁束φが変動する。上記の角度θ。は換言すると２
つの磁極分の幅（角度）である。この第６図に基づき、
一つの相の鎖交磁束φのロータ２４の回転位置角度θに
よる変化率ｄφ／ｄθを求めたものが第２図における曲
線口である。この曲線口から１つのスロットピッチ間隔
毎に鎖交磁束φの変化率ｄφ／ｄθそのものが脈動して
いる様子が明瞭である。
以上に基づ（トルク変動を低減させるべく、本発明によ
り採用した構造を第１図を参照しながら説明する。ステ
ータ２６のスロットピッチｌの３倍に等しい周方向幅り
を有していた各永久磁石１２の幅りを、極数をＰとした
場合／／Ｐだけ短くしたＬ′に設定する。こうするとロ
ータ２４の各位Ｆｌｉ（永久磁石）１２とステータ２６
（の各スロット１４）との対向状態はステータ２６の場
所（周方向位置）により異なり、前述の第４図の状態と
第５図の状態の間の種々の状態が時間に関係なく （即
ち、ロータ２４の回転位置θに関係なく）生起される。
り採用した構造を第１図を参照しながら説明する。ステ
ータ２６のスロットピッチｌの３倍に等しい周方向幅り
を有していた各永久磁石１２の幅りを、極数をＰとした
場合／／Ｐだけ短くしたＬ′に設定する。こうするとロ
ータ２４の各位Ｆｌｉ（永久磁石）１２とステータ２６
（の各スロット１４）との対向状態はステータ２６の場
所（周方向位置）により異なり、前述の第４図の状態と
第５図の状態の間の種々の状態が時間に関係なく （即
ち、ロータ２４の回転位置θに関係なく）生起される。
従って各相Ｕ、Ｖ、Ｗを鎖交する磁束の変化率ｄφ／ｄ
θは略一定となり、第２図に示す曲線イの様になる。
θは略一定となり、第２図に示す曲線イの様になる。
上記の様に磁極の幅りを短くする他、ステータ２６のス
ロットピッチＥを７！／（３Ｐ）だけ短（しても、ステ
ータ２６とロータ２４との対向状態がロータ２４の回転
位置θに依存することなく一様に変化した構造となるの
で同様の効果を生む。
ロットピッチＥを７！／（３Ｐ）だけ短（しても、ステ
ータ２６とロータ２４との対向状態がロータ２４の回転
位置θに依存することなく一様に変化した構造となるの
で同様の効果を生む。
三相交流同期電動機の出力トルクは、第２図の曲線イに
対応した各相毎の変化率ｄφ／ｄθと、該変化率ｄφ／
ｄθに同期させた台形波状電流との積を重ね合わせた値
に比例するものであり、第２図に示した脈動の低減によ
ってトルク変動は可及的に低減され、トルクの大きさも
低下しない。
対応した各相毎の変化率ｄφ／ｄθと、該変化率ｄφ／
ｄθに同期させた台形波状電流との積を重ね合わせた値
に比例するものであり、第２図に示した脈動の低減によ
ってトルク変動は可及的に低減され、トルクの大きさも
低下しない。
以上の説明から明らかなように本発明によれば、トルク
力の大きさを低下させることなく、トルク変動の可及的
に低減された三相交流同期電動機の提供が可能となる。
力の大きさを低下させることなく、トルク変動の可及的
に低減された三相交流同期電動機の提供が可能となる。
延いては強大なトルクを有すると共に円滑な回転が可能
となり、ロボ−／ ）のダイレクト駆動を可能とする。
となり、ロボ−／ ）のダイレクト駆動を可能とする。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に係る三相交流同期電動機のロータ及び
ステータの部分展開図、第２図は一相に係る鎖交磁束φ
のロータの周方向の回転位置θによる変化率ｄφ／ｄθ
を本発明に係る三相交流同期電動機の場合イと従来の三
相交流同期電動機の場合口とを比較した説明図、第３図
は従来の三相交流同期電動機のロータ及びステータの部
分展開図、第４図は第３図と同じロータ及びステータの
対向位置関係にある場合の磁束状態の説明図、第５図は
第４図のロータ及びステータの対向位置関係からロータ
が回転し、その対向位置関係が変化した特定状態におけ
る磁束状態の説明図、第６図は第３図で示した従来の三
相交流同期電動機による一相分の鎖交磁束φか゛ロータ
の回転位置θによって変化する様子１示した説明図。 １２ 、１３・・・永久磁石、 １４・・・スロ
ット、１８・・・コイル、２４−・・ロータ、２６・・
・ステータ、 ｌ・・・スロットピンチ、Ｌ・
・・従来の永久磁石の周方向幅、 Ｌ′・・・本発明の永久磁石の周方向幅、Ｐ・・・磁極
（永久磁石）の数、 １θ・・・ロ
ータの回転位置角度。 第１図 第 ２７ ロータ回転角（表示は電機角）第３図 第４図 第５図
ステータの部分展開図、第２図は一相に係る鎖交磁束φ
のロータの周方向の回転位置θによる変化率ｄφ／ｄθ
を本発明に係る三相交流同期電動機の場合イと従来の三
相交流同期電動機の場合口とを比較した説明図、第３図
は従来の三相交流同期電動機のロータ及びステータの部
分展開図、第４図は第３図と同じロータ及びステータの
対向位置関係にある場合の磁束状態の説明図、第５図は
第４図のロータ及びステータの対向位置関係からロータ
が回転し、その対向位置関係が変化した特定状態におけ
る磁束状態の説明図、第６図は第３図で示した従来の三
相交流同期電動機による一相分の鎖交磁束φか゛ロータ
の回転位置θによって変化する様子１示した説明図。 １２ 、１３・・・永久磁石、 １４・・・スロ
ット、１８・・・コイル、２４−・・ロータ、２６・・
・ステータ、 ｌ・・・スロットピンチ、Ｌ・
・・従来の永久磁石の周方向幅、 Ｌ′・・・本発明の永久磁石の周方向幅、Ｐ・・・磁極
（永久磁石）の数、 １θ・・・ロ
ータの回転位置角度。 第１図 第 ２７ ロータ回転角（表示は電機角）第３図 第４図 第５図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、スロットピッチをｌとした場合、各スロットと対向
する各磁極の周方向幅Ｌが３ｌとなる構造の三相交流同
期電動機において、極数をＰとすると前記各磁極の周方
向幅Ｌを略ｌ／Ｐだけ短くするか、又は前記スロットピ
ッチｌを略ｌ／（３Ｐ）だけ短くしたことを特徴とする
三相交流同期電動機。 ２、前記各スロットが内周側ステータの外周に設けられ
、前記各磁極が外周側ロータヨークの内面に貼り付け固
定された永久磁石であって、各永久磁石の周方向幅Ｌを
略ｌ／Ｐだけ短くして成る特許請求の範囲第１項に記載
の三相交流同期電動機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14326287A JPS63310357A (ja) | 1987-06-10 | 1987-06-10 | 三相交流同期電動機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14326287A JPS63310357A (ja) | 1987-06-10 | 1987-06-10 | 三相交流同期電動機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63310357A true JPS63310357A (ja) | 1988-12-19 |
Family
ID=15334654
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14326287A Pending JPS63310357A (ja) | 1987-06-10 | 1987-06-10 | 三相交流同期電動機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63310357A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6034459A (en) * | 1998-04-16 | 2000-03-07 | Hitachi, Ltd. | Permanent magnet type dynamo electric machine and electric vehicle using the same |
| US7538469B2 (en) * | 2001-10-01 | 2009-05-26 | Magnemotion, Inc. | Synchronous machine design and manufacturing |
| US7926644B2 (en) | 2004-05-07 | 2011-04-19 | Magnemotion, Inc. | Three-dimensional motion using single-pathway based actuators |
-
1987
- 1987-06-10 JP JP14326287A patent/JPS63310357A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6034459A (en) * | 1998-04-16 | 2000-03-07 | Hitachi, Ltd. | Permanent magnet type dynamo electric machine and electric vehicle using the same |
| US7538469B2 (en) * | 2001-10-01 | 2009-05-26 | Magnemotion, Inc. | Synchronous machine design and manufacturing |
| US7926644B2 (en) | 2004-05-07 | 2011-04-19 | Magnemotion, Inc. | Three-dimensional motion using single-pathway based actuators |
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