JPWO2019008848A1 - Rotating electric machine and direct acting motor - Google Patents
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Abstract
トルクリップルを低減させることができる回転電機を得る。第1ティースに取り付けられたコイルの巻数は、第2ティースに取り付けられた複数の相のコイルの巻数と異なり、かつ、第3ティースに取り付けられた複数の相のコイルの巻数と異なり、第1ティースに取り付けられたコイルの巻数は、他の各ティースに取り付けられたコイルの巻数のそれぞれに対して最大であり、かつ、第2ティースおよび第3ティースに取り付けられたコイルの巻数のうち、少なくとも一方は、他の各ティースに取り付けられたコイルの巻数のそれぞれに対して最小である。A rotating electrical machine capable of reducing torque ripple is obtained. The number of turns of the coil attached to the first tooth is different from the number of turns of the plurality of phase coils attached to the second tooth, and is different from the number of turns of the plurality of phase coils attached to the third tooth. The number of turns of the coil attached to the teeth is the largest for each of the number of turns of the coil attached to each of the other teeth, and at least of the number of turns of the coil attached to the second tooth and the third tooth. One is the minimum for each number of turns of the coil attached to each other tooth.
Description
この発明は、ティースにコイルが取り付けられた回転電機および直動電動機に関する。 The present invention relates to a rotating electric machine and a direct acting motor in which coils are attached to teeth.
従来、回転子の極数をPとし、固定子のスロット数をNとし、自然数をnとした場合に、P=2n、N=2n±1、または、P=2n、N=2(n±1)とし、さらに、Nが相数mの整数倍とはならないように設定することで、PとNとの最小公倍数を大きな数にして、発生するコギングトルクを低減させる回転電機が知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, when the number of poles of the rotor is P, the number of slots of the stator is N, and the natural number is n, P = 2n, N = 2n ± 1, or P = 2n, N = 2 (n ± 1), and further, by setting N so as not to be an integral multiple of the number of phases m, a rotating electrical machine is known that reduces the cogging torque generated by increasing the least common multiple of P and N. (For example, refer to Patent Document 1).
しかしながら、各相のインダクタンスが互いに異なるため、電機子反作用に差が生じてしまい、トルクリップルが発生するという課題があった。 However, since the inductance of each phase is different from each other, there is a problem that a difference occurs in the armature reaction and torque ripple occurs.
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、トルクリップルを低減させることができる回転電機および直動電動機を提供するものである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a rotating electrical machine and a direct acting motor that can reduce torque ripple.
この発明に係る回転電機は、固定子と、固定子に対向して回転自在に設けられた回転子とを備え、回転子は、回転方向である周方向に並べられた、2の自然数倍の数であるP個の磁極を有し、固定子は、コアバックおよびコアバックから径方向に延び周方向に並べられた、整数であるN個のティースを含む固定子鉄心と、ティースに取り付けられたコイルとを有し、ティースには、3相のコイルが取り付けられ、PおよびNの最大公約数をCとした場合に、N/C=P/C±1、N/Cが3の倍数ではない関係にあり、N個のティースの中には、1相のみのコイルが取り付けられるティースと、複数の相のコイルが取り付けられるティースとがあり、1相のみのコイルが取り付けられたティースであって、かつ、隣接するティースには同相のコイルを含む複数の相のコイルが取り付けられたティースを第1ティースとし、第1ティースにおける周方向一方側に隣接し、複数の相のコイルが取り付けられたティースを第2ティースとし、第1ティースにおける周方向他方側に隣接し、複数の相のコイルが取り付けられたティースを第3ティースとした場合に、第1ティースに取り付けられたコイルの巻数は、第2ティースに取り付けられた複数のコイルの巻数の合計と異なり、かつ、第3ティースに取り付けられた複数のコイルの巻数の合計と異なり、第1ティースに取り付けられたコイルの巻数は、他の各ティースに取り付けられたコイルの巻数の合計のそれぞれに対して最大であり、かつ、第2ティースおよび第3ティースに取り付けられたコイルの巻数の合計のうち、少なくとも一方は、他の各ティースに取り付けられたコイルの巻数の合計のそれぞれに対して最小であり、または、第1ティースに取り付けられたコイルの巻数は、他の各ティースに取り付けられたコイルの巻数の合計のそれぞれに対して最小であり、かつ、第2ティースおよび第3ティースに取り付けられたコイルの巻数の合計のうち、少なくとも一方は、他の各ティースに取り付けられたコイルの巻数の合計のそれぞれに対して最大である。 A rotating electrical machine according to the present invention includes a stator and a rotor that is rotatably provided to face the stator, and the rotor is a natural number multiple of 2 arranged in a circumferential direction that is a rotation direction. And the stator is attached to the teeth, including a core back and a stator core including N teeth that are integers arranged in the circumferential direction extending radially from the core back. N / C = P / C ± 1, where N / C is 3, where C is the greatest common divisor of P and N. There is a non-multiple relationship, and N teeth include a tooth to which a coil of only one phase is attached and a tooth to which a coil of a plurality of phases is attached, and a tooth to which a coil of only one phase is attached. And the adjacent teeth are in phase The first tooth is a tooth with a plurality of coils including a coil, and the second tooth is a tooth adjacent to one side in the circumferential direction of the first tooth and having a plurality of coils attached. In the case where the teeth adjacent to the other side in the circumferential direction and attached with the coils of a plurality of phases are the third teeth, the number of turns of the coils attached to the first teeth is the plurality of coils attached to the second teeth. Unlike the total number of turns of the coil and the total number of turns of the plurality of coils attached to the third tooth, the number of turns of the coil attached to the first tooth is the number of turns of the coil attached to each of the other teeth. At least out of the total number of turns of the coils attached to the second tooth and the third tooth, with respect to each of the totals. One is the minimum for each of the total number of turns of the coil attached to each of the other teeth, or the number of turns of the coil attached to the first tooth is the number of turns of the coil attached to each of the other teeth. And the total number of turns of the coils attached to the second and third teeth is at least one of the total number of turns of the coils attached to the other teeth. Maximum for each.
この発明に係る回転電機によれば、各相のインダクタンスの差分を小さくすることができるので、トルクリップルを低減させることができる。 According to the rotating electrical machine according to the present invention, the difference in inductance between the phases can be reduced, so that torque ripple can be reduced.
以下、本発明の各実施の形態に係る回転電機を図面に基づいて説明する。各実施の形態において、同一、または相当部材、部位については、同一符号を付して説明する。なお、本発明は、以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変形可能である。 Hereinafter, a rotating electrical machine according to each embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In each embodiment, the same or equivalent members and parts will be described with the same reference numerals. In addition, this invention is not limited to the following description, In the range which does not deviate from the summary of this invention, it can deform | transform suitably.
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1に係る回転電機を示す断面図である。この発明の実施の形態1に係る回転電機は、固定子1と、固定子1に対して径方向に対向して設けられ、回転自在な回転子2とを備えている。この例では、回転子2は、固定子1に対して径方向内側に配置されている。
1 is a cross-sectional view showing a rotary electric machine according to
回転子2は、シャフト21と、シャフト21に対して固定された回転子鉄心22と、回転子鉄心22に固定され、回転方向である周方向に並べられた6個の永久磁石23とを備えている。回転子鉄心22は、電磁鋼板などの磁性体のコアシートが複数枚積層されることによって構成されている。回転子鉄心22は、円筒形状に形成されている。永久磁石23は、回転子鉄心22の外周面に配置されている。6個の永久磁石23は、周方向に並べて配置されている。
The
固定子1は、固定子鉄心11と、固定子鉄心11に取り付けられた複数のコイル12とを備えている。固定子鉄心11は、電磁鋼板などの磁性体のコアシートが複数枚積層されることによって構成されている。固定子鉄心11は、円環状のコアバック111と、コアバック111から径方向内側に延びる7個のティース112とを有している。7個のティース112は、周方向に並べて配置されている。周方向に隣り合うティース112の間には、スロット113が形成されている。コイル12は、スロット113に配置されている。コイル12は、導線がティース112に集中的に巻回されることによって構成されている。
The
固定子1には、図示しない3相交流電源から電圧が印加される。回転子2の磁極の数である極数を、2の自然数倍の数であるPとすると、極数Pは6、固定子1のスロット数Nは7であり、極数Pおよびスロット数Nの最大公約数Cは1となる。この場合、スロット数N/最大公約数C=極数P/最大公約数C±1であり、N/Cが相数3の倍数ではない関係となる。このような構成にすることにより、コギングトルクを低減させることができるといった効果を得ることができる。
A voltage is applied to the
このような回転電機では、スロット数N/最大公約数Cが相数3の倍数である回転電機と同様に各コイル12の巻数が均等となるように設計すると、電機子反作用にアンバランスが生じ、トルクリップルが生じる。
In such a rotating electric machine, when the number of turns of each
図1では、各ティース112に対して便宜的にティース番号が割り当てられている。具体的には、図1では、各ティース112に対して、時計回りに1から7までのティース番号が割り当てられている。7個のティース112のそれぞれには、1番目のティース112から時計回りに、+U相のコイル12と、−U相および+V相のコイル12と、−V相のコイル12と、+V相のコイル12と、+W相のコイル12と、−W相のコイル12と、−U相および+W相のコイル12とが順に取り付けられている。ここで、各ティース112に取り付けられるコイル12の各相における+および−の記号は、コイル12に電流が流れた場合に発生する磁束の向きを表している。
In FIG. 1, a tooth number is assigned to each
1番目のティース112には、1相のみのコイル12が取り付けられ、かつ、1番目のティース112に隣接する2番目のティース112および7番目のティース112には、1番目のティース112に設けられたコイル12と同相のコイル12を含む複数の相のコイル12が取り付けられている。1相のみのコイル12が取り付けられるティース112であって、かつ、このティース112に隣接するティース112には同相のコイル12を含む複数の相のコイル12が取り付けられるティース112を第1ティース112aとする。また、第1ティース112aにおける周方向一方側に隣接し、複数の相のコイル12が取り付けられるティース112を第2ティース112bとし、第1ティース112aにおける周方向他方側に隣接し、複数の相のコイル12が取り付けられるティース112を第3ティース112cとする。図1では、1番目のティース112が第1ティース112aであり、2番目のティース112が第2ティース112bであり、7番目のティース112が第3ティース112cである。この発明の実施の形態1では、第2ティース112bおよび第3ティース112cにのみ、複数の相のコイル12が取り付けられている。
The
図2は図1の各ティース112に取り付けられるコイル12の巻数を示す図である。図2では、各ティース112に取り付けられるコイル12の巻数は、第1ティース112aに取り付けられるコイル12の巻数を基に規格化されている。図2に示すように、第1ティース112aに取り付けられるコイル12の巻数は、第2ティース112bに取り付けられる複数の相のそれぞれのコイル12の巻数の合計と異なり、かつ、第3ティース112cに取り付けられる複数の相のそれぞれのコイル12の巻数の合計と異なる。
FIG. 2 is a diagram showing the number of turns of the
また、第1ティース112aに取り付けられるコイル12の巻数は、第1ティース112a以外の6個の各ティース112のそれぞれに取り付けられるコイル12におけるそれぞれの巻数の合計に対して最大である。また、第2ティース112bおよび第3ティース112cに取り付けられるコイル12のそれぞれの巻数は、第2ティース112bおよび第3ティース112c以外の5個の各ティース112のそれぞれに取り付けられるコイル12におけるそれぞれの巻数の合計に対して最小である。
Further, the number of turns of the
図2に示すような巻数にすることによって、各相のインダクタンスの差分を小さくすることができ、トルクリップル、特に電気角180°周期すなわち電気角2次の脈動成分を低減することができる。また、巻線係数を大きくすることができるため、誘起電圧が大きくなり、高トルクを得ることができるといった効果が得られる。 By making the number of turns as shown in FIG. 2, the difference in inductance of each phase can be reduced, and torque ripple, in particular, a period of electrical angle of 180 °, that is, a secondary pulsation component of electrical angle can be reduced. Further, since the winding coefficient can be increased, the induced voltage is increased, and an effect that high torque can be obtained is obtained.
また、各相の間におけるコイル12の巻数の合計の差異を低減させることができるため、相同士の相抵抗の差異を低減させることができる。また、各ティース112に取り付けられるコイル12の巻数の差異を低減させることができるため、固定子鉄心11における局所的な発熱を抑制することができる。
Moreover, since the difference in the total number of turns of the
この発明の実施の形態1では、全てのコイル12は、同一の線径の導線から構成されている。このため、固定子1の製造にかかる時間を短縮することができ、固定子1の製造性を向上させることができる。
In
iを1から7までの自然数とし、i番目のティース112に取り付けられるU相のコイル12の巻数をNuiとし、i番目のティース112に取り付けられるV相のコイル12の巻数をNviとし、i番目のティース112に取り付けられるW相のコイル12の巻数をNwiとする。また、U相のコイル12の巻数の二乗和ΣNui 2、V相のコイル12の巻数の二乗和ΣNvi 2およびW相のコイル12の巻数の二乗和ΣNwi 2の平均値をaとする。i is a natural number from 1 to 7, the number of turns of the
図3は図1の各ティース112に取り付けられるコイル12の各相の巻数の二乗和についての平均値からのずれ量を示す図、図4は巻数の二乗和についての平均値からのずれ量とインダクタンスとの関係を示すグラフである。図4では、横軸は巻数の二乗和についての平均値からのずれ量の絶対値の最大値を示し、縦軸は3相のインダクタンスの最大値と最小値との比についての1からのずれ量を示している。
FIG. 3 is a diagram showing a deviation amount from the average value of the square sum of the number of turns of each phase of the
通常、例えば、極数Pが10、スロット数Nが12、相数が3であり、極数Pおよびスロット数Nの最大公約数Cが2である回転電機では、スロット数N/最大公約数Cが6であり、相数3の倍数となる。このため、各相のティース数は、4個ずつとなり、互いに等しくなるので、各ティース112に同数の巻数のコイル12を取り付けることができ、各相のインダクタンスが等しくなる。その結果、インダクタンスの最大値と最小値との比は1となり、インダクタンスの最大値と最小値との比についての1からのずれ量は、0となる。
Usually, for example, in a rotating electrical machine having 10 poles P, 12 slots N, and 3 phases, and the greatest common divisor C of the pole number P and the slot number N is 2, the slot number N / the greatest common divisor C is 6, which is a multiple of 3 phases. For this reason, the number of teeth of each phase is four and equal to each other. Therefore, the
図5は図1の固定子1と比較するための固定子1を示す断面図である。図5では、7個のティース112のそれぞれに1相のコイル12のみが取り付けられており、かつ、全てのコイル12の巻数が均等となっている。図4の破線は、7個のティース112のそれぞれに1相のコイル12のみを取り付け、かつ、全てのコイル12の巻数を均等とした場合のインダクタンスの最大値と最小値との比についての1からのずれ量を示している。図4の一点鎖線は、7個のティース112のそれぞれに1個の相のコイル12のみを取り付け、かつ、全てのコイル12の巻数を均等とした場合のインダクタンスの最大値と最小値との比についての1からのずれ量を半分としたものを示している。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the
各相のコイル12の巻数の二乗和の平均値aからのずれ量が24%以下である場合に、インダクタンスの最大値と最小値との比についての1からのずれ量は、各ティース112に1相のコイル12のみを取り付けた場合のインダクタンスの最大値と最小値との比についての1からのずれ量以下となる。さらに、各相のコイル12の巻数の二乗和の平均値aからのずれ量が12%以下である場合に、トルクリップルは、各ティース112に1相のコイル12のみを取り付けた場合と比較して、半分以下とすることができる。各ティース112に取り付けられるコイル12の巻数を図2に示すような巻数にした場合には、インダクタンスの最大値と最小値と比についての1からのずれ量は、全てのコイル12の巻数が均等となっている場合のインダクタンスの最大値と最小値との比についての1からのずれ量の半分以下となる。
When the deviation amount from the average value a of the square sum of the number of turns of the
図6は図1の回転電機に発生するトルク波形を示すグラフである。図6の実線は、各ティース112に取り付けられたコイル12の巻数を図2に示すような巻数とした場合のトルク波形を示している。図6の破線は、全てのコイル12の巻数を均等とした場合のトルク波形を示している。図6では、縦軸は平均トルクで規格化されたトルクを示している。図6に示すように、コイル12の巻数を図2に示すような巻数にすることで、インダクタンスの最大値と最小値との比が1に近づくため、駆動時のトルクリップル、特に電気角180°周期すなわち電気角2次の脈動成分を低減させることができる。
FIG. 6 is a graph showing a torque waveform generated in the rotating electrical machine of FIG. The solid line in FIG. 6 shows the torque waveform when the number of turns of the
なお、上記実施の形態1では、各ティース112に取り付けられるコイル12の巻数を図2に示すような巻数とする構成について説明したが、第1ティース112aに取り付けられるコイル12の巻数が他のティース112に取り付けられるコイル12におけるそれぞれの巻数の合計に対して最大、かつ、第2ティース112bおよび第3ティース112cに取り付けられるコイル12のそれぞれの巻数が他のティース112に取り付けられるコイル12におけるそれぞれの巻数の合計に対して最小である構成、または、第1ティース112aに取り付けられるコイル12の巻数が他のティース112に取り付けられるコイル12におけるそれぞれの巻数の合計に対して最小、かつ、第2ティース112bおよび第3ティース112cに取り付けられるコイル12のそれぞれの巻数が他のティース112に取り付けられるコイル12におけるそれぞれの巻数の合計に対して最大である構成であれば、異なる巻数の組み合わせであっても同様の効果が得られる。
In the first embodiment, the configuration in which the number of turns of the
また、上記実施の形態1では、永久磁石23が回転子鉄心22の表面に貼り付けられる構成について説明したが、永久磁石23が回転子鉄心22の内部に埋め込まれる構成であってもよい。
In the first embodiment, the configuration in which the
また、上記実施の形態1では、極数Pが6、スロット数Nが7、相数が3である構成について説明したが、これに限らず、極数P、スロット数Nは、その他の数であってもよい。図7は図1の回転電機の変形例を示す断面図、図8は図7の各ティース112に取り付けられるコイル12の巻数を示す図、図9は図7の各ティース112に取り付けられるコイル12の各相の巻数の二乗和についての平均値からのずれ量を示す図である。図8では、各ティース112に取り付けられるコイル12の巻数は、第1ティース112aに取り付けられるコイル12の巻数を元に規格化されている。このように、他のスロット数Nとした場合も、同様の効果を得ることができる。各ティース112に取り付けられるコイル12の巻数を図8に示したが、第1ティース112aに取り付けられるコイル12の巻数が他のティース112に取り付けられるコイル12におけるそれぞれの巻数の合計に対して最大、かつ、第2ティース112bおよび第3ティース112cに取り付けられるコイル12の巻数の合計のそれぞれが他のティース112に取り付けられるコイル12の巻数のそれぞれに対して最小である構成、または、第1ティース112aに取り付けられるコイル12の巻数が他のティース112に取り付けられるコイル12の巻数の合計のそれぞれに対して最小、かつ、第2ティース112bおよび第3ティース112cに取り付けられるコイル12の巻数の合計のそれぞれが他のティース112に取り付けられるコイル12の巻数の合計のそれぞれに対して最大である構成であれば、異なる巻数の組み合わせであっても同様の効果が得られる。
In the first embodiment, the configuration is described in which the number of poles P is 6, the number of slots N is 7, and the number of phases is 3. However, the configuration is not limited to this, and the number of poles P and the number of slots N are other numbers. It may be. 7 is a cross-sectional view showing a modification of the rotating electrical machine of FIG. 1, FIG. 8 is a diagram showing the number of turns of the
以上説明したように、この発明の実施の形態1に係る回転電機によれば、トルクリップル、特に電気角180°周期すなわち電気角2次の脈動成分を低減させることができる。
As described above, according to the rotating electrical machine according to the first embodiment of the present invention, torque ripple, in particular, an
また、この回転電機によれば、相毎のインダクタンスの差異を低減させることができるため、トルクリップル、特に電気角180°周期すなわち電気角2次の脈動成分を低減させることができる。 In addition, according to this rotating electrical machine, the difference in inductance for each phase can be reduced, so that torque ripple, in particular, an electrical angle period of 180 °, that is, a secondary pulsation component of an electrical angle can be reduced.
また、全てのコイル12の導線の線径は、同一であるので、製造にかかる時間を短縮することができ、製造性を向上させることができる。
Moreover, since the wire diameter of the conducting wire of all the
なお、上記実施の形態1では、極数Pが6、スロット数Nが7、極数Pおよびスロット数Nの最大公約数Cが1である回転電機について説明したが、この単位を基本として、最大公約数Cが2、3など、1以外の他の自然数の場合であっても、同様の効果が得られる。最大公約数Cが2の場合としては、例えば、P=12、N=14があり、最大公約数Cが3の場合としては、たとえば、P=18、N=21がある。 In the first embodiment, the rotating electrical machine has been described in which the number of poles P is 6, the number of slots N is 7, the number of poles P, and the greatest common divisor C of the number of slots N is 1. However, based on this unit, Even if the greatest common divisor C is a natural number other than 1, such as 2, 3, the same effect can be obtained. When the greatest common divisor C is 2, for example, P = 12, N = 14, and when the greatest common divisor C is 3, for example, P = 18, N = 21.
また、上記実施の形態1では、極数Pが6である回転電機について説明したが、これに限らず、極数Pは、2、4、6、8などの偶数、言い換えれば2の自然数倍の数であればよい。また、スロット数Nについても同様に、4、5、7、8、10などの自然数であって、かつ、スロット数N/最大公約数Cが相数3の倍数とならない数であればよい。この場合であっても、同様の効果が得られる。
In the first embodiment, the rotating electrical machine having the number of poles P of 6 has been described. However, the present invention is not limited to this, and the number of poles P is an even number such as 2, 4, 6, 8, or in other words, a natural number of 2. It may be a double number. Similarly, the number of slots N may be a natural number such as 4, 5, 7, 8, 10, and the like so long as the number of slots N / the greatest common divisor C is not a multiple of the number of
実施の形態2.
図10はこの発明の実施の形態2に係る回転電機の固定子のコイルの配置を示す図である。図10では、各ティース112に対して便宜的にティース番号が割り当てられている。具体的には、図10では、各ティース112に対して、時計回りに1から7までのティース番号が割り当てられている。7個のティース112のそれぞれには、1番目のティース112から時計回りに、+U相のコイル12と、−U相および+V相のコイル12と、+U相および−V相のコイル12と、−W相および+V相のコイル12と、−V相および+W相のコイル12と、+U相および−W相のコイル12と、−U相および+W相のコイル12とが順に取り付けられている。ここで、各ティース112に取り付けられるコイル12の各相における+および−の記号は、コイル12に電流が流れた場合に発生する磁束の向きを表している。
FIG. 10 is a diagram showing the arrangement of the coils of the stator of the rotating electrical machine according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 10, a tooth number is assigned to each
1番目のティース112には、1相のみのコイル12が取り付けられ、かつ、1番目のティース112に隣接する2番目のティース112および7番目のティース112には、1番目のティース112に設けられたコイル12と同相のコイル12を含む複数の相のコイル12が取り付けられている。1相のみのコイル12が取り付けられるティース112であって、かつ、このティース112に隣接するティース112には同相のコイル12を含む複数の相のコイル12が取り付けられるティース112を第1ティース112aとする。また、第1ティース112aにおける周方向一方側に隣接し、複数の相のコイル12が取り付けられるティース112を第2ティース112bとし、第1ティース112aにおける周方向他方側に隣接し、複数の相のコイル12が取り付けられるティース112を第3ティース112cとする。図1では、1番目のティース112が第1ティース112aであり、2番目のティース112が第2ティース112bであり、7番目のティース112が第3ティース112cである。この発明の実施の形態2では、第1ティース112aにのみ、1相のみのコイル12が取り付けられ、他のティース112には、複数の相のコイル12が取り付けられている。
The
図11は図10の各ティース112に取り付けられるコイル12の巻数を示す図である。図11では、各ティース112に取り付けられるコイル12の巻数は、第1ティース112aに取り付けられるコイル12の巻数を基に規格化されている。図11に示すように、第1ティース112aに取り付けられるコイル12の巻数は、第2ティース112bに取り付けられる複数のコイル12の巻数の合計と異なり、かつ、第3ティース112cに取り付けられる複数のコイル12の巻数の合計と異なる。
FIG. 11 is a diagram showing the number of turns of the
また、第1ティース112aに取り付けられるコイル12の巻数は、第1ティース112a以外の6個の各ティース112のそれぞれに取り付けられるコイル12の巻数の合計のそれぞれに対して最小である。また、第2ティース112bおよび第3ティース112cに取り付けられるコイル12の巻数の合計のそれぞれは、第2ティース112bおよび第3ティース112c以外の5個の各ティース112のそれぞれに取り付けられるコイル12の巻数の合計のそれぞれに対して最大である。
Further, the number of turns of the
図11に示すような巻数にすることによって、各相のインダクタンスを互いに等しくすることができ、トルクリップル、特に電気角180°周期すなわち電気角2次の脈動成分を低減させることができる。 By making the number of turns as shown in FIG. 11, the inductance of each phase can be made equal to each other, and the torque ripple, in particular, the period of the electrical angle of 180 °, that is, the secondary pulsation component of the electrical angle can be reduced.
また、各相の間におけるコイル12の巻数の合計の差異を低減させることができるため、相同士の相抵抗の差異を低減させることができる。また、各ティース112に取り付けられるコイル12の巻数の差異を低減させることができるため、固定子鉄心11における局所的な発熱を抑制することができる。
Moreover, since the difference in the total number of turns of the
iを1から7までの自然数とし、i番目のティース112に取り付けられるU相のコイル12の巻数をNuiとし、i番目のティース112に取り付けられるV相のコイル12の巻数をNviとし、i番目のティース112に取り付けられるW相のコイル12の巻数をNwiとする。また、U相のコイル12の巻数の二乗和ΣNui 2、V相のコイル12の巻数の二乗和ΣNvi 2およびW相のコイル12の巻数の二乗和ΣNwi 2の平均値をaとする。i is a natural number from 1 to 7, the number of turns of the
図12は図10の各ティース112に取り付けられるコイル12の各相の巻数の二乗和についての平均値からのずれ量を示す図、図13は巻数の二乗和についての平均値からのずれ量とインダクタンスとの関係を示すグラフである。図13では、横軸は巻数の二乗和についての平均値からのずれ量の絶対値の最大値を示し、縦軸は3相のインダクタンスの最大値と最小値との比についての1からのずれ量を示している。
FIG. 12 is a diagram showing a deviation amount from the average value for the square sum of the number of turns of each phase of the
通常、例えば、極数Pが10、スロット数Nが12、極数Pおよびスロット数Nの最大公約数Cが2、相数が3である回転電機では、スロット数N/最大公約数Cが6であり、相数3の倍数である。このため、各相のティース数は、4個ずつとなり、互いに等しくなるので、各ティース112に同数の巻数のコイル12を取り付けることができ、各相のインダクタンスが等しくなる。その結果、インダクタンスの最大値と最小値との比は1となり、インダクタンスの最大値と最小値との比についての1からのずれ量は、0となる。
Usually, for example, in a rotating electrical machine having 10 poles P, 12 slots N, 2 poles P and the greatest common divisor C of the slots N, and 3 phases, the slot number N / the greatest common divisor C is 6, which is a multiple of 3 phases. For this reason, the number of teeth of each phase is four and equal to each other. Therefore, the
図13の破線は、7個のティース112のそれぞれに1相のコイル12のみを取り付け、かつ、全てのコイル12の巻数を均等とした場合のインダクタンスの最大値と最小値との比についての1からのずれ量を示している。図13の一点鎖線は、7個のティース112のそれぞれに1個の相のコイル12のみを取り付け、かつ、全てのコイル12の巻数を均等とした場合のインダクタンスの最大値と最小値との比についての1からのずれ量を半分としたものを示している。
The broken line in FIG. 13 indicates 1 for the ratio between the maximum value and the minimum value of the inductance when only one
各相のコイル12の巻数の二乗和の平均値aからのずれ量が15%以下である場合に、インダクタンスの最大値と最小値との比についての1からのずれ量は、各ティース112に1相のコイル12のみを取り付けた場合のインダクタンスの最大値と最小値との比についての1からのずれ量以下となる。さらに、各相のコイル12の巻数の二乗和の平均値aからのずれ量が7.5%以下である場合に、トルクリップルは、各ティース112に1相のコイル12のみを取り付けた場合と比較して、半分以下とすることができる。各ティース112に取り付けられるコイル12の巻数を図11に示すような巻数にした場合には、インダクタンスの最大値と最小値との比についての1からのずれ量は、全てのコイル12の巻数が均等となっている場合のインダクタンスの最大値と最小値との比についての1からのずれ量の半分以下となっている。
When the amount of deviation from the mean value a of the sum of squares of the number of turns of the
図14は図10の回転電機に発生するトルク波形を示すグラフである。図14の実線は、各ティース112に取り付けられたコイル12の巻数を図11に示すような巻数とした場合のトルク波形を示している。図14の破線は、全てのコイル12の巻数を均等とした場合のトルク波形を示している。図14では、縦軸は平均トルクで規格化されたトルクを示している。図14に示すように、コイル12の巻数を図11に示すような巻数にすることで、インダクタンスの最大値と最小値との比が1に近づくため、駆動時のトルクリップル、特に電気角180°周期すなわち電気角2次の脈動成分を低減させることができる。
FIG. 14 is a graph showing a torque waveform generated in the rotating electrical machine of FIG. The solid line in FIG. 14 shows the torque waveform when the number of turns of the
なお、上記実施の形態2では、各ティース112に取り付けられるコイル12の巻数を図11に示すような巻数とする構成について説明したが、第1ティース112aに取り付けられるコイル12の巻数が他のティース112に取り付けられるコイル12の巻数の合計のそれぞれに対して最大、かつ、第2ティース112bおよび第3ティース112cに取り付けられるコイル12の巻数の合計のそれぞれが他のティース112に取り付けられるコイル12の巻数の合計のそれぞれに対して最小である構成、または、第1ティース112aに取り付けられるコイル12の巻数が他のティース112に取り付けられるコイル12の巻数の合計のそれぞれに対して最小、かつ、第2ティース112bおよび第3ティース112cに取り付けられるコイル12の巻数の合計のそれぞれが他のティース112に取り付けられるコイル12の巻数の合計のそれぞれに対して最大である構成であれば、異なる巻数の組み合わせであっても同様の効果が得られる。
In the second embodiment, the configuration in which the number of turns of the
また、上記実施の形態2では、スロット数Nが7であり、相数が3である構成について説明したが、これに限らず、スロット数Nはその他の数であってもよい。 In the second embodiment, the configuration in which the slot number N is 7 and the number of phases is 3 has been described. However, the present invention is not limited to this, and the slot number N may be other numbers.
以上説明したように、この発明の実施の形態2に係る回転電機によれば、トルクリップル、特に電気角180°周期すなわち電気角2次の脈動成分を低減させることができる。
As described above, according to the rotating electrical machine according to the second embodiment of the present invention, torque ripple, in particular, an
また、この回転電機によれば、相毎のインダクタンスの差異を低減させることができるため、トルクリップル、特に電気角180°周期すなわち電気角2次の脈動成分を低減させることができる。 In addition, according to this rotating electrical machine, the difference in inductance for each phase can be reduced, so that torque ripple, in particular, an electrical angle period of 180 °, that is, a secondary pulsation component of an electrical angle can be reduced.
なお、上記実施の形態2では、極数Pが6、スロット数Nが7、極数Pおよびスロット数Nの最大公約数Cが1である回転電機について説明したが、この単位を基本として、最大公約数Cが2、3など、1以外の他の自然数の場合であっても、同様の効果が得られる。最大公約数Cが2の場合としては、例えば、P=12、N=14があり、最大公約数Cが3の場合としては、たとえば、P=18、N=21がある。 In the second embodiment, the rotating electrical machine has been described in which the number of poles P is 6, the number of slots N is 7, the number P of poles and the greatest common divisor C of the number of slots N are 1. However, based on this unit, Even if the greatest common divisor C is a natural number other than 1, such as 2, 3, the same effect can be obtained. When the greatest common divisor C is 2, for example, P = 12, N = 14, and when the greatest common divisor C is 3, for example, P = 18, N = 21.
また、上記実施の形態2では、極数Pが6である回転電機について説明したが、これに限らず、極数Pは、2、4、6、8などの偶数、言い換えれば2の自然数倍の数であればよい。また、スロット数Nについても同様に、4、5、7、8、10などの自然数であって、かつ、スロット数N/最大公約数Cが相数3の倍数とならない数であればよい。この場合であっても、同様の効果が得られる。
In the second embodiment, the rotating electrical machine having the number of poles P of 6 has been described. However, the present invention is not limited to this, and the number of poles P is an even number such as 2, 4, 6, 8, or the like, in other words, a natural number of 2. It may be a double number. Similarly, the number of slots N may be a natural number such as 4, 5, 7, 8, 10, and the like so long as the number of slots N / the greatest common divisor C is not a multiple of the number of
実施の形態3.
図15はこの発明の実施の形態3に係る回転電機の固定子を示す断面図、図16は図15の固定子の変形例を示す断面図である。図15では、実施の形態1と同様に第2ティース112bおよび第3ティース112cにのみ複数の相のコイル12が取り付けられている。また、図16では、実施の形態2と同様に第1ティース112aにのみ1相のコイル12が取り付けられている。
15 is a cross-sectional view showing a stator of a rotary electric machine according to
この発明の実施の形態3に係る回転電機では、1ティースあたりの巻数の合計に応じて、コイル12を構成する導線の線径が互いに異なっている。具体的には、1ティースあたりの巻数の合計が比較的少ないティース112には、線径が比較的大きな導線から構成されたコイル12が取り付けられている。一方、1ティースあたりの巻数の合計が比較的多いティース112には、線径が比較的小さい導線から構成されたコイル12が取り付けられている。その他の構成は、実施の形態1または実施の形態2と同様である。
In the rotating electrical machine according to
コイル12の電気抵抗は、導線の線径の二乗に反比例する。したがって、導線の線径が小さいほどコイル12の電気抵抗が大きくなり、導線の線径が大きいほどコイル12の電気抵抗が小さくなる。また、コイル12の電気抵抗は、コイル12の線長、すなわち、巻数に比例する。したがって、巻数が多いほどコイル12の電気抵抗が大きくなり、巻数が小さいほどコイル12の電気抵抗が小さくなる。このように、巻数に応じてコイル12を構成する導線の線径を選定することによって、ティース112ごとの電気抵抗の差異を低減させることができる。これにより、コイル発熱量の差異を低減させることができ、熱成立性を向上させることができる。また、相毎の電気抵抗の差異を低減させることができるため、トルクリップルをさらに低減させることができる。
The electrical resistance of the
以上説明したように、この発明の実施の形態3に係る回転電機によれば、各コイル12の導線の線径は、少なくとも2種類以上であるので、ティース112に取り付けられるコイル12の電気抵抗の差分を小さくすることができ、コイル12発熱量の差異を抑制することができる。その結果、熱成立性を向上させることができる。
As described above, according to the rotating electric machine according to the third embodiment of the present invention, since the wire diameter of each
実施の形態4.
図17はこの発明の実施の形態4に係る回転電機の固定子を示す断面図、図18は図17の固定子の変形例を示す断面図である。図17では、実施の形態1と同様に第2ティース112bおよび第3ティース112cにのみ複数の相のコイル12が取り付けられている。また、図18では、実施の形態2と同様に第1ティース112aにのみ1相のコイル12が取り付けられている。
17 is a cross-sectional view showing a stator of a rotating electric machine according to
同一のティース112に取り付けられる複数の相のコイル12は、複数の相のコイル12が取り付けられるティース112を中心として周方向に並べて配置されている。同一のティース112に取り付けられる複数の相のコイル12の中で、ティース112に対して近くに配置されたコイル12は巻数が大きく、ティース112に対して遠くに配置されたコイル12は巻数が小さくなっている。これにより、同一のティース112に取り付けられる複数の相のコイル12の中で、巻数が大きいコイル12の導線の線長を短くし、巻数が小さいコイル12の導線の線長を長くすることができる。コイル12の電気抵抗は、コイル12の導線の線長に比例する。コイル12の軸方向に対して垂直な断面における重心をコイル断面の重心とした場合に、コイル12の導線の線長は、コイル断面の重心とティース112の中央との間の距離に依存するため、相毎のコイル12の巻数の合計の差異による電気抵抗の差異を低減させることができる。したがって、電圧が印加された場合に各相に流れる電流値の差異を低減させることができ、閉回路内に流れる循環電流を低減させることができる。その結果、トルクリップルを低減させることができる。その他の構成は、実施の形態1から実施の形態3までと同様である。
The plurality of phase coils 12 attached to the
図19は実施の形態4に係る回転電機の固定子の変形例を示す断面図、図20は図19の固定子の変形例を示す断面図である。図19では、実施の形態1と同様に第2ティース112bおよび第3ティース112cにのみ複数の相のコイル12が取り付けられている。また、図20では、実施の形態2と同様に第1ティース112aにのみ1相のコイル12が取り付けられている。
19 is a cross-sectional view showing a modification of the stator of the rotating electrical machine according to the fourth embodiment, and FIG. 20 is a cross-sectional view showing a modification of the stator of FIG. In FIG. 19, the
同一のティース112に取り付けられる複数の相のコイル12は、一方のコイル12におけるコイル断面の重心Aと固定子1の中心Bとを結ぶ線Cが、他方のコイル12におけるコイル断面の重心Dを通らないように、分割されている。コイル12の導線の線長は、スロット113内に配置されている1相分のコイル断面の重心とティース112の中央との間の距離に依存するため、コイル断面の重心がティース112に対して近くに配置されたコイル12は巻数が大きく、コイル断面の重心がティース112に対して遠くに配置されたコイル12は巻数が小さくなっている。これにより、同一のティース112に取り付けられる複数の相のコイル12の中で、巻数が大きいコイル12の導線の線長を短くし、巻数が小さいコイル12の導線の線長を長くすることができる。コイル12の電気抵抗は、コイル12の導線の線長に比例する。コイル12の軸方向に対して垂直な断面における重心をコイル断面の重心とした場合に、コイル12の導線の線長は、コイル断面の重心とティース112の中央との間の距離に依存するため、相毎のコイル12の巻数の合計の差異による電気抵抗の差異を低減させることができる。したがって、電圧が印加された場合に各相に流れる電流値の差異を低減させることができ、閉回路内に流れる循環電流を低減させることができる。その結果、トルクリップルを低減させることができる。
In the
以上説明したように、この発明の実施の形態4に係る回転電機によれば、各コイル12の導線の平均長は、少なくとも2種類以上であるので、1つのティース112に取り付けられる複数の相のコイルの電気抵抗の差分を小さくすることができ、電気抵抗の差異を抑制することができる。その結果、トルクリップルを低減させることができる。
As described above, according to the rotating electric machine according to the fourth embodiment of the present invention, since the average length of the conducting wire of each
実施の形態5.
図21はこの発明の実施の形態5に係る回転電機の固定子の要部を示す図、図22は図21の固定子の他の要部を示す図である。図21では、巻数の合計が大きいコイル12がティース112に取り付けられる固定子1の要部を固定子1の中心から径方向外側に向かって視た図を示し、図22では、巻数の合計が小さいコイル12がティース112に取り付けられる固定子1の要部を固定子1の中心から径方向外側に向かって視た図を示している。固定子1は、ティース112に取り付けられたインシュレータ13をさらに備えている。インシュレータ13は、樹脂、絶縁紙などから構成されている。ティース112には、インシュレータ13を介してコイル12が取り付けられている。巻数の合計が小さいコイル12が取り付けられるティース112に取り付けられるインシュレータ13は、巻数の合計が大きいコイル12が取り付けられるティース112に取り付けられるインシュレータ13に対して、固定子1の軸方向についての寸法が大きくなっている。巻数の合計が小さいコイル12が取り付けられるティース112に取り付けられるインシュレータ13は、巻数の合計が大きいコイル12が取り付けられるティース112に取り付けられるインシュレータ13と同じものに対して、スペーサを取り付けることによって構成されている。巻数の合計が小さいコイル12が取り付けられるティース112に取り付けられるインシュレータ13は、スペーサと一体成型によって構成されてもよい。
FIG. 21 is a diagram showing a main part of a stator of a rotating electric machine according to
巻数の合計が小さいコイル12の導線の線長は、巻数の合計が大きいコイル12が取り付けられるティース112に取り付けられるインシュレータ13が、巻数の合計が小さいコイル12が取り付けられるティース112に取り付けられた場合と比較して、長くなる。これにより、巻数の合計が小さいコイル12と巻数の合計が大きいコイル12との間における電気抵抗の差異を低減させることができる。その結果、ティース112毎の発熱量の差異を低減させることができ、熱成立性を向上させることができる。その他の構成は、実施の形態1から実施の形態4までと同様である。
When the
図23は図21の固定子の変形例を示す斜視図である。図23では、コイル12を示していない。また、図23では、複数の相のコイル12が取り付けられるティース112を示している。インシュレータ13は、径方向内側の部分に設けられた肉薄部131と、径方向外側の部分に設けられた肉厚部132とを備えている。肉厚部132は、肉薄部131と比較して、軸方向の寸法が大きくなっている。これにより、インシュレータ13は、径方向内側の部分よりも径方向外側の部分の方が軸方向の寸法が大きい。
FIG. 23 is a perspective view showing a modification of the stator of FIG. In FIG. 23, the
肉厚部132には、巻数の合計が小さいコイル12が取り付けられている。肉薄部131には、巻数の合計が大きいコイル12が取り付けられている。このような構成により、相毎の巻数の合計の差異による電気抵抗の差異を低減させることができる。その結果、トルクリップルを低減させることができる。
The
なお、上記実施の形態では、肉薄部131がインシュレータにおける径方向内側の部分に設けられ、肉厚部132がインシュレータにおける径方向外側の部分に設けられる構成について説明したが、肉薄部131がインシュレータにおける径方向外側の部分に設けられ、肉厚部132がインシュレータにおける径方向内側の部分に設けられる構成であってもよい。
In the above embodiment, the
以上説明したように、この発明の実施の形態5に係る回転電機によれば、ティース112の軸方向端部に設けられたスペーサをさらに備えているので、コイル12の導線の線長の差異を低減し、相毎の電気抵抗の差異を抑制することができる。その結果、トルクリップルを低減させることができる。
As described above, according to the rotary electric machine according to the fifth embodiment of the present invention, since the spacer further provided at the end portion in the axial direction of the
実施の形態6.
図24はこの発明の実施の形態6に係る回転電機の固定子におけるコイルの接続を説明する図である。図24では、第2ティース112bおよび第3ティース112cにのみ複数の相のコイル12が取り付けられている。図24では、1つのティース112に取り付けられる複数の相のコイル12は、説明の便宜上、複数のコイルが個別に周方向に並べられ、同じティース番号が割り当てられている。
FIG. 24 is a diagram for explaining the connection of coils in the stator of the rotating electric machine according to the sixth embodiment of the present invention. In FIG. 24, the
図24に示すように、U相のコイル12は、7番目のティース112と、1番目のティース112と、2番目のティース112とに配置され、それぞれのコイル12の間に設けられた渡り線121によって連続的に直列接続されている。V相のコイル12は、2番目のティース112と、3番目のティース112と、4番目のティース112とに配置され、それぞれのコイル12の間に設けられた渡り線121によって連続的に直列接続されている。W相のコイル12は、5番目のティース112と、6番目のティース112と、7番目のティース112とに配置され、それぞれのコイル12の間に設けられた渡り線121によって連続的に直列接続されている。その他の構成は、実施の形態1から実施の形態5までと同様である。
As shown in FIG. 24, the
図25は図24の固定子のコイル12の接続の変形例を説明する図である。図25では、第1ティース112aにのみ1相のコイル12が取り付けられている。U相のコイル12は、6番目のティース112と、7番目のティース112と、1番目のティース112と、2番目のティース112と、3番目のティース112とに配置され、それぞれのコイル12の間に設けられた渡り線121によって連続的に直列接続されている。V相のコイル12は、2番目のティース112と、3番目のティース112と、4番目のティース112と、5番目のティース112とに配置され、それぞれのコイル12の間に設けられた渡り線121によって連続的に直列接続されている。W相のコイル12は、4番目のティース112と、5番目のティース112と、6番目のティース112と、7番目のティース112とに配置され、それぞれのコイル12の間に設けられた渡り線121によって連続的に直列接続されている。
FIG. 25 is a view for explaining a modification of the connection of the
同一の直列回路に接続される同相のコイル12は、軸方向一方側で接続されている。これにより、結線側に渡り線121が配置されていない。その結果、コイル12の結線作業が容易となり、工作性を向上させることができる。また、同一の直列回路上に接続されているコイル12のうち、偶数個のコイル12の巻数をNt±0.5(Ntは自然数)とすることができるため、駆動時のトルクリップルの2f成分を低減させるための設計の自由度を向上させることができる。
The in-
以上説明したように、この発明の実施の形態6に係る回転電機によれば、周方向に隣接する同相のコイル12は、コイル12の間に設けられた渡り線121によって接続されているので、コイル12を結線する作業が容易となり、工作性を向上させることができる。
As described above, according to the rotating electrical machine according to the sixth embodiment of the present invention, the in-
また、渡り線121は、ティース112の軸方向一方側に配置されているので、コイル12を取り付ける作業が容易となり、工作性を向上させることができ、また、設計の自由度を向上させることができる。
Moreover, since the connecting
実施の形態7.
図26はこの発明の実施の形態7に係る直動電動機を示す断面図である。この発明の実施の形態7に係る直動電動機は、永久磁石式リニア電動機となっている。直動電動機は、固定子1と、固定子1に対して対向して設けられ、固定子1に対して相対的に移動可能な可動子3とを備えている。この例では、固定子1が界磁であり、可動子3が電機子である。
FIG. 26 is a sectional view showing a direct acting motor according to
固定子1は、可動子3の進行方向に延びて配置されている。可動子3は、固定子1の長手方向について、固定子1に対して移動可能となっている。固定子1は、固定子鉄心11と、固定子鉄心11に設けられた複数の永久磁石14とを備えている。複数の永久磁石14は、固定子1の長手方向に並べて配置されている。可動子3は、可動子鉄心31と、可動子鉄心31に取り付けられた複数のコイル32とを備えている。実施の形態7に係る直動電動機では、可動子3がコイル32を備え、固定子1が永久磁石14を備えているが、動作原理については、実施の形態1に係る回転電機と同様である。
The
可動子鉄心31は、固定子1の長手方向に延びて配置されるコアバック311と、コアバック311から固定子1に向かって延びる7個のティース312とを有している。7個のティース312は、固定子1の長手方向に並べて配置されている。
れている。The
It is.
図26では、各ティース312に対して便宜的にティース番号が割り当てられている。具体的には、図26では、各ティース312に対して、左端から右端に向かって、5、6、7、1、2、3、4のティース番号が割り当てられている。ここで、1番目のティース312が第1ティース312aであり、2番目のティース312が第2ティース312bであり、7番目のティース312を第3ティース312cである。このような構成にすることによって、可動子3が、進行方向について第1ティース312aを中心に磁気的に対称となるため、トルクリップルを低減させることができるといった効果が得られる。各ティース312に取り付けられるコイル32の巻数は、図2を参照することで、相毎のインダクタンスの差異を低減させることができる。したがって、トルクリップル、特に電気角180°周期すなわち電気角2次の脈動を低減させることができる。その他の構成は、実施の形態1から実施の形態6までと同様である。
In FIG. 26, a tooth number is assigned to each
なお、上記実施の形態7では、ティース312の数が7である構成について説明したが、これに限らず、ティース312の数は、その他の数であってもよい。図27は図26の直動電動機の変形例を示す断面図である。図27では、ティース312の数が5となっている。図27では、各ティース312に対して、左端から右端に向かって、4、5、1、2、3のティース番号が割り当てられている。ここで、1番目のティース312が第1ティース312aであり、2番目のティース312が第2ティース312bであり、5番目のティース312を第3ティース312cである。このような構成にすることによって、可動子3が磁気的に対称となるため、トルクリップルを低減させることができるといった効果を得ることができる。各ティース312に取り付けられるコイル32の巻数は、図8を参照することで、相毎のインダクタンスの差異を低減させることができる。したがって、トルクリップル、特に電気角180°周期すなわち電気角2次の脈動を低減させることができる。
In the seventh embodiment, the configuration in which the number of
また、図26および図27に示す直動電動機では、可動子3が電機子であり、固定子1が界磁である直動電動機について説明した。これに対して、可動子3が界磁であり、固定子1が電機子である直動電動機であってもよい。
Further, in the direct acting motor shown in FIGS. 26 and 27, the direct acting motor in which the
実施の形態8.
図28はこの発明の実施の形態8に係る直動電動機を示す断面図である。この発明の実施の形態8に係る直動電動機は、永久磁石式リニア電動機となっている。直動電動機は、固定子1と、固定子1に対して対向して設けられ、固定子1に対して移動可能な可動子3とを備えている。固定子1は、可動子3の進行方向に延びて配置されている。可動子3は、固定子1の長手方向について、固定子1に対して相対的に移動可能となっている。固定子1は、固定子鉄心11と、固定子鉄心11に設けられた複数の永久磁石14とを備えている。複数の永久磁石14は、固定子1の長手方向に並べて配置されている。可動子3は、可動子鉄心31と、可動子鉄心31に取り付けられた複数のコイル32とを備えている。実施の形態7に係る直動電動機では、可動子3がコイル32を備え、固定子1が永久磁石14を備えているが、動作原理については、実施の形態1に係る回転電機と同様である。Embodiment 8 FIG.
FIG. 28 is a sectional view showing a direct acting motor according to Embodiment 8 of the present invention. The direct acting motor according to the eighth embodiment of the present invention is a permanent magnet type linear motor. The linear motor includes a
可動子鉄心31は、固定子1の長手方向に延びて配置されるコアバック311と、コアバック311から固定子1に向かって延びる7個のティース312とを有している。7個のティース312は、固定子1の長手方向に並べて配置されている。
れている。The
It is.
図28では、各ティース312に対して便宜的にティース番号が割り当てられている。具体的には、図28では、各ティース312に対して、左端から右端に向かって、5、6、7、1、2、3、4のティース番号が割り当てられている。ここで、1番目のティース312が第1ティース312aであり、2番目のティース312が第2ティース312bであり、7番目のティース312を第3ティース312cである。このような構成にすることによって、可動子3が、進行方向について第1ティース312aを中心に磁気的に対称となるため、トルクリップルを低減させることができるといった効果が得られる。各ティース312に取り付けられるコイル32の巻数は、図11を参照することで、相毎のインダクタンスの差異を低減させることができる。したがって、トルクリップル、特に電気角180°周期すなわち電気角2次の脈動を低減させることができる。その他の構成は、実施の形態1から実施の形態6までと同様である。
In FIG. 28, a tooth number is assigned to each
なお、図28に示す直動電動機では、可動子3が電機子であり、固定子1が界磁である直動電動機について説明した。これに対して、可動子3が界磁であり、固定子1が電機子である直動電動機であってもよい。
In the linear motion motor shown in FIG. 28, the linear motion motor in which the
1 固定子、2 回転子、3 可動子、11 固定子鉄心、12 コイル、13 インシュレータ、14 永久磁石、21 シャフト、22 回転子鉄心、23 永久磁石、31 可動子鉄心、32 コイル、111 コアバック、112 ティース、112a 第1ティース、112b 第2ティース、112c 第3ティース、113 スロット、121 渡り線、131 肉薄部、132 肉厚部、311 コアバック、312 ティース、312a 第1ティース、312b 第2ティース、312c 第3ティース。
DESCRIPTION OF
Claims (15)
前記回転子は、回転方向である周方向に並べられた、2の自然数倍の数であるP個の磁極を有し、
前記固定子は、コアバックおよび前記コアバックから径方向に延び周方向に並べられた、整数であるN個のティースを含む固定子鉄心と、前記ティースに取り付けられたコイルとを有し、
前記ティースには、3相の前記コイルが取り付けられ、
前記Pおよび前記Nの最大公約数をCとした場合に、N/C=P/C±1、N/Cが3の倍数ではない関係にあり、
前記N個の前記ティースの中には、1相のみの前記コイルが取り付けられる前記ティースと、複数の相の前記コイルが取り付けられる前記ティースとがあり、
1相のみの前記コイルが取り付けられた前記ティースであって、かつ、隣接する前記ティースには同相の前記コイルを含む複数の相の前記コイルが取り付けられた前記ティースを第1ティースとし、前記第1ティースにおける周方向一方側に隣接し、複数の相の前記コイルが取り付けられた前記ティースを第2ティースとし、前記第1ティースにおける周方向他方側に隣接し、複数の相の前記コイルが取り付けられた前記ティースを第3ティースとした場合に、
前記第1ティースに取り付けられた前記コイルの巻数は、前記第2ティースに取り付けられた複数の前記コイルの巻数の合計と異なり、かつ、前記第3ティースに取り付けられた複数の前記コイルの巻数の合計と異なり、
前記第1ティースに取り付けられた前記コイルの巻数は、他の各前記ティースに取り付けられた前記コイルの巻数の合計のそれぞれに対して最大であり、かつ、前記第2ティースおよび前記第3ティースに取り付けられた前記コイルの巻数の合計のうち、少なくとも一方は、他の各前記ティースに取り付けられた前記コイルの巻数の合計のそれぞれに対して最小であり、または、前記第1ティースに取り付けられた前記コイルの巻数は、他の各前記ティースに取り付けられた前記コイルの巻数の合計のそれぞれに対して最小であり、かつ、前記第2ティースおよび前記第3ティースに取り付けられた前記コイルの巻数の合計のうち、少なくとも一方は、他の各前記ティースに取り付けられた前記コイルの巻数の合計のそれぞれに対して最大である回転電機。A stator, and a rotor that is rotatably provided facing the stator,
The rotor has P magnetic poles that are a natural number multiple of 2 and are arranged in a circumferential direction that is a rotation direction,
The stator includes a core core and a stator core including N teeth that are integer numbers and are arranged in a circumferential direction extending in a radial direction from the core back, and a coil attached to the teeth.
The teeth are attached to the three-phase coil,
When the greatest common divisor of P and N is C, N / C = P / C ± 1, N / C is not a multiple of 3,
Among the N teeth, there are the teeth to which the coils of only one phase are attached and the teeth to which the coils of a plurality of phases are attached,
The teeth to which the coils of only one phase are attached, and the teeth to which the coils of a plurality of phases including the coils of the same phase are attached to the adjacent teeth are defined as the first teeth. The teeth adjacent to one side in the circumferential direction of one tooth and having the coils of a plurality of phases attached thereto are defined as second teeth, and adjacent to the other side in the circumferential direction of the first teeth and the coils of a plurality of phases are attached. When the above-mentioned teeth are the third teeth,
The number of turns of the coil attached to the first tooth is different from the total number of turns of the plurality of coils attached to the second tooth, and the number of turns of the plurality of coils attached to the third tooth. Unlike the total,
The number of turns of the coil attached to the first tooth is the maximum for each of the total number of turns of the coil attached to each of the other teeth, and the second tooth and the third tooth At least one of the total number of turns of the attached coil is the minimum with respect to each of the total number of turns of the coil attached to each of the other teeth, or attached to the first tooth. The number of turns of the coil is minimum with respect to the total number of turns of the coil attached to each of the other teeth, and the number of turns of the coil attached to the second tooth and the third tooth. At least one of the total is the maximum for each of the total number of turns of the coil attached to each of the other teeth. The rotary electric machine that.
前記固定子は、コアバックおよび前記コアバックから径方向に延び周方向に並べられた複数のティースを含む固定子鉄心と、前記ティースに取り付けられたコイルとを有し、
複数の前記ティースの中には、1相のみの前記コイルが取り付けられる前記ティースと、複数の相の前記コイルが取り付けられる前記ティースとがあり、
1相のみの前記コイルが取り付けられた前記ティースであって、かつ、隣接する前記ティースには同相の前記コイルを含む複数の相の前記コイルが取り付けられた前記ティースを第1ティースとし、前記第1ティースにおける周方向一方側に隣接し、複数の相の前記コイルが取り付けられた前記ティースを第2ティースとし、前記第1ティースにおける周方向他方側に隣接し、複数の相の前記コイルが取り付けられた前記ティースを第3ティースとした場合に、
前記第1ティースに取り付けられた前記コイルの巻数は、他の各前記ティースに取り付けられた前記コイルの巻数の合計のそれぞれに対して最大であり、
前記第2ティースに取り付けられた前記コイルの巻数の合計および前記第3ティースに取り付けられた前記コイルの巻数の合計のそれぞれは、他の各前記ティースに取り付けられた前記コイルの巻数の合計のそれぞれに対して最小である回転電機。A stator, and a rotor that is rotatably provided facing the stator,
The stator includes a core core and a stator core including a plurality of teeth extending in a radial direction from the core back and arranged in a circumferential direction, and a coil attached to the teeth.
Among the plurality of teeth, there are the teeth to which the coils of only one phase are attached and the teeth to which the coils of a plurality of phases are attached,
The teeth to which the coils of only one phase are attached, and the teeth to which the coils of a plurality of phases including the coils of the same phase are attached to the adjacent teeth are defined as the first teeth. The teeth adjacent to one side in the circumferential direction of one tooth and having the coils of a plurality of phases attached thereto are defined as second teeth, and adjacent to the other side in the circumferential direction of the first teeth and the coils of a plurality of phases are attached. When the above-mentioned teeth are the third teeth,
The number of turns of the coil attached to the first tooth is the maximum for each of the total number of turns of the coil attached to each of the other teeth.
The total number of turns of the coil attached to the second tooth and the total number of turns of the coil attached to the third tooth are respectively the total number of turns of the coil attached to each of the other teeth. Rotating electric machine that is the minimum against.
前記電機子は、複数のティースを含む電機子鉄心と、前記ティースに取り付けられたコイルとを有し、
複数の前記ティースの中には、1相のみの前記コイルが取り付けられる前記ティースと、複数の相の前記コイルが取り付けられる前記ティースとがあり、
1相のみの前記コイルが取り付けられた前記ティースであって、かつ、隣接する前記ティースには同相の前記コイルを含む複数の相の前記コイルが取り付けられた前記ティースを第1ティースとし、前記第1ティースにおける進行方向一方側に隣接し、複数の相の前記コイルが取り付けられた前記ティースを第2ティースとし、前記第1ティースにおける進行方向他方側に隣接し、複数の相の前記コイルが取り付けられた前記ティースを第3ティースとした場合に、
前記第1ティースに取り付けられた前記コイルの巻数は、他の各前記ティースに取り付けられた前記コイルの巻数の合計のそれぞれに対して最大であり、
前記第2ティースに取り付けられた前記コイルの巻数の合計および前記第3ティースに取り付けられた前記コイルの巻数の合計のそれぞれは、他の各前記ティースに取り付けられた前記コイルの巻数の合計のそれぞれに対して最小である直動電動機。An armature and a field provided opposite to the armature and moving in a traveling direction relative to the armature;
The armature has an armature core including a plurality of teeth, and a coil attached to the teeth,
Among the plurality of teeth, there are the teeth to which the coils of only one phase are attached and the teeth to which the coils of a plurality of phases are attached,
The teeth to which the coils of only one phase are attached, and the teeth to which the coils of a plurality of phases including the coils of the same phase are attached to the adjacent teeth are defined as the first teeth. The tooth adjacent to one side in the traveling direction of one tooth and having the coils of a plurality of phases attached thereto is defined as a second tooth, and adjacent to the other side in the traveling direction of the first tooth and the coils of a plurality of phases are attached. When the above-mentioned teeth are the third teeth,
The number of turns of the coil attached to the first tooth is the maximum for each of the total number of turns of the coil attached to each of the other teeth.
The total number of turns of the coil attached to the second tooth and the total number of turns of the coil attached to the third tooth are respectively the total number of turns of the coil attached to each of the other teeth. Direct acting motor that is the minimum against.
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