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JPH04265645A - 同期式モータのステータ巻線配置方法 - Google Patents

同期式モータのステータ巻線配置方法

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Publication number
JPH04265645A
JPH04265645A JP2468191A JP2468191A JPH04265645A JP H04265645 A JPH04265645 A JP H04265645A JP 2468191 A JP2468191 A JP 2468191A JP 2468191 A JP2468191 A JP 2468191A JP H04265645 A JPH04265645 A JP H04265645A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
phase
unit coils
synchronous motor
unit
slot
Prior art date
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Application number
JP2468191A
Other languages
English (en)
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JP2765764B2 (ja
Inventor
Noboru Iwamatsu
岩松 登
Hiroyuki Uchida
裕之 内田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fanuc Corp
Original Assignee
Fanuc Corp
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Publication date
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Publication of JPH04265645A publication Critical patent/JPH04265645A/ja
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は同期式モータのステータ
巻線構造に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば3相交流駆動の同期式モータにお
いて、最も簡単なステータ巻線は、図2に示す様な単層
巻きである。このモータにおいては1個ずつのマグネッ
トの組合せである1極対毎にJ度6個のスロットが対応
している。しかし、こうした構造の同期モータでは所謂
スロットリップルが生じ易い。
【0003】これを避けるために、1極対毎に対応する
スロット数を整数にならない様に工夫する事が多い。こ
の工夫により巻線が1スロット内に複数の単位コイルを
配設する、所謂、多層巻きとなり、かつ、集中巻きでは
なく分布巻きになるのが一般的である。図2の4極対2
4スロットのものを以上の工夫により36スロットの多
層巻きとしたものを図3に示す。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】然しながら、多層巻き
にすることは単位コイルの総数の増加を意味し、巻線工
数の増加を招く。更には渡り線の数も増加し、逆起電力
の発生に関与しない巻線抵抗の増加を招き、電力ロスと
なる。
【0005】依って本発明は、多層巻きの巻線分布と電
気的な等価性を保持しつつ、その単位コイルの層数を減
少することで巻線工数の削減並びに巻線抵抗の減少の実
現を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的に鑑みて本発明
は、複数相交流によって駆動される同期式モータにおい
て、そのステータ巻線分布が極対毎には同一ではないが
、複数極対毎に同一となり、かつ、該複数極対内で各相
が電気的に平衡していることを特徴とする同期式モータ
のステータ巻線構造を提供する。また、複数相平衡交流
駆動による同期式モータにおいて、一のスロット内に配
設された複数N個の単位コイルが2つの相の単位コイル
の混在であり、一の相がN/2以上のN1個の単位コイ
ルを有し、他の相がN2個の単位コイルを有し、前記一
の相の単位コイルをN2個有し、かつ、前記他の相の単
位コイルをN1個有する他のスロットのうち、同相の単
位コイルを結ぶ各渡り線が最短になるスロットとの間で
夫々前記各N2個の単位コイルを入れ替え配置したこと
を特徴とする同期式モータのステータ巻線構造を提供す
る。
【0007】
【作  用】図3に示す従来タイプの巻線構造では1極
対毎に各相(図3では3相)が平衡波を出力するパター
ンとなっているが、1極対毎の平衡に拘わることなく、
複数極対毎に平衡し、その複数極対が幾つか繰り返され
て同期モータ全体を構成するのである。
【0008】更にその分布係数を同一にし、電気的な等
価性が完全に保持され、かつ、各スロット内の同一相単
位巻線をまとめることにより単位コイル数の低減と巻線
抵抗の低減が後者の手段により達成される。
【0009】
【実施例】以下本発明を添付図面に示す実施例に基づき
更に詳細に説明する。図2はロータコア10の表面に8
極のマグネット12、即ち、4極対のマグネットを貼付
固定しており、ステータ14′には24個のスロット1
6′を設け、3相U,V,W平衡交流により駆動すべく
各スロット16′内に夫々1個の単位コイル18′を配
設した同期式モータを示している。
【0010】既述の理由により図2のステータを36個
のスロット16を有し、各スロット16内に2個ずつの
単位コイル18aを配設した同期式モータを図3に示し
ている。 本発明の一実施例として、該図3に示す同期式モータの
ステータ巻線構造を工夫して既述の目的を達成したモー
タを図1に示す。この場合、各スロット16内には1つ
の相の巻線のみが配設されているため、当然のことなが
ら単位コイル18bは各スロット16内に1個ずつ配設
すればよいことになる。
【0011】図3に示すステータ巻線構造から図1に示
すステータ巻線構造への変換過程を以下に説明する。図
3に示す場合は、請求項2と対応させると、相数は3相
U,V,Wであり、N=2(個)、N1=1(個)、N
2=1(個)の場合である。
【0012】表1の(a)は図3の2極対分に対応する
ステータの時計回り方向に連続した18個のスロットを
模式的に並べたものである。番号の小さい方から見てい
って、まず番号2のスロットに+Uと−Wの単位コイル
が配設されていることがわかる。このうち−Wの単位コ
イルを他のスロットの+Uの単位コイルと置換すること
を考えると、本実施例では番号11のスロットに+Uと
−Wの単位コイルが配設されているのでその+Uの単位
コイルと置換するのである。
【表1】
【0013】次に番号5のスロットには+Vと−Uの単
位コイルが夫々1個ずつ配設されているが、ここではど
ちらの単位コイルを置換すべきかが問題となる。渡り線
を短くすることも本発明の目的の1つであり、請求項2
に述べている渡り線が最短の観点からすると、+Vの単
位コイルを−Uの単位コイルと置換すべきである。即ち
、番号1と2のスロット内のU相の単位コイルと番号5
と6のスロット内のU相の単位コイルとを渡り線で連結
する構造が渡り線の長さが最短になるのである。従って
、番号5のスロット内の+Vの単位コイルを番号14の
スロット内の−Uの単位コイルと置換する。
【0014】番号8のスロットについても同様に考え、
−Vの単位コイルを番号17のスロットの+Wの単位コ
イルと置換する。こうして置換の完了した状態を表1の
(b)に示す。各スロットル内には同一相の単位コイル
のみであるため、2つの単位コイル18aを巻数が2倍
の1つの単位コイル18bにすることができ、表1の(
c)並びに図1はその結果を示している。
【0015】次に、図4は図1及び図3の同期式モータ
と電気的に等価であって、かつ、スロット数を半減させ
る目的によって考えられた同期式モータであるが、各ス
ロット16″内には単位コイル18aが4層ずつ配設さ
れている。従って単位コイルは図3に示されているもの
と同じであり、総数も同じく72個である。本発明の第
2実施例としてこの単位コイル数を半減させ、図1及び
図3のモータに比べてスロット数を半減させたことの効
果のみが得られ、単位コイル数が倍増するデメリットを
除去したモータのステータ巻線構造を説明する。
【0016】表1の場合と同様に表2の(a)に図4の
スロットを並べて各スロット内の単位コイルと共に模式
的に示す。請求項2と対応させると、相数は3相U,V
,Wであり、N=4(個)、N1=3(個)、N2=1
(個)の場合として単位コイル数を半減させる置換を行
う。
【表2】
【0017】番号1のスロット内の−Wの単位コイルを
他のスロット内の+Uの単位コイルと置換する。この場
合、+Vの単位コイルをN2個、即ち1個だけ有するス
ロットは番号6,15のものであり、残りの単位コイル
はどちらも−Wであるため何れと交換してもよい。例え
ば番号6のスロット内の+U単位コイルと交換する。次
に番号4のスロット内の+Vの単位コイルを番号9のス
ロット内の+Wの単位コイルと交換し、以下同様にする
と表2の(b)が得られる。各スロット内には同一の単
位コイルが2個又は4個ずつ配設されているので各2個
を各1個の単位コイル18bにまとめたものを(c)に
示す。
【0018】ここで、上述した表1の(a)の巻線配設
のモータ、即ち、図3のモータと、表1の(c)の巻線
配設のモータ、即ち、図1のモータと、表2の(c)の
巻線配設のモータ(図示せず)との各逆起電力に比例す
る巻線分布状態を評価し、何れも2極対又はモータ全体
として同等であることを示す。
【0019】マグネット1極対分に対応するステータ角
度を電気角 360°とし、また、図3に示す各単位コ
イル18aは図4に示す単位コイル18aと同一コイル
巻数であり、図1に示す各単位コイル18bはその2倍
のコイル巻数であるため、単位コイル18bの場合は単
位コイル18aの場合の2倍の重みが掛けられて評価す
べき点に注意する。
【0020】巻線分布状態の評価式をΦで表示する。ま
ず表1(a)の場合のU相は次式で評価される。 ΦU(1a)=  2sin(θ+20°)+sin(
θ+60°)−2sin(θ+ 220°) −sin
(θ+ 180°)+2sin(θ+20°)+sin
(θ+60°)−2sin(θ+ 220°) −si
n(θ+ 180°) =  2sin(θ+0°)+4sin(θ+20°)
+4sin(θ+40°)+2sin(θ+60°) 同様にV相、W相の場合は次の様になる。 ΦV(1a)=  2sin(θ+ 120°)+4s
in(θ+140°)+4sin(θ+ 160°)+
2sin(θ+ 180°)ΦW(1a)=  2si
n(θ+ 240°)+4sin(θ+260°)+4
sin(θ+ 280°)+2sin(θ+ 300°
【0021】以上の各相U,V,Wの各評価式ΦU(
1a),ΦV(1a),ΦW(1a)を比較すると、位
相が 120°ずつずれた平衡状態にあることが判る。
【0022】次に、表1(c)の場合のU,V,Wの各
相の評価式は以下の通りである。 ΦU(1c)=  2sin(θ+20°)+2sin
(θ+60°)−2sin(θ+ 180°) −2s
in(θ+ 220°)+2sin(θ+20°)−2
sin(θ+ 220°)=  2sin(θ+0°)
+4sin(θ+20°)+4sin(θ+40°)+
2sin(θ+60°) ΦV(1c)=  2sin(θ+ 120°)+4s
in(θ+140°)+4sin(θ+ 160°)+
2sin(θ+ 180°)ΦW(1c)=  2si
n(θ+ 240°)+4sin(θ+260°)+4
sin(θ+ 280°)+2sin(θ+ 300°
【0023】以上により、ΦU(1c),ΦV(1c
),ΦW(1c)を比較すると、位相が夫々 120°
ずつずれた平衡状態にあることが判る。更には、ΦU(
1a)=ΦU(1c),ΦV(1a)=ΦV(1c),
ΦW(1a)=ΦW(1c)であることも判る。従って
表1(a)の場合も表2(c)の場合も逆起電力は同じ
になることがわかり、両モータは電気的に等価といえる
【0024】次に表2(c)の場合を各相毎に評価する
と以下の通りになる。 ΦU(2c)=  4sin(θ+40°)−4sin
(θ+ 200°)+2sin(θ+ 360°) −
2sin(θ+ 240°)+4sin(θ+40°)
−4sin(θ+ 200°)+2sin(θ+ 36
0°) −2sin(θ+ 240°)=  4sin
(θ+0°)+8sin(θ+20°)+8sin(θ
+40°)+4sin(θ+60°)ΦV(2c)= 
 4sin(θ+ 120°)+8sin(θ+140
°)+8sin(θ+ 160°)+4sin(θ+ 
180°)ΦW(2c)=  4sin(θ+ 240
°)+8sin(θ+260°)+8sin(θ+ 2
80°)+4sin(θ+ 300°)
【0025】各
相U,V,Wが 120°ずつずれた平衡状態にあるこ
とが判ると共に、ΦU(2c)=ΦU(1c)×2,Φ
V(2c)=ΦV(1c)×2,ΦW(2c)=ΦW(
1c)×2であることも判る。これは表2の方はマグネ
ット4極対分、即ち、モータ全体について表示しており
、表1の方は2極対分、即ち、モータの半分について示
しているからに他ならず、結局モータ全体として比較す
れば各相の評価式は同じである。既述の如く表1(c)
のモータと表2(a)のモータとは電気的に等価である
ので、結局、表2(c)のモータは表2(a)のモータ
と電気的に等価といえる。表1(c)と表2(a)が等
価であることは、以上と同様の評価式を作成すれば容易
に確認可能である。
【0026】表2(c)の巻線配設に対して更にもう一
度本発明を適用すれば各スロット16″内には単一相の
巻線コイルのみの配設構造とすることもできる。
【0027】
【発明の効果】以上の説明から明らかな様に本発明によ
れば、電気的な等価性を保持しつつ、各スロット内の単
位コイルの層数を低減することができ、巻線工数の削減
並びに巻線抵抗の減少が達成され得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るステータ巻線構造を示すモータの
断面図である。
【図2】従来の1つのステータ巻線構造を示すモータの
断面図である。
【図3】従来の他のステータ巻線構造を示すモータの断
面図である。
【図4】従来の更に他のステータ巻線構造を示すモータ
の断面図である。
【符号の説明】
10…ロータ 12…マグネット 14…ステータ 16…スロット 18a,18b…単位コイル U,V,W…相

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  複数相交流によって駆動される同期式
    モータにおいて、そのステータ巻線分布が極対毎には同
    一ではないが、複数極対毎に同一となり、かつ、該複数
    極対内で各相が電気的に平衡していることを特徴とする
    同期式モータのステータ巻線構造。
  2. 【請求項2】  複数相平衡交流駆動による同期式モー
    タにおいて、一のスロット内に配設された複数N個の単
    位コイルが2つの相の単位コイルの混在であり、一の相
    がN/2以上のN1個の単位コイルを有し、他の相がN
    2個の単位コイルを有し、前記一の相の単位コイルをN
    2個有し、かつ、前記他の相の単位コイルをN1個有す
    る他のスロットのうち、同相の単位コイルを結ぶ各渡り
    線が最短になるスロットとの間で夫々前記各N2個の単
    位コイルを入れ替え配置したことを特徴とする同期式モ
    ータのステータ巻線構造。
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