JP5959591B2 - Three-phase duplex motor and method for manufacturing three-phase duplex motor - Google Patents
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Description
本発明は、第1群の3相巻線と第2群の3相巻線とで構成される3相2重化モータとその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a three-phase duplex motor composed of a first group of three-phase windings and a second group of three-phase windings, and a method of manufacturing the same.
従来の3相2重化モータにおいては、第1群3相巻線(スター結線)を右巻き→左巻きの順で巻線し、第2群3相巻線(スター結線)を左巻き→右巻きの順で巻線して互いに巻回方向を逆にするとともに、第1群3相巻線と第2群3相巻線には、位相差のない電流を通電するように構成していた(例えば、特許文献1参照)。 In a conventional three-phase duplex motor, the first group three-phase winding (star connection) is wound in the order of right winding → left winding, and the second group three-phase winding (star connection) is turned left → right winding. In this order, the winding directions are reversed and the first group three-phase winding and the second group three-phase winding are configured to pass a current having no phase difference ( For example, see Patent Document 1).
上記の特許文献1に示した従来の3相2重化モータにおいては、第1の3相巻線と第2の3相巻線とで巻線の方向を変えているため、巻線の工程が煩雑になり、工数が増加するという課題があった。
In the conventional three-phase duplex motor shown in
本発明は、斯かる課題を解決するためになされたもので、巻線の工数を低減し、製造が容易な3相2重化モータとその製造方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a three-phase duplex motor that can reduce the number of man-hours for winding and can be easily manufactured, and a method for manufacturing the same.
上記の目的を達成するための本発明では、第1のインバータによって駆動される第1群3相巻線と第2のインバータによって駆動される第2群3相巻線とで構成され集中巻ステータを有する3相2重化モータにおいて、各群のΔ結線における各相の巻線は、前記ステータに含まれる複数のティースの内、隣り合う2つのティースを1組として互いに逆方向に巻回されて直列接続されるとともに各組において同一方向に巻回され、前記ステータが環状に形成されたときに、前記モータの回転軸を挟んで対向した位置に、各群の対応する各相巻線が配置され、各群の巻線が分離して配置され、前記第1のインバータの駆動電流と前記第2のインバータの駆動電流とが、互いに電気角πの位相差を有し、各相間の結線部の周方向の重なりは2層である3相2重化モータが提供される。 To achieve the above object, the present invention provides a concentrated winding stator comprising a first group three-phase winding driven by a first inverter and a second group three-phase winding driven by a second inverter. In a three-phase duplex motor having a plurality of teeth, the windings of each phase in the Δ connection of each group are wound in opposite directions with two adjacent teeth included in the stator as one set. When the stator is formed in an annular shape, the respective phase windings corresponding to each group are arranged at positions facing each other across the rotation shaft of the motor. is arranged, the winding of each group are arranged separately, the first inverter of the drive current and the drive current of the second inverter, have a phase difference of an electrical angle π from each other, connections between phase The overlap in the circumferential direction of the part is two layers A three-phase duplex motor is provided.
また、本発明では、第1のインバータによって駆動される第1群3相巻線と第2のインバータによって駆動される第2群3相巻線とで構成され集中巻ステータを有する3相2重化モータの製造方法において、各群のΔ結線における各相の巻線を、前記ステータに含まれる複数のティースの内、隣り合う2つのティースを1組として互いに逆方向に巻回して直列接続するとともに各組において同一方向に巻回し、前記ステータを環状に形成し、前記モータの回転軸を挟んで対向した位置に、各群の対応する各相巻線を配置し、各群の巻線を分離して配置し、前記第1のインバータの駆動電流と前記第2のインバータの駆動電流とが、互いに電気角πの位相差を有し、各相間の結線部の周方向の重なりは2層である
3相2重化モータの製造方法が提供される。
Further, in the present invention, a three-phase double having a concentrated winding stator, which includes a first group three-phase winding driven by a first inverter and a second group three-phase winding driven by a second inverter. In the manufacturing method of the motor, the windings of the respective phases in the Δ connection of each group are wound in the opposite direction to each other by winding two adjacent teeth out of the plurality of teeth included in the stator and connected in series. In addition, each group is wound in the same direction, the stator is formed in an annular shape, and each phase winding corresponding to each group is arranged at a position opposed to each other across the rotation shaft of the motor, and the winding of each group is arranged. separated and disposed, the first driving current and the driving current of the second inverter of the inverter, have a phase difference of an electrical angle π from each other, the circumferential direction of the
本発明によれば、巻線の工数を低減し、製造が容易な3相2重化モータを得ることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain a three-phase duplex motor that can reduce man-hours for winding and can be easily manufactured.
以下、本発明に係る3相2重化モータとその製造方法の各実施の形態について、図面を参照して説明する。 Embodiments of a three-phase duplex motor and a manufacturing method thereof according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
実施の形態1.
本発明の実施の形態1による3相2重化モータを示す図1〜図3において、電磁鋼板を積層して形成されたステータ(固定子)鉄心1にはティース2が12個設けられており、図示しない樹脂製のインシュレータを介して巻線3は、U相、V相、W相から成る3相巻線を1群として2群分(U1、U2;V1、V2;W1、W2)備えることにより、Δ結線の3相2重化モータを構成している。各群の各相の巻線は、隣り合う2つのティース2を1組として連続して巻回され、U1相は、巻線U1+とU1−、V1相は巻線V1+とV1−、W1相は巻線W1+とW1−、U2相は巻線U2+とU2−、V2相は巻線V2+とV2−、そして、W2相は巻線W2+とW2−を備えている。
1 to 3 showing a three-phase duplex motor according to
すなわち、各組の巻線同士は、直列に接続されており、巻線の巻回方向は互いに逆方向になっていて、巻線の配置は、図1の右側から、U1+、U1−、V1−、V1+、W1+、W1−、U2−、U2+、V2+、V2−、W2−、W2+の順になっており、U1+とU1−、V1−とV1+、W1+とW1−、U2−とU2+、V2+とV2−、W2−とW2+はそれぞれ互いに逆方向に巻回され、且つ直列に接続されている。なお、このU+、U−、V−、V+、W+、W−、U−、U+、V+、V−、W−、W+の巻線配置は、10極12スロット方式用のものである。 That is, the windings of each set are connected in series, and the winding directions of the windings are opposite to each other. The windings are arranged from the right side of FIG. 1 from U1 +, U1-, V1. -, V1 +, W1 +, W1-, U2-, U2 +, V2 +, V2-, W2-, W2 + in this order, U1 + and U1-, V1- and V1 +, W1 + and W1-, U2- and U2 +, V2 + And V2-, W2- and W2 + are wound in opposite directions and connected in series. The U +, U−, V−, V +, W +, W−, U−, U +, V +, V−, W−, and W + winding arrangements are for the 10-pole 12-slot system.
そして、各組の巻線の巻回方向は、図1に示すように、右巻き→左巻きの順になっており、全ての組で同一となっている。巻線工程は、ステータ鉄心1が、図1に示すように直線状に開いた状態で行われ、巻線工程完了後にステータ鉄心1は円形に成形され、図2に示すようになる。
As shown in FIG. 1, the winding direction of each set of windings is in the order of right winding → left winding, and is the same in all sets. The winding process is performed in a state where the
巻線は、U1+、U1−、V1−、V1+、W1+、W1−を第1群3相巻線4としてΔ結線されており、各相間を結線する結線部11(U1+〜V1−;U1−〜W1+;V1+〜W1−)からそれぞれ接続端子13(V1相)、12(U1相)、及び14(W1相)が延出され、マイクロコンピュータ6およびFET駆動回路7により制御される第1のインバータ9に接続されている。
The windings are Δ-connected with U1 +, U1-, V1-, V1 +, W1 +, W1- as the first group three-
同様に、U2−、U2+、V2+、V2−、W2−、W2+の巻線が第2群3相巻線5としてΔ結線されており、各相間の結線部11(U2−〜V2+;U2+〜W2−;V2−+〜W2+)からそれぞれ接続端子16(V2相)、15(U2相)、及び17(W2相)が延出され、マイクロコンピュータ6およびFET駆動回路8により制御される第2のインバータ10に接続されている。
Similarly, U2-, U2 +, V2 +, V2-, W2-, W2 + windings are Δ-connected as a second group three-
各巻線に付した符号はトルクを発生するのに必要な同じ相内での巻線の起磁力の方向を示しており、+と−では電気角でπ(180度)位相が異なる、つまり逆相になっていることを示す。
ここで、図1の結線において、第1群3相巻線4と第2群3相巻線5との間に位相差のない同相の電流を通電したとすると、起磁力が符号通りにならず、トルクが発生しない。
The sign attached to each winding indicates the direction of the magnetomotive force of the winding within the same phase necessary for generating torque, and the phase of π (180 degrees) differs between + and-, that is, the reverse Indicates that it is in phase.
Here, in the connection shown in FIG. 1, if a current of the same phase with no phase difference is passed between the first group three-phase winding 4 and the second group three-phase winding 5, the magnetomotive force is as indicated by the sign. Torque is not generated.
このため、第1群3相巻線4と第2群3相巻線5には、それぞれ、FET駆動回路7及び8、並びに第1及び第2のインバータ9及び10により、互いにπの位相差を有する電流を通電し、符号通りの起磁力が発生するように巻線されている。各相間の結線部11は、第1群3相巻線4及び第2群3相巻線5ともに、結線部11の重なりは最大2つ、すなわち2層で構成されている。
Therefore, the first group three-phase winding 4 and the second group three-phase winding 5 are respectively connected to the phase difference of π by the FET drive circuits 7 and 8 and the first and
ステータ鉄心1の内側には、図2に示す如く、外周部に永久磁石18が配設されたロータ(回転子)19が設けられており、本実施の形態では10個の永久磁石が、N極、S極交互に配置され、10極12スロット方式の永久磁石同期モータを形成している。第1群3相巻線4(U1+、U1−;V1−、V1+;W1+、W1−)と第2群3相巻線5(U2−、U2+;V2+、V2−;W2−、W2+)とは、それぞれ回転軸20を挟んで、すなわちモータの中心に対して対称に配置されており、各群の各相結線部11(図示せず)が干渉しないようになっている。
As shown in FIG. 2, a rotor (rotor) 19 having a
この場合、図示のように、回転軸20を挟んで対向する巻線の配置は、U1+とU2−、U1−とU2+、V1−とV2+、V1+とV2−、W1+とW2−、W1−とW2+となる。
さらに、各群の巻線が分離して配置されていることにより、各群間の相互インダクタンスが小さく、制御性に影響を与えないようになっている。
In this case, as shown in the figure, the winding arrangements facing each other across the rotating
Furthermore, since the windings of each group are arranged separately, the mutual inductance between the groups is small, and the controllability is not affected.
ここで、上記の特許文献1について再度考えてみると、この特許文献1では、第1群3相巻線と第2群3相巻線の位相差が電気角でπとなるように巻回方向を逆にしている、つまり、第1群3相巻線を右巻き→左巻きの順で巻線し、第2群3相巻線を左巻き→右巻きの順で巻線し、第1群3相巻線と第2群3相巻線には、位相差のない電流を通電するようにしている。
Here, considering the
しかしながら、この場合、第1群3相巻線4と第2群の3相巻線5の巻線工程を同時に行うことができなくなり、巻線の工数が増大してしまう。
これに対し本実施の形態によるモータでは、直列接続されているコイルを1組として、直線状のステータ鉄心1に6組のコイルを同時に巻線することができ、巻線工程の工数を減らすことができる。
However, in this case, the winding process of the first group three-phase winding 4 and the second group three-phase winding 5 cannot be performed at the same time, which increases the number of winding steps.
On the other hand, in the motor according to the present embodiment, a set of coils connected in series can be used as a set, and six sets of coils can be wound around the
このように構成された3相2重化モータにおいては、集中巻ステータの巻線は隣り合う2つのティースを1組として互いに逆方向に連続して巻回され、第1のインバータによって駆動される第1群3相巻線と第2のインバータによって駆動される第2群3相巻線はモータの回転軸に対して対向した位置に配置され、前記第1群3相巻線と前記第2群3相巻線の巻線方向が同一で、第1のインバータの駆動電流と第2のインバータの駆動電流とが、互いにπの位相差を有している構成としたので、巻線の工数が低減し、製造が容易で安価な3相2重化モータが得られるという効果がある。 In the three-phase duplex motor configured as described above, the windings of the concentrated winding stator are wound continuously in opposite directions with two adjacent teeth as one set, and are driven by the first inverter. The second group three-phase winding driven by the first group three-phase winding and the second inverter is disposed at a position facing the rotation shaft of the motor, and the first group three-phase winding and the second group The winding direction of the group three-phase windings is the same, and the driving current of the first inverter and the driving current of the second inverter have a phase difference of π from each other. There is an effect that a three-phase duplex motor that is easy to manufacture and inexpensive can be obtained.
実施の形態2.
本発明の実施の形態2による3相2重化モータを示す図4〜図6において、電磁鋼板を積層して形成されたステータ鉄心1にはティース2が12個設けられており、上記の実施の形態1と同様に、図示しない樹脂製のインシュレータを介して巻線3が3相を1群として2群巻回され、それぞれの群でΔ結線されている。巻線3は、隣り合う2つのティースを1組として連続して巻回され、直列に接続されている。巻線の巻回方向は、直列に接続された2つのティース間で互いに逆方向になっている。
4 to 6 showing a three-phase duplex motor according to
ただし、本実施の形態2の場合には上記の実施の形態1とは異なり、巻線の配置は、図4に示すように、図面の右側から、U1+、U1−、W1−、W1+、V1+、V1−、U2−、U2+、W2+、W2−、V2−、V2+の順になっており、U1+とU1−、W1−とW1+、V1+とV1−、U2−とU2+、W2+とW2−、V2−とV2+が、それぞれ直列接続されている。なお、このU+、U−、W−、W+、V+、V−、U−、U+、W+、W−、V−、V+の巻線配置は、14極12スロット方式用のものである。 However, in the case of the second embodiment, unlike the first embodiment, the winding arrangement is as shown in FIG. 4 from the right side of the drawing, U1 +, U1-, W1-, W1 +, V1 +. , V1-, U2-, U2 +, W2 +, W2-, V2-, V2 + in this order, U1 + and U1-, W1- and W1 +, V1 + and V1-, U2- and U2 +, W2 + and W2-, V2. − And V2 + are respectively connected in series. The U +, U−, W−, W +, V +, V−, U−, U +, W +, W−, V−, and V + winding arrangements are for the 14-pole 12-slot system.
図1との違いは、図6からも分かるように、各相の1組の巻線の符号(+、−)を入れ替えたものである。
巻線の巻回方向は、右巻き→左巻きの順で、全ての組で同一となっている。巻線工程は、ステータ鉄心1が図4に示すように直線状に開いた状態で行われ、巻線完了後にステータ鉄心1は円形に成形され、図5に示すようになる。
The difference from FIG. 1 is that the signs (+, −) of one set of windings of each phase are exchanged, as can be seen from FIG. 6.
The winding direction of the winding is the same in all sets in the order of right-handed winding → left-handed winding. The winding process is performed in a state where the
巻線は、U1+、U1−、W1−、W1+、V1+、V1−を第1群3相巻線4としてΔ結線されており、各相間を結線する結線部11(U1+〜W1−;U1−〜V1+;W1+〜V1−)からそれぞれ接続端子12(U1相)、13(V1相)、及び14(W1相)が延出され、マイクロコンピュータ6およびFET駆動回路7により制御される第1のインバータ9に接続されている。
The windings are Δ-connected with U1 +, U1-, W1-, W1 +, V1 +, V1- as the first group three-phase winding 4, and a connection part 11 (U1 + to W1-; U1- To V1 +; W1 + to V1-), connecting terminals 12 (U1 phase), 13 (V1 phase), and 14 (W1 phase) are respectively extended and controlled by the microcomputer 6 and the FET drive circuit 7 It is connected to the
同様に、U2−、U2+、W2+、W2−、V2−、V2+の巻線が第2群3相巻線5としてΔ結線されており、各相間の結線部11(U2−〜W2+;U2+〜V2−;W2−+〜V2+)からそれぞれ接続端子15(U2相)、16(V2相)、及び17(W2相)が延出され、マイクロコンピュータ6およびFET駆動回路8により制御される第2のインバータ10に接続されている。
Similarly, U2-, U2 +, W2 +, W2-, V2-, V2 + windings are Δ-connected as a second group three-phase winding 5, and a connection portion 11 between each phase (U2- to W2 +; U2 + to Connection terminals 15 (U2 phase), 16 (V2 phase), and 17 (W2 phase) are respectively extended from V2-; W2-++ to V2 +) and controlled by the microcomputer 6 and the FET drive circuit 8. The
各巻線の符号は同じ相内での巻線の起磁力の方向を示しており、+と−では電気角でπだけ位相が異なる、つまり逆相になっていることを示す。ここで図4の結線において、第1群3相巻線4と第2群3相巻線5に位相差の無い同相の電流を通電すると、上述の如く、符号通りの起磁力が発生しないことが分かる。 The sign of each winding indicates the direction of the magnetomotive force of the winding within the same phase, and + and − indicate that the electrical angle is different in phase by π, that is, is opposite in phase. Here, in the connection shown in FIG. 4, when a current of the same phase having no phase difference is applied to the first group three-phase winding 4 and the second group three-phase winding 5, no magnetomotive force is generated as described above. I understand.
このため、第1群3相巻線4と第2群3相巻線5には、互いにπの位相差を有する電流を通電し、符号通りの起磁力が発生するように、マイクロコンピュータ6がFET駆動回路7及び8を介してそれぞれ第1及び第2のインバータ9及び10を制御するように構成されている。各相間の結線部11は、第1群3相巻線4及び第2群3相巻線5ともに、結線部11の重なりは最大2つ、すなわち2層で構成されている。
For this reason, the microcomputer 6 is connected to the first group three-phase winding 4 and the second group three-phase winding 5 so that currents having a phase difference of .pi. The first and
ステータ鉄心1の内側には外周部に永久磁石18が配されたロータ19が設けられており、本実施の形態では、14個の永久磁石18が、N極、S極交互に配置され、14極12スロット方式の永久磁石同期モータを形成している。第1群3相巻線U1+、U1−、W1−、W1+、V1+、V1−と、第2群3相巻線U2−、U2+、W2+、W2−、V2−、V2+とは、それぞれ回転軸20を挟んで、すなわちモータの中心に対して対称に配置されており、各群の各相結線部が干渉しないようになっている。
A
この場合も、上記の実施の形態1と同様に、回転軸20を挟んで対向する巻線の配置は、U1+とU2−、U1−とU2+、V1−とV2+、V1+とV2−、W1+とW2−、W1−とW2+となる。
さらに、各群の巻線が分離して配置されていることにより、各群間の相互インダクタンスが小さく、制御性に影響を与えないようになっている。
Also in this case, as in the first embodiment, the winding arrangements facing each other across the rotating
Furthermore, since the windings of each group are arranged separately, the mutual inductance between the groups is small, and the controllability is not affected.
このように構成された3相2重化モータにおいては、集中巻ステータの巻線は隣り合う2つのティースを1組として互いに逆方向に連続して巻回され、第1のインバータによって駆動される第1群3相巻線と第2のインバータによって駆動される第2群3相巻線はモータの回転軸に対して対向した位置に配置され、第1群3相巻線と第2群3相巻線の巻線方向は同一で、第1のインバータの駆動電流と第2のインバータの駆動電流とは、互いにπの位相差を有しているので、巻線の工数が低減し、製造が容易で安価な3相2重化モータが得られるという効果がある。
In the three-phase duplex motor configured as described above, the windings of the concentrated winding stator are wound continuously in opposite directions with two adjacent teeth as one set, and are driven by the first inverter. The first group three-phase winding and the second group three-phase winding driven by the second inverter are arranged at positions facing the rotation shaft of the motor, and the first group three-phase winding and the
1 ステータ(固定子)鉄心;2 ティース;3 巻線;4 第1群3相巻線;5 第2群3相巻線;6 マイクロコンピュータ;7、8 FET駆動回路;9 第1のインバータ;10 第2のインバータ;11 相間結線部;12 接続端子(W1−U1相間;13 接続端子(U1−V1相間);14 接続端子(V1−W1相間);15 接続端子(W2−U2相間);16 接続端子(U2−V2相間);17 接続端子(V2−W2相間);18 永久磁石;19 ロータ(回転子);20 回転軸。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
各群のΔ結線における各相の巻線は、前記ステータに含まれる複数のティースの内、隣り合う2つのティースを1組として互いに逆方向に巻回されて直列接続されるとともに各組において同一方向に巻回され、
前記ステータが環状に形成されたときに、前記モータの回転軸を挟んで対向した位置に、各群の対応する各相巻線が配置され、
各群の巻線が分離して配置され、
前記第1のインバータの駆動電流と前記第2のインバータの駆動電流とが、互いに電気角πの位相差を有し、
各相間の結線部の周方向の重なりは2層である
3相2重化モータ。 In a three-phase duplex motor having a concentrated winding stator, which is composed of a first group three-phase winding driven by a first inverter and a second group three-phase winding driven by a second inverter,
The winding of each phase in the Δ connection of each group is wound in the opposite direction with two adjacent teeth among the plurality of teeth included in the stator as one set and connected in series, and the same in each set Wound in the direction,
When the stator is formed in an annular shape, each phase winding corresponding to each group is arranged at a position facing the rotation shaft of the motor,
The windings of each group are arranged separately,
A drive current of the first inverter of the drive current and the second inverter, have a phase difference of an electrical angle π from each other,
A three-phase dual motor in which the circumferential overlap of the connecting portions between the phases is two layers .
請求項1記載の3相2重化モータ。 The three-phase duplex motor according to claim 1, wherein the number of teeth is 12n (n is a natural number), and the number of magnetic poles of the rotor is 10n (n is a natural number).
請求項1記載の3相2重化モータ。 The three-phase duplex motor according to claim 1, wherein the number of teeth is 12n (n is a natural number) and the number of magnetic poles of the rotor is 14n (n is a natural number).
各群のΔ結線における各相の巻線を、前記ステータに含まれる複数のティースの内、隣り合う2つのティースを1組として互いに逆方向に巻回して直列接続するとともに各組において同一方向に巻回し、
前記ステータを環状に形成し、前記モータの回転軸を挟んで対向した位置に、各群の対応する各相巻線を配置し、
各群の巻線を分離して配置し、
前記第1のインバータの駆動電流と前記第2のインバータの駆動電流とが、互いに電気角πの位相差を有し、
各相間の結線部の周方向の重なりは2層である
3相2重化モータの製造方法。 In a method of manufacturing a three-phase dual motor having a concentrated winding stator, which is composed of a first group three-phase winding driven by a first inverter and a second group three-phase winding driven by a second inverter ,
The windings of each phase in the Δ connection of each group are connected in series by winding two adjacent teeth out of the plurality of teeth included in the stator in a reverse direction to each other, and in the same direction in each group Winding,
The stator is formed in an annular shape, and the respective phase windings corresponding to each group are arranged at positions facing each other across the rotation shaft of the motor,
Separately arrange the windings of each group,
A drive current of the first inverter of the drive current and the second inverter, have a phase difference of an electrical angle π from each other,
A method for manufacturing a three-phase duplex motor in which the circumferential overlap of the connecting portions between the phases is two layers .
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