JPS6341307B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6341307B2 JPS6341307B2 JP57225943A JP22594382A JPS6341307B2 JP S6341307 B2 JPS6341307 B2 JP S6341307B2 JP 57225943 A JP57225943 A JP 57225943A JP 22594382 A JP22594382 A JP 22594382A JP S6341307 B2 JPS6341307 B2 JP S6341307B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- slot
- electric machine
- stator
- synchronous electric
- poles
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Links
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 26
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 8
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 claims description 2
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 1
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- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
- H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
- H02K21/14—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
- Synchronous Machinery (AREA)
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は同期電機に関し、特に同期電機の界磁
極の形状に関する。
極の形状に関する。
ステータに電機子巻線および該巻線を収容する
スロツトを有する同期電機の概略の断面図が第1
図に示される。ステータ21は巻線(図示せず)
を収容するためのスロツト22を有する。図にお
いてスロツト22はステータ21の全周にわたつ
て設けられるが第1図においては一部のみ示し他
は省略してある。ロータ11は界磁極12および
磁石13を具備する。磁石13は例えばフエライ
ト等の材料から形成される。界磁極12は薄板を
打抜いて作られ積層され穴14を通してボルト
(図示せず)で締付けられる。ステータ21の電
機子巻線に交流電流が供給されるとロータ11が
回転する。
スロツトを有する同期電機の概略の断面図が第1
図に示される。ステータ21は巻線(図示せず)
を収容するためのスロツト22を有する。図にお
いてスロツト22はステータ21の全周にわたつ
て設けられるが第1図においては一部のみ示し他
は省略してある。ロータ11は界磁極12および
磁石13を具備する。磁石13は例えばフエライ
ト等の材料から形成される。界磁極12は薄板を
打抜いて作られ積層され穴14を通してボルト
(図示せず)で締付けられる。ステータ21の電
機子巻線に交流電流が供給されるとロータ11が
回転する。
前述のような同機電機において、従来界磁極1
2のスロツト22に対向する部分の円周方向の長
さは、磁石13の形状、および薄板打抜によつて
制限される界磁極12の端部15の形状等により
決定され、スロツト22のピツチに対し考慮され
た寸法ではなかつた。このように製造された同期
電機は無負荷回転時にスロツトに起因するトルク
リツプルすなわちスロツトリツプルが生じ、特に
無負荷時のスロツトリツプルは同期電機をサーボ
モータとして用い軽負荷運転する場合に速度むら
となり有害であつた。上記スロツトリツプルはス
テータ21とロータ11の間の空隙磁束密度分布
を正弦波状とすればスロツトピツチおよび界磁極
12の円周方向長さに無関係に減少させることが
できることは知られているが、これの実現は非常
に困難であり、特に同期電機の小形化に対して
は、かなり有害となり得策ではなかつた。このよ
うな理由により同期電機における無負荷時スロツ
トリツプルを減少させるために、スロツトピツチ
と界磁極12の円周方向の長さの関係の最適条件
を求めることが必要となつた。
2のスロツト22に対向する部分の円周方向の長
さは、磁石13の形状、および薄板打抜によつて
制限される界磁極12の端部15の形状等により
決定され、スロツト22のピツチに対し考慮され
た寸法ではなかつた。このように製造された同期
電機は無負荷回転時にスロツトに起因するトルク
リツプルすなわちスロツトリツプルが生じ、特に
無負荷時のスロツトリツプルは同期電機をサーボ
モータとして用い軽負荷運転する場合に速度むら
となり有害であつた。上記スロツトリツプルはス
テータ21とロータ11の間の空隙磁束密度分布
を正弦波状とすればスロツトピツチおよび界磁極
12の円周方向長さに無関係に減少させることが
できることは知られているが、これの実現は非常
に困難であり、特に同期電機の小形化に対して
は、かなり有害となり得策ではなかつた。このよ
うな理由により同期電機における無負荷時スロツ
トリツプルを減少させるために、スロツトピツチ
と界磁極12の円周方向の長さの関係の最適条件
を求めることが必要となつた。
本発明の目的は前述の従来形の同期電機におけ
る問題点にかんがみ、毎極毎相スロツト数をβ=
m/nとした時、界磁極の円周方向長さを1/n
の整数倍とするという構想に基づき、同期電機の
スロツトリツプルを減少し、サーボモータとして
使用した場合の軽負荷運転時の速度むらを軽減す
ることにある。
る問題点にかんがみ、毎極毎相スロツト数をβ=
m/nとした時、界磁極の円周方向長さを1/n
の整数倍とするという構想に基づき、同期電機の
スロツトリツプルを減少し、サーボモータとして
使用した場合の軽負荷運転時の速度むらを軽減す
ることにある。
本発明においては、ステータに電機子巻線およ
び該巻線を収容するスロツトを有し、ロータに強
磁性体によりほぼ扇形状に形成された界磁極の複
数個および該界磁極の間に磁極が該界磁極に接し
かつ磁極の極性が1つおきに逆向きになるよう配
置した該界磁極と同数の磁石を有する、同期電機
において、該ステータのスロツト数をS、ロータ
の極数をP、該同期電機を駆動する電源の相数を
φ、任意の自然数をNとし、毎極毎相スロツト数
β=S/Pφに等しい既約分数がm/nで表わされる 時、該界磁極の該ステータのスロツトに対向する
部分の円周方向の長さを、該ステータのスロツト
のピツチの長さのN/n倍の値から選択すること
を特徴とする同期電機が提供される。
び該巻線を収容するスロツトを有し、ロータに強
磁性体によりほぼ扇形状に形成された界磁極の複
数個および該界磁極の間に磁極が該界磁極に接し
かつ磁極の極性が1つおきに逆向きになるよう配
置した該界磁極と同数の磁石を有する、同期電機
において、該ステータのスロツト数をS、ロータ
の極数をP、該同期電機を駆動する電源の相数を
φ、任意の自然数をNとし、毎極毎相スロツト数
β=S/Pφに等しい既約分数がm/nで表わされる 時、該界磁極の該ステータのスロツトに対向する
部分の円周方向の長さを、該ステータのスロツト
のピツチの長さのN/n倍の値から選択すること
を特徴とする同期電機が提供される。
本発明の一実施例としての同期電機の概略の断
面図が第2図に示される。ステータ41のスロツ
ト42はステータ41の内周に沿つて例えば36個
配置される。図においては6個のみ示し他は省略
されている。スロツト42のピツチの長さはLで
表わされる。ロータ31の磁石33は第1図の従
来形のものとほぼ同様である。すなわちフエライ
ト等の材質のものが用いられ、研摩等の加工工程
により作られた永久磁石であつて図示されるよう
なN,Sの極を有する。界磁極32はほぼ扇形状
の強磁性体の薄板より成り、穴34を通してボル
トにより締め付けられる。ロータ31は8個の界
磁極32および8個の磁石33を具備する。磁石
33は界磁極32の間に配置され、磁石33の磁
極は界磁極32に接し、磁極の極性は1つおきに
逆向きになつて配置されている。界磁極32のス
ロツト42に対向する部分の円周方向の長さはW
で表わされる。この同期電機の毎極毎相スロツト
数β=S/Pφ=36/8×3=3/2である。ここにS
はス テータのスロツト数、Pはロータの極数、φは電
源の相数である。本実施例においては三相交流が
適用される。従つて毎極毎相スロツト数βを表わ
す既約分数m/nは3/2、すなわちm=3、n=
2となる。界磁極32の長さWはL×N/2に選
ばれる。ここにNは任意の自然数である。すなわ
ち、Wは0.5L、1.0L、1.5L、2.0L、2.5L、3.0L、
3.5L、4.0L、4.5Lのうちから選択される。しかし
実際には形状からの制約により2.0L以下と4.5Lは
実用的でない。
面図が第2図に示される。ステータ41のスロツ
ト42はステータ41の内周に沿つて例えば36個
配置される。図においては6個のみ示し他は省略
されている。スロツト42のピツチの長さはLで
表わされる。ロータ31の磁石33は第1図の従
来形のものとほぼ同様である。すなわちフエライ
ト等の材質のものが用いられ、研摩等の加工工程
により作られた永久磁石であつて図示されるよう
なN,Sの極を有する。界磁極32はほぼ扇形状
の強磁性体の薄板より成り、穴34を通してボル
トにより締め付けられる。ロータ31は8個の界
磁極32および8個の磁石33を具備する。磁石
33は界磁極32の間に配置され、磁石33の磁
極は界磁極32に接し、磁極の極性は1つおきに
逆向きになつて配置されている。界磁極32のス
ロツト42に対向する部分の円周方向の長さはW
で表わされる。この同期電機の毎極毎相スロツト
数β=S/Pφ=36/8×3=3/2である。ここにS
はス テータのスロツト数、Pはロータの極数、φは電
源の相数である。本実施例においては三相交流が
適用される。従つて毎極毎相スロツト数βを表わ
す既約分数m/nは3/2、すなわちm=3、n=
2となる。界磁極32の長さWはL×N/2に選
ばれる。ここにNは任意の自然数である。すなわ
ち、Wは0.5L、1.0L、1.5L、2.0L、2.5L、3.0L、
3.5L、4.0L、4.5Lのうちから選択される。しかし
実際には形状からの制約により2.0L以下と4.5Lは
実用的でない。
次にWがL×N/nに選ばれた場合の無負荷時
スロツトリツプルの減少について説明する。無負
荷時スロツトリツプルは同期電機のロータが回転
する際の全周合計の磁気抵抗変化に起因するか
ら、nのとり得る値について全周にわたつた界磁
極32とステータ41のスロツト歯部43との間
の対向面積の変化の最小となる条件を求めればよ
い。
スロツトリツプルの減少について説明する。無負
荷時スロツトリツプルは同期電機のロータが回転
する際の全周合計の磁気抵抗変化に起因するか
ら、nのとり得る値について全周にわたつた界磁
極32とステータ41のスロツト歯部43との間
の対向面積の変化の最小となる条件を求めればよ
い。
nは通常の場合n=2k、(k=0、1、2、3
…)で表わされ、そのとり得る値としては1、
2、または4が一般的である。第3図には界磁極
32とスロツト歯43の関係を示す拡大図が示さ
れる。図においては便宜的に、スロツトピツチの
長さを基準にとり、すなわち「1」としスロツト
歯の幅をa、スロツト開口幅をb、界磁極の長さ
WをNw+cと定める。Nwは正の整数であり、
cは0≦c≦1であり、a>bであるとする。空
隙の磁気抵抗を問題にしているのでa>bとして
も一般性を失わない。上記条件のもとにロータを
x方向に動かした時の界磁極とスロツト歯の対向
面積の変化をnが1、2、4の場合について第4
図を参照して計算する。第4図には界磁極の一極
とスロツト歯の対向面積Aの変化が移動距離x
(スロツトピツチの長さを基準とする)について
図示される。
…)で表わされ、そのとり得る値としては1、
2、または4が一般的である。第3図には界磁極
32とスロツト歯43の関係を示す拡大図が示さ
れる。図においては便宜的に、スロツトピツチの
長さを基準にとり、すなわち「1」としスロツト
歯の幅をa、スロツト開口幅をb、界磁極の長さ
WをNw+cと定める。Nwは正の整数であり、
cは0≦c≦1であり、a>bであるとする。空
隙の磁気抵抗を問題にしているのでa>bとして
も一般性を失わない。上記条件のもとにロータを
x方向に動かした時の界磁極とスロツト歯の対向
面積の変化をnが1、2、4の場合について第4
図を参照して計算する。第4図には界磁極の一極
とスロツト歯の対向面積Aの変化が移動距離x
(スロツトピツチの長さを基準とする)について
図示される。
(1) n=1すなわちβ=m/1の場合
全周にわたつた対向面積変化は第4図と同じ
パターンとなる。すなわち界磁極がx1の距離ま
で移動する間は対向面積Aは(A0+△A)で
あり、距離x1からx2の間は徐々に減少し、x2に
おいててA0となり、距離x3から徐々に増加し、
距離「1」において(A0+△A)に戻る。こ
の場合対向面積変化なしの条件はc=0または
c=1となる。
パターンとなる。すなわち界磁極がx1の距離ま
で移動する間は対向面積Aは(A0+△A)で
あり、距離x1からx2の間は徐々に減少し、x2に
おいててA0となり、距離x3から徐々に増加し、
距離「1」において(A0+△A)に戻る。こ
の場合対向面積変化なしの条件はc=0または
c=1となる。
(2) n=2すなわちβ=m/2の場合
全周にわたつた対向面積変化は第4図の変化
曲線を1/2ピツチずつずらして加え合せたパタ
ーンとなる。対向面積の変化なしの条件は、c
=0、c=1/2、またはc=1となる。
曲線を1/2ピツチずつずらして加え合せたパタ
ーンとなる。対向面積の変化なしの条件は、c
=0、c=1/2、またはc=1となる。
(3) n=4すなわちβ=m/4の場合
全周にわたつた対向面積変化は第4図の変化
曲線を1/4ピツチずつずらして加え合せたパタ
ーンとなる。対向面積の変化なしの条件は、c
=0、c=1/4、c=1/2、c=3/4、またはc =1となる。
曲線を1/4ピツチずつずらして加え合せたパタ
ーンとなる。対向面積の変化なしの条件は、c
=0、c=1/4、c=1/2、c=3/4、またはc =1となる。
第5図には従来形の同期電機と本発明の実施例
による同期電機における2極分のパーミアンスの
変化を1/72回転について計算し求めたものであ
る。2極分のパーミアンスの変化を求めた理由
は、β=3/2であるため2極分が全周合計と等し いパターンであるからである。第5図aは従来形
の同期電機でβ=3/2、W=2.7Lであり、第5図 bは実施例の同期電機であつてβ=3/2、W= 3.0Lの場合を示す。横軸は角度θを表わし、縦軸
はパーミアンス(磁気抵抗の逆数)の相対値を示
す。これによると本実施例による同期電機は回転
によつて生ずる界磁極とスロツト歯の間の磁気抵
抗の変化が従来形のものに比べて少ないことが判
る。磁気抵抗の変化が少ないということは前述し
たように無負荷時スロツトリツプルの減少に帰着
する。
による同期電機における2極分のパーミアンスの
変化を1/72回転について計算し求めたものであ
る。2極分のパーミアンスの変化を求めた理由
は、β=3/2であるため2極分が全周合計と等し いパターンであるからである。第5図aは従来形
の同期電機でβ=3/2、W=2.7Lであり、第5図 bは実施例の同期電機であつてβ=3/2、W= 3.0Lの場合を示す。横軸は角度θを表わし、縦軸
はパーミアンス(磁気抵抗の逆数)の相対値を示
す。これによると本実施例による同期電機は回転
によつて生ずる界磁極とスロツト歯の間の磁気抵
抗の変化が従来形のものに比べて少ないことが判
る。磁気抵抗の変化が少ないということは前述し
たように無負荷時スロツトリツプルの減少に帰着
する。
以上説明したように界磁極の長さWがL/nの
長さの整数倍であると、界磁極とスロツト歯の間
の対向面積の回転に伴う変化が少なくなるという
ことが判る。
長さの整数倍であると、界磁極とスロツト歯の間
の対向面積の回転に伴う変化が少なくなるという
ことが判る。
本発明によれば、同期電機の無負荷時スロツト
リツプルを減少し、サーボモータとして使用した
場合の軽負荷運転時の速度むらを軽減することが
できる。
リツプルを減少し、サーボモータとして使用した
場合の軽負荷運転時の速度むらを軽減することが
できる。
第1図は本発明の背景技術を説明するための同
期電機の概略断面図、第2図は本発明の一実施例
としての同期電機の概略断面図、第3図は本実施
例の効果を説明するための界磁極とスロツト歯の
関係を示す拡大展開図、第4図は第3図と同様な
界磁極の移動距離と界磁極とスロツト歯の対向面
積の関係を示す図、および第5図は従来形と実施
例による同期電機における2極分のパーミアンス
の変化を比較する特性図である。 11……ロータ、12……界磁極、13……磁
石、14……穴、15……界磁極の端部、21…
…ステータ、22……スロツト、31……ロー
タ、32……界磁極、33……磁石、34……
穴、41……ステータ、42……スロツト、43
……スロツト歯部。
期電機の概略断面図、第2図は本発明の一実施例
としての同期電機の概略断面図、第3図は本実施
例の効果を説明するための界磁極とスロツト歯の
関係を示す拡大展開図、第4図は第3図と同様な
界磁極の移動距離と界磁極とスロツト歯の対向面
積の関係を示す図、および第5図は従来形と実施
例による同期電機における2極分のパーミアンス
の変化を比較する特性図である。 11……ロータ、12……界磁極、13……磁
石、14……穴、15……界磁極の端部、21…
…ステータ、22……スロツト、31……ロー
タ、32……界磁極、33……磁石、34……
穴、41……ステータ、42……スロツト、43
……スロツト歯部。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 ステータに電機子巻線および該巻線を収容す
るスロツトを有し、ロータに強磁性体によりほぼ
扇形状に形成された界磁極の複数個および該界磁
極の間に磁極が該界磁極に接しかつ磁極の極性が
1つおきに逆向きになるよう配置した該界磁極と
同数の磁石を有する、同期電機において、該ステ
ータのスロツト数をS、ロータの極数をP、該同
期電機を駆動する電源の相数をφ、任意の自然数
をNとし、毎極毎相スロツト数β=S/Pφに等しい 既約分数がm/nで表わされる時、該界磁極の該
ステータのスロツトに対向する部分の円周方向の
長さを、該ステータのスロツトのピツチの長さの
N/n倍の値から選択することを特徴とする同期
電機。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57225943A JPS59117451A (ja) | 1982-12-24 | 1982-12-24 | 同期電機 |
US06/902,130 US4700097A (en) | 1982-12-24 | 1983-12-21 | Synchronous machine |
DE8484900113T DE3374502D1 (en) | 1982-12-24 | 1983-12-21 | Synchronous motor |
EP84900113A EP0128961B1 (en) | 1982-12-24 | 1983-12-21 | Synchronous motor |
PCT/JP1983/000446 WO1984002617A1 (en) | 1982-12-24 | 1983-12-21 | Synchronous motor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57225943A JPS59117451A (ja) | 1982-12-24 | 1982-12-24 | 同期電機 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59117451A JPS59117451A (ja) | 1984-07-06 |
JPS6341307B2 true JPS6341307B2 (ja) | 1988-08-16 |
Family
ID=16837321
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57225943A Granted JPS59117451A (ja) | 1982-12-24 | 1982-12-24 | 同期電機 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4700097A (ja) |
EP (1) | EP0128961B1 (ja) |
JP (1) | JPS59117451A (ja) |
DE (1) | DE3374502D1 (ja) |
WO (1) | WO1984002617A1 (ja) |
Families Citing this family (43)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2580874B3 (fr) * | 1985-04-23 | 1987-10-09 | Renault | Machine electrodynamique synch |
JPH0755037B2 (ja) * | 1988-05-13 | 1995-06-07 | 株式会社日立製作所 | 永久磁石式同期電動機 |
JPH0759144B2 (ja) * | 1988-11-29 | 1995-06-21 | 神鋼電機株式会社 | パルスモータ |
FR2652688B2 (fr) * | 1989-01-11 | 1991-10-18 | Alsthom Gec | Commande pour la marche a puissance constante d'un moto-variateur synchrone. |
WO1990009698A2 (de) * | 1989-02-08 | 1990-08-23 | Zahnradfabrik Friedrichshafen Ag | Permanentmagneterregter drehfeldmotor |
FR2645364B1 (fr) * | 1989-04-04 | 1996-01-26 | Banon Louis | Machine polyphasee synchrone a aimants permanents |
US5191256A (en) * | 1989-12-15 | 1993-03-02 | American Motion Systems | Interior magnet rotary machine |
JP2730325B2 (ja) * | 1991-05-20 | 1998-03-25 | 神鋼電機株式会社 | 回転型パルスモータ |
JP2730326B2 (ja) * | 1991-05-20 | 1998-03-25 | 神鋼電機株式会社 | 回転型パルスモータ |
JP2566791Y2 (ja) * | 1991-05-20 | 1998-03-30 | 神鋼電機株式会社 | 回転型パルスモータ |
WO1993001340A1 (en) * | 1991-07-04 | 1993-01-21 | A.C.M. Azienda Costruzione Motori S.A.S. Di Racca Anita & C. | Drive device for the cylinder of a hosiery machine and rotor assembly for a brushless synchronous motor |
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