JPH0670524A - ブラシレスモータ - Google Patents

ブラシレスモータ

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Publication number
JPH0670524A
JPH0670524A JP21118792A JP21118792A JPH0670524A JP H0670524 A JPH0670524 A JP H0670524A JP 21118792 A JP21118792 A JP 21118792A JP 21118792 A JP21118792 A JP 21118792A JP H0670524 A JPH0670524 A JP H0670524A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
slots
slot
poles
brushless motor
coil
Prior art date
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Pending
Application number
JP21118792A
Other languages
English (en)
Inventor
Kyoichi Okada
恭一 岡田
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.)
Toshiba Corp
Kansai Electric Power Co Inc
Original Assignee
Toshiba Corp
Kansai Electric Power Co Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Kansai Electric Power Co Inc filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP21118792A priority Critical patent/JPH0670524A/ja
Publication of JPH0670524A publication Critical patent/JPH0670524A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Brushless Motors (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Windings For Motors And Generators (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明のブラシレスモータは、コギングトル
クを小さくするについて、これを簡単な構成で達成でき
るようにしている。 【構成】 固定子1は、固定子鉄心2とコイルとから構
成されている。固定子鉄心2にはスロット[1],
[2],…[26],[27]を等ピッチで形成してい
る。また、回転子4は4極着磁されたロータマグネット
5を有して構成されている。極数pを4、相数mを3と
している。スロット数Sは S=q×p×m で表されるが、この場合、毎極毎相のスロット数qは整
数でなく且つ0.5の倍数でもない数、例えば2.25
に設定することで、スロット数Sを27としている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、コギングトルク対策を
講じたブラシレスモータに関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、3相、4極、出力2〜3kW程
度のブラシレスモータを例にとってみると、このクラス
のモータでは、スロット数を12あるいは36としたも
のもあるが、スロット数を24としたものが多い。一般
的にスロット数が多いほど滑らかな回転が可能である
が、あまりスロット数を多くすると構造が複雑となるた
め、出力の大きなモータではスロット数を多くし、出力
の小さいモータではスロット数を少なくする傾向があ
る。
【0003】今、一般に毎極毎相のスロット数をq、極
数をp、相数をmとした場合、スロット数Sは、 S=q×p×m で表される。この場合、qは、通常、小出力のもので
2、大出力のもので4〜5ぐらいである。今、図6に
は、極数pを4、相数mを3、毎極毎相のスロット数q
を2とし、スロット数Sを24としたブラシレスモータ
を概略的に示している。同図において、21は固定子、
22は固定子鉄心、[1],[2],…[24]はスロ
ット、22aは取付孔、22bはティース、24は回転
子、25はロータマグネット,25aはロータヨークを
示している。なお、図7にはコイル23のスロット収納
配置を示している。
【0004】また、特殊なモータ巻線として、毎極毎相
ごとにコイルを設けずに1つおきのスロットにコイルを
設けて仮想極を利用し、毎極毎相のスロット数qを0.
5の倍数としたものが知られている。この場合、3相、
4極、18スロットという組み合わせも可能である。
【0005】ところが、いずれの場合も、スロット数S
が極数pの整数あるいは0.5の倍数であるため、回転
子と固定子がある周期毎に必ず同じ位置関係にて対向す
る関係にあり、コギングトルクが大きくなるという問題
があった。
【0006】そこで、従来より、ブラシレスモータにお
いては、コギングトルク低減を図っており、その方式と
しては、 a.ティース先端に溝を設けるなど、固定子鉄心の形状
に改良を施すようにしたもの(例えば、特公昭58−4
2707号公報、あるいは特公昭62−23535号公
報) b.固定子鉄心や、界磁用磁界にスキューを設けるよう
にしたもの c.界磁用磁石の形状を蒲鉾形にするなど、界磁用磁石
の形状を改良したもの(特開昭61−262039号公
報) などが知られている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ティー
スに溝を設ける場合では、金型の構造が複雑になり、ま
た、スキューを設ける場合や、ロータマグネットの形状
を特殊形状とする場合では、加工も面倒でまた組み立て
も面倒である等の欠点があった。
【0008】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、コギングトルクを小さくするにつ
いて、これを簡単な構成で達成できるブラシレスモータ
を提供するにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明のブラシレスモー
タは、固定子鉄心のスロットにコイルを巻装して構成さ
れた固定子と、極数p(pは偶数)の磁極を有する回転
子とを有するブラシレスモータにおいて、スロット数を
S、モータの相数をm、毎極毎相のスロット数をqとし
て、Sを、 S=q×p×m なる式で表したとき、毎極毎相のスロット数qを、整数
でなく且つ0.5の倍数でもない数となるように設定し
てスロット数Sを定め、そのスロットを固定子鉄心に等
ピッチで形成したところに特徴を有する。
【0010】この場合、全スロットのうち所定のスロッ
トはコイルを収めていない空スロットとするようにして
も良い。
【0011】
【作用】上記手段によれば、毎極毎相のスロット数q
を、整数でなく且つ0.5の倍数でもない数となるよう
に設定することでスロット数Sを定め、そして、そのス
ロットを固定子鉄心に等ピッチとするから、回転子の磁
極に対向したとき固定子ティースの位置がずれる関係と
なり、回転子が固定子に周期毎に同じ位置関係となるこ
とはなく、もって、コギングトルクが小さくなる。
【0012】この場合、全スロット数と相数分のコイル
数とが違ってくるから、所定のスロットは空スロットと
しても良く、このように所定のスロットを、コイルを収
めていない空スロットとしておけば、冷却効果の向上を
図ることが可能となる。
【0013】
【実施例】以下、本発明の一実施例につき図1ないし図
5を参照しながら説明する。図1にはブラシレスモータ
の概略構成を断面して示している。また、図2にはコイ
ルのスロット配置を示している。固定子1は、固定子鉄
心2とコイル3(図2参照)とから構成されている。固
定子鉄心2には、スロット[1],[2],…[2
6],[27]を等ピッチで形成している。なお、この
固定子鉄心2には取付孔2aが形成されている。また、
回転子4は、4極着磁されたロータマグネット5および
ローターヨーク5aを有して構成されている。この実施
例においては、極数pを4、相数mを3としている。
【0014】そして、このときのスロット数Sは、上述
から判るように27としている。すなわち、スロット数
Sは S=q×p×m で表されるが、この場合、毎極毎相のスロット数qは整
数でなく且つ0.5の倍数でもない数、例えば2.25
に設定することで、スロット数Sを27としている。
【0015】上記コイル3は、そのU相コイルをスロッ
ト[1]および[7]間、スロット[8]および[1
3]間、スロット[15]および[20]間、スロット
[21]および[27]間にそれぞれ収容配置してい
る。また、V相コイルを、スロット[3]および[9]
間、スロット[10]および[16]間、スロット[1
7]および[22]間、スロット[24]および[2]
間にそれぞれ収容配置している。さらに、W相コイル
を、スロット[6]および[11]間、スロット[1
2]および[18]間、スロット[19]および[2
5]間、スロット[26]および[4]間にそれぞれ収
容配置している。
【0016】これから判るように、スロット[5],
[14],[23]はコイル3を収めていない空スロッ
トとしている。
【0017】このような本実施例によれば、次の効果を
得ることができる。図1には、磁束Φの経路を示してお
り、これから判るように、回転子4のロータマグネット
4に対向する固定子鉄心2のティース2bの位置関係
は、ティース2bにおいて1/4ピッチずれるようにな
る。この結果、図6に示した従来の場合では、回転子2
4のロータマグネット25と固定子21のティース22
bとが全て同じ位置関係で対向するため、コギングトル
クが大きくなるが、本実施例ではコギングトルクを小さ
くすることができる。
【0018】ここで、1回転当たりのコギング数は、一
般的に固定子鉄心のスロット数Sと、極数pの最小公倍
数となる。従って、1回転当たりのコギング数は、4極
24スロットの場合で24となるが、本実施例の4極2
7スロットでは108まで増やすことができる。この結
果、コギングの周波数を上げることができ、コギングト
ルク値を小さくできると共に、回転を滑らかにできる。
今、下記表1には、上記24スロットの場合と27スロ
ットの場合とのコギングトルクを比較して示している。
この場合、ロータマグネットの幅をそれぞれ35mm、
37.5mm、40mmとしている。
【0019】
【表1】 なお、この表1の結果は、図3に示している。また図4
には27スロットの場合のモータ特性を示している。図
8には24スロットの場合のモータ特性を示しており、
この図4および図8の場合、スロット数の違いをみるた
めに、コイルを同じ線径で且つ同じ巻数とし、磁路も同
一となるように考慮した。具体的には、27スロットの
もののティース幅は、24スロットのもののティース幅
の24/27として磁路の幅を実質的に同一とした。
【0020】図4と図8との比較から判るように、モー
タ特性としては24スロットのものと27スロットのも
のとでは、ほぼ同じ特性が得られ、どちらかというと2
7スロットの場合の方が効率が高くなる傾向がみられ
る。
【0021】ここで、モータ効率について考えてみる。
一般に歪み波形交流電力を考えると、電気学会雑誌10
1巻10号(「有効電力と無効電力」、深尾正)に示さ
れるように、歪み波形交流電力の力率PFは次のように
なることが知られている。なお、Pは有効電力、Saは
皮相電力、Isは電流isの実効値、Kは歪み率であ
る。
【0022】
【数1】 ここに、cos Ψ1 は基本波力率であるが、いくら基本波
力率を1に近付けたとしても、波形に高調波成分が含ま
れていると力率が悪くなることが判る。つまり、波形が
歪んでいるときは力率が悪く、電流が多く流れるため効
率が悪くなることが考えられる。このことは、特に負荷
が軽いときに顕著にあらわれると考えられ、27スロッ
トとした本実施例においては、効率改善の手段としても
効果があるといえる。
【0023】また、図5には、本実施例のモータを外部
から回転させた場合のコイル誘起電圧を示し、また、図
9には24スロットの場合においての同誘起電圧を示し
ている。なお、コイル誘起電圧はU−V相間の電圧で測
定した。しかして、27スロットの場合はほぼ正弦波に
近い形状となっているのに対して、24スロットの場合
は、かなり高調波を含んでいることが判る。また、24
スロットのものは直ぐに止まっているのに対し(4山目
でほぼ停止)、27スロットのものでは回転が長く続い
ており、損失が少ないことが判る。
【0024】また、本実施例によれば、全スロット数と
相数分のコイル数とが違ってくるから、所定のスロット
は空スロットとすることができる。そして、所定のスロ
ットを、コイルを収めていない空スロット(スロット
[5],[14],[23])としたから、冷却風の通
過スペースを設けることができ、冷却効果の向上を図る
ことができる。特に、空スロットを等ピッチ間隔で設け
たから、コイル各相の抵抗などを等しくできる。
【0025】
【発明の効果】本発明は以上の説明から明らかなよう
に、次の効果を得ることができる。
【0026】請求項1記載のブラシレスモータによれ
ば、毎極毎相のスロット数qを、整数でなく且つ0.5
の倍数でもない数となるように設定することでスロット
数Sを定め、そして、そのスロットを固定子鉄心に等ピ
ッチとするから、簡単な構成でありながらコギングトル
クの低減を有効に図ることができる。
【0027】請求項2記載のブラシレスモータによれ
ば、所定のスロットは空スロットとしたから、冷却効果
の向上を図ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す概略的横断平面図
【図2】コイルのスロット配置を示す図
【図3】コギングトルクの違いを説明するための図
【図4】モータ特性を示す図
【図5】コイル誘起電圧を示す図
【図6】従来例を示す図1相当図
【図7】図2相当図
【図8】図4相当図
【図9】図5相当図
【符号の説明】
1は固定子、2は固定子鉄心、3はコイル、4は回転
子、5はロータマグネットを示す。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 固定子鉄心のスロットにコイルを巻装し
    て構成された固定子と、極数p(pは偶数)の磁極を有
    する回転子とを有するブラシレスモータにおいて、スロ
    ット数をS、モータの相数をm、毎極毎相のスロット数
    をqとして、Sを、 S=q×p×m なる式で表したとき、毎極毎相のスロット数qを、整数
    でなく且つ0.5の倍数でもない数となるように設定し
    てスロット数Sを定め、そのスロットを固定子鉄心に等
    ピッチで形成したことを特徴とするブラシレスモータ。
  2. 【請求項2】 全スロットのうち所定のスロットはコイ
    ルを収めていない空スロットとなっていることを特徴と
    する請求項1記載のブラシレスモータ。
JP21118792A 1992-08-07 1992-08-07 ブラシレスモータ Pending JPH0670524A (ja)

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JP21118792A JPH0670524A (ja) 1992-08-07 1992-08-07 ブラシレスモータ

Applications Claiming Priority (1)

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JPH0670524A true JPH0670524A (ja) 1994-03-11

Family

ID=16601850

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JP21118792A Pending JPH0670524A (ja) 1992-08-07 1992-08-07 ブラシレスモータ

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JP (1) JPH0670524A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08205503A (ja) * 1995-01-05 1996-08-09 Ind Technol Res Inst 永久磁石ブラシレスモーターのスタータブランクスロットの巻き上げ方法およびその構造
JP2001008388A (ja) * 1999-06-18 2001-01-12 Yaskawa Electric Corp 平滑電機子巻線形acサーボモータのコア構造
JP2009201278A (ja) * 2008-02-22 2009-09-03 Shin Daiwa Kogyo Co Ltd 同期発電機の電機子
JP2010035294A (ja) * 2008-07-28 2010-02-12 Hitachi Ltd 永久磁石同期電動機

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