JPH09219942A - バーニアモータ - Google Patents
バーニアモータInfo
- Publication number
- JPH09219942A JPH09219942A JP8025031A JP2503196A JPH09219942A JP H09219942 A JPH09219942 A JP H09219942A JP 8025031 A JP8025031 A JP 8025031A JP 2503196 A JP2503196 A JP 2503196A JP H09219942 A JPH09219942 A JP H09219942A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- winding
- slots
- pole
- slot
- torque
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 71
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 13
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
Landscapes
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 永久磁石を用いたバーニアモータのトルクを
同一寸法でより大きくすること。 【解決手段】 固定子鉄心に巻線を納めるスロットのほ
かに巻線を納めないスロットを設けること、固定子巻線
を三相分数スロット巻線とすること、あるいはその両者
を併用する。
同一寸法でより大きくすること。 【解決手段】 固定子鉄心に巻線を納めるスロットのほ
かに巻線を納めないスロットを設けること、固定子巻線
を三相分数スロット巻線とすること、あるいはその両者
を併用する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、永久磁石を用いた
バーニアモータの性能を改善し、高トルクを得るように
したバーニアモータに関する。
バーニアモータの性能を改善し、高トルクを得るように
したバーニアモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の永久磁石を用いたバーニアモータ
の一種として、Ｚ1 個のスロットに極対数Ｐの三相巻線
が納められた固定子鉄心と、それぞれＺ2 個のＮ極及び
Ｓ極永久磁石を交互に配置して表面に設けた回転子鉄心
とを、Ｚ2 ＝Ｚ1 ＋ＰまたはＺ2 ＝Ｚ1 −Ｐなる関係に
形成し、上記固定子スロットにはすべて巻線が納めら
れ、また該三相巻線は整数スロット巻線でなくてはなら
ないとしているものがある。（例えば J-F.Llibre,D.Ma
tt ´´High Performance Vernier Rluctance Magnet M
achine,Application to Electric Vehicle´´ Proceed
ings of 6thEuropean Conference on Power Electroni
cs and Applications,p.2.889,Sept.1995参照）
の一種として、Ｚ1 個のスロットに極対数Ｐの三相巻線
が納められた固定子鉄心と、それぞれＺ2 個のＮ極及び
Ｓ極永久磁石を交互に配置して表面に設けた回転子鉄心
とを、Ｚ2 ＝Ｚ1 ＋ＰまたはＺ2 ＝Ｚ1 −Ｐなる関係に
形成し、上記固定子スロットにはすべて巻線が納めら
れ、また該三相巻線は整数スロット巻線でなくてはなら
ないとしているものがある。（例えば J-F.Llibre,D.Ma
tt ´´High Performance Vernier Rluctance Magnet M
achine,Application to Electric Vehicle´´ Proceed
ings of 6thEuropean Conference on Power Electroni
cs and Applications,p.2.889,Sept.1995参照）
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記のバーニアモータ
においても、同一寸法の通常のモータに比べて高トルク
を発生させることができるが、同じ用途に対してモータ
の寸法をさらに小形軽量にできれば、装置全体の小形化
とコストの低減が可能となる。このためには、同一寸法
でより高いトルクを発生させることが必要である。
においても、同一寸法の通常のモータに比べて高トルク
を発生させることができるが、同じ用途に対してモータ
の寸法をさらに小形軽量にできれば、装置全体の小形化
とコストの低減が可能となる。このためには、同一寸法
でより高いトルクを発生させることが必要である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】永久磁石を用いたバーニ
アモータにおいて、極対数Ｐの多相巻線を納めるスロッ
トの他に固定子歯のギャップ面に巻線を納めない小スロ
ットを設け、この小スロットと巻線のスロットとを加え
た総数Ｚ1 のスロットを有する固定子鉄心と、それぞれ
Ｚ2 個のＮ極及びＳ極の永久磁石を交互に配置して表面
に設けた回転子鉄心とを、Ｚ2 ＝Ｚ1 ＋ＰまたはＺ2 ＝
Ｚ1 −Ｐなる関係を有するように形成したことを特徴と
する。
アモータにおいて、極対数Ｐの多相巻線を納めるスロッ
トの他に固定子歯のギャップ面に巻線を納めない小スロ
ットを設け、この小スロットと巻線のスロットとを加え
た総数Ｚ1 のスロットを有する固定子鉄心と、それぞれ
Ｚ2 個のＮ極及びＳ極の永久磁石を交互に配置して表面
に設けた回転子鉄心とを、Ｚ2 ＝Ｚ1 ＋ＰまたはＺ2 ＝
Ｚ1 −Ｐなる関係を有するように形成したことを特徴と
する。
【０００５】永久磁石を用いたバーニアモータにおい
て、Ｚ1 個のスロットに極対数Ｐの三相巻線が納められ
た固定子鉄心と、それぞれＺ2 個のＮ極及びＳ極の永久
磁石を交互に配置して表面に設けた回転子鉄心とを、Ｚ
2 ＝Ｚ1 ＋ＰまたはＺ2 ＝Ｚ1−Ｐなる関係に形成し、
上記三相巻線を分数スロット巻線としたことを特徴とす
る。
て、Ｚ1 個のスロットに極対数Ｐの三相巻線が納められ
た固定子鉄心と、それぞれＺ2 個のＮ極及びＳ極の永久
磁石を交互に配置して表面に設けた回転子鉄心とを、Ｚ
2 ＝Ｚ1 ＋ＰまたはＺ2 ＝Ｚ1−Ｐなる関係に形成し、
上記三相巻線を分数スロット巻線としたことを特徴とす
る。
【０００６】永久磁石を用いたバーニアモータにおい
て、極対数Ｐの三相巻線を納めるスロットの他に固定子
歯のギャップ面に巻線を納めない小スロットを設け、こ
の小スロットと巻線のスロットとを加えた総数Ｚ1 のス
ロットを有する固定子鉄心と、それぞれＺ2 個のＮ極及
びＳ極の永久磁石を交互に配置して表面に設けた回転子
鉄心とを、Ｚ2 ＝Ｚ1 ＋ＰまたはＺ2 ＝Ｚ1 −Ｐなる関
係を有するように形成し、上記三相巻線を分数スロット
巻線としたことを特徴とする。
て、極対数Ｐの三相巻線を納めるスロットの他に固定子
歯のギャップ面に巻線を納めない小スロットを設け、こ
の小スロットと巻線のスロットとを加えた総数Ｚ1 のス
ロットを有する固定子鉄心と、それぞれＺ2 個のＮ極及
びＳ極の永久磁石を交互に配置して表面に設けた回転子
鉄心とを、Ｚ2 ＝Ｚ1 ＋ＰまたはＺ2 ＝Ｚ1 −Ｐなる関
係を有するように形成し、上記三相巻線を分数スロット
巻線としたことを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】永久磁石を用いたバーニアモータ
がトルクを発生するためには、固定子鉄心のスロット数
をＺ1 とし、回転子表面に設けられた永久磁石のＮ極と
Ｓ極を一対として数えた磁石の極対数をＺ2 とすると、
この両者と巻線の極対数Ｐとの間に次式（１），（２）
の関係が成立することが必要である。 Ｚ2 ＝Ｚ1 ＋Ｐ （１） または Ｚ2 ＝Ｚ1 −Ｐ （２） このような関係が成立すれば、永久磁石とスロットによ
るギャップパーミアンス脈動の作用で生ずる磁束密度に
は、Ｐ極対の空間分布の成分がある。この磁束密度と固
定子電流によって生ずるＰ極対の基本波起磁力との作用
でトルクを発生する。
がトルクを発生するためには、固定子鉄心のスロット数
をＺ1 とし、回転子表面に設けられた永久磁石のＮ極と
Ｓ極を一対として数えた磁石の極対数をＺ2 とすると、
この両者と巻線の極対数Ｐとの間に次式（１），（２）
の関係が成立することが必要である。 Ｚ2 ＝Ｚ1 ＋Ｐ （１） または Ｚ2 ＝Ｚ1 −Ｐ （２） このような関係が成立すれば、永久磁石とスロットによ
るギャップパーミアンス脈動の作用で生ずる磁束密度に
は、Ｐ極対の空間分布の成分がある。この磁束密度と固
定子電流によって生ずるＰ極対の基本波起磁力との作用
でトルクを発生する。
【０００８】このトルクを基本波トルクと言い、そのピ
ーク値をＴm1として表わす。しかし、永久磁石の極対数
はＺ2 であるので、この極対数の磁束密度は上記の作用
で生じた極対数の磁束密度成分よりもかなり大きい値を
もっているので、これと同じ空間分布の起磁力高調波成
分との作用でもトルクを生ずる。このトルクを高調波ト
ルクと言い、そのピーク値をＴm(Z2/P) として表わす。
この両者の和が永久磁石を用いたバーニアモータのトル
クとなり、そのピーク値をＴm とする。発明者が理論解
析に基づいて導出した、これらのトルクのピーク値は次
式（３）〜（５）で表わされる。
ーク値をＴm1として表わす。しかし、永久磁石の極対数
はＺ2 であるので、この極対数の磁束密度は上記の作用
で生じた極対数の磁束密度成分よりもかなり大きい値を
もっているので、これと同じ空間分布の起磁力高調波成
分との作用でもトルクを生ずる。このトルクを高調波ト
ルクと言い、そのピーク値をＴm(Z2/P) として表わす。
この両者の和が永久磁石を用いたバーニアモータのトル
クとなり、そのピーク値をＴm とする。発明者が理論解
析に基づいて導出した、これらのトルクのピーク値は次
式（３）〜（５）で表わされる。
【０００９】
【数１】
【００１０】である。ただし、Ｐは極対数、Ｚ2 は回転
子の永久磁石の極対数、Ｄは固定子鉄心のエアギャップ
側の直径、ｌa は鉄心有効長、Ｎは固定子巻線の直列導
体数、Ｉは固定子電流の実効値、ｑは固定子巻線の毎極
毎相のスロット数、ａは１個の歯に設けられた小スロッ
トの数に１を加えた整数、ｋw1及びｋw(Z2/P) はそれぞ
れ基本波および（Ｚ2 ／Ｐ）次高調波に対する巻線係
数、Ｂm1は永久磁石とスロットによるギャップパーミア
ンス脈動によって生ずる基本波磁束密度のピーク値、Ｂ
m(Z2/P) は回転子表面に設けられた永久磁石自体のつく
るＺ2 ／Ｐ次高調波磁束密度のピーク値である。
子の永久磁石の極対数、Ｄは固定子鉄心のエアギャップ
側の直径、ｌa は鉄心有効長、Ｎは固定子巻線の直列導
体数、Ｉは固定子電流の実効値、ｑは固定子巻線の毎極
毎相のスロット数、ａは１個の歯に設けられた小スロッ
トの数に１を加えた整数、ｋw1及びｋw(Z2/P) はそれぞ
れ基本波および（Ｚ2 ／Ｐ）次高調波に対する巻線係
数、Ｂm1は永久磁石とスロットによるギャップパーミア
ンス脈動によって生ずる基本波磁束密度のピーク値、Ｂ
m(Z2/P) は回転子表面に設けられた永久磁石自体のつく
るＺ2 ／Ｐ次高調波磁束密度のピーク値である。
【００１１】上記（４）式から明らかなように、基本波
トルクＴm1の式にはＺ2 ／Ｐが乗じられているので、こ
の値を大きくすることが望ましい。しかし、（１）式ま
たは（２）式の関係があるので、Ｚ2 を大きくするため
には固定子スロット数Ｚ1 も大きくする必要がある。従
来の構造ではすべての固定子スロットに巻線が納められ
ているので、スロットの占有する面積が大きくなる。こ
のため、Ｚ2 の数を増加させるためには固定子鉄心の内
径および外径を大きくすることが必要となり、モータの
寸法が大きくなると言う欠点がある。
トルクＴm1の式にはＺ2 ／Ｐが乗じられているので、こ
の値を大きくすることが望ましい。しかし、（１）式ま
たは（２）式の関係があるので、Ｚ2 を大きくするため
には固定子スロット数Ｚ1 も大きくする必要がある。従
来の構造ではすべての固定子スロットに巻線が納められ
ているので、スロットの占有する面積が大きくなる。こ
のため、Ｚ2 の数を増加させるためには固定子鉄心の内
径および外径を大きくすることが必要となり、モータの
寸法が大きくなると言う欠点がある。
【００１２】発明者の研究によれば、上記の基本波トル
クは、永久磁石と固定子スロットによるギャップパーミ
アンス脈動の作用で生ずる基本波磁束密度Ｂm1と固定子
電流Ｉのつくる基本波起磁力によって生ずるので、固定
子スロットの役割の一つはギャップパーミアンスの脈動
を生ぜしめることにある点に鑑み、本発明は巻線を納め
るスロットのほかに、固定子鉄心の歯のエアギャップに
面した部分に巻線を納めない小スロットを設けて、これ
らの両方のスロットの総数をＺ1 として（１）または
（２）式の関係を満足するようにＺ2 及びＰを形成する
ことによって、固定子鉄心の寸法を大きくすることな
く、Ｚ1 及びＺ2 の値を増加して、大きなトルクを得る
ことができるようにするものである。
クは、永久磁石と固定子スロットによるギャップパーミ
アンス脈動の作用で生ずる基本波磁束密度Ｂm1と固定子
電流Ｉのつくる基本波起磁力によって生ずるので、固定
子スロットの役割の一つはギャップパーミアンスの脈動
を生ぜしめることにある点に鑑み、本発明は巻線を納め
るスロットのほかに、固定子鉄心の歯のエアギャップに
面した部分に巻線を納めない小スロットを設けて、これ
らの両方のスロットの総数をＺ1 として（１）または
（２）式の関係を満足するようにＺ2 及びＰを形成する
ことによって、固定子鉄心の寸法を大きくすることな
く、Ｚ1 及びＺ2 の値を増加して、大きなトルクを得る
ことができるようにするものである。
【００１３】また（３）式ではこのモータのトルクのピ
ーク値Ｔm は基本波トルクＴm1と高調波トルクＴ
m(Z2/P) との和の形で示されているが、後者は前者とは
常に方向が反対であることが理論的に確かめられてい
る。従ってモータとしてのトルクのピーク値Ｔm を大き
くするためには、高調波トルクＴm(Z2/P) はできるだけ
小さいことが望ましい。
ーク値Ｔm は基本波トルクＴm1と高調波トルクＴ
m(Z2/P) との和の形で示されているが、後者は前者とは
常に方向が反対であることが理論的に確かめられてい
る。従ってモータとしてのトルクのピーク値Ｔm を大き
くするためには、高調波トルクＴm(Z2/P) はできるだけ
小さいことが望ましい。
【００１４】（５）式から明らかなように、Ｔm(Z2/P)
の値に影響を与えるのは磁束密度Ｂm(Z2/P) と巻線係数
ｋm(Z2/P) であるが、前者は永久磁石によって決まり、
これを小さくするとＢm1も小さくなって有効な基本波ト
ルクＴm1も減少する結果となるので、Ｔm(Z2/P) を小さ
くするには固定子巻線の巻線係数ｋm(Z2/P) を小さくす
ることが必要である。
の値に影響を与えるのは磁束密度Ｂm(Z2/P) と巻線係数
ｋm(Z2/P) であるが、前者は永久磁石によって決まり、
これを小さくするとＢm1も小さくなって有効な基本波ト
ルクＴm1も減少する結果となるので、Ｔm(Z2/P) を小さ
くするには固定子巻線の巻線係数ｋm(Z2/P) を小さくす
ることが必要である。
【００１５】しかし、固定子巻線が整数スロットの場合
には、Ｚ1 ＝６ａｑＰとして表わしたときに、毎極毎相
のスロット数ｑは整数となる。この場合、（１），
（２）式の関係があるので、 Ｚ2 ／Ｐ＝６ａｑ＋１ （６） または Ｚ2 ／Ｐ＝６ａｑ−１ （７） となり、永久磁石自体のつくる磁束密度の空間分布の次
数Ｚ1 ／Ｐと、固定子電流のつくる起磁力に含まれる
（６ａｑ＋１）次または（６ａｑ−１）次の高調波成分
との次数が一致するのでトルクを生ずることになる。こ
の高調波起磁力の大きさは巻線係数ｋm(Z2/P) によって
影響を受けるので、トルクＴm(Z2/P) の式にこの係数が
含まれている。
には、Ｚ1 ＝６ａｑＰとして表わしたときに、毎極毎相
のスロット数ｑは整数となる。この場合、（１），
（２）式の関係があるので、 Ｚ2 ／Ｐ＝６ａｑ＋１ （６） または Ｚ2 ／Ｐ＝６ａｑ−１ （７） となり、永久磁石自体のつくる磁束密度の空間分布の次
数Ｚ1 ／Ｐと、固定子電流のつくる起磁力に含まれる
（６ａｑ＋１）次または（６ａｑ−１）次の高調波成分
との次数が一致するのでトルクを生ずることになる。こ
の高調波起磁力の大きさは巻線係数ｋm(Z2/P) によって
影響を受けるので、トルクＴm(Z2/P) の式にこの係数が
含まれている。
【００１６】整数スロットの場合、（６），（７）式で
示される次数の巻線係数ｋm(Z2/P)は基本波の巻線係数
ｋw1と同じ値になることはよく知られている。（４）式
で示されているようにｋw1は基本波トルクＴm1の式に含
まれており、この巻線係数を小さくすると有効なトルク
も小さくなるので、通常は１に近い値になるような巻線
の設計が行われている。
示される次数の巻線係数ｋm(Z2/P)は基本波の巻線係数
ｋw1と同じ値になることはよく知られている。（４）式
で示されているようにｋw1は基本波トルクＴm1の式に含
まれており、この巻線係数を小さくすると有効なトルク
も小さくなるので、通常は１に近い値になるような巻線
の設計が行われている。
【００１７】従ってｋm(Z2/P) １に近い値となり、整数
スロットの場合には、巻線係数によって高調波トルクを
小さくすることは不可能である。一般にＢm(Z2/P) は永
久磁石自体の作る磁束密度であるので、固定子スロット
パーミアンス脈動との作用で生ずるＢm1よりかなり大き
い値となる。（４）及び（５）式においてＴm1とＴ
m(Z2/P) とを比較してみると、整数スロットでｋ
m(Z2/P) ＝ｋw1の場合には、Ｔm1はＺ2 ／ＰとＢm1の積
に比例し、Ｔm(Z2/P) はＢm(Z2/P) に比例するので、Ｚ
2 ／Ｐの値にもよるが、Ｔm(Z2/P)がＴm1の３０％以上
となる場合もあり、これがＴm1とは反対方向になるの
で、有効トルクが減少する。
スロットの場合には、巻線係数によって高調波トルクを
小さくすることは不可能である。一般にＢm(Z2/P) は永
久磁石自体の作る磁束密度であるので、固定子スロット
パーミアンス脈動との作用で生ずるＢm1よりかなり大き
い値となる。（４）及び（５）式においてＴm1とＴ
m(Z2/P) とを比較してみると、整数スロットでｋ
m(Z2/P) ＝ｋw1の場合には、Ｔm1はＺ2 ／ＰとＢm1の積
に比例し、Ｔm(Z2/P) はＢm(Z2/P) に比例するので、Ｚ
2 ／Ｐの値にもよるが、Ｔm(Z2/P)がＴm1の３０％以上
となる場合もあり、これがＴm1とは反対方向になるの
で、有効トルクが減少する。
【００１８】このように整数スロットの場合には有効ト
ルクの減少は避けられない。そこで、本発明ではｋ
m(Z2/P) の値を小さくするために分数スロットの巻線を
使用するものである。分数スロットの三相巻線において
は、含まれる高調波の次数の種類は増えるが、各次数の
巻線係数は著しく小さくなるので、（６）または（７）
式で示される次数の巻線も小さくすることができ、その
結果有害な高調波トルクＴm(Z2/P) の値を小さくし、有
効トルクを増加することができる。
ルクの減少は避けられない。そこで、本発明ではｋ
m(Z2/P) の値を小さくするために分数スロットの巻線を
使用するものである。分数スロットの三相巻線において
は、含まれる高調波の次数の種類は増えるが、各次数の
巻線係数は著しく小さくなるので、（６）または（７）
式で示される次数の巻線も小さくすることができ、その
結果有害な高調波トルクＴm(Z2/P) の値を小さくし、有
効トルクを増加することができる。
【００１９】本発明は、固定子鉄心に巻線スロットのみ
を有する場合だけでなく、固定子鉄心の歯の表面に小ス
ロットを設けた場合にも、三相巻線を分数スロット巻線
とすることによって、一層の有効トルクの増大を実現す
るものである。実施例について断面を示す図面を参照し
ながら説明すると、図１において固定子鉄心１０には極
対数Ｐの三相の整数スロット巻線１１を納めるスロット
１３のほかに、歯のエアギャップに面した部分に小スロ
ット１４を設けてあり、両スロットを合計した総数をＺ
1 とする。一方回転子鉄心２０の外周表面にはそれぞれ
Ｚ2 個のＮ極の永久磁石２１ａとＳ極の永久磁石２１ｂ
とが交互に配置されて接着されていて、Ｚ2 ＝Ｚ1 ＋Ｐ
またはＺ2 ＝Ｚ1 −Ｐの関係が成り立つようにしてあ
る。図１の実施例は三相巻線の例を示してあるが、二
相、六相あるいはそれ以外でも回転磁界をつくることの
できる任意の相数が使用できる。
を有する場合だけでなく、固定子鉄心の歯の表面に小ス
ロットを設けた場合にも、三相巻線を分数スロット巻線
とすることによって、一層の有効トルクの増大を実現す
るものである。実施例について断面を示す図面を参照し
ながら説明すると、図１において固定子鉄心１０には極
対数Ｐの三相の整数スロット巻線１１を納めるスロット
１３のほかに、歯のエアギャップに面した部分に小スロ
ット１４を設けてあり、両スロットを合計した総数をＺ
1 とする。一方回転子鉄心２０の外周表面にはそれぞれ
Ｚ2 個のＮ極の永久磁石２１ａとＳ極の永久磁石２１ｂ
とが交互に配置されて接着されていて、Ｚ2 ＝Ｚ1 ＋Ｐ
またはＺ2 ＝Ｚ1 −Ｐの関係が成り立つようにしてあ
る。図１の実施例は三相巻線の例を示してあるが、二
相、六相あるいはそれ以外でも回転磁界をつくることの
できる任意の相数が使用できる。
【００２０】図２は固定子鉄心１０には極対数Ｐの三相
の分数スロット巻線１２を納めるＺ1 個のスロット１３
が設けられ、回転子鉄心２０の外周表面にはそれぞれＺ
2個のＮ極の永久磁石２１ａとＳ極の永久磁石２１ｂと
が交互に配置されて接着されていて、Ｚ2 ＝Ｚ1 ＋Ｐま
たはＺ2 ＝Ｚ1 −Ｐの関係が成り立つようにしてある。
の分数スロット巻線１２を納めるＺ1 個のスロット１３
が設けられ、回転子鉄心２０の外周表面にはそれぞれＺ
2個のＮ極の永久磁石２１ａとＳ極の永久磁石２１ｂと
が交互に配置されて接着されていて、Ｚ2 ＝Ｚ1 ＋Ｐま
たはＺ2 ＝Ｚ1 −Ｐの関係が成り立つようにしてある。
【００２１】図３は固定子鉄心１０には極対数Ｐの三相
の分数スロット巻線１２を納めるスロット１３のほか
に、歯のエアギャップに面した部分に小スロット１４を
設けてあり、両スロットを合計した総数をＺ1 とする。
一方回転子鉄心２０の外周表面にはそれぞれＺ2 個のＮ
極の永久磁石２１ａとＳ極の永久磁石２１ｂとが交互に
配置されて接着されていて、Ｚ2 ＝Ｚ1 ＋ＰまたはＺ2
＝Ｚ1 −Ｐの関係が成り立つようにしてある。
の分数スロット巻線１２を納めるスロット１３のほか
に、歯のエアギャップに面した部分に小スロット１４を
設けてあり、両スロットを合計した総数をＺ1 とする。
一方回転子鉄心２０の外周表面にはそれぞれＺ2 個のＮ
極の永久磁石２１ａとＳ極の永久磁石２１ｂとが交互に
配置されて接着されていて、Ｚ2 ＝Ｚ1 ＋ＰまたはＺ2
＝Ｚ1 −Ｐの関係が成り立つようにしてある。
【００２２】図には記載してないが、いずれの場合も、
永久磁石に作用する遠心力によって永久磁石が鉄心表面
から離れるおそれのある場合には、非磁性の材料で永久
磁石の外側をバインドしたり、非磁性の円筒で覆ったり
することによってこれを防止する。上記の実施例はいず
れも回転子が内側にあるインナロータ形で説明したが、
回転子が外側にあるアウタロータ形にも適用できること
は勿論である。
永久磁石に作用する遠心力によって永久磁石が鉄心表面
から離れるおそれのある場合には、非磁性の材料で永久
磁石の外側をバインドしたり、非磁性の円筒で覆ったり
することによってこれを防止する。上記の実施例はいず
れも回転子が内側にあるインナロータ形で説明したが、
回転子が外側にあるアウタロータ形にも適用できること
は勿論である。
【００２３】
【発明の効果】本発明は、以上説明したような形態で実
施され、以下に記載されるような効果を奏する。このモ
ータのトルクは（４）式から明らかなように、回転子表
面に設けた永久磁石の極対数Ｚ2 に比例するという一つ
の要因があるが、Ｚ2 と固定子スロット数Ｚ1 との間に
（１），（２）式の関係が必要なので、Ｚ2 を増加する
ためにはＺ1 も増やす必要がある。この関係式において
要求されるＺ1 の数はそれによってギャップパーミアン
スに生ずる脈動を利用してトルクを発生させるためのも
のであるから、必ずしもすべてが巻線を納めるスロット
である必要はない。
施され、以下に記載されるような効果を奏する。このモ
ータのトルクは（４）式から明らかなように、回転子表
面に設けた永久磁石の極対数Ｚ2 に比例するという一つ
の要因があるが、Ｚ2 と固定子スロット数Ｚ1 との間に
（１），（２）式の関係が必要なので、Ｚ2 を増加する
ためにはＺ1 も増やす必要がある。この関係式において
要求されるＺ1 の数はそれによってギャップパーミアン
スに生ずる脈動を利用してトルクを発生させるためのも
のであるから、必ずしもすべてが巻線を納めるスロット
である必要はない。
【００２４】本発明では、固定子鉄心に巻線を納めるス
ロットのほかに、歯のエアギャップ側の鉄心表面に巻線
を納めない小スロットを設けることによって必要な効果
をあげようとするものである。スロットに巻線を納める
場合には、巻線のためのスペースが必要であるが、歯の
表面に設けた巻線を納めない小スロットも加えてトルク
発生に必要なスロット数とすることで、巻線に必要なス
ペースを減らして鉄心寸法を小さくしてモータを小形に
できる。またコイルの本数が減少するので製造のコスト
を低減する効果もある。
ロットのほかに、歯のエアギャップ側の鉄心表面に巻線
を納めない小スロットを設けることによって必要な効果
をあげようとするものである。スロットに巻線を納める
場合には、巻線のためのスペースが必要であるが、歯の
表面に設けた巻線を納めない小スロットも加えてトルク
発生に必要なスロット数とすることで、巻線に必要なス
ペースを減らして鉄心寸法を小さくしてモータを小形に
できる。またコイルの本数が減少するので製造のコスト
を低減する効果もある。
【００２５】発明者は理論解析によって、永久磁石によ
る高調波トルクが基本波トルクと方向が必ず反対方向に
なることを発見したので、本発明は固定子に三相分数ス
ロット巻線を使用して高調波トルクを小さくするもので
ある。これによって、三相整数スロットの場合に比し、
同一寸法でも有効なトルクを増大できる効果がある。さ
らに、本発明では、固定子鉄心に巻線を納めるスロット
のほかに、歯のエアギャップ側の鉄心表面に巻線を納め
ない小スロットを設けた場合にも、三相分数スロット巻
線とすることによって上記の効果を合わせて実現できる
ので、一層大きな効果を上げることができる。
る高調波トルクが基本波トルクと方向が必ず反対方向に
なることを発見したので、本発明は固定子に三相分数ス
ロット巻線を使用して高調波トルクを小さくするもので
ある。これによって、三相整数スロットの場合に比し、
同一寸法でも有効なトルクを増大できる効果がある。さ
らに、本発明では、固定子鉄心に巻線を納めるスロット
のほかに、歯のエアギャップ側の鉄心表面に巻線を納め
ない小スロットを設けた場合にも、三相分数スロット巻
線とすることによって上記の効果を合わせて実現できる
ので、一層大きな効果を上げることができる。
【００２６】このように、本発明は高トルクのモータを
小形軽量で低コストにできるという効果がある。このこ
とは、この種のモータを使用する種々の機械装置の小形
化とコストの低減によって、産業界に大きな貢献をする
ものである。
小形軽量で低コストにできるという効果がある。このこ
とは、この種のモータを使用する種々の機械装置の小形
化とコストの低減によって、産業界に大きな貢献をする
ものである。
【図１】巻線を納めない小スロットを有する、永久磁石
を用いたバーニアモータの断面図
を用いたバーニアモータの断面図
【図２】三相分数スロット巻線を有する、永久磁石を用
いたバーニアモータの断面図
いたバーニアモータの断面図
【図３】巻線を納めない小スロットと三相分数スロット
巻線を有する、永久磁石を用いたバーニアモータの断面
図
巻線を有する、永久磁石を用いたバーニアモータの断面
図
１０：固定子鉄心 １１：整数スロット巻線 １２：分数スロット巻線 １３：巻線を納めるスロット １４：巻線を納めない小スロット ２０：回転子鉄心 ２１ａ：Ｎ極永久磁石 ２１ｂ：Ｓ極永久磁石
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成８年２月２２日
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２】
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正内容】
【図３】
Claims (3)
- 【請求項１】極対数Ｐの多相巻線を納めるスロットの他
に固定子歯のギャップ面に巻線を納めない小スロットを
設け、この小スロットと巻線のスロットとを加えた総数
Ｚ1のスロットを有する固定子鉄心と、それぞれＺ2 個
のＮ極及びＳ極の永久磁石を交互に配置して表面に設け
た回転子鉄心とを、Ｚ2 ＝Ｚ1 ＋ＰまたはＺ2 ＝Ｚ1−
Ｐなる関係を有するように形成したことを特徴とするバ
ーニアモータ。 - 【請求項２】Ｚ1 個のスロットに極対数Ｐの三相巻線が
納められた固定子鉄心と、それぞれＺ2 個のＮ極及びＳ
極の永久磁石を交互に配置して表面に設けた回転子鉄心
とを、Ｚ2 ＝Ｚ1 ＋ＰまたはＺ2 ＝Ｚ1 −Ｐなる関係に
形成し、上記三相巻線を分数スロット巻線としたことを
特徴とするバーニアモータ。 - 【請求項３】請求項１において、多相巻線として三相分
数スロット巻線を用いることを特徴とするバーニアモー
タ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8025031A JPH09219942A (ja) | 1996-02-13 | 1996-02-13 | バーニアモータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8025031A JPH09219942A (ja) | 1996-02-13 | 1996-02-13 | バーニアモータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09219942A true JPH09219942A (ja) | 1997-08-19 |
Family
ID=12154551
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8025031A Pending JPH09219942A (ja) | 1996-02-13 | 1996-02-13 | バーニアモータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09219942A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100375178C (zh) * | 2003-10-21 | 2008-03-12 | 松下电器产业株式会社 | 主轴马达 |
| US7928624B2 (en) | 2006-12-21 | 2011-04-19 | Kone Corporation | Electric motor |
| CN103178668A (zh) * | 2013-03-06 | 2013-06-26 | 华中科技大学 | 径向磁场双定子游标电机 |
| CN104917348A (zh) * | 2015-05-31 | 2015-09-16 | 河北弛神电机制造有限公司 | 电动车用大功率奇数分数槽电机 |
| CN106602823A (zh) * | 2017-02-23 | 2017-04-26 | 武汉理工大学 | 一种双爪极定子聚磁式游标电机 |
| CN107565717A (zh) * | 2017-09-01 | 2018-01-09 | 华中科技大学 | 一种爪极游标永磁电机 |
| CN112186913A (zh) * | 2020-09-25 | 2021-01-05 | 东南大学 | 一种二十四槽二十二对极双三相游标电机 |
-
1996
- 1996-02-13 JP JP8025031A patent/JPH09219942A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100375178C (zh) * | 2003-10-21 | 2008-03-12 | 松下电器产业株式会社 | 主轴马达 |
| US7928624B2 (en) | 2006-12-21 | 2011-04-19 | Kone Corporation | Electric motor |
| CN103178668A (zh) * | 2013-03-06 | 2013-06-26 | 华中科技大学 | 径向磁场双定子游标电机 |
| CN104917348A (zh) * | 2015-05-31 | 2015-09-16 | 河北弛神电机制造有限公司 | 电动车用大功率奇数分数槽电机 |
| CN106602823A (zh) * | 2017-02-23 | 2017-04-26 | 武汉理工大学 | 一种双爪极定子聚磁式游标电机 |
| CN107565717A (zh) * | 2017-09-01 | 2018-01-09 | 华中科技大学 | 一种爪极游标永磁电机 |
| CN112186913A (zh) * | 2020-09-25 | 2021-01-05 | 东南大学 | 一种二十四槽二十二对极双三相游标电机 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1185773C (zh) | 电机的定子和转子 | |
| CN104335467B (zh) | 电机 | |
| CN101026317B (zh) | 电力机械 | |
| US7777384B2 (en) | Permanent magnet dynamoelectric machine with variable magnetic flux excitation | |
| CN111555504B (zh) | 旋转电机 | |
| AU2011303910B2 (en) | Rotor for modulated pole machine | |
| JP4490047B2 (ja) | 電動機 | |
| US20080246362A1 (en) | Radial airgap, transverse flux machine | |
| US20180013336A1 (en) | Stators and coils for axial-flux dynamoelectric machines | |
| CN102217172A (zh) | 电机 | |
| JP2002534047A (ja) | 改善された永久磁石／リラクタンス可変回転電気機器 | |
| JP6048191B2 (ja) | マルチギャップ型回転電機 | |
| JP3535485B2 (ja) | ３相ハイブリッド形ステッピングモータ | |
| US5130591A (en) | Shaded pole motor | |
| JPH11206085A (ja) | 永久磁石電動機 | |
| ATE522970T1 (de) | Zwei- oder drei-mehrphasiger motor | |
| JPH09219942A (ja) | バーニアモータ | |
| JP4020758B2 (ja) | 車両用回転電機 | |
| JP3350971B2 (ja) | Ｐｍ形バーニヤモータ | |
| Hesmondhalgh et al. | Slotless construction for small synchronous motors using samarium cobalt magnets | |
| JPH07106046B2 (ja) | 永久磁石同期機形モ−タ | |
| JPH0779539B2 (ja) | 制御検出器付永久磁石形同期電動機 | |
| JP3410519B2 (ja) | ３相クロ−ポ−ル式永久磁石型回転電機 | |
| JP2000037052A (ja) | 永久磁石回転電機 | |
| JP3103435B2 (ja) | 車両用交流発電機 |