JPH11318062A - トルクリップルを低減したモータ - Google Patents
トルクリップルを低減したモータInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 各種モータにおいてトルクリップルを低減す
る。 【解決手段】 永久磁石型同期モータ、リラクタンスモ
ータにおいて、モータの各相に３相正弦波電流を通電す
ると仮定し、ステータ７の各スロットの電流ベクトルの
大きさが等しく、また、各スロットの電流ベクトルの位
相が各スロットのロータ回転方向の電気角的位相に一致
した位相となるように各スロットに巻回すべき各相の巻
き線回数を選び、極数をＮＲＲとする時ロータ鋼板３の
各磁極の中心位置を３６０°／ＮＲＲに等分に分割した
位置に対してスロットピッチ／ＮＲＲ、２×スロットピ
ッチ／ＮＲＲ、３×スロットピッチＮＲＲ、・・・・
・、１スロットピッチだけロータ回転方向にシフトした
モータ。さらには、ステータとロータとを相対的にスロ
ットピッチ／ＮＲＲだけスキューしたモータ。
る。 【解決手段】 永久磁石型同期モータ、リラクタンスモ
ータにおいて、モータの各相に３相正弦波電流を通電す
ると仮定し、ステータ７の各スロットの電流ベクトルの
大きさが等しく、また、各スロットの電流ベクトルの位
相が各スロットのロータ回転方向の電気角的位相に一致
した位相となるように各スロットに巻回すべき各相の巻
き線回数を選び、極数をＮＲＲとする時ロータ鋼板３の
各磁極の中心位置を３６０°／ＮＲＲに等分に分割した
位置に対してスロットピッチ／ＮＲＲ、２×スロットピ
ッチ／ＮＲＲ、３×スロットピッチＮＲＲ、・・・・
・、１スロットピッチだけロータ回転方向にシフトした
モータ。さらには、ステータとロータとを相対的にスロ
ットピッチ／ＮＲＲだけスキューしたモータ。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、永久磁石型同期モ
ータ、シンクロナスリラクタンスモータ、インダクショ
ンモータ等の一般的なモータに関し、特にそのトルクリ
ップルの低減技術に関する。
ータ、シンクロナスリラクタンスモータ、インダクショ
ンモータ等の一般的なモータに関し、特にそのトルクリ
ップルの低減技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、大別していくつかの種類のモータ
が種々の産業用途、民生用途などに使用されている。
が種々の産業用途、民生用途などに使用されている。
【０００３】図１７に示すモータは、位置制御及び速度
制御等を行うサーボ用途に使用される永久磁石型の同期
モータの例である。ステータ１２には、数字で示すスロ
ット１からスロット３６までの３６個のスロットが配設
されている。各スロット内の中程に引いた線は各スロッ
ト内に２組の巻き線が配置される場合の各巻き線境界を
表している。ロータ側は、３がロータ軸、１０がロータ
コア、１１が永久磁石であり、永久磁石に記述された
Ｎ，Ｓは永久磁石の極性Ｎ，Ｓを表している。図の例で
は、６極のロータであり、１磁極ピッチは図示するよう
に６０度である。ステータ１２の各スロットには、図２
の巻き線図に示すような３相６極の巻き線が巻回されて
いる。図２の上方に記述する数字はスロット番号であ
り、スロット１からスロット１２までの配線パターンが
ステータの全周に３組配置されることになる。Ｕ，Ｖ，
Ｗは３相の交流端子であり、Ｎはスター結線した場合の
中性点である。通常、各スロットの巻き線はステータの
残り２／３の巻き線と直列に巻回されるのであるが、図
２では説明を簡単に行うため全モデルの１／３だけを記
述している。これらの各スロットの巻き線に３相交流電
流を通電した場合の各スロットの電流のベクトルを図３
に示す。各端子Ｕ，Ｖ，Ｗに流れる電流の１８０度反対
方向の電流をそれぞれＸ，Ｙ，Ｚとしている。（１）、
（２）等がスロット番号を表している。例えば、スロッ
ト１，２へはＵ相の電流が流れ、スロット７，８へはＵ
相の逆相であるＸ相の電流が流れることを示している。
その電流の振幅はＲＲである。
制御等を行うサーボ用途に使用される永久磁石型の同期
モータの例である。ステータ１２には、数字で示すスロ
ット１からスロット３６までの３６個のスロットが配設
されている。各スロット内の中程に引いた線は各スロッ
ト内に２組の巻き線が配置される場合の各巻き線境界を
表している。ロータ側は、３がロータ軸、１０がロータ
コア、１１が永久磁石であり、永久磁石に記述された
Ｎ，Ｓは永久磁石の極性Ｎ，Ｓを表している。図の例で
は、６極のロータであり、１磁極ピッチは図示するよう
に６０度である。ステータ１２の各スロットには、図２
の巻き線図に示すような３相６極の巻き線が巻回されて
いる。図２の上方に記述する数字はスロット番号であ
り、スロット１からスロット１２までの配線パターンが
ステータの全周に３組配置されることになる。Ｕ，Ｖ，
Ｗは３相の交流端子であり、Ｎはスター結線した場合の
中性点である。通常、各スロットの巻き線はステータの
残り２／３の巻き線と直列に巻回されるのであるが、図
２では説明を簡単に行うため全モデルの１／３だけを記
述している。これらの各スロットの巻き線に３相交流電
流を通電した場合の各スロットの電流のベクトルを図３
に示す。各端子Ｕ，Ｖ，Ｗに流れる電流の１８０度反対
方向の電流をそれぞれＸ，Ｙ，Ｚとしている。（１）、
（２）等がスロット番号を表している。例えば、スロッ
ト１，２へはＵ相の電流が流れ、スロット７，８へはＵ
相の逆相であるＸ相の電流が流れることを示している。
その電流の振幅はＲＲである。
【０００４】図４に示す巻き線図に示す巻き方は、短節
巻きといわれるもので、３相交流を印加するとき各スロ
ットの電流のロータ回転方向の分布がより正弦波的に分
布し、ロータ回転方向の変化がよりスムーズに変化して
いくように考えられたものである。具体的には、各スロ
ットの巻き線をスロットの上下に２分割し、それぞれの
片側の半分の巻き線を反時計回転方向ＣＣＷへ１スロッ
トピッチだけシフトしたものである。これらの各スロッ
トの巻き線の電流を正弦波電流制御することにより、３
相正弦波電流を通電した場合の各スロットの電流のベク
トルを図５の実線と一点鎖線で示す。例えば、スロット
２の巻き線の電流ベクトルの振幅ＲＳは、Ｕ／２とＺ／
２のベクトル和ＵＺＳであり、振幅ＲＲに比較し、ＣＯ
Ｓ３０°＝０．８６６である。なお、振幅ＳＳは振幅Ｒ
Ｒの１／２である。
巻きといわれるもので、３相交流を印加するとき各スロ
ットの電流のロータ回転方向の分布がより正弦波的に分
布し、ロータ回転方向の変化がよりスムーズに変化して
いくように考えられたものである。具体的には、各スロ
ットの巻き線をスロットの上下に２分割し、それぞれの
片側の半分の巻き線を反時計回転方向ＣＣＷへ１スロッ
トピッチだけシフトしたものである。これらの各スロッ
トの巻き線の電流を正弦波電流制御することにより、３
相正弦波電流を通電した場合の各スロットの電流のベク
トルを図５の実線と一点鎖線で示す。例えば、スロット
２の巻き線の電流ベクトルの振幅ＲＳは、Ｕ／２とＺ／
２のベクトル和ＵＺＳであり、振幅ＲＲに比較し、ＣＯ
Ｓ３０°＝０．８６６である。なお、振幅ＳＳは振幅Ｒ
Ｒの１／２である。
【０００５】図１８は、３相６極のシンクロナスリラク
タンスモータの従来例である。ステータ１２は図１７と
同じである。ロータ１３には、各磁極ごとに９本の細い
磁路１４が配置され、おのおのの細い磁路１４の間には
磁束の導通を阻害するスリットが配置されている。各細
い磁路１４は、ロータの中央部からラジアル方向つなぎ
部１５によって保持されており、ロータ回転時において
各細い磁路が遠心力によって破壊分離されることを防
ぐ。ロータの外周部にも、ロータ外周つなぎ部１６があ
り、ロータの外周がつながっている。このシンクロナス
リラクタンスモータの動作は、ステータの磁束を励磁す
る電流すなわちｄ軸電流により帯状の細い磁路１４にそ
の方向に磁束を作り、一方でロータ表面で磁束が集まっ
ている部分であるロータの磁極が向いているロータ回転
方向位置へステータのトルク電流すなわちｑ軸電流を流
すことにより、フレミングの左手の法則に従う回転トル
クを得るものである。
タンスモータの従来例である。ステータ１２は図１７と
同じである。ロータ１３には、各磁極ごとに９本の細い
磁路１４が配置され、おのおのの細い磁路１４の間には
磁束の導通を阻害するスリットが配置されている。各細
い磁路１４は、ロータの中央部からラジアル方向つなぎ
部１５によって保持されており、ロータ回転時において
各細い磁路が遠心力によって破壊分離されることを防
ぐ。ロータの外周部にも、ロータ外周つなぎ部１６があ
り、ロータの外周がつながっている。このシンクロナス
リラクタンスモータの動作は、ステータの磁束を励磁す
る電流すなわちｄ軸電流により帯状の細い磁路１４にそ
の方向に磁束を作り、一方でロータ表面で磁束が集まっ
ている部分であるロータの磁極が向いているロータ回転
方向位置へステータのトルク電流すなわちｑ軸電流を流
すことにより、フレミングの左手の法則に従う回転トル
クを得るものである。
【０００６】図１９は、３相６極のインダクションモー
タの従来例である。ステータ１２は図１７，１８と同じ
である。ロータ１７には、２次導体を配設するロータス
ロット１８がロータのほぼ外周近傍に配置されている。
ロータスロット１８はロータ表面側が開いた形状など種
々の形状のロータスロットがある。
タの従来例である。ステータ１２は図１７，１８と同じ
である。ロータ１７には、２次導体を配設するロータス
ロット１８がロータのほぼ外周近傍に配置されている。
ロータスロット１８はロータ表面側が開いた形状など種
々の形状のロータスロットがある。
【０００７】図２０は、突極の歯と巻き線を備える永久
磁石型の同期モータである。詳細には特願平１０−３０
２１８号に記載されている。２２はステータで３相の交
流巻き線が巻回されている。突極の歯ＳＴＵ、ＳＴＸに
はＵ相巻き線であるＭＵ１、ＭＵ２がそれぞれ巻回され
ている。突極の歯ＳＴＶ、ＳＴＹにはＶ相巻き線である
ＭＶ１、ＭＶ２がそれぞれ巻回されている。突極の歯Ｓ
ＴＷ、ＳＴＺにはＷ相巻き線であるＭＷ１、ＭＷ２がそ
れぞれ巻回されている。各歯の幅はロータ回転方向角度
で４５°であり、電気角では１８０°である。各歯の間
にはロータからステータ２２のヨーク部へ磁束を通過さ
せるバイパス磁路ＢＰＴが配置されている。バイパス磁
路ＢＰＴの幅は１５°であり、電気角では６０°であ
る。
磁石型の同期モータである。詳細には特願平１０−３０
２１８号に記載されている。２２はステータで３相の交
流巻き線が巻回されている。突極の歯ＳＴＵ、ＳＴＸに
はＵ相巻き線であるＭＵ１、ＭＵ２がそれぞれ巻回され
ている。突極の歯ＳＴＶ、ＳＴＹにはＶ相巻き線である
ＭＶ１、ＭＶ２がそれぞれ巻回されている。突極の歯Ｓ
ＴＷ、ＳＴＺにはＷ相巻き線であるＭＷ１、ＭＷ２がそ
れぞれ巻回されている。各歯の幅はロータ回転方向角度
で４５°であり、電気角では１８０°である。各歯の間
にはロータからステータ２２のヨーク部へ磁束を通過さ
せるバイパス磁路ＢＰＴが配置されている。バイパス磁
路ＢＰＴの幅は１５°であり、電気角では６０°であ
る。
【０００８】Ｕ，Ｖ，Ｗの各相巻き線はそれぞれ相対的
に電気角で１２０°づつの相対位相を持っている。
に電気角で１２０°づつの相対位相を持っている。
【０００９】２１はロータであり、外周には永久磁石が
取り付けられ、磁極の向きは図示するＮ極、Ｓ極の向き
である。図の例では、８極のロータであり、１つの磁極
の幅は４５°の幅であり、電気角では１８０°である。
取り付けられ、磁極の向きは図示するＮ極、Ｓ極の向き
である。図の例では、８極のロータであり、１つの磁極
の幅は４５°の幅であり、電気角では１８０°である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題はトルクリップルである。
する課題はトルクリップルである。
【００１１】図１７，図１８，図１９、図２０等の従来
モータのステータに共通して言えることは、ステータの
巻き線が各スロットに分散して配置されているため、巻
き線の分布がロータ回転方向に離散的であること、そし
て、通電する電流が通常２相あるいは３相であり、図２
の巻き線図、図３の各電流のベクトル図に示すように不
連続であり、離散的である。 各スロットがステータの
円周上に離散的に配置されていることはこの形式のモー
タの基本構造であるが、スロット数を多くすることによ
り、より連続的にし、改善することは可能である。ま
た、スロットの離散性に起因するトルクリップルを低減
する方法として、ステータとロータとを相対的に１スロ
ットピッチだけスキューするという方法がある。しかし
この場合、スキューを行うために構造が複雑になりモー
タコストが大きくなるという問題、スキューによりモー
タ出力トルクが低減するという問題がある。また、特に
図１８に示すようなリラクタンスモータの場合には、ロ
ータ内部の磁束がロータ回転方向だけでなく、スキュー
によりロータの軸方向にも存在するように作用し、図１
８のモータ断面図だけでは考えられないトルクリップル
成分が発生するという問題があることを実験的に確認し
ている。
モータのステータに共通して言えることは、ステータの
巻き線が各スロットに分散して配置されているため、巻
き線の分布がロータ回転方向に離散的であること、そし
て、通電する電流が通常２相あるいは３相であり、図２
の巻き線図、図３の各電流のベクトル図に示すように不
連続であり、離散的である。 各スロットがステータの
円周上に離散的に配置されていることはこの形式のモー
タの基本構造であるが、スロット数を多くすることによ
り、より連続的にし、改善することは可能である。ま
た、スロットの離散性に起因するトルクリップルを低減
する方法として、ステータとロータとを相対的に１スロ
ットピッチだけスキューするという方法がある。しかし
この場合、スキューを行うために構造が複雑になりモー
タコストが大きくなるという問題、スキューによりモー
タ出力トルクが低減するという問題がある。また、特に
図１８に示すようなリラクタンスモータの場合には、ロ
ータ内部の磁束がロータ回転方向だけでなく、スキュー
によりロータの軸方向にも存在するように作用し、図１
８のモータ断面図だけでは考えられないトルクリップル
成分が発生するという問題があることを実験的に確認し
ている。
【００１２】次に、モータの各相に３相正弦波電流を通
電するとき、各スロットに流れる電流のステータ円周上
の分布について考えてみると、理想的にはステータ円周
上に電流分布が正弦波状であることが望まれる。しか
し、図３の電流ベクトル図に示すように、例えば、スロ
ット１と２には同じＵ相電流が流れているが、隣のスロ
ット３にはＷ相の逆相であるＺ相の電流が流れており、
スロット２とスロット３との電流には電気角で６０度の
位相差がある。このようにステータの円周上の各スロッ
トの電流の分布は正弦波状には分布していないために、
モータ電流を３相正弦波電流で駆動してもモータの発生
するトルクは不均一となり、トルクリップルが発生する
という問題がある。
電するとき、各スロットに流れる電流のステータ円周上
の分布について考えてみると、理想的にはステータ円周
上に電流分布が正弦波状であることが望まれる。しか
し、図３の電流ベクトル図に示すように、例えば、スロ
ット１と２には同じＵ相電流が流れているが、隣のスロ
ット３にはＷ相の逆相であるＺ相の電流が流れており、
スロット２とスロット３との電流には電気角で６０度の
位相差がある。このようにステータの円周上の各スロッ
トの電流の分布は正弦波状には分布していないために、
モータ電流を３相正弦波電流で駆動してもモータの発生
するトルクは不均一となり、トルクリップルが発生する
という問題がある。
【００１３】次に、ステータ円周上の電流分布がより正
弦波状に分布する構造である図４の短節巻きの巻き線図
で示される構造のモータについて考えてみる。図５の電
流ベクトル図において、前述したように、スロットの
１，３，５，７，９，１１には適切な位相と振幅ＲＲの
電流が流されることが解る。しかし、スロット２，４，
６，８，１０，１２に流される電流は、位相は適切であ
るが、振幅はＲＳで示され、振幅ＲＲに比較し、ＣＯＳ
３０°＝０．８６６と小さな値となっている。このよう
に、この不均一性に起因するトルクリップルが発生する
という問題がある。
弦波状に分布する構造である図４の短節巻きの巻き線図
で示される構造のモータについて考えてみる。図５の電
流ベクトル図において、前述したように、スロットの
１，３，５，７，９，１１には適切な位相と振幅ＲＲの
電流が流されることが解る。しかし、スロット２，４，
６，８，１０，１２に流される電流は、位相は適切であ
るが、振幅はＲＳで示され、振幅ＲＲに比較し、ＣＯＳ
３０°＝０．８６６と小さな値となっている。このよう
に、この不均一性に起因するトルクリップルが発生する
という問題がある。
【００１４】各スロットにおける電流分布が不均一な場
合、トルクリップルの他にモータの磁気振動、磁気騒音
の問題もある。特に振動、騒音などが嫌われる精密機
器、生活環境に関わる家電製品などの用途では大きな問
題である。
合、トルクリップルの他にモータの磁気振動、磁気騒音
の問題もある。特に振動、騒音などが嫌われる精密機
器、生活環境に関わる家電製品などの用途では大きな問
題である。
【００１５】図２０に示す突極の歯と巻き線を備える永
久磁石型の同期モータにおいては、図１７の永久磁石型
同期モータに比較し、ステータの巻き線作業が容易でコ
ストが小さく、巻き線を高密度に巻けることとコイルエ
ンドを小さくできることからモータを小型化、低コスト
化できるという利点がある。しかし、ステータ形状が単
純であるため、正弦波状の磁束分布とすることが難し
く、トルクリップルが大きいという問題がある。また、
５相正弦波電流で制御するようにモータ形状を変形する
ことによりトルクリップルを低減するなどのトルクリッ
プル低減策も考えられるが、いずれも、モータのコスト
アップとなるという問題、あるいは、モータの出力トル
クが低減するという問題がある。
久磁石型の同期モータにおいては、図１７の永久磁石型
同期モータに比較し、ステータの巻き線作業が容易でコ
ストが小さく、巻き線を高密度に巻けることとコイルエ
ンドを小さくできることからモータを小型化、低コスト
化できるという利点がある。しかし、ステータ形状が単
純であるため、正弦波状の磁束分布とすることが難し
く、トルクリップルが大きいという問題がある。また、
５相正弦波電流で制御するようにモータ形状を変形する
ことによりトルクリップルを低減するなどのトルクリッ
プル低減策も考えられるが、いずれも、モータのコスト
アップとなるという問題、あるいは、モータの出力トル
クが低減するという問題がある。
【００１６】なお、トルクリップルが大きい場合、精密
なモータ制御の精度上の問題、振動、騒音の問題などが
発生する。
なモータ制御の精度上の問題、振動、騒音の問題などが
発生する。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、トルク
リップルの低減であり、トルクリップルを低減すること
により、より精密な回転速度、位置の制御を実現し、同
時に、振動、騒音も低減することである。
リップルの低減であり、トルクリップルを低減すること
により、より精密な回転速度、位置の制御を実現し、同
時に、振動、騒音も低減することである。
【００１８】ステータに巻き線を配設する複数のスロッ
トが円周上に配置される、ごく普通の３相の交流モータ
等において、３相正弦波電流が通電されるとき、ステー
タの各スロット内の巻き回数と通電電流の積、すなわち
アンペア・ターン数で表される電流ベクトルの位相と振
幅が、それぞれのスロットを基準にして見た時にほぼ等
しくなるように、各スロットに各相の巻き線を巻回す
る。
トが円周上に配置される、ごく普通の３相の交流モータ
等において、３相正弦波電流が通電されるとき、ステー
タの各スロット内の巻き回数と通電電流の積、すなわち
アンペア・ターン数で表される電流ベクトルの位相と振
幅が、それぞれのスロットを基準にして見た時にほぼ等
しくなるように、各スロットに各相の巻き線を巻回す
る。
【００１９】また、ステータのスペースをより有効に活
用する構造について提案する。その方法は、ステータの
各歯のロータ回転方向の位置は、ステータの内周に均一
に配置し、各スロットの断面積が、各スロットの巻き線
の量にほぼ比例するような面積関係となるスロットとす
ることにより、それぞれのスロットの広さがそれぞれの
スロットに巻回される巻き線量に最適な広さとなるよう
にステータ内の面積の取り合いを決めるものである。
用する構造について提案する。その方法は、ステータの
各歯のロータ回転方向の位置は、ステータの内周に均一
に配置し、各スロットの断面積が、各スロットの巻き線
の量にほぼ比例するような面積関係となるスロットとす
ることにより、それぞれのスロットの広さがそれぞれの
スロットに巻回される巻き線量に最適な広さとなるよう
にステータ内の面積の取り合いを決めるものである。
【００２０】ステータに巻き線を配設する複数のスロッ
トが円周上に配置される多相の交流モータにおいて、各
スロットに配置された巻き線の電流ベクトルが不均一で
ある場合にその不均一さを是正する他の方法として、ス
テータのそれぞれの歯の間隔が各スロット内に配設され
ている巻き線が作り出す電流ベクトルの大きさ、すなわ
ち電流最大値にほぼ比例する構造とする。
トが円周上に配置される多相の交流モータにおいて、各
スロットに配置された巻き線の電流ベクトルが不均一で
ある場合にその不均一さを是正する他の方法として、ス
テータのそれぞれの歯の間隔が各スロット内に配設され
ている巻き線が作り出す電流ベクトルの大きさ、すなわ
ち電流最大値にほぼ比例する構造とする。
【００２１】ステータ内にスロットが離散的に配置され
ることに起因するトルクリップルを低減する方法とし
て、ロータに複数の磁極を持ち、その各磁極のロータ回
転方向位置が等間隔である位置に対してステータの１ス
ロットピッチのＮＮ／ＮＲだけロータ回転方向にシフト
した構造のロータとする。ここでＮＮは各磁極ごとにき
める整数であり、そのロータの全磁極の中には２種類以
上の整数があり、ＮＲはロータの磁極をロータ回転方向
にシフトする種類を表し、最大値はロータの極数であ
り、そのロータに固有の１種類の整数である。
ることに起因するトルクリップルを低減する方法とし
て、ロータに複数の磁極を持ち、その各磁極のロータ回
転方向位置が等間隔である位置に対してステータの１ス
ロットピッチのＮＮ／ＮＲだけロータ回転方向にシフト
した構造のロータとする。ここでＮＮは各磁極ごとにき
める整数であり、そのロータの全磁極の中には２種類以
上の整数があり、ＮＲはロータの磁極をロータ回転方向
にシフトする種類を表し、最大値はロータの極数であ
り、そのロータに固有の１種類の整数である。
【００２２】さらにトルクリップルを低減する方法とし
て、前記のロータ回転方向にシフトされたロータ磁極の
種類数がＮＲである時、ロータとステータを相対的に
（スロットピッチ／２）以下の角度でロータ回転方向に
スキューするかあるいはロータ軸方向に２組以上に分割
し相対的にロータ回転方向にずらしてスキューと同等の
効果を得る構造である。前記のロータ磁極をシフトする
手法によって除去しきれないトルクリップル成分をわず
かな角度のスキューにより除去することができる。
て、前記のロータ回転方向にシフトされたロータ磁極の
種類数がＮＲである時、ロータとステータを相対的に
（スロットピッチ／２）以下の角度でロータ回転方向に
スキューするかあるいはロータ軸方向に２組以上に分割
し相対的にロータ回転方向にずらしてスキューと同等の
効果を得る構造である。前記のロータ磁極をシフトする
手法によって除去しきれないトルクリップル成分をわず
かな角度のスキューにより除去することができる。
【００２３】ステータ内のスロットが離散的に配置され
ているが、ロータ側もスロットあるいはスリットがロー
タ回転方向に離散的に配置されている場合、トルクリッ
プルの低減方法として、ロータ内部構成の離散的である
離散ピッチとステータのスロットピッチとが整数倍とな
らない構成すなわちバーニアの関係とする。さらには前
記の各種トルクリップル低減構造と組み合わせることに
より一層の効果を得る。
ているが、ロータ側もスロットあるいはスリットがロー
タ回転方向に離散的に配置されている場合、トルクリッ
プルの低減方法として、ロータ内部構成の離散的である
離散ピッチとステータのスロットピッチとが整数倍とな
らない構成すなわちバーニアの関係とする。さらには前
記の各種トルクリップル低減構造と組み合わせることに
より一層の効果を得る。
【００２４】ロータ外周にＮ極あるいはＳ極がロータ回
転方向にほぼ連続して配置されている永久磁石型の同期
電動機において、スロットに起因するトルクリップルを
低減する方法として、Ｎ極磁極とＳ極磁極との境界位置
がロータ回転方向に等間隔である位置に対してステータ
の１スロットピッチのＮＮ／ＮＲだけロータ回転方向に
シフトした構造のロータとする。
転方向にほぼ連続して配置されている永久磁石型の同期
電動機において、スロットに起因するトルクリップルを
低減する方法として、Ｎ極磁極とＳ極磁極との境界位置
がロータ回転方向に等間隔である位置に対してステータ
の１スロットピッチのＮＮ／ＮＲだけロータ回転方向に
シフトした構造のロータとする。
【００２５】ステータに巻き線を配設する複数のスロッ
トが円周上に配置される多相の交流モータにおいて、ス
テータの磁極数をＮＰＰとすると、ステータをロータ回
転方向にＮＰＰ以下の数ＮＰＰ１に機能的に分割し、分
割されたステータの機能ブロックがロータ回転方向位置
に等間隔である位置に対してステータの１スロットピッ
チのＮＰＰ２／ＮＰＰ１だけロータ回転方向にシフトし
た構造のステータとする。ここでＮＰＰ２は整数であ
る。
トが円周上に配置される多相の交流モータにおいて、ス
テータの磁極数をＮＰＰとすると、ステータをロータ回
転方向にＮＰＰ以下の数ＮＰＰ１に機能的に分割し、分
割されたステータの機能ブロックがロータ回転方向位置
に等間隔である位置に対してステータの１スロットピッ
チのＮＰＰ２／ＮＰＰ１だけロータ回転方向にシフトし
た構造のステータとする。ここでＮＰＰ２は整数であ
る。
【００２６】ステータの一つの歯にある相の巻き線を巻
回するような突極構造のステータを持つ、ＮＢ相の永久
磁石型同期モータにおいて、トルクリップルを低減する
ために、（ＮＢ＋２）個以上のステータの歯を備え、２
個以上のステータの歯にはそれぞれ２種類以上の相の巻
き線が巻回された合成巻き線を備えるモータとする。
回するような突極構造のステータを持つ、ＮＢ相の永久
磁石型同期モータにおいて、トルクリップルを低減する
ために、（ＮＢ＋２）個以上のステータの歯を備え、２
個以上のステータの歯にはそれぞれ２種類以上の相の巻
き線が巻回された合成巻き線を備えるモータとする。
【００２７】さらにこのＮＢ相の永久磁石型同期モータ
においてトルクリップルを低減するために、ステータの
各歯のロータ回転方向位置は、ステータの円周上に電気
角で（ＮＢ＋２）個以上の種類の位相の位置ＡＥに配置
され、ステータの各歯に巻かれた巻き線の全電流合計を
それぞれの歯の電流ベクトルとして表したとき各歯の電
流ベクトルの大きさがほぼ等しく、前記電流ベクトルの
方向は、各歯が配置されたロータ回転方向位置の電気角
的位相にほぼ一致している構成のモータとする。
においてトルクリップルを低減するために、ステータの
各歯のロータ回転方向位置は、ステータの円周上に電気
角で（ＮＢ＋２）個以上の種類の位相の位置ＡＥに配置
され、ステータの各歯に巻かれた巻き線の全電流合計を
それぞれの歯の電流ベクトルとして表したとき各歯の電
流ベクトルの大きさがほぼ等しく、前記電流ベクトルの
方向は、各歯が配置されたロータ回転方向位置の電気角
的位相にほぼ一致している構成のモータとする。
【００２８】さらにトルクリップルを低減するために、
ステータの歯のロータ回転方向位置が電気角でＡＥとす
ると、各歯の電気角ＡＥもしくは（ＡＥ−１８０°）が
それぞれ０°から１８０°の間に整数ＮＳＫに等分に配
置され、ロータとステータとが相対的にほぼ（１８０°
／ＮＳＫ）の角度もしくはその整数倍の角度だけスキュ
ーしている構成のモータとする。
ステータの歯のロータ回転方向位置が電気角でＡＥとす
ると、各歯の電気角ＡＥもしくは（ＡＥ−１８０°）が
それぞれ０°から１８０°の間に整数ＮＳＫに等分に配
置され、ロータとステータとが相対的にほぼ（１８０°
／ＮＳＫ）の角度もしくはその整数倍の角度だけスキュ
ーしている構成のモータとする。
【００２９】前記突極型の永久磁石同期モータにおい
て、ロータからステータのヨーク部へモータ動作的には
不要であり、かつ有害な磁束を通過させるバイパス磁路
ＢＰＴを備え、このバイパス磁路ＢＰＴはステータの歯
の間に配置されていて、前記バイパス磁路ＢＰＴは各歯
へ巻き線を巻回するときに作業性を改善するためにステ
ータから分離できる構造となっているモータとする。各
巻回作業の後に、前記バイパス磁路ＢＰＴを取り付ける
ことができる。
て、ロータからステータのヨーク部へモータ動作的には
不要であり、かつ有害な磁束を通過させるバイパス磁路
ＢＰＴを備え、このバイパス磁路ＢＰＴはステータの歯
の間に配置されていて、前記バイパス磁路ＢＰＴは各歯
へ巻き線を巻回するときに作業性を改善するためにステ
ータから分離できる構造となっているモータとする。各
巻回作業の後に、前記バイパス磁路ＢＰＴを取り付ける
ことができる。
【００３０】
【作用】ステータに巻き線を配設する複数のスロットが
円周上に配置される、ごく普通の３相の交流モータ等に
おいて、３相正弦波電流が通電されるとき、ステータの
各スロットの電流ベクトルの位相と振幅が、それぞれの
スロットの位置に応じた位相で、全てのスロットの電流
ベクトルの大きさが同じであれば、ステータのスロット
が離散的に配置されていることに起因するトルクリップ
ルを除いて、全てのトルクリップルは原理的に除去され
ることになり、トルクリップルが低減できる。
円周上に配置される、ごく普通の３相の交流モータ等に
おいて、３相正弦波電流が通電されるとき、ステータの
各スロットの電流ベクトルの位相と振幅が、それぞれの
スロットの位置に応じた位相で、全てのスロットの電流
ベクトルの大きさが同じであれば、ステータのスロット
が離散的に配置されていることに起因するトルクリップ
ルを除いて、全てのトルクリップルは原理的に除去され
ることになり、トルクリップルが低減できる。
【００３１】前記モータにおいては、各スロットの電流
ベクトルの位相と振幅が適切になるように各相の巻き回
数をそれぞれに設定する必要がある。その結果、各スロ
ットの巻き線の総巻き回数は全て同じ巻き回数とはなら
ない。従って、各スロットの断面積が、各スロットの巻
き線の量にほぼ比例するような面積関係となるスロット
とすることにより、ステータの有効利用率を上げること
ができ、モータの小型化を行うことができる。
ベクトルの位相と振幅が適切になるように各相の巻き回
数をそれぞれに設定する必要がある。その結果、各スロ
ットの巻き線の総巻き回数は全て同じ巻き回数とはなら
ない。従って、各スロットの断面積が、各スロットの巻
き線の量にほぼ比例するような面積関係となるスロット
とすることにより、ステータの有効利用率を上げること
ができ、モータの小型化を行うことができる。
【００３２】各スロットに配置された巻き線の電流ベク
トルが不均一である場合に、電流ベクトルを均一にする
ように巻き回数を変えるのではなく、その不均一さを是
正する他の方法として、ステータのそれぞれの歯の間隔
が各スロット内に配設されている巻き線が作り出す電流
ベクトルの大きさ、すなわち電流最大値にほぼ比例する
構造とする。この結果、例えば電流ベクトルの振幅が小
さい場合は歯の間隔を小さくするので、電流ベクトルの
大きさと該当する部分の歯の間隔との比、すなわち、単
位角度あたりの電流密度はステータ全周にわたってほぼ
均一になり、トルクリップルを低減することができる。
トルが不均一である場合に、電流ベクトルを均一にする
ように巻き回数を変えるのではなく、その不均一さを是
正する他の方法として、ステータのそれぞれの歯の間隔
が各スロット内に配設されている巻き線が作り出す電流
ベクトルの大きさ、すなわち電流最大値にほぼ比例する
構造とする。この結果、例えば電流ベクトルの振幅が小
さい場合は歯の間隔を小さくするので、電流ベクトルの
大きさと該当する部分の歯の間隔との比、すなわち、単
位角度あたりの電流密度はステータ全周にわたってほぼ
均一になり、トルクリップルを低減することができる。
【００３３】ステータ内にスロットが離散的に配置され
ることに起因するトルクリップルを低減する方法とし
て、ロータに複数の磁極を持ち、その各磁極のロータ回
転方向位置が等間隔である位置に対してステータの１ス
ロットピッチのＮＮ／ＮＲだけロータ回転方向にシフト
した構造のロータとする。
ることに起因するトルクリップルを低減する方法とし
て、ロータに複数の磁極を持ち、その各磁極のロータ回
転方向位置が等間隔である位置に対してステータの１ス
ロットピッチのＮＮ／ＮＲだけロータ回転方向にシフト
した構造のロータとする。
【００３４】ステータと各ロータ磁極との間にはあるト
ルクが発生し、そのトルクにはスロットピッチ周期のト
ルクリップル成分とその高調波成分が含まれているが、
前記の磁極シフトによりスロットピッチ周期以下の周期
のトルクリップル成分がキャンセルされることになり、
トルクリップルが低減する。
ルクが発生し、そのトルクにはスロットピッチ周期のト
ルクリップル成分とその高調波成分が含まれているが、
前記の磁極シフトによりスロットピッチ周期以下の周期
のトルクリップル成分がキャンセルされることになり、
トルクリップルが低減する。
【００３５】さらにトルクリップルを低減する方法とし
て、ロータとステータを相対的に（スロットピッチ／
２）以下の角度でロータ回転方向にスキューするかある
いはロータ軸方向に２組以上に分割し相対的にロータ回
転方向にずらしてスキューと同等の効果を得る構造とす
ることにより、スロットピッチ周期の１／２以下の周期
のトルクリップルをキャンセルすることができ、トルク
リップルが低減する。
て、ロータとステータを相対的に（スロットピッチ／
２）以下の角度でロータ回転方向にスキューするかある
いはロータ軸方向に２組以上に分割し相対的にロータ回
転方向にずらしてスキューと同等の効果を得る構造とす
ることにより、スロットピッチ周期の１／２以下の周期
のトルクリップルをキャンセルすることができ、トルク
リップルが低減する。
【００３６】ステータ内のスロットが離散的に配置され
ているが、ロータ側もスロットあるいはスリットがロー
タ回転方向に離散的に配置されている場合、トルクリッ
プルの低減方法として、ロータ内部構成の離散的である
離散ピッチとステータのスロットピッチとが整数倍とな
らない構成すなわちバーニアの関係とする。このバーニ
ア構造とすることによりトルクリップルが低減し、特
に、その他の各種トルクリップル低減構造と組み合わせ
ることにより一層の効果を得ることができ、トルクリッ
プルを極小のレベルまで低減することが容易となる。
ているが、ロータ側もスロットあるいはスリットがロー
タ回転方向に離散的に配置されている場合、トルクリッ
プルの低減方法として、ロータ内部構成の離散的である
離散ピッチとステータのスロットピッチとが整数倍とな
らない構成すなわちバーニアの関係とする。このバーニ
ア構造とすることによりトルクリップルが低減し、特
に、その他の各種トルクリップル低減構造と組み合わせ
ることにより一層の効果を得ることができ、トルクリッ
プルを極小のレベルまで低減することが容易となる。
【００３７】ロータ外周にＮ極あるいはＳ極がロータ回
転方向にほぼ連続して配置されている永久磁石型の同期
電動機において、Ｎ極磁極とＳ極磁極との境界位置がロ
ータ回転方向に等間隔である位置に対してステータの１
スロットピッチのＮＮ／ＮＲだけロータ回転方向にシフ
トした場合、前記の磁極シフトと同様の効果があり、ト
ルクリップルを低減することができる。
転方向にほぼ連続して配置されている永久磁石型の同期
電動機において、Ｎ極磁極とＳ極磁極との境界位置がロ
ータ回転方向に等間隔である位置に対してステータの１
スロットピッチのＮＮ／ＮＲだけロータ回転方向にシフ
トした場合、前記の磁極シフトと同様の効果があり、ト
ルクリップルを低減することができる。
【００３８】ステータに巻き線を配設する複数のスロッ
トが円周上に配置される多相の交流モータにおいて、ス
テータの磁極数をＮＰＰとすると、ステータをロータ回
転方向にＮＰＰ以下の数ＮＰＰ１に機能的に分割し、分
割されたステータの機能ブロックがロータ回転方向位置
に等間隔である位置に対してステータの１スロットピッ
チのＮＰＰ２／ＮＰＰ１だけロータ回転方向にシフトし
た場合、前記の磁極シフトとは反対にステータ側をシフ
トしているわけであり、相対的には同じ構成であるから
同様の効果があり、トルクリップルを低減することがで
きる。
トが円周上に配置される多相の交流モータにおいて、ス
テータの磁極数をＮＰＰとすると、ステータをロータ回
転方向にＮＰＰ以下の数ＮＰＰ１に機能的に分割し、分
割されたステータの機能ブロックがロータ回転方向位置
に等間隔である位置に対してステータの１スロットピッ
チのＮＰＰ２／ＮＰＰ１だけロータ回転方向にシフトし
た場合、前記の磁極シフトとは反対にステータ側をシフ
トしているわけであり、相対的には同じ構成であるから
同様の効果があり、トルクリップルを低減することがで
きる。
【００３９】ステータの一つの歯にある相の巻き線を巻
回するような突極構造のステータを持つ、ＮＢ相の永久
磁石型同期モータにおいて、トルクリップルを低減する
ために、（ＮＢ＋２）個以上のステータの歯を備え、２
個以上のステータの歯にはそれぞれ２種類以上の相の巻
き線が巻回された合成巻き線を備えることにより、実質
的により多相の交流モータを実現することができ、より
滑らかな運転が可能となる。言い換えるとトルクリップ
ルを小さくできる。
回するような突極構造のステータを持つ、ＮＢ相の永久
磁石型同期モータにおいて、トルクリップルを低減する
ために、（ＮＢ＋２）個以上のステータの歯を備え、２
個以上のステータの歯にはそれぞれ２種類以上の相の巻
き線が巻回された合成巻き線を備えることにより、実質
的により多相の交流モータを実現することができ、より
滑らかな運転が可能となる。言い換えるとトルクリップ
ルを小さくできる。
【００４０】さらにこのＮＢ相の永久磁石型同期モータ
において、ステータの各歯の電流ベクトルの大きさと位
相が電気角的により均一な分布、位相的に等間隔となる
構造とすることにより、トルクリップルを低減すること
ができる。
において、ステータの各歯の電流ベクトルの大きさと位
相が電気角的により均一な分布、位相的に等間隔となる
構造とすることにより、トルクリップルを低減すること
ができる。
【００４１】さらに、前記の等間隔の位相となっている
場合、その間隔のピッチだけもしくはその整数倍のピッ
チだけスキューすることにより、等間隔の位相のピッチ
より小さな周期のトルクリップルをキャンセルすること
ができトルクリップルを低減することができる。
場合、その間隔のピッチだけもしくはその整数倍のピッ
チだけスキューすることにより、等間隔の位相のピッチ
より小さな周期のトルクリップルをキャンセルすること
ができトルクリップルを低減することができる。
【００４２】前記突極型の永久磁石同期モータにおい
て、バイパス磁路ＢＰＴをステータから分離できる構造
とすることにより、ステータの巻き線作業を行うときは
ＢＰＴをはずすことが可能となり、巻き線作業の容易
化、モータコストの低減が可能となる。
て、バイパス磁路ＢＰＴをステータから分離できる構造
とすることにより、ステータの巻き線作業を行うときは
ＢＰＴをはずすことが可能となり、巻き線作業の容易
化、モータコストの低減が可能となる。
【００４３】
【実施の形態】図１に本発明の実施形態を示す。３相、
６極、３６スロットのリラクタンスモータである。前述
したように、図２の巻き線図に示す全節巻きの場合は、
各巻き線に３相正弦波電流を通電したと仮定して、各ス
ロットに流れる電流の各電流ベクトルを図３のように表
現することができ、隣り合うスロット間の電流ベクトル
の不連続性が大きいことが解る。
６極、３６スロットのリラクタンスモータである。前述
したように、図２の巻き線図に示す全節巻きの場合は、
各巻き線に３相正弦波電流を通電したと仮定して、各ス
ロットに流れる電流の各電流ベクトルを図３のように表
現することができ、隣り合うスロット間の電流ベクトル
の不連続性が大きいことが解る。
【００４４】図４の巻き線図に示す短節巻きの場合は、
各電流ベクトルを図５のように表現することができ、隣
り合うスロット間の電流ベクトルの不連続性は図３に比
べかなり改善されている。前述したように、スロット２
の巻き線は、スロット１のＵ相巻き線の半分の巻き回数
の巻き線とスロット３のＺ相巻き線の半分の巻き回数の
巻き線とが巻回されており、その合計の電流ベクトルの
振幅ＲＳは、Ｕ／２とＺ／２のベクトル和ＵＺＳであ
り、振幅ＲＲに比較し、ＣＯＳ３０°＝０．８６６であ
る。電流ベクトルＵＺＳの位相は適切であり、Ｕ相に比
較し電気角で３０°の位相差である。
各電流ベクトルを図５のように表現することができ、隣
り合うスロット間の電流ベクトルの不連続性は図３に比
べかなり改善されている。前述したように、スロット２
の巻き線は、スロット１のＵ相巻き線の半分の巻き回数
の巻き線とスロット３のＺ相巻き線の半分の巻き回数の
巻き線とが巻回されており、その合計の電流ベクトルの
振幅ＲＳは、Ｕ／２とＺ／２のベクトル和ＵＺＳであ
り、振幅ＲＲに比較し、ＣＯＳ３０°＝０．８６６であ
る。電流ベクトルＵＺＳの位相は適切であり、Ｕ相に比
較し電気角で３０°の位相差である。
【００４５】本発明では、スロット２の電流ベクトルを
振幅がＲＳのＵＺＳから振幅がＲＲのＵＺへ変更するも
のである。具体的には、スロット２へ巻回されたＵ相巻
き線とＶ相巻き線の巻き回数をスロット１の巻き回数の
（０．５／ＣＯＳ３０°）＝０．５７７３５倍の巻き数
にそれぞれ増加するものである。その結果、スロット２
の電流ベクトル振幅はＲＲとなり、スロット４，６，
８，１０，１２等にも同様の対応を行うことにより、１
２相の位相的には均一に分布したそして振幅の等しい電
流ベクトルでモータを駆動することになる。この状態
は、スロットがステータ円周上に離散的に配置されてい
ることを除けば、理想的なモータ駆動の状態であるとい
える。従って、トルクリップルはスロットピッチより大
きい周期の成分は存在しないことになる。
振幅がＲＳのＵＺＳから振幅がＲＲのＵＺへ変更するも
のである。具体的には、スロット２へ巻回されたＵ相巻
き線とＶ相巻き線の巻き回数をスロット１の巻き回数の
（０．５／ＣＯＳ３０°）＝０．５７７３５倍の巻き数
にそれぞれ増加するものである。その結果、スロット２
の電流ベクトル振幅はＲＲとなり、スロット４，６，
８，１０，１２等にも同様の対応を行うことにより、１
２相の位相的には均一に分布したそして振幅の等しい電
流ベクトルでモータを駆動することになる。この状態
は、スロットがステータ円周上に離散的に配置されてい
ることを除けば、理想的なモータ駆動の状態であるとい
える。従って、トルクリップルはスロットピッチより大
きい周期の成分は存在しないことになる。
【００４６】なお、振幅がＲＲの電流ベクトルＵＺを作
る方法は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の巻き線の各巻き数を選び組み
合わせることにより無限種類の組み合わせ方法が可能で
あり、本発明にはそれらも含むものである。最も簡単な
方法は前記のスロット２の巻き線をＵ，Ｖ相の２相から
作る方法である。当然のことながら、最も単純で、材料
コスト、組立コストが低い組み合わせ方法が有利であ
る。３相、４極、３６スロットの場合は、後で図１２，
図１３で示すが、各巻き線回数の値が変わってくる。し
かし、各スロットの電流ベクトルの位相と振幅を適切に
するという考え方は同じである。また、どのような相
数、極数、スロット数でも、同様の方法で、大きさが同
じで位相が均一に分布した電流ベクトルは容易に作るこ
とができる。
る方法は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の巻き線の各巻き数を選び組み
合わせることにより無限種類の組み合わせ方法が可能で
あり、本発明にはそれらも含むものである。最も簡単な
方法は前記のスロット２の巻き線をＵ，Ｖ相の２相から
作る方法である。当然のことながら、最も単純で、材料
コスト、組立コストが低い組み合わせ方法が有利であ
る。３相、４極、３６スロットの場合は、後で図１２，
図１３で示すが、各巻き線回数の値が変わってくる。し
かし、各スロットの電流ベクトルの位相と振幅を適切に
するという考え方は同じである。また、どのような相
数、極数、スロット数でも、同様の方法で、大きさが同
じで位相が均一に分布した電流ベクトルは容易に作るこ
とができる。
【００４７】また、各スロットへ巻き線を接続する結線
方法すなわち巻き順については、理解がし易いように、
規則的な巻き方を図２，図４で示したが、巻き順を変更
してもモータとしての作用はほとんど変わらないため、
変更が可能である。通常は、いわゆるコイルエンドが最
も短くでき、コイルエンド部の銅量が少なく、巻き線作
業の容易な方法が用いられることが多い。
方法すなわち巻き順については、理解がし易いように、
規則的な巻き方を図２，図４で示したが、巻き順を変更
してもモータとしての作用はほとんど変わらないため、
変更が可能である。通常は、いわゆるコイルエンドが最
も短くでき、コイルエンド部の銅量が少なく、巻き線作
業の容易な方法が用いられることが多い。
【００４８】なおこの手法は、同様のステータを構成す
る永久磁石型同期モータ、リラクタンスモータ、インダ
クションモータ等に共通して応用できる技術である。
る永久磁石型同期モータ、リラクタンスモータ、インダ
クションモータ等に共通して応用できる技術である。
【００４９】次に、ステータの各スロットの総巻き回数
が異なる場合のより有効なスロット断面積について説明
する。図５の電流ベクトル図で説明したように、例え
ば、スロット１とスロット２とでは巻き回数が異なり、
さらには、スロット２の場合２つの相の巻き線が巻回さ
れることから相間絶縁を行うため絶縁材のスペースも余
分に必要となる。この対応として図１のリラクタンスモ
ータのスロット断面形状に示すように、破線で示す均一
なスロット断面形状に対して実線で示すスロット断面形
状のように、各スロットの断面積を必要な面積に応じて
変えることが有効である。
が異なる場合のより有効なスロット断面積について説明
する。図５の電流ベクトル図で説明したように、例え
ば、スロット１とスロット２とでは巻き回数が異なり、
さらには、スロット２の場合２つの相の巻き線が巻回さ
れることから相間絶縁を行うため絶縁材のスペースも余
分に必要となる。この対応として図１のリラクタンスモ
ータのスロット断面形状に示すように、破線で示す均一
なスロット断面形状に対して実線で示すスロット断面形
状のように、各スロットの断面積を必要な面積に応じて
変えることが有効である。
【００５０】他の方法として、スロットの断面積は均一
にして、巻き回数の少ないスロットの巻き線径を大きく
し、ステータの発熱合計を低減する方法も実用的であ
る。
にして、巻き回数の少ないスロットの巻き線径を大きく
し、ステータの発熱合計を低減する方法も実用的であ
る。
【００５１】次に図４の巻き線図に示す短節巻きにおい
て、各スロットの電流ベクトルの振幅が異なる状態でト
ルクリップルを低減する他の方法を図６で示す。図５の
電流ベクトル図に示したように、電流ベクトルＵＺＳの
振幅ＲＳは電流ベクトルＵの振幅ＲＲに比較し、ＣＯＳ
３０°＝０．８６６である。図６に示す様に歯の間隔を
１：０．８６６＝３２．８５４°：２７．８４５°にす
れば、その間の電流密度は等価的に均一になったことに
なる。このような方法で、各スロットの歯の間隔を変え
ることにより電流ベクトルの振幅の不均一さに起因する
トルクリップルを改善することができる。なお、図６で
は各歯の中心線の位置が解りやすいように図示したため
スロット１とスロットの２の断面積が異なるように図示
しているが、歯のステータ内周部にあたる位置は変えず
に歯の中央部の位置を変えて各スロットの断面積を均一
にすることは容易にできる。
て、各スロットの電流ベクトルの振幅が異なる状態でト
ルクリップルを低減する他の方法を図６で示す。図５の
電流ベクトル図に示したように、電流ベクトルＵＺＳの
振幅ＲＳは電流ベクトルＵの振幅ＲＲに比較し、ＣＯＳ
３０°＝０．８６６である。図６に示す様に歯の間隔を
１：０．８６６＝３２．８５４°：２７．８４５°にす
れば、その間の電流密度は等価的に均一になったことに
なる。このような方法で、各スロットの歯の間隔を変え
ることにより電流ベクトルの振幅の不均一さに起因する
トルクリップルを改善することができる。なお、図６で
は各歯の中心線の位置が解りやすいように図示したため
スロット１とスロットの２の断面積が異なるように図示
しているが、歯のステータ内周部にあたる位置は変えず
に歯の中央部の位置を変えて各スロットの断面積を均一
にすることは容易にできる。
【００５２】次に、ステータのスロットピッチ以下の周
期のトルクリップルを低減する技術について説明する。
図７は永久磁石型の同期モータのロータ例である。図７
では、４極のロータであり、１はロータ軸、２はロータ
鉄心、ＰＭ１は角度ＰＭの幅の永久磁石である。ステー
タは図示していないが、４極、３６スロットのステータ
を想定している。各永久磁石の時計回転方向端のロータ
回転方向位置は、９０°ごとに区切られた中心線に対し
てそれぞれ１０°、１２．５°、１５°、１７．５°の
位置に固定されている。各永久磁石のほぼ両端近傍に示
す破線は、第１象限の永久磁石ＰＭ１を第２，３，４象
限に配置したときの位置を示している。各象限の永久磁
石の位置は、２．５°づつロータ回転方向へシフトされ
ている。２．５°という量は３６スロットを想定してい
るので（スロットピッチ）／（極数４）＝２．５°であ
る。各永久磁石が関わって生成される各モータトルク成
分は、１／４スロットピッチづつシフトされているの
で、スロットピッチ周期のトルクリップル成分及び１／
２スロットピッチ周期のトルクリップル成分はキャンセ
ルされ、除去できている。また、スロットピッチより大
きい周期のトルクリップル成分は、前記のステータの巻
き線方法を改良する技術で除去できることが示されてお
り、１／２スロットピッチ周期以下のトルクリップル成
分はロータとステータとを１／２スロットピッチ以下の
角度でスキューすることにより除去できることが後に示
される。
期のトルクリップルを低減する技術について説明する。
図７は永久磁石型の同期モータのロータ例である。図７
では、４極のロータであり、１はロータ軸、２はロータ
鉄心、ＰＭ１は角度ＰＭの幅の永久磁石である。ステー
タは図示していないが、４極、３６スロットのステータ
を想定している。各永久磁石の時計回転方向端のロータ
回転方向位置は、９０°ごとに区切られた中心線に対し
てそれぞれ１０°、１２．５°、１５°、１７．５°の
位置に固定されている。各永久磁石のほぼ両端近傍に示
す破線は、第１象限の永久磁石ＰＭ１を第２，３，４象
限に配置したときの位置を示している。各象限の永久磁
石の位置は、２．５°づつロータ回転方向へシフトされ
ている。２．５°という量は３６スロットを想定してい
るので（スロットピッチ）／（極数４）＝２．５°であ
る。各永久磁石が関わって生成される各モータトルク成
分は、１／４スロットピッチづつシフトされているの
で、スロットピッチ周期のトルクリップル成分及び１／
２スロットピッチ周期のトルクリップル成分はキャンセ
ルされ、除去できている。また、スロットピッチより大
きい周期のトルクリップル成分は、前記のステータの巻
き線方法を改良する技術で除去できることが示されてお
り、１／２スロットピッチ周期以下のトルクリップル成
分はロータとステータとを１／２スロットピッチ以下の
角度でスキューすることにより除去できることが後に示
される。
【００５３】次に図８に円筒状の永久磁石ＰＭ２を使用
した永久磁石型同期モータにおいて、図７のモータと同
様な効果が得られる方法について示す。それは図８に示
すように、永久磁石ＰＭ２のそれぞれの着磁境界を２．
５°，５°，７．５°とシフトする方法である。また他
の方法として、円筒状の永久磁石を使用して、磁極の境
界部に着磁されていない部分を作り、実質的に図７と等
価なロータを構成することもできる。
した永久磁石型同期モータにおいて、図７のモータと同
様な効果が得られる方法について示す。それは図８に示
すように、永久磁石ＰＭ２のそれぞれの着磁境界を２．
５°，５°，７．５°とシフトする方法である。また他
の方法として、円筒状の永久磁石を使用して、磁極の境
界部に着磁されていない部分を作り、実質的に図７と等
価なロータを構成することもできる。
【００５４】次に、図１に示すリラクタンスモータのロ
ータを拡大して図９に示す。１はロータ軸、３はロータ
軸近傍のロータ鋼板、４，５，６は磁束を通す磁路、２
５は空隙もしくは非磁性体、１５，１６は前記磁路４，
５，６を相互に固定しロータ鋼板３へ固定するつなぎ部
である。
ータを拡大して図９に示す。１はロータ軸、３はロータ
軸近傍のロータ鋼板、４，５，６は磁束を通す磁路、２
５は空隙もしくは非磁性体、１５，１６は前記磁路４，
５，６を相互に固定しロータ鋼板３へ固定するつなぎ部
である。
【００５５】６０°ごとのロータ中心線が１点鎖線で示
されており、各ロータの磁極中心は前記中心線に対して
それぞれ０°，１．６７°，３．３３°，５°，６．６
７°，８．３３°の位置にあり、（１ステータスロット
ピッチ／６極）＝１．６７°づつロータ回転方向にシフ
トしてある。各シフト角の配置は種々の組み合わせが可
能である。このような構成とすることにより、ロータ各
磁極とステータとの電磁気的作用は前記シフト角分づつ
ロータ回転方向にシフトされており、１ステータスロッ
トピッチ周期以下の周期のトルクリップルはキャンセル
されトルクリップルが低減する。具体的には、１スロッ
ト周期と１／３スロット周期のトルクリップルがキャン
セルされることは幾何学的に容易に理解できる。また、
スロットピッチより大きい周期のトルクリップル成分
は、前記のステータの巻き線方法を改良する技術で除去
できることが示されている。残りの１／３スロットピッ
チ周期以下の高調波のトルクリップル成分は、残った高
調波トルクリップル成分のうち、最も低次の高調波成分
の周期の角度だけロータとステータとを相対的にスキュ
ーすることにより除去できることが後に示される。
されており、各ロータの磁極中心は前記中心線に対して
それぞれ０°，１．６７°，３．３３°，５°，６．６
７°，８．３３°の位置にあり、（１ステータスロット
ピッチ／６極）＝１．６７°づつロータ回転方向にシフ
トしてある。各シフト角の配置は種々の組み合わせが可
能である。このような構成とすることにより、ロータ各
磁極とステータとの電磁気的作用は前記シフト角分づつ
ロータ回転方向にシフトされており、１ステータスロッ
トピッチ周期以下の周期のトルクリップルはキャンセル
されトルクリップルが低減する。具体的には、１スロッ
ト周期と１／３スロット周期のトルクリップルがキャン
セルされることは幾何学的に容易に理解できる。また、
スロットピッチより大きい周期のトルクリップル成分
は、前記のステータの巻き線方法を改良する技術で除去
できることが示されている。残りの１／３スロットピッ
チ周期以下の高調波のトルクリップル成分は、残った高
調波トルクリップル成分のうち、最も低次の高調波成分
の周期の角度だけロータとステータとを相対的にスキュ
ーすることにより除去できることが後に示される。
【００５６】前記のロータ磁極位置をシフトする手法
は、それ自身でトルクリップルを低減する効果がある
が、さらに高調波のトルクリップルを除去しようとする
ときにスキューの角度を（ステータスロット周期／２）
以下の角度に小さくできるためスキューの問題点を軽減
できるという効果もある。特に図１，図１８に示すリラ
クタンスモータにおいては、スキューをしてもロータ内
の磁束がロータ軸方向にも存在するようになり、スキュ
ー角度以下の周期のトルクリップル成分を低減できるが
十分に除去できないことが実験で確認されている。その
意味で、スロット周期に近いトルクリップル成分を前記
磁極シフトの手法で除去し、ごく高調波のトルクリップ
ル成分だけをスキューで除去することに意味がある。ま
た、本来、モータ用電磁鋼板は渦電流損を低減するた
め、通常０．５ｍｍの厚みで表面は電気絶縁膜が施され
ており、ラジアル方向及びロータ回転方向の磁束変化に
対しては渦電流損が発生しにくい構造となっており、ロ
ータ軸方向に磁束が変化するとロータ及びステータで渦
電流損が増加するという問題がある。その意味ではスキ
ューはできるだけ小さい角度の方が望ましい。
は、それ自身でトルクリップルを低減する効果がある
が、さらに高調波のトルクリップルを除去しようとする
ときにスキューの角度を（ステータスロット周期／２）
以下の角度に小さくできるためスキューの問題点を軽減
できるという効果もある。特に図１，図１８に示すリラ
クタンスモータにおいては、スキューをしてもロータ内
の磁束がロータ軸方向にも存在するようになり、スキュ
ー角度以下の周期のトルクリップル成分を低減できるが
十分に除去できないことが実験で確認されている。その
意味で、スロット周期に近いトルクリップル成分を前記
磁極シフトの手法で除去し、ごく高調波のトルクリップ
ル成分だけをスキューで除去することに意味がある。ま
た、本来、モータ用電磁鋼板は渦電流損を低減するた
め、通常０．５ｍｍの厚みで表面は電気絶縁膜が施され
ており、ラジアル方向及びロータ回転方向の磁束変化に
対しては渦電流損が発生しにくい構造となっており、ロ
ータ軸方向に磁束が変化するとロータ及びステータで渦
電流損が増加するという問題がある。その意味ではスキ
ューはできるだけ小さい角度の方が望ましい。
【００５７】特に、ロータの形状と特性の関係が複雑
で、現在でも十分に設計理論が確立していないリラクタ
ンスモータにおいては、ロータ外形及びロータ内部の形
状に関係されないトルクリップル低減手法を確立するこ
とは重要である。例えば、図１８に示すリラクタンスモ
ータのロータは、ロータ外形をほぼ円形形状とし、ロー
タ内部形状のパターンもロータ磁極の磁束分布ができる
だけロータ回転方向に滑らかに変化し、かつ、正弦波的
な分布になるように作られている。そうすることにより
トルクリップルが比較的小さなモータが実現している。
また、ロータ内部のパターン、すなわち、細い磁路１４
間の空隙はより微細なパターンにした方がトルクリップ
ルが低減できることが実験的に確認されている。
で、現在でも十分に設計理論が確立していないリラクタ
ンスモータにおいては、ロータ外形及びロータ内部の形
状に関係されないトルクリップル低減手法を確立するこ
とは重要である。例えば、図１８に示すリラクタンスモ
ータのロータは、ロータ外形をほぼ円形形状とし、ロー
タ内部形状のパターンもロータ磁極の磁束分布ができる
だけロータ回転方向に滑らかに変化し、かつ、正弦波的
な分布になるように作られている。そうすることにより
トルクリップルが比較的小さなモータが実現している。
また、ロータ内部のパターン、すなわち、細い磁路１４
間の空隙はより微細なパターンにした方がトルクリップ
ルが低減できることが実験的に確認されている。
【００５８】図１８のリラクタンスモータの問題点は、
ロータ内部のパターンを微細化したロータをエッチング
技術あるいはワイヤ放電加工機などで製作可能であるが
低コストで量産するために金型を使用したプレス加工で
生産する必要があり図１８に示す程度の粗い内部パター
ンではトルクリップルを十分に小さくできないという問
題、ロータの磁極の境界部近傍にも磁性体が存在するた
めに磁極境界部近傍からステータ側へ意図しない磁束が
存在してしまい出力トルクが低減する問題、同様に力率
及び効率が低くなる問題、同様に高速回転域での界磁弱
め制御による定パワー制御の特性が低下する問題等があ
る。これらの種々問題を解決するためロータ形状を変え
るとトルクリップルが増加するというトレードオフの関
係になっていた。
ロータ内部のパターンを微細化したロータをエッチング
技術あるいはワイヤ放電加工機などで製作可能であるが
低コストで量産するために金型を使用したプレス加工で
生産する必要があり図１８に示す程度の粗い内部パター
ンではトルクリップルを十分に小さくできないという問
題、ロータの磁極の境界部近傍にも磁性体が存在するた
めに磁極境界部近傍からステータ側へ意図しない磁束が
存在してしまい出力トルクが低減する問題、同様に力率
及び効率が低くなる問題、同様に高速回転域での界磁弱
め制御による定パワー制御の特性が低下する問題等があ
る。これらの種々問題を解決するためロータ形状を変え
るとトルクリップルが増加するというトレードオフの関
係になっていた。
【００５９】本発明のトルクリップル低減手法を適用し
た図１，図９のリラクタンスモータにおいては、ロータ
の外形形状は円形ではなくロータの磁極境界部に磁束が
存在しにくいように凹部を作り磁極の境界部近傍にロー
タ中心からステータの方向へ磁束が存在しにくい形状と
している。ロータ内部形状も磁路４，５，６の間の空隙
２５の幅を極力広くし、磁路４，５，６の方向と直角の
方向への磁束の成分が極力小さくなる構造としている。
また、金型を用いてプレス機で低コストに量産できるよ
うにロータ内部形状は十分金型が製作可能な粗い形状と
している。
た図１，図９のリラクタンスモータにおいては、ロータ
の外形形状は円形ではなくロータの磁極境界部に磁束が
存在しにくいように凹部を作り磁極の境界部近傍にロー
タ中心からステータの方向へ磁束が存在しにくい形状と
している。ロータ内部形状も磁路４，５，６の間の空隙
２５の幅を極力広くし、磁路４，５，６の方向と直角の
方向への磁束の成分が極力小さくなる構造としている。
また、金型を用いてプレス機で低コストに量産できるよ
うにロータ内部形状は十分金型が製作可能な粗い形状と
している。
【００６０】従来技術ではこのようなロータ形状とする
と大きなトルクリップルが発生していたが、本発明技術
を適用した図１のモデルは有限要素法を用いたコンピュ
ータシミュレーション評価によりトルクリップルが従来
の１／２から１／２０に低減できることを確認した。図
１８の従来リラクタンスモータに比較しても１／３以下
のトルクリップルであることを確認した。
と大きなトルクリップルが発生していたが、本発明技術
を適用した図１のモデルは有限要素法を用いたコンピュ
ータシミュレーション評価によりトルクリップルが従来
の１／２から１／２０に低減できることを確認した。図
１８の従来リラクタンスモータに比較しても１／３以下
のトルクリップルであることを確認した。
【００６１】図９のロータ形状をさらに図１０のロータ
８の形状に変形しても、コンピュータシミュレーション
の計算誤差程度のごく小さなトルクリップルに押さえら
れることを確認した。図１０のリラクタンスモータは図
９に比較しさらに空隙部を広くして、トルクリップル以
外のモータ特性の改善を図っている。
８の形状に変形しても、コンピュータシミュレーション
の計算誤差程度のごく小さなトルクリップルに押さえら
れることを確認した。図１０のリラクタンスモータは図
９に比較しさらに空隙部を広くして、トルクリップル以
外のモータ特性の改善を図っている。
【００６２】本発明技術により、極端な特殊なロータ形
状でない限りほとんどの形状のロータでもトルクリップ
ルをほとんど零にすることができると考えられる。従っ
て、目的に応じた、より自由度の高いモータ設計が可能
となる。
状でない限りほとんどの形状のロータでもトルクリップ
ルをほとんど零にすることができると考えられる。従っ
て、目的に応じた、より自由度の高いモータ設計が可能
となる。
【００６３】次に、３相、４極、３６スロットの場合の
本発明の実施形態について示す。図１１は、３相、４
極、３６スロットのリラクタンスモータの断面図であ
り、９はそのロータである。図１２はその巻き線図であ
り、３６スロットの内１８スロット分を実線で示してい
る。破線で示す巻き線は残りの１８スロット分の巻き線
の一部である。また、Ｕ，Ｖ、Ｗ相の巻き線はそれぞれ
３６スロット分が直列に巻回され、それぞれの各端Ｘ、
Ｙ、Ｚが結線され中性点Ｎとしスター結線するが、図１
２では１８スロット分の端を中性点Ｎとして示してい
る。また本発明は、デルタ結線、並列巻きなどにも適用
できるものである。
本発明の実施形態について示す。図１１は、３相、４
極、３６スロットのリラクタンスモータの断面図であ
り、９はそのロータである。図１２はその巻き線図であ
り、３６スロットの内１８スロット分を実線で示してい
る。破線で示す巻き線は残りの１８スロット分の巻き線
の一部である。また、Ｕ，Ｖ、Ｗ相の巻き線はそれぞれ
３６スロット分が直列に巻回され、それぞれの各端Ｘ、
Ｙ、Ｚが結線され中性点Ｎとしスター結線するが、図１
２では１８スロット分の端を中性点Ｎとして示してい
る。また本発明は、デルタ結線、並列巻きなどにも適用
できるものである。
【００６４】図１３に、本発明を適用した電流ベクトル
図を示す。これは各３相巻き線へ３相正弦波電流を通電
したと仮定した場合に、各スロットの電流をベクトルと
して表現したものであり、それぞれ電気角で表してい
る。スロット１，７，１３へはＵ，Ｖ，Ｗ相の３相正弦
波電流が通電され、スロット１０，１６，４へはＵ，
Ｖ，Ｗ相とは逆向きの電流であるＸ，Ｙ，Ｚ相の電流が
通電される。その他のスロットへはＵ，Ｖ，Ｗ，Ｘ，
Ｙ，Ｚ相の内、位相の近い２相の巻き線を適切な巻き数
だけそれぞれに巻回することにより、２つの位相の電流
が流され合成された電流が通電される。
図を示す。これは各３相巻き線へ３相正弦波電流を通電
したと仮定した場合に、各スロットの電流をベクトルと
して表現したものであり、それぞれ電気角で表してい
る。スロット１，７，１３へはＵ，Ｖ，Ｗ相の３相正弦
波電流が通電され、スロット１０，１６，４へはＵ，
Ｖ，Ｗ相とは逆向きの電流であるＸ，Ｙ，Ｚ相の電流が
通電される。その他のスロットへはＵ，Ｖ，Ｗ，Ｘ，
Ｙ，Ｚ相の内、位相の近い２相の巻き線を適切な巻き数
だけそれぞれに巻回することにより、２つの位相の電流
が流され合成された電流が通電される。
【００６５】スロット２の電流ベクトルＵＺはスロット
１の電流ベクトルと大きさが同じで位相が２０°異なる
ようにＵ相巻き線とＺ相巻き線の巻き回数を選べば良い
ことになる。Ｚ相はＵ相に対して６０°の位相差を持っ
ているので、Ｕ相成分である電流ベクトルＵＧの大きさ
は（ＣＯＳ２０°−ＳＩＮ２０°／ＴＡＮ６０°）＝
０．７４２２となり、Ｚ相成分である電流ベクトルＺＳ
の大きさは（ＳＩＮ２０°／ＳＩＮ６０°）＝０．３９
４９と計算することができる。この結果、スロット２へ
巻回する巻き線は、Ｕ相巻き線をスロット１のＵ相巻き
線の巻き回数に比較し０．７４２２倍の巻き回数と、Ｚ
相の巻き線を０．３９４９倍の巻き回数だけ巻回すれば
ＵＺ相の電流ベクトルを作ることができる。スロット３
はスロット２に対してＵ相とＺ相の関係が逆になってい
るので、Ｕ相巻き線をスロット１のＵ相巻き線の巻き回
数に比較し０．３９４９倍の巻き回数と、Ｚ相の巻き線
を０．７４２２倍の巻き回数だけ巻回すれば、電流ベク
トルＵＳと電流ベクトルＺＧの合成としてＺＵ相の電流
ベクトルを作ることができる。スロット５，６，８，９
等の巻き線の相及び巻き回数も同様に求めることができ
る。なお、前にも記述したように、各スロットの電流ベ
クトルは図１３で示した電流ベクトルの合成方法以外
に、Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｘ，Ｙ，Ｚ相の組み合わせで無限数の
合成方法があり、どの合成方法でも良い。図１３で示し
た電流ベクトルの合成方法は、最も簡単な合成方法であ
る。
１の電流ベクトルと大きさが同じで位相が２０°異なる
ようにＵ相巻き線とＺ相巻き線の巻き回数を選べば良い
ことになる。Ｚ相はＵ相に対して６０°の位相差を持っ
ているので、Ｕ相成分である電流ベクトルＵＧの大きさ
は（ＣＯＳ２０°−ＳＩＮ２０°／ＴＡＮ６０°）＝
０．７４２２となり、Ｚ相成分である電流ベクトルＺＳ
の大きさは（ＳＩＮ２０°／ＳＩＮ６０°）＝０．３９
４９と計算することができる。この結果、スロット２へ
巻回する巻き線は、Ｕ相巻き線をスロット１のＵ相巻き
線の巻き回数に比較し０．７４２２倍の巻き回数と、Ｚ
相の巻き線を０．３９４９倍の巻き回数だけ巻回すれば
ＵＺ相の電流ベクトルを作ることができる。スロット３
はスロット２に対してＵ相とＺ相の関係が逆になってい
るので、Ｕ相巻き線をスロット１のＵ相巻き線の巻き回
数に比較し０．３９４９倍の巻き回数と、Ｚ相の巻き線
を０．７４２２倍の巻き回数だけ巻回すれば、電流ベク
トルＵＳと電流ベクトルＺＧの合成としてＺＵ相の電流
ベクトルを作ることができる。スロット５，６，８，９
等の巻き線の相及び巻き回数も同様に求めることができ
る。なお、前にも記述したように、各スロットの電流ベ
クトルは図１３で示した電流ベクトルの合成方法以外
に、Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｘ，Ｙ，Ｚ相の組み合わせで無限数の
合成方法があり、どの合成方法でも良い。図１３で示し
た電流ベクトルの合成方法は、最も簡単な合成方法であ
る。
【００６６】次に、ステータの構造を工夫してトルクリ
ップルを低減する方法について示す。図１４は３相、６
極、３６スロットの例である。この例では、６個のスロ
ットと歯を一つの機能単位として考えその角度ＰＰＡで
表している。スロット１から６までで構成される機能単
位を基準に考え、各機能単位の時計回転方向ＣＷの間隔
をそれぞれＳＳＡ１，ＳＳＡ２，ＳＳＡ３、ＳＳＡ４，
ＳＳＡ５、ＳＳＡ６とする。図１４のステータの基本的
な構成方法は、スロット３を含む各機能単位の中心線を
ＢＡＳＥＬとすると、時計回転方向ＣＷの各機能単位の
中心位置が、各６０度に分割された中心線に対して、時
計回転方向ＣＷにそれぞれ１／６スロットピッチ、２／
６スロットピッチ、３／６スロットピッチ、４／６スロ
ットピッチ、５／６スロットピッチだけシフトされてい
るステータの構成方法である。このような構成となって
いる場合は、ロータが６極の対称構造であるとすると、
ステータの各機能単位とロータとの間の電磁気的作用は
それぞれに１／６スリットピッチだけ回転方向にシフト
された作用をすることになり、１スロットピッチ以下の
周期のトルクリップルが低減される結果となる。これは
前記のロータ各磁極位置をシフトする方法と類似の作
用、効果でもある。
ップルを低減する方法について示す。図１４は３相、６
極、３６スロットの例である。この例では、６個のスロ
ットと歯を一つの機能単位として考えその角度ＰＰＡで
表している。スロット１から６までで構成される機能単
位を基準に考え、各機能単位の時計回転方向ＣＷの間隔
をそれぞれＳＳＡ１，ＳＳＡ２，ＳＳＡ３、ＳＳＡ４，
ＳＳＡ５、ＳＳＡ６とする。図１４のステータの基本的
な構成方法は、スロット３を含む各機能単位の中心線を
ＢＡＳＥＬとすると、時計回転方向ＣＷの各機能単位の
中心位置が、各６０度に分割された中心線に対して、時
計回転方向ＣＷにそれぞれ１／６スロットピッチ、２／
６スロットピッチ、３／６スロットピッチ、４／６スロ
ットピッチ、５／６スロットピッチだけシフトされてい
るステータの構成方法である。このような構成となって
いる場合は、ロータが６極の対称構造であるとすると、
ステータの各機能単位とロータとの間の電磁気的作用は
それぞれに１／６スリットピッチだけ回転方向にシフト
された作用をすることになり、１スロットピッチ以下の
周期のトルクリップルが低減される結果となる。これは
前記のロータ各磁極位置をシフトする方法と類似の作
用、効果でもある。
【００６７】図１４について具体的な各角度の例を計算
してみる。１例としてＳＳＡ６＝０と仮定する。スロッ
ト３を含む機能単位に対してスロット３３を含む機能単
位は５／６スロットピッチだけ時計回転方向ＣＷへシフ
トされていることから ＰＰＡ＝（６０°−５／６スロットピッチ） となる。それぞれの機能単位はそれぞれ１／６スロット
ピッチ、２／６スロットピッチ、３／６スロットピッ
チ、４／６スロットピッチ、５／６スロットピッチだけ
シフトされていることから、 ３６０°＝６×ＰＰＡ＋６×（スロットピッチ／６＋ＰＸ） ＝３６０°−４×スロットピッチ＋６×ＰＸ ∴ ＰＸ＝２／３×スロットピッチ となる。
してみる。１例としてＳＳＡ６＝０と仮定する。スロッ
ト３を含む機能単位に対してスロット３３を含む機能単
位は５／６スロットピッチだけ時計回転方向ＣＷへシフ
トされていることから ＰＰＡ＝（６０°−５／６スロットピッチ） となる。それぞれの機能単位はそれぞれ１／６スロット
ピッチ、２／６スロットピッチ、３／６スロットピッ
チ、４／６スロットピッチ、５／６スロットピッチだけ
シフトされていることから、 ３６０°＝６×ＰＰＡ＋６×（スロットピッチ／６＋ＰＸ） ＝３６０°−４×スロットピッチ＋６×ＰＸ ∴ ＰＸ＝２／３×スロットピッチ となる。
【００６８】ステータ全周３６０°が何スロットピッチ
に相当するかを考えると、６×ＰＰＡの間に３６スロッ
トピッチあり、６×（スロットピッチ／６＋ＰＸ）＝５
×スロットピッチなので、合計４１スロットピッチとな
る。従って、整理すると、 １スロットピッチ＝３６０°／４１ ＳＳＡ１＝５／６×スロットピッチ ＝ＳＳＡ２＝ＳＳＡ３＝ＳＳＡ４＝ＳＳＡ５ ＳＳＡ６＝０ ＰＰＡ＝（６０°−５／６スロットピッチ） となる。なお、初期値としたＳＳＡ６もしくはＰＸの選
び方には自由度があり、前記計算で示した値とは異なる
それぞれの値もとることができる。
に相当するかを考えると、６×ＰＰＡの間に３６スロッ
トピッチあり、６×（スロットピッチ／６＋ＰＸ）＝５
×スロットピッチなので、合計４１スロットピッチとな
る。従って、整理すると、 １スロットピッチ＝３６０°／４１ ＳＳＡ１＝５／６×スロットピッチ ＝ＳＳＡ２＝ＳＳＡ３＝ＳＳＡ４＝ＳＳＡ５ ＳＳＡ６＝０ ＰＰＡ＝（６０°−５／６スロットピッチ） となる。なお、初期値としたＳＳＡ６もしくはＰＸの選
び方には自由度があり、前記計算で示した値とは異なる
それぞれの値もとることができる。
【００６９】また、図１４の各スロットの巻き回数は、
本発明の各スロットの電流ベクトルの位相と大きさを適
切に選択する前記手法が適用可能である。
本発明の各スロットの電流ベクトルの位相と大きさを適
切に選択する前記手法が適用可能である。
【００７０】次に、図９に示したリラクタンスモータの
ロータにおけるスキューの効果について説明する。図１
５は、図９の各ロータの磁極中心のシフト量がそれぞれ
０°，１．６７°，３．３３°，５°，６．６７°，
８．３３°の位置にある円周上の各磁極中心線を部分的
に取り出して横軸に並べ、１／６スロットピッチだけス
キューした図である。それぞれの磁極が１／６スロット
ピッチだけシフトされ、さらに、１／６スロットピッチ
だけスキューされた結果、図１５より明らかなようにロ
ータの全周を合計すると、幾何学的には１スロットピッ
チだけスキューした関係になっている。従って、１スロ
ットピッチ以下のトルクリップル成分はほぼ完全に除去
されることになる。実際には、１／６スロットピッチだ
けしかスキューしていないので、スキュー角が大きいと
ロータ軸方向の磁束成分が現れるという弊害もなく、良
好なトルクリップルの除去が可能である。
ロータにおけるスキューの効果について説明する。図１
５は、図９の各ロータの磁極中心のシフト量がそれぞれ
０°，１．６７°，３．３３°，５°，６．６７°，
８．３３°の位置にある円周上の各磁極中心線を部分的
に取り出して横軸に並べ、１／６スロットピッチだけス
キューした図である。それぞれの磁極が１／６スロット
ピッチだけシフトされ、さらに、１／６スロットピッチ
だけスキューされた結果、図１５より明らかなようにロ
ータの全周を合計すると、幾何学的には１スロットピッ
チだけスキューした関係になっている。従って、１スロ
ットピッチ以下のトルクリップル成分はほぼ完全に除去
されることになる。実際には、１／６スロットピッチだ
けしかスキューしていないので、スキュー角が大きいと
ロータ軸方向の磁束成分が現れるという弊害もなく、良
好なトルクリップルの除去が可能である。
【００７１】次に、１スロットピッチ周期以下のトルク
リップルを除去する他の方法について説明する。それ
は、ロータ内部構成の離散的である離散ピッチとステー
タのスロットピッチとが整数倍とならない構成すなわち
バーニアの関係とする方法である。例として、図１０の
ステータスロットとロータの表面近傍の分割された磁路
の関係では、３スロットピッチの間に５個の分割された
磁路が配置される関係になっていることが解る。このバ
ーニアの方法だけでは十分にトルクリップルを低減する
ことはできないが、特に高い高調波成分を除去する効果
があるため、各スロットの電流ベクトルの位相と大きさ
を適切に選択する前記手法とロータのそれぞれの磁極位
置をロータ回転方向にシフトする前記手法とを併用すれ
ばほとんどのトルクリップルを除去することが可能とな
る。
リップルを除去する他の方法について説明する。それ
は、ロータ内部構成の離散的である離散ピッチとステー
タのスロットピッチとが整数倍とならない構成すなわち
バーニアの関係とする方法である。例として、図１０の
ステータスロットとロータの表面近傍の分割された磁路
の関係では、３スロットピッチの間に５個の分割された
磁路が配置される関係になっていることが解る。このバ
ーニアの方法だけでは十分にトルクリップルを低減する
ことはできないが、特に高い高調波成分を除去する効果
があるため、各スロットの電流ベクトルの位相と大きさ
を適切に選択する前記手法とロータのそれぞれの磁極位
置をロータ回転方向にシフトする前記手法とを併用すれ
ばほとんどのトルクリップルを除去することが可能とな
る。
【００７２】次に突極型のステータの歯と巻き線を持つ
永久磁石型同期モータを図１６に示す。これは、３相、
８極のモータである。ロータ２１には永久磁石２０が取
り付けられ、８極の磁極が規則正しく対称形に作られて
いる。ロータの構造については永久磁石をロータ内部に
配置した構造、永久磁石の代わりに励磁巻き線を施した
電磁石界磁でも同様の動作が可能である。ステータ２２
には６個の歯ＳＴＵ，ＳＴＶ，ＳＴＷ，ＳＴＵＺ，ＳＴ
ＶＸ、ＳＴＷＹが配置されている。歯ＳＴＵ，ＳＴＶ，
ＳＴＷの位置関係は、機械角で１２０°づつの間隔で、
電気角でも８極のロータに対して１２０°づつの間隔で
あり、ロータが時計回転方向ＣＷへ回転するときそれら
の位相の順は歯ＳＴＵ，ＳＴＶ，ＳＴＷの順である。歯
ＳＴＵＺは、歯ＳＴＵより機械角で１８７．５°時計回
転方向ＣＷに位置し、モータとしての作用的には電気角
で７．５°×４＝３０°時計回転方向ＣＷに位置してい
る。歯ＳＴＵＺ，ＳＴＶＸ、ＳＴＷＹの相対的関係は機
械角で１２０°の関係に位置している。歯ＳＴＵ，ＳＴ
Ｖ，ＳＴＷにはそれぞれＵ，Ｖ，Ｗ相の巻き線である巻
き線ＭＵ，ＭＶ，ＭＷが単独で巻回されている。歯ＳＴ
ＵＺには、Ｕ相の巻き線である巻き線ＭＵＭとＷ相の逆
相でありＺ相の巻き線である巻き線ＭＺＭが巻回されて
いる。歯ＳＴＶＸには同様に、Ｖ相の巻き線である巻き
線ＭＵＭとＵ相の逆相でありＸ相の巻き線である巻き線
ＭＸＭが巻回されている。歯ＳＴＷＸには同様に、Ｗ相
の巻き線である巻き線ＭＷＭとＶ相の逆相でありＹ相の
巻き線である巻き線ＭＹＭが巻回されている。また、各
歯のロータ回転方向幅は、ロータの１磁極ピッチとほぼ
同じ幅である。各歯の間にはバイパス磁路ＢＰＴが配置
され、ロータが生成する磁束の内歯と歯の間に位置する
ロータ部分の磁束をバイパス磁路ＢＰＴを通過させてス
テータのヨーク部へ導いている。もしバイパス磁路ＢＰ
Ｔがなければ、それらの磁束は一部が各歯に通るなど有
害な作用を及ぼし、モータ出力トルクが低減するなどの
弊害を及ぼす。
永久磁石型同期モータを図１６に示す。これは、３相、
８極のモータである。ロータ２１には永久磁石２０が取
り付けられ、８極の磁極が規則正しく対称形に作られて
いる。ロータの構造については永久磁石をロータ内部に
配置した構造、永久磁石の代わりに励磁巻き線を施した
電磁石界磁でも同様の動作が可能である。ステータ２２
には６個の歯ＳＴＵ，ＳＴＶ，ＳＴＷ，ＳＴＵＺ，ＳＴ
ＶＸ、ＳＴＷＹが配置されている。歯ＳＴＵ，ＳＴＶ，
ＳＴＷの位置関係は、機械角で１２０°づつの間隔で、
電気角でも８極のロータに対して１２０°づつの間隔で
あり、ロータが時計回転方向ＣＷへ回転するときそれら
の位相の順は歯ＳＴＵ，ＳＴＶ，ＳＴＷの順である。歯
ＳＴＵＺは、歯ＳＴＵより機械角で１８７．５°時計回
転方向ＣＷに位置し、モータとしての作用的には電気角
で７．５°×４＝３０°時計回転方向ＣＷに位置してい
る。歯ＳＴＵＺ，ＳＴＶＸ、ＳＴＷＹの相対的関係は機
械角で１２０°の関係に位置している。歯ＳＴＵ，ＳＴ
Ｖ，ＳＴＷにはそれぞれＵ，Ｖ，Ｗ相の巻き線である巻
き線ＭＵ，ＭＶ，ＭＷが単独で巻回されている。歯ＳＴ
ＵＺには、Ｕ相の巻き線である巻き線ＭＵＭとＷ相の逆
相でありＺ相の巻き線である巻き線ＭＺＭが巻回されて
いる。歯ＳＴＶＸには同様に、Ｖ相の巻き線である巻き
線ＭＵＭとＵ相の逆相でありＸ相の巻き線である巻き線
ＭＸＭが巻回されている。歯ＳＴＷＸには同様に、Ｗ相
の巻き線である巻き線ＭＷＭとＶ相の逆相でありＹ相の
巻き線である巻き線ＭＹＭが巻回されている。また、各
歯のロータ回転方向幅は、ロータの１磁極ピッチとほぼ
同じ幅である。各歯の間にはバイパス磁路ＢＰＴが配置
され、ロータが生成する磁束の内歯と歯の間に位置する
ロータ部分の磁束をバイパス磁路ＢＰＴを通過させてス
テータのヨーク部へ導いている。もしバイパス磁路ＢＰ
Ｔがなければ、それらの磁束は一部が各歯に通るなど有
害な作用を及ぼし、モータ出力トルクが低減するなどの
弊害を及ぼす。
【００７３】図１６のモータにＵ，Ｖ，Ｗ相の３相正弦
波電流を通電する場合、各歯とその巻き線の電流の作用
は、図５の電流ベクトルと同様の作用となる。歯ＳＴ
Ｕ，ＳＴＶ，ＳＴＷとそれらの巻き線は、図５のＵ，
Ｖ，Ｗの電流ベクトルに相当し、歯ＳＴＵＺ，ＳＴＶ
Ｘ、ＳＴＷＹとそれらの巻き線は、図５のＵＺ，ＶＸ，
ＷＹの電流ベクトルに相当する。ただし、図５でそうで
あったように、巻き線ＭＵＭ，ＭＺＭ，ＭＶＭ，ＭＸ
Ｍ、ＭＷＭ，ＭＹＭの巻き回数は巻き線ＭＵＭの巻き回
数の０．５７７３５倍の巻き回数である必要がある。こ
の結果、図１６のモータの作用は６相の正弦波電流制御
がなされているかのように作用し、電気角で３０°周
期、機械角で７．５°周期より大きい周期のトルクリッ
プル成分は除去され、存在しない構造となっている。
波電流を通電する場合、各歯とその巻き線の電流の作用
は、図５の電流ベクトルと同様の作用となる。歯ＳＴ
Ｕ，ＳＴＶ，ＳＴＷとそれらの巻き線は、図５のＵ，
Ｖ，Ｗの電流ベクトルに相当し、歯ＳＴＵＺ，ＳＴＶ
Ｘ、ＳＴＷＹとそれらの巻き線は、図５のＵＺ，ＶＸ，
ＷＹの電流ベクトルに相当する。ただし、図５でそうで
あったように、巻き線ＭＵＭ，ＭＺＭ，ＭＶＭ，ＭＸ
Ｍ、ＭＷＭ，ＭＹＭの巻き回数は巻き線ＭＵＭの巻き回
数の０．５７７３５倍の巻き回数である必要がある。こ
の結果、図１６のモータの作用は６相の正弦波電流制御
がなされているかのように作用し、電気角で３０°周
期、機械角で７．５°周期より大きい周期のトルクリッ
プル成分は除去され、存在しない構造となっている。
【００７４】図１６の突極構造の永久磁石電動機は各歯
に作用する電流ベクトルが、モータの作用として、位相
と振幅が均一に作用する構成を実現した例であり、その
趣旨で種々の変形が可能である。例えば、図１３の電流
ベクトル図を実現するように歯の数を増加する、２相と
３相を混在させる、４相以上の多相交流のモータとする
などの方法及びそれらの組み合わせなどである。
に作用する電流ベクトルが、モータの作用として、位相
と振幅が均一に作用する構成を実現した例であり、その
趣旨で種々の変形が可能である。例えば、図１３の電流
ベクトル図を実現するように歯の数を増加する、２相と
３相を混在させる、４相以上の多相交流のモータとする
などの方法及びそれらの組み合わせなどである。
【００７５】次に、図１６のモータにおいて、機械角で
７．５°，電気角で３０°以下の周期のトルクリップル
を低減する方法について説明する。一つの方法は、ステ
ータとロータを相対的に機械角で７．５°だけスキュー
する方法である。このスキューにより機械角で７．５°
以下の周期のトルクリップルをほとんど除去できること
になる。前記手法の効果と併せて、図１６のモータのト
ルクリップルはほとんど除去できたことになる。
７．５°，電気角で３０°以下の周期のトルクリップル
を低減する方法について説明する。一つの方法は、ステ
ータとロータを相対的に機械角で７．５°だけスキュー
する方法である。このスキューにより機械角で７．５°
以下の周期のトルクリップルをほとんど除去できること
になる。前記手法の効果と併せて、図１６のモータのト
ルクリップルはほとんど除去できたことになる。
【００７６】なお、スキュー角が大きいと出力トルクが
減少するという弊害があるので、その意味では図１３の
ベクトル図で示すように歯の数を多くして、スキュー角
が小さくて済むような構成の方がモータの効率がよい。
反面、モータ構造が少し複雑になるという欠点もある。
減少するという弊害があるので、その意味では図１３の
ベクトル図で示すように歯の数を多くして、スキュー角
が小さくて済むような構成の方がモータの効率がよい。
反面、モータ構造が少し複雑になるという欠点もある。
【００７７】その他のトルクリップルを低減する方法と
して、図１６に示すモータを軸方向に２分割し相対的に
機械角で３．７５°だけロータ回転方向にシフトする方
法、あるいは３分割して２．５度づつシフトする方法も
ある。他の方法として、ロータ表面のロータ回転方向磁
束分布が正弦波状に分布するようにロータ磁極構造を工
夫する方法もある。
して、図１６に示すモータを軸方向に２分割し相対的に
機械角で３．７５°だけロータ回転方向にシフトする方
法、あるいは３分割して２．５度づつシフトする方法も
ある。他の方法として、ロータ表面のロータ回転方向磁
束分布が正弦波状に分布するようにロータ磁極構造を工
夫する方法もある。
【００７８】次に図１６の永久磁石モータの製作上の構
成について説明する。図１６ではモータとして電磁気的
に必要な構成だけを示しているが、ステータの鉄心を分
割して各巻き線の巻き線作業が容易になるような工夫な
どが可能である。その１例として、各バイパス磁路ＢＰ
Ｔを実線と破線２３で示すような形状としておき、ステ
ータ２２から分離しておくことにより隣り合う歯と歯の
間のスペースを広くし、巻き線機で各巻き線を巻回し、
その後に各バイパス磁路ＢＰＴを装着する。固定部材２
４はバイパス磁路ＢＰＴの固定強度が不足する場合、隣
接する歯と接合し補強するもので、非磁性体である方が
好ましい。
成について説明する。図１６ではモータとして電磁気的
に必要な構成だけを示しているが、ステータの鉄心を分
割して各巻き線の巻き線作業が容易になるような工夫な
どが可能である。その１例として、各バイパス磁路ＢＰ
Ｔを実線と破線２３で示すような形状としておき、ステ
ータ２２から分離しておくことにより隣り合う歯と歯の
間のスペースを広くし、巻き線機で各巻き線を巻回し、
その後に各バイパス磁路ＢＰＴを装着する。固定部材２
４はバイパス磁路ＢＰＴの固定強度が不足する場合、隣
接する歯と接合し補強するもので、非磁性体である方が
好ましい。
【００７９】通常、巻き線作業時は、歯と歯との間のス
ペースに巻き線機の巻き線を導く電線ガイド棒が通され
るので、歯と歯の間のスペースを広くとることにより、
高速の巻き線作業を行うことが可能となり、また、作業
上の自由度が増すためより正確な巻き線作業による高密
度な巻き線が可能となる。
ペースに巻き線機の巻き線を導く電線ガイド棒が通され
るので、歯と歯の間のスペースを広くとることにより、
高速の巻き線作業を行うことが可能となり、また、作業
上の自由度が増すためより正確な巻き線作業による高密
度な巻き線が可能となる。
【００８０】本発明について、いくつかの例を示して説
明したが、モータの相数、極数、スロット数等を変えた
変形、応用、組み合わせなどが可能である。モータを直
線上に展開して、リニアモータへの応用も可能であり、
それらも本発明に含むものである。
明したが、モータの相数、極数、スロット数等を変えた
変形、応用、組み合わせなどが可能である。モータを直
線上に展開して、リニアモータへの応用も可能であり、
それらも本発明に含むものである。
【００８１】
【発明の効果】本発明により、モータの種々周期のトル
クリップルをそれぞれの手法、あるいはそれらの組み合
わせで低減することができるため、精密な制御の実現、
振動、騒音の低減が可能となる。また、モータ設計は各
種性能の改善がトルクリップル増大とのトレードオフ関
係になっていることが多く、その意味では、ロータ内部
構造に関わりのないトルクリップル低減技術が確立され
ることによりモータの設計自由度が大幅に向上し、モー
タ性能の向上が実現するという効果もある。なお、本発
明の対象となるモータは永久磁石型の同期モータ、リラ
クタンスモータ、インダクションモータなどほとんどの
種類のモータである。
クリップルをそれぞれの手法、あるいはそれらの組み合
わせで低減することができるため、精密な制御の実現、
振動、騒音の低減が可能となる。また、モータ設計は各
種性能の改善がトルクリップル増大とのトレードオフ関
係になっていることが多く、その意味では、ロータ内部
構造に関わりのないトルクリップル低減技術が確立され
ることによりモータの設計自由度が大幅に向上し、モー
タ性能の向上が実現するという効果もある。なお、本発
明の対象となるモータは永久磁石型の同期モータ、リラ
クタンスモータ、インダクションモータなどほとんどの
種類のモータである。
【００８２】また、突極型の永久磁石型同期モータにお
いては、バイパス磁路ＢＰＴを巻き線作業後に取り付け
可能とすることにより、その生産性の向上、巻き線の高
密度化による出力トルクの向上もできる。
いては、バイパス磁路ＢＰＴを巻き線作業後に取り付け
可能とすることにより、その生産性の向上、巻き線の高
密度化による出力トルクの向上もできる。
【図１】 本発明のリラクタンスモータの断面図であ
る。
る。
【図２】 図１のモータの全節巻きの巻き線図である。
【図３】 図２の巻き線を行ったときの電流ベクトル図
である。
である。
【図４】 図１のモータの短節巻きの巻き線図である。
【図５】 図４の巻き線を行ったときの電流ベクトル図
である。
である。
【図６】 電流ベクトルとスロット幅との関係を示す図
である。
である。
【図７】 本発明の永久磁石型モータのロータである。
【図８】 本発明の永久磁石型モータのロータである。
【図９】 図１のモータのロータの拡大説明図である。
【図１０】 本発明のリラクタンスモータの断面図であ
る。
る。
【図１１】 リラクタンスモータの断面図である。
【図１２】 図１１のモータの巻き線図である。
【図１３】 図１２の巻き線図に基づく本発明の電流ベ
クトル図である。
クトル図である。
【図１４】 本発明のステータ断面図である。
【図１５】 ロータの磁極シフト技術とスキューの関係
を示す図である。
を示す図である。
【図１６】 本発明の突極構造の永久磁石型同期モータ
の断面図である。
の断面図である。
【図１７】 従来の永久磁石型モータの断面図である。
【図１８】 従来のリラクタンスモータの断面図であ
る。
る。
【図１９】 従来のインダクションモータの断面図であ
る。
る。
【図２０】 従来の突極構造の永久磁石型同期モータの
断面図である。
断面図である。
１ ロータ軸、３ ロータ鋼板、４，５，６ 磁路、７
ステータ。
ステータ。
Claims (11)
- 【請求項１】ステータに巻き線を配設する複数のスロッ
トが円周上に配置される多相の交流モータにおいて、 前記多相の正弦波電流が通電されるとき、ステータの各
スロット内の巻き回数と通電電流の積、すなわちアンペ
ア・ターン数で表される電流ベクトルの位相と振幅が、
それぞれのスロットを基準にして見た時にほぼ等しくな
るように、各スロットに各相の巻き線が巻回されている
ことを特徴とするトルクリップルを低減したモータ。 - 【請求項２】ステータの各歯のロータ回転方向の位置
は、ステータの内周に均一に配置し、 各スロットの断面積が、各スロットの巻き線の量にほぼ
比例するような面積関係となるスロット、 を備えることを特徴とする請求項１項記載のトルクリッ
プルを低減したモータ。 - 【請求項３】ステータに巻き線を配設する複数のスロッ
トが円周上に配置される多相の交流モータにおいて、 ステータのそれぞれの歯の間隔が各スロット内に配設さ
れている巻き線が作り出す電流ベクトルの大きさ、すな
わち電流最大値にほぼ比例していることを特徴とするト
ルクリップルを低減したモータ。 - 【請求項４】ロータに複数の磁極を持ち、その各磁極の
ロータ回転方向位置が等間隔である位置に対してステー
タの１スロットピッチのＮＮ／ＮＲ（ここでＮＮは各磁
極ごとにきめる整数であり、そのロータの全磁極の中に
は２種類以上の整数があり、ＮＲはロータの磁極をロー
タ回転方向にシフトする種類を表しそのロータに固有の
１種類の整数である）だけロータ回転方向にシフトした
構造のロータ、 を備えることを特徴とする請求項１項記載のトルクリッ
プルを低減したモータ。 - 【請求項５】ロータとステータを相対的に（スロットピ
ッチ／２）以下の角度でロータ回転方向にスキューする
かあるいはロータ軸方向に２組以上に分割し相対的にロ
ータ回転方向にずらしてスキューと同等の効果を得る構
造であることを特徴とする請求項４項記載のトルクリッ
プルを低減したモータ。 - 【請求項６】ロータの各磁極の内部構成が電磁気的に離
散的な構成であるモータにおいて、 ロータ内部構成の離散的である離散ピッチとステータの
スロットピッチとが整数倍とならない構成すなわちバー
ニアの関係となっていることを特徴とする請求項４項記
載のトルクリップルを低減したモータ。 - 【請求項７】ロータ外周にＮ極あるいはＳ極がロータ回
転方向にほぼ連続して配置されている永久磁石型の同期
電動機において、 Ｎ極磁極とＳ極磁極との境界位置がロータ回転方向に等
間隔である位置に対してステータの１スロットピッチの
ＮＮ／ＮＲだけロータ回転方向にシフトした構造のロー
タ、 を備えることを特徴とする請求項４項又は５項記載のト
ルクリップルを低減したモータ。 - 【請求項８】ステータに巻き線を配設する複数のスロッ
トが円周上に配置される多相の交流モータにおいて、 ステータの磁極数をＮＰＰとすると、ステータをロータ
回転方向にＮＰＰ以下の数ＮＰＰ１に機能的に分割し、
分割されたステータの機能ブロックがロータ回転方向位
置に等間隔である位置に対してステータの１スロットピ
ッチのＮＰＰ２／ＮＰＰ１（ここでＮＰＰ２は整数であ
る）だけロータ回転方向にシフトした構造のステータ、 を備えることを特徴とするトルクリップルを低減したモ
ータ。 - 【請求項９】ステータの一つの巻き線は一つの歯に巻回
するような突極構造のステータを持つＮＢ相の永久磁石
型同期モータにおいて、 （ＮＢ＋２）個以上のステータの歯を備え、 ２個以上のステータの歯にはそれぞれ２種類以上の相の
巻き線が巻回された合成巻き線を備えていることを特徴
とするトルクリップルを低減したモータ。 - 【請求項１０】ステータの各歯のロータ回転方向位置
は、ステータの円周上に電気角で（ＮＢ＋２）個以上の
種類の位相の位置ＡＥに配置され、 ステータの各歯に巻かれた巻き線の全電流合計をそれぞ
れの歯の電流ベクトルとして表したとき各歯の電流ベク
トルの大きさがほぼ等しく、 前記電流ベクトルの方向は、各歯が配置されたロータ回
転方向位置の電気角的位相にほぼ一致していることを特
徴とする請求項９項記載のトルクリップルを低減したモ
ータ。 - 【請求項１１】ステータの歯のロータ回転方向位置が電
気角でＡＥとすると、各歯の電気角ＡＥもしくは（ＡＥ
−１８０°）がそれぞれ０°から１８０°の間に整数Ｎ
ＳＫに等分に配置され、 ロータとステータとが相対的にほぼ（１８０°／ＮＳ
Ｋ）の角度もしくはその整数倍の角度だけスキューして
いることを特徴とする請求項９項記載のトルクリップル
を低減したモータ。
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