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公開番号2024128691
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-24
出願番号2023037825
出願日2023-03-10
発明の名称誘導電動機
出願人国立大学法人長崎大学
代理人個人,個人
主分類H02K 3/28 20060101AFI20240913BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】固定子電流による回転磁界に含まれる不要な成分の影響を除去できるようにした誘導電動機を提供する。
【解決手段】誘導電動機1は、固定子巻線22を分数スロット集中巻とし、回転子巻線32を全節巻とすると共に、回転子3の極数をP、固定子2のスロット数をM、P/2とMの最大公約数をG、回転子3を駆動する力を発生させる調波成分の次数をν_m、その高調波の次数をν_nとしたとき、極数Pは、(1)式で求められる次数ν_mの調波成分以外の主要な調波成分が、(2)式で求められる次数ν_nの高調波成分に含まれない値とした。
ν_m=P/(2G)・・・(1)
ν_n=(2K+1)ν_m・・・(2)
但し、Pは偶数である。また、Kは1以上の自然数とし、かつ、ν_nが入力電力の相数の倍数である場合の値は含まない。
【選択図】図1A
特許請求の範囲【請求項１】
固定子巻線を有した固定子と、
回転子巻線を有し、前記固定子と対向する回転子を備え、
前記固定子巻線を、前記固定子の１つずつの歯部に巻線を直巻きとした分数スロット集中巻とし、前記回転子巻線を全節巻とすると共に、
前記回転子の極数をＰ、前記固定子のスロット数をＭ、Ｐ／２とＭの最大公約数をＧ、前記回転子を駆動する力を発生させる調波成分の次数をν
ｍ
、その高調波の次数をν
ｎ
としたとき、
前記極数Ｐは、（１）式で求められる次数ν
ｍ
の調波成分以外の主要な調波成分が、（２）式で求められる次数ν
ｎ
の高調波成分に含まれない値とした
誘導電動機。
ν
ｍ
＝Ｐ／（２Ｇ）・・・（１）
ν
ｎ
＝（２Ｋ＋１）ν
ｍ
・・・（２）
但し、Ｐは偶数である。また、Ｋは１以上の自然数とし、かつ、ν
ｎ
が入力電力の相数の倍数である場合の値は含まない。
続きを表示（約 300 文字）【請求項２】
次数ν
ｍ
は、２以上である
請求項１に記載の誘導電動機。
【請求項３】
Ｍ＝１２、Ｐ＝１０とした
請求項１に記載の誘導電動機。
【請求項４】
前記回転子巻線は、３組ずつあるいは奇数組ずつの巻線をＹ字あるいはスター結線とした
請求項１に記載の誘導電動機。
【請求項５】
前記固定子のスロットのピッチをＡ、前記固定子のスロット間の開口幅をＣ、前記回転子のスロットのピッチをＤとしたとき、
Ａ＞Ｃ＝Ｎ×Ｄ（Ｎは自然数）とした
請求項１～請求項４の何れか１項に記載の誘導電動機。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導電動機に関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
誘導電動機は、自己始動性、信頼性、経済性に優れているため、ポンプ、送風機、圧縮機など産業用駆動装置として広く使用されている。構造としては、固定子巻線を分布巻とし、回転子巻線をかご形巻線とすることが一般的である。
【０００３】
しかし、固定子巻線を分布巻とすると、固定子コアの両端より外に張り出した部分いわゆるコイルエンドが長くなるため、コイルエンドにおける巻線コイルの銅損が大きい、銅の使用量が増える、電動機全体の長手方向の寸法が長くなるという問題がある。
【０００４】
これに対し、固定子巻線を集中巻にすれば、コイルエンドが長くなることに起因したこれらの問題は回避される。一方、固定子巻線を集中巻にした誘導電動機では、固定子と回転子との間のすき間であるギャップ中の磁束密度分布に、波長の異なるいくつかの空間調波が含まれる。
【０００５】
誘導電動機は、固定子電流により回転磁界が発生し、回転磁界により回転子電流が誘導され、回転磁界と回転子電流により回転子を回転させるトルクが生成される。固定子巻線を集中巻にした誘導電動機では、ギャップ中の磁束密度分布にいくつかの空間調波が含まれることで、それぞれの空間調波の回転磁界により回転子電流が誘導され、それぞれに応じたトルクが生成される。
【０００６】
固定子巻線を集中巻にした誘導電動機では、主要な空間調波による回転磁界に由来するトルクのうち最も大きいトルクが回転子の駆動に寄与する。これに対し、それ以外の空間調波による回転磁界は、上記と異なる速度で回転するため、回転子の駆動に悪影響を及ぼす。そして、回転子が従来のかご形巻線であると、この問題を回避できない。
【０００７】
これに対して、特許文献１では、固定子に集中巻したコイルを備え、回転子が、電気的に互いに分離された少なくとも２組のかご形短絡巻線導体を備える回転電機が記載されている。特許文献１に記載のかご形短絡巻線導体は、回転子巻線（導体）が分布巻の波巻と同一の形態である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
特表２００７－５０７１９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に記載の固定子は、３スロット２極の分数スロット集中巻である。この場合、ギャップ中の磁束密度分布の空間調波において基本波、第２高調波、第４高調波、第５高調波が主要な成分となる。この場合の駆動に必要な成分は基本波である。回転子巻線は、それ以外の成分の内、第２高調波と第４高調波を抑制するが、第５高調波に対しては完全な抑制効果がない。そのため、トルク脈動の増加や自己始動ができなくなるという不都合が生じる。
【００１０】
本発明は、このような課題を解決するためなされたもので、固定子電流による回転磁界に含まれる不要な成分の影響を除去できるようにした誘導電動機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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