JPH1189199A - Axial air gap type synchronous motor - Google Patents
Axial air gap type synchronous motorInfo
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- JPH1189199A JPH1189199A JP9256025A JP25602597A JPH1189199A JP H1189199 A JPH1189199 A JP H1189199A JP 9256025 A JP9256025 A JP 9256025A JP 25602597 A JP25602597 A JP 25602597A JP H1189199 A JPH1189199 A JP H1189199A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、永久磁石を備えた
軸方向空隙形同期モータに関し、特にコギングトルクを
低減するものに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an axial gap type synchronous motor having a permanent magnet, and more particularly to a motor for reducing cogging torque.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来技術では、軸方向空隙形モータは、
図3の(a) 、(b) に示すように、円周方向にN,Sの極
性が交互に位置するように軸方向に着磁され、両面にそ
れぞれm(mは正数)個の磁極対を形成した円板状の永
久磁石から成るロータ3と、ロータ3の両面に空隙を介
して対向するそれぞれn(nは正数)個のステータ歯部
11(11a、11b、11c....)、21(21
a、21b、21c....)を有する第1ステータ1
と第2ステータ2と、各ステータ1、2に巻回した電機
子コイル5、ロータ3の表面に垂直に配設したシャフト
6、第1ステータ1と第2ステータ2の間に配設された
両ステータを接続するリング状のフレーム7を備えてお
り、ロータ3を挟み第1ステータ1および第2ステータ
2間で発生するコギングトルクを相殺するために、第1
ステータ1および第2ステータ2のステータ歯部11、
21の位置を互いに周方向に180/(m×n)度ずら
して配置するようにしたものが提案されている(例え
ば、特開平7ー336967号公報)。2. Description of the Related Art In the prior art, an axial gap type motor is
As shown in FIGS. 3A and 3B, the magnets are magnetized in the axial direction so that the polarities of N and S are alternately located in the circumferential direction, and m (m is a positive number) on each side. A rotor 3 composed of a disk-shaped permanent magnet having a magnetic pole pair formed thereon and n (n is a positive number) stator teeth 11 (11a, 11b, 11c. ..), 21 (21
a, 21b, 21c. . . . The first stator 1 having
, A second stator 2, an armature coil 5 wound on each of the stators 1, 2, a shaft 6 disposed vertically on the surface of the rotor 3, and disposed between the first stator 1 and the second stator 2. A ring-shaped frame 7 for connecting the two stators is provided, and a first cogging torque generated between the first stator 1 and the second stator 2 is interposed between the first and second stators 1 and 2.
Stator teeth 11 of the stator 1 and the second stator 2,
21 have been proposed which are arranged so as to be shifted from each other by 180 / (m × n) degrees in the circumferential direction (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-336967).
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来技術で
は、図4に示す第1、第2ステータ間の位置ずれ角度に
対するトルクとコギングトルクの関係から、位置ずれ角
度が大きくなるにつれコギングトルクは減少し、ある角
度にて最小となり、つぎに大きくなっていく。したがっ
て位置ずれをコギングトルクが最小となるよう設定して
いた。一方トルクは位置ずれが大きくなるにつれ減少し
ていく。そのため、従来技術ではコギングトルクは低減
するが、トルクも低減するという問題があった。また、
図5に示すロータの回転角度に対する軸方向のギャップ
吸引力の関係からわかるように、ロータの回転角度が変
化するごとに軸方向のギャップ吸引力が変動するためモ
ータが振動する問題もあった。そこで、本発明はトルク
を低下させることなく、コギングトルクを低減すること
ができる軸方向空隙形モータを提供することを目的とす
る。However, in the prior art, the cogging torque decreases as the displacement angle increases, from the relationship between the torque and the cogging torque with respect to the displacement angle between the first and second stators shown in FIG. Then, it becomes minimum at a certain angle and then increases. Therefore, the displacement is set so that the cogging torque is minimized. On the other hand, the torque decreases as the displacement increases. For this reason, in the related art, the cogging torque is reduced, but the torque is also reduced. Also,
As can be seen from the relationship between the rotation angle of the rotor and the gap suction force in the axial direction shown in FIG. 5, there is also a problem that the motor vibrates because the gap suction force in the axial direction changes every time the rotation angle of the rotor changes. Therefore, an object of the present invention is to provide an axial gap motor that can reduce cogging torque without lowering the torque.
【0004】[0004]
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、本発明は、円周方向にN,Sの極性が交互に位置す
るように軸方向に着磁され、両面にそれぞれm(mは整
数)個の磁極対を形成した円板状の永久磁石から成るロ
ータと、前記ロータの両面に空隙を介して垂直方向に対
向するそれぞれn(nは整数)個のステータ歯部を有す
る第1ステータおよび第2ステータと、前記第1ステー
タと前記第2ステータの間に配設された両ステータを接
続するリング状のフレームと、を備えた軸方向空隙形モ
ータにおいて、前記フレームは、前記第1ステータおよ
び第2ステータの外周に対向して設けた非磁性体からな
る第1フレームおよび第2フレームと、この第1フレー
ムおよび第2フレームとの間に挟まれて配設された周方
向に移動自在な磁性体からなる中間フレームとより構成
され、前記中間フレームは、円周上に前記ロータの径方
向に向かって空隙を介して設けたn(nは整数)個のフ
レーム歯部を有することを特徴とするものである。ま
た、前記フレーム歯部は、個別に前記中間フレーム内を
空隙方向に向かって移動自在としたものである。また、
前記フレーム歯部の位置を前記中間フレームの周方向に
180/(m×n)度ずつずらして配置したものであ
る。上記手段により、第1フレームおよび第2フレーム
との間において、ロータの径方向に向かってフレーム歯
部を有する周方向に移動自在な磁性体からなる中間フレ
ームを配設し、各フレーム歯部は、個別に中間フレーム
内を空隙方向に向かって移動自在とすることで、第1、
第2ステータとロータ間に発生するコギングトルクを、
ロータの磁石と中間フレーム間に逆位相のコギングトル
クを発生させ相殺するので、トルクを低下させることな
くコギングトルクを低減することができる。In order to solve the above problems, the present invention is directed to an axially magnetized magnet in which the polarities of N and S are alternately arranged in the circumferential direction, and m (m Is an integer) disk-shaped permanent magnet formed with a magnetic pole pair, and n (n is an integer) stator teeth portions vertically opposed to both surfaces of the rotor via a gap. An axial gap type motor including: a first stator and a second stator; and a ring-shaped frame that connects the two stators disposed between the first stator and the second stator. A first frame and a second frame made of a non-magnetic material provided to face the outer periphery of the first stator and the second stator, and a circumferential direction interposed between the first frame and the second frame; Movable magnet An intermediate frame formed of a body, wherein the intermediate frame has n (n is an integer) frame tooth portions provided on the circumference in the radial direction of the rotor with a gap therebetween. Is what you do. Further, the frame teeth are individually movable within the intermediate frame toward the gap. Also,
The positions of the frame teeth are shifted by 180 / (m × n) degrees in the circumferential direction of the intermediate frame. By the above means, an intermediate frame made of a magnetic body movable in the circumferential direction having frame teeth in the radial direction of the rotor is provided between the first frame and the second frame. First, by being individually movable in the gap direction in the intermediate frame,
The cogging torque generated between the second stator and the rotor is
Since cogging torques of opposite phases are generated and canceled between the magnets of the rotor and the intermediate frame, the cogging torque can be reduced without reducing the torque.
【0005】[0005]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図に基づ
いて説明する。図1の(a)は、本発明の実施例を示す
軸方向空隙形モータの側断面図、(b)は(a)のA−
A’線に沿う断面図である。本発明の軸方向空隙形モー
タは、6極4スロットの第1ステータと第2ステータと
からなるものであって、従来例と同じ構成要素には同一
符号を付してその説明を省略し、異なる構成要素には新
たな符号を付している。従来例と異なるのは、第1ステ
ータ1および第2ステータ2の外周に対向して非磁性体
からなる第1フレーム12および第2フレーム22が設
けられ、この第1フレーム12および第2フレーム22
との間に周方向に移動自在な磁性体からなる中間フレー
ム4を挟んで配設しており、この中間フレーム4は、円
周上にロータ3の径方向に向かって空隙を介してn(n
は整数)個のフレーム歯部41a、41b、41c、4
1dを設けてある点である。また、中間フレーム4内に
は、フレーム歯部41a、41b、41c、41dが配
設される位置に図示しない雌ねじを設け、一方、フレー
ム歯部41a、41b、41c、41dの外周にはそれ
ぞれ図示しない雄ねじを設けて、各フレーム歯部をネジ
部により個別に対向するロータの空隙方向に向かって微
小に移動自在としたものである。ここで、特にフレーム
歯部の移動手段は上記のように限定されるものではな
い。さらに、フレーム歯部41a、41b、41c、4
1dの位置を中間フレーム4の周方向に180/(m×
n)度ずつずらして配置したものである。このような構
成において、コギングトルクはロータ1回転あたり、ロ
ータとステータ歯部の吸引力により磁極数(6)とスロ
ット数(4)の最小公倍数である12周期の山をもつ波
形となる。また、ロータ3と中間フレーム4のフレーム
歯部41a、41b、41c、41d間にも同様に磁気
吸引力による12周期の山をもつコギングトルクを発生
2する。したがって、第1ステータ1のステータ歯部1
1、第2ステータ2のステータ歯部21とフレーム歯部
41a、41b、41c、41dを両者のコギングトル
クが相殺するように配置する。次に動作について説明す
る。図2の(a)はステータ歯部とフレーム歯部の位置
ずれ角度に対するトルク、コギングトルクの関係を示す
図、(b)はステータ歯部とフレーム歯部の位置ずれ角
度の関係を示す説明図である。コギングトルクが最小に
なる配置でもピークトルクは減少しない。なおロータ3
の着磁むら、第1、第2ステータ1、2の加工誤差、組
立誤差のためにコギングトルク波形が基本波形からずれ
る場合がある。この場合は中間フレーム4と第1、第2
ステータ1、2の周方向配置の微調整、およびフレーム
歯部41a 〜41d の径方向ギャップ長を個別に調整す
ることによりコギングトルクを低減することができる。
実際に実機を用いてその特性の確認をしたところ、コギ
ングトルクは従来例と同等に低減し(定格トルクの3%
以下)、且つ、トルクは120%増の結果が得られた。
また図5に示すように、軸方向の吸引力は一定となり、
モータが振動する問題も解決した。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1A is a side sectional view of an axial gap type motor showing an embodiment of the present invention, and FIG.
It is sectional drawing which follows the A 'line. The axial gap type motor according to the present invention includes a first stator and a second stator having 6 poles and 4 slots. The same reference numerals are given to the same components as those in the conventional example, and the description thereof will be omitted. Different components have been given new reference numerals. The difference from the conventional example is that a first frame 12 and a second frame 22 made of a non-magnetic material are provided facing the outer periphery of the first stator 1 and the second stator 2, and the first frame 12 and the second frame 22 are formed.
And an intermediate frame 4 made of a magnetic material that is movable in the circumferential direction is interposed between the intermediate frame 4 and the intermediate frame 4. n
Are integers) frame teeth 41a, 41b, 41c, 4
1d. Further, in the intermediate frame 4, female screws (not shown) are provided at positions where the frame teeth 41a, 41b, 41c, and 41d are provided, while female screws (not shown) are provided on the outer periphery of the frame teeth 41a, 41b, 41c, and 41d, respectively. A male screw which is not provided is provided so that each frame tooth portion can be slightly moved in the direction of the gap of the opposed rotor by the screw portion. Here, the means for moving the frame teeth is not particularly limited as described above. Further, the frame teeth 41a, 41b, 41c, 4
1d in the circumferential direction of the intermediate frame 4 by 180 / (mx
n) They are arranged shifted by degrees. In such a configuration, the cogging torque has a waveform having a peak of 12 periods, which is the least common multiple of the number of magnetic poles (6) and the number of slots (4), due to the attraction of the rotor and the stator teeth per rotation of the rotor. Similarly, a cogging torque having a peak of 12 periods is generated 2 between the rotor 3 and the frame teeth 41a, 41b, 41c, 41d of the intermediate frame 4 by the magnetic attraction force. Therefore, the stator teeth 1 of the first stator 1
First, the stator teeth 21 of the second stator 2 and the frame teeth 41a, 41b, 41c, 41d are arranged such that the cogging torques of the two cancel each other. Next, the operation will be described. FIG. 2A is a diagram illustrating a relationship between a torque and a cogging torque with respect to a misalignment angle between a stator tooth portion and a frame tooth portion, and FIG. 2B is an explanatory diagram illustrating a relationship between a misalignment angle between a stator tooth portion and a frame tooth portion. It is. Even in the arrangement where the cogging torque is minimized, the peak torque does not decrease. Rotor 3
In some cases, the cogging torque waveform deviates from the basic waveform due to the uneven magnetization, the processing error of the first and second stators 1 and 2, and the assembly error. In this case, the intermediate frame 4 and the first and second frames
The cogging torque can be reduced by finely adjusting the circumferential arrangement of the stators 1 and 2 and individually adjusting the radial gap length of the frame teeth 41a to 41d.
When the characteristics were confirmed using an actual machine, the cogging torque was reduced to the same level as the conventional example (3% of the rated torque).
Below), and the torque was increased by 120%.
Also, as shown in FIG. 5, the suction force in the axial direction becomes constant,
The problem of motor vibration has been solved.
【0006】[0006]
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、ステ
ータとロータ間に発生するコギングトルクを、ロータの
磁石と中間フレーム間に逆位相のコギングトルクを発生
させ相殺することにより、トルクを低下させることなく
コギングトルクを低減できる効果がある。As described above, according to the present invention, the cogging torque generated between the stator and the rotor is generated by canceling the opposite phase cogging torque between the magnets of the rotor and the intermediate frame to cancel the torque. There is an effect that the cogging torque can be reduced without lowering.
【図1】(a)は本発明の実施例を示す軸方向空隙形同
期モータの側断面図、(b)は(a)のA−A’線に沿
う断面図である。1A is a side sectional view of an axial gap type synchronous motor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a sectional view taken along line AA ′ of FIG.
【図2】(a)はステータ歯部とフレーム歯部の位置ず
れ角度に対するトルク、コギングトルクの関係を示す
図、(b)はステータ歯部とフレーム歯部の位置ずれ角
度の関係を示す説明図である。2A is a diagram illustrating a relationship between a torque and a cogging torque with respect to a misalignment angle between a stator tooth portion and a frame tooth portion. FIG. 2B is a diagram illustrating a relationship between a misalignment angle between a stator tooth portion and a frame tooth portion. FIG.
【図3】(a)は従来例を示す軸方向空隙形同期モータ
の側断面図、(b)は(a)のロータとステータの周方
向展開図である。3A is a side sectional view of an axial gap type synchronous motor showing a conventional example, and FIG. 3B is a circumferential development of a rotor and a stator shown in FIG.
【図4】従来例の第1、第2ステータ間の位置ずれ角度
に対するトルク、コギングトルクの関係を示す図であ
る。FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a torque and a cogging torque with respect to a misalignment angle between first and second stators in a conventional example.
【図5】ロータ回転角度に対する軸方向吸引力を示す図
である。FIG. 5 is a diagram showing an axial suction force with respect to a rotor rotation angle.
1:第1ステータ 11:ステータ歯部 12:第1フレーム 2:第2ステータ 21:ステータ歯部 22:第2フレーム 3:ロータ 4:中間フレーム 41a,41b,41c,41d:フレーム歯部 5:電機子コイル 6:シャフト 1: first stator 11: stator teeth 12: first frame 2: second stator 21: stator teeth 22: second frame 3: rotor 4: intermediate frame 41a, 41b, 41c, 41d: frame teeth 5: Armature coil 6: Shaft
Claims (3)
るように軸方向に着磁され、両面にそれぞれm(mは整
数)個の磁極対を形成した円板状の永久磁石から成るロ
ータと、前記ロータの両面に空隙を介して垂直方向に対
向するそれぞれn(nは整数)個のステータ歯部を有す
る第1ステータおよび第2ステータと、前記第1ステー
タと前記第2ステータの間に配設された両ステータを接
続するリング状のフレームと、を備えた軸方向空隙形モ
ータにおいて、 前記フレームは、前記第1ステータおよび第2ステータ
の外周に対向して設けた非磁性体からなる第1フレーム
および第2フレームと、この第1フレームおよび第2フ
レームとの間に挟まれて配設された周方向に移動自在な
磁性体からなる中間フレームとより構成され、 前記中間フレームは、円周上に前記ロータの径方向に向
かって空隙を介して設けたn(nは整数)個のフレーム
歯部を有することを特徴とする軸方向空隙形同期モー
タ。1. A disk-shaped permanent magnet which is magnetized in the axial direction so that polarities of N and S are alternately located in a circumferential direction, and has m (m is an integer) magnetic pole pairs on both surfaces. , A first stator and a second stator each having n (n is an integer) stator teeth vertically opposed to both surfaces of the rotor with a gap therebetween, and the first stator and the second stator. A ring-shaped frame disposed between the stators for connecting the two stators, wherein the frame is provided with a non-rotating frame provided opposite to the outer periphery of the first and second stators. A first frame and a second frame made of a magnetic material, and an intermediate frame made of a magnetic material movable in a circumferential direction and interposed between the first frame and the second frame; Intermediate Over arm, the axial gap type synchronous motor characterized by having a (where n is an integer) n provided with a gap toward the radial direction of the rotor on the circumference frames teeth.
レーム内を空隙方向に向かって移動自在とした請求項1
記載の軸方向空隙形同期モータ。2. The frame tooth portion is individually movable in the intermediate frame toward the gap.
The axial gap type synchronous motor as described in the above.
ームの周方向に180/(m×n)度ずつずらして配置
した請求項1または2に記載の軸方向空隙形同期モー
タ。3. The axial gap type synchronous motor according to claim 1, wherein the positions of the frame teeth are shifted by 180 / (m × n) degrees in the circumferential direction of the intermediate frame.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25602597A JP4026199B2 (en) | 1997-09-03 | 1997-09-03 | Axial gap synchronous motor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25602597A JP4026199B2 (en) | 1997-09-03 | 1997-09-03 | Axial gap synchronous motor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1189199A true JPH1189199A (en) | 1999-03-30 |
JP4026199B2 JP4026199B2 (en) | 2007-12-26 |
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Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4026199B2 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1414140A1 (en) * | 2002-10-14 | 2004-04-28 | Deere & Company | Electric machine, in particular an axial gap brushless DC motor |
US6995494B2 (en) | 2002-10-14 | 2006-02-07 | Deere & Company | Axial gap brushless DC motor |
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US7501733B2 (en) | 2004-05-18 | 2009-03-10 | Seiko Epson Corporation | Electric machine |
-
1997
- 1997-09-03 JP JP25602597A patent/JP4026199B2/en not_active Expired - Fee Related
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