JP2001309584A - 回転電機のステータ構造 - Google Patents
回転電機のステータ構造Info
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- JP2001309584A JP2001309584A JP2000124748A JP2000124748A JP2001309584A JP 2001309584 A JP2001309584 A JP 2001309584A JP 2000124748 A JP2000124748 A JP 2000124748A JP 2000124748 A JP2000124748 A JP 2000124748A JP 2001309584 A JP2001309584 A JP 2001309584A
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- cogging torque
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- Pending
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- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 永久磁石が止着されたロータに、電機子コイ
ルが巻装されたステータを対向配設してなる回転電機に
おいて、コギングトルクの低減を計るべくティ−スに補
助溝を設けるにあたり、ステータの有効磁束の低下をで
きるだけ抑えながら、効果的にコギングトルクを低減で
きるようにする。 【解決手段】 補助溝３ｃを、ティ−ス３ｂの中心から
周回り方向何れか一方側に偏倚した位置に形成し、かつ
隣接するティ−ス３ｂ同志の補助溝３ｃは、偏倚方向が
交互に異なるようにした。
ルが巻装されたステータを対向配設してなる回転電機に
おいて、コギングトルクの低減を計るべくティ−スに補
助溝を設けるにあたり、ステータの有効磁束の低下をで
きるだけ抑えながら、効果的にコギングトルクを低減で
きるようにする。 【解決手段】 補助溝３ｃを、ティ−ス３ｂの中心から
周回り方向何れか一方側に偏倚した位置に形成し、かつ
隣接するティ−ス３ｂ同志の補助溝３ｃは、偏倚方向が
交互に異なるようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、整流子を必要とし
ないブラシレスモータ等の回転電機のステータ構造の技
術分野に属するものである。
ないブラシレスモータ等の回転電機のステータ構造の技
術分野に属するものである。
【０００２】
【従来の技術】今日、回転電機の一例として、電機子コ
イルが巻装された複数の突極部を有するステータ（固定
子）と、Ｎ極、Ｓ極が周回り方向に交互に着磁された永
久磁石が止着されたロータ（回転子）とを備え、電機子
コイルに電子整流回路を介して制御電流を印加すること
で、ロータの回転駆動を行うように構成したブラシレス
サーボモータが知られている。ところでこのようなモー
タでは、位置制御をして駆動する必要があるため、高い
位置決め精度が要求され、そのためコギングトルクは小
さいほど好ましい。ところでモータとしては、例えば、
４極１２スロットのモータのように整数スロットのもの
（１極１相あたりのスロット数が整数であるもの：スロ
ット数／（相数・ロータ極数）＝整数）では、ロータの
Ｎ極、Ｓ極とステータの突極部との位置が一致するのに
対し、８極１２スロットのように整数スロットでないモ
ータでは、図７に示すように、ロータ１のＮ極、Ｓ極
と、ステータ３の突極部３ｂとの位置が異なるため、Ｎ
極、Ｓ極のコギングトルクが同位相で合成されないこと
になって、整数スロットのものに比べればコギングトル
クは小さくなるが、Ｎ極同志、Ｓ極同志のコギングトル
クについては同位相で合成される。つまり、図８に、８
極１２スロットのブラシレスモータのＮ１極分、Ｓ１極
分のコギングトルクを示すが、この場合、Ｎ４極分、Ｓ
４極分のコギングトルクは同位相で合成されることにな
って、モータ全体のＮ極、Ｓ極のコギングトルクは、前
記図８に示すコギングトルクの振幅の４倍になり、この
ため、更なるコギングトルクの低減が望まれている。そ
こで、ステータの突極部に、補助溝を形成して擬似的に
突極部の数を増やすことでコギングトルクを低減するこ
とが試みられており、このようなものとして、例えば特
公平６−８１４６３号公報や特開平１０−４２５３１号
公報のようなものがある。
イルが巻装された複数の突極部を有するステータ（固定
子）と、Ｎ極、Ｓ極が周回り方向に交互に着磁された永
久磁石が止着されたロータ（回転子）とを備え、電機子
コイルに電子整流回路を介して制御電流を印加すること
で、ロータの回転駆動を行うように構成したブラシレス
サーボモータが知られている。ところでこのようなモー
タでは、位置制御をして駆動する必要があるため、高い
位置決め精度が要求され、そのためコギングトルクは小
さいほど好ましい。ところでモータとしては、例えば、
４極１２スロットのモータのように整数スロットのもの
（１極１相あたりのスロット数が整数であるもの：スロ
ット数／（相数・ロータ極数）＝整数）では、ロータの
Ｎ極、Ｓ極とステータの突極部との位置が一致するのに
対し、８極１２スロットのように整数スロットでないモ
ータでは、図７に示すように、ロータ１のＮ極、Ｓ極
と、ステータ３の突極部３ｂとの位置が異なるため、Ｎ
極、Ｓ極のコギングトルクが同位相で合成されないこと
になって、整数スロットのものに比べればコギングトル
クは小さくなるが、Ｎ極同志、Ｓ極同志のコギングトル
クについては同位相で合成される。つまり、図８に、８
極１２スロットのブラシレスモータのＮ１極分、Ｓ１極
分のコギングトルクを示すが、この場合、Ｎ４極分、Ｓ
４極分のコギングトルクは同位相で合成されることにな
って、モータ全体のＮ極、Ｓ極のコギングトルクは、前
記図８に示すコギングトルクの振幅の４倍になり、この
ため、更なるコギングトルクの低減が望まれている。そ
こで、ステータの突極部に、補助溝を形成して擬似的に
突極部の数を増やすことでコギングトルクを低減するこ
とが試みられており、このようなものとして、例えば特
公平６−８１４６３号公報や特開平１０−４２５３１号
公報のようなものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかるに前記公報のも
のにおいて、補助溝は、ステータに設けられる全ての突
極部の同じ位置に形成されているため、Ｎ極同志、Ｓ極
同志のコギングトルクについてはやはり同位相で合成さ
れることになる。さらにこの場合、補助溝の数が多いほ
ど調波成分が高次になってコギングトルクが低減する
が、その一方で、補助溝の数が増えるとその分だけステ
ータの有効磁束が低下するという問題があり、ここに本
発明の解決すべき課題があった。
のにおいて、補助溝は、ステータに設けられる全ての突
極部の同じ位置に形成されているため、Ｎ極同志、Ｓ極
同志のコギングトルクについてはやはり同位相で合成さ
れることになる。さらにこの場合、補助溝の数が多いほ
ど調波成分が高次になってコギングトルクが低減する
が、その一方で、補助溝の数が増えるとその分だけステ
ータの有効磁束が低下するという問題があり、ここに本
発明の解決すべき課題があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の如き実
情に鑑み、これらの課題を解決することを目的として創
作されたものであって、複数の磁極を有するロータと、
該ロータに対向配設され、電機子コイルが巻装された複
数の突極部を有するステータとを備えて構成される回転
電機において、前記突極部のロータと対向する部位に補
助溝を設けるにあたり、該補助溝は、突極部の中心から
周回り方向何れか一方側に偏倚した位置に形成され、か
つ隣接する突極部同志に設けられる補助溝は、偏倚方向
が交互に異なるように設定されているものである。そし
て、この様にすることにより、Ｎ極同志、Ｓ極同志のコ
ギングトルクが全て同位相で合成されることを回避でき
ることになって、コギングトルクを効果的に低減できる
ものでありながら、補助溝の数を少なくし得て有効磁束
の低下を抑えられる。
情に鑑み、これらの課題を解決することを目的として創
作されたものであって、複数の磁極を有するロータと、
該ロータに対向配設され、電機子コイルが巻装された複
数の突極部を有するステータとを備えて構成される回転
電機において、前記突極部のロータと対向する部位に補
助溝を設けるにあたり、該補助溝は、突極部の中心から
周回り方向何れか一方側に偏倚した位置に形成され、か
つ隣接する突極部同志に設けられる補助溝は、偏倚方向
が交互に異なるように設定されているものである。そし
て、この様にすることにより、Ｎ極同志、Ｓ極同志のコ
ギングトルクが全て同位相で合成されることを回避でき
ることになって、コギングトルクを効果的に低減できる
ものでありながら、補助溝の数を少なくし得て有効磁束
の低下を抑えられる。
【０００５】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図面において、１はブラシレスモ
ータを構成するロータであって、該ロータ１の外周部に
は永久磁石２が止着されているが、該永久磁石２は、本
実施の形態では、計８極のＮ極、Ｓ極が周回り方向に交
互に配されている。
に基づいて説明する。図面において、１はブラシレスモ
ータを構成するロータであって、該ロータ１の外周部に
は永久磁石２が止着されているが、該永久磁石２は、本
実施の形態では、計８極のＮ極、Ｓ極が周回り方向に交
互に配されている。
【０００６】一方、３は前記ロータ１の外周側に配され
る円環状のステータであって、該ステータ３は、本実施
の形態では、電機子コイル（図示せず）が巻装される１
２個のスロット３ａと、該スロット３ａと同数のティ−
ス（本発明の突極部に相当する）３ｂとを有しており、
そして該ティ−ス３ｂの内周縁は、前記永久磁石２の外
周縁に僅かなエアギャップを存する状態で対向してい
る。
る円環状のステータであって、該ステータ３は、本実施
の形態では、電機子コイル（図示せず）が巻装される１
２個のスロット３ａと、該スロット３ａと同数のティ−
ス（本発明の突極部に相当する）３ｂとを有しており、
そして該ティ−ス３ｂの内周縁は、前記永久磁石２の外
周縁に僅かなエアギャップを存する状態で対向してい
る。
【０００７】さらに、前記各ティ−ス３ｂの内周縁部に
は、ティ−ス３ｂの周回り方向中心とロータ１の中心と
を結ぶ中心線Ｌに対し、周回り方向何れか一方に偏倚し
た位置に、補助溝３ｃが一つ形成されている。そして周
回り方向に隣接するティ−ス３ｂ同志は、補助溝３ｃの
形成される偏倚方向が交互に異なるように配設されてい
る。
は、ティ−ス３ｂの周回り方向中心とロータ１の中心と
を結ぶ中心線Ｌに対し、周回り方向何れか一方に偏倚し
た位置に、補助溝３ｃが一つ形成されている。そして周
回り方向に隣接するティ−ス３ｂ同志は、補助溝３ｃの
形成される偏倚方向が交互に異なるように配設されてい
る。
【０００８】叙述の如く構成されたものにおいて、ステ
ータ３のティ−ス３ｂの内周縁部には補助溝３ｃが形成
されており、これにより見かけ上のティ−ス数を増やし
てコギングトルクの低減を計ったものであるが、この場
合、補助溝３ｃは、ティ−ス３ｂの中心線Ｌに対し周回
り方向一方側に偏倚した位置に一つだけ形成され、しか
も周回り方向に隣接するティ−ス３ｂ同志の補助溝３ｃ
の偏倚方向は、交互に異なるように配されている。この
結果、各ティ−ス３ｂに形成される補助溝３ｃの数を一
つだけにして、ステータ３の有効磁束の低下をできるだ
け抑えたものでありながら、隣接するティ−ス３ｂ同志
の補助溝３ｃの偏倚位置を交互に異ならしめることによ
り、図３に示す如く、Ｎ極同志、Ｓ極同志であってもコ
ギングトルクの位相にずれが生じ、この状態でコギング
トルクが合成されるため、コギングトルクを効果的に低
減できることになって、高出力かつ高性能のブラシレス
モータを提供できる。
ータ３のティ−ス３ｂの内周縁部には補助溝３ｃが形成
されており、これにより見かけ上のティ−ス数を増やし
てコギングトルクの低減を計ったものであるが、この場
合、補助溝３ｃは、ティ−ス３ｂの中心線Ｌに対し周回
り方向一方側に偏倚した位置に一つだけ形成され、しか
も周回り方向に隣接するティ−ス３ｂ同志の補助溝３ｃ
の偏倚方向は、交互に異なるように配されている。この
結果、各ティ−ス３ｂに形成される補助溝３ｃの数を一
つだけにして、ステータ３の有効磁束の低下をできるだ
け抑えたものでありながら、隣接するティ−ス３ｂ同志
の補助溝３ｃの偏倚位置を交互に異ならしめることによ
り、図３に示す如く、Ｎ極同志、Ｓ極同志であってもコ
ギングトルクの位相にずれが生じ、この状態でコギング
トルクが合成されるため、コギングトルクを効果的に低
減できることになって、高出力かつ高性能のブラシレス
モータを提供できる。
【０００９】ここで、前記図３において、（ａ）は任意
のＮ極（便宜上、該任意のＮ極を第一Ｎ極とし、該第一
Ｎ極から周回り方向に隣接する極を、順次、第一Ｓ極、
第二Ｎ極、第二Ｓ極、第三Ｎ極、第三Ｓ極、第四Ｎ極、
第四Ｓ極とする）のコギングトルク、（ｂ）は第二Ｎ極
のコギングトルクであって、（ａ）と（ｂ）とでは位相
が異なる。尚、第一Ｎ極と第三Ｎ極、第二Ｎ極と第四Ｎ
極は同位相となる。また同様に、（ｃ）は第一、第三Ｓ
極のコギングトルク、（ｄ）は第二、第四Ｓ極のコギン
グトルクであって、（ｃ）と（ｄ）とでは位相が異な
る。
のＮ極（便宜上、該任意のＮ極を第一Ｎ極とし、該第一
Ｎ極から周回り方向に隣接する極を、順次、第一Ｓ極、
第二Ｎ極、第二Ｓ極、第三Ｎ極、第三Ｓ極、第四Ｎ極、
第四Ｓ極とする）のコギングトルク、（ｂ）は第二Ｎ極
のコギングトルクであって、（ａ）と（ｂ）とでは位相
が異なる。尚、第一Ｎ極と第三Ｎ極、第二Ｎ極と第四Ｎ
極は同位相となる。また同様に、（ｃ）は第一、第三Ｓ
極のコギングトルク、（ｄ）は第二、第四Ｓ極のコギン
グトルクであって、（ｃ）と（ｄ）とでは位相が異な
る。
【００１０】さらに、本発明の有効性を検証するため、
補助溝の形成されていない従来のステータを比較例１、
図６（Ａ）に示すごとく補助溝３ｃをティ−ス３ｂの中
心線Ｌに対し対称状に一つづつ（計二つ）形成したステ
ータを比較例２とし、これら比較例１、２のステータが
用いられたブラシレスモータのコギングトルク、および
上記実施の形態のステータ３を用いたブラシレスモータ
のコギングトルクを測定したものを、図４に示す。この
測定結果から、上記実施の形態のものは、補助溝のない
ステータと比較して大幅にコギングトルクが低減してい
ることは勿論のこと、補助溝を二つ形成したものと比べ
て略同等にコギングトルクの低減が計られていることが
判明する。もって、一つのティ−ス３ｂに形成される補
助溝の数を一つとしてステータの有効磁束の低下を可及
的に抑えた高出力のものでありながら、コギングトルク
の小さい高性能のブラシレスモータとすることができ
る。
補助溝の形成されていない従来のステータを比較例１、
図６（Ａ）に示すごとく補助溝３ｃをティ−ス３ｂの中
心線Ｌに対し対称状に一つづつ（計二つ）形成したステ
ータを比較例２とし、これら比較例１、２のステータが
用いられたブラシレスモータのコギングトルク、および
上記実施の形態のステータ３を用いたブラシレスモータ
のコギングトルクを測定したものを、図４に示す。この
測定結果から、上記実施の形態のものは、補助溝のない
ステータと比較して大幅にコギングトルクが低減してい
ることは勿論のこと、補助溝を二つ形成したものと比べ
て略同等にコギングトルクの低減が計られていることが
判明する。もって、一つのティ−ス３ｂに形成される補
助溝の数を一つとしてステータの有効磁束の低下を可及
的に抑えた高出力のものでありながら、コギングトルク
の小さい高性能のブラシレスモータとすることができ
る。
【００１１】尚、本発明は上記実施の形態に限定されな
いことは勿論であって、図５に示す如く、補助溝３ｃ
を、ティ−ス３ｂの中心線Ｌに対し周回り方向一方側に
偏倚した位置に複数形成することもできる。この場合
も、周回り方向に隣接するティ−ス３ｂ同志の補助溝３
ｃの偏倚方向を交互に異なるように配することにより、
図６（Ｂ）に示すようにティ−ス３ｂの中心線Ｌに対し
対称状に複数づつ形成した比較例３のものと比して、略
同等のコギングトルクの低減を計れる一方、補助溝の数
を半減できることになって、ステータの有効磁束の低下
を抑えることができる。また、上記実施の形態のブラシ
レスモータは８極１２スロットであるが、例えば４極６
スロット等の各種回転電機に実施できることは言うまで
もない。
いことは勿論であって、図５に示す如く、補助溝３ｃ
を、ティ−ス３ｂの中心線Ｌに対し周回り方向一方側に
偏倚した位置に複数形成することもできる。この場合
も、周回り方向に隣接するティ−ス３ｂ同志の補助溝３
ｃの偏倚方向を交互に異なるように配することにより、
図６（Ｂ）に示すようにティ−ス３ｂの中心線Ｌに対し
対称状に複数づつ形成した比較例３のものと比して、略
同等のコギングトルクの低減を計れる一方、補助溝の数
を半減できることになって、ステータの有効磁束の低下
を抑えることができる。また、上記実施の形態のブラシ
レスモータは８極１２スロットであるが、例えば４極６
スロット等の各種回転電機に実施できることは言うまで
もない。
【図１】本発明の実施の形態を示すブラシレスモータの
要部断面図である。
要部断面図である。
【図２】本発明の実施の形態を示すティ−ス部の拡大図
である。
である。
【図３】本発明の実施の形態おけるコギングトルクの波
形を示す図である。
形を示す図である。
【図４】コギングトルク特性を示す比較図である。
【図５】本発明の他の実施の形態を示すティ−ス部の拡
大図である。
大図である。
【図６】（Ａ）は比較例２、（Ｂ）は比較例３を示すテ
ィ−ス部の拡大図である。
ィ−ス部の拡大図である。
【図７】従来例を示すブラシレスモータの要部断面図で
ある。
ある。
【図８】従来例におけるコギングトルクの波形を示す図
である。
である。
１ ロータ ２ 永久磁石 ３ ステータ ３ｂ ティ−ス ３ｃ 補助溝
Claims (1)
- 【請求項１】 複数の磁極を有するロータと、該ロータ
に対向配設され、電機子コイルが巻装された複数の突極
部を有するステータとを備えて構成される回転電機にお
いて、前記突極部のロータと対向する部位に補助溝を設
けるにあたり、該補助溝は、突極部の中心から周回り方
向何れか一方側に偏倚した位置に形成され、かつ隣接す
る突極部同志に設けられる補助溝は、偏倚方向が交互に
異なるように設定されていることを特徴とする回転電機
のステータ構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000124748A JP2001309584A (ja) | 2000-04-25 | 2000-04-25 | 回転電機のステータ構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000124748A JP2001309584A (ja) | 2000-04-25 | 2000-04-25 | 回転電機のステータ構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001309584A true JP2001309584A (ja) | 2001-11-02 |
Family
ID=18634836
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000124748A Pending JP2001309584A (ja) | 2000-04-25 | 2000-04-25 | 回転電機のステータ構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001309584A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015096022A (ja) * | 2013-11-14 | 2015-05-18 | 日産自動車株式会社 | 回転電機 |
| JP2016063650A (ja) * | 2014-09-18 | 2016-04-25 | 株式会社東芝 | 永久磁石型回転電機 |
| JPWO2021144871A1 (ja) * | 2020-01-15 | 2021-07-22 | ||
| JP2022516269A (ja) * | 2019-01-08 | 2022-02-25 | エルジー イノテック カンパニー リミテッド | モータ |
-
2000
- 2000-04-25 JP JP2000124748A patent/JP2001309584A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015096022A (ja) * | 2013-11-14 | 2015-05-18 | 日産自動車株式会社 | 回転電機 |
| JP2016063650A (ja) * | 2014-09-18 | 2016-04-25 | 株式会社東芝 | 永久磁石型回転電機 |
| JP2022516269A (ja) * | 2019-01-08 | 2022-02-25 | エルジー イノテック カンパニー リミテッド | モータ |
| JPWO2021144871A1 (ja) * | 2020-01-15 | 2021-07-22 | ||
| WO2021144871A1 (ja) * | 2020-01-15 | 2021-07-22 | 三菱電機株式会社 | 回転電機、及びエレベータの巻上機 |
| JP7254215B2 (ja) | 2020-01-15 | 2023-04-07 | 三菱電機株式会社 | 回転電機、及びエレベータの巻上機 |
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