JP2004153886A - 同期型モータ - Google Patents
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Abstract
【課題】小型化を可能にするとともに、コギングトルクが小さく、トルクリニアリティの高い同期型モータを提供することを目的とする。
【解決手段】磁極ティース２の先端部３にはスロット開口部７がありこの寸法をＳとする。また、磁極スロットティース幅をＢ、スロットピッチをＰ、ティース付根部高さをＨとした時、Ｂ／Ｐ＝０．５〜０．７の範囲のもので、Ｈ／Ｐ＝０．０８〜０．１２とし、Ｓ／Ｐ＝０．０１〜０．０３と設定したことを特徴とする。
【選択図】 図２
【解決手段】磁極ティース２の先端部３にはスロット開口部７がありこの寸法をＳとする。また、磁極スロットティース幅をＢ、スロットピッチをＰ、ティース付根部高さをＨとした時、Ｂ／Ｐ＝０．５〜０．７の範囲のもので、Ｈ／Ｐ＝０．０８〜０．１２とし、Ｓ／Ｐ＝０．０１〜０．０３と設定したことを特徴とする。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に同期型モータにおけるトルク性能の向上とコギングトルクの低減に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、産業用機器としてのロボット、ＮＣ工作機械、半導体装置等においては、小型化が進み、それとともに駆動源として搭載される電動機にも同様の要求がなされている。
【０００３】
このため、電動機の小型化が必要となるが、一般的にその手段としてはマグネットの高磁束密度化がとられている。
【０００４】
しかしながら、マグネットの磁束密度を上げると、振動・騒音源となるコギングトルクが悪化するだけでなく、同期型モータの基本性能であるトルクリニアリティをも低下させる原因となるため、小型化と高性能化は相反する内容となっている。
【０００５】
これに対して従来の電動機は、磁極ティースの先端部に補助溝を設けたり、磁極ティースを径方向に分割し磁極ティースの先端部を連結して（開口部をなくす）コギングトルクを低減してきた。（例えば、特許文献１）
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−１８３２６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成では、補助溝による磁束利用率の低下や、ティース磁束密度の上昇に伴うトルクリニアリティの悪化には対応できていなかった。
【０００８】
本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、小型化を可能にするとともに、コギングトルクが小さく、トルクリニアリティの高い同期型モータを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために本発明は、周方向にほぼ等間隔に配列した磁極ティースの先端部が開口した固定子鉄心と、前記磁極ティースの平行な歯元部にそれぞれ集中巻され、かつ３相Ｙ結線した固定子巻線と、前記磁極ティースと周方向にギャップを有しほぼ等間隔でＮ，Ｓ極を交互に配列したマグネット磁極を有する回転子とを備え、前記磁極ティースの歯元部の幅をＢ、スロットピッチをＰ、歯元部の付根から先端部までの寸法をＨ、開口部の幅をＳとして、Ｂ／Ｐ＝０．５〜０．７の範囲内にあるとき、Ｈ／Ｐ＝０．０８〜０．１２、Ｓ／Ｐ＝０．０１〜０．０３に設定するものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
上記の課題を解決するために、請求項１記載の同期型モータは、周方向にほぼ等間隔に配列した磁極ティースの先端部が開口した固定子鉄心と、前記磁極ティースの平行な歯元部にそれぞれ集中巻され、かつ３相Ｙ結線した固定子巻線と、前記磁極ティースと周方向にギャップを有しほぼ等間隔でＮ，Ｓ極を交互に配列したマグネット磁極を有する回転子とを備え、前記磁極ティースの歯元部の幅をＢ、スロットピッチをＰ、歯元部の付根から先端部までの寸法をＨ、開口部の幅をＳとして、Ｂ／Ｐ＝０．５〜０．７の範囲内にあるとき、Ｈ／Ｐ＝０．０８〜０．１２、Ｓ／Ｐ＝０．０１〜０．０３に設定することで、磁極ティースの先端部の磁路を積極的に磁気飽和させ、歯元部内を通らずに隣接する先端部に漏洩する磁束を低減でき、トルクリニアリティを向上させることができる。また、開口部によるコギングトルクへの影響が減り、マグネットの磁束量の増加によるコギングトルクの悪化を低減することができる。したがって、磁束密度の高いマグネットを搭載することができ、モータを小型化できる。
【００１１】
また、請求項２に記載の同期型モータは、固定子鉄心を円周方向に等分割したもので、整列巻線が容易となり集中巻の占積率を向上できるので、さらにモータの小型化が可能になる。
【００１２】
さらに、請求項３に記載の同期型モータは、磁極ティースの先端部の内周側に補助溝を配設したもので、主磁束の流れに影響することなく、マグネット極数と磁極ティースとの最小公倍数である次数を擬似的に増やすことができ、コギングトルクを低減できる。また、補助溝により先端部に漏洩する磁束を低減でき、トルクリニアリティを向上することができる。
【００１３】
【実施例】
以下、本発明の一実施例について図を参照しながら説明する。
【００１４】
（実施例１）
磁極スロット数１２、マグネット磁極数８の同期型モータを用いて説明する。図１において、固定子１は、周方向に等間隔に分割した１２個の磁極ティース２を備えている。磁極ティース２は、先端部３、歯元部４、外周部５で構成され、歯元部４に巻線（図示せず）を集中巻回したあと、１２個の磁極ティース２の外周部５を環状にレーザ溶接することで固定子１となる。隣り合う磁極ティース２間にはスロット６が形成され、巻線はこのスロット６のスペースに収納される。
【００１５】
回転子８は、マグネット９を備えており、マグネット９の外周を等間隔で交互にＮ極、Ｓ極となるように８極着磁している。
【００１６】
次に、磁極ティース部の拡大図を用いて形状面の関係を説明する。図２において、隣り合う磁極ティース２間の開口部７の寸法をＳ、平行な歯元部４の幅をＢ、スロット６間のピッチをＰ、歯元部４の付根から先端部３の内周までの寸法をＨとし、Ｂ／Ｐ＝０．５〜０．７の範囲内にある２つのモータを比較する。
【００１７】
１つはＢ／Ｐ＝０．６８９において、Ｈ／Ｐ＝０．１０、Ｓ／Ｐ＝０．０１９であり、もう１つは、Ｂ／Ｐ＝０．６２３において、Ｈ／Ｐ＝０．２３、Ｓ／Ｐ＝０．０５７である。２つのモータの特性を比較したとき、一定のトルク時のトルクリニアリティで２．６％向上し、かつ、コギングトルクを３２．６％下げることができた。
【００１８】
また、解析値においても、Ｂ／Ｐ＝０．５〜０．７の範囲内にあるとき、Ｈ／Ｐ＝０．０８〜０．１２、Ｓ／Ｐ＝０．０１〜０．０３に設定すれば、モータのトルクリニアリティが高く、コギングトルクも小さいという良好な結果が得られている。
【００１９】
このように、Ｈ／Ｐ比およびＳ／Ｐ比を従来よりも小さくして磁極ティースの先端部の磁路を積極的に磁気飽和させ、歯元部内を通らずに隣接する先端部に漏洩する磁束を低減でき、トルクリニアリティを向上させることができる。また、開口部によるコギングトルクへの影響が減り、マグネットの磁束量の増加によるコギングトルクの悪化を低減することができる。したがって、磁束密度の高いマグネットを搭載することができ、モータを小型化できる。
【００２０】
（実施例２）
実施例２は、実施例１の磁極ティースの先端部に補助溝を設けたものである。図３において、磁極ティース３２の先端部３３内周側に２つの補助溝３６を配置している。この補助溝３６は、歯元部３４の脇に設けて積極的に先端部３３を磁気飽和させている。実施例１と同様に各磁極ティースの歯元部３４に集中巻したあと、外周部３５をレーザ溶接する。
【００２１】
これにより、磁極スロット数１２、マグネット磁極数８の同期型モータの場合、コギングトルク次数は補助溝がない場合に２４であるのに対し、補助溝を２つ設けたものは擬似的に磁極スロット数が７２に増える。このため、コギングトルクの波形高さを低減できる。
【００２２】
また、補助溝３６を設けたことで先端部３３から歯元部３４への磁路が狭くなり、先端部３３より隣接する先端部３３に漏洩する磁束を低減することができ、トルクリニアリティを向上することができる。
【００２３】
なお、補助溝が磁極ティースの歯元部の脇にあるため、主磁束の流れに影響することはなく、磁束利用率を低下させることはない。
【００２４】
【発明の効果】
上記の実施例から明らかなように、請求項１に記載の発明によれば、磁極ティース各部の比率を特定の関係に設定することで、コギングトルクが小さく、トルクリニアリティの高い同期型モータが得られる。
【００２５】
また、請求項２に記載の発明によれば、請求項１の効果に加えて高巻線占積率が可能になりさらに小型化が実現できる。
【００２６】
さらに、請求項３に記載の発明によれば、上記の効果に加えてコギングトルクをより効果的に低減できる。
【００２７】
このように、小型化を可能にするとともに、コギングトルクが小さく、トルクリニアリティの高い同期型モータを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１におけるモータ断面図
【図２】本発明の実施例１における要部拡大図
【図３】本発明の実施例２における要部拡大図
【符号の説明】
１ 固定子
２、３２ 磁極ティース
３、３３ 先端部
４、３４ 歯元部
６ スロット
７ 開口部
８ 回転子
９ マグネット
３６ 補助溝
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に同期型モータにおけるトルク性能の向上とコギングトルクの低減に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、産業用機器としてのロボット、ＮＣ工作機械、半導体装置等においては、小型化が進み、それとともに駆動源として搭載される電動機にも同様の要求がなされている。
【０００３】
このため、電動機の小型化が必要となるが、一般的にその手段としてはマグネットの高磁束密度化がとられている。
【０００４】
しかしながら、マグネットの磁束密度を上げると、振動・騒音源となるコギングトルクが悪化するだけでなく、同期型モータの基本性能であるトルクリニアリティをも低下させる原因となるため、小型化と高性能化は相反する内容となっている。
【０００５】
これに対して従来の電動機は、磁極ティースの先端部に補助溝を設けたり、磁極ティースを径方向に分割し磁極ティースの先端部を連結して（開口部をなくす）コギングトルクを低減してきた。（例えば、特許文献１）
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−１８３２６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成では、補助溝による磁束利用率の低下や、ティース磁束密度の上昇に伴うトルクリニアリティの悪化には対応できていなかった。
【０００８】
本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、小型化を可能にするとともに、コギングトルクが小さく、トルクリニアリティの高い同期型モータを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために本発明は、周方向にほぼ等間隔に配列した磁極ティースの先端部が開口した固定子鉄心と、前記磁極ティースの平行な歯元部にそれぞれ集中巻され、かつ３相Ｙ結線した固定子巻線と、前記磁極ティースと周方向にギャップを有しほぼ等間隔でＮ，Ｓ極を交互に配列したマグネット磁極を有する回転子とを備え、前記磁極ティースの歯元部の幅をＢ、スロットピッチをＰ、歯元部の付根から先端部までの寸法をＨ、開口部の幅をＳとして、Ｂ／Ｐ＝０．５〜０．７の範囲内にあるとき、Ｈ／Ｐ＝０．０８〜０．１２、Ｓ／Ｐ＝０．０１〜０．０３に設定するものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
上記の課題を解決するために、請求項１記載の同期型モータは、周方向にほぼ等間隔に配列した磁極ティースの先端部が開口した固定子鉄心と、前記磁極ティースの平行な歯元部にそれぞれ集中巻され、かつ３相Ｙ結線した固定子巻線と、前記磁極ティースと周方向にギャップを有しほぼ等間隔でＮ，Ｓ極を交互に配列したマグネット磁極を有する回転子とを備え、前記磁極ティースの歯元部の幅をＢ、スロットピッチをＰ、歯元部の付根から先端部までの寸法をＨ、開口部の幅をＳとして、Ｂ／Ｐ＝０．５〜０．７の範囲内にあるとき、Ｈ／Ｐ＝０．０８〜０．１２、Ｓ／Ｐ＝０．０１〜０．０３に設定することで、磁極ティースの先端部の磁路を積極的に磁気飽和させ、歯元部内を通らずに隣接する先端部に漏洩する磁束を低減でき、トルクリニアリティを向上させることができる。また、開口部によるコギングトルクへの影響が減り、マグネットの磁束量の増加によるコギングトルクの悪化を低減することができる。したがって、磁束密度の高いマグネットを搭載することができ、モータを小型化できる。
【００１１】
また、請求項２に記載の同期型モータは、固定子鉄心を円周方向に等分割したもので、整列巻線が容易となり集中巻の占積率を向上できるので、さらにモータの小型化が可能になる。
【００１２】
さらに、請求項３に記載の同期型モータは、磁極ティースの先端部の内周側に補助溝を配設したもので、主磁束の流れに影響することなく、マグネット極数と磁極ティースとの最小公倍数である次数を擬似的に増やすことができ、コギングトルクを低減できる。また、補助溝により先端部に漏洩する磁束を低減でき、トルクリニアリティを向上することができる。
【００１３】
【実施例】
以下、本発明の一実施例について図を参照しながら説明する。
【００１４】
（実施例１）
磁極スロット数１２、マグネット磁極数８の同期型モータを用いて説明する。図１において、固定子１は、周方向に等間隔に分割した１２個の磁極ティース２を備えている。磁極ティース２は、先端部３、歯元部４、外周部５で構成され、歯元部４に巻線（図示せず）を集中巻回したあと、１２個の磁極ティース２の外周部５を環状にレーザ溶接することで固定子１となる。隣り合う磁極ティース２間にはスロット６が形成され、巻線はこのスロット６のスペースに収納される。
【００１５】
回転子８は、マグネット９を備えており、マグネット９の外周を等間隔で交互にＮ極、Ｓ極となるように８極着磁している。
【００１６】
次に、磁極ティース部の拡大図を用いて形状面の関係を説明する。図２において、隣り合う磁極ティース２間の開口部７の寸法をＳ、平行な歯元部４の幅をＢ、スロット６間のピッチをＰ、歯元部４の付根から先端部３の内周までの寸法をＨとし、Ｂ／Ｐ＝０．５〜０．７の範囲内にある２つのモータを比較する。
【００１７】
１つはＢ／Ｐ＝０．６８９において、Ｈ／Ｐ＝０．１０、Ｓ／Ｐ＝０．０１９であり、もう１つは、Ｂ／Ｐ＝０．６２３において、Ｈ／Ｐ＝０．２３、Ｓ／Ｐ＝０．０５７である。２つのモータの特性を比較したとき、一定のトルク時のトルクリニアリティで２．６％向上し、かつ、コギングトルクを３２．６％下げることができた。
【００１８】
また、解析値においても、Ｂ／Ｐ＝０．５〜０．７の範囲内にあるとき、Ｈ／Ｐ＝０．０８〜０．１２、Ｓ／Ｐ＝０．０１〜０．０３に設定すれば、モータのトルクリニアリティが高く、コギングトルクも小さいという良好な結果が得られている。
【００１９】
このように、Ｈ／Ｐ比およびＳ／Ｐ比を従来よりも小さくして磁極ティースの先端部の磁路を積極的に磁気飽和させ、歯元部内を通らずに隣接する先端部に漏洩する磁束を低減でき、トルクリニアリティを向上させることができる。また、開口部によるコギングトルクへの影響が減り、マグネットの磁束量の増加によるコギングトルクの悪化を低減することができる。したがって、磁束密度の高いマグネットを搭載することができ、モータを小型化できる。
【００２０】
（実施例２）
実施例２は、実施例１の磁極ティースの先端部に補助溝を設けたものである。図３において、磁極ティース３２の先端部３３内周側に２つの補助溝３６を配置している。この補助溝３６は、歯元部３４の脇に設けて積極的に先端部３３を磁気飽和させている。実施例１と同様に各磁極ティースの歯元部３４に集中巻したあと、外周部３５をレーザ溶接する。
【００２１】
これにより、磁極スロット数１２、マグネット磁極数８の同期型モータの場合、コギングトルク次数は補助溝がない場合に２４であるのに対し、補助溝を２つ設けたものは擬似的に磁極スロット数が７２に増える。このため、コギングトルクの波形高さを低減できる。
【００２２】
また、補助溝３６を設けたことで先端部３３から歯元部３４への磁路が狭くなり、先端部３３より隣接する先端部３３に漏洩する磁束を低減することができ、トルクリニアリティを向上することができる。
【００２３】
なお、補助溝が磁極ティースの歯元部の脇にあるため、主磁束の流れに影響することはなく、磁束利用率を低下させることはない。
【００２４】
【発明の効果】
上記の実施例から明らかなように、請求項１に記載の発明によれば、磁極ティース各部の比率を特定の関係に設定することで、コギングトルクが小さく、トルクリニアリティの高い同期型モータが得られる。
【００２５】
また、請求項２に記載の発明によれば、請求項１の効果に加えて高巻線占積率が可能になりさらに小型化が実現できる。
【００２６】
さらに、請求項３に記載の発明によれば、上記の効果に加えてコギングトルクをより効果的に低減できる。
【００２７】
このように、小型化を可能にするとともに、コギングトルクが小さく、トルクリニアリティの高い同期型モータを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１におけるモータ断面図
【図２】本発明の実施例１における要部拡大図
【図３】本発明の実施例２における要部拡大図
【符号の説明】
１ 固定子
２、３２ 磁極ティース
３、３３ 先端部
４、３４ 歯元部
６ スロット
７ 開口部
８ 回転子
９ マグネット
３６ 補助溝
Claims (3)
- 周方向にほぼ等間隔に配列した磁極ティースの先端部が開口した固定子鉄心と、前記磁極ティースの平行な歯元部にそれぞれ集中巻され、かつ３相Ｙ結線した固定子巻線と、前記磁極ティースと周方向にギャップを有し、ほぼ等間隔でＮ、Ｓ極を交互に配列したマグネット磁極を有する回転子とを備え、前記磁極ティースの歯元部の幅をＢ、スロットピッチをＰ、歯元部の付根から先端部までの寸法をＨ、開口部の幅をＳとして、Ｂ／Ｐ＝０．５〜０．７の範囲内にあるとき、Ｈ／Ｐ＝０．０８〜０．１２、Ｓ／Ｐ＝０．０１〜０．０３に設定することを特徴とした同期型モータ。
- 固定子鉄心を円周方向に等分割した請求項１に記載の同期型モータ。
- 磁極ティースの先端部の内周側に補助溝を配設した請求項１もしくは請求項２に記載の同期型モータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002313888A JP2004153886A (ja) | 2002-10-29 | 2002-10-29 | 同期型モータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002313888A JP2004153886A (ja) | 2002-10-29 | 2002-10-29 | 同期型モータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004153886A true JP2004153886A (ja) | 2004-05-27 |
Family
ID=32458360
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002313888A Pending JP2004153886A (ja) | 2002-10-29 | 2002-10-29 | 同期型モータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004153886A (ja) |
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-
2002
- 2002-10-29 JP JP2002313888A patent/JP2004153886A/ja active Pending
Cited By (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Legal Events
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Effective date: 20070724 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
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Effective date: 20071120 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |