JP2005168223A - 永久磁石形同期モータ - Google Patents

Abstract

【課題】 電機子コイルに大電流を流したとき、ティースの磁気飽和を抑え、出力トルクの低下を緩和するとともに、スロット有効面積を増大することで損失を改善することができる永久磁石形同期モータを提供する。
【解決手段】分割コア５のティース４に絶縁体８を介して装着された電機子コイル１０を備え、分割コア５を複数個環状に並べて連結したステータ４と、ステータ４と磁気的空隙を介して配置されて、ロータコア２の表面に永久磁石３を複数個配設したロータ１とより構成される永久磁石形同期モータにおいて、分割コア５のティース６は、該コア６の外径から内径方向に向かって、ティース６の幅が狭くなるようなテーパ形状を有すると共に、電機子コイルを整列巻きし、巻回断面が平行となるよう、分割コア５のヨーク９の周方向とティース６の長手方向の境界となるティース根元部６Ａの角度を直角としている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば工作機あるいは半導体設備などのＦＡ分野における、高加減速が要求される用途に使用される永久磁石形同期モータに関する。

従来、例えば工作機あるいは半導体設備などのＦＡ分野における、高加減速が要求される用途に使用される永久磁石形同期モータは図４のようになっている。図４は従来技術を示す永久磁石形同期モータの正断面図であって、１／４にカットしたもの、図５は従来技術におけるステータの磁束の流れを示す模式図、図６は従来技術における分割コアと絶縁体の構成を示す正断面図である。
図において、１はロータ、２はロータコア、３は永久磁石、４はステータ、５は分割コア、６はティース、７はスロット、８は絶縁体、９はヨーク、１０は電機子コイルである。
永久磁石形同期モータは、積層鉄心よりなる分割コア５と、分割コア５に積層方向の両側から装着した一対の絶縁体８と、分割コア５のティース４に絶縁体８を介して装着された電機子コイル１０を備えると共に、分割コア５を複数個環状に並べて連結してなるステータ４と、ステータ４と磁気的空隙を介して配置されると共に、ロータコア２の表面に永久磁石３を複数個配設してなるロータ１より構成されている。
なお、ステータ４を構成する分割コア５は、厚さ０．３〜０．５ｍｍ程度の電磁鋼板を該コアの形状の打ち抜き型でプレスしたものとなっており、ティース６の幅を一定としてものとなっている。また、永久磁石３はエネルギー積は４０ＭＯｅ程度の高性能磁石を使用している（例えば、特許文献１参照）。
特開平９−１９１１２号公報（第２頁、第１図）

ところが従来技術では、電機子コイル１０に大電流を流したとき、ロータ１に回転力を発生するが、図５に示すように、電機子コイル１０に通電したことによりティース根元部６Ａに漏れ磁束が集中してしまい、永久磁石３による界磁磁束と重畳するため、ステータ４の磁束密度の増大は顕著となり、電磁鋼板の磁束密度が２Ｔとなってしまうと、磁気飽和による出力トルクの低下を招くという問題があった。
また、電機子コイル１０は分割コア５のティース６に整列巻するため、巻回断面を平行となるようにティース根元部６Ａは直角であるため、図６に示すように、ティース幅を一定にする場合は、分割コア５に積層方向の両側から装着される一対の絶縁体８にスロット７が制限され、スロット有効面積が小さくなる問題があった。
本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、電機子コイルに大電流を流したとき、ティースの磁気飽和を抑え、出力トルクの低下を緩和するとともに、スロット有効面積を増大することで損失を改善することができる永久磁石形同期モータを提供することを目的とする。

上記問題を解決するため、請求項１の発明は、積層鉄心よりなる分割コアと、前記分割コアに積層方向の両側から装着した一対の絶縁体と、前記分割コアのティースに前記絶縁体を介して装着された電機子コイルとを備え、前記分割コアを複数個環状に並べて連結してなるステータと、前記ステータと磁気的空隙を介して配置されて、表面に永久磁石を複数個配設してなるロータとで構成される永久磁石形同期モータにおいて、前記分割コアのティースは、外径から内径方向に向かって、前記ティースの幅が狭くなるようなテーパ形状を有すると共に、電機子コイルを整列巻きし、巻回断面が平行となるよう、前記分割コアのヨークの周方向と前記ティースの長手方向の境界となるティース根元部の角度を直角としたことを特徴としている。

本発明によれば、分割コアのティースをテーパ形状にすることによって、磁気飽和による出力トルクの低下を緩和することができると共に、スロット有効面積を従来より増加することで高占積率化を実現することができ、損失の改善を図ることが可能となる。また、装着する絶縁体はスロット７内でより並行に位置するようになるため、電機子コイルを巻回すスペースを確保することができる。

以下、本発明の実施例を図に基づいて具体的に説明する。

図１は本発明の実施例を示す永久磁石形同期モータの正断面図であって、１／４にカットしたもの、図２は本実施例におけるステータの磁束の流れを示す模式図、図３は本実施例における分割コアと絶縁体の構成を示す正断面図である。
本発明の特徴は以下のとおりである。
すなわち、分割コア５のティース６は、該コア６の外径から内径方向に向かって、ティース６の幅が狭くなるようなテーパ形状を有すると共に、電機子コイル１０を整列巻きし、巻回断面が平行となるよう、該分割コア５のヨーク９の周方向と該ティース６の長手方向の境界となるティース根元部６Ａの角度を直角とした点である。

図２に示すように、本発明では、ティース６の形状を、分割コア５の外径から内径方向に向かってティース６の幅が狭くなるようにテーパ形状とし、すなわち、従来技術では磁束が密であったティース根元部６Ａのティース幅を広く、従来技術では磁束が疎であったティース先端部６Ｂの幅を狭い形状、さらに換言すると、スロット７の内径側を広くする形状としたため、電機子コイル１０による漏れ磁束自体の増大を抑制することができ、永久磁石３による界磁磁束および電機子コイル１０による磁束の集中を緩和することができる。
また、ティース根元部６Ａを直角とすることにより、ヨーク９の幅も均一となり、ティース６の磁束の集中を緩和できる。よって、磁気飽和による出力トルクの低下を緩和できる。
さらに、図５に示す従来技術では、装着する絶縁体８により有効スロット面積が減少していたが、図２に示す本発明の実施例では、装着する絶縁体８はスロット７内でより並行に位置するようになるため電機子コイルを巻回すスペースを確保することができる。有効スロット面積は、従来の実施例の有効スロット面積より５％の増加となり、高占積率化が実現でき損失改善となる。

本発明の実施例を示す永久磁石形同期モータの正断面図であって、１／４にカットしたもの 本実施例におけるステータの磁束の流れを示す模式図 本実施例における分割コアと絶縁体の構成を示す正断面図 従来技術を示す永久磁石形同期モータの正断面図であって、１／４にカットしたもの 従来技術におけるステータの磁束の流れを示す模式図 従来技術における分割コアと絶縁体の構成を示す正断面図

符号の説明

１ ロータ
２ ロータコア
３ 永久磁石
４ ステータ
５ 分割コア
６ ティース
６Ａ ティース根元部
６Ｂ ティース先端部
７ スロット
８ 絶縁体
９ ヨーク
１０ 電機子コイル

Claims (1)

1. 積層鉄心よりなる分割コアと、前記分割コアに積層方向の両側から装着した一対の絶縁体と、前記分割コアのティースに前記絶縁体を介して装着された電機子コイルを備えると共に、前記分割コアを複数個環状に並べて連結してなるステータと、前記ステータと磁気的空隙を介して配置されると共に、表面に永久磁石を複数個配設してなるロータとで構成される永久磁石形同期モータにおいて、
   前記分割コアのティースは、外径から内径方向に向かって、前記ティースの幅が狭くなるようなテーパ形状を有すると共に、電機子コイルを整列巻きし、巻回断面が平行となるよう、前記分割コアのヨークの周方向と前記ティースの長手方向の境界となるティース根元部の角度を直角としたことを特徴とする永久磁石形同期モータ。

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