JP2006074862A - 永久磁石型シンクロナスモータ - Google Patents

Abstract

【課題】
モータのロータ外径部分の電磁鋼鈑からクローポール形状を打ち曲げ、クローポールの長さを伸長できることにより、モータ全長を長くすることで、発生トルク、出力の増大と言う改善の方法に対する有効な解決策を提案することである。
【解決手段】
モータのステータ鉄心、内径より突出し絞り出し、クローポールを構成する上で、素材である電磁鋼鈑から、モータロータ寸法の外径部分からクローポール形状に打ち曲げ、成形する事、そしてクローポールを成形したことで磁気回路上飽和する弊害を別の電磁鋼鈑を当て板として、補強する事で特性維持する。
【選択図】図１

Description

本発明は、PM型ステッピングモータや永久磁石型シンクロナスモータでクローポール型ステータの構造・製作方法に関するものである。

永久磁石型シンクロナスモータやＰＭ型ステッピングモータにおいて、モータのステータコアに相当するクローポールは、図3に示す様にモータの内径部分に当たる部分でクローポール形状にプレスで打ち曲げし、モータ内径の筒状に成形し、ほぼ同一形状の部材を対抗する位置に配置して、製作することが行なわれていた。

しかし、この方法ではクローポールの長さは、モータ内径の大きさで制限され、その長さに限界があった。板厚を薄くして延ばすことが考えられるが、板厚が薄くなると磁束が飽和し、漏洩磁束が多くなる等の、弊害を内蔵していた。その不具合が軸方向に長い永久磁石型シンクロナスモータを作る事が出来ないと言う足かせとなっていた。

モータの発生トルクはクローポールが両サイドから出て、対抗しながら交差した部分が有効で、その他の部分はトルクの発生が無いことが知られている。モータの全長を長くすることで、発生トルク、出力の増大と言う改善の方法が提案されても、クローポールの製作上特性改善の余地が限られていた。

特開平０３−１３５３５５号公報 特開平０４−１９０６９７号公報上記の従来の技術をベースに、ある程度の長手方向に伸ばすことを許容しながら、モータの効率を犠牲にしないで、出力トルクを増大する新たなクローポールの製作方法の提案が待たれていた。

本発明が解決しようとする課題は、モータのロータ外周部分の電磁鋼鈑からクローポール形状を打ち曲げし、クローポールの長さを伸長できることにより、モータ全長を長くすることで、発生トルク、出力の増大と言う改善の方法に対する有効な解決策を提案することである。

本発明は、モータのステータ鉄心、内径より突出し絞り出し、クローポールを構成する上で、素材である電磁鋼鈑から、モータロータ寸法の外周部分からクローポール形状に打ち曲げし、成形する事を最も主要な特徴とする。

本発明のモータのクローポール構造・製作方法は、モータの長手方向に長くすることでモータの発生トルクを確保し、且つ、モータの磁気回路上の磁気飽和による特性の低下を補うことが出来ると言う特徴を有する。又、クローポール形状は特許文献１の図に記載の通り三角形の形状をしている。これは内径部分にクローポール形状を打ち曲げする為に必然的に帰着する形状である。磁気回路の特性向上には特許文献２の長方形形状が理想に近い。

本発明を実施するための最良の形態は、「特許文献１」や「特許文献２」に記載の永久磁石型シンクロナスモータ、及び、ＰＭ型ステッピングモータに適用することである。

図１は本発明による構造・製作方法を適用して、モータのクローポールを製作し、モータとした例図である。特許文献１を参考に描いた図6及び図７と対比して、下記の特徴がある。
１．特許文献１の図６及び図７のクローポールは、モータステータの内径の部分から打ち曲げし、それを内径として絞りこんでいる。
２．これに対し本発明のクローポールは、モータステータの内径の部分より、外側に向かって打ち曲げし、それを内径として絞り込んでいる。また図４に示す様にクローポールの歯元の部分は、円周状に帯状を呈し、クローポールが個々に分散することを防ぎ、繋ぎ部分を示している。図５はその繋ぎ部分に電磁鋼鈑から打ち抜いた同心円状の当て板を当てて、一相分の片側クローポールの対抗部分を示す。又、図5は背面一対になった図１に示すモータステータの中央部のクローポールを示す。

本発明の実施で効果が出る形状は、特許文献１に記載の永久磁石型シンクロナスモータでは、モータの長手方向はモータの内径寸法により制限され、それ以上に長いモータを製作するには、電磁鋼鈑の板厚をしごいて薄くして延ばすことしか無く、選択技術は限られていた。

又、特許文献２による従来の技術では、図8に示す様に平板の板からヨークユニットを打ち抜き、櫛歯状帯状体を円筒状に曲げて成形する方法があった。

特許文献２による従来の技術で製作した場合、メインの磁路である電磁鋼鈑が切断されている事により、コイルボビンに巻回された励磁巻線に電流を流して、発生した磁束を効率良く磁気回路が成形できず、モータ外形を形成するヨーク部分と内径を構成する櫛歯状帯状体を、円筒状に丸めたクローポールでは、その接合面で高い磁気抵抗で接続され、モータのトルク特性の劣化を招く。又、極数の少ないモータへの適用には向いていても、市場性の多い２４極、３６極４８極等の極数の多いモータの製作方法には、円筒状に曲げた時、円筒状に曲げた両端がつながっていなく、開放されていることで、又、櫛歯状帯状体を円筒状に曲げて成形する場合、加工精度を要求される円筒度の精度向上が困難である為、モータの空隙距離を少なくすることが出来ず、良好な効率のモータにすることが出来ない。

図１のモータ断面図で８（当て板）が重要である。本発明の通り、モータロータ外形部よりクローポールを打ち曲げ成形されていて、８（当て板）が存在しないモータは、一見磁気回路のヨーク部分を兼ねて更にモータ軸受けの保持部分も兼ねている。しかし、クローポールとして打ち曲げられた部分は、主磁気回路をなし、磁気飽和を起こしてしまい、モータ効率を低下してしまう。

モータの外形部分は磁気回路のヨーク部分を兼ねる。したがって磁気回路として特別な弊が無ければ何処をヨークとしての繋ぎ目にすることも可能である。従って、必ずしも左右対称とする必要も無い。これは設計する場合の選択要素の一つである。又、クローポールの歯型形状は二等辺台形歯に限られた形状でなく、特許文献２、及び、図8に示す並行櫛型形状でも許容される。

本発明の産業上利用可能性としては、ヒステリシスブレーキや、クラッチ、クローポール型ステータを有する電気機器に適用可能である

本発明によるクローポールモータのモータ側断面図である。 本発明による外周からクローポールを成形し、軸受箱を付けた図である・ 本発明による外周から、クローポールを成形した図である。 本発明による円形電磁鋼鈑から、クローポール歯部を製作した一例である。 本発明によるクローポール歯部と当て板からクローポールを製作した図例である。 従来の技術によるクローポールステータの製作の構成を示す斜視図である 従来の技術によるクローポールステータの断面を示す図である。 従来の技術によるクローポールステータの製作の構成示す図である。

符号の説明

１ モータ出力軸
２ ステータ巻線
３ モータリード線
４ モータのロータ
５ クローポール歯部
６ 軸受箱
７ 軸受け
８ 当て板
９ 巻線ボビン
１１ クローポール歯部
１２ クローポール歯部
２１ 当て板
２２ クローポール歯部

Claims (4)

1. モータのクローポール型ステータ内径より大きい鋼鈑部分から、クローポール形状にプレスで打ち曲げし、クローポールの内側に未切断の繋ぎ部分を設け、未切断繋ぎ部分とクローポール部分を、鋼鈑の板厚を中心にステータコア内径円で相反する方向に押し曲げて、鍔付きの円筒状に成形し、該鍔部分に同じ板厚、又は板厚の異なる電磁鋼鈑を、同心円状鉄板を未切断繋ぎ部分の円筒外径部に挿入し、それを一対してクローポール型ステータを製作した事を特徴とするPM型ステッピングモータ、及び、永久磁石型シンクロナスモータ。
2. モータステータ内径より突出し絞り出し部を設け、該モータステータ内径より突出し絞り出し部分の中心部にはモータの軸受箱を設け、内径より大きい鋼鈑部分から、クローポール形状にプレスで打ち曲げし、突出し絞り出した部分と逆側にステータ内径に折り曲げて、突出し絞り出した部分の外形に、突出し絞り出した部分側から挿入しながら、同じ板厚、又は板厚の異なる同心円状鋼鈑を嵌合しながら接合して、一対のクローポール型ステータを製作した事を特徴とするPM型ステッピングモータ、及び、永久磁石型シンクロナスモータ。
3. 請求項1に記載のクローポール型ステータを製作した事を特徴とするPM型ステッピングモータや永久磁石型シンクロナスモータで、１対のクローポール型ステータのモータ外形全範囲でヨークの繋ぎ目を設けてあることを特徴とする、PM型ステッピングモータ、及び、永久磁石型シンクロナスモータ。
4. 請求項２に記載のクローポール型ステータを製作した事を特徴とするPM型ステッピングモータや永久磁石型シンクロナスモータで、１対のクローポール型ステータのモータ外形全範囲でヨークの繋ぎ目を設けてあることを特徴とする、PM型ステッピングモータ、及び、永久磁石型シンクロナスモータ。