JP2007209113A - Motor, and manufacturing and operating method - Google Patents
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Description
この発明は電動機に関し、特にラジアルギャップ型の電動機に関する。 The present invention relates to an electric motor, and more particularly to a radial gap type electric motor.
従来から電機子と固定子との間(ギャップ)が円筒状に形成される、いわゆるラジアルギャップ型の電動機が知られている。特に電機子コアの内で回転軸に平行な巻回部の周りに電機子巻線が巻回されつつ、当該巻回部から延在する磁極部が界磁子と対向する構造が提案されている。かかる構造では、電機子と固定子とのギャップが平板状に形成される、いわゆるアキシャルギャップ型の電動機において電機子巻線の構造上の利点も享受できる点で好ましい。なお、本件に関連する文献として下記特許文献1乃至3が挙げられる。
Conventionally, a so-called radial gap type electric motor in which a gap (gap) between an armature and a stator is formed in a cylindrical shape is known. In particular, a structure has been proposed in which an armature winding is wound around a winding portion parallel to the rotation axis in the armature core, and a magnetic pole portion extending from the winding portion faces the field element. Yes. Such a structure is preferable in that a so-called axial gap type motor in which the gap between the armature and the stator is formed in a flat plate shape can also enjoy the structural advantage of the armature winding. In addition, the following
しかし上述の構造では界磁子として、界磁磁石が電機子側に露出する、いわゆる表面磁石型のものが採用されている。かかる界磁子を採用する場合、上記磁極部は特にその先端において磁気飽和し易い。 However, in the above-described structure, a so-called surface magnet type in which the field magnet is exposed to the armature side is employed as the field element. When such a field element is employed, the magnetic pole portion is likely to be magnetically saturated particularly at the tip thereof.
この発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、磁極部の先端への磁束の流入出を緩和し、当該先端における磁気飽和を緩和する技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a technique for alleviating the inflow and outflow of magnetic flux to and from the tip of a magnetic pole part and alleviating magnetic saturation at the tip.
この発明にかかる電動機は電機子(1;3;5)及び界磁子(2;4)を備える。そしてその第1の態様において、前記電機子は、磁性体からなり、回転軸に対して周方向に配置される電機子コア(13;33;50)の複数と、巻線(14;34a,34b;54)の複数とを含む。前記電機子コアの各々は、前記回転軸に平行に延在する少なくとも一つの磁極部(131;331;51a,51b)と、前記磁極部を介して回転軸に対して径方向に前記界磁子へ対向し、前記回転軸に平行に延在し、前記巻線が巻回される巻回部(133;333;53)と、前記磁極部と前記巻回部とを連結する少なくとも一つの連結部(132;332;52a,52b)とを有する。そして前記界磁子は、界磁子コア(21;41)と、前記界磁子コアに埋設され、前記界磁子コアを介して前記磁極部に対向する界磁磁石(22;42)とを有する。 The electric motor according to the present invention includes an armature (1; 3; 5) and a field element (2; 4). In the first aspect, the armature is made of a magnetic material and includes a plurality of armature cores (13; 33; 50) arranged in the circumferential direction with respect to the rotation axis, and windings (14; 34a, 34b; 54). Each of the armature cores includes at least one magnetic pole portion (131; 331; 51a, 51b) extending in parallel with the rotation axis, and the field magnet in a radial direction with respect to the rotation axis via the magnetic pole portion. At least one connecting the magnetic pole part and the winding part to the winding part (133; 333; 53) facing the child and extending in parallel with the rotation axis and around which the winding is wound. And connecting portions (132; 332; 52a, 52b). The field element includes a field element core (21; 41), a field magnet (22; 42) embedded in the field element core, and opposed to the magnetic pole portion via the field element core. Have
この発明にかかる電動機の第2の態様は、その第1の態様であって、前記磁極部(131;331;51a,51b)は前記巻回部(133;333;53)よりも長く延在する。 A second aspect of the electric motor according to the present invention is the first aspect, wherein the magnetic pole part (131; 331; 51a, 51b) extends longer than the winding part (133; 333; 53). To do.
この発明にかかる電動機の第3の態様は、その第1乃至第2の態様のいずれかであって、前記電機子(1;3)は、前記連結部(132;332)とは反対側で、複数の前記電機子コア(13;33)の前記巻回部(133;333)同士を磁気的に短絡するヨーク(11;31)を更に含む。 A third aspect of the electric motor according to the present invention is any one of the first to second aspects, wherein the armature (1; 3) is on a side opposite to the connecting portion (132; 332). And a yoke (11; 31) for magnetically short-circuiting the winding portions (133; 333) of the plurality of armature cores (13; 33).
この発明にかかる電動機の第4の態様は、その第3の態様であって、前記ヨーク(11;31)の前記径方向における寸法は前記巻回部(133;333)よりも広い。 The 4th aspect of the electric motor concerning this invention is the 3rd aspect, Comprising: The dimension in the said radial direction of the said yoke (11; 31) is wider than the said winding part (133; 333).
この発明にかかる電動機の第5の態様は、その第3乃至第4の態様のいずれかであって、前記ヨーク(11;31)と前記磁極部(131;331)との間の最短距離(d1;d2)は、前記界磁子(2;4)と前記電機子(1;3)との間の間隔(δ)の二倍よりも大きい。 A fifth aspect of the electric motor according to the present invention is any one of the third to fourth aspects, wherein the shortest distance between the yoke (11; 31) and the magnetic pole part (131; 331) ( d1; d2) is greater than twice the distance (δ) between the field element (2; 4) and the armature (1; 3).
この発明にかかる電動機の第6の態様は、その第3乃至第5の態様のいずれかであって、前記電機子コア(13;33)の各々は、前記連結部(132;332)とは反対側で前記巻回部(133;333)と連結される突起(134;334)を更に有する。前記ヨーク(11;31)は、複数の前記突起が嵌挿される凹部又は孔(12;32)を有する。 A sixth aspect of the electric motor according to the present invention is any one of the third to fifth aspects, in which each of the armature cores (13; 33) is connected to the connecting portion (132; 332). It further has a projection (134; 334) connected to the winding part (133; 333) on the opposite side. The yoke (11; 31) has a recess or hole (12; 32) into which a plurality of the protrusions are inserted.
この発明にかかる電動機の第7の態様は、その第6の態様であって、前記ヨーク(11;31)は前記回転軸に平行な方向に積層された鋼板で構成される。 A seventh aspect of the electric motor according to the present invention is the sixth aspect, wherein the yoke (11; 31) is composed of steel plates stacked in a direction parallel to the rotation axis.
この発明にかかる電動機の第8の態様は、その第1乃至第7の態様のいずれかであって、前記界磁子(2)は前記電機子(1)よりも外側に配置される。 An eighth aspect of the electric motor according to the present invention is any one of the first to seventh aspects, wherein the field element (2) is disposed outside the armature (1).
この発明にかかる電動機の第9の態様は、その第8の態様であって、前記周方向において隣接する前記磁極部(131)同士の間隔(d4)は、前記周方向において隣接する前記巻回部(133)同士の間隔(d5)よりも狭い。 A ninth aspect of the electric motor according to the present invention is the eighth aspect, in which an interval (d4) between the magnetic pole portions (131) adjacent in the circumferential direction is the winding adjacent in the circumferential direction. Narrower than the interval (d5) between the parts (133).
この発明にかかる電動機の第10の態様は、その第1乃至第7の態様のいずれかであって、前記界磁子(4)は前記電機子(3)よりも内側に配置される。 A tenth aspect of the electric motor according to the present invention is any one of the first to seventh aspects, and the field element (4) is disposed inside the armature (3).
この発明にかかる電動機の第11の態様は、その第3の態様であって、前記界磁子(4)は前記電機子(3)よりも内側に配置され、前記ヨーク(31)の外周は前記巻線(34a,34b)の外周よりも大径(d3)である。 An eleventh aspect of the electric motor according to the present invention is the third aspect, in which the field element (4) is disposed inside the armature (3), and the outer periphery of the yoke (31) is The diameter (d3) is larger than the outer circumference of the windings (34a, 34b).
この発明にかかる電動機の第12の態様は、その第10乃至第11の態様のいずれかであって、前記ヨーク(31)は、前記界磁子(4)の外周面よりも前記回転軸に近くまで前記径方向に延在して内周端(30)を有する。前記ヨークと前記磁極部(331)との間の前記回転軸に沿った距離(d6)は前記界磁子と前記電機子(3)との間の間隔(δ)の二倍よりも大きい。 A twelfth aspect of the electric motor according to the present invention is any one of the tenth to eleventh aspects, wherein the yoke (31) is located on the rotating shaft more than the outer peripheral surface of the field element (4). It extends in the radial direction to the vicinity and has an inner peripheral end (30). The distance (d6) along the rotation axis between the yoke and the magnetic pole part (331) is larger than twice the distance (δ) between the field element and the armature (3).
この発明にかかる電動機の第13の態様は、その第10乃至第12の態様のいずれかであって、前記ヨーク(31)は、前記界磁子(4)の外周面よりも前記回転軸に近い位置まで前記径方向に延在して内周端(30)を有する。前記ヨークと前記界磁子との間の前記回転軸に沿った距離(d4)は前記界磁子と前記電機子(3)との間の間隔(δ)の二倍よりも大きい。 A thirteenth aspect of the electric motor according to the present invention is any one of the tenth to twelfth aspects, wherein the yoke (31) is located on the rotating shaft more than the outer peripheral surface of the field element (4). It extends in the radial direction to a near position and has an inner peripheral end (30). The distance (d4) along the rotation axis between the yoke and the field element is greater than twice the distance (δ) between the field element and the armature (3).
この発明にかかる電動機の第14の態様は、その第3の態様であって、前記ヨーク(11;31)には軸受け孔(10;30)が設けられる。 A fourteenth aspect of the electric motor according to the present invention is the third aspect, wherein the yoke (11; 31) is provided with a bearing hole (10; 30).
この発明にかかる電動機の第15の態様は、その第1乃至第2の態様のいずれかであって、前記電機子コア(50)の各々において、前記連結部(51b,52b)は、前記巻回部(53)に対してそれぞれ反対側に連結して一対設けられ、前記磁極部(51a,52a)は、一対の前記連結部を介して前記巻回部に連結されて一対設けられ、一対の前記磁極部は前記周方向において相互に離隔して配置される。 A fifteenth aspect of the electric motor according to the present invention is any one of the first to second aspects, and in each of the armature cores (50), the connecting portions (51b, 52b) A pair is provided to be connected to the opposite side with respect to the turning part (53), and the magnetic pole parts (51a, 52a) are provided to be connected to the winding part via the pair of connecting parts. The magnetic pole portions are spaced apart from each other in the circumferential direction.
この発明にかかる電動機の第16の態様は、その第15の態様であって、前記一対の前記磁極部(51a,52a)は前記周方向において、前記界磁子(2)と前記電機子(5)との間の間隔(δ)の二倍よりも大きく離隔して配置される。 A sixteenth aspect of the electric motor according to the present invention is the fifteenth aspect, wherein the pair of magnetic pole portions (51a, 52a) are arranged in the circumferential direction with the field element (2) and the armature ( 5) and spaced apart by more than twice the interval (δ).
この発明にかかる電動機の第17の態様は、その第15乃至第16の態様のいずれかであって、前記電機子コア(50)の各々において、一方の前記連結部(52a;52b)を介して前記巻回部(53)に連結された前記磁極部(51a;51b)と、他方の前記連結部(52b;52a)との間の最短距離(d7)は、前記界磁子(2)と前記電機子(5)との間の間隔(δ)の二倍よりも大きい。 A seventeenth aspect of the electric motor according to the present invention is any one of the fifteenth to sixteenth aspects, and in each of the armature cores (50), one of the connecting portions (52a; 52b) is interposed. The shortest distance (d7) between the magnetic pole part (51a; 51b) connected to the winding part (53) and the other connecting part (52b; 52a) is the field element (2). Greater than twice the distance (δ) between the armature and the armature (5).
この発明にかかる電動機の第18の態様は、その第15乃至第17の態様のいずれかであって、前記電機子コア(50)の個数は3の倍数であり、前記界磁子の極数は前記磁極部(51a;51b)の総数よりも2多いかもしくは2少ない。 An eighteenth aspect of the electric motor according to the present invention is any one of the fifteenth to seventeenth aspects, wherein the number of the armature cores (50) is a multiple of 3, and the number of poles of the field element Is 2 more or 2 less than the total number of the magnetic pole portions (51a; 51b).
この発明にかかる電動機の第19の態様は、その第1乃至第18の態様のいずれかであって、前記電機子(1;3;5)は、前記連結部(132;332;51b,52b)とは反対側で、前記磁極部(131;331;51a,51b)を固定する非磁性の第1リング部(7)を更に含む。 A nineteenth aspect of the electric motor according to the present invention is any one of the first to eighteenth aspects, wherein the armature (1; 3; 5) includes the connecting portion (132; 332; 51b, 52b). And a non-magnetic first ring portion (7) for fixing the magnetic pole portions (131; 331; 51a, 51b) on the opposite side to the above.
この発明にかかる電動機の第20の態様は、その第1乃至第19の態様のいずれかであって、前記電機子(1;3;5)は、前記連結部(132;332;51b,52b)を固定する非磁性の第2リング部(8)を更に含む。 A twentieth aspect of the electric motor according to the present invention is any one of the first to nineteenth aspects, wherein the armature (1; 3; 5) includes the connecting portion (132; 332; 51b, 52b). The non-magnetic second ring portion (8) is further included.
この発明にかかる電動機の第21の態様は、その第1乃至第20の態様のいずれかであって、前記巻回部(133;333;53)の前記径方向の寸法は、前記磁極部(131;313;51a,51b)の前記径方向の寸法よりも厚い。 A twenty-first aspect of the electric motor according to the present invention is any one of the first to twentieth aspects, wherein the winding portion (133; 333; 53) has a radial dimension that is equal to the magnetic pole portion ( 131; 313; 51a, 51b), which is thicker than the radial dimension.
この発明にかかる電動機の第22の態様は、その第1乃至第21の態様のいずれかであって、前記磁極部(131;333;51a,51b)の前記径方向の厚さは、前記連結部(132;312;52a,52b)側よりも前記連結部と反対側の方が薄い。 A twenty-second aspect of the electric motor according to the present invention is any one of the first to twenty-first aspects, wherein the radial thickness of the magnetic pole portion (131; 333; 51a, 51b) The side opposite to the connecting part is thinner than the part (132; 312; 52a, 52b) side.
この発明にかかる電動機の第23の態様は、その第1乃至第22の態様のいずれかであって、前記電機子コア(13;33;50)の各々は、その少なくとも前記磁極部(131;331;51a,52a)が、前記径方向に垂直に積層された鋼板で構成される。 A twenty-third aspect of the electric motor according to the present invention is any one of the first to twenty-second aspects, and each of the armature cores (13; 33; 50) includes at least the magnetic pole part (131; 331; 51a, 52a) are composed of steel plates stacked vertically to the radial direction.
この発明にかかる電動機の第24の態様は、その第1乃至第22の態様のいずれかであって、前記電機子コア(13;33;50)の各々は、その少なくとも前記磁極部(131;331;51a,52a)が、前記周方向に垂直に積層された鋼板で構成される。 A twenty-fourth aspect of the electric motor according to the present invention is any one of the first to twenty-second aspects, and each of the armature cores (13; 33; 50) includes at least the magnetic pole part (131; 331; 51a, 52a) are formed of steel plates stacked vertically in the circumferential direction.
この発明にかかる電動機の第25の態様は、その第1乃至第22の態様のいずれかであって、前記電機子コア(13;33;50)の各々は、圧粉鉄心で形成される。 A twenty-fifth aspect of the electric motor according to the present invention is any one of the first to twenty-second aspects, and each of the armature cores (13; 33; 50) is formed of a dust core.
この発明にかかる電動機の第26の態様は、その第1乃至第25の態様のいずれかであって、前記磁極部(131;331;51a,52a)は前記周方向に傾斜する。 A twenty-sixth aspect of the electric motor according to the present invention is any one of the first to twenty-fifth aspects, wherein the magnetic pole portions (131; 331; 51a, 52a) are inclined in the circumferential direction.
この発明にかかる電動機の第27の態様は、その第1乃至第26の態様のいずれかであって、複数の前記巻線(14;54)の各々は前記巻回部(133;53)の各々に対して集中巻で巻回される。 A twenty-seventh aspect of the electric motor according to the present invention is any one of the first to twenty-sixth aspects, wherein each of the plurality of windings (14; 54) is formed of the winding part (133; 53). Each is wound in a concentrated volume.
この発明にかかる電動機の第28の態様は、その第1乃至第26の態様のいずれかであって、複数の前記巻線(34a,34b)の各々は、複数の前記巻回部(333)に亘って分布巻で巻回される。 A twenty-eighth aspect of the electric motor according to the present invention is any one of the first to twenty-sixth aspects, wherein each of the plurality of windings (34a, 34b) includes a plurality of the winding portions (333). It is wound with distributed winding over the whole area.
この発明にかかる電動機の第29の態様は、その第1乃至第28の態様のいずれかであって、前記巻線(14;34a,34b;54)は平角線が採用される。 A twenty-ninth aspect of the electric motor according to the present invention is any one of the first to twenty-eighth aspects, and a rectangular wire is adopted for the windings (14; 34a, 34b; 54).
この発明にかかる電動機の第30の態様は、その第1乃至第29の態様のいずれかであって、前記界磁子コア(21;41)は、その少なくとも、前記界磁磁石(22;42)と前記電機子(1;3;5)との間に位置する部分が圧粉鉄心からなる。 A thirtieth aspect of the electric motor according to the present invention is any one of the first to twenty-ninth aspects, wherein the field element core (21; 41) includes at least the field magnet (22; 42). ) And the armature (1; 3; 5) are made of a dust core.
この発明にかかる電動機の製造方法の第1の態様は、この発明にかかる電動機の第6の態様を製造する方法であって、(a)前記巻回部(133;333)に前記巻線(14;34a,34b)を巻回するステップと、(b)前記ステップ(a)が実行された後に、前記突起(134;334)を前記凹部又は孔(12;32)へ嵌挿するステップとを備える。 A first aspect of a method for manufacturing an electric motor according to the present invention is a method for manufacturing a sixth aspect of the electric motor according to the present invention, in which (a) the winding (133; 333) is wound with the winding ( 14; 34a, 34b), and (b) after the step (a) is executed, the protrusion (134; 334) is inserted into the recess or hole (12; 32). Is provided.
この発明にかかる電動機の製造方法の第2の態様は、この発明にかかる電動機の第15乃至第18の態様のいずれかを製造する方法であって、前記電機子コア(50)の各々は、前記連結部(52a,52b)の少なくとも一方と前記巻回部(53)との間で予め分割されており、当該製造方法は(a)前記巻回部に前記巻線(54)を巻回するステップと、(b)前記ステップ(a)が実行された後に、前記連結部(52a,52b)と前記巻回部(53)とを結合するステップとを備える。 A second aspect of the method for manufacturing an electric motor according to the present invention is a method for manufacturing any one of the fifteenth to eighteenth aspects of the electric motor according to the present invention, wherein each of the armature cores (50) includes: It is divided in advance between at least one of the connecting portions (52a, 52b) and the winding portion (53), and the manufacturing method (a) winds the winding (54) around the winding portion. And (b) connecting the connecting portions (52a, 52b) and the winding portion (53) after the step (a) has been executed.
この発明にかかる電動機の製造方法の第3の態様は、この発明にかかる電動機の第15乃至第18の態様のいずれかを製造する方法であって、前記電機子コア(50)の各々は、前記巻回部(53)において予め分割されており、当該製造方法は(a)前記巻回部の一部に前記巻線(54)を巻回するステップと、(b)前記ステップ(a)が実行された後に、前記連結部(52a,52b)と前記巻回部(53)とを結合するステップとを備える。 A third aspect of the method for manufacturing an electric motor according to the present invention is a method for manufacturing any one of the fifteenth to eighteenth aspects of the electric motor according to the present invention, wherein each of the armature cores (50) includes: The winding portion (53) is divided in advance, and the manufacturing method includes (a) winding the winding (54) around a part of the winding portion, and (b) the step (a). After the above is executed, the method includes a step of coupling the connecting portion (52a, 52b) and the winding portion (53).
この発明にかかる運転方法は、この発明にかかる電動機の第15乃至第18の態様のいずれかを運転する方法であって、前記界磁子の極対数と回転速度との積が400Hz以下である。 The operating method according to the present invention is a method for operating any one of the fifteenth to eighteenth aspects of the electric motor according to the present invention, wherein the product of the number of pole pairs of the field element and the rotational speed is 400 Hz or less. .
この発明にかかる電動機の第1の態様によれば、いわゆるラジアルギャップ型電動機においてデッドスペースとなっていたいわゆるコイルエンド領域にも磁極部を延在でき、空間の有効利用が可能である。また巻線が電動機の上下に露出しないので、電動機を機器へ取り付ける際の空間的な制限が少ない。界磁子コアが磁極部と界磁磁石との間に介在するため、磁極部の先端への磁束の流入出を緩和し、当該先端における磁気飽和を緩和する。またリラクタンストルクを併用できるのでトルクが高まる。 According to the first aspect of the electric motor according to the present invention, the magnetic pole portion can be extended also to the so-called coil end region which is a dead space in the so-called radial gap type electric motor, and the space can be effectively used. In addition, since the windings are not exposed above and below the motor, there are few spatial restrictions when the motor is attached to equipment. Since the field element core is interposed between the magnetic pole part and the field magnet, inflow and outflow of magnetic flux to the tip of the magnetic pole part is reduced, and magnetic saturation at the tip is reduced. Moreover, since reluctance torque can be used together, torque increases.
この発明にかかる電動機の第2の態様によれば、いわゆるラジアルギャップ型電動機においてデッドスペースとなっていたいわゆるコイルエンド領域にも磁極部を延在でき、空間を有効利用が可能である。また巻線が電動機の上下に露出しないので、電動機を機器へ取り付ける際の空間的な制限が少ない。 According to the second aspect of the electric motor according to the present invention, the magnetic pole portion can be extended to a so-called coil end region which is a dead space in the so-called radial gap type electric motor, and the space can be effectively used. In addition, since the windings are not exposed above and below the motor, there are few spatial restrictions when the motor is attached to equipment.
この発明にかかる電動機の第3の態様によれば、いわゆるラジアルギャップ型電動機の利点であるスラスト力の低減と、いわゆるアキシャルギャップ型電動機の利点である巻線占積率の向上の双方を享受する。連結部と反対側での巻回部と磁極部との間で、磁束が短絡的に流入出することを防ぎ、電機子磁界が界磁子に鎖交し易くする。 According to the third aspect of the electric motor of the present invention, both the reduction of the thrust force, which is an advantage of the so-called radial gap type electric motor, and the improvement of the winding space factor, which is an advantage of the so-called axial gap type electric motor, are enjoyed. . Between the winding part and the magnetic pole part on the side opposite to the coupling part, the magnetic flux is prevented from flowing in and out in a short circuit, and the armature magnetic field is easily linked to the field element.
この発明にかかる電動機の第4の態様によれば、磁路の短縮、磁気飽和の緩和が得られるので、界磁磁石のパーミアンスを大きくし、以て界磁子と電機子との間の磁束密度が向上する。 According to the fourth aspect of the electric motor of the present invention, the magnetic path can be shortened and the magnetic saturation can be reduced, so that the permeance of the field magnet is increased, and the magnetic flux between the field element and the armature is thereby increased. The density is improved.
この発明にかかる電動機の第5の態様によれば、界磁子を介さずに磁極部とヨークとの間で磁束が流出入することを防ぎ、以て界磁子に対して鎖交する回転磁界の磁束数を増加させる。 According to the fifth aspect of the electric motor of the present invention, it is possible to prevent the magnetic flux from flowing in and out between the magnetic pole part and the yoke without passing through the field element, and thus the rotation linked to the field element. Increase the magnetic flux number of the magnetic field.
この発明にかかる電動機の第6の態様によれば、巻回部に巻線を巻回した後にヨークへ突起を嵌挿することで、電機子の製造が容易となり、また巻回部とヨークとを確実に位置決めして固定することができる。 According to the sixth aspect of the electric motor of the present invention, it is possible to easily manufacture the armature by inserting the protrusion into the yoke after winding the winding around the winding portion. Can be reliably positioned and fixed.
この発明にかかる電動機の第7の態様によれば、製造が容易であり、突起との結合強度が強い。しかも異なる電機子コア同士の間でヨークに流れる磁束に対する磁気抵抗も小さい。 According to the seventh aspect of the electric motor of the present invention, manufacture is easy and the coupling strength with the protrusion is strong. Moreover, the magnetic resistance against the magnetic flux flowing in the yoke between the different armature cores is small.
この発明にかかる電動機の第8の態様によれば、界磁磁石の面積を広く採ることができるため、界磁が大きい。 According to the eighth aspect of the electric motor of the present invention, the area of the field magnet can be widened, so the field is large.
この発明にかかる電動機の第9の態様によれば、界磁子に対向する磁極部の面積を広くし、電機子に鎖交する界磁磁束を増大させる。 According to the ninth aspect of the electric motor of the present invention, the area of the magnetic pole portion facing the field element is increased, and the field magnetic flux linked to the armature is increased.
この発明にかかる電動機の第10の態様によれば、界磁子のシャフトの保持が容易となる。 According to the tenth aspect of the electric motor of the present invention, it becomes easy to hold the field element shaft.
この発明にかかる電動機の第11の態様によれば、電動機を機器に取り付ける際に、ヨークを利用した焼き填めや圧入を採用できるので、ハウジングを省略できる。 According to the eleventh aspect of the electric motor of the present invention, when the electric motor is attached to a device, shrinkage or press-fitting using a yoke can be adopted, so that the housing can be omitted.
この発明にかかる電動機の第12,13の態様によれば、ヨークの磁路を短くできるので、その厚さを薄くして小型化し易い。 According to the twelfth and thirteenth aspects of the electric motor according to the present invention, since the magnetic path of the yoke can be shortened, it is easy to reduce the thickness and reduce the size.
この発明にかかる電動機の第14の態様によれば、シャフトの位置精度が向上する。特にインナーロータ型では、ハウジングを設けることなくシャフトを固定することができる。 According to the fourteenth aspect of the electric motor according to the present invention, the positional accuracy of the shaft is improved. In particular, in the inner rotor type, the shaft can be fixed without providing a housing.
この発明にかかる電動機の第15の態様によれば、一の巻線で一対の磁極を得ることができ、銅損が低減される。 According to the fifteenth aspect of the electric motor of the present invention, a pair of magnetic poles can be obtained with one winding, and copper loss is reduced.
この発明にかかる電動機の第16の態様によれば、界磁子を介さずに磁極部同士の間で磁束が流出入することを防ぎ、以て界磁子に対して鎖交する回転磁界の磁束数を増加させる。 According to the sixteenth aspect of the electric motor of the present invention, it is possible to prevent the magnetic flux from flowing in and out between the magnetic pole portions without passing through the field element, and thereby to prevent the rotating magnetic field interlinked with the field element. Increase the number of magnetic flux.
この発明にかかる電動機の第17の態様によれば、界磁子を介さずに磁極部と連結部との間で磁束が流出入することを防ぎ、以て界磁子に対して鎖交する回転磁界の磁束数を増加させる。 According to the seventeenth aspect of the electric motor of the present invention, the magnetic flux is prevented from flowing in and out between the magnetic pole part and the connecting part without passing through the field element, and is thus linked to the field element. Increase the number of magnetic flux of the rotating magnetic field.
この発明にかかる電動機の第18の態様によれば、電機子と界磁子とで極数が整合し、コギングトルクの低減が図れる。 According to the eighteenth aspect of the electric motor of the present invention, the number of poles is matched between the armature and the field element, and the cogging torque can be reduced.
この発明にかかる電動機の第19の態様によれば、磁極部が固定され、その機械的強度が増加して変形を防止する。 According to the nineteenth aspect of the electric motor of the present invention, the magnetic pole portion is fixed, and the mechanical strength thereof is increased to prevent deformation.
この発明にかかる電動機の第20の態様によれば、連結部が固定され、その機械的強度が増加して変形を防止する。 According to the twentieth aspect of the electric motor of the present invention, the connecting portion is fixed, and the mechanical strength thereof is increased to prevent deformation.
磁極部からは界磁子と電機子との間のギャップを介して界磁子へと磁束が流出入する。他方、巻回部には多くの磁束が流出入する。よってこの発明にかかる電動機の第21の態様によれば、巻回部における磁気飽和が回避される。 From the magnetic pole portion, magnetic flux flows into and out of the field element through a gap between the field element and the armature. On the other hand, a lot of magnetic flux flows into and out of the winding part. Therefore, according to the twenty-first aspect of the electric motor according to the present invention, magnetic saturation in the winding portion is avoided.
この発明にかかる電動機の第22の態様によれば、磁極部の先端における磁気飽和が緩和されるので、この位置での磁極部を薄くすることができ、また磁束分布が均一化する。 According to the twenty-second aspect of the electric motor of the present invention, the magnetic saturation at the tip of the magnetic pole part is alleviated, so that the magnetic pole part at this position can be made thin and the magnetic flux distribution is made uniform.
この発明にかかる電動機の第23,24の態様によれば、磁極部においてその延在方向における磁束抵抗を小さくし、以て磁極部と巻回部との間での磁束の流入出における磁束漏れを低減する。 According to the twenty-third and twenty-fourth aspects of the electric motor according to the present invention, the magnetic flux resistance in the extending direction of the magnetic pole portion is reduced, so that the magnetic flux leakage in the flow of the magnetic flux between the magnetic pole portion and the winding portion. Reduce.
この発明にかかる電動機の第25の態様によれば、三次元状に流れる磁束に起因した鉄損が発生しても、これを低減できる。しかも三次元形状とすることで形状から無駄を排除できる。 According to the twenty-fifth aspect of the electric motor of the present invention, even if iron loss due to magnetic flux flowing three-dimensionally occurs, this can be reduced. Moreover, it is possible to eliminate waste from the shape by adopting a three-dimensional shape.
この発明にかかる電動機の第26の態様によれば、巻線の巻回を損なうことなく、スキューが得られ、コギングトルクの低減が図れる。 According to the twenty-sixth aspect of the electric motor of the present invention, a skew can be obtained and the cogging torque can be reduced without impairing the winding of the winding.
この発明にかかる電動機の第27の態様によれば、巻線の周長を短くし、巻線抵抗を低減して高効率となる。 According to the twenty-seventh aspect of the electric motor of the present invention, the circumference of the winding is shortened, the winding resistance is reduced, and high efficiency is achieved.
この発明にかかる電動機の第28の態様によれば、鎖交磁束の向上を図ると共に、振動、騒音の低減が可能である。いわゆるアキシャルギャップ型電動機において得られる、分布巻を採用してもコイルエンドの増大が小さい、という利点をも享受できる。 According to the twenty-eighth aspect of the electric motor of the present invention, it is possible to improve the flux linkage and reduce vibration and noise. Even in the case of adopting distributed winding, which is obtained in a so-called axial gap type electric motor, the advantage that the increase in coil end is small can be enjoyed.
この発明にかかる電動機の第29の態様によれば、巻線抵抗が低減するので効率が向上する。 According to the twenty-ninth aspect of the electric motor of the present invention, since the winding resistance is reduced, the efficiency is improved.
この発明にかかる電動機の第30の態様によれば、界磁磁石と電機子との間に位置する界磁子コアにおいて回転軸に平行な磁束が流れやすいので、磁極部の先端を通過する磁束量を低減し、当該先端における磁気飽和が緩和される。 According to the thirtieth aspect of the electric motor of the present invention, since the magnetic flux parallel to the rotation axis easily flows in the field element core located between the field magnet and the armature, the magnetic flux that passes through the tip of the magnetic pole part. The amount is reduced and the magnetic saturation at the tip is relaxed.
この発明にかかる電動機の製造方法によれば、電機子の製造が容易となる。特にその第1の態様によれば、巻回部とヨークとを確実に位置決めして固定することができる。 According to the method for manufacturing an electric motor according to the present invention, the armature can be manufactured easily. In particular, according to the first aspect, the winding portion and the yoke can be reliably positioned and fixed.
第1の実施の形態.
図1はこの発明の第1の実施の形態にかかる電動機の構成を部分的に示す断面図である。図1では図示しない回転軸に平行であって回転軸を含む断面における構造が、当該回転軸に対して一方側のみで示されている。回転子として機能する界磁子2は固定子として機能する電機子1の外周側から対向する、いわゆるアウターロータ型の電動機が例示されている。
First embodiment.
FIG. 1 is a sectional view partially showing a configuration of an electric motor according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, the structure in a cross section including the rotation axis that is parallel to the rotation axis (not shown) is shown only on one side with respect to the rotation axis. A so-called outer rotor type motor is illustrated in which the
電機子1は複数の電機子コア13と、これらに巻回される巻線14とを含む。電機子コア13はいずれも回転軸に平行に延在する磁極部131及び巻回部133と、これら両者を連結する連結部132を有している。巻線14は巻回部133に巻回される。巻回部133は磁極部131を介して、回転軸に対して径方向に、界磁子2へ対向する。磁極部131は巻回部133よりも長く延在することが望ましい。
The
電機子1はヨーク11を更に含んでいる。ヨーク11は連結部132とは反対側で、巻回部133同士を磁気的に短絡する。
The
ヨーク11の径方向における寸法は巻回部133よりも広いことが望ましい。またヨーク11と磁極部131との間の最短距離d1は、界磁子2と電機子1との間の間隔δの二倍よりも大きいことが望ましい。そしてその内周端が孔10を形成している。孔10は図示されない支持機構によって界磁子2に支持されるシャフトが貫挿される。孔10をシャフトの軸受け孔として採用すれば、シャフトの位置精度が向上する。
The dimension of the
電機子コア13は、連結部132とは反対側で巻回部133と連結される突起134を更に有する。他方、ヨーク11は、複数の突起134が嵌挿される孔12を有する。孔12は貫通しない凹部であってもよいし、連結の位置及び連結部132や突起134の形状は任意である。
The
界磁子2はいわゆる埋め込み磁石型の構成を呈しており、界磁子コア21と界磁磁石22とを有している。界磁磁石22は界磁子コア21に埋設され、界磁子コア21を介して磁極部131に対向する。
The
図2、図3、図4、図5はそれぞれ界磁子2、電機子コア13、巻線14、ヨーク11の構成を示す断面図であり、いずれも回転軸Qに垂直な断面が示されている。図6及び図7はいずれも電機子1の構造を示す平面図であり、それぞれ連結部132側及びヨーク11側から見た場合を示している。
2, 3, 4, and 5 are cross-sectional views showing configurations of the
ここでは界磁子2において界磁磁石22が10個設けられ、それぞれが磁極を形成している場合を例示する。また電機子1において電機子コア13は15個設けられている場合が例示されている。
Here, a case where ten
電機子コア13が上記の構造を採り、巻線14が巻回部133に巻回されることにより、いわゆるラジアルギャップ型電動機においてデッドスペースとなっていたいわゆるコイルエンド領域にも磁極部を延在できる。よって空間の有効利用が可能である。また巻線が電動機の上下に露出しないので、電動機を機器へ取り付ける際の空間的な制限が少ない。
The
図8及び図9は、界磁磁石22が発生する界磁が磁極部131に至る様子を模式的に示す図であり、図1で示された断面図に対応している。但しここでは模式的に、界磁は界磁磁石22から磁極部131へと向かう矢印で描かれている。
FIG. 8 and FIG. 9 are views schematically showing how the field generated by the
図8は従来の構成を示し、磁極部131と界磁磁石22との間でギャップが形成される。従って界磁φ1は磁極部131の先端へも流入出する。そして下記の理由により、磁極部131の先端は薄く形成されることが望ましい。よって当該先端は磁気飽和し易くなってしまう。
FIG. 8 shows a conventional configuration, and a gap is formed between the
磁極部131は巻線14によって、巻回部133の突起134側に発生する電機子磁界とは極性が異なる電機子磁界が与えられる。よって磁極部131の先端は、巻回部133の突起134側から離れさせるべく、厚くすることはできない。例えば磁極部131の先端と突起134との間は、ここで磁束が短絡的に流れないように、ギャップの長さδの二倍よりも大きいことが望ましい。
The
図9は本実施の形態にかかる電動機を採用した場合を示す。磁極部131の先端は上述の理由によって厚くできない。しかし、界磁子コア21が磁極部131と界磁磁石22との間に介在するため、磁極部131の先端への界磁φ2の流入出を緩和し、当該先端における磁気飽和が緩和できる。かかる埋め込み磁石型界磁子を採用する場合、リラクタンストルクを併用できるのでトルクが高まるという利点も享受できる。
FIG. 9 shows a case where the electric motor according to the present embodiment is employed. The tip of the
界磁子コア21のうち、界磁磁石22と電機子1との間に位置する部分だけでも圧粉鉄心から構成されることが望ましい。この位置での界磁子コア21において回転軸Qに平行に磁束が流れ易くなるので、磁極部131の先端を通過する磁束量を低減できる。これは当該先端の磁気飽和を緩和する観点から望ましい。もちろん、界磁子コア21の全てを圧粉磁芯で構成してもよい。
It is desirable that only a portion of the
磁極部131からは界磁子2と電機子1との間のギャップを介して界磁子2へと磁束が流出入する。他方、巻回部133には多くの磁束が流出入する。よって巻回部133における磁気飽和が回避するために巻回部133の径方向の寸法は、磁極部131の径方向の寸法よりも厚いことが望ましい。
From the
磁極部131の先端における磁気飽和が緩和されることで、磁極部131の径方向の厚さは、連結部132側よりも突起134側の方を薄くできる。これは磁極部131における磁束分布を均一化する点で望ましい。
By reducing the magnetic saturation at the tip of the
上記の効果はヨーク11の存在を前提とはしない。しかしヨーク11を設けて連結部132と反対側での巻回部133同士を磁気的に短絡することにより、当該位置での巻回部133と磁極部131との間で、磁束が短絡的に流入出することを防ぐ。これは電機子による回転磁界が界磁子に鎖交し易くする点で望ましい。
The above effect does not assume the presence of the
同様の観点から、ヨーク11と磁極部131との間の最短距離d1は、界磁子2と電機子1との間(ギャップ)の間隔δの二倍よりも大きいことが望ましい。界磁子2を介さずに磁極部131とヨーク11との間で磁束が流出入することを防ぐからである。
From the same viewpoint, it is desirable that the shortest distance d1 between the
ヨークの径方向における寸法は巻回部133よりも広いことは、磁路の短縮、磁気飽和の緩和が得られる点で望ましい。界磁磁石22のパーミアンスを大きくし、以てギャップにおける磁束密度が向上するからである。
It is desirable that the dimension in the radial direction of the yoke is wider than that of the winding
突起134と孔12が設けられるので、巻回部134に巻線14を巻回した後にヨーク11へ突起134を嵌挿し、電機子1の製造が容易となり、また巻回部134とヨーク11とを確実に位置決めして固定することができる。
Since the
なおヨーク11は回転軸Qに平行な方向(回転軸方向と称す)に積層された鋼板で構成されることが望ましい。製造が容易である上、積層方向に平行に突起134が孔12へと嵌挿するので、突起134との結合強度が強いという利点が得られる。また異なる電機子コア13同士の間でヨーク11に流れる磁束は回転軸Qに垂直な成分が殆どであるため、当該磁束に対する磁気抵抗が小さく、鉄損が低減される。
The
電機子コア13は例えば圧粉鉄心で形成される。電機子コア13には三次元状に磁束が流れるので、これに起因した鉄損が発生する。しかし圧粉鉄心はどの方向に対しても電気抵抗が高いので、当該磁束による鉄損は低減できる。しかも三次元形状とすることで形状から無駄を排除できる。
The
図10及び図11はいずれも電機子コア13の望ましい構成を例示する断面図である。電機子コア13は少なくとも磁極部131が、径方向に垂直に積層された鋼板で構成される(図10)か、周方向に垂直に積層された鋼板で構成される(図11)ことが望ましい。磁極部131においてその延在方向における磁束抵抗を小さくし、以て磁極部131と巻回部134との間での磁束の流入出における磁束漏れを低減するからである。
10 and 11 are cross-sectional views illustrating a desirable configuration of the
なお、磁極部131は周方向に傾斜してもよい。この場合、巻線14の巻回を損なうことなく、スキューが得られ、コギングトルクの低減が図れる。
The
本実施の形態のように巻線14の各々が巻回部133の各々に対して集中巻で巻回されることは、巻線14の周長を短くし、その電気抵抗(いわゆる巻線抵抗)を低減して高効率となる観点で望ましい。もちろん、分布巻を採用してもよい。本発明において分布巻を採用した例は第2の実施の形態で示される。
As each of the
その巻線抵抗を低減するため、巻線14に平角線を採用することも望ましい。つまりコイルの形状は、回転軸方向に略同一形状を引き延ばした形であるので、整列巻が容易となる。 In order to reduce the winding resistance, it is also desirable to employ a rectangular wire for the winding 14. That is, since the coil has a shape in which substantially the same shape is extended in the direction of the rotation axis, the aligned winding is easy.
図12は第1の実施の形態の第1の変形を示す、突起134側(連結部132とは反対側)から見た平面図である。電機子1は、突起134側で磁極部131を固定する非磁性のリング部7を更に含んでいる。かかるリング部7を設けることにより、磁極部131が固定され、その機械的強度が増加して変形を防止できる。
FIG. 12 is a plan view showing a first modification of the first embodiment, viewed from the
図13は第1の実施の形態の第2の変形を示す、連結部132側から見た平面図である。電機子1は、連結部132を固定する非磁性のリング部8を更に含んでいる。かかるリング部8を設けることにより、連結部132が固定され、その機械的強度が増加して変形を防止できる。
FIG. 13 is a plan view seen from the connecting
アウターロータ型であることは、界磁磁石12の面積を広く採って界磁が大きい点で有利である。なお、方向において隣接する磁極部131同士の間隔d4(図3)は、周方向において隣接する巻回部133同士の間隔d5(図3)よりも狭いことが望ましい。界磁子2に対向する磁極部131の面積が広い方が、電機子1に鎖交する界磁磁束を増大させるからである。
The outer rotor type is advantageous in that the
第2の実施の形態.
図14及び図15はこの発明の第2の実施の形態にかかる電動機の構成を示し、回転軸Qに平行な二方向から見た平面図を示している。図16は図示しない回転軸に平行であって回転軸を含む断面における構造が、当該回転軸に対して一方側のみで示されている。
Second embodiment.
14 and 15 show the configuration of an electric motor according to a second embodiment of the present invention, and show plan views viewed from two directions parallel to the rotation axis Q. FIG. FIG. 16 shows a structure in a cross section including a rotation axis parallel to a rotation axis (not shown) on only one side with respect to the rotation axis.
回転子として機能する界磁子4は固定子として機能する電機子3の内周側から対向する、いわゆるインナーロータ型の電動機が例示されている。インナーロータ型の電動機では界磁子4にシャフトを保持させることが容易となる点で有利である。
A so-called inner rotor type motor is illustrated in which the
電機子3は複数の電機子コア33と、これらに巻回される巻線34a,34bとを含む。電機子コア33はいずれも回転軸Qに平行に延在する磁極部331及び巻回部333と、これら両者を連結する連結部332を有している。巻線34a,34bは複数の巻回部333に亘って巻回される。巻線34a,34bの各々は、複数の巻回部333に亘って分布巻で巻回されるので、鎖交磁束の向上を図ると共に、振動、騒音の低減が可能である。いわゆるアキシャルギャップ型電動機において得られる、分布巻を採用してもコイルエンドの増大が小さい、という利点をも享受できる。
The armature 3 includes a plurality of
巻回部333は磁極部331を介して、回転軸Qに対して径方向に、界磁子4へ対向する。
The winding
電機子3はヨーク31を更に含んでいる。ヨーク31は連結部332とは反対側で、巻回部333同士を磁気的に短絡する。ヨーク31の径方向における寸法は巻回部333よりも広いことが望ましい。またヨーク31と磁極部331との間の最短距離d2は、界磁子4と電機子3との間の間隔δの二倍よりも大きいことが望ましい。
The armature 3 further includes a
電機子コア33は、連結部332とは反対側で巻回部333と連結される突起334を更に有する。他方、ヨーク31は、複数の突起334が嵌挿される孔32を有する。孔32は貫通しない凹部であってもよい。
The
界磁子4はいわゆる埋め込み磁石型の構成を呈しており、界磁子コア41と界磁磁石42とを有している。界磁磁石42は界磁子コア41に埋設され、界磁子コア41を介して磁極部331に対向する。界磁磁石42の両端には空隙43が設けられており、一の界磁磁石42自身が有する一対の磁極部の間で界磁が短絡的に流入出することを回避する。
The
図17及び図18はいずれも電機子コア33の構成を示し、それぞれ図15及び図14に対応した平面図を示している。図19はヨーク31の構成を示す平面図である。図20及び図21はそれぞれ巻線34b及び巻線34aを示す平面図である。なお、巻線34aは三相巻線34aU,34aV,34aWを、巻線34bは三相巻線34bU,34bV,34bWを、それぞれ総括して表している。
FIGS. 17 and 18 both show the configuration of the
ここでは界磁子4において界磁磁石42が2個設けられ、それぞれが磁極を形成している場合を例示する。また電機子3において電機子コア33は12個設けられている場合が例示されている。
Here, a case where two
電機子コア33が上記の構造を採り、巻線34a,34bが巻回部333に巻回されることにより、コイルエンド領域にも磁極部331を延在できる。
The
突起334と孔32が設けられるので、巻回部334に巻線34a,34bを巻回した後にヨーク31へ突起334を嵌挿し、電機子3の製造が容易となり、また巻回部334とヨーク31とを確実に位置決めして固定することができる。ヨーク31はヨーク11と同様に、回転軸方向に積層された鋼板で構成されることが望ましい。
Since the
図22及び図23は、界磁磁石42が発生する界磁が磁極部331に至る様子を模式的に示す図であり、図16で示された断面図に対応している。但しここでは模式的に、界磁は界磁磁石42から磁極部331へと向かう矢印で描かれている。
22 and 23 are views schematically showing how the field generated by the
図22は従来の構成を示し、磁極部331と界磁磁石42との間でギャップが形成される。従って界磁φ3は磁極部131の先端へも流入出する。そして第1の実施の形態における磁極部131と同様に、磁極部331の先端は薄く形成されることが望ましい。よって当該先端は磁気飽和し易くなってしまう。
FIG. 22 shows a conventional configuration, and a gap is formed between the
磁極部331の先端と突起334との間は、ここで磁束が短絡的に流れないように、ギャップの長さδの二倍よりも大きいことが望ましい。
It is desirable that the gap between the tip of the
図23は本実施の形態にかかる電動機を採用した場合を示す。磁極部331の先端は上述の理由によって厚くできない。しかし、界磁子コア41が磁極部331と界磁磁石42との間に介在するため、磁極部331の先端への界磁φ4の流入出を緩和し、当該先端における磁気飽和が緩和できる。
FIG. 23 shows a case where the electric motor according to the present embodiment is employed. The tip of the
図24は第2の実施の形態の第1の変形にかかる構造を例示する断面図である。ヨーク31の外周は巻線34a,34bの外周よりもd3だけ大径となっている。インナーロータ型電動機を機器に取り付ける際に、ヨーク31の外周を利用した焼き填めや圧入を採用できるので、ハウジングを省略できる。
FIG. 24 is a cross-sectional view illustrating a structure according to the first modification of the second embodiment. The outer periphery of the
図25は第2の実施の形態の第2の変形にかかる構造を例示する断面図である。ヨーク31は、界磁子4の外周面よりも回転軸に近い位置まで径方向に延在する。そしてその内周端が孔30を形成している。図25では界磁子4の外周面から内周端までの距離d5が示されている。ヨーク31の磁路を短くし、その厚さを薄くして小型化することを企図するためである。
FIG. 25 is a cross-sectional view illustrating a structure according to the second modification of the second embodiment. The
しかしながら、巻線34a,34bによる回転磁界が界磁子2に効率よく鎖交するためには、ヨーク31と界磁子2との間の回転軸に沿った距離d4や、ヨーク31と磁極部331との間の回転軸に沿った距離d6は、界磁子4と電機子3とのギャップδの二倍よりも大きいことが望ましい。
However, in order for the rotating magnetic field generated by the
ヨーク31の孔30を図25に示された径よりも小さくし(即ち距離d5をより大きくし)、軸受け孔として採用してもよい。この場合、ハウジングを設けることなくシャフトを固定することができるので、シャフトの位置精度が向上する。
The
この実施の形態においても磁極部331は巻回部333よりも長く延在することが望ましい。また巻回部333の径方向の寸法は、磁極部331の径方向の寸法よりも厚いことが望ましい。磁極部331の径方向の厚さは連結部32側よりも、これらと反対側の方が薄いことが望ましい。また電機子コア33は少なくとも磁極部331が、径方向に垂直に、あるいは周方向に積層された鋼板で構成されることが望ましい。あるいは電機子コア33、圧粉鉄心で形成されることも望ましい。磁極部331は周方向に傾斜してもよい。巻線34a,34bは平角線が採用されることが望ましい。また磁極部331を固定する非磁性のリング部や、連結部332を固定する非磁性のリング部が設けられてもよい。また巻線は集中巻で巻回してもよい。これらの態様の利点は第1の実施の形態において既述した。
Also in this embodiment, it is desirable that the
第3の実施の形態.
図26はこの発明の第3の実施の形態にかかる電動機を構成する電機子5の、回転軸Qに平行な方向から見た構造を示す平面図である。本実施の形態では当該電動機としてアウターロータ型電動機が採用される場合を例示するが、インナーロータ型電動機を採用することもできる。
Third embodiment.
FIG. 26 is a plan view showing the structure of the
図27及び図28は回転軸(図示せず)を含み回転軸に平行な断面での当該電動機の構造を示す断面図であり、回転軸に対して径方向の一方側のみを描いている。但し図27と図28とでは、断面が異なる。ここでは第1の実施の形態で説明された界磁子2がアウターロータとして採用されている。
27 and 28 are cross-sectional views showing the structure of the electric motor in a cross section that includes a rotation shaft (not shown) and is parallel to the rotation shaft, and depict only one side in the radial direction with respect to the rotation shaft. However, FIG. 27 and FIG. 28 have different cross sections. Here, the
電機子5は電機子コア50及び巻線54を含んでいる。電機子コア50はその複数が、回転軸Qに対して周方向に配置される。電機子コア50の各々は、いずれも回転軸Qに平行に延在する巻回部53及び一対の磁極部51a,51bと、磁極部51a,51bと巻回部53とを連結する一対の連結部52a,52bとを含む。巻回部53には巻線54が巻回される。ここでは巻線54が集中巻で巻回される場合が例示されているが、複数の巻回部53に亘って巻線54が巻回される分布巻を採用することもできる。
The
電機子コア50の各々において、連結部51b,52bは巻回部53に対してそれぞれ反対側に連結して設けられる。また磁極部51a,52aは、それぞれ連結部51b,52bを介して巻回部53に連結して設けられる。磁極部51a,52aは周方向において相互に離隔して配置される。このような電機子コア50の構造はクローポール型と通称される。クローポール型は、一つの巻線54で一対の磁極を得ることができるので、銅損が低減される点で望ましい構造である。
In each of the
この実施の形態においても磁極部51a,51bは巻回部53よりも長く延在することが望ましい。また巻回部53の径方向の寸法は、磁極部51a,51bの径方向の寸法よりも厚いことが望ましい。磁極部51a,51bの径方向の厚さは、それぞれ連結部52a,52b側よりも、これらと反対側の方が薄いことが望ましい。また電機子コア50は少なくとも磁極部51a,51bが、径方向に垂直に、あるいは周方向に積層された鋼板で構成されることが望ましい。あるいは電機子コア50は、圧粉鉄心で形成されることも望ましい。磁極部51a,51bは周方向に傾斜してもよい。巻線54は平角線が採用されることが望ましい。また磁極部51a,51bを固定する非磁性のリング部や、連結部52a,52bを固定する非磁性のリング部が設けられてもよい。これらの態様の利点は第1の実施の形態において既述した。
Also in this embodiment, it is desirable that the
このようなクローポール型の電機子5においても、埋め込み磁石型の界磁子2と組み合わせて電動機を構成することにより、第1の実施の形態と同様に奏功する。図29及び図30は界磁磁石22が発生する界磁が磁極部51aに至る様子を模式的に示す図であり、図27で示された断面図に対応している。但しここでは模式的に、界磁は界磁磁石22から磁極部51aへと向かう矢印で描かれている。
Such a claw
図29は従来の構成を示し、磁極部51aと界磁磁石22との間でギャップが形成される。従って界磁φ5は磁極部51aの先端へも流入出する。他方、図30は本実施の形態にかかる電動機を採用した場合を示し、界磁子コア21が磁極部51aと界磁磁石22との間に介在する。よって磁極部51aの先端への界磁φ6の流入出を緩和し、当該先端における磁気飽和が緩和できる。
FIG. 29 shows a conventional configuration, in which a gap is formed between the
磁極部51a,52aは周方向において、界磁子2と電機子5との間のギャップの間隔δの二倍よりも大きく離隔して配置されることが望ましい。界磁子2を介さずに磁極部51a,52a同士の間で磁束が流出入することを防ぎ、以て界磁子2に対して鎖交する回転磁界の磁束数を増加させるためである。
The
連結部52aを介して巻回部53に連結された磁極部51aと連結部52bとの間や、連結部52bを介して巻回部53に連結された磁極部52aと連結部51bとの間の距離d7は、ギャップの間隔δの二倍よりも大きく離隔して配置されることが望ましい。界磁子2を介さずに磁極部51aと連結部52bとの間や、磁極部52aと連結部51bとの間で磁束が流出入することを防ぎ、以て界磁子2に対して鎖交する回転磁界の磁束数を増加させるためである。
Between the
電機子コア50の個数は3の倍数であり、界磁子2の極数は磁極部51a,51bの総数よりも2多いかもしくは2少ない偶数、あるいは1多いか1少ない偶数であることで、電機子5と界磁子2とで極数が整合し、コギングトルクが低減する。
The number of
ここでは電機子コア50の個数が6個であり、磁極部51a,51bの総数は12である。界磁子2は上述のように10個の界磁磁石22によってそれぞれ磁極が形成されるので、極数は10である。よって12−2=10の等式が成立し、第3の実施の形態では上記極数についての要求は満足されている。
Here, the number of
あるいは磁極部の総数が9であり、極数が8であってもよい。この場合、9−1=8の等式が成立し、極数が整合する。この組み合わせは最小公倍数を大きくできるので、コギングトルクの低減効果も大きい。 Alternatively, the total number of magnetic pole portions may be 9, and the number of poles may be 8. In this case, the equation 9-1 = 8 is established and the number of poles is matched. Since this combination can increase the least common multiple, the cogging torque reduction effect is also great.
制御を容易に行える観点からは、界磁子2の極対数と回転速度との積が400Hz以下であることが望ましい。
From the viewpoint of easy control, the product of the number of pole pairs of the
連結部52a,52bの少なくとも一方と巻回部53との間は予め分割されていることが望ましい。まず巻回部53に巻線54を巻回し、その後に、連結部52a,52bと巻回部53とを結合すれば、電機子5の製造が容易に行える。
It is desirable that at least one of the connecting
1,3,5 電機子
2,4 界磁子
11,31 ヨーク
12,32 孔
13,33,50 電機子コア
14,34a,34b,54 巻線
21,41 界磁子コア
22,42 界磁磁石
131,331,51a,51b 磁極部
132,332,52a,52b 連結部
133,333,53 巻回部
134,334 突起
1, 3, 5
Claims (34)
前記電機子は、
磁性体からなり、回転軸に対して周方向に配置される電機子コア(13;33;50)の複数と、
巻線(14;34a,34b;54)の複数と
を含み、
前記電機子コアの各々は、
前記回転軸に平行に延在する少なくとも一つの磁極部(131;331;51a,51b)と、
前記磁極部を介して回転軸に対して径方向に前記界磁子へ対向し、前記回転軸に平行に延在し、前記巻線が巻回される巻回部(133;333;53)と、
前記磁極部と前記巻回部とを連結する少なくとも一つの連結部(132;332;52a,52b)と
を有し、
前記界磁子は、
界磁子コア(21;41)と、
前記界磁子コアに埋設され、前記界磁子コアを介して前記磁極部に対向する界磁磁石(22;42)と
を有する電動機。 An armature (1; 3; 5) and a field element (2; 4);
The armature is
A plurality of armature cores (13; 33; 50) made of a magnetic material and arranged in the circumferential direction with respect to the rotation axis;
A plurality of windings (14; 34a, 34b; 54),
Each of the armature cores is
At least one magnetic pole portion (131; 331; 51a, 51b) extending parallel to the rotation axis;
A winding part (133; 333; 53) that faces the field element in a radial direction with respect to the rotation axis through the magnetic pole part, extends in parallel with the rotation axis, and is wound with the winding. When,
Having at least one connecting part (132; 332; 52a, 52b) for connecting the magnetic pole part and the winding part;
The field element is
A field element core (21; 41);
An electric motor having a field magnet (22; 42) embedded in the field element core and opposed to the magnetic pole portion through the field element core.
前記連結部(132;332)とは反対側で、複数の前記電機子コア(13;33)の前記巻回部(133;333)同士を磁気的に短絡するヨーク(11;31)
を更に含む、請求項1乃至請求項2のいずれか一つに記載の電動機。 The armature (1; 3)
A yoke (11; 31) for magnetically short-circuiting the winding portions (133; 333) of the plurality of armature cores (13; 33) on the side opposite to the connecting portion (132; 332).
The electric motor according to claim 1, further comprising:
前記連結部(132;332)とは反対側で前記巻回部(133;333)と連結される突起(134;334)
を更に有し、
前記ヨーク(11;31)は、
複数の前記突起が嵌挿される凹部又は孔(12;32)
を有する、前記請求項3乃至請求項5のいずれか一つに記載の電動機。 Each of the armature cores (13; 33)
Protrusions (134; 334) connected to the winding parts (133; 333) on the side opposite to the connecting parts (132; 332)
Further comprising
The yoke (11; 31)
A recess or hole (12; 32) into which a plurality of the protrusions are inserted.
The electric motor according to claim 3, comprising:
前記ヨークと前記磁極部(331)との間の前記回転軸に沿った距離(d6)は前記界磁子と前記電機子(3)との間の間隔(δ)の二倍よりも大きい、請求項10乃至請求項11のいずれか一つに記載の電動機。 The yoke (31) has an inner peripheral end (30) extending in the radial direction to a position closer to the rotation axis than the outer peripheral surface of the field element (4),
The distance (d6) along the rotation axis between the yoke and the magnetic pole part (331) is greater than twice the distance (δ) between the field element and the armature (3), The electric motor according to any one of claims 10 to 11.
前記ヨークと前記界磁子との間の前記回転軸に沿った距離(d4)は前記界磁子と前記電機子(3)との間の間隔(δ)の二倍よりも大きい、請求項10乃至請求項12のいずれか一つに記載の電動機。 The yoke (31) has an inner peripheral end (30) extending in the radial direction to a position closer to the rotation axis than the outer peripheral surface of the field element (4),
The distance (d4) along the rotational axis between the yoke and the field element is greater than twice the distance (δ) between the field element and the armature (3). The electric motor according to any one of claims 10 to 12.
前記連結部(51b,52b)は、前記巻回部(53)に対してそれぞれ反対側に連結して一対設けられ、
前記磁極部(51a,52a)は、一対の前記連結部を介して前記巻回部に連結されて一対設けられ、
一対の前記磁極部は前記周方向において相互に離隔して配置される、請求項1乃至請求項2のいずれか一つに記載の電動機。 In each of the armature cores (50),
A pair of the connecting portions (51b, 52b) are provided on the opposite side of the winding portion (53), respectively.
The magnetic pole parts (51a, 52a) are connected to the winding part via a pair of connecting parts, and are provided as a pair,
3. The electric motor according to claim 1, wherein the pair of magnetic pole portions are spaced apart from each other in the circumferential direction.
一方の前記連結部(52a;52b)を介して前記巻回部(53)に連結された前記磁極部(51a;51b)と、他方の前記連結部(52b;52a)との間の最短距離(d7)は、前記界磁子(2)と前記電機子(5)との間の間隔(δ)の二倍よりも大きい、請求項15乃至請求項16のいずれか一つに記載の電動機。 In each of the armature cores (50),
The shortest distance between the magnetic pole part (51a; 51b) connected to the winding part (53) via the one connection part (52a; 52b) and the other connection part (52b; 52a) The electric motor according to any one of claims 15 to 16, wherein (d7) is greater than twice the interval (δ) between the field element (2) and the armature (5). .
前記界磁子の極数は前記磁極部(51a;51b)の総数よりも1もしくは2多い偶数、または1もしくは2少ない偶数である、請求項15乃至請求項17のいずれか一つに記載の電動機。 The number of armature cores (50) is a multiple of three;
18. The field element according to claim 15, wherein the number of poles of the field element is an even number that is one or two more than a total number of the magnetic pole portions (51 a; 51 b), or an even number that is one or two less. Electric motor.
前記連結部(132;332;51b,52b)とは反対側で、前記磁極部(131;331;51a,51b)を固定する非磁性の第1リング部(7)を更に含む、請求項1乃至請求項18のいずれか一つに記載の電動機。 The armature (1; 3; 5)
The non-magnetic first ring portion (7) for fixing the magnetic pole portion (131; 331; 51a, 51b) on the opposite side to the connecting portion (132; 332; 51b, 52b). The electric motor according to claim 18.
前記連結部(132;332;51b,52b)を固定する非磁性の第2リング部(8)を更に含む、請求項1乃至請求項19のいずれか一つに記載の電動機。 The armature (1; 3; 5)
The electric motor according to any one of claims 1 to 19, further comprising a non-magnetic second ring portion (8) for fixing the connecting portion (132; 332; 51b, 52b).
(a)前記巻回部(133;333)に前記巻線(14;34a,34b)を巻回するステップと、
(b)前記ステップ(a)が実行された後に、前記突起(134;334)を前記凹部又は孔(12;32)へ嵌挿するステップと
を備える、電動機の製造方法。 A method of manufacturing an electric motor according to claim 6,
(A) winding the winding (14; 34a, 34b) around the winding part (133; 333);
(B) After the step (a) is executed, the method includes: inserting the protrusions (134; 334) into the recesses or holes (12; 32).
前記電機子コア(50)の各々は、
前記連結部(52a,52b)の少なくとも一方と前記巻回部(53)との間で予め分割されており、
(a)前記巻回部に前記巻線(54)を巻回するステップと、
(b)前記ステップ(a)が実行された後に、前記連結部(52a,52b)と前記巻回部(53)とを結合するステップと
を備える、電動機の製造方法。 A method of manufacturing an electric motor according to any one of claims 15 to 18,
Each of the armature cores (50)
It is divided in advance between at least one of the connecting portions (52a, 52b) and the winding portion (53),
(A) winding the winding (54) around the winding section;
(B) After the said step (a) is performed, the manufacturing method of an electric motor provided with the step which couple | bonds the said connection part (52a, 52b) and the said winding part (53).
前記電機子コア(50)の各々は、
前記巻回部(53)において予め分割されており、
(a)前記巻回部の一部に前記巻線(54)を巻回するステップと、
(b)前記ステップ(a)が実行された後に、前記連結部(52a,52b)と前記巻回部(53)とを結合するステップと
を備える、電動機の製造方法。 A method of manufacturing an electric motor according to any one of claims 15 to 18,
Each of the armature cores (50)
It is divided in advance in the winding part (53),
(A) winding the winding (54) around a part of the winding part;
(B) After the said step (a) is performed, the manufacturing method of an electric motor provided with the step which couple | bonds the said connection part (52a, 52b) and the said winding part (53).
The method for operating the electric motor according to any one of claims 15 to 18, wherein the product of the number of pole pairs of the field element and the rotation speed is 400 Hz or less.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2006024603A JP2007209113A (en) | 2006-02-01 | 2006-02-01 | Motor, and manufacturing and operating method |
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