JP2010051150A - Brushless motor - Google Patents

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JP2010051150A JP2008215314A JP2008215314A JP2010051150A JP 2010051150 A JP2010051150 A JP 2010051150A JP 2008215314 A JP2008215314 A JP 2008215314A JP 2008215314 A JP2008215314 A JP 2008215314A JP 2010051150 A JP2010051150 A JP 2010051150A
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Masamichi Okubo
雅通 大久保
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce cogging torque by fully exhibiting an effect of an auxiliary groove formed on a salient pole end portion of a stator in a brushless motor of a step skew structure. <P>SOLUTION: The brushless motor 1 has a step skew structure with magnets 16a to 16c axially arranged in a plurality of rows while being shifted from each other in a peripheral direction. The auxiliary groove is formed at a tooth top of a stator core 5 thereof. At each of both ends of the stator core 5, an overhang portion 31 overhanging in an axial direction without facing the magnets 16 is formed to suppress magnetic fluxes flowing into a stator core from an axial end surface 5d of the stator core 5. Thus, cogging by the magnets in respective rows is offset well and a dummy slot effect by the auxiliary groove is exhibited as estimated, thereby reducing cogging torque. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、スキュー構造を備えたブラシレスモータに関し、特に、ステップスキュー構造を有するブラシレスモータに関する。   The present invention relates to a brushless motor having a skew structure, and more particularly to a brushless motor having a step skew structure.

従来より、ブラシレスモータでは、コギングやトルクリップルを低減させる手段として、ロータ磁極等を軸方向に傾斜させるスキュー構造が広く知られている。このようなスキュー構造のブラシレスモータでは、磁極用のマグネットとして、一般にリングマグネットが使用されており、マグネット自体にスキュー着磁を行うことによりコギング等の低減を図っている。また、コギングが問題となるブラシレスモータでは、ステータの突極端部に補助溝を設け、これにより、擬似的にスロット数を増やしてコギングを低減したり、インダクタンスや電機子反作用を低減したりすることも広く行われている。   Conventionally, in brushless motors, as a means for reducing cogging and torque ripple, a skew structure for tilting rotor magnetic poles and the like in the axial direction is widely known. In a brushless motor having such a skew structure, a ring magnet is generally used as a magnetic pole magnet, and cogging or the like is reduced by performing skew magnetization on the magnet itself. In addition, in brushless motors where cogging is a problem, auxiliary grooves are provided in the extreme protrusions of the stator, thereby reducing the cogging by artificially increasing the number of slots, and reducing inductance and armature reaction. Is also widely practiced.

一方、例えば、電動パワーステアリング装置用のブラシレスモータなどでは、小型化・高出力化の要請から、ロータマグネットとして、高磁束密度に着磁可能なセグメントマグネットの使用が増加している。ところが、セグメントマグネット(直角磁場タイプ)は、製法上スキュー着磁を行うことができないため、セグメントマグネットを使用したモータでは、スキュー構造を実現すべく、マグネットの段積みによるいわゆるステップスキューが行われている。また、リングマグネットを使用したモータにおいても、スキュー着磁を行うことなく、スキュー構造を実現するため、リングマグネットの段積みによるステップスキューも実施されている。   On the other hand, for example, in a brushless motor for an electric power steering apparatus, the use of a segment magnet that can be magnetized at a high magnetic flux density is increasing as a rotor magnet due to a demand for miniaturization and high output. However, because segment magnets (right-angle magnetic field type) cannot be skew-magnetized due to the manufacturing method, so-called step skew is performed by stacking magnets in a motor using segment magnets in order to realize a skew structure. Yes. Further, even in a motor using a ring magnet, step skew by stacking ring magnets is also performed in order to realize a skew structure without performing skew magnetization.

このステップスキュー構造のモータでは、各段のコギング波形を相殺させてコギング低減を図ることから、マグネットを軸方向に偶数段(通常2段)配列する場合が多い。特許文献1には、ロータマグネットが2段積みされた回転電機が示されており、各段のマグネットは、周方向に所定角度ずつずらして配置される。これにより、ロータの磁極が軸方向に沿って段階的にずれた形となり、2段積構造のステップスキューが形成される。なお、マグネットを奇数段配する構成も可能であり、その場合には、偶数段と奇数段で発生するコギングを合成し、相殺することによりコギングの低減を図っている。
特開2003-32930号公報
In the motor of this step skew structure, the cogging waveform at each stage is canceled to reduce cogging, so that the magnets are often arranged in an even number of stages (usually two stages) in the axial direction. Patent Document 1 shows a rotating electrical machine in which two stages of rotor magnets are stacked, and the magnets at each stage are arranged at a predetermined angle in the circumferential direction. As a result, the magnetic poles of the rotor are shifted in stages along the axial direction, and a step skew having a two-stage structure is formed. A configuration in which odd-numbered magnets are arranged is also possible. In this case, cogging generated in even-numbered and odd-numbered steps is combined and canceled to reduce cogging.
JP 2003-32930 A

ところが、このようにマグネットを段積みしてスキュー構造を実現したモータでは、段数が増えると、その分、マグネットの軸方向長さの集積公差が大きくなる。このため、マグネット端部にて発生するコギングが装置毎にばらついてしまい、その結果、コギングトルクがうまく相殺されず、コギング低減効果が薄れてしまうという課題があった。また、ステータに補助溝を設けたモータでは、ステータコアとマグネットの軸方向長が同じか、段数増に伴いマグネットの方がステータコアよりも長くなっているため、軸方向端面からの磁束が回り込み、その影響により、補助溝による効果が十分に得られないという問題もあった。特に、段積みスキュー構造のモータでは、前述のように、マグネットの軸方向長が集積公差のためばらつき易く、補助溝の効果が十分に発揮されない場合があり、その対策が求められていた。   However, in a motor in which magnets are stacked in this way to realize a skew structure, the integration tolerance of the axial length of the magnet increases correspondingly as the number of stages increases. For this reason, the cogging which generate | occur | produces in a magnet edge part varies for every apparatus, As a result, there existed a subject that a cogging torque was not offset well and the cogging reduction effect fell. In addition, in a motor in which an auxiliary groove is provided in the stator, the axial length of the stator core and the magnet is the same, or the magnet is longer than the stator core as the number of steps increases, so the magnetic flux from the axial end surface wraps around, There is also a problem that the effect of the auxiliary groove cannot be sufficiently obtained due to the influence. In particular, in a motor having a stacked skew structure, as described above, the axial length of the magnet is likely to vary due to the integration tolerance, and the effect of the auxiliary groove may not be sufficiently exhibited.

本発明の目的は、ステップスキュー構造のブラシレスモータにおいて、ステータの突極端部に形成された補助溝の効果を十分に発揮させ、コギングトルクの低減を図ることにある。   An object of the present invention is to sufficiently reduce the cogging torque by fully exhibiting the effect of the auxiliary groove formed in the protruding extreme portion of the stator in the brushless motor having the step skew structure.

本発明のブラシレスモータは、マグネットが軸方向に沿って複数列配置され、隣接列の前記マグネットの磁極が周方向にずれた位置に配置されるステップスキュー構造を有するロータと、前記マグネットとエアギャップを介して対向するティースが周方向に沿って複数個形成されたステータコアを備えるステータと、前記ステータコアの両端部に形成され、前記マグネットと対向することなく前記マグネットの軸方向端部から軸方向に沿って張り出すことにより、前記ステータコアの軸方向端面から該ステータコア内に流れ込む磁束を抑制するオーバーハング部と、を有することを特徴とする。   The brushless motor of the present invention includes a rotor having a step skew structure in which magnets are arranged in a plurality of rows along the axial direction, and the magnetic poles of the magnets in adjacent rows are displaced in the circumferential direction, the magnet and the air gap A stator having a stator core formed with a plurality of teeth facing each other through a circumferential direction, and formed at both ends of the stator core, and axially from the axial end of the magnet without facing the magnet And an overhang portion that suppresses magnetic flux flowing into the stator core from the axial end surface of the stator core by projecting along the stator core.

本発明にあっては、ステータコアの両端部にオーバーハング部を設けることにより、ステータコア端面からの磁束の流入が抑えられ、ステータ側への流入磁束が均等化し、各列のマグネットで発生するコギングが均一となる。このため、マグネット各列のコギングが相殺され、コギングトルク低減が図られる。また、同じ軸方向長のマグネットを用いたオーバーハング部のないブラシレスモータに比して有効磁束が増えるため、モータの出力増大も図られる。   In the present invention, by providing the overhang portions at both ends of the stator core, the inflow of magnetic flux from the end surface of the stator core is suppressed, the inflow magnetic flux to the stator side is equalized, and cogging generated by the magnets in each row is prevented. It becomes uniform. For this reason, cogging of each row of magnets is canceled out, and cogging torque is reduced. Further, since the effective magnetic flux increases as compared with a brushless motor using the same axial length magnet without an overhang portion, the output of the motor can be increased.

前記ブラシレスモータにおいて、前記ステータコアの軸方向長Lsと前記マグネットの軸方向長Lmとの差を、前記マグネット軸方向長Lmの寸法公差の最大値よりも大きく設定しても良く、これにより、各列のマグネットの軸方向長がばらつき、その公差が集積しても、オーバーハング部が確保される。また、前記オーバーハング部の軸方向の長さXを0.5〜4.0mm、好ましくは1mm〜3mm、さらに好ましくは1mm程度に設定しても良い。   In the brushless motor, the difference between the axial length Ls of the stator core and the axial length Lm of the magnet may be set larger than the maximum dimensional tolerance of the axial length Lm of the magnet. Even if the axial lengths of the magnets in the row vary and the tolerances accumulate, an overhang portion is secured. Further, the axial length X of the overhang portion may be set to 0.5 to 4.0 mm, preferably 1 mm to 3 mm, and more preferably about 1 mm.

さらに、前記ティースの先端部に前記エアギャップに臨んで補助溝を凹設しても良い。本発明のブラシレスモータでは、オーバーハング部により、軸方向からの磁束の流れ込みが抑えられるため、このような補助溝による擬似スロット効果が想定通り発揮され、補助溝の効果を十分に得ることができる。   Further, an auxiliary groove may be provided at the tip of the tooth so as to face the air gap. In the brushless motor of the present invention, since the flow of magnetic flux from the axial direction is suppressed by the overhang portion, the pseudo slot effect by such an auxiliary groove is exhibited as expected, and the effect of the auxiliary groove can be sufficiently obtained. .

本発明のブラシレスモータによれば、ステップスキュー構造を有し、ステータコアのティース先端に補助溝が形成されたブラシレスモータにて、ステータコアの両端部にオーバーハング部を形成し、ステータコアの軸方向端面からステータコア内に流れ込む磁束を抑制するようにしたので、ステータ側への流入磁束が均等化し、各列のマグネットで発生するコギングを均一化することができる。このため、マグネット各列のコギングを良好に相殺することができ、コギングトルクの低減を図ることが可能となる。また、ステータコアへの軸方向からの磁束の流れ込みを抑えられるため、例えば、補助溝を形成したブラシレスモータでは、補助溝による擬似スロット効果を想定通り発揮させることができ、補助溝の効果を十分に得ることが可能となる。   According to the brushless motor of the present invention, in a brushless motor having a step skew structure and having an auxiliary groove formed at the tip of the stator core teeth, overhang portions are formed at both ends of the stator core, from the axial end surface of the stator core. Since the magnetic flux flowing into the stator core is suppressed, the inflow magnetic flux to the stator side can be equalized, and the cogging generated by the magnets in each row can be equalized. For this reason, it is possible to satisfactorily cancel the cogging of each row of magnets, and to reduce the cogging torque. Further, since the flow of magnetic flux from the axial direction to the stator core can be suppressed, for example, in a brushless motor having an auxiliary groove, the pseudo slot effect by the auxiliary groove can be exhibited as expected, and the effect of the auxiliary groove can be sufficiently achieved. Can be obtained.

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図1は本発明の一実施例であるブラシレスモータの断面図である。図1に示すように、ブラシレスモータ1(以下、モータ1と略記する)は、外側にステータ(固定子)2、内側にロータ(回転子)3を配したインナーロータ型のブラシレスモータとなっている。モータ1は、例えば、コラムアシスト式の電動パワーステアリング装置(EPS)の動力源として使用され、自動車のステアリングシャフトに対し動作補助力を付与する。モータ1は、ステアリングシャフトに設けられた減速機構部に取り付けられ、モータ1の回転は、この減速機構部によってステアリングシャフトに減速されて伝達される。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view of a brushless motor according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, a brushless motor 1 (hereinafter abbreviated as “motor 1”) is an inner rotor type brushless motor having a stator (stator) 2 on the outside and a rotor (rotor) 3 on the inside. Yes. The motor 1 is used, for example, as a power source of a column assist type electric power steering device (EPS), and applies an operation assisting force to a steering shaft of an automobile. The motor 1 is attached to a speed reduction mechanism provided on the steering shaft, and the rotation of the motor 1 is transmitted to the steering shaft by being decelerated by the speed reduction mechanism.

ステータ2は、有底円筒形状のケース4と、ステータコア5、ステータコア5に巻装されたステータコイル6(以下、コイル6と略記する)及びステータコア5に取り付けられるバスバーユニット(端子ユニット)7とから構成されている。ケース4は、鉄等にて有底円筒状に形成されており、その開口部には、図示しない固定ネジによってアルミダイキャスト製のブラケット8が取り付けられる。   The stator 2 includes a bottomed cylindrical case 4, a stator core 5, a stator coil 6 wound around the stator core 5 (hereinafter abbreviated as coil 6), and a bus bar unit (terminal unit) 7 attached to the stator core 5. It is configured. The case 4 is formed in a bottomed cylindrical shape with iron or the like, and an aluminum die cast bracket 8 is attached to an opening of the case 4 with a fixing screw (not shown).

ステータコア5は、図2に示すように、複数個(ここでは9個)の分割コア9を周方向に集成した構成となっている。ステータコア5には、9個のティース5aが径方向内側に向かって突設されている。ステータコア5の先端には、2n個の補助溝5bが(ここでは2個)が形成されており、擬似スロット効果によるコギング低減が図られている。分割コア9は、電磁鋼板からなるコアピースを積層して形成され、その周囲には合成樹脂製のインシュレータ11が取り付けられている。   As shown in FIG. 2, the stator core 5 has a configuration in which a plurality (9 in this case) of divided cores 9 are assembled in the circumferential direction. The stator core 5 is provided with nine teeth 5a projecting radially inward. 2n auxiliary grooves 5b (two in this case) are formed at the tip of the stator core 5, and cogging reduction is achieved by the pseudo slot effect. The split core 9 is formed by stacking core pieces made of electromagnetic steel plates, and an insulator 11 made of synthetic resin is attached around the core.

インシュレータ11の外側にはコイル6が巻装され、ステータコア5の一端側には、コイル6の端部6aが引き出されている。ステータコア5の一端側には、合成樹脂製の本体部内に銅製のバスバーがインサート成形されたバスバーユニット7が取り付けられる。バスバーユニット7の周囲には複数個の給電用端子12が径方向に突設されており、バスバーユニット7の取り付けに際し、コイル端部6aは、この給電用端子12と溶接される。バスバーユニット7では、バスバーはモータ1の相数に対応した個数(ここでは、U相,V相,W相分の3個)設けられており、各コイル6はその相に対応した給電用端子12と電気的に接続される。ステータコア5は、バスバーユニット7を取り付けた後、ケース4内に圧入固定される。   A coil 6 is wound around the outside of the insulator 11, and an end 6 a of the coil 6 is drawn out on one end side of the stator core 5. A bus bar unit 7 in which a copper bus bar is insert-molded in a synthetic resin main body is attached to one end side of the stator core 5. Around the bus bar unit 7, a plurality of power feeding terminals 12 project in the radial direction, and when the bus bar unit 7 is attached, the coil end 6 a is welded to the power feeding terminal 12. In the bus bar unit 7, the number of bus bars corresponding to the number of phases of the motor 1 (here, three for U phase, V phase, W phase) is provided, and each coil 6 is a power supply terminal corresponding to that phase. 12 is electrically connected. The stator core 5 is press-fitted and fixed in the case 4 after the bus bar unit 7 is attached.

ステータ2の内側にはロータ3が挿入されている。図3はロータ3の構成を示す説明図、図4は図3の側面図(一部破断)である。ロータ3はロータシャフト13を有しており、ロータシャフト13はベアリング14a,14bによって回転自在に支持されている。ベアリング14aはケース4の底部中央に、ベアリング14bはブラケット8の中央部にそれぞれ固定されている。ロータシャフト13には、円筒形状のロータコア15(15a〜15c)が固定されており、その外周には、セグメントタイプのマグネット(永久磁石)16(16a〜16c)が取り付けられている。モータ1では、マグネット16a〜16cは、周方向に沿って6個×3列配置されており、モータ1は、6極9スロット(以下、6P9Sのように略記する)構成となっている。マグネット16a〜16cの外側には、有底円筒形状のマグネットカバー18が取り付けられている。なお、図3は、マグネットカバー18を外した状態のロータ3の構成を示している。   A rotor 3 is inserted inside the stator 2. 3 is an explanatory view showing the configuration of the rotor 3, and FIG. 4 is a side view (partially broken) of FIG. The rotor 3 has a rotor shaft 13, and the rotor shaft 13 is rotatably supported by bearings 14a and 14b. The bearing 14 a is fixed to the center of the bottom of the case 4, and the bearing 14 b is fixed to the center of the bracket 8. A cylindrical rotor core 15 (15a to 15c) is fixed to the rotor shaft 13, and a segment type magnet (permanent magnet) 16 (16a to 16c) is attached to the outer periphery thereof. In the motor 1, the magnets 16 a to 16 c are arranged in 6 × 3 rows along the circumferential direction, and the motor 1 has a configuration of 6 poles and 9 slots (hereinafter abbreviated as 6P9S). A bottomed cylindrical magnet cover 18 is attached to the outside of the magnets 16a to 16c. FIG. 3 shows the configuration of the rotor 3 with the magnet cover 18 removed.

マグネット16a〜16cの外側には、合成樹脂製のマグネットホルダ17a〜17cが取り付けられている。図4に示すように、マグネット16a〜16cは、マグネットホルダ17a〜17cに保持される形でロータコア15a〜15cの外周に配される。モータ1では、マグネット16a〜16cは、各マグネットホルダ17a〜17cによって軸方向に3列配置されている。図3に示すように、各列のマグネット16a〜16cは、隣接列の同極性マグネットが、周方向に所定のステップ角θstep(隣接列のマグネット中心間角度)ずつずれた位置関係で取り付けられている。すなわち、モータ1のロータ3は、マグネット16a〜16cが3段積となったステップスキュー構造となっている。   Synthetic resin magnet holders 17a to 17c are attached to the outside of the magnets 16a to 16c. As shown in FIG. 4, the magnets 16 a to 16 c are arranged on the outer circumferences of the rotor cores 15 a to 15 c so as to be held by the magnet holders 17 a to 17 c. In the motor 1, the magnets 16a to 16c are arranged in three rows in the axial direction by the magnet holders 17a to 17c. As shown in FIG. 3, the magnets 16a to 16c in each row are attached in a positional relationship in which the same polarity magnets in the adjacent row are shifted by a predetermined step angle θstep (an angle between the magnet centers in the adjacent row) in the circumferential direction. Yes. That is, the rotor 3 of the motor 1 has a step skew structure in which the magnets 16a to 16c are stacked in three stages.

マグネットホルダ17aの端部には、回転角度検出手段であるレゾルバ21のロータ(レゾルバロータ)22が取り付けられている。これに対し、レゾルバ21のステータ(レゾルバステータ)23は、金属製のレゾルバホルダ24内に圧入され、合成樹脂製のレゾルバブラケット25に収容されている。レゾルバホルダ24は有底円筒形状に形成されており、ブラケット8の中央部に設けられたリブ26の端部外周に軽圧入される。レゾルバブラケット25とブラケット8には、金属製の雌ネジ部27がインサートされており、雌ネジ部27には、ブラケット8の外側から取付ネジ28がねじ込まれる。これにより、レゾルバホルダ24がブラケット8の内側に固定される。   A rotor (resolver rotor) 22 of a resolver 21 serving as a rotation angle detection unit is attached to the end of the magnet holder 17a. On the other hand, the stator (resolver stator) 23 of the resolver 21 is press-fitted into a metal resolver holder 24 and accommodated in a resolver bracket 25 made of synthetic resin. The resolver holder 24 is formed in a bottomed cylindrical shape, and is lightly press-fitted into the outer periphery of the end portion of the rib 26 provided in the center portion of the bracket 8. A metal female screw portion 27 is inserted into the resolver bracket 25 and the bracket 8, and a mounting screw 28 is screwed into the female screw portion 27 from the outside of the bracket 8. Thereby, the resolver holder 24 is fixed inside the bracket 8.

ここで、従来のステップスキュー構造のブラシレスモータでは、ステータコア5とマグネット16の軸方向長が同寸法に設定されているため、マグネットの段積みにより、両者の軸方向長に差違が生じる場合があった。特に、マグネット側がステータコア側よりも軸長が長くなると、前述のように、ステータコアの軸方向端面から磁束が回り込み、補助溝5bによる擬似スロット効果が減殺されるという問題があった。そこで、当該ブラシレスモータ1では、ステータコア端面からの磁束の回り込みを抑え、補助溝によるコギング低減効果を想定通り発揮させるべく、ステータコア5の軸方向長がマグネット16のそれよりも長く設定されている。   Here, in the brushless motor having the conventional step skew structure, the axial lengths of the stator core 5 and the magnet 16 are set to the same dimension. It was. In particular, when the axial length of the magnet side is longer than that of the stator core side, as described above, there is a problem that the magnetic flux wraps around from the axial end surface of the stator core and the pseudo slot effect by the auxiliary groove 5b is reduced. Therefore, in the brushless motor 1, the axial length of the stator core 5 is set to be longer than that of the magnet 16 in order to suppress the wraparound of the magnetic flux from the end face of the stator core and exhibit the cogging reduction effect by the auxiliary groove as expected.

図5は、本発明によるブラシレスモータ1のステータコア5とマグネット16との関係を示す説明図である。なお、図5では、本発明の特徴を明確に示すため寸法関係が誇張されている。図5に示すように、ステータコア5の軸方向長Lsは、マグネット16a〜16cの軸方向長Lmよりも長くなっている(Ls>Lm)。つまり、ステータコア5の両端部には、マグネット16a,16cに対向しないオーバーハング部31(オーバーハング量X)が形成されている。LsとLmとの差は、Lmの寸法公差の最大値よりも大きく設定されており、各マグネット16a〜16cの軸方向長がばらつき、その公差が集積しても、オーバーハング部31が確保されるようになっている。このようなオーバーハング部31を設けると、マグネット16からステータコア5に流れ込む磁束Fは、専らマグネット16と直接対向する内周部5cからステータコア5に流入し、ステータコア5の端面5dからの磁束の流れ込みが抑えられる。   FIG. 5 is an explanatory diagram showing the relationship between the stator core 5 and the magnet 16 of the brushless motor 1 according to the present invention. In FIG. 5, the dimensional relationship is exaggerated to clearly show the features of the present invention. As shown in FIG. 5, the axial length Ls of the stator core 5 is longer than the axial length Lm of the magnets 16a to 16c (Ls> Lm). That is, overhang portions 31 (overhang amount X) that are not opposed to the magnets 16 a and 16 c are formed at both ends of the stator core 5. The difference between Ls and Lm is set to be larger than the maximum value of the dimensional tolerance of Lm. Even if the axial lengths of the magnets 16a to 16c vary and the tolerances are accumulated, the overhang portion 31 is secured. It has become so. When such an overhang portion 31 is provided, the magnetic flux F flowing from the magnet 16 into the stator core 5 flows into the stator core 5 exclusively from the inner peripheral portion 5 c that directly faces the magnet 16, and the magnetic flux flows from the end surface 5 d of the stator core 5. Is suppressed.

図6は、ステータコア5とマグネット16の関係と、それぞれの状態での有効磁束量、コギングトルクの値を示す説明図、図7は、ステータ側のオーバーハング量X(片側)とコギングトルク及び有効磁束量との関係を示すグラフである。本発明の発明者は、図6の(1)〜(4)の各サンプルにて実験を行い、図6下表のような結果を得た。この場合、図6(1)は、ステータコア5とマグネット16が同寸法の場合、(2)は、ステータコア5よりマグネット16の方が長い場合、(3)は、マグネット16よりステータコア5の方が長くオーバーハング部31が設けられている場合、(4)は、(2)のマグネット寸法にてステータコア5とマグネット16を同寸法とした場合である。   FIG. 6 is an explanatory diagram showing the relationship between the stator core 5 and the magnet 16, and the amount of effective magnetic flux and cogging torque in each state, and FIG. 7 is the amount of overhang X (one side) on the stator side, cogging torque and effective value. It is a graph which shows the relationship with the amount of magnetic flux. The inventor of the present invention conducted an experiment with each of the samples (1) to (4) in FIG. 6 and obtained the results shown in the lower table of FIG. In this case, FIG. 6A shows that the stator core 5 and the magnet 16 have the same dimensions, FIG. 6B shows that the magnet 16 is longer than the stator core 5, and FIG. When the overhang portion 31 is provided for a long time, (4) is a case where the stator core 5 and the magnet 16 have the same dimensions with the magnet dimensions of (2).

図6に示すように、(2)の状態では、ステータコア端面5dからの磁束流入が大きく、(1),(4)に比べるとコギングトルクが4.5倍以上に増大している。すなわち、マグネット側の軸長がステータコア側よりも長くなると、コギングトルクが著しく増大する。このため、従来のブラシレスモータ(マグネットとステータコアが同寸法)では、マグネットの集積公差によりマグネット側が長くなると、コギングトルクが顕著に増加する。従って、マグネット寸法のばらつきにより、コギングトルクのばらつきも大きくなり、ステップスキューや補助溝によるコギング低減効果が薄れてしまう。   As shown in FIG. 6, in the state (2), the magnetic flux inflow from the stator core end face 5d is large, and the cogging torque is increased by 4.5 times or more compared to (1) and (4). That is, when the axial length on the magnet side is longer than that on the stator core side, the cogging torque is remarkably increased. For this reason, in a conventional brushless motor (magnet and stator core have the same dimensions), if the magnet side becomes longer due to magnet integration tolerance, the cogging torque increases significantly. Therefore, due to the variation in the magnet size, the variation in the cogging torque also increases, and the effect of reducing the cogging due to the step skew or the auxiliary groove is diminished.

これに対し、(3)の状態では、ステータコア端面5dからの磁束流入が抑えられ、(1),(4)に比べてコギングトルクが低下する。従って、集積公差を考慮してもステータコア側がマグネット側よりも長くなるように設定しておけば、マグネット寸法がばらついてもコギングトルクのばらつきが抑えられる。すなわち、マグネット側の寸法のばらつきをオーバーハング部31にて吸収でき、ステップスキューや補助溝によるコギング低減効果を想定通り得ることが可能となる。一方、有効磁束に関しては、マグネット軸長が大きくなれば有効磁束も増大するが((1),(4)比較参照)、(3)の設定では、同じマグネット軸長の(1)よりも12%程度有効磁束が多くなっており、マグネット軸長の長い(3)に近い水準の有効磁束が得られている。つまり、(3)の設定とすることにより、従来のような(1)の設定に比して、有効磁束の増大を図りつつ、コギングトルクを低減させることが可能となる。   On the other hand, in the state (3), the inflow of magnetic flux from the stator core end face 5d is suppressed, and the cogging torque is reduced as compared with (1) and (4). Therefore, if the stator core side is set to be longer than the magnet side in consideration of the integration tolerance, variation in cogging torque can be suppressed even if the magnet dimensions vary. In other words, the dimensional variation on the magnet side can be absorbed by the overhang portion 31, and the cogging reduction effect due to the step skew and the auxiliary groove can be obtained as expected. On the other hand, with respect to the effective magnetic flux, the effective magnetic flux increases as the magnet axial length increases (see (1) and (4) comparison). However, in the setting of (3), the effective magnetic flux is 12 more than (1) of the same magnet axial length. % Effective magnetic flux is increased, and an effective magnetic flux of a level close to (3) with a long magnet shaft length is obtained. That is, by setting (3), it is possible to reduce the cogging torque while increasing the effective magnetic flux as compared with the conventional setting (1).

そこで、(3)の設定に関し、オーバーハング量X(片側)の最適値を検討したところ、図7の結果から、オーバーハング量Xを0.5mm以上に設定するとコギングが安定し、なおかつ、出力に関係する有効磁束が高い値で安定し変化しないことが分かった。これは、マグネット16の磁束を効率的にステータ側が吸収し、ステータ端面からの流入磁束の影響が抑えられていることを意味している。一方、オーバーハング量Xを4mmより大きくしても、有効磁束やコギングに大きな効果は得られず、単にモータ体格が大きくなるだけとなる。   Therefore, with regard to the setting of (3), the optimum value of the overhang amount X (one side) was examined. From the result of FIG. 7, when the overhang amount X was set to 0.5 mm or more, cogging became stable and the output was It was found that the effective magnetic flux related to is stable at a high value and does not change. This means that the stator side efficiently absorbs the magnetic flux of the magnet 16 and the influence of the inflow magnetic flux from the stator end surface is suppressed. On the other hand, even if the overhang amount X is larger than 4 mm, a great effect on the effective magnetic flux and cogging is not obtained, and the motor size is simply increased.

つまり、図7の矢示Aのように、オーバーハング量Xを0.5mm以上にすると、ステータ端面流入磁束による影響が小さく、磁束も効率的に取り込め高出力化できる。これに対し、図7の矢示Bのように、オーバーハング量Xを0.5mm未満(特に、0mm未満)にすると、ステータ端面流入磁束による影響を受け、有効磁束量が小さくなり出力が低下する上に、コギングも大きくなる。従って、このような結果から、オーバーハング量Xは、0.5mm以上4mm以下とすることが好ましい。また、体格を考慮すると、1mm以上3mm以下が好ましく、1mm程度に設定するのが最も好ましい。   That is, as shown by arrow A in FIG. 7, when the overhang amount X is set to 0.5 mm or more, the influence of the stator end face inflow magnetic flux is small, and the magnetic flux can be efficiently captured and the output can be increased. On the other hand, if the overhang amount X is less than 0.5 mm (particularly less than 0 mm) as shown by arrow B in FIG. 7, the effective flux amount is reduced due to the influence of the stator end face inflow magnetic flux, and the output is reduced. In addition, cogging increases. Therefore, from such a result, the overhang amount X is preferably 0.5 mm or more and 4 mm or less. Further, considering the physique, it is preferably 1 mm or more and 3 mm or less, and most preferably set to about 1 mm.

このように、マグネット16よりステータコア5を長くし、オーバーハング量Xを前述の範囲に設定すると、マグネット16の軸方向長がばらつき、その公差が集積しても、オーバーハング部31が確保される。このため、マグネットを複数段(2段以上)積んだステップスキュー構造のブラシレスモータにおいても、集積公差の影響を回避し、軸方向からの磁束の流れ込みを抑えることができる。従って、ステータ側への流入磁束が均等化し、各段で発生するコギングが均一となり、奇数段と偶数段のコギングが相殺され、コギングトルクを低減させることが可能となる。   As described above, when the stator core 5 is made longer than the magnet 16 and the overhang amount X is set in the above-described range, the overhang portion 31 is secured even if the axial length of the magnet 16 varies and the tolerances are accumulated. . For this reason, even in a brushless motor having a step skew structure in which magnets are stacked in a plurality of stages (two or more stages), the influence of the integration tolerance can be avoided and the flow of magnetic flux from the axial direction can be suppressed. Accordingly, the magnetic flux flowing into the stator side is equalized, the cogging generated at each stage is made uniform, the cogging between the odd and even stages is offset, and the cogging torque can be reduced.

また、軸方向からの磁束の流れ込みが小さく抑えられるため、補助溝5bによる擬似スロット効果も想定通り発揮され、補助溝の効果を十分に得ることも可能となる。さらに、図6(1),(3)を比較すれは明らかなように、同じ大きさのマグネットで比較すると有効磁束が増えるため、モータの出力増大も図られる。   Further, since the flow of magnetic flux from the axial direction is suppressed to a small level, the pseudo slot effect by the auxiliary groove 5b is also exhibited as expected, and the effect of the auxiliary groove can be sufficiently obtained. Further, as apparent from the comparison between FIGS. 6 (1) and 6 (3), since the effective magnetic flux increases when compared with the same size magnet, the output of the motor is also increased.

本発明は前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。   It goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.

例えば、前述の実施例では、マグネット16としてセグメントマグネットを用いたものを示したが、各列のマグネットにリングマグネットを使用し、リングマグネットの段積みによるステップスキュー構造のモータに本発明を適用しても良い。また、前述の実施例のロータ3は、マグネット16a〜16cの間に隙間のあるステップスキュー構造となっているが、各マグネット間に隙間のない構造のモータにも本発明は適用可能である。   For example, in the above-described embodiment, the segment magnet is used as the magnet 16; however, the present invention is applied to a motor having a step skew structure in which a ring magnet is used for each row of magnets and the ring magnets are stacked. May be. Moreover, although the rotor 3 of the above-mentioned embodiment has a step skew structure with a gap between the magnets 16a to 16c, the present invention can be applied to a motor having a structure without a gap between the magnets.

本発明の一実施例であるブラシレスモータの断面図である。It is sectional drawing of the brushless motor which is one Example of this invention. 図1のモータにおけるステータの構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the stator in the motor of FIG. 図1のモータにおけるロータの構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the rotor in the motor of FIG. 図3のロータの側面図(一部破断)である。FIG. 4 is a side view (partially broken) of the rotor of FIG. 3. 本発明によるブラシレスモータのステータコアとマグネットとの関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between the stator core and magnet of the brushless motor by this invention. ステータコアとマグネットの関係と、それぞれの状態での有効磁束量、コギングトルクの値を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between a stator core and a magnet, the amount of effective magnetic flux in each state, and the value of a cogging torque. ステータ側のオーバーハング量X(片側)とコギングトルク及び有効磁束量との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the amount of overhangs X (one side) of a stator side, cogging torque, and an effective magnetic flux amount.

符号の説明Explanation of symbols

1 ブラシレスモータ
2 ステータ
3 ロータ
4 ケース
5 ステータコア
5a ティース
5b 補助溝
5c 内周部
5d 軸方向端面
6 ステータコイル
6a 端部
7 バスバーユニット
8 ブラケット
9 分割コア
11 インシュレータ
12 給電用端子
13 ロータシャフト
14a,14b ベアリング
15,15a〜15c ロータコア
16,16a〜16c マグネット
17a〜17c マグネットホルダ
18 マグネットカバー
21 レゾルバ
22 レゾルバステータ
23 レゾルバロータ
24 レゾルバホルダ
25 レゾルバブラケット
26 リブ
27 雌ネジ部
28 取付ネジ
31 オーバーハング部
F 磁束
Lm マグネット軸方向長
Ls スタータコア軸方向長
X オーバーハング量
θstep ステップ角
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Brushless motor 2 Stator 3 Rotor 4 Case 5 Stator core 5a Teeth 5b Auxiliary groove 5c Inner circumference 5d Axial end surface 6 Stator coil 6a End 7 Bus bar unit 8 Bracket 9 Divided core 11 Insulator 12 Feed terminal 13 Rotor shafts 14a, 14b Bearing 15, 15a to 15c Rotor core 16, 16a to 16c Magnet 17a to 17c Magnet holder 18 Magnet cover 21 Resolver 22 Resolver stator 23 Resolver rotor 24 Resolver holder 25 Resolver bracket 26 Rib 27 Female screw part 28 Mounting screw 31 Overhang part F Magnetic flux Lm Magnet axial length Ls Starter core axial length X Overhang amount θstep Step angle

Claims (4)

マグネットが軸方向に沿って複数列配置され、隣接列の前記マグネットの磁極が周方向にずれた位置に配置されるステップスキュー構造を有するロータと、
前記マグネットとエアギャップを介して対向するティースが周方向に沿って複数個形成されたステータコアを備えるステータと、
前記ステータコアの両端部に形成され、前記マグネットと対向することなく前記マグネットの軸方向端部から軸方向に沿って張り出すことにより、前記ステータコアの軸方向端面から該ステータコア内に流れ込む磁束を抑制するオーバーハング部と、を有することを特徴とするブラシレスモータ。
A rotor having a step skew structure in which magnets are arranged in a plurality of rows along the axial direction, and magnetic poles of the magnets in adjacent rows are displaced in the circumferential direction;
A stator including a stator core in which a plurality of teeth facing the magnet via an air gap are formed along the circumferential direction;
The magnetic flux flowing into the stator core from the axial end surface of the stator core is suppressed by extending along the axial direction from the axial end of the magnet without being opposed to the magnet. A brushless motor comprising: an overhang portion;
請求項1記載のブラシレスモータにおいて、前記ステータコアの軸方向長Lsと前記マグネットの軸方向長Lmとの差が、前記マグネット軸方向長Lmの寸法公差の最大値よりも大きいことを特徴とするブラシレスモータ。   2. The brushless motor according to claim 1, wherein a difference between an axial length Ls of the stator core and an axial length Lm of the magnet is larger than a maximum value of a dimensional tolerance of the magnet axial length Lm. motor. 請求項1または2記載のブラシレスモータにおいて、前記オーバーハング部の軸方向の長さXが0.5〜4.0mmであることを特徴とするブラシレスモータ。   3. The brushless motor according to claim 1, wherein an axial length X of the overhang portion is 0.5 to 4.0 mm. 請求項1〜3の何れか1項に記載のブラシレスモータにおいて、前記ティースは、その先端部に前記エアギャップに臨んで凹設された補助溝を有することを特徴とするブラシレスモータ。   4. The brushless motor according to claim 1, wherein the teeth have an auxiliary groove that is recessed at a tip portion thereof so as to face the air gap. 5.
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012010425A (en) * 2010-06-22 2012-01-12 Mitsuba Corp Brushless motor and manufacturing method for brushless motor
JP2012244645A (en) * 2011-05-16 2012-12-10 Daikin Ind Ltd Motor
JP2012249389A (en) * 2011-05-26 2012-12-13 Toyota Motor Corp Rotor for rotary electric machine, and rotary electric machine using the same
JP2013179764A (en) * 2012-02-28 2013-09-09 Daikin Ind Ltd Motor
JP2014121265A (en) * 2012-12-17 2014-06-30 Lg Innotek Co Ltd Motor
WO2015019948A1 (en) 2013-08-05 2015-02-12 株式会社ミツバ Brushless motor
JP2016026469A (en) * 2015-11-17 2016-02-12 株式会社ミツバ Manufacturing method of brushless motor for electrically driven power steering device
JP2016026468A (en) * 2015-11-17 2016-02-12 株式会社ミツバ Manufacturing method of brushless motor for electrically driven power steering device
WO2016199226A1 (en) * 2015-06-09 2016-12-15 三菱電機株式会社 Compressor electric motor, compressor, and refrigeration cycle device
EP3176929A4 (en) * 2014-07-31 2018-04-04 Nakanishi Inc. Electric motor and dental device

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05161287A (en) * 1991-11-29 1993-06-25 Fanuc Ltd Rotor of synchronous apparatus
JP2003032930A (en) * 2001-07-11 2003-01-31 Matsushita Electric Ind Co Ltd Motor
JP2004194489A (en) * 2002-12-13 2004-07-08 Mitsuba Corp Brushless motor
JP2007143305A (en) * 2005-11-18 2007-06-07 Daikin Ind Ltd Method of manufacturing core, method of manufacturing stator, and method of manufacturing motor
JP2007151232A (en) * 2005-11-24 2007-06-14 Toshiba Corp Permanent magnet motor and electric power steering apparatus using the same

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05161287A (en) * 1991-11-29 1993-06-25 Fanuc Ltd Rotor of synchronous apparatus
JP2003032930A (en) * 2001-07-11 2003-01-31 Matsushita Electric Ind Co Ltd Motor
JP2004194489A (en) * 2002-12-13 2004-07-08 Mitsuba Corp Brushless motor
JP2007143305A (en) * 2005-11-18 2007-06-07 Daikin Ind Ltd Method of manufacturing core, method of manufacturing stator, and method of manufacturing motor
JP2007151232A (en) * 2005-11-24 2007-06-14 Toshiba Corp Permanent magnet motor and electric power steering apparatus using the same

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012010425A (en) * 2010-06-22 2012-01-12 Mitsuba Corp Brushless motor and manufacturing method for brushless motor
JP2012244645A (en) * 2011-05-16 2012-12-10 Daikin Ind Ltd Motor
JP2012249389A (en) * 2011-05-26 2012-12-13 Toyota Motor Corp Rotor for rotary electric machine, and rotary electric machine using the same
JP2013179764A (en) * 2012-02-28 2013-09-09 Daikin Ind Ltd Motor
JP2014121265A (en) * 2012-12-17 2014-06-30 Lg Innotek Co Ltd Motor
EP3032717A4 (en) * 2013-08-05 2017-04-19 Mitsuba Corporation Brushless motor
WO2015019948A1 (en) 2013-08-05 2015-02-12 株式会社ミツバ Brushless motor
JP2015033244A (en) * 2013-08-05 2015-02-16 株式会社ミツバ Brushless motor
US10758318B2 (en) 2014-07-31 2020-09-01 Nakanishi Inc. Electric motor and dental device
EP3176929A4 (en) * 2014-07-31 2018-04-04 Nakanishi Inc. Electric motor and dental device
CN107534370A (en) * 2015-06-09 2018-01-02 三菱电机株式会社 Electric motor for compressor, compressor and refrigerating circulatory device
JPWO2016199226A1 (en) * 2015-06-09 2017-09-07 三菱電機株式会社 Electric motor for compressor, compressor, and refrigeration cycle apparatus
WO2016199226A1 (en) * 2015-06-09 2016-12-15 三菱電機株式会社 Compressor electric motor, compressor, and refrigeration cycle device
US10900696B2 (en) 2015-06-09 2021-01-26 Mitsubishi Electric Corporation Electric motor for compressor, compressor, and refrigeration cycle device
JP2016026468A (en) * 2015-11-17 2016-02-12 株式会社ミツバ Manufacturing method of brushless motor for electrically driven power steering device
JP2016026469A (en) * 2015-11-17 2016-02-12 株式会社ミツバ Manufacturing method of brushless motor for electrically driven power steering device

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