JP2012005251A

JP2012005251A - モータ

Info

Publication number: JP2012005251A
Application number: JP2010138297A
Authority: JP
Inventors: Shigemasa Kato; 茂昌加藤; Hirotsugu Yamada; 洋次山田
Original assignee: Asmo Co Ltd
Current assignee: Asmo Co Ltd
Priority date: 2010-06-17
Filing date: 2010-06-17
Publication date: 2012-01-05

Abstract

【課題】低振動化を図ることができるモータを提供すること。
【解決手段】モータＭは、ロータコア１３の周方向にＮ極のマグネット１４が７個配置されるとともに、ロータコア１３の一体形成された突極１３ａが各マグネット１４間に空隙Ｋを以て配置され、突極１３ａをＳ極として機能するように構成された１４磁極のロータ１０と、径方向内側に延びるティース２１ｂが周方向に１２個設けられ、ティース２１ｂ間のスロットに収容されるようにティース２１ｂに巻線２２が巻装された１２スロットのステータ２０とを備える。マグネット１４の周方向幅Ａとロータ１０と径方向に対向するティース２１ｂの先端（ティース先端部２１ｄ）における周方向幅Ｂとの比率Ａ／Ｂが、０．８５＜Ａ／Ｂ＜１．００を満たすように設定された。
【選択図】図１

Description

本発明は、コンシクエントポール型構造を採用したロータを備えるモータに関するものである。

モータに用いられるロータとしては、例えば特許文献１にて示されているように、ロータコアの周方向に一方の磁極のマグネットが複数配置され、該コアに一体形成された突極が各マグネット間に配置され、該突極を他方の磁極として機能させる所謂コンシクエントポール型構造のロータが知られている。

特開平９−３２７１３９号公報

ところで、特許文献１のようなコンシクエントポール型構造のロータは、磁束の強制力（誘導）のあるマグネットと、磁束の強制力のないロータコアに一体形成された突極とが混在する磁極にて構成されている。そして、例えば磁極対が奇数である１４磁極（７磁極対）のロータと１２スロットのステータとを備えたモータでは、マグネットの反対側（機械角１８０°反対側）が突極であるため、ラジアル方向に大きな偏荷重が発生し易い。このことは、モータの振動が大きくなる原因となる。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、低振動化を図ることができるモータを提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明では、ロータコアの周方向に一方の磁極のマグネットが７個配置されるとともに、前記ロータコアの一体形成された突極が各マグネット間に空隙を以て配置され、前記突極を他方の磁極として機能するように構成された１４磁極のロータと、径方向に延びるティースが周方向に１２個設けられ、前記ティース間のスロットに収容されるように前記ティースに巻線が巻装された１２スロットのステータとを備えたモータであって、前記マグネットの周方向幅Ａと前記ロータと径方向に対向する前記ティースの先端における周方向幅Ｂとの比率Ａ／Ｂが、０．８５＜Ａ／Ｂ＜１．００を満たすように設定されたことを要旨とする。

同構成によれば、１４磁極、１２スロットのモータにおいて、前記マグネットの周方向幅Ａと前記ティースの先端における周方向幅Ｂとの比率Ａ／Ｂが、０．８５＜Ａ／Ｂ＜１．００を満たすように設定されるため、ロータの偏荷重が（例えば、Ａ／Ｂ＝１の場合より）小さくなり（図２の実験結果参照）、ひいては低振動化を図ることができる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のモータにおいて、前記ティースは、前記巻線が巻装されるティース軸部と、軸方向から見て前記ティースの先端で前記ティース軸部から周方向に突出した形状のティース先端部とを有するものであって、前記ティース軸部は、周方向に３０°の等角度間隔ピッチで設けられ、前記ティース先端部は、前記ロータの回転方向に１つ置きの第１のティース先端部が前記ティース軸部から周方向に均等に突出した形状に形成されるとともに、前記第１のティース先端部の前記ロータの回転方向側に隣り合う第２のティース先端部が、該第１のティース先端部からの角度間隔ピッチθ１が、２７．５°＜θ１＜３０°を満たすように前記ティース軸部から周方向に不均等に突出した形状に形成されたことを要旨とする。

同構成によれば、第２のティース先端部は、第１のティース先端部からの角度間隔ピッチθ１が２７．５°＜θ１＜３０°を満たすようにティース軸部から周方向に不均等に突出した形状に形成されることなどから、ロータの偏荷重が（例えばθ１＝３０°の場合より）小さくなり（図５の実験結果参照）、ひいては更なる低振動化を図ることができる。

請求項３に記載の発明では、請求項１に記載のモータにおいて、前記ティースは、前記巻線が巻装されるティース軸部と、軸方向から見て前記ティースの先端で前記ティース軸部から周方向に突出した形状のティース先端部とを有するものであって、前記ティース軸部は、前記ロータの回転方向に１つ置きの第１のティース軸部が周方向に６０°の等角度間隔ピッチで設けられるとともに、前記第１のティース軸部の前記ロータの回転方向側に隣り合う第２のティース軸部が、該第１のティース軸部からの角度間隔ピッチθ２が、３０．０°＜θ２＜３３．５°を満たすように不等角度間隔ピッチで設けられ、前記ティース先端部は、周方向に３０°の等角度間隔ピッチとなるように、前記第１のティース軸部に対応した第１側ティース先端部が前記第１のティース軸部から周方向に均等に突出した形状に形成されるとともに、前記第２のティース軸部に対応した第２側ティース先端部が前記第２のティース軸部から周方向に不均等に突出した形状に形成されたことを要旨とする。

同構成によれば、第２のティース軸部は、第１のティース軸部からの角度間隔ピッチθ２が３０．０°＜θ２＜３３．５°を満たすように不等角度間隔ピッチで設けられることなどから、ロータの偏荷重が（例えばθ２＝３０°の場合より）小さくなり（図７の実験結果参照）、ひいては更なる低振動化を図ることができる。

本発明によれば、低振動化を図ることができるモータを提供することができる。

（ａ）本実施の形態におけるモータの平面図。（ｂ）同じくモータの部分拡大図。周方向幅の比率Ａ／Ｂと偏荷重との関係を示す特性図。（ａ）比率Ａ／Ｂが０．９５の場合の荷重の軌跡を示す説明図。（ｂ）比率Ａ／Ｂが１．１０の場合の荷重の軌跡を示す説明図。（ａ）別例におけるモータの平面図。（ｂ）同じくステータコアの部分拡大図。角度間隔ピッチθ１と偏荷重との関係を示す特性図。（ａ）別例におけるモータの平面図。（ｂ）同じくステータコアの部分拡大図。角度間隔ピッチθ２と偏荷重との関係を示す特性図。

以下、本発明を具体化した一実施の形態を図１〜図３に従って説明する。
図１（ａ）は、インナロータ型のブラシレスモータＭを示す。モータＭのロータ１０は、回転軸１１の外周面に非磁性材料よりなる中間部材１２を介して磁性金属材料よりなる略円環状のロータコア１３が固着されており、該コア１３の外周部の周方向にＮ極のマグネット１４が７個配置されるとともに、該コア１３の外周部に一体形成された突極１３ａが各マグネット１４間に空隙Ｋを以て配置されている。つまり、各マグネット１４及び突極１３ａは等角度間隔に交互に配置（マグネット１４と突極１３ａとが１８０°反対位置に配置）され、ロータ１０は、Ｎ極のマグネット１４に対して突極１３ａをＳ極として機能させる１４磁極の所謂コンシクエントポール型にて構成されている。

又、モータＭのステータ２０は、環状部２１ａから等角度間隔で１２個のティース２１ｂが径方向内側に延びたステータコア２１と、ティース２１ｂ間のスロットに収容されるようにティース２１ｂに巻装された巻線２２とからなる１２スロットのものが用いられている。尚、本実施の形態のティース２１ｂは、図１（ｂ）に示すように、巻線２２が巻装されるティース軸部２１ｃと、軸方向から見てティース２１ｂの先端でティース軸部２１ｃから周方向に突出した形状のティース先端部２１ｄとを有する。又、本実施の形態のティース軸部２１ｃは、周方向に３０°の等角度間隔ピッチで設けられ、各ティース先端部２１ｄは各ティース軸部２１ｃから周方向に均等に突出した形状に形成されている。

ここで、マグネット１４の周方向幅Ａと、ロータ１０と径方向に対向するティース２１ｂの先端（ティース先端部２１ｄ）における周方向幅Ｂとの比率Ａ／Ｂは、０．８５＜Ａ／Ｂ＜１．００を満たすように設定され、本実施の形態では、前記比率Ａ／Ｂが０．９５を満たすように設定されている。

次に、上記実施の形態の特徴的な作用効果を以下に記載する。
（１）１４磁極、１２スロットのモータＭにおいて、マグネット１４の周方向幅Ａとティース２１ｂの先端（ティース先端部２１ｄ）における周方向幅Ｂとの比率Ａ／Ｂが、０．８５＜Ａ／Ｂ＜１．００を満たすように設定される。よって、ロータ１０の偏荷重が（例えば、Ａ／Ｂ＝１の場合より）小さくなり（図２の実験結果参照）、ひいては低振動化を図ることができる。詳しくは、図２は、実験によって前記比率Ａ／Ｂを変化させたときのロータ１０の偏荷重の大きさを示している。図２に示すように、前記比率Ａ／Ｂが、０．８５＜Ａ／Ｂ＜１．００を満たす場合、単純にマグネット１４の周方向幅Ａとティース２１ｂの先端（ティース先端部２１ｄ）における周方向幅Ｂとを同じ（即ち、比率Ａ／Ｂを１．００）とした場合に比べて、ロータ１０の偏荷重が小さくなることが分かる。そこで、本実施の形態では、前記比率Ａ／Ｂを、０．８５＜Ａ／Ｂ＜１．００を満たす範囲内であって、ロータ１０の偏荷重がほぼ最小となる（Ａ／Ｂ＝）０．９５に設定している。尚、図３（ａ）は、本実施の形態（Ａ／Ｂ＝０．９５）における電気角１周期分の荷重の軌跡を示し、図３（ｂ）は、前記比率Ａ／Ｂを１．１０とした場合における電気角１周期分の荷重の軌跡を示している。図３（ａ），（ｂ）に示すように、図３（ａ）に示した方（本実施の形態）は軌跡が真円に近くロータ１０の偏荷重が小さく、図３（ｂ）に示した方（Ａ／Ｂ＝１．１０）は軌跡が真円から大きく乱れてロータ１０の偏荷重が大きくなっている。

上記実施の形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施の形態では、ティース軸部２１ｃは、周方向に３０°の等角度間隔ピッチで設けられ、各ティース先端部２１ｄは各ティース軸部２１ｃから周方向に均等に突出した形状に形成されるとしたが、これに限定されず、他の構成に変更してもよい。

例えば、図４（ａ），（ｂ）に示すように、変更してもよい。この例（図４参照）のティース軸部２１ｃは、周方向に３０°の等角度間隔ピッチで設けられている。そして、ロータ１０の回転方向（この例では図４中、反時計回り方向）に１つ置きの第１のティース先端部２１ｅは、ティース軸部２１ｃから周方向に均等に突出した形状に形成されている。又、第１のティース先端部２１ｅに対してロータ１０の回転方向側に隣り合う第２のティース先端部２１ｆ（その周方向中心）は、該第１のティース先端部２１ｅからの角度間隔ピッチθ１が、２７．５°＜θ１＜３０°を満たすようにティース軸部２１ｃから周方向に不均等に突出した形状に形成されている。尚、この第２のティース先端部２１ｆからロータ１０の回転方向側に隣り合う第１のティース先端部２１ｅへの角度間隔ピッチは、６０°からθ１を引き算した角度（６０°−θ１）となる。

このようにすると、ロータ１０の偏荷重が（例えばθ１＝３０°の場合より）小さくなり（図５の実験結果参照）、ひいては更なる低振動化を図ることができる。詳しくは、図５は、実験によって前記角度間隔ピッチθ１を変化させたときのロータ１０の偏荷重の大きさを示している。図５に示すように、前記角度間隔ピッチθ１が、２７．５°＜θ１＜３０°を満たす場合、単純に前記角度間隔ピッチθ１を３０°（θ１＝３０°）とした場合に比べて、ロータ１０の偏荷重が小さくなることが分かる。そこで、本実施の形態では、前記角度間隔ピッチθ１を、２７．５°＜θ１＜３０°を満たす範囲内であって、例えば２８°に設定している。

又、例えば、図６（ａ），（ｂ）に示すように、変更してもよい。この例（図６参照）では、ロータ１０の回転方向（この例では図６中、反時計回り方向）に１つ置きの第１のティース軸部２１ｇが周方向に６０°の等角度間隔ピッチで設けられている。そして、第１のティース軸部２１ｇに対してロータ１０の回転方向側に隣り合う第２のティース軸部２１ｈは、該第１のティース軸部２１ｇからの角度間隔ピッチθ２が、３０．０°＜θ２＜３３．５°を満たすように不等角度間隔ピッチで設けられている。又、第１のティース軸部２１ｇに対応した第１側ティース先端部２１ｉは第１のティース軸部２１ｇから周方向に均等に突出した形状に形成されている。そして、第２のティース軸部２１ｈに対応した第２側ティース先端部２１ｊ（その周方向中心）は、第１側ティース先端部２１ｉから周方向に３０°の等角度間隔ピッチとなるように、第２のティース軸部２１ｈから周方向に不均等に突出した形状に形成されている。尚、第２のティース軸部２１ｈからロータ１０の回転方向側に隣り合う第１のティース軸部２１ｇへの角度間隔ピッチは、６０°からθ２を引き算した角度（６０°−θ２）となる。

このようにすると、ロータ１０の偏荷重が（例えばθ２＝３０°の場合より）小さくなり（図７の実験結果参照）、ひいては更なる低振動化を図ることができる。詳しくは、図７は、実験によって前記角度間隔ピッチθ２を変化させたときのロータ１０の偏荷重の大きさを示している。図７に示すように、前記角度間隔ピッチθ２が、３０．０°＜θ２＜３３．５°を満たす場合、単純に前記角度間隔ピッチθ２を３０°（θ２＝３０°）とした場合に比べて、ロータ１０の偏荷重が小さくなることが分かる。そこで、本実施の形態では、前記角度間隔ピッチθ２を、３０．０°＜θ２＜３３．５°を満たす範囲内であって、例えば３２°に設定している。

１０…ロータ、１３…ロータコア、１３ａ…突極、１４…マグネット、２０…ステータ、２１ｂ…ティース、２１ｃ…ティース軸部、２１ｅ…第１のティース先端部、２１ｆ…第２のティース先端部、２１ｇ…第１のティース軸部、２１ｈ…第２のティース軸部、２１ｉ…第１側ティース先端部、２１ｊ…第２側ティース先端部、２２…巻線、Ａ，Ｂ…周方向幅、Ｋ…空隙、θ１，θ２…角度間隔ピッチ。

Claims

ロータコアの周方向に一方の磁極のマグネットが７個配置されるとともに、前記ロータコアの一体形成された突極が各マグネット間に空隙を以て配置され、前記突極を他方の磁極として機能するように構成された１４磁極のロータと、
径方向に延びるティースが周方向に１２個設けられ、前記ティース間のスロットに収容されるように前記ティースに巻線が巻装された１２スロットのステータと
を備えたモータであって、
前記マグネットの周方向幅Ａと前記ロータと径方向に対向する前記ティースの先端における周方向幅Ｂとの比率Ａ／Ｂが、
０．８５＜Ａ／Ｂ＜１．００
を満たすように設定されたことを特徴とするモータ。
請求項１に記載のモータにおいて、
前記ティースは、前記巻線が巻装されるティース軸部と、軸方向から見て前記ティースの先端で前記ティース軸部から周方向に突出した形状のティース先端部とを有するものであって、
前記ティース軸部は、周方向に３０°の等角度間隔ピッチで設けられ、
前記ティース先端部は、前記ロータの回転方向に１つ置きの第１のティース先端部が前記ティース軸部から周方向に均等に突出した形状に形成されるとともに、前記第１のティース先端部の前記ロータの回転方向側に隣り合う第２のティース先端部が、該第１のティース先端部からの角度間隔ピッチθ１が、
２７．５°＜θ１＜３０°
を満たすように前記ティース軸部から周方向に不均等に突出した形状に形成されたことを特徴とするモータ。
請求項１に記載のモータにおいて、
前記ティースは、前記巻線が巻装されるティース軸部と、軸方向から見て前記ティースの先端で前記ティース軸部から周方向に突出した形状のティース先端部とを有するものであって、
前記ティース軸部は、前記ロータの回転方向に１つ置きの第１のティース軸部が周方向に６０°の等角度間隔ピッチで設けられるとともに、前記第１のティース軸部の前記ロータの回転方向側に隣り合う第２のティース軸部が、該第１のティース軸部からの角度間隔ピッチθ２が、
３０．０°＜θ２＜３３．５°
を満たすように不等角度間隔ピッチで設けられ、
前記ティース先端部は、周方向に３０°の等角度間隔ピッチとなるように、前記第１のティース軸部に対応した第１側ティース先端部が前記第１のティース軸部から周方向に均等に突出した形状に形成されるとともに、前記第２のティース軸部に対応した第２側ティース先端部が前記第２のティース軸部から周方向に不均等に突出した形状に形成されたことを特徴とするモータ。