JP2014143887A - モータ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ステータ2の設けた各ティース11の内周面11aは、ティース側補助溝15を形成した。そして、内周面11aが全体として軸直交方向断面形状が回転軸3の中心軸線Oを中心とする同心円にならないことから、ディテントトルクを増大でき、ブラシレスモータMの静止状態での保持力が増大する。
【選択図】図1
Description
前記ティースの径方向内周面の軸直交方向の断面形状が、前記回転軸の中心軸線を中心とする同心円とならない。
上記構成において、前記ティース側補助溝は、軸直交方向断面形状がコ字状であって、前記ティースの径方向内周面の周方向中央位置に1つ軸線方向に沿って形成したことが好ましい。
上記構成において、前記第1爪状磁極及び第2爪状磁極は、その径方向外周面の軸直交方向の断面形状が、前記回転軸の中心軸線を中心とする同心円とならないことが好ましい。
上記構成によれば、前記ロータは、前記第1爪状磁極と前記第2爪状磁極の各径方向内周面側に、それぞれ前記第1爪状磁極と前記第2爪状磁極と同じとなるように磁化された背面補助磁石を配置したことが好ましい。
以下、モータの第1実施形態について説明する。
図1に示すように、ブラシレスモータMは、モータハウジング1の内周面にステータ2が固定され、そのステータ2の内側には、回転軸3に固着され同回転軸3とともに一体回転する所謂ランデル型構造のロータ4が配設されている。回転軸3は、被磁性体のステンレス製シャフトであって、モータハウジング1に設けた図示しない軸受にて、モータハウジング1に対して回転可能に支持されている。
ステータ2は、円筒状のステータコア10を有し、そのステータコア10の外周面がモータハウジング1の内周面に固定されている。ステータコア10の内側には、軸線方向に沿って形成され、かつ、周方向に等ピッチに配置される複数のティース11が、径方向内側に向かって延出形成されている。各ティース11は、T型のティースであって、その径方向の内周面11aは、回転軸3の中心軸線Oを中心とする同心円の円弧を軸線方向に延出した円弧面である。
(ロータ4)
図3〜図5に示すように、ステータ2の内側に配設されたランデル型構造のロータ4は、磁極数が8のロータであって、第1及び第2ロータコア20,30、界磁磁石40を有している。
図6に示すように、第1ロータコア20は、軟磁性材よりなる電磁鋼板にて形成され、回転軸3を貫挿固着する貫通穴20aを形成した円板状の第1コアベース21を有している。第1コアベース21の外周面21cには、等間隔に複数(本実施形態では4つ)の第1爪状磁極22が径方向外側に突出されるとともに軸方向に延出形成されている。ここで、第1爪状磁極22において、第1コアベース21の外周面21cから径方向外側に突出した部分を第1基部23といい、軸方向に屈曲された先端部分を第1磁極部24という。
図6に示すように、第2ロータコア30は、第1ロータコア20と同一材質及び同形状であって、回転軸3を貫挿固着する貫通穴30aを形成した円板状の第2コアベース31を有している。第2コアベース31の外周面31cには、等間隔に4つの第2爪状磁極32が径方向外側に突出されるとともに軸方向に延出形成されている。ここで、第2爪状磁極32において、第2コアベース31の外周面31cから径方向外側に突出した部分を第2基部33といい、軸方向に屈曲された先端部分を第2磁極部34という。
図5及び図6に示すように、第1ロータコア20と第2ロータコア30との間に挟持された界磁磁石40は、ネオジム磁石よりなる円板状の永久磁石である。
つまり、図5に示すように、第1ロータコア20と第2ロータコア30との間に、界磁磁石40を配置したとき、第1爪状磁極22(第1磁極部24)の先端面22cと第2コアベース31の反対向面31bとが面一になる。同様に、第2爪状磁極32(第2磁極部34)の先端面32cと第1コアベース21の反対向面21bとが面一になるようにしている。また、界磁磁石40の外周面40cが第1及び第2コアベース21,31の外周面21c,31cと面一となる。
今、ブラシレスモータMにおいて、ステータコア10の各相巻線13u,13v,13wに3相電源電圧を印加してステータ2に回転磁界を形成すると、同ステータ2の内側に配置した回転軸3に固着されたロータ4は、その回転磁界に基づいて回転する。
しかも、ティース側補助溝15は、その底面15aの中心位置が中心線Lk上に位置するように形成されている。従って、ロータ4(回転軸3)のいずれの回転方向においても同じ保持力(ディテントトルク)を有する。
(1)本実施形態によれば、ティース11の内周面11aにティース側補助溝15を形成したので、ディテントトルクを増大でき、ブラシレスモータMの静止状態での保持力を増大することができる。
次に、モータの第2実施形態について説明する。
図8に示すように、第2実施形態のブラシレスモータMは、ロータ4の第1及び第2爪状磁極22,32であって、その第1磁極部24の外周面f1に第1及び第2補助溝25,26を形成し、第2磁極部34の外周面f2に第1及び第2補助溝35,36を形成したことに特徴を有している。従って、その特徴部分を詳細に説明し、他の構成の説明は便宜上省略する。
図9に示すように、第1爪状磁極22の第1磁極部24の径方向外周面f1は、軸直交方向断面形状が回転軸3の中心軸線Oを中心とする同心円の円弧面を有し、その径方向外周面f1に第1補助溝25と第2補助溝26の2つの溝を有している。
θ1=(1/2+n)・φ
なお、nは整数であって、本実施形態は、n=0としている。
この時、ロータ4の磁極数は8、ステータ2のスロット数は12であることから、最小公倍数は24となる。そして、コギングトルクの周期φは、15(=360/24)度となる。
そして、径方向外周面f1において、中心線L1を中心に時計回り方向及び反時計回り方向にそれぞれ7.5度変位した位置ある第1直線L1aと第2直線L1bを周方向の中間位置として一定の幅を有した溝を軸線方向にそれぞれ凹設する。
図9に示すように、第2爪状磁極32の第2磁極部34の径方向外周面f2は、軸直交方向断面形状が回転軸3の中心軸線Oを中心とする同心円の円弧面を有し、その径方向外周面f2に第1補助溝35と第2補助溝36の2つの溝を有している。
なお、nは整数であって、本実施形態は、n=0としている。コギングトルクの周期φは、前記と同様に、15(=360/24)度である。
そして、径方向外周面f2において、中心線L2を中心に時計回り方向及び反時計回り8方向にそれぞれ7.5度変位した位置ある第1直線L2aと第2直線L2bを周方向の中間位置として一定の幅を有した溝を軸線方向にそれぞれ凹設する。
今、ブラシレスモータMにおいて、ステータコア10の各相巻線13u,13v,13wに3相電源電圧を印加してステータ2に回転磁界を形成すると、同ステータ2の内側に配置した回転軸3に固着されたロータ4は、その回転磁界に基づいて回転する。
加えて、第1磁極部24の径方向外周面f1は、第1及び第2補助溝25,26が形成されていることから、全体として、軸直交方向断面形状が回転軸3の中心軸線Oを中心とする同心円にならない。同様に、第2磁極部34の径方向外周面f2は、第1及び第2補助溝35,36が形成されていることから、全体として、軸直交方向断面形状が回転軸3の中心軸線Oを中心とする同心円にならない。
(1)本実施形態によれば、第1及び第2爪状磁極部22,32の径方向外周面f1,f2は、その中心線L1,L2を中心として周方向両側の対称位置に第1補助溝25,35と第2補助溝26,36を形成したので、ディテントトルクを増大でき、ブラシレスモータMの静止状態での保持力を増大することができる。
上記各実施形態では、各ティース11の内周面11aにそれぞれ形成した1つのティース側補助溝15は、その底面15aの周方向中心位置が中心線Lkと一致するように形成した。これを、ティース側補助溝15を、中心線Lkを中心に周方向時計回り方向または反時計回り方向に偏倚させて実施してもよい。
−(360/φ)/(Nr/2)≦θs≦(360/φ)/(Nr/2)
の範囲の位置で形成するとディテントトルクは、内周面11aにティース側補助溝15を形成しない場合により大きくなる。
ここで、nは整数であってn=0である。
従って、(1/4)・φ<θr<(3/4)・φ
となる。また、φはコギングトルクの周期(角度)であって、φ=15度である。
となる。そして、この範囲で、それぞれ対応する直線L1a,L1b,L2a,L2bを中心とする線対称の一対の補助溝が形成される。
Claims (9)
- 回転軸を回転中心として同回転軸と一体回転する円形状の第1コアベースの外周面に、等間隔に複数個の第1爪状磁極が、径方向外側に突出されその先端が屈曲して軸方向に延出形成された第1ロータコアと、
前記回転軸を回転中心として同回転軸と一体回転する円形状の第2コアベースの外周面に、等間隔に複数個の第2爪状磁極が、径方向外側に突出されその先端が屈曲して軸方向に延出形成され、その各第2爪状磁極が周方向の隣り合う前記第1爪状磁極同士の間にそれぞれ配置される第2ロータコアと、
前記回転軸を回転中心として同回転軸と一体回転するともに前記第1ロータコアの第1コアベースと第2ロータコアの第2コアベースとの間に配置され、軸方向に沿って磁化されていて前記各第1爪状磁極を第1の磁極として機能させ、前記各第2爪状磁極を第2の磁極として機能させる界磁磁石と
を備えたロータと、
前記ロータの外側に配設され、その径方向内周面が前記第1及び第2爪状磁極の径方向外周面と対峙するティースを周方向等間隔に複数個設けたステータコアと、
前記各ティースに巻回され、通電することにより回転磁界を発生させる巻線と
を備えたステータと
からなるモータであって、
前記ティースの径方向内周面の軸直交方向の断面形状が、前記回転軸の中心軸線を中心とする同心円とならない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、
前記ティースの径方向内周面に、軸線方向に沿って延びるティース側補助溝を形成し、前記ティースの径方向内周面の軸直交断面形状が前記回転軸の中心軸線を中心とする同心円とならないようにしたことを特徴とするモータ。 - 請求項2に記載のモータにおいて、
コギングトルクの周期をφとし、ロータの磁極数をNrとしたとき、前記ティース側補助溝は、前記ティースの径方向内周面の周方向中央位置と交差する回転軸の中心軸線からの中心線となす角度をθsとしたとき、周方向に、
−(360/φ)/(Nr/2)≦θs≦(360/φ)/(Nr/2)の範囲の位置で形成されることを特徴とするモータ。 - 請求項3に記載のモータにおいて、
前記ティース側補助溝は、軸直交方向断面形状がコ字状であって、前記ティースの径方向内周面の周方向中央位置に1つ軸線方向に沿って形成したことを特徴とするモータ。 - 請求項1〜4のいずれか1つに記載のモータにおいて、
前記第1爪状磁極及び第2爪状磁極は、その径方向外周面の軸直交方向の断面形状が、前記回転軸の中心軸線を中心とする同心円とならないことを特徴とするモータ。 - 請求項1〜5のいずれか1つに記載のモータにおいて、
前記第1爪状磁極及び第2爪状磁極の径方向外周面に、軸線方向に沿って延びるロータ側補助溝を形成し、前記第1爪状磁極及び第2爪状磁極の径方向外周面の軸直交方向の断面形状が、前記回転軸の中心軸線を中心とする同心円とならないようにしたことを特徴とするモータ。 - 請求項6に記載のモータにおいて、
ロータ側補助溝は、前記第1爪状磁極及び第2爪状磁極の径方向外周面の周方向中央位置から周方向両側のコギングトルクの周期の半分の位置に軸線方向に沿って形成した第1補助溝と第2補助溝であることを特徴とするモータ。 - 請求項1〜7のいずれか1つに記載のモータにおいて、
前記ロータは、周方向で隣り合う前記第1爪状磁極と前記第2爪状磁極の間に、前記第1爪状磁極と前記第2爪状磁極と同じとなるように磁化された極間補助磁石を配置したことを特徴とするモータ。 - 請求項1〜8のいずれか1つに記載のモータにおいて、
前記ロータは、前記第1爪状磁極と前記第2爪状磁極の各径方向内周面側に、それぞれ前記第1爪状磁極と前記第2爪状磁極と同じとなるように磁化された背面補助磁石を配置したことを特徴とするモータ。
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