JP2021027723A - motor - Google Patents

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Abstract

To provide a motor capable of achieving a higher output by an adoption of a vernier motor structure and a concentration winding structure.SOLUTION: In a stator 10, second teeth 14 on which windings U1, V1, and W1 are not wound between first teeth 13 to which the windings U1, V1, and W1 are wound are provided. In the first teeth 13, the windings U1, V1, and W1 are wound with a concentration winding, and housed in a slot 17 between the adjacent second teeth 14, and provides a concave part 16b in a tip opposite part 16 opposite to a rotor 20. When a pole pair number P of a revolving magnetic field generated in the windings U1, V1, and W1, a total number S when an open part 17a of the slot 17 and the concave part 16b of the first teeth 13 are set as a slot part and they are set as a pole pair number R of a rotor magnetic pole 23, a motor M1 is structured as a vernier motor satisfying a following equation: R=S±P.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、モータに関する。 The present invention relates to a motor.

バーニアモータと呼ばれるモータが知られている。バーニアモータは、ステータにおいて、巻線を収容するティース間のスロットとは別にロータと対向するティースの先端対向部に凹部を設け、スロットの開口部と凹部とをスロット部としたときの合計数を増加させている。すなわち、バーニアモータは、スロット部を増加させてステータとロータとの間の磁束密度分布に高調波成分を発生させることで、あたかも多極モータのように作動させ、高トルク化を図るようにしたものである(例えば特許文献1参照)。 A motor called a vernier motor is known. In the vernier motor, in the stator, a recess is provided in the tip facing portion of the teeth facing the rotor separately from the slot between the teeth accommodating the winding, and the total number when the slot opening and the recess are used as the slot portion. It is increasing. That is, the vernier motor operates as if it were a multi-pole motor by increasing the number of slots and generating a harmonic component in the magnetic flux density distribution between the stator and the rotor to increase the torque. (See, for example, Patent Document 1).

特開平9−219942号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 9-219942

上記特許文献等に示されるバーニアモータでは、ステータに対する巻線の巻回態様を分布巻きとするのが一般的である。しかしながら、分布巻きは、集中巻きよりも巻線の巻回が煩雑であり、またステータコアからの軸方向の突出量が大となる等の懸念材料がある。一方で、単純な集中巻きへの置き換えでは、巻線係数が分布巻きよりも小さくロータの磁石磁束の利用率が低くなるため、高効率化を図り難い等の別の懸念材料が生じる。そのため、集中巻きを用いるにしても、何かしらの工夫が必要となってくる。 In the vernier motor shown in the above patent documents and the like, the winding mode of the winding with respect to the stator is generally distributed winding. However, in distributed winding, winding is more complicated than centralized winding, and there are concerns that the amount of protrusion in the axial direction from the stator core is large. On the other hand, in the case of replacement with a simple concentrated winding, the winding coefficient is smaller than that of the distributed winding and the utilization rate of the magnet magnetic flux of the rotor is lowered, which raises another concern such as difficulty in improving efficiency. Therefore, even if concentrated winding is used, some ingenuity is required.

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、バーニアモータ構造と集中巻き構造との採用による一層の高出力化を図り得るモータを提供することにある。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a motor capable of further increasing the output by adopting a vernier motor structure and a centralized winding structure.

上記課題を解決するモータは、複数のティース(13)に3相巻線(U1,V1,W1,U2,V2,W2)が巻回されてなるステータ(10)と、前記ステータのティースと対向するロータ磁極(23)が設けられてなるロータ(20)とを備え、前記ステータにて発生した回転磁界を受けて前記ロータが回転するモータ(M1,M2,M3,M4,M5,M6)であって、前記ステータにおいて、前記巻線が巻回される前記ティースを第1ティース(13)とした場合、前記第1ティース間には、前記巻線が巻回されない第2ティース(14)が設けられ、前記第1ティースには、前記巻線が集中巻きにて巻回され隣接の前記第2ティースとの間のスロット(17)内に収容されるとともに前記ロータと対向する先端対向部(16)に凹部(16b)が設けられてなり、前記巻線にて発生する回転磁界の極対数P、前記スロットの開口部(17a)と前記第1ティースの凹部とをともにスロット部としたときの合計数S、さらに前記ロータ磁極の極対数Rとしたとき、次式、R=S±Pを満たすバーニアモータとして構成される。 A motor that solves the above problems has a stator (10) in which three-phase windings (U1, V1, W1, U2, V2, W2) are wound around a plurality of teeth (13), and the motor faces the teeth of the stator. A motor (M1, M2, M3, M4, M5, M6) that includes a rotor (20) provided with a rotor magnetic pole (23) and rotates the rotor in response to a rotating magnetic field generated by the stator. Therefore, in the stator, when the tee on which the winding is wound is the first tee (13), a second tee (14) in which the winding is not wound is provided between the first tees. The first tooth is provided with a tip facing portion (17) in which the winding is wound by centralized winding and accommodated in a slot (17) between the second tooth and the rotor, and facing the rotor. When a recess (16b) is provided in 16), the number of pole pairs P of the rotating magnetic field generated in the winding, the opening (17a) of the slot and the recess of the first tooth are both slot portions. When the total number S of the above and the number of pole pairs R of the rotor magnetic fields are taken, the vernier motor is configured to satisfy the following equation, R = S ± P.

上記態様によれば、スロットの開口部及びティースの先端対向部の凹部を合わせたスロット部を増加させたステータを用い、またこれに合わせて巻線にて発生する回転磁界の極対数及びロータ磁極の極対数を設定してバーニアモータ構造とすることで、モータの高トルク化が図れる。また、第2ティースを設けたことで、第1ティースで利用しきれなかったロータ磁極側の磁束の利用率も向上、すなわち巻線の集中巻きの懸念事項であった巻線係数を大きくでき、モータの高効率化も図れる。これらにより、モータの一層の高出力化が期待できる。 According to the above aspect, a stator with an increased slot portion including the opening of the slot and the concave portion of the tip facing portion of the tooth is used, and the number of pole pairs of the rotating magnetic field generated in the winding and the rotor magnetic pole are matched accordingly. By setting the number of pole pairs of the above to form a vernier motor structure, the torque of the motor can be increased. In addition, by providing the second tooth, the utilization rate of the magnetic flux on the rotor magnetic pole side that could not be fully used in the first tooth can be improved, that is, the winding coefficient, which was a concern for concentrated winding of the winding, can be increased. High efficiency of the motor can also be achieved. With these, it can be expected that the output of the motor will be further increased.

第1実施形態のモータの構成図。The block diagram of the motor of 1st Embodiment. 第2実施形態のモータの構成図。The block diagram of the motor of the 2nd Embodiment. 第3実施形態のモータの構成図。The block diagram of the motor of the 3rd Embodiment. 第4実施形態のモータの構成図。The block diagram of the motor of 4th Embodiment. 第5実施形態のモータの構成図。The block diagram of the motor of 5th Embodiment. 第6実施形態のモータの構成図。The block diagram of the motor of 6th Embodiment.

(第1実施形態)
以下、モータの第1実施形態について説明する。
図1に示す本実施形態のモータM1は、バーニアモータ構造と集中巻き構造とを採用するモータである。モータM1は、径方向外側に配置される円環状のステータ10と、ステータ10の径方向内側に回転可能に配置されるロータ20とを備え、それぞれ図示略のモータケース内に収容されて構成されている。
(First Embodiment)
Hereinafter, the first embodiment of the motor will be described.
The motor M1 of the present embodiment shown in FIG. 1 is a motor that employs a vernier motor structure and a centralized winding structure. The motor M1 includes an annular stator 10 arranged radially outside and a rotor 20 rotatably arranged inside the stator 10 in the radial direction, each of which is housed in a motor case (not shown). ing.

ステータ10は、磁性金属材料よりなるステータコア11と、3相巻線よりなる巻線U1,V1,W1とを備える。ステータコア11は、円環部12と、円環部12から径方向内側に延びて周方向に交互に設けられる第1ティース13及び第2ティース14とを有する。第1及び第2ティース13,14は、それぞれ3個ずつ設けられている。第1ティース13は120°等間隔、第2ティース14についても120°等間隔に配置され、さらに隣接の第1ティース13間の周方向中央位置に第2ティース14が配置されている。すなわち、第1及び第2ティース13,14を合わせたティース部としては、60°等間隔に配置されている。 The stator 10 includes a stator core 11 made of a magnetic metal material and windings U1, V1, W1 made of a three-phase winding. The stator core 11 has an annular portion 12 and first teeth 13 and second teeth 14 extending radially inward from the annular portion 12 and alternately provided in the circumferential direction. Three first and three second teeth 13 and 14 are provided. The first teeth 13 are arranged at equal intervals of 120 °, the second teeth 14 are also arranged at equal intervals of 120 °, and the second teeth 14 are arranged at the center position in the circumferential direction between the adjacent first teeth 13. That is, the teeth portions in which the first and second teeth 13 and 14 are combined are arranged at equal intervals of 60 °.

第1ティース13は、円環部12から連続し対応の巻線U1,V1,W1が巻回されるティース本体部15と、ティース本体部15の円環部12とは反対側でロータ20と対向する先端対向部16とを有する。ティース本体部15は、45°範囲の周方向幅で構成されている。先端対向部16は、ティース本体部15から周方向両側にそれぞれ対称的に突出、具体的にはそれぞれ15°範囲で突出し、全体で75°範囲の周方向幅で構成されている。さらに、先端対向部16は、ロータ20との対向面において、3個の対向凸部16aと2個の対向凹部16bとが設けられている。対向凸部16aと対向凹部16bとは、それぞれ15°範囲の周方向幅にて設けられ、端部側から対向凸部16aと対向凹部16bとが交互に配置されている。 The first teeth 13 include a teeth main body 15 in which the corresponding windings U1, V1 and W1 are wound continuously from the annulus 12, and a rotor 20 on the opposite side of the teeth main body 15 from the annulus 12. It has a tip facing portion 16 facing each other. The tooth main body 15 is configured to have a circumferential width in a 45 ° range. The tip facing portion 16 projects symmetrically from the tooth main body 15 on both sides in the circumferential direction, specifically, each protrudes in a range of 15 °, and is configured to have a width in the circumferential direction in a range of 75 ° as a whole. Further, the tip facing portion 16 is provided with three facing convex portions 16a and two facing concave portions 16b on the facing surface with the rotor 20. The facing convex portion 16a and the facing concave portion 16b are each provided with a circumferential width in a range of 15 °, and the facing convex portion 16a and the facing concave portion 16b are alternately arranged from the end side.

第2ティース14は、第1ティース13と異なって単純な凸状をなしており、15°範囲の周方向幅で構成されている。第1ティース13を巻線U1,V1,W1が巻回される主ティースとすると、第2ティース14は巻線U1,V1,W1の巻回されない補助ティースである。 Unlike the first tooth 13, the second tooth 14 has a simple convex shape, and is composed of a circumferential width in a range of 15 °. Assuming that the first tooth 13 is the main tooth in which the windings U1, V1 and W1 are wound, the second tooth 14 is an auxiliary tooth in which the windings U1, V1 and W1 are not wound.

第1ティース13と第2ティース14との間には、それぞれスロット17が形成されている。スロット17は、各第1ティース13の両側に1個ずつ、合計6個設けられている。3個の第1ティース13には、U相、V相及びW相のそれぞれ対応する相の巻線U1,V1,W1が集中巻きにより巻回され、各相の巻線U1,V1,W1は、各第1ティース13の両側の各スロット17にそれぞれ収容されている。なお、スロット17の開口部17aと、第1ティース13の先端対向部16の対向凹部16bとをともにスロット部としたとき、これらスロット部は、15°等間隔に12個設けられている。 Slots 17 are formed between the first teeth 13 and the second teeth 14, respectively. A total of six slots 17 are provided, one on each side of each of the first teeth 13. The windings U1, V1 and W1 of the corresponding phases of the U phase, the V phase and the W phase are wound around the three first teeth 13 by concentrated winding, and the windings U1, V1 and W1 of the respective phases are wound around the three first teeth 13. , Each of the first teeth 13 is housed in each slot 17 on both sides. When the opening 17a of the slot 17 and the facing recess 16b of the tip facing portion 16 of the first teeth 13 are both slot portions, 12 of these slot portions are provided at equal intervals of 15 °.

ロータ20は、回転軸21と、磁性金属材料よりなるロータコア22と、ロータ磁極23とを備える。ロータコア22は、円環状をなし、中心部に回転軸21が嵌挿されて固定されている。ロータ磁極23は、本実施形態では全て永久磁石磁極よりなり、ステータ10側と対向する表面側がN極のN極磁石24nと、同じく表面側がS極のS極磁石24sとを用いている。N極磁石24n及びS極磁石24sは、各極で11個ずつ、合計22個用いられる。N極磁石24n及びS極磁石24sは、それぞれ(360/22)°=約16.4°範囲の周方向幅で軸方向視円弧状に作製されている。N極磁石24n及びS極磁石24sは、ロータコア22の外周面に交互に固着されてロータ磁極23として構成されている。 The rotor 20 includes a rotating shaft 21, a rotor core 22 made of a magnetic metal material, and a rotor magnetic pole 23. The rotor core 22 has an annular shape, and the rotating shaft 21 is fitted and fixed to the central portion thereof. In the present embodiment, the rotor magnetic poles 23 are all composed of permanent magnet magnetic poles, and use an N-pole N-pole magnet 24n whose surface side faces the stator 10 side and an S-pole magnet 24s whose surface side is S pole. A total of 22 N-pole magnets 24n and S-pole magnets 24s are used, 11 for each pole. The N-pole magnet 24n and the S-pole magnet 24s are each manufactured in an axially arcuate shape with a circumferential width in the range of (360/22) ° = about 16.4 °. The N-pole magnet 24n and the S-pole magnet 24s are alternately fixed to the outer peripheral surface of the rotor core 22 to form a rotor magnetic pole 23.

本実施形態の作用について説明する。
本実施形態のモータM1は、ステータ10において、巻線U1,V1,W1が各相で1つずつであるため巻線U1,V1,W1にて発生する回転磁界の極対数Pは「1」、スロット17の開口部17aと第1ティース13の対向凹部16bとをともにスロット部としたときの合計数Sは「12」である。ロータ20において、N極磁石24n及びS極磁石24sよりなるロータ磁極23の極対数Rは「11」である。そして、次式、

R=S±P
(R:ロータ磁極の極対数、S:ステータのスロット部の合計数、P:巻線の極対数)

を満たす本実施形態のモータM1は、バーニアモータとして機能する。つまり、バーニアモータであるモータM1は、回転磁界を生じさせるステータ10の巻線U1,V1,W1の極対数Pが「1」であるにもかかわらず、本来のスロット17の他、第1ティース13の先端対向部16に対向凹部16bを設けてスロット部を増加させたことで、ステータ10とロータ20との間の磁束密度分布に高調波成分が発生する。これにより、本実施形態のモータM1は、あたかも多極モータのように作動し、高トルク化が図れる。
The operation of this embodiment will be described.
In the motor M1 of the present embodiment, since the windings U1, V1 and W1 are one in each phase in the stator 10, the number of pole pairs P of the rotating magnetic field generated in the windings U1, V1 and W1 is "1". The total number S when both the opening 17a of the slot 17 and the facing recess 16b of the first teeth 13 are slot portions is "12". In the rotor 20, the pole logarithm R of the rotor magnetic pole 23 including the north pole magnet 24n and the south pole magnet 24s is “11”. And the following formula,

R = S ± P
(R: Number of pole pairs of rotor magnetic poles, S: Total number of slots of stator, P: Number of pole pairs of winding)

The motor M1 of the present embodiment that satisfies the above conditions functions as a vernier motor. That is, in the motor M1 which is a vernier motor, although the pole logarithm P of the windings U1, V1 and W1 of the stator 10 that generates a rotating magnetic field is "1", in addition to the original slot 17, the first teeth By providing the facing recess 16b in the tip facing portion 16 of 13 to increase the slot portion, a harmonic component is generated in the magnetic flux density distribution between the stator 10 and the rotor 20. As a result, the motor M1 of the present embodiment operates as if it were a multi-pole motor, and high torque can be achieved.

また、本実施形態のモータM1では、ステータ10において巻線U1,V1,W1の巻回態様が集中巻きであるため、巻線U1,V1,W1の巻回が容易であり、ステータコア11からの軸方向の突出量も小さく抑えられる。さらに、第2ティース14を設けたことで、第1ティース13で利用しきれなかったロータ磁極23の磁石磁束の利用率も向上でき、高効率化も図れるようになっている。 Further, in the motor M1 of the present embodiment, since the winding U1, V1, W1 is wound in a concentrated manner in the stator 10, the windings U1, V1, W1 can be easily wound from the stator core 11. The amount of protrusion in the axial direction can also be kept small. Further, by providing the second tooth 14, the utilization rate of the magnet magnetic flux of the rotor magnetic pole 23 that could not be fully used in the first tooth 13 can be improved, and high efficiency can be achieved.

本実施形態の効果について説明する。
(1)スロット17の開口部17a及び第1ティース13の対向凹部16bを合わせたスロット部を増加させたステータ10を用い、またこれに合わせて巻線U1,V1,W1にて発生する回転磁界の極対数及びロータ磁極23の極対数を設定してバーニアモータ構造とすることで、モータM1の高トルク化を図ることができる。また、第2ティース14を設けたことで、第1ティース13で利用しきれなかったロータ磁極23側の磁束の利用率も向上、すなわち巻線U1,V1,W1の集中巻きの懸念事項であった巻線係数を大きくでき、モータM1の高効率化も図ることができる。これらにより、モータM1の一層の高出力化が期待できる。
The effect of this embodiment will be described.
(1) A stator 10 is used in which the slot portion in which the opening 17a of the slot 17 and the facing recess 16b of the first tooth 13 are combined is increased, and the rotating magnetic field generated by the windings U1, V1, W1 in accordance with this is used. By setting the number of pole pairs and the number of pole pairs of the rotor magnetic poles 23 to form a vernier motor structure, it is possible to increase the torque of the motor M1. Further, by providing the second teeth 14, the utilization rate of the magnetic flux on the rotor magnetic pole 23 side that could not be fully used in the first teeth 13 is also improved, that is, there is a concern about concentrated winding of the windings U1, V1 and W1. The winding coefficient can be increased, and the efficiency of the motor M1 can be improved. As a result, further increase in output of the motor M1 can be expected.

(2)ロータ磁極23としてN極磁石24nとS極磁石24sとを用いているため、ロータ20を一般的構成とでき、またNS極のいずれにおいても同等の磁束を発生できることでモータM1の回転安定化等に寄与できる。 (2) Since the north pole magnet 24n and the south pole magnet 24s are used as the rotor magnetic pole 23, the rotor 20 can have a general configuration, and the same magnetic flux can be generated at any of the NS poles, so that the motor M1 rotates. It can contribute to stabilization and the like.

(第2実施形態)
以下、モータの第2実施形態について説明する。
図2に示す本実施形態のモータM2は、図1にて示した上記第1実施形態のモータM1と相違する点として、ロータ20のS極磁石24sを省略した所謂ハーフマグネットとし、低コスト化を図るようにしたモータである。ロータ磁極23は、N極磁石24nと、省略するS極磁石24sと同等形状のロータコア22の突極22aとで構成し、突極22aを擬似S極として機能させるように構成されている。
(Second Embodiment)
The second embodiment of the motor will be described below.
The motor M2 of the present embodiment shown in FIG. 2 is different from the motor M1 of the first embodiment shown in FIG. 1 as a so-called half magnet in which the S pole magnet 24s of the rotor 20 is omitted, and the cost is reduced. It is a motor designed to achieve. The rotor magnetic pole 23 is composed of an N-pole magnet 24n and a salient pole 22a of a rotor core 22 having the same shape as the S-pole magnet 24s to be omitted, and the salient pole 22a is configured to function as a pseudo S-pole.

本実施形態の効果について説明する。
(1)上記第1実施形態のモータM1と同様、本実施形態のモータM2においても一層の高出力化が期待できる。
The effect of this embodiment will be described.
(1) Similar to the motor M1 of the first embodiment, the motor M2 of the present embodiment can be expected to have a higher output.

(2)S極磁石24sをロータコア22の突極22aに置き換えることで、S極磁石24sの省略による部品点数低減や低コスト化等が期待できる。
(第3実施形態)
以下、モータの第3実施形態について説明する。
(2) By replacing the S pole magnet 24s with the salient pole 22a of the rotor core 22, it is expected that the number of parts and the cost can be reduced by omitting the S pole magnet 24s.
(Third Embodiment)
Hereinafter, a third embodiment of the motor will be described.

図3に示す本実施形態のモータM3は、図1にて示した上記第1実施形態のモータM1と相違する点として、ステータ10の第1ティース13における先端対向部16の対向凹部16bと、スロット17の開口部17aとの両方に、例えばS極永久磁石よりなる整流磁石18がそれぞれ嵌め込まれている。つまり、各整流磁石18周り、具体的には第1ティース13における先端対向部16の対向凸部16aや第2ティース14を流れる磁束の好適な整流を行うように構成されている。 The motor M3 of the present embodiment shown in FIG. 3 differs from the motor M1 of the first embodiment shown in FIG. 1 in that the facing recess 16b of the tip facing portion 16 in the first teeth 13 of the stator 10 A rectifying magnet 18 made of, for example, an S pole permanent magnet is fitted into both the opening 17a of the slot 17. That is, it is configured to appropriately rectify the magnetic flux flowing around each rectifying magnet 18, specifically, the opposed convex portion 16a of the tip facing portion 16 in the first tooth 13 and the second tooth 14.

本実施形態の効果について説明する。
(1)上記第1実施形態のモータM1と同様、本実施形態のモータM3においても一層の高出力化が期待できる。
The effect of this embodiment will be described.
(1) Similar to the motor M1 of the first embodiment, the motor M3 of the present embodiment can be expected to have a higher output.

(2)上記第1実施形態のモータM1と同様、本実施形態のモータM3においてもロータ磁極23としてN極磁石24nとS極磁石24sとを用いているため、ロータ20を一般的構成とでき、またNS極のいずれにおいても同等の磁束を発生できることでモータM3の回転安定化等に寄与できる。 (2) Similar to the motor M1 of the first embodiment, the motor M3 of the present embodiment also uses the N-pole magnet 24n and the S-pole magnet 24s as the rotor magnetic poles 23, so that the rotor 20 can have a general configuration. In addition, since the same magnetic flux can be generated at any of the NS poles, it can contribute to the stabilization of rotation of the motor M3 and the like.

(3)第1ティース13の対向凹部16bとスロット17の開口部17aとに整流磁石18が設けられ、各整流磁石18周りの磁束の整流が好適に行われる。これにより、漏れ磁束の低減効果が期待でき、モータM3の高出力化に寄与できる。 (3) A rectifying magnet 18 is provided in the facing recess 16b of the first teeth 13 and the opening 17a of the slot 17, and the magnetic flux around each rectifying magnet 18 is preferably rectified. As a result, the effect of reducing the leakage flux can be expected, and it is possible to contribute to increasing the output of the motor M3.

(第4実施形態)
以下、モータの第4実施形態について説明する。
図4に示す本実施形態のモータM4は、図2にて示した上記第2実施形態のモータM2と、図3にて示した上記第3実施形態のモータM3とを組み合わせたモータである。すなわち、ロータ20においては、S極磁石24sの省略分をロータコア22の突極22aで代用するハーフマグネットとして構成されている。また、ステータ10においては、第1ティース13の先端対向部16の対向凹部16bとスロット17の開口部17aとに整流磁石18が嵌め込まれ、各整流磁石18周りの磁束の好適な整流を行うように構成されている。
(Fourth Embodiment)
Hereinafter, a fourth embodiment of the motor will be described.
The motor M4 of the present embodiment shown in FIG. 4 is a motor in which the motor M2 of the second embodiment shown in FIG. 2 and the motor M3 of the third embodiment shown in FIG. 3 are combined. That is, the rotor 20 is configured as a half magnet in which the salient pole 22a of the rotor core 22 substitutes for the omitted portion of the S pole magnet 24s. Further, in the stator 10, a rectifying magnet 18 is fitted into the facing recess 16b of the tip facing portion 16 of the first tooth 13 and the opening 17a of the slot 17, so that the magnetic flux around each rectifying magnet 18 is appropriately rectified. It is configured in.

本実施形態の効果について説明する。
(1)上記第2実施形態のモータM2と同様、本実施形態のモータM4においても一層の高出力化が期待できる。
The effect of this embodiment will be described.
(1) Similar to the motor M2 of the second embodiment, the motor M4 of the present embodiment can be expected to have a higher output.

(2)上記第2実施形態のモータM2と同様、本実施形態のモータM4においてもS極磁石24sをロータコア22の突極22aに置き換えることで、S極磁石24sの省略による部品点数低減や低コスト化等が期待できる。 (2) Similar to the motor M2 of the second embodiment, in the motor M4 of this embodiment as well, by replacing the S pole magnet 24s with the salient pole 22a of the rotor core 22, the number of parts is reduced or reduced by omitting the S pole magnet 24s. Expected to increase costs.

(3)上記第3実施形態のモータM3と同様、本実施形態のモータM4においても第1ティース13の対向凹部16bとスロット17の開口部17aとに設けた磁束整流用の整流磁石18による漏れ磁束の低減効果が期待でき、モータM4の高出力化に寄与できる。 (3) Similar to the motor M3 of the third embodiment, in the motor M4 of this embodiment as well, leakage is caused by the magnetic flux rectifying magnet 18 provided in the facing recess 16b of the first teeth 13 and the opening 17a of the slot 17. The effect of reducing magnetic flux can be expected, and it can contribute to increasing the output of the motor M4.

(第5実施形態)
以下、モータの第5実施形態について説明する。
図5に示す本実施形態のモータM5は、図1にて示した上記第1実施形態のモータM1と相違する点として、ステータ10においては、第1ティース13及び第2ティース14を2倍、巻線についても巻線U1,V1,W1と巻線U2,V2,W2と2倍として構成されている。ロータ20においては、ロータ磁極23を構成するN極磁石24n及びS極磁石24sもそれぞれ2倍で構成されている。
(Fifth Embodiment)
Hereinafter, a fifth embodiment of the motor will be described.
The motor M5 of the present embodiment shown in FIG. 5 differs from the motor M1 of the first embodiment shown in FIG. 1 in that the stator 10 doubles the first teeth 13 and the second teeth 14. The windings are also doubled with windings U1, V1, W1 and windings U2, V2, W2. In the rotor 20, the north pole magnet 24n and the south pole magnet 24s constituting the rotor magnetic pole 23 are also doubled.

したがって、本実施形態のモータM5は、ステータ10において、各相2つずつの巻線U1,V1,W1及び巻線U2,V2,W2を用いるため、巻線U1,…,W2にて発生する回転磁界の極対数Pは「2」、スロット17の開口部17aと第1ティース13の対向凹部16bとをともにスロット部としたときの合計数Sは「24」である。ロータ20において、N極磁石24n及びS極磁石24sよりなるロータ磁極23の極対数Rは「22」である。 Therefore, since the motor M5 of the present embodiment uses two windings U1, V1, W1 and two windings U2, V2, W2 for each phase in the stator 10, it is generated at windings U1, ..., W2. The number of pole pairs P of the rotating magnetic field is "2", and the total number S when both the opening 17a of the slot 17 and the facing recess 16b of the first teeth 13 are slot portions is "24". In the rotor 20, the pole logarithm R of the rotor magnetic pole 23 including the N pole magnet 24n and the S pole magnet 24s is “22”.

つまり、バーニアモータとして成立する次式、

R=S±P
(R:ロータ磁極の極対数、S:ステータのスロット部の合計数、P:巻線の極対数)

を本実施形態のモータM5は満たす。
In other words, the following equation that holds as a vernier motor,

R = S ± P
(R: Number of pole pairs of rotor magnetic poles, S: Total number of slots of stator, P: Number of pole pairs of winding)

Is satisfied by the motor M5 of the present embodiment.

本実施形態の効果について説明する。
(1)上記第1実施形態のモータM1と同様、本実施形態のモータM5においても一層の高出力化が期待できる。
The effect of this embodiment will be described.
(1) Similar to the motor M1 of the first embodiment, the motor M5 of the present embodiment can be expected to have a higher output.

(2)上記第1実施形態のモータM1と同様、本実施形態のモータM5においてもロータ磁極23としてN極磁石24nとS極磁石24sとを用いているため、ロータ20を一般的構成とでき、またNS極のいずれにおいても同等の磁束を発生できることでモータM5の回転安定化等に寄与できる。 (2) Similar to the motor M1 of the first embodiment, the motor M5 of the present embodiment also uses the N-pole magnet 24n and the S-pole magnet 24s as the rotor magnetic poles 23, so that the rotor 20 can have a general configuration. In addition, since the same magnetic flux can be generated at any of the NS poles, it can contribute to the stabilization of rotation of the motor M5 and the like.

(第6実施形態)
以下、モータの第6実施形態について説明する。
図6に示す本実施形態のモータM6は、図5にて示した上記第5実施形態のモータM5と、図4にて示した上記第4実施形態のモータM4とを組み合わせたモータである。すなわち、ステータ10及びロータ20の構成がそれぞれ2倍とされた第5実施形態のモータM5をベースに、ロータ20においては、S極磁石24sの省略分をロータコア22の突極22aで代用したハーフマグネットとし、ステータ10においては、第1ティース13の先端対向部16の対向凹部16bとスロット17の開口部17aとに整流磁石18が嵌め込まれて構成されている。
(Sixth Embodiment)
Hereinafter, a sixth embodiment of the motor will be described.
The motor M6 of the present embodiment shown in FIG. 6 is a motor in which the motor M5 of the fifth embodiment shown in FIG. 5 and the motor M4 of the fourth embodiment shown in FIG. 4 are combined. That is, based on the motor M5 of the fifth embodiment in which the configurations of the stator 10 and the rotor 20 are doubled, in the rotor 20, the portion omitted from the S pole magnet 24s is replaced by the salient pole 22a of the rotor core 22. The stator 10 is configured by fitting a rectifying magnet 18 into the facing recess 16b of the tip facing portion 16 of the first teeth 13 and the opening 17a of the slot 17.

本実施形態の効果について説明する。
(1)上記第5実施形態のモータM5と同様、本実施形態のモータM6においても一層の高出力化が期待できる。
The effect of this embodiment will be described.
(1) Similar to the motor M5 of the fifth embodiment, the motor M6 of the present embodiment can be expected to have a higher output.

(2)上記第4実施形態のモータM4と同様、本実施形態のモータM6においてもS極磁石24sをロータコア22の突極22aに置き換えることで、S極磁石24sの省略による部品点数低減や低コスト化等が期待できる。 (2) Similar to the motor M4 of the fourth embodiment, in the motor M6 of this embodiment as well, by replacing the S pole magnet 24s with the salient pole 22a of the rotor core 22, the number of parts is reduced or reduced by omitting the S pole magnet 24s. Expected to increase costs.

(3)上記第4実施形態のモータM4と同様、本実施形態のモータM6においても第1ティース13の対向凹部16bとスロット17の開口部17aとに設けた磁束整流用の整流磁石18による漏れ磁束の低減効果が期待でき、モータM6の高出力化に寄与できる。 (3) Similar to the motor M4 of the fourth embodiment, in the motor M6 of the present embodiment, leakage is caused by the magnetic flux rectifying magnet 18 provided in the facing recess 16b of the first teeth 13 and the opening 17a of the slot 17. The effect of reducing magnetic flux can be expected, and it can contribute to increasing the output of the motor M6.

上記各実施形態は、以下のように変更して実施することができる。各実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・第1〜第6実施形態のモータM1〜M6の個数や角度等の各種数値は一例であり、適宜変更してもよい。
Each of the above embodiments can be modified and implemented as follows. Each embodiment and the following modified examples can be implemented in combination with each other within a technically consistent range.
-Various numerical values such as the number and angles of the motors M1 to M6 of the first to sixth embodiments are examples, and may be changed as appropriate.

・第1、第3及び第5実施形態ではN極磁石24n及びS極磁石24sの両方、第2、第4及び第6実施形態ではN極磁石24nのみをロータコア22の外周面に固着するように構成したが、磁石24n,24sをロータコア22に埋め込むようにしてもよい。 In the first, third and fifth embodiments, both the north pole magnet 24n and the south pole magnet 24s are fixed, and in the second, fourth and sixth embodiments, only the north pole magnet 24n is fixed to the outer peripheral surface of the rotor core 22. However, magnets 24n and 24s may be embedded in the rotor core 22.

・第3、第4及び第6実施形態では第1ティース13の対向凹部16bとスロット17の開口部17aとの両方に整流磁石18を設けたが、いずれか一方側にのみ設けてもよい。また、第1ティース13の対向凹部16bの中でも整流磁石18を設けたり設けなかったり、スロット17の開口部17aの中でも整流磁石18を設けたり設けなかったりしてもよい。 -In the third, fourth, and sixth embodiments, the rectifying magnets 18 are provided in both the facing recess 16b of the first teeth 13 and the opening 17a of the slot 17, but they may be provided only on either side. Further, the rectifying magnet 18 may be provided or not provided in the facing recess 16b of the first teeth 13, or the rectifying magnet 18 may be provided or not provided in the opening 17a of the slot 17.

・第1〜第6実施形態のモータM1〜M6では、ステータ10の径方向内側にロータ20を配置したものであったが、ステータ10の径方向外側にロータ20を配置したものであってもよい。また、ステータ10の径方向内側と径方向外側との両方にロータ20を配置したものであってもよい。また、ステータ10とロータ20とを軸方向に対向させたものであってもよい。 In the motors M1 to M6 of the first to sixth embodiments, the rotor 20 is arranged radially inside the stator 10, but even if the rotor 20 is arranged radially outside the stator 10. Good. Further, the rotor 20 may be arranged on both the radial inner side and the radial outer side of the stator 10. Further, the stator 10 and the rotor 20 may be opposed to each other in the axial direction.

・上記の他、モータM1〜M6の構成を適宜変更してもよい。
・上記各実施形態では特に言及しなかったが、ステータ10とロータ20との間のギャップ磁束密度分布の高調波成分を調整する手法例を列挙する。
-In addition to the above, the configurations of the motors M1 to M6 may be changed as appropriate.
-Although not particularly mentioned in each of the above embodiments, examples of methods for adjusting the harmonic component of the gap magnetic flux density distribution between the stator 10 and the rotor 20 are listed.

例えば、ステータ10において、第1ティース13と第2ティース14との内径を異ならせる。すなわち、ロータ20とのギャップ寸法を異ならせる。
また、第1ティース13と第2ティース14との磁気抵抗を異ならせる。
For example, in the stator 10, the inner diameters of the first tooth 13 and the second tooth 14 are made different. That is, the gap size with the rotor 20 is different.
Further, the magnetic resistances of the first tooth 13 and the second tooth 14 are made different.

また、第1ティース13の対向凹部16bやスロット17の開口部17aのいずれかの幅寸法を変更し、不等幅とする。
また、第1ティース13の対向凹部16bやスロット17の開口部17aに設ける整流磁石18のいずれかの磁力、着磁方向、形状、材質等を異ならせる。
Further, the width dimension of either the facing recess 16b of the first teeth 13 or the opening 17a of the slot 17 is changed to make the widths unequal.
Further, the magnetic force, magnetizing direction, shape, material, etc. of any of the facing recesses 16b of the first teeth 13 and the rectifying magnet 18 provided in the opening 17a of the slot 17 are made different.

また、ロータ20において、ロータ磁極23のN極磁石24nやS極磁石24sのいずれかの磁力、着磁方向、形状、材質等を異ならせる。また、突極22aについても形状、材質等を異ならせる。 Further, in the rotor 20, the magnetic force, magnetizing direction, shape, material, etc. of either the N-pole magnet 24n or the S-pole magnet 24s of the rotor magnetic pole 23 are made different. Further, the shape, material, etc. of the salient pole 22a are also different.

M1,M2,M3,M4,M5,M6…モータ、U1,V1,W1,U2,V2,W2…巻線、10…ステータ、13…第1ティース(ティース)、14…第2ティース、16…先端対向部、16b…対向凹部(凹部)、17…スロット、17a…開口部、18…整流磁石、20…ロータ、22…ロータコア、22a…突極、23…ロータ磁極、24n…N極磁石(永久磁石)、24s…S極磁石(永久磁石)。 M1, M2, M3, M4, M5, M6 ... Motor, U1, V1, W1, U2, V2, W2 ... Winding, 10 ... Stator, 13 ... 1st teeth (teeth), 14 ... 2nd teeth, 16 ... Tip facing part, 16b ... facing recess (recess), 17 ... slot, 17a ... opening, 18 ... rectifying magnet, 20 ... rotor, 22 ... rotor core, 22a ... salient pole, 23 ... rotor magnetic pole, 24n ... N pole magnet ( Permanent magnet), 24s ... S pole magnet (permanent magnet).

Claims (3)

複数のティース(13)に3相巻線(U1,V1,W1,U2,V2,W2)が巻回されてなるステータ(10)と、
前記ステータのティースと対向するロータ磁極(23)が設けられてなるロータ(20)とを備え、
前記ステータにて発生した回転磁界を受けて前記ロータが回転するモータ(M1,M2,M3,M4,M5,M6)であって、
前記ステータにおいて、前記巻線が巻回される前記ティースを第1ティース(13)とした場合、前記第1ティース間には、前記巻線が巻回されない第2ティース(14)が設けられ、前記第1ティースには、前記巻線が集中巻きにて巻回され隣接の前記第2ティースとの間のスロット(17)内に収容されるとともに前記ロータと対向する先端対向部(16)に凹部(16b)が設けられてなり、
前記巻線にて発生する回転磁界の極対数P、前記スロットの開口部(17a)と前記第1ティースの凹部とをともにスロット部としたときの合計数S、さらに前記ロータ磁極の極対数Rとしたとき、次式、R=S±Pを満たすバーニアモータとして構成されている、
モータ。
A stator (10) in which three-phase windings (U1, V1, W1, U2, V2, W2) are wound around a plurality of teeth (13).
A rotor (20) provided with a rotor magnetic pole (23) facing the teeth of the stator is provided.
A motor (M1, M2, M3, M4, M5, M6) in which the rotor rotates in response to a rotating magnetic field generated by the stator.
In the stator, when the tee on which the winding is wound is the first tee (13), a second tee (14) on which the winding is not wound is provided between the first tees. In the first tooth, the winding is wound in a concentrated winding and housed in a slot (17) between the winding and the adjacent second tooth, and in a tip facing portion (16) facing the rotor. A recess (16b) is provided,
The number of pole pairs P of the rotating magnetic field generated in the winding, the total number S when the opening (17a) of the slot and the recess of the first teeth are both slot portions, and the number of pole pairs R of the rotor magnetic poles. When, it is configured as a vernier motor that satisfies the following equation, R = S ± P.
motor.
前記ロータは、磁性金属材料よりなるロータコア(22)を備えるものであり、
前記ロータ磁極は、永久磁石(24n,24s)と、前記永久磁石と異なる擬似磁極となる前記ロータコアの突極(22a)とにより構成されている、
請求項1に記載のモータ。
The rotor includes a rotor core (22) made of a magnetic metal material.
The rotor magnetic pole is composed of a permanent magnet (24n, 24s) and a salient pole (22a) of the rotor core, which is a pseudo magnetic pole different from the permanent magnet.
The motor according to claim 1.
前記スロットの開口部と前記第1ティースの凹部との少なくとも一方に、磁束整流用の整流磁石(18)が設けられている、
請求項1又は請求項2に記載のモータ。
A rectifying magnet (18) for magnetic flux rectification is provided at least one of the opening of the slot and the recess of the first tooth.
The motor according to claim 1 or 2.
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