JP2554935Y2

JP2554935Y2 - 電動機

Info

Publication number: JP2554935Y2
Application number: JP1991086229U
Authority: JP
Inventors: 公彦羽上田
Original assignee: Nidec Corp
Current assignee: Nidec America Corp
Priority date: 1991-09-25
Filing date: 1991-09-25
Publication date: 1997-11-19
Anticipated expiration: 2006-09-25
Also published as: JPH0529278U

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、放射状等間隔の複数
の磁極部を有する電機子鉄心を備え１極の磁極部に１相
のみのコイルの一部が巻回され２磁極以上で１相の通電
相が構成されてなる複数相の電機子と、界磁磁石とを備
えた電動機に関する。

【０００２】

【従来の技術】通常、３相９極の電機子と交互極性の
６極の界磁手段とを備えた電動機にあっては、磁極間
（スロット間）の間隔は電気角で１２０度ずつとなるの
で、電機子の９極における巻線パターンとしては、１極
の磁極部に１相のみのコイルの一部を巻回する１極１コ
イルで各相が周方向に順に配列されるのが最も効率の良
いことはよく知られている。そして、従来においては、
３相９極の電機子と、その電機子に対して相対回転自在
に設けられた交互極性の６極の界磁手段とを備え、前記
電機子及び界磁手段のそれぞれにおいて、各極が実質上
均等に円形配列された電動機として、平面概要図である
図４及びその電動機の展開概念図である図５に示される
ようなものがある。

【０００３】図４及び図５において、この従来の電動機
における、ステータコア１００とそれに捲回された巻線
２０とを含むステータ１０（電機子）並びにロータマグ
ネット３０は、何れも実質上回転対称状に構成されてい
る。そして、ステータコア１００の１２０度間隔に位置
する一組のステータ歯（磁極部）、例えば、番号１０
１、１０４、１０７で示すステータ歯に、同相の一組の
コイル、２０１、２０４、２０７が同極性に捲回されて
いる。図５は、各相における各コイルの配置及び捲回極
性を示しており、ＣＷはステータ歯の外側から見て時計
回りを示す。また図５のＭＧにおけるＮ及びＳは、それ
ぞれロータマグネット３０の内周側の極性を示す。

【０００４】ステータコア１００は、通常０．３５ｍ
ｍ乃至０．５０ｍｍ程度の厚みを有するコアプレート
（例えば電磁鋼板から形成することができる）を、所定
枚数分を積層し、これをリベットやパックカシメ等によ
り一体に形成されている。この場合、カシメ部をステー
タコア１００の全ての磁極部に設けることは機械的強度
の点では好ましいが、カシメ部がある場合は無い場合に
比べ磁気抵抗が大きくなるため、モータ特性が低下して
しまう。このため、図４におけるステータコア１００の
カシメ部４０、４１及び４２は、カシメによるコア形状
の歪みを避ける為並びに機械的強度を周方向一様にする
為に、ステータ歯１０９、１０３及び１０６に実質上１
２０度間隔を置いて設けてある。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】近年、装置の小型・軽
量化の要請に応えるため、電動機もそれに応じた小型化
を図っている。特に電動機の外径寸法の小径化は著し
く、２０乃至３０ｍｍ程度のコア径を有し、数ｍｍのコ
ア積厚から形成されるステータは珍しくない。ところ
が、従来の電動機では、こうした小型化に伴ってステー
タコアの形状に対し、ステータコア上に設けられたカシ
メ部の占有寸法が相対的に大きくなっている状況にあ
る。

【０００６】この従来の電動機では、カシメ部４０、４
１及び４２を有するステータ歯、即ち１０９、１０３及
び１０６が、カシメ部を有しないその他のステータ歯に
対して、巻線２０で励磁される磁束のインダクタンスが
小さく、またロータマグネット３０に対する磁気抵抗が
大きくなる。しかも、図４で明らかなように、カシメ部
を有するステータ歯は第３の相だけに集中しており、他
の第１及び第２の相には、カシメ部を有していない。従
って、発生するトルクの最大値にムラが生じ、トルクリ
ップルが大きくなり、その結果実効トルクが低下し、且
つ回転ムラ等の悪影響から免れえなかった。

【０００７】本考案は、従来技術に存した上記のよう
な問題点に鑑み行われたものであって、その課題とする
ところは、積層されたコアプレートの機械的強度を周方
向一様に確保した上で、各相のトルクの発生分布が平坦
になり、トルクリップルを低い水準に抑えながらトルク
の実効値を高めることができる電動機を提供することに
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
めに、本考案のモータにあっては、放射状等間隔の複数
の磁極部を有し、各々の磁極部に１相のみのコイルが捲
回され、これらの磁極部のうち２磁極以上で１相の通電
相が構成され、複数の通電相を有し、各相が周方向に順
に配列されてなる電機子と、この電機子に対して相対回
転自在に設けられた交互磁極の界磁手段とを備えたモー
タであって、前記電機子は積層したコアプレートがカシ
メられて一体的に形成されてなり、これらコアプレート
による前記磁極部のうち、特定の通電相に対応する複数
の特定の磁極部にのみ、それぞれ１箇所ずつカシメられ
たカシメ部を有しており、前記特定の磁極部におけるコ
イルの捲回数は、前記特定の通電相以外の通電相に対応
する各磁極部におけるコイルの捲回数より多く、かつ、
１相当たりのインダクタンス値が全通電相に対して実質
上均等になるように設定されてなるものとしている。

【０００９】

【作用】コアプレートがカシメられて一体的に形成さ
れると、そのカシメ部に構造上の不連続面を生ぜしめ、
磁気抵抗が増加する。この為、該当する磁極部に捲回さ
れるコイルのインダクタンス値が低下する。この磁極部
を含む相当たりのインダクタンスも従って低下する。本
考案に従う電動機の構成によれば、電機子におけるカシ
メ部を有する磁極部には、１相当たりのインダクタンス
値が全通電相に対して実質上均等になるよう、コイルの
捲回数が多く捲回設定されている。これにより、電機子
と界磁磁石とにより発生するトルクは、最大値が均等に
なりトルクリップルが低減し実効トルクが向上すると共
に、回転ムラも減少する。一方、それぞれ１相のみのコ
イルが捲回された複数の磁極部を、複数の通電相が周方
向に順に配列されるよう放射状等間隔に有する電動機に
あっては、特定の通電相の磁極部にのみカシメ部を形成
することにより、カシメ部が周方向に均等に分布するこ
とになり、コアプレートの機械的強度が周方向一様にな
る。しかも、カシメ部を有する特定の磁極部は特定の通
電相に限られ、特定の通電相の全ての磁極部にカシメ部
が存在しているため、この特定の通電相のコイル捲回時
のみ磁極部への捲回数を他の通電相の磁極部より多くな
るようにすればよく、各相毎にコイル捲回を行う場合に
通電相単位でコイル捲回の設定を行えばよくなり、任意
相に特定磁極部と他の磁極部とが混在する場合に比べ、
コイル捲回作業が非常に容易になる。

【００１０】

【実施例】本考案に従う電動機の実施例を、図１乃至図
３を参照しつつ説明する。図１はモータの平面概要図で
ある。既に図４で用いた同じ部位には、同様の番号が付
してある。また、本実施例の電動機の展開概念図は既に
用いた図５と同様であるのでそのまま用いる。１００は
ステータコアである。ステータコア１００は、スロット
数及びステータ歯の数が９であり、実質上９回回転対称
性を有する。ステータ歯は、１０１乃至１０９の９極を
有しており、実質上中心角４０度毎に配置されている。
ここで、例えばステータ歯１０１を第１の磁極部、ステ
ータ歯１０２を第２の磁極部、ステータ歯１０３を第３
の磁極部と、順次、図１の時計方向に定義していき、ス
テータ歯１０９を第９の磁極部としている。

【００１１】実施例に示すステータコア１００では、外
径２７ｍｍ、厚み０．３５ｍｍのコアプレート（電磁鋼
板から形成されている）が１０枚積層されてなり、パッ
クカシメにより一体に形成されている。図１における４
０乃至４２は、このパックカシメによるカシメ部であ
り、各々のステータ歯に該当する磁極部の略中央部の部
位に、コアプレートの積層方向へプレス装置などでカシ
メられている。ステータコア１００の小径化に従い、ス
テータ歯の根本部（コアバック部）の占有面積がますま
す狭くなるため、本実施例のように磁極部にカシメ部を
設ける。カシメ部４０は第９の磁極部としてのステータ
歯１０９に、カシメ部４１は第３の磁極部としてのステ
ータ歯１０３に、そしてカシメ部４２は第６の磁極部と
してのステータ歯１０６に、それぞれ設けられている。

【００１２】ステータコア１００には、３相駆動される
巻線２０が施されている。図１及び図５に示すように、
実質上１２０度間隔に位置する一組のステータ歯に、同
相のコイルが同極性（ＣＷ：ステータ歯の外側から見て
時計回り）に捲回されている。即ち、巻線２０の第１相
目であるコイル２０１は、ステータ歯１０１に捲回さ
れ、次にコイル２０４はステータ歯１０４に、更にコイ
ル２０７はステータ歯１０７にそれぞれ捲回され、これ
らが直列に接続されている。第２相目であるコイル２０
２も同様に、ステータ歯１０２に、コイル２０５がステ
ータ歯１０５に、コイル２０８がステータ歯１０８にそ
れぞれ捲回され、これらが直列に接続される。そして、
第３相目のコイル２０９もステータ歯１０９に、コイル
２０３もステータ歯１０３に、コイル２０６もステータ
歯１０６に捲回されて、直列に接続されている。そして
以上のステータコア１００及び巻線２０が電機子の一例
としてのステータ１０（電機子）を構成している。

【００１３】３０は界磁手段の一例としての円筒形状の
ロータマグネットである。ロータマグネット３０は、そ
の内周面がステータ１０の外周面に径方向に対向するよ
うに、ステータ１０に対し回転自在に、且つ同軸状に設
けられている。ロータマグネット３０の内周側は交互極
性の６極を構成しており、各極は中心角６０度毎に実質
上均等に円形配列されている。図１及び図５のＭＧにお
けるＮ極及びＳ極は、それぞれロータマグネット３０の
内周側の極性を示す。なお、図５は、ステータ１０とロ
ータマグネット３０とが図１に示される位置関係にある
場合に対応している。

【００１４】図１で明らかなように、本実施例の電動機
では、ステータ１０の第３相についてのみ、３箇所のカ
シメ部４０乃至４２を有している。従って、コアプレー
トのカシメ箇所に不連続の部位が生じるため、磁気抵抗
が大きくなる。これにより、他の第１相及び第２相のイ
ンダクタンス値に比べ低下するが、本考案に従う電動機
では、このインダクタンス値の低下分を第３相に構成さ
れる磁極部、即ちステータ歯１０９、１０３及び１０６
に、他ステータ歯に比べてコイル捲回数を増加させるこ
とにより補っている。そして、各通電相のインダクタン
ス値を実質上均等に設定することにより、トルクリップ
ルを低減させ、以てトルク実効値を向上させることが可
能となる。更に回転ムラを低減できる。

【００１５】本実施例の電動機では、０．１２ｍｍ径の
絶縁銅線を用い、第１相及び第２相に対しては、１スロ
ット当たり８０ターンの巻線を施し、また第３相に対し
ては１スロット当たり８２ターンの巻線を施した。この
結果、電動機のインダクタンス波形は、図２に示される
ものとなった。波形はＡが第１相−第２相間、Ｂが第２
相−第３相間、そしてＣが第３相−第１相間を示してい
る。

【００１６】一方、０．１２ｍｍ径の絶縁銅線を用い、
１スロット当たり８０ターンの巻線を施した従来の電動
機（図４に示すもの）のインダクタンス波形は、図６に
示されるものとなった。この場合も波形はＡが第１相−
第２相間、Ｂが第２相−第３相間、そしてＣが第３相−
第１相間を示している。図６で明らかなように第３相目
（即ち磁極部にカシメ部を有する巻線の相）を含まない
波形Ａのみが、他のＢ、Ｃに比べ突出した状態を示して
いる。従って、この従来の電動機におけにインダクタン
スは、巻線の相によるバラツキが大きいことがわかる。

【００１７】次に、本実施例の電動機におけるトルク波
形は、前述の巻線を用いて図３に示されるものとなっ
た。この場合、最大及び最小トルクは、それぞれ１６０
ｇ−ｃｍ及び１１０ｇ−ｃｍであった。一方、従来の電
動機（図４に示すもの）のトルク波形は、図７に示され
るものとなった。この場合の最大及び最小トルクは、そ
れぞれ１７０ｇ−ｃｍ及び９５ｇ−ｃｍであった。この
ように、本実施例の電動機は、従来の電動機の場合に比
べ、貫通孔を設けたことによる最大トルクの減少を僅か
ながらきたしているが、最小トルクの上昇による実効ト
ルクの向上を得ている。また、図２と図６とで明らかな
ごとく、インダクタンス値のバラツキについても減少し
ているのがわかる。

【００１８】本実施例の電動機では、巻線２０におい
て、第３相のカシメ部を有する３つのステータ歯１０
９、１０３及び１０６に、均等に捲回数を増加させてい
る。この他に、１相当たりのインダクタンス値が他の通
電相と実質上同等であれば、例えば、この内の１つ又は
２つのステータ歯に捲回数を負担させてもよい。この場
合巻線の仕様により、同一相間でのインダクタンス値の
バラツキの影響を考慮する必要がある。

【００１９】

【００２０】以上、本考案に従う電動機の一実施例を説
明したが、これに限定されることなく、設計変更乃至種
々の修正等が可能である。例えば、電機子は磁極の数や
形状或いは通電の相数等、界磁手段は磁石の種類（フェ
ライト、稀土類系等或いは電磁コイル方式）や形状（セ
グメント、リング状等）及び磁極の数等である。またカ
シメ部の数やカシメ部の配置等、或いは、捲回数の多い
特定の磁極部の数や配列状態などは自由であることは言
うまでもない。

【００２１】

【考案の効果】本考案の電動機では、複数の磁極部に
それぞれ１相のみのコイルが捲回されると共に複数の通
電相が周方向に順に配列されてなる電機子において、特
定の通電相に対応する複数の特定の磁極部にカシメ部を
形成すると共に、この特定の磁極部におけるコイル捲回
数を他の通電相の磁極部におけるコイル捲回数より多く
して、１相当たりのインダクタンス値が全通電相に対し
て実質上均等になるようにしたので、カシメ部を周方向
均等に配置して電機子自身の機械的強度を良好に確保で
きる上、カシメ部によって生ずる各通電相の巻線インダ
クタンス値のバラツキに対し、これに見合うインダクタ
ンス値を生ぜしめるように、カシメ部を有する磁極部に
ついては、コイルの捲回数を増加しているので、発生す
るトルクは最大値が均等になり、トルクリップルが低減
すると共に、回転ムラの少ない電動機が得られる。しか
も、カシメ部の形成に伴ってコイル捲回数を増加させる
磁極部を特定の通電相の磁極部に集中させているので、
各相毎にコイル捲回する際に捲回数の設定が非常に容易
になり、コイル捲回作業が容易になる利点が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例に係る電動機の平面概要図で
ある。

【図２】本考案の一実施例に係る電動機のインダクタン
ス波形図である。

【図３】本考案の一実施例に係る電動機のトルク波形図
である。

【図４】従来の電動機の平面概要図である。

【図５】従来の電動機の展開概念図である。

【図６】従来の電動機のインダクタンス波形図である。

【図７】従来の電動機のトルク波形図である。

【符号の説明】

１０ステータ（電機子）２０巻線３０ロータマグネット４０〜４２カシメ部１０１〜１０９ステータ歯２０１〜２０９コイル

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】放射状等間隔の複数の磁極部を有し、各
々の磁極部に１相のみのコイルが捲回され、これらの磁
極部のうち２磁極以上で１相の通電相が構成され、複数
の通電相を有し、各相が周方向に順に配列されてなる電
機子と、この電機子に対して相対回転自在に設けられた
交互磁極の界磁手段とを備えた電動機であって、前記電機子は積層したコアプレートがカシメられて一体
的に形成されてなり、これらコアプレートによる前記磁
極部のうち、特定の通電相に対応する複数の特定の磁極
部にのみ、それぞれ１箇所ずつカシメられたカシメ部を
有しており、前記特定の磁極部におけるコイルの捲回数は、前記特定
の通電相以外の通電相に対応する各磁極部におけるコイ
ルの捲回数より多く、かつ、１相当たりのインダクタン
ス値が全通電相に対して実質上均等になるように設定さ
れている、ことを特徴とする電動機。