JP2590121Y2 - モータ - Google Patents

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
えたモータに関する。

【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モータにあっては、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モータとして、平面概要図である
図４及びモータ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、この従来のモータ
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０．５ｍｍ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１２
０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、モータもそれに応じた小型化
を図っている。特にモータ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、従来のモータでは、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】この従来のモータでは、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モータを提供することに
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、ある通電相に対応する各磁極
部に、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、その他の磁極部には、それぞれ前記コアプレー
トを貫通した貫通孔が設けられており、前記貫通孔は、
前記その他の磁極部における磁気抵抗が前記カシメ部を
有する磁極部における磁気抵抗に実質上等しくなるよう
前記カシメ部の平面形状の面積より小さく設定され、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
均等になるように形成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、該当する磁極部に巻回され
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
案に従うモータの構成によれば、電機子におけるカシメ
部を有しない磁極部には、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、貫通孔が
設けられている。

【００１０】 この貫通孔は、前記カシメ部の磁気抵抗
値と実質上同等の磁気抵抗値を得るよう設定してある。
すなわち、この種コアプレートにおける磁気抵抗値は、
磁束通過断面の断面積に起因し、カシメ部を有する磁極
部ではコアプレートにおけるカシメ部周縁の段部で断面
積が小さくなって磁気抵抗値の上昇を招いているが、カ
シメ部をこれと同一の大きさの貫通孔に置き換えた場合
ほど磁極部の断面積は小さくなっておらず、磁気抵抗値
も大きくならない。従って、カシメ部を形成したある通
電相の磁極部以外の磁極部における貫通孔をカシメ部の
平面形状の面積より小さくすることによって全ての磁極
部における磁気抵抗を実質上等しくすることが可能にな
る。このため当該磁極部に巻回されるコイルのインダク
タンス値も、前記カシメ部を有する磁極部のインダクタ
ンス値と同等となる為、従って通電の相当たりのインダ
クタンス値が全通電相に対して実質上均等となる。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質トルク
が向上すると共に、回転ムラも減少する。

【００１１】

【実施例】本考案に従うモータの実施例を、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、本実施例のモータ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のを第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。

【００１２】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。

【００１３】 ステータコア１００には、上記のカシメ
部４０乃至４２の他に、貫通孔６１、６２、６４、６
５、６７及び６８が設けてある。即ち、貫通孔６１は第
１の磁極部としてのステータ歯１０１に、貫通孔６２は
第２の磁極部としてのステータ歯１０２に、貫通孔６４
は第４の磁極部としてのステータ歯１０４に、貫通孔６
５は第５の磁極部としてのステータ歯１０５に、貫通孔
６７は第７の磁極部としてのステータ歯１０７に、貫通
孔６８は第８の磁極部としてのステータ歯１０８に、そ
れぞれ設けられている。貫通孔６１、６２、６４、６
５、６７及び６８は、図１より明らかなように、カシメ
部４０乃至４２の平面形状の面積より小さく設定され、
例えば直径０．８ｍｍの円形状である。

【００１４】 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相目は、コイル２０１としてステータ歯１０１に捲
回され、次にコイル２０４としてステータ歯１０４に、
更にコイル２０７としてステータ歯１０７にそれぞれ捲
回され、これらが直列に接続されて第１相目の通電相を
構成している。巻線２０の第２相目も同様に、コイル２
０２としてステータ歯１０２に、コイル２０５としてス
テータ歯１０５に、コイル２０８としてステータ歯１０
８にそれぞれ捲回され、これらが直列に接続されて第２
相目の通電相を構成している。そして、巻線２０の第３
相目は、コイル２０９としてステータ歯１０９に、コイ
ル２０３としてステータ歯１０３に、コイル２０６とし
てステータ歯１０６にそれぞれ捲回されて直列に接続さ
れ、第３相目の通電相を構成している。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。即ち、このス
テータ１０は、放射状等間隔の９つの磁極部としてのス
テータ歯１０１〜１０９を有し、各々のステータ歯１０
１〜１０９に１相のみのコイル２０１〜２０９が捲回さ
れ、これらのステータ歯１０１〜１０９のうち３磁極で
１相の通電相が構成され、３相の通電相を有し、各相が
周方向に順に配列されている。さらに、ステータ１０は
積層した１０枚の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ステー
タ歯１０１〜１０９のうち、ある通電相となる第３相目
の通電相に対応する各ステータ歯１０９，１０３，１０
６に、それぞれ１箇所ずつカシメられたカシメ部４０，
４１，４２を有しており、その他の磁極部である第１相
目及び第２相目の通電相に対応するステータ歯１０１，
１０４，１０７及びステータ歯１０２，１０５，１０８
には、それぞれコアプレートを貫通した貫通孔６１，６
４，６７及び貫通孔６２，６５，６８が設けられている
ことになる。

【００１５】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。

【００１６】前記貫通孔６１、６２、６４、６５、６７
及び６８は、図１で明らかなように、巻線２０における
第１相目と第２相目とに係る各ステータ歯に設けられて
いる。この第１相目と第２相目のそれぞれのインダクタ
ンス値は、巻線の巻回バラツキを除いて実質上同一の値
を有している。また、このインダクタンス値は、カシメ
部４０乃至４２を有する第３相目のインダクタンス値に
実質上均等になるように設定されている。即ち、前記貫
通孔の形状を、第１相目であれば、貫通孔６１、６４そ
して６７の磁気抵抗値の合成値と、カシメ部４０乃至４
２により合成される磁気抵抗値とに見合うよう、設定し
てある。第２相目も第１相目と同様に、貫通孔６２、６
５及び６８の磁気抵抗値が、同じように設定してある。
従って、各相毎のインダクタンス値が実質上均等となる
ため、トルクリップルが低減できると共に、回転ムラも
減少することができる。

【００１７】本実施例のモータでは、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
施したモータ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。

【００１８】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モー
タ（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、この従来のモータ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。

【００１９】次に、本実施例のモータにおけるトルク波
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、従来のモ
ータ（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、本実施例のモータは、従来のモータの場合に比
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質ト
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、回転ムラについても減少しているのがわかる。

【００２０】なお、本考案のモータにおいてトルクの実
効値を高めるには、例えば巻線２０の巻線数を増してト
ルク定数を向上させればよい。その場合においても、ト
ルクリップルは低い水準に抑えることができる。また、
カシメ部のカシメ方法は、パックカシメの例を説明した
が、それ自体周知のその他のカシメ手段でも構わないこ
とは言うまでもない。

【００２１】この他、本実施例のモータでは、図１にお
けるステータの貫通孔を、カシメ部４０乃至４２が設け
られているステータ歯（磁極部）を除いた全てのステー
タ歯に設けられている。即ち、第１相であれば貫通孔６
１、６４及び６７の３箇所であり、また第２相であれば
貫通孔６２、６５及び６８の３箇所である。しかし、各
通電される相としての合成インダクタンスがそれぞれ実
質上均等であれば、例えば各相毎にそれぞれ１箇所の貫
通孔を設けてもよい。

【００２２】以上、本考案に従うモータの一実施例を説
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、貫通孔の数や形状等自
由に選定可能である。

【００２３】

【考案の効果】 本考案のモータでは、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、あ
る通電相を形成する磁極部にカシメ部を形成すると共
に、他の通電相の磁極部にカシメ部の面積より小さい貫
通孔を形成し、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貫通孔を、カシメ部を有す
る磁極部以外の特定の磁極部に設けるため、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、回転ムラの少ないモータが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例に係るモータの平面概要図で
ある。

【図２】本考案の一実施例に係るモータのインダクタン
ス波形図である。

【図３】本考案の一実施例に係るモータのトルク波形図
である。

【図４】従来のモータの平面概要図である。

【図５】従来のモータの展開概念図である。

【図６】従来のモータのインダクタンス波形図である。

【図７】従来のモータ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 ６１〜６２ 貫通孔 ６４〜６５ 貫通孔 ６７〜６８ 貫通孔 １０１〜１０９ ステータ歯 ２０１〜２０９ コイル

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【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、ある通電相に対応する各磁極部に、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、 その他の磁極部には、それぞれ前記コアプレートを貫通
   した貫通孔が設けられており、 前記貫通孔は、前記その他の磁極部における磁気抵抗が
   前記カシメ部を有する磁極部における磁気抵抗に実質上
   等しくなるよう前記カシメ部の平面形状の面積より小さ
   く設定され、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形成されている、こと
   を特徴とするモータ。