JP4003416B2 - モータ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロータマグネットを備えたモータのデジタルスキューに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ロータにマグネットを備えたモータは、ロータが回転すると巻線のためのスロットを有したステータコアとロータマグネットの磁束分布とからコギングトルクと呼ばれる巻線通電とは関係しないトルク脈動が発生する。
【０００３】
このコギングトルクを改善するために、ロータを軸方向に複数段に分割し、各段の磁極位置を所定の角度ずつずらして固定することによりデジタルスキューを設けて、コギングトルクを低減する方法がとられていた。そして、ロータユニットと回転軸との係合手段としてキーが用いられていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そして、各ロータユニット間にデジタルスキューを設ける方法として、回転軸の外周にデジタルスキュー角度に応じた位置にキー溝を設ける方法がある。しかし、この方法は回転軸の加工が複雑になってしまう欠点があった。
【０００５】
また、別の方法として、回転軸のキー溝は軸方向に一条に配設し、各ロータユニット側にデジタルスキュー角度に応じた位置にキー溝を設けると、マグネット磁極中心とキー溝の相対位置を変える必要があるためロータコアの種類が増加し、ロータユニットの積層段数を増やしていくと、その分ロータコアの種類が増加することとなり、いずれもコストアップ要因となっていた。
【０００６】
本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、安価で自在にロータマグネットにデジタルスキューを設けることができるモータを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、積層コアのティース部にコイルを巻線したステータと、前記積層コアとラジアル方向にギャップを有したロータとを備えたモータにおいて、前記ロータは、軸方向に所定寸法積層したロータコアと複数個に均等分割配置されたマグネットとで構成したロータユニットと、キー溝を有する回転軸と、キーとで構成され、前記ロータコアの回転軸が嵌合する孔に、 1 つ目の溝部をマグネット磁極中心に位置させ、他の溝部は同極のマグネット磁極中心に対してそれぞれ異なった角度位置に複数個備え、前記ロータユニットを軸方向に複数段積層するとき、前記溝部の角度差から各ロータユニットのマグネット間に所定のズレ角（デジタルスキュー）を設けるようにしたものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
上記の課題を解決するために請求項１記載のモータは、積層コアのティース部にコイルを巻線したステータと、前記積層コアとラジアル方向にギャップを有したロータとを備えたモータにおいて、前記ロータは、軸方向に所定寸法積層したロータコアと複数個に均等分割配置されたマグネットとで構成したロータユニットと、キー溝を有する回転軸と、キーとで構成され、前記ロータコアの回転軸が嵌合する孔に、 1 つ目の溝部をマグネット磁極中心に位置させ、他の溝部は同極のマグネット磁極中心に対してそれぞれ異なった角度位置に複数個備え、前記ロータユニットを軸方向に複数段積層するとき、前記溝部の角度差から各ロータユニットのマグネット間に所定のズレ角（デジタルスキュー）を設けるようにしたもので、所定のデジタルスキューを容易に設けることができ、ロータユニットの溝部の組合せにより、異なるズレ角のロータを一種類のロータコアで作成できる。
【０００９】
また、請求項２記載のモータは、３６０°をマグネットの磁極数とティースの数の最小公倍数で割り算した角度の２分の１を全積層方向のズレ角（デジタルスキュー）としたものであり、デジタルスキューを最適化できる。
【００１０】
さらに、請求項３記載のモータは、マグネット内装型のロータに用いれば、マグネットの装着とデジタルスキューを設けるための位置決め機能を同じロータコアで共用できる。
【００１１】
【実施例】
以下本発明の実施例について図面を参照して説明する。
【００１２】
図１、図２において、１はステータ、２は回転軸、３はロータ、４はコイル、５はギャップである。２１は１条のキー溝で、回転軸２の軸方向に設けている。２２はキーである。
【００１３】
ステータ１は、１２分割した積層コア１１のティース部１２毎にコイル４を集中巻線のあと、環状に接合している。また、ロータ３の回転軸２を左右のブラケットに収納した玉軸受で回転自在に支承しつつマグネット３２と積層コア１１とのラジアル方向のギャップ５を形成している（図１）。
【００１４】
このロータ３は、鋼板製のロータコア３０を所定枚数積層し、その外周には均等分割したマグネット３２の磁極が交互に異なるように８個配置したロータユニットを２段重ねしている（図２）。
【００１５】
そして、ロータコア３０の中心部には回転軸２が嵌合する孔に溝部３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄを設け、溝部３１ａはマグネット磁極中心に位置させ、他の溝部は同極のマグネット磁極中心に対してそれぞれ異なった角度（θ１、θ２、θ３）だけずれた位置に設けている（図１）。この角度差の組合せによりデジタルスキューを可変することができる。
【００１６】
図３は、２段重ねのロータユニット間にデジタルスキューを設けた一例の斜視図であり、このデジタルスキュー角度の決定方法について、図１、図２を参照しながら説明する。
【００１７】
マグネット磁極数８、ティース数１２なので、この最小公倍数は２４となり、コギングを最小化するには、３６０°を最小公倍数の２４で割り算した値１５°の２分の１、すなわち７．５°だけ磁極をずらせばよい。
【００１８】
仮に溝部３１ａを基準にして溝部３１ｂのズレ角度θ１を５°、同様に溝部３１ｃのズレ角度θ２を７．５°、溝部３１ｄのズレ角度θ３を２．５°とする。
【００１９】
回転軸２のキー溝２１と、１段目の第一ロータユニット３ａの溝部３１ａと２段目の第二ロータユニット３ｂの溝部３１ｃとを合わせて、キー２２で係合固定する。これにより第一ロータユニット３ａと第二ロータユニット３ｂのマグネット磁極位置は角度θ２（７．５°）だけずれたデジタルスキューとなる。
【００２０】
なお、溝部３１ａと溝部３１ｂを合わせれば角度θ１（５°）ずれたデジタルスキューとなる。同様に、溝部３１ｂと溝部３１ｃを合わせれば角度（θ１−θ２＝２．５°）ずれたデジタルスキューとなる。
【００２１】
ところで、同じロータユニットを４段に積層してデジタルスキュー７．５°を得るには、１段目は溝部３１ａ、２段目は溝部３１ｄ、３段目は３１ｂ、４段目は３１ｃをそれぞれ合わせてキーで固定すれば各ユニット間では２．５°ずれ、全体で７．５°ずらすことができる（図示せず）。
【００２２】
このように、磁極数とスロット数に応じて、目的のデジタルスキュー角度が得られるようにロータコアの溝部の数やその角度差を設定する。これにより、一種類のロータコアから複数のデジタルスキューを得ることができ、コギングトルクの小さいモータが得られる。
【００２３】
なお、磁極数とスロット数が異なっても同様にしてデジタルスキューを形成できる。また、図示はしないが、マグネットは外装型に限らず内装型においても同様に実施でき、マグネットの装着とデジタルスキューを設けるための位置決め機能を同じロータコアで共用できる。
【００２４】
また、コギングトルクは磁気的要因で発生するものであり、集中巻きや分布巻きなどの巻線方式はいずれでもよく、また、スロット（またはティース）とマグネットとの相対移動により発生するので本実施例のようにスロットオープンのみに限定されるものではない。
【００２５】
【発明の効果】
上記の実施例から明らかなように請求項１記載の発明によれば、１種類のロータコアで複数種類のデジタルスキューを得ることができる。
【００２６】
また、請求項２記載の発明によれば、積層厚みに対応して好適なデジタルスキューを設けることができるのでモータのコギングトルクを小さくできる。
【００２７】
さらに、請求項３記載の発明によれば、マグネットの装着とデジタルスキューを設けるための位置決め機能を同じロータコアで共用できる。
【００２８】
したがって、安価で自在にロータマグネットにデジタルスキューを設けることができ、コギングの小さなモータを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例におけるデジタルスキューを説明する断面図
【図２】 本発明の一実施例におけるモータの縦断面図
【図３】 本発明の一実施例におけるロータの斜視図
【符号の説明】
１ ステータ
２ 回転軸
３ ロータ
３ａ、３ｂ ロータユニット
４ コイル
５ ギャップ
１１ 積層コア
１２ ティース部
２１ キー溝
２２ キー
３０ ロータコア
３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ 溝部
３２ マグネット
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロータマグネットを備えたモータのデジタルスキューに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ロータにマグネットを備えたモータは、ロータが回転すると巻線のためのスロットを有したステータコアとロータマグネットの磁束分布とからコギングトルクと呼ばれる巻線通電とは関係しないトルク脈動が発生する。
【０００３】
このコギングトルクを改善するために、ロータを軸方向に複数段に分割し、各段の磁極位置を所定の角度ずつずらして固定することによりデジタルスキューを設けて、コギングトルクを低減する方法がとられていた。そして、ロータユニットと回転軸との係合手段としてキーが用いられていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そして、各ロータユニット間にデジタルスキューを設ける方法として、回転軸の外周にデジタルスキュー角度に応じた位置にキー溝を設ける方法がある。しかし、この方法は回転軸の加工が複雑になってしまう欠点があった。
【０００５】
また、別の方法として、回転軸のキー溝は軸方向に一条に配設し、各ロータユニット側にデジタルスキュー角度に応じた位置にキー溝を設けると、マグネット磁極中心とキー溝の相対位置を変える必要があるためロータコアの種類が増加し、ロータユニットの積層段数を増やしていくと、その分ロータコアの種類が増加することとなり、いずれもコストアップ要因となっていた。
【０００６】
本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、安価で自在にロータマグネットにデジタルスキューを設けることができるモータを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、積層コアのティース部にコイルを巻線したステータと、前記積層コアとラジアル方向にギャップを有したロータとを備えたモータにおいて、前記ロータは、軸方向に所定寸法積層したロータコアと複数個に均等分割配置されたマグネットとで構成したロータユニットと、キー溝を有する回転軸と、キーとで構成され、前記ロータコアの回転軸が嵌合する孔に、 1 つ目の溝部をマグネット磁極中心に位置させ、他の溝部は同極のマグネット磁極中心に対してそれぞれ異なった角度位置に複数個備え、前記ロータユニットを軸方向に複数段積層するとき、前記溝部の角度差から各ロータユニットのマグネット間に所定のズレ角（デジタルスキュー）を設けるようにしたものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
上記の課題を解決するために請求項１記載のモータは、積層コアのティース部にコイルを巻線したステータと、前記積層コアとラジアル方向にギャップを有したロータとを備えたモータにおいて、前記ロータは、軸方向に所定寸法積層したロータコアと複数個に均等分割配置されたマグネットとで構成したロータユニットと、キー溝を有する回転軸と、キーとで構成され、前記ロータコアの回転軸が嵌合する孔に、 1 つ目の溝部をマグネット磁極中心に位置させ、他の溝部は同極のマグネット磁極中心に対してそれぞれ異なった角度位置に複数個備え、前記ロータユニットを軸方向に複数段積層するとき、前記溝部の角度差から各ロータユニットのマグネット間に所定のズレ角（デジタルスキュー）を設けるようにしたもので、所定のデジタルスキューを容易に設けることができ、ロータユニットの溝部の組合せにより、異なるズレ角のロータを一種類のロータコアで作成できる。
【０００９】
また、請求項２記載のモータは、３６０°をマグネットの磁極数とティースの数の最小公倍数で割り算した角度の２分の１を全積層方向のズレ角（デジタルスキュー）としたものであり、デジタルスキューを最適化できる。
【００１０】
さらに、請求項３記載のモータは、マグネット内装型のロータに用いれば、マグネットの装着とデジタルスキューを設けるための位置決め機能を同じロータコアで共用できる。
【００１１】
【実施例】
以下本発明の実施例について図面を参照して説明する。
【００１２】
図１、図２において、１はステータ、２は回転軸、３はロータ、４はコイル、５はギャップである。２１は１条のキー溝で、回転軸２の軸方向に設けている。２２はキーである。
【００１３】
ステータ１は、１２分割した積層コア１１のティース部１２毎にコイル４を集中巻線のあと、環状に接合している。また、ロータ３の回転軸２を左右のブラケットに収納した玉軸受で回転自在に支承しつつマグネット３２と積層コア１１とのラジアル方向のギャップ５を形成している（図１）。
【００１４】
このロータ３は、鋼板製のロータコア３０を所定枚数積層し、その外周には均等分割したマグネット３２の磁極が交互に異なるように８個配置したロータユニットを２段重ねしている（図２）。
【００１５】
そして、ロータコア３０の中心部には回転軸２が嵌合する孔に溝部３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄを設け、溝部３１ａはマグネット磁極中心に位置させ、他の溝部は同極のマグネット磁極中心に対してそれぞれ異なった角度（θ１、θ２、θ３）だけずれた位置に設けている（図１）。この角度差の組合せによりデジタルスキューを可変することができる。
【００１６】
図３は、２段重ねのロータユニット間にデジタルスキューを設けた一例の斜視図であり、このデジタルスキュー角度の決定方法について、図１、図２を参照しながら説明する。
【００１７】
マグネット磁極数８、ティース数１２なので、この最小公倍数は２４となり、コギングを最小化するには、３６０°を最小公倍数の２４で割り算した値１５°の２分の１、すなわち７．５°だけ磁極をずらせばよい。
【００１８】
仮に溝部３１ａを基準にして溝部３１ｂのズレ角度θ１を５°、同様に溝部３１ｃのズレ角度θ２を７．５°、溝部３１ｄのズレ角度θ３を２．５°とする。
【００１９】
回転軸２のキー溝２１と、１段目の第一ロータユニット３ａの溝部３１ａと２段目の第二ロータユニット３ｂの溝部３１ｃとを合わせて、キー２２で係合固定する。これにより第一ロータユニット３ａと第二ロータユニット３ｂのマグネット磁極位置は角度θ２（７．５°）だけずれたデジタルスキューとなる。
【００２０】
なお、溝部３１ａと溝部３１ｂを合わせれば角度θ１（５°）ずれたデジタルスキューとなる。同様に、溝部３１ｂと溝部３１ｃを合わせれば角度（θ１−θ２＝２．５°）ずれたデジタルスキューとなる。
【００２１】
ところで、同じロータユニットを４段に積層してデジタルスキュー７．５°を得るには、１段目は溝部３１ａ、２段目は溝部３１ｄ、３段目は３１ｂ、４段目は３１ｃをそれぞれ合わせてキーで固定すれば各ユニット間では２．５°ずれ、全体で７．５°ずらすことができる（図示せず）。
【００２２】
このように、磁極数とスロット数に応じて、目的のデジタルスキュー角度が得られるようにロータコアの溝部の数やその角度差を設定する。これにより、一種類のロータコアから複数のデジタルスキューを得ることができ、コギングトルクの小さいモータが得られる。
【００２３】
なお、磁極数とスロット数が異なっても同様にしてデジタルスキューを形成できる。また、図示はしないが、マグネットは外装型に限らず内装型においても同様に実施でき、マグネットの装着とデジタルスキューを設けるための位置決め機能を同じロータコアで共用できる。
【００２４】
また、コギングトルクは磁気的要因で発生するものであり、集中巻きや分布巻きなどの巻線方式はいずれでもよく、また、スロット（またはティース）とマグネットとの相対移動により発生するので本実施例のようにスロットオープンのみに限定されるものではない。
【００２５】
【発明の効果】
上記の実施例から明らかなように請求項１記載の発明によれば、１種類のロータコアで複数種類のデジタルスキューを得ることができる。
【００２６】
また、請求項２記載の発明によれば、積層厚みに対応して好適なデジタルスキューを設けることができるのでモータのコギングトルクを小さくできる。
【００２７】
さらに、請求項３記載の発明によれば、マグネットの装着とデジタルスキューを設けるための位置決め機能を同じロータコアで共用できる。
【００２８】
したがって、安価で自在にロータマグネットにデジタルスキューを設けることができ、コギングの小さなモータを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例におけるデジタルスキューを説明する断面図
【図２】 本発明の一実施例におけるモータの縦断面図
【図３】 本発明の一実施例におけるロータの斜視図
【符号の説明】
１ ステータ
２ 回転軸
３ ロータ
３ａ、３ｂ ロータユニット
４ コイル
５ ギャップ
１１ 積層コア
１２ ティース部
２１ キー溝
２２ キー
３０ ロータコア
３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ 溝部
３２ マグネット
Claims (3)
- 積層コアのティース部にコイルを巻線したステータと、前記積層コアとラジアル方向にギャップを有したロータとを備えたモータにおいて、前記ロータは、軸方向に所定寸法積層したロータコアと複数個に均等分割配置されたマグネットとで構成したロータユニットと、キー溝を有する回転軸と、キーとで構成され、前記ロータコアの回転軸が嵌合する孔に、 1 つ目の溝部をマグネット磁極中心に位置させ、他の溝部は同極のマグネット磁極中心に対してそれぞれ異なった角度位置に複数個備え、前記ロータユニットを軸方向に複数段積層するとき、前記溝部の角度差から各ロータユニットのマグネット間に所定のズレ角（デジタルスキュー）を設けるようにしたことを特徴とするモータ。
- ３６０°をマグネットの磁極数とティースの数の最小公倍数で割り算した角度の２分の１を全積層方向のズレ角（デジタルスキュー）とした請求項１記載のモータ。
- ロータがマグネット内装型である請求項１または請求項２記載のモータ。
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|---|---|---|---|
| JP2001210453A JP4003416B2 (ja) | 2001-07-11 | 2001-07-11 | モータ |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001210453A JP4003416B2 (ja) | 2001-07-11 | 2001-07-11 | モータ |
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|---|---|
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Family
ID=19045926
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001210453A Expired - Lifetime JP4003416B2 (ja) | 2001-07-11 | 2001-07-11 | モータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP5058849B2 (ja) * | 2008-03-05 | 2012-10-24 | 株式会社ミツバ | ブラシレスモータ |
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| JP2010051150A (ja) * | 2008-08-25 | 2010-03-04 | Mitsuba Corp | ブラシレスモータ |
| JP5307611B2 (ja) * | 2009-04-20 | 2013-10-02 | アスモ株式会社 | モータ |
| JP5290726B2 (ja) * | 2008-12-11 | 2013-09-18 | アスモ株式会社 | モータ |
| FR2951593B1 (fr) * | 2009-10-19 | 2012-07-20 | Faurecia Sieges Automobile | Moteur electrique pour reglage de position d'un element de siege automobile. |
| DE102010063086A1 (de) * | 2009-12-21 | 2011-06-22 | Robert Bosch GmbH, 70469 | Rotor für eine elektrische Maschine |
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| DE102012021109B4 (de) | 2011-10-31 | 2023-04-27 | Denso Corporation | Rotor und Motor |
| DE102012021048A1 (de) | 2011-10-31 | 2013-05-02 | Asmo Co., Ltd. | Rotor und Motor |
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| DE102018219244A1 (de) * | 2018-11-12 | 2020-05-14 | Mahle Lnternational Gmbh | Rotoreinheit für eine elektrische Maschine |
| DE102019113455A1 (de) * | 2019-05-21 | 2020-11-26 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Rotor mit optimierter Geometrie von Rotorblechen zu deren Vereinheitlichung |
| KR102236712B1 (ko) * | 2020-06-02 | 2021-04-06 | 엘지이노텍 주식회사 | 로터 및 이를 포함하는 모터 |
-
2001
- 2001-07-11 JP JP2001210453A patent/JP4003416B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10432048B2 (en) | 2016-01-07 | 2019-10-01 | Ntn Corporation | Skewed rotor cores with grooves for reducing cogging torque |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| JP2003032930A (ja) | 2003-01-31 |
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