JP4682819B2

JP4682819B2 - モータ

Info

Publication number: JP4682819B2
Application number: JP2005339954A
Authority: JP
Inventors: 祐一吉川; 裕一田辺; 英治檜脇; 浩村上; 浩二久山; 明夫安藤
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-11-25
Filing date: 2005-11-25
Publication date: 2011-05-11
Anticipated expiration: 2025-11-25
Also published as: JP2007151253A

Description

本発明は、モータ及びこれを搭載した機器に関する。

従来のモータを図５から図７に示す。

図５は、従来の丸型集中巻モータを表しており、ステータ１０１とロータ１０２から構成されている。なお、図５は、８極６スロットの永久磁石型モータの例を示している。

ステータ１０１は、略放射状に配置された複数のティース１０３と、各ティース間を連結する略円弧状状のヨーク１０４からなる。ティース１０３の内径側先端には略回転方向に幅広となったティース先端幅広部１０５、隣り合う各ティース先端幅広部間にはスロットオープン１０６、隣り合う各ティース間にはスロット１０７を有する。ティース１０３には絶縁物１０８を介して巻線１０９が施されている。巻線１０９としては、通常３相巻線が施される。

ロータ１０２は、ステータ１０１の内側に、ステータ１０１と同心円状に、回転自在に保持されている。なお、図５はロータコア１１０にリング状の永久磁石１１１を取付けたロータを示している。また、軸孔１１２には軸が入る。

ロータ１０２はステータ１０１に施された巻線１０９に流れる電流による磁界によって、軸を中心にして回転する。

前記のブラシレスモータを小型化する際に高出力を得る方法として、図６に示す扁平型のブラシレスモータがある（例えば、特許文献１参照）。

図６に示す扁平型ブラシレスモータは各ティースが平行に配置されているが、コギングトルクを低減させるために図７に示す扁平型ブラシレスモータも考えられる。図７に示す扁平型ブラシレスモータのステータ１１３は、略放射状に配置された複数のティース１０３と、前記ティースを外周部で連結する円弧状のヨーク１０４と直線状のヨーク１１４を有し、前記円弧状のヨークと前記直線状のヨークを交互に接合し、前記２個の直線状ヨークを互いに平行となるよう接合することで扁平形状となっている。この扁平形状を採用することで、小型で高出力となるブラシレスモータを提供できる。しかしながら、前記ステータ形状ではティースの長さが各相で異なるため、磁気抵抗にばらつきが生じ、制御性や起動性の低下を招いていた。
特開２００２−１３６０９０号公報

前記扁平型ブラシレスモータは、磁気抵抗のばらつきによってインダクタンスが各相ごとにばらつくため、制御性や起動性の低下を招いていた。

上記課題を解決するために本発明は、ティース幅とヨーク幅を磁気抵抗が各相で同一となるように調整することで、インダクタンスのばらつきを低減し、モータの制御性や起動性を向上させる。

コギングトルクを増加させず、出力の低下を招かずに、インダクタンスのばらつきを低減し、高制御性・高起動性を備え持つモータを提供することができる。

略放射状に配置された複数のティースと、前記ティースを外周部で連結するヨークと、前記ティース先端に設けられたティース先端幅広部と、隣あう前記ティース先端幅広部との間に設けられたスロットオープンとを有するステータコアと、前記ティースに絶縁物を介して施された３相巻線とからなるステータと、前記ステータ内周にわずかな空隙を介して対向して回転自在に保持されるとともに、複数極に着磁された永久磁石を少なくとも有するロータとで構成されるモータにおいて、前記ヨークは略円弧形状である２個の円弧状ヨークと、略直線形状である２個の直線状ヨークとが交互に接合されることによって構成され、前記２個の直線状ヨークは互いに平行であることによって前記ステータコアの外周形状は扁平形状であり、前記円弧状ヨークはそれぞれ１個のティースを有し、前記直線状ヨークはそれぞれ２個のティースを有し、前記円弧状ヨークに設けられたティース幅をＳ１、前記円弧状ヨークに設けられたティース長をＬ１とし、前記直線状ヨークに設けられたティース幅をＳ２、前記直線状ヨークに設けられたティース長をＬ２とし、前記円弧状ヨーク幅をＳ３、前記円弧状ヨーク長をＬ３、前記直線状ヨーク幅をＳ４、前記直線状ヨーク長をＬ４としたとき、前記円弧状ヨークに設けられたティースから前記円弧状ヨークを通り、前記直線状ヨークに設けられたティースに達する磁気抵抗Ｒ１をＲ１＝Ｌ１／Ｓ１＋Ｌ３／Ｓ３＋Ｌ２／Ｓ２とし、前記直線状ヨークに設けられたティースから前記直線状ヨークを通り、前記直線状ヨークに設けられた他方のティースに達する磁気抵抗Ｒ２をＲ２＝Ｌ２／Ｓ２＋Ｌ４／Ｓ４＋Ｌ２／Ｓ２とし、前記磁気抵抗Ｒ１とＲ２を等しくなるように、Ｓ１からＳ４、Ｌ１からＬ４を設定することを特徴とする。

図１は、本発明の第一の実施例を適応した、集中巻方式のブラシレスモータを示している。図１に示したように、本発明のモータは、ステータ１０とロータ（図示せず）よりなる。このロータは、ステータ１０の内周にわずかな空隙を介して対向して回転自在に保持され、複数極に着磁された永久磁石を有する。ステータ１０は、ステータ鉄心１１に設けられた２個の円弧状ヨーク１２と略環状の両端を切り落とした２個の直線状ヨーク１３と、円弧状ヨーク１２の中央に設けられたそれぞれ１個のティース１４と、直線状ヨーク１３に設けられたそれぞれ２個のティース１５からなる。また、ティース１４とティース１５の内径側先端には略回転方向に幅広となったティース先端幅広部１６、隣り合う各ティース先端幅広部間にはスロットオープン１７、隣り合う各ティース間にはスロット１８とスロット１９を有する。各ティースには巻線が施されており、巻線は、通常３相巻線が施される。

ティース１４の幅をＳ１、長さをＬ１とし、ティース１５の幅をＳ２、長さをＬ２とする。また、ヨーク１２の幅をＳ３、長さをＬ３、ヨーク１３の幅をＳ４、長さをＬ４とした場合、ティース１４から円弧状ヨーク１２を通り、ティース１５に達する磁気抵抗Ｒ１はＲ１＝Ｌ１／Ｓ１＋Ｌ３／Ｓ３＋Ｌ２／Ｓ２で表される。また、直線状ヨーク１３に設けられた一方のティース１５から直線状ヨーク１３を通り、この直線状ヨーク１３に設けられた他方のティース１５に達する磁気抵抗Ｒ２はＲ２＝Ｌ２／Ｓ２＋Ｌ４／Ｓ４＋Ｌ２／Ｓ２で表される。磁気抵抗Ｒ１とＲ２を等しくなるように、Ｓ１からＳ４、Ｌ１からＬ４を設定することで、磁気抵抗は等しくなり、インダクタンスのばらつきを低減することが可能である。

図２に従来の扁平型モータのインダクタンスと本発明を適用した扁平型モータのインダクタンスの比較を示す。図２より、本発明により、従来の扁平型モータインダクタンスが改善されたことが確認できる。

さらに、図３と図４にコギングトルクと誘起電圧波形を示す。図３より、本発明を適用した場合においても、コギングトルクに影響を与えないことが確認できる。また、図４より、誘起電圧波形にも影響を及ぼさない。

上記のように、インダクタンスのばらつきが改善できたことによって、制御性と起動性の高いモータを提供することができる。

図１の円弧状ヨーク１２の幅Ｓ３と、直線状ヨーク１３の幅Ｓ４が、異なる場合においても、磁気抵抗Ｒ１とＲ２はＲ１＝Ｌ１／Ｓ１＋Ｌ３／Ｓ３＋Ｌ２／Ｓ２、Ｒ２＝Ｒ１＝Ｌ２／Ｓ２＋Ｌ４／Ｓ４＋Ｌ２／Ｓ２で表されるため、磁気抵抗Ｒ１とＲ２を等しくなるように、Ｓ１からＳ４、Ｌ１からＬ４を設定することで、磁気抵抗は等しくすることが可能であり、インダクタンスのばらつきを低減することが可能である。

図１の円弧状ヨーク１２に設けられたティース１４の幅Ｓ１と、直線状ヨーク１３に設けられたティース１５の幅Ｓ２が、異なる場合においても、磁気抵抗Ｒ１とＲ２はＲ１＝Ｌ１／Ｓ１＋Ｌ３／Ｓ３＋Ｌ２／Ｓ２、Ｒ２＝Ｌ２／Ｓ２＋Ｌ４／Ｓ４＋Ｌ２／Ｓ２で表されるため、磁気抵抗Ｒ１とＲ２を等しくなるように、Ｓ１からＳ４、Ｌ１からＬ４を設定することで、磁気抵抗は等しくすることが可能であり、インダクタンスのばらつきを低減することが可能である。

図１のステータ１０が分割されていた場合や、分割部が面接触している場合においても、磁気抵抗Ｒ１とＲ２を等しくなるように、Ｓ１からＳ４、Ｌ１からＬ４を設定することで、磁気抵抗は等しくなり、インダクタンスのばらつきを低減することが可能である。

本発明は、家電製品や電装品の小型でスペースに制限があり、高出力が求められるモータに有効である。

本発明の実施例１におけるモータの断面図従来の扁平型モータと本発明を適用した扁平型モータのインダクタンスの比較を示すグラフ従来の扁平型モータと本発明を適用した扁平型モータのコギングトルクの比較を示すグラフ従来の扁平型モータと本発明を適用した扁平型モータの誘起電圧の比較を示すグラフ従来の丸型モータの断面図従来の扁平型モータの断面図従来の扁平型モータの断面図

符号の説明

１０ステータ
１１ステータ鉄心
１２円弧状ヨーク
１３直線状ヨーク
１４円弧部ティース
１５扁平部ティース
１６ティース先端幅広部
１７スロットオープン
１８スロット
１９扁平部スロット
Ｌ１１４の長さ
Ｌ２１５の長さ
Ｌ３１２の長さ
Ｌ４１３の長さ
Ｓ１１４の幅
Ｓ２１５の幅
Ｓ３１２の幅
Ｓ４１３の幅
１０１丸型ステータ
１０２ロータ
１０３ティース
１０４円弧状ヨーク
１０５ティース先端幅広部
１０６スロットオープン
１０７スロット
１０８絶縁物
１０９巻線
１１０ロータコア
１１１永久磁石
１１２軸
１１３扁平型ステータ
１１４直線状ヨーク

Claims

略放射状に配置された複数のティースと、前記ティースを外周部で連結するヨークと、前記ティース先端に設けられたティース先端幅広部と、隣あう前記ティース先端幅広部との間に設けられたスロットオープンとを有するステータコアと、前記ティースに絶縁物を介して施された３相巻線とからなるステータと、前記ステータ内周にわずかな空隙を介して対向して回転自在に保持されるとともに、複数極に着磁された永久磁石を少なくとも有するロータとで構成されるモータにおいて、前記ヨークは略円弧形状である２個の円弧状ヨークと、略直線形状である２個の直線状ヨークとが交互に接合されることによって構成され、前記２個の直線状ヨークは互いに平行であることによって前記ステータコアの外周形状は扁平形状であり、前記円弧状ヨークはそれぞれ１個のティースを有し、前記直線状ヨークはそれぞれ２個のティースを有し、前記円弧状ヨークに設けられたティース幅をＳ１、前記円弧状ヨークに設けられたティース長をＬ１とし、前記直線状ヨークに設けられたティース幅をＳ２、前記直線状ヨークに設けられたティース長をＬ２とし、前記円弧状ヨーク幅をＳ３、前記円弧状ヨーク長をＬ３、前記直線状ヨーク幅をＳ４、前記直線状ヨーク長をＬ４としたとき、前記円弧状ヨークに設けられたティースから前記円弧状ヨークを通り、前記直線状ヨークに設けられたティースに達する磁気抵抗Ｒ１をＲ１＝Ｌ１／Ｓ１＋Ｌ３／Ｓ３＋Ｌ２／Ｓ２とし、前記直線状ヨークに設けられたティースから前記直線状ヨークを通り、前記直線状ヨークに設けられた他方のティースに達する磁気抵抗Ｒ２をＲ２＝Ｌ２／Ｓ２＋Ｌ４／Ｓ４＋Ｌ２／Ｓ２とし、前記磁気抵抗Ｒ１とＲ２を等しくなるように、Ｓ１からＳ４、Ｌ１からＬ４を設定することを特徴としたモータ。
前記円弧状ヨークと前記直線状のヨークの幅が異なることを特徴とした請求項１に記載のモータ。
前記ティースの内少なくとも１個のティースの幅が異なることを特徴とした請求項１から請求項２のいずれかに記載のモータ。
前記ステータコアは前記直線状ヨークに設けられたコア分割部で２個のコアピースに分割されていることを特徴とした請求項１から請求項３のいずれかにに記載のモータ。
前記２個のコアピースは面接触して完全に磁気回路が構成されるよう組立てられていることを特徴とした請求項４に記載のモータ。
請求項１から請求項５のいずれか記載のモータを搭載した機器。