JP5324248B2 - motor - Google Patents

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Description

本発明は、部分的にコンシクエントポール型構造を採用したロータを備えるモータに関するものである。   The present invention relates to a motor having a rotor partially adopting a contiguous pole type structure.

従来より、モータに用いられるロータとしては、例えば特許文献1の第5図に示されているように、両磁極のマグネットをロータコアの外周面に固着されて構成されるSPM構造のロータや、同文献1の第8図に示されているように、省資源や低コスト等の観点から用いるマグネットを半分(単一磁極)とし、そのマグネットとロータコアに形成された突極とで構成されるコンシクエントポール構造のロータ等が知られている。   Conventionally, as a rotor used in a motor, for example, as shown in FIG. 5 of Patent Document 1, a rotor having an SPM structure in which magnets of both magnetic poles are fixed to an outer peripheral surface of a rotor core, As shown in FIG. 8 of Reference 1, the magnet used from the viewpoint of resource saving, low cost, etc. is halved (single magnetic pole), and it is composed of the magnet and salient poles formed on the rotor core. A rotor having a quantum pole structure is known.

特開2008−125203号公報JP 2008-125203 A

ところで、本発明者は、両磁極のマグネットを用いて構成される部分(第1構成部)とコンシクエントポールにて構成される部分(第2構成部)とを組み合わせたロータを構成することを検討している。その際、コンシクエントポールにて構成される第2構成部においてもう一方の磁極のマグネットを用いない分、ロータ全体のマグネット量が少なくなるため、回転トルクが小さくなる等、トルク特性が低下することを懸念している。   By the way, the present inventor configures a rotor that combines a part (first constituent part) constituted by using magnets of both magnetic poles and a part (second constituent part) constituted by a consequent pole. Are considering. At that time, in the second component composed of the consequent pole, the magnet quantity of the entire rotor is reduced by the amount that the magnet of the other magnetic pole is not used. Is concerned.

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、部分的にコンシクエントポール型構造を採用したロータを備えるモータにおいて、トルク特性の向上を図ることにある。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to improve torque characteristics in a motor including a rotor partially adopting a consequent pole type structure.

上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、ステータコアのティースにコイルが巻回されてなるステータと、ロータコアにマグネットが固定されてなるロータとを備えたモータであって、前記ロータは、N極及びS極のマグネットが周方向に交互に配置された第1構成部と、N極及びS極の一方側のマグネットが前記第1構成部の同極のマグネットと軸方向に並んで配置されるその一方側のマグネットと、他方側の磁極として機能する前記ロータコアに設けた突極とが周方向に交互に配置された第2構成部とを備えており、前記ロータの第2構成部が第1構成部よりも相対的に回転方向遅れ側にずらして配置されていることをその要旨とする。   In order to solve the above problems, the invention described in claim 1 is a motor including a stator in which a coil is wound around a tooth of a stator core, and a rotor in which a magnet is fixed to the rotor core. The rotor includes a first component portion in which N-pole and S-pole magnets are alternately arranged in the circumferential direction, and a magnet on one side of the N-pole and S-pole is axially aligned with the same-pole magnet in the first component portion. A second component part in which magnets on one side arranged side by side and salient poles provided on the rotor core functioning as magnetic poles on the other side are alternately arranged in the circumferential direction. The gist of the invention is that the two constituent parts are arranged so as to be shifted relative to the rotational direction delay side relative to the first constituent part.

この発明では、ロータは、両極のマグネットを使用した通常構成の第1構成部と、単極のマグネットのみを使用し他極は突極で構成したコンシクエントポール型の第2構成部とを備えて構成され、モータは、そのロータの第2構成部が第1構成部よりも相対的に回転方向遅れ側にずらして配置され構成される。ここで、コンシクエントポール型の第2構成部では通常構成の第1構成部と同様のマグネットトルクに加え、突極にてリラクタンストルクが生じるため、回転トルクの最大値が電流位相に対して進んで現れる。従って、上記のように第2構成部を第1構成部よりも相対的に回転方向遅れ側にずらして配置しモータを回転方向を限定して使用することで、通常構成の第1構成部における回転トルクの最大値と、コンシクエントポール型の第2構成部における回転トルクの最大値とを近接又は一致させることが可能となり、モータが発生する回転トルクの増大が可能となる。   In this invention, the rotor includes a first component having a normal configuration using a bipolar magnet, and a second component of a continuous pole type using only a single-pole magnet and the other pole being a salient pole. The motor is configured such that the second component of the rotor is shifted relative to the rotational direction delay side relative to the first component. Here, in the second component of the continuous pole type, in addition to the magnet torque similar to that of the first component of the normal configuration, reluctance torque is generated at the salient pole, so that the maximum value of the rotational torque advances with respect to the current phase. Appears at Therefore, as described above, the second component is shifted from the first component relative to the rotation direction delay side and the motor is used in a limited rotation direction. The maximum value of the rotational torque and the maximum value of the rotational torque in the second component of the continuous pole type can be brought close to or coincident with each other, and the rotational torque generated by the motor can be increased.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のモータにおいて、前記ロータが10磁極、前記ステータが12磁極で構成されるものであり、前記第1及び第2構成部のずらし角度θが、0°<θ<12°に設定されていることをその要旨とする。   According to a second aspect of the present invention, in the motor according to the first aspect, the rotor is composed of 10 magnetic poles and the stator is composed of 12 magnetic poles, and the shift angle θ between the first and second constituent parts is The gist is that 0 ° <θ <12 ° is set.

この発明では、ロータが10磁極、ステータが12磁極で構成されるモータにおいて、ロータの第1及び第2構成部のずらし角度θが、0°<θ<12°に設定されるため、モータが発生する回転トルクを大きくできる(図5参照)。   In the present invention, in the motor in which the rotor has 10 magnetic poles and the stator has 12 magnetic poles, the shift angle θ of the first and second components of the rotor is set to 0 ° <θ <12 °. The generated rotational torque can be increased (see FIG. 5).

請求項3に記載の発明は、請求項2に記載のモータにおいて、前記第1及び第2構成部のずらし角度θが、2.5°<θ<7.5°の範囲内に設定されていることをその要旨とする。   According to a third aspect of the present invention, in the motor according to the second aspect, the shift angle θ of the first and second components is set in a range of 2.5 ° <θ <7.5 °. The gist of this is.

この発明では、ロータの第1及び第2構成部のずらし角度θが、2.5°<θ<7.5°の範囲内に設定されるため、モータが発生する回転トルクを大きく、且つずらし角度θの設定にて増大が懸念されるコギングトルクを抑制できる(図5及び図6参照)。   In this invention, since the shift angle θ of the first and second components of the rotor is set within the range of 2.5 ° <θ <7.5 °, the rotational torque generated by the motor is increased and shifted. Cogging torque, which may be increased by setting the angle θ, can be suppressed (see FIGS. 5 and 6).

請求項4に記載の発明は、請求項2に記載のモータにおいて、前記第1及び第2構成部のずらし角度θが、5±1°又は10±1°の範囲内に設定されていることをその要旨とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the motor according to the second aspect, the shift angle θ of the first and second components is set within a range of 5 ± 1 ° or 10 ± 1 °. Is the gist.

この発明では、ロータの第1及び第2構成部のずらし角度θが、5±1°又は10±1°の範囲内に設定されるため、モータが発生する回転トルクを大きく、且つずらし角度θの設定にて増大が懸念されるコギングトルクをより十分に抑制できる(図5及び図6参照)。   In this invention, since the shift angle θ of the first and second components of the rotor is set within the range of 5 ± 1 ° or 10 ± 1 °, the rotational torque generated by the motor is increased and the shift angle θ With this setting, the cogging torque that is likely to increase can be more sufficiently suppressed (see FIGS. 5 and 6).

請求項5に記載の発明は、請求項2に記載のモータにおいて、前記第1及び第2構成部のずらし角度θが、5±1°の範囲内に設定されていることをその要旨とする。
この発明では、ロータの第1及び第2構成部のずらし角度θが、5±1°の範囲内に設定されるため、モータが発生する回転トルクをより大きく、且つずらし角度θの設定にて増大が懸念されるコギングトルクをより十分に抑制できる(図5及び図6参照)。
The gist of the invention of claim 5 is that, in the motor of claim 2, the shift angle θ of the first and second components is set within a range of 5 ± 1 °. .
In this invention, since the shift angle θ of the first and second components of the rotor is set within a range of 5 ± 1 °, the rotational torque generated by the motor can be increased and the shift angle θ can be set. The cogging torque that is concerned about the increase can be more sufficiently suppressed (see FIGS. 5 and 6).

本発明によれば、トルク特性が向上されるモータを提供することができる。   According to the present invention, a motor with improved torque characteristics can be provided.

本実施形態におけるブラシレスモータの径方向断面図であり、(a)はその第1構成部の断面図、(b)はその第2構成部の断面図である。It is radial direction sectional drawing of the brushless motor in this embodiment, (a) is sectional drawing of the 1st structure part, (b) is sectional drawing of the 2nd structure part. 同モータの軸方向断面図である。It is an axial sectional view of the motor. 同モータのロータの斜視図である。It is a perspective view of the rotor of the motor. ロータの第1,第2構成部の電流位相と回転トルクとの関係を示す波形図であり、(a)はその第1構成部の波形図、(b)は第2構成部の波形図、(c)は第1,第2構成部の磁極を一致させた場合の波形を重ねて示す波形図である。It is a waveform diagram showing the relationship between the current phase and the rotational torque of the first and second components of the rotor, (a) is a waveform diagram of the first component, (b) is a waveform diagram of the second component, (C) is a wave form diagram which overlaps and shows the waveform at the time of making the magnetic pole of the 1st and 2nd composition part correspond. 回転トルクに関してロータの第1,第2構成部の好適な相対ずらし角を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the suitable relative shift angle of the 1st, 2nd component part of a rotor regarding rotational torque. コギングトルクに関してロータの第1,第2構成部の好適な相対ずらし角を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the suitable relative shift angle of the 1st, 2nd structure part of a rotor regarding a cogging torque.

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図1(a)(b)及び図2は、本実施形態のブラシレスモータ10を示す。尚、図2はモータの軸方向断面を示し、図1(a)はその図2のA−A断面図、図1(b)はその図2のB−B断面図である。
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of the invention will be described with reference to the drawings.
1A, 1B, and 2 show a brushless motor 10 of the present embodiment. 2 shows a cross section in the axial direction of the motor, FIG. 1 (a) is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 2, and FIG. 1 (b) is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG.

本実施形態のブラシレスモータ10は、円環状をなすステータ11の内側にロータ21が回転可能に配置されたインナロータ型のブラシレスモータで構成されている。
ステータ11には、径方向内側に向けて延びる同形状の12個のティース12aが周方向に等角度間隔に設けられる円環状のステータコア12が用いられている。ステータコア12は、磁性金属板を軸方向に複数枚積層して構成される積層型コアよりなる。ステータコア12の各ティース12aには、個々にコイルが集中巻きにて巻回、この場合、U・V・W相の三相のコイル13u1〜13u4,13v1〜13v4,13w1〜13w4がそれぞれ所定箇所に巻回され、ステータ11側の磁極数が「12」として構成されている。
The brushless motor 10 of the present embodiment is configured by an inner rotor type brushless motor in which a rotor 21 is rotatably disposed inside an annular stator 11.
As the stator 11, an annular stator core 12 is used in which twelve teeth 12a having the same shape extending inward in the radial direction are provided at equal angular intervals in the circumferential direction. The stator core 12 is composed of a laminated core configured by laminating a plurality of magnetic metal plates in the axial direction. Each of the teeth 12a of the stator core 12 is individually wound with concentrated coils. In this case, three-phase coils 13u1 to 13u4, 13v1 to 13v4, 13w1 to 13w4 of U, V, and W phases are respectively provided at predetermined positions. The number of magnetic poles wound around the stator 11 is set to “12”.

前記コイルの巻回態様について、本実施形態では、各相4個ずつ合計12個のコイル13u1〜13u4,13v1〜13v4,13w1〜13w4を有し、同相の2個が隣接するようにU相、V相、W相、U相、V相、W相の順に巻回されている。同相の隣同士ではコイル巻回方向が逆とされ、また180°対向位置同士でもコイル巻回方向が逆とされている。   About the winding aspect of the coil, in this embodiment, each phase has four coils 13u1 to 13u4, 13v1 to 13v4, 13w1 to 13w4 in total, and U phase so that two of the same phase are adjacent to each other. It is wound in the order of V phase, W phase, U phase, V phase, and W phase. The coil winding direction is reversed between adjacent in-phases, and the coil winding direction is also reversed between the 180 ° facing positions.

ステータ11は、一端が開放形状をなす有底円筒状のハウジング15の内周面にその開放部15aから挿入され圧入又は焼き嵌めにより固定されている。尚、ハウジング15を磁気回路の一部として構成してもよく、また磁気回路に含まない構成とすることもできる。ハウジング15の開放部15aには円板状のエンドフレーム16が装着され、該エンドフレーム16にてハウジング15の開放部15aが閉塞されている。ハウジング15の底部15bの中央部及びエンドフレーム16の中央部には、ロータ21の回転軸26を回転可能に支持するための軸受17,18がそれぞれ備えられている。   The stator 11 is inserted into the inner peripheral surface of a bottomed cylindrical housing 15 having an open shape at one end from the open portion 15a and is fixed by press-fitting or shrink fitting. The housing 15 may be configured as a part of the magnetic circuit, or may be configured not to be included in the magnetic circuit. A disc-shaped end frame 16 is attached to the open portion 15 a of the housing 15, and the open portion 15 a of the housing 15 is closed by the end frame 16. Bearings 17 and 18 for rotatably supporting the rotating shaft 26 of the rotor 21 are provided at the center of the bottom 15b of the housing 15 and the center of the end frame 16, respectively.

ロータ21は、軸方向に第1構成部21Aと第2構成部21Bとの2つの構成が組み合わされ回転軸26に固定されて構成されている。第1構成部21Aは、前記ステータコア12の軸方向長さの1/2をなし該ステータコア12の対向部位における軸方向一方側に配置され、軸方向長さが同じく1/2の第2構成部21Bは、第1構成部21Aと連続させてステータコア12の対向部位における軸方向他方側に配置されている。   The rotor 21 is configured by combining two configurations of the first component 21A and the second component 21B in the axial direction and being fixed to the rotary shaft 26. 21 A of 1st structure parts are arrange | positioned in the axial direction one side in the location where the stator core 12 opposes 1/2 of the axial direction length of the said stator core 12, and 2nd structure part whose axial direction length is also 1/2 21B is arranged on the other side in the axial direction at the opposed portion of the stator core 12 so as to be continuous with the first component 21A.

第1構成部21Aでは、磁性金属板材を複数枚積層してなる円筒状のロータコア22を有し、該ロータコア22は回転軸26に圧入固定されている。ロータコア22の外周面には、周方向に磁極が交互となるようにN極及びS極の合計10個のマグネット23n,23sがそれぞれ固着され(SPM構造)、この第1構成部21Aにおける磁極数は「10」として構成されている。マグネット23n,23sは、径方向視で矩形状、軸方向視で周方向に一定厚さの円弧状をなし、36°の等角度間隔に並んで配置されている。マグネット23n,23sは、径方向の着磁がなされたラジアル配向磁石が用いられている。   The first component 21 </ b> A has a cylindrical rotor core 22 formed by laminating a plurality of magnetic metal plate materials, and the rotor core 22 is press-fitted and fixed to a rotating shaft 26. A total of 10 magnets 23n and 23s of N poles and S poles are fixed to the outer peripheral surface of the rotor core 22 so that the magnetic poles alternate in the circumferential direction (SPM structure), and the number of magnetic poles in the first component 21A Is configured as “10”. The magnets 23n and 23s have a rectangular shape when viewed in the radial direction and an arc shape with a constant thickness in the circumferential direction when viewed in the axial direction, and are arranged side by side at equal angular intervals of 36 °. As the magnets 23n and 23s, radial oriented magnets that are magnetized in the radial direction are used.

第2構成部21Bでは、磁性金属板材を複数枚積層して構成され、72°の等角度間隔に5個の突極24aを有する略円筒状のロータコア24が用いられ、該ロータコア24は、前記ロータコア22と同じ軸方向長さで該ロータコア22と一体に連結されて共に回転軸26に圧入固定されている。ロータコア24に一体に形成される突極24aは、マグネット23n(23s,25n)と同一形状とされている。また、突極24aは、前記第1構成部21AのS極のマグネット23sと軸方向に並ぶように設けられている。   The second component 21B is formed by laminating a plurality of magnetic metal plate materials, and a substantially cylindrical rotor core 24 having five salient poles 24a at equal angular intervals of 72 ° is used. The rotor core 22 is integrally connected to the rotor core 22 with the same axial length as the rotor core 22 and is press-fitted and fixed to the rotary shaft 26 together. The salient poles 24a formed integrally with the rotor core 24 have the same shape as the magnets 23n (23s, 25n). The salient pole 24a is provided so as to be aligned with the S pole magnet 23s of the first component 21A in the axial direction.

ロータコア22の各突極24a間の凹所には、N極のみの合計5個のマグネット25n(前記マグネット23nと一体でも可)がそれぞれ固着、この場合、72°の等角度間隔にそれぞれ固着されている。マグネット25nは、前記マグネット23n,23sと同一形状で同じくラジアル配向磁石が用いられている。この第2構成部21Bにおいても、N極のマグネット25nにて磁極数が「5」、結果的にS極となる突極24a(所謂コンシクエントポール)にて磁極数が「5」で合計「10」の磁極が構成されている。   In the recesses between the salient poles 24a of the rotor core 22, a total of five magnets 25n (only the magnet 23n can be integrated) having only N poles are fixed, and in this case, they are fixed at equal angular intervals of 72 °. ing. The magnet 25n has the same shape as the magnets 23n and 23s, and the same radial orientation magnet is used. Also in the second component 21B, the number of magnetic poles is “5” by the N-pole magnet 25n, and the number of magnetic poles is “5” by the salient pole 24a (so-called contiguous pole) that eventually becomes the S-pole. 10 "magnetic poles are constructed.

ところで、本実施形態のモータ10は、ロータ21の回転方向を一方向として使用する用途向けに構成されるものであり、図1及び図3に示すように、ロータ21の第2構成部21Bが第1構成部21Aよりも相対的に所定角度(相対ずらし角度)θだけ回転方向遅れ側にずらして配置されてなる。即ち、第2構成部21BのN極のマグネット25nと突極24aとがそれぞれ第1構成部21AのN極のマグネット23nとS極のマグネット23sとよりも各磁極中心が相対的に回転方向遅れ側にずらされている。   By the way, the motor 10 of the present embodiment is configured for an application in which the rotational direction of the rotor 21 is used as one direction. As shown in FIGS. 1 and 3, the second component 21 </ b> B of the rotor 21 is configured as follows. The first component 21A is disposed so as to be shifted relative to the rotational direction delay side by a predetermined angle (relative shift angle) θ relative to the first component 21A. That is, the N pole magnet 25n and the salient pole 24a of the second component 21B are relatively delayed in the rotation direction of the respective magnetic pole centers than the N pole magnet 23n and the S pole magnet 23s of the first component 21A, respectively. It is shifted to the side.

ここで、図4(a)は、通常構成の第1構成部21Aの回転トルクの波形を示し、図4(b)は、コンシクエントポール型の第2構成部21Bにおける回転トルクの波形を示す。図4(c)は、第1,第2構成部21A,21Bの磁極を一致させた場合の各回転トルクの波形を重ねて示している。   Here, FIG. 4A shows a waveform of the rotational torque of the first component 21A having the normal configuration, and FIG. 4B shows a waveform of the rotational torque of the second component 21B having the continuous pole type. . FIG. 4C shows the waveforms of the respective rotational torques when the magnetic poles of the first and second components 21A and 21B are made coincident with each other.

図4(a)に示すように、第1構成部21A単体では、コイル供給電流の電流位相と回転トルクとに位相ずれは生じない。これに対し、図4(b)に示すように、第2構成部21B単体では、コイル供給電流の電流位相とマグネット25nに関する回転トルク(同図一点鎖線)との位相ずれは生じないが、突極24aにはそのマグネット25nの作用によるマグネットトルクの他にリラクタンストルク(同図二点鎖線)が生じるため、結果的にコイル供給電流の電流位相に対して発生する第2構成部21B単体の回転トルク(同図実線)はその最大値が進んだ位置(回転方向側にずれた位置)に現れる。つまり、図4(c)に示すように、第1,第2構成部21A,21Bの磁極を一致させる単純な配置とすると、各構成部21A,21Bにて生じるそれぞれの回転トルクの最大値にずれが生じるため、合成時に無駄が生じ、合成回転トルク(図示略)の最大値が若干小さくなる。   As shown in FIG. 4A, the first component 21A alone does not cause a phase shift between the current phase of the coil supply current and the rotational torque. On the other hand, as shown in FIG. 4B, the second component 21B alone does not cause a phase shift between the current phase of the coil supply current and the rotational torque (the dashed line in the figure) of the magnet 25n. In addition to the magnet torque generated by the action of the magnet 25n, reluctance torque (two-dot chain line) is generated in the pole 24a. As a result, the rotation of the second component 21B alone generated with respect to the current phase of the coil supply current Torque (solid line in the figure) appears at a position where the maximum value has advanced (position shifted in the direction of rotation). In other words, as shown in FIG. 4C, when the magnetic poles of the first and second component parts 21A and 21B are made to coincide with each other, the maximum values of the respective rotational torques generated in the component parts 21A and 21B are obtained. Since deviation occurs, waste occurs during synthesis, and the maximum value of the combined rotational torque (not shown) is slightly reduced.

図5は、第1,第2構成部21A,21Bの相対ずらし角度θ(電気角)とその回転トルクとの関係を示している。同図5に示すように、合成回転トルクは、相対ずらし角度θが5°付近で最大値を示し、その前後においては5°から離間するにつれ次第に小さくなる。そして、相対ずらし角度θを0°とした場合の合成回転トルクを「1」とすると、相対ずらし角度θが0°<θ<12°の範囲で「1」より大きくなり、合成回転トルクが増大することがわかる。これは、図4(c)にて示すように、第1構成部21Aに対して第2構成部21Bの回転トルクが進むのを考慮し、第1構成部21Aに対して第2構成部21Bを遅れ側にずらして配置することで、各構成部21A,21Bの回転トルクの最大値が近接又は一致するようになるためである。   FIG. 5 shows the relationship between the relative shift angle θ (electrical angle) of the first and second components 21A and 21B and the rotational torque. As shown in FIG. 5, the combined rotational torque shows the maximum value when the relative shift angle θ is around 5 °, and gradually decreases before and after the relative shift angle θ from 5 °. If the combined rotational torque when the relative shift angle θ is 0 ° is “1”, the relative shift angle θ is larger than “1” in the range of 0 ° <θ <12 °, and the combined rotational torque increases. I understand that As shown in FIG. 4C, this is because the rotational torque of the second component 21B advances relative to the first component 21A, and the second component 21B relative to the first component 21A. This is because the maximum values of the rotational torques of the constituent portions 21A and 21B come close to or coincide with each other by shifting them to the delay side.

更に図6においては、第1,第2構成部21A,21Bの相対ずらし角度θ(電気角)とコギングトルクとの関係を示している。同図6に示すように、コギングトルクは、相対ずらし角度θに対し、約2.5°の倍数の角度で最大値、約5°の倍数の角度で最小値となるような正弦波状に変化している。同図6より、相対ずらし角度θが2.5°<θ<7.5°の範囲内では、上記の合成回転トルクが大きく、且つコギングトルクが最大値よりも小さくなる好ましい範囲である。また、相対ずらし角度θが4〜6°(5±1°)の範囲α1内と9〜11°(10±1°)の範囲α2内では、上記の合成回転トルクが大きく、且つコギングトルクが最大値の約半分以下になる好ましい範囲である。特に、上記の合成回転トルクは5°付近で最大値となるため、相対ずらし角度θを4〜6°(5±1°)の範囲α1内に設定するとコギングトルクの増大も抑制できてより好ましい範囲と言える。   Further, FIG. 6 shows the relationship between the relative shift angle θ (electrical angle) of the first and second components 21A and 21B and the cogging torque. As shown in FIG. 6, the cogging torque changes in a sinusoidal shape such that the cogging torque has a maximum value at a multiple of about 2.5 ° and a minimum value at a multiple of about 5 ° with respect to the relative shift angle θ. doing. As shown in FIG. 6, when the relative shift angle θ is in the range of 2.5 ° <θ <7.5 °, the above-described combined rotational torque is large and the cogging torque is smaller than the maximum value. In addition, when the relative shift angle θ is within a range α1 of 4 to 6 ° (5 ± 1 °) and within a range α2 of 9 to 11 ° (10 ± 1 °), the combined rotational torque is large and the cogging torque is large. This is a preferable range that is about half or less of the maximum value. In particular, the combined rotational torque has a maximum value in the vicinity of 5 °. Therefore, it is more preferable to set the relative shift angle θ within the range α1 of 4 to 6 ° (5 ± 1 °) because the increase in cogging torque can be suppressed. The range.

これらから、本実施形態に用いるロータ21は、第1,第2構成部21A,21Bの相対ずらし角度θが4〜6°(5±1°)の範囲α1内のいずれかの角度に設定され、回転トルクをより大きく、且つ相対ずらし角度θの設定にて増大が懸念されるコギングトルクをより十分に抑制する構成とされている。   Accordingly, in the rotor 21 used in the present embodiment, the relative shift angle θ of the first and second components 21A and 21B is set to any angle within the range α1 of 4 to 6 ° (5 ± 1 °). Further, the configuration is such that the cogging torque, which is likely to increase when the rotational torque is increased and the relative shift angle θ is set, is more sufficiently suppressed.

次に、本実施形態の特徴的な作用効果を記載する。
(1)本実施形態では、ロータ21は、両極のマグネット23n,23sを使用した通常構成の第1構成部21Aと、単極のマグネット25nのみを使用し他極は突極24aで構成したコンシクエントポール型の第2構成部21Bとを備えて構成され、モータ10は、そのロータ21の第2構成部21Bが第1構成部21Aよりも相対的に回転方向遅れ側にずらして配置され構成されている。即ち、コンシクエントポール型の第2構成部21Bでは、通常構成の第1構成部21Aと同様のマグネットトルクに加え、突極24aにてリラクタンストルクが生じることで回転トルクの最大値が電流位相に対して進んで現れるため(図4参照)、第2構成部21Bが第1構成部21Aよりも相対的に回転方向遅れ側にずらして配置され、本実施形態ではそのずらし角度θが、5±1°の範囲α1内のいずれかに設定されている。これにより、回転方向を限定してモータ10を使用することで、各構成部21A,21Bにおける回転トルクの最大値が略一致してその合成回転トルク(モータ10の発生回転トルク)をより大きくでき、且つずらし角度θの設定にて増大が懸念されるコギングトルクをその最大値の約半分以下に十分に抑制することができる(図5及び図6参照)。
Next, characteristic effects of the present embodiment will be described.
(1) In this embodiment, the rotor 21 includes a first component 21A having a normal configuration that uses magnets 23n and 23s of both poles, and a continuity that uses only a single-pole magnet 25n and the other poles are salient poles 24a. The motor 10 includes a second component 21B of a Quant Pole type, and the motor 10 is configured such that the second component 21B of the rotor 21 is shifted relative to the rotation direction delay side relative to the first component 21A. Has been. That is, in the continuous pole type second component 21B, in addition to the magnet torque similar to the first component 21A having the normal configuration, the reluctance torque is generated at the salient pole 24a, so that the maximum value of the rotational torque is changed to the current phase. The second component 21B is arranged so as to be relatively shifted from the first component 21A toward the rotation direction delay side, and in this embodiment, the shift angle θ is 5 ±. It is set to any one within the range α1 of 1 °. As a result, by using the motor 10 with the rotation direction limited, the maximum value of the rotation torque in each of the components 21A and 21B can be substantially matched, and the combined rotation torque (rotation torque generated by the motor 10) can be further increased. In addition, the cogging torque, which is likely to increase when the shift angle θ is set, can be sufficiently suppressed to about half or less of the maximum value (see FIGS. 5 and 6).

尚、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、ロータ21の第1,第2構成部21A,21Bのずらし角度θを4〜6°(5±1°)の範囲内で設定したが、図5及び図6から効果のある角度、例えば0°<θ<12°や2.5°<θ<7.5°、θ=9〜11°(10±1°)等の範囲内のいずれかの角度に設定してもよい。
In addition, you may change embodiment of this invention as follows.
In the above embodiment, the shift angle θ of the first and second components 21A and 21B of the rotor 21 is set within the range of 4 to 6 ° (5 ± 1 °). A certain angle, for example, 0 ° <θ <12 °, 2.5 ° <θ <7.5 °, θ = 9 to 11 ° (10 ± 1 °), etc. Good.

・上記実施形態では、ロータ21を1つずつの第1及び第2構成部21A,21Bで構成したが、少なくとも一方側を2以上の分割構成とし、適宜組み合わせて構成してもよい。また、第2構成部21Bを2分割以上とした場合では、使用するマグネットの磁極を同磁極とせず適宜異ならせてもよい。   In the above embodiment, the rotor 21 is configured by the first and second components 21A and 21B one by one. However, at least one of the rotors may be divided into two or more, and may be combined appropriately. Moreover, when the 2nd structure part 21B is made into 2 or more division | segmentation, the magnetic pole of the magnet to be used may be changed suitably instead of making it the same magnetic pole.

・上記実施形態のマグネット23n,23s,25nにおいて、第1及び第2構成部21A,21B間に、例えば空隙や非磁性材料よりなる磁気的な離間部を設けてもよい。このようにすれば、第1構成部21Aのマグネット23sから第2構成部21Bの突極24aへの漏れ磁束の低減が可能となる。   In the magnets 23n, 23s, and 25n of the above embodiment, a magnetic separation portion made of, for example, a gap or a nonmagnetic material may be provided between the first and second constituent portions 21A and 21B. In this way, it is possible to reduce the leakage flux from the magnet 23s of the first component 21A to the salient pole 24a of the second component 21B.

・上記実施形態では、ロータコア22,24及びステータコア12を磁性金属板材の積層にて構成したが、このような積層型のコアに限らず、例えば磁性粉体の成形にてコアを構成してもよい。   In the above-described embodiment, the rotor cores 22 and 24 and the stator core 12 are configured by stacking magnetic metal plate materials. However, the core is not limited to such a stacked core but may be configured by molding magnetic powder, for example. Good.

・上記実施形態では、ステータ11側の磁極数が「12」、ロータ21側の磁極数が「10」で構成されているが、ステータ11側の磁極数及びロータ21側の磁極数をそれぞれ適宜変更した構成としてもよい。   In the above embodiment, the number of magnetic poles on the stator 11 side is “12” and the number of magnetic poles on the rotor 21 side is “10”, but the number of magnetic poles on the stator 11 side and the number of magnetic poles on the rotor 21 side are appropriately set. A modified configuration may be used.

10…ブラシレスモータ(モータ)、12…ステータコア、12a…ティース、13u1〜13u4,13v1〜13v4,13w1〜13w4…コイル、21…ロータ、21A…第1構成部、21B…第2構成部、22,24…ロータコア、23n,23s,25n…マグネット、24a…突極。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Brushless motor (motor), 12 ... Stator core, 12a ... Teeth, 13u1-13u4, 13v1-13v4, 13w1-13w4 ... Coil, 21 ... Rotor, 21A ... 1st structure part, 21B ... 2nd structure part, 22, 24 ... rotor core, 23n, 23s, 25n ... magnet, 24a ... salient pole.

Claims (5)

ステータコアのティースにコイルが巻回されてなるステータと、ロータコアにマグネットが固定されてなるロータとを備えたモータであって、
前記ロータは、
N極及びS極のマグネットが周方向に交互に配置された第1構成部と、
N極及びS極の一方側のマグネットが前記第1構成部の同極のマグネットと軸方向に並んで配置されるその一方側のマグネットと、他方側の磁極として機能する前記ロータコアに設けた突極とが周方向に交互に配置された第2構成部と
を備えており、
前記ロータの第2構成部が第1構成部よりも相対的に回転方向遅れ側にずらして配置されていることを特徴とするモータ。
A motor including a stator in which a coil is wound around teeth of a stator core and a rotor in which a magnet is fixed to the rotor core;
The rotor is
A first component in which N-pole and S-pole magnets are alternately arranged in the circumferential direction;
A magnet provided on one side of the N-pole and the S-pole is provided on the rotor core that functions as a magnet on the one side, which is arranged side by side in the axial direction with the magnet on the same pole of the first component. And a second component portion alternately arranged in the circumferential direction with poles,
The motor is characterized in that the second component of the rotor is arranged so as to be relatively shifted from the first component toward the rotational direction delay side.
請求項1に記載のモータにおいて、
前記ロータが10磁極、前記ステータが12磁極で構成されるものであり、
前記第1及び第2構成部のずらし角度θが、0°<θ<12°に設定されていることを特徴とするモータ。
The motor according to claim 1,
The rotor is composed of 10 magnetic poles, and the stator is composed of 12 magnetic poles,
The motor is characterized in that the shift angle θ of the first and second components is set to 0 ° <θ <12 °.
請求項2に記載のモータにおいて、
前記第1及び第2構成部のずらし角度θが、2.5°<θ<7.5°の範囲内に設定されていることを特徴とするモータ。
The motor according to claim 2,
The motor is characterized in that the shift angle θ of the first and second components is set in a range of 2.5 ° <θ <7.5 °.
請求項2に記載のモータにおいて、
前記第1及び第2構成部のずらし角度θが、5±1°又は10±1°の範囲内に設定されていることを特徴とするモータ。
The motor according to claim 2,
The motor characterized in that the shift angle θ of the first and second components is set within a range of 5 ± 1 ° or 10 ± 1 °.
請求項2に記載のモータにおいて、
前記第1及び第2構成部のずらし角度θが、5±1°の範囲内に設定されていることを特徴とするモータ。
The motor according to claim 2,
The motor characterized in that the shift angle θ of the first and second components is set in a range of 5 ± 1 °.
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