JP5641517B2 - ブラシレスモータ - Google Patents
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Description
(1)ロータヨーク102の内側に内側磁石107や内側ステータコア108等を配置するためには、ロータヨーク102を大径に形成しなければならずブラシレスモータ全体が大型になってしまう。また、モータのステータコア内径を小さくして、溝面積を増やし、巻数を増やしてトルクの増大を図ろうとすると、ステータ溝数が多いモータでは、溝形状が細長形状となり、内径部に近いほど細くなることから、ステータコア内径を小さくしても巻線スペースとして有効に増加しないことが多い。逆に、ステータ溝数が少ないモータでは、ステータコア内径を小さくすると巻線の有効スペースは増やすことができるが、それによって巻数を増やすと、一つのコイルが発生する電機子反作用起磁力が増大し、超過トルク時の減磁耐量が減少してしまい過負荷に弱いモータとなる。それを補うために磁石の肉厚を増やすなどの技術的配慮を実施すると磁石の接着部の径寸法はますます小さくなるので高トルク時に磁石の接着層に加わる応力が増大してしまう。従って、過負荷に弱いモータになる。また、内側磁石107及び内側ステータコア108により、コギングトルクが増加する虞がある。
前記外側ステータコイルと前記内側ステータコイルの各相を直列に接続し、かつ前記外側磁石の永久磁石の極数と前記内側磁石の永久磁石の極数を同数に形成したブラシレスモータにおいて、
前記外側ステータコア・コイル集合体の溝数をNS1とし、前記内側ステータコア・コイル集合体の溝数をNS2としたとき、NS1>NS2であることを特徴とする。
前記外側ステータコイルと前記内側ステータコイルの各相を直列に接続し、かつ前記外側磁石の永久磁石の極数と前記内側磁石の永久磁石の極数を同数に形成するとともに、前記外側磁石及び/又は前記内側磁石に対向する外側ステータコアをスキューしたブラシレスモータにおいて、
前記外側磁石のスキュー角をθ1とし、前記内側磁石のスキュー角をθ2としたとき、0°≦θ1≦θ2とし、又は、前記外側磁石及び/又は前記内側磁石をスキューする代わりに前記外側磁石及び/又は前記内側磁石に対向する外側ステータコアをスキューしたことを特徴とするブラシレスモータ。
特に、中口径モータにおいて、内側のステータコアの巻線スペースがとり難くなりがちになることに起因し、トルクの増え方が少ない割にコストばかりが増えてしまう傾向が強まるが、本発明は外側ステータコア・コイル集合体の溝数をNS1とし、前記内側ステータコア・コイル集合体の溝数をNS2としたとき、NS1>NS2としたので前記コストの増大を低く抑えるとともに、巻線有効スペースを確保し易くなる。
(2)外側ステータコアと内側ステータコアに、両者の相対位置を規定して組み立てるためのピン穴を設けたので、これを基準に組み立てることにより両者の位相を容易に一致させることができる。
(3)外側磁石と内側磁石のそれぞれにおいて、スキュー着磁するとともに、外側磁石の永久磁石と内側磁石の永久磁石の位置を周方向にずらして配置したので、外側磁石と内側磁石を個々にスキュー着磁したのと相俟って、コギングトルクの発生をより効果的に抑制することができる。
(4)外側磁石のスキュー角θ1とし、内側磁石のスキュー角θ2とした場合において、0°<θ1<θ2としたので、前記したNS1>NS2に対応させてコギングトルクを低減させることができる。なお、θ1はスキューしない0°を含むものとしている。又は、外側磁石及び/又は内側磁石の永久磁石をスキューする代わりに、外側磁石及び/又は内側磁石に対向する外側ステータコアをスキューすることにより、外側磁石及び/又は内側磁石の永久磁石をスキューしたのと同様の効果を得ることができる。
(5)外側磁石や内側磁石が小口径や中口径の場合には、製造の容易なラジアル異方性円筒型磁石が使用される。大口径化するとラジアル異方性円筒型磁石の製造限界や膨張係数の鉄と磁石の違いにより実現が困難となるのでセグメント状分割磁石を使うことになるが、セグメント磁石はスキュー着磁が困難であるから磁石ではスキューせずにステータコア側でスキューするか、又はアキシャル方向にも分割して階段状に磁石をスキュー配置することになる。この場合に、これら多数の磁石を磁石支持板を介してロータヨークの周面に固定するのであるが、磁石支持板に磁石を位置決めして取り付ける磁石取付溝を設けたので、多数極の等配精度とスキュー角精度を確保し、作業性を向上させることができる。
2…ブラケット
3…フレーム
4…軸受
5…出力軸
6…ロータヨーク
7…外周側磁石
8…外側ステータコア
9…外側ステータコイル
10…外側ステータコア・コイル集合体
11…外側モータ部
12…内周側磁石
13…内側ステータコア
14…内側ステータコイル
15…内側ステータコア・コイル集合体
16…内側モータ部
17…ピン穴
18…永久磁石
21…セグメント磁石
22…磁石支持板(位置決め用積層補助部材)
23…磁石取付溝
24…位置決めピン挿入溝
25…位置決めピン
26…セグメント磁石
27…磁石支持板(位置決め用積層補助部材)
28…磁石取付溝
29…位置決めピン挿入溝
Claims (7)
- フレームを取り付けたブラケットに軸受を介して回転自在に取り付けられた出力軸に円筒型のロータヨークを取り付け、該ロータヨークの外側に外側磁石を配置し、該外側磁石の外側に所定のギャップをもって外側ステータコアと外側ステータコイルからなる外側ステータコア・コイル集合体を配置するとともに、前記ロータヨークの内側には内側磁石を配置し、該内側磁石の内側に所定のギャップをもって内側ステータコアと内側ステータコイルからなる内側ステータコア・コイル集合体を配置し、
前記外側ステータコイルと前記内側ステータコイルの各相を直列に接続し、かつ前記外側磁石の永久磁石の極数と前記内側磁石の永久磁石の極数を同数に形成したブラシレスモータにおいて、
前記外側ステータコア・コイル集合体の溝数をNS1とし、前記内側ステータコア・コイル集合体の溝数をNS2としたとき、NS1>NS2であることを特徴とするブラシレスモータ。 - 前記外側ステータコアと前記内側ステータコアは、互いの相対位置を規定して前記フレームに組み付けるためのピン穴を備えていることを特徴とする請求項1に記載のブラシレスモータ。
- 前記外側磁石と前記内側磁石は、互いの永久磁石の位置を周方向にずらして配置されていることを特徴とする請求項1又は2に記載のブラシレスモータ。
- 前記外側磁石のスキュー角をθ1とし、前記内側磁石のスキュー角をθ2としたとき、0°<θ1<θ2とし、又は、前記外側磁石及び/又は前記内側磁石をスキューする代わりに前記外側磁石及び/又は前記内側磁石に対向する外側ステータコアをスキューしたことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のブラシレスモータ。
- 前記外側磁石及び/又は前記内側磁石は、ラジアル異方性円筒型磁石又はセグメント状分割磁石であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のブラシレスモータ。
- 前記セグメント状分割磁石は、多数のセグメント磁石と、これら多数のセグメント磁石を前記ロータヨークの周面に固定する磁石支持板と、からなり、前記磁石支持板は、前記セグメント磁石を位置決めして取り付ける磁石取付溝を備えていることを特徴とする請求項5に記載のブラシレスモータ。
- フレームを取り付けたブラケットに軸受を介して回転自在に取り付けられた出力軸に円筒型のロータヨークを取り付け、該ロータヨークの外側に外側磁石を配置し、該外側磁石の外側に所定のギャップをもって外側ステータコアと外側ステータコイルからなる外側ステータコア・コイル集合体を配置するとともに、前記ロータヨークの内側には内側磁石を配置し、該内側磁石の内側に所定のギャップをもって内側ステータコアと内側ステータコイルからなる内側ステータコア・コイル集合体を配置し、
前記外側ステータコイルと前記内側ステータコイルの各相を直列に接続し、かつ前記外側磁石の永久磁石の極数と前記内側磁石の永久磁石の極数を同数に形成したブラシレスモータにおいて、
前記外側磁石のスキュー角をθ1とし、前記内側磁石のスキュー角をθ2としたとき、0°≦θ1≦θ2とし、又は、前記外側磁石及び/又は前記内側磁石をスキューする代わりに前記外側磁石及び/又は前記内側磁石に対向する外側ステータコアをスキューしたことを特徴とするブラシレスモータ。
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