JP6012046B2 - Brushless motor - Google Patents
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Description
本発明は、ブラシレスモータに関する。 The present invention relates to a brushless motor.
一般に、巻線を施すためにコア鉄心にスロットを設けて突極構造にしたモータは、突極構造ではないモータに比べて巻線に多くの界磁磁束を鎖交させることができるため、小型、軽量で大きな出力が得られるモータとなる。 In general, a motor with a salient pole structure by providing a slot in the core core for winding is more compact than a motor without a salient pole structure because more field magnetic flux can be linked to the winding. It is a motor that is lightweight and can provide a large output.
しかし、コア鉄心が突極構造の場合にはコア鉄心が磁気的に不均一な構造であるため、例えば永久磁石などにより構成される界磁部との相互作用によってコギングトルクが発生し、トルク変動の要因となってモータ性能を低下させる。このため、コギングトルクの低減を図ったコア鉄心形状が数多く提案されている。例えば、下記特許文献１によれば、永久磁石と向かい合う突極の表面に複数の溝を形成してコギングトルクの低減を図ったモータが提案されている。 However, when the core core has a salient pole structure, the core core has a magnetically non-uniform structure. For example, cogging torque is generated due to the interaction with the field part composed of permanent magnets, etc. Cause the motor performance to deteriorate. For this reason, a number of core iron core shapes that reduce cogging torque have been proposed. For example, according to Patent Document 1 below, a motor is proposed in which a plurality of grooves are formed on the surface of a salient pole facing a permanent magnet to reduce cogging torque.
図７は、特許文献１に記載のモータの構造を示す断面図である。図７に示すモータ５０はアウターロータ型で、回転子は８極の磁極を有する永久磁石５３と、永久磁石５３を固定するハブ５４を有する。固定子は、固定子鉄心５１とステータコイル５５から構成される。 FIG. 7 is a cross-sectional view showing the structure of the motor described in Patent Document 1. The motor 50 shown in FIG. 7 is an outer rotor type, and the rotor has a permanent magnet 53 having eight magnetic poles and a hub 54 for fixing the permanent magnet 53. The stator includes a stator core 51 and a stator coil 55.
固定子鉄心５１は、６個の突極５８と磁路を構成するヨーク５９とからなっており、隣接する突極５８の間にはスロット５７が形成され、突極５８にはステータコイル５５が巻回されている。永久磁石５３と向かい合う突極端５２の表面には、突極５８の中央に近い２ヶ所に補正溝５６を設けている。この補正溝５６を設けたことにより、コギングトルクを補正し滑らかな回転を得ている。 The stator core 51 includes six salient poles 58 and a yoke 59 constituting a magnetic path. A slot 57 is formed between adjacent salient poles 58, and a stator coil 55 is disposed on the salient poles 58. It is wound. On the surface of the salient extreme 52 facing the permanent magnet 53, two correction grooves 56 are provided near the center of the salient pole 58. By providing the correction groove 56, the cogging torque is corrected to obtain a smooth rotation.
しかしながら、永久磁石５３と向かい合う突極端５２の表面に２ヶ所の補正溝５６を設けた特許文献１に記載されたモータ５０の構成によれば、補正溝５６の深さによっては突極端５２の補正溝５６の箇所で断面積が減少することにより磁気飽和して磁気抵抗が増加し、その結果、モータ出力が低下することもある。 However, according to the configuration of the motor 50 described in Patent Document 1 in which the two correction grooves 56 are provided on the surface of the protrusion 52 facing the permanent magnet 53, the correction of the protrusion 52 is performed depending on the depth of the correction groove 56. When the cross-sectional area is reduced at the location of the groove 56, magnetic saturation occurs and magnetic resistance increases, and as a result, the motor output may decrease.
本発明は、上記した課題を解決するためになされたものであり、ステータコアの突極が磁気飽和することなく、コギングトルクを低減することができるブラシレスモータを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problem, and an object of the present invention is to provide a brushless motor capable of reducing cogging torque without causing magnetic salutation of salient poles of a stator core.
上記した課題を解決するために、本発明は、複数極に着磁された円筒状の永久磁石からなる界磁部を備えるロータと、前記ロータの回転軸を回動可能に支持する環状部から径外方に放射状に延伸され、前記永久磁石と対向して配置される突極を備えるとともに、前記突極の間にスロットを有するステータとから構成されるブラシレスモータにおいて、前記突極は、先端に周方向に広がった極歯部が一体に形成され、前記極歯部は、周方向の中央位置に設けられ、先端が、前記永久磁石の内周面に沿って前記ロータの回転中心から所定の曲率半径の円弧部を有する凸部と、前記凸部の両側に設けられ、径方向に所定の深さを有し、前記突極の中心線に略直交する方向に沿って切り欠かれた一対の切り欠き部と、周方向の中央位置から両端にそれぞれ突出して設けられ、前記永久磁石に対向する各先端部がそれぞれ前記凸部と同じ曲率半径の円弧部を有する一対の極歯端部とを具備し、前記切り欠き部の深さは少なくとも前記永久磁石と前記凸部の円弧部との間で形成されるギャップ長と同じであって、前記凸部の前記ロータの回転中心から見た角度が１０．５度〜１２度の範囲に設定されていることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the present invention includes a rotor including a field magnet portion made of a cylindrical permanent magnet magnetized with a plurality of poles, and an annular portion that rotatably supports the rotation shaft of the rotor. A brushless motor comprising a salient pole that extends radially outward and is disposed to face the permanent magnet, and a stator having a slot between the salient poles, wherein the salient pole has a tip A pole tooth portion extending in the circumferential direction is integrally formed, the pole tooth portion is provided at a central position in the circumferential direction, and a tip is predetermined from the rotation center of the rotor along the inner circumferential surface of the permanent magnet. A convex portion having an arc portion with a radius of curvature, and provided on both sides of the convex portion, having a predetermined depth in the radial direction, and notched along a direction substantially perpendicular to the center line of the salient pole A pair of cutouts and it from the central position in the circumferential direction to the ends A pair of pole tooth ends each having a circular arc portion having the same radius of curvature as that of the convex portion, and each of the tip portions facing the permanent magnet has a depth of at least the notch portion. It is the same as the gap length formed between the permanent magnet and the arc portion of the convex portion, and the angle of the convex portion as viewed from the rotation center of the rotor is set in the range of 10.5 degrees to 12 degrees. It is characterized by.
また、上記本発明において、前記凸部の前記ロータの回転中心から見た角度範囲が１１度近傍に設定されていることを特徴とする。 In the present invention, the angular range of the convex portion as viewed from the rotation center of the rotor is set to about 11 degrees.
また、上記本発明において、前記永久磁石は、８極着磁で、前記突極は６個有することを特徴とする。 In the present invention, the permanent magnet is 8 pole magnetized and has 6 salient poles.
本発明によれば、ステータコアの突極が磁気飽和することなく、コギングトルクを低減することができるブラシレスモータを提供可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide a brushless motor that can reduce cogging torque without magnetic saturation of salient poles of the stator core.
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、本実施形態という）について詳細に説明する。なお、本実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ番号を付している。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, a mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as this embodiment) will be described in detail with reference to the drawings. Note that the same numbers are assigned to the same elements throughout the description of the present embodiment.
（一実施形態の構成）
図１は、本発明の一実施形態に係るブラシレスモータ１の構造を示す断面図である。図１では、特にブラシレスモータ１の回転軸の軸方向から見た断面図を示している。図１に示すように、本実施形態のブラシレスモータ１は、ステータ２とロータ３を備え、ロータ３の内側にステータ２が配置された３相のアウターロータ型ブラシレスモータである。
(Configuration of one embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of a brushless motor 1 according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 shows a cross-sectional view as seen from the axial direction of the rotation shaft of the brushless motor 1. As shown in FIG. 1, the brushless motor 1 of the present embodiment is a three-phase outer rotor brushless motor that includes a stator 2 and a rotor 3, and the stator 2 is disposed inside the rotor 3.
ロータ３は、カップ状のロータヨーク４と、円筒状の永久磁石（以下、マグネットと称する）５からなり、マグネット５はロータヨーク４の内周面に固着されている。マグネット５は、Ｎ極とＳ極が同じピッチで交互に８極に着磁されている。このように、ロータ３は、複数極に着磁されたマグネット５からなる界磁部を備えた構成である。 The rotor 3 includes a cup-shaped rotor yoke 4 and a cylindrical permanent magnet (hereinafter referred to as a magnet) 5, and the magnet 5 is fixed to the inner peripheral surface of the rotor yoke 4. In the magnet 5, the N pole and the S pole are alternately magnetized to 8 poles at the same pitch. As described above, the rotor 3 has a configuration including a field portion including the magnets 5 magnetized to a plurality of poles.
ステータ２は、軟磁性材料、例えば、ケイ素鋼板、電磁鋼板などからなるコアをロータ３の回転軸（図示せず）の軸方向に所定枚数、積層したステータコア６を備える。ステータコア６は、ロータ３の回転軸を回動可能に支持する環状部７から径外方に等しい角度で放射状に延伸する６個の突極８を有する。 The stator 2 includes a stator core 6 in which a predetermined number of cores made of a soft magnetic material, such as a silicon steel plate or an electromagnetic steel plate, are stacked in the axial direction of a rotation shaft (not shown) of the rotor 3. The stator core 6 has six salient poles 8 that extend radially from the annular portion 7 that rotatably supports the rotating shaft of the rotor 3 at an angle equal to the outer diameter.
各突極８にはコイル１１が巻回されている。それぞれの突極８の先端には周方向に広がった極歯部９が一体に形成されている。そして、隣接する極歯部９の間にはスロット１０が設けられる。 A coil 11 is wound around each salient pole 8. A pole tooth portion 9 extending in the circumferential direction is integrally formed at the tip of each salient pole 8. A slot 10 is provided between the adjacent pole teeth 9.
図２は、図１に示すブラシレスモータ１の極歯部９近傍の構造を示す拡大図である。図２に示すように、極歯部９は、マグネット５と対向する外周部分が極歯面９Ａとされている。極歯部９の極歯面９Ａには、周方向の中央付近に凸部１２が形成されるとともに、該凸部１２の両側にはそれぞれ径方向に所定の深さｔを有する一対の切り欠き部１３、１３が形成される。 FIG. 2 is an enlarged view showing a structure in the vicinity of the pole tooth portion 9 of the brushless motor 1 shown in FIG. As shown in FIG. 2, the pole tooth portion 9 has an outer peripheral portion facing the magnet 5 as a pole tooth surface 9 </ b> A. On the pole tooth surface 9A of the pole tooth portion 9, a convex portion 12 is formed near the center in the circumferential direction, and a pair of notches having a predetermined depth t in the radial direction on both sides of the convex portion 12 respectively. Portions 13 and 13 are formed.
一対の切り欠き部１３、１３は、突極８の中心線ａに対して略直交するように切り欠きを形成している。この一対の切り欠き部１３、１３の形成によって、極歯部９の底部両端には、凸部１２と一体とされ、先端が、それぞれ、マグネット５との対向位置まで伸びる極歯端部１４、１５が形成される。 The pair of notches 13 and 13 form notches so as to be substantially orthogonal to the center line a of the salient pole 8. By forming the pair of notches 13 and 13, the pole tooth end 9 is integrated with the convex portion 12 at both ends of the bottom portion of the pole tooth portion 9, and the tip ends are extended to positions facing the magnet 5, respectively. 15 is formed.
ここで、凸部１２と極歯端部１４、１５は、それぞれ、先端が円弧状の形状を有している。これにより、凸部１２の先端と極歯端部１４、１５の先端には、それぞれ、円弧部１２ａ、１４ａ、１５ａが形成される。 Here, each of the convex portion 12 and the pole tooth end portions 14 and 15 has a circular arc shape at the tip. Thereby, circular arc part 12a, 14a, 15a is formed in the front-end | tip of the convex part 12, and the front-end | tip of the pole tooth edge parts 14 and 15, respectively.
ここで、凸部１２の円弧部１２ａと、端部１４、１５の円弧部１４ａ、１５ａは同じ回転中心Ｏ、すなわち、ロータ３の回転中心Ｏから同じ曲率半径を有する円の円弧を形成している。この円は、マグネット５の内周面と同心である。これにより、凸部１２の円弧部１２ａと、端部１４、１５の円弧部１４ａ、１５ａは、マグネット５との間に所定のギャップ長ｇを有している。 Here, the arc portion 12 a of the convex portion 12 and the arc portions 14 a and 15 a of the end portions 14 and 15 form the same rotation center O, that is, an arc of a circle having the same curvature radius from the rotation center O of the rotor 3. Yes. This circle is concentric with the inner peripheral surface of the magnet 5. Thus, the arc portion 12 a of the convex portion 12 and the arc portions 14 a and 15 a of the end portions 14 and 15 have a predetermined gap length g between the magnet 5.
図２に示す極歯部９の構成は、言い換えれば、マグネット５の内周面に対する距離（ギャップ）が一定である円弧状の外周面を、突極８の周方向の中心位置の両側で、それぞれ、径方向に所定の深さｔで突極８の中心線ａと略直交する方向に切り欠いて形成した一対の切り欠き部１３、１３と、一対の切り欠き部１３、１３を形成することにより突極８の周方向の中央位置に形成され、先端部が円弧部１２ａを有する凸部１２と、切り欠き部１３、１３により突極８の周方向の両端部にそれぞれ形成され、先端部が円弧部１４ａ、１５ａを有する極歯端部１４、１５を有する構成である。 2, in other words, the arcuate outer peripheral surface having a constant distance (gap) to the inner peripheral surface of the magnet 5 on both sides of the center position in the circumferential direction of the salient pole 8 A pair of cutout portions 13 and 13 and a pair of cutout portions 13 and 13 are formed by cutting out in a direction substantially orthogonal to the center line a of the salient pole 8 at a predetermined depth t in the radial direction. Thus, the salient pole 8 is formed at the center in the circumferential direction, and the tip is formed at both ends of the salient pole 8 in the circumferential direction by the convex portion 12 having the arc portion 12a and the notches 13 and 13, respectively. The portion has pole tooth end portions 14 and 15 having arc portions 14a and 15a.
かかる構成を有する本実施形態のブラシレスモータ１において、上記切り欠き部１３の深さｔは、凸部１２の円弧部１２ａとマグネット５との間（端部１４の円弧部１４ａ、若しくは端部１５の円弧部１５ａとマグネット５との間）のギャップ長ｇと同じ寸法に設定している。 In the brushless motor 1 of this embodiment having such a configuration, the depth t of the notch 13 is set between the arc portion 12a of the convex portion 12 and the magnet 5 (the arc portion 14a of the end portion 14 or the end portion 15). Of the arc portion 15a and the magnet 5) is set to the same dimension as the gap length g.
上記寸法に設定される本実施形態のブラシレスモータ１のステータ構造は、後述するように（図３〜図６参照）、コギングトルクを低減するのに有用である。コギングトルクは、非励磁状態で回転子を動かした際に発生する磁気吸引力のことであり、制御を行う上では外乱要因となるため、極力小さくすることが望まれる。コギングトルクは、コア鉄心の形状の改良などにより低減できるが（上記特許文献１参照）、極歯面の断面積の形状によっては磁気飽和し磁気抵抗が増すこともある。 The stator structure of the brushless motor 1 of the present embodiment set to the above dimensions is useful for reducing the cogging torque, as will be described later (see FIGS. 3 to 6). The cogging torque is a magnetic attractive force generated when the rotor is moved in a non-excited state, and is a disturbance factor in performing control, so it is desired to reduce it as much as possible. The cogging torque can be reduced by improving the shape of the core core (see Patent Document 1). However, depending on the shape of the cross-sectional area of the pole tooth surface, magnetic saturation may occur and the magnetic resistance may increase.
本実施形態では、上述したように切り欠き部１３の深さｔと、凸部１２の円弧部１２ａとマグネット５との間のギャップ長ｇを同じ寸法に設定することにより磁気飽和を起こり難くしている。本実施形態に係るブラシレスモータ１のステータ構造におけるコギングトルク低減作用について、図３〜図６を参照して以下に詳しく述べる。 In the present embodiment, as described above, by setting the depth t of the notch portion 13 and the gap length g between the arc portion 12a of the convex portion 12 and the magnet 5 to the same dimension, magnetic saturation is less likely to occur. ing. The cogging torque reducing action in the stator structure of the brushless motor 1 according to the present embodiment will be described in detail below with reference to FIGS.
図３は、本実施形態に係るブラシレスモータ１のステータ２において、突極８の極歯部９の極歯面９Ａに設けた凸部１２の上記回転中心Ｏからの角度θとコギングトルクの関係を示した図である。特に、凸部１２の上記回転中心Ｏからの角度θを１０°（度）〜１４°の範囲で可変させたときのコギングトルクの値と逆起電力の値を示している。 FIG. 3 shows the relationship between the angle θ from the rotation center O of the convex portion 12 provided on the pole tooth surface 9A of the pole tooth portion 9 of the salient pole 8 and the cogging torque in the stator 2 of the brushless motor 1 according to the present embodiment. FIG. In particular, the values of cogging torque and back electromotive force when the angle θ of the convex portion 12 from the rotation center O is varied in the range of 10 ° (degrees) to 14 ° are shown.
図３からも明らかなように、凸部１２の上記回転中心Ｏからの角度θとコギングトルクの関係は、角度θが、θ＝１２°よりも大きくなるとコギングトルクが増加する傾向にあり、角度θが約１１°付近でコギングトルクが最小となる傾向を示している。 As is apparent from FIG. 3, the relationship between the angle θ of the convex portion 12 from the rotation center O and the cogging torque tends to increase when the angle θ is larger than θ = 12 °. The cogging torque tends to be minimum when θ is about 11 °.
また、図３においては、逆起電力の観点からみると、凸部１２の上記回転中心Ｏからの角度θが大きくなるに従って、凸部１２の円弧部１２ａの面積が増加することにより、凸部１２の円弧部１２ａに流れ込む有効磁束が増加するため逆起電力が増加し、ひいてはモータトルクも増加する。 Further, in FIG. 3, from the viewpoint of the counter electromotive force, as the angle θ of the convex portion 12 from the rotation center O increases, the area of the circular arc portion 12a of the convex portion 12 increases, so that the convex portion Since the effective magnetic flux flowing into the 12 arc portions 12a increases, the back electromotive force increases, and the motor torque also increases.
また、切り欠き部１３の深さｔを小さくすると、極歯端部１４、１５の円弧部１４ａ、１５ａの面積も増加することにより、円弧部１４ａ、１５ａへ入り込む有効磁束が増加して逆起電力が増加する。この結果、モータトルクも増加する傾向を示すことになる。その反面、切り欠き部１３の深さｔを小さくすると、有効磁束の影響を受け、切り欠き部１３の深さｔ＝１．２ｍｍの場合よりもコギングトルクは増加することになり、好ましくない。 Further, when the depth t of the notch portion 13 is reduced, the area of the arc portions 14a and 15a of the pole tooth end portions 14 and 15 is also increased, so that the effective magnetic flux entering the arc portions 14a and 15a is increased and the back electromotive force is increased. Electric power increases. As a result, the motor torque tends to increase. On the other hand, if the depth t of the notch 13 is reduced, the cogging torque is increased as compared with the case where the depth t = 1.2 mm of the notch 13 due to the effect of the effective magnetic flux.
したがって、切り欠き部１３の深さｔを、凸部１２の円弧部１２ａとマグネット５間のギャップ長ｇよりも大きくすれば、有効磁束が減少するためコギングトルクを減少できる。その一方で、逆起電力が減少する結果、モータトルクが減少する。このため、切り欠き部１３の深さｔをギャップ長ｇよりも大きくする場合には、逆起電力が減少することからモータトルクとの関係を考慮して適宜設定する必要がある。 Therefore, if the depth t of the notch portion 13 is made larger than the gap length g between the arc portion 12a of the convex portion 12 and the magnet 5, the effective magnetic flux is reduced, so that the cogging torque can be reduced. On the other hand, as a result of the reduction of the back electromotive force, the motor torque is reduced. For this reason, when the depth t of the notch 13 is made larger than the gap length g, the counter electromotive force decreases, so it is necessary to set it appropriately in consideration of the relationship with the motor torque.
図４は、凸部１２の上記回転中心Ｏからの角度θが１０°のときのコギングトルクの特性を示すグラフである。図５は、凸部１２の上記回転中心Ｏからの角度θが１４°のときのコギングトルクの特性を示すグラフである。図６は、凸部１２の上記回転中心Ｏからの角度θが１１°のときのコギングトルクの特性を示すグラフである。図４〜図６は、特に、ロータ３の１回転の内、１２０°までのコギングトルクを示した図である。 FIG. 4 is a graph showing the cogging torque characteristics when the angle θ of the convex portion 12 from the rotation center O is 10 °. FIG. 5 is a graph showing the characteristics of the cogging torque when the angle θ from the rotation center O of the convex portion 12 is 14 °. FIG. 6 is a graph showing the characteristics of the cogging torque when the angle θ from the rotation center O of the convex portion 12 is 11 °. 4 to 6 are diagrams showing the cogging torque up to 120 ° in one rotation of the rotor 3.
コギングトルクは、マグネット５の磁極数とスロット１０の数との最小公倍数の周期が１回転あたりに発生することが知られている。本実施形態のブラシレスモータ１の場合、マグネット５の磁極数は８極で、スロット１０は６であるため、その最小公倍数２４の周期が１回転あたりに発生する。 As for the cogging torque, it is known that a cycle of the least common multiple of the number of magnetic poles of the magnet 5 and the number of slots 10 is generated per one rotation. In the case of the brushless motor 1 of the present embodiment, the number of magnetic poles of the magnet 5 is 8 and the number of the slots 10 is 6. Therefore, the cycle of the least common multiple 24 is generated per rotation.
例えば、図４に示すように、凸部１２の上記回転中心Ｏからの角度θが１０°の時におけるコギングトルク（ｐｅａｋ ｔｏ ｐｅａｋ）の値は約５．４×１０−３Ｎｍである。また、図５に示すように、凸部１２の上記回転中心Ｏからの角度θが１４°の時におけるコギングトルク（ｐｅａｋ ｔｏ ｐｅａｋ）の値は約１０．６×１０−３Ｎｍである。この時のコギングトルクの波形は、凸部１２の上記回転中心Ｏからの角度θが１０°の場合（図３参照）とは逆位相の波形になっている。 For example, as shown in FIG. 4, the value of the cogging torque (peak to peak) when the angle θ from the rotation center O of the convex portion 12 is 10 ° is about 5.4 × 10 −3 Nm. Further, as shown in FIG. 5, the value of cogging torque (peak to peak) when the angle θ of the convex portion 12 from the rotation center O is 14 ° is about 10.6 × 10 −3 Nm. The waveform of the cogging torque at this time is a waveform having an opposite phase to that when the angle θ of the convex portion 12 from the rotation center O is 10 ° (see FIG. 3).
また、図６に示すように、凸部１２の上記回転中心Ｏからの角度θが１１°の時におけるコギングトルク（ｐｅａｋ ｔｏ ｐｅａｋ）の値は約１．６×１０−４Ｎｍである。つまり、凸部１２の上記回転中心Ｏからの角度θが１１°の時には、凸部１２の上記回転中心Ｏからの角度θが１０°の時、１４°の時に比べてコギングトルクの値を大きく減少できることがわかる。 Further, as shown in FIG. 6, the value of cogging torque (peak to peak) when the angle θ of the convex portion 12 from the rotation center O is 11 ° is about 1.6 × 10 −4 Nm. That is, when the angle θ of the convex portion 12 from the rotation center O is 11 °, the cogging torque value is larger when the angle θ of the convex portion 12 from the rotation center O is 10 ° than when the angle θ is 14 °. It can be seen that it can be reduced.
以上の結果から、突極８の極歯部９における切り欠き部１３の深さｔを、少なくとも極歯部９の凸部１２の円弧部１２ａとの間のギャップ長ｇと同じ深さに設定するとともに、凸部１２の上記回転中心Ｏからの角度θを１０．５°〜１２°の範囲に設定すれば、極歯部９で磁気飽和することなく、コギングトルクを減少することができる。そして、より好ましくは、凸部１２の上記回転中心Ｏからの角度θを１１°近傍に設定する（図６参照）ことによりコギングトルクを大きく減少できるブラシレスモータ１を提供することができる。 From the above results, the depth t of the notch portion 13 in the pole tooth portion 9 of the salient pole 8 is set to at least the same depth as the gap length g between the arc portion 12a of the convex portion 12 of the pole tooth portion 9. In addition, if the angle θ of the convex portion 12 from the rotation center O is set in the range of 10.5 ° to 12 °, the cogging torque can be reduced without magnetic saturation at the pole tooth portion 9. More preferably, the brushless motor 1 can be provided in which the cogging torque can be greatly reduced by setting the angle θ of the convex portion 12 from the rotation center O to about 11 ° (see FIG. 6).
（一実施形態の効果）
上述したように、本実施形態のブラシレスモータ１は、ステータ２のコア鉄心の形状に関し、突極８の極歯部９に、周方向の中央位置に設けられ、先端が、マグネット５の内周面に沿ってロータ３の上記回転中心Ｏから所定の曲率半径の円弧部１２ａを有する凸部１２と、凸部１２の両側に設けられ、径方向に深さｔを有し、突極８中心線に略直交する方向に沿って切り欠かれた一対の切り欠き部１３、１３と、周方向の中央位置から両端にそれぞれ突出して設けられ、マグネット５に対向する各先端部がそれぞれ凸部１２と同じ曲率半径の円弧部１４ａ、１５ａを有する一対の極歯端部１４、１５とを具備する。
(Effect of one embodiment)
As described above, the brushless motor 1 according to the present embodiment relates to the shape of the core core of the stator 2, and is provided at the pole tooth portion 9 of the salient pole 8 at the center position in the circumferential direction. A convex portion 12 having an arc portion 12a having a predetermined radius of curvature from the rotation center O of the rotor 3 along the surface, and provided on both sides of the convex portion 12, having a depth t in the radial direction, and having a salient pole 8 center. A pair of cutout portions 13 and 13 cut out along a direction substantially orthogonal to the line, and protruding from the center position in the circumferential direction to both ends, and each tip portion facing the magnet 5 is a convex portion 12. And a pair of pole tooth end portions 14 and 15 having arc portions 14a and 15a having the same radius of curvature.
そのうえで、切り欠き部１３、１３の深さは少なくともマグネットと凸部１２の円弧部１２ａとの間で形成されるギャップ長ｇと同じであって凸部１２のロータ３の上記回転中心Ｏから見た角度が１０．５度〜１２度の範囲に設定されている構造としたものである。かかる構成によれば、極歯部９で磁気飽和することなく、コギングトルクを減少することができる。 In addition, the depth of the notches 13 and 13 is at least the same as the gap length g formed between the magnet and the arc portion 12a of the convex portion 12, and is viewed from the rotation center O of the rotor 3 of the convex portion 12. The angle is set in the range of 10.5 degrees to 12 degrees. According to this configuration, the cogging torque can be reduced without magnetic saturation at the pole tooth portion 9.
以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されないことは言うまでもない。上記実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。またその様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。 As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was explained in full detail, it cannot be overemphasized that the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the above-described embodiments. Further, it is apparent from the scope of the claims that the embodiments added with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.
例えば、本実施形態では、マグネット５の磁極数が８、突極８、及びスロット１０がそれぞれ６個のブラシレスモータ１の例を挙げているが、磁極数、突極８及びスロット１０の数に制限されることなく、上述した切り欠き部１３、１３の深さ、及び凸部１２のロータ３の回転中心Ｏから見た角度の設定が適用できる。
For example, in the present embodiment, the example of the brushless motor 1 in which the number of magnetic poles of the magnet 5 is 8, the number of salient poles 8 and the number of slots 10 is 6, but the number of magnetic poles, the number of salient poles 8 and the number of slots 10 is given. Without limitation, the above-described setting of the depth of the notches 13 and 13 and the angle of the convex portion 12 viewed from the rotation center O of the rotor 3 can be applied.
１ ブラシレスモータ
２ ステータ
３ ロータ
４ ロータヨーク
５ マグネット
６ ステータコア
７ 環状部
８ 突極
９ 極歯部
９Ａ 極歯面
１０ スロット
１１ コイル
１２ 凸部
１２ａ 円弧部
１３ 切り欠き部
１４ 極歯端部
１４ａ 円弧部
１５ 極歯端部
１５ａ 円弧部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Brushless motor 2 Stator 3 Rotor 4 Rotor yoke 5 Magnet 6 Stator core 7 Annular part 8 Salient pole 9 Polar tooth part 9A Polar tooth surface 10 Slot 11 Coil 12 Convex part 12a Arc part 13 Notch part 14 Polar tooth end part 14a Arc part
15 pole tooth end 15a arc portion
Claims (3)
前記突極は、先端に周方向に広がった極歯部が一体に形成され、
前記極歯部は、
周方向の中央位置に設けられ、先端が、前記永久磁石の内周面に沿って前記ロータの回転中心から所定の曲率半径の円弧部を有する凸部と、
前記凸部の両側に設けられ、径方向に所定の深さを有し、前記突極の中心線に略直交する方向に沿って切り欠かれた一対の切り欠き部と、
周方向の中央位置から両端にそれぞれ突出して設けられ、前記永久磁石に対向する各先端部がそれぞれ前記凸部と同じ曲率半径の円弧部を有する一対の極歯端部と
を具備し、
前記切り欠き部の深さは少なくとも前記永久磁石と前記凸部の円弧部との間で形成されるギャップ長と同じであって、前記凸部の前記ロータの回転中心から見た角度が１０．５度〜１２度の範囲に設定されていることを特徴とするブラシレスモータ。 A rotor having a field magnet portion made of a cylindrical permanent magnet magnetized with a plurality of poles; and a radially extending radially outward portion from an annular portion that rotatably supports the rotating shaft of the rotor; In a brushless motor comprising salient poles arranged opposite to each other, and a stator having a slot between the salient poles,
The salient pole is integrally formed with a pole tooth portion extending in the circumferential direction at the tip,
The pole tooth portion is
A convex portion provided at a central position in the circumferential direction, the tip having an arc portion having a predetermined radius of curvature from the rotation center of the rotor along the inner peripheral surface of the permanent magnet;
A pair of notch portions provided on both sides of the convex portion, having a predetermined depth in the radial direction, and notched along a direction substantially perpendicular to the center line of the salient pole;
A pair of pole tooth ends provided to project from both ends from the center position in the circumferential direction, each tip portion facing the permanent magnet having an arc portion having the same radius of curvature as the convex portion, and
The depth of the notch is at least the same as the gap length formed between the permanent magnet and the arc of the projection, and the angle of the projection viewed from the rotation center of the rotor is 10. A brushless motor characterized by being set in a range of 5 to 12 degrees.
The brushless motor according to claim 1, wherein the permanent magnet is 8-pole magnetized and has 6 salient poles.
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