JP6100538B2 - motor - Google Patents
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Description
本発明は、モータに関する。 The present invention relates to a motor.
従来、振動を低減するためにコギングトルクを抑えることを目的として、ステータに溝部を形成するものが知られている(例えば特許文献1参照)。 Conventionally, for the purpose of suppressing the cogging torque in order to reduce the vibration, there has been known one in which a groove is formed in the stator (for example, see Patent Document 1).
ところで、上記のようなモータでは、溝部を形成してコギングトルクの抑制を図っている。しかしながら、コギングトルクを利用してロータ位置の保持をする場合には前述のようにコギングトルクを抑えることは逆効果となる。 By the way, in the motor as described above, a groove is formed to suppress the cogging torque. However, when the rotor position is held using the cogging torque, it is counterproductive to suppress the cogging torque as described above.
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、コギングトルクによるロータの保持力を向上できるモータを提供することにある。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a motor capable of improving the holding force of the rotor by cogging torque.
上記課題を解決するモータは、径方向に延びるティースを周方向に複数有するステータコア、及び前記ティースに巻装される巻線を有するステータと、複数の磁極を有するロータとを備えたモータであって、前記ロータの極数を2n(但しnは自然数)、前記ステータのスロット数を3nとして極数とスロット数の比が2:3となるように構成され、前記各ティースの先端部表面における周方向略中心に、軸方向に沿った溝部が1つ形成されており、前記ロータは、それぞれ略円板状のコアベースの外周部に、等間隔に複数の爪状磁極が径方向外側に突出されるとともに軸方向に延出形成され、互いのコアベースが対向されつつ爪状磁極が周方向に交互に配置された第1及び第2ロータコアと、前記コアベース同士の軸方向の間に配置され、前記軸方向に磁化されることで、第1ロータコアの前記爪状磁極を第1の磁極として機能させ、前記第2ロータコアの前記爪状磁極を第2の磁極として機能させる界磁磁石と、隣り合う前記第1ロータコアの前記爪状磁極と前記第2ロータコアの前記爪状磁極との周方向の間に配置された極間磁石と、を備えており、前記ロータは、隣り合う前記第1ロータコアの前記爪状磁極と前記第2ロータコアの前記爪状磁極との周方向の間の幅であって且つ前記極間磁石の周方向幅が、前記ティースの先端部における前記溝部を挟んだ周方向両側の部分の一方の周方向幅よりも小さい。
この構成によれば、極数とスロット数の比が2:3となるように構成されたモータにおいて、ティースの先端部表面における周方向略中心に溝部を形成することで、図3〜5に示すようにコギングトルクを向上させることができる。これにより、ロータの保持力を高めることができる。また、爪状磁極を有する第1及び第2ロータコアで界磁磁石を挟む、所謂ランデル型構造のロータにおいて、コギングトルクを増加させてロータの保持力向上を行うことができる。
Motor to achieve the above SL problem, there teeth extending radially circumferential direction on the stator core having a plurality, and a stator having a winding which is wound around the teeth, the motor comprising a rotor having a plurality of magnetic poles The number of poles of the rotor is 2n (where n is a natural number), the number of slots of the stator is 3n, and the ratio of the number of poles to the number of slots is 2: 3. A groove portion extending in the axial direction is formed at substantially the center in the circumferential direction, and each of the rotors has a plurality of claw-shaped magnetic poles on the outer peripheral portion of the substantially disk-shaped core base at equal intervals on the outer side in the radial direction. Between the first and second rotor cores that are projected and extended in the axial direction, and in which the claw-shaped magnetic poles are alternately arranged in the circumferential direction with the core bases facing each other, and the axial direction between the core bases Arranged, By being magnetized in the axial direction, the claw-shaped magnetic pole of the first rotor core functions as a first magnetic pole, and the field magnet that functions the claw-shaped magnetic pole of the second rotor core as a second magnetic pole is adjacent to An interpole magnet disposed between the claw-shaped magnetic poles of the matching first rotor core and the claw-shaped magnetic poles of the second rotor core, wherein the rotor is adjacent to the first rotor core. The circumferential direction width of the claw-shaped magnetic pole of the second rotor core and the claw-shaped magnetic pole of the second rotor core, and the circumferential width of the interpolar magnet sandwiches the groove portion at the tip of the teeth. It is smaller than the circumferential width of one of the portions on both sides.
According to this configuration, in the motor configured so that the ratio of the number of poles to the number of slots is 2: 3, the groove is formed at the substantially center in the circumferential direction on the surface of the tip of the tooth, thereby obtaining the configuration shown in FIGS. As shown, the cogging torque can be improved. Thereby, the retention strength of the rotor can be increased. Further, in a so-called Landel-type rotor in which a field magnet is sandwiched between first and second rotor cores having claw-shaped magnetic poles, the cogging torque can be increased to improve the holding power of the rotor.
上記モータにおいて、前記溝部の前記周方向中心を通る溝部中心線と、前記ティースの周方向中心を通るティース中心線とがなす角度をaとしたとき、前記溝部は、−24/n≦a≦24/nの範囲となるように形成されることが好ましい。 In the motor, when the angle formed by the groove center line passing through the circumferential center of the groove and the tooth center line passing through the circumferential center of the teeth is a, the groove is −24 / n ≦ a ≦. It is preferably formed so as to be in the range of 24 / n.
この構成によれば、前述の周方向略中心の範囲として、−24/n≦a≦24/nの範囲とすることで、図3(a)に示すようにコギングトルクを向上させることができ、ロータの保持力を高めることができる。 According to this configuration, the cogging torque can be improved as shown in FIG. 3A by setting the range of approximately −24 / n ≦ a ≦ 24 / n as the range of the substantially center in the circumferential direction described above. The holding power of the rotor can be increased.
上記モータにおいて、前記溝部は、前記溝部中心線と前記ティース中心線とがなす前記角度aが0度であることが好ましい。
この構成によれば、溝部を前記角度a=0、即ちティースの周方向中心に形成することで、図3(a)に示すようにコギングトルクを更に向上させることができ、ロータの保持力を更に高めることができる。
In the motor, it is preferable that the groove part has an angle a of 0 degrees formed by the groove center line and the teeth center line.
According to this configuration, the groove portion is formed at the angle a = 0, that is, at the center in the circumferential direction of the teeth, so that the cogging torque can be further improved as shown in FIG. It can be further increased.
上記モータにおいて、前記溝部の周方向幅をb、前記スロットの開口幅をWとしたとき、前記溝部は、0.25≦b/W≦2.0の範囲となるように形成されることが好ましい。 In the motor, when the circumferential width of the groove is b and the opening width of the slot is W, the groove may be formed in a range of 0.25 ≦ b / W ≦ 2.0. preferable.
この構成によれば、0.25≦b/W≦2.0の範囲となるように溝部を形成することで、図4(a)に示すようにコギングトルク向上に寄与でき、ロータの保持力を高めることができる。 According to this configuration, by forming the groove so as to be in the range of 0.25 ≦ b / W ≦ 2.0, the cogging torque can be improved as shown in FIG. Can be increased.
上記モータにおいて、前記溝部は、1.5≦b/W≦2.0の範囲となるように形成されることが好ましい。
この構成によれば、1.5≦b/W≦2.0の範囲となるように溝部を形成することで、図4(a)に示すようにコギングトルク向上の寄与度が高い範囲となり、より好適にコギングトルクを向上させてロータの保持力を高めることができる。
In the motor, it is preferable that the groove is formed so as to satisfy a range of 1.5 ≦ b / W ≦ 2.0.
According to this configuration, by forming the groove so as to be in the range of 1.5 ≦ b / W ≦ 2.0, the contribution of cogging torque improvement is high as shown in FIG. More preferably, the cogging torque can be improved to increase the holding force of the rotor.
上記モータにおいて、前記溝部の径方向長さをc、前記ティース先端部の径方向長さをHとしたとき、前記溝部は、0.0<c/H≦2.0の範囲となるように形成されることが好ましい。 In the motor, when the radial length of the groove is c and the radial length of the tooth tip is H, the groove is in a range of 0.0 <c / H ≦ 2.0. Preferably it is formed.
この構成によれば、0.0<c/H≦2.0の範囲となるように溝部を形成することで、図5(a)に示すようにコギングトルク向上に寄与でき、ロータの保持力を高めることができる。 According to this configuration, by forming the groove so as to be in the range of 0.0 <c / H ≦ 2.0, the cogging torque can be improved as shown in FIG. Can be increased.
本発明のモータによれば、コギングトルクによるロータの保持力を向上できる。 According to the motor of the present invention, the holding force of the rotor by the cogging torque can be improved.
以下、モータの一実施形態について説明する。
図1に示すように、本実施形態のモータ10は、略円環状のステータ11の径方向内側にロータ12が配置されて構成されている。
Hereinafter, an embodiment of the motor will be described.
As shown in FIG. 1, the motor 10 of the present embodiment is configured by arranging a rotor 12 on the radially inner side of a substantially annular stator 11.
図1に示すように、ロータ12は、例えば図示しない軸受により回転可能に支持される回転軸21の外周面に磁性金属材料よりなる略円環状のロータコア22が固着されている。このロータコア22の外周部には、径方向外側の着磁がN極とされたマグネット23aと径方向外側の着磁がS極とされたマグネット23bとが周方向において交互に配置される。各マグネット23a,23bは、その周方向幅が略一定とされ、周方向において一定の間隙を有して前記ロータコア22の外周部に配置される。各マグネット23a,23bは、それぞれ4個ずつ設けられる。このため本実施形態のロータ12は、計8個の磁極(極数)を有する。 As shown in FIG. 1, the rotor 12 has a substantially annular rotor core 22 made of a magnetic metal material fixed to an outer peripheral surface of a rotating shaft 21 rotatably supported by a bearing (not shown), for example. On the outer periphery of the rotor core 22, magnets 23 a having a radially outer magnetization of N poles and magnets 23 b having a radially outer magnetization of S poles are alternately arranged in the circumferential direction. Each of the magnets 23a and 23b has a circumferential width that is substantially constant, and is disposed on the outer peripheral portion of the rotor core 22 with a constant gap in the circumferential direction. Four magnets 23a and 23b are provided. For this reason, the rotor 12 of this embodiment has a total of eight magnetic poles (the number of poles).
図1に示すように、ステータ11のステータコア31は、円環状部32から径方向に延びる計12個のティース33を有している。従って、ティース33間に形成されるスロット34の数も12個とされている。つまり、前記ロータ12の極数を2n(但しnは自然数であり、本実施形態では4)、スロット34の数(スロット数)を3nとして、極数とスロット数の比が2:3となるように構成されている。 As shown in FIG. 1, the stator core 31 of the stator 11 has a total of twelve teeth 33 extending in a radial direction from the annular portion 32. Therefore, the number of slots 34 formed between the teeth 33 is also twelve. That is, the number of poles of the rotor 12 is 2n (where n is a natural number, 4 in this embodiment), the number of slots 34 (slot number) is 3n, and the ratio of the number of poles to the number of slots is 2: 3. It is configured as follows.
図1に示すように、ティース33は周方向等間隔に形成され、各ティース33にはU相、V相、W相のコイル35が集中巻にて巻回されている。各ティース33の先端側には、径方向両側にそれぞれ突出する突出部33aが形成されており、各ティース33の先端面33b(径方向内側面)は、モータ10の軸線Lを中心とする円弧状をなしている。なお、ティース33の先端面33bは、一方の突出部33aから他方の突出部33aに亘って形成されている。 As shown in FIG. 1, the teeth 33 are formed at equal intervals in the circumferential direction, and U-phase, V-phase, and W-phase coils 35 are wound around each tooth 33 in a concentrated manner. Protrusions 33 a projecting on both sides in the radial direction are formed on the tip side of each tooth 33, and a tip surface 33 b (radial inner side surface) of each tooth 33 is a circle centering on the axis L of the motor 10. It has an arc shape. In addition, the front end surface 33b of the teeth 33 is formed from one projecting portion 33a to the other projecting portion 33a.
図1に示すように、各ティース33の先端面33bには、ティース側溝部40が形成されている。ティース側溝部40は、径方向に凹状をなす溝が、1つ軸方向(前記軸線L1の延びる方向)に沿って連続して形成される。各ティース側溝部40は、各ティース33の周方向において同じ位置に略同形状で形成される。 As shown in FIG. 1, a tooth side groove portion 40 is formed on the tip end surface 33 b of each tooth 33. Teeth-side groove portion 40 is formed such that a groove having a concave shape in the radial direction is continuously formed along one axial direction (the direction in which axis L1 extends). Each tooth side groove 40 is formed in substantially the same shape at the same position in the circumferential direction of each tooth 33.
図2に示すように、ティース側溝部40は、ティース33の周方向中心線L1とティース側溝部40の周方向中心線L2とがなす角度をa(°)として、−24/n≦a≦24/nの範囲となるように設定されている。ここで、前記nは、4(n=極数/2又はn=スロット数/3)であるため、ティース側溝部40は、−6≦a≦6の範囲となる。より好ましくは、ティース側溝部40は、その周方向中心である周方向中心線L2が前記ティースの周方向中心線L1と一致するように、即ちティースの周方向中心に形成される。このような構成とすることで、本実施形態のティース33は、その周方向中心線L1に対して線対称となるように構成される。 As shown in FIG. 2, the teeth side groove portion 40 has −24 / n ≦ a ≦, where a (°) is an angle formed by the circumferential center line L1 of the teeth 33 and the circumferential center line L2 of the teeth side groove portion 40. It is set to be in the range of 24 / n. Here, since n is 4 (n = the number of poles / 2 or n = the number of slots / 3), the teeth side groove portion 40 is in a range of −6 ≦ a ≦ 6. More preferably, the teeth side groove portion 40 is formed so that a circumferential center line L2 which is a circumferential center thereof coincides with the circumferential center line L1 of the teeth, that is, at the circumferential center of the teeth. By setting it as such a structure, the teeth 33 of this embodiment are comprised so that it may become line symmetrical with respect to the circumferential direction centerline L1.
また、ティース側溝部40は、周方向に対向する一対の側面部41,42を有する。ティース側溝部40の一方の側面部41と他方の側面部42との間の長さ(ティース側溝部40の周方向幅)をbとし、前記スロット34の開口幅をWとしたとき、前記ティース側溝部40は、1.5≦b/W≦2.0の範囲となるように設定されている。ちなみに、スロット34の開口幅Wとは、周方向において隣り合うティース33のうちで、周方向において隣り合う突出部33a同士の周方向における長さのことである。 Moreover, the teeth side groove part 40 has a pair of side surface parts 41 and 42 which oppose the circumferential direction. When the length (the circumferential width of the teeth side groove portion 40) between one side surface portion 41 and the other side surface portion 42 of the teeth side groove portion 40 is b and the opening width of the slot 34 is W, the teeth The side groove part 40 is set to be in a range of 1.5 ≦ b / W ≦ 2.0. Incidentally, the opening width W of the slot 34 is the length in the circumferential direction of the protrusions 33a adjacent in the circumferential direction among the teeth 33 adjacent in the circumferential direction.
また、ティース側溝部40は、その径方向長さ(ティース側溝部40の深さ)をcとし、前記ティース33の先端部としての突出部33aの径方向長さ(厚さ)をHとしたとき、前記ティース側溝部40は、0.0<c/H≦0.25の範囲となるように設定されている。 Further, the tooth side groove portion 40 has a radial length (depth of the tooth side groove portion 40) as c, and a radial length (thickness) of the protruding portion 33a as the tip portion of the tooth 33 as H. The teeth side groove 40 is set to be in the range of 0.0 <c / H ≦ 0.25.
次に、モータ10の作用を説明する。
ここで、ティースに対する溝部形成位置の違いによるコギングトルクの変化を図3(a)に示し、ティースに対する溝部形成位置の違いによるトルク比の変化を図3(b)に示す。図3(a)(b)中の、太線はティース側溝部40を形成した「溝あり」の場合であり、破線はティース側溝部40を形成していない「溝なし」の場合である。なお、「溝あり」の場合のティース側溝部40は、b/W=0.75、c/H=0.5となるように設定している。
Next, the operation of the motor 10 will be described.
Here, a change in cogging torque due to a difference in groove forming position with respect to the teeth is shown in FIG. 3 (a), and a change in the torque ratio due to a difference in groove forming position with respect to the teeth is shown in FIG. 3 (b). In FIGS. 3A and 3B, the thick line indicates the case of “with groove” in which the teeth side groove portion 40 is formed, and the broken line indicates the case of “without groove” in which the teeth side groove portion 40 is not formed. In addition, the teeth side groove part 40 in the case of “with groove” is set so that b / W = 0.75 and c / H = 0.5.
図3(a)に示すように、ティース側溝部40を、−6≦a≦6の範囲となるように形成することで、ティース側溝部40を形成しない場合と比較してコギングトルクが向上する。特にa=0とすると、最もコギングトルクが増加される。 As shown in FIG. 3A, the cogging torque is improved by forming the tooth side groove portion 40 in a range of −6 ≦ a ≦ 6 as compared with the case where the tooth side groove portion 40 is not formed. . In particular, when a = 0, the cogging torque is increased most.
また、図3(b)に示すように、ティース側溝部40を形成しない場合のトルク比を100%とした場合に、前述のように−6≦a≦6の範囲となるようにティース側溝部40を形成すると、トルク比が僅かに減少するものの、略95%以上を確保することができる。 Further, as shown in FIG. 3B, when the torque ratio when the teeth side groove portion 40 is not formed is 100%, the teeth side groove portion is in a range of −6 ≦ a ≦ 6 as described above. When 40 is formed, although the torque ratio slightly decreases, approximately 95% or more can be secured.
ここで、溝部の周方向幅の違いによるコギングトルクの変化を図4(a)に示し、溝部の周方向幅の違いによるトルク比の変化を図4(b)に示す。図4(a)(b)中の、太線はティース側溝部40を形成した「溝あり」の場合であり、破線はティース側溝部40を形成していない「溝なし」の場合である。なお、「溝あり」の場合のティース側溝部40は、a=0、c/H=0.5となるように設定している。 Here, the change in cogging torque due to the difference in the circumferential width of the groove is shown in FIG. 4A, and the change in torque ratio due to the difference in the circumferential width of the groove is shown in FIG. 4B. 4 (a) and 4 (b), the thick line indicates the case of “with groove” in which the teeth side groove portion 40 is formed, and the broken line indicates the case of “without groove” in which the teeth side groove portion 40 is not formed. In addition, the teeth side groove part 40 in the case of “with groove” is set so that a = 0 and c / H = 0.5.
図4(a)に示すように、ティース側溝部40を0<b/W≦2.0の範囲となるように形成することで、ティース側溝部40を形成しない場合と比較してコギングトルクが向上する。また、0.25≦b/W≦2.0の範囲となるようにティース側溝部40を形成することで、より高いコギングトルクを得ることができる。特に、1.5≦b/W≦2.0の範囲ではb/Wの変化量に対するコギングトルクの増加量が顕著であり、1.5≦b/W≦2.0の範囲となるようにティース側溝部40を形成することで、コギングトルク増加の寄与度が高い。 As shown in FIG. 4A, by forming the tooth side groove portion 40 in a range of 0 <b / W ≦ 2.0, the cogging torque is reduced as compared with the case where the teeth side groove portion 40 is not formed. improves. Moreover, a higher cogging torque can be obtained by forming the teeth side groove 40 so as to be in the range of 0.25 ≦ b / W ≦ 2.0. In particular, in the range of 1.5 ≦ b / W ≦ 2.0, the amount of increase in the cogging torque with respect to the change amount of b / W is significant, and the range of 1.5 ≦ b / W ≦ 2.0 is satisfied. By forming the teeth side groove 40, the contribution of the cogging torque increase is high.
また、図4(b)に示すように、ティース側溝部40を形成しない場合のトルク比を100%とした場合に、前述のように0<b/W≦2.0の範囲となるようにティース側溝部40を形成すると、トルク比が僅かに減少するものの、略90%以上を確保することができる。また、1.5≦b/W≦2.0の範囲では、b/Wの変化量に対するトルク比の減少割合が小さい。 Further, as shown in FIG. 4B, when the torque ratio when the teeth side groove portion 40 is not formed is 100%, as described above, the range is 0 <b / W ≦ 2.0. When the teeth side groove portion 40 is formed, although the torque ratio slightly decreases, it is possible to ensure approximately 90% or more. Further, in the range of 1.5 ≦ b / W ≦ 2.0, the reduction ratio of the torque ratio with respect to the b / W variation is small.
ここで、溝部の径方向長さ(深さ)の違いによるコギングトルクの変化を図5(a)に示し、溝部の径方向長さ(深さ)の違いによるトルク比の変化を図5(b)に示す。図5(a)(b)中の、太線はティース側溝部40を形成した「溝あり」の場合であり、破線はティース側溝部40を形成していない「溝なし」の場合である。なお、「溝あり」の場合のティース側溝部40は、a=0、b/W=1.0となるように設定している。 Here, the change in cogging torque due to the difference in the radial length (depth) of the groove is shown in FIG. 5A, and the change in torque ratio due to the difference in the radial length (depth) of the groove is shown in FIG. Shown in b). 5 (a) and 5 (b), the thick line indicates the case of “with groove” in which the teeth side groove portion 40 is formed, and the broken line indicates the case of “without groove” in which the teeth side groove portion 40 is not formed. In addition, the teeth side groove part 40 in the case of “with groove” is set so that a = 0 and b / W = 1.0.
図5(a)に示すように、ティース側溝部40を0.0<c/H≦2.5の範囲となるように形成することで、ティース側溝部40を形成しない場合と比較してコギングトルクが向上する。特に、0.0<c/H≦2.0の範囲ではc/Hの変化量に対するコギングトルクの増加量が顕著であり、2.0<c/H≦2.5の範囲ではc/Hの変化量に対するコギングトルクの増加量が抑えられることとなる。このため、0.0<c/H≦2.0の範囲となるようにティース側溝部40を形成することで、コギングトルク増加の寄与度が高い。ちなみに図5(b)に示すように、ティース側溝部40を形成しない場合のトルク比を100%とした場合に、0.0<c/H≦1.0の範囲となるようにティース側溝部40を形成すると、トルク比が僅かに減少するものの、略90%以上を確保することができる。また、0.0<c/H≦0.25の範囲では、c/Hの変化量に対するトルク比の減少割合が小さい。 As shown in FIG. 5 (a), cogging is achieved by forming the tooth side groove portion 40 in a range of 0.0 <c / H ≦ 2.5, as compared with the case where the tooth side groove portion 40 is not formed. Torque is improved. In particular, in the range of 0.0 <c / H ≦ 2.0, the amount of increase in the cogging torque with respect to the change amount of c / H is remarkable, and in the range of 2.0 <c / H ≦ 2.5, c / H The amount of increase in cogging torque with respect to the amount of change is suppressed. For this reason, the contribution of cogging torque increase is high by forming the teeth side groove part 40 so that it may become the range of 0.0 <c / H <= 2.0. Incidentally, as shown in FIG. 5 (b), when the torque ratio when the teeth side groove 40 is not formed is 100%, the teeth side groove is set to be in the range of 0.0 <c / H ≦ 1.0. When 40 is formed, although the torque ratio slightly decreases, approximately 90% or more can be secured. Further, in the range of 0.0 <c / H ≦ 0.25, the reduction ratio of the torque ratio with respect to the change amount of c / H is small.
次に、本実施形態の効果を記載する。
(1)極数とスロット数の比が2:3となるように構成されたモータ10において、ティース33の先端部及び先端部表面としての先端面33bにおける周方向略中心にティース側溝部40を形成することで、図3〜図5に示すようにコギングトルクを向上させることができる。これにより、ロータ12の保持力を高めることができる。
Next, the effect of this embodiment will be described.
(1) In the motor 10 configured such that the ratio of the number of poles to the number of slots is 2: 3, the teeth side groove portion 40 is provided at the substantially center in the circumferential direction of the distal end portion of the teeth 33 and the distal end surface 33b as the distal end portion surface. By forming, the cogging torque can be improved as shown in FIGS. Thereby, the retention strength of the rotor 12 can be increased.
(2)前述の周方向略中心の範囲として、−24/n≦a≦24/nの範囲(−24/6≦a≦24/6の範囲)とすることで、図3(a)に示すようにコギングトルクを向上させることができ、ロータ12の保持力を高めることができる。ティース側溝部40を前記角度a=0、即ちティース33の周方向中心に形成することで、図3(a)に示すようにコギングトルクを更に向上させることができ、ロータ12の保持力を更に高めることができる。 (2) As a range of the above-described substantially center in the circumferential direction, a range of −24 / n ≦ a ≦ 24 / n (a range of −24 / 6 ≦ a ≦ 24/6) is obtained. As shown, the cogging torque can be improved, and the holding force of the rotor 12 can be increased. By forming the teeth side groove 40 at the angle a = 0, that is, at the center in the circumferential direction of the teeth 33, the cogging torque can be further improved, as shown in FIG. Can be increased.
(3)0.25≦b/W≦2.0の範囲となるようにティース側溝部40を形成することで、図4(a)に示すようにコギングトルク向上に寄与でき、ロータ12の保持力を高めることができる。 (3) By forming the teeth side groove 40 so as to be in the range of 0.25 ≦ b / W ≦ 2.0, the cogging torque can be improved as shown in FIG. You can increase your power.
(4)1.5≦b/W≦2.0の範囲となるようにティース側溝部40を形成することで、図4(a)に示すようにコギングトルク向上の寄与度が高い範囲となり、より好適にコギングトルクを向上させてロータの保持力を高めることができる。 (4) By forming the teeth side groove 40 so as to be in the range of 1.5 ≦ b / W ≦ 2.0, the contribution of cogging torque improvement is high as shown in FIG. More preferably, the cogging torque can be improved to increase the holding force of the rotor.
(5)0.0<c/H≦2.0の範囲となるようにティース側溝部40を形成することで、図5(a)に示すようにコギングトルク向上に寄与でき、ロータ12の保持力を高めることができる。 (5) By forming the teeth side groove 40 so as to be in the range of 0.0 <c / H ≦ 2.0, the cogging torque can be improved as shown in FIG. You can increase your power.
尚、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、ロータ12の極数を8、ステータ11のスロット数を12となるように構成したが、これに限らない。極数とスロット数との比が2:3であれば、ロータ12の極数とステータ11のスロット数は適宜変更してもよい。
In addition, you may change the said embodiment as follows.
In the above embodiment, the number of poles of the rotor 12 is 8 and the number of slots of the stator 11 is 12. However, the present invention is not limited to this. If the ratio between the number of poles and the number of slots is 2: 3, the number of poles of the rotor 12 and the number of slots of the stator 11 may be changed as appropriate.
・上記実施形態では、ステータ11に形成されるティース側溝部40を、溝部40の周方向中心線L2と前記ティース33の周方向中心線L1とがなす角度aが0度となるように構成したが、−24/n≦a≦24/nの範囲で適宜変更してもよい。 In the above embodiment, the tooth side groove portion 40 formed in the stator 11 is configured such that the angle a formed by the circumferential center line L2 of the groove portion 40 and the circumferential center line L1 of the teeth 33 is 0 degree. However, you may change suitably in the range of -24 / n <= a <= 24 / n.
・上記実施形態では、ステータ11に形成されるティース側溝部40を、溝部の周方向幅をb、前記スロットの開口幅をWとしたとき、1.5≦b/W≦2.0の範囲となるように形成したが、0.25≦b/W≦2.0の範囲や0<b/W≦2.0の範囲で適宜変更してもよい。 In the above embodiment, the teeth side groove portion 40 formed in the stator 11 has a range of 1.5 ≦ b / W ≦ 2.0, where b is the circumferential width of the groove portion and W is the opening width of the slot. However, it may be appropriately changed within the range of 0.25 ≦ b / W ≦ 2.0 or 0 <b / W ≦ 2.0.
・上記実施形態では、N極のマグネット23aと、S極のマグネット23bとを周方向において交互に配置して、所謂フルマグネットタイプのロータを備えた構成のモータを採用したが、これに限らない。 In the above embodiment, a motor having a so-called full magnet type rotor is employed in which N-pole magnets 23a and S-pole magnets 23b are alternately arranged in the circumferential direction. However, the present invention is not limited to this. .
例えば図6に示すように、各マグネット間に空隙(間隙)を持って配置されたロータコアの突極をマグネットの代用とする所謂コンシクエントポール型)ハーフマグネット型)のロータを備えた構成してもよい。図6に示すように、本構成のロータ50では、ロータコア51の外周部の周方向等間隔にN極のマグネット23aが4個配置されるとともに、該ロータコア51の外周部に一体形成された突極52が各マグネット23a間に空隙Kを有して配置されている。つまり、各マグネット23a及び突極52は等角度間隔に交互に配置され、ロータ50は、N極のマグネット23aに対して突極52をS極として機能させる8磁極の所謂コンシクエントポール型にて構成されている。なお、前記空隙Kは、その周方向幅W2が、前記ティース33の突出部33aのいずれか一方と、この突出部33aと周方向において近いティース側溝部40の側面部41,42の一方と、の周方向における距離W1以下となるように形成される。また、この空隙Kのいずれか1つを径方向視で前記距離W1とされるとラップするように配置すると、他の空隙Kも同様に前記距離W1と径方向視でラップする。 For example, as shown in FIG. 6, a so-called continuous pole type (half magnet type) rotor in which salient poles of a rotor core arranged with a gap (gap) between magnets is used as a substitute for a magnet is provided. Also good. As shown in FIG. 6, in the rotor 50 of this configuration, four N-pole magnets 23 a are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the outer peripheral portion of the rotor core 51, and the protrusion formed integrally with the outer peripheral portion of the rotor core 51. The pole 52 is disposed with a gap K between the magnets 23a. That is, the magnets 23a and the salient poles 52 are alternately arranged at equal angular intervals, and the rotor 50 is an 8-pole so-called continuous pole type that causes the salient poles 52 to function as S poles with respect to the N pole magnets 23a. It is configured. The gap K has a circumferential width W2 of either one of the protrusions 33a of the teeth 33 and one of the side surfaces 41 and 42 of the teeth side groove 40 that is close to the protrusion 33a in the circumferential direction. It is formed to be equal to or less than the distance W1 in the circumferential direction. Further, when any one of the gaps K is arranged to wrap when the distance W1 is viewed in the radial direction, the other gaps K are also wrapped with the distance W1 in the radial direction.
例えば、周方向に複数の爪状磁極をそれぞれ有して組み合わされるロータコアを備え、それらの間に界磁磁石としての環状磁石を配置して各爪状磁極を交互に異なる磁極に機能させる所謂永久磁石界磁のランデル型構造のロータを採用してもよい。 For example, a so-called permanent magnet is provided that includes a rotor core that is combined with a plurality of claw-shaped magnetic poles in the circumferential direction, and an annular magnet as a field magnet is disposed between them to alternately function the claw-shaped magnetic poles as different magnetic poles. A magnet field Randell type rotor may be adopted.
図7〜9に示すように、本構成のロータ60は、第1及び第2ロータコア61,62と、界磁磁石としての環状磁石63と、背面補助磁石64,65と、極間磁石66,67とを備える。 As shown in FIGS. 7 to 9, the rotor 60 of this configuration includes first and second rotor cores 61 and 62, an annular magnet 63 as a field magnet, back auxiliary magnets 64 and 65, an interpole magnet 66, 67.
第1ロータコア61は、略円板状の第1コアベース61aの外周部に、等間隔に複数(本実施形態では5つ)の第1爪状磁極61bが径方向外側に突出されるとともに軸方向に延出形成されている。 The first rotor core 61 includes a plurality of (five in the present embodiment) first claw-shaped magnetic poles 61b that protrude radially outwardly at equal intervals on the outer peripheral portion of a substantially disc-shaped first core base 61a. It is formed extending in the direction.
第2ロータコア62は、第1ロータコア61と同形状であって、略円板状の第2コアベース62aの外周部に、等間隔に複数の第2爪状磁極62bが径方向外側に突出されるとともに軸方向に延出形成されている。そして、第2ロータコア62は、各第2爪状磁極62bがそれぞれ対応する各第1爪状磁極61b間に配置されるようにして、第1コアベース61aと第2コアベース62aとの軸方向の間に環状磁石63(図4参照)が配置(挟持)されるようにして第1ロータコア61に対して組み付けられる。 The second rotor core 62 has the same shape as the first rotor core 61, and a plurality of second claw-shaped magnetic poles 62b are projected radially outwardly at equal intervals on the outer periphery of a substantially disk-shaped second core base 62a. And extending in the axial direction. The second rotor core 62 is axially disposed between the first core base 61a and the second core base 62a such that the second claw-shaped magnetic poles 62b are disposed between the corresponding first claw-shaped magnetic poles 61b. The annular magnet 63 (see FIG. 4) is disposed (sandwiched) between the first rotor core 61 and the annular magnet 63 (see FIG. 4).
図9に示すように、環状磁石63は、その外径が第1及び第2コアベース61a,62aの外径と同じに設定され、第1爪状磁極61bを第1の磁極(本実施形態ではN極)として機能させ、第2爪状磁極62bを第2の磁極(本実施形態ではS極)として機能させるように、軸方向に磁化されている。従って、本構成のロータ60は、界磁磁石としての環状磁石63を用いた所謂ランデル型構造のロータである。ロータ60は、N極となる第1爪状磁極61bと、S極となる第2爪状磁極62bとが周方向に交互に配置されており、磁極数が上記実施形態と同様に8極(極対数が4個)となる。 As shown in FIG. 9, the outer diameter of the annular magnet 63 is set to be the same as the outer diameter of the first and second core bases 61a and 62a, and the first claw-shaped magnetic pole 61b is used as the first magnetic pole (this embodiment). Is magnetized in the axial direction so that the second claw-shaped magnetic pole 62b functions as a second magnetic pole (S pole in this embodiment). Therefore, the rotor 60 of this configuration is a so-called Landell type rotor using the annular magnet 63 as a field magnet. In the rotor 60, first claw-shaped magnetic poles 61b that are N poles and second claw-shaped magnetic poles 62b that are S poles are alternately arranged in the circumferential direction, and the number of magnetic poles is eight (as in the above embodiment). The number of pole pairs is 4).
図9に示すように各第1爪状磁極61bの背面61c(径方向内側の面)と第2コアベース62aの外周面62dとの間には、背面補助磁石64が配置されている。背面補助磁石64は、その軸直交方向断面が略扇形状とされ、第1爪状磁極61bの背面61cに当接する側が第1爪状磁極61bと同極のN極に、第2コアベース62aの外周面62dに当接する側が同第2コアベース62aと同極のS極となるように磁化されている。 As shown in FIG. 9, a back auxiliary magnet 64 is disposed between the back surface 61c (the radially inner surface) of each first claw-shaped magnetic pole 61b and the outer peripheral surface 62d of the second core base 62a. The back auxiliary magnet 64 has a substantially fan-shaped cross section in the direction perpendicular to the axis, and the second core base 62a has a side that abuts on the back surface 61c of the first claw-shaped magnetic pole 61b as the N pole having the same polarity as the first claw-shaped magnetic pole 61b. Is magnetized so that the side in contact with the outer peripheral surface 62d becomes the S pole having the same polarity as the second core base 62a.
また、各第2爪状磁極62bの背面62cと第1コアベース61aの外周面61dとの間には、第1爪状磁極61bと同様に、背面補助磁石65が配置されている。背面補助磁石65は、その軸直交方向断面が扇形状とされ、背面62cに当接する側がS極に、第1コアベース61aの外周面61dに当接する側がN極となるように磁化されている。背面補助磁石64,65としては、例えばフェライト磁石を用いることができる。 Further, similarly to the first claw-shaped magnetic pole 61b, a back auxiliary magnet 65 is arranged between the back surface 62c of each second claw-shaped magnetic pole 62b and the outer peripheral surface 61d of the first core base 61a. The back auxiliary magnet 65 has a fan-shaped cross section in the direction perpendicular to the axis, and is magnetized so that the side in contact with the back surface 62c is an S pole and the side in contact with the outer peripheral surface 61d of the first core base 61a is an N pole. . As the back auxiliary magnets 64 and 65, for example, ferrite magnets can be used.
図7に示すように、第1爪状磁極61bと第2爪状磁極62bとの周方向の間には、極間磁石66,67が配置されている。
また、極間磁石66,67は、その周方向幅W3が、前記ティース33の突出部33aのいずれか一方と、この突出部33aと周方向において近いティース側溝部40の側面部41,42の一方と、の周方向における距離W1以下となるように形成される。
As shown in FIG. 7, interpolar magnets 66 and 67 are disposed between the circumferential directions of the first claw-shaped magnetic pole 61b and the second claw-shaped magnetic pole 62b.
Further, the interpolar magnets 66 and 67 have a circumferential width W3 of any one of the protruding portions 33a of the teeth 33 and the side surface portions 41 and 42 of the tooth side groove portions 40 that are close to the protruding portions 33a in the circumferential direction. On the other hand, it is formed to be equal to or less than the distance W1 in the circumferential direction.
10…モータ、11…ステータ、12,50,60…ロータ、22,51…ロータコア、23a,23b…マグネット、31…ステータコア、33…ティース、33b…先端部及び先端部表面としての先端面、34…スロット、35…巻線としてのコイル、40…ティース側溝部、52…突極、61…第1ロータコア、62…第2ロータコア、a…角度、W…開口幅。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Motor, 11 ... Stator, 12, 50, 60 ... Rotor, 22, 51 ... Rotor core, 23a, 23b ... Magnet, 31 ... Stator core, 33 ... Teeth, 33b ... Tip part and tip surface as tip part surface, 34 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Slot, 35 ... Coil as winding, 40 ... Teeth side groove part, 52 ... Salient pole, 61 ... 1st rotor core, 62 ... 2nd rotor core, a ... Angle, W ... Opening width.
Claims (6)
前記ロータの極数を2n(但しnは自然数)、前記ステータのスロット数を3nとして極数とスロット数の比が2:3となるように構成され、
前記各ティースの先端部表面における周方向略中心に、軸方向に沿った溝部が1つ形成されており、
前記ロータは、
それぞれ略円板状のコアベースの外周部に、等間隔に複数の爪状磁極が径方向外側に突出されるとともに軸方向に延出形成され、互いのコアベースが対向されつつ爪状磁極が周方向に交互に配置された第1及び第2ロータコアと、
前記コアベース同士の軸方向の間に配置され、前記軸方向に磁化されることで、第1ロータコアの前記爪状磁極を第1の磁極として機能させ、前記第2ロータコアの前記爪状磁極を第2の磁極として機能させる界磁磁石と、
隣り合う前記第1ロータコアの前記爪状磁極と前記第2ロータコアの前記爪状磁極との周方向の間に配置された極間磁石と、
を備えており、
前記ロータは、隣り合う前記第1ロータコアの前記爪状磁極と前記第2ロータコアの前記爪状磁極との周方向の間の幅であって且つ前記極間磁石の周方向幅が、前記ティースの先端部における前記溝部を挟んだ周方向両側の部分の一方の周方向幅よりも小さいことを特徴とするモータ。 A stator core having a plurality of teeth extending in the circumferential direction in the circumferential direction, a stator having a winding wound around the teeth, and a rotor having a plurality of magnetic poles,
The number of poles of the rotor is 2n (where n is a natural number), the number of slots of the stator is 3n, and the ratio of the number of poles to the number of slots is 2: 3.
One groove portion along the axial direction is formed at the approximate center in the circumferential direction on the tip portion surface of each tooth,
The rotor is
A plurality of claw-shaped magnetic poles project radially outward and extend in the axial direction on the outer periphery of each substantially disk-shaped core base, and the claw-shaped magnetic poles are formed with the core bases facing each other. First and second rotor cores arranged alternately in the circumferential direction;
The claw-shaped magnetic poles of the first rotor core function as the first magnetic poles by being arranged between the axial directions of the core bases and magnetized in the axial direction, and the claw-shaped magnetic poles of the second rotor core are made to function as the first magnetic poles. A field magnet that functions as a second magnetic pole;
An interpole magnet disposed between the claw-shaped magnetic poles of the adjacent first rotor core and the claw-shaped magnetic pole of the second rotor core; and
With
The rotor has a circumferential width between the claw-shaped magnetic poles of the adjacent first rotor core and the claw-shaped magnetic pole of the second rotor core, and a circumferential width of the interpole magnet is equal to that of the teeth. A motor characterized by being smaller than one circumferential width of portions on both sides in the circumferential direction across the groove at the tip.
前記溝部の前記周方向中心を通る溝部中心線と、前記ティースの周方向中心を通るティース中心線とがなす角度をaとしたとき、
前記溝部は、−24/n≦a≦24/nの範囲となるように形成されることを特徴とするモータ。 The motor according to claim 1 ,
When the angle formed by the groove center line passing through the circumferential center of the groove and the tooth center line passing through the circumferential center of the teeth is a,
The motor is characterized in that the groove is formed to be in a range of −24 / n ≦ a ≦ 24 / n.
前記溝部は、前記溝部中心線と前記ティース中心線とがなす前記角度aが0度であることを特徴とするモータ。 The motor according to claim 2 ,
The motor according to claim 1, wherein the groove part has an angle a of 0 degrees formed by the groove center line and the tooth center line.
前記溝部の周方向幅をb、前記スロットの開口幅をWとしたとき、
前記溝部は、0.25≦b/W≦2.0の範囲となるように形成されることを特徴とするモータ。 In the motor according to any one of claims 1 to 3 ,
When the circumferential width of the groove is b and the opening width of the slot is W,
The said groove part is formed so that it may become the range of 0.25 <= b / W <= 2.0, The motor characterized by the above-mentioned.
前記溝部は、1.5≦b/W≦2.0の範囲となるように形成されることを特徴とするモータ。 The motor according to claim 4 ,
The said groove part is formed so that it may become the range of 1.5 <= b / W <= 2.0, The motor characterized by the above-mentioned.
前記溝部の径方向長さをc、前記ティースの先端部の径方向長さをHとしたとき、
前記溝部は、0.0<c/H≦2.0の範囲となるように形成されることを特徴とするモータ。 In the motor according to any one of claims 1 to 5 ,
When the radial length of the groove is c and the radial length of the tip of the tooth is H,
The said groove part is formed so that it may become the range of 0.0 <c / H <= 2.0. The motor characterized by the above-mentioned.
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