JP6417207B2 - モータ - Google Patents
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Description
[ブラシレスモータ]
図1は、第1の実施の形態に係るブラシレスモータの断面図である。第1の実施の形態に係るブラシレスモータ(以下、「モータ」と称する場合がある。)100は、ハウジング10と、ロータ12と、ステータ14と、エンドベル16と、を備える。
図2は、図1に示すモータのA−A断面図である。図3は、図1に示すモータのB−B断面図である。なお、図2、図3では、ハッチングを省略している。
次に、ステータ14の構造について詳述する。ステータ14は、複数のティース26を有する円筒状のステータコア28と、複数のティース26のそれぞれに巻き回されている巻線30と、を有する。ステータコア28は、複数枚の板状のステータヨークが積層されたものである。ステータヨークは、ケイ素鋼板(例えば無方向性電磁鋼板)または冷延鋼板からプレス加工によって所定の形状で打ち抜くことで作製される。また、ステータヨークは、複数本(本実施の形態では12本)のティース26が環状部の内周から中心に向かって形成されている。
図4(a)は、第1の実施の形態に係るロータコアの上面図、図4(b)は、図4(a)に示すロータコアの収容部にマグネットが保持された状態を模式的に示す上面図である。ロータコア22は、複数の板状の部材を積層したものである。複数の板状の部材のそれぞれは、ケイ素鋼板(例えば無方向性電磁鋼板)または冷延鋼板からプレス加工によって図4(a)に示すような所定の形状で打ち抜くことで作製される。そして、マグネット収容部22bは、ロータコア22の回転軸を中心に放射状に形成されている。
一般的なブラシレスモータでは、ステータと、マグネットを有するロータとの間の磁気的作用によるコギングトルクの発生は避け難い。しかしながら、このようなコギングトルクを少しでも低減すべく、本願発明者らが鋭意検討した結果、例えば、ロータコアのマグネット収容部からマグネットの一部を軸方向に突出させることで、ロータの軸方向でコギングトルク特性を異ならせることができる点に想到した。
図15(a)は、第2の実施の形態に係るロータコアの上面図、図15(b)は、図15(a)に示すロータコアの収容部にマグネットが保持された状態を模式的に示す上面図である。ロータコア40は、ロータコア22と同様に作製される。そして、マグネット収容部42は、ロータコア40の回転軸を中心に放射状に形成されている。
図20(a)は、第3の実施の形態に係るロータコアの上面図、図20(b)は、図20(a)に示すロータコアの収容部にマグネットが保持された状態を模式的に示す上面図である。ロータコア50は、ロータコア22と同様に作製される。そして、マグネット収容部52は、ロータコア50の回転軸を中心に放射状に形成されている。
図25は、第4の実施の形態に係るモータの断面図である。第4の実施の形態に係るモータ200の概略構成は、第1の実施の形態に係るモータ100とほぼ同様であるが、ステータ60のステータコア62の形状が主な相違点である。
上述の各実施の形態では、IPM部がロータの厚み方向の中心にある場合について説明していたが、必ずしもIPM部が中心にある必要はない。例えば、非IPM部がロータの厚み方向の中心にあり、IPM部が両端部に位置しているロータであってもよい。第1の実施の形態に係るロータ12は、軸方向の中央の約50%の領域がIPM部であり、IPMの両側の約25%ずつの領域が非IPM部である。一方、第5の実施の形態に係るロータは、軸方向の中央の約75%の領域が非IPM部であり、非IPMを挟んだ軸方向の両端の約12.5%ずつの領域がIPM部である。その他の構成は第1の実施の形態に係るモータ100と同じであるとして、上述と同様のシミュレーションを行った。
図26は、第6の実施の形態に係るロータの概略構成を示す断面図である。図26に示すように、ロータ64は、IPM部66が軸方向Xの一方の端面側に設けられており、非IPM部68が軸方向Xの他方の端面側に設けられている。
図27は、第7の実施の形態に係るモータの断面図である。第7の実施の形態に係るモータ300は、ロータ64とステータ72とを備える。ステータ72を構成するステータコア74は、ロータ64の突出部36と対向する領域76のティースの先端内径が、被保持部34と対向する領域78のティースの先端内径よりも小さくなるように構成されている。これにより、マグネット24の突出部36とステータコア74との距離を短くでき、ロータとステータとの間の有効磁束を更に向上させることができる。
図28は、第8の実施の形態に係るモータの断面図である。第8の実施の形態に係るモータ400は、第4実施の形態に係るモータ200と構成はほぼ同じであるが、ステータ80の構成が異なる。ステータ80を構成するステータコア82は、ロータ12の突出部36と対向するステータヨーク70の内縁折り曲げ部70aの内径が、被保持部34と対向する領域84のティースの先端内径よりも小さくなるように構成されている。これにより、マグネット24の突出部36とステータコア82との距離を短くでき、ロータとステータとの間の有効磁束を更に向上させることができる。
図33は、変形例に係るロータの断面模式図である。図33に示すロータ86は、中心に回転シャフト18が固定された円板状のロータコア88と、ロータコア88の凸部88aに保持されたマグネット90と、を有する。ロータコア88の凸部88aは、円板状のロータコア88の両面において環状に複数設けられている。つまり、ロータコア88は、回転シャフト18を中心に放射状に形成された複数のマグネット保持部としての凸部88aを有している。一方、マグネット90は、凸部88aに保持される被保持部90aと、凸部88aから回転シャフト18の軸方向へ突出している突出部90bと、を有している。
Claims (8)
- 複数のティースを有するステータコアと、前記複数のティースのそれぞれに巻き回されている巻線と、を有する筒状のステータと、
前記ステータの中心部に設けられているロータと、を備え、
前記ロータは、
ロータコアと、
1個以上のマグネットと、
軟磁性部と、を備え、
前記ロータコアは、回転軸を中心に放射状に形成されたマグネット保持部を有し、
前記マグネットは、前記マグネット保持部に保持される被保持部と、前記マグネット保持部から回転軸の軸方向へ突出している突出部と、を有し、
前記ロータコアおよび環状に配置された前記被保持部は、第1の波形のコギングトルクを発生する第1発生部を構成し、
環状に配置された前記突出部は、前記第1の波形のコギングトルクと位相の異なる第2のコギングトルクを発生させる第2発生部を構成し、
前記ステータコアは、前記ステータの径方向において、前記マグネットの前記被保持部および前記突出部と対向するように構成されており、
前記軟磁性部は、前記突出部のロータ中心側に隣接して配置されていることを特徴とするモータ。 - 前記マグネットは、回転軸の軸方向の一方へ前記マグネット保持部から突出している第1突出部と、回転軸の軸方向の他方へ前記マグネット保持部から突出している第2突出部と、を有していることを特徴とする請求項1に記載のモータ。
- 前記マグネットは、回転軸の軸方向の一端に前記被保持部が設けられていることを特徴とする請求項1に記載のモータ。
- 複数のティースを有するステータコアと、前記複数のティースのそれぞれに巻き回されている巻線と、を有する筒状のステータと、
前記ステータの中心部に設けられているロータと、を備え、
前記ロータは、
ロータコアと、
1個以上のマグネットと、を備え、
前記ロータコアは、回転軸を中心に放射状に形成されたマグネット保持部を有し、
前記マグネットは、前記マグネット保持部に保持される被保持部と、前記マグネット保持部から回転軸の軸方向へ突出している突出部と、を有し、
前記ロータコアおよび環状に配置された前記被保持部は、第1の波形のコギングトルクを発生する第1発生部を構成し、
環状に配置された前記突出部は、前記第1の波形のコギングトルクと位相の異なる第2のコギングトルクを発生させる第2発生部を構成し、
前記ステータコアは、前記ステータの径方向において、前記マグネットの前記被保持部および前記突出部と対向するように構成されており、
前記マグネットは、回転軸の軸方向の両端に離間した2つの前記被保持部が設けられており、
前記突出部は、2つの前記被保持部の間に設けられていることを特徴とするモータ。 - 前記マグネットの軸方向の長さをL、前記マグネット保持部の軸方向の厚みをTとすると、下記式(1)
0.2<T/L<0.75・・・式(1)
を満たすことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のモータ。 - 前記マグネットは、複数配置されており、
複数の前記マグネットは、ハルバッハ配列となるように環状に配置されており、
前記ロータコアは、複数の前記マグネットのうち周方向に着滋されたマグネットの外周側に、前記マグネット保持部と外部とを連通する切断部が形成されていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載のモータ。 - 複数のティースを有するステータコアと、前記複数のティースのそれぞれに巻き回されている巻線と、を有する筒状のステータと、
前記ステータの中心部に設けられているロータと、を備え、
前記ロータは、
ロータコアと、
前記ロータコアの外周に配置された、極異方性のリングマグネットと、
前記リングマグネットの外周に配置され、該リングマグネットよりも軸方向の幅が細い磁性体リングと、を備え、
ロータコアの径方向から見て、前記ロータコア、前記リングマグネット、および前記磁性体リングが重なっている領域が、第1の波形のコギングトルクを発生する第1発生部を構成し、
ロータコアの径方向から見て、前記リングマグネットと前記磁性体リングが重なっていない領域が、前記第1の波形のコギングトルクと位相の異なる第2のコギングトルクを発生させる第2発生部を構成し、
前記ステータコアは、前記ステータの径方向において、前記第1発生部および前記第2発生部と対向するように構成されていることを特徴とするモータ。 - 複数のティースを有するステータコアと、前記複数のティースのそれぞれに巻き回されている巻線と、を有する筒状のステータと、
前記ステータの中心部に設けられているロータと、を備え、
前記ロータは、
ロータコアと、
1個以上のマグネットと、を備え、
前記ロータコアは、回転軸を中心に放射状に形成されたマグネット保持部を有し、
前記マグネットは、前記マグネット保持部に保持される被保持部と、前記マグネット保持部から回転軸の軸方向へ突出している突出部と、を有し、
前記ロータコアおよび環状に配置された前記被保持部は、第1の波形のコギングトルクを発生する第1発生部を構成し、
環状に配置された前記突出部は、前記第1の波形のコギングトルクと位相の異なる第2のコギングトルクを発生させる第2発生部を構成し、
前記ステータコアは、前記ステータの径方向において、前記マグネットの前記被保持部および前記突出部と対向するように構成されており、
前記ステータコアは、前記突出部と対向する領域の内径が、前記被保持部と対向する領域の内径よりも小さくなるように構成されていることを特徴とするモータ。
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