JP6897614B2 - モータ - Google Patents
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Description
上記態様によれば、ティースの対向面の開角度θsが、周方向に隣り合う磁石磁極部同士の間の開角度θxよりも大きくなるため、ティースが突部のみと対向することがない。これにより、ティースからの磁束が突部にのみ流入することを防止でき、その結果、出力低下を抑制できる。
上記モータにおいて、前記ロータが1周するうちのその時々の前記ロータコアと前記各ティースとの径方向の対向関係を見たとき、前記磁石磁極部と対向し、かつ前記突部と対向しないティースの数と、周方向に隣り合う一対の前記磁石磁極部及びその間の前記突部と同時に対向するティースの数とが同じになるタイミングが存在する。
上記態様によれば、ティースにおけるロータコアと対向する端部(径方向内側端部)において、磁気飽和する箇所が変化しにくい構成とすることが可能となり、その結果、突極比の低下をより好適に抑制可能となる。
上記モータにおいて、前記ティースは、軸方向視において径方向の外側端部から内側最先端部にかけて径方向全体に亘って一定幅を有している。
図1(a)に示す本実施形態のモータ10は、埋込磁石型(IPM型)のブラシレスモータである。モータ10は、モータハウジング11の内周面に固定された円環状のステータ12と、ステータ12と同軸に配置された回転軸13と、回転軸13に一体回転可能に設けられ、ステータ12の径方向内側に配置されたロータ14とを備えている。なお、回転軸13は、モータハウジング11に対し軸受(図示略)を介して回転可能に支持されている。
ティースTの先端部の開角度(軸線Lを中心とする対向面Taの周方向一端と他端との間の角度幅)を「θs」、磁石磁極部23の開角度(軸線Lを中心とする磁石磁極部23の外周面の周方向一端と他端との間の角度幅)を「θr」として、θs<θrに設定されている。なお、開角度θrを規定する磁石磁極部23の外周面の周方向一端及び他端は、周方向に隣接する磁気抵抗部(本実施形態では凹部25の空隙)との境界部に設定されることが望ましい。
図4には、ティースTの先端部(対向面Ta)の開角度θsを本実施形態よりも大きくした構成を比較例1として示している。同比較例1におけるロータ14には、本実施形態と同様のロータ14を用いている。そして、同比較例1の構成において、ティースTの開角度θsとロータ14の磁石磁極部23との関係は、θr<θsとなっている。また、同比較例1の各ティースTは、径方向内側端部から周方向両側に延出する延出部Txを有し、これにより、ロータコア21との対向面Ta(開角度θs)が広く確保されている。
図6には、ティースTの先端部(対向面Ta)の開角度θsを図1(a)の構成よりも小さくした構成を比較例2として示している。同比較例2におけるロータ14には、本実施形態と同様のロータ14を用いている。また、同比較例2の構成においても、ティースTの開角度θsとロータ14の磁極部間開角度θxとの関係は、θx<θsとなっている。また、同比較例2のティースTは、上記実施形態(図1(a)の構成)のティースTと同様に、径方向全体に亘って一定幅をなすストレート形状をなしている。
図8に示すように、巻線16に供給する電流を大きくしていったとき、実施形態(図1(a)の構成)及び比較例2では、q軸インダクタンスLqとd軸インダクタンスLdとの比である突極比(Lq/Ld)の低下度合いが、比較例1に比べて少ない。実施形態及び比較例2では、パターンAのティースT(磁石磁極部23と対向し、かつ突部24と対向しないティースT)の数が比較例1に対して多いため、d軸電流の入力時において突部24(q軸)に流入する磁束量を低下させることができる。これにより、電流を大きくしたときの、突部24の磁気飽和によるq軸インダクタンスLqの低下を抑制できるため、電流を大きくしたときの突極比の低下度合いが、比較例1よりも実施形態及び比較例2で少なくなると考えられる。また、実施形態及び比較例2では、d軸とq軸を跨ぐ磁気回路が形成されにくいことから、d軸−q軸間で磁気的な相互干渉が生じにくくなっている。その結果、q軸インダクタンスLqとd軸インダクタンスLdとの差をより好適に確保することができ、突極比の低下をより好適に抑制できるようになっている。
(1)ロータコア21の外周部における互いに異極の磁石磁極部23同士の各間には、径方向外側に突出する突部24が設けられる。そして、本実施形態及び比較例2では、ロータ14が1周するうちのその時々のロータコア21と各ティースTとの径方向の対向関係を見たとき、磁石磁極部23と対向し、かつ突部24と対向しないティースT(パターンAのティースT)の数が、周方向に隣り合う一対の磁石磁極部23及びその間の突部24と同時に対向するティースT(パターンCのティースT)の数よりも多くなるタイミングが存在する。これにより、電流を大きくしたときの突極比(Lq/Ld)の低下を抑制できる(図8参照)。その結果、リラクタンストルクの向上に寄与できる。また、小型化のニーズに対する解決策として位置センサを廃止した外乱注入方式のセンサレス制御を搭載したモータにおいて、突極比の低下が抑えられた本実施形態及び比較例2の構成を採用することで、ロータ14の回転位置の誤差を少なく制御できる。
・上記実施形態及び比較例2のロータ14を、図11に示すようなロータ30に変更してもよい。なお、同図の構成において、上記実施形態と同様の構成については、同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。上記実施形態及び比較例2のロータ14では、周方向に隣り合う磁石磁極部23と突部24との間の磁気抵抗部を、径方向内側に窪む凹部25としたが、図11に示す構成ではこれを変更している。詳述すると、同図に示す構成では、ロータコア21(各磁石磁極部23)における永久磁石22の径方向外側の部位21aと、当該部位21aの周方向両側で隣り合う突部24とは、ブリッジ部31を介して一体に繋がっている。換言すると、ブリッジ部31は、各突部24から周方向両側の磁石磁極部23の前記部位21aに向かって周方向にそれぞれ延び、両磁石磁極部23の部位21aと繋がっている。各ブリッジ部31の径方向内側には、永久磁石22の周方向側面と接する空隙部32が設けられている。各ブリッジ部31は、例えば軸方向や径方向に潰されて塑性変形されることで、磁気抵抗が他のコア部位(前記部位21aや突部24)よりも高く形成され、磁気抵抗部として機能する。このような構成において、磁石磁極部23の開角度θrを規定する磁石磁極部23(部位21a)の外周面の周方向一端及び他端は、磁石磁極部23(部位21a)と磁気抵抗部であるブリッジ部31との境界部に設定されることが望ましい。
Claims (6)
- 回転軸と、
前記回転軸に対して同軸に固定されたロータコアを有し、該ロータコア内に永久磁石が埋め込まれてなる複数の磁石磁極部を周方向に沿って交互に異極となる態様で有するロータと、
周方向に沿って複数設けられ前記ロータコアの外周面と径方向に対向するティース、及び該各ティースに巻回された巻線を有するステータと
を備え、
前記ロータコアの外周部における互いに異極の前記磁石磁極部同士の各間には、径方向外側に突出する突部が設けられ、
前記ロータが1周するうちのその時々の前記ロータコアと前記各ティースとの径方向の対向関係を見たとき、前記磁石磁極部と対向し、かつ前記突部と対向しないティースの数が、周方向に隣り合う一対の前記磁石磁極部及びその間の前記突部と同時に対向するティースの数よりも多くなるタイミングが存在するように構成されており、
前記各磁石磁極部の開角度θrは互いに等しく設定され、
前記各ティースにおける前記ロータコアと径方向に対向する対向面の開角度θsは互いに等しく設定され、
周方向に隣り合う前記磁石磁極部同士の各間の開角度θxは互いに等しく設定され、
前記ティースの前記対向面の開角度θsと前記磁石磁極部の開角度θrと前記磁石磁極部同士の各間の開角度θxとの関係が、θx<θs<θrを満たすように構成されている、モータ。 - 前記ロータが1周するうちのその時々の前記ロータコアと前記各ティースとの径方向の対向関係を見たとき、前記磁石磁極部と対向し、かつ前記突部と対向しないティースの数と、周方向に隣り合う一対の前記磁石磁極部及びその間の前記突部と同時に対向するティースの数とが同じになるタイミングが存在する、請求項1に記載のモータ。
- 前記ロータが1周するうちのその時々の前記ロータコアと前記各ティースとの径方向の対向関係を見たとき、前記磁石磁極部と対向し、かつ前記突部と対向しないティースの数が、周方向に隣り合う一対の前記磁石磁極部及びその間の前記突部と同時に対向するティースの数よりも常に多い、請求項1に記載のモータ。
- 前記各ティースには、巻線が集中巻きにて巻回されている、請求項1〜3のいずれか1項に記載のモータ。
- 前記ティースは、軸方向視において径方向の外側端部から内側端部に亘って一定幅を有している、請求項1〜4のいずれか1項に記載のモータ。
- 前記ティースは、軸方向視において径方向の外側端部から内側最先端部にかけて径方向全体に亘って一定幅を有している、請求項5に記載のモータ。
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