JPH0595151U - コア鉄心をもつ回転電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本考案は、コア鉄心を持つ回転電機におい
て、コギングトルクの発生を少なくし、より滑らかな回
転を行う回転電機を提供する。 【構成】 本考案に係るコア鉄心を持つ回転電機におい
て、界磁体に面するコア鉄心の周面は正弦波曲線形状を
もつ。この正弦波曲線形状は谷底点と山頂点をもち、コ
ア鉄心の溝部の中央線上に谷底点が存在する。一方、溝
の両側の突極部には山頂点が存在し、コア鉄心の外周面
の形状は全周に渡って周期的に常に曲面形状をもつ正弦
波曲線形状となる。 【効果】 電機子と界磁部との間で生ずる磁気的不均一
性が少なくなりコギングトルクを低減した滑らかな回転
電機を得ることができる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は回転電機に用いられるコア鉄心の形状に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来の一般的な回転電機を図１０に示す。これは、電機子となるコア鉄心２１ と界磁部となるマグネット３１を有しており、コア鉄心２１には複数の突極部４ １が設けられている。その突極部４１には、突極部４１と突極部４１との間に形 成された溝５１を介して巻線６１が巻かれている。突極部４１から溝５１にマグ ネット３１が移動するとき、磁気的な不均一が生じる。このため、回転電機が回 転する際コギングトルクが発生し、回転むら等のモータ性能に悪影響を与えてい る。

【０００３】 このコギングトルクを低減するために、コア鉄心の周面の形状を変更する方法 には、２つの従来技術があった。従来技術の第１例として特公昭５８−４２７０ ７号公報に示すように、突極部４２に補助溝４３を設ける方法がある。（図１１ に示す）また、従来技術第２例として特公平２−１９６９５号公報に示すように 、突極部４４に凸部４５を設ける方法等がある。（図１２に示す）これらの技術 は、コア鉄心における突極部の界磁部に対向する面に凹凸を設けることにより、 突極部の数を実質上増やし、コア鉄心の多極化を行い、コギングトルクの低減を 行うものである。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

ところが、上記の方法においては、コギングトルクの低減には一応の効果があ るが、突極部に設けられた補助溝または凸部の形状において、突極部外周面から 補助溝または凸部への移行部分（図１１においてはＥ部、図１２においてはＦ部 ）はほぼ直角に形成されることになるため、形状の変化が激しくなり、磁気的不 均一が大きく、コギングトルク低減において限界が生じていた。

【０００５】 よって、本考案は電機子と界磁部との間で生ずる磁気的不均一性を少なくし、 より一層のコギングトルクの低減を図った回転電機を得ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

そこで、前述の問題を解決するために、請求項１においては、複数の突極部と 該突極部相互間に溝を形成するコア鉄心を備えた電機子と、界磁体とからなる回 転電機において、前記コア鉄心の前記界磁体方向側の周面は、前記突極部及び前 記溝を含む凹凸形状であり、該凹凸形状は谷底点と山頂点とが交互に現れる連続 した正弦波曲線を形成し、前記谷底点は前記溝の中央線上の前記界磁体から離れ る方向側に位置し、前記山頂点は前記溝の両側の前記突極部に位置していること を特徴とする回転電機としたものである。

【０００７】 請求項２においては、前記界磁体のＮ極およびＳ極の磁極移行面が前記回転電 機の回転軸に対し傾斜していることを特徴とする前記請求項１記載の回転電機と したものである。

【０００８】 請求項３においては、前記移行面の傾斜角は前記正弦波曲線の山頂点から隣の 山頂点までかさらにそれを越えて傾斜していることを特徴とする前記請求項２記 載の回転電機としたものである。

【０００９】 請求項４においては、前記コア鉄心の周面に設けられた凹凸形状は、前記回転 電機の回転軸方向に対して傾斜していることを特徴とする前記請求項１記載の回 転電機としたものである。

【００１０】

【作用】

本考案請求項１では、コア鉄心の界磁体方向側に対向する周面は、正弦波曲線 形状になっているので、その周面は絶えず曲面形状に形成されることになる。よ って、突極部外周面からほぼ直角に移行する部分が無くなり、界磁部から電機子 外周へ流れる磁気的な不均一が少なくなる。また、コア鉄心の突極部と突極部と の間の溝部の中央線は正弦波曲線の谷底点に相当しているので、コア鉄心周面の 凹凸形状は全周に渡って周期的な曲線が形成されることになる。

【００１１】 本考案請求項２では、界磁体の磁極移行面が傾斜しているので、界磁体のＮか らＳへの移行部分から発生する磁気は緩やかな磁気変化をする。よって、界磁部 から電機子外周へ流れる磁気的な変化が緩やかになるので、磁気的な不均一が少 なくなる。

【００１２】 本考案請求項３では、さらに、磁極移行面の傾斜角は、電機子が磁気を受ける 凹凸形状の１周期である山頂点から隣の山頂点の２π以上にあたるために磁気的 変化が一層減少する。

【００１３】 本考案請求項４では、コア鉄心の周面に設けられた凹凸形状は、前記回転電機 の回転軸方向に対して傾斜しているために、相対して界磁体から電機子が受ける 磁気的な変化が緩やかになるので、磁気的な不均一が少なくなる。

【００１４】

【考案の効果】

以上のように、本考案に係る正弦波曲線形状のコア鉄心をもつ回転電機によれ ば、電機子と界磁部との間で生ずる磁気的不均一性が少なくなり、より一層のコ ギングトルクの低減を図った回転電機を得ることができる。

【００１５】

【実施例】

以下、本考案の回転電機の実施例を図面に基づいて説明する。なお、以下に説 明する部材，配置等は本発明を限定するものでなく、本発明の趣旨の範囲内で種 々改変することができるものである。

【００１６】 本考案の第１実施例を回転子の回転軸方向から見た正面図を図１に示す。

【００１７】 回転電機１は、電機子となるコア鉄心２と、界磁体となるマグネット３とから なる。

【００１８】 コア鉄心２は、複数の突極部４を有しており、その突極部４と突極部４との間 には溝５が設けられており、その溝５を介して、巻線６がそれぞれの突極部４に 巻かれている。

【００１９】 本考案第１実施例のコア鉄心２の突極部４は、３つであり、マグネット３の磁 極は２つである。

【００２０】 突極部４のマグネット３と対向する側の周面４６は、正弦波曲線Ｗを描いてお り、その正弦波曲線Ｗは、マグネット３の内周面３２に対し磁気的に適切な距離 Ｌ１にある円形Ｃに沿っている。

【００２１】 また、突極部４と突極部４との間の溝５の中央線Ｌ２の上に、その正弦波曲線 Ｗの谷底点Ｐが存在するようにして、突極部４の周面は形成されている。この正 弦波曲線Ｗの谷底点Ｐは、マグネット３から離れる側、すなわちコア鉄心２の中 心に向かう側に位置している。一方、溝５の両側の突極部４には正弦波曲線Ｗの 山頂点Ｑがマグネット３に向かう側に存在する。

【００２２】 以上の形状をとることにより、コア鉄心２における突極部４の周面の凹凸形状 は等間隔で連続した周期的な正弦波曲線となる。よって、等角度に分割され、谷 底点Ｐと山頂点Ｑとを結んだ曲線形状の突極部４は、他の突極部４に対して同様 の形状となり、より一層の磁気的均一形状になる。すなわち、回転的コギングト ルクの低減につながる。

【００２３】 次に、円形Ｃに沿った正弦波曲線Ｗの位置関係をわかり易く示すため、円形Ｃ を直線に拡げたものを図２に示す。正弦波曲線Ｗの谷底形状側の凹形状は、基本 的に、溝５に収まるように位置している。ここで、溝部５の幅は巻線の線材の太 さ絶縁被覆の厚さにより決定される。正弦波の凹凸の数は整数であるので、凹の 幅ｔと溝５の幅が一致しないことがある。この場合は溝５の幅を２ｔ未満で設定 する。この正弦波曲線Ｗの周期にあたる２ｔおよび振幅にあたる２ｈはコア鉄心 ２の突極部４の数と、マグネット３の材質や極数など必要とされるモ─タの性能 を得るため適宜組み合わせで決定される。

【００２４】 また、本考案第１実施例の回転電機と、従来技術の第１例のコア鉄心形状を持 つ回転電機とのコギングトルクの比較を示すグラフを図３に示す。

【００２５】 このグラフにより、従来の回転電機から発生するコギングトルクに対し、本考 案第１実施例の回転電機から発生するコギングトルクは３分の１になるというデ ータが得られた。

【００２６】 ここで、本考案第２実施例を図４から図７に示す。これら実施例においては、 マグネットのＮ極からＳ極への磁極移行面が回転電機の回転軸を含む平面（図示 せず）に対して傾斜しているものである。

【００２７】 図４および図５は、コア鉄心の周面とマグネットの位置関係を示すために円形 Ｃを直線に拡げた展開図である。図６および図７は、マグネットのＮ極からＳ極 への移行部分を示す斜視図である。

【００２８】 まず、図４は、マグネット３２の磁極の移行部分３３の傾斜角の度合Ｌ３を正 弦波曲線Ｗの山頂点から隣の山頂点までの１周期にあたる２πとした第１変形例 である。この場合、第１実施例よりも、より一層のコギングトルク減少を図るこ とができる。さらに、図５においては、マグネット３４の磁極の移行部分３５の 傾斜角の度合Ｌ４を正弦波曲線Ｗの山頂点から谷底点までの１／２周期にあたる πとした第２変形例である。この場合、第１実施例よりもコギングトルクの減少 を図ることができる。特に第１変形例は、コギングトルクの減少において第２変 形例よりも効果がある。

【００２９】 次に、図６および図７において、マグネットの磁極の移行部分の傾斜の方向を 示す。図６のマグネット３６の磁極の移行部分３７は、回転軸に対して平行であ るが、径方向に対しては交差する。また、図７のマグネット３８の磁極の移行部 分３９は、回転軸に対して交差しているが、径方向に対しては平行である。

【００３０】 以上のようにマグネットの磁極の移行部分が回転電機１の回転軸を含む平面（ 図示せず）に対して傾斜しているために、マグネットのＮ極からＳ極への磁気変 化は緩やかになるので、電機子であるコア鉄心への磁気変化も緩やかになり、磁 気的な不均一が少なくなる。

【００３１】 次に、本考案のコア鉄心における凹凸形状の傾斜方向に関するものを図８およ び図９に示し説明する。

【００３２】 図８は、本考案第１実施例のコア鉄心２の斜視図である。このコア鉄心２の凹 凸形状は、凹部をＰ、凸部をＱとすると、回転軸に対して平行である。一方、図 ９は、本考案第３実施例におけるコア鉄心２２の斜視図である。このコア鉄心２ ２の凹凸形状は、凹部をＰ、凸部をＱとすると、回転軸に対して傾斜しており、 しかも、コア鉄心２２の突極部４５自体も回転軸に対して傾斜している。

【００３３】 以上のように、コア鉄心の周面に設けられた凹凸形状は、前記回転電機の回転 軸方向に対して傾斜しているために、相対して界磁体から電機子が受ける磁気的 な変化が緩やかになるので、磁気的な不均一が少なくなる。

【００３４】 なお、前述第１実施例から第３実施例において、電機子および界磁体は回転子 側と固定子側とを指定していないが、どちらにもなり得ることは、当然である。

【００３５】 また、本考案はコア鉄心の界磁体方向側の周面を正弦波曲線としたが、サイク ロイド曲線としても、同様にコギングトルクの減少につながる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る回転電機の第１実施例において、
回転軸方向から見た正面図である。

【図２】本考案に係る回転電機の第１実施例において、
コア鉄心周面の正弦波曲線の位置関係を示す展開図であ
る。

【図３】本考案に係る回転電機の第１実施例のコギング
トルクと従来の第１例の回転電機のコギングトルクとを
比較したグラフである。

【図４】本考案に係る回転電機の第２実施例のうちの第
１変形例において、コア鉄心周面の正弦波曲線の位置関
係を示す展開図である。

【図５】本考案に係る回転電機の第２実施例のうちの第
２変形例において、コア鉄心周面の正弦波曲線の位置関
係を示す展開図である。

【図６】本考案に係る回転電機の第２実施例のうちの第
１変形例において、マグネットのＮ極からＳ極への移行
部分を示す斜視図である。

【図７】本考案に係る回転電機の第２実施例のうちの第
２変形例において、マグネットのＮ極からＳ極への移行
部分を示す斜視図である。

【図８】本考案に係る回転電機の第１実施例において、
コア鉄心の凹凸形状を示す斜視図である。

【図９】本考案に係る回転電機の第３実施例において、
コア鉄心の凹凸形状を示す斜視図である。

【図１０】従来の一般的なコア鉄心をもつ回転電機の回
転軸方向から見た正面図である。

【図１１】従来の第１例のコア鉄心をもつ回転電機の回
転軸方向から見た正面図である。

【図１２】従来の第２例のコア鉄心をもつ回転電機の回
転軸方向から見た正面図である。

【符号の説明】

１ 回転電機 ２ 電機子（コア鉄心） ３ 界磁体（マグネット） ４ 突極部 ４６ 周面 ５ 溝部 ６ 巻線

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の突極部と該突極部相互間に溝を形
   成するコア鉄心を備えた電機子と、界磁体とからなる回
   転電機において、 前記コア鉄心の前記界磁体方向側の周面は、前記突極部
   及び前記溝を含む凹凸形状であり、該凹凸形状は谷底点
   と山頂点とが交互に現れる連続した正弦波曲線を形成
   し、前記谷底点は前記溝の中央線上の前記界磁体から離
   れる方向側に位置し、前記山頂点は前記溝の両側の前記
   突極部に位置していることを特徴とする回転電機。
2. 【請求項２】 前記界磁体のＮ極およびＳ極の磁極移行
   面が前記回転電機の回転軸を含む平面に対し傾斜してい
   ることを特徴とする前記請求項１記載の回転電機。
3. 【請求項３】 前記移行面の傾斜角は前記正弦波曲線の
   山頂点から隣の山頂点まで、または、さらにそれを越え
   て傾斜していることを特徴とする前記請求項２記載の回
   転電機。
4. 【請求項４】 前記コア鉄心の周面に設けられた凹凸形
   状は、前記回転電機の回転軸方向に対して傾斜している
   ことを特徴とする前記請求項１記載の回転電機。