JPH07108084B2 - Abduction type brushless DC motor - Google Patents

Abduction type brushless DC motor

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JPH07108084B2
JPH07108084B2 JP1095928A JP9592889A JPH07108084B2 JP H07108084 B2 JPH07108084 B2 JP H07108084B2 JP 1095928 A JP1095928 A JP 1095928A JP 9592889 A JP9592889 A JP 9592889A JP H07108084 B2 JPH07108084 B2 JP H07108084B2
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stator
motor
cross
salient pole
pole portion
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譲 鈴木
栄 藤谷
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Minebea Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、板状の強磁性体を複数枚積層した突極構造
のステータヨークを使用し、ロータ磁石の磁極数とステ
ータ巻線を施す突極数との比がある一定条件を満たすブ
ラシレスDCモータに関するものである。ここでステータ
ヨークは、ステータコイルを巻装する1つの突極部の断
面積Aとその周長Lとが特定の関係を保つように設定さ
れ、それによって小型モータでも鉄芯を用いたことによ
る効果(即ち磁気回路効率の向上)を十分引き出すこと
ができるようになっている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of application] The present invention uses a stator yoke having a salient pole structure in which a plurality of plate-shaped ferromagnetic bodies are laminated, and the number of magnetic poles of a rotor magnet and the stator winding are applied. The present invention relates to a brushless DC motor that satisfies a certain ratio with the number of salient poles. Here, the stator yoke is set so that the cross-sectional area A of one salient pole portion around which the stator coil is wound and the circumferential length L thereof maintain a specific relationship, whereby an iron core is used even in a small motor. The effect (that is, improvement in magnetic circuit efficiency) can be sufficiently obtained.

このブラシレスDCモータはロータ磁極位置検出器や付属
電子回路部品を内蔵するスペースを確保できるため、小
型薄型化(例えば出力数W以下程度で厚さ10mm程度以
下)に適し、例えば磁気ディスク駆動装置におけるスピ
ンドルモータ等に有用である。
Since this brushless DC motor can secure a space for incorporating a rotor magnetic pole position detector and attached electronic circuit parts, it is suitable for miniaturization and thinning (for example, about several W or less and about 10 mm or less in thickness). It is useful for spindle motors.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

鉄板等の強磁性体をステータコイルの巻芯として利用す
ることによって(もちろん鉄板等とコイルとは電気的に
絶縁されている)モータの磁気回路効率を向上させるこ
とは従来周知である。この原理を利用したモータの一例
がアウタロータ・ラジアルギャップ型ブラシレスDCモー
タである。そのステータヨークは、例えばリング状部か
ら外向き放射状に多数の突極部を形成した板状の強磁性
体を複数枚モータ軸方向に積層し、突極部に絶縁処理を
施し、ステータコイルを巻装した構成になっている。
It is well known that the magnetic circuit efficiency of a motor is improved by using a ferromagnetic material such as an iron plate as a winding core of a stator coil (of course, the iron plate and the coil are electrically insulated). An example of a motor utilizing this principle is an outer rotor / radial gap type brushless DC motor. The stator yoke is formed, for example, by stacking a plurality of plate-shaped ferromagnetic bodies in which a large number of salient pole portions are formed radially outward from a ring-shaped portion in the axial direction of the motor, and subjecting the salient pole portions to insulation treatment to form a stator coil. It has a wound structure.

この種のモータに対しては、近年、エレクトロニクス化
が進展するに伴い、ますます小型化、薄型化、軽量化の
要求が強くなってきている。この場合、ステータコイル
を巻装する突極部の断面積には、使用する強磁性体の材
質との関係で磁束密度により決定されるが、その断面形
状については格別の配慮は払われていない。
In recent years, demand for smaller, thinner, and lighter motors of this type has been increasing with the progress of electronics. In this case, the cross-sectional area of the salient pole portion around which the stator coil is wound is determined by the magnetic flux density in relation to the material of the ferromagnetic material used, but no special consideration is given to the cross-sectional shape. .

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be Solved by the Invention]

ブラシレスDCモータを小型化(出力数W程度以下)、薄
型化(厚さ10mm程度以下)するためには、モータ内部に
ロータ磁極位置検出器(ホール素子等)やモータ駆動用
の複数個の小型電子部品を収容するスペースを確保する
必要がある。また巻線作業時間をできるだけ短縮するた
めにステータ突極数を少なくするのが望ましい。これら
の理由で従来構造のモータでは効率のよい磁気回路を構
成することが困難になってきている。
In order to make the brushless DC motor smaller (output less than several W) and thinner (thickness less than 10 mm), a rotor magnetic pole position detector (Hall element etc.) and a plurality of small motor drive motors must be installed inside the motor. It is necessary to secure a space for housing electronic components. Further, it is desirable to reduce the number of salient stator poles in order to shorten the winding work time as much as possible. For these reasons, it has become difficult to construct an efficient magnetic circuit with a motor having a conventional structure.

この発明の目的は、このような問題を解決し、有鉄芯型
の小型薄型モータにおいてコイル励磁に伴う励磁損失を
出来るだけ減らし且つコイル巻装部の磁気抵抗を下げる
ことによりエアギャップ中の磁束密度を出来るだけ高く
するようなヨーク形状を工夫し、それによって鉄芯を用
いた効果を十分に引き出すことができる且つ軽量化でき
るようなブラシレスDCモータ及びそのステータヨークを
提供することにある。
An object of the present invention is to solve such a problem, and to reduce the excitation loss accompanying the coil excitation as much as possible and to reduce the magnetic resistance of the coil winding portion in the iron core type small and thin motor, thereby reducing the magnetic flux in the air gap. It is an object of the present invention to provide a brushless DC motor and a stator yoke thereof in which a yoke shape that maximizes the density is devised so that the effect of using an iron core can be sufficiently brought out and the weight thereof can be reduced.

〔課題を解決するための手段〕[Means for Solving the Problems]

このような技術的課題を解決するため本発明では断面形
状特性係数という因子を導入し、シミュレーション及び
実験により最適構造を見出すべく検討した。
In order to solve such a technical problem, in the present invention, a factor called a cross-sectional shape characteristic coefficient was introduced, and an examination was conducted to find an optimum structure by simulation and experiment.

まずベースとなるモータ構造は、ロータ磁石の磁極数P
(Pは偶数)とステータ巻線を施す突極数N(Nは相数
の整数倍)との比が、N/P<1である関係を満たすブラ
シレスDCモータである。特に好ましい構造は、N/Pがほ
ぼ0.75程度となるようにすることである。ステータヨー
クは、板状の強磁性体を複数枚積層し、その突極部にス
テータコイルを巻装したものである。ここで突極部のコ
イル巻装部の断面積をA、その断面を取り囲む周囲の長
さをLとしたとき、本発明では断面形状特性係数Rとい
う因子(R=L2/A)を導入し、それが4π≦R≦16.3
という関係を満たすように構成されている。
First, the base motor structure is the number of magnetic poles P of the rotor magnet.
(P is an even number) and the number of salient poles N to which the stator winding is applied (N is an integer multiple of the number of phases) is a brushless DC motor satisfying a relationship of N / P <1. A particularly preferred structure is such that the N / P is about 0.75. The stator yoke is formed by laminating a plurality of plate-shaped ferromagnetic bodies and winding a stator coil around the salient pole portions. Here, when the cross-sectional area of the coil winding portion of the salient pole portion is A and the peripheral length surrounding the cross-section is L, the factor of the cross-sectional shape characteristic coefficient R (R = L 2 / A) is introduced in the present invention. And that is 4π ≦ R ≦ 16.3
Is configured to satisfy the relationship.

突極部のコイル巻装部分の断面形状は様々考えられる
が、特性の点のみを考慮すれば円形が最も好ましい。正
方形状または長方形状でもよいが、その場合には4個所
のコーナー部に面取り又は切り落としを形成するのが望
ましい。
There are various possible cross-sectional shapes of the coil winding portion of the salient pole portion, but the circular shape is the most preferable in consideration of only the characteristics. The shape may be a square shape or a rectangular shape, but in that case, it is preferable to form chamfers or cutouts at four corners.

〔作用〕[Action]

平均磁路長が一定で、コイルを巻装するため一定長の部
分を有する磁気回路においては、前記コイル巻装部分の
断面積をできるかぎり大きくすることが好ましい。磁気
抵抗が小さくなるからである。しかしながら一般的には
コイルを巻く都合から断面積を大きくすることには自ず
と限界があり、またむやみに大きくすると重量が大きく
なり好ましくない。従って必要最小限の断面積を得るに
は、その断面形状が重要なファクタになることが推測で
きる。
In a magnetic circuit having a constant average magnetic path length and a constant length for winding a coil, it is preferable to make the cross-sectional area of the coil winding portion as large as possible. This is because the magnetic resistance decreases. However, generally, there is a limit to increase the cross-sectional area due to the convenience of winding the coil, and if it is excessively increased, the weight becomes large, which is not preferable. Therefore, it can be inferred that the cross-sectional shape is an important factor in obtaining the necessary minimum cross-sectional area.

この発明は、ロータ磁石の極数Pとステータ巻線を施す
突極数Nとの比P/Nが1より小さく設定される。そして
ステータヨーク鉄芯の必要断面積が決まった場合、その
断面を取り囲む周囲の長さが出来るだけ短くなるような
鉄芯断面形状にすることにより1ターン当たりのコイル
長が短く、巻線抵抗値が小さくなり、モータ内部電圧降
下が少なくなる。このことによりモータ効率は向上す
る。
In the present invention, the ratio P / N between the number P of poles of the rotor magnet and the number N of salient poles on which the stator winding is applied is set to be smaller than 1. When the required cross-sectional area of the stator yoke iron core is determined, the coil length per turn is shortened by setting the iron core cross-sectional shape so that the circumference surrounding the cross section is as short as possible. Is smaller and the voltage drop inside the motor is smaller. This improves motor efficiency.

本発明では断面形状を数値的にとらえるために断面形状
特性係数Rという因子を用い、それを断面積Aと、その
周囲の長さLとでR=L2/Aと定義し、それが4π≦R
≦16.3なる関係を満たしている。前記の内容から、同一
サイズ、同一構造のブラシレスDCモータにおいては、こ
の断面形状特性係数Rが小さいほどモータ効率は高くな
る。この係数の最小値は4π≒12.6(円形の場合)で、
シミュレーション並びに実験から本発明では最大値を1
6.3までとした。断面形状特性係数Rをこの範囲内に設
定するとモータ効率は十分高い。特に断面が矩形の場合
には、4個所のコーナー部を面取りあるいは切り落とし
をし、出来るだけ前記断面形状特性係数Rを小さくする
のが好ましい。
In the present invention, in order to numerically capture the cross-sectional shape, a factor called a cross-sectional shape characteristic coefficient R is used, which is defined as R = L 2 / A by the cross-sectional area A and the peripheral length L, which is 4π. ≤ R
The relation ≦ 16.3 is satisfied. From the above description, in the brushless DC motor having the same size and the same structure, the smaller the sectional shape characteristic coefficient R, the higher the motor efficiency. The minimum value of this coefficient is 4π ≈ 12.6 (in the case of a circle),
From the simulation and experiment, the maximum value is 1 in the present invention.
Up to 6.3. When the sectional shape characteristic coefficient R is set within this range, the motor efficiency is sufficiently high. In particular, when the cross section is rectangular, it is preferable to chamfer or cut off the four corner portions to reduce the cross-sectional shape characteristic coefficient R as much as possible.

更に小型、薄型のモータを構成するには、突極部のコイ
ル巻装部のなす中心角の最大値θを、 0<θ≦(1/2.5)×(360°/N) の範囲とすれば、前記N/Pの制限と相俟てステータ中の
突極と突極との間の空間が広くとれ、ロータ位置磁極検
出器や付属電子回路を前記空間内に効率よく収容でき、
効率がよく且つ小型、薄型、軽量化したモータが得られ
る。
To configure a smaller and thinner motor, the maximum value of the central angle θ formed by the coil winding part of the salient pole part can be set within the range of 0 <θ ≦ (1 / 2.5) × (360 ° / N). For example, the space between the salient poles in the stator and the salient poles can be widened in combination with the limitation of the N / P, and the rotor position magnetic pole detector and the attached electronic circuit can be efficiently accommodated in the space,
A highly efficient, compact, thin, and lightweight motor can be obtained.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本発明に係るブラシレスDCモータの一実施例を
示す分解斜視図である。このモータはロータ磁極数Pが
16、ステータ突極数Nが12、N/P=0.75、θ=10.8°の
アウタロータ・ラジアルギャップ型の3相ブラシレスDC
スピンドルモータである。
FIG. 1 is an exploded perspective view showing an embodiment of a brushless DC motor according to the present invention. This motor has a rotor pole number P
16, Outer rotor / radial gap type three-phase brushless DC with 16 stator salient poles N, N / P = 0.75, θ = 10.8 °
It is a spindle motor.

モータは主としてハウジング1、駆動回路板2、ステー
タ3、ロータ4等から構成される。ハウジング1はロー
タ4を回転自在に支承する軸受5を収容し、ステータ3
と駆動回路板2とを位置決めしながらネジ止めするアル
ミニウム製の枠体である。駆動回路板2は3相ブラシレ
スDCモータを駆動するのに必要な電気回路を有するもの
で、集積回路、ホールセンサ、抵抗、コンデンサ等の電
子部品が実装されている。尚、これらの電子部品は、モ
ータの小型、軽量化の要求に応えるため出来るだけモー
タ内部に収容することが望ましい。ステータ3はリング
状部から放射状に複数の突極部を形成したステータヨー
ク6の各突極部に絶縁を施しステータコイル7を巻き付
けたものである。駆動回路板2及びステータ3は止めネ
ジ8によりハウジング1に固定される。ロータ4は強磁
性体からなるロータヨーク9の内周にリング状磁石10を
接着し、中心部に軸11を固定したものである。ロータ4
は、ハウジング1に装着されている軸受5により回転自
在に支承される。
The motor is mainly composed of a housing 1, a drive circuit board 2, a stator 3, a rotor 4 and the like. The housing 1 houses a bearing 5 that rotatably supports the rotor 4, and the stator 3
It is a frame body made of aluminum that fixes the drive circuit board 2 and the drive circuit board 2 with screws. The drive circuit board 2 has an electric circuit necessary for driving a three-phase brushless DC motor, and has electronic components such as an integrated circuit, a hall sensor, a resistor, and a capacitor mounted thereon. It should be noted that these electronic components are preferably housed in the motor as much as possible in order to meet the demands for smaller and lighter motors. The stator 3 is obtained by insulating each salient pole portion of a stator yoke 6 having a plurality of salient pole portions radially formed from a ring-shaped portion and winding a stator coil 7 around the salient pole portion. The drive circuit board 2 and the stator 3 are fixed to the housing 1 with set screws 8. In the rotor 4, a ring-shaped magnet 10 is bonded to the inner circumference of a rotor yoke 9 made of a ferromagnetic material, and a shaft 11 is fixed to the central portion. Rotor 4
Are rotatably supported by bearings 5 mounted on the housing 1.

本発明はステータ3、特にステータヨーク6の突極部の
コイル巻装部分の断面形状に特徴がある。ステータヨー
ク6の詳細を第2図に示す。ステータヨーク6は、中央
のリング状部15から外向きに複数本(この実施例では12
本)の突極部16が放射状に延びる形状であり、その形状
にプレス打抜きしたケイ素鋼板を軸方向に複数枚(この
実施例では4枚)積層し固着した構造である。前述のよ
うに少なくとも各突極部16のコイル巻装部分には絶縁処
理が施され、その上に必要な巻線仕様のステータコイル
が巻き付けられる。
The present invention is characterized by the cross-sectional shape of the coil winding portion of the stator 3, particularly the salient pole portion of the stator yoke 6. The details of the stator yoke 6 are shown in FIG. A plurality of stator yokes 6 (12 in this embodiment) are provided outward from the central ring-shaped portion 15.
The present invention has a structure in which the salient pole portion 16 of this) extends radially, and a plurality of silicon steel plates (four in this embodiment) are laminated and fixed in the axial direction by press-punching silicon steel plates. As described above, at least the coil winding portion of each salient pole portion 16 is subjected to insulation treatment, and the stator coil having the required winding specifications is wound thereon.

ステータヨーク6の突極部16はコイルを巻く関係から一
般に断面積が他の磁気回路部分に比べて小さく、通常、
磁気回路中で最も磁束密度が高く、その値が問題となる
部分である。従って特に小型(出力数W程度)で薄型
(厚さ10mm程度以下)の鉄芯入りブラシレスDCモータの
場合には、ロータ磁極検出器(ホール素子等)等を内蔵
するスペースが必要であり、それらの制約により十分な
鉄芯断面積を確保することが困難である。
The salient pole portion 16 of the stator yoke 6 generally has a smaller cross-sectional area than other magnetic circuit portions due to the winding of the coil.
The magnetic flux density is the highest in the magnetic circuit, and its value is a problem. Therefore, particularly in the case of a brushless DC motor with a small size (about several W of output) and a thin type (thickness of about 10 mm or less), a space for incorporating a rotor magnetic pole detector (Hall element, etc.) is required. It is difficult to secure a sufficient iron core cross-sectional area due to the restriction of.

しかし本発明では前記ステータヨーク6の突極部16の断
面形状に着目し、その断面積Aとそれを取り囲む周囲の
長さLを用いて断面形状特性係数Rを次式のように定義
し、その大小により評価する手法を採用した。
However, in the present invention, attention is paid to the cross-sectional shape of the salient pole portion 16 of the stator yoke 6, and the cross-sectional shape characteristic coefficient R is defined by the following equation using the cross-sectional area A and the peripheral length L surrounding it. We adopted a method to evaluate the size.

R=L2/A この式によれば、断面形状特性係数Rが小さければ小さ
い程、同一周長において、その取り囲む断面積が大きく
なることを意味している。このことはコイル側の条件を
同一とすれば、当該強磁性体中の磁束密度を低く抑える
ことができることになる。その結果、ステータヨークの
突極部16での磁位降下が低下し、その分エアギャップ中
の磁束密度を高くすることができる。一方、磁気回路側
の条件を同一にすれば(突極部断面積を一定とする)コ
イル起磁力を増加させることができる。従っていずれに
しても断面形状特性係数Rが小さい程、トルク定数の向
上、及び電流の低下が期待され、結果的にモータ効率が
向上する。
R = L 2 / A According to this expression, the smaller the cross-sectional shape characteristic coefficient R, the larger the surrounding cross-sectional area at the same circumference. This means that if the conditions on the coil side are the same, the magnetic flux density in the ferromagnetic material can be suppressed low. As a result, the magnetic potential drop at the salient pole portion 16 of the stator yoke is reduced, and the magnetic flux density in the air gap can be correspondingly increased. On the other hand, if the conditions on the magnetic circuit side are the same (the cross-sectional area of the salient pole portion is constant), the coil magnetomotive force can be increased. Therefore, in any case, the smaller the cross-sectional shape characteristic coefficient R, the higher the torque constant and the lower the current are expected, and the motor efficiency is consequently improved.

第3図〜第7図に厚み0.5mmのケイ素鋼板を4枚積層し
た全厚2.0mmの突極部の断面形状の例を示す。
3 to 7 show examples of the sectional shape of a salient pole portion having a total thickness of 2.0 mm obtained by laminating four silicon steel plates having a thickness of 0.5 mm.

断面形状特性係数Rの最小値は有限で断面形状が第3図
に示すような円のときであることは数学的に容易に証明
できる。この時の断面形状特性係数Rの値は4π≒12.6
である。
It can be easily mathematically proved that the minimum value of the sectional shape characteristic coefficient R is finite and the sectional shape is a circle as shown in FIG. At this time, the value of the cross-sectional shape characteristic coefficient R is 4π≈12.6
Is.

コイルを巻くための突極部16の断面形状は任意である
が、第2図で説明したように小型薄型の3相ブラシレス
DCモータではケイ素鋼板をプレス打抜きしたものを積層
して使用することから四角形となることが多い。断面形
状を四角形とすると、断面形状特性係数Rの最小値は第
4図に示すような正方形の場合であり、その値は16であ
る。従って円形の場合に比べて約27%も大きくなる。
Although the cross-sectional shape of the salient pole portion 16 for winding the coil is arbitrary, it is a small and thin three-phase brushless as described in FIG.
DC motors are often rectangular because they are used by stacking pressed silicon steel plates. If the cross-sectional shape is a quadrangle, the minimum value of the cross-sectional shape characteristic coefficient R is a square as shown in FIG. 4, and the value is 16. Therefore, it is about 27% larger than the circular case.

第5図は短辺が2.0mm、長辺が2.5mmの長方形の場合であ
る。この場合の断面形状特性係数Rは約16.2であり、第
4図に示す正方形の場合と比較して1.25%の微増にとど
まっている。
Fig. 5 shows a rectangle with a short side of 2.0 mm and a long side of 2.5 mm. In this case, the cross-sectional shape characteristic coefficient R is about 16.2, which is a slight increase of 1.25% as compared with the case of the square shown in FIG.

第6図は長方形断面の4個所のコーナー部に0.5Rの面取
りをした形状である。この場合、断面形状特性係数Rは
約13.8になり正方形断面の場合よりも小さくなる。第7
図は長方形断面の4個所のコーナー部を直線的に切り落
としたもので、この場合の断面形状特性係数Rは約14.4
となり、やはり正方形断面の場合よりも小さくなる。こ
のように長方形断面であっても、コーナー部の面取りあ
るいは切り落としによって断面形状特性係数Rを低減で
きることがわかる。
Fig. 6 shows a shape in which four corners of a rectangular cross section are chamfered with 0.5R. In this case, the cross-sectional shape characteristic coefficient R is about 13.8, which is smaller than that of the square cross-section. 7th
The figure shows four corners of a rectangular cross section cut off linearly. The cross-sectional shape factor R in this case is approximately 14.4.
Becomes smaller than that of the square cross section. It can be seen that even in the case of a rectangular cross section as described above, the sectional shape characteristic coefficient R can be reduced by chamfering or cutting off the corner portion.

このような断面形状特性係数Rがモータ特性に及ぼす影
響をシミュレーションと実験により求めた結果について
説明する。モータは第1図に示したアウタロータ3相ブ
ラシレスDCモータで、ロータ磁石磁極数P=16、突極数
N=12、θ=10.8°である。ステータヨーク6の突極部
16の断面形状を四角形とし、その短辺と長辺との比x
(=短辺/長辺)の0<x≦1の変化に対して断面形状
特性係数R及びモータ制動定数Dの変化率Drをシミュレ
ーションで出したのが第8図である。DCモータにおいて
は制動定数Dはトルク定数kT、誘起電圧定数kE及び巻
線抵抗rにより次式で表される。
The effect of such a cross-sectional shape characteristic coefficient R on the motor characteristics will be described by the results obtained by simulation and experiment. The motor is the outer rotor three-phase brushless DC motor shown in FIG. 1, and the rotor magnet magnetic pole number P = 16, salient pole number N = 12, and θ = 10.8 °. Salient pole portion of stator yoke 6
The cross-sectional shape of 16 is a quadrangle, and the ratio of the short side to the long side x
FIG. 8 shows simulation results of the rate of change Dr of the cross-sectional shape characteristic coefficient R and the motor braking constant D with respect to the change of (= short side / long side) in 0 <x ≦ 1. In the DC motor, the braking constant D is expressed by the following equation by the torque constant k T , the induced voltage constant k E and the winding resistance r.

D=kT・kE/r ここでモータ特性値として制動定数Dを用いたのは、断
面形状特性係数Rの変化によりトルク定数kT、誘起電
圧定数kE及び巻線抵抗rが変化するため、制動定数D
によって評価するのが最適と考えたことによる。制動定
数Dが大きいことは、トルク変動に対する速度変動の割
合が小さく、同一サイズ、同一構造のモータとして優れ
ていることを意味している。
D = k T · k E / r Here, the braking constant D is used as the motor characteristic value because the torque constant k T , the induced voltage constant k E, and the winding resistance r change due to the change of the sectional shape characteristic coefficient R. Therefore, the braking constant D
It is because it was considered optimal to evaluate by. A large braking constant D means that the ratio of speed fluctuations to torque fluctuations is small, and motors of the same size and structure are excellent.

第8図の制動定数変化率Drは、同一サイズ、同一構造の
ブラシレスDCモータにおいて、コイルを巻く突極部の磁
路長を一定として、その断面積部(四角形)の短辺/長
辺(縦横比)のみを変化させた場合に、x=1の時にDr
=1とした割合で(いわゆる変化率として表現してい
る)、0<x≦1の範囲で以下の2条件をもとに簡易的
に算出した。
In the brushless DC motor having the same size and the same structure, the rate of change of the braking constant Dr shown in FIG. If only aspect ratio is changed, Dr is set when x = 1
= 1 (expressed as a so-called rate of change), and was simply calculated based on the following two conditions in the range of 0 <x ≦ 1.

短辺/長辺の比が変わっても磁気回路側の条件は同
一である。即ち突極部の断面積Aは一定である。
The conditions on the magnetic circuit side are the same even if the ratio of the short side / the long side changes. That is, the cross-sectional area A of the salient pole portion is constant.

巻線抵抗が同一のモータとする。即ち1ターン当た
りの周長が短い場合は抵抗値が同一になるまで巻数を増
やす。
Use motors with the same winding resistance. That is, when the circumference per turn is short, the number of turns is increased until the resistance value becomes the same.

第8図より、断面形状特性係数Rは短辺/長辺の比xが
小さいほど急激に増大するが、xが1に近づくに従って
緩やかに減少し最小値16に近づく。他方、制動定数変化
率Drは断面形状特性係数Rとは逆に、xが小さくなるほ
ど急激に減少するが、xが1に近づくにつれて緩やかに
増加し最大値1に近づく。Drとしては出来る限り1(10
0%、即ち正方形であること)が望ましいが、実用上は1
0%ダウンまでは顕著な差が見られないため、これが限
界となる。この時の制動定数DはR=16.3以下であり、
その値が急激に一定値に近づいていることがわかる。
From FIG. 8, the cross-sectional shape characteristic coefficient R increases sharply as the ratio x of short sides / long sides decreases, but gradually decreases as x approaches 1, and approaches the minimum value 16. On the other hand, the braking constant change rate Dr, contrary to the sectional shape characteristic coefficient R, sharply decreases as x decreases, but gradually increases as x approaches 1, and approaches the maximum value 1. As much as possible as Dr (1 (10
0%, that is, square) is desirable, but practically 1
This is the limit because there is no noticeable difference until 0% down. The braking constant D at this time is R = 16.3 or less,
It can be seen that the value rapidly approaches a fixed value.

第9図は試作実験した結果を示している。同図から第8
図に示すものとほぼ同様の傾向になることがわかる。
FIG. 9 shows the result of a trial experiment. 8 from the same figure
It can be seen that the tendency is almost the same as that shown in the figure.

第8図及び第9図より断面形状特性係数Rは実質的には
16.3以下(特に四角形の場合、短辺/長辺が0.75)まで
がモータとして制動定数Dの減少が少ないことがわか
る。以上のようにシミュレーション及び実験から断面形
状特性係数Rの値を16.3までとするとモータ制動定数の
低下が少ない分、高効率のモータが実現される。
From FIG. 8 and FIG. 9, the cross-sectional shape characteristic coefficient R is substantially
It can be seen that the braking constant D decreases little as a motor up to 16.3 or less (especially in the case of a quadrangle, the short side / long side is 0.75). As described above, when the value of the cross-sectional shape characteristic coefficient R is set to 16.3 based on the simulation and experiment, the motor braking efficiency is reduced because the decrease in the motor braking constant is small.

本発明は前記実施例のみに限られるものではない。特に
コーナー部の面取り切り落としによる断面形状特性係数
の低減は実施例の形状、寸法にかかわりなく効果的であ
る。本発明は磁束の通過する方向に平行に穴や溝等があ
る場合にも適用でき、断面形状特性係数Rを低減するこ
とにより同様の効果が得られる。ステータヨークの構
造、即ちモータの種類に対応した形状や突極部の数など
は、前記実施例の構造に限られるものではない。
The present invention is not limited to the above embodiment. In particular, the reduction of the cross-sectional shape characteristic coefficient by cutting off the chamfer at the corner is effective regardless of the shape and size of the embodiment. The present invention can be applied to the case where there are holes, grooves, etc. parallel to the direction in which the magnetic flux passes, and the same effect can be obtained by reducing the sectional shape characteristic coefficient R. The structure of the stator yoke, that is, the shape corresponding to the type of motor and the number of salient poles are not limited to the structure of the above-described embodiment.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明は上記のように、N/P(ステータ巻線を施す突極
数/ロータ磁極の磁極数)を1より小さくし、突極部の
コイル巻装部分の断面積をA、その断面を取り囲む周囲
の長さをLとしたとき、断面形状特性係数R=L2/A
が、4π≦R≦16.3なる関係を満たすようにしたブラシ
レスDCモータであるから、モータのコイル励磁に伴う励
磁損失が減少し、トクル定数、誘起電圧定数を大きくで
きる。更に突極部のコイル巻装部のなす角うちの最大値
θを(1/2.5)×(360°/N)以下とすると、ステータ中
の突極と突極との間に空間ができ、ロータ磁極位置検出
器や付属の電子回路部品を前記空間内に効果的に収容す
ることができ、小型化、薄型化に効果が大きい。
According to the present invention, as described above, N / P (the number of salient poles on which the stator winding is applied / the number of magnetic poles of the rotor magnetic pole) is smaller than 1, and the cross-sectional area of the coil winding portion of the salient pole portion is A. When the surrounding length is L, the cross-sectional shape characteristic coefficient R = L 2 / A
Is a brushless DC motor that satisfies the relationship of 4π ≦ R ≦ 16.3, so that the excitation loss accompanying the coil excitation of the motor is reduced, and the Tokle constant and the induced voltage constant can be increased. Further, if the maximum value θ of the angles formed by the coil winding part of the salient pole part is set to (1 / 2.5) × (360 ° / N) or less, a space is created between the salient poles in the stator, The rotor magnetic pole position detector and attached electronic circuit parts can be effectively accommodated in the space, which is highly effective in miniaturization and thinning.

また本発明では同一起磁力を発生する場合、1ターン当
たりのコイル長を短くできるからコイル全長が短くて済
み、コストダウンとなる。
Further, in the present invention, when the same magnetomotive force is generated, the coil length per turn can be shortened, so that the total length of the coil can be shortened, resulting in cost reduction.

更に突極部の断面形状が四角形の場合、短辺と長辺との
長さの差が小さくなり、巻線作業時のコイルの断線が少
なくなり、効率の良い巻線が可能となる。
Furthermore, when the salient pole portion has a quadrangular cross-sectional shape, the difference in length between the short side and the long side is small, the number of coil breakages during winding work is reduced, and efficient winding is possible.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明に係るブラシレスDCモータの一実施例の
概略構成を示す分解斜視図、第2図はそれに用いるステ
ータヨークを示す一部破断斜視図である。第3図、第4
図、第5図、第6図、第7図はそれぞれ突極部の断面形
状の例を示す説明図である。また第8図は突極部の短辺
/長辺の比xと断面形状特性係数R及びモータ制動定数
変化率Drの関係を示すグラフ、第9図は突極部の短辺/
長辺の比xとモータ制動定数Dの関係を示すグラフであ
る。 1……ハウジング、2……駆動回路板、3……ステー
タ、4……ロータ、6……ステータヨーク、7……ステ
ータコイル、9……ロータヨーク、10……ロータ磁石、
11……軸、15……リング状部、16……突極部。
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of an embodiment of a brushless DC motor according to the present invention, and FIG. 2 is a partially cutaway perspective view showing a stator yoke used therein. 3 and 4
FIG. 5, FIG. 6, FIG. 6 and FIG. 7 are explanatory views showing examples of the sectional shape of the salient pole portion. Further, FIG. 8 is a graph showing the relationship between the ratio x of the short side / long side of the salient pole portion, the section shape characteristic coefficient R, and the motor braking constant change rate Dr, and FIG. 9 is the short side of the salient pole portion /
6 is a graph showing a relationship between a ratio x of long sides and a motor braking constant D. 1 ... Housing, 2 ... Drive circuit board, 3 ... Stator, 4 ... Rotor, 6 ... Stator yoke, 7 ... Stator coil, 9 ... Rotor yoke, 10 ... Rotor magnet,
11 …… Shaft, 15 …… Ring-shaped part, 16 …… Salient pole part.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ロータ(4)とステータ(3)とを有する
外転型ブラシレスDCモータであって、 ロータ(4)は、ロータヨーク(9)の内周面にロータ
磁石(10)が取り付けられ、中心部に軸(11)が固定さ
れ、 ステータ(3)は、中央のリング状部(15)と、放射状
に複数の突極部(16)とを設けた板状の強磁性体が複数
枚積層されたステータヨーク(6)と、それら各突極部
(16)に巻装したステータコイル(7)とを具備し、突
極部(16)の先端とロータ磁石(10)との間でラジアル
方向にエアギャップを有し、ステータヨーク(6)の突
極数N(Nは駆動相数の整数倍)がロータ磁石(10)の
磁極数P(Pは偶数)に対してN/P<1という関係を満
たし、突極部(16)のコイル巻装部分の断面積をA、そ
の断面を取り囲む周囲の長さをLとしたとき、断面形状
係数R=L2/Aが、4π≦R≦16.3という関係を満たし
ている 外転型ブラシレスDCモータ。
1. An outer rotation brushless DC motor having a rotor (4) and a stator (3), wherein a rotor magnet (10) is attached to an inner peripheral surface of a rotor yoke (9). , The shaft (11) is fixed to the central part, and the stator (3) has a plurality of plate-shaped ferromagnetic bodies provided with a central ring-shaped part (15) and a plurality of salient pole parts (16) radially. The stator yoke (6) is laminated, and the stator coil (7) wound around each salient pole portion (16) is provided between the tip of the salient pole portion (16) and the rotor magnet (10). And has an air gap in the radial direction, and the number N of salient poles of the stator yoke (6) (N is an integer multiple of the number of drive phases) is N / with respect to the number P of magnetic poles of the rotor magnet (10) (P is an even number). The relation of P <1 is satisfied, the cross-sectional area of the coil winding portion of the salient pole portion (16) is A, and the peripheral length surrounding the cross-section is L. At this time, the cross-section shape factor R = L 2 / A satisfies the relationship of 4π ≦ R ≦ 16.3, and is an outer rotation type brushless DC motor.
【請求項2】ステータ(3)は、突極部(16)のコイル
巻装部分のなす中心角が、最大値をθとしたとき、 θ≦(1/2.5)×(360°/N) という関係を満たす 請求項1記載の外転型ブラシレスDCモータ。
2. The stator (3) has a central angle formed by a coil winding portion of a salient pole portion (16), where θ is a maximum value, θ ≦ (1 / 2.5) × (360 ° / N) The outer rotation type brushless DC motor according to claim 1, which satisfies the relation.
【請求項3】ステータ(3)は、突極部(16)のコイル
巻装部分の断面がほぼ円形をなしている 請求項1記載の外転型ブラシレスDCモータ。
3. The abduction-type brushless DC motor according to claim 1, wherein the stator (3) has a coil winding portion of the salient pole portion (16) having a substantially circular cross section.
【請求項4】ステータ(3)は、突極部(16)のコイル
巻装部分の断面が正方形状または長方形状をなし、4個
所のコーナー部に面取り又は切り落としを形成した 請求項1記載の外転型ブラシレスDCモータ。
4. The stator (3) according to claim 1, wherein the coil winding portion of the salient pole portion (16) has a square or rectangular cross section and four corners are chamfered or cut off. Abduction type brushless DC motor.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02155673A (en) * 1988-12-07 1990-06-14 Canon Inc Image processor
JP2937621B2 (en) * 1992-04-20 1999-08-23 株式会社三協精機製作所 Motor core winding set
JP2008035664A (en) * 2006-07-31 2008-02-14 Asmo Co Ltd Armature and motor having the same
US7777386B2 (en) * 2008-02-01 2010-08-17 Emerson Electric Co. Electric machine

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61189142A (en) * 1985-02-16 1986-08-22 Takeshige Imai Core for motor
JPH088764B2 (en) * 1985-11-08 1996-01-29 株式会社日立製作所 Permanent magnet field type brushless motor
JPS63138873U (en) * 1987-03-04 1988-09-13

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110707878A (en) * 2018-07-10 2020-01-17 青岛云路先进材料技术股份有限公司 Preparation method of motor magnetic core and motor magnetic core

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