JPS61196746A - 電動機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、界磁部の磁極数よりも多い巻線用溝を有する
電機子鉄心を具備した電動機に関するものである。

（従来の技術） 電機子鉄心に巻線用溝を設けて多相の巻線を収納するよ
うにした電動機は、巻線用溝の間に形成される歯に界磁
部の磁束を収束させることができるために、その出力が
大きいという利点かある。

そのため、産業用ロボットやＮＣ機器の駆動動力源とし
て広く使用されている。しかしながら、このような電動
機では、界磁部の磁極と電機子鉄心の巻線用溝の相仔作
用によりコギングトルクか発生する（たとえば、本出願
人が提案した特願昭５３＝１４５４８９号を参照）。以
下、これについてブラシレス形の直流電動機を例にとり
、図面を参照して説明する。

第５図は従来の電動機の構造を表す要部構成図である。

回転軸（１）に取り付けられた強磁性体のロータ（２）
の外周に、円環状のマグネット（３）か取りイ」けられ
ている。マグネット（３）には４極の磁極か等角度間隔
に着磁されており、界磁部を形成している。界磁部のマ
グネット（３）と所定の間隙を離して電機子鉄心（４）
が配置されている。マグネット（３）と電機子鉄心（４
）は、いずれか一方か他方に対して回転自在に支承され
て６る（本例では電機子鉄心（４）に対してマグネ、７
）（，３）が回転するようになされている）。電機子鉄
心（４）には、等角度間隔に１２個の巻線用溝（５）か
設けられており、各巻線用溝の間には１２個の歯（６）
か形成され、３相の巻線（ＡＩ）〜（Ａ４）、（Ｂｌ）
〜（Ｂ４　）　、　（Ｃ１）〜（Ｃ４）か巻装されてい
る。巻線（Ａ　Ｉ　＞　、　（Ａ２　）　、　（Ａ３）
、（Ａ４）は３個の歯を取り囲むように巻かれており、
巻線（ＡＩ）か収納された両方の巻線用溝にはそれぞれ
巻線（Ａ２）と（Ａ４）の一端が収納されている。

同様に、巻線（Ａ２）が収納された両方の巻線用溝には
それぞれ巻線（Ａ１）と（Ａ３）の一端が収納され、巻
線（Ａ３）か収納された両方の巻線用溝にはそれぞれ巻
線（Ａ２）、！：　（Ａ４）の一端が収納され、巻線（
Ａ４）が収納された両方の巻線用溝にはそれぞれ巻線（
ＡＩ）と（Ａ３）の一端か収納されている。他の相の巻
線（Ｂ１）〜（Ｂ４）、（ＣＩ）〜（Ｃ４）についても
同様である。以下、（ＡＩ）〜（Ａ４）をまとめてＡ相
の巻線群きし、（Ｂ１）−（Ｂ４）をＢ相の巻線群とし
、（ＣＩ）〜（Ｃ４）ヲｃ相の巻線群とする。界磁部の
マグネット（３）の発生磁束は電機子鉄心（４）の各歯
に流入または流出し、Ａ、’Ｂ、Ｃ相の巻線群に鎖交し
ている。Ａ、’Ｂ。

Ｃ相の巻線群の間には、電気的に１２０度の位相差があ
る。ここで、電気角の１８０度は界磁部の１磁極ピツチ
３６０°／Ｐ（Ｐは界磁部の磁極数）に相当する（本例
では、Ｐ＝４であるがら機械角９０度か１磁極ピッチで
あり、電気角１８０度に相当−５〜 するン。

第６図に駆動回路の構成図を示す。第５図の巻線（Ａ１
）〜（Ａ４）は、各巻回方向を考慮して直列に接続され
Ａ相の巻線群を形成している。同様に、巻線（Ｂ１）〜
（Ｂ４）は各巻回方向を考慮して直列に接続されＢ相の
巻線群を形成し、巻線（ＣＩ）〜（Ｃ４）は各巻回方向
を考慮して直列に接続されＣ相の巻線群を形成している
。３相の巻線群は星形結線され、その端子を駆動部（Ｉ
ｔ）に接続されている。位置検出部（１２）はマグネッ
ト（３）の回転位置を検出し、マグネット（３）の回転
に伴って変化する３相の正弦波状の信号（ＰＩ）、（Ｂ
２）、（Ｂ３）を出力する。駆動部（１１）には、指令
信号（Ｆ）と位置検出部（１２）の３相伝号（ＰＩ）、
（Ｂ２）、（Ｂ３）が入力され、指令信号（Ｆ）に比例
した電流を信号（ＰＩ）、（Ｂ２）、（Ｂ３）に応じて
切り換え、３相の矩形波状の電流（１１）、（１２）、
（＋３）を出力する。その結果、Ａ、Ｂ、Ｃ相の巻線群
への電流（１１）、（１２）、（１３）とマグネット（
３）の磁束との相互作用によって所定方向への回転力を
発生する。

（発明が解決しようとする問題点） この従来例におけるコギングトルクについて第７図を参
照して説明する。第７図は、第５図のマグネット（３）
と電機子鉄心（４）をｘ−ｘ’線とＹ−Ｙ’線について
平面展開した図である（巻線を省略し、巻線用溝を（ａ
）〜（１）で示した）。コギングトルクは界磁部と電機
子鉄心の間の磁場に蓄えられた磁気エネルギーか両者の
相対的な回転に応して変化することによって生しるもの
である。

特に、界磁部の磁極と電機子鉄心の溝の両者に関係して
発生し、第５図のごと（界磁部のマグネッ１−（３）と
電機子鉄心（４）の両方に磁気的な周期性かある場合に
は、その両者に共通して存在する成分（整合成分）のコ
ギングトルクか生じる。第８図にマグネ７）（３）の発
生する磁束密度の分布特性を全周（３６０度）について
示す。磁気エネルギーは磁束密度の２乗に関係する量で
あるから、第８図に示すごとき特性の界磁部のマグネッ
ト（３）が何する磁気的な周期・波形の基本的な調波成
分は第４次調波成分となる。ここで、１回転１回の正弦
波成分を第１次調波成分とする。すなわち、マグネット
（３）は第４吹成分を基本として、第８次、第１２次、
・・・・・・・・などの高調波成分を含んでいることに
なる。

一方、電機子鉄心（４）の磁気的不均一性（パーミアン
スに関係する量）は巻線用溝（ａ）〜（１）によって生
じる。電機子鉄心（４）の巻線用溝（ａ）〜（＋）は等
角度間隔（３０度間隔）に配置されているので、電機子
鉄心（４）の磁気的不均一性の基本的な調波成分は第１
２吹成分となる。従って、これを基本として第２４次、
第３６次、・・・・・・・・なとの高調波成分を含んで
いる。コギングトルクは、電機子鉄心（４）の有する磁
気的不均一性の成分とマグネソ）（３）の有する周期・
波形の調波成分が整合（一致）するときに発生するから
、この従来例のコギングトルクは第１２次、第２４次、
・・・・・・・・なとの調波成分か生じる。

コギングトルクの第１２吹成分は、１２個の巻線用溝に
よって生しる電機子鉄心（４）の磁気的不均一性の基本
成分に直接に関係している。一般に、電機子鉄心（４）
の基本成分はその他の高調波成分に較べてかなり大きい
。その結果、この従来の電動機では非常に大きなコギン
グトルクが発生していた。

本出願人は、このようなコギングトルクを低減する一方
法を特願昭５３７１４５４８９号に提案している。特願
昭５３−１４５４８９号では、電機子鉄心の各歯に補助
溝を設けることにより、コギングトルクの基本的な調波
成分を高くしてコギングトルクを低減している。しかし
ながら、このような方法によりコギングトルクを十分に
低減するためには、コギングトルクの基本次数をかなり
高次にする必要があり、多くの補助溝を電機子鉄心に設
けなければならず、実用的でない。また、補助溝を多く
設けた場合でも、コギングトルクの基本成分か電機子鉄
心の基本成分と一致するためにコギングトルクを十分に
低減できなかった。

本発明は、このような点を考慮し、界磁部の磁極数より
も電機子鉄心の巻線用溝の数か多いような電動機におけ
るコギングトルクを大幅に低減することを目的とするも
のである。

（問題点を解決するための手段） 本発明では、Ｐ極（Ｐは偶数）の界磁磁極を円周上に等
角度間隔もしくは略等角度間隔に有する界磁部と、Ｔ個
（ＴはＰより大きい整数）の巻線用溝にに相（Ｋは２以
上の整数）の巻線を重巻した電機子鉄心とを具備し、前
記界磁部と電機子鉄心のうちでいずれか一方が他方に対
して回転自在となされた電動機において、 前記電動子鉄心は、実効ピッチかＤ　：、３６０°／Ｔ
より大きい長歯および実効ピッチがＤより小さい短歯を
それぞれ１個以上有し、連続するＬ個（ＬはＫよりも大
きくＴ以下の整数、すなわちＫ＜Ｌ≦Ｔ）の歯の全体の
実効ピッチが（３６０’／Ｐ）・Ｑ（Ｑは整数）に等し
い時に、前記り個の歯のなかに含まれる実効ピッチの最
小な短歯を基準にして、前記基準の短歯の実効ピッチと
前記り個の歯の中のｍ番目（ｍは１からＬまでの整数）
の歯の実効ピッチの比をＲ：　Ｒ＋Ｖｍ　（Ｒは１以上
の整数、Ｖｍは０を含む正の整数）となし、Ｗを１以上
の整数で、かつ、Ｑの１より大きい約数の公倍数と異な
らせることによって、上記の１］的を達成したものであ
る。

（作用） 本発明は上記の構成にすることによって、界磁部の磁極
に対する巻線用溝の位相を部幅にすらすことかできるの
で、電機子鉄心の合成の磁気的変動分か小さくなり、コ
ギングトルクも小さくなる（実施例） 第１図に本発明の一実施例を表す要部平面展開図を示す
。第１図において、ロータ（２）に取り付けられたマグ
ネット（３）は等角度間隔に４極の磁極を仔し、電機子
鉄心（４）の１２個の巻線用溝（ａ）〜（１）および１
２個の歯に所定間隙あけて対向している。電機子鉄心（
４）の１２個の巻線用溝には、第５図のＡ、Ｂ、Ｃ相の
巻線群と同様に３相の巻線群が重巻して巻装されている
（図示を省略する）。すなわち、巻線用溝（ａ）から（
ｄ）に渡って巻線（月）が巻装され、巻線用溝（ｄ）か
ら（ｇ）に渡って巻線（Ａ２）か巻装され、巻線用溝（
ｇ）から（ｊ）に渡って巻線（Ａ３）が巻装され、巻線
用溝（ｊ）から（ａ）に渡って巻線（Ａ４）が巻装され
、巻線（ＡＩ）〜（Ａ４）がその巻回方向を考慮して直
列に接続されて第Ａ相の巻線群を形成している。同様に
、巻線用溝（Ｃ）から（ｆ）に渡って巻線（Ｂｌ）が巻
装され、巻線用溝（ｆ）から（＋）に渡って巻線（Ｂ２
）か巻装され、巻線用溝（１）から（１）に渡って巻線
（Ｂ３）か巻装され、巻線用溝（１）から（Ｃ）に渡っ
て巻線（Ｂ４）が巻装され、巻線（Ｂｌ）〜（Ｂ４）か
その巻回方向を考慮して直列に接続されて第３相の巻線
群を形成している。さらに、巻線用溝（ｅ）から（ｈ）
に渡って巻線（Ｃ１）が巻装され、巻線用溝（ｈ）から
（ｋ）に渡って巻線（Ｃ２）が巻装され、巻線用溝（ｋ
）から（ｂ）に渡って巻線（Ｃ３）が巻装され、巻線用
溝（ｂ）から（ｅ）に渡って巻線（Ｃ４）が巻装され、
巻線（Ｃ１）〜（Ｃ４）がその巻回方向を考慮して直列
に接続されて第Ｃ相の巻線群を形成している。本実施例
の駆動回路は、第６図の構成と同様であり、説明を省略
する第１図の実施例においては、電機子鉄心（４）の巻
線用溝（ａ）〜（１）の配置を不等角度間隔となし、巻
線用溝の間に形成される歯の実効ピッチを不均一にして
いる。ここに、歯の実効ピッチとは歯の両端の巻線用溝
の中心のなす角度である。巻線用溝の個数をＴ＝３・Ｐ
＝１２（Ｐは界磁部の磁極でありＰ＝４）とするとき、
等角度間隔に配置すると各歯の実効ピッチはｌ）：３６
０°／Ｔ（本例ではＤ　：Ｉ２０°／Ｐ＝３０°）とな
るので、Ｄより大きい歯を長歯と呼び、Ｄより小さい歯
を短歯と呼ぶことにする。歯（ａ−ｂ）　　（両端の巻
線用溝によって歯を表す）は短歯、歯（ｂ−ｃ）は短歯
、歯（ｃ−ｄ）は短歯、歯（ｄ−ｅ）は長歯、歯（ｅ−
’ｆ）は短歯、歯（ｆ−ｇ）は短歯、歯（ｇ−ｈ）は短
歯、歯（ｈ−Ｄは長歯、歯（１−Ｄは短歯、歯（ｊ−ｋ
）は短歯、歯（ｋ−１）は短歯、歯（ｌ−ａ）は長歯で
ある。巻線用溝（ａ）から（ｄ）の間（ａ＋１）＋Ｃ＋
ｄ＋）と巻線用溝（ｅ）から（ｈ）の間（ｅ、ｆ、ｇ、
ｈ）と巻線用溝（１）から（１）の間（ｉ、ｊ、に、１
）は短歯のみが部分的に集中しており、３個の短歯から
なる短歯ブロックを形成している（長歯を含まない）。

同様に、巻線用溝（ｄ）から（ｅ）の間（ｄ、ｅ）と巻
線用溝（ｈ）から（ｉ）の間（ｈ　、　Ｉ　）と巻線用
溝（りから（ａ）の間（ｌ、ａ）は長歯のみが部分的に
集中しており、１個の長歯からなる長歯ブロックを形成
している（短歯を含まない）。すなわち、３組の短歯ブ
ロックと長歯ブロックが円周上に交互に対称的に配置さ
れている。短歯（ａ−ｂ）、（ｂ−ｃ）　、（ｃ−ｄ）
、（ｅ−ｆ　Ｌ（ｆ−ｇ）　、　（ｇ−ｂ）、（１−ｊ
　）＋　（ｊ−ｋＬ　（ｋ−１）の実効ピッチは、３６
０°／　（Ｔ＋３）　＝２４°に等しくもしくは略等し
くされている。長歯（ｄ−ｅ）、（ｈ−＋）、（１−ａ
）の実効ピッチは、７２０°／（Ｔ＋３）＝４８°に等
しくもしくは略等しくされている。すなわち、連続する
Ｌ＝１２個の歯の全体の実効ピッチが３６０度（Ｑ＝Ｐ
）に等しく、基準の短歯（短歯の実効ピッチはすべて等
しいのでとの短歯を基準にしてもよい）と他の短歯の実
効ピッチの比は１　：　１　（Ｒ＝１．　Ｖｍ＝０）で
あり、基準の短歯と長歯の実効ピッチの比は１　：　２
　（Ｒ＝１．　Ｖｍ−１）である。その結果、 ｌ 歯には１個の補助溝か設けられ、巻線用溝と補助溝から
なる電機子鉄心の溝の全体は等角度間隔（３６０°／　
１５＝　２４’間隔）もしくは略等角度間隔に谷溝の中
心（磁気的な作用効果からみた中心）が配置されている
。

次に、本実施例のコギングトルクについて説明するすて
に説明したように、コギングトルクは電機子鉄心の巻線
用溝による磁気的不均一性の調波成分と界磁部の磁極に
よる磁気的な周期・波形の調波成分か整合したときに生
じる。界磁部のマグネット（３）の磁気的な周期・波形
は、マグネット（３）の１磁極ピツチ３６０°／Ｐを周
期とする周期関数となっている。従って、マグネ７）（
３）の１磁極ピッチを基本周期として、電機子鉄心（４
）の磁気的不均一性（巻線用溝と補助溝の配置によって
生じる磁気的な変動分）を考えればよく、一般にその変
動量を小さくするならばコギングトルクは小さくなる。

マグネット（３）の１磁極ピ・ノチを基本周期として電
機子鉄心（４）の巻線用溝（ａ）〜（１）と補助Ｊ（ａ
　−）〜（ｃ−）をみたときの位相関係を第２図に示す
。Ａ相の巻線群を収納された巻線用溝（ａ）、（ｄ）、
（ｇ）、（Ｊ）は１磁極ピツチの１／（Ｔ＋３）＝１／
１５の位相差で位相ずれを設けられ（巻線用溝（ａ）、
（ｄＬ（ｇ）、’（ｊ）の位相は４個所以上に異なる）
、その変動範囲は１磁極ピツチの３／１５二１１５（１
磁極ピツチの１／３以下）になされている。同様に、Ｂ
相の巻線群を収納された巻線用溝（ｃ）、（ｆ）、（＋
）、（１）は１磁極ピツチの１／１５の位相差で位相ず
れを設けられ、その変動範囲は１磁極ピツチの１１５に
なされている。さらに、Ｃ相の巻線群を収納された巻線
用溝（ｂＬ（ｅ）、（ｈ）、（ｋ）は１磁極ピツチの１
／１５の位相差で位相ずれを設けられ、その変動範囲は
１磁極ピ、。

チの１１５になされている。Ａ相の巻線用溝群（ａ、ｄ
、ｇ、ｊ）とＢ相の巻線用溝群（ＣＩＬＩ、Ｉ）とＣ相
の巻線用溝群（ｂ、ｅ、ｈ、ｋ）の間にはそれぞれ１磁
極ピツチの１／３の位相差がある。また、巻線用溝（ａ
）〜（りの位相とは異なる位相に補助溝（ａｌ〜（Ｃ−
）が位置し、巻線用溝（ａ）〜（１）と補助溝（ａ−）
〜（ｃｌからなる溝の全体は１／１５の位相差で位相が
すべて異なっている。第３図に巻線用溝（ａ）〜（１）
と補助溝（ａ−）〜（Ｃ−）による電機子鉄心（４）の
磁気的変動分の波形を示す。巻線用溝の開口幅に応じて
、各巻線用溝による磁気的な変動分はなだらかに変化す
る。巻線用溝（ａ）〜（１）と補助溝（ａ′）〜（Ｃ−
）は１／１５ずつ位相が異なっているために、合成の磁
気的な変動分（交流分）はかなり小さくなっている。第
４図に、第５図の従来の電動機の磁気的な変動分を示す
。巻線用溝（ａ）、（ｄ）、（ｇ）　、（ｊ）は同位相
となり、巻線用溝（ｃＬ（ｆ）、（１）、（１）は同位
相となり、巻線用溝（ｂＬ（ｅ）、（ｈ）、（ｋ）は同
位相になるので、第５図の従来の電動機の合成の磁気的
な変動分は非常に大きい（第５図の従来例に補助溝（ａ
ｌ〜（Ｃ−）はない）。第３図と第４図を比較すると、
本実施例の電動機の磁気的な変動分が大幅に小さくなっ
ていることがわかる。その結果、本実施例のコギングト
ルクは大幅に低減されている。

さらに、本実施例の各巻線（Ａ　Ｉ　）　、　（Ａ２　
）　、　（Ａ３　）　、　（Ａ４）、（Ｂｌ　）、（Ｂ
２）、（Ｂ３）、（Ｂ４）、（ＣＩ　）、（Ｃ２）、（
Ｃ３）、（Ｃ４）の実効ピッチは（１磁極ピツチの１６
／　１５）　＝１９２度（電気角）以下から（１磁極ピ
ツチの４１５）＝１４４度（電気角）以上になされてい
る。ここに、巻線の実効ピッチはその巻線が収納された
巻線用溝の中心間のなす角度である。Ａ相の巻線群につ
いてみれば、（ＡＩ）の巻装された巻線用溝（ａ）−（
ｄ）間の角度は１４４°　（３個の短歯分）　、（Ａ２
）の巻装された巻線用溝（ｄ）−（ｇ）間の角度は１９
２°　（１個の長歯と２個の短歯分）　、（Ａ３）の巻
装された巻線用溝（ｇ）−（ｊ）間の角度は１９２°　
（１個の長歯と２個の短歯分）　、（Ａ４）の巻装され
た巻線用溝（ｊ）−（ａ）間の角度は１９２°　（１個
の長歯と２個の短歯分）である。Ｂ相の巻線群について
みれば、（１３１）の巻装された巻線用溝（ｃ）−（ｆ
）間の角度は１９２°　（１個の長歯と２個の短歯分）
　、（Ｂ２）の巻装された巻線用溝（ｆ）−（１）間の
角度は１８２°　（１個の長歯と２個の短歯分）　、（
Ｂ３）の巻装された巻線用溝（ｉ）−（１）間の角度は
＋４４’（３個の短歯骨）、（Ｂ４）の巻装された巻線
用溝（１）−（ｃ）間の角度は１９２°　（１個の長歯
と２個の短歯骨）である。Ｃ相の巻線群についてみれば
、（ＣＩ）の巻装された巻線用溝（ｅ）−（ｈ）間の角
度は１４４°　（３個の短歯骨）、（Ｃ２）の巻装され
た巻線用溝（ｈ）−（ｋ）間の角度は１９２°　（１個
の長歯と２個の短歯骨）　、（Ｃ３）の巻装された巻線
用溝（ｋ）−（ｂ）間の角度は１９２°　（１個の長歯
と２個の短歯骨）　、（Ｃ４）の巻装された巻線用溝（
ｂ）−（ｅ）間の角度は１９２°　（１個の長歯と２個
の短歯骨）である。このように、各相の巻線か収納され
た巻線用溝の変動範囲を小さくして（１磁極ピツチの１
／３以下）、かつ、巻線の実効ピッチの変動範囲を小さ
くするならば（１９２度以下から１４４度以上）、巻線
作業が容易となり、自動化も可能となる。

また、本実施例に示したような３相の巻線群が巻装され
た電動機においては、連続する３組の短歯ブロックと長
歯ブロックの全体の実効ピッチを（３８０’　／Ｐ）・
Ｑ（Ｑは整数）に等しくて、隣接する１組の短歯ブロッ
クと長歯ブロックの歯の総数をＱに等しくシ、回転軸に
対して対称な配置にするならば３相の巻線群の間の位相
差を１２０度（電気角）に等しくでき、３組巻線を均等
に配置できる。

前述の第１図の実施例では、長歯の先端に補助溝を設け
たが、補助溝は必すしも必要ではない。

第３図の（ａ−Ｌ（ｂ−）、（ｃ−）がなくなっても、
合成の磁気的変動分は第４図の従来例の磁気的変動分よ
りも小さく、コギングトルクも小さい。また、長歯を回
転軸に対して対称的に配置することも必ずしも必要では
ない。一般に、電機子鉄心の歯の配置を工夫して、Ｐ極
（Ｐは偶数）の界磁磁極を円周上に等角度間隔もしくは
略等角度間隔に有する界磁部と、Ｔ個（ＴはＰより大き
い整数）の巻線用溝にに相（Ｋは２以上の整数）の巻線
を電線した電機子鉄心とを具備し、前記界磁部と電機子
鉄心のうちでいずれか一方が他方に対して回転自在とな
された電動機にあっては、 前記電動子鉄心は、実効ピッチがＤ＝３ＢＯ’／Ｔより
大きい長歯および実効ピッチがＤより小さい短歯をそれ
ぞれ１個以上有し、連続するＬ個（ＬはＩくよりも大き
くＴ以下の整数、すなわちＫ＜ＬＳＩ）の歯の全体の実
効ピッチか（３ＥｉＯ’　／Ｐ）・Ｑ（Ｑは整数）に等
しい時に、前記り個の歯のなかに含まれる実効ピッチの
最小な短歯を基準にして、前記基準の短歯の実効ピッチ
と前記り個の歯の中のｍ番目（ｍは１からＬまでの整数
）の歯の実効ピッチの比をＲ：　Ｒ＋Ｖｍ　（Ｒは１以
上の整数＋ＶｍはＯを含む正の整数）となし、■ Ｗを１以上の整数で、かつ、Ｑの１より大きい約数の公
倍数と異ならせるならば、界磁部の磁極に対する巻線８
満の位相をすらすことができるので、コギングトルクを
低減できる。

さらに、ＷをＱの１より大きい約数と異ならせると共に
、Ｗ＝　（Ｑの１より大きい約数）−１またはＷ＝　（
Ｑの１より大きい約数）＋１にすれば、前述の条件を簡
単に満足させることができる。

さらに、Ｗ＝　（Ｑの公倍数）−１またはＷ＝　（Ｑの
公倍数）＋１にしても、前述の条件を簡単に満足させる
ことができる。前述の実施例では、Ｑ＝Ｐ＝４とし、Ｗ
＝Ｑ−１＝３にした。

また、少なくとも１個の長歯に補助溝を設けるならばコ
ギングトルクの低減効果をより大きくてきる。さらに、
巻線用溝と補助溝からなる電機子鉄心の溝の全体を基準
の短歯の実効ピッチのＲ分の１の間隔で配置するならば
、簡単にコギングトルクを低減できる。

このような構成の他の例を表１に示す。

表１ 表１（Ａ）の構成は、第１図の長歯（ｄ−ｅ）を２単位
角度（１単位角度は３６０°／１３＝２７．８９°）に
して、歯（ｈ−ｊ）と歯（１−ａ）を短歯にし、短歯の
実＝２２− 効ピッチを１単位角度にし、長歯（ｄ−ｅ）に１個の補
助溝を設け、巻線用溝と補助溝からなる溝の全体を１単
位角度間隔に配置したものである（Ｗ＝２−１＝１）。

表１（Ｂ）の構成は、第１図の長歯（ｄ−ｅ）の実効ピ
ッチを４単位角度（１単位角度は３６０°／　＋５＝　
２４°）にして、歯（ｈ−ｉ）と歯（ｌ−ａ）を短歯に
しく短歯の実効ピッチは１単位角度）１、長歯（ｄ−ｅ
）に３個の補助溝を設け、巻線用溝と補助溝からなる溝
の全体を１単位角度間隔に配置したものである（Ｗ＝Ｐ
−１＝３）。表１（Ｃ）の構成は、第１図の長歯（ｄ−
ｅ）の実効ピッチを２４！位角度（１単位角度は３６０
°／＋５＝２４“）にして、歯（ｆ−ｇ）を実効ピッチ
が３単位角度の長歯にして、歯（ｈ−ｉ）と歯（１−ａ
）を短歯にしく短歯の実効ピッチは１単位角度）、長歯
（ｄ−ｅ）に１個の補助溝を設け、長歯（ｆ−ｇ）に２
個の補助溝を設け、巻線用溝と補助溝からなる溝の全体
を１単位角度間隔に配置したものである（Ｗ＝　３　）
。表１（Ｄ）の構成は、第１図の長歯（ｄ−ｅ）の実効
ピッチを２単位角度（１単位角度は３６０°／＋７＝２
１．１７［ｉｏ）にして、歯（ｇ−ｈ）を実効ピッチが
３単位角度の長歯にして、歯（ｉ−ｊ）を実効ピッチが
３単位角度の長歯にして、短歯の実効ピッチを１単位角
度にして、長歯（ｄ−ｅ）に１個の補助溝を設け、長歯
（ｇ−ｈ）と長歯（ｉ−ｊ）に２個の補助溝を設け、巻
線用溝と補助溝からなる溝の全体を１単位角度間隔に配
置したものである（Ｗ＝Ｐ＋１＝５）。

また、第１図の実施例に示したような３相の巻線群が巻
装された電動機においては、連続する３組の短歯ブロッ
クと長歯ブロックの全体の実効ピッチを（３６０°／Ｐ
）・Ｑ（Ｑは整数）に等しくして、隣接する１組の短歯
ブロックと長歯ブロックの歯の総数をＱに等しくシ、回
転軸に対して対称に配置するならば、３相の巻線群の間
の位相差を完全に１２０度（電気角）に等しくてき、３
組巻線を均等に配置できる効果がある。

表２ 表２（Ａ）の構成は、第１図の短歯の実効ピッチを２単
位角度（１単位角度は３６０　’　／２７＝１３．３３
°）にし、長歯の実効ピッチを３単位角度にして、短歯
と長歯に補助溝を設け、巻線用溝と補助溝からなる溝の
全体を１単位角度間隔に配置したものである（Ｗ＝　３
　）。表２（Ｂ）の構成は、第１図の短歯の実効ピッチ
を３単位角度（１単位角度は３６０°／３９：９．２３
°）にし、長歯の実効ピッチを４単位角度にして、短歯
と長歯に補助溝を設け、巻線用溝と補助溝からなる溝の
全体を１単位角度間隔に配置したものである（Ｗ＝　３
　）。表２（ｃ）の構成は、第１図の短歯の実効ピッチ
を１単位角度（１単位角度は３［ｉｏ　’　／２１＝１
７．１４°）ニジ、長歯の実効ピッチを４単位角度にし
て、長歯に補助溝を設け、巻線用溝と補助溝からなる溝
の全体を１単位角度間隔に配置したものである（Ｗ−２
Ｐ−１＝９）。

また、長歯ブロックか３個の長歯からなり、短歯ブロッ
クが１個の短歯からなる場合でも、コギングトルクを低
減できる。そのような構成を表３に示す。

表３ 表３（Ａ）の構成は、３個の長歯からなる長歯ブロック
と１個の短歯からなる短歯ブロックを３組交互に円周上
に配置しく第１図の短歯と長歯の個数を交換する）、短
歯の実効ピッチを１単位角度（１単位角度は３６０°／
２１＝　１７．１４°）にし、長歯の実効ピッチを２単
位角度にして、長歯に補助溝を設け、巻線用溝と補助溝
からなる溝の全体を１単位角度間隔に配置したものであ
る（Ｗ＝　９　）。表３（Ｂ）の構成では、短歯の実効
ピッチを２単位角度（１単位角度は３６０°／３３＝Ｉ
Ｏ，旧°）にし、長歯の実効ピッチを３単位角度にして
、長歯と短歯に補助溝を設け、巻線用溝と補助溝からな
る溝の全体を１単位角度間隔に配置したものである（Ｗ
＝９）。表３（Ｃ）の構成では、短歯の実効ピッチを１
単位角度（１単位角度は３６０°／３９＝９．２３１　
’　）にし、長歯の実効ピッチを４単位角度にして、長
歯と短歯に補助溝を設け、巻線用溝と補助溝からなる溝
の全体を１単位角度間隔に配置したものである（Ｗ＝７
Ｐ−１＝２７）。

また、長歯ブロックが２個の長歯からなり、短歯ブロッ
クか２個の短歯からなる場合でも、コギングトルクを低
減できる。そのような構成を表４に示す。

表４ 表４（Ａ）の構成は、２個の短歯の実効ピッチをすべて
１単位角度（１単位角度は３６０°／２］＝Ｉ７、＋４
°）にし、２個の長歯の実効ピッチをそれぞれ２単位角
度と３単位角度にし、長歯に補助溝を設け、巻線用溝と
補助溝からなる溝の全体を１単位角度間隔に配置したも
のである（Ｗ＝　９　）。表４（Ｂ）の構成は、２個の
短歯の実効ピッチをすべて３単位角度（１単位角度は３
６０°／４５＝８°）にし、２個の長歯の実効ピッチを
それぞれ４単位角度と５単位角度にし、長歯と短歯に補
助溝を設け、巻線用溝と補助溝からなる溝の全体を１単
位角度間隔に配置したものである（Ｗ＝　９　）。

前述の各実施例においては、界磁部のマグネット（３）
の磁極数をＰ＝４としたが、本発明はそのような場合に
限られるものではない。例えば、界磁部のマグネット（
３）の磁極数をＰ＝８にした場合にはＴ＝３Ｐ＝２４個
の巻線用溝に３相の巻線を重巻することになる。表５に
７個の短歯からなる短歯ブロックと１個の長歯からなる
長歯ブロックを３組交互に円周上に配置して、コギング
トルクを低減した例を示す。

表５ 表５（Ａ）の構成は、短歯の実効ピッチを１単位角度（
１単位角度は３６０°／２７＝　１３．３３°）にし、
長歯の実効ピッチを２単位角度にして、長歯に補助溝を
設けて、巻線用溝と補助溝からなる溝の全体を１単位角
度間隔に配置したものである（Ｗ二３）。表５（Ｂ）の
構成は、短歯の実効ピッチを２単位角度（１単位角度は
３６０°／Ｇ５＝５．５３８’　）にし、長歯の実効ピ
ッチを３単位角度にして、長歯と短歯に補助溝を設けて
、巻線用溝と補助溝からなる溝の全体を１単位角度間隔
に配置したものである（Ｗ＝　３　＞。表５（Ｃ）の構
成は、短歯の実効ピッチを３単位角度（１単位角度は３
６０°／７５＝４．８°）にし、長歯の実効ピッチを４
単位角度にして、長歯と短歯に補助溝を設けて、巻線用
溝と補助溝からなる溝の全体を１単位角度間隔に配置し
たものである（Ｗ＝　３　）。

また、界磁部のマグネット（３）の磁極数をＰ＝８にし
た場合には、１個の短歯からなる短歯ブロックと７個の
長歯からなる長歯ブロックを３組交互に円周上に配置し
て、コギングトルクを低減した例を表６に示す。

表６ 表６（Ａ）の構成は、短歯の実効ピッチを１単位角度（
１単位角度は３６０°／４５＝８°）にし、長歯の実効
ピッチを２単位角度にして、長歯に補助溝を設けて、巻
線用溝と補助溝からなる溝の全体を１単位角度間隔に配
置したものである（Ｗ＝２１）。表６（Ｂ）の構成は、
短歯の実効ピッチを２単位角度（１単位角度は３６０　
’　／［ｉ９：５．２１７°）にし、長歯の実効ピッチ
を３単位角度にして、長歯と短歯に補助溝を設けて、巻
線用溝と補助溝からなる溝の全体を１＃！−位角度間隔
に配置したものである（Ｗ＝２１）。表６（Ｃ）の構成
は、短歯の実効ピッチを３！４を位角度（１単位角度は
３６０　’　／９３＝３．８７１）にし、長歯の実効ピ
ッチを４＃位角度にして、長歯と短歯に補助溝を設けて
、巻線用溝と補助溝からなる溝の全体を１単位角度間隔
に配置したものである（Ｗ＝２１）。

さらに、表７に示すように、３組以外の短歯ブロックと
長歯ブロックを配置した構成であっても前述のＷ　＝　
’Ｅ、　Ｖ　’ｍの値を選定することによって、コギン
グトルクは小さくなる。

表７ 表７（Ａ）の構成は、短歯の実効ピッチを１単位角度（
１単位角度は３６θ’　／２５＝１４．４°）にし、長
歯の実効ピッチを２単位角度にして、長歯に補助溝を設
けて、巻線用溝と補助溝からなる満の全体を１単位角度
間隔に配置したものである（Ｗ＝１）。表７（Ｂ）の構
成は、短歯の実効ピ・ソチを１単位角度（１単位角度は
３１１ｉ０　’　／２７＝１３．３３３　’　）にし、
長歯の実効ピッチを４単位角度にして、長歯に補助溝を
設けて、巻線用溝と補助溝からなる溝の全体を１ｔ４位
角度間隔に配置したものである（Ｗ＝３）。表７（Ｃ）
の構成は、短歯の実効ピッチを１単位角度（１単位角度
は３６０°／　２７＝１３、．３３３°　）にし、長歯
の実効ピッチを２単位角度と３単位角度にして、長歯に
補助溝を設けて、巻線用溝と補助溝からなる溝の全体を
１単位角度間隔に配置したものである（Ｗ＝５）。

また、界磁部のマグネット（３）の磁極数をＰ−６にし
た場合でも、本発明は実施できる。

表８ 表８（Ａ）の構成は、短歯の実効ピ・・ノチを１単位角
度（１単位角度は３６０°／＋９＝　１８．９５°）に
し、長歯の実効ピッチを２単位角度にして、長歯に補助
溝を設けて、巻線用溝と補助溝からなる溝の全体を１単
位角度間隔に配置したものである（Ｗ＝１）。表８（Ｂ
）の構成は一短歯の実効ピッチを１単位角度゛（１単位
角度は３ｆｉＯ’　／２３＝１５．Ｇ５°）にし、長歯
の実効ピッチを３単位角度と４単位角′度にして、長歯
に補助溝を設けて、巻線用溝と補助溝からなる溝の全体
を１単位角度間隔に配置したものである（Ｗ＝Ｐ−１＝
５）。表８（Ｃ）の構成は、短歯の実効ピッチを１単位
角度（１単位角度は３６０°／２５：１４．４°）にし
、長歯の実効ピッチを２単位角度と３単位角度にして、
長歯に補助溝を設けて、巻線用溝と補助溝からなる溝の
全体を１単位角度間隔に配置したものである（Ｗ＝Ｐ’
　　＋１＝７）。

各種の実施例について説明してきたが、本発明はそのよ
うな実施例に限定されるものではない。

例えば、Ｐ＝４の実施例とＰ＝６の実施例とＰ＝８の実
施例を組合わせて、界磁部の磁極数がＰ＝１０またはＰ
＝１２またはＰ＝１４またはＰ−１８の電動機を構成で
きる。また、第１図の実施例の構成を単純に２倍にして
、２倍の磁極敗走巻線用溝数の電動機を構成できる。

以−七の実施例では、内側にマグネットを配置し外側に
電機子鉄心を配置したが、その関係が逆であってもよい
。また、円環、状のマグネットに限らず、複数個のマグ
ネット磁極片によって界磁部を構成してもよい。その他
、本発明の主旨を変えすして種々の変更が可能である。

（発明の効果） 本発明は、界磁部の磁極数よりも巻線用溝の数が多い電
動機において、巻線用溝の配置を特殊となすことにより
コギングトルクを大幅に低減したものである。従って、
本発明に基づいて、例えばロボットの間部駆動用電動機
やＮＣ機器の駆動用電動機を構成するならば、高精度の
回転駆動や位置制御が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の電動機の一実施例を表す平面展開図、
第２図はマグネットの１磁極ピツチを基本周期として第
１図の電機子鉄心をみたときの巻線用溝の位相関係を示
す図、第３図は第１図の実施例の磁気的変動分を表す図
、第４図は第５図の従来例の磁気的変動分を表す図、第
５図は従来の電動機を表す要部構造図、第６図は駆動回
路の構成図、第７図は第５図の電動機の平面展開図、第
８図は界磁部のマグネットの磁束密度の分布を表す図で
ある。 （２）・・・ロータ、（３）・・・マグネット、（４）
・・・電機子鉄心、（５）、（ａ）〜（１）・・・巻線
用溝、（６）・・・歯、（ａ−）−（ｃ−）−補助溝、
（ＡＩ）−（Ａ４）、　（旧）〜（Ｂ４Ｃ（ＣＩ）〜（
Ｃ４）・・・巻線。 ベ　　　　　％　　　−ｈ−ト

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｐ極（Ｐは偶数）の界磁磁極を円周上に等角度間
   隔もしくは略等角度間隔に有する界磁部と、Ｔ個（Ｔは
   Ｐより大きい整数）の巻線用溝にＫ相（Ｋは２以上の整
   数）の巻線を重巻した電機子鉄心とを具備し、前記界磁
   部と電機子鉄心のうちでいずれか一方が他方に対して回
   転自在となされた電動機であって、 前記電機子鉄心は、実効ピッチがＤ＝３６０°／Ｔより
   大きい長歯および実効ピッチがＤより小さい短歯をそれ
   ぞれ１個以上有し、連続するＬ個（ＬはＫよりも大きく
   Ｔ以下の整数、すなわちＫ＜Ｌ≦Ｔ）の歯の全体の実効
   ピッチが（３６０°／Ｐ）・Ｑ（Ｑは整数）に等しい時
   に、前記Ｌ個の歯のなかに含まれる実効ピッチの最小な
   短歯を基準にして、前記基準の短歯の実効ピッチと前記
   Ｌ個の歯の中のｍ番目（ｍは１からＬまでの整数）の歯
   の実効ピッチの比をＲ：Ｒ＋Ｖｍ（Ｒは１以上の整数、
   Ｖｍは０を含む正の整数）となし、Ｗ＝Σ＾Ｌ＿ｍ＿＝
   ＿１Ｖｍとするときに、Ｗを１以上の整数で、かつ、Ｑ
   の１より大きい約数の公倍数と異ならせた電動機。
2. （２）Ｔ＝Ｋ・Ｐとした特許請求の範囲第１項記載の電
   動機。
3. （３）ＷをＱの１より大きい約数と異ならせると共に、
   Ｗ＝（Ｑの１より大きい約数）−１とした特許請求の範
   囲第１項記載の電動機。
4. （４）ＷをＱの１より大きい約数と異ならせると共に、
   Ｗ＝（Ｑの１より大きい約数）＋１とした特許請求の範
   囲第１項記載の電動機。
5. （５）Ｑ＝Ｐとした特許請求の範囲第３項または第４項
   記載の電動機。
6. （６）Ｗ＝（Ｑの公倍数）−１とした特許請求の範囲第
   １項記載の電動機。
7. （７）Ｗ＝（Ｑの公倍数）＋１とした特許請求の範囲第
   １項記載の電動機。
8. （８）Ｑ＝Ｐとした特許請求の範囲第６項または第７項
   記載の電動機。
9. （９）少なくとも１個の長歯に補助溝を設けた特許請求
   の範囲第１項記載の電動機。
10. （１０）巻線用溝と補助溝からなる電機子鉄心の溝の全
    体を基準の短歯の実効ピッチのＲ分の１の間隔で配置し
    た特許請求の範囲第９項記載の電動機。