JPS6142255A

JPS6142255A - 電動機

Info

Publication number: JPS6142255A
Application number: JP16171084A
Authority: JP
Inventors: Makoto Goto; 誠後藤
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1984-07-31
Filing date: 1984-07-31
Publication date: 1986-02-28

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
電機子鉄心を具備する電動機に関するものである。

従来例の構成とその問題点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
大きいという利点がある。そのため、産業用ロボットや
Ｎ０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、このよつな電動機では、界磁部の磁極と電機
子鉄心の巻線用溝の相互作用によりコギングトルクが発
生する。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６３−１４５４８９号に提案してい
る。以下、これについて図面を参照して説明する。

第１図は従来の電動機の構造を表わす要部構成図である
。回転軸１に取シつ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が取シつけられている。マグ
ネット３には４極の磁極が等角度間隔に着磁されておシ
、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、いずれか一方が他方に対して
回転自在に支承されている（本例では、電機子鉄心４に
対してマグネット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６が
設けられておシ、３相の巻線Ａ１〜Ａ４，８１〜Ｂ４，
０１〜Ｃ４が巻装されている。各巻線用溝の間には１２
個の歯６が形成され、さらに、各歯のマグネット３に対
向する部分にそれぞれ１個ずつの補助溝７が設けられて
いる。１２個の巻線用溝と１２個の補助溝からなる電機
子鉄心４の溝の全体は等角度間隔（３ｅＯ°／２４＝１
５°間隔）に配置され、電機子鉄心４の溝（巻線用溝と
補助溝）の間に２４個の歯片を形成している。巻線ＡＩ
、Ａ２．Ａ３゜Ａ４は３個の歯（６個の歯片）を取シ囲
むように巻かれており、巻線Ａ１が収納された両方の巻
線用溝にはそれぞれ巻線人２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と人３の一端が収納され、巻線Ａ３
が収納された両方の巻線用溝にはそれぞれ巻線Ａ２とＡ
４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Ａ１と人３の一端が収納されてい
る。他の相の巻線Ｂ１〜Ｂ４．０１〜Ｃ４についても同
様である。以下、Ａ１〜人４をまとめて人相の巻線群と
し、Ｂ１〜Ｂ４をＢ相の巻線群とし、Ｃ１〜Ｃ４を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、Ｅ、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であるから機械角９０度が１磁極
ピツチであシ、電気角１８０度に相当する）。

第２図に駆動回路の構成図を示す。第１図の巻線Ａ１〜
Ａ４は、各巻回方向を考慮して直列に接続され人相の巻
線群を形成している。同様に、巻線８１〜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Ｃ１〜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１１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Ｐ１
．Ｐ２．Ｐ３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相信号Ｐ１．Ｐ２．Ｐ３が入力さ
れ、その両者の積に比例した３相の正弦波状の電流１１
，１２．１３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。

次に、この従来例のコギングトルクについて第３図を参
照して説明する。第３図は、第１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
、補助溝ａ／　−、／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が両者の相対的な回転に応じて変
化することによって生じるものである。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１図
のごとく界磁部のマグネット３と電機子鉄心４の両方に
磁気的な周期性がある場合には、その両者に共通して存
在する成分（整合成分）のコギングトルクが生じる。第
４図にマグネ、ト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４図に示すごとき
特性の界磁部のマグネット３が有する磁気的な周期・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次成分を基本として、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（・ｚ−ミアンス
に関係する量）は巻線用溝ａ〜ｌおよび補助溝ａ′〜１
′によって生じる。電機子鉄心４の溝の全体（巻線用溝
ａ−１と補助溝ａ′〜口は等角度間隔（１５度）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２４次成分となる。従って、これを基
本として第４８次、第７２次、・・・・・などの高調波
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ット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、本従来例のコギングトルクは第２４次、第４８次
、・・・　などの調波成分が生じる。

このように補助溝ａ′〜１′を設けることによってコギ
ングトルクの基本次数は高くなるが、コギングトルクの
第２４次成分は１２個の巻線用溝と１２個の補助溝によ
って生じる電機子鉄心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
はコギングトルクを十分に低減できなかった。コギング
トルクが存在すると正確な位置制御や出力トルク制御が
できなくなり、このような従来の電動機を産業用ロボッ
トやＩＣ機器の駆動動力源として利用するときに問題と
なっていた。

発明の目的本発明は、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が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したものである。

発明の構成本発明では、Ｐ極（Ｐは４以上の整数）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、Ｋ相（Ｋは２以上の整数）の巻線が巻装されたＴ個
（ＴはＰより大きい整数）の巻線用溝を有する電機子鉄
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、前記電機子鉄心の巻線用溝の間に形成される歯の前
記界磁部に対向する部分にＭ個（Ｖは１以上の整数）の
補助溝を設け、前記巻線用溝と補助溝からなる前記電機
子鉄心の溝の間にＴ＋Ｖ個の歯片を形成し、実効ピッチ
がＤ＝３６０°／　（Ｔ＋４　）に等しいもしくは略等
しいＮ個（Ｎは整数）の等歯片と、実効ピッチがＤより
大きいＬ個（Ｌは整数）の長歯片と、実効ピッチがＤよ
り小さいＭ個（Ｍは整数）の短歯片とを作り、前記等歯
片と長歯片と短歯片の個数をＬ＋Ｍ＋Ｎ＝Ｔ＋”／Ｌ≧２Ｍ≧２となし、さらに、前記長歯片と等歯片のみが部分的に集
中している長ピッチブロックおよび前記短歯片と等歯片
のみが部分的に集中している短ピッチブロックを同数個
有し、前記長ピッチブロックと短ピッチブロックは交互
に円周上に配置され、少なくとも１個の前記長ピッチブ
ロック内に少なくとも２個の前記長歯片を含み、かつ、
少なくとも１個の前記短ピッチブロック内に少なくとも
２個の前記短歯片を含ませることによって、上記の目的
を達成したものである。

さらに、本発明では、Ｐ極（Ｐは４以上の整数）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、３相巻線が巻装されたＴ個（Ｔは３Ｐ以上
の整数）の巻線用溝および巻線用溝の間に形成される歯
片を有する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、前記電機子鉄心の巻線用溝の間
に形成される歯の前記界磁部に対向する部分にＭ個（Ｖ
は１以上の整数）の補助溝を設け、前記巻線用溝と補助
溝からなる前記電機子鉄心の溝の間にＴ＋Ｖ個の歯片を
形成し、実効ピッチがＤ＝３６０°／　（Ｔ＋Ｙ）Ｋ等
りいもＬ＜は略等しいＮ個（Ｎは整数）の等歯片と、実
効ピッチがＤより大きいＬ個（Ｌは整数）の長歯片と、
実効ピッチがＤより小さいＭ個（Ｍは整数）の短歯片と
を作り、前記等歯片と長歯片と短歯片の個数をＬ＋Ｍ＋
Ｎ＝Ｔ＋ＶＬ　≧２ｙ　≧２となし、さらに、前記長歯片と等歯片のみが部分的に集
中している長ピッチブロックおよび前記短歯片と等歯片
のみが部分的に集中している短ピッチブロックを同数個
有し、前記長ピッチブロックと短ピッチブロックは交互
に円周上に配置され、少なくとも１個の前記長ピッチブ
ロック内に少なくとも２個の前記長歯片を含み、かつ、
少なく、とも１個の前記短ピッチブロック内に少なくと
も２個の前記短歯片を含み、隣接する一対の前記長ピツ
チプロ、りと前記短ピッチブロックのなす角度が（３６
０°／Ｐ）・Ｑとなるときに、前記長ピッチブロック内
の前記長歯片の実効ピッチをＤ・（１−１７′Ｇ／Ｑ）
（Ｇは１以上でＱ／２以下の整数）Ｋ等しくもしくは略
等しくなし、前記短ピンチブロック内の前記短歯片の実
効ピッチをＤ・（１−Ｈ／Ｑ’）（Ｈは１以上でＱ／２
以下の整数）に等しくもしくは略等しくすることにょっ
て、上記の目的を達成したものである。

実施例の説明第５図に本発明の一実施例を表わす要部平面展開図を示
す。第６図において、ロータ２に取りつけられたマグネ
ット３は等角度間隔に４極の磁極を有し、電機子鉄心４
の１２個の巻線用溝ａ−１の間に形成された１２個の歯
に所定間隙あけて対向している。各歯にはそれぞれ１個
の補助溝ａ’−１が設けられている。電機子鉄心４の１
２個の巻線用溝には、第１図のＡ、Ｂ、Ｃ相の巻線群と
同様に３相の巻線群が巻装されている（図示を省略する
）。すなわち、巻線用溝ａからｄに渡って巻線人１が巻
装され、巻線用溝ｄからｑに渡って巻線ム２が巻装され
、巻線用溝ｑ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、巻線人１〜
人４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Ｂ１が巻装され、巻線用溝ｆからｉ［渡って
巻線Ｂ２が巻装され、巻線用溝ｉから１に渡って巻線Ｂ
３が巻装され、巻線用溝ｌからＯＫ渡って巻線Ｂ４が巻
装され、巻線Ｂ１〜Ｂ４がその巻回方向を考慮して直列
に接続されて第３組の巻線群を形成している。さらに、
巻線用ｍｅからｈに渡って巻線Ｃ１が巻装され、巻線用
ｄｈ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、巻線用溝すからｅに
渡って巻ＩｗＣ４が巻装され、巻線０１〜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２図の構成と同
様であり、説明を省略する。

第６図の実施例においては、電機子鉄心４０巻線用溝ａ
〜１と補助溝ａ′〜１′の配置を不等角度間隔となし、
隣接する溝の間に形成される歯片の実効ピッチを不均一
にしている。ここに、歯片の実効ピッチとは歯片の両端
のｍ（巻線用溝または補助溝〕の中心のなす角度である
。巻線用溝の個数をＴ（本例ではＴ＝３Ｐ＝１２゜ここ
に、Ｐは界磁部の磁極数でありＰ−４）とし、補助溝の
個数をＶ（本例ではＶ＝１２）とするとき、巻線用溝と
補助溝を等角度間隔に配置すると各歯片の実効ピ、チは
Ｄ＝３６０°／　（Ｔ＋４　）（本例ではＤ＝３６０°
／２４＝１５°）となるので、歯片の実効ピッチがＤに
等しいもしくは略等しい歯片を等歯片と呼び、Ｄより大
きい歯片を長歯片と呼び、Ｄより小さい歯片を短歯片と
呼ぶことにする。

第６図では、等歯片をＥ、長歯片をＲ１短歯片をＺで示
した。第６図の歯片ａ−ａ’　（両端の溝によって歯片
を表わす）は等歯片（Ｅ）、歯片ａ’−ｂは長歯片（Ｒ
）、歯片ｂ−ｂは等歯片（Ｅ）、歯片ｂ−ｃは等歯片（
Ｅ）、歯片Ｃ−Ｃ’は長歯片（Ｒ）、歯片ｃ′−ｄは等
歯片（Ｅ）、歯片ｄ　−ｄ’は等歯片（Ｅ）、歯片ｄ／
−ｅは長歯片（Ｒ）、歯片ｅ−ｅ′は等歯片（Ｅ）、歯
片ｅ／−ｆは等歯片（Ｘ）、歯片ｆ−ｆ’は等歯片（Ｅ
）、歯片ｆ′−ｇは等歯片（Ｅ）、歯片ｑ−ｃ；は等歯
片（Ｅ）、歯片ｑ’　−ｈは短歯片（Ｚ）、歯片ｈ−ｈ
は等歯片（Ｅ）、歯片ｈ’−ｉは等歯片（Ｅ）、歯片、
　　、／は短歯片（Ｚ）、歯片ｌ／−，は等歯片（Ｅ）
、歯片ｉ　−ｉ’は等歯片（Ｅ）、歯片ｊ’−には短歯
片（Ｚ）、歯片に−に′は等歯片（Ｅ）、歯片に′−１
は等歯片（Ｅ）、歯片１−１’は等歯片（Ｅ）、歯片１
’−ａは等歯片（Ｋ）である。すなわち、等歯片の個数
はＮ−１８、長歯片の個数はＬ−３、短歯片の個数はＭ
＝３である。長歯片ａ−ｂ、ｃ−ｃ’。

ｄ′−ｅの実効ピッチは、Ｄ　（１＋１／Ｐ）−６・Ｄ
／４に等しくもしくは略等しくなされている。短歯片ｇ
−ｈ、　ｉ−ｉ’、　ｊ’−にの実効ピンチは、Ｄ・（
１−１／Ｐ　）＝３　　Ｄ／４に等しくもしくは略等し
くなされている。溝ａからｑの間（ａ。

ａ　、　ｂ　、　ｂ　、　ｃ　、　ｃ’　、　ｄ　、　
ｃｆ　、　ｅ　、　ｔ；　、　ｆ　、　ｆ’　。

ｑ）は長歯片と等歯片のみが部分的に集中しておシ、長
歯片を３個含む長ピッチブ０７りを形成している（短歯
片を含まない）。同様に、溝ｑからａの間（ｑｒ　９’
＋　ｈｒ　”ｒ　ｉｒ　”、］　ｈｒ］　ｈｒｋｒｋ’
、ｌ、ｌ’、ａ）は短歯片と等歯片のみが部分的に集中
しておシ、短歯片を３個含む短ピッチブロックを形成し
ている（長歯片を含まない）。長ピッチブロックと短ピ
ッチブロックの境界のとりがたにはかなりの任意性があ
る。しかし、長ピッチブロック内には短歯片を含まず、
短ピッチブロック内には長歯片を含まないので、長ピツ
チプロ、りと短ピッチブロックは明確に区別できる。ま
た、長ピッチブロック内の歯片の個数と短ピッチブロッ
ク内の歯片の個数を等しくするならば、長ピ。

チブロックのなす角度は短ピッチブロックのなす角度よ
りも大きくなる。第６図の長ピツチプロ。

りａ−ｑは９−Ｄ＋１　ｅｓ　−Ｄ／４＝５１−　Ｄ／
４＝１９１．２５°であシ、短ピッチブロックｑ−ａは
９・Ｄ＋９・Ｄ／４＝４５・Ｄ／４＝１６８．７６°で
ある。

次に、本実施例のコギングトルクについて説明する。す
でに説明したように、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　波形の調波成分が整合したときに
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磁極ピッチ５ｅｏ０．’ｐを周期と
する周期関数となっている。従って、マグネット３の１
磁極ピツチを基本周期として、電機子鉄心４の磁気的不
均一性（巻線用溝および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、
ト３の１磁極ピツチを基本周期として電機子鉄心４の巻
線用溝ａ−１および補助溝ｄ′〜１′をみたときの位相
関係を第６図に示す。人相の巻線群を収納された巻線用
溝ａ、ｄ。

ｑ、ｊは１磁極ピツチの１／（Ｔ＋４　）＝１／２４の
最小位相差で位相ずれを設けられ（巻線用溝ａ。

ｄ、ｑ、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３／２４＝１　／８　（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。

ｉ、ｌは１磁極ピツチの１／２４の最小位相差で位相ず
れを設けられ、その変動範囲は１磁極ピツチの１／８に
なされている。さらに、Ｃ相の巻線群を収納された巻線
用溝す、ｅ、ｈ、には１磁極ピツチの１／２４の最小位
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１／８になされている。寸だ、Ａ相の巻線用溝群（
ａ、ｄ。

ｑ、ｉ）とＢ相の巻線用溝群（ｃ、ｆ、ｉ、ｌ）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。

補助溝、／　、　ｄ／　、　ｑ／　、　、／は１磁極ピ
ツチの１／２４の位相差があり、補助溝ＣＺ　ｆＬ、　
ｌＪ　、　ｌ／は１磁極ピツチの１／２４の位相差があ
り、補助溝ｂ′、ｅ′。

ｈ’、に’は１磁極ピツチの１／２４の位相差がある。

また、補助溝群（ａ’　＋　ｄ’、　ｑ’、　ｉ’）は
巻線用溝群（ａ・ｄ・ｑ、ｉ）と巻線用溝群（ｂ、ｅ、
ｈ。

ｋ）の間に配置され、補助溝群（ｃ；　、　ｆ’、　ｉ
’＋　ｉ’）【４は巻線用溝群（ｃ、ｆ、ｉ、ｌ）と巻線用溝群（ａ、ｄ
、ｑ、ｉ）の間に配置され、補助溝群（ｂ／　、　ｅ／
　、　ｈ／　、　ｋ／ンは巻線用溝群（ｊ）、θ、ｈ。

ｋ）と巻線用溝群（ｃ、ｆ、ｉ、ｌ）の間に配置さｔて
いる。その結果、巻線用１４４ａ−１と補助溝ａ′〜１
′は１磁極ピツチの１／２４の位相差で位相がすべて異
なるようになされている。第７図に巻線用溝ａ−１と補
助溝ａ′〜１′による電機子鉄心４の磁気的変動分の波
形を示す。溝の開口幅に応じて、各溝による磁気的な変
動分はなだらかに変化する。塘た、各補助溝の磁気的な
変動分は各巻線用溝の磁気的な変動分と等しくなされて
いる。溝ａ−１とａ′〜１′は１／２４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
なシ小さくなっている。第８図に、第１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、ｑ、ｉは同位相となシ、巻線用溝ＣＩ’１ｉ１１は
同位相となり、巻線用溝す、ｅ、ｈ、には同位相となり
、補助溝ａ　、　ｄ’、　ｑ’、　ｆ’は同位相となり
、補助溝Ｃ′、　ｆ′、　ｉｔ、ｌｒは同位相になり、
補助溝す、θ’　、　ｈ’　、　ｋ’は同位相になるの
で、第１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７図と第８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Ａ１．ム２　、　Ａ３　。

Ａ４．Ｂ１　、Ｂ２．Ｂ３．Ｂ４，０１．０２゜０３．
０４の実効ピッチは（１磁極ピツチの７／６）＝１９６
度（電気角）以下から（１磁極ピツチのＶ６）＝１６６
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のなす角
度である。例えば、人相の巻線群についてみれば、Ａ１
は巻線用溝ａ−ｄ間の角度は１９６°（４個の等歯片と
２個の長歯片分）、Ａ２は巻線用溝ｄ−ｑ間の角度は１
８７．５°　（６個の等歯片と１個の長歯片分）、Ａ３
は巻線用溝ｑ−ｊ間の角度は１６５°（４個の等歯片と
２個の短歯片分）、ム４は巻線用溝ｊ−ａ間の角度は１
７２．５°（５個の等歯片と１個の短歯片分）である。

他のＢ相、Ｃ相の巻線群についても同様に１９６度以下
から１６５度以上である。このように、各相の巻線が収
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、巻線の実効ピンチの変動範囲
を小さくするならば（１９６度以下から１６５度以上）
、巻線作業が容易となシ、自動化も可能となる。

また、本実施例では、長歯片の実効ピッチＤ・（１＋１
／Ｐ　）−５・Ｄ　／　４は等歯片の実効ピッチＤに非
常にちかく、かつ、短歯片の実効ピッチＤ・（１−１／
Ｐ　）−３・Ｄ／４は等歯片の実効ピッチに非常にちか
い。従って、電機子鉄心に長歯片や短歯片を容易に形成
できるという利点もある。

第９図（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｃ）　、　（ｄ）に
本発明の他の実施例を示す。第９図（、）は、第６図の
構成において、巻線用溝と補助溝の配置（歯片の配置）
を変えたものであり、歯片Ｃ−Ｃ’、　Ｃ’−ｄ　、　
ｄ−ｄ’を長歯片とし、歯片ｑ　９＋”　　Ｉｔ’　　
”を短歯片とし、他の歯片を等歯片としたものである。

等歯片や長歯片や短歯片の実効ピッチは前述の第５図の
実施例と同様である。

第９図（ｂ）は、第５図の構成において、巻線用溝と補
助溝の配置（歯片の配置）を変えたものであり、歯片ａ
−ｂ、ｂ−ぢ、ｄ’−ｅを長歯片とし、歯片ｇ−ｈ、ｈ
−ｈ、）’−ｋを短歯片とし、他の歯片を等歯片とした
ものである。等歯片や長歯片や短歯片の実効ピッチは前
述の第５図の実施例と同様である。

第９図（Ｃ）は、゛第６図の構成において、巻線用溝と
補助溝の配置（歯片の配置）を変えたものであり、歯片
Ｃ／−ｄ、、／−ｑの２個を長歯片とし、歯片”　−］
　＋　１′−ａの２個を短歯片とし、他の歯片を等歯片
としたものである。長歯片ｃ′−ｄの実効ピッチけＤ・
（１＋２／Ｐ　）＝−ｅ・Ｄ／４（等歯片の実効ピッチ
Ｄの６／４）であり、長歯片ｆ′−９の実効ピッチはＤ
・（１＋１／Ｐ）＝５・Ｖ４であり、短歯片ｉ′−ｊの
実効ピッチはＤ・（１−２／Ｐ）−２・Ｄ／４であシ、
短歯片１’−ａの実効ピッチはＤ　　（１−１／Ｐ　）
−ｓ・Ｄ／４である。このように、２個の長歯片を含む
長ピッチブロックと竺２個の短歯片を含むピッチブロックを配置することによ
っても、コギングトルクを低減することができる。

第９図（ｄ）は、第５図の構成において、巻線用溝と補
助溝の配置（歯片の配置）を変えたものであり、歯片ｃ
’−ｄ、ｄ’−ｅの２個を長歯片とし、歯片９−ｂ＋　
”　　３　、１′−ａの３個を短歯片とし、他の歯片を
等歯片としたものである。長歯片ｃ’−ｄの実効ピッチ
はＤ・（１＋２／Ｐ　）　−５・Ｄ／４（等歯片の実効
ピッチＤの６／４）であシ、長歯片ｆ’−ｇの実効ピッ
チはＤ・（１＋１／Ｐ）＝５・Ｄ／４であり、短歯片ｃ
；−ｈ　、　ｉ’　−ｊ　、　ｌ’−ａの実効ピッチは
Ｄ・（１−１／Ｐ）−３・Ｄ／４である。

このように、２個の長歯片を含む長ピッチブロックと３
個の短歯片を含む短ピッチブロックを配置することによ
っても、コギングトルクを低減することができる。

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。

たとえば、Ｐ極の界磁磁極を有する界磁部に対向して６
Ｐ個の巻線用溝を有する電機子鉄心が配置されている場
合でも、巻線用溝の間に形成される歯に補助溝を設けて
、本発明を適用することができる。一般に、Ｐ極（Ｐは
４以上の整数）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、３相巻線が巻装され
たＴ個（Ｔは３Ｐ以上の整数）の巻線用溝を有する電機
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、前記電機子鉄心の巻線用溝の間に形成される
歯の前記界磁部に対向する部分にＶ個（Ｖは１以上の整
数）の補助溝を設け、前記巻線用溝と補助溝からなる前
記電機子鉄心の溝の間にＴ＋Ｖ個の歯片を形成し、実効
ピッチがＤ＝３６０°／（Ｔ＋Ｖ）に等しいもしくは略
等しいＮ個（Ｎは整数）の等歯片と、実効ピッチがＤよ
り大きいＬ個（Ｌは整数）の長歯片と、実効ピッチがＤ
より小さいＭ個（Ｍは整数）の短歯片とを作り、前記等
歯片と長歯片と短歯片の個数をＬ＋Ｍ＋Ｎ＝Ｔ＋ＶＬ≧２Ｍ　≧２となし、さらに、前記長歯片と等歯片のみが部分的に集
中している長ピッチブロックおよび前記短歯片と等歯片
のみが部分的に集中している短ピッチブロックを同数個
有し、前記長ピッチブロックと短ピッチブロックは交互
に円周上に配置され、少なくとも１個の前記長ピッチブ
ロック内に少なくとも２個の前記長歯片を含み、かつ、
少なくとも１個の前記短ピッチブロック内に少なくとも
２個の前記短歯片を含み、隣接する一対の前記長ピッチ
ブロックと前記短ピッチブロックのなす角度が（ｓｅｏ
°／Ｐ）・Ｑとなるときに、前記長ピッチブロック内の
前記長歯片の実効ピッチをＤ・（１＋Ｇ／Ｑ）（Ｇは１
以上でＱ／２以下の整数）に等しくもしくは略等しくな
し、前記ピ。

チブロック内の前記短歯片の実効ピッチをＤ・（１−Ｈ
／Ｑ）（Ｈは１以上でＱ／２以下の整数）に等しくもし
くは略等しくなすことによって、溝の位相を簡単にずら
すことができ、コギングトルクを低減できる。

前述の第６図の実施例では、Ｐ　＝　４　、　Ｔ＝３Ｐ
−１２。

Ｖ＝Ｔ＝１２　、　Ｎ＝１ｓ　（）Ｐ　）　、　（Ｐ：
＞）Ｌ＝３≧２゜（Ｐ＞＞Ｍ＝３≧２であシ、Ｑ＝ｐ＝
４Ｊ＝１　。

１（＝ｊである。また、前述の第９図（ｃ）実施例では
、Ｐ＝４　、　Ｔ＝１２　、　Ｖ＝１２　、　Ｎ＝２０
（）Ｐ）。

（Ｐ＞）Ｌ＝２≧２．（Ｐ＞＞Ｍ＝２≧２であシ、Ｑ＝
Ｐ＝４　、Ｇ＝１またはＧ＝２＝Ｑ／２゜Ｈ＝１または
Ｈ＝　２　＝　Ｑ／２である。

また、前述の第５図の実施例のように、界磁部の１磁極
ピツチを基本周期とするときに所定相の巻線が収納され
た巻線用溝の位相の変動範囲を１磁極ピツチの１／３以
下にすれば、巻線が複雑にならない。さらに、巻線の実
効ピッチを１９６度以下から１６５度以上にすれば、巻
線作業の自動化も容易に実現できる。

前述の実施例では、３相の巻線を有する電動機について
説明したが、本発明はそのような場合に限定されるもの
ではない。一般に、Ｐ極（Ｐは４以上の整数）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、Ｋ相（Ｋは２以上の整数）の巻線が巻装され
たＴ個（ＴはＰより大きい整数）の巻線用溝を有する電
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、前記電機子鉄心の巻線用溝の間に形成される
歯の前記界磁部に対向する部分にＶ個（Ｖは１以上の整
数）の補助溝を設け、前記巻線用溝と補助溝からなる前
記電機子鉄心の溝の間にＴ＋Ｖ個の歯片を形成し、実効
ピッチがＤ＝３６０°／（Ｔ＋Ｖ）に等しいもしくは略
等しいＮ個（Ｎは整数）の等歯片と、実効ピッチがＤよ
り大きいＬ個（Ｌは整数）の長歯片と、実効ピッチがＤ
より小さいＭ個（Ｍは整数）の短歯片とを作り、前記等
歯片と長歯片と短歯片の個数をＬ＋Ｍ＋Ｎ＝Ｔ＋ＶＬ　≧２Ｍ　≧２となし、さらに、前記長歯片と等歯片のみが部分的に集
中している長ピッチブロックおよび前記短歯片と等歯片
のみが部分的に集中している短ピッチブロックを同数個
有し、前記長ピッチブロックと短ピッチブロックは交互
に円周上に配置され、少なくとも１個の前記長ピッチブ
ロック内に少なくとも２個の前記長歯片を含み、かつ、
少なくとも１個の前記短ピッチブロック内に少なくとも
２個の前記短歯片を含ませることによって、コギングト
ルクを低減させることができる。

さらに、隣接する一対の前記長ピッチブロックと前記短
ピッチブロックのなす角度が（３６０’／Ｐ　）・Ｑと
なるときに、前記長ピッチブロック内の前記長歯片の実
効ピッチをＤ　　（１＋Ｇ／Ｑ　）　（ｃ、は１以上で
Ｑ／２以下の整数）に等しくもしくは略等しくなし、前
記短ピッチブロック内の前記短歯片の実効ピッチをＤ・
（１−４／Ｑ）（）ｆは１以上でＱ／２以下の整数）に
等しくもしくは略等しくなすならば、容易にコギングト
ルクを小さくできる。特に、Ｇ＝１、Ｈ＝１にするなら
ば、長歯片や短歯片の実効ピッチが等歯片の実効ピッチ
と非常にちかくなシ、その実現が容易となる。また、補
助溝の個数Ｖを巻線用溝の個数Ｔの整数倍にして、電機
子鉄心の各歯に同数の補助溝を配置すれば、各歯の実効
ピッチもほぼ等しくでき、実現が容易となる。

以上の実施例では、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
発明の主旨を変えず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、巻線用溝と補助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、本発明に基いて、例えばロボットの開路駆動用
電動機やＮ０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図は従来の電動機の要部構造図、第２図はその駆動
回路の構成図、第３図は第１図の電動機の平面展開図、
第４図は界磁部のマグネットの磁束密度の分布を表わす
図、第５図は本発明の一実施例による電動機の平面展開
図、第６図はマグネットの１磁極ピツチを基本周期とし
て第６図の電機子鉄心をみたときの巻祿用溝の位相関係
を示す図、８７図は第６図の実施例の磁気的変動分を表
わす図、ＷＪｓ図は第１図の従来例の磁気的変動分を表
わす図、第９図（ａ）　、　（ｂ）　、　（Ｃ）　、　
（ｄ）はそれぞれ本発明の他の実施例を説明するための
図である。２・・・・ロータ、３・・・マグネット、４・・・・電
機子鉄心、５．ａｘｌ　　・・巻線用溝、６・・・・歯
、７゜；、ｌ／・・・・・補助溝、ム１〜Ａ４，８１〜
Ｂ４゜Ｃ１〜Ｃ４・・・・・巻線。代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第６
図第７図第８図第９図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）Ｐ極（Ｐは４以上の整数）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、Ｋ
相（Ｋは２以上の整数）の巻線が巻装されたＴ個（Ｔは
Ｐより大きい整数）の巻線用溝を有する電機子鉄心とを
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
記電機子鉄心の巻線用溝の間に形成される歯の前記界磁
部に対向する部分にＶ個（Ｖは１以上の整数）の補助溝
を設け、前記巻線用溝と補助溝からなる前記電機子鉄心
の溝の間にＴ＋Ｖ個の歯片を形成し、実効ピッチがＤ＝
３６０°／（Ｔ＋Ｖ）に等しい、もしくは略等しいＮ個
（Ｎは整数）の等歯片と、実効ピッチがＤより大きいＬ
個（Ｌは整数）の長歯片と、実効ピッチＤより小さいＭ
個（Ｍは整数）の短歯片とを作り、前記等歯片と長歯片
と短歯片の個数をＬ＋Ｍ＋Ｎ＝Ｔ＋ＶＬ≧２Ｍ≧２となし、さらに、前記長歯片と等歯片のみが部分的に集
中している長ピッチブロックおよび前記短歯片と等歯片
のみが部分的に集中している短ピッチブロックを同数個
有し、前記長ピッチブロックと短ピッチブロックは交互
に円周上に配置され、少なくとも１個の前記長ピッチブ
ロック内に少なくとも２個の前記長歯片を含み、かつ、
少なくとも１個の前記短ピッチブロック内に少なくとも
２個の前記短歯片を含むことを特徴とする電動機。
（２）隣接する一対の長ピッチブロック　短ピッチブロ
ックのなす角度が（３６０°／Ｐ）・Ｑとなるときに、
前記長ピッチブロック内の長歯片の実効ピッチをＤ・（
１＋Ｇ／Ｑ）（Ｇは１以上でＱ／２以下の整数）に等し
くもしくは略等しくなし、前記短ピッチブロック内の短
歯片の実効ピッチをＤ・（１−Ｈ／Ｑ）（Ｈは１以上で
Ｑ／２以下の整数）に等しくもしくは略等しくなしたこ
とを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の電動機
。
（３）長歯片の実効ピッチをＤ・（１＋１／Ｑ）に等し
くもしくは略等しくなし、短歯片の実効ピッチをＤ・（
１−１／Ｑ）に等しくもしくは略等しくなしたことを特
徴とする特許請求の範囲第２項記載の電動機。
（４）Ｎ≧Ｐ、Ｐ＞Ｌ、かつ、Ｐ＞Ｍとしたことを特徴
とする特許請求の範囲第（１）項記載の電動機。
（５）補助溝の個数Ｖを巻線用溝の個数Ｔの整数倍にし
て、電機子鉄心の各歯に同数個の前記補助溝を配置した
ことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の電動
機。
（６）Ｐ極（Ｐは４以上の整数）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、３
相巻線が巻装されたＴ個（Ｔは３Ｐ以上の整数）の巻線
用溝を有する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、前記電機子鉄心の巻線用溝の
間に形成される歯の前記界磁部に対向する部分にＶ個（
Ｖは１以上の整数）の補助溝を設け、前記巻線用溝と補
助溝からなる前記電機子鉄心の溝の間にＴ＋Ｖ個の歯片
を形成し、実効ピッチがＤ＝３６０°／（Ｔ＋Ｖ）に等
しいもしくは略等しいＮ個（Ｎは整数）の等歯片と、実
効ピッチがＤより大きいＬ個（Ｌは整数）の長歯片と、
実効ピッチがＤより小さいＭ個（Ｍは整数）の短歯片と
を作り、前記等歯片と長歯片と短歯片の個数をＬ＋Ｍ＋Ｎ＝Ｔ＋ＶＬ≧２Ｍ≧２となし、さらに、前記長歯片と等歯片のみが部分的に集
中している長ピッチブロックおよび前記短歯片と等歯片
のみが部分的に集中している短ピッチブロックを同数個
有し、前記長ピッチブロックと短ピッチブロックは交互
に円周上に配置され、少なくとも１個の前記長ピッチブ
ロック内に少なくとも２個の前記長歯片を含み、かつ、
少なくとも１個の前記短ピッチブロック内に少なくとも
２個の前記短歯片を含み、隣接する一対の前記長ピッチ
ブロックと前記短ピッチブロックのなす角度が（３６０
°／Ｐ）・Ｑとなるときに、前記長ピッチブロック内の
前記長歯片の実効ピッチをＤ・（１＋Ｇ／Ｑ）（Ｇは１
以上でＱ／２以下の整数）に等しくもしくは略等しくな
し、前記短ピッチブロック内の前記短歯片の実効ピッチ
をＤ・（１−Ｈ／Ｑ）（Ｈは１以上でＱ／２以下の整数
）に等しくもしくは略等しくなしたことを特徴とする電
動機。
（７）Ｎ≧Ｐ、Ｐ＞Ｌ、かつ、Ｐ＞Ｍとしたことを特徴
とする特許請求の範囲第（６）項記載の電動機。
（８）補助溝の個数Ｖを巻線用溝の個数Ｔの整数倍にし
て、電機子鉄心の各歯に同数個の前記補助溝を配置した
ことを特徴とする特許請求の範囲第（６）項記載の電動
機。