JP2000102197A - Motor - Google Patents
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- JP2000102197A JP2000102197A JP27204498A JP27204498A JP2000102197A JP 2000102197 A JP2000102197 A JP 2000102197A JP 27204498 A JP27204498 A JP 27204498A JP 27204498 A JP27204498 A JP 27204498A JP 2000102197 A JP2000102197 A JP 2000102197A
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- coil
- motor
- magnet
- stator
- iron core
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- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
- Windings For Motors And Generators (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、モータの改良、特
に、モータの回転効率を向上させるとともに高いトルク
を得ることができるモータに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improvement in a motor, and more particularly to a motor capable of improving the rotation efficiency of the motor and obtaining a high torque.
【0002】[0002]
【従来の技術】モータが効率よく、ムラなく回転を行う
ためには、コギングの発生を防止することが必要とな
る。このコギングとは、鉄心が発生する磁場の極性とマ
グネットが発生する磁場の極性とが一致したときに、回
転方向と逆方向に働く反発力を意味する。コギングが発
生すると、モータの回転トルクが変動して、モータの回
転にムラが生じてしまう。このコギングを防止するため
に、従来は鉄心もしくはマグネットの磁場にスキュー角
度を設けて、発生するコギングとは逆位相の別のコギン
グを発生させ、コギングがうち消されるようにしてい
る。2. Description of the Related Art In order for a motor to rotate efficiently and uniformly, it is necessary to prevent cogging from occurring. The cogging means a repulsive force acting in the direction opposite to the rotation direction when the polarity of the magnetic field generated by the iron core matches the polarity of the magnetic field generated by the magnet. When cogging occurs, the rotation torque of the motor fluctuates, causing unevenness in the rotation of the motor. In order to prevent this cogging, conventionally, a skew angle is provided in the magnetic field of the iron core or the magnet to generate another cogging having a phase opposite to that of the generated cogging so that the cogging is eliminated.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかし、鉄心に対して
スキュー角度を設けるためには、コイルを巻線する際に
スキュー角度を形成しながら巻線しなければならないの
で、巻線が困難であるという問題がある。また、スキュ
ー角度を設けたコイルは巻線占積率が悪く、モータを回
転させる際に、大きなトルクを得ることができないとい
う問題がある。また、マグネットにスキュー角度を設け
てコギングの発生を防ぐことは、マグネットの形状が複
雑になってしまい、モータの製造が困難であるという問
題がある。However, in order to provide a skew angle with respect to the iron core, winding must be performed while forming a skew angle when winding the coil. There is a problem. Further, the coil provided with the skew angle has a poor winding space factor, so that there is a problem that a large torque cannot be obtained when rotating the motor. Further, providing a skew angle on the magnet to prevent cogging has a problem in that the shape of the magnet becomes complicated, and it is difficult to manufacture a motor.
【0004】そこで本発明は上記課題を解消し、コギン
グを低減し、高いトルクが得られるモータを提供するこ
とを目的としている。Accordingly, an object of the present invention is to provide a motor which solves the above-mentioned problems, reduces cogging and obtains a high torque.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】上記目的は、請求項1の
発明によれば、軸と、前記軸に固定されているステータ
と、前記ステータに対して前記軸を中心にして回転可能
に配置されているロータとからなるモータにおいて、前
記ロータは、極数が10×n(nは自然数)になるよう
に形成されているマグネットを有しており、前記ステー
タは、ステータハウジングに固定されているリングと、
コイルが巻線されているインシュレータを保持してい
て、一端部が前記リングに固定され、他端部が突極部を
形成しており、前記突極部が前記ロータの前記マグネッ
トと磁気回路を構成している鉄心とを有しており、前記
鉄心は、前記鉄心の極数が12×n(nは自然数)にな
るように配置されているモータにより、達成される。According to a first aspect of the present invention, there is provided a shaft, a stator fixed to the shaft, and a rotatable arrangement about the shaft with respect to the stator. The rotor comprises a magnet having a number of poles of 10 × n (n is a natural number), and the stator is fixed to a stator housing. Ring and
Holding the insulator on which the coil is wound, one end is fixed to the ring, the other end forms a salient pole portion, and the salient pole portion connects the magnet and the magnetic circuit of the rotor. And an iron core constituted by a motor arranged such that the number of poles of the iron core is 12 × n (n is a natural number).
【0006】請求項1の構成によれば、鉄心の極数が1
2×n(nは自然数)、マグネットの極数が10×n
(nは自然数)になるように形成されている。なお、自
然数とは、0を含まない正の整数を意味する。これによ
り、コギングにより引き起こされるモータのトルク変動
を小さく抑えて、モータの回転ムラ及び振動を小さく抑
えることができる。また、リングと鉄心と分割して形成
しているので、一体成型する場合に比べて、プレス時の
材料を無駄にする部分が少なく、モータのコストを下げ
ることができる。According to the configuration of the first aspect, the number of poles of the iron core is one.
2 × n (n is a natural number), the number of magnet poles is 10 × n
(N is a natural number). In addition, a natural number means a positive integer not including 0. Thereby, the torque fluctuation of the motor caused by the cogging can be suppressed small, and the rotation unevenness and the vibration of the motor can be suppressed small. Further, since the ring and the iron core are formed separately, compared to the case of integrally molding, there is less waste of material at the time of pressing, and the cost of the motor can be reduced.
【0007】上記目的は、請求項2の発明によれば、請
求項1の構成において、前記鉄心の突極部の高さは、前
記マグネットの高さとほぼ同じ高さで形成されているに
より、達成される。請求項2の構成によれば、マグネッ
トの高さが鉄心の高さとほぼ同じに形成されることによ
り、コギングが大きくなるのを防ぐとともに、高いトル
クを得ることができる。According to a second aspect of the present invention, in the configuration of the first aspect, the height of the salient pole portion of the iron core is substantially the same as the height of the magnet. Achieved. According to the configuration of the second aspect, since the height of the magnet is formed to be substantially the same as the height of the iron core, it is possible to prevent cogging from increasing and to obtain a high torque.
【0008】上記目的は、請求項3の発明によれば、請
求項1の構成において、前記コイルの幅は、外周面に向
かってが大きくなるように形成されているモータによ
り、達成される。請求項3の構成によれば、コイルが外
周面側に向かってコイルの巻線の数を増やしていくこと
により、コイルスペースを有効利用し、高いトルクを得
ることができる。[0008] According to a third aspect of the present invention, the above object is attained by the motor of the first aspect, wherein the width of the coil increases toward the outer peripheral surface. According to the configuration of the third aspect, by increasing the number of windings of the coil toward the outer peripheral surface side of the coil, it is possible to effectively use the coil space and obtain a high torque.
【0009】上記目的は、請求項4の発明によれば、請
求項1の構成において、前記コイルは、隣り合う2つの
前記コイルが巻線方向が逆になるように巻線され、電気
的に直列に接続されてコイル対を形成し、かつ、前記コ
イル対同士は並列接続されているモータにより、達成さ
れる。請求項4の構成によれば、隣り合う位相差が電気
角で30゜であるコイルが直列に接続されていること
で、マイナーループ電流によるロス等の弊害なく結線を
容易にすることができる。また、このコイル対を並列接
続することにより、たとえば線径が0.6mmのような
整列巻線が可能な線径にて低抵抗化を実現し、銅損を下
げることができる。[0009] According to a fourth aspect of the present invention, in the configuration of the first aspect, the coil is wound so that a winding direction of two adjacent coils is reversed, and the coil is electrically connected. This is achieved by a motor connected in series to form a coil pair, and the coil pairs are connected in parallel. According to the configuration of the fourth aspect, the coils having the adjacent phase difference of 30 ° in electrical angle are connected in series, so that the connection can be facilitated without a disadvantage such as a loss due to a minor loop current. Further, by connecting the coil pairs in parallel, it is possible to realize a low resistance at a wire diameter capable of forming an aligned winding having a wire diameter of 0.6 mm, for example, and to reduce copper loss.
【0010】[0010]
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述
べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、
技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明
の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨
の記載がない限り、これらの形態に限られるものではな
い。Preferred embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. Note that the embodiments described below are preferred specific examples of the present invention,
Although various technically preferable limits are given, the scope of the present invention is not limited to these modes unless otherwise specified in the following description.
【0011】図1には本発明のモータの好ましい実施の
形態を示す断面図であり、図1を参照してモータ10に
ついて詳しく説明する。図1のモータ10はたとえば電
動自動車に使用されるものであって、軸11、ロータ2
0、ステータ30等からなっている。ステータ30には
ベアリング12、12が固定されていて、軸11はベア
リング12、12に焼きはめ又は圧入により固定されて
いる。ロータ20は軸11にベアリング12、12を介
して回転可能に保持されている。FIG. 1 is a sectional view showing a preferred embodiment of the motor of the present invention. The motor 10 will be described in detail with reference to FIG. The motor 10 shown in FIG. 1 is used, for example, in an electric vehicle, and includes a shaft 11, a rotor 2
0, stator 30 and the like. Bearings 12 and 12 are fixed to the stator 30, and the shaft 11 is fixed to the bearings 12 and 12 by shrink fitting or press fitting. The rotor 20 is rotatably held on a shaft 11 via bearings 12 and 12.
【0012】図2にはロータ20の構成図を示してお
り、図1と図2を参照してロータ20について詳しく説
明する。図1のロータ20は、ロータハウジング21、
ヨーク22、マグネット23等を有している。図2
(A)ロータハウジング21にはその中心部に貫通孔2
0aが形成されていて、貫通孔20aには軸11が挿入
される。図2(B)に示すように、ロータハウジング2
1にはヨーク22が配置されていて、ヨーク22にはマ
グネット23が固定されている。マグネット23は、S
極とN極とが交互に形成されていて、その極数が10×
n極になるように形成されている。図2(B)に示すマ
グネット23には、たとえば30極形成されている。マ
グネット23は後述する鉄心34と磁気回路を構成して
いて、この磁気回路によりロータ20は回転する。ま
た、ロータハウジング21には通電信号を作るためのマ
グネットホルダ24が位相決めされてねじ等により固定
されている。FIG. 2 shows a configuration diagram of the rotor 20, and the rotor 20 will be described in detail with reference to FIGS. The rotor 20 of FIG.
It has a yoke 22, a magnet 23, and the like. FIG.
(A) The rotor housing 21 has a through hole 2 at its center.
The shaft 11 is inserted into the through hole 20a. As shown in FIG. 2B, the rotor housing 2
1, a yoke 22 is disposed, and a magnet 23 is fixed to the yoke 22. Magnet 23 is S
The poles and the N poles are formed alternately, and the number of poles is 10 ×
It is formed to have n poles. The magnet 23 shown in FIG. 2B has, for example, 30 poles. The magnet 23 forms a magnetic circuit with an iron core 34 described later, and the rotor 20 is rotated by the magnetic circuit. Further, a magnet holder 24 for generating an energization signal is phase-fixed to the rotor housing 21 and fixed by screws or the like.
【0013】次に、図1を参照してステータ30につい
て詳しく説明する。図1のステータ30は、ステータハ
ウジング31、ステータコア32等を有している。図1
のステータハウジング31aには貫通孔31aが形成さ
れていて、貫通孔20aにはベアリング12、12が固
定されている。ステータハウジング31にはステータコ
ア32がねじ等により固定されている。また、ステータ
ハウジング31には、ドライバボード37が固定されて
いて、このドライバボードにはたとえばMOSFETか
らなる放電板がねじ等により固定されている。Next, the stator 30 will be described in detail with reference to FIG. 1 includes a stator housing 31, a stator core 32, and the like. FIG.
A through hole 31a is formed in the stator housing 31a, and the bearings 12, 12 are fixed to the through hole 20a. A stator core 32 is fixed to the stator housing 31 by screws or the like. A driver board 37 is fixed to the stator housing 31, and a discharge plate made of, for example, a MOSFET is fixed to the driver board by screws or the like.
【0014】図3はステータコア32の周辺部位を示す
平面図である。図3のステータコア32はリング33、
鉄心34、インシュレータ35、コイル36等からなっ
ていて、リング33は外周面上に12×n(nは自然
数)個の鉄心34を固定して保持している。リング33
と鉄心34を分割して形成することにより、一体成型す
る場合に比べて、プレス時の材料を捨てる部分が少なく
なり、モータのコストを削減することができる。また、
リングに固定されている鉄心34は3相(U相、W相、
V相)を形成しており、3相それぞれについて位相の違
う駆動電流が供給される。また、鉄心34のうち隣り合
う2つの鉄心34は電気的に直列に接続されていて、同
一の相を形成している。FIG. 3 is a plan view showing the periphery of the stator core 32. As shown in FIG. The stator core 32 in FIG.
The ring 33 is composed of an iron core 34, an insulator 35, a coil 36, and the like. The ring 33 fixes and holds 12 × n (n is a natural number) iron cores on the outer peripheral surface. Ring 33
By dividing and forming the iron core 34, compared with the case of integrally molding, the portion for discarding the material at the time of pressing is reduced, and the cost of the motor can be reduced. Also,
The iron core 34 fixed to the ring has three phases (U phase, W phase,
V phase), and drive currents having different phases are supplied for each of the three phases. Two adjacent iron cores among the iron cores are electrically connected in series and form the same phase.
【0015】ただし、この隣り合う2つの鉄心34に保
持されているコイル36の巻線方向は逆になるように配
置されている。これにより、マイナーループ電流による
ロス等の弊害なく結線を容易にすることができる。すな
わち、すべてのコイル36が並列接続されている場合、
コイル同士でマイナーループ電流が流れてロスが生じる
ため、結線方法を工夫してこのロスを防ぐ必要がある
が、巻線方向が逆向きのコイルを直列につなぐだけで、
マイナーループ電流の発生を防止することができる。ま
た、各相の直列接続されたコイル対同士はそれぞれ並列
接続されている。これにより、整列巻線を行うことがで
きるたとえば線径が0.6mmの銅線を巻線する事がで
きるので、銅線による損失を最小限に抑えてコイル36
の低抵抗化を実現することができる。However, the coils 36 held by the two adjacent iron cores 34 are arranged so that the winding directions are reversed. As a result, the connection can be facilitated without adverse effects such as loss due to the minor loop current. That is, when all the coils 36 are connected in parallel,
Since a minor loop current flows between the coils and loss occurs, it is necessary to prevent this loss by devising the connection method, but just connect the coils with opposite winding directions in series,
Generation of a minor loop current can be prevented. The coil pairs connected in series for each phase are connected in parallel. Thereby, it is possible to wind a copper wire having a wire diameter of 0.6 mm, for example, in which aligned winding can be performed.
Resistance can be reduced.
【0016】鉄心34はインシュレータ35を保持して
いて、インシュレータ35にはコイル36が巻線されて
いる。鉄心34がリング33に固定される際には、イン
シュレータ35にコイル36を巻線した後、インシュレ
ータ35に鉄心34を挿入して固定される。これによ
り、コイル36の巻線作業が容易になるとともに、高い
巻線占積率で巻線する事ができ、高いトルクを得ること
ができる。The iron core 34 holds an insulator 35, and a coil 36 is wound around the insulator 35. When the core 34 is fixed to the ring 33, the coil 36 is wound around the insulator 35, and then the core 34 is inserted into the insulator 35 and fixed. Thereby, the winding operation of the coil 36 is facilitated, the winding can be performed at a high winding space factor, and a high torque can be obtained.
【0017】図4はリング33の形状を示す平面図であ
り、図4(A)においてリング34にはその外周面に凹
部33aが形成されている。この凹部33aは図4
(B)に示すようにたとえばほぼ台形状に形成されてい
て、この凹部33aに鉄心34の一端部が圧入もしくは
溶接されて固定される。図5は鉄心34の形状を示す図
であり、図5(A)において、鉄心34の一端部には凸
部34aが形成されていて、この形状は図4(B)の凹
部33aとほぼ同一の形状を有している。凸部34aが
凹部33aに固定されることにより、鉄心34がリング
33に対して固定される。また、鉄心34の他端部には
突極部34bが形成されていて、突極部34bはマグネ
ット23と対向して配置されて、磁気回路を構成する。
また、図1に示すように突極部34bの高さhはリング
33の幅及びマグネット23の幅とほぼ同じ長さになる
ように形成されている。これにより、コギングを最小限
に抑えて高トルクを得ることができる。FIG. 4 is a plan view showing the shape of the ring 33. In FIG. 4A, the ring 34 has a recess 33a formed on the outer peripheral surface thereof. This recess 33a is shown in FIG.
As shown in (B), for example, it is formed in a substantially trapezoidal shape, and one end of the iron core 34 is press-fitted or welded into the recess 33a and fixed. FIG. 5 is a view showing the shape of the iron core 34. In FIG. 5 (A), a protrusion 34a is formed at one end of the iron core 34, and this shape is almost the same as the recess 33a of FIG. 4 (B). It has the shape of The core 34 is fixed to the ring 33 by fixing the protrusion 34 a to the recess 33 a. Further, a salient pole portion 34b is formed at the other end of the iron core 34, and the salient pole portion 34b is arranged to face the magnet 23 to form a magnetic circuit.
Also, as shown in FIG. 1, the height h of the salient pole portion 34b is formed so as to be substantially the same as the width of the ring 33 and the width of the magnet 23. Thereby, high torque can be obtained while minimizing cogging.
【0018】図6にはインシュレータ35とコイル36
示す構成図であり、図6を参照してインシュレータ35
とコイル36について詳しく説明する。図6のインシュ
レータ35は筒状に形成されていて、筒部35a、中空
部35b、係止片40、41、42、43等から構成さ
れている。図6(A)はインシュレータ35の上面図を
示しており、図6(A)においてインシュレータ35の
中空部35bには鉄心34が挿入されて、インシュレー
タ35はこの鉄心34により保持される。図6(B)に
はインシュレータ35の正面図を示しており、図6
(B)において、筒部35aにはコイル36が整列巻き
によりたとえば銅線等を巻線されて形成されている。す
なわち、銅線が係止片35bに保持された後、筒部35
aに巻線されていき、最後に係止片35cに保持される
ことにより、コイル36がほぼ平行になるように形成さ
れる。これにより、コイル36の巻線占積率を高めるこ
とができる。FIG. 6 shows an insulator 35 and a coil 36.
FIG. 7 is a configuration diagram showing an insulator 35 with reference to FIG.
And the coil 36 will be described in detail. The insulator 35 shown in FIG. 6 is formed in a tubular shape, and includes a tubular portion 35a, a hollow portion 35b, locking pieces 40, 41, 42, 43, and the like. FIG. 6A shows a top view of the insulator 35. In FIG. 6A, an iron core 34 is inserted into a hollow portion 35b of the insulator 35, and the insulator 35 is held by the iron core 34. FIG. 6B shows a front view of the insulator 35, and FIG.
In (B), a coil 36 is formed by winding a copper wire or the like by aligned winding on the cylindrical portion 35a. That is, after the copper wire is held by the locking piece 35b, the cylindrical portion 35
The coil 36 is formed so as to be substantially parallel by being wound around a and finally being held by the locking piece 35c. Thereby, the winding space factor of the coil 36 can be increased.
【0019】次に図1乃至図6を参照して、モータ10
の動作例について詳しく説明する。まず、図1のコイル
36に駆動電流が供給されると、コイル36は磁場を形
成する。そして、コイル36が形成する磁場とマグネッ
ト23が形成する磁場が磁気回路を形成し、この磁気回
路によりロータ20が回転する。ここで、モータ10が
1回転する間に発生するコギングの数は、鉄心34の極
数とマグネット23の極数の最小公倍数で決まる。鉄心
34の数12×n個とマグネット23の極数10×n個
の最小公倍数は60×nであるから、60×n回のコギ
ングが発生する。図5において、n=3であるときに
は、たとえば180回のコギングが発生し、コギングの
回数が多くなればなるほどコギングによる変動を小さく
抑えることができる。従って、180回ものコギングが
発生するとその変動は小さくなり、モータ10をスムー
ズに回転させ振動を抑えることができる。Next, with reference to FIGS.
The operation example will be described in detail. First, when a drive current is supplied to the coil 36 of FIG. 1, the coil 36 forms a magnetic field. Then, the magnetic field formed by the coil 36 and the magnetic field formed by the magnet 23 form a magnetic circuit, and the rotor 20 is rotated by the magnetic circuit. Here, the number of coggings generated during one rotation of the motor 10 is determined by the least common multiple of the number of poles of the iron core 34 and the number of poles of the magnet 23. Since the least common multiple of the number 12 × n of the iron cores 34 and the number of poles 10 × n of the magnet 23 is 60 × n, cogging occurs 60 × n times. In FIG. 5, when n = 3, for example, 180 times of cogging occurs, and as the number of times of cogging increases, the fluctuation due to the cogging can be suppressed. Therefore, when the cogging occurs 180 times, the fluctuation becomes small, and the motor 10 can be smoothly rotated to suppress the vibration.
【0020】特に、鉄心34の極数を12の倍数、マグ
ネット23の極数を10の倍数にしたのは、以下の理由
による。一般的に鉄心34の極数3n(nは自然数)に
対してマグネットの極数2nもしくは4n(nは自然
数)であるモータが主流であり、これらのモータのコギ
ングを減らす手段として、スキュー角度を設ける方法、
鉄心に溝をつける方法、鉄心同士の間に補極を設ける方
法等があげられる。しかし、図1のモータ10のよう
に、リング33と鉄心34を別部材として鉄心34にコ
イルを巻線し、巻線効率を向上させて高トルクを実現し
ようとした場合、上述の方法ではコギングとトルクとが
トレードオフになる等のため、高トルクが得られてかつ
コギングの低減を実現することができない。The reason why the number of poles of the iron core 34 is a multiple of 12 and the number of poles of the magnet 23 is a multiple of 10 is as follows. Generally, motors having the number of magnet poles of 2n or 4n (n is a natural number) for the pole number 3n (n is a natural number) of the iron core 34 are mainstream. How to provide,
There are a method of forming a groove in the iron core, a method of providing an auxiliary pole between the iron cores, and the like. However, when the coil is wound around the iron core 34 by using the ring 33 and the iron core 34 as separate members as in the motor 10 of FIG. Therefore, a high torque can be obtained and cogging cannot be reduced because of a trade-off between the torque and the torque.
【0021】そこで、鉄心34の極数とマグネット23
の極数を変えて、その最小公倍数を大きくしてコギング
を低減するようにした。具体的には、まず、上述したト
レードオフがないような鉄心の極数とマグネットの極数
の組み合わせを考慮する。さらに、低抵抗化のためコイ
ル対を並列に接続した場合、ループ電流が流れないよう
な組み合わせにすることが必要となる。たとえばコイル
の極数が9極の場合、コイル対を並列接続すると位相の
ずれたコイルが接続され、そこにループ電流が流れてし
まうという弊害が生じる。従って、上述した事項を考慮
すると、コイルの極数は最低でも12コイル必要である
ことがわかる。また上述したように、ループ電流の発生
は、逆方向に巻線されているコイルを直列接続して1対
にすることでも防いでいる。Therefore, the number of poles of the iron core 34 and the magnet 23
Was changed to increase the least common multiple thereof to reduce cogging. Specifically, first, a combination of the number of poles of the iron core and the number of poles of the magnet that does not have the trade-off described above is considered. Furthermore, when the coil pairs are connected in parallel to reduce the resistance, it is necessary to make a combination that does not allow a loop current to flow. For example, when the number of poles of the coil is nine, when the coil pairs are connected in parallel, a coil having a phase shift is connected, and a disadvantage that a loop current flows there occurs. Therefore, in consideration of the above-mentioned matter, it is understood that the number of poles of the coil needs to be at least 12 coils. Further, as described above, the generation of the loop current is also prevented by connecting the coils wound in opposite directions in series to form a pair.
【0022】さらに、スキュー角度を設けてコギングを
低減する場合、たとえばコイルの極数が36極、マグネ
ットの極数が48極で構成されていたとする。このと
き、U相V相、W相の各相はそれぞれ12コイルずつと
なるが、その12コイルの間には位相差がない。従っ
て、モータの回転に寄与する有効磁界は、コイルとマグ
ネットの磁気回路のうち、スキュー角度による磁束の減
少分のみを考慮すればよい。よって、スキュー角度を設
けたとき、スキュー角度を設けないときに比べて有効な
磁束がたとえば5/6(約83%)になる。Further, when cogging is reduced by providing a skew angle, for example, it is assumed that the number of poles of the coil is 36 and the number of poles of the magnet is 48. At this time, each of the U-phase V-phase and the W-phase has 12 coils, but there is no phase difference between the 12 coils. Therefore, the effective magnetic field that contributes to the rotation of the motor only needs to consider the decrease in the magnetic flux due to the skew angle in the magnetic circuit of the coil and the magnet. Therefore, when the skew angle is provided, the effective magnetic flux is, for example, 5/6 (about 83%) as compared with when the skew angle is not provided.
【0023】一方、図1のモータ10において、たとえ
ばコイル36(鉄心34)が36極、マグネット23が
30極の場合、U相、V相、W相の各相のコイルは12
個ずつとなり、2組ずつの位相差が発生する。従って、
3相それぞれが発生する鎖交磁界は U/2=sin
(θ−15)+sin(θ+15)、V/2=sin
((θ−120)−15)+sin((θ−120)+
15)、W/2=sin((θ−240)−15)+s
in((θ−240)+15)となる。たとえば、U相
を例にとると、上述した式はU/2=0.966sin
θとなり、有効磁界は約97%になることがわかる。On the other hand, in the motor 10 shown in FIG. 1, for example, when the coil 36 (iron core 34) has 36 poles and the magnet 23 has 30 poles, the coils of the U-phase, V-phase and W-phase have 12 coils.
And two sets of phase differences occur. Therefore,
The linkage magnetic field generated by each of the three phases is U / 2 = sin
(Θ-15) + sin (θ + 15), V / 2 = sin
((Θ-120) -15) + sin ((θ-120) +
15), W / 2 = sin ((θ−240) −15) + s
in ((θ−240) +15). For example, taking the U phase as an example, the above equation is U / 2 = 0.966 sin
θ, indicating that the effective magnetic field is about 97%.
【0024】以上により、モータのトルクはコギング対
策をしない場合に比べて、スキュー角度を設けてコギン
グ対策をした場合は約83%に、本発明の場合には約9
7%となり、従来に比べて高トルクが得られることがわ
かる。なお、機械的誤差がなければ、理論的にはコギン
グを0にすることができる。一方、鉄心34の数とマグ
ネット23の数の組み合わせによりコギングを低減する
場合、0にすることはできない。しかし、軸11による
ロスやその他使い勝手から考えて無視できる範囲ならば
トルクダウンが小さい程良い。従って、トルクとコギン
グのバランスから鉄心の極数を10×n、マグネット2
3の極数を12×n(nは自然数)とした。As described above, the motor torque is about 83% when the skew angle is provided and the cogging countermeasure is performed, and the torque of the motor is about 9% as compared with the case where no cogging countermeasure is performed.
7%, which indicates that a higher torque can be obtained as compared with the related art. If there is no mechanical error, the cogging can be theoretically set to zero. On the other hand, when cogging is reduced by a combination of the number of iron cores 34 and the number of magnets 23, it cannot be set to zero. However, as long as the loss due to the shaft 11 and other factors are negligible in view of usability, the smaller the torque reduction, the better. Therefore, from the balance between torque and cogging, the number of poles of the iron core is 10 × n and the magnet 2
The number of poles of 3 was 12 × n (n is a natural number).
【0025】図7には、コギングの発生を示すグラフ図
であり、図7(A)はマグネット23の高さを17m
m、突極部35bの高さhを15mmにしたときのコギ
ングの発生を示していて、図7(B)にはマグネット2
3の高さと突極部34bの高さhを15mmにしたとき
のコギングの発生を示している。図7から、マグネット
23の高さが突極部34bの高さhより大きくしてしま
うと、コギングが大きくなってしまうことがわかる。従
って、マグネット23の高さと突極部34bの高さhを
ほぼ同じにする事により、コギングの発生を抑えること
ができる。FIG. 7 is a graph showing the occurrence of cogging. FIG. 7A shows the height of the magnet 23 of 17 m.
FIG. 7B shows the occurrence of cogging when the height h of the salient pole portion 35b is set to 15 mm.
3 shows the occurrence of cogging when the height of No. 3 and the height h of the salient pole portion 34b are 15 mm. FIG. 7 shows that if the height of the magnet 23 is larger than the height h of the salient pole portion 34b, cogging increases. Therefore, by making the height of the magnet 23 and the height h of the salient pole portion 34b substantially the same, the occurrence of cogging can be suppressed.
【0026】上記実施の形態によれば、高い巻線占積率
にできるので、高効率・高トルクのモータ10を実現す
ることができる。また、低コギングなので、モータ10
の振動を抑えることができる。さらに、ステータコア3
2においてリング33と鉄心34を分割しているため、
プレス時の材料を捨てる部分を少なくすることができ、
モータ10のコストを下げることができる。また、コイ
ル36は整列巻きなので、重量対巻数比が有利で軽量に
することができる。According to the above-described embodiment, a high winding space factor can be achieved, so that a motor 10 with high efficiency and high torque can be realized. Also, because of low cogging, the motor 10
Vibration can be suppressed. Further, the stator core 3
Since the ring 33 and the iron core 34 are divided in 2,
It is possible to reduce the amount of material discarded during pressing,
The cost of the motor 10 can be reduced. In addition, since the coil 36 is arranged and wound, the weight-to-turn ratio is advantageous and the weight can be reduced.
【0027】本発明は、上記実施の形態に限定されな
い。たとえば、図8に示すように、インシュレータ35
に巻かれているコイル36が突極部35bに向かうにつ
れて、その幅dが大きくなるように形成するようにして
も良い。具体的には、鉄心34の一端部側のコイル36
の幅d1よりも、鉄心34の突極部34b側のコイル3
6の幅d2の方が大きくなるように巻線されている。こ
れにより、コイルスペースが拡大されて、より高いトル
クを得ることができる。The present invention is not limited to the above embodiment. For example, as shown in FIG.
May be formed so that the width d increases as the coil 36 wound around the coil 36 approaches the salient pole portion 35b. Specifically, the coil 36 at one end of the iron core 34
Coil 3 on the salient pole portion 34b side of the iron core 34 than the width d1 of
6 is wound so that the width d2 is larger. As a result, the coil space is enlarged, and higher torque can be obtained.
【0028】[0028]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
コギングを低減し、高いトルクが得られるモータを提供
することができる。As described above, according to the present invention,
A motor capable of reducing cogging and obtaining high torque can be provided.
【図1】本発明のモータの好ましい実施の形態を示す断
面図。FIG. 1 is a sectional view showing a preferred embodiment of a motor according to the present invention.
【図2】本発明のモータにおけるロータを示す構成図。FIG. 2 is a configuration diagram showing a rotor in the motor of the present invention.
【図3】本発明のモータにおけるステータコアを示す構
成図。FIG. 3 is a configuration diagram showing a stator core in the motor of the present invention.
【図4】本発明のモータにおけるリングを示す平面図。FIG. 4 is a plan view showing a ring in the motor of the present invention.
【図5】本発明のモータにおける鉄心を示す平面図。FIG. 5 is a plan view showing an iron core in the motor of the present invention.
【図6】本発明のモータにおけるインシュレータとコイ
ルを示す平面図。FIG. 6 is a plan view showing an insulator and a coil in the motor of the present invention.
【図7】本発明のモータにおけるコギングの発生の様子
を示すグラフ図。FIG. 7 is a graph showing how cogging occurs in the motor of the present invention.
【図8】本発明のモータにおける別のコイルの巻線方法
を示す構成図。FIG. 8 is a configuration diagram showing a winding method of another coil in the motor of the present invention.
10・・・モータ、11・・・軸、20・・・ロータ、
21・・・ロータハウジング、23・・・マグネット、
30・・・ステータ、31・・・ステータハウジング、
33・・・リング、34・・・鉄心、34b・・・突極
部、35・・・インシュレータ、36・・・コイル。10 ... motor, 11 ... shaft, 20 ... rotor,
21 ... rotor housing, 23 ... magnet,
30 ... stator, 31 ... stator housing,
33 ... ring, 34 ... iron core, 34b ... salient pole portion, 35 ... insulator, 36 ... coil.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷名 正次 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 林 俊郎 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内 Fターム(参考) 5H002 AA09 AC02 AC03 AC06 5H603 AA00 AA09 BB01 BB12 CA01 CA05 CB02 CC05 CC07 CD21 CE01 CE13 EE06 FA01 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Shoji Tanana 6-7-35 Kita-Shinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Inside Sony Corporation (72) Inventor Toshiro Hayashi 6-7-1, Kita-Shinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo No. 35 Sony Corporation F term (reference) 5H002 AA09 AC02 AC03 AC06 5H603 AA00 AA09 BB01 BB12 CA01 CA05 CB02 CC05 CC07 CD21 CE01 CE13 EE06 FA01
Claims (4)
と、前記ステータに対して前記軸を中心にして回転可能
に配置されているロータとからなるモータにおいて、 前記ロータは、極数が10×n(nは自然数)になるよ
うに形成されているマグネットを有しており、 前記ステータは、 ステータハウジングに固定されているリングと、 コイルが巻線されているインシュレータを保持してい
て、一端部が前記リングに固定され、他端部が突極部を
形成しており、前記突極部が前記ロータの前記マグネッ
トと磁気回路を構成している鉄心とを有しており、 前記鉄心は、前記鉄心の極数が12×n(nは自然数)
になるように配置されていることを特徴とするモータ。1. A motor comprising a shaft, a stator fixed to the shaft, and a rotor arranged rotatably about the shaft with respect to the stator, wherein the rotor has a number of poles. The stator has a magnet formed so as to have a size of 10 × n (n is a natural number). The stator holds a ring fixed to the stator housing and an insulator around which a coil is wound. One end portion is fixed to the ring, the other end portion forms a salient pole portion, the salient pole portion has the magnet of the rotor and an iron core constituting a magnetic circuit, The number of poles of the iron core is 12 × n (n is a natural number)
A motor characterized by being arranged so that
トの高さとほぼ同じ高さで形成されている請求項1に記
載のモータ。2. The motor according to claim 1, wherein a height of the core salient pole portion is substantially equal to a height of the magnet.
大きくなるように形成されている請求項1に記載のモー
タ。3. The motor according to claim 1, wherein the width of the coil is formed so as to increase toward an outer peripheral surface.
ルが巻線方向が逆になるように巻線され、電気的に直列
に接続されてコイル対を形成し、かつ、前記コイル対同
士は並列接続されている請求項1に記載のモータ。4. The coil, wherein two adjacent coils are wound such that winding directions thereof are opposite to each other, and are electrically connected in series to form a coil pair. The motor according to claim 1, which is connected in parallel.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP27204498A JP2000102197A (en) | 1998-09-25 | 1998-09-25 | Motor |
Applications Claiming Priority (1)
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JP27204498A JP2000102197A (en) | 1998-09-25 | 1998-09-25 | Motor |
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Publication Number | Publication Date |
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ID=17508340
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003264950A (en) * | 2002-03-08 | 2003-09-19 | Tokushu Denso Kk | Brushless motor |
JP2011097774A (en) * | 2009-10-30 | 2011-05-12 | Denso Corp | Stator for rotary electric machine, manufacturing method for the same, and rotary electric machine |
WO2020262246A1 (en) * | 2019-06-25 | 2020-12-30 | 株式会社デンソー | Motor |
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1998
- 1998-09-25 JP JP27204498A patent/JP2000102197A/en active Pending
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