JP2005287191A - Permanent magnet motor - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、永久磁石モータに関し、特に、コギングトルクを低減した永久磁石モータに関するものである。 The present invention relates to a permanent magnet motor, and more particularly to a permanent magnet motor with reduced cogging torque.
現在、高制御性を求められているサーボモータ等では、コギングトルクと呼ばれるトルクむらの問題がある。コギングトルクは、固定子のコイル電流を零にして回転子を外部力により回転させたときに発生するトルクの変動分に相当する。このように、コギングトルクはサーボモータの位置決め精度低下の主な原因となる。従って、高精度モータを作る際にコギングトルクを減らすことが重要な課題となっている。 Currently, servo motors and the like that require high controllability have a problem of torque unevenness called cogging torque. The cogging torque corresponds to a torque fluctuation generated when the rotor coil is rotated by an external force with the stator coil current set to zero. As described above, the cogging torque is a main cause of a decrease in positioning accuracy of the servo motor. Therefore, reducing the cogging torque is an important issue when manufacturing a high-precision motor.
固定子は、フレーム内に焼きばめ等によって固定されるが、フレームによる応力によって、固定子鉄心が変形し、内径形状が変形する場合がある。この変形に起因して、コギングトルクが発生する。そこで、特許文献1に記載の平滑電機子巻線型モータでは、フレームの内周面に溝を設け、固定子の外周面に突起を設けて、溝と突起とを嵌合させ、焼きばめによって溝と突起とを結合し、固定子コアの変形に起因するコギングトルクを小さくしている。
The stator is fixed in the frame by shrink fitting or the like. However, the stator core may be deformed by the stress of the frame, and the inner diameter shape may be deformed. Due to this deformation, a cogging torque is generated. Therefore, in the smooth armature winding type motor described in
モータの作製工程の中で、固定子の内径形状が真円からずれた状態に変形する。この真円からずれた変形は、軸方向において様々な形状に変化するため、固定子と回転子との間の空隙長の不均一状態が、軸方向においても様々な周方向位置で存在する。 During the manufacturing process of the motor, the inner diameter of the stator is deformed to a state deviating from a perfect circle. Since the deformation deviated from the perfect circle changes into various shapes in the axial direction, there is a non-uniform state of the gap length between the stator and the rotor at various circumferential positions in the axial direction.
従来、上記特許文献1のように、真円からずれた固定子内径の変形が、軸方向において一様なものであるとしているので、変形を阻止する対策を講じても、コギングトルクの低減効果は十分とはいえない。
Conventionally, the deformation of the stator inner diameter deviated from the perfect circle is uniform in the axial direction as in
この発明は、軸方向において、真円からずれた固定子内径の変形を真円に近づけるように修正し、固定子と回転子との間の空隙長が、軸方向のどの位置でも、周方向で均一となるようにしてコギングトルクを低減することを目的としたものである。 The present invention corrects the deformation of the inner diameter of the stator that deviates from the perfect circle in the axial direction so as to approach the perfect circle, and the gap length between the stator and the rotor is circumferential at any position in the axial direction. The purpose is to reduce the cogging torque so as to be uniform.
この発明に係る永久磁石モータは、円筒状のフレームと、上記フレームの内周に固定され、径方向に突出した複数のティースを有する固定子と、上記固定子内部に、上記固定子と同軸に配設された回転子とを備え、
上記フレームは、その内周面の軸方向のいずれの位置においても、上記固定子内径の変形を真円に近づけるための突起を有するものである。
A permanent magnet motor according to the present invention includes a cylindrical frame, a stator having a plurality of teeth that are fixed to the inner periphery of the frame and projecting in a radial direction, and the stator is coaxial with the stator. An arranged rotor,
The frame has a protrusion for bringing the deformation of the inner diameter of the stator close to a perfect circle at any position in the axial direction of the inner peripheral surface thereof.
また、円筒状のフレームと、上記フレームの内周に固定され、径方向に突出した複数のティースを有する固定子と、上記固定子内部に、上記固定子と同軸に配設された回転子とを備え、
上記フレームは、その内周面に複数の突起を有し、上記突起は、周方向及び軸方向に所定ピッチでずらして配置されているものである。
A cylindrical frame; a stator having a plurality of teeth fixed to the inner periphery of the frame and projecting in a radial direction; and a rotor disposed coaxially with the stator inside the stator; With
The frame has a plurality of protrusions on its inner peripheral surface, and the protrusions are arranged with a predetermined pitch shifted in the circumferential direction and the axial direction.
また、円筒状のフレームと、上記フレームの内周に固定され、径方向に突出した複数のティースを有する固定子と、上記固定子内部に、上記固定子と同軸に配設された回転子とを備え、
上記フレームは、その内周面の軸方向において複数の凹部を有し、上記凹部は相互に連結されるとともに、周方向及び軸方向に所定ピッチでずらして配置されているものである。
A cylindrical frame; a stator having a plurality of teeth fixed to the inner periphery of the frame and projecting in a radial direction; and a rotor disposed coaxially with the stator inside the stator; With
The frame has a plurality of recesses in the axial direction of the inner peripheral surface thereof, and the recesses are connected to each other and are shifted at a predetermined pitch in the circumferential direction and the axial direction.
この発明に係る永久磁石モータによれば、フレームは、その内周面の軸方向において、上記固定子内径の変形を真円に近づけるための突起を有するので、コギングトルクを低減することができる。 According to the permanent magnet motor according to the present invention, the frame has the protrusions for bringing the deformation of the inner diameter of the stator closer to a perfect circle in the axial direction of the inner peripheral surface thereof, so that the cogging torque can be reduced.
また、フレームは、その内周面に複数の突起を有し、突起は、周方向及び軸方向に所定ピッチでずらして配置されているので、コギングトルクを低減することができるとともに、フレームから受ける圧力がフレーム周方向全体から突起のみに軽減されるので、ロストルク(トルク脈動のDC成分)を低減することができる。 Further, the frame has a plurality of protrusions on the inner peripheral surface thereof, and the protrusions are arranged at a predetermined pitch in the circumferential direction and the axial direction, so that the cogging torque can be reduced and received from the frame. Since the pressure is reduced only to the protrusions from the entire frame circumferential direction, loss torque (DC component of torque pulsation) can be reduced.
また、フレームは、その内周面の軸方向において複数の穴を有し、上記穴は相互に連結されるとともに、周方向及び軸方向に所定ピッチでずらして配置されているので、コギングトルクを低減することができるとともに、ロストルクを低減することができる。 In addition, the frame has a plurality of holes in the axial direction of the inner peripheral surface thereof, and the holes are connected to each other and are arranged at a predetermined pitch in the circumferential direction and the axial direction. While being able to reduce, loss torque can be reduced.
実施の形態1.
図1は、この発明に係る永久磁石モータの実施の形態1を示す正面図(a)及び側面図(b)であり、図2は、永久磁石モータの軸方向3点における固定子の内径を示す図であり、図2(a)は、一方の軸方向端面近傍の位置、図2(b)は、軸方向のほぼ中央の位置、図2(c)は、他方の軸方向端面近傍の位置で測定した結果である。
FIG. 1 is a front view (a) and a side view (b) showing a first embodiment of a permanent magnet motor according to the present invention. FIG. 2 shows the inner diameter of the stator at three points in the axial direction of the permanent magnet motor. 2A is a position in the vicinity of one axial end face, FIG. 2B is a position in the approximate center in the axial direction, and FIG. 2C is a position in the vicinity of the other axial end face. It is the result measured at the position.
図1に示したように、この実施の形態1における永久磁石モータは円筒状のフレーム1と、フレーム1の内部に固定された固定子鉄心2と、固定子コア2の内部に、固定子コア2と同軸に配置された回転子4とを備えている。
As shown in FIG. 1, the permanent magnet motor according to the first embodiment includes a
回転子4は、8極(4極対)に着磁されたリング磁石を有する。固定子コア2は、内径方向に突出したティースを有する分割コア2aを12個連結してなる。分割コア2aは、薄鋼板をプレス等で打ち抜いて形成したコア片を積層して形成される。コア片を積層して形成された分割コア2aは直線状に連結されて直線状の固定子コア2が形成され、分割コア2aのティース間に形成されるスロット間にコイルを装着した後、直線状の固定子コア2は、図示のように、分割コア2aの連結部で屈曲することによって円環状にされ、両端が溶接により固定される。
The rotor 4 has a ring magnet magnetized to 8 poles (4 pole pairs). The
このように、固定子コア2は、直線状の固定子コア2を、分割コア2aの連結部で屈曲することによって円環状にし、両端を溶接により固定しているので、図2に示したように、内径が真円ではなく、分割コア2aが傾斜する、或いは内径が大きな部分ができる等、真円から変形した形状になり、しかも、その変形形状は軸方向で様々な形状になる。また、この軸方向の変形形状は、製品列によって、ほぼ類似した形状になる。
In this way, the
フレーム1はアルミニウムあるいは鉄からなり、フレーム1の内周面には、突起3が設けられている。突起3は、固定子コア2の内径の変形と焼きばめ時におけるフレーム1による固定子コア2の変形に合わせ、軸方向において、変形を修正する箇所に設ける。例えば、分割コア2aの傾斜を修正するための突起部3a、あるいは内径が大きくなった部分を押さえて真円に近づける、あるいは焼きばめ時のフレーム1による固定子コア2の変形を修正するための突起部3bが軸方向における修正箇所に設けられる。
The
固定子コア2は、フレーム1に挿入されて、焼き嵌めによって固定される。この時、突起3は、軸方向において、突起部3a及び突起部3bが傾斜した分割コア2a及び内径が大きくなった部分の分割コア2aを押さえ、また、フレーム1の変形による固定子コア2の変形を修正することによって、軸方向のいずれの位置においても、固定子コア2の内径形状が真円に近づく。
The
なお、図1において、突起3を誇張して示しているが、その径方向厚さは数μm〜数十μmであり、フレーム1内周面と固定子コア2外周面との間のギャップはほとんどないものになる。
In FIG. 1, the
この実施の形態1によれば、回転子4と固定子コア2との間の空隙が、軸方向のいずれの位置においても、周方向で均一になりコギングトルクが低減される。
According to the first embodiment, the gap between the rotor 4 and the
また、この効果は焼き嵌めだけでなく、圧入およびモールドのような樹脂による成型などの場合でも同様の効果が得られる。フレーム1の突起3は、位置決めの自由度の点から、溶接により形成するのが好ましい。
Further, this effect can be obtained not only by shrink fitting, but also in the case of press fitting and molding with a resin such as a mold. The
実施の形態2.
図3及び図4は、この発明に係る永久磁石モータの実施の形態2を示す正面図(a)及び平面図(b)である。
3 and 4 are a front view (a) and a plan view (b) showing a second embodiment of the permanent magnet motor according to the present invention.
分割コア2aに用いる薄鋼板は、磁気異方性を有するものである。薄鋼板を積層した場合、固定子コア2の周方向の位置によって磁気特性が異なることになり、これが原因でコギングトルクが発生する。
The thin steel plate used for the split
通常、この磁気異方性に起因するコギングトルクを低減するとともに、ロストルクを低減するために、薄鋼板からなるコア片を軸中心に回転させて積層する、いわゆる回し積みが行われる。 Usually, in order to reduce the cogging torque resulting from this magnetic anisotropy and to reduce the loss torque, so-called rolling is performed in which core pieces made of thin steel plates are rotated around the axis and stacked.
この実施の形態2では、図3及び図4に示したように、フレーム1の内周に複数の突起3を設け、突起3を、周方向及び軸方向に所定ピッチで配設している。この構成においては、突起3によって固定子コア2に応力が加えられ、歪みによって解放されきれなかった部分には残留応力として残り、この部分の磁気特性が劣化する。応力による磁気特性の劣化は、磁気異方性による磁気特性の差に比較して大きく、また、磁気特性が良い部分における応力による磁気特性の劣化の度合いは、磁気特性が悪い部分における応力による磁気特性の劣化の度合いに比べて大きくなり、ほぼ同程度の磁気特性となるので、この構成によれば、固定子コア2の分割コア2a単位で見た場合の磁気特性を均一化することができる。すなわち、回し積みと同様の効果が得られる。また、磁気特性が劣化して磁束が通りにくい部分を、図示のような、周方向及び軸方向に所定ピッチでずらして配置しているので、周方向における磁気抵抗を、軸方向のいずれの位置においてもほぼ均一にすることができ、また、突起3を分散して配置しているので、フレーム1内における固定子コア2の固定を安定なものとすることができる。
In the second embodiment, as shown in FIGS. 3 and 4, a plurality of
また、突起3相互間の凹部には応力が加えられないので、磁気特性が劣化しない部分が形成され、この部分は磁気抵抗が小さくなり、図中の矢印で示すように磁束が通過するようになるため、ロストルクも低減する。
In addition, since no stress is applied to the recesses between the
この実施の形態2によれば、回し積みと同様の効果が得られ、コギングトルクを低減することができるとともに、ロストルクをも低減することができる。 According to the second embodiment, the same effect as that of turning and stacking can be obtained, the cogging torque can be reduced, and the loss torque can also be reduced.
突起3は、各ティースに対応して設けられ、各ティースに対応して設けられるのが、磁束を周方向へ通り易くする上で好ましい。
The
実施の形態3.
図5及び図6は、この発明に係る永久磁石モータの実施の形態3を示す正面図(a)及び平面図(b)である。
5 and 6 are a front view (a) and a plan view (b) showing a third embodiment of the permanent magnet motor according to the present invention.
上記実施の形態2では、フレーム1の内周面に複数の突起3を設け、突起3を、周方向及び軸方向に所定ピッチでずらして配設したが、図4及び図5に示したように、フレーム1内周面に複数の凹部5を設け、凹部5を相互に連結させるとともに、周方向及び軸方向に所定ピッチでずらして配設している。
In the second embodiment, a plurality of
この実施の形態3の場合、凹部5は固定子コア2に応力を加えないので、穴5と対向する固定子コア2部分の磁気特性は劣化せず、凹部5がない部分の磁気特性が劣化する。階段状に形成されている凹部5相互間の連結部が磁束の通り道となって、図5及び図6の矢印で示すように磁束が通過する。
In the case of the third embodiment, since the
この実施の形態3によれば、上記実施の形態2と同様、回し積みと同様の効果が得られ、コギングトルクを低減することができるとともに、ロストルクをも低減することができる。 According to the third embodiment, similar to the second embodiment, the same effect as that of the turning and stacking can be obtained, the cogging torque can be reduced, and the loss torque can also be reduced.
凹部5は、各ティースに対応して設けられ、各ティースに対応して設けるのが、磁束を周方向へ通り易くする上で好ましい。
The
実施の形態4.
図7は、この発明に係る永久磁石モータの実施の形態4を示す正面図である。この実施の形態3は、上記実施の形態1の突起3の形状に関するものである。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 7 is a front view showing Embodiment 4 of the permanent magnet motor according to the present invention. The third embodiment relates to the shape of the
突起3の形状を四角とすることによって、四角の角が固定子コア2の周面に対して楔として作用し、固定子コア2の回転を阻止する回り止めとなる。突起3の形状は、四角形だけに限らず多角形でも同様な効果を得ることができる。
By making the shape of the
また、突起3の形状を丸形とすることによって、固定子コア2に対して点接触となり少しの外圧で内径の形状を変化させることができるので、フレームの肉厚を薄くすることができる。
Further, by making the shape of the
この発明に係る永久磁石モータは、工作機械等のサーボモータ、車両用モータ、昇降機用モータ等に適用し、コギングトルクを低減することができる。 The permanent magnet motor according to the present invention can be applied to servo motors such as machine tools, vehicle motors, elevator motors, and the like, and can reduce cogging torque.
1 フレーム、2 固定子コア、2a 分割コア、3 突起、3a,3b 突起部、
4 回転子、5 凹部。
1 frame, 2 stator core, 2a split core, 3 protrusion, 3a, 3b protrusion,
4 Rotor, 5 recesses.
Claims (7)
上記フレームは、その内周面の軸方向のいずれの位置においても、上記固定子内径の変形を真円に近づけるための突起を有することを特徴とする永久磁石モータ。 A cylindrical frame, a stator having a plurality of teeth fixed to the inner periphery of the frame and projecting in a radial direction, and a rotor disposed coaxially with the stator inside the stator. ,
The permanent magnet motor according to any one of the preceding claims, wherein the frame has a protrusion for bringing the deformation of the inner diameter of the stator closer to a perfect circle at any position in the axial direction of the inner peripheral surface thereof.
上記フレームは、その内周面に複数の突起を有し、上記突起は、周方向及び軸方向に所定ピッチでずらして配置されていることを特徴とする永久磁石モータ。 A cylindrical frame, a stator having a plurality of teeth fixed to the inner periphery of the frame and projecting in a radial direction, and a rotor disposed coaxially with the stator inside the stator. ,
The frame has a plurality of protrusions on an inner peripheral surface thereof, and the protrusions are arranged at a predetermined pitch in the circumferential direction and the axial direction.
上記フレームは、その内周面において軸方向に複数の凹部を有し、上記凹部は相互に連結されるとともに、周方向及び軸方向に所定ピッチでずらして配置されていることを特徴とする永久磁石モータ。 A cylindrical frame, a stator having a plurality of teeth fixed to the inner periphery of the frame and projecting in a radial direction, and a rotor disposed coaxially with the stator inside the stator. ,
The frame has a plurality of recesses in the axial direction on an inner peripheral surface thereof, the recesses are connected to each other, and are arranged at a predetermined pitch in the circumferential direction and the axial direction. Magnet motor.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2004097720A JP2005287191A (en) | 2004-03-30 | 2004-03-30 | Permanent magnet motor |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3846320A4 (en) * | 2018-08-30 | 2021-10-27 | LG Innotek Co., Ltd. | Motor |
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2004
- 2004-03-30 JP JP2004097720A patent/JP2005287191A/en active Pending
Cited By (2)
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EP3846320A4 (en) * | 2018-08-30 | 2021-10-27 | LG Innotek Co., Ltd. | Motor |
US11942849B2 (en) | 2018-08-30 | 2024-03-26 | Lg Innotek Co., Ltd. | Motor |
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