JP2013128341A - Surface permanent magnet type brushless motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ロータの表面に磁石が配置されている表面磁石型のブラシレスモータ(SPMモータ)に関し、その中でも特に低騒音化技術に関する。 The present invention relates to a surface magnet type brushless motor (SPM motor) in which magnets are arranged on the surface of a rotor, and more particularly to a noise reduction technique.
一般に、SPMモータはその構造上、磁石の漏れ磁束が少なく誘起電圧が大きくとれ、磁気飽和し難い特徴があるため、低回転で駆動されるモータ、特に高トルクな出力が求められるモータによく用いられる。 In general, SPM motors are characterized by their low magnetic flux leakage and large induced voltage, and magnetic saturation is difficult. Therefore, SPM motors are often used for motors driven at low speeds, especially motors that require high torque output. It is done.
本発明に関し、トルクリップルの抑制や低騒音を目的としたSPMモータが開示されている(特許文献1)。 In relation to the present invention, an SPM motor aimed at suppressing torque ripple and reducing noise is disclosed (Patent Document 1).
特許文献1のSPMモータは、エレベータの駆動に用いられるアウターロータ型のモータである。そのモータでは、リング状の回転子鉄心の内周面に、直方体形状をした42個の永久磁石が配置されている。回転子の内側には、放射状に延びる36個の固定子突極を有する固定子が配置されている。
The SPM motor of
更に、このモータでは、高トルクにするために、固定子突極の表面磁極幅を固定子突極のピッチの44〜54%にしている。また、トルクリップルを小さくするために、永久磁石の極ピッチに占める極幅を0.7または0.87にしている。 Further, in this motor, the surface magnetic pole width of the stator salient pole is set to 44 to 54% of the pitch of the stator salient pole in order to obtain a high torque. In order to reduce the torque ripple, the pole width occupying the pole pitch of the permanent magnet is set to 0.7 or 0.87.
SPMモータは、洗濯機の駆動源としても用いられている。その場合、モータ性能として、異なった2つの回転領域での安定した出力が求められる場合がある。例えば、洗濯時に、低回転での高トルクな出力が求められ、脱水時に、低トルクでの高回転な出力が求められる。 The SPM motor is also used as a drive source for the washing machine. In that case, as the motor performance, a stable output in two different rotation regions may be required. For example, a high torque output at low rotation is required during washing, and a high rotation output at low torque is required during dehydration.
更に、一般家庭向けの洗濯機の場合には、生活空間に設置されるため、上述したモータ性能に加えて高度な静音性も求められる。 Furthermore, in the case of a general household washing machine, since it is installed in a living space, a high level of silence is also required in addition to the motor performance described above.
それに対し、従来技術のモータでは、高速回転で駆動させると、騒音が発生するため、その低騒音化が1つの課題となっている。この騒音は、ステータの共振を原因としているため、トルクリップルを抑制するだけでは解消することができない。 On the other hand, in the motor of the prior art, noise is generated when driven at a high speed rotation, so the reduction of the noise is one problem. Since this noise is caused by the resonance of the stator, it cannot be eliminated simply by suppressing the torque ripple.
図1を参照しながら、その仕組みについて説明する。図1は、インナーロータ型のSPMモータを例示したものであり、回転軸方向から見たそのロータの外周部分を概略的に表している。 The mechanism will be described with reference to FIG. FIG. 1 exemplifies an inner rotor type SPM motor, and schematically shows an outer peripheral portion of the rotor viewed from the direction of the rotation axis.
101はロータ、102はロータの外周面に取り付けられたマグネットである。マグネット102は、N極とS極とが交互になるように、一定の磁極間空隙103を隔てて周方向に配置されている。
101 is a rotor, 102 is a magnet attached to the outer peripheral surface of the rotor. The
そして、104は、ステータの円環状のコアから中心に向かって放射状に延びるティースである。各ティース104には、それぞれコイル105が形成されている。ロータ101は矢印Rが示す方向に回転する。
ロータ101は、コイル105に電流が供給されることによって回転するが、ここでは、電流が供給されていない状態(無負荷状態ともいう)を想定する。
The
同図の(a)に示すように、磁極間空隙103がティース104と正対する位置にある時には、ティース104を介して、近接している2つのマグネット102,102(N極とS極)の間で強い磁界が形成される。その結果、各ティース104には、白抜き矢印が示すように、回転中心側に引力が作用する。
As shown to (a) of the figure, when the space |
同図の(b)に示すように、マグネット102がティース104と正対する位置にある時には、磁界の形成が弱わるため、それに伴って各ティース104に作用する引力も弱くなる。
As shown in FIG. 5B, when the
従って、ロータ101が回転すれば、同図の(a)のように、各ティース104に回転中心側に引力が作用する状態と、同図の(b)のように、その引力が弱まる状態とが周期的に発生する。
Therefore, if the
図2に、その周期的な引力の変化を表したグラフを示す(実線)。このグラフでは、ロータのマグネット2つ(N極とS極)分の回転に相当する電気角1周期(電気角360°)分での引力の変化を表している。同図に示すように、ロータが電気角1周期分回転する間には、磁極間空隙はティースと2回正対するため、引力が高くなるピークは2つ発生する。
FIG. 2 shows a graph showing the change in the periodic attractive force (solid line). This graph represents the change in attractive force for one electrical angle period (
すなわち、ロータが電気角1周期分回転するごとに、ステータは、半径方向を中心に向かって2回強く引っ張られ、周期的に収縮変化する。その結果、ステータには、電気角周波数の2倍の周波数で振動が発生する。 That is, every time the rotor rotates by one electrical angle cycle, the stator is strongly pulled twice toward the center in the radial direction, and periodically contracts and changes. As a result, vibration is generated in the stator at a frequency twice the electrical angular frequency.
その周波数と、ステータの固有振動数とが一致すると、共振して騒音が発生する。なお、同図では、電気角周波数の2倍の周波数で発生する2次成分の引力を例に説明したが、ステータには、更にその2次成分の倍数(4倍、6倍等)の周波数でも高次成分の引力が作用するため、それら周波数においても騒音は発生し得る。 When the frequency matches the natural frequency of the stator, noise is generated due to resonance. In the figure, the description has been given by taking as an example the attractive force of the secondary component generated at a frequency twice the electrical angular frequency. However, the stator has a frequency that is a multiple of the secondary component (4 times, 6 times, etc.). However, since high-order component attractive forces act, noise can be generated even at those frequencies.
更に、SPMモータでは、高速回転で駆動する際に、弱め界磁制御が行われる場合がある。その場合、図1の(b)に示したような、マグネットとティースとが正対してトルクへの影響が小さいタイミングで、コイルに、マグネットの磁束を打ち消す磁束が形成される。 Further, in the SPM motor, field weakening control may be performed when driven at high speed rotation. In this case, as shown in FIG. 1B, a magnetic flux that cancels out the magnetic flux of the magnet is formed in the coil at the timing when the magnet and the teeth face each other and the influence on the torque is small.
そうすると、マグネットとティースとが正対している時にティースに作用する引力は、更に弱まる。その結果、図2に破線で示したように、引力の強弱変化がより大きくなるため、ステータの収縮変化も増加する。従って、弱め界磁制御を行うと、騒音の増加を招くという問題がある。 Then, the attractive force acting on the teeth when the magnet and the teeth are facing each other is further weakened. As a result, as shown by the broken line in FIG. 2, the strength change of the attractive force becomes larger, so that the stator contraction change also increases. Therefore, when field weakening control is performed, there is a problem that noise increases.
そこで、本発明の目的は、高速回転時に発生する騒音の低騒音化が図れるSPMモータを提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide an SPM motor that can reduce noise generated during high-speed rotation.
本発明に係るブラシレスモータは、回転軸を中心に回転自在なロータと、上記ロータの内側又は外側に配置されるステータと、を備える。上記ロータは、上記ステータ側に面する断面円環状の対向面を有するコア部と、上記対向面の上に、周方向に一定の磁極間空隙を隔ててN極とS極とが交互に並ぶように配置された複数の平板状のマグネットと、を有している。 A brushless motor according to the present invention includes a rotor that is rotatable about a rotation axis, and a stator that is disposed inside or outside the rotor. The rotor includes a core portion having an annular cross-sectional facing surface facing the stator side, and N poles and S poles alternately arranged on the facing surface with a certain gap between the magnetic poles in the circumferential direction. And a plurality of flat-plate magnets arranged in this manner.
上記ステータは、上記ロータ側に面する断面円環状の周面を有するヨーク部と、上記ヨーク部の周面から上記ロータに向かって放射状に突出する複数のティース部と、隣接する上記ティース部の間に形成されるスロットに巻線を通しながら当該ティース部に巻回して形成された複数のコイルと、を有している。上記ティース部の突端に、両側面が張り出して幅が広くなった幅広部が設けられ、当該幅広部が上記マグネットと微小隙間を隔てて対向している。 The stator includes a yoke portion having an annular peripheral surface facing the rotor side, a plurality of tooth portions projecting radially from the peripheral surface of the yoke portion toward the rotor, and adjacent tooth portions. And a plurality of coils formed by winding around the tooth portion while passing the winding through a slot formed therebetween. The protruding portion of the tooth portion is provided with a wide portion having both sides projecting and widened, and the wide portion faces the magnet with a small gap.
このブラシレスモータでは、回転数の異なる少なくとも2つの低回転数域と高回転数域とにおいて一定時間駆動され、当該高回転数域では、弱め界磁制御が行われる。 This brushless motor is driven for a certain period of time in at least two low and high rotational speed ranges having different rotational speeds, and field weakening control is performed in the high rotational speed areas.
そして、回転軸方向から見て、上記マグネットにおける周方向側の両端の各々と当該回転軸とを結ぶ2つの半径線によって挟まれる中心角をθmとし、隣接する2つの上記磁極間空隙の中点の各々と当該回転軸とを結ぶ2つの半径線によって挟まれる中心角をθmpとしたとき、0.5<θm/θmp<0.7となるように設定されている。 Then, when viewed from the direction of the rotation axis, the central angle between the two radial lines connecting each of the circumferential ends of the magnet and the rotation axis is θm, and the midpoint between two adjacent gaps between the magnetic poles Is set such that 0.5 <θm / θmp <0.7, where θmp is a central angle between two radial lines connecting each of the rotation axes and the rotation axis.
すなわち、本発明に係るブラシレスモータは、低回転数域と高回転数域とで一定時間駆動され、高回転数域では弱め界磁制御が行われるブラシレスモータであり、ロータの対向面に平板状のマグネットが設置されている表面磁石型のモータ(SPMモータ)である。ステータのヨーク部の周面から放射状にティース部が突出しており、そのティース部の突端に設けられた幅広部が微小隙間を隔ててロータのマグネットと対向している。そして、上述したような所定の条件を満たすようにマグネットが配置されている。 That is, the brushless motor according to the present invention is a brushless motor that is driven for a certain period of time in a low rotational speed range and a high rotational speed range, and field-weakening control is performed in the high rotational speed range. Is a surface magnet type motor (SPM motor). A tooth portion projects radially from the circumferential surface of the yoke portion of the stator, and a wide portion provided at the protruding end of the tooth portion faces the magnet of the rotor with a small gap. And the magnet is arrange | positioned so that the predetermined conditions as mentioned above may be satisfy | filled.
このような構成のブラシレスモータによれば、SPMモータを、低回転数域だけでなく、弱め界磁制御を行うことによって高回転数域で駆動させても、従来のモータに比べて、高回転数でステータに周期的に作用する引力を抑制することができる。従って、低騒音化が図れる。 According to the brushless motor having such a configuration, even if the SPM motor is driven not only in the low rotation speed region but also in the high rotation speed region by performing field-weakening control, the rotation speed is higher than that of the conventional motor. The attractive force that periodically acts on the stator can be suppressed. Therefore, noise reduction can be achieved.
更に、回転軸方向から見て、上記幅広部における周方向側の両端の各々と当該回転軸とを結ぶ2つの半径線によって挟まれる中心角をθtとし、隣接する2つの上記スロットの中点の各々と当該回転軸とを結ぶ2つの半径線によって挟まれる中心角をθtpとしたとき、0.5<θt/θtp<0.7となるように設定するのが好ましい。 Furthermore, when viewed from the rotational axis direction, θt is a central angle sandwiched between two radial lines connecting each of the circumferential ends of the wide portion and the rotational axis, and the center point of two adjacent slots is It is preferable to set so that 0.5 <θt / θtp <0.7, where θtp is a central angle between two radial lines connecting each and the rotation axis.
そうすれば、よりいっそう低騒音化が図れる。 By doing so, the noise can be further reduced.
具体的には、上記マグネットの個数をP、上記スロットの個数をSとしたとき、Sが24以上であって、4/3×S>P>Sの関係を満たすように設定することができる。
Specifically, when the number of magnets is P and the number of slots is S, S can be set to be 24 or more and satisfy the
そうすれば、特に低回転数域において安定したモータ性能を発揮させることができる。 If it does so, the stable motor performance can be exhibited especially in a low rotation speed range.
このブラシレスモータは、洗濯機の駆動源に好適である。従って、洗濯機に搭載すれば、洗濯機の性能を向上させることができる。 This brushless motor is suitable as a drive source for a washing machine. Therefore, if installed in a washing machine, the performance of the washing machine can be improved.
本発明を適用した表面磁石型のブラシレスモータによれば、高速回転時にステータに周期的に作用する引力を抑制することができるので、低騒音化を図ることができる。 According to the surface magnet type brushless motor to which the present invention is applied, it is possible to suppress the attractive force that periodically acts on the stator during high-speed rotation, so that the noise can be reduced.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。ただし、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物あるいはその用途を制限するものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the following description is merely illustrative in nature and does not limit the present invention, its application, or its use.
図3、図4に、本実施形態のブラシレスモータ(単にモータ1ともいう)を示す。このモータ1は、1つのドラムで洗濯処理やすすぎ処理、脱水処理が行える、いわゆる全自動式の洗濯機に搭載され、そのドラムの駆動源として用いられる。
3 and 4 show a brushless motor (also simply referred to as motor 1) of the present embodiment. The
このモータ1は、減速機を介さずにドラムを駆動する機器に接続されている(ダイレクトドライブモータ)。従って、ドラムが回転する場合には、ドラムはモータ1と略同一の回転数で回転する。
The
洗濯処理やすすぎ処理では、洗濯物や多量の水が収容されたドラムを、比較的ゆっくりとした動きで一定時間作動させる必要がある。一方、脱水処理では、水が抜かれて軽くなったドラムを、高速で一定時間作動させる必要がある。 In the washing process and the rinsing process, it is necessary to operate the drum containing the laundry and a large amount of water for a certain period of time with a relatively slow movement. On the other hand, in the dehydration treatment, it is necessary to operate a drum that has been drained and lightened for a certain period of time at a high speed.
従って、このモータ1は、条件の異なる2つの領域において、一定時間安定した出力が得られるように設定されている。具体的には、図5に示すように、洗濯処理やすすぎ処理に対応して、相対的に低い回転数で高トルクな出力が求められる領域(低回転数域LRR)と、脱水処理に対応して、相対的に高い回転数で低トルクな出力が求められる領域(高回転数域HRR)とで、それぞれ一定時間安定した出力が得られるように、このモータ1は設定されている。
Therefore, the
図4に示したように、モータ1は、シャフト2やモータケース4、ロータ10、ステータ20などで構成されている。このモータ1は、インナーロータ型であり、ロータ10は、ステータ20の内側に配置されている。
As shown in FIG. 4, the
ロータ10は、ホルダ部12やコア部14、マグネット16などで構成されている。
The
ホルダ部12は、円筒状の側壁12aを有している。側壁12aの一端は端壁12bによって塞がれており、その端壁12bの中心部にシャフト2が直交した状態で固定されている。回転軸Aとなるシャフト2の軸心は、側壁12aの中心を通っている。シャフト2及びロータ10は、モータケース4に回転自在に支持されており、回転軸Aを中心に回転する。シャフト2の一端は、モータケース4に形成された軸孔を通じて外方に突出している。
The
ホルダ部12の側壁12aの外面には、金属板を回転軸Aの方向に積層して構成された円筒状のコア部14が取り付けられている。コア部14の外面は、回転軸Aを中心とする断面円環状に形成され、ステータ20に対向する対向面14aとなっている。その対向面14aの上には、42個のマグネット16が取り付けられている(42極)。すなわち、このモータ1は表面磁石型のモータ(SPMモータ)である。
A
図6に詳しく示すように、これらマグネット16は、周方向に一定の磁極間空隙18を隔てて配置されている。各マグネット16は、ステータ20側に向かう磁極(N極とS極)が交互になるように周方向に並べられている。
As shown in detail in FIG. 6, these
各マグネット16には、強力な磁力を有する永久磁石、例えば、ネオジム磁石等の希土類磁石が用いられている。各マグネット16には、部材コストの観点から、断面矩形の平板形状をした磁石が用いられている。
Each
詳しくは、各マグネット16は、同形同寸法の直方体形状をしており、それぞれが異なる磁極を構成する長方形状をした一対の作用面16aと、両作用面16aの短手側の両縁に連なる一対の短手端面16bと、両作用面16aの長手方向の両縁に連なる一対の長手端面16cとを有している。
Specifically, each
各マグネット16は、回転軸Aの方向に短手端面16bが向くように、対向面14aに設置されている。また、各マグネット16は、回転軸Aの方向から見て、作用面16aが、その中点と回転軸Aとを通る直線L1に対して直交するように、対向面14aに設置されている。なお、マグネット16の詳細な配置設定については別途後述する。
Each
ステータ20は、ヨーク部22やティース部24、コイル26などで構成されている。
The
ヨーク部22は、円筒形状を有し、モータケース4の内面に固定されている。ヨーク部22の内周面22aは、回転軸Aを中心とする断面円環状に形成されている。この内周面22aに36個のティース部24が形成されている。ヨーク部22及びティース部24は一体の構造物であり、ロータ10のコア部14と同様に、金属板を回転軸Aの方向に積層して形成されている。
The
ティース部24は、ヨーク部22の内周面22aからロータ10側に向かって放射状に突出している。詳しくは、ティース部24は、回転軸のA方向から見て、各ティース部24の中心を通る直線L2が回転軸Aの上で交差するように、ヨーク部22の内周面22aからロータ10側に向かって突出している。
The
各ティース部24の突端には、両側面が張り出して幅が広くなった幅広部24aが設けられている。詳しくは、図6に示したように、各ティース部24の突端部分は、周方向側の両側面が突端側に向かって末広がりに広がるように形成されている。それにより、ティース部24の突端に、相対的に大きな断面幅を有する幅広部24aが設けられている。
At the protruding end of each
各ティース部24は、周方向に等間隔で配置されており、隣接する2つのティース部24の間には、回転軸Aの方向に延びるスロット28(空間)が形成されている。
Each
このステータ20の場合、スロット28は36個形成されている。これらスロット28に繰り返し通しながら各ティース部24に巻線を巻回することにより、このステータ20には36個のコイル26が形成されている。このモータ1では、コイル26はティース部24ごとに形成されている(集中巻)。
In the case of the
すなわち、このモータ1は、36個のスロット28と、42個のマグネット16(磁極)とで構成されている。低回転数域LRRで安定した出力を得るためには、モータ設計上、スロット28の個数は24以上であることが好ましい。それに対応して、マグネット16の個数は、それより多く、かつ、スロット28の個数の4/3倍より小さいのが好ましい。
That is, the
例えば、スロット28が24個であれば、マグネット16の個数は25〜32個の範囲で選択すればよい。また、スロット28が36個であれば、マグネット16の個数は37〜48個の範囲で選択すればよい。従って、本実施形態のモータ1では、42個のマグネット16が用いられている。
For example, if there are 24
そして、このような形態のロータ10及びステータ20は、幅広部24aがマグネット16と微小な隙間(微小隙間)を隔てて対向するように配置されている。
And the
このモータ1は、低回転数域LRRだけでなく、高回転数域HRRでも駆動される。そのため、このモータ1では、高回転数域HRRにおいて弱め界磁制御が行われる。すなわち、高速回転で駆動する際に、上述したような所定のタイミングで界磁を弱める制御が行われる。
The
具体的には、マグネット16の磁束は一定であるため、回転数の上昇に伴ってその磁束によって生じる誘起電圧が増加する。そして、この誘起電圧が電源の印加電圧と等しくなるまで回転数が上昇すると、モータ1に電流が流れなくなるため、それ以上に回転数を上げることができなくなってしまう。
Specifically, since the magnetic flux of the
そこで、このモータ1では、トルクの発生に影響の少ないタイミングでその誘起電圧の増加を抑制する弱め界磁制御を行うことで、高回転数域HRRでも回転できるようにしている。なお、弱め界磁制御は周知の技術であるため、これ以上の詳細な説明は省略する。
Therefore, the
従って、このモータ1では、低回転数域LRRだけでなく高回転数域HRRでも安定した出力を得ることができる。しかしながら、高回転数域HRRでは、冒頭で説明したように、騒音が発生するという問題がある。この騒音は、ステータ20の共振を原因としているため、トルクリップルを抑制するだけでは解消することができない。そこで、このモータ1では、マグネット16等の配置を工夫してその騒音の低騒音化を図っている。
Therefore, the
(マグネットの配置)
図7を参照しながら、マグネット16の配置について説明する。このマグネット16の配置は、ステータ20に作用する引力(2次成分)と誘起電圧(EMF)とにマグネット16の配置が及ぼす影響を調べ、その結果に基づいて見出したものである。
(Arrangement of magnet)
The arrangement of the
具体的には、図7に示すように、回転軸Aの方向から見て、マグネット16における短手端面16bの両端の各々と回転軸Aとを結ぶ2つの半径線によって挟まれる中心角をθmとした。また、ロータ10における隣接する2つの磁極間空隙18の中点18aの各々と回転軸Aとを結ぶ2つの半径線によって挟まれる中心角をθmpとした。
Specifically, as shown in FIG. 7, when viewed from the direction of the rotation axis A, the central angle sandwiched between two radial lines connecting each of both ends of the
そして、シミュレーション試験により、θm/θmpの値に対する、ステータ20に作用する引力(2次成分)と誘起電圧(EMF)の変化を調べた。その結果を図8に示す。
Then, a change in attractive force (secondary component) acting on the
同図中、実線がステータ20に作用する引力(f)を示し、破線が誘起電圧(EMF)を示している。誘起電圧は、θm/θmpが小さくなるに従って緩やかに低下する傾向が認められ、特に0.5辺りから大きく低下する傾向が認められた。従って、トルクの観点からはθm/θmpは高い方が好ましいといえる。
In the figure, the solid line indicates the attractive force (f) acting on the
引力もまた、θm/θmpが小さくなるに従って低下したが、誘起電圧よりも急激に低下する傾向が認められ、0.5をピークにそれ以下では上昇する傾向が認められた。 The attractive force also decreased as θm / θmp decreased, but a tendency to decrease more rapidly than the induced voltage was observed, and a tendency to increase below 0.5 was observed.
従って、これら結果に基づけば、θm/θmpは0.5より大きく、かつ、0.7より小さく設定すれば、従来のモータに比べて、トルクを大きく損なわずに低騒音化を図ることができる。 Therefore, based on these results, if θm / θmp is set to be larger than 0.5 and smaller than 0.7, it is possible to reduce noise without greatly losing torque as compared with a conventional motor. .
(ティース部の配置)
図9を参照しながら、ティース部24の配置について説明する。このティース部24の配置は、マグネット16の配置と同様に、ステータ20に作用する引力(2次成分)と誘起電圧(EMF)とにティース部24の配置が及ぼす影響を調べ、その結果に基づいて見出したものである。
(Arrangement of teeth)
The arrangement of the
具体的には、図9に示すように、回転軸Aの方向から見て、幅広部24aにおける周方向側の両端の各々と回転軸Aとを結ぶ2つの半径線によって挟まれる中心角をθtとした。また、ステータ20における隣接する2つのスロット28のそれぞれに臨むヨーク部22の中点22bの各々と回転軸Aとを結ぶ2つの半径線によって挟まれる中心角をθtpとした。
Specifically, as shown in FIG. 9, when viewed from the direction of the rotation axis A, the central angle sandwiched between the two radial lines connecting the rotation axis A and each of both ends on the circumferential direction side of the
そして、シミュレーション試験により、θt/θtpの値に対する、ステータ20に作用する引力(2次成分)と誘起電圧(EMF)の変化を調べた。その結果を図10に示す。
Then, by a simulation test, changes in attractive force (secondary component) and induced voltage (EMF) acting on the
同図中、実線がステータ20に作用する引力(f)を示し、破線が誘起電圧(EMF)を示している。誘起電圧は、θt/θtpが小さくなるに従って緩やかに低下する傾向が認められ、特に0.5辺りから大きく低下する傾向が認められた。従って、トルクの観点からはθt/θtpは高い方が好ましいといえる。
In the figure, the solid line indicates the attractive force (f) acting on the
引力もまた、θt/θtpが小さくなるに従って低下したが、誘起電圧よりも急激に低下する傾向が認められ、0.5をピークにそれ以下では上昇する傾向が認められた。 The attractive force also decreased as θt / θtp decreased, but a tendency to decrease more rapidly than the induced voltage was observed, and a tendency to increase below 0.5 was reached.
従って、これら結果に基づけば、θt/θtpは0.5より大きく、かつ、0.7より小さく設定すれば、従来のモータに比べて、トルクを大きく損なわずに低騒音化を図ることができる。特に、マグネット16及びティース部24の双方をこれらの配置条件に設定すれば、よりいっそう効果的である。
Therefore, based on these results, if θt / θtp is set to be larger than 0.5 and smaller than 0.7, it is possible to achieve a reduction in noise without greatly impairing torque as compared with a conventional motor. . In particular, if both the
(比較例、実施例)
図11、図12に、比較例及び実施例を示す。これら図は、所定の高回転数においてステータ20に作用する引力(1〜13次成分)を測定した結果を表したものである。比較例は、ステータの共振を考慮していない従来のモータであり、実施例は、θm/θmpを0.6、θt/θtpを0.55に設定したモータ1である。
(Comparative example, Example)
11 and 12 show comparative examples and examples. These drawings show the results of measuring the attractive force (1st to 13th order components) acting on the
これら図から明らかなように、実施例は比較例に比べて明らかに引力の2次成分や4次成分が低下している。従って、ステータ20の収縮変化を小さくすることができるため、共振に基づく騒音を抑制することができる。
As is clear from these figures, the second and fourth order components of the attractive force are clearly lower in the example than in the comparative example. Therefore, since the shrinkage change of the
なお、本発明にかかるブラシレスモータは、上述した実施形態に限定されず、それ以外の種々の構成をも包含する。例えば、実施形態ではインナーロータ型のモータを例に説明したが、アウターロータ型のモータであってもよい。 The brushless motor according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes various other configurations. For example, in the embodiment, an inner rotor type motor has been described as an example, but an outer rotor type motor may be used.
1 モータ
10 ロータ
14a 対向面
16 マグネット
18 磁極間空隙
20 ステータ
22a 内周面
24 ティース部
24a 幅広部
26 コイル
28 スロット
A 回転軸
LRR 低回転数域
HRR 高回転数域
DESCRIPTION OF
Claims (4)
上記ロータの内側又は外側に配置されるステータと、
を備え、
上記ロータは、
上記ステータ側に面する断面円環状の対向面を有するコア部と、
上記対向面の上に、周方向に一定の磁極間空隙を隔ててN極とS極とが交互に並ぶように配置された複数の平板状のマグネットと、
を有し、
上記ステータは、
上記ロータ側に面する断面円環状の周面を有するヨーク部と、
上記ヨーク部の周面から上記ロータに向かって放射状に突出する複数のティース部と、
隣接する上記ティース部の間に形成されるスロットに巻線を通しながら当該ティース部に巻回して形成された複数のコイルと、
を有し、
上記ティース部の突端に、両側面が張り出して幅が広くなった幅広部が設けられ、当該幅広部が上記マグネットと微小隙間を隔てて対向し、
回転数の異なる少なくとも2つの低回転数域と高回転数域とにおいて一定時間駆動され、当該高回転数域では、弱め界磁制御が行われるブラシレスモータであって、
回転軸方向から見て、上記マグネットにおける周方向側の両端の各々と当該回転軸とを結ぶ2つの半径線によって挟まれる中心角をθmとし、隣接する2つの上記磁極間空隙の中点の各々と当該回転軸とを結ぶ2つの半径線によって挟まれる中心角をθmpとしたとき、0.5<θm/θmp<0.7となるように設定されているブラシレスモータ。 A rotor that can rotate around a rotation axis;
A stator disposed inside or outside the rotor;
With
The rotor is
A core portion having an annular facing cross-section facing the stator side;
A plurality of plate-like magnets arranged on the facing surface such that N poles and S poles are alternately arranged with a certain gap between the magnetic poles in the circumferential direction;
Have
The stator is
A yoke portion having an annular circumferential surface facing the rotor side;
A plurality of teeth protruding radially from the peripheral surface of the yoke toward the rotor;
A plurality of coils formed by winding the teeth portion while passing the winding through a slot formed between the adjacent teeth portions;
Have
The protruding portion of the teeth portion is provided with a wide portion where both side surfaces protrude and are widened, and the wide portion faces the magnet with a minute gap therebetween,
A brushless motor that is driven for a certain period of time in at least two low and high rotational speed ranges having different rotational speeds, and in which the field weakening control is performed.
When viewed from the rotational axis direction, θm is a central angle sandwiched between two radial lines connecting each of the circumferential ends of the magnet and the rotational axis, and each of the midpoints of two adjacent gaps between the magnetic poles A brushless motor that is set to satisfy 0.5 <θm / θmp <0.7, where θmp is a central angle between two radial lines connecting the rotation axis and the rotation axis.
更に、回転軸方向から見て、上記幅広部における周方向側の両端の各々と当該回転軸とを結ぶ2つの半径線によって挟まれる中心角をθtとし、隣接する2つの上記スロットの中点の各々と当該回転軸とを結ぶ2つの半径線によって挟まれる中心角をθtpとしたとき、0.5<θt/θtp<0.7となるように設定されているブラシレスモータ。 The brushless motor according to claim 1,
Furthermore, when viewed from the rotational axis direction, θt is a central angle sandwiched between two radial lines connecting each of the circumferential ends of the wide portion and the rotational axis, and the center point of two adjacent slots is A brushless motor that is set to satisfy 0.5 <θt / θtp <0.7, where θtp is a central angle between two radial lines connecting each and the rotation axis.
上記マグネットの個数をP、上記スロットの個数をSとしたとき、Sが24以上であって、4/3×S>P>Sの関係を満たすブラシレスモータ。 The brushless motor according to claim 1 or 2,
A brushless motor satisfying the relationship of 4/3 × S>P> S, where S is 24 or more, where P is the number of magnets and S is the number of slots.
洗濯機に搭載されるブラシレスモータ。 In the brushless motor according to any one of claims 1 to 3,
A brushless motor mounted on a washing machine.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011276233A JP2013128341A (en) | 2011-12-16 | 2011-12-16 | Surface permanent magnet type brushless motor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2011276233A JP2013128341A (en) | 2011-12-16 | 2011-12-16 | Surface permanent magnet type brushless motor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013128341A true JP2013128341A (en) | 2013-06-27 |
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ID=48778571
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011276233A Pending JP2013128341A (en) | 2011-12-16 | 2011-12-16 | Surface permanent magnet type brushless motor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2013128341A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016174971A1 (en) * | 2015-04-27 | 2016-11-03 | 日立工機株式会社 | Power tool |
WO2018180379A1 (en) * | 2017-03-27 | 2018-10-04 | 岡山県 | In-wheel motor |
-
2011
- 2011-12-16 JP JP2011276233A patent/JP2013128341A/en active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US11264879B2 (en) | 2017-03-27 | 2022-03-01 | Toda Racing Co., Ltd. | In-wheel motor |
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