JP2018046702A - 永久磁石モータおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
例えば、10極12スロットではステータ内径が2次に変形(楕円に変形)することで、コギング10次成分が発生する。14極18スロットでは、ステータ内径が14次に変形することで、コギング14次成分が発生する。8極48スロットでは、ステータ内径が8次に変形することで、コギング8次成分が発生する。このコギング成分は、モータの極スロットの組み合わせで必ず発生するコギング基本次数とは異なり、内径真円度の悪化といった工作の寸法ばらつき等で生じる成分である。
バック部とティース部とが径方向で分割され、かつ、ティース部の内径側でティース先端部が連結されて一体に形成されており、ステータ鉄心の内径は、周方向において特定の次数で変形されているとともに、ステータ鉄心の軸方向で変形に位相差を有し、軸方向の全長では変形量がキャンセルされるように構成されているものである。
以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。
図1は、この発明の実施の形態1による永久磁石モータの軸線に沿う断面図であり、図2は、図1の永久磁石モータの軸線に直交方向の断面図である。
図1および図2において、円筒状のモータハウジング1の内周面には、電機子であるステータ2が固定されている。ステータ2の内側には、ロータ3が配置されている。ステータ2とロータ3との間には、磁気的空隙を有している。
ロータ鉄心7には、複数の磁石挿入穴7aが、ロータ鉄心7の周方向に互いに等間隔をおいて設けられており、それぞれの磁石挿入穴7aに永久磁石8が挿入されている。これにより、ステータ鉄心4に対向するロータ3の外周面に、複数のロータ磁極7bが形成されている。
そこで、次に、本実施の形態の特徴部について説明する。
治具11は、コギングの8次成分を低減するため、図3(a)に示すように、周方向に均等に8分割されている。さらに、図3(b)に示すように、側面から見ると、A,B,Cのように軸方向に3分割されており、3分割された治具11は、軸方向において、軸方向の1分割あたり15度の位相差となるように周方向にずらせて配置されている。
なお、A,B,Cは軸方向で完全に3分割しても良いが、例えば、周方向には8分割し、軸方向では図3(b)のア,イ,ウを繋げて一体にしたものでも良い。
治具11は周方向に8分割されているので、治具11の加圧により、ステータ鉄心4の内径は、周方向に見た場合、分割した個々の治具11により加圧の差が発生し、わずかに
波打つように変形する。さらに、軸方向に見た場合、治具11は、A,B,Cで周方向にずれているので、A,B,Cのそれぞれで変形に位相差が発生する。
yA=αcos{8(θ−15)} ・・・・(1)
yB=αcos{8(θ−0)} ・・・・(2)
yC=αcos{8(θ+15)} ・・・・(3)
ここで、αは変形の振幅を示し、θは図4の内周角度を示す。合計したDの波形である波形yallは、下記式(4)のようになる。
yall=(yA+yB+yC)
=α{cos(8θ−120)+cos(8θ)+cos(8θ+120)}
=α(2cos8θ・cos120+cos8θ)
=α(−cos8θ+cos8θ)
=0 ・・・・(4)
これにより、高次で小さい内径変形量自身をさらに低減するといった高い工作精度が要求されない利点がある。
ットに巻回された巻線を有するステータと、回転軸、回転軸に固定されたロータ鉄心、およびロータ鉄心に装着されて磁極を形成する複数の永久磁石を有するロータと、を備え、ステータ鉄心は、コアバック部とティース部とが径方向で分割され、かつ、ティース部の内径側でティース先端部が連結されて一体に形成されており、ステータ鉄心の内径は、周方向において特定の次数で変形されているとともに、ステータ鉄心の軸方向で変形に位相差を有し、軸方向の全長では変形量がキャンセルされるように構成されているので、内径変形を許容しながら軸方向に部分的に位相差を付けることで、軸方向全体では特定次数の変形量をキャンセルできるため、内径真円度の許容値を大きくでき、設備の調整を容易にして、トルク脈動の小さな永久磁石モータを得ることができる。したがって、製品コストの低減や、生産性の向上を図ることが可能となる。
図5は、実施の形態2による永久磁石モータに使用されるステータ2の軸線に直交方向の断面図である。実施の形態1の図2のステータ2に対応する部分であり、図2と同様に48スロット、8極の場合のステータ2の部分のみを示している。図2と同等部分は同一符号を付して説明は省略する。図2との相違点は、ティース部4bの内径側でティース先端部が連結されている連結部の半径方向の厚さを、48箇所のうち8箇所(図5(a)に破線丸印で示すエ部分)だけ、周方向に等間隔の位置で、肉厚を厚くした肉厚部12を設けている。図5(b)は、図5(a)のエ部分の拡大図である。
また、この8箇所の肉厚部12は、ステータ鉄心4を軸方向に見た場合、軸方向に3等分に区画した位置で位相が異なっており、軸方向の1区画あたり周方向に15度だけ位相差がつくように形成されている。
このような構成により、実施の形態1の場合と同様に、コギングによるトルク脈動の原因となる内径変形の特定次数、例えば、8極の場合、コギングの8次成分の原因となる内径変形の8次成分を、軸方向に位相差を付けてキャンセルすることで、見かけ上、内径変形の8次成分をゼロとすることができる。
また、本実施の形態では軸方向に3区画としたが、2区画としても良く、この場合の位
相差は22.5度となる。また、一方のコア端から他方のコア端まで変形次数の1山分だけ連続スキューされるように位相差を有する構造でも良い。
要は、実施の形態1と同様に、極数またはスロット数から決まる特定の次数で、周方向に等間隔の位置に強度が不均一な部分を設け、かつ、この不均一の部分を軸方向に位相差を付けるものである。
圧入または焼嵌めにより、ステータ鉄心4の内周側には圧縮応力が加わるので、実施の形態1、または、実施の形態2の方法で、特定の次数のステータ内径変形を大きくすることが容易となる。
Claims (6)
- 円筒状のコアバック部の内側に内方へ突出する複数のティース部が形成されたステータ鉄心、および前記ティース部のスロットに巻回された巻線を有するステータと、
回転軸、前記回転軸に固定されたロータ鉄心、および前記ロータ鉄心に装着されて磁極を形成する複数の永久磁石を有するロータと、を備え、
前記ステータ鉄心は、前記コアバック部と前記ティース部とが径方向で分割され、かつ、前記ティース部の内径側でティース先端部が連結されて一体に形成されており、
前記ステータ鉄心の内径は、周方向において特定の次数で変形されているとともに、前記ステータ鉄心の軸方向で前記変形に位相差を有し、前記軸方向の全長では変形量がキャンセルされるように構成されていることを特徴とする永久磁石モータ。 - 前記特定の次数は、前記ロータの極数の整数倍、または、前記極数とスロット数との公約数のいずれかであることを特徴とする請求項1に記載の永久磁石モータ。
- 円筒状のコアバック部の内側に内方へ突出する複数のティース部が形成されたステータ鉄心、および前記ティース部のスロットに巻回された巻線を有するステータと、
回転軸、前記回転軸に固定されたロータ鉄心、および前記ロータ鉄心に装着されて磁極を形成する複数の永久磁石を有するロータと、
前記ステータを固定するモータハウジングと、を備え、
前記ステータ鉄心は、前記コアバック部と前記ティース部とを径方向で分割し、かつ、前記ティース部の内径側でティース先端部を連結して一体に形成し、
前記ステータ鉄心の内径は、周方向において特定の次数で変形させるとともに、前記ステータ鉄心の軸方向で前記変形に位相差を設け、前記軸方向の全長では変形量をキャンセルするよう形成したことを特徴とする永久磁石モータの製造方法。 - 前記ステータ鉄心の内径は、治具により内側から外径側に外力を加えることで変形させていることを特徴とする請求項3に記載の永久磁石モータの製造方法。
- 前記ティース部の内径側において、前記ティース先端部を連結した連結部に厚さの異なる部位を周方向に等間隔に形成し、前記コアバック部に前記ティース部を組み合わせたときに構造強度が不均一になることで前記ステータ鉄心の内径を変形させることを特徴とする請求項3に記載の永久磁石モータの製造方法。
- 前記ステータは、前記モータハウジングに圧入または焼嵌めにより固定することを特徴とする請求項3から請求項5のいずれか1項に記載の永久磁石モータの製造方法。
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