JPH0685629B2 - 電動機 - Google Patents
電動機Info
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- JPH0685629B2 JPH0685629B2 JP14490284A JP14490284A JPH0685629B2 JP H0685629 B2 JPH0685629 B2 JP H0685629B2 JP 14490284 A JP14490284 A JP 14490284A JP 14490284 A JP14490284 A JP 14490284A JP H0685629 B2 JPH0685629 B2 JP H0685629B2
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- Japan
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- tooth
- pitch
- winding
- short
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
- H02K1/16—Stator cores with slots for windings
- H02K1/165—Shape, form or location of the slots
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K29/00—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices
- H02K29/03—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with a magnetic circuit specially adapted for avoiding torque ripples or self-starting problems
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Brushless Motors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、界磁部の永久磁石磁極に対向して、複数相の
巻線が巻装された複数個の巻線用溝および歯を有する電
機子鉄心を具備する電動機に関するものである。
巻線が巻装された複数個の巻線用溝および歯を有する電
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
NC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、このような電動機では、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。以下、これについて図面を参照して説明する。
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
NC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、このような電動機では、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。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に取り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が取りつけられている。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
り、界磁部を形成している。界磁部のマグネット3と所
定の間隔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
5が設けられており、各巻線用溝の間には12個の歯6が
形成され、3相の巻線A1〜A4,B1〜B4,C1〜C4が巻装され
ている。巻線A1,A2,A3,A4は3個の歯を取り囲むように
巻かれており、巻線A1が収納された両方の巻線用溝には
それれ巻線A2とA4の一端が収納されている。同様に、巻
線Aが収納され両方の巻線用溝にはそれぞれ巻線A1とA3
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A2とA4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A3の一端が収
納されいる。他の相の巻線B1〜B4,C1〜C4についても同
様である。以下、A1〜A4をまとめてA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6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,B,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
ピッチ360゜/P(Pは界磁部の磁極数)に相当する(本
例では、P=4であるから機械的90度が1磁極ピッチで
あり、電気角180度に相当する)。
る。回転軸1に取り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が取りつけられている。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
り、界磁部を形成している。界磁部のマグネット3と所
定の間隔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
5が設けられており、各巻線用溝の間には12個の歯6が
形成され、3相の巻線A1〜A4,B1〜B4,C1〜C4が巻装され
ている。巻線A1,A2,A3,A4は3個の歯を取り囲むように
巻かれており、巻線A1が収納された両方の巻線用溝には
それれ巻線A2とA4の一端が収納されている。同様に、巻
線Aが収納され両方の巻線用溝にはそれぞれ巻線A1とA3
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A2とA4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A3の一端が収
納されいる。他の相の巻線B1〜B4,C1〜C4についても同
様である。以下、A1〜A4をまとめてA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6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,B,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
ピッチ360゜/P(Pは界磁部の磁極数)に相当する(本
例では、P=4であるから機械的90度が1磁極ピッチで
あり、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、各巻線方向を考慮して直列に接続されA相の巻線群
を形成している。同様に、巻線B1〜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は巻回転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Pa,Pb,Pc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P
a,Pb,Pc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Ia,Ib,Icを出力する。その結果、A,B,C相
の巻線群への電流Ia,Ib,Ic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。
は、各巻線方向を考慮して直列に接続されA相の巻線群
を形成している。同様に、巻線B1〜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は巻回転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Pa,Pb,Pc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P
a,Pb,Pc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Ia,Ib,Icを出力する。その結果、A,B,C相
の巻線群への電流Ia,Ib,Ic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〜l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図にマグネット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。
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〜l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図にマグネット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(パーミアンスに
関係する量)は巻線用溝a〜1によって生じる。電機子
鉄心4の巻線用溝a〜lは等角度間隔(30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12次成分となる。従って、これを基本と
して第24次、第36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
のコキングトルクは第12次、第24次…などの調波成分が
生じる。コギングトルクの第12次成分は、12個の巻線用
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非常に大きなコキングト
ルクが発生していた。
関係する量)は巻線用溝a〜1によって生じる。電機子
鉄心4の巻線用溝a〜lは等角度間隔(30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12次成分となる。従って、これを基本と
して第24次、第36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
のコキングトルクは第12次、第24次…などの調波成分が
生じる。コギングトルクの第12次成分は、12個の巻線用
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非常に大きなコキングト
ルクが発生していた。
本出願人は、このようなコギングトルクを低減する一方
法を特開昭55−71163号公報に提案している。特開昭55
−71163号公報では、電機子鉄心の歯の部分に補助溝を
設けることにより、コギングトルクの基本的な調波成分
を高くしてコギングトルクを低減している。しかしなが
ら、このような方法によりコギングトルクを十分に低減
するためには、コギングトルクの基本次数をかなり高次
にする必要があり、多くの補助溝を電機子鉄心に設けな
ければならず、実用的でない。また、補助溝を多く設け
た場合でも、コギングトルクの基本成分が電機子鉄心の
成分と一致するためにコキングトルクを十分に低減でき
なかった。
法を特開昭55−71163号公報に提案している。特開昭55
−71163号公報では、電機子鉄心の歯の部分に補助溝を
設けることにより、コギングトルクの基本的な調波成分
を高くしてコギングトルクを低減している。しかしなが
ら、このような方法によりコギングトルクを十分に低減
するためには、コギングトルクの基本次数をかなり高次
にする必要があり、多くの補助溝を電機子鉄心に設けな
ければならず、実用的でない。また、補助溝を多く設け
た場合でも、コギングトルクの基本成分が電機子鉄心の
成分と一致するためにコキングトルクを十分に低減でき
なかった。
発明の目的 本発明は、このような点を考慮し、界磁部の永久磁石磁
極に対向して、複数相の巻線が巻装された複数個の巻線
用溝および歯を有する電機子鉄心を具備する電動機にお
けるコギングトルクを大幅に低減したものである。
極に対向して、複数相の巻線が巻装された複数個の巻線
用溝および歯を有する電機子鉄心を具備する電動機にお
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(ここに、Pは4以上の整数)の永久
磁石界磁磁極を円周上に所定角度間隔に有する界磁部
と、前記界磁部の永久磁石磁極と所要間隙あけて対向す
る位置に、K相(ここに、Kは2以上の整数)の巻線が
巻装されたT個(ここに、Tは整数)の巻線用溝および
前記巻線用溝の間に形成される歯を有する電機子鉄心と
を具備し、前記界磁部と前記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、前記電機子鉄心の各歯の実効ピッチを前記各歯の両
端の前記巻線用溝の中心のなす角度とするとき、前記電
機子鉄心は、実効ピッチがD=360゜/Tに等しいN個
(ここに、Nは整数)の等歯と、実効ピッチがDより大
きいL個(ここに、Lは整数)の長歯と、実効ピッチが
Dより小さいM(ここに、Mは整数)の短歯を有し、前
記等歯と前記長歯と前記短歯の個数を L+M+N=T N≧2 L≧2 M≧2 となし、さらに、前記電機子鉄心の歯の並びを所定方向
にブロック化したとき、前記等歯から始まって前記長歯
で終わり、前記長歯と前記等歯が部分的に隣接して集中
している長ピッチブロック、および、前記等歯から始ま
って前記短歯で終わり、前記短歯と前記等歯が部分的に
隣接して集中している短ピッチブロックが同数個形成さ
れ、前記長ピッチブロックと前記短ピッチブロックは交
互に円周上に配置され、前記各長ピッチブロック内に少
なくとも2個の前記長歯と少なくとも1個の前記等歯を
含み、かつ、前記各歯ピッチブロック内に少なくとも2
個の前記短歯と少なくとも1個の前記等歯を含むことに
より、上記目的を達成したものである。
磁石界磁磁極を円周上に所定角度間隔に有する界磁部
と、前記界磁部の永久磁石磁極と所要間隙あけて対向す
る位置に、K相(ここに、Kは2以上の整数)の巻線が
巻装されたT個(ここに、Tは整数)の巻線用溝および
前記巻線用溝の間に形成される歯を有する電機子鉄心と
を具備し、前記界磁部と前記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、前記電機子鉄心の各歯の実効ピッチを前記各歯の両
端の前記巻線用溝の中心のなす角度とするとき、前記電
機子鉄心は、実効ピッチがD=360゜/Tに等しいN個
(ここに、Nは整数)の等歯と、実効ピッチがDより大
きいL個(ここに、Lは整数)の長歯と、実効ピッチが
Dより小さいM(ここに、Mは整数)の短歯を有し、前
記等歯と前記長歯と前記短歯の個数を L+M+N=T N≧2 L≧2 M≧2 となし、さらに、前記電機子鉄心の歯の並びを所定方向
にブロック化したとき、前記等歯から始まって前記長歯
で終わり、前記長歯と前記等歯が部分的に隣接して集中
している長ピッチブロック、および、前記等歯から始ま
って前記短歯で終わり、前記短歯と前記等歯が部分的に
隣接して集中している短ピッチブロックが同数個形成さ
れ、前記長ピッチブロックと前記短ピッチブロックは交
互に円周上に配置され、前記各長ピッチブロック内に少
なくとも2個の前記長歯と少なくとも1個の前記等歯を
含み、かつ、前記各歯ピッチブロック内に少なくとも2
個の前記短歯と少なくとも1個の前記等歯を含むことに
より、上記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5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〜lおよび12個の歯に所定間隔あけ
て対向している。電機子鉄心4の12個の巻線用溝a〜l
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A1が巻装され、巻線用溝dか
らgに渡って巻線A2が巻装され、巻線用溝aからi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A1〜A4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に渡って巻線B2が巻装され、巻線用溝iか
らlに渡って巻線B3が巻装され、巻線用溝lからcに渡
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B相の巻線群を形成してい
る。さらに、巻線用溝eからhに渡って巻線C1が巻装さ
れ、巻線用溝h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bか
らeに渡って巻線C4が巻装され、巻線C1〜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。
す。第5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〜lおよび12個の歯に所定間隔あけ
て対向している。電機子鉄心4の12個の巻線用溝a〜l
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A1が巻装され、巻線用溝dか
らgに渡って巻線A2が巻装され、巻線用溝aからi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A1〜A4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に渡って巻線B2が巻装され、巻線用溝iか
らlに渡って巻線B3が巻装され、巻線用溝lからcに渡
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B相の巻線群を形成してい
る。さらに、巻線用溝eからhに渡って巻線C1が巻装さ
れ、巻線用溝h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bか
らeに渡って巻線C4が巻装され、巻線C1〜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5図の実施例においては、電機子鉄心4の巻線用溝a
〜lの配置を不等角度間隔となし、巻線用溝の間に形成
される歯の実効ピッチを不均一にしている。ここに、歯
の実効ピッチとは歯の両端の巻線用溝の中心のなす角度
である。巻線用溝の個数をT=3・P=12(Pは磁界部
の磁極数でありP=4)とするとき、等角度間隔に配置
すると各歯の実効ピッチはD=360゜/T(本例ではD=1
20゜/P=30゜)となるので、歯の実効ピッチがDに等し
い歯を等歯と呼び、Dより大きい歯を長歯と呼び、Dよ
り小さい歯を短歯と呼ぶことにする。歯a−b(両端の
巻線用溝によって歯を表わす)は等歯、歯b−cは等
歯、歯c−dは長歯、歯d−eは等歯、歯e−fは長
歯、歯f−gは長歯、歯g−hは等歯、歯h−iは等
歯、歯i−jは短歯、歯j−kは等歯、歯k−lは短
歯、歯l−aは短歯である。すなわち、等歯の個数はN
=6、長歯の個数はL=3、短歯の個数はM=3であ
る。長歯c−d,e−f,f−gの実効ピッチは、D・(1+
l/P)=5・D/4に等しくなされている。短歯i−j,k−
l,l−aの実効ピッチは、D・(1−l/P)=3・D/4に
等しくなされている。電機子鉄心4の歯の並びを所定方
向にブロック化したとき、巻線用溝aからgの間(a,b,
c,d,e,f,g)は等歯から始まって長歯で終わり、長歯と
等歯のみが部分的に集中しており、長歯を3個含む長ピ
ッチブロックを形成している(短歯を含まない)。同様
に、巻線用溝gからaの間(g,h,i,j,k,l,a)は等歯か
ら始まって短歯で終わり、短歯と等歯のみが部分的に集
中しており、短歯を3個含む短ピッチブロックを形成し
ている(長歯を含まない)。長ピッチブロックと短ピッ
チブロックの境界のとりかたは、所定方向からみて長歯
に先行する等歯を長ピッチブロックに含め、短歯に先行
する等歯を短ピッチブロックに含める。また、長ピッチ
ブロック内には短歯を含まず、短ピッチブロックには長
歯を含まないので、長ピッチブロックと短ピッチブロッ
クは明確に区別できる。また、長ピッチブロック内の歯
の個数と短ピッチブロック内の歯の個数が等しい場合に
は、長ピッ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5図の長ピッチブロック
a−gは3・D+15・D/4=27・D/4=202.5゜であり、
短ピッチブロックg−aは3・D+9・D/4=21・D/4=
157.5゜である。
〜lの配置を不等角度間隔となし、巻線用溝の間に形成
される歯の実効ピッチを不均一にしている。ここに、歯
の実効ピッチとは歯の両端の巻線用溝の中心のなす角度
である。巻線用溝の個数をT=3・P=12(Pは磁界部
の磁極数でありP=4)とするとき、等角度間隔に配置
すると各歯の実効ピッチはD=360゜/T(本例ではD=1
20゜/P=30゜)となるので、歯の実効ピッチがDに等し
い歯を等歯と呼び、Dより大きい歯を長歯と呼び、Dよ
り小さい歯を短歯と呼ぶことにする。歯a−b(両端の
巻線用溝によって歯を表わす)は等歯、歯b−cは等
歯、歯c−dは長歯、歯d−eは等歯、歯e−fは長
歯、歯f−gは長歯、歯g−hは等歯、歯h−iは等
歯、歯i−jは短歯、歯j−kは等歯、歯k−lは短
歯、歯l−aは短歯である。すなわち、等歯の個数はN
=6、長歯の個数はL=3、短歯の個数はM=3であ
る。長歯c−d,e−f,f−gの実効ピッチは、D・(1+
l/P)=5・D/4に等しくなされている。短歯i−j,k−
l,l−aの実効ピッチは、D・(1−l/P)=3・D/4に
等しくなされている。電機子鉄心4の歯の並びを所定方
向にブロック化したとき、巻線用溝aからgの間(a,b,
c,d,e,f,g)は等歯から始まって長歯で終わり、長歯と
等歯のみが部分的に集中しており、長歯を3個含む長ピ
ッチブロックを形成している(短歯を含まない)。同様
に、巻線用溝gからaの間(g,h,i,j,k,l,a)は等歯か
ら始まって短歯で終わり、短歯と等歯のみが部分的に集
中しており、短歯を3個含む短ピッチブロックを形成し
ている(長歯を含まない)。長ピッチブロックと短ピッ
チブロックの境界のとりかたは、所定方向からみて長歯
に先行する等歯を長ピッチブロックに含め、短歯に先行
する等歯を短ピッチブロックに含める。また、長ピッチ
ブロック内には短歯を含まず、短ピッチブロックには長
歯を含まないので、長ピッチブロックと短ピッチブロッ
クは明確に区別できる。また、長ピッチブロック内の歯
の個数と短ピッチブロック内の歯の個数が等しい場合に
は、長ピッ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5図の長ピッチブロック
a−gは3・D+15・D/4=27・D/4=202.5゜であり、
短ピッチブロックg−aは3・D+9・D/4=21・D/4=
157.5゜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360゜/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
ピッ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。マグネット3の1磁極ピッ
チを基本周期として電機子鉄心4の巻線用溝a〜lをみ
たときの位相関係を第6図に示す。A相の巻線群を収納
された巻線用溝a,d,g,jは1磁極ピッチの1/T(T=12)
の最小位相差で位相ずれを設けられ(巻線用溝a,d,g,j
の位相は4個以上に異なる)、その変動範囲は1磁極ピ
ッチの3/12=1/4(1磁極ピッチの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磁極ピッチの1/Tの最小位相差で位相ずれを設け
られ、その変動範囲は1磁極ピッチの1/4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b,e,h,
kは1磁極ピッチの1/Tの最小位相差で位相ずれを設けら
れ、その変動範囲は1磁極ピッチの1/4になされてい
る。また、A相の巻線用溝群(a,d,g,j)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磁極ピッチの1/3の位相差がある。第7
図に巻線用溝a〜lによる電機子鉄心4の磁気的変動分
の波形を示す。巻線用溝の開口部に応じて、各巻線用溝
による磁気的な変動分はなだらかに変化する。巻線用溝
a〜lは1/T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)はかなり小さくなっている。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,g,jは同位相となり、巻線用溝c,f,h,l
は同位相となり、巻線用溝b,e,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
常に大きくなっている。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。
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360゜/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
ピッ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。マグネット3の1磁極ピッ
チを基本周期として電機子鉄心4の巻線用溝a〜lをみ
たときの位相関係を第6図に示す。A相の巻線群を収納
された巻線用溝a,d,g,jは1磁極ピッチの1/T(T=12)
の最小位相差で位相ずれを設けられ(巻線用溝a,d,g,j
の位相は4個以上に異なる)、その変動範囲は1磁極ピ
ッチの3/12=1/4(1磁極ピッチの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磁極ピッチの1/Tの最小位相差で位相ずれを設け
られ、その変動範囲は1磁極ピッチの1/4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b,e,h,
kは1磁極ピッチの1/Tの最小位相差で位相ずれを設けら
れ、その変動範囲は1磁極ピッチの1/4になされてい
る。また、A相の巻線用溝群(a,d,g,j)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磁極ピッチの1/3の位相差がある。第7
図に巻線用溝a〜lによる電機子鉄心4の磁気的変動分
の波形を示す。巻線用溝の開口部に応じて、各巻線用溝
による磁気的な変動分はなだらかに変化する。巻線用溝
a〜lは1/T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)はかなり小さくなっている。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,g,jは同位相となり、巻線用溝c,f,h,l
は同位相となり、巻線用溝b,e,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
常に大きくなっている。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,A2,A3,A4,B1,B2,B3,B4,C
1,C2,C3,C4の実効ピッチは(1磁極ピッチの7/6)=210
度(電気角)以下から(1磁極ピッチの5/6)=150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、A相の巻線群についてみれば、A1に対
する巻線用溝a−d間の角度は195゜(2個の等歯と1
個の長歯分)、A2に対する巻線用溝d−g間の角度は21
0゜(1個の等歯と2個の長歯分)、A3に対する巻線用
溝g−j間の角度は165゜(2個の等歯と1個の短歯
分)、A4に対する巻線用溝j−a間の角度は150゜(1
個の等歯と2個の短歯分)である。他のB相、C相の巻
線群についても同様に210度から150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磁極ピッチの1/3以下)、巻線の実効ピ
ッチの変動範囲を小さくするならば(210度以下から150
度以上)、巻線作業が容易となり、自動化も可能とな
る。
1,C2,C3,C4の実効ピッチは(1磁極ピッチの7/6)=210
度(電気角)以下から(1磁極ピッチの5/6)=150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、A相の巻線群についてみれば、A1に対
する巻線用溝a−d間の角度は195゜(2個の等歯と1
個の長歯分)、A2に対する巻線用溝d−g間の角度は21
0゜(1個の等歯と2個の長歯分)、A3に対する巻線用
溝g−j間の角度は165゜(2個の等歯と1個の短歯
分)、A4に対する巻線用溝j−a間の角度は150゜(1
個の等歯と2個の短歯分)である。他のB相、C相の巻
線群についても同様に210度から150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磁極ピッチの1/3以下)、巻線の実効ピ
ッチの変動範囲を小さくするならば(210度以下から150
度以上)、巻線作業が容易となり、自動化も可能とな
る。
また、本実施例では、長歯の実効ピッチD・(1+1/
P)=5・D/4は等歯の実効ピッチDに非常にちかく、か
つ、短歯の実効ピッチD・(1−1/P)=3・D/4も等歯
の実効ピッチDに非常にちかい。従って、電機子鉄心に
長歯や短歯を容易に形成できるという利点もある。
P)=5・D/4は等歯の実効ピッチDに非常にちかく、か
つ、短歯の実効ピッチD・(1−1/P)=3・D/4も等歯
の実効ピッチDに非常にちかい。従って、電機子鉄心に
長歯や短歯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(a)は、第5図の構成におい
て、巻線用溝の配置(歯の配置)を変えたものであり、
歯a−b,b−c,c−dを長歯とし、歯f−g,h−i,j−kを
短歯とし、他の歯を等歯としたものである。等歯や長歯
や短歯の実効ピッチは前述の第5図の実施例と同様であ
る。
実施例を示す。第9図(a)は、第5図の構成におい
て、巻線用溝の配置(歯の配置)を変えたものであり、
歯a−b,b−c,c−dを長歯とし、歯f−g,h−i,j−kを
短歯とし、他の歯を等歯としたものである。等歯や長歯
や短歯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、巻線用溝の配
置(歯の配置)を変えたものであり、歯b−c,d−e,f−
gを長歯とし、歯i−j,j−k,k−lを短歯とし、他の歯
を等歯としたものである。等歯や長歯や短歯の実効ピッ
チは前述の第5図の実施例と同様である。
置(歯の配置)を変えたものであり、歯b−c,d−e,f−
gを長歯とし、歯i−j,j−k,k−lを短歯とし、他の歯
を等歯としたものである。等歯や長歯や短歯の実効ピッ
チは前述の第5図の実施例と同様である。
第9図(c)は、第5図の構成において、巻線用溝の配
置(歯の配置)を変えたものであり、歯c−d,f−gの
2個を長歯とし、歯i−j,l−aの2個を短歯とし、他
の歯を等歯としたものである。長歯c−dの実効ピッチ
はD・(1+2/P)=6・D/4(等歯の実効ピッチDの6/
4)であり、長歯f−gの実効ピッチはD・(1+1/P)
=5・D/4であり、短歯i−jの実効ピッチはD・(1
−2/P)=2・D/4であり、短歯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
歯を含む長ピッチブロックと2個の短歯を含む短ピッチ
ブロックを配置することによっても、コギントルクを低
減することができる。
置(歯の配置)を変えたものであり、歯c−d,f−gの
2個を長歯とし、歯i−j,l−aの2個を短歯とし、他
の歯を等歯としたものである。長歯c−dの実効ピッチ
はD・(1+2/P)=6・D/4(等歯の実効ピッチDの6/
4)であり、長歯f−gの実効ピッチはD・(1+1/P)
=5・D/4であり、短歯i−jの実効ピッチはD・(1
−2/P)=2・D/4であり、短歯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
歯を含む長ピッチブロックと2個の短歯を含む短ピッチ
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、巻線用溝の配
置(歯の配置)を変えたものであり、歯c−d,d−eの
2個を長歯とし、歯g−h,i−j,l−aの3個を短歯と
し、他の歯を等歯としたものである。長歯c−dの実効
ピッチはD・(1+2/P)=6・D/4(等歯の実効ピッチ
Dの6/4)であり、長歯f−gの実効ピッチはD・(1
+1/P)=5・D/4であり、短歯g−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個の長歯を含む長ピッチブロックと3個の短歯を
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。
置(歯の配置)を変えたものであり、歯c−d,d−eの
2個を長歯とし、歯g−h,i−j,l−aの3個を短歯と
し、他の歯を等歯としたものである。長歯c−dの実効
ピッチはD・(1+2/P)=6・D/4(等歯の実効ピッチ
Dの6/4)であり、長歯f−gの実効ピッチはD・(1
+1/P)=5・D/4であり、短歯g−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個の長歯を含む長ピッチブロックと3個の短歯を
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。
前述の各実施例においては、界磁部のマグネット3の磁
極数をP=4としたが、本発明はそのような場合に限ら
れるのではない。
極数をP=4としたが、本発明はそのような場合に限ら
れるのではない。
第10図に本発明の他の実施例を表わす要部平面展開図を
示す。第10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6極の磁極を有し、電機子鉄心
4の18個の巻線用溝a〜rおよび18個の歯に所定間隙あ
けて対向している。電機子鉄心4の18個の巻線用溝に
は、A,B,C相の巻線群からなる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A1が巻装され、巻線用溝dからgに渡っ
て巻線A2が巻装され、巻線用溝gからjに渡って巻線A3
が巻装され、巻線用溝jからmに渡って巻線A4が巻装さ
れ、巻線用溝mからpに渡って巻線A5が巻装され、巻線
用溝pからaに渡って巻線A6が巻装され、巻線A1〜A6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に渡って巻線B2が
巻装され、巻線用溝iからlに渡って巻線B3が巻装さ
れ、巻線用溝lからoに渡って巻線B4が巻装され、巻線
用溝oからrに渡って巻線B5が巻装され、巻線用溝rか
らcに渡って巻線B6が巻装され、巻線B1〜B6がその巻回
方向を考慮して直列に接続されて第B相の巻線群を形成
している。さらに、巻線用溝eからhに渡って巻線C1が
巻装され、巻線用溝hからkに渡って巻線C2が巻装さ
れ、巻線用溝kからnに渡って巻線C3が巻装され、巻線
用溝nからqに渡って巻線C4が巻装され、巻線用溝qか
らbに渡って巻線C5が巻装され、巻線用溝bからeに渡
って巻線C6が巻装され、巻線C1〜C6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。
示す。第10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6極の磁極を有し、電機子鉄心
4の18個の巻線用溝a〜rおよび18個の歯に所定間隙あ
けて対向している。電機子鉄心4の18個の巻線用溝に
は、A,B,C相の巻線群からなる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A1が巻装され、巻線用溝dからgに渡っ
て巻線A2が巻装され、巻線用溝gからjに渡って巻線A3
が巻装され、巻線用溝jからmに渡って巻線A4が巻装さ
れ、巻線用溝mからpに渡って巻線A5が巻装され、巻線
用溝pからaに渡って巻線A6が巻装され、巻線A1〜A6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に渡って巻線B2が
巻装され、巻線用溝iからlに渡って巻線B3が巻装さ
れ、巻線用溝lからoに渡って巻線B4が巻装され、巻線
用溝oからrに渡って巻線B5が巻装され、巻線用溝rか
らcに渡って巻線B6が巻装され、巻線B1〜B6がその巻回
方向を考慮して直列に接続されて第B相の巻線群を形成
している。さらに、巻線用溝eからhに渡って巻線C1が
巻装され、巻線用溝hからkに渡って巻線C2が巻装さ
れ、巻線用溝kからnに渡って巻線C3が巻装され、巻線
用溝nからqに渡って巻線C4が巻装され、巻線用溝qか
らbに渡って巻線C5が巻装され、巻線用溝bからeに渡
って巻線C6が巻装され、巻線C1〜C6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10図の実施例においては、電機子鉄心4の巻線用溝a
〜rの配置を不等角度間隔となし、巻線用溝の間に形成
される歯の実効ピッチを不均一にしている。等歯の実効
ピッチはD=360゜/T(T=18)(本例ではD=120゜/P
=20゜、ここにPは界磁部の磁極数であり、P=6)で
あり、長歯の実効ピッチはDよりも大きく、短歯の実効
ピッチはDよりも小さい。歯a−bは等歯、歯b−cは
長歯、歯c−dは長歯、歯d−eは等歯、歯e−fは長
歯、歯f−gは長歯、歯g−hは等歯、歯h−iは長
歯、歯i−jは等歯、歯j−kは等歯、歯k−lは短
歯、歯l−mは短歯、歯m−nは等歯、歯n−oは短
歯、歯o−pは短歯、歯p−qは等歯、歯q−rは短
歯、歯r−aは等歯である。すなわち、等歯の個数はN
=8、長歯の個数はL=5、短歯の個数はM=5であ
る。長歯b−c、c−d,e−f,f−g,h−iの実効ピッチ
は、D・(1+1/P)=7・D/6に等しくなされている。
短歯k−l,l−m,n−o,o−p,q−rの実効ピッチは、D・
(1−1/P)=5・D/6に等しくなされている。巻線用溝
(r,a,b,c,d,e,f,g,h,i)の間は、等歯から始まって長
歯で終わり、長歯と等歯のみが部分的に集合しており、
長歯を5個含む長ピッチブロックを形成している(短歯
を含まない)。同様に、巻線用溝(i,j,k,l,m,n,o,p,q,
r)の間は、等歯から始まって短歯で終わり、短歯と等
歯のみが部分的に集中しており、短歯を5個含む短ピッ
チブロックを形成している(長歯を含まない)。
〜rの配置を不等角度間隔となし、巻線用溝の間に形成
される歯の実効ピッチを不均一にしている。等歯の実効
ピッチはD=360゜/T(T=18)(本例ではD=120゜/P
=20゜、ここにPは界磁部の磁極数であり、P=6)で
あり、長歯の実効ピッチはDよりも大きく、短歯の実効
ピッチはDよりも小さい。歯a−bは等歯、歯b−cは
長歯、歯c−dは長歯、歯d−eは等歯、歯e−fは長
歯、歯f−gは長歯、歯g−hは等歯、歯h−iは長
歯、歯i−jは等歯、歯j−kは等歯、歯k−lは短
歯、歯l−mは短歯、歯m−nは等歯、歯n−oは短
歯、歯o−pは短歯、歯p−qは等歯、歯q−rは短
歯、歯r−aは等歯である。すなわち、等歯の個数はN
=8、長歯の個数はL=5、短歯の個数はM=5であ
る。長歯b−c、c−d,e−f,f−g,h−iの実効ピッチ
は、D・(1+1/P)=7・D/6に等しくなされている。
短歯k−l,l−m,n−o,o−p,q−rの実効ピッチは、D・
(1−1/P)=5・D/6に等しくなされている。巻線用溝
(r,a,b,c,d,e,f,g,h,i)の間は、等歯から始まって長
歯で終わり、長歯と等歯のみが部分的に集合しており、
長歯を5個含む長ピッチブロックを形成している(短歯
を含まない)。同様に、巻線用溝(i,j,k,l,m,n,o,p,q,
r)の間は、等歯から始まって短歯で終わり、短歯と等
歯のみが部分的に集中しており、短歯を5個含む短ピッ
チブロックを形成している(長歯を含まない)。
次に、本実施例のコギングトルクについて説明する。マ
グネット3の1磁極ピッチ360゜/Pを基本周期として電
機子鉄心4の巻線用溝a〜rをみたときの位相関係を第
11図に示す。A相の巻線群を収納された巻線用溝a,d,g,
j,m,pは1磁極ピッチの1/T(T=18)の最小位相差で位
相ずれを設けられ(巻線用溝a,d,g,j,m,pの位相はすべ
て異なる)、その変動範囲は1磁極ピッチの5/18(1/3
以下)にさせれている。同様に、B相の巻線群を収納さ
れた巻線用溝c,f,i,l,o,rは1磁極ピッチの1/Tの最小位
相差で位相ずれを設けられ、その変動範囲は1磁極ピッ
チの5/18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b,e,h,k,n,qは1磁極ピッチの1/T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
ッチの5/18になされている。また、A相の巻線用溝群
(a,d,g,j,m,p)とB相の巻線用溝群(c,f,i,l,o,r)と
C相の巻線用溝群(b,e,h,k,n,q)の間にはそれぞれ1
磁極ピッチの1/3の位相差がある。その結果、電機子鉄
心4の合成の磁気的な変動分が小さくなり、本実施例の
コギングトルクは大幅に低減されている。
グネット3の1磁極ピッチ360゜/Pを基本周期として電
機子鉄心4の巻線用溝a〜rをみたときの位相関係を第
11図に示す。A相の巻線群を収納された巻線用溝a,d,g,
j,m,pは1磁極ピッチの1/T(T=18)の最小位相差で位
相ずれを設けられ(巻線用溝a,d,g,j,m,pの位相はすべ
て異なる)、その変動範囲は1磁極ピッチの5/18(1/3
以下)にさせれている。同様に、B相の巻線群を収納さ
れた巻線用溝c,f,i,l,o,rは1磁極ピッチの1/Tの最小位
相差で位相ずれを設けられ、その変動範囲は1磁極ピッ
チの5/18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b,e,h,k,n,qは1磁極ピッチの1/T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
ッチの5/18になされている。また、A相の巻線用溝群
(a,d,g,j,m,p)とB相の巻線用溝群(c,f,i,l,o,r)と
C相の巻線用溝群(b,e,h,k,n,q)の間にはそれぞれ1
磁極ピッチの1/3の位相差がある。その結果、電機子鉄
心4の合成の磁気的な変動分が小さくなり、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,A2,A3,A4,A5,A6,B1,B2,B
3,B4,B5,B6,C1,C2,C3,C4,C5,C6の実効ピッチは(1磁極
ピッチの10/9)=200度(電気角)以下から(1磁極ピ
ッチの8/9)=160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、A相の巻線群につ
いてみれば、A1の巻装された巻線用溝a−d間の角度は
200゜、A2の巻装された巻線用溝d−g間の角度は200
゜、A3に巻装された巻線用溝g−j間の角度は190゜、A
4に巻装された巻線用溝j−m間の角度は160゜、A5に巻
装された巻線用溝m−p間の角度は160゜、A6の巻装さ
れた巻線用溝p−a間の角度は170゜である。他のB
相、C相の巻線群についても同様に200度以下から160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磁極ピッチの1/3以
下)、かつ、巻線の実効ピッチの変動範囲を小さくする
ならば(200度以下から160度以上)、巻線作業が容易と
なり、自動化も可能となる。
3,B4,B5,B6,C1,C2,C3,C4,C5,C6の実効ピッチは(1磁極
ピッチの10/9)=200度(電気角)以下から(1磁極ピ
ッチの8/9)=160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、A相の巻線群につ
いてみれば、A1の巻装された巻線用溝a−d間の角度は
200゜、A2の巻装された巻線用溝d−g間の角度は200
゜、A3に巻装された巻線用溝g−j間の角度は190゜、A
4に巻装された巻線用溝j−m間の角度は160゜、A5に巻
装された巻線用溝m−p間の角度は160゜、A6の巻装さ
れた巻線用溝p−a間の角度は170゜である。他のB
相、C相の巻線群についても同様に200度以下から160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磁極ピッチの1/3以
下)、かつ、巻線の実効ピッチの変動範囲を小さくする
ならば(200度以下から160度以上)、巻線作業が容易と
なり、自動化も可能となる。
また、本実施例では、長歯の実効ピッチD・(1+1/
P)=7・D/6は等歯の実効ピッチDに非常にちかく、か
つ、短歯の実効ピッチD・(1−1/P)=5・D/6も等歯
の実効ピッチに非常にちかい。従って、電機子鉄心に長
歯や短歯を容易に形成できる。
P)=7・D/6は等歯の実効ピッチDに非常にちかく、か
つ、短歯の実効ピッチD・(1−1/P)=5・D/6も等歯
の実効ピッチに非常にちかい。従って、電機子鉄心に長
歯や短歯を容易に形成できる。
第12図(a),(b)に本発明の他の実施例を示す。第
12図(a)は、第10図の構成において、巻線用溝の配線
(歯の配置)を変えたものであり、歯b−c,c−d,e−f,
g−h,h−iを長歯とし、歯k−l,l−m,n−o,o−p,q−r
を短歯とし、他の歯を等歯としたものである。等歯や長
歯や短歯の実効ピッチは前述の第10図の実施例と同様で
ある。
12図(a)は、第10図の構成において、巻線用溝の配線
(歯の配置)を変えたものであり、歯b−c,c−d,e−f,
g−h,h−iを長歯とし、歯k−l,l−m,n−o,o−p,q−r
を短歯とし、他の歯を等歯としたものである。等歯や長
歯や短歯の実効ピッチは前述の第10図の実施例と同様で
ある。
第12図(b)は、第10図の構成において、巻線用溝の配
置(歯の配置)を変えたものであり、歯a−b,b−c,c−
d,d−e,e−fを長歯とし、歯h−i,j−k,l−m,n−o,p−
qを短歯とし、他の歯を等歯としたものである。等歯や
長歯や短歯の実効ピッチは前述の第10図の実施例と同様
である。
置(歯の配置)を変えたものであり、歯a−b,b−c,c−
d,d−e,e−fを長歯とし、歯h−i,j−k,l−m,n−o,p−
qを短歯とし、他の歯を等歯としたものである。等歯や
長歯や短歯の実効ピッチは前述の第10図の実施例と同様
である。
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。例えば、第5図
の実施例と第10図の実施例を組み合わせて、界磁部の磁
極数がP=10極の電動機を構成できる。また、第5図の
実施例の構成を単純に2倍にして、2倍の磁極数と巻線
用溝数の電動機を構成できる。
うな実施例に限定されるものではない。例えば、第5図
の実施例と第10図の実施例を組み合わせて、界磁部の磁
極数がP=10極の電動機を構成できる。また、第5図の
実施例の構成を単純に2倍にして、2倍の磁極数と巻線
用溝数の電動機を構成できる。
一般に、P極(ここに、Pは4以上の整数)の永久磁石
界磁磁極を円周上に所定角度間隔に有する界磁部と、界
磁部の永久磁石磁極と所要間隙あけて対向する位置に、
3相巻線が巻装された3P個の巻線用溝および前記巻線用
溝の間に形成される歯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の場合には、前記電機
子鉄心の各歯の実効ピッチを各歯の両端の前記巻線用溝
の中心のなす角度とするとき、前記電機子鉄心は、実効
ピッチがD=120゜/Pに等しいN個(ここに、Nは整
数)の等歯と、実効ピッチがDより大きいL個(ここ
に、Lは整数)の長歯と、実効ピッチがDより小さいM
個(ここに、Mは整数)の短歯を有し、等歯と長歯と短
歯の個数を L+M+N=3P N≧2 L≧2 M≧2 となし、さらに、前記電機子鉄心の歯の並びを所定方向
にブロック化したとき、等歯から始まって長歯で終わ
り、長歯と等歯が部分的に隣接して集中している長ピッ
チブロック、および、等歯から始まって短歯で終わり、
短歯と等歯が部分的に隣接して集中している短ピッチブ
ロックが同数個形成され、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、各長ピッチブロッ
ク内に少なくとも2個の長歯と少なくとも1個の等歯を
含み、かつ、各短ピッチブロック内に少なくとも2個の
短歯と少なくとも1個の等歯を含み、隣接する一対の長
ピッチブロックと短ピッチブロックのなす角度が(360
゜/P)・Q(ここに、Qは2以上の整数)となるとき
に、長ピッチブロック内の長歯の実効ピッチをD・(1
+G/Q)(ここに、Gは1以上でQ/2以下の整数)に等し
くし、短ピッチブロック内の短歯の実効ピッチをD・
(1−H/Q)(ここに、Hは1以上でQ/2以下の整数)に
等しくすることにより、容易にコギングトルクを小さく
できる。
界磁磁極を円周上に所定角度間隔に有する界磁部と、界
磁部の永久磁石磁極と所要間隙あけて対向する位置に、
3相巻線が巻装された3P個の巻線用溝および前記巻線用
溝の間に形成される歯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の場合には、前記電機
子鉄心の各歯の実効ピッチを各歯の両端の前記巻線用溝
の中心のなす角度とするとき、前記電機子鉄心は、実効
ピッチがD=120゜/Pに等しいN個(ここに、Nは整
数)の等歯と、実効ピッチがDより大きいL個(ここ
に、Lは整数)の長歯と、実効ピッチがDより小さいM
個(ここに、Mは整数)の短歯を有し、等歯と長歯と短
歯の個数を L+M+N=3P N≧2 L≧2 M≧2 となし、さらに、前記電機子鉄心の歯の並びを所定方向
にブロック化したとき、等歯から始まって長歯で終わ
り、長歯と等歯が部分的に隣接して集中している長ピッ
チブロック、および、等歯から始まって短歯で終わり、
短歯と等歯が部分的に隣接して集中している短ピッチブ
ロックが同数個形成され、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、各長ピッチブロッ
ク内に少なくとも2個の長歯と少なくとも1個の等歯を
含み、かつ、各短ピッチブロック内に少なくとも2個の
短歯と少なくとも1個の等歯を含み、隣接する一対の長
ピッチブロックと短ピッチブロックのなす角度が(360
゜/P)・Q(ここに、Qは2以上の整数)となるとき
に、長ピッチブロック内の長歯の実効ピッチをD・(1
+G/Q)(ここに、Gは1以上でQ/2以下の整数)に等し
くし、短ピッチブロック内の短歯の実効ピッチをD・
(1−H/Q)(ここに、Hは1以上でQ/2以下の整数)に
等しくすることにより、容易にコギングトルクを小さく
できる。
前述の第5図の実施例では、P=4,N=6(>P),
(P>)L=3≧2,(P>)M=3≧2であり、Q=P
=4,G=1,H=1である。また、前述の第9図(c)の実
施例では、P=4,N=8(>P),(P>)L=2≧2,
(P>)M=2≧2であり、Q=P=4,G=1またはG
=2=Q/2,H=1またはH=2=Q/2である。
(P>)L=3≧2,(P>)M=3≧2であり、Q=P
=4,G=1,H=1である。また、前述の第9図(c)の実
施例では、P=4,N=8(>P),(P>)L=2≧2,
(P>)M=2≧2であり、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
ッ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磁極ピッチの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210度以下から150度以上にすれば、巻線作業の自
動化も容易に実現できる。
ッ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磁極ピッチの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210度以下から150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、本発明ではそのような場合に限定されるも
のではない。本発明では、界磁部の永久磁石磁極に対向
する位置の電機子鉄心に、等歯だけでなく、長歯や短歯
を設け、等歯と長歯と短歯の3種類の歯を配置すること
により、コギングトルクを大幅に低減している。一般
に、P極(ここに、Pは4以上の整数)の永久磁石界磁
磁極を円周上に所定角度間隔に有する界磁部と、前記界
磁部の永久磁石磁極と所要間隙あけて対向する位置に、
K相(ここに、Kは2以上の整数)の巻線が巻装された
T個(ここに、Tは整数)の巻線用溝および前記巻線用
溝の間に形成される歯を有する電機子鉄心とを具備し、
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の場合には、電機子鉄心の
各歯の実効ピッチを各歯の両端の前身巻線用溝の中心の
なす角度とするとき、電機子鉄心は、実効ピッチがD=
360゜/Tに等しいN個(ここに、Nは整数)の等歯と、
実効ピッチがDより大きいL個(ここに、Lは整数)の
長歯と、実効ピッチがDより小さいM個(ここに、Mは
整数)の短歯を有し、等歯と長歯と短歯の個数を L+M+N=T N≧2 L≧2 M≧2 となし、さらに、電機子鉄心の歯の並びを所定方向にブ
ロック化したとき、等歯から始まって長歯で終わり、長
歯と等歯が部分的に隣接して集中している長ピッチブロ
ック、および、等歯から始まって短歯で終わり、短歯と
等歯が部分的に隣接して集中している短ピッチブロック
が同数個形成され、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、各長ピッチブロック内に
少なくとも2個の長歯と少なくとも1個の等歯を含み、
かつ、各短ピッチブロック内に少なくとも2個の短歯と
少なくとも1個の等歯を含ませることによって、巻線用
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。
説明したが、本発明ではそのような場合に限定されるも
のではない。本発明では、界磁部の永久磁石磁極に対向
する位置の電機子鉄心に、等歯だけでなく、長歯や短歯
を設け、等歯と長歯と短歯の3種類の歯を配置すること
により、コギングトルクを大幅に低減している。一般
に、P極(ここに、Pは4以上の整数)の永久磁石界磁
磁極を円周上に所定角度間隔に有する界磁部と、前記界
磁部の永久磁石磁極と所要間隙あけて対向する位置に、
K相(ここに、Kは2以上の整数)の巻線が巻装された
T個(ここに、Tは整数)の巻線用溝および前記巻線用
溝の間に形成される歯を有する電機子鉄心とを具備し、
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の場合には、電機子鉄心の
各歯の実効ピッチを各歯の両端の前身巻線用溝の中心の
なす角度とするとき、電機子鉄心は、実効ピッチがD=
360゜/Tに等しいN個(ここに、Nは整数)の等歯と、
実効ピッチがDより大きいL個(ここに、Lは整数)の
長歯と、実効ピッチがDより小さいM個(ここに、Mは
整数)の短歯を有し、等歯と長歯と短歯の個数を L+M+N=T N≧2 L≧2 M≧2 となし、さらに、電機子鉄心の歯の並びを所定方向にブ
ロック化したとき、等歯から始まって長歯で終わり、長
歯と等歯が部分的に隣接して集中している長ピッチブロ
ック、および、等歯から始まって短歯で終わり、短歯と
等歯が部分的に隣接して集中している短ピッチブロック
が同数個形成され、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、各長ピッチブロック内に
少なくとも2個の長歯と少なくとも1個の等歯を含み、
かつ、各短ピッチブロック内に少なくとも2個の短歯と
少なくとも1個の等歯を含ませることによって、巻線用
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。
もちろん、長ピッチブロック内の長歯や等歯の個数は多
ければ多いほどコギングトルクを小さくできるので、前
述の実施例のごとく、各長ピッチブロック内の等歯の数
または長歯の数を2個以上にすることが好ましい。ま
た、短ピッチブロック内の短歯や等歯の個数は多ければ
多いほどコギングトルクを小さくできるので、前述の実
施例のごとく、各短ピッチブロック内の等歯の数または
短歯の数を2個以上にすることが好ましい。さらに、隣
接する一対の長ピッチブロックと短ピッチブロックのな
す角度が(360゜/P)・Q(ここに、Qは2以上の整
数)となるときに、長ピッチブロック内の長歯の実効ピ
ッチをD・(1+G/Q)(ここに、Gは1以上でQ/2以下
の整数)に等しく、短ピッチブロック内の短歯の実効ピ
ッチをD・(1−H/Q)(ここに、Hは1以上でQ/2以下
の整数)に等しくするならば、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
歯や短歯の実効ピッチが等歯の実効ピッチと非常に近く
なり、その実現が容易となる。
ければ多いほどコギングトルクを小さくできるので、前
述の実施例のごとく、各長ピッチブロック内の等歯の数
または長歯の数を2個以上にすることが好ましい。ま
た、短ピッチブロック内の短歯や等歯の個数は多ければ
多いほどコギングトルクを小さくできるので、前述の実
施例のごとく、各短ピッチブロック内の等歯の数または
短歯の数を2個以上にすることが好ましい。さらに、隣
接する一対の長ピッチブロックと短ピッチブロックのな
す角度が(360゜/P)・Q(ここに、Qは2以上の整
数)となるときに、長ピッチブロック内の長歯の実効ピ
ッチをD・(1+G/Q)(ここに、Gは1以上でQ/2以下
の整数)に等しく、短ピッチブロック内の短歯の実効ピ
ッチをD・(1−H/Q)(ここに、Hは1以上でQ/2以下
の整数)に等しくするならば、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
歯や短歯の実効ピッチが等歯の実効ピッチと非常に近く
なり、その実現が容易となる。
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。また、巻線
の方法は、コギングトルクに無関係であるので、前述の
実施例に限定されることなく、従来から知られている種
々の巻線形態が可能である。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。
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。また、巻線
の方法は、コギングトルクに無関係であるので、前述の
実施例に限定されることなく、従来から知られている種
々の巻線形態が可能である。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、界磁部の永久磁石磁極に対向して、複数相の
巻線が巻装された複数個の巻線用溝および歯を有する電
機子鉄心を具備する電動機において、巻線用溝の配置を
特殊となし、等歯と長歯と短歯の3種類の歯を設けるこ
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、例えばロボットの間節駆
動用電動機やNC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相制御が可能となる。
巻線が巻装された複数個の巻線用溝および歯を有する電
機子鉄心を具備する電動機において、巻線用溝の配置を
特殊となし、等歯と長歯と短歯の3種類の歯を設けるこ
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、例えばロボットの間節駆
動用電動機やNC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相制御が可能となる。
第1図は従来の電動機を表わす要部構造図、第2図は駆
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図は本発明の電動機の一実施例を表わす平
面展開図、第6図はマグネットの1磁極ピッチを基本周
期として第5図の電機子鉄心をみたときの巻線用溝の位
相関係を示す図、第7図は第5図の実施例の磁気的変動
分を表わす図、第8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表わす図、第10図は本発
明の電動機の他の実施例を表わす平面展開図、第11図は
マグネットの1磁極ピッチを基本周期として第10図の電
機子鉄心をみたときの巻線用溝の位相関係を示す図、第
12図(a),(b)はそれぞれ本発明の他の実施例を表
わす図である。 2……ロータ、3……マグネット、4……電機子鉄心、
5,a〜l,a〜r……巻線用溝、6……歯、A1〜A4,B1〜B4,
C1〜C4……巻線。
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図は本発明の電動機の一実施例を表わす平
面展開図、第6図はマグネットの1磁極ピッチを基本周
期として第5図の電機子鉄心をみたときの巻線用溝の位
相関係を示す図、第7図は第5図の実施例の磁気的変動
分を表わす図、第8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表わす図、第10図は本発
明の電動機の他の実施例を表わす平面展開図、第11図は
マグネットの1磁極ピッチを基本周期として第10図の電
機子鉄心をみたときの巻線用溝の位相関係を示す図、第
12図(a),(b)はそれぞれ本発明の他の実施例を表
わす図である。 2……ロータ、3……マグネット、4……電機子鉄心、
5,a〜l,a〜r……巻線用溝、6……歯、A1〜A4,B1〜B4,
C1〜C4……巻線。
Claims (5)
- 【請求項1】P極(ここに、Pは4以上の整数)の永久
磁石界磁磁極を円周上に所定角度間隔に有する界磁部
と、前記界磁部の永久磁石磁極と所要間隙あけて対向す
る位置に、K相(ここに、Kは2以上の整数)の巻線が
巻装されたT個(ここに、Tは整数)の巻線用溝および
前記巻線用溝の間に形成される歯を有する電機子鉄心と
を具備し、前記界磁部と前記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、前記電機子鉄心の各歯の実効ピッチを前記各歯の両
端の前記巻線用溝の中心のなす角度とするとき、前記電
機子鉄心は、実効ピッチがD=360゜/Tに等しいN個
(ここに、Nは整数)の等歯と、実効ピッチがDより大
きいL個(ここに、Lは整数)の長歯と、実効ピッチが
Dより小さいM個(ここに、Mは整数)の短歯を有し、
前記等歯と前記長歯と前記短歯の個数を、 L+M+N=T N≧2 L≧2 M≧2 となし、さらに、前記電機子鉄心の歯の並びを所定方向
にブロック化したとき、前記等歯から始まって前記長歯
で終わり、前記長歯と前記等歯が部分的に隣接して集中
している長ピッチブロック、および、前記等歯から始ま
って前記短歯で終わり、前記短歯と前記等歯が部分的に
隣接して集中している短ピッチブロックが同数個形成さ
れ、前記長ピッチブロックと前記短ピッチブロックは交
互に円周上に配置され、前記各長ピッチブロック内に少
なくとも2個の前記長歯と少なくとも1個の前記等歯を
含み、かつ、前記各短ピッチブロック内に少なくとも2
個の前記短歯と少なくとも1個の前記等歯を含むことを
特徴とする電動機。 - 【請求項2】隣接する一対の長ピッチブロックと短ピッ
チブロックのなす角度が(360゜/P)・Q(ここに、Q
は2以上の整数)となるときに、前記長ピッチブロック
内の長歯の実効ピッチをD・(1+G/Q)(ここに、G
は1以上でQ/2以下の整数)に等しくし、前記短ピッチ
ブロック内の短歯の実効ピッチをD・(1−H/Q)(こ
こに、Hは1以上でQ/2以下の整数)に等しくしたこと
を特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の電動機。 - 【請求項3】長歯の実効ピッチをD・(1+1/Q)に等
しくし、短歯の実効ピッチをD・(1−1/Q)に等しく
したことを特徴とする特許請求の範囲第2項に記載の電
動機。 - 【請求項4】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項に記載の電動機。 - 【請求項5】L=P−1、かつ、M=P−1としたこと
を特徴とする特許請求の範囲第4項に記載の電動機。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14490284A JPH0685629B2 (ja) | 1984-07-11 | 1984-07-11 | 電動機 |
DE8585304941T DE3578281D1 (de) | 1984-07-11 | 1985-07-10 | Elektrischer drehmotor. |
EP85304941A EP0170452B1 (en) | 1984-07-11 | 1985-07-10 | Rotating electric motor |
US06/753,964 US4692645A (en) | 1984-07-11 | 1985-07-11 | Rotating electric motor with reduced cogging torque |
KR8504928A KR900005755B1 (en) | 1984-07-11 | 1985-07-11 | Rotating electric motor with reduced cogging torque |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14490284A JPH0685629B2 (ja) | 1984-07-11 | 1984-07-11 | 電動機 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6122745A JPS6122745A (ja) | 1986-01-31 |
JPH0685629B2 true JPH0685629B2 (ja) | 1994-10-26 |
Family
ID=15372963
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP14490284A Expired - Lifetime JPH0685629B2 (ja) | 1984-07-11 | 1984-07-11 | 電動機 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0685629B2 (ja) |
-
1984
- 1984-07-11 JP JP14490284A patent/JPH0685629B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6122745A (ja) | 1986-01-31 |
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