JPH10285839A - ブラシレスモータ用固定子及びその円弧形成方法 - Google Patents
ブラシレスモータ用固定子及びその円弧形成方法Info
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- JPH10285839A JPH10285839A JP10083445A JP8344598A JPH10285839A JP H10285839 A JPH10285839 A JP H10285839A JP 10083445 A JP10083445 A JP 10083445A JP 8344598 A JP8344598 A JP 8344598A JP H10285839 A JPH10285839 A JP H10285839A
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- 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
- H02K1/14—Stator cores with salient poles
- H02K1/146—Stator cores with salient poles consisting of a generally annular yoke with salient poles
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- 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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- Y10T83/00—Cutting
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- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
- Brushless Motors (AREA)
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 固定子に円弧を形成して、トルク定数の標準
値を維持しながら、コギングトルクを低減することによ
り、ブラシレスモータの総合効率を上げる。 【解決手段】 固定子の外部輪郭が、中心円弧と、中心
円弧の両側に配置した２個の修正円弧とから成り、又、
中心円弧に対する角度が２Ａであると共に、修正円弧は
同一の半径ｒを有し、更に、角度Ａと半径ｒは、夫々、
次式 ５／３３（３６０°／Ｎ−ｂ０）≦Ａ≦１／３（３６０
°／Ｎ−ｂ０）； 【数１】 で表され、ここで、Ｎは固定子の突極の数であり、ｂ０
は溝開口に対する角度であり、又、θ＝１８０°／Ｎ−
ｂ０／２−Ａであり、Ｒは中心円弧の半径であり、ｔは
歯部の縁部厚さである。
値を維持しながら、コギングトルクを低減することによ
り、ブラシレスモータの総合効率を上げる。 【解決手段】 固定子の外部輪郭が、中心円弧と、中心
円弧の両側に配置した２個の修正円弧とから成り、又、
中心円弧に対する角度が２Ａであると共に、修正円弧は
同一の半径ｒを有し、更に、角度Ａと半径ｒは、夫々、
次式 ５／３３（３６０°／Ｎ−ｂ０）≦Ａ≦１／３（３６０
°／Ｎ−ｂ０）； 【数１】 で表され、ここで、Ｎは固定子の突極の数であり、ｂ０
は溝開口に対する角度であり、又、θ＝１８０°／Ｎ−
ｂ０／２−Ａであり、Ｒは中心円弧の半径であり、ｔは
歯部の縁部厚さである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ブラシレスモータ
用の新型の固定子構造とその円弧形成方法に関する。更
に詳しくは、本発明は、対角巻及び対角ギャップ型ブラ
シレスモータ用の固定子構造とその円弧形成方法に関す
る。
用の新型の固定子構造とその円弧形成方法に関する。更
に詳しくは、本発明は、対角巻及び対角ギャップ型ブラ
シレスモータ用の固定子構造とその円弧形成方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】ブラシレスモータは、小形化及び平坦化
を可能にする特性を持っているので、現在、小形高精密
自動機械の内部に広く使用されている。今日、永久磁石
ブラシレスモータは、３個の型式、即ち、対角巻及び対
角ギャップ型、対角巻及びアキシャルギャップ型と並軸
巻及びアキシャルギャップ型に分類できる。殆どの高速
ＣＤ−ＲＯＭは、３相対角巻及び対角ギャップ型ブラシ
レスモータを使用する。モータが８極９溝又は１２極９
溝の構成を有するかに拘わらず、固定子は、各々に溝を
形成した多数の放射状の歯を有する。コイルが歯の腹部
に巻回される。
を可能にする特性を持っているので、現在、小形高精密
自動機械の内部に広く使用されている。今日、永久磁石
ブラシレスモータは、３個の型式、即ち、対角巻及び対
角ギャップ型、対角巻及びアキシャルギャップ型と並軸
巻及びアキシャルギャップ型に分類できる。殆どの高速
ＣＤ−ＲＯＭは、３相対角巻及び対角ギャップ型ブラシ
レスモータを使用する。モータが８極９溝又は１２極９
溝の構成を有するかに拘わらず、固定子は、各々に溝を
形成した多数の放射状の歯を有する。コイルが歯の腹部
に巻回される。
【０００３】対角巻及び対角ギャップ型ブラシレスモー
タの効率を向上させるために、飽和磁石が通常の永久磁
石の代りにしばしば使用される。永久磁石と固定子の間
の磁気的なクロスリンクにより、いわゆるコギングトル
クがモータ内に生成される。飽和磁石がモータ内に使用
される時、コギングトルクは増大する。より大きいコギ
ングトルクは、モータの操作に悪影響を及ぼして、振
動、騒音、短いモータ寿命と操作の不安定性をもたら
す。過大なコギングトルクを有するモータが、例えば、
ＣＤ−ＲＯＭやハードディスクに使用されると、大きな
回転速度変動が生じる。この結果、データの読取りと書
込みの品質が劣化する。
タの効率を向上させるために、飽和磁石が通常の永久磁
石の代りにしばしば使用される。永久磁石と固定子の間
の磁気的なクロスリンクにより、いわゆるコギングトル
クがモータ内に生成される。飽和磁石がモータ内に使用
される時、コギングトルクは増大する。より大きいコギ
ングトルクは、モータの操作に悪影響を及ぼして、振
動、騒音、短いモータ寿命と操作の不安定性をもたら
す。過大なコギングトルクを有するモータが、例えば、
ＣＤ−ＲＯＭやハードディスクに使用されると、大きな
回転速度変動が生じる。この結果、データの読取りと書
込みの品質が劣化する。
【０００４】従来、ブラシレスモータのコギングトルク
の問題を取扱う多数の特許が存在する。例えば、米国特
許第４７６９５６７号、第４８４７７１２号、第５０１
３９５３号及び第５０３０８６４号は全てコギングトル
クの低減を試みている。コギングトルクを低減するに
は、モータの構造を分析して、固定子構造又は回転子構
造を改良しなければならない。例えば、米国特許第５０
３０８６４号は、固定子の溝開口寸法を変更してより低
いコギングトルクを得るようにしている。コギングトル
クは上述したように低減されるけれども、より大きい溝
開口は得られる巻線スペースの減少につながる。更に、
固定子への磁束の減少により、モータの総合性能が低下
する。
の問題を取扱う多数の特許が存在する。例えば、米国特
許第４７６９５６７号、第４８４７７１２号、第５０１
３９５３号及び第５０３０８６４号は全てコギングトル
クの低減を試みている。コギングトルクを低減するに
は、モータの構造を分析して、固定子構造又は回転子構
造を改良しなければならない。例えば、米国特許第５０
３０８６４号は、固定子の溝開口寸法を変更してより低
いコギングトルクを得るようにしている。コギングトル
クは上述したように低減されるけれども、より大きい溝
開口は得られる巻線スペースの減少につながる。更に、
固定子への磁束の減少により、モータの総合性能が低下
する。
【０００５】米国特許第５２５０８６７号では、穴がシ
リコン鋼シートの周囲に穿設される一方、米国特許第４
６７２２５３号では、長方形の溝がシリコン鋼シートに
研削されて、コギングトルクが低減される。しかしなが
ら、上記の２つの方法がＣＤ−ＲＯＭ等に使用されるよ
うな小形モータの製作に適用されると、手法が複雑すぎ
る。上記説明から明らかなように、改良された固定子構
造の必要性がある。
リコン鋼シートの周囲に穿設される一方、米国特許第４
６７２２５３号では、長方形の溝がシリコン鋼シートに
研削されて、コギングトルクが低減される。しかしなが
ら、上記の２つの方法がＣＤ−ＲＯＭ等に使用されるよ
うな小形モータの製作に適用されると、手法が複雑すぎ
る。上記説明から明らかなように、改良された固定子構
造の必要性がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、最
適な固定子輪郭、それ故、より低いコギングトルクが得
られるようにブラシレスモータ用固定子に円弧を形成す
る方法及びその固定子を提供することを目的とする。そ
の結果、モータの総合効率が上げられる。
適な固定子輪郭、それ故、より低いコギングトルクが得
られるようにブラシレスモータ用固定子に円弧を形成す
る方法及びその固定子を提供することを目的とする。そ
の結果、モータの総合効率が上げられる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、４：３又は２：３の固定子の突極の数に
対する回転子の永久磁石の極数の比を有する３相対角巻
及び対角ギャップ型ブラシレスモータに適した固定子用
の円弧形成方法を固定する。固定子は、第１中心点Ｏを
有する円形穴と、円形穴を囲む複数個の突極と、２個の
隣接する突極の間毎に設けた溝開口とを備える平板で形
成され、更に、各突極は同一で対称な外観を有する。円
弧形成方法は、第１中心点Ｏから各突極に対称線ＯＰを
引く工程と、対称線ＯＰと同一の角度を成すように、第
１中心点Ｏから対称線ＯＰの両側に対称に補助線ＯＢと
ＯＣを引いて、補助線ＯＢとＯＣが、夫々、突極の外方
縁部を点Ｄと点Ｅで交切する工程を備える。次に、補助
線ＯＢ上で点Ｄから距離ｒの位置に第２中心点Ｏ１を設
ける。同様に、補助線ＯＣ上で点Ｅから距離ｒの位置に
第３中心点Ｏ２を設ける。その後、突極の側方縁部と点
ＦとＧで交切するように、夫々、第２中心点Ｏ１と第３
中心点Ｏ２を円弧中心として、且つ、距離ｒを半径とし
て使用して、補助線ＯＢと０Ｃから外方に円弧を描く。
このようにして、円弧ＤＦとＥＧが形成される。次工程
で、円弧ＤＦとＥＧの外側の突極の部分が切除される。
に、本発明は、４：３又は２：３の固定子の突極の数に
対する回転子の永久磁石の極数の比を有する３相対角巻
及び対角ギャップ型ブラシレスモータに適した固定子用
の円弧形成方法を固定する。固定子は、第１中心点Ｏを
有する円形穴と、円形穴を囲む複数個の突極と、２個の
隣接する突極の間毎に設けた溝開口とを備える平板で形
成され、更に、各突極は同一で対称な外観を有する。円
弧形成方法は、第１中心点Ｏから各突極に対称線ＯＰを
引く工程と、対称線ＯＰと同一の角度を成すように、第
１中心点Ｏから対称線ＯＰの両側に対称に補助線ＯＢと
ＯＣを引いて、補助線ＯＢとＯＣが、夫々、突極の外方
縁部を点Ｄと点Ｅで交切する工程を備える。次に、補助
線ＯＢ上で点Ｄから距離ｒの位置に第２中心点Ｏ１を設
ける。同様に、補助線ＯＣ上で点Ｅから距離ｒの位置に
第３中心点Ｏ２を設ける。その後、突極の側方縁部と点
ＦとＧで交切するように、夫々、第２中心点Ｏ１と第３
中心点Ｏ２を円弧中心として、且つ、距離ｒを半径とし
て使用して、補助線ＯＢと０Ｃから外方に円弧を描く。
このようにして、円弧ＤＦとＥＧが形成される。次工程
で、円弧ＤＦとＥＧの外側の突極の部分が切除される。
【０００８】別の態様において、本発明は、４：３又は
２：３の固定子の突極の数に対する永久磁石の極数の比
を有する３相対角巻及び対角ギャップ型ブラシレスモー
タ内に装着できる固定子を製造するための円弧形成方法
を提供する。固定子は、第１中心点を有する円形穴と、
円形穴を囲む複数個の突極と、２個の隣接する突極の間
毎に設けた溝開口とを備える平板で形成される。各突極
は、同一で対称な外観を有すると共に第１中心点に対す
る対称軸心を有する。各突極は、コイルを巻回するため
の首部と歯部を有する。歯部の外方縁部の輪郭が、中心
円弧と、第１修正円弧と第２修正円弧を備える。中心円
弧は、第１中心点を円弧中心として使用して、対称軸心
から対称に外方へ反対方向に円弧を描くことによって形
成される。中心円弧は、２個の終点、即ち、第１終点と
第２終点を有する。第１終点が、第１修正円弧を描く開
始点として使用される。第１修正円弧の円弧中心が第１
終点と第１中心点の間の線分上にある。同様に、第２終
点が、第２修正円弧を描く開始点として使用される。第
２修正円弧の円弧中心が第２終点と第１中心点の間の線
分上にある。第１修正円弧と第２修正円弧は同じ半径ｒ
を有する。中心円弧に対する角度は２Ａである一方、Ａ
は次式 ５／３３（３６０°／Ｎ−ｂ０）≦Ａ≦１／３（３６０
／Ｎ−ｂ０） で設定される限界内であることが好ましく、ここで、Ｎ
は固定子の突極の数であり、ｂ０は溝開口に対する角度
である。更に、第１修正円弧と第２修正円弧の半径ｒは
次式
２：３の固定子の突極の数に対する永久磁石の極数の比
を有する３相対角巻及び対角ギャップ型ブラシレスモー
タ内に装着できる固定子を製造するための円弧形成方法
を提供する。固定子は、第１中心点を有する円形穴と、
円形穴を囲む複数個の突極と、２個の隣接する突極の間
毎に設けた溝開口とを備える平板で形成される。各突極
は、同一で対称な外観を有すると共に第１中心点に対す
る対称軸心を有する。各突極は、コイルを巻回するため
の首部と歯部を有する。歯部の外方縁部の輪郭が、中心
円弧と、第１修正円弧と第２修正円弧を備える。中心円
弧は、第１中心点を円弧中心として使用して、対称軸心
から対称に外方へ反対方向に円弧を描くことによって形
成される。中心円弧は、２個の終点、即ち、第１終点と
第２終点を有する。第１終点が、第１修正円弧を描く開
始点として使用される。第１修正円弧の円弧中心が第１
終点と第１中心点の間の線分上にある。同様に、第２終
点が、第２修正円弧を描く開始点として使用される。第
２修正円弧の円弧中心が第２終点と第１中心点の間の線
分上にある。第１修正円弧と第２修正円弧は同じ半径ｒ
を有する。中心円弧に対する角度は２Ａである一方、Ａ
は次式 ５／３３（３６０°／Ｎ−ｂ０）≦Ａ≦１／３（３６０
／Ｎ−ｂ０） で設定される限界内であることが好ましく、ここで、Ｎ
は固定子の突極の数であり、ｂ０は溝開口に対する角度
である。更に、第１修正円弧と第２修正円弧の半径ｒは
次式
【数３】 で設定される限界内であることが好ましく、ここで、θ
＝１８０°／Ｎ−ｂ０／２−Ａであり、又、Ｒは中心円
弧の半径であり、更に、ｔは歯部の縁部厚さである。
＝１８０°／Ｎ−ｂ０／２−Ａであり、又、Ｒは中心円
弧の半径であり、更に、ｔは歯部の縁部厚さである。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施形態を添付
の図面を参照して詳細に説明する。同一又は類似の部品
に言及する時には、可能な限り同一の参照番号を図面及
び明細書において使用している。図１は、従来の３相対
角巻及び対角ギャップ型ブラシレスモータの部品を示す
分解図である。図１に示すように、従来の３相対角巻及
び対角ギャップ型ブラシレスモータは、磁気鉄リング１
０、ゴムリングパッド１２、支持プレート１４、軸１
６、鉄ブラケット１８、永久磁石回転子２０、固定子２
２、回路板２４、軸受２６、ベースプレート２８、軸受
３０、摺動シート３２、パッドシート３４及びリテーナ
リング３６を備える。永久磁石回転子２０は複数個の永
久磁石から成る。永久磁石は、回転子の回りで得られる
全てのスペースが埋まるまで、１個の磁石のＮ極が近傍
の磁石のＳ極に又はその逆に交互に隣接するように、配
置される。
の図面を参照して詳細に説明する。同一又は類似の部品
に言及する時には、可能な限り同一の参照番号を図面及
び明細書において使用している。図１は、従来の３相対
角巻及び対角ギャップ型ブラシレスモータの部品を示す
分解図である。図１に示すように、従来の３相対角巻及
び対角ギャップ型ブラシレスモータは、磁気鉄リング１
０、ゴムリングパッド１２、支持プレート１４、軸１
６、鉄ブラケット１８、永久磁石回転子２０、固定子２
２、回路板２４、軸受２６、ベースプレート２８、軸受
３０、摺動シート３２、パッドシート３４及びリテーナ
リング３６を備える。永久磁石回転子２０は複数個の永
久磁石から成る。永久磁石は、回転子の回りで得られる
全てのスペースが埋まるまで、１個の磁石のＮ極が近傍
の磁石のＳ極に又はその逆に交互に隣接するように、配
置される。
【００１０】固定子２２の詳細が図２に示されている。
固定子２２は、シリコン鋼等の磁気材料の平坦な板から
形成される。平坦な板は、中心に位置する円形穴４０、
第１中心点Ｏ（図２で４２と呼ぶ）、円形穴４０の回り
の複数個の突極４４と２個の隣接する突極４４の間毎の
溝開口４６を備える輪郭を有する。各突極４４は同一の
対称な外観を有する。各突極４４は、その形状と機能に
より、おおまかに２個の部分、即ち、コイル５０を巻回
するためのコイル巻回首部４８と、磁極からの磁束を受
けるための歯部５２とに分割できる。歯部５２の外方縁
部４５は、第１中心点Ｏを中心とし、且つ、Ｒ（図２で
５４と呼ぶ）を半径とする円弧である。歯部５２の歯は
ｔの縁部厚さを有する。各溝開口４６に対する角度５６
はｂ０である。
固定子２２は、シリコン鋼等の磁気材料の平坦な板から
形成される。平坦な板は、中心に位置する円形穴４０、
第１中心点Ｏ（図２で４２と呼ぶ）、円形穴４０の回り
の複数個の突極４４と２個の隣接する突極４４の間毎の
溝開口４６を備える輪郭を有する。各突極４４は同一の
対称な外観を有する。各突極４４は、その形状と機能に
より、おおまかに２個の部分、即ち、コイル５０を巻回
するためのコイル巻回首部４８と、磁極からの磁束を受
けるための歯部５２とに分割できる。歯部５２の外方縁
部４５は、第１中心点Ｏを中心とし、且つ、Ｒ（図２で
５４と呼ぶ）を半径とする円弧である。歯部５２の歯は
ｔの縁部厚さを有する。各溝開口４６に対する角度５６
はｂ０である。
【００１１】従来、歯部５２の外方縁部４５は単一の円
弧である。この型式の歯輪郭を有する固定子は大きいコ
ギングトルクを有するので、本発明は、固定子の突極数
に対する回転子の永久磁石の極数の比が４：３又は２：
３である固定子の歯部５２の円弧を形成する。図３は、
本発明の一実施形態にかかる固定子の円弧形成方法を示
す。図３に示すように、以下に固定子の１個だけの突極
に着目して、この円弧形成方法は、（１）第１中心点Ｏ
から点Ｐまで引くことにより、突極の対称外部輪郭を２
個の対称半分部に分割する線ＯＰ（図３では線６０）を
形成する工程と、（２）第１中心点Ｏから対称線ＯＰの
両側に補助線ＯＢ（図３で６２と呼ぶ）と補助線ＯＣ
（図３で６４と呼ぶ）を引いて、各補助線が線ＯＰと角
度Ａ（図３で６６と６８と呼ぶ）を成すと共に、補助線
０Ｂと補助線０Ｃが、夫々、点Ｄ（図３で７０と呼ぶ）
と点Ｅ（図３で７２）で、突極の外方縁部４５を交切す
る工程と、（３）補助線ＯＢ上で点Ｄから距離ｒ（図３
で７８と呼ぶ）の中心点Ｏ１（図３で７４と呼ぶ）と、
補助線ＯＣ上で点Ｅから距離ｒ（図３で８０と呼ぶ）の
中心点Ｏ２（図３で７６と呼ぶ）を形成する工程と、
（４）突極の側方縁部を点Ｆ（図３で８２と呼ぶ）と点
Ｇ（図３で８４と呼ぶ）で交切するように、中心点Ｏ１
とＯ２を円弧中心として使用して、補助線ＯＢと補助線
ＯＣから外方に円弧を描くことにより、夫々、円弧ＤＦ
（図３で８６と呼ぶ）と円弧ＥＧ（図３で８８と呼ぶ）
を形成する工程と、（５）元の突極の円弧ＤＦと円弧Ｅ
Ｇの外側に位置する部分（図３で９０と９２と呼ぶ）を
切除する工程とを備える。
弧である。この型式の歯輪郭を有する固定子は大きいコ
ギングトルクを有するので、本発明は、固定子の突極数
に対する回転子の永久磁石の極数の比が４：３又は２：
３である固定子の歯部５２の円弧を形成する。図３は、
本発明の一実施形態にかかる固定子の円弧形成方法を示
す。図３に示すように、以下に固定子の１個だけの突極
に着目して、この円弧形成方法は、（１）第１中心点Ｏ
から点Ｐまで引くことにより、突極の対称外部輪郭を２
個の対称半分部に分割する線ＯＰ（図３では線６０）を
形成する工程と、（２）第１中心点Ｏから対称線ＯＰの
両側に補助線ＯＢ（図３で６２と呼ぶ）と補助線ＯＣ
（図３で６４と呼ぶ）を引いて、各補助線が線ＯＰと角
度Ａ（図３で６６と６８と呼ぶ）を成すと共に、補助線
０Ｂと補助線０Ｃが、夫々、点Ｄ（図３で７０と呼ぶ）
と点Ｅ（図３で７２）で、突極の外方縁部４５を交切す
る工程と、（３）補助線ＯＢ上で点Ｄから距離ｒ（図３
で７８と呼ぶ）の中心点Ｏ１（図３で７４と呼ぶ）と、
補助線ＯＣ上で点Ｅから距離ｒ（図３で８０と呼ぶ）の
中心点Ｏ２（図３で７６と呼ぶ）を形成する工程と、
（４）突極の側方縁部を点Ｆ（図３で８２と呼ぶ）と点
Ｇ（図３で８４と呼ぶ）で交切するように、中心点Ｏ１
とＯ２を円弧中心として使用して、補助線ＯＢと補助線
ＯＣから外方に円弧を描くことにより、夫々、円弧ＤＦ
（図３で８６と呼ぶ）と円弧ＥＧ（図３で８８と呼ぶ）
を形成する工程と、（５）元の突極の円弧ＤＦと円弧Ｅ
Ｇの外側に位置する部分（図３で９０と９２と呼ぶ）を
切除する工程とを備える。
【００１２】上記工程により、本発明にかかるブラシレ
スモータの最適化された固定子輪郭が得られる。最適化
された固定子輪郭は、（１）第１中心点Ｏを円弧中心と
して使用して、対称軸心ＯＰから外方に円弧を描いて、
点Ｄと点Ｅで夫々終結することによって得られる中心円
弧、即ち、円弧ＤＥと、（２）点Ｄと第１中心点Ｏを結
ぶ線上に位置する中心点Ｏ１を円弧中心として使用し
て、中心円弧ＤＥから離れる方向に点Ｄから外方に円弧
を描くことによって得られる第１修正円弧ＤＦと、
（３）点Ｅと第１中心点Ｏを結ぶ線上に位置する中心点
Ｏ２を円弧中心として使用して、中心円弧ＤＥから離れ
る方向に点Ｅから外方に円弧を描くことによって得られ
る第２修正円弧ＥＧとを備え、更に、第１修正円弧ＤＦ
と第２修正円弧ＥＧの半径ｒは同じである。
スモータの最適化された固定子輪郭が得られる。最適化
された固定子輪郭は、（１）第１中心点Ｏを円弧中心と
して使用して、対称軸心ＯＰから外方に円弧を描いて、
点Ｄと点Ｅで夫々終結することによって得られる中心円
弧、即ち、円弧ＤＥと、（２）点Ｄと第１中心点Ｏを結
ぶ線上に位置する中心点Ｏ１を円弧中心として使用し
て、中心円弧ＤＥから離れる方向に点Ｄから外方に円弧
を描くことによって得られる第１修正円弧ＤＦと、
（３）点Ｅと第１中心点Ｏを結ぶ線上に位置する中心点
Ｏ２を円弧中心として使用して、中心円弧ＤＥから離れ
る方向に点Ｅから外方に円弧を描くことによって得られ
る第２修正円弧ＥＧとを備え、更に、第１修正円弧ＤＦ
と第２修正円弧ＥＧの半径ｒは同じである。
【００１３】図４は円弧形成前の固定子の外部輪郭を示
す一方、図５は円弧形成後の固定子の外部輪郭を示す。
要するに、溝開口４６の角度ｂ０が確定している時に角
度Ａと半径ｒの１組の最適値が与えられれば、上記の手
順を取ることによって最適化された固定子輪郭を得るこ
とができる。
す一方、図５は円弧形成後の固定子の外部輪郭を示す。
要するに、溝開口４６の角度ｂ０が確定している時に角
度Ａと半径ｒの１組の最適値が与えられれば、上記の手
順を取ることによって最適化された固定子輪郭を得るこ
とができる。
【００１４】図６は、突極の一部の角度Ａと半径ｒの幾
何学的関係を示す。図６に示すように、突極数に対する
永久磁石の極数の比が４：３又は２：３である３相対角
巻及び対角ギャップ型ブラシレスモータに対して、溝開
口の角度ｂ０、固定子の外方半径Ｒと歯の縁部における
厚さｔの全てが確定されるや否や、最適角度Ａは、理論
的及び実験的な考察から以下の式で設定される限界内に
あることが判明した。 ５／３３（３６０°／Ｎ−ｂ０）≦Ａ≦１／３（３６０
／Ｎ−ｂ０） ここで、Ａは中心円弧に対する角度の半分であり、Ｎは
固定子の突極の数であり、ｂ０は溝開口に対する角度で
ある。角度Ａが確定されるや否や、円弧修正用の開始点
Ｅを決定できる。円弧修正用の終点Ｇも確定されると、
半径ｒは純粋に幾何学的考察により、次式によって計算
できる。
何学的関係を示す。図６に示すように、突極数に対する
永久磁石の極数の比が４：３又は２：３である３相対角
巻及び対角ギャップ型ブラシレスモータに対して、溝開
口の角度ｂ０、固定子の外方半径Ｒと歯の縁部における
厚さｔの全てが確定されるや否や、最適角度Ａは、理論
的及び実験的な考察から以下の式で設定される限界内に
あることが判明した。 ５／３３（３６０°／Ｎ−ｂ０）≦Ａ≦１／３（３６０
／Ｎ−ｂ０） ここで、Ａは中心円弧に対する角度の半分であり、Ｎは
固定子の突極の数であり、ｂ０は溝開口に対する角度で
ある。角度Ａが確定されるや否や、円弧修正用の開始点
Ｅを決定できる。円弧修正用の終点Ｇも確定されると、
半径ｒは純粋に幾何学的考察により、次式によって計算
できる。
【数４】 θ＝１８０°／Ｎ−ｂ０／２−Ａ ここで、ｈは歯の外方縁部から修正円弧の終点Ｇまでの
距離である。
距離である。
【００１５】ｈの値は通常、ゼロとｔの間である。図６
において、Ｉ1はｈ＝０の時の点であり、Ｉ2はｈ＝ｔの
時の点である。理論的考察と実験的分析から、ｈがｔ／
４とｔの間にある時に得られる半径ｒがより良好な円弧
形成結果を有する。従って、円弧形成の最適半径ｒは次
式で設定される限界内にあることが好ましい。
において、Ｉ1はｈ＝０の時の点であり、Ｉ2はｈ＝ｔの
時の点である。理論的考察と実験的分析から、ｈがｔ／
４とｔの間にある時に得られる半径ｒがより良好な円弧
形成結果を有する。従って、円弧形成の最適半径ｒは次
式で設定される限界内にあることが好ましい。
【数５】 θ＝１８０°／Ｎ−ｂ０／２−Ａ
【００１６】本発明の円弧形成方法を使用した例をここ
で説明する。この例では、３相対角巻及び対角ギャップ
型ブラシレスモータを選択する。ブラシレスモータはＭ
Ｑ１２極回転子と９極固定子を使用する。固定子の溝開
口の角度ｂ０は７°であり、又、半径Ｒは９．７５ｍｍ
である。これらの設定に対して、最適角度Ａが５°から
１１°の範囲に渡ると共に、最適の比ｒ／Ｒが０．０５
と０．３７の範囲内にあることが判明した。本実施形態
において、角度Ａは８°に選択されると共に、円弧形成
半径ｒは１．８３ｍｍ（比ｒ／Ｒは約０．１９）に選択
され、又、試験中に０．００１アンペアの電流が流され
た。
で説明する。この例では、３相対角巻及び対角ギャップ
型ブラシレスモータを選択する。ブラシレスモータはＭ
Ｑ１２極回転子と９極固定子を使用する。固定子の溝開
口の角度ｂ０は７°であり、又、半径Ｒは９．７５ｍｍ
である。これらの設定に対して、最適角度Ａが５°から
１１°の範囲に渡ると共に、最適の比ｒ／Ｒが０．０５
と０．３７の範囲内にあることが判明した。本実施形態
において、角度Ａは８°に選択されると共に、円弧形成
半径ｒは１．８３ｍｍ（比ｒ／Ｒは約０．１９）に選択
され、又、試験中に０．００１アンペアの電流が流され
た。
【００１７】図７は、円弧形成の前後におけるコギング
トルクと機械角の間の機能的関係を示すグラフであり、
又、図８は、円弧形成の前後におけるｕｖ２相トルク定
数Ｋ tuvと機械角の間の機能的関係を示すグラフであ
る。円弧形成により、固定子の磁気抵抗が改良された。
従って、コギングトルクがそれに応じて低下する。一
方、ギャップ内の磁気抵抗が増加するすることにより、
固定子に流入する磁束が減少する。しかしながら、固定
子の小部分だけが切除されるると共に、本発明の方法を
使用する円弧形成の後に比較的に滑らかな表面が得られ
るので、トルク定数の値はそんなに大きくは低下しな
い。
トルクと機械角の間の機能的関係を示すグラフであり、
又、図８は、円弧形成の前後におけるｕｖ２相トルク定
数Ｋ tuvと機械角の間の機能的関係を示すグラフであ
る。円弧形成により、固定子の磁気抵抗が改良された。
従って、コギングトルクがそれに応じて低下する。一
方、ギャップ内の磁気抵抗が増加するすることにより、
固定子に流入する磁束が減少する。しかしながら、固定
子の小部分だけが切除されるると共に、本発明の方法を
使用する円弧形成の後に比較的に滑らかな表面が得られ
るので、トルク定数の値はそんなに大きくは低下しな
い。
【００１８】図７に示すように、円弧形成前のコギング
トルク（波高値）は約８１．５ｇ＊ｃｍであるが、円弧
形成後のコギングトルク（波高値）は僅かに約４．０４
ｇ＊ｃｍである。図８に示すように、円弧形成前のｕｖ
２相トルク定数は約２１５．１７ｇ＊ｃｍ／Ａｍｐの平
均値を有する一方、円弧形成後のｕｖ２相トルク定数は
約２０６．９３ｇ＊ｃｍ／Ａｍｐの平均値を有する。上
記数値から、ｕｖ２相トルク定数は約４％だけの低下な
のに対し、コギングトルクは約９０％も低下する。
トルク（波高値）は約８１．５ｇ＊ｃｍであるが、円弧
形成後のコギングトルク（波高値）は僅かに約４．０４
ｇ＊ｃｍである。図８に示すように、円弧形成前のｕｖ
２相トルク定数は約２１５．１７ｇ＊ｃｍ／Ａｍｐの平
均値を有する一方、円弧形成後のｕｖ２相トルク定数は
約２０６．９３ｇ＊ｃｍ／Ａｍｐの平均値を有する。上
記数値から、ｕｖ２相トルク定数は約４％だけの低下な
のに対し、コギングトルクは約９０％も低下する。
【００１９】
【発明の効果】従って、本発明による固定子の円弧形成
方法は、ｕｖ２相トルク定数の標準平均値を維持しなが
ら、ブラシレスモータのコギングトルクを低減し得る。
その結果、ブラシレスモータの総合効率が上げられる。
方法は、ｕｖ２相トルク定数の標準平均値を維持しなが
ら、ブラシレスモータのコギングトルクを低減し得る。
その結果、ブラシレスモータの総合効率が上げられる。
【図１】 従来の３相対角巻及び対角ギャップ型ブラシ
レスモータの部品を示す分解図である。
レスモータの部品を示す分解図である。
【図２】 図１のブラシレスモータの固定子の構造を示
す詳細図である。
す詳細図である。
【図３】 本発明の一実施形態にかかる、ブラシレスモ
ータの固定子の円弧形成方法を示す図である。
ータの固定子の円弧形成方法を示す図である。
【図４】 円弧形成前の図３の固定子の外部輪郭を示す
図である。
図である。
【図５】 円弧形成後の図３の固定子の外部輪郭を示す
図である。
図である。
【図６】 図３の固定子の突極の一部の角度Ａと半径ｒ
の間の幾何学的関係を示す線図である。
の間の幾何学的関係を示す線図である。
【図７】 円弧形成の前後における図３のブラシレスモ
ータのコギングトルクと機械角の間の機能的関係を示す
グラフである。
ータのコギングトルクと機械角の間の機能的関係を示す
グラフである。
【図８】 円弧形成の前後における図３のブラシレスモ
ータのｕｖ２相トルク定数と機械角の間の機能的関係を
示すグラフである。
ータのｕｖ２相トルク定数と機械角の間の機能的関係を
示すグラフである。
２２ 固定子 ４０ 円形穴 ４２ 第１中心点Ｏ ４４ 突極 ４５ 外方縁部 ４６ 溝開口 ６２ 補助線ＯＢ ６４ 補助線ＯＣ ６６ 角度Ａ ６８ 角度Ａ ７０ 点Ｄ ７２ 点Ｅ ７４ 中心点Ｏ１ ７６ 中心点Ｏ２ ７８ 距離ｒ ８０ 距離ｒ ８２ 点Ｆ ８４ 点Ｇ ８６ 円弧ＤＦ ８８ 円弧ＥＧ
Claims (5)
- 【請求項１】 ４：３又は２：３の固定子の突極の数に
対する回転子の永久磁石の極数の比を有する３相対角巻
及び対角ギャップ型ブラシレスモータ内に装着できる固
定子を製造するための円弧形成方法であって、固定子
は、第１中心点Ｏを有する円形穴と、円形穴を囲む複数
個の突極と、２個の隣接する突極の間毎に設けた溝開口
とを備える平板で形成され、又、各突極は同一で対称な
外観を有すると共に、突極の外方縁部は第１中心点０を
中心とする半径Ｒを有し、更に、突極の歯は縁部厚さｔ
を有する一方、溝開口は角度ｂ０を有する円弧形成方法
において、 第１中心点Ｏから各突極に対称線ＯＰを引く工程と、対
称線ＯＰと同一の角度Ａを成すように、第１中心点Ｏか
ら対称線ＯＰの両側に対称に補助線ＯＢとＯＣを引い
て、補助線ＯＢとＯＣが、夫々、突極の外方縁部を点Ｄ
と点Ｅで交切する工程と、補助線ＯＢ上で点Ｄから距離
ｒの位置に第２中心点Ｏ１を設けると共に、補助線ＯＣ
上で点Ｅから距離ｒの位置に第３中心点Ｏ２を設ける工
程と、突極の周囲と点ＦとＧで交切するように、夫々、
第２中心点Ｏ１と第３中心点Ｏ２を円弧中心として、且
つ、距離ｒを半径として使用して、補助線ＯＢと０Ｃか
ら外方に円弧を描いて、円弧ＤＦと円弧ＥＧを形成する
工程と、円弧ＤＦとＥＧの外側の突極の部分を切除する
工程とを備える円弧形成方法。 - 【請求項２】 角度Ａが次式 ５／３３（３６０°／Ｎ−ｂ０）≦Ａ≦１／３（３６０
／Ｎ−ｂ０） で設定される限界内であることが好ましく、ここで、Ｎ
は固定子の突極の数であり、又、半径ｒは次式 【数１】 で設定される限界内にあることが好ましく、ここで、θ
＝１８０°／Ｎ−ｂ０／２−Ａである請求項１に記載の
円弧形成方法。 - 【請求項３】 平板がシリコン鋼を含む材料から成る請
求項１に記載の円弧形成方法。 - 【請求項４】 ４：３又は２：３の固定子の突極の数に
対する永久磁石の極数の比を有する３相対角巻及び対角
ギャップ型ブラシレスモータ内に装着できる固定子にお
いて、 固定子は、第１中心点を有する円形穴と、円形穴を囲む
複数個の突極と、２個の隣接する突極の間毎に設けた溝
開口とを備える平板で形成され、又、各突極は、同一で
対称な外観を有すると共に第１中心点に対する対称軸心
を有し、更に、各突極は、コイルを巻回するための首部
と歯部を有する一方、歯部の外方縁部の輪郭が、第１中
心点を円弧中心として使用して、第１終点と第２終点を
有するように、対称軸心から対称に外方へ反対方向に円
弧を描くことによって形成される中心円弧と、第１終点
と第１中心点の間の線分上の円弧中心を使用して、第１
終点を開始点として中心円弧から離隔する方向に円弧を
描くことによって形成される第１修正円弧と、第２終点
と第１中心点の間の線分上の円弧中心を使用して、第２
終点を開始点として中心円弧から離隔する方向に円弧を
描くことによって形成される第２修正円弧とを備え、
又、第１修正円弧と第２修正円弧は同じ半径ｒを有し、
更に、中心円弧に対する角度は２Ａである一方、Ａは次
式 ５／３３（３６０°／Ｎ−ｂ０）≦Ａ≦１／３（３６０
／Ｎ−ｂ０） で設定される限界内であることが好ましく、ここで、Ｎ
は固定子の突極の数であり、ｂ０は溝開口に対する角度
であり、更に、第１修正円弧と第２修正円弧の半径ｒは
次式 【数２】 で設定される限界内であることが好ましく、ここで、θ
＝１８０°／Ｎ−ｂ０／２−Ａであり、又、Ｒは中心円
弧の半径であり、更に、ｔは歯部の縁部厚さである固定
子。 - 【請求項５】 平板がシリコン鋼を含む材料から成る請
求項４に記載の固定子。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW086104243A TW382160B (en) | 1997-04-02 | 1997-04-02 | Brush-less motor stator and arc modification method thereof |
| TW86104243 | 1997-04-02 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10285839A true JPH10285839A (ja) | 1998-10-23 |
| JP3156665B2 JP3156665B2 (ja) | 2001-04-16 |
Family
ID=21626504
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08344598A Expired - Fee Related JP3156665B2 (ja) | 1997-04-02 | 1998-03-30 | ブラシレスモータ用固定子及びその円弧形成方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6044737A (ja) |
| JP (1) | JP3156665B2 (ja) |
| TW (1) | TW382160B (ja) |
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| JP2012023944A (ja) * | 2010-06-15 | 2012-02-02 | Alphana Technology Co Ltd | 回転機器 |
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