JP2006067708A

JP2006067708A - モータ

Info

Publication number: JP2006067708A
Application number: JP2004247502A
Authority: JP
Inventors: Takuro Hirai; 拓朗平井
Original assignee: Nidec Shibaura Corp
Current assignee: Nidec Shibaura Corp
Priority date: 2004-08-26
Filing date: 2004-08-26
Publication date: 2006-03-09

Abstract

【課題】スロット高調波による騒音の低減を図ることができるモータを提供する。
【解決手段】ステータ１２内周にロータ２４が配されたモータ１０において、各ティース１６の内周側の先端部に１個のステータ側疑似スロット２０が軸方向に沿って設けられ、ロータ２４は、各ポールピース２８の外周側の先端部に２個のロータ側疑似スロット３０，３０が軸方向に沿って設けられ、スロット高調波の次数を高周波領域に移行させ、特定のスロット高調波が重複して発生しないようにしたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、ブラシレスＤＣモータなどのモータに関するものである。

従来、ステータ（固定子）やロータ（回転子）のコアは、鋼板よりなるコア板を打ち抜きつつ積層して製造している（例えば、特許文献１参照）。

図４は、従来のモータ１００におけるステータのティース１０２とロータのポールピース１０４の相対向する部分の拡大図である。このように、従来のモータ１００は１つのティース１０２からの磁束が１つのポールピース１０４に伝わり、回転力が生じる。
特開２００２−２４７７８８公報

上記のようなモータ１００においては、ロータとステータのスロット数に依存したスロット高調波が発生し、モータ１００の音響特性に影響を与えている。すなわち、モータ１００の回転時において、ロータとステータのスロット高調波が多重する周波数では、その特定音が耳障りとなり、モータ騒音となる。

図５に示す表が、ステータのスロット数が１２、ロータのスロット数が１０であり、極対数が５、回転数が１０００（ｒｐｍ）のときの、ステータとロータのスロット高調波を理論的に示したものである。

この図５に示すように、１０００Ｈｚのスロット高調波が４ヵ所確認され、このスロット高調波が多重して騒音となる。

そこで、本発明は上記問題点に鑑み、スロット高調波による騒音の低減を図ることができるモータを提供する。

請求項１に係る発明は、ステータとロータを有するモータにおいて、前記ステータは、リング状のコアの内周部から等間隔に複数のティースが突出し、前記各ティースにコイルがそれぞれ巻回されて、前記巻回された各コイルは前記隣接するティース間のスロットにそれぞれ収納され、前記ティースの内周側の先端部に、一または複数の溝であるステータ側疑似スロットが軸方向に沿って設けられ、前記ロータは、回転軸を中心として複数のポールピースが等間隔に放射状に配され、前記隣接するポールピースの間のスロットにマグネットが配され、前記ポールピースの外周側の先端部に、一または複数の溝であるロータ側疑似スロットが軸方向に沿って設けられたことを特徴とするモータ。

請求項２に係る発明は、前記ティースの内周側の先端部に１個のステータ側疑似スロットが軸方向に沿って設けられ、前記ポールピースの外周側の先端部に２個のロータ側疑似スロットが軸方向に沿って設けられたことを特徴とする請求項１記載のモータである。

請求項３に係る発明は、前記モータは、ブラシレスＤＣモータ、ブラシレス同期モータ、または、ブラシレスサーボモータであることを特徴とする請求項１記載のモータである。

請求項４に係る発明は、前記モータは、前記ステータの内周に前記ロータが配されたインナーロータ型モータであることを特徴とする請求項１記載のモータである。

請求項５に係る発明は、前記モータは、前記ステータの外周に前記ロータが配されたアウターロータ型モータであることを特徴とする請求項１記載のモータである。

請求項１に係る発明のモータであると、ステータのティース及びロータのポールピースの先端部に溝を設けることにより、擬似的にスロット数が増え、スロット高調波の分散を図ることができる。すなわち、スロット高調波の次数を高周波領域に移行させ、特定のスロット高調波が重複して発生しないようにした。

以下、本発明の一実施形態であるモータ１０について図１〜図３に基づいて説明する。

（１）モータ１０の構造
モータ１０は、ブラシレスＤＣモータであり、ステータ１２内部にロータ１４が配されたインナーロータ型のモータである。

ステータ１２は、図２に示すようにリング状のコアバック１４の内周部から２４個のＴ状のティース１６が突出し、ステータコア１８を形成している。このステータコア１８は、鋼板を複数枚積層してかしめたものであり、積層の後、プレモールドを施し、ティース１６とコアバック１４の内周側には絶縁層が設けられている。さらに、このＴ状のティース１６の先端部、すなわちティース１６の内周側の先端部には、軸方向に沿って１個の溝であるステータ側疑似スロット２０がそれぞれ設けられている。

ステータコア１８の２４個の各ティース１６には、それぞれコイル２２が巻回されている。なお、図２においては図示されていないが、コイル２２を巻回したステータコア１８をモールド樹脂により一体成型している。

ロータ２４は、リング状の連結部２６の外周部から等間隔に２０個のポールピース２８が突出している。このポールピース２８は三角状であり、連結部２６とポールピース２８は複数枚の鋼板を積層することにより形成されている。

三角状のポールピース２８の外周側先端部には、所定の間隔を置いて２個の溝であるロータ側疑似スロット３０，３０が軸方向に沿って設けられている。

隣接するポールピース２８とポールピース２８との間には棒状の永久磁石であるマグネット３２が挿入されている。このマグネット３２は、Ｓ極とＮ極とが交互になるように挿入されている。図２において、マグネット３２のハッチングを示した箇所がＳ極を意味している。

上記のようにしてポールピース２８の間にマグネット３２が挿入された状態で回転軸３４と共にモールド樹脂で一体成型してロータ２４を製造する。なお、図２においてロータ２４のモールドしている状態については図示していない。

（２）スロット高調波の理論
モータにおけるスロット高調波の計算方法は、下記の（１）式と（２）式とにより求めることができる。

ただし、ｆｓはスロット高調波（Ｈｚ）である。Ｋは次数であり、１，２，３・・・の整数である。Ｎ１は、ステータのスロット数である。Ｎ２はロータのスロット数である。ｓはすべり数であり、０である。ｆは電源周波数（Ｈｚ）であり、Ｐは極対数であり、Ｂは−２，０，２である。Ｎは回転数（ｒｐｍ）である。

上記のようにして、各パラメータからスロット高調波ｆｓを求めることができる。なお、「発明が解決しようとする課題」で示した図５の表も上記の（１）式と（２）式より求めたものである。

（３）モータ１０の結果
上記の（１）式と（２）式より、本実施形態のモータ１０のスロット高調波を求めた結果が図３の表である。

ここで、Ｐ＝５であり、Ｎ＝１０００（ｒｐｍ）である。そして、この実験に用いたモータ１０は、より実験結果を明確にし易くするため、図２のモータ１０よりも簡単な構造とし、ティース１６の数が１２個であり、ロータ２４のポールピース２８の数が１０個とする。そして、極対数Ｐが５個であり、回転数Ｎが１０００（ｒｐｍ）とする。

そして、この状態のものに、ステータ側疑似スロット２０とロータ側疑似スロット３０を加工することにより、ステータ１２におけるスロット数が、擬似的に増加し２倍の２４個となる。

ロータ２４においては、ロータ側疑似スロット３０を１個のポールピース２８について２個づつ設けるため、スロット数が３倍の３０個となる。

なお、ここでステータ１２の本来のスロットとは、ティース１６と隣接するティース１６の間の溝のことをいい、この数が１２個である。そして、本実施形態ではこの本来のスロットに、ティース１６の先端部に設けたステータ側疑似スロット２０が加わり、全てのスロット数が２４個となる。

また、ロータ２２における本来のスロットとは、ポールピース２８と隣接するポールピース２８との間の溝をいい、この数が１０個である。そして、本実施形態ではこの本来のスロットに、ポールピース２８の先端部に設けた２個のロータ側疑似スロット３０，３０が加わり３０個となる。

上記のようにして設定されたパラメータに基づいて（１）式と（２）式からスロット高調波をそれぞれ計算すると図３の表のようになり、特定の周波数でスロット高調波の発生が無くなることとなった。例えば、従来のモータで問題となったスロット高調波１０００（Ｈｚ）は、一箇所しか発生せず、１０００（Ｈｚ）において騒音が発生することがない。

（変更例）
本発明は、上記実施形態に限らずその主旨を逸脱しない限り種々に変更することができる。

（１）変更例１
上記実施形態ではブラシレスＤＣモータにおいて説明したが、これに限らずブラシレス同期モータ、ブラシレスサーボモータにおいても実現することができる。

（２）変更例２
上記実施形態ではステータ１２のティース１６に１個のステータ側疑似スロット２０を設け、ロータ２４のポールピース２８の先端に２個のロータ側疑似スロット３０を設けたが、これに限らず理論的にスロット高調波が発生しないようにすることができれば、ステータ側疑似スロット２０及びロータ側疑似スロット３０の数は上記の数には限定されない。例えば、ステータ側疑似スロット２０を２個設け、ロータ側疑似スロット３０を１個設けてもよい。また、ステータ側疑似スロット２０を３個、ロータ側疑似スロット３０を４個設けてもよい。

（３）変更例３
上記実施形態ではインナーロータ型モータであったが、ステータの外周にロータが配されたアウターロータ型モータであってもよい。

本発明モータは、ブラシレスモータを駆動源とする洗濯機、冷蔵庫、空調機などの家電機器に好適であり、特に静音性が要求される家電機器に好適である。

本発明の一実施形態を示すティースとポールピースの拡大平面図である。同じくモータの横断面図である。本実施形態のモータのスロット高調波を示す表である。従来のモータのティースとポールピースの拡大平面図である。従来のモータのスロット高調波を示す表である。

符号の説明

１０モータ
１２ステータ
１４コアバック
１６ティース
１８ステータコア
２０ステータ側疑似スロット
２２コイル
２４ロータ
２６連結部
２８ポールピース
３０ロータ側疑似スロット
３２マグネット
３４回転軸

Claims

ステータとロータを有するモータにおいて、
前記ステータは、
リング状のコアの内周部から等間隔に複数のティースが突出し、
前記各ティースにコイルがそれぞれ巻回されて、前記巻回された各コイルは前記隣接するティース間のスロットにそれぞれ収納され、
前記ティースの内周側の先端部に、一または複数の溝であるステータ側疑似スロットが軸方向に沿って設けられ、
前記ロータは、
回転軸を中心として複数のポールピースが等間隔に放射状に配され、
前記隣接するポールピースの間のスロットにマグネットが配され、
前記ポールピースの外周側の先端部に、一または複数の溝であるロータ側疑似スロットが軸方向に沿って設けられた
ことを特徴とするモータ。
前記ティースの内周側の先端部に１個のステータ側疑似スロットが軸方向に沿って設けられ、
前記ポールピースの外周側の先端部に２個のロータ側疑似スロットが軸方向に沿って設けられた
ことを特徴とする請求項１記載のモータ。
前記モータは、ブラシレスＤＣモータ、ブラシレス同期モータ、または、ブラシレスサーボモータである
ことを特徴とする請求項１記載のモータ。
前記モータは、前記ステータの内周に前記ロータが配されたインナーロータ型モータである
ことを特徴とする請求項１記載のモータ。
前記モータは、前記ステータの外周に前記ロータが配されたアウターロータ型モータである
ことを特徴とする請求項１記載のモータ。