JPH0529277U - モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 トルクの発生分布が平坦になり、トルクリッ
プルを低い水準に抑えながらトルクの実効値を高めるこ
とができるモータを提供すること。 【構成】 電機子と、この電機子との相対回転自在に設
けられた交互極性の界磁手段とを備えたモータである。
前記電機子は積層したコアプレートがカシメられて一体
的に形成されてなり、これらコアプレートの前記磁極部
のうち、複数の磁極部には、それぞれ１箇所ずつカシメ
られたカシメ部を有している。その他の磁極部には、前
記コアプレートを貫通する貫通孔が設けられた特定の磁
極部を有している。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、１種１コイルで巻装された電機子鉄心を有する電機子と、界磁磁石 とを備えたモータに関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、例えば１極１コイルで３相９極の電機子と、その電機子との相対回転自 在に設けられた交互極性の６極の界磁手段とを備え、前記電機子及び界磁手段の それぞれにおいて、各極が実質上均等に円形配列されたモータとして、平面概要 図である図４及びそのモータの展開概念図である図５に示されるようなものがあ る。

【０００３】 図４及び図５において、この従来のモータにおける、ステータコア１００とそ れに捲回された巻線２０とを含むステータ１０（電機子）並びにロータマグネッ ト３０は、何れも実質上回転対称状に構成されている。そして、ステータコア１ ００の１２０度間隔に位置する一組のステータ歯（磁極部）、例えば、番号１０ １、１０４、１０７で示すステータ歯に、同相の一組のコイル、２０１、２０４ 、２０７が同極性に捲回されている。図５は、各相における各コイルの配置及び 捲回極性を示しており、ＣＷはステータ歯の外側から見て時計回りを示す。また 図５のＭＧにおけるＮ及びＳは、それぞれロータマグネット３０の内周側の極性 を示す。

【０００４】 ステータコア１００は、通常０．３５ｍｍ乃至０．５０ｍｍ程度の厚みを有す るコアプレート（例えば電磁鋼板から形成することができる）を、所定枚数分を 積層し、これをリベットやパックカシメ等により一体に形成されている。４０、 ４１及び４２は、ステータコア１００のカシメ部であり、カシメによるコア形状 の歪みを避ける為に、ステータ歯１０９、１０３及び１０６を実質上１２０度間 隔を置いて設けてある。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

近年、装置の小型・軽量化の要請に応えるため、モータもそれに応じた小型化 を図っている。特にモータの外径寸法の小径化は著しく、２０乃至３０ｍｍ程度 のコア径を有し、数ｍｍのコア積厚から形成されるステータは珍しくない。とこ ろが、従来のモータでは、こうした小型化に伴ってステータコアの形状に対し、 ステータコア上に設けられたカシメ部の占有寸法が相対的に大きくなっている状 況にある。

【０００６】 この従来のモータでは、カシメ部４０、４１及び４２を有するステータ歯、即 ち１０９、１０３及び１０６が、カシメ部を有しないその他のステータ歯に対し て、巻線２０で励磁される磁束のインダクタンスが小さく、またロータマグネッ ト３０に対する磁気抵抗が大きくなる。しかも、図４で明らかなように、カシメ 部を有するステータ歯は第３の相だけに集中しており、他の第１及び第２の相に は、カシメ部を有していない。従って、発生するトルクの最大値にムラが生じ、 トルクリップルが大きくなり、その結果実効トルクが低下し、且つ回転ムラ等の 悪影響から免れえなかった。

【０００７】 本考案は、従来技術に存した上記のような問題点に鑑み行われたものであって 、その課題とするところは、トルクの発生分布が平坦になり、トルクリップルを 低い水準に抑えながらトルクの実効値を高めることができるモータを提供するこ とにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、本考案のモータにあっては、放射状等間隔の磁極 部を有し、各々の磁極部に１種１コイルが捲回され、これらの磁極部のうち２磁 極以上で１相の通電相が構成され、複数の通電相を有してなる電機子と、この電 機子との相対回転自在に設けられた交互極性の界磁手段とを備えたモータであっ て、前記電機子は積層したコアプレートがカシメられて一体的に形成されてなり 、これらコアプレートによる前記磁極部のうち、複数の磁極部に、それぞれ１箇 所ずつカシメられたカシメ部を有しており、その他の磁極部には、前記コアプレ ートを貫通した貫通孔が設けられている特定の磁極部を有しており、この特定の 磁極部は、前記カシメ部を有する通電相とは異なる他の通電相に含まれて構成さ れ、前記貫通孔は、１相当たりのインダクタンス値が全通電相に対して実質上均 等になるように形成されてなるものとしている。

【０００９】

【作用】

コアプレートがカシメられて一体的に形成されると、そのカシメ部に構造上の 不連続面を生ぜしめ、磁気抵抗が増加する。この為、該当する磁極部に巻回され るコイルのインダクタンス値が低下する。この磁極部を含む相当たりのインダク タンスも従って低下する。本考案に従うモータの構成によれば、電機子における カシメ部を有しない磁極部には、１相当たりのインダクタンス値が全通電相に対 して実質上均等になるよう、貫通孔が設けられている。

【００１０】 この貫通孔は、前記カシメ部の磁気抵抗値と実質上同等の磁気抵抗値を得るよ う設定してある。このため当該磁極部に巻回されるコイルのインダクタンス値も 、前記カシメ部を有する磁極部のインダクタンス値と同等となる為、従って通電 の相当たりのインダクタンス値が全通電相に対して実質上均等となる。これによ り、電機子と界磁磁石とにより発生するトルクは、最大値が均等になりトルクリ ップルが低減し実質トルクが向上すると共に、回転ムラも減少する。

【００１１】

【実施例】

本考案に従うモータの実施例を、図１乃至図３を参照しつつ説明する。図１は モータの平面概要図である。既に図４で用いた同じ部位には、同様の番号が付し てある。また、本実施例のモータの展開概念図は既に用いた図５と同様であるの でそのまま用いる。１００はステータコアである。ステータコア１００は、スロ ット数及びステータ歯の数が９であり、実質上９回回転対称性を有する。ステー タ歯は、１０１乃至１０９の９極を有しており、実質上中心角４０度毎に配置さ れている。ここで、例えばステータ歯１０１のを第１の磁極部、ステータ歯１０ ２を第２の磁極部、ステータ歯１０３を第３の磁極部と、順次、図１の時計方向 に定義していき、ステータ歯１０９を第９の磁極部としている。

【００１２】 実施例に示すステータコア１００では、外径２７ｍｍ、厚み０．３５ｍｍのコ アプレート（電磁鋼板から形成されている）が１０枚積層されてなり、パックカ シメにより一体に形成されている。図１における４０乃至４２は、このパックカ シメによるカシメ部であり、各々のステータ歯に該当する磁極部の略中央部の部 位に、コアプレートの積層方向へプレス装置などでカシメられている。ステータ コア１００の小径化に従い、ステータ歯の根本部（コアバック部）の占有面積が ますます狭くなるため、本実施例のように磁極部にカシメ部を設ける。カシメ部 ４０は第９の磁極部としてのステータ歯１０９に、カシメ部４１は第３の磁極部 としてのステータ歯１０３に、そしてカシメ部４２は第６の磁極部としてのステ ータ歯１０６に、それぞれ設けられている。

【００１３】 ステータコア１００には、上記のカシメ部４０乃至４２の他に、貫通孔として 貫通孔６１、６２、６４、６５、６７及び６８が設けてある。即ち、貫通孔６１ は第１の磁極部としてのステータ歯１０１に、貫通孔６２は第２の磁極部として のステータ歯１０２に、貫通孔６４は第４の磁極部としてのステータ歯１０４に 、貫通孔６５は第５の磁極部としてのステータ歯１０５に、貫通孔６７は第７の 磁極部としてのステータ歯１０７に、貫通孔６８は第８の磁極部としてのステー タ歯１０８に、それぞれ設けられている。貫通孔は例えば直径０．８ｍｍの円形 状である。

【００１４】 ステータコア１００には、３相駆動される巻線２０が施されている。図１及び 図５に示すように、実質上１２０度間隔に位置する一組のステータ歯に、同相の コイルが同極性（ＣＷ：ステータ歯の外側から見て時計回り）に捲回されている 。即ち、巻線２０の第１相目であるコイル２０１は、ステータ歯１０１に捲回さ れ、次にコイル２０４はステータ歯１０４に、更にコイル２０７はステータ歯１ ０７にそれぞれ捲回され、これらが直列に接続されている。第２相目であるコイ ル２０２も同様に、ステータ歯１０２に、コイル２０５がステータ歯１０５に、 コイル２０８がステータ歯１０８にそれぞれ捲回され、これらが直列に接続され る。そして、第３相目のコイル２０９もステータ歯１０９に、コイル２０３もス テータ歯１０３に、コイル２０６もステータ歯１０６に捲回されて、直列に接続 されている。そして以上のステータコア１００及び巻線２０が電機子の一例とし てのステータ１０（電機子）を構成している。

【００１５】 ３０は界磁手段の一例としての円筒形状のロータマグネットである。ロータマ グネット３０は、その内周面がステータ１０の外周面に径方向に対向するように 、ステータ１０に対し回転自在に、且つ同軸状に設けられている。ロータマグネ ット３０の内周側は交互極性の６極を構成しており、各極は中心角６０度毎に実 質上均等に円形配列されている。図１及び図５のＭＧにおけるＮ極及びＳ極は、 それぞれロータマグネット３０の内周側の極性を示す。なお、図５は、ステータ １０とロータマグネット３０とが図１に示される位置関係にある場合に対応して いる。

【００１６】 前記貫通孔６１、６２、６４、６５、６７及び６８は、図１で明らかなように 、巻線２０における第１相目と第２相目とに係る各ステータ歯に設けられている 。この第１相目と第２相目のそれぞれのインダクタンス値は、巻線の巻回バラツ キを除いて実質上同一の値を有している。また、このインダクタンス値は、カシ メ部４０乃至４２を有する第３相目のインダクタンス値に実質上均等になるよう に設定されている。即ち、前記貫通孔の形状を、第１相目であれば、貫通孔６１ 、６４そして６７の磁気抵抗値の合成値と、カシメ部４０乃至４２により合成さ れる磁気抵抗値とに見合うよう、設定してある。第２相目も第１相目と同様に、 貫通孔６２、６５及び６８の磁気抵抗値が、同じように設定してある。従って、 各相毎のインダクタンス値が実質上均等となるため、トルクリップルが低減でき ると共に、回転ムラも減少することができる。

【００１７】 本実施例のモータでは、０．１２ｍｍ径の絶縁銅線を用い、１スロット当たり ８０ターンの巻線を施したモータのインダクタンス波形は、図２に示されるもの となった。波形はＡが第１相−第２相間、Ｂが第２相−第３相間、そしてＣが第 ３相−第１相間を示している。

【００１８】 一方、０．１２ｍｍ径の絶縁銅線を用い、１スロット当たり８０ターンの巻線 を施した従来のモータ（図４に示すもの）のインダクタンス波形は、図６に示さ れるものとなった。この場合も波形はＡが第１相−第２相間、Ｂが第２相−第３ 相間、そしてＣが第３相−第１相間を示している。図６で明らかなように第３相 目（即ち磁極部にカシメ部を有する巻線の相）を含まない波形Ａのみが、他のＢ 、Ｃに比べ突出した状態を示している。従って、この従来のモータにおけにイン ダクタンスは、巻線の相によるバラツキが大きいことがわかる。

【００１９】 次に、本実施例のモータにおけるトルク波形は、前述の巻線を用いて図３に示 されるものとなった。この場合、最大及び最小トルクは、それぞれ１６０ｇ−ｃ ｍ及び１１０ｇ−ｃｍであった。一方、従来のモータ（図４に示すもの）のトル ク波形は、図７に示されるものとなった。この場合の最大及び最小トルクは、そ れぞれ１７０ｇ−ｃｍ及び９５ｇ−ｃｍであった。このように、本実施例のモー タは、従来のモータの場合に比べ、貫通孔を設けたことによる最大トルクの減少 を僅かながらきたしているが、最小トルクの上昇による実質トルクの向上を得て いる。また、図２と図６とで明らかなごとく、回転ムラについても減少している のがわかる。

【００２０】 なお、本考案のモータにおいてトルクの実効値を高めるには、例えば巻線２０ の巻線数を増してトルク定数を向上させればよい。その場合においても、トルク リップルは低い水準に抑えることができる。また、カシメ部のカシメ方法は、パ ックカシメの例を説明したが、それ自体周知のその他のカシメ手段でも構わない ことは言うまでもない。

【００２１】 この他、本実施例のモータでは、図１におけるステータの貫通孔を、カシメ部 ４０乃至４２が設けられているステータ歯（磁極部）を除いた全てのステータ歯 に設けられている。即ち、第１相であれば貫通孔６１、６４及び６７の３箇所で あり、また第２相であれば貫通孔６２、６５及び６８の３箇所である。しかし、 各通電される相としての合成インダクタンスがそれぞれ実質上均等であれば、例 えば各相毎にそれぞれ１箇所の貫通孔を設けてもよい。

【００２２】 以上、本考案に従うモータの一実施例を説明したが、これに限定されることな く、設計変更乃至種々の修正等が可能である。例えば、電機子は磁極の数や形状 或いは通電の相数等、界磁手段は磁石の種類（フェライト、稀土類系等或いは電 磁コイル方式）や形状（セグメント、リング状等）及び磁極の数等である。また カシメ部の数やカシメ部の配置等、貫通孔の数や形状等自由に選定可能である。

【００２３】

【効果】

本考案のモータでは、電機子のコアプレートのカシメ部によって生ずる各通電 相の巻線インダクタンス値のバラツキに対し、これに見合うインダクタンス値を 生ぜしめる貫通孔を、コアプレートに設けた。これにより、発生するトルクは最 大値が均等になり、トルクリップルが低減すると共に、回転ムラの少ないモータ が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例に係るモータの平面概要図で
ある。

【図２】本考案の一実施例に係るモータのインダクタン
ス波形図である。

【図３】本考案の一実施例に係るモータのトルク波形図
である。

【図４】従来のモータの平面概要図である。

【図５】従来のモータの展開概念図である。

【図６】従来のモータのインダクタンス波形図である。

【図７】従来のモータのトルク波形図である。

【符号の説明】

１０ ステータ（電機子） ２０ 巻線 ３０ ロータマグネット ４０〜４２ カシメ部 ６１〜６２ 貫通孔 ６４〜６５ 貫通孔 ６７〜６８ 貫通孔 １０１〜１０９ ステータ歯 ２０１〜２０９ コイル

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 放射状等間隔の磁極部を有し、各々の磁
   極部に１種１コイルが捲回され、これらの磁極部のうち
   ２磁極以上で１相の通電相が構成され、複数の通電相を
   有してなる電機子と、この電機子との相対回転自在に設
   けられた交互極性の界磁手段とを備えたモータであっ
   て、 前記電機子は積層したコアプレートがカシメられて一体
   的に形成されてなり、これらコアプレートによる前記磁
   極部のうち、複数の磁極部に、それぞれ１箇所ずつカシ
   メられたカシメ部を有しており、 その他の磁極部には、前記コアプレートを貫通した貫通
   孔が設けられている特定の磁極部を有しており、 この特定の磁極部は、前記カシメ部を有する通電相とは
   異なる他の通電相に含まれて構成され、 前記貫通孔は、１相当たりのインダクタンス値が全通電
   相に対して実質上均等になるように形成されている、こ
   とを特徴とするモータ。