JPH0680372U - 回転電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ８−９構成または１０−９構成の回転電機に
おいてコギングトルクを更に低減できる回転電機を提供
する。 【構成】 界磁マグネット２の磁極数と電機子鉄心３の
突極４の数との比が８：９または１０：９の回転電機に
おいて、界磁マグネット２に施したスキュー着磁の傾斜
角度を、電気角で２０±５°もしくは４０±５°とす
る。これにより、コギングトルクを低く抑えることがで
きる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、界磁マグネットの磁極数と電機子鉄心の突極数との比が８：９また は１０：９である回転電機に関するもので、特にコギングトルクの低減を図った 、回転電機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来、界磁マグネットの磁極数が８で、この界磁マグネットに対向して設けら れた電機子鉄心の突極数が６の、いわゆる８−６構成とした回転電機が知られて いる。また、界磁マグネットの磁極数が８で、電機子鉄心の突極数が１２の、８ −１２構成の回転電機も知られている。

【０００３】 ところが、上記従来の回転電機では、ロータの回転位置によって磁気抵抗が不 均一になることが原因で生じるコギングトルクが大きく、このため回転が不円滑 になるという欠点がある。

【０００４】 このため、コギングトルクをより減少するための構成が種々提案されている。 例えば米国特許第４、８５８、０４４号に記載されているような、界磁マグネッ トの磁極数を８、電機子鉄心の突極数（スリット数）を９とした、８−９構成と する構成が提案されている。また、界磁マグネットの着磁極数を１０、電機子鉄 心のスリット数を９とする１０−９構成とすることも提案されている。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

上記の提案された種々の構成は、従来一般的な８−６構成や８−１２構成のモ ータに比べると、格段に小さなコギングトルクを容易に得ることができる。しか しながら、これらの構成でもコギングトルクをゼロにできる訳ではない。従って 、回転の円滑性がより厳しく要求される場合には、コギングトルクを更に低減す ることが必要となる。

【０００６】 上記問題点に鑑み、本考案は、８−９構成または１０−９構成の回転電機にお いて、特性の低下を抑制しながらコギングトルクを更に低減することができる回 転電機を提供する、ことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

本考案は、上記目的を達成するため、界磁マグネットの磁極数と前記界磁マグ ネットに対向して設けられた電機子鉄心の突極数との比が８：９または１０：９ の回転電機において、前記界磁マグネットに回転軸方向に対して傾斜させたスキ ュー着磁を施し、スキュー着磁の前記傾斜角度を、前記電機子鉄心と対向する面 内において、電気角で２０±５°もしくは４０±５°としたものである。

【０００８】

【作用】

８−９構成または１０−９構成の回転電機において、界磁マグネットに、回転 軸方向に対して電機子鉄心と対向する面内において傾斜させたスキュー着磁を施 すことで、コギングトルクを低減できる。またコギングトルクは、このスキュー 着磁の傾斜角度（スキュー角度）の大小によっても大きく変化する。

【０００９】 そしてこのスキュー角度を、界磁マグネットの電機子鉄心に対向する範囲にお いて、電気角で２０±５°の範囲とすれば、良好な特性が得られ、コギングトル クを低く抑えることができることが判った。またスキュー角度を同じく電気角で ４０±５°の範囲とした場合でも、良好な特性が得られる。よって上記構成とす ることで、コギングトルクを低く抑えることができる。そして例えばモータの場 合には、トルク定数の低下を最低限に抑えることができる。

【００１０】

【実施例】

以下、図面を参照しつつ本考案の回転電機の実施例を、モータ（インナーロー タ型モータ）を例にとって説明する。 図１において、モータ１は、リング状の電機子鉄心３と、リング状の界磁マグ ネット２を備えたロータから構成される。電機子鉄心３は、図２（ｂ）のように 、複数枚のコア板を重ねて構成される積層鉄心であり、またその内周側に中心方 向に向いた９個の突極４を有している。突極４は周方向に等間隔で配置されてお り、また各突極４の先端部は、周方向に両側が延びた傘部５となっている。また これら合計９個の傘部５の間には、合計９個のスロット６が形成されている。

【００１１】 界磁マグネット２、並びにこれを備えたロータは、電機子鉄心３の突極４の傘 部５の内周側に配置されている。界磁マグネット２の外周面と各傘部５の内周面 とは、一定の間隔を空けて対向している。また界磁マグネット２には、周方向に ８極に着磁されている。この界磁マグネット２の８個の磁極は、図２（ａ）のよ うに、ロータの回転軸の方向Ａに対して傾斜させたスキュー着磁がなされる。こ のスキュー着磁の傾斜角度であるスキュー角度は、図２のように電機子鉄心３と 対向する面内において電気角で２０°、機械角では図１のように５°となってい る。

【００１２】 ここで、スキュー角度について詳しく説明する。まず、界磁マグネット２の１ つの磁極の周方向への広がり角度は、図２のように、電気角で１８０°である。 また界磁マグネット２の各磁極の境界線２ａは、回転軸方向Ａに対して傾斜して いる。そして、界磁マグネット２の電機子鉄心３との重なり面内、より正確には 、電機子鉄心３の傘部５との重なり面内における境界線２ａの両端相互間の周方 向への広がり角度を、スキュー角度という。このスキュー角度は通常は電気角で 表す。従って、界磁マグネット２の各磁極の境界線２ａの回転軸方向Ａに対する 傾斜が同じ場合でも、界磁マグネット２の電機子鉄心３の傘部５との重なり面の 大小によってスキュー角度が異なる。

【００１３】 図３に、電機子鉄心１３の上記同様な突極の傘部１５における回転軸方向Ａの 幅が、界磁マグネット２の回転軸方向の幅よりも小さい実施例を示した。そして この実施例におけるスキュー角度も、図２の実施例と同様に２０°に設定されて いる。この場合、スキュー角度は界磁マグネット２と電機子鉄心１３の傘部１５ との重なり面内における界磁マグネット２の各磁極の境界線２ａの両端相互間の 周方向への広がり角度であるから、界磁マグネット２の各磁極の境界線２ａの回 転軸方向Ａに対する傾斜は、図２の例よりも大きくなる。

【００１４】 次に、本考案に係る８−９構成の実施例のモータにおいて、界磁マグネットの スキュー角度を変化させた場合におけるスキュー角度とコギングトルクないしト ルク定数との関係を、図４、図５に示した。尚、１０−９構成の場合も同様な特 性が得られる。

【００１５】 図４から明らかなように、コギングトルクは、スキュー角度が電気角０から増 えるに従って減少し、スキュー角度が電気角で２０°において極小となる。その 後、コギングトルクは、スキュー角度とともに増加し次いで減少し、スキュー角 度が電気角で４０°において再び極小となる。

【００１６】 一般に、界磁マグネットのスキュー角度を増加させると、電機子巻線の鎖交す る磁束が減少し、またモータのトルク定数が減少するため、界磁マグネットのス キュー角度をあまり大きくすることは、好ましくない。本考案の実施例において も、図５から明らかなように、スキュー角度が４５°を越えた付近からはトルク 定数の低下が無視できない程度に大きくなる。

【００１７】 そして本考案の実施例において、界磁マグネットのスキュー角度を電気角で２ ０°と設定すれば、コギングトルクを減少させるとともに、トルク定数を減少さ せることがない。このため、本考案の実施例においては、界磁マグネットのスキ ュー角度は電気角で２０°付近が最適値となる。そして、スキュー角度２０°を 中心として±５°の範囲であれば、コギングトルクを比較的小さく抑え、またト ルク定数の低下を小さくすることができる。よって、スキュー角度が２０±５° の範囲が好適な範囲となる。

【００１８】 また界磁マグネットのスキュー角度を電気角で４０°と設定することで、着磁 のスキュー角度の変動によるコギングトルクの変化が小さくてコギングトルクを 安定して低減できるとともに、トルク定数の減少を小さくできる。よって、界磁 マグネットのスキュー角度としては、電気角で４０°付近も好ましい。そして、 スキュー角度が４０°を中心として±５°の範囲であれば、コギングトルクを比 較的小さく抑え、またトルク定数の低下を小さくすることができる。よって、ス キュー角度が４０±５°の範囲も、好適な範囲となる。

【００１９】 尚、電機子鉄心の突極への巻線方法には各種の方法があるが、コギングトルク の低減に関しては、巻線方法の違いによる差は認められない。よって、巻線方法 に関する説明は省略する。

【００２０】 また、本考案に係る回転電機は、界磁マグネットの磁極数と、電機子鉄心の突 極数との比が、８：９、または１０：９となっていれば良く、これらをｎ倍（ｎ は整数）したものでも良い。即ち、本考案は、８ｎ極または１０ｎ極に着磁され た界磁マグネットと、界磁マグネットに対向して設けられた９ｎ個の突極を有す る電機子鉄心を備えた回転電機に適用されるものである。例えばｎを２として界 磁マグネットの磁極数を１６または２０、電機子鉄心の突極数を１８としたもの でも良い。

【００２１】 その他、本考案の要旨を逸脱しない範囲でなされる各種の設計事項の変更等も 可能である。例えば、図１はロータが電機子鉄心および巻線の内側にあるインナ ーロータ型であるが、本考案はこれとは逆の構成であるアウターロータ型にも適 用可能であることは勿論である。また本考案は、モータのみでなく、発電機にも 適用可能である。

【００２２】

【考案の効果】

以上の通り、本考案に係る回転電機によれば、界磁マグネットの磁極数と電機 子鉄心の突極数との比が８：９または１０：９の回転電機において、界磁マグネ ットに回転軸方向に対して傾斜させたスキュー着磁を施し、またスキュー角度を 電機子鉄心と対向する面内において電気角で２０±５°もしくは４０±５°とし たことにより、コギングトルクを低減して、回転の円滑な回転電機を得ることが できる。また回転電機がモータの場合には更に、トルク定数の低下を最低限に抑 えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る回転電機の実施例の平面図。

【図２】（ａ）は界磁マグネットの幅と電機子鉄心の積
層厚とが等しい場合の実施例における界磁マグネット展
開図、（ｂ）は同じく電機子鉄心の展開図。

【図３】（ａ）は界磁マグネットの幅が電機子鉄心の積
層厚より広い別の実施例における界磁マグネットの展開
図、（ｂ）は同じく電機子鉄心の展開図。

【図４】本考案の回転電機における界磁マグネットのス
キュー角度とコギングトルクの関係を示した線図。

【図５】本考案の回転電機における界磁マグネットのス
キュー角度とトルク定数との関係を示す線図。

【符号の説明】

２ 界磁マグネット ３ 電機子鉄心 ４ 突極

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 界磁マグネットの磁極数と前記界磁マグ
   ネットに対向して設けられた電機子鉄心の突極数との比
   が８：９または１０：９の回転電機において、前記界磁
   マグネットに回転軸方向に対して傾斜させたスキュー着
   磁を施し、スキュー着磁の前記傾斜角度を、前記電機子
   鉄心と対向する面内において、電気角で２０±５°もし
   くは４０±５°としてなる、ことを特徴とする回転電
   機。