JPH10304606A - 永久磁石形電動機 - Google Patents

永久磁石形電動機

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JPH10304606A
JPH10304606A JP12177397A JP12177397A JPH10304606A JP H10304606 A JPH10304606 A JP H10304606A JP 12177397 A JP12177397 A JP 12177397A JP 12177397 A JP12177397 A JP 12177397A JP H10304606 A JPH10304606 A JP H10304606A
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permanent magnet
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Yuji Ninomiya
裕司 二宮
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 トルクリップルが小さく、空隙磁束の低下を
防止できる、高トルク高精度の永久磁石形電動機を提供
する。 【解決手段】 内側に突出する複数の鉄心歯2を備えた
リング状の電機子コア1と、隣り合う鉄心歯2の間に形
成されたスロット3に装着された電機子コイル4と、鉄
心歯2の内側に空隙を介して対向し、界磁を形成する永
久磁石6を設けたロータ5とを備えた永久磁石形電動機
において、複数の鉄心歯2の内側表面から内部に入った
位置で、かつスロット3のスロットピッチ角を複数分割
した位置に空間部7を設けてあるものである。したがっ
て、誘起電圧の低下を防ぐとともに、コギングトルクの
周波数が高められ、トルクリップルを低減することがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、界磁として永久磁
石を使用した電動機に関し、とくにトルクリップルを低
減するための電機子コアに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、界磁として永久磁石を使用した電
動機は、コギングトルクによって生じるトルクリップル
を低減するために、電機子コイルを挿入するために電機
子コアに設けたスロットを1スロット分だけスキューす
るものがあるが、電機子コアをスキューする工程が複雑
になったり、電機子コイルを挿入する作業に手間がかか
るという問題がある。そのため、簡単にトルクリップル
を低減する方法として、疑似的に多スロットとし、コギ
ングトルクの周波数を高くして、実質的にトルクに影響
のないようにしたものがある(例えば、特開昭63−1
40635号公報)。例えば、磁極が6極、電機子コイ
ルを挿入するスロット数が9個の場合、図6に示すよう
に、リング状の電機子コア1の内側に9個の鉄心歯2を
突出させて、隣り合う鉄心歯2の間に9個のスロット3
を形成している。スロット3には電機子コイル4を装着
してある。各鉄心歯2の先端には凹部21を設けてあ
る。鉄心歯2の内側には空隙を介して対向するロータ5
を設けてあり、ロータ5の表面には、6極の磁極を形成
する永久磁石6を装着してある。このような構成によ
り、疑似的スロットは2倍になり、コギングトルクの周
期は2倍となるため、実際に生じるトルクリップルの振
幅が小さくなる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来技
術では、鉄心歯2の先端に設けた凹部21は、ロータ4
と電機子コア1との間の空隙と繋がっているため、凹部
21における永久磁石6の動作点は低くなり、起磁力が
低下して磁束が減少する。これにより、全体的に空隙長
さが長くなったことと同じ結果となり、誘起電圧が低下
し、凹部21がないときに比べてモータ特性が悪くなる
という問題があった。本発明は、コギングトルクによる
トルクリップルが小さく、空隙磁束の低下を防止でき
る、高トルク高精度の永久磁石形電動機を提供すること
を目的とするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、内側に突出する複数の鉄心歯を備えたリ
ング状の電機子コアと、隣り合う前記鉄心歯の間に形成
されたスロットに装着された電機子コイルと、前記鉄心
歯の内側に空隙を介して対向し、界磁を形成する永久磁
石を設けたロータとを備えた永久磁石形電動機におい
て、前記複数の鉄心歯の内側表面から内部に入った位置
で、かつ前記スロットのスロットピッチ角を複数分割し
た位置に空間部を設けてあるものである。また、前記空
間部は、前記スロットピッチ角を複数分割した位置にそ
れぞれ設けてあるものである。また、前記空間部は、前
記スロットピッチ角を複数分割したずれ角だけ、前記各
鉄心歯毎に互いに円周方向にずれた位置にそれぞれ1個
設けてあるものである。また、前記電機子コアは、隣り
合う前記鉄心歯の内側どうしが繋がっている内コアと、
前記内コアの外側に嵌めたリング状の外コアとからなる
ものである。また、前記空間部のうち、前記鉄心歯の側
面に近い位置に設定された空間部は、他の位置にある空
間部の形状より変形した形状にしてあるものである。ま
た、前記空間部は、外周方向が細くなるように紡錘形に
形成され、かつ前記鉄心歯の内側表面の近傍から放射状
に配置してあるものである。
【0005】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施例に
ついて説明する。図1は本発明の第1の実施例を示す正
断面図で、例として磁極が6極、電機子コイルを挿入す
るスロット数が9の場合について示してある。図におい
て、1はリング状の電機子コア、2は電機子コア1の内
側に突出させた鉄心歯である。3は隣り合う鉄心歯2の
間に形成されたスロット、4はスロット3に装着した電
機子コイルである。鉄心歯3の内側には空隙を介して対
向するロータ5を設けてあり、ロータ5の外周表面に
は、6極の磁極を形成する永久磁石6を装着してある。
鉄心歯2には円周方向のスロットピッチ角Θを3等分し
た位置で、空隙と繋がらないように、それぞれ鉄心歯2
の表面から内部に入った位置に2個の楕円形の空間部7
を設けてある。したがって空間部7は鉄心歯2の表面に
は開口せず、空間部7と鉄心歯2の表面との間に厚さの
薄いつなぎ部71が形成されて閉じられている。
【0006】このような構成により、永久磁石6からで
た磁束は空間部7の両側を通るので、スロット数が3倍
の27個に増加したことと同じになる。したがって、コ
ギングの周期はスロット数と磁極数の最小公倍数である
18山の3倍、すなわち54山になる。このことから、
コギングトルクの周波数は高くなり、ロータ5の回転に
よる磁極とスロットの相対位置による磁力の変化が小さ
く抑えられ、トルクリップルを低減することができる。
また、鉄心歯2の表面には凹部がなく、平滑であるた
め、空隙における磁束の変化が少なく、誘起電圧の低下
を防ぐことができる。なお、スロットピッチ角Θを分割
する数は3等分に限るものではない。
【0007】図2は本発明の第2の実施例を示す正断面
図で、例として磁極が6極、電機子コイルを挿入するス
ロット数が9の場合について示してある。この場合、鉄
心歯2に設ける空間部7は各鉄心歯2の表面から内部に
入った位置に1個だけ設け、スロット数をnとすると、
スロットピッチ角Θを(n+1)等分したずれ角θだ
け、互いに円周方向にずれた位置に設けてある。例え
ば、9スロットの場合、Θ=360/9=40° θ=40°/(9+1)=4° となる。9個の鉄心歯
2に反時計回りに2a,2b〜2iまで番号を付けるて
空間部7の位置を決める。鉄心歯2aの空間部7aは中
心線A上に設け、鉄心歯2bの空間部7bは中心線Bか
ら反時計回りに4°ずれた位置に設ける。鉄心歯2c、
2d、2eには中心線C、D、Eからそれぞれ8°、1
2°、16°ずれた位置に空間部7c,7d,7eを設
ける。鉄心歯2fのずれ角は20°で、スロット3に相
当するので、あえて設ける必要がない。鉄心歯2gには
中心線Gから時計回りに12°、鉄心歯2h,2iには
それぞれ中心線H,Iから時計回りに8°、4°ずれた
位置に設けてある。
【0008】このような構成により、鉄心歯全体とし
て、スロット3が1スロットスキューした状態と同じ空
隙磁気分布となり、コギングトルクの周波数は高くな
り、トルクリップルが低減される。なお、上記実施例で
は鉄心歯2の円周方向配列の順序にずれ角θが大きくな
るようにしたが、順序よくずれ角θを決める必要がな
く、各鉄心歯2の中心線からにランダムにずれ角θだけ
ずらしてもよい。図3は本発明の第3の実施例を示す正
断面図である。一定の直径の円形の空間部7を各鉄心歯
2に設ける場合、空間部7が鉄心歯2の側面に近い位置
に設定されて、側面を突き破る恐れがある。この場合、
直径の小さい円形の空間部7xを設けて、側面を突き破
らないようにしてある。図4は本発明の第4の実施例を
示す正断面図である。この場合、鉄心歯2の側面を突き
破らないように、変形させた空間部7yを設けてある。
【0009】図5は本発明の第5の実施例を示す正断面
図である。この場合、電機子コア1を、隣り合う鉄心歯
2の内側どうしが繋がっている内コア11と、隣り合う
鉄心歯2の間の外側が開口して電機子コイルを挿入する
ようにして、その外側に嵌めたリング状の外コア12と
によって構成してある。空間部7zは、永久磁石6から
生じる磁束の流れの抵抗を少なくするために、外周方向
が細くなるように紡錘形に形成されており、鉄心歯2の
内側表面の近傍から放射状に配置してある。したがっ
て、鉄心歯2の内側にはスロットが開口していないの
で、空隙磁束密度を高く維持することができるともに、
コギングトルクは小さく、空間部7zを設けることによ
り、更にトルクリップルを低減することができる。空間
部7zの位置は上記第1および第2の実施例で示した方
法によって決めることができる。なお、上記実施例で
は、スロット数が9個で、磁極が6極の電動機について
説明したが、例えばスロット数が6個、で磁極数が4極
の場合や、スロット数が12個で磁極数が8極など、こ
れ以外の組み合わせでコギングトルクが大きい場合に同
様の効果がある。
【0010】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、電
機子コアの鉄心歯の内側表面を平滑にし、鉄心歯の内側
表面の近傍で、スロットピッチを複数分割した位置に空
間部を設けて、コギングトルクの周波数を高めているの
で、誘起電圧の低下を防ぐとともに、トルクリップルを
低減することができ、高トルク高精度の永久磁石形電動
機を提供できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施例を示す正断面図であ
る。
【図2】 本発明の第2の実施例を示す平断面図であ
る。
【図3】 本発明の第3の実施例を示す平断面図であ
る。
【図4】 本発明の第4の実施例を示す平断面図であ
る。
【図5】 本発明の第5の実施例を示す平断面図であ
る。
【図6】 従来例を示す平断面図である。
【符号の説明】
1:電機子コア、2(2a〜2i):鉄心歯、3:スロ
ット、4:電機子コイル、5:ロータ、6:永久磁石、
7(7a〜7i)、7x,7y,7z:空間部

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内側に突出する複数の鉄心歯を備えたリ
    ング状の電機子コアと、隣り合う前記鉄心歯の間に形成
    されたスロットに装着された電機子コイルと、前記鉄心
    歯の内側に空隙を介して対向し、界磁を形成する永久磁
    石を設けたロータとを備えた永久磁石形電動機におい
    て、 前記複数の鉄心歯の内側表面から内部に入った位置で、
    かつ前記スロットのスロットピッチ角を複数分割した位
    置に空間部を設けてあることを特徴とする永久磁石形電
    動機。
  2. 【請求項2】 前記空間部は、前記スロットピッチ角を
    複数分割した位置にそれぞれ設けてある請求項1記載の
    永久磁石形電動機。
  3. 【請求項3】 前記空間部は、前記スロットピッチ角を
    複数分割したずれ角だけ、前記各鉄心歯毎に互いに円周
    方向にずれた位置にそれぞれ1個設けてある請求項1記
    載の永久磁石形電動機。
  4. 【請求項4】 前記電機子コアは、隣り合う前記鉄心歯
    の内側どうしが繋がっている内コアと、前記内コアの外
    側に嵌めたリング状の外コアとからなる請求項1から3
    までのいずれか1項に記載の永久磁石形電動機。
  5. 【請求項5】 前記空間部のうち、前記鉄心歯の側面に
    近い位置に設定された空間部は、他の位置にある空間部
    の形状より変形した形状にしてある請求項3または4記
    載の永久磁石形電動機。
  6. 【請求項6】 前記空間部は、外周方向が細くなるよう
    に紡錘形に形成され、かつ前記鉄心歯の内側表面の近傍
    から放射状に配置してある請求項1から5までのいずれ
    か1項に記載の永久磁石形電動機。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2014068495A (ja) * 2012-09-27 2014-04-17 Hitachi Automotive Systems Ltd 回転電機およびそれを用いた電動パワーステアリング装置
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CN111628581A (zh) * 2019-02-28 2020-09-04 罗伯特·博世有限公司 电机的定子

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