JPH1127879A - ブラシレスdcモータ - Google Patents

ブラシレスdcモータ

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Publication number
JPH1127879A
JPH1127879A JP17862797A JP17862797A JPH1127879A JP H1127879 A JPH1127879 A JP H1127879A JP 17862797 A JP17862797 A JP 17862797A JP 17862797 A JP17862797 A JP 17862797A JP H1127879 A JPH1127879 A JP H1127879A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
stator
motor
coil
rotor
brushless
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP17862797A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshiaki Murakami
俊明 村上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shibaura Mechatronics Corp
Original Assignee
Shibaura Engineering Works Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shibaura Engineering Works Co Ltd filed Critical Shibaura Engineering Works Co Ltd
Priority to JP17862797A priority Critical patent/JPH1127879A/ja
Publication of JPH1127879A publication Critical patent/JPH1127879A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Brushless Motors (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】ステータコアの磁束収束角を広げ、有効磁束を
高めるとともに、銅損を低減することでモータ効率を高
めることができるブラシレスDCモータを提供するこ
と。 【解決手段】ステータ50は、環状に形成されたステー
タコア51と、このステータコア51の内径側に軸心向
きに配置された支持部61及びこの支持部61に設けら
れた腕部62,63とからΨ字状に形成された複数の磁
極60と、各磁極60の支持部61に捲回された第1コ
イル81aと、隣接する上記磁極の腕部の間に捲回され
た第2コイル81bとを具備し、ロータ20はその周方
向に沿って永久磁石22を具備するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ブラシレスDCモ
ータに関し、特にモータ効率を高めることができるもの
に関する。
【0002】
【従来の技術】図2は従来のブラシレスDCモータに組
込まれたステータ10及びロータ20の一例を示す断面
図である。ステータ10は、環状に形成された金属材製
のステータコア11と、このステータコア11から周方
向に所定の間隔をあけ、半径方向内方に延びる複数の磁
極12と、この磁極12に捲回されたU相、V相、W相
の3相から形成されているコイル13を備えている。ま
た、磁極12は、突起部12aと、突起部12aの先端
部において周方向両側に突出し、ステータコア11の軸
心側に配置されるロータ20に対向する対向部12bと
から構成されている。
【0003】ロータ20は、ロータヨーク21と、この
ロータヨーク21の外周部に配置された永久磁石22と
を備えている。この永久磁石22の中心角θm′は電気
角で180°である。
【0004】図7は従来のブラシレスDCモータに組込
まれたステータ10及びロータ30の別の例を示す図で
ある。なお、ステータ10は上述した図2におけるステ
ータ10と同一構造のものである。
【0005】ロータ30は、ロータヨーク31と、この
ロータヨーク31の外周部に間欠的に配置された永久磁
石32とを備えている。この永久磁石32の中心角θm
は電気角で120°である。
【0006】図4の(a)は従来のブラシレスDCモー
タに組込まれたステータ40の要部を示す図である。ス
テータ40は、環状に形成された金属材製のステータコ
ア41と、このステータコア41から周方向に所定の間
隔をあけ、半径方向内方に延びる複数の磁極42とを備
えている。
【0007】このようなステータ40に対し、第1コイ
ル43は1つおきの磁極42毎に捲回され、第2コイル
44は前記第1コイル43が捲回された磁極42の間の
磁極42毎に捲回されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来のブラシ
レスDCモータでは、次のような問題があった。すなわ
ち、図7に示すようなステータ10では、磁束収束角θ
eが狭く、誘起電圧の波形はおよそ電気角で120°し
かない。したがって、永久磁石32の磁束を有効に活用
できなかった。
【0009】このため、誘起電圧の波形の電気角を12
0°にしようとすると、図2に示すように永久磁石中心
角θmを電気角で180°まで広げなければならない。
これによりロータ20の慣性が大きくなり、起動、停止
時間が長くなり、応答性、制御性が低下する。また、制
御性を向上させようとすると大きなトルクが必要とな
り、モータが大形化するという問題があった。
【0010】一方、図4の(a)に示すようなステータ
40にあっては、磁極の範囲を広げようとすると、複数
の磁極に亘ってコイルを捲回する必要がある。このた
め、第1コイル43及び第2コイル44の平均長が長く
なることに伴って、銅損が大きくなり、モータ効率が低
下する虞があった。
【0011】そこで本発明は、ステータコアの磁束収束
角を広げ、有効磁束を高めるとともに、銅損を低減する
ことでモータ効率を高めることができるブラシレスDC
モータを提供することを目的としている。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するために、請求項1に記載された発明は、環状に
形成されたステータと、このステータ内に同軸的に配置
されたロータとを備えたブラシレスDCモータにおい
て、上記ステータは、環状に形成されたステータコア
と、このステータコアの内径側に軸心向きに配置された
支持部及びこの支持部に設けられた腕部とからΨ字状に
形成された複数の磁極と、各磁極の支持部に捲回された
第1コイルと、隣接する上記磁極の腕部の間に捲回され
た第2コイルとを具備し、上記ロータはその周方向に沿
って永久磁石を具備するようにした。
【0013】請求項2に記載された発明は、請求項1に
記載された発明において、上記ロータの上記永久磁石は
周方向に間欠的に配置されている。上記手段を講じた結
果、次のような作用が生じる。すなわち、請求項1に記
載された発明では、ステータコアの内径側に軸心向きに
配置された支持部及びこの支持部に設けられた腕部とか
らΨ字状に形成された複数の磁極と、各磁極の支持部に
捲回された第1コイルと、隣接する磁極の腕部の間に捲
回された第2コイルとを具備するようにしたので、磁束
収束角度を広くすることができる。このため、永久磁石
の磁束を有効に利用することができ、大型化することな
く高出力を得ることができる。また、複数の磁極に亘っ
て第1コイルや第2コイルを捲回する必要がないので、
コイルの平均長を短くすることができ、銅損を低減し、
高効率のモータとすることができる。
【0014】請求項2に記載された発明では、ロータの
永久磁石は周方向に間欠的に配置されているので、ロー
タの重量を軽減することができ、制御性を高めることが
できる。
【0015】
【発明の実施の形態】図1は本発明の一実施の形態に係
るブラシレスDCモータに組込まれたステータ50及び
ロータ20を示す正面図である。なお、図1において上
述した図2と同一機能部分には同一符号を付し、その詳
細な説明は省略する。
【0016】ステータ50は、環状に形成されたステー
タコア51と、このステータコア51の内径側に設けら
れた3つの磁極60と、これら磁極60相互間に配置さ
れた副磁極70と、磁極60に後述するように捲回され
たコイル80とを備えている。
【0017】磁極60は、軸心向きに配置された支持部
61と、この支持部61にその基端部62a,63aが
設けられるとともに周方向に延び、かつ、フック状に折
り曲げられて形成された腕部62,63とを備えてい
る。支持部61の先端部61a及び腕部62,63の先
端部62b,63bはロータ20の永久磁石22に対向
するように形成されており、その範囲、すなわち磁束収
束角θe′は電気角で180°となる。
【0018】コイル80は、U相81、V相82、W相
83の3相から形成されている。U相81は、磁極60
の支持部に捲回された第1コイル81aと、隣接する磁
極60の腕部62,63の間に捲回された第2コイル8
1bとを備えている。同様にV相82は、磁極60の支
持部に捲回された第1コイル82aと、隣接する磁極6
0の腕部62,63の間に捲回された第2コイル82b
とを備えている。同様にW相81は、磁極60の支持部
に捲回された第1コイル83aと、隣接する磁極60の
腕部62,63の間に捲回された第2コイル83bとを
備えている。
【0019】このように構成されたステータ50を備え
たブラシレスDCモータは、次のように作用する。な
お、図3は本第1の実施の形態と図2に示す従来の場合
とを比較するグラフである。
【0020】図3の(a)は総磁束量(総磁束量の変
化)の波形を示しており、図3の(b)〜(d)はU相
81、V相82、W相83のそれぞれの端子に発生する
起電力又は誘起電圧、図3の(e)はU相81、V相8
2端子間の誘起電圧を示している。
【0021】また、図3の(f)〜(j)は比較のため
に従来のステータ10について示したものである。すな
わち、図3の(f)は磁極12における誘起電圧の波形
を示しており、図3の(g)〜(i)はU相、V相、W
相のそれぞれの端子に発生する起電力、図3の(j)は
U相、V相端子間の誘起電圧を示している。
【0022】図3からも明らかなように、ステータ50
の磁束収束角θe′が電気角で180°となり、永久磁
石22の磁束を有効に利用することができるため、起電
力が増加する。このため、同じロータ20を用いた場合
でも起電力を大きくでき、出力の大きいブラシレスDC
モータを得ることができる。
【0023】一方、図4の(b)に示すように第1コイ
ル81aについては1つの磁極60の支持部61の周囲
にのみ捲回し、第2コイル81bについては隣接する腕
部62,63の周囲にのみ捲回すればよいので、捲回す
る範囲が図4の(a)に示すような場合よりも平均長を
短くすることができる。このため、銅損を減少させるこ
とができる。このため、モータ効率を高めることが可能
となる。
【0024】また、磁極60間には副磁極70が配置さ
れているので、磁束密度の急激な変化が生じず、円滑な
回転を行わせることができる。上述したように本第1の
実施の形態に係るブラシレスDCモータでは、磁束収束
角を広げることで、大型化することなく出力を増加させ
ることができるとともに、銅損を減少させてモータ効率
を高めることが可能となった。
【0025】図5は上述したコイル80の捲回状態を示
す図である。コイル80は、図5の(a)に示すように
第1コイル81a及び第2コイル81bのピッチP1,
P2は均一になるように設けてもよい。また、図5の
(b)に示すようにそれぞれのピッチP1′,P2′が
第1コイル81a及び第2コイル81bの捲回中心側が
密となるように設けてもよい。なお、図5の(b)に示
した方が、図5の(a)に示した方に比べてコイル80
の平均長が短くなる。このため、さらに銅損を低減でき
る。
【0026】図6は本発明の第2の実施の形態に係るブ
ラシレスDCモータに組込まれたステータ50及びロー
タ30を示す正面図である。なお、図1及び図7におい
て上述した図2と同一機能部分には同一符号を付し、そ
の詳細な説明は省略する。
【0027】本第2の実施の形態に係るブラシレスDC
モータが上述した第1の実施の形態に係るブラシレスD
Cモータと異なる点は、永久磁石が間欠的に設けられて
いる点にある。
【0028】このように構成されたステータ50及びロ
ータ30を備えたブラシレスDCモータは、次のように
作用する。なお、図8は本第2の実施の形態と図7に示
す従来の場合とを比較するグラフである。
【0029】図8の(a)は総磁束量(総磁束量の変
化)の波形を示しており、図8の(b)〜(d)はU相
81、V相82、W相83のそれぞれの端子に発生する
起電力又は誘起電圧、図8の(e)はU相81、V相8
2端子間の誘起電圧を示している。
【0030】また、図8の(f)〜(j)は比較のため
に従来のステータ10について示したものである。すな
わち、図8の(f)は磁極12における総磁束量(総磁
束量の変化)の波形を示しており、図8の(g)〜
(i)はU相、V相、W相のそれぞれの端子に発生する
起電力、図8の(j)はU相、V相端子間の誘起電圧を
示している。
【0031】図8からも明らかなように、ステータ50
の磁束収束角θe′が電気角で180°となり、永久磁
石32の磁束を有効に利用することができるため、起電
力が増加する。このため、同じロータ30を用いた場合
でも起電力を大きくでき、出力の大きいブラシレスDC
モータを得ることができる。
【0032】一方、図2に示すようなステータ10とロ
ータ20との組合せと比較した場合には、図3の(f)
〜(j)に示すように起電力はほぼ等しくなる。しかし
ながら、ロータ30の永久磁石32は間欠的に設けられ
ているため、例えば、永久磁石22に比べてその重量を
約2/3とすることができる。このため、ロータ20に
比べて慣性が小さくなる。したがって、起動、停止時間
が短くなり、応答性、制御性が向上する。また、より小
さなトルクで制御性を向上させることができるので、モ
ータを大形化させる必要がない。
【0033】上述したように本第2の実施の形態に係る
ブラシレスDCモータでは、磁束収束角を広げること
で、大型化することなく出力を増加させることができ
る。また、出力を一定とした場合には永久磁石の量を減
らすことができるので、ロータの慣性を低減でき、制御
性を向上させることが可能となる。さらに、材料コスト
の低減にも寄与できる。
【0034】図9は本発明の第3の実施の形態に係るブ
ラシレスDCモータに組込まれたステータ100を示す
図である。このステータ100は、ステータコア101
と、6つの磁極102とを備えている。このような場合
でも、磁束収束角を広げることにより、起動力を増加さ
せることができる。したがって、同じロータを用いた場
合には、大型化することなく高出力を得ることができ
る。また、出力を一定とした場合には、永久磁石を間欠
的に配置したものを用いることができるので、ロータの
慣性を低減できる。なお、本発明は上述した各実施の形
態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しな
い範囲で種々変形実施可能であるのは勿論である。
【0035】
【発明の効果】請求項1に記載された発明によれば、ス
テータコアの内径側に軸心向きに配置された支持部及び
この支持部に設けられた腕部とからΨ字状に形成された
複数の磁極と、各磁極の支持部に捲回された第1コイル
と、隣接する磁極の腕部の間に捲回された第2コイルと
を具備するようにしたので、磁束収束角度を広くするこ
とができる。このため、永久磁石の磁束を有効に利用す
ることができ、大型化することなく高出力を得ることが
できる。また、複数の磁極に亘って第1コイルや第2コ
イルを捲回する必要がないので、コイルの平均長を短く
することができ、銅損を低減し、高効率のモータとする
ことができる。
【0036】請求項2に記載された発明によれば、ロー
タの永久磁石は周方向に間欠的に配置されているので、
ロータの重量を軽減することができ、制御性を高めるこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係るブラシレスD
Cモータに組込まれたステータ及びロータを示す断面
図。
【図2】従来のブラシレスDCモータに組込まれたステ
ータ及びロータの一例を示す断面図。
【図3】第1の実施の形態に係るブラシレスDCモータ
と従来のブラシレスDCモータにおける性能を比較する
図。
【図4】従来のブラシレスDCモータと第1の実施の形
態に係るブラシレスDCモータにおけるコイルの平均長
を示す図。
【図5】同ブラシレスDCモータに組込まれたスロット
へのコイルの捲回状態を示す図。
【図6】本発明の第2の実施の形態に係るブラシレスD
Cモータに組込まれたステータ及びロータを示す断面
図。
【図7】従来のブラシレスDCモータに組込まれたステ
ータ及びロータの別の例を示す断面図。
【図8】第2の実施の形態に係るブラシレスDCモータ
と従来のブラシレスDCモータにおける性能を比較する
図。
【図9】第3の実施の形態に係るブラシレスDCモータ
に組込まれたステータを示す断面図。
【符号の説明】
20,30…ロータ 50,100…ステータ 51,101…ステータコア 60…磁極 61…支持部 62,63…腕部 70…副磁極 80…コイル

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】環状に形成されたステータと、このステー
    タ内に同軸的に配置されたロータとを備えたブラシレス
    DCモータにおいて、 上記ステータは、環状に形成されたステータコアと、 このステータコアの内径側に軸心向きに配置された支持
    部及びこの支持部に設けられた腕部とからΨ字状に形成
    された複数の磁極と、 各磁極の支持部に捲回された第1コイルと、 隣接する上記磁極の腕部間に捲回された第2コイルとを
    具備し、 上記ロータはその周方向に沿って永久磁石を具備してい
    ることを特徴とするブラシレスDCモータ。
  2. 【請求項2】上記ロータの上記永久磁石は周方向に間欠
    的に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の
    ブラシレスDCモータ。
JP17862797A 1997-07-03 1997-07-03 ブラシレスdcモータ Pending JPH1127879A (ja)

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JP17862797A JPH1127879A (ja) 1997-07-03 1997-07-03 ブラシレスdcモータ

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JP17862797A JPH1127879A (ja) 1997-07-03 1997-07-03 ブラシレスdcモータ

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6853106B2 (en) 2000-06-02 2005-02-08 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Brushless motor
WO2005005898A3 (en) * 2003-06-27 2005-06-09 Gen Electric Methods and apparatus for refrigerator compartment
US7482724B2 (en) 2004-02-05 2009-01-27 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Ipm electric rotating machine
US7635039B2 (en) 2004-01-13 2009-12-22 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Series hybrid electric vehicle
WO2022070445A1 (ja) * 2020-09-29 2022-04-07 日本電産株式会社 電動機

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