JPS6122745A

JPS6122745A - 電動機

Info

Publication number: JPS6122745A
Application number: JP59144902A
Authority: JP
Inventors: Makoto Goto; 誠後藤
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1984-07-11
Filing date: 1984-07-11
Publication date: 1986-01-31
Anticipated expiration: 2009-10-26
Also published as: JPH0685629B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、界磁部の磁極数よりも多い巻線用溝を有する
電機子鉄心を具備する電動機に関するものである。

従来例の構成とその問題点電機子鉄心に巻線用溝を設けて多相の巻線を収納するよ
うにした電動機は、巻線用溝の間に形成される歯に界磁
部の磁束を収束させることができるために、その出力が
太きいという利点がある。

そのため、産業用ロボットやＮＧ機器の駆動動力源とし
て広く使用されている。しかしながら、このような電動
機では、界磁部の磁極と電機子鉄心の巻線用溝の相互作
用によりコギングトルクが発生する。以下、これについ
て図面を参照して説明する。

第１図は従来の電動機の構造を表わす要部構成図である
。回転軸１に取りつけられた強磁性体のロータ２の外周
に、円環状のマグネット３が取りつｉられている。マグ
ネット３には４極の磁極が等角度間隔に着磁されており
、界磁部を形成している。界磁部のマグネット３と所定
の間隔を離して電機子鉄心４が配置されている。マグネ
ット３と電機子鉄心４は、いずれか一方が他方に対して
回転自在に支承されている（本例では、電機子鉄心４に
対してマグネット３が回転するようになされている）。

電機子鉄心４には、等角度間隔に１２個の巻線用溝５が
設けられており、各巻線用溝の間には１２個の歯６が形
成され、３相の巻線Ａ１〜Ａ４．Ｂｌ〜Ｂ４．Ｃ１〜Ｃ
４が巻装されてい、る。

巻線Ａｌ、Ａ２．Ａ３．Ａ４は３個の歯を取り囲むよう
に巻かれており、巻線Ａ１が収納された両方の巻線用溝
にはそれぞれ巻線Ａ２とＡ４の一端が収納されている。

同様に、巻線Ａ２が収納された両方の巻線用溝にはそれ
ぞれ巻線Ａ１とＡ３の一端が収納され、巻線Ａ３が収納
された両方の巻線用溝にはそれぞれ巻線Ａ２とＡ４の一
端が収納され、巻線Ａ４が収納された両方の巻線用溝に
はぞれぞれ巻線Ａ１とＡ３の一端が収納されている。

他の相の巻線Ｂ１〜Ｂ４．Ｃ１〜Ｃ４についても同様で
ある。以下、Ａ］−〜Ａ４をまとめてＡ相の巻線群とし
、Ｂ１〜Ｂ４　をＢ相の巻線群とし、Ｃ１〜Ｃ４をＣ相
の巻線群とする。界磁部のマグネット３の発生磁束は電
機子鉄心４の各歯６に流入または流出し、Ａ、Ｂ、Ｃ相
の巻線群に鎖交している。Ａ、Ｂ’、Ｃ相の巻線群の間
には、電気的に１２０度の位相差がある。ここで、電気
角の１８０度は界磁部の１磁極ピツチ３６０’　／Ｐ（
Ｐは界磁部の磁極数）に相当する（本例では、Ｐ＝４で
あるから機械角９０度が１磁極ピツチであり、電気角１
８０度に相当する）。

第２図に駆動回路の構成図を示す。第１図の巻線Ａ１〜
Ａ４は、各巻回方向を考慮して直列に接続されＡ相の巻
線群を形成している。同様に、巻線Ｂ１〜Ｂ４は各巻回
方向を考慮して直列に接続されＢ相の巻線群を形成し、
巻線Ｃ１〜Ｃ４は各巻回方向を考慮して直列に接続され
Ｃ相の巻線群を形成している。３相の巻線群は星形結線
され。

その端子を駆動部１１に接続されている。位置検出部１
２はマグネット３の回転位置を検出し、マグネット３の
回転に伴って変化する３相の正弦波状の信号Ｐａ、Ｐｂ
、Ｐｃを出力する。駆動部１１には、指令信号Ｆと位置
検出部１２の３相信号Ｐａ、　Ｐｂ。

Ｐｃが入力され、その両者の積に比例した３相の正弦波
状の電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃを出力する。その結果、Ａ、
Ｂ、Ｃ相の巻線群への電流　Ｉａ、　Ｉｂ。

Ｉｃとマグネット３の磁束との相互作用によって所定方
向への回転力を発生する。

次に、この従来例のコギングトルクについて第３図を参
照して説明する。第３図は、第１図の一マグネット３と
電機子鉄心４をＸ−Ｘ線とＹ−Ｙ線について平面展開し
た図である（巻線を省略し、巻線用溝をａ　−Ｑで示し
た）。コギングトルクは界磁部と電機子鉄心の間の磁場
に蓄えられた磁気エネルギーが両者の相対的な回転に応
じて変化することによって生しるものである。特に、界
磁部の磁極と電機子鉄心の溝の両者に関係して発生し、
第１図のごとく界磁部のマグネット３と電機子鉄心４の
両方に磁気的な周期性がある場合には、その両者に共通
して存在する成分（整合成分）のコギングトルクが生じ
る。第４図にマグネット３の発生する磁束密度の分布特
性を全周（３６０度）について示す。磁気エネルギーは
磁束密度の２乗に関係する量であるから、第４図に示す
ごとき特性の界磁部のマグネット３が有する磁気的な周
期・波形の基本的な調波成分は第４次調波成分となる。

ここで、１回転１回の正弦波成分を第１次調波成分とす
る。すなわち、マグネット３は第４吹成分を基本として
、第８次、第１２次、・・・・などの高調波成分を含ん
でいることになる。

一方、電機子鉄心４の磁気的不均一性（パーミアンスに
関係する量）は巻線用溝ａ　−Ｑによって生じる。電機
子鉄心４の巻線用溝ａ　−Ｑは等角度間隔（３０度）に
配置されているので、電機子鉄心４の磁気的不均一性の
基本的な調波成分は第１２吹成分となる。従って、これ
を基本として第２４次、第３６次、・・・・などの高調
波成分を含んでいる。コギングトルクは、電機子鉄心４
の有する磁気的不均一性の成分とマグネット３の有する
周期・波形の調波成分が整合（一致）するときに発生す
るから、本従来例のコギングトルクは第１２次、第２４
次、・・などの調波成分が生じる。コギングトルクの第
１２吹成分は、１２個の巻線用溝によって生じる電機子
鉄心４の磁気的不均一性の基本成分に直接に関係してい
る。一般に、電機子鉄心４の基本成分はその他の高調波
成分に較べてかなり大きい。その結果、この従来の電動
機では非常に大きなコギングトルクが発生していた。

本出願人は、このようなコギングトルクを低減する一方
法を特願昭５３−１４５４８９号に提案している。特願
昭５３−１４５４８９号では、電機子鉄心の歯の部分に
補助溝を設けることにより、コギングトルクの基本的な
調波成分を高くしてコギングトルクを低減している。し
かしながら、このような方法によりコギングトルクを十
分に低減するためには、コギングトルクの基本次数をか
なり高次にする必要があり、多くの補助溝を電機子鉄心
に設けなければならず、実用的でない。また、補助溝を
多く設けた場合でも、コギングトルクの基本成分が電機
子鉄心の基本成分と一致するためにコギングトルクを十
分に低減できなかった。

発明の目的本発明は、このような点を考慮し、界磁部の磁極数より
も電機子鉄心の巻線用溝の数が多いような電動機におけ
るコギングトルクを大幅に低減したものである。

発明の構成本発明では、Ｐ極（Ｐは４以上の整数）の界磁磁極を円
周−ヒに等角度間隔もしくは略等角度間隔に有する界磁
部と、Ｋ相（Ｋは２以上の整数）の巻線が巻装されたＴ
個（１′はＰより大きい整数）の巻線用溝および巻線用
溝の間に形成される歯を有する電機子鉄心とを具備し、
前記界磁部と電機子鉄心のうちでいずれか一方が他方に
対して回転自在となされた電動機であって、前記電機子
鉄心は、実効ピッチがＤ＝３６０°／Ｔより大きいＬ個
（Ｌは整数）の長歯と、実効ピッチがＤより小さいＭ個
（Ｍは整数）の短歯を有し、前記長歯と短歯の個数をＬ
≧２Ｍ≧２となすことにより、上記の目的を達成したものである。

さらに、本発明では、Ｐ極（Ｐは４以上の整数）の界磁
磁極を円周上に等角度間隔もしくは略等角度間隔に有す
る界磁部と、３相巻線が巻装された３Ｐ個の巻線用溝お
よび巻線用溝の間に形成される歯を有する電機子鉄心と
を具備し、前記界磁部と電機子鉄心のうちでいずれか一
方が他方に対して回転自在となされた電動機であって、
前記電機子鉄心は、実効ピッチがＤ＝１２０’　／Ｐに
等しい、もしくは略等しいＮ個（Ｎは整数）の等歯と、
実効ピッチがＤより大きいＬ個（Ｌは整数）の長歯と、
実効ピッチがＤより小さいＭ個（Ｍは整数）の短歯を有
し、前記長歯と短歯の個数をＬ十Ｍ＋Ｎ＝３ＰＬ≧２Ｍ≧２となし、さらに、前記長歯と等歯のみが部分的に集中し
ている長ピッチブロックおよび前記殆歯と等歯のみが部
分的に集中している短ピッチブロックを同数個有し、前
記長ピッチブロックと短ピッチブロックは交互に円周上
に配置され、少なくとも１個の前記長ピッチブロック内
に少なくとも２個の前記長歯を含み、かつ、少なくとも
１個の前記短ピッチブロック内に少なくとも２個の前記
短歯を含み、隣接する一対の前記長ピッチブロックと前
記短ピッチブロックのなす角度が（３６０°／Ｐ）・Ｑ
となるときに、前記長ピッチブロック内の前記長歯の実
効ピッチをＤ・（１＋Ｇ／Ｑ）（Ｇは１以上でＱ／２以
下の整数）に等しくもしくは略等しくなし、前記短ピッ
チブロック内の前記短歯の実効ピッチをＤ・（１−Ｈ／
Ｑ）（Ｈは１以上でＱ／２以下の整数）に等しくもしく
は略等しくなすことにより、上記の目的を達成したもの
である。

実施例の説明第５図に本発明の一実施例を表わす要部平面展開図を示
す。第５図において、ロータ２に取りつけられたマグネ
ット３は等角度間隔に４極の磁極を有し、電機子鉄心４
の１２個の巻線用溝ａ−Ωおよび１２個の歯に所定間隔
あけて対向している。電機子鉄心４の１２個の巻線用溝
ａ　−Ｑには、第１図のＡ、Ｂ、Ｃ相の巻線群と同様に
３相の巻線群が巻装されている（図示を省略する）。す
なわち、巻線用溝ａからｄに渡って巻線Ａ１が巻装され
、巻線用溝ｄからｇに渡って巻線Ａ２が巻装され、巻線
用溝ｇからｊに渡って巻線Ａ３が巻装され、巻線用溝ｊ
からａに渡って巻線Ａ４が巻装され、巻線Ａ１〜Ａ４が
その巻回方向を考慮して直列に接続されて第Ａ相の巻線
群を形成している。同様に、巻線用溝Ｃからｆに渡って
巻線Ｂ１が巻装され、巻線用溝ｆからｉに渡って巻線Ｂ
２が巻装され、巻線用溝ｉからＱに渡って巻線Ｂ３が巻
装され、巻線用溝ＱからＣに渡って巻線Ｂ４が巻装され
、巻線Ｂ１〜Ｂ４がその巻回方向を考慮して直列に接続
されて第３相の巻線群を形成している。さらに、巻線用
溝ｅからｈに渡って巻線Ｃ１が巻装され、巻線用溝りか
らｋに渡って巻線Ｃ２が巻装され、巻線用溝ｋからｂに
渡って巻線Ｃ３が巻装され、巻線用溝すからｅに渡って
巻線Ｃ４が巻装され、巻線Ｃ１〜Ｃ４がその巻回方向を
考慮して直列に接続されて第Ｃ相の巻線群を形成してい
る。

本実施例の駆動回路は、第２図の構成と同様であり、説
明を省略する。

第５図の実施例においては、電機子鉄心４の巻線用溝ａ
　”−Ｑの配置を不等角度間隔となし、巻線用溝の間に
形成される歯の実効ピッチを不均一にしている。ここに
、歯の実効ピッチとは歯の両端の巻線用溝の中心のなす
角度である。巻線用溝の個数をＴ＝３・Ｐ＝１２（Ｐは
磁界部の磁極数でありＰ＝４）とするとき、等角度間隔
に配置すると各歯の実効ピッチはＤ＝３６０°／Ｔ（本
例ではＤ＝１２０°／Ｐ＝３０°）となるので、歯の実
効ピッチがＤに等しいもしくは略等しい歯を等歯と呼び
、Ｄより大きい歯を長歯と呼び、Ｄより小さい歯を短歯
と呼ぶことにする。歯ａ−ｂ　（両端の巻線用溝によっ
て歯を表わす）は等歯、歯ｂ−ｃは等歯、歯ｃ−ｄは長
歯、歯ｄ　−ｅは等歯、歯ｅ−ｆは長　−歯、歯ｆ−ｇ
は長歯、歯ｇ−ｂは等歯、歯ｈ−ｉは等歯、歯ｉ−ｊ　
は短歯、歯ｊ−には等歯、歯に一’Ｑは短歯、歯Ｑ−ａ
は短歯である。すなわち、等歯の個数はＮ＝６、長歯の
個数はＬ＝３、短歯の個数はＭ＝３である。長歯ｃ−ｄ
、ｅ−ｆ。

ｆ−ｇ　の実効ピッチは、Ｄ・（１＋１／Ｐ）＝５・Ｄ
／４に等しくもしくは略等しくなされている。

短歯ｉ−ｊ、に−Ｑ、Ｑ−ａの実効ピッチは、Ｄ・（１
−１／Ｐ）＝３・Ｄ／４に等しくもしくは略等しくなさ
れている。巻線用溝ａからｇの間（ａ、ｂ。

ｃｒ　ｄ＋　ｅｒ　ｆ＋　ｇ）は長歯と等歯のみが部分
的に集中しており、長歯を３個含む長ピッチブロックを
形成している（短歯゛を含まない）。同様に、巻線用溝
ｇからａの間（ｇｒ　ｈ＋　１−＋　Ｊ＋　ｋ＋　Ｑ＋
Ｇ）は短歯と等歯のみが部分的に集中しており、短歯を
３個含む短ピッチブロックを形成している（長歯を含ま
ない）。長ピッチブロックと短ピッチブロックの境界の
とりがたにはかなりの任意性がある。しかし、長ピッチ
ブロック内には短歯を含まず、廠ピッチブロック内には
長歯を含まなし）ので、長ピッチブロックと短ピッチブ
ロックは明確に区別できる。また、長ピッチブロック内
の歯の個数と短ピッチブロック内の歯の個数を等しくす
るならば、長ピッチブロックのなす角度は短ピッチブロ
ックのなす角度よりも大きくなる。第５図の長ピッチブ
ロックａ　　ｇは３・Ｄ＋１５・Ｄ／４＝２７・Ｄ　／
　４．　＝　２０２．５°であり、短ピッチブロックｇ
−ａは３−　Ｄ　＋　９−Ｄ／４＝２１　・Ｄ／４　＝
１５７．５゜である。

次に、本実施例のコギング１〜ルクについて説明する。

すでに説明したように、コギングトルクは電機子鉄心の
巻線用溝による磁気的不均一性の調波成分と界磁部の磁
極による磁気的な周期・波形の調波成分が整合したとき
に生じる。界磁部のマグネット３の磁気的な周期・波形
は、マグネット３の１磁極ピツチ３６０°／Ｐを周期と
する周期関数となっている。従って、マグネット３の１
磁極ピツチを基本周期として、電機子鉄心４の磁気的不
均一性（巻線用溝の配置によって生じる磁気的な変動分
）を考えればよく、一般にその変動量を小さくするなら
ばコギングトルクは小さくなる。マグネット３の１磁極
ピツチを基本周期として電機子鉄心４の巻線用溝ａ　”
　Ｑをみたときの位相関係を第６図に示す。Ａ相の巻線
群を収納された巻線用溝ａｙｄ＋ｇ＋Ｊは１磁極ピツチ
の１／Ｔ（Ｔ＝１２）の最小位相差で位相ずれを設けら
れ（巻線用溝ａ＋　ｄ＋　ｇｙ　Ｊの位相は４個以上に
異なる）、その変動範囲は１磁極ピツチの３／１２＝１
／４　（１磁極ピツチの１／３以下）になされている。

同様に、Ｂ相の巻線群を収納された巻線用溝ａ、ｆ、ｉ
。

Ｑは１磁極ピツチの１／Ｔの最小位相差で位相ずれを設
けられ、その変動範囲は１磁極ピツチの１／４になされ
ている。さらに、Ｃ相の巻線群を収納された巻線用溝す
、ｅ、ｈ、には１磁極ピツチの１／Ｔの最小位相差で位
相ずれを設けられ、その変動範囲は１磁極ピツチの１／
４になされている。また、Ａ相の巻線用溝群（ａ　Ｈｄ
　Ｈｇ　ｌ　Ｊ　）とＢ相の巻線用溝群（Ｃ＋　ｆ　＋
　’Ｊ　ｒ　Ｑ）とＣ相の巻線用溝群（ｂ、ｅ、ｈ、ｋ
）の間にはそれぞれ１磁極ピツチの１／３の位相差があ
る。第７図に巻線用溝ａ　−Ｑによる電機子鉄心４の磁
気的変動分の波形を示す。巻線用溝の開口部に応じて、
各巻線用溝による磁気的な変動分はなだらかに変化する
。

巻線用溝ａ−αは１／Ｔずつ位相が異なっているために
、合成の磁気的な変動分（交流分）はかなり小さくなっ
ている。第８図に、第１図の従来の電動機の磁気的な変
動分を示す。巻線用溝ａ、ｄ１ｇ＋Ｊは同位相となり、
巻線用溝ｃ、ｆ、ｈ、Ｑは同位相となり、巻線用溝す、
ｅ、ｈ、には同位相になるので、第１図の従来の電動機
の合成の磁気的な変動分は非常に大きくなっている。第
７図と第８図を比較すると、本実施例の電動機の磁気的
な変動分が大幅に小さくなっていることがわかる。その
結果、本実施例のコギングトルクは大幅に低減されてい
る。

さらに、本実施例の各巻線Ａｌ、Ａ２．Ａ３゜Ａ４．Ｂ
ｌ、Ｂ２．Ｂ３．Ｂ４．ＣＩ−Ｃ２，Ｃ３゜Ｃ４の実効
ピッチは（１磁極ピツチの７／６）＝２１０度（電気角
）以下少ら（１磁極ピツチの５／６）＝１５０度（電気
角）以上になされている。ここに、巻線の実効ピッチは
その巻線が収納された巻線用溝の中心のなす角度である
。例えば、Ａ相の巻線群についてみれば、Ａ１に対する
巻線用溝ａ−ｄ間の角度は１９５°（２個の等歯と１個
の長歯分）、Ａ２に対する巻線用溝ｄ−ｇ　間の角度は
２１０°（１個の等歯と２個の長歯分）、Ａ３　に対す
る巻線用溝ｇ−ｊ間の角度は１６５°（２個の等歯と１
個の短歯分）、Ａ４に対する巻線用溝ｊ　−ａ　　間の
角度は１５０°（１個の等歯と２個の短歯分）である。

他のＢ相、Ｃ相の巻線群についても同様に２１０度から
１５０度以上である。このように、各相の巻線が収納さ
れた巻線用溝の変動範囲を小さくして（１磁極ピツチの
１／３以下）、巻線の実効ピッチの、変動範囲を小さく
するならば（２１０度以下がら１５０度以上）、巻線作
業が容易となり、自動化も可能となる。

また、本実施例では、長歯の実効ピッチＤ・（１＋１／
Ｐ）＝５・Ｄ／４は等歯の実効ピッチＤに非常にちかく
、かつ、短歯の実効ピッチＤ・（１−１／Ｐ）＝３・Ｄ
／４も等歯の実効ピッチＤに非常にちがい。従って、電
機子鉄心に長歯や短歯を容易に形成できるという利点も
ある。

第９図（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｃ）　、　（ｄ）に
本発明の他の実施例を示す。第９図（ａ）は、第５図の
構成において、巻線用溝の配置（歯の配置）を変えたも
のであり、歯ａ−ｂ、　ｂ−ｃ、　ｃ−ｄを長歯とし、
歯ｆ　　ｇ＋ｈ−ｉ、ｊ−ｋを短歯とし、他の歯を等歯
としたものである。等歯や長歯や短歯の実効ピッチは前
述の第５図の実施例と同様である。

第９図（ｂ）は、第５図の構成において、巻線用溝の配
置（歯の配置）を変えたものであり、歯ｂ−ｃ。

ｄ−ｅ、ｆ−ｇ　　を長歯とし、歯Ｉ　Ｊ＋ＪＩＣ＋に
−Ｑを短歯とし、他の歯を等歯としたものである。等歯
や長歯や短歯の実効ピッチは前述の第５図の実施例と同
様である。

第９図（ｃ）は、第５図の構成において、巻線用溝の配
置（歯の配置）を変えたものであり、歯ｃ−ｄ。

ｆ−ｇの２個を長歯とし、ｆｉｉｉ−ｊ、ＩＩＩ−ａの
２個を短歯とし、他の歯を等歯としたものである。

長歯ｃ　−ｄの実効ピッチはＤ　−（１＋２／Ｐ）＝６
−Ｄ／４（等歯の実効ピッチＤの６７４）であり、長歯
ｆ−ｇの実効ピッチはＤ・（１＋１／Ｐ）＝５・Ｄ／４
゛であり、短歯ｉ−ｊの実効ピッチはＤ・（１−２／Ｐ
）＝２・Ｄ／４であり、短歯Ｑ、　−ａの実効ピッチは
Ｄ・（１−１／Ｐ）＝３・Ｄ／４である。このように、
２個の長歯を含む長ピッチブロックと２個の短歯を含む
短ピッチブロックを配置することによっても、コギント
ルクを低減することができる。

第９図（ｄ）は、第５図の構成において、巻線用溝の配
置（歯の配置）を変えたものであり、歯ｃ−ｄ。

ｄ−ｅ　　の２個を長歯とし、歯　ｇ−ｈ＋１−９］＋
Ｑ−ａの３個を短歯とし、他の歯を等歯としたものであ
る。長歯ｃ　−ｄの実効ピッチはＤ・（１＋２／Ｐ）＝
６・Ｄ／４（等歯の実効ピッチＤの６７４）であり、長
歯ｆ−ｇの実効ピッチはＤ・（１＋１／Ｐ）＝５・Ｄ／
４であり、短歯ｇ　　）ｌ＋Ｉ　　Ｊ＋（１−ａの実効
ピッチはＤ−（１−１／Ｐ）＝３−Ｄ／４である。この
ように、２個の長歯を含む長ピッチブロックと３個の短
歯を含む短ピッチブロックを配置することによっても、
コギングトルクを低減することができる。

前述の各実施例においては、界磁部のマグネット３の磁
極数をＰ＝４としたが、本発明はそのような場合に限ら
れるのではない。

第１０図に本発明の他の実施例を表わす要部平面展開図
を示す。第１０図において、ロータ２に取りつけられた
マグネット３は等角度間隔に６極の磁極を有し、電機子
鉄心４の１８個の巻線用溝ａ　”−ｒおよび１８個の歯
に所定間隙あけて対狗している。

電機子鉄心４の１８個の巻線用溝には、Ａ、Ｂ、Ｃ相の
巻線群からなる３相の巻線群が巻装されている（図示を
省略する）。すなわち、巻線用溝ａから（Ｊに渡って巻
線Ａ１が巻装され、巻線用溝ｄからｇに渡って巻線Ａ２
が巻装され、巻線用溝ｇから、ｊに渡って巻線Ａ３が巻
装され、巻線用溝ｊからｍに渡って巻線Ａ４が巻装され
、巻線用溝ｍからｐに渡って巻線Ａ５が巻装され、巻線
用溝Ｐからａに渡って巻線へ６が巻装され、巻線Ａ１−
八６がその巻回方向を考慮して直列に接続されて第Ａ相
の巻線群を形成している。同様に、巻線用溝Ｃからｆに
渡って巻線Ｂ１が巻装され、巻線用溝ｆからｉに渡って
巻線Ｂ２が巻装され、巻線用溝ｉか゛らＱに渡って巻線
Ｂ３が巻装され、巻線用溝Ωから０に渡って巻線Ｂ４が
巻装され、巻線用溝０からｒに渡って巻線Ｂ５が巻装さ
れ、巻線用溝ｒからＣに渡って巻線Ｂ６が巻装され、巻
線Ｂ１〜Ｂ６がその巻回方向を考慮して直列に接続され
て第Ｂ相の巻線群を形成している。さらに、巻線用溝ｅ
からｈに渡って巻線Ｃ１が巻装され、巻線用溝りからｋ
に渡って巻線Ｃ２が巻装され、巻線用溝ｋからｎに渡っ
て巻線Ｃ３が巻装され、巻線用溝ｎからｑに渡って巻線
Ｃ４が巻装され、巻線用溝ｑからｂに渡って巻線Ｃ５が
巻装され、巻線用溝すからｅに渡って巻線Ｃ６が巻装さ
れ、巻線Ｃ１〜Ｃ６がその巻回方向を考慮して直列に接
続されて第Ｃ相の巻線群を形成している。本実施例の駆
動回路は、第２図の構成と同様であり、説明を省略する
。

第１０図の実施例においては、電機子鉄心４の巻線用溝
ａ−ｒの配置を不等角度間隔となし、巻線用溝の間に形
成される歯の実効ピッチを不均一にしている。等歯の実
効ピッチはＤ＝３６０°／Ｔ　（Ｔ＝　１８）　（本例
ではＤ＝１２０°／Ｐ＝２０°、ここにＰは界磁部の磁
極数であり、Ｐ２Ｏ）であり、長歯の実効ピッチはＤよ
りも大きく、短歯の実効ピッチはＤよりも小さい。歯ａ
−ｂ　は等歯、歯ｂ−ｃは長歯、歯ｃ　−ｄ　　は長歯
、歯ｄ−ｅ　は等歯、歯ｅ−ｆは長歯、歯ｆ−ｇは長歯
、歯ｇ−ｈは等歯、歯ｈ−３は長歯、歯ｉ−ｊは等歯、
歯、ｊ−には等歯、歯に−Ｑは短歯、歯Ｑ−ｍは短歯、
歯ｍ　−ｎは等歯、歯ｎ　−ｏは短歯、歯ｏ−ｐは短歯
、歯Ｐ−ｑは等歯、歯ｑ−ｒは短歯、歯ｒ−ａは等歯で
ある。すなわち、等歯の個数はＮ＝８、長歯の個数はＴ
、、　＝　５、短歯の個数はＭ＝５である。長歯ｂ−ａ
＋　ａ−ｄｔ　ｅ−ｆ＋　ｆ−ｇ＋　ｈ−ｉの実効ピッ
チは、Ｄ・（１＋１／Ｐ）＝７・Ｉ）／６に等しくもし
くは略等しくなされている。短歯に−９゜ｎ−ｍ、　ｎ
−ｏ、　ｏ−ｐ、　ｑ−ｒの実効ピッチ番よ、Ｄ・（１
−１／Ｐ）＝５・Ｄ／６に等しくもしくは略等しくなさ
れている。巻線用溝ａからｊの間は長歯と等歯のみが部
分的に集中しており、長歯を５個含む長ピッチブロック
を形成している（短歯を含まない）。同様に、巻線用溝
ｊからａの間は短歯と等歯のみが部分的に集中しており
、短歯を５個含む短ピッチブロックを形成している（長
歯を含まない）。

次に、本実施例のコギングトルクについて説明する。マ
グネット３の１磁極ピンチ３６０°／Ｐを基本周期とし
て電機子鉄心４の巻線用溝ａ　７　ｒをみたときの位相
関係を第１１図に示す。Ａ相の巻線群を収納された巻線
゛用溝ａ＋　（］＋　ｇ＋　Ｊ＋　ｒｒｌ＋　Ｐは１磁
極ピツチの１／Ｔ　（Ｔ＝１８）の最小位相差で位相ず
れを設けられ（巻線用溝ａｙ　ｄ２ｇ＋　ｊ＋　ｍ＋ｐ
の位相はすべて異なる）、その変動範囲は１磁極ピツチ
の５／１８（１／３以下）になされている。

同様に、Ｂ相の巻線群を収納された巻線用溝Ｃ２ｆＦ１
ｊＱｌ　Ｏ９ｒは１磁極ピツチの１／Ｔの最小位相差で
位相ずれを設けられ、その変動範囲は１磁極ピツチの５
／１８になされている。さらに、Ｃ相の巻線群を収納さ
れた巻線用溝ｂｌｅ、ｈＴｋ＋ｎ＋　ｑ　は１磁極ピツ
チの１／Ｔの最小位相差で位相ずれを設けられ、その変
動範囲は１磁極ピツチの５／１８になされている。また
、Ａ相の巻線用溝群（ａ、ｄ＋　ｇ＋　ｔｌ＋　ｍｙ　
Ｐ）とＢ相の巻線用溝群（ｃ、ｆｌ　、ｔ、Ｑｔ　ｏ、
ｒ）とＣ相の巻線用溝群（ｂｒ　ｅｒ　ｈｒ　ｋ＋　ｒ
ｌ＋　ｑ）の間にはそれぞれ１磁極ピツチの１／３の位
相差がある。その結果、電機子鉄心４の合成の磁気的な
変動分が小さくなり、本実施例のコギングトルクは大幅
に低減されている。

さらに、本実施例の各巻線Ａｊ、Ａ２．Ａ３゜Ａ４．Ａ
５．Ａ６．Ｂｌ、Ｂ２．Ｂ３．Ｂ４．Ｂ５゜Ｂ６．ＣＩ
、Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，、Ｃ５，Ｃ６の実効ピッチは（］
磁極ピッチの１．０／　９　）　＝　２００度（電気角
）以下から（１磁極ピツチの８／９）＝１６０度（電気
角）以上になされている。ここに、巻線の実効ピッチは
その巻線が収納された巻線用溝の中心のなす角度である
。例えば、Ａ相の巻線群についてみれば、Ａ１は巻線用
溝ａ−ｄ間の角度は２００６、Ａ２は巻線用溝ｄ−ｇ間
の角度は２００’　、Ａ　３は巻線用溝ｇ−ｊ　　間の
角度は１９０°、Ａ４は巻線用溝ｊ−ｍ間の角度は１６
０°、Ａ５は巻線用溝ｍ　−ｐ間の角度は１６０°、Ａ
６は巻線用溝ｐ　−ａ間の角度は１７０°である。他の
Ｂ相、Ｃ相の巻線群についても同様に２００度以下から
１６０度以上である。このように、各相の巻線が収納さ
れた巻線用溝の変動範囲を小さくして（１磁極ピツチの
１／３以下）、かつ、巻線の実効ピッチの変動範囲を小
さくするならば（２００度以下から１６０度以上）、巻
線作業が容易となり、自動化も可能となる。

また、本実施例では、長歯の実効ピッチＤ・（１＋１／
Ｐ）＝７・Ｄ／６　は等歯の実効ピッチＤに非常にちか
く、かつ、短歯の実効ピッチＤ・（１−１／Ｐ）＝５・
Ｄ／６　も等歯の実効ピッチに非常にちがい。従って、
電機子鉄心に長歯や短歯を容易に形成できる。

第１２図（ａ）　、　（ｂ）に本発明の他の実施例を示
す。

第１２図（ａ）は、第１０図の構成において、巻線用溝
の配置（歯の配置）を変えたものであり、歯ｂ−ｃ。

ｃ−ｄ　＋　　ｅ　−ｆ　、　ｇ　−）］　、　ｈ　−
ｊを長歯とし、歯に−Ｑ、Ｑ−ｍ、ｎ−０．ｏ　　Ｐ＋
　ｑ　ｒを短歯とし、他の歯を等歯としたものである。

等歯や長歯や短歯の実効ピッチは前述の第１０図の実施
例と同様である。

第１２図（ｂ）は、第１０図の構成において、巻線用溝
の配置（歯の配置）を変えたものであり、歯ａ−ｂ　。

ｔ）　−Ｃ、Ｃ−ｄ　、　　ｄ　−ｅ　、　　ｅ−ｆを
長歯とし、歯ｈ　−ｉ　、　、ｉ　−］＜　＋　Ｑ　−
ｍ　、　ｎ　−ｏ　、　ｐ　−ｑを短歯とし、他の歯を
等歯としたものである。等歯や長歯や短歯の実効ピッチ
は前述の第１０図の実施例と同様である。

各種の実施例について説明してきたが、本発明はそのよ
うな実施例に限定されるものではない。

例えば、第５図の実施例と第１０図の実施例を組み合わ
せて、界磁部の磁極数がＰ＝１０極の電動機を構成でき
る。また、第５図の実施例の構成を単純に２倍にし、て
、２倍の磁極数と巻線用溝数の電動機を構成できる。

一般に、Ｐ極（Ｐは４以上の整数）の界磁磁極を円周上
に等角度間隔もしくは略等角度間隔に有する界磁部と、
３相巻線が巻装された３Ｐ個の巻線用溝および巻線用溝
の間に形成される歯を有する電機子鉄心とを具備し、前
記界磁部と電機子鉄心のうちでいずれか一方が他方に対
して回転自在となされた電動機の場合には、前記電機子
鉄心は、実効ピッチがＤ＝１２０６／Ｐに°等しいもし
くは略等しいＮ個（Ｎは整数）の等歯と、実効ピッチが
Ｄより大きいＬ個（Ｌは整数）の長歯と、実効ピッチが
Ｄより小さいＭ個（Ｍは整数）の短歯を有し、前記長歯
と短歯の個数をＬ＋Ｍ＋Ｎ＝３ＰＬ≧２Ｍ≧２となし、さらに、前記長歯と等歯のみが部分的に集中し
ている長ピッチブロックおよび前記短歯と長歯のみが部
分的に集中している短ピッチブロックを同数個有し、前
記長ピッチブロックと短ピッチブロックは交互に円周上
に配置され、少なくとも１個の前記長ピッチブロック内
に少なくとも２ｉの長歯を含み、かつ、少なくとも１個
の前記短ピッチブロック内に少なくとも２個の短歯を含
み、隣接する一対の前記長ピッチブロックと前記短ピッ
チブロックのなす角度が（３６０°／Ｐ）・Ｑとなると
きに、前記長ピッチブロック内の前記長歯の実効ピッチ
をＤ・（１＋Ｇ／Ｑ）（Ｇは１以上でＱ／２以下の整数
）に等しくもしくは略等しくなし、前記短ピッチブロッ
ク内の短歯の実効ピッチをＤ・（１−Ｈ／Ｑ）（Ｈは１
以上でＱ／２以下の整数）に等しくもしくは略等しくな
すことにより、容易にコギングトルクを小さくできる。

前述の第５図の実施例では、Ｐ＝４．’Ｎ＝６（＞Ｐ）
、（Ｐ＞）Ｌ＝３≧２．（ｐ＞）Ｍ＝：１３≧２であり
、Ｑ＝Ｐ＝４．Ｇ＝１．Ｈ＝１である。また、前述の第
９図（ｃ）の実施例では、Ｐ＝４．Ｎ＝８（＞Ｐ）、（
Ｐ＞）Ｌ＝２≧２．（Ｐ））Ｍ＝２≧２であり、Ｑ＝Ｐ
＝’４．Ｇ＝１またはｇ＝２＝Ｑ／：Ｈ＝１またはＨ＝
２＝Ｑ／２である。

また、前述の第５図の実施例のように、界磁部の１磁極
ピツチを基本周期とするときに所楚相の巻線が収納され
た巻線用溝の位相の変動範囲を１磁極ピツチの１／３以
下にすれば、巻線が複雑にならない。さらに、巻線の実
効ピッチを２１０度以下から１５０度以上にすれば、巻
線作業の自動化も容易に実現できる。

前述の実施例では、３相の巻線を有する電動機について
説明したが、本発明ではそのような場合に限定されるも
のではない。また、等歯の存在は必ずしも必要ではない
。一般に、Ｐ極（Ｐは４以上の整数）の界磁磁極を円周
上に等角度間隔もしくは略等角度間隔に有する界磁部と
、Ｋ相（Ｋは２以上の整数）の巻線が巻装されたＴ個（
ＴはＰより大きい整数）の巻線用溝および巻線用溝の間
に形成される歯を有する電機子鉄心とを具備し、前記界
磁部と電機子鉄心のうちでいずれか一方が他方に対して
回転自在となされた電動機の場合には、前記電機子鉄心
は、実効ピッチがＤ＝３６０°／Ｔより大きいＬ個（Ｌ
は整数）の長歯と、実効ピッチがＤより小さいＭ個（Ｍ
は整数）の短歯を有し、前記長歯と短歯の個数をＬ≧２Ｍ≧２とな°すことによって、巻線用溝の位相を簡単番こすら
すことができ、コギングトルクを低減できる。

また、電機子鉄心は実効ピッチがＤに等しｔｌもしくは
略等しいＮ個（Ｎは整数）の等歯を設け、長歯と等歯の
みが部分的に集中してし）る長ピッチブロックおよび短
歯と長歯のみが部分的しこ集中している短ピッチブロッ
クを同数個有し、長ピッチブロックと短ピッチブロック
は交互に円周上番こ西装置され、少なくとも１個の長ピ
ッチブロック内しこ少なくとも２個の長歯を含み、かつ
、少なくとも１−個の短ピッチブロック内に少なくとも
２個の短歯を含ませるならば、その構成は簡単となる。

また、隣接する一対の長ピッチブロックと短ピッチブロ
ックのなす角度が（３６０°／Ｐ）・Ｑとなるとき（こ
、長ピッチブロック内の長歯の実効ピッチをＤ・（１＋
Ｇ／Ｑ）（Ｇは１以上でＱ／２以下の整数）しこ等しく
もしくは略等しくなし、短ピッチブロック内の短歯の実
効ピッチをＤ・（１−Ｈ／Ｑ）（Ｈ４ま１以上でＱ／２
以下の整数）に等しくもしくは略等しくなすならば、容
易にコギングトルクを小さくできる。

特に、Ｇ＝１、Ｈ＝１にするならば、長歯や短歯あ実効
ピッチが等歯の実効ピ？チと非常しこち力１くなり、そ
の実現が容易となる。

以上の実施例では、内側にマグネットを配置し外側に電
機子鉄心を配置したが、その関係カス逆であってもよい
。また１円環状のマグネットレこ限らず、複数個のマグ
ネット磁極片によって界磁部を構成してもよい。その他
、本発明の主旨を変えずして種々の変更が可能である。

発明の効果本発明は、界磁部の磁極数よりも巻線用溝の数が多い電
動機において、巻線用溝の配置を特殊となすことにより
コギングトルクを大幅しこ低減したものである。従って
、本発明に基いて、例えｉｆロボットの関節駆動用電動
機やＮＧ機器の駆動用電動機を構成するならば、高精度
の回転駆動や位置制御が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電動機を表わす要部構造図、第２図は駆
動回路の構成図、第３図は第１図の電動機の平面展開図
、第４図は界磁部のマグネットの磁束密度の分布を表わ
す図、第５図は本発明の電動機の一実施例を表わす平面
展開図、第６図はマグネットの１磁極ピツチを基本周期
として第５図の電機子鉄心をみたときの巻線用溝の位相
関係を示す図、第７図は第５図の実施例の磁気的変動分
を表わす図、第８図は第１図の従来例の磁気的変動分を
表わす図、第９図（ａ）、　（ｂ）、　（ｃ）、　（ｄ
）はそれぞれ本発明の他の実施例を表わす図、第１０図
は本発明の電動機の他の実施例を表わす平面展開図、第
１１図はマグネットの１磁極ピツチを基本周期として第
１０図の電機子鉄心をみたときの巻線用溝の位相関係を
示す図、第１２図（ａ）、　（ｂ）はそれぞれ本発明の
他の実施例を表わす図である。２・・・ロータ、３・・・マグネット、４・・・電機子
鉄心、５、ａ’−９，、ａ−ｒ−巻線用溝、６−歯、Ａ
ｌ−Ａ４．Ｂｌ−Ｂ４．Ｃ：１〜Ｃ４・・・巻線代理人
　　　森　　本　　義　　弘第１図重く２輌μ　　　　　　瀬ｚ９−犀４トン第２図）−Ａ相→トＣ相−ｊト３オｎ門第２図

Claims

【特許請求の範囲】１、Ｐ極（Ｐは４以上の整数）の界磁磁極を円周上に等
角度間隔もしくは略等角度間隔に有する界磁部と、Ｋ相
（Ｋは２以上の整数）の巻線が巻装されたＴ個（ＴはＰ
より大きい整数）の巻線用溝および巻線用溝の間に形成
される歯を有する電機子鉄心とを具備し、前記界磁部と
電機子鉄心のうちでいずれか一方が他方に対して回転自
在となされた電動機であって、前記電機子鉄心は、実効
ピッチがＤ＝３６０°／Ｔより大きいＬ個（Ｌは整数）
の長歯と、実効ピッチがＤより小さいＭ個（Ｍは整数）
の短歯を有し、前記長歯と短歯の個数をＬ≧２Ｍ≧２となした電動機。２、電機子鉄心は実効ピッチがＤに等しいもしくは略等
しいＮ個（Ｎは整数）の等歯も有し、前記等歯と長歯の
みが部分的に集中している長ピッチブロックおよび前記
等歯と短歯のみが部分的に集中している短ピッチブロッ
クを同数個有し、前記長ピッチブロックと前記短ピッチ
ブロックは交互に円周上に配置され、少なくとも１個の
前記長ピッチブロック内に少なくとも２個の前記長歯を
含み、かつ、少なくとも１個の前記短ピッチブロック内
に少なくとも２個の前記短歯を含むことを特徴とする特
許請求の範囲第１項に記載の電動機。３、隣接する一対の長ピッチブロックと短ピッチブロッ
クのなす角度が（３６０°／Ｐ）・Ｑとなるときに、前
記長ピッチブロック内の長歯の実効ピッチをＤ・（１＋
Ｇ／Ｑ）（Ｇは１以上でＱ／２以下の整数）に等しくも
しくは略等しくなし、前記短ピッチブロック内の短歯の
実効ピッチをＤ・（１−Ｈ／Ｑ）（Ｈは１以上でＱ／２
以下の整数）に等しくもしくは略等しくなしたことを特
徴とする特許請求の範囲第２項に記載の電動機。４、長歯の実効ピッチをＤ・（１＋１／Ｑ）に等しくも
しくは略等しくなし、短歯の実効ピッチをＤ・（１−１
／Ｑ）に等しくもしくは略等しくなしたことを特徴とす
る特許請求の範囲第３項に記載の電動機。５、Ｎ≧Ｐ，Ｐ＞Ｌ、かつ、Ｐ＞Ｍとしたことを特徴と
する特許請求の範囲第２項に記載の電動機。６、Ｐ極（Ｐは４以上の整数）の界磁磁極を円周上に等
角度間隔もしくは略等角度間隔に有する界磁部と、３相
巻線が巻装された３Ｐ個の巻線用溝および巻線用溝の間
に形成される歯を有する電機子鉄心とを具備し、前記界
磁部と電機子鉄心のうちでいずれか一方が他方に対して
回転自在となされた電動機であって、前記電機子鉄心は
、実効ピッチがＤ＝１２０°／Ｐに等しいもしくは略等
しいＮ個（Ｎは整数）の等歯と、実効ピッチがＤより大
きいＬ個（Ｌは整数）の長歯と、実効ピッチがＤより小
さいＭ個（Ｍは整数）の短歯を有し、前記等歯と長歯と
短歯の個数をＬ＋Ｍ＋Ｎ＝３ＰＬ≧２Ｍ≧２となし、さらに、前記長歯と等歯のみが部分的に集中し
ている長ピッチブロックおよび前記短歯と等歯のみが部
分的に集中している短ピッチブロックを同数個有し、前
記長ピッチブロックと短ピッチブロックは交互に円周上
に配置され、少なくとも１個の前記長ピッチブロック内
に少なくとも２個の前記長歯を含み、かつ、少なくとも
１個の前記短ピッチブロック内に少なくとも２個の前記
短歯を含み、隣接する一対の前記長ピッチブロックと前
記短ピッチブロックのなす角度が（３６０°／Ｐ）・Ｑ
となるときに、前記長ピッチブロック内の前記長歯の実
効ピッチをＤ・（１＋Ｇ／Ｑ）（Ｇは１以上でＱ／２以
下の整数）に等しくもしくは略等しくなし、前記短ピッ
チブロック内の前記短歯の実効ピッチをＤ・（１−Ｈ／
Ｑ）（Ｈは１以上でＱ／２以下の整数）に等しくもしく
は略等しくなしたことを特徴とする電動機。７、Ｎ≧Ｐ，Ｐ＞Ｌ、かつ、Ｐ＞Ｍとしたことを特徴と
する特許請求の範囲第６項に記載の電動機。