JPS63268459A - モ−タ - Google Patents

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〕 本発明はモータに関し、特にコギングトルクの小さい低
速・高トルクモータに関するものである。

（従来の技術〕 低速・高トルクモータは減速機を介さずダイレクトドラ
イブ（ＤＤ）として広範囲に使用可能なもので、例えば
ロボットのアーム駆動源として用いられている。特開昭
５９−６３９７４号公報記載のものも、この技術分野に
属する。

この種モータはロータ及びステータに歯を持ち、かつ、
ロータの内外周にステータを配置する事により非常に大
きなトルクを得ている。

第３図ないし第５図に基づき低速・高トルクモータの構
成につき説明する。

１はロータで軸方向に着磁されたマグネッ１−２を有し
、その両端に外周に歯をもつヨーク３を配置している。

マグネット２から出た磁束は第１図に矢印で示した如く
、ヨーク３．ロータステータ間のギャップを通り、ステ
ータに入り、又ギャップを通って反対側ロータヨーク３
がらマグネット２に戻る。

ロータ外周部及びステータ内周部にはそれぞれ多数の歯
が形成されている。ロータには均一ピッチで９０枚形成
されステータには一つの磁極に１０枚形成されている。

磁極数は８でそれぞれの磁極が等ピッチで配置されてい
る。又、ロータの歯は。

４度間隔で配置され、ステータポールは、４５度ピッチ
で、更に、磁極に設けた１０枚の歯は、４度ピッチで配
置されている。

又ロータとステータ間２ギャップは磁束密度を高くする
ため、７０〜１００μｍと非常に狭くなっている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明モータは前記のようにロータとステータ間のギャ
ップを非常に小としているので、コギングトルクが発生
し、これを除去しないと回転むらを発生し、滑らかな運
転が期待できない。

コギングトルクとは無通電状態で、１：Ｉ−夕を外部か
ら回転させた時、モードルが発生するトルク変化のこと
であり、回転に伴ってロータとステータ間ギャップのパ
ーミアンスが変わることに依る。

磁束量変化に起因している。パーミアンス変化を起こす
原因としては、ステータ及びロータ歯ピッチ及び歯幅誤
差、ステータポールピッチ誤差、ステータ及びロータの
偏心、運転時のロータの振れ等があげられる。ステータ
及びロータの歯ピッチ、歯幅、ステータポールピッチ誤
差はそれらの成形型で行なうため、型の精度で一定のレ
ベルが決まり、一台一台のバラツキとはならないが、偏
心及び振れは組立工程で発生する要因であり、一台一台
のバラツキの原因となる。先にも述べた通りこの種モー
タのギャップは極めて狭いため、僅かな偏心、振れでも
、平均ギャップに対する誤差パーセントは大きくなって
しまう。試作したモードルでは２００ｇｆ−ｃｍ〜６０
０ｇｆ−Ｃｍと値が大きいだけでなく３倍ものバラツキ
があることが確認された。

本モータは低速で回転ムラを小さくする目的で開発され
たものであり、僅かなトルクリップルやコギングトルク
も問題であり、更に製品間に特性のバラツキがあるとい
う問題点を有している。

偏心、フレが無いとすると、各ポールにおける磁束変化
は歯ピッチ等の誤差、コア材のヒステリシス飽和を・無
視すると、第２図の如く正弦波状になる。従って、各角
度における総磁束量は互に逆相同志がキャンセルし合い
、一定となる。しかしながら実際の製品においては製作
誤差、軸受クリアランス等があるため、偏心、振れはな
くならない。

一方、各種におけるパーミアンスは歯対向面のみでなく
、歯側面からも磁束が通るため、ギャップ差に比例しな
い。そのため偏心、振れの有るモータでは各相の磁束変
化は、直流分、交流分とも異なり、キャンセル出来なく
なってコギングトルクが発生する。偏心量、フレ量は製
品毎で当然異なり、かつ、その方向（位相）も異なるた
め、制御手段によってこれをキャンセルすることが出来
ない。従って構造上での解決が望まれている。

゛　　〔問題点を解決するための手段〕本発明は偏心、
振れ等の無い前記理想条件において、互に逆相の磁極間
で磁束変化をキャンセルすれば磁束量が一定になること
に着目し、隣接する磁極に巻装する巻線を互に逆相にす
ることにより、偏心や振れがあっても、正逆相聞でパー
ミアンスの変化分を小さくし、コギングトルクを減じる
ことである。

〔作用〕

偏心、振れの影響を同じに受け、正・逆相配置された隣
接する二つの磁極は、隣設していることから両磁極に作
用するパーミアンス差や変化パターンも同じであり、相
互に逆相であることから相互にキャンセルし合い、空隙
全周に亘って磁束変化を押えるので、これに起因するコ
ギング１−ルクを減じるように作用する。

〔実施例〕 前記諸点に着目して発明したステータを第１図に示す。

ロータは、第５図に示したように外周に等ピッチで９０
枚の歯を具備したものである。歯のピッチは４度である
。第１図に示したステータはＰ１〜Ｐ１Ｂで示すように
二相で１６個の磁極を持っており、それぞれの磁極には
５枚の歯を有している。

各磁極に形成した歯のピッチはロータに形成した歯のピ
ッチに合せて４度にしている。ただしロータに対する磁
極の位置（位相）は僅かずつ、ずれており、その関係は
下表のとおりである。

下表は、ロータの歯に磁極Ｐ１の歯が一致している状態
下で他の磁極Ｐ２〜Ｐ１８の歯とロータの歯とのずれ角
度を示したものである。

本発明の一実施例構成のモータは二相としているので、
磁極Ｐ１を正相とすると、逆相は１／２ピツチすなわち
、２度のずれがある磁極ＰＩＳとＰＩ３が完全な逆相に
なる。すなわち、電気角で１８０度の位置になる。

又、Ａ相とＢ相は電気角で９０度（機械角で１度）ずれ
ていることから、それぞれの磁極Ｐｌ〜Ｐ１Ｂは第１図
に示した正相ＡあるいはＢ、逆相Ｘあるいは已になる。

尚、所定角度の±０．５度の角度になっているものにつ
いては、正相か逆相か近い方の相になる。

０．５度の半端な角度が生じるのは、ステータの磁極を
等ピッチにし、コアの方向性を無くして作業性を向上し
、又、スロット面積やスロット開口の寸法精度を高める
ために結果として生じるものである。

前述のように、各磁極の相は第１図に示したとおりのも
のになり、総ての磁極の少なくとも一方の隣接磁極は逆
相になっていることが判る。更に。

正、逆相の角度が従来９０度あったものが１本発明の実
施例によれば２２．５度になり、非常に狭くなるという
効果がある。

例えば、２０μｍの偏心がＡ相方向に存在している場合
、従来だとＡ相と、これに逆相のτ相間のギャップ差は
このままで２０μｍのギャップ差になる。しかし、本発
明では、４．３μｍと従来の約１１５に減小することが
確認された。

従って、正、逆相間の磁束変化量が少なくなり、コギン
グトルクも必然的に減少するものである。

実測によれば、本発明実施のコギングトルクは５０〜７
０ｇｆ−ｃｍ程度で、従来の１７４〜１７８程度に大幅
低下する。

尚、本発明はインナーロータ形式のモータについて述べ
ているが、アウターロータ形式のモータについても同じ
であり１本発明の技術範囲に入ることは当然である。

更に１本発明は二相モータについて述べたが、同手法を
三相以上の多相のものにも実施できることは当然である
。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、外周に多数の歯を
形成したロータと、このロータの外周にあって相数のｎ
倍の磁極を有するステータと、それぞれの磁極の表面に
前記ロータの歯ピッチと同一のピッチで複数の歯をそれ
ぞれ形成したモータにおいて、前記複数の磁極の相隣膜
する磁極が相互に逆相になるように磁極位置が選択され
ているので、コギングトルクが大幅に減少し、回転むら
のないモータを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すステータの正面図、第
２図は機械的角度と磁束量の関係を示す図、第３図は本
発明が適用される好適なモータの半断面図、第４図は従
来のステータの正面図、第５図はロータの正面図である
。 第３　コ １−　ローフ Ｚ−−−マグ辛γＶ ｊ−・−ロータターフ ４−−−ステー７、コＴ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、外周に多数の歯を形成したロータと、このロータの
   外周にあって相数のｎ倍の磁極を有するステータと、そ
   れぞれの磁極の表面に前記ロータの歯ピッチと同一のピ
   ッチで複数の歯をそれぞれ形成したモータにおいて、 前記複数の磁極の相隣設する磁極が相互に逆相になるよ
   うに磁極位置が選択されていることを特徴とするモータ
   。 ２、前記特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、 相隣接する磁極は、その磁極に設けた歯がロータの歯に
   対し、相互に歯ピッチの１／２あるいはこれに近似の値
   に選択して設けたことを特徴とするモータ。