埋込磁石型モータ
【課題】磁石(ロータの磁極)が10個で、ティース(スロット)が12個の埋込磁石型モータにおいて、漏れ磁束を小さく、且つコギングトルクを小さくすることができる埋込磁石型モータを提供する。
【解決手段】ロータコア8には、磁石9が配設される収容孔8aの周方向両端より径方向外側に延びる延設孔8bが収容孔8aと連続して形成される。そして、収容孔8aの周方向両端における延設孔8b(膨出部8c)同士の間の幅角度θaは、ティース4の径方向内側両端部の幅角度をθbとして、0.665θb≦θa≦0.785θb、又は、0.94θb≦θa≦1.06θbを満たすように設定される。
【解決手段】ロータコア8には、磁石9が配設される収容孔8aの周方向両端より径方向外側に延びる延設孔8bが収容孔8aと連続して形成される。そして、収容孔8aの周方向両端における延設孔8b(膨出部8c)同士の間の幅角度θaは、ティース4の径方向内側両端部の幅角度をθbとして、0.665θb≦θa≦0.785θb、又は、0.94θb≦θa≦1.06θbを満たすように設定される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、埋込磁石型モータに関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、埋込磁石型モータは、略円筒状に形成され周方向等角度間隔で軸中心に向かって延びるように形成された複数個のティースに巻線が巻回されたステータと、ステータの内側に回転可能に収容され、軸方向に貫通する収容孔が周方向に複数個形成されたロータコアを有し、各収容孔にそれぞれ磁石が配設されたロータとを備える。
【0003】
そして、このような埋込磁石型モータとしては、特許文献1に記載されるように、ロータコアに、収容孔の周方向両端より径方向外側に延びて更に周方向磁石側に延びる磁束遮断部を形成することによって、漏れ磁束(磁石のN極から直ぐに自身のS極に向かう磁束)を小さく、且つコギングトルクを小さくしようとしたものがある。
【特許文献1】特開2000−278896号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、上記のように開示された埋込磁石型モータ(特許文献1)では、磁石(ロータの磁極)が10個で、ティース(スロット)が12個のものについては開示されておらず、その埋込磁石型モータには適用する(コギングトルクを小さくする)ことができなかった。
【0005】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、磁石(ロータの磁極)が10個で、ティース(スロット)が12個の埋込磁石型モータにおいて、漏れ磁束を小さく、且つコギングトルクを小さくすることができる埋込磁石型モータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
請求項1に記載の発明では、略円筒状に形成され周方向等角度間隔で軸中心に向かって延びるように形成された12個のティースに巻線が巻回されたステータと、前記ステータの内側に回転可能に収容され、軸方向に貫通する収容孔が周方向に10個形成されたロータコアを有し、各前記収容孔にそれぞれ磁石が配設された10極のロータとを備えた埋込磁石型モータであって、前記ロータコアには、前記収容孔の周方向両端より径方向外側に延びる延設孔が前記収容孔と連続して形成され、前記収容孔の周方向両端における前記延設孔同士の間の幅角度θaは、前記ティースの径方向内側両端部の幅角度をθbとして、0.665θb≦θa≦0.785θb、又は、0.94θb≦θa≦1.06θbを満たすように設定された。
【0007】
同構成によれば、磁石(磁極)が10個でティース(スロット)が12個の埋込磁石型モータにおいて、ロータコアには、収容孔の周方向両端より径方向外側に延びる延設孔が収容孔と連続して形成されるため、漏れ磁束(磁石のN極から直ぐに自身のS極に向かう磁束)を小さくすることができ、ひいては高効率化を図ることができる。しかも、収容孔の周方向両端における延設孔同士の間の幅角度θaは、ティースの径方向内側両端部の幅角度をθbとして0.665θb≦θa≦0.785θb、又は、0.94θb≦θa≦1.06θbを満たすように設定されるため、コギングトルクを小さく(最大コギングトルクの略50%以下(図3参照))とすることができる。
【0008】
請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の埋込磁石型モータにおいて、前記収容孔の周方向両端における前記延設孔同士の間の幅角度θaは、更に、0.687θb≦θa≦0.763θb、又は、0.962θb≦θa≦1.038θbを満たすように設定された。
【0009】
同構成によれば、収容孔の周方向両端における延設孔同士の間の幅角度θaは、更に、0.687θb≦θa≦0.763θb、又は、0.962θb≦θa≦1.038θbを満たすように設定されるため、コギングトルクを更に小さく(最大コギングトルクの25%以下(図3参照))とすることができる。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、磁石(ロータの磁極)が10個で、ティース(スロット)が12個の埋込磁石型モータにおいて、漏れ磁束を小さく、且つコギングトルクを小さくすることができる埋込磁石型モータを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0011】
以下、本発明を具体化した一実施の形態を図1〜図10に従って説明する。図1に示すように、埋込磁石型モータは、ステータ1とロータ2とを備える。
ステータ1は、全体的に略円筒状に形成され、外形を形成する円筒部3の内周面から周方向等角度間隔で軸中心に向かって(径方向内側に)延びるように形成された12個のティース4を有したステータコア5と、各ティース4にインシュレータ(図示略)を介して集中巻にて巻回された巻線6(図1中、一部のみ2点鎖線で図示)とを備える。
【0012】
ロータ2は、回転軸7と、回転軸7に対して固定されるロータコア8と、ロータコア8に形成された収容孔8a内に配設される磁石9とを備える。
詳しくは、ロータコア8には、軸方向から見て径方向の直交方向に延びる直線状で軸方向に貫通する収容孔8aが周方向に等角度間隔で10個形成されている。そして、磁石9は、略直方体形状に形成され、各収容孔8a内に収容保持されている。尚、各収容孔8aの磁石9は、ロータコア8の径方向外側に交互にN極とS極とを構成すべく着磁がなされるとともに収容孔8aに配設されている。
【0013】
又、ロータコア8には、前記収容孔8aの周方向両端より径方向外側に(ロータコア8の外縁近傍の所定位置まで)延びる延設孔8bが収容孔8aと連続して形成されている。尚、前記所定位置とはロータコア8の最低限の剛性を保つことが可能な位置である。又、本実施の形態の延設孔8bは、径方向外側端部から周方向の磁石9側(収容孔8aの周方向両端における延設孔8b同士の間の幅角度θa(図2参照)を小さくする側)に延びる膨出部8cを有する。この膨出部8cは、収容孔8aの径方向外側端部と径方向に離間するように、本実施の形態では、先端に向かうほど収容孔8aとの径方向の間隔が大きくなるように形成されている。
【0014】
又、収容孔8aの周方向両端における延設孔8b(膨出部8c)同士の間の幅角度(回転軸7中心を中心とした角度)θaは、図2に示すように、ティース4の径方向内側両端部の幅角度をθbとして、0.665θb≦θa≦0.785θb、又は、0.94θb≦θa≦1.06θbを満たすように設定されている。又、本実施の形態では、前記幅角度θaは、更に、0.687θb≦θa≦0.763θb、又は、0.962θb≦θa≦1.038θbを満たすように設定されている。又、本実施の形態では、前記幅角度θaは、更に、0.72θb≦θa≦0.73θb、又は、0.995θb≦θa≦1.005θbを満たす値であって、(θa=)0.725θbに設定されている。言い換えると、収容孔8aの周方向両端における延設孔8b(膨出部8c)同士の間の幅角度θaは、ティース4の径方向内側両端部の幅角度θbの72.5%に設定されている。
【0015】
ここで、ティース4の径方向内側両端部の幅角度θbに対する収容孔8aの周方向両端における延設孔8b(膨出部8c)同士の間の幅角度θa(即ちθa/θb)を変化させていった際のコギングトルクの移り変わりを測定した実験結果を、図3(θa/θb−コギングトルク特性図)に従って説明する。
【0016】
まず、図4に示すように、θa/θbを58.75%(幅角度θaを0.5875θb)とした場合、図3に示すように、コギングトルクは略最大(コギングトルクが大きくなる極値であって略100%)となる。又、図5に示すように、θa/θbを66.5%(幅角度θaを0.665θb)とした場合、図3に示すように、コギングトルクは小さく(最大コギングトルクの略50%)となる。又、図示しないが、θa/θbを68.7%(幅角度θaを0.687θb)とした場合、図3に示すように、コギングトルクは更に小さく(最大コギングトルクの略25%)となる。又、本実施の形態(図2参照)のように、θa/θbを72%〜73%の範囲であって72.5%(幅角度θaを0.72θb〜0.73θbの範囲であって、0.725θb)とした場合、図3に示すように、コギングトルクは略最小(コギングトルクが小さくなる極値)となる。又、図示しないが、θa/θbを76.3%(幅角度θaを0.763θb)とした場合、図3に示すように、コギングトルクは、θa/θbを68.7%(幅角度θaを0.687θb)とした場合と同様(最大コギングトルクの略25%)となる。又、図6に示すように、θa/θbを78.5%(幅角度θaを0.785θb)とした場合、図3に示すように、コギングトルクは、θa/θbを66.5%(幅角度θaを0.665θb)とした場合と同様(最大コギングトルクの略50%)となる。
【0017】
又、図7に示すように、θa/θbを86.25%(幅角度θaを0.8625θb)とした場合、図3に示すように、コギングトルクは略最大(コギングトルクが大きくなる極値であって略100%)となる。又、図8に示すように、θa/θbを94%(幅角度θaを0.94θb)とした場合、図3に示すように、コギングトルクは小さく(最大コギングトルクの略50%)となる。又、図示しないが、θa/θbを96.2%(幅角度θaを0.962θb)とした場合、図3に示すように、コギングトルクは更に小さく(最大コギングトルクの略25%)となる。又、図9に示すように、θa/θbを99.5%〜100.5%の範囲であって100%(幅角度θaを0.995θb〜1.005θbの範囲であって、θb)とした場合、図3に示すように、コギングトルクは略最小(コギングトルクが小さくなる極値)となる。又、図示しないが、θa/θbを103.8%(幅角度θaを1.038θb)とした場合、図3に示すように、コギングトルクは、θa/θbを96.2%(幅角度θaを0.962θb)とした場合と同様(最大コギングトルクの略25%)となる。又、図10に示すように、θa/θbを106%(幅角度θaを1.06θb)とした場合、図3に示すように、コギングトルクは、θa/θbを94%(幅角度θaを0.94θb)とした場合と同様(最大コギングトルクの略50%)となる。これらの実験結果から、本実施の形態では、θa/θbを72.5%に設定している。
【0018】
次に、上記実施の形態の特徴的な作用効果を以下に記載する。
(1)磁石9(磁極)が10個(10極)でティース4(スロット)が12個の埋込磁石型モータにおいて、ロータコア8には、収容孔8aの周方向両端より径方向外側に延びる延設孔8bが収容孔8aと連続して形成されるため、漏れ磁束(磁石9のN極から直ぐに自身のS極に向かう磁束)を小さくすることができる。その結果、高効率化を図ることができる。しかも、収容孔8aの周方向両端における延設孔8b(膨出部8c)同士の間の幅角度θaは、ティース4の径方向内側両端部の幅角度をθbとして、0.725θb(θa/θbが72.5%)に設定されるため、図3に示すように、コギングトルクを略最小(θa/θbを変化させた際にコギングトルクが小さくなる極値)とすることができる。
【0019】
(2)収容孔8aの周方向両端より径方向外側に延びる延設孔8bは、径方向外側端部から周方向の磁石9側に延びる膨出部8cを有し、その膨出部8cは、収容孔8aの径方向外側端部と径方向に離間するように形成される。よって、膨出部8c(延設孔8b)と収容孔8aとの間に磁路(ロータコア8の一部)が形成されることになり、磁石9(その磁束)の有効利用が阻害されることは防止される。
【0020】
(3)収容孔8aは、軸方向から見て径方向の直交方向に延びる直線状に形成される。そして、収容孔8aに配設される磁石9は、略直方体形状に形成されるため、形状が単純で容易に製造することができ、ひいては低コスト化を図ることができる。
【0021】
上記実施の形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施の形態では、収容孔8aの周方向両端における延設孔8b(膨出部8c)同士の間の幅角度θaは、ティース4の径方向内側両端部の幅角度をθbとして、0.725θb(θa/θbが72.5%)に設定されるとしたが、0.665θb≦θa≦0.785θb、又は、0.94θb≦θa≦1.06θbを満たせば、変更してもよい。
【0022】
例えば、図5に示すように、θaを0.665θb(θa/θbを66.5%)となるように延設孔8bを変更してもよい。尚、この場合の膨出部8dは、上記実施の形態の膨出部8cより周方向の膨出量が若干大きくなる。又、例えば、図6に示すように、θaを0.785θb(θa/θbを78.5%)となるように延設孔8bを変更してもよい。尚、この場合の膨出部8eは、上記実施の形態の膨出部8cより周方向の膨出量が若干小さくなる。又、例えば、図8に示すように、θaを0.94θb(θa/θbを94%)となるように延設孔8bを変更してもよい。尚、この場合の膨出部8fは、上記実施の形態の膨出部8cより周方向の膨出量が小さくなる。又、例えば、図10に示すように、θaを1.06θb(θa/θbを106%)となるように延設孔8bを変更してもよい。尚、この場合、膨出部は形成されず、逆に、延設孔8bは、収容孔8aの周方向両端における延設孔8b同士の間の幅角度θaを大きくするように、径方向外側に向かうほど反磁石9側に向かう傾斜面8gを有することになる。これらのようにしても、コギングトルクを小さく(最大コギングトルクの略50%以下(図3参照))とすることができる。
【0023】
又、更に、前記幅角度θaが、0.687θb≦θa≦0.763θb、又は、0.962θb≦θa≦1.038θbを満たすように変更してもよい。このようにすると、コギングトルクを更に小さく(最大コギングトルクの25%以下(図3参照))とすることができる。
【0024】
又、更に、前記幅角度θaが、0.72θb≦θa≦0.73θb、又は、0.995θb≦θa≦1.005θbを満たすように変更してもよい。例えば、図9に示すように、θaをθb(θa/θbを100%)となるように延設孔8bを変更してもよい。尚、この場合、膨出部は形成されない。このようにしても、コギングトルクを略最小(コギングトルクが小さくなる極値)とすることができる。
【0025】
・上記実施の形態では、収容孔8aは、軸方向から見て径方向の直交方向に延びる直線状に形成され、収容孔8aに配設される磁石9は、略直方体形状に形成されるとしたが、収容孔及び磁石の形状は、これに限定されず、他の形状に変更してもよい。例えば、収容孔及び磁石の形状を、軸方向から見て湾曲した形状に変更してもよい。
【0026】
・上記実施の形態では、延設孔8bに何も配設していない(即ち空隙としている)が、これに限定されず、延設孔8bに非磁性材を配設(収容保持)してもよい。
上記各実施の形態から把握できる技術的思想について、以下にその効果とともに記載する。
【0027】
(イ)請求項2に記載の埋込磁石型モータにおいて、前記収容孔の周方向両端における前記延設孔同士の間の幅角度θaは、更に、0.72θb≦θa≦0.73θb、又は、0.995θb≦θa≦1.005θbを満たすように設定されたことを特徴とする埋込磁石型モータ。
【0028】
同構成によれば、収容孔の周方向両端における延設孔同士の間の幅角度θaは、更に、0.72θb≦θa≦0.73θb、又は、0.995θb≦θa≦1.005θbを満たすように設定されるため、コギングトルクを略最小(コギングトルクが小さくなる極値(図3参照))とすることができる。
【0029】
(ロ)請求項1、2及び上記(イ)のいずれか1つに記載の埋込磁石型モータにおいて、前記延設孔は、径方向外側端部から周方向の前記磁石側に延びる膨出部を有し、前記膨出部は、前記収容孔の径方向外側端部と径方向に離間するように形成されたことを特徴とする埋込磁石型モータ。
【0030】
同構成によれば、延設孔は、径方向外側端部から周方向の磁石側に延びる膨出部を有し、その膨出部は、収容孔の径方向外側端部と径方向に離間するように形成されるため、膨出部(延設孔)と収容孔との間に磁路(ロータコアの一部)が形成されることになり、磁石(その磁束)の有効利用が阻害されることは防止される。
【0031】
(ハ)請求項1、2及び上記(イ)、(ロ)のいずれか1つに記載の埋込磁石型モータにおいて、前記収容孔は、軸方向から見て径方向の直交方向に延びる直線状に形成され、前記磁石は、略直方体形状に形成されたことを特徴とする埋込磁石型モータ。
【0032】
同構成によれば、収容孔は、軸方向から見て径方向の直交方向に延びる直線状に形成される。そして、磁石は、略直方体形状に形成されるため、形状が単純で容易に製造することができ、ひいては低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0033】
【図1】本実施の形態における埋込磁石型モータのステータ及びロータの平面図。
【図2】本実施の形態におけるステータ及びロータの部分拡大図。
【図3】θa/θb−コギングトルク特性図。
【図4】実験に使用したステータ及びロータの部分拡大図。
【図5】実験に使用した別例のステータ及びロータの部分拡大図。
【図6】実験に使用した別例のステータ及びロータの部分拡大図。
【図7】実験に使用したステータ及びロータの部分拡大図。
【図8】実験に使用した別例のステータ及びロータの部分拡大図。
【図9】実験に使用した別例のステータ及びロータの部分拡大図。
【図10】実験に使用した別例のステータ及びロータの部分拡大図。
【符号の説明】
【0034】
1…ステータ、2…ロータ、4…ティース、6…巻線、8…ロータコア、8a…収容孔、8b…延設孔、9…磁石、θa,θb…幅角度。
【技術分野】
【0001】
本発明は、埋込磁石型モータに関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、埋込磁石型モータは、略円筒状に形成され周方向等角度間隔で軸中心に向かって延びるように形成された複数個のティースに巻線が巻回されたステータと、ステータの内側に回転可能に収容され、軸方向に貫通する収容孔が周方向に複数個形成されたロータコアを有し、各収容孔にそれぞれ磁石が配設されたロータとを備える。
【0003】
そして、このような埋込磁石型モータとしては、特許文献1に記載されるように、ロータコアに、収容孔の周方向両端より径方向外側に延びて更に周方向磁石側に延びる磁束遮断部を形成することによって、漏れ磁束(磁石のN極から直ぐに自身のS極に向かう磁束)を小さく、且つコギングトルクを小さくしようとしたものがある。
【特許文献1】特開2000−278896号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、上記のように開示された埋込磁石型モータ(特許文献1)では、磁石(ロータの磁極)が10個で、ティース(スロット)が12個のものについては開示されておらず、その埋込磁石型モータには適用する(コギングトルクを小さくする)ことができなかった。
【0005】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、磁石(ロータの磁極)が10個で、ティース(スロット)が12個の埋込磁石型モータにおいて、漏れ磁束を小さく、且つコギングトルクを小さくすることができる埋込磁石型モータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
請求項1に記載の発明では、略円筒状に形成され周方向等角度間隔で軸中心に向かって延びるように形成された12個のティースに巻線が巻回されたステータと、前記ステータの内側に回転可能に収容され、軸方向に貫通する収容孔が周方向に10個形成されたロータコアを有し、各前記収容孔にそれぞれ磁石が配設された10極のロータとを備えた埋込磁石型モータであって、前記ロータコアには、前記収容孔の周方向両端より径方向外側に延びる延設孔が前記収容孔と連続して形成され、前記収容孔の周方向両端における前記延設孔同士の間の幅角度θaは、前記ティースの径方向内側両端部の幅角度をθbとして、0.665θb≦θa≦0.785θb、又は、0.94θb≦θa≦1.06θbを満たすように設定された。
【0007】
同構成によれば、磁石(磁極)が10個でティース(スロット)が12個の埋込磁石型モータにおいて、ロータコアには、収容孔の周方向両端より径方向外側に延びる延設孔が収容孔と連続して形成されるため、漏れ磁束(磁石のN極から直ぐに自身のS極に向かう磁束)を小さくすることができ、ひいては高効率化を図ることができる。しかも、収容孔の周方向両端における延設孔同士の間の幅角度θaは、ティースの径方向内側両端部の幅角度をθbとして0.665θb≦θa≦0.785θb、又は、0.94θb≦θa≦1.06θbを満たすように設定されるため、コギングトルクを小さく(最大コギングトルクの略50%以下(図3参照))とすることができる。
【0008】
請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の埋込磁石型モータにおいて、前記収容孔の周方向両端における前記延設孔同士の間の幅角度θaは、更に、0.687θb≦θa≦0.763θb、又は、0.962θb≦θa≦1.038θbを満たすように設定された。
【0009】
同構成によれば、収容孔の周方向両端における延設孔同士の間の幅角度θaは、更に、0.687θb≦θa≦0.763θb、又は、0.962θb≦θa≦1.038θbを満たすように設定されるため、コギングトルクを更に小さく(最大コギングトルクの25%以下(図3参照))とすることができる。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、磁石(ロータの磁極)が10個で、ティース(スロット)が12個の埋込磁石型モータにおいて、漏れ磁束を小さく、且つコギングトルクを小さくすることができる埋込磁石型モータを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0011】
以下、本発明を具体化した一実施の形態を図1〜図10に従って説明する。図1に示すように、埋込磁石型モータは、ステータ1とロータ2とを備える。
ステータ1は、全体的に略円筒状に形成され、外形を形成する円筒部3の内周面から周方向等角度間隔で軸中心に向かって(径方向内側に)延びるように形成された12個のティース4を有したステータコア5と、各ティース4にインシュレータ(図示略)を介して集中巻にて巻回された巻線6(図1中、一部のみ2点鎖線で図示)とを備える。
【0012】
ロータ2は、回転軸7と、回転軸7に対して固定されるロータコア8と、ロータコア8に形成された収容孔8a内に配設される磁石9とを備える。
詳しくは、ロータコア8には、軸方向から見て径方向の直交方向に延びる直線状で軸方向に貫通する収容孔8aが周方向に等角度間隔で10個形成されている。そして、磁石9は、略直方体形状に形成され、各収容孔8a内に収容保持されている。尚、各収容孔8aの磁石9は、ロータコア8の径方向外側に交互にN極とS極とを構成すべく着磁がなされるとともに収容孔8aに配設されている。
【0013】
又、ロータコア8には、前記収容孔8aの周方向両端より径方向外側に(ロータコア8の外縁近傍の所定位置まで)延びる延設孔8bが収容孔8aと連続して形成されている。尚、前記所定位置とはロータコア8の最低限の剛性を保つことが可能な位置である。又、本実施の形態の延設孔8bは、径方向外側端部から周方向の磁石9側(収容孔8aの周方向両端における延設孔8b同士の間の幅角度θa(図2参照)を小さくする側)に延びる膨出部8cを有する。この膨出部8cは、収容孔8aの径方向外側端部と径方向に離間するように、本実施の形態では、先端に向かうほど収容孔8aとの径方向の間隔が大きくなるように形成されている。
【0014】
又、収容孔8aの周方向両端における延設孔8b(膨出部8c)同士の間の幅角度(回転軸7中心を中心とした角度)θaは、図2に示すように、ティース4の径方向内側両端部の幅角度をθbとして、0.665θb≦θa≦0.785θb、又は、0.94θb≦θa≦1.06θbを満たすように設定されている。又、本実施の形態では、前記幅角度θaは、更に、0.687θb≦θa≦0.763θb、又は、0.962θb≦θa≦1.038θbを満たすように設定されている。又、本実施の形態では、前記幅角度θaは、更に、0.72θb≦θa≦0.73θb、又は、0.995θb≦θa≦1.005θbを満たす値であって、(θa=)0.725θbに設定されている。言い換えると、収容孔8aの周方向両端における延設孔8b(膨出部8c)同士の間の幅角度θaは、ティース4の径方向内側両端部の幅角度θbの72.5%に設定されている。
【0015】
ここで、ティース4の径方向内側両端部の幅角度θbに対する収容孔8aの周方向両端における延設孔8b(膨出部8c)同士の間の幅角度θa(即ちθa/θb)を変化させていった際のコギングトルクの移り変わりを測定した実験結果を、図3(θa/θb−コギングトルク特性図)に従って説明する。
【0016】
まず、図4に示すように、θa/θbを58.75%(幅角度θaを0.5875θb)とした場合、図3に示すように、コギングトルクは略最大(コギングトルクが大きくなる極値であって略100%)となる。又、図5に示すように、θa/θbを66.5%(幅角度θaを0.665θb)とした場合、図3に示すように、コギングトルクは小さく(最大コギングトルクの略50%)となる。又、図示しないが、θa/θbを68.7%(幅角度θaを0.687θb)とした場合、図3に示すように、コギングトルクは更に小さく(最大コギングトルクの略25%)となる。又、本実施の形態(図2参照)のように、θa/θbを72%〜73%の範囲であって72.5%(幅角度θaを0.72θb〜0.73θbの範囲であって、0.725θb)とした場合、図3に示すように、コギングトルクは略最小(コギングトルクが小さくなる極値)となる。又、図示しないが、θa/θbを76.3%(幅角度θaを0.763θb)とした場合、図3に示すように、コギングトルクは、θa/θbを68.7%(幅角度θaを0.687θb)とした場合と同様(最大コギングトルクの略25%)となる。又、図6に示すように、θa/θbを78.5%(幅角度θaを0.785θb)とした場合、図3に示すように、コギングトルクは、θa/θbを66.5%(幅角度θaを0.665θb)とした場合と同様(最大コギングトルクの略50%)となる。
【0017】
又、図7に示すように、θa/θbを86.25%(幅角度θaを0.8625θb)とした場合、図3に示すように、コギングトルクは略最大(コギングトルクが大きくなる極値であって略100%)となる。又、図8に示すように、θa/θbを94%(幅角度θaを0.94θb)とした場合、図3に示すように、コギングトルクは小さく(最大コギングトルクの略50%)となる。又、図示しないが、θa/θbを96.2%(幅角度θaを0.962θb)とした場合、図3に示すように、コギングトルクは更に小さく(最大コギングトルクの略25%)となる。又、図9に示すように、θa/θbを99.5%〜100.5%の範囲であって100%(幅角度θaを0.995θb〜1.005θbの範囲であって、θb)とした場合、図3に示すように、コギングトルクは略最小(コギングトルクが小さくなる極値)となる。又、図示しないが、θa/θbを103.8%(幅角度θaを1.038θb)とした場合、図3に示すように、コギングトルクは、θa/θbを96.2%(幅角度θaを0.962θb)とした場合と同様(最大コギングトルクの略25%)となる。又、図10に示すように、θa/θbを106%(幅角度θaを1.06θb)とした場合、図3に示すように、コギングトルクは、θa/θbを94%(幅角度θaを0.94θb)とした場合と同様(最大コギングトルクの略50%)となる。これらの実験結果から、本実施の形態では、θa/θbを72.5%に設定している。
【0018】
次に、上記実施の形態の特徴的な作用効果を以下に記載する。
(1)磁石9(磁極)が10個(10極)でティース4(スロット)が12個の埋込磁石型モータにおいて、ロータコア8には、収容孔8aの周方向両端より径方向外側に延びる延設孔8bが収容孔8aと連続して形成されるため、漏れ磁束(磁石9のN極から直ぐに自身のS極に向かう磁束)を小さくすることができる。その結果、高効率化を図ることができる。しかも、収容孔8aの周方向両端における延設孔8b(膨出部8c)同士の間の幅角度θaは、ティース4の径方向内側両端部の幅角度をθbとして、0.725θb(θa/θbが72.5%)に設定されるため、図3に示すように、コギングトルクを略最小(θa/θbを変化させた際にコギングトルクが小さくなる極値)とすることができる。
【0019】
(2)収容孔8aの周方向両端より径方向外側に延びる延設孔8bは、径方向外側端部から周方向の磁石9側に延びる膨出部8cを有し、その膨出部8cは、収容孔8aの径方向外側端部と径方向に離間するように形成される。よって、膨出部8c(延設孔8b)と収容孔8aとの間に磁路(ロータコア8の一部)が形成されることになり、磁石9(その磁束)の有効利用が阻害されることは防止される。
【0020】
(3)収容孔8aは、軸方向から見て径方向の直交方向に延びる直線状に形成される。そして、収容孔8aに配設される磁石9は、略直方体形状に形成されるため、形状が単純で容易に製造することができ、ひいては低コスト化を図ることができる。
【0021】
上記実施の形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施の形態では、収容孔8aの周方向両端における延設孔8b(膨出部8c)同士の間の幅角度θaは、ティース4の径方向内側両端部の幅角度をθbとして、0.725θb(θa/θbが72.5%)に設定されるとしたが、0.665θb≦θa≦0.785θb、又は、0.94θb≦θa≦1.06θbを満たせば、変更してもよい。
【0022】
例えば、図5に示すように、θaを0.665θb(θa/θbを66.5%)となるように延設孔8bを変更してもよい。尚、この場合の膨出部8dは、上記実施の形態の膨出部8cより周方向の膨出量が若干大きくなる。又、例えば、図6に示すように、θaを0.785θb(θa/θbを78.5%)となるように延設孔8bを変更してもよい。尚、この場合の膨出部8eは、上記実施の形態の膨出部8cより周方向の膨出量が若干小さくなる。又、例えば、図8に示すように、θaを0.94θb(θa/θbを94%)となるように延設孔8bを変更してもよい。尚、この場合の膨出部8fは、上記実施の形態の膨出部8cより周方向の膨出量が小さくなる。又、例えば、図10に示すように、θaを1.06θb(θa/θbを106%)となるように延設孔8bを変更してもよい。尚、この場合、膨出部は形成されず、逆に、延設孔8bは、収容孔8aの周方向両端における延設孔8b同士の間の幅角度θaを大きくするように、径方向外側に向かうほど反磁石9側に向かう傾斜面8gを有することになる。これらのようにしても、コギングトルクを小さく(最大コギングトルクの略50%以下(図3参照))とすることができる。
【0023】
又、更に、前記幅角度θaが、0.687θb≦θa≦0.763θb、又は、0.962θb≦θa≦1.038θbを満たすように変更してもよい。このようにすると、コギングトルクを更に小さく(最大コギングトルクの25%以下(図3参照))とすることができる。
【0024】
又、更に、前記幅角度θaが、0.72θb≦θa≦0.73θb、又は、0.995θb≦θa≦1.005θbを満たすように変更してもよい。例えば、図9に示すように、θaをθb(θa/θbを100%)となるように延設孔8bを変更してもよい。尚、この場合、膨出部は形成されない。このようにしても、コギングトルクを略最小(コギングトルクが小さくなる極値)とすることができる。
【0025】
・上記実施の形態では、収容孔8aは、軸方向から見て径方向の直交方向に延びる直線状に形成され、収容孔8aに配設される磁石9は、略直方体形状に形成されるとしたが、収容孔及び磁石の形状は、これに限定されず、他の形状に変更してもよい。例えば、収容孔及び磁石の形状を、軸方向から見て湾曲した形状に変更してもよい。
【0026】
・上記実施の形態では、延設孔8bに何も配設していない(即ち空隙としている)が、これに限定されず、延設孔8bに非磁性材を配設(収容保持)してもよい。
上記各実施の形態から把握できる技術的思想について、以下にその効果とともに記載する。
【0027】
(イ)請求項2に記載の埋込磁石型モータにおいて、前記収容孔の周方向両端における前記延設孔同士の間の幅角度θaは、更に、0.72θb≦θa≦0.73θb、又は、0.995θb≦θa≦1.005θbを満たすように設定されたことを特徴とする埋込磁石型モータ。
【0028】
同構成によれば、収容孔の周方向両端における延設孔同士の間の幅角度θaは、更に、0.72θb≦θa≦0.73θb、又は、0.995θb≦θa≦1.005θbを満たすように設定されるため、コギングトルクを略最小(コギングトルクが小さくなる極値(図3参照))とすることができる。
【0029】
(ロ)請求項1、2及び上記(イ)のいずれか1つに記載の埋込磁石型モータにおいて、前記延設孔は、径方向外側端部から周方向の前記磁石側に延びる膨出部を有し、前記膨出部は、前記収容孔の径方向外側端部と径方向に離間するように形成されたことを特徴とする埋込磁石型モータ。
【0030】
同構成によれば、延設孔は、径方向外側端部から周方向の磁石側に延びる膨出部を有し、その膨出部は、収容孔の径方向外側端部と径方向に離間するように形成されるため、膨出部(延設孔)と収容孔との間に磁路(ロータコアの一部)が形成されることになり、磁石(その磁束)の有効利用が阻害されることは防止される。
【0031】
(ハ)請求項1、2及び上記(イ)、(ロ)のいずれか1つに記載の埋込磁石型モータにおいて、前記収容孔は、軸方向から見て径方向の直交方向に延びる直線状に形成され、前記磁石は、略直方体形状に形成されたことを特徴とする埋込磁石型モータ。
【0032】
同構成によれば、収容孔は、軸方向から見て径方向の直交方向に延びる直線状に形成される。そして、磁石は、略直方体形状に形成されるため、形状が単純で容易に製造することができ、ひいては低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0033】
【図1】本実施の形態における埋込磁石型モータのステータ及びロータの平面図。
【図2】本実施の形態におけるステータ及びロータの部分拡大図。
【図3】θa/θb−コギングトルク特性図。
【図4】実験に使用したステータ及びロータの部分拡大図。
【図5】実験に使用した別例のステータ及びロータの部分拡大図。
【図6】実験に使用した別例のステータ及びロータの部分拡大図。
【図7】実験に使用したステータ及びロータの部分拡大図。
【図8】実験に使用した別例のステータ及びロータの部分拡大図。
【図9】実験に使用した別例のステータ及びロータの部分拡大図。
【図10】実験に使用した別例のステータ及びロータの部分拡大図。
【符号の説明】
【0034】
1…ステータ、2…ロータ、4…ティース、6…巻線、8…ロータコア、8a…収容孔、8b…延設孔、9…磁石、θa,θb…幅角度。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
略円筒状に形成され周方向等角度間隔で軸中心に向かって延びるように形成された12個のティースに巻線が巻回されたステータと、
前記ステータの内側に回転可能に収容され、軸方向に貫通する収容孔が周方向に10個形成されたロータコアを有し、各前記収容孔にそれぞれ磁石が配設された10極のロータと
を備えた埋込磁石型モータであって、
前記ロータコアには、前記収容孔の周方向両端より径方向外側に延びる延設孔が前記収容孔と連続して形成され、
前記収容孔の周方向両端における前記延設孔同士の間の幅角度θaは、
前記ティースの径方向内側両端部の幅角度をθbとして、
0.665θb≦θa≦0.785θb、又は、0.94θb≦θa≦1.06θb
を満たすように設定されたことを特徴とする埋込磁石型モータ。
【請求項2】
請求項1に記載の埋込磁石型モータにおいて、
前記収容孔の周方向両端における前記延設孔同士の間の幅角度θaは、更に、
0.687θb≦θa≦0.763θb、又は、0.962θb≦θa≦1.038θb
を満たすように設定されたことを特徴とする埋込磁石型モータ。
【請求項1】
略円筒状に形成され周方向等角度間隔で軸中心に向かって延びるように形成された12個のティースに巻線が巻回されたステータと、
前記ステータの内側に回転可能に収容され、軸方向に貫通する収容孔が周方向に10個形成されたロータコアを有し、各前記収容孔にそれぞれ磁石が配設された10極のロータと
を備えた埋込磁石型モータであって、
前記ロータコアには、前記収容孔の周方向両端より径方向外側に延びる延設孔が前記収容孔と連続して形成され、
前記収容孔の周方向両端における前記延設孔同士の間の幅角度θaは、
前記ティースの径方向内側両端部の幅角度をθbとして、
0.665θb≦θa≦0.785θb、又は、0.94θb≦θa≦1.06θb
を満たすように設定されたことを特徴とする埋込磁石型モータ。
【請求項2】
請求項1に記載の埋込磁石型モータにおいて、
前記収容孔の周方向両端における前記延設孔同士の間の幅角度θaは、更に、
0.687θb≦θa≦0.763θb、又は、0.962θb≦θa≦1.038θb
を満たすように設定されたことを特徴とする埋込磁石型モータ。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【公開番号】特開2008−109799(P2008−109799A)
【公開日】平成20年5月8日(2008.5.8)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−291261(P2006−291261)
【出願日】平成18年10月26日(2006.10.26)
【出願人】(000101352)アスモ株式会社 (1,622)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成20年5月8日(2008.5.8)
【国際特許分類】
【出願日】平成18年10月26日(2006.10.26)
【出願人】(000101352)アスモ株式会社 (1,622)
【Fターム(参考)】
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