JP7199289B2 - ブラシレスモータ - Google Patents
ブラシレスモータ Download PDFInfo
- Publication number
- JP7199289B2 JP7199289B2 JP2019072872A JP2019072872A JP7199289B2 JP 7199289 B2 JP7199289 B2 JP 7199289B2 JP 2019072872 A JP2019072872 A JP 2019072872A JP 2019072872 A JP2019072872 A JP 2019072872A JP 7199289 B2 JP7199289 B2 JP 7199289B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- teeth
- rotor
- motor
- stator
- dimension
- 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.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
Description
さらに、電気子反作用の影響を受けやすい8極6スロットのブラシレスモータにおいて、コイルの巻線の数を多く巻装した場合、電気子反作用の影響が一層強くなるおそれがある。このため、モータ特性におけるトルクだれが大きくなることが考えられ、モータ特性を得るためにブラシレスモータを大型化する必要がある。
(第1実施形態)
(減速機付きモータ)
図1は、第1実施形態における減速機付きモータ1を示す断面図である。
図1に示すように、減速機付きモータ1は、モータ部2と、モータ部2の回転を減速して出力する減速部3と、を備えている。
なお、以下の説明において、単に軸方向という場合は、モータ部2のシャフト31の回転軸線方向をいい、単に周方向という場合は、シャフト31の周方向をいい、単に径方向という場合は、シャフト31の径方向をいうものとする。
図2は、図1のII-II線に沿う断面図である。図3は、ステータ6を示す断面図である。
図2、図3に示すように、ステータ6は、ステータコア10と、コイル(巻線)14とを備えている。ステータコア10は、径方向に沿う断面形状(断面外形状)が多角形となる筒状のコア部11と、コア部11から径方向内側に向けて延びる複数(例えば、第1実施形態では6つ)のティース12と、が一体成形されている。
ステータコア10は、複数の金属板を軸方向に積層することにより形成されている。なお、ステータコア10は、複数の金属板を軸方向に積層して形成する場合に限られるものではなく、例えば、軟磁性粉を加圧成形することにより形成してもよい。
径方向に沿う断面形状においてコア部11の外周面11bを多角形に形成することにより、コア部11の対向する平面部11aの外径寸法(すなわち、対向する外側対向面11cの2面幅寸法)D1を、円形に形成したコア部に対して小さく抑えることができる。よって、モータ部2の小型化が可能になり、例えば、サンルーフ、パワーウインドウ、パワーシート等の電装品に適用できる。以下、コア部11の平面部11aの外径寸法D1を「2面幅寸法D1」として説明する。
ティース12は、ティース本体16と、鍔部17と、が一体成形されたものである。ティース本体16は、コア部11の内側対向面11eの周方向中央から径方向に沿って内側に延び、幅寸法W1に形成されている。
幅寸法W1は、ロータ8の中心(すなわち、シャフト31の軸心)C1とティース12の周方向における中心位置を結ぶ第1直線22の方向において、第1直線22と直交する方向におけるティース12の幅寸法である。第1直線22は、ロータ8の中心C1から径方向外側に向けて延びる直線である。
ここで、ステータコア10は、ティース12の先端厚さ寸法T1とティース12の幅寸法W1とのティース寸法比T1/W1が、0.39~0.46に設定されている。ティース寸法比T1/W1を0.39~0.46に設定する理由については図8において詳しく説明する。
さらに、コア部11の内周面11d、及びティース12は、樹脂製のインシュレータ27によって覆われている。このインシュレータ27の上から各ティース12にコイル(巻線)14が巻装(巻回)されている。各コイル14は、電源からの給電により、ロータ8を回転させるための磁界を生成する。ティース12の径方向内側にロータ8が配置されている。
図4は、ロータ8を示す断面図である。
図2、図4に示すように、ロータ8は、ステータ6の径方向内側に微小隙間を介して回転自在に設けられている。ロータ8は、減速部3を構成するウォーム軸43(図1参照)と一体成形されたシャフト31と、シャフト31に外嵌固定された円筒状のロータコア32と、ロータコア32の外周面に設けられたマグネット33と、を備えている。尚、ウォーム軸43とシャフト31が連結部材(図示せず)を介して別体であってもよい。
第1~第8のマグネット33a~33hは、極異方性磁石等の極配向磁石により円筒状(リング状)に形成された極配向マグネットである。マグネット33は、ティース12の径方向内側に配置されることにより、ティース12と対向する面に磁極が発生して磁束がN極からS極に向けて矢印A方向に流れる。よって、磁気回路内の磁束が流れる経路の鉄芯部を減少させることが可能になる。これにより、インダクタンスを低下させトルクだれの発生を抑えることができる。
なお、実施形態においては、マグネット33の磁極数とティース12の数とを8極6スロットとするスロットコンビネーションについて説明するが、これに限らない。その他の例として、例えば、nを自然数としたとき、マグネット33の磁極数とティース12の数との比が、4n:3nに設定されていればよい。
このように、nを自然数としたとき、マグネット33の磁極数とティース12の数との比を4n:3nに設定し、さらに、コア部11の外周面11bを多角形に形成してコイル14の巻数を増すことにより、モータ部2のトルクだれの発生を抑えることができる。これにより、モータ部2のトルクを確保してモータ部2の小型化が可能になる。
また、隣接するスロット間の開口幅は、W2に設定されている。以下、隣接するスロット間の開口幅W2を「スロットの開口幅W2」として説明する。
図1に戻って、減速部3は、モータケース5が取り付けられているギヤケース41と、ギヤケース41内に収納されるウォーム減速機構42と、を備えている。ウォーム減速機構42は、ウォーム軸43と、ウォーム軸43に噛合されるウォームホイール44と、により構成されている。ウォーム軸43は、モータ部2のシャフト31と同軸上に配置されている。そして、ウォーム軸43は、両端がギヤケース41に設けられた軸受46,47を介して回転自在に支持されている。
ロータコア32及びシャフト31は、磁性を備えた材料で形成されることにより、電装品を駆動する際に必要な機能上の強度を備えている。
図5は、モータ部2の磁気装荷と電気装荷との比を示す装荷比を説明するグラフである。図5において、縦軸が磁気装荷(2PΦ)、横軸が電気装荷(ZI/2a)を示す。また、第1実施形態のモータ部2の装荷比を「○印」で示し、比較例のモータ部の装荷比を「×印」で示す。
比較例のモータ部は、第1実施形態のモータ部2と同様にコア部が多角形(具体的には、六角形)に形成されている。さらに、比較例は、ロータの外径寸法D4(図示せず)と、コア部の平面部の外径寸法(2面幅寸法)D3(図示せず)との比であるD4/D3が、0.5未満に設定されている。
ここで、第1実施形態のモータ部2は、ロータ8の外径寸法D2と、コア部11の2面幅寸法D1とのD2/D1が0.5以上となるように設定され、比較例のD4/D3の0.5未満より大きく設定されている。
すなわち、第1実施形態のモータ部2は、比較例のモータ部に対して、ロータ8の外径が大きく設定されている。よって、第1実施形態のモータ部2は、比較例のモータ部に対して、マグネット33の磁力が高められている。これにより、第1実施形態のモータ部2の装荷比を、比較例のモータ部の装荷比1.25より大きな1.25に高めることができる。
図6において、左側の縦軸が回転数(rpm)、右側の縦軸が電流(A)、横軸がトルク(N・m)を示す。また、第1実施形態のモータ部2のトルクと回転数との関係をグラフG1で示し、比較例のモータ部のトルクと回転数との関係をグラフG2で示す。さらに、第1実施形態のモータ部2のトルクと電流との関係をグラフG3で示し、比較例のモータ部のトルクと電流との関係をグラフG4で示す。
すなわち、第1実施形態のモータ部2は、比較例のモータ部の装荷比1.15に対して装荷比が1.25になるように、比較例のモータ部に対して、マグネット33の磁力が高められている。
図7は、モータ部2においてスロット26の開口幅W2とトルクとの関係を説明するグラフである。図7において、縦軸がトルク(N・m)、横軸がスロット26の開口幅W2を示す。また、スロット26の開口幅W2とトルクの関係をグラフG5で示す。
すなわち、磁束収束角θ1が電気角である180°を超えた状態において、ティース12の鍔部17が磁極より周方向において広がってしまう。よって、鍔部17において磁極のS極、N極がループしてしまい磁束が漏れてしまうおそれがある。このため、グラフG5に示すように、磁束収束角θ1が電気角である180°を超えた状態において、大きなトルクを得ることが難しい。
すなわち、磁束収束角θ1が電気角である180°以下に設定された状態において、ティース12の鍔部17を磁極内に抑えることができる。よって、鍔部17において磁極のS極、N極がループして磁束が漏れるおそれがない。これにより、グラフG5に示すように、磁束収束角θ1が電気角である180°以下に設定された状態において、一層大きなトルクを得ることができる。
図8は、モータ部2においてティース寸法比T1/W1とトルクとの関係を説明するグラフである。図8において、縦軸がトルク(N・m)、横軸がティース12の先端厚さ寸法T1とティース12の幅寸法W1とのティース寸法比T1/W1を示す。ティース寸法比T1/W1とトルクの関係をグラフG6で示す。
また、グラフG6によれば、ティース寸法比T1/W1が0.46を超える範囲において、グラフG6の傾きが小さくなる。ティース寸法比T1/W1が0.46を超える範囲において、例えば、ティース12の幅寸法W1が小さくなり、コイル14の巻数が必要以上に増すことになり、トルクだれが発生する。このため、グラフG6の傾きが小さくなり、トルクを効率よく大きくすることができない。また、コイル14の巻数が必要以上に増すことにより、モータ部2の重量が増し、さらに、コストを抑える妨げになる。
次に、第2実施形態のステータ6について説明する。尚、第2実施形態において第1実施形態のステータ6と同一、類似部材については各構成部位に同じ符号を付して詳しい説明を省略する。
図9は、第2実施形態におけるステータ50を示す断面図である。
図9に示すように、ステータ50は、第1実施形態のステータ6のコア部11の角数を代えたものでその他の構成は、第1実施形態のステータ6と同様である。すなわち、ステータ50は、第1実施形態のステータ6と同様に6箇所にスロット26が形成されている。
外側傾斜面52bは、隣接する外側対向面11cの間に形成され、内側傾斜面11fに沿って形成されている。よって、コア部52は、例えば、外周面52aが複数の外側対向面11c及び複数の外側傾斜面52bで十二角に形成される。これにより、第1実施形態のコア部11に対してコア部52を一層小型にできる。
Claims (3)
- 外周面を形成する複数の平行な対向面からなる平面部を有し、かつ径方向内側に延びるティースを有するステータコアと、
各前記ティースに巻装された巻線と、を備えるステータと、
前記ティースの径方向内側に配置され、前記ティースと対向する面に磁極を発生させる極配向であり、かつ周状に設けられるマグネットを備えるロータと、
を有するモータ部を備え、
nを自然数としたとき、前記マグネットの磁極数と前記ティースの数との比は、4n:3nを満たすように設定され、
前記ロータの外径寸法/前記平面部の外径寸法は、0.5以上に設定され、
前記モータ部の磁気装荷と電気装荷との比は、1:1.25を満たすように設定されている、
ことを特徴とするブラシレスモータ。 - 前記ロータの中心から前記ティースの周方向における両端部を結ぶ磁束収束角は、電気角である180°以下に設定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モータ。
- 前記ロータの中心と前記ティースの周方向における中心位置を結ぶ第1直線の方向において、前記ティースの先端厚さ寸法/前記第1直線と直交する方向におけるティースの幅寸法は、0.39~0.46に設定されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のブラシレスモータ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019072872A JP7199289B2 (ja) | 2019-04-05 | 2019-04-05 | ブラシレスモータ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019072872A JP7199289B2 (ja) | 2019-04-05 | 2019-04-05 | ブラシレスモータ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020171178A JP2020171178A (ja) | 2020-10-15 |
JP7199289B2 true JP7199289B2 (ja) | 2023-01-05 |
Family
ID=72746529
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019072872A Active JP7199289B2 (ja) | 2019-04-05 | 2019-04-05 | ブラシレスモータ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7199289B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US12088160B2 (en) | 2020-12-23 | 2024-09-10 | Black & Decker Inc. | Brushless DC motor with circuit board for winding interconnections |
US11876424B2 (en) | 2021-02-02 | 2024-01-16 | Black & Decker Inc. | Compact brushless motor including in-line terminals |
CN114069902B (zh) * | 2021-11-02 | 2023-02-28 | 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 | 压缩机、空调器 |
DE102022117858A1 (de) * | 2022-07-18 | 2024-01-18 | Webasto SE | Elektromotoreinheit und Schiebedacheinheit mit einer solchen |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3243155B2 (ja) | 1995-08-31 | 2002-01-07 | シャープ株式会社 | 過電流防止装置 |
JP2015050910A (ja) | 2013-09-04 | 2015-03-16 | 山洋電気株式会社 | 三相電磁モータ |
WO2018020631A1 (ja) | 2016-07-28 | 2018-02-01 | 三菱電機株式会社 | 電動機、送風機、及び空気調和機 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03243155A (ja) * | 1990-02-20 | 1991-10-30 | Sankyo Seiki Mfg Co Ltd | 回転電機 |
JP2007006690A (ja) * | 2005-03-08 | 2007-01-11 | Asmo Co Ltd | 直流モータ |
-
2019
- 2019-04-05 JP JP2019072872A patent/JP7199289B2/ja active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3243155B2 (ja) | 1995-08-31 | 2002-01-07 | シャープ株式会社 | 過電流防止装置 |
JP2015050910A (ja) | 2013-09-04 | 2015-03-16 | 山洋電気株式会社 | 三相電磁モータ |
WO2018020631A1 (ja) | 2016-07-28 | 2018-02-01 | 三菱電機株式会社 | 電動機、送風機、及び空気調和機 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2020171178A (ja) | 2020-10-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7199289B2 (ja) | ブラシレスモータ | |
US10644552B2 (en) | Brushless motor | |
JP5256801B2 (ja) | 電動機 | |
JP2009060760A (ja) | 電動モータ | |
US20090039727A1 (en) | Motor and electric power steering apparatus | |
US11283309B2 (en) | Brushless motor and winding method for stator | |
JP7400521B2 (ja) | モータの製造方法 | |
JP4995459B2 (ja) | モータ | |
JPWO2019058643A1 (ja) | インシュレータ及びそれを備えたステータ、モータ | |
WO2022162758A1 (ja) | 電動工具及びモータ | |
JP2013183512A (ja) | 電動モータ | |
JP2009050116A (ja) | コンデンサ電動機とその製造方法 | |
CN110574257B (zh) | 电动马达用定子和电动马达 | |
US10720799B2 (en) | Stator of rotary electric machine | |
CN103855819A (zh) | 电动致动器 | |
JP2015171193A (ja) | 電機子コア及び電機子 | |
JP2012105367A (ja) | 電動モータ、および駆動装置 | |
JP2018038147A (ja) | 電動パワーステアリング用モータ及び電動パワーステアリング装置 | |
WO2021002103A1 (ja) | 減速機付モータ | |
JP4771278B2 (ja) | 永久磁石形電動機およびその製造方法 | |
JP5286121B2 (ja) | トロイダル巻線モータ | |
JP7199287B2 (ja) | ブラシレスモータ | |
WO2019142723A1 (ja) | インシュレータ及びそれを備えたステータ、モータ | |
JP2008295153A (ja) | 電動モータ | |
JP2008067558A (ja) | 電動モータ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20211028 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220823 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20220824 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20221024 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20221213 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20221220 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7199289 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |