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JPH0523756U - DC motor - Google Patents

DC motor

Info

Publication number
JPH0523756U
JPH0523756U JP7681891U JP7681891U JPH0523756U JP H0523756 U JPH0523756 U JP H0523756U JP 7681891 U JP7681891 U JP 7681891U JP 7681891 U JP7681891 U JP 7681891U JP H0523756 U JPH0523756 U JP H0523756U
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
motor
positive integer
slots
slot opening
shaft
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
JP7681891U
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
純博 有馬
Original Assignee
神鋼電機株式会社
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 神鋼電機株式会社 filed Critical 神鋼電機株式会社
Priority to JP7681891U priority Critical patent/JPH0523756U/en
Publication of JPH0523756U publication Critical patent/JPH0523756U/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Dc Machiner (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コギング,負荷電流,騒音,振動の低減化を
目指す直流電動機を提供すること。 【構成】 永久磁石界磁式の直流電動機において,スロ
ット開口部を形成する電機子鉄心の先端部の幅を円周方
向に交互に長,短とすることにより,スロット開口部の
配置がシャフトに対して非対称となるように構成した。
なお,スロット数の選定をN=2n+4 (但し,nは
正の整数)とするようにし,巻線ピッチの選定を4極の
モータの場合には1〜(N/4+2)(小数点以下は切
り捨てる)とし,2極のモータの場合には1〜N/2
(但し,N=4n+2,nは正の整数)または1〜(N
/2ー1)(但し,N=4n+4,nは正の整数)とす
るようにした。
(57) [Summary] [Objective] To provide a DC motor aiming at reduction of cogging, load current, noise, and vibration. [Structure] In a permanent magnet field type DC motor, the width of the tip of the armature core that forms the slot opening is made alternately long and short in the circumferential direction, so that the slot opening is arranged on the shaft. In contrast, it is configured to be asymmetric.
Note that the number of slots is selected to be N = 2n + 4 (where n is a positive integer), and the winding pitch is selected from 1 to (N / 4 + 2) for a 4-pole motor (fractions below the decimal point are discarded). ), And 1-N / 2 for a 2-pole motor
(However, N = 4n + 2, n is a positive integer) or 1- (N
/ 2-1) (however, N = 4n + 4, n is a positive integer).

Description

【考案の詳細な説明】[Detailed description of the device]

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】[Industrial applications]

本考案はコギング,負荷電流,騒音,振動の低減化を目指す直流電動機に関す る。 The present invention relates to a DC motor that aims to reduce cogging, load current, noise, and vibration.

【0002】[0002]

【従来の技術】[Prior Art]

図2は従来例の構成図である。同図において,5は12スロットが形成された 電機子鉄心で,そのスロット1及びスロット開口部2は30゜ピッチでシャフト 3に対して対称に構成されている。また,固定子側の永久磁石の磁極4a〜4d もシャフト3に対して対称位置に配している。7は電機子コイルである。 磁極4a〜4dと対向している鉄心5の先端の鉄部分5aとスロット開口部2 が回転することにより相互に各磁極4a〜4dを通過していく。この時,鉄心5 の先端の鉄部分が対向磁極に吸引される拘束部分とスロット開口部2の空隙のと ころで開放される部分とが交互に生じるということ,固定子,回転子の双方の各 部が全てシャフト3に対して対称であるということからその吸引力と開放のタイ ミングが複数個所で重なり,その変化時の力が増大する。このように吸引→開放 又はその逆の場合に脈動トルクが生じ,その脈動レベルは小さいほど好ましい。 なお,ステッピングモータの場合はこのトルクをデイテントトルクと呼ばれて いる。 FIG. 2 is a block diagram of a conventional example. In the figure, reference numeral 5 is an armature core having 12 slots formed therein, and its slots 1 and slot openings 2 are symmetrically arranged with respect to the shaft 3 at a pitch of 30 °. The magnetic poles 4a to 4d of the permanent magnet on the stator side are also arranged symmetrically with respect to the shaft 3. 7 is an armature coil. The iron portion 5a at the tip of the iron core 5 facing the magnetic poles 4a to 4d and the slot opening 2 rotate to pass through the magnetic poles 4a to 4d mutually. At this time, the restraint portion where the iron portion at the tip of the iron core 5 is attracted to the opposing magnetic pole and the portion of the gap of the slot opening 2 which is opened by the roller alternate, and both of the stator and the rotor. Since all parts are symmetrical with respect to the shaft 3, the suction force and the opening timing overlap at a plurality of points, and the force at the time of change increases. In this way, pulsating torque occurs when suction → open, or vice versa, and the smaller the pulsation level, the better. In the case of a stepping motor, this torque is called the daytent torque.

【0003】[0003]

【考案が解決しようとする課題】[Problems to be solved by the device]

ところで,シャフトに対して部品が全て対称なモータは自動車用のため量産性 が重視されることから巻線は自動巻線によるダブル巻を採用している。故にスロ ット数は偶数となる。 従来例の場合,4極の界磁磁極と12スロットを有する電機子とが対向する構 成になっており,エアギャップは,たとえば0.5mmに保持されている。 電機子鉄心の先端部が鉄部とスロット開口部の繰り返しで回転するため,磁極 端部での磁束変化が12回/回転数だけ生じる。この場合12回/回転数の1回 分がシャフトに対して対称な鉄心形状のために4個所重なって生じ,コギングト ルクのレベルが相当大きくなる。なお,スロット数を12から14に変更しても 2個所が重なる。 このように従来の永久磁石界磁式の直流電動機においては,コギングトルクの レベルが大きくなると機械損が増加して無負荷電流も大きくなり,回転,トルク ,電流に脈動が生じるという問題点があった。 そこで,この点を改良するために下記に示したような技術が提案されている。 スロットをスキューとする。 スロット数を増やす。 ギャップを増大する。 磁極形状の内外径中心を偏心させ先端に近づく程ギャップを広げる。 奇数スロットにする。 磁束分布を正弦波形状になるように,着磁又は形状材料を決定する。 しかしながら,これらの改良技術の,,,では特性が悪くなり,一方 ,のものでは量産向きでないという問題点があった。 本考案は従来のものの上記問題点(課題)を解決するようにした直流電動機を 提供することを目的とする。 By the way, since motors for which all parts are symmetrical with respect to the shaft are for automobiles, mass productivity is important, so the windings are double wound by automatic winding. Therefore, the number of slots is even. In the case of the conventional example, the field pole of 4 poles and the armature having 12 slots face each other, and the air gap is maintained at 0.5 mm, for example. Since the tip of the armature core rotates by repeating the iron part and the slot opening, the magnetic flux changes at the magnetic pole ends 12 times / revolutions. In this case, 12 rotations / revolution is generated four times due to the symmetrical core shape with respect to the shaft, and the level of cogging torque becomes considerably large. It should be noted that even if the number of slots is changed from 12 to 14, two locations overlap. Thus, in the conventional permanent magnet field type DC motor, there is a problem in that as the cogging torque level increases, the mechanical loss increases and the no-load current also increases, causing pulsation in rotation, torque, and current. It was Therefore, in order to improve this point, the following technologies have been proposed. The slot is skewed. Increase the number of slots. Increase the gap. The inner and outer diameter centers of the magnetic pole shape are eccentric, and the gap is widened toward the tip. Use odd slots. The magnetized or shaped material is determined so that the magnetic flux distribution has a sinusoidal shape. However, the characteristics of these improved technologies deteriorate, while the characteristics of these improved technologies are not suitable for mass production. An object of the present invention is to provide a DC motor that solves the above-mentioned problems (problems) of conventional ones.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

永久磁石界磁式の直流電動機において,スロット開口部を形成する電機子鉄 心の先端部の幅を円周方向に交互に長,短とすることにより,スロット開口部の 配置がシャフトに対して非対称となるように構成した直流電動機に関する。 この場合,スロット数の選定をN=2n+4 (但し,nは正の整数)とする とよい。また,巻線ピッチの選定を4極のモータの場合には1〜(N/4+2) (但し,小数点以下は切り捨てる)とし,2極のモータの場合には1〜N/2 (但し,N=4n+2,nは正の整数)または1〜(N/2ー1) (但し, N=4n+4,nは正の整数)とすると良い。 In a permanent magnet field type DC motor, the width of the tip of the armature core that forms the slot opening is made longer and shorter alternately in the circumferential direction, so that the slot opening is arranged with respect to the shaft. The present invention relates to a DC motor configured to be asymmetric. In this case, the number of slots should be selected as N = 2n + 4 (where n is a positive integer). The selection of the winding pitch is 1 to (N / 4 + 2) for a 4-pole motor (however, the fractional part is rounded down), and 1-N / 2 (for N poles). = 4n + 2, n is a positive integer) or 1 to (N / 2-1) (where N = 4n + 4, n is a positive integer).

【0005】[0005]

【作用】 本考案ではスロット開口部をシャフトに対して非対称になるような組合わせと したため,複数個所同時に重なっていた磁束変化を最低数の1個所にすることが できる。また,このことにより,コギングトルクのレベルも低減する。[Operation] In the present invention, since the slot openings are combined so as to be asymmetric with respect to the shaft, it is possible to minimize the number of magnetic flux changes that have been simultaneously overlapped at a plurality of places. This also reduces the level of cogging torque.

【0006】[0006]

【実施例】【Example】

以下図1に示す一実施例により本考案を具体的に説明する。図1において従来 のものと対応する構成については図2のものと同一の符号を示した。 本実施例の場合,4極の永久磁石の界磁磁極4a〜4d,スロット数が14の 電機子の構成となっている。ところで,本考案では,同図に示すようにスロット 開口部を形成する電機子鉄心6a,6b,6c,6d,・・の幅を図示のように 円周方向に交互に長,短の幅L1〜L2(L1>L2)となるように形成することに より,各スロット開口部の配置がシャフトに対して非対称となるようにした点に 構成上の特徴がある。このような構成とすることより複数個所同時に重なってい た磁束変化を最低数の1個所となる。 この場合,スロット数Nは次のようにすれば良い。即ち,N=2n+4 (但 し,nは正の整数)である。 このスロット数は基本的には偶数のもので良いが,この内スロット数が2及び 4のものは,永久磁石の界磁磁極4a〜4bの極弧度やスロット先端幅L1〜L2 の選定において効果がある組合せがないため除外したものである。この結果,巻 線ピッチは次のように選定される。 4極のモータの場合 1〜(N/4+2) (但し,小数点以下は切り捨て)である。 この数式の根拠は,機械巻きとするための巻線ピッチの角度を一定とすること を考慮している。たとえば,スロット数N=14の場合には,ピッチは1〜5で ,角度は102.86°となる。 2極のモータの場合 1〜N/2 (但し,N=4n+2,nは正の整数) 1〜(N/2−1) (但し,N=4n+4,nは正の整数)である。 この数式は,巻線から次の巻線への送りがL2(大),L1(小)に相当する角 度の大,小の繰返しで行うことを考慮して定めたものである。なお,機械のイン デックスは大,小の組合せとしている。Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to an embodiment shown in FIG. In FIG. 1, the same reference numerals as those in FIG. 2 are used for the components corresponding to those of the conventional one. In the case of the present embodiment, the structure is an armature having four magnetic poles 4a to 4d of permanent magnets and fourteen slots. By the way, in the present invention, as shown in the figure, the widths of the armature cores 6a, 6b, 6c, 6d, ... Forming the slot openings are alternately arranged in the circumferential direction as shown in FIG. It is characterized in that the slot openings are arranged asymmetrically with respect to the shaft by forming them so as to satisfy 1 to L 2 (L 1 > L 2 ). With such a configuration, the magnetic flux change that has been overlapped at a plurality of places at the same time becomes a minimum number of one place. In this case, the number of slots N may be set as follows. That is, N = 2n + 4 (where n is a positive integer). Basically, the number of slots may be an even number, but if the number of slots is 2 or 4, the polar arc degree of the field poles 4a to 4b of the permanent magnet and the slot tip widths L 1 to L 2 are selected. It is excluded because there is no effective combination in. As a result, the winding pitch is selected as follows. For a 4-pole motor, 1 to (N / 4 + 2) (however, the numbers after the decimal point are rounded down). The rationale for this formula is that the angle of the winding pitch for mechanical winding is constant. For example, when the number of slots N = 14, the pitch is 1 to 5 and the angle is 102.86 °. In the case of a 2-pole motor, 1 to N / 2 (where N = 4n + 2 and n are positive integers) to 1 (N / 2-1) (where N = 4n + 4 and n are positive integers). This mathematical formula is determined in consideration of the fact that the feeding from one winding to the next is performed by repeating the large and small angles corresponding to L 2 (large) and L 1 (small). The machine index is a combination of large and small.

【0007】[0007]

【考案の効果】[Effect of the device]

以上説明したように,本考案によれば,コギングトルクを生ずる個所が14個 所/回転数あるが,これらの個所はすべて単発(複数個所同時に重なることはな い)であるため,コギングトルクのレベルは小さくなり,次のような優れた効果 を有する。 スロット数は偶数なので,ダブル巻線ができ量産にも適している。 スキューがないため,現状の巻線機で対応できる。 また,このことにより回転,トルク,電流の脈動が小さくなる。(約1/4) 機械損が低下するので無負荷電流が小さくできる。 回転周波数に相当する高周波分が小さくなるので騒音レベルが下がる。 振動が小さくなる。 磁極のカバーリングする面積に対する,鉄心の受面積が全体としては同一でエ アギャップも変えないので特性は維持できる。 As described above, according to the present invention, there are 14 places / revolutions at which cogging torque occurs, but since all these places are single shots (they do not overlap at the same time), the cogging torque The level becomes smaller and has the following excellent effects. Since the number of slots is even, double winding is possible and suitable for mass production. Since there is no skew, current winding machines can be used. This also reduces the pulsation of rotation, torque and current. (Approximately 1/4) Mechanical loss decreases, so no-load current can be reduced. Since the high frequency component corresponding to the rotation frequency is reduced, the noise level is lowered. Vibration is reduced. The iron core's receiving area is the same as the area covered by the magnetic poles, and the air gap remains unchanged, so the characteristics can be maintained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本考案の一実施例の構成を示す正面図である。FIG. 1 is a front view showing the configuration of an embodiment of the present invention.

【図2】従来例の構成を示す正面図である。FIG. 2 is a front view showing a configuration of a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:スロット部 2:スロット開口部 3:シャフト 4a〜4d:磁極 6:電機子鉄心 6a〜6d:鉄心の先端部(鉄部分) 1: Slot part 2: Slot opening part 3: Shaft 4a-4d: Magnetic pole 6: Armature iron core 6a-6d: Tip part (iron part) of the iron core

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項1】 永久磁石界磁式の直流電動機において,
スロット開口部を形成する電機子鉄心の先端部の幅を円
周方向に交互に長,短とすることにより,スロット開口
部の配置がシャフトに対して非対称となるように構成し
たことを特徴とする直流電動機。
1. A permanent magnet field type DC electric motor,
The armature core that forms the slot opening is configured such that the width of the tip of the armature core is alternately long and short in the circumferential direction so that the slot opening is arranged asymmetrically with respect to the shaft. DC motor to do.
【請求項2】 スロット数の選定をN=2n+4 (但
し,nは正の整数)とするようにした請求項1記載の直
流電動機。
2. The DC motor according to claim 1, wherein the number of slots is selected to be N = 2n + 4 (where n is a positive integer).
【請求項3】 巻線ピッチの選定を4極のモータの場合
には1〜(N/4+2)(小数点以下は切り捨てる)と
し,2極のモータの場合には1〜N/2 (但し,N=
4n+2,nは正の整数)または1〜(N/2ー1)
(但し,N=4n+4,nは正の整数)とするようにし
た請求項1または2記載の直流電動機。
3. The selection of the winding pitch is 1 to (N / 4 + 2) (round down to the decimal point) in the case of a 4-pole motor, and 1 to N / 2 in the case of a 2-pole motor (however, N =
4n + 2, n is a positive integer) or 1- (N / 2-1)
The DC motor according to claim 1 or 2, wherein (N = 4n + 4, n is a positive integer).
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