KR102128715B1

KR102128715B1 - 모터

Info

Publication number: KR102128715B1
Application number: KR1020197011915A
Authority: KR
Inventors: 유이치로 나카무라; 다카히로 미즈타; 자이니 아리프; 겐타 모토요시; 가즈마사 이토; 도시노리 다나카; 신이치 야마구치
Original assignee: 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2016-11-01
Filing date: 2017-09-19
Publication date: 2020-07-01
Also published as: CN110024271A; KR20190053942A; CN110024271B; JPWO2018083898A1; TWI661664B; TW201820767A; JP6516924B2; WO2018083898A1

Abstract

모터에 있어서, 전기자 코어는 서로 인접하여 나열되는 복수의 티스를 가지고 있다. 복수의 티스 각각에는, 복수의 영구 자석이 수용되어 있다. 돌극자는, 1개 이상의 돌극을 가지며, 돌극을 티스를 향한 상태로 배치되어 있다. 서로 인접하는 2개의 티스에 수용되어 있는 각 영구 자석은 동일한 자극을 마주보게 하여 배치되어 있다. 티스의 피치를 P1로 하고, 돌극의 피치를 P2로 하면, (P1/P2) ＜ 1/6, 또는 5/6 ＜ (P1/P2) ＜ 7/6을 만족하고 있다.

Description

모터

본 발명은 영구 자석이 마련되어 있는 전기자를 갖는 모터에 관한 것이다.

종래, 전기자 코어의 각 티스(teeth)에 영구 자석을 개별적으로 수용한 전기자에 대해, 돌극(突極)을 갖는 돌극자가 회전하도록 한 모터가 알려져 있다. 이와 같은 종래의 모터에서는, 전기자 권선이 각 티스에 집중권으로 개별로 마련되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).

일본 특허 공개 제 2002-199679 호 공보

특허문헌 1에 나타나 있는 종래의 모터에서는, 돌극자의 돌극의 수가 5이며, 전기자의 티스의 수가 6이므로, 6개의 영구 자석에 의한 3극쌍의 기자력이 5개인 돌극에 의해 변조되어 2극쌍의 자속이 생긴다. 따라서, 전기자 권선이 형성하는 자극수와 티스수의 관계를 「자극수:티스수」 계열의 극/슬롯 콤비로서 나타내면, 특허문헌 1에 나타나 있는 종래의 모터에서는, 2:3 계열의 극/슬롯 콤비로 동작하게 되어, 코깅 토크(cogging torque)가 커져 버린다.

본 발명은, 상기와 같은 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로서, 코깅 토크 또는 코깅 추력의 저감화를 도모할 수 있는 모터를 얻는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 의한 모터는, 서로 인접하여 나열되는 복수의 티스를 가지는 전기자 코어와, 복수의 티스 각각에 수용되어 있는 복수의 영구 자석과, 복수의 티스 각각에 마련되어 있는 복수의 전기자 권선을 갖는 전기자, 및 1개 이상의 돌극을 가지며, 돌극을 티스를 향한 상태로 배치되어 있는 돌극자를 구비하며, 전기자 및 돌극자는 복수의 티스가 나열되는 방향으로 상대적으로 이동 가능하게 되어 있으며, 서로 인접하는 2개의 티스에 수용되어 있는 각 영구 자석은 동일한 자극을 마주보게 하여 배치되어 있으며, 티스의 피치를 P1로 하고, 돌극의 피치를 P2로 하면, (P1/P2) ＜ 1/6, 또는 5/6 ＜ (P1/P2) ＜ 7/6을 만족한다.

본 발명에 의한 모터에 의하면, 티스의 피치(P1)와, 돌극의 피치(P2)의 관계가 상기의 식을 만족하고 있으므로, 코깅의 기본파 차수를 증가시킬 수 있다. 이에 의해, 코깅의 기본파 차수의 진폭 값을 작게 할 수 있어, 코깅 토크 또는 코깅 추력의 저감화를 도모할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태 1에 의한 모터를 도시하는 구성도이다.
도 2는 도 1의 12개의 전기자 권선을 나타내는 결선도이다.
도 3은 본 발명의 실시형태 2에 의한 모터를 도시하는 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시형태 3에 의한 모터를 도시하는 구성도이다.
도 5는 본 발명의 실시형태 4에 의한 모터를 도시하는 구성도이다.
도 6은 본 발명의 실시형태 5에 의한 모터를 도시하는 구성도이다.
도 7은 본 발명의 실시형태 6에 의한 모터를 도시하는 구성도이다.
도 8은 본 발명의 실시형태 7에 의한 모터를 도시하는 구성도이다.
도 9는 본 발명의 실시형태 8에 의한 모터를 도시하는 구성도이다.
도 10은 본 발명의 실시형태 9에 의한 모터를 도시하는 구성도이다.
도 11은 본 발명의 실시형태 10에 의한 모터를 도시하는 구성도이다.
도 12는 본 발명의 실시형태 10에 의한 모터에 있어서, Q=3·k·m을 만족할 때의 k, m 및 Q 값의 조합을 나타내는 표이다.
도 13은 본 발명의 실시형태 10에 의한 모터에 있어서, N=(3·k+0.5)·m을 만족할 때의 k, m 및 N 값의 조합을 나타내는 표이다.
도 14는 본 발명의 실시형태 10에 의한 모터에 있어서, N=(3·k-0.5)·m을 만족할 때의 k, m 및 N 값의 조합을 나타내는 표이다.
도 15는 본 발명의 실시형태 10에 의한 모터에 있어서, N=(3·k+0.5)·m을 만족할 때의 k, m 및 극/슬롯 콤비 값의 조합을 나타내는 표이다.
도 16은 본 발명의 실시형태 10에 의한 모터에 있어서, N=(3·k-0.5)·m을 만족할 때의 k, m 및 극/슬롯 콤비 값의 조합을 나타내는 표이다.
도 17은 본 발명의 실시형태 11에 의한 모터를 도시하는 구성도이다.
도 18은 본 발명의 실시형태 12에 의한 모터를 도시하는 구성도이다.
도 19는 도 18의 각 티스에서 생기는 코깅 토크의 1f 성분을 나타내는 벡터도이다.
도 20은 본 발명의 실시형태 13에 의한 모터를 도시하는 구성도이다.
도 21은 본 발명의 실시형태 14에 의한 모터를 도시하는 구성도이다.
도 22는 본 발명의 실시형태 15에 의한 모터를 도시하는 구성도이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

(실시형태 1)

도 1은 본 발명의 실시형태 1에 의한 모터를 도시하는 구성도이다. 도면에 있어서, 모터(1)는, 고정자로서의 환상의 전기자(2)와, 전기자(2)의 내측에 배치되며, 전기자(2)에 대하여 회전하는 회전자로서의 돌극자(3)를 갖고 있다. 따라서, 이 예에서는, 모터(1)가 회전 모터로 되어 있다.

전기자(2)는, 철제의 전기자 코어(4)와, 전기자 코어(4)에 수용되어 있는 복수의 영구 자석(5)과, 전기자 코어(4)에 마련되어 있는 복수의 전기자 권선(6)을 갖고 있다.

전기자 코어(4)는, 환상의 코어 백(7)과, 코어 백(7)의 내면으로부터 돌극자(3)를 향하여 각각 돌출하는 복수의 티스(8)를 갖고 있다.

복수의 티스(8)는 전기자 코어(4)의 둘레 방향으로 서로 인접하여 등간격으로 나열되어 있다. 이에 의해, 복수의 티스(8) 사이에는, 공간인 슬롯(9)이 각각 형성되어 있다. 슬롯(9)의 수는 티스(8)의 수와 동일하게 되어 있다. 각 슬롯(9)은 돌극자(3)를 향하여 개방되어 있다. 이 예에서는, 티스(8)의 수가 12로 되어 있으며, 슬롯(9)의 수도 12로 되어 있다.

영구 자석(5)은 각 티스(8)에 개별적으로 수용되어 있다. 이 예에서는, 전기자(2)의 직경 방향을 따라서 배치된 판 형상의 영구 자석(5)이 티스(8)의 둘레 방향 중앙부에 수용되어 있다. 또한, 서로 인접하는 2개의 티스(8)에 수용되어 있는 각 영구 자석(5)은 동일한 자극을 마주보게 하여 배치되어 있다. 따라서, 서로 인접하는 전체 영구 자석(5)이 전기자(2)의 둘레 방향에 대해 자극을 교대로 하여 배치되어 있다. 또한, 이 예에서는, 영구 자석(5)이, 전기자 코어(4)의 내주면에서 티스(8)로부터 노출되고, 전기자 코어(4)의 외주면에서 코어 백(7)에 의해 덮여 있다.

각 전기자 권선(6)은 각 티스(8)에 집중권으로 개별적으로 마련되어 있다. 이에 의해, 이 예에서는, 전기자 권선(6)의 수가 12로 되어 있다. 또한, 각 전기자 권선(6)은 슬롯(9)에 수용되어 있다. 3상의 각 상을 U상, V상 및 W상으로 각각 나타내면, 각 전기자 권선(6) 중, 4개의 전기자 권선(6)이 U상의 전기자 권선(U11, U12, U21, U22)으로 되어 있으며, 다른 4개의 전기자 권선(6)이 V상의 전기자 권선(V11, V12, V21, V22)으로 되어 있으며, 나머지 4개의 전기자 권선(6)이 W상의 전기자 권선(W11, W12, W21, W22)으로 되어 있다. 12개의 전기자 권선(6)은, 도 1에 도시하는 바와 같이, 12개의 티스(8) 각각에 대응하여, 도 1의 반시계 방향으로 +U11, -U12, -V11, +V12, +W11, -W12, -U21, +U22, +V21, -V22, -W21, +W22의 순서로 나열되어 있다. 단, 「+」 및 「-」는 전기자 권선(6)의 서로 상이한 권 극성을 나타내고 있으며, 각 전기자 권선(6)에 동일 방향의 전류가 흐른 경우, 전기자 권선(6)에 발생하는 전자장의 방향이 직경 방향에 대해 서로 반대로 되는 것을 나타내고 있다.

도 2는 도 1의 12개의 전기자 권선(6)을 나타내는 결선도이다. 전기자(2)에서는, 각 전기자 권선(6)의 유도 전압의 대칭성을 고려하여, U상의 전기자 권선(U11, U12, U21, U22)이 순차 직렬로 접속된 U상의 직렬 회로와, V상의 전기자 권선(V11, V12, V21, V22)이 순차 직렬로 접속된 V상의 직렬 회로와, W상의 전기자 권선(W11, W12, W21, W22)이 순차 직렬로 접속된 W상의 직렬 회로가 공통의 중성점(中性點)에서 접속되어 있다. 즉, 전기자(2)에서는, 복수의 전기자 권선(6)이 Y결선에 의해 결선되어 있다.

돌극자(3)는 전기자(2)와 동축으로 배치되어 있다. 따라서, 돌극자(3)는 전기자(2)와 공통의 축선(A)을 가지고 있다. 또한, 돌극자(3)와 전기자(2) 사이에는, 간극, 즉 공기층이 존재하고 있다. 이에 의해, 전기자(2) 및 돌극자(3)는 복수의 티스(8)가 나열되는 방향, 즉 전기자(2)의 둘레 방향으로 상대적으로 이동 가능하게 되어 있다.

돌극자(3)는, 원기둥 형상의 돌극자 본체(31)와, 돌극자 본체(31)의 외주부에 마련된 1개 이상의 돌극(32)을 갖고 있다. 이 예에서는, 돌극(32)의 수가 11로 되어 있다. 각 돌극(32)은 복수의 티스(8)가 나열되는 방향, 즉 전기자(2)의 둘레 방향으로 등간격으로 나열되어 있다.

여기서, 서로 인접하는 2개의 티스(8) 각각의 둘레 방향 일단과 축선(A)을 연결하는 2개의 직선이 이루는 각도를 θ1로 하고, 서로 인접하는 2개의 돌극(32) 각각의 둘레 방향 일단과 축선(A)을 연결하는 2개의 직선이 이루는 각도를 θ2로 한다. 또한, 영구 자석(5)의 둘레 방향의 양단과 축선(A)을 연결하는 2개의 직선이 이루는 각도를 θ3으로 한다. 또한, 복수의 티스(8)의 단부면을 지나서, 복수의 티스(8)가 나열되는 둘레 방향을 따라서 설정된 면을 피치 기준면으로 한다. 이 예에서는, 피치 기준면이 축선(A)을 중심으로 하는 원통면으로 되어 있다.

또한, 공통의 피치 기준면에 있어서, θ1의 범위에 대응하는 둘레 방향 거리를 티스(8)의 피치(P1)로 하고, θ2의 범위에 대응하는 둘레 방향 거리를 돌극(32)의 피치(P2)로 하고, θ3의 범위에 대응하는 둘레 방향 거리를 영구 자석(5)의 피치(P3)로 하고 있다. 즉, 공통의 피치 기준면에 있어서의 각 티스(8) 사이의 둘레 방향 간격을 티스(8)의 피치(P1)로 하고, 공통의 피치 기준면에 있어서의 각 돌극(32) 사이의 둘레 방향 간격을 돌극(32)의 피치(P2)로 하고, 공통의 피치 기준면에 있어서의 영구 자석(5)의 두께를 영구 자석(5)의 피치(P3)로 하고 있다.

티스(8)의 피치(P1), 및 돌극(32)의 피치(P2)를 상기와 같이 정의하면, P1과 P2의 관계는 이하의 식 (1) 또는 식 (2)를 만족하는 관계로 되어 있다.

(P1/P2) ＜ 1/6 … (1)

5/6 ＜ (P1/P2) ＜ 7/6 … (2)

또한, 티스(8)의 수를 Q로 하고, Q개의 티스(8)에 대향하는 돌극(32)의 수를 N으로 하면, 이하의 식 (3)의 관계가 성립한다. 또한, 돌극(32)의 수 N은 자연수일 필요는 없다.

(P1/P2) = (N/Q) … (3)

이 예에서는, Q=12, N=11로 되어 있으며, 식 (2)를 만족하고 있다.

모터(1)에서는, 12개의 영구 자석(5)에 의한 6극쌍의 기자력이 11개의 돌극(32)에 의해 변조되어 5극쌍의 자속이 생긴다. 따라서, 이 예에서는, 모터(1)가 10극 12슬롯으로 동작한다. 즉, 복수의 전기자 권선(6)이 형성하는 자극수와 티스(8)의 수의 관계를 「자극수:티스수」 계열의 극/슬롯 콤비로서 나타내면, 이 예에서는, 5:6 계열의 극/슬롯 콤비로 모터(1)가 동작한다.

또한, 영구 자석(5)의 피치(P3)와 티스(8)의 피치(P1)의 관계는 이하의 식 (4)를 만족하는 관계로 되어 있다.

5 ＜ P1/P3 ＜ 10 … (4)

이 예에서는, P1/P3 = 7.5로 되어 있으며, 식 (4)를 만족하고 있다.

P1/P3 ≤ 5인 경우에는, 티스(8)의 폭에 대한 영구 자석(5)의 두께의 비율이 너무 커져서, 티스(8)에 자기 포화가 생기기 쉬워지게 된다. 또한, 10 ≤ P1/P3인 경우에는, 티스(8)의 폭에 대한 영구 자석(5)의 두께 비율이 너무 작아져서, 영구 자석(5)의 자속량을 충분히 얻을 수 없게 되어 버린다. 이에 의해, 영구 자석(5)의 피치(P3)와 티스(8)의 피치(P1)의 관계가 식 (4)를 만족하는 것에 의해, 모터(1)의 토크를 증가시킬 수 있다.

이와 같은 모터(1)에서는, 티스(8)의 피치(P1)와, 돌극(32)의 피치(P2)의 관계가 식 (2)를 만족하고 있으므로, 종래의 2:3 계열의 극/슬롯 콤비보다 코깅의 기본파 차수를 증가시킬 수 있다. 구체적으로는, 티스(8)의 수 Q=12, Q개의 티스(8)에 대향하는 돌극(32)의 수 N=11로 되어 있으므로, 10극 12슬롯으로 모터(1)를 동작시킬 수 있어, 종래의 2:3 계열의 극/슬롯 콤비보다 코깅의 기본파 차수를 증가시킬 수 있다. 이에 의해, 코깅의 기본파 차수의 진폭 값을 작게 할 수 있어, 코깅 토크의 저감화를 도모할 수 있다. 또한, 종래의 2:3 계열의 경우, 권선 계수가 0.866인 것에 대하여, 본 실시형태의 5:6 계열의 극/슬롯 콤비에서는, 권선 계수가 0.933이 된다. 따라서, 본 실시형태에서는, 권선 계수가 종래의 2:3 계열의 경우보다 증가하여, 모터(1)의 토크의 향상을 도모할 수 있다.

또한, 영구 자석(5)의 피치(P3)와 티스(8)의 피치(P1)의 관계가 식 (4)를 만족하고 있으므로, 영구 자석(5)의 자속량을 충분히 얻을 수 있는 동시에, 티스(8)에 자기 포화를 생기기 어렵게 할 수 있다. 이에 의해, 전기자(2)의 유도 전압을 크게 할 수 있어, 모터(1)의 토크의 증가를 도모할 수 있다.

또한, 상기의 예에서는, 복수의 전기자 권선(6)의 권선 배치가, 10극 12슬롯으로 동작하는 모터(1)의 통상의 권선 배치로 되어 있지만, 5:6 계열의 극/슬롯 콤비와 상이한 다른 극/슬롯 콤비, 예를 들어 8극 9슬롯, 14극 15슬롯 등의 경우에는, 다른 극/슬롯 콤비에 대응하는 통상의 권선 배치를 복수의 전기자 권선의 권선 배치로 하여 적용할 수 있다.

(실시형태 2)

도 3은 본 발명의 실시형태 2에 의한 모터를 도시하는 구성도이다. 본 실시형태에서는, Q=12, N=13으로 되어 있다. 이에 의해, 본 실시형태에서는, P1과 P2의 관계가 상기의 식 (2)를 만족하는 관계로 되어 있다. 또한, 12개의 전기자 권선(6)은, 12개의 티스(8) 각각 대응하여, 도 3의 반시계 방향으로 +U11, -U12, -W11, +W12, +V11, -V12, -U21, +U22, +W21, -W22, -V21, +V22의 순서로 나열되어 있다. 단, 「+」 및 「-」는, 실시형태 1과 마찬가지로, 전기자 권선(6)의 서로 상이한 권 극성을 나타내고 있다.

본 실시형태에서는, 12개의 영구 자석(5)에 의한 6극쌍의 기자력이 13개의 돌극(32)에 의해 변조되어 7극쌍의 자속이 생긴다. 따라서, 이 예에서는, 모터(1)가 14극 12슬롯으로 동작한다. 즉, 이 예에서는, 7:6 계열의 극/슬롯 콤비로 모터(1)가 동작한다. 다른 구성은 실시형태 1과 마찬가지이다.

이와 같이, Q=12, N=13으로 해도, P1과 P2의 관계가 식 (2)를 만족하도록 할 수 있다. 구체적으로는, Q=12, N=13으로 되어 있으므로, 14극 12슬롯으로 모터(1)를 동작시킬 수 있어, 5:6 계열보다 큰 7:6 계열의 극/슬롯 콤비로 모터(1)를 동작시킬 수 있다. 이에 의해, 코깅 토크의 저감화를 더욱 도모할 수 있다. 또한, 1극당의 영구 자석(5)의 수를 줄일 수 있으므로, 코어 백(7)을 통과하는 1극당의 자속량을 줄일 수 있다. 이에 의해, 코어 백(7)에서의 자기 포화가 생기기 어려워져서, 코어 백(7)의 직경 방향 두께를 작게 할 수 있다. 따라서, 전기자 권선(6)의 권선 영역을 확대할 수 있어, 전기자 권선(6)의 동손(銅損)의 저감화를 도모할 수 있다.

(실시형태 3)

도 4는 본 발명의 실시형태 3에 의한 모터를 도시하는 구성도이다. 본 실시형태에서는, Q=12, N=1로 되어 있다. 이에 의해, 본 실시형태에서는, P1과 P2의 관계가 상기의 식 (1)을 만족하는 관계로 되어 있다.

돌극자(3)의 형상은 원기둥 형상으로 되어 있다. 또한, 돌극자(3)는 돌극자(3)의 원기둥 형상의 중심 축선을 축선(A)으로부터 편심시킨 상태에서 전기자(2)의 내측에 배치되어 있다. 돌극자(3)는 축선(A)을 중심으로 하여 전기자(2)에 대하여 회동한다. 이에 의해, 1개의 돌극(32)을 갖는 돌극자(3)가 구성되어 있다.

또한, 돌극(32)의 수가 1인 경우, 돌극(32)으로부터 돌극자(3)를 1주(周)하여 원의 돌극(32)으로 되돌아올 때까지의 각도가 θ2가 되고, θ2는 돌극자(3)의 1주분의 각도인 360도가 된다. 따라서, 돌극(32)의 피치(P2)는 피치 기준면의 1주분의 둘레 방향 거리가 된다.

본 실시형태에서는, 12개의 영구 자석(5)에 의한 6극쌍의 기자력이 1개의 돌극(32)에 의해 변조되어 7극쌍의 자속이 생긴다. 따라서, 이 예에서는, 모터(1)가 14극 12슬롯으로 동작한다. 즉, 이 예에서는, 7:6 계열의 극/슬롯 콤비로 모터(1)가 동작한다. 다른 구성은 실시형태 2와 마찬가지이다.

이와 같이, Q=12, N=1로 해도, P1과 P2의 관계가 식 (1)을 만족하도록 할 수 있다. 구체적으로는, Q=12, N=1로 되어 있으므로, 실시형태 2와 마찬가지로, 7:6 계열의 극/슬롯 콤비로 모터(1)를 동작시킬 수 있어, 코깅 토크의 저감화를 더욱 도모할 수 있다. 또한, 1극당의 영구 자석(5)의 수를 줄일 수 있으므로, 코어 백(7)의 직경 방향 두께를 작게 할 수 있어, 전기자 권선(6)의 동손의 저감화를 도모할 수도 있다. 또한, P1과 P2의 관계가 식 (1)을 만족하는 것에 의해, 돌극자(3)에 있어서의 돌극(32)의 수를 줄일 수 있어, 돌극자(3)의 제조를 용이하게 할 수 있다.

(실시형태 4)

도 5는 본 발명의 실시형태 4에 의한 모터를 도시하는 구성도이다. 본 실시형태에서는, 전기자(2) 및 돌극자(3) 각각이 직선 방향을 따라서 배치되어 있다. 즉, 이 예에서는, 모터(1)가 리니어 모터로 되어 있다. 또한, 이 예에서는, 전기자 코어(4) 및 돌극자(3) 각각의 형상이, 실시형태 1의 전기자 코어(4) 및 돌극자(3)의 둘레 방향을 직선 방향으로 전개한 형상으로 되어 있다.

모터(1)에서는, 철제의 돌극자(3)가 리니어 모터의 반송로로서 직선 방향을 따라서 배치되어 있다. 전기자(2)는, 돌극자(3)를 따른 직선 방향으로 이동 가능하게 되어 있다. 돌극자 본체(31)는 전기자(2)가 이동하는 직선 방향을 따라서 배치된 판 형상 부재이다. 복수의 돌극(32)은 돌극자 본체(31)를 따른 직선 방향으로 등간격으로 나열되어 있다.

전기자(2)는 돌극자(3)와 평행하게 배치되어 있다. 이에 의해, 복수의 티스(8)는 복수의 돌극(32)이 나열되는 직선 방향으로 등간격으로 나열되어 있다. 이 예에서는, 전기자 코어(4)의 티스(8)의 수가 12로 되어 있다. 전기자(2)는 각 티스(8)를 돌극자(3)를 향한 상태로 배치되어 있다.

이 예에서는, 각 영구 자석(5)이 각 티스(8)에 개별적으로 수용되어 있으며, 전기자 코어(4)의 돌극자(3)측의 면과, 전기자 코어(4)의 돌극자(3)측과는 반대측의 면 각각에 있어서, 각 영구 자석(5)이 노출되어 있다.

여기에서, 복수의 티스(8)의 단부면을 지나서, 복수의 티스(8)가 나열되는 직선 방향을 따라서 설정된 평면을 피치 기준면으로 한다. 또한, 공통의 피치 기준면에 있어서의 각 티스(8) 사이의 직선 방향 간격을 티스(8)의 피치(P1)로 하고, 공통의 피치 기준면에 있어서의 각 돌극(32) 사이의 직선 방향 간격을 돌극(32)의 피치(P2)로 하고 있다. 티스(8)의 피치(P1) 및 돌극(32)의 피치(P2)를 이와 같이 정의하면, P1과 P2의 관계는 상기의 식 (1) 또는 식 (2)를 만족하는 관계로 되어 있다.

또한, 본 실시형태에서도, 티스(8)의 수를 Q로 하고, Q개의 티스(8)에 대향하는 돌극(32)의 수를 N으로 하면, 상기의 식 (3)의 관계가 성립하고 있다. 또한, 돌극(32)의 수 N은 자연수일 필요는 없다.

이 예에서는, 실시형태 1과 마찬가지로, Q=12, N=11로 되어 있으므로, 상기의 식 (2)를 만족하고 있다. 따라서, 이 예에서는, 5:6 계열의 극/슬롯 콤비로 모터(1)가 동작한다.

이와 같은 모터(1)에서는, 돌극자(3)가 직선 방향을 따라서 배치되고, 복수의 티스(8)가 돌극자(3)를 따른 직선 방향으로 나열되어 있으며, 복수의 티스(8)가 나열되는 직선 방향으로 전기자(2)가 돌극자(3)에 대해 이동 가능하게 되어 있으므로, 전기자(2)가 이동하는 반송로로서 돌극자(3)를 이용하는 것에 의해, 리니어 모터의 반송로에 영구 자석(5)를 마련할 필요가 없어진다. 이에 의해, 리니어 모터인 모터(1)의 제조 비용의 증가를 억제할 수 있다.

즉, 통상의 리니어 모터에서는, 가동자로서의 전기자를 반송하는 반송로로서, 영구 자석을 마련한 철심이 이용된다. 이 때문에, 가동자의 반송 거리에 비례하여 영구 자석이 필요하게 되고, 장거리 반송의 경우에는, 반송로가 길어지기 때문에, 영구 자석의 사용량이 증가하여 비용이 증가되어 버린다. 이에 반하여, 본 실시형태에서는, 전기자(2)가 영구 자석(5)를 가지며, 반송로로서 이용되는 돌극자(3)가 철만으로 구성되어 있으므로, 반송로가 길어져도, 영구 자석(5)의 사용량의 증가를 억제할 수 있다. 따라서, 본 실시형태에서는, 장거리 반송의 경우라도, 모터(1)의 제조 비용의 증가를 억제할 수 있다. 또한, 전기자(2)에는, 전기자(2)에 급전 가능한 앰프를 탑재해도 좋다.

또한, 본 실시형태에서도, Q=12, N=11로 되어 있으므로, 티스(8)의 피치(P1)와, 돌극(32)의 피치(P2)의 관계가 식 (2)를 만족하도록 할 수 있어, 리니어 모터인 모터(1)의 코깅 추력의 저감화를 도모할 수 있다. 또한, 종래의 2:3 계열의 경우에는 권선 계수가 0.866인 것에 대하여, 본 실시형태의 5:6 계열의 극/슬롯 콤비에서는 권선 계수가 0.933이 된다. 따라서, 본 실시형태에서는, 권선 계수가 종래의 2:3 계열의 경우보다 증가하여, 리니어 모터인 모터(1)의 추력의 향상을 도모할 수 있다.

또한, 상기의 예에서는, 전기자 코어(4)의 돌극자(3)측의 면과, 전기자 코어(4)의 돌극자(3)측과는 반대측의 면 각각에 있으며, 각 영구 자석(5)이 노출되어 있지만, 전기자 코어(4)의 돌극자(3)측의 면에서 각 영구 자석(5)을 노출시키고, 전기자 코어(4)의 돌극자(3)측과는 반대측의 면에서 각 영구 자석(5)을 코어 백(7)에 의해 덮어도 좋다.

또한, 상기의 예에서는, Q=12, N=11이 리니어 모터에 적용되어 있지만, 실시형태 3과 마찬가지로, Q=12, N=1을 리니어 모터에 적용해도 좋다.

(실시형태 5)

도 6은 본 발명의 실시형태 5에 의한 모터를 도시하는 구성도이다. 본 실시형태에서는, Q=12, N=13으로 되어 있다. 이에 의해, 본 실시형태에서는, P1과 P2의 관계가 상기의 식 (2)를 만족하는 관계로 되어 있다.

따라서, 본 실시형태에서는, 12개의 영구 자석(5)에 의한 6극쌍의 기자력이 13개의 돌극(32)에 의해 변조되어 7극쌍의 자속이 생긴다. 따라서, 이 예에서는, 모터(1)가 14극 12슬롯으로 동작한다. 즉, 이 예에서는, 7:6 계열의 극/슬롯 콤비로 모터(1)가 동작한다. 다른 구성은 실시형태 4와 마찬가지이다.

이와 같이, 리니어 모터인 모터(1)에 있어서, Q=12, N=13으로 해도, P1과 P2의 관계가 식 (2)를 만족하도록 할 수 있다. 이에 의해, 5:6 계열보다 큰 7:6 계열의 극/슬롯 콤비로 모터(1)를 동작시킬 수 있어, 리니어 모터인 모터(1)의 코깅 추력의 저감화를 더욱 도모할 수 있다. 또한, 1극당의 영구 자석(5)의 수를 줄일 수 있으므로, 코어 백(7)에서의 자기 포화가 생기기 어려워져서, 코어 백(7)의 직경 방향 두께를 작게 할 수 있다. 따라서, 전기자 권선(6)의 권선 영역을 확대할 수 있어, 전기자 권선(6)의 동손의 저감화를 도모할 수 있다.

(실시형태 6)

도 7은 본 발명의 실시형태 6에 의한 모터를 도시하는 구성도이다. 본 실시형태에서는, Q=12, N=11.2로 되어 있다.

예를 들면, Q=12이고 10극 12슬롯으로 하여 모터(1)를 동작시키기 위해서는, 이하의 식 (5)를 만족하면 좋고, Q=12이고 14극 12슬롯으로 하여 모터(1)를 동작시키기 위해서는, 이하의 식 (6)을 만족하면 좋다.

5/6 ＜ (P1/P2) ＜ 1 … (5)

1 ＜ (P1/P2) ＜ 7/6 … (6)

본 실시형태에서는, Q=12, N=11.2로 되어 있으므로, 식 (3)으로부터, P1과 P2의 관계가 식 (5)을 만족하는 관계로 되어 있다. 다른 구성은 실시형태 4와 마찬가지이다.

이와 같이, N의 값이 자연수가 아니라도, 모터(1)를 문제없이 동작시킬 수 있다. 이에 의해, 예를 들어 돌극자(3)의 공작 정밀도가 나쁜 경우라도, 리니어 모터인 모터(1)의 코깅 추력의 저감화를 도모할 수 있어, 모터(1)를 문제없이 동작시킬 수 있다.

또한, 상기의 예에서는, 모터(1)가 리니어 모터로 되어 있지만, 모터(1)가 회전 모터라도 마찬가지로, 모터(1)의 코깅 토크의 저감화를 도모할 수 있다.

(실시형태 7)

도 8은 본 발명의 실시형태 7에 의한 모터를 도시하는 구성도이다. 리니어 모터인 모터(1)에서는, 각 티스(8)가 나열되는 직선 방향에 대한 전기자 코어(4)의 양측의 단부에 돌기부(11)가 각각 마련되어 있다. 각 돌기부(11)는, 코어 백(7)으로부터 돌극자(3)를 향하여 돌출되며, 돌극자(3)에 대향하여 있다. 또한, 각 돌기부(11)는 각 티스(8)가 나열되는 직선 방향에 대하여 티스(8)로부터 이격되어 배치되어 있다. 각 돌기부(11)에는, 전기자 권선(6)은 마련되어 있지 않다. 각 돌기부(11)는, 코어 백(7)과 동일한 재료로 구성되어 있는 동시에, 코어 백(7)과 동일한 재료로 형성되어 있다. 이 예에서는, Q=12, N=11로 되어 있다. 따라서, 이 예에서는, P1과 P2의 관계가 상기의 식 (2)를 만족하는 관계로 되어 있다. 다른 구성은 실시형태 4와 마찬가지이다.

이와 같은 모터(1)에서는, 각 티스(8)가 나열되는 직선 방향에 대한 전기자 코어(4)의 양측의 단부에 돌기부(11)가 각각 마련되어 있으므로, 리니어 모터인 모터(1)의 코깅 추력의 저감화를 더욱 도모할 수 있다. 또한, 모터(1)의 추력의 향상도 도모할 수 있다.

또한, 상기의 예에서는, 전기자 코어(4)의 양측의 단부에 돌기부(11)가 각각 마련되어 있지만, 각 티스(8)가 나열되는 직선 방향에 대한 전기자 코어(4)의 편측의 단부에만 돌기부(11)를 마련해도 좋다.

(실시형태 8)

도 9는 본 발명의 실시형태 8에 의한 모터를 도시하는 구성도이다. 각 티스(8)가 나열되는 직선 방향에 대해 전기자 코어(4)의 양측의 단부에 위치하는 각 티스(8)를 단부 티스(8a)로 하고, 단부 티스(8a) 이외의 각 티스(8)를 중간부 티스(8b)로 하면, 단부 티스(8a)의 형상은 중간부 티스(8b)의 형상과 상이하다. 각 중간부 티스(8b)의 형상은 서로 동일한 형상으로 되어 있다.

티스(8)의 피치(P1)와, 돌극(32)의 피치(P2)의 관계는 상기의 식 (1) 또는 식 (2)를 만족하는 관계로 되어 있다. 또한, P1, P2, Q, N의 관계는 상기의 식 (3)을 만족하는 관계로 되어 있다. 또한, 식 (1) 내지 식 (6)에 적용되는 티스(8)의 피치(P1)는 피치 기준면에 있어서의 각 중간부 티스(8b) 사이의 거리로 설정된다. 다른 구성은 실시형태 4와 마찬가지이다.

이와 같은 모터(1)에서는, 단부 티스(8a)의 형상이 중간부 티스(8b)의 형상과 상이하므로, 단부 티스(8a)의 형상을 조정하는 것에 의해, 리니어 모터인 모터(1)의 코깅 추력의 저감화를 더욱 도모할 수 있다. 즉, 리니어 모터인 모터(1)에서는, 회전 모터와는 달리, 전기자(2)가 무단(無端) 형상으로 연속하고 있지 않으며, 전기자(2)가 이동하는 직선 방향에 대해 전기자(2)의 단부가 존재하여 비연속으로 되어 있다. 따라서, 전기자(2)의 단부가 존재하여 비연속으로 되어 있는 것에 기인하여 모터(1)의 추력에 코깅 성분이 더해진다. 본 실시형태에서는, 단부 티스(8a)의 형상이 중간부 티스(8b)의 형상과 상이하므로, 전기자(2)의 비연속성에 기인하는 코깅 성분을 억제할 수 있어, 리니어 모터인 모터(1)의 코깅 추력의 저감화를 더욱 도모할 수 있다. 또한, 모터(1)의 추력의 향상도 도모할 수 있다.

또한, 상기의 예에서는, 전기자 코어(4)의 양측의 단부에 위치하는 각 단부 티스(8a) 각각의 형상이 중간부 티스(8b)의 형상과 상이하지만, 각 단부 티스(8a) 중, 전기자 코어(4)의 편측의 단부에 위치하는 단부 티스(8a)의 형상만을 중간부 티스(8b)의 형상과 상이하게 해도 좋다.

또한, 상기의 예에서는, 단부 티스(8a)의 형상을 중간부 티스(8b)의 형상과 상이하게 하는 것에 의해, 모터(1)의 코깅 추력의 저감화를 도모하도록 하고 있지만, 단부 티스(8a)와, 단부 티스(8a) 옆의 중간부 티스(8b) 사이의 거리인 단부 티스(8b)의 피치와, 각 중간부 티스(8b) 사이의 거리인 중간부 티스(8b)의 피치를 서로 상이하게 하는 것에 의해, 전기자(2)의 비연속성에 기인하는 코깅 성분을 억제하여, 모터(1)의 코깅 추력의 저감화를 도모하도록 해도 좋다.

(실시형태 9)

도 10은 본 발명의 실시형태 9에 의한 모터를 도시하는 구성도이다. 이 예에서는, 실시형태 8과 마찬가지로, 각 티스(8)가 나열되는 직선 방향에 대해 전기자 코어(4)의 양측의 단부에 위치하는 각 티스(8)를 단부 티스(8a)로 하고, 단부 티스(8a) 이외의 각 티스(8)를 중간부 티스(8b)로 한다. 또한, 이 예에서는, 각 중간부 티스(8b) 중, 각 단부 티스(8a) 옆에 위치하는 중간부 티스(8b)를 단부 인접 티스(8c)로 한다. 각 티스(8)를 이와 같이 정의하면, 각 단부 인접 티스(8c)의 형상은, 다른 각 티스(8)의 형상, 즉 단부 인접 티스(8c) 이외의 중간부 티스(8b) 및 단부 티스(8a) 각각의 형상과 상이하게 되어 있다. 이 예에서는, 단부 인접 티스(8c)에 수용되어 있는 영구 자석(5)의 형상이 단부 인접 티스(8c) 이외의 다른 티스(8)에 수용되어 있는 영구 자석(5)의 형상과 상이한 것에 의해, 각 단부 인접 티스(8c)의 형상이 다른 티스(8)의 형상과 상이하다. 또한, 이 예에서는, 단부 인접 티스(8c)에 수용되어 있는 영구 자석(5)의 두께가 다른 티스(8)에 수용되어 있는 영구 자석(5)의 두께보다 크게 되어 있다. 단부 인접 티스(8c) 이외의 중간부 티스(8b) 및 단부 티스(8a) 각각의 형상은 서로 동일한 형상으로 되어 있다. 다른 구성은 실시형태 8과 마찬가지이다.

이와 같은 모터(1)에서는, 단부 티스(8a) 옆에 위치하는 단부 인접 티스(8c)의 형상이 단부 인접 티스(8c) 이외의 다른 티스(8)의 형상과 상이하므로, 전기자(2)의 비연속성에 기인하는 코깅 성분을 억제할 수 있어, 모터(1)의 코깅 추력의 저감화를 더욱 도모할 수 있다. 또한, 모터(1)의 추력의 향상도 도모할 수 있다.

또한, 상기의 예에서는, 전기자 코어(4)의 양측에 위치하는 각 단부 인접 티스(8c) 각각의 형상이 다른 티스(8)의 형상과 상이하지만, 전기자 코어(4)의 편측에 위치하는 단부 인접 티스(8c)의 형상만을 다른 티스(8)의 형상과 상이하게 해도 좋다.

(실시형태 10)

도 11은 본 발명의 실시형태 10에 의한 모터를 도시하는 구성도이다. 본 실시형태에서는, 티스(8)의 수 Q가 이하의 식 (7)을 만족하는 값으로 설정되며, Q개의 티스(8)에 대향하는 돌극(32)의 수 N이 이하의 식 (8)을 만족하는 값으로 설정되어 있다.

Q = 3·k·m … (7)

N = (3·k±0.5)·m … (8)

단, k는 2 이상의 자연수, 즉 k=2, 3, 4, …이며, m은 1 이상의 자연수, 즉 m=1, 2, 3, …이다.

이 예에서는, k=2, m=2를 만족하며, Q=12, N=11로 되어 있다.

도 12는, 본 발명의 실시형태 10에 의한 모터에 있어서, Q=3·k·m을 만족할 때의 k, m 및 Q의 값의 조합을 나타내는 표이다. 또한, 도 13은, 본 발명의 실시형태 10에 의한 모터에 있어서, N=(3·k+0.5)·m을 만족할 때의 k, m 및 N의 값의 조합을 나타내는 표이다. 또한, 도 14는, 본 발명의 실시형태 10에 의한 모터에 있어서, N=(3·k-0.5)·m을 만족할 때의 k, m 및 N의 값의 조합을 나타내는 표이다. 또한, 도 15는, 본 발명의 실시형태 10에 의한 모터에 있어서, N=(3·k+0.5)·m을 만족할 때의 k, m 및 극/슬롯 콤비의 값의 조합을 나타내는 표이다. 또한, 도 16은, 본 발명의 실시형태 10에 의한 모터에 있어서, N=(3·k-0.5)·m을 만족할 때의 k, m 및 극/슬롯 콤비의 값의 조합을 나타내는 표이다. 또한, 도 15 및 도 16에서는, 극수에 「P」를 부여하고, 티스수, 즉 슬롯수에 「S」를 부여한 표시를 극/슬롯 콤비의 값의 표시로 하고 있다. 예를 들면, 극수가 5이고 티스수가 6일 때에는, 「5P6S」를 극/슬롯 콤비의 값의 표시로 하고 있다.

본 실시형태에서는, 도 12 내지 도 16에 나타내는 바와 같이, k＞1, m≥1의 범위에서, k 및 m의 값에 따라서 Q 및 N이 설정된다. 다른 구성은 실시형태 1과 마찬가지이다.

이와 같은 모터(1)에서는, Q가 식 (7)을 만족하고 있는 동시에, N이 식 (8)을 만족하고 있으므로, 토크의 기본파를 증가시킬 수 있어, 모터(1)의 토크를 증가시킬 수 있다. 또한, k＞1이므로, 권선 계수가 향상하여 토크의 증가를 도모할 수 있는 동시에, 극/슬롯 콤비에 기인하는 코깅 토크의 저감화를 도모할 수 있다.

또한, 식 (7) 및 식 (8)에 있어서 m=2를 만족하고 있으므로, 돌극자(3) 및 영구 자석(5)의 작용에 의해 생기는 코깅 토크가 각 티스(8) 사이에서 서로 소멸하도록 할 수 있다. 이에 의해, 코깅 토크를 더욱 억제할 수 있다.

또한, 모터(1)에 있어서, N=(3·k-0.5)·m을 만족하는 경우는, N=(3·k+0.5)·m을 만족하는 경우보다, 전기자 코어(4)와 돌극자(3) 사이에 존재하는 공기층의 자속 밀도의 기본파가 향상한다. 따라서, Q=3·k·m을 만족하고, N=(3·k-0.5)·m을 만족하도록 티스(8)의 수 및 돌극(32)의 수를 설정하는 것에 의해, 모터(1)의 토크의 증가를 더욱 도모할 수 있다.

(실시형태 11)

도 17은 본 발명의 실시형태 11에 의한 모터를 도시하는 구성도이다. 본 실시형태에서는, Q 및 N이 상기의 식 (7) 및 식 (8)을 만족하며, 식 (7) 및 식 (8)에 있어서 m=1, k＞1을 만족하고 있다. 이 예에서는, m=1, k=2를 만족하고 있다. 이에 의해, 이 예에서는, Q=6, N=5.5로 되어 있다. 다른 구성은 실시형태 4와 마찬가지이다.

이와 같은 모터(1)에서는, Q 및 N이 상기의 식 (7) 및 식 (8)을 만족하며, 식 (7) 및 식 (8)에 있어서 m=1, k＞1을 만족하고 있으므로, 각 극 슬롯 콤비에 있어서 티스(8) 및 영구 자석(5)의 수를 최소로 할 수 있다. 예를 들면, 「10P12S」의 극/슬롯 콤비를 「5P6S」로 하거나, 「16P18S」의 극/슬롯 콤비를 「8P9S」로 할 수 있다. 이에 의해, 모터(1)의 체적을 일정하게 한 경우, 각 극/슬롯 콤비에 있어서 영구 자석(5)의 두께를 최대로 할 수 있어, 영구 자석(5)으로부터 돌극자(3)로 흐르는 자속량을 많게 할 수 있다. 따라서, 전기자(2)에서의 유도 전압을 크게 할 수 있어, 모터(1)의 추력을 증가시킬 수 있다.

이 예에서는, m=1, k=2를 만족하고, Q=6, N=5.5로 되어 있으므로, 5:6 계열의 극/슬롯 콤비로 동작하는 모터(1) 내에서 영구 자석(5)의 수를 최소로 할 수 있다. 이에 의해, 5:6 계열의 극/슬롯 콤비 내에서 영구 자석(5)의 두께를 최대로 할 수 있어, 공기층의 자속 밀도를 증가시켜, 리니어 모터인 모터(1)의 추력을 증가시킬 수 있다.

또한, N=(3·k-0.5)·m을 만족하는 경우는, N=(3·k+0.5)·m을 만족하는 경우보다, 공기층의 자속 밀도의 기본파를 향상시킬 수 있다. 이에 의해, N=(3·k-0.5)·m을 만족하는 것에 의해, 리니어 모터인 모터(1)의 추력의 증가를 더욱 도모할 수 있다.

상기의 예에서는, Q 및 N이 상기의 식 (7) 및 식 (8)을 만족하며, 식 (7) 및 식 (8)에 있어서 m=1, k＞1을 만족하는 구성이 리니어 모터에 적용되어 있지만, Q 및 N이 상기의 식 (7) 및 식 (8)을 만족하며, 식 (7) 및 식 (8)에 있어서 m=1, k＞1을 만족하는 구성을 회전 모터에 적용해도 좋다. 이와 같이 해도, 각 극/슬롯 콤비에 있어서 영구 자석(5)의 두께를 최대로 할 수 있어, 회전 모터의 토크를 증가시킬 수 있다.

(실시형태 12)

도 18은 본 발명의 실시형태 12에 의한 모터를 도시하는 구성도이다. 본 실시형태에서는, Q 및 N이 상기의 식 (7) 및 식 (8)을 만족하며, 식 (7) 및 식 (8)에 있어서 m=2, k＞1을 만족하고 있다. 이 예에서는, m=2, k=2를 만족하고 있다. 이에 의해, 이 예에서는, Q=12, N=11로 되어 있다.

식 (7) 및 식 (8)에 있어서 m=2를 만족하면, 돌극자(3) 및 영구 자석(5)의 작용으로 생기는 코깅 토크의 1f 성분, 즉 공기층의 변동과 동일한 주기로 나타나는 코깅 토크 성분은 각 티스(8) 사이에서 서로 소멸하는 방향으로 생긴다. 또한, 도 18에서는, 각 티스(27)에 편의적으로 배당한 직선 방향으로 연속하는 번호 1 내지 12(원의 테두리로 둘러싸고 있는 번호)를 티스 번호로서 나타내고 있다.

도 19는 도 18의 각 티스(8)에서 생기는 코깅 토크의 1f 성분을 나타내는 벡터도이다. 도 19에서는, 도 18의 각 티스(8)에서 개별적으로 생기는 코깅 토크의 1f 성분의 벡터를 티스 번호 1 내지 12별로 정리하여 나타내고 있다. 도 19에 나타내는 바와 같이, 티스 번호 1 내지 12의 각 티스(8)에서 생기는 코깅 토크의 1f 성분을 모두 더하면, 코깅 토크의 1f 성분의 합성 벡터가 거의 0이 되는 것을 알 수 있다. 다른 구성은 실시형태 11과 마찬가지이다.

이와 같은 모터(1)에서는, Q 및 N이 상기의 식 (7) 및 식 (8)을 만족하며, 식 (7) 및 식 (8)에 있어서 m=2, k＞1을 만족하고 있으므로, 각 티스(8)에서 생기는 코깅 토크의 1f 성분을 서로 소멸시킬 수 있다. 이에 의해, 모터(1)의 코깅 토크의 저감화를 더욱 도모할 수 있다.

(실시형태 13)

도 20은 본 발명의 실시형태 13에 의한 모터를 도시하는 구성도이다. 본 실시형태에서는, Q 및 N이 상기의 식 (7) 및 식 (8)을 만족하며, 식 (7) 및 식 (8)에 있어서 m=4, k＞1을 만족하고 있다. 이 예에서는, m=4, k=2를 만족하고, Q=24, N=22로 되어 있다. 또한, 이 예에서는, 모터(1)가 회전 모터로 되어 있다.

식 (7) 및 식 (8)에 있어서 m=4를 만족하면, 축선(A)을 따라서 보았을 때의 돌극자(3)의 형상이 축선(A)을 지나는 직선에 관하여 대칭 형상이 된다. 또한, 식 (7) 및 식 (8)에 있어서 m=4를 만족하면, 축선(A)을 따라서 보았을 때의 극/슬롯 콤비가, 축선(A)을 지나고 또한 서로 직교하는 제 1 직선 및 제 2 직선 중 어느 것에 관해서도 대칭의 관계가 된다. 다른 구성은 실시형태 10과 마찬가지이다.

이와 같은 모터(1)에서는, Q 및 N이 상기의 식 (7) 및 식 (8)을 만족하며, 식 (7) 및 식 (8)에 있어서 m=4, k＞1을 만족하고 있으므로, 돌극자(3)의 형상의 대칭성 및 모터(1)의 극/슬롯 콤비의 대칭성을 확보할 수 있다. 이에 의해, 모터(1)의 진동 및 소음의 저감화를 도모할 수 있다.

또한, 전기자(2)의 유도 전압의 대칭성을 확보할 수 있으므로, 복수의 전기자 권선(6)의 결선을 2 병렬 결선으로 할 수 있다. 복수의 전기자 권선(6)의 결선을 복수의 병렬 결선으로 하는 경우, 근접하는 동상(同相)의 전기자 권선(6)을 각각 직렬로 접속하는 것에 의해 복수조의 동상의 전기자 권선 직렬부를 구성하고, 복수조의 동상의 전기자 권선 직렬부를 병렬 결선한다. 복수조의 동상의 전기자 권선 직렬부가 병렬 결선된 모터에서는, n을 2 이상의 자연수로 하면, m=2·n의 관계가 성립하며, 동상의 전기자 권선 직렬부의 병렬수 C가 n의 1 이외의 약수가 된다. 또한, m=2·n의 관계가 성립하며, 동상의 전기자 권선 직렬부의 병렬수 C가 1 이외의 n의 약수가 되는 경우, 1개의 전기자 권선 직렬부에서 직렬로 접속되는 전기자 권선(6)의 수는 Q/(3·C)가 된다. 이에 의해, 유도 전압의 밸런스를 향상시킬 수 있어, 모터(1)의 토크 리플(torque ripple), 진동 및 소음의 저감화를 도모할 수 있다.

(실시형태 14)

도 21은 본 발명의 실시형태 14에 의한 모터를 도시하는 구성도이다. 본 실시형태에서는, Q 및 N이 상기의 식 (7) 및 식 (8)을 만족하며, 식 (7) 및 식 (8)에 있어서 m=2, k=2를 만족하고 있다. 이에 의해, Q=12, N=11 또는 13으로 되어 있다. 따라서, N=11의 경우에 10극 12슬롯으로 모터(1)가 동작하고, N=13의 경우에 14극 12슬롯으로 모터(1)가 동작한다. 이 예에서는, 모터(1)가 회전 모터로 되어 있다.

공기층(G), 영구 자석(5)의 두께(d), 권선 계수의 밸런스를 고려하면, 식 (7) 및 식 (8)에 있어서 m=2, k=2를 만족할 때에는, 공기층(G)이 2㎜ 내지 4㎜, 전기자 코어(4)의 외주면(4a)의 둘레 방향 길이(D)와 1개당의 영구 자석(5)의 두께(d)의 비가 (37 내지 45):1이 되는 것에 의해, 전기자(2)의 유도 전압이 가장 커진다. 다른 구성은 실시형태 10과 마찬가지이다.

이와 같은 모터(1)에서는, Q 및 N이 상기의 식 (7) 및 식 (8)을 만족하며, 식 (7) 및 식 (8)에 있어서 m=2, k=2를 만족하고 있으므로, 공기층(G), 영구 자석(5)의 두께(d), 권선 계수의 밸런스를 고려하여, 공기층, 전기자 코어(4), 영구 자석(5) 각각의 크기를 조정하는 것에 의해, 전기자(2)의 유도 전압을 크게 할 수 있다. 이에 의해, 회전 모터인 모터(1)의 코깅 토크의 저감화를 도모할 수 있다.

(실시형태 15)

도 22는 본 발명의 실시형태 15에 의한 모터를 도시하는 구성도이다. 본 실시형태에서는, 실시형태 14와 마찬가지로, Q 및 N이 상기의 식 (7) 및 식 (8)을 만족하며, 식 (7) 및 식 (8)에 있어서 m=2, k=2를 만족하고 있다. 이에 의해, Q=12, N=11 또는 13으로 되어 있다. 따라서, N=11의 경우에 10극 12슬롯으로 모터(1)가 동작하며, N=13의 경우에 14극 12슬롯으로 모터(1)가 동작한다. 이 예에서는, 모터(1)가 리니어 모터로 되어 있다.

공기층(G), 영구 자석(5)의 두께(d), 권선 계수의 밸런스를 고려하면, 식 (7) 및 식 (8)에 있어서 m=2, k=2를 만족할 때에는, 공기층(G)이 2㎜ 내지 4㎜, 전기자 코어(4)의 직선 방향의 전체 길이(D)와 1개당의 영구 자석(5)의 두께(d)의 비가 (37 내지 45):1이 되는 것에 의해, 전기자(2)의 유도 전압이 가장 커진다. 다른 구성은 실시형태 11과 마찬가지이다.

이와 같은 모터(1)에서는, Q 및 N이 상기의 식 (7) 및 식 (8)을 만족하며, 식 (7) 및 식 (8)에 있어서 m=2, k=2를 만족하고 있으므로, 공기층(G), 영구 자석(5)의 두께(d), 권선 계수의 밸런스를 고려하여, 공기층(G), 전기자 코어(4), 영구 자석(5) 각각의 크기를 조정하는 것에 의해, 전기자(2)의 유도 전압을 크게 할 수 있어, 리니어 모터인 모터(1)의 코깅 추력의 저감화를 도모할 수 있다. 즉, 모터(1)가 리니어 모터라도, 회전 모터와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

또한, 실시형태 14 및 15에서는, 식 (7) 및 식 (8)에 있어서 m=2를 만족하도록 되어 있지만, k=2이면, m이 1 또는 3 이상의 자연수로 되어 있어도, 모터(1)의 코깅 토크 또는 코깅 추력의 저감화를 도모할 수 있다.

1 : 모터 2 : 전기자
3 : 돌극자 4 : 전기자 코어
5 : 영구 자석 6 : 전기자 권선
8 : 티스 32 : 돌극

Claims

서로 인접하여 나열되는 복수의 티스를 가지는 전기자 코어와, 상기 복수의 티스 각각에 수용되어 있는 복수의 영구 자석과, 상기 복수의 티스 각각에 마련되어 있는 복수의 전기자 권선을 갖는 전기자, 및
상기 복수의 영구 자석에 의해 발생하는 기자력을 변조시키는 1개 이상의 돌극을 가지며, 상기 돌극을 상기 티스를 향한 상태로 배치되어 있는 돌극자를 구비하며,
상기 전기자 및 상기 돌극자는 상기 복수의 티스가 나열되는 방향으로 상대적으로 이동 가능하게 되어 있으며,
서로 인접하는 2개의 상기 티스에 수용되어 있는 각 상기 영구 자석은 동일한 자극을 마주보게 하여 배치되어 있으며,
상기 티스의 피치를 P1로 하고, 상기 돌극의 피치를 P2로 하면,
(P1/P2) ＜ 1/6, 또는
5/6 ＜ (P1/P2) ＜ 7/6
을 만족하고,
상기 티스의 수를 Q, Q개의 상기 티스에 대향하는 상기 돌극의 수를 N으로 하고, k를 2 이상의 자연수, m을 1 이상의 자연수로 하면,
Q = 3·k·m, 및
N = (3·k±0.5)·m
을 만족하며,
상기 복수의 전기자 권선에는, 3상의 전류가 공급되고,
k=2 및 m=2를 만족하고,
상기 복수의 영구 자석에 의해 발생하는 기자력이 상기 돌극에 의해 변조된 자속의 극쌍수와 동일한 극쌍수인 5극쌍 또는 7극쌍의 자속을 발생시키도록 상기 복수의 전기자 권선이 상기 티스에 각각 배치되어 있는
모터.
청구항 1에 있어서,
상기 영구 자석의 피치를 P3으로 하면,
5 ＜ P1/P3 ＜ 10
을 만족하는
모터.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 복수의 전기자 권선에는, 3상의 전류가 공급되고,
상기 복수의 전기자 권선이 형성하는 자극의 수와 상기 티스의 수의 관계를, 자극수:티스수 계열의 극/슬롯 콤비로서 나타내면,
상기 극/슬롯 콤비는 [(N-Q/2)×2]:Q 계열이 되는
모터.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 티스 각각에 배치되는 상기 전기자 권선의 수는 12개이고,
인접하는 상기 티스에 각각 배치된 12개의 상기 전기자 권선 중, 4개의 상기 전기자 권선은 U상의 전기자 권선 U11, U12, U21, U22로 구성되고, 다른 4개의 상기 전기자 권선은 V상의 전기자 권선 V11, V12, V21, V22로 구성되고, 나머지 4개의 상기 전기자 권선은 W상의 전기자 권선 W11, W12, W21, W22로 구성되어 있고,
「+」 및 「-」가, 상기 전기자 권선에 동일 방향의 전류가 흐른 경우, 상기 전기자 권선에 발생하는 전자장의 방향이 직경 방향에 대해 서로 반대로 되는 것을 나타내는 것으로 하면,
상기 전기자 권선은, 상기 티스 각각에, +U11, -U12, -V11, +V12, +W11, -W12, -U21, +U22, +V21, -V22, -W21, +W22, 또는 +U11, -U12, -W11, +W12, +V11, -V12, -U21, +U22, +W21, -W22, -V21, +V22의 순서로 나열되어 배치되어 있는
모터.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
복수의 동상의 상기 전기자 권선이 직렬로 접속되는 것에 의해 복수조의 동상의 전기자 권선 직렬부가 구성되고,
상기 복수조의 동상의 전기자 권선 직렬부는 병렬 결선되며,
n을 2 이상의 자연수로 하면, m=2·n의 관계가 성립하고,
상기 복수조의 동상의 전기자 권선 직렬부의 병렬수 C는 n의 1 이외의 약수로 되어 있으며,
상기 전기자 권선 직렬부에서 직렬로 접속되는 상기 전기자 권선의 수는 Q/(3·C)로 되어 있는
모터.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 돌극자는 직선 방향을 따라 배치되며,
상기 복수의 티스는 상기 직선 방향으로 나열되어 있으며,
상기 전기자는 상기 직선 방향으로 상기 돌극자에 대해 이동 가능하게 되어 있는
모터.
청구항 6에 있어서,
상기 복수의 티스 중, 상기 직선 방향에 있어서의 단부 티스 옆에 위치하는 상기 티스를 단부 인접 티스로 하면,
상기 단부 인접 티스에 수용된 상기 영구 자석의 형상은 상기 단부 인접 티스 이외의 상기 티스에 수용된 상기 영구 자석의 형상과 상이한
모터.
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