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JP2002191146A - Gap winding motor - Google Patents

Gap winding motor

Info

Publication number
JP2002191146A
JP2002191146A JP2000387036A JP2000387036A JP2002191146A JP 2002191146 A JP2002191146 A JP 2002191146A JP 2000387036 A JP2000387036 A JP 2000387036A JP 2000387036 A JP2000387036 A JP 2000387036A JP 2002191146 A JP2002191146 A JP 2002191146A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
permanent magnet
stator
winding motor
gap
peripheral surface
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.)
Abandoned
Application number
JP2000387036A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Miyamoto
宮本  剛
Ryuichiro Tominaga
竜一郎 富永
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yaskawa Electric Corp
Original Assignee
Yaskawa Electric Corp
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 Yaskawa Electric Corp filed Critical Yaskawa Electric Corp
Priority to JP2000387036A priority Critical patent/JP2002191146A/en
Publication of JP2002191146A publication Critical patent/JP2002191146A/en
Abandoned legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
  • Brushless Motors (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 損失が少なく、かつ、製造工数と時間を低減
することのできるギャップワインディングモータを提供
する。 【解決手段】 固定子コア4の内周面に回転磁界形成用
の固定子コイル6を装着してなる固定子2と、回転子コ
ア4の外周面上に複数個の略扇状の永久磁石10を取り
付けてなり、かつ固定子コイル6に空隙を介して対向す
るように配置された回転子3とを有するギャップワイン
ディングモータ1において、回転子コア4の磁極間に突
起部を形成するとともに、突起部に、複数のスリット1
2を径方向に設けてティース13を形成する。
(57) [Problem] To provide a gap winding motor that has a small loss and can reduce the number of manufacturing steps and time. SOLUTION: A stator 2 in which a stator coil 6 for forming a rotating magnetic field is mounted on an inner peripheral surface of a stator core 4 and a plurality of substantially fan-shaped permanent magnets 10 on an outer peripheral surface of the rotor core 4 are provided. And a rotor 3 disposed so as to face the stator coil 6 with a gap therebetween, and a gap is formed between the magnetic poles of the rotor core 4. Multiple slits 1
2 are provided in the radial direction to form the teeth 13.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、FA、OAに使用
される平滑電機子巻線形ブラシレスDCモータ、いわゆ
るギャップワインディングモータに関し、特にその回転
子の構成に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a brushless DC motor of a smooth armature winding type used in FA and OA, that is, a so-called gap winding motor, and more particularly to a structure of a rotor thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】ギャップワインディングモータは、固定
子コアの内周面に回転磁界形成用の固定子コイルを装着
してなる固定子と、軟磁性体からなる円筒形の回転子コ
アの外周面上に複数個の略扇状のセグメント型永久磁石
を接着等で取り付けてなり、かつ前記固定子コイルに空
隙を介して対向するように配置された回転子とを有して
いる。前記回転子コア上に前記セグメント型永久磁石を
固定する場合は、永久磁石の位置決めに高精度な固定が
要求されており、治工具を用いて組み立てを行い、要求
される精度を満足させていた。
2. Description of the Related Art A gap winding motor has a stator in which a stator coil for forming a rotating magnetic field is mounted on an inner peripheral surface of a stator core, and a stator having a cylindrical rotor core made of a soft magnetic material. A plurality of substantially fan-shaped segmented permanent magnets are attached to the stator coil by bonding or the like, and a rotor is disposed so as to face the stator coil via a gap. When fixing the segment-type permanent magnet on the rotor core, high-precision fixing is required for positioning of the permanent magnet, and the assembly was performed using a jig and tool to satisfy the required accuracy. .

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のギャップワインディングモータにおいては、
次のような問題があった。 (1) 従来の軟磁性体で構成された円筒型の回転子コアの
表面に永久磁石を固着したものでは磁気ギャップが広
く、電機子巻線インダクタンスが小さくなる。このた
め、PWMアンプと組み合わせて駆動すると電流波形に
含まれる高調波成分が大きくなり損失が増加する。 (2) セグメント型の永久磁石の固定は、接着だけでは剥
離や飛散等の不安があり、永久磁石の剥離、飛散防止の
ためにガラステープなどを永久磁石の表面に巻きつける
処理を行う必要がある。そのため、製造工数が増加す
る。 (3) 永久磁石の位置決めが大変面倒であり、製造に時間
がかかる。 本発明は、このような問題を解消するためになされたも
ので、損失が少なく、かつ、製造工数と時間を低減する
ことのできるギャップワインディングモータを提供する
ことを目的とするものである。
However, in such a conventional gap winding motor,
There were the following problems. (1) When a permanent magnet is fixed to the surface of a conventional cylindrical rotor core made of a soft magnetic material, the magnetic gap is wide and the armature winding inductance is small. For this reason, when driven in combination with a PWM amplifier, the harmonic components included in the current waveform increase, and the loss increases. (2) When fixing segment-type permanent magnets, there is anxiety such as peeling or scattering if only adhesion is used, and it is necessary to wind glass tape etc. around the surface of the permanent magnet to prevent peeling and scattering of the permanent magnet. is there. Therefore, the number of manufacturing steps increases. (3) The positioning of the permanent magnet is very troublesome, and it takes time to manufacture. The present invention has been made in order to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a gap winding motor that has a small loss and can reduce the number of manufacturing steps and time.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、本発明は、固定子コアの内周面に回転磁界形成用の
固定子コイルを装着してなる固定子と、回転子コアの外
周面上に複数個の略扇状の永久磁石を取り付けてなり、
かつ前記固定子コイルに空隙を介して対向するように配
置された回転子とを有するギャップワインディングモー
タにおいて、前記回転子コアの磁極間に突起部を形成す
るとともに、前記突起部に、複数のスリットを径方向に
設けてティースを形成するようにしたものである。ま
た、さらに、永久磁石の飛散防止効果を兼ね備えた構造
とするために、前記永久磁石の外周面の円弧を中央部が
高い偏心形状にするとともに、前記永久磁石端部に前記
突起部の先端をオーバーハングさせ、前記オーバーハン
グ部で永久磁石を保持するようにしたものである。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a stator in which a stator coil for forming a rotating magnetic field is mounted on an inner peripheral surface of a stator core, and an outer periphery of the rotor core. A plurality of substantially fan-shaped permanent magnets are attached on the surface,
And a rotor disposed so as to face the stator coil via a gap, wherein a projection is formed between magnetic poles of the rotor core, and a plurality of slits are formed in the projection. Are provided in the radial direction to form teeth. Further, in order to obtain a structure having the effect of preventing the scattering of the permanent magnet, the arc of the outer peripheral surface of the permanent magnet is formed to have a high eccentric shape at the center, and the end of the projection is formed at the end of the permanent magnet. The overhang is made, and the permanent magnet is held by the overhang portion.

【0005】[0005]

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施例を図に基づ
いて説明する。図1は、本発明の第1の実施例を示すギ
ャップワインディングモータの正断面図である。本実施
例では、8極、6コイルのインナーロータ形のギャップ
ワインディングモータの一例を示している。図1におい
て、1はギャップワインディングモータで、固定子2
と、前記固定子2に図示しない軸受を介して回転自在に
支承された回転子3を備えている。固定子2は、珪素鋼
板を積層して円筒状に構成された固定子コア4の内周面
に、所要の絶縁耐圧を確保するため設けられた薄い絶縁
層5を介して、集中巻された回転磁界形成用の固定子コ
イル6を6個等間隔に配置して構成されている。前記固
定子コイル6は、8極を構成するよう結線され、樹脂7
でモールドまたは含浸されて、前記固定子コア4と一体
に固着されている。前記樹脂7の内周には、空隙Gを介
して前記回転子3が固定子2と同心に配置されている。
回転子3は、回転軸8の外周面に嵌合固着された回転子
コア9の外周面に、セグメント型の例えば希土類の永久
磁石10を複数個、例えば8個等間隔に並べて接着等で
固着し、磁極を構成している。前記回転子コア9には、
永久磁石10と同形状の凹部11が極数分等間隔に設け
られており、この凹部11内に前記永久磁石10が接着
等により固着されている。また、前記回転子コア9は、
磁極間に突起部を形成するとともに、前記突起部に、複
数のスリット12を径方向に設けてティース13を形成
している。次に、本発明の作用を説明する。ギャップワ
インディングモータ1と図示しないPWMアンプの組み
合わせでモータを駆動した場合、インダクタンスが低い
ために電流リップルが発生する。この電流リップルはP
WMのキャリア周波数に起因するもので、損失の増加を
引き起こす。また、電流のピーク付近でのリップルが大
である。しかし電流リップルは固定子コイル6の自己イ
ンダクタンスを大きくすることで低減できる。インダク
タンスは巻回数の2乗に比例し、磁気抵抗に反比例する
ので、インダクタンスを増加するには固定子コイル6の
巻回数を増すか、固定子コイル6の磁気抵抗を小さくす
ればよい。本発明のギャップワインディングモータ1
は、固定子コイル6の磁気抵抗を小さくすることで自己
インダクタンスの増加を図るものである。図1の回転子
3と固定子2の位置関係を見ると、U相コイルの中心と
ティース13の中心が対向している。この状態では、磁
極間に設けられたティース13の効果によりラジアル方
向の磁束線は通りやすいが、永久磁石10間に直接流れ
るアキシャル方向の漏れ磁束は、ティース13内を通過
しにくい。このためU相コイルの磁気抵抗は最小とな
り、U相の自己インダクタンスは最大となる。このと
き、U相コイルの電流値は最大となるので、電流最大値
付近の電流リップルを低減することができる。 [第2の実施例]図2は、第2の実施例を示すギャップ
ワインディングモータの正断面図である。この第2の実
施例では、略扇状の永久磁石10の外周面の円弧を偏心
させて永久磁石10の周方向両端部の厚みを薄くすると
ともに、ティース13の両先端部を周方向に延ばして前
記永久磁石10の周方向両端部の上面にまでオーバーハ
ングする構造としている。これにより、永久磁石10は
接着のみにより回転子コア4に固定するのではなく、テ
ィース13による機械的な保持もされるので、永久磁石
10は、両端部を含めた3点以上で保持されることにな
る。したがって、永久磁石10の回転子コア4への固着
力が大きくなる。永久磁石10の固着力が強固になるこ
とにより、永久磁石10の飛散防止対策であるテープ処
理が不要となり、製造工数を低減することができる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a front sectional view of a gap winding motor according to a first embodiment of the present invention. This embodiment shows an example of an inner rotor type gap winding motor having eight poles and six coils. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a gap winding motor;
And a rotor 3 rotatably supported by the stator 2 via a bearing (not shown). The stator 2 is concentratedly wound on the inner peripheral surface of a cylindrical stator core 4 formed by laminating silicon steel plates via a thin insulating layer 5 provided to secure a required withstand voltage. Six stator coils 6 for forming a rotating magnetic field are arranged at equal intervals. The stator coil 6 is connected to form eight poles, and
And is integrally fixed to the stator core 4. On the inner periphery of the resin 7, the rotor 3 is arranged concentrically with the stator 2 via a gap G.
The rotor 3 is composed of a plurality of, for example, eight rare-earth permanent magnets 10 of a segment type, for example, arranged at regular intervals and fixed to the outer peripheral surface of a rotor core 9 fitted and fixed to the outer peripheral surface of the rotating shaft 8 by bonding or the like. And constitute a magnetic pole. The rotor core 9 includes:
Recesses 11 having the same shape as the permanent magnet 10 are provided at equal intervals for the number of poles, and the permanent magnet 10 is fixed in the recess 11 by bonding or the like. The rotor core 9 is
A projection 13 is formed between the magnetic poles, and a plurality of slits 12 are provided in the projection in the radial direction to form the teeth 13. Next, the operation of the present invention will be described. When the motor is driven by a combination of the gap winding motor 1 and a PWM amplifier (not shown), current ripple occurs due to low inductance. This current ripple is P
This is due to the carrier frequency of the WM and causes an increase in loss. The ripple near the peak of the current is large. However, the current ripple can be reduced by increasing the self-inductance of the stator coil 6. Since the inductance is proportional to the square of the number of turns and inversely proportional to the magnetic resistance, the inductance can be increased by increasing the number of turns of the stator coil 6 or decreasing the magnetic resistance of the stator coil 6. Gap winding motor 1 of the present invention
Is intended to increase the self-inductance by reducing the magnetic resistance of the stator coil 6. Looking at the positional relationship between the rotor 3 and the stator 2 in FIG. 1, the center of the U-phase coil and the center of the teeth 13 face each other. In this state, the magnetic flux lines in the radial direction easily pass through due to the effect of the teeth 13 provided between the magnetic poles, but the leakage magnetic flux in the axial direction flowing directly between the permanent magnets 10 hardly passes through the teeth 13. Therefore, the magnetic resistance of the U-phase coil is minimized, and the self-inductance of the U-phase is maximized. At this time, the current value of the U-phase coil becomes maximum, so that the current ripple near the current maximum value can be reduced. [Second Embodiment] FIG. 2 is a front sectional view of a gap winding motor according to a second embodiment. In the second embodiment, the arc of the outer peripheral surface of the substantially fan-shaped permanent magnet 10 is decentered to reduce the thickness of both ends of the permanent magnet 10 in the circumferential direction, and both ends of the teeth 13 are extended in the circumferential direction. The permanent magnet 10 has a structure that overhangs to the upper surface of both ends in the circumferential direction. Thus, the permanent magnet 10 is not fixed to the rotor core 4 only by bonding, but is also mechanically held by the teeth 13, so that the permanent magnet 10 is held at three or more points including both ends. Will be. Therefore, the fixing force of the permanent magnet 10 to the rotor core 4 increases. When the fixing force of the permanent magnet 10 is strengthened, tape processing for preventing scattering of the permanent magnet 10 becomes unnecessary, and the number of manufacturing steps can be reduced.

【0006】[0006]

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば次の
ような効果がある。 (1) 請求項1の発明においては、回転子コアに永久磁石
固定部である凹部を設け、これらの磁極部の間にある突
起部には複数のスリットを設けたティースを形成したこ
とにより、セグメント型永久磁石の内周面と側面までが
接触面積となり、接触面積が増加したことで永久磁石の
固着力が向上する。 (2) また、回転子コアの凹部は、所定の間隔で成形され
ているため、永久磁石の位置決めが高精度にかつ、容易
に行える。 (3) さらに、磁極間に形成したティースにより電機子巻
線インダクタンスが増加するので、PWM駆動時のキャ
リア損失を低減できる。 (4) 請求項2の発明においては、永久磁石の上部にまで
ティースの先端部がオーバーハングしており、永久磁石
の両端部を含めた3点以上で永久磁石を保持しており、
永久磁石の固着力が向上する。そのため、永久磁石の飛
散防止対策であるテープ処理が不要となり、製造工数を
低減することができる。
As described above, the present invention has the following effects. (1) In the invention of claim 1, by forming a concave portion which is a permanent magnet fixing portion in the rotor core, and forming a tooth provided with a plurality of slits in a projection portion between these magnetic pole portions, The contact area extends from the inner peripheral surface to the side surface of the segment-type permanent magnet, and the increased contact area improves the fixing force of the permanent magnet. (2) Further, since the recesses of the rotor core are formed at predetermined intervals, the positioning of the permanent magnet can be performed easily with high precision. (3) Further, since the armature winding inductance increases due to the teeth formed between the magnetic poles, carrier loss during PWM driving can be reduced. (4) In the invention of claim 2, the tips of the teeth are overhanging to the upper part of the permanent magnet, and the permanent magnet is held at three or more points including both ends of the permanent magnet,
The fixing force of the permanent magnet is improved. This eliminates the need for tape treatment as a measure to prevent the scattering of the permanent magnets, and can reduce the number of manufacturing steps.

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

【図1】本発明の第1の実施例を示すギャップワインデ
ィングモータの正断面図である。
FIG. 1 is a front sectional view of a gap winding motor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施例を示すギャップワインデ
ィングモータの正断面図である。
FIG. 2 is a front sectional view of a gap winding motor according to a second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ギャップワインディングモータ、 2 固定子、 3 回転子、 4 固定子コア、 5 絶縁層、 6 固定子コイル、 7 樹脂、 8 回転軸、 9 固定子コア、 10 永久磁石、 11 凹部、 12 スリット、 13 ティース、 G 空隙 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gap winding motor, 2 stators, 3 rotors, 4 stator cores, 5 insulating layers, 6 stator coils, 7 resin, 8 rotating shafts, 9 stator cores, 10 permanent magnets, 11 concave portions, 12 slits, 13 Teeth, G void

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H02K 21/14 H02K 21/14 M 29/00 29/00 Z Fターム(参考) 5H002 AA01 AA09 AC04 AC08 AE08 5H019 AA03 AA04 CC03 CC06 CC08 5H621 BB06 BB10 5H622 AA03 CA02 CA05 CA07 CA10 CA13 CB04 CB05 PP03 PP07 PP10 PP19 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H02K 21/14 H02K 21/14 M 29/00 29/00 Z F term (Reference) 5H002 AA01 AA09 AC04 AC08 AE08 5H019 AA03 AA04 CC03 CC06 CC08 5H621 BB06 BB10 5H622 AA03 CA02 CA05 CA07 CA10 CA13 CB04 CB05 PP03 PP07 PP10 PP19

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 固定子コアの内周面に回転磁界形成用の
固定子コイルを装着してなる固定子と、回転子コアの外
周面上に複数個の略扇状の永久磁石を取り付けてなり、
かつ前記固定子コイルに空隙を介して対向するように配
置された回転子とを有するギャップワインディングモー
タにおいて、 前記回転子コアの磁極間に突起部を形成するとともに、
前記突起部に、複数のスリットを径方向に設けてティー
スを形成したことを特徴とするギャップワインディング
モータ。
1. A stator having a stator coil for mounting a rotating magnetic field on an inner peripheral surface of a stator core, and a plurality of substantially fan-shaped permanent magnets mounted on an outer peripheral surface of the rotor core. ,
A gap winding motor having a rotor disposed so as to face the stator coil via a gap, while forming a protrusion between the magnetic poles of the rotor core,
A gap winding motor, wherein teeth are formed by providing a plurality of slits in the projection in the radial direction.
【請求項2】 前記永久磁石の外周面の円弧を中央部が
高い偏心形状にするとともに、前記永久磁石端部に前記
突起部の先端をオーバーハングさせ、前記オーバーハン
グ部で永久磁石を保持したことを特徴とする請求項1に
記載のギャップワインディングモータ。
2. The arc of the outer peripheral surface of the permanent magnet has a high eccentric shape at the center, and the end of the projection is overhanged on the end of the permanent magnet, and the permanent magnet is held by the overhang. The gap winding motor according to claim 1, wherein:
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007129785A (en) * 2005-11-01 2007-05-24 Yaskawa Electric Corp Gap winding motor
US7701100B2 (en) 2004-06-02 2010-04-20 Etel S.A. Synchronous motor
JP2021114902A (en) * 2017-07-21 2021-08-05 株式会社デンソー Rotary electric machine

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