(57)【要約】  ヨーク（１２）およびヨーク（１２）から突出する複数のティース（１３）を有し、隣接したティース（１３）間にスロット（１５）を形成した固定子鉄心（１４）を含む固定子（１１）と、回転子鉄心（２３）および複数の磁極を形成する永久磁石（２５）を有し、ティース（１３）の端面とギャップを介して対向した回転子（２１）とを備え、回転子鉄心（２３）は、周方向に所定の分割数だけ均等に分割された回転子鉄心材料（２６）により構成され、スロット（１５）の数と磁極の極数との最小公倍数をＮとし、スロット（１５）の数と分割数との最小公倍数をＭとしたとき、ＮとＭとを等しくする。
2008146437.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヨークおよび前記ヨークから突出する複数のティースを有し、互いに隣接した前記ティース間にスロットを形成した固定子鉄心と、前記固定子鉄心に巻回される巻線とを含む固定子と、
回転子鉄心および前記回転子鉄心に保持される複数の磁極を有し、前記ティースの端面とギャップを介して対向し、前記固定子に対し回転自在に保持される回転子とを備え、
前記回転子鉄心は、周方向に所定の分割数だけ均等に分割された回転子鉄心材料により構成され、
前記スロットの数と前記磁極の極数との最小公倍数をＮとし、前記スロットの数と前記分割数との最小公倍数をＭとしたとき、
前記Ｎと前記Ｍとを等しくしたことを特徴とする電動機。
【請求項２】
前記固定子鉄心は、前記ヨークの外側方向に突出する前記複数のティースを有し、
前記回転子は、前記固定子の外側において、前記ティースの端面とギャップを介して対向していることを特徴とする請求項１に記載の電動機。
【請求項３】
前記固定子鉄心は、前記ヨークの内側方向に突出する前記複数のティースを有し、
前記回転子は、前記固定子の内側において、前記ティースの端面とギャップを介して対向していることを特徴とする請求項１に記載の電動機。
【請求項４】
前記固定子鉄心は、
前記ヨークの外側方向に突出する複数の外側ティースと、前記ヨークの内側方向に突出する複数の内側ティースとを有し、互いに隣接した前記外側ティース間に外側スロットを形成し、互いに隣接した前記内側ティース間に内側スロットを形成し、
前記回転子は、
外側回転子鉄心および前記外側回転子鉄心に保持される複数の磁極を有し、前記固定子の外側において、前記外側ティースの端面とギャップを介して対向し、前記固定子に対し回転自在に保持される外側回転子と、
内側回転子鉄心および前記内側回転子鉄心に保持される複数の磁極を有し、前記固定子の内側において、前記内側ティースの端面とギャップを介して対向し、前記固定子に対し回転自在に保持される内側回転子とを備え、
前記外側回転子鉄心は、周方向に所定の分割数だけ均等に分割された外側回転子鉄心材料により構成され、
前記内側回転子鉄心は、周方向に所定の分割数だけ均等に分割された内側回転子鉄心材料により構成され、
前記外側スロットの数と前記外側回転子の磁極の極数との最小公倍数をＮｏｕｔとし、前記外側スロットの数と前記外側回転子鉄心の前記分割数との最小公倍数をＭｏｕｔとし、
前記内側スロットの数と前記内側回転子の磁極の極数との最小公倍数をＮｉｎとし、前記内側スロットの数と前記内側回転子鉄心の前記分割数との最小公倍数をＭｉｎとしたとき、
少なくとも、前記Ｎｏｕｔと前記Ｍｏｕｔとが等しいか、前記Ｎｉｎと前記Ｍｉｎとが等しくなるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周方向に複数に分割された回転子鉄心材料により構成される回転子鉄心を利用してなる電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような周方向に複数分割された回転子鉄心材料により構成される回転子鉄心について、特許文献１に記載のような技術が知られている。この特許文献１に記載の技術は、これらの回転子鉄心材料相互が結合部を介して若干の遊びをもって結合されることにより円環状に位置決めされている。そして、この状態で成形型内にセットされ、その成形型内で鉄板製フレームと樹脂とによる成形により一体化される。【０００３】
特許文献１に記載の技術により、成形型に回転子鉄心材料をセットする場合、回転子鉄心材料相互が結合部を介して若干の遊びをもって結合されているため、成形型と回転子鉄心との間に隙間をもたせつつ成形型にセットすることができる。これにより、作業性を向上することができた。また、樹脂により成形するときに、樹脂の成形圧力により回転子鉄心が内径側に押圧されて回転子鉄心材料相互間の遊びがなくなるため、寸法精度を担保することもできた。【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載のような回転子鉄心材料による回転子鉄心を利用する場合には、回転子鉄心材料の相互間に隙間が生じる。これにより、回転子鉄心材料と隙間との間で急激な磁束の変化が生じることとなる。このため、コギングトルクおよびトルクリップルが増大するという課題があった。
【特許文献１】特開２００６−１８７１７６号公報
【発明の開示】
【０００５】
本発明の電動機は、次のような構成を有する。
【０００６】
すなわち、ヨークおよびヨークから突出する複数のティースを有し、互いに隣接したティース間にスロットを形成した固定子鉄心と固定子鉄心に巻回される巻線とを含む固定子と、回転子鉄心および回転子鉄心に保持される複数の磁極を有し、ティースの端面とギャップを介して対向し、固定子に対し回転自在に保持される回転子とを備える。回転子鉄心は、周方向に所定の分割数だけ均等に分割された回転子鉄心材料により構成される。そして、スロットの数と磁極の極数との最小公倍数をＮとし、スロットの数と分割数との最小公倍数をＭとしたとき、ＮとＭとを等しくした構成である。
【０００７】
このような構成により、回転子鉄心を一体的に構成した場合と同等のコギングトルクの特性が得られるため、複数の回転子鉄心材料により構成される回転子鉄心を利用しながら、コギングトルクおよびトルクリップルを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係る電動機の断面を示す図である。
【図２】図２は、図１の回転子鉄心を構成する１つの回転子鉄心材料を拡大して示す部分拡大図である。
【図３】図３は、本実施の形態１の電動機の回転子回転位置とコギングトルクとの関係を示す図である。
【図４】図４は、スロット数Ｓを１８、極数Ｐを３０として、電動機の回転子鉄心を一体的に構成した場合の回転子回転位置とコギングトルクとの関係を示す図である。
【図５Ａ】図５Ａは、Ｎ≠Ｍ（スロット数Ｓ＝１８、極数Ｐ＝３０、分割数Ｄ＝２）とした場合の回転子回転位置とコギングトルクとの関係を示す図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、Ｎ≠Ｍ（スロット数Ｓ＝１８、極数Ｐ＝３０、分割数Ｄ＝３）とした場合の回転子回転位置とコギングトルクとの関係を示す図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、Ｎ≠Ｍ（スロット数Ｓ＝１８、極数Ｐ＝３０、分割数Ｄ＝６）とした場合の回転子回転位置とコギングトルクとの関係を示す図である。
【図６Ａ】図６Ａは、Ｎ＝Ｍ（スロット数Ｓ＝１８、極数Ｐ＝３０、分割数Ｄ＝１０）とした場合の回転子回転位置とコギングトルクとの関係を示す図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、Ｎ＝Ｍ（スロット数Ｓ＝１８、極数Ｐ＝３０、分割数Ｄ＝１５）とした場合の回転子回転位置とコギングトルクとの関係を示す図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、Ｎ＝Ｍ（スロット数Ｓ＝１８、極数Ｐ＝３０、分割数Ｄ＝３０）とした場合の回転子回転位置とコギングトルクとの関係を示す図である。
【図７】図７は、スロット数Ｓを１２、極数Ｐを２０として、電動機の回転子鉄心を一体的に構成した場合の回転子回転位置とコギングトルクとの関係を示す図である。
【図８Ａ】図８Ａは、Ｎ≠Ｍ（スロット数Ｓ＝１２、極数Ｐ＝２０、分割数Ｄ＝２）とした場合の回転子回転位置とコギングトルクとの関係を示す図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、Ｎ≠Ｍ（スロット数Ｓ＝１２、極数Ｐ＝２０、分割数Ｄ＝４）とした場合の回転子回転位置とコギングトルクとの関係を示す図である。
【図９Ａ】図９Ａは、Ｎ＝Ｍ（スロット数Ｓ＝１２、極数Ｐ＝２０、分割数Ｄ＝５）とした場合の回転子回転位置とコギングトルクとの関係を示す図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、Ｎ＝Ｍ（スロット数Ｓ＝１２、極数Ｐ＝２０、分割数Ｄ＝１０）とした場合の回転子回転位置とコギングトルクとの関係を示す図である。
【図９Ｃ】図９Ｃは、Ｎ＝Ｍ（スロット数Ｓ＝１２、極数Ｐ＝２０、分割数Ｄ＝２０）とした場合の回転子回転位置とコギングトルクとの関係を示す図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態２に係る電動機の断面を示す図である。
【図１１】図１１は、外側回転子鉄心を一体的に構成した場合の外側回転子回転位置とコギングトルクとの関係を示す図である。
【図１２】図１２は、Ｎｏｕｔ＝Ｍｏｕｔ（外側スロット数Ｓｏ＝１８、外側回転子の極数Ｐｏ＝３０、外側回転子鉄心の分割数Ｄｏ＝５）とした場合の外側回転子の回転位置とコギングトルクとの関係を示す図である。
【図１３】図１３は、内側回転子鉄心を一体的に構成した場合の内側回転子回転位置とコギングトルクとの関係を示す図である。
【図１４】図１４は、Ｎｉｎ＝Ｍｉｎ（内側スロット数Ｓｉ＝１８、内側回転子の極数Ｐｉ＝３０、内側回転子鉄心の分割数Ｄｉ＝５）とした場合の内側回転子の回転位置とコギングトルクとの関係を示す図である。
【符号の説明】
【０００９】
１，１００    回転軸
１１，１１１    固定子
１２，１１２    ヨーク
１３    ティース
１４，１１４    固定子鉄心
１５    スロット
２１    回転子
２２，２２２，２３２    磁石埋設孔
２３    回転子鉄心
２５，２２５，２３５    永久磁石
２６    回転子鉄心材料
１１３    外側ティース
１１５    外側スロット
１２３    内側ティース
１２５    内側スロット
２２１    外側回転子
２２３    外側回転子鉄心
２２６    外側回転子鉄心材料
２３１    内側回転子
２３３    内側回転子鉄心
２３６    内側回転子鉄心材料
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。【００１１】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る電動機の断面を示す図である。【００１２】
本実施の形態１に係る電動機は、固定子１１と回転子２１とを備えた構成である。【００１３】
固定子１１は、例えば複数の高透磁率薄鉄板をプレスで打ち抜き積層することで形成した固定子鉄心１４と、固定子鉄心１４に巻回した巻線（図示しない）とを含む。この固定子鉄心１４は、略環状のヨーク１２と、ヨーク１２からその外側方向に突出する複数のティース１３とを有し、互いに隣接するティース１３間にはスロット１５が形成されている。この固定子鉄心１４に巻線が集中巻巻線にて巻回され、スロット１５に収納されている。【００１４】
回転子２１は、複数の磁石埋設孔２２が形成された回転子鉄心２３と、それぞれの磁石埋設孔２２に埋設される永久磁石２５とを含む。永久磁石２５は、回転子２１における磁極を形成するために配置しており、このような永久磁石２５がそれぞれの磁石埋設孔２２に収納保持されている。【００１５】
このように構成された回転子２１は、固定子１１の外側に配置され、固定子１１のティース１３先端の端面とギャップを介して対向している。この回転子２１は、回転軸１に対して底面に固定された有底筒状のロータカップ（図示しない）を介して固定されており、固定子１１に対して回転自在に支承されている。【００１６】
そして、回転子鉄心２３は、複数の回転子鉄心材料２６により構成される。回転子鉄心材料２６は、回転子鉄心２３を周方向に所定の分割数だけ均等に分割した構造を有している。このような回転子鉄心材料２６を分割数分だけ組み合わせることにより回転子鉄心２３が形成される。【００１７】
回転子鉄心材料２６には、隣接する回転子鉄心材料２６との組み合わせ部に凹凸形状が形成される。そして、隣接する回転子鉄心材料２６が相互に凹形状と凸形状とを嵌合させて固定される。なお、隣接する回転子鉄心材料２６の組み合わせは、凹凸形状の嵌合ではなく、接着材により固定されてもよい。【００１８】
図２は、図１の回転子鉄心２３を構成する１つの回転子鉄心材料２６を拡大して示す部分拡大図である。【００１９】
本実施の形態１における回転子鉄心２３は、それぞれが等間隔となるように、周方向に所定の分割数として５分割された回転子鉄心材料２６により構成される。なお、本実施の形態１においては、固定子１１のスロット数Ｓは１８であり、回転子２１の極数Ｐは３０に設定されている。また、回転子鉄心２３は、５個の回転子鉄心材料２６により構成されているため、上述の分割数Ｄは５である。このため、スロット数Ｓと磁極の極数Ｐとの最小公倍数をＮとすると、スロット数Ｓは１８であり、極数Ｐは３０であるため、これらの最小公倍数Ｎは９０となる。また、スロット数Ｓと分割数Ｄとの最小公倍数をＭとすると、スロット数Ｓは１８であり、分割数Ｄは５であるため、これらの最小公倍数Ｍも９０となる。すなわち、本実施の形態１では、Ｎ＝Ｍとなり、ＮとＭとが等しい。【００２０】
ここで、本実施の形態１においてＮ＝Ｍとする理由を説明する。以下、回転子回転位置とコギングトルクとの関係について、回転子鉄心のスロット数Ｓ、極数Ｐおよび分割数Ｄを変えた場合の比較例を挙げながら説明する。【００２１】
まず、図３は、本実施の形態１の電動機の回転子回転位置とコギングトルクとの関係を示す図である。すなわち、図３は、スロット数Ｓが１８、極数Ｐが３０、分割数Ｄが５の場合の回転子回転位置とコギングトルクとの関係を示している。図３に示すように、本実施の形態１の電動機の場合、コギングトルクの周期毎にコギングトルクの最大値および最小値がほぼ一致している。そして、コギングトルクは、ほぼ、−０．１Ｎ・ｍ以上乃至０．１Ｎ・ｍ以下の間で発生している。【００２２】
次に、図４は、スロット数Ｓを１８、極数Ｐを３０として、電動機の回転子鉄心を一体的に構成した場合の回転子回転位置とコギングトルクとの関係を示す図である。すなわち、図４に示す特性を有した電動機は、回転子鉄心が一体的に構成されているため、回転子鉄心材料の数は１つであり、分割数Ｄは１となる。この場合、ＮとＭとは等しくならないが、回転子鉄心が一体的に構成されているため、図４に示すように、コギングトルクは、−０．１Ｎ・ｍから０．１Ｎ・ｍまでの範囲内に抑えられる。【００２３】
次に、回転子鉄心を複数に分割し、かつＮとＭとが等しくならない場合について説明する。【００２４】
図５ＡはＮ≠Ｍ（スロット数Ｓ＝１８、極数Ｐ＝３０、分割数Ｄ＝２）とした場合の回転子回転位置とコギングトルクとの関係を示す図である。図５ＢはＮ≠Ｍ（スロット数Ｓ＝１８、極数Ｐ＝３０、分割数Ｄ＝３）とした場合の回転子回転位置とコギングトルクとの関係を示す図である。図５ＣはＮ≠Ｍ（スロット数Ｓ＝１８、極数Ｐ＝３０、分割数Ｄ＝６）とした場合の回転子回転位置とコギングトルクとの関係を示す図である。【００２５】
図５Ａ乃至図５Ｃに示すように、Ｎ≠Ｍとした場合には、コギングトルクの周期毎にコギングトルクの最大値および最小値が変化している。そして、コギングトルクが−０．１Ｎ・ｍから０．１Ｎ・ｍまでの範囲を超えるような回転子の回転位置が生じている。【００２６】
次に、本実施の形態１と同様に、回転子鉄心を複数に分割し、かつＮとＭとを等しくした場合について説明する。【００２７】
図６ＡはＮ＝Ｍ（スロット数Ｓ＝１８、極数Ｐ＝３０、分割数Ｄ＝１０）とした場合の回転子回転位置とコギングトルクとの関係を示す図である。図６ＢはＮ＝Ｍ（スロット数Ｓ＝１８、極数Ｐ＝３０、分割数Ｄ＝１５）とした場合の回転子回転位置とコギングトルクとの関係を示す図である。図６ＣはＮ＝Ｍ（スロット数Ｓ＝１８、極数Ｐ＝３０、分割数Ｄ＝３０）とした場合の回転子回転位置とコギングトルクとの関係を示す図である。【００２８】
図６Ａ乃至図６Ｃに示すように、Ｎ≠Ｍとした場合に比べて、Ｎ＝Ｍとした場合には、図４に示す回転子鉄心を一体的に構成した場合のコギングトルクの発生と類似した特性でコギングトルクが発生している。つまり、分割数Ｄを変えたとしてもＮ＝Ｍであれば、コギングトルクの周期毎にコギングトルクの最大値および最小値がほぼ一致している。そして、コギングトルクは、−０．１Ｎ・ｍ以上乃至０．１Ｎ・ｍ以下の間で発生している。すなわち、Ｎ＝Ｍとした場合のコギングトルクは、回転子の回転位置が変わっても、−０．１Ｎ・ｍから０．１Ｎ・ｍまでの範囲に収まっている。【００２９】
次に、スロット数Ｓや極数Ｐを他の個数に変えた場合について説明する。【００３０】
まず、図７は、スロット数Ｓを１２、極数Ｐを２０として、電動機の回転子鉄心を一体的に構成した場合の回転子回転位置とコギングトルクとの関係を示す図である。すなわち、図７に示す特性を有した電動機は、回転子鉄心が一体的に構成されているため、回転子鉄心材料の数は１つであり、分割数Ｄは１となる。この場合、ＮとＭとは等しくならないが、回転子鉄心が一体的に構成されているため、図７に示すように、コギングトルクは、−０．０２Ｎ・ｍから０．０２Ｎ・ｍまでの範囲内に抑えられる。【００３１】
次に、回転子鉄心を複数に分割し、かつＮとＭとが等しくならない場合について説明する。【００３２】
図８ＡはＮ≠Ｍ（スロット数Ｓ＝１２、極数Ｐ＝２０、分割数Ｄ＝２）とした場合の回転子回転位置とコギングトルクとの関係を示す図である。図８ＢはＮ≠Ｍ（スロット数Ｓ＝１２、極数Ｐ＝２０、分割数Ｄ＝４）とした場合の回転子回転位置とコギングトルクとの関係を示す図である。【００３３】
図８Ａおよび図８Ｂに示すように、Ｎ≠Ｍとした場合には、スロット数Ｓや極数Ｐを変えたとしても、コギングトルクの周期毎にコギングトルクの最大値および最小値が変化している。そして、コギングトルクが−０．０２Ｎ・ｍから０．０２Ｎ・ｍまでの範囲を超えるような回転子の回転位置が生じている。【００３４】
次に、スロット数Ｓや極数Ｐは回転子鉄心を一体的に構成した場合と等しくし、回転子鉄心を複数に分割し、かつＮとＭとを等しくした場合について説明する。【００３５】
図９ＡはＮ＝Ｍ（スロット数Ｓ＝１２、極数Ｐ＝２０、分割数Ｄ＝５）とした場合の回転子回転位置とコギングトルクとの関係を示す図である。図９ＢはＮ＝Ｍ（スロット数Ｓ＝１２、極数Ｐ＝２０、分割数Ｄ＝１０）とした場合の回転子回転位置とコギングトルクとの関係を示す図である。図９ＣはＮ＝Ｍ（スロット数Ｓ＝１２、極数Ｐ＝２０、分割数Ｄ＝２０）とした場合の回転子回転位置とコギングトルクとの関係を示す図である。【００３６】
図９Ａ乃至図９Ｃに示すように、Ｎ≠Ｍとした場合に比べて、Ｎ＝Ｍとした場合には、図７に示す回転子鉄心を一体的に構成した場合のコギングトルクの発生と類似した特性でコギングトルクが発生している。つまり、分割数Ｄを変えたとしてもＮ＝Ｍであれば、コギングトルクの周期毎にコギングトルクの最大値および最小値がほぼ一致している。そして、コギングトルクは、−０．０２Ｎ・ｍ以上乃至０．０２Ｎ・ｍ以下の間で発生している。【００３７】
以上説明したように、本実施の形態１に係る電動機は、回転子鉄心２３が周方向に所定の分割数だけ均等に分割された回転子鉄心材料２６により構成されるとともに、スロット数Ｓと磁極の極数Ｐとの最小公倍数であるＮと、スロット数Ｓと分割数Ｄとの最小公倍数であるＭとを等しくしている。このため、複数の回転子鉄心材料２６により構成される回転子鉄心２３を利用する場合であっても、回転子鉄心を一体的に構成した場合と同等のコギングトルクの特性が得られる。したがって、本発明によれば、複数の回転子鉄心材料により構成される回転子鉄心を有した電動機において、コギングトルクを低減することができ、また、コギングトルクと関連するトルクリップルも低減することができる。【００３８】
なお、本実施の形態１の説明においては、便宜的にスロット数Ｓが１８の固定子、および極数Ｐが３０の回転子を用いて説明したが、上述したように、これらの組み合わせに限らず、Ｎ＝Ｍの関係であれば、スロット数Ｓ、極数Ｐおよび回転子鉄心材料の数である分割数Ｄの組み合わせは、何れの数の組み合わせであってもよい。【００３９】
また、本実施の形態１においては、固定子１１の外側に回転子２１が配置されるような構成例を挙げて説明したが、固定子１１の内側に回転子２１が配置される構成としてもよい。すなわち、固定子鉄心がヨークの内側方向に突出する複数のティースを有し、回転子が、固定子の内側において、ティースの端面とギャップを介して対向しているような構成としてもよい。これは、コギングトルクは固定子と回転子との間のエアギャップ部のパーミアンスと起磁力とに関係することから、スロット数Ｓ、磁極数Ｐおよび分割数Ｄの組み合わせが同じであれば、同様のパターンのコギングトルクが発生すると考えられるためである。【００４０】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について図面を用いて説明する。【００４１】
図１０は、本発明の実施の形態２に係る電動機の断面を示す図である。【００４２】
本実施の形態２に係る電動機は、固定子１１１と、外側回転子２２１と、内側回転子２３１とを備えた構成である。【００４３】
固定子１１１は、例えば複数の高透磁率薄鉄板をプレスで打ち抜き積層することで形成した固定子鉄心１１４と、固定子鉄心１１４に巻回した巻線（図示しない）とを含む。この固定子鉄心１１４は、略環状のヨーク１１２と、ヨーク１１２からその外側方向に突出する複数の外側ティース１１３と、ヨーク１１２から内側方向に突出する複数の内側ティース１２３とを備えている。また、固定子鉄心１１４には、互いに隣接する外側ティース１１３間において外側スロット１１５が形成され、互いに隣接する内側ティース１２３間において内側スロット１２５が形成されている。なお、固定子鉄心１１４に巻線を巻回する巻線方式は、トロイダル方式、集中巻方式、分布巻方式の何れであってもよい。【００４４】
外側回転子２２１は、複数の磁石埋設孔２２２が形成された外側回転子鉄心２２３と、それぞれの磁石埋設孔２２２に埋設される永久磁石２２５とを含む。内側回転子２３１は、複数の磁石埋設孔２３２が形成された内側回転子鉄心２３３と、それぞれの磁石埋設孔２３２に埋設される永久磁石２３５とを含む。永久磁石２２５および永久磁石２３５は、それぞれの回転子における磁極を形成するために配置している。【００４５】
また、外側回転子２２１と内側回転子２３１とは、互いに結合している。この結合方法は、接着剤やボルトなどを用いてもよく、樹脂でモールドしてもよい。そして、外側回転子２２１および内側回転子２３１は、このような接着剤などやモールド剤などを介して回転軸１００と結合する。【００４６】
外側回転子２２１は外側ティース１１３外周面の先端の端面とギャップを介して対向している。また、内側回転子２３１は内側ティース１２３内周面の先端の端面とギャップを介して対向している。そして、外側回転子２２１および内側回転子２３１は、固定子１１１に対して回転自在に支承されている。【００４７】
そして、本実施の形態２における外側回転子鉄心２２３および内側回転子鉄心２３３は、それぞれにおいて、複数の回転子鉄心材料により構成される。実施の形態１と同様に、回転子鉄心材料は、それぞれの回転子鉄心において、周方向に所定の分割数だけ均等に分割した構造を有している。このような回転子鉄心材料を分割数分だけ組み合わせることにより回転子鉄心が形成される。【００４８】
図１０に示すように、外側回転子鉄心２２３は、それぞれが等間隔となるように、周方向に所定の分割数として５分割された外側回転子鉄心材料２２６により構成される。内側回転子鉄心２３３は、それぞれが等間隔となるように、周方向に所定の分割数として５分割された内側回転子鉄心材料２３６により構成される。【００４９】
なお、本実施の形態２においては、固定子１１１の外側スロット数Ｓｏは１８であり、外側回転子２２１の極数Ｐｏは３０に設定されている。また、外側回転子鉄心２２３は、５個の外側回転子鉄心材料２２６により構成されているため、外側回転子鉄心２２３における分割数Ｄｏは５である。このため、外側スロット数Ｓｏと外側磁極の極数Ｐｏとの最小公倍数をＮｏｕｔとすると、外側スロット数Ｓｏは１８であり、極数Ｐｏは３０であるため、これらの最小公倍数Ｎｏｕｔは９０となる。また、外側スロット数Ｓｏと分割数Ｄｏとの最小公倍数をＭｏｕｔとすると、外側スロット数Ｓｏは１８であり、分割数Ｄｏは５であるため、これらの最小公倍数Ｍｏｕｔも９０となる。すなわち、本実施の形態２では、Ｎｏｕｔ＝Ｍｏｕｔとなり、ＮｏｕｔとＭｏｕｔとが等しい。【００５０】
また、本実施の形態２においては、固定子１１１の内側スロット数Ｓｉは１８であり、内側回転子２３１の極数Ｐｉは３０に設定されている。また、内側回転子鉄心２３３における分割数Ｄｉは５である。このため、内側スロット数Ｓｉと内側磁極の極数Ｐｉとの最小公倍数をＮｉｎとすると、これらの最小公倍数Ｎｉｎは９０となる。また、内側スロット数Ｓｉと分割数Ｄｉとの最小公倍数をＭｉｎとすると、これらの最小公倍数Ｍｉｎも９０となる。すなわち、本実施の形態２では、Ｎｉｎ＝Ｍｉｎとなり、ＮｉｎとＭｉｎとが等しい。【００５１】
ここで、実施の形態２においてＮｏｕｔ＝Ｍｏｕｔ、およびＮｉｎ＝Ｍｉｎとする理由について説明する。以下、回転子回転位置とコギングトルクとの関係について、比較例を挙げながら説明する。【００５２】
まず、本実施の形態２においてＮｏｕｔ＝Ｍｏｕｔとする理由を説明する。【００５３】
図１１は、外側回転子鉄心を一体的に構成した場合の外側回転子回転位置とコギングトルクとの関係を示す図である。【００５４】
また、図１２は、Ｎｏｕｔ＝Ｍｏｕｔ（外側スロット数Ｓｏ＝１８、外側回転子２２１の極数Ｐｏ＝３０、外側回転子鉄心２２３の分割数Ｄｏ＝５）とした場合の外側回転子回転位置とコギングトルクとの関係を示す図である。【００５５】
なお、図１１および図１２により示されるコギングトルクは、内側回転子により生じるコギングトルクを０として測定したものである。【００５６】
図１２に示すように、Ｎｏｕｔ＝Ｍｏｕｔとした場合には、図１１に示す外側回転子鉄心を一体的に構成した場合のコギングトルクの発生と類似した特性でコギングトルクが発生している。つまり、コギングトルクの周期毎にコギングトルクの最大値および最小値がほぼ一致している。そして、コギングトルクは、−０．１Ｎ・ｍ以上乃至０．１Ｎ・ｍ以下の間で発生している。【００５７】
次に、本実施の形態２においてＮｉｎ＝Ｍｉｎとする理由を説明する。【００５８】
図１３は、内側回転子鉄心を一体的に構成した場合の内側回転子回転位置とコギングトルクとの関係を示す図である。【００５９】
また、図１４はＮｉｎ＝Ｍｉｎ（内側スロット数Ｓｉ＝１８、内側回転子２３１の極数Ｐｉ＝３０、内側回転子鉄心２３３の分割数Ｄｉ＝５）とした場合の内側回転子２３１の回転位置とコギングトルクとの関係を示す図である。【００６０】
なお、図１３および図１４により示されるコギングトルクは、外側回転子により生じるコギングトルクを０として測定したものである。【００６１】
図１４に示すように、Ｎｉｎ＝Ｍｉｎとした場合には、図１３に示す内側回転子鉄心を一体的に構成した場合のコギングトルクの発生と類似した特性でコギングトルクが発生している。つまり、コギングトルクの周期毎にコギングトルクの最大値および最小値がほぼ一致している。そして、コギングトルクは、−０．１Ｎ・ｍ以上乃至０．１Ｎ・ｍ以下の間で発生している。【００６２】
以上説明したように、本実施の形態２に係る電動機は、外側回転子鉄心２２３が周方向に所定の分割数Ｄｏだけ均等に分割された外側回転子鉄心材料２２６により構成され、内側回転子鉄心２３３が周方向に所定の分割数Ｄｉだけ均等に分割された内側回転子鉄心材料２３６により構成される。そして、外側スロット数Ｓｏと外側磁極の極数Ｐｏとの最小公倍数をＮｏｕｔ、外側スロット数Ｓｏと外側回転子鉄心の分割数Ｄｏとの最小公倍数をＭｏｕｔ、内側スロット数Ｓｉと内側磁極の極数Ｐｉとの最小公倍数をＮｉｎ、内側スロット数Ｓｉと内側回転子鉄心の分割数Ｄｉとの最小公倍数をＭｉｎとしたとき、少なくとも、ＮｏｕｔとＭｏｕｔとが等しいか、ＮｉｎとＭｉｎとが等しくなるように設定している。このため、固定子に対して、その外側および内側に複数の回転子鉄心材料により構成される回転子鉄心を配置する場合であっても、回転子鉄心を一体的に構成した場合と同等のコギングトルクの特性が得られる。したがって、本発明の実施の形態２によっても、複数の回転子鉄心材料により構成される回転子鉄心を有した電動機において、コギングトルクを低減することができ、また、コギングトルクと関連するトルクリップルも低減することができる。【００６３】
なお、本実施の形態２の説明においても、便宜的にスロット数Ｓｏ、Ｓｉが１８の固定子、および極数Ｐｏ、Ｐｉが３０の回転子を用いて説明したが、上述したように、これらの組み合わせに限らず、少なくともＮｏｕｔ＝ＭｏｕｔかＮｉｎ＝Ｍｉｎかの関係であれば、スロット数Ｓｏ、Ｓｉ、極数Ｐｏ、Ｐｉおよび回転子鉄心材料の数である分割数Ｄｏ、Ｄｉの組み合わせは、何れの数の組み合わせであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明に係る電動機は、コギングトルクおよびトルクリップルを低減することができ、周方向に分割された回転子鉄心材料により構成される回転子鉄心を利用してなる電動機などとして有用である。
【図１】
2008146437.tif 000003
【図２】
2008146437.tif 000004
【図３】
2008146437.tif 000005
【図４】
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【図５Ａ】
2008146437.tif 000007
【図５Ｂ】
2008146437.tif 000008
【図５Ｃ】
2008146437.tif 000009
【図６Ａ】
2008146437.tif 000010
【図６Ｂ】
2008146437.tif 000011
【図６Ｃ】
2008146437.tif 000012
【図７】
2008146437.tif 000013
【図８Ａ】
2008146437.tif 000014
【図８Ｂ】
2008146437.tif 000015
【図９Ａ】
2008146437.tif 000016
【図９Ｂ】
2008146437.tif 000017
【図９Ｃ】
2008146437.tif 000018
【図１０】
2008146437.tif 000019
【図１１】
2008146437.tif 000020
【図１２】
2008146437.tif 000021
【図１３】
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【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年7月8日(2009.7.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周方向に複数に分割された回転子鉄心材料により構成される回転子鉄心を利用してなる電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような周方向に複数分割された回転子鉄心材料により構成される回転子鉄心について、特許文献１に記載のような技術が知られている。この特許文献１に記載の技術は、これらの回転子鉄心材料相互が結合部を介して若干の遊びをもって結合されることにより円環状に位置決めされている。そして、この状態で成形型内にセットされ、その成形型内で鉄板製フレームと樹脂とによる成形により一体化される。
【０００３】
特許文献１に記載の技術により、成形型に回転子鉄心材料をセットする場合、回転子鉄心材料相互が結合部を介して若干の遊びをもって結合されているため、成形型と回転子鉄心との間に隙間をもたせつつ成形型にセットすることができる。これにより、作業性を向上することができた。また、樹脂により成形するときに、樹脂の成形圧力により回転子鉄心が内径側に押圧されて回転子鉄心材料相互間の遊びがなくなるため、寸法精度を担保することもできた。
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載のような回転子鉄心材料による回転子鉄心を利用する場合には、回転子鉄心材料の相互間に隙間が生じる。これにより、回転子鉄心材料と隙間との間で急激な磁束の変化が生じることとなる。このため、コギングトルクおよびトルクリップルが増大するという課題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１８７１７６号公報
【発明の概要】
【０００６】
本発明の電動機は、次のような構成を有する。
【０００７】
すなわち、ヨークおよびヨークから突出する複数のティースを有し、互いに隣接したティース間にスロットを形成した固定子鉄心と固定子鉄心に巻回される巻線とを含む固定子と、回転子鉄心および回転子鉄心に保持される複数の磁極を有し、ティースの端面とギャップを介して対向し、固定子に対し回転自在に保持される回転子とを備える。回転子鉄心は、周方向に所定の分割数だけ均等に分割された回転子鉄心材料により構成される。そして、スロットの数と磁極の極数との最小公倍数をＮとし、スロットの数と分割数との最小公倍数をＭとしたとき、ＮとＭとを等しくした構成である。
【０００８】
このような構成により、回転子鉄心を一体的に構成した場合と同等のコギングトルクの特性が得られるため、複数の回転子鉄心材料により構成される回転子鉄心を利用しながら、コギングトルクおよびトルクリップルを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る電動機の断面を示す図
【図２】図１の回転子鉄心を構成する１つの回転子鉄心材料を拡大して示す部分拡大図
【図３】本実施の形態１の電動機の回転子回転位置とコギングトルクとの関係を示す図
【図４】スロット数Ｓを１８、極数Ｐを３０として、電動機の回転子鉄心を一体的に構成した場合の回転子回転位置とコギングトルクとの関係を示す図
【図５Ａ】Ｎ≠Ｍ（スロット数Ｓ＝１８、極数Ｐ＝３０、分割数Ｄ＝２）とした場合の回転子回転位置とコギングトルクとの関係を示す図
【図５Ｂ】Ｎ≠Ｍ（スロット数Ｓ＝１８、極数Ｐ＝３０、分割数Ｄ＝３）とした場合の回転子回転位置とコギングトルクとの関係を示す図
【図５Ｃ】Ｎ≠Ｍ（スロット数Ｓ＝１８、極数Ｐ＝３０、分割数Ｄ＝６）とした場合の回転子回転位置とコギングトルクとの関係を示す図
【図６Ａ】Ｎ＝Ｍ（スロット数Ｓ＝１８、極数Ｐ＝３０、分割数Ｄ＝１０）とした場合の回転子回転位置とコギングトルクとの関係を示す図
【図６Ｂ】Ｎ＝Ｍ（スロット数Ｓ＝１８、極数Ｐ＝３０、分割数Ｄ＝１５）とした場合の回転子回転位置とコギングトルクとの関係を示す図
【図６Ｃ】Ｎ＝Ｍ（スロット数Ｓ＝１８、極数Ｐ＝３０、分割数Ｄ＝３０）とした場合の回転子回転位置とコギングトルクとの関係を示す図
【図７】スロット数Ｓを１２、極数Ｐを２０として、電動機の回転子鉄心を一体的に構成した場合の回転子回転位置とコギングトルクとの関係を示す図
【図８Ａ】Ｎ≠Ｍ（スロット数Ｓ＝１２、極数Ｐ＝２０、分割数Ｄ＝２）とした場合の回転子回転位置とコギングトルクとの関係を示す図
【図８Ｂ】Ｎ≠Ｍ（スロット数Ｓ＝１２、極数Ｐ＝２０、分割数Ｄ＝４）とした場合の回転子回転位置とコギングトルクとの関係を示す図
【図９Ａ】Ｎ＝Ｍ（スロット数Ｓ＝１２、極数Ｐ＝２０、分割数Ｄ＝５）とした場合の回転子回転位置とコギングトルクとの関係を示す図
【図９Ｂ】Ｎ＝Ｍ（スロット数Ｓ＝１２、極数Ｐ＝２０、分割数Ｄ＝１０）とした場合の回転子回転位置とコギングトルクとの関係を示す図
【図９Ｃ】Ｎ＝Ｍ（スロット数Ｓ＝１２、極数Ｐ＝２０、分割数Ｄ＝２０）とした場合の回転子回転位置とコギングトルクとの関係を示す図
【図１０】本発明の実施の形態２に係る電動機の断面を示す図
【図１１】外側回転子鉄心を一体的に構成した場合の外側回転子回転位置とコギングトルクとの関係を示す図
【図１２】Ｎｏｕｔ＝Ｍｏｕｔ（外側スロット数Ｓｏ＝１８、外側回転子の極数Ｐｏ＝３０、外側回転子鉄心の分割数Ｄｏ＝５）とした場合の外側回転子の回転位置とコギングトルクとの関係を示す図
【図１３】内側回転子鉄心を一体的に構成した場合の内側回転子回転位置とコギングトルクとの関係を示す図
【図１４】Ｎｉｎ＝Ｍｉｎ（内側スロット数Ｓｉ＝１８、内側回転子の極数Ｐｉ＝３０、内側回転子鉄心の分割数Ｄｉ＝５）とした場合の内側回転子の回転位置とコギングトルクとの関係を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１１】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る電動機の断面を示す図である。
【００１２】
本実施の形態１に係る電動機は、固定子１１と回転子２１とを備えた構成である。
【００１３】
固定子１１は、例えば複数の高透磁率薄鉄板をプレスで打ち抜き積層することで形成した固定子鉄心１４と、固定子鉄心１４に巻回した巻線（図示しない）とを含む。この固定子鉄心１４は、略環状のヨーク１２と、ヨーク１２からその外側方向に突出する複数のティース１３とを有し、互いに隣接するティース１３間にはスロット１５が形成されている。この固定子鉄心１４に巻線が集中巻巻線にて巻回され、スロット１５に収納されている。
【００１４】
回転子２１は、複数の磁石埋設孔２２が形成された回転子鉄心２３と、それぞれの磁石埋設孔２２に埋設される永久磁石２５とを含む。永久磁石２５は、回転子２１における磁極を形成するために配置しており、このような永久磁石２５がそれぞれの磁石埋設孔２２に収納保持されている。
【００１５】
このように構成された回転子２１は、固定子１１の外側に配置され、固定子１１のティース１３先端の端面とギャップを介して対向している。この回転子２１は、回転軸１に対して底面に固定された有底筒状のロータカップ（図示しない）を介して固定されており、固定子１１に対して回転自在に支承されている。
【００１６】
そして、回転子鉄心２３は、複数の回転子鉄心材料２６により構成される。回転子鉄心材料２６は、回転子鉄心２３を周方向に所定の分割数だけ均等に分割した構造を有している。このような回転子鉄心材料２６を分割数分だけ組み合わせることにより回転子鉄心２３が形成される。
【００１７】
回転子鉄心材料２６には、隣接する回転子鉄心材料２６との組み合わせ部に凹凸形状が形成される。そして、隣接する回転子鉄心材料２６が相互に凹形状と凸形状とを嵌合させて固定される。なお、隣接する回転子鉄心材料２６の組み合わせは、凹凸形状の嵌合ではなく、接着材により固定されてもよい。
【００１８】
図２は、図１の回転子鉄心２３を構成する１つの回転子鉄心材料２６を拡大して示す部分拡大図である。
【００１９】
本実施の形態１における回転子鉄心２３は、それぞれが等間隔となるように、周方向に所定の分割数として５分割された回転子鉄心材料２６により構成される。なお、本実施の形態１においては、固定子１１のスロット数Ｓは１８であり、回転子２１の極数Ｐは３０に設定されている。また、回転子鉄心２３は、５個の回転子鉄心材料２６により構成されているため、上述の分割数Ｄは５である。このため、スロット数Ｓと磁極の極数Ｐとの最小公倍数をＮとすると、スロット数Ｓは１８であり、極数Ｐは３０であるため、これらの最小公倍数Ｎは９０となる。また、スロット数Ｓと分割数Ｄとの最小公倍数をＭとすると、スロット数Ｓは１８であり、分割数Ｄは５であるため、これらの最小公倍数Ｍも９０となる。すなわち、本実施の形態１では、Ｎ＝Ｍとなり、ＮとＭとが等しい。
【００２０】
ここで、本実施の形態１においてＮ＝Ｍとする理由を説明する。以下、回転子回転位置とコギングトルクとの関係について、回転子鉄心のスロット数Ｓ、極数Ｐおよび分割数Ｄを変えた場合の比較例を挙げながら説明する。
【００２１】
まず、図３は、本実施の形態１の電動機の回転子回転位置とコギングトルクとの関係を示す図である。すなわち、図３は、スロット数Ｓが１８、極数Ｐが３０、分割数Ｄが５の場合の回転子回転位置とコギングトルクとの関係を示している。図３に示すように、本実施の形態１の電動機の場合、コギングトルクの周期毎にコギングトルクの最大値および最小値がほぼ一致している。そして、コギングトルクは、ほぼ、−０．１Ｎ・ｍ以上乃至０．１Ｎ・ｍ以下の間で発生している。
【００２２】
次に、図４は、スロット数Ｓを１８、極数Ｐを３０として、電動機の回転子鉄心を一体的に構成した場合の回転子回転位置とコギングトルクとの関係を示す図である。すなわち、図４に示す特性を有した電動機は、回転子鉄心が一体的に構成されているため、回転子鉄心材料の数は１つであり、分割数Ｄは１となる。この場合、ＮとＭとは等しくならないが、回転子鉄心が一体的に構成されているため、図４に示すように、コギングトルクは、−０．１Ｎ・ｍから０．１Ｎ・ｍまでの範囲内に抑えられる。
【００２３】
次に、回転子鉄心を複数に分割し、かつＮとＭとが等しくならない場合について説明する。
【００２４】
図５ＡはＮ≠Ｍ（スロット数Ｓ＝１８、極数Ｐ＝３０、分割数Ｄ＝２）とした場合の回転子回転位置とコギングトルクとの関係を示す図である。図５ＢはＮ≠Ｍ（スロット数Ｓ＝１８、極数Ｐ＝３０、分割数Ｄ＝３）とした場合の回転子回転位置とコギングトルクとの関係を示す図である。図５ＣはＮ≠Ｍ（スロット数Ｓ＝１８、極数Ｐ＝３０、分割数Ｄ＝６）とした場合の回転子回転位置とコギングトルクとの関係を示す図である。
【００２５】
図５Ａ乃至図５Ｃに示すように、Ｎ≠Ｍとした場合には、コギングトルクの周期毎にコギングトルクの最大値および最小値が変化している。そして、コギングトルクが−０．１Ｎ・ｍから０．１Ｎ・ｍまでの範囲を超えるような回転子の回転位置が生じている。
【００２６】
次に、本実施の形態１と同様に、回転子鉄心を複数に分割し、かつＮとＭとを等しくした場合について説明する。
【００２７】
図６ＡはＮ＝Ｍ（スロット数Ｓ＝１８、極数Ｐ＝３０、分割数Ｄ＝１０）とした場合の回転子回転位置とコギングトルクとの関係を示す図である。図６ＢはＮ＝Ｍ（スロット数Ｓ＝１８、極数Ｐ＝３０、分割数Ｄ＝１５）とした場合の回転子回転位置とコギングトルクとの関係を示す図である。図６ＣはＮ＝Ｍ（スロット数Ｓ＝１８、極数Ｐ＝３０、分割数Ｄ＝３０）とした場合の回転子回転位置とコギングトルクとの関係を示す図である。
【００２８】
図６Ａ乃至図６Ｃに示すように、Ｎ≠Ｍとした場合に比べて、Ｎ＝Ｍとした場合には、図４に示す回転子鉄心を一体的に構成した場合のコギングトルクの発生と類似した特性でコギングトルクが発生している。つまり、分割数Ｄを変えたとしてもＮ＝Ｍであれば、コギングトルクの周期毎にコギングトルクの最大値および最小値がほぼ一致している。そして、コギングトルクは、−０．１Ｎ・ｍ以上乃至０．１Ｎ・ｍ以下の間で発生している。すなわち、Ｎ＝Ｍとした場合のコギングトルクは、回転子の回転位置が変わっても、−０．１Ｎ・ｍから０．１Ｎ・ｍまでの範囲に収まっている。
【００２９】
次に、スロット数Ｓや極数Ｐを他の個数に変えた場合について説明する。
【００３０】
まず、図７は、スロット数Ｓを１２、極数Ｐを２０として、電動機の回転子鉄心を一体的に構成した場合の回転子回転位置とコギングトルクとの関係を示す図である。すなわち、図７に示す特性を有した電動機は、回転子鉄心が一体的に構成されているため、回転子鉄心材料の数は１つであり、分割数Ｄは１となる。この場合、ＮとＭとは等しくならないが、回転子鉄心が一体的に構成されているため、図７に示すように、コギングトルクは、−０．０２Ｎ・ｍから０．０２Ｎ・ｍまでの範囲内に抑えられる。
【００３１】
次に、回転子鉄心を複数に分割し、かつＮとＭとが等しくならない場合について説明する。
【００３２】
図８ＡはＮ≠Ｍ（スロット数Ｓ＝１２、極数Ｐ＝２０、分割数Ｄ＝２）とした場合の回転子回転位置とコギングトルクとの関係を示す図である。図８ＢはＮ≠Ｍ（スロット数Ｓ＝１２、極数Ｐ＝２０、分割数Ｄ＝４）とした場合の回転子回転位置とコギングトルクとの関係を示す図である。
【００３３】
図８Ａおよび図８Ｂに示すように、Ｎ≠Ｍとした場合には、スロット数Ｓや極数Ｐを変えたとしても、コギングトルクの周期毎にコギングトルクの最大値および最小値が変化している。そして、コギングトルクが−０．０２Ｎ・ｍから０．０２Ｎ・ｍまでの範囲を超えるような回転子の回転位置が生じている。
【００３４】
次に、スロット数Ｓや極数Ｐは回転子鉄心を一体的に構成した場合と等しくし、回転子鉄心を複数に分割し、かつＮとＭとを等しくした場合について説明する。
【００３５】
図９ＡはＮ＝Ｍ（スロット数Ｓ＝１２、極数Ｐ＝２０、分割数Ｄ＝５）とした場合の回転子回転位置とコギングトルクとの関係を示す図である。図９ＢはＮ＝Ｍ（スロット数Ｓ＝１２、極数Ｐ＝２０、分割数Ｄ＝１０）とした場合の回転子回転位置とコギングトルクとの関係を示す図である。図９ＣはＮ＝Ｍ（スロット数Ｓ＝１２、極数Ｐ＝２０、分割数Ｄ＝２０）とした場合の回転子回転位置とコギングトルクとの関係を示す図である。
【００３６】
図９Ａ乃至図９Ｃに示すように、Ｎ≠Ｍとした場合に比べて、Ｎ＝Ｍとした場合には、図７に示す回転子鉄心を一体的に構成した場合のコギングトルクの発生と類似した特性でコギングトルクが発生している。つまり、分割数Ｄを変えたとしてもＮ＝Ｍであれば、コギングトルクの周期毎にコギングトルクの最大値および最小値がほぼ一致している。そして、コギングトルクは、−０．０２Ｎ・ｍ以上乃至０．０２Ｎ・ｍ以下の間で発生している。
【００３７】
以上説明したように、本実施の形態１に係る電動機は、回転子鉄心２３が周方向に所定の分割数だけ均等に分割された回転子鉄心材料２６により構成されるとともに、スロット数Ｓと磁極の極数Ｐとの最小公倍数であるＮと、スロット数Ｓと分割数Ｄとの最小公倍数であるＭとを等しくしている。このため、複数の回転子鉄心材料２６により構成される回転子鉄心２３を利用する場合であっても、回転子鉄心を一体的に構成した場合と同等のコギングトルクの特性が得られる。したがって、本発明によれば、複数の回転子鉄心材料により構成される回転子鉄心を有した電動機において、コギングトルクを低減することができ、また、コギングトルクと関連するトルクリップルも低減することができる。
【００３８】
なお、本実施の形態１の説明においては、便宜的にスロット数Ｓが１８の固定子、および極数Ｐが３０の回転子を用いて説明したが、上述したように、これらの組み合わせに限らず、Ｎ＝Ｍの関係であれば、スロット数Ｓ、極数Ｐおよび回転子鉄心材料の数である分割数Ｄの組み合わせは、何れの数の組み合わせであってもよい。
【００３９】
また、本実施の形態１においては、固定子１１の外側に回転子２１が配置されるような構成例を挙げて説明したが、固定子１１の内側に回転子２１が配置される構成としてもよい。すなわち、固定子鉄心がヨークの内側方向に突出する複数のティースを有し、回転子が、固定子の内側において、ティースの端面とギャップを介して対向しているような構成としてもよい。これは、コギングトルクは固定子と回転子との間のエアギャップ部のパーミアンスと起磁力とに関係することから、スロット数Ｓ、磁極数Ｐおよび分割数Ｄの組み合わせが同じであれば、同様のパターンのコギングトルクが発生すると考えられるためである。
【００４０】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について図面を用いて説明する。
【００４１】
図１０は、本発明の実施の形態２に係る電動機の断面を示す図である。
【００４２】
本実施の形態２に係る電動機は、固定子１１１と、外側回転子２２１と、内側回転子２３１とを備えた構成である。
【００４３】
固定子１１１は、例えば複数の高透磁率薄鉄板をプレスで打ち抜き積層することで形成した固定子鉄心１１４と、固定子鉄心１１４に巻回した巻線（図示しない）とを含む。この固定子鉄心１１４は、略環状のヨーク１１２と、ヨーク１１２からその外側方向に突出する複数の外側ティース１１３と、ヨーク１１２から内側方向に突出する複数の内側ティース１２３とを備えている。また、固定子鉄心１１４には、互いに隣接する外側ティース１１３間において外側スロット１１５が形成され、互いに隣接する内側ティース１２３間において内側スロット１２５が形成されている。なお、固定子鉄心１１４に巻線を巻回する巻線方式は、トロイダル方式、集中巻方式、分布巻方式の何れであってもよい。
【００４４】
外側回転子２２１は、複数の磁石埋設孔２２２が形成された外側回転子鉄心２２３と、それぞれの磁石埋設孔２２２に埋設される永久磁石２２５とを含む。内側回転子２３１は、複数の磁石埋設孔２３２が形成された内側回転子鉄心２３３と、それぞれの磁石埋設孔２３２に埋設される永久磁石２３５とを含む。永久磁石２２５および永久磁石２３５は、それぞれの回転子における磁極を形成するために配置している。
【００４５】
また、外側回転子２２１と内側回転子２３１とは、互いに結合している。この結合方法は、接着剤やボルトなどを用いてもよく、樹脂でモールドしてもよい。そして、外側回転子２２１および内側回転子２３１は、このような接着剤などやモールド剤などを介して回転軸１００と結合する。
【００４６】
外側回転子２２１は外側ティース１１３外周面の先端の端面とギャップを介して対向している。また、内側回転子２３１は内側ティース１２３内周面の先端の端面とギャップを介して対向している。そして、外側回転子２２１および内側回転子２３１は、固定子１１１に対して回転自在に支承されている。
【００４７】
そして、本実施の形態２における外側回転子鉄心２２３および内側回転子鉄心２３３は、それぞれにおいて、複数の回転子鉄心材料により構成される。実施の形態１と同様に、回転子鉄心材料は、それぞれの回転子鉄心において、周方向に所定の分割数だけ均等に分割した構造を有している。このような回転子鉄心材料を分割数分だけ組み合わせることにより回転子鉄心が形成される。
【００４８】
図１０に示すように、外側回転子鉄心２２３は、それぞれが等間隔となるように、周方向に所定の分割数として５分割された外側回転子鉄心材料２２６により構成される。内側回転子鉄心２３３は、それぞれが等間隔となるように、周方向に所定の分割数として５分割された内側回転子鉄心材料２３６により構成される。
【００４９】
なお、本実施の形態２においては、固定子１１１の外側スロット数Ｓｏは１８であり、外側回転子２２１の極数Ｐｏは３０に設定されている。また、外側回転子鉄心２２３は、５個の外側回転子鉄心材料２２６により構成されているため、外側回転子鉄心２２３における分割数Ｄｏは５である。このため、外側スロット数Ｓｏと外側磁極の極数Ｐｏとの最小公倍数をＮｏｕｔとすると、外側スロット数Ｓｏは１８であり、極数Ｐｏは３０であるため、これらの最小公倍数Ｎｏｕｔは９０となる。また、外側スロット数Ｓｏと分割数Ｄｏとの最小公倍数をＭｏｕｔとすると、外側スロット数Ｓｏは１８であり、分割数Ｄｏは５であるため、これらの最小公倍数Ｍｏｕｔも９０となる。すなわち、本実施の形態２では、Ｎｏｕｔ＝Ｍｏｕｔとなり、ＮｏｕｔとＭｏｕｔとが等しい。
【００５０】
また、本実施の形態２においては、固定子１１１の内側スロット数Ｓｉは１８であり、内側回転子２３１の極数Ｐｉは３０に設定されている。また、内側回転子鉄心２３３における分割数Ｄｉは５である。このため、内側スロット数Ｓｉと内側磁極の極数Ｐｉとの最小公倍数をＮｉｎとすると、これらの最小公倍数Ｎｉｎは９０となる。また、内側スロット数Ｓｉと分割数Ｄｉとの最小公倍数をＭｉｎとすると、これらの最小公倍数Ｍｉｎも９０となる。すなわち、本実施の形態２では、Ｎｉｎ＝Ｍｉｎとなり、ＮｉｎとＭｉｎとが等しい。
【００５１】
ここで、実施の形態２においてＮｏｕｔ＝Ｍｏｕｔ、およびＮｉｎ＝Ｍｉｎとする理由について説明する。以下、回転子回転位置とコギングトルクとの関係について、比較例を挙げながら説明する。
【００５２】
まず、本実施の形態２においてＮｏｕｔ＝Ｍｏｕｔとする理由を説明する。
【００５３】
図１１は、外側回転子鉄心を一体的に構成した場合の外側回転子回転位置とコギングトルクとの関係を示す図である。
【００５４】
また、図１２は、Ｎｏｕｔ＝Ｍｏｕｔ（外側スロット数Ｓｏ＝１８、外側回転子２２１の極数Ｐｏ＝３０、外側回転子鉄心２２３の分割数Ｄｏ＝５）とした場合の外側回転子回転位置とコギングトルクとの関係を示す図である。
【００５５】
なお、図１１および図１２により示されるコギングトルクは、内側回転子により生じるコギングトルクを０として測定したものである。
【００５６】
図１２に示すように、Ｎｏｕｔ＝Ｍｏｕｔとした場合には、図１１に示す外側回転子鉄心を一体的に構成した場合のコギングトルクの発生と類似した特性でコギングトルクが発生している。つまり、コギングトルクの周期毎にコギングトルクの最大値および最小値がほぼ一致している。そして、コギングトルクは、−０．１Ｎ・ｍ以上乃至０．１Ｎ・ｍ以下の間で発生している。
【００５７】
次に、本実施の形態２においてＮｉｎ＝Ｍｉｎとする理由を説明する。
【００５８】
図１３は、内側回転子鉄心を一体的に構成した場合の内側回転子回転位置とコギングトルクとの関係を示す図である。
【００５９】
また、図１４はＮｉｎ＝Ｍｉｎ（内側スロット数Ｓｉ＝１８、内側回転子２３１の極数Ｐｉ＝３０、内側回転子鉄心２３３の分割数Ｄｉ＝５）とした場合の内側回転子２３１の回転位置とコギングトルクとの関係を示す図である。
【００６０】
なお、図１３および図１４により示されるコギングトルクは、外側回転子により生じるコギングトルクを０として測定したものである。
【００６１】
図１４に示すように、Ｎｉｎ＝Ｍｉｎとした場合には、図１３に示す内側回転子鉄心を一体的に構成した場合のコギングトルクの発生と類似した特性でコギングトルクが発生している。つまり、コギングトルクの周期毎にコギングトルクの最大値および最小値がほぼ一致している。そして、コギングトルクは、−０．１Ｎ・ｍ以上乃至０．１Ｎ・ｍ以下の間で発生している。
【００６２】
以上説明したように、本実施の形態２に係る電動機は、外側回転子鉄心２２３が周方向に所定の分割数Ｄｏだけ均等に分割された外側回転子鉄心材料２２６により構成され、内側回転子鉄心２３３が周方向に所定の分割数Ｄｉだけ均等に分割された内側回転子鉄心材料２３６により構成される。そして、外側スロット数Ｓｏと外側磁極の極数Ｐｏとの最小公倍数をＮｏｕｔ、外側スロット数Ｓｏと外側回転子鉄心の分割数Ｄｏとの最小公倍数をＭｏｕｔ、内側スロット数Ｓｉと内側磁極の極数Ｐｉとの最小公倍数をＮｉｎ、内側スロット数Ｓｉと内側回転子鉄心の分割数Ｄｉとの最小公倍数をＭｉｎとしたとき、少なくとも、ＮｏｕｔとＭｏｕｔとが等しいか、ＮｉｎとＭｉｎとが等しくなるように設定している。このため、固定子に対して、その外側および内側に複数の回転子鉄心材料により構成される回転子鉄心を配置する場合であっても、回転子鉄心を一体的に構成した場合と同等のコギングトルクの特性が得られる。したがって、本発明の実施の形態２によっても、複数の回転子鉄心材料により構成される回転子鉄心を有した電動機において、コギングトルクを低減することができ、また、コギングトルクと関連するトルクリップルも低減することができる。
【００６３】
なお、本実施の形態２の説明においても、便宜的にスロット数Ｓｏ、Ｓｉが１８の固定子、および極数Ｐｏ、Ｐｉが３０の回転子を用いて説明したが、上述したように、これらの組み合わせに限らず、少なくともＮｏｕｔ＝ＭｏｕｔかＮｉｎ＝Ｍｉｎかの関係であれば、スロット数Ｓｏ、Ｓｉ、極数Ｐｏ、Ｐｉおよび回転子鉄心材料の数である分割数Ｄｏ、Ｄｉの組み合わせは、何れの数の組み合わせであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明に係る電動機は、コギングトルクおよびトルクリップルを低減することができ、周方向に分割された回転子鉄心材料により構成される回転子鉄心を利用してなる電動機などとして有用である。
【符号の説明】
【００６５】
１，１００    回転軸
１１，１１１    固定子
１２，１１２    ヨーク
１３    ティース
１４，１１４    固定子鉄心
１５    スロット
２１    回転子
２２，２２２，２３２    磁石埋設孔
２３    回転子鉄心
２５，２２５，２３５    永久磁石
２６    回転子鉄心材料
１１３    外側ティース
１１５    外側スロット
１２３    内側ティース
１２５    内側スロット
２２１    外側回転子
２２３    外側回転子鉄心
２２６    外側回転子鉄心材料
２３１    内側回転子
２３３    内側回転子鉄心
２３６    内側回転子鉄心材料
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヨークおよび前記ヨークから突出する複数のティースを有し、互いに隣接した前記ティース間にスロットを形成した固定子鉄心と、前記固定子鉄心に巻回される巻線とを含む固定子と、
回転子鉄心および前記回転子鉄心に保持される複数の磁極を有し、前記ティースの端面とギャップを介して対向し、前記固定子に対し回転自在に保持される回転子とを備え、
前記回転子鉄心は、周方向に所定の分割数だけ均等に分割された回転子鉄心材料により構成され、
前記スロットの数と前記磁極の極数との最小公倍数をＮとし、前記スロットの数と前記分割数との最小公倍数をＭとしたとき、
前記Ｎと前記Ｍとを等しくしたことを特徴とする電動機。
【請求項２】
前記固定子鉄心は、前記ヨークの外側方向に突出する前記複数のティースを有し、
前記回転子は、前記固定子の外側において、前記ティースの端面とギャップを介して対向していることを特徴とする請求項１に記載の電動機。
【請求項３】
前記固定子鉄心は、前記ヨークの内側方向に突出する前記複数のティースを有し、
前記回転子は、前記固定子の内側において、前記ティースの端面とギャップを介して対向していることを特徴とする請求項１に記載の電動機。
【請求項４】
前記固定子鉄心は、
前記ヨークの外側方向に突出する複数の外側ティースと、前記ヨークの内側方向に突出する複数の内側ティースとを有し、互いに隣接した前記外側ティース間に外側スロットを形成し、互いに隣接した前記内側ティース間に内側スロットを形成し、
前記回転子は、
外側回転子鉄心および前記外側回転子鉄心に保持される複数の磁極を有し、前記固定子の外側において、前記外側ティースの端面とギャップを介して対向し、前記固定子に対し回転自在に保持される外側回転子と、
内側回転子鉄心および前記内側回転子鉄心に保持される複数の磁極を有し、前記固定子の内側において、前記内側ティースの端面とギャップを介して対向し、前記固定子に対し回転自在に保持される内側回転子とを備え、
前記外側回転子鉄心は、周方向に所定の分割数だけ均等に分割された外側回転子鉄心材料により構成され、
前記内側回転子鉄心は、周方向に所定の分割数だけ均等に分割された内側回転子鉄心材料により構成され、
前記外側スロットの数と前記外側回転子の磁極の極数との最小公倍数をＮｏｕｔとし、前記外側スロットの数と前記外側回転子鉄心の前記分割数との最小公倍数をＭｏｕｔとし、
前記内側スロットの数と前記内側回転子の磁極の極数との最小公倍数をＮｉｎとし、前記内側スロットの数と前記内側回転子鉄心の前記分割数との最小公倍数をＭｉｎとしたとき、
少なくとも、前記Ｎｏｕｔと前記Ｍｏｕｔとが等しいか、前記Ｎｉｎと前記Ｍｉｎとが等しくなるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の電動機。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2008146437.tif 000024
【図２】
2008146437.tif 000025
【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
2008146437.tif 000028
【図５Ｂ】
2008146437.tif 000029
【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
2008146437.tif 000031
【図６Ｂ】
2008146437.tif 000032
【図６Ｃ】
2008146437.tif 000033
【図７】
2008146437.tif 000034
【図８Ａ】
2008146437.tif 000035
【図８Ｂ】
2008146437.tif 000036
【図９Ａ】
2008146437.tif 000037
【図９Ｂ】
2008146437.tif 000038
【図９Ｃ】
2008146437.tif 000039
【図１０】
2008146437.tif 000040
【図１１】
2008146437.tif 000041
【図１２】
2008146437.tif 000042
【図１３】
2008146437.tif 000043
【図１４】
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【国際調査報告】
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