(57)【要約】【課題】多分割コアを備えた回転電機において、分割コア間の磁気抵抗ばらつきによるコギングトルクの発生を抑制し得る回転電機を提供する。【解決手段】内周面に多数のマグネットを取着したヨークハウジングと、ヨークハウジング内に配設され、ヨーク部から径方向外側に突出するティース部を備えた分割コアを、周方向に多数連結して構成される電機子コアと、連結された分割コアのヨーク部の内側に嵌入される固定部材とを備えた回転電機において、固定部材９と分割コア４の各ヨーク部５との間には、複数の非接触部１１を周方向に等間隔に設けるとともに、非接触部１１の数は、ヨークハウジングのマグネット２の極数の約数とは異なる数とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面に多数のマグネットを取着したヨークハウジングと、
前記ヨークハウジング内に配設され、ヨーク部から径方向外側に突出するティース部を備えた分割コアを、周方向に多数連結して構成される電機子コアと、
連結された前記分割コアのヨーク部の内側に嵌入される固定部材と
を備えた回転電機において、
前記固定部材と前記分割コアの各ヨーク部との間には、複数の非接触部を周方向に等間隔に設けるとともに、前記非接触部の数は、前記ヨークハウジングのマグネットの極数の約数とは異なる数としたことを特徴とする回転電機。
【請求項２】
前記非接触部の数は、前記ヨークハウジングのマグネットの極数の約数の倍数とは異なる数としたことを特徴とする請求項１記載の回転電機。
【請求項３】
前記固定部材の外周面に凹部を形成して、前記分割コアとの間に前記非接触部を形成したことを特徴とする請求項１又は２記載の回転電機。
【請求項４】
前記固定部材に開口部を形成して、前記分割コアとの間に前記非接触部を形成したことを特徴とする請求項１又は２記載の回転電機。
【請求項５】
前記分割コアのヨーク部の基端面と、隣り合う分割コアのヨーク部の基端面との間に段差を設けて、前記非接触部を形成したことを特徴とする請求項１又は２記載の回転電機。
【請求項６】
前記非接触部の数は、前記電機子コアのスロット数の約数の倍数とは異なる数としたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、多分割コアを備えた回転電機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
多分割コアを備えた回転電機では、ティース毎に分割された分割コアのヨーク部が周方向に連結されて、電機子が形成される。このような構成により、各ティースに対するコイルの巻線作業が容易となるとともに、コイルの占積率を向上させて回転電機の小型化及び高出力化が図られている。
【０００３】
このような回転電機では、分割コアの組み付け時のばらつきによりコギングトルクが発生する。特許文献１では、分割コアの組み付け時のばらつきに起因するコギングトルクを低減するために、異なる形状のティースを組み合わせることにより、組み付け時の物理的なばらつきに起因するコギングトルクを相殺して、振動及び異音の発生を抑制するようにしたブラシレスモータが開示されている。
【０００４】
特許文献２には、多分割コアによる固定子あるいは回転子を備えた回転機が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−２２３２８１号公報
【特許文献２】特開２００７−１５９１７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示されたブラシレスモータでは、組み付け時の物理的なばらつきにより発生するコギングトルクを抑制することはできる。しかし、分割コア間の磁気抵抗のばらつきにより発生するコギングトルクを抑制することはできない。
【０００７】
この発明の目的は、多分割コアを備えた回転電機において、分割コア間の磁気抵抗ばらつきによるコギングトルクの発生を抑制し得る回転電機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する回転電機は、内周面に多数のマグネットを取着したヨークハウジングと、前記ヨークハウジング内に配設され、ヨーク部から径方向外側に突出するティース部を備えた分割コアを、周方向に多数連結して構成される電機子コアと、連結された前記分割コアのヨーク部の内側に嵌入される固定部材とを備えた回転電機において、前記固定部材と前記分割コアの各ヨーク部との間には、複数の非接触部を周方向に等間隔に設けるとともに、前記非接触部の数は、前記ヨークハウジングのマグネットの極数の約数とは異なる数とした。
【０００９】
この構成によれば、極数成分のコギングトルクが低減される。
上記回転電機において、前記非接触部の数は、前記ヨークハウジングのマグネットの極数の約数の倍数とは異なる数とした。
【００１０】
この構成によれば、極数成分のコギングトルクが低減される。
上記回転電機において、前記固定部材の外周面に凹部を形成して、前記分割コアとの間に前記非接触部を形成した。
【００１１】
この構成によれば、固定部材の外周面に形成した凹部により、分割コアとの間に非接触部が形成される。
上記回転電機において、前記固定部材に開口部を形成して、前記分割コアとの間に前記非接触部を形成した。
【００１２】
この構成によれば、固定部材に形成した開口部により、分割コアとの間に非接触部が形成される。
上記回転電機において、前記分割コアのヨーク部の基端面と、隣り合う分割コアのヨーク部の基端面との間に段差を設けて、前記非接触部を形成した。
【００１３】
この構成によれば、隣り合う分割コアのヨーク部の基端面に形成される段差により、固定リングと分割コアとの間に非接触部が形成される。
上記回転電機において、前記非接触部の数は、前記電機子コアのスロット数の約数の倍数とは異なる数とした。
【００１４】
この構成によれば、コギングトルクがさらに低減される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、多分割コアを備えた回転電機において、分割コア間の磁気抵抗ばらつきによるコギングトルクの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第一の実施形態の回転電機を示す断面図である。
【図２】第一の実施形態の固定リングを示す斜視図である。
【図３】第二の実施形態の固定リングを示す斜視図である。
【図４】第三の実施形態の電機子コアを示す正面図である。
【図５】第三の実施形態の電機子コアを示す拡大正面図である。
【図６】コギングトルクを示す説明図である。
【図７】分割コア間の隙間のばらつきとコギングトルクの関係を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（第一の実施形態）
以下、回転電機の一実施形態を図面に従って説明する。図１に示す回転電機は、電機子コアをステータとし、マグネットを備えたヨークハウジングをローターとしたアウターローター型ブラシレスモータを示し、円筒状のヨークハウジング１の内周面に１０極のマグネット２が周方向に配設されている。
【００１８】
ヨークハウジング１内において、前記マグネット２の内側には電機子コア３が回転可能に支持されている。電機子コア３は、１２個の分割コア４が周方向に連結されて構成される。
【００１９】
各分割コア４は、磁性を備えた金属板が多数枚積層されて形成され、ヨーク部５の周方向の一端側に係合凸部６が形成されるとともに、周方向の他端側に係合凸部６を嵌挿可能とした係合凹部７が形成されている。
【００２０】
そして、各分割コア４の係合凸部６と係合凹部７が隣り合う分割コア４の係合凹部７と係合凸部６に嵌合されて、周方向に連結されている。
また、各分割コア４のヨーク部５から前記マグネット２に向かって径方向に延びるティース部８にはそれぞれコイル（図示しない）が巻装されて、前記電機子コア３が形成される。
【００２１】
従って、この実施形態では、マグネット２の極数が１０で、電機子コア３のスロット数を１２とした１０極−１２スロットの回転電機が構成される。
前記各分割コア４のヨーク部５の内側には、円筒状の固定リング９が嵌着されている。そして、前記各ヨーク部５の基端面が固定リング９の外周面に沿って位置決めされることにより、各分割コア４のティース部８が固定リング９を中心軸として放射状に延びるように保持される。
【００２２】
固定リング９の内側には、出力軸（図示しない）が嵌着される。そして、各ティース部８に巻装されるコイルに励磁電流が供給されると、前記マグネット２により生成される磁界との作用に基づいて電機子コア３が回転され、電機子コア３の回転に基づいて出力軸が回転される。
【００２３】
図２に示すように、前記固定リング９の外周面には、周方向に等間隔となる位置で３箇所に、外周面を中心軸に沿って抉ることにより平面状とした凹部１０が形成されている。従って、固定リング９を各分割コア４のヨーク部５の内側に嵌着した状態では、固定リング９の中心に対し１２０度間隔で等間隔に位置する３個の分割コア４のヨーク部５と固定リング９との間に隙間が確保される。
【００２４】
この結果、等間隔に位置する３個の分割コア４のヨーク部５に、固定リング９の外周面と接触しない非接触部１１が形成される。
次に、上記のように構成された回転電機の作用を説明する。
【００２５】
電機子コア３の各ティース部８に巻装されたコイルに励磁電流が供給されると、ヨークハウジング１が回転されて、出力軸が回転される。
このとき、非接触部１１が形成された分割コア４のヨーク部５と、その両側に隣り合う分割コア４のヨーク部５との間の磁気抵抗は、その他の分割コア４のヨーク部５間の磁気抵抗より大きくなる。従って、各分割コア４での磁束分布は、非接触部１１が形成された３箇所で、その他の位置と不均一となる。
【００２６】
一般に、多分割コアを備えた回転電機において、各分割コア間の磁束分布にばらつきがあると、マグネットの極数成分に応じてコギングトルクが発生する。
図６に示すように、例えば極数が１０の回転電機で、各分割コア間で磁束分布にばらつきがあると、極数成分は１０ｆとなり、電機子コア３が３６度回転する毎にトルクリップルｔｒ１が発生するため、コギングが発生する。
【００２７】
また、各分割コア間で磁束分布にばらつきがない場合には、極数とスロット数の最小公倍数の極数成分でコギングが発生する。この実施形態では最小公倍数は６０となって極数成分は６０ｆとなり、電機子コア３が６度回転する毎に発生するトルクリップルｔｒ２はトルクリップルｔｒ１に比して十分に抑制される。
【００２８】
上記のような極数成分のコギングトルクは、分割コア間で磁束分布のばらつきが発生している位置とマグネット２の極数とに起因して発生する。例えば、図１において固定リング９を中心として対向する位置の分割コア４で磁束分布にばらつきが生じていると、２スロット構成の電機子コアに相当する状態となり、マグネット２の極数とスロット数の最小公倍数が極数と等しい１０となる。
【００２９】
すると、極数成分のコギングが発生し、図７に示すように、隣り合う分割コアの係合凸部と係合凹部との間の隙間のばらつきの増大にともなってコギングトルクｔｃが直線的に増大する。
【００３０】
これに対し、本実施形態では、スロット数１２の電機子コア３に対し、３箇所の非接触部１１で磁束分布のばらつきが生じるようにした。すると、非接触部１１の数は、マグネット２の極数の約数ではなく、且つ約数の倍数でもない。
【００３１】
従って、マグネット２の極数と磁束分布がばらついているスロット数との最小公倍数は３０となり、極数成分のコギングトルクの発生が抑制される。
上記のように構成された回転電機では、次に示す効果を得ることができる。
（１）磁束分布がばらついているスロット数を、マグネット２の極数の約数とは異なる数としたので、極数成分のコギングトルクを低減することができる。
（２）磁束分布がばらついているスロット数を、マグネット２の極数の約数の倍数とは異なる数としたので、極数成分のコギングトルクを低減することができる。
（３）磁束分布がばらついているスロット数とマグネット２の極数の最小公倍数がマグネット２の極数より大きくなるため、コギングトルクの次数がマグネット２の極数より大きくなる。従って、極数成分のコギングトルクを低減することができる。
（４）固定リング９の外周面に凹部１０を形成することにより、分割コア４に非接触部１１を形成するための加工を施すことなく、磁束分布のばらつきを生じさせる非接触部１１を容易に形成することができる。
（第二の実施形態）
図３は、第二の実施形態を示す。第一の実施形態では、固定リング９の外周面に凹部１０を形成することにより、分割コア４のヨーク部５との間に非接触部１１を形成したが、この実施形態では、固定リング９には凹部１０に代えて開口部１２を設けたものである。
【００３２】
このような構成により、開口部１２により分割コアとの間に非接触部が形成されるので、第一の実施形態と同様な効果を得ることができる。
（第三の実施形態）
図４及び図５は、第三の実施形態を示す。この実施形態は、３つの分割コア４のヨーク部５の肉厚を薄くすることにより、当該分割コア４のヨーク部５の基端面と、隣り合う分割コア４のヨーク部５の基端面との間に段差１３が形成されている。
【００３３】
このような構成により、分割コア４のヨーク部５間に固定リングを嵌着すると、段差１３部分で非接触部が形成されるので、第一の実施形態と同様な効果を得ることができる。
上記実施形態は、以下の態様で実施してもよい。
・上記実施形態では、電機子コアをステータとし、マグネットを備えたヨークハウジングをローターとしたブラシレスモータを例に挙げたが、本願発明は電機子コアをローターとし、マグネットを備えたヨークハウジングをステータとした直流モータにも適用可能である。
・連結された分割コアの内側に、固定リングに代えてシャフトを嵌入し、そのシャフトに非接触部を設けてもよい。
・非接触部の数を、ヨークハウジングのマグネットの極数の約数とは異なる数とし、さらに電機子コアのスロット数の約数の倍数とは異なる数としてもよい。コギングトルクをさらに低減することができる。
【符号の説明】
【００３４】
１…ヨークハウジング、２…マグネット、３…電機子コア、４…分割コア、５…ヨーク部、８…ティース部、９…固定部材（固定リング）、１０…凹部、１１…非接触部、１２…開口部、１３…段差。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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