(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
略円筒状のフレームと、
前記フレームに嵌合固定され、且つ、円筒状の固定子コアの内周面または外周面に回転磁界形成用のｎ個（ｎは自然数で、且つ、ｍの倍数とする）の電機子コイルを装着してなるｍ相（ｍは自然数）の固定子と、
前記固定子と磁気的空隙を介して設けられると共に、交互に極性が異なるＰ個（Ｐは２以上の自然数とする偶数）の磁極を有する永久磁石を備えた回転子と、を備え、
前記固定子コアを構成する板材は、板材の長手方向に向かって形成した複数個のＶ字状の切れ込み部と、前記切れ込み部の先端に形成され、且つ、前記フレームに位置決め固定するための突起部を設けてなるケイ素鋼板で構成されており、
前記固定子コアは、前記ケイ素鋼板に形成された切れ込み部を折り曲げることによりヘリカル状に巻回、積層して成る環状体を構成する平滑電機子巻線形ＡＣサーボモータにおいて、
前記フレームには、前記ケイ素鋼板を積層してなる固定子コアの突起部に嵌合するように凹部が複数設けてあり、
前記積層して環状体を構成するケイ素鋼板の一周当たりの切れ込み部の個数をａ個（但し、ａは相数ｍの倍数ではない）とし、前記切れ込み部の個数ａと前記磁極数Ｐとが互いに素数の関係を有するものであり、
前記切れ込み部の個数ａと磁極数Ｐの最小公倍数Ｘが、Ｘ＞１０×Ｐなる関係を有することを特徴とする平滑電機子巻線形ＡＣサーボモータのコア構造
【請求項２】
前記切れ込み部を、前記ケイ素鋼板の長手方向に向かって不等間隔で設けたことを特徴とする請求項１に記載の平滑電機子巻線形ＡＣサーボモータのコア構造。
【請求項３】
請求項１または２に記載のコア構造の固定子を備えたことを特徴とする平滑電機子巻線形ＡＣサーボモータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スロットなしの円環状固定子コアに回転磁界形成用のコイルを装着してなる平滑電機子巻線形ＡＣサーボモータのコア構造およびこのコア構造を用いた平滑電機子巻線形ＡＣサーボモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、固定子スロットによる界磁磁束の変調を抑制することができ、トルクリップルの小さい特性を有するものとして、平滑電機子巻線形ＡＣサーボモータが一般的に良く知られている。このような平滑電機子巻線形ＡＣサーボモータは、モータ用固定子コアとして、電磁鋼板を環状に成形して多数枚積層してなる、スロットを有しない円筒状積層コアの内周面または外周面に、コア形状に合うよう湾曲させた複数個のコイルを絶縁層を介してコアに固着し、樹脂によりモールド成形して構成されている。または、複数個のコイルを円筒状積層コアに合わせて円筒形状に組み立て、外周を樹脂によりモールド成形した後、絶縁層を介して円筒状積層コアに勘合固着して構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来技術によると、次のような問題点があった。
（１）円筒形状の電磁鋼板を多数枚積層する固定子では固定子コアの歩留まりが非常に悪い。
（２）固定子コア材料の歩留りを向上させるために、長尺状の電磁鋼板をヘリカル巻により積層する方法があるが、この方法では、電磁鋼板に歪み応力が加わるため、電磁鋼板の磁気特性が低下してしまう。
（３）電磁鋼板の磁気特性を回復するには、コア積層形成後に歪み取り焼鈍が必要になる上、固定子コアの曲げ成形の都合により固定子コア外径と固定子厚さの比に制約が発生し、モータとしての形状自由度が制約されてしまうという問題がある。そこで、固定子コアを巻き鉄心として構成する方法が考えられるが、製造が容易である反面、コア内部の渦電流損が増加するため、モータの効率が低下してしまう。
（４）図４は、従来のフレームと固定子コアの挿入工程を示す説明図である。例えば、図４に示すようにリング状のケイ素鋼板１１を積層してなる円筒状の固定子コア１２を外皮となるフレーム１０に挿入し固定する際に、通常、焼ばめまたは接着によって固定子コア１２をフレーム１０に周り止めしているため、フレーム１０と固定子コア１２の間に真円度等の誤差があると、位置決め固定がうまくいかないという問題が生じたり、もしくはフレーム１０に固定子コア１２を挿入した際に、固定子コア１２の全周において肉厚が不均一となって、磁気特性が変化し、コギングが発生する原因となっていた。そこで、本発明は、固定子コア材料の歩留まりが良く、製作・組立が容易で、しかも、損失が小さく磁気特性に優れた平滑電機子巻線形ＡＣサーボモータのコア構造およびこのコア構造を用いた平滑電機子巻線形ＡＣサーボモータを提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するため、請求項１記載の本発明は、略円筒状のフレームと、前記フレームに嵌合固定され、且つ、円筒状の固定子コアの内周面または外周面に回転磁界形成用のｎ個（ｎは自然数で、且つ、ｍの倍数とする）の電機子コイルを装着してなるｍ相（ｍは自然数）の固定子と、前記固定子と磁気的空隙を介して設けられると共に、交互に極性が異なるＰ個（Ｐは２以上の自然数とする偶数）の磁極を有する永久磁石を備えた回転子と、を備え、前記固定子コアを構成する板材は、板材の長手方向に向かって形成した複数個のＶ字状の切れ込み部と、前記切れ込み部の先端に形成され、且つ、前記フレームに位置決め固定するための突起部を設けてなるケイ素鋼板で構成されており、前記固定子コアは、前記ケイ素鋼板に形成された切れ込み部を折り曲げることによりヘリカル状に巻回、積層して成る環状体を構成する平滑電機子巻線形ＡＣサーボモータにおいて、前記フレームには、前記ケイ素鋼板を積層してなる固定子コアの突起部に嵌合するように凹部が複数設けてあり、前記積層して環状体を構成するケイ素鋼板の一周当たりの切れ込み部の個数をａ個（但し、ａは相数ｍの倍数ではない）とし、前記切れ込み部の個数ａと前記磁極数Ｐとが互いに素数の関係を有するものであり、前記切れ込み部の個数ａと磁極数Ｐの最小公倍数Ｘが、Ｘ＞１０×Ｐなる関係を有することを特徴としている。
請求項２記載の本発明は、請求項１記載の平滑電機子巻線形ＡＣサーボモータのコア構造において、前記切れ込み部を、前記ケイ素鋼板の長手方向に向かって不等間隔で設けたものである。
また、請求項３記載の本発明は、請求項１または２に記載のコア構造の固定子を備えた平滑電機子巻線形ＡＣサーボモータを構成したものである。
上記手段により、折り曲げによるコアの歪みはＶ字状の切れ込み部の先端に集中するため、円筒形状に成形しても磁気特性の低下はきわめて少なくできる。また、電磁鋼板の歩留まりも向上する。折り曲げにより円筒形状に成形されたコアには切れ込み部によってａ個の切れ目が存在し、切れ目によって発生する磁界変調によってコギングが発生するが、切れ込み部の個数ａを磁極数Ｐと互いに素数の関係とすることで、コギングの基本次数が高くなり、コギングトルクの振幅を小さく抑えられる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。図１は本発明の実施例を示す平滑電機子巻線形ＡＣサーボモータであって、（ａ）はその正断面図、（ｂ）は固定子コアを構成するケイ素鋼板の部分拡大図である。なお、本実施例では磁極数を８、電機子コイル数を６としたインナーロータ形の平滑電機子巻線形ＡＣサーボモータの例を用いて説明する。図において、１は略円筒状のフレーム、２はフレーム１の内側に嵌合された固定子、３は円筒形で、後述するケイ素鋼板を積層してなる固定子コア、４は電機子コイルであって、固定子コア３の内周面に図示しない絶縁層を介して等間隔に配設されると共に．  電機子コイル４同士は図示しない樹脂によりモールド成形されている。５は回転子、６はシャフト、７はケイ素鋼板を積層した回転子コアで、シャフト６の外周に嵌合されている。８は回転子コア７の表面に交互に異極となるように等間隔に接着固定された永久磁石で、電機子コイル４と磁気的空隙を介して設けられている。次に、固定子コア３を構成するケイ素鋼板に施された形状の特徴について、図１（ｂ）を用いて説明する。図において、９は帯状からなるケイ素鋼板、９Ａはケイ素鋼板９の長手方向に沿って、等間隔に設けられたＶ字状の切れ込み部、９Ｂは切れ込み部９Ａの合わせ面、９Ｃは複数の切れ込み部９Ａによって分割されたケイ素鋼板９Ａを連結し、且つ、フレーム１に挿入固定する際の位置決め用として設けた突起部である。このようなケイ素鋼板９において、固定子コア３の磁気突極数となる、いわゆる積層して環状体を構成するケイ素鋼板９の一周当たりの切れ込み部９Ａの個数をａ個、磁極数をＰ個とした場合、切れ込み部９Ａの個数と磁極数が互いに素数の関係となることを特徴とするものである。一般に、インナーロータ形モータのコギングトルクが、固定子コアの磁気突極性によって、回転子と固定子コアの位置関係により界磁磁束が変化することで発生するため、コギングトルクの次数は磁極数と固定子コアの磁気突極数の最小公倍数となり、次数が高いほどコギングトルクの振幅は小さくなる傾向にある。このように、本実施例では固定子コアの磁気突極数となる切れ込み部９Ａの個数（ａ＝１１個）と磁極数（Ｐ＝８個）とを、互いに素数の関係となるようにして、最小公倍数を高く設定することで、コギングトルクの次数を高め、コギングトルクの振幅を低減できる。次に、このような平滑電機子巻線ＡＣサーボモータの製造、組立工程を説明する。図２は帯状のケイ素鋼板の折り曲げ工程を示した概略図である。図３はフレームと固定子コアの挿入工程を示す説明図である。まず、無限長の帯状からなるケイ素鋼板９において、切れ込み部９Ａおよび突起部９Ｃを形成する。すなわち、図１（ｂ）に示すように、帯状のケイ素鋼板９を、折り曲げ成形後のコア外径がＤｏ、コア内径がＤｉとなるように切断する。この時、全周を１１等分した２π／１１ラジアンの角度を有する円弧になるように、切れ込み部９Ａを切断すると共に、切れ込み部９Ａの先端部に突起部９Ｃを形成する。次に、図２に示すように、所定の形状に成形されたケイ素鋼板９の切れ込み部９Ａを折り曲げながらヘリカル状に巻回し、所定の積厚になるように積層し、接着等により円筒状に成形する。��の後、この時、切れ込み部９Ａで折り曲げられたケイ素鋼板９は、切れ込み部９Ａの先端部にある突起部９Ｃで連結されている。そして、図３に示すように、この突起部９Ｃを利用して、フレーム１に設けた凹部１Ａに突起部９Ｃを位置決めしながら、固定子コア３をフレーム１に対して回り止め固定する。したがって、円筒状の固定子コアの内周面または外周面に回転磁界形成用の電機子コイルを装着してなる固定子と、Ｐ個の磁極を有する永久磁石を備えた回転子よりなる平滑電機子巻線形ＡＣサーボモータにおいて、回転子コアは、ケイ素鋼板に複数個のＶ字状の切れ込み部を設け、切れ込み部で折り曲げることにより円筒状に積層して形成すると共に、切れ込み部の個数ａと磁極数Ｐが互いに素数の関係となるようにしたので、コア材料の歩留まりが良く、製作、組立が容易で、コギングトルクの小さい平滑電機子巻線形ＡＣサーボモータを実現できる。なお、Ｖ字状の切れ込み個数をａ個とした場合、ａと磁極数Ｐの最小公倍数Ｘが、Ｘ＞１０×Ｐ    なる関係を満足するようにすると尚良い、本実施例ではＸ＝８８＞１０×８＝１０Ｐとなっており。これにより、コギングトルクの次数を高め、コギングトルクの振幅を低減することができる。また、本実施例では、Ｖ字状の切れ込み部をケイ素板等に等間隔で設けたものを例示したが、切れ込み部を不等間隔で設けるようにしても構わない。また、本実施例では、平滑電機子巻線形ＡＣサーボモータのコア構造を、永久磁石を回転子コアの表面に配置した表面磁石形モータの例を用いて説明したが、永久磁石を回転子コアの内部に装着した構造の内部磁石形モータに適用しても構わない。
【０００６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、円筒状の固定子コアの内周面または外周面に回転磁界形成用のｎ個のコイルを装着してなるｍ相の固定子と、Ｐ個の磁極数を有する永久磁石を備えた回転子よりなる平滑電機子巻線形ＡＣサーボモータにおいて、固定子コアは、帯状に形成したケイ素鋼板に複数個のＶ字状の切れ込み部を設け、切れ込み部で折り曲げることにより円筒状に積層形成すると共に、切れ込み部の個数（ａ個）と磁極数（ｐ）が互いに素数の関係となるようにしたので、コア材料の歩留まりが良く、製作、組立が容易で、コギングトルクの小さい平滑電機子巻線形ＡＣサーボモータを実現できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す平滑電機子巻線形ＡＣサーボモータであって、（ａ）はその正断面図、（ｂ）は固定子コアを構成するケイ素鋼板の部分拡大図である。
【図２】帯状のケイ素鋼板を折り曲げる工程を示した概略図である。
【図３】本実施例によるフレームと固定子コアの挿入工程を示す説明図である。
【図４】従来のフレームと固定子コアの挿入工程を示す説明図である。
【符号の説明】
１：フレーム
１Ａ：凹部
２：固定子
３：固定子コア
４：電機子コイル
５：回転子
６：シャフト
７：回転子コア
８：永久磁石
９：ケイ素鋼板
９Ａ：切れ込み部
９Ｂ：合わせ面
９Ｃ：突起部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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