(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層板を積層してなるロータコアおよびステータコアを具備し、磁気抵抗分布の位置がずれた複数のロータブロックを軸方向に接合してトルクリップルを低減するブラシレスモータであって、
前記ロータブロック間にエアギャップや磁気遮断部材等よりなる磁気遮断部を設けるとともに、
前記ステータコアも前記ロータブロックと同様に複数のステータブロックに分けて設け、
さらに、ステータブロック間にもエアギャップや磁気遮断部材等よりなる磁気遮断部を設け、
前記積層板は、一方の面から他方の面に打ち出された位置決め突起を具備し、
この位置決め突起は、同一積層板面に１つ突出してなる１箇突起と、２つ突出してなる２箇突起とからなり、
前記１箇突起と前記２箇突起とを対向させて、前記２箇突起の間に、前記１箇突起を合わせることで、２つのブロックの位置決めを行うとともに、２つのブロックの間にエアギャップによる前記磁気遮断部を設けたことを特徴とするブラシレスモータ。
【請求項２】
請求項１のブラシレスモータにおいて、
前記１箇突起の幅は、前記２箇突起の幅より大きく設けられていることを特徴とするブラシレスモータ。
【請求項３】
請求項１または請求項２のブラシレスモータにおいて、
前記ロータブロック間の回転軸付近には、前記ロータブロック間を隔離するスペーサが配置され、
このスペーサによって前記ロータブロック間には、非接触の前記磁気遮断部と、前記スペーサを介在した接触による前記磁気遮断部とが形成されることを特徴とするブラシレスモータ。
【請求項４】
請求項３のブラシレスモータにおいて、
前記スペーサは、前記回転軸と一体に設けられていることを特徴とするブラシレスモータ。
【請求項５】
請求項３または請求項４のブラシレスモータにおいて、
前記スペーサとこのスペーサに当接する前記ロータブロックには、前記スペーサと前記ロータブロックの位置決めを行う位置決め手段が設けられていることを特徴とするブラシレスモータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気抵抗分布の位置がずれた複数のロータブロックを軸方向に接合してトルクリップルを低減するブラシレスモータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
トルクリップルを低減させる手法として、ロータコアを複数のロータブロックに分割し、複数のロータブロックを一定角度ずらして軸方向に結合する技術がある。このような場合、ロータブロック同士を密着させると、ロータブロック間を渡って磁束が流れてしまうため、トルクリップルの低減効果が小さくなってしまう。
そこで、この不具合を解決する技術として、特開平８−２５６４５５号公報に開示された技術が知られている。
この技術は、ロータブロック間に磁気抵抗部材を挟み、ロータブロック間を渡る磁束を抑え、トルクリップルの低減効果を高めようとしたものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の技術では、ステータコア内において磁束が磁気抵抗の低いブロック側に移動してしまうため、ロータブロックの磁気抵抗分布の位置をずらす効果（トルクリップルの低減効果）が十分に得られない不具合があった。
この発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は高いトルクリップルの低減効果が得られるブラシレスモータの提供にある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
請求項１の手段を採用して、ステータコアもロータブロックと同様に複数のステータブロックに分けて設け、さらに、ステータブロック間にもエアギャップや磁気遮断部材等よりなる磁気遮断部を設けることにより、ステータコア内において磁束が磁気抵抗の低い側に移動する不具合が解消される。このため、ロータブロックの磁気抵抗分布の位置をずらす効果が高くなり、トルクリップルを小さく抑えることができる。
【０００６】
積層板に１つの１箇突起と、２つの２箇突起を形成し、１箇突起と２箇突起とを対向させて、２箇突起の間に、１箇突起を合わせることで、２つのブロックの位置決めを行うことにより、ブロック間の角度を容易に決定でき、生産性が向上する。
また、ブロック間にエアギャップによる磁気遮断部が形成できるため、磁気遮断部を別体で設けることによる部品点数の増加がなく、コストおよび重量を低減できる。
さらに、１、２箇突起は、同一積層板面に１つ突出してなる突起であり、凸部の反対側に凹部ができる。このため、積層板を積層することにより、各積層板で凸部と凹部とが嵌まり合い、ブロックの生産性が向上する。
【０００７】
請求項２の手段を採用し、１箇突起の幅を、２箇突起の幅より大きく形成しても良い。  このように設けることにより、２箇突起の間の強度が高まり、２箇突起を形成する際のプレス加工性が向上する。
【０００８】
請求項３の手段を採用し、ロータブロック間の回転軸付近にロータブロック間を隔離するスペーサを配置し、このスペーサによってロータブロック間に非接触の磁気遮断部と、スペーサを介在した接触による磁気遮断部とを形成しても良い。
【０００９】
請求項４の手段を採用し、スペーサを回転軸と一体に設けても良い。
このように設けることにより、部品点数を低減できる。
【００１０】
請求項５の手段を採用し、スペーサとこのスペーサに当接するロータブロックに位置決め手段を設けても良い。
このように設けることにより、ロータブロック間の角度を容易に決定でき、生産性が向上する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、リラクタンス型電動機に適用した複数の実施例と変形例を用いて説明する。
〔第１実施例〕
図１、図２はリラクタンス型電動機の概略図である。
この実施例に示すリラクタンス型電動機は集中巻型のＳｙｎＲＭであり、内周に向けて複数の突極１ａを等間隔に備えるステータコア１と、このステータコア１から見て磁気抵抗が回転方向で異なるロータコア２とを備える。ステータコア１の各突極１ａの周囲には、各突極１ａに起磁力を発生させるための図示しないステータコイルが装着される。
【００１２】
このリラクタンス型電動機は、ロータコア２の磁気抵抗の最も低い磁極方向（ｄ軸）に対し、所定角度方向のステータコア１に起磁力を発生し、ロータコア２の磁気抵抗の低い部分をステータコア１の起磁方向へ回転移動させて出力トルクを得るものである。
なお、ロータコア２の磁気抵抗の最も小さい磁極方向（制御上の仮想軸）は、一般にｄ軸と称され、ロータコア２の磁気抵抗の最も大きい磁極方向は、一般にｑ軸と称される。
【００１３】
ステータコア１は、内周に向く複数の突極１ａを等間隔に備える円環状を呈した磁性体製薄板よりなるステータ積層板３を複数積層して設けられたものである。
ロータコア２は、円盤状を呈した磁性体製薄板よりなるロータ積層板４を複数積層して設けられたものであり、磁気抵抗を回転方向で異ならせるための磁気絶縁手段５が設けられている。
【００１４】
この磁気絶縁手段５は、ロータ積層板４に複数形成されたスリットよりなるフラックスバリア５ａの積層によって構成される。このフラックスバリア５ａは、内側に湾曲した円弧形状を呈するものである。なお、スリット内に樹脂やアルミ材など非磁性材料を充填しても良いが、空隙であっても良い。
この実施例におけるフラックスバリア５ａの外周端は、ロータコア２が分解しないように微小な接続部が設けられている。この接続部による磁気短絡は、接続部を薄くすることにより実用上無視できる。
【００１５】
ロータコア２は、フラックスバリア５ａ（磁気抵抗分布に相当する）の位置がずれた２タイプのロータブロック（タイプＡロータブロック６とタイプＢロータブロック７）を軸方向に接合して、トルクリップルを低減するように設けられている。
具体的にこの実施例では、タイプＡロータブロック６とタイプＢロータブロック７は、フラックスバリア５ａの位置がトルクリップル周期の１／２ずれるように設けられる。
【００１６】
タイプＡロータブロック６とタイプＢロータブロック７の間には、図１に示されるように、ブロック間における磁束の流通を阻止するためのロータ磁気遮断部８が設けられている。このロータ磁気遮断部８は、エアギャップあるいは磁気遮断部材（非磁性体であれば良く、例えばアルミニウム、銅、ステンレス等の金属や、樹脂材料等）によって設けられるものであり、この実施例ではエアギャップを用いた例を以下に説明する（以下、ロータ磁気遮断部８をエアギャップとする）。
【００１７】
タイプＡロータブロック６とタイプＢロータブロック７は、同一形状のロータ積層板４を積層したものであり、タイプＢロータブロック７は、タイプＡロータブロック６に対して表裏が反転して軸方向に接合されたものである。
ロータ積層板４には、ｄ軸に沿う直径方向の基準線α上に２つの突起よりなる２箇突起９（より具体的には、２箇突起９の中央に基準線αが通る）が設けられるとともに、基準線αに対して直交する方向βから、トルクリップルを低減するためのフラックスバリア５ａの位置ズレ量分（本実施例ではスロットピッチ角の１／４分）ずれた直径方向γの線上で、且つ２箇突起と同心円δ上に１つの突起よりなる１箇突起１０が設けられている。
【００１８】
上述したように、タイプＡロータブロック６とタイプＢロータブロック７は、同一形状のロータ積層板４を積層したものであり、タイプＢロータブロック７は、タイプＡロータブロック６に対して表裏が反転して軸方向に接合されたものである。
タイプＡロータブロック６とタイプＢロータブロック７の位置決めは、図３に示すように、タイプＡロータブロック６の１箇突起１０と、表裏が反転してなるタイプＢロータブロック７の２箇突起９とを一致させたものである。
【００１９】
このように組み付けたロータコア２には、図４に示すように、タイプＡロータブロック６とタイプＢロータブロック７との間に、１、２箇突起９、１０によってエアギャップ８（上述したロータ磁気遮断部）が形成される。
このエアギャップ８の軸方向寸法は、ステータコア１の内周端とロータコア２の外周端との間のエアギャップＧ（符号、図１参照）の２〜１０倍の範囲内に設けられ、エアギャップ８における磁気の流れを抑えるように設けられている。
【００２０】
上記１、２箇突起９、１０は、ロータ積層板４の一方の面から他方の面にプレス加工によって打ち出された突起である。具体的には、内径から外径方向に切れ込みが入った帯状の突起であり、各突起（凸部）の反対面には凹部が形成される。
ここで、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、１箇突起１０の幅ａ1 （回転方向寸法）は、２箇突起９の間隔（回転方向寸法）と同じであり、１箇突起１０の幅ａ1 は２箇突起９の幅ａ2 （回転方向寸法）より大きく設けられている。このように設けることにより、２箇突起９の間の強度が高まり、２箇突起９を形成する際のプレス加工性が向上する。
【００２１】
一方、ステータコア１も、図１に示すように、ロータブロック６、７の分割位置と同じ位置で２つのステータブロック（タイプＡステータブロック１１とタイプＢステータブロック１２）に分けて設けられている。
そして、タイプＡステータブロック１１とタイプＢステータブロック１２の間には、ブロック間における磁束の流通を阻止するためのステータ磁気遮断部１３が設けられている。このステータ磁気遮断部１３は、エアギャップあるいは磁気遮断部材（非磁性体であれば良く、例えばアルミニウム、銅、ステンレス等の金属や、樹脂材料等）によって設けられるものであり、この実施例では磁気遮断部材を用いた。
【００２２】
次に、この実施例の特徴を説明する。
タイプＡロータブロック６は、図６の実線Ａに示すトルク波形を発生し、タイプＢロータブロック７は、図６の実線Ｂに示すトルク波形を発生する。
このグラフで示されるように、タイプＡロータブロック６が発生するトルク波形に対して、タイプＢロータブロック７が発生するトルク波形は、逆の位相になる。そして、ロータコア２が発生するトルクは、タイプＡロータブロック６が発生するトルクと、タイプＢロータブロック７が発生するトルクとの足し合わせとなるため、それぞれのトルクリップルが相殺され、結果的に実線Ａ＋Ｂに示すようにトルクリップルが低減されたトルク出力が得られる。
なお、図６中に示す破線Ｃは、フラックスバリア５ａをずらさない従来のリラクタンス型電動機のトルク波形を示すものであり、トルクリップルが大きいことを示すものである。
【００２３】
ここで、ロータブロック６、７同士が密着していた場合だと、ロータブロック６、７間を渡って磁束が流れてしまうため、トルクリップルの低減効果が小さくなってしまう。
しかるに、この実施例では、ロータブロック６、７間にはエアギャップ８が介在されるため、ロータブロック６、７間を渡る磁束が抑えられる。
【００２４】
さらに、従来であれば、ステータコア１内において磁束が磁気抵抗の低い側に移動していたため、ロータブロック６、７によって磁気抵抗分布の位置をずらした効果（トルクリップルの低減効果）が十分に得られなかった。
しかるに、この実施例では、ステータコア１もロータブロック６、７と同様に２つのステータブロック１１、１２に分けて設け、さらに、ステータブロック１１、１２間にもステータ磁気遮断部１３を設けたことにより、ステータコア１内において磁束が磁気抵抗の低い側に移動する不具合が解消される。このため、ロータブロック６、７によって磁気抵抗分布の位置をずらした効果が高くなり、トルクリップルを小さく抑えることができる。
【００２５】
一方、この実施例では、上述したように、エアギャップ８の軸方向寸法を、ステータコア１の内周端とロータコア２の外周端との間のエアギャップＧの２〜１０倍の範囲内に設けた。
このようにエアギャップ８の軸方向寸法をエアギャップＧの２倍以上に設けることにより、ロータブロック６、７間およびステータブロック１１、１２間の磁束の移動が低く抑えられ、図７の実線Ｄに示すようにトルクリップルが低減される。
また、エアギャップ８の軸方向寸法をエアギャップＧの１０倍以下に設けたことによりモータが軸方向に長くなってステータコア１の捲線抵抗が増大してモータ体積に対する出力低下を防ぐことができる。
【００２６】
この実施例では、上述したように、同一形状のロータ積層板４の積層によってタイプＡロータブロック６とタイプＢロータブロック７の両方を製造できるため、製造コストを抑えることができる。
タイプＡロータブロック６の１箇突起１０と、表裏が反転したタイプＢロータブロック７の２箇突起９とを一致させることで位置決めが完了するため、タイプＡロータブロック６とタイプＢロータブロック７の位置決めが容易になる。
また、ロータブロック６、７間にエアギャップ８が形成できるため、磁気遮断部を別体で設けることによる部品点数の増加がなく、コストおよび重量を低減できる。
さらに、第１、２箇突起９、１０は、突起（凸部）の反対側に凹部ができるため、ロータ積層板４を積層することにより、各積層板４で凸部と凹部とが嵌まり合う。このため、ロータブロック６、７の生産性が向上する。
【００２７】
〔第２実施例〕
上記の実施例では、１、２箇突起９、１０によってロータブロック６、７間にエアギャップ８を形成した例を示したが、この第２実施例では、ロータブロック６、７間の回転軸１４の付近にスペーサ（図示しない）を配置し、このスペーサによってロータブロック６、７間に非接触の磁気遮断部と、スペーサを介在した接触による磁気遮断部とを形成するものである。
【００２８】
〔第３実施例〕
この第３実施例は、第２実施例で示したスペーサを回転軸１４と一体に設けたものである。なお、スペーサは、回転軸の周囲にフランジ状に設けても良いし、突起状に設けても良い。このように設けることにより、スペーサと回転軸１４とが１つになり、部品点数が低減できる。
【００２９】
〔第４実施例〕
この第４実施例は、第２、第３実施例で示したスペーサとこのスペーサに当接するロータブロック６、７に、両者の位置を規制する位置決め手段（図示しない）を設けたものである。なお、位置決め手段は、一方に凸部、他方にこの凸部に嵌まり合う凹部とからなる。
このように設けることにより、ロータブロック６、７間の角度を容易に決定でき、生産性が向上する。
【００３０】
〔変形例〕
上記の実施例では、集中巻タイプのＳｙｎＲＭに本発明を適用した例を示したが、ロータコア２の内側に永久磁石を配置したＩＰＭタイプや、分布巻タイプのＳｙｎＲＭなど、ステータコア１やロータコア２が積層板で構成される他のブラシレスモータに本発明を適用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】リラクタンス型電動機を軸方向から見た概略図である。
【図２】リラクタンス型電動機を側面方向から見た概略図である。
【図３】１、２箇突起の対向状態を示す斜視図である。
【図４】１、２箇突起が嵌め合わされた状態を示す斜視図である。
【図５】１、２箇突起の斜視図である。
【図６】トルク波形を示すグラフである。
【図７】ブロック間ギャップ／ロータとステータ間ギャップの関係におけるトルクリップルの変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１    ステータコア
２    ロータコア
３    ステータ積層板
４    ロータ積層板
５ａ  フラックスバリア（磁気バリア）
６    タイプＡロータブロック
７    タイプＢロータブロック
８    エアギャップ（ロータ磁気遮断部）
９    ２箇突起
１０    １箇突起
１１    タイプＡステータブロック
１２    タイプＢステータブロック
１３    ステータ磁気遮断部
１４    回転軸
【図１】
0003878004.tif 000002
【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】
0003878004.tif 000007
【図７】
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