TOP特許意匠商標
特許ウォッチ DM通知 Twitter
公開番号2021027723
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210222
出願番号2019144777
出願日20190806
発明の名称モータ
出願人株式会社デンソー
代理人個人,個人
主分類H02K 1/14 20060101AFI20210125BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】バーニアモータ構造と集中巻き構造との採用による一層の高出力化を図り得るモータを提供する。
【解決手段】ステータ10において、巻線U1,V1,W1が巻回される第1ティース13間に巻線U1,V1,W1が巻回されない第2ティース14が設けられる。第1ティース13には、巻線U1,V1,W1が集中巻きにて巻回され隣接の第2ティース14との間のスロット17内に収容されるとともにロータ20と対向する先端対向部16に凹部16bが設けられる。そして、巻線U1,V1,W1にて発生する回転磁界の極対数P、スロット17の開口部17aと第1ティース13の凹部16bとをともにスロット部としたときの合計数S、さらにロータ磁極23の極対数Rとしたとき、次式、R=S±Pを満たすバーニアモータとしてモータM1が構成される。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
複数のティース(13)に3相巻線(U1,V1,W1,U2,V2,W2)が巻回されてなるステータ(10)と、
前記ステータのティースと対向するロータ磁極(23)が設けられてなるロータ(20)とを備え、
前記ステータにて発生した回転磁界を受けて前記ロータが回転するモータ(M1,M2,M3,M4,M5,M6)であって、
前記ステータにおいて、前記巻線が巻回される前記ティースを第1ティース(13)とした場合、前記第1ティース間には、前記巻線が巻回されない第2ティース(14)が設けられ、前記第1ティースには、前記巻線が集中巻きにて巻回され隣接の前記第2ティースとの間のスロット(17)内に収容されるとともに前記ロータと対向する先端対向部(16)に凹部(16b)が設けられてなり、
前記巻線にて発生する回転磁界の極対数P、前記スロットの開口部(17a)と前記第1ティースの凹部とをともにスロット部としたときの合計数S、さらに前記ロータ磁極の極対数Rとしたとき、次式、R=S±Pを満たすバーニアモータとして構成されている、
モータ。
続きを表示(約 230 文字)【請求項2】
前記ロータは、磁性金属材料よりなるロータコア(22)を備えるものであり、
前記ロータ磁極は、永久磁石(24n,24s)と、前記永久磁石と異なる擬似磁極となる前記ロータコアの突極(22a)とにより構成されている、
請求項1に記載のモータ。
【請求項3】
前記スロットの開口部と前記第1ティースの凹部との少なくとも一方に、磁束整流用の整流磁石(18)が設けられている、
請求項1又は請求項2に記載のモータ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、モータに関する。
続きを表示(約 6,300 文字)【背景技術】
【0002】
バーニアモータと呼ばれるモータが知られている。バーニアモータは、ステータにおいて、巻線を収容するティース間のスロットとは別にロータと対向するティースの先端対向部に凹部を設け、スロットの開口部と凹部とをスロット部としたときの合計数を増加させている。すなわち、バーニアモータは、スロット部を増加させてステータとロータとの間の磁束密度分布に高調波成分を発生させることで、あたかも多極モータのように作動させ、高トルク化を図るようにしたものである(例えば特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開平9−219942号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記特許文献等に示されるバーニアモータでは、ステータに対する巻線の巻回態様を分布巻きとするのが一般的である。しかしながら、分布巻きは、集中巻きよりも巻線の巻回が煩雑であり、またステータコアからの軸方向の突出量が大となる等の懸念材料がある。一方で、単純な集中巻きへの置き換えでは、巻線係数が分布巻きよりも小さくロータの磁石磁束の利用率が低くなるため、高効率化を図り難い等の別の懸念材料が生じる。そのため、集中巻きを用いるにしても、何かしらの工夫が必要となってくる。
【0005】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、バーニアモータ構造と集中巻き構造との採用による一層の高出力化を図り得るモータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決するモータは、複数のティース(13)に3相巻線(U1,V1,W1,U2,V2,W2)が巻回されてなるステータ(10)と、前記ステータのティースと対向するロータ磁極(23)が設けられてなるロータ(20)とを備え、前記ステータにて発生した回転磁界を受けて前記ロータが回転するモータ(M1,M2,M3,M4,M5,M6)であって、前記ステータにおいて、前記巻線が巻回される前記ティースを第1ティース(13)とした場合、前記第1ティース間には、前記巻線が巻回されない第2ティース(14)が設けられ、前記第1ティースには、前記巻線が集中巻きにて巻回され隣接の前記第2ティースとの間のスロット(17)内に収容されるとともに前記ロータと対向する先端対向部(16)に凹部(16b)が設けられてなり、前記巻線にて発生する回転磁界の極対数P、前記スロットの開口部(17a)と前記第1ティースの凹部とをともにスロット部としたときの合計数S、さらに前記ロータ磁極の極対数Rとしたとき、次式、R=S±Pを満たすバーニアモータとして構成される。
【0007】
上記態様によれば、スロットの開口部及びティースの先端対向部の凹部を合わせたスロット部を増加させたステータを用い、またこれに合わせて巻線にて発生する回転磁界の極対数及びロータ磁極の極対数を設定してバーニアモータ構造とすることで、モータの高トルク化が図れる。また、第2ティースを設けたことで、第1ティースで利用しきれなかったロータ磁極側の磁束の利用率も向上、すなわち巻線の集中巻きの懸念事項であった巻線係数を大きくでき、モータの高効率化も図れる。これらにより、モータの一層の高出力化が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
第1実施形態のモータの構成図。
第2実施形態のモータの構成図。
第3実施形態のモータの構成図。
第4実施形態のモータの構成図。
第5実施形態のモータの構成図。
第6実施形態のモータの構成図。
【発明を実施するための形態】
【0009】
(第1実施形態)
以下、モータの第1実施形態について説明する。
図1に示す本実施形態のモータM1は、バーニアモータ構造と集中巻き構造とを採用するモータである。モータM1は、径方向外側に配置される円環状のステータ10と、ステータ10の径方向内側に回転可能に配置されるロータ20とを備え、それぞれ図示略のモータケース内に収容されて構成されている。
【0010】
ステータ10は、磁性金属材料よりなるステータコア11と、3相巻線よりなる巻線U1,V1,W1とを備える。ステータコア11は、円環部12と、円環部12から径方向内側に延びて周方向に交互に設けられる第1ティース13及び第2ティース14とを有する。第1及び第2ティース13,14は、それぞれ3個ずつ設けられている。第1ティース13は120°等間隔、第2ティース14についても120°等間隔に配置され、さらに隣接の第1ティース13間の周方向中央位置に第2ティース14が配置されている。すなわち、第1及び第2ティース13,14を合わせたティース部としては、60°等間隔に配置されている。
【0011】
第1ティース13は、円環部12から連続し対応の巻線U1,V1,W1が巻回されるティース本体部15と、ティース本体部15の円環部12とは反対側でロータ20と対向する先端対向部16とを有する。ティース本体部15は、45°範囲の周方向幅で構成されている。先端対向部16は、ティース本体部15から周方向両側にそれぞれ対称的に突出、具体的にはそれぞれ15°範囲で突出し、全体で75°範囲の周方向幅で構成されている。さらに、先端対向部16は、ロータ20との対向面において、3個の対向凸部16aと2個の対向凹部16bとが設けられている。対向凸部16aと対向凹部16bとは、それぞれ15°範囲の周方向幅にて設けられ、端部側から対向凸部16aと対向凹部16bとが交互に配置されている。
【0012】
第2ティース14は、第1ティース13と異なって単純な凸状をなしており、15°範囲の周方向幅で構成されている。第1ティース13を巻線U1,V1,W1が巻回される主ティースとすると、第2ティース14は巻線U1,V1,W1の巻回されない補助ティースである。
【0013】
第1ティース13と第2ティース14との間には、それぞれスロット17が形成されている。スロット17は、各第1ティース13の両側に1個ずつ、合計6個設けられている。3個の第1ティース13には、U相、V相及びW相のそれぞれ対応する相の巻線U1,V1,W1が集中巻きにより巻回され、各相の巻線U1,V1,W1は、各第1ティース13の両側の各スロット17にそれぞれ収容されている。なお、スロット17の開口部17aと、第1ティース13の先端対向部16の対向凹部16bとをともにスロット部としたとき、これらスロット部は、15°等間隔に12個設けられている。
【0014】
ロータ20は、回転軸21と、磁性金属材料よりなるロータコア22と、ロータ磁極23とを備える。ロータコア22は、円環状をなし、中心部に回転軸21が嵌挿されて固定されている。ロータ磁極23は、本実施形態では全て永久磁石磁極よりなり、ステータ10側と対向する表面側がN極のN極磁石24nと、同じく表面側がS極のS極磁石24sとを用いている。N極磁石24n及びS極磁石24sは、各極で11個ずつ、合計22個用いられる。N極磁石24n及びS極磁石24sは、それぞれ(360/22)°=約16.4°範囲の周方向幅で軸方向視円弧状に作製されている。N極磁石24n及びS極磁石24sは、ロータコア22の外周面に交互に固着されてロータ磁極23として構成されている。
【0015】
本実施形態の作用について説明する。
本実施形態のモータM1は、ステータ10において、巻線U1,V1,W1が各相で1つずつであるため巻線U1,V1,W1にて発生する回転磁界の極対数Pは「1」、スロット17の開口部17aと第1ティース13の対向凹部16bとをともにスロット部としたときの合計数Sは「12」である。ロータ20において、N極磁石24n及びS極磁石24sよりなるロータ磁極23の極対数Rは「11」である。そして、次式、
R=S±P
(R:ロータ磁極の極対数、S:ステータのスロット部の合計数、P:巻線の極対数)
を満たす本実施形態のモータM1は、バーニアモータとして機能する。つまり、バーニアモータであるモータM1は、回転磁界を生じさせるステータ10の巻線U1,V1,W1の極対数Pが「1」であるにもかかわらず、本来のスロット17の他、第1ティース13の先端対向部16に対向凹部16bを設けてスロット部を増加させたことで、ステータ10とロータ20との間の磁束密度分布に高調波成分が発生する。これにより、本実施形態のモータM1は、あたかも多極モータのように作動し、高トルク化が図れる。
【0016】
また、本実施形態のモータM1では、ステータ10において巻線U1,V1,W1の巻回態様が集中巻きであるため、巻線U1,V1,W1の巻回が容易であり、ステータコア11からの軸方向の突出量も小さく抑えられる。さらに、第2ティース14を設けたことで、第1ティース13で利用しきれなかったロータ磁極23の磁石磁束の利用率も向上でき、高効率化も図れるようになっている。
【0017】
本実施形態の効果について説明する。
(1)スロット17の開口部17a及び第1ティース13の対向凹部16bを合わせたスロット部を増加させたステータ10を用い、またこれに合わせて巻線U1,V1,W1にて発生する回転磁界の極対数及びロータ磁極23の極対数を設定してバーニアモータ構造とすることで、モータM1の高トルク化を図ることができる。また、第2ティース14を設けたことで、第1ティース13で利用しきれなかったロータ磁極23側の磁束の利用率も向上、すなわち巻線U1,V1,W1の集中巻きの懸念事項であった巻線係数を大きくでき、モータM1の高効率化も図ることができる。これらにより、モータM1の一層の高出力化が期待できる。
【0018】
(2)ロータ磁極23としてN極磁石24nとS極磁石24sとを用いているため、ロータ20を一般的構成とでき、またNS極のいずれにおいても同等の磁束を発生できることでモータM1の回転安定化等に寄与できる。
【0019】
(第2実施形態)
以下、モータの第2実施形態について説明する。
図2に示す本実施形態のモータM2は、図1にて示した上記第1実施形態のモータM1と相違する点として、ロータ20のS極磁石24sを省略した所謂ハーフマグネットとし、低コスト化を図るようにしたモータである。ロータ磁極23は、N極磁石24nと、省略するS極磁石24sと同等形状のロータコア22の突極22aとで構成し、突極22aを擬似S極として機能させるように構成されている。
【0020】
本実施形態の効果について説明する。
(1)上記第1実施形態のモータM1と同様、本実施形態のモータM2においても一層の高出力化が期待できる。
【0021】
(2)S極磁石24sをロータコア22の突極22aに置き換えることで、S極磁石24sの省略による部品点数低減や低コスト化等が期待できる。
(第3実施形態)
以下、モータの第3実施形態について説明する。
【0022】
図3に示す本実施形態のモータM3は、図1にて示した上記第1実施形態のモータM1と相違する点として、ステータ10の第1ティース13における先端対向部16の対向凹部16bと、スロット17の開口部17aとの両方に、例えばS極永久磁石よりなる整流磁石18がそれぞれ嵌め込まれている。つまり、各整流磁石18周り、具体的には第1ティース13における先端対向部16の対向凸部16aや第2ティース14を流れる磁束の好適な整流を行うように構成されている。
【0023】
本実施形態の効果について説明する。
(1)上記第1実施形態のモータM1と同様、本実施形態のモータM3においても一層の高出力化が期待できる。
【0024】
(2)上記第1実施形態のモータM1と同様、本実施形態のモータM3においてもロータ磁極23としてN極磁石24nとS極磁石24sとを用いているため、ロータ20を一般的構成とでき、またNS極のいずれにおいても同等の磁束を発生できることでモータM3の回転安定化等に寄与できる。
【0025】
(3)第1ティース13の対向凹部16bとスロット17の開口部17aとに整流磁石18が設けられ、各整流磁石18周りの磁束の整流が好適に行われる。これにより、漏れ磁束の低減効果が期待でき、モータM3の高出力化に寄与できる。
【0026】
(第4実施形態)
以下、モータの第4実施形態について説明する。
図4に示す本実施形態のモータM4は、図2にて示した上記第2実施形態のモータM2と、図3にて示した上記第3実施形態のモータM3とを組み合わせたモータである。すなわち、ロータ20においては、S極磁石24sの省略分をロータコア22の突極22aで代用するハーフマグネットとして構成されている。また、ステータ10においては、第1ティース13の先端対向部16の対向凹部16bとスロット17の開口部17aとに整流磁石18が嵌め込まれ、各整流磁石18周りの磁束の好適な整流を行うように構成されている。
【0027】
本実施形態の効果について説明する。
(1)上記第2実施形態のモータM2と同様、本実施形態のモータM4においても一層の高出力化が期待できる。
【0028】
(2)上記第2実施形態のモータM2と同様、本実施形態のモータM4においてもS極磁石24sをロータコア22の突極22aに置き換えることで、S極磁石24sの省略による部品点数低減や低コスト化等が期待できる。
【0029】
(3)上記第3実施形態のモータM3と同様、本実施形態のモータM4においても第1ティース13の対向凹部16bとスロット17の開口部17aとに設けた磁束整流用の整流磁石18による漏れ磁束の低減効果が期待でき、モータM4の高出力化に寄与できる。
【0030】
(第5実施形態)
以下、モータの第5実施形態について説明する。
図5に示す本実施形態のモータM5は、図1にて示した上記第1実施形態のモータM1と相違する点として、ステータ10においては、第1ティース13及び第2ティース14を2倍、巻線についても巻線U1,V1,W1と巻線U2,V2,W2と2倍として構成されている。ロータ20においては、ロータ磁極23を構成するN極磁石24n及びS極磁石24sもそれぞれ2倍で構成されている。
(【0031】以降は省略されています)

この特許をJ-PlatPatで参照する

関連特許

株式会社デンソー
筐体
株式会社デンソーテン
筐体
株式会社デンソー
車両
株式会社デンソー
モータ
株式会社デンソー
モータ
株式会社デンソー
モータ
株式会社デンソー
電機子
株式会社デンソー
モータ
株式会社デンソー
電機子
株式会社デンソー
電機子
株式会社デンソー
送風機
株式会社デンソー
モータ
株式会社デンソー
電機子
株式会社デンソー
モータ
株式会社デンソー
弁装置
株式会社デンソー
モータ
株式会社デンソー
ロータ
株式会社デンソー
モータ
株式会社デンソー
モータ
株式会社デンソー
モータ
株式会社デンソー
モータ
株式会社デンソー
給湯機
株式会社デンソー
回転電機
株式会社デンソー
電子装置
株式会社デンソー
駆動装置
株式会社デンソー
熱交換器
株式会社デンソーウェーブ
携帯端末
株式会社デンソー
熱交換器
株式会社デンソーテン
電子装置
株式会社デンソー
熱交換器
株式会社デンソー
吸音装置
株式会社デンソー
保持装置
株式会社デンソー
制御装置
株式会社デンソーテン
電子装置
株式会社デンソー
電源装置
株式会社デンソー
熱交換器
続きを見る