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公開番号2021164304
公報種別公開特許公報(A)
公開日20211011
出願番号2020064894
出願日20200331
発明の名称モータ
出願人日本電産株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H02K 3/28 20060101AFI20210913BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】電力系統が異なる複数のコイル群を有するモータであってトルク特性の調整を細かく行うことができるモータを提供する。
【解決手段】モータ1は、中心軸線周りに並ぶ複数のコイル33を有するステータ30と、ステータに対し相対回転するロータ20と、を備える。複数のコイルは、電力系統が互いに異なる第1のコイル群および第2のコイル群を構成する。第1のコイル群のコイルと第2のコイル群のコイルとは、導線のターン数が互いに異なる。第1のコイル群に供給される電力量と第2のコイル群に供給される電力量との供給比率が調整されていてもよい。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
中心軸線周りに並ぶ複数のコイルを有するステータと、
前記ステータに対し相対回転するロータと、を備え、
複数の前記コイルは、電力系統が互いに異なる第1のコイル群および第2のコイル群を構成し、
前記第1のコイル群の前記コイルと前記第2のコイル群の前記コイルとは、導線のターン数が互いに異なる、
モータ。
続きを表示(約 1,000 文字)【請求項2】
中心軸線周りに並ぶ複数のコイルを有するステータと、
前記ステータに対し相対回転するロータと、を備え、
複数の前記コイルは、電力系統が互いに異なる第1のコイル群および第2のコイル群を構成し、
前記第1のコイル群の前記コイルと前記第2のコイル群の前記コイルとは、導線の断面積が互いに異なる、
モータ。
【請求項3】
前記第1のコイル群に供給される電力量と前記第2のコイル群に供給される電力量との供給比率が調整される
請求項1又は2に記載のモータ。
【請求項4】
前記第1のコイル群の前記コイルと前記第2のコイル群の前記コイルとは、周方向に沿って交互に配置される、
請求項1〜3の何れか一項に記載のモータ。
【請求項5】
前記ステータは、周方向に沿って並び前記コイルが装着される複数のティース部を有し、
周方向に隣り合う前記ティース部に装着される一対の前記コイルのうち一方は、隣り合う前記ティース部間の中心線を超えて配置される、
請求項4に記載のモータ。
【請求項6】
前記第1のコイル群に流す第1電流値および前記第2のコイル群に流す第2電流値を制御する制御部を備え、
前記制御部は、
前記ロータの回転数が第1の閾値を超えた場合に、前記第2電流値を前記第1電流値より大きくし、
前記ロータの回転数が第2の閾値を下回った場合に、前記第1電流値を前記第2電流値より大きくする、
請求項1〜5の何れか一項に記載のモータ。
【請求項7】
前記第1のコイル群に流す第1電流値および前記第2のコイル群に流す第2電流値を制御する制御部を備え、
前記第1のコイル群の前記コイルの導線のターン数をT1、
前記第2のコイル群の前記コイルの導線のターン数をT2、
前記第1電流値をA1、
前記第2電流値をA2、として、
前記制御部は、前記第1電流値および前記第2電流値を以下の式を満たす値とする、
請求項1〜6の何れか一項に記載のモータ。
T1/T2=A2/A1
【請求項8】
前記第1のコイル群の導線と前記第2のコイル群の導線とは、互いに材質が異なる、
請求項1〜7の何れか一項に記載のモータ。

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 4,500 文字)【背景技術】
【0002】
近年では、三相モータを複数系統の結線構成とすることで、冗長性を確保させたモータが知られている(例えば特許文献1)。このようなモータは、少なくとも1つの系統の三相回路が機能することで最低限の機能を維持できる点などに利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2018−042328号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
一般的に、モータの出力は、主に導線の線径およびターン数によってトルク特性が決定される。導線の線径は所定の寸法ごとに規格化されており、またターン数は1ターンごとにしか変化させることができない。このため、トルク特性の調整をより細かく行うことは困難であった。
【0005】
本発明は、上記事情に鑑みて、電力系統が異なる複数のコイル群を有するモータであってトルク特性の調整を細かく行うことができるモータの提供を目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明のモータの一つの態様は、中心軸線周りに並ぶ複数のコイルを有するステータと、前記ステータに対し相対回転するロータと、を備える。複数の前記コイルは、電力系統が互いに異なる第1のコイル群および第2のコイル群を構成する。前記第1のコイル群の前記コイルと前記第2のコイル群の前記コイルとは、導線のターン数が互いに異なる。前記第1のコイル群に供給される電力量と前記第2のコイル群に供給される電力量との供給比率が調整されていてもよい。
【発明の効果】
【0007】
本発明の一つの態様によれば、電力系統が異なる複数のコイル群を有するモータであってトルク特性の調整を細かく行うことができるモータが提供される。
【図面の簡単な説明】
【0008】
図1は、一実施形態のモータの断面図である。
図2は、図1の部分拡大図である。
図3は、12個のコイルによって構成される二系統の三相回路を示す模式図である。
図4は、導線のターン数の異なるモータにおいて、トルク特性を比較するグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係るモータ1について説明する。なお、本発明の範囲は、以下の実施の形態に限定されず、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等を異ならせる場合がある。
【0010】
図面には、Z軸を示す。モータ1の中心軸線Jは、Z軸と平行に延びる。以下の説明において、中心軸線Jを中心とする径方向を単に「径方向」と呼び、中心軸線Jを中心とする周方向、すなわち、中心軸線Jの軸周りを単に「周方向」と呼び、中心軸線Jと平行な方向(すなわちZ軸方向)を、軸方向と呼ぶ。
【0011】
図1は、中心軸線Jに直交する断面におけるモータ1の断面図である。図2は、図1の部分拡大図である。
【0012】
本実施形態のモータ1は、8ポール、12スロットの三相交流モータである。また、本実施形態のモータ1は、インナーロータ型のモータである。モータ1は、ロータ20と、ステータ30と、を備える。
【0013】
ロータ20は、中心軸線Jを中心としてステータ30に対し相対回転する。ロータ20は、シャフト21と、ロータコア24と、ロータマグネット23と、を有する。
【0014】
シャフト21は、中心軸線Jを中心として延びる。シャフト21は、図示略のベアリングによって、中心軸線Jの軸周りに回転可能に支持される。
【0015】
ロータコア24は、シャフト21に固定される。ロータマグネット23は、ロータコア24に固定される。ロータマグネット23は、周方向に8つの極(8極)を有する永久磁石である。ロータコア24およびロータマグネット23は、シャフト21と一体となって中心軸線J周りを回転する。
【0016】
ステータ30は、中心軸線J周りに環状に配置される。ステータ30は、ロータ20と隙間を介して径方向に対向する。ステータ30は、ロータ20の径方向外側を囲む。ステータ30は、ステータコア31と、インシュレータ39と、コイル33と、を有する。
【0017】
本実施形態のステータコア31は、分割コアである。ステータコア31は、周方向に沿って環状に並ぶ複数のコアピース32から構成される。ステータコア31において、周方向に隣接するコアピース32同士は、連結される。すなわち、ステータコア31は、コアピース32を周方向に沿って複数連結させて、構成される。
【0018】
コアピース32は、コアバック部32aと、ティース部32bと、を有する。本実施形態のステータコア31は、12個のコアピース32から構成される。したがって、本実施形態のステータ30は、12個のティース部32bを有する。なお、コアピース32およびティース部32bの数は、これに限定されない。
【0019】
コアバック部32aは、周方向に沿って延びる。コアバック部32aは、周方向を向く端部において、隣接するコアピース32のコアバック部32aと連結される。周方向において互いに隣接するコアバック部32a同士は、溶接等により結合される。これにより、全てのコアピース32のコアバック部32aが、環状に結合される。
【0020】
ティース部32bは、コアバック部32aの周方向中央から径方向内側に向かって延びる。ティース部32bの先端面は、径方向においてロータ20と対向する。複数のティース部32bは、周方向に沿って並ぶ。周方向に隣り合うティース部32b同士の間には、スロット35が設けられる。ティース部32bの先端には、アンブレラ部32cが設けられる。ティース部32bは、アンブレラ部32cにおいて幅寸法(周方向に沿う寸法)が大きくなっている。
【0021】
ティース部32bの外周面であって、コアバック部32aとアンブレラ部32cとの間には、インシュレータ39を介してコイル33が巻き付けられる。すなわち、ティース部32bには、インシュレータ39を介しコイル33が装着される。インシュレータ39は、絶縁性を有する材料から構成される。インシュレータ39は、ティース部32bの外周面を覆う。インシュレータ39は、ティース部32bの外周面とコイル33との間に挟み込まれる。
【0022】
コイル33は、インシュレータ39を介してティース部32bに導線33a、33bを巻き付けることで構成される。導線33a、33bは、ティース部32b同士の間のスロット35を通過する。複数のコイル33は、中心軸線J周りに環状に並ぶ。本実施形態において、ステータ30には、12個のコイル33が設けられる。
【0023】
図3は、12個のコイル33によって構成される二系統の三相回路を示す模式図である。
ステータ30の12個のコイル33は、4つのU相コイルU1a、U1b、U2a、U2bと、4つのV相コイルV1a、V1b、V2a、V2bと、4つのW相コイルW1a、W1b、W2a、W2bと、に分類される。U相コイル、V相コイル、W相コイルには、それぞれ位相が120°毎にずらされた交流電流が流される。また、U相コイル同士、V相コイル同士およびW相同士には、同位相の電流が流れされる。
【0024】
ステータ30は、U相コイル、V相コイルおよびW相コイルを一系統のコイル群として、複数の系統(本実施形態では、二系統)のコイル群(第1のコイル群11および第2のコイル群12)を有する。それぞれの系統の三相回路は、互いに電力系統が異なる。すなわち、複数のコイル33は、電力系統が互いに異なる第1のコイル群11および第2のコイル群12を構成する。
【0025】
本実施形態によれば、ステータ30が、複数系統のコイル群(第1のコイル群11および第2のコイル群12)を有する。これにより、モータ1の冗長性を確保することができる。すなわち、複数系統のコイル群11、12の何れか1つに不具合が生じた場合であっても、他の系統のコイル群を用いて、モータ1を駆動させることができる。
【0026】
第1のコイル群11のコイル33は、U相コイルU1a、U1b、V相コイルV1a、V1bおよびW相コイルW1a、W1bに分類される。また、第2のコイル群12のコイル33は、U相コイルU2a、U2b、V相コイルV2a、V2bおよびW相コイルW2a、W2bに分類される。各系統の各相(U相、V相、W相)には、それぞれ2つのコイル33が設けられる。それぞれの系統において同じ相の2つのコイル33は、直列接続される。同系統同相の2つのコイル33は、例えば互いに連弧巻きされている。
【0027】
第1のコイル群11において、U相コイルU1a、U1b、V相コイルV1a、V1bおよびW相コイルW1a、W1bは、Y結線により互いに結線されている。同様に、第2のコイル群12において、U相コイルU2a、U2b、V相コイルV2a、V2bおよびW相コイルW2a、W2bは、Y結線により互いに結線されている。
【0028】
図1に示すように、第1のコイル群11のコイル33(すなわち、コイルU1a、U1b、V1a、V1b、W1a、W1b)と第2のコイル群12のコイル33(すなわち、コイルU2a、U2b、V2a、V2b、W2a、W2b)とは、周方向に沿って交互に配置される。
【0029】
第1のコイル群11のコイル33は第1の導線33aによって構成され、第2のコイル群12のコイル33は第2の導線33bによって構成される。スロット35には、周方向に隣り合うコイル33の一部が配置される。このため、1つのスロット35には、第1の導線33aと第2の導線33bとが通過する。
【0030】
本実施形態において、第1のコイル群11のコイル33を構成する第1の導線33aのターン数が、第2のコイル群12のコイル33を構成する第2の導線33bのターン数より多い。なお、本明細書におけるターン数とは、1つのコイル33を構成する導線をティース部32bに巻き付ける際の周回数を意味する。
(【0031】以降は省略されています)

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