[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

JP2012227989A - Brushless motor - Google Patents

Brushless motor Download PDF

Info

Publication number
JP2012227989A
JP2012227989A JP2011090666A JP2011090666A JP2012227989A JP 2012227989 A JP2012227989 A JP 2012227989A JP 2011090666 A JP2011090666 A JP 2011090666A JP 2011090666 A JP2011090666 A JP 2011090666A JP 2012227989 A JP2012227989 A JP 2012227989A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
stator
rotor
brushless motor
motor
core
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2011090666A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masamichi Okubo
雅通 大久保
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsuba Corp
Original Assignee
Mitsuba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsuba Corp filed Critical Mitsuba Corp
Priority to JP2011090666A priority Critical patent/JP2012227989A/en
Publication of JP2012227989A publication Critical patent/JP2012227989A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a consequent type brushless motor useful as the drive source of an electric power steering device, by reducing the cogging torque or torque ripple of the consequent type brushless motor.SOLUTION: The consequent type brushless motor 1 is used as the drive source of an electric power steering device, and has a stator 2 and a rotor 3. The stator 2 has a stator core 5 in which teeth 43 are formed, and a field coil 6 wound around the teeth 43 and housed in a slot 44. The rotor 3 has a shaft 13, and a rotor core 15 with a core 15a and iron poles 15b, and a magnet 16 placed between the iron poles 15b. The stator core 5 has a skew structure, and the slot 44 is provided while inclining in the extension direction of the shaft 13 at a skew angle θ=17°-22°, preferably 24°.

Description

本発明は、コンシクエント型のブラシレスモータに関し、特に、コンシクエント型ブラシレスモータの低コギング・低トルクリップル化技術に関する。   The present invention relates to a continuous brushless motor, and more particularly, to a technique for reducing cogging and torque ripple of a continuous brushless motor.

近年、自動車等の車両に搭載されている電動パワーステアリング装置(以下、EPSと略記する)では、小型化・高出力化の要請から、その駆動源であるモータにネオジウム等のレアメタルを用いたマグネットが使用されている。ところが、レアメタルは、輸入依存度が高く、材料の入手が困難となる場合があり、その価格も非常に高価である。このため、昨今では、レアメタルの使用量を削減すべく、EPS用モータとして、鉄心を擬似的に磁極として使用するいわゆるコンシクエント型の永久磁石モータの採用が模索されている。   In recent years, in an electric power steering apparatus (hereinafter abbreviated as EPS) mounted on a vehicle such as an automobile, a magnet using a rare metal such as neodymium as a driving source motor in response to a demand for miniaturization and high output. Is used. However, rare metals are highly dependent on imports, making it difficult to obtain materials, and the price is very high. For this reason, in recent years, in order to reduce the amount of rare metal used, a so-called continuous-type permanent magnet motor that uses an iron core as a magnetic pole in a pseudo manner is being sought as an EPS motor.

一般に、このようなコンシクエント型モータでは、ロータの外周にマグネットと鉄極が交互に配置されている。マグネットは外側がN極となっており、そこから出た磁束は、隣接する鉄極に入り磁気回路を形成する。この際、鉄極はS極化し、結果的に(consequent)、マグネット間の鉄極が磁極化して極対を形成する。これにより、ロータの外周にN極とS極が交互に配置され、当該ロータは、永久磁石モータの回転子として機能する。   In general, in such a continuous motor, magnets and iron poles are alternately arranged on the outer periphery of the rotor. The magnet has an N pole on the outside, and the magnetic flux emitted from the magnet enters an adjacent iron pole to form a magnetic circuit. At this time, the iron pole becomes an S pole, and as a result (consequent), the iron pole between the magnets becomes a magnetic pole to form a pole pair. Thereby, the N pole and the S pole are alternately arranged on the outer periphery of the rotor, and the rotor functions as a rotor of the permanent magnet motor.

特開平9−327139号公報JP 9-327139 A

ここで、N,S両極共にマグネットを使う通常の永久磁石モータでは、磁極自らが磁束を発生するため、マグネットが同形状であれば、比較的、コギングやトルクリップルを低減させやすい。すなわち、マグネット形状を調整することにより、各相の線間誘起電圧波形を相似形に揃えることができ、コギング等の低減を比較的容易に図ることができる。ところが、コンシクエント型の永久磁石モータでは、マグネットの磁束を介して鉄極が磁極化されるため、誘起電圧波形が揃うように鉄極の形状を設定することが難しい。また、ロータをマグネットと鉄で構成しているため、線間誘起電圧に不必要な次数の高調波成分が含まれやすく、コギング・トルクリップルが大きくなりがちである。   Here, in a normal permanent magnet motor that uses magnets for both the N and S poles, the magnetic pole itself generates magnetic flux. Therefore, if the magnets have the same shape, it is relatively easy to reduce cogging and torque ripple. That is, by adjusting the magnet shape, the line-induced voltage waveforms of the respective phases can be made similar to each other, and cogging and the like can be reduced relatively easily. However, in the continuous permanent magnet motor, the iron pole is converted into a magnetic pole through the magnetic flux of the magnet, and it is difficult to set the shape of the iron pole so that the induced voltage waveforms are uniform. Further, since the rotor is composed of a magnet and iron, unnecessary harmonic components are easily included in the induced voltage between lines, and the cogging / torque ripple tends to increase.

このように、コンシクエント型のモータは、通常のモータに比してマグネットの量を半分程度に抑えることができ、高価なレアメタルマグネットの使用量を低減できるメリットがあるものの、コギングやトルクリップルが大きくなるという問題がある。このため、コンシクエント型モータは、コギングやトルクリップルに対する要求が厳しいEPS用モータには採用しづらい、というのが現状であり、それらを低減するための対策が求められていた。   In this way, the continuous motor can reduce the amount of magnets to about half that of a normal motor and can reduce the amount of expensive rare metal magnets used, but it has large cogging and torque ripple. There is a problem of becoming. For this reason, the current situation is that the continuous motor is difficult to be used for the EPS motor, which has strict requirements for cogging and torque ripple, and a countermeasure to reduce them has been demanded.

本発明の目的は、コンシクエント型モータのコギングやトルクリップルを低減させ、車両用電動パワーステアリング装置の駆動源として有用なコンシクエント型のブラシレスモータを提供することにある。   An object of the present invention is to provide a continuous brushless motor useful as a drive source for an electric power steering apparatus for a vehicle by reducing cogging and torque ripple of the continuous motor.

本発明のブラシレスモータは、円筒状に形成されたステータと、前記ステータの内側に回転自在に配置されたロータと、を有するブラシレスモータであって、前記ステータは、径方向内側に向かって延びるティースが周方向に沿って複数個形成されたステータコアと、前記ティースに巻装され隣接する前記ティース間に形成されたスロットに収容される界磁コイルと、を備え、前記ロータは、前記ステータに対し回転自在に支持されたシャフトと、前記シャフトに取り付けられ、円形断面を有するコア部と、該コア部の外周に径方向に向かって突設された複数個の鉄極部とを備えたロータコアと、前記ロータコア外周の前記鉄極部の間に配置されたマグネットと、を備え、前記ステータコアはスキュー構造を有し、前記スロットが前記シャフトの延伸方向に対して所定のスキュー角にて傾斜して設けられることを特徴とする。   A brushless motor of the present invention is a brushless motor having a cylindrically formed stator and a rotor rotatably disposed inside the stator, wherein the stator extends radially inward. A plurality of stator cores formed along the circumferential direction; and a field coil wound around the teeth and accommodated in a slot formed between the adjacent teeth. A rotor core comprising a shaft rotatably supported, a core portion attached to the shaft and having a circular cross section, and a plurality of iron electrode portions projecting radially from the outer periphery of the core portion; A magnet disposed between the iron poles on the outer periphery of the rotor core, the stator core having a skew structure, and the slot being the shuffling Characterized in that it is provided obliquely at a predetermined skew angle with respect to the stretching direction.

本発明にあっては、ロータコアの外周に鉄極部とマグネットを交互に配置したいわゆるコンシクエント型のブラシレスモータにて、ステータコア側にスキュー構造を採用することにより、ロータ側のステップスキュー構造に比して、コギングやトルクリップルの低減が図られる。   In the present invention, a so-called continuous brushless motor in which iron poles and magnets are alternately arranged on the outer periphery of the rotor core, a skew structure is adopted on the stator core side, which is compared with a step skew structure on the rotor side. Thus, cogging and torque ripple can be reduced.

前記ブラシレスモータにおいて、前記ブラシレスモータは6極9スロット構造であり、前記スキュー構造におけるスキュー角を17°〜22°、好ましくは24°に設定しても良い。   In the brushless motor, the brushless motor has a 6-pole 9-slot structure, and the skew angle in the skew structure may be set to 17 ° to 22 °, preferably 24 °.

また、前記マグネットとしてセグメントマグネットを使用し、それを前記ロータコアの外周に取り付けるようにしても良い。セグメントマグネットは、形状を適宜変更できるため、磁束の調整が容易である。このため、マグネットと鉄極とのバランスが難しいコンシクエント型のモータにおいても、マグネットと鉄極の両方の形状を調整でき、誘起電圧波形の調整も容易であり、設計の自由度も向上する。この点、埋め込み型のマグネットは、形状が固定されているため、鉄極側のみの変更しか行うことができず、誘起電圧波形の調整が非常に難しく、トルクリップルの低減も難しい。   Further, a segment magnet may be used as the magnet, and it may be attached to the outer periphery of the rotor core. Since the shape of the segment magnet can be changed as appropriate, the magnetic flux can be easily adjusted. For this reason, even in a continuous motor in which the balance between the magnet and the iron electrode is difficult, the shapes of both the magnet and the iron electrode can be adjusted, the induced voltage waveform can be easily adjusted, and the degree of design freedom is improved. In this respect, since the embedded magnet has a fixed shape, it can only be changed on the iron pole side, the adjustment of the induced voltage waveform is very difficult, and the reduction of torque ripple is also difficult.

さらに、前記ブラシレスモータを、電動パワーステアリング装置の駆動源として使用しても良い。本発明によるブラシレスモータは、低コギング・低トルクリップル性に優れており、それらに対し厳しい仕様が求められるEPS用のモータにも採用が可能である。   Further, the brushless motor may be used as a drive source for the electric power steering apparatus. The brushless motor according to the present invention is excellent in low cogging and low torque ripple, and can be used in EPS motors that require strict specifications.

本発明のブラシレスモータによれば、いわゆるコンシクエント型のブラシレスモータのステータコア側にスキュー構造を採用したので、ロータステップスキュー構造では達成できなかった低コギング・低トルクリップルのブラシレスモータを提供することが可能となる。これにより、従来の永久磁石モータに比してマグネットの数を約半分に減らすことができ、高価なレアメタルマグネットの使用量を減らすことができ、モータの製品コストを低減させることが可能となる。また、本発明によるコンシクエント型モータをEPS用モータとして用いることにより、安価で、しかもコギング・トルクリップルの小さいEPSシステムを提供することも可能となる。   According to the brushless motor of the present invention, since a skew structure is employed on the stator core side of a so-called continuous brushless motor, it is possible to provide a brushless motor with low cogging and low torque ripple that could not be achieved with the rotor step skew structure. It becomes. As a result, the number of magnets can be reduced by about half compared to a conventional permanent magnet motor, the amount of expensive rare metal magnets used can be reduced, and the product cost of the motor can be reduced. Further, by using the continuous motor according to the present invention as an EPS motor, it is possible to provide an EPS system that is inexpensive and has low cogging and torque ripple.

本発明の一実施例であるEPS用モータの断面図である。It is sectional drawing of the motor for EPS which is one Example of this invention. 図1のA−A線に沿った断面の概要を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the outline | summary of the cross section along the AA of FIG. ロータの構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of a rotor. ステータコアの構造を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of a stator core. ステップスキューにおけるマグネットとロータコアのオーバーラップ関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the overlapping relationship of the magnet and rotor core in a step skew. ステータスキューとロータステップスキューのモータにおけるスキュー角θとコギングトルクとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between skew angle (theta) and the cogging torque in the motor of a status cue and rotor step skew. ステータスキューとロータステップスキューのモータにおけるスキュー角θと全高調波歪率(THD)との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between skew angle (theta) and total harmonic distortion (THD) in the motor of a status cue and rotor step skew. スキュー無しの場合と、ロータステップスキュー、ステータスキューのトルクリップルを比較して示した説明図である。It is explanatory drawing which compared and showed the case of no skew, and the torque ripple of a rotor step skew and a status cue.

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図1は、本発明の一実施例であるEPS用モータの断面図、図2は、図1のA−A線に沿った断面の概要を示す説明図である。EPS用モータ1(以下、モータ1と略記する)は、例えば、コラムアシスト式EPSの動力源として使用され、自動車のステアリングシャフトに対し動作補助力を付与する。モータ1は、コンシクエント型のブラシレスモータであり、図1,2に示すように、外側にステータ(固定子)2、内側にロータ(回転子)3を配したインナーロータ型の構成となっている。モータ1は、ステアリングシャフトに設けられた図示しない減速機構部に取り付けられ、モータ1の回転は、この減速機構部によってステアリングシャフトに減速されて伝達される。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view of an EPS motor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an explanatory view showing an outline of a cross section taken along line AA of FIG. The EPS motor 1 (hereinafter abbreviated as “motor 1”) is used, for example, as a power source of a column assist type EPS, and applies an operation assisting force to a steering shaft of an automobile. The motor 1 is a continuous brushless motor, and has an inner rotor type configuration in which a stator (stator) 2 is disposed on the outside and a rotor (rotor) 3 is disposed on the inside, as shown in FIGS. . The motor 1 is attached to a reduction mechanism (not shown) provided on the steering shaft, and the rotation of the motor 1 is reduced and transmitted to the steering shaft by the reduction mechanism.

ステータ2は、有底円筒形状のハウジング4と、ステータコア5、ステータコア5に巻装された界磁コイル6(以下、コイル6と略記する)及びステータコア5に取り付けられるバスバーユニット7とから構成されている。ハウジング4は、鉄等にて有底円筒状に形成されており、モータヨークを兼ねている。ハウジング4の開口部には、固定ネジ10によって合成樹脂製のブラケット8が取り付けられる。ステータコア5には合成樹脂製のインシュレータ11が取り付けられており、インシュレータ11の外側にはコイル6が巻装されている。ステータコア5の一端側には、コイル6の端部6aが引き出されている。   The stator 2 includes a bottomed cylindrical housing 4, a stator core 5, a field coil 6 (hereinafter abbreviated as a coil 6) wound around the stator core 5, and a bus bar unit 7 attached to the stator core 5. Yes. The housing 4 is formed in a bottomed cylindrical shape with iron or the like, and also serves as a motor yoke. A bracket 8 made of synthetic resin is attached to the opening of the housing 4 with a fixing screw 10. A synthetic resin insulator 11 is attached to the stator core 5, and a coil 6 is wound around the insulator 11. An end portion 6 a of the coil 6 is drawn out at one end side of the stator core 5.

ステータコア5の一端側には、合成樹脂製の本体部内に銅製のバスバー9がインサート成形されたバスバーユニット7が取り付けられる。バスバー9には複数個の給電用端子12が径方向に突設されており、バスバーユニット7の周囲にはこの給電用端子12が放射状に突出している。一方、バスバー9の端部は、バスバーユニット7の端面から軸方向に延出され、バスバー端子33を形成している。バスバーユニット7の取り付けに際し、コイル端部6aは給電用端子12と溶接される。バスバーユニット7では、バスバー9は、モータ1の相数に対応した個数(ここでは、U相,V相,W相分の3個)設けられており、各コイル6は、その相に対応した給電用端子12と電気的に接続される。ステータコア5は、バスバーユニット7を取り付けた後、ハウジング4内に圧入固定される。   A bus bar unit 7 in which a copper bus bar 9 is insert-molded in a synthetic resin main body is attached to one end side of the stator core 5. A plurality of power feeding terminals 12 project from the bus bar 9 in the radial direction, and the power feeding terminals 12 project radially around the bus bar unit 7. On the other hand, the end of the bus bar 9 extends in the axial direction from the end face of the bus bar unit 7 to form a bus bar terminal 33. When the bus bar unit 7 is attached, the coil end 6 a is welded to the power feeding terminal 12. In the bus bar unit 7, the number of bus bars 9 corresponding to the number of phases of the motor 1 (here, three for the U phase, V phase, and W phase) is provided, and each coil 6 corresponds to that phase. It is electrically connected to the power supply terminal 12. The stator core 5 is press-fitted and fixed in the housing 4 after the bus bar unit 7 is attached.

ステータ2の内側にはロータ3が挿入されている。図3は、ロータ3の構成を示す斜視図である。ロータ3は、モータ回転軸となるシャフト13を有している。シャフト13は、ボールベアリング(以下、ベアリングと略記する)14a,14bによって回転自在に支持されている。リヤ側のベアリング14aは、ハウジング4の底部中央に形成されたベアリング収容部40に圧入固定されている。フロント側のベアリング14bは、金属製のベアリングホルダ19によって、ブラケット8の中央部に固定されている。   A rotor 3 is inserted inside the stator 2. FIG. 3 is a perspective view showing the configuration of the rotor 3. The rotor 3 has a shaft 13 that serves as a motor rotation shaft. The shaft 13 is rotatably supported by ball bearings (hereinafter abbreviated as bearings) 14a and 14b. The rear-side bearing 14 a is press-fitted and fixed in a bearing housing portion 40 formed at the center of the bottom of the housing 4. The front-side bearing 14 b is fixed to the central portion of the bracket 8 by a metal bearing holder 19.

シャフト13には、電磁鋼板を積層して形成したロータコア15が固定されている。図2,3に示すように、ロータコア15は円形断面のコア部15aと、コア部15aの外周に突設された鉄極部15bとから構成されている。鉄極部15bは、周方向に沿って3ヶ所等分に設けられている。隣接する鉄極部15bの間には、セグメントタイプのマグネット(永久磁石)16が取り付けられている。マグネット16は、合成樹脂製のマグネットホルダ17によって、コア部15aの外周に保持されている。マグネット16と鉄極部15bの外側には、有底円筒形状のマグネットカバー18が取り付けられている。   A rotor core 15 formed by laminating electromagnetic steel plates is fixed to the shaft 13. As shown in FIGS. 2 and 3, the rotor core 15 includes a core portion 15 a having a circular cross section and an iron electrode portion 15 b protruding from the outer periphery of the core portion 15 a. The iron electrode part 15b is equally divided into three places along the circumferential direction. A segment type magnet (permanent magnet) 16 is attached between the adjacent iron electrode portions 15b. The magnet 16 is held on the outer periphery of the core portion 15a by a synthetic resin magnet holder 17. A bottomed cylindrical magnet cover 18 is attached to the outside of the magnet 16 and the iron pole portion 15b.

マグネットホルダ17の端部には、回転角度検出手段であるレゾルバ21のロータ(レゾルバロータ)22が取り付けられている。これに対し、レゾルバ21のステータ(レゾルバステータ)23は、金属製のレゾルバホルダ24内に圧入され、合成樹脂製のブラケットホルダ25に収容されている。レゾルバホルダ24は有底円筒形状に形成されており、ブラケット8の中央部に設けられたリブ26の端部外周に軽圧入される。ブラケットホルダ25は、図示しないタッピンネジによって、ブラケット8の内側に固定される。   A rotor (resolver rotor) 22 of a resolver 21 serving as a rotation angle detection unit is attached to the end of the magnet holder 17. On the other hand, a stator (resolver stator) 23 of the resolver 21 is press-fitted into a metal resolver holder 24 and accommodated in a bracket holder 25 made of synthetic resin. The resolver holder 24 is formed in a bottomed cylindrical shape, and is lightly press-fitted into the outer periphery of the end portion of the rib 26 provided in the center portion of the bracket 8. The bracket holder 25 is fixed to the inside of the bracket 8 by a tapping screw (not shown).

ブラケットホルダ25とブラケット8は、両者間にレゾルバホルダ24のフランジ部24aを介在させた形で、前述のタッピンネジにて固定される。フランジ部24aは、ブラケットホルダ25とブラケット8との間にて、周方向に若干移動可能に取り付けられており、レゾルバホルダ24は、ステータ23の位置調整後、レゾルバ固定ネジ28によってブラケットホルダ25に固定される。図1に示すように、ブラケットホルダ25には、金属製のレゾルバ固定ナット27が取り付けられている。レゾルバ固定ナット27には、ブラケット8の外側からレゾルバ固定ネジ28がねじ込まれ、ベアリングホルダ19とレゾルバホルダ24がブラケット8に共締めされる。これにより、レゾルバホルダ24は、周方向の位置が調整された状態でブラケット8の内側に固定される。   The bracket holder 25 and the bracket 8 are fixed by the aforementioned tapping screw in a form in which the flange portion 24a of the resolver holder 24 is interposed therebetween. The flange portion 24a is attached between the bracket holder 25 and the bracket 8 so as to be slightly movable in the circumferential direction. After the position of the stator 23 is adjusted, the resolver holder 24 is attached to the bracket holder 25 by a resolver fixing screw 28. Fixed. As shown in FIG. 1, a metal resolver fixing nut 27 is attached to the bracket holder 25. A resolver fixing screw 28 is screwed into the resolver fixing nut 27 from the outside of the bracket 8, and the bearing holder 19 and the resolver holder 24 are fastened together with the bracket 8. Thereby, the resolver holder 24 is fixed to the inside of the bracket 8 in a state where the position in the circumferential direction is adjusted.

ブラケット8にはまた、パワーターミナル31がインサート成形されている。パワーターミナル31はU,V,Wの各相ごとに設けられ、その一端側31aが開口部32内に配置されている。パワーターミナル31の他端側31bは、パワーコネクタ34内に配置されている。ブラケット8をハウジング4に組み付けると、バスバーユニット7から軸方向に延びるバスバー端子33がパワーターミナル31と並列に対向する。モータ1では、ハウジング4にブラケット8を取り付けた後、開口部32内にてバスバー端子33とパワーターミナル31を溶接固定する。   A power terminal 31 is also insert-molded in the bracket 8. The power terminal 31 is provided for each of the U, V, and W phases, and one end side 31 a thereof is disposed in the opening 32. The other end 31 b of the power terminal 31 is disposed in the power connector 34. When the bracket 8 is assembled to the housing 4, the bus bar terminal 33 extending in the axial direction from the bus bar unit 7 faces the power terminal 31 in parallel. In the motor 1, after the bracket 8 is attached to the housing 4, the bus bar terminal 33 and the power terminal 31 are fixed by welding in the opening 32.

ここで、本発明のモータ1では、ステータ2のステータコア5がスキュー構造となっている。図4は、ステータコア5の構造を示す説明図である。図1,2,4に示すように、ステータコア5は、電磁鋼板からなる複数個のステータピース41を周方向に沿って環状に並べると共に、ステータピース41を軸方向に沿って積層した構成となっている。当該モータ1ではさらに、このステータピース41を周方向に所定角度ずつずらして積層することにより、ステータスキュー構造を実現している。   Here, in the motor 1 of the present invention, the stator core 5 of the stator 2 has a skew structure. FIG. 4 is an explanatory view showing the structure of the stator core 5. As shown in FIGS. 1, 2, and 4, the stator core 5 has a configuration in which a plurality of stator pieces 41 made of electromagnetic steel plates are arranged in a ring shape along the circumferential direction, and the stator pieces 41 are stacked along the axial direction. ing. The motor 1 further realizes a status cue structure by laminating the stator pieces 41 with a predetermined angle shifted in the circumferential direction.

ステータピース41は、円弧状のヨーク部41aと、ヨーク部41aから円弧中心方向に向かって突設されたティース部41bとから構成されている。ティース部41bの先端部には、コギングトルク低減のため、擬似スロットを構成する溝42が複数個形成されている。ステータコア5では、このティース部41bにより、径方向に沿って中心方向に延びるティース43が周方向に沿って複数個形成される。ティース43の間はスロット44となっており、スロット44には、ティース43に巻装されたコイル6が収容される。ステータコア5は、前述のようにスキュー構造となっており、スロット44の軸方向の中心線Mが、シャフト13の延伸方向(軸方向)Oに対し、角度θ(スキュー角)だけ傾斜している。   The stator piece 41 includes an arcuate yoke portion 41a and a teeth portion 41b projecting from the yoke portion 41a toward the center of the arc. A plurality of grooves 42 forming a pseudo slot are formed at the tip of the tooth portion 41b to reduce cogging torque. In the stator core 5, a plurality of teeth 43 extending in the central direction along the radial direction are formed along the circumferential direction by the teeth portions 41b. A slot 44 is formed between the teeth 43, and the coil 6 wound around the teeth 43 is accommodated in the slot 44. The stator core 5 has a skew structure as described above, and the axial center line M of the slot 44 is inclined by an angle θ (skew angle) with respect to the extending direction (axial direction) O of the shaft 13. .

前述のように、コンシクエント型モータは、マグネットの使用量を低減できるものの、コギングやトルクリップルが大きくなるという問題がある。これに対し、コギングに対し悪影響を及ぼす誘起電圧の高調波成分を相殺するためにはスキュー構造の採用が効果的である。また、トルクリップル低減のためには、モータを正弦波駆動することが有効であることが一般に知られているが、トルクリップル低減効果を有意に得るためには、誘起電圧波形の高調波成分を極力低減させる必要がある。セグメントマグネットを用いたコンシクエント型モータでは、マグネット形状によって磁束形状を調整でき、鉄極部15bも外径の曲率を調整することにより磁束の調整が可能であるが、どうしても高調波成分が存在してしまい、それを低減するにはやはりスキュー構造が必要となる。   As described above, the continuous type motor has a problem that cogging and torque ripple are increased although the amount of magnet used can be reduced. On the other hand, the use of a skew structure is effective for canceling out harmonic components of the induced voltage that adversely affects cogging. In addition, it is generally known that driving a motor with a sine wave is effective for reducing torque ripple, but in order to obtain a significant effect of reducing torque ripple, harmonic components of the induced voltage waveform are reduced. It is necessary to reduce as much as possible. In a continuous motor using a segment magnet, the magnetic flux shape can be adjusted by the magnet shape, and the iron pole portion 15b can also adjust the magnetic flux by adjusting the curvature of the outer diameter, but there is always a harmonic component. In order to reduce this, a skew structure is still necessary.

つまり、コンシクエント型モータにおいても、コギングやトルクリップルを低減するためには、スキュー構造の採用が効果的である。ところが、セグメントマグネットを用いたモータの場合、マグネット形状にて磁束を調整できるメリットがあるものの、ロータスキューを構成するためには、段積み(ステップスキュー)構造となる。このようなステップスキュー構造では、図5に示すように、隣接する段の間でマグネット51とロータコアの鉄極部52がオーバーラップ(矢示P)するため、マグネットからの磁束が歪められてしまい、スキュー効果が得にくくなるばかりか、コギングが却って悪化してしまう場合がある。   That is, even in the continuous motor, it is effective to employ a skew structure in order to reduce cogging and torque ripple. However, in the case of a motor using a segment magnet, there is a merit that the magnetic flux can be adjusted in a magnet shape, but in order to configure a rotor skew, a stacked structure (step skew) is used. In such a step skew structure, as shown in FIG. 5, since the magnet 51 and the iron pole portion 52 of the rotor core overlap (arrow P) between adjacent stages, the magnetic flux from the magnet is distorted. In addition to being difficult to obtain the skew effect, cogging may be worsened.

そこで、本発明によるモータ1では、ロータ3側は、スキューのない直線的な磁極構成として磁束の歪みを防止しつつ、ステータ2側をスキュー構造として、コギングやトルクリップルの低減を図っている。図6は、ステータスキュー(モータ1)と、ロータスキュー(ステップスキュー)のモータにおけるスキュー角θとコギングトルクとの関係を示すグラフである。なお、ここで言うスキュー角θは、ステータスキューの場合は、シャフト13の延伸方向(軸方向)に対するスロット44の中心線(軸方向)の傾斜角、ロータステップスキューの場合は、隣接する各段のマグネットの周方向へのシフト角度の和を意味している。また、図7は、ステータスキューと、ロータステップスキューのモータにおけるスキュー角θと全高調波歪率(THD)との関係を示すグラフ、図8は、スキュー無しの場合と、ロータステップスキュー、ステータスキューのトルクリップルを比較して示した説明図である。   Accordingly, in the motor 1 according to the present invention, the rotor 3 side has a linear magnetic pole configuration without skew and prevents distortion of magnetic flux, while the stator 2 side has a skew structure to reduce cogging and torque ripple. FIG. 6 is a graph showing the relationship between the skew angle θ and the cogging torque in the motor of the status queue (motor 1) and the rotor skew (step skew). Note that the skew angle θ referred to here is the inclination angle of the center line (axial direction) of the slot 44 with respect to the extending direction (axial direction) of the shaft 13 in the case of a status cue, and each adjacent step in the case of a rotor step skew. This means the sum of the shift angles of the magnets in the circumferential direction. FIG. 7 is a graph showing the relationship between the status queue, the skew angle θ and the total harmonic distortion (THD) in the motor of the rotor step skew, and FIG. 8 is the case of no skew, the rotor step skew, and the status. It is explanatory drawing which compared and showed the torque ripple of the cue | queue.

図6から分かるように、コギングトルクは、当該モータ1の方がロータステップスキューのモータよりも低く抑えられている。モータ1のような6極9スロットのモータでは、理論上、機械角360°を6P9Sの最小公倍数で割った機械角20°付近で最少となる。しかしながら、ロータステップスキューの場合、上述のようなマグネット51と鉄極部52のオーバーラップ問題により、20°付近でもコギングトルクが余り小さくならない。また、スキュー角が大きくなると、マグネット51と鉄極部52のオーバーラップ量が大きくなり、コギングが悪化する。EPS用モータでは、一般にコギングトルクは10mNm以下が望ましいが、図6から明らかなように、ロータステップスキューのモータではその仕様を達成するのは難しい。これに対し、ステータスキュー構造のモータ1では、スキュー角を15°〜27°程度に設定すれば、前述の条件をクリアできる。   As can be seen from FIG. 6, the cogging torque of the motor 1 is suppressed to be lower than that of the rotor step skew motor. In a 6-pole 9-slot motor such as the motor 1, the minimum is theoretically around a mechanical angle of 20 ° obtained by dividing the mechanical angle of 360 ° by the least common multiple of 6P9S. However, in the case of the rotor step skew, the cogging torque does not become so small even in the vicinity of 20 ° due to the overlap problem between the magnet 51 and the iron pole portion 52 as described above. Further, when the skew angle is increased, the amount of overlap between the magnet 51 and the iron pole portion 52 is increased, and the cogging is deteriorated. In the case of an EPS motor, the cogging torque is generally preferably 10 mNm or less, but as is apparent from FIG. 6, it is difficult to achieve the specifications of a rotor step skew motor. On the other hand, in the motor 1 having the status queue structure, the above-described condition can be cleared by setting the skew angle to about 15 ° to 27 °.

次に、高調波成分に関しては、6P9Sモータでは、5次成分が最少となる24度付近で極小となる。しかしながら、ロータステップスキューの場合、コギングの場合と同様に、磁束の歪みにより高調波成分が余り小さくならないため、誘起電圧波形が正弦波とならず、トルクリップルが大きくなる。EPS用モータでは、一般にTHDは1%未満が好ましいとされているが、図7から明らかなように、ロータステップスキューのモータではその仕様を達成するのは難しい。これに対し、ステータスキュー構造のモータ1では、スキュー角を17°〜27°程度に設定すれば、前述の条件をクリアでき、特に、24°に設定すればトルクリップルを極小値に抑えることができる。   Next, with respect to the harmonic component, in the 6P9S motor, the minimum is around 24 degrees where the fifth-order component is minimized. However, in the case of the rotor step skew, as in the case of cogging, the harmonic component does not become so small due to the distortion of the magnetic flux, so that the induced voltage waveform does not become a sine wave and the torque ripple becomes large. In EPS motors, it is generally considered that THD is preferably less than 1%, but as is clear from FIG. 7, it is difficult to achieve the specifications with a rotor step skew motor. On the other hand, in the motor 1 having the status queue structure, if the skew angle is set to about 17 ° to 27 °, the above-described conditions can be cleared. In particular, if the skew angle is set to 24 °, the torque ripple can be suppressed to a minimum value. it can.

また、EPS用モータでは、トルクリップル率は5%以下に抑えることが望まれるが、図8から分かるように、スキュー無しの場合やロータステップスキューでは、それを5%以下に抑えられない。その点、ステータスキューを採用し、スキュー角を24°に設定すると、トルクリップル率は3%程度に抑えられ、EPS用モータとして求められる仕様を満たすことが可能となる。   Further, in the EPS motor, it is desired to suppress the torque ripple rate to 5% or less. However, as can be seen from FIG. 8, in the case of no skew or the rotor step skew, it cannot be suppressed to 5% or less. In that respect, if the status queue is employed and the skew angle is set to 24 °, the torque ripple rate can be suppressed to about 3%, and the specifications required for the EPS motor can be satisfied.

このように、本発明のモータ1では、コンシクエント型の永久磁石モータにステータスキュー構造を採用することにより、ロータステップスキュー構造では達成できなかった低コギング・低トルクリップルのブラシレスモータを提供することが可能となる。コンシクエント型モータは、前述のように、マグネットの数を従来の永久磁石モータの約半分に減らすことができるため、高価なネオジウムマグネットの使用量を減らすことができ、モータの製品コストを低減させることが可能となる。従って、コンシクエント型モータをEPS用モータとして採用することにより、安価で、しかもコギング・トルクリップルの小さいEPSシステムを提供することが可能となる。   As described above, the motor 1 of the present invention can provide a brushless motor with low cogging and low torque ripple that cannot be achieved with the rotor step skew structure by adopting the status cue structure for the continuous permanent magnet motor. It becomes possible. As described above, the continuous motor can reduce the number of magnets to about half that of a conventional permanent magnet motor, thus reducing the amount of expensive neodymium magnets used and reducing the product cost of the motor. Is possible. Therefore, by adopting the continuous motor as the EPS motor, it is possible to provide an EPS system that is inexpensive and has low cogging and torque ripple.

本発明は前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
例えば、前述の実施例では、ロータ側をステップスキュー構造とした例を示したが、平行磁場にて着磁したセグメントマグネットを用いることにより、ステップ構造ではない、滑らかなスキュー構造をロータ側に形成しても良い。但し、平行磁場による着磁は、マグネットの磁束密度を高くしにくいため、必要磁束を得るためにマグネットが大きくなってしまうおそれがあり、小型で高性能なモータが求められているEPSでは、ステータスキュー構造の方が好ましい。
It goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.
For example, in the above-described embodiment, an example in which the rotor side has a step skew structure has been shown, but by using a segment magnet magnetized by a parallel magnetic field, a smooth skew structure that is not a step structure is formed on the rotor side. You may do it. However, magnetizing with a parallel magnetic field makes it difficult to increase the magnetic flux density of the magnet, so the magnet may become large in order to obtain the required magnetic flux. In EPS, where a small and high-performance motor is required, status A queue structure is preferred.

1 ブラシレスモータ
2 ステータ
3 ロータ
4 ハウジング
5 ステータコア
6 界磁コイル
6a コイル端部
7 バスバーユニット
8 ブラケット
9 バスバー
10 固定ネジ
11 インシュレータ
12 給電用端子
13 シャフト
14a,14b ベアリング
15 ロータコア
15a コア部
15b 鉄極部
16 マグネット
17 マグネットホルダ
18 マグネットカバー
19 ベアリングホルダ
21 レゾルバ
22 ロータ
23 ステータ
24 レゾルバホルダ
24a フランジ部
25 ブラケットホルダ
26 リブ
27 レゾルバ固定ナット
28 レゾルバ固定ネジ
31 パワーターミナル
31a 一端側
31b 他端側
32 開口部
33 バスバー端子
34 パワーコネクタ
40 ベアリング収容部
41 ステータピース
41a ヨーク部
41b ティース部
42 溝
43 ティース
44 スロット
51 マグネット
52 鉄極部
θ スキュー角
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Brushless motor 2 Stator 3 Rotor 4 Housing 5 Stator core 6 Field coil 6a Coil end 7 Bus bar unit 8 Bracket 9 Bus bar 10 Fixing screw 11 Insulator 12 Feeding terminal 13 Shaft 14a, 14b Bearing 15 Rotor core 15a Core part 15b Iron pole part 16 Magnet 17 Magnet holder 18 Magnet cover 19 Bearing holder 21 Resolver 22 Rotor 23 Stator 24 Resolver holder 24a Flange 25 Bracket holder 26 Rib 27 Resolver fixing nut 28 Resolver fixing screw 31 Power terminal 31a One end side 31b The other end 32 Opening 33 Bus bar terminal 34 Power connector 40 Bearing housing part 41 Stator piece 41a Yoke part 41b Teeth part 42 Groove 43 Teeth 4 slot 51 magnet 52 iron poles unit θ skew angle

Claims (4)

円筒状に形成されたステータと、前記ステータの内側に回転自在に配置されたロータと、を有するブラシレスモータであって、
前記ステータは、径方向内側に向かって延びるティースが周方向に沿って複数個形成されたステータコアと、前記ティースに巻装され隣接する前記ティース間に形成されたスロットに収容される界磁コイルと、を備え、
前記ロータは、前記ステータに対し回転自在に支持されたシャフトと、前記シャフトに取り付けられ、円形断面を有するコア部と、該コア部の外周に径方向に向かって突設された複数個の鉄極部とを備えたロータコアと、前記ロータコア外周の前記鉄極部の間に配置されたマグネットと、を備え、
前記ステータコアはスキュー構造を有し、前記スロットが前記シャフトの延伸方向に対して所定のスキュー角にて傾斜して設けられることを特徴とするブラシレスモータ。
A brushless motor having a cylindrically formed stator, and a rotor rotatably disposed inside the stator,
The stator includes a stator core in which a plurality of teeth extending radially inward are formed along a circumferential direction, and a field coil that is wound around the teeth and accommodated in a slot formed between the adjacent teeth. With
The rotor includes a shaft that is rotatably supported by the stator, a core portion that is attached to the shaft and has a circular cross section, and a plurality of irons that project radially from the outer periphery of the core portion. A rotor core having a pole portion, and a magnet disposed between the iron pole portions on the outer periphery of the rotor core,
The brushless motor according to claim 1, wherein the stator core has a skew structure, and the slot is inclined at a predetermined skew angle with respect to the extending direction of the shaft.
請求項1記載のブラシレスモータにおいて、前記ブラシレスモータは6極9スロット構造であり、前記スキュー構造における前記スキュー角が17°〜22°であることを特徴とするブラシレスモータ。   2. The brushless motor according to claim 1, wherein the brushless motor has a 6-pole 9-slot structure, and the skew angle in the skew structure is 17 [deg.] To 22 [deg.]. 請求項1または2記載のブラシレスモータにおいて、前記マグネットとして、前記ロータコアの外周に取り付けられるセグメントマグネットを用いることを特徴とするブラシレスモータ。   3. The brushless motor according to claim 1, wherein a segment magnet attached to an outer periphery of the rotor core is used as the magnet. 請求項1〜3の何れか1項に記載のブラシレスモータにおいて、前記ブラシレスモータは、電動パワーステアリング装置の駆動源として使用されることを特徴とするブラシレスモータ。   The brushless motor according to any one of claims 1 to 3, wherein the brushless motor is used as a drive source of an electric power steering device.
JP2011090666A 2011-04-15 2011-04-15 Brushless motor Withdrawn JP2012227989A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011090666A JP2012227989A (en) 2011-04-15 2011-04-15 Brushless motor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011090666A JP2012227989A (en) 2011-04-15 2011-04-15 Brushless motor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2012227989A true JP2012227989A (en) 2012-11-15

Family

ID=47277610

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011090666A Withdrawn JP2012227989A (en) 2011-04-15 2011-04-15 Brushless motor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2012227989A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020022202A1 (en) * 2018-07-26 2020-01-30 株式会社デンソー Rotating electric machine

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020022202A1 (en) * 2018-07-26 2020-01-30 株式会社デンソー Rotating electric machine
US11936243B2 (en) 2018-07-26 2024-03-19 Denso Corporation Rotating electric machine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5123008B2 (en) Brushless motor
JP5058849B2 (en) Brushless motor
JP6411833B2 (en) Brushless motor
JP5123009B2 (en) Brushless motor
JP5523112B2 (en) Brushless motor
US10644552B2 (en) Brushless motor
JP6226867B2 (en) Brushless motor and brushless motor rotor
US20110018384A1 (en) Motor
JP2008086064A (en) Brushless motor
JP2014187828A (en) Rotor for motor, brushless motor, method of manufacturing rotor for motor
JP2010051150A (en) Brushless motor
JP2009213283A (en) Brushless motor
JP2013102597A (en) Rotor for electric motor and brushless motor
JP2013183512A (en) Electric motor
JP2014155357A (en) Brushless motor
JP2014093914A (en) Brushless motor
JP2013223281A (en) Electric motor
JP2012228014A (en) Brushless motor
JP5975786B2 (en) Magnet-assisted reluctance motor rotor and brushless motor
JP5363136B2 (en) Brushless motor
JP2019022431A (en) Motor and brushless wiper motor
JP2013192359A (en) Brushless motor
JP2013198369A (en) Electric motor
JP5667803B2 (en) Rotating electrical machine rotor
JP2012157182A (en) Variable-field rotary electric machine

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20140701