JPH0556617A - Stator for synchronous motor - Google Patents

Stator for synchronous motor

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Publication number
JPH0556617A
JPH0556617A JP21095191A JP21095191A JPH0556617A JP H0556617 A JPH0556617 A JP H0556617A JP 21095191 A JP21095191 A JP 21095191A JP 21095191 A JP21095191 A JP 21095191A JP H0556617 A JPH0556617 A JP H0556617A
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JP
Japan
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stator
rotor
slots
synchronous motor
cogging torque
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JP21095191A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroyuki Uchida
裕之 内田
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Fanuc Corp
Original Assignee
Fanuc Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To provide a stator for a synchronous motor in which a cogging torque can be reduced by extremely easy means irrespective of the number of slots and the winding shape of the stator. CONSTITUTION:This stator 20 has six slots 18 for mounting windings 22 to surround a rotor 16 for constituting eight poles of a yoke 14 between permanent magnets 12 which are radially disposed. Upper and lower layer windings 22 are contained in the slots 18. The stator 20 has radially engraved cutouts at positions deviated by 1/4 of an angle of a slot pitch from the centers of the ends of teeth in the same direction at the end faces of the thirty-six protruding teeth 24 formed of the slots 18. The cutouts act similarly to the openings of the slots for a magnetic flux generated from the rotor 16 to generate a disorder in a sine waveform of a magnetic flux distribution in the air gap between the rotor 16 and the stator 20, thereby dispersing the energy of a cogging torque.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は同期電動機の回転の円滑
性を改善するためのステータ構造の改良に関し、特に、
ロータに対向するステータ周面に、巻線設置のため必須
に形成されたスロット開口部に起因した磁束分布の乱れ
から不可避的に発生するコギングトルクを低減させるべ
く、ステータ周面の歯先面に磁束分布の乱れを補整する
切り欠きを配設した同期電動機のステータに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improved stator structure for improving the smoothness of rotation of a synchronous motor, and more particularly,
In order to reduce the cogging torque that is inevitably generated from the disturbance of the magnetic flux distribution due to the slot opening that is essential for winding installation on the stator peripheral surface facing the rotor, the tooth tip surface of the stator peripheral surface is reduced. The present invention relates to a stator of a synchronous motor provided with a notch for compensating for disturbance of magnetic flux distribution.

【0002】[0002]

【従来の技術】同期電動機(以下、単に同期モータとい
う)の回転時には、通常、ステータコアの歯数、すなわ
ち巻線を設置するためにステータコアに必須的に設けた
スロットの個数に比例して、トルクの脈動、いわゆるコ
ギングトルクが発生する。このコギングトルクは、ロー
タに対向するステータの周面上にスロットの開口部が存
在することにより、ロータとステータとの相対移動時に
ロータの磁極から発生する界磁磁束の磁路が、各開口部
を磁極が横切る度に周期的に変化し、ロータとステータ
との間の空隙における磁束分布に乱れが生じることに起
因したものである。
2. Description of the Related Art During the rotation of a synchronous motor (hereinafter, simply referred to as a synchronous motor), the torque is usually proportional to the number of teeth of the stator core, that is, the number of slots essentially provided in the stator core for installing windings. , The so-called cogging torque is generated. This cogging torque has a slot opening on the circumferential surface of the stator facing the rotor, so that the magnetic path of the field magnetic flux generated from the magnetic pole of the rotor when the rotor and the stator move relative to each other is This is due to the fact that the magnetic pole periodically changes every time it crosses, and the magnetic flux distribution in the air gap between the rotor and the stator is disturbed.

【0003】したがって、このコギングトルクの周期及
び大きさはステータコアに設けたスロット数に依存して
いる。一般にその周期が小さいほど大きさも小さくなる
ことは周知であり、したがってスロット数を増やすこと
によりコギングトルクを小さくすることができると考え
られる。しかしながらステータコアのスロット数は、ロ
ータが有する磁極の極数、モータの相数、巻線形態等に
よって必然的に決められるものであり、また無闇にスロ
ット数を増やすことはステータ構造の複雑化をもたら
す。
Therefore, the period and magnitude of this cogging torque depend on the number of slots provided in the stator core. It is generally known that the smaller the cycle, the smaller the size. Therefore, it is considered that the cogging torque can be reduced by increasing the number of slots. However, the number of slots of the stator core is necessarily determined by the number of magnetic poles of the rotor, the number of phases of the motor, the winding form, etc., and increasing the number of slots inevitably complicates the stator structure. ..

【0004】例えば、3相交流駆動の同期モータにおい
て、ロータにM個の永久磁石を備えたM極モータに対し
てステータに単層の巻線を施すためには、少なくとも3
M個、もしくはその自然数倍3nM個のスロットが必要
となる。3M個のスロットをステータコアに備える場
合、ロータの1極に対してそれぞれに各相(U相、V
相、W相)の巻線を収容した3個のスロットが対向し、
2極(すなわちN極とS極との1極対)に対して巻線が
一巡する構成となっている。このとき、ロータ1極対の
隣接するN極とS極との各々に対して1コイルの巻線に
流れる電流の極性は正負が逆であり、したがってこれら
1極対に及ぼされるトルクは同一方向に働く。スロット
開口部の存在によって生じるコギングトルクも同様であ
る。上記構成の場合、コギングトルクはロータ1極対に
おけるN極とS極とで同期して発生するため、その大き
さは1つのコギングトルクの2倍となり、全体として極
めて大きなものとなる。この場合、単にスロット数を3
nM個に増やすだけでは、コギングトルクの同期性は解
消されない。
For example, in a three-phase AC drive synchronous motor, in order to provide a single-layer winding on the stator for an M pole motor having M rotor permanent magnets, at least three windings are required.
M slots, or a natural number multiple of 3 nM slots are required. When the stator core is provided with 3M slots, each phase (U phase, V
Phase, W phase) three slots containing the windings face each other,
The winding is configured to make one turn for two poles (that is, one pole pair of N pole and S pole). At this time, the polarities of the currents flowing in the windings of one coil are opposite in polarity to the adjacent N and S poles of the rotor one pole pair, and therefore the torque exerted on these one pole pairs is in the same direction. To work. The same applies to the cogging torque generated by the existence of the slot opening. In the case of the above configuration, since the cogging torque is generated in synchronization between the N pole and the S pole in the rotor one pole pair, the magnitude thereof is twice as large as one cogging torque, which is extremely large as a whole. In this case, simply set the number of slots to 3
The synchronism of the cogging torque cannot be eliminated only by increasing the number to nM.

【0005】そこで、ステータの巻線形態を多層にして
ロータの1極に対応するスロット数を非整数化すること
により、ロータの1極対におけるN極とS極とでコギン
グトルクの発生が同期しないようにしたステータが一般
に採用されている。この種のステータを備えた同期モー
タの一例を図6に示す。図6に示した同期モータは、出
力軸1を中心に8個の永久磁石2を放射状に配置して各
永久磁石2間に配設した継鉄3により8個の磁極を構成
するロータ4と、ロータ4を囲繞する36個のスロット
5を有したステータ6とを備える。したがってこのモー
タでは、ロータ4の1極に対し4.5個のスロット5が
対応する。各スロット5には上下2層の巻線7が収容さ
れ、ロータ4の2極(1極対)に対しては、9個のスロ
ット5内で計18箇所に巻線7が配置されている。した
がって、3相の巻線7はいずれもロータ4の2極(1極
対)で一巡し、それぞれ3個のコイルを形成する。ロー
タ4の継鉄3の外周面は、仮にステータ6の内周面にス
ロット5による開口が無いとした場合にロータ4から発
生する磁束がほぼ正弦波形を呈示するような形状になっ
ている。
Therefore, by making the winding form of the stator multi-layered and making the number of slots corresponding to one pole of the rotor non-integer, the generation of cogging torque is synchronized between the N pole and the S pole in one pole pair of the rotor. A stator that is not used is generally adopted. FIG. 6 shows an example of a synchronous motor equipped with this type of stator. The synchronous motor shown in FIG. 6 includes a rotor 4 having eight magnetic poles composed of eight permanent magnets 2 arranged radially around the output shaft 1 and yokes 3 arranged between the permanent magnets 2. , A stator 6 having 36 slots 5 surrounding the rotor 4. Therefore, in this motor, 4.5 slots 5 correspond to one pole of the rotor 4. The upper and lower two layers of windings 7 are accommodated in each slot 5, and the windings 7 are arranged at a total of 18 positions within the nine slots 5 for the two poles (one pole pair) of the rotor 4. .. Therefore, each of the three-phase windings 7 makes one round with two poles (one pole pair) of the rotor 4 to form three coils, respectively. The outer peripheral surface of the yoke 3 of the rotor 4 is shaped so that the magnetic flux generated from the rotor 4 exhibits a substantially sinusoidal waveform if the inner peripheral surface of the stator 6 has no opening by the slot 5.

【0006】このような構造において、実際にロータ4
から発生する磁束はスロット5の開口部8に起因して正
弦波形に乱れを生じ、これがコギングトルクの原因とな
る。このときの磁束分布を概念的に図7に示す。図7
は、例えばロータ4の静止時に磁極すなわち継鉄3の外
周面を走査して磁束分布を測定した場合に予測されるも
のであり、コギングトルクの原因となる波形凹部9が特
徴的に示されている。仮に各磁極の左縁部がスロット開
口部を横切るときに波形凹部9すなわちコギングトルク
が生じるとすれば、1磁極が9スロット分(2極分、す
なわち電気角360°、機械角90°)だけ回転する間
に9回のコギングトルクが規則的に(電気角40°につ
き1回)生じる。このモータにおいては図示のように、
ロータ4の1極対のN極とS極とでコギングトルクの発
生が同期せず、スロット5の1/2ピッチ分だけずれて
発生する。したがってコギングトルクの発生回数は1極
対分回転する間に18回、ロータ1回転当たりではスロ
ット数の2倍、すなわち72回(電気角20°につき1
回)となり、前述の単層巻線構造に比べて1回当たりの
コギングトルクの大きさは小さくなる。
In such a structure, the rotor 4 is actually
The magnetic flux generated from the sine wave is disturbed in the sine waveform due to the opening 8 of the slot 5, and this causes the cogging torque. The magnetic flux distribution at this time is conceptually shown in FIG. Figure 7
Is predicted when the magnetic pole, that is, the outer peripheral surface of the yoke 3 is scanned to measure the magnetic flux distribution when the rotor 4 is stationary, and the corrugated concave portion 9 that causes cogging torque is characteristically shown. There is. If the corrugated concave portion 9, that is, cogging torque is generated when the left edge of each magnetic pole crosses the slot opening, one magnetic pole corresponds to 9 slots (2 poles, that is, electrical angle 360 °, mechanical angle 90 °). Nine cogging torques occur regularly (one for every 40 ° electrical angle) during rotation. In this motor, as shown,
The cogging torque is not generated synchronously between the north pole and the south pole of the one pole pair of the rotor 4, and the cogging torque is generated with a shift of 1/2 pitch of the slot 5. Therefore, the number of times the cogging torque is generated is 18 times while rotating for one pole pair, and is twice the number of slots per one rotation of the rotor, that is, 72 times (1 per 20 ° electrical angle).
Therefore, the magnitude of the cogging torque per turn is smaller than that of the above-described single layer winding structure.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上述のように、ロータ
の1極に対向するスロット数を整数ではなくすることに
より、1極対に対するコギングトルクの同期発生を防い
でその大きさを全体として低減させることができる。し
かしながら、ステータに形成するスロット数は、前述の
ようにロータの極数等により必然的に制約されるもので
あり、この方法だけではコギングトルクの低減に自ずと
限界が生じることは明らかである。
As described above, by making the number of slots facing one pole of the rotor non-integer, it is possible to prevent the cogging torque from synchronizing with one pole pair and reduce its size as a whole. Can be made However, the number of slots formed in the stator is inevitably limited by the number of poles of the rotor as described above, and it is clear that this method alone has a limit in reducing the cogging torque.

【0008】本発明は、このような問題点を解決するた
めに鋭意、工夫改善を施したものであり、その目的とす
るところは、ステータのスロット数や巻線の形態に関わ
らず、極めて容易な手段によりコギングトルクの大きさ
を低減させることのできる同期モータのステータを提供
することにある。
The present invention has been devised and devised to solve such problems, and its purpose is extremely easy regardless of the number of slots of the stator and the form of winding. Another object of the present invention is to provide a stator of a synchronous motor capable of reducing the magnitude of cogging torque by various means.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、ロータの磁極に空隙部を有して対向する
略同一形状の複数の突歯と、これらの突歯間に略同一幅
に形成される巻線設置用の複数のスロットとを備え、上
記複数の突歯の各歯先面上の同一位置に、それぞれモー
タの回転中心に関して半径方向へ延びる所定幅の切り欠
きを設け、上記空隙部における磁束分布の乱れを分散補
整する構成としたことを特徴とする同期モータのステー
タを提供する。
In order to achieve the above object, the present invention is directed to a plurality of substantially identically-shaped protruding teeth facing each other with a gap in a magnetic pole of a rotor and having substantially the same width between these protruding teeth. And a plurality of slots for installing windings formed on each of the plurality of toothed teeth, the notch having a predetermined width extending in the radial direction with respect to the center of rotation of the motor is provided at the same position on each tooth tip surface of the plurality of toothed teeth. Provided is a stator for a synchronous motor, which is configured to disperse and compensate for the disturbance of the magnetic flux distribution in the air gap.

【0010】本発明の好適な実施態様によれば、上記切
り欠きを、上記複数の突歯の歯先面上において、歯先面
の中心位置から上記スロットのピッチ角度の1/4だけ
同一方向へずれた位置に形成する同期モータのステータ
が提供される。あるいはまた、上記切り欠きを、上記歯
先面の中心位置に形成することもできる。上記切り欠き
の幅を、上記スロットの開口部の幅より小さいものとし
てもよい。
According to a preferred embodiment of the present invention, the notch is formed on the tooth crests of the plurality of protruding teeth in the same direction from the center position of the tooth crests by 1/4 of the pitch angle of the slot. A synchronous motor stator is provided that is formed at offset positions. Alternatively, the notch can be formed at the center position of the tooth crest surface. The width of the notch may be smaller than the width of the opening of the slot.

【0011】[0011]

【作用】ステータの複数の突歯の各歯先面に形成した切
り欠きは、ロータの回転時に、ロータの磁極から発生す
る界磁磁束に対しスロットの開口部と同様に作用して、
磁束の正弦波形に乱れ、すなわち波形凹部を生じさせ
る。この波形凹部は、スロット開口部によって生じる波
形凹部に前後して起こり、これにより波形凹部に起因し
て起こるコギングトルクが、局部的な集中特性から多点
分散特性に補整され、したがって、1回当たりのコギン
グトルクの大きさ(ピーク値)が縮減される。
The notch formed in each tooth tip surface of the plurality of projecting teeth of the stator acts on the field magnetic flux generated from the magnetic pole of the rotor in the same manner as the opening of the slot when the rotor rotates.
The sinusoidal waveform of the magnetic flux is disturbed, that is, a corrugated concave portion is generated. This corrugated concave portion occurs before and after the corrugated concave portion generated by the slot opening, whereby the cogging torque caused by the corrugated concave portion is compensated from the local concentration characteristic to the multipoint dispersion characteristic, and therefore, per one time. The magnitude (peak value) of the cogging torque is reduced.

【0012】[0012]

【実施例】以下、添付図面を参照して、本発明をその実
施例により詳細に説明する。図1及び図2は、本発明の
実施例によるステータを備えた同期モータを断面で示
す。図1の同期モータは、図5のモータと同様に8極3
6スロットを有するものである。したがってこの同期モ
ータは、出力軸10を中心に8個の永久磁石12を放射
状に配置して各永久磁石12間に配設した継鉄14によ
り8個の磁極を構成するロータ16と、ロータ16を囲
繞する36個のスロット18を有した本発明の実施例に
よるステータ20とを備える。各スロット18にはやは
り上下2層の巻線22が収容され、ロータ16の2極
(1極対)に対しては、9個のスロット18内で計18
箇所に巻線22が配置されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. 1 and 2 are sectional views showing a synchronous motor having a stator according to an embodiment of the present invention. The synchronous motor of FIG. 1 has 8 poles and 3 poles like the motor of FIG.
It has 6 slots. Therefore, in this synchronous motor, eight permanent magnets 12 are arranged radially around the output shaft 10 and a yoke 16 disposed between the permanent magnets 12 forms eight magnetic poles. And a stator 20 according to an embodiment of the invention having 36 slots 18 surrounding the. Each slot 18 also accommodates windings 22 in the upper and lower layers, and for two poles (one pole pair) of the rotor 16, a total of 18 slots are provided in the nine slots 18.
The winding wire 22 is arranged at the location.

【0013】本発明の実施例によるステータ20は、図
2に詳細に示したように、ロータ16への対向面、すな
わちスロット18によって形成される36個の突歯24
のそれぞれの歯先面26において、歯先中心とスロット
中心との中間位置、すなわちスロット中心から同一方向
へスロットピッチ角度の1/4だけずれた位置に、半径
方向へ刻設された切り欠き28を有する。切り欠き28
は、スロット開口部30よりやや小さい幅を有するが、
ロータ16から発生する磁束に対しスロット開口部30
と同様に作用して、磁束の正弦波形に乱れを生じさせ
る。このときの磁束の状態を、図7と同様の図である図
3に概念的に示す。図3と図7とを比べると、1周期の
磁束分布中に発生するスロット開口部30に起因した9
個の波形凹部32(図7の波形凹部9に相当する)のそ
れぞれに近接して、切り欠き28に起因する同じく9個
の波形凹部34が生じる様子がわかる。このとき、切り
欠き28の位置がスロット中心から一方向へスロットピ
ッチ角度の1/4だけずれているため、ロータの1極対
に対して計18個の波形凹部32,34はいずれも同時
には発生せず、規則的にずれて生じる。前述の説明から
分かるように、したがって、モータ1回転当たりの波形
凹部32,34の個数、すなわちコギングトルクの全発
生回数はスロット数の4倍の144回(電気角10°に
つき1回)となり、図6に示した従来の同期モータに比
べて1回当たりのコギングトルクの大きさをさらに低減
させることができる。
A stator 20 according to an embodiment of the present invention, as shown in detail in FIG. 2, has 36 protruding teeth 24 formed by a surface facing the rotor 16, that is, a slot 18.
In each tooth tip surface 26 of No. 28, a notch 28 formed in the radial direction at an intermediate position between the tooth tip center and the slot center, that is, a position deviated from the slot center in the same direction by 1/4 of the slot pitch angle. Have. Cutout 28
Has a width slightly smaller than the slot opening 30,
Slot opening 30 is provided for the magnetic flux generated from rotor 16.
Acts in the same manner as the above, and causes the sine waveform of the magnetic flux to be disturbed. The state of the magnetic flux at this time is conceptually shown in FIG. 3, which is a view similar to FIG. 7. Comparing FIG. 3 with FIG. 7, it can be seen that the slot opening 30 generated during the magnetic flux distribution for one period is 9
It can be seen that nine corrugated recesses 34 due to the notches 28 are formed in the vicinity of each of the corrugated recesses 32 (corresponding to the corrugated recess 9 in FIG. 7). At this time, since the position of the notch 28 is displaced from the center of the slot in one direction by ¼ of the slot pitch angle, a total of 18 corrugated recesses 32 and 34 are formed at the same time for one pole pair of the rotor. It does not occur, and it occurs regularly. As can be seen from the above description, therefore, the number of corrugated recesses 32, 34 per one rotation of the motor, that is, the total number of times of cogging torque is 144 times which is four times the number of slots (once in 10 ° electrical angle), As compared with the conventional synchronous motor shown in FIG. 6, the magnitude of one cogging torque can be further reduced.

【0014】このような波形凹部すなわちコギングトル
クが発生する様子を、図4を参照してさらに詳述する。
図4は、ステータ20の突歯24とロータ16の継鉄1
4との相対位置関係を、ロータ16の回転に従って示す
ものである。継鉄14の1つの極(N極)14aと隣接
する極(S極)14bとの左縁部に注目し、これらの左
縁部がスロット開口部30及び切り欠き28の前方を横
切るときに、それぞれコギングトルクが生じると仮定す
る。まずの状態で、N極14aの左縁部がスロット開
口部30の中心に対向しており、このときスロット開口
部30に起因したコギングトルクが発生する。次にロー
タ16が1/4スロットピッチ角度すなわち機械角で
2.5°(電気角10°)回転しての状態になると、
N極14aの左縁部は切り欠き28の中心に対向し、こ
のとき切り欠き28に起因したコギングトルクが発生す
る。さらにロータ16が1/4スロットピッチ角度回転
すると、の状態で今度はS極14bの左縁部がスロッ
ト開口部30の中心に対向し、やはりスロット開口部3
0に起因したコギングトルクが発生する。そしてさらに
ロータ16が1/4スロットピッチ角度回転すると、
の状態でS極14bの左縁部は切り欠き28の中心に対
向し、切り欠き28に起因したコギングトルクが発生す
る。このように、ロータ16が1スロットピッチ角度
(機械角10°、電気角40°)回転する間に、計4個
のコギングトルクが発生する。
The manner in which such a waved concave portion, that is, the cogging torque is generated will be described in more detail with reference to FIG.
FIG. 4 shows the teeth 24 of the stator 20 and the yoke 1 of the rotor 16.
4 shows the relative positional relationship with the rotor 4 according to the rotation of the rotor 16. Pay attention to the left edges of one pole (N pole) 14a of the yoke 14 and the adjacent pole (S pole) 14b, and when these left edges cross the front of the slot opening 30 and the notch 28. , And that cogging torque is generated respectively. In the first state, the left edge of the N pole 14a faces the center of the slot opening 30. At this time, cogging torque due to the slot opening 30 is generated. Next, when the rotor 16 is rotated by a quarter slot pitch angle, that is, by a mechanical angle of 2.5 ° (electrical angle of 10 °),
The left edge of the N pole 14a faces the center of the cutout 28, and at this time, cogging torque due to the cutout 28 is generated. When the rotor 16 further rotates by a quarter slot pitch angle, in this state, the left edge of the S pole 14b now faces the center of the slot opening 30, and again the slot opening 3
Cogging torque due to zero is generated. When the rotor 16 further rotates a quarter slot pitch angle,
In this state, the left edge of the S pole 14b faces the center of the cutout 28, and cogging torque due to the cutout 28 is generated. In this manner, a total of four cogging torques are generated while the rotor 16 rotates by one slot pitch angle (mechanical angle 10 °, electrical angle 40 °).

【0015】上記の波形凹部32及び34の大きさ(振
幅)は、切り欠き28の幅及び深さがスロット開口部3
0のそれよりも小さいため、実際には波形凹部34の方
が小さくなる。しかしながら、本来波形凹部32だけが
生じるところへ、波形凹部34の発生によりコギングト
ルクのエネルギーが分散されるため、すなわちコギング
トルクが局部的な集中特性から多点分散特性に補整され
るために、前述のように1回当たりのコギングトルクの
大きさが減少するのである。
The size (amplitude) of the corrugated recesses 32 and 34 is such that the width and depth of the notch 28 are the slot openings 3.
Since it is smaller than that of 0, the corrugated recess 34 is actually smaller. However, since the energy of the cogging torque is dispersed by the generation of the corrugated recess 34 to the place where only the corrugated recess 32 is originally generated, that is, the cogging torque is compensated from the local concentration characteristic to the multipoint dispersion characteristic. As described above, the magnitude of the cogging torque per operation is reduced.

【0016】本実施例によるステータ20を使用した同
期モータのコギングトルクの改善結果を、実験により得
られた実測データに基づき以下に説明する。図5に示し
たグラフによりこの実測データを表示する。図5(a)
は図6の従来のステータを使用したモータに関し、図5
(b)は図1の本実施例によるステータ20を使用した
モータに関するものである。これらの各グラフにおい
て、縦軸はモータの出力軸に対する指令位置と実際の動
作位置との差、すなわち位置偏差を所定基準値(1目盛
1div )に換算した値で示す。横軸はロータの回転角を
示し、この場合では電気角360°(1極対)分の位置
偏差の変化を示す。ここで述べる位置偏差とは振動と同
義であり、同期モータが有するコギングトルクによるモ
ータ出力軸の動作のばらつきを示す。したがって、図5
(a)における1つの山は図7の波形凹部9に対応し、
図5(b)における1つの山は図3の波形凹部32及び
34に対応する。図から明らかなように、本実施例によ
るステータ20を使用したモータにおける位置偏差の振
幅は従来のものよりも縮減されているのが分かる。振幅
の山と谷との最大偏差は、(a)で8.7div 、(b)
で5.7div である。また、図5(b)において、大き
な山の頂上が鋸状に潰されている様子が見られるが、こ
れが前述の小さな波形凹部34によるものであることは
容易に理解できるであろう。
The improvement result of the cogging torque of the synchronous motor using the stator 20 according to this embodiment will be described below based on the measured data obtained by the experiment. This measured data is displayed by the graph shown in FIG. Figure 5 (a)
FIG. 5 relates to a motor using the conventional stator of FIG.
(B) relates to a motor using the stator 20 according to the present embodiment of FIG. In each of these graphs, the vertical axis represents the difference between the command position and the actual operating position with respect to the output shaft of the motor, that is, the position deviation converted into a predetermined reference value (1 division 1 div). The horizontal axis represents the rotation angle of the rotor, and in this case, the change in position deviation corresponding to the electrical angle of 360 ° (one pole pair). The position deviation described here is synonymous with vibration and indicates a variation in the operation of the motor output shaft due to the cogging torque of the synchronous motor. Therefore, FIG.
One peak in (a) corresponds to the corrugated recess 9 in FIG. 7,
One peak in FIG. 5B corresponds to the corrugated recesses 32 and 34 in FIG. As is apparent from the figure, the amplitude of the position deviation in the motor using the stator 20 according to this embodiment is smaller than that of the conventional one. The maximum deviation between the peak and the valley of the amplitude is 8.7 div in (a), (b)
It is 5.7 div. Further, in FIG. 5 (b), it can be easily understood that the top of the large peak is crushed into a saw shape, but this is due to the small corrugated recess 34 described above.

【0017】上記実施例においては、本発明を8極36
スロットを有する同期モータに適用した場合を説明した
が、本発明はこれに限定されることなく、例えば冒頭に
説明したM極3Mスロットの同期モータに適用すること
もできる。この場合は、ステータに形成される3M個の
突歯の歯先面の中心位置、すなわち1/2スロットピッ
チ角度だけずれた位置に切り欠きを形成すればよい。あ
るいは、1つの歯先面につき1/4スロットピッチ角度
ごとに3つの切り欠きを形成することもでき、この場合
はコギングトルクの低減効果がさらに増大する。
In the above embodiment, the present invention has 8 poles and 36 poles.
The case where the present invention is applied to a synchronous motor having a slot has been described, but the present invention is not limited to this, and can also be applied to, for example, the M pole 3M slot synchronous motor described at the beginning. In this case, the notches may be formed at the center positions of the tooth crests of the 3M protruding teeth formed on the stator, that is, at the positions displaced by the 1/2 slot pitch angle. Alternatively, three notches can be formed for each 1/4 slot pitch angle for each tooth tip surface, in which case the effect of reducing the cogging torque is further increased.

【0018】[0018]

【発明の効果】本発明は上記のように、ロータの磁極に
対向する実質的同一形状の複数の突歯の歯先面上の同一
位置に、それぞれ半径方向へ延びる所定幅の切り欠きを
形成し、これらの切り欠きがロータの回転時に、ロータ
の磁極から発生する界磁磁束に対しスロットの開口部と
同様に作用して磁束の正弦波形にさらに乱れを生じさ
せ、これによりコギングトルクを局部的な集中特性から
多点分散特性に補整してそのエネルギーを多数に分散さ
せることにより1回当たりのコギングトルクの大きさを
縮減する構成としたから、ステータのスロット数や巻線
の形態に関わらず、極めて容易な手段によりコギングト
ルクの大きさを低減させることができ、同期モータの動
作精度を向上させることができる。
As described above, according to the present invention, a plurality of notches having a predetermined width extending in the radial direction are formed at the same positions on the tooth crest surfaces of a plurality of substantially identical protruding teeth facing the magnetic poles of the rotor. , These notches act on the magnetic field flux generated from the magnetic pole of the rotor in the same manner as the opening of the slot when the rotor rotates, and further disturb the sinusoidal waveform of the magnetic flux, which causes local cogging torque. Since the concentration of the cogging torque per one time is reduced by correcting the concentrated characteristics to the multi-point dispersion characteristics and dispersing the energy into a large number, regardless of the number of slots of the stator or the form of the winding. The magnitude of the cogging torque can be reduced by an extremely easy means, and the operation accuracy of the synchronous motor can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例によるステータを備えた同期モ
ータの断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a synchronous motor including a stator according to an exemplary embodiment of the present invention.

【図2】図1のモータの部分拡大断面図である。FIG. 2 is a partially enlarged cross-sectional view of the motor shown in FIG.

【図3】図1のモータのステータとロータとの間の空隙
における磁束分布を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a magnetic flux distribution in a gap between a stator and a rotor of the motor shown in FIG.

【図4】図1のモータのステータの突歯とロータの磁極
との相対位置関係を示す図である。
4 is a diagram showing the relative positional relationship between the projecting teeth of the stator and the magnetic poles of the rotor of the motor of FIG.

【図5】モータ出力軸の位置偏差を実験データにより示
す図で、(a)従来のモータ、(b)図1の本発明の実
施例によるステータを備えたモータ、に関する図であ
る。
5A and 5B are views showing experimentally the positional deviation of the motor output shaft, and are views relating to (a) a conventional motor and (b) a motor including a stator according to the embodiment of the present invention in FIG. 1.

【図6】従来のステータを備えた同期モータの断面図で
ある。
FIG. 6 is a sectional view of a synchronous motor including a conventional stator.

【図7】図6のモータのステータとロータとの間の空隙
における磁束分布を示す図である。
7 is a diagram showing a magnetic flux distribution in a gap between a stator and a rotor of the motor shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…出力軸 12…永久磁石 14…継鉄 16…ロータ 18…スロット 20…ステータ 22…巻線 24…突歯 26…歯先面 28…切り欠き 30…スロット開口部 32、34…波形凹部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Output shaft 12 ... Permanent magnet 14 ... Yoke 16 ... Rotor 18 ... Slot 20 ... Stator 22 ... Winding 24 ... Cog teeth 26 ... Tooth surface 28 ... Notch 30 ... Slot opening 32, 34 ... Corrugated recess

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ロータの磁極に空隙部を有して対向する
略同一形状の複数の突歯と、これらの突歯間に略同一幅
に形成される巻線設置用の複数のスロットとを備えた同
期電動機のステータにおいて、 前記複数の突歯の各歯先面上の同一位置に、それぞれ電
動機の回転中心に関して半径方向へ延びる所定幅の切り
欠きを設け、前記空隙部における磁束分布の乱れを分散
補整する構成としたことを特徴とする同期電動機のステ
ータ。
1. A rotor magnetic pole is provided with a plurality of protruding teeth of substantially the same shape having a gap and facing each other, and a plurality of slots for winding installation formed between these protruding teeth and having substantially the same width. In the stator of the synchronous motor, cutouts of a predetermined width extending in the radial direction with respect to the center of rotation of the electric motor are provided at the same positions on the tooth crests of the plurality of protruding teeth to disperse and correct the disturbance of the magnetic flux distribution in the air gap. A stator of a synchronous motor having the above-mentioned configuration.
【請求項2】 前記切り欠きを、前記複数の突歯の歯先
面上において、該歯先面の中心位置から前記スロットの
ピッチ角度の1/4だけ同一方向へずれた位置に形成す
る請求項1記載の同期電動機のステータ。
2. The notch is formed on a tooth crest surface of the plurality of protruding teeth at a position displaced from a center position of the tooth crest surface in the same direction by ¼ of a pitch angle of the slot. 1. The stator of the synchronous motor described in 1.
【請求項3】 前記切り欠きを、前記複数の突歯の歯先
面上において、該歯先面の中心位置に形成する請求項1
記載の同期電動機のステータ。
3. The cutout is formed on a tooth top surface of the plurality of protruding teeth at a center position of the tooth top surface.
The stator of the described synchronous motor.
【請求項4】 前記切り欠きの幅が、前記スロットの開
口部の幅より小さい請求項1〜3のいずれか1つに記載
の同期電動機のステータ。
4. The stator for a synchronous motor according to claim 1, wherein the width of the notch is smaller than the width of the opening of the slot.
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