JP2000166135A - Brushless motor - Google Patents

Brushless motor

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JP2000166135A
JP2000166135A JP10341473A JP34147398A JP2000166135A JP 2000166135 A JP2000166135 A JP 2000166135A JP 10341473 A JP10341473 A JP 10341473A JP 34147398 A JP34147398 A JP 34147398A JP 2000166135 A JP2000166135 A JP 2000166135A
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JP
Japan
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tooth
rotor
torque
stator
permanent magnet
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Application number
JP10341473A
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Japanese (ja)
Inventor
Tadashi Okada
忠 岡田
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Nidec Corp
Original Assignee
Nidec Corp
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Publication date
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  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high-efficiency, high-torque brushless motor superior in productivity. SOLUTION: Teeth 13, nine in total, are formed at every 40 deg. of a central angle in a stator core 12 which constitutes a stator 11, and each stator coil of phases U, V, and W is wound concentratedly. At this time, an angle formed by one end side end edge of one tooth 13 and the other end side end edge of a tooth adjoining is set to 180 deg. or more by electrical angle. A groove 14, having a cross section in the shape of an equilateral triangle, is formed in the axial direction in the central part of the internal circumference side end surface of each tooth 13, and one side of this equilateral triangle is set to one-third of the width of the tooth 13. Additionally, an arc-shaped housing part 19, six in total, is formed at each 60 deg. of a central angle in a rotor core 17 which constitutes a rotor 16. At this time, each arc is formed with its protruded side pointing toward the center, and an arc-shaped permanent magnet 20 is inserted into each housing part 19. Moreover, a through-hole 22 having a circular cross section is formed in the axial direction on the side of the recession of each permanent magnet 20, in the peripheral brim part of the rotor core 17.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、集中巻が施され
たステータ、及び複数個の永久磁石が埋設されたロータ
から成る3nスロット、2nポール構造(n=1,2,
3,…)のブラシレスモータに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a 3n slot, 2n pole structure (n = 1, 2, 2) comprising a stator on which concentrated winding is performed and a rotor having a plurality of permanent magnets embedded therein.
3,...).

【0002】[0002]

【従来の技術】永久磁石が埋設されたIPM(Interior
Permanent Magnet)ロータを備えたブラシレスモータ
として、例えば特開平6−339240号公報や特開平
6−339241号公報に記載のような構成のものがあ
り、図5に示すように構成されている。
2. Description of the Related Art IPM (Interior) in which permanent magnets are embedded
Permanent Magnet) As a brushless motor provided with a rotor, there is, for example, a configuration as described in JP-A-6-339240 or JP-A-6-339241, which is configured as shown in FIG.

【0003】即ち、図5に示すように、ステータ1は、
環状を成すステータコア2に形成された12個のスロッ
ト3に、U相のステータ巻線1U、2U、V相のステー
タ巻線1V、2V及びW相のステータ巻線1W、2Wが
挿入配置されて構成されている。ここで、ステータコア
2の内周部には、各スロット3に対応して開口部3aが
形成されている。
[0003] That is, as shown in FIG.
U-phase stator windings 1U, 2U, V-phase stator windings 1V, 2V and W-phase stator windings 1W, 2W are inserted and arranged in twelve slots 3 formed in an annular stator core 2. It is configured. Here, openings 3 a are formed in the inner peripheral portion of the stator core 2 so as to correspond to the slots 3.

【0004】また、ロータ4は、シャフト5にロータコ
ア6が嵌合されて固着され、このロータコア6に形成さ
れた収納部7に断面ほぼ円弧状を成す4個の永久磁石8
が軸方向から挿入されて構成されている。このとき、ス
テータ1の内部にステータコア2の内周と所定の空隙を
有する状態で、ロータ4が回転可能に配設されている。
また、4個の永久磁石8は、N極とS極とが交互に着磁
されている。
Further, the rotor 4 has a rotor core 6 fitted and fixed to the shaft 5, and four permanent magnets 8 having a substantially arc-shaped cross section in a storage portion 7 formed in the rotor core 6.
Are inserted from the axial direction. At this time, the rotor 4 is rotatably disposed inside the stator 1 with the inner periphery of the stator core 2 and a predetermined gap.
Further, the four permanent magnets 8 have N poles and S poles alternately magnetized.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記したIP
Mロータを備えた従来のブラシレスモータは、多スロッ
ト、4ポールという構造が多いため、ステータの巻線は
分布巻されるのが一般的であり、分布巻の場合、巻線の
コイルエンドが大きくなって銅損が増大傾向にあるとい
う問題があった。また、分布巻きではステータの生産性
が悪いため、モータの大量生産には不向きである。
However, the above-mentioned IP
Conventional brushless motors provided with an M rotor often have a structure of multiple slots and four poles, so that the windings of the stator are generally distributedly wound. In the case of the distributed windings, the coil ends of the windings are large. Therefore, there is a problem that the copper loss tends to increase. In addition, since the productivity of the stator is poor in distributed winding, it is not suitable for mass production of motors.

【0006】ところで、IPMロータを備えた従来の多
スロット型のブラシレスモータでは、ロータ4側の永久
磁石8によるマグネットトルクは図6(但し、横軸は機
械角を示す)中の実線に示す曲線Mのように変化し、ロ
ータ4側の互いに隣接する永久磁石8間の隙間における
ステータ1の発生磁束の流れ易さと、その他の部位にお
ける流れ易さとの差であるリラクタンストルクRは、図
6中の1点鎖線に示す曲線のように変化する。
In a conventional multi-slot type brushless motor provided with an IPM rotor, the magnet torque generated by the permanent magnet 8 on the rotor 4 side is represented by a solid line in FIG. 6 (where the horizontal axis indicates the mechanical angle). M, and the reluctance torque R, which is the difference between the ease of flow of the magnetic flux generated by the stator 1 in the gap between the adjacent permanent magnets 8 on the rotor 4 side and the ease of flow in other parts, is shown in FIG. The curve changes as indicated by the one-dot chain line.

【0007】そして、図6に示されるように、リラクタ
ンストルクRがゼロとなる電気角の位置では、ロータ4
の保持トルクが最大となると同時に、マグネットトルク
Mも最大となるため、これら両トルクR、Mの合成トル
クCは、図6中の2点鎖線に示すような曲線となり、合
成トルクCはリラクタンストルクRが最大となる位置で
最大値をとる。
As shown in FIG. 6, at the position of the electrical angle where the reluctance torque R becomes zero, the rotor 4
And the magnet torque M also becomes maximum at the same time as the holding torque becomes maximum. Therefore, the combined torque C of these two torques R and M becomes a curve shown by a two-dot chain line in FIG. 6, and the combined torque C is the reluctance torque. It takes the maximum value at the position where R becomes maximum.

【0008】このとき、合成トルクCが最大、つまりリ
ラクタンストルクRが最大となる位置と、マグネットト
ルクMが最大となる位置との間には電気角で90゜のズ
レがあるため、マグネットトルクMの最大位置における
モータ駆動と合成トルクCの最大位置におけるモータ駆
動とを同じインバータから成る駆動回路により切り換え
る場合に、ステータ1の各巻線への通電切換のタイミン
グ制御が非常に難しくなるという問題がある。
At this time, there is a 90 ° electrical angle deviation between the position where the combined torque C is maximum, ie, the position where the reluctance torque R is maximum, and the position where the magnet torque M is maximum. When the motor drive at the maximum position of the motor 1 and the motor drive at the maximum position of the combined torque C are switched by the drive circuit including the same inverter, there is a problem that it is very difficult to control the timing of switching the current supply to each winding of the stator 1. .

【0009】また、モータの回転数はマグネットトルク
Mの大きさに依存し、マグネットトルクMを大きくする
とモータ回転数は低下するという関係があるため、同じ
回転数における回転時において、より高いトルクを得る
には回転数に依存しないリラクタンストルクを利用する
ことが有効であるが、従来の構造では、マグネットトル
クだけのモータに比較してマグネットトルクの小さい通
電ポイント、つまり回転数が高いポイントでもリラクタ
ンストルクにより高いトルクは得られるものの、マグネ
ットトルクの最大とリラクタンストルクの最大をうまく
利用してより高いトルクを得ることは不可能であった。
Further, since the rotation speed of the motor depends on the magnitude of the magnet torque M, and there is a relationship that the motor rotation speed decreases when the magnet torque M is increased, a higher torque is required at the same rotation speed. It is effective to use reluctance torque that does not depend on the rotational speed in order to obtain it.However, with the conventional structure, the reluctance torque can be obtained even at the energized point where the magnet torque is smaller than that of the motor using only the magnet torque, that is, at the point where the rotational speed is high Although a higher torque can be obtained, it was impossible to obtain a higher torque by making good use of the maximum of the magnet torque and the maximum of the reluctance torque.

【0010】この発明が解決しようとする課題は、高効
率、高トルクで、生産性の優れたブラシレスモータを提
供できるようにすることにある。
It is an object of the present invention to provide a brushless motor having high efficiency, high torque and excellent productivity.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ために、本発明は、コアに巻線が集中巻されて複数の磁
気的ティースが形成されたステータと、複数個の永久磁
石が埋設されたロータとを備えた3nスロット、2nポ
ール構造(n=1,2,3,…)のブラシレスモータに
おいて、前記ティースの一方側端縁とこのティースに隣
接するティースの他方側端縁との間の電気角が180゜
以上に設定され、前記各ティースの端面に相当する前記
コア端面に軸方向の溝がそれぞれ形成されていることを
特徴としている。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a stator in which a plurality of magnetic teeth are formed by concentrating windings around a core, and a plurality of permanent magnets embedded therein. In a brushless motor having a 3n slot and a 2n pole structure (n = 1, 2, 3,...) Provided with a set rotor, one edge of the tooth and the other edge of the tooth adjacent to the tooth are formed. An electrical angle between the teeth is set to 180 ° or more, and an axial groove is formed on each of the core end surfaces corresponding to the end surfaces of the teeth.

【0012】このような構成によれば、ティースの一方
側端縁とこのティースに隣接するティースの他方側端縁
との間の電気角を180゜以上にすることで、ロータ側
の互いに隣接する永久磁石間の隙間とその隣りの隙間と
の成す電気角よりも大きくなり、この隙間におけるステ
ータの発生磁束の流れ易さがその他の部位における流れ
易さより大きくなる。
According to such a configuration, the electrical angle between the one edge of the tooth and the other edge of the tooth adjacent to the tooth is set to 180 ° or more, so that the rotor is adjacent to the tooth. The electrical angle between the gap between the permanent magnets and the adjacent gap is larger than that of the adjacent magnets, and the magnetic flux generated by the stator in this gap is easier to flow than in other parts.

【0013】そのため、リラクタンスが大きくなってリ
ラクタンストルクが増大し、ロータ側の永久磁石による
マグネットトルクとリラクタンストルクとの合成トルク
の最大値も大きくなる。
[0013] Therefore, the reluctance increases, the reluctance torque increases, and the maximum value of the combined torque of the magnet torque and the reluctance torque by the permanent magnet on the rotor side also increases.

【0014】また、ティースの一方側端縁とこのティー
スに隣接するティースの他方側端縁との間の電気角を1
80゜以上にすることで、このような設定にしない場合
に比べて、リラクタンストルクの合成トルクが最大にな
る位相とマグネットトルクが最大になる位相との差は小
さくなり、リラクタンストルクを利用してこれとマグネ
ットトルクとを合成した大きな合成トルクによるモータ
駆動が可能になる。
The electrical angle between one edge of the tooth and the other edge of the tooth adjacent to the tooth is 1
By making the angle 80 ° or more, the difference between the phase in which the combined torque of the reluctance torque is maximized and the phase in which the magnet torque is maximized is smaller than in a case where such setting is not made, and the reluctance torque is used. The motor can be driven by a large combined torque obtained by combining this with the magnet torque.

【0015】従って、この合成トルクによりモータを回
転駆動することによって、従来構造に比べ、同じ回転数
であっても高い効率で高いトルクを得ることが可能にな
る。また、ステータ巻線を集中巻しているため、従来の
多スロット構造における分布巻のステータに比べて生産
性の向上を図ることができる。
Therefore, by rotating the motor with this combined torque, it is possible to obtain high torque with high efficiency even at the same rotational speed as compared with the conventional structure. Further, since the stator windings are concentratedly wound, productivity can be improved as compared with a distributed winding stator in a conventional multi-slot structure.

【0016】尚、このときロータに埋設すべき永久磁石
は、平板状、円弧状のいずれであっても構わない。
At this time, the permanent magnet to be embedded in the rotor may be either a flat plate or an arc.

【0017】また、本発明は、前記各溝の断面が、三角
形であることを特徴としている。こうすると、ティース
を通る磁束がこの溝によって集中され、効率の向上が図
れる。このとき、溝の断面形状である三角形は、一辺の
長さがティース幅tの1/3の正三角形であるのが好ま
しい。
Further, the present invention is characterized in that the cross section of each groove is triangular. In this case, the magnetic flux passing through the teeth is concentrated by the groove, and the efficiency can be improved. At this time, it is preferable that the triangle, which is the cross-sectional shape of the groove, is a regular triangle whose one side length is 1/3 of the tooth width t.

【0018】また、本発明は、前記ロータの周縁部であ
って前記各永久磁石の外側部分に軸方向の透孔が形成さ
れていることを特徴としている。こうすれば、永久磁石
の発生磁束は透孔を通りにくくなるため、永久磁石の発
生磁束分布がほぼ台形状を成すようになり、これによっ
て永久磁石のN極、S極の切れ目の勾配を大きくするこ
とができ、マグネットトルクの増大を図ることが可能に
なる。
Further, the present invention is characterized in that an axial through hole is formed in an outer peripheral portion of each of the permanent magnets at a peripheral portion of the rotor. This makes it difficult for the generated magnetic flux of the permanent magnet to pass through the through-hole, so that the generated magnetic flux distribution of the permanent magnet becomes substantially trapezoidal. And the magnet torque can be increased.

【0019】更に、本発明は、前記各永久磁石が、それ
ぞれ断面ほぼ円弧状を有し、これらほぼ円弧状の前記各
永久磁石の凸側が、前記ロータの中心側に向けて埋設さ
れていることを特徴としている。
Further, according to the present invention, each of the permanent magnets has a substantially arc-shaped cross section, and the convex side of each of the substantially arc-shaped permanent magnets is embedded toward the center of the rotor. It is characterized by.

【0020】こうすることで、ロータに埋設用の収納ス
ペースを加工形成する際に、凸側をロータの外周側に向
けて埋設する場合に比べ、非常に加工し易くなる。ま
た、各永久磁石を断面ほぼ円弧状にし、その凸側をロー
タの中心側に向けて埋設することで、平板状の永久磁石
を埋設する場合に比べてロータ内部に配置可能な面積が
大きくなり、永久磁石の発生磁束を多く確保できる。
This makes it very easy to process the embedding storage space in the rotor in comparison with the case where the convex side is embedded toward the outer periphery of the rotor. In addition, by making each permanent magnet substantially arc-shaped in cross section and embedding its convex side toward the center of the rotor, the area that can be arranged inside the rotor becomes larger than in the case of embedding a flat permanent magnet. Thus, a large amount of magnetic flux generated by the permanent magnet can be secured.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】この発明を9スロット、6ポール
のブラシレスモータに適用した場合の一実施形態につい
て図1ないし図4を参照して説明する。但し、図1は平
面図、図2は一部の拡大平面図、図3及び図4は動作説
明図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment in which the present invention is applied to a 9-slot, 6-pole brushless motor will be described with reference to FIGS. 1 is a plan view, FIG. 2 is a partially enlarged plan view, and FIGS. 3 and 4 are operation explanatory diagrams.

【0022】図1において、11はステータであり、ス
テータコア12に9個のティース13が中心角40゜毎
に形成され、このステータコア12に図示しないU、
V、Wの各相のステータ巻線が集中巻されて構成されて
いる。ここで、各ティース13は、その幅tが一定であ
って、あるティース13の一端側端縁である図2中のA
端と、これに隣接するティース13の他端側端縁である
図2中のB端との成す角度θが電気角で180゜以上に
なるように設定されている。
In FIG. 1, reference numeral 11 denotes a stator. Nine teeth 13 are formed on a stator core 12 at every central angle of 40 °.
The stator winding of each phase of V and W is concentratedly wound. Here, each of the teeth 13 has a constant width t, and is an edge in FIG.
The angle θ between the end and the end B in FIG. 2 which is the other end of the tooth 13 adjacent to the end is set to be 180 ° or more in electrical angle.

【0023】更に図1において、14は溝であり、各テ
ィース13の内周側端面に相当するステータコア12の
端面中央部に軸方向に形成され、断面が正三角形を成し
ている。このとき、正三角形の一辺はティース13の幅
tの1/3に設定されている。このように、一辺の長さ
がティース13の幅tの1/3の断面正三角形を有する
溝14を各ティース13に形成すると、各ティース13
を通る磁束がこの溝14に集中されることになる。
In FIG. 1, reference numeral 14 denotes a groove, which is formed in the axial direction at the center of the end face of the stator core 12 corresponding to the inner peripheral end face of each tooth 13 and has a regular triangular cross section. At this time, one side of the regular triangle is set to 1 / of the width t of the teeth 13. As described above, when the grooves 14 each having a regular triangular cross section whose length of one side is 1 / of the width t of the teeth 13 are formed in each of the teeth 13,
Is concentrated in this groove 14.

【0024】また図1において、16はロータであり、
ロータコア17の中央には図示しないシャフトの挿通孔
18が形成され、ロータコア17の周縁部には中心角6
0゜毎に円弧状の6個の収納部19がその凸側を中心に
向けてロータコア17を貫くように形成され、各収納部
19に円弧状の永久磁石20が軸方向から挿入されて構
成されている。ここで、ステータ11の内部にステータ
コア12の内周と所定の空隙を有する状態で、ロータ1
6が回転可能に配設されている。また、6個の永久磁石
20は、N極とS極とが交互になるように着磁されてい
る。
In FIG. 1, reference numeral 16 denotes a rotor,
A shaft insertion hole 18 (not shown) is formed at the center of the rotor core 17.
Six arc-shaped storage portions 19 are formed at every 0 ° so as to penetrate the rotor core 17 with its convex side toward the center, and an arc-shaped permanent magnet 20 is inserted into each storage portion 19 from the axial direction. Have been. Here, with the stator 11 having an inner circumference of the stator core 12 and a predetermined gap, the rotor 1
6 is rotatably arranged. In addition, the six permanent magnets 20 are magnetized such that N poles and S poles alternate.

【0025】更に、図1に示すように、ロータコア17
の周縁部であって各収納部19の凹側に、中心角60゜
毎に軸方向の断面円形の透孔22が透設されている。こ
れらの透孔22は、各永久磁石20の中心線上に位置
し、各永久磁石20の発生磁束は各透孔22を通りにく
くなるため、図3に示すように永久磁石20の発生磁束
分布が円弧状(図3中の2点鎖線)ではなくほぼ台形状
(図3中の実線)になり、これによって各永久磁石20
のN極、S極の切れ目の勾配が大きくなってマグネット
トルクが増大する。尚、図3中のA、Bはそれぞれ図2
中のA端、B端に相当する。
Further, as shown in FIG.
On the concave side of each of the storage portions 19, a through hole 22 having a circular cross-section in the axial direction is provided at every central angle of 60 °. These through holes 22 are located on the center line of each of the permanent magnets 20, and the magnetic flux generated by each of the permanent magnets 20 is difficult to pass through each of the through holes 22. Therefore, as shown in FIG. Instead of an arc shape (two-dot chain line in FIG. 3), the shape becomes substantially trapezoidal (solid line in FIG. 3).
The gradient of the cut between the N pole and the S pole becomes large, and the magnet torque increases. In addition, A and B in FIG.
It corresponds to the A end and B end in the middle.

【0026】そして、上記したように、ティース13の
A端(図2参照)とこれに隣接するティース13のB端
(図2参照)との間の成す角が電気角で180゜以上に
なるようにしたことにより、図4に示すように、リラク
タンストルクRが最大になる位相(つまり合成トルクC
が最大になる位相でもある)とマグネットトルクMが最
大になる位相との差は、機械角で10゜、電気角で30
゜となって、図6に示す従来の90゜よりも大幅に小さ
くなる。
As described above, the angle between the end A of the tooth 13 (see FIG. 2) and the end B of the tooth 13 adjacent to the end 13 (see FIG. 2) becomes 180 ° or more in electrical angle. As a result, as shown in FIG. 4, the phase at which the reluctance torque R is maximized (that is, the combined torque C
Is the maximum phase) and the phase at which the magnet torque M is maximum is 10 ° in mechanical angle and 30 ° in electrical angle.
゜, which is much smaller than the conventional 90 ° shown in FIG.

【0027】また、ティース13のA端とこれに隣接す
るティース13のB端との間の成す角を電気角で180
゜以上であって、互いに隣接する永久磁石20間の隙間
とその隣りの隙間との成す電気角(<180゜)よりも
大きく設定されているため、隣接する永久磁石20間の
隙間におけるステータ11の発生磁束の流れ易さがその
他の部位における流れ易さより大きくなる。
The angle between the end A of the tooth 13 and the end B of the tooth 13 adjacent thereto is 180 electrical degrees.
゜, and is set to be larger than the electrical angle (<180 °) between the gap between the adjacent permanent magnets 20 and the adjacent gap, so that the stator 11 in the gap between the adjacent permanent magnets 20 Of the generated magnetic flux is larger than the ease of the flow in other parts.

【0028】しかも、ティース13を通る磁束は、溝1
4によって隣接する永久磁石20間の隙間に集中される
ことになり、隣接する永久磁石20間の隙間では、ステ
ータ11の発生磁束が特に流れ易くなり、ステータ11
の発生磁束のその他の部位における流れ易さとの差がい
っそう拡大する。
Moreover, the magnetic flux passing through the teeth 13 is
4, the magnetic flux generated by the stator 11 becomes particularly easy to flow in the gap between the adjacent permanent magnets 20.
The difference between the generated magnetic flux and the ease with which it flows in other parts is further increased.

【0029】その結果、リラクタンスが大きくなって図
4中の1点鎖線に示すリラクタンストルクRが増大し、
図4中の実線に示すロータ16側の永久磁石20による
マグネットトルクMとリラクタンストルクRとを合成し
て得られる図4中の2点鎖線に示す合成トルクCの最大
値も大きくなる。
As a result, the reluctance increases, and the reluctance torque R indicated by the dashed line in FIG.
The maximum value of the combined torque C shown by the two-dot chain line in FIG. 4 obtained by combining the magnet torque M and the reluctance torque R by the permanent magnet 20 on the rotor 16 side shown by the solid line in FIG.

【0030】このように、上記した実施形態によれば、
リラクタンストルクRが最大になる位相とマグネットト
ルクMが最大になる位相との差を電気角で30゜と小さ
くできるため、回転数依存性のないリラクタンストルク
Rを利用することが可能になり、これにより永久磁石2
0によるマグネットトルクMとリラクタンストルクRと
の合成トルクCを利用したモータ駆動が可能になる。
Thus, according to the above-described embodiment,
Since the difference between the phase at which the reluctance torque R is maximized and the phase at which the magnet torque M is maximized can be reduced to an electrical angle of 30 °, it is possible to use the reluctance torque R independent of the rotation speed. Permanent magnet 2
Motor drive using the combined torque C of the magnet torque M and the reluctance torque R due to 0 can be performed.

【0031】このとき、各ティース13の断面正三角形
の溝14により、各ティース13を通る磁束をこの溝1
4に集中することが可能になって、上記したようにリラ
クタンストルクRを増大することができる。
At this time, the magnetic flux passing through each tooth 13 is transferred to the groove 1 by the groove 14 having an equilateral triangular section.
4 and the reluctance torque R can be increased as described above.

【0032】更に、ロータコア17に各透孔22を形成
することにより、永久磁石20の発生磁束分布をほぼ台
形状にして各永久磁石20のN極、S極の切れ目の勾配
を大きくすることが可能になり、マグネットトルクMを
増大することができる。
Further, by forming the through holes 22 in the rotor core 17, the distribution of the magnetic flux generated by the permanent magnets 20 is made substantially trapezoidal, and the gradient of the cuts of the N pole and S pole of each permanent magnet 20 can be increased. And the magnet torque M can be increased.

【0033】従って、より大きなリラクタンストルクR
とマグネットトルクMとの合成による合成トルクCは従
来に比べていっそう大きくなるため、同じモータ回転数
であっても従来構造よりも(図5参照)高いトルクを高
い効率で得ることが可能になる。
Therefore, a larger reluctance torque R
And the magnet torque M, the combined torque C is much larger than in the prior art, so that even with the same motor rotation speed, a higher torque than the conventional structure (see FIG. 5) can be obtained with high efficiency. .

【0034】また、ステータ巻線を集中巻しているた
め、従来の多スロット構造における分布巻のステータに
比べて生産性の向上を図ることができ、ブラシレスモー
タ自体の大量生産が可能になる。
Further, since the stator windings are concentratedly wound, the productivity can be improved as compared with the conventional distributed winding stator in the multi-slot structure, and the brushless motor itself can be mass-produced.

【0035】更に、上記したように、リラクタンストル
クRが最大になる位相(合成トルクCが最大になる位
相)とマグネットトルクMが最大になる位相との差を従
来に比べて小さくすることができるため、マグネットト
ルクMの最大位置におけるモータ駆動と合成トルクCの
最大位置におけるモータ駆動とを同じインバータから成
る駆動回路により切り換えるような場合であっても、殆
ど同じタイミングでステータ11の各巻線への通電切換
を行うことが可能になり、この場合の駆動回路の制御を
容易に行うことができる。
Further, as described above, the difference between the phase at which the reluctance torque R is maximized (the phase at which the combined torque C is maximized) and the phase at which the magnet torque M is maximized can be made smaller than before. Therefore, even when the motor drive at the maximum position of the magnet torque M and the motor drive at the maximum position of the combined torque C are switched by a drive circuit including the same inverter, the winding to the windings of the stator 11 is performed at almost the same timing. The energization switching can be performed, and the control of the drive circuit in this case can be easily performed.

【0036】また、ロータ16に埋設用の収納部19を
加工形成する際に、凸側をロータ16の外周側に向けて
埋設する場合に比べ、非常に加工し易くなる。更に、各
永久磁石20を断面ほぼ円弧状にし、その凸側をロータ
16の中心側に向けて埋設したため、平板状の永久磁石
を埋設する場合に比べてロータ16の内部に配置可能な
面積が大きくなって永久磁石の発生磁束を多く確保する
ことができ、マグネットトルクMの増大を図ることが可
能になる。
Further, when the embedding storage portion 19 is formed on the rotor 16 by processing, it is much easier to process than when embedding the convex side toward the outer peripheral side of the rotor 16. Furthermore, since each permanent magnet 20 has a substantially arc-shaped cross section and is buried with its convex side toward the center of the rotor 16, the area that can be arranged inside the rotor 16 is smaller than when a flat permanent magnet is buried. As a result, the magnetic flux generated by the permanent magnet can be increased, and the magnet torque M can be increased.

【0037】なお、上記した実施形態では、9スロッ
ト、6ポール構造のブラシレスモータに適用した場合に
ついて説明したが、要するに3nスロット、2nポール
(n=1,2,3,…)構造のブラシレスモータに対し
て本発明を適用することが可能で、上記した実施形態と
同等の効果を得ることができる。また、3nスロット、
2nポール構造に限らず、9スロット、8ポール構造や
10スロット、8ポール構造のブラシレスモータにも本
発明の適用が期待できる。
In the above-described embodiment, a case has been described in which the present invention is applied to a brushless motor having a 9-slot, 6-pole structure. In short, a brushless motor having a 3n-slot, 2n-pole (n = 1, 2, 3,...) Structure is used. The present invention can be applied to the present invention, and the same effect as the above-described embodiment can be obtained. Also, 3n slots,
The present invention can be expected to be applied not only to the 2n-pole structure but also to a brushless motor having a 9-slot, 8-pole structure or a 10-slot, 8-pole structure.

【0038】また、上記した実施形態では、各ティース
13に形成する溝14を、一辺の長さがティース13の
幅tの1/3の断面正三角形にした場合について説明し
たが、特にこのような断面正三角形に限定されるのもで
はなく、溝の断面形状は、一辺の長さがこれとは異なる
正三角形やその他の三角形、或いは三角形以外であって
もよく、要するにティース13を通る磁束を溝に集中可
能な形状であればよい。
In the above-described embodiment, the case where the groove 14 formed in each tooth 13 is an equilateral triangle having a length of one side of 1/3 of the width t of the tooth 13 has been described. The cross-sectional shape of the groove is not limited to an equilateral triangle, and the cross-sectional shape of the groove may be an equilateral triangle or another triangle having a different side length, or may be other than a triangle. In short, the magnetic flux passing through the teeth 13 Any shape can be used as long as it can be concentrated in the groove.

【0039】更に、上記した実施形態では、永久磁石2
0を円弧状とした場合について説明したが、平板状の永
久磁石をロータコア17に埋設する場合であっても、本
発明を同様に実施して上記した実施形態と同等の効果を
得ることができる。
Further, in the above embodiment, the permanent magnet 2
Although the case where 0 is a circular arc has been described, even when a flat permanent magnet is embedded in the rotor core 17, the same effect can be obtained by implementing the present invention similarly. .

【0040】また、上記した実施形態では、透孔22を
断面円形とした場合について説明したが、このときの透
孔22の径については特に限定はない。一方、透孔の形
状についても、上記したような断面円形のものに限るも
のでないのは勿論である。
Further, in the above-described embodiment, the case where the through-hole 22 has a circular cross section has been described, but the diameter of the through-hole 22 at this time is not particularly limited. On the other hand, the shape of the through hole is not limited to the above-described circular cross section.

【0041】更に、上記した実施形態では、ステータコ
ア12に物理的なティース13を形成した場合について
説明したが、特にこのような物理的なティース13であ
る必要はなく、磁気的なティースが形成されていればよ
い。
Further, in the above-described embodiment, the case where the physical teeth 13 are formed on the stator core 12 has been described. However, it is not particularly necessary that the physical teeth 13 are formed, and the magnetic teeth are formed. It should just be.

【0042】また、この発明は上記した実施形態に限定
されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおい
て上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能であ
る。
The present invention is not limited to the above embodiment, and various changes other than those described above can be made without departing from the gist of the present invention.

【0043】[0043]

【発明の効果】以上のように、請求項1に記載の発明に
よれば、リラクタンストルクを利用して、これとマグネ
ットトルクとの大きな合成トルクによりモータを駆動す
ることができるため、従来構造に比べ、同じ回転数であ
っても高い効率で高いトルクを得ることが可能になる。
As described above, according to the first aspect of the present invention, the motor can be driven by using the reluctance torque and a large combined torque of the reluctance torque and the magnet torque. In comparison, it is possible to obtain high torque with high efficiency even at the same rotation speed.

【0044】また、ステータ巻線を集中巻しているた
め、従来の多スロット構造における分布巻のステータに
比べて生産性の向上を図ることができ、ブラシレスモー
タ自体の大量生産が可能になる。
In addition, since the stator windings are concentratedly wound, productivity can be improved as compared with a distributed winding stator in a conventional multi-slot structure, and mass production of the brushless motor itself becomes possible.

【0045】また、請求項2に記載の発明によれば、テ
ィースを通る磁束を溝に集中することができるため、リ
ラクタンストルクを増大することができ、効率の向上を
図ることが可能になる。
According to the second aspect of the present invention, since the magnetic flux passing through the teeth can be concentrated in the grooves, the reluctance torque can be increased, and the efficiency can be improved.

【0046】また、請求項3に記載の発明によれば、各
永久磁石の外側部分に軸方向の透孔を形成することによ
り、永久磁石の発生磁束は透孔を通りにくくなるため、
永久磁石の発生磁束分布がほぼ台形状を成すようにな
り、これにより永久磁石のN極、S極の切れ目の勾配を
大きくしてマグネットトルクの増大を図ることが可能に
なる。
According to the third aspect of the present invention, since the through holes in the axial direction are formed in the outer portion of each permanent magnet, the magnetic flux generated by the permanent magnets hardly passes through the through holes.
The distribution of the generated magnetic flux of the permanent magnet becomes substantially trapezoidal, thereby making it possible to increase the gradient of the cuts between the N pole and the S pole of the permanent magnet to increase the magnet torque.

【0047】また、請求項4に記載の発明によれば、ロ
ータに埋設用の収納スペースを加工形成する際に、凸側
をロータの外周側に向けて埋設する場合に比べ、非常に
加工し易くなる。また、各永久磁石を断面ほぼ円弧状に
し、その凸側をロータの中心側に向けて埋設すること
で、平板状の永久磁石を埋設する場合に比べてロータ内
部に配置可能な面積が大きくなり、永久磁石の発生磁束
を多く確保することが可能になる。
According to the fourth aspect of the present invention, when the storage space for embedding is formed in the rotor by machining, it is much more processed than when embedding the convex side toward the outer peripheral side of the rotor. It will be easier. In addition, by making each permanent magnet substantially arc-shaped in cross section and embedding its convex side toward the center of the rotor, the area that can be arranged inside the rotor becomes larger than in the case of embedding a flat permanent magnet. Thus, it is possible to secure a large amount of magnetic flux generated by the permanent magnet.

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

【図1】この発明の一実施形態の平面図である。FIG. 1 is a plan view of an embodiment of the present invention.

【図2】一実施形態の一部の拡大平面図である。FIG. 2 is an enlarged plan view of a part of one embodiment.

【図3】一実施形態の動作説明図である。FIG. 3 is an operation explanatory diagram of one embodiment.

【図4】一実施形態の動作説明図である。FIG. 4 is a diagram illustrating an operation of the embodiment.

【図5】従来例の一部切断平面図である。FIG. 5 is a partially cut plan view of a conventional example.

【図6】従来例の動作説明図である。FIG. 6 is an operation explanatory diagram of a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 ステータ 12 ステータコア 13 ティース 14 溝 16 ロータ 20 永久磁石 22 透孔 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Stator 12 Stator core 13 Teeth 14 Groove 16 Rotor 20 Permanent magnet 22 Through hole

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 コアに巻線が集中巻されて複数の磁気的
ティースが形成されたステータと、複数個の永久磁石が
埋設されたロータとを備えた3nスロット、2nポール
構造(n=1,2,3,…)のブラシレスモータにおい
て、 前記ティースの一方側端縁とこのティースに隣接するテ
ィースの他方側端縁との間の電気角が180゜以上に設
定され、前記各ティースの端面に相当する前記コア端面
に軸方向の溝がそれぞれ形成されていることを特徴とす
るブラシレスモータ。
1. A 3n slot, 2n pole structure (n = 1) including a stator having a plurality of magnetic teeth formed by concentrating windings around a core and a rotor having a plurality of permanent magnets embedded therein. , 2, 3,...), The electrical angle between one edge of the tooth and the other edge of the tooth adjacent to the tooth is set to 180 ° or more, and the end face of each tooth An axial groove is formed in each of the core end surfaces corresponding to the above (1).
【請求項2】 前記各溝の断面が、三角形であることを
特徴とする請求項1に記載のブラシレスモータ。
2. The brushless motor according to claim 1, wherein each of the grooves has a triangular cross section.
【請求項3】 前記ロータの周縁部であって前記各永久
磁石の外側部分に軸方向の透孔が形成されていることを
特徴とする請求項1または2に記載のブラシレスモー
タ。
3. The brushless motor according to claim 1, wherein an axial through hole is formed in a peripheral portion of the rotor and outside of each of the permanent magnets.
【請求項4】 前記各永久磁石が、それぞれ断面ほぼ円
弧状を有し、これらほぼ円弧状の前記各永久磁石の凸側
が、前記ロータの中心側に向けて埋設されていることを
特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載のブラシ
レスモータ。
4. Each of the permanent magnets has a substantially arc-shaped cross section, and the convex side of each of the substantially arc-shaped permanent magnets is embedded toward the center of the rotor. The brushless motor according to claim 1.
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