JP2000333391A - 永久磁石式回転電機 - Google Patents
永久磁石式回転電機Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】モータの効率を向上させ、かつコギングトルク
の低減を図ることができる永久磁石式回転電機を提供す
る。 【解決手段】各永久磁石９の磁極間の最も狭い幅部の両
端と回転中心Ｓとで形成される角度をθ、固定子鉄心２
のスロット開口部の回転子６に対向している側の両端と
回転中心Ｓとで形成される角度をθ１、固定子鉄心２の
ティース部２ａにおいてギャップ５を介して回転子６に
対向している部分の両端と回転中心Ｓとで形成される角
度をθ２としたとき、θ１≦θ≦θ２とすることによ
り、トルクの向上によるモータ効率の向上及びコギング
トルクの低減を図ることができる。
の低減を図ることができる永久磁石式回転電機を提供す
る。 【解決手段】各永久磁石９の磁極間の最も狭い幅部の両
端と回転中心Ｓとで形成される角度をθ、固定子鉄心２
のスロット開口部の回転子６に対向している側の両端と
回転中心Ｓとで形成される角度をθ１、固定子鉄心２の
ティース部２ａにおいてギャップ５を介して回転子６に
対向している部分の両端と回転中心Ｓとで形成される角
度をθ２としたとき、θ１≦θ≦θ２とすることによ
り、トルクの向上によるモータ効率の向上及びコギング
トルクの低減を図ることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、回転子鉄心に複数
の永久磁石が埋め込まれている永久磁石式回転電機に関
するものである。
の永久磁石が埋め込まれている永久磁石式回転電機に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、一般に採用されているこの種の永
久磁石式回転電機は、回転子鉄心に埋め込まれている複
数の永久磁石の各磁極間の幅が狭くなっている。これ
は、永久磁石の外周側が円弧状の永久磁石においては、
できるだけ各永久磁石を大きくして主磁束によるトルク
を大きくするためである。
久磁石式回転電機は、回転子鉄心に埋め込まれている複
数の永久磁石の各磁極間の幅が狭くなっている。これ
は、永久磁石の外周側が円弧状の永久磁石においては、
できるだけ各永久磁石を大きくして主磁束によるトルク
を大きくするためである。
【０００３】外周側が円弧状に形成された複数の永久磁
石が回転子鉄心に埋め込まれている永久磁石式回転電機
については、特開平９−２４７８８０号公報に開示され
ているように、周方向に隣接する各永久磁石間に介在す
る回転子鉄心の厚み寸法を、回転子鉄心外周面と永久磁
石外周面との間に介在する回転子鉄心の厚み寸法より大
きくしたものがある。これにより、永久磁石による主磁
束トルクとリラクタンストルクとの和を大きくし、モー
タ効率を向上させている。
石が回転子鉄心に埋め込まれている永久磁石式回転電機
については、特開平９−２４７８８０号公報に開示され
ているように、周方向に隣接する各永久磁石間に介在す
る回転子鉄心の厚み寸法を、回転子鉄心外周面と永久磁
石外周面との間に介在する回転子鉄心の厚み寸法より大
きくしたものがある。これにより、永久磁石による主磁
束トルクとリラクタンストルクとの和を大きくし、モー
タ効率を向上させている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、永久磁石によ
る主磁束トルクやリラクタンストルクは、固定子鉄心形
状に関係し、その形状によっては、リラクタンストルク
の効果が小さく、また、騒音の原因となるコギングトル
ク（無負荷時に回転子を回転させたときに生じるトルク
の脈動）が大きくなる問題点があることを実験等により
見出した。
る主磁束トルクやリラクタンストルクは、固定子鉄心形
状に関係し、その形状によっては、リラクタンストルク
の効果が小さく、また、騒音の原因となるコギングトル
ク（無負荷時に回転子を回転させたときに生じるトルク
の脈動）が大きくなる問題点があることを実験等により
見出した。
【０００５】本発明の目的は、以上の点に鑑みなされた
ものであり、モータの効率を向上させ、かつコギングト
ルクの低減を図ることができる永久磁石式回転電機を提
供することにある。
ものであり、モータの効率を向上させ、かつコギングト
ルクの低減を図ることができる永久磁石式回転電機を提
供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明における永久磁石式回転電機の特徴とすると
ころは、各永久磁石の磁極間の最も狭い幅部の両端と回
転中心とで形成される角度をθ、固定子鉄心のスロット
開口部の回転子に対向している側の両端と回転中心とで
形成される角度をθ１、固定子鉄心のティース部におい
てギャップを介して回転子に対向している部分の両端と
回転中心とで形成される角度をθ２としたとき、θ１≦
θ≦θ２とすることにある。
に、本発明における永久磁石式回転電機の特徴とすると
ころは、各永久磁石の磁極間の最も狭い幅部の両端と回
転中心とで形成される角度をθ、固定子鉄心のスロット
開口部の回転子に対向している側の両端と回転中心とで
形成される角度をθ１、固定子鉄心のティース部におい
てギャップを介して回転子に対向している部分の両端と
回転中心とで形成される角度をθ２としたとき、θ１≦
θ≦θ２とすることにある。
【０００７】具体的には本発明は次に掲げる回転電機を
提供する。
提供する。
【０００８】本発明は、固定子鉄心及び該固定子鉄心に
巻回された固定子巻線を有する固定子と、該固定子鉄心
にギャップを有して対向し、複数の永久磁石が周方向に
配置内蔵された回転子鉄心を有する回転子とを備え、前
記固定子巻線に通電することにより前記回転子を回転駆
動させる永久磁石式回転電機において、 前記各永久磁
石の磁極間の最も狭い幅部の両端と回転中心とで形成さ
れる角度をθ、前記固定子鉄心のスロット開口部の前記
回転子に対向している側の両端と回転中心とで形成され
る角度をθ１、前記固定子鉄心のティース部において前
記ギャップを介して前記回転子に対向している部分の両
端と回転中心とで形成される角度をθ２としたとき、θ
１≦θ≦θ２であることを特徴とする永久磁石式回転電
機を提供する。
巻回された固定子巻線を有する固定子と、該固定子鉄心
にギャップを有して対向し、複数の永久磁石が周方向に
配置内蔵された回転子鉄心を有する回転子とを備え、前
記固定子巻線に通電することにより前記回転子を回転駆
動させる永久磁石式回転電機において、 前記各永久磁
石の磁極間の最も狭い幅部の両端と回転中心とで形成さ
れる角度をθ、前記固定子鉄心のスロット開口部の前記
回転子に対向している側の両端と回転中心とで形成され
る角度をθ１、前記固定子鉄心のティース部において前
記ギャップを介して前記回転子に対向している部分の両
端と回転中心とで形成される角度をθ２としたとき、θ
１≦θ≦θ２であることを特徴とする永久磁石式回転電
機を提供する。
【０００９】また、本発明は、固定子鉄心及び該固定子
鉄心に巻回された固定子巻線を有する固定子と、該固定
子鉄心にギャップを有して対向し、複数の永久磁石が周
方向に配置内蔵された回転子鉄心を有する回転子とを備
え、前記固定子のスロット数と前記回転子の極数の比が
３：１であり、前記固定子巻線に通電することにより前
記回転子を回転駆動させる回転電機において、前記各永
久磁石の磁極間の最も狭い幅部の両端と回転中心とで形
成される角度をθ、前記固定子鉄心のスロット開口部の
前記回転子に対向している側の両端と回転中心とで形成
される角度をθ１、前記固定子鉄心のティース部におい
て前記ギャップを介して前記回転子に対向している部分
の両端と回転中心とで形成される角度をθ２としたと
き、θ１≦θ≦θ２であることを特徴とする永久磁石式
回転電機を提供する。
鉄心に巻回された固定子巻線を有する固定子と、該固定
子鉄心にギャップを有して対向し、複数の永久磁石が周
方向に配置内蔵された回転子鉄心を有する回転子とを備
え、前記固定子のスロット数と前記回転子の極数の比が
３：１であり、前記固定子巻線に通電することにより前
記回転子を回転駆動させる回転電機において、前記各永
久磁石の磁極間の最も狭い幅部の両端と回転中心とで形
成される角度をθ、前記固定子鉄心のスロット開口部の
前記回転子に対向している側の両端と回転中心とで形成
される角度をθ１、前記固定子鉄心のティース部におい
て前記ギャップを介して前記回転子に対向している部分
の両端と回転中心とで形成される角度をθ２としたと
き、θ１≦θ≦θ２であることを特徴とする永久磁石式
回転電機を提供する。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態例に係
る永久磁石式回転電機を、図を用いて説明する。
る永久磁石式回転電機を、図を用いて説明する。
【００１１】図１は、本発明の第一の実施の形態例に係
る永久磁石式回転電機の回転軸方向の断面を示し、図２
は、図１のＡ−Ａ’断面を示す。本実施の形態例におい
ては、スロット数が１２、極数が４、モータ出力が１kW
の永久磁石式回転電機を示している。
る永久磁石式回転電機の回転軸方向の断面を示し、図２
は、図１のＡ−Ａ’断面を示す。本実施の形態例におい
ては、スロット数が１２、極数が４、モータ出力が１kW
の永久磁石式回転電機を示している。
【００１２】永久磁石式回転電機のスロット数は、三相
交流によって駆動する場合３の倍数となり、極数は２の
倍数となる。しかし、スロット数が多いと、固定子巻線
３を覆う絶縁材料が増えるため、インバータ出力電流の
高周波成分がアースへ漏れやすくなり、電源側に悪影響
を及ぼす。よって、毎極毎相のスロット数が１、すなわ
ち、スロット数と極数との比が３：１であることが望ま
しい。
交流によって駆動する場合３の倍数となり、極数は２の
倍数となる。しかし、スロット数が多いと、固定子巻線
３を覆う絶縁材料が増えるため、インバータ出力電流の
高周波成分がアースへ漏れやすくなり、電源側に悪影響
を及ぼす。よって、毎極毎相のスロット数が１、すなわ
ち、スロット数と極数との比が３：１であることが望ま
しい。
【００１３】モータ出力が１kW程度の回転電機において
は、普通毎極、毎相のスロット数が１〜２程度である。
よって、極数が４のモータにおいては、スロット数が１
２か２４になる。
は、普通毎極、毎相のスロット数が１〜２程度である。
よって、極数が４のモータにおいては、スロット数が１
２か２４になる。
【００１４】永久磁石式回転電機は、固定子１と該固定
子１の内部に回転自在に配置された回転子６とから構成
されている。固定子１は、フレーム１２の内周側に積層
形成した固定子鉄心２を備え、固定子鉄心２の固定子ス
ロット１５内に固定子巻線３を巻回されて構成されてい
る。
子１の内部に回転自在に配置された回転子６とから構成
されている。固定子１は、フレーム１２の内周側に積層
形成した固定子鉄心２を備え、固定子鉄心２の固定子ス
ロット１５内に固定子巻線３を巻回されて構成されてい
る。
【００１５】回転子６は、主に回転子鉄心８と、永久磁
石９と、回転軸１０とから構成されている。すなわち、
積層形成した回転子鉄心８を、打抜穴７を有するものと
打抜穴７を有さない両端に設ける端板鉄心材８ａ,８ｂ
とで構成し、打抜穴７に永久磁石９を埋め込んだ後、リ
ベット等（図示せず）で回転子鉄心８と端板８ａ、８ｂ
を固着し、その後回転軸１０が挿入され構成されてい
る。
石９と、回転軸１０とから構成されている。すなわち、
積層形成した回転子鉄心８を、打抜穴７を有するものと
打抜穴７を有さない両端に設ける端板鉄心材８ａ,８ｂ
とで構成し、打抜穴７に永久磁石９を埋め込んだ後、リ
ベット等（図示せず）で回転子鉄心８と端板８ａ、８ｂ
を固着し、その後回転軸１０が挿入され構成されてい
る。
【００１６】回転子６は、回転軸１０の両端側に嵌合し
たベアリング１１ａ,１１ｂがエンドブラケット４ａ,４
ｂで支持され、固定子１の内周面と所定のギャップ５を
介して回転するように形成されている。
たベアリング１１ａ,１１ｂがエンドブラケット４ａ,４
ｂで支持され、固定子１の内周面と所定のギャップ５を
介して回転するように形成されている。
【００１７】また、回転子６は、特に、次のように形成
されている。すなわち、各永久磁石９の磁極間の最も狭
い幅部の両端と回転中心Ｓとで形成される角度をθ、固
定子鉄心２のスロット開口部の回転子６に対向している
側の両端と回転中心Ｓとで形成される角度をθ１、固定
子鉄心２のティース部２ａにおいてギャップ５を介して
回転子６に対向している部分の両端と回転中心Ｓとで形
成される角度をθ２（ただし、０＜θ１かつ θ１≦θ
２である半閉スロット ）としたとき、 θ１≦θ≦θ２ を満たすように形成されている。図２においては、
θ１,θ２は、スロット数が１２の回転電機において
は、円一周が３６０°であるから、 θ１＋θ２＝３６０／１２＝３０° を満たす値になる。
されている。すなわち、各永久磁石９の磁極間の最も狭
い幅部の両端と回転中心Ｓとで形成される角度をθ、固
定子鉄心２のスロット開口部の回転子６に対向している
側の両端と回転中心Ｓとで形成される角度をθ１、固定
子鉄心２のティース部２ａにおいてギャップ５を介して
回転子６に対向している部分の両端と回転中心Ｓとで形
成される角度をθ２（ただし、０＜θ１かつ θ１≦θ
２である半閉スロット ）としたとき、 θ１≦θ≦θ２ を満たすように形成されている。図２においては、
θ１,θ２は、スロット数が１２の回転電機において
は、円一周が３６０°であるから、 θ１＋θ２＝３６０／１２＝３０° を満たす値になる。
【００１８】θ１が小さいと、巻線機によるスロット開
口部からの巻線の挿入が困難となる。θ２が小さいと、
永久磁石によって発生する磁束のうち、ティース部２ａ
を通って電機子巻線を鎖交する磁束量が減って誘導起電
力が低下し、ひいてはモータ特性が低下する。生産性及
びモータ特性を考慮すると、θ２／θ１の値は２〜４程
度が適当である。図２では、θ２／θ１の値は３.５の
場合を示している。
口部からの巻線の挿入が困難となる。θ２が小さいと、
永久磁石によって発生する磁束のうち、ティース部２ａ
を通って電機子巻線を鎖交する磁束量が減って誘導起電
力が低下し、ひいてはモータ特性が低下する。生産性及
びモータ特性を考慮すると、θ２／θ１の値は２〜４程
度が適当である。図２では、θ２／θ１の値は３.５の
場合を示している。
【００１９】図３は、図２の永久磁石式回転電機との比
較例である永久磁石式回転電機の断面を示す。図３にお
いて、永久磁石式回転電機の基本構成は図２と同じであ
るが、永久磁石９の磁極間の幅が狭く、永久磁石９の磁
極間の最も狭い幅部の両端と回転中心とで形成される角
度θは１.８°となっている。
較例である永久磁石式回転電機の断面を示す。図３にお
いて、永久磁石式回転電機の基本構成は図２と同じであ
るが、永久磁石９の磁極間の幅が狭く、永久磁石９の磁
極間の最も狭い幅部の両端と回転中心とで形成される角
度θは１.８°となっている。
【００２０】次に、図２のように形成された永久磁石式
回転電機と図３に示す比較例の永久磁石式回転電機とに
ついて、永久磁石式回転電機の定格回転数，定格電流，
電流位相誘導起電力に対して電気角で２０°進みの運転
におけるトルク特性の実験結果について説明する。
回転電機と図３に示す比較例の永久磁石式回転電機とに
ついて、永久磁石式回転電機の定格回転数，定格電流，
電流位相誘導起電力に対して電気角で２０°進みの運転
におけるトルク特性の実験結果について説明する。
【００２１】図４に、図３のθの値を５°から５°ピッ
チで３０°まで設定したとき永久磁石式回転電機のトル
ク特性の実験結果を示す。このときのトルクは、各々の
モータにカップリングを介して負荷装置に直結し、固定
子巻線３に定格電流を流したときの直流トルク（脈動分
を含まない）である。トルクはトルク検出器によって測
定する。永久磁石式回転電機のトルクは、永久磁石９に
よる主磁束トルクと、回転子６の突極性によるリラクタ
ンストルクの和となる。
チで３０°まで設定したとき永久磁石式回転電機のトル
ク特性の実験結果を示す。このときのトルクは、各々の
モータにカップリングを介して負荷装置に直結し、固定
子巻線３に定格電流を流したときの直流トルク（脈動分
を含まない）である。トルクはトルク検出器によって測
定する。永久磁石式回転電機のトルクは、永久磁石９に
よる主磁束トルクと、回転子６の突極性によるリラクタ
ンストルクの和となる。
【００２２】θ≦６.７°において本実施の形態例は、
θを増加させていくとθ＝１.８°の比較例に比べてト
ルクが減少する。これは、永久磁石７の磁極間漏れ磁束
のために磁極間が飽和し、固定子１からの電機子反作用
磁束の流入が少なく、リラクタンストルクの効果が小さ
いためであると考える。
θを増加させていくとθ＝１.８°の比較例に比べてト
ルクが減少する。これは、永久磁石７の磁極間漏れ磁束
のために磁極間が飽和し、固定子１からの電機子反作用
磁束の流入が少なく、リラクタンストルクの効果が小さ
いためであると考える。
【００２３】θを２５°以上増加させると、固定子巻線
３に鎖交する永久磁石７による磁束量は減少し、リラク
タンストルク自体は電流一定で考えればおのずと上限が
存在し、全体としてトルクが減少する。
３に鎖交する永久磁石７による磁束量は減少し、リラク
タンストルク自体は電流一定で考えればおのずと上限が
存在し、全体としてトルクが減少する。
【００２４】しかしながら、６.７°≦θ≦２５°にお
いては、磁極間が大きくなるため磁極間漏れ磁束による
飽和が解消され、リラクタンストルクの効果が大きくな
り、比較例に比べてトルクが大きくなる領域が存在する
ことを実験で確認した。
いては、磁極間が大きくなるため磁極間漏れ磁束による
飽和が解消され、リラクタンストルクの効果が大きくな
り、比較例に比べてトルクが大きくなる領域が存在する
ことを実験で確認した。
【００２５】図５に、本実施の形態例と比較例との無負
荷時のギャップ５の磁束密度分布の測定結果を示す。測
定としては、回転子表面にホール素子を貼り付け、回転
子３を外部からゆっくり回転させて行った。
荷時のギャップ５の磁束密度分布の測定結果を示す。測
定としては、回転子表面にホール素子を貼り付け、回転
子３を外部からゆっくり回転させて行った。
【００２６】本実施の形態例における磁束密度分布は、
比較例に比べて磁極の中央部ではほぼ同じであるが、両
側部において少なくなっている。比較例に比べて全磁束
量は少なくなるが、波形の形状が正弦波に近い分布にな
っていることがわかる。これにより、高調波成分が少な
くなり、コギングトルクが減少する。
比較例に比べて磁極の中央部ではほぼ同じであるが、両
側部において少なくなっている。比較例に比べて全磁束
量は少なくなるが、波形の形状が正弦波に近い分布にな
っていることがわかる。これにより、高調波成分が少な
くなり、コギングトルクが減少する。
【００２７】これを数値的に確かめるために、本実施の
形態例と比較例との磁束密度スペクトルの基本波に対す
る構成比を求めた。これを図６に示す。磁束密度スペク
トルの算出方法は、図５の波形をフーリエ級数展開して
求めた。
形態例と比較例との磁束密度スペクトルの基本波に対す
る構成比を求めた。これを図６に示す。磁束密度スペク
トルの算出方法は、図５の波形をフーリエ級数展開して
求めた。
【００２８】図６より、本実施の形態例の場合には、比
較例に比べてコギングトルクの原因となる３次以上の高
調波が減少していることがわかる。
較例に比べてコギングトルクの原因となる３次以上の高
調波が減少していることがわかる。
【００２９】モータが発生するトルクは、脈動トルクを
発生させ鉄損を増加させる高調波成分がない正弦波が望
ましい。本実施の形態例は、この理想的な磁束密度分布
に近づける手法の１つである。
発生させ鉄損を増加させる高調波成分がない正弦波が望
ましい。本実施の形態例は、この理想的な磁束密度分布
に近づける手法の１つである。
【００３０】図７に、本実施の形態例と比較例とで発生
するコギングトルクの波形の実測結果を示す。コギング
トルクの測定方法は、モータをトルク検出器を介して外
部駆動用のモータに直結し、外部駆動用モータをゆっく
りと回転し、そのときのトルクを測定する。図７より、
従来例に比べて本実施例のコギングトルクの脈動幅（最
大値から最小値を引いた値、以下Ｐ−Ｐ値と称す）が小
さくなっていることがわかる。これにより、本実施の形
態例ではコギングトルクを低減していることがわかる。
するコギングトルクの波形の実測結果を示す。コギング
トルクの測定方法は、モータをトルク検出器を介して外
部駆動用のモータに直結し、外部駆動用モータをゆっく
りと回転し、そのときのトルクを測定する。図７より、
従来例に比べて本実施例のコギングトルクの脈動幅（最
大値から最小値を引いた値、以下Ｐ−Ｐ値と称す）が小
さくなっていることがわかる。これにより、本実施の形
態例ではコギングトルクを低減していることがわかる。
【００３１】図３のθの値をパラメータとしたときのコ
ギングトルクを評価するにあたり、そのモータの出力を
考慮する必要がある。そこで、コギングトルクの低減比
Ｋを以下の式で定義する。
ギングトルクを評価するにあたり、そのモータの出力を
考慮する必要がある。そこで、コギングトルクの低減比
Ｋを以下の式で定義する。
【００３２】 Ｋ＝（Ｔｃθ／Ｔθ）／（Ｔｃｚ／Ｔｚ） ただし、 Ｋ：コギングトルクの低減比（p.u.） Ｔｃθ：磁極間のなす角がθのときのコギングトルク
（Ｐ−Ｐ値）[kg-cm] Ｔθ：磁極間のなす角がθのときの定格時のトルク[kg-
cm] Ｔｃｚ：比較例のコギングトルク（Ｐ−Ｐ値）[kg-cm] Ｔｚ：比較例の定格トルク[kg-cm] Ｔθ， Ｔｚは、図４のトルクの値を用いる。低減比Ｋ
の値が小さいほど、実効的にコギングトルクを低減でき
たことになる。
（Ｐ−Ｐ値）[kg-cm] Ｔθ：磁極間のなす角がθのときの定格時のトルク[kg-
cm] Ｔｃｚ：比較例のコギングトルク（Ｐ−Ｐ値）[kg-cm] Ｔｚ：比較例の定格トルク[kg-cm] Ｔθ， Ｔｚは、図４のトルクの値を用いる。低減比Ｋ
の値が小さいほど、実効的にコギングトルクを低減でき
たことになる。
【００３３】図８に、図３のθの値をパラメータとした
ときのコギングトルクの低減比の実測結果を示す。図８
より、１.８≦θ≦２３.３のときコギングトルクの低減
比が比較例より小さくなる。１５≦θにおいてコギング
トルクの低減比が大きくなるのは、定格時のトルクが減
少するためである。コギングトルクを比較例より低減す
るには、１.８≦θ≦２３.３にするのがよい。
ときのコギングトルクの低減比の実測結果を示す。図８
より、１.８≦θ≦２３.３のときコギングトルクの低減
比が比較例より小さくなる。１５≦θにおいてコギング
トルクの低減比が大きくなるのは、定格時のトルクが減
少するためである。コギングトルクを比較例より低減す
るには、１.８≦θ≦２３.３にするのがよい。
【００３４】図４と図８とにより、トルクが向上しコギ
ングトルクが低減する磁極間角度θの範囲をまとめたの
が図９である。図９より、トルクが向上しコギングトル
クが低減する磁極間角度θは、θ１≦θ≦θ２とするの
が最適である。これらの結果は、前述した実験を通して
確認したものである。
ングトルクが低減する磁極間角度θの範囲をまとめたの
が図９である。図９より、トルクが向上しコギングトル
クが低減する磁極間角度θは、θ１≦θ≦θ２とするの
が最適である。これらの結果は、前述した実験を通して
確認したものである。
【００３５】図１０は、本発明の第二の実施の形態例に
係る永久磁石式回転電機の断面を示す。なお、図１〜図
２と同一部材には同一符号を付したので、各部の詳細説
明は省略する。図１０では４極２４スロットの永久磁石
式回転電機について示している。
係る永久磁石式回転電機の断面を示す。なお、図１〜図
２と同一部材には同一符号を付したので、各部の詳細説
明は省略する。図１０では４極２４スロットの永久磁石
式回転電機について示している。
【００３６】図１０の永久磁石式回転電機においても、
第一の実施の形態例と同様の測定を行った結果、特性の
絶対値は異なるものの、θ１≦θ≦θ２のときトルクが
向上しコギングトルクが低減することを実験を通して確
認した。
第一の実施の形態例と同様の測定を行った結果、特性の
絶対値は異なるものの、θ１≦θ≦θ２のときトルクが
向上しコギングトルクが低減することを実験を通して確
認した。
【００３７】また、本実施の形態例で示した測定例の他
に、図示していないが、２極６スロット、２極１２スロ
ット、８極２４スロット、８極４８スロットの永久磁石
式回転電機についても同様の測定を行った。その結果、
特性の絶対値は異なるものの、磁極間角度θがθ１≦θ
≦θ２のときトルクが向上しコギングトルクが低減でき
ることを確認している。
に、図示していないが、２極６スロット、２極１２スロ
ット、８極２４スロット、８極４８スロットの永久磁石
式回転電機についても同様の測定を行った。その結果、
特性の絶対値は異なるものの、磁極間角度θがθ１≦θ
≦θ２のときトルクが向上しコギングトルクが低減でき
ることを確認している。
【００３８】図１１は、本発明の第三の実施の形態例に
係る永久磁石式回転電機の断面を示す。なお、図１〜図
２と同一部材には同一符号を付したので、各部の詳細説
明は省略する。図１１では、図２に示す外周側は円弧
状、内周側が直線の蒲鉾形永久磁石に代えて、外周側も
内周側も円弧状のＣ形永久磁石を用いた例を示してい
る。図１１の永久磁石式回転電機においても、前述した
第一の実施の形態例と同様に、θ１≦θ≦θ２のとき、
トルクの向上及びコギングトルクの低減を図ることがで
きる。
係る永久磁石式回転電機の断面を示す。なお、図１〜図
２と同一部材には同一符号を付したので、各部の詳細説
明は省略する。図１１では、図２に示す外周側は円弧
状、内周側が直線の蒲鉾形永久磁石に代えて、外周側も
内周側も円弧状のＣ形永久磁石を用いた例を示してい
る。図１１の永久磁石式回転電機においても、前述した
第一の実施の形態例と同様に、θ１≦θ≦θ２のとき、
トルクの向上及びコギングトルクの低減を図ることがで
きる。
【００３９】
【発明の効果】本発明によれば、各永久磁石の磁極間の
最も狭い幅部の両端と回転中心とで形成される角度を
θ、固定子鉄心のスロット開口部の回転子に対向してい
る側の両端と回転中心とで形成される角度をθ１、固定
子鉄心のティース部においてギャップを介して回転子に
対向している部分の両端と回転中心とで形成される角度
をθ２としたとき、θ１≦θ≦θ２とすることにより、
トルクの向上によるモータ効率の向上及びコギングトル
クの低減を図ることができる。
最も狭い幅部の両端と回転中心とで形成される角度を
θ、固定子鉄心のスロット開口部の回転子に対向してい
る側の両端と回転中心とで形成される角度をθ１、固定
子鉄心のティース部においてギャップを介して回転子に
対向している部分の両端と回転中心とで形成される角度
をθ２としたとき、θ１≦θ≦θ２とすることにより、
トルクの向上によるモータ効率の向上及びコギングトル
クの低減を図ることができる。
【図１】本発明の第一の実施の形態例に係る永久磁石式
回転電機の回転軸方向の断面図である。
回転電機の回転軸方向の断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ’断面図である。
【図３】図２の永久磁石式回転電機との比較例である永
久磁石式回転電機の断面図である。
久磁石式回転電機の断面図である。
【図４】永久磁石の磁極間と回転中心とで形成される角
度θとトルク特性との関係を示す図である。
度θとトルク特性との関係を示す図である。
【図５】第一の実施の形態例と比較例との無負荷時のギ
ャップの磁束密度分布の測定結果を示す図である。
ャップの磁束密度分布の測定結果を示す図である。
【図６】第一の実施の形態例と比較例とのギャップの磁
束密度スペクトルの構成比を示す図である。
束密度スペクトルの構成比を示す図である。
【図７】第一の実施の形態例と比較例とで発生するコギ
ングトルクの波形の実測結果を示す図である。
ングトルクの波形の実測結果を示す図である。
【図８】第一の実施の形態例の永久磁石の磁極間と回転
中心とで形成される角度θに対するコギングトルクの低
減比特性を示す図である。
中心とで形成される角度θに対するコギングトルクの低
減比特性を示す図である。
【図９】第一の実施の形態例の永久磁石の磁極間と回転
中心とで形成される角度θの範囲を表す説明図である。
中心とで形成される角度θの範囲を表す説明図である。
【図１０】本発明の第二の実施の形態例に係る永久磁石
式回転電機の断面図である。
式回転電機の断面図である。
【図１１】本発明の第三の実施の形態例に係る永久磁石
式回転電機の断面図である。
式回転電機の断面図である。
１…固定子、２…固定子鉄心、２ａ…ティース部、３…
固定子巻線、４ａ,４ｂ…エンドブラケット、５…ギャ
ップ、６…回転子、７…打抜穴、８…回転子鉄心、８
ａ,８ｂ…端板、９…永久磁石、１０…回転軸、１１ａ,
１１５ｂ…ベアリング、１２…フレーム、１５…固定子
スロット、Ｓ…回転の中心
固定子巻線、４ａ,４ｂ…エンドブラケット、５…ギャ
ップ、６…回転子、７…打抜穴、８…回転子鉄心、８
ａ,８ｂ…端板、９…永久磁石、１０…回転軸、１１ａ,
１１５ｂ…ベアリング、１２…フレーム、１５…固定子
スロット、Ｓ…回転の中心
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菊地 聡 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 高橋 身佳 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 野間 啓二 千葉県習志野市東習志野七丁目１番１号 株式会社日立製作所産業機器事業部内 (72)発明者 佐藤 和雄 千葉県習志野市東習志野七丁目１番１号 株式会社日立製作所産業機器事業部内 (72)発明者 妹尾 正治 千葉県習志野市東習志野七丁目１番１号 株式会社日立製作所産業機器事業部内 Ｆターム(参考） 5H622 AA02 CA02 CA13 CB04 CB05 PP03 PP10 PP19 QB02
Claims (2)
- 【請求項１】固定子鉄心及び該固定子鉄心に巻回された
固定子巻線を有する固定子と、該固定子鉄心にギャップ
を有して対向し、複数の永久磁石が周方向に配置内蔵さ
れた回転子鉄心を有する回転子とを備え、前記固定子巻
線に通電することにより前記回転子を回転駆動させる永
久磁石式回転電機において、 前記各永久磁石の磁極間の最も狭い幅部の両端と回転中
心とで形成される角度をθ、前記固定子鉄心のスロット
開口部の前記回転子に対向している側の両端と回転中心
とで形成される角度をθ１、前記固定子鉄心のティース
部において前記ギャップを介して前記回転子に対向して
いる部分の両端と回転中心とで形成される角度をθ２と
したとき、 θ１≦θ≦θ２ であることを特徴とする永久磁石式回転電機。 - 【請求項２】固定子鉄心及び該固定子鉄心に巻回された
固定子巻線を有する固定子と、該固定子鉄心にギャップ
を有して対向し、複数の永久磁石が周方向に配置内蔵さ
れた回転子鉄心を有する回転子とを備え、前記固定子の
スロット数と前記回転子の極数の比が３：１であり、前
記固定子巻線に通電することにより前記回転子を回転駆
動させる回転電機において、 前記各永久磁石の磁極間の最も狭い幅部の両端と回転中
心とで形成される角度をθ、前記固定子鉄心のスロット
開口部の前記回転子に対向している側の両端と回転中心
とで形成される角度をθ１、前記固定子鉄心のティース
部において前記ギャップを介して前記回転子に対向して
いる部分の両端と回転中心とで形成される角度をθ２と
したとき、 θ１≦θ≦θ２ であることを特徴とする永久磁石式回転電機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11138556A JP2000333391A (ja) | 1999-05-19 | 1999-05-19 | 永久磁石式回転電機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11138556A JP2000333391A (ja) | 1999-05-19 | 1999-05-19 | 永久磁石式回転電機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000333391A true JP2000333391A (ja) | 2000-11-30 |
Family
ID=15224913
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11138556A Pending JP2000333391A (ja) | 1999-05-19 | 1999-05-19 | 永久磁石式回転電機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000333391A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003047185A (ja) * | 2001-07-31 | 2003-02-14 | Nissan Motor Co Ltd | 永久磁石式回転電機 |
| CN100375178C (zh) * | 2003-10-21 | 2008-03-12 | 松下电器产业株式会社 | 主轴马达 |
| JP2008178294A (ja) * | 2008-04-07 | 2008-07-31 | Hitachi Appliances Inc | 永久磁石式回転電機の回転子 |
| US7417348B2 (en) | 2002-08-09 | 2008-08-26 | Hitachi, Ltd. | Rotor of permanent magnet rotating electric machine |
| JP2009017709A (ja) * | 2007-07-06 | 2009-01-22 | Nidec Sankyo Corp | モータ |
| US7595575B2 (en) | 2005-07-21 | 2009-09-29 | Nissan Motor Co., Ltd. | Motor/generator to reduce cogging torque |
| US8698368B2 (en) | 2010-03-31 | 2014-04-15 | Kone Corporation | Electric motor, hoisting machine and elevator system |
| WO2015092925A1 (ja) * | 2013-12-20 | 2015-06-25 | 三菱電機株式会社 | 永久磁石埋込型電動機、圧縮機及び冷凍空調装置 |
| US9705366B2 (en) | 2014-04-08 | 2017-07-11 | Mitsubishi Electric Corporation | Embedded permanent magnet rotary electric machine |
| CN110915106A (zh) * | 2017-07-20 | 2020-03-24 | 株式会社美姿把 | 马达以及无刷雨刮器马达 |
| US11289960B2 (en) | 2017-07-20 | 2022-03-29 | Mitsuba Corporation | Motor and brushless wiper motor |
-
1999
- 1999-05-19 JP JP11138556A patent/JP2000333391A/ja active Pending
Cited By (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6885122B2 (en) | 2001-07-31 | 2005-04-26 | Nissan Motor Co., Ltd. | Permanent magnet motor/generator |
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| US7768171B2 (en) | 2002-08-09 | 2010-08-03 | Hitachi, Ltd. | Rotor of permanent magnet rotating electric machine |
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| WO2015092925A1 (ja) * | 2013-12-20 | 2015-06-25 | 三菱電機株式会社 | 永久磁石埋込型電動機、圧縮機及び冷凍空調装置 |
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| CN105794086A (zh) * | 2013-12-20 | 2016-07-20 | 三菱电机株式会社 | 永久磁铁埋入式电动机、压缩机以及制冷空调装置 |
| JPWO2015093598A1 (ja) * | 2013-12-20 | 2017-03-23 | 三菱電機株式会社 | 永久磁石埋込型電動機、圧縮機及び冷凍空調装置 |
| US9853510B2 (en) | 2013-12-20 | 2017-12-26 | Mitsubishi Electric Corporation | Permanent magnet-embedded electrical motor, compressor, and refrigerating air conditioning device |
| US9705366B2 (en) | 2014-04-08 | 2017-07-11 | Mitsubishi Electric Corporation | Embedded permanent magnet rotary electric machine |
| CN110915106A (zh) * | 2017-07-20 | 2020-03-24 | 株式会社美姿把 | 马达以及无刷雨刮器马达 |
| EP3657637A4 (en) * | 2017-07-20 | 2021-04-07 | Mitsuba Corporation | BRUSHLESS WIPER MOTOR AND MOTOR |
| US11289960B2 (en) | 2017-07-20 | 2022-03-29 | Mitsuba Corporation | Motor and brushless wiper motor |
| CN110915106B (zh) * | 2017-07-20 | 2022-07-26 | 株式会社美姿把 | 马达以及无刷雨刮器马达 |
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