JP2001008423A - 永久磁石ロータ - Google Patents
永久磁石ロータInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 略円筒形のロータコアの外周面に、複数個の
略円弧状の永久磁石を略等分に配置した永久磁石ロータ
において、振動や騒音を低減する。 【解決手段】 略円筒形のロータコア１の外周面に、永
久磁石２外周面とステータの内周面との間のエアギャッ
プ長が、回転むらを軸方向でキャンセルするよう、軸方
向としたものである。
略円弧状の永久磁石を略等分に配置した永久磁石ロータ
において、振動や騒音を低減する。 【解決手段】 略円筒形のロータコア１の外周面に、永
久磁石２外周面とステータの内周面との間のエアギャッ
プ長が、回転むらを軸方向でキャンセルするよう、軸方
向としたものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、略円筒形のロータ
コアの外周面に、複数個の略円弧状の永久磁石を略等分
に配置した永久磁石ロータに関する。
コアの外周面に、複数個の略円弧状の永久磁石を略等分
に配置した永久磁石ロータに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、永久磁石ロータは、略円筒形のロ
ータコアの外周面に、複数個（通常磁極数個または磁極
数の半分）の略円弧状の永久磁石を略等分に配置してお
り、１個の永久磁石形状は、円筒形状を回転方向に略等
分してできた形状を軸方向に引き伸ばした形状である。
永久磁石は、ロータコア外周面に、接着、または、外周
をステンレス等でできた非磁性体の薄板からなる管（永
久磁石飛散防止管）で固定されている。
ータコアの外周面に、複数個（通常磁極数個または磁極
数の半分）の略円弧状の永久磁石を略等分に配置してお
り、１個の永久磁石形状は、円筒形状を回転方向に略等
分してできた形状を軸方向に引き伸ばした形状である。
永久磁石は、ロータコア外周面に、接着、または、外周
をステンレス等でできた非磁性体の薄板からなる管（永
久磁石飛散防止管）で固定されている。
【０００３】図５は、従来の永久磁石ロータの斜視図を
示す。永久磁石の形状を示すため、永久磁石飛散防止管
は省略している。図６は、従来の永久磁石ロータを搭載
したモータの横断面図を示す。
示す。永久磁石の形状を示すため、永久磁石飛散防止管
は省略している。図６は、従来の永久磁石ロータを搭載
したモータの横断面図を示す。
【０００４】鉄などの高透磁率材または積層された鉄板
等からなる略円筒形のロータコア５１の外周面に、４個
の略円弧状の永久磁石５２を略等分に配置しており、永
久磁石５２の外周に、ステンレス等でできた非磁性体の
薄板からなる管（永久磁石飛散防止管５３）を設けるこ
とにより永久磁石を固定している。１個の永久磁石形状
は、円筒形状を回転方向に略等分してできた形状を軸方
向に真っ直ぐに引き伸ばした形状である。また、組立性
等を考慮し、永久磁石５２の円周方向の両端面５２ｅを
微小な幅で切削したり、縁に面取りやフィレットを施し
たりする場合もある。
等からなる略円筒形のロータコア５１の外周面に、４個
の略円弧状の永久磁石５２を略等分に配置しており、永
久磁石５２の外周に、ステンレス等でできた非磁性体の
薄板からなる管（永久磁石飛散防止管５３）を設けるこ
とにより永久磁石を固定している。１個の永久磁石形状
は、円筒形状を回転方向に略等分してできた形状を軸方
向に真っ直ぐに引き伸ばした形状である。また、組立性
等を考慮し、永久磁石５２の円周方向の両端面５２ｅを
微小な幅で切削したり、縁に面取りやフィレットを施し
たりする場合もある。
【０００５】ロータ５０は、微小なエアギャップを介し
て同心円状に対向するステータ５５に施された巻線に電
流を流すことにより発生する回転磁界により、軸５６を
中心に回転する。
て同心円状に対向するステータ５５に施された巻線に電
流を流すことにより発生する回転磁界により、軸５６を
中心に回転する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記構成では、永久磁
石の磁極数と、ステータのティースとの位置関係による
回転力の脈動が大きいため、運転時に振動や騒音を発生
することがあった。
石の磁極数と、ステータのティースとの位置関係による
回転力の脈動が大きいため、運転時に振動や騒音を発生
することがあった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明は、略円筒形のロータコアの外周面に、永久磁石
外周面とステータの内周面との間のエアギャップ長が、
回転むらを軸方向でキャンセルするよう、軸方向とした
ものである。
本発明は、略円筒形のロータコアの外周面に、永久磁石
外周面とステータの内周面との間のエアギャップ長が、
回転むらを軸方向でキャンセルするよう、軸方向とした
ものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、略円筒形のロータコアの外周面に、複数個の略円弧
状の永久磁石を略等分に配置した永久磁石ロータにおい
て、永久磁石は、円筒を円周方向に等分し、分割した形
状であり、ステータの内周面が、ロータの回転中心を中
心とする略円であるとき、永久磁石外周面とステータの
内周面との間のエアギャップ長が、回転むらを軸方向で
キャンセルするよう、軸方向に不均一である部分を有す
る、永久磁石ロータであって、回転むらをキャンセル
し、振動、騒音の小さいモータを提供できる。
は、略円筒形のロータコアの外周面に、複数個の略円弧
状の永久磁石を略等分に配置した永久磁石ロータにおい
て、永久磁石は、円筒を円周方向に等分し、分割した形
状であり、ステータの内周面が、ロータの回転中心を中
心とする略円であるとき、永久磁石外周面とステータの
内周面との間のエアギャップ長が、回転むらを軸方向で
キャンセルするよう、軸方向に不均一である部分を有す
る、永久磁石ロータであって、回転むらをキャンセル
し、振動、騒音の小さいモータを提供できる。
【０００９】本発明の請求項２に記載の発明は、永久磁
石外周面が、ロータ回転中心を中心とする略円弧形状で
あり、永久磁石外周面の円周方向の端部が、他の部分よ
りエアギャップ長が大きくなるよう切り欠かれており、
軸方向の片端の切り欠きと、他方の片端の切り欠きが、
円周方向の大きさにおいて異なり、切り欠きの軸方向の
両端部の切り欠き開始位置の２点を含む略平面で切り欠
かれており、切り欠きのため、永久磁石の円周方向端部
に近づくほど、エアギャップが大きくなるようにした、
請求項１に記載の永久磁石ロータであって、トルクをほ
とんど低下させること無く、振動、騒音の小さいモータ
を提供できる。
石外周面が、ロータ回転中心を中心とする略円弧形状で
あり、永久磁石外周面の円周方向の端部が、他の部分よ
りエアギャップ長が大きくなるよう切り欠かれており、
軸方向の片端の切り欠きと、他方の片端の切り欠きが、
円周方向の大きさにおいて異なり、切り欠きの軸方向の
両端部の切り欠き開始位置の２点を含む略平面で切り欠
かれており、切り欠きのため、永久磁石の円周方向端部
に近づくほど、エアギャップが大きくなるようにした、
請求項１に記載の永久磁石ロータであって、トルクをほ
とんど低下させること無く、振動、騒音の小さいモータ
を提供できる。
【００１０】本発明の請求項３に記載の発明は、永久磁
石の円周方向の片側の切り欠きが、軸方向の上端部で円
周方向に大きく、軸方向の下端部で円周方向に小さい場
合、円周方向の他方の切り欠きは、軸方向の上端部で円
周方向に小さく、軸方向の下端部で円周方向に大きい、
請求項２に記載の永久磁石ロータであって、永久磁石の
加工が比較的容易で、振動、騒音の小さいモータを提供
できる。
石の円周方向の片側の切り欠きが、軸方向の上端部で円
周方向に大きく、軸方向の下端部で円周方向に小さい場
合、円周方向の他方の切り欠きは、軸方向の上端部で円
周方向に小さく、軸方向の下端部で円周方向に大きい、
請求項２に記載の永久磁石ロータであって、永久磁石の
加工が比較的容易で、振動、騒音の小さいモータを提供
できる。
【００１１】本発明の請求項４に記載の発明は、永久磁
石の円周方向端部の切り欠きの、軸方向の片側の切り欠
き開始位置と、他方の片端の切り欠き開始位置との、ロ
ータ回転中心に対する円周方向の開き角が、極数を２Ｐ
としたとき、（６０／Ｐ）°である請求項２または請求
項３に記載の永久磁石ロータであって、特に１２０°矩
形波通電のとき、通電切替による振動、騒音を低減する
ことができる。
石の円周方向端部の切り欠きの、軸方向の片側の切り欠
き開始位置と、他方の片端の切り欠き開始位置との、ロ
ータ回転中心に対する円周方向の開き角が、極数を２Ｐ
としたとき、（６０／Ｐ）°である請求項２または請求
項３に記載の永久磁石ロータであって、特に１２０°矩
形波通電のとき、通電切替による振動、騒音を低減する
ことができる。
【００１２】本発明の請求項５に記載の発明は、永久磁
石の円周方向端部の切り欠きの、軸方向の片側の切り欠
き開始位置と、他方の片端の切り欠き開始位置との、ロ
ータ回転中心に対する円周方向の開き角が、ロータの磁
極数とステータのスロット数との最小公倍数をＮｃとし
たとき、（３６０／Ｎｃ）°である請求項２または請求
項３記載の永久磁石ロータであって、コギングトルクを
低減することができる。
石の円周方向端部の切り欠きの、軸方向の片側の切り欠
き開始位置と、他方の片端の切り欠き開始位置との、ロ
ータ回転中心に対する円周方向の開き角が、ロータの磁
極数とステータのスロット数との最小公倍数をＮｃとし
たとき、（３６０／Ｎｃ）°である請求項２または請求
項３記載の永久磁石ロータであって、コギングトルクを
低減することができる。
【００１３】本発明の請求項６に記載の発明は、永久磁
石外周面が、ロータ回転中心より、前記永久磁石に近い
点を中心とする略円弧形状であり、永久磁石の磁極中心
付近でエアギャップ長が最小となるとき、エアギャップ
長が最小となる円周方向位置が、軸方向で異なる、請求
項１記載の永久磁石ロータであって、ギャップの磁束密
度の変化が緩やかであるため、振動、騒音の小さいモー
タを提供することができる。
石外周面が、ロータ回転中心より、前記永久磁石に近い
点を中心とする略円弧形状であり、永久磁石の磁極中心
付近でエアギャップ長が最小となるとき、エアギャップ
長が最小となる円周方向位置が、軸方向で異なる、請求
項１記載の永久磁石ロータであって、ギャップの磁束密
度の変化が緩やかであるため、振動、騒音の小さいモー
タを提供することができる。
【００１４】本発明の請求項７に記載の発明は、エアギ
ャップ長が最小となる円周方向位置が、軸方向の片端部
と、軸方向の他方の片端部とで、最も大きく異なり、そ
の間は、略同一割合で変化する、請求項６に記載の永久
磁石ロータであって、永久磁石の加工が比較的容易で、
振動、騒音の小さいモータを提供できる。
ャップ長が最小となる円周方向位置が、軸方向の片端部
と、軸方向の他方の片端部とで、最も大きく異なり、そ
の間は、略同一割合で変化する、請求項６に記載の永久
磁石ロータであって、永久磁石の加工が比較的容易で、
振動、騒音の小さいモータを提供できる。
【００１５】本発明の請求項８に記載の発明は、永久磁
石の、エアギャップ長が最小となる円周方向位置が、軸
方向の片端部と、軸方向の他方の片端部との、ロータ回
転中心に対する円周方向の開き角が、極数を２Ｐとした
とき、（６０／Ｐ）°である請求項６または請求項７に
記載の永久磁石ロータであって、特に１２０°矩形波通
電のとき、通電切替による振動、騒音を低減することが
できる。
石の、エアギャップ長が最小となる円周方向位置が、軸
方向の片端部と、軸方向の他方の片端部との、ロータ回
転中心に対する円周方向の開き角が、極数を２Ｐとした
とき、（６０／Ｐ）°である請求項６または請求項７に
記載の永久磁石ロータであって、特に１２０°矩形波通
電のとき、通電切替による振動、騒音を低減することが
できる。
【００１６】本発明の請求項９に記載の発明は、永久磁
石の、エアギャップ長が最小となる円周方向位置が、軸
方向の片端部と、軸方向の他方の片端部との、ロータ回
転中心に対する円周方向の開き角が、ロータの磁極数と
ステータのスロット数との最小公倍数をＮｃとしたと
き、（３６０／Ｎｃ）°である請求項６または請求項７
記載の永久磁石ロータであって、コギングトルクを低減
することができる。
石の、エアギャップ長が最小となる円周方向位置が、軸
方向の片端部と、軸方向の他方の片端部との、ロータ回
転中心に対する円周方向の開き角が、ロータの磁極数と
ステータのスロット数との最小公倍数をＮｃとしたと
き、（３６０／Ｎｃ）°である請求項６または請求項７
記載の永久磁石ロータであって、コギングトルクを低減
することができる。
【００１７】以下、本発明の実施の形態について、図面
を用いて詳細に説明する。
を用いて詳細に説明する。
【００１８】（実施の形態１）図１は、本発明の第一の
実施の形態における永久磁石ロータの斜視図を示す。永
久磁石の形状を示すため、永久磁石飛散防止管がある場
合であっても、省略している。図２は、本発明の第一の
実施の形態における永久磁石ロータを搭載したモータの
横断面図を示す。但し、永久磁石形状においては、上部
から見た形状であって、下端面の永久磁石形状等で、上
部から隠れる部分については、破線で示してある。な
お、ステータスロットの絶縁や、巻線等は省略した。
実施の形態における永久磁石ロータの斜視図を示す。永
久磁石の形状を示すため、永久磁石飛散防止管がある場
合であっても、省略している。図２は、本発明の第一の
実施の形態における永久磁石ロータを搭載したモータの
横断面図を示す。但し、永久磁石形状においては、上部
から見た形状であって、下端面の永久磁石形状等で、上
部から隠れる部分については、破線で示してある。な
お、ステータスロットの絶縁や、巻線等は省略した。
【００１９】鉄などの高透磁率材または積層された鉄板
からなる略円筒形のロータコア１の外周面に、４個の略
円弧状の永久磁石２を略等分に配置しており、永久磁石
２の外周に、ステンレス等でできた非磁性体の薄板から
なる管（永久磁石飛散防止管３）を設けることにより永
久磁石２を固定している。
からなる略円筒形のロータコア１の外周面に、４個の略
円弧状の永久磁石２を略等分に配置しており、永久磁石
２の外周に、ステンレス等でできた非磁性体の薄板から
なる管（永久磁石飛散防止管３）を設けることにより永
久磁石２を固定している。
【００２０】永久磁石２の外周面の円周方向の端部が切
り欠き２ａ、２ｂを設けることにより、永久磁石外周面
とステータ４の内周面との間のエアギャップ長が、回転
むらを軸方向でキャンセルするよう、軸方向に不均一と
している。
り欠き２ａ、２ｂを設けることにより、永久磁石外周面
とステータ４の内周面との間のエアギャップ長が、回転
むらを軸方向でキャンセルするよう、軸方向に不均一と
している。
【００２１】永久磁石２形状は、永久磁石外周面が、ロ
ータ回転中心を中心とする略円弧形状であるが、永久磁
石外周面の円周方向の端部が、他の部分よりエアギャッ
プ長が大きくなるよう切り欠かれている。それぞれの切
り欠き２ａ、２ｂとも、軸方向の片端の切り欠き２ａｕ
（２ｂｕ）の大きさと、他方の片端の切り欠き２ａｌ
（２ｂｌ）の大きさが異なり、切り欠きの軸方向の両端
部の切り欠き開始位置Ｐａｕ（Ｂａｕ）、Ｐａｌ（Ｐｂ
ｌ）の２点を含む略平面で切り欠かれており、切り欠き
２ａ、２ｂのため、永久磁石の円周方向端部に近づくほ
ど、エアギャップが大きくなるようにしている。
ータ回転中心を中心とする略円弧形状であるが、永久磁
石外周面の円周方向の端部が、他の部分よりエアギャッ
プ長が大きくなるよう切り欠かれている。それぞれの切
り欠き２ａ、２ｂとも、軸方向の片端の切り欠き２ａｕ
（２ｂｕ）の大きさと、他方の片端の切り欠き２ａｌ
（２ｂｌ）の大きさが異なり、切り欠きの軸方向の両端
部の切り欠き開始位置Ｐａｕ（Ｂａｕ）、Ｐａｌ（Ｐｂ
ｌ）の２点を含む略平面で切り欠かれており、切り欠き
２ａ、２ｂのため、永久磁石の円周方向端部に近づくほ
ど、エアギャップが大きくなるようにしている。
【００２２】ステータ４は１２スロット、ロータは４極
であるため、コギングトルクによる脈動はロータ１回転
に１２回発生する。従って、永久磁石の円周方向の両端
部にある切り欠きのうち、軸方向の片端の切り欠き２ａ
ｕ（２ｂｌ）が、永久磁石の円周方向の端部からほとん
ど０°である時、他の片端の切り欠き２ａｌ（２ｂｕ）
の開始位置が、永久磁石の円周方向の端部から３０°と
し、それぞれに切り欠き２ａｕ（２ｂｌ）、２ａｌ（２
ｂｕ）の開始位置Ｐａｕ（Ｐｂｌ）、Ｐａｌ（Ｐｂｕ）
の２点を含む略平面で切り欠いた形状とすれば、上記コ
ギングトルクによる脈動を有効に低減することが可能で
ある。なお、永久磁石の円周方向の片方の端部の切り欠
き開始位置Ｐａｕ、Ｐａｌの２点を結ぶ線と、他方の端
部の切り欠き開始位置Ｐｂｕ、Ｐｂｌの２点を結ぶ線は
約６０°回転対称形とすると、永久磁石の加工も容易で
ある。本構成によれば、コギングトルクによる脈動を低
減することにより、モータの振動、騒音を低減すること
が可能である。特に、正弦波電流駆動の場合、電流波形
のリップルが小さいため、コギングトルクによる脈動が
モータの振動、騒音になる場合が多く、本構成は有効で
ある。４極６スロットの場合も同様であるが、４極２４
スロットの場合は、永久磁石の円周方向の両端部にある
切り欠きのうち、軸方向の片端の切り欠きが、永久磁石
の円周方向の端部からほとんど０°である時、他の片端
の切り欠きの開始位置が、永久磁石の円周方向の端部か
ら１５°とすると良い。すなわち、軸方向の片端の切り
欠き２ａｕ（２ｂｕ）が、永久磁石の円周方向の端部か
らθ1から開始する時、他の片端の切り欠き２ａｌ（２
ｂｌ）の開始位置がθ2であるとすると、｜θ1−θ2｜
が、ステータのスロット数とロータの極数との最小公倍
数を、３６０°で割った角度であると良い。
であるため、コギングトルクによる脈動はロータ１回転
に１２回発生する。従って、永久磁石の円周方向の両端
部にある切り欠きのうち、軸方向の片端の切り欠き２ａ
ｕ（２ｂｌ）が、永久磁石の円周方向の端部からほとん
ど０°である時、他の片端の切り欠き２ａｌ（２ｂｕ）
の開始位置が、永久磁石の円周方向の端部から３０°と
し、それぞれに切り欠き２ａｕ（２ｂｌ）、２ａｌ（２
ｂｕ）の開始位置Ｐａｕ（Ｐｂｌ）、Ｐａｌ（Ｐｂｕ）
の２点を含む略平面で切り欠いた形状とすれば、上記コ
ギングトルクによる脈動を有効に低減することが可能で
ある。なお、永久磁石の円周方向の片方の端部の切り欠
き開始位置Ｐａｕ、Ｐａｌの２点を結ぶ線と、他方の端
部の切り欠き開始位置Ｐｂｕ、Ｐｂｌの２点を結ぶ線は
約６０°回転対称形とすると、永久磁石の加工も容易で
ある。本構成によれば、コギングトルクによる脈動を低
減することにより、モータの振動、騒音を低減すること
が可能である。特に、正弦波電流駆動の場合、電流波形
のリップルが小さいため、コギングトルクによる脈動が
モータの振動、騒音になる場合が多く、本構成は有効で
ある。４極６スロットの場合も同様であるが、４極２４
スロットの場合は、永久磁石の円周方向の両端部にある
切り欠きのうち、軸方向の片端の切り欠きが、永久磁石
の円周方向の端部からほとんど０°である時、他の片端
の切り欠きの開始位置が、永久磁石の円周方向の端部か
ら１５°とすると良い。すなわち、軸方向の片端の切り
欠き２ａｕ（２ｂｕ）が、永久磁石の円周方向の端部か
らθ1から開始する時、他の片端の切り欠き２ａｌ（２
ｂｌ）の開始位置がθ2であるとすると、｜θ1−θ2｜
が、ステータのスロット数とロータの極数との最小公倍
数を、３６０°で割った角度であると良い。
【００２３】また、１２０°矩形波駆動の場合、電気角
１周期につき６回のスイッチングが有る。従って、４極
のロータの場合、ロータ１回転につき１２回のスイッチ
ングがある。従って、スイッチングによる脈動は３０°
毎に発生するため、軸方向の片端の切り欠き２ａｕ（２
ｂｕ）が、永久磁石の円周方向の端部からθ1から開始
する時、他の片端の切り欠き２ａｌ（２ｂｌ）の開始位
置がθ2であるとすると、｜θ1−θ2｜が３０°である
と良い。４極６スロット、４極１２スロットの場合、こ
れはコギングトルクによる脈動に着目した場合と同様の
角度となるが、４極２４スロットの場合は異なる。この
場合、モータの振動、騒音の周波数が、スイッチングに
よるものと、コギングトルクによるものと、どちらか大
きく影響している方に合せれば良い。
１周期につき６回のスイッチングが有る。従って、４極
のロータの場合、ロータ１回転につき１２回のスイッチ
ングがある。従って、スイッチングによる脈動は３０°
毎に発生するため、軸方向の片端の切り欠き２ａｕ（２
ｂｕ）が、永久磁石の円周方向の端部からθ1から開始
する時、他の片端の切り欠き２ａｌ（２ｂｌ）の開始位
置がθ2であるとすると、｜θ1−θ2｜が３０°である
と良い。４極６スロット、４極１２スロットの場合、こ
れはコギングトルクによる脈動に着目した場合と同様の
角度となるが、４極２４スロットの場合は異なる。この
場合、モータの振動、騒音の周波数が、スイッチングに
よるものと、コギングトルクによるものと、どちらか大
きく影響している方に合せれば良い。
【００２４】（実施の形態２）図３は、本発明の第二の
実施の形態における永久磁石ロータの斜視図を示す。永
久磁石の形状を示すため、永久磁石飛散防止管がある場
合であっても、省略している。また、永久磁石の内周部
の形状を示すため、１個の永久磁石について、破線で示
している。図４は、本発明の第二の実施の形態における
永久磁石ロータを搭載したモータの横断面図を示す。但
し、永久磁石形状においては、上部から見た形状であっ
て、下端面の永久磁石形状等で、上部から隠れる部分に
ついては、破線で示してある。永久磁石外周部の円弧の
中心を示すため、一点鎖線で中心線を記した。なお、ス
テータスロットの絶縁や、巻線等は省略した。
実施の形態における永久磁石ロータの斜視図を示す。永
久磁石の形状を示すため、永久磁石飛散防止管がある場
合であっても、省略している。また、永久磁石の内周部
の形状を示すため、１個の永久磁石について、破線で示
している。図４は、本発明の第二の実施の形態における
永久磁石ロータを搭載したモータの横断面図を示す。但
し、永久磁石形状においては、上部から見た形状であっ
て、下端面の永久磁石形状等で、上部から隠れる部分に
ついては、破線で示してある。永久磁石外周部の円弧の
中心を示すため、一点鎖線で中心線を記した。なお、ス
テータスロットの絶縁や、巻線等は省略した。
【００２５】永久磁石１２の内周面は、ロータコア１１
の外周形状と略同一形状である。
の外周形状と略同一形状である。
【００２６】永久磁石１２の外周面は、軸方向で異な
り、従って、軸方向で、エアギャップの最小位置も異な
る。図３では、エアギャップの最小位置１２ｍを２点鎖
線で示した。軸方向の一方の端面のエアギャップの最小
位置Ｐｍｕと、他の端面のエアギャップの最小位置Ｐｍ
ｌの、ロータ回転中心に対する円周方向の開き角をθ0
とし、その２点間で、エアギャップ最小位置が略同一割
合で移動する。
り、従って、軸方向で、エアギャップの最小位置も異な
る。図３では、エアギャップの最小位置１２ｍを２点鎖
線で示した。軸方向の一方の端面のエアギャップの最小
位置Ｐｍｕと、他の端面のエアギャップの最小位置Ｐｍ
ｌの、ロータ回転中心に対する円周方向の開き角をθ0
とし、その２点間で、エアギャップ最小位置が略同一割
合で移動する。
【００２７】また、永久磁石外周面の、軸方向の片方の
端面１２ｏｕの形状は、略円弧状であり、その円弧の中
心Ｐｕは、ロータ回転中心より永久磁石側、かつ、磁極
中心から円周方向、反時計回りに１５°の線Ｐｏ−Ｐｃ
上にある。軸方向の他方の端面１２ｏｌの形状は、略円
弧状であり、その円弧の中心Ｐｌは、ロータ回転中心よ
り永久磁石側、かつ、磁極中心から円周方向、時計回り
に１５°の線Ｐｏ−Ｐｄ上にある。他の部分の円弧中心
は、ＰｕからＰｌまでほぼ同一割合で移動するようにす
ると良い。また、永久磁石外周面の円弧の曲率は、軸方
向で略同一である。エアギャップ最小位置で、磁気吸引
力が最大となるが、この磁気吸引力が最大となる位置
を、軸方向の全長に渡り、円周方向に変化させることに
より、磁気吸引力が最大となる点を移動させ、全体とし
て、回転むらを低減できる。本構成により、軸に直行す
る平面上でのエアギャップの最小位置が、軸方向の全長
に渡り、ロータ回転中心に対する開き角で３０°変化す
るため、３０°毎に変化する回転むらをキャンセルする
ことになる。
端面１２ｏｕの形状は、略円弧状であり、その円弧の中
心Ｐｕは、ロータ回転中心より永久磁石側、かつ、磁極
中心から円周方向、反時計回りに１５°の線Ｐｏ−Ｐｃ
上にある。軸方向の他方の端面１２ｏｌの形状は、略円
弧状であり、その円弧の中心Ｐｌは、ロータ回転中心よ
り永久磁石側、かつ、磁極中心から円周方向、時計回り
に１５°の線Ｐｏ−Ｐｄ上にある。他の部分の円弧中心
は、ＰｕからＰｌまでほぼ同一割合で移動するようにす
ると良い。また、永久磁石外周面の円弧の曲率は、軸方
向で略同一である。エアギャップ最小位置で、磁気吸引
力が最大となるが、この磁気吸引力が最大となる位置
を、軸方向の全長に渡り、円周方向に変化させることに
より、磁気吸引力が最大となる点を移動させ、全体とし
て、回転むらを低減できる。本構成により、軸に直行す
る平面上でのエアギャップの最小位置が、軸方向の全長
に渡り、ロータ回転中心に対する開き角で３０°変化す
るため、３０°毎に変化する回転むらをキャンセルする
ことになる。
【００２８】さらに、永久磁石の厚みは、ギャップが最
小となる位置１２ｍにおいて厚みＴｍｕ、Ｔｍｌが最大
となるようにすると良い。このためには、永久磁石１２
の内径形状を、ロータ回転中心を中心とした円弧とすれ
ば良い。
小となる位置１２ｍにおいて厚みＴｍｕ、Ｔｍｌが最大
となるようにすると良い。このためには、永久磁石１２
の内径形状を、ロータ回転中心を中心とした円弧とすれ
ば良い。
【００２９】ステータは１２スロット、ロータは４極で
あるため、コギングトルクによる脈動はロータ１回転に
１２回発生する。従って、θ0＝３０°とすれば、上記
コギングトルクによる脈動を有効に低減でき、モータの
振動、騒音を低減することが可能である。特に、正弦波
電流駆動の場合、電流波形のリップルが小さいため、コ
ギングトルクによる脈動がモータの振動、騒音になる場
合が多く、本構成は有効である。４極６スロットの場合
も同様であるが、４極２４スロットの場合は、θ0＝１
５°とすると良い。すなわち、θ0は、ステータのスロ
ット数とロータの極数との最小公倍数を、３６０°で割
った角度であると良い。
あるため、コギングトルクによる脈動はロータ１回転に
１２回発生する。従って、θ0＝３０°とすれば、上記
コギングトルクによる脈動を有効に低減でき、モータの
振動、騒音を低減することが可能である。特に、正弦波
電流駆動の場合、電流波形のリップルが小さいため、コ
ギングトルクによる脈動がモータの振動、騒音になる場
合が多く、本構成は有効である。４極６スロットの場合
も同様であるが、４極２４スロットの場合は、θ0＝１
５°とすると良い。すなわち、θ0は、ステータのスロ
ット数とロータの極数との最小公倍数を、３６０°で割
った角度であると良い。
【００３０】また、１２０°矩形波駆動の場合、電気角
１周期につき６回のスイッチングが有る。従って、４極
のロータの場合、ロータ１回転につき１２回のスイッチ
ングがある。従って、スイッチングによる脈動は３０°
毎に発生するため、θ0が３０°であると良い。４極６
スロット、４極１２スロットの場合、これはコギングト
ルクによる脈動に着目した場合と同様の角度となるが、
４極２４スロットの場合は異なる。この場合、モータの
振動、騒音の周波数が、スイッチングによるものと、コ
ギングトルクによるものと、どちらか大きく影響してい
る方に合せれば良い。
１周期につき６回のスイッチングが有る。従って、４極
のロータの場合、ロータ１回転につき１２回のスイッチ
ングがある。従って、スイッチングによる脈動は３０°
毎に発生するため、θ0が３０°であると良い。４極６
スロット、４極１２スロットの場合、これはコギングト
ルクによる脈動に着目した場合と同様の角度となるが、
４極２４スロットの場合は異なる。この場合、モータの
振動、騒音の周波数が、スイッチングによるものと、コ
ギングトルクによるものと、どちらか大きく影響してい
る方に合せれば良い。
【００３１】なお、本発明は、ロータ極数、ステータス
ロット数、永久磁石形状、永久磁石の保持手段等によら
ず、本発明の主旨に応じて種々の変形が可能である。ま
た、永久磁石の端面に、加工性等の理由から、微小な面
取りやフィレットを設けても良い。
ロット数、永久磁石形状、永久磁石の保持手段等によら
ず、本発明の主旨に応じて種々の変形が可能である。ま
た、永久磁石の端面に、加工性等の理由から、微小な面
取りやフィレットを設けても良い。
【００３２】
【発明の効果】上記説明より明らかなように、本発明の
請求項１に記載の発明によれば、回転むらをキャンセル
し、振動、騒音の小さいモータを提供できる。
請求項１に記載の発明によれば、回転むらをキャンセル
し、振動、騒音の小さいモータを提供できる。
【００３３】本発明の請求項２に記載の発明によれば、
トルクをほとんど低下させること無く、振動、騒音の小
さいモータを提供できる。
トルクをほとんど低下させること無く、振動、騒音の小
さいモータを提供できる。
【００３４】本発明の請求項３に記載の発明によれば、
永久磁石の加工が比較的容易で、振動、騒音の小さいモ
ータを提供できる。
永久磁石の加工が比較的容易で、振動、騒音の小さいモ
ータを提供できる。
【００３５】本発明の請求項４に記載の発明によれば、
特に１２０°矩形波通電のとき、通電切替による振動、
騒音を低減することができる。
特に１２０°矩形波通電のとき、通電切替による振動、
騒音を低減することができる。
【００３６】本発明の請求項５に記載の発明によれば、
コギングトルクを低減することができる。
コギングトルクを低減することができる。
【００３７】本発明の請求項６に記載の発明によれば、
ギャップの磁束密度の変化が緩やかであるため、振動、
騒音の小さいモータを提供することができる。
ギャップの磁束密度の変化が緩やかであるため、振動、
騒音の小さいモータを提供することができる。
【００３８】本発明の請求項７に記載の発明によれば、
永久磁石の加工が比較的容易で、振動、騒音の小さいモ
ータを提供できる。
永久磁石の加工が比較的容易で、振動、騒音の小さいモ
ータを提供できる。
【００３９】本発明の請求項８に記載の発明によれば、
特に１２０°矩形波通電のとき、通電切替による振動、
騒音を低減することができる。
特に１２０°矩形波通電のとき、通電切替による振動、
騒音を低減することができる。
【００４０】本発明の請求項９に記載の発明によれば、
コギングトルクを低減することができる。
コギングトルクを低減することができる。
【図１】本発明の第一の実施の形態による永久磁石ロー
タの斜視図
タの斜視図
【図２】本発明の第一の実施の形態による永久磁石ロー
タを搭載したモータの横断面図
タを搭載したモータの横断面図
【図３】本発明の第二の実施の形態による永久磁石ロー
タの斜視図
タの斜視図
【図４】本発明の第二の実施の形態による永久磁石ロー
タを搭載したモータの横断面図
タを搭載したモータの横断面図
【図５】従来の永久磁石ロータの斜視図
【図６】従来の永久磁石ロータを搭載したモータの横断
面図
面図
１ ロータコア ２ 永久磁石 ３ 永久磁石飛散防止管 ４ ステータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 近藤 元輝 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5H002 AA04 AB07 AC06 AC09 5H621 AA02 BB07 GA01 GA04 GA14 HH01 JK02 JK05 PP02 5H622 AA02 CA02 CA05 CA10 CA13 CB04 PP03 PP10 PP18 PP19 QB02 QB03
Claims (9)
- 【請求項１】 略円筒形のロータコアの外周面に、複数
個の略円弧状の永久磁石を略等分に配置した永久磁石ロ
ータにおいて、永久磁石は、円筒を円周方向に等分し、
分割した形状であり、ステータの内周面が、ロータの回
転中心を中心とする略円であるとき、永久磁石外周面と
ステータの内周面との間のエアギャップ長が、回転むら
を軸方向でキャンセルするよう、軸方向に不均一である
部分を有する、永久磁石ロータ。 - 【請求項２】 永久磁石外周面が、ロータ回転中心を中
心とする略円弧形状であり、永久磁石外周面の円周方向
の端部が、他の部分よりエアギャップ長が大きくなるよ
う切り欠かれており、軸方向の片端の切り欠きと、他方
の片端の切り欠きが、円周方向の大きさにおいて異な
り、切り欠きの軸方向の両端部の切り欠き開始位置の２
点を含む略平面で切り欠かれており、切り欠きのため、
永久磁石の円周方向端部に近づくほど、エアギャップが
大きくなるようにした、請求項１に記載の永久磁石ロー
タ。 - 【請求項３】 永久磁石の円周方向の片側の切り欠き
が、軸方向の上端部で円周方向に大きく、軸方向の下端
部で円周方向に小さい場合、円周方向の他方の切り欠き
は、軸方向の上端部で円周方向に小さく、軸方向の下端
部で円周方向に大きい、請求項２に記載の永久磁石ロー
タ。 - 【請求項４】 永久磁石の円周方向端部の切り欠きの、
軸方向の片側の切り欠き開始位置と、他方の片端の切り
欠き開始位置との、ロータ回転中心に対する円周方向の
開き角が、極数を２Ｐとしたとき、（６０／Ｐ）°であ
る請求項２または請求項３に記載の永久磁石ロータ。 - 【請求項５】 永久磁石の円周方向端部の切り欠きの、
軸方向の片側の切り欠き開始位置と、他方の片端の切り
欠き開始位置との、ロータ回転中心に対する円周方向の
開き角が、ロータの磁極数とステータのスロット数との
最小公倍数をＮｃとしたとき、（３６０／Ｎｃ）°であ
る請求項２または請求項３に記載の永久磁石ロータ。 - 【請求項６】 永久磁石外周面が、ロータ回転中心よ
り、前記永久磁石に近い点を中心とする略円弧形状であ
り、永久磁石の磁極中心付近でエアギャップ長が最小と
なるとき、エアギャップ長が最小となる円周方向位置
が、軸方向で異なる、請求項１に記載の永久磁石ロー
タ。 - 【請求項７】 エアギャップ長が最小となる円周方向位
置が、軸方向の片端部と、軸方向の他方の片端部とで、
最も大きく異なり、その間は、略同一割合で変化する、
請求項６に記載の永久磁石ロータ。 - 【請求項８】 永久磁石の、エアギャップ長が最小とな
る円周方向位置が、軸方向の片端部と、軸方向の他方の
片端部との、ロータ回転中心に対する円周方向の開き角
が、極数を２Ｐとしたとき、（６０／Ｐ）°である請求
項６または請求項７に記載の永久磁石ロータ。 - 【請求項９】 永久磁石の、エアギャップ長が最小とな
る円周方向位置が、軸方向の片端部と、軸方向の他方の
片端部との、ロータ回転中心に対する円周方向の開き角
が、ロータの磁極数とステータのスロット数との最小公
倍数をＮｃとしたとき、（３６０／Ｎｃ）°である請求
項６または請求項７に記載の永久磁石ロータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11172060A JP2001008423A (ja) | 1999-06-18 | 1999-06-18 | 永久磁石ロータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11172060A JP2001008423A (ja) | 1999-06-18 | 1999-06-18 | 永久磁石ロータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001008423A true JP2001008423A (ja) | 2001-01-12 |
Family
ID=15934801
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11172060A Withdrawn JP2001008423A (ja) | 1999-06-18 | 1999-06-18 | 永久磁石ロータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001008423A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107134865A (zh) * | 2017-05-15 | 2017-09-05 | 广东工业大学 | 一种确定永磁体削角的方法及装置 |
| CN110165802A (zh) * | 2018-02-13 | 2019-08-23 | 爱德利科技股份有限公司 | 永磁马达的磁件 |
| CN111509884A (zh) * | 2019-01-31 | 2020-08-07 | 广东威灵电机制造有限公司 | 转子和具有其的电机 |
-
1999
- 1999-06-18 JP JP11172060A patent/JP2001008423A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107134865A (zh) * | 2017-05-15 | 2017-09-05 | 广东工业大学 | 一种确定永磁体削角的方法及装置 |
| CN107134865B (zh) * | 2017-05-15 | 2019-05-07 | 广东工业大学 | 一种确定永磁体削角的方法及装置 |
| CN110165802A (zh) * | 2018-02-13 | 2019-08-23 | 爱德利科技股份有限公司 | 永磁马达的磁件 |
| CN111509884A (zh) * | 2019-01-31 | 2020-08-07 | 广东威灵电机制造有限公司 | 转子和具有其的电机 |
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