JP2003037955A - 磁石モータ用ロータ - Google Patents
磁石モータ用ロータInfo
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- JP2003037955A JP2003037955A JP2001222737A JP2001222737A JP2003037955A JP 2003037955 A JP2003037955 A JP 2003037955A JP 2001222737 A JP2001222737 A JP 2001222737A JP 2001222737 A JP2001222737 A JP 2001222737A JP 2003037955 A JP2003037955 A JP 2003037955A
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- rotor
- permanent magnet
- rotor core
- outer periphery
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- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 永久磁石による磁束密度分布を正弦波に近づ
けてモータ回転時の鉄損を低減させ、モータ効率を改善
する磁石モータ用ロータを提供する。 【解決手段】 ロータ鉄心の外周のうち、一の永久磁石
の円周方向に対称な一方の半分に対応する部分の外周
は、外周半径の中心点がロータの回転中心から永久磁石
の磁束の方向と直角方向で、かつ永久磁石端のステータ
とのギャップ長が長くなる方向の変位量x1と、ロータ
の回転中心から前記一の永久磁石側に向かう方向の変位
量y1とを有し、前記一の永久磁石の他方の半分に対応
する部分の外周は、前記一方の半分に対応する部分の外
周と対称な形状をなし、他の永久磁石に対応する部分の
外周はそれぞれ前記一の永久磁石に対応する部分の外周
と同一の形状をなし、ロータ鉄心のうち配設した隣り合
う永久磁石間に磁気短絡防止用空気層を設ける。
けてモータ回転時の鉄損を低減させ、モータ効率を改善
する磁石モータ用ロータを提供する。 【解決手段】 ロータ鉄心の外周のうち、一の永久磁石
の円周方向に対称な一方の半分に対応する部分の外周
は、外周半径の中心点がロータの回転中心から永久磁石
の磁束の方向と直角方向で、かつ永久磁石端のステータ
とのギャップ長が長くなる方向の変位量x1と、ロータ
の回転中心から前記一の永久磁石側に向かう方向の変位
量y1とを有し、前記一の永久磁石の他方の半分に対応
する部分の外周は、前記一方の半分に対応する部分の外
周と対称な形状をなし、他の永久磁石に対応する部分の
外周はそれぞれ前記一の永久磁石に対応する部分の外周
と同一の形状をなし、ロータ鉄心のうち配設した隣り合
う永久磁石間に磁気短絡防止用空気層を設ける。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、磁石モータのロ
ータ形状に関する。
ータ形状に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の技術による磁石モータ用4極ロー
タの縦断面図を図4に示す。この図において、符号1は
円筒状のステータ内周を示すが、スロット開口部等の詳
細は図示していない。また、4つの永久磁石3、3、・
・・と、隣り合う永久磁石間に設けた空気層4、4、・
・・を有するロータ外周12の断面も円形状となってい
る。
タの縦断面図を図4に示す。この図において、符号1は
円筒状のステータ内周を示すが、スロット開口部等の詳
細は図示していない。また、4つの永久磁石3、3、・
・・と、隣り合う永久磁石間に設けた空気層4、4、・
・・を有するロータ外周12の断面も円形状となってい
る。
【0003】図5は、図4のロータ形状による磁石モー
タの磁束密度分布を示した図である。この図の横軸は、
図4に記載した角度と同一の機械角度を示し、機械角度
45(deg)から135(deg)までが、電気角0
(deg)から180(deg)、すなわち半サイクル
に相当し、この間の磁束密度分布は台形波に近い波形と
なる。図6は、図4のロータ形状による磁石モータの磁
束密度の基本波成分および高調波次数毎の成分を表した
図である。
タの磁束密度分布を示した図である。この図の横軸は、
図4に記載した角度と同一の機械角度を示し、機械角度
45(deg)から135(deg)までが、電気角0
(deg)から180(deg)、すなわち半サイクル
に相当し、この間の磁束密度分布は台形波に近い波形と
なる。図6は、図4のロータ形状による磁石モータの磁
束密度の基本波成分および高調波次数毎の成分を表した
図である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが上述のロータ
形状の磁石モータの磁束密度分布は図5に示したように
台形波に近いため、図6からわかるように高調波成分が
多く、モータ回転時に発生する鉄損が大きくなり、効率
が低下するという課題があった。
形状の磁石モータの磁束密度分布は図5に示したように
台形波に近いため、図6からわかるように高調波成分が
多く、モータ回転時に発生する鉄損が大きくなり、効率
が低下するという課題があった。
【0005】本発明はこのような背景の下になされたも
ので、永久磁石による磁束密度分布を正弦波に近づける
ことによってモータ回転時に発生する鉄損を低減させ、
モータ効率を向上させることができる磁石モータ用ロー
タを提供することを目的とする。
ので、永久磁石による磁束密度分布を正弦波に近づける
ことによってモータ回転時に発生する鉄損を低減させ、
モータ効率を向上させることができる磁石モータ用ロー
タを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、ロータ鉄心が複数の磁極を形成するように複数の永
久磁石を配設した磁石モータのロータであって、前記ロ
ータ鉄心の外周のうち一の永久磁石の円周方向に対称な
一方の半分に対応する部分の外周は、外周半径の中心点
が前記ロータの回転中心から前記永久磁石の磁束の方向
と直角方向で、かつ前記永久磁石端のステータとのギャ
ップ長が長くなる方向の変位量x1と、前記ロータの回
転中心から前記一の永久磁石側に向かう方向の変位量y
1とを有し、前記ロータ鉄心の外周のうち前記一の永久
磁石の他方の半分に対応する部分の外周は、前記一方の
半分に対応する部分の外周と対称な形状をなし、前記ロ
ータ鉄心の外周のうち他の永久磁石に対応する部分の外
周はそれぞれ前記一の永久磁石に対応する部分の外周と
同一の形状をなし、前記ロータ鉄心のうち配設した隣り
合う永久磁石間に磁気短絡防止用空気層を設けたことを
特徴とする磁石モータ用ロータを提供する。
は、ロータ鉄心が複数の磁極を形成するように複数の永
久磁石を配設した磁石モータのロータであって、前記ロ
ータ鉄心の外周のうち一の永久磁石の円周方向に対称な
一方の半分に対応する部分の外周は、外周半径の中心点
が前記ロータの回転中心から前記永久磁石の磁束の方向
と直角方向で、かつ前記永久磁石端のステータとのギャ
ップ長が長くなる方向の変位量x1と、前記ロータの回
転中心から前記一の永久磁石側に向かう方向の変位量y
1とを有し、前記ロータ鉄心の外周のうち前記一の永久
磁石の他方の半分に対応する部分の外周は、前記一方の
半分に対応する部分の外周と対称な形状をなし、前記ロ
ータ鉄心の外周のうち他の永久磁石に対応する部分の外
周はそれぞれ前記一の永久磁石に対応する部分の外周と
同一の形状をなし、前記ロータ鉄心のうち配設した隣り
合う永久磁石間に磁気短絡防止用空気層を設けたことを
特徴とする磁石モータ用ロータを提供する。
【0007】この発明によれば、ロータの永久磁石端部
のステータとのギャップ長を永久磁石中心部のギャップ
長より長くすることにより、発生磁束分布を正弦波状と
することができ、モータの回転時にステータに発生する
鉄損を低減することができ、モータの効率を向上させる
ことができる。
のステータとのギャップ長を永久磁石中心部のギャップ
長より長くすることにより、発生磁束分布を正弦波状と
することができ、モータの回転時にステータに発生する
鉄損を低減することができ、モータの効率を向上させる
ことができる。
【0008】請求項2に記載の発明は、請求項1記載の
磁石モータ用ロータにおいて、前記変位量y1を前記変
位量x1の約2倍としたことを特徴とする。
磁石モータ用ロータにおいて、前記変位量y1を前記変
位量x1の約2倍としたことを特徴とする。
【0009】この発明によれば、永久磁石による発生磁
束分布を正弦波状とするための最適なロータ外周形状を
与えることができる。
束分布を正弦波状とするための最適なロータ外周形状を
与えることができる。
【0010】また、請求項3に記載の発明は、請求項1
記載の磁石モータ用ロータにおいて、前記ロータ鉄心の
最大回転半径をR、前記ロータ鉄心の最大回転半径部の
前記ステータとのギャップ長をa、前記永久磁石の回転
半径方向の厚みをb、前記ロータ鉄心の前記磁気短絡防
止用空気層を設けた部分の前記ステータとのギャップ長
をc、前記磁気短絡防止用空気層の回転半径方向の寸法
をdとしたとき、各寸法間を以下に示す比率としたこと
を特徴とする。 R :a :b :c :d = 26:0.5:2.7:2.95:(2.03〜2.7)
記載の磁石モータ用ロータにおいて、前記ロータ鉄心の
最大回転半径をR、前記ロータ鉄心の最大回転半径部の
前記ステータとのギャップ長をa、前記永久磁石の回転
半径方向の厚みをb、前記ロータ鉄心の前記磁気短絡防
止用空気層を設けた部分の前記ステータとのギャップ長
をc、前記磁気短絡防止用空気層の回転半径方向の寸法
をdとしたとき、各寸法間を以下に示す比率としたこと
を特徴とする。 R :a :b :c :d = 26:0.5:2.7:2.95:(2.03〜2.7)
【0011】この発明によれば、永久磁石による発生磁
束分布を正弦波状とすることができるので、ステータに
発生する鉄損を低減することができ、モータの効率を向
上させることができるロータ外周形状を与える。
束分布を正弦波状とすることができるので、ステータに
発生する鉄損を低減することができ、モータの効率を向
上させることができるロータ外周形状を与える。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施の形態に
ついて図を参照しながら説明する。図1はこの発明の一
実施の形態による磁石モータ用ロータ形状を示す縦断面
図である。この図において、符号1は円筒状のステータ
内周を示すが、スロット開口部等の詳細は図示していな
い。磁極を形成する4つの永久磁石3、3、・・・と、
隣り合う永久磁石間に設けた空気層4、4、・・・を有
するロータ外周2の断面は、永久磁石3の円周方向に対
称な半分毎に対応する部分の外周が同一の曲率半径で、
その曲率中心点が磁極の中心部のギャップ長より磁極の
端部のギャップ長が長くなるように回転中心からそれぞ
れ同一の条件の偏心量を持つように形成されている。
ついて図を参照しながら説明する。図1はこの発明の一
実施の形態による磁石モータ用ロータ形状を示す縦断面
図である。この図において、符号1は円筒状のステータ
内周を示すが、スロット開口部等の詳細は図示していな
い。磁極を形成する4つの永久磁石3、3、・・・と、
隣り合う永久磁石間に設けた空気層4、4、・・・を有
するロータ外周2の断面は、永久磁石3の円周方向に対
称な半分毎に対応する部分の外周が同一の曲率半径で、
その曲率中心点が磁極の中心部のギャップ長より磁極の
端部のギャップ長が長くなるように回転中心からそれぞ
れ同一の条件の偏心量を持つように形成されている。
【0013】この偏心量は、一の永久磁石3の円周方向
に対称な一方の半分に対応する部分の外周半径の中心点
が、ロータの回転中心から前記永久磁石3の磁束の方向
と直角方向(図のx方向)で、かつ前記永久磁石端のス
テータとのギャップ長が長くなる方向の変位量x1と、
前記ロータの回転中心から前記一の永久磁石3側に向か
う方向(図のy方向)の変位量y1とを有するように設
定され、他方の半分に対応する部分の外周半径の中心点
は前記一方の半分に対応する部分と対称な偏心量を持つ
ようになっている。なお、本実施形態では、変位量y1
と変位量x1は等しくなく、変位量y1は変位量x1の
約2倍に設定されている。同様に、他の3つの永久磁石
3の外周半径の中心点も前記一の永久磁石3と同様の偏
心量を持つようになっている。
に対称な一方の半分に対応する部分の外周半径の中心点
が、ロータの回転中心から前記永久磁石3の磁束の方向
と直角方向(図のx方向)で、かつ前記永久磁石端のス
テータとのギャップ長が長くなる方向の変位量x1と、
前記ロータの回転中心から前記一の永久磁石3側に向か
う方向(図のy方向)の変位量y1とを有するように設
定され、他方の半分に対応する部分の外周半径の中心点
は前記一方の半分に対応する部分と対称な偏心量を持つ
ようになっている。なお、本実施形態では、変位量y1
と変位量x1は等しくなく、変位量y1は変位量x1の
約2倍に設定されている。同様に、他の3つの永久磁石
3の外周半径の中心点も前記一の永久磁石3と同様の偏
心量を持つようになっている。
【0014】このような条件を持った外周を有するロー
タの例として、外周半径r=13.435(mm)、永
久磁石の磁束と直角方向で磁石端のギャップ長が長くな
る方向の変位量x1=1(mm)、ロータの回転中心か
ら永久磁石に向かう方向の変位量y1=2.107(m
m)で、y1≒2×(x1)としたときの磁束密度の分
布を図2に示す。この図の横軸は、ロータの機械角(d
eg)を示し、図1のx方向が0(deg)、y方向が
90(deg)となる。図1および図2からわかるよう
に、機械角45(deg)から135(deg)が電気
角0(deg)から180(deg)、すなわち半サイ
クルに相当し、この間の磁束密度分布は図5の従来の技
術によるデータと比較すると、視覚的にもこの実施の形
態の磁束密度分布が、より正弦波に近いことがわかる。
タの例として、外周半径r=13.435(mm)、永
久磁石の磁束と直角方向で磁石端のギャップ長が長くな
る方向の変位量x1=1(mm)、ロータの回転中心か
ら永久磁石に向かう方向の変位量y1=2.107(m
m)で、y1≒2×(x1)としたときの磁束密度の分
布を図2に示す。この図の横軸は、ロータの機械角(d
eg)を示し、図1のx方向が0(deg)、y方向が
90(deg)となる。図1および図2からわかるよう
に、機械角45(deg)から135(deg)が電気
角0(deg)から180(deg)、すなわち半サイ
クルに相当し、この間の磁束密度分布は図5の従来の技
術によるデータと比較すると、視覚的にもこの実施の形
態の磁束密度分布が、より正弦波に近いことがわかる。
【0015】図3は、図1のロータ形状による磁石モー
タの磁束密度の基本波成分および高調波次数毎の成分を
表した図である。この図のデータを従来の技術による図
6のデータと比較すると、第5次高調波が約1/5に減
少し、第9次および第11次の高調波成分が消滅してい
ることがわかる。上述のように、この実施の形態によれ
ば永久磁石によって発生する磁束分布の高調波成分を低
減させ、正弦波状に近づけることによってステータに発
生する鉄損を低減することができ、効率を向上させるこ
とができるロータ外周形状を与えることができる。
タの磁束密度の基本波成分および高調波次数毎の成分を
表した図である。この図のデータを従来の技術による図
6のデータと比較すると、第5次高調波が約1/5に減
少し、第9次および第11次の高調波成分が消滅してい
ることがわかる。上述のように、この実施の形態によれ
ば永久磁石によって発生する磁束分布の高調波成分を低
減させ、正弦波状に近づけることによってステータに発
生する鉄損を低減することができ、効率を向上させるこ
とができるロータ外周形状を与えることができる。
【0016】次に実施例として図1に記載した各部の寸
法データを示す。ロータ鉄心の最大回転半径をR、前記
ロータ鉄心の最大回転半径部のステータとのギャップ長
をa、永久磁石の回転半径方向の厚みをb、前記ロータ
鉄心の磁気短絡防止用空気層を設けた部分の前記ステー
タとのギャップ長をc、前記磁気短絡防止用空気層の回
転半径方向の寸法をdとしたとき、各寸法間の比率を以
下に示す比率とする。 R :a :b :c :d = 26:0.5:2.7:2.95:(2.03〜2.7)
法データを示す。ロータ鉄心の最大回転半径をR、前記
ロータ鉄心の最大回転半径部のステータとのギャップ長
をa、永久磁石の回転半径方向の厚みをb、前記ロータ
鉄心の磁気短絡防止用空気層を設けた部分の前記ステー
タとのギャップ長をc、前記磁気短絡防止用空気層の回
転半径方向の寸法をdとしたとき、各寸法間の比率を以
下に示す比率とする。 R :a :b :c :d = 26:0.5:2.7:2.95:(2.03〜2.7)
【0017】以上、本発明の一実施の形態の動作を図面
を参照して詳述してきたが、本発明はこの実施の形態に
限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
の設計変更等があっても本発明に含まれる。たとえば、
磁極数は4極に限定されない。
を参照して詳述してきたが、本発明はこの実施の形態に
限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
の設計変更等があっても本発明に含まれる。たとえば、
磁極数は4極に限定されない。
【0018】
【発明の効果】これまでに説明したように、請求項1の
発明によれば、ロータの永久磁石端部のステータとのギ
ャップ長を永久磁石中心部のギャップ長より長くするこ
とにより、発生磁束分布を正弦波状とすることができる
ので、モータの回転時にステータに発生する鉄損を低減
することができ、モータの効率を向上させることができ
るという効果が得られる。
発明によれば、ロータの永久磁石端部のステータとのギ
ャップ長を永久磁石中心部のギャップ長より長くするこ
とにより、発生磁束分布を正弦波状とすることができる
ので、モータの回転時にステータに発生する鉄損を低減
することができ、モータの効率を向上させることができ
るという効果が得られる。
【0019】請求項2の発明によれば、永久磁石による
発生磁束分布を正弦波状とするための最適なロータ外周
形状を与えることができるという効果が得られる。
発生磁束分布を正弦波状とするための最適なロータ外周
形状を与えることができるという効果が得られる。
【0020】また、請求項3の発明によれば、永久磁石
による発生磁束分布を正弦波状とすることができ、ステ
ータに発生する鉄損を低減することができるので、モー
タの効率を向上させることができるロータ外周形状を与
えるという効果が得られる。
による発生磁束分布を正弦波状とすることができ、ステ
ータに発生する鉄損を低減することができるので、モー
タの効率を向上させることができるロータ外周形状を与
えるという効果が得られる。
【図1】 本発明の一実施の形態による磁石モータ用ロ
ータ形状を示す縦断面図。
ータ形状を示す縦断面図。
【図2】 図1のロータ形状による磁石モータの磁束密
度分布を示した図。
度分布を示した図。
【図3】 図1のロータ形状による磁石モータの磁束密
度の基本波成分および高調波次数毎の成分を表した図。
度の基本波成分および高調波次数毎の成分を表した図。
【図4】 従来の技術による磁石モータ用ロータ形状を
示す縦断面図。
示す縦断面図。
【図5】 図4のロータ形状による磁石モータの磁束密
度分布を示した図。
度分布を示した図。
【図6】 図4のロータ形状による磁石モータの磁束密
度の基本波成分および高調波次数毎の成分を表した図。
度の基本波成分および高調波次数毎の成分を表した図。
1…ステータ内周
2…ロータ外周
3…永久磁石
4…空気層
5…シャフト
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 磯部 真一
愛知県名古屋市中村区岩塚町字高道1番地
三菱重工業株式会社名古屋研究所内
(72)発明者 明田 淳
愛知県西春日井郡西枇杷島町旭町3丁目1
番地 三菱重工業株式会社冷熱事業本部内
Fターム(参考) 5H002 AA03 AE00
5H621 AA03 HH01 PP02
5H622 AA03 CA02 CA07 CA10 CA13
CB06
Claims (3)
- 【請求項1】 ロータ鉄心が複数の磁極を形成するよ
うに複数の永久磁石を配設した磁石モータのロータであ
って、 前記ロータ鉄心の外周のうち一の永久磁石の円周方向に
対称な一方の半分に対応する部分の外周は、外周半径の
中心点が前記ロータの回転中心から前記永久磁石の磁束
の方向と直角方向で、かつ前記永久磁石端のステータと
のギャップ長が長くなる方向の変位量x1と、前記ロー
タの回転中心から前記一の永久磁石側に向かう方向の変
位量y1とを有し、 前記ロータ鉄心の外周のうち前記一の永久磁石の他方の
半分に対応する部分の外周は、前記一方の半分に対応す
る部分の外周と対称な形状をなし、 前記ロータ鉄心の外周のうち他の永久磁石に対応する部
分の外周はそれぞれ前記一の永久磁石に対応する部分の
外周と同一の形状をなし、 前記ロータ鉄心のうち配設した隣り合う永久磁石間に磁
気短絡防止用空気層を設けたことを特徴とする磁石モー
タ用ロータ。 - 【請求項2】 前記変位量y1を前記変位量x1の約
2倍としたことを特徴とする請求項1記載の磁石モータ
用ロータ。 - 【請求項3】 前記ロータ鉄心の最大回転半径をR、
前記ロータ鉄心の最大回転半径部の前記ステータとのギ
ャップ長をa、前記永久磁石の回転半径方向の厚みを
b、前記ロータ鉄心の前記磁気短絡防止用空気層を設け
た部分の前記ステータとのギャップ長をc、前記磁気短
絡防止用空気層の回転半径方向の寸法をdとしたとき、 各寸法間を以下に示す比率としたことを特徴とする請求
項1記載の磁石モータ用ロータ。 R :a :b :c :d = 26:0.5:2.7:2.95:(2.03〜2.7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001222737A JP2003037955A (ja) | 2001-07-24 | 2001-07-24 | 磁石モータ用ロータ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001222737A JP2003037955A (ja) | 2001-07-24 | 2001-07-24 | 磁石モータ用ロータ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003037955A true JP2003037955A (ja) | 2003-02-07 |
Family
ID=19056173
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001222737A Withdrawn JP2003037955A (ja) | 2001-07-24 | 2001-07-24 | 磁石モータ用ロータ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2003037955A (ja) |
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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JP2008312318A (ja) * | 2007-06-13 | 2008-12-25 | Toshiba Industrial Products Manufacturing Corp | 回転電機の回転子及び回転電機 |
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