JP2003088015A - 永久磁石内蔵型モータロータ - Google Patents
永久磁石内蔵型モータロータInfo
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Abstract
ータ電機子反作用を弱めて永久磁石の減磁を抑制するこ
とができる永久磁石内蔵型モータロータ構造を提供す
る。 【解決手段】 永久磁石を内蔵する複数個の軸方向磁石
スロットとシャフトを収納するシャフトホールを具備す
るロータとから構成する。前記磁石スロットは花弁型円
弧磁極面を形成してあり、該花弁型円弧がロータ半径よ
り小さい円弧半径からなり、エアギャップ磁束分布を正
弦波に近づけることができる。そして、軸方向スロット
を磁石スロット間とシャフトホールの間に設置すること
により、磁束漏れを抑制できるうえ、ロータ重量も軽減
できる。
Description
ータロータに関するものであり、特にエアギャップ磁束
分布を正弦波に近づけることができ、コギングトルクと
回転振動を抑制できる永久磁石内蔵型モータロータに関
するものである。
タとステータの位置関係を示す分解図であり、図6は従
来の永久磁石内蔵型モータロータとステータの位置関係
を示す図である。図5と図6においては、従来シャフト
を収納するシャフトホール103と、永久磁石( 図示なし)
を収納する軸方向磁石スロット102 を有する永久磁石
内蔵型モータロータ100 を示す。コギングトルクを減少
するため、従来のモータステータ(Stator)は斜め角がα
である複数個のスロットを使い、またはステータスロッ
ト数に合わせて極面を展開するときのスロット数が整数
でない角度を使う。しかし、前者においては、巻き線作
業が難しく、執行の困難性をもたらすと同時に、スロッ
ト巻き線の加工コストが高く、またエアギャップ磁束密
度分布の形状を制御しにくい、後者においては、極面開
角が小さくなりやすく、モータのアウトプットを直接減
少させてスロット数の少ないステータに適用しにくい。
分布を示す図である。図7はエアギャップ磁束密度分布
の台形分布が大きいコギングトルクをもたらすことを示
す。
は以下のような欠点がある 1. コギングトルクが大きい 2. 永久磁石の開角が小さい 3. 永久磁石が磁束漏れが発生しやすい 4. コギングトルクを減少するため、巻き線作業を難し
くするスロットを使わなければならない
を減少して電機子反作用を弱めて磁束漏れを抑制できる
永久磁石内蔵型モータロータを提供することにある。
磁石を内蔵する複数個の軸方向磁石スロットと、花弁型
円弧の磁石スロットを具備する花弁型突極の磁石部分
と、シャフトを収納するシャフトホールとを有する永久
磁石内蔵型モータロータであって、前記花弁型円弧の円
心はロータ円心と位置差R2を形成して、前記円弧半径R1
はロータ半径Rより小さくて、R1+ R2=Rであるロータ円
心から偏移する花弁型円弧磁極面を提供することを特徴
とする永久磁石内蔵型モータロータとしている。請求項
2の発明は、磁石スロット間とシャフトホールの間に位
置する軸方向スロットと、前記スロットホールの磁石ス
ロット間に形成されるシャープ型先端と、対向する先端
と底部との間に形成される拡張型縁部とを有することを
特徴とする請求項1に記載の永久磁石内蔵型モータロー
タとしている。
ータは円形縁部にロータ円心から偏移する花弁型円弧磁
極面を使用して、モータエアギャップ磁束密度分布の磁
界分布を改善してエアギャップ磁束密度分布を正弦波分
布に近づけて、コギングトルク過大を改善するため、本
発明のモータステータはスロット構造を使わずにモータ
巻き線作業を簡略化できる。そして、本発明の実施はモ
ータステータのスロット数にも影響されなく、花弁型円
弧縁部が強いモータ電機子反作用抗力を提供し、精密な
サーボ制御でモータの電流を正弦波電流にして、本発明
のエアギャップ磁束分布が正弦波分布に近いため、均一
なアウトプットトルクが得られ、精密サーボ制御の応用
に相当適用する。
石スロット間とシャフトホールの間に軸方向スロットを
設けるすることによって、各磁極間の永久磁石磁束漏れ
を防げるうえ、直接にモータロータの慣性量を減少し
て、モータの起動時間と非負荷電流を減少する。
永久磁石を内蔵する複数個の軸方向磁石スロットと、シ
ャフトを収納するシャフトホールとを有するロータであ
る。本発明は磁石スロットにロータ半径より小さい円弧
半径よりなる花弁型円弧極面を生成して、正弦波に近い
エアギャップ磁束分布を提供して、コギングトルク過大
を改善する。また、モータ電機子反作用を弱めて永久磁
石の減磁を抑制するうえ、磁石スロット間とシャフトホ
ールの間に軸方向スロットを設けることによって、磁石
磁束漏れを抑制しロータ重量を軽減する。
ついて詳細に説明する。図1は本発明の構造を示す分解
図である。図2は図1 のロータ部分を示す図である。図
1において、本発明のモータは複数個のけい素鋼板から
なるロータ1とステータ20を有する。図1に示される
ように、ロータ1には永久磁石を内蔵する複数個の軸方
向磁石スロット2とシャフトを収納するシャフトホール
3を有する。本発明は磁石スロットにロータ円心から偏
移する花弁型円弧磁極面11を生成して、該花弁型円弧
11は円心600を中心にR1を半径にしてなる。その円
心600はロータ円心500とR2の位置差を形成して、
円弧半径R1はロータ半径R より小さくて、R1+R2=R であ
るロータ円心から偏移する花弁型円弧極面11を提供す
ることによって、モータエアギャップ磁束分布の磁界分
布を改善して、エアギャップ磁束分布を正弦波分布に近
づけて、コギングトルク過大を改善する。
久磁石磁束漏れを抑制するため、軸方向スロット5を磁
石スロット2間とシャフトホール3の間に設置して、該
スロット5は直接にモータロータの慣性量を減少すると
ともに、モータの起動時間と非負荷電流を減少する。図
示のスロット5は磁石スロット2間にシャープ型先端5
1を形成して、各極の永久磁石先端磁束漏れを防げる。
また、先端と対向する底部との間に向かい合う拡張型縁
部52を形成して、各極の永久磁石の磁束パスを飽和さ
せなく、モータ中心軸設置時の機械強度を保つ。従っ
て、各磁極間の永久磁石磁束漏れを抑制するスロット5
は、各磁極間の永久磁石磁束漏れ作用をもたらすうえ、
モータロータの機械構造強度にも影響を与えないしモー
タロータの磁束パスを飽和させない前提で、モータロー
タの慣性量をできるだけ減少させる効果がある。
と図4を参考する。図3は本発明のロータ1とステータ
200の位置関係を示す図である。図4は図3のエアギ
ャップ磁束密度分布を示す図で、配置間に電気で励起し
て得た正弦波に近いエアギャップ磁束密度分布である。
前述した図5と図7において示した従来の永久磁石内蔵
型モータのエアギャップ磁束密度分布と比べて、本発明
は明らかに正弦波に近いエアギャップ磁束を有して、コ
ギングトルクを有効に改善できる。そして、本発明はコ
ギングトルクを減少するために、各磁極面の展開角度を
ステータの各ギア角度の整数倍に合わせることが必要な
く、各磁極面の展開角度が完全に展開できるようになっ
た。さらに、本発明は正弦波電流の精密サーボ制御と小
さい運転振動に適用する。また、本発明はロータ円心か
ら偏移する花弁型円弧縁部を使用することによって、モ
ータステータが電機子反作用磁界に対して厚いエアギャ
ップを生成して、電機子反作用磁界を弱めるため、良い
モータ電機子反作用抗力を提供する。
す分解図である。図9は本発明における図2の実施形態
を示す図である。図8と図9に示されるように本発明の
同一原理を利用して同じ効果を働く他の例であり、磁極
面を形成する花弁型円弧縁部11の円心600もロータ
円心500とR2の位置差を形成して、該円弧半径R1もロ
ータ半径R より小さくて、R1+R2=R であると同時に、軸
方向スロット5もシャープ型先端51を形成して、先端
と対向する底部との間に向かい合う拡張型縁部52を形
成して、その原理も同様で、生成した効果も同様とな
る。
ット構造を使わずにモータ巻き線作業を簡略化できる
し、花弁型円弧の精密度を制御しやすくて、モータの生
産性を簡略化して自動化生産ができる。また、本発明の
エアギャップ磁束分布が正弦波分布に近いため、コギン
グトルク過大の欠点を改善できる。そして、本発明の実
施はモータステータのスロット数にも影響されなく、各
磁極面展開角度が完全に展開できるようになって、正弦
波電流の精密サーボ制御と小さい運転振動に適用する。
さらに、花弁型円弧縁部は、モータステータが電機子反
作用磁界に対して厚いエアギャップを生成して、強いモ
ータ電機子反作用抗力を提供する。その上、磁石スロッ
ト間とシャフトホールの間に設置する軸方向スロットは
各磁極間の永久磁石磁束漏れを抑制できるほか、モータ
ロータの慣性量を直接減少できる。
である。
る。
の位置関係を示す分解図である。
の位置関係を示す図である。
図である。
ある。
る。
Claims (2)
- 【請求項1】 永久磁石を内蔵する複数個の軸方向磁石
スロットと、花弁型円弧の磁石スロットを具備する花弁
型突極の磁石部分と、シャフトを収納するシャフトホー
ルとを有する永久磁石内蔵型モータロータであって、前
記花弁型円弧の円心はロータ円心と位置差R2を形成し
て、前記円弧半径R1はロータ半径Rより小さくて、R1+
R2=Rであるロータ円心から偏移する花弁型円弧磁極面を
提供することを特徴とする永久磁石内蔵型モータロー
タ。 - 【請求項2】 磁石スロット間とシャフトホールの間に
位置する軸方向スロットと、前記スロットホールの磁石
スロット間に形成されるシャープ型先端と、対向する先
端と底部との間に形成される拡張型縁部とを有すること
を特徴とする請求項1に記載の永久磁石内蔵型モータロ
ータ。
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