JP2003134771A - Outer rotor motor - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、アウタロータモー
タに関するものである。TECHNICAL FIELD The present invention relates to an outer rotor motor.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、電気モータには、インナロータ型
のモータと、アウタロータ型のモータがある。アウタロ
ータ型のモータは、巻線を施したステータの外周側に永
久磁石を有するロータを回転自在に配設して構成されて
いる。2. Description of the Related Art Conventionally, electric motors include an inner rotor type motor and an outer rotor type motor. The outer rotor type motor is configured by rotatably disposing a rotor having a permanent magnet on the outer peripheral side of a wound stator.
【０００３】図１１、図１２を参照して説明すると、１
は電磁鋼板を軸方向に積層して構成されたステータで、
そのティース１ａに３相巻線２が施されている。ステー
タ１の外側に鉄などの高透磁率材で構成されたカップ状
のロータ３が配設されている。ロータ３は軸４に固定さ
れ、軸４は軸受５により回転自在に支持されている。Referring to FIGS. 11 and 12, 1
Is a stator constructed by stacking electromagnetic steel sheets in the axial direction,
The three-phase winding 2 is applied to the tooth 1a. A cup-shaped rotor 3 made of a high magnetic permeability material such as iron is arranged outside the stator 1. The rotor 3 is fixed to a shaft 4, and the shaft 4 is rotatably supported by a bearing 5.
【０００４】ロータ３の内周部には、ステータ１に対し
て径方向に僅かなギャップを介して永久磁石６が配設さ
れている。永久磁石６は、図２に示すように、周方向に
Ｎ極とＳ極が交互に配設されている。A permanent magnet 6 is arranged on the inner peripheral portion of the rotor 3 with a slight gap in the radial direction from the stator 1. As shown in FIG. 2, the permanent magnet 6 has N poles and S poles arranged alternately in the circumferential direction.
【０００５】そして、位置センサからの位相情報を考慮
して巻線２に３相交流電流を流すことによって回転磁界
を発生させ、外側のロータ３を回転駆動する構造となっ
ている。Then, in consideration of the phase information from the position sensor, a three-phase alternating current is passed through the winding 2 to generate a rotating magnetic field, so that the outer rotor 3 is rotationally driven.
【０００６】このアウタロータモータは、ロータが外側
にあるので、同じモータサイズの場合、ロータ外径をイ
ンナロータモータよりも大きくすることができ、発生ト
ルクをインナロータモータに比べて高くすることができ
る。Since the outer rotor motor has the rotor on the outer side, the outer diameter of the rotor can be made larger than that of the inner rotor motor and the generated torque can be made higher than that of the inner rotor motor in the case of the same motor size. .
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】上記のようにアウタロ
ータモータは、ロータ外径が大きく、高トルクなモータ
であるが、高速回転させようとすると、弱め界磁制御を
行うことになるが、表面磁石型アウタロータモータの場
合、電流位相を進角させると、トルクが小さくなってし
まうという問題がある。As described above, the outer rotor motor is a motor having a large rotor outer diameter and high torque, but when it is rotated at a high speed, field weakening control is performed. In the case of the outer rotor motor, there is a problem that the torque becomes small when the current phase is advanced.
【０００８】また、磁石と磁石の間に鉄を挟んだ逆突極
型のロータ構造の場合は、位相を進角させてもトルクは
小さくならないが、概してｑ軸インダクタンスが大き
く、弱め界磁制御を行っても、ｑ軸インダクタンスの影
響で、回転数がそれほど高速まで伸びない。しかも、逆
突極型のロータ構造にすると、ロータ構造を大きく変更
しないといけないので、製造工数がかかってしまうとい
う問題がある。Further, in the case of a reverse salient pole type rotor structure in which iron is sandwiched between magnets, the torque does not decrease even if the phase is advanced, but generally the q-axis inductance is large and field weakening control is performed. However, due to the influence of the q-axis inductance, the rotation speed does not extend to such a high speed. Moreover, when the rotor structure is of the inverse salient pole type, the rotor structure has to be largely changed, which causes a problem of increasing the number of manufacturing steps.
【０００９】詳しく説明すると、上記アウタロータモー
タの発生トルクＴ及び端子電圧Ｖａは、以下のようにな
る。More specifically, the generated torque T and the terminal voltage Va of the outer rotor motor are as follows.
【００１０】
Ｔ ＝Ｐ｛ΦａＩｑ＋（Ｌｑ−Ｌｄ）ＩｄＩｑ｝
＝Ｐ｛ΦａＩａ cosβ＋１／２（Ｌｑ−Ｌｄ）Ｉａ2 sin２β｝・・(1)
Ｖａ＝｛（ＲａＩｄ−ωＬｑＩｑ）2
＋（ＲａＩｑ＋ωＬｑＩｑ＋ωΦａ）2 ｝1/2 ・・(2)
ここで、Ｔはトルク、Ｖａは端子電圧、Ｐは極対数、Φ
ａは電機子鎖交磁束、Ｉｄはｄ軸電流、Ｉｑはｑ軸電
流、Ｌｄはｄ軸インダクタンス、Ｌｑはｑ軸インダクタ
ンス、Ｉａは電機子電流、βは電流位相（ｑ軸からの進
み位相）、ωは電気角速度を示す。また、ｄ軸方向は永
久磁石の磁束の方向であり、ｑ軸方向はｄ軸方向よりも
電気角で９０度進んだ軸方向である。T = P {ΦaIq + (Lq−Ld) IdIq} = P {ΦaIa cosβ + 1/2 (Lq−Ld) Ia 2 sin2β} ·· (1) Va = {(RaId−ωLqIq) 2 + (RaIq + ωLqIq + ωΦa) 2 } 1/2 ... (2) where T is torque, Va is terminal voltage, P is the number of pole pairs, Φ
a is the armature flux linkage, Id is the d-axis current, Iq is the q-axis current, Ld is the d-axis inductance, Lq is the q-axis inductance, Ia is the armature current, and β is the current phase (leading phase from the q-axis). , Ω indicates the electrical angular velocity. Further, the d-axis direction is the direction of the magnetic flux of the permanent magnet, and the q-axis direction is the axial direction that leads the d-axis direction by an electrical angle of 90 degrees.
【００１１】図１１、図１２に示したアウタロータモー
タの構成では、ＬｄとＬｑの値は同じであり、上記(1)
式の第２項のリラクタンストルクは発生せず、発生トル
クは第１項のマグネットトルクのみである。In the configuration of the outer rotor motor shown in FIGS. 11 and 12, the values of Ld and Lq are the same, and the above (1)
The reluctance torque of the second term of the equation is not generated, and the generated torque is only the magnet torque of the first term.
【００１２】また、発生する端子電圧は、(2) 式で表さ
れるが、そのベクトル図は図１３に示すようになる。こ
こで、ｑ軸電流のみ通電している場合、すなわち電流位
相が０度のとき、電圧ベクトルは図１３（ａ）となり、
当然回転数が上昇すれば、ωの値が大きくなり、Ｖａの
値も大きくなる。しかし、端子電圧はバッテリ電圧によ
り制限されるので、回転数も制限されることになる。The generated terminal voltage is expressed by the equation (2), and its vector diagram is as shown in FIG. Here, when only the q-axis current is applied, that is, when the current phase is 0 degree, the voltage vector becomes as shown in FIG.
Naturally, as the rotation speed increases, the value of ω increases and the value of Va also increases. However, since the terminal voltage is limited by the battery voltage, the rotation speed is also limited.
【００１３】そこで、より高速まで回転させたい場合、
図１３（ｂ）に示すように、Ｖａを下げるためにＩｄ、
すなわちｄ軸電流を与えるのであるが、Ｉｄを与えると
電流位相βが進むことになり、図１１、図１２の構成で
は、 (1)式で見たように、発生トルクがマグネットトル
クのみなので、トルクは下がってしまう。Therefore, when it is desired to rotate at a higher speed,
As shown in FIG. 13B, Id for decreasing Va,
That is, although the d-axis current is given, the current phase β advances when Id is given, and in the configuration of FIGS. 11 and 12, since the generated torque is only the magnet torque as seen from the equation (1), The torque will drop.
【００１４】そこで、電流位相が進んでもトルクが下が
らないようなモータ構造として、図１４に示すような永
久磁石６、６間にヨークを突出させて突極を設けた逆突
極型のアウタロータ構造が考えられる。この場合、確か
にその構造上Ｌｑ＞Ｌｄなので、 (1)式における第２項
のリラクタンストルクが電流位相が進むことによって発
生するので、マグネットトルクが下がっても全体のトル
クは上がる。しかしながら、電流位相を進めてＩｄを大
きくし、ωＬｄＩｄ、すなわち弱め界磁による端子電圧
の引き戻しを大きくしても、Ｌｑが大きいので、ωＬｑ
Ｉｑの影響が大きくなり、回転数の上昇による端子電圧
の上昇は大きくなってしまう。従って、結局回転数がよ
り高速まで上がらないことになる。Therefore, as a motor structure in which the torque does not decrease even if the current phase advances, as shown in FIG. 14, a reverse salient pole type outer rotor structure in which a salient pole is provided by projecting a yoke between the permanent magnets 6 and 6. Can be considered. In this case, since Lq> Ld due to its structure, the reluctance torque of the second term in the equation (1) is generated by the advance of the current phase, so that the overall torque increases even if the magnet torque decreases. However, even if Id is increased by advancing the current phase and ωLdId, that is, the pullback of the terminal voltage due to the field weakening is increased, Lq is still large, so ωLq
The influence of Iq becomes large, and the increase of the terminal voltage due to the increase of the rotation speed becomes large. Therefore, after all, the rotation speed does not increase to a higher speed.
【００１５】本発明は、上記従来の問題点に鑑み、ロー
タ構造を大幅に変更せず、位相進角させてもトルクが下
がることなく、弱め界磁制御によって回転数をより高速
に伸ばすことができるアウタロータモータを提供するこ
とを目的とする。In view of the above-mentioned problems of the prior art, the present invention does not significantly change the rotor structure, the torque does not decrease even if the phase is advanced, and the outer rotor can extend the rotational speed at a higher speed by the field weakening control. The purpose is to provide a motor.
【００１６】[0016]
【課題を解決するための手段】本発明の第１発明のアウ
タロータモータは、ティースに巻回した巻線に電流を流
して回転磁界を発生するステータと、ステータの外側に
回転自在に配設されるとともに内周部に永久磁石が配設
されたロータとを備えたアウタロータモータにおいて、
ロータに、永久磁石の極数と同数の高透磁率材からなる
突片を、永久磁石間に位置しかつティースの軸方向端面
に僅かなギャップを介して対向するように配設したもの
であり、上記突片にてリラクタンストルクを利かせるこ
とができて、電流位相を進角させることでトルクを上昇
でき、かつこのような突片を付けただけの構造でありＬ
ｑはそれほど大きくないので、電流位相を進角させてＩ
ｄを流す、弱め界磁制御を行うことによってより高速回
転を実現でき、さらに突片を付加するだけでロータの構
造を根本的に変更する必要がないので、製造コスト的に
もコストアップを抑制できる。An outer rotor motor according to a first aspect of the present invention is provided with a stator that applies a current to a winding wound around a tooth to generate a rotating magnetic field, and is rotatably disposed outside the stator. And an outer rotor motor including a rotor having a permanent magnet disposed on the inner peripheral portion thereof,
The rotor is provided with projecting pieces made of a material having the same number of poles as the permanent magnets, which are located between the permanent magnets and face the axial end faces of the teeth with a slight gap. , The reluctance torque can be applied by the protrusion, the torque can be increased by advancing the current phase, and only such a protrusion is attached.
Since q is not so large, the current phase is advanced to I
Higher speed rotation can be realized by performing d field control and field weakening control, and since it is not necessary to fundamentally change the structure of the rotor simply by adding a protrusion, it is possible to suppress an increase in manufacturing cost.
【００１７】また、ロータは、円筒と端板から成るカッ
プ状で、突片は端板の外周部から軸方向に突設され、か
つその形状が円弧状で、内径側が巻線に当たらず、外径
がステータ外径以上とするのが好適である。The rotor has a cup-like shape consisting of a cylinder and an end plate, the projecting piece is axially projected from the outer peripheral portion of the end plate, and its shape is arcuate so that the inner diameter side does not hit the winding. It is preferable that the outer diameter is equal to or larger than the outer diameter of the stator.
【００１８】また、各突片の回転中心に対して成す角度
をθ１、モータ極数をＰとして、θ１＜π／Ｐを満足す
るのが好適である。Further, it is preferable that θ1 <π / P is satisfied, where θ1 is an angle formed by the center of rotation of each protrusion and P is the number of motor poles.
【００１９】また、第２発明のアウタロータモータは、
ティースに巻回した巻線に電流を流して回転磁界を発生
するステータと、ステータの外側に回転自在に配設され
るとともに内周部に永久磁石が配設されたロータとを備
えたアウタロータモータにおいて、ロータを円筒と端板
から成るカップ状とし、このロータに、永久磁石の極数
と同数で永久磁石間に位置しかつティースの軸方向端面
に僅かなギャップを介して対向するように内周側に突出
する突部を形成したものであり、突部が第１発明の突片
と同様に作用し、同様の効果を奏する。また、突部はロ
ータのプレス加工等にて容易に形成でき、別途の部品と
その取付工程が必要でないので、一層コストアップを抑
制できる。The outer rotor motor of the second invention is
An outer rotor motor including a stator that applies a current to a winding wound around a tooth to generate a rotating magnetic field, and a rotor that is rotatably arranged outside the stator and in which a permanent magnet is arranged on an inner peripheral portion. In, the rotor is formed into a cup shape consisting of a cylinder and an end plate, and the inner side of this rotor is located between the permanent magnets in the same number as the number of poles of the permanent magnets and faces the axial end faces of the teeth with a slight gap. The protrusion is formed so as to project to the circumferential side, and the protrusion acts in the same manner as the protrusion of the first aspect of the invention and has the same effect. Further, the protrusion can be easily formed by pressing the rotor or the like, and a separate component and its mounting process are not required, so that further cost increase can be suppressed.
【００２０】また、突部の形状は、内周側に突出する円
弧状であると、プレス成形等による形成がより容易とな
り、コスト低下を図れる。Further, if the shape of the projection is an arc shape projecting to the inner peripheral side, the formation by press molding or the like becomes easier and the cost can be reduced.
【００２１】また、突部のティースと軸方向に僅かなギ
ャップを介して重なっている部分の回転中心に対して成
す角度をθ２、モータ極数をＰとして、θ２＜π／Ｐを
満足するのが好適である。Further, θ2 <π / P is satisfied, where θ2 is an angle formed with respect to the center of rotation of a portion overlapping with the teeth of the protrusion via a slight gap in the axial direction and P is the number of motor poles. Is preferred.
【００２２】また、第３発明のアウタロータモータは、
ティースに巻回した巻線に電流を流して回転磁界を発生
するステータと、ステータの外側に回転自在に配設され
るとともに内周部に永久磁石が配設されたロータとを備
えたアウタロータモータにおいて、ステータのティース
先端部から軸方向に突出する突起を設け、ロータに、突
起に僅かなギャップを介して径方向に対向する高透磁率
材から成る突出部を、永久磁石の極数と同数だけ永久磁
石間に配設したものであり、ステータティースの突起と
ロータの突出部が、第１発明の突片とステータと同様に
作用し、同様の効果を奏する。The outer rotor motor of the third invention is
An outer rotor motor including a stator that applies a current to a winding wound around a tooth to generate a rotating magnetic field, and a rotor that is rotatably arranged outside the stator and in which a permanent magnet is arranged on an inner peripheral portion. In the above, a protrusion protruding axially from the teeth tip of the stator is provided, and a protrusion made of a high magnetic permeability material facing the rotor in the radial direction with a slight gap to the protrusion has the same number as the number of poles of the permanent magnet. However, the protrusions of the stator teeth and the protrusions of the rotor act in the same manner as the protrusions and the stator of the first aspect of the invention, and achieve the same effect.
【００２３】また、突起は、内周側が巻線に当たらず、
外周側はティースの外径と同一、軸方向の長さはロータ
カップと組み合わせた状態でロータカップと当たらない
大きさであるのが好適である。Further, the protrusion does not hit the winding on the inner peripheral side,
It is preferable that the outer peripheral side is the same as the outer diameter of the tooth, and the axial length is a size that does not hit the rotor cup in a state of being combined with the rotor cup.
【００２４】また、突出部は、永久磁石と同様の円弧状
で、軸方向の長さは突起以上で、回転中心に対して成す
角度をθ３、モータ極数をＰとして、θ３＜π／Ｐを満
足するのが好適である。Further, the protrusion has an arc shape similar to that of a permanent magnet, has an axial length equal to or longer than the protrusion, and the angle formed with respect to the rotation center is θ3, and the number of motor poles is P. θ3 <π / P It is preferable to satisfy
【００２５】また、突出部の内径が、永久磁石の内径よ
りも小さいと、リラクタンストルクをより大きくでき
る。If the inner diameter of the protrusion is smaller than the inner diameter of the permanent magnet, the reluctance torque can be increased.
【００２６】[0026]
【発明の実施の形態】以下、本発明のアウタロータモー
タの各実施形態について、図面を参照して説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the outer rotor motor of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００２７】（第１の実施形態）図１において、１は電
磁鋼板を軸方向に積層して構成されたステータで、その
ティース１ａに３相巻線２が施されている。ステータ１
の外側に、鉄などの高透磁率材で構成された、円筒３ａ
と端板３ｂからなるカップ状のロータ３が配設されてい
る。ロータ３はその端板３ｂの軸芯部が軸４に固定さ
れ、軸４は軸受５を介してステータ１が装着されている
固定支持部材１１にて回転自在に支持されている。(First Embodiment) In FIG. 1, reference numeral 1 is a stator constituted by laminating electromagnetic steel sheets in the axial direction, and a three-phase winding 2 is formed on a tooth 1a thereof. Stator 1
Outside of the cylinder, a cylinder 3a made of a high magnetic permeability material such as iron.
The cup-shaped rotor 3 including the end plate 3b and the end plate 3b is disposed. The rotor 3 has an end plate 3b having a shaft core fixed to a shaft 4, and the shaft 4 is rotatably supported by a fixed support member 11 to which a stator 1 is mounted via a bearing 5.
【００２８】ロータ３の内周部には、ステータ１に対し
て径方向に僅かなギャップを介して永久磁石６が配設さ
れている。永久磁石６は、図２に示すように、周方向に
Ｎ極とＳ極が交互に配設されている。A permanent magnet 6 is arranged on the inner peripheral portion of the rotor 3 with a slight gap in the radial direction from the stator 1. As shown in FIG. 2, the permanent magnet 6 has N poles and S poles arranged alternately in the circumferential direction.
【００２９】さらに、ロータ３の端板３ｂの外周部内面
には、ステータティース１ａの軸方向端面に僅かなギャ
ップを介して対向するように鉄片などの高透磁率材から
なる突片７が、永久磁石６と同数だけ、永久磁石６、６
間に位置するように配設されている。なお、突片７は接
着剤等でロータ３に固定されている。Further, on the inner surface of the outer peripheral portion of the end plate 3b of the rotor 3, there is provided a projecting piece 7 made of a high magnetic permeability material such as an iron piece so as to face the axial end surface of the stator teeth 1a with a slight gap. The same number as the permanent magnets 6, the permanent magnets 6, 6
It is arranged so as to be located between them. The protrusion 7 is fixed to the rotor 3 with an adhesive or the like.
【００３０】以上の構成においては、従来の図１１、図
１２の構成に比して、ロータ３の永久磁石６の軸方向外
方に永久磁石６、６間に位置するように突片７が配設さ
れているだけであるため、Ｌｄに対してＬｑはそれほど
大きくない。従って、トルクに関しては、電流位相を進
角することである程度までは大きくなり、なおかつ端子
電圧に関しては、Ｌｑがそれほど大きくないので、ωＬ
ｑＩｑの影響は小さく、回転数の上昇による端子電圧の
上昇はそれほど大きくなく、電流位相を進角させ、Ｉｄ
を流すことによって、すなわち弱め界磁制御をすること
によって、回転数をより高速まで上げることが可能とな
る。In the above structure, the projecting piece 7 is arranged so as to be located between the permanent magnets 6 and 6 axially outward of the permanent magnet 6 of the rotor 3 as compared with the conventional structures shown in FIGS. Since it is only provided, Lq is not so large with respect to Ld. Therefore, the torque increases to some extent by advancing the current phase, and the terminal voltage Lq is not so large.
The influence of qIq is small, the increase of the terminal voltage due to the increase of the rotation speed is not so large, the current phase is advanced, and Id
It is possible to increase the number of revolutions to a higher speed by causing the current to flow, that is, by performing the field weakening control.
【００３１】すなわち、本実施形態では、リラクタンス
トルクを利かせて電流位相を進角させることによってト
ルクが上昇し、かつ弱め界磁制御によってより高速回転
が可能となる。また、構造的にも、従来のロータ３の構
造に鉄片などの突片７を配置するだけであり、図１４の
ようにロータ３の構造を根本的に変更しなければならな
いということもなく、従来のロータ３を基に一部追加変
更を加えるだけでよいので、製造工数的にもコストアッ
プを小さくすることができる。That is, in the present embodiment, the reluctance torque is utilized to advance the current phase to increase the torque, and the field weakening control enables higher speed rotation. Further, structurally, only the protruding piece 7 such as an iron piece is arranged in the structure of the conventional rotor 3, and there is no need to fundamentally change the structure of the rotor 3 as shown in FIG. Since it is only necessary to add some changes based on the conventional rotor 3, it is possible to reduce the cost increase in manufacturing man-hours.
【００３２】また、突片７の形状を、図示の如く円弧状
として、その内径側が巻線２に当たらず、外径をステー
タ１の外径以上とすることで、Ｌｑを多少大きくするこ
とができるので、リラクタンストルクを大きくすること
ができる。Further, by making the shape of the projecting piece 7 into an arc shape as shown in the drawing, the inner diameter side of which does not contact the winding 2 and the outer diameter being equal to or larger than the outer diameter of the stator 1, it is possible to increase Lq to some extent. Therefore, the reluctance torque can be increased.
【００３３】さらに、各突片７の回転中心に対して成す
角度をθ１、モータ極数をＰとして、θ１＜π／Ｐを満
足させることにより、リラクタンストルクの向上と、弱
め磁界制御時のモータ回転数の高速化がより期待でき
る。Further, θ1 <π / P is satisfied, where θ1 is the angle formed with respect to the rotation center of each protrusion 7 and P is the number of motor poles, so that the reluctance torque is improved and the motor for weakening magnetic field control is controlled. Higher speeds can be expected.
【００３４】（第２の実施形態）次に、本発明の第２の
実施形態について、図３〜図６を参照して説明する。な
お、以下の実施形態の説明では、上記第１の実施形態と
同一の構成要素については同一の参照符号を付して説明
を省略し、主として相違点について説明する。(Second Embodiment) Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the following description of the embodiments, the same components as those in the first embodiment will be designated by the same reference numerals, description thereof will be omitted, and differences will mainly be described.
【００３５】本実施形態では、ロータ３に対して別部材
の高透磁率材から成る突片７を設ける代わりに、図５、
図６に示すように、カップ状のロータ３の円筒３ａと端
板３ｂの角部を外側からプレス加工してロータ３の内側
に突出する突部８を形成している。この突部８は、永久
磁石６の極数と同数だけ永久磁石６間に配し、かつこの
突部８の一部が永久磁石６よりも径方向内側に突出し、
その部分がステータ１に対して軸方向に僅かなギャップ
を介して対向するように構成している。In this embodiment, instead of providing the protruding piece 7 made of a high magnetic permeability material, which is a separate member, with respect to the rotor 3, as shown in FIG.
As shown in FIG. 6, the corners of the cylinder 3 a and the end plate 3 b of the cup-shaped rotor 3 are pressed from the outside to form a protrusion 8 that protrudes inside the rotor 3. The projections 8 are arranged between the permanent magnets 6 by the same number as the number of poles of the permanent magnets 6, and a part of the projections 8 projects radially inward of the permanent magnets 6,
That portion is configured to face the stator 1 with a slight gap in the axial direction.
【００３６】このような構成とすることで、プレス加工
した突部８も高透磁率材でできているので、上記第１の
実施形態と同様に、ＬｑがＬｄよりも僅かに大きくな
り、リラクタンストルクを利かせて、電流位相を進角さ
せることによってトルクは上昇し、かつ弱め磁界制御に
よってより高速回転が可能となる。With this structure, since the press-processed protrusion 8 is also made of a high-permeability material, Lq becomes slightly larger than Ld and reluctance is achieved, as in the first embodiment. The torque is increased by utilizing the torque and advancing the current phase, and the weakening magnetic field control enables higher speed rotation.
【００３７】また、その構造は従来のカップ状のロータ
３にプレス加工を追加するだけであるので、第１の実施
形態よりも製造工数を抑えることができ、より安価にロ
ータカップを製造できる。Further, since the structure is such that only press working is added to the conventional cup-shaped rotor 3, the number of manufacturing steps can be reduced and the rotor cup can be manufactured at a lower cost than in the first embodiment.
【００３８】また、突部８の形状を、図示のように、回
転中心側に突出する逆円弧状にすることにより、より簡
単にプレス加工が可能となり、製造コストもより低廉化
できる。Further, as shown in the drawing, by forming the shape of the projection 8 into an inverted arc shape protruding toward the center of rotation, it becomes possible to carry out the pressing work more easily and to reduce the manufacturing cost.
【００３９】さらに、図４に示すように、突部８のティ
ースと軸方向に僅かなギャップを介して重なっている部
分の回転中心に対して成す角度をθ２、モータ極数をＰ
として、θ２＜π／Ｐを満足させることにより、リラク
タンストルクの向上と、弱め磁界制御時のモータ回転数
の高速化がより期待できる。Further, as shown in FIG. 4, the angle formed by the rotational center of the portion of the protrusion 8 which overlaps with the tooth via the slight gap in the axial direction is θ2, and the number of motor poles is P.
As a result, by satisfying θ2 <π / P, it can be expected that the reluctance torque is improved and the motor speed is increased during the weakening magnetic field control.
【００４０】（第３の実施形態）次に、本発明の第３の
実施形態について、図７〜図９を参照して説明する。(Third Embodiment) Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
【００４１】本実施形態では、図７、図１０に示すよう
に、ステータ１に、ティース１ａの先端部から軸方向に
突出する鉄片から成る突起９を設けている。この突起９
は、内周側が巻線２に当たらず、外周側はステータ１の
ティース１ａの外径と同一で、周方向の幅寸法はステー
タ１のティース幅と同一で、軸方向の長さはロータ３と
組み合わせた状態でロータ３と当たらない大きさに設定
されている。一方、ロータ３側には、突起９に僅かなギ
ャップを介して径方向に対向する鉄片などの高透磁率材
からなる突出部１０が、永久磁石６の極数と同数だけ永
久磁石６間に配設されている。これら突起９及び突出部
１０は、それぞれ接着剤等で固定されている。In the present embodiment, as shown in FIGS. 7 and 10, the stator 1 is provided with the protrusion 9 made of an iron piece axially protruding from the tip end portion of the tooth 1a. This protrusion 9
The inner circumference does not hit the winding 2, the outer circumference is the same as the outer diameter of the teeth 1a of the stator 1, the width dimension in the circumferential direction is the same as the teeth width of the stator 1, and the axial length is the rotor 3 The size is set so as not to hit the rotor 3 when combined with. On the other hand, on the rotor 3 side, the protrusions 10 made of a high-permeability material such as iron pieces, which face the protrusions 9 in the radial direction with a slight gap, are provided between the permanent magnets 6 in the same number as the number of poles of the permanent magnets 6. It is arranged. The protrusion 9 and the protrusion 10 are fixed with an adhesive or the like.
【００４２】このような構成とすることで、ステータ１
のティース１ａの突起９とロータ３の突出部１０によっ
て、ＬｑがＬｄよりも僅かに大きくなり、第１の実施形
態と同様にリラクタンストルクを利かせて、電流位相を
進角させることによってトルクを上昇させ、なおかつ弱
め界磁制御によって、より高速回転が可能となる。With this structure, the stator 1
Lq is slightly larger than Ld due to the protrusion 9 of the tooth 1a and the protrusion 10 of the rotor 3, and the reluctance torque is utilized to advance the current phase by advancing the torque as in the first embodiment. It is possible to rotate at a higher speed by increasing the field and controlling the field weakening.
【００４３】但し、本実施形態の場合、第１の実施形態
及び第２の実施形態の場合よりもＬｑが大きくなるの
で、最高回転数が第１の実施形態及び第２の実施形態よ
り若干小さくなってしまうが、逆に電流位相を進角させ
た時のトルクはリラクタンストルクが大きくなるので、
第１の実施形態及び第２の実施形態よりも大きくするこ
とができる。However, in this embodiment, Lq is larger than that in the first and second embodiments, so the maximum rotation speed is slightly smaller than that in the first and second embodiments. However, the reluctance torque becomes large when the current phase is advanced.
It can be made larger than in the first and second embodiments.
【００４４】また、その構造は第１の実施形態と同様、
従来のカップ状のロータ構造に鉄片等を配置するだけの
構造であるため、ロータ構造を根本的に変更しなければ
ならないといったようなことがなく、従来のロータを基
に一部追加変更を加えるだけでよいので、製造工数的に
もコストアップがそれほど大きくなることはない。The structure is similar to that of the first embodiment.
Since the structure is simply arranging iron pieces etc. in the conventional cup-shaped rotor structure, there is no need to fundamentally change the rotor structure, and some additional changes are made based on the conventional rotor The cost increase does not become so great in terms of manufacturing man-hours.
【００４５】さらに、ロータ３の永久磁石６間に配置し
た突出部１０が、永久磁石６と同様の円弧状で、内径、
外径とも同一で、軸方向の長さは突起９以上で、回転中
心に対して成す角度をθ３、モータ極数をＰとして、θ
３＜π／Ｐを満足させることにより、リラクタンストル
クの向上と、弱め磁界制御時のモータ回転数の高速化が
より期待できる。Further, the protrusion 10 arranged between the permanent magnets 6 of the rotor 3 has an arc shape similar to that of the permanent magnet 6, and has an inner diameter,
The outer diameter is the same, the axial length is the protrusion 9 or more, the angle formed with respect to the rotation center is θ3, and the number of motor poles is P.
By satisfying 3 <π / P, it can be expected that the reluctance torque is improved and the motor rotation speed is increased during the magnetic field weakening control.
【００４６】また、突出部１０の内径を、永久磁石６の
内径よりも小さくすると、Ｌｑを多少大きくすることが
できるので、リラクタンストルクをさらに若干大きくす
ることができる。If the inner diameter of the protrusion 10 is made smaller than the inner diameter of the permanent magnet 6, Lq can be increased to some extent, so that the reluctance torque can be increased to some extent.
【００４７】[0047]
【発明の効果】本発明のアウタロータモータによれば、
以上のようにロータ若しくはステータ、又はそれらの両
者の一部に、高透磁率材から成る部材を付加し又は所定
の形状に追加加工して、ｑ軸インダクタンスをｄ軸イン
ダクタンスよりも僅かに大きくしたことにより、電流位
相を進角してもトルクが下がることなく、ある程度の電
流位相までは上昇し、なおかつ、ｑ軸インダクタンスを
あまり大きくしていないため、弱め界磁制御によってよ
り高速回転を実現できる。さらに、その構造も簡単であ
り、追加変更が少なく、製造工数的にもコストアップは
それほど大きくない。かくして、本発明により高トル
ク、高回転、高出力のアウタロータモータを安価に提供
することができる。According to the outer rotor motor of the present invention,
As described above, the q-axis inductance is made slightly larger than the d-axis inductance by adding a member made of a high-permeability material to some of the rotor or the stator or both of them or by additionally processing them into a predetermined shape. As a result, even if the current phase is advanced, the torque does not decrease, the current phase rises to a certain extent, and the q-axis inductance is not so large, so that higher-speed rotation can be realized by field weakening control. Further, its structure is simple, few additional changes are required, and the manufacturing cost is not so large. Thus, according to the present invention, it is possible to inexpensively provide an outer rotor motor having high torque, high rotation and high output.
【図１】本発明の第１の実施形態におけるアウタロータ
モータの縦断面図である。FIG. 1 is a vertical sectional view of an outer rotor motor according to a first embodiment of the present invention.
【図２】同実施形態におけるロータを、図１の矢印方向
から見た図である。FIG. 2 is a view of the rotor according to the same embodiment as seen from the direction of the arrow in FIG.
【図３】本発明の第２の実施形態におけるアウタロータ
モータの縦断面図である。FIG. 3 is a vertical sectional view of an outer rotor motor according to a second embodiment of the present invention.
【図４】同実施形態におけるロータを、図３の矢印方向
から見た図である。FIG. 4 is a view of the rotor according to the same embodiment as seen from the direction of the arrow in FIG.
【図５】同実施形態におけるロータを、図３の矢印方向
とは反対側から見た図である。5 is a view of the rotor according to the same embodiment as viewed from the side opposite to the direction of the arrow in FIG.
【図６】同実施形態におけるロータの正面図である。FIG. 6 is a front view of the rotor according to the same embodiment.
【図７】本発明の第３の実施形態におけるアウタロータ
モータの縦断面図である。FIG. 7 is a vertical sectional view of an outer rotor motor according to a third embodiment of the present invention.
【図８】同実施形態におけるロータの、図７のＡ−Ａ矢
視断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view of the rotor of the same embodiment taken along the line AA of FIG. 7.
【図９】同実施形態におけるロータの縦断正面図であ
る。FIG. 9 is a vertical sectional front view of the rotor according to the same embodiment.
【図１０】同実施形態におけるステータティースの斜視
図である。FIG. 10 is a perspective view of a stator tooth according to the same embodiment.
【図１１】従来例のアウタロータモータの縦断面図であ
る。FIG. 11 is a vertical cross-sectional view of a conventional outer rotor motor.
【図１２】同従来例におけるロータを、図１１の矢印方
向から見た図である。FIG. 12 is a diagram showing the rotor in the conventional example as seen from the direction of the arrow in FIG. 11.
【図１３】モータ端子電圧を示すベクトル図である。FIG. 13 is a vector diagram showing a motor terminal voltage.
【図１４】他の従来例におけるロータの、図１２と同様
の図である。FIG. 14 is a view similar to FIG. 12 of a rotor in another conventional example.
１ ステータ １ａ ティース ２ 巻線 ３ ロータ ６ 永久磁石 ７ 突片 ８ 突部 ９ 突起 １０ 突出部 1 stator 1a Teeth 2 windings 3 rotor 6 permanent magnet 7 protrusion 8 protrusions 9 protrusions 10 Projection
フロントページの続き (72)発明者 田米 正樹 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 西山 典禎 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 藤中 広康 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 一海 康文 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 植田 慶輔 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 AA01 AA05 AA09 AB08 5H621 AA03 BB07 GA01 GA04 GA17 GA20 HH01 PP10 5H622 AA03 CA02 CA05 CA10 CB03 PP03 Continued front page (72) Inventor Masaki Tamai 1006 Kadoma, Kadoma-shi, Osaka Matsushita Electric Sangyo Co., Ltd. (72) Inventor Noriyoshi Nishiyama 1006 Kadoma, Kadoma-shi, Osaka Matsushita Electric Sangyo Co., Ltd. (72) Inventor Hiroyasu Fujinaka 1006 Kadoma, Kadoma-shi, Osaka Matsushita Electric Sangyo Co., Ltd. (72) Inventor Yasufumi Ichiumi 1006 Kadoma, Kadoma-shi, Osaka Matsushita Electric Sangyo Co., Ltd. (72) Inventor Keisuke Ueda 1006 Kadoma, Kadoma-shi, Osaka Matsushita Electric Sangyo Co., Ltd. F-term (reference) 5H002 AA01 AA05 AA09 AB08 5H621 AA03 BB07 GA01 GA04 GA17 GA20 HH01 PP10 5H622 AA03 CA02 CA05 CA10 CB03 PP03
Claims (10)
回転磁界を発生するステータと、ステータの外側に回転
自在に配設されるとともに内周部に永久磁石が配設され
たロータとを備えたアウタロータモータにおいて、ロー
タに、永久磁石の極数と同数の高透磁率材からなる突片
を、永久磁石間に位置しかつティースの軸方向端面に僅
かなギャップを介して対向するように配設したことを特
徴とするアウタロータモータ。1. A stator for generating a rotating magnetic field by passing an electric current through a winding wound around a tooth, and a rotor rotatably arranged outside the stator and having a permanent magnet arranged on an inner peripheral portion thereof. In the outer rotor motor having the above-mentioned structure, the rotor is provided with projecting pieces made of a high-permeability material having the same number as the number of poles of the permanent magnet, which are located between the permanent magnets and face the axial end faces of the teeth with a slight gap. An outer rotor motor, which is characterized in that
で、突片は端板の外周部から軸方向に突設され、かつそ
の形状が円弧状で、内径側が巻線に当たらず、外径がス
テータ外径以上であることを特徴とする請求項１記載の
アウタロータモータ。2. The rotor has a cup-like shape consisting of a cylinder and an end plate, the projecting piece is axially projected from the outer peripheral portion of the end plate, and the shape is arcuate so that the inner diameter side does not hit the winding. The outer rotor motor according to claim 1, wherein the outer diameter is equal to or larger than the outer diameter of the stator.
１、モータ極数をＰとして、θ１＜π／Ｐを満足するこ
とを特徴とする請求項２記載のアウタロータモータ。3. The angle formed by each projection with respect to the center of rotation is θ
3. The outer rotor motor according to claim 2, wherein θ1 <π / P is satisfied, where P is the number of motor poles.
回転磁界を発生するステータと、ステータの外側に回転
自在に配設されるとともに内周部に永久磁石が配設され
たロータとを備えたアウタロータモータにおいて、ロー
タを円筒と端板から成るカップ状とし、このロータに、
永久磁石の極数と同数で永久磁石間に位置しかつティー
スの軸方向端面に僅かなギャップを介して対向するよう
に内周側に突出する突部を形成したことを特徴とするア
ウタロータモータ。4. A stator, in which an electric current is applied to a winding wound around a tooth to generate a rotating magnetic field, and a rotor rotatably arranged outside the stator and having a permanent magnet arranged in an inner peripheral portion. In the outer rotor motor having the above, the rotor is formed into a cup shape including a cylinder and an end plate, and
An outer rotor motor, characterized in that the same number of poles as the permanent magnets are located between the permanent magnets, and a protrusion projecting toward the inner peripheral side is formed so as to face the axial end faces of the teeth via a slight gap.
であることを特徴とする請求項４記載のアウタロータモ
ータ。5. The outer rotor motor according to claim 4, wherein the shape of the protrusion is an arc shape protruding toward the inner peripheral side.
プを介して重なっている部分の回転中心に対して成す角
度をθ２、モータ極数をＰとして、θ２＜π／Ｐを満足
することを特徴とする請求項５記載のアウタロータモー
タ。6. A θ2 <π / P is satisfied, where θ2 is an angle formed with respect to a rotation center of a portion of the protrusion that overlaps with a tooth in the axial direction with a slight gap, and P is the number of motor poles. The outer rotor motor according to claim 5, wherein
回転磁界を発生するステータと、ステータの外側に回転
自在に配設されるとともに内周部に永久磁石が配設され
たロータとを備えたアウタロータモータにおいて、ステ
ータのティース先端部から軸方向に突出する突起を設
け、ロータに、突起に僅かなギャップを介して径方向に
対向する高透磁率材から成る突出部を、永久磁石の極数
と同数だけ永久磁石間に配設したことを特徴とするアウ
タロータモータ。7. A stator for generating a rotating magnetic field by passing an electric current through a winding wound around a tooth, and a rotor rotatably arranged outside the stator and having a permanent magnet arranged on an inner peripheral portion thereof. In the outer rotor motor having the above-mentioned structure, a protrusion that axially protrudes from a tooth tip portion of the stator is provided, and a protrusion made of a high magnetic permeability material that faces the rotor in a radial direction with a slight gap in the protrusion is used as a permanent magnet. An outer rotor motor having the same number as the number of poles between the permanent magnets.
側はティースの外径と同一、軸方向の長さはロータカッ
プと組み合わせた状態でロータカップと当たらない大き
さであることを特徴とする請求項７記載のアウタロータ
モータ。8. The protrusion is such that the inner peripheral side does not contact the winding, the outer peripheral side is the same as the outer diameter of the tooth, and the axial length is a size that does not contact the rotor cup when combined with the rotor cup. The outer rotor motor according to claim 7, wherein
軸方向の長さは突起以上で、回転中心に対して成す角度
をθ３、モータ極数をＰとして、θ３＜π／Ｐを満足す
ることを特徴とする請求項８記載のアウタロータモー
タ。9. The protrusion has an arc shape similar to that of a permanent magnet,
9. The outer rotor motor according to claim 8, wherein the axial length is equal to or larger than the protrusion, and θ3 <π / P is satisfied, where θ3 is an angle formed with respect to the center of rotation and P is the number of motor poles.
も小さいことを特徴とする請求項９記載のアウタロータ
モータ。10. The outer rotor motor according to claim 9, wherein the inner diameter of the protrusion is smaller than the inner diameter of the permanent magnet.
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| JP2015140910A (en) * | 2014-01-30 | 2015-08-03 | 三菱電機株式会社 | drive unit |
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2001
- 2001-10-29 JP JP2001330223A patent/JP3897567B2/en not_active Expired - Fee Related
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