【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、同期リラクタンスモータ、埋込磁石同期モータ等の同期モータに関し、特にそのトルクリプルを最小にするロータ構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
同期リラクタンスモータや埋込磁石同期モータなどの同期モータは、図１２に示すように、ステータ１と該ステータ１内に回転可能に支持されたロータ２とからなっている。ステータ１には、複数のスロット３が形成され、隣接するスロット３間はティース４となっている。各スロット３には図示しない巻き線が配設され、該巻き線に三相交流が印加されることでエアギャップに回転磁界が形成されるようになっている。ロータ２には、各極毎に弧状に延びる細長いスリットからなる複数層のフラックスバリア５が所定間隔で形成されている。各弧状のフラックスバリア５の凸側はロータ２の中心に向けられ、凹側は外周に向けられている。そして、各フラックスバリア５の中央を結ぶ線はロータ２の中心を通り、両端はロータ２の外周部に僅かなつなぎ部（このつなぎ部を、以下フラックスバリア端部Ａという。）を介してロータ２の外周面に近接している。各フラックスバリア５間は磁路６を形成している。前記ロータ２は、ステータ１の回転磁界に同期して回転するようになっている。
【０００３】
この種の同期モータは、リラクタンストルクやマグネットトルクを利用するので、誘導モータに比べて原理的にスリップがなく、高い効率が得られるが、一般に、以下に説明するようにトルクリプルが大きいとされている。
【０００４】
前記ロータ２の各極のフラックスバリア５は、ロータ２の中心を通る中心線に対して線対称に配置されている、また、ある極のフラックスバリア５は、他の全ての極のフラックスバリア５に対して、等間隔に配置されるとともに、ロータ２の中心を中心とする点対称に配置されている。したがって、ある極のフラックスバリア端部Ａがティース４と対峙しているときは、他の極のフラックスバリア端部Ａもティース４と対峙しており、またある極のフラックスバリア端部Ａがスロット３と対峙しているときは、他の極のフラックスバリア端部Ａもスロット３と対峙している。このため、ロータ２が回転すると、各極のフラックスバリア端部Ａが同時に、ティース４とスロット３に交互に対峙する結果、トルクリプルが大きくなっていた。
【０００５】
同期モータのトルクリプルを低減するための従来の技術としては、ステータにスキューを施す方法が一般的である（特許文献２−４参照）。しかし、この方法は、スキューを施すための構造が複雑で、コストアップを招来するとともに、出力トルクが低減する問題があった。
【０００６】
そこで、近年、トルクを維持しつつ同期モータのトルクリプルを低減する種々の方法が提案されている。例えば、ステータのスロットに巻回する巻き線回数や、スロット断面積を変化させる等の方法や（特許文献１参照）、仕様の異なる複数のフラックスバリアを有する積層板を積層してロータとする方法（特許文献５）、ロータのフラックスバリア端部のブリッジ幅を回転方向に異ならせる方法（特許文献６）があるが、いずれも製造の困難性を伴っていた。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−３１８０６２号公報
【特許文献２】
特開２００１−６９６９７号公報
【特許文献３】
特開２００１−６９６９８号公報
【特許文献４】
特開２００１−１８６６９９号公報
【特許文献５】
特開２００２−３４２１８号公報
【特許文献６】
特開２００２−１６５４２７号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、簡単でかつ製造が容易な構造でトルクリプルを低減することができる同期モータを提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明は、複数のスロットに巻き線を配設して当該巻き線に三相交流を印加することにより隣接するスロット間のティースに回転磁界を形成するステータと、ステータ内に回転可能に支持され、各極毎に弧状の複数層のフラックスバリアを形成したロータとを備えた同期モータにおいて、前記ロータのフラックスバリアの端部と前記ステータのティースとの相対関係をロータの極毎に異ならせたものである。
【００１０】
また、本発明は、複数のスロットに巻き線を配設して当該巻き線に三相交流を印加することにより隣接するスロット間のティースに回転磁界を形成するステータと、ステータ内に回転可能に支持され、各極毎に弧状の複数層のフラックスバリアを形成したロータとを備えた同期モータにおいて、前記ロータの中心に最も近い第１層のフラックスバリアの端部と前記ステータのティースとの相対関係を前記ロータの極毎に異ならせるとともに、前記第１層のフラックスバリアに隣接する第２層から第ｎ層までの各フラックスバリアの端部を同一間隔だけずらせたものである。
【００１１】
本発明において、フラックスバリアの「弧状」は、円弧形に限らず、放物線形、弓形、底辺の無い台形を含む。また、本発明は、フラックスバリアの端部とステータのティースとの相対関係について謳っているが、これはフラックスバリアの端部とステータのスロットとの相対関係であってもよい。
【００１２】
本発明では、フラックスバリアの端部とティースとの相対関係がロータの極毎に異なっているので、ロータ回転時にコギングがなく、トルクリプルが低減する。また、フラックスバリアの端部とティースとの相対関係のみをロータの極毎に異ならせるので、フラックスバリアの端部以外の部分は同一となり、製造が容易である。
【００１３】
前記各極の複数層のフラックスバリアを前記ロータの中心を通る線に対して対称に配置することで、構造をさらに単純化することができる。
【００１４】
前記各極の複数層のフラックスバリアの端部を除く中央部分を前記ロータの中心に対して点対称に配置することで、当該中央部分に同一の磁石を挿入することができる。
【００１５】
前記ロータを構成する積層鈑を１枚または数枚ごとに裏表にし、または１８０度回転して積層することで、ダイナミックバランスを改善することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に従って説明する。
【００１７】
図１は、本発明に従って各フラックスバリア端部Ａの位置を最適化した４極ｎ層の第１実施形態の同期リラクタンスモータを示す。ステータ１は従来の同期モータと同一であり、ロータ２はフラックスバリア端部Ａの位置を除いて図１２に示す従来の同期モータと同一であるので、対応する部分には同一符号を付してある。
【００１８】
前記同期モータのフラックスバリア端部Ａの位置を最適化する手順について説明する前に、フラックスバリア端部Ａの符号を規定しておく。ロータ２の極数をＰとした場合、時計回りに０時の位置から第１極，第２極，第３極，・・・，第Ｐ極とする。また、ロータ２のフラックスバリア５の層数をｎとした場合、ロータ２の中心に近いものから順に第１層，第２層，第３層，・・・，第ｎ層とする。そして、極番号Ｐ、層番号ｎのフラックスバリア５において、ロータ２の中心に向かって左側の端部Ａは、ｎＡＰで表す。例えば、４極ｎ層のフラックスバリア５の場合、第１極のフラックスバリア５の端部Ａは、１Ａ１，２Ａ１，３Ａ１，・・・，ｎＡ１、第２極のフラックスバリア５の端部Ａは、１Ａ２，２Ａ２，３Ａ２，・・・，ｎＡ２、第３極のフラックスバリア５の端部Ａは、１Ａ３，２Ａ３，３Ａ３，・・・，ｎＡ３、第４極のフラックスバリア５の端部Ａは、１Ａ４，２Ａ４，３Ａ４，・・・，ｎＡ４で表す。
【００１９】
最初に、各極の第１層のフラックスバリア端部１Ａ１，１Ａ２，１Ａ３，１Ａ４の位置の最適化の手順について説明する。まず、図２に示すように、従来の構造におけるティース４とフラックスバリア端部１Ａとの相対関係を考える。ここでは、ティース４と第１層のフラックスバリア端部１Ａのみに着目しているので、他の部分は省略されている。第１層のフラックスバリア端部１Ａ１，１Ａ２，１Ａ３，１Ａ４は、互いに９０°離れた９番、１８番、２７番、３６番の各ティース４とそれぞれ対峙している。
【００２０】
この状態において、図３（ａ）に示すように、フラックスバリア端部１Ａ１は、そのまま９番ティース４と対峙するような相対関係で配置し、フラックスバリア端部１Ａ２，１Ａ３，１Ａ４は、それぞれ１８番、２７番、３６番の各ティース４から、反時計回りにそれぞれδ、２δ、３δだけスライドさせた相対関係で配置する。ここで、δは、次のように定義する。
【００２１】
【数１】
δ＝τＳ／Ｐ
ここで、τＳ ：スロットのピッチ幅
Ｐ ：極数
【００２２】
このように配置したティース４と第１層のフラックスバリア端部１Ａ１，１Ａ２，１Ａ３，１Ａ４との相対関係を直線的に表示すると、図４（ａ）のようになる。
【００２３】
次に、第２層のフラックスバリア端部２Ａ１，２Ａ２，２Ａ３，２Ａ４の位置の最適化は、図３（ｂ）に示すように、それぞれ第１層のフラックスバリア端部１Ａ１，１Ａ２，１Ａ４，１Ａ３の中心から反時計回りに下記数２で示される量だけスライドさせた相対関係で配置する。
【００２４】
【数２】
τＳ×ｓ＋δ／ｎ
ここで、ｓ：負または正の整数（・・・，−２，−１，０，１，２，・・・）
ｎ：フラックスバリアの層数
【００２５】
なお、上記数２において、ｓは各フラックスバリア端部Ａが重ならないように決定する。例えば、図３（ａ）において、ｓ＝０とすると、１Ａと２Ａのフラックスバリア端部が部分的に重なり、各々独立したものにならないので、ｓ＝１とする。
【００２６】
以下同様に、第ｎ層のフラックスバリア端部ｎＡ１，ｎＡ２，ｎＡ３，ｎＡ４の位置の最適化は、それぞれ前層のフラックスバリア端部ｎ−１Ａ１，ｎ−１Ａ２，ｎ−１Ａ３，ｎ−１Ａ４の中心から反時計回りに数２で示される量だけスライドさせた相対関係で配置する。
【００２７】
このように配置したティース４と第１層から第ｎ層のフラックスバリア端部との相対関係を直線的に表示すると、図４（ｂ）のようになる。なお、本発明のフラックスバリア端部Ａの最適化は、図５に示すように、あくまでフラックスバリア５の端部Ａのみであって、フラックスバリア５の中央部分は円弧のままとする。すなわち、各極の複数層のフラックスバリア５の端部Ａを除く中央部分は、ロータ２の中心に対して点対称に配置されている。このため、埋込磁石同期モータの場合、フラックスバリア５の中央部分に磁石を埋め込むことができる。
【００２８】
最後に、各極の複数層のフラックスバリア５のロータ２に向かって右側の端部の最適化を行うが、これは、フラックスバリア５をロータ２の中心を通り且つ弧状のフラックスバリア５の頂点を通る線に対して線対称になるように配置することで達成される。
【００２９】
このように最適化されたフラックスバリア５のすべての端部Ａは、図１に示すように、ティース４との位置関係が各極毎にバラバラとなる。すなわち、フラックスバリア端部１Ａ１がティース４と対峙しているときは、フラックスバリア端部１Ａ３はスロット３と対峙し、フラックスバリア端部１Ａ２と１Ａ４は、ティース４とスロット３の間に位置している。このため、ロータ２の回転時のコギングトルクが改善され、トルクリプルが減少する。
【００３０】
なお、前述のように最適化されたフラックスバリア端部Ａを有するロータ２は、各極の複数層のフラックスバリア５の端部Ａがロータ２の中心に対して点対称でないので、回転時のダイナミックバランスが悪い。そこで、図６に示すように、ロータ２を構成する珪素鋼鈑からなる積層板を１枚または数枚ごとに裏表にしたり、図７に示すように、１８０度回転して積層することで、ダイナミックバランスを改善することができる。
【００３１】
前記実施形態は、４極の場合について説明したが、本発明は何極でも適用することができる。また、同層のフラックスバリア端部ｍＡ１〜４（ｍ＝１〜ｎ）は、それぞれ入れ替えることが可能であり、例えば、１Ａ１の相対関係と１Ａ３の相対関係を入れ替えてもよい。さらに、１Ａ４の相対関係と１Ａ２の相対関係は等価であるため、それらを同一の相対関係にしてもよい。
【００３２】
図８は、４極２層のフラックスバリア５を有する従来の埋込磁石同期モータであり、図９は、このフラックスバリア５の端部Ａを本発明に従って最適化した第２実施形態の埋込磁石同期モータである。なお、ここで、フラックスバリア５の形状は、前記実施形態のような円弧形ではなく、底辺のない台形である。この実施形態では、台形のフラックスバリア５上辺部分はそのままにして、斜辺部分のみをスライドさせて最適化を図っているので、台形のフラックスバリア５の上辺部分に磁石７を埋め込むことができる。
【００３３】
図９において、第１層のフラックスバリア端部１Ａ４は、３６番ティース４と対峙するような相対関係で配置し、フラックスバリア端部１Ａ１，１Ａ２は、それぞれ９番、１８番の各ティース４から、反時計回りにそれぞれδ（＝τＳ／４）、２δだけスライドさせた相対関係で配置する。フラックスバリア端部１Ａ３は、２７番のティース４から、反時計回りにδ（＝τＳ／４）だけスライドさせた相対関係で配置する。
【００３４】
第２層のフラックスバリア端部２Ａ４，２Ａ１，２Ａ２，２Ａ３は、それぞれ第１層のフラックスバリア端部１Ａ４，１Ａ１，１Ａ２，１Ａ３の中心から反時計回りにτＳ＋δ／２だけスライドさせた相対関係で配置する。
【００３５】
このように最適化された第１層から第２層のフラックスバリア端部１Ａ１−４，２Ａ１−４とティース４との相対関係を直線的に表示すると、図１０のようになる。
【００３６】
最後に、フラックスバリア５をロータ２の中心を通り且つ台形のフラックスバリア５の上辺部分の中央を通る線に対して線対称になるように配置する。
【００３７】
図１１は、図８の従来の同期モータと、最適化されたフラックスバリア端部を有する図９の本発明の同期モータの瞬時トルク波形を示す。これによると、本発明の同期モータでは、従来に比べてトルクリプルを約１／５に改善できたことが分かる。
【００３８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、ロータのフラックスバリアの端部とステータのティースとの相対関係をロータの極毎に異ならせたので、ロータ回転時のコギングトルクが改善され、トルクリプルが低減し、低振動、低騒音の同期モータを提供することができる。また、フラックスバリアの端部のみを変えればよいため、構造が簡単で、製造が容易であるうえ、磁石挿入部が共通となり、磁石形状も同一でよくなる等の効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】最適化されたフラックスバリア端部を有する本発明の第１実施形態の同期リラクタンスモータの断面図。
【図２】最適化前の従来のフラックスバリア端部とティースの相対関係を示す概略断面図。
【図３】（ａ）は最適化された第１層のフラックスバリア端部とティースの相対関係を示す概略断面図、（ｂ）は最適化された第２層のフラックスバリア端部とティースの相対関係を示す概略断面図。
【図４】（ａ）は第１層のフラックスバリア端部とティースの相対関係を示す図、（ｂ）は第１層、第２層−第ｎ層のフラックスバリア端部とティースの相対関係を示す図。
【図５】フラックスバリア端部の最適化の方法を示す本発明の同期リラクタンスモータの一部断面図。
【図６】ロータの積層鈑を１枚ずつ裏表にした配置したロータの斜視図。
【図７】ロータの積層を１枚ずつ１８０°回転して配置したロータの斜視図。
【図８】フラックスバリア端部を最適化する前の従来の埋込磁石同期モータの断面図。
【図９】フラックスバリア端部を最適化した後の本発明の第２実施形態による埋込磁石同期モータの断面図。
【図１０】図９の同期モータのフラックスバリア端部とティースの相対関係を図８の従来の同期モータと比較して示す図。
【図１１】図８の従来の同期モータと最適化されたフラックスバリア端部を有する図９の本発明の同期モータの瞬時トルク波形を示す。
【図１２】従来の同期リラクタンスモータの一部断面図。
【符号の説明】
１ ステータ
２ ロータ
３ スロット
４ ティース
５ フラックスバリア
Ａ フラックスバリア端部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a synchronous motor such as a synchronous reluctance motor and an embedded magnet synchronous motor, and more particularly to a rotor structure that minimizes the torque ripple.
[0002]
[Prior art]
As shown in FIG. 12, a synchronous motor such as a synchronous reluctance motor or an embedded magnet synchronous motor includes a stator 1 and a rotor 2 rotatably supported in the stator 1. A plurality of slots 3 are formed in the stator 1, and teeth 4 are formed between adjacent slots 3. A winding (not shown) is provided in each slot 3, and a rotating magnetic field is formed in the air gap by applying a three-phase alternating current to the winding. The rotor 2 is provided with a plurality of layers of flux barriers 5 formed of elongated slits extending in an arc shape for each pole at predetermined intervals. The convex side of each arc-shaped flux barrier 5 is directed to the center of the rotor 2 and the concave side is directed to the outer periphery. A line connecting the centers of the flux barriers 5 passes through the center of the rotor 2, and both ends are connected to the outer peripheral portion of the rotor 2 via a slight connecting portion (hereinafter, this connecting portion is referred to as a flux barrier end A). 2 is close to the outer peripheral surface. A magnetic path 6 is formed between the flux barriers 5. The rotor 2 rotates in synchronization with the rotating magnetic field of the stator 1.
[0003]
This type of synchronous motor uses reluctance torque and magnet torque, so there is no slip in principle compared to induction motors, and high efficiency can be obtained.However, it is generally said that torque ripple is large as described below. I have.
[0004]
The flux barriers 5 of the respective poles of the rotor 2 are arranged symmetrically with respect to a center line passing through the center of the rotor 2, and the flux barrier 5 of a certain pole is the flux barrier 5 of all other poles. Are arranged at equal intervals, and are arranged point-symmetrically about the center of the rotor 2. Therefore, when the flux barrier end A of a certain pole faces the teeth 4, the flux barrier end A of the other pole also faces the teeth 4, and the flux barrier end A of a certain pole has a slot. 3, the flux barrier end A of the other pole also faces the slot 3. For this reason, when the rotor 2 rotates, the flux barrier ends A of the respective poles simultaneously face the teeth 4 and the slots 3 alternately, resulting in increased torque ripple.
[0005]
As a conventional technique for reducing torque ripple of a synchronous motor, a method of skewing a stator is generally used (see Patent Documents 2-4). However, this method has a problem that the structure for skew is complicated, which leads to an increase in cost and a reduction in output torque.
[0006]
Therefore, various methods have recently been proposed for reducing the torque ripple of the synchronous motor while maintaining the torque. For example, a method of changing the number of turns wound around a slot of a stator, a slot cross-sectional area, or the like (see Patent Document 1), a method of laminating laminated plates having a plurality of flux barriers having different specifications to form a rotor. There is a method (Patent Document 5) in which the bridge width at the end of the flux barrier of the rotor is varied in the rotation direction (Patent Document 6), but all of these methods involve manufacturing difficulty.
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-11-318062 [Patent Document 2]
JP 2001-69697 A [Patent Document 3]
JP 2001-69698 A [Patent Document 4]
JP 2001-186699 A [Patent Document 5]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-34218 [Patent Document 6]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-165427
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a synchronous motor that can reduce torque ripple with a simple and easily manufactured structure.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention provides a stator that arranges windings in a plurality of slots and applies a three-phase alternating current to the windings to form a rotating magnetic field in teeth between adjacent slots, In a synchronous motor that is rotatably supported in a stator and includes a rotor in which a plurality of arc-shaped flux barriers are formed for each pole, a synchronous relationship between an end of the rotor flux barrier and teeth of the stator is provided. It is different for each pole of the rotor.
[0010]
Further, the present invention provides a stator in which windings are arranged in a plurality of slots and a rotating magnetic field is formed in teeth between adjacent slots by applying a three-phase alternating current to the windings, and the stator is rotatable. A synchronous motor having a rotor supported and having a plurality of arc-shaped flux barriers formed for each pole, wherein a relative position between an end of the first-layer flux barrier closest to the center of the rotor and teeth of the stator; The relationship is different for each pole of the rotor, and the ends of the flux barriers from the second layer to the n-th layer adjacent to the flux barrier of the first layer are shifted by the same interval.
[0011]
In the present invention, the “arc shape” of the flux barrier is not limited to an arc shape, but includes a parabola, an arc, and a trapezoid without a base. Also, the present invention describes the relative relationship between the end of the flux barrier and the teeth of the stator, but this may be the relative relationship between the end of the flux barrier and the slots of the stator.
[0012]
In the present invention, since the relative relationship between the end of the flux barrier and the teeth is different for each pole of the rotor, there is no cogging during rotation of the rotor and torque ripple is reduced. In addition, since only the relative relationship between the end of the flux barrier and the teeth is different for each pole of the rotor, portions other than the end of the flux barrier are the same, which facilitates manufacture.
[0013]
The structure can be further simplified by arranging the plural layers of flux barriers of each pole symmetrically with respect to a line passing through the center of the rotor.
[0014]
The same magnet can be inserted into the central portion by arranging the central portion of each of the poles except for the end portions of the flux barrier in a point-symmetric manner with respect to the center of the rotor.
[0015]
The dynamic balance can be improved by laminating the laminated sheets constituting the rotor one by one or several sheets, or by rotating the laminated sheets by 180 degrees.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0017]
FIG. 1 shows a four-pole n-layer synchronous reluctance motor of a first embodiment in which the position of each flux barrier end A is optimized according to the present invention. The stator 1 is the same as the conventional synchronous motor, and the rotor 2 is the same as the conventional synchronous motor shown in FIG. 12 except for the position of the flux barrier end A. is there.
[0018]
Before describing the procedure for optimizing the position of the flux barrier end A of the synchronous motor, the code of the flux barrier end A will be defined. When the number of poles of the rotor 2 is P, the first pole, the second pole, the third pole,... When the number of layers of the flux barrier 5 of the rotor 2 is n, the first layer, the second layer, the third layer,... In the flux barrier 5 having the pole number P and the layer number n, the left end A toward the center of the rotor 2 is represented by nAP. For example, in the case of the four-pole n-layer flux barrier 5, the end A of the first pole flux barrier 5 is 1 A1, 2 A1, 3 A1,..., N A1, the second pole flux barrier 5. end a is, 1 A2, 2 A2, 3 A2, ···, n A2, end a of the flux barrier 5 of the third pole, 1 A3, 2 A3, 3 A3, ···, n A3, end a of the flux barrier 5 of the fourth pole represents 1 A4, 2 A4, 3 A4 , ···, at n A4.
[0019]
First, a procedure for optimizing the positions of the flux barrier ends 1 A1, 1 A2, 1 A3, 1 A4 of the first layer of each pole will be described. First, as shown in FIG. 2, consider the relationship between the tooth 4 and the flux barrier end 1 A of a conventional structure. Here, since the teeth 4 are focusing only on the flux barrier end 1 A of the first layer, the other portions are omitted. The flux barrier ends 1 A1, 1 A2, 1 A3, 1 A4 of the first layer face the respective teeth 4 of No. 9, 18, 27, and 36, which are 90 ° apart from each other.
[0020]
In this state, as shown in FIG. 3A, the flux barrier ends 1 A1 are arranged in a relative relationship so as to face the 9th tooth 4 as they are, and the flux barrier ends 1 A2, 1 A3, 1 A4 are provided. Are arranged in a relative relationship in which they are respectively slid counterclockwise by δ, 2δ, and 3δ from the 18th, 27th, and 36th teeth 4 respectively. Here, δ is defined as follows.
[0021]
(Equation 1)
δ = τ S / P
Here, τ S : pitch width of slot P: number of poles
FIG. 4A shows a linear relationship between the teeth 4 arranged in this manner and the flux barrier ends 1 A1, 1 A2, 1 A3, 1 A4 of the first layer.
[0023]
Next, the optimization of the position of the second layer of the flux barrier end 2 A1, 2 A2, 2 A3, 2 A4 is 3 (b), the flux barrier end of the first layer respectively 1 A1 , 1 A2, 1 A4, and 1 A3 are arranged in a relative relationship by being slid counterclockwise by the amount shown in Equation 2 below from the center.
[0024]
(Equation 2)
τ S × s + δ / n
Here, s: negative or positive integer (..., -2, -1, 0, 1, 2, ...)
n: number of layers of flux barrier
In Equation 2, s is determined so that the flux barrier ends A do not overlap. For example, in FIG. 3A, when s = 0, the flux barrier ends of 1 A and 2 A partially overlap and do not become independent, so s = 1.
[0026]
Similarly, the optimization of the positions of the flux barrier ends n A1, n A2, n A3, and n A4 of the n-th layer is performed by using the flux barrier ends n-1 A1, n-1 A2, n- 1 A3, n-1 Arranged in a relative relationship that is slid counterclockwise from the center of A4 by the amount shown in Equation 2.
[0027]
FIG. 4B shows a linear relationship between the teeth 4 arranged in this manner and the flux barrier ends of the first to n-th layers. The optimization of the flux barrier end A of the present invention is, as shown in FIG. 5, only the end A of the flux barrier 5 and the central part of the flux barrier 5 is kept as a circular arc. In other words, the central portion of the plural layers of the flux barrier 5 excluding the end A of each pole is arranged point-symmetrically with respect to the center of the rotor 2. For this reason, in the case of the embedded magnet synchronous motor, the magnet can be embedded in the central portion of the flux barrier 5.
[0028]
Finally, optimization of the right-hand end of the flux barriers 5 of each pole towards the rotor 2 is performed by passing the flux barriers 5 through the center of the rotor 2 and to the apex of the arc-shaped flux barriers 5. Are arranged so as to be axisymmetric with respect to a line passing through.
[0029]
As shown in FIG. 1, all the ends A of the flux barrier 5 optimized in this way have different positional relationships with the teeth 4 for each pole. That is, when the flux barrier end 1 A1 faces the teeth 4, the flux barrier end 1 A3 faces the slot 3, and the flux barrier ends 1 A2 and 1 A4 are located between the teeth 4 and the slot 3. It is located in. Therefore, the cogging torque during the rotation of the rotor 2 is improved, and the torque ripple is reduced.
[0030]
In the rotor 2 having the flux barrier end A optimized as described above, the end A of the flux barrier 5 having a plurality of layers of each pole is not point-symmetric with respect to the center of the rotor 2, so that the Poor dynamic balance. Therefore, as shown in FIG. 6, the laminated plate made of silicon steel plate constituting the rotor 2 is turned upside down every one or several sheets, or as shown in FIG. Dynamic balance can be improved.
[0031]
In the above embodiment, the case of four poles has been described, but the present invention can be applied to any number of poles. The flux barrier ends m A1 to m A4 (m = 1 to n) of the same layer can be interchanged, and for example, the relative relationship of 1 A1 and 1 A3 may be exchanged. Furthermore, since the relative relationship between 1 A4 and 1 A2 is equivalent, they may be the same relative relationship.
[0032]
FIG. 8 shows a conventional embedded magnet synchronous motor having a four-pole, two-layer flux barrier 5. FIG. 9 shows an embedded magnet according to a second embodiment in which the end A of the flux barrier 5 is optimized according to the present invention. It is a magnet synchronous motor. Here, the shape of the flux barrier 5 is not an arc as in the above-described embodiment, but a trapezoid without a base. In this embodiment, the trapezoidal flux barrier 5 is left as it is, and only the oblique side is slid to optimize. Therefore, the magnet 7 can be embedded in the trapezoidal flux barrier 5 at the upper side.
[0033]
In FIG. 9, the flux barrier ends 1 A4 of the first layer are arranged in a relative relationship so as to face the No. 36 tooth 4, and the flux barrier ends 1 A1 and 1 A2 are respectively No. 9 and No. 18 From the teeth 4, they are arranged in a relative relationship slid counterclockwise by δ (= τ S / 4) and 2δ, respectively. Flux barrier end 1 A3 from the teeth 4 of No. 27, arranged in a relative relationship to δ (= τ S / 4) only slide counterclockwise.
[0034]
The flux barrier ends 2 A4, 2 A1, 2 A2, 2 A3 of the second layer are respectively τ S counterclockwise from the center of the flux barrier ends 1 A4, 1 A1, 1 A2, 1 A3 of the first layer. They are arranged in a relative relationship slid by + δ / 2.
[0035]
FIG. 10 shows the relative relationship between the teeth 4 and the flux barrier ends 1 A1-4, 2 A1-4 of the first and second layers optimized in this manner.
[0036]
Finally, the flux barrier 5 is disposed so as to be line-symmetric with respect to a line passing through the center of the rotor 2 and passing through the center of the upper side of the trapezoidal flux barrier 5.
[0037]
FIG. 11 shows the instantaneous torque waveforms of the conventional synchronous motor of FIG. 8 and the inventive synchronous motor of FIG. 9 having an optimized flux barrier end. According to this, it can be seen that the torque ripple can be reduced to about 1/5 in the synchronous motor of the present invention as compared with the related art.
[0038]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the present invention, the relative relationship between the end of the flux barrier of the rotor and the teeth of the stator is different for each pole of the rotor, so that the cogging torque during rotation of the rotor is improved. Thus, a synchronous motor with reduced torque ripple and low vibration and low noise can be provided. In addition, since only the end of the flux barrier needs to be changed, the structure is simple, the manufacturing is easy, and the magnet insertion portion is common, and the magnet shape can be made the same.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a synchronous reluctance motor according to a first embodiment of the present invention having an optimized flux barrier end.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a relative relationship between a conventional flux barrier end and teeth before optimization.
3A is a schematic cross-sectional view showing a relative relationship between an optimized first-layer flux barrier end portion and a tooth, and FIG. 3B is a schematic cross-sectional view showing an optimized second-layer flux barrier end portion and a tooth. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a relative relationship.
4A is a diagram showing a relative relationship between a flux barrier end of a first layer and a tooth, and FIG. 4B is a diagram showing a relative relationship between a flux barrier end of a first layer and a second layer to an nth layer and a tooth. FIG.
FIG. 5 is a partial sectional view of the synchronous reluctance motor of the present invention, showing a method of optimizing a flux barrier end.
FIG. 6 is a perspective view of a rotor in which laminated sheets of the rotor are arranged one by one.
FIG. 7 is a perspective view of a rotor in which a stack of rotors is arranged by rotating each one by 180 °.
FIG. 8 is a cross-sectional view of a conventional embedded magnet synchronous motor before optimizing a flux barrier end.
FIG. 9 is a cross-sectional view of an embedded magnet synchronous motor according to a second embodiment of the present invention after optimizing a flux barrier end.
FIG. 10 is a diagram showing a relative relationship between a flux barrier end portion and teeth of the synchronous motor of FIG. 9 in comparison with the conventional synchronous motor of FIG. 8;
FIG. 11 shows the instantaneous torque waveforms of the conventional synchronous motor of FIG. 8 and the synchronous motor of the present invention of FIG. 9 having an optimized flux barrier end.
FIG. 12 is a partial cross-sectional view of a conventional synchronous reluctance motor.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Stator 2 Rotor 3 Slot 4 Teeth 5 Flux barrier A Flux barrier end
