JP2004222466A

JP2004222466A - Embedded magnet type motor

Info

Publication number: JP2004222466A
Application number: JP2003009600A
Authority: JP
Inventors: Kaname Egawa; 要江川; 義之 ▲高▼部; Yoshiyuki Takabe
Original assignee: Asmo Co Ltd
Current assignee: Asmo Co Ltd
Priority date: 2003-01-17
Filing date: 2003-01-17
Publication date: 2004-08-05

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an embedded magnet type motor which can suppress the drop of torque. <P>SOLUTION: The rotor 4 of the embedded magnet type motor 1 is equipped with a first rotor core 8 and a second rotor core 9 each consisting of an electromagnetic steel plate, and the third rotor core 10 consisting of a nonmagnetic substance is caught between the first rotor core 8 and the second rotor core 9. The first rotor core 8 and the second rotor core 9 are arranged so that magnets may be serial in axial direction. The first and the second bars of the first rotor core 8 are made at unequal intervals in the circumferential direction of the first rotor core 8. The bars of the second rotor core 9 are made at equal intervals in the circumferential direction of the second rotor core 9. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は埋込磁石型モータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高効率モータとしては、埋込磁石型モータがある。埋込磁石型モータは、ロータコア内にマグネットが埋設されたロータを有するモータであり、ステータが作り出す回転磁界とロータとの間のマグネットトルクに加え、ロータ表面に形成される回転磁界の磁路に基づくリラクタンストルクを有効に利用することにより高いモータ効率を得ることができる。
【０００３】
ところで、一般にステータに形成されたティースの本数は、ロータに埋設されたマグネット及び該マグネットの間に形成される磁路形成部の数の整数倍に設定されている。従って、ロータの径方向において互いに隣り合う磁路形成部の周方向中心と、対向するティースの周方向中心が径方向に径方向に一致する。その結果、マグネットの周方向両側に形成された両磁路形成部にティースから同時に直線的なコイル磁束の流れを形成することによりブレーキトルクが発生し、該ブレーキトルクによりモータから出力されるトルクにリップルが発生する。このリップルを低減するため、例えば特許文献１には、任意の高さに積層された複数の回転子鉄心を相対的に回転させて積層したスキュー構造をとる回転子が開示されている。回転子はスキュー構造をとることによって固定子の周方向において複数のティースと対向する磁路形成部の面積を小さくすることで、ティースと磁路形成部の間の直線的なコイル磁束を減少させ、トルクのリップルを低減している。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−２３６６８７号公報（図１、図２）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記特許文献１のモータでは、同じ形状の回転子鉄心を周方向に回転させて積層しているため、ステータの巻線に対するマグネットの有効磁束が減少し、マグネットトルクとリラクタンストルクとの和によって求められる回転子のトルクが低下するという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、トルクの低下を抑制することができる埋込磁石型モータを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するため、請求項１に記載の発明は、円筒状に形成され周方向等角度間隔で軸中心に向かって延びるように形成された複数のティースに巻線が巻回されたステータと、周方向に沿って軸方向に貫通する収容孔が形成され、各収容孔に径方向外側の磁極が周方向に沿って交互にＮ極とＳ極となるように複数の磁石が配設され、周方向に隣り合う磁石の間に径方向に沿って延びる磁路形成部が形成された複数のロータコアを回転軸の軸方向に配列して形成され、前記ステータの内側に回転可能に収容されるロータと、を備え、前記複数のロータコアのうちの少なくとも１つのロータコアは前記磁路形成部が周方向に等間隔にて形成され、その他のロータコアは前記磁路形成部が周方向に不等間隔に形成され、前記複数のロータコアは、各ロータコアの磁石が軸方向に直列するように配列した。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記ロータコアは非磁性体を介して積層した。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記磁石は前記ロータの軸線方向に一体に形成した。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記磁石は前記ロータコア毎に形成した。
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のうちのいずれか一項に記載の発明において、前記磁石は周方向の幅が前記ロータコア毎に前記磁路形成部の間隔に対応して形成した。
【００１０】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のうちのいずれか一項に記載の発明において、前記ロータは、前記各ロータコアの特性に応じて、前記磁路形成部が周方向に等間隔で形成されたロータコアと、該ロータコアにおけるトルクリップルを略打ち消すように前記磁路形成部が形成されたロータコアとが積層されてなる。
【００１１】
（作用）
請求項１に記載の発明によれば、磁路形成部の周方向間隔が異なるロータコアと磁路形成部の周方向間隔が等しいロータコアとが軸方向に配列されることで磁路形成部とティースとの間に同時に形成される直線的なコイル磁束が低減され、トルクリップルが低減される。また、各ロータコアのマグネットが軸方向に直線的に配列されることで該マグネットの有効磁束の減少が抑えられ、トルクの低減が抑制される。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、ロータコアの間に非磁性体を挟み込むことにより積層されたロータコア間における磁束漏れが防止される。従って、各ロータコアの磁束が有効に活用される。
【００１３】
請求項３に記載の発明によれば、ロータに配設される磁石は該ロータの軸線方向において一体であるため、部品点数の増加が防がれる。
請求項４に記載の発明によれば、磁石がロータコア毎に形成されているため各ロータコアはロータコア単位で適宜組み合わせを変更して配列可能である。従って、様々な特性のロータが容易に構成される。
【００１４】
請求項５に記載の発明によれば、各ロータコアに配設される磁石の形状は磁路形成部の周方向の間隔に対応して異なっている。そのためマグネットの方向を区別することができ、該マグネットをロータに組み付ける際の誤組み付けが防止される。
【００１５】
請求項６に記載の発明によれば、磁路形成部が周方向に等間隔で形成されたロータコアのトルクリップルが略相殺されてリップルが低減される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を埋込磁石型モータに具体化した一実施形態を図１〜図６に従って説明する。
【００１７】
図１に示すように、埋込磁石型モータ１は、略有底筒状をなすケース２の内周に固着されたステータ３と、ロータ４と、を備える。ステータ３は、その内周に等角度間隔にて配設された複数のティース５を有し、当該各ティース５は、ステータ３の内周から軸中心に向かって延設されている。本実施形態では、各ティース５は、等角度間隔にて４８本設けられている。各ティース５には、インシュレータ６を介してコア巻線７が巻回されている。尚、図３においては、インシュレータ６及びコア巻線７を省略している。そして、本実施形態では、コア巻線７は、中心角が互いに４５°の位置関係にあるティース５に分布巻きにて巻回され、当該コア巻線７には、位相差１２０°の３相交流電流が供給される。
【００１８】
図２に示すように、ロータ４は、第１ロータコア８、第２ロータコア９、第３ロータコア１０を備えている。本実施形態では、第１ロータコア８及び第２ロータコア９はそれぞれ円盤状に形成された電磁鋼鈑を所定枚積層して形成されており、第３ロータコア１０は円盤状に形成された非磁性体（本実施形態ではプラスティック）にて形成されている。第１ロータコア８と第２ロータコア９は軸方向に配列されており、第１ロータコア８と第２ロータコア９との間には第３ロータコア１０が挟み込まれている。即ち、本実施形態では、第１ロータコア８と第２ロータコア９は第３ロータコア１０を介して軸方向に積層されている。尚、図２は第１ロータコア８、第２ロータコア９及び第３ロータコア１０の積層状態の概略図であり、詳細な箇所については図示を省略している。本実施形態において第１ロータコア８と第２ロータコア９は同数の電磁鋼鈑を積層して形成されている。
【００１９】
第１ロータコア８、第２ロータコア９及び第３ロータコア１０はピン１１（図３参照）が軸線方向に貫挿されており、一体的に組み付けられているとともに、第１ロータコア８と第３ロータコア１０と第２ロータコア９の周方向の相対的なずれを防いでいる。ロータ４には軸線方向に一体形成された長四角形状の磁石（マグネット）１２が複数配設されている。マグネット１２はロータ４の軸方向の長さがロータ４の軸方向の厚さと略同一に形成されている。
【００２０】
第１ロータコア８、第２ロータコア９、第３ロータコア１０の構成を詳述する。
先ず、第１ロータコア８について説明する。
【００２１】
第１ロータコア８の軸心には第１ロータコア８を軸方向に貫通する軸孔８ａが形成されている。軸孔８ａの周囲には第１ロータコア８を軸方向に貫通する固定孔８ｂが周方向に沿って等間隔に複数（８つ）形成されている。
【００２２】
第１ロータコア８の外周近傍には、当該第１ロータコア８を軸方向に貫通する第１収容孔１３及び第２収容孔１４が形成されている。第１収容孔１３と第２収容孔１４とは同数形成されており、第１ロータコア８の周方向において該第１収容孔１３と第２収容孔１４とが交互にそれぞれ４つずつ形成されている。
【００２３】
第１収容孔１３及び第２収容孔１４にはそれぞれマグネット１２が収容されている。第１収容孔１３と第２収容孔１４は、第１ロータコア８の周方向に沿って等角度間隔に形成されている。第１収容孔１３及び第２収容孔１４はそれぞれ径方向と直交する方向に沿って延びるように形成されている。尚、前記固定孔８ｂは第１ロータコア８の軸中心と第１収容孔１３の周方向中心とを結ぶ直線上及び第１ロータコア８の軸中心と第２収容孔１４の周方向中心とを結ぶ直線上に形成されている。
【００２４】
第１収容孔１３及び第２収容孔１４は、その両端部に磁束遮断孔１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂが形成されている。磁束遮断孔１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂは第１収容孔１３及び第２収容孔１４に収容されたマグネット１２の磁路が短絡されないように第１収容孔１３及び第２収容孔１４の両端部から第１ロータコア８の径方向外側に向かって外周面近傍まで延設されている。
【００２５】
第１ロータコア８の周方向において、第１収容孔１３と第２収容孔１４との間、即ち第１収容孔１３の磁束遮断孔１３ａと第２収容孔１４の磁束遮断孔１４ｂとの間には磁路形成部としての第１バー１６が形成されている。また、第１収容孔１３の磁束遮断孔１３ｂと第２収容孔１４の磁束遮断孔１４ａとの間には磁路形成部としての第２バー１７が形成されている。磁束遮断孔１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂが第１ロータコア８の径方向外側に向かって延設されているため、該磁束遮断孔１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂの間に形成される第１及び第２バー１６，１７は第１ロータコア８の径方向に沿って延びるように形成されている。尚、本実施形態においては説明を分かり易くするため、１つの第１バー１６を第１バー１６ａとし、図において時計回りに第１バー１６ａと隣り合う第２バー１７を第２バー１７ａとし、更に該第２バー１７ａと時計回りに隣り合う第１バー１６を第１バー１６ｂとする。
【００２６】
第１及び第２バー１６，１７は、第１ロータコア８の周方向における長さがティース５の周方向の長さと略等しく形成されている。
直線Ｌ１は、第１ロータコア８の軸中心と、第１バー１６ａの周方向中心と、を結ぶ直線を示している。直線Ｌ２は、第１ロータコア８の軸中心と、第１バー１６ｂの周方向中心と、を結ぶ直線を示している。また、直線Ｌ３は、第１ロータコア８の軸中心と、第２バー１７ａの周方向中心と、を結ぶ直線を示している。
【００２７】
直線Ｌ１と直線Ｌ３とで作られる角度θ１は直線Ｌ２と直線Ｌ３とで作られる角度θ２よりも小さく設定されている。即ち、直線Ｌ１と直線Ｌ３とによって作られる角度範囲に位置する第１収容孔１３は、直線Ｌ２と直線Ｌ３とによって作られる角度範囲に位置する第２収容孔１４よりもロータコア８の周方向における長さが短く設定されている。従って、第１ロータコア８の周方向において、第１及び第２バー１６，１７は、不等間隔に配設されている。
【００２８】
尚、本実施形態において具体的には、角度θ１がステータ３の周方向に沿って配設されたティース５の５．２５本分の長さで形成されたステータ３の円弧３ｃを有する扇形の中心角と等しくなるように第１ロータコア８の周方向における第１収容孔１３の両側に形成されるバーの間隔が設定されている。また、角度θ２がステータ３の周方向に沿って配設されたティース５の６．７５本分の長さで形成されたステータ３の円弧３ｃを有する扇形の中心角と等しくなるように第１ロータコア８の周方向における第２収容孔１４の両側に形成されるバーの間隔が設定されている。
【００２９】
次に、第２ロータコア９について説明する。
図４に示すように、第２ロータコア９の軸心には第２ロータコア９を軸方向に貫通する軸孔９ａが形成されている。軸孔９ａの直径は前述した軸孔８ａの直径と等しく形成されている。軸孔９ａの周囲には第２ロータコア９を軸方向に貫通する固定孔９ｂが該ロータコア９の周方向に沿って複数（８つ）形成されている。固定孔９ｂと軸孔９ａとの距離は第１ロータコア８に形成された固定孔８ｂと軸孔８ａとの距離と等しく形成されている。各固定孔９ｂの直径は第１ロータコア８に形成された固定孔８ｂの直径と等しく形成されている。
【００３０】
第２ロータコア９の外周近傍には、第２ロータコア９を軸方向に貫通する収容孔２１が形成されている。収容孔２１は、第２ロータコア９の周方向に沿って等角度間隔に配設されており、それぞれ径方向と直交する方向に沿って延びるように形成されている。尚、前述した固定孔９ｂは第２ロータコア９の軸中心と収容孔２１の周方向中心とを結ぶ直線上に形成されており、第２ロータコア９の周方向において等角度間隔に配設されている。
【００３１】
収容孔２１の両端部には磁束遮断孔２１ａ，２１ｂが形成されている。磁束遮断孔２１ａ，２１ｂは収容孔２１に貫挿されたマグネット１２の磁路が短絡されないように収容孔２１の両端部から第２ロータコア９の径方向外側に向かって外周面近傍まで延設されている。
【００３２】
第２ロータコア９の周方向に隣り合う収容孔２１の間には磁路形成部としてのバー２２が形成されている。バー２２は第２ロータコア９の周方向に沿って等角度間隔に形成されている。磁束遮断孔２１ａ，２１ｂが第２ロータコア９の径方向外側に向かって延設されているため、バー２２は第２ロータコア９の径方向に沿って形成されている。尚、本実施形態においては説明を分かり易くするため、隣り合う一対のバー２２をバー２２ａ，２２ｂとする。
【００３３】
バー２２は、第２ロータコア９の周方向における長さがティース５の周方向の長さと略等しく形成されている。
直線Ｌ４は第２ロータコア９の軸中心と、バー２２ａの周方向中心と、を結ぶ直線を示している。直線Ｌ５は第２ロータコア９の軸中心と、バー２２ａと周方向に隣り合うバー２２ｂの周方向中心と、を結ぶ直線を示している。
【００３４】
直線Ｌ４は該直線Ｌ４と直線Ｌ５とで作られる角度θ３は、ティース５の本数（本実施形態では４８本）をマグネット１２の個数（本実施形態では８つ）で割った本数分（本実施形態では６本分）の長さで形成されたステータ３の円弧３ｃを有する扇形の中心角と等しく形成されている。従って、収容孔２１は第２ロータコア９の周方向において角度θ３の範囲内に配設されるように第２ロータコア９の周方向における長さが設定されている。
【００３５】
次に第３ロータコア１０について説明する。
図５に示すように、第３ロータコア１０は略円盤状に形成されており、その中心には軸孔１０ａが形成されている。軸孔１０ａの直径は第１ロータコア８の軸孔８ａ及び第２ロータコア９の軸孔９ａの直径と等しく形成されている。軸孔１０ａの周囲には第３ロータコア１０を軸方向に貫通する固定孔１０ｂが周方向に沿って等角度間隔に複数（８つ）形成されている。固定孔１０ｂと軸孔１０ａとの距離は第１ロータコア８に形成された固定孔８ｂと軸孔８ａとの距離及び第２ロータコア９に形成された固定孔９ｂと軸孔９ａとの距離と等しく形成されている。
【００３６】
第３ロータコア１０の外周近傍には、第３ロータコア１０を軸方向に貫通する収容孔２３が形成されている。
このように形成された第１ロータコア８、第２ロータコア９及び第３ロータコア１０は、互いに形成された各軸孔８ａ，９ａ，１０ａと、各固定孔８ｂ，９ｂ，１０ｂと、各収容孔１３，１４，２１，２３と、が軸線方向に連通するように積層されている。第１ロータコア８、第２ロータコア９及び第３ロータコア１０が備える各固定孔８ｂ，９ｂ，１０ｂにはピン１１が貫挿されている。
【００３７】
収容孔２１は、その軸中心との距離が第１ロータコア８における第１収容孔１３及び第２収容孔１４と軸中心との距離と同じに形成されている。更に、収容孔２１は、その径方向の幅が第１収容孔１３及び第２収容孔１４の径方向の幅と同じに形成されている。又、収容孔２３は、その軸中心との距離が第１ロータコア８における第１収容孔１３及び第２収容孔１４と軸中心との距離と同じに形成されている。更に、収容孔２３は、その径方向の幅が第１収容孔１３及び第２収容孔１４の径方向の幅と同じに形成されている。従って、第１ロータコア８の第１収容孔１３及び第２収容孔１４と第２ロータコア９の収容孔２１と第３ロータコア１０の収容孔２３とのロータ４の径方向と直交する方向に延びる部分である磁石収容部１３ｃ，１４ｃ，２１ｃ，２３ａが重合する。
【００３８】
第１ロータコア８、第２ロータコア９及び第３ロータコア１０が備える各収容孔１３，１４，２１，２３にはマグネット１２が貫挿されている。
マグネット１２は各収容孔１３，１４，２１，２３に、その磁束方向とロータ４の径方向とが一致するよう当該マグネット１２の内側面１２ａ又は外側面１２ｂがＮ極又はＳ極となるように収容されている。マグネット１２はロータ４の周方向に沿って等角度間隔に複数（本実施形態において８つ）配設されており、ロータ４の軸方向に向かって貫挿されている。
【００３９】
マグネット１２はロータ４における周方向片側に隣り合うマグネット１２と２つ（外側面１２ｂの磁極がＮ極となるものとＳ極となるものとを１つずつ）で１セットの磁極対１２ｃを形成している。図３〜５に示すように、本実施形態のロータ４においては磁極対１２ｃを４つ備えている。
【００４０】
マグネット１２が等角度間隔で配設されているため、各磁極対１２ｃはロータ４の周方向において等角度間隔に配設されている。本実施形態においては磁極対１２ｃの数が４つであるため、それぞれの磁極対１２ｃは９０°毎に配設されている。
【００４１】
各収容孔１３，１４，２１，２３は、マグネット１２が収容される部分の幅（径方向の長さ）が各マグネット１２の厚み（径方向の長さ、即ちマグネット１２の内側面１２ａから外側面１２ｂまでの長さ）と略同一となるように形成されている。各マグネット１２は、その内側面１２ａ及び外側面１２ｂが、径方向と直交する各収容孔１３，１４，２１，２３の両内壁面と密着し、該収容孔１３，１４，２１，２３内に固着されている。
【００４２】
このように形成されたロータ４は図１に示すように、第１ロータコア８、第２ロータコア９及び第３ロータコア１０の各軸孔８ａ，９ａ，１０ａ内に回転軸２４が圧入固定されている。そして、回転軸２４は、ケース２及び蓋部２５に設けられた軸受け２６にて軸支され、ロータ４がステータ３に囲まれるようケース２及び蓋部２５内に回転可能に収容されている。
【００４３】
次に、上記のように構成された埋込磁石型モータの作用を図６に従って説明する。
図６は埋込磁石型モータ１から出力されるトルクの特性を表したグラフである。グラフの横軸はステータ３に対するロータ４の相対回転角度を表しており、グラフの縦軸はトルクの大きさを表している。埋込磁石型モータ１はロータ４を構成するロータコアによって出力されるトルクの特性が変化している。
【００４４】
曲線Ｃ１は第１ロータコア８をロータ４と同一の厚さとなるように積層して構成したロータを用いた場合に埋込磁石型モータ１から出力されるトルクを表す。曲線Ｃ２は第２ロータコア９をロータ４と同一の厚さとなるように積層して構成したロータを用いた場合に埋込磁石型モータ１から出力されるトルクを表す。
【００４５】
曲線Ｃ１及び曲線Ｃ２に示すように、第１ロータコア８をロータ４と同一の厚さに形成したロータと、第２ロータコア９をロータ４と同一の厚さに形成したロータとではトルクの特性（大きさ及び位相）が異なっている。尚、位相は、トルクの周期的な変化におけるステータ３に対するロータ４の相対回転角度である。従って、位相が異なるとはトルクが極大値となる時のステータ３に対するロータ４の相対回転角度が異なるということを表す。例えば、一方のトルクが極大値となる時に他方のトルクが極小値となる時、この２つのトルクは互いに逆位相の関係にあるという。
【００４６】
ロータ４が回転して第１バー１６の周方向中心とティース５の周方向中心とが第１ロータコア８の径方向に沿って直列状態となる時、第２バー１７の周方向中心とステータ３の周方向に隣り合う２本のティース５の周方向中央とがロータ４の径方向に沿って直列状態となる。この時、第２ロータコア９のバー２２は１本のティース５の周方向中心とロータ４の径方向に沿って直列状態とならない。
【００４７】
また、第２バー１７の周方向中心と１本のティース５の周方向中心とが第１ロータコア８の径方向に沿って直列状態となる時、第１バー１６の周方向中心と、それと略対向する２本のティース５の周方向中央とがロータ４の径方向に沿って直列状態となる。この時、第２ロータコア９のバー２２はティース５の周方向中心とロータ４の径方向に沿って直列状態とならない。
【００４８】
即ち、第１ロータコア８が備える第１バー１６或いは第２バー１７の周方向中心がティース５の周方向中心とロータ４の径方向に沿って直列状態となった時、該第１バー１６或いは第２バー１７以外のバーはティース５と直列状態にならない。
【００４９】
一方、第２ロータコア９のバー２２の周方向中心と１本のティース５の周方向中心とが第２ロータコア９の径方向に沿って直列状態となる時、該バー２２と第２ロータコア９の周方向に隣り合うバー２２の周方向中心もティース５の周方向中心と第２ロータコア９の径方向に沿って直列状態となる。この時、第１ロータコア８の第１バー１６及び第２バー１７のロータ４における周方向中心はティース５の周方向中心とロータ４の径方向に沿って直列状態とならない。
【００５０】
従って、ロータ４が回転する時、第１ロータコア８と第２ロータコア９に形成された第１バー１６、第２バー１７、バー２２が同時にティース５と径方向に沿って直列状態となることはなく、該ロータ４とティース５との間に形成される直線的なコイル磁束の流れは低減される。埋込磁石型モータ１はこのようにロータ４とティース５との間に形成される直線的なコイル磁束の流れが低減されることで、トルクリップルの発生が低減される。
【００５１】
それに対して、各マグネット１２はロータ４の軸方向に沿って延びている。そのためマグネット１２の有効磁束の減少は抑制される。従って、埋込磁石型モータ１の出力トルクはリップルが低減されるとともに、出力トルクの低減が抑制される。尚、本実施形態においては埋込磁石型モータ１が備える第１ロータコア８と第２ロータコア９は同数の電磁鋼鈑によって形成されているため、埋込磁石型モータ１の出力トルクは曲線Ｃ１と曲線Ｃ２との平均値を示す曲線Ｃ３によって表される。
【００５２】
上記したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）第１ロータコア８は、各バー１６，１７がロータ４の周方向間隔が異なるように形成され、第２ロータコア９はバー２２が周方向の間隔が等間隔に形成されている。このように形成された第１ロータコア８及び第２ロータコア９を軸方向に配列したため、各バー１６，１７，２２とティース５との間に同時に形成される直線的なコイル磁束が低減されトルクリップルが低減される。一方、各ロータコア８，９のマグネット１２を軸方向に直線的に配列したため、該マグネット１２の有効磁束の減少が抑えられ、埋込磁石型モータ１の出力トルクの低減が抑制される。
【００５３】
（２）第１ロータコア８と第２ロータコア９とを積層することによりロータ４を形成したため、埋込磁石型モータ１から出力されるトルクの特性は第１ロータコア８のみで構成されるモータから出力されるトルクの特性と第２ロータコア９のみで構成されるモータから出力されるトルクの特性との合成値となる。そのため、埋込磁石型モータ１から出力されるトルクの特性は、バーが周方向に等角度間隔に配設されたロータのみを備えたモータから出力されるトルクの特性に比べてトルクの最大値と最小値との差（リップル）を小さくすることができる。
【００５４】
（３）第１ロータコア８と第２ロータコア９との間には非磁性体からなる第３ロータコア１０が挟み込まれている。そのため第１ロータコア８と第２ロータコア９との間で軸線方向に磁束が流れ込むことがなく、第１ロータコア８と第２ロータコア９との間の磁束漏れが防止される。従って、磁束を有効に利用することにより埋込磁石型モータ１のトルクを高効率に得ることができる。
【００５５】
（４）マグネット１２は軸線方向に一体的に形成されている。従って、ロータ４に貫挿されるマグネット１２をロータ４の軸線方向において１つの部材とすることができ、部品点数の増加を抑制することができる。
【００５６】
（５）磁極対１２ｃは４つ配設されており、ロータ４において９０°間隔毎に配設されている。そのため、ロータ４は周方向において各磁極対１２ｃから略等しいトルクが与えられる。従って、埋込磁石型モータ１は安定したトルクを出力することができる。
【００５７】
尚、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
○上記実施の形態では、ロータ４は電磁鋼鈑からなる第１ロータコア８及び第２ロータコア９の２つのロータコアを積層することにより形成されていた。しかし、電磁鋼鈑からなるロータコアの積層数は他の数としてもよく、例えば図７（ａ）に示すように第１ロータコア３１、第２ロータコア３２及び第３ロータコア３３が全て電磁鋼鈑からなる三層構造のロータ３４を用いてもよい。又、図７（ｂ）に示すように、全てが電磁鋼鈑からなる第１〜第４ロータコア３５〜３８を備えた四層構造のロータ３９を用いてもよい。
【００５８】
また、図７（ａ）に示したロータ３４の第１ロータコア３１と第３ロータコア３３を構成する電磁鋼鈑を同一形状のものとし、第２ロータコア３２を形成する電磁鋼鈑の形状を第１及び第３ロータコア３１，３３を形成する電磁鋼鈑と異なる形状のものとしてもよい。或いは図７（ｂ）に示したロータ３９の第１ロータコア３５と第３ロータコア３７を構成する電磁鋼鈑を同一形状のものとし、第２ロータコア３６と第４ロータコア３８を同一形状の電磁鋼鈑で構成し、且つ該電磁鋼鈑を第１及び第３ロータコア３５，３７を構成する電磁鋼鈑と異なる形状のものとしてもよい。
【００５９】
このように、形状の異なる２種類の電磁鋼鈑から構成されるロータコアを交互に積層してロータを形成することにより、該ロータを備えたモータの出力トルクの特性をモータの軸線方向において均等化することができる。従って、ロータの回転運動を安定させることができる。
【００６０】
○上記実施の形態では、第１ロータコア８と第２ロータコア９との間に非磁性体からなる第３ロータコア１０が挟み込まれていたが、図８（ａ）に示すように、各ロータコア８，９の間に第３ロータコア１０を挟み込まずにロータ４０を形成してもよい。
【００６１】
また、図８（ｂ）に示すように、各ロータコア８，９の間に空隙４１を設けてロータ４２を形成してもよい。また、図８（ｃ）に示すように、各ロータコア４３〜４５の間に空隙４６及び非磁性体からなるロータコア４７を組み合わせて設けてロータ４８を形成してもよい。
【００６２】
○上記実施の形態では、マグネット１２はロータ４の軸線方向の厚さと略同一の長さに一体に形成されていたが、第１ロータコア８及び第２ロータコア９毎にマグネットを形成してもよい。このように各ロータコア８，９毎にマグネットを形成することにより、各ロータコアを積層した後にマグネットを貫挿する必要がなく、ロータコア単位で適宜組み合わせを変更してロータを積層することができる。また、ロータコア単位でモータから出力されるトルクの特性を容易に確認することができる。
【００６３】
○上記実施の形態では、ロータ４には長四角形状のマグネット１２が貫挿されていた。しかし、各ロータコアが備える収容孔の大きさに応じてマグネット１２の形状を変更してもよく、例えば図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、各ロータコアに応じて幅が異なるマグネット４９，５０を用いてもよい。マグネット４９は各層で収容孔の大きさが異なる二層構造のロータに用いられており、マグネット５０は各層で収容孔の大きさが異なる三層構造のロータに用いられる。
【００６４】
マグネット４９，５０はロータ４の軸線方向に一体形成されており、該ロータ４に貫挿されている。このように収容孔１４の大きさに応じてマグネットの形状を変更することにより、マグネットの方向を区別することができる。従って、マグネットをロータに貫挿する際にマグネットの誤組み付けを防止することができる。また、限られた収容孔のスペース内から最も大きい磁力を得ることができ、埋込磁石型モータ１のトルクを大きくすることができる。
【００６５】
また、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示すように、マグネット４９，５０をロータコア毎に別部材とし、マグネット片５１ａ，５１ｂから構成されるマグネット５１及びマグネット片５２ａ〜５２ｃから構成されるマグネット５２を用いてもよい。このようにマグネット５１及びマグネット５２を構成すると、ロータコア単位で適宜組み合わせを変更してロータを積層することができるとともに、マグネットをロータに貫挿する際にマグネットの誤組み付けを防止することができる。
【００６６】
○上記実施の形態では、第１ロータコア８は角度θ１がステータ３の周方向に沿って配設されたティース５の５．２５本分の長さで形成されたステータ３の円弧３ｃを有する扇形の中心角と等しくなるように第１ロータコア８の周方向における第１収容孔１３の両側に形成されるバーの間隔が設定されていた。しかし、各収容孔１３，１４，２１の両側に形成されるバーの間隔は適宜変更してもよく、例えば角度θ１がステータ３の周方向に沿って配設されたティース５の５．５本分或いは５．７５本分の長さで形成されたステータ３の円弧３ｃを有する扇形の中心角と等しくなるようにその長さを設定してもよい。以下、説明を簡略にするため収容孔の両側に形成されるバーの間隔を単にティース何本分であるかによって表す。尚、収容孔の両側に形成されるバーの間隔は一つの磁極対で合計１２本分のティースの長さとなるように形成されているが、ここでは外側面１２ｂがＮ極となるようにマグネット１２が貫挿されている収容孔の両側に形成されるバーの間隔であるとする。従って、本実施形態における第１ロータコア８はティース５．２５本分の長さの間隔でバーが形成されており、第２ロータコア９はティース６本分の長さの間隔でバーが形成されている。
【００６７】
図１１は周方向に配設されるバーの形成位置に伴い変化するトルクの特性を表したグラフである。グラフの横軸はステータ３に対するロータ４の相対回転角度を表しており、グラフの縦軸はトルクの大きさを表している。曲線Ｃ１１はティース６本分、曲線Ｃ１２はティース５．７５本分、曲線Ｃ１３はティース５．５本分、曲線Ｃ１４はティース約５．４４本分、曲線Ｃ１５はティース約５．３８本分、曲線Ｃ１６はティース５．２５本分の長さの間隔である時のトルクの特性を表す。
【００６８】
埋込磁石型モータ１から出力されるトルクの特性は各ロータコアの周方向において隣り合うバーの間隔によって決定されており、該特性は図１１に示す各特性の合成値を元に算出することができる。従って、例えばバー２２が周方向に沿って等間隔に形成された第２ロータコア９に、曲線Ｃ１４〜Ｃ１６に示すように、第２ロータコア９と略逆位相のトルクを出力するロータコアを積層してロータを形成することによりロータのトルクリップル、即ちモータのトルクリップルをより低減することができる。
【００６９】
○上記実施の形態では、第１ロータコア８と第２ロータコア９とを同数の電磁鋼鈑を積層することにより形成した。しかし、積層する電磁鋼鈑の枚数は各ロータコア８，９に従って適宜変更してもよく、このように各ロータコア８，９を形成する電磁鋼鈑の枚数を適宜設定することにより所望のトルク特性が出力される埋込磁石型モータ１を形成することができる。
【００７０】
○上記実施の形態では、ロータ４の径方向と直交する方向両側に向かって延設された各収容孔１３，１４，２１，２３に板状のマグネット１２を貫挿してロータ４を形成した。しかし、各収容孔１３，１４，２１，２３の形状及び各収容孔１３，１４，２１，２３に収容されるマグネットの形は形状を変更してもよい。従って、例えば収容孔をＶ字状に形成し、その内部にＶ字状にマグネットを貫挿してもよい。また、各ロータコアの外周面側に向かって円弧状に湾曲した収容孔に同じく円弧状に湾曲して形成されたマグネットを貫挿してもよい。
【００７１】
○上記実施の形態では、磁極対１２ｃを４つ備えたロータ４であったが、磁極対の数を適宜変更してもよい。
○上記実施の形態では、ロータ４を構成する各ロータコア８，９は電磁鋼鈑を積層して形成されていたが、粉体材料を焼結することで各ロータコアを形成してもよい。
【００７２】
○上記実施の形態では、第３ロータコア１０をプラスティックにより構成したが、その他の非磁性体の材料を用いて第３ロータコアを形成してもよい。
【００７３】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、トルクの低下を抑制することができる埋込磁石型モータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】埋込磁石型モータの側断面図。
【図２】ロータの斜視図。
【図３】ステータ及び第１ロータコアの平面図。
【図４】ステータ及び第２ロータコアの平面図。
【図５】ステータ及び第３ロータコアの平面図。
【図６】モータから出力されるトルクの特性図。
【図７】（ａ），（ｂ）は別例のロータの斜視図。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は別例のロータの斜視図。
【図９】（ａ），（ｂ）は別例のマグネットの平面図。
【図１０】（ａ），（ｂ）は別例のマグネットの平面図。
【図１１】別例のロータコアを備えたモータから出力されるトルクの特性図。
【符号の説明】
３…ステータ、４…ロータ、５…ティース、７…巻線、８…第１ロータコア、９…第２ロータコア、１０…第３ロータコア、１２…磁石（マグネット）、１３…第１収容孔、１４…第２収容孔、１６…磁路形成部としての第１バー、１７…磁路形成部としての第２バー、２１…収容孔、２２…磁路形成部としてのバー、２３…収容孔、２４…回転軸。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an interior magnet type motor.
[0002]
[Prior art]
As a high-efficiency motor, there is an interior magnet type motor. An embedded magnet type motor is a motor having a rotor in which a magnet is embedded in a rotor core.In addition to the rotating magnetic field generated by the stator and the magnet torque between the rotor, the motor is mounted on the magnetic path of the rotating magnetic field formed on the rotor surface. High motor efficiency can be obtained by effectively utilizing the based reluctance torque.
[0003]
In general, the number of teeth formed on the stator is set to be an integral multiple of the number of magnets embedded in the rotor and the number of magnetic path forming portions formed between the magnets. Therefore, the circumferential centers of the magnetic path forming portions adjacent to each other in the radial direction of the rotor and the circumferential centers of the opposed teeth radially coincide with each other in the radial direction. As a result, a brake torque is generated by simultaneously forming a linear coil magnetic flux flow from the teeth in both magnetic path forming portions formed on both sides in the circumferential direction of the magnet, and a brake torque is generated. Ripple occurs. In order to reduce this ripple, for example, Patent Document 1 discloses a rotor having a skew structure in which a plurality of rotor cores stacked at an arbitrary height are relatively rotated and stacked. The rotor reduces the area of the magnetic path forming part facing multiple teeth in the circumferential direction of the stator by taking a skew structure, thereby reducing the linear coil magnetic flux between the teeth and the magnetic path forming part. , Reducing torque ripple.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-5-236687 (FIGS. 1 and 2)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the motor of Patent Document 1, since the rotor cores having the same shape are laminated while being rotated in the circumferential direction, the effective magnetic flux of the magnet with respect to the winding of the stator decreases, and the sum of the magnet torque and the reluctance torque is reduced. Therefore, there is a problem that the torque of the rotor required by the above method is reduced.
[0006]
The present invention has been made in order to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an interior permanent magnet motor that can suppress a decrease in torque.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, in the invention according to claim 1, a winding is wound around a plurality of teeth which are formed in a cylindrical shape and extend toward the axis center at equal angular intervals in a circumferential direction. A stator and a receiving hole penetrating in the axial direction along the circumferential direction are formed, and a plurality of magnets are arranged in each receiving hole such that magnetic poles on the radially outer side alternately become N poles and S poles along the circumferential direction. A plurality of rotor cores provided with a magnetic path forming portion extending in the radial direction between magnets adjacent in the circumferential direction are formed by being arranged in the axial direction of the rotation shaft, and are rotatable inside the stator. And at least one of the plurality of rotor cores has the magnetic path forming portions formed at equal intervals in the circumferential direction, and the other rotor cores have the magnetic path forming portions formed in the circumferential direction. The plurality of rotor cores formed at unequal intervals; The magnets of each rotor core are arranged to be in series in the axial direction.
[0008]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the rotor core is laminated via a non-magnetic material.
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the magnet is integrally formed in the axial direction of the rotor.
[0009]
According to a fourth aspect of the present invention, in the first or second aspect, the magnet is formed for each rotor core.
The invention according to claim 5 is the invention according to any one of claims 1 to 4, wherein the magnet has a circumferential width corresponding to an interval between the magnetic path forming portions for each of the rotor cores. Formed.
[0010]
According to a sixth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to fifth aspects, the rotor is such that the magnetic path forming portions are arranged in a circumferential direction in accordance with characteristics of the rotor cores. A rotor core formed at intervals and a rotor core on which the magnetic path forming portion is formed are laminated so as to substantially cancel torque ripple in the rotor core.
[0011]
(Action)
According to the first aspect of the invention, the rotor core having the magnetic path forming portions having different circumferential intervals and the rotor core having the same circumferential interval of the magnetic path forming portions are arranged in the axial direction, so that the magnetic path forming portions and the teeth are arranged. And the linear coil magnetic flux simultaneously formed between them is reduced, and the torque ripple is reduced. In addition, since the magnets of each rotor core are linearly arranged in the axial direction, the reduction of the effective magnetic flux of the magnets is suppressed, and the reduction of the torque is suppressed.
[0012]
According to the second aspect of the present invention, the magnetic flux leakage between the laminated rotor cores is prevented by sandwiching the non-magnetic material between the rotor cores. Therefore, the magnetic flux of each rotor core is effectively used.
[0013]
According to the third aspect of the present invention, since the magnet provided on the rotor is integrated in the axial direction of the rotor, an increase in the number of parts can be prevented.
According to the fourth aspect of the present invention, since the magnet is formed for each rotor core, each rotor core can be arranged by appropriately changing the combination in rotor core units. Therefore, rotors having various characteristics can be easily configured.
[0014]
According to the fifth aspect of the present invention, the shape of the magnet provided on each rotor core is different depending on the circumferential interval of the magnetic path forming portion. Therefore, the direction of the magnet can be distinguished, and erroneous assembly when the magnet is assembled to the rotor is prevented.
[0015]
According to the invention as set forth in claim 6, the torque ripple of the rotor core in which the magnetic path forming portions are formed at equal intervals in the circumferential direction is substantially canceled, and the ripple is reduced.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment in which the present invention is embodied in an interior permanent magnet motor will be described below with reference to FIGS.
[0017]
As shown in FIG. 1, the embedded magnet type motor 1 includes a stator 3 fixed to an inner periphery of a case 2 having a substantially bottomed cylindrical shape, and a rotor 4. The stator 3 has a plurality of teeth 5 arranged at equal angular intervals on the inner periphery thereof, and each of the teeth 5 extends from the inner periphery of the stator 3 toward the center of the shaft. In the present embodiment, 48 teeth 5 are provided at equal angular intervals. A core winding 7 is wound around each tooth 5 via an insulator 6. In FIG. 3, the insulator 6 and the core winding 7 are omitted. In the present embodiment, the core winding 7 is wound around the teeth 5 having a central angle of 45 ° with each other by distributed winding, and the core winding 7 has three phases with a phase difference of 120 °. An alternating current is supplied.
[0018]
As shown in FIG. 2, the rotor 4 includes a first rotor core 8, a second rotor core 9, and a third rotor core 10. In the present embodiment, the first rotor core 8 and the second rotor core 9 are each formed by laminating a predetermined number of disc-shaped electromagnetic steel plates, and the third rotor core 10 is formed of a disc-shaped non-magnetic material. (Plastic in this embodiment). The first rotor core 8 and the second rotor core 9 are arranged in the axial direction, and the third rotor core 10 is sandwiched between the first rotor core 8 and the second rotor core 9. That is, in the present embodiment, the first rotor core 8 and the second rotor core 9 are laminated in the axial direction via the third rotor core 10. FIG. 2 is a schematic view showing a stacked state of the first rotor core 8, the second rotor core 9, and the third rotor core 10, and illustration of detailed portions is omitted. In the present embodiment, the first rotor core 8 and the second rotor core 9 are formed by laminating the same number of electromagnetic steel plates.
[0019]
The first rotor core 8, the second rotor core 9, and the third rotor core 10 have pins 11 (see FIG. 3) inserted in the axial direction, are integrally assembled, and have the first rotor core 8 and the third rotor core 10. And the second rotor core 9 is prevented from relative displacement in the circumferential direction. The rotor 4 is provided with a plurality of rectangular magnets (magnets) 12 integrally formed in the axial direction. The magnet 12 is formed such that the axial length of the rotor 4 is substantially the same as the axial thickness of the rotor 4.
[0020]
The configuration of the first rotor core 8, the second rotor core 9, and the third rotor core 10 will be described in detail.
First, the first rotor core 8 will be described.
[0021]
An axial hole 8a is formed in the axis of the first rotor core 8 so as to penetrate the first rotor core 8 in the axial direction. Around the shaft hole 8a, a plurality (eight) of fixing holes 8b penetrating the first rotor core 8 in the axial direction are formed at equal intervals along the circumferential direction.
[0022]
In the vicinity of the outer periphery of the first rotor core 8, a first accommodation hole 13 and a second accommodation hole 14 that penetrate the first rotor core 8 in the axial direction are formed. The first housing holes 13 and the second housing holes 14 are formed in the same number, and the first housing holes 13 and the second housing holes 14 are alternately formed four each in the circumferential direction of the first rotor core 8. I have.
[0023]
The magnet 12 is accommodated in each of the first accommodation hole 13 and the second accommodation hole 14. The first accommodation hole 13 and the second accommodation hole 14 are formed at equal angular intervals along the circumferential direction of the first rotor core 8. The first accommodation hole 13 and the second accommodation hole 14 are each formed to extend along a direction orthogonal to the radial direction. The fixing hole 8b is on a straight line connecting the axial center of the first rotor core 8 and the circumferential center of the first receiving hole 13 and connects the axial center of the first rotor core 8 and the circumferential center of the second receiving hole 14. It is formed on a straight line.
[0024]
The first accommodating hole 13 and the second accommodating hole 14 have magnetic flux blocking holes 13a, 13b, 14a, 14b formed at both ends. The magnetic flux blocking holes 13 a, 13 b, 14 a, and 14 b are provided at both ends of the first housing hole 13 and the second housing hole 14 so that the magnetic path of the magnet 12 housed in the first housing hole 13 and the second housing hole 14 is not short-circuited. From the first rotor core 8 toward the outside in the radial direction to the vicinity of the outer peripheral surface.
[0025]
In the circumferential direction of the first rotor core 8, between the first accommodation hole 13 and the second accommodation hole 14, that is, between the magnetic flux interruption hole 13 a of the first accommodation hole 13 and the magnetic flux interruption hole 14 b of the second accommodation hole 14. Is formed with a first bar 16 as a magnetic path forming portion. A second bar 17 is formed between the magnetic flux blocking hole 13b of the first receiving hole 13 and the magnetic flux blocking hole 14a of the second receiving hole 14 as a magnetic path forming portion. Since the magnetic flux blocking holes 13a, 13b, 14a, 14b extend radially outward of the first rotor core 8, the first and second magnetic flux blocking holes 13a, 13b, 14a, 14b are formed between the magnetic flux blocking holes 13a, 13b, 14a, 14b. The two bars 16 and 17 are formed so as to extend along the radial direction of the first rotor core 8. In this embodiment, in order to make the description easy to understand, one first bar 16 is referred to as a first bar 16a, and a second bar 17 adjacent to the first bar 16a clockwise in the drawing is referred to as a second bar 17a. Further, the first bar 16 adjacent to the second bar 17a clockwise is referred to as a first bar 16b.
[0026]
The first and second bars 16 and 17 are formed such that the circumferential length of the first rotor core 8 is substantially equal to the circumferential length of the teeth 5.
The straight line L1 indicates a straight line connecting the axial center of the first rotor core 8 and the circumferential center of the first bar 16a. The straight line L2 indicates a straight line connecting the axial center of the first rotor core 8 and the circumferential center of the first bar 16b. The straight line L3 indicates a straight line connecting the axial center of the first rotor core 8 and the circumferential center of the second bar 17a.
[0027]
The angle θ1 formed by the straight line L1 and the straight line L3 is set smaller than the angle θ2 formed by the straight line L2 and the straight line L3. That is, the first accommodation hole 13 located in the angle range formed by the straight line L1 and the straight line L3 is more circumferentially located around the rotor core 8 than the second accommodation hole 14 located in the angle range formed by the straight line L2 and the straight line L3. The length is set short. Therefore, the first and second bars 16 and 17 are arranged at irregular intervals in the circumferential direction of the first rotor core 8.
[0028]
Note that, specifically, in the present embodiment, the sector θ has an arc 3c of the stator 3 whose angle θ1 is equal to 5.25 teeth 5 arranged along the circumferential direction of the stator 3. The intervals between the bars formed on both sides of the first housing hole 13 in the circumferential direction of the first rotor core 8 are set so as to be equal to the central angle. The first angle θ2 is set to be equal to the central angle of the sector having the arc 3c of the stator 3 having a length of 6.75 teeth 5 arranged along the circumferential direction of the stator 3. The intervals between the bars formed on both sides of the second accommodation hole 14 in the circumferential direction of the rotor core 8 are set.
[0029]
Next, the second rotor core 9 will be described.
As shown in FIG. 4, a shaft hole 9 a that penetrates the second rotor core 9 in the axial direction is formed in the axis of the second rotor core 9. The diameter of the shaft hole 9a is equal to the diameter of the shaft hole 8a described above. Around the shaft hole 9a, a plurality (eight) of fixing holes 9b penetrating the second rotor core 9 in the axial direction are formed along the circumferential direction of the rotor core 9. The distance between the fixing hole 9b and the shaft hole 9a is equal to the distance between the fixing hole 8b formed in the first rotor core 8 and the shaft hole 8a. The diameter of each fixing hole 9b is equal to the diameter of the fixing hole 8b formed in the first rotor core 8.
[0030]
In the vicinity of the outer periphery of the second rotor core 9, a receiving hole 21 that penetrates the second rotor core 9 in the axial direction is formed. The accommodation holes 21 are arranged at equal angular intervals along the circumferential direction of the second rotor core 9 and are formed so as to extend along respective directions orthogonal to the radial direction. The fixing holes 9b are formed on a straight line connecting the axial center of the second rotor core 9 and the circumferential center of the housing hole 21, and are arranged at equal angular intervals in the circumferential direction of the second rotor core 9. I have.
[0031]
Magnetic flux blocking holes 21 a and 21 b are formed at both ends of the accommodation hole 21. The magnetic flux blocking holes 21a and 21b extend from both ends of the housing hole 21 radially outward of the second rotor core 9 to the vicinity of the outer peripheral surface so that the magnetic path of the magnet 12 inserted into the housing hole 21 is not short-circuited. ing.
[0032]
A bar 22 as a magnetic path forming portion is formed between the accommodating holes 21 adjacent to each other in the circumferential direction of the second rotor core 9. The bars 22 are formed at equal angular intervals along the circumferential direction of the second rotor core 9. Since the magnetic flux blocking holes 21 a and 21 b extend radially outward of the second rotor core 9, the bar 22 is formed along the radial direction of the second rotor core 9. In this embodiment, a pair of adjacent bars 22 are referred to as bars 22a and 22b for easy understanding.
[0033]
The bar 22 is formed such that the circumferential length of the second rotor core 9 is substantially equal to the circumferential length of the teeth 5.
The straight line L4 indicates a straight line connecting the axial center of the second rotor core 9 and the circumferential center of the bar 22a. The straight line L5 indicates a straight line connecting the axial center of the second rotor core 9 and the circumferential center of the bar 22b circumferentially adjacent to the bar 22a.
[0034]
The angle θ3 formed by the straight line L4 and the straight line L4 and the straight line L5 is equal to the number of teeth 5 (48 in the present embodiment) divided by the number of magnets 12 (8 in the present embodiment). (In the embodiment, the length is equal to six), the stator 3 is formed to have a length equal to the central angle of a sector having an arc 3c of the stator 3. Accordingly, the length of the second rotor core 9 in the circumferential direction is set so that the accommodation hole 21 is disposed within the range of the angle θ3 in the circumferential direction of the second rotor core 9.
[0035]
Next, the third rotor core 10 will be described.
As shown in FIG. 5, the third rotor core 10 is formed in a substantially disk shape, and a shaft hole 10a is formed at the center thereof. The diameter of the shaft hole 10a is equal to the diameter of the shaft hole 8a of the first rotor core 8 and the diameter of the shaft hole 9a of the second rotor core 9. Around the shaft hole 10a, a plurality (eight) of fixing holes 10b penetrating the third rotor core 10 in the axial direction are formed at equal angular intervals along the circumferential direction. The distance between the fixing hole 10b and the shaft hole 10a is equal to the distance between the fixing hole 8b and the shaft hole 8a formed in the first rotor core 8 and the distance between the fixing hole 9b and the shaft hole 9a formed in the second rotor core 9. Is formed.
[0036]
An accommodation hole 23 is formed near the outer periphery of the third rotor core 10 so as to penetrate the third rotor core 10 in the axial direction.
The first rotor core 8, the second rotor core 9, and the third rotor core 10 formed as described above have shaft holes 8a, 9a, 10a, fixing holes 8b, 9b, 10b, and accommodation holes 13 formed mutually. , 14, 21 and 23 are stacked so as to communicate with each other in the axial direction. A pin 11 is inserted through each of the fixing holes 8b, 9b, 10b provided in the first rotor core 8, the second rotor core 9, and the third rotor core 10.
[0037]
The accommodation hole 21 is formed so that its distance from the axis center is the same as the distance between the first accommodation hole 13 and the second accommodation hole 14 in the first rotor core 8 and the axis center. Further, the accommodation hole 21 is formed to have the same radial width as the first accommodation hole 13 and the second accommodation hole 14 in the radial direction. The accommodation hole 23 is formed such that its distance from the axis center is the same as the distance between the first accommodation hole 13 and the second accommodation hole 14 in the first rotor core 8 and the axis center. Further, the accommodation hole 23 is formed to have the same radial width as the first accommodation hole 13 and the second accommodation hole 14 in the radial direction. Therefore, a portion extending in the direction orthogonal to the radial direction of the rotor 4 of the first and second receiving holes 13 and 14 of the first rotor core 8, the receiving hole 21 of the second rotor core 9, and the receiving hole 23 of the third rotor core 10. The magnet housing portions 13c, 14c, 21c and 23a are superposed.
[0038]
A magnet 12 is inserted into each of the receiving holes 13, 14, 21, 23 provided in the first rotor core 8, the second rotor core 9, and the third rotor core 10.
The magnet 12 is formed in each of the receiving holes 13, 14, 21, and 23 such that the inner surface 12 a or the outer surface 12 b of the magnet 12 becomes an N pole or an S pole so that the magnetic flux direction and the radial direction of the rotor 4 coincide. Is contained. A plurality (eight in this embodiment) of magnets 12 are arranged at equal angular intervals along the circumferential direction of the rotor 4, and are inserted in the axial direction of the rotor 4.
[0039]
The magnet 12 and two adjacent magnets 12 on one side in the circumferential direction of the rotor 4 form one set of magnetic pole pairs 12c (one magnetic pole on the outer surface 12b and one magnetic pole on the outer surface 12b). are doing. As shown in FIGS. 3 to 5, the rotor 4 of the present embodiment includes four magnetic pole pairs 12c.
[0040]
Since the magnets 12 are arranged at equal angular intervals, the magnetic pole pairs 12c are arranged at equal angular intervals in the circumferential direction of the rotor 4. In the present embodiment, since the number of the magnetic pole pairs 12c is four, each magnetic pole pair 12c is disposed every 90 °.
[0041]
Each of the housing holes 13, 14, 21, and 23 has a width (radial length) of a portion in which the magnet 12 is stored, and a thickness (radial length, that is, an inner side surface 12 a of the magnet 12) of each magnet 12. (Length up to the side surface 12b). The inner surface 12a and the outer surface 12b of each magnet 12 are in close contact with the inner wall surfaces of the respective accommodation holes 13, 14, 21, 23 perpendicular to the radial direction, and are inserted into the accommodation holes 13, 14, 21, 23. It is fixed.
[0042]
As shown in FIG. 1, the rotor 4 thus formed has a rotating shaft 24 press-fitted and fixed in the shaft holes 8a, 9a, 10a of the first rotor core 8, the second rotor core 9, and the third rotor core 10. . The rotating shaft 24 is rotatably supported by a bearing 26 provided on the case 2 and the lid 25, and is rotatably accommodated in the case 2 and the lid 25 so that the rotor 4 is surrounded by the stator 3.
[0043]
Next, the operation of the interior magnet type motor configured as described above will be described with reference to FIG.
FIG. 6 is a graph showing the characteristics of the torque output from the interior magnet type motor 1. The horizontal axis of the graph represents the relative rotation angle of the rotor 4 with respect to the stator 3, and the vertical axis of the graph represents the magnitude of the torque. In the interior permanent magnet motor 1, the characteristics of the torque output by the rotor core constituting the rotor 4 are changed.
[0044]
A curve C1 represents the torque output from the interior permanent magnet motor 1 when a rotor having the first rotor core 8 stacked so as to have the same thickness as the rotor 4 is used. A curve C2 represents the torque output from the interior magnet type motor 1 when a rotor constituted by laminating the second rotor core 9 to have the same thickness as the rotor 4 is used.
[0045]
As shown by the curves C1 and C2, the torque characteristics of the rotor in which the first rotor core 8 is formed to have the same thickness as the rotor 4 and the rotor in which the second rotor core 9 is formed to have the same thickness as the rotor 4 ( Size and phase) are different. The phase is a relative rotation angle of the rotor 4 with respect to the stator 3 in a periodic change of the torque. Therefore, a difference in the phase means that the relative rotation angle of the rotor 4 with respect to the stator 3 when the torque reaches the maximum value is different. For example, when one torque has a local maximum value and the other torque has a local minimum value, the two torques are said to be in opposite phase relationship with each other.
[0046]
When the rotor 4 rotates and the circumferential center of the first bar 16 and the circumferential center of the teeth 5 are in series along the radial direction of the first rotor core 8, the circumferential center of the second bar 17 and the stator 3 And the center in the circumferential direction of the two teeth 5 adjacent in the circumferential direction are in series along the radial direction of the rotor 4. At this time, the bar 22 of the second rotor core 9 is not in series with the center of one tooth 5 in the circumferential direction and along the radial direction of the rotor 4.
[0047]
Also, when the circumferential center of the second bar 17 and the circumferential center of one tooth 5 are in series along the radial direction of the first rotor core 8, the circumferential center of the first bar 16 and substantially the same as the center thereof. The circumferential center of the two opposing teeth 5 is in series along the radial direction of the rotor 4. At this time, the bar 22 of the second rotor core 9 is not in series with the center of the teeth 5 in the circumferential direction and along the radial direction of the rotor 4.
[0048]
That is, when the circumferential center of the first bar 16 or the second bar 17 included in the first rotor core 8 is in series with the circumferential center of the teeth 5 along the radial direction of the rotor 4, Bars other than the second bar 17 are not in series with the teeth 5.
[0049]
On the other hand, when the circumferential center of the bar 22 of the second rotor core 9 and the circumferential center of one tooth 5 are in series along the radial direction of the second rotor core 9, the bar 22 and the second rotor core 9 The circumferential centers of the bars 22 that are adjacent in the circumferential direction are also in series with the circumferential center of the teeth 5 along the radial direction of the second rotor core 9. At this time, the circumferential center of the first bar 16 and the second bar 17 of the first rotor core 8 in the rotor 4 is not in series with the circumferential center of the teeth 5 along the radial direction of the rotor 4.
[0050]
Therefore, when the rotor 4 rotates, the first bar 16, the second bar 17, and the bar 22 formed on the first rotor core 8 and the second rotor core 9 are simultaneously in series with the teeth 5 along the radial direction. Instead, the flow of the linear coil magnetic flux formed between the rotor 4 and the teeth 5 is reduced. In the interior permanent magnet type motor 1, the flow of the linear coil magnetic flux formed between the rotor 4 and the teeth 5 is reduced in this manner, so that the occurrence of torque ripple is reduced.
[0051]
On the other hand, each magnet 12 extends along the axial direction of the rotor 4. Therefore, a decrease in the effective magnetic flux of the magnet 12 is suppressed. Therefore, the ripple of the output torque of the interior permanent magnet motor 1 is reduced, and the reduction of the output torque is suppressed. In the present embodiment, since the first rotor core 8 and the second rotor core 9 included in the embedded magnet type motor 1 are formed of the same number of electromagnetic steel plates, the output torque of the embedded magnet type motor 1 is represented by a curve C1. It is represented by a curve C3 showing an average value with the curve C2.
[0052]
As described above, according to the present embodiment, the following effects are obtained.
(1) The first rotor core 8 is formed such that the bars 16 and 17 have different circumferential intervals of the rotor 4, and the second rotor core 9 has the bars 22 formed with equal intervals in the circumferential direction. Since the first rotor core 8 and the second rotor core 9 formed as described above are arranged in the axial direction, the linear coil magnetic flux simultaneously formed between the bars 16, 17, 22 and the teeth 5 is reduced, and the torque ripple is reduced. Is reduced. On the other hand, since the magnets 12 of the rotor cores 8 and 9 are linearly arranged in the axial direction, a decrease in the effective magnetic flux of the magnets 12 is suppressed, and a decrease in the output torque of the embedded magnet type motor 1 is suppressed.
[0053]
(2) Since the rotor 4 is formed by laminating the first rotor core 8 and the second rotor core 9, the characteristic of the torque output from the embedded magnet type motor 1 is the output from the motor including only the first rotor core 8. And a characteristic of the torque output from the motor composed of only the second rotor core 9. Therefore, the characteristic of the torque output from the interior magnet type motor 1 is the maximum value of the torque as compared with the characteristic of the torque output from the motor having only the rotors in which the bars are arranged at equal angular intervals in the circumferential direction. (Ripple) between the minimum value and the minimum value can be reduced.
[0054]
(3) A third rotor core 10 made of a non-magnetic material is interposed between the first rotor core 8 and the second rotor core 9. Therefore, no magnetic flux flows in the axial direction between the first rotor core 8 and the second rotor core 9, and the leakage of the magnetic flux between the first rotor core 8 and the second rotor core 9 is prevented. Therefore, the torque of the interior magnet type motor 1 can be obtained with high efficiency by effectively utilizing the magnetic flux.
[0055]
(4) The magnet 12 is formed integrally in the axial direction. Therefore, the magnet 12 inserted into the rotor 4 can be formed as one member in the axial direction of the rotor 4, and an increase in the number of parts can be suppressed.
[0056]
(5) Four magnetic pole pairs 12c are provided, and are provided at 90 ° intervals in the rotor 4. Therefore, substantially equal torque is applied to the rotor 4 from the magnetic pole pairs 12c in the circumferential direction. Therefore, the interior magnet type motor 1 can output a stable torque.
[0057]
Note that the embodiment of the present invention may be modified as follows.
In the above embodiment, the rotor 4 is formed by laminating two rotor cores, that is, the first rotor core 8 and the second rotor core 9 made of electromagnetic steel plates. However, the number of laminations of the rotor cores made of electromagnetic steel plates may be another number, for example, as shown in FIG. 7A, the first rotor core 31, the second rotor core 32 and the third rotor core 33 are all made of electromagnetic steel plates. A three-layer rotor 34 may be used. Further, as shown in FIG. 7B, a rotor 39 having a four-layer structure provided with first to fourth rotor cores 35 to 38 all made of an electromagnetic steel plate may be used.
[0058]
Also, the electromagnetic steel plates forming the first rotor core 31 and the third rotor core 33 of the rotor 34 shown in FIG. 7A have the same shape, and the electromagnetic steel plate forming the second rotor core 32 has the first shape. Alternatively, the third rotor cores 31 and 33 may have a shape different from that of the electromagnetic steel sheet. Alternatively, the electromagnetic steel plates forming the first rotor core 35 and the third rotor core 37 of the rotor 39 shown in FIG. 7B have the same shape, and the second rotor core 36 and the fourth rotor core 38 have the same shape. And the electromagnetic steel sheet may have a shape different from that of the electromagnetic steel sheets forming the first and third rotor cores 35 and 37.
[0059]
As described above, by forming the rotor by alternately laminating the rotor cores composed of two types of electromagnetic steel plates having different shapes, the characteristics of the output torque of the motor having the rotor are equalized in the axial direction of the motor. can do. Therefore, the rotational movement of the rotor can be stabilized.
[0060]
In the above-described embodiment, the third rotor core 10 made of a non-magnetic material is sandwiched between the first rotor core 8 and the second rotor core 9, but as shown in FIG. The rotor 40 may be formed without sandwiching the third rotor core 10 between the rotor cores 9.
[0061]
Further, as shown in FIG. 8B, a gap 41 may be provided between the rotor cores 8 and 9 to form the rotor 42. Further, as shown in FIG. 8C, the rotor 48 may be formed by providing a gap 46 and a rotor core 47 made of a non-magnetic material in combination between the rotor cores 43 to 45.
[0062]
In the above embodiment, the magnet 12 is formed integrally with the rotor 4 in substantially the same length as the axial thickness, but a magnet may be formed for each of the first rotor core 8 and the second rotor core 9. . By forming a magnet for each rotor core 8 and 9 in this manner, it is not necessary to insert a magnet after laminating the rotor cores, and it is possible to laminate the rotors by appropriately changing the combination in units of the rotor cores. Further, it is possible to easily confirm the characteristics of the torque output from the motor for each rotor core.
[0063]
In the above embodiment, the rectangular magnet 12 is inserted through the rotor 4. However, the shape of the magnet 12 may be changed according to the size of the accommodation hole provided in each rotor core. For example, as shown in FIGS. 9A and 9B, the width differs according to each rotor core. Magnets 49 and 50 may be used. The magnet 49 is used for a rotor having a two-layer structure in which the size of the accommodation hole differs in each layer, and the magnet 50 is used for a rotor having a three-layer structure in which the size of the accommodation hole differs in each layer.
[0064]
The magnets 49 and 50 are formed integrally in the axial direction of the rotor 4 and are inserted through the rotor 4. By changing the shape of the magnet according to the size of the housing hole 14 in this manner, the direction of the magnet can be distinguished. Therefore, erroneous assembly of the magnet when inserting the magnet into the rotor can be prevented. Further, the largest magnetic force can be obtained from the limited space of the accommodation hole, and the torque of the interior magnet type motor 1 can be increased.
[0065]
Further, as shown in FIGS. 10A and 10B, the magnets 49 and 50 are provided separately for each rotor core, and are composed of magnets 51a and 51b and magnet pieces 52a to 52c. The magnet 52 may be used. When the magnets 51 and 52 are configured in this manner, the rotors can be stacked by appropriately changing the combination in units of the rotor core, and erroneous assembly of the magnets when the magnets are inserted into the rotors can be prevented.
[0066]
In the above-described embodiment, the first rotor core 8 has a sector shape having the arc 3c of the stator 3 having the angle θ1 formed by the length of 5.25 teeth 5 arranged along the circumferential direction of the stator 3. The interval between the bars formed on both sides of the first accommodation hole 13 in the circumferential direction of the first rotor core 8 is set so as to be equal to the central angle of the first rotor core 8. However, the interval between the bars formed on both sides of each of the receiving holes 13, 14, 21 may be changed as appropriate. For example, 5.5 teeth 5 arranged at an angle θ1 along the circumferential direction of the stator 3 may be used. The length may be set so as to be equal to the central angle of the sector having the arc 3c of the stator 3 formed by the length of 5 minutes or 5.75 lines. Hereinafter, in order to simplify the description, the interval between the bars formed on both sides of the accommodation hole is simply represented by the number of teeth. The interval between the bars formed on both sides of the accommodation hole is formed so that one pair of magnetic poles has a total length of teeth of 12 teeth. In this case, the magnet is formed so that the outer surface 12b becomes the N pole. It is assumed that 12 is the interval between the bars formed on both sides of the accommodation hole through which it is inserted. Therefore, in the present embodiment, the first rotor core 8 has bars formed at intervals of 5.25 teeth, and the second rotor core 9 has bars formed at intervals of 6 teeth. I have.
[0067]
FIG. 11 is a graph showing the characteristics of the torque that changes with the formation position of the bar disposed in the circumferential direction. The horizontal axis of the graph represents the relative rotation angle of the rotor 4 with respect to the stator 3, and the vertical axis of the graph represents the magnitude of the torque. Curve C11 for six teeth, curve C12 for 5.75 teeth, curve C13 for 5.5 teeth, curve C14 for about 5.44 teeth, curve C15 for about 5.38 teeth, Curve C16 represents the torque characteristic when the interval is 5.25 teeth long.
[0068]
The characteristics of the torque output from the interior permanent magnet motor 1 are determined by the distance between adjacent bars in the circumferential direction of each rotor core, and the characteristics can be calculated based on a composite value of the characteristics shown in FIG. it can. Therefore, for example, as shown by curves C14 to C16, a rotor core that outputs a torque substantially opposite in phase to the second rotor core 9 is laminated on the second rotor core 9 in which the bars 22 are formed at equal intervals along the circumferential direction. By forming the rotor, the torque ripple of the rotor, that is, the torque ripple of the motor can be further reduced.
[0069]
In the above embodiment, the first rotor core 8 and the second rotor core 9 are formed by laminating the same number of electromagnetic steel plates. However, the number of electromagnetic steel sheets to be laminated may be changed as appropriate in accordance with the rotor cores 8 and 9, and a desired torque characteristic can be obtained by appropriately setting the number of electromagnetic steel sheets forming the rotor cores 8 and 9. The output magnet motor 1 can be formed.
[0070]
In the above embodiment, the rotor 4 is formed by inserting the plate-shaped magnet 12 into each of the receiving holes 13, 14, 21, 23 extending toward both sides in the direction perpendicular to the radial direction of the rotor 4. However, the shapes of the receiving holes 13, 14, 21, 23 and the shapes of the magnets stored in the receiving holes 13, 14, 21, 23 may be changed. Therefore, for example, the accommodation hole may be formed in a V-shape, and a magnet may be inserted into the accommodation hole in a V-shape. Further, a magnet that is similarly curved in an arc shape may be inserted into the accommodation hole that is curved in an arc shape toward the outer peripheral surface side of each rotor core.
[0071]
In the above embodiment, the rotor 4 has four magnetic pole pairs 12c, but the number of magnetic pole pairs may be changed as appropriate.
In the above embodiment, the rotor cores 8 and 9 constituting the rotor 4 are formed by laminating electromagnetic steel plates. However, the rotor cores may be formed by sintering a powder material.
[0072]
In the above embodiment, the third rotor core 10 is made of plastic, but the third rotor core may be formed using other non-magnetic materials.
[0073]
【The invention's effect】
As described in detail above, according to the present invention, it is possible to provide an embedded magnet type motor capable of suppressing a decrease in torque.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side sectional view of an interior magnet type motor.
FIG. 2 is a perspective view of a rotor.
FIG. 3 is a plan view of a stator and a first rotor core.
FIG. 4 is a plan view of a stator and a second rotor core.
FIG. 5 is a plan view of a stator and a third rotor core.
FIG. 6 is a characteristic diagram of torque output from a motor.
7A and 7B are perspective views of another example of a rotor.
8 (a) to 8 (c) are perspective views of another example of a rotor.
9A and 9B are plan views of another example of a magnet.
10A and 10B are plan views of another example of a magnet.
FIG. 11 is a characteristic diagram of torque output from a motor having another example of a rotor core.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 ... stator, 4 ... rotor, 5 ... teeth, 7 ... winding, 8 ... 1st rotor core, 9 ... 2nd rotor core, 10 ... 3rd rotor core, 12 ... magnet (magnet), 13 ... 1st accommodation hole, 14 ... second accommodation hole, 16 ... first bar as magnetic path forming part, 17 ... second bar as magnetic path forming part, 21 ... accommodation hole, 22 ... bar as magnetic path forming part, 23 ... accommodation hole, 24 ... Rotary axis.

Claims

A stator in which windings are wound around a plurality of teeth formed to extend toward the axis center at equal angular intervals in a circumferential direction in a cylindrical shape,
A plurality of magnets are arranged such that a housing hole penetrating in the axial direction along the circumferential direction is formed, and a magnetic pole on the outer side in the radial direction alternately becomes an N pole and an S pole along the circumferential direction in each housing hole, A plurality of rotor cores each having a magnetic path forming portion extending in the radial direction between magnets adjacent in the circumferential direction are formed in an array in the axial direction of the rotating shaft, and are rotatably housed inside the stator. Rotor and
With
At least one rotor core of the plurality of rotor cores has the magnetic path forming portions formed at equal intervals in the circumferential direction, and the other rotor cores have the magnetic path forming portions formed at irregular intervals in the circumferential direction,
The embedded magnet type motor, wherein the plurality of rotor cores are arranged such that magnets of the respective rotor cores are arranged in series in the axial direction.

The interior magnet type motor according to claim 1, wherein the rotor core is laminated via a non-magnetic material.

The interior magnet type motor according to claim 1, wherein the magnet is formed integrally in an axial direction of the rotor.

The interior magnet type motor according to claim 1, wherein the magnet is formed for each of the rotor cores.

The embedded magnet according to any one of claims 1 to 4, wherein a width of the magnet in a circumferential direction is formed corresponding to an interval between the magnetic path forming portions for each of the rotor cores. Type motor.

The rotor includes a rotor core in which the magnetic path forming portions are formed at equal intervals in a circumferential direction according to characteristics of the rotor cores, and the magnetic path forming portion is formed so as to substantially cancel a torque ripple in the rotor core. The embedded magnet type motor according to any one of claims 1 to 5, wherein the rotor core and the rotor core are laminated.