JP2005057945A - Sintered ring magnet - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、永久磁石モータのインナーロータに使用される異方性配向の焼結リング磁石に関するものである。 The present invention relates to an anisotropically oriented sintered ring magnet used for an inner rotor of a permanent magnet motor.
永久磁石モータのインナーロータに使用されるラジアル配向リング磁石は、コギングトルク等の回転むらを低減するために、磁極を軸方向に対して斜めに形成するスキュー着磁を行うことが多かった。しかし、ラジアル配向されたリング磁石は起磁力布は矩形であるため、この磁石を永久磁石モータのインナーロータに使用した場合には、高次成分を多く含み、スキュー着磁だけでは十分にコギングトルクを低減する効果が得られない場合が多かった。 Radially oriented ring magnets used in the inner rotor of permanent magnet motors often perform skew magnetization in which magnetic poles are formed obliquely with respect to the axial direction in order to reduce rotational unevenness such as cogging torque. However, since the radially oriented ring magnet has a rectangular magnetomotive force, when this magnet is used in the inner rotor of a permanent magnet motor, it contains many high-order components and the cogging torque is sufficient with skew magnetization alone. In many cases, the effect of reducing the above cannot be obtained.
そこで、樹脂磁石において、リング磁石の外周に凹凸を形成し、さらに、凹凸部を軸方向にスキューする方法がある。この方法によれば、回転方向の起磁力の歪を低減した上で、さらに、凹凸部のスキューによってコギングトルクを低減することができる(例えば、特許文献1参照)。 Therefore, in the resin magnet, there is a method of forming irregularities on the outer periphery of the ring magnet and further skewing the irregularities in the axial direction. According to this method, it is possible to reduce the cogging torque due to the skew of the concavo-convex portion while reducing the distortion of the magnetomotive force in the rotation direction (see, for example, Patent Document 1).
永久磁石モータのインナーロータに使用される磁石には、上述のラジアル配向した磁石以外に、極配向した極異方性磁石がある。極配向によれば起磁力分布が正弦波に近づいて歪が少なくなり、コギングトルクは小さくなる。さらに、スキュー着磁ができれば、コギングトルクをさらに下げることができるが、極異方性磁石は、磁束が磁石外周から磁石内部を通って再び外周にでるように配向しているため、スキュー着磁ができない。 Magnets used for the inner rotor of the permanent magnet motor include polar-oriented polar anisotropic magnets in addition to the above-described radial-oriented magnets. According to the polar orientation, the magnetomotive force distribution approaches a sine wave, the distortion is reduced, and the cogging torque is reduced. Furthermore, if skew magnetization is possible, the cogging torque can be further reduced. However, the polar anisotropic magnet is oriented so that the magnetic flux passes from the magnet outer circumference to the outer circumference again through the inside of the magnet. I can't.
そこで、極異方性磁石を軸方向に2個以上に分割し、コギングトルクで決まる角度の半周期あるいはそれ以上、分割した極異方性磁石を周方向にずらしてスキューした磁石が開示されている(例えば、特許文献2参照)。 Therefore, a magnet is disclosed in which a polar anisotropic magnet is divided into two or more in the axial direction, and the divided polar anisotropic magnet is shifted in the circumferential direction and skewed by a half cycle of an angle determined by cogging torque or more. (For example, refer to Patent Document 2).
上記従来の樹脂磁石では、特殊な押出成形機が必要になり、また、成形時に磁界を印加することができないので、異方性配向ができず、強い磁石を必要とする小型、高出力モータへ適用できないという問題がある。 The above conventional resin magnet requires a special extrusion molding machine, and since a magnetic field cannot be applied during molding, anisotropic orientation cannot be achieved, and a small, high output motor that requires a strong magnet is required. There is a problem that it cannot be applied.
また、上記極異方性磁石では、複数のリング磁石を決められたスキュー角度でロータのシャフトに精度よく固定する必要があり、モータ製造工程が複雑になるという問題がある。 Further, the polar anisotropic magnet has a problem in that it is necessary to fix a plurality of ring magnets to the rotor shaft with a predetermined skew angle with high accuracy, and the motor manufacturing process becomes complicated.
また、上記極異方性磁石では、ロータ組立後に着磁することができないので、着磁した複数のリング磁石をロータのシャフトに固定する際に、磁石の吸引力及び反発力のために決められたスキュー角度に精度よく配置することが困難になるとともに、モータ製造工程が複雑になるという問題がある。 In addition, since the polar anisotropic magnet cannot be magnetized after the rotor is assembled, when the magnetized ring magnets are fixed to the rotor shaft, they are determined due to the attractive force and repulsive force of the magnets. There are problems that it is difficult to accurately arrange the skew angle and the motor manufacturing process is complicated.
この発明は、ロータ組立後の着磁が容易で、異方性配向が可能なリング磁石で、かつ、回転方向の磁化分布の歪の低減によりコギングトルクやトルクリップル等のトルクむらを低減することができるリング磁石の提供を目的とするものである。 The present invention is a ring magnet that can be easily magnetized after rotor assembly and can be anisotropically oriented, and reduces torque unevenness such as cogging torque and torque ripple by reducing distortion of magnetization distribution in the rotational direction. The object is to provide a ring magnet that can be used.
この発明に係るリング磁石は、リング状の異方性配向されたリングが軸の方向に積み重ねて焼結により一体化された焼結リング磁石において、上記リングの少なくとも1つは、その外周面に、上記軸の方向に延在する溝状の凹部が、円周方向に周期的に設けられているものである。 The ring magnet according to the present invention is a sintered ring magnet in which ring-shaped anisotropically oriented rings are stacked in the axial direction and integrated by sintering. At least one of the rings is formed on an outer peripheral surface thereof. The groove-like recesses extending in the direction of the axis are periodically provided in the circumferential direction.
この発明に係るリング磁石によれば、リング状の異方性配向されたリングが軸の方向に積み重ねて焼結により一体化された焼結リング磁石において、上記リングの少なくとも1つは、その外周面に、上記軸の方向に延在する溝状の凹部が、円周方向に周期的に設けられているものであるので、コギングトルクやトルクリップル等のトルクむらが抑制される。 According to the ring magnet of the present invention, in the sintered ring magnet in which ring-shaped anisotropically oriented rings are stacked in the axial direction and integrated by sintering, at least one of the rings has an outer periphery. Since the groove-like recesses extending in the direction of the axis are periodically provided on the surface in the circumferential direction, torque unevenness such as cogging torque and torque ripple is suppressed.
以下、図に基づいて、この発明の実施の形態を説明する。この発明は、リングを積み重ねた構成を基本的な構成要素としており、以下の説明では、上記リングを2個ないし3個積み重ねた例を示しているが、これに限らず、複数個積み重ねたリング磁石に適用できるものである。また、リング磁石の磁極数を4個とした場合と6個とした場合について説明しているが、これに限られるものではなく、磁極数が2m個(mは整数)のリング磁石に適用できるものである。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention uses a structure in which rings are stacked as a basic component, and the following description shows an example in which two to three rings are stacked. However, the present invention is not limited to this, and a ring in which a plurality of rings are stacked is shown. Applicable to magnets. Moreover, although the case where the number of magnetic poles of the ring magnet is 4 and 6 is described, the present invention is not limited to this, and can be applied to a ring magnet having 2 m magnetic poles (m is an integer). Is.
実施の形態1.
図1は、この発明に係る焼結リング磁石の実施の形態1を示す平面図(a)及び側面図(b)であり、4極の磁石の例を示している。同図に示したように、リング磁石1は、軸方向に2つのリング2,3を積み重ね、焼結によって一体化されており、リング2は、周方向に周期的に4箇所の凹部2a(第1の凹部)が設けられ、リング3は、凹部がない円筒状である。凹部2aは軸方向に延在する溝形状であり、凹部2aは磁極の境界部となり、着磁等で、凹部2a間の中間部が磁極となるように磁極を形成する。
FIG. 1 is a plan view (a) and a side view (b) showing a first embodiment of a sintered ring magnet according to the present invention, and shows an example of a four-pole magnet. As shown in the figure, the
図2は、この実施の形態のリング磁石に磁極を形成したときの回転方向の起磁力分布を説明するための図である。同図では、磁石軸の中心角度が180゜の範囲(2極分の角度領域)のみを示している。 FIG. 2 is a view for explaining the magnetomotive force distribution in the rotation direction when magnetic poles are formed on the ring magnet of this embodiment. In the figure, only the range in which the central angle of the magnet axis is 180 ° (angle region for two poles) is shown.
図2(a)は、凹部が形成されていないリング3の厚さAであり、図2(b)に示したように、リング3では、強さが一定の起磁力分布になり、矩形波分布Bとなる。そのため、5次高調波Cが含まれる。3次、7次高調波等も含まれ、これらの高調波は、コギングトルク及びトルクリップル等のトルクむらの原因となるが、特にコギングトルクに対して大きな影響を与える5次高調波のみを示している。
FIG. 2A shows the thickness A of the
図2(c)は、凹部が形成されたリング2の厚さDであり、図2(d)に示したように、リング2では、磁極の境界部に5次高調波の1周期に相当する溝幅の凹部2aを形成したので、磁化分布Eのように境界部の起磁力分布が弱められ、そのため、5次高調波成分は、図2(d)のFとなり、図2(b)の高調波Cと位相が180゜ずれ、打ち消し合い、5次高調波成分が大きく低減され、コギングトルクやトルクリップル等のトルクむらが抑制される。
FIG. 2 (c) shows the thickness D of the
この実施の形態のリング磁石1は、例えば、最大エネルギー積の大きなネオジ焼結リング磁石では、Nd、Fe、B等を所定の組成割合で真空鋳造する工程、鋳造合金を粉砕して微粉砕粉末を作製する工程、微粉砕粉末を所定のリング形状に磁場成形する工程、焼結・熱処理工程、外形加工工程等を経て製造される。
The
磁場成形の工程は、所定のリング形状を有するダイ中に微粉砕粉末を充填し、充填された微粉砕粉末をダイと同一断面形状を有するパンチで加圧して所定の密度で、図1に示したリング2,3の形状を有する成形体とするとともに、成形体に配向磁場を印加して配向処理をする。配向磁場の向きはリングの径方向としてラジアル配向する。
In the magnetic field forming step, a finely pulverized powder is filled in a die having a predetermined ring shape, and the filled finely pulverized powder is pressed with a punch having the same cross-sectional shape as that of the die at a predetermined density as shown in FIG. In addition, the molded body having the shape of the
配向処理された2つの成形体は、軸方向に積み重ね、必要に応じて軸方向に加圧した後、焼結・熱処理してこの実施の形態のリング磁石が製造される。 The two shaped bodies subjected to the orientation treatment are stacked in the axial direction, pressed in the axial direction as necessary, and then sintered and heat-treated to produce the ring magnet of this embodiment.
実施の形態2.
図3は、この発明に係る焼結リング磁石の実施の形態2を示す平面図(a)及び側面図(b)であり、4極の磁石の例を示している。同図において、上記実施の形態1と同一符号は、同一部分または相当部分を示している。
FIG. 3 is a plan view (a) and a side view (b) showing a second embodiment of the sintered ring magnet according to the present invention, and shows an example of a quadrupole magnet. In the figure, the same reference numerals as those in the first embodiment denote the same or corresponding parts.
この実施の形態では、図3に示したように、リング磁石1は、軸方向に2つのリング2,3に加えてリング4を軸方向に積み重ね、焼結によって一体化されており、リング4は、軸方向に延在する溝形状の4箇所の凹部4a(第3の凹部)が周方向に周期的に設けられている。凹部4aは7次高調波を打ち消すように溝の幅を決めている。
In this embodiment, as shown in FIG. 3, the
5次高調波を打ち消すためには、溝の幅を軸を中心とした中心角で定義した場合に、溝の幅を1つの極の幅に相当する軸を中心とした中心角、すなわち、凹部4aの中心から隣の凹部4aの中心までの中心角の2/5(5次高調波の1周期)とし、7次高調波を打ち消すためには、同じく、溝の幅を1つの極の幅に相当する中心角の2/7(7次高調波の1周期)とし、3次高調波を打ち消すためには、同じく、溝の幅を1つの極の幅に相当する中心角の2/3(3次高調波の1周期)とする。図3に示したように、4極の場合は、5次高調波を打ち消す凹部2aの溝の幅を軸を中心として中心角36゜程度とし、7次高調波を打ち消す凹部4aの溝の幅を中心角25.7゜程度としている。また、3次高調波を打ち消す場合には、凹部4aの溝の幅を中心角60゜程度とする。
このように、溝の幅を1つの極の幅に相当する中心角の2/3、2/5、2/7とすることによって、3次、5次及び7次の高調波を打ち消し、コギングトルクをなくすことができる。
また、溝の幅を1つの極の幅に相当する中心角の2/3ないし2/7とすることによって、3次、5次及び7次の高調波を低減し、コギングトルクを減らすことができる。
In order to cancel the fifth harmonic, when the width of the groove is defined as a central angle with the axis as the center, the groove angle is the central angle with respect to the axis corresponding to the width of one pole, that is, the concave portion. In order to cancel the 7th harmonic by setting 2/5 of the central angle from the center of 4a to the center of the
Thus, by setting the groove width to 2/3, 2/5, and 2/7 of the central angle corresponding to the width of one pole, the third-order, fifth-order, and seventh-order harmonics are canceled and cogging is performed. Torque can be eliminated.
Further, by setting the groove width to 2/3 to 2/7 of the center angle corresponding to the width of one pole, the third-order, fifth-order and seventh-order harmonics can be reduced, and the cogging torque can be reduced. it can.
また、3次、5次、及び7次高調波を打ち消す3つのリングでリング磁石を構成してもよく、さらに、3つ以上のリングで構成してn次(nは奇数)高調波を打ち消すようにしてもよい。 In addition, a ring magnet may be configured with three rings that cancel third-order, fifth-order, and seventh-order harmonics, and further, it is configured with three or more rings to cancel n-th order (n is an odd number) harmonic. You may do it.
実施の形態3.
図4は、この発明に係る焼結リング磁石の実施の形態3を示す平面図(a)及び側面図(b)であり、4極の磁石の例を示している。同図において、上記実施の形態1と同一符号は、同一部分または相当部分を示している。
FIG. 4 is a plan view (a) and a side view (b) showing a third embodiment of the sintered ring magnet according to the present invention, showing an example of a quadrupole magnet. In the figure, the same reference numerals as those in the first embodiment denote the same or corresponding parts.
この実施の形態では、図4に示したように、凹部2aに加えて境界部の間の磁極に凹部2b(第2の凹部)を設けている。
In this embodiment, as shown in FIG. 4, in addition to the
磁極の境界部の凹部2aは実施の形態2と同様、溝の幅を5次高調波の1周期程度となるようにし、凹部2bは、溝の幅を5次高調波の半周期程度となるようする。図4に示したように、4極の場合は、凹部2aの溝の幅を軸を中心として中心角36゜程度とし、凹部2bの溝の幅を中心角18゜程度とする。
As in the second embodiment, the
5次高調波以外の7次高調波等の低減についても、凹部の溝の幅を同様に決めればよい。 For the reduction of the seventh harmonic other than the fifth harmonic, etc., the groove width of the recess may be determined in the same manner.
この実施の形態によれば、さらに、5次高調波を含む高調波の影響を抑制する効果が大きくなる。 According to this embodiment, the effect of suppressing the influence of harmonics including the fifth harmonic is further increased.
実施の形態4.
図5は、この発明に係る焼結リング磁石の実施の形態4を示す平面図(a)及び側面図(b)、図6は、図5の溝形状を拡大して示す平面図であり、4極の磁石の例を示している。同図において、上記実施の形態1と同一符号は、同一部分または相当部分を示している。
FIG. 5 is a plan view (a) and a side view (b) showing a fourth embodiment of a sintered ring magnet according to the present invention, and FIG. 6 is a plan view showing an enlarged groove shape of FIG. An example of a quadrupole magnet is shown. In the figure, the same reference numerals as those in the first embodiment denote the same or corresponding parts.
この実施の形態では、図5及び図6に示したように、磁極間の境界部における凹部2aの溝形状を円弧状にしている。
コギングトルクは、上述のように、起磁力分布の高調波成分で発生することから、凹部2aを構成する溝の幅Wや深さdを正確に規定するには、起磁力分布を回転角に対してフーリエ変換で周波数変換して得られる各成分毎の振幅として評価することが必要ではあるが、実際の溝の幅及び深さであっても大きな誤差にならない。
In this embodiment, as shown in FIGS. 5 and 6, the groove shape of the
Since the cogging torque is generated by the harmonic component of the magnetomotive force distribution as described above, in order to accurately define the width W and the depth d of the groove constituting the
凹部2aの溝形状は、放物線等の曲線、あるいは直線の組み合わせでも同様の効果が得られる。
The same effect can be obtained even if the groove shape of the
また、5次高調波以外の7次高調波等についても、実際の溝の深さdと幅wを、その高調波の1周期程度とすればよい。 For the seventh harmonic other than the fifth harmonic, the actual depth d and width w of the groove may be about one cycle of the harmonic.
実施の形態5.
図7は、この発明に係る焼結リング磁石の実施の形態5を示す平面図(a)及び側面図(b)であり、6極の磁石の例を示している。同図において、上記実施の形態1と同一符号は、同一部分または相当部分を示している。
Embodiment 5 FIG.
FIG. 7: is the top view (a) and side view (b) which show Embodiment 5 of the sintered ring magnet based on this invention, and has shown the example of the 6 pole magnet. In the figure, the same reference numerals as those in the first embodiment denote the same or corresponding parts.
上記実施の形態1ないし4では、磁極が4極の場合を示したが、この実施の形態のように、磁極が6極の場合も同様の効果が得られる。 In the first to fourth embodiments, the case where the magnetic pole has four poles has been described. However, the same effect can be obtained when the magnetic pole has six poles as in this embodiment.
磁極が6極の場合は、5次高調波に対して凹部2aの溝幅の中心角を24゜とすればよい。
When the number of magnetic poles is six, the central angle of the groove width of the
実施の形態6.
図8は、凹部2aを有するリングにおける凹凸部の厚さと高調波抑制との関係を説明するための図である。
Embodiment 6 FIG.
FIG. 8 is a diagram for explaining the relationship between the thickness of the concavo-convex part and the harmonic suppression in the ring having the
図8に示すように、凹部2aにおけるリング2の厚さをmb、凹部2a間におけるリング2の厚さをmrとする。また、凹部2aを有するリング2の軸方向長さをLb、凹部がないリング3の軸方向長さをLcとする。
As shown in FIG. 8, the thickness of the
図9は、起磁力分布の基本波並びに3次高調波、5次高調波及び7次高調波の振幅を、mb/mrとの関係で示した図である。振幅は、凹部がないリング3における高調波の振幅を1としている。mb/mrが1の場合は、凹部がないリングに相当し、mb/mrが0の場合は、凹部2aにおけるリングの厚さが0であることを意味する。
FIG. 9 is a diagram showing the fundamental wave of the magnetomotive force distribution and the amplitudes of the third, fifth, and seventh harmonics in relation to mb / mr. As for the amplitude, the amplitude of the harmonic in the
図9において、mb/mr=1では、モータの回転に寄与する基本波の振幅が大きく、3次、5次及び7次高調波の振幅も0.42、0.25及び0.18と大きく、コギングトルク等のトルクむらが発生する。なお、図9は、Lc=0に相当する。 In FIG. 9, when mb / mr = 1, the amplitude of the fundamental wave that contributes to the rotation of the motor is large, and the amplitudes of the third, fifth, and seventh harmonics are also large, 0.42, 0.25, and 0.18. Torque unevenness such as cogging torque occurs. FIG. 9 corresponds to Lc = 0.
ここで、例えば、mb/mr=0.3に選ぶと、5次高調波の振幅は約−0.1となる。図において、振幅が負であることは正の振幅に対して位相が180゜ずれていることを示している。従って、各リング2,3の長さLbとLcが同じであれば、リング3で発生した5次高調波の振幅0.25を、振幅0.1分打ち消し、0.15となる。さらに、LbとLcの比が2.5:1であれば、リング3で発生した5次高調波は打ち消される。
Here, for example, when mb / mr = 0.3 is selected, the amplitude of the fifth harmonic is about −0.1. In the figure, the fact that the amplitude is negative indicates that the phase is shifted by 180 ° with respect to the positive amplitude. Therefore, if the lengths Lb and Lc of the
上記の5次高調波に関しての関係を式で表すと、
Lc/Lb=1−2×(mb/mr)
の関係を有することによってリング3で発生した5次高調波は打ち消される。
When the relationship with respect to the fifth harmonic is expressed by an equation,
Lc / Lb = 1−2 × (mb / mr)
Therefore, the fifth harmonic generated in the
さらに詳細な式で示すと、
(Lc/Lb)×(1−α)≦1−2×(mb/mr)+α
(Lc/Lb)×(1+α)≧1−2×(mb/mr)−α
となる。ここで、(1−α)は5次高調波が減衰される割合を示している。
ここで、α=0.3とすると、下記式(1)になる。
1.9−2.9×(mb/mr)≧(Lc/Lb)
≧0.54−1.5×(mb/mr) …(1)
この式(1)の条件によって5次高調波は0.3倍になり、コギングトルクはその2乗となるので、0.1すなわち10%に低減することができる。
In more detailed terms,
(Lc / Lb) × (1-α) ≦ 1-2 × (mb / mr) + α
(Lc / Lb) × (1 + α) ≧ 1-2 × (mb / mr) −α
It becomes. Here, (1-α) indicates the rate at which the fifth harmonic is attenuated.
Here, when α = 0.3, the following equation (1) is obtained.
1.9-2.9 × (mb / mr) ≧ (Lc / Lb)
≧ 0.54-1.5 × (mb / mr) (1)
The fifth harmonic is 0.3 times and the cogging torque is squared by the condition of the expression (1), and can be reduced to 0.1, that is, 10%.
実施の形態7.
図10は、凹部を有するリングにおける凹凸部の厚さと高調波抑制との関係を説明するための図であり、上記実施の形態6において、磁極に溝状の凹部2bを設けた場合について説明するものである。
Embodiment 7 FIG.
FIG. 10 is a diagram for explaining the relationship between the thickness of the concavo-convex part and the harmonic suppression in the ring having the concave part. In the sixth embodiment, the case where the groove-like
図10に示すように、凹部2aにおけるリング2の厚さをmb、凹部2a間におけるリング2の厚さをmrとする。また、凹部2aを有するリング2の軸方向長さをLb、凹部がないリング3の軸方向長さをLcとする。
As shown in FIG. 10, the thickness of the
図11は、起磁力分布の基本波並びに3次高調波、5次高調波及び7次高調波の振幅を、mb/mrとの関係で示した図である。振幅は、凹部がないリング3における高調波の振幅を1としている。mb/mrが1の場合は、凹部がないリングに相当し、mb/mrが0の場合は、凹部2aにおけるリングの厚さが0であることを意味する。
FIG. 11 is a diagram showing the fundamental wave of the magnetomotive force distribution and the amplitudes of the third, fifth, and seventh harmonics in relation to mb / mr. As for the amplitude, the amplitude of the harmonic in the
この実施の形態では、上記実施の形態6の場合よりも、凹部2aの溝の深さが浅くても5次高調波を減衰させることができる。
In this embodiment, the fifth harmonic can be attenuated even when the depth of the
例えば、mb/mr=1における5次高調波の振幅0.25に対して、上記実施の形態6ではmb/mr=0.3を選択することによって、5次高調波の振幅は約−0.1となり、5次高調波の振幅0.25を打ち消すためにLbとLcとの比を2.5:1としたのに対して、この実施の形態ではmb/mr=0.4を選択することによって、5次高調波の振幅は約−0.2となり、5次高調波の振幅0.25を打ち消すためにLbとLcとの比を5:4とすればよい。 For example, with respect to the amplitude 0.25 of the fifth harmonic at mb / mr = 1, the amplitude of the fifth harmonic is about −0 by selecting mb / mr = 0.3 in the sixth embodiment. In this embodiment, mb / mr = 0.4 is selected, while the ratio of Lb to Lc is 2.5: 1 in order to cancel the amplitude 0.25 of the fifth harmonic. By doing so, the amplitude of the fifth harmonic becomes about −0.2, and the ratio of Lb to Lc may be set to 5: 4 in order to cancel the amplitude 0.25 of the fifth harmonic.
上記の5次高調波に関しての関係を式で表すと、
Lc/Lb=2−3×(mb/mr)
の関係を有することによってリング3で発生した5次高調波は打ち消される。
When the relationship with respect to the fifth harmonic is expressed by an equation,
Lc / Lb = 2-3 × (mb / mr)
Therefore, the fifth harmonic generated in the
さらに詳細な式で示すと、
(Lc/Lb)×(1−α)≦2−3×(mb/mr)+α
(Lc/Lb)×(1+α)≧2−3×(mb/mr)−α
となる。ここで、ここで、(1−α)は5次高調波が減衰される割合を示している。
ここで、α=0.3とすると、下記式(2)になる。
3.3−4.3×(mb/mr)≧(Lc/Lb)
≧1.3−2.3×(mb/mr) …(2)
この式(2)の条件によって5次高調波は0.3倍になり、コギングトルクはその2乗となるので、0.1すなわち10%に低減することができる。
In more detailed terms,
(Lc / Lb) × (1-α) ≦ 2−3 × (mb / mr) + α
(Lc / Lb) × (1 + α) ≧ 2−3 × (mb / mr) −α
It becomes. Here, (1-α) indicates the rate at which the fifth harmonic is attenuated.
Here, when α = 0.3, the following equation (2) is obtained.
3.3-4.3 × (mb / mr) ≧ (Lc / Lb)
≧ 1.3-2.3 × (mb / mr) (2)
According to the condition of the formula (2), the fifth harmonic is 0.3 times and the cogging torque is the square of the fifth, so that it can be reduced to 0.1, that is, 10%.
実施の形態8.
図12は、この発明に係る焼結リング磁石の実施の形態8を示す平面図(a)及び側面図(b)である。
Embodiment 8 FIG.
FIG. 12 is a plan view (a) and a side view (b) showing an eighth embodiment of the sintered ring magnet according to the present invention.
上記実施の形態1ないし7では、凹部を持たないリングが発生する3次、5次及び7次高調波を打ち消すように凹部を有するリングを積み重ねて一体化した。 In the first to seventh embodiments, the rings having the recesses are stacked and integrated so as to cancel the third, fifth, and seventh harmonics generated by the ring having no recess.
この実施の形態では、図12に示したように、リング11の凹部11a形状を選択的に決めることによって、発生する3次、5次及び7次高調波を小さくするものであり、凹部11aの位置を合わせてリング11を積み重ねたものである。
In this embodiment, as shown in FIG. 12, by selectively determining the shape of the
例えば、図9からわかるように、mb/mrを0.5、すなわち凹部11aにおけるリング11の厚さを凹部11a間の厚さの1/2に設定することによって5次高調波をほぼ0にすることができる。ただし、この場合、リング磁石の機械的強度が保たれず、割れやすくなる。
For example, as can be seen from FIG. 9, by setting mb / mr to 0.5, that is, the thickness of the
mb/mrを0.75、すなわち凹部11aにおけるリング11の厚さを凹部11a間の厚さの75%に設定することによって5次高調波を1/2に低減にすることができる。なお、図12において、点線は、リング磁石が2つのリング11を積み重ねてなることを示している。
By setting mb / mr to 0.75, that is, the thickness of the
実施の形態9.
図13は、この発明に係る焼結リング磁石の実施の形態9を示す平面図(a)及び側面図(b)である。
Embodiment 9 FIG.
FIG. 13 is a plan view (a) and a side view (b) showing a ninth embodiment of the sintered ring magnet according to the present invention.
上記実施の形態8では、凹部11aの位置を合わせてリング11を積み重ねたが、この実施の形態では、凹部11aの位置をずらしてリング11を積み重ねるものである。
In the eighth embodiment, the
上記実施の形態8のように、mb/mrを0.75とした場合、5次高調波が残るが、この実施の形態のように、残った5次高調波によって発生するコギングトルクを打ち消し合うように、上下のリング11の凹部11aを軸周りに回転させてずらしておくことにより、コギングトルクを大きく低減することができる。
When mb / mr is 0.75 as in the eighth embodiment, the fifth harmonic remains, but the cogging torque generated by the remaining fifth harmonic cancels out as in this embodiment. Thus, the cogging torque can be greatly reduced by rotating the
図13のように、4極のロータで、ステータのスロット数が6の場合には、モータ1周あたり12周期のコギングトルク発生するので、上下のリング11の凹部11aの回転によるずらせ角を、機械角で15゜付近とすることによって、残った5次高調波によって発生するコギングトルクを打ち消すことができる。
As shown in FIG. 13, in the case of a 4-pole rotor and the number of stator slots is 6, cogging torque is generated in 12 cycles per one revolution of the motor, so the displacement angle due to the rotation of the
実施の形態10.
図14は、この発明に係る焼結リング磁石の実施の形態10を示す平面図(a)及び側面図(b)である。
Embodiment 10 FIG.
FIG. 14 is a plan view (a) and a side view (b) showing an embodiment 10 of the sintered ring magnet according to the present invention.
上記実施の形態8及び9では、溝形状が同じ凹部11aを有するリング11を積み重ねた。
In the said Embodiment 8 and 9, the
この実施の形態では、溝形状における幅が異なる凹部11a、12aを有するリング11とリング12を軸方向に積み重ねて一体化する。
In this embodiment, the
凹部の幅は、例えば、凹部11aの幅を軸を中心として中心角36゜とし、凹部12aの幅を中心角25.7゜(凹部11aの中心角の5/7)付近とすることによって、5次高調波及び7次高調波を低減し、その高調波によるコギングトルクを低減することができる。
The width of the concave portion is, for example, by setting the width of the
凹部11a、12aにおける厚さ(mb)と凹部11a、12a間における厚さ(mr)との比は、図9に従って選択することによって、高調波の低減効果が得られる。
The ratio of the thickness (mb) between the
なお、上記実施の形態1ないし9において、溝の幅の寸法精度は厳密である必要はない。図15は、リング磁石の形状による起磁力分布を基に5次高調波の成分を計算した結果を示す図である。同図において、横軸は、理想の溝幅で規格化した溝幅(理想の溝幅に対する割合)、縦軸は溝なしの場合の5次高調波成分に対する割合である。同図に示されているように、理想の溝幅の場合は、5次高調波がなくなるため、0となる。理想の溝幅に対して15%程度の誤差範囲では5次高調波は溝なしに対して10%を下回り、その理想の溝幅に対する誤差は許容できる。 In the first to ninth embodiments, the dimensional accuracy of the groove width need not be strict. FIG. 15 is a diagram illustrating a result of calculating the fifth harmonic component based on the magnetomotive force distribution due to the shape of the ring magnet. In the figure, the horizontal axis represents the groove width normalized by the ideal groove width (ratio to the ideal groove width), and the vertical axis represents the ratio to the fifth-order harmonic component without the groove. As shown in the figure, in the case of an ideal groove width, the fifth harmonic is eliminated, so that it becomes zero. In an error range of about 15% with respect to the ideal groove width, the fifth harmonic is less than 10% with respect to no groove, and an error with respect to the ideal groove width is acceptable.
永久磁石モータ等の回転電機のインナーロータに活用することができる。 It can be used for an inner rotor of a rotating electrical machine such as a permanent magnet motor.
1 リング磁石、2,3,4,11,12 リング、
2a,2b,4a,11a,12a 凹部。
1 ring magnet, 2, 3, 4, 11, 12 ring,
2a, 2b, 4a, 11a, 12a Recess.
Claims (11)
1.9−2.9×(mb/mr)≧(Lc/Lb)
≧0.54−1.5×(mb/mr) …(1) The ring thickness in the first recess is mb, the ring thickness between the first recesses is mr, the axial length of the ring having the first recess is Lb, and the ring without the recess is The sintered ring magnet according to claim 2, wherein the following formula (1) is established when the axial length is Lc.
1.9-2.9 × (mb / mr) ≧ (Lc / Lb)
≧ 0.54-1.5 × (mb / mr) (1)
3.3−4.3×(mb/mr)≧(Lc/Lb)
≧1.3−2.3×(mb/mr) …(2) A cylindrical ring having no recess on the outer periphery, the thickness of the ring in the first recess is mb, the thickness of the ring between the first recesses is mr, and the axis of the ring having the first recess The sintered ring magnet according to claim 4, wherein the following formula (2) is established, where Lb is a length in the direction and Lc is an axial length of the ring having no recess.
3.3-4.3 × (mb / mr) ≧ (Lc / Lb)
≧ 1.3-2.3 × (mb / mr) (2)
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