JP2005102475A - Motor - Google Patents

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  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a motor capable of providing reduction in distortion of an induction voltage waveform with high torque, and optimization corresponding to a request for characteristics, such as controllability and cogging torque. <P>SOLUTION: This motor has a stator 11 in which wires 3 are wound around each of a plurality of salient poles 2 provided at a stator core 1, and a rotor 12 in which permanent magnets 5 of which the number is larger than the one of the salient poles 2 are disposed at a rotor core 4 in a circumferential direction at an equal interval. The salient poles 2 are constituted of a plurality of salient poles groups I, II, III around which the wires 3 with voltage in an identical phase applied to are wound, which are adjacent to each other, and which consist of the plurality of salient poles of which the winding direction of the salient poles' winding adjacent to each other is in a reverse direction. A disposal angle θs (deg) of the salient poles in the respective salient poles groups I, II, III is set at an arbitrary angle which satisfies 360/P(deg)≤θs≤360/T(deg) taking the number of the salient poles 2 as T, and the number of the permanent magnets 5 as P. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、モータに関し、特に電気自動車(PEV)、ハイブリッド自動車(HEV)、燃料電池自動車(FCEV)等に好適に適用でき、さらに家電製品やロボット等にも好適に適用できるモータに関するものである。   The present invention relates to a motor, and more particularly to a motor that can be suitably applied to an electric vehicle (PEV), a hybrid vehicle (HEV), a fuel cell vehicle (FCEV), and the like, and can also be suitably applied to home appliances and robots. .

従来、上述のような自動車等に用いられるモータとして、集中巻き埋め込み磁石型モータが知られている(例えば、特許文献1参照。)。   Conventionally, a concentrated winding embedded magnet type motor has been known as a motor used in the above-described automobiles or the like (for example, see Patent Document 1).

そのモータの構成を、図7を参照して説明する。図7は、モータの回転中心軸に直交する平面にて断面した、モータの主要部の断面図である。図7において、ステータコア1の内周部に等間隔置きに設けられた複数(図示例では12個)の突極2に巻線3が巻かれてステータ11が構成されている。このステータ11の突極2の内周面との間に微小な隙間を有して外周面が対向するように、複数(図示例では8個)の永久磁石5をロータコア4に周方向に等間隔に埋め込んで構成されたロータ12を回転自在に配設されている。巻線3は、それぞれU相、V相、W相の3相を構成しており、各相の巻線3に電気角で120(deg)づつ位相をずらした、例えば台形波状の電流が供給すると、各相の巻線3とロータコア4との間に発生するトルクは120(deg)づつ位相がずれて発生する。この3相の発生トルクを合成したのが総合トルクとなり、ロータコア4は所定の方向へ回転することになる。即ち、回転中心軸の周りに回転するいわゆる3相全波駆動の回転動作を行うことになる。   The configuration of the motor will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a cross-sectional view of the main part of the motor, taken along a plane perpendicular to the rotation center axis of the motor. In FIG. 7, a stator 11 is configured by winding a winding 3 around a plurality (12 in the illustrated example) of salient poles 2 provided at equal intervals on the inner peripheral portion of the stator core 1. A plurality of (eight in the illustrated example) permanent magnets 5 are arranged on the rotor core 4 in the circumferential direction so that the outer peripheral surface is opposed to the inner peripheral surface of the salient pole 2 of the stator 11 with a minute gap. A rotor 12 embedded in an interval is rotatably disposed. Each of the windings 3 is composed of a U phase, a V phase, and a W phase. For example, a trapezoidal current is supplied to the windings 3 of each phase by shifting the phase by 120 (deg) in electrical angle. Then, the torque generated between the winding 3 of each phase and the rotor core 4 is generated with a phase shift of 120 (deg). The total torque is a combination of the three-phase generated torque, and the rotor core 4 rotates in a predetermined direction. That is, a so-called three-phase full-wave drive rotation operation that rotates around the rotation center axis is performed.

また、ステータに設けられている複数(例えば9個)の突極を、互いに隣接するとともに同相の電圧が印加される複数(例えば3個)の突極を1グループとして、複数(例えば3つ若しくは3の倍数)のグループに分け、各グループに対してU相、V相、W相の電圧をそれぞれ印加するようにするとともに、各グループ内で互いに隣接する突極に対する巻線は巻回方向を互いに逆方向とし、かつロータには突極数よりも少ない永久磁石を等間隔に配設し、さらに突極を不等間隔に配置することで突極の中心線と永久磁石の極中心との位置ずれを小さくし、巻線の誘起電圧の位相のずれを小さくするようにしたものも知られている(例えば、特許文献2参照)。
特開2000−245085号公報 特開2002−199630号公報
In addition, a plurality of (for example, nine) salient poles provided on the stator are grouped into a plurality of (for example, three) salient poles that are adjacent to each other and to which an in-phase voltage is applied. 3) and apply U-phase, V-phase, and W-phase voltages to each group, and the windings for the salient poles adjacent to each other in each group have the winding direction. The permanent magnets that are opposite to each other and that have fewer permanent magnets than the number of salient poles are arranged at equal intervals, and the salient poles are arranged at irregular intervals, so that the center line of the salient pole and the pole center of the permanent magnet are There is also known one in which the positional deviation is reduced and the phase deviation of the induced voltage of the winding is reduced (for example, see Patent Document 2).
JP 2000-245085 A JP 2002-199630 A

ところで、特開2000−245085号公報に開示されたような集中巻きモータは、高トルク化できるという利点を有する一方、逆起電圧に波形歪みが認められるとともに、逆起電圧の波形歪みが大きいと渦電流が増大して鉄損が増加し、効率が低下するという問題がある。また、ロータ12に埋め込まれている永久磁石5にも渦電流が発生し、永久磁石5が発熱して温度上昇し、減磁させてしまう恐れがあるという問題もある。   By the way, the concentrated winding motor as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-245085 has an advantage that the torque can be increased. On the other hand, waveform distortion is recognized in the counter electromotive voltage, and waveform distortion of the counter electromotive voltage is large. There is a problem that eddy current increases, iron loss increases, and efficiency decreases. There is also a problem that eddy currents are also generated in the permanent magnet 5 embedded in the rotor 12, and the permanent magnet 5 generates heat, causing a temperature rise and demagnetization.

また、特開2002−199630号公報に開示されたモータは、8極・9スロットの構成のモータであり、図7に示した従来のモータと同様に永久磁石の数より突極の数が多い構成である。この様な構成では、永久磁石の周方向の有効幅に対して突極の先端部の周方向寸法が小さくなり、ステータの巻線が集中巻きであることから、誘起電圧波形に歪みを生じ、制御性が悪化するという問題があり、さらに回転速度が高くなるのに伴って歪んだ波形のピークが大きく急激に立ち上がり、ピーク電圧が許容電圧を超えるため、電圧制限によって高速回転が不可能になるという問題もある。   Further, the motor disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-199630 is a motor having an 8-pole / 9-slot configuration, and has a larger number of salient poles than the number of permanent magnets as in the conventional motor shown in FIG. It is a configuration. In such a configuration, the circumferential dimension of the tip of the salient pole is smaller than the effective width in the circumferential direction of the permanent magnet, and the stator winding is concentrated winding, so that the induced voltage waveform is distorted, There is a problem that the controllability deteriorates, and the peak of the distorted waveform rises sharply and sharply as the rotation speed increases, and the peak voltage exceeds the allowable voltage, so high speed rotation is impossible due to voltage limitation There is also a problem.

本発明は、上記従来の問題点に鑑み、高トルクで誘起電圧波形の歪みが少なく、かつ制御性とコギングトルクに対する特性に対する要求に応じて最適化を図ることができるモータを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide a motor that can be optimized according to demands for controllability and characteristics with respect to cogging torque, with high torque and less distortion of the induced voltage waveform. And

本発明のモータは、ステータコアに設けられた複数の突極の各々に巻線が巻かれたステータと、ロータコアに前記突極の数より多数の永久磁石が周方向に等間隔に配置されたロータとを備え、前記突極を、同相の電圧が印加される巻線が巻回されかつ相互に隣接しているとともに互いに隣接する突極の巻線の巻回方向が逆方向である複数の突極から成る複数の突極グループにて構成し、かつ突極の総数をT、永久磁石の総数をPとして、各突極グループ内の突極の配置角度θs(deg)を、360/P(deg)≦θs(deg)≦360/T(deg)、を満たす任意の角度に設定したものである。   The motor of the present invention includes a stator in which a winding is wound around each of a plurality of salient poles provided on a stator core, and a rotor in which a larger number of permanent magnets are arranged on the rotor core at equal intervals in the circumferential direction than the number of salient poles. A plurality of salient poles in which windings to which in-phase voltage is applied are wound and adjacent to each other, and winding directions of adjacent salient pole windings are opposite to each other. The salient pole arrangement angle θs (deg) in each salient pole group is set to 360 / P (T), where T is the total number of salient poles and P is the total number of permanent magnets. deg) ≦ θs (deg) ≦ 360 / T (deg).

この構成によると、集中巻き永久磁石型モータを構成していることで、高トルクを発生させることができ、かつ各突極グループ内において、隣接する突極が互いに異なる極性となるようにその巻線が巻回されているので、磁界分布の偏重を緩和することができ、モータ駆動時に巻線に誘起される逆起電圧の波形の歪みを低減することができ、ステータコアやロータコアにおける鉄損の発生を抑制することができる。またロータコア中の永久磁石についても、渦電流の発生が抑えられるため、それによる熱発生が軽減され、永久磁石の減磁を抑制することができ、効率のよいモータを実現することができ、さらに各突極グループ内の突極の配置角度を、永久磁石の配置角度に一致して突極と永久磁石の位相が一致し、高い制御性が得られる角度と、ステータコアの全周に等配した角度に一致してコギングトルクを最小にできる角度との間の所望の角度に設定することにより、要求される制御性とコギングトルク特性に応じたモータを得ることができる。   According to this configuration, by configuring the concentrated winding permanent magnet type motor, high torque can be generated, and in each salient pole group, the windings are arranged so that adjacent salient poles have different polarities. Since the wire is wound, it is possible to alleviate the uneven distribution of the magnetic field distribution, reduce the distortion of the back electromotive voltage waveform induced in the winding when the motor is driven, and reduce the iron loss in the stator core and the rotor core. Occurrence can be suppressed. In addition, since the generation of eddy currents can be suppressed for the permanent magnets in the rotor core, the generation of heat can be reduced, demagnetization of the permanent magnets can be suppressed, and an efficient motor can be realized. The salient poles in each salient pole group are arranged at the same angle around the stator core, and the angle of the salient poles and permanent magnets matching the permanent magnets, so that the phases of the salient poles and the permanent magnets are the same. By setting a desired angle between the angle and the angle at which the cogging torque can be minimized, a motor according to the required controllability and cogging torque characteristics can be obtained.

また、突極の総数をTとし、1つの突極グループ内の突極数をnとし、U・V・W相の3相の巻線がそれぞれ巻回される3つの突極グループを1組とした巻線組数をsとし、kを正の整数として、総突極数Tを、T=3×s×n、ロータの総極数Pを、P=2×(s(±1+3k))かつP>T、を満たす値とすると、ステータ総突極数とロータ総極数の組み合わせが最適化されるので、より高トルクを発生させることができる。特に、ロータの総極数Pを総突極数Tより大きい最小の値とすると、体積効率を高く、コギングトルクを最小にすることができて好適である。   In addition, the total number of salient poles is T, the number of salient poles in one salient pole group is n, and one set of three salient pole groups around which three-phase windings of U, V, and W are wound. Where s is the number of winding pairs, k is a positive integer, the total number of salient poles T is T = 3 × s × n, and the total number of poles P is P = 2 × (s (± 1 + 3k) ) And P> T, the combination of the total number of stator salient poles and the total number of rotor poles is optimized, so that higher torque can be generated. In particular, if the total number of poles P of the rotor is set to a minimum value larger than the total number of salient poles T, the volume efficiency is high and the cogging torque can be minimized.

また、突極の先端部の周方向の幅寸法を、前記永久磁石の周方向の有効幅と略同等若しくはそれより大きくすると、誘起電圧波形が正弦波状になって誘起電圧の波形歪みを発生を防止でき、制御性を向上できて好適である。   In addition, if the circumferential width dimension of the tip of the salient pole is approximately equal to or larger than the effective width in the circumferential direction of the permanent magnet, the induced voltage waveform becomes a sine wave and the waveform of the induced voltage is generated. This is suitable because it can be prevented and controllability can be improved.

また、突極の配置角度が360/T(deg)でないとき、各突極グループ間において隙間を挟んで隣合う突極の足を互いに伸張し、突極間のオープンスロットの幅を小さくすると、永久磁石より出る磁束の磁路のパーミアンス変化を緩和させ、磁場エネルギーの変化を緩和することができてコギングトルクを低減することができることから、高トルクで誘起電圧波形の歪みが少なく、かつコギングトルクの小さいモータを実現できる。   Further, when the salient pole arrangement angle is not 360 / T (deg), the legs of adjacent salient poles are stretched with each other across the gap between the salient pole groups, and the width of the open slot between the salient poles is reduced. Since the permeance change of the magnetic path of the magnetic flux coming out of the permanent magnet can be relaxed, the change in magnetic field energy can be mitigated and the cogging torque can be reduced, so the induced voltage waveform is less distorted with high torque and the cogging torque A small motor can be realized.

また、同じ突極グループ内において互いに隣接する突極の配置角度をθs(deg)とし、同じ突極グループ内において互いに隣接する突極間のオープンスロット角度をos1(deg)とし、異なるグループ間において互いに隣接する突極間のオープンスロット角度をos2(deg)として、
θs/5(deg)>os1(deg)≧θs/7(deg) かつ os2(deg)≦os1(deg)
を満たすと、永久磁石より出る磁束の磁路のパーミアンス変化をより緩和させ、磁場エネルギーの変化をより緩和することができ、コギングトルクをより低減することができる。
Also, the arrangement angle of the salient poles adjacent to each other in the same salient pole group is θs (deg), and the open slot angle between the salient poles adjacent to each other in the same salient pole group is os1 (deg). The open slot angle between adjacent salient poles is os2 (deg),
θs / 5 (deg)> os1 (deg) ≧ θs / 7 (deg) and os2 (deg) ≦ os1 (deg)
If the condition is satisfied, the permeance change in the magnetic path of the magnetic flux emitted from the permanent magnet can be further relaxed, the change in magnetic field energy can be further relaxed, and the cogging torque can be further reduced.

また、突極の配置角度360/P(deg)でないとき、同相で互いに隣接する突極間での位相の差異による磁束密度の差異を無くして磁束密度を均一にするように突極の巻線巻回部の断面積を変えると、突極間で磁束密度が均一になることで誘起電圧が一定になって制御性が向上し、かつ突極の断面積を小さくした突極ではその分巻線径を大きくでき、銅損を低減できて効率を向上できる。   Further, when the salient pole arrangement angle is not 360 / P (deg), the salient pole winding is made uniform by eliminating the difference in magnetic flux density due to the phase difference between the salient poles adjacent to each other in the same phase. If the cross-sectional area of the winding part is changed, the magnetic flux density becomes uniform between the salient poles, the induced voltage becomes constant and controllability is improved. The wire diameter can be increased, the copper loss can be reduced, and the efficiency can be improved.

また、ロータを、ロータコアに永久磁石を配置したマグネット型ロータ部とロータコアに磁気的突極性を設けたリラクタンス型ロータ部を軸方向に積層して構成すると、リラクタンストルクをより多く利用することで、コギングトルク特性を求めるため突極の配置角度を永久磁石の配置角度に一致させていない(360/P(deg)でない)場合でも、高速での制御性を向上することができる。   In addition, when the rotor is configured by laminating a rotor portion with a magnet type rotor portion in which a permanent magnet is disposed on a rotor core and a reluctance type rotor portion having magnetic saliency on the rotor core, the reluctance torque is more utilized. Even when the arrangement angle of the salient pole is not matched with the arrangement angle of the permanent magnet in order to obtain the cogging torque characteristics (not 360 / P (deg)), the controllability at high speed can be improved.

また、上記のように突極の配置角度が360/P(deg)でないとき、同相で互いに隣接する突極に360/P(deg)に至る間の任意の角度のスキューを設けると、突極と永久磁石の位相ずれの影響を低減できるので、高速での制御性を確保することができる。   Further, when the salient pole arrangement angle is not 360 / P (deg) as described above, a salient pole having an arbitrary angle between the salient poles adjacent to each other in the same phase up to 360 / P (deg) is provided. Since the influence of the phase shift of the permanent magnet can be reduced, controllability at high speed can be ensured.

本発明のモータによれば、集中巻き永久磁石型モータを構成していることで、高トルクを発生させることができ、かつ各突極グループ内において、隣接する突極が互いに異なる極性となるようにその巻線が巻回されているので、磁界分布の偏重を緩和することができ、モータ駆動時に巻線に誘起される逆起電圧の波形の歪みを低減することができる。さらに各突極グループ内の突極の配置角度を、永久磁石の配置角度に一致して突極と永久磁石の位相が一致し、高い制御性が得られる角度と、突極をステータコアの全周に等配したときの角度に一致してコギングトルクを最小にできる角度との間の所望の角度に設定することにより、要求される制御性とコギングトルク特性に応じたモータを得ることができる。   According to the motor of the present invention, the concentrated winding permanent magnet type motor is configured so that high torque can be generated and adjacent salient poles have different polarities in each salient pole group. Since the winding is wound, the uneven magnetic field distribution can be alleviated, and the distortion of the back electromotive voltage waveform induced in the winding when the motor is driven can be reduced. Furthermore, the salient pole placement angle in each salient pole group matches the permanent magnet placement angle so that the salient pole and permanent magnet phases match, and high controllability is obtained. By setting the desired angle between the angle at which the cogging torque can be minimized in accordance with the angle when they are equally arranged, a motor corresponding to the required controllability and cogging torque characteristics can be obtained.

また、各突極グループ内の突極の配置角度が、突極をステータコアの全周に等配したときの角度と同一とならないときに、各突極グループ間においてオープンスロットを挟んで隣り合う突極の先端部をそれぞれ伸張させることから、永久磁石より出る磁束の磁路のパーミアンス変化を緩和させてコギングトルクを低減させ、ステータコアやロータコアにおける鉄損の発生を抑制することができることに加えて、ロータコアの永久磁石における渦電流の発生も抑えて熱発生を軽減し永久磁石の減磁を抑制することができることから、効率が良くかつコギングトルクを低減したモータを得ることができる。   In addition, when the salient pole arrangement angle in each salient pole group is not the same as the angle when the salient poles are evenly distributed around the entire circumference of the stator core, adjacent salients across the open slots between the salient pole groups. In addition to being able to reduce the cogging torque by relaxing the permeance change of the magnetic path of the magnetic flux coming out of the permanent magnet, and suppressing the occurrence of iron loss in the stator core and the rotor core, since each of the pole tip portions is extended. Since generation of eddy current in the permanent magnet of the rotor core can be suppressed to reduce heat generation and demagnetization of the permanent magnet can be suppressed, an efficient motor with reduced cogging torque can be obtained.

以下、本発明のモータの各実施形態について、図面を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the motor of the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1の実施形態)
本発明のモータの第1の実施形態について、図1、図2を参照して説明する。図1、図2は、本実施形態のモータの構成を説明するため、モータの回転中心軸に垂直な面で断面した主要部断面図である。図1、図2において、電磁鋼板を積層して構成したステータコア1は、複数の突極2を有し、その突極2には、巻線3が巻回されている。巻線3は3相巻線として構成されており、各相は図示例では3つの巻線3からなっている。この同相の3つの巻線3は、連続した位置に配置されており、かつ真ん中の巻線3が両隣の巻線3に対して、逆向きの巻き方向となるように巻回されている。このような巻き方をされた3つの巻線3は直列又は並列に接続され、各相の巻線群は電気角で120(deg)の位相差をもって配置されている。このように同相の巻線3が巻かれている一群の突極2にてそれぞれ突極グループI、II、IIIが構成されている。すなわち、3相巻線に対応して3つの突極グループI、II、IIIが電気角で120(deg)の間隔をあけて配設されている。なお、突極グループは3相巻線の場合には3つの倍数にて電気角で120(deg)の間隔をあけて配設される。
(First embodiment)
A first embodiment of the motor of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 and FIG. 2 are main part cross-sectional views taken along a plane perpendicular to the rotation center axis of the motor in order to explain the configuration of the motor of this embodiment. 1 and 2, a stator core 1 configured by laminating electromagnetic steel plates has a plurality of salient poles 2, and windings 3 are wound around the salient poles 2. The winding 3 is configured as a three-phase winding, and each phase includes three windings 3 in the illustrated example. The three windings 3 having the same phase are arranged at continuous positions, and the middle winding 3 is wound around the windings 3 adjacent to each other so that the winding directions are opposite to each other. The three windings 3 wound in this way are connected in series or in parallel, and the winding groups of each phase are arranged with a phase difference of 120 (deg) in electrical angle. In this manner, the group of salient poles 2 around which the in-phase windings 3 are wound constitute salient pole groups I, II, and III, respectively. That is, three salient pole groups I, II, and III are arranged at an electrical angle of 120 (deg) corresponding to the three-phase winding. In the case of a three-phase winding, the salient pole groups are arranged with an electrical angle of 120 (deg) with three multiples.

一方、電磁鋼板を積層して構成したロータコア4に複数の永久磁石5が等間隔に埋め込み配置されてロータ12が構成されており、回転中心Oの周りに自由に回転可能な状態で突極2の内周面との間に僅かなギャップを介して配置されている。   On the other hand, a rotor 12 is configured by embedding and arranging a plurality of permanent magnets 5 at equal intervals in a rotor core 4 formed by laminating electromagnetic steel plates, and the salient poles 2 are freely rotatable around a rotation center O. It arrange | positions through a slight gap between the inner peripheral surfaces.

各突極グループI、II、III内での突極2の配置角度θs(deg)は、図1に示すように、永久磁石5の極数をP、突極2の総数をTとして、永久磁石5の配置角度θmg(deg)と一致する360/P(deg)と、突極2をステータコア1の全周にわたって等配したときの角度360/T(deg)との間の任意の角度に設定することができる。図1の図示例は、突極2の配置角度θs(deg)を、永久磁石5の配置角度θmg(deg)と等しい360/P(deg)とした状態を示し、図2の図示例は、突極2の配置角度θs(deg)を、突極2をステータコア1の全周にわたって等配した360/T(deg)とした状態を示している。   As shown in FIG. 1, the arrangement angle θs (deg) of the salient pole 2 in each salient pole group I, II, III is permanent, where P is the number of poles of the permanent magnet 5 and T is the total number of salient poles 2. An arbitrary angle between 360 / P (deg) that coincides with the arrangement angle θmg (deg) of the magnet 5 and an angle 360 / T (deg) when the salient poles 2 are equally arranged over the entire circumference of the stator core 1. Can be set. 1 shows a state in which the arrangement angle θs (deg) of the salient pole 2 is set to 360 / P (deg) which is equal to the arrangement angle θmg (deg) of the permanent magnet 5, and the example of FIG. The state is shown in which the arrangement angle θs (deg) of the salient poles 2 is 360 / T (deg) in which the salient poles 2 are equally arranged over the entire circumference of the stator core 1.

図1、図2の図示例では、ステータ11におけるU・V・Wの3相巻線1式を1組としてその巻線組数が1、1相巻線当たりのスロット数が3つ(3叉)で、9スロット、ロータを構成する永久磁石が10個、つまり10極のモータを図示したが、本発明はこのような3叉・巻線組数1・9スロット・10極のモータに限定されるものではない。   In the illustrated example of FIGS. 1 and 2, one set of three-phase windings of U, V, and W in the stator 11 is set as one set, the number of winding sets is 1, and the number of slots per one-phase winding is three (3 For example, a motor having 9 slots and 10 permanent magnets constituting the rotor, that is, a 10-pole motor is illustrated. However, the present invention can be applied to such a 3-fork / winding group number 1 · 9 slot · 10-pole motor. It is not limited.

本発明のモータは、n叉、巻線組数s、Tスロット、P極のモータとすることができる。この場合、n、sは共に正の整数、スロット数Tは(n×s)、ロータ極数Pは、スロット数Tよりも大きい偶数で、かつ3相巻線の場合に次式
P=2×(s(±1+3k)) (ただし、k=正の整数)
を満足する値に規定される。さらに、PをTより大きい値の中の最小のものに設定する(P>T)と、体積効率が高くなるので好適である。
The motor of the present invention can be an n-branch, winding set number s, T slot, and P pole motor. In this case, n and s are both positive integers, the number of slots T is (n × s), the number of rotor poles P is an even number larger than the number of slots T, and the following expression P = 2 × (s (± 1 + 3k)) (where k = positive integer)
Is defined as a value satisfying Furthermore, it is preferable to set P to the minimum value larger than T (P> T) because the volumetric efficiency becomes high.

この関係式を用いて極数を決定する。なお、具体例としては、表1に示すようなものを挙げることができる。   The number of poles is determined using this relational expression. Specific examples include those shown in Table 1.

Figure 2005102475
上式は、各突極グループの巻線3に電流を順次U、V、Wと流したときにスムーズに回転する条件によって規定されるものである。すなわち、磁石の極対数をP/2とすると、ロータが回転することによって磁石より誘起される誘起電圧波形Beは、
Be=sin(p/2×θ)
と表すことができる。ここで、3相モータなので、U、V、Wは電気角で120(deg)づつずれている。そこで、電気角で120(deg)ずらして各相巻線に通電したときに、ロータが同じ角度で同じ方向に回転すればよいことになる。したがって、次の式
sin(p/2×(θ+120/s))
=sin(p/2×θ±120+360k)
が成立すればよいことになる。
Figure 2005102475
The above equation is defined by the condition of smoothly rotating when currents are sequentially passed through the windings 3 of each salient pole group as U, V, and W. That is, when the number of pole pairs of the magnet is P / 2, the induced voltage waveform Be induced from the magnet by the rotation of the rotor is
Be = sin (p / 2 × θ)
It can be expressed as. Here, since it is a three-phase motor, U, V, and W are shifted by 120 (deg) in electrical angle. Therefore, when the respective phase windings are energized with an electrical angle shifted by 120 (deg), the rotor only needs to rotate at the same angle and in the same direction. Therefore, the following formula sin (p / 2 × (θ + 120 / s))
= Sin (p / 2 × θ ± 120 + 360k)
It will be sufficient if is established.

この式は、誘起電圧波形(ロータ)がある時刻のBe=0より電気角で120(deg)ずれた位置(式の表現は機械角)にあるとき、ステータ側の別軸上で、120(deg)(U、V、Wのずれ)ずれた位置と同じであれば、順次UからV、VからWと120(deg)ずれた位置で通電しても、ロータ位置(誘起電圧波形Be)は常に電気的に同じ値をとり、スムーズに1回転できることを表しており、この式を整理すると上記のようになる。   When the induced voltage waveform (rotor) is at a position deviated by 120 (deg) in electrical angle from Be = 0 at a certain time (expression is a mechanical angle), 120 ( deg) (displacement of U, V, W) If the position is the same as the shifted position, the rotor position (induced voltage waveform Be) can be applied even if the current is sequentially shifted from U to V and V to W by 120 (deg). Always shows the same electrical value and indicates that it can make one rotation smoothly.

また、本実施形態のロータ12は、ロータコア4とロータコア4に周方向に等間隔に埋め込まれた複数のほぼV字状の永久磁石5とで構成され、ロータ12のステータ対向面がステータ11のロータ対向面に微小な隙間を有して対向しており、回転軸中心O周りに回転可能とされている。したがって、この埋め込まれた永久磁石5により、ロータ12のステータ対向部において、磁束が比較的通り易い部分と比較的通りにくい部分とが形成される、すなわち磁気抵抗の低い部分とそれよりも磁気抵抗の高い部分とが形成されることによって、q軸方向のインダクタンスとd軸方向のインダクタンスとに差ができ、リラクタンストルクを発生させることができ、発生トルクを高トルク化することができる。   Further, the rotor 12 of the present embodiment is composed of a rotor core 4 and a plurality of substantially V-shaped permanent magnets 5 embedded in the rotor core 4 at equal intervals in the circumferential direction. The rotor is opposed to the rotor facing surface with a small gap, and is rotatable around the rotation axis O. Therefore, the embedded permanent magnet 5 forms a portion where the magnetic flux is relatively easy to pass and a portion where the magnetic flux is relatively difficult to pass in the stator facing portion of the rotor 12, that is, a portion having a low magnetic resistance and a magnetic resistance lower than that. As a result, the difference between the inductance in the q-axis direction and the inductance in the d-axis direction can be generated, reluctance torque can be generated, and the generated torque can be increased.

また、上記のようにP>Tであるため、永久磁石5の配置角度は突極2の平均配置角度より小さいので、図1に示すように、永久磁石5の周方向の有効幅をd1、突極2の先端部の周方向幅をd2として、d1≦d2に設定することができ、実際にそのように設定している。これにより、永久磁石5の全体が必ず突極2の先端部と重なるため、誘起電圧波形が正弦波状になり、誘起電圧の波形歪みを防止でき、電圧の制御性が向上できて好適である。   Further, since P> T as described above, the arrangement angle of the permanent magnet 5 is smaller than the average arrangement angle of the salient poles 2, so that the effective width in the circumferential direction of the permanent magnet 5 is d1, as shown in FIG. The circumferential width of the tip of the salient pole 2 can be set as d2, and d1 ≦ d2 can be set. Thereby, since the whole permanent magnet 5 always overlaps with the tip of the salient pole 2, the induced voltage waveform becomes a sine wave, which can prevent waveform distortion of the induced voltage and improve the controllability of the voltage.

以上の構成のモータによれば、集中巻き永久磁石型モータを構成していることで、高トルクを発生させることができ、かつ各突極グループI、II、III内において、隣接する突極2、2が互いに異なる極性となるようにその巻線3を巻回しているので、磁界分布の偏重を緩和することができ、モータ駆動時に巻線3に誘起される逆起電圧の波形の歪みを低減することができ、ステータコア1やロータコア4における鉄損の発生を抑制することができる。またロータコア4中の永久磁石5についても、渦電流の発生が抑えられるため、それによる熱発生が軽減され、永久磁石の減磁を抑制することができ、効率のよいモータを実現することができる。   According to the motor having the above configuration, the concentrated winding permanent magnet type motor is configured so that high torque can be generated, and adjacent salient poles 2 in each salient pole group I, II, III. 2 is wound so that the polarities are different from each other, the magnetic field distribution can be relaxed, and the waveform of the back electromotive voltage induced in the winding 3 when the motor is driven can be reduced. It is possible to reduce the occurrence of iron loss in the stator core 1 and the rotor core 4. In addition, since the generation of eddy current is suppressed for the permanent magnet 5 in the rotor core 4, the heat generation caused thereby is reduced, the demagnetization of the permanent magnet can be suppressed, and an efficient motor can be realized. .

さらに、以上の構成のモータでは、各突極グループ内の突極2の配置角度θs(deg)を永久磁石5の配置角度θmg(=360/P(deg))に一致させると、突極2と永久磁石5の位相が一致して高い制御性が得られ、一方突極2の配置角度θs(deg)を突極2をステータコア1の全周にわたって等配したときの角度(=360/T(deg))に一致させると、コギングトルクを最小にできる。したがって、突極2の配置角度θs(deg)を、要求される制御性とコギングトルク特性に応じて360/P(deg)と360/T(deg)の間で任意に設定することで、所望の特性を有するモータを得ることができる。   Further, in the motor having the above configuration, when the arrangement angle θs (deg) of the salient pole 2 in each salient pole group is made to coincide with the arrangement angle θmg (= 360 / P (deg)) of the permanent magnet 5, the salient pole 2 And the phase of the permanent magnet 5 coincide with each other, and high controllability is obtained. On the other hand, the arrangement angle θs (deg) of the salient pole 2 is an angle (= 360 / T) when the salient pole 2 is equally arranged over the entire circumference of the stator core 1. (deg)), the cogging torque can be minimized. Therefore, the arrangement angle θs (deg) of the salient poles 2 is arbitrarily set between 360 / P (deg) and 360 / T (deg) according to the required controllability and cogging torque characteristics. A motor having the following characteristics can be obtained.

(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態のモータを図3を参照して説明する。なお、以下の実施形態の説明においては、先行する実施形態と同一の構成要素については、同一参照符号を付して説明を省略し、主として相違点について説明する。
(Second Embodiment)
Next, a motor according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the following description of the embodiment, the same components as those in the preceding embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and differences are mainly described.

図3において、本実施形態では、各突極グループI、II、III内における突極2の配置角度が360/T(deg)でない、つまり、360/P(deg)≦θs(deg)<360/T(deg)の場合に、各突極グループI、II、III内の突極2、2間のオープンスロット角度os1(deg)を、突極2の配置角度θs(deg)との関係で、
θs/5(deg)>os1≧θs/7(deg)
を満足するように設定し、突極グループI、II、III間における突極2、2間のオープンスロット角度os2(deg)を、突極グループI、II、III間において隣接する突極2、2の足6の長さをそれぞれ調整することで、
os2(deg)≦os1(deg)
を満足するように設定している。
3, in this embodiment, the arrangement angle of the salient poles 2 in each salient pole group I, II, III is not 360 / T (deg), that is, 360 / P (deg) ≦ θs (deg) <360. In the case of / T (deg), the open slot angle os1 (deg) between the salient poles 2 and 2 in each salient pole group I, II, III is related to the arrangement angle θs (deg) of the salient pole 2 ,
θs / 5 (deg)> os1 ≧ θs / 7 (deg)
And the open slot angle os2 (deg) between the salient poles 2 and 2 between the salient pole groups I, II and III is set to be adjacent to the salient pole 2 between the salient pole groups I, II and III. By adjusting the length of each leg 6
os2 (deg) ≦ os1 (deg)
Is set to satisfy.

このように構成すると、突極グループI、II、III内の突極2の配置角度θs(deg)が永久磁石5の配置角度θmg(deg)と等しく、かつ突極グループI、II、III間における突極2、2間のオープンスロット角度os2(deg)を、突極グループI、II、III内における突極2、2間のオープンスロット角度os1(deg)以下になるようにしているので、永久磁石5より出る磁束の磁路のパーミアンス変化を緩和させ、磁場エネルギーの変化を緩和することができるので、高い制御性を維持しつつもコギングトルクを低減することができる。すなわち、突極グループI、II、III間の突極2の足6をそれぞれ引き伸ばさない場合には、突極グループI、II、III内で突極2の配置角度θs(deg)を永久磁石5の配置角度θmg(deg)と等しくしているため、突極グループI、II、III間で突極2、2間に隙間が生じ、その間のオープンスロット角度os2(deg)が大きくなるため、ロータ12が回転し永久磁石5がそのオープンスロット角度os2(deg)を通過する際に、磁路のパーミアンス変化が大きくなり、コギングトルクが大きくなってしまうが、上記のように構成することでコギングトルクを低減することができる。   With this configuration, the arrangement angle θs (deg) of the salient poles 2 in the salient pole groups I, II, and III is equal to the arrangement angle θmg (deg) of the permanent magnet 5 and between the salient pole groups I, II, and III. Since the open slot angle os2 (deg) between the salient poles 2 and 2 is less than or equal to the open slot angle os1 (deg) between the salient poles 2 and 2 in the salient pole groups I, II and III. Since the permeance change of the magnetic path of the magnetic flux emitted from the permanent magnet 5 can be relaxed and the change of magnetic field energy can be relaxed, the cogging torque can be reduced while maintaining high controllability. That is, in the case where the legs 6 of the salient poles 2 between the salient pole groups I, II and III are not stretched, the arrangement angle θs (deg) of the salient poles 2 in the salient pole groups I, II and III is set to the permanent magnet 5. Since the arrangement angle θmg (deg) is equal to the gap between the salient poles 2 and 2 between the salient pole groups I, II and III, and the open slot angle os2 (deg) between them increases, the rotor When the magnet 12 rotates and the permanent magnet 5 passes through the open slot angle os2 (deg), the permeance change of the magnetic path increases and the cogging torque increases, but the cogging torque is configured as described above. Can be reduced.

さらには、突極グループI、II、III内の突極2の配置角度θs(deg)は、永久磁石5の配置角度θmg(deg)と360/T(deg)との間のいずれかの角度とし、かつステータ1の全周にわたって全ての突極2の先端部においては、その配置間隔が総突極数をTとして360/T(deg)となるように、突極2の先端部の足6を調整しても良い。この場合は、先端部の足6の長さは長くなるものもあれば、短くなるものもある。このように構成することで、さらにコギングトルクを低減することができる。   Furthermore, the arrangement angle θs (deg) of the salient poles 2 in the salient pole groups I, II, and III is any angle between the arrangement angle θmg (deg) of the permanent magnet 5 and 360 / T (deg). In addition, at the tips of all the salient poles 2 over the entire circumference of the stator 1, the legs of the tips of the salient poles 2 are arranged so that the arrangement interval is 360 / T (deg) where T is the total salient pole number. 6 may be adjusted. In this case, the length of the foot 6 at the distal end may be longer, while the length may be shorter. With this configuration, the cogging torque can be further reduced.

(第3の実施形態)
次に、本発明の第3の実施形態のモータを図4を参照して説明する。
(Third embodiment)
Next, a motor according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図4において、本実施形態では、各突極グループI、II、III内で、突極2の配置角度θs(deg)が、永久磁石5の配置角度(360/P(deg))と一致せず、360/P(deg)<θs(deg)≦360/T(deg)の場合に、各突極グループI、II、III内の突極2、2間での位相の差異による磁束密度の差異を解消するように、各突極2の巻線3の巻回部分の断面積を、ロータ12の回転方向後方側に位置する突極1の断面積w1に対して、前方側に位置する突極2の断面積w2を小さくし、さらに前方に位置する突極2の断面積w3をさらに小さくしている。   In FIG. 4, in this embodiment, in each salient pole group I, II, III, the arrangement angle θs (deg) of the salient pole 2 is made to coincide with the arrangement angle (360 / P (deg)) of the permanent magnet 5. In the case of 360 / P (deg) <θs (deg) ≦ 360 / T (deg), the magnetic flux density due to the phase difference between the salient poles 2 and 2 in each salient pole group I, II, III. In order to eliminate the difference, the sectional area of the winding portion of the winding 3 of each salient pole 2 is located on the front side with respect to the sectional area w1 of the salient pole 1 located on the rear side in the rotation direction of the rotor 12. The cross-sectional area w2 of the salient pole 2 is reduced, and the cross-sectional area w3 of the salient pole 2 located further forward is further reduced.

このように構成することで、各突極グループI、II、III内の各突極2の磁束密度が均一化し、各突極2に巻回した巻線3に発生する誘起電圧を一定にすることができるため、制御性が向上する。また、断面積を小さくした突極2では、巻線3の巻線径を大きくでき、その分銅損を低減することができ、効率を向上することができる。   With this configuration, the magnetic flux density of each salient pole 2 in each salient pole group I, II, III is made uniform, and the induced voltage generated in the winding 3 wound around each salient pole 2 is made constant. Therefore, controllability is improved. Further, in the salient pole 2 having a reduced cross-sectional area, the winding diameter of the winding 3 can be increased, and the copper loss can be reduced accordingly, and the efficiency can be improved.

(第4の実施形態)
次に、本発明の第4の実施形態のモータを図5を参照して説明する。
(Fourth embodiment)
Next, a motor according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図5において、本実施形態では、各突極グループI、II、III内で、突極2の配置角度θs(deg)が、永久磁石5の配置角度360/P(deg)と一致しない場合に、突極2に360/P(deg)に至る間の任意の角度のスキューを設けている。図示例では、突極2の一端の配置角度が360/T(deg)で、他端の配置角度が360/P(deg)に成る角度βのスキューを設けている。勿論、スキュー角は0〜βの任意の角度に設定することができる。   In FIG. 5, in this embodiment, in each salient pole group I, II, III, the arrangement angle θs (deg) of the salient pole 2 does not coincide with the arrangement angle 360 / P (deg) of the permanent magnet 5. The salient pole 2 is provided with a skew of an arbitrary angle between 360 / P (deg). In the illustrated example, a skew of an angle β is provided such that the arrangement angle of one end of the salient pole 2 is 360 / T (deg) and the arrangement angle of the other end is 360 / P (deg). Of course, the skew angle can be set to any angle between 0 and β.

このように、突極2に360/P(deg)に至る間の任意の角度のスキューを設けることで、突極2と永久磁石5の位相ずれの影響を軽減することができ、コギングトルクの低減を図りながら、特に高速での制御性を向上することができる。   Thus, by providing the salient pole 2 with a skew having an arbitrary angle up to 360 / P (deg), the influence of the phase shift between the salient pole 2 and the permanent magnet 5 can be reduced, and the cogging torque can be reduced. While achieving reduction, controllability at a particularly high speed can be improved.

(第5の実施形態)
次に、本発明の第5の実施形態のモータを図6を参照して説明する。
(Fifth embodiment)
Next, a motor according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

上記実施形態では、ロータ12がロータコア4に永久磁石を埋め込んだマグネット型ロータのみから成る例を示したが、本実施形態では、ロータコア4に永久磁石5を埋め込んだマグネット型ロータ部7と、図6(b)に示すように、ロータコア9の外周部に等間隔置きに凹部10aを形成して永久磁石5と同数の突極10を形成したリラクタンス型ロータ8とを、図6(a)に示すように、軸方向に積層してロータ12を構成している。   In the above embodiment, an example in which the rotor 12 is composed only of a magnet type rotor in which a permanent magnet is embedded in the rotor core 4 is shown. However, in the present embodiment, a magnet type rotor portion 7 in which the permanent magnet 5 is embedded in the rotor core 4 and FIG. 6 (b), a reluctance type rotor 8 in which recesses 10a are formed at equal intervals on the outer periphery of the rotor core 9 to form the same number of salient poles 10 as the permanent magnet 5 is shown in FIG. 6 (a). As shown, the rotor 12 is configured by being laminated in the axial direction.

この構成によれば、リラクタンストルクをより多く利用することができ、それによって次のような効果を得ることができる。すなわち、ステータ11の突極2の配置角度を360/P(deg)としないことで、制御性よりもコギングトルク特性の方を優先した場合には、特に高速回転時の制御性が悪化するが、リラクタンストルクを利用することで制御性を向上することができ、コギングトルク特性が良くかつ高速時にも高い制御性を確保することができる。   According to this configuration, the reluctance torque can be used more and thereby the following effects can be obtained. That is, when the arrangement angle of the salient poles 2 of the stator 11 is not set to 360 / P (deg), the controllability particularly during high-speed rotation deteriorates when the cogging torque characteristic is given priority over the controllability. By using reluctance torque, controllability can be improved, cogging torque characteristics are good, and high controllability can be ensured even at high speeds.

なお、図示しないが、上述の実施形態において、突極の先端面におけるロータに対向する面に副溝を設けた構成とすると、その突極の先端部における極性が見掛け上S極・N極・S極に細分されるので、高トルクを発生させると同時にトルクリップルを小さく抑えることができ、コギングトルクを更に低減させることができる。その際の副溝の形状は、矩形状に限るものでなく円弧状であっても良い。また、突極1つに対して副溝1つを形成することに限らず、突極1つに対し複数の副溝を形成することもできる。   Although not illustrated, in the above-described embodiment, when the sub-groove is provided on the surface of the salient pole tip surface facing the rotor, the polarity at the tip of the salient pole apparently becomes the S pole, N pole, Since it is subdivided into the S poles, high torque can be generated and at the same time torque ripple can be kept small, and cogging torque can be further reduced. The shape of the sub-groove at that time is not limited to a rectangular shape, and may be an arc shape. In addition, one sub-groove is not necessarily formed for one salient pole, but a plurality of sub-grooves can be formed for one salient pole.

また、上述の実施形態において、突極の先端部におけるロータに対向する面に、その周方向端部の近傍でロータコアのステータ対向面から離れるような切除部を設けた構成とすると、突極における磁場エネルギーの変化をより緩和することができ、コギングトルクをより低減させることができる。   Further, in the above-described embodiment, when the cut-away portion is provided on the surface facing the rotor at the tip portion of the salient pole so as to be separated from the stator facing surface of the rotor core in the vicinity of the circumferential end portion, The change in magnetic field energy can be further relaxed, and the cogging torque can be further reduced.

また、上述の実施形態において、永久磁石とほぼ同じような形状で、かつ、永久磁石の厚さよりも小さな幅を有するスリットを、永久磁石の位置よりもステータ側とは反対側に設けたロータコアからなるロータ構造とすると、リラクタンストルクをより多く利用することができる。   Further, in the above-described embodiment, the rotor core is provided with a slit having a shape substantially similar to that of the permanent magnet and having a width smaller than the thickness of the permanent magnet on the side opposite to the stator side from the position of the permanent magnet. With the rotor structure as described above, more reluctance torque can be used.

以上の実施形態の説明では、ステータ11の内部にロータ12を回転自在に配設したインナーロータ型のモータを例示したが、本発明のモータは、ステータの外周に環状のロータを回転自在に配設したアウタロータ型のモータにも適用でき、かつ同じ作用効果を奏することは、改めて説明するまでもなく明らかである。   In the above description of the embodiment, the inner rotor type motor in which the rotor 12 is rotatably disposed inside the stator 11 is exemplified. However, the motor of the present invention has an annular rotor rotatably disposed on the outer periphery of the stator. It is obvious that it can be applied to the provided outer rotor type motor and has the same operational effects, without needing to be described again.

また、以上の本発明の各実施形態のモータは、PEV(純粋電気自動車)や、HEV(ハイブリッド電気自動車)、FCEV(燃料電池電気自動車)等の電気自動車駆動用モータとして使用することにより、駆動モータがより小型・高効率で、静粛かつ制御性が良好となり、このモータを搭載した電気自動車は、車室内がより広く、1充電走行距離がより長く、発進時の振動・騒音がより低い電気自動車を実現することができる。また、上記モータを家電機器、ロボット等の内部に設けられる、駆動用モータとして用いた場合にも、同様の効果が発揮される。   In addition, the motor of each embodiment of the present invention described above is driven by being used as a motor for driving an electric vehicle such as PEV (pure electric vehicle), HEV (hybrid electric vehicle), FCEV (fuel cell electric vehicle) or the like. The motor is smaller, more efficient, quieter, and better in controllability. An electric vehicle equipped with this motor has a wider cabin, longer charging distance, and lower vibration and noise when starting. An automobile can be realized. Moreover, the same effect is exhibited when the motor is used as a drive motor provided in a home appliance, a robot, or the like.

本発明のモータは、簡単な構成で小型・高効率で、かつ制御性とコギングトルク特性に対して求められる特性に応じて設計できるので、PEV(純粋電気自動車)や、HEV( ハイブリッド電気自動車)、FCEV(燃料電池電気自動車)等の電気自動車駆動用モータや、家電機器、ロボット等の内部に設けられる、駆動用モータ等として有用である。   The motor of the present invention can be designed according to the characteristics required for controllability and cogging torque characteristics with a simple configuration, small size and high efficiency, and therefore, PEV (pure electric vehicle) and HEV (hybrid electric vehicle) It is useful as a motor for driving an electric vehicle such as FCEV (fuel cell electric vehicle), a driving motor provided in a home appliance, a robot or the like.

本発明の第1の実施形態のモータの概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the motor of the 1st Embodiment of this invention. 同実施形態のモータの他の態様の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the other aspect of the motor of the embodiment. 本発明の第2の実施形態のモータの概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the motor of the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態のモータの要部拡大断面図である。It is a principal part expanded sectional view of the motor of the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態のモータにおける突極にスキューを形成した状態の説明図である。It is explanatory drawing of the state which formed the skew in the salient pole in the motor of the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施形態のモータを示し、(a)は要部の部分斜視図、(b)はリラクタンス型ロータ部の平面図である。The motor of the 5th Embodiment of this invention is shown, (a) is a fragmentary perspective view of the principal part, (b) is a top view of a reluctance type | mold rotor part. 従来例のモータの主要部の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the principal part of the motor of a prior art example.

符号の説明Explanation of symbols

1 ステータコア
2 突極
3 巻線
4 ロータコア
5 永久磁石
7 マグネット型ロータ部
8 リラクタンス型ロータ部
9 ロータコア
10 突極
11 ステータ
12 ロータ
I、II、III 突極グループ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Stator core 2 Salient pole 3 Winding 4 Rotor core 5 Permanent magnet 7 Magnet type rotor part 8 Reluctance type rotor part 9 Rotor core 10 Salient pole 11 Stator 12 Rotor I, II, III Salient pole group

Claims (8)

ステータコアに設けられた複数の突極の各々に巻線が巻かれたステータと、ロータコアに前記突極の数より多数の永久磁石が周方向に等間隔に配置されたロータとを備え、前記突極を、同相の電圧が印加される巻線が巻回されかつ相互に隣接しているとともに互いに隣接する突極の巻線の巻回方向が逆方向である複数の突極から成る複数の突極グループにて構成し、かつ突極の総数をT、永久磁石の総数をPとして、各突極グループ内の突極の配置角度θs(deg)を、
360/P(deg)≦θs(deg)≦360/T(deg)
を満たす任意の角度に設定したことを特徴とするモータ。
A stator in which a winding is wound around each of a plurality of salient poles provided on the stator core, and a rotor on which a number of permanent magnets are arranged at equal intervals in the circumferential direction on the rotor core. A plurality of salient poles are composed of a plurality of salient poles wound with windings to which a voltage of the same phase is applied and adjacent to each other and winding directions of adjacent salient pole windings are opposite to each other. The arrangement angle θs (deg) of the salient poles in each salient pole group, where T is the total number of salient poles and P is the total number of permanent magnets.
360 / P (deg) ≦ θs (deg) ≦ 360 / T (deg)
A motor characterized by being set to an arbitrary angle satisfying the above.
突極の総数をTとし、1つの突極グループ内の突極数をnとし、U・V・W相の3相の巻線がそれぞれ巻回される3つの突極グループを1組とした巻線組数をsとし、kを正の整数として、総突極数Tを、
T=3×s×n
ロータの極数Pを、
P=2×(s(±1+3k)) かつ P>T
を満たす値としたことを特徴とする請求項1記載のモータ。
The total number of salient poles is T, the number of salient poles in one salient pole group is n, and one set of three salient pole groups each wound with three-phase windings of U, V, and W phases. The number of winding sets is s, k is a positive integer, and the total salient pole number T is
T = 3 × s × n
The number of poles P of the rotor
P = 2 × (s (± 1 + 3k)) and P> T
The motor according to claim 1, wherein the motor satisfies the following condition.
前記突極の先端部の周方向の幅寸法を、前記永久磁石の周方向の有効幅と略同等若しくはそれより大きくしたことを特徴とする請求項1又は2記載のモータ。   3. The motor according to claim 1, wherein the circumferential width of the tip of the salient pole is substantially equal to or larger than the effective width of the permanent magnet in the circumferential direction. 前記突極の配置角度が360/T(deg)でないとき、各突極グループ間において隙間を挟んで隣り合う突極の先端部をそれぞれ伸張し、突極間のオープンスロットの間隔を小さくしたことを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載のモータ。   When the arrangement angle of the salient poles is not 360 / T (deg), the tip end portions of adjacent salient poles are extended with a gap between each salient pole group, and the open slot interval between the salient poles is reduced. The motor according to any one of claims 1 to 3. 同じ突極グループ内において互いに隣接する突極の配置角度をθs(deg)とし、同じ突極グループ内において互いに隣接する突極間のオープンスロット角度をos1(deg)とし、異なる突極グループ間において互いに隣接する突極間のオープンスロット角度をos2(deg)として、
θs/5(deg)>os1(deg)≧θs/7(deg) かつ os2(deg)≦os1(deg)
を満たすことを特徴とする請求項4記載のモータ。
The arrangement angle of salient poles adjacent to each other in the same salient pole group is θs (deg), and the open slot angle between the salient poles adjacent to each other in the same salient pole group is os1 (deg). The open slot angle between adjacent salient poles is os2 (deg),
θs / 5 (deg)> os1 (deg) ≧ θs / 7 (deg) and os2 (deg) ≦ os1 (deg)
The motor according to claim 4, wherein:
前記突極の配置角度が360/P(deg)でないとき、同相で互いに隣接する突極間での位相の差異による磁束密度の差異を無くして磁束密度を均一にするように突極の巻線巻回部の断面積を変えたことを特徴とする請求項1〜5の何れかに記載のモータ。   When the arrangement angle of the salient pole is not 360 / P (deg), the salient pole winding is made uniform by eliminating the difference in magnetic flux density due to the phase difference between the salient poles adjacent to each other in the same phase. The motor according to claim 1, wherein a cross-sectional area of the winding portion is changed. ロータを、ロータコアに永久磁石を配置したマグネット型ロータ部とロータコアに磁気的突極性を設けたリラクタンス型ロータ部を軸方向に積層して構成したことを特徴とする請求項1〜6の何れかに記載のモータ。   7. The rotor according to claim 1, wherein the rotor is configured by laminating in the axial direction a magnet type rotor portion in which a permanent magnet is disposed on a rotor core and a reluctance type rotor portion in which a magnetic saliency is provided on the rotor core. The motor described in. 前記突極の配置角度が360/P(deg)でないとき、同相で互いに隣接する突極に360/P(deg)に至る間の任意の角度のスキューを設けたことを特徴とする請求項1〜7の何れかに記載のモータ。   2. A skew having an arbitrary angle between 360 / P (deg) is provided between salient poles adjacent to each other in the same phase when the salient pole arrangement angle is not 360 / P (deg). The motor in any one of -7.
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