JP2005245131A - Method of designing stator, motor, coolant compressor, cooling device, and motor - Google Patents

Method of designing stator, motor, coolant compressor, cooling device, and motor Download PDF

Info

Publication number
JP2005245131A
JP2005245131A JP2004051938A JP2004051938A JP2005245131A JP 2005245131 A JP2005245131 A JP 2005245131A JP 2004051938 A JP2004051938 A JP 2004051938A JP 2004051938 A JP2004051938 A JP 2004051938A JP 2005245131 A JP2005245131 A JP 2005245131A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
distance
central axis
rotor
maximum value
motor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2004051938A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3797364B2 (en
Inventor
Kiyotaka Nishijima
清隆 西嶋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daikin Industries Ltd
Original Assignee
Daikin Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daikin Industries Ltd filed Critical Daikin Industries Ltd
Priority to JP2004051938A priority Critical patent/JP3797364B2/en
Priority to PCT/JP2005/002812 priority patent/WO2005083869A1/en
Publication of JP2005245131A publication Critical patent/JP2005245131A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3797364B2 publication Critical patent/JP3797364B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B39/00Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/14Stator cores with salient poles
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27Rotor cores with permanent magnets
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H02K21/14Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Compressor (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To put an electromagnetic force that acts between a tooth portion and a rotor into a desired function form. <P>SOLUTION: Distances (θ, ψ) between the tooth portion 10 and the rotor 2 are obtained (Step S1). Using electromagnetic simulation, electromagnetic forces Fn(θ, ψ) that act in the direction of a normal of an inside surface 100 are calculated (Step S2). A maximum value M(θ) of the electromagnetic forces Fn(θ, ψ) is acquired with regard to the rotational position ψ of the rotor 2 (Step S3). Using a desired function form G(θ), the distance between the inside surface of the tooth portion and the outside circumferential surface of the rotor is calculated (Step S4). Specifically, new distances L'(θ, ψ) are acquired by multiplying the distances (θ, ψ) by the square root of a value obtained by dividing the maximum value M(θ) by the desired function G(θ) with regard to the maximum value. The maximum value M(θ) of the electromagnetic force is calculated again (Step S5). Then, it is judged whether or not the difference between the maximum value M(θ) and the desired function G(θ) is within a permissible range (Step S6). Unless it is within the permissible range, the Steps S2 to S6 are performed repeatedly. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

この発明はモータの設計に関する。   The present invention relates to motor design.

モータの回転子と固定子との間に働く電磁吸引力は、法線成分が接線成分に比べて一桁ほど大きい。そしてこの法線成分の電磁吸引力はモータの振動、騒音の主要因となっている。   The electromagnetic attraction force acting between the rotor and stator of the motor has a normal component that is an order of magnitude greater than the tangential component. The electromagnetic attracting force of the normal component is a main factor of motor vibration and noise.

かかる振動、騒音を軽減するため、回転子や固定子の形状に工夫がなされてきた。かかる工夫は例えば下記文献に見られる。   In order to reduce such vibration and noise, the shape of the rotor and stator has been devised. Such a device can be found, for example, in the following literature.

特開2002−252956号公報JP 2002-252956 A 特開2002−325410号公報JP 2002-325410 A 特開2002−315243号公報JP 2002-315243 A 特許3301981号公報Japanese Patent No. 3301981 特開平7−308057号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-308057

しかしながら、電磁吸引力が有する電気角周波数の偶数倍の高調波を低減するための明確な手法は未だ提示されておらず、従ってモータの形状、例えば歯部の最適形状についても明確には提案されてはいない。   However, no clear method has yet been proposed to reduce even harmonics of the electrical angular frequency of the electromagnetic attractive force, and therefore the motor shape, for example, the optimal shape of the teeth, has also been clearly proposed. Not.

そこで本発明は、歯部と回転子との間に働く電磁力を所望の関数形にする設計技術を提供し、またモータの最適形状について提案することを目的としている。   SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a design technique for making an electromagnetic force acting between a tooth portion and a rotor a desired function form, and to propose an optimum shape of a motor.

この発明にかかる固定子(1)の第1の態様は、中心軸周りに設けられた環状のヨーク(12)と、前記環状ヨークの前記中心軸側に設けられ、相互に離隔した複数の歯部(10)とを備える。そして前記歯部は、前記ヨークから前記中心軸へと突出する根部(10R)と、前記根部の前記中心軸側に設けられ、前記中心軸を軸方向(z)に採った場合に、正の角度方向(+ψ)側に前記根部から突出する第1鍔部(10P)及び,負の角度方向(−ψ)側に前記根部から突出する第2鍔部(10Q)とを有する。前記歯部の前記中心軸に対向する内面(101;102;103)の前記中心軸からの距離は、(i)前記第2鍔部における第1位置(10A)と、前記根部と前記第2鍔部との境界(10W)と前記根部の中心(10N)との間における第2位置(10B)とにおいて等しい第1距離を採り、(ii)前記第1位置よりも前記負の方向側においては、前記第1距離よりも大きい第2距離を採り、(iii)前記第1位置と前記第2位置の間においては前記第1距離よりも小さい第3距離を採る。   A first aspect of the stator (1) according to the present invention includes an annular yoke (12) provided around a central axis and a plurality of teeth provided on the central axis side of the annular yoke and spaced apart from each other. Part (10). The tooth portion is provided on the side of the central axis of the root portion (10R) projecting from the yoke to the central axis, and when the central axis is taken in the axial direction (z), the tooth portion is positive. It has the 1st collar part (10P) which protrudes from the said root part on the angle direction (+ psi) side, and the 2nd collar part (10Q) which protrudes from the said root part on the negative angle direction (-psi) side. The distance from the central axis of the inner surface (101; 102; 103) facing the central axis of the tooth part is (i) the first position (10A) in the second collar part, the root part and the second part. An equal first distance is taken at the second position (10B) between the boundary (10W) with the heel part and the center (10N) of the root part, and (ii) on the negative direction side from the first position. Takes a second distance larger than the first distance, and (iii) takes a third distance smaller than the first distance between the first position and the second position.

この発明にかかる固定子(1)の第2の態様は、第1の態様にかかる固定子であって、前記内面(103)の前記中心軸からの距離は、(iv)前記第2位置(10B)から前記正の角度方向(+ψ)側において前記第1距離を採る。   A second aspect of the stator (1) according to the present invention is the stator according to the first aspect, wherein the distance of the inner surface (103) from the central axis is (iv) the second position ( 10B), the first distance is taken on the positive angle direction (+ ψ) side.

この発明にかかる固定子(1)の第3の態様は、第1の態様又は第2の態様にかかる固定子であって、前記第2距離の最大値と前記第1距離との差は、前記第3距離の最小値と前記第1距離との差よりも大きい。   A third aspect of the stator (1) according to the present invention is the stator according to the first aspect or the second aspect, wherein the difference between the maximum value of the second distance and the first distance is: It is larger than the difference between the minimum value of the third distance and the first distance.

この発明にかかる固定子(1)の第4の態様は、第1の態様にかかる固定子であって、前記内面(101;102)の前記中心軸からの距離は、(iv)前記第2位置(10B)と前記根部(10R)の前記中心(10N)の間においては前記第1距離よりも小さい第4距離を採る。   A fourth aspect of the stator (1) according to the present invention is the stator according to the first aspect, in which the distance from the central axis of the inner surface (101; 102) is (iv) the second A fourth distance smaller than the first distance is taken between the position (10B) and the center (10N) of the root portion (10R).

この発明にかかる固定子(1)の第5の態様は、第4の態様にかかる固定子であって、前記内面(101)の前記中心軸からの距離は、(v)前記根部(10R)の前記中心(10N)と、前記第1鍔部における第3位置(10C)との間において前記第1距離よりも小さい第5距離を採り、(vi)前記第3位置よりも前記正の方向(+ψ)側においては、前記第1距離よりも大きい第6距離を採る。   A fifth aspect of the stator (1) according to the present invention is the stator according to the fourth aspect, wherein the distance from the central axis of the inner surface (101) is (v) the root (10R). A fifth distance smaller than the first distance between the center (10N) and the third position (10C) of the first collar, and (vi) the positive direction relative to the third position On the (+ ψ) side, a sixth distance greater than the first distance is taken.

この発明にかかる固定子(1)の第6の態様は、第4の態様にかかる固定子であって、前記第2距離の最大値と前記第1距離との差は、前記第3距離の最小値と前記第1距離との差よりも大きく、前記第3距離の最小値と前記第1距離との差は、前記第4距離の最小値と前記第1距離との差よりも大きい。   A sixth aspect of the stator (1) according to the present invention is the stator according to the fourth aspect, wherein the difference between the maximum value of the second distance and the first distance is the third distance. The difference between the minimum value of the third distance and the first distance is greater than the difference between the minimum value of the third distance and the first distance.

この発明にかかる固定子(1)の第7の態様は、第1、第2、第3、第4、第6の態様のいずれかにかかる固定子であって、前記歯部(10)は前記根部(10R)の前記中心(10N)に関して線対称である。   A seventh aspect of the stator (1) according to the present invention is the stator according to any one of the first, second, third, fourth, and sixth aspects, wherein the tooth portion (10) Axisymmetric with respect to the center (10N) of the root (10R).

この発明にかかる固定子(1)の第8の態様は、第5の態様にかかる固定子であって、前記第2距離の最大値と前記第1距離との差は、前記第3距離の最小値と前記第1距離との差よりも大きく、前記第3距離の最小値と前記第1距離との差は、前記第4距離の最小値と前記第1距離との差よりも大きく、前記第6距離の最大値と前記第1距離との差は、前記第3距離の最小値と前記第1距離との差、前記第4距離の最小値と前記第1距離との差、及び前記第5距離の最小値と前記第1距離との差のいずれよりも大きい。   An eighth aspect of the stator (1) according to the present invention is the stator according to the fifth aspect, wherein the difference between the maximum value of the second distance and the first distance is the third distance. The difference between the minimum value of the third distance and the first distance is greater than the difference between the minimum value of the third distance and the first distance; The difference between the maximum value of the sixth distance and the first distance is the difference between the minimum value of the third distance and the first distance, the difference between the minimum value of the fourth distance and the first distance, and It is larger than any of the difference between the minimum value of the fifth distance and the first distance.

この発明にかかるモータの第1の態様は、第1乃至第8の態様のいずれかにかかる固定子(1)と、前記中心軸を中心として同一の距離にあって、前記歯部の前記内面(101;102;103)と対向する外面(200)を有し、前記正の角度方向(+ψ)に回転可能な回転子(2)とを備える。   A first aspect of the motor according to the present invention is the same distance as the stator (1) according to any one of the first to eighth aspects, about the central axis, and the inner surface of the tooth portion. A rotor (2) having an outer surface (200) facing (101; 102; 103) and rotatable in the positive angular direction (+ ψ).

この発明にかかるモータの第2の態様は、中心軸周りに設けられた環状のヨーク(12)と、前記環状ヨークの前記中心軸側に設けられ、相互に離隔して、電機子巻線が巻回された複数の歯部(10)と、を有する固定子(1)と、前記歯部の前記中心軸側の内面(101;102;103)に囲まれ、永久磁石を有し、前記中心軸を中心として回転可能な回転子(2)とを備える。そして前記歯部の前記回転子に対向する内面(101;102;103)と前記回転子との隙間が、両者間に働く電磁力が正弦波状になるように設定される。   According to a second aspect of the motor of the present invention, there is provided an annular yoke (12) provided around a central axis and an annular yoke provided on the central axis side of the annular yoke and spaced apart from each other. Surrounded by a stator (1) having a plurality of wound tooth portions (10), an inner surface (101; 102; 103) of the tooth portion on the central axis side, and having a permanent magnet, And a rotor (2) that is rotatable about a central axis. And the clearance gap between the inner surface (101; 102; 103) facing the said rotor of the said tooth part and the said rotor is set so that the electromagnetic force which acts between both may become a sine wave form.

この発明にかかる冷媒圧縮機は、この発明にかかるモータの第1の態様あるいは第2の態様を採用する。   The refrigerant compressor according to the present invention employs the first aspect or the second aspect of the motor according to the present invention.

この発明にかかる冷却装置は、この発明にかかる冷媒圧縮機を採用する。   The cooling device according to the present invention employs the refrigerant compressor according to the present invention.

この発明にかかるモータの設計方法は、固定子(1)と回転子(2)とを備えたモータの設計方法である。前記固定子(1)は、中心軸周りに設けられた環状のヨーク(12)と、前記環状ヨークの前記中心軸側に設けられ、相互に離隔して、電機子巻線が巻回された複数の歯部(10)とを有する。前記回転子(2)は、前記歯部の前記中心軸側の内面(101;102;103)に囲まれ、永久磁石を有し、前記中心軸を中心として回転可能である。   The motor design method according to the present invention is a motor design method including a stator (1) and a rotor (2). The stator (1) is provided on an annular yoke (12) provided around a central axis and on the central axis side of the annular yoke, and armature windings are wound apart from each other. A plurality of teeth (10). The rotor (2) is surrounded by the inner surface (101; 102; 103) of the tooth portion on the central axis side, has a permanent magnet, and is rotatable around the central axis.

この発明にかかるモータの設計方法の第1の態様は、前記歯部の前記内面(101;102;103)と前記回転子との隙間を、両者間に働く電磁力を正弦波状にするように設計する。   In a first aspect of the motor designing method according to the present invention, the electromagnetic force acting between the inner surface (101; 102; 103) of the tooth portion and the rotor is made sinusoidal. design.

この発明にかかるモータの設計方法の第2の態様は、(a)前記内面と回転子との間で前記回転子の回転方向(+ψ)及び前記中心軸の両方に垂直である前記モータの半径方向(D)に沿った距離(L(θ,φ))を、前記回転子の回転位置(φ)毎及び前記内面の位置(θ)毎に求めるステップ(S1)と、(b)前記内面の法線方向に生じる電磁力(Fn(θ,φ))を、前記回転子の回転位置(φ)毎及び前記内面の位置(θ)毎に求めるステップ(S2)と、(c)前記電磁力を当該電磁力についての所望の関数(G(θ,φ))で除した値の平方根を前記距離に乗じて、前記距離を更新するステップ(S4)とを備える。   According to a second aspect of the motor design method of the present invention, (a) a radius of the motor that is perpendicular to both the rotation direction (+ ψ) of the rotor and the central axis between the inner surface and the rotor. Obtaining a distance (L (θ, φ)) along the direction (D) for each rotational position (φ) of the rotor and each position (θ) of the inner surface; and (b) the inner surface. A step (S2) of obtaining an electromagnetic force (Fn (θ, φ)) generated in the normal direction of each for each rotational position (φ) of the rotor and each position (θ) of the inner surface; and (c) the electromagnetic A step of updating the distance by multiplying the distance by a square root of a value obtained by dividing the force by a desired function (G (θ, φ)) for the electromagnetic force (S4).

この発明にかかるモータの設計方法の第3の態様は、(a)前記内面と回転子との間で前記回転子の回転方向(+ψ)及び前記中心軸の両方に垂直である前記モータの半径方向(D)に沿った距離(L(θ,ψ))を、前記回転子の回転位置(φ)毎及び前記内面の位置(θ)毎に求めるステップ(S1)と、(b)前記内面の法線方向に生じる電磁力(Fn(θ,φ))の、前記回転子の回転位置(φ)の所定の範囲における最大値(M(θ))を前記内面の位置(θ)毎に求めるステップ(S2,S3)と、(c)前記最大値を当該最大値についての所望の関数(G(θ))で除した値の平方根を前記距離に乗じて、前記距離を更新するステップ(S4)とを備える。   According to a third aspect of the motor designing method of the present invention, (a) a radius of the motor that is perpendicular to both the rotation direction (+ ψ) of the rotor and the central axis between the inner surface and the rotor. Obtaining a distance (L (θ, ψ)) along the direction (D) for each rotational position (φ) of the rotor and each position (θ) of the inner surface; and (b) the inner surface. The maximum value (M (θ)) in a predetermined range of the rotational position (φ) of the rotor for the electromagnetic force (Fn (θ, φ)) generated in the normal line direction for each position (θ) of the inner surface Steps (S2, S3) for obtaining, and (c) a step of updating the distance by multiplying the distance by a square root of a value obtained by dividing the maximum value by a desired function (G (θ)) for the maximum value ( S4).

この発明にかかるモータの設計方法の第4の態様は、(a)前記内面と回転子との間で前記回転子の回転方向(+ψ)及び前記中心軸の両方に垂直である前記モータの半径方向(D)に沿った距離(L(θ,ψ))を、前記回転子の回転位置(φ)毎及び前記内面の位置(θ)毎に求めるステップ(S1)と、(b)前記内面の法線方向に生じる磁束密度(Bn(θ,φ))を、前記回転子の回転位置(φ)毎及び前記内面の位置(θ)毎に求めるステップと(S2)、(c)前記磁束密度を当該磁束密度についての所望の関数(G(θ,φ))で除した値を前記距離に乗じて、前記距離を更新するステップ(S4)とを備える。   According to a fourth aspect of the motor design method of the present invention, (a) a radius of the motor that is perpendicular to both the rotation direction (+ ψ) of the rotor and the central axis between the inner surface and the rotor. Obtaining a distance (L (θ, ψ)) along the direction (D) for each rotational position (φ) of the rotor and each position (θ) of the inner surface; and (b) the inner surface. Obtaining a magnetic flux density (Bn (θ, φ)) generated in the normal direction of each for each rotational position (φ) of the rotor and each position (θ) of the inner surface (S2), (c) the magnetic flux A step of updating the distance by multiplying the distance by a value obtained by dividing the density by a desired function (G (θ, φ)) for the magnetic flux density (S4).

この発明にかかるモータの設計方法の第5の態様は、(a)前記内面と回転子との間で前記回転子の回転方向(+ψ)及び前記中心軸の両方に垂直である前記モータの半径方向(D)に沿った距離(L(θ,ψ))を、前記回転子の回転位置(φ)毎及び前記内面の位置(θ)毎に求めるステップ(S1)と、(b)前記内面の法線方向に生じる磁束密度(Bn(θ,φ))の、前記回転子の回転位置(φ)の所定の範囲における最大値を前記内面の位置(θ)毎に求めるステップと(S2,S3)、(c)前記最大値を当該最大値についての所望の関数(G(θ))で除した値を前記距離に乗じて、前記距離を更新するステップ(S4)とを備える。   According to a fifth aspect of the motor design method of the present invention, (a) a radius of the motor that is perpendicular to both the rotation direction (+ ψ) of the rotor and the central axis between the inner surface and the rotor. Obtaining a distance (L (θ, ψ)) along the direction (D) for each rotational position (φ) of the rotor and each position (θ) of the inner surface; and (b) the inner surface. Obtaining the maximum value of the magnetic flux density (Bn (θ, φ)) generated in the normal direction of each in the predetermined range of the rotational position (φ) of the rotor for each position (θ) of the inner surface (S2, (S3) and (c) a step of updating the distance by multiplying the distance by a value obtained by dividing the maximum value by a desired function (G (θ)) for the maximum value (S4).

この発明にかかるモータの設計方法の第6の態様は、第3の態様、第5の態様にかかるモータの設計方法であって、前記所定の範囲が前記回転子の回転位置(φ)の全ての位置に亘る。   A sixth aspect of the motor design method according to the present invention is the motor design method according to the third aspect and the fifth aspect, wherein the predetermined range is the entire rotational position (φ) of the rotor. Across the position.

この発明にかかるモータの設計方法の第7の態様は、第2乃至第6の態様にかかるモータの設計方法であって、前記ステップ(b)(c)が繰り返して実行されて前記距離が複数回更新される(S7)。   A motor design method according to a seventh aspect of the present invention is the motor design method according to the second to sixth aspects, wherein the steps (b) and (c) are repeatedly executed, and the distance is plural. Updated once (S7).

この発明にかかるモータの設計方法の第8の態様は、第2乃至第7の態様にかかるモータの設計方法であって、前記所望の関数(G(θ))は、前記歯部の総数をm、前記固定子(1)についての幾何学的な位置角度をθとして、sin(mθ/2)に比例する。   An eighth aspect of the motor design method according to the present invention is the motor design method according to the second to seventh aspects, wherein the desired function (G (θ)) is the total number of teeth. m is proportional to sin (mθ / 2), where θ is the geometric position angle of the stator (1).

この発明にかかるモータの設計方法の第9の態様は、第8の態様にかかるモータの設計方法であって、前記所望の関数(G(θ))は、前記最大値が前記歯部の中心近傍で与える極大値(Fn0)に比例する。   A ninth aspect of the motor designing method according to the present invention is the motor designing method according to the eighth aspect, wherein the desired function (G (θ)) is such that the maximum value is the center of the tooth portion. It is proportional to the local maximum value (Fn0) given in the vicinity.

この発明にかかるモータの設計方法の第10の態様は、第2乃至第7の態様のいずれかにかかるモータの設計方法であって、前記所望の関数(G(θ))は、前記最大値が前記歯部の中心近傍で極大値(Fn0)を与える前記内面の位置(θ0)において、前記極大値を前記所望の関数(G(θ))のを最大値とし、当該内面の位置(θ0)から前記歯部の前記回転子の回転方向(+ψ)とは反対側(−ψ)へと前記内面の位置(θ)が向かうにつれて正弦波状に減少する。   A tenth aspect of a motor design method according to the present invention is a motor design method according to any one of the second to seventh aspects, wherein the desired function (G (θ)) is the maximum value. In the position (θ0) of the inner surface that gives the maximum value (Fn0) near the center of the tooth portion, the maximum value is set to the maximum value of the desired function (G (θ)), and the position (θ0 ) To the opposite side (−ψ) of the tooth portion to the rotation direction (+ ψ) of the rotor, the position (θ) of the inner surface decreases in a sine wave shape.

この発明にかかるモータの設計方法の第11の態様は、第2乃至第10の態様のいずれかにかかるモータの設計方法であって、前記所望の関数(G(θ))は、各々の前記歯部の中心(10N)から前記回転子の回転方向(+ψ)とは反対側(−ψ)において設定される。前記ステップ(b)では当該所望の関数(G(θ))が設定された範囲において実行される。(d)前記ステップ(b),(c)の後に実行され、前記歯部の中心(10N)に関して線対称に前記歯部の形状を設定するステップを更に備える。   An eleventh aspect of the motor designing method according to the present invention is the motor designing method according to any of the second to tenth aspects, wherein the desired function (G (θ)) It is set on the side (−ψ) opposite to the rotation direction (+ ψ) of the rotor from the center (10N) of the tooth portion. In the step (b), the desired function (G (θ)) is executed in a set range. (D) The method further includes a step which is executed after the steps (b) and (c) and sets the shape of the tooth portion in line symmetry with respect to the center (10N) of the tooth portion.

この発明の固定子の第1乃至第8の態様、及びこの発明のモータの第1乃至第2の態様によれば、回転子が正の角度方向に回転する際の、歯部の内面と回転子との間に働く電磁力をほぼ正弦波状にし、モータの振動、騒音を低減できる。   According to the first to eighth aspects of the stator of the present invention and the first to second aspects of the motor of the present invention, the inner surface and rotation of the tooth portion when the rotor rotates in the positive angular direction. The electromagnetic force acting between the child and the sine wave can be made substantially sinusoidal to reduce motor vibration and noise.

従ってこの発明にかかる冷媒圧縮機、冷却装置の振動、騒音も低減できる。   Accordingly, vibration and noise of the refrigerant compressor and the cooling device according to the present invention can be reduced.

この発明にかかるモータの設計方法によれば、回転子が回転する際の、歯部の内面と回転子との間に働く電磁力あるいは磁束密度を所望の形状、例えば正弦波状にし、モータの振動、騒音を低減できる。   According to the motor design method of the present invention, when the rotor rotates, the electromagnetic force or magnetic flux density acting between the inner surface of the tooth portion and the rotor is set to a desired shape, for example, a sine wave, and the motor vibration , Noise can be reduced.

特に第6の態様にかかるモータの設計方法によれば、回転子の回転位置についての電磁力又は磁束密度の最大値を所望の関数形にするので、モータの振動、騒音を低減するための歯部/回転子間のギャップの設計が容易となる。   In particular, according to the motor design method of the sixth aspect, the maximum value of the electromagnetic force or the magnetic flux density with respect to the rotational position of the rotor is set to a desired function form, so that teeth for reducing motor vibration and noise can be obtained. The gap / rotor gap can be easily designed.

特に第7の態様にかかるモータの設計方法によれば、歯部/回転子間のギャップの設計をより正確に行うことができる。   In particular, according to the motor design method of the seventh aspect, the gap between the tooth portion and the rotor can be designed more accurately.

特に第8の態様にかかるモータの設計方法によれば、回転子が回転する際の、歯部の内面と回転子との間に働く電磁力あるいは磁束密度をほぼ正弦波状にし、モータの振動、騒音を低減できる。   In particular, according to the motor design method according to the eighth aspect, the electromagnetic force or magnetic flux density acting between the inner surface of the tooth portion and the rotor when the rotor rotates is made substantially sinusoidal, Noise can be reduced.

特に第9の態様にかかるモータの設計方法によれば、歯部の内面形状を円筒状から大きく変形させることなく大きなトルクが得られる。   In particular, according to the motor designing method of the ninth aspect, a large torque can be obtained without greatly deforming the inner surface shape of the tooth portion from the cylindrical shape.

特に第10乃至第11の態様にかかるモータの設計方法によれば、歯部の内面形状を簡易に設計できる。   In particular, according to the motor designing method according to the tenth to eleventh aspects, the inner surface shape of the tooth portion can be designed easily.

A.本発明の基本的概念.
図1は、本発明にかかるモータ設計方法の対象として採用できる、永久磁石内蔵型モータの構成を例示する断面図である。図中紙面奥から手前に向けて、円筒座標の軸方向zの正方向を採り、軸方向zの正方向に向かって時計回りに正の角度方向+ψを採用する。
A. Basic concept of the present invention.
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating the configuration of a motor with a built-in permanent magnet that can be employed as an object of a motor design method according to the present invention. A positive direction in the axial direction z of the cylindrical coordinates is taken from the back to the front in the drawing, and a positive angular direction + ψ is adopted clockwise in the positive direction of the axial direction z.

永久磁石内蔵型モータは固定子1と回転子2とを備えており、回転子2は固定子1に囲まれている。   The motor with a built-in permanent magnet includes a stator 1 and a rotor 2, and the rotor 2 is surrounded by the stator 1.

固定子1は軸方向に平行な中心軸周りに設けられた環状のヨーク12と、環状ヨークの中心軸側に設けられた歯部10の複数とを有している。歯部10は相互に離隔しており、歯部10と歯部10の間の空間11には電機子巻線(図示せず)が巻回される。   The stator 1 has an annular yoke 12 provided around a central axis parallel to the axial direction, and a plurality of tooth portions 10 provided on the central axis side of the annular yoke. The tooth portions 10 are separated from each other, and an armature winding (not shown) is wound around the space 11 between the tooth portions 10.

回転子2は本体20を有しており、これに三種の空隙21,22,23が設けられている。空隙21の中央部には永久磁石(図示せず)が埋設される。空隙21の端部は当該永久磁石の端部で磁界を迂回させるべく、本体20の外周面近傍まで延びている。空隙22は空隙21の中央部よりも外周面近傍に設けられている。磁界を迂回させるのみならず、強度を保つなどの目的で、空隙21の端部や空隙22には非磁性体を充填してもよい。   The rotor 2 has a main body 20, and three kinds of gaps 21, 22, and 23 are provided in the main body 20. A permanent magnet (not shown) is embedded in the center of the gap 21. The end of the air gap 21 extends to the vicinity of the outer peripheral surface of the main body 20 so as to bypass the magnetic field at the end of the permanent magnet. The gap 22 is provided closer to the outer peripheral surface than the central portion of the gap 21. For the purpose of not only detouring the magnetic field but also maintaining the strength, the end of the gap 21 and the gap 22 may be filled with a nonmagnetic material.

空隙23にはシャフト(図示せず)が軸方向zに平行に貫挿され、当該シャフトによって回転子2の回転トルクを外部に伝達する。   A shaft (not shown) is inserted into the gap 23 in parallel with the axial direction z, and the rotational torque of the rotor 2 is transmitted to the outside by the shaft.

以下、回転子2は正の角度方向+ψに回転するとして説明するが、以下の議論は回転子2が負の角度方向−ψに回転する場合についても容易に敷衍できる。   Hereinafter, the rotor 2 will be described as rotating in the positive angular direction + ψ, but the following discussion can be easily applied to the case where the rotor 2 rotates in the negative angular direction −ψ.

図2は歯部10の内面100と回転子2の外周面200との間を拡大して示す断面図である。内面100と外周面200との間における電磁力は、両者間の距離L、起磁力V、透磁率μ等に依存する。距離Lは、内面100の形状や外周面200の形状によって異なる。但し両者の形状はほぼ円筒状であるので、回転子の回転方向(即ち正の角度方向+ψ)及び軸方向zの両方に垂直である方向、つまりモータの半径方向Dに沿って距離Lを求める。   FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing the space between the inner surface 100 of the tooth portion 10 and the outer peripheral surface 200 of the rotor 2. The electromagnetic force between the inner surface 100 and the outer peripheral surface 200 depends on the distance L between them, the magnetomotive force V, the magnetic permeability μ, and the like. The distance L varies depending on the shape of the inner surface 100 and the shape of the outer peripheral surface 200. However, since both shapes are substantially cylindrical, the distance L is obtained along the direction perpendicular to both the rotation direction of the rotor (ie, positive angle direction + ψ) and the axial direction z, that is, the radial direction D of the motor. .

しかし、内面100の形状と外周面200の形状を考慮すべく、距離Lは固定子1について設定された幾何学的な位置角度θと、回転子2の位置角度(機械角)φ(いずれも正の角度方向+ψに沿う)の関数とする。即ち距離L(θ,ψ)はモータの半径方向Dに沿って求める点で、内面100の形状と外周面200の形状をほぼ円筒状とする近似を取り入れながらも、位置角度θ,φの関数とすることによって、内面100の形状と外周面200の形状を考慮する。   However, in consideration of the shape of the inner surface 100 and the shape of the outer peripheral surface 200, the distance L depends on the geometric position angle θ set for the stator 1 and the position angle (mechanical angle) φ of the rotor 2 (both are A function along the positive angular direction + ψ). That is, the distance L (θ, ψ) is obtained along the radial direction D of the motor. The approximation of the shape of the inner surface 100 and the shape of the outer peripheral surface 200 is substantially cylindrical, but the function of the position angles θ, φ is used. Therefore, the shape of the inner surface 100 and the shape of the outer peripheral surface 200 are taken into consideration.

さて、モータの振動や騒音の主要因となっている、回転子と固定子との間に働く電磁吸引力の法線成分(以下、単に「電磁力」と称す)Fnは、内面100と外周面200との間では磁束密度の法線成分をBn,接線成分をBtとすると、(Bn・Bn−Bt・Bt)/2μとして表される。そして内面100における接線成分Btは法線成分Bnよりも小さいので、上述の括弧内の演算のように、それぞれの平方の差を採った値はほぼ法線成分Bnの平方に等しい。従って電磁力Fnは、内面100における法線成分Bnの平方を透磁率μの2倍で除した値として見積もることができる。   Now, the normal component (hereinafter simply referred to as “electromagnetic force”) Fn of the electromagnetic attractive force acting between the rotor and the stator, which is the main factor of motor vibration and noise, is the inner surface 100 and the outer periphery. When the normal component of the magnetic flux density is Bn and the tangential component is Bt with respect to the surface 200, it is expressed as (Bn · Bn−Bt · Bt) / 2μ. Since the tangential component Bt on the inner surface 100 is smaller than the normal component Bn, the value obtained by taking each square difference is substantially equal to the square of the normal component Bn, as in the above calculation in parentheses. Therefore, the electromagnetic force Fn can be estimated as a value obtained by dividing the square of the normal component Bn on the inner surface 100 by twice the permeability μ.

モータの振動や騒音を低減するためには、電磁力Fn(あるいはその平方根に比例する、内面100における法線成分Bn)を所望の関数形、例えば円弧、正弦波とすればよい。回転子と固定子との間の磁束密度は起磁力V及び透磁率μに比例するので、もしも磁気飽和がなく、起磁力Vが位置角度θ,φに依存せずに一定であれば、距離L(θ,φ)をも一定値、あるいは正弦波形状にすることで、振動や騒音を低減できることになる。   In order to reduce the vibration and noise of the motor, the electromagnetic force Fn (or the normal component Bn on the inner surface 100, which is proportional to the square root thereof) may be a desired function, for example, an arc or a sine wave. Since the magnetic flux density between the rotor and the stator is proportional to the magnetomotive force V and the magnetic permeability μ, if there is no magnetic saturation and the magnetomotive force V is constant without depending on the position angles θ and φ, the distance By setting L (θ, φ) to a constant value or a sine wave shape, vibration and noise can be reduced.

しかし起磁力Vは位置角度θ,φに依存し、磁気飽和も発生する。起磁力Vの角度依存性や磁気飽和による透磁率μの変動は、形状が複雑な永久磁石内蔵型モータにおいては特に顕著となる。   However, the magnetomotive force V depends on the position angles θ and φ, and magnetic saturation occurs. The change in the magnetic permeability μ due to the angle dependency of the magnetomotive force V and magnetic saturation is particularly significant in a motor with a built-in permanent magnet having a complicated shape.

図3は起磁力の角度依存性を示すグラフであり、図4は図3に示された起磁力Vの位置及び磁束の流れを示す断面図である。ここでは内面100の形状と外周面200の形状を円筒状とし、よって距離Lを一定値とした場合を例示している。   FIG. 3 is a graph showing the angle dependence of the magnetomotive force, and FIG. 4 is a cross-sectional view showing the position of the magnetomotive force V and the flow of magnetic flux shown in FIG. Here, a case where the shape of the inner surface 100 and the shape of the outer peripheral surface 200 are cylindrical, and the distance L is a constant value is illustrated.

図3のグラフL1は回転子2が図4に示された位置(このときの回転子2の回転機械角をφ0とする)にある時の起磁力V(θ,φ0)を示す。またグラフL2は回転子2が1回転する中での起磁力Vの最大値、即ち起磁力V(θ,φ)の回転機械角φについての起磁力Vの最大値Vm(θ)を示す。   The graph L1 in FIG. 3 shows the magnetomotive force V (θ, φ0) when the rotor 2 is in the position shown in FIG. 4 (the rotating mechanical angle of the rotor 2 at this time is φ0). The graph L2 indicates the maximum value of the magnetomotive force V during one rotation of the rotor 2, that is, the maximum value Vm (θ) of the magnetomotive force V with respect to the rotating machine angle φ of the magnetomotive force V (θ, φ).

そこで本発明では一旦は電磁力Fnを磁気シミュレーションにより求め、これを所望の関数形、例えば正弦波に近づけるように距離L(θ,φ)を修正する。   Therefore, in the present invention, the electromagnetic force Fn is once obtained by magnetic simulation, and the distance L (θ, φ) is corrected so as to approximate it to a desired function form, for example, a sine wave.

本発明を概略的に述べれば、固定子の歯部の内面と、回転子との隙間を、その間に働く電磁力正弦波状になるように設定することにより、回転子が回転する際のモータの振動・騒音を低減するのである。   Schematically describing the present invention, the clearance between the inner surface of the stator teeth and the rotor is set so as to have a sinusoidal electromagnetic force acting between them, so that the motor when the rotor rotates is set. It reduces vibration and noise.

B.第1の実施の形態.
図5は本発明の第1の実施の形態にかかるモータの設計方法を示すフローチャートである。まずステップS1において、歯部10と回転子2との間のギャップ、即ち距離L(θ,φ)を求める。これは内面100と外周面200の形状で決定される。上述のように当該距離は回転子2の回転方向及び中心軸の両方に垂直な半径方向Dに沿って決定される。そして距離L(θ,ψ)は、回転子2の回転位置(位置角度)φ毎及び内面100の位置角度θ毎に求められる。例えば回転子2の外周面が回転中心軸を中心とする円筒状であれば、距離Lは回転子2の位置に依存しないので、位置角度θのみに依存する。
B. First embodiment.
FIG. 5 is a flowchart showing a motor design method according to the first embodiment of the present invention. First, in step S1, a gap between the tooth portion 10 and the rotor 2, that is, a distance L (θ, φ) is obtained. This is determined by the shape of the inner surface 100 and the outer peripheral surface 200. As described above, the distance is determined along the radial direction D perpendicular to both the rotation direction of the rotor 2 and the central axis. The distance L (θ, ψ) is obtained for each rotation position (position angle) φ of the rotor 2 and for each position angle θ of the inner surface 100. For example, if the outer peripheral surface of the rotor 2 is cylindrical with the rotation center axis as the center, the distance L does not depend on the position of the rotor 2 and therefore depends only on the position angle θ.

次にステップS2において、電磁シミュレーションを用いて、内面100の法線方向に働く電磁力Fn(θ、φ)を計算する。更にステップS3において、回転子2の回転位置φについての電磁力Fn(θ、φ)の最大値M(θ)を求める。   Next, in step S2, the electromagnetic force Fn (θ, φ) acting in the normal direction of the inner surface 100 is calculated using electromagnetic simulation. Furthermore, in step S3, the maximum value M (θ) of the electromagnetic force Fn (θ, φ) for the rotational position φ of the rotor 2 is obtained.

図6は当該シミュレーションの結果を示すグラフである。縦軸には電磁力Fnを採り、横軸には一つの歯部10の内面100の位置角度θを採っている。内面100及び外周面200がいずれも円筒状である場合についての計算結果である。グラフL11は回転子2が回転位置φ0にある場合の電磁力Fn(θ、φ0)であり、グラフL21は最大値M(θ)を示している。   FIG. 6 is a graph showing the results of the simulation. The vertical axis represents the electromagnetic force Fn, and the horizontal axis represents the position angle θ of the inner surface 100 of one tooth portion 10. It is a calculation result about the case where the inner surface 100 and the outer peripheral surface 200 are both cylindrical. A graph L11 shows the electromagnetic force Fn (θ, φ0) when the rotor 2 is at the rotational position φ0, and a graph L21 shows the maximum value M (θ).

図3のグラフL1に示されるように、歯部10が異なれば位置角度θも異なるので、起磁力Vも異なる。しかし、一般には歯部10が全て同じ形状で形成されるので、回転子2の回転位置φについての最大値を採れば図3のグラフL2に示されるようにいずれの歯部10においても同じ最大値の形状が示される。これと同様にして、グラフL21はいずれの歯部10においても同じ形状が得られる。   As shown in the graph L1 of FIG. 3, since the position angle θ is different if the tooth portion 10 is different, the magnetomotive force V is also different. However, in general, since all the tooth portions 10 are formed in the same shape, if the maximum value for the rotational position φ of the rotor 2 is taken, the same maximum value is obtained in any tooth portion 10 as shown in the graph L2 of FIG. The shape of the value is shown. Similarly to this, the graph L21 has the same shape in any tooth portion 10.

よって電磁力Fnを所望の関数形にして振動・騒音を低下させる場合には、その最大値を用いる方が望ましい。所望の関数形よりも大きな値の電磁力を発生させない設計が可能であるのみならず、いずれの歯部10をも同じ形状に設計できるからである。   Therefore, when the electromagnetic force Fn is set to a desired function form and vibration and noise are reduced, it is preferable to use the maximum value. This is because it is possible not only to design an electromagnetic force having a value larger than a desired function shape, but also to design any tooth portion 10 in the same shape.

いま、説明の便宜上、歯部10を、そのヨーク12から中心軸へと突出する根部10Rと、いずれも根部10Rの中心軸側で、それぞれ正の角度方向+ψ及び負の角度方向−ψ側に根部10Rから突出する第1鍔部10P、第2鍔部10Qに分ける。第1鍔部10Pと根部10Rは境界10Vを挟み、第2鍔部10Qと根部10Rとは境界10Wを挟む。   Now, for convenience of explanation, the tooth portion 10 has a root portion 10R that protrudes from the yoke 12 to the central axis, both on the central axis side of the root portion 10R, on the positive angle direction + ψ and on the negative angle direction −ψ side, respectively. It is divided into a first collar part 10P and a second collar part 10Q protruding from the root part 10R. The first collar 10P and the root 10R sandwich the boundary 10V, and the second collar 10Q and the root 10R sandwich the boundary 10W.

電磁力Fn(θ)及びその最大値M(θ)は、第2鍔部10Qの境界10Wとは反対側の端部、即ち負の角度方向−ψ側の端部近傍において大きな極大値を呈する。そして位置角度θが増大するにつれて減少し、境界10W近傍において極小値を採る。そして位置角度θが増大するにつれて増大し、根部の中心10Nに至る少し手前(負の角度方向−ψ側)において再び極大値を採る。その後、位置角度θが増大するにつれてほぼ減少するが、第1鍔部10Pの境界10Vとは反対側の端部近傍、即ち正の角度方向+ψ側の端部近傍において小さな極大値を呈する。   The electromagnetic force Fn (θ) and its maximum value M (θ) exhibit a large maximum value near the end of the second flange 10Q opposite to the boundary 10W, that is, near the end on the negative angular direction −ψ side. . Then, it decreases as the position angle θ increases, and takes a minimum value in the vicinity of the boundary 10W. Then, the position angle θ increases as the position angle θ increases, and the local maximum value is taken again slightly before reaching the center 10N of the root portion (negative angle direction −ψ side). Thereafter, the position angle θ decreases substantially as the position angle θ increases, but exhibits a small maximum value in the vicinity of the end opposite to the boundary 10V of the first flange 10P, that is, in the vicinity of the end on the positive angle direction + ψ side.

図5に戻り、ステップS3の次にステップS4が実行される。ここでは所望の関数形G(θ)を用いて歯部内面と回転子外周面との間の距離を計算する。具体的には、最大値M(θ)をこの最大値についての所望の関数G(θ)で除した値の平方根を距離L(θ,φ)に乗じて、新たな距離L’(θ,φ)を求める。   Returning to FIG. 5, step S4 is executed after step S3. Here, the distance between the inner surface of the tooth portion and the outer peripheral surface of the rotor is calculated using a desired function form G (θ). Specifically, the distance L (θ, φ) is multiplied by the square root of the value obtained by dividing the maximum value M (θ) by the desired function G (θ) for the maximum value, and a new distance L ′ (θ, φ).

図7はステップS4を説明するグラフである。グラフL0は最大値M(θ)についての所望の関数G(θ)を示す。一般に歯部10は固定子1において均等に配置されるので、ここでは歯部10の個数をmとしてG(θ)=Fn0・sin(mθ/2)とする。但し、関数G(θ)の最大値Fn0は、内面100及び外周面200がいずれも円筒状である場合に、根部の中心10Nに至る少し手前の位置角度θ0で得られた極大値M(θ0)である。   FIG. 7 is a graph illustrating step S4. The graph L0 shows the desired function G (θ) for the maximum value M (θ). In general, since the tooth portions 10 are equally arranged in the stator 1, the number of the tooth portions 10 is m and G (θ) = Fn0 · sin (mθ / 2). However, the maximum value Fn0 of the function G (θ) is the maximum value M (θ0) obtained at a position angle θ0 slightly before reaching the center 10N of the root when both the inner surface 100 and the outer peripheral surface 200 are cylindrical. ).

もちろん、本発明において最大値Fn0はこのように設定される場合に限定はされない。しかし、歯部10の新たに設計される内面の形状を円筒状から大きく変形させることなく大きなトルクを得るためには、上述のように最大値Fn0を設定することが望ましい。   Of course, in the present invention, the maximum value Fn0 is not limited to this case. However, in order to obtain a large torque without greatly changing the shape of the newly designed inner surface of the tooth portion 10 from the cylindrical shape, it is desirable to set the maximum value Fn0 as described above.

図7にも併記されたグラフL21は、グラフL0に対して脈動している。よってこの脈動を小さくするような歯部10の内面101を得れば、回転子2の外周面200の形状を円筒状のままにしつつも、モータの静音化を図ることができる。具体的な計算はステップS4の説明において述べたとおりであるが、より概略的に述べると以下のようになる。   The graph L21 also shown in FIG. 7 pulsates with respect to the graph L0. Therefore, if the inner surface 101 of the tooth portion 10 that reduces this pulsation is obtained, the noise of the motor can be reduced while the outer peripheral surface 200 of the rotor 2 is kept cylindrical. The specific calculation is as described in the description of step S4.

グラフL21の極大値を下げるべく、第2鍔部10Qの負の角度方向−ψ側の端部から位置10A迄の間と、位置10Cから第1鍔部10Pの正の角度方向+ψ側の端部迄の間で、歯部10の内面101を円筒状の内面100よりも中心軸から遠ざける。またグラフL21の極小値を上げるべく、位置10Aから位置10C迄の間で、歯部10の内面101を円筒状の内面100よりも中心軸に近づける。但し、位置角度θ0の位置10Bにおいて、内面101の中心軸からの距離は内面100の中心軸からの距離と同じ距離にする。これにより極大値M(θ0)を最大値とする所望の関数G(θ)へと最大値Fn(θ,φ)を近づけることができる。   In order to lower the local maximum value of the graph L21, the second angular portion 10Q from the negative angular direction −ψ side end to the position 10A, and from the position 10C to the first angular portion 10P positive angular direction + ψ side end. The inner surface 101 of the tooth portion 10 is further away from the central axis than the cylindrical inner surface 100. Further, in order to increase the minimum value of the graph L21, the inner surface 101 of the tooth portion 10 is made closer to the central axis than the cylindrical inner surface 100 between the position 10A and the position 10C. However, the distance from the central axis of the inner surface 101 is the same as the distance from the central axis of the inner surface 100 at the position 10B at the position angle θ0. As a result, the maximum value Fn (θ, φ) can be approximated to a desired function G (θ) having the maximum value M (θ0) as the maximum value.

図5に戻り、処理はステップS4からステップS5へと進む。ここでは電磁力の最大値M(θ)を再度計算する。図9は再計算の結果を示すグラフである。グラフL21、L0はそれぞれ円筒状の内面100での電磁力の最大値M(θ)、所望の関数G(θ)を示しており、グラフL22はステップS1〜S4を一通り実行して得られた後の最大値M(θ)である。つまり、ステップS1で得た距離L(θ,φ)とステップS4で得た距離L’(θ,φ)の相違が、グラフL12,L22の相違として現れていることになる。   Returning to FIG. 5, the process proceeds from step S4 to step S5. Here, the maximum value M (θ) of the electromagnetic force is calculated again. FIG. 9 is a graph showing the result of recalculation. Graphs L21 and L0 show the maximum value M (θ) of the electromagnetic force on the cylindrical inner surface 100 and the desired function G (θ), respectively, and the graph L22 is obtained by executing steps S1 to S4 in sequence. The maximum value M (θ) after That is, the difference between the distance L (θ, φ) obtained in step S1 and the distance L ′ (θ, φ) obtained in step S4 appears as a difference between the graphs L12 and L22.

処理はステップS5からステップS6へと進む。ステップS6において、新たな最大値M(θ)と所望の関数G(θ)との相違が許容範囲にあるか否かが判定される。当該許容範囲は設計対象たるモータの仕様、使用される態様によって種々変更することができる。   The process proceeds from step S5 to step S6. In step S6, it is determined whether or not the difference between the new maximum value M (θ) and the desired function G (θ) is within an allowable range. The permissible range can be variously changed depending on the specifications of the motor to be designed and the mode of use.

両者の相違が許容範囲であれば、ステップS4で得られた距離L’(θ,φ)に則って歯部10の形状を設定する。許容範囲になければ、ステップS7に処理を進め、ステップS4で得られた距離L’(θ,φ)を以て距離L(θ,φ)を更新し、ステップS2に戻る。このようにして、許容範囲に至るまで、ステップS2〜S5が繰り返して計算される。   If the difference between the two is an allowable range, the shape of the tooth portion 10 is set in accordance with the distance L ′ (θ, φ) obtained in step S4. If it is not within the allowable range, the process proceeds to step S7, the distance L (θ, φ) is updated with the distance L ′ (θ, φ) obtained in step S4, and the process returns to step S2. In this way, steps S2 to S5 are repeated until the allowable range is reached.

図8は中心軸(図示せず)に対向する内面101を有する歯部10の構成を拡大して示す断面図である。内面101はステップS2〜S5の複数回の繰り返しによって得られた結果に基づいて、その形状を決定した。但し回転子2の外周面200は円筒状であるとしている。内面101の中心軸に対向する内面101の中心軸からの距離は、以下のように詳述できる。   FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view showing the configuration of the tooth portion 10 having the inner surface 101 facing the central axis (not shown). The shape of the inner surface 101 was determined based on the results obtained by repeating the steps S2 to S5 a plurality of times. However, the outer peripheral surface 200 of the rotor 2 is assumed to be cylindrical. The distance from the central axis of the inner surface 101 facing the central axis of the inner surface 101 can be described in detail as follows.

(i)第2鍔部10Qにおける第1位置10Aと、境界10Wと根部10Rの中心10Nとの間における第2位置10Bとにおいて等しい第1距離を採り、
(ii)第1位置10Aよりも負の角度方向−ψ側においては、第1距離よりも大きい第2距離を採り、
(iii)第1位置10Aと第2位置10Bの間においては第1距離よりも小さい第3距離を採り、
(iv)第2位置10Bと第1鍔部10Pにおける第3位置10Cとの間において第1距離よりも小さい距離を採り、
(v)第3位置10Cよりも正の角度方向+ψ側においては、第1距離よりも大きい距離を採る。
(i) The first position 10A in the second collar portion 10Q and the same first distance at the second position 10B between the boundary 10W and the center 10N of the root portion 10R are taken,
(ii) On the negative angle direction −ψ side from the first position 10A, a second distance larger than the first distance is taken,
(iii) A third distance smaller than the first distance is adopted between the first position 10A and the second position 10B,
(iv) Take a distance smaller than the first distance between the second position 10B and the third position 10C of the first flange portion 10P;
(v) On the positive angle direction + ψ side from the third position 10C, a distance larger than the first distance is taken.

上記条件(iv)(v)は中心10Nを境にして分けて、以下のように説明することもできる。   The above conditions (iv) and (v) can also be described as follows, with the center 10N as a boundary.

(iv)第2位置10Bと根部10Rの中心10Nの間においては第1距離よりも小さい第4距離を採り、
(v)根部10の中心10Nと、第1鍔部10Pにおける第3位置10Cとの間において第1距離よりも小さい第5距離を採り、
(vi)第3位置10Cよりも正の角度方向+ψ側においては、第1距離よりも大きい第6距離を採る。
(iv) A fourth distance smaller than the first distance is adopted between the second position 10B and the center 10N of the root portion 10R.
(v) Taking a fifth distance smaller than the first distance between the center 10N of the root 10 and the third position 10C of the first flange 10P,
(vi) On the positive angle direction + ψ side from the third position 10C, a sixth distance larger than the first distance is taken.

より詳細には第2距離の最大値(第2鍔部10Qの境界10Wとは反対側の端部近傍で得られる)と第1距離との差は、第3距離の最小値(境界10W近傍で得られる)と第1距離との差よりも大きい。   More specifically, the difference between the maximum value of the second distance (obtained in the vicinity of the end of the second flange 10Q opposite to the boundary 10W) and the first distance is the minimum value of the third distance (in the vicinity of the boundary 10W). And the difference between the first distance and the first distance.

また、第3距離の最小値と第1距離との差は、第4距離の最小値(中心10N近傍で得られる)と第1距離との差よりも大きい。   Further, the difference between the minimum value of the third distance and the first distance is larger than the difference between the minimum value of the fourth distance (obtained in the vicinity of the center 10N) and the first distance.

また、第6距離の最大値(第1鍔部10Pの境界10Vとは反対側の端部近傍で得られる)と第1距離との差は、第3距離の最小値と第1距離との差、第4距離の最小値と第1距離との差、及び第5距離の最小値(境界10V近傍で得られる)と第1距離との差のいずれよりも大きい。   Further, the difference between the maximum value of the sixth distance (obtained near the end opposite to the boundary 10V of the first flange 10P) and the first distance is the difference between the minimum value of the third distance and the first distance. It is larger than any of the difference, the difference between the minimum value of the fourth distance and the first distance, and the difference between the minimum value of the fifth distance (obtained in the vicinity of the boundary 10V) and the first distance.

図10はステップS2〜S5を複数回繰り返して実行した場合の結果を示すグラフである。グラフL23は複数回の再計算で得られた最大値M(θ)を示しており、グラフL21、L0も併記している。   FIG. 10 is a graph showing the results when steps S2 to S5 are repeated a plurality of times. A graph L23 shows the maximum value M (θ) obtained by a plurality of recalculations, and graphs L21 and L0 are also shown.

図9のグラフL22と比較すると、図10のグラフL23の方が、所望の関数G(θ)により近づいていることが判る。   Compared with the graph L22 of FIG. 9, it can be seen that the graph L23 of FIG. 10 is closer to the desired function G (θ).

図11は固定子1のある一つの歯部10の各位置における電磁力Fnを、その歯部10の全体として加算した合力の変化を示すグラフである。ここでは回転子2の極数が6個の場合を示しているので、位置角度φとして0〜60度の場合を例示している。内面100を用いた場合(対策前)と、複数回の繰り返し計算によって求められた内面101を用いた場合(対策後)とを比較しても、このグラフからは電磁力Fnの合力の明確な相違は判りづらい。   FIG. 11 is a graph showing a change in resultant force obtained by adding the electromagnetic force Fn at each position of one tooth portion 10 of the stator 1 as a whole of the tooth portion 10. Here, since the case where the number of poles of the rotor 2 is six is shown, the case where the position angle φ is 0 to 60 degrees is illustrated. Even when the case where the inner surface 100 is used (before countermeasures) and the case where the inner surface 101 obtained by a plurality of repetitive calculations is used (after countermeasures) are compared, this graph clearly shows the resultant force of the electromagnetic force Fn. The difference is difficult to understand.

そこで電磁力Fnの上記合力の周波数スペクトルを求め、これを図12にグラフ化した。内面100を用いた場合(対策前)と、内面101を用いた場合(対策後)の比較を行っている。対策後の方が対策前と比較して、明らかに電磁力Fnの合力の高調波成分が減少していることが判る。   Therefore, the frequency spectrum of the resultant force of the electromagnetic force Fn was obtained, and this was graphed in FIG. A comparison is made between the case where the inner surface 100 is used (before countermeasures) and the case where the inner surface 101 is used (after countermeasures). It can be seen that the harmonic component of the resultant force of the electromagnetic force Fn is clearly reduced after the countermeasure compared to before the countermeasure.

以上のように、本実施の形態によれば電磁吸引力が有する電気角周波数の偶数倍の高調波を低減することができ、またモータの形状、例えば歯部の最適形状についても提示できる。   As described above, according to the present embodiment, harmonics that are an even multiple of the electrical angular frequency of the electromagnetic attractive force can be reduced, and the motor shape, for example, the optimum shape of the tooth portion can be presented.

C.第2の実施の形態.
本実施の形態においても図5に示されたフローチャートが採用される。図13は本実施の形態におけるステップS4を説明するグラフである。図7と同様にグラフL21は電磁力Fnの最大値M(θ)を示している。一方、グラフL01は最大値M(θ)についての所望の関数G(θ)を示す。
C. Second embodiment.
Also in this embodiment, the flowchart shown in FIG. 5 is adopted. FIG. 13 is a graph for explaining step S4 in the present embodiment. Similarly to FIG. 7, the graph L21 shows the maximum value M (θ) of the electromagnetic force Fn. On the other hand, the graph L01 shows a desired function G (θ) for the maximum value M (θ).

本実施の形態においては、一つの歯部10について、最大値M(θ)の二つ目に大きな極大値を与える位置角度θ0よりも負の角度方向(−ψ)側で歯部10の内面の形状を改善する。よって本実施の形態では所望の関数G(θ)は位置角度θ0よりも正の角度方向(+ψ)側で最大値M(θ)と一致している。このような関数G(θ)を用い、図5に示されたフローチャートの繰り返し計算に従って距離L’を得ることにより、歯部10の負の角度方向(−ψ)側で生じる、電磁力Fnの大きな変動を抑制することもできる。   In the present embodiment, for one tooth portion 10, the inner surface of the tooth portion 10 on the negative angle direction (−ψ) side from the position angle θ0 that gives the second largest maximum value M (θ). Improve the shape. Therefore, in the present embodiment, the desired function G (θ) coincides with the maximum value M (θ) on the positive angle direction (+ ψ) side with respect to the position angle θ0. By using such a function G (θ) and obtaining the distance L ′ according to the repeated calculation of the flowchart shown in FIG. 5, the electromagnetic force Fn generated on the negative angular direction (−ψ) side of the tooth portion 10 is obtained. Large fluctuations can also be suppressed.

ここでは関数G(θ)は、位置角度θ0において最大値Fn0=M(θ0)を採り、位置角度θ0よりも負の角度方向(−ψ)側で正弦波状に減少する形状を呈している。   Here, the function G (θ) takes a maximum value Fn0 = M (θ0) at the position angle θ0, and has a shape that decreases in a sine wave shape on the negative angle direction (−ψ) side from the position angle θ0.

図14は内面103を有する歯部10の構造を例示する断面図である。内面103は図13のグラフL01に示された関数G(θ)を用い、図5に示されたフローチャートに従って得られた距離L’に基づき、回転子2の外周面200が円筒形状である場合の歯部10の内面である。   FIG. 14 is a cross-sectional view illustrating the structure of the tooth portion 10 having the inner surface 103. When the inner surface 103 uses the function G (θ) shown in the graph L01 of FIG. 13 and the outer peripheral surface 200 of the rotor 2 has a cylindrical shape based on the distance L ′ obtained according to the flowchart shown in FIG. This is the inner surface of the tooth portion 10.

内面103は根部10Nから見て、負の角度方向−ψ側のみで円筒形状から変形させている。根部10Nから見て、正の角度方向+ψ側は円筒形状を呈している。このように根部10Nから見て、負の角度方向−ψ側のみで円筒形状から変形させても、第2鍔部10Qの負の角度方向−ψ側の端部近傍で現れる最大値M(θ)の極大値や境界10W近傍に現れる最大値M(θ)の極小値を低減することができる。   The inner surface 103 is deformed from the cylindrical shape only on the negative angle direction −ψ side when viewed from the root portion 10N. When viewed from the root 10N, the positive angle direction + ψ side has a cylindrical shape. As described above, even when the shape is changed from the cylindrical shape only on the negative angle direction −ψ side when viewed from the root portion 10N, the maximum value M (θ that appears near the end portion on the negative angle direction −ψ side of the second flange portion 10Q. ) And the minimum value of the maximum value M (θ) appearing in the vicinity of the boundary 10W can be reduced.

内面103も上述の条件(i)〜(iii)を満足している。そして詳細には、第2距離の最大値と第1距離との差は、第3距離の最小値と第1距離との差よりも大きい。   The inner surface 103 also satisfies the above conditions (i) to (iii). Specifically, the difference between the maximum value of the second distance and the first distance is larger than the difference between the minimum value of the third distance and the first distance.

図15は内面102を有する歯部10の構造を例示する断面図である。内面102は内面103の形状を、根部10Rの中心10Nに関して線対称の形状を有している。このように線対称とすることにより、実施の形態1よりも簡易に、歯部10全体での電磁力Fnの最大値M(θ)を、所望の関数G(θ)に近づけやすくなる。但し所望の関数G(θ)も中心10Nに関して線対称である。   FIG. 15 is a cross-sectional view illustrating the structure of the tooth portion 10 having the inner surface 102. The inner surface 102 has a shape symmetrical with respect to the center 10N of the root portion 10R. By making the line symmetry in this way, the maximum value M (θ) of the electromagnetic force Fn in the entire tooth portion 10 can be easily approximated to the desired function G (θ) more easily than in the first embodiment. However, the desired function G (θ) is also axisymmetric with respect to the center 10N.

この場合、ステップS4は所望の関数(G(θ))が設定された範囲において実行されれば足りる一方、歯部10の根部10Rの中心10Nに関して線対称に形状を設定するステップが実行される。   In this case, it is sufficient that the step S4 is executed within a range in which the desired function (G (θ)) is set, while the step of setting the shape in line symmetry with respect to the center 10N of the root portion 10R of the tooth portion 10 is executed. .

図16は歯部10の内面形状の相違による、電磁力Fnの最大値M(θ)の相違を示すグラフである。グラフL21、L23は図10に示したものを再掲しており、それぞれ内面100.101に相当する。グラフL24は内面102を用いた場合の最大値M(θ)を示している。位置角度θNは歯部10の根部10Rの中心10Nの位置を示している。   FIG. 16 is a graph showing the difference in the maximum value M (θ) of the electromagnetic force Fn due to the difference in the inner surface shape of the tooth portion 10. Graphs L21 and L23 are the same as those shown in FIG. 10 and correspond to the inner surface 100.101. A graph L24 indicates the maximum value M (θ) when the inner surface 102 is used. The position angle θN indicates the position of the center 10N of the root portion 10R of the tooth portion 10.

グラフL24はグラフL21と比較するとより正弦波形状に近いものの、グラフL23と比較すると、位置角度θNよりも正の角度方向+ψ側で脈動が大きいことが判る。   Although the graph L24 is closer to a sine wave shape than the graph L21, it can be seen that the pulsation is larger on the positive angle direction + ψ side than the position angle θN compared to the graph L23.

図17は上述した電磁力Fnの合力の周波数スペクトルを示すグラフである。図12において「対策前」「対策後」として示されたグラフを、ここではそれぞれ「対策前」「内面101を採用」として示している。図17では更に内面102を採用した場合をも描画している。このグラフから見れば、内面101,102のいずれも高調波を低減できていることが判る。   FIG. 17 is a graph showing a frequency spectrum of the resultant force of the electromagnetic force Fn. In FIG. 12, the graphs indicated as “before countermeasure” and “after countermeasure” are indicated as “before countermeasure” and “adopt inner surface 101”, respectively. In FIG. 17, the case where the inner surface 102 is further employed is also drawn. From this graph, it can be seen that both the inner surfaces 101 and 102 can reduce harmonics.

D.第3の実施の形態.
上記第1の実施の形態及び第2の実施の形態では、電磁力Fnの最大値M(θ)を所望の関数G(θ)に近づけていた。しかしながら、本発明はかかる態様に限定されるものではない。
D. Third embodiment.
In the first embodiment and the second embodiment, the maximum value M (θ) of the electromagnetic force Fn is brought close to the desired function G (θ). However, the present invention is not limited to such an embodiment.

例えば回転子2のある位置角度φでの電磁力Fn(θ,φ)を所望の関数G(θ)に近づけてもよい。これにより、ある位置角度φにおける電磁力Fn(θ,φ)を抑制できる。   For example, the electromagnetic force Fn (θ, φ) at a certain position angle φ of the rotor 2 may be brought close to a desired function G (θ). As a result, the electromagnetic force Fn (θ, φ) at a certain position angle φ can be suppressed.

また例えば最大値M(θ)は、回転子2の位置角度φの所定の範囲内での電磁力Fnの最大値を採用してもよい。これによりある位置角度φの近傍における電磁力を抑えることができる。   For example, the maximum value M (θ) may be the maximum value of the electromagnetic force Fn within a predetermined range of the position angle φ of the rotor 2. Thereby, the electromagnetic force in the vicinity of a certain position angle φ can be suppressed.

また電磁力Fnは磁束密度の法線成分Bnの平方に比例するので、磁束密度の法線成分Bnの最大値M(θ)を所望の関数G(θ)に近づけてもよい。この場合、ステップS4においてはM(θ)/G(θ)が(平方根を採ることなく)距離L(θ,φ)に乗じられて、新たな距離L’(θ,φ)を得ることになる。   Further, since the electromagnetic force Fn is proportional to the square of the normal component Bn of the magnetic flux density, the maximum value M (θ) of the normal component Bn of the magnetic flux density may be brought close to a desired function G (θ). In this case, in step S4, M (θ) / G (θ) is multiplied by the distance L (θ, φ) (without taking the square root) to obtain a new distance L ′ (θ, φ). Become.

また回転子2のある位置角度φでの磁束密度の法線成分Bnを所望の関数G(θ)に近づけてもよい。また回転子2の位置角度φの所定の範囲内での磁束密度の法線成分Bnを最大値M(θ)として採用してもよい。   Further, the normal component Bn of the magnetic flux density at a certain position angle φ of the rotor 2 may be brought close to a desired function G (θ). Alternatively, the normal component Bn of the magnetic flux density within a predetermined range of the position angle φ of the rotor 2 may be adopted as the maximum value M (θ).

E.本発明の応用.
本発明にかかる固定子、モータを採用することにより、モータの振動、騒音を抑制することができる。よってかかるモータを搭載した冷媒圧縮機の振動、騒音も抑制され、かかる冷媒圧縮機を採用した冷却装置の振動、騒音も抑制される。
E. Application of the present invention.
By adopting the stator and motor according to the present invention, vibration and noise of the motor can be suppressed. Therefore, the vibration and noise of the refrigerant compressor equipped with such a motor are also suppressed, and the vibration and noise of the cooling device employing such a refrigerant compressor are also suppressed.

本発明にかかるモータ設計方法の対象として採用できる、永久磁石内蔵型モータの構成を例示する断面図である。It is sectional drawing which illustrates the structure of the motor with a built-in permanent magnet which can be employ | adopted as the object of the motor design method concerning this invention. 歯部10の内面100と回転子2の外周面200との間を拡大して示す断面図である。3 is an enlarged cross-sectional view showing a space between an inner surface 100 of a tooth portion 10 and an outer peripheral surface 200 of a rotor 2. FIG. 起磁力の角度依存性を示すグラフである。It is a graph which shows the angle dependence of a magnetomotive force. 図3に示された起磁力Vの位置及び磁束の流れを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the position of the magnetomotive force V shown by FIG. 3, and the flow of magnetic flux. 本発明の第1の実施の形態にかかるモータの設計方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the design method of the motor concerning the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態にかかるモータの設計方法の効果を示すグラフである。It is a graph which shows the effect of the design method of the motor concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施の形態にかかるモータの設計方法のステップS4を説明するグラフである。It is a graph explaining step S4 of the motor design method according to the first embodiment of the present invention. 内面101を有する歯部10の構成を拡大して示す断面図である。It is sectional drawing which expands and shows the structure of the tooth | gear part 10 which has the inner surface 101. FIG. ステップS5の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of step S5. ステップS2〜S5を複数回繰り返して実行した場合の結果を示すグラフである。It is a graph which shows a result at the time of performing Steps S2-S5 by repeating a plurality of times. 回転子2の回転に従った電磁力Fn(θ1,φ)の変化を示すグラフである。4 is a graph showing changes in electromagnetic force Fn (θ1, φ) according to the rotation of a rotor 2. 本発明の第1の実施の形態における電磁力Fnの周波数スペクトルを示すグラフである。It is a graph which shows the frequency spectrum of the electromagnetic force Fn in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態にかかるモータの設計方法のステップS4を説明するグラフである。It is a graph explaining step S4 of the motor design method according to the second embodiment of the present invention. 内面103を有する歯部10の構造を例示する断面図である。3 is a cross-sectional view illustrating the structure of a tooth portion 10 having an inner surface 103. FIG. 内面102を有する歯部10の構造を例示する断面図である。3 is a cross-sectional view illustrating the structure of a tooth portion 10 having an inner surface 102. FIG. 歯部10の内面形状の相違による、電磁力Fnの最大値M(θ)の相違を示すグラフである。It is a graph which shows the difference in the maximum value M ((theta)) of the electromagnetic force Fn by the difference in the inner surface shape of the tooth | gear part 10. FIG. 本発明の第2の実施の形態における電磁力Fnの周波数スペクトルを示すグラフである。It is a graph which shows the frequency spectrum of the electromagnetic force Fn in the 2nd Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 歯部
10A 第1位置
10B 第2位置
10C 第3位置
10N 根部の中心
10P 第1鍔部
10Q 第2鍔部
10R 根部
10V 根部と第1鍔部との境界
10W 根部と第2鍔部との境界
101,102,103 歯部の内面
+ψ 正の角度方向
−ψ 負の角度方向
10 tooth part 10A 1st position 10B 2nd position 10C 3rd position 10N center of root 10P first collar part 10Q second collar part 10R root part 10V boundary between root part and first collar part 10W between root part and second collar part Boundary 101, 102, 103 Inner surface of tooth part + ψ Positive angular direction -ψ Negative angular direction

Claims (23)

中心軸周りに設けられた環状のヨーク(12)と、
前記環状ヨークの前記中心軸側に設けられ、相互に離隔した複数の歯部(10)と
を備え、
前記歯部は
前記ヨークから前記中心軸へと突出する根部(10R)と、
前記根部の前記中心軸側に設けられ、前記中心軸を軸方向(z)に採った場合に、正の角度方向(+ψ)側に前記根部から突出する第1鍔部(10P)及び,負の角度方向(−ψ)側に前記根部から突出する第2鍔部(10Q)とを有し、
前記歯部の前記中心軸に対向する内面(101;102;103)の前記中心軸からの距離は、
(i)前記第2鍔部における第1位置(10A)と、前記根部と前記第2鍔部との境界(10W)と前記根部の中心(10N)との間における第2位置(10B)とにおいて等しい第1距離を採り、
(ii)前記第1位置よりも前記負の方向側においては、前記第1距離よりも大きい第2距離を採り、
(iii)前記第1位置と前記第2位置の間においては前記第1距離よりも小さい第3距離を採る、
固定子(1)。
An annular yoke (12) provided around the central axis;
A plurality of teeth (10) provided on the central axis side of the annular yoke and spaced apart from each other;
The tooth portion includes a root portion (10R) protruding from the yoke to the central axis,
A first flange portion (10P) which is provided on the central axis side of the root portion and protrudes from the root portion in the positive angular direction (+ ψ) side when the central axis is taken in the axial direction (z); A second flange portion (10Q) protruding from the root portion on the angle direction (−ψ) side of
The distance from the central axis of the inner surface (101; 102; 103) facing the central axis of the tooth portion is:
(i) a first position (10A) in the second collar part, and a second position (10B) between a boundary (10W) between the root part and the second collar part and a center (10N) of the root part Take equal first distances at
(ii) taking a second distance greater than the first distance on the negative direction side of the first position;
(iii) taking a third distance smaller than the first distance between the first position and the second position;
Stator (1).
前記内面(103)の前記中心軸からの距離は、
(iv)前記第2位置(10B)から前記正の角度方向(+ψ)側において前記第1距離を採る
請求項1記載の固定子(1)。
The distance from the central axis of the inner surface (103) is
(iv) The stator (1) according to claim 1, wherein the first distance is taken on the positive angle direction (+ ψ) side from the second position (10B).
前記第2距離の最大値と前記第1距離との差は、前記第3距離の最小値と前記第1距離との差よりも大きい、請求項1及び請求項2のいずれか一つに記載の固定子(1)。   3. The difference between the maximum value of the second distance and the first distance is greater than the difference between the minimum value of the third distance and the first distance. 4. Stator (1). 前記内面(101;102)の前記中心軸からの距離は、
(iv)前記第2位置(10B)と前記根部(10R)の前記中心(10N)の間においては前記第1距離よりも小さい第4距離を採る
請求項1記載の固定子(1)。
The distance from the central axis of the inner surface (101; 102) is
(iv) The stator (1) according to claim 1, wherein a fourth distance smaller than the first distance is taken between the second position (10B) and the center (10N) of the root (10R).
前記内面(101)の前記中心軸からの距離は、
(v)前記根部(10R)の前記中心(10N)と、前記第1鍔部における第3位置(10C)との間において前記第1距離よりも小さい第5距離を採り、
(vi)前記第3位置よりも前記正の方向(+ψ)側においては、前記第1距離よりも大きい第6距離を採る、
請求項4記載の固定子(1)。
The distance from the central axis of the inner surface (101) is
(v) taking a fifth distance smaller than the first distance between the center (10N) of the root portion (10R) and a third position (10C) in the first flange;
(vi) taking a sixth distance larger than the first distance on the positive direction (+ ψ) side from the third position;
The stator (1) according to claim 4.
前記第2距離の最大値と前記第1距離との差は、前記第3距離の最小値と前記第1距離との差よりも大きく、
前記第3距離の最小値と前記第1距離との差は、前記第4距離の最小値と前記第1距離との差よりも大きい、請求項4記載の固定子(1)。
The difference between the maximum value of the second distance and the first distance is larger than the difference between the minimum value of the third distance and the first distance,
The stator (1) according to claim 4, wherein a difference between the minimum value of the third distance and the first distance is larger than a difference between the minimum value of the fourth distance and the first distance.
前記歯部(10)は前記根部(10R)の前記中心(10N)に関して線対称である、請求項1,2,3,4,6のいずれか一つに記載の固定子(1)。   The stator (1) according to any one of claims 1, 2, 3, 4 and 6, wherein the tooth portion (10) is axisymmetric with respect to the center (10N) of the root portion (10R). 前記第2距離の最大値と前記第1距離との差は、前記第3距離の最小値と前記第1距離との差よりも大きく、
前記第3距離の最小値と前記第1距離との差は、前記第4距離の最小値と前記第1距離との差よりも大きく、
前記第6距離の最大値と前記第1距離との差は、前記第3距離の最小値と前記第1距離との差、前記第4距離の最小値と前記第1距離との差、及び前記第5距離の最小値と前記第1距離との差のいずれよりも大きい、
請求項5記載の固定子(1)。
The difference between the maximum value of the second distance and the first distance is larger than the difference between the minimum value of the third distance and the first distance,
The difference between the minimum value of the third distance and the first distance is larger than the difference between the minimum value of the fourth distance and the first distance,
The difference between the maximum value of the sixth distance and the first distance is the difference between the minimum value of the third distance and the first distance, the difference between the minimum value of the fourth distance and the first distance, and Greater than any of the differences between the minimum value of the fifth distance and the first distance;
Stator (1) according to claim 5.
請求項1乃至請求項8のいずれか一つに記載の固定子(1)と、
前記中心軸を中心として同一の距離にあって、前記歯部の前記内面(101;102;103)と対向する外面(200)を有し、前記正の角度方向(+ψ)に回転可能な回転子(2)と
を備えるモータ。
A stator (1) according to any one of claims 1 to 8,
Rotation having an outer surface (200) facing the inner surface (101; 102; 103) of the tooth portion and rotating in the positive angular direction (+ ψ) at the same distance around the central axis A motor comprising a child (2).
中心軸周りに設けられた環状のヨーク(12)と、
前記環状ヨークの前記中心軸側に設けられ、相互に離隔して、電機子巻線が巻回された複数の歯部(10)と、
を有する固定子(1)と、
前記歯部の前記中心軸側の内面(101;102;103)に囲まれ、永久磁石を有し、前記中心軸を中心として回転可能な回転子(2)と
を備え、
前記歯部の前記回転子に対向する内面(101;102;103)と前記回転子との隙間が、両者間に働く電磁力が正弦波状になるように設定されることを特徴とするモータ。
An annular yoke (12) provided around the central axis;
A plurality of tooth portions (10) provided on the central axis side of the annular yoke and spaced apart from each other and wound with an armature winding;
A stator (1) having
A rotor (2) surrounded by an inner surface (101; 102; 103) on the central axis side of the tooth portion, having a permanent magnet, and rotatable about the central axis;
The motor, wherein the gap between the inner surface (101; 102; 103) of the tooth portion facing the rotor and the rotor is set so that the electromagnetic force acting between the two is sinusoidal.
請求項9又は請求項10に記載のモータを採用する、冷媒圧縮機。   A refrigerant compressor employing the motor according to claim 9. 請求項11記載の冷媒圧縮機を採用する、冷却装置。   A cooling device employing the refrigerant compressor according to claim 11. 中心軸周りに設けられた環状のヨーク(12)と、
前記環状ヨークの前記中心軸側に設けられ、相互に離隔して、電機子巻線が巻回された複数の歯部(10)と、
を有する固定子(1)と、
前記歯部の前記中心軸側の内面(101;102;103)に囲まれ、永久磁石を有し、前記中心軸を中心として回転可能な回転子(2)と
を備えたモータの設計方法であって、
前記歯部の前記内面(101;102;103)と前記回転子との隙間を、両者間に働く電磁力を正弦波状にすべく設計する、モータの設計方法。
An annular yoke (12) provided around the central axis;
A plurality of tooth portions (10) provided on the central axis side of the annular yoke and spaced apart from each other and wound with an armature winding;
A stator (1) having
A motor design method comprising a rotor (2) surrounded by an inner surface (101; 102; 103) on the central axis side of the tooth portion, having a permanent magnet, and rotatable about the central axis. There,
A motor design method in which a gap between the inner surface (101; 102; 103) of the tooth portion and the rotor is designed so that an electromagnetic force acting between the teeth is made sinusoidal.
中心軸周りに設けられた環状のヨーク(12)と、
前記環状ヨークの前記中心軸側に設けられ、相互に離隔して、電機子巻線が巻回された複数の歯部(10)と、
を有する固定子(1)と、
前記歯部の前記中心軸側の内面(101;102;103)に囲まれ、永久磁石を有し、前記中心軸を中心として回転可能な回転子(2)と
を備えたモータの設計方法であって、
(a)前記内面と回転子との間で前記回転子の回転方向(+ψ)及び前記中心軸の両方に垂直である前記モータの半径方向(D)に沿った距離(L(θ,φ))を、前記回転子の回転位置(φ)毎及び前記内面の位置(θ)毎に求めるステップ(S1)と、
(b)前記内面の法線方向に生じる電磁力(Fn(θ,φ))を、前記回転子の回転位置(φ)毎及び前記内面の位置(θ)毎に求めるステップ(S2)と、
(c)前記電磁力を当該電磁力についての所望の関数(G(θ,φ))で除した値の平方根を前記距離に乗じて、前記距離を更新するステップ(S4)と
を備えるモータの設計方法。
An annular yoke (12) provided around the central axis;
A plurality of tooth portions (10) provided on the central axis side of the annular yoke and spaced apart from each other and wound with an armature winding;
A stator (1) having
A motor design method comprising a rotor (2) surrounded by an inner surface (101; 102; 103) on the central axis side of the tooth portion, having a permanent magnet, and rotatable about the central axis. There,
(A) Distance (L (θ, φ) along the radial direction (D) of the motor perpendicular to both the rotation direction (+ ψ) of the rotor and the central axis between the inner surface and the rotor ) For each rotational position (φ) of the rotor and each position (θ) of the inner surface (S1),
(B) obtaining an electromagnetic force (Fn (θ, φ)) generated in a normal direction of the inner surface for each rotational position (φ) of the rotor and each position (θ) of the inner surface (S2);
(C) a step of updating the distance by multiplying the distance by a square root of a value obtained by dividing the electromagnetic force by a desired function (G (θ, φ)) for the electromagnetic force (S4). Design method.
中心軸周りに設けられた環状のヨーク(12)と、
前記環状ヨークの前記中心軸側に設けられ、相互に離隔して、電機子巻線が巻回された複数の歯部(10)と、
を有する固定子(1)と、
前記歯部の前記中心軸側の内面(101;102;103)に囲まれ、永久磁石を有し、前記中心軸を中心として回転可能な回転子(2)と
を備えたモータの設計方法であって、
(a)前記内面と回転子との間で前記回転子の回転方向(+ψ)及び前記中心軸の両方に垂直である前記モータの半径方向(D)に沿った距離(L(θ,ψ))を、前記回転子の回転位置(φ)毎及び前記内面の位置(θ)毎に求めるステップ(S1)と、
(b)前記内面の法線方向に生じる電磁力(Fn(θ,φ))の、前記回転子の回転位置(φ)の所定の範囲における最大値(M(θ))を前記内面の位置(θ)毎に求めるステップ(S2,S3)と、
(c)前記最大値を当該最大値についての所望の関数(G(θ))で除した値の平方根を前記距離に乗じて、前記距離を更新するステップ(S4)と
を備えるモータの設計方法。
An annular yoke (12) provided around the central axis;
A plurality of tooth portions (10) provided on the central axis side of the annular yoke and spaced apart from each other and wound with an armature winding;
A stator (1) having
A motor design method comprising a rotor (2) surrounded by an inner surface (101; 102; 103) on the central axis side of the tooth portion, having a permanent magnet, and rotatable about the central axis. There,
(A) Distance (L (θ, ψ) along the radial direction (D) of the motor perpendicular to both the rotation direction (+ ψ) of the rotor and the central axis between the inner surface and the rotor ) For each rotational position (φ) of the rotor and each position (θ) of the inner surface (S1),
(B) The maximum value (M (θ)) in a predetermined range of the rotational position (φ) of the rotor of the electromagnetic force (Fn (θ, φ)) generated in the normal direction of the inner surface is the position of the inner surface. Steps (S2, S3) for each (θ),
(C) A method of designing a motor comprising the step of updating the distance by multiplying the distance by a square root of a value obtained by dividing the maximum value by a desired function (G (θ)) for the maximum value (S4). .
中心軸周りに設けられた環状のヨーク(12)と、
前記環状ヨークの前記中心軸側に設けられ、相互に離隔して、電機子巻線が巻回された複数の歯部(10)と、
を有する固定子(1)と、
前記歯部の前記中心軸側の内面(101;102;103)に囲まれ、永久磁石を有し、前記中心軸を中心として回転可能な回転子(2)と
を備えたモータの設計方法であって、
(a)前記内面と回転子との間で前記回転子の回転方向(+ψ)及び前記中心軸の両方に垂直である前記モータの半径方向(D)に沿った距離(L(θ,ψ))を、前記回転子の回転位置(φ)毎及び前記内面の位置(θ)毎に求めるステップ(S1)と、
(b)前記内面の法線方向に生じる磁束密度(Bn(θ,φ))を、前記回転子の回転位置(φ)毎及び前記内面の位置(θ)毎に求めるステップと(S2)、
(c)前記磁束密度を当該磁束密度についての所望の関数(G(θ,φ))で除した値を前記距離に乗じて、前記距離を更新するステップ(S4)と
を備えるモータの設計方法。
An annular yoke (12) provided around the central axis;
A plurality of tooth portions (10) provided on the central axis side of the annular yoke and spaced apart from each other and wound with an armature winding;
A stator (1) having
A motor design method comprising a rotor (2) surrounded by an inner surface (101; 102; 103) on the central axis side of the tooth portion, having a permanent magnet, and rotatable about the central axis. There,
(A) Distance (L (θ, ψ) along the radial direction (D) of the motor perpendicular to both the rotation direction (+ ψ) of the rotor and the central axis between the inner surface and the rotor ) For each rotational position (φ) of the rotor and each position (θ) of the inner surface (S1),
(B) obtaining a magnetic flux density (Bn (θ, φ)) generated in the normal direction of the inner surface for each rotational position (φ) of the rotor and each position (θ) of the inner surface (S2);
(C) Multiplying the distance by a value obtained by dividing the magnetic flux density by a desired function (G (θ, φ)) for the magnetic flux density, and updating the distance (S4). .
中心軸周りに設けられた環状のヨーク(12)と、
前記環状ヨークの前記中心軸側に設けられ、相互に離隔して、電機子巻線が巻回された複数の歯部(10)と、
を有する固定子(1)と、
前記歯部の前記中心軸側の内面(101;102;103)に囲まれ、永久磁石を有し、前記中心軸を中心として回転可能な回転子(2)と
を備えたモータの設計方法であって、
(a)前記内面と回転子との間で前記回転子の回転方向(+ψ)及び前記中心軸の両方に垂直である前記モータの半径方向(D)に沿った距離(L(θ,ψ))を、前記回転子の回転位置(φ)毎及び前記内面の位置(θ)毎に求めるステップ(S1)と、
(b)前記内面の法線方向に生じる磁束密度(Bn(θ,φ))の、前記回転子の回転位置(φ)の所定の範囲における最大値を前記内面の位置(θ)毎に求めるステップと(S2,S3)、
(c)前記最大値を当該最大値についての所望の関数(G(θ))で除した値を前記距離に乗じて、前記距離を更新するステップ(S4)と
を備えるモータの設計方法。
An annular yoke (12) provided around the central axis;
A plurality of tooth portions (10) provided on the central axis side of the annular yoke and spaced apart from each other and wound with an armature winding;
A stator (1) having
A motor design method comprising a rotor (2) surrounded by an inner surface (101; 102; 103) on the central axis side of the tooth portion, having a permanent magnet, and rotatable about the central axis. There,
(A) Distance (L (θ, ψ) along the radial direction (D) of the motor perpendicular to both the rotation direction (+ ψ) of the rotor and the central axis between the inner surface and the rotor ) For each rotational position (φ) of the rotor and each position (θ) of the inner surface (S1),
(B) The maximum value of the magnetic flux density (Bn (θ, φ)) generated in the normal direction of the inner surface in a predetermined range of the rotational position (φ) of the rotor is obtained for each position (θ) of the inner surface. Steps and (S2, S3),
(C) A method for designing a motor, comprising the step of updating the distance by multiplying the distance by a value obtained by dividing the maximum value by a desired function (G (θ)) for the maximum value (S4).
前記所定の範囲は前記回転子の回転位置(φ)の全ての位置に亘る、請求項15及び請求項17のいずれか一つに記載のモータの設計方法。   18. The motor design method according to claim 15, wherein the predetermined range covers all positions of the rotational position (φ) of the rotor. 前記ステップ(b)(c)が繰り返して実行されて前記距離が複数回更新される(S7)、請求項14乃至請求項18のいずれか一つに記載のモータの設計方法。   The motor design method according to any one of claims 14 to 18, wherein the steps (b) and (c) are repeatedly executed to update the distance a plurality of times (S7). 前記所望の関数(G(θ))は、前記歯部の総数をm、前記固定子(1)についての幾何学的な位置角度をθとして、sin(mθ/2)に比例する、請求項14乃至請求項19のいずれか一つに記載のモータの設計方法。   The desired function (G (θ)) is proportional to sin (mθ / 2), where m is the total number of teeth and θ is the geometric position angle for the stator (1). The motor design method according to any one of claims 14 to 19. 前記所望の関数(G(θ))は、前記最大値が前記歯部の中心近傍で与える極大値(Fn0)に比例する、請求項20記載のモータの設計方法。   21. The motor design method according to claim 20, wherein the desired function (G (θ)) is proportional to a maximum value (Fn0) that the maximum value is given in the vicinity of the center of the tooth portion. 前記所望の関数(G(θ))は、
前記最大値が前記歯部の中心近傍で極大値(Fn0)を与える前記内面の位置(θ0)において、前記極大値を前記所望の関数(G(θ))のを最大値とし、
当該内面の位置(θ0)から前記歯部の前記回転子の回転方向(+ψ)とは反対側(−ψ)へと前記内面の位置(θ)が向かうにつれて正弦波状に減少する、
請求項14乃至請求項19のいずれか一つに記載のモータの設計方法。
The desired function (G (θ)) is
In the position (θ0) of the inner surface where the maximum value gives a maximum value (Fn0) in the vicinity of the center of the tooth portion, the maximum value is the maximum value of the desired function (G (θ)),
Decreasing in a sinusoidal shape as the position (θ) of the inner surface moves from the position (θ0) of the inner surface to the opposite side (−ψ) of the rotation direction (+ ψ) of the rotor of the tooth portion,
The motor design method according to any one of claims 14 to 19.
前記所望の関数(G(θ))は、各々の前記歯部の中心(10N)から前記回転子の回転方向(+ψ)とは反対側(−ψ)において設定され、
前記ステップ(c)では当該所望の関数(G(θ))が設定された範囲において実行され、
(d)前記ステップ(b),(c)の後に実行され、前記歯部の中心(10N)に関して線対称に前記歯部の形状を設定するステップ
を更に備える、請求項14乃至請求項22のいずれか一つに記載のモータの設計方法。
The desired function (G (θ)) is set on the opposite side (−ψ) from the rotation direction (+ ψ) of the rotor from the center (10N) of each tooth portion,
In the step (c), the desired function (G (θ)) is executed in a set range,
23. The method of claim 14, further comprising the step of (d) performing the steps (b) and (c) and setting the shape of the tooth portion in line symmetry with respect to the center (10N) of the tooth portion. The motor design method according to any one of the above.
JP2004051938A 2004-02-26 2004-02-26 Motor design method Expired - Fee Related JP3797364B2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004051938A JP3797364B2 (en) 2004-02-26 2004-02-26 Motor design method
PCT/JP2005/002812 WO2005083869A1 (en) 2004-02-26 2005-02-22 Stator, motor, coolant compressor, cooling device, motor designing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004051938A JP3797364B2 (en) 2004-02-26 2004-02-26 Motor design method

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006076565A Division JP4442579B2 (en) 2006-03-20 2006-03-20 Stator, motor, refrigerant compressor, cooling device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005245131A true JP2005245131A (en) 2005-09-08
JP3797364B2 JP3797364B2 (en) 2006-07-19

Family

ID=34908650

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004051938A Expired - Fee Related JP3797364B2 (en) 2004-02-26 2004-02-26 Motor design method

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP3797364B2 (en)
WO (1) WO2005083869A1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010504726A (en) * 2006-09-22 2010-02-12 シンクロパルス・リミテッド Magnetic flux impulse motor
KR101600001B1 (en) * 2014-09-22 2016-03-14 주식회사 져스텍 Design method to optimization an motor
CN112994290A (en) * 2021-02-07 2021-06-18 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 Rotor structure and permanent magnet synchronous motor

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150022044A1 (en) * 2013-07-22 2015-01-22 Steering Solutions Ip Holding Corporation System and method for reducing torque ripple in an interior permanent magnet motor

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3301981B2 (en) * 1998-12-18 2002-07-15 三洋電機株式会社 Centralized winding brushless DC motor
JP2001112195A (en) * 1999-10-07 2001-04-20 Meidensha Corp Structure for slot tooth of dynamo-electric machine
JP2003018773A (en) * 2001-06-28 2003-01-17 Sankyo Seiki Mfg Co Ltd Motor with core

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010504726A (en) * 2006-09-22 2010-02-12 シンクロパルス・リミテッド Magnetic flux impulse motor
KR101600001B1 (en) * 2014-09-22 2016-03-14 주식회사 져스텍 Design method to optimization an motor
CN112994290A (en) * 2021-02-07 2021-06-18 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 Rotor structure and permanent magnet synchronous motor
CN112994290B (en) * 2021-02-07 2022-03-11 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 Rotor structure and permanent magnet synchronous motor

Also Published As

Publication number Publication date
JP3797364B2 (en) 2006-07-19
WO2005083869A1 (en) 2005-09-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4849071B2 (en) Motor with two rotors
JP3772115B2 (en) Brushless motor
US10256684B2 (en) Rotor and permanent magnet electric motor
KR101288732B1 (en) Permanent-magnet type synchronous motor
WO2004093298A1 (en) Permanent magnet type motor
JP5012837B2 (en) Manufacturing method of permanent magnet type rotating electrical machine
JP2006014600A (en) Motor structure
JP2008113480A (en) Motor
US9293974B2 (en) Electric motor having stator core for reducing cogging torque
JP2003284276A (en) Dynamo-electric machine
JP5594304B2 (en) Rotating electric machine
JP3797364B2 (en) Motor design method
JP2004159492A (en) Permanent magnet rotary electric machine
JP4442579B2 (en) Stator, motor, refrigerant compressor, cooling device
JP2016220382A (en) Rotor of rotary electric machine, and rotary electric machine using the same
JP4797431B2 (en) Permanent magnet type motor
JP2009177907A (en) Stator of rotary electric machine, and rotary electric machine with the same
WO2018135382A1 (en) Rotor and motor using same
JP2001359266A (en) Structure of brushless dc motor
JP2005151774A (en) Permanent magnet type synchronous motor
JP2009284716A (en) Outer rotor type brushless motor
JP2005312189A (en) Rotor for dynamo-electric machine
JP2004364389A (en) Permanent magnet rotary electric machine
US9800106B2 (en) Rotor
JP2005344601A (en) Motor operated pump

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20050531

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20060131

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20060302

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20060309

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20060328

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20060410

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100428

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100428

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110428

Year of fee payment: 5

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees