JP2006020376A - Motor - Google Patents

Motor Download PDF

Info

Publication number
JP2006020376A
JP2006020376A JP2004192543A JP2004192543A JP2006020376A JP 2006020376 A JP2006020376 A JP 2006020376A JP 2004192543 A JP2004192543 A JP 2004192543A JP 2004192543 A JP2004192543 A JP 2004192543A JP 2006020376 A JP2006020376 A JP 2006020376A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
slit
rotor
electric motor
permanent magnet
circumferential
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
JP2004192543A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4870340B2 (en
Inventor
Motosumi Yura
元澄 由良
Takanori Yokochi
孝典 横地
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.)
Okuma Corp
Original Assignee
Okuma Corp
Okuma Machinery Works 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 Okuma Corp, Okuma Machinery Works Ltd filed Critical Okuma Corp
Priority to JP2004192543A priority Critical patent/JP4870340B2/en
Publication of JP2006020376A publication Critical patent/JP2006020376A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4870340B2 publication Critical patent/JP4870340B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a structure where the diameter of a through hole to pass the output shaft of a motor can be taken large, in a motor where sections different in reluctance are made in the circumferential direction of a rotor by forming magnetic paths divided by slits in the rotor. <P>SOLUTION: A plurality of slits 20, which extend in the radial direction and extend in its circumferential direction or chord direction nearly between the magnetic poles P, are made to form magnetic poles P in the rotor. The width (b) of the circumferential slit part 28 extending in its circumferential direction or chord direction is narrower than the width (a) of the radial slit 26 extending in the radial direction. In this narrow section, a permanent magnet 30 is arranged to suppress the leakage of magnetic flux. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、マグネットトルクとリラクタンストルクを併用した電動機に関するものであり、特に電動機のロータの磁路に係る構造に関する。   The present invention relates to an electric motor using both a magnet torque and a reluctance torque, and more particularly to a structure relating to a magnetic path of a rotor of the electric motor.

本発明の背景となる技術としては、第1の事例として下記特許文献1に示されるようなフラックスバリア型リラクタンス電動機がある。この電動機の断面構造の一例を図5に示す。この電動機は、電磁鋼板を積層して作られたロータ1に複数のスリット2を設けることによって複数の分割磁路3を形成するものである。これらの分割磁路3は、図中の例えば磁極P1から磁極P2へ流れる磁束に対して磁気抵抗が低くなるよう磁束経路を構成している。また、スリット2は例えば磁極中点N1と磁極中点N2へ流れる磁束に対して磁気抵抗が高くなるよう磁束の障壁を構成している。このように分割磁路3およびスリット2を複数とする理由は、磁極を各分割磁路によって細分化することによってトルクリップルを細分化し、ロータ全体のトルクリップルを小さく抑えるためである。   As a background technology of the present invention, there is a flux barrier type reluctance motor as shown in Patent Document 1 as a first example. An example of the cross-sectional structure of this electric motor is shown in FIG. This electric motor forms a plurality of divided magnetic paths 3 by providing a plurality of slits 2 in a rotor 1 made by laminating electromagnetic steel plates. These divided magnetic paths 3 constitute a magnetic flux path so that the magnetic resistance is reduced with respect to the magnetic flux flowing from the magnetic pole P1 to the magnetic pole P2 in the figure, for example. Further, the slit 2 constitutes a magnetic flux barrier so that the magnetic resistance becomes higher with respect to the magnetic flux flowing to the magnetic pole midpoint N1 and the magnetic pole midpoint N2, for example. The reason for having a plurality of divided magnetic paths 3 and slits 2 in this way is to subdivide the torque ripples by subdividing the magnetic poles by the respective divided magnetic paths and to keep the torque ripples of the entire rotor small.

また、図5に示す電動機において、ステータ4には複数のスロット5が設けられ、このスロット5の内部に電線を挿入してステータ巻線を構成している。このステータ巻線は、一般的な交流電動機と同様である。   In the electric motor shown in FIG. 5, the stator 4 is provided with a plurality of slots 5, and an electric wire is inserted into the slot 5 to constitute a stator winding. This stator winding is the same as a general AC motor.

図5において、ロータ1の中心には中空のシャフト6が挿入される。例えば旋盤の主軸に使用する電動機の場合、シャフト6の中空部分には丸棒形状の加工対象(ワーク)が貫通する。また、マシニングセンタの主軸に使用する場合には、工具の保持に必要なリンク機構(ドローバ)が貫通する。そのため、中空部分はできるだけ径が大きいことが求められる。   In FIG. 5, a hollow shaft 6 is inserted in the center of the rotor 1. For example, in the case of an electric motor used for a main shaft of a lathe, a round bar-shaped workpiece (workpiece) penetrates the hollow portion of the shaft 6. Moreover, when using for the spindle of a machining center, the link mechanism (drawbar) required for holding | maintaining a tool penetrates. For this reason, the hollow portion is required to be as large as possible.

本発明の背景となる第2の事例として、下記特許文献2に示されるような埋め込み磁石電動機がある。この事例においては、図6に示されるようにロータ内部に設けられたスリットの全体に永久磁石が埋め込まれている。このように永久磁石を埋め込む目的は、スリットを通り抜けてしまう漏れ磁束に対して逆方向の磁束を磁石によって発生させることによって漏れ磁束を抑え、リラクタンストルクを増大させるためである。また、永久磁石による磁束とステータ巻線に流れる電流との間にローレンツ力が生じるため、さらに出力トルクを増大することができる。   As a second example of the background of the present invention, there is an embedded magnet motor as shown in Patent Document 2 below. In this case, as shown in FIG. 6, a permanent magnet is embedded in the entire slit provided in the rotor. The purpose of embedding the permanent magnet in this way is to suppress the leakage flux and increase the reluctance torque by generating a magnetic flux in the opposite direction to the leakage flux that passes through the slit. Further, since Lorentz force is generated between the magnetic flux generated by the permanent magnet and the current flowing through the stator winding, the output torque can be further increased.

本発明の背景となる第3の事例として、下記特許文献3に示されるような埋め込み磁石電動機がある。この事例におけるロータ構造を図7に示す。図中のスリット2には、その中央部にのみ永久磁石7が埋め込まれている。磁石を使用する目的は前述の第2の事例と同じく出力トルクを増大させることであるが、この事例においては、平板状の磁石を使用することによって磁石の加工を簡単化し、コストを低く抑えることができる。   As a third example of the background of the present invention, there is an embedded magnet motor as shown in Patent Document 3 below. The rotor structure in this example is shown in FIG. In the slit 2 in the figure, a permanent magnet 7 is embedded only in the central portion. The purpose of using a magnet is to increase the output torque, as in the second case, but in this case, the use of a flat magnet simplifies the machining of the magnet and keeps the cost low. Can do.

本発明の背景となる第4の事例として、下記非特許文献1に示されるような埋め込み磁石電動機がある。この事例におけるロータ構造を図8に示す。スリット2の中央部分に永久磁石7を埋め込む点で図7に示した事例と同様であるが、磁極間をつなぐスリットを1本しか設けておらず、分割磁路を設けていない。このためトルクリップルが大きく、工作機械の主軸等の回転精度が要求される用途には適用できない。   As a fourth example as the background of the present invention, there is an embedded magnet motor as shown in the following Non-Patent Document 1. The rotor structure in this example is shown in FIG. 7 is the same as the example shown in FIG. 7 in that the permanent magnet 7 is embedded in the center portion of the slit 2, but only one slit is provided between the magnetic poles, and no divided magnetic path is provided. For this reason, torque ripple is large, and it cannot be applied to applications that require rotational accuracy such as the spindle of a machine tool.

特開平11−206082号JP 11-206082 A 特開2002−78259号JP 2002-78259 A 特開2002−272031号JP 2002-272031 A 森本、上野、武田:「埋め込み磁石構造PM電動機の広範囲可変速制御」、電気学会論文誌、Vol.114-D、No.6、p668(1994)Morimoto, Ueno, Takeda: “Wide-range variable speed control of PM motor with embedded magnet structure”, IEEJ Transactions, Vol.114-D, No.6, p668 (1994)

上述した従来技術による電動機における課題について説明する。まず第1の事例においては、十分なリラクタンストルクを発生させるためには、図5中のスリット2を通り抜ける漏れ磁束をできるだけ小さくする必要がある。そのため、スリット2はできるだけ幅を大きくする必要があり、特にロータの中心に近い部分でスリット幅を大きくした結果、シャフト6の径を大きくすることができないという課題がある。   A problem in the above-described conventional electric motor will be described. First, in the first case, in order to generate a sufficient reluctance torque, it is necessary to make the leakage magnetic flux passing through the slit 2 in FIG. 5 as small as possible. Therefore, it is necessary to make the slit 2 as wide as possible, and there is a problem that the diameter of the shaft 6 cannot be increased as a result of increasing the slit width particularly in a portion close to the center of the rotor.

次に第2の事例においては、図6に示すようにスリット2の全体に永久磁石を埋め込むことによって上述の漏れ磁束を抑えることができる。このため、スリット2の幅を小さくすることが可能であり、シャフト6の径を大きくすることが可能となる。しかしながら、電動機の性能を確保するためには、高価な希土類磁石を使用する必要があり、永久磁石の使用量が多いためコストが高いという課題がある。   Next, in the second case, the above-described leakage magnetic flux can be suppressed by embedding a permanent magnet in the entire slit 2 as shown in FIG. For this reason, the width of the slit 2 can be reduced, and the diameter of the shaft 6 can be increased. However, in order to ensure the performance of the electric motor, it is necessary to use an expensive rare earth magnet, and there is a problem that the cost is high because the amount of permanent magnets used is large.

次に第3の事例においては、図7中のスリット2の中央部のみ磁石を埋め込んでいるが、スリット2の両端部分の磁石を埋め込んでいない部分における漏れ磁束が大きい。このため、スリット2の幅を全体的に大きくする必要があり、シャフト6の径を大きくすることができないという課題がある。   Next, in the third example, the magnet is embedded only in the central portion of the slit 2 in FIG. 7, but the leakage magnetic flux is large in the portion where the magnets at both ends of the slit 2 are not embedded. For this reason, it is necessary to increase the width of the slit 2 as a whole, and there is a problem that the diameter of the shaft 6 cannot be increased.

次に第4の事例においては、図8に示すように複数のスリットおよび分割磁路を設けていないためトルクリップルが大きいという課題がある。   Next, in the fourth case, there is a problem that torque ripple is large because a plurality of slits and divided magnetic paths are not provided as shown in FIG.

以上のように本発明の目的は、電動機のシャフトを通すためにロータ中心に大きな貫通穴を設けることができ、かつ磁石の使用量を減らしてコストを低く抑え、かつトルクリップルを小さくした電動機を提供することにある。   As described above, an object of the present invention is to provide an electric motor that can be provided with a large through hole in the center of the rotor so as to pass the shaft of the electric motor, reduce the amount of magnets used, reduce the cost, and reduce the torque ripple. It is to provide.

本発明に係る電動機は、巻線に電流を通電することによって回転磁界を発生するステータと、前記回転磁界に同期して回転する略円柱形状のロータであって、その円周上に極性が反対の磁極を交互に配列するべく、複数のスリットにより分割された、隣接する磁極間をつなぐ複数条の分割磁路が形成されたロータと、前記スリットの内部に配置された永久磁石と、を備えている。そして、前記複数のスリットは、前記磁極の表面近傍においてはロータ表面から中心方向へ向かって径方向にほぼ沿って形成された径方向スリット部と、前記ロータの内部においては隣接磁極間の周方向または弦方向にほぼ沿って形成された周方向スリット部を組み合わせて形成される。さらに、前記周方向スリット部のスリット幅は、前記径方向スリット部のスリット幅よりも小さく、前記永久磁石は、前記周方向スリット部内にのみ配置され、永久磁石が配置されるスリットは少なくとも一つであって、当該周方向スリット部の少なくとも端部付近に配置される。   An electric motor according to the present invention includes a stator that generates a rotating magnetic field by energizing a winding with a current, and a substantially cylindrical rotor that rotates in synchronization with the rotating magnetic field, and has opposite polarities on the circumference thereof. In order to alternately arrange the magnetic poles, a rotor having a plurality of divided magnetic paths formed by a plurality of slits and connecting adjacent magnetic poles, and a permanent magnet disposed in the slits are provided. ing. The plurality of slits include a radial slit portion formed substantially along the radial direction from the rotor surface toward the center in the vicinity of the surface of the magnetic pole, and a circumferential direction between adjacent magnetic poles in the rotor. Alternatively, it is formed by combining circumferential slit portions formed substantially along the chord direction. Furthermore, the slit width of the circumferential slit portion is smaller than the slit width of the radial slit portion, the permanent magnet is disposed only in the circumferential slit portion, and at least one slit in which the permanent magnet is disposed. And it arrange | positions in the at least edge part vicinity of the said circumferential direction slit part.

周方向スリット部の幅を径方向スリット部の幅より小さくすることにより、電動機のシャフトを通すために、ロータに設ける貫通孔の直径を大きくすることが可能となる。また、スリットの幅の小さい周方向スリット部においては、永久磁石を配置することにより、漏れ磁束を抑制している。特に、周方向スリット部の端部付近において、磁束の漏れが発生しやすく、ここに永久磁石を配置することが好ましい。   By making the width of the circumferential slit portion smaller than the width of the radial slit portion, it is possible to increase the diameter of the through hole provided in the rotor in order to pass the shaft of the electric motor. Further, in the circumferential slit portion having a small slit width, a permanent magnet is arranged to suppress leakage magnetic flux. In particular, magnetic flux leakage is likely to occur near the end of the circumferential slit, and it is preferable to dispose a permanent magnet here.

また、永久磁石を周方向スリット部の両方の端部に分けて配置し、間をあけるようにすることができる。これによれば、永久磁石の使用量を削減することができる。   Moreover, a permanent magnet can be divided | segmented into both the edge parts of a circumferential direction slit part, and it can be made to open a space | interval. According to this, the usage-amount of a permanent magnet can be reduced.

以下、本発明の実施形態について、図面に従って説明する。図1に本実施形態の電動機の概略の断面構造図を示す。本実施形態の電動機10は、回転磁界を発生するステータ12と、この回転磁界との相互作用により回転するロータ14を含む。ステータ12は、周方向に配列されたティース16を有し、このティースの間のスロット18に、ティース16を巻くようにして挿入配置されるコイル導線(巻線)に所定の電流を流すことによって回転磁界が発生する。ロータ14は、所定の形状に打ち抜かれた電磁鋼板を積層して、概略的に円筒形に形成される。積層される電磁鋼板は、図1に示されるような断面形状を有する。具体的には、複数の並んで延びるスリット20の部分を打ち抜き、このスリット20の間の部分を分割磁路22として形成する。分割磁路22は複数が並んで配置され、これらはロータ表面上の磁極Pnと隣り合う磁極Pn-1およびPn+1をつなぐ磁気経路を構成しており、ロータ14上の磁極P部分の磁気抵抗を小さくしている。また、多層のスリット20は磁極中点N部分の磁気抵抗が大きくなるよう、例えばN1からN2へ通り抜けようとする磁束に対して磁気障壁を構成している。このようにロータの磁気抵抗に場所による差異を生じさせることによって、ステータ巻線に電流を通電するとリラクタンス力が発生し、回転力を発生する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic cross-sectional structure diagram of the electric motor according to the present embodiment. The electric motor 10 of the present embodiment includes a stator 12 that generates a rotating magnetic field, and a rotor 14 that rotates by interaction with the rotating magnetic field. The stator 12 has teeth 16 arranged in the circumferential direction, and a predetermined current is passed through coil conductors (windings) inserted and disposed so as to wind the teeth 16 in slots 18 between the teeth. A rotating magnetic field is generated. The rotor 14 is formed in a generally cylindrical shape by laminating electromagnetic steel plates punched into a predetermined shape. The laminated electrical steel sheets have a cross-sectional shape as shown in FIG. Specifically, a plurality of side-by-side extending slits 20 are punched out, and a part between the slits 20 is formed as a divided magnetic path 22. A plurality of the divided magnetic paths 22 are arranged side by side, and these constitute a magnetic path connecting the magnetic poles Pn-1 and Pn + 1 adjacent to the magnetic pole Pn on the rotor surface, and the magnetic field of the magnetic pole P portion on the rotor 14 is formed. The resistance is reduced. Further, the multilayer slit 20 forms a magnetic barrier against the magnetic flux that attempts to pass from N1 to N2, for example, so that the magnetic resistance at the magnetic pole midpoint N is increased. In this way, by making a difference in the magnetic resistance of the rotor depending on the location, when a current is passed through the stator winding, a reluctance force is generated and a rotational force is generated.

ロータ14の中心にはシャフト24が挿入されている。このシャフト24は中空となっており、この中空部には例えば旋盤の主軸に使用する場合は、丸棒形状の加工対象(ワーク)が貫通したり、また、マシニングセンタの主軸に使用する場合には、工具の保持に必要なリンク機構(ドローバ)が貫通する。   A shaft 24 is inserted in the center of the rotor 14. This shaft 24 is hollow, and when this hollow part is used for a main spindle of a lathe, for example, a round bar-shaped workpiece (workpiece) penetrates, or when used for a main spindle of a machining center. The link mechanism (drawbar) necessary for holding the tool penetrates.

図2には、ロータ14のスリット20および分割磁路22の詳細な形状が示されている。一つのスリット20は、磁極P付近においてロータの径方向に略沿って延びる径方向スリット部26と、磁極Pの間の部分では、ロータの周方向または磁極を結ぶ弦方向に沿って延びる周方向スリット部28とを含む。周方向スリット部28は、また径方向を横切る方向に延びていると言うこともできる。このスリット20の幅は、周方向スリット部28の幅bが、径方向スリット部26の幅aよりも狭くなっている。周方向スリット部26が磁極を略直線的に結ぶ形状とし、かつここでスリット幅を狭くすることによって、シャフト24が貫通する貫通穴の径を大きくとることができる。図6に示した従来技術においては、スリットがロータの内側に向けて大きく張り出しており、本実施形態においてはこの張り出しがないため、貫通穴を大きく取れる。また、図7に示した従来技術においては、スリットの幅が、径方向スリット部において狭くなっておらず、この分、内側に張り出し、貫通穴を大きくする障害となっている。なお、本実施形態においては、周方向スリット部28が略直線状に形成されているが、円弧状、すなわち中央部分において外側にやや張り出した形状とすることもできる。   FIG. 2 shows the detailed shapes of the slit 20 and the divided magnetic path 22 of the rotor 14. One slit 20 has a radial slit portion 26 extending substantially along the radial direction of the rotor in the vicinity of the magnetic pole P, and a circumferential direction extending along the circumferential direction of the rotor or the chord direction connecting the magnetic poles at a portion between the magnetic poles P. And a slit portion 28. It can also be said that the circumferential slit 28 extends in a direction crossing the radial direction. The width of the slit 20 is such that the width b of the circumferential slit 28 is narrower than the width a of the radial slit 26. By forming the circumferential slit portion 26 to connect the magnetic poles substantially linearly and reducing the slit width here, the diameter of the through hole through which the shaft 24 passes can be increased. In the prior art shown in FIG. 6, the slit projects greatly toward the inner side of the rotor, and in the present embodiment, since this projecting is not present, a large through hole can be taken. Further, in the prior art shown in FIG. 7, the width of the slit is not narrowed in the radial slit portion, and this is an obstacle that protrudes inward and enlarges the through hole. In the present embodiment, the circumferential slit portion 28 is formed in a substantially linear shape, but it may be formed in an arc shape, that is, a shape slightly protruding outward in the center portion.

上述したようにスリット20の幅を、径方向スリット部26において、狭くした結果、スリットによる磁気障壁の効果が薄れ、磁束の漏れが大きくなる。その結果、磁気抵抗の差が小さくなり、リラクタンス力が小さくなる。本実施形態においては、中空径の大きなロータ構造を実現するために、スリット幅を狭くすることによって生じるリラクタンス力を低下せしめる磁束の漏れを抑制する構成を有する。具体的には、径方向スロット部26の両端部に永久磁石を配置する構成を採り、その原理は次に述べる個々の漏れ磁束経路の分析に基づくものである。ここで磁束の漏れる経路A,B,Cを図2に示す。   As described above, the width of the slit 20 is reduced in the radial slit portion 26. As a result, the effect of the magnetic barrier by the slit is reduced, and the leakage of magnetic flux is increased. As a result, the difference in magnetic resistance is reduced and the reluctance force is reduced. In the present embodiment, in order to realize a rotor structure having a large hollow diameter, the magnetic flux leakage that reduces the reluctance force generated by narrowing the slit width is suppressed. Specifically, a configuration is adopted in which permanent magnets are arranged at both ends of the radial slot 26, and the principle is based on the analysis of individual leakage flux paths described below. Here, paths A, B, and C through which magnetic flux leaks are shown in FIG.

経路Aについては、この部分のスリット(径方向スリット部)は幅を狭くしていないので磁気抵抗が十分に大きい。このため漏れ磁束は十分に小さい。   Regarding the path A, the slit (radial slit portion) in this portion has a sufficiently large magnetic resistance because the width is not narrowed. For this reason, the leakage magnetic flux is sufficiently small.

経路Bについては、スリット幅が狭く漏れ磁束が大きくなる。そこで永久磁石30をスリットの幅が狭い部分、すなわち円周方向スリット部26に配置する。この永久磁石30(図中斜線を施して示される)は、スリットを通り抜けようとする磁束に対して逆方向となる磁束を発生するように配置され、これにより漏れ磁束をキャンセルして打ち消す効果がある。この結果、漏れ磁束を小さく抑えることができる。また、経路Cについては、経路Bと比較して距離が長いため磁気抵抗が大きい。さらに磁束は最短距離を通過しようとする性質があるため、経路Cを通る磁束は経路Bに対して少ない。したがって、円周方向スリット部の中央部分については永久磁石を省略しても経路Cを通る漏れ磁束は十分に少ない。この結果、経路A,B,Cの全てについて漏れ磁束が小さい良好な電動機を実現することができる。   For the path B, the slit width is narrow and the leakage magnetic flux is large. Therefore, the permanent magnet 30 is disposed in the narrow slit portion, that is, in the circumferential slit portion 26. The permanent magnet 30 (shown by hatching in the figure) is arranged so as to generate a magnetic flux that is in the opposite direction to the magnetic flux that attempts to pass through the slit, thereby canceling the leakage magnetic flux and canceling it out. is there. As a result, the leakage magnetic flux can be kept small. In addition, the path C has a larger magnetic resistance because the distance is longer than the path B. Further, since the magnetic flux tends to pass through the shortest distance, the magnetic flux passing through the path C is smaller than that of the path B. Therefore, even if the permanent magnet is omitted from the central portion of the circumferential slit portion, the leakage magnetic flux passing through the path C is sufficiently small. As a result, it is possible to realize a good electric motor with a small leakage flux for all of the paths A, B, and C.

図3にロータの変形例を示す。このロータ32は、ロータ14とほぼ同様の構成を有しており、同一の構成要素については同一符号を付して、その説明を省略する。ロータ32に特徴的なことは、周方向スリット部28のほぼ全長にわたって永久磁石34が配置されている点である。図において、斜線が施されている部分が永久磁石34である。このロータ32においては、磁石の使用量については、ロータ14に比して若干多くなるが、経路Cに示す漏れ磁束が最小になるよう周方向スリット部28の全体に永久磁石を埋め込んでいる。この結果、磁石の使用量は図2の実施例に比較して多くなるが、漏れ磁束を最小とすることができるので、電動機体積当りの出力トルクを大きくすることができる。従って電動機を小型化することができる。   FIG. 3 shows a modification of the rotor. The rotor 32 has substantially the same configuration as that of the rotor 14, and the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. What is characteristic of the rotor 32 is that the permanent magnet 34 is disposed over almost the entire length of the circumferential slit 28. In the figure, the hatched portion is the permanent magnet 34. In the rotor 32, the amount of magnet used is slightly larger than that of the rotor 14, but permanent magnets are embedded in the entire circumferential slit 28 so that the leakage magnetic flux shown in the path C is minimized. As a result, the amount of magnets used is greater than that in the embodiment of FIG. 2, but the leakage flux can be minimized, so that the output torque per motor volume can be increased. Therefore, the electric motor can be reduced in size.

永久磁石の配置は、性能、コスト等を考慮して様々に変更することができる。前述したように、周方向スリット部28の端部付近に永久磁石を配置する効果が大きいが、全てのスリットに対して、両端にのみ永久磁石を配置して、間をあけるようにする必要はない。図1に示したロータ14においては、ロータの最も外側の周方向スリットに対しては、その全長が短いこともあって、全長にわたって永久磁石を配置している。概略的に述べれば、ロータ外側の周方向スリット部においては、永久磁石を全長にわたって配置し、内側については、その両端に分けて配置することがよい。また、本実施形態は、4本のスリットにより分割磁路を形成したものであるが、スリットの数はこの例に限らない。   The arrangement of the permanent magnets can be variously changed in consideration of performance, cost, and the like. As described above, the effect of arranging the permanent magnets near the end of the circumferential slit portion 28 is great, but it is necessary to arrange the permanent magnets only at both ends with respect to all the slits so as to leave a gap. Absent. In the rotor 14 shown in FIG. 1, the outermost circumferential slit of the rotor has a short overall length, and permanent magnets are arranged over the entire length. Schematically speaking, in the circumferential slit portion on the outer side of the rotor, it is preferable that the permanent magnet is arranged over the entire length, and the inner side is arranged separately at both ends thereof. Moreover, although this embodiment forms the division | segmentation magnetic path by four slits, the number of slits is not restricted to this example.

以上の実施形態について、従来技術に対する効果を説明する。図4に、本実施形態の電動機と従来の電動機において、使用している磁石の体積に対する出力トルクの大きさを、電流密度の値を変えて比較したグラフを示す。なお、ここで従来の電動機は図6に示すようにスリット内部の全体に磁石を埋め込んだもの、本実施形態の電動機は、ロータ14を用いた電動機、ロータ16を用いた電動機についてのグラフが記してある。図4から判るように本発明による電動機においては、スリット内部の全体に磁石を配置する従来技術に対して、磁石体積あたりの出力トルクを2倍〜2.5倍に高めることができる。言い換えれば、同一の出力トルクを発生する電動機において磁石体積を1/2〜1/2.5程度に小さくすることが可能であり、高価な磁石の使用量を低減できるので電動機の材料コストを下げることができる。   The effect with respect to a prior art is demonstrated about the above embodiment. FIG. 4 shows a graph comparing the magnitude of the output torque with respect to the volume of the magnet used in the electric motor of this embodiment and the conventional electric motor while changing the value of the current density. Here, the conventional motor has a magnet embedded in the entire slit as shown in FIG. 6, and the motor of this embodiment has a graph of the motor using the rotor 14 and the motor using the rotor 16. It is. As can be seen from FIG. 4, in the electric motor according to the present invention, the output torque per magnet volume can be increased by a factor of 2 to 2.5 times compared to the prior art in which magnets are arranged inside the slit. In other words, it is possible to reduce the volume of the magnet to about 1/2 to 1 / 2.5 in an electric motor that generates the same output torque, and the amount of expensive magnets used can be reduced, thus reducing the material cost of the electric motor. be able to.

本実施形態によれば、大きな径の中空シャフトを有する用途において磁石の使用量が少なくても十分な出力トルクを得ることができ、結果として電動機の材料コストを下げ、また電動機の大きさを小さくすることができる。また、ロータ内部に設けられた多層スリットの機能により、磁束を適切に制御できるため、結果としてトルクリップルが小さい良好な出力特性を得ることができる。   According to this embodiment, a sufficient output torque can be obtained even if the amount of magnet used is small in an application having a hollow shaft with a large diameter, resulting in a reduction in material cost of the motor and a reduction in the size of the motor. can do. Further, the magnetic flux can be appropriately controlled by the function of the multilayer slit provided in the rotor, and as a result, good output characteristics with small torque ripple can be obtained.

本発明に係る実施形態の電動機の軸直交断面を示す概略図である。It is a schematic diagram showing an axis orthogonal section of an electric motor of an embodiment concerning the present invention. 図1の電動機のロータの断面の詳細を示す図である。It is a figure which shows the detail of the cross section of the rotor of the electric motor of FIG. 本発明に係る他の実施形態の電動機のロータの軸直交断面を示す概略図である。It is the schematic which shows the axial orthogonal cross section of the rotor of the electric motor of other embodiment which concerns on this invention. 図2および図3に示すロータを有する電動機の、磁石の体積とトルクの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the volume of a magnet, and a torque of the electric motor which has a rotor shown to FIG. 2 and FIG. 従来技術の電動機のロータ断面図である。It is rotor sectional drawing of the electric motor of a prior art. 他の従来技術の電動機のロータ断面図である。従来技術による多層スリット型リラクタンス電動機のロータおよびステータ断面図である。It is a rotor sectional view of other conventional electric motors. It is a rotor and stator sectional view of a multilayer slit type reluctance motor by a prior art. さらに他の従来技術の電動機のロータ断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of a rotor of another conventional electric motor. さらに他の従来技術の電動機のロータ断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of a rotor of another conventional electric motor.

符号の説明Explanation of symbols

10 電動機、14,32 ロータ、20 スリット、22 分割磁路、26 径方向スリット部、28 周方向スリット部、P 磁極、N 磁極中点。   10 motor, 14, 32 rotor, 20 slit, 22 split magnetic path, 26 radial slit, 28 circumferential slit, P magnetic pole, N magnetic pole midpoint.

Claims (5)

巻線に電流を通電することによって回転磁界を発生するステータと、
前記回転磁界に同期して回転する略円筒形状のロータであって、その円周上に極性が反対となる磁極を交互に配列するべく、複数のスリットにより分割された、隣接する磁極間をつなぐ複数条の分割磁路が形成されたロータと、
前記スリットの内部に配置された永久磁石と、
を備えた電動機において、
前記複数のスリットは、前記磁極の表面近傍においてはロータ表面から中心方向へ向かって径方向にほぼ沿って形成された径方向スリット部と、前記ロータの内部においては隣接磁極間の周方向または弦方向にほぼ沿って形成された周方向スリット部を組み合わせて形成され、
前記周方向スリット部のスリット幅は、前記径方向スリット部のスリット幅よりも小さく、
前記永久磁石は、前記周方向スリット部内にのみ配置され、永久磁石が配置されるスリットは少なくとも一つであって、当該周方向スリット部の少なくとも両方の端部付近に配置される、
電動機。
A stator that generates a rotating magnetic field by passing a current through the winding;
A substantially cylindrical rotor that rotates in synchronization with the rotating magnetic field, and connects adjacent magnetic poles divided by a plurality of slits to alternately arrange magnetic poles having opposite polarities on the circumference thereof. A rotor formed with a plurality of divided magnetic paths;
A permanent magnet disposed inside the slit;
In an electric motor with
The plurality of slits include a radial slit portion formed substantially along the radial direction from the rotor surface toward the center in the vicinity of the surface of the magnetic pole, and a circumferential direction or a string between adjacent magnetic poles in the rotor. Formed by combining circumferential slit portions formed substantially along the direction,
The slit width of the circumferential slit portion is smaller than the slit width of the radial slit portion,
The permanent magnet is disposed only in the circumferential slit portion, and at least one slit in which the permanent magnet is disposed is disposed in the vicinity of at least both ends of the circumferential slit portion.
Electric motor.
請求項1に記載の電動機であって、前記永久磁石は、少なくともロータの最も内側の周方向スリット部に配置され、また、当該周方向スリット内で、間をあけて両方の端部付近に分かれて配置される、電動機。   2. The electric motor according to claim 1, wherein the permanent magnet is disposed at least in the innermost circumferential slit portion of the rotor, and is separated in the vicinity of both ends with a gap in the circumferential slit. An electric motor is arranged. 請求項1に記載の電動機であって、前記永久磁石が配置されるスリットにおいては、その周方向スリット部の全長にわたって永久磁石が配置される、電動機。   2. The electric motor according to claim 1, wherein in the slit in which the permanent magnet is disposed, the permanent magnet is disposed over the entire length of the circumferential slit portion. 請求項1に記載の電動機であって、前記永久磁石は、全てのスリット内に配置される、電動機。   It is an electric motor of Claim 1, Comprising: The said permanent magnet is an electric motor arrange | positioned in all the slits. 請求項4に記載の電動機であって、前記永久磁石は、ロータの最も外側の周方向スリット部においては、その周方向スリット部の全長にわたって配置され、それ以外の周方向スリット部においては、その周方向スリット内で、間をあけて両方の端部付近に分かれて配置される、電動機。
5. The electric motor according to claim 4, wherein the permanent magnet is arranged over the entire length of the circumferential slit portion in the outermost circumferential slit portion of the rotor, and in the other circumferential slit portions, In the circumferential slit, an electric motor that is arranged in the vicinity of both ends with a gap.
JP2004192543A 2004-06-30 2004-06-30 Electric motor Active JP4870340B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004192543A JP4870340B2 (en) 2004-06-30 2004-06-30 Electric motor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004192543A JP4870340B2 (en) 2004-06-30 2004-06-30 Electric motor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2006020376A true JP2006020376A (en) 2006-01-19
JP4870340B2 JP4870340B2 (en) 2012-02-08

Family

ID=35794107

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004192543A Active JP4870340B2 (en) 2004-06-30 2004-06-30 Electric motor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4870340B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012029460A (en) * 2010-07-23 2012-02-09 Okuma Corp Rotor for motor
FR2973179A1 (en) * 2011-03-21 2012-09-28 Renault Sa Synchronous reluctance electrical motor for electric traction car, has set of layers offset with respect to succession of teeth of stator so as to desynchronize pulses of cogging torque resulting from passage of magnets in front of teeth

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002078259A (en) * 2000-08-31 2002-03-15 Yamaha Motor Co Ltd Permanent magnet rotor
JP2002354728A (en) * 2001-05-28 2002-12-06 Okuma Corp Reluctance motor
JP2003061283A (en) * 2001-08-17 2003-02-28 Mitsubishi Electric Corp Rotor and stator of dynamo-electric machine, and motor, compressor, and freezing cycle, and method of manufacturing rotor of dynamo-electric machine
JP2003134707A (en) * 2001-10-25 2003-05-09 Aichi Elec Co Rotor of permanent magnet motor
JP2004096978A (en) * 2002-09-04 2004-03-25 Daikin Ind Ltd Permanent magnet embedded motor and rotary compressor

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002078259A (en) * 2000-08-31 2002-03-15 Yamaha Motor Co Ltd Permanent magnet rotor
JP2002354728A (en) * 2001-05-28 2002-12-06 Okuma Corp Reluctance motor
JP2003061283A (en) * 2001-08-17 2003-02-28 Mitsubishi Electric Corp Rotor and stator of dynamo-electric machine, and motor, compressor, and freezing cycle, and method of manufacturing rotor of dynamo-electric machine
JP2003134707A (en) * 2001-10-25 2003-05-09 Aichi Elec Co Rotor of permanent magnet motor
JP2004096978A (en) * 2002-09-04 2004-03-25 Daikin Ind Ltd Permanent magnet embedded motor and rotary compressor

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012029460A (en) * 2010-07-23 2012-02-09 Okuma Corp Rotor for motor
FR2973179A1 (en) * 2011-03-21 2012-09-28 Renault Sa Synchronous reluctance electrical motor for electric traction car, has set of layers offset with respect to succession of teeth of stator so as to desynchronize pulses of cogging torque resulting from passage of magnets in front of teeth

Also Published As

Publication number Publication date
JP4870340B2 (en) 2012-02-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4349089B2 (en) Axial gap rotating electric machine
US9071118B2 (en) Axial motor
JP5491484B2 (en) Switched reluctance motor
US20070152527A1 (en) Reluctance motor
JP5159228B2 (en) Magnetic inductor type synchronous rotating machine and automobile supercharger using the same
US11456633B2 (en) Permanent magnet rotating electric machine
JP6048191B2 (en) Multi-gap rotating electric machine
JP5157182B2 (en) Reluctance motor rotor and reluctance motor including the same
JP2009148158A (en) Permanently excited synchronous machine with shell magnet
JP2005176424A (en) Rotor for dynamo-electric machine
JP2018061392A (en) Armature and rotary electric machine
US9088199B2 (en) Motor
JP2007014110A (en) Rotary electric machine
JP5610989B2 (en) Rotating motor
JP5641341B2 (en) Armature
JPWO2020017078A1 (en) Rotating electric machine
JP2008199790A (en) Permanent magnet embedded rotor
US10468924B2 (en) Rotor for synchronous electric motor
JP3672919B1 (en) Permanent magnet type rotary motor
US20190165628A1 (en) Interior Permanent Magnet Synchronous Machine
JP2008283806A (en) Buried-magnet motor
JP6589721B2 (en) Rotating electric machine
US20120306296A1 (en) Switched reluctance motor
JP4870340B2 (en) Electric motor
JP6904882B2 (en) Rotor of synchronous motor

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20061227

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20091210

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20091215

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100215

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100907

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20110426

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110721

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

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20110726

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20111004

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20111025

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: 20111115

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20111117

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4870340

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141125

Year of fee payment: 3