JP2006115578A - Dynamo-electric machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両に搭載される電装品等を構成する回転電機の電機子の技術分野に属するものである。 The present invention belongs to the technical field of an armature of a rotating electrical machine that constitutes electrical components and the like mounted on a vehicle.
一般に、この種回転電機のなかには、外周に複数のティースが形成されたコア材を回転軸に複数枚積層し、ティース間に形成された軸方向に長いスロットにコイルを巻装することにより電機子を構成し、該電機子の回転軸を、少なくとも一対の磁極を形成する円弧状の永久磁石を備えたヨークに回転自在に軸承する構成としたものがある。
ところで、電動モータのような回転電機において、回転時のコギングトルクを低減することが課題であるが、該コギングトルクの主な発生原因の一つとして、ヨーク側に配される永久磁石の周回り方向端部である磁極端でティースの磁束密度が変化(磁気抵抗変化)し、このため、ティース数に対応して所定の次数でコギングトルクが発生することが知られている。これに対処するため、コア材を積層させるときに、スロット対応部位に形成されるコイル溝をアーマチュア軸とは変位する状態、即ちスキューさせる状態とすることが提唱され、このようにすることで永久磁石端部とティースとのあいだで生じる磁束密度変化を緩和させるようにしたものが提唱されている。しかるに、このものでは、コギング低下の効果を充分に得ることはできず、依然問題が残されるうえ、このようにスキューさせた場合では、有効磁束の低下に伴い特性劣化と、コイルの巻線性が悪くなるという不具合が生じる問題がある。そこで、永久磁石の周回り方向両端部を薄板状(偏芯状)として、該部位における磁石とティースとの対向間隔が広くなるようにし、これによって、コギングトルクの低減を計るようにすることが提唱されている。
In general, in this type of rotating electric machine, an armature is formed by laminating a plurality of core materials having a plurality of teeth formed on the outer periphery on a rotating shaft and winding a coil in a long slot in the axial direction formed between the teeth. The armature's rotating shaft is rotatably supported by a yoke having an arc-shaped permanent magnet that forms at least a pair of magnetic poles.
By the way, in a rotating electrical machine such as an electric motor, it is a problem to reduce the cogging torque during rotation. One of the main causes of the cogging torque is the circumference of the permanent magnet arranged on the yoke side. It is known that the magnetic flux density of the teeth changes (magnetic resistance change) at the magnetic pole end, which is the direction end, and therefore cogging torque is generated at a predetermined order corresponding to the number of teeth. In order to cope with this, it has been proposed that when the core material is laminated, the coil groove formed in the slot-corresponding portion is displaced from the armature shaft, that is, in a skewed state. A proposal has been proposed in which a change in magnetic flux density generated between the magnet end and the teeth is relaxed. However, in this case, the effect of lowering the cogging cannot be obtained sufficiently, and problems still remain, and when skewed in this way, the characteristic deterioration and the winding property of the coil are reduced as the effective magnetic flux decreases. There is a problem that a problem of getting worse occurs. Therefore, both ends in the circumferential direction of the permanent magnet are made into a thin plate shape (eccentric shape) so that the facing distance between the magnet and the tooth at the portion is widened, thereby reducing the cogging torque. Has been advocated.
一方、コギングトルクの低減の対策として、磁石の端部で発生するコギングトルクを相殺するため、該コギングトルクに対して逆位相となるトルクを発生するための凹部を永久磁石の内周面に形成するようにしたものがある。
前記従来のものは、コギングトルクの次数と同数のトルクを発生させるために、凹部を、スロットの形成角度間隔と同様の間隔を存して形成し、しかも、全ての磁石に形成する構成となっている。しかるに、このようにしても、コギングトルクの低減が依然充分ではなく、高性能化が求められる近年において一層の低減が要求され、ここに本発明が解決しようとする課題がある。 In the prior art, in order to generate the same number of orders as the cogging torque, the recesses are formed at intervals similar to the slot forming angle intervals, and all the magnets are formed. ing. However, even in this case, the cogging torque is not yet sufficiently reduced, and in recent years when higher performance is required, there is a problem that the present invention intends to solve.
本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、請求項1の発明は、外周に複数のティースが形成されたコア材を回転軸に複数積層し、ティース間に形成されたスロットにコイルを巻装してなる電機子を、少なくとも一対の磁極を形成するべく円弧状の一対の永久磁石を備えたヨークに回転自在に軸承してなる回転電機において、前記各永久磁石の内周面に軸方向に長い凹部を形成して、永久磁石の端部と電機子とのあいだで発生するコギングトルクを相殺するにあたり、各スロットの周回り方向の形成角度間隔をθとしたとき、少なくとも一つの永久磁石には、周回り方向の溝幅角度θwがθより小さく、周回り方向の溝中心位置が、永久磁石の周回り方向の中心線を基準として、周回り方向両側に(θ/2)の角度範囲内に位置する第一凹部と、該第一凹部の周回り方向両側に位置し、溝中心位置が、nを自然数としたとき、前記第一凹部の溝中心位置からnθの角度を存した位置を基準として(θ/2)の角度範囲内に位置する少なくとも一対の第二凹部とが形成されているものである。
そして、このようにすることにより、凹部の形成数をティース数に関係なく少なくでき、コギングトルクを効率良く低減させることができる。
請求項2の発明は、請求項1において、スロット数をS、永久磁石磁極数をPとしたとき、スロット数Sと磁極数Pとの最小公倍数Mをスロット数Sで除した数が1(M/S=1)の回転電機では、第一、第二凹部は少なくとも一つの永久磁石に設けられているものであり、このようにすることにより、永久磁石に形成する第一、第二凹部を全ての永久磁石に設けることなくコギングトルクの低減が図れる。
請求項3の発明は、請求項1において、スロット数をS、永久磁石の磁極数を4以上となるPとしたとき、スロット数Sと磁極数Pとの最小公倍数Mをスロット数Sで除した数が2(M/S=2)の回転電機では、第一、第二凹部は少なくとも互いに対向しない一対の永久磁石にそれぞれ設けられているものであり、このようにすることにより、永久磁石に形成する第一、第二凹部を、全ての永久磁石に設けることなくコギングトルクの低減が図れる。
請求項4の発明は、請求項1において、スロット数をS、永久磁石の磁極数を6以上となるPとしたとき、スロット数Sと磁極数Pとの最小公倍数Mをスロット数Sで除した数が3以上、かつ、磁極数未満(3≦M/S<P)の回転電機では、第一、第二凹部は少なくとも互いに対向しない各永久磁石に設けられているものであり、このようにすることにより、永久磁石に形成する第一、第二凹部を、全ての永久磁石に設けることなくコギングトルクの低減が図れる。
The present invention was created with the object of solving these problems in view of the above circumstances, and the invention of
And by doing in this way, the formation number of a recessed part can be decreased irrespective of the number of teeth, and cogging torque can be reduced efficiently.
According to a second aspect of the present invention, when the number of slots is S and the number of permanent magnet magnetic poles is P, the number obtained by dividing the least common multiple M of the number of slots S and the number of magnetic poles P by the number of slots S is 1 ( In the rotating electrical machine of M / S = 1), the first and second recesses are provided in at least one permanent magnet, and in this way, the first and second recesses formed in the permanent magnet The cogging torque can be reduced without providing all the permanent magnets.
According to a third aspect of the present invention, in the first aspect, when the number of slots is S and the number of magnetic poles of the permanent magnet is P or more, the least common multiple M of the number of slots S and the number of magnetic poles P is divided by the number of slots S. In the rotating electrical machine having the number of 2 (M / S = 2), the first and second recesses are provided at least on a pair of permanent magnets that are not opposed to each other. The cogging torque can be reduced without providing the first and second recesses to be formed in all the permanent magnets.
According to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect, when the number of slots is S and the number of magnetic poles of the permanent magnet is P or more, the least common multiple M of the number of slots S and the number of magnetic poles P is divided by the number of slots S. In a rotating electrical machine having a number of 3 or more and less than the number of magnetic poles (3 ≦ M / S <P), the first and second recesses are provided at least in the respective permanent magnets that do not face each other. Thus, the cogging torque can be reduced without providing the first and second recesses formed in the permanent magnets in all the permanent magnets.
請求項1の発明とすることにより、凹部の形成数を少なくできるうえ、コギングトルクを効率良く低減させることができる。
請求項2の発明とすることにより、永久磁石に形成する第一、第二凹部を全ての永久磁石に設けることなくコギングトルクの低減が図れる。
請求項3の発明とすることにより、永久磁石に形成する第一、第二凹部を、全ての永久磁石に設けることなくコギングトルクの低減が図れる。
請求項4の発明とすることにより、永久磁石に形成する第一、第二凹部を、全ての永久磁石に設けることなくコギングトルクの低減が図れる。
According to the invention of
According to the invention of
According to the invention of
According to the fourth aspect of the present invention, the cogging torque can be reduced without providing the first and second recesses formed in the permanent magnet in all the permanent magnets.
つぎに、本発明の実施の形態について、図1、2、3の図面に基づいて説明する。
図面において、1は車両に搭載する電装品を構成する電動モータ(回転電機)のアーマチュア(本発明の電機子に相当する)であって、該アーマチュア1は、回転中心となる回転軸(アーマチュア軸)1aの両端部が、有底筒状のヨーク2に回転自在に軸承されている等の基本的な構成は従来通りである。
Next, an embodiment of the present invention will be described based on the drawings of FIGS.
In the drawings,
3はアーマチュア1を構成する薄板状のコア材であって、該コア材3は、リング状のボス部3aの外周に、外径側に放射状に突出する基部の先端に周回り方向に長く延出する爪部が形成された略T字状のティース3bが周回り方向に複数形成されたものに構成されている。ここで、隣接するティース3b間の周回り方向の角度(ティース3bの形成間隔角度)θは形成されるティース3bの数により決定され、ティース数をNとしたとき、ティース3bの形成間隔角度θは(360/N)度となっている。
そして、複数枚のコア材3のボス部3aを、アーマチュア軸1aに回り止め状に外嵌せしめることでアーマチュアコア4を構成するように設定されている。ここで、第一の実施の形態のコア材3は、図1に示すように、周回り方向に12個のティース3bが形成されたものになっており、これによって、コア材3を積層して構成されるアーマチュアコア4の外周には、隣接するティース3b間に12個のスロット(コイル溝)4aが軸方向に長く形成されている。そして、これらスロット4aにコイル(図示せず)を巻装することにより、アーマチュア1が構成されるように設定されている。尚、前記各コイルの両端部は、アーマチュア軸1aに一体的に外嵌されるコンミテータ(図示せず)に接続されており、該コンミテータを介してコイルに外部電源が供給されるように設定されている。
3 is a thin plate-shaped core material constituting the
Then, the
さて、前記ヨーク2の内周面には、一対の円弧形状をした永久磁石5が固着されることにより2極の永久磁石が構成された電動モータに構成している。
そして、これら一対の永久磁石5の内周面には、永久磁石5の周回り方向略中央部に位置して、軸方向に長い凹溝状の第一凹部5bが形成されている。ここで、第一凹部5bの周回り方向の溝幅角度θw1は、前記ティース3bの形成間隔角度θ(スロット4aの形成間隔角度であって、本実施の形態では、12個のスロット4a(ティース3b)が形成されていて、360/12=30度)よりも小さく(θw1≦θ)なるように設定されている。
Now, a pair of arc-shaped
Then, on the inner peripheral surfaces of the pair of
前記第一凹部5bは、永久磁石5の周回り方向の中心線Mを基準とし、該中心線Mの周回り方向両側に予め設定される角度αの角度範囲内に位置して設けられている。因みに、角度αは、ティース3bの形成間隔角度θの半分の角度、即ち(θ/2=15)度以内であればよく、本第一の実施の形態では、α=0、つまり、第一凹部5bの溝中心M1と永久磁石5の中心線Mとが同一線上となる位置に設けられている。
The
さらに、前記各永久磁石5の第一凹部5bの周回り方向両側部には、軸方向に長い凹溝状の第二凹部5cがそれぞれ形成されているが、これら第二凹部5cの溝幅θw2は、前記第一凹部5bと同寸法に形成され、ティース3bの形成間隔角度θよりも小さくなるように設定されている(θw2=θw1≦θ)。
そして、第二凹部5cの周回り方向の形成位置、即ち、第二凹部5cの溝中心位置M2は、第一凹部5bの溝中心M1(本実施の形態の場合、永久磁石の周回り方向の中心線Mと同位置に設定される)からティース3bの形成間隔角度θの角度を存した位置を基準位置MSとし、該基準位置MSの周回り方向両側に予め設定される角度αの角度範囲内に位置して設けられており、角度αは、前述したように、ティース3bの形成間隔角度θの半分の角度、即ち(θ/2=15)度の角度範囲以内であればよく、本実施の形態では、α=4度として、永久磁石5の中心線M側に位置ズレした位置に設定されている。このように、第二凹部5cは、溝中心M2を、第一凹部5bの溝中心M1とのあいだの角度間隔がティース3bの形成間隔角度θとは角度αの範囲内で異なるように設定することにより、第一凹部5bに対向するティース3bの周回り方向の位置関係と、第二凹部5cに対向するティース3bの周回り方向の位置関係とが互いに同様とはならず、位置ズレした位置関係となるようにしており、これによって、第一凹部5bにより永久磁石5の端部で生じるコギングトルクに対して逆相となるトルクを発生するとともに、第二凹部5cにより周期ずれした状態でのコギングトルクとは逆相となるトルクを発生するように設定されている。
In addition, on both sides in the circumferential direction of the
The formation position of the
ところで、前述した電動モータ、即ち、一対の永久磁石5に、第一凹部5bおよびその周回り方向両側に一対の第二凹部5cが形成された電動モータにおいて、電動モータを駆動してアーマチュアコア4を回転させたとき、ティース3bと永久磁石5の端部とのあいだで生じるコギングトルクTmは、図1(B)の仮想線で示するように、回転角度30度を一周期とするトルク(コギングトルク)となっている。
一方、アーマチュアコア4のティース3bと一対の永久磁石5に設けた第一、第二凹部5b、5cとのあいだで生じるトルク(コギングトルク)Trは、図1(B)の細線で示されるように、回転角度30度を一周期とする状態で発生している。このように、これら第一、第二凹部5b、5cと各ティース3bとのあいだで生じるトルクTrは、永久磁石5の周回り方向端部と各ティース3bとのあいだで生じるコギングトルクTmと逆位相の関係となるように設定されており、これによって、これら第一、第二凹部5b、5cにより発生するトルクTrが、永久磁石5の周回り方向端部において生じるコギングトルクTmを相殺するように設定されている。
このように、コギングトルクTmとトルクTrとは、互いに相殺しあっており、これによって、前記アーマチュア1を備えた電動モータが回転駆動したとき、図1(B)の太線で示されるコギングトルクTとなり、もって、コギングトルクの低減を効果的に図ることできるように設定されている。
By the way, in the electric motor described above, that is, in the electric motor in which the pair of
On the other hand, the torque (cogging torque) Tr generated between the
As described above, the cogging torque Tm and the torque Tr cancel each other, so that when the electric motor including the
尚、図2(A)に示すグラフ図は、第一の実施の形態の電動モータと、該電動モータの永久磁石5の代りに周回り方向の板厚が均一となった永久磁石を用いた従来型電動モータEM1と、前記第一の実施の形態の電動モータの永久磁石5に凹部を形成しない状態の電動モータEM2とにおいて、それぞれ測定したコギングトルク値を示しており、第一の実施の形態の電動モータについては優れたコギングトルクの低減がなされていることが確認された。
The graph shown in FIG. 2A uses the electric motor according to the first embodiment and a permanent magnet having a uniform circumferential thickness in place of the
また、図2(B)に示すグラフ図は、第一の実施の形態の電動モータと、前記従来型電動モータEM1と、周回り方向端部に傾斜面が形成された永久磁石を備えた電動モータEM2とのそれぞれについて測定したコギングトルク値と有効磁束量とを、従来型電動モータEM1のコギングトルク値および有効磁束量を基準(1)としたときの値(割合)であり、該グラフ図からも、前記第一の実施の形態の電動モータが、コギングトルクの低減がなされているうえ、有効磁束量の低減が抑制されていて、優れた性能を有した電動モータであることがわかる。 Further, the graph shown in FIG. 2B is an electric motor including the electric motor of the first embodiment, the conventional electric motor EM1, and a permanent magnet having an inclined surface formed at the end in the circumferential direction. The cogging torque value and effective magnetic flux amount measured for each of the motors EM2 are values (ratio) when the cogging torque value and effective magnetic flux amount of the conventional electric motor EM1 are used as the reference (1). From this, it can be seen that the electric motor of the first embodiment is an electric motor having excellent performance in which the cogging torque is reduced and the reduction of the effective magnetic flux amount is suppressed.
ここで、図3に示すグラフ図は、第一の実施の形態の電動モータと、周回り方向端部に傾斜面が形成された永久磁石を備えた電動モータEM2と、前記電動モータEM2の永久磁石に第一凹部のみ形成した電動モータEMSとのそれぞれについて測定したコギングトルク値を示している。図3によると、第一凹部のみが形成された電動モータEMSにおいては、従来型電動モータEM2に生じるコギングトルクの波形の頂部部位を相殺する状態での低減がなされ、第一、第二凹部5b、5cが形成された第一の実施の形態の電動モータでは、第一凹部5bにより相殺しきれないコギングトルクの波形の裾部位を相殺していることが確認でき、このことから、第一凹部5bと、該第一凹部5bとは僅かに位相がずれた第二凹部5cとの両者を形成することにより、一層のコギングトルクの低減が果せることが確認された。
Here, the graph shown in FIG. 3 is an electric motor according to the first embodiment, an electric motor EM2 having a permanent magnet with an inclined surface formed at an end in a circumferential direction, and a permanent of the electric motor EM2. The cogging torque value measured about each of the electric motor EMS which formed only the 1st recessed part in the magnet is shown. According to FIG. 3, in the electric motor EMS in which only the first concave portion is formed, the top portion of the waveform of the cogging torque generated in the conventional electric motor EM <b> 2 is reduced, and the first and second
叙述の如く構成された本発明の実施の形態において、アーマチュアコア4の各スロット4aに巻装されるコイルに通電することで、アーマチュア1の回転がなされるが、このとき、アーマチュア1と永久磁石5の磁極端とのあいだにおいて生じるコギングトルクTmは、アーマチュア1と一対の永久磁石5の内周面に形成される第一凹部5b、および、該第一凹部5bの周回り方向両側に位置する一対の第二凹部5cとのあいだにおいて生じるトルクTrにより相殺され、コギングトルクの低減がなされる。しかも、このものでは、アーマチュア1と永久磁石5の周回り端部とのあいだで生じるコギングトルクとは逆送のトルクをアーマチュア1とのあいだで生じる第一凹部5bの他に、該第一凹部5bの周回り方向両側部に第二凹部5cが形成されており、しかも、これら第二凹部5cの周回り方向の形成位置が、ティース3bの形成間隔角度θとは、α(=θ/2)の範囲内で位置ズレした状態で設けられている。これによって、前述したように、第一凹部5bにより永久磁石5の端部とアーマチュア1とのあいだで生じるコギングトルクTmの頂部を相殺し、第二凹部5cによりコギングトルクTmの裾部を相殺することになって、コギングトルクTの一層の低減が図れる。
In the embodiment of the present invention configured as described above, the
尚、本発明は、前記実施の形態に限定されないことは勿論であって、回転電機を構成するティースの数と、ヨークに設けられる永久磁石の数に基づいて、第一、第二凹部の形成箇所、そして、第二凹部の形成数(複数対とする)を適宜設定することができる。
つまり、スロット数をS、永久磁石の磁極数をPとしたとき、スロット数Sと磁極数Pとの最小公倍数Mをスロット数で除した数が1(M/S=1)である回転電機であって、例えば、前記第一の実施の形態のように、スロット数12、磁極数2の回転電機では、最小公倍数が12であり、該12をスロット数12で割ったときの値が1となる電動モータでは、一つの磁極に対するスロットの対向状態がその他の磁極に対するものと同様であり、このような電動モータでは、第一、第二凹部を、少なくとも一つの永久磁石(磁極)に設けることで、コギングトルクの低減を図ることができる。
尚、第一、第二凹部の形成位置については、前記第一の実施の形態で説明したものと同様の配設条件を満たすことにより、永久磁石の端部で生じるコギングトルクと逆位相のコギングトルクを発生させることができる。
Of course, the present invention is not limited to the above embodiment, and the first and second recesses are formed based on the number of teeth constituting the rotating electrical machine and the number of permanent magnets provided on the yoke. The number of locations and the number of second recesses (multiple pairs) can be set as appropriate.
In other words, when the number of slots is S and the number of magnetic poles of the permanent magnet is P, the number of slots obtained by dividing the least common multiple M of the number of slots S and the number of magnetic poles P by the number of slots is 1 (M / S = 1). Thus, for example, in the rotating electrical machine having 12 slots and 2 magnetic poles as in the first embodiment, the least common multiple is 12, and the value obtained by dividing 12 by 12 slots is 1. In this electric motor, the state of the slot facing one magnetic pole is the same as that for the other magnetic pole. In such an electric motor, the first and second recesses are provided in at least one permanent magnet (magnetic pole). Thus, the cogging torque can be reduced.
The first and second recesses are formed at the same position as described in the first embodiment, so that the cogging torque is opposite to the cogging torque generated at the end of the permanent magnet. Torque can be generated.
そして、前記第一の実施の形態の電動モータのように、スロット数12、磁極数2の電動モータでは、前述したように、一つの磁極に対するスロットの対向状態がその他の磁極に対するものと同様であり、このため、図4に示す第二の実施の形態の電動モータ6のように、N極の永久磁石5にのみ、第一、第二凹部5b、5cを形成したものであってもよく、この場合であってもコギングトルクの低減を果すことが確認された。尚、第二の実施の形態の電動モータ6を構成するアーマチュア1は、前記第一の実施の形態と同様であり、その構成の説明は、前記第一の実施の形態と同様の符号を付すことで省略する。
因みに、第二の実施の形態のように構成した場合、永久磁石5の端部によるコギングトルクの大きさに対し、第一、第二凹部5b、5cにより生じるトルクの大きさをバランスさせる必要があるため、前記第一の実施の形態のものよりも凹部の溝深さを深く形成する必要がある。
そして、このように構成した場合では、第一、第二凹部5b、5cを一方の永久磁石5に形成すればよいので、永久磁石5の加工が容易になるばかりでなく、コスト低下を図れるという利点がある。
As in the electric motor of the first embodiment, in the electric motor having 12 slots and 2 magnetic poles, as described above, the opposing state of the slot with respect to one magnetic pole is the same as that with respect to the other magnetic poles. For this reason, the first and
Incidentally, when configured as in the second embodiment, it is necessary to balance the magnitude of the torque generated by the first and
In such a configuration, the first and
図5(A)、(B)に示す第三、第四の実施の形態の電動モータ7、8は、スロット数20、磁極数4に構成されており、これらの電動モータ7、8は、スロット数と磁極数との最小公倍数が20であり、該最小公倍数20をスロット数20で除した数値が、前記第一の実施の形態の電動モータと同様に「1」となるものである。そして、この場合では、四つの永久磁石9のうち、何れか一つの永久磁石10に、第一、第二凹部9a、9bを形成すること、即ち、図5(A)の電動モータ7では、一つのN極の永久磁石9に、一つの第一凹部9aと、該第一凹部9aの周回り方向両側の一対の第二凹部9bとを、前述した形成位置条件に従って形成されており、このものでも、コギングトルクの低減を果すことが可能である。
一方、図5(B)に示す第四の実施の形態の電動モータ8は、各極、即ち全ての永久磁石10に、それぞれ第一、第二凹部9a、9bを設ける構成となっており、この場合でも、コギングトルクの低減を果せるが、このものでは、各凹部9a、9bの溝深さを、前記第三の実施の形態のものよりも浅くできる。また、このように、各極に対向するティースの状態が同様の位置関係となる場合では、二対の永久磁石のうち、一対の永久磁石に第一、第二凹部を形成するように構成してもよく、このように構成してもコギングトルクの低減を実現させることができる。
The
On the other hand, the
また、スロット数をS、永久磁石の磁極数を4以上となるPとしたとき、スロット数Sと磁極数Pとの最小公倍数Mをスロット数Sで除した数が2(M/S=2)の回転電機であって、例えば、図6(A)、(B)に示す第五、第六の実施の形態の電動モータ10、11は、スロット数22、永久磁石12による磁極数が4に構成されており、このものでは、一対の磁極に対するスロットの対向状態が他の一対の磁極に対するものと同様であり、一対のN極とS極に対するスロットの対向状態はそれぞれ異なったものとなる。このため、互いに対向しない一対の永久磁石に、永久磁石の端部で生じるコギングトルクと逆位相となるコギングトルクを発生させるための第一、第二凹部を形成することにより、磁極端で生じるコギングトルクと同数のトルクを発生して互いに相殺することができ、電動モータのコギングトルクの低減を果すことができる。
そして、図6(A)の電動モータ10は、一対の永久磁石12のそれぞれに、第一凹部12aと、一対の第二凹部12bとが前記形成位置の条件を満たして形成されており、図6(B)の電動モータ11は、四つの永久磁石12の全てに、それぞれ第一、第二凹部12a、12bが前記図6(A)のものと同様に形成されたものとなっており、何れについてもコギングトルクの低減が図れることが確認された。
When the number of slots is S and the number of magnetic poles of the permanent magnet is P or more, the number obtained by dividing the least common multiple M of the number of slots S and the number of magnetic poles P by the number of slots S is 2 (M / S = 2). The
In the
因みに、図7(A)のグラフ図に、第一凹部の周回り方向の溝中心位置と、第二凹部の溝中心位置とのあいだの角度間隔が、ティースの形成角度間隔の整数倍となるように構成された電動モータ、即ち、第一、第二凹部と、これに対向するティースの周回り方向の位置関係が同様になる電動モータをEMMとし、該電動モータEMMと、前記第六の実施の形態(図6(B)に示す)の電動モータ11とにおいて測定したコギングトルク値の、従来型電動モータEM1のコギングトルク値を基準とする低減率を示す。該グラフ図からも明らかなように、第一、第二凹部の形成位置を、ティースの形成角度間隔とは一致させないことにより低減率を上昇させることができ、一層のコギングトルクの低減が図れていることが確認された。
さらに、図7(B)に、第一、第二凹部の形成位置について、ティースの形成角度間隔に対する位置ズレの角度の量によって、コギングトルクの低減率に差異があるか否かについて検討したグラフ図を示す。該グラフ図によると、所定の角度ずらすように構成することで、コギングトルクの低減率を上昇させて、一層の低減が図れることが確認された。
Incidentally, in the graph of FIG. 7 (A), the angle interval between the groove center position in the circumferential direction of the first recess and the groove center position of the second recess is an integral multiple of the tooth formation angle interval. The electric motor configured as described above, that is, the electric motor having the same positional relationship in the circumferential direction between the first and second recesses and the teeth facing the EMM, is referred to as EMM, and the electric motor EMM and the sixth A reduction rate of the cogging torque value measured with the
Further, FIG. 7B is a graph in which whether or not there is a difference in the cogging torque reduction rate depending on the amount of misalignment angle with respect to the tooth formation angle interval for the formation positions of the first and second recesses. The figure is shown. According to the graph, it was confirmed that the reduction rate of the cogging torque can be increased and further reduction can be achieved by shifting the angle by a predetermined angle.
また、スロット数をS、永久磁石の磁極数を6以上となるPとしたとき、スロット数Sと磁極数Pとの最小公倍数Mをスロット数Sで除した数が3以上、かつ、磁極数未満(3≦M/S<P)の回転電機であって、例えばスロット数8、磁極数6のような電動モータ(最小公倍数Mをスロット数Sで除した数が3)、スロット数12、磁極数10の電動モータ(最小公倍数Mをスロット数Sで除した数が5)、のような回転電機では、アーマチュアの半円分のティースと、ヨークの半円分の永久磁石との対向状態が同一となり、これによって、少なくとも互いに対向しない各磁極に凹部を形成することにより、磁極端で生じるコギングトルクと同次数のトルクを発生させることができ、これによって、電動モータとしてのコギングトルクの低減を果すことができる。 When the number of slots is S and the number of magnetic poles of the permanent magnet is P or more, the number obtained by dividing the least common multiple M of the number of slots S and the number of magnetic poles P by the number of slots S is 3 or more and the number of magnetic poles Less than (3 ≦ M / S <P), for example, an electric motor having a slot number of 8 and a magnetic pole number of 6 (the number obtained by dividing the least common multiple M by the slot number S is 3), a slot number of 12, In a rotating electric machine such as an electric motor having 10 magnetic poles (the number obtained by dividing the least common multiple M by the number of slots S is 5), the armature semi-circular teeth and the yoke semi-circular permanent magnet are opposed to each other. As a result, by forming a recess in each of the magnetic poles that are not opposed to each other, it is possible to generate a torque of the same order as the cogging torque generated at the magnetic pole tip, thereby reducing the cogging torque as an electric motor. It is possible to play a.
尚、凹部としては、第一凹部の両側に複数対の第二凹部を形成したものであってもよく、その場合に、形成位置は、前記第一の実施の形態と同様の配設条件を満たすことにより、凹部によるコギングトルクが、永久磁石の端部で生じるコギングトルクに対して逆位相となるように形成されるものである。 In addition, as a recessed part, what formed two or more pairs of 2nd recessed parts in the both sides of a 1st recessed part may be sufficient, and the formation position has the same arrangement | positioning conditions as said 1st embodiment in that case. By satisfy | filling, it forms so that the cogging torque by a recessed part may become an antiphase with respect to the cogging torque produced in the edge part of a permanent magnet.
1 アーマチュア
1a アーマチュア軸
2 ヨーク
3 コア材
3b ティース
4 アーマチュアコア
4a スロット
5 永久磁石
5a 傾斜面
5b 第一凹部
5c 第二凹部
1
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JP2004298538A JP2006115578A (en) | 2004-10-13 | 2004-10-13 | Dynamo-electric machine |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2004298538A JP2006115578A (en) | 2004-10-13 | 2004-10-13 | Dynamo-electric machine |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012085399A (en) * | 2010-10-07 | 2012-04-26 | Asmo Co Ltd | Motor |
JP2014050211A (en) * | 2012-08-31 | 2014-03-17 | Hitachi Automotive Systems Ltd | Permanent magnet rotary electric machine |
-
2004
- 2004-10-13 JP JP2004298538A patent/JP2006115578A/en active Pending
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