JP2006254621A - Permanent magnet type motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転子鉄心に永久磁石が埋設された埋め込み磁石型電動機に関するものである。 The present invention relates to an embedded magnet type electric motor in which a permanent magnet is embedded in a rotor core.
従来の電動機は、図5に示すように構成されている。これは、固定子とそれに半径方向に対向する回転自在に支持された回転子から構成されている。この固定子鉄心は巻線が施されるティースと、ティースをつなぐ略環状のヨークから形成されている。ティースの先端には、対向する回転子との空隙に沿って周方向に突出したティース先端突出部が形成されている。回転子には界磁を発生させる永久磁石が回転子鉄心の半径方向に複数枚埋設されている。 A conventional electric motor is configured as shown in FIG. This is composed of a stator and a rotor that is rotatably supported facing the stator in the radial direction. The stator iron core is formed of teeth on which windings are applied and a substantially annular yoke that connects the teeth. At the tip of the teeth, a tooth tip protrusion that protrudes in the circumferential direction along the gap with the opposing rotor is formed. A plurality of permanent magnets for generating a field are embedded in the rotor in the radial direction of the rotor core.
コギングトルクやトルク脈動を低減するために、軸方向に2つに分割された回転子ブロックが周方向にずらして積層されている。(例えば、特許文献1参照)
上記従来の構成のように、回転子鉄心に永久磁石を埋設すると、永久磁石が発生する磁束の方向では永久磁石を横切るために磁気抵抗が高くなり、それに対して電気角で90度の方向においては磁束が回転子の鉄心の部分を通過するので磁気抵抗が低くなる。このように、回転子に永久磁石を埋設した構造のものでは、回転子と固定子の相対位置によって磁気抵抗に差が生じるため、コギングトルクや電動機駆動時のトルク脈動が増加する傾向にある。それにより、電動機としての振動や騒音が悪化する。 When a permanent magnet is embedded in the rotor core as in the above-described conventional configuration, the magnetic resistance increases in the direction of the magnetic flux generated by the permanent magnet because it crosses the permanent magnet, whereas in the direction of 90 degrees in electrical angle. Since the magnetic flux passes through the core part of the rotor, the magnetic resistance is lowered. As described above, in the structure in which the permanent magnet is embedded in the rotor, a difference occurs in the magnetic resistance depending on the relative position between the rotor and the stator, so that the cogging torque and the torque pulsation when driving the motor tend to increase. Thereby, the vibration and noise as an electric motor deteriorate.
また、回転子と固定子の相対位置による磁気抵抗の変化を少なくするために、回転子を軸方向に分割し、これを周方向にずらして積層するという手段がとられている。しかし、回転子を軸方向に分割すると、軸方向に対して磁束分布が階段状に変化するので、コギングトルクを低減するには限界があった。また、磁束分布をなだらかにするために回転子の分割数を増加すると、それぞれの段の境界部で生じる軸方向の磁束の漏れが多くなり、電動機の出力が低下してしまう。 Further, in order to reduce the change in magnetic resistance due to the relative position of the rotor and the stator, a means is taken in which the rotor is divided in the axial direction and is laminated while being shifted in the circumferential direction. However, when the rotor is divided in the axial direction, the magnetic flux distribution changes stepwise with respect to the axial direction, so there is a limit to reducing the cogging torque. Further, if the number of rotor divisions is increased in order to smooth the magnetic flux distribution, axial magnetic flux leakage occurring at the boundary of each stage increases, and the output of the motor decreases.
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、回転子の回転位置による磁気抵抗の変化を少なくすることによって、コギングトルクやトルク脈動を低減した、低振動・低騒音な電動機を提供することを目的とする。 The present invention solves such a conventional problem, and a low-vibration and low-noise motor that reduces cogging torque and torque pulsation by reducing changes in magnetic resistance due to the rotational position of the rotor. The purpose is to provide.
上記の課題を解決するために本発明は、環状のヨークと巻線用溝となる周方向間隔をおいて放射状に複数のティースが形成されている固定子と、前記固定子と僅かな空隙を介して対向し、回転自在に保持され、薄板状の電磁鋼板を軸方向に積層した回転子鉄心に埋設された永久磁石にて界磁を発生し、回転子鉄心の磁極間に近接する部分の回転子と固定子間の空隙が広く、永久磁石の外周側に位置する回転子鉄心には磁極間の空隙よりも狭い部分が存在する回転子とを備えた電動機において、前記の永久磁石の外周側に位置する回転子鉄心の 固定子との空隙の狭い部分を周方向にスキューしたものである。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a stator in which a plurality of teeth are radially formed with a circumferential interval between an annular yoke and a winding groove, and a small gap between the stator and the stator. The magnetic field is generated by a permanent magnet embedded in a rotor core that is held in a rotatable manner and is laminated in the axial direction with thin electromagnetic steel plates laminated in the axial direction. In an electric motor provided with a rotor having a wide gap between the rotor and the stator and a rotor core located on the outer peripheral side of the permanent magnet having a narrower portion than the gap between the magnetic poles, the outer periphery of the permanent magnet The narrow part of the gap with the stator of the rotor core located on the side is skewed in the circumferential direction.
また、回転子鉄心の永久磁石より外側に位置する 固定子との空隙の狭い部分が周方向にスキューされており、前記スキュー角度が固定子のスロットの1ピッチに相当する角度のものである。 In addition, a narrow portion of the gap with the stator located outside the permanent magnet of the rotor core is skewed in the circumferential direction, and the skew angle is an angle corresponding to one pitch of the stator slots.
また、回転子鉄心の永久磁石より外周側に位置する 固定子との空隙の狭い部分が周方向にスキューされており、前記スキュー角度がトルク脈動の任意の次数の一周期に相当する角度のものである。 Further, a narrow portion of the gap with the stator located on the outer peripheral side of the permanent magnet of the rotor core is skewed in the circumferential direction, and the skew angle has an angle corresponding to one cycle of an arbitrary order of torque pulsation. It is.
また、環状のヨークと巻線用溝となる周方向間隔をおいて放射状に複数のティースが形成されている固定子と、前記固定子と僅かな空隙を介して対向し、回転自在に保持され、回転子鉄心に埋設された永久磁石にて界磁を発生し、回転子鉄心の磁極間に近接する部分の回転子と固定子間の空隙が広くなっており、永久磁石の外周側に位置する回転子鉄心には磁極間の空隙よりも狭い部分が存在する回転子とを備えた多相全波駆動の電動機において、回転子鉄心の永久磁石より外周側に位置する 固定子との空隙の狭い部分が周方向にスキューされており、そのスキュー角度が360/(Φ×2)×2/p 度(Φは駆動相数、pは回転子の極数)のものである。 In addition, a stator in which a plurality of teeth are radially formed with a circumferential interval as an annular yoke and a winding groove is opposed to the stator via a slight gap, and is rotatably held. The field is generated by the permanent magnet embedded in the rotor core, and the gap between the rotor and the stator in the vicinity between the magnetic poles of the rotor core is widened and is located on the outer peripheral side of the permanent magnet. In a multi-phase full-wave drive motor equipped with a rotor core that has a rotor that is narrower than the gap between the magnetic poles, the gap between the rotor core and the stator located on the outer peripheral side of the permanent magnet The narrow portion is skewed in the circumferential direction, and the skew angle is 360 / (Φ × 2) × 2 / p degree (Φ is the number of driving phases and p is the number of poles of the rotor).
また、環状のヨークと巻線用溝となる周方向間隔をおいて放射状に複数のティースが形成されている固定子と、前記固定子と僅かな空隙を介して対向し、回転自在に保持され、回転子鉄心に埋設された永久磁石にて界磁を発生し、回転子鉄心の磁極間に近接する部分の回転子と固定子間の空隙が広くなっており、永久磁石の外周側に位置する回転子鉄心には磁極間の空隙よりも狭い部分が存在する回転子とを備えた多相半波駆動の電動機において、回転子鉄心の永久磁石より外周側に位置する 固定子との空隙が狭い部分が周方向にスキューされており、そのスキュー角度が360/Φ×2/p 度(Φは駆動相数、pは回転子の極数)のものである。 In addition, a stator in which a plurality of teeth are radially formed with a circumferential interval as an annular yoke and a winding groove is opposed to the stator via a slight gap, and is rotatably held. The field is generated by the permanent magnet embedded in the rotor core, and the gap between the rotor and the stator in the vicinity between the magnetic poles of the rotor core is widened and is located on the outer peripheral side of the permanent magnet. In a multi-phase half-wave drive motor provided with a rotor core that has a rotor that is narrower than the gap between the magnetic poles, the gap between the rotor core and the stator located on the outer peripheral side of the permanent magnet The narrow portion is skewed in the circumferential direction, and the skew angle is 360 / Φ × 2 / p degrees (Φ is the number of driving phases, and p is the number of rotor poles).
また、回転子鉄心が軸方向に複数に分割され、それらが周方向にずらして軸方向に積層されている埋め込み磁石型電動機において、回転子鉄心の永久磁石より外周側に位置する 固定子との空隙の狭い部分を周方向にスキューしているものである。 Further, in an embedded magnet type electric motor in which a rotor core is divided into a plurality of parts in the axial direction and these are shifted in the circumferential direction and stacked in the axial direction, the stator core is positioned on the outer peripheral side of the permanent magnet of the rotor core. The narrow gap is skewed in the circumferential direction.
さらに、回転子鉄心が軸方向からみて同形状の電磁鋼板を複数枚積層した部分を有し、回転子鉄心に施されたスキューが階段状に構成されているものである。 Further, the rotor core has a portion in which a plurality of electromagnetic steel plates having the same shape as viewed from the axial direction are stacked, and the skew applied to the rotor core is configured in a stepped manner.
上記手段によって、回転子から発生する磁束の分布が周方向に分散されるため、コギングトルクやトルク脈動が低減できる。その結果、電動機駆動時の騒音や振動を抑制することができる。 By the above means, the distribution of magnetic flux generated from the rotor is dispersed in the circumferential direction, so that cogging torque and torque pulsation can be reduced. As a result, noise and vibration when the motor is driven can be suppressed.
請求項1記載の発明によれば、回転子鉄心の永久磁石より外周側の固定子との空隙の狭い部分を周方向にスキューすることにより、永久磁石から発生する磁束を周方向に分散させることができる。したがって、軸方向に永久磁石を分割することなく容易な工法にて、コギングトルクや駆動時のトルク脈動が低減され、運転時の騒音や振動を低減できる。 According to the first aspect of the present invention, the magnetic flux generated from the permanent magnet is dispersed in the circumferential direction by skewing the narrow portion of the gap with the stator on the outer circumferential side from the permanent magnet of the rotor core in the circumferential direction. Can do. Therefore, cogging torque and torque pulsation during driving are reduced by an easy method without dividing the permanent magnet in the axial direction, and noise and vibration during operation can be reduced.
また、請求項2記載の発明によれば、回転子と固定子の相対的な位置が軸に垂直な どの断面においても一致する場所がないように一様に分散されているため、コギングトルクを低減することができる。 According to the second aspect of the present invention, since the relative positions of the rotor and the stator are uniformly distributed so that there is no coincidence in any cross section perpendicular to the axis, the cogging torque is reduced. Can be reduced.
また、請求項3記載の発明によれば、電動機の騒音や振動のうち、所望の高調波成分について有効に低減することができる。 According to the third aspect of the present invention, it is possible to effectively reduce a desired harmonic component among the noise and vibration of the electric motor.
また、請求項4記載の発明によれば、多相全波駆動される電動機において、トルク脈動が加振源となって生じる振動への影響が最も大きい、高調波の最小次数成分を効率良く低減することができるので、多相全波で駆動される電動機を低振動、低騒音化できる。 According to the fourth aspect of the present invention, in a multi-phase full-wave driven motor, the minimum order component of harmonics having the greatest influence on vibration generated by torque pulsation as an excitation source is efficiently reduced. Therefore, it is possible to reduce the vibration and noise of the motor driven by the multi-phase full wave.
また、請求項5記載の発明によれば、多相半波駆動される電動機において、トルク脈動の振幅が最も大きい高調波である最小次数成分を効率良く低減することができるので、多相半波で駆動される電動機を低振動、低騒音化できる。 According to the fifth aspect of the present invention, in the motor driven by the multiphase half wave, the minimum order component that is the harmonic with the largest amplitude of the torque pulsation can be efficiently reduced. The motor driven by can reduce vibration and noise.
また、請求項6記載の発明によれば、回転子が軸方向に複数ブロックに分割されており、それらが周方向にずらして積層されている場合、回転子鉄心の永久磁石より外周側の固定子との空隙の狭い部分を周方向にスキューすることにより、各ブロック間で生じる磁束の不連続な変化を緩和することができるので、回転子の分割数が少なくても磁束分布をなだらかにすることが可能であり、回転子ブロックの間で生じる軸方向の漏洩磁束を抑制することができ、低振動・低騒音化に加えて電動機が高出力化できる。 According to the sixth aspect of the present invention, when the rotor is divided into a plurality of blocks in the axial direction and they are stacked while being shifted in the circumferential direction, the outer peripheral side of the rotor core is fixed. By skewing the narrow part of the gap with the rotor in the circumferential direction, the discontinuous change in the magnetic flux generated between the blocks can be alleviated, so the magnetic flux distribution is smoothed even if the number of rotor divisions is small. It is possible to suppress the leakage magnetic flux in the axial direction between the rotor blocks, and to increase the output of the electric motor in addition to reducing vibration and noise.
また、請求項7記載の発明によれば、軸方向からみて同形状の電磁鋼板を複数枚積層した部分を有するので、回転子を構成する電磁鋼板の種類が削減でき、回転子が容易に作製できる。 In addition, according to the seventh aspect of the invention, since it has a portion in which a plurality of electromagnetic steel sheets having the same shape as viewed from the axial direction are laminated, the types of electromagnetic steel sheets constituting the rotor can be reduced, and the rotor can be easily manufactured. it can.
請求項8から請求項10記載の発明によれば、家電機器や自動車を低騒音化・低振動化できる。
According to the invention described in
本発明は、環状のヨークと巻線用溝となる周方向間隔をおいて放射状に複数のティースが形成されている固定子と、前記固定子と僅かな空隙を介して対向し、回転自在に保持され、薄板状の電磁鋼板を軸方向に積層した回転子鉄心に埋設された永久磁石にて界磁を発生し、回転子鉄心の磁極間に近接する部分の回転子と固定子間の空隙が広くなっており、永久磁石の外周側に位置する回転子鉄心には磁極間の空隙よりも狭い部分が存在する回転子とを備えた電動機において、前記の永久磁石の外周側に位置する回転子鉄心の 固定子との空隙の狭い部分が周方向にスキューされているものである。 The present invention has a stator in which a plurality of teeth are radially formed at circumferential intervals to be an annular yoke and a winding groove, and is opposed to the stator via a slight gap so as to be rotatable. A magnetic field is generated by a permanent magnet embedded in a rotor core that is held and laminated in the axial direction with thin magnetic steel sheets laminated in the axial direction, and the gap between the rotor and stator in the vicinity of the magnetic poles of the rotor core In an electric motor provided with a rotor having a rotor core located on the outer peripheral side of the permanent magnet and a rotor having a narrower portion than the gap between the magnetic poles, the rotation positioned on the outer peripheral side of the permanent magnet The narrow part of the gap between the stator core and the stator is skewed in the circumferential direction.
また、回転子鉄心の永久磁石より外側に位置する 固定子との空隙が狭い部分が周方向にスキューされており、前記スキュー角度が固定子のティースの1ピッチに相当する角度のものである。 Further, a portion where the gap between the stator core and the stator located outside the permanent magnet is narrow is skewed in the circumferential direction, and the skew angle is an angle corresponding to one pitch of the teeth of the stator.
また、回転子鉄心の永久磁石より外周側に位置する 固定子との空隙が狭い部分が周方向にスキューされており、前記スキュー角度がトルク脈動の任意の次数の一周期に相当する角度のものである。 In addition, a portion having a narrow gap with the stator located on the outer peripheral side of the permanent magnet of the rotor core is skewed in the circumferential direction, and the skew angle has an angle corresponding to one cycle of an arbitrary order of torque pulsation. It is.
また、環状のヨークと巻線用溝となる周方向間隔をおいて放射状に複数のティースが形成されている固定子と、前記固定子と僅かな空隙を介して対向し、回転自在に保持され、回転子鉄心に埋設された永久磁石にて界磁を発生し、回転子鉄心の磁極間に近接する部分の回転子と固定子間の空隙が広くなっており、永久磁石の外周側に位置する回転子鉄心には磁極間の空隙よりも狭い部分が存在する回転子とを備えた多相全波駆動の電動機において、回転子鉄心の永久磁石より外周側に位置する 固定子との空隙の狭い部分が周方向にスキューされており、そのスキュー角度が360/(Φ×2)×2/p 度(Φは駆動相数、pは回転子の極数)のものである。 In addition, a stator in which a plurality of teeth are radially formed with a circumferential interval as an annular yoke and a winding groove is opposed to the stator via a slight gap, and is rotatably held. The field is generated by the permanent magnet embedded in the rotor core, and the gap between the rotor and the stator in the vicinity between the magnetic poles of the rotor core is widened and is located on the outer peripheral side of the permanent magnet. In a multi-phase full-wave drive motor equipped with a rotor core that has a rotor that is narrower than the gap between the magnetic poles, the gap between the rotor core and the stator located on the outer peripheral side of the permanent magnet The narrow portion is skewed in the circumferential direction, and the skew angle is 360 / (Φ × 2) × 2 / p degree (Φ is the number of driving phases and p is the number of poles of the rotor).
また、環状のヨークと巻線用溝となる周方向間隔をおいて放射状に複数のティースが形成されている固定子と、前記固定子と僅かな空隙を介して対向し、回転自在に保持され、回転子鉄心に埋設された永久磁石にて界磁を発生し、回転子鉄心の磁極間に近接する部分の回転子と固定子間の空隙が広くなっており、永久磁石の外周側に位置する回転子鉄心には磁極間の空隙よりも狭い部分が存在する回転子とを備えた多相半波駆動の電動機において、回転子鉄心の永久磁石より外周側に位置する 固定子との空隙が狭い部分が周方向にスキューされており、そのスキュー角度が360/Φ×2/p 度(Φは駆動相数、pは回転子の極数)のものである。 In addition, a stator in which a plurality of teeth are radially formed with a circumferential interval as an annular yoke and a winding groove is opposed to the stator via a slight gap, and is rotatably held. The field is generated by the permanent magnet embedded in the rotor core, and the gap between the rotor and the stator in the vicinity between the magnetic poles of the rotor core is widened and is located on the outer peripheral side of the permanent magnet. In a multi-phase half-wave drive motor provided with a rotor core that has a rotor that is narrower than the gap between the magnetic poles, the gap between the rotor core and the stator located on the outer peripheral side of the permanent magnet The narrow portion is skewed in the circumferential direction, and the skew angle is 360 / Φ × 2 / p degrees (Φ is the number of driving phases, and p is the number of rotor poles).
また、回転子鉄心が軸方向に複数に分割され、それらが周方向にずらして軸方向に積層されている埋め込み磁石型電動機において、回転子鉄心の永久磁石より外周側に位置する 固定子との空隙が狭い部分が周方向にスキューしているものである。 Further, in an embedded magnet type electric motor in which a rotor core is divided into a plurality of parts in the axial direction and these are shifted in the circumferential direction and stacked in the axial direction, the stator core is positioned on the outer peripheral side of the permanent magnet of the rotor core. The narrow gap is skewed in the circumferential direction.
さらに、回転子鉄心が軸方向からみて同形状の電磁鋼板を複数枚積層した部分を有し、回転子鉄心に施されたスキューが階段状に構成されているものである。 Further, the rotor core has a portion in which a plurality of electromagnetic steel plates having the same shape as viewed from the axial direction are stacked, and the skew applied to the rotor core is configured in a stepped manner.
このような構成により、回転子の永久磁石から発生する磁束を周方向に分散させることができるので、コギングトルクやトルク脈動を低減することができる。 With such a configuration, since the magnetic flux generated from the permanent magnet of the rotor can be dispersed in the circumferential direction, cogging torque and torque pulsation can be reduced.
本発明のより具体的な実施の形態について図面を参照して説明する。 More specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
本発明の請求項1に記載の電動機は、図1に示す様に環状のヨーク1と巻線用溝であるスロット2となる周方向間隔をおいて放射状に複数のティース3が形成されている固定子4と、前記固定子4と僅かな空隙を介して対向し、回転自在に保持され、薄板状の電磁鋼板を軸方向に積層した回転子鉄心5に埋設された永久磁石6にて界磁を発生する。回転子7は回転子鉄心の磁極間に近接する部分の回転子と固定子間の空隙が広く、永久磁石の外周側には磁極間の空隙よりも狭い部分8が存在する。上記電動機において、回転子鉄心の永久磁石より外周側に位置する 固定子との空隙が狭い部分8を周方向にスキューしていることを特徴とする。
回転子鉄心の 固定子との空隙が狭い部分の位置が周方向に異なる回転子について、固定子と回転子間の空隙磁束密度分布を図2に示す。ここで、永久磁石の磁極中心をa、固定子との空隙が最も狭い回転子の位置または固定子との空隙が最も狭い部分の回転子鉄心の中心位置をbとする。図2にはaとbのなす角(回転方向を正とする)が、永久磁石の磁極に対して電気角で−15°、0°、+15°の3種類についてあらわしている。このように磁束密度が極値をとる中心位置(磁束分布の中心)が回転子の空隙が最も狭い位置と等しい位置へと変化することがわかる。これより、回転子鉄心の永久磁石より外周側の鉄心部を周方向にスキューさせることによって、固定子と回転子間の空隙磁束密度分布も分散される。したがって、ある任意の回転位置において磁気抵抗が軸方向に対して一致することなく周方向に分散されるので、固定子と回転子間に生じる吸引力が分散され、コギングトルクやトルク脈動が減少する。
As shown in FIG. 1, the electric motor according to the first aspect of the present invention has a plurality of
Fig. 2 shows the distribution of the gap magnetic flux density between the stator and the rotor for the rotor in which the position of the narrow gap between the rotor core and the stator differs in the circumferential direction. Here, a is the magnetic pole center of the permanent magnet, and b is the position of the rotor having the narrowest gap with the stator or the center position of the rotor core where the gap with the stator is the narrowest. In FIG. 2, the angles formed by a and b (with the rotation direction being positive) are represented by three electrical angles of −15 °, 0 °, and + 15 ° with respect to the magnetic pole of the permanent magnet. Thus, it can be seen that the center position where the magnetic flux density takes an extreme value (the center of the magnetic flux distribution) changes to a position equal to the position where the gap of the rotor is the narrowest. Thus, the gap magnetic flux density distribution between the stator and the rotor is also dispersed by skewing the iron core portion on the outer peripheral side of the permanent magnet of the rotor core in the circumferential direction. Accordingly, since the magnetic resistance is dispersed in the circumferential direction without matching the axial direction at any arbitrary rotational position, the attractive force generated between the stator and the rotor is dispersed, and cogging torque and torque pulsation are reduced. .
本発明の請求項2に記載の電動機は、回転子鉄心のスキュー角度9を固定子の1スロットピッチに相当する角度としたものである。
In the electric motor according to the second aspect of the present invention, the
ここで、コギングトルクとは回転子と固定子の磁気吸引力の周方向成分である。固定子には巻線が挿入されるスロット2とティース3を有している。一例として回転子の永久磁石による磁束の中心となる位置を基準として考えると、スロットに対向する位置では磁気抵抗が高くなり、ティースに対向する位置では磁気抵抗が低くなる。したがって、回転子の磁極の中心は固定子のティースに引き付けられる方向の力を受ける。
Here, the cogging torque is a circumferential component of the magnetic attractive force of the rotor and the stator. The stator has a slot 2 and a
回転子鉄心のスキュー角度を1スロットピッチに相当する角度とすることにより、回転子の磁極の中心がスロットとティース両方のすべての位置に対向することになる。それにより、軸方向に対して回転子の任意の位置の磁気抵抗が一様に分散されるので、コギングトルクが低減される。 By setting the skew angle of the rotor core to an angle corresponding to one slot pitch, the center of the rotor magnetic pole faces all the positions of both the slot and the tooth. As a result, the magnetic resistance at an arbitrary position of the rotor is uniformly distributed with respect to the axial direction, so that the cogging torque is reduced.
本発明の請求項3に記載の電動機は、低減させたい振動または騒音の次数成分をWとした場合、回転子鉄心のスキュー角度9をW次成分の1周期に相当する360/W度としたものである。これにより、W次成分のトルク脈動が低減できるので、W次成分の振動・騒音を有効に低減することができる。
In the electric motor according to
本発明の請求項4に記載の電動機は、多相全波駆動の電動機において、回転子鉄心の永久磁石より外周側に位置する 固定子との空隙が狭い部分が周方向にスキューされており、そのスキュー角度が360/(Φ×2)×2/p 度(Φは駆動相数、pは回転子の極数)のものである。3相全波駆動の電動機では一般的に電気角で60°周期トルク脈動が発生する。このトルク脈動はトルク波形歪みの基本次数である場合が多い。したがって、360/(Φ×2)×2/p 度(Φは駆動相数、pは回転子の極数)を1周期とする高調波を打ち消すようなスキュー角を施すことにより、この次数の高調波を低減するとができ、電動機の騒音や振動に対する性能が大幅に改善される。
In the electric motor according to
同様に、5相全波で駆動される電動機においては電気角で360°/(5相×2)=36°周期のトルク脈動が主な高調波となる。 Similarly, in an electric motor driven by five-phase full waves, torque pulsations with a period of 360 ° / (5 phases × 2) = 36 ° in electrical angle are the main harmonics.
本発明の請求項5に記載の電動機は、多相半波駆動の電動機において、回転子鉄心の永久磁石より外周側に位置する 固定子との空隙が狭い部分が周方向にスキューされており、そのスキュー角度が360/Φ×2/p 度(Φは駆動相数、pは回転子の極数)のものである。3相半波駆動の電動機では一般的に電気角で120°周期のトルク脈動が発生する。このトルク脈動はトルク波形歪みの基本次数である場合が多く、この次数の高調波を低減すると、電動機の騒音や振動に対する性能が大幅に改善される。
The electric motor according to
本発明の請求項6に記載の電動機は図3に示す様に、回転子鉄心が軸方向に複数に分割され、その回転子ブロックが周方向にスキューして積層されている電動機において、回転子鉄心5の永久磁石6より外周側に位置する 固定子との空隙が狭い部分8が半径方向にスキューされている。従来例に示したような、軸に垂直な断面から見た回転子鉄心の形状が等しい回転子ブロックを積層して構成された回転子では、永久磁石の位置が各回転子ブロックにより半径方向にずらして積層されているので、永久磁石による磁束が半径方向にずらされて、回転子との吸引力を分散させる効果はある。しかし、回転子ブロック間で磁束の変化が大きく不連続になるため、ここでの磁束歪がトルク脈動の原因となってしまう。そこで、回転子鉄心の形状を周方向にスキューさせ、回転子ブロックの境界部分でなだらかに変化するような形状とすることにより、軸方向に対して、連続的に磁束密度の最大位置を変化させることができるので、コギングトルクやトルク脈動が低減し、電動機を低振動、低騒音化できる。
As shown in FIG. 3, the electric motor according to
本発明の請求項7に記載の電動機は、図4に示す様に回転子鉄心5が軸方向からみて同形状の電磁鋼板を複数枚積層した部分を有し、回転子鉄心に施されたスキューが階段状に構成されている。このような構成にすることにより、回転子を構成する電磁鋼板の種類が削減されるので、磁束の分布を分散させることによるコギングトルクやトルク脈動の低減効果を有する回転子を、簡易な設備で、かつ少ない工数で容易に製造することができる。
As shown in FIG. 4, the electric motor according to
上記の構成において、コギングトルクや駆動時のトルク脈動を低減することにより、運転時の騒音や振動を抑制することができる。また、近年、家電機器や自動車等に搭載される空気調和機に対して、低騒音・低振動の要求が高まってきていることより、本発明の電動機をこれらの機器に適用することにより、騒音や振動の低い家電機器、自動車が実現できる。 In the above configuration, noise and vibration during operation can be suppressed by reducing cogging torque and torque pulsation during driving. In recent years, the demand for low noise and low vibration has been increasing for air conditioners mounted on home appliances and automobiles. Therefore, by applying the electric motor of the present invention to these devices, noise can be reduced. And home appliances and automobiles with low vibration.
本発明の電動機は、低振動、低騒音な動力源として有用である。 The electric motor of the present invention is useful as a power source with low vibration and low noise.
1 ヨーク
2 スロット
3 ティース
4 固定子
5 回転子鉄心
6 永久磁石
7 回転子
8 固定子との空隙が狭い部分
9 スキュー角度
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Claims (10)
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2005069090A JP2006254621A (en) | 2005-03-11 | 2005-03-11 | Permanent magnet type motor |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101072781B1 (en) | 2009-09-11 | 2011-10-14 | 대성전기공업 주식회사 | Motor rotor |
WO2014183408A1 (en) * | 2013-05-13 | 2014-11-20 | Guangdong Welling Motor Manufacturing Co., Ltd. | Permanent magnet motor |
CN112368920A (en) * | 2018-07-26 | 2021-02-12 | 株式会社电装 | Rotating electrical machine |
CN112398266A (en) * | 2019-08-19 | 2021-02-23 | 三菱电机株式会社 | Rotating electrical machine |
-
2005
- 2005-03-11 JP JP2005069090A patent/JP2006254621A/en active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101072781B1 (en) | 2009-09-11 | 2011-10-14 | 대성전기공업 주식회사 | Motor rotor |
WO2014183408A1 (en) * | 2013-05-13 | 2014-11-20 | Guangdong Welling Motor Manufacturing Co., Ltd. | Permanent magnet motor |
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CN112398266A (en) * | 2019-08-19 | 2021-02-23 | 三菱电机株式会社 | Rotating electrical machine |
CN112398266B (en) * | 2019-08-19 | 2024-02-06 | 三菱电机株式会社 | Rotary electric machine |
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