JP2011083146A - Permanent magnet type rotating electric machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば、ACサーボモータのような回転電機に関するもので、特に回転子の構造に関するものである。 The present invention relates to a rotating electrical machine such as an AC servo motor, and more particularly to a structure of a rotor.
従来の、固定子と、回転自在に支持された概円筒形の回転子を備えた永久磁石形回転電機には、磁極毎に略V字状に対向する2つの永久磁石を配した回転子を有するものがある(例えば、特許文献1参照)。
図17は、従来の永久磁石形回転電機の径方向断面図であり、固定子と、回転自在に支持された概円筒形の回転子を備えた永久磁石形回転電機の構造例である。
図において、永久磁石形回転電機は、固定子1と、回転自在に支持された概円筒形の回転子2を備え、回転子は、磁極毎に略V字状に対向する2つの永久磁石9を配する。
回転子は、回転子鉄心7aの永久磁石装着孔7dに永久磁石を保持し、回転子鉄心は、永久磁石を保持する必要上、永久磁石の外側のブリッジ部7bと2つの永久磁石に挟まれた内側のブリッジ部7cを回転子鉄心に有する。
このように、永久磁石は、回転子鉄心に保持されているため、永久磁石に作用する遠心力は回転子鉄心が支持し、永久磁石や回転子鉄心外周に作用するトルクは、回転子鉄心よりシャフト8に支持される。
A conventional permanent magnet type rotating electric machine having a stator and a substantially cylindrical rotor supported rotatably is provided with a rotor having two permanent magnets facing each other in a substantially V shape for each magnetic pole. Some have (for example, refer to Patent Document 1).
FIG. 17 is a radial cross-sectional view of a conventional permanent magnet type rotating electric machine, which is a structural example of a permanent magnet type rotating electric machine including a stator and a substantially cylindrical rotor supported rotatably.
In the figure, a permanent magnet type rotating electrical machine includes a
The rotor holds the permanent magnet in the permanent magnet mounting hole 7d of the
Thus, since the permanent magnet is held by the rotor core, the centrifugal force acting on the permanent magnet is supported by the rotor core, and the torque acting on the outer periphery of the permanent magnet or the rotor core is greater than that of the rotor core. Supported by the
従来の別の永久磁石形回転電機には、永久磁石や回転子鉄心外周に作用するトルクが側板を介して、シャフトに支持されるものもある(例えば、特許文献2参照)。
図18は、従来の別の永久磁石形回転電機の回転子の側面図と径方向断面図であり、固定子と、回転自在に支持された概円筒形の回転子を備えた永久磁石形回転電機の別の構造例である。
図において、回転子10は、磁極毎に分離され、円周状に配置されたポールシューを構成する回転子鉄心16と、各々のポールシューの間に放射状に配置された永久磁石14を有し、前記ポールシューを構成する回転子鉄心と永久磁石は、側板24に固定されている。
ポールシューを構成する回転子鉄心は、1極ごとに分割され、ロッド22をもって、側板に固定され、側板は、シャフト12に固定されている。
回転子鉄心は、永久磁石の外側と永久磁石の内側で磁極毎に分離されているため、図17で示したような、ブリッジ部を、N極からS極へショートカットする洩れ磁束が少なく、永久磁石より発生する磁束の多くがギャップに向い、ブリッジ部を有する永久磁石形回転電機に比べ、発生し得る最大トルクを増大できる。
In another conventional permanent magnet type rotating electric machine, there is one in which torque acting on the outer periphery of the permanent magnet or the rotor core is supported on the shaft via a side plate (for example, see Patent Document 2).
FIG. 18 is a side view and a radial sectional view of a rotor of another conventional permanent magnet type rotating electrical machine, and a permanent magnet type rotation having a stator and a substantially cylindrical rotor rotatably supported. It is another structural example of an electric machine.
In the figure, a
The rotor core constituting the pole shoe is divided for each pole, and is fixed to the side plate with the
Since the rotor core is separated for each magnetic pole on the outer side of the permanent magnet and the inner side of the permanent magnet, there is little leakage magnetic flux that shortcuts the bridge portion from the N pole to the S pole as shown in FIG. Most of the magnetic flux generated from the magnet is directed to the gap, and the maximum torque that can be generated can be increased as compared with a permanent magnet type rotating electric machine having a bridge portion.
このように、従来の永久磁石形回転電機には、磁極毎に略V字状に対向する2つの永久磁石や回転子鉄心外周に作用する遠心力やトルクを、回転子鉄心とシャフトで支持するものがあり、また、磁極毎に略V字状に対向する2つの永久磁石を配する回転子以外では、磁極毎に分離された回転子鉄心を側板で支持することで、ブリッジ部を廃し、永久磁石形回転電機が発生し得る最大トルクを大きくしたものもある。 Thus, the conventional permanent magnet type rotating electrical machine supports the centrifugal force and torque acting on the outer periphery of the two permanent magnets and the rotor core facing each other in a substantially V shape for each magnetic pole by the rotor core and the shaft. Other than the rotor in which two permanent magnets facing each other in a substantially V shape are arranged for each magnetic pole, the bridge portion is abolished by supporting the rotor core separated for each magnetic pole with a side plate, Some have increased the maximum torque that can be generated by a permanent magnet type rotating electrical machine.
特許文献1に示した、従来の永久磁石形回転電機は、永久磁石の外側のブリッジ部と2つの永久磁石に挟まれた内側のブリッジ部を回転子鉄心に有するため、永久磁石より発生する磁束の一部は、ギャップに達せず、2種類のブリッジ部を、N極からS極へショートカットする洩れ磁束となる。このことは、ギャップ磁束密度を低下させ、永久磁石形回転電機が発生し得る最大トルクを大きく低下させる。
Since the conventional permanent magnet type rotating electric machine shown in
特許文献2に示した、従来の別の永久磁石形回転電機は、永久磁石や回転子鉄心外周に作用するトルクが側板を介して、シャフトに支持されているため、強大なトルクには耐えることができない。
Another conventional permanent magnet type rotating electric machine shown in
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、洩れ磁束を低減することで、発生し得る最大トルクを増大するとともに、強大なトルクに耐え得る構造の回転子を有し、高トルク化に伴い増大しがちなコギングトルクを低位に保つことができる永久磁石形回転電機を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and has a rotor having a structure capable of increasing the maximum torque that can be generated by reducing the leakage magnetic flux and withstanding a strong torque. An object of the present invention is to provide a permanent magnet type rotating electrical machine capable of keeping a cogging torque, which tends to increase with torque, at a low level.
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項1に記載の発明は、
固定子と、回転自在に支持された概円筒形の回転子を備えた永久磁石形回転電機において、前記回転子は、磁極毎に略V字状に対向する2つの永久磁石と、前記2つの永久磁石の間に磁極毎に分離されたポールシューを構成する回転子鉄心とを有し、
前記永久磁石とポールシューを構成する回転子鉄心を回転子の周方向に支持する略星形状の回転子鉄心を有し、
前記永久磁石とポールシューを構成する回転子鉄心を回転子の径方向に支持する側板を、磁極の軸方向両側に有することを特徴とする永久磁石形回転電機とするものである。
また、請求項2に記載の発明は、
前記ポールシューを構成する回転子鉄心は、前記回転子鉄心を軸方向に貫くロッドにより、軸方向両側の側板に支持されたことを特徴とする請求項1記載の永久磁石形回転電機とするものである。
また、請求項3に記載の発明は、
磁極毎に略V字状に対向する2つの永久磁石と、前記2つの永久磁石の間にポールシューを構成する回転子鉄心は、各々分離した部品であることを特徴とする請求項1記載の永久磁石形回転電機とするものである。
また、請求項4に記載の発明は、
磁極毎に略V字状に対向する2つの永久磁石と、前記2つの永久磁石の間にポールシューを構成する回転子鉄心を、回転子の周方向に固定する略星形状の回転子鉄心は、シャフトと、凹凸による契合部を持って、嵌合固定することを特徴とする請求項1記載の永久磁石形回転電機とするものである。
また、請求項5に記載の発明は、
磁極毎に略V字状に対向する2つの永久磁石の断面は、長方形の1角を斜めに面取りした5角形であり、前記2つの永久磁石は、前記面取り部で密接されたことを特徴とする請求項1記載の永久磁石形回転電機とするものである。
また、請求項6に記載の発明は、
オープンスロットの固定子鉄心と、磁極毎に略V字状に対向する2つの永久磁石で磁極を構成する永久磁石形回転電機において、
ティース内周部は、中央の円弧部と両側の直線部を連結した形状を有し、ポールシュー外周部は、中央の円弧部と両側の直線部を連結した形状を有することを特徴とする永久磁石形回転電機とするものである。
また、請求項7に記載の発明は、
ティース内周部を構成する円弧部は、他のティース内周部を構成する円弧部と共通の同心円の一部であり、ティース内周部を構成する両側の直線部は、径方向と垂直な直線の一部であることを特徴とする請求項6記載の永久磁石形回転電機とするものである。
また、請求項8に記載の発明は、
ポールシュー外周部を構成する円弧部は、他のポールシュー外周部を構成する円弧部と共通の同心円の一部であり、ポールシュー外周部を構成する両側の直線部は、円弧部の端部から、永久磁石の角を結ぶ直線であることを特徴とする請求項6記載の永久磁石形回転電機とするものである。
また、請求項9に記載の発明は、
前記固定子鉄心のティース部の巾は、径方向に対し一定、または、内径側が小さくなっていることを特徴とする請求項6記載の永久磁石形回転電機とするものである。
In order to solve the above problem, the present invention is configured as follows.
The invention described in
In a permanent magnet type rotating electrical machine including a stator and a substantially cylindrical rotor rotatably supported, the rotor includes two permanent magnets facing each other in a substantially V shape for each magnetic pole, and the two A rotor core that constitutes a pole shoe separated for each magnetic pole between permanent magnets;
Having a substantially star-shaped rotor core that supports the rotor core that constitutes the permanent magnet and the pole shoe in the circumferential direction of the rotor;
The permanent magnet type rotating electrical machine is characterized by having side plates for supporting the rotor cores constituting the permanent magnet and the pole shoe in the radial direction of the rotor on both sides in the axial direction of the magnetic poles.
The invention according to
2. The permanent magnet type rotating electrical machine according to
The invention according to
The two permanent magnets facing each other in a substantially V shape for each magnetic pole and the rotor core constituting the pole shoe between the two permanent magnets are separate parts, respectively. A permanent magnet type rotating electrical machine is used.
The invention according to
A substantially star-shaped rotor core that fixes two permanent magnets facing each other in a substantially V shape for each magnetic pole and a rotor core that constitutes a pole shoe between the two permanent magnets in the circumferential direction of the rotor is 2. The permanent magnet type rotating electrical machine according to
The invention according to
The cross section of the two permanent magnets facing each other in a substantially V shape for each magnetic pole is a pentagon in which one corner of a rectangle is obliquely chamfered, and the two permanent magnets are closely contacted by the chamfered portion. The permanent magnet type rotating electric machine according to
The invention according to
In a permanent magnet type rotating electrical machine in which a magnetic pole is constituted by an open slot stator core and two permanent magnets facing each other in a substantially V shape for each magnetic pole,
The teeth inner peripheral portion has a shape in which the central arc portion and the straight portions on both sides are connected, and the pole shoe outer peripheral portion has a shape in which the central arc portion and the straight portions on both sides are connected. A magnet-type rotating electrical machine is used.
The invention according to
The arc part constituting the inner peripheral part of the teeth is a part of a concentric circle common to the arc part constituting the other inner peripheral part of the teeth, and the linear parts on both sides constituting the inner peripheral part of the teeth are perpendicular to the radial direction. The permanent magnet type rotating electric machine according to
Further, the invention according to
The arc part constituting the outer periphery of the pole shoe is a part of a concentric circle common to the arc part constituting the other outer periphery of the pole shoe, and the straight parts on both sides constituting the outer periphery of the pole shoe are the end parts of the arc part. The permanent magnet type rotating electric machine according to
The invention according to
7. The permanent magnet type rotating electric machine according to
請求項1に記載の発明によると、
磁極毎に分離されたポールシューを構成する回転子鉄心を有するため、洩れ磁束を低減し、発生し得る最大トルクを増大するとともに、
前記永久磁石とポールシューを構成する回転子鉄心を、回転子の周方向に支持する略星形状の回転子鉄心と、径方向に支持する側板を有するため、強大なトルクに耐え得る構造の回転子を有する永久磁石形回転電機を提供できる。
また、請求項2に記載の発明によると、
前記ポールシューを構成する回転子鉄心は、前記回転子鉄心を軸方向に貫くロッドにより、軸方向両側の側板に支持されるため、遠心力に対し強固な構造の回転子とすることができる。
また、請求項3に記載の発明によると、
2つの永久磁石と、前記2つの永久磁石の間にポールシューを構成する回転子鉄心は、各々分離した部品であるため、磁極毎に分離されたポールシューを構成する回転子とすることができる。
また、請求項4に記載の発明によると、
2つの永久磁石と、前記2つの永久磁石の間にポールシューを構成する回転子鉄心を、回転子の周方向に固定する略星形状の回転子鉄心は、シャフトと、凹凸による契合部を持って、嵌合固定するため、強大なトルクに耐え得る構造の回転子とすることができる。
また、請求項5に記載の発明によると、
磁極毎に略V字状に対向する2つの永久磁石の断面は、長方形の1角を斜めに面取りした5角形であり、前記2つの永久磁石は、前記面取り部で密接されたため、洩れ磁束を低減し、発生し得る最大トルクを増大する永久磁石形回転電機を提供できる。
また、請求項6に記載の発明によると、
比較的増大しがちであったオープンスロットの固定子鉄心を有する永久磁石形回転電機のコギングトルクを、最大トルクの増大に逆らって、低位に保つことができる。
また、請求項7に記載の発明によると、
永久磁石形回転電機のコギングトルクを、最大トルクの増大に逆らって、低位に保つことができる。
また、請求項8に記載の発明によると、
永久磁石形回転電機のコギングトルクを、最大トルクの増大に逆らって、低位に保つことができる。
また、請求項9に記載の発明によると、
固定子鉄心のティース部の巾は、径方向に対し一定、または、内径側が小さくなっているため、固定子コイルの設計スペースが大きく、かつ最大トルクの大きい永久磁石形回転電機を提供できる。
According to the invention of
Because it has a rotor core that constitutes a pole shoe separated for each magnetic pole, it reduces leakage magnetic flux and increases the maximum torque that can be generated,
Rotation with a structure that can withstand strong torque because it has a substantially star-shaped rotor core that supports the rotor core that constitutes the permanent magnet and the pole shoe in the circumferential direction of the rotor and a side plate that supports the rotor core in the radial direction. A permanent magnet type rotating electrical machine having a child can be provided.
According to the invention of
Since the rotor core constituting the pole shoe is supported by the side plates on both sides in the axial direction by rods penetrating the rotor core in the axial direction, the rotor core can have a structure strong against centrifugal force.
According to the invention of
Since the two permanent magnets and the rotor iron core that constitutes the pole shoe between the two permanent magnets are separate parts, the rotor can constitute the pole shoe separated for each magnetic pole. .
According to the invention of
The substantially star-shaped rotor core that fixes two permanent magnets and the rotor core that constitutes the pole shoe between the two permanent magnets in the circumferential direction of the rotor has a shaft and an engagement portion by unevenness. Thus, since the fitting is fixed, a rotor having a structure capable of withstanding a strong torque can be obtained.
According to the invention of
The cross section of the two permanent magnets facing each other in a substantially V shape for each magnetic pole is a pentagon in which one corner of the rectangle is obliquely chamfered, and the two permanent magnets are in close contact with each other at the chamfered portion. It is possible to provide a permanent magnet type rotating electrical machine that reduces and increases the maximum torque that can be generated.
According to the invention of
The cogging torque of the permanent magnet type rotating electric machine having the stator core of the open slot, which tends to be relatively increased, can be kept low against the increase in the maximum torque.
According to the invention of
The cogging torque of the permanent magnet type rotating electric machine can be kept low against the increase in the maximum torque.
According to the invention of
The cogging torque of the permanent magnet type rotating electric machine can be kept low against the increase in the maximum torque.
According to the invention of
Since the width of the teeth portion of the stator core is constant in the radial direction or smaller on the inner diameter side, it is possible to provide a permanent magnet type rotating electrical machine with a large design space for the stator coil and a large maximum torque.
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、ACサーボモータに供する、本発明の第1実施例を示す永久磁石形回転電機の軸方向断面図である。
図において、前記回転電機は、固定子と、回転自在に支持された概円筒形の回転子60を備える。回転子は、負荷側軸受58と反負荷側軸受59を介して、負荷側ブラケット51と反負荷側ブラケット52に回転自在に支持されている。
シャフト61の反負荷側端部には、回転子の回転位置を検出するためのエンコーダ部57が設置されている。
固定子は、固定子鉄心53と固定子コイル54よりなり、固定子コイルは、インシュレータ55を介し、負荷側ブラケットと密着するように装着されている。
固定子コイルへの通電は、外部より、図示しないリード線を介して、固定子コイルの結線部56より供給される。
反負荷側ブラケットは、フレーム50とともに、図示しないボルトで、負荷側ブラケットに締結されている。
負荷側軸受の外側には、グリス封入のためのオイルシール49を設けている。
FIG. 1 is an axial cross-sectional view of a permanent magnet type rotating electrical machine showing a first embodiment of the present invention for use in an AC servomotor.
In the figure, the rotating electrical machine includes a stator and a substantially
An
The stator includes a
Energization of the stator coil is supplied from the outside through a lead wire (not shown) from the stator
The anti-load side bracket is fastened to the load side bracket by a bolt (not shown) together with the
An
図2は、前記回転電機の径方向断面図である。
図において、固定子は、ティース毎に分割された固定子鉄心53と、集中巻に巻回され、外形状を圧縮成形された固定子コイル54より構成されている。固定子コイルは、インシュレータ55をもって、固定子鉄心や負荷側ブラケット51と絶縁されている。
分割された固定子鉄心のティース部53aの巾は、径方向に対し一定であり、いわゆるオープンスロットである。
回転子60は、磁極毎に略V字状に対向する2つの永久磁石62と、前記2つの永久磁石の間に磁極毎に分離されたポールシューを構成する回転子鉄心65を有し、10極の磁極を構成している。永久磁石の外側と内側で磁極毎に分離されているため、図17で示したような、ブリッジ部を、N極からS極へショートカットする洩れ磁束が少なく、永久磁石より発生する磁束の多くがギャップに向い、ブリッジ部を有する永久磁石形回転電機に比べ、発生し得る最大トルクを増大できる。
ロッド63は、電磁鋼板を積層してなるポールシューを構成する回転子鉄心を貫通している。
略星形状の回転子鉄心64は、永久磁石やポールシューを構成する回転子鉄心に作用するトルクに対し、回転子の周方向に支持し、凹凸による契合部64bを持って、シャフトに嵌合固定されているため、強大なトルクに耐え得る構造の回転子とすることができる。
FIG. 2 is a radial sectional view of the rotating electrical machine.
In the figure, the stator is composed of a
The width | variety of the
The
The
The substantially star-shaped
図3は、前記回転電機の回転子の軸方向断面図である。
図において、回転子は、永久磁石62とポールシューを構成する回転子鉄心65を回転子の径方向に支持する負荷側側板66と反負荷側側板67を、磁極の軸方向両側に有する。ポールシューを構成する回転子鉄心は、前記回転子鉄心を軸方向に貫くロッド63により、軸方向両側の側板に支持されるため、遠心力に対し強固な構造の回転子とすることができる。
FIG. 3 is an axial sectional view of a rotor of the rotating electrical machine.
In the figure, the rotor has a
図4は、前記回転電機の回転子の部品構成説明図である。
図において、磁極毎に略V字状に対向する2つの永久磁石62と、前記2つの永久磁石の間にポールシューを構成する回転子鉄心65は、各々分離した部品である。永久磁石とポールシューを構成する回転子鉄心は、略星形状の回転子鉄心64に装着され、磁極毎に分離されたポールシューが構成される。
略星形状の回転子鉄心は、シャフト嵌合孔64aをシャフト61に嵌合し、シャフトと、凹凸による契合部64bをもって、契合固定する。
負荷側側板66は、シャフト嵌合孔66cをもってシャフトに嵌合し、永久磁石とポールシューを構成する回転子鉄心を貫くロッド63を、永久磁石支持穴66aとロッド支持穴66bに契合固定する。
FIG. 4 is an explanatory diagram of a component configuration of the rotor of the rotating electrical machine.
In the figure, two
The substantially star-shaped rotor iron core is fitted and fixed to the
The
図5は、前記回転電機の回転子の組立説明図である。
図において、シャフト61に、永久磁石62,ポールシューを構成する回転子鉄心65,略星形状の回転子鉄心64と負荷側側板66を装着したのち、反負荷側側板67を、シャフト嵌合孔67cをもってシャフトに嵌合し、永久磁石とポールシューを構成する回転子鉄心を貫くロッド63を、永久磁石支持穴67aとロッド支持穴67bに契合固定する。
FIG. 5 is an assembly explanatory diagram of the rotor of the rotating electrical machine.
In the figure, after mounting a
図6は、組み立てられた回転子の斜視図である。
組み立てられた回転子は、含浸性接着材を含浸乾燥して、強固に一体化する。
負荷側側板66と反負荷側側板67は、洩れ磁束を増加させないように、ステンレス等非磁性金属板を、プレス成形して製作されている。
FIG. 6 is a perspective view of the assembled rotor.
The assembled rotor is impregnated and dried with the impregnating adhesive material and firmly integrated.
The
図7は、固定子鉄心の形状説明図である。
図において、分割された固定子鉄心53のティース部53aの巾は、径方向に対し一定であるため、固定子コイルの設計スペースが大きく、かつ最大トルクの大きい永久磁石形回転電機を提供できる。
FIG. 7 is an explanatory diagram of the shape of the stator core.
In the figure, since the width of the
以上のように、本実施例の永久磁石形回転電機によれば、洩れ磁束を低減し、発生し得る最大トルクを増大するするとともに、強大なトルクに耐え得る構造の回転子を有する永久磁石形回転電機を提供できる。 As described above, according to the permanent magnet type rotating electrical machine of the present embodiment, the permanent magnet type having a rotor having a structure capable of reducing leakage magnetic flux, increasing the maximum torque that can be generated, and withstanding strong torque. A rotating electrical machine can be provided.
本発明が特許文献1と異なる部分は、一体の回転子鉄心でなく、磁極毎に分離されたポールシューを構成する回転子鉄心を有する部分である。
本発明が特許文献2と異なる部分は、永久磁石やポールシューを構成する回転子鉄心に作用するトルクが、側板でなく、略星形状の回転子鉄心よりシャフトに支持される部分である。
The part in which the present invention is different from
The portion where the present invention is different from
図8は、本発明の第2実施例を示す永久磁石形回転電機の径方向断面図である。本実施例は、第1実施例に対し、永久磁石とポールシューを構成する回転子鉄心の形状のみ異なる。
図において、回転子80は、磁極毎に略V字状に対向する2つの永久磁石82と、前記2つの永久磁石の間に磁極毎に分離されたポールシューを構成する回転子鉄心85を有し、10極の磁極を構成している。
磁極毎に略V字状に対向する2つの永久磁石の断面は、長方形の1角を斜めに面取りした5角形であり、前記2つの永久磁石は、前記面取り部で密接されている。永久磁石の内側が密接したことにより、第1実施例よりさらに、漏れ磁束が小さく、永久磁石より発生する磁束の多くがギャップに向い、発生し得る最大トルクをより増大できる。
FIG. 8 is a radial cross-sectional view of a permanent magnet type rotating electrical machine showing a second embodiment of the present invention. The present embodiment differs from the first embodiment only in the shape of the rotor core that constitutes the permanent magnet and the pole shoe.
In the figure, a
The cross section of the two permanent magnets facing each other in a substantially V shape for each magnetic pole is a pentagon in which one corner of the rectangle is obliquely chamfered, and the two permanent magnets are in close contact with each other at the chamfered portion. Since the inside of the permanent magnet is in close contact, the leakage magnetic flux is smaller than in the first embodiment, and most of the magnetic flux generated from the permanent magnet is directed to the gap, and the maximum torque that can be generated can be further increased.
図9は、前記回転電機の固定子鉄心とポールシューを構成する回転子鉄心の形状説明図である。
図において、固定子鉄心のティース内周部73aは、中央の円弧部73aaと両側の直線部73abを連結した形状を有し、ポールシューを構成する回転子鉄心のポールシュー外周部85aは、中央の円弧部85aaと両側の直線部85abを連結した形状を有する。
ティース内周部を構成する中央の円弧部73aaは、他のティース内周部を構成する円弧部と共通の同心円73cの一部である。ティース内周部を構成する両側の直線部73abは、径方向と垂直な直線の一部である。
ポールシュー外周部を構成する中央の円弧部85aaは、他のポールシュー外周部を構成する円弧部と共通の同心円85cの一部である。ポールシュー外周部を構成する両側の直線部85abは、中央の円弧部の端部から、永久磁石の角85adを結ぶ直線である。
ティース内周部を構成する中央の円弧部の両端までの長さと、ポールシュー外周部を構成する中央の円弧部の両端までの長さを適切な長さとすることで、コギングトルクを小さくすることができる。
FIG. 9 is an explanatory view of the shape of the rotor core constituting the stator core and the pole shoe of the rotating electric machine.
In the figure, the teeth inner
A central arc portion 73aa constituting the inner peripheral portion of the teeth is a part of a
The central arc portion 85aa that constitutes the pole shoe outer peripheral portion is a part of a
Cogging torque can be reduced by making the length to both ends of the central arc portion that constitutes the inner peripheral portion of the teeth and the length to both ends of the central arc portion constituting the outer peripheral portion of the pole shoe appropriate. Can do.
ティース内周部を構成する中央の円弧部の両端までの長さと、ポールシュー外周部を構成する中央の円弧部の両端までの長さを適切な長さにして、コギングトルクを低減する手順を説明する。
図10は、ポールシューを構成する回転子鉄心のポールシュー外周部におけるコギングトルク低減手順説明図である。
まず、図9に示したティース内周部73aは、他の固定子鉄心と共通の同心円の一部のみで、両側の直線部を設けない形状において、図10における、ポールシュー外周部を構成する両側の直線部85abの、中央の円弧部85aaとの交点を決定する、円弧部の中点85acからの距離aを変化させてコギングトルクが最小になる値を調べる。
The procedure to reduce the cogging torque by making the length to both ends of the central arc portion that constitutes the inner peripheral portion of the teeth and the length to both ends of the central arc portion constituting the outer peripheral portion of the pole shoe appropriate. explain.
FIG. 10 is an explanatory diagram of a cogging torque reduction procedure at the outer periphery of the pole shoe of the rotor core constituting the pole shoe.
First, the teeth inner
図11は、a の値をA1からA6 まで、変化させた場合のコギングトルクの磁界解析結果である。
( A )は、回転子の回転角度に対するコギングトルクの変化の様子を示す。トルク値は、定格トルクに対する百分率をもって示している。
( B )は、aの値を横軸とし、各々のコギングトルクの最大値を示したものである。( B )より、a がA3またはA4の近くで、コギングトルクは最小になることが分かる。
FIG. 11 shows magnetic field analysis results of cogging torque when the value of a is changed from A1 to A6.
(A) shows how the cogging torque changes with respect to the rotation angle of the rotor. The torque value is shown as a percentage of the rated torque.
(B) shows the maximum value of each cogging torque with the value of a as the horizontal axis. From (B), it can be seen that the cogging torque is minimized when a is near A3 or A4.
図12は、固定子鉄心のティース内周部におけるコギングトルク低減手順説明図である。
次に、図10に示したポールシュー外周部の形状を、aの値を、コギングトルクが最も小さい辺りのA3から、ポールシュー外周部を構成する円弧部の範囲がより小さくなるA6 に至る各々の形状において、図12における、中央の円弧部73aaの中点73acからティース内周部73aを構成する両側の直線部73abまでの距離であるh の値を 、H0から H5 まで変化させて、コギングトルクが最小になる値を調べる。H0は、両側の直線部を設けない形状であり、図11に示したA3からA6と同じ仕様である。H5では、中央の円弧部がなくなる。
FIG. 12 is an explanatory diagram of a cogging torque reduction procedure in the inner peripheral portion of the teeth of the stator core.
Next, the shape of the outer periphery of the pole shoe shown in FIG. 10 is changed from A3 where the cogging torque is the smallest to A6 where the range of the arc portion constituting the outer periphery of the pole shoe becomes smaller. In the shape of FIG. 12, the value of h, which is the distance from the middle point 73ac of the central arc portion 73aa to the linear portion 73ab on both sides constituting the teeth inner
図13は、各々のaの値の形状において、h の値を変化させた場合のコギングトルクの磁界解析結果である。
( A )は、a の値をA3とした形状において、h の値を 、H0から H1まで変化させた場合のコギングトルクの磁界解析結果である。H0に対し、H1のコギングトルクは大きくなっている。その他のhの値の形状については良い結果を期待できないため、調べる必要がない。
( B )は、a の値をA6とした形状において、h の値を 、H0から H5まで変化させた場合のコギングトルクの磁界解析結果である。結果より、h の値が H3の時コギングトルクが最小値になることが分かる。
H4,H5についても、同様に解析を行い、コギングトルクが最小になる値を調べる。
FIG. 13 is a magnetic field analysis result of cogging torque when the value of h is changed in the shape of each value of a.
(A) is a magnetic field analysis result of cogging torque when the value of h is changed from H0 to H1 in a shape in which the value of a is A3. The cogging torque of H1 is larger than that of H0. Other shapes of the value of h do not need to be examined because good results cannot be expected.
(B) is a magnetic field analysis result of cogging torque when the value of h is changed from H0 to H5 in a shape in which the value of a is A6. The result shows that the cogging torque becomes the minimum value when the value of h is H3.
For H4 and H5, the same analysis is performed to check the value at which the cogging torque is minimized.
図14は、以上説明したコギングトルク解析結果であり、hの値を横軸とし、各々のコギングトルクの最大値を示したものである。
図において、最もコギングトルクが小さくなる仕様は、a =A5, h =H3 の形状で、コギングトルクは最小となった。
また、H3からH5の間では、h の変化に対し、コギングトルクの変化が小さいため、ティース部の寸法誤差に対し、コギングトルクが大きくなる危険性が低いこともわかる。コギングトルクが小さく、a やh の寸法の変化に対し、コギングトルクの変化が小さい形状を選ぶことが望ましい。
また、コギングトルクで優劣が付けにくい場合は、ティース内周部を構成する円弧部とポールシュー外周部を構成する中央の円弧部の範囲を大きくする方が、高トルク化のためには有利である。
FIG. 14 shows the cogging torque analysis result described above, and shows the maximum value of each cogging torque with the value of h as the horizontal axis.
In the figure, the specification with the smallest cogging torque is the shape of a = A5, h = H3, and the cogging torque is minimized.
It can also be seen that between H3 and H5, the change in the cogging torque is small with respect to the change in
In addition, when it is difficult to give superiority or inferiority with the cogging torque, it is advantageous for increasing the torque to increase the range of the arc portion constituting the teeth inner peripheral portion and the central arc portion constituting the pole shoe outer peripheral portion. is there.
図9乃至14に示した、コギングトルクの低減方法は、図15に示す、磁極毎に略V字状に対向する2つの永久磁石92と、ブリッジ部を有する、従来の永久磁石形回転電機の回転子鉄心95の形状にも適用できる。
その場合には、ポールシュー外周部95aは、中央の円弧部95aaと両側の直線部95abを連結した形状を有することは同様である。
ポールシュー外周部を構成する中央の円弧部は、他のポールシュー外周部を構成する円弧部と共通の同心円の一部であり、ポールシュー外周部を構成する両側の直線部は、中央の円弧部の端点より、永久磁石を囲む外側のブリッジ部の端95aeを結ぶ直線である。
固定子鉄心については同じであるため、図10及び12で示した、a と h を適切な長さとすることで、コギングトルクを低減できる。
The cogging torque reduction method shown in FIGS. 9 to 14 is the same as that of the conventional permanent magnet type rotating electric machine having two
In this case, the pole shoe outer
The central arc part constituting the pole shoe outer peripheral part is a part of a concentric circle common to the arc part constituting the other pole shoe outer peripheral part, and the linear parts on both sides constituting the pole shoe outer peripheral part are central arcs. It is a straight line connecting the end 95ae of the outer bridge part surrounding the permanent magnet from the end point of the part.
Since the same applies to the stator core, the cogging torque can be reduced by setting a and h shown in FIGS. 10 and 12 to appropriate lengths.
図16は、磁極毎に略V字状に対向する2つの永久磁石と、ブリッジ部を有する、従来の永久磁石形回転電機と、本実施例の永久磁石形回転電機のトルク特性比較図である。
本実施例の回転子を用いた回転電機では、永久磁石より発生する磁束の洩れ磁束が少ないため、モータが発生し得る最大トルクを大きく増大できる。
FIG. 16 is a torque characteristic comparison diagram of a conventional permanent magnet type rotating electric machine having two permanent magnets facing each other in a substantially V shape for each magnetic pole and a bridge portion, and the permanent magnet type rotating electric machine of the present embodiment. .
In the rotating electrical machine using the rotor of the present embodiment, since the leakage flux of the magnetic flux generated from the permanent magnet is small, the maximum torque that can be generated by the motor can be greatly increased.
以上のように、本実施例の永久磁石形回転電機によれば、比較的増大しがちであったオープンスロットの固定子鉄心を有する永久磁石形回転電機の低コギングトルクと、大トルクを両立できる。 As described above, according to the permanent magnet type rotating electrical machine of this embodiment, both the low cogging torque and the large torque of the permanent magnet type rotating electrical machine having an open slot stator core, which tends to be relatively increased, can be achieved. .
本発明の永久磁石形回転電機は、回転電機が発生し得る最大トルクが大きいため、サーボモータのみならず、汎用モータにも適用できる。 The permanent magnet type rotating electric machine of the present invention can be applied not only to a servo motor but also to a general-purpose motor because the maximum torque that can be generated by the rotating electric machine is large.
49 オイルシール
50 フレーム
51 負荷側ブラケット
52 反負荷側ブラケット
53 固定子鉄心
53a ティース部
54 固定子コイル
55 インシュレータ
56 結線部
57 エンコーダ部
58 負荷側軸受
59 反負荷側軸受
60 回転子
61 シャフト
62 永久磁石
63 ロッド
64 略星形状の回転子鉄心
64a シャフト嵌合孔
64b 契合部
65 ポールシューを構成する回転子鉄心
66 負荷側側板
66a 永久磁石支持穴
66b ロッド支持穴
66c シャフト嵌合孔
67 反負荷側側板
67a 永久磁石支持穴
67b ロッド支持穴
67c シャフト嵌合孔
49
Claims (9)
ティース内周部は、中央の円弧部と両側の直線部を連結した形状を有し、ポールシュー外周部は、中央の円弧部と両側の直線部を連結した形状を有することを特徴とする永久磁石形回転電機。 In a permanent magnet type rotating electrical machine in which a magnetic pole is constituted by an open slot stator core and two permanent magnets facing each other in a substantially V shape for each magnetic pole,
The teeth inner peripheral portion has a shape in which the central arc portion and the straight portions on both sides are connected, and the pole shoe outer peripheral portion has a shape in which the central arc portion and the straight portions on both sides are connected. Magnet type rotating electrical machine.
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