JP2013192336A - ロータ及びモータ - Google Patents

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Abstract

【課題】コギングトルクを抑えることができるロータ及びモータを提供する。
【解決手段】マグネット磁極部33がS極とされる第1ロータ部23と、この第1ロータ部23と軸方向に重なる態様で配置されるとともにマグネット磁極部43が第1ロータ部23と異なる極性(N極)とされる第2ロータ部24とを備える。第1ロータ部23のマグネット磁極部33とこのマグネット磁極部33と同極性の第2ロータ部24の鉄心部47とが軸方向において重なるとともに、第2ロータ部24のマグネット磁極部43とこのマグネット磁極部43と同極性の第1ロータ部23の鉄心部37とが軸方向において重なる態様で配置される。鉄心部は、周方向一方側に傾斜した鉄心部37と、周方向他方側に傾斜した鉄心部47とを備える。
【選択図】図2

Description

本発明は、ロータ及びモータに関するものである。
省資源や低コスト等の観点から、ロータコアの外周面の周方向に一方の磁極のマグネットが複数配置され、他方の磁極を各マグネット間に空隙を以て配置されたロータコアの鉄心部(突極)で代用する所謂コンシクエントポール型のロータ(ハーフマグネット型ロータともいう)を備えたモータが考案されている(例えば特許文献1参照)。
特開平9−327139号公報
ところで、上記のようなコンシクエントポール型のロータでは、磁束の強制力のない鉄心部(突極)とマグネットとが混在するため、磁気的にアンバランスが生じやすくコギングトルクが発生して、トルクを向上させることが難しい。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、トルクを向上させることができるロータ及びモータを提供することにある。
上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、ロータコアの周方向に一方の磁極のマグネットが複数配置されてマグネット磁極部が形成されるとともに、各マグネット磁極部間には前記ロータコアに形成された鉄心部がそれぞれマグネット磁極部との各境界部に空隙を以て配置され、前記鉄心部を他方の磁極として機能させるように構成されたロータであって、前記マグネット磁極部は、磁気方向が周方向一方側に傾斜したマグネット磁極部と、磁気方向が周方向他方側に傾斜したマグネット磁極部との少なくとも一方を備え、前記鉄心部は、周方向一方側に傾斜した第1鉄心部と、周方向他方側に傾斜した第2鉄心部とを備えたことをその要旨とする。
この発明では、マグネット磁極部は、磁気方向が周方向一方側に傾斜したマグネット磁極部と、磁気方向が周方向他方側に傾斜したマグネット磁極部との少なくとも一方を備え鉄心部は、周方向一方側に傾斜した第1鉄心部と、周方向他方側に傾斜した第2鉄心部とを備えて構成される。このような構成とすることで、図3及び図4に示すように誘起電圧の1次成分を向上させてトルクを向上させることができる。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のロータにおいて、前記マグネット磁極部がN極及びS極のいずれか一方の極性とされる第1ロータ部と、該第1ロータ部と軸方向に重なる態様で配置されるとともに前記マグネット磁極部が第1ロータ部と異なる極性とされる第2ロータ部とを備え、前記第1ロータ部のマグネット磁極部と該マグネット磁極部と同極性の第2ロータ部の前記鉄心部とが軸方向において重なるとともに、第2ロータ部のマグネット磁極部と該マグネット磁極部と同極性の第1ロータ部の前記鉄心部とが軸方向において重なる態様で配置されることをその要旨とする。
この発明では、マグネット磁極部がN極及びS極のいずれか一方の極性とされる第1ロータ部と、該第1ロータ部と軸方向に重なる態様で配置されるとともにマグネット磁極部が第1ロータ部と異なる極性とされる第2ロータ部とを備える。第1ロータ部のマグネット磁極部とこのマグネット磁極部と同極性の第2ロータ部の鉄心部とが軸方向において重なるとともに、第2ロータ部のマグネット磁極部とこのマグネット磁極部と同極性の第1ロータ部の前記鉄心部とが軸方向において重なる態様で配置される。このように、自ら磁束を発生させることのできるマグネット磁極部を第1ロータ部と第2ロータ部とで極性を変えて備えることで、磁気バランスを整えることができる。
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載のロータにおいて、前記マグネット磁極部がN極及びS極のいずれか一方の極性とされる第1ロータ部と、該第1ロータ部と軸方向に重なる態様で配置されるとともに前記マグネット磁極部が第1ロータ部と異なる極性とされる第2ロータ部とを備え、周方向一方側である回転方向に傾斜する鉄心部は前記第1ロータ部のみに形成され、周方向他方側である回転方向逆側に傾斜する鉄心部は前記第2ロータ部のみに形成されることをその要旨とする。
この発明では、周方向一方側に傾斜する鉄心部は、第1ロータ部のみに形成され、周方向他方側に傾斜する鉄心部は第2ロータ部のみに形成されるため、それぞれのロータ部の形状をシンプルにすることが可能となる。
請求項4に記載の発明は、請求項1又は2に記載のロータにおいて、前記マグネット磁極部がN極及びS極のいずれか一方の極性とされる第1ロータ部と、該第1ロータ部と軸方向に重なる態様で配置されるとともに前記マグネット磁極部が第1ロータ部と異なる極性とされる第2ロータ部とを備え、前記第1及び第2ロータ部は、軸方向と直交する同一平面上に周方向一方側に傾斜する鉄心部と周方向他方側に傾斜する鉄心部とを備えることをその要旨とする。
この発明では、第1及び第2ロータ部は、軸方向と直交する同一平面上に周方向一方側に傾斜する鉄心部と周方向他方側に傾斜する鉄心部とを備える構成とすることで、各ロータ部において複数種類のロータコアを用いることなく各ロータ部を構成することが可能となる。
請求項5に記載の発明は、請求項1〜4のいずれか一項に記載のロータを備えたことをその要旨とする。
この発明では、請求項1〜4の効果と同様の効果を奏することができるモータを提供することができる。
従って、上記記載の発明によれば、コギングトルクを抑えることができるロータ及びモータを提供することができる。
実施形態におけるモータの概略構成を示す平面図である。 (a)(b)は、同上におけるロータの平面図である。 同上のモータの誘起電圧について説明するためのグラフである。 同上のモータの誘起電圧と従来モータの誘起電圧との差を説明するためのグラフである。 (a)(b)は、別例におけるロータの平面図である。 (a)(b)は、別例におけるロータの平面図である。 (a)(b)は、別例におけるロータの平面図である。 コアシートの積層方法について説明するためのロータの側面図である。 (a)(b)は、別例におけるロータの平面図である。 同上におけるロータの斜視図である。 同上のロータを備えたモータの誘起電圧について説明するためのグラフである。 同上のロータを備えたモータのコギングトルクについて説明するためのグラフである。 同上のロータを備えたモータと従来モータの誘起電圧との差を説明するためのグラフである。 同上のロータを備えたモータと従来モータのコギングトルクとの差を説明するためのグラフである。 (a)(b)は、別例におけるロータの平面図である。 (a)(b)は、別例におけるロータの平面図である。 (a)(b)は、別例におけるロータの平面図である。 (a)(b)は、別例におけるロータの平面図である。 (a)(b)は、別例におけるロータの平面図である。 (a)(b)は、別例におけるロータの平面図である。 同上のロータの斜視図である。 同上のロータを備えたモータのコギングトルクについて説明するためのグラフである。 同上のロータを備えたモータの誘起電圧について説明するためのグラフである。 (a)(b)は、別例におけるロータの平面図である。 同上のロータの斜視図である。 同上のロータを備えたモータの誘起電圧について説明するためのグラフである。 同上のロータを備えたモータのコギングトルクについて説明するためのグラフである。
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図1に示すように、モータ10は、図示しないモータハウジングの内周面に沿って配設された環状のステータ11と、そのステータ11の内側において回転可能に配設されたロータ21とを備えている。
ステータ11は、複数(本実施形態では12個)のティース12を有し、それらティース12が円環状に配置されて各ティース12間には複数(本実施形態では12個)のスロットが形成されている。そして、これら各ティース12には、例えば集中巻により巻線13が巻回され、その巻回された巻線13には3相交流が通電されるようになっている。
ロータ21は、図1及び図2に示すように、回転軸22と、この回転軸22に固着される第1及び第2ロータ部23,24とを備える。
回転軸22は、その中心軸線L1が環状のステータ11の中心軸線と一致するように配置され、回転軸22の軸線方向の両側が前記モータハウジングに設けた図示しない軸受に回転可能に支持されている。従って、ロータ21は、ステータ11の内側において中心軸線L1を回転中心として回転可能に支持されている。
第1ロータ部23は、図2(a)に示すように、前記回転軸22に固着された略円柱状のロータコア31を有している。
ロータコア31は、その外周部には、同ロータコア31を包囲する前記ステータ11の各ティース12(図1参照)と径方向において対向する複数のマグネット磁極部33が形成されている。
図2(a)に示すように、本実施形態では、各マグネット磁極部33は、ロータコア31の周縁部に略平板状のマグネット34を埋設することにより形成される。具体的には、ロータコア31の周縁部には、その軸線方向に穿設された磁石収容孔35が周方向に等間隔(本実施形態では略90度間隔)で設けられている。そして、各マグネット磁極部33は、これら各磁石収容孔35に、ロータコア31の径方向と直交する態様で各マグネット34を収容・固定することにより形成されている。
各マグネット34は、ロータコア31の径方向外側の磁極面が同極(例えばS極)となるように配置されている。これにより、本実施形態の第1ロータ部23には、同極性(S極)を有する4つのマグネット磁極部33が、その周方向に沿って略等間隔(略90度間隔)で形成されている。
また、各マグネット34は、軸方向から見て周方向一方側の端部がロータ21の中央(径方向中心)に近く、周方向他方側の端部がロータ21の中央から遠くなるように周方向一方側に傾いている。換言すると、各マグネット34は、軸方向から見て長手方向の面と直交する線CLが径方向に対して周方向一方側に傾斜する形状とされる。また、マグネット34の長手方向の中心を通る直交する線CLが前記軸線L1と交わらない構成とされる。これにより、マグネット磁極部33としての磁気方向がマグネット34の傾きに伴って同方向(周方向一方側)に傾くような構成とされる。
また、各マグネット磁極部33は、その周方向両端に2つの空隙36a,36bが形成される。そして、これらの各空隙36a,36bが磁気抵抗となることで、各マグネット磁極部33間には、その周方向において各マグネット磁極部33とは磁気的に区画された疑似磁極としての鉄心部37が形成されている。
即ち、各マグネット磁極部33の磁束は、その周方向両端に形成された各空隙36a,36bを迂回するようにロータコア31の内部を経由して各鉄心部37に流入する。そして、その磁束が径方向外側に向って各鉄心部37を通過することにより、各鉄心部37は、隣接するマグネット磁極部33とは極性の異なる擬似的な磁極が形成されるようになっている。つまり、本実施形態の第1ロータ部23は、所謂コンシクエントポール型のロータとして構成されている。
また、ロータコア31の鉄心部37は、図2(a)に示すように、周方向の一方に傾斜した形状とされる。この鉄心部37は、周方向一方側(図2(a)において反時計回り方向)に空隙36aが位置し、周方向他方側(時計回り方向)に空隙36bが位置するように形成されて、鉄心部37の径方向外側が周方向一方側(反時計回り方向)に傾斜する態様で形成される。このとき、鉄心部37の磁気中心も鉄心部37の傾斜角度に倣って同様に傾斜するようになっている。
第2ロータ部24は、図2(b)に示すように、前記回転軸22に固着された略円柱状のロータコア41を有している。
ロータコア41は、図2(b)に示すようにロータコア41の外周部には、同ロータコア41を包囲する前記ステータ11の各ティース12(図1参照)と径方向において対向する複数のマグネット磁極部43が形成されている。
図2(b)に示すように、本実施形態では、各マグネット磁極部43は、ロータコア41の周縁部に略平板状のマグネット44を埋設することにより形成される。具体的には、ロータコア41の周縁部には、その軸線方向に穿設された磁石収容孔45が周方向に等間隔(本実施形態では略90度間隔)で設けられている。そして、各マグネット磁極部43は、これら各磁石収容孔45に、ロータコア41の径方向と直交する態様で各マグネット44を収容・固定することにより形成されている。
各マグネット44は、ロータコア41の径方向外側の磁極面が前記マグネット34と同極(例えばN極)となるように配置されている。これにより、本実施形態の第2ロータ部24には、同極性(N極)を有する4つのマグネット磁極部43が、その周方向に沿って略等間隔(略90度間隔)で形成されている。
また、各マグネット44は、軸方向から見て周方向一方側の端部がロータ21の中央(径方向中心)に近く、周方向他方側の端部がロータ21の中央から遠くなるように周方向一方側に傾いている。これにより、マグネット磁極部43としての磁気方向がマグネット44の傾きに伴って同方向(周方向一方側)に傾くような構成とされる。換言すると、各マグネット44は、軸方向から見て長手方向の面と直交する線CLが径方向に対して周方向一方側に傾斜する形状とされる。また、マグネット44の長手方向の中心を通る直交する線CLが前記軸線L1と交わらない構成とされる。このマグネット44を備えるマグネット磁極部43は、前記マグネット34を備えるマグネット磁極部33と同数個備えられ、マグネット磁極部43の磁気方向の傾斜量(傾斜角度)は、マグネット磁極部33の磁気方向の傾斜量と同一である。磁束分布も回転方向の一方と他方と出対称となるような分布となっている。
また、各マグネット磁極部43は、その周方向両端に2つの空隙46a,46bが形成される。そして、これらの各空隙46a,46bが磁気抵抗となることで、各マグネット磁極部43間には、その周方向において各マグネット磁極部43とは磁気的に区画された疑似磁極としての鉄心部47が形成されている。
即ち、各マグネット磁極部43の磁束は、前記マグネット磁極部33と同様に、周方向両端に形成された各空隙46a,46bを迂回するようにロータコア41の内部を経由して各鉄心部47に流入する。そして、その磁束が径方向外側に向って各鉄心部47を通過することにより、各鉄心部47は、隣接するマグネット磁極部43とは極性の異なる擬似的な磁極が形成されるようになっている。つまり、本実施形態の第2ロータ部24は、所謂コンシクエントポール型のロータとして構成されている。
また、ロータコア41の鉄心部47は、図2(b)に示すように、周方向の他方に傾斜した形状とされる。この鉄心部47は、周方向他方側(図2(b)において時計回り方向)に空隙46aが位置し、周方向一方側(反時計回り方向)に空隙46bが位置するように形成されて、鉄心部47の径方向外側が周方向他方側(図2において時計回り方向)に傾斜する態様で形成される。このとき、鉄心部47の磁気中心も鉄心部47の傾斜角度に倣って同様に傾斜するようになっている。また、鉄心部47は、前記第1ロータ部23の鉄心部37と同数個(4個)形成され、各鉄心部37,47の互いに傾斜方向は逆方向となるように構成される。
上記のように構成された第1及び第2ロータ部23,24は、第1ロータ部23のマグネット磁極部33とこのマグネット磁極部33と同極性の第2ロータ部24のマグネット磁極部43とが軸方向において重なる態様で配置される。また、第1ロータ部23の鉄心部37とこの鉄心部37と同極性の第2ロータ部24の鉄心部47とが軸方向において重なる態様で配置される。
次に、本実施形態の作用を記載する。
本実施形態のモータ10は、ステータ11の巻線13に通電されることでロータ21を回転させる回転磁界を発生させる。これにより、ロータ21が回転されるようになっている。
このとき、第1ロータ部23のロータコア31は、周方向他方側に傾斜される鉄心部37を備え、第2ロータ部24のロータコア41は、前記鉄心部37と傾斜方向が周方向において逆側(周方向一方側)に傾斜される鉄心部47とを備える。また、各ロータコア31,41は、周方向一方側に傾斜するマグネット磁極部33,43を備える。このため、図3及び図4に示すように従来構成のロータを利用した場合と比較して誘起電圧を向上させることができ、モータ10としてのトルクが向上される。
次に、本実施形態の特徴的な効果を記載する。
(1)第1ロータ部23は、磁気方向が周方向一方側に傾斜するマグネット磁極部33と、周方向一方側に傾斜した鉄心部37とを備える。第2ロータ部24は、前記マグネット磁極部33と同方向に傾斜するマグネット磁極部43と、前記鉄心部37と逆方向である周方向他方側に傾斜した鉄心部47とを備える。このような構成とすることで、図3及び図4に示すように誘起電圧の1次成分を向上させてトルクを向上させることができる。
(2)周方向一方側に傾斜する鉄心部37は、第1ロータ部23のみに形成され、周方向他方側に傾斜する鉄心部47は第2ロータ部24のみに形成されるため、それぞれのロータ部23.24の形状をシンプルにすることが可能となる。
尚、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、マグネット34,44を周方向に傾斜させることで、マグネット34,44(マグネット磁極部33,43)の磁気方向を周方向に傾斜する構成としたが、これに限らない。例えば、マグネット34,44を傾斜させることなく、マグネット34,44の磁気方向のみを周方向に傾斜するようにマグネット34,44の着磁の方向を調整してもよい。
・上記実施形態では、第1及び第2ロータ部23,24のマグネット磁極部33,43の磁気方向を周方向一方側に傾斜する構成としたが、これに限らない。例えば、図5(a)(b)に示すように、第1ロータ部23のマグネット磁極部33の磁気方向を周方向一方側に傾斜させ、第2ロータ部24のマグネット磁極部43の磁気方向を周方向他方側に傾斜させる構成としてもよい。
・上記実施形態では、第1ロータ部23に周方向一方側に傾斜する鉄心部37を備え、第2ロータ部24に周方向他方側に傾斜する鉄心部47を備える構成としたが、これに限らない。例えば、図6(a)(b)に示すように、第1及び第2ロータ部23,24のそれぞれに周方向一方側に傾斜する鉄心部37,48と、周方向他方側に傾斜する鉄心部38,47とを備える構成を採用してもよい。換言すると、第1及び第2ロータ部23,24は、軸方向と直交する同一平面上に周方向一方側に傾斜する鉄心部37,48と周方向他方側に傾斜する鉄心部38,47とを備える構成とすることで、各ロータ部23.24において複数種類のロータコアを用いることなく各ロータ部23,24を構成することが可能となる。
なお、この場合、第1ロータ部23の周方向一方側に傾斜する鉄心部37と、第2ロータ部24の周方向他方側に傾斜する鉄心部47とが軸方向に重なるように配置し、第1ロータ部23の周方向他方側に傾斜する鉄心部37と、第2ロータ部24の周方向一方側に傾斜する鉄心部47とが軸方向に重なるように配置するような構成とすることが望ましい。
また、図6(a)(b)では、上記実施形態と同様に各ロータ部23,24のマグネット磁極部33,43は、その磁気方向が同方向(周方向一方側)に傾斜する構成としている。しかしながら、例えば図7(a)(b)に示すように、第1ロータ部23のマグネット磁極部33の磁気方向を周方向一方側に傾斜させ、第2ロータ部24のマグネット磁極部43の磁気方向を周方向他方側に傾斜させる構成としてもよい。
・上記実施形態では、特に言及していないが、図8に示すように、コアシート50a,50bを軸方向に積層して各ロータ部23,24のロータコア31,41を構成してもよい。なお、図8では、周方向一方側に傾斜する鉄心部37を備えた第1ロータ部23を積層方向(軸方向)の両側に配置して、周方向他方側に傾斜する鉄心部47を備えた第2ロータ部24を積層方向において挟む態様で積層してもよい。また、同図8に示すように、コアシート50a,50bの積層方向中心を基準として一方側に鉄心部37を積層し、他方側に鉄心部47を積層する構成を採用してもよい。
・上記実施形態では、各ロータ部23,24のマグネット磁極部33,43同士、各ロータ部23,24の鉄心部37,47同士を軸方向に重なるように配置したが、これに限らない。
(構成A)
図9(a)(b)及び図10に示すように、マグネット磁極部33がS極とされる第1ロータ部23と、この第1ロータ部23との磁気抵抗となる軸方向空隙Kを介して軸方向に重なる態様で配置されるとともにマグネット磁極部43が第1ロータ部23と異なる極性(N極)とされる第2ロータ部24とを備える。このように、自ら磁束を発生させることのできるマグネット磁極部33,43を第1ロータ部23と第2ロータ部24とで極性を変えて備えることで、磁気バランスを整えることができる。
また、図9(a)(b)及び図10に示すように、第1ロータ部23のマグネット磁極部33とこのマグネット磁極部33と同極性の第2ロータ部24の鉄心部47とが軸方向において重なるとともに、第2ロータ部24のマグネット磁極部43とこのマグネット磁極部43と同極性の第1ロータ部23の鉄心部37とが軸方向において重なる態様で配置される。鉄心部は、周方向一方側に傾斜した鉄心部37と、周方向他方側に傾斜した鉄心部47とを備える。このような構成とすることで、周方向一方側に傾斜する鉄心部37と周方向他方側に傾斜する鉄心部47とでのコギングトルクのピークをずらして図12及び図14に示すように、ロータ21全体におけるコギングトルクを抑えることができる。また、図11及び図13に示すように誘起電圧を向上させることができる。また、第1ロータ部23と第2ロータ部24との間の磁気抵抗部として、軸方向空隙Kを採用することで、別途磁気抵抗部として部材を配置せずに磁気的に離間させることができる。
なお、磁気抵抗部として空隙Kを採用したが、第1ロータ部23及び第2ロータ部24の軸方向間での磁気移動を抑えることができる部材を配置して磁気抵抗部として採用してもよい。
また、図9(a)(b)では、上記実施形態と同様に各ロータ部23,24のマグネット磁極部33,43は、その磁気方向が同方向(周方向一方側)に傾斜する構成としているが、以下の構成Bのように変更してもよい。
(構成B)
図15(a)(b)に示すように、第1ロータ部23のマグネット磁極部33の磁気方向を周方向一方側に傾斜させ、第2ロータ部24のマグネット磁極部43の磁気方向を周方向他方側に傾斜させる構成としてもよい。
(構成C)
また、図16(a)(b)に示すようなロータ構造としてもよい。図16(a)に示すように、第1ロータ部23に、磁気方向が周方向一方側に傾斜するマグネット磁極部61と、磁気方向が周方向他方側に傾斜するマグネット磁極部62とを備える構成とする。磁気方向が周方向一方側に傾斜するマグネット磁極部61と、磁気方向が周方向他方側に傾斜するマグネット磁極部62とは、電気角で360度(図において機械角で45度)毎に反転させた形状である。そして、図16(b)に示すように、第2ロータ部24に磁気方向が周方向一方側に傾斜するマグネット磁極部63と、磁気方向が周方向他方側に傾斜するマグネット磁極部64とを備える構成とする。磁気方向が周方向一方側に傾斜するマグネット磁極部63と、磁気方向が周方向他方側に傾斜するマグネット磁極部64とは、電気角で360度(図において機械角で45度)毎に反転させた形状である。
(構成D)
また、図17(a)(b)に示すようなロータ構造としてもよい。図17(a)に示すように、第1ロータ部23に、磁気方向が周方向一方側に傾斜するマグネット磁極部65と、周方向一方側に傾斜する鉄心部66と、周方向他方側に傾斜する鉄心部67とを備える構成とする。そして、図17(b)に示すように第2ロータ部24に、磁気方向が周方向一方側に傾斜するマグネット磁極部68と、周方向一方側に傾斜する鉄心部69と、周方向他方側に傾斜する鉄心部70とを備える構成とする。また、第2ロータ部24は、第1ロータ部23を周方向一方(図17(a)において時計回り方向)に約45度回転させた形状である。なお、第2ロータ部24を構成するマグネット磁極部68のマグネット34は、第1ロータ部23を構成するマグネット磁極部65のマグネット34と径方向外側における極性が逆となるように配置されている。
(構成E)
また、図18(a)(b)に示すようなロータ構造としてもよい。図18(a)に示すように、第1ロータ部23に、磁気方向が周方向一方側に傾斜するマグネット磁極部71と、周方向一方側に傾斜する鉄心部72と、周方向他方側に傾斜する鉄心部73とを備える構成とする。そして、図18(b)に示すように第2ロータ部24に、磁気方向が周方向他方側に傾斜するマグネット磁極部74と、周方向一方側に傾斜する鉄心部75と、周方向他方側に傾斜する鉄心部76とを備える構成とする。なお、第2ロータ部24を構成するマグネット磁極部74のマグネット34は、第1ロータ部23を構成するマグネット磁極部71のマグネット34と径方向外側における極性が逆となるように配置されている。
(構成F)
また、図19(a)(b)に示すようなロータ構造としてもよい。図19(a)に示すように、第1ロータ部23に、磁気方向が周方向一方側に傾斜するマグネット磁極部81と、磁気方向が周方向他方側に傾斜するマグネット磁極部82と、周方向一方側に傾斜する鉄心部83と、周方向他方側に傾斜する鉄心部84とを備える構成とする。磁気方向が周方向一方側に傾斜するマグネット磁極部81と、磁気方向が周方向他方側に傾斜するマグネット磁極部82とは、電気角で360度毎に反転させた形状である。図19(b)に示すように、第2ロータ部24に、磁気方向が周方向一方側に傾斜するマグネット磁極部85と、磁気方向が周方向他方側に傾斜するマグネット磁極部86と、周方向一方側に傾斜する鉄心部87と、周方向他方側に傾斜する鉄心部88とを備える構成とする。磁気方向が周方向一方側に傾斜するマグネット磁極部85と、磁気方向が周方向他方側に傾斜するマグネット磁極部86とは、電気角で360度毎に反転させた形状である。なお、第2ロータ部24を構成するマグネット磁極部81,82のマグネット34は、第1ロータ部23を構成するマグネット磁極部85,86のマグネット34と径方向外側における極性が逆となるように配置されている。
・上記実施形態では、軸方向において重なるマグネット磁極部33,43のマグネット34,44の径方向外側における極性が同極となるような構成としたが、これに限らない。例えば、図20(a)(b)及び図21に示すように、第1ロータ部23のマグネット磁極部90に備えられるマグネット91と、第2ロータ部24のマグネット磁極部92に備えられるマグネット93との極性を相反する構成とし、各マグネット磁極部90,92が軸方向において磁気抵抗部としての空隙Kを介して重なるような構成としてもよい。より具体的には、第1ロータ部23は、磁気方向が周方向他方側に傾斜するマグネット磁極部90と、周方向一方側に傾斜する鉄心部94とを備える。第2ロータ部24は、磁気方向が周方向一方側に傾斜するマグネット磁極部92と、周方向他方側に傾斜する鉄心部95とを備える。第1ロータ部23のマグネット91は、例えば径方向外側の磁極がS極となるように配置され、第2ロータ部24のマグネット93は、前記第1ロータ部23のマグネット91と極性が反対となるように径方向外側の磁極がN極となるように配置される。このような構成としても、図22に示すように、各ロータ部23,24に起因して発生するコギングトルクのピークがずれるため、各ロータ部23,24に起因して発生するコギングトルク同士で相殺することができる。また、図23に示すように、第1ロータ部23の誘起電圧と第2ロータ部24の誘起電圧とを合成することで、誘起電圧のピッチの均等化を図ることができる。
・上記実施形態では、マグネット磁極部33,43の磁気方向及び鉄心部37,47を周方向に傾斜させる構成としたが、参考例として、以下にマグネット磁極部の磁気方向を周方向に傾斜させつつ鉄心部を傾斜させない構成を説明する。
図25に示すように、ロータ100は、回転軸101と、この回転軸101に固着される第1及び第2ロータ部102,103とを備える。なお、回転軸101は、回転軸22と略同一形状であるため、その詳細は割愛する。
第1ロータ部102は、マグネット磁極部111と、鉄心部112とを備える。
マグネット磁極部111を構成するマグネット111aは、軸方向から見て周方向一方側の端部がロータの中央(径方向中心)に近く、周方向他方側の端部がロータの中央から遠くなるように周方向一方側に傾いている。これにより、マグネット磁極部111としての磁気方向がマグネット111aの傾きに伴って同方向(周方向一方側)に傾くような構成とされる。
また、鉄心部112は、図24(a)に示すように、径方向外側に延出する形状とされる。この鉄心部112は、径方向に沿って延出して周方向に傾斜しない形状とされる。
第2ロータ部24は、マグネット磁極部121と、鉄心部122とを備える。
マグネット磁極部121を構成するマグネット121aは、軸方向から見て周方向一方側の端部がロータの中央(径方向中心)に近く、周方向他方側の端部がロータの中央から遠くなるように周方向一方側に傾いている。これにより、マグネット磁極部121としての磁気方向がマグネット121aの傾きに伴って同方向(周方向一方側)に傾くような構成とされる。
また、鉄心部122は、図24(b)に示すように、径方向外側に延出する形状とされる。この鉄心部122は、径方向に沿って延出して周方向に傾斜しない形状とされる。
上記のように構成された第1及び第2ロータ部102,103は、第1ロータ部102のマグネット磁極部111とこのマグネット磁極部111と同極性の第2ロータ部24の鉄心部122とが軸方向において重なる態様で配置される。また、第1ロータ部102の鉄心部112とこの鉄心部112と同極性の第2ロータ部103のマグネット磁極部121とが軸方向において空隙Kを以て重なる態様で配置される。
上述したように、第1及び第2ロータ部102,103をマグネット磁極部111,121の磁気方向を周方向に傾斜させつつ鉄心部112,122を傾斜させない構成とすることで、図26に示すように、コギングトルクは増加しつつも、図27に示すように誘起電圧を向上させることが可能となる。
・上記各実施形態並びに上記各変形例では、マグネット34,44を磁石収容孔35,45に収容するIPM型のロータとして構成したが、マグネット34,44をロータコア31,41の外周面に配置するSPM型のロータとして構成してもよい。
10…モータ、21,100…ロータ、23,102…第1ロータ部、24,103…第2ロータ部、31,41…ロータコア、33,43,61,62,63,64,65,68,71,74,81,82,85,86,90,92,111,121…マグネット磁極部、34,44,91,93,111a,121a…マグネット、37,38,47,48,66,67,69,70,72,73,75,76,83,84,87,88,94,95,112,122…鉄心部、36a,36b,46a,46b…境界部としての空隙。

Claims (5)

  1. ロータコアの周方向に一方の磁極のマグネットが複数配置されてマグネット磁極部が形成されるとともに、各マグネット磁極部間には前記ロータコアに形成された鉄心部がそれぞれマグネット磁極部との各境界部に空隙を以て配置され、前記鉄心部を他方の磁極として機能させるように構成されたロータであって、
    前記マグネット磁極部は、磁気方向が周方向一方側に傾斜したマグネット磁極部と、磁気方向が周方向他方側に傾斜したマグネット磁極部との少なくとも一方を備え、
    前記鉄心部は、周方向一方側に傾斜した第1鉄心部と、周方向他方側に傾斜した第2鉄心部とを備えたことを特徴とするロータ。
  2. 請求項1に記載のロータにおいて、
    前記マグネット磁極部がN極及びS極のいずれか一方の極性とされる第1ロータ部と、該第1ロータ部と軸方向に重なる態様で配置されるとともに前記マグネット磁極部が第1ロータ部と異なる極性とされる第2ロータ部とを備え、
    前記第1ロータ部のマグネット磁極部と該マグネット磁極部と同極性の第2ロータ部の前記鉄心部とが軸方向において重なるとともに、第2ロータ部のマグネット磁極部と該マグネット磁極部と同極性の第1ロータ部の前記鉄心部とが軸方向において重なる態様で配置されることを特徴とするロータ。
  3. 請求項1又は2に記載のロータにおいて、
    前記マグネット磁極部がN極及びS極のいずれか一方の極性とされる第1ロータ部と、該第1ロータ部と軸方向に重なる態様で配置されるとともに前記マグネット磁極部が第1ロータ部と異なる極性とされる第2ロータ部とを備え、
    周方向一方側である回転方向に傾斜する鉄心部は前記第1ロータ部のみに形成され、
    周方向他方側である回転方向逆側に傾斜する鉄心部は前記第2ロータ部のみに形成されることを特徴とするロータ。
  4. 請求項1又は2に記載のロータにおいて、
    前記マグネット磁極部がN極及びS極のいずれか一方の極性とされる第1ロータ部と、該第1ロータ部と軸方向に重なる態様で配置されるとともに前記マグネット磁極部が第1ロータ部と異なる極性とされる第2ロータ部とを備え、
    前記第1及び第2ロータ部は、軸方向と直交する同一平面上に周方向一方側に傾斜する鉄心部と周方向他方側に傾斜する鉄心部とを備えることを特徴とするロータ。
  5. 請求項1〜4のいずれか一項に記載のロータを備えたことを特徴とするモータ。
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