JP2013207920A - Permanent magnet type rotary electrical machine - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a permanent magnet type rotary electrical machine that reduces a cogging torque generated by magnetic anisotropy of an electromagnetic steel sheet.SOLUTION: A permanent magnet type rotary electrical machine 1 includes: a rotor 4 having a plurality of magnetic poles formed by permanent magnets 2 and a rotor core 3; and a stator 5 having a toric yoke 8, teeth 9 that are protruded inside from the yoke 8 and provided in the circumference of the rotor 4, and stator windings 7 that are wound around slots 10 sectioned by the teeth 9. The yoke 8 and teeth 9 are integrally constituted by electromagnetic steel sheets laminated in the rotation axis direction of the rotor 4. The shape of the inside of the stator 5 has deformation of a fourth order mode against a complete round. The deformation of the fourth order mode is configured to be deformation such that the diameter of the inside of the stator 5 becomes small in the rolling direction of the electromagnetic steel sheet and the direction orthogonal thereto.

Description

この発明は、永久磁石を備える永久磁石式回転電機に関する。   The present invention relates to a permanent magnet type rotating electrical machine including a permanent magnet.

永久磁石式回転電機は、小型で高トルクを発生できるというメリットがある反面、回転子または固定子に配設された永久磁石の磁束と、電磁鋼板の磁極との相互作用により、トルクの脈動が発生しやすいというデメリットがある。特に、無負荷時の脈動トルクはコギングトルクと呼ばれており、回転位置決め精度や振動騒音などの原因となることがある。   Permanent magnet type rotating electrical machines have the merit of being small and capable of generating high torque, but on the other hand, the pulsation of torque is caused by the interaction between the magnetic flux of the permanent magnet arranged on the rotor or stator and the magnetic pole of the electromagnetic steel plate. There is a demerit that it is likely to occur. In particular, the pulsating torque at no load is called cogging torque, which may cause rotational positioning accuracy and vibration noise.

従来の永久磁石型電動機においては、永久磁石により構成された複数の磁極と回転子鉄心とを有する回転子と、この回転子の外周を囲って設けられ、周方向に沿って複数のスロット5が形成された固定子鉄心及びこのスロットに巻装された電機子巻線とを有する固定子とを備え、ティースとヨークとが一体に形成された固定子鉄心には、回転子に対向したティースの先端部の端面に軸方向に沿って補助溝が形成されており、この補助溝は、ティースの先端部の端面において部分的に形成されており、また、隣接したティース間の最内径にあるスロット開口幅が電機子巻線の線径よりも大きく構成される。従来の永久磁石型電動機においては、このように構成することでコギングトルクを低減している。   In a conventional permanent magnet type electric motor, a rotor having a plurality of magnetic poles and a rotor core made of permanent magnets is provided, and a plurality of slots 5 are provided along the circumferential direction. A stator core having a formed stator core and an armature winding wound in the slot, and the stator core formed integrally with the teeth and the yoke is provided with a tooth facing the rotor. An auxiliary groove is formed in the end surface of the tip portion along the axial direction, and this auxiliary groove is partially formed on the end surface of the tip portion of the tooth, and is a slot at the innermost diameter between adjacent teeth. The opening width is configured to be larger than the wire diameter of the armature winding. In the conventional permanent magnet type electric motor, the cogging torque is reduced by such a configuration.

特開2011−188685号公報JP2011-188865A

従来の永久磁石型電動機で用いられているコギングトルクを低減させる方法では、低減できないコギングトルクの周波数成分が存在する。ここで、永久磁石によって形成される磁極数をNとした時、回転子が機械角1回転した際に、N山生じるコギングトルクの周波数成分を「コギングトルクのN山成分」と呼び、2N山生じるコギングトルクの周波数成分を「コギングトルクの2N山成分」と呼ぶこととする。   In the method of reducing the cogging torque used in the conventional permanent magnet type electric motor, there is a frequency component of the cogging torque that cannot be reduced. Here, when the number of magnetic poles formed by the permanent magnet is N, the frequency component of the cogging torque generated when the rotor makes one rotation of the mechanical angle is referred to as the “N mountain component of the cogging torque”, and 2N peaks The frequency component of the generated cogging torque is referred to as “2N peak component of cogging torque”.

例えば、10極12スロットの永久磁石型回転電機の場合、磁気的に理想状態にあると仮定すれば、回転子が機械角1回転した際に発生するコギングトルクの山数は、10と12の最小公倍数である60山となる。従来の構成で低減できるコギングトルク成分は、この理想状態にある場合のコギングトルクの周波数成分である。実際の永久磁石式回転電機においては、電磁鋼板のもつ磁気異方性に起因したコギングトルクのN山成分および2N山成分が生じる。これらは、例えば、10極12スロットの永久磁石型回転電機の場合、回転子が機械角1回転した際に10山および20山発生することになる。これらは、理想状態にある場合のコギングトルクの周波数成分よりも低次のものであるため、従来のティースおよびスロットの自体の形状の工夫する方法では低減することができない。   For example, in the case of a permanent magnet type rotating electrical machine having 10 poles and 12 slots, assuming that the rotor is in an ideal state magnetically, the number of cogging torques generated when the rotor makes one mechanical angle is 10 and 12. It is the 60th mountain which is the least common multiple. The cogging torque component that can be reduced with the conventional configuration is the frequency component of the cogging torque in this ideal state. In an actual permanent magnet type rotating electrical machine, an N peak component and a 2N peak component of cogging torque are generated due to magnetic anisotropy of an electromagnetic steel sheet. For example, in the case of a permanent magnet type rotating electrical machine having 10 poles and 12 slots, 10 and 20 peaks are generated when the rotor makes one mechanical angle. Since these are lower-order than the frequency component of the cogging torque in the ideal state, they cannot be reduced by the conventional method of devising the shapes of the teeth and slots themselves.

この発明は、上述のような問題を解決するためになされたもので、電磁鋼板のもつ磁気異方性により生じるコギングトルクを低減することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to reduce cogging torque generated by magnetic anisotropy of an electromagnetic steel sheet.

この発明に係る永久磁石式回転電機においては、永久磁石により形成された複数の磁極、および回転子鉄心を有する回転子と、円環状のヨーク、該ヨークから内側に突出して前記回転子の周囲に設けられたティース、および該ティースに区画されたスロットに巻回された固定子巻線を有する固定子とを備え、前記ヨークおよび前記ティースは、前記可動子の回転軸方向に積層された電磁鋼板により一体に構成されており、前記固定子の内側の形状は、真円に対して空間4次モードの変形を有し、前記空間4次モードの変形は、前記電磁鋼板の圧延方向および該圧延方向と直交する方向において前記固定子の内側の径が小さくなる変形であるものである。   In the permanent magnet type rotating electrical machine according to the present invention, a rotor having a plurality of magnetic poles formed by permanent magnets and a rotor core, an annular yoke, and projecting inwardly from the yoke around the rotor. And a stator having a stator winding wound around a slot defined in the teeth, and the yoke and the teeth are laminated in the direction of the rotation axis of the mover. The inner shape of the stator has a spatial fourth-order mode deformation with respect to a perfect circle, and the spatial fourth-order mode deformation depends on the rolling direction of the electrical steel sheet and the rolling. This is a deformation in which the inner diameter of the stator becomes smaller in a direction orthogonal to the direction.

電磁鋼板のもつ磁気異方性により生じるコギングトルクを低減した永久磁石式回転電機を得ることができる。   A permanent magnet type rotating electrical machine with reduced cogging torque caused by magnetic anisotropy of an electromagnetic steel sheet can be obtained.

この発明の実施の形態1に係る永久磁石式回転電機の断面図である。It is sectional drawing of the permanent magnet type rotary electric machine which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係る電磁鋼板の起磁力の圧延方向の成分および圧延方向と直交する方向の成分の関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between the component of the direction of a rolling direction of the magnetomotive force of the electromagnetic steel plate which concerns on Embodiment 1 of this invention, and the component of a direction orthogonal to a rolling direction. 従来の永久磁石式回転電機の断面図である。It is sectional drawing of the conventional permanent magnet type rotary electric machine. この発明の実施の形態1に係る固定子の内側の半径Rおよび該半径Rと圧延方向との角度θを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows radius R inside the stator which concerns on Embodiment 1 of this invention, and angle (theta) of this radius R and a rolling direction. この発明の実施の形態1に係る固定子の内側の半径Rと角度θとの関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between the radius R inside the stator which concerns on Embodiment 1 of this invention, and angle (theta). この発明実施の形態1に係る永久磁石式回転電機のコギングトルクの波形を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the waveform of the cogging torque of the permanent magnet type rotary electric machine which concerns on this Embodiment 1. FIG. この発明実施の形態1に係る永久磁石式回転電機のコギングトルクの周波数成分を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the frequency component of the cogging torque of the permanent magnet type rotary electric machine which concerns on this Embodiment 1. FIG. この発明の実施の形態1に係る固定子鉄心の変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the modification of the stator core which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態2に係る固定子鉄心の断面図である。It is sectional drawing of the stator core which concerns on Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態2に係る固定子鉄心の変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the modification of the stator core which concerns on Embodiment 2 of this invention. この発明実施の形態3に係る固定子鉄心の断面図である。It is sectional drawing of the stator core which concerns on this Embodiment 3. FIG. この発明実施の形態3に係る固定子鉄心の変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the modification of the stator core which concerns on this Embodiment 3. FIG.

実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1に係る永久磁石式回転電機1を示す断面図である。図1において、永久磁石式回転電機1は、複数の磁極を形成する永久磁石2と回転子鉄心3とを有する回転子4と、回転子4の周囲に設けられた固定子5とを備えている。永久磁石2は、フェライト系磁石、ネオジ磁石、及びサマリウムコバルト系磁石等が用いられる。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a permanent magnet type rotating electrical machine 1 according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, a permanent magnet rotating electrical machine 1 includes a rotor 4 having a permanent magnet 2 and a rotor core 3 that form a plurality of magnetic poles, and a stator 5 provided around the rotor 4. Yes. As the permanent magnet 2, a ferrite magnet, a neodymium magnet, a samarium cobalt magnet, or the like is used.

固定子5は、固定子鉄心6と固定子巻線7とで構成されている。固定子鉄心6は、円環状のヨーク8、このヨーク8から内側に突出して回転子4の周囲を取り囲むティース9、およびこのティース9に区画されたスロット10を有する。固定子巻線7は、スロット10に巻回される。また、ヨーク8およびティース9は、回転子4の回転軸方向に積層された電磁鋼板により構成される。このような積層された電磁鋼板の固定子鉄心6を成形する方法としては、まず電磁鋼板から固定子鉄心形状への切り出しをプレス打ち抜きなどにより行い、その後プレス金型内でのカシメや接着などの方法により各鋼板を固着する方法が用いられる。   The stator 5 includes a stator core 6 and a stator winding 7. The stator core 6 has an annular yoke 8, teeth 9 projecting inwardly from the yoke 8 to surround the rotor 4, and slots 10 partitioned by the teeth 9. The stator winding 7 is wound around the slot 10. Further, the yoke 8 and the teeth 9 are made of electromagnetic steel plates stacked in the direction of the rotation axis of the rotor 4. As a method of forming such a laminated magnetic steel sheet stator core 6, first, the electromagnetic steel sheet is cut out into a stator core shape by press punching, and then, for example, caulking or bonding in a press die is performed. A method of fixing each steel plate by a method is used.

回転子4と固定子5との間には、回転子4と固定子5とが接触して破損しないように、わずかな隙間が設けられる。永久磁石式回転電機1は、固定子5内の固定子巻線7に交流電流を通電することによって発生する回転磁界と、回転子4内の永久磁石2が作る起磁力との相互作用により、回転子4が前記回転磁界に同期して回転して、回転トルクを発生する。   A slight gap is provided between the rotor 4 and the stator 5 so that the rotor 4 and the stator 5 do not come into contact with each other and are not damaged. The permanent magnet type rotating electrical machine 1 has an interaction between a rotating magnetic field generated by passing an alternating current through the stator winding 7 in the stator 5 and a magnetomotive force generated by the permanent magnet 2 in the rotor 4. The rotor 4 rotates in synchronization with the rotating magnetic field to generate a rotational torque.

この実施の形態では、回転子4内の永久磁石2の個数(磁極数)を10とし、固定子5のティース9の数は12個であるが、磁極数およびティース数の組合せは、これに限るものではない。   In this embodiment, the number of permanent magnets 2 (number of magnetic poles) in the rotor 4 is 10, and the number of teeth 9 of the stator 5 is 12, but the combination of the number of magnetic poles and the number of teeth is It is not limited.

以下において、この発明の課題である、電磁鋼板の磁気異方性により生じるコギングトルクについて、図2を用いて説明する。   Hereinafter, the cogging torque generated by the magnetic anisotropy of the electromagnetic steel sheet, which is the subject of the present invention, will be described with reference to FIG.

図2に、電磁鋼板の面内各方向(回転子4の回転軸に垂直な方向)について、磁束密度を一定とする起磁力の軌跡を示す。同図では、圧延方向をθ=0°(機械角)とした時、θ=0〜90°の範囲の軌跡を、磁束密度B=1.0TおよびB=1.4Tの場合について夫々図示している。電磁鋼板は、その磁気特性が圧延方向に因らないようにした無方向性鋼板と呼ばれる鋼板であっても、異方性を持つことが知られている。仮に、磁気異方性がないとした場合、磁束密度を一定とする起磁力の軌跡は、圧延方向と無関係のため、図2において原点を中心とした1/4真円となる。然しながら、実際の電磁鋼板では、主に空間2次モード(図2中、B=1.0Tの場合)および空間4次モード(図2中、B=1.4Tの場合)の異方性をもつ。特に、空間4次モードの異方性は大きい。   FIG. 2 shows a locus of magnetomotive force with a constant magnetic flux density in each in-plane direction of the electrical steel sheet (direction perpendicular to the rotation axis of the rotor 4). In the same figure, when the rolling direction is θ = 0 ° (mechanical angle), the trajectories in the range of θ = 0-90 ° are shown for the cases where the magnetic flux densities B = 1.0T and B = 1.4T, respectively. ing. It is known that an electromagnetic steel sheet has anisotropy even if it is a steel sheet called a non-oriented steel sheet whose magnetic properties do not depend on the rolling direction. If it is assumed that there is no magnetic anisotropy, the locus of the magnetomotive force that makes the magnetic flux density constant is irrelevant to the rolling direction, and thus becomes a ¼ perfect circle centered on the origin in FIG. However, in an actual electrical steel sheet, the anisotropy of the spatial secondary mode (in the case of B = 1.0T in FIG. 2) and the spatial quaternary mode (in the case of B = 1.4T in FIG. 2) mainly. Have. In particular, the anisotropy of the spatial fourth-order mode is large.

図2中、空間4次モードのB=1.4Tの場合に注目すると、圧延方向(θ=0°)および圧延方向と垂直な方向(θ=90°)の磁気特性は良好であり、一定の磁束密度を得るのに要する起磁力は小さいのに対し、圧延方向に対しておよそθ=30〜60°の方向の磁気特性が比較的悪く、一定の磁束密度とするのに要する起磁力は大きい。   In FIG. 2, paying attention to the case of B = 1.4T in the spatial fourth-order mode, the magnetic properties in the rolling direction (θ = 0 °) and the direction perpendicular to the rolling direction (θ = 90 °) are good and constant. The magnetomotive force required to obtain the magnetic flux density is small, but the magnetic properties in the direction of θ = 30 to 60 ° with respect to the rolling direction are relatively poor, and the magnetomotive force required to obtain a constant magnetic flux density is large.

固定子鉄心6は、前述のように、各形状をプレス打ち抜きなどの方法により鋼板から形状を切り出し、固着することにより成形するが、製造の容易さから、それぞれのティース9およびヨーク8毎に切り出すことをせず、全ティース9と円環状のヨーク8とを一体的に切り出し、かつ切り出した各鋼板を回転させることなく固着させて固定子鉄心6形成することがある。このような場合、固定子鉄心6を構成する全ての電磁鋼板は同じ方向に圧延方向を持つことになる。これにより、固定子5内を鎖交する磁束が電磁鋼板の磁気異方性の影響を強く受けることになり、圧延方向に対する箇所により透磁率の大きい箇所と小さい箇所が生じる。その結果、コギングトルクのN山及び2N山成分が発生する。   As described above, the stator core 6 is formed by cutting and fixing each shape from a steel plate by a method such as press punching. For ease of manufacture, the stator core 6 is cut for each tooth 9 and each yoke 8. Without this, the stator core 6 may be formed by cutting all the teeth 9 and the annular yoke 8 together and fixing the cut steel plates without rotating them. In such a case, all the electromagnetic steel sheets constituting the stator core 6 have the rolling direction in the same direction. As a result, the magnetic flux interlinking in the stator 5 is strongly influenced by the magnetic anisotropy of the magnetic steel sheet, and a portion having a large magnetic permeability and a portion having a small magnetic permeability are generated depending on the portion in the rolling direction. As a result, the N peak and 2N peak components of the cogging torque are generated.

この実施の形態の例では、10極12スロットの永久磁石式回転電機1において、電磁鋼板の異方性に空間4次モード成分がある場合、極数の10とモード数の4の最小公倍数である20山のコギングトルク成分が発生する。この発明の目的は、このようなコギングトルクの磁気異方性に起因する成分を低減することである。   In the example of this embodiment, in the permanent magnet type rotating electrical machine 1 with 10 poles and 12 slots, when there is a spatial fourth-order mode component in the anisotropy of the electrical steel sheet, the least common multiple of 10 poles and 4 mode numbers is used. There are 20 peaks of cogging torque components. An object of the present invention is to reduce a component resulting from such magnetic anisotropy of cogging torque.

この発明の説明のため、図3に、比較のための従来の永久磁石式回転電機を、図4に、実施の形態1に係る固定子鉄心6を、それぞれ示す。図3、4に示すように、従来の永久磁石式回転電機においては固定子5の内側の形状が真円であるのに対し、この発明の実施の形態1によれば、固定子鉄心6の内側の形状(固定子5の内側の形状と等しい)が特定の機械角θ(位相)で空間4次モードの変形を持っている。なお、空間4次モードの変形とは、θが0〜360°変化する間に4回の変形が繰り返されることである。   For explanation of the present invention, FIG. 3 shows a conventional permanent magnet type rotating electric machine for comparison, and FIG. 4 shows a stator core 6 according to the first embodiment. As shown in FIGS. 3 and 4, in the conventional permanent magnet type rotating electrical machine, the inner shape of the stator 5 is a perfect circle, whereas according to the first embodiment of the present invention, the stator core 6 The inner shape (equal to the inner shape of the stator 5) has a spatial fourth-order mode deformation at a specific mechanical angle θ (phase). Note that the deformation of the spatial fourth-order mode is that the deformation is repeated four times while θ changes from 0 to 360 °.

より具体的には、図4に示すように、固定子鉄心6の内側の半径R(固定子5の内側の半径Rと等しい)を電磁鋼板の圧延方向との角度θとの関係で示した場合、図5に示すように、この実施の形態1では、θ=0°、90°、180°、270°にてRが最小、また、θ=45°、135°、225°、315°にてRが最大となるように構成している。このように、固定子5の内側の形状を図4に示す形状とすることで、固定子5と回転子4との間の隙間の大きさが周方向に空間4次モードで変化し、固定子5と回転子4との吸引力が周方向に空間4次モードにて変化する。その結果、電磁鋼板の磁気異方性の空間4次モードに起因したコギングトルク成分と、前記吸引力の空間4次モード成分が相殺するので、コギングトルクの磁気異方性に起因するコギングトルク成分を低減することが可能となる。   More specifically, as shown in FIG. 4, the inner radius R of the stator core 6 (equal to the inner radius R of the stator 5) is shown in relation to the angle θ with the rolling direction of the magnetic steel sheet. In this case, as shown in FIG. 5, in the first embodiment, R is minimum at θ = 0 °, 90 °, 180 °, 270 °, and θ = 45 °, 135 °, 225 °, 315 °. In this configuration, R is maximized. Thus, by making the inner shape of the stator 5 into the shape shown in FIG. 4, the size of the gap between the stator 5 and the rotor 4 changes in the spatial fourth-order mode in the circumferential direction, and is fixed. The suction force between the rotor 5 and the rotor 4 changes in the space quaternary mode in the circumferential direction. As a result, the cogging torque component caused by the spatial fourth order mode of magnetic anisotropy of the electrical steel sheet and the spatial fourth order mode component of the attractive force cancel each other, so that the cogging torque component caused by the magnetic anisotropy of the cogging torque Can be reduced.

図6に、10極12スロットの永久磁石式回転電機1において、固定子5の内側の形状を従来の真円とした永久磁石式回転電機1のコギングトルクと、固定子5の内側の形状にこの発明の空間4次モードの変形を与えた永久磁石式回転電機1のコギングトルク波形を比較して示す。同図では、横軸が電気角で表した回転角度θ´、縦軸がコギングトルクの大きさとなっている。また、図7に、図6のコギングトルクを周波数(電気角1周期中のコギングトルク山数)毎に分析した結果を示す。10極12スロットの永久磁石式回転電機1では、電磁鋼板の空間4次モードの磁気異方性によって、モード次数の4と極数の10の最小公倍数である20山のコギングトルク、即ち2N山成分が生じるが、図6、7から分かるように、固定子5の内側の形状に本発明の空間4次モードの変形を与えることで、コギングトルクの2N山成分が低減していることがわかる。   In FIG. 6, in the 10 pole 12 slot permanent magnet rotating electrical machine 1, the cogging torque of the permanent magnet rotating electrical machine 1 in which the inner shape of the stator 5 is a conventional perfect circle and the inner shape of the stator 5 are changed. The cogging torque waveforms of the permanent magnet type rotating electrical machine 1 to which the spatial quaternary mode deformation of the present invention is applied are compared and shown. In the drawing, the horizontal axis represents the rotation angle θ ′ expressed in electrical angle, and the vertical axis represents the magnitude of the cogging torque. FIG. 7 shows the result of analyzing the cogging torque of FIG. 6 for each frequency (number of cogging torque peaks in one electrical angle cycle). In the permanent magnet type rotating electrical machine 1 with 10 poles and 12 slots, the cogging torque of 20 peaks which is the least common multiple of the mode order 4 and the pole number 10 due to the magnetic anisotropy of the spatial fourth order mode of the magnetic steel sheet, that is, 2N peaks 6 and 7, it can be seen that the 2N peak component of the cogging torque is reduced by applying the deformation of the spatial fourth-order mode of the present invention to the shape inside the stator 5. .

ところで、図4では、固定子鉄心6のスロット10aが電磁鋼板の圧延方向と一致する位置に配設された形状を示したが、これに限る必要はない。例えば、図8に示す変形例のように、固定子鉄心6のいずれのスロット10も、電磁鋼板の圧延方向と一致していない形状であってもよく、前記電磁鋼板の圧延方向と直交する方向に関しても同様である。固定子鉄心6のスロット形状やティース10の形状に関わらず、図4で示した固定子鉄心6の内側の形状を適用することで、特にコギングトルクの2N山成分を低減することができる。   4 shows a shape in which the slot 10a of the stator core 6 is disposed at a position that coincides with the rolling direction of the electromagnetic steel sheet, but it is not necessary to be limited to this. For example, as in the modification shown in FIG. 8, any of the slots 10 of the stator core 6 may have a shape that does not coincide with the rolling direction of the electrical steel sheet, and the direction orthogonal to the rolling direction of the electrical steel sheet. The same applies to. Regardless of the slot shape of the stator core 6 and the shape of the teeth 10, the 2N peak component of the cogging torque can be particularly reduced by applying the inner shape of the stator core 6 shown in FIG. 4.

以上より、この発明に係る永久磁石式回転電機1においては、永久磁石2により形成された複数の磁極、および回転子鉄心3を有する回転子4と、円環状のヨーク8、該ヨーク8から内側に突出して回転子4の周囲に設けられたティース9、および該ティース9に区画されたスロット10に巻回された固定子巻線7を有する固定子5とを備え、ヨーク8およびティース9は、可動子4の回転軸方向に積層された電磁鋼板により一体に構成されており、固定子5の内側の形状は、真円に対して空間4次モードの変形を有し、前記空間4次モードの変形は、前記電磁鋼板の圧延方向および該圧延方向と直交する方向において固定子5の内側の径が小さくなる変形となるよう構成したので、前記電磁鋼板のもつ磁気異方性により生じるコギングトルクを低減した永久磁石式回転電機1を得ることができるという効果を得ることができる。   As described above, in the permanent magnet type rotating electrical machine 1 according to the present invention, the rotor 4 having the plurality of magnetic poles formed by the permanent magnet 2 and the rotor core 3, the annular yoke 8, and the inner side from the yoke 8. And a stator 5 having a stator winding 7 wound around a slot 10 defined in the tooth 9, and a yoke 8 and a tooth 9. , And integrally formed by electromagnetic steel plates laminated in the direction of the rotation axis of the mover 4, and the inner shape of the stator 5 has a deformation of a spatial fourth-order mode with respect to a perfect circle, and the spatial fourth-order Since the deformation of the mode is such that the inner diameter of the stator 5 becomes smaller in the rolling direction of the electrical steel sheet and in the direction orthogonal to the rolling direction, the cogging torque generated by the magnetic anisotropy of the electrical steel sheet It is possible to obtain the effect that it is possible to obtain a permanent magnet type rotary electric machine 1 having reduced.

実施の形態2.
図9は、この発明の実施の形態2に係る固定子鉄心6の断面図である。この実施の形態では、電磁鋼板の圧延方向および該圧延方向と直交する方向に位置するティース9aを除く、ティース9bの内側の面に溝11を設けることで、上述の空間4次モードの変形を形成している。更に説明すると、溝11が設けられていないティース9aは、溝11が設けられたティース9bに比べて、溝11の深さ分だけ、実質的な内側の径が小さくなる。つまり、溝11を設けることで、固定子5の内側の形状は、真円に対して空間4次モードの変形を有し、前記空間4次モードの変形は、前記電磁鋼板の圧延方向および該圧延方向と直交する方向において、固定子鉄心6の内側の径(固定子5の内側の径と一致する)が小さくなる変形となるよう構成することができる。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 9 is a sectional view of a stator core 6 according to Embodiment 2 of the present invention. In this embodiment, by providing the grooves 11 on the inner surface of the teeth 9b excluding the rolling direction of the electrical steel sheet and the teeth 9a positioned in the direction orthogonal to the rolling direction, the above-described spatial quaternary mode is deformed. Forming. More specifically, the teeth 9a not provided with the grooves 11 have a substantially smaller inner diameter by the depth of the grooves 11 than the teeth 9b provided with the grooves 11. That is, by providing the groove 11, the inner shape of the stator 5 has a spatial fourth-order mode deformation with respect to a perfect circle, and the spatial fourth-order mode deformation depends on the rolling direction of the electrical steel sheet and the deformation. In the direction orthogonal to the rolling direction, the inner diameter of the stator core 6 (corresponding to the inner diameter of the stator 5) can be reduced.

このように構成することで、実施の形態1と同様な効果が得られる。さらに、この実施の形態では、内側の形状がほぼ円形の固定子鉄心6に溝11を追加するだけでよいので、使用する電磁鋼板の磁気特性が変更になっても、溝11を設けるティースの数および位置、ならびに各ティース9bにおける溝11の数、配置および深さを、適宜設計することで容易に所望の低コギングトルクの永久磁石式回転電機を得ることができる。   By configuring in this way, the same effect as in the first embodiment can be obtained. Furthermore, in this embodiment, since it is only necessary to add the groove 11 to the stator core 6 whose inner shape is substantially circular, even if the magnetic properties of the electromagnetic steel sheet to be used are changed, the teeth provided with the groove 11 are provided. By appropriately designing the number and position, and the number, arrangement and depth of the grooves 11 in each tooth 9b, a desired low cogging torque permanent magnet type rotating electrical machine can be easily obtained.

ところで、図9では、固定子鉄心6のスロット10aが電磁鋼板の圧延方向と一致する位置に配設された形状を示したが、これに限る必要はない。例えば、図10に示す変形例のように、固定子鉄心6のいずれのスロット10も、電磁鋼板の圧延方向と一致していない形状であってもよく、前記電磁鋼板の圧延方向と直交する方向に関しても同様である。固定子鉄心6のスロット形状やティース10の形状に関わらず、図9で示した溝11を適切に設けることで、特にコギングトルクの2N山成分を低減することができる。   FIG. 9 shows the shape in which the slot 10a of the stator core 6 is disposed at a position coinciding with the rolling direction of the electromagnetic steel sheet, but it is not necessary to be limited to this. For example, as in the modification shown in FIG. 10, any slot 10 of the stator core 6 may have a shape that does not coincide with the rolling direction of the electromagnetic steel sheet, and is a direction orthogonal to the rolling direction of the electromagnetic steel sheet. The same applies to. Regardless of the slot shape of the stator core 6 and the shape of the teeth 10, the 2N peak component of the cogging torque can be particularly reduced by appropriately providing the groove 11 shown in FIG.

以上より、この発明に係る永久磁石式回転電機1においては、電磁鋼板の圧延方向および該圧延方向と直交する方向に位置するティース9aを除く、少なくとも一部のティース9bの内側の面に溝11を設けることで、空間4次モードの変形を形成することができ、前記電磁鋼板のもつ磁気異方性により生じるコギングトルクを低減した永久磁石式回転電機1を得ることができるという効果を得ることができる。   As described above, in the permanent magnet type rotating electrical machine 1 according to the present invention, the grooves 11 are formed on the inner surface of at least some of the teeth 9b excluding the teeth 9a positioned in the rolling direction of the electromagnetic steel sheet and the direction orthogonal to the rolling direction. It is possible to obtain the effect that the permanent magnet type rotating electrical machine 1 in which the deformation of the spatial fourth-order mode can be formed and the cogging torque generated by the magnetic anisotropy of the electromagnetic steel sheet is reduced can be obtained. Can do.

実施の形態3.
図11は、この発明の実施の形態3に係る固定子鉄心6の断面図である。この実施の形態では、電磁鋼板の圧延方向と該圧延方向と直交する方向に位置するティース9cの径方向長さを、前記ティース9c以外のティース9dよりも長くすることで、空間4次モードの変形を形成している。このように構成することで、実施の形態1と同様な効果が得られる。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 11 is a sectional view of a stator core 6 according to Embodiment 3 of the present invention. In this embodiment, the radial direction length of the teeth 9c located in the rolling direction of the electrical steel sheet and the direction orthogonal to the rolling direction is made longer than the teeth 9d other than the teeth 9c, so that Forming a deformation. By configuring in this way, the same effect as in the first embodiment can be obtained.

また、図11では、固定子鉄心6のスロット10aが電磁鋼板の圧延方向と一致する位置に配設された形状を示したが、これに限る必要はない。例えば、図12に示す変形例のように、固定子鉄心6のいずれのスロット10も、電磁鋼板の圧延方向と一致していない形状であってもよく、前記電磁鋼板の圧延方向と直交する方向に関しても同様である。固定子鉄心6のスロット形状やティース10の形状に関わらず、図11で示したように、各ティース9の長さを適切に構成することで、特にコギングトルクの2N山成分を低減することができる。   FIG. 11 shows a shape in which the slot 10a of the stator core 6 is disposed at a position that coincides with the rolling direction of the electromagnetic steel sheet, but it is not necessary to be limited to this. For example, as in the modification shown in FIG. 12, any of the slots 10 of the stator core 6 may have a shape that does not coincide with the rolling direction of the electrical steel sheet, and the direction orthogonal to the rolling direction of the electrical steel sheet. The same applies to. Regardless of the slot shape of the stator core 6 and the shape of the teeth 10, as shown in FIG. 11, the 2N peak component of the cogging torque can be particularly reduced by appropriately configuring the length of each tooth 9. it can.

以上より、この発明に係る永久磁石式回転電機1においては、電磁鋼板の圧延方向と該圧延方向と直交する方向に位置するティース9cの径方向長さを、ティース9c以外のティース9dよりも長くすることで、空間4次モードの変形を形成することができ、前記電磁鋼板のもつ磁気異方性により生じるコギングトルクを低減した永久磁石式回転電機1を得ることができるという効果を得ることができる。   As described above, in the permanent magnet type rotating electrical machine 1 according to the present invention, the radial direction length of the teeth 9c positioned in the rolling direction of the electrical steel sheet and the direction orthogonal to the rolling direction is longer than the teeth 9d other than the teeth 9c. By doing so, it is possible to form a spatial quaternary mode deformation, and to obtain the effect of obtaining the permanent magnet type rotating electrical machine 1 in which the cogging torque generated by the magnetic anisotropy of the electromagnetic steel sheet is reduced. it can.

なお、図1、図4、図8〜12において、ティース9およびスロット10の数を12としたが、これらは任意の数としてもよい。   1, 4, and 8 to 12, the number of the teeth 9 and the slots 10 is twelve, but these may be arbitrary numbers.

1 永久磁石式回転電機、2 永久磁石、3 回転子鉄心、4 回転子、5 固定子、6 固定子鉄心、7 固定子巻線、8 ヨーク、9、9a、9b、9c、9d ティース、10、10a スロット。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Permanent magnet type rotary electric machine, 2 Permanent magnet, 3 Rotor iron core, 4 Rotor, 5 Stator, 6 Stator iron core, 7 Stator winding, 8 Yoke, 9, 9a, 9b, 9c, 9d Teeth, 10 10a slot.

Claims (3)

永久磁石により形成された複数の磁極、および回転子鉄心を有する回転子と、
円環状のヨーク、該ヨークから内側に突出して前記回転子の周囲に設けられたティース、および該ティースに区画されたスロットに巻回された固定子巻線を有する固定子とを備え、
前記ヨークおよび前記ティースは、前記回転子の回転軸方向に積層された電磁鋼板により一体に構成されており、
前記固定子の内側の形状は、真円に対して空間4次モードの変形を有し、
前記空間4次モードの変形は、前記電磁鋼板の圧延方向および該圧延方向と直交する方向において前記固定子の内側の径が小さくなる変形であることを特徴とする永久磁石式回転電機。
A plurality of magnetic poles formed by permanent magnets, and a rotor having a rotor core;
An annular yoke, a tooth projecting inwardly from the yoke and provided around the rotor, and a stator having a stator winding wound around a slot defined in the tooth;
The yoke and the teeth are integrally formed of electromagnetic steel plates stacked in the direction of the rotation axis of the rotor,
The inner shape of the stator has a spatial fourth-order mode deformation with respect to a perfect circle,
The deformation in the space quaternary mode is a deformation in which the inner diameter of the stator is reduced in the rolling direction of the electromagnetic steel sheet and the direction orthogonal to the rolling direction.
電磁鋼板の圧延方向および該圧延方向と直交する方向に位置するティースを除く、少なくとも一部のティースの内側の面に溝を設けることで、空間4次モードの変形を形成することを特徴とする請求項1記載の永久磁石式回転電機。   It is characterized in that the deformation of the spatial fourth-order mode is formed by providing grooves on the inner surface of at least some of the teeth except for the rolling direction of the electrical steel sheet and the teeth positioned in the direction orthogonal to the rolling direction. The permanent magnet type rotating electrical machine according to claim 1. 電磁鋼板の圧延方向と該圧延方向と直交する方向に位置するティースの径方向長さを、前記ティース以外のティースよりも長くすることで、空間4次モードの変形を形成することを特徴とする請求項1記載の永久磁石式回転電機。   The radial direction length of the teeth located in the rolling direction of the electrical steel sheet and the direction orthogonal to the rolling direction is made longer than the teeth other than the teeth, thereby forming a spatial quaternary mode deformation. The permanent magnet type rotating electrical machine according to claim 1.
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