JP2014209847A - Permanent magnet dynamo-electric machine and electric power steering device using the same - Google Patents

Permanent magnet dynamo-electric machine and electric power steering device using the same Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce cogging torque generated due to variations on the rotor side.SOLUTION: A protrusion 8 composed of a magnetic material and holding a permanent magnet 1 is provided at a part of a rotor core 2 in the direction of the axis of rotation. More than one region of different magnetic circuit design, due to change in the cross-sectional shape of a cross-section perpendicular to the rotating shaft 10 of the rotor 30 having the permanent magnet 1 and the rotor core 2, is provided in the direction of the axis of rotation of the rotor 30. An auxiliary groove 5 is provided in a partial region of a stator core 3 in the axial direction of the teeth. The region provided with the auxiliary groove 5 is a partial region for each region facing the region provided with the protrusion 8, and the region not provided with the protrusion 8.

Description

この発明は、永久磁石を界磁に用いる永久磁石型回転電機及びそれを用いた電動パワーステアリング装置に関するものである。   The present invention relates to a permanent magnet type rotating electric machine using a permanent magnet as a field and an electric power steering apparatus using the same.
近年、様々な用途に、例えば、産業用のサーボモータやエレベータ用巻き上げ機などで、コギングトルクの小さいモータが要求されている。車両用に着目すると、燃費向上、操舵性の向上のために、電動パワーステアリング装置が普及している。電動パワーステアリング装置に用いられるモータには、そのコギングトルクがギヤを介して運転者に伝わるので、滑らかな操舵感覚を得るためには、モータのコギングトルク低減に対する強い要求がある。これに対し、コギングトルクを低減する手法として、固定子の鉄心に補助溝を設ける手法がある。そのような手法は、特許文献1、特許文献2及び特許文献3に開示されている。   In recent years, motors with small cogging torque have been required for various applications, for example, industrial servo motors and elevator hoisting machines. Focusing on the vehicle, an electric power steering device has been widely used to improve fuel efficiency and steering performance. The motor used in the electric power steering apparatus has a strong demand for reducing the cogging torque of the motor in order to obtain a smooth steering feeling because the cogging torque is transmitted to the driver via the gear. On the other hand, as a technique for reducing the cogging torque, there is a technique of providing auxiliary grooves in the iron core of the stator. Such a technique is disclosed in Patent Document 1, Patent Document 2, and Patent Document 3.
特開2001−25182号公報JP 2001-25182 A 特開2006−230116号公報JP 2006-230116 A 国際公開第WO2009/084151号パンフレットInternational Publication No. WO2009 / 084151 Pamphlet
特許文献1の永久磁石型回転電機にあっては、補助溝がモータの軸方向全部に設けられているため、等価的なエアギャップ長が大きくなり、トルクが低下するという問題点があった。また、特許文献1、特許文献2及び特許文献3ともに極数とスロット数の最小公倍数の脈動数とその整数倍のコギングトルク低減には効果を奏するが、永久磁石の貼付位置誤差や形状誤差や磁気特性のばらつきといった回転子側のばらつきによって発生するコギングトルク成分(回転子1回転でスロット数に一致する回数脈動する成分)を十分抑制することはできないという課題があった。
この発明は、前記のような問題点を解決するためになされたものであり、コギングトルクを低減した永久磁石型回転電機及びそれを用いた電動パワーステアリング装置を得ることを目的としている。
In the permanent magnet type rotating electrical machine of Patent Document 1, since the auxiliary grooves are provided in all the axial directions of the motor, there is a problem that the equivalent air gap length increases and the torque decreases. Moreover, although Patent Document 1, Patent Document 2 and Patent Document 3 are effective in reducing the pulsation number of the least common multiple of the number of poles and the number of slots and cogging torque that is an integral multiple thereof, there is an effect of permanent magnet sticking position error, shape error, There has been a problem that cogging torque components (components that pulsate the number of times corresponding to the number of slots in one rotation of the rotor) cannot be sufficiently suppressed due to variations on the rotor side such as variations in magnetic characteristics.
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to obtain a permanent magnet type rotating electric machine with reduced cogging torque and an electric power steering device using the same.
この発明の永久磁石型回転電機は、永久磁石により構成された複数の磁極と回転子鉄心を有する回転子、電機子巻線と、前記電機子巻線を収めるスロットが設けられ、前記回転子と対向する複数のティースを有する固定子鉄心とを具備する固定子を備え、前記固定子鉄心の前記ティースの前記回転子に対向する部分に補助溝が設けられる永久磁石型回転電機において、前記回転子鉄心の回転軸方向の一部に、前記永久磁石を保持し磁性材で構成される突起部が設けられて、前記永久磁石と前記回転子鉄心を有する前記回転子の回転軸に垂直な断面における断面形状が回転軸方向で変化することによる、磁気回路設計が異なる領域が前記回転子の回転軸方向に2つ以上設けられ、前記補助溝は前記固定子鉄心の前記ティースの軸方向の一部の領域に設けられており、前記補助溝が設けられている領域は、前記突起部が設けられた領域と、前記突起部が設けられていない領域とに、対向する領域毎にそれぞれその一部の領域である。
また、この発明の永久磁石型回転電機は、永久磁石により構成された複数の磁極と回転子鉄心を有する回転子、電機子巻線と、前記電機子巻線を収めるスロットが設けられ、前記回転子と対向する複数のティースを有する固定子鉄心とを具備する固定子を備え、前記固定子鉄心の前記ティースの前記回転子に対向する部分に補助溝が設けられる永久磁石型回転電機において、前記回転子には、前記回転子鉄心に設けられた回転軸方向の複数の孔部に前記永久磁石を埋め込んで複数の磁極が構成され、前記回転子鉄心には、その表面部で隣合う前記磁極間に前記磁極に沿って、軸方向の一部に凹部溝が形成されて、前記永久磁石と前記回転子鉄心を有する前記回転子の回転軸に垂直な断面における断面形状が回転軸方向で変化することによる、磁気回路設計が異なる領域が前記回転子の回転軸方向に2つ以上設けられ、前記補助溝は前記固定子鉄心の前記ティースの軸方向の一部の領域に設けられており、前記補助溝が設けられている領域は、前記凹部溝が設けられた領域と、前記凹部溝が設けられていない領域とに、対向する領域毎にそれぞれその一部の領域である。
A permanent magnet type rotating electrical machine according to the present invention is provided with a rotor having a plurality of magnetic poles and a rotor core made of permanent magnets, a rotor armature, and a slot for housing the armature winding, and the rotor In the permanent magnet type rotating electrical machine, comprising: a stator including a stator core having a plurality of teeth facing each other, wherein an auxiliary groove is provided in a portion of the teeth facing the rotor of the teeth. In a section in a direction perpendicular to the rotation axis of the rotor having the permanent magnet and the rotor core, the protrusion having the permanent magnet and the magnetic core is provided on a part of the rotation axis direction of the iron core. Two or more regions having different magnetic circuit designs are provided in the direction of the rotation axis of the rotor due to a change in cross-sectional shape in the direction of the rotation axis, and the auxiliary groove is a part of the teeth of the stator core in the axial direction. Territory The regions where the auxiliary grooves are provided are a part of each region facing the region where the protrusions are provided and the region where the protrusions are not provided. It is.
The permanent magnet type rotating electrical machine of the present invention is provided with a rotor having a plurality of magnetic poles and a rotor iron core constituted by permanent magnets, a rotor armature, and a slot for housing the armature winding, and the rotating In a permanent magnet type rotating electrical machine, comprising a stator including a stator core having a plurality of teeth facing the child, wherein an auxiliary groove is provided in a portion of the teeth facing the rotor of the teeth, In the rotor, a plurality of magnetic poles are configured by embedding the permanent magnets in a plurality of holes in the rotation axis direction provided in the rotor core, and the magnetic poles adjacent to each other on the surface of the rotor core are formed. A recess groove is formed in a part of the axial direction along the magnetic pole, and a cross-sectional shape in a cross section perpendicular to the rotation axis of the rotor having the permanent magnet and the rotor core changes in the rotation axis direction. By Two or more regions having different air circuit designs are provided in the direction of the rotation axis of the rotor, the auxiliary groove is provided in a partial region in the axial direction of the teeth of the stator core, and the auxiliary groove is The provided area is a partial area for each area facing the area where the recessed groove is provided and the area where the recessed groove is not provided.
この発明に係る永久磁石型回転電機は、永久磁石の貼付位置誤差,形状誤差又は磁気特性のばらつきといった回転子側のばらつきによって発生するコギングトルク(回転子1回転あたりの脈動数がスロット数に一致する成分)を低減できる。
この発明の前記以外の目的、特徴、観点及び効果は、図面を参照する以下のこの発明の詳細な説明から、さらに明らかになるであろう。
In the permanent magnet type rotating electrical machine according to the present invention, the cogging torque (the number of pulsations per one rotation of the rotor matches the number of slots) generated by variations on the rotor side such as a permanent magnet sticking position error, shape error, or variation in magnetic characteristics. Component).
Other objects, features, aspects and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the present invention with reference to the drawings.
この発明の実施の形態1における永久磁石型回転電機を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the permanent magnet type rotary electric machine in Embodiment 1 of this invention. 図1のA1−A2断面図である。It is A1-A2 sectional drawing of FIG. 図1のB1−B2断面図である。It is B1-B2 sectional drawing of FIG. 図1のC1−C2断面図である。It is C1-C2 sectional drawing of FIG. 図1のD1−D2断面図である。It is D1-D2 sectional drawing of FIG. 実施の形態1における固定子鉄心を示す部分斜視図である。FIG. 3 is a partial perspective view showing a stator core in the first embodiment. 実施の形態1における回転子を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing a rotor in the first embodiment. 実施の形態1における別の固定子鉄心を示す部分斜視図である。5 is a partial perspective view showing another stator core in the first embodiment. FIG.
実施の形態1における別の回転子を示す斜視図である。FIG. 5 is a perspective view showing another rotor in the first embodiment. 図6の固定子鉄心、図7の回転子を具備する永久磁石型回転電機を模式的に示す部分断面図である。FIG. 8 is a partial cross-sectional view schematically showing a permanent magnet type rotating electric machine including the stator core of FIG. 6 and the rotor of FIG. 7. 固定子鉄心、図7の回転子を具備する永久磁石型回転電機を模式的に示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows typically a stator core and the permanent magnet type rotary electric machine which comprises the rotor of FIG. 図8の固定子鉄心、図9の回転子を具備する永久磁石型回転電機を模式的に示す部分断面図である。FIG. 10 is a partial cross-sectional view schematically showing a permanent magnet type rotating electric machine including the stator core of FIG. 8 and the rotor of FIG. 9. 固定子鉄心、図9の回転子を具備する永久磁石型回転電機を模式的に示す部分断面図である。FIG. 10 is a partial cross-sectional view schematically showing a stator magnet core and a permanent magnet type rotating electric machine including the rotor of FIG. 9. 永久磁石の貼付位置が理想的な等間隔の位置からずれている場合の回転子を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a rotor when the sticking position of a permanent magnet has shifted | deviated from the position of an ideal equal interval. 回転角度30度(機械角)分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 for rotation angle 30 degree | times (mechanical angle). 回転角度30度(機械角)分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 for rotation angle 30 degree | times (mechanical angle).
発明と従来例(補助溝なし)のコギングトルク波形を比較する説明図である。It is explanatory drawing which compares the cogging torque waveform of invention and a prior art example (without an auxiliary groove). 図17のコギングトルク波形の周波数分析結果の説明図である。It is explanatory drawing of the frequency analysis result of the cogging torque waveform of FIG. 従来例のコギングトルクのヒストグラムを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the histogram of the cogging torque of a prior art example. 発明のコギングトルクのヒストグラムを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the histogram of the cogging torque of invention. 補助溝とスロット開口部の寸法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the dimension of an auxiliary groove and a slot opening part. 補助溝の幅とコギングトルクの関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between the width | variety of an auxiliary groove, and a cogging torque. 実施の形態2における永久磁石型回転電機を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a permanent magnet type rotating electric machine in a second embodiment. 実施の形態2における永久磁石型回転電機の他の例を示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view showing another example of the permanent magnet type rotating electric machine in the second embodiment.
実施の形態2における永久磁石型回転電機のさらに他の例を示す断面図である。FIG. 12 is a cross-sectional view showing still another example of the permanent magnet type rotating electric machine in the second embodiment. 実施の形態3における回転子を示す斜視図である。FIG. 10 is a perspective view showing a rotor in a third embodiment. 実施の形態3における固定子鉄心を示す部分斜視図である。FIG. 9 is a partial perspective view showing a stator core in the third embodiment. 実施の形態3における固定子鉄心の他の例を示す部分斜視図である。FIG. 12 is a partial perspective view showing another example of the stator core in the third embodiment. 実施の形態3における回転子を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a rotor in a third embodiment. 実施の形態4における回転子を示す斜視図である。FIG. 10 is a perspective view showing a rotor in a fourth embodiment. 実施の形態4における固定子鉄心を示す部分斜視図である。FIG. 10 is a partial perspective view showing a stator core in the fourth embodiment. 実施の形態4における回転子の別の例を示す斜視図である。FIG. 10 is a perspective view showing another example of a rotor in the fourth embodiment. 実施の形態5における電動パワーステアリング装置を示す斜視図である。FIG. 10 is a perspective view showing an electric power steering device in a fifth embodiment.
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1の永久磁石型回転電機について、回転軸に平行かつ回転軸を通る平面上の模式的な断面図を示す。回転子鉄心2の表面に永久磁石1が備え付けられている。永久磁石1の周方向端部付近に突起部8が設けられ、突起部8は永久磁石1を挟み込むような配置となっている。突起部8が隣合う永久磁石1の間に配置される場合、回転軸(シャフト)10に平行かつ回転軸10を通る平面上の断面図には、突起部8と永久磁石1が同時に描かれることはないが、図1は理解を助けるために同時に描いている。
Embodiment 1 FIG.
1 is a schematic cross-sectional view on a plane that is parallel to and passes through a rotation axis of the permanent magnet type rotating electric machine according to Embodiment 1 of the present invention. A permanent magnet 1 is provided on the surface of the rotor core 2. Protrusions 8 are provided near the circumferential end of the permanent magnet 1, and the protrusions 8 are arranged so as to sandwich the permanent magnet 1. When the protrusion 8 is disposed between adjacent permanent magnets 1, the protrusion 8 and the permanent magnet 1 are simultaneously drawn in a cross-sectional view on a plane parallel to the rotation shaft (shaft) 10 and passing through the rotation shaft 10. Nonetheless, FIG. 1 is drawn at the same time to aid understanding.
回転子鉄心2に回転軸10が圧入されており、軸受11a,11bによって、回転子30が回転自在となる構成となっている。回転子30には回転角度を検出する回転角度センサ14が設けられている。回転角度センサ14は、例えば、レゾルバ、ホールセンサとマグネット又はエンコーダで構成される。固定子鉄心3は永久磁石1に対向するように設けられ、固定子鉄心3は、例えば電磁鋼板を積層して構成されたり、圧粉鉄心によって構成されていてもよい。固定子鉄心3には、電機子巻線4が巻き回されている。固定子40はフレーム13に圧入や焼きばめなどによって固定され、さらにフレーム13はハウジング12に固定されている。   A rotary shaft 10 is press-fitted into the rotor core 2, and the rotor 30 is rotatable by bearings 11a and 11b. The rotor 30 is provided with a rotation angle sensor 14 that detects a rotation angle. The rotation angle sensor 14 includes, for example, a resolver, a hall sensor, a magnet, or an encoder. The stator core 3 is provided so as to face the permanent magnet 1, and the stator core 3 may be configured by, for example, laminating electromagnetic steel plates, or may be configured by a dust core. An armature winding 4 is wound around the stator core 3. The stator 40 is fixed to the frame 13 by press-fitting or shrink fitting, and the frame 13 is further fixed to the housing 12.
固定子鉄心3の永久磁石1に対向する部分に補助溝5が設けられている。さらにこの補助溝5は回転軸方向の一部分に設けられている。図1の例では補助溝5は軸方向に3ヶ所に配置されている。詳細は後で説明するが、補助溝5が設けられている軸方向の位置関係は突起部8に応じて設定されている。   An auxiliary groove 5 is provided in a portion of the stator core 3 facing the permanent magnet 1. Further, the auxiliary groove 5 is provided in a part in the rotation axis direction. In the example of FIG. 1, the auxiliary grooves 5 are arranged at three locations in the axial direction. Although details will be described later, the positional relationship in the axial direction in which the auxiliary grooves 5 are provided is set according to the protrusions 8.
図1の回転軸10に垂直な平面における断面図を図2,3,4,5に示す。図2,3,4,5は、それぞれ図1のA1−A2,B1−B2,C1−C2,D1−D2断面である。これらの断面図において、永久磁石1は回転子鉄心2の表面に貼付られていて、この例では極数(磁極数)は10となっている。さらに、永久磁石1の断面形状はかまぼこ形となっており、磁束の高調波成分を低減し、誘起電圧を正弦波状にすることでトルク脈動を低減している。回転子鉄心2にはその回転鉄心2の一部によって同材質の突起部8が設けられていて、永久磁石1が周方向に滑らないように固定し、保持する役割を果たしている。   2, 3, 4, and 5 are cross-sectional views in a plane perpendicular to the rotating shaft 10 of FIG. 1. 2, 3, 4 and 5 are cross sections taken along lines A1-A2, B1-B2, C1-C2, and D1-D2 in FIG. 1, respectively. In these sectional views, the permanent magnet 1 is affixed to the surface of the rotor core 2, and the number of poles (number of magnetic poles) is 10 in this example. Furthermore, the cross-sectional shape of the permanent magnet 1 is a semi-cylindrical shape, and the torque pulsation is reduced by reducing the harmonic component of the magnetic flux and making the induced voltage sinusoidal. The rotor core 2 is provided with a protruding portion 8 made of the same material by a part of the rotor core 2, and serves to fix and hold the permanent magnet 1 so as not to slide in the circumferential direction.
一方、固定子40の固定子鉄心3には電機子巻線4を巻き回すためのスロット6が設けられている。図2の例では電機子巻線4は固定子鉄心3の径方向に伸びたティース7に集中的に巻き回されていて、スロット数は12である。12個あるティース全てに電機子巻線が巻き回されている。さらに、永久磁石型回転電機の相数は3であり、それらをU相,V相,W相とすると、巻線の配置は図2に示すようにU1+,U1−,V1−,V1+,W1+,W1−,U2−,U2+,V2+,V2−,W2−,W2+のように配置されている。ここで+と−は巻き方向を示していて、+と−では巻き方向は互いに逆方向であることを示している。さらにU1+とU1−は直列接続され、U2−とU2+も直列接続されている。これらの2つの直列回路は並列接続されていてもよいし、直列接続されていてもよい。V相,W相も同様である。さらに、三相はY結線でもデルタ結線でもよい。   On the other hand, the stator core 3 of the stator 40 is provided with a slot 6 for winding the armature winding 4. In the example of FIG. 2, the armature winding 4 is intensively wound around the teeth 7 extending in the radial direction of the stator core 3, and the number of slots is twelve. Armature windings are wound around all twelve teeth. Furthermore, the number of phases of the permanent magnet type rotating electrical machine is 3, and when these are U phase, V phase, and W phase, the winding arrangement is U1 +, U1−, V1−, V1 +, W1 + as shown in FIG. , W1−, U2−, U2 +, V2 +, V2−, W2−, W2 +. Here, + and-indicate winding directions, and + and-indicate that the winding directions are opposite to each other. Furthermore, U1 + and U1− are connected in series, and U2− and U2 + are also connected in series. These two series circuits may be connected in parallel or may be connected in series. The same applies to the V and W phases. Further, the three phases may be Y-connected or delta-connected.
図2は図1のA1−A2断面であり、その断面において、固定子鉄心3に補助溝は設けれられておらず、回転子鉄心2には突起部8が設けられている。図3は図1のB1−B2断面であり、その断面において、固定子鉄心3に補助溝5が設けられており、回転子鉄心2には突起部8が設けられている。図4は図1のC1−C2断面であり、その断面において、固定子鉄心3に補助溝5が設けられておらず、回転子鉄心2には突起部8が設けられていない。図5は図1のD1−D2断面であり、その断面において、固定子鉄心3に補助溝5が設けられており、回転子鉄心2には突起部8が設けられていない。   FIG. 2 is a cross section taken along line A1-A2 of FIG. 1. In the cross section, the stator core 3 is not provided with an auxiliary groove, and the rotor core 2 is provided with a protrusion 8. FIG. 3 is a B1-B2 cross section of FIG. 1, in which an auxiliary groove 5 is provided in the stator core 3, and a protrusion 8 is provided in the rotor core 2. 4 is a cross section taken along line C1-C2 of FIG. 1, in which the auxiliary core 5 is not provided in the stator core 3, and the protrusion 8 is not provided in the rotor core 2. FIG. FIG. 5 is a D1-D2 cross section of FIG. 1, in which the auxiliary groove 5 is provided in the stator core 3, and the protrusion 8 is not provided in the rotor core 2.
図6は、図1の永久磁石型回転電機の固定子鉄心を示す部分斜視図である。図6はこの発明の理解を助けるために、12個あるうちの半分の6個のティースしか示していない。固定子鉄心3には径方向に延在し、永久磁石と対向するティース7があり、ティース7の先端の回転子に対向する面に補助溝5が設けられている。補助溝5は軸方向に3ヶ所に配置されていて、軸方向中央付近にある補助溝5は他の2つの補助溝5と比べて軸方向長さが長くなっている。   6 is a partial perspective view showing a stator core of the permanent magnet type rotating electric machine of FIG. FIG. 6 shows only six half of the twelve teeth to help understand the present invention. The stator core 3 has a tooth 7 extending in the radial direction and facing the permanent magnet, and an auxiliary groove 5 is provided on a surface facing the rotor at the tip of the tooth 7. The auxiliary grooves 5 are arranged at three locations in the axial direction, and the auxiliary grooves 5 near the center in the axial direction have a longer axial length than the other two auxiliary grooves 5.
図7は、図1の永久磁石型回転電機の回転子を示す斜視図である。簡単のため回転軸10が回転子鉄心2の端面からはみ出している部分は省略している。また、永久磁石1の保護カバーは省略している。永久磁石1は回転子鉄心2の表面に設けられていて、隣合う永久磁石1の間に突起部8が設けられている。さらに突起部8は軸方向の両端部に設けられている。突起部8が磁性材で構成される場合には、回転軸10に垂直は平面の断面における磁気回路の構成が突起部8のある部分の断面と突起部8のない部分の断面で異なっていることになる。   FIG. 7 is a perspective view showing a rotor of the permanent magnet type rotating electric machine of FIG. For simplicity, the portion where the rotating shaft 10 protrudes from the end face of the rotor core 2 is omitted. Further, the protective cover of the permanent magnet 1 is omitted. The permanent magnet 1 is provided on the surface of the rotor core 2, and a protrusion 8 is provided between adjacent permanent magnets 1. Furthermore, the protrusion part 8 is provided in the both ends of the axial direction. When the protrusion 8 is made of a magnetic material, the configuration of the magnetic circuit in the plane cross section perpendicular to the rotation shaft 10 is different between the cross section of the portion with the protrusion 8 and the cross section of the portion without the protrusion 8. It will be.
突起部8があると、永久磁石1が周方向にずれることを防ぐ効果や、永久磁石1の位置決めがしやすいという効果があるが、軸方向で突起部8の有無が変化したり、突起部8の大きさが軸方向で変化する場合には、軸方向に磁気回路が均一でないことからコギングトルクが増加してしまうという課題がある。特に、永久磁石1の貼付位置,形状又は特性のばらつきに起因するコギングトルクが大きくなることがある。この発明では、このように少なくとも2種類の磁気回路の構成を有する回転子30を具備する永久磁石型回転電機において、コギングトルクを効果的に低減できる補助溝5の配置を提供することを目的としている。   The presence of the protrusions 8 has the effect of preventing the permanent magnet 1 from shifting in the circumferential direction and the effect of facilitating positioning of the permanent magnet 1, but the presence or absence of the protrusions 8 changes in the axial direction, When the magnitude of 8 changes in the axial direction, there is a problem that the cogging torque increases because the magnetic circuit is not uniform in the axial direction. In particular, the cogging torque due to variations in the position, shape or characteristics of the permanent magnet 1 may increase. In the present invention, in the permanent magnet type rotating electrical machine having the rotor 30 having the configuration of at least two kinds of magnetic circuits as described above, an object of the present invention is to provide an arrangement of the auxiliary grooves 5 that can effectively reduce the cogging torque. Yes.
以下に、コギングトルク低減を目的とした補助溝5の配置について詳しく述べる。図10は図1の永久磁石型回転電機、すなわち図6の固定子鉄心、図7の回転子を具備する永久磁石型回転電機の断面図であり、回転軸を通る平面での断面図を模式的に示す。図10においては、回転子30側の磁気回路の構成を区別するために記号A,Bを用いている。突起部8がある領域はA、突起部がない領域はBで表す。この例では、軸方向の両端部に突起部8が設けられているので、図10において、紙面に向って上から領域A,領域B,領域Aの順に並んでいる。さらに、それらの領域の軸方向の長さをLr1,Lr2,Lr3で図示している。一方、固定子40側は補助溝5のない領域をX、補助溝5のある領域をYで示している。図10では紙面に向って上からX,Y,X,Y,X,Y,Xの順に配置されている。さらに、それらの領域の軸方向の長さをLs1,Ls2,Ls3,Ls4,Ls5,Ls6,Ls7で図示している。   Hereinafter, the arrangement of the auxiliary grooves 5 for the purpose of reducing the cogging torque will be described in detail. FIG. 10 is a cross-sectional view of the permanent magnet type rotating electric machine of FIG. 1, that is, the permanent magnet type rotating electric machine having the stator core of FIG. 6 and the rotor of FIG. Indicate. In FIG. 10, symbols A and B are used to distinguish the configuration of the magnetic circuit on the rotor 30 side. A region having the protrusion 8 is indicated by A, and a region having no protrusion is indicated by B. In this example, since the protrusions 8 are provided at both ends in the axial direction, the regions A, B, and A are arranged in this order from the top in FIG. Further, the lengths of these regions in the axial direction are indicated by Lr1, Lr2, and Lr3. On the other hand, on the side of the stator 40, an area without the auxiliary groove 5 is indicated by X and an area with the auxiliary groove 5 is indicated by Y. In FIG. 10, X, Y, X, Y, X, Y, and X are arranged in this order from the top toward the paper surface. Furthermore, the lengths in the axial direction of these regions are indicated by Ls1, Ls2, Ls3, Ls4, Ls5, Ls6, and Ls7.
図10の破線は、軸に垂直な平面を示す線であり、図11、図12、図13について同じである。図10の破線により、突起部8の軸方向の端面と補助溝5の軸方向の端面の位置が同じあることを示している。例えば、紙面に向って上側の突起部8の下側の端面が、紙面に向って上側の補助溝5の下側の端面と一致していることを示している。なお、図10、図11、図12、図13について、破線の位置において、回転子側の軸方向位置に対応する固定子側の軸方向の同じ位置を示している。図10では、Lr1=Ls1+Ls2なる関係式が成り立つ。同様に、Lr2=Ls3+Ls4+Ls5とLr3=Ls6+Ls7なる関係式が成り立つ。   The broken line in FIG. 10 is a line indicating a plane perpendicular to the axis, and is the same for FIGS. 11, 12, and 13. The broken lines in FIG. 10 indicate that the positions of the end face in the axial direction of the protrusion 8 and the end face in the axial direction of the auxiliary groove 5 are the same. For example, it is shown that the lower end surface of the upper protrusion 8 toward the paper surface coincides with the lower end surface of the upper auxiliary groove 5 toward the paper surface. 10, 11, 12, and 13, the same position in the axial direction on the stator side corresponding to the axial position on the rotor side is shown at the position of the broken line. In FIG. 10, the relational expression Lr1 = Ls1 + Ls2 holds. Similarly, the relational expressions Lr2 = Ls3 + Ls4 + Ls5 and Lr3 = Ls6 + Ls7 hold.
次に、補助溝5を図10のような配置にすると、コギングトルクが大幅に低減できるメカニズムについて説明する。図2〜5と図7の回転子における10個の永久磁石1は、その貼付位置は等間隔であり、断面形状も10個とも同一な例を示している。しかしながら、実際には製造ばらつきが発生する。例えば、精度よく貼り付けても永久磁石1の貼付位置は等間隔にならず、周方向に数μm〜100μm程度ずれることがある。一方、断面形状も理想的な左右対称な形状とならず、左右のいずれかの厚みが増し、もう一方の厚みが小さくなる場合が想定される。その一例を示したのが図14である。   Next, a mechanism that can significantly reduce the cogging torque when the auxiliary grooves 5 are arranged as shown in FIG. 10 will be described. The ten permanent magnets 1 in the rotors of FIGS. 2 to 5 and FIG. 7 have the same sticking positions and the same sectional shape. However, in practice, manufacturing variations occur. For example, even if it is applied with high accuracy, the application positions of the permanent magnets 1 are not evenly spaced and may deviate by several μm to 100 μm in the circumferential direction. On the other hand, it is assumed that the cross-sectional shape is not an ideal left-right symmetric shape, and the thickness of one of the left and right increases and the other thickness decreases. An example is shown in FIG.
図14においては、永久磁石の貼付位置が理想的な等間隔の位置から矢印で示す方向にずれていることを示している。さらに断面形状も左右対称とはならず矢印の方向にかまぼこ形の頂点の部分が移動して、左右対称とならないことを示している。このように、回転子にばらつきが発生するとコギングトルクが増大し、回転子1回転あたりスロット数と同じ回数だけ脈動する成分が現れる。実施の形態1の例ではスロット数が12であるので、回転子の1回転で12回すなわち機械角で360度/12=30度周期のコギングトルクが現れる。   In FIG. 14, it has shown that the sticking position of a permanent magnet has shifted | deviated to the direction shown by the arrow from the position of an ideal equal interval. Furthermore, the cross-sectional shape is not left-right symmetric, and the kamaboko-shaped apex portion moves in the direction of the arrow, indicating that it is not left-right symmetric. As described above, when variation occurs in the rotor, the cogging torque increases, and a component that pulsates as many times as the number of slots per one rotation of the rotor appears. In the example of the first embodiment, since the number of slots is 12, a cogging torque having a period of 360 degrees / 12 = 30 degrees in terms of mechanical angle appears 12 times in one rotation of the rotor.
図15,16は回転角度30度(機械角)分のコギングトルクの波形を示した図である。図15のA−Xで示した波形は、永久磁石型回転電機の固定子40と回転子30が一様に「突起部ありかつ 補助溝なし」の場合、永久磁石1のばらつきが図14の状態となったときのコギングトルク波形を示している。一方、A−Yで示した波形は固定子40と回転子30が一様に「突起部ありかつ 補助溝あり」の場合、永久磁石1のばらつきが図14の状態となったときのコギングトルク波形を示している。これらの波形は、機械角30度周期の成分が大きくみられ、コギングトルクが大きいことを示している。   FIGS. 15 and 16 are diagrams showing waveforms of cogging torque corresponding to a rotation angle of 30 degrees (mechanical angle). The waveform indicated by A-X in FIG. 15 shows that when the stator 40 and the rotor 30 of the permanent magnet type rotating electric machine are uniformly “with protrusions and without auxiliary grooves”, the variation of the permanent magnet 1 is as shown in FIG. The cogging torque waveform when the state is reached is shown. On the other hand, the waveform indicated by A-Y shows the cogging torque when the variation of the permanent magnet 1 is in the state shown in FIG. 14 when the stator 40 and the rotor 30 are uniformly “with protrusions and with auxiliary grooves”. The waveform is shown. These waveforms show that a component with a mechanical angle of 30 degrees is large and the cogging torque is large.
さらに、図15の凡例「発明」で示した波形は「突起部あり かつ 補助溝なし」と「突起部あり かつ 補助溝あり」を同時に設けた場合に、永久磁石1のばらつきが図14の状態となったときのコギングトルクの波形であり、2つの波形の平均的な波形となっている。この波形は、機械角30度周期の成分が非常に小さくなっており、コギングトルクが大幅に低減できている。これは補助溝5を設けることによって、機械角30度周期の成分の位相を反転させて、補助溝5のない部分のコギングトルクと相殺することでコギングトルクを大幅に低減している。   Furthermore, the waveform shown in the legend “invention” in FIG. 15 indicates that the variation of the permanent magnet 1 is the state shown in FIG. 14 when “with protrusions and without auxiliary grooves” and “with protrusions and with auxiliary grooves” are provided simultaneously. This is a waveform of the cogging torque at the time, and is an average waveform of the two waveforms. In this waveform, the component with a mechanical angle of 30 degrees is very small, and the cogging torque can be greatly reduced. By providing the auxiliary groove 5, the phase of the component having a mechanical angle of 30 degrees is reversed to cancel out the cogging torque in the portion without the auxiliary groove 5, thereby greatly reducing the cogging torque.
図16は同様にB−Xで示した波形が「突起部なし かつ 補助溝なし」、B−Yで示した波形が「突起部なし かつ 補助溝あり」の場合、永久磁石1のばらつきが図14の状態となったときのコギングトルク波形を示している。一方、発明の波形が「突起部なしかつ 補助溝なし」と「突起部なしかつ 補助溝あり」を同時に設けた場合に、永久磁石1のばらつきが図14の状態となったときのコギングトルクの波形であり、2つの波形の平均的な波形となっている。この場合も機械角30度周期の成分が非常に小さくなっており、コギングトルクが大幅に低減できていることが分かる。   Similarly, FIG. 16 shows the variation of the permanent magnet 1 when the waveform indicated by BX is “no protrusion and no auxiliary groove” and the waveform indicated by BY is “no protrusion and an auxiliary groove”. 14 shows a cogging torque waveform when 14 state is reached. On the other hand, when the waveform of the invention is provided with “no protrusion and no auxiliary groove” and “no protrusion and with an auxiliary groove” at the same time, the cogging torque of the permanent magnet 1 when the variation becomes the state of FIG. The waveform is an average waveform of the two waveforms. Also in this case, it can be seen that the component of the mechanical angle of 30 degrees is very small, and the cogging torque can be greatly reduced.
さらに、図15のA−Xの波形と図16のB−Xの波形は異なっていること、及び、図15のA−Yの波形と図16のB−Yの波形は異なっていることに注意する必要がある。これは、A−Xの波形とB−Yの波形ではコギングトルクを十分キャンセルできないこと、B−Xの波形とA−Yの波形でもコギングトルクを十分キャンセルできないことを示している。したがって、機械角30度周期の成分を十分低減するには、補助溝5の配置は突起部8の配置、すなわち回転子30側の磁気回路設計を考慮する必要がある。そこで、図10のような補助溝の配置にしておくと、軸方向長さLr1の領域とLr3の領域において、A−Xの波形とA−Yの波形が相殺でき、また軸方向長さLr2の領域ではB−Xの波形とB−Yの波形が相殺できるため、コギングトルクを大幅に低減することができる。補助溝5を設ける軸方向長さは固定子鉄心の軸方向長さの約1/2(例えば1/2±10%)に、さらに望ましくは1/2(例えば1/2±5%)にするのがよい。   Further, the waveform of AX in FIG. 15 and the waveform of BX in FIG. 16 are different, and the waveform of AY in FIG. 15 and the waveform of BY in FIG. 16 are different. You need to be careful. This indicates that the cogging torque cannot be canceled sufficiently with the AX waveform and the BY waveform, and that the cogging torque cannot be canceled with the BX waveform and the AY waveform. Accordingly, in order to sufficiently reduce the component having a mechanical angle of 30 degrees, it is necessary to consider the arrangement of the protrusions 8, that is, the magnetic circuit design on the rotor 30 side, in the arrangement of the auxiliary grooves 5. Therefore, if the auxiliary grooves as shown in FIG. 10 are arranged, the AX waveform and the AY waveform can be offset in the axial length Lr1 region and the Lr3 region, and the axial length Lr2. In this region, the BX waveform and the BY waveform can be offset, so that the cogging torque can be greatly reduced. The axial length in which the auxiliary groove 5 is provided is about 1/2 (for example, 1/2 ± 10%), more preferably 1/2 (for example, 1/2 ± 5%) of the axial length of the stator core. It is good to do.
さらには、図10において
Ls1=Ls2=Lr1/2
Ls4=Ls3+Ls5=Lr2/2
Ls6=Ls7=Lr3/2
とすれば、A−Xの領域とA−Yの領域の軸方向長さが等しくなり、さらにB−Xの領域とB−Yの領域の軸方向長さが等しくなるため、コギングトルク低減効果をより発揮できる構成となる。
Furthermore, in FIG. 10, Ls1 = Ls2 = Lr1 / 2
Ls4 = Ls3 + Ls5 = Lr2 / 2
Ls6 = Ls7 = Lr3 / 2
Then, the axial lengths of the AX region and the AY region are equal, and the axial lengths of the BX region and the BY region are equal. It becomes the structure which can demonstrate more.
図10の構成と、従来例として補助溝5を設けない場合のコギングトルク波形を比較して示したのが図17である。従来例のコギングトルクの最大値を100%として規格化している。破線が従来例のコギングトルク波形であり、回転子の1回転で12回脈動する成分が顕著に見られる。一方、実線の発明が図10の構成のコギングトルク波形であり、大幅に低減できていることが確認できる。図18は図17のコギングトルク波形の周波数分析結果である。発明では回転子30側のばらつきに起因するコギングトルク12次成分が従来例に比べて大幅に低減できている。   FIG. 17 shows a comparison between the configuration of FIG. 10 and the cogging torque waveform when the auxiliary groove 5 is not provided as a conventional example. The conventional cogging torque is standardized with a maximum value of 100%. A broken line is a conventional cogging torque waveform, and a component that pulsates 12 times with one rotation of the rotor is noticeable. On the other hand, it can be confirmed that the invention of the solid line is the cogging torque waveform of the configuration of FIG. FIG. 18 shows a frequency analysis result of the cogging torque waveform of FIG. In the invention, the cogging torque twelfth order component caused by the variation on the rotor 30 side can be greatly reduced as compared with the conventional example.
前記は、ばらつきのパターンが図14に示した場合であったが、発明の効果を実証するため10個の永久磁石にそれぞれランダムなばらつきが発生するとして、合計10000台の回転電機のコギングトルクの12次成分(脈動数がスロット数と一致する成分)についてヒストグラムを作成した。その結果が図19,図20である。図19には従来例のヒストグラム、図20には図10の構成(発明)のヒストグラムである。縦軸は度数、横軸はコギングトルクの大きさで、図17の縦軸と同じく%値で示す。回転子30側のばらつき条件は同じとして比較している。図19ではコギングトルクは広く分布しており、ばらつきのパターンによってはコギングトルクが大きくなってしまうという課題があった。   The above is the case where the variation pattern is shown in FIG. 14, but in order to demonstrate the effect of the invention, it is assumed that random variations occur in each of the ten permanent magnets. A histogram was created for the twelfth order component (component whose pulsation number matches the slot number). The results are shown in FIGS. FIG. 19 is a histogram of a conventional example, and FIG. 20 is a histogram of the configuration (invention) of FIG. The vertical axis represents the frequency, and the horizontal axis represents the magnitude of the cogging torque. Comparison is made assuming that the variation condition on the rotor 30 side is the same. In FIG. 19, the cogging torque is widely distributed, and there is a problem that the cogging torque becomes large depending on the variation pattern.
しかしながら、発明の構成になると、回転子30の永久磁石1のばらつきのパターンにかかわらずコギングトルクは小さいことがわかる。すなわち、回転子30側の製造ばらつきに対して、ロバスト(Robust)性の高い永久磁石型回転電機を得ることができたことになる。従来の補助溝の構成では回転子の1回転あたりの脈動数が極数とスロット数の最小公倍数に一致する成分について低減効果を狙ったものであり、回転子30側のばらつきによって発生する成分(脈動数がスロット数と一致する成分)に対しては低減効果を十分得ることはできない。   However, in the configuration of the invention, it can be seen that the cogging torque is small regardless of the variation pattern of the permanent magnet 1 of the rotor 30. That is, it is possible to obtain a permanent magnet type rotating electrical machine having high robustness against manufacturing variations on the rotor 30 side. In the configuration of the conventional auxiliary groove, a reduction effect is aimed at a component in which the number of pulsations per rotation of the rotor coincides with the least common multiple of the number of poles and the number of slots, and a component generated due to variations on the rotor 30 side ( A sufficient reduction effect cannot be obtained for a component whose pulsation number matches the slot number.
図11の構成でも図10と同様の効果が得られる。図11は回転子鉄心2の突起部8の配置は図10と同じであるが、固定子鉄心3の補助溝5の配置が異なった例である。図10のLs4の領域にあった補助溝5をLs3,Ls5の領域に設け、補助溝5を軸方向2箇所に配置した例となっている。このような補助溝5の配置でも図10の例で説明したメカニズムによりコギングトルク低減効果が得られる。また、図10と同様に補助溝5を設ける軸方向長さは、固定子鉄心の軸方向長さの約1/2(例えば1/2±10%)に、さらに望ましくは1/2(例えば1/2±5%)にするのがよい。   11 can obtain the same effect as that of FIG. FIG. 11 is an example in which the arrangement of the protrusions 8 of the rotor core 2 is the same as that of FIG. 10, but the arrangement of the auxiliary grooves 5 of the stator core 3 is different. In this example, the auxiliary grooves 5 in the area of Ls4 in FIG. 10 are provided in the areas of Ls3 and Ls5, and the auxiliary grooves 5 are arranged in two axial directions. Even in such an arrangement of the auxiliary grooves 5, the cogging torque reduction effect can be obtained by the mechanism described in the example of FIG. Similarly to FIG. 10, the axial length in which the auxiliary groove 5 is provided is about ½ (for example, ½ ± 10%) of the axial length of the stator core, and more preferably ½ (for example, 1/2 ± 5%) is preferable.
さらには、図11において
Ls1=Ls2=Lr1/2
Ls4=Ls3+Ls5=Lr2/2
Ls6=Ls7=Lr3/2
とすれば、A−Xの領域とA−Yの領域の軸方向長さが等しくなり、さらにB−Xの領域とB−Yの領域の軸方向長さが等しくなるため、コギングトルク低減効果をより発揮できる構成となることは言うまでもない。
Furthermore, in FIG. 11, Ls1 = Ls2 = Lr1 / 2
Ls4 = Ls3 + Ls5 = Lr2 / 2
Ls6 = Ls7 = Lr3 / 2
Then, the axial lengths of the AX region and the AY region are equal, and the axial lengths of the BX region and the BY region are equal. Needless to say, the configuration is such that the above can be further demonstrated.
図6,7,10,11では突起部8が軸方向の両端部に配置された例について述べたが、この発明の適用範囲はこの限りではない。図8,9に別の例を示す。図8は実施の形態1の永久磁石型回転電機の別の固定子鉄心を示す部分斜視図である。図8は理解を助けるために、12個あるうちの半分の6個のティースを示している。図9は、実施の形態1の永久磁石型回転電機の別の回転子を示す斜視図である。簡単のため回転軸10が回転子鉄心2の端面からはみ出している部分は省略している。また、永久磁石1の保護カバーは省略している。永久磁石1は回転子鉄心2の表面に設けられている。隣合う永久磁石1の間に回転子鉄心2の一部で同材質の突起部8が設けられて、永久磁石1を固定し保持している。さらに、突起部8は軸方向両端部から所定の距離だけ離れた位置に設けられている。   In FIGS. 6, 7, 10, and 11, the example in which the protrusions 8 are disposed at both ends in the axial direction has been described, but the scope of application of the present invention is not limited to this. Another example is shown in FIGS. FIG. 8 is a partial perspective view showing another stator core of the permanent magnet type rotating electric machine according to the first embodiment. FIG. 8 shows six teeth, half of the twelve, to help understanding. FIG. 9 is a perspective view showing another rotor of the permanent magnet type rotating electric machine according to the first embodiment. For simplicity, the portion where the rotating shaft 10 protrudes from the end face of the rotor core 2 is omitted. Further, the protective cover of the permanent magnet 1 is omitted. The permanent magnet 1 is provided on the surface of the rotor core 2. A protrusion 8 made of the same material is provided at a part of the rotor core 2 between the adjacent permanent magnets 1 to fix and hold the permanent magnet 1. Further, the protrusion 8 is provided at a position separated from the both ends in the axial direction by a predetermined distance.
この例に対応する断面図が図12と図13である。図12と図13は回転子鉄心の突起部8が軸方向に2箇所設けられ、その軸方向の位置は端部から、Lr1,Lr5だけ離れている。このような回転子の構成に対して、固定子鉄心3の補助溝5を軸方向に3ヶ所配置した例が図12であり、2ヵ所に配置した例が図13である。図12のような補助溝5の配置にしておくと、軸方向長さLr2の領域とLr4の領域においてA−Xの波形とA−Yの波形が相殺でき、また軸方向長さLr1,Lr3,Lr5の領域ではB−Xの波形とB−Yの波形が相殺できるため、コギングトルクを大幅に低減することができる。補助溝5を設ける軸方向長さは固定子鉄心の軸方向長さの約1/2(例えば1/2±10%)に、さらに望ましくは1/2(例えば1/2±5%)にするのがよい。   12 and 13 are cross-sectional views corresponding to this example. 12 and 13, two protrusions 8 of the rotor core are provided in the axial direction, and the positions in the axial direction are separated from the end portions by Lr1 and Lr5. FIG. 12 shows an example in which three auxiliary grooves 5 of the stator core 3 are arranged in the axial direction, and FIG. 13 shows an example in which two auxiliary grooves 5 are arranged in two places. If the auxiliary grooves 5 are arranged as shown in FIG. 12, the AX waveform and the AY waveform can be offset in the axial length Lr2 region and the Lr4 region, and the axial lengths Lr1, Lr3. , Lr5, the BX waveform and the BY waveform can be canceled out, so that the cogging torque can be greatly reduced. The axial length in which the auxiliary groove 5 is provided is about 1/2 (for example, 1/2 ± 10%), more preferably 1/2 (for example, 1/2 ± 5%) of the axial length of the stator core. It is good to do.
さらには、図12において
Ls1=Ls2=Lr1/2
Ls3=Ls4=Lr2/2
Ls5+Ls7=Ls6=Lr3/2
Ls8=Ls9=Lr4/2
Ls10=Ls11=Lr5/2
とすれば、A−Xの領域とA−Yの領域の軸方向長さが等しくなり、さらにB−Xの領域とB−Yの領域の軸方向長さが等しくなるため、コギングトルク低減効果をより発揮できる構成となる。
Furthermore, in FIG. 12, Ls1 = Ls2 = Lr1 / 2
Ls3 = Ls4 = Lr2 / 2
Ls5 + Ls7 = Ls6 = Lr3 / 2
Ls8 = Ls9 = Lr4 / 2
Ls10 = Ls11 = Lr5 / 2
Then, the axial lengths of the AX region and the AY region are equal, and the axial lengths of the BX region and the BY region are equal. It becomes the structure which can demonstrate more.
一方、図13のような補助溝5の配置にしておくと、軸方向長さLr2の領域とLr4の領域において、A−Xの波形とA−Yの波形が相殺でき、また軸方向長さLr1,Lr3,Lr5の領域ではB−Xの波形とB−Yの波形が相殺できるため、コギングトルクを大幅に低減することができる。補助溝5を設ける軸方向長さは固定子鉄心の軸方向長さの約1/2(例えば1/2±10%)に、さらに望ましくは1/2(例えば1/2±5%)にするのがよい。   On the other hand, when the auxiliary grooves 5 are arranged as shown in FIG. 13, the AX waveform and the AY waveform can be canceled out in the axial length Lr2 region and the Lr4 region, and the axial length In the regions Lr1, Lr3, and Lr5, the BX waveform and the BY waveform can be canceled out, so that the cogging torque can be greatly reduced. The axial length in which the auxiliary groove 5 is provided is about 1/2 (for example, 1/2 ± 10%), more preferably 1/2 (for example, 1/2 ± 5%) of the axial length of the stator core. It is good to do.
さらには、図13において
Ls1=Lr1
Ls2=Ls3=Lr2/2
Ls7=Ls8=Lr4/2
Ls4+Ls6=Ls1+Ls5+Ls9=(Lr1+Lr3+Lr5)/2
Ls9=Lr5
とすれば、A−Xの領域とA−Yの領域の軸方向長さが等しくなり、さらにB−Xの領域とB−Yの領域の軸方向長さが等しくなるため、コギングトルク低減効果をより発揮できる構成となる。
Furthermore, in FIG. 13, Ls1 = Lr1
Ls2 = Ls3 = Lr2 / 2
Ls7 = Ls8 = Lr4 / 2
Ls4 + Ls6 = Ls1 + Ls5 + Ls9 = (Lr1 + Lr3 + Lr5) / 2
Ls9 = Lr5
Then, the axial lengths of the AX region and the AY region are equal, and the axial lengths of the BX region and the BY region are equal. It becomes the structure which can demonstrate more.
今回示した例では、回転子鉄心の突起部の有無が軸方向で変化する例であったが、この発明が適用できるのはこの限りではない。隣合う永久磁石間に突起部ではなく凹部がある場合や、永久磁石の断面形状が変化する場合等、回転子の磁気回路設計が異なる領域を軸方向に2種類以上有する場合には、同様の手法で補助溝を設けることにより、コギングトルクを大幅に低減できる。   In the example shown this time, the presence or absence of the protrusion of the rotor core changes in the axial direction, but the present invention is not limited to this. If there are two or more regions in the axial direction where the magnetic circuit design of the rotor is different, such as when there is a recess instead of a protrusion between adjacent permanent magnets, or when the cross-sectional shape of the permanent magnet changes, the same The cogging torque can be greatly reduced by providing the auxiliary groove by the method.
以上より、回転子において、回転子鉄心の回転軸に垂直な断面における断面形状と永久磁石の回転軸に垂直な断面における断面形状のうち少なくとも一方が回転軸方向で変化することによって、磁気回路設計が異なる領域を軸方向に2つ以上有し、補助溝は固定子鉄心の軸方向の一部の領域に設けられており、さらに、補助溝が設けられている領域は、回転子の磁気回路設計が同じ領域に対向する領域毎にそれぞれその一部の領域であるように構成すれば、永久磁石の貼付位置誤差,形状誤差又は磁気特性のばらつきといった回転子側のばらつきによって発生するコギングトルク(回転子の1回転での脈動数がスロット数に一致する成分)を大幅に低減できる。なお、上述の、回転子の磁気回路設計が同じ領域に対向する領域とは、軸に垂直な平面で回転子側と固定子側とを区切ったときの回転子の磁気回路設計が同じ領域に対応する固定子側領域を表している。   From the above, in the rotor, at least one of the cross-sectional shape in the cross section perpendicular to the rotation axis of the rotor core and the cross-sectional shape in the cross section perpendicular to the rotation axis of the permanent magnet changes in the direction of the rotation axis. Have two or more regions in the axial direction, the auxiliary groove is provided in a partial region of the stator core in the axial direction, and the region provided with the auxiliary groove is a magnetic circuit of the rotor If the design is configured to be a partial region for each region facing the same region, cogging torque (due to variations in the rotor side such as a permanent magnet sticking position error, shape error, or magnetic property variation) The component in which the number of pulsations in one rotation of the rotor matches the number of slots) can be greatly reduced. Note that the above-mentioned region facing the same region of the rotor magnetic circuit design is the same region where the rotor magnetic circuit design when the rotor side and the stator side are separated by a plane perpendicular to the axis. The corresponding stator side area is shown.
さらに補助溝が設けられている領域は、回転子の磁気回路設計が同じ領域に対向する領域毎にそれぞれその軸方向長さの半分となるような構成にすれば、補助溝のある領域で発生するコギングトルクと補助溝の設けられていない領域で発生するコギングトルクが相殺される効果が十分発揮されるため、永久磁石の貼付位置誤差,形状誤差又は磁気特性のばらつきといった回転子側のばらつきによって発生するコギングトルク(回転子の1回転での脈動数がスロット数に一致する成分)をより効果的に低減できる。   In addition, the region where the auxiliary groove is provided is generated in the region where the auxiliary groove is provided if the magnetic circuit design of the rotor is configured to be half the axial length of each region facing the same region. The effect of offsetting the cogging torque to be generated and the cogging torque generated in the region where the auxiliary groove is not provided is sufficiently exerted, and therefore, due to variations on the rotor side such as a permanent magnet sticking position error, shape error, or magnetic characteristic variation The generated cogging torque (a component in which the number of pulsations in one rotation of the rotor matches the number of slots) can be reduced more effectively.
回転子鉄心の軸方向の一部に突起部が設けられている領域がある構成にすると、突起部があることで、永久磁石の位置決めができるため、貼付位置の精度が向上するという効果がある。それと同時に、補助溝を設ける構成とすることで突起部に起因する磁気回路設計の違いによるコギングトルク増加を防ぎ、回転子側のばらつきによって発生するコギングトルク(回転子1回転での脈動数がスロット数に一致する成分)をより効果的に低減できる。また、図6,8のように、軸方向端部に補助溝が設けない構造とすることで、軸方向端部に補助溝が設けられている場合と比較して、軸方向端部において回転子とのギャップが大きい部分を減少させることになる。これにより固定子と回転子の間のギャップ部分への異物侵入を防止する効果が大きくなる。   If a configuration in which a projection is provided in a part of the rotor core in the axial direction is provided, there is an effect that the positioning of the permanent magnet can be performed because the projection is provided, so that the accuracy of the sticking position is improved. . At the same time, an auxiliary groove is provided to prevent an increase in cogging torque due to a difference in magnetic circuit design caused by the protrusion, and a cogging torque generated by variations on the rotor side (the number of pulsations in one rotation of the rotor is a slot). (Components matching the number) can be more effectively reduced. In addition, as shown in FIGS. 6 and 8, the auxiliary groove is not provided at the axial end, so that the auxiliary groove is rotated at the axial end compared to the case where the auxiliary groove is provided at the axial end. The part where the gap with the child is large is reduced. This increases the effect of preventing foreign matter from entering the gap portion between the stator and the rotor.
次に、補助溝の形状について述べる。図21は補助溝の幅Wdと補助溝の深さHdとスロット開口幅Wsとティース先端部の厚みHsについて説明した図である。この発明の構造では、補助溝を設けた部分と補助溝を設けない部分で、コギングトルクの脈動数がスロット数と一致する成分の位相を反転させてキャンセル効果を得るものであるから、補助溝の形状の選定がその効果の大きさに影響を及ぼす。補助溝の幅Wdとスロット開口幅Wsの比を横軸に、回転子にばらつきが生じたときのコギングトルクのオーバオール(over all)値を縦軸にとったグラフが図22である。   Next, the shape of the auxiliary groove will be described. FIG. 21 is a diagram illustrating the auxiliary groove width Wd, auxiliary groove depth Hd, slot opening width Ws, and tooth tip thickness Hs. In the structure of the present invention, the auxiliary groove is obtained by inverting the phase of the component in which the number of pulsations of the cogging torque matches the number of slots in the portion provided with the auxiliary groove and the portion not provided with the auxiliary groove. The selection of the shape affects the magnitude of the effect. FIG. 22 is a graph in which the ratio of the width Wd of the auxiliary groove to the slot opening width Ws is plotted on the horizontal axis, and the overall value of cogging torque when variation occurs in the rotor is plotted on the vertical axis.
Wd/Ws=0すなわち補助溝を設けない場合に対して、Wd/Ws≧1.0とすると、コギングトルクが補助溝を設けない場合の1/2以下となっている。さらにWd/Ws≧1.25とするとコギングトルクが0.001Nmと非常に小さい値となる。回転子のばらつきによるコギングトルクがこの程度まで抑制されていると、例えば後述する電動パワーステアリング装置に回転電機が組み込まれた場合に、運転者がコギングトルクを感じることがなく良好な操舵フィーリングを得ることができるという効果が得られる。   When Wd / Ws = 0, that is, when the auxiliary groove is not provided, if Wd / Ws ≧ 1.0, the cogging torque is ½ or less that when the auxiliary groove is not provided. Further, when Wd / Ws ≧ 1.25, the cogging torque is as small as 0.001 Nm. If the cogging torque due to rotor variations is suppressed to this level, for example, when a rotating electric machine is incorporated in an electric power steering device described later, the driver does not feel the cogging torque and a good steering feeling is achieved. The effect that it can be obtained is acquired.
Wd/Ws≧1.0とすると、固定子鉄心のスロットによるパーミアンスの脈動成分を変化させコギングトルクの脈動数がスロット数と一致する成分の位相を反転させることができるため、補助溝のない部分でのコギングトルクと互いにキャンセルすることができる。補助溝を1つ設ける場合にはWd/Ws≧1.0とすればよく、2個以上設ける場合には該ティースに設けられた全ての補助溝の幅の合計をWdと定義してWd/Ws≧1.0となるようにすれば同様の効果が得られる。
さらに、補助溝の深さHdはティース先端部の厚みHsよりも大きいことが望ましい。これも固定子鉄心のスロットによるパーミアンスの脈動成分を変化させ、脈動数がスロット数と一致するコギングトルクの成分の位相を反転させることができる。上述した補助溝のない部分でのコギングトルクとのキャンセル効果を十分に発揮することができる。
When Wd / Ws ≧ 1.0, the pulsation component of the permeance due to the stator core slot can be changed to reverse the phase of the component whose cogging torque pulsation number matches the slot number. Can cancel each other with cogging torque. When one auxiliary groove is provided, Wd / Ws ≧ 1.0 may be satisfied. When two or more auxiliary grooves are provided, the total width of all auxiliary grooves provided in the teeth is defined as Wd / Wd / The same effect can be obtained if Ws ≧ 1.0.
Further, the depth Hd of the auxiliary groove is desirably larger than the thickness Hs of the tooth tip. This also changes the pulsation component of the permeance due to the slots of the stator core, and can reverse the phase of the cogging torque component whose pulsation number matches the slot number. The above-described canceling effect with the cogging torque in the portion without the auxiliary groove can be sufficiently exhibited.
特許文献1,特許文献2,特許文献3では補助溝は各ティースに周方向に2個又は2個以上設けた例が記載されているが、実施の形態1では補助溝は各ティースの周方向中央部に1個としている。回転子側のばらつきによって発生するコギングトルクS次成分(Sはスロット数)は、固定子のスロットによるパーミアンスの脈動のS次成分が大きく関与しているが、補助溝を1個設けることでそのパーミアンスの脈動のS次成分の振幅や位相を変化させるのが容易であるという効果がある。補助溝は少ない方が、平均的なギャップ長が小さくなるため、補助溝を周方向中央部に1個とし、さらに軸方向の一部にしか設けないということで負荷時のトルクの低下を最小限度に抑えることができる。   In Patent Document 1, Patent Document 2, and Patent Document 3, an example in which two or more auxiliary grooves are provided in the circumferential direction in each tooth is described, but in Embodiment 1, the auxiliary groove is in the circumferential direction of each tooth. One in the center. The cogging torque S-order component (S is the number of slots) generated due to variations on the rotor side is largely related to the S-order component of the permeance pulsation due to the slots of the stator, but by providing one auxiliary groove, There is an effect that it is easy to change the amplitude and phase of the S-order component of the permeance pulsation. The smaller the number of auxiliary grooves, the smaller the average gap length. Therefore, there is only one auxiliary groove at the center in the circumferential direction and only a part in the axial direction. Limit to the limit.
実施の形態1では補助溝は鉄心を四角形状に切り抜いた形状としているが、これに限らない。例えば円弧状に鉄心を切り抜いた形状や、三角形に切り抜いた形状などでも同様の効果が得られることは言うまでもない。また、実施の形態1で示した10極12スロットの永久磁石型回転電機は、従来から広く用いられている極数:スロット数=2:3のものよりも基本波の巻線係数が大きいため、小型高出力の用途に適している。また、極数とスロット数の最小公倍数は同じスロット数のもので比べると、10極12スロットは60、8極12スロットは24となり、10極12スロットの方が最小公倍数の次数のコギングトルクが小さい。しかしながら、回転子側のばらつきに起因するコギングトルクが8極12スロットより大きく、製造ばらつきに対するロバスト性が低いという課題があった。しかしながら、実施の形態1によりその課題が解決できるので、小型高出力と製造ばらつきに起因するコギングトルク低減を両立した永久磁石型回転電機を得ることができる。   In the first embodiment, the auxiliary groove has a shape in which the iron core is cut out in a quadrangular shape, but is not limited thereto. For example, it goes without saying that the same effect can be obtained with a shape in which the iron core is cut out in an arc shape, a shape cut out in a triangular shape, or the like. In addition, the permanent magnet type rotating electrical machine having 10 poles and 12 slots shown in the first embodiment has a winding factor of the fundamental wave larger than that of the conventional pole number: slot number = 2: 3. Suitable for small and high power applications. The pole number and the least common multiple of the number of slots are 60 for the 10 poles and 12 slots and 24 for the 8 poles and 12 slots, and the cogging torque of the order of the least common multiple is 10 poles and 12 slots. small. However, there is a problem that the cogging torque due to the variation on the rotor side is larger than the 8-pole 12-slot and the robustness against the manufacturing variation is low. However, since the problem can be solved by the first embodiment, it is possible to obtain a permanent magnet type rotating electric machine that achieves both a small and high output and a reduction in cogging torque due to manufacturing variations.
回転子鉄心に突起部を設けた例を示した。突起部があると永久磁石の位置決めや周方向にずれるのを防ぐ効果がある一方、磁気回路設計が異なることが原因でコギングトルクS次成分(Sはスロット数)が大きくなる課題があったが、実施の形態1によりこれを解決でき、永久磁石の位置決めや周方向にずれるのを防ぐ効果とコギングトルクS次成分の低減を両立できる。   The example which provided the projection part in the rotor iron core was shown. While there is an effect to prevent the positioning of the permanent magnet and displacement in the circumferential direction if there is a protrusion, there is a problem that the cogging torque S-order component (S is the number of slots) is increased due to different magnetic circuit design. The first embodiment can solve this problem, and it is possible to achieve both the effect of preventing the positioning of the permanent magnet and the shift in the circumferential direction and the reduction of the cogging torque S-order component.
実施の形態2.
実施の形態1では、極数(磁極数)10、スロット数12の例について述べたが、この発明はそれに限らない。永久磁石型回転電機の極数をP、スロット数をSとすると、
0.75<S/P<1.5
なる関係がある組み合わせの場合、特許文献1,特許文献2,特許文献3で述べられているS/P=0.75,S/P=1.5の場合に比べて、巻線係数が高く永久磁石の磁束を効率的に利用し小型で高トルクの永久磁石型回転電機が得られることが知られている。
Embodiment 2. FIG.
In the first embodiment, the example of the number of poles (number of magnetic poles) 10 and the number of slots 12 is described, but the present invention is not limited to this. If the number of poles of the permanent magnet type rotating electrical machine is P and the number of slots is S,
0.75 <S / P <1.5
In the case of the combination having the relationship, the winding coefficient is higher than in the case of S / P = 0.75 and S / P = 1.5 described in Patent Document 1, Patent Document 2, and Patent Document 3. It is known that a permanent magnet type rotating electrical machine having a small size and high torque can be obtained by efficiently using the magnetic flux of the permanent magnet.
さらに、極数とスロット数の最小公倍数が大きいため、回転子1回転で極数とスロット数の最小公倍数と一致する回数だけ脈動するコギングトルク成分が、S/P=0.75,S/P=1.5の場合に比べて小さいことも知られている。一方で、永久磁石の貼付位置誤差,形状誤差又は磁気特性のばらつきといった回転子側のばらつきによって発生するコギングトルクS次成分(回転子1回転でS回脈動する成分)が大きく、回転子側のばらつきに対してロバスト性が低いことが課題である。したがって、電動パワーステアリング装置に搭載される場合のように大量生産される永久磁石型回転電機においては、この課題を解決する必要があった。   Furthermore, since the least common multiple of the number of poles and the number of slots is large, the cogging torque component that pulsates the number of times corresponding to the least common multiple of the number of poles and the number of slots in one rotation of the rotor is S / P = 0.75, S / P It is also known that it is smaller than the case of = 1.5. On the other hand, the cogging torque S-order component (component that pulsates S times by one rotation of the rotor) generated by variations on the rotor side, such as a permanent magnet sticking position error, shape error, or magnetic characteristic variation, is large. The problem is that the robustness against variations is low. Therefore, it is necessary to solve this problem in a permanent magnet type rotating electrical machine that is mass-produced as in an electric power steering apparatus.
そこでこの発明を
0.75<S/P<1.5
なる関係がある組み合わせの永久磁石型回転電機に適用すると、回転子側のばらつきに対してロバスト性が高く、コギングトルクS次成分を小さくすることができる。
0.75<S/P<1.5
を満たす永久磁石型回転電機のうち、図23にはP=14,S=12の例、図24にはP=8,S=9の例、図25にはP=10,S=9を示した。
Therefore, the present invention is 0.75 <S / P <1.5.
When applied to a combination of permanent magnet type rotating electrical machines having such a relationship, the robustness is high with respect to variations on the rotor side, and the cogging torque S-order component can be reduced.
0.75 <S / P <1.5
FIG. 23 shows an example of P = 14, S = 12, FIG. 24 shows an example of P = 8, S = 9, and FIG. 25 shows P = 10, S = 9. Indicated.
それぞれ各ティースに補助溝5を1個設けてある。図23,24,25は断面図であるが、補助溝5の設けた部分の断面図であり、実施の形態1と同様に軸方向の位置によっては補助溝5の設けていない部分があるが、その図は省略している。このような構成にすると、巻線係数が高いので、小型で高トルクとなる効果と回転子側のばらつきに対して、ロバスト性の高くなる効果の両立が実現できる。   One auxiliary groove 5 is provided for each tooth. 23, 24, and 25 are cross-sectional views, but are cross-sectional views of a portion where the auxiliary groove 5 is provided, and there are portions where the auxiliary groove 5 is not provided depending on the position in the axial direction as in the first embodiment. The figure is omitted. With such a configuration, since the winding coefficient is high, it is possible to achieve both the effect of being small and having high torque and the effect of increasing robustness against variations on the rotor side.
また、これらの極数とスロット数の整数倍の組み合わせでも同じ効果が得られるので、極数P=10,スロット数S=12も含めて一般化すると、
nを自然数とし、
極数P=12n±2n,スロット数S=12n
極数P=9n±n,スロット数S=9n
であれば同じ効果が得られる。
In addition, since the same effect can be obtained by a combination of the number of poles and an integral multiple of the number of slots, generalization including the number of poles P = 10 and the number of slots S = 12,
Let n be a natural number,
Number of poles P = 12n ± 2n, number of slots S = 12n
Number of poles P = 9n ± n, number of slots S = 9n
If so, the same effect can be obtained.
実施の形態3.
これまでの実施の形態では永久磁石が回転子鉄心の表面に設けられた表面磁石型の例であったが、この発明はこれに限らず適用できる。図26には永久磁石1が回転子鉄心2内部に設けられた回転軸方向の複数の孔部9(図29)に埋め込まれた磁石埋め込み型構造である。回転子鉄心2に回転軸10が挿入されている。回転子鉄心2には平板状の永久磁石1が埋め込まれ複数の磁極が構成となっている。さらに回転子鉄心2には表面部で隣合う磁極間に磁極に沿って、軸方向の一部に凹部溝2aが設けられている。凹部溝2aがある部分の断面図を図29に示す。回転子鉄心2の孔部9に永久磁石1が埋め込まれ、永久磁石1の左右には非磁性の空隙部9aが設けられている。さらに、隣合う永久磁石1間に設けられた回転子鉄心2の磁路部分には磁極間の鉄心部2bが設けられている。
Embodiment 3 FIG.
In the above embodiments, the permanent magnet is an example of the surface magnet type provided on the surface of the rotor core, but the present invention is not limited to this and can be applied. FIG. 26 shows a magnet-embedded structure in which the permanent magnet 1 is embedded in a plurality of holes 9 (FIG. 29) provided in the rotor core 2 in the rotation axis direction. A rotating shaft 10 is inserted into the rotor core 2. A flat iron plate 1 is embedded in the rotor core 2 to form a plurality of magnetic poles. Further, the rotor core 2 is provided with a recessed groove 2a in a part in the axial direction along the magnetic pole between adjacent magnetic poles on the surface portion. FIG. 29 shows a cross-sectional view of the portion having the recessed groove 2a. The permanent magnet 1 is embedded in the hole 9 of the rotor core 2, and nonmagnetic gaps 9 a are provided on the left and right sides of the permanent magnet 1. Furthermore, an iron core portion 2b between the magnetic poles is provided in the magnetic path portion of the rotor iron core 2 provided between the adjacent permanent magnets 1.
回転子鉄心2の回転軸10に垂直な断面での断面形状は、図26から分かるように軸方向で変化している。Aで示した領域では凹部溝2aが設けられており、Bで示した領域では凹部溝がない形状となっている。軸方向にABABの順に断面形状が変化しており、磁気回路設計の異なる領域が並べられている。さらに、それら領域の軸方向長さはLr1,Lr2,Lr3,Lr4となっている。このように軸方向で磁気回路設計の異なる構造とすることにより、キャンセル効果を利用して電気角6次のトルクリップルや極数とスロット数の最小公倍数に一致する次数のコギングトルクを低減することができる。図26では領域Aでのコギングトルクやトルクリップルと領域Bでのコギングトルクやトルクリップルをキャンセルさせることができる。   The cross-sectional shape of the rotor core 2 in the cross section perpendicular to the rotation axis 10 changes in the axial direction as can be seen from FIG. The region indicated by A is provided with a recessed groove 2a, and the region indicated by B has a shape having no recessed groove. The cross-sectional shape changes in the order of ABAB in the axial direction, and regions with different magnetic circuit designs are arranged. Furthermore, the axial lengths of these regions are Lr1, Lr2, Lr3, and Lr4. By making the magnetic circuit design different in the axial direction in this way, the cogging torque of the order corresponding to the least common multiple of the number of poles and the number of slots and the number of poles and slots can be reduced by using the canceling effect. Can do. In FIG. 26, the cogging torque and torque ripple in the region A and the cogging torque and torque ripple in the region B can be canceled.
しかしながら、永久磁石の位置誤差,形状誤差又は磁気特性のばらつきといった回転子側のばらつきに起因するコギングトルクは逆に大きくなってしまう場合がある。しかし、以下に述べる固定子鉄心構造とすることにより、この課題が解決できる。   However, the cogging torque due to variations on the rotor side, such as a position error, shape error, or variation in magnetic characteristics of the permanent magnet, may increase on the contrary. However, this problem can be solved by adopting the stator core structure described below.
図27,図28は理解を助けるため固定子鉄心の1ティース分だけ示した部分斜視図である。実施の形態1では図10〜14のように断面図で説明したが、ここでは、斜視図を用いて説明する。実施の形態3の永久磁石型回転電機は、図26の回転子の外側に取り囲むように、図27の固定子鉄心3が12個周方向に並んで配置されている10極12スロットの構成例である。また、回転子30と固定子鉄心3の位置関係は軸方向端部が互いにほぼ一致あるいは一致している位置関係となっている。   27 and 28 are partial perspective views showing only one tooth of the stator core for the sake of easy understanding. Although the first embodiment has been described with reference to cross-sectional views as illustrated in FIGS. 10 to 14, here, description will be made using perspective views. The permanent magnet type rotating electrical machine of the third embodiment is a configuration example of 10 poles and 12 slots in which 12 stator cores 3 of FIG. 27 are arranged in the circumferential direction so as to surround the rotor of FIG. It is. Further, the positional relationship between the rotor 30 and the stator core 3 is a positional relationship in which the axial end portions substantially coincide or coincide with each other.
図27の固定子鉄心3では、回転子鉄心2の凹部溝2aの設けられている領域Aに対向する領域においては、固定子鉄心3は補助溝5のない領域Xと補助溝5のある領域Yの2種類の領域から構成されている。凹部溝2aのない領域Bに対向する領域にも補助溝5のない領域Xと補助溝5のある領域Yの2種類の領域から構成されている。このような構成であれば実施の形態1で説明したように、相殺する効果を利用してコギングトルクを大幅に低減することが可能となる。補助溝5を設ける軸方向長さは固定子鉄心の軸方向長さの約1/2(例えば、1/2±10%)に、さらに望ましくは1/2(例えば、1/2±5%)にするのがよい。   In the stator core 3 of FIG. 27, in the region facing the region A where the recessed groove 2 a of the rotor core 2 is provided, the stator core 3 has a region X without the auxiliary groove 5 and a region with the auxiliary groove 5. Y is composed of two types of areas. The region facing the region B without the concave groove 2a is also composed of two types of regions, a region X without the auxiliary groove 5 and a region Y with the auxiliary groove 5. With such a configuration, as described in the first embodiment, it is possible to significantly reduce the cogging torque by utilizing the canceling effect. The axial length in which the auxiliary groove 5 is provided is about ½ (for example, ½ ± 10%), more preferably ½ (for example, ½ ± 5%) of the axial length of the stator core. ).
さらには、図26,27において、
Ls1=Ls2=Lr1/2
Ls3=Ls4=Lr2/2
Ls5=Ls6=Ls3/2
Ls7=Ls8=Lr4/2
とすれば、実施の形態1で述べたようにA−Xの領域とA−Yの領域の軸方向長さが等しくなり、さらにB−Xの領域とB−Yの領域の軸方向長さが等しくなるため、コギングトルク低減効果をより発揮できる構成となる。
Furthermore, in FIGS.
Ls1 = Ls2 = Lr1 / 2
Ls3 = Ls4 = Lr2 / 2
Ls5 = Ls6 = Ls3 / 2
Ls7 = Ls8 = Lr4 / 2
Then, as described in the first embodiment, the axial lengths of the AX region and the AY region are equal, and the axial lengths of the BX region and the BY region are the same. Therefore, the cogging torque reduction effect can be further exhibited.
図28の固定子鉄心3でも、凹部溝2aの設けられている領域Aに対向する領域においては、固定子鉄心3は補助溝5のない領域Xと補助溝5のある領域Yの2種類の領域から構成され、凹部溝2aのない領域Bに対向する領域も補助溝5のない領域Xと補助溝5のある領域Yの2種類の領域から構成されている。補助溝5を設ける軸方向長さは固定子鉄心3の軸方向長さの約1/2(例えば、1/2±10%)に、さらに望ましくは1/2(例えば、1/2±5%)にするのがよい。   Also in the stator core 3 of FIG. 28, the stator core 3 is divided into two types, a region X without the auxiliary groove 5 and a region Y with the auxiliary groove 5 in the region facing the region A where the recessed groove 2 a is provided. The region that is composed of the region and faces the region B without the concave groove 2 a is also composed of two types of regions, a region X without the auxiliary groove 5 and a region Y with the auxiliary groove 5. The axial length in which the auxiliary groove 5 is provided is about ½ (for example, ½ ± 10%) of the axial length of the stator core 3, and more preferably ½ (for example, ½ ± 5). %).
さらに、図26,28において、
Ls1=Ls2/2=Lr1/2
Ls2/2=Ls3/2=Lr2/2
Ls3/2=Ls4/2=Lr3/2
Ls4/2=Ls5=Lr4/2
とすればA−Xの領域とA−Yの領域の軸方向長さが等しくなり、さらにB−Xの領域とB−Yの領域の軸方向長さが等しくなるため、コギングトルク低減効果をより発揮できる構成となる。
Further, in FIGS.
Ls1 = Ls2 / 2 = Lr1 / 2
Ls2 / 2 = Ls3 / 2 = Lr2 / 2
Ls3 / 2 = Ls4 / 2 = Lr3 / 2
Ls4 / 2 = Ls5 = Lr4 / 2
As a result, the axial lengths of the AX and AY regions are equal, and the axial lengths of the BX and BY regions are equal. It becomes the structure which can be exhibited more.
このような構成にすると回転子鉄心に設けられた孔部において、永久磁石の位置がずれたり、特性がばらついてもコギングトルクが大幅に増加しない。すなわち、回転子側のばらつきに対して、ロバスト性が高く、コギングトルクS次成分を小さくすることができる(Sは固定子鉄心のスロット数)。さらに、回転子鉄心の孔部9の形状が、永久磁石の左右方向に大きく設計されていて、永久磁石を挿入したときに永久磁石の左右に空隙部9aができる場合には、隣合う永久磁石間に設けられた回転子鉄心の磁路部分すなわち磁極間の鉄心部2bを細くできるため、漏れ磁束が小さくでき、小型高トルクの回転電機を得ることができる。   With such a configuration, the cogging torque does not increase significantly even if the position of the permanent magnet shifts or the characteristics vary in the hole provided in the rotor core. That is, it is highly robust against variations on the rotor side, and the cogging torque S-order component can be reduced (S is the number of slots in the stator core). Furthermore, when the shape of the hole 9 of the rotor core is designed to be large in the left-right direction of the permanent magnet, and the gap 9a is formed on the left and right of the permanent magnet when the permanent magnet is inserted, the adjacent permanent magnet Since the magnetic path portion of the rotor core provided between them, that is, the core portion 2b between the magnetic poles can be made thin, the leakage magnetic flux can be reduced, and a small high torque rotating electrical machine can be obtained.
しかしながら、永久磁石の左右に空隙部あるために永久磁石の位置ずれが生じ、コギングトルクのS次成分が増大するという課題があった。しかしながら、この発明の固定子鉄心を設けた構成にすれば、回転子側のばらつきに対してロバスト性が高く、コギングトルクS次成分を小さくすることができるという効果を奏する。さらには、軸方向で磁気回路設計の異なる構造とすることによって、電気角6次のトルクリップルや極数とスロット数の最小公倍数に一致する次数のコギングトルクを低減できる。   However, since there are gaps on the left and right sides of the permanent magnet, there is a problem in that the position of the permanent magnet is shifted and the S-order component of the cogging torque is increased. However, with the configuration provided with the stator core of the present invention, there is an effect that the robustness is high with respect to variations on the rotor side and the cogging torque S-order component can be reduced. Furthermore, by adopting a structure in which the magnetic circuit design is different in the axial direction, it is possible to reduce the cogging torque of the order that matches the torque ripple of the sixth electrical angle and the least common multiple of the number of poles and the number of slots.
実施の形態4.
実施の形態1〜3では、回転子鉄心の回転軸に垂直な断面における断面形状と永久磁石の回転軸に垂直な断面における断面形状のうち少なくとも一方が回転軸方向で変化することによって、磁気回路設計が異なる領域を回転軸方向に2つ以上有する構成の永久磁石型回転電機について述べたが、ここでは別の構成例を述べる。図30は、回転子鉄心2の表面部に永久磁石1を設け、極数が10の回転子の斜視図である。永久磁石1は軸方向に2つ並べられ、さらに階段状のスキューを設けている。
Embodiment 4 FIG.
In the first to third embodiments, at least one of the cross-sectional shape in the cross section perpendicular to the rotation axis of the rotor core and the cross-sectional shape in the cross section perpendicular to the rotation axis of the permanent magnet changes in the direction of the rotation axis. Although the permanent magnet type rotating electrical machine having two or more regions having different designs in the rotation axis direction has been described, another configuration example will be described here. FIG. 30 is a perspective view of a rotor having the permanent magnet 1 provided on the surface portion of the rotor core 2 and having 10 poles. Two permanent magnets 1 are arranged in the axial direction and further provided with a stepped skew.
このように、永久磁石1が軸方向に2つ以上並べられて構成される回転子30においては、図14で示した永久磁石の形状のばらつきや、貼付位置等が軸方向に並べた2つ以上の永久磁石1の間で大きく変化する場合がある。 この場合、固定子鉄心の補助溝を適切に設けないと相殺する効果が得られず、コギングトルクが増大してしまうという課題がある。そこでこの発明では、以下の構成によりその課題を解決した。   As described above, in the rotor 30 configured by arranging two or more permanent magnets 1 in the axial direction, the variation in the shape of the permanent magnet shown in FIG. There may be a large change between the above permanent magnets 1. In this case, there is a problem that the effect of canceling out cannot be obtained unless the auxiliary grooves of the stator core are properly provided, and the cogging torque is increased. Therefore, in the present invention, the problem is solved by the following configuration.
図30に示すように、回転軸方向の領域を回転軸方向に2つ並べられた永久磁石1と対応させて、M1,M2としている。さらにそれら領域の軸方向長さをLr1,Lr2とした。一方、図31は固定子鉄心の12個あるうちの、1ティース分のみ示した部分斜視図である。補助溝5を設けていない領域をX、補助溝5を設けた領域をYとし、XYXYの順に配置した。それぞれの軸方向の長さはLs1,Ls2,Ls3,Ls4となっている。   As shown in FIG. 30, M1 and M2 are made to correspond to the permanent magnets 1 arranged in the direction of the rotation axis in the direction of the rotation axis. Further, the lengths of these regions in the axial direction are Lr1 and Lr2. On the other hand, FIG. 31 is a partial perspective view showing only one tooth out of twelve stator cores. The region where the auxiliary groove 5 is not provided is X, the region where the auxiliary groove 5 is provided is Y, and the regions are arranged in the order of XYXY. Each axial length is Ls1, Ls2, Ls3, Ls4.
永久磁石の形状のばらつきや、貼付位置等のばらつきの状態がM1とM2で異なっているとコギングトルクが増大してしまうので、領域M1,M2のそれぞれにおいて、補助溝5の有無の両方を設ける構造とした。このような構造とするとM1−XとM1−Yでのキャンセル効果、M2−XとM2−Yでのキャンセル効果が十分に発揮され、回転軸方向に並べた永久磁石の間で、永久磁石の形状のばらつき,貼付位置の誤差又は磁気特性のばらつき等が軸方向に並べた2つ以上の永久磁石の間で大きく変化する場合でもコギングトルクS次成分を小さくすることができる(Sは固定子鉄心のスロット数)。補助溝を設ける軸方向長さは固定子鉄心の軸方向長さの約1/2(例えば1/2±10%)に、さらに望ましくは1/2(例えば1/2±5%)にするのがよい。   Since the cogging torque increases when the variation in the shape of the permanent magnet and the variation in the pasting position and the like are different between M1 and M2, both the presence and absence of the auxiliary groove 5 are provided in each of the regions M1 and M2. The structure. With such a structure, the canceling effect of M1-X and M1-Y and the canceling effect of M2-X and M2-Y are sufficiently exhibited, and the permanent magnets are arranged between the permanent magnets arranged in the rotation axis direction. The cogging torque S-order component can be reduced even when the variation in shape, the error in the pasting position, or the variation in magnetic characteristics changes greatly between two or more permanent magnets arranged in the axial direction (S is the stator). Number of slots in the iron core). The axial length in which the auxiliary groove is provided is about ½ (for example, ½ ± 10%), more preferably ½ (for example, ½ ± 5%) of the axial length of the stator core. It is good.
さらに、図30,31において、
Ls1=Ls2=Lr1/2
Ls3=Ls4=Lr2/2
とすればM1−Xの領域とM1−Yの領域の軸方向長さが等しくなり、さらにM2−Xの領域とM2−Yの領域の軸方向長さが等しくなるため、コギングトルク低減効果をより発揮できる構成となる。
Further, in FIGS.
Ls1 = Ls2 = Lr1 / 2
Ls3 = Ls4 = Lr2 / 2
Then, the axial lengths of the M1-X region and the M1-Y region are equal, and the axial lengths of the M2-X region and the M2-Y region are equal. It becomes the structure which can be exhibited more.
図30では永久磁石1がセグメント磁石の例であったが、この発明が適用できるのはこれに限らない。図32はリング形状の磁石を軸方向に2個並べた例である。リング形状の永久磁石には、ラジアル異方性,極異方性,異方性のないもの等があるが、配向のばらつきや着磁のばらつきによってコギングトルクのS次成分(Sは固定子鉄心のスロット数)が発生することがある。図30の例と同じように、ばらつきの状態が軸方向に並べた永久磁石間で異なっている場合は、固定子鉄心の補助溝を適切に設けないと相殺する効果が得られず、コギングトルクが増大してしまうという課題がある。そこで、図31の固定子鉄心のように補助溝を配置すればコギングトルク低減効果をより発揮できる構成となる。実施の形態4では、軸方向に2個並べた例を示したが、3個以上の場合でも同様の効果を奏することは言うまでもない。さらに、図31の構成以外でも例えば、補助溝を設けていない領域をX、補助溝を設けた領域をYとし、XYYXの順に配置した構造でも同様の効果が得られる。   In FIG. 30, the permanent magnet 1 is an example of a segment magnet, but the present invention is not limited to this. FIG. 32 shows an example in which two ring-shaped magnets are arranged in the axial direction. Ring-shaped permanent magnets include those with radial anisotropy, polar anisotropy, and no anisotropy, but the S-order component of cogging torque (S is the stator core due to variations in orientation and magnetization) Number of slots) may occur. As in the example of FIG. 30, when the state of variation is different between the permanent magnets arranged in the axial direction, the effect of offsetting is not obtained unless the auxiliary grooves of the stator core are properly provided, and the cogging torque There is a problem that increases. Therefore, if an auxiliary groove is arranged as in the stator iron core of FIG. 31, a configuration that can more effectively reduce the cogging torque is obtained. In the fourth embodiment, an example in which two are arranged in the axial direction is shown, but it goes without saying that the same effect can be obtained even in the case of three or more. Further, for example, in the structure other than the configuration of FIG. 31, for example, a region in which the auxiliary groove is not provided is X, a region in which the auxiliary groove is provided is Y, and the same arrangement is obtained in the order of XYYX.
図30,図31では、極数(磁極数)10、スロット数12の例について述べたが、実施の形態4では、それに限らない。永久磁石型回転電機の極数をP、スロット数をSとすると、
0.75<S/P<1.5
なる関係がある組み合わせの場合、特許文献1,特許文献2,特許文献3で述べられているS/P=0.75,S/P=1.5の場合に比べて、巻線係数が高く、永久磁石の磁束を効率的に利用し、小型で高トルクの永久磁石型回転電機が得られることが知られている。
30 and FIG. 31, the example of the number of poles (number of magnetic poles) 10 and the number of slots 12 has been described. However, the fourth embodiment is not limited thereto. If the number of poles of the permanent magnet type rotating electrical machine is P and the number of slots is S,
0.75 <S / P <1.5
In the case of the combination having the relationship, the winding coefficient is higher than in the case of S / P = 0.75 and S / P = 1.5 described in Patent Document 1, Patent Document 2, and Patent Document 3. It is known that a permanent magnet type rotating electrical machine having a small size and high torque can be obtained by efficiently using the magnetic flux of the permanent magnet.
さらに、極数とスロット数の最小公倍数が大きいため、回転子1回転で極数とスロット数の最小公倍数と一致する回数だけ脈動するコギングトルク成分が、S/P=0.75,S/P=1.5の場合に比べて小さいことも知られている。一方で、永久磁石の貼付位置誤差,形状誤差又は磁気特性のばらつきといった回転子側のばらつきによって発生するコギングトルクS次成分(回転子1回転でS回脈動する成分)が大きく、回転子側のばらつきに対してロバスト性が低いことが課題である。したがって、電動パワーステアリング装置に搭載される場合のように、大量生産される永久磁石型回転電機においては、この課題を解決する必要があった。そこで、実施の形態4を
0.75<S/P<1.5
なる関係がある組み合わせの永久磁石型回転電機に適用すると、回転子側のばらつきに対してロバスト性が高く、コギングトルクS次成分を小さくすることができる。
また,図31では補助溝が固定子鉄心のティースの周方向中央部に1箇所設けられているので,従来例よりトルクの低下が少ないという効果が得られる。したがって、小型で高トルクの実現とロバスト性を高くすることの両立が可能となり、実施の形態4の構成により,特許文献1,特許文献2,特許文献3では得られない格別の効果を得ることができる。
Further, since the least common multiple of the number of poles and the number of slots is large, the cogging torque component that pulsates the number of times that matches the least common multiple of the number of poles and the number of slots in one rotation of the rotor is S / P = 0.75, S / P It is also known that it is smaller than the case of = 1.5. On the other hand, a cogging torque S-order component (a component that pulsates S times by one rotation of the rotor) generated by variations on the rotor side such as a permanent magnet sticking position error, shape error, or magnetic characteristic variation is large, and the rotor side The problem is that the robustness against variations is low. Therefore, it is necessary to solve this problem in a permanent magnet type rotating electrical machine that is mass-produced as in the case of being mounted on an electric power steering device. Therefore, the fourth embodiment is changed to 0.75 <S / P <1.5.
When applied to a combination of permanent magnet type rotating electrical machines having such a relationship, the robustness is high with respect to variations on the rotor side, and the cogging torque S-order component can be reduced.
Moreover, in FIG. 31, since the auxiliary groove is provided at one central portion in the circumferential direction of the teeth of the stator core, an effect that the torque is reduced less than the conventional example can be obtained. Therefore, it is possible to achieve both compact realization of high torque and high robustness, and to obtain a special effect that cannot be obtained in Patent Document 1, Patent Document 2, and Patent Document 3 by the configuration of the fourth embodiment. Can do.
実施の形態5.
図33は、実施の形態1〜4の永久磁石型回転電機を用いた車両用の電動パワーステアリング装置を示す概念図である。図33において、電動パワーステアリング装置には、ステアリングホイール22から操舵力を伝えるためのコラムシャフト23が設けられている。コラムシャフト23にはウォームギヤ24(図では詳細は省略し、ギヤボックスのみ示している)が接続されている。ウォームギヤ24はコントローラ21によって制御される駆動モータ20の出力(トルク、回転数)を、回転方向を直角に変えながら伝達し、同時に減速し、アシストトルクを増加させる。25はハンドルジョイントであり、操舵力を伝えると共に、回転方向も変える。26はステアリングギヤ(図では詳細は省略し、ギヤボックスのみ示している)であり、コラムシャフト23の回転を減速し、同時にラック27の直線運動に変換し、所要の変位を得る。このラック27の直線運動により車輪を動かし、車両の方向転換等を可能とする。
Embodiment 5. FIG.
FIG. 33 is a conceptual diagram showing an electric power steering device for a vehicle using the permanent magnet type rotating electric machine according to the first to fourth embodiments. In FIG. 33, the electric power steering apparatus is provided with a column shaft 23 for transmitting a steering force from the steering wheel 22. The column shaft 23 is connected to a worm gear 24 (details are omitted in the figure and only a gear box is shown). The worm gear 24 transmits the output (torque, rotation speed) of the drive motor 20 controlled by the controller 21 while changing the rotation direction to a right angle, and simultaneously decelerates to increase the assist torque. Reference numeral 25 denotes a handle joint which transmits a steering force and also changes the rotation direction. Reference numeral 26 denotes a steering gear (details are omitted in the figure, only the gear box is shown), and the rotation of the column shaft 23 is decelerated and simultaneously converted into a linear motion of the rack 27 to obtain a required displacement. The wheels are moved by the linear motion of the rack 27, and the direction of the vehicle can be changed.
このような電動パワーステアリング装置では、その駆動モータ20にて発生するトルクの脈動がウォームギヤ24とコラムシャフト23を介して、ステアリングホイール22に伝達される。したがって、駆動モータ20が大きなトルク脈動を発生する場合、滑らかな操舵感覚を得ることができない。しかしながら、実施の形態1〜4の永久磁石型回転電機を実施の形態5の電動パワーステアリング装置の駆動モータ20として組み込むことによって、トルク脈動が低減できる。このため、電動パワーステアリング装置における操舵感覚を向上できる。   In such an electric power steering apparatus, torque pulsation generated by the drive motor 20 is transmitted to the steering wheel 22 via the worm gear 24 and the column shaft 23. Therefore, when the drive motor 20 generates a large torque pulsation, a smooth steering feeling cannot be obtained. However, the torque pulsation can be reduced by incorporating the permanent magnet type rotating electric machine of the first to fourth embodiments as the drive motor 20 of the electric power steering apparatus of the fifth embodiment. For this reason, the steering feeling in the electric power steering apparatus can be improved.
また、電動パワーステアリング装置用の駆動モータは大量生産されるため、製造ばらつきに対するコギングトルクのロバスト性を向上しなければならないという課題がある。これに対して実施の形態1〜4で記載した永久磁石型回転電機を搭載することで、回転子のばらつきに起因するコギングトルク成分を大幅に低減できるため、ロバスト性が向上するという効果を奏する。
この発明の各種の変形または変更は、関連する熟練技術者が、この発明の範囲と精神を逸脱しない中で実現可能であり、この明細書に記載された各実施の形態には制限されないことと理解されるべきである。
Further, since the drive motor for the electric power steering apparatus is mass-produced, there is a problem that the robustness of the cogging torque with respect to manufacturing variations must be improved. On the other hand, since the cogging torque component resulting from the variation of the rotor can be greatly reduced by mounting the permanent magnet type rotating electrical machine described in the first to fourth embodiments, there is an effect that the robustness is improved. .
Various modifications or alterations of the present invention can be realized without departing from the scope and spirit of the present invention by a related expert, and are not limited to the embodiments described in this specification. Should be understood.

Claims (13)

  1. 永久磁石により構成された複数の磁極と回転子鉄心を有する回転子、
    電機子巻線と、前記電機子巻線を収めるスロットが設けられ、前記回転子と対向する複数のティースを有する固定子鉄心とを具備する固定子を備え、
    前記固定子鉄心の前記ティースの前記回転子に対向する部分に補助溝が設けられる永久磁石型回転電機において、
    前記回転子鉄心の回転軸方向の一部に、前記永久磁石を保持し磁性材で構成される突起部が設けられて、
    前記永久磁石と前記回転子鉄心を有する前記回転子の回転軸に垂直な断面における断面形状が回転軸方向で変化することによる、磁気回路設計が異なる領域が前記回転子の回転軸方向に2つ以上設けられ、前記補助溝は前記固定子鉄心の前記ティースの軸方向の一部の領域に設けられており、
    前記補助溝が設けられている領域は、前記突起部が設けられた領域と、前記突起部が設けられていない領域とに、対向する領域毎にそれぞれその一部の領域であることを特徴とする永久磁石型回転電機。
    A rotor having a plurality of magnetic poles constituted by permanent magnets and a rotor core;
    A stator comprising an armature winding and a stator core provided with a slot for accommodating the armature winding and having a plurality of teeth facing the rotor;
    In the permanent magnet type rotating electrical machine in which an auxiliary groove is provided in a part of the stator core facing the rotor of the teeth,
    Protrusions that hold the permanent magnet and are made of a magnetic material are provided on a part of the rotor core in the rotation axis direction,
    There are two regions with different magnetic circuit designs in the direction of the rotation axis of the rotor because the cross-sectional shape in the cross section perpendicular to the rotation axis of the rotor having the permanent magnet and the rotor core changes in the direction of the rotation axis. Provided, the auxiliary groove is provided in a partial region in the axial direction of the teeth of the stator core,
    The region where the auxiliary groove is provided is a partial region for each region facing the region where the protrusion is provided and the region where the protrusion is not provided. Permanent magnet type rotating electric machine.
  2. 前記補助溝が設けられている領域は、前記突起部が設けられた領域と、前記突起部が設けられていない領域とに、対向する領域毎にそれぞれその軸方向長さの半分の領域であることを特徴とする請求項1記載の永久磁石型回転電機。   The region in which the auxiliary groove is provided is a region that is half the axial length of each region facing the region in which the protrusion is provided and the region in which the protrusion is not provided. The permanent magnet type rotating electrical machine according to claim 1.
  3. 前記補助溝の幅Wdは、前記スロットの開口幅Wsよりも大きいことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の永久磁石型回転電機。   The permanent magnet type rotating electrical machine according to claim 1 or 2, wherein a width Wd of the auxiliary groove is larger than an opening width Ws of the slot.
  4. 前記補助溝の深さHdが前記ティースの先端部の厚みHsよりも大きいことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の永久磁石型回転電機。   3. The permanent magnet type rotating electric machine according to claim 1, wherein a depth Hd of the auxiliary groove is larger than a thickness Hs of a tip end portion of the teeth.
  5. 前記補助溝は、前記固定子鉄心の軸方向端部には設けられていないことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の永久磁石型回転電機。   The permanent magnet type rotating electrical machine according to claim 1 or 2, wherein the auxiliary groove is not provided at an axial end portion of the stator core.
  6. 前記補助溝は前記ティースの前記回転子に対向する部分において、前記固定子鉄心の周方向中央部に1箇所設けられていることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の永久磁石型回転電機。   3. The permanent magnet type rotation according to claim 1, wherein the auxiliary groove is provided at one place in a circumferential central portion of the stator core in a portion of the teeth facing the rotor. 4. Electric.
  7. 前記回転子の前記磁極の極数をP、前記固定子の前記スロットの数をSとしたとき、0.75<S/P<1.5なる関係が成り立つようにした請求項1又は請求項2記載の永久磁石型回転電機。   The relation of 0.75 <S / P <1.5 is established, where P is the number of poles of the magnetic pole of the rotor and S is the number of slots of the stator. 2. The permanent magnet type rotating electric machine according to 2.
  8. nを自然数とし、前記回転子の前記磁極の極数Pが12n±2n、前記固定子の前記スロットの数Sが12nであることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の永久磁石型回転電機。   3. The permanent magnet type according to claim 1, wherein n is a natural number, the number P of the magnetic poles of the rotor is 12n ± 2n, and the number S of the slots of the stator is 12n. Rotating electric machine.
  9. nを自然数とし、前記回転子の前記磁極の極数Pが9n±n、前記固定子のスロット数Sが9nであることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の永久磁石型回転電機。   3. The permanent magnet type rotating electric machine according to claim 1, wherein n is a natural number, the number P of the magnetic poles of the rotor is 9n ± n, and the number of slots S of the stator is 9n. .
  10. 永久磁石により構成された複数の磁極と回転子鉄心を有する回転子、
    電機子巻線と、前記電機子巻線を収めるスロットが設けられ、前記回転子と対向する複数のティースを有する固定子鉄心とを具備する固定子を備え、
    前記固定子鉄心の前記ティースの前記回転子に対向する部分に補助溝が設けられる永久磁石型回転電機において、
    前記回転子には、前記回転子鉄心に設けられた回転軸方向の複数の孔部に前記永久磁石を埋め込んで複数の磁極が構成され、
    前記回転子鉄心には、その表面部で隣合う前記磁極間に前記磁極に沿って、軸方向の一部に凹部溝が形成されて、
    前記永久磁石と前記回転子鉄心を有する前記回転子の回転軸に垂直な断面における断面形状が回転軸方向で変化することによる、磁気回路設計が異なる領域が前記回転子の回転軸方向に2つ以上設けられ、
    前記補助溝は前記固定子鉄心の前記ティースの軸方向の一部の領域に設けられており、
    前記補助溝が設けられている領域は、前記凹部溝が設けられた領域と、前記凹部溝が設けられていない領域とに、対向する領域毎にそれぞれその一部の領域であることを特徴とする永久磁石型回転電機。
    A rotor having a plurality of magnetic poles constituted by permanent magnets and a rotor core;
    A stator comprising an armature winding and a stator core provided with a slot for accommodating the armature winding and having a plurality of teeth facing the rotor;
    In the permanent magnet type rotating electrical machine in which an auxiliary groove is provided in a part of the stator core facing the rotor of the teeth,
    In the rotor, a plurality of magnetic poles are configured by embedding the permanent magnets in a plurality of holes in a rotation axis direction provided in the rotor core,
    In the rotor core, a concave groove is formed in a part in the axial direction along the magnetic pole between the magnetic poles adjacent to each other on the surface portion,
    There are two regions with different magnetic circuit designs in the direction of the rotation axis of the rotor because the cross-sectional shape in the cross section perpendicular to the rotation axis of the rotor having the permanent magnet and the rotor core changes in the direction of the rotation axis. Provided
    The auxiliary groove is provided in a partial region in the axial direction of the teeth of the stator core,
    The region where the auxiliary groove is provided is a partial region for each region facing the region where the recessed groove is provided and the region where the recessed groove is not provided. Permanent magnet type rotating electric machine.
  11. 前記補助溝が設けられている領域は、前記凹部溝が設けられた領域と、前記凹部溝が設けられていない領域とに、対向する領域毎にそれぞれその軸方向長さの半分の領域であることを特徴とする請求項10記載の永久磁石型回転電機。   The region in which the auxiliary groove is provided is a region that is half of the axial length of each region facing the region in which the recessed groove is provided and the region in which the recessed groove is not provided. The permanent magnet type rotating electric machine according to claim 10.
  12. 前記回転子の磁気回路設計が異なる領域間の回転軸に垂直な端面には、前記補助溝の軸方向端面が位置することを特徴とする請求項1,請求項2,請求項10及び請求項11のいずれか1項に記載の永久磁石型回転電機。   The axial end surface of the auxiliary groove is located on an end surface perpendicular to the rotation axis between regions having different magnetic circuit designs of the rotor. 11. The permanent magnet type rotating electrical machine according to any one of 11 above.
  13. 請求項1から請求項12のいずれか1項に記載の永久磁石型回転電機を駆動モータとして使用することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
    An electric power steering device using the permanent magnet type rotating electric machine according to any one of claims 1 to 12 as a drive motor.
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