JP2016046978A - Concentrated winding permanent magnet synchronous motor - Google Patents

Concentrated winding permanent magnet synchronous motor Download PDF

Info

Publication number
JP2016046978A
JP2016046978A JP2014171560A JP2014171560A JP2016046978A JP 2016046978 A JP2016046978 A JP 2016046978A JP 2014171560 A JP2014171560 A JP 2014171560A JP 2014171560 A JP2014171560 A JP 2014171560A JP 2016046978 A JP2016046978 A JP 2016046978A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
teeth
torque component
small
component
torque
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2014171560A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
雄司 榊原
Yuji Sakakibara
雄司 榊原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Asmo Co Ltd
Original Assignee
Asmo Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Asmo Co Ltd filed Critical Asmo Co Ltd
Priority to JP2014171560A priority Critical patent/JP2016046978A/en
Publication of JP2016046978A publication Critical patent/JP2016046978A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a concentrated winding permanent magnet synchronous motor capable of reducing cogging torque while keeping an induction voltage.SOLUTION: A stator 14 includes: large teeth 24 around which a coil 28 is wound; and small teeth 26 which are narrower than the large teeth 24 and around which the coil 28 is not wound. A stator magnetic pole pitch θ is set at an angle where a torque component of the large teeth is switched from a plus side to a minus side in any degree component among a plurality of degree components included in the cogging torque of the large teeth 24 and the small teeth 26.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、集中巻永久磁石同期モータに関する。   The present invention relates to a concentrated winding permanent magnet synchronous motor.

従来、集中巻永久磁石同期モータにて、巻線係数向上を狙った技術として、ステータに形成された複数のティースの幅を交互に不等とし、幅の広い大ティースにのみ巻線を巻回する構造が提案されている(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, a concentrated winding permanent magnet synchronous motor is a technology aimed at improving the winding coefficient. The widths of multiple teeth formed on the stator are made unequal alternately, and the winding is wound only on large wide teeth. A structure has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

この構造は巻線を巻回した大ティースのピッチを電気角で180°まで広げることにより、高い巻線係数を確保することができるという特徴を有するが、その反面、複数のティースが周方向に交互に異なるピッチで配列されており、ロータが周方向に回転した際に磁気エネルギーの変化が一定ではないため、コギングトルクが大きくなるという問題がある。   This structure has a feature that a high winding coefficient can be ensured by widening the pitch of the large teeth around which the winding is wound up to 180 ° in electrical angle, but on the other hand, a plurality of teeth are arranged in the circumferential direction. There is a problem that the cogging torque increases because the magnetic energy change is not constant when the rotor rotates in the circumferential direction because the rotors are alternately arranged at different pitches.

また、コギングトルクを低減させる方法として、ロータの磁極の曲率よりもティースの先端面の曲率を大きくして、磁気エネルギーの変化を滑らかにすることが知られている(例えば、特許文献2参照)。しかしながら、ロータの磁極の曲率よりもティースの先端面の曲率を大きくした場合には、誘起電圧が低下する傾向にある。   Further, as a method for reducing the cogging torque, it is known that the curvature of the tip surface of the teeth is made larger than the curvature of the magnetic poles of the rotor to smooth the change in magnetic energy (see, for example, Patent Document 2). . However, when the curvature of the tip surface of the teeth is made larger than the curvature of the magnetic poles of the rotor, the induced voltage tends to decrease.

特開平11−234990号公報JP 11-234990 A 特開2005−33941号公報JP 2005-33941 A

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、誘起電圧を確保しつつ、コギングトルクを低減することができる集中巻永久磁石同期モータを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a concentrated winding permanent magnet synchronous motor capable of reducing cogging torque while ensuring an induced voltage.

前記課題を解決するために、請求項1に記載の集中巻永久磁石同期モータは、複数の磁極が周方向に配列されたロータと、巻線が巻回された大ティースと、前記大ティースよりも幅が狭く巻線が巻回されていない小ティースとが前記周方向に交互に配列されると共に、前記大ティース及び前記小ティースが前記複数の磁極と径方向に対向するステータと、を備え、前記大ティース及び前記小ティースにおける前記複数の磁極側の先端面、及び、前記複数の磁極における前記大ティース及び前記小ティースとの対向面は、前記周方向に沿って形成され、一の前記大ティースの一方側に位置するスロットの中心を通る中心線と、前記一の前記大ティースの他方側に位置するスロットの中心を通る中心線との成す角度であるステータ磁極ピッチθが、前記大ティース及び前記小ティースのコギングトルクに含まれる複数の次数成分のうちいずれかの次数成分における前記大ティースのトルク成分がプラス側からマイナス側に切り替わる角度以上で、且つ、一の前記大ティースの一方側に位置する一の前記小ティースの中心を通る中心線と、前記一の前記大ティースの他方側に位置する他の前記小ティースの中心を通る中心線との成す角度未満に設定されている。   In order to solve the above-described problem, the concentrated winding permanent magnet synchronous motor according to claim 1 includes a rotor in which a plurality of magnetic poles are arranged in a circumferential direction, a large tooth around which a winding is wound, and the large tooth. A small tooth with a small width and no winding wound thereon are alternately arranged in the circumferential direction, and the large teeth and the small teeth are opposed to the plurality of magnetic poles in the radial direction. The front surfaces of the plurality of magnetic poles in the large teeth and the small teeth, and the surfaces facing the large teeth and the small teeth in the plurality of magnetic poles are formed along the circumferential direction, Stator magnetic pole pitch θ which is an angle formed by a center line passing through the center of the slot located on one side of the large tooth and a center line passing through the center of the slot located on the other side of the one large tooth is One large tooth that is equal to or greater than an angle at which the torque component of the large tooth in any of the plurality of order components included in the cogging torque of the large teeth and the small teeth switches from the plus side to the minus side. Is set to be less than an angle formed by a center line passing through the center of the one small tooth located on one side of the one and a center line passing through the center of the other small tooth located on the other side of the one large tooth. ing.

この集中巻永久磁石同期モータによれば、大ティース及び小ティースの先端面、及び、複数の磁極の対向面は、ロータ及びステータの周方向に沿って形成されている。従って、大ティース及び小ティースの先端面の全体を複数の磁極に近づけて配置できるので、誘起電圧を確保することができる。   According to this concentrated winding permanent magnet synchronous motor, the tip surfaces of the large teeth and the small teeth and the opposing surfaces of the plurality of magnetic poles are formed along the circumferential direction of the rotor and the stator. Accordingly, since the entire tip surfaces of the large teeth and the small teeth can be disposed close to the plurality of magnetic poles, an induced voltage can be ensured.

また、ステータ磁極ピッチθは、大ティース及び小ティースのコギングトルクに含まれる複数の次数成分のうちいずれかの次数成分における大ティースのトルク成分がプラス側からマイナス側に切り替わる角度以上に設定されるので、コギングトルクを低減することができる。   Further, the stator magnetic pole pitch θ is set to be equal to or larger than the angle at which the torque component of the large teeth in any one of the plurality of order components included in the cogging torque of the large teeth and the small teeth switches from the plus side to the minus side. Therefore, the cogging torque can be reduced.

なお、請求項2に記載のように、請求項1に記載の集中巻永久磁石同期モータにおいて、前記ステータ磁極ピッチθは、電気角で186°≦θ<240°に設定されても良い。   Note that, as described in claim 2, in the concentrated winding permanent magnet synchronous motor according to claim 1, the stator magnetic pole pitch θ may be set to 186 ° ≦ θ <240 ° in electrical angle.

また、請求項3に記載のように、請求項1又は請求項2に記載の集中巻永久磁石同期モータにおいて、前記ステータ磁極ピッチθは、前記いずれかの次数成分における前記大ティースのトルク成分がプラス側からマイナス側に切り替わる角度に設定されても良い。   Further, as described in claim 3, in the concentrated winding permanent magnet synchronous motor according to claim 1 or 2, the stator magnetic pole pitch θ has a torque component of the large teeth in any one of the order components. You may set to the angle which switches from a plus side to a minus side.

また、請求項4に記載のように、請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の集中巻永久磁石同期モータにおいて、前記いずれかの次数成分における前記大ティースのトルク成分がプラス側からマイナス側に切り替わる前記角度以上に前記ステータ磁極ピッチθが設定された場合でも、前記複数の次数成分のうちゼロより大きい次数成分において、プラス側の前記小ティースのトルク成分に影響せず、前記小ティースのトルク成分とは逆位相であるマイナス側の前記大ティースのトルク成分がマイナス側に増加するように、前記大ティースの先端面に疑似スロットが形成されていても良い。   Further, as described in claim 4, in the concentrated winding permanent magnet synchronous motor according to any one of claims 1 to 3, the torque component of the large teeth in any one of the order components is a positive side. Even when the stator magnetic pole pitch θ is set to be equal to or greater than the angle that switches from the negative side to the negative side, the order component that is greater than zero among the plurality of order components does not affect the torque component of the small teeth on the positive side, A pseudo slot may be formed on the leading end surface of the large teeth so that the torque component of the large teeth on the negative side, which is in the opposite phase to the torque component of the small teeth, increases on the negative side.

この集中巻永久磁石同期モータによれば、プラス側の小ティースのトルク成分に影響せず、マイナス側の大ティースのトルク成分をマイナス側に増加させることができるので、これにより、プラス側の小ティースのトルク成分とマイナス側の大ティースのトルク成分とを相殺することが可能となる。   According to this concentrated winding permanent magnet synchronous motor, the torque component of the negative large tooth can be increased to the negative side without affecting the torque component of the positive small tooth. It is possible to cancel the torque component of the teeth and the torque component of the negative large tooth.

また、請求項5に記載のように、請求項4に記載の集中巻永久磁石同期モータにおいて、前記いずれかの次数成分における前記大ティースのトルク成分がプラス側からマイナス側に切り替わる前記角度以上に前記ステータ磁極ピッチθが設定された場合でも、前記複数の次数成分のうちゼロより大きい次数成分において、プラス側の前記小ティースのトルク成分とマイナス側の前記大ティースのトルク成分とが相殺するように、前記疑似スロットの形状及び大きさが設定されていても良い。   Further, as described in claim 5, in the concentrated winding permanent magnet synchronous motor according to claim 4, the torque component of the large teeth in any one of the order components is greater than the angle at which the torque component switches from the plus side to the minus side. Even when the stator magnetic pole pitch θ is set, the torque component of the small teeth on the plus side and the torque component of the large teeth on the minus side cancel each other out of the plurality of order components. In addition, the shape and size of the pseudo slot may be set.

この集中巻永久磁石同期モータによれば、複数の次数成分のうちゼロより大きい次数成分において、プラス側の小ティースのトルク成分とマイナス側の大ティースのトルク成分とが相殺されるので、コギングトルクをより効果的に低減することができる。   According to this concentrated winding permanent magnet synchronous motor, since the torque component of the plus side small teeth and the torque component of the minus side large teeth cancel each other out of the plurality of order components, the cogging torque Can be more effectively reduced.

本発明の一実施形態に係る集中巻永久磁石同期モータを示す図である。It is a figure which shows the concentrated winding permanent magnet synchronous motor which concerns on one Embodiment of this invention. 図1のA部拡大図である。It is the A section enlarged view of FIG. ステータ磁極ピッチθとコギングトルクTとの関係を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a relationship between a stator magnetic pole pitch θ and a cogging torque T. ステータ磁極ピッチθとコギングトルクTとの関係を示す図であり、(A)は36次成分、(B)は72次成分、(C)は108次成分を示す図である。It is a figure which shows the relationship between stator magnetic pole pitch (theta) and cogging torque T, (A) is a 36th order component, (B) is a 72nd order component, (C) is a figure which shows a 108th order component. 疑似スロットの直径dとコギングトルクTとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the diameter d of a pseudo slot, and the cogging torque T. FIG. 疑似スロットの直径dとコギングトルクTとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the diameter d of a pseudo slot, and the cogging torque T. FIG.

以下、図面に基づき、本発明の一実施形態について説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1に示されるように、本実施形態に係るモータ10は、集中巻永久磁石同期モータであり、ロータ12と、ステータ14とを備える。   As shown in FIG. 1, the motor 10 according to the present embodiment is a concentrated winding permanent magnet synchronous motor, and includes a rotor 12 and a stator 14.

ロータ12は、円筒状のヨーク16と、複数の磁石18とを有する。複数の磁石18は、それぞれ円弧状に形成されており、ヨーク16の内面に固着されている。各磁石18では、N極とS極とがロータ12の径方向に並んで形成されており、これにより、複数の磁石18の内側(ステータ14側)には、複数の磁極20N,20S(N極とS極)がロータ12の周方向に交互に配列されている。   The rotor 12 includes a cylindrical yoke 16 and a plurality of magnets 18. The plurality of magnets 18 are each formed in an arc shape, and are fixed to the inner surface of the yoke 16. In each magnet 18, an N pole and an S pole are formed side by side in the radial direction of the rotor 12, whereby a plurality of magnetic poles 20 N and 20 S (N Poles and S poles) are alternately arranged in the circumferential direction of the rotor 12.

ステータ14は、ロータ12の内側にロータ12と同軸上に配置されており、環状の本体部22と、この本体部22の外周に放射状に形成された複数の大ティース24及び小ティース26を有する。大ティース24には、巻線28が集中巻きで巻回されており、小ティース26には、巻線28が巻回されていない。小ティース26は、大ティース24よりも幅が狭く形成されている。   The stator 14 is disposed coaxially with the rotor 12 inside the rotor 12, and has an annular main body 22 and a plurality of large teeth 24 and small teeth 26 formed radially on the outer periphery of the main body 22. . The large teeth 24 are wound with the winding 28 in a concentrated manner, and the small teeth 26 are not wound with the winding 28. The small teeth 26 are formed to be narrower than the large teeth 24.

この大ティース24及び小ティース26は、ステータ14の周方向(ロータ12の周方向と同じ)に交互に配列されている。複数の大ティース24は、互いに同じ形状で形成されて等ピッチで配列されており、同様に、複数の小ティース26は、互いに同じ形状で形成されて等ピッチで配列されている。この大ティース24及び小ティース26は、複数の磁極20N,20Sと径方向に対向する。   The large teeth 24 and the small teeth 26 are alternately arranged in the circumferential direction of the stator 14 (same as the circumferential direction of the rotor 12). The plurality of large teeth 24 are formed in the same shape and arranged at an equal pitch. Similarly, the plurality of small teeth 26 are formed in the same shape and arranged at an equal pitch. The large teeth 24 and the small teeth 26 face the plurality of magnetic poles 20N and 20S in the radial direction.

大ティース24及び小ティース26における複数の磁極20N,20S側の先端面24A,26A、及び、複数の磁極20N,20Sにおける大ティース24及び小ティース26との対向面20A(内側面)は、ロータ12及びステータ14の周方向に沿って形成されている。つまり、大ティース24及び小ティース26の先端面24A,26A、及び、複数の磁極20N,20Sの対向面20Aは、互いに同じ曲率で形成されている。   The tip surfaces 24A, 26A on the side of the plurality of magnetic poles 20N, 20S in the large teeth 24 and the small teeth 26 and the surface 20A (inner surface) facing the large teeth 24 and the small teeth 26 in the plurality of magnetic poles 20N, 20S are rotors. 12 and the stator 14 are formed along the circumferential direction. That is, the tip surfaces 24A and 26A of the large teeth 24 and the small teeth 26 and the facing surfaces 20A of the plurality of magnetic poles 20N and 20S are formed with the same curvature.

本実施形態に係るモータ10は、一例として、12極18スロットであり、複数の巻線28は、三相通電される。つまり、複数の巻線28には、電気角で120°の位相差を有して電流が流れる。   As an example, the motor 10 according to this embodiment has 12 poles and 18 slots, and the plurality of windings 28 are three-phase energized. That is, a current flows through the plurality of windings 28 with a phase difference of 120 ° in electrical angle.

また、一の大ティース24の一方側に位置するスロット30の中心を通る中心線CL1と、一の大ティース24の他方側に位置するスロット30の中心を通る中心線CL2との成す角度θをステータ磁極ピッチとした場合に、このステータ磁極ピッチθは、次の要領で設定される。   Further, an angle θ formed by a center line CL1 passing through the center of the slot 30 located on one side of the one large tooth 24 and a center line CL2 passing through the center of the slot 30 located on the other side of the one large tooth 24 is defined. When the stator magnetic pole pitch is used, the stator magnetic pole pitch θ is set as follows.

すなわち、先ず、図3に示されるように、ステータ磁極ピッチθとコギングトルクTとの関係が得られる。このステータ磁極ピッチθとコギングトルクTとの関係は、例えば、コンピュータソフトウェア等により算出される。図3において、ステータ磁極ピッチθは、電気角で示されている。   That is, first, as shown in FIG. 3, the relationship between the stator magnetic pole pitch θ and the cogging torque T is obtained. The relationship between the stator magnetic pole pitch θ and the cogging torque T is calculated by, for example, computer software. In FIG. 3, the stator magnetic pole pitch θ is indicated by an electrical angle.

ここでは、一例として、ステータ磁極ピッチθ=168°〜204°とされている。図3に示されるように、ステータ磁極ピッチθを広げることで、コギングトルクTが低減される。   Here, as an example, the stator magnetic pole pitch θ = 168 ° to 204 °. As shown in FIG. 3, the cogging torque T is reduced by increasing the stator magnetic pole pitch θ.

このコギングトルクTには、複数の次数成分が含まれる。つまり、コギングトルクTには、磁極数Pと、大ティース及び小ティース間のスロット数Qとの最小公倍数Rの自然数n倍であるn次成分が含まれる。本実施形態に係るモータ10は、一例として、12極18スロットであるため、コギングトルクTには、12と18の最小公倍数である36次の自然数n(n=1,2,3・・・)倍の次数成分が含まれる。   The cogging torque T includes a plurality of order components. That is, the cogging torque T includes an n-order component that is a natural number n times the least common multiple R of the number P of magnetic poles and the number Q of slots between the large teeth and the small teeth. Since the motor 10 according to the present embodiment has, for example, 12 poles and 18 slots, the cogging torque T includes a 36th natural number n (n = 1, 2, 3,...) That is the least common multiple of 12 and 18. ) Double order components are included.

図4(A)〜(C)には、一例として、n=1,2,3とした場合、つまり、36次成分、72次成分、108次成分について、大ティースのトルク成分及び小ティースのトルク成分の合計、大ティースのトルク成分、及び、小ティースのトルク成分がそれぞれ示されている。   In FIGS. 4A to 4C, as an example, when n = 1, 2, 3, that is, for the 36th-order component, the 72nd-order component, and the 108th-order component, the torque component of the large teeth and the small teeth The sum of torque components, the torque component of large teeth, and the torque component of small teeth are shown.

図4(A)〜(C)に示されるように、186°≦θでは、36次成分、72次成分、108次成分における大ティースのトルク成分がプラス側からマイナス側に切り替わる。このため、大ティースのトルク成分と小ティースのトルク成分とが相殺され、大ティースのトルク成分及び小ティースのトルク成分の合計が減少する。   As shown in FIGS. 4A to 4C, when 186 ° ≦ θ, the torque component of the large teeth in the 36th-order component, the 72nd-order component, and the 108th-order component is switched from the plus side to the minus side. For this reason, the torque component of the large teeth and the torque component of the small teeth are offset, and the total of the torque component of the large teeth and the torque component of the small teeth is reduced.

そして、本実施形態では、36次成分、72次成分、108次成分における大ティースのトルク成分がプラス側からマイナス側に切り替わる角度(電気角で186°)がステータ磁極ピッチθに設定される。   In this embodiment, the angle (electrical angle 186 °) at which the torque component of the large teeth in the 36th-order component, the 72nd-order component, and the 108th-order component switches from the plus side to the minus side is set as the stator magnetic pole pitch θ.

このように、本実施形態において、ステータ磁極ピッチθは、大ティース及び小ティースのコギングトルクに含まれる複数の次数成分のうちいずれかの次数成分における大ティースのトルク成分がプラス側からマイナス側に切り替わる角度に設定される。   Thus, in the present embodiment, the stator magnetic pole pitch θ is such that the torque component of the large teeth in any one of the plurality of order components included in the cogging torque of the large teeth and the small teeth is changed from the plus side to the minus side. Set to the angle to switch.

なお、図1において、一の大ティース24の一方側に位置する一の小ティース26の中心を通る中心線CL3と、一の大ティース24の他方側に位置する他の小ティース26の中心を通る中心線CL4との成す角度θ1は、電気角で240°である。   In FIG. 1, the center line CL3 passing through the center of one small tooth 26 located on one side of one large tooth 24 and the center of another small tooth 26 located on the other side of one large tooth 24 are shown. The angle θ1 formed with the passing center line CL4 is 240 ° in electrical angle.

本実施形態において、ステータ磁極ピッチθは、上述の如く、より好ましくは、いずれかの次数成分における大ティースのトルク成分がプラス側からマイナス側に切り替わる角度(この場合、電気角で186°)に設定されるが、中心線CL3,CL4の成す角度θ1である240°未満に設定されても良い。つまり、本実施形態において、ステータ磁極ピッチθは、電気角で186°≦θ<240°で任意に設定可能である。   In the present embodiment, as described above, the stator magnetic pole pitch θ is more preferably an angle (in this case, 186 ° in electrical angle) at which the torque component of the large teeth in any order component switches from the plus side to the minus side. Although set, the angle θ1 formed by the center lines CL3 and CL4 may be set to less than 240 °. That is, in the present embodiment, the stator magnetic pole pitch θ can be arbitrarily set as an electrical angle of 186 ° ≦ θ <240 °.

ところで、ステータ磁極ピッチθが、上述の如く、いずれかの次数成分における大ティースのトルク成分がプラス側からマイナス側に切り替わる角度以上に設定された場合でも、複数の次数成分のうちゼロより大きい次数成分が存在する場合がある。   By the way, even when the stator magnetic pole pitch θ is set to be equal to or larger than the angle at which the torque component of the large teeth in any of the order components switches from the plus side to the minus side, the order greater than zero among the plurality of order components. Ingredients may be present.

例えば、図4(A)に示されるように、36次成分では、186°≦θに設定された場合でも、コギングトルクTがゼロより大きい。一方、図4(B)に示されるように、72次成分では、θ=195°付近にてコギングトルクTがゼロ(最小)になる。また、図4(C)に示されるように、108次成分では、θ=189°付近にてコギングトルクTがゼロ(最小)になる。   For example, as shown in FIG. 4A, in the 36th-order component, even when 186 ° ≦ θ is set, the cogging torque T is larger than zero. On the other hand, as shown in FIG. 4B, in the 72nd order component, the cogging torque T becomes zero (minimum) in the vicinity of θ = 195 °. Further, as shown in FIG. 4C, in the 108th-order component, the cogging torque T becomes zero (minimum) in the vicinity of θ = 189 °.

そこで、本実施形態では、上述のゼロより大きい次数成分(この場合、36次成分)を低減させるために、図2に示されるように、各大ティース24の先端面24Aに疑似スロット32が形成される。   Therefore, in the present embodiment, in order to reduce the above-described order component (in this case, the 36th-order component) greater than zero, as shown in FIG. 2, a pseudo slot 32 is formed on the front end surface 24A of each large tooth 24. Is done.

疑似スロット32は、一例として、半円状の切欠きで形成されており、大ティース24の中心軸を中心に形成されている。この疑似スロット32の直径dは、次の要領で設定される。なお、以下では、ステータ磁極ピッチθが198°に設定された場合を例に説明する。   As an example, the pseudo slot 32 is formed by a semicircular cutout, and is formed around the central axis of the large tooth 24. The diameter d of the pseudo slot 32 is set as follows. Hereinafter, a case where the stator magnetic pole pitch θ is set to 198 ° will be described as an example.

先ず、図5に示されるように、疑似スロットの直径dとコギングトルクTとの関係が得られる。この疑似スロットの直径dとコギングトルクTとの関係は、例えば、コンピュータソフトウェア等により算出される。ここでは、一例として、直径dが1.05mm〜1.09mmとされている。直径dが1.05mmから1.07mmに増加すると、コギングトルクTは減少し、直径dが1.07mmから1.09mmに増加すると、コギングトルクTは増加する。また、直径d=1.07mmにてコギングトルクTは最小となる。   First, as shown in FIG. 5, the relationship between the pseudo slot diameter d and the cogging torque T is obtained. The relationship between the pseudo slot diameter d and the cogging torque T is calculated by, for example, computer software. Here, as an example, the diameter d is 1.05 mm to 1.09 mm. When the diameter d increases from 1.05 mm to 1.07 mm, the cogging torque T decreases, and when the diameter d increases from 1.07 mm to 1.09 mm, the cogging torque T increases. Further, the cogging torque T is minimized at the diameter d = 1.07 mm.

また、図6に示されるように、疑似スロットの直径d(0≦d≦1.07)とコギングトルクTとの関係が得られる。図6では、大ティース及び小ティースのコギングトルクTと、このコギングトルクTの36次成分に含まれる大ティースのトルク成分(以下、大ティースの36次トルク成分と言う)、及び、小ティースのトルク成分(以下、小ティースの36次トルク成分と言う)が示されている。この疑似スロットの直径dとコギングトルクTとの関係も、例えば、コンピュータソフトウェア等により算出される。   Further, as shown in FIG. 6, the relationship between the pseudo slot diameter d (0 ≦ d ≦ 1.07) and the cogging torque T is obtained. In FIG. 6, the cogging torque T of the large teeth and the small teeth, the torque component of the large teeth included in the 36th order component of the cogging torque T (hereinafter referred to as the 36th order torque component of the large teeth), and the small teeth A torque component (hereinafter referred to as a 36th-order torque component of small teeth) is shown. The relationship between the pseudo slot diameter d and the cogging torque T is also calculated by computer software, for example.

図6に示されるように、小ティースの36次トルク成分は、直径dが増加しても略一定である(小ティースの36次トルク成分に影響しない)のに対し、小ティースの36次トルク成分とは逆位相の大ティースの36次トルク成分は、直径dの増加に伴いマイナス側に増加する。これは、疑似スロット32(図2参照)が部分的な磁気抵抗になるため、疑似スロット32の直径dを大きくすることで、大ティースの36次トルク成分がマイナス側に増加されるのである。   As shown in FIG. 6, the 36th-order torque component of the small teeth is substantially constant even if the diameter d increases (does not affect the 36th-order torque component of the small teeth), whereas the 36th-order torque of the small teeth. The 36th-order torque component of the large teeth having the opposite phase to the component increases toward the minus side as the diameter d increases. This is because the pseudo slot 32 (see FIG. 2) becomes a partial magnetic resistance, and by increasing the diameter d of the pseudo slot 32, the 36th-order torque component of the large teeth is increased to the minus side.

そして、疑似スロット32の直径d=1.07mmにおいて、小ティースの36次トルク成分と、その逆位相である大ティースの36次トルク成分の値(絶対値)が略同じになる。小ティースの36次トルク成分と、その逆位相である大ティースの36次トルク成分の値(絶対値)が略同じになると、小ティースの36次トルク成分と大ティースの36次トルク成分とが相殺されて、結果的に、コギングトルクTが低減する。   Then, at the diameter d = 1.07 mm of the pseudo slot 32, the value (absolute value) of the 36th-order torque component of the small teeth and the 36th-order torque component of the large teeth, which is the opposite phase, are substantially the same. If the value (absolute value) of the 36th-order torque component of the small teeth and the 36th-order torque component (absolute value) of the large teeth, which is the opposite phase, are approximately the same, the 36th-order torque component of the small teeth and the 36th-order torque component of the large teeth As a result, the cogging torque T is reduced.

そこで、本実施形態では、小ティースの36次トルク成分と大ティースの36次トルク成分とが相殺されるように、小ティースの36次トルク成分と、その逆位相である大ティースの36次トルク成分の値(絶対値)が略同じになるときの1.07mmが疑似スロット32の直径dに設定される。   Therefore, in the present embodiment, the 36th-order torque component of the small teeth and the 36th-order torque of the large teeth that are in the opposite phase to each other so that the 36th-order torque component of the small teeth and the 36th-order torque component of the large teeth are offset. The diameter d of the pseudo slot 32 is set to 1.07 mm when the component values (absolute values) are substantially the same.

このように、本実施形態では、上述のいずれかの次数成分における大ティースのトルク成分がプラス側からマイナス側に切り替わる角度以上にステータ磁極ピッチθが設定された場合でも、複数の次数成分のうちゼロより大きい次数成分(この場合、36次成分)において、プラス側の小ティースのトルク成分には影響せず、小ティースのトルク成分とは逆位相であるマイナス側の大ティースのトルク成分がマイナス側に増加するように、大ティース24の先端面24Aに疑似スロット32が形成される。   As described above, in the present embodiment, even when the stator magnetic pole pitch θ is set to be equal to or larger than the angle at which the torque component of the large teeth in any one of the above-described order components switches from the plus side to the minus side, The order component greater than zero (in this case, the 36th order component) does not affect the torque component of the plus side small teeth, and the minus side torque component of the negative teeth, which is in the opposite phase to the torque component of the small teeth, is minus. The pseudo slot 32 is formed in the front end surface 24A of the large tooth 24 so as to increase to the side.

また、この疑似スロット32の直径dは、上述のいずれかの次数成分における大ティースのトルク成分がプラス側からマイナス側に切り替わる角度以上にステータ磁極ピッチθが設定された場合でも、複数の次数成分のうちゼロより大きい次数成分(この場合、36次成分)において、プラス側の小ティースのトルク成分とマイナス側の大ティースのトルク成分とが相殺される寸法に設定される。   Further, the diameter d of the pseudo slot 32 is such that even if the stator magnetic pole pitch θ is set to be greater than the angle at which the torque component of the large teeth in any one of the above-described order components switches from the plus side to the minus side, a plurality of order components In the order component greater than zero (in this case, the 36th-order component), the dimension is set such that the torque component of the plus side small teeth and the torque component of the minus side large teeth cancel each other.

なお、本実施形態において、疑似スロット32の直径dは、上述の如く、より好ましくは、プラス側の小ティースのトルク成分とマイナス側の大ティースのトルク成分とが相殺される寸法に設定されるが、大ティース24の先端面24Aの幅をd1とした場合に、疑似スロット32の直径dは、0<d≦d1で任意に設定可能である。   In the present embodiment, as described above, the diameter d of the pseudo slot 32 is more preferably set to a dimension in which the torque component of the plus side small teeth and the torque component of the minus side large teeth are offset. However, when the width of the distal end surface 24A of the large tooth 24 is d1, the diameter d of the pseudo slot 32 can be arbitrarily set such that 0 <d ≦ d1.

次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。   Next, the operation and effect of this embodiment will be described.

以上詳述したように、本実施形態に係るモータ10では、大ティース24及び小ティース26の先端面24A,26A、及び、複数の磁極20N,20Sの対向面20A(内側面)は、ロータ12及びステータ14の周方向に沿って形成されている。つまり、大ティース24及び小ティース26の先端面24A,26A、及び、複数の磁極20N,20Sの対向面20Aは、互いに同じ曲率で形成されている。従って、大ティース24及び小ティース26の先端面24A,26Aの全体を複数の磁極20N,20Sに近づけて配置できるので、誘起電圧を確保することができる。   As described above in detail, in the motor 10 according to the present embodiment, the front end surfaces 24A and 26A of the large teeth 24 and the small teeth 26 and the opposing surfaces 20A (inner side surfaces) of the plurality of magnetic poles 20N and 20S are provided on the rotor 12. And it is formed along the circumferential direction of the stator 14. That is, the tip surfaces 24A and 26A of the large teeth 24 and the small teeth 26 and the facing surfaces 20A of the plurality of magnetic poles 20N and 20S are formed with the same curvature. Therefore, since the entire front end surfaces 24A and 26A of the large teeth 24 and the small teeth 26 can be disposed close to the plurality of magnetic poles 20N and 20S, an induced voltage can be ensured.

また、ステータ磁極ピッチθは、大ティース及び小ティースのコギングトルクに含まれる複数の次数成分のうちいずれかの次数成分における大ティースのトルク成分がプラス側からマイナス側に切り替わる角度(この場合、電気角で186°)以上に設定されるので、コギングトルクを低減することができる。   The stator magnetic pole pitch θ is an angle at which the torque component of the large teeth in any one of the plurality of order components included in the cogging torque of the large teeth and the small teeth is switched from the plus side to the minus side (in this case, electric Since the angle is set to 186 ° or more, the cogging torque can be reduced.

さらに、大ティース24の先端面24Aには、半円状の疑似スロット32が形成される。この疑似スロット32の直径dは、上述のいずれかの次数成分における大ティースのトルク成分がプラス側からマイナス側に切り替わる角度以上にステータ磁極ピッチθが設定された場合でも、複数の次数成分のうちゼロより大きい次数成分(この場合、36次成分)において、プラス側の小ティースのトルク成分とマイナス側の大ティースのトルク成分とが相殺される寸法に設定される。従って、コギングトルクをより効果的に低減することができる。   Furthermore, a semicircular pseudo slot 32 is formed on the front end surface 24 </ b> A of the large tooth 24. The diameter d of the pseudo slot 32 is the same as that of the plurality of order components even when the stator magnetic pole pitch θ is set to be greater than the angle at which the torque component of the large teeth in any of the above-described order components switches from the plus side to the minus side. In the order component greater than zero (in this case, the 36th order component), the dimension is set such that the torque component of the plus side small teeth and the torque component of the minus side large teeth cancel each other. Therefore, the cogging torque can be more effectively reduced.

次に、本実施形態の変形例について説明する。   Next, a modification of this embodiment will be described.

本実施形態に係るモータ10は、一例として、12極18スロットとされているが、その他の磁極数及びスロット数でも良い。なお、スロット数は、磁極数の3/2倍とされる。   The motor 10 according to the present embodiment has 12 poles and 18 slots as an example, but may have other numbers of magnetic poles and slots. The number of slots is 3/2 times the number of magnetic poles.

また、本実施形態では、疑似スロット32が半円状に形成されると共に、疑似スロット32の直径dが、小ティースのトルク成分と大ティースのトルク成分とが相殺される寸法に設定されているが、小ティースのトルク成分と大ティースのトルク成分とが相殺されるように、疑似スロット32の形状及び大きさが適宜設定されても良い。   Further, in the present embodiment, the pseudo slot 32 is formed in a semicircular shape, and the diameter d of the pseudo slot 32 is set to a dimension in which the torque component of the small teeth and the torque component of the large teeth are offset. However, the shape and size of the pseudo slot 32 may be appropriately set so that the torque component of the small teeth and the torque component of the large teeth are offset.

また、本実施形態において、モータ10は、ロータ12がステータ14の径方向外側に配置されたアウタロータ型とされているが、ロータ12がステータ14の径方向内側に配置されたインナロータ型とされていても良い。   In the present embodiment, the motor 10 is an outer rotor type in which the rotor 12 is disposed on the radially outer side of the stator 14, but is an inner rotor type in which the rotor 12 is disposed on the radially inner side of the stator 14. May be.

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。   Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above, and other various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. It is.

10…モータ、12…ロータ、14…ステータ、16…ヨーク、18…磁石、20N,20S…磁極、20A…対向面、22…本体部、24…大ティース、26…小ティース、24A,26A…先端面、28…巻線、30…スロット、32…疑似スロット DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Motor, 12 ... Rotor, 14 ... Stator, 16 ... Yoke, 18 ... Magnet, 20N, 20S ... Magnetic pole, 20A ... Opposite surface, 22 ... Main part, 24 ... Large teeth, 26 ... Small teeth, 24A, 26A ... Tip surface, 28 ... winding, 30 ... slot, 32 ... pseudo slot

Claims (5)

複数の磁極が周方向に配列されたロータと、
巻線が巻回された大ティースと、前記大ティースよりも幅が狭く巻線が巻回されていない小ティースとが前記周方向に交互に配列されると共に、前記大ティース及び前記小ティースが前記複数の磁極と径方向に対向するステータと、
を備え、
前記大ティース及び前記小ティースにおける前記複数の磁極側の先端面、及び、前記複数の磁極における前記大ティース及び前記小ティースとの対向面は、前記周方向に沿って形成され、
一の前記大ティースの一方側に位置するスロットの中心を通る中心線と、前記一の前記大ティースの他方側に位置するスロットの中心を通る中心線との成す角度であるステータ磁極ピッチθが、
前記大ティース及び前記小ティースのコギングトルクに含まれる複数の次数成分のうちいずれかの次数成分における前記大ティースのトルク成分がプラス側からマイナス側に切り替わる角度以上で、且つ、一の前記大ティースの一方側に位置する一の前記小ティースの中心を通る中心線と、前記一の前記大ティースの他方側に位置する他の前記小ティースの中心を通る中心線との成す角度未満に設定されている、
集中巻永久磁石同期モータ。
A rotor in which a plurality of magnetic poles are arranged in the circumferential direction;
The large teeth around which the windings are wound and the small teeth whose width is narrower than that of the large teeth and the windings are not wound are alternately arranged in the circumferential direction, and the large teeth and the small teeth are A stator radially facing the plurality of magnetic poles;
With
The front surfaces of the plurality of magnetic poles in the large teeth and the small teeth, and the facing surfaces of the large teeth and the small teeth in the plurality of magnetic poles are formed along the circumferential direction,
A stator magnetic pole pitch θ that is an angle formed by a center line passing through the center of the slot located on one side of the one large tooth and a center line passing through the center of the slot located on the other side of the one large tooth. ,
One large tooth that is equal to or greater than an angle at which the torque component of the large tooth in any of the plurality of order components included in the cogging torque of the large teeth and the small teeth switches from the plus side to the minus side. Is set to be less than an angle formed by a center line passing through the center of the one small tooth located on one side of the one and a center line passing through the center of the other small tooth located on the other side of the one large tooth. ing,
Concentrated winding permanent magnet synchronous motor.
前記ステータ磁極ピッチθは、電気角で186°≦θ<240°に設定されている、
請求項1に記載の集中巻永久磁石同期モータ。
The stator magnetic pole pitch θ is set to 186 ° ≦ θ <240 ° in electrical angle.
The concentrated winding permanent magnet synchronous motor according to claim 1.
前記ステータ磁極ピッチθは、前記いずれかの次数成分における前記大ティースのトルク成分がプラス側からマイナス側に切り替わる前記角度に設定されている、
請求項1又は請求項2に記載の集中巻永久磁石同期モータ。
The stator magnetic pole pitch θ is set to the angle at which the torque component of the large teeth in any one of the order components is switched from the plus side to the minus side.
The concentrated winding permanent magnet synchronous motor according to claim 1 or 2.
前記いずれかの次数成分における前記大ティースのトルク成分がプラス側からマイナス側に切り替わる前記角度以上に前記ステータ磁極ピッチθが設定された場合でも、前記複数の次数成分のうちゼロより大きい次数成分において、プラス側の前記小ティースのトルク成分に影響せず、前記小ティースのトルク成分とは逆位相であるマイナス側の前記大ティースのトルク成分がマイナス側に増加するように、前記大ティースの先端面に疑似スロットが形成されている、
請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の集中巻永久磁石同期モータ。
Even when the stator magnetic pole pitch θ is set to be equal to or greater than the angle at which the torque component of the large teeth in any one of the order components switches from the plus side to the minus side, the order component greater than zero among the plurality of order components. The tip of the large teeth is such that the torque component of the negative large teeth, which is in the opposite phase to the torque component of the small teeth, does not affect the torque component of the small teeth on the positive side, and increases to the negative side. A pseudo slot is formed on the surface,
The concentrated winding permanent magnet synchronous motor as described in any one of Claims 1-3.
前記いずれかの次数成分における前記大ティースのトルク成分がプラス側からマイナス側に切り替わる前記角度以上に前記ステータ磁極ピッチθが設定された場合でも、前記複数の次数成分のうちゼロより大きい次数成分において、プラス側の前記小ティースのトルク成分とマイナス側の前記大ティースのトルク成分とが相殺するように、前記疑似スロットの形状及び大きさが設定されている、
請求項4に記載の集中巻永久磁石同期モータ。
Even when the stator magnetic pole pitch θ is set to be equal to or greater than the angle at which the torque component of the large teeth in any one of the order components switches from the plus side to the minus side, the order component greater than zero among the plurality of order components. The shape and size of the pseudo slot are set so that the torque component of the small teeth on the plus side and the torque component of the large teeth on the minus side cancel each other.
The concentrated winding permanent magnet synchronous motor according to claim 4.
JP2014171560A 2014-08-26 2014-08-26 Concentrated winding permanent magnet synchronous motor Pending JP2016046978A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014171560A JP2016046978A (en) 2014-08-26 2014-08-26 Concentrated winding permanent magnet synchronous motor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014171560A JP2016046978A (en) 2014-08-26 2014-08-26 Concentrated winding permanent magnet synchronous motor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2016046978A true JP2016046978A (en) 2016-04-04

Family

ID=55637049

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014171560A Pending JP2016046978A (en) 2014-08-26 2014-08-26 Concentrated winding permanent magnet synchronous motor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2016046978A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020262246A1 (en) * 2019-06-25 2020-12-30 株式会社デンソー Motor

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020262246A1 (en) * 2019-06-25 2020-12-30 株式会社デンソー Motor
JPWO2020262246A1 (en) * 2019-06-25 2021-09-30 株式会社デンソー motor
CN114072986A (en) * 2019-06-25 2022-02-18 株式会社电装 Electric motor
JP7160198B2 (en) 2019-06-25 2022-10-25 株式会社デンソー motor
CN114072986B (en) * 2019-06-25 2024-01-19 株式会社电装 Motor with a motor housing having a motor housing with a motor housing

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10256684B2 (en) Rotor and permanent magnet electric motor
US10277099B2 (en) Synchronous motor
JP2007185012A (en) Motor
JP2010098937A (en) Brushless motor
JP2010098891A (en) Motor
JP6230927B2 (en) motor
JP2009273304A (en) Rotor of rotating electric machine, and rotating electric machine
JP2011114941A (en) Motor
JP2013165601A (en) Rotary electric machine
JP2012210033A (en) Brushless motor
JP5419991B2 (en) Permanent magnet synchronous motor
JP5835253B2 (en) Rotating electric machine
JP2012115070A (en) Rotary electric machine
JP2014180193A (en) Synchronous motor with high responsiveness
JP5483582B2 (en) motor
JP2012016129A (en) Rotor and motor
JP6049765B2 (en) Synchronous motor
JP2013207857A (en) Brushless motor
JP2016046978A (en) Concentrated winding permanent magnet synchronous motor
JP2011193635A (en) Brushless motor
JP6391826B2 (en) Stator core and permanent magnet synchronous motor
JP6012046B2 (en) Brushless motor
JP6357870B2 (en) Permanent magnet motor
JP2015201922A (en) switched reluctance motor
JP2016201960A (en) Embedded magnet type motor