JP2016220382A - Rotor of rotary electric machine, and rotary electric machine using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転電機のロータ、これを用いた回転電機に関する。 The present invention relates to a rotor of a rotating electric machine and a rotating electric machine using the same.
回転電機は家電製品、各種OA機器等に搭載されている。また、自動車の電動化が進められており、主機(HEV、EV用)や補機として、多数搭載されるようになっている。その中でも、電動パワーステアリング(EPS)や圧縮機用の回転電機は、低コギングトルク・低トルクリプルと低振動・低騒音が同時に要求されている。 The rotating electrical machine is mounted on home appliances, various OA devices, and the like. In addition, the electrification of automobiles has been promoted, and many automobiles are installed as main machines (for HEV and EV) and auxiliary machines. Among them, electric power steering (EPS) and rotating electrical machines for compressors are required to have low cogging torque / low torque ripple and low vibration / low noise at the same time.
EPSは自動車において操舵の補助を行う機構である。操舵は、感覚が特に鋭敏な手によって行われる。回転電機に通電していない状態で操舵を行うことも多いため、これに用いる回転電機は低コギングトルクであることが特に要求されている。コギングトルクやトルクリプルを低減する方法として、例えば特許文献1がある。
EPS is a mechanism for assisting steering in an automobile. Steering is performed with hands that are particularly sensitive. Since steering is often performed in a state where the rotating electrical machine is not energized, the rotating electrical machine used for this is particularly required to have a low cogging torque. As a method for reducing cogging torque and torque ripple, for example, there is
ところで、車載用や圧縮機用の回転電機は、使用回転数範囲が広く、電磁加振力の加振周波数が広い範囲で変化する。電磁加振力の加振周波数が回転電機や回転電機が組み込まれた機器の固有振動数と一致する場合、共振による振動・騒音が発生してしまう。上述した特許文献1に係る回転電機では、このような振動・騒音を低減することはできない。
By the way, in-vehicle and compressor rotating electrical machines have a wide operating rotational speed range, and the excitation frequency of the electromagnetic excitation force varies within a wide range. When the excitation frequency of the electromagnetic excitation force matches the natural frequency of the rotating electrical machine or a device incorporating the rotating electrical machine, vibration and noise due to resonance occur. In the rotating electrical machine according to
回転電機本体から発生する振動・騒音の原因となる電磁加振力の向きは径方向、接線方向、軸方向の3方向である。特に可聴帯域の騒音を低減するには、これら電磁加振力の高調波(電磁力高調波)振幅を低減する方法のほか、径方向の電磁力高調波の振幅、電気角位相を軸方向で適切なパターンで発生させることにより、径方向加振力起因の振動・騒音を低減する方法がある(例えば、特許文献2
)。
The direction of the electromagnetic excitation force that causes vibration and noise generated from the rotating electrical machine main body is three directions: radial direction, tangential direction, and axial direction. In particular, in order to reduce noise in the audible band, in addition to the method of reducing the amplitude of these electromagnetic excitation forces (electromagnetic force harmonics), the amplitude of the electromagnetic force harmonics in the radial direction and the electrical angle phase in the axial direction There is a method of reducing vibration and noise caused by the radial excitation force by generating it in an appropriate pattern (for example, Patent Document 2).
).
快適環境の追求により振動・騒音低減の要求が高まっており、電動パワーステアリング(EPS)や圧縮機用の回転電機は、低コギングトルク・低トルクリプルと低振動・低騒音が同時に要求されている。 The demand for vibration and noise reduction is increasing due to the pursuit of a comfortable environment, and electric power steering (EPS) and rotating electrical machines for compressors are required to have low cogging torque and low torque ripple and low vibration and low noise at the same time.
上述した特許文献2に開示される発明は、開口部並びに連結部及び外周薄肉部が、隣り合う磁極でそれぞれ同じ磁極間にまとめて配置され、回転子鉄心を軸方向で3分割し、一磁極分回転させてずらして積層する方法により、径方向加振力起因の振動・騒音を低減することができる。しかしながら、コギングトルクの発生を抑制することができず、むしろ磁石挿入部に連通して開口部が形成されているためにコギングトルクが増大してしまう。 In the invention disclosed in Patent Document 2 described above, the opening portion, the coupling portion, and the outer peripheral thin portion are arranged together between the same magnetic poles in adjacent magnetic poles, the rotor core is divided into three in the axial direction, and one magnetic pole Vibration and noise caused by radial excitation force can be reduced by the method of laminating the layers by shifting them by a minute amount. However, the generation of cogging torque cannot be suppressed, but rather the cogging torque increases because the opening is formed in communication with the magnet insertion portion.
そこで本発明は、コギングトルク、トルクリプルを増加させることなく、振動・騒音の低減も同時に実現できる回転電機のロータ、及びこれを用いた回転電機を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a rotor of a rotating electrical machine that can simultaneously reduce vibration and noise without increasing cogging torque and torque ripple, and a rotating electrical machine using the rotor.
上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、極数Nの回転電機のロータであって、当該ロータの軸長中央を境界として前記ロータの軸方向に配置される第1ロータユニット及び第2ロータユニットを備え、前記第1ロータユニット及び前記第2ロータユニットは、永久磁石を挿入するための磁石挿入孔、または、磁石挿入溝とは独立して複数の磁気的空隙が形成され、前記磁気的空隙は、前記ロータの周方向に2/Nの周期性を持つように、d軸非対称又はq軸非対称となる位置に形成され、前記第1ロータユニット及び前記第2ロータユニットの周方向相対位置を、電気角で0度より大きくかつ90度以下である所定角θずらすことを特徴とする。 In order to solve the above problems, for example, the configuration described in the claims is adopted. The present application includes a plurality of means for solving the above-described problems. For example, the rotor of a rotating electrical machine having N poles is arranged in the axial direction of the rotor with the center of the axial length of the rotor as a boundary. A first rotor unit and a second rotor unit, wherein the first rotor unit and the second rotor unit include a plurality of magnet insertion holes or magnet insertion grooves for inserting permanent magnets. A magnetic air gap is formed, and the magnetic air gap is formed at a position that is d-axis asymmetric or q-axis asymmetric so as to have a periodicity of 2 / N in the circumferential direction of the rotor, and the first rotor unit and The relative position in the circumferential direction of the second rotor unit is shifted by a predetermined angle θ that is greater than 0 degree and less than or equal to 90 degrees in electrical angle.
本発明によれば、コギングトルク、トルクリプルを増加させることなく、電磁振動音低減効果を得られる回転電機のロータ、およびこれを用いた回転電機を提供することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the rotor of the rotary electric machine which can acquire an electromagnetic vibration noise reduction effect, without increasing a cogging torque and a torque ripple, and a rotary electric machine using the same can be provided. Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of embodiments.
以下、図面を参照して、本発明に係る回転電機の実施の形態について説明する。なお、各図において同一要素については同一の符号を記し、重複する説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of a rotating electrical machine according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, in each figure, the same code | symbol is described about the same element and the overlapping description is abbreviate | omitted.
(第1の実施形態)
図1(a)は、第1の実施形態に係る回転電機のロータ10を示す。図1(b)は、ロータ10を構成する永久磁石301aおよび301bの配置位置を示す展開斜視図である。図1(c)は、図1(a)及び図1(b)を重ねて図示した図に相当し、永久磁石301aおよび301bの配置位置を模式的に示す斜視図である。
(First embodiment)
Fig.1 (a) shows the
本実施形態のロータ10は、三相の永久磁石回転電機に適用した実施形態である。ロータ10は、磁石埋込型の8極機(極数N=8、極対数N/2=4)の構成となっている。ロータ10は、複数個設けられた永久磁石301a及び301bと、永久磁石301a及び301bを挿入する磁石挿入孔を有するロータコア11と、を有する。永久磁石301aと永久磁石301bとは、極性が交互に逆向きとなるように配置される。例えば、永久磁石301aの外径側がN極とした場合、永久磁石301bの外径側はS極となる。
The
また、ロータ10は、2つのロータユニット101−1、101−2により構成される。ロータユニット101−1、101−2は、ロータ10の軸長略中央を境界として、軸方向に並んで配置される。さらに、ロータユニット101−1は、軸長略中央を境界とする2つのロータコアピース11a、11bを有する。ロータユニット101−2も同様に、軸長略中央を境界とする2つのロータコアピース11c、11dを有する。
The
図2(a)は、ロータコアピース11aを軸方向に垂直な断面で切断した断面図である。同様に、図2(b)はロータコアピース11bの断面図であり、図2(c)はロータコアピース11cの断面図であり、図2(d)はロータコアピース11dの断面図である。図1(c)に示すように、ロータ10の回転軸に対し永久磁石301bが配置される方向をx軸方向及びy軸方向とし、ロータ10の回転軸方向をz軸方向として定義する。図2(a)〜図2(d)は、いずれもz軸方向から見た断面図である。また、図2(a)〜図2(d)は、いずれも図中上方向をx軸方向として見た図となっている。
FIG. 2A is a cross-sectional view of the
ロータコアピース11a〜11dのそれぞれには、磁気的空隙を構成する溝201が形成される。溝201は、ロータコア11の表面において、軸方向に形成される。溝201は、永久磁石301a及び301bの間の補助突極部に、周方向に1/4(=2/N)の周期性を持って形成される。溝201は、磁束が磁石中心を通る軸であるd軸と、磁束が極間から極間に流れる軸であるq軸のいずれに対しても非対称となる位置に形成される。
In each of the
ロータコアピース11aとロータコアピース11bとの間では、磁気的空隙となる溝201が形成される位置が周方向に1極分ずれている。このような構成とすることにより、ロータコアピース11aとロータコアピース11bとの間で、空間次数が極対数となる4次の電磁高調波の電気角位相差は180度(π)となる。同様に、ロータコアピース11cとロータコアピース11dとの間では、溝201が形成される位置が周方向に1極分ずれている。ロータコアピース11cとロータコアピース11dとの間で、空間次数が極対数となる4次の電磁高調波の電気角位相差は180度(π)となる。
Between the
図1(b)及び図1(c)に示されるように、本実施形態に係る永久磁石301a及び301bは、軸長略中央を境界として、軸方向に2分割されている。そして、2分割された永久磁石301a及び301bは、ロータ10の軸長略中央を境界面として、周方向にスキュー角θだけずれて配置される。ここで、スキュー角θは、電気角で0度より大きく、かつ90度以下の角度である。以後、本発明に係るロータ10において、ロータユニット101−1及びロータユニット101−2の周方向相対位置を、上記の永久磁石301a又は301bとのスキュー角θで表すこととし、このような磁石配置を1/2スキューと表す。
As shown in FIG. 1B and FIG. 1C, the
このとき、ロータコアピース11cは、ロータコアピース11bに対して、周方向にスキュー角θずれて配置される。また、ロータコアピース11dは、ロータコアピース11aに対して周方向にスキュー角θずれて配置される。
At this time, the
電磁力高調波は、(1)式により定義される。3次元電磁場解析で求めたエアギャップに発生する電磁力には高調波成分が含まれ、時間と空間の関数となっている。軸方向(z軸)のある位置の軸方向に垂直な断面の電磁力を径方向、接線方向、軸方向の成分に分解し、それぞれを時間と空間でフーリエ級数に展開すると次式が得られる。 The electromagnetic force harmonic is defined by equation (1). The electromagnetic force generated in the air gap determined by the three-dimensional electromagnetic field analysis includes harmonic components and is a function of time and space. When the electromagnetic force of a cross section perpendicular to the axial direction at a certain position in the axial direction (z-axis) is decomposed into radial, tangential, and axial components and each is expanded into a Fourier series in time and space, the following equation is obtained. .
(1)式中の各パラメータは次の通りである。σは、径方向、接線方向、または軸方向の単位面積当たりの電磁力である。nは、空間次数(機械角)である。lは、回転次数(=時間次数×極対数)である。Anlは、空間n次、回転l次高調波成分の振幅である。ψは、機械角である。ωは、基本角周波数である。tは、時間である。φnlは、空間n次、回転l次高調波成分の電気角位相である。 Each parameter in the equation (1) is as follows. σ is an electromagnetic force per unit area in the radial direction, tangential direction, or axial direction. n is a spatial order (mechanical angle). l is the rotation order (= time order × pole pair number). Anl is the amplitude of the spatial nth-order and rotational 1st-order harmonic components. ψ is a mechanical angle. ω is the fundamental angular frequency. t is time. φnl is the electrical angle phase of the spatial nth-order and rotational 1st-order harmonic components.
図3(a)は、ステータコア1の固有モードを説明するための図である。図3(b)は、ステータコア1の回転軸に垂直な断面における円環モードの例として、0次と4次の円環モードを示す図である。図3(c)は、ステータコア1の回転軸を通る断面における軸方向モードの例として、0次と1次と2次の軸方向モードを示す図である。
FIG. 3A is a diagram for explaining the natural mode of the
図4(a)〜図4(c)は、次数が極対数(N/2)である円環4次の固有モードを示している。図4(a)は、円環モード4次、軸方向モード0次の組合せとなる固有モードを示す図である。図4(b)は、円環モード4次、軸方向モード1次の組合せとなる固有モードを示す図である。図4(c)は、円環モード4次、軸方向モード2次の組合せとなる固有モードを示す図である。 4 (a) to 4 (c) show an eigenmode of the fourth order of the circular ring whose order is the number of pole pairs (N / 2). FIG. 4A is a diagram illustrating an eigenmode that is a combination of a circular mode quaternary and an axial mode zero. FIG. 4B is a diagram showing an eigenmode that is a combination of a circular mode quaternary and an axial mode primary. FIG. 4C is a diagram showing an eigenmode that is a combination of an annular mode quaternary and an axial mode quadratic.
本発明に係る回転電機は、エアギャップで発生する電磁力の径方向高調波成分のうち、空間次数が極対数となる成分(すなわち、8極機の場合には4次の成分)について、電気角位相差の軸方向分布が図4(a)〜図4(c)に示す固有モードを励起しにくい加振力パターンとなるようにする。 The rotating electrical machine according to the present invention has an electrical component for a component in which the spatial order is a pole pair number among the radial harmonic components of the electromagnetic force generated in the air gap (that is, a quaternary component in the case of an 8-pole machine). The axial direction distribution of the angular phase difference is set to an excitation force pattern that hardly excites the eigenmodes shown in FIGS. 4 (a) to 4 (c).
軸方向をz軸とし、ステータコア1の境界条件を両端フリーにしたとき、m次(m=0、1、2)の軸方向モードの径方向変位をd(m,z)とする。ここでは、m=0、1の軸方向モードの発生を抑制可能な加振力パターンを考える。なお、検討を簡単にするために、構造系はステータコア1のみとし、ステータコア1の軸長はロータコア11の軸長と同じL(−L/2≦z≦L/2)とする。
When the axial direction is the z-axis and the boundary condition of the
回転軸を通る断面における径方向電磁力高調波の加振力パターン(以下、加振力パターンと省略)をf(z)とする。ステータコア1の0次の軸方向モードを励起しないため、加振力パターンf(z)が満足する必要がある条件式は、スキュー角θ≠0という条件を考慮すると次式となる。なお、Dmaxは、径方向振幅である。
Let f (z) be an excitation force pattern (hereinafter abbreviated as excitation force pattern) of radial electromagnetic force harmonics in a cross section passing through the rotation axis. Since the 0th-order axial mode of the
このとき、ステータコア1の1次の軸方向モードが励起されるが、振動振幅を最小とするために、加振力パターンf(z)が満足する必要がある条件式は次式となる。
At this time, the primary axial mode of the
さらに、加振力パターンf(z)の振幅は軸長L(−L/2≦z≦L/2)で一定、ロータコア11の分割数4という制約条件を導入し、導出されたロータ10の構造、すなわちロータコアピース11a、11b、11c、11dの軸長の比が、図1(a)に示す構造である。
Furthermore, the amplitude of the excitation force pattern f (z) is constant with the axial length L (−L / 2 ≦ z ≦ L / 2), and the constraint condition that the number of divisions of the
続いて、本実施形態に係る回転電機における径方向加振力起因の振動・騒音の低減効果について説明する。 Then, the reduction effect of the vibration and noise resulting from the radial direction excitation force in the rotary electric machine which concerns on this embodiment is demonstrated.
図5は、極数8極、スロット数12の回転電機の径方向空間4次電磁力高調波の計算結果を示す図である。図5では、電磁力高調波振幅を、時間−2次高調波振幅を基準に無次元化している。図5より、径方向空間4次の電磁力高調波のうち振動・騒音に影響する時間次数は―2次であることが分かる。 FIG. 5 is a diagram showing a calculation result of the fourth-order electromagnetic force harmonics in the radial direction space of the rotating electrical machine having 8 poles and 12 slots. In FIG. 5, the electromagnetic force harmonic amplitude is made dimensionless based on the time-second harmonic amplitude. From FIG. 5, it can be seen that the time order that affects vibration and noise among the fourth-order electromagnetic force harmonics in the radial direction is -second order.
図6(a)〜図6(c)に、時間―2次、空間N/2次の径方向電磁力高調波の加振力パターンの電気角位相差を示す。図6(a)は、1/2スキューなどを施していない通常のロータ構造における径方向電磁力高調波の加振力パターンの電気角位相差である(以下、従来技術1と呼ぶ)。図6(b)は、1/2スキューをロータに施した場合の径方向電磁力高調波の加振力パターンの電気角位相差である(以下、従来技術2と呼ぶ)。ここでは、スキュー角θ=30度としている。図6(c)は、本実施形態に係るロータ構造における径方向電磁力高調波の加振力パターンの電気角位相差である。ここでは、スキュー角θ=30度としている。 FIG. 6A to FIG. 6C show the electrical angle phase difference of the excitation force pattern of the time-secondary and space N / 2-order radial electromagnetic force harmonics. FIG. 6A shows the electrical angle phase difference of the excitation force pattern of the radial electromagnetic force harmonics in a normal rotor structure not subjected to 1/2 skew or the like (hereinafter referred to as prior art 1). FIG. 6B shows the electrical angle phase difference of the excitation force pattern of the radial electromagnetic force harmonics when a 1/2 skew is applied to the rotor (hereinafter referred to as Conventional Technology 2). Here, the skew angle θ = 30 degrees. FIG. 6C shows the electrical angle phase difference of the excitation force pattern of the radial electromagnetic force harmonics in the rotor structure according to this embodiment. Here, the skew angle θ = 30 degrees.
図7は、本実施形態に係る構造のロータを備えた極数8極、スロット数12の回転電機に、振動・騒音に影響する時間―2次、径方向空間4次の単位加振力を入力した場合における、音響パワーレベルの計算結果を示す。図7においては、従来技術1における音響パワーレベル最大値を0dBとした計算結果となっている。
FIG. 7 shows time-secondary and radial space fourth-order unit excitation forces that affect vibration and noise on a rotating electrical machine having 8 poles and 12 slots having a rotor having the structure according to this embodiment. The calculation result of the sound power level when input is shown. In FIG. 7, it is a calculation result which set the acoustic power level maximum value in the
図7より、本実施形態に係る8極12スロット機は、従来技術1及び2に比べて、最大ピーク周波数における音響パワーレベルが低減していることが分かる。このことから、特に、5000Hz以下の周波数帯域においても、本実施形態に係る回転電機は騒音低減効果があることが分かる。
From FIG. 7, it can be seen that the sound power level at the maximum peak frequency is reduced in the 8-pole 12-slot machine according to the present embodiment as compared with the
なお、図7には、参考のために、特許文献2に示されるような、2/N周期性の磁気的空隙を1極ずらして3段に1:2:1の比率で積層したロータ構造を用いた場合の音響パワーレベルも示している(以下、従来技術3と呼ぶ)。 For reference, FIG. 7 shows a rotor structure in which a 2 / N periodic magnetic air gap is shifted by one pole and laminated in a ratio of 1: 2: 1 as shown in Patent Document 2. The sound power level when using is also shown (hereinafter referred to as Prior Art 3).
図8は、4800Hz(図7に示す従来技術1の音響パワーレベル最大ピーク周波数)における音響パワーレベル差を示す。実施形態のスキュー角θは10〜90度まで、10度刻みで変更した計算結果を記載している。音響パワーレベル差は、従来技術2で−0.6dBであるのに対し、実施形態はいずれも約−25dBとなっている。
FIG. 8 shows an acoustic power level difference at 4800 Hz (acoustic power level maximum peak frequency of
図9は、音響パワーレベル最大値の差を示す。音響パワーレベル差は、従来技術2で−0.6dBであるのに対し、実施形態は約−5.1〜−8.1dBとなっている。 FIG. 9 shows the difference in the maximum sound power level. The sound power level difference is −0.6 dB in the related art 2, while the embodiment is about −5.1 to −8.1 dB.
人間の聴覚では騒音レベルの違いを識別できるのは差が3dB以上とされている。図7〜図9に示す結果より、本実施形態は、振動・騒音の低減効果に関しては従来技術3と同等の性能を有することが分かる。 In human hearing, the difference between noise levels is 3 dB or more. From the results shown in FIGS. 7 to 9, it can be seen that the present embodiment has the same performance as the prior art 3 with respect to the effect of reducing vibration and noise.
ここで、コギングトルクの低減効果について検討する。本実施形態において図2等に示されるような、ロータコア11の磁石挿入孔とは独立して設けられた磁気的空隙は、コギングトルクに影響を及ぼさない。かつ、図1(b)等に見られるように、永久磁石301a及び301bを軸長略中央を境界にスキュー角θずらして配置していることで、コギングトルク基本波を最小とすることができ、かつ、トルクリプルを低減できることになる。
Here, the effect of reducing the cogging torque will be examined. In this embodiment, the magnetic gap provided independently of the magnet insertion hole of the
一方で、従来技術3においては、コギングトルクやトルクリプルの低減については何ら考慮がされておらず、従来技術1に比してコギングトルクの発生が増大してしまう。本実施形態によれば、コギングトルクやトルクリプルを悪化させることなく、振動・騒音に影響する径方向の極対数次の空間次数を持つ電磁力高調波に起因する振動・騒音を低減できる。
On the other hand, in the prior art 3, no consideration is given to the reduction of the cogging torque and the torque ripple, and the generation of the cogging torque is increased as compared with the
(第2の実施形態)
図10は、第2の実施形態に係る回転電機構造を示す断面図である。本実施形態では、16極24スロット機の磁石埋込型の回転電機である。
(Second Embodiment)
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a rotating electrical machine structure according to the second embodiment. In the present embodiment, this is a 16
本実施形態においては、磁気的空隙として、ロータコア11内の永久磁石301a、301b間の補助突極部に2/Nの周期性を持つd軸非対称、q軸対称な磁気的空隙201a、201bを構成する穴が設けられている。
In the present embodiment, as the magnetic air gap, the d-axis asymmetrical and q-axis symmetric
(第3の実施形態)
図11は、第3の実施形態に係る回転電機構造を示す断面図である。本実施形態では、16極24スロット機の磁石埋込型の回転電機である。
(Third embodiment)
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a rotating electrical machine structure according to the third embodiment. In the present embodiment, this is a 16
本実施形態においては、磁気的空隙として、ロータコア11内の永久磁石301a、301b間の補助突極部に2/Nの周期性を持つd軸、q軸のいずれに対しても非対称な磁気的空隙201を構成する穴が設けられている。
In this embodiment, the magnetic air gap is asymmetrical with respect to both the d-axis and q-axis having a periodicity of 2 / N at the auxiliary salient pole portion between the
(第4の実施形態)
図12は、第4の実施形態に係る回転電機構造を示す断面図である。本実施形態では、16極24スロット機の磁石埋込型の回転電機である。
(Fourth embodiment)
FIG. 12 is a cross-sectional view showing a rotating electrical machine structure according to the fourth embodiment. In the present embodiment, this is a 16
本実施形態においては、磁気的空隙として、ロータコア11の表面には永久磁石301a、301b間の補助突極部に2/Nの周期性を持つd軸、q軸のいずれに対しても非対称な磁気的空隙201が設けられている。
In the present embodiment, as the magnetic gap, the surface of the
(第5の実施形態)
図13は、第5の実施形態に係る回転電機構造を示す断面図である。本実施形態では、16極24スロット機の磁石埋込型の回転電機である。
(Fifth embodiment)
FIG. 13 is a cross-sectional view showing a rotating electrical machine structure according to the fifth embodiment. In the present embodiment, this is a 16
本実施形態においては、磁気的空隙として、ロータコア11の表面には永久磁石301a、301b間の補助突極部に2/Nの周期性を持つd軸対称、q軸非対称な磁気的空隙201a、201bが設けられている。
In the present embodiment, as the magnetic gap, the surface of the
(第6の実施形態)
図14は、第6の実施形態に係る回転電機構造を示す断面図である。本実施形態では、8極12スロット機の表面磁石型の回転電機である。
(Sixth embodiment)
FIG. 14 is a cross-sectional view showing a rotating electrical machine structure according to the sixth embodiment. In this embodiment, it is a surface magnet type rotary electric machine of an 8-pole 12-slot machine.
本実施形態においては、磁気的空隙として、ロータコア11内の永久磁石301a、301b間の補助突極部に2/Nの周期性を持つd軸、q軸のいずれに対しても非対称な磁気的空隙201を構成する穴が設けられている。
In this embodiment, the magnetic air gap is asymmetrical with respect to both the d-axis and q-axis having a periodicity of 2 / N at the auxiliary salient pole portion between the
上述したいずれの実施形態に係る回転電機のロータも、コギングトルク、トルクリプルを低減するとともに、振動・騒音に影響する径方向の極対数次の空間次数を持つ電磁力高調波に起因する振動・騒音を低減でき、その結果、回転電機の振動・騒音を低減できる。 The rotor of the rotating electrical machine according to any of the above-described embodiments also reduces vibration and noise caused by electromagnetic harmonics having a spatial order of the number of pole pairs in the radial direction that affects vibration and noise while reducing cogging torque and torque ripple. As a result, vibration and noise of the rotating electrical machine can be reduced.
なお、本発明は上記した実施形態の回転電機の相数、極数、スロット数に限定されるものではない。また、上記した実施形態においては、集中巻の回転電機として説明したが、これだけではなく分布巻の回転電機にも適用可能である。また、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。 The present invention is not limited to the number of phases, the number of poles, and the number of slots of the rotating electrical machine of the above-described embodiment. In the above-described embodiment, the concentrated winding rotary electric machine has been described. However, the invention can be applied not only to this but also to a distributed winding rotary electric machine. In addition, the present invention is not limited to the above embodiment as long as the characteristics of the present invention are not impaired.
1:ステータコア
1c:ステータコアの軸方向に垂直な断面
1z:ステータコアの回転軸を通る断面
10:ロータ
11:ロータコア
11a、11b、11c、11d:ロータコアピース
101−1、101−2:ロータユニット
201、201a、201b:磁気的空隙
301、301a、301b:永久磁石
σ:径方向、接線方向、または軸方向の単位面積当たりの電磁力
n:空間次数(機械角)
l:回転次数(=時間次数×極対数)
Anl:空間n次、回転l次高調波成分の振幅
ψ:機械角
ω:基本角周波数
t:時間
φnl:空間n次、回転l次高調波成分の電気角位相
Dmax:径方向振幅
1: Stator core 1c: Cross section perpendicular to the axial direction of the stator core 1z: Cross section passing through the rotation axis of the stator core 10: Rotor 11:
l: rotational order (= time order x pole pair number)
Anl: Amplitude of spatial n-th order, rotational l-order harmonic component ψ: Mechanical angle ω: Fundamental angular frequency t: Time φnl: Electrical angle phase of spatial n-th order, rotational l-order harmonic component Dmax: Radial amplitude
Claims (8)
当該ロータの軸長中央を境界として前記ロータの軸方向に配置される第1ロータユニット及び第2ロータユニットを備え、
前記第1ロータユニット及び前記第2ロータユニットは、永久磁石を挿入するための磁石挿入孔、または、磁石挿入溝とは独立して複数の磁気的空隙が形成され、
前記磁気的空隙は、前記ロータの周方向に2/Nの周期性を持つように、d軸非対称又はq軸非対称となる位置に形成され、
前記第1ロータユニット及び前記第2ロータユニットの周方向相対位置を、電気角で0度より大きくかつ90度以下である所定角θずらした回転電機のロータ。 A rotor of a rotating electrical machine having N poles,
A first rotor unit and a second rotor unit disposed in the axial direction of the rotor with the center of the axial length of the rotor as a boundary;
The first rotor unit and the second rotor unit are formed with a plurality of magnetic air gaps independently of a magnet insertion hole for inserting a permanent magnet or a magnet insertion groove,
The magnetic air gap is formed at a position that is d-axis asymmetric or q-axis asymmetric so as to have a periodicity of 2 / N in the circumferential direction of the rotor,
A rotor of a rotating electrical machine in which the circumferential relative positions of the first rotor unit and the second rotor unit are shifted by a predetermined angle θ which is greater than 0 degree and less than 90 degrees in electrical angle.
前記第1ロータユニット及び前記第2ロータユニットは、軸方向に複数のロータコアピースに分割され、
前記ロータコアピースは、同一のロータユニット内における隣接するロータコアピースとの間で、前記磁気的空隙の周方向位置が1極分ずらして積層され、
前記第1ロータユニット及び前記第2ロータユニットの間では、前記磁気的空隙の周方向位置を所定角θずらした回転電機のロータ。 The rotor of the rotating electrical machine according to claim 1,
The first rotor unit and the second rotor unit are divided into a plurality of rotor core pieces in the axial direction,
The rotor core piece is laminated with the circumferential position of the magnetic gap shifted by one pole between adjacent rotor core pieces in the same rotor unit,
A rotor of a rotating electrical machine in which a circumferential position of the magnetic air gap is shifted by a predetermined angle θ between the first rotor unit and the second rotor unit.
前記第1ロータユニットは、第1ロータコアピース及び第2ロータコアピースを有し、
前記第2ロータユニットは、第3ロータコアピース及び第4ロータコアピースを有し、
前記第1ロータコアピース乃至前記第4ロータコアピースは、それぞれの軸長が略同一に形成される回転電機のロータ。 In the rotor of the rotating electrical machine according to claim 2,
The first rotor unit has a first rotor core piece and a second rotor core piece,
The second rotor unit has a third rotor core piece and a fourth rotor core piece,
The first rotor core piece to the fourth rotor core piece are rotors of a rotating electrical machine in which respective axial lengths are formed substantially the same.
前記磁気的空隙は、前記ロータコアの表面に形成した溝である回転電機のロータ。 In the rotor of the rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 3,
The rotor of a rotating electrical machine, wherein the magnetic gap is a groove formed on the surface of the rotor core.
前記磁気的空隙は、前記ロータコアの内部に形成した穴である回転電機のロータ。 In the rotor of the rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 3,
The rotor of a rotating electrical machine, wherein the magnetic gap is a hole formed in the rotor core.
前記ロータと所定のギャップを介して配置されるステータと、を備える回転電機。 A rotor for a rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 5,
A rotating electrical machine comprising the rotor and a stator disposed via a predetermined gap.
前記ステータに形成されるスロットは、前記ロータの極数と当該スロット数との比が2:3となるように、形成される回転電機。 The rotating electrical machine according to claim 6,
The slot formed in the stator is a rotating electrical machine formed so that a ratio between the number of poles of the rotor and the number of slots is 2: 3.
前記ステータは、集中巻き構造のステータである回転電機。 A rotating electrical machine according to claim 6 or 7,
The stator is a rotating electrical machine that is a concentrated winding stator.
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109361281A (en) * | 2018-12-14 | 2019-02-19 | 日立电梯电机(广州)有限公司 | Elevator, permanent-magnetic tractor and its rotor assembly |
JP2019115205A (en) * | 2017-12-25 | 2019-07-11 | 本田技研工業株式会社 | Rotor of dynamo-electric machine |
WO2020021788A1 (en) * | 2018-07-25 | 2020-01-30 | 三菱電機株式会社 | Rotating electric machine |
CN111181270A (en) * | 2018-11-12 | 2020-05-19 | 马勒国际有限公司 | Rotor unit for an electric machine |
WO2022050016A1 (en) * | 2020-09-07 | 2022-03-10 | 日立Astemo株式会社 | Rotor of rotary electric machine and driving device of rotary electric machine |
-
2015
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Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019115205A (en) * | 2017-12-25 | 2019-07-11 | 本田技研工業株式会社 | Rotor of dynamo-electric machine |
WO2020021788A1 (en) * | 2018-07-25 | 2020-01-30 | 三菱電機株式会社 | Rotating electric machine |
JP6651278B1 (en) * | 2018-07-25 | 2020-02-19 | 三菱電機株式会社 | Rotating electric machine |
CN112425036A (en) * | 2018-07-25 | 2021-02-26 | 三菱电机株式会社 | Rotating electrical machine |
US11894725B2 (en) | 2018-07-25 | 2024-02-06 | Mitsubishi Electric Corporation | Rotating electric machine |
CN111181270A (en) * | 2018-11-12 | 2020-05-19 | 马勒国际有限公司 | Rotor unit for an electric machine |
CN109361281A (en) * | 2018-12-14 | 2019-02-19 | 日立电梯电机(广州)有限公司 | Elevator, permanent-magnetic tractor and its rotor assembly |
WO2022050016A1 (en) * | 2020-09-07 | 2022-03-10 | 日立Astemo株式会社 | Rotor of rotary electric machine and driving device of rotary electric machine |
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