JP2017055560A - Permanent magnet type rotary electric machine - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technique for reducing a cogging torque or a torque ripple without reduction of a torque even if a groove is provided between magnetic poles constructed to a rotor.SOLUTION: A permanent magnet type rotary electric machine comprises: a stator having a plurality of teeth protrusively formed from an annular stem part toward a radial direction side; and a rotor having a plurality of magnetic poles constructed by at least one permanent magnet. The rotor includes: a first groove part formed in an axial direction of the rotor in a circumference on a q-axis electrically intersecting a d-axis formed by one magnetic pole; and a second groove which is continuously formed in the first groove in the d-axial side outer than the first groove part and is formed in the axial direction of rotor.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、永久磁石式回転電機に関する。   The present invention relates to a permanent magnet type rotating electrical machine.

従来、複数の磁極が構成されたロータにおいて、磁極間の外周に溝を設け、該溝に挟まれた一磁極が外周方向に凸形状となるように形成されることで、誘起電圧を下げつつ、コギングトルク或いはトルクリプルを低減することができるロータが開示されている(特許文献1参照)。   Conventionally, in a rotor configured with a plurality of magnetic poles, grooves are formed on the outer periphery between the magnetic poles, and one magnetic pole sandwiched between the grooves is formed to have a convex shape in the outer peripheral direction, thereby reducing the induced voltage. A rotor capable of reducing cogging torque or torque ripple has been disclosed (see Patent Document 1).

特開2012−16189号公報JP2012-16189A

ところで、ロータの構造設計においては、耐遠心力強度の観点から、ロータに埋設された永久磁石の外周側に遠心力に耐え得る程度のロータコア幅を確保する必要がある。したがって、特許文献1に開示されたロータにおいては、上記溝を設けたことで永久磁石をより内周側に配置する必要があるため、ステータに鎖交する磁石磁束が弱まり、トルクが低下してしまう。   By the way, in the structural design of the rotor, it is necessary to secure a rotor core width enough to withstand centrifugal force on the outer peripheral side of the permanent magnet embedded in the rotor from the viewpoint of anti-centrifugal strength. Therefore, in the rotor disclosed in Patent Document 1, it is necessary to dispose the permanent magnet on the inner peripheral side by providing the groove, so that the magnet magnetic flux linked to the stator is weakened and the torque is reduced. End up.

また、特許文献1に開示された技術では、上述のロータに対するステータティースの形状について言及されていない。しかしながら、ステータティースの形状によっては、該ロータに溝を設けたことによるコギングトルク低減効果を十分に得ることができない場合がある。   Further, the technique disclosed in Patent Document 1 does not mention the shape of the stator teeth for the above-described rotor. However, depending on the shape of the stator teeth, the cogging torque reduction effect due to the grooves provided in the rotor may not be sufficiently obtained.

本発明は、ロータに構成された磁極間に溝を設けても、トルクの低下を伴わずに、コギングトルク或いはトルクリプルを低減することができる技術を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a technique capable of reducing cogging torque or torque ripple without reducing torque even when a groove is provided between magnetic poles formed on a rotor.

本発明による永久磁石式回転電機は、環状の基部から径方向内側に突出して形成されたティースを複数有するステータと、少なくとも一つの永久磁石により構成された磁極を複数有するロータとを備える。ロータは、一磁極が構成するd軸と電気的に直交するq軸上における外周に、ロータの軸方向に沿って形成された第1の溝部と、第1の溝部よりもd軸側における外周に、第1の溝部に連続して設けられ、ロータの軸方向に沿って形成された第2の溝部とを有する。   A permanent magnet type rotating electrical machine according to the present invention includes a stator having a plurality of teeth formed to project radially inward from an annular base portion, and a rotor having a plurality of magnetic poles made of at least one permanent magnet. The rotor has a first groove portion formed along the axial direction of the rotor on the outer periphery on the q-axis that is electrically orthogonal to the d-axis formed by one magnetic pole, and the outer periphery on the d-axis side from the first groove portion. And a second groove portion provided continuously with the first groove portion and formed along the axial direction of the rotor.

本発明によれば、q軸上に設けられた第1の溝部に加えて、第1の溝部よりもd軸側における外周に第1の溝部に連続して設けられた第2の溝部を形成することで、第1の溝部と第2の溝部との間の連接部分において耐遠心力強度を満たすロータコア幅を確保して、永久磁石をよりロータ外周側に配置することができるので、トルクの低下を伴わずに、コギングトルク或いはトルクリプルを低減することができる。   According to the present invention, in addition to the first groove portion provided on the q-axis, the second groove portion provided continuously to the first groove portion is formed on the outer periphery on the d-axis side from the first groove portion. By doing so, it is possible to secure a rotor core width that satisfies the anti-centrifugal strength at the connection portion between the first groove portion and the second groove portion, and to dispose the permanent magnet on the outer periphery side of the rotor. Cogging torque or torque ripple can be reduced without a decrease.

図1は、本願発明に係る永久磁石式回転電機の一実施形態を説明するための図である。FIG. 1 is a view for explaining an embodiment of a permanent magnet type rotating electrical machine according to the present invention. 図2は、第1の溝、第2の溝、および連接部の形状を規定するのに用いる指標を説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining an index used to define the shapes of the first groove, the second groove, and the connecting portion. 図3は、IPMモータの一般的なロータ形状および外周に溝を設けた従来例に係るロータ形状と、一実施形態のロータ形状とを比較する図である。FIG. 3 is a diagram comparing a general rotor shape of an IPM motor and a rotor shape according to a conventional example in which grooves are provided on the outer periphery, and a rotor shape according to an embodiment. 図4は、図3で示した三つのロータ形状それぞれの最大トルクを比較するための図である。FIG. 4 is a diagram for comparing the maximum torque of each of the three rotor shapes shown in FIG. 図5は、ロータの凸部幅θ1およびティースの先端部の幅θ2を説明するための図である。FIG. 5 is a view for explaining the convex width θ1 of the rotor and the width θ2 of the tip of the tooth. 図6は、有負荷時において、ロータの凸部幅θ1とティースの先端幅θ2とをそれぞれ変化させたときのトルクリプル解析値を表した図である。FIG. 6 is a diagram showing a torque ripple analysis value when the width of the convex portion θ1 of the rotor and the tip width θ2 of the teeth are changed under load. 図7は、ティースの先端幅θ2とコギングトルクとの関係を示した図である。FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the tooth tip width θ2 and the cogging torque. 図8は、無負荷時において、ロータの凸部幅θ1と、ティースの先端幅θ2をそれぞれ変化させたときのコギングトルク解析値を表した図である。FIG. 8 is a diagram showing the cogging torque analysis value when the convex portion width θ1 of the rotor and the tip width θ2 of the teeth are changed in the no-load state. 図9は、一実施形態のティースに形成される切り欠きの形状を説明するための図である。FIG. 9 is a view for explaining the shape of the notch formed in the tooth according to the embodiment. 図10は、無負荷時において、ティース凸部幅θ3を変化させたときのコギングトルク解析値を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a cogging torque analysis value when the tooth convex portion width θ3 is changed at no load. 図11は、無負荷時および有負荷時において、ギャップ幅dgを一定とし、第2の溝の深さd2を変化させたときのコギングトルクおよびトルクリプルの解析値を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing analysis values of cogging torque and torque ripple when the gap width dg is constant and the depth d2 of the second groove is changed when there is no load and when there is a load. 図12は、変形例1のロータ形状を説明するための図である。FIG. 12 is a diagram for explaining the rotor shape of the first modification. 図13は、変形例2のロータ形状を説明するための図である。FIG. 13 is a view for explaining the rotor shape of the second modification. 図14は、変形例3のロータ形状を説明するための図である。FIG. 14 is a view for explaining the rotor shape of the third modification. 図15は、その他の変形例のロータ形状を説明するための図である。FIG. 15 is a diagram for explaining the rotor shape of another modification. 図16は、IPMモータの一般的なロータ形状を示す軸方向に垂直な断面図である。FIG. 16 is a cross-sectional view perpendicular to the axial direction showing a general rotor shape of an IPM motor. 図17は、IPMモータの一般的なロータ形状と、外周に溝を設けた従来例に係るロータ形状とを説明するための図である。FIG. 17 is a diagram for explaining a general rotor shape of an IPM motor and a rotor shape according to a conventional example in which grooves are provided on the outer periphery.

図1は、本願発明に係る永久磁石式回転電機の一実施形態を説明するための図である。図で表されるのは、本実施形態に係る永久磁石式回転電機(以下、単に回転電機ともいう)が備えるロータ1及びステータ5を軸方向に垂直な断面から見た構成図であって、構成全体の一部である。   FIG. 1 is a view for explaining an embodiment of a permanent magnet type rotating electrical machine according to the present invention. What is represented in the figure is a configuration diagram of the rotor 1 and the stator 5 provided in the permanent magnet type rotating electrical machine (hereinafter also simply referred to as a rotating electrical machine) according to the present embodiment as seen from a cross section perpendicular to the axial direction. Part of the overall configuration.

本実施形態の回転電機は、円環形状をなすステータ5と、ステータ5の内周側に配置された円筒形状のロータ1と、ロータ1の対応箇所に埋設された永久磁石3と、を備え、電動機或いは発電機を構成する。この回転電機は、ロータ1の内部に永久磁石3が埋設されていることから、いわゆるIPM(Interior Permanent Magnet)型の回転電機に分類される。   The rotating electrical machine according to the present embodiment includes an annular stator 5, a cylindrical rotor 1 disposed on the inner peripheral side of the stator 5, and a permanent magnet 3 embedded in a corresponding portion of the rotor 1. , Constituting an electric motor or a generator. This rotating electric machine is classified as a so-called IPM (Interior Permanent Magnet) type rotating electric machine because the permanent magnet 3 is embedded in the rotor 1.

ステータ5は、リング状のステータコア8(基部)と、ステータコア8から径方向内側(回転中心側)に向けて突出して設けられた複数のステータティース2(以下、単にティース2という)と、ティース2に集中巻きにより巻装された固定子巻線(不図示)と、からなる。ステータコア8は、例えば軟磁性材料である電磁鋼板を積層して形成される。   The stator 5 includes a ring-shaped stator core 8 (base), a plurality of stator teeth 2 (hereinafter simply referred to as teeth 2) provided so as to protrude radially inward (rotation center side) from the stator core 8, and teeth 2 And a stator winding (not shown) wound by concentrated winding. The stator core 8 is formed by laminating electromagnetic steel plates that are soft magnetic materials, for example.

ロータ1は、ステータ5と同心円状をなし、ステータ5に形成されたティース2の先端面との間にエアギャップ6(以下、単にギャップ6という)を有するように配置される。ロータ1は、ロータコア7を有している。ロータコア7は、透磁率の高い金属製の鋼板を円環状に打ち抜き加工して形成された多数の電磁鋼板を軸方向に積層して構成された、いわゆる積層鋼板構造により円筒形に形成されている。また、ロータ1の、ステータ5と対向する外周側には、周方向に沿って、永久磁石3により構成される磁極が互いに等間隔で、且つ、互いに隣接する磁極の極性が異極性となるように設けられている。   The rotor 1 is concentric with the stator 5 and is disposed so as to have an air gap 6 (hereinafter simply referred to as a gap 6) between the front end surface of the teeth 2 formed on the stator 5. The rotor 1 has a rotor core 7. The rotor core 7 is formed in a cylindrical shape by a so-called laminated steel plate structure formed by laminating a number of electromagnetic steel plates formed by punching a metal plate having a high magnetic permeability into an annular shape in the axial direction. . Further, on the outer peripheral side of the rotor 1 facing the stator 5, the magnetic poles constituted by the permanent magnets 3 are equidistant from each other along the circumferential direction, and the polarities of the adjacent magnetic poles are different from each other. Is provided.

永久磁石3は、ロータ1上において、一枚で一磁極を構成する。本実施形態の回転電機に係るロータ1は、周方向に沿って20枚の永久磁石3が設けられた20極構造を有する。一磁極を構成する一枚の永久磁石3が作る磁束の方向がd軸であり、d軸に対して電気的磁気的に直交する方向がq軸である。   The permanent magnet 3 forms one magnetic pole on the rotor 1. The rotor 1 according to the rotating electrical machine of the present embodiment has a 20-pole structure in which 20 permanent magnets 3 are provided along the circumferential direction. The direction of the magnetic flux produced by one permanent magnet 3 constituting one magnetic pole is the d-axis, and the direction perpendicular to the d-axis electrically and magnetically is the q-axis.

なお、ここでは20極構造のロータを例に挙げるが、極数についてはこれに限定されるものではない。ただし、ステータ5が有するティース2の数は、ロータの極数との比が2:3となることを前提とする。本実施形態に係るロータ1は20極構造であるため、ティース2の数は30となる。   Here, a 20-pole rotor is taken as an example, but the number of poles is not limited to this. However, the number of teeth 2 that the stator 5 has is premised on the ratio of the number of poles of the rotor being 2: 3. Since the rotor 1 according to this embodiment has a 20-pole structure, the number of teeth 2 is 30.

また、ロータ1は、各磁極間に、空間部分としてのフラックスバリア4を有する。フラックスバリア4は、ロータコア7を形成する電磁鋼板を打ち抜き加工することで形成される。また、フラックスバリア4は、電磁鋼板よりも透磁率が低く、すなわち磁気抵抗が大きい。したがって、フラックスバリア4は、永久磁石3がロータ1上に構成する磁気回路において、磁束(フラックス)が通りにくい磁気的障壁として作用する。   Moreover, the rotor 1 has the flux barrier 4 as a space part between each magnetic pole. The flux barrier 4 is formed by punching a magnetic steel sheet that forms the rotor core 7. Further, the flux barrier 4 has a lower magnetic permeability than the magnetic steel sheet, that is, has a large magnetic resistance. Therefore, the flux barrier 4 acts as a magnetic barrier in which the magnetic flux (flux) is difficult to pass in the magnetic circuit formed by the permanent magnet 3 on the rotor 1.

そして、ロータ1は、q軸上に位置する外周面に、ロータ1の軸方向に沿って外周面から回転中心側に向かって窪むように形成された第1の溝G1と、第1の溝G1よりもd軸側の外周面に、第1の溝G1と連続して設けられ、ロータ1の軸方向に沿って外周面から回転中心側に向かって窪むように形成された第2の溝G2とを有する。本願発明は、ロータ1に設けられた第1の溝G1および第2の溝G2と、これらの溝が外周に設けられたロータ1との相対位置関係に基づき定められるティース2の形状とに特徴を有する。   The rotor 1 has a first groove G1 formed on the outer peripheral surface located on the q-axis so as to be recessed from the outer peripheral surface toward the rotation center side along the axial direction of the rotor 1, and the first groove G1. A second groove G2 that is provided on the outer peripheral surface on the d-axis side continuously with the first groove G1, and that is recessed from the outer peripheral surface toward the rotation center side along the axial direction of the rotor 1. Have The present invention is characterized by the first groove G1 and the second groove G2 provided in the rotor 1 and the shape of the tooth 2 determined based on the relative positional relationship between the rotor 1 provided with these grooves on the outer periphery. Have

ここで、本実施形態の特徴である、第1、第2の溝G1、G2、およびティース2の形状の詳細を説明する前に、本願発明の比較となる従来のロータ形状とその問題点について説明する。   Here, before explaining the details of the shapes of the first and second grooves G1, G2 and the teeth 2 which are the features of the present embodiment, the conventional rotor shape and its problems that are compared with the present invention are compared. explain.

図16は、一極あたり一枚の永久磁石を配置したIPMモータの一般的なロータ形状を示す。複数の磁石挿入孔を設けたロータコアに永久磁石が埋設された構造である埋込磁石型モータは、ロータの磁気抵抗(リラクタンス)が回転角度によって変化する突極性を有するため、磁石トルクだけでなく、その突極性を利用したリラクタンストルクも有効に活用することができ、モータが出力するトルク密度を向上させることができる。そのため、IPMモータは、電動車両の駆動源ならびに発電用のモータ(回転電機)として広く用いられている。   FIG. 16 shows a general rotor shape of an IPM motor in which one permanent magnet is disposed per pole. An embedded magnet type motor having a structure in which a permanent magnet is embedded in a rotor core having a plurality of magnet insertion holes has a saliency in which the magnetic reluctance (reluctance) of the rotor changes depending on the rotation angle. The reluctance torque using the saliency can be effectively used, and the torque density output from the motor can be improved. Therefore, the IPM motor is widely used as a drive source for an electric vehicle and a motor for generating electricity (rotary electric machine).

しかしながら一方では、ロータの回転角度によって発生トルクが変化するため、ロータの回転に伴うトルク脈動(トルクリプル)が発生し、回転電機の振動や騒音の主要因となっている。また、無通電時であっても永久磁石からの磁石磁束が存在するため、ロータとステータティースとの相対位置関係によってトルクの脈動が発生し、これをコギングトルクと呼んでいる。コギングトルクも、無通電時における回転電機の振動や騒音の要因となる。特に、このような特性を有する回転電機を車両駆動用モータとして電動車両に適用した場合は、トルクリプル、コギングトルクともに車両音振悪化の原因となるため、これらを極力低減することが求められている。   However, on the other hand, since the generated torque changes depending on the rotation angle of the rotor, torque pulsation (torque ripple) accompanying rotation of the rotor is generated, which is a main factor of vibration and noise of the rotating electrical machine. Further, since magnetic flux from the permanent magnet exists even when there is no energization, torque pulsation occurs due to the relative positional relationship between the rotor and the stator teeth, and this is called cogging torque. The cogging torque is also a factor of vibration and noise of the rotating electrical machine when no power is supplied. In particular, when a rotating electrical machine having such characteristics is applied to an electric vehicle as a vehicle drive motor, both torque ripple and cogging torque cause vehicle sound vibration deterioration, and it is therefore required to reduce them as much as possible. .

これに対して、特開2012−16189(特許文献1、特に図2参照)では、上述のとおり、ロータに構成された磁極間に、外周面から回転中心側に窪む溝を設け、該溝に挟まれた一磁極が外周方向に所定幅の凸形状となるように形成することで、コギングトルク或いはトルクリプルを低減することができるとするロータが開示されている。   In contrast, in Japanese Patent Laid-Open No. 2012-16189 (see Patent Document 1, especially FIG. 2), as described above, a groove that is recessed from the outer peripheral surface to the rotation center side is provided between the magnetic poles configured in the rotor. A rotor is disclosed that can reduce cogging torque or torque ripple by forming one magnetic pole sandwiched between the two magnetic poles so as to have a convex shape with a predetermined width in the outer circumferential direction.

図17は、IPMモータの一般的なロータ形状(a)と、外周に溝を設けた従来例に係るロータ形状(b)とを説明するための図である。ここで、ロータの形状を設計する際には、耐遠心力強度の観点から、ロータに埋設された永久磁石の外周側、特に、遠心力に伴う応力が集中する永久磁石の周方向端部の外周側に、該応力に耐え得る程度のロータコア幅を確保する必要がある。図17(a)で示すWは、そのロータコア幅を示している(以下、コア幅Wと呼ぶ)。図17(a)で示す通り、環状のロータの外周に沿って埋設される矩形状(I型)の永久磁石は、該永久磁石の周方向端部に対向する位置にコア幅Wを確保することで、d軸上における永久磁石の埋め込み深さLが決定される。これを前提として、図17(b)で示す従来例に係るロータ形状について説明する。   FIG. 17 is a diagram for explaining a general rotor shape (a) of an IPM motor and a rotor shape (b) according to a conventional example in which grooves are provided on the outer periphery. Here, when designing the shape of the rotor, from the viewpoint of anti-centrifugal strength, the outer peripheral side of the permanent magnet embedded in the rotor, particularly the circumferential end of the permanent magnet where stress due to centrifugal force is concentrated. It is necessary to ensure a rotor core width that can withstand the stress on the outer peripheral side. W shown in FIG. 17A indicates the rotor core width (hereinafter referred to as the core width W). As shown in FIG. 17A, the rectangular (I-type) permanent magnet embedded along the outer periphery of the annular rotor secures the core width W at a position facing the circumferential end of the permanent magnet. Thus, the embedding depth L of the permanent magnet on the d axis is determined. Based on this premise, the rotor shape according to the conventional example shown in FIG.

従来例に係るロータ形状は、ロータに構成された磁極間、すなわちq軸上に溝が設けられていることを特徴とする。そうすると、図17(b)に示すように、永久磁石の周方向端部に対向する位置にコア幅Wを確保すると、溝が形成されていることで永久磁石をより回転中心側に配置する必要があるため、埋め込み深さは1.3Lとなる。そうすると、溝を設けた従来例では、溝が形成されていない一般的なロータ形状に比べて、永久磁石をより内周側に深埋めすることになるので、ステータに鎖交する磁石磁束が低減され、発生トルクが低下してしまう。   The rotor shape according to the conventional example is characterized in that a groove is provided between the magnetic poles formed on the rotor, that is, on the q axis. Then, as shown in FIG. 17B, when the core width W is secured at a position facing the circumferential end of the permanent magnet, the groove is formed so that the permanent magnet needs to be arranged closer to the center of rotation. Therefore, the embedding depth is 1.3L. As a result, in the conventional example in which the groove is provided, the permanent magnet is deeply buried on the inner peripheral side compared to a general rotor shape in which no groove is formed, so that the magnetic flux interlinked with the stator is reduced. As a result, the generated torque decreases.

本願発明は、ロータ1の外周におけるq軸上に、外周面から回転中心側に向かって窪む溝を形成しつつも、トルクの低下を抑制し、且つ、トルクリプル或いはコギングトルクを低減することができる技術を提供することを目的とする。以下、本願発明に係る一実施形態の永久磁石式回転電機の詳細について説明する。   The present invention can suppress a torque drop and reduce torque ripple or cogging torque while forming a groove recessed from the outer peripheral surface toward the rotation center side on the q axis in the outer periphery of the rotor 1. The purpose is to provide technology that can be used. Hereinafter, the details of the permanent magnet type rotating electrical machine according to an embodiment of the present invention will be described.

図1に戻って説明を続ける。先に述べたとおり、本実施形態に係るロータ1は、q軸上に位置する外周面に、ロータ1の軸方向に沿って外周面から回転中心側に向かって窪むように形成された第1の溝G1と、第1の溝G1よりもd軸側の外周面に、第1の溝G1と連続して設けられ、ロータ1の軸方向に沿って外周面から回転中心側に向かって窪むように形成された第2の溝G2とを有する。そして、第1の溝G1と第2の溝G2は、第1の溝G1と、第1の溝G1と連続して設けられる第2の溝G2との間において、ロータ1の外周面がティース2の先端面に最も近くなる部分、換言すると、第1の溝G1と第2の溝G2との間において、ロータ1の径方向幅が最も大きい部分(以下、連接部9という)が、永久磁石3の周方向端部に対向する位置となるように形成される。このように、ロータ1には、永久磁石3の周方向端部に対向する外周位置の左右両側に、第1の溝G1と第2の溝G2とが形成されている。   Returning to FIG. 1, the description will be continued. As described above, the rotor 1 according to the present embodiment is formed on the outer peripheral surface located on the q axis so as to be recessed from the outer peripheral surface toward the rotation center side along the axial direction of the rotor 1. The groove G1 is provided on the outer peripheral surface on the d-axis side of the first groove G1 so as to be continuous with the first groove G1, and is recessed from the outer peripheral surface toward the rotation center side along the axial direction of the rotor 1. And the formed second groove G2. The first groove G1 and the second groove G2 are such that the outer peripheral surface of the rotor 1 is a tooth between the first groove G1 and the second groove G2 provided continuously with the first groove G1. 2, in other words, the portion having the largest radial width of the rotor 1 (hereinafter referred to as the connecting portion 9) between the first groove G <b> 1 and the second groove G <b> 2 is permanent. It is formed so as to be in a position facing the circumferential end of the magnet 3. As described above, the rotor 1 is formed with the first groove G1 and the second groove G2 on the left and right sides of the outer peripheral position facing the circumferential end of the permanent magnet 3.

図2は、第1の溝G1、第2の溝G2、および連接部9の形状を規定するのに用いる指標を説明するための図である。図中の点線はロータ1の仮想外周Cである。この仮想外周Cは、ロータ1の回転中心に対して、ロータ1のd軸上における最外周部(図中の点A)を通る真円で表され、第1の溝G1、第2の溝G2、および連接部9の形状を規定するための基準となる。なお、仮想外周Cは、溝を形成しない場合におけるロータコア7の外径線と一致する線である。   FIG. 2 is a diagram for explaining indices used to define the shapes of the first groove G1, the second groove G2, and the connecting portion 9. In FIG. The dotted line in the figure is the virtual outer periphery C of the rotor 1. This virtual outer periphery C is represented by a perfect circle that passes through the outermost peripheral portion (point A in the figure) on the d-axis of the rotor 1 with respect to the rotation center of the rotor 1, and includes the first groove G1 and the second groove G2 is a reference for defining the shape of the connecting portion 9. The virtual outer periphery C is a line that matches the outer diameter line of the rotor core 7 when no groove is formed.

第1の溝G1の深さは、d1と定義される。d1は、仮想外周Cから、第1の溝G1の最深部(回転中心に最も近い部分)までの長さを示す。   The depth of the first groove G1 is defined as d1. d1 indicates the length from the virtual outer periphery C to the deepest part (the part closest to the rotation center) of the first groove G1.

第2の溝G2の深さは、d2と定義される。d2は、仮想外周Cから、第2の溝G2の最深部までの長さを示す。   The depth of the second groove G2 is defined as d2. d2 indicates the length from the virtual outer periphery C to the deepest part of the second groove G2.

連接部9の深さは、d3と定義される。d3は、仮想外周Cから、連接部9においてティース2の先端面に最も近い部分までの長さを示す。d3は、対遠心力強度を考慮して設定されている。   The depth of the connecting portion 9 is defined as d3. d3 indicates the length from the virtual outer periphery C to the portion closest to the tip surface of the tooth 2 at the connecting portion 9. d3 is set in consideration of the strength against centrifugal force.

第1の溝G1、第2の溝G2、および連接部9をこのように定義すると、本実施形態におけるロータ1の形状は、以下を満たすように形成される。すなわち、第1の溝G1は、d1≧d3を満たすように形成される。そして、第2の溝G2は、d2≧d3を満たすように形成される。   When the first groove G1, the second groove G2, and the connecting portion 9 are defined in this way, the shape of the rotor 1 in the present embodiment is formed so as to satisfy the following. That is, the first groove G1 is formed to satisfy d1 ≧ d3. The second groove G2 is formed to satisfy d2 ≧ d3.

図3は、図17で示したIPMモータの一般的なロータ形状(a)及び、外周に溝を設けた従来例に係るロータ形状(b)と、本実施形態のロータ1の形状(c)とを比較する図である。   3 shows a general rotor shape (a) of the IPM motor shown in FIG. 17, a rotor shape (b) according to a conventional example in which grooves are provided on the outer periphery, and a shape (c) of the rotor 1 of the present embodiment. FIG.

図3(c)で示すとおり、従来例では一つであった溝を、本実施形態では、連接部9を介して、第1の溝G1と第2の溝G2との二つに分けて形成する。そして、第1の溝G1と第2の溝G2は、連接部9が、ロータ1において永久磁石3の周方向端部に対向する位置となるように形成される。そうすると、耐遠心力強度の観点からは、連接部9においてコア幅Wを確保すればよいため、図3(a)、(b)で示すコア幅Wを一定に確保したまま、永久磁石3を従来例と比べてより外周側に配置することができるので、該永久磁石3の埋め込み深さを小さくすることができる。なお、連接部9の深さd3は0であってもよいので、本実施形態の永久磁石3の埋め込み深さを、図3(c)で示す1.1Lよりもさらに小さくすることも可能である(例えば1.0L)。   As shown in FIG. 3C, the groove that was one in the conventional example is divided into two, the first groove G1 and the second groove G2, through the connecting portion 9 in the present embodiment. Form. The first groove G <b> 1 and the second groove G <b> 2 are formed such that the connecting portion 9 is located at a position facing the circumferential end of the permanent magnet 3 in the rotor 1. Then, from the viewpoint of anti-centrifugal strength, it is only necessary to secure the core width W at the connecting portion 9, so that the permanent magnet 3 is fixed while keeping the core width W shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b) constant. Since it can arrange | position on the outer peripheral side compared with a prior art example, the embedding depth of this permanent magnet 3 can be made small. In addition, since the depth d3 of the connecting portion 9 may be 0, the embedding depth of the permanent magnet 3 of the present embodiment can be made smaller than 1.1 L shown in FIG. There is (for example, 1.0 L).

図4は、図3で示した本実施形態を含む三つのロータ形状それぞれの最大トルクを比較するための図である。各ロータ形状に係る最大トルクは、溝なしの形状(図3(a))に係る最大トルクを100%とした場合の比率[%]で表される。図4で示す解析結果から分かるように、本実施形態のロータ形状によれば、従来例と比べてトルクを約1.2%増加させることができる。   FIG. 4 is a diagram for comparing the maximum torque of each of the three rotor shapes including the present embodiment shown in FIG. 3. The maximum torque according to each rotor shape is represented by a ratio [%] where the maximum torque according to the groove-free shape (FIG. 3A) is 100%. As can be seen from the analysis results shown in FIG. 4, according to the rotor shape of the present embodiment, the torque can be increased by about 1.2% compared to the conventional example.

次に、これまで説明したロータ1の形状を前提として、本実施形態に係るティース2の形状との関係に言及しつつ、ロータ1の形状のより細部を規定する。具体的には、トルクリプルの低減効果の観点から、ロータ1の外周面において、d軸を挟んで隣り合う第2の溝G2の該d軸側端部間の幅(凸部幅θ1)の適切な大きさを規定する。   Next, on the premise of the shape of the rotor 1 described so far, the details of the shape of the rotor 1 are defined while referring to the relationship with the shape of the tooth 2 according to the present embodiment. Specifically, from the viewpoint of the effect of reducing torque ripple, on the outer peripheral surface of the rotor 1, the width between the end portions on the d-axis side of the second groove G2 adjacent to the d-axis (projection portion width θ1) is appropriate. Stipulate the size.

図5は、凸部幅θ1、および、ティース2の先端部の幅θ2を説明するための図である。θ1は、ロータ1の外周においてd軸を挟んで隣り合う第2の溝G2のd軸側端部間の幅を電気角で表すものである。θ2は、ティース2の回転中心側の先端部分の周方向幅(先端幅)を電気角で表すものである。   FIG. 5 is a diagram for explaining the convex portion width θ1 and the width θ2 of the tip portion of the tooth 2. FIG. θ1 represents, in electrical angle, the width between the d-axis side ends of the second grooves G2 adjacent to each other across the d-axis on the outer periphery of the rotor 1. θ2 represents the circumferential width (tip width) of the tip portion on the rotation center side of the tooth 2 in electrical angle.

図6は、有負荷時(通電時)において、ロータ1の凸部幅θ1と、ティース2の先端幅θ2をそれぞれ変化させたときのトルクリプル解析値を表した図である。横軸に、ロータ1の凸部幅θ1[°]を示し、縦軸にティース2の先端幅θ2[°]を示す。図中に表される等高線で区切られた各エリアa〜gはトルクリプルの大きさで区画されており、aで示すエリアのトルクリプルが最も小さく、gで示すエリアのトルクリプルが最も大きい。   FIG. 6 is a diagram showing a torque ripple analysis value when the convex portion width θ1 of the rotor 1 and the tip width θ2 of the tooth 2 are changed under load (when energized). The horizontal axis indicates the convex portion width θ1 [°] of the rotor 1, and the vertical axis indicates the tip width θ2 [°] of the tooth 2. Each area ag divided by the contour line shown in the figure is divided by the size of the torque ripple, the torque ripple in the area indicated by a is the smallest, and the torque ripple in the area indicated by g is the largest.

図6の解析結果から、ティース2の先端幅θ2の大きさによらず、凸部幅θ1を小さくするほどトルクリプルを低減できていることがわかる。この解析結果より、本実施形態における第2の溝G2は、ロータ1の凸部幅θ1が、θ1<75°を満たすように形成される。ロータ1の凸部幅θ1の大きさをこのように規定することにより、トルクの低下を伴うことなくトルクリプルを低減することができる。   From the analysis result of FIG. 6, it can be seen that the torque ripple can be reduced as the convex portion width θ <b> 1 is reduced regardless of the size of the tip width θ <b> 2 of the tooth 2. From this analysis result, the second groove G2 in the present embodiment is formed so that the convex portion width θ1 of the rotor 1 satisfies θ1 <75 °. By defining the size of the convex portion width θ1 of the rotor 1 in this way, it is possible to reduce torque ripple without accompanying torque reduction.

次に、コギングトルクの低減効果の観点から、ロータ1の凸部幅θ1[°]、および、ティース2の先端幅θ2[°]を規定する。その前提として、ティース2の先端幅θ2とコギングトルクには、図7で示すような相関関係がある。   Next, from the viewpoint of the cogging torque reduction effect, the convex portion width θ1 [°] of the rotor 1 and the tip width θ2 [°] of the tooth 2 are defined. As a premise thereof, there is a correlation as shown in FIG. 7 between the tip width θ2 of the tooth 2 and the cogging torque.

図7は、ティース2の先端幅θ2とコギングトルクとの関係を示した図である。横軸は、ティース2の先端幅θ2[°]を示し、縦軸はコギングトルクの振幅(ピークトゥピーク)の大きさを示している。図7の解析結果から分かるとおり、コギングトルクは、ティース2の先端幅θ2の大きさによって大きく変化し、θ2=92°において最も小さくなる。この解析結果を前提として、コギングトルクの低減効果の観点から、ロータ1の凸部幅θ1及びティース2の先端幅θ2の適切な電気角幅[°]を規定する。   FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the tip width θ2 of the tooth 2 and the cogging torque. The horizontal axis represents the tip width θ2 [°] of the tooth 2, and the vertical axis represents the magnitude of the cogging torque amplitude (peak to peak). As can be seen from the analysis result of FIG. 7, the cogging torque varies greatly depending on the size of the tip width θ <b> 2 of the tooth 2, and becomes the smallest at θ <b> 2 = 92 °. Based on this analysis result, an appropriate electrical angular width [°] of the convex portion width θ1 of the rotor 1 and the tip width θ2 of the tooth 2 is defined from the viewpoint of the effect of reducing the cogging torque.

図8は、無負荷時(非通電時)において、ロータ1の凸部幅θ1と、ティース2の先端幅θ2をそれぞれ変化させたときのコギングトルク解析値を表した図である。横軸に、ロータ1の凸部幅θ1[°]を示し、縦軸にティース2の先端幅θ2[°]を示す。図中に表される等高線で区切られた各エリアa〜hはコギングトルクの大きさで区画されており、aで示すエリアのコギングトルクが最も小さく、hで示すエリアのコギングトルクが最も大きい。   FIG. 8 is a diagram showing the cogging torque analysis value when the convex portion width θ1 of the rotor 1 and the tip width θ2 of the tooth 2 are changed in no load (non-energized state). The horizontal axis indicates the convex portion width θ1 [°] of the rotor 1, and the vertical axis indicates the tip width θ2 [°] of the tooth 2. Each area a to h divided by the contour lines shown in the figure is partitioned by the magnitude of the cogging torque, the cogging torque in the area indicated by a is the smallest, and the cogging torque in the area indicated by h is the largest.

図8の解析結果から、コギングトルクの大小は、凸部幅θ1および先端幅θ2の双方に対して相関関係があることがわかる。すなわち、コギングトルクの低減効果の観点からロータ1の最適な形状を設計する際には、凸部幅θ1だけではなく、ロータ1の凸部幅θ1およびティース2の先端幅θ2の双方を考慮する必要がある。   From the analysis result of FIG. 8, it can be seen that the magnitude of the cogging torque has a correlation with both the convex portion width θ1 and the tip width θ2. That is, when designing the optimum shape of the rotor 1 from the viewpoint of the cogging torque reduction effect, not only the convex portion width θ1 but also both the convex portion width θ1 of the rotor 1 and the tip width θ2 of the teeth 2 are considered. There is a need.

したがって、本実施形態にかかる凸部幅θ1および先端幅θ2は、図8の解析結果から導かれる比較的高いコギングトルクの低減効果を示す範囲に規定される。すなわち、凸部幅θ1はθ1>52°を満たすように形成され、先端幅θ2は、87°<θ2<98°を満たすように形成される。これにより、ロータ1とステータ5とで構成される回転電機において、コギングトルクの低減効果を確実に得ることができる。   Therefore, the convex portion width θ1 and the tip width θ2 according to the present embodiment are defined within a range showing a relatively high cogging torque reduction effect derived from the analysis result of FIG. That is, the convex portion width θ1 is formed so as to satisfy θ1> 52 °, and the tip width θ2 is formed so as to satisfy 87 ° <θ2 <98 °. Thereby, in the rotary electric machine comprised with the rotor 1 and the stator 5, the reduction effect of cogging torque can be acquired reliably.

さらに、図6で示した、ロータ1の凸部幅θ1に基づくトルクリプルの低減効果も考慮して、凸部幅θ1を、52°<θ1<75°を満たすように形成することで、本実施形態に係る永久磁石式回転電機において、トルクリプルとコギングトルクの双方共を確実に低減することが可能となる。なお、上記規定範囲は、図8中の太枠内に基づくものである。   Furthermore, in consideration of the effect of reducing torque ripple based on the convex portion width θ1 of the rotor 1 shown in FIG. 6, the convex portion width θ1 is formed so as to satisfy 52 ° <θ1 <75 °. In the permanent magnet type rotating electrical machine according to the embodiment, both the torque ripple and the cogging torque can be reliably reduced. The prescribed range is based on the thick frame in FIG.

次に、本願発明に特徴的なティース2の先端部の形状について説明する。本実施形態にかかるティース2は、ティース2の先端部の周方向両端に切り欠き10を有する。   Next, the shape of the tip of the tooth 2 that is characteristic of the present invention will be described. The tooth 2 according to the present embodiment has notches 10 at both ends in the circumferential direction of the tip portion of the tooth 2.

図9は、切り欠き10の形状を説明するための図である。図で示すように、切り欠き10は、ティース2の先端部の周方向両端に、ティース2の先端部を周方向中心側から周方向端部に向けて削ぐように形成される。そして、コギングトルクの低減効果の観点から、ティース2の先端部両端に形成された各切り欠き10の最適な周方向長さを規定することができる。   FIG. 9 is a view for explaining the shape of the notch 10. As shown in the drawing, the notches 10 are formed at both ends in the circumferential direction of the distal end portion of the tooth 2 so as to scrape the distal end portion of the tooth 2 from the circumferential center side toward the circumferential end portion. And the optimal circumferential direction length of each notch 10 formed in the both ends of the front-end | tip part of the teeth 2 can be prescribed | regulated from a viewpoint of the reduction effect of cogging torque.

以下では、切り欠き10の周方向長さを、図9で示すように、切り欠き10のティース2の周方向中心側の端部間の電気角幅(ティース凸部幅θ3)で規定する。   Below, the circumferential direction length of the notch 10 is prescribed | regulated by the electrical angular width (tooth convex part width | variety (theta) 3) between the edge parts of the circumferential direction center side of the tooth 2 of the notch 10, as shown in FIG.

図10は、無負荷時(非通電時)において、ティース凸部幅θ3を変化させたときのコギングトルク解析値を表した図である。横軸にティース凸部幅θ3[°]を示し、縦軸にコギングトルクの振幅の大きさを示す。図のほぼ中央に横に引かれた点線は、ティース先端幅θ2とティース凸部幅θ3が一致した点、すなわち切り欠き10を形成しない場合のコギングトルクの大きさを示している。図10の解析結果から、ティース凸部幅θ3の大きさによってコギングトルクは大きく変化することが分かる。そして、切り欠き10を、ティース凸部幅θ3が電気角46°より大きくなるように形成することで、コギングトルク低減効果を得ることができることが分かる。なお、ティース凸部幅θ3=61°で、最も高いコギングトルク低減効果を得ることができる。   FIG. 10 is a diagram showing the cogging torque analysis value when the tooth convex portion width θ3 is changed at the time of no load (non-energization). The horizontal axis indicates the tooth convex width θ3 [°], and the vertical axis indicates the amplitude of the cogging torque. A dotted line drawn horizontally in the center of the figure indicates a point where the teeth tip width θ2 and the teeth convex portion width θ3 coincide, that is, the magnitude of the cogging torque when the notch 10 is not formed. From the analysis result of FIG. 10, it can be seen that the cogging torque varies greatly depending on the size of the teeth convex portion width θ3. And it turns out that the cogging torque reduction effect can be acquired by forming the notch 10 so that the teeth convex part width | variety (theta) 3 may become larger than an electrical angle of 46 degrees. It should be noted that the highest cogging torque reduction effect can be obtained with the teeth convex portion width θ3 = 61 °.

したがって、本実施形態におけるティース2の先端部両端には、ティース凸部幅θ3>46°を満たすように切り欠き10が形成される。これにより、ロータ1との相対位置関係において、ティース2に切り欠き10を形成しない場合よりも、コギングトルクをさらに低減することができる。   Therefore, the notches 10 are formed at both ends of the tip of the tooth 2 in the present embodiment so as to satisfy the teeth convex portion width θ3> 46 °. Thereby, the cogging torque can be further reduced in the relative positional relationship with the rotor 1 as compared with the case where the notch 10 is not formed in the tooth 2.

次に、本実施形態のロータ1に形成される第2の溝G2の深さd2を、ロータ1とステータ5との間に設けられるギャップ6のギャップ幅dgとの関係から規定する。なお、ギャップ幅dgは、図2に示すように、ティース2の先端面からロータ1の仮想外周Cまでの距離とする。   Next, the depth d2 of the second groove G2 formed in the rotor 1 of the present embodiment is defined from the relationship with the gap width dg of the gap 6 provided between the rotor 1 and the stator 5. The gap width dg is the distance from the tip surface of the tooth 2 to the virtual outer periphery C of the rotor 1 as shown in FIG.

図11は、無負荷時および有負荷時において、ギャップ幅dgを一定とし、第2の溝G2の深さd2を変化させたときのコギングトルク(無負荷時)およびトルクリプル(有負荷時)の解析値を示す図である。横軸は、ギャップ幅dgに対する第2の溝G2の深さd2の割合を示し、縦軸はトルクリプルおよびコギングトルクの振幅の大きさを、d2=0、すなわち第2の溝G2を形成しない場合を100%としたときの割合で示す。   FIG. 11 shows the cogging torque (no load) and torque ripple (with load) when the gap width dg is constant and the depth d2 of the second groove G2 is changed at no load and at load. It is a figure which shows an analysis value. The horizontal axis indicates the ratio of the depth d2 of the second groove G2 to the gap width dg, and the vertical axis indicates the magnitude of the amplitude of the torque ripple and the cogging torque, d2 = 0, that is, when the second groove G2 is not formed. Is shown as a ratio with 100%.

図11の解析結果から、d2/dg>0.4、すなわち、第2の溝G2の深さd2をギャップ幅dgの4割以上とすることで、第2の溝G2を形成しない場合に比べてコギングトルクを大幅に低減できることが分かる。また、d2/dg>0.4を満たすことで、有負荷時におけるトルクリプルも少なくとも2割以上低減できていることが分かる。   From the analysis result of FIG. 11, d2 / dg> 0.4, that is, the depth d2 of the second groove G2 is set to 40% or more of the gap width dg, compared with the case where the second groove G2 is not formed. It can be seen that the cogging torque can be greatly reduced. Further, it can be seen that by satisfying d2 / dg> 0.4, the torque ripple at the time of load can be reduced by at least 20% or more.

したがって、本実施形態における第2の溝G2の深さd2は、d2/dg>0.4を満たすように形成される。これにより、第2の溝G2を設けないロータ形状に比べて、コギングトルクおよびトルクリプルを大幅に低減することが可能となる。   Therefore, the depth d2 of the second groove G2 in the present embodiment is formed so as to satisfy d2 / dg> 0.4. As a result, the cogging torque and the torque ripple can be greatly reduced as compared with the rotor shape not provided with the second groove G2.

以上、一実施形態に係る永久磁石式回転電機は、環状の基部(ステータコア8)から径方向内側に突出して形成されたティース2を複数有するステータ5と、永久磁石3により構成された磁極を複数有するロータ1とを備える。ロータ1は、一磁極が構成するd軸と電気的に直交するq軸上における外周に、ロータ1の軸方向に沿って形成された第1の溝G1と、第1の溝G1よりもd軸側における外周に、第1の溝G1に連続して設けられ、ロータ1の軸方向に沿って形成された第2の溝G2とを有する。そして、ロータ1の回転中心に対して、ロータ1のd軸上における最外周部を通る真円をロータ1の仮想外周Cとし、第1の溝G1における最深部の仮想外周Cからの深さをd1とし、第2の溝G2における最深部の仮想外周Cからの深さをd2とし、第1の溝G1と第2の溝G2との間において、ティース2の先端面に最も近い部分(連接部9)における仮想外周Cからの深さをd3とした場合に、第1の溝G1は、d1≧d3を満たすように形成され、第2の溝G2は、d2≧d3を満たすように形成される。これにより、耐遠心力強度の観点から必要なコア幅Wを確保しつつ、永久磁石3の埋め込み深さを小さくすることができ、従来例に比べてトルクを増加させることができる。   As described above, the permanent magnet type rotating electrical machine according to the embodiment includes a plurality of stators 5 each having a plurality of teeth 2 formed to project radially inward from an annular base (stator core 8), and a plurality of magnetic poles formed by the permanent magnets 3. And a rotor 1 having the same. The rotor 1 has a first groove G1 formed along the axial direction of the rotor 1 on the outer circumference on the q axis that is electrically orthogonal to the d axis that is formed by one magnetic pole, and is more d than the first groove G1. On the outer periphery on the shaft side, the second groove G2 is provided continuously with the first groove G1 and formed along the axial direction of the rotor 1. The true circle passing through the outermost peripheral part on the d-axis of the rotor 1 with respect to the rotation center of the rotor 1 is defined as the virtual outer periphery C of the rotor 1, and the depth from the virtual outer periphery C of the deepest part in the first groove G1. D1 and the depth from the virtual outer periphery C of the deepest part in the second groove G2 is d2, and the portion closest to the tip surface of the tooth 2 between the first groove G1 and the second groove G2 ( The first groove G1 is formed so as to satisfy d1 ≧ d3 and the second groove G2 satisfies d2 ≧ d3, where d3 is the depth from the virtual outer periphery C in the connecting portion 9). It is formed. Thereby, the embedding depth of the permanent magnet 3 can be reduced while securing the core width W necessary from the viewpoint of anti-centrifugal strength, and the torque can be increased as compared with the conventional example.

また、一実施形態に係る永久磁石式回転電機によれば、d軸を挟んで隣り合う第2の溝G2のd軸側端部間の幅を電気角でθ1とした場合に、第2の溝G2は、θ1<75°を満たすように形成される。これにより、ティース2の先端部幅によらず、トルクリプルを低減させることができる。   Further, according to the permanent magnet type rotating electrical machine according to the embodiment, when the width between the d-axis side ends of the second grooves G2 adjacent to each other with the d-axis interposed therebetween is set to θ1 in electrical angle, the second The groove G2 is formed so as to satisfy θ1 <75 °. Thereby, a torque ripple can be reduced irrespective of the front-end | tip part width | variety of the teeth 2. FIG.

また、一実施形態に係る永久磁石式回転電機によれば、d軸を挟んで隣り合う第2の溝G2の該d軸側端部間の幅を電気角でθ1とし、ティース2の先端部における周方向幅を電気角でθ2とした場合に、第2の溝G2は、θ1>52°を満たすように形成され、ティース2の先端部は、87°<θ2<98°を満たすように形成される。ロータ1の凸部幅θ1とティース2の先端幅θ2をこのように規定することで、トルクの低下を伴わずにコギングトルクを確実に低減させることができる。   Further, according to the permanent magnet type rotating electric machine according to the embodiment, the width between the d-axis side end portions of the second groove G2 adjacent to each other with the d-axis interposed therebetween is θ1 in electrical angle, and the tip end portion of the tooth 2 The second groove G2 is formed so as to satisfy θ1> 52 ° when the circumferential width at is an electrical angle θ2, and the tip of the tooth 2 satisfies 87 ° <θ2 <98 °. It is formed. By defining the protrusion width θ1 of the rotor 1 and the tip width θ2 of the teeth 2 in this way, the cogging torque can be reliably reduced without a decrease in torque.

また、一実施形態に係る永久磁石式回転電機によれば、ティース2の先端部の周方向両端にティース2先端の周方向中心側から端部に向けて形成された切り欠き10を有しており、ティース2の先端部において切り欠き10の該ティース2先端の周方向中心側の端部間の幅を電気角でθ3とした場合に、切り欠き10は、θ3>46°を満たすように形成される。これにより、コギングトルクをさらに低減させることができる。   Moreover, according to the permanent magnet type rotating electrical machine according to the embodiment, the notch 10 formed from the circumferential center side of the tip of the tooth 2 toward the end is provided at both ends of the tip of the tooth 2 in the circumferential direction. When the width between the end portions of the notch 10 on the center side in the circumferential direction at the tip end of the tooth 2 is θ3 in electrical angle, the notch 10 satisfies θ3> 46 °. It is formed. Thereby, the cogging torque can be further reduced.

また、一実施形態に係る永久磁石式回転電機によれば、ティース2の先端面と、d軸上におけるロータ1の外周との間のギャップ幅をdgとした場合に、第2の溝G2は、d2/dg>0.4を満たすように形成される。これにより、無負荷時におけるコギングトルクを大幅に低減させるとともに、有負荷時のトルクリプルを低減させることができる。   Further, according to the permanent magnet type rotating electrical machine according to the embodiment, when the gap width between the tip surface of the tooth 2 and the outer periphery of the rotor 1 on the d axis is dg, the second groove G2 is , D2 / dg> 0.4. As a result, the cogging torque at the time of no load can be greatly reduced, and the torque ripple at the time of load can be reduced.

以下では、これまで説明した一実施形態に係る特徴を備えた変形例を図12〜図15を参照して提示する。   Below, the modification provided with the characteristic which concerns on one Embodiment demonstrated until now is shown with reference to FIGS.

−変形例1−
図12は、変形例1のロータ形状を説明するための図である。変形例1では、第2の溝G2が複数の溝で構成される。なお、第2の溝G2を複数の溝で構成する場合は、ロータ1の凸部幅θ1を規定する際の第2の溝G2のd軸側端部は、図中の点Bとする。このように、本願発明にかかる第2の溝G2は、一つに限らず、2つ以上の複数の溝で構成されてもよい。
-Modification 1-
FIG. 12 is a diagram for explaining the rotor shape of the first modification. In the first modification, the second groove G2 is composed of a plurality of grooves. When the second groove G2 is constituted by a plurality of grooves, the end on the d-axis side of the second groove G2 when defining the protrusion width θ1 of the rotor 1 is a point B in the figure. Thus, the 2nd groove | channel G2 concerning this invention is not restricted to one, You may be comprised by a 2 or more some groove | channel.

−変形例2−
図13は、変形例2のロータ形状を説明するための図である。変形例2では、2枚の永久磁石3をI型に配置することで一磁極を構成する。このように、本願発明にかかる一磁極は、一枚の永久磁石により構成されるのに限定されず、複数の永久磁石により構成されてもよい。
-Modification 2-
FIG. 13 is a view for explaining the rotor shape of the second modification. In the second modification, one magnetic pole is formed by arranging two permanent magnets 3 in an I shape. Thus, the single magnetic pole according to the present invention is not limited to being constituted by a single permanent magnet, but may be constituted by a plurality of permanent magnets.

−変形例3−
図14は、変形例3のロータ形状を説明するための図である。変形例3では、2枚の永久磁石がロータ1の外周側に開口するような略V字形状に配置される。このように、本願発明にかかる永久磁石の配置は、必ずしもI型にする必要はなく、V字形状であってもよい。永久磁石3をV字形状に配置した場合、第1の溝G1と第2の溝G2は、第1の溝G1と第2の溝G2との間の連接部9が、一磁極を構成する永久磁石3の周方向端部の最外周部位に対向する位置となるように形成される。なお、図15に示すように、V字形状に配置された2枚の永久磁石よりも外周側に、さらにもう一枚の永久磁石3を配置して、略三角形に配置された3枚の永久磁石により一磁極を構成してもよい。
-Modification 3-
FIG. 14 is a view for explaining the rotor shape of the third modification. In the third modification, the two permanent magnets are arranged in a substantially V shape so as to open to the outer peripheral side of the rotor 1. Thus, the arrangement of the permanent magnets according to the present invention does not necessarily have to be I-shaped, and may be V-shaped. When the permanent magnet 3 is arranged in a V shape, the connecting portion 9 between the first groove G1 and the second groove G2 forms one magnetic pole in the first groove G1 and the second groove G2. The permanent magnet 3 is formed so as to be opposed to the outermost peripheral portion at the circumferential end. As shown in FIG. 15, another permanent magnet 3 is further arranged on the outer peripheral side of the two permanent magnets arranged in a V shape, and three permanent magnets arranged in a substantially triangular shape. One magnetic pole may be constituted by a magnet.

本発明は、上述した一実施形態および変形例に限定されることはなく、更なる変形や応用が可能である。   The present invention is not limited to the above-described embodiment and modifications, and further modifications and applications are possible.

1…ロータ
2…ティース
3…永久磁石
5…ステータ
6…ギャップ
8…基部(ステータコア)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Rotor 2 ... Teeth 3 ... Permanent magnet 5 ... Stator 6 ... Gap 8 ... Base (stator core)

Claims (6)

環状の基部から径方向内側に突出して形成されたティースを複数有するステータと、少なくとも一つの永久磁石により構成された磁極を複数有するロータと、を備える永久磁石式回転電機において、
前記ロータは、前記一磁極が構成するd軸と電気的に直交するq軸上における外周に、該ロータの軸方向に沿って形成された第1の溝部と、前記第1の溝部よりもd軸側における外周に該第1の溝部に連続して設けられ、該ロータの軸方向に沿って形成された第2の溝部と、を有する、
ことを特徴とする永久磁石式回転電機。
In a permanent magnet type rotating electrical machine comprising: a stator having a plurality of teeth formed projecting radially inward from an annular base; and a rotor having a plurality of magnetic poles formed of at least one permanent magnet.
The rotor has a first groove formed on an outer periphery on a q-axis that is electrically orthogonal to a d-axis formed by the one magnetic pole, along the axial direction of the rotor, and d more than the first groove. A second groove formed continuously along the axial direction of the rotor, provided continuously to the first groove on the outer periphery on the shaft side,
A permanent magnet type rotating electrical machine.
前記ロータは、該ロータの外周と前記ティースの先端面との間に所定幅のギャップを介して配置されており、
前記ロータの回転中心に対して、該ロータのd軸上における最外周部を通る真円を該ロータの仮想外周とし、
前記第1の溝部における最深部の前記仮想外周からの深さをd1とし、
前記第2の溝部における最深部の前記仮想外周からの深さをd2とし、
前記第1の溝部と前記第2の溝部との間において、前記先端面に最も近い部分における前記仮想外周からの深さをd3とした場合に、
前記第1の溝部は、d1≧d3を満たすように形成され、
前記第2の溝部は、d2≧d3を満たすように形成される、
ことを特徴とする請求項1に記載の永久磁石式回転電機。
The rotor is disposed via a gap having a predetermined width between the outer periphery of the rotor and the tip surface of the teeth.
With respect to the rotation center of the rotor, a perfect circle that passes through the outermost peripheral part on the d-axis of the rotor is a virtual outer periphery of the rotor,
The depth from the virtual outer periphery of the deepest part in the first groove part is d1,
The depth from the virtual outer periphery of the deepest part in the second groove part is d2,
Between the first groove portion and the second groove portion, when the depth from the virtual outer periphery in the portion closest to the tip surface is d3,
The first groove is formed to satisfy d1 ≧ d3,
The second groove is formed to satisfy d2 ≧ d3.
The permanent magnet type rotating electrical machine according to claim 1.
前記d軸を挟んで隣り合う前記第2の溝部の該d軸側端部間の幅を電気角でθ1とした場合に、
前記第2の溝部は、θ1<75°を満たすように形成される、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の永久磁石式回転電機。
When the width between the end portions on the d-axis side of the second groove portions adjacent to each other across the d-axis is θ1 in electrical angle,
The second groove is formed to satisfy θ1 <75 °.
The permanent magnet type rotating electrical machine according to claim 1 or 2.
前記d軸を挟んで隣り合う前記第2の溝部の該d軸側端部間の幅を電気角でθ1とし、
前記ティースの先端部における周方向幅を電気角でθ2とした場合に、
前記第2の溝部は、θ1>52°を満たすように形成され、
前記ティースの先端部は、87°<θ2<98°を満たすように形成される、
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の永久磁石式回転電機。
The width between the end portions on the d-axis side of the second groove portions adjacent to each other across the d-axis is θ1 in electrical angle,
When the circumferential width at the tip of the teeth is θ2 in electrical angle,
The second groove is formed to satisfy θ1> 52 °,
The tip of the teeth is formed to satisfy 87 ° <θ2 <98 °.
The permanent magnet type rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 3, wherein
前記ティースは、前記ティースの先端部の周方向両端に、該ティース先端の周方向中心側から端部に向けて形成された切り欠きを有しており、
前記ティースの先端部において、前記切り欠きの該ティースの先端部の周方向中心側の端部間の幅を電気角でθ3とした場合に、
前記切り欠きは、θ3>46°を満たすように形成される、
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の永久磁石式回転電機。
The teeth have notches formed at both ends in the circumferential direction of the tip portion of the teeth from the circumferential center side of the teeth tip toward the end portion,
In the tip portion of the teeth, when the width between the ends of the notches in the circumferential center side of the tip portion of the teeth is θ3 in electrical angle,
The notch is formed to satisfy θ3> 46 °.
The permanent magnet type rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 4, wherein
前記ティースの先端面と、前記d軸上における前記ロータの外周との間のギャップ幅をdgとした場合に、
前記第2の溝は、d2/dg>0.4を満たすように形成される、
ことを特徴とする請求項2から5のいずれか一項に記載の永久磁石式回転電機。
When the gap width between the tip surface of the teeth and the outer periphery of the rotor on the d-axis is dg,
The second groove is formed to satisfy d2 / dg> 0.4.
The permanent magnet type rotating electrical machine according to any one of claims 2 to 5, wherein
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018235144A1 (en) * 2017-06-19 2018-12-27 日産自動車株式会社 Rotor of dynamoelectric machine
DE112017008150T5 (en) 2017-11-15 2020-07-16 Mitsubishi Electric Corporation Rotating electric permanent magnet machine
CN111869060A (en) * 2018-03-30 2020-10-30 株式会社牧田 Electric tool
WO2023100338A1 (en) * 2021-12-03 2023-06-08 株式会社 東芝 Rotating electric machine

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009119015A1 (en) * 2008-03-27 2009-10-01 パナソニック株式会社 Permanent magnet embedded type rotor, electric motor using the same, and electric equipment
US20100194228A1 (en) * 2009-02-05 2010-08-05 Lg Electronics Inc. Motor and compressor technology
JP2013099193A (en) * 2011-11-04 2013-05-20 Suzuki Motor Corp Electric rotary machine
WO2014027631A1 (en) * 2012-08-16 2014-02-20 株式会社ミツバ Brushless motor and rotor for brushless motor

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009119015A1 (en) * 2008-03-27 2009-10-01 パナソニック株式会社 Permanent magnet embedded type rotor, electric motor using the same, and electric equipment
US20100194228A1 (en) * 2009-02-05 2010-08-05 Lg Electronics Inc. Motor and compressor technology
JP2013099193A (en) * 2011-11-04 2013-05-20 Suzuki Motor Corp Electric rotary machine
WO2014027631A1 (en) * 2012-08-16 2014-02-20 株式会社ミツバ Brushless motor and rotor for brushless motor

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018235144A1 (en) * 2017-06-19 2018-12-27 日産自動車株式会社 Rotor of dynamoelectric machine
JPWO2018235144A1 (en) * 2017-06-19 2019-11-21 日産自動車株式会社 Rotating electric machine rotor
DE112017008150T5 (en) 2017-11-15 2020-07-16 Mitsubishi Electric Corporation Rotating electric permanent magnet machine
CN111869060A (en) * 2018-03-30 2020-10-30 株式会社牧田 Electric tool
US20210091640A1 (en) * 2018-03-30 2021-03-25 Makita Corporation Electric power tool
US11646639B2 (en) * 2018-03-30 2023-05-09 Makita Corporation Electric power tool
WO2023100338A1 (en) * 2021-12-03 2023-06-08 株式会社 東芝 Rotating electric machine
JP7455994B2 (en) 2021-12-03 2024-03-26 株式会社東芝 rotating electric machine

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