JP2017060274A - Permanent magnet rotary electric machine - Google Patents

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小原木 春雄
Haruo Koharagi
春雄 小原木
湧井 真一
Shinichi Wakui
真一 湧井
菊地 聡
Satoshi Kikuchi
菊地  聡
克史 友部
Katsushi Tomobe
克史 友部
桧山 功
Isao Hiyama
功 桧山
佐野 壮一
Soichi Sano
壮一 佐野
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a permanent magnet rotary electric machine that is small in cogging torque even in use of a bond magnet containing rare earth.SOLUTION: A permanent magnet rotary electric machine comprises: a stator in which armature coils 9 are wound around teeth 5 in a concentrated manner in a plurality of slots 7 formed in a stator iron core 4; a rotor cup 10 born on the outer periphery of the stator via a predetermined gap so as to freely rotate; and a rotor in which magnetized permanent magnets 12 are arranged substantially at equal intervals in the rotor cup. If the number of teeth of the stator iron core is M and the number of permanent magnets is P, they are formed so as to satisfy the relation expressed by P:M=6n±2:6n (in which n is an integer of 2 or greater). The permanent magnet is configured such that an SmFeN bond magnet containing rare earth is partially arranged on the inner periphery side of the rotor cup. The length of the SmFeN bond magnet is made greater than the product thickness of the stator iron core, and an auxiliary groove 13 and a beveling 14 are formed on the inner periphery surface of the SmFeN bond magnet.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は集中巻固定子を採用した永久磁石回転電機に係わり、特にコギングトルクを低減するために、固定子鉄心のティース数をM、該永久磁石の数をPとしたとき、P:M=6n±2:6n(ただしnは2以上の整数)の関係に形成された永久磁石回転電機の改良に関するものである。   The present invention relates to a permanent magnet rotating electric machine that employs a concentrated winding stator, and in particular, in order to reduce cogging torque, when the number of teeth of the stator core is M and the number of permanent magnets is P, P: M = The present invention relates to an improvement of a permanent magnet rotating electrical machine formed in a relationship of 6n ± 2: 6n (where n is an integer of 2 or more).

集中巻固定子を採用した永久磁石回転電機のコギングトルクは、固定子鉄心のティースの数Mと永久磁石の数Pとの最小公倍数に反比例することはよく知られている。一般的な2極3スロット(3ティースと同じ)系列(4極6スロット、8極12スロット・・・)では最小公倍数が最小の6(2×3)と小さいためにコギングトルクが大きくなる。この対策として、特許文献1、特許文献2、および特許文献3に示されるように、外転型回転子の内周側の固定子鉄心のティース表面に2個の凹部を設ける方式(特許文献1参照)や4極3スロット系列のアキシャル型ブラシレスモータに対し、3相駆動コイルとアキシャル方向に対抗した永久磁石の表面に2か所の非着磁領域を設ける方式(特許文献2参照)、さらに内転型回転子に形成された永久磁石をボンド磁石で構成し、その外周面に溝部を設ける方式(特許文献3参照)が提案されている。   It is well known that the cogging torque of a permanent magnet rotating electric machine that employs a concentrated winding stator is inversely proportional to the least common multiple of the number M of teeth of the stator core and the number P of permanent magnets. In a general 2-pole 3-slot (same as 3 teeth) series (4-pole 6-slot, 8-pole 12-slot...), The least common multiple is as small as 6 (2 × 3), so the cogging torque increases. As a countermeasure against this, as shown in Patent Document 1, Patent Document 2, and Patent Document 3, a method of providing two recesses on the teeth surface of the stator core on the inner peripheral side of the outer rotor (Patent Document 1). And a non-magnetized region of two locations on the surface of a permanent magnet opposed to the three-phase drive coil and the axial direction for a 4-pole 3-slot series brushless motor (see Patent Document 2), There has been proposed a system (see Patent Document 3) in which a permanent magnet formed on an adder-type rotor is composed of a bonded magnet and a groove is provided on the outer peripheral surface thereof.

特平2008-148469号公報Japanese Patent Publication No. 2008-148469 特開昭64-5345号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 64-5345 特開2015-146713号公報JP-A-2015-146713

特許文献1、特許文献2、および特許文献3記載の従来技術では、2極3スロット系列あるいは4極3スロット系列(3空心コイル)の永久磁石回転電機にあって、ティース頭部あるいは円筒磁石の外周面に補助溝を設けることによってコギングトルクが低減できる。   In the prior art described in Patent Document 1, Patent Document 2, and Patent Document 3, in a permanent magnet rotating electrical machine of 2-pole 3-slot series or 4-pole 3-slot series (3-air coil), a tooth head or a cylindrical magnet Cogging torque can be reduced by providing auxiliary grooves on the outer peripheral surface.

これに対し、10極12スロット、あるいは14極12スロット系列では最小公倍数が30(5×6)、42(7×6)と大きいためにコギングトルクが小さくなる。しかしながら、上述系列、すなわち固定子鉄心のティース数をM、永久磁石の数をPとしたとき、P:M=6n±2:6n(ただしnは2以上の整数)の関係に形成された永久磁石回転電機において、希土類を含有するSmFeNボンド磁石を使用したときにコギングトルクが大きくなり、ひいては振動・騒音が大きくなった。   In contrast, in the 10 pole 12 slot or 14 pole 12 slot series, the least common multiple is as large as 30 (5 × 6) and 42 (7 × 6), so the cogging torque is small. However, when the number of teeth of the stator core is M and the number of permanent magnets is P, the permanent is formed in the relationship of P: M = 6n ± 2: 6n (where n is an integer of 2 or more). In a magnet rotating electrical machine, when an SmFeN bonded magnet containing rare earth was used, the cogging torque was increased, and as a result, vibration and noise were increased.

本発明はこれに鑑みなされたものであり、その目的とするところは、固定子鉄心のティース数をM、永久磁石の数をPとしたとき、P:M=6n±2:6n(ただしnは2以上の整数)の関係に形成された永久磁石回転電機において、希土類を含有するボンド磁石を使用してもコギングトルクの小さな永久磁石回転電機を提供することにある。   The present invention has been made in view of this, and the object of the present invention is that when M is the number of teeth of the stator core and P is the number of permanent magnets, P: M = 6n ± 2: 6n (however, n Is a permanent magnet rotating electrical machine formed in a relationship of an integer of 2 or more), and provides a permanent magnet rotating electrical machine having a small cogging torque even when a bonded magnet containing a rare earth is used.

本発明の第2の目的は上記永久磁石回転電機において、電機子巻線からの漏れ電流を小さくし、かつ信頼性の高い永久磁石回転電機を提供することにある。   A second object of the present invention is to provide a permanent magnet rotating electric machine that reduces leakage current from the armature winding and has high reliability in the permanent magnet rotating electric machine.

上記の目的を解決するために、本発明は、固定子鉄心に形成された複数のスロット内にティースを取り囲むように集中的に巻回された多相(U、V、W相)の電機子巻線が施された固定子と、固定子の外周に所定のギャップを介して回転自在に支承されたロータカップと、ロータカップにほぼ等間隔に着磁された永久磁石を配置した回転子とを備え、固定子鉄心のティース数をM、永久磁石の数をPとしたとき、P:M=6n±2:6n(ただしnは2以上の整数)の関係に形成された永久磁石回転電機において、永久磁石に希土類を含有するSmFeNボンド磁石をロータカップの内周側に部分的に配置する構成とするとともに、固定子鉄心の積厚よりSmFeNボンド磁石の磁石長を長くし、SmFeNボンド磁石の内周面に補助溝を形成するとともに、SmFeNボンド磁石の内周側周方向端面にべべリングを施したことを特徴とする。   In order to solve the above-described object, the present invention provides a multi-phase (U, V, W phase) armature that is concentratedly wound so as to surround teeth in a plurality of slots formed in a stator core. A stator provided with windings, a rotor cup rotatably supported on the outer periphery of the stator via a predetermined gap, and a rotor having permanent magnets magnetized at substantially equal intervals on the rotor cup; A permanent magnet rotating electrical machine formed in a relationship of P: M = 6n ± 2: 6n (where n is an integer of 2 or more) where M is the number of teeth of the stator core and P is the number of permanent magnets The SmFeN bonded magnet containing a rare earth in the permanent magnet is partially arranged on the inner peripheral side of the rotor cup, and the length of the SmFeN bonded magnet is made longer than the thickness of the stator core. Auxiliary grooves are formed on the inner peripheral surface of the SmFeN bonded magnet Characterized in that subjected to beveling the inner circumferential side circumferential end surface.

さらに、固定子鉄心のティースの頭部以外をPBTで射出成形して絶縁するとともに、固定子鉄心のコアバックの全周囲を同じくPBTで射出成形して絶縁したことを特徴とする。   Furthermore, the parts other than the head of the teeth of the stator core are insulated by injection molding with PBT, and the entire periphery of the core back of the stator core is also insulated by injection molding with PBT.

さらに、永久磁石回転電機の電機子巻線において、固定子鉄心のティースに巻回する方向を右回りと左回り、あるいは左回りと右回りとが一対になって各相の電機子巻線を構成し、ティースに右回りあるいは左回りで巻回するときに巻始めをティース内周側として巻終わりをティース外周側とし、隣のティースに左回りあるいは右回りで巻回するときに巻始めをティース外周側として巻終わりをティース内周側となるようにして、電機子巻線の巻始めと巻終わりをともにティース内周側になるようにしたことを特徴とする。   Furthermore, in the armature winding of the permanent magnet rotating electric machine, the armature winding of each phase is formed by pairing the clockwise and counterclockwise directions or the counterclockwise and clockwise directions of winding around the stator core teeth. When winding clockwise or counterclockwise around a tooth, the beginning of winding is the inner peripheral side of the tooth and the end of winding is the outer peripheral side of the tooth, and when winding next to the adjacent tooth counterclockwise or clockwise, It is characterized in that the winding end is on the teeth inner peripheral side as the teeth outer peripheral side, and both the winding start and winding end of the armature winding are on the teeth inner peripheral side.

本発明の形態によれば、固定子鉄心に形成された複数のスロット内にティースを取り囲むように集中的に巻回された多相(U、V、W相)の電機子巻線が施された固定子と、固定子の外周に所定のギャップを介して回転自在に支承されたロータカップと、ロータカップの内周面にほぼ等間隔に着磁された永久磁石を配置した回転子とを備え、固定子鉄心のティース数をM、該永久磁石の数をPとしたとき、P:M=6n±2:6n(ただしnは2以上の整数)の関係に形成された永久磁石回転電機において、永久磁石に希土類を含有するSmFeNボンド磁石を部分的に配置する構成とするとともに、固定子鉄心の積厚よりSmFeNボンド磁石の磁石長を長くし、SmFeNボンド磁石の内周面に補助溝とべべリングを形成することにより、高出力化とコギングトルクを低減して振動・騒音を低減できる永久磁石回転電機を提供できる。   According to the embodiment of the present invention, the multi-phase (U, V, W phase) armature winding is applied which is intensively wound so as to surround the teeth in a plurality of slots formed in the stator core. A rotor cup rotatably supported on the outer periphery of the stator via a predetermined gap, and a rotor having permanent magnets magnetized at substantially equal intervals on the inner peripheral surface of the rotor cup. A permanent magnet rotating electrical machine formed in a relationship of P: M = 6n ± 2: 6n (where n is an integer of 2 or more), where M is the number of teeth of the stator core and P is the number of permanent magnets. The SmFeN bonded magnet containing rare earth is partially disposed in the permanent magnet, the magnet length of the SmFeN bonded magnet is made longer than the thickness of the stator core, and the auxiliary groove is formed on the inner peripheral surface of the SmFeN bonded magnet. High output and low cogging torque by forming bevelling It can provide a permanent magnet rotating electrical machine capable of reducing vibration and noise by.

さらに、固定子鉄心のティースの頭部以外をPBTで射出成形して絶縁するとともに、固定子鉄心のコアバックの全周囲を同じくPBTで射出成形して絶縁することにより、電機子巻線からの漏れ電流を防止して永久磁石回転電機の信頼性を向上できる永久磁石回転電機を提供できる。   Furthermore, the parts other than the teeth of the stator core teeth are injection molded with PBT to insulate, and the entire periphery of the core back of the stator core is also injection molded with PBT to insulate it from the armature winding. A permanent magnet rotating electrical machine capable of preventing leakage current and improving the reliability of the permanent magnet rotating electrical machine can be provided.

さらに、永久磁石回転電機の電機子巻線において、固定子鉄心のティースに巻回する方向を右回りと左回り、あるいは左回りと右回りとが一対になって各相の電機子巻線を構成し、ティースに右回りあるいは左回りで巻回するときに巻始めをティース内周側として巻終わりをティース外周側とし、隣のティースに左回りあるいは右回りで巻回するときに巻始めをティース外周側として巻終わりをティース内周側となるようにして、電機子巻線の巻始めと巻終わりをともにティース内周側になるようにし、スロット内に空中配線が無いようにして永久磁石回転電機の信頼性を向上できる永久磁石回転電機を提供できる。   Furthermore, in the armature winding of the permanent magnet rotating electric machine, the armature winding of each phase is formed by pairing the clockwise and counterclockwise directions or the counterclockwise and clockwise directions of winding around the stator core teeth. When winding clockwise or counterclockwise around a tooth, the beginning of winding is the inner peripheral side of the tooth and the end of winding is the outer peripheral side of the tooth, and when winding next to the adjacent tooth counterclockwise or clockwise, Permanent magnet so that the winding end is on the teeth inner peripheral side as the teeth outer peripheral side, the winding start and end of the armature winding are both on the teeth inner peripheral side, and there is no aerial wiring in the slot A permanent magnet rotating electrical machine capable of improving the reliability of the rotating electrical machine can be provided.

本発明による永久磁石回転電機の軸方向断面図を示す一実施例である。It is one Example which shows the axial sectional view of the permanent magnet rotary electric machine by this invention. 図1の永久磁石式回転電機のA−A断面図である。It is AA sectional drawing of the permanent-magnet-type rotary electric machine of FIG. 図1の永久磁石の寸法諸言を示す図であるIt is a figure which shows the dimensional terms of the permanent magnet of FIG. 本発明の永久磁石回転電機の補助溝の溝幅とコギングトルクの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the groove width of the auxiliary groove of the permanent magnet rotary electric machine of this invention, and cogging torque. 本発明の永久磁石回転電機の補助溝の高さとコギングトルクの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the height of the auxiliary groove of the permanent magnet rotary electric machine of this invention, and cogging torque. 本発明の永久磁石回転電機のべべリング有無とコギングトルクの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the presence or absence of beveling of the permanent magnet rotary electric machine of this invention, and a cogging torque. 電機子巻線の巻装展開図を示したものである。The winding development view of an armature winding is shown.

図1〜図7を同時に参照して説明する。   Description will be made with reference to FIGS.

以下、図示した実施例に基づいて説明する。一実施形態として、洗濯乾燥機のモータとして用いられるものとして説明する。図1および図2にはその永久磁石回転電機が示されている。永久磁石回転電機1は、固定子2と回転子3からなる。固定子2はティース5とコアバック6からなる固定子鉄心4とティース5間に形成したスロット7からなり、スロット7の内周面は射出成形で施されたPBT等の絶縁部材8で覆われている。また、コアバック6の内周面には射出成形で施されたPBT等の内周絶縁部8Aがあり、この絶縁部材8は固定子鉄心4の積厚方向端部も覆っている。すなわち、ティース5の頭部以外の固定子鉄心4を絶縁部材8で覆っている。スロット7内には集中巻の電機子巻線9(U相、V相、W相からなる3相巻線)を券装している。内周絶縁部8Aの内周側は固定部材15で支持され、シャフト16と固定部材15間はベアリング18、ベアリング19で支持され、20はCリング、21は波板バネである。22はモータ単板、23は積層された固定子鉄心4どうしを連結するカシメである。シャフト16の端部に設けたローレット17によりロータカップ10を支持し、ロータカップ10の内周面には補助溝13(13A、13B)とべべリング14(14A、14B)を施したSmFeNボンド磁石12を接着あるいは樹脂の射出成形によって固定している。SmFeNボンド磁石12の内周には、SmFeNボンド磁石12と固定子鉄心4間にギャップ11を介して固定子2を配置している。言い換えれば、固定子2の外周に所定のギャップ11を介してロータカップ10が回転自在に支承されている。   Hereinafter, description will be made based on the illustrated embodiment. As one embodiment, the description will be made assuming that it is used as a motor of a washing and drying machine. 1 and 2 show the permanent magnet rotating electric machine. The permanent magnet rotating electrical machine 1 includes a stator 2 and a rotor 3. The stator 2 comprises a stator core 4 comprising a tooth 5 and a core back 6 and a slot 7 formed between the teeth 5 and the inner peripheral surface of the slot 7 is covered with an insulating member 8 such as PBT formed by injection molding. ing. Further, an inner peripheral insulating portion 8A such as PBT formed by injection molding is provided on the inner peripheral surface of the core back 6, and the insulating member 8 also covers the end portion in the stacking direction of the stator core 4. That is, the stator core 4 other than the head of the teeth 5 is covered with the insulating member 8. In the slot 7, concentrated winding armature windings 9 (three-phase windings consisting of a U phase, a V phase and a W phase) are mounted. The inner peripheral side of the inner peripheral insulating portion 8A is supported by a fixing member 15, the shaft 16 and the fixing member 15 are supported by a bearing 18 and a bearing 19, 20 is a C ring, and 21 is a corrugated spring. Reference numeral 22 denotes a motor single plate, and 23 denotes a caulking that connects the laminated stator cores 4 together. The rotor cup 10 is supported by a knurl 17 provided at the end of the shaft 16, and an auxiliary groove 13 (13 A, 13 B) and a beveling 14 (14 A, 14 B) are provided on the inner peripheral surface of the rotor cup 10. 12 is fixed by adhesion or resin injection molding. On the inner periphery of the SmFeN bonded magnet 12, the stator 2 is arranged with a gap 11 between the SmFeN bonded magnet 12 and the stator core 4. In other words, the rotor cup 10 is rotatably supported on the outer periphery of the stator 2 via the predetermined gap 11.

上述した永久磁石回転電機1は、固定子鉄心4に形成された複数のスロット7内にティース5を取り囲むように集中的に巻回された多相(U、V、W相)の電機子巻線9が施された固定子2と、固定子2の外周に所定のギャップ11を介して回転自在に支承されたロータカップと、ロータカップ10の内周面にほぼ等間隔に着磁された永久磁石を配置した回転子3とを備え、固定子鉄心4のティース5の数をM、永久磁石12の数をPとしたとき、P:M=6n±2:6n(ただしnは2以上の整数)の関係に形成された永久磁石回転電機において、永久磁石に希土類を含有するSmFeNボンド磁石12を部分的に配置する構成とするとともに、固定子鉄心4の積厚よりSmFeNボンド磁石12の磁石長を長くし、SmFeNボンド磁石の内周面に補助溝とべべリングを形成したものである。   The permanent magnet rotating electrical machine 1 described above is a multi-phase (U, V, W phase) armature winding wound intensively so as to surround the teeth 5 in a plurality of slots 7 formed in the stator core 4. The stator 2 provided with the wire 9, the rotor cup rotatably supported on the outer periphery of the stator 2 via a predetermined gap 11, and the inner peripheral surface of the rotor cup 10 are magnetized at substantially equal intervals. And a rotor 3 with permanent magnets, where M is the number of teeth 5 of the stator core 4 and P is the number of permanent magnets 12, P: M = 6n ± 2: 6n (where n is 2 or more) In the permanent magnet rotating electric machine formed in the relation of the integer), the SmFeN bonded magnet 12 containing rare earth is partially disposed in the permanent magnet, and the SmFeN bonded magnet 12 Increase the magnet length and provide auxiliary grooves and beveling on the inner peripheral surface of the SmFeN bonded magnet. It is those that form.

すなわち、n=2のとき、10極12スロットの場合に極数とスロット数の最小公倍数が5×6=30、コギングトルクの波が30次となってコギングトルクそのものが大きくなることはない。しかし、小型軽量・高出力化を図るため、永久磁石12にフェライトボンド磁石から希土類を含有するSmFeNボンド磁石12を用いた場合に、10極12スロットを採用しているにも拘らずコギングトルクが大きくなった。このSmFeNボンド磁石12を用いた場合に、磁石の寸法諸言とコギングトルクの関係について調べた。   That is, when n = 2, in the case of 10 poles and 12 slots, the least common multiple of the number of poles and the number of slots is 5 × 6 = 30, the wave of cogging torque is 30th, and the cogging torque itself does not increase. However, in order to reduce the size, weight, and output, when the SmFeN bonded magnet 12 containing rare earths from ferrite bonded magnets is used as the permanent magnet 12, the cogging torque is increased despite the use of 10 poles and 12 slots. It became bigger. When this SmFeN bonded magnet 12 was used, the relationship between the dimensional terms of the magnet and the cogging torque was examined.

図3は本発明の永久磁石回転電機の磁石周りの寸法諸言を示す図で、図4は補助溝の溝幅とコギングトルクの関係を示す図、図5は補助溝の高さとコギングトルクの関係を示す図、図6はべべリング有無とコギングトルクの関係を示す図である。   FIG. 3 is a diagram showing dimensions around the magnet of the permanent magnet rotating electric machine of the present invention, FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the groove width of the auxiliary groove and the cogging torque, and FIG. 5 is a diagram showing the height of the auxiliary groove and the cogging torque. FIG. 6 is a diagram showing the relationship, and FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the presence of beveling and the cogging torque.

図3に示すように、磁石の極間を3等分し、3等分した磁石の内周面に補助溝(凹溝)を設けた場合、溝の幅について示したのが、図4である。溝の高さを0.47mm一定にして、溝幅(角度で表しているが、角度を1/2したものがほぼ周長(mm)となる)とコギングトルクの関係を示した場合、溝幅を5.5度以下に設定すればコギングトルクがミニマムになる。それではどこまで溝幅を小さくしても効果があるかというと、溝幅がゼロ度ということは補助溝なしになるので、角度2度以下でコギングトルクが大きくなる傾向にあるので、最適な補助溝の角度は2度から5.5度の範囲内となる。   As shown in FIG. 3, when the gap between the magnets is divided into three equal parts and an auxiliary groove (concave groove) is provided on the inner circumferential surface of the magnet divided into three parts, the width of the groove is shown in FIG. is there. When the groove height is constant at 0.47 mm and the relationship between the groove width (expressed in angle, but half the angle is almost the circumference (mm)) and cogging torque, the groove width If the angle is set to 5.5 degrees or less, the cogging torque becomes minimum. Then, no matter how much the groove width can be reduced, the effect is that the groove width is zero degree, since there is no auxiliary groove, so the cogging torque tends to increase at an angle of 2 degrees or less. The angle is in the range of 2 to 5.5 degrees.

次に、磁石の極間を3等分し、3等分した磁石の内周面に補助溝(凹溝)を設けた場合、溝の高さについて示したのが、図5である。溝幅2.5度一定にして、溝の高さとコギングトルクの関係を示した場合、溝幅を0.4mmから0.5mm度以下に設定すればコギングトルクがミニマムになる。   Next, FIG. 5 shows the height of the grooves when the gaps between the magnets are divided into three equal parts and auxiliary grooves (concave grooves) are provided on the inner circumferential surface of the divided magnets. When the groove width is kept constant at 2.5 degrees and the relationship between the groove height and the cogging torque is shown, the cogging torque becomes minimum when the groove width is set from 0.4 mm to 0.5 mm degrees or less.

さらに、磁石の極間を3等分し、3等分した磁石の内周面に補助溝(凹溝)を設けた場合、べべリング有無について示したのが、図6である。べべリングというのは、磁石端部での急峻な磁束変化を妨げるために設けられる段落とし形状であり、ステータ積厚30mmで磁石長さ33.5mmの場合はべべリングありでコギングトルク4.01mNm、べべリングなしで15.7mNmとなる。ステータ積厚30mmで磁石長さ30mmの場合はべべリングありでコギングトルク3.41mNm、べべリングなしで12.7mNmとなる。   Further, FIG. 6 shows the presence or absence of beveling in the case where the space between the magnet poles is divided into three equal parts and auxiliary grooves (concave grooves) are provided on the inner circumferential surface of the magnet divided into three equal parts. The beveling is in the form of a paragraph provided to prevent a steep magnetic flux change at the end of the magnet, and when the stator thickness is 30 mm and the magnet length is 33.5 mm, the begging torque is 4.01 mNm. It becomes 15.7 mNm without beveling. When the stator thickness is 30 mm and the magnet length is 30 mm, the cogging torque is 3.41 mNm with beveling and 12.7 mNm without beveling.

すなわち、図6から言えることは、コギングトルクの低減にべべリングが有効であり、また、ステータ積厚に対して磁石長を短くしていくとコギングトルクが小さくなることを示唆している。本発明では小型軽量で高出力化を目指していることから、高出力化を図るにはステータ積厚に対して磁石長を長くする必要があることから、コギングトルクの低減には補助溝とべべリングが有効である。   That is, what can be said from FIG. 6 suggests that beveling is effective in reducing the cogging torque, and that the cogging torque decreases as the magnet length is shortened with respect to the stator stack thickness. Since the present invention aims to achieve high output with a small size and light weight, it is necessary to increase the magnet length with respect to the stator stack thickness in order to achieve high output. The ring is effective.

さらに、図4、図5から、固定子鉄心の磁極片の径方向最小厚みをH(図2参照)としたとき、補助溝の深さを1H近傍に、補助溝の幅を1Hから2.75H以内にすればコギングトルクをミニマム化できる。
本発明では永久磁石回転電機の信頼性の向上を第2の目的としている。
4 and 5, when the minimum radial thickness of the magnetic pole piece of the stator core is H (see FIG. 2), the depth of the auxiliary groove is in the vicinity of 1H, and the width of the auxiliary groove is from 1H to 2. If it is within 75H, the cogging torque can be minimized.
The second object of the present invention is to improve the reliability of the permanent magnet rotating electric machine.

図1、図2から、固定子鉄心のティースの頭部以外をPBTで射出成形して絶縁するとともに、固定子鉄心のコアバックの全周囲を同じくPBTで射出成形して絶縁したことにより、永久磁石回転電機1を駆動するためにインバータ(図示せず)から電機子巻線9に電流供給したとき、電機子巻線9に発生する中世点電位によって流れる漏れ電流がなくなるため、ベアリングの電食問題をなくせる効果が得られる。   From Fig. 1 and Fig. 2, the parts other than the teeth of the stator core teeth are insulated by injection molding with PBT, and the entire periphery of the core back of the stator core is also insulated by injection molding with PBT. When a current is supplied from an inverter (not shown) to the armature winding 9 to drive the magnet rotating electrical machine 1, the leakage current flowing due to the medieval point potential generated in the armature winding 9 is eliminated. The effect of eliminating the problem is obtained.

図7には電機子巻線の巻装展開図を示したものである。図7では、図1および図2と同じ部材には同じ番号をつけてあるので説明を省略する。図7において、本発明の永久磁石回転電機は例えば10極12スロットの場合、12個あるティース5が2ティースずつペアとなって電機子巻線9が施される。すなわち、電機子巻線9のコイルAは巻始めA1のティース下部5aから左回りでティース5に巻装され、ティース上部5bで巻終わりとなって隣のティース上部5bが巻始めとなり、右回りで巻装され、最後がティース下部5aから巻終わりA2になる。ここで、重要なのは巻き落とし方式の巻線機で巻装されるため、隣のティース5に巻かれたコイルが次々に上から巻き落とされるため、隣から巻装された最初のコイルはティース5の最内周に保持されることにより、ティース5間に空中配線が残ることはない。コイルBは巻始めB1からティース5に右回りで巻装され、隣のティース5には左回りで巻線され、巻終わりがB2となる。   FIG. 7 shows an exploded view of the armature winding. In FIG. 7, the same members as those in FIG. 1 and FIG. In FIG. 7, when the permanent magnet rotating electrical machine of the present invention has, for example, 10 poles and 12 slots, 12 teeth 5 are paired with 2 teeth, and armature windings 9 are applied. That is, the coil A of the armature winding 9 is wound around the tooth 5 in the counterclockwise direction from the lower tooth portion 5a of the winding start A1, and the winding is ended at the upper tooth portion 5b, and the adjacent upper tooth portion 5b starts to be wound. The last is the end A2 of the winding from the lower teeth 5a. Here, what is important is that the coil wound by the winding-down type winding machine is used, so that the coils wound around the adjacent teeth 5 are successively wound down from above, so the first coil wound from the adjacent is the teeth 5. By being held at the innermost circumference, no aerial wiring remains between the teeth 5. The coil B is wound clockwise around the teeth 5 from the winding start B1 and is wound around the adjacent teeth 5 counterclockwise, and the winding end is B2.

すなわち、各相のコイルは巻始め、巻終わりともティース5の下部になり、スロット内に空中配線が存在しないので、電磁力などでコイルに損傷を与えることがなく、耐圧が低下することのない永久磁石回転電機を提供できる。   That is, the coil of each phase is at the bottom of the tooth 5 at the beginning and end of winding, and there is no aerial wiring in the slot. A permanent magnet rotating electrical machine can be provided.

本実施例に係る永久磁石回転電機は、固定子鉄心に形成された複数のスロット内にティースを取り囲むように集中的に巻回された多相(U、V、W相)の電機子巻線が施された固定子と、固定子の外周に所定のギャップを介して回転自在に支承されたロータカップ、回転ロータカップにほぼ等間隔に着磁された永久磁石を配置した回転子とを備え、固定子鉄心のティース数をM、該永久磁石の数をPとしたとき、P:M=6n±2:6n(ただしnは2以上の整数)の関係に形成された永久磁石回転電機において、永久磁石に希土類を含有するSmFeNボンド磁石を部分的に配置する構成とするとともに、固定子鉄心の積厚よりSmFeNボンド磁石の磁石長を長くし、SmFeNボンド磁石の内周面に補助溝とべべリングを形成することにより、高出力化とコギングトルクを低減して振動・騒音を低減し、漏れ電流や空中配線のない、信頼性の高い永久磁石回転電機を提供できる。   The permanent magnet rotating electrical machine according to the present embodiment is a multi-phase (U, V, W phase) armature winding wound intensively so as to surround teeth in a plurality of slots formed in a stator core. , A rotor cup rotatably supported on the outer periphery of the stator via a predetermined gap, and a rotor having permanent magnets magnetized at substantially equal intervals on the rotating rotor cup. In the permanent magnet rotating electrical machine formed in the relationship of P: M = 6n ± 2: 6n (where n is an integer of 2 or more) where M is the number of teeth of the stator core and P is the number of the permanent magnets. The SmFeN bonded magnet containing rare earth in the permanent magnet is partially arranged, and the length of the SmFeN bonded magnet is made longer than the thickness of the stator core, and an auxiliary groove is formed on the inner peripheral surface of the SmFeN bonded magnet. High output and cogging torque can be achieved by forming bevelling. The reduced by reducing the vibration and noise, the leakage current and no aerial wiring having high reliability can be provided a permanent magnet rotating electric machine.

上述の実施例では、永久磁石回転電機1を洗濯乾燥機に用いた例を説明したが、これに限らず、ポンプや家庭用・産業用機器に使用しても良い。   In the above-described embodiment, the example in which the permanent magnet rotating electric machine 1 is used for a washing / drying machine has been described.

1…永久磁石回転電機、2…固定子、3…回転子、4…固定子鉄心、5…ティース、5A…ティーステーパ部、6…コアバック、7…スロット、8…絶縁材、8A…内周絶縁部、9…電機子巻線(U相、V相、W相)、10…ロータカップ、11…ギャップ、12…永久磁石、13…補助溝、14…べべリング、15…固定部材、16…シャフト、17…ローレット、18…ベアリングA、19…ベアリングB、20…Cリング、21…スラストバネ、22…モータ単板、23…カシメ   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Permanent magnet rotary electric machine, 2 ... Stator, 3 ... Rotor, 4 ... Stator iron core, 5 ... Teeth, 5A ... Teeth taper part, 6 ... Core back, 7 ... Slot, 8 ... Insulation material, 8A ... Inside Peripheral insulation, 9 ... Armature winding (U phase, V phase, W phase), 10 ... Rotor cup, 11 ... Gap, 12 ... Permanent magnet, 13 ... Auxiliary groove, 14 ... Beveling, 15 ... Fixing member, 16 ... shaft, 17 ... knurl, 18 ... bearing A, 19 ... bearing B, 20 ... C ring, 21 ... thrust spring, 22 ... motor single plate, 23 ... caulking

Claims (6)

固定子鉄心に形成された複数のスロット内にティースを取り囲むように集中的に巻回された多相(U、V、W相)の電機子巻線が施された固定子と、
該固定子の外周に所定のギャップを介して回転自在に支承されたロータカップと、
該ロータカップの内周面にほぼ等間隔に着磁された永久磁石を配置した回転子と、を備え、
該固定子鉄心のティース数をM、該永久磁石の数をPとしたとき、P:M=6n±2:6n(ただしnは2以上の整数)の関係に形成された永久磁石回転電機において、前記永久磁石をSmFeNボンド磁石にて構成するとともに、該SmFeNボンド磁石の内周面に補助溝を形成したことを特徴とする永久磁石回転電機。
A stator with multi-phase (U, V, W phase) armature windings wound intensively so as to surround the teeth in a plurality of slots formed in the stator core;
A rotor cup rotatably supported on the outer periphery of the stator via a predetermined gap;
A rotor having permanent magnets magnetized at substantially equal intervals on the inner circumferential surface of the rotor cup, and
In a permanent magnet rotating electrical machine formed with a relationship of P: M = 6n ± 2: 6n (where n is an integer of 2 or more) where M is the number of teeth of the stator core and P is the number of permanent magnets. The permanent magnet rotating electric machine is characterized in that the permanent magnet is composed of an SmFeN bonded magnet and an auxiliary groove is formed on the inner peripheral surface of the SmFeN bonded magnet.
請求項1記載の永久磁石回転電機において、
前記永久磁石をSmFeNボンド磁石で部分的に円周上に配置して構成するとともに、前記固定子鉄心の積厚より前記SmFeNボンド磁石の磁石長が長いことを特徴とする永久磁石回転電機。
In the permanent magnet rotating electric machine according to claim 1,
A permanent magnet rotating electrical machine characterized in that the permanent magnet is partially arranged on the circumference with an SmFeN bonded magnet, and the magnet length of the SmFeN bonded magnet is longer than the thickness of the stator core.
請求項1ないし2項記載の永久磁石回転電機において、
前記SmFeNボンド磁石の内周面に設けた前記補助溝を極間の3等分の位置に配置し、前記固定子鉄心の磁極片の径方向最小厚みをHとし、該SmFeNボンド磁石の内周面の周長がほぼ0.5mm/度としたとき、該補助溝の深さをH近傍に、該補助溝の幅を1Hから2.75H近傍に設定したことを特徴とする永久磁石回転電機。
In the permanent magnet rotating electric machine according to claim 1 or 2,
The auxiliary grooves provided on the inner peripheral surface of the SmFeN bonded magnet are arranged at positions corresponding to three equal parts between the poles, the minimum radial thickness of the pole pieces of the stator core is H, and the inner periphery of the SmFeN bonded magnet When the peripheral length of the surface is approximately 0.5 mm / degree, the depth of the auxiliary groove is set in the vicinity of H, and the width of the auxiliary groove is set in the vicinity of 1H to 2.75H. .
請求項1ないし3項記載の永久磁石回転電機において、
前記固定子鉄心の前記ティースの頭部以外をPBTで射出成形して絶縁するとともに、該固定子鉄心のコアバックの全周囲を同じく該PBTで射出成形して絶縁したことを特徴とする永久磁石回転電機。
The permanent magnet rotating electric machine according to claim 1,
The permanent magnet is insulated by injection molding with PBT except for the head of the teeth of the stator core, and the entire periphery of the core back of the stator core is also insulated by injection molding with the PBT. Rotating electric machine.
請求項1ないし4項記載の永久磁石回転電機において、前記SmFeNボンド磁石の内周面にべべリングを施したことを特徴とする永久磁石回転電機。   5. The permanent magnet rotating electric machine according to claim 1, wherein beveling is applied to an inner peripheral surface of the SmFeN bonded magnet. 6. 固定子鉄心に形成された複数のスロット内にティースを取り囲むように集中的に巻回された多相(U、V、W相)の電機子巻線が施された固定子と、
該固定子の外周に所定のギャップを介して回転自在に支承されたロータカップと、
該ロータカップの内周面にほぼ等間隔に着磁された永久磁石を配置した回転子と、を備え、該固定子鉄心のティース数をM、該永久磁石の数をPとしたとき、P:M=6n±2:6n(ただしnは2以上の整数)の関係に形成された永久磁石回転電機において、
前記固定子鉄心の前記ティースに巻回する方向を右回りと左回り、あるいは左回りと右回りとが一対になって各相の前記電機子巻線を構成し、該ティースに該右回りあるいは該左回りで巻回するときに巻始めを該ティース内周側として巻終わりを該ティース外周側とし、隣の該ティースに該左回りあるいは該右回りで巻回するときに巻始めを該ティース外周側として巻終わりを該ティース内周側となるようにして、該電機子巻線の巻始めと巻終わりをともに該ティース内周側になるようにしたことを特徴とする永久磁石回転電機。
A stator with multi-phase (U, V, W phase) armature windings wound intensively so as to surround the teeth in a plurality of slots formed in the stator core;
A rotor cup rotatably supported on the outer periphery of the stator via a predetermined gap;
A rotor having permanent magnets magnetized at substantially equal intervals on the inner peripheral surface of the rotor cup, and when the number of teeth of the stator core is M and the number of permanent magnets is P, P : In a permanent magnet rotating electrical machine formed in a relationship of M = 6n ± 2: 6n (where n is an integer of 2 or more),
The armature winding of each phase is composed of a pair of clockwise and counterclockwise or counterclockwise and clockwise directions wound around the teeth of the stator core, and the clockwise or When winding in the counterclockwise direction, the beginning of winding is the inner peripheral side of the teeth, and the end of winding is the outer peripheral side of the teeth. When winding the adjacent teeth on the counterclockwise or clockwise direction, A permanent magnet rotating electric machine characterized in that the winding end is on the inner peripheral side of the teeth on the outer peripheral side, and the winding start and end of the armature winding are both on the inner peripheral side of the teeth.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2018196263A (en) * 2017-05-18 2018-12-06 株式会社デンソー Rotor and motor
WO2021025366A1 (en) * 2019-08-06 2021-02-11 삼성전자(주) Permanent magnet synchronous motor and hermetic compressor using same

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