JP2019176577A - motor - Google Patents

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暁弘 内海
佳朗 竹本
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佳朗 竹本
浩司 堀田
Koji Hotta
浩司 堀田
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Abstract

To provide a motor that can prevent a reduction in salient pole ratio.SOLUTION: A motor is configured so as to have a facing relationship in a radial direction between a rotor core 21 and each tooth T at each time while a rotor 14 rotates once such that there is a timing when the number of teeth T that face toward a magnet magnetic pole part 23 and do not face toward a pseudo magnetic pole part 24 is more than the number of teeth T that face the magnet magnetic pole part 23 and the pseudo magnetic pole part 24 adjacent in the circumferential direction at the same time.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、コンシクエントポール型のロータを備えたモータに関するものである。   The present invention relates to a motor provided with a continuous pole type rotor.

例えば特許文献1に開示されるコンシクエントポール型(ハーフマグネット型)のロータは、ロータコアの外周部において、永久磁石が埋め込まれてなる磁石磁極部と、ロータコアの一部位からなり磁石磁極部との間に空隙を以て設けられた疑似磁極部とを周方向に交互にそれぞれ複数備えている。そして、各磁石磁極部(各永久磁石)は互いに同極に設定され、各疑似磁極部は周方向に隣り合う磁石磁極部の永久磁石の磁束によって、磁石磁極部とは異極の磁極として機能する。   For example, a continuous pole type (half magnet type) rotor disclosed in Patent Document 1 includes a magnet magnetic pole portion in which a permanent magnet is embedded in an outer peripheral portion of a rotor core, and a magnet magnetic pole portion formed of one part of the rotor core. A plurality of pseudo magnetic pole portions provided with a gap therebetween are alternately provided in the circumferential direction. And each magnet magnetic pole part (each permanent magnet) is set to the same polarity, and each pseudo magnetic pole part functions as a magnetic pole having a different polarity from the magnet magnetic pole part by the magnetic flux of the permanent magnet of the magnet magnetic pole part adjacent in the circumferential direction. To do.

特開2014−131376号公報JP 2014-131376 A

上記特許文献1のようなロータを備えたモータでは、q軸インダクタンスLqとd軸インダクタンスLdとの比である突極比(Lq/Ld)が大きい程、リラクタンストルクを大きくすることができる。しかしながら、同モータでは、ステータのティースが磁石磁極部及び疑似磁極部と同時に対向することで、磁石磁極部と疑似磁極部とを短絡する磁路が形成されてq軸インダクタンスLqが低下し、その結果、突極比が低下してしまう問題があった。   In a motor having a rotor as described in Patent Document 1, the reluctance torque can be increased as the salient pole ratio (Lq / Ld), which is the ratio between the q-axis inductance Lq and the d-axis inductance Ld, is larger. However, in the motor, the stator teeth face each other at the same time as the magnet magnetic pole part and the pseudo magnetic pole part, so that a magnetic path that short-circuits the magnet magnetic pole part and the pseudo magnetic pole part is formed, and the q-axis inductance Lq is reduced. As a result, there is a problem that the salient pole ratio decreases.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、突極比の低下を抑制できるモータを提供することにある。   The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a motor that can suppress a decrease in salient pole ratio.

上記課題を解決するモータは、回転軸と、前記回転軸に対して同軸に固定されたロータコアを有するロータと、周方向に沿って複数設けられ前記ロータコアの外周面と径方向に対向するティース、及び該各ティースに巻回された巻線を有するステータとを備え、前記ロータコアはその外周部において、永久磁石が埋め込まれてなる磁石磁極部と、前記ロータコアの一部位からなり前記磁石磁極部との間に空隙を以て設けられた疑似磁極部とを周方向に交互にそれぞれ複数備え、前記各磁石磁極部が互いに同極とされ、前記各疑似磁極部が前記磁石磁極部とは異極の磁極として機能するモータであって、前記ロータが1周するうちのその時々の前記ロータコアと前記各ティースとの径方向の対向関係を見たとき、前記磁石磁極部と対向し、かつ前記疑似磁極部と対向しないティースの数が、周方向に隣り合う前記磁石磁極部と前記疑似磁極部とに同時に対向するティースの数よりも多くなるタイミングが存在するように構成されている。   A motor that solves the above problems includes a rotating shaft, a rotor having a rotor core fixed coaxially to the rotating shaft, a plurality of teeth provided along the circumferential direction, and teeth that are radially opposed to the outer circumferential surface of the rotor core; And a stator having a winding wound around each of the teeth, and the rotor core has a magnet magnetic pole portion in which a permanent magnet is embedded in an outer peripheral portion thereof, and the magnet magnetic pole portion formed of one portion of the rotor core; Are provided with a plurality of pseudo magnetic pole portions provided alternately with each other in the circumferential direction, the magnet magnetic pole portions having the same polarity, and the pseudo magnetic pole portions having different polarities from the magnet magnetic pole portion. And when the rotor core makes one round, when viewed from the radial opposing relationship between the rotor core and each tooth at that time, facing the magnet magnetic pole portion, and Serial number of pseudo magnetic pole portion not facing teeth, many become timing than the number of teeth simultaneously opposed to said magnet pole portions adjacent to each other in the circumferential direction and the pseudo magnetic pole portion is configured to present.

上記態様によれば、ロータが1周するうちのその時々のロータコアと各ティースとの径方向の対向関係を見たとき、磁石磁極部と対向し、かつ疑似磁極部と対向しないティースの数が、周方向に隣り合う磁石磁極部と疑似磁極部とに同時に対向するティースの数よりも多くなるタイミングが存在する。これにより、突極比の低下を抑制できる。   According to the above aspect, when the radial opposing relationship between the rotor core and each tooth at that time during one round of the rotor is viewed, the number of teeth facing the magnet magnetic pole part and not facing the pseudo magnetic pole part is There is a timing that is greater than the number of teeth facing the magnet magnetic pole portion and the pseudo magnetic pole portion adjacent in the circumferential direction at the same time. Thereby, the fall of a salient pole ratio can be suppressed.

上記モータにおいて、前記ロータが1周するうちのその時々の前記ロータコアと前記各ティースとの径方向の対向関係を見たとき、前記磁石磁極部と対向し、かつ前記疑似磁極部と対向しないティースの数が、周方向に隣り合う前記磁石磁極部と前記疑似磁極部とに同時に対向するティースの数よりも常に多い。   In the motor, the teeth facing the magnet magnetic pole portion and not facing the pseudo magnetic pole portion when the radial facing relationship between the rotor core and the teeth at that time of the rotor makes one turn Is always larger than the number of teeth facing the magnet magnetic pole part and the pseudo magnetic pole part adjacent in the circumferential direction at the same time.

上記態様によれば、磁石磁極部と対向し、かつ疑似磁極部と対向しないティースの数が、周方向に隣り合う磁石磁極部と疑似磁極部とに同時に対向するティースの数よりも常に多いため、突極比の低下をより好適に抑制できる。   According to the above aspect, the number of teeth facing the magnetic pole part and not facing the pseudo magnetic pole part is always larger than the number of teeth facing the magnet magnetic pole part and the pseudo magnetic pole part adjacent in the circumferential direction at the same time. Further, it is possible to more suitably suppress a decrease in salient pole ratio.

上記モータにおいて、前記各磁石磁極部の開角度θrは互いに等しく設定され、前記各疑似磁極部の開角度θdは互いに等しく設定され、前記各ティースにおける前記ロータコアと径方向に対向する対向面の開角度θsは互いに等しく設定され、前記各開角度θr,θd,θsの関係が、θs<θd<θrを満たすように構成されている。   In the motor, the opening angles θr of the magnet magnetic pole portions are set to be equal to each other, the opening angles θd of the pseudo magnetic pole portions are set to be equal to each other, and the opening of the facing surfaces of the teeth facing the rotor core in the radial direction is opened. The angles θs are set to be equal to each other, and the relationship between the open angles θr, θd, and θs satisfies θs <θd <θr.

上記態様によれば、磁石磁極部と対向し、かつ疑似磁極部と対向しないティースの数が、周方向に隣り合う磁石磁極部と疑似磁極部とに同時に対向するティースの数よりも多くなるタイミングが存在するように構成可能となる。   According to the above aspect, the timing at which the number of teeth facing the magnetic pole part and not facing the pseudo magnetic pole part is larger than the number of teeth facing the magnet magnetic pole part and the pseudo magnetic pole part adjacent in the circumferential direction at the same time. Can be configured to exist.

上記モータにおいて、前記ティースは、軸方向視において径方向の外側端部から内側端部に亘って一定幅を有している。
上記態様によれば、ティースにおける磁気飽和を抑制可能となり、モータ出力の確保に寄与できる。
In the motor, the teeth have a constant width from an outer end in the radial direction to an inner end in the axial direction.
According to the above aspect, magnetic saturation in the teeth can be suppressed, which can contribute to securing the motor output.

本発明のモータによれば、突極比の低下を抑制できる。   According to the motor of the present invention, the reduction of the salient pole ratio can be suppressed.

(a)実施形態のモータの断面図、(b)同形態のロータを一部拡大して示す平面図。(A) Sectional drawing of the motor of embodiment, (b) The top view which partially enlarges and shows the rotor of the same form. 同形態におけるロータの回転角度毎のロータコアと各ティースとの対向関係を示す表図。The table which shows the opposing relationship of the rotor core and each tooth for every rotation angle of the rotor in the same form. 比較例のモータの断面図。Sectional drawing of the motor of a comparative example. 実施形態及び比較例における電流変化に応じた突極比変化を示すグラフ。The graph which shows the salient pole ratio change according to the electric current change in embodiment and a comparative example. 実施形態及び比較例におけるトルク変化に応じた出力変化を示すグラフ。The graph which shows the output change according to the torque change in embodiment and a comparative example.

以下、モータの一実施形態について説明する。
図1(a)に示す本実施形態のモータ10はブラシレスモータである。モータ10は、モータハウジング11の内周面に固定された円環状のステータ12と、ステータ12と同軸に配置された回転軸13と、回転軸13に一体回転可能に設けられ、ステータ12の径方向内側に配置されたコンシクエントポール型のロータ14とを備えている。なお、回転軸13は、モータハウジング11に対し軸受(図示略)を介して回転可能に支持されている。
Hereinafter, an embodiment of the motor will be described.
The motor 10 of the present embodiment shown in FIG. 1A is a brushless motor. The motor 10 is provided with an annular stator 12 fixed to the inner peripheral surface of the motor housing 11, a rotating shaft 13 disposed coaxially with the stator 12, and a rotatable shaft 13. And a contiguous pole type rotor 14 arranged on the inner side in the direction. The rotating shaft 13 is rotatably supported with respect to the motor housing 11 via a bearing (not shown).

ステータ12は、円環状のステータコア15を有し、該ステータコア15の外周面がモータハウジング11に固定されている。なお、ステータコア15は、例えば電磁鋼板からなる複数のコアシートが軸方向に積層されて構成されている。ステータコア15は、モータハウジング11の内周面に固定された円筒状の環状部Rと、その環状部Rの内周面から径方向内側に延設された複数のティースTとを備えている。本実施形態のティースTの数(すなわちスロット数)は12個で構成され、互いに同一形状をなしている。つまり、各ティースTの先端部(径方向内側端部)の後述の開角度θsは互いに等しくなっている。また、各ティースTは周方向において等間隔(本実施形態では30度間隔)に設けられている。なお、本実施形態のステータコア15は、ティースT毎に分割されてなる12個の分割コア15aから構成されている。各分割コア15aは1つのティースTと環状部Rの一部を有するように構成されている。   The stator 12 has an annular stator core 15, and the outer peripheral surface of the stator core 15 is fixed to the motor housing 11. Note that the stator core 15 is configured by laminating a plurality of core sheets made of, for example, electromagnetic steel plates in the axial direction. The stator core 15 includes a cylindrical annular portion R fixed to the inner peripheral surface of the motor housing 11 and a plurality of teeth T extending radially inward from the inner peripheral surface of the annular portion R. In this embodiment, the number of teeth T (that is, the number of slots) is 12 and has the same shape. That is, the open angles θs described later at the tips (radially inner ends) of the teeth T are equal to each other. Further, the teeth T are provided at equal intervals in the circumferential direction (30-degree intervals in the present embodiment). In addition, the stator core 15 of this embodiment is comprised from the 12 division | segmentation cores 15a divided | segmented for every teeth T. FIG. Each divided core 15a is configured to have one tooth T and a part of the annular portion R.

各ティースTは、軸方向視において、径方向の基端部(外側端部)から先端部(内側端部)にかけて一定幅をなすストレート形状をなしている。詳しくは、図1(b)に示すように、ティースTは、その周方向中心線C1(回転軸13の軸線Lと直交しティースTの周方向中心を通る直線)と直交する幅寸法Wが、径方向に亘って一定をなしている。つまり、本実施形態のティースTは、例えばティースTの径方向内側端部から周方向両側に延出する延出部(例えば図3に示す延出部Txを参照)を有しない構成となっている。また、各ティースTの径方向内側面(延出方向の先端面)は、ロータ14の外周面と径方向に対向する対向面Taである。各ティースTの対向面Taは、回転軸13の軸線Lを中心とする同心円の円弧を軸線方向に延在させた円弧面となっている。   Each tooth T has a straight shape having a constant width from the base end portion (outer end portion) in the radial direction to the tip end portion (inner end portion) when viewed in the axial direction. Specifically, as shown in FIG. 1B, the tooth T has a width dimension W perpendicular to the circumferential center line C1 (a straight line perpendicular to the axis L of the rotating shaft 13 and passing through the circumferential center of the tooth T). It is constant over the radial direction. That is, the tooth T of the present embodiment has a configuration that does not include, for example, an extending portion (see, for example, the extending portion Tx illustrated in FIG. 3) that extends from the radially inner end of the tooth T to both sides in the circumferential direction. Yes. In addition, the radially inner side surface (tip surface in the extending direction) of each tooth T is a facing surface Ta that faces the outer peripheral surface of the rotor 14 in the radial direction. The facing surface Ta of each tooth T is an arc surface obtained by extending a concentric arc centering on the axis L of the rotating shaft 13 in the axial direction.

各ティースTには、3相の巻線16が集中巻きにて巻回されている。そして、各相の巻線16に3相電源電圧を印加してステータ12に回転磁界を形成し、該回転磁界とロータ14側の磁界との相互作用によりロータ14が回転されるようになっている。   A three-phase winding 16 is wound around each tooth T by concentrated winding. A three-phase power supply voltage is applied to the windings 16 of each phase to form a rotating magnetic field in the stator 12, and the rotor 14 is rotated by the interaction between the rotating magnetic field and the magnetic field on the rotor 14 side. Yes.

図1(a)(b)に示すように、ステータ12の内側に配置されたロータ14は、回転軸13に対して同軸に固定された略円柱状のロータコア21を備えている。ロータコア21は、例えば電磁鋼板からなる複数のコアシートが軸方向に積層されて構成されている。   As shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), the rotor 14 disposed inside the stator 12 includes a substantially cylindrical rotor core 21 that is coaxially fixed to the rotating shaft 13. The rotor core 21 is configured by laminating a plurality of core sheets made of, for example, electromagnetic steel plates in the axial direction.

ロータコア21はその外周部において、永久磁石22が埋め込まれてなる磁石磁極部23と、ロータコア21の一部位からなり磁石磁極部23との間に空隙Kを以て設けられた疑似磁極部24とを、周方向において交互に備える。本実施形態では、磁石磁極部23及び疑似磁極部24はそれぞれ5個ずつ設けられている。すなわち、ロータ14の極数(磁石磁極部23の数)は10極とされている。   The rotor core 21 includes a magnet magnetic pole portion 23 in which the permanent magnet 22 is embedded and a pseudo magnetic pole portion 24 formed with a gap K between the magnet magnetic pole portion 23 and a portion of the rotor core 21 at the outer periphery thereof. Provided alternately in the circumferential direction. In the present embodiment, five magnet magnetic pole portions 23 and five pseudo magnetic pole portions 24 are provided. That is, the number of poles of the rotor 14 (number of magnet magnetic pole portions 23) is 10.

各磁石磁極部23は、ロータコア21における径方向外側に突出する部位(空隙K間の部位)に永久磁石22が埋め込まれて形成される。各磁石磁極部23の形状(永久磁石22の形状及び該永久磁石22が埋設された付近のロータコア21の部位の形状)は互いに同一形状をなしている。つまり、各磁石磁極部23の後述する開角度θrは互いに等しくなっている。また、各磁石磁極部23は、周方向における磁極中心線L1が周方向等間隔(72度間隔)に設定されている。   Each magnet magnetic pole portion 23 is formed by embedding a permanent magnet 22 in a portion (a portion between the gaps K) protruding outward in the radial direction in the rotor core 21. The shape of each magnet magnetic pole portion 23 (the shape of the permanent magnet 22 and the shape of the portion of the rotor core 21 in the vicinity where the permanent magnet 22 is embedded) has the same shape. That is, the later-described open angles θr of the magnet magnetic pole portions 23 are equal to each other. In each magnet magnetic pole portion 23, the magnetic pole center lines L1 in the circumferential direction are set at equal intervals in the circumferential direction (72-degree intervals).

各磁石磁極部23の永久磁石22は略直方体状をなし、その最も広い面がロータ14の径方向と直交するように設けられている。また、各永久磁石22は、径方向外側の磁極面が互いに同極(例えばN極)となるように構成されている。これにより、各磁石磁極部23が互いに同極(例えばN極)として構成される。なお、各永久磁石22は、例えば焼結磁石や、磁石粉を樹脂と混合して成型固化したボンド磁石(プラスチックマグネットやゴムマグネット等)などからなる。   The permanent magnet 22 of each magnet magnetic pole portion 23 has a substantially rectangular parallelepiped shape, and the widest surface thereof is provided so as to be orthogonal to the radial direction of the rotor 14. Each permanent magnet 22 is configured such that the radially outer magnetic pole surfaces have the same polarity (for example, N pole). Thereby, each magnet magnetic pole part 23 is comprised as mutually the same pole (for example, N pole). Each permanent magnet 22 is made of, for example, a sintered magnet or a bonded magnet (such as a plastic magnet or a rubber magnet) that is molded and solidified by mixing magnet powder with resin.

周方向における各磁石磁極部23の間に形成された疑似磁極部24は、ロータコア21において径方向外側に突出形成された部位からなる。疑似磁極部24とその周方向の両隣の磁石磁極部23との間には径方向内側に窪む凹部25がそれぞれ形成されている。つまり、疑似磁極部24と磁石磁極部23とは、周方向において凹部25内の空隙Kを介して隣り合っている。各疑似磁極部24は互いに同一形状をなすとともに、周方向等間隔(72°間隔)に設けられている。   The pseudo magnetic pole portion 24 formed between the magnet magnetic pole portions 23 in the circumferential direction is formed of a portion that protrudes radially outward from the rotor core 21. Concave portions 25 that are recessed radially inward are formed between the pseudo magnetic pole portion 24 and the magnet magnetic pole portions 23 adjacent to each other in the circumferential direction. That is, the pseudo magnetic pole part 24 and the magnet magnetic pole part 23 are adjacent to each other via the gap K in the recess 25 in the circumferential direction. The pseudo magnetic pole portions 24 have the same shape as each other and are provided at equal intervals in the circumferential direction (72 ° intervals).

各疑似磁極部24は、周方向に隣り合う磁石磁極部23の磁束(永久磁石22の磁束)によって、磁石磁極部23とは異極の磁極(例えばS極)として機能する。磁石磁極部23の磁極中心線L1及び疑似磁極部24の磁極中心線L2は、周方向等間隔(36度間隔)で交互に設けられている。   Each pseudo magnetic pole portion 24 functions as a magnetic pole (for example, S pole) having a different polarity from the magnet magnetic pole portion 23 by the magnetic flux of the magnet magnetic pole portion 23 adjacent in the circumferential direction (the magnetic flux of the permanent magnet 22). The magnetic pole center line L1 of the magnet magnetic pole part 23 and the magnetic pole center line L2 of the pseudo magnetic pole part 24 are alternately provided at equal intervals in the circumferential direction (36 degree intervals).

次に、磁石磁極部23、疑似磁極部24、及びティースTの各々における周方向の寸法設定(開角度)について説明する。
図1(b)に示すように、磁石磁極部23の開角度θrは、軸線Lを中心とする磁石磁極部23の外周面の周方向一端と他端との間の角度幅である。疑似磁極部24の開角度θdは、軸線Lを中心とする疑似磁極部24の外周面の周方向一端と他端との間の角度幅である。また、ティースTの開角度θsは、軸線Lを中心とする対向面Taの周方向一端と他端との間の角度幅である。そして、各開角度θr,θd,θsの関係は、θs<θd<θrを満たすように構成されている。なお、開角度θrを規定する磁石磁極部23の外周面の周方向一端及び他端は、周方向に隣接する磁気抵抗部(本実施形態では凹部25の空隙K)との境界部に設定されることが望ましい。同様に、開角度θdを規定する疑似磁極部24の外周面の周方向一端及び他端は、周方向に隣接する磁気抵抗部(本実施形態では凹部25の空隙K)との境界部に設定されることが望ましい。
Next, the dimension setting (open angle) in the circumferential direction in each of the magnet magnetic pole part 23, the pseudo magnetic pole part 24, and the teeth T will be described.
As shown in FIG. 1B, the opening angle θr of the magnet magnetic pole portion 23 is an angular width between one end and the other end of the outer peripheral surface of the magnet magnetic pole portion 23 with the axis L as the center. The opening angle θd of the pseudo magnetic pole portion 24 is an angular width between one end and the other end of the outer peripheral surface of the pseudo magnetic pole portion 24 around the axis L. Further, the open angle θs of the teeth T is an angular width between one end and the other end in the circumferential direction of the facing surface Ta with the axis L as the center. The relationship between the open angles θr, θd, and θs is configured to satisfy θs <θd <θr. In addition, the circumferential direction one end and the other end of the outer peripheral surface of the magnet magnetic pole part 23 that define the open angle θr are set as a boundary part with the magnetoresistive part adjacent to the circumferential direction (in this embodiment, the gap K of the recess 25). It is desirable. Similarly, one end and the other end in the circumferential direction of the outer peripheral surface of the pseudo magnetic pole portion 24 that define the open angle θd are set as boundaries with the magnetoresistive portion adjacent in the circumferential direction (the gap K of the recess 25 in this embodiment). It is desirable that

図2は、本実施形態のモータ10において、ロータ14を周方向一方(図1(a)における反時計回り方向)に回転させたときのその時々ロータコア21と各ティースT(対向面Ta)との径方向の対向関係を示す表である。なお、各ティースTを個別に特定して説明するため、図1(a)に示すように、各ティースTに対して、周方向の反時計回りに順に「1」〜「12」のティース番号を付しており、同ティース番号は、図2の表におけるティース番号と対応している。   FIG. 2 shows that the rotor core 21 and each tooth T (opposing surface Ta) are sometimes rotated when the rotor 14 is rotated in one circumferential direction (counterclockwise direction in FIG. 1A) in the motor 10 of the present embodiment. It is a table | surface which shows the opposing relationship of the radial direction. In addition, in order to identify and describe each tooth T individually, as shown in FIG. 1A, the teeth numbers “1” to “12” are sequentially provided in the counterclockwise direction in the circumferential direction with respect to each tooth T. The tooth number corresponds to the tooth number in the table of FIG.

図2の表では、ロータ14を反時計回り方向に電気角で6度(機械角で1.2度)ずつ回転させたときの各位置において、番号「1」〜「12」までの各ティースTが、「A」、「B」、「C」のいずれのパターンとなっているかをそれぞれ示すとともに、位置毎(回転角度毎)の各パターンA〜Cのティース数を示している。パターンAは、ティースTの対向面Taが磁石磁極部23と対向し、かつ疑似磁極部24と対向しないパターンである。パターンBは、ティースTの対向面Taが疑似磁極部24と対向し、かつ磁石磁極部23と対向しないパターンである。そして、パターンCは、ティースTの対向面Taが周方向に隣り合う磁石磁極部23と疑似磁極部24とに同時に対向するパターンである。   In the table of FIG. 2, each of the teeth from “1” to “12” at each position when the rotor 14 is rotated counterclockwise by 6 degrees in electrical angle (1.2 degrees in mechanical angle). T indicates which pattern is “A”, “B”, and “C”, and the number of teeth of each pattern A to C for each position (for each rotation angle). The pattern A is a pattern in which the facing surface Ta of the tooth T faces the magnet magnetic pole part 23 and does not face the pseudo magnetic pole part 24. The pattern B is a pattern in which the facing surface Ta of the tooth T faces the pseudo magnetic pole portion 24 and does not face the magnet magnetic pole portion 23. The pattern C is a pattern in which the facing surface Ta of the tooth T simultaneously faces the magnet magnetic pole portion 23 and the pseudo magnetic pole portion 24 that are adjacent in the circumferential direction.

図1(a)は、ロータ14の回転角度(電気角)が6度のときのモータ10を示している。このとき、番号「1」のティースTは、磁石磁極部23と真正面で対向(ティースT及び磁石磁極部23の周方向中心同士が一致)している。また、番号「7」のティースTは、疑似磁極部24と真正面で対向(ティースT及び疑似磁極部24の周方向中心同士が一致)している。そして、このときの各ティースTのロータコア21との対向関係について各パターンA〜Cで説明すると、番号「1」、「3」、「6」、「8」、「11」のティースTがパターンAとなり、番号「2」、「5」、「7」、「12」のティースTがパターンBとなり、番号「4」、「9」、「10」のティースTがパターンCとなっている。すなわち、各パターンA〜Cのティース数は「5」−「4」−「3」の関係となっている。そして、この各パターンA〜Cのティース数は、ロータ14が電気角で1周(360度)回転する中で常に変わらず同じとなっている。なお、本実施形態のロータ14は10極で構成されているため、電気角5周分(1800度)でロータ14の機械角1周分となる。   FIG. 1A shows the motor 10 when the rotation angle (electrical angle) of the rotor 14 is 6 degrees. At this time, the tooth T having the number “1” is opposed to the magnet magnetic pole portion 23 in front of the center (the centers in the circumferential direction of the teeth T and the magnet magnetic pole portion 23 coincide). Further, the tooth T having the number “7” is opposed to the pseudo magnetic pole portion 24 in front of the teeth T (the centers in the circumferential direction of the teeth T and the pseudo magnetic pole portion 24 coincide). The opposing relationship between the teeth T and the rotor core 21 at this time will be described with reference to the patterns A to C. The teeth T with numbers “1”, “3”, “6”, “8”, and “11” are patterns. A, teeth T with numbers “2”, “5”, “7”, “12” become pattern B, and teeth T with numbers “4”, “9”, “10” become pattern C. That is, the number of teeth in each of the patterns A to C has a relationship of “5” − “4” − “3”. The number of teeth of each of the patterns A to C is always the same as the rotor 14 rotates one round (360 degrees) in electrical angle. In addition, since the rotor 14 of this embodiment is comprised by 10 poles, it will be 1 mechanical angle of the rotor 14 for 5 electrical angles (1800 degrees).

図3には、ティースTの対向面Taの開角度θsを本実施形態よりも大きくした構成を比較例として示している。同比較例におけるロータ14には、本実施形態と同様のロータ14としている。そして、同比較例の構成において、磁石磁極部23の開角度θr、疑似磁極部24の開角度θd、及びティースTの開角度θsの関係は、θd<θs<θrとなっている。また、同比較例の各ティースTは、径方向内側端部から周方向両側に延出する延出部Txを有し、これにより、ロータコア21との対向面Ta(開角度θs)が広く確保されている。   FIG. 3 shows, as a comparative example, a configuration in which the opening angle θs of the facing surface Ta of the tooth T is larger than that of the present embodiment. The rotor 14 in the comparative example is the same rotor 14 as in this embodiment. In the configuration of the comparative example, the relationship among the opening angle θr of the magnet magnetic pole portion 23, the opening angle θd of the pseudo magnetic pole portion 24, and the opening angle θs of the teeth T is θd <θs <θr. Each tooth T of the same comparative example has an extending portion Tx extending from the radially inner end to both sides in the circumferential direction, thereby ensuring a wide facing surface Ta (opening angle θs) with the rotor core 21. Has been.

図3に示す状態において、各ティースTのロータコア21との対向関係について各パターンA〜Cで説明すると、番号「1」、「6」、「8」の3個のティースTがパターンAとなり、番号「7」の1個のティースTがパターンBとなり、番号「2」、「3」、「4」、「5」、「9」、「10」、「11」、「12」の8個のティースTがパターンCとなっている。そして、この各パターンA〜Cのティース数「3」−「1」−「8」は、ロータ14が1周回転する中で常に変わらず同じとなっている。   In the state shown in FIG. 3, the opposing relationship of each tooth T with the rotor core 21 will be described with reference to each pattern A to C. Three teeth T of numbers “1”, “6”, and “8” become the pattern A, One tooth T with the number “7” becomes the pattern B, and eight pieces with the numbers “2”, “3”, “4”, “5”, “9”, “10”, “11”, “12” Teeth T are pattern C. The number of teeth “3”-“1”-“8” of the patterns A to C is always the same as the rotor 14 rotates once.

本実施形態の作用について説明する。
磁石磁極部23及び疑似磁極部24と同時に対向するティースT(パターンC)は、磁石磁極部23と疑似磁極部24とを短絡する磁路を形成するため、パターンCのティース数が多い比較例では、d軸電流の入力時においてq軸インダクタンスLqが低下する傾向がある。一方、本実施形態では、パターンCのティース数を減らしてパターンAのティース数を増やした構成となっているため、d軸電流の入力時におけるq軸インダクタンスLqの低下を抑制でき、その結果、突極比の低下が抑えられる。
The operation of this embodiment will be described.
The teeth T (pattern C) facing simultaneously with the magnet magnetic pole portion 23 and the pseudo magnetic pole portion 24 form a magnetic path that short-circuits the magnet magnetic pole portion 23 and the pseudo magnetic pole portion 24, and therefore, the comparative example having a large number of teeth of the pattern C Then, the q-axis inductance Lq tends to decrease when the d-axis current is input. On the other hand, in the present embodiment, since the number of teeth of the pattern C is reduced and the number of teeth of the pattern A is increased, it is possible to suppress a decrease in the q-axis inductance Lq when the d-axis current is input. A decrease in salient pole ratio can be suppressed.

図4に示すように、巻線16に供給する電流を大きくしていったとき、q軸インダクタンスLqとd軸インダクタンスLdとの比である突極比(Lq/Ld)の低下度合いが、本実施形態は比較例に比べて少なくなっている。   As shown in FIG. 4, when the current supplied to the winding 16 is increased, the degree of decrease in the salient pole ratio (Lq / Ld), which is the ratio between the q-axis inductance Lq and the d-axis inductance Ld, is as follows. The embodiment is fewer than the comparative example.

また、図5に示すように、本実施形態では、比較例に比べて出力(トルクが同じときの回転数)が向上されている。これは、本実施形態では、電流値を大きくしていったときの突極比の低下度合いが比較例に比べて抑えられていることが影響していると考えられる。   Further, as shown in FIG. 5, in this embodiment, the output (the number of revolutions when the torque is the same) is improved as compared with the comparative example. In this embodiment, this is considered to be due to the fact that the degree of decrease in the salient pole ratio when the current value is increased is suppressed as compared with the comparative example.

本実施形態の効果について説明する。
(1)ロータ14が1周するうちのその時々のロータコア21と各ティースTとの径方向の対向関係を見たとき、磁石磁極部23と対向し、かつ疑似磁極部24と対向しないティースT(パターンAのティースT)の数が、周方向に隣り合う磁石磁極部23と疑似磁極部24とに同時に対向するティースT(パターンCのティースT)の数よりも多くなるタイミングが存在する。これにより、突極比(Lq/Ld)の低下を抑制できる(図4参照)。その結果、リラクタンストルクの向上に寄与できる。また、弱め界磁電流(d軸電流)の入力時に疑似磁極部24への磁束の漏れを抑制できるため、好適な高回転駆動が実現できる。
The effect of this embodiment will be described.
(1) The teeth T facing the magnet magnetic pole portion 23 and not facing the pseudo magnetic pole portion 24 when looking at the radial facing relationship between the rotor core 21 and each tooth T at that time during one round of the rotor 14 There is a timing when the number of (the teeth T of the pattern A) is larger than the number of the teeth T (the teeth T of the pattern C) simultaneously facing the magnet magnetic pole part 23 and the pseudo magnetic pole part 24 adjacent in the circumferential direction. Thereby, the fall of a salient pole ratio (Lq / Ld) can be suppressed (refer FIG. 4). As a result, the reluctance torque can be improved. Further, since leakage of magnetic flux to the pseudo magnetic pole portion 24 can be suppressed when a field weakening current (d-axis current) is input, a suitable high rotation drive can be realized.

(2)ロータ14が1周するうちのその時々のロータコア21と各ティースTとの径方向の対向関係を見たとき、磁石磁極部23と対向し、かつ疑似磁極部24と対向しないティースTの数が、周方向に隣り合う磁石磁極部23と疑似磁極部24とに同時に対向するティースTの数よりも常に多い。このため、突極比の低下をより好適に抑制できる。   (2) The teeth T facing the magnet magnetic pole portion 23 and not facing the pseudo magnetic pole portion 24 when looking at the radial opposing relationship between the rotor core 21 and each tooth T at that time during one round of the rotor 14 Is always larger than the number of teeth T facing the magnet magnetic pole part 23 and the pseudo magnetic pole part 24 adjacent in the circumferential direction at the same time. For this reason, the fall of a salient pole ratio can be suppressed more suitably.

(3)磁石磁極部23の開角度θr、疑似磁極部24の開角度θd及びティースTの対向面Taの開角度θsの関係が、θs<θd<θrを満たすように構成されている。この態様によれば、磁石磁極部23と対向し、かつ疑似磁極部24と対向しないティースTの数が、周方向に隣り合う磁石磁極部23と疑似磁極部24とに同時に対向するティースTの数よりも多くなるタイミングが存在するように構成可能となる。   (3) The relationship among the opening angle θr of the magnetic pole portion 23, the opening angle θd of the pseudo magnetic pole portion 24, and the opening angle θs of the facing surface Ta of the tooth T is configured to satisfy θs <θd <θr. According to this aspect, the number of teeth T facing the magnet magnetic pole part 23 and not facing the pseudo magnetic pole part 24 is the same as that of the teeth T facing the magnet magnetic pole part 23 and the pseudo magnetic pole part 24 adjacent in the circumferential direction at the same time. It can be configured such that there are more timings than numbers.

(4)ティースTは、軸方向視において径方向の外側端部から内側端部に亘って一定幅を有している(ストレート形状)。すなわち、本実施形態のティースTは、比較例のような、ティース先端が周方向に拡がる形状(延出部Txを有する形状)ではない。これにより、ティースTにおけるロータコア21と対向する先端部(径方向内側端部)において、磁気飽和する箇所が変化しにくい構成とすることが可能となり、その結果、突極比の低下をより好適に抑制可能となる。また、比較例のような延出部Txを有するティースTで対向面Taの開角度θsが同じである構成と比較した場合、上記実施形態のようなストレート形状のティースTでは、ティースTの径方向中間部の幅を確保できるため、ティースTでの磁気飽和自体を抑制でき、出力の向上に寄与できる。   (4) The teeth T have a certain width from the radially outer end to the inner end in the axial direction (straight shape). That is, the teeth T of the present embodiment are not in a shape (a shape having an extension portion Tx) in which the tip of the teeth expands in the circumferential direction as in the comparative example. As a result, it is possible to make a configuration in which the portion where the magnetic saturation occurs is difficult to change at the tip portion (radially inner end portion) of the teeth T facing the rotor core 21, and as a result, the salient pole ratio can be more suitably reduced. It becomes possible to suppress. Moreover, when compared with the configuration in which the opening angle θs of the facing surface Ta is the same in the tooth T having the extension portion Tx as in the comparative example, the diameter of the tooth T in the straight shape tooth T as in the above embodiment. Since the width of the intermediate portion in the direction can be ensured, magnetic saturation itself at the teeth T can be suppressed, and the output can be improved.

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記実施形態において、ロータコア21における永久磁石22の周方向両側の部位21a(永久磁石22と空隙Kとの間の部位)に対し、例えば軸方向や径方向に潰し(塑性変形)を施すことで、当該部位21aの磁気抵抗を高めた構成としてもよい。
This embodiment can be implemented with the following modifications. The present embodiment and the following modifications can be implemented in combination with each other within a technically consistent range.
In the above embodiment, the portions 21a (portions between the permanent magnet 22 and the gap K) on both sides in the circumferential direction of the permanent magnet 22 in the rotor core 21 are crushed (plastically deformed) in the axial direction or the radial direction, for example. Thus, the magnetic resistance of the portion 21a may be increased.

・上記実施形態では、各ティースTをストレート形状(径方向の外側端部から内側端部に亘って一定幅をなす形状)としたが、これに限らず、対向面Taの開角度θsを変えずに比較例のような延出部Txを設けてもよい。   In the above embodiment, each tooth T has a straight shape (a shape having a constant width from the outer end in the radial direction to the inner end). However, the present invention is not limited to this, and the opening angle θs of the facing surface Ta is changed. Instead, an extension portion Tx as in the comparative example may be provided.

・ステータコア15をティースTの数と同数で分割した構成(各分割コア15aからなる構成)としたが、これに限らず、環状部R及び各ティースTを含めてステータコア15を一体に形成してもよい。   The stator core 15 is divided into the same number as the number of teeth T (a structure composed of each divided core 15a). However, the present invention is not limited to this, and the stator core 15 including the annular portion R and each tooth T is integrally formed. Also good.

・上記実施形態では、ロータ14の回転時における各パターンA〜Cのティース数が「5」−「4」−「3」となるように構成されたが、これに特に限らず、各パターンA〜Cのティース数が例えば「4」−「5」−「3」となるように構成してもよい。   In the above embodiment, the number of teeth of each of the patterns A to C when the rotor 14 is rotated is configured to be “5” − “4” − “3”. The number of teeth of .about.C may be, for example, “4”-“5”-“3”.

・上記実施形態におけるロータ14の極数(磁石磁極部23の数)及びステータ12のスロット数(ティースTの数)は例示であり、14極:12スロットなどに適宜変更可能である。   In the above embodiment, the number of poles of the rotor 14 (number of magnet magnetic pole portions 23) and the number of slots of the stator 12 (number of teeth T) are examples, and can be appropriately changed to 14 poles: 12 slots.

上記実施形態及び変更例から把握できる技術的思想について記載する。
(イ)前記ロータが1周するうちのその時々の前記ロータコアと前記各ティースとの径方向の対向関係を見たとき、前記疑似磁極部と対向し、かつ前記磁石磁極部と対向しないティースの数が、周方向に隣り合う前記磁石磁極部と前記疑似磁極部とに同時に対向するティースの数よりも多くなるタイミングが存在するように構成されている。これにより、突極比の低下をより好適に抑制できる。
The technical idea that can be grasped from the embodiment and the modified examples will be described.
(B) When the opposing relationship in the radial direction between the rotor core and each tooth at that time during one round of the rotor is viewed, the teeth facing the pseudo magnetic pole portion and not facing the magnet magnetic pole portion The timing is such that the number is greater than the number of teeth facing the magnet magnetic pole part and the pseudo magnetic pole part adjacent in the circumferential direction at the same time. Thereby, the fall of a salient pole ratio can be suppressed more suitably.

10…モータ、12…ステータ、13…回転軸、14…ロータ、15…ステータコア、T…ティース、Ta…対向面、16…巻線、21…ロータコア、22…永久磁石、23…磁石磁極部、24…疑似磁極部、K…空隙。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Motor, 12 ... Stator, 13 ... Rotating shaft, 14 ... Rotor, 15 ... Stator core, T ... Teeth, Ta ... Opposite surface, 16 ... Winding, 21 ... Rotor core, 22 ... Permanent magnet, 23 ... Magnet magnetic pole part, 24: Pseudo magnetic pole part, K: Air gap.

Claims (4)

回転軸と、
前記回転軸に対して同軸に固定されたロータコアを有するロータと、
周方向に沿って複数設けられ前記ロータコアの外周面と径方向に対向するティース、及び該各ティースに巻回された巻線を有するステータと
を備え、
前記ロータコアはその外周部において、永久磁石が埋め込まれてなる磁石磁極部と、前記ロータコアの一部位からなり前記磁石磁極部との間に空隙を以て設けられた疑似磁極部とを周方向に交互にそれぞれ複数備え、
前記各磁石磁極部が互いに同極とされ、前記各疑似磁極部が前記磁石磁極部とは異極の磁極として機能するモータであって、
前記ロータが1周するうちのその時々の前記ロータコアと前記各ティースとの径方向の対向関係を見たとき、前記磁石磁極部と対向し、かつ前記疑似磁極部と対向しないティースの数が、周方向に隣り合う前記磁石磁極部と前記疑似磁極部とに同時に対向するティースの数よりも多くなるタイミングが存在するように構成された、モータ。
A rotation axis;
A rotor having a rotor core fixed coaxially to the rotation axis;
A plurality of teeth provided along the circumferential direction and facing the outer circumferential surface of the rotor core in the radial direction, and a stator having a winding wound around each of the teeth,
In the outer periphery of the rotor core, a magnet magnetic pole portion in which a permanent magnet is embedded and a pseudo magnetic pole portion which is a part of the rotor core and is provided with a gap between the magnet magnetic pole portion are alternately arranged in the circumferential direction. Each has multiple,
The magnet magnetic pole portions are the same polarity as each other, and each pseudo magnetic pole portion functions as a magnetic pole having a different polarity from the magnet magnetic pole portion,
The number of teeth facing the magnet magnetic pole part and not facing the pseudo magnetic pole part when looking at the radial facing relationship between the rotor core and each tooth at that time during the round of the rotor, A motor configured to have a timing that is greater than the number of teeth that simultaneously face the magnet magnetic pole portion and the pseudo magnetic pole portion adjacent in the circumferential direction.
前記ロータが1周するうちのその時々の前記ロータコアと前記各ティースとの径方向の対向関係を見たとき、前記磁石磁極部と対向し、かつ前記疑似磁極部と対向しないティースの数が、周方向に隣り合う前記磁石磁極部と前記疑似磁極部とに同時に対向するティースの数よりも常に多い、請求項1に記載のモータ。   The number of teeth facing the magnet magnetic pole part and not facing the pseudo magnetic pole part when looking at the radial facing relationship between the rotor core and each tooth at that time during the round of the rotor, 2. The motor according to claim 1, wherein the motor is always larger than the number of teeth facing the magnet magnetic pole part and the pseudo magnetic pole part adjacent in the circumferential direction at the same time. 前記各磁石磁極部の開角度θrは互いに等しく設定され、
前記各疑似磁極部の開角度θdは互いに等しく設定され、
前記各ティースにおける前記ロータコアと径方向に対向する対向面の開角度θsは互いに等しく設定され、
前記各開角度θr,θd,θsの関係が、θs<θd<θrを満たすように構成されている、請求項1又は2に記載のモータ。
The opening angles θr of the magnet magnetic pole portions are set equal to each other,
The open angles θd of the pseudo magnetic pole portions are set to be equal to each other,
The opening angles θs of the opposing surfaces in the teeth facing the rotor core in the radial direction are set to be equal to each other,
3. The motor according to claim 1, wherein the relationship between the open angles θr, θd, and θs is configured to satisfy θs <θd <θr.
前記ティースは、軸方向視において径方向の外側端部から内側端部に亘って一定幅を有している、請求項1〜3のいずれか1項に記載のモータ。   The motor according to any one of claims 1 to 3, wherein the teeth have a constant width from an outer end in a radial direction to an inner end in an axial view.
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