JP2021090351A

JP2021090351A - Rotor and permanent magnet motor

Info

Publication number: JP2021090351A
Application number: JP2021036650A
Authority: JP
Inventors: 公興長谷川; Kimioki Hasegawa
Original assignee: Fujitsu General Ltd
Current assignee: Fujitsu General Ltd
Priority date: 2021-03-08
Filing date: 2021-03-08
Publication date: 2021-06-10
Anticipated expiration: 2035-10-29
Also published as: JP7168019B2

Abstract

To provide a rotor capable of preventing vibrations or noise during rotations by reducing a harmonic component or cogging torque during the rotations of the rotor, and a permanent magnet motor.SOLUTION: The present invention relates to a rotor 10 which is formed columnar from a magnetic substance and in which a plurality of magnet embedding holes where tabular permanent magnets are embedded are disposed in an annular shape at predetermined intervals in a circumferential direction. The rotor comprises: flux barriers 14a-14f and 15a-15f that are disposed from circumferential ends of the magnet embedding holes 12a-12d to an outer periphery of the rotor; and slits 19a-19f and 20a-20f that are disposed adjacently with the flux barriers. Each of the slits is a hole extending from an inner diameter side of the rotor 10 to an outer diameter side in a direction away from the flux barrier. In the outer periphery of the rotor opposing the flux barriers radially, notches 16a-16f and 17a-17f are provided.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、回転子および永久磁石電動機に関する。 The present invention relates to rotors and permanent magnet motors.

従来、隣り合う突極部の間の外周部に形成された切欠き部と、その切欠き部と非磁性部との間に形成されたブリッジ部と、切欠き部の中央部から外方に突出した第１突起部とを有する磁石埋め込み型回転子において、突極部の半径を、突極部中心から切欠き部に向かって漸減させ、第１突起部の半径を、突極部中心の半径と同一とした磁石埋め込み型回転子が開示されている（例えば、特許文献１参照）。 Conventionally, a notch formed on the outer peripheral portion between adjacent salient poles, a bridge portion formed between the notch and the non-magnetic portion, and an outward portion from the center of the notch. In a magnet-embedded rotor having a protruding first protrusion, the radius of the salient pole is gradually reduced from the center of the salient pole toward the notch, and the radius of the first protrusion is set to the center of the salient pole. A magnet-embedded rotor having the same radius is disclosed (see, for example, Patent Document 1).

特開２０１２−１２０３２６号公報JP2012-120326A

上記特許文献１に記載された磁石埋め込み型回転子は、図１４−１に示すように、回転子２１０の隣り合う突極部２１１と２１２の間の外周部に、切欠き部２１７ａ、２１６ｂと、その中央部から外方に突出した第１突起部２１８ａとを形成することで、永久磁石２１３、２１４から発生する誘起電圧の高調波成分を低減させて、正弦波に近づけることでコギングトルクを低減させて、電動機の振動や騒音を低減させることができる。しかしながら、図１４−１の回転子の回転時における誘起電圧波形を示す図１４−２を見ると、ピークとボトム付近でそれぞれ角が２つずつ出ていることから、正弦波に近づいているが、誘起電圧の高調波成分やコギングトルクの低減が未だ不十分であって、電動機の振動や騒音をさらに低減することが求められている。 As shown in FIG. 14-1, the magnet-embedded rotor described in Patent Document 1 has notches 217a and 216b on the outer peripheral portion between the adjacent salient poles 211 and 212 of the rotor 210. By forming the first protruding portion 218a protruding outward from the central portion, the harmonic component of the induced voltage generated from the permanent magnets 213 and 214 is reduced, and the cogging torque is reduced by approaching a sine wave. It can be reduced to reduce the vibration and noise of the electric motor. However, looking at FIG. 14-2, which shows the induced voltage waveform during rotation of the rotor in FIG. 14-1, it is approaching a sine wave because there are two angles each near the peak and the bottom. , The reduction of the harmonic component of the induced voltage and the cogging torque is still insufficient, and it is required to further reduce the vibration and noise of the electric motor.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、回転子の回転時における誘起電圧の高調波成分やコギングトルクの低減を図って、正弦波に近い誘起電圧波形を得ることにより、回転子の回転時における回転むらを抑制することで、振動や騒音を防止することができる回転子および永久磁石電動機を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and the rotor is obtained by obtaining an induced voltage waveform close to a sine wave by reducing the harmonic component of the induced voltage and the cogging torque during rotation of the rotor. It is an object of the present invention to obtain a rotor and a permanent magnet electric motor capable of preventing vibration and noise by suppressing uneven rotation during rotation.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る回転子は、磁性体により円柱状に形成され、板状の永久磁石が埋め込まれる複数の磁石埋め込み孔が周方向に所定間隔を隔てて環状に配置された回転子であって、前記磁石埋め込み孔の周方向端部から前記回転子の外周に向かうように配置された第１非磁性部と、前記第１非磁性部と隣接するように配置された第２非磁性部と、を備え、前記第２非磁性部は、前記回転子の内径側から外径側に向かって前記第１非磁性部から遠ざかる方向に延びる長孔であり、前記第１非磁性部と径方向に対向する前記回転子の外周には切欠き部が設けられることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the rotor according to the present invention is formed in a columnar shape by a magnetic material, and a plurality of magnet embedding holes in which plate-shaped permanent magnets are embedded are spaced apart in the circumferential direction. A first non-magnetic portion, which is a rotor arranged in an annular shape with the magnet embedded hole, and which is arranged so as to face the outer periphery of the rotor from the circumferential end of the magnet embedding hole, and the first non-magnetic portion. The second non-magnetic portion includes a second non-magnetic portion arranged so as to be adjacent to each other, and the second non-magnetic portion has a length extending from the inner diameter side to the outer diameter side of the rotor in a direction away from the first non-magnetic portion. It is a hole, and is characterized in that a notch portion is provided on the outer periphery of the rotor facing the first non-magnetic portion in the radial direction.

また、本発明に係る回転子の第２非磁性部は、前記長孔の外径側端部を前記第１非磁性部から遠ざかる方向に向けて前記回転子の外周に沿って曲げることを特徴とする。 Further, the second non-magnetic portion of the rotor according to the present invention is characterized in that the outer diameter side end portion of the elongated hole is bent along the outer periphery of the rotor toward a direction away from the first non-magnetic portion. And.

また、本発明に係る回転子は、前記切欠き部の角度と前記第２非磁性部の外径側端部の曲げ角度とを一致させることを特徴とする。 Further, the rotor according to the present invention is characterized in that the angle of the notch portion and the bending angle of the outer diameter side end portion of the second non-magnetic portion are made to match.

また、本発明に係る回転子は、前記第１非磁性部と前記切欠き部との間隔をｔとし、前記第２非磁性部と前記回転子の外周との間隔をＴとした場合に、次式の関係になることを特徴とする。

Further, in the rotor according to the present invention, when the distance between the first non-magnetic part and the notch portion is t and the distance between the second non-magnetic part and the outer periphery of the rotor is T. The feature is that the relationship is as follows.

また、本発明に係る永久磁石電動機は、前記回転子と、前記回転子の外径側に配置され、環状のヨークから内径側に延びる複数のティースにそれぞれ導線が巻かれたヨークティース固定子と、を備えることを特徴とする。 Further, the permanent magnet motor according to the present invention includes the rotor and a yoke tooth stator arranged on the outer diameter side of the rotor and having a lead wire wound around each of a plurality of teeth extending from the annular yoke to the inner diameter side. It is characterized by having.

本発明によれば、回転子の回転時における誘起電圧の高調波成分やコギングトルクの低減を図って、正弦波に近い誘起電圧波形を得ることで、回転子の回転時における振動や騒音を防止することができるという効果を奏する。 According to the present invention, vibration and noise during rotation of the rotor are prevented by obtaining an induced voltage waveform close to a sine wave by reducing harmonic components and cogging torque of the induced voltage during rotation of the rotor. It has the effect of being able to.

図１は、本実施例に係る永久磁石電動機の構成を示す平面図である。FIG. 1 is a plan view showing a configuration of a permanent magnet motor according to the present embodiment. 図２−１は、図１の回転子の極間部の拡大図である。FIG. 2-1 is an enlarged view of the interpole portion of the rotor of FIG. 図２−２は、回転子のスリットとフラックスバリアをＴ＝２ｔの位置に形成した場合の誘起電圧波形図である。FIG. 2-2 is an induced voltage waveform diagram when the rotor slit and the flux barrier are formed at the position of T = 2t. 図２−３は、回転子のスリットとフラックスバリアをＴ＝２．２ｔの位置に形成した場合の誘起電圧波形図である。FIG. 2-3 is an induced voltage waveform diagram when the rotor slit and the flux barrier are formed at the position of T = 2.2t. 図３−１は、図１の回転子が固定子内部で回転する際の磁束線の変化を示す磁束線図である。FIG. 3-1 is a magnetic flux diagram showing a change in the magnetic flux line when the rotor of FIG. 1 rotates inside the stator. 図３−２は、図１の回転子が固定子内部で回転する際の磁束線の変化を示す磁束線図である。FIG. 3-2 is a magnetic flux diagram showing a change in the magnetic flux line when the rotor of FIG. 1 rotates inside the stator. 図３−３は、図１の回転子が固定子内部で回転する際の磁束線の変化を示す磁束線図である。FIG. 3-3 is a magnetic flux diagram showing a change in the magnetic flux line when the rotor of FIG. 1 rotates inside the stator. 図３−４は、図１の回転子が固定子内部で回転する際の磁束線の変化を示す磁束線図である。FIG. 3-4 is a magnetic flux diagram showing a change in the magnetic flux line when the rotor of FIG. 1 rotates inside the stator. 図４は、図２−１のスリットの第１孔部の根元位置とフラックスバリアとの間隔Ｌの寸法を変えた時の誘起電圧波形の高調波成分とコギングトルクの変化を示す線図である。FIG. 4 is a diagram showing changes in the harmonic component and cogging torque of the induced voltage waveform when the dimension of the distance L between the root position of the first hole of the slit of FIG. 2-1 and the flux barrier is changed. .. 図５は、図２−１のスリットの第２孔部の長さを変えた時の誘起電圧波形の高調波成分とコギングトルクの変化を示す線図である。FIG. 5 is a diagram showing changes in harmonic components and cogging torque of the induced voltage waveform when the length of the second hole portion of the slit of FIG. 2-1 is changed. 図６−１は、図２−１のスリットを折り曲げた先端部を長くした比較例としての回転子の平面図である。FIG. 6-1 is a plan view of a rotor as a comparative example in which the tip portion in which the slit of FIG. 2-1 is bent is lengthened. 図６−２は、図６−１の回転子におけるＵ相の誘起電圧波形図である。FIG. 6-2 is an induced voltage waveform diagram of the U phase in the rotor of FIG. 6-1. 図７−１は、図６−１のスリットの曲げ部の内周側Ｒを大きくとった比較例としての回転子の平面図である。FIG. 7-1 is a plan view of a rotor as a comparative example in which the inner peripheral side R of the bent portion of the slit of FIG. 6-1 is large. 図７−２は、図７−１の回転子におけるＵ相の誘起電圧波形図である。FIG. 7-2 is an induced voltage waveform diagram of the U phase in the rotor of FIG. 7-1. 図８−１は、図２−１のスリットの先端部を折り曲げずにハの字状に形成した比較例としての回転子の平面図である。FIG. 8-1 is a plan view of a rotor as a comparative example in which the tip end portion of the slit of FIG. 2-1 is formed in a V shape without being bent. 図８−２は、図８−１の回転子におけるＵ相の誘起電圧波形図である。FIG. 8-2 is an induced voltage waveform diagram of the U phase in the rotor of FIG. 8-1. 図９−１は、図８−１の回転子を固定子内部で回転させる際の磁束線の変化を示す磁束線図である。FIG. 9-1 is a magnetic flux diagram showing a change in the magnetic flux line when the rotor of FIG. 8-1 is rotated inside the stator. 図９−２は、図８−１の回転子を固定子内部で回転させる際の磁束線の変化を示す磁束線図である。FIG. 9-2 is a magnetic flux diagram showing a change in the magnetic flux line when the rotor of FIG. 8-1 is rotated inside the stator. 図９−３は、図８−１の回転子を固定子内部で回転させる際の磁束線の変化を示す磁束線図である。FIG. 9-3 is a magnetic flux diagram showing a change in the magnetic flux line when the rotor of FIG. 8-1 is rotated inside the stator. 図９−４は、図８−１の回転子を固定子内部で回転させる際の磁束線の変化を示す磁束線図である。FIG. 9-4 is a magnetic flux diagram showing a change in the magnetic flux line when the rotor of FIG. 8-1 is rotated inside the stator. 図１０−１は、隣り合う突極部間の外周部に切欠き部と突起部が無く非磁性部の先端部が周方向内側に延び折り曲がったスリットを突極部の両端付近に形成した比較例としての回転子の平面図である。In FIG. 10-1, there are no notches and protrusions on the outer peripheral portion between adjacent salient poles, and the tip of the non-magnetic portion extends inward in the circumferential direction to form a bent slit near both ends of the salient pole. It is a top view of the rotor as a comparative example. 図１０−２は、図１０−１の回転子におけるＵ相の誘起電圧波形図である。FIG. 10-2 is an induced voltage waveform diagram of the U phase in the rotor of FIG. 10-1. 図１１−１は、隣り合う突極部間の外周部に切欠き部と突起部が無く図２−１と同じ形状のスリットが同じ位置に形成された比較例としての回転子の平面図である。FIG. 11-1 is a plan view of a rotor as a comparative example in which a slit having the same shape as that of FIG. 2-1 is formed at the same position without a notch and a protrusion on the outer peripheral portion between adjacent salient poles. is there. 図１１−２は、図１１−１の回転子におけるＵ相の誘起電圧波形図である。FIG. 11-2 is an induced voltage waveform diagram of the U phase in the rotor of FIG. 11-1. 図１２−１は、図２−１のスリットの先端部を内径方向に折り曲げた実施例としての回転子の平面図である。FIG. 12-1 is a plan view of a rotor as an example in which the tip end portion of the slit of FIG. 2-1 is bent in the inner diameter direction. 図１２−２は、図１２−１の回転子におけるＵ相の誘起電圧波形図である。FIG. 12-2 is an induced voltage waveform diagram of the U phase in the rotor of FIG. 12-1. 図１３−１は、突極部の両端付近に非磁性部と外周部に平行で三角形のスリットが形成された実施例としての回転子の平面図である。FIG. 13-1 is a plan view of a rotor as an example in which a non-magnetic portion and a triangular slit parallel to the outer peripheral portion are formed near both ends of the salient pole portion. 図１３−２は、図１３−１の回転子におけるＵ相の誘起電圧波形図である。FIG. 13-2 is an induced voltage waveform diagram of the U phase in the rotor of FIG. 13-1. 図１４−１は、従来の回転子の一構成例を示す平面図である。FIG. 14-1 is a plan view showing a configuration example of a conventional rotor. 図１４−２は、図１４−１の回転子を用いた永久磁石電動機の回転時におけるＵ相の誘起電圧波形図である。FIG. 14-2 is a U-phase induced voltage waveform diagram during rotation of the permanent magnet motor using the rotor of FIG. 14-1. 図１５−１は、図１４−１の回転子が固定子内部で回転する際の磁束線の変化を示す磁束線図である。FIG. 15-1 is a magnetic flux diagram showing a change in the magnetic flux line when the rotor of FIG. 14-1 rotates inside the stator. 図１５−２は、図１４−１の回転子が固定子内部で回転する際の磁束線の変化を示す磁束線図である。FIG. 15-2 is a magnetic flux diagram showing a change in the magnetic flux line when the rotor of FIG. 14-1 rotates inside the stator. 図１５−３は、図１４−１の回転子が固定子内部で回転する際の磁束線の変化を示す磁束線図である。FIG. 15-3 is a magnetic flux diagram showing a change in the magnetic flux line when the rotor of FIG. 14-1 rotates inside the stator. 図１５−４は、図１４−１の回転子が固定子内部で回転する際の磁束線の変化を示す磁束線図である。FIG. 15-4 is a magnetic flux diagram showing a change in the magnetic flux line when the rotor of FIG. 14-1 rotates inside the stator.

以下に、本発明に係る回転子および永久磁石電動機の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。 Hereinafter, examples of the rotor and permanent magnet motor according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to this embodiment.

図１は、本実施例に係る永久磁石電動機の構成を示す平面図であり、図２−１は、図１の回転子の極間部の拡大図であり、図２−２は、回転子のスリットとフラックスバリアをＴ＝２ｔの位置に形成した場合の誘起電圧波形図であり、図２−３は、回転子のスリットとフラックスバリアをＴ＝２．２ｔの位置に形成した場合の誘起電圧波形図であり、図３−１〜図３−４は、図１の回転子が固定子内部で回転する際の磁束線の変化を示す磁束線図である。 FIG. 1 is a plan view showing the configuration of a permanent magnet electric motor according to the present embodiment, FIG. 2-1 is an enlarged view of an interpole portion of the rotor of FIG. 1, and FIG. 2-2 is a rotor. It is an induced voltage waveform diagram when the slit and the flux barrier of the above are formed at the position of T = 2t, and FIG. 2-3 shows the induction when the slit and the flux barrier of the rotor are formed at the position of T = 2.2t. It is a voltage waveform diagram, and FIGS. 3-1 to 3-4 are magnetic flux diagrams showing changes in magnetic flux lines when the rotor of FIG. 1 rotates inside the stator.

（本実施例の回転子）
本実施例に係る永久磁石電動機４０は、図１に示すように、軟磁性体の鋼板であるけい素鋼板を複数枚積層して円柱状に形成した回転子鉄心２２には、その周方向に複数の磁石埋め込み孔１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ、１２ｆが環状に所定間隔で形成され、その中心に回転軸２１を備えた回転子１０と、その外周部を囲う固定子３０とを備えている。固定子３０は、回転子１０の外周部から所定のエアギャップを隔てて配置され、環状のヨーク３１から内方に延びる９本のティース３２が４０ｄｅｇ（機械角）間隔で形成され、ティース３２の先端から周方向に先端エッジ３３を突出させている。 (Rotor of this embodiment)
As shown in FIG. 1, the permanent magnet motor 40 according to the present embodiment has a rotor core 22 formed in a columnar shape by laminating a plurality of silicon steel plates which are soft magnetic steel plates in the circumferential direction. A plurality of magnet embedding holes 12a, 12b, 12c, 12d, 12e, 12f are formed in an annular shape at predetermined intervals, and a rotor 10 having a rotating shaft 21 at the center thereof and a stator 30 surrounding the outer peripheral portion thereof are provided. ing. The stator 30 is arranged with a predetermined air gap from the outer peripheral portion of the rotor 10, and nine teeth 32 extending inward from the annular yoke 31 are formed at intervals of 40 deg (mechanical angle) of the teeth 32. The tip edge 33 is projected from the tip in the circumferential direction.

本実施例に係る回転子１０は、回転子鉄心２２に形成された磁石埋め込み孔１２ａ〜１２ｆに対し、永久磁石１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ、１３ｆが埋め込まれる。その磁石埋め込み孔１２ａ〜１２ｆの両端部（回転子鉄心２２の周方向に延びる磁石埋め込み孔の両端部）には、第１非磁性部としての空隙、すなわちフラックスバリア１４ａ〜１４ｆ、１５ａ〜１５ｆが形成され、磁束の短絡を防止している。第１非磁性部としてのフラックスバリア１４ａ〜１４ｆ、１５ａ〜１５ｆは、回転子１０の外周に向かうように配置される。さらに、第１非磁性部と径方向に対向する回転子１０の外周部には、切欠き部１６ａ〜１６ｆ、１７ａ〜１７ｆが形成されている。これにより、磁石埋め込み孔１２ａ〜１２ｆの外周側には、突極部１１ａ〜１１ｆが形成される。また、本実施例に係る回転子１０は、切欠き部１７ａと１６ｂ、１７ｂと１６ｃ、１７ｃと１６ｄ、１７ｄと１６ｅ、１７ｅと１６ｆ、１７ｆと１６ａのそれぞれの間に外方に突出した突起部１８ａ〜１８ｆをそれぞれ形成してもよい。回転子１０の外周部に切欠き部１６ａ〜１６ｆ、１７ａ〜１７ｆと突起部１８ａ〜１８ｆを形成すると、上記特許文献１のように、永久磁石１３ａ〜１３ｆによって発生する誘起電圧の高調波成分が低減して、誘起電圧波形が正弦波に近づいて、コギングトルクの低減が可能となるが、図１４−２の誘起電圧波形に示すように、ピークとボトム付近に角が出た波形となるため、電動機回転時における振動や騒音を十分に低減することができない。 In the rotor 10 according to the present embodiment, the permanent magnets 13a, 13b, 13c, 13d, 13e, 13f are embedded in the magnet embedding holes 12a to 12f formed in the rotor core 22. At both ends of the magnet embedding holes 12a to 12f (both ends of the magnet embedding holes extending in the circumferential direction of the rotor core 22), voids as the first non-magnetic portions, that is, flux barriers 14a to 14f and 15a to 15f are formed. It is formed to prevent short circuit of magnetic flux. The flux barriers 14a to 14f and 15a to 15f as the first non-magnetic part are arranged so as to face the outer periphery of the rotor 10. Further, notches 16a to 16f and 17a to 17f are formed on the outer peripheral portion of the rotor 10 that faces the first non-magnetic portion in the radial direction. As a result, salient poles 11a to 11f are formed on the outer peripheral side of the magnet embedding holes 12a to 12f. Further, the rotor 10 according to the present embodiment has protrusions protruding outward between the notches 17a and 16b, 17b and 16c, 17c and 16d, 17d and 16e, 17e and 16f, and 17f and 16a, respectively. 18a to 18f may be formed respectively. When the notches 16a to 16f, 17a to 17f and the protrusions 18a to 18f are formed on the outer peripheral portion of the rotor 10, the harmonic component of the induced voltage generated by the permanent magnets 13a to 13f is generated as in Patent Document 1. By reducing the voltage, the induced voltage waveform approaches a sine wave, and the cogging torque can be reduced. , Vibration and noise during motor rotation cannot be sufficiently reduced.

そこで、本実施例では、上記回転子１０の外周部に切欠き部１６ａ〜１６ｆ、１７ａ〜１７ｆと突起部１８ａ〜１８ｆを形成すると共に、フラックスバリア１４ａ〜１４ｆ、１５ａ〜１５ｆに隣接するように配置された第２非磁性部としてのスリット１９ａ〜１９ｆ、２０ａ〜２０ｆを突極部１１ａ〜１１ｆに形成する。 Therefore, in the present embodiment, the notches 16a to 16f, 17a to 17f and the protrusions 18a to 18f are formed on the outer peripheral portion of the rotor 10 so as to be adjacent to the flux barriers 14a to 14f and 15a to 15f. Slits 19a to 19f and 20a to 20f as the arranged second non-magnetic portions are formed in the salient pole portions 11a to 11f.

具体的には、突極部１１ａ〜１１ｆの両端のフラックスバリア１４ａ〜１４ｆ、１５ａ〜１５ｆと隣接するように、突極部１１ａ〜１１ｆにスリット１９ａ〜１９ｆ、２０ａ〜２０ｆを形成している。図２−１に示すスリット２０ｆを用いて、その形状および配置を説明する。本実施例に係る回転子１０のスリット２０ｆは、磁石埋め込み孔１２ｆの端部付近から回転子外周に向かうように配置された第１孔部２０ｆ−１と、その外周側端部を曲げ部２０ｆ−３で回転子の外周に沿って曲げ、さらに延ばした第２孔部２０ｆ−２とで構成されている。このように構成されたスリット１９ａ〜１９ｆ、２０ａ〜２０ｆを切欠き部１６ａ〜１６ｆ、１７ａ〜１７ｆと突起部１８ａ〜１８ｆが形成された回転子に組み合わせることにより、切欠き部と突起部だけでは取り除けなかった、誘起電圧波形のピークとボトム付近で生じる角を取り除いて、より正弦波に近い波形を得ることが可能となる。 Specifically, slits 19a to 19f and 20a to 20f are formed in the salient poles 11a to 11f so as to be adjacent to the flux barriers 14a to 14f and 15a to 15f at both ends of the salient poles 11a to 11f. The shape and arrangement of the slit 20f shown in FIG. 2-1 will be described. The slit 20f of the rotor 10 according to the present embodiment includes a first hole portion 20f-1 arranged so as to face the outer periphery of the rotor from the vicinity of the end portion of the magnet embedding hole 12f, and a bent portion 20f at the outer peripheral side end portion thereof. It is composed of a second hole portion 20f-2 that is bent along the outer circumference of the rotor at -3 and further extended. By combining the slits 19a to 19f and 20a to 20f thus configured with the rotor in which the notches 16a to 16f and 17a to 17f and the protrusions 18a to 18f are formed, only the notches and the protrusions can be used. It is possible to obtain a waveform closer to a sine wave by removing the angles generated near the peak and bottom of the induced voltage waveform that could not be removed.

第１孔部２０ｆ−１は、磁石埋め込み孔１２ｆの端部付近から回転子外周に向かうように配置（すなわち、回転子の内径から外径に向かうように配置）される際に、外径に向かうにつれてフラックスバリア１５ｆから遠ざかるように傾いて配置される。 The first hole portion 20f-1 has an outer diameter when arranged so as to face the outer circumference of the rotor from the vicinity of the end of the magnet embedding hole 12f (that is, arranged so as to face the outer diameter from the inner diameter of the rotor). It is arranged so as to move away from the flux barrier 15f as it goes toward it.

本実施例のスリット２０ｆの第１孔部２０ｆ−１の傾きは、図２−１に示すように、切欠き部１７ｆの切欠き面１７ｆ−１の傾斜と平行になるように形成し、第２孔部２０ｆ−２は、外周部１０ａと平行になるように形成されている。すなわち、本実施例に係る回転子のスリット２０ｆの曲げ角度（第１孔部２０ｆ−１と第２孔部２０ｆ−２とのなす角度）は、切欠き部１７ｆの角度（回転子１０の外周部１０ａと切欠き面１７ｆ−１とのなす角度）とを一致させるように傾けている。スリット１９ａの第２孔部１９ａ−２と外周部１０ａとの間の間隔をＴ（スリット２０ｆの第２孔部２０ｆ−２と外周部１０ａとの間の間隔も同様にＴ）とし、スリット１９ａの第１孔部１９ａ−１と切欠き部１６ａの切欠き面１６ａ−１の延長線（破線）との間の間隔をＴ’（スリット２０ｆの第１孔部２０ｆ−１と切欠き部１７ｆの切欠き面１７ｆ−１の延長線との間の間隔も同様にＴ’）とし、スリット２０ｆの第１孔部２０ｆ−１の根元位置とフラックスバリア１５ｆとの間隔をＬとし、隣り合う突極部１１ｆと１１ａとの間（極間部）の中心線Ｐからスリット２０ｆの第１孔部２０ｆ−１と第２孔部２０ｆ−２の間の曲げ部２０ｆ−３までの角度をθ２とし、中心線Ｐからスリット２０ｆの第２孔部２０ｆ−２の先端部までの角度θ１とし、フラックスバリア１４ａと切欠き部１６ａとの間のブリッジ部の間隔をｔ（フラックスバリア１５ｆと切欠き部１７ｆとの間のブリッジ部の間隔も同様）とする。図２−１に示す実施例はベースモデルであり、Ｔ＝１．０ｍｍ、Ｔ’＝１．１ｍｍ、Ｌ＝１．１ｍｍとしている。また、Ｔ＝２．２ｔとし、θ１−θ２＝８．５５ｄｅｇ（電気角）としている。 As shown in FIG. 2-1 the inclination of the first hole portion 20f-1 of the slit 20f of the present embodiment is formed so as to be parallel to the inclination of the notch surface 17f-1 of the notch portion 17f. The two-hole portion 20f-2 is formed so as to be parallel to the outer peripheral portion 10a. That is, the bending angle of the rotor slit 20f according to the present embodiment (the angle formed by the first hole portion 20f-1 and the second hole portion 20f-2) is the angle of the notch portion 17f (the outer circumference of the rotor 10). The angle formed by the portion 10a and the notch surface 17f-1) is tilted so as to match. The distance between the second hole 19a-2 of the slit 19a and the outer peripheral portion 10a is T (the distance between the second hole 20f-2 of the slit 20f and the outer peripheral portion 10a is also T), and the slit 19a The distance between the first hole 19a-1 and the extension line (broken line) of the notch surface 16a-1 of the notch 16a is T'(the first hole 20f-1 of the slit 20f and the notch 17f). Similarly, the distance between the notch surface 17f-1 and the extension line of the slit 20f is T'), and the distance between the root position of the first hole 20f-1 of the slit 20f and the flux barrier 15f is L, and adjacent protrusions. The angle from the center line P between the poles 11f and 11a (inter-pole portion) to the bent portion 20f-3 between the first hole portion 20f-1 and the second hole portion 20f-2 of the slit 20f is set to θ2. The angle θ1 from the center line P to the tip of the second hole 20f-2 of the slit 20f is set, and the distance between the bridge portion between the flux barrier 14a and the notch portion 16a is t (flux barrier 15f and the notch portion). The same applies to the distance between the bridge portion and the 17f). The example shown in FIG. 2-1 is a base model, in which T = 1.0 mm, T'= 1.1 mm, and L = 1.1 mm. Further, T = 2.2t and θ1-θ2 = 8.55deg (electrical angle).

図２−２は、回転子のスリットとフラックスバリアをＴ＝２ｔの位置に形成した場合の誘起電圧波形である。図２−３は、回転子のスリットとフラックスバリアをＴ＝２．２ｔの位置に形成した場合の誘起電圧波形である。何れの波形も図１４−２の波形と比較すると正弦波に近い波形が得られているが、特に、図２−３に示すＴ＝２．２ｔの方がより正弦波に近い滑らかな波形となっている。これにより、永久磁石によって発生する誘起電圧の高調波成分が低減し、コギングトルクも低減するため、電動機の振動や騒音を低減することができる。 FIG. 2-2 is an induced voltage waveform when the rotor slit and the flux barrier are formed at the position of T = 2t. FIG. 2-3 is an induced voltage waveform when the slit of the rotor and the flux barrier are formed at the position of T = 2.2t. Compared with the waveform of FIG. 14-2, all the waveforms are obtained to be close to a sine wave, but in particular, T = 2.2t shown in FIG. 2-3 is a smooth waveform closer to a sine wave. It has become. As a result, the harmonic component of the induced voltage generated by the permanent magnet is reduced, and the cogging torque is also reduced, so that the vibration and noise of the motor can be reduced.

因みに、図２−１のベースモデルではＴ＝２．２ｔであるが、Ｔとｔの間隔を色々変えてシミュレーションした結果、高調波成分とコギングトルクは以下のように変化することがわかった。すなわち、
Ｔ＝ｔの場合：高調波成分＝３．５８％、コギングトルク＝０．０６Ｎｍ
Ｔ＝１．５ｔの場合：高調波成分＝２．７９％、コギングトルク＝０．１０Ｎｍ
Ｔ＝２ｔの場合：高調波成分＝２．４２％、コギングトルク＝０．２０Ｎｍ
Ｔ＝２．２ｔの場合：高調波成分＝２．３１％、コギングトルク＝０．２３Ｎｍ
Ｔ＝２．５ｔの場合：高調波成分＝２．６２％、コギングトルク＝０．２８Ｎｍ
Ｔ＝３ｔの場合：高調波成分＝３．３９％、コギングトルク＝０．３１Ｎｍ
となる。スリットを設けない図１４−１の場合の高調波成分は図１４−２に示すように４．０６％であるが、上記結果によればスリットを設けることで、高調波成分を抑えることができることがわかる。高調波成分は３％を下回るとスリットを設けない場合に比べて１％以上の低減効果が得られる。高調波成分が３％以下となるＴの範囲を求めると、次式のようになる。

従って、Ｔがこの範囲に納まるようにスリットの形成位置を決めることが好ましいことがわかる。 Incidentally, in the base model of FIG. 2-1 T = 2.2t, but as a result of simulating by changing the interval between T and t in various ways, it was found that the harmonic component and the cogging torque change as follows. That is,
When T = t: Harmonic component = 3.58%, cogging torque = 0.06 Nm
When T = 1.5t: Harmonic component = 2.79%, cogging torque = 0.10Nm
When T = 2t: Harmonic component = 2.42%, cogging torque = 0.20Nm
When T = 2.2t: Harmonic component = 2.31%, cogging torque = 0.23Nm
When T = 2.5t: Harmonic component = 2.62%, cogging torque = 0.28Nm
When T = 3t: Harmonic component = 3.39%, cogging torque = 0.31Nm
Will be. The harmonic component in the case of FIG. 14-1 without the slit is 4.06% as shown in FIG. 14-2, but according to the above result, the harmonic component can be suppressed by providing the slit. I understand. If the harmonic component is less than 3%, a reduction effect of 1% or more can be obtained as compared with the case where the slit is not provided. The following equation is obtained when the range of T in which the harmonic component is 3% or less is obtained.

Therefore, it can be seen that it is preferable to determine the slit formation position so that T falls within this range.

また、本実施例に係る回転子が固定子内部で回転する際の磁束線を示す図３−１〜図３−４の磁束線と、従来の切欠き部と突起部が形成された回転子が固定子内部で回転する際の磁束線を示す図１５−１〜図１５−４の磁束線とを比較すると、スリットが形成されている図３−１〜図３−４では、永久磁石から生じる磁束がスリットによって突極部の中央に集中することから、ティース（図１の３２参照）側に流れる磁束が突極部の中央で増加する一方、極間部側で減少する。これにより、誘起電圧波形が正弦波状になり、高調波成分が低減化できることがわかった。 Further, the magnetic flux lines shown in FIGS. 3-1 to 3-4 showing the magnetic flux lines when the rotor according to the present embodiment rotates inside the stator, and the rotor in which the conventional notch and protrusion are formed. Comparing with the magnetic flux lines of FIGS. 15-1 to 15-4 showing the magnetic flux lines when rotating inside the stator, in FIGS. 3-1 to 3-4 in which slits are formed, the permanent magnets are used. Since the generated magnetic flux is concentrated in the center of the salient pole portion by the slit, the magnetic flux flowing to the teeth (see 32 in FIG. 1) side increases in the center of the salient pole portion, while decreases in the interpole portion side. As a result, it was found that the induced voltage waveform became sinusoidal and the harmonic components could be reduced.

（第２孔部の長さを変化させた場合）
図４は、図２−１のスリットの第１孔部の根元位置とフラックスバリアとの間隔Ｌの寸法だけを変えた時の誘起電圧波形の高調波成分とコギングトルクの変化を示す線図であり、図５は、図２−１のスリットの第２孔部の長さを変えた時の誘起電圧波形の高調波成分とコギングトルクの変化を示す線図である。 (When the length of the second hole is changed)
FIG. 4 is a diagram showing changes in the harmonic component and cogging torque of the induced voltage waveform when only the dimension of the distance L between the root position of the first hole of the slit in FIG. 2-1 and the flux barrier is changed. FIG. 5 is a diagram showing changes in the harmonic component and cogging torque of the induced voltage waveform when the length of the second hole portion of the slit in FIG. 2-1 is changed.

図４の場合は、図２−１のベースモデルに対して、スリット２０ｆの第１孔部２０ｆ−１の根元位置とフラックスバリア１５ｆとの間隔Ｌの寸法をだけを０．６ｍｍ〜２．４ｍｍ付近まで変化させた時の誘起電圧波形の高調波成分（ＥＭＦ高調波［％］）とコギングトルク［Ｎｍ］の変化を示したものである。なお、Ｔ’は固定されるため、Ｌの変化に伴って切欠き面１６ａ−１の位置も変化する。図４の実線はＥＭＦ高調波であり、破線はコギングトルクである。図４の線図で見ると、コギングトルクが０．３Ｎｍ以下となるのはＬが１ｍｍ以上で、ＥＭＦ高調波が全ての範囲で３％以下であり、ＥＭＦ高調波が２．５％以下となるのはＬが０．７５ｍｍ〜１．７ｍｍの範囲となる。このため、Ｌが１ｍｍ〜１．７ｍｍが好ましく、特にＥＭＦ高調波が低く、コギングトルクの線と交差するＬ＝１．１ｍｍ付近がより好ましい。 In the case of FIG. 4, only the dimension of the distance L between the root position of the first hole 20f-1 of the slit 20f and the flux barrier 15f is 0.6 mm to 2.4 mm with respect to the base model of FIG. 2-1. It shows the changes in the harmonic component (EMF harmonic [%]) and cogging torque [Nm] of the induced voltage waveform when the voltage is changed to the vicinity. Since T'is fixed, the position of the notch surface 16a-1 also changes as L changes. The solid line in FIG. 4 is the EMF harmonic, and the broken line is the cogging torque. Looking at the diagram of FIG. 4, the cogging torque is 0.3 Nm or less when L is 1 mm or more, the EMF harmonic is 3% or less in the entire range, and the EMF harmonic is 2.5% or less. L is in the range of 0.75 mm to 1.7 mm. Therefore, L is preferably 1 mm to 1.7 mm, and particularly preferably around L = 1.1 mm, which has a low EMF harmonic and intersects the cogging torque line.

図５の場合は、図２−１のベースモデルに対して、θ１−θ２（電気角）［ｄｅｇ］だけを０ｄｅｇ〜２０ｄｅｇ付近まで変化させた時の誘起電圧波形の高調波成分（ＥＭＦ高調波［％］）とコギングトルク［Ｎｍ］の変化を示したものである。図５の場合も、実線はＥＭＦ高調波であり、破線はコギングトルクである。図５の線図で見ると、ＥＭＦ高調波が３％以下となるのはθ１−θ２の電気角が２．５ｄｅｇ〜１５ｄｅｇの範囲で、コギングトルクが０．３Ｎｍ以下となるのもθ１−θ２の電気角が２．５ｄｅｇ以上の場合となる。このため、θ１−θ２の電気角が２．５ｄｅｇ〜１５ｄｅｇの範囲が好ましい範囲となる。つまり、図６−１に示すように、図２−１のスリット２０ｆ，１９ａを曲げた先端部をさらに長く延ばす場合には、上記図４で示したＬの好ましい範囲と、上記図５で示したθ１−θ２の電気角の範囲でスリットを構成することが好ましい。 In the case of FIG. 5, the harmonic component (EMF harmonic) of the induced voltage waveform when only θ1-θ2 (electrical angle) [deg] is changed from 0 deg to around 20 deg with respect to the base model of FIG. 2-1. It shows the changes in [%]) and the cogging torque [Nm]. Also in the case of FIG. 5, the solid line is the EMF harmonic and the broken line is the cogging torque. Looking at the diagram of FIG. 5, the EMF harmonic is 3% or less when the electric angle of θ1-θ2 is in the range of 2.5 deg to 15 deg, and the cogging torque is 0.3 Nm or less when it is θ1-θ2. This is the case when the electric angle of is 2.5 deg or more. Therefore, the electric angle of θ1-θ2 is preferably in the range of 2.5 deg to 15 deg. That is, as shown in FIG. 6-1 when the bent tip portions of the slits 20f and 19a of FIG. 2-1 are extended further, the preferable range of L shown in FIG. 4 and the preferred range of L shown in FIG. 5 are shown in FIG. It is preferable to configure the slit in the range of the electric angle of θ1-θ2.

（図６−１のスリットの曲げ部の内周側Ｒを大きくとった実施例）
図７−１のスリット形状は、図６−１の形状とほぼ同じであるが、曲げ部７９ａ−３、８０ａ−３の内周側を円弧状に形成した点が異なっている。得られる誘起電圧波形は、図７−２のようになり、高調波成分は２．８８％、コギングトルクは０．３３Ｎｍとなり、図６−１とほぼ同じ効果が得られた。つまり、折り曲げた内周側のスリット面積の変化は、誘起電圧波形や特性に影響を与えにくいことがわかった。 (Example in which the inner peripheral side R of the bent portion of the slit in FIG. 6-1 is increased)
The slit shape of FIG. 7-1 is almost the same as the shape of FIG. 6-1 but differs in that the inner peripheral sides of the bent portions 79a-3 and 80a-3 are formed in an arc shape. The obtained induced voltage waveform was as shown in FIG. 7-2, the harmonic component was 2.88%, and the cogging torque was 0.33 Nm, and almost the same effect as in FIG. 6-1 was obtained. That is, it was found that the change in the slit area on the bent inner peripheral side does not easily affect the induced voltage waveform and characteristics.

（スリットを曲げずにハの字状に形成した実施例）
図８−１に示す回転子９０のスリット９０ａ、１００ａは、本実施例に係る図２−１のように、スリットの先端部を折り曲げずにハの字状に形成した実施例としての回転子である。本実施例に係る回転子のスリットのように、折り曲がっていない場合の誘起電圧波形は、図８−２に示す波形になる。誘起電圧波形図８−１の回転子９０の場合は、切欠き部９７ａ、９６ｂとその中央に突起部９８ａが形成されているが、これと組み合わされるスリット９０ａ、１００ａの形状がハの字状であるため、高調波成分は３．２２％、コギングトルクは０．３１Ｎｍとなる。 (Example in which the slit is formed in a V shape without bending)
The slits 90a and 100a of the rotor 90 shown in FIG. 8-1 are rotors as an example in which the tip portion of the slit is formed in a V shape without bending as shown in FIG. 2-1 according to the present embodiment. Is. The induced voltage waveform when not bent like the slit of the rotor according to this embodiment is the waveform shown in FIG. 8-2. Induced voltage waveform In the case of the rotor 90 in FIG. 8-1, notches 97a and 96b and protrusions 98a are formed in the center thereof, and the slits 90a and 100a combined with these are formed in a C shape. Therefore, the harmonic component is 3.22% and the cogging torque is 0.31 Nm.

また、本実施例に係る回転子が固定子内部で回転する際の磁束線を示す図３−１〜図３−４の磁束線と、切欠き部と突起部とハの字状スリットとを組み合わせた回転子が固定子内部で回転する際の磁束線を示す図９−１〜図９−４の磁束線とを比較する。曲げられたスリットが形成された図３−１〜図３−４では、永久磁石から生じる磁束の発散がスリットの曲げられた部分でより抑制されるため、ティース側に流れる磁束が均一化して、誘起電圧波形の高調波成分が低減化できる。これに対して、曲げられていないハの字状スリットでは、永久磁石から生じる磁束の発散がスリット部分で抑制されるため、ティース側に流れる磁束をある程度均一化することはできるが、曲げられたスリットの方が、誘起電圧波形の高調波成分を低減できることがわかる。 Further, the magnetic flux lines of FIGS. 3-1 to 3-4 showing the magnetic flux lines when the rotor according to the present embodiment rotates inside the stator, and the notch, the protrusion, and the C-shaped slit are provided. Compare with the magnetic flux lines of FIGS. 9-1 to 9-4 showing the magnetic flux lines when the combined rotor rotates inside the stator. In FIGS. 3-1 to 3-4 in which the bent slit is formed, the divergence of the magnetic flux generated from the permanent magnet is further suppressed at the bent portion of the slit, so that the magnetic flux flowing to the teeth side becomes uniform. The harmonic component of the induced voltage waveform can be reduced. On the other hand, in the unbent C-shaped slit, the divergence of the magnetic flux generated from the permanent magnet is suppressed at the slit portion, so that the magnetic flux flowing to the teeth side can be made uniform to some extent, but it is bent. It can be seen that the slit can reduce the harmonic component of the induced voltage waveform.

（切欠き部と突起部が無くフラックスバリアの先端部を周方向内側に延ばすと共に曲がったスリットを突極部の両端付近に形成した比較例）
図１０−１に示すように、回転子１１０の外周に切欠き部と突起部が無く真円状とした場合は、コギングトルクの特性が悪くなる傾向が見られる。図１０−１の回転子１１０の特性を見ると、高調波成分は３．２３％、コギングトルクは０．５７Ｎｍとなる。また、図１０−１の回転子１１０では、フラックスバリア１１４ａ、１１５ａの先端部を周方向内側に延ばし、曲げたスリット１１９ａ、１２０ａを形成しているが、図１０−２の誘起電圧波形に見られるように、ピークとボトム付近でそれぞれ角が２つずつ出ていて、正弦波に近い波形が得られていないことがわかる。 (Comparative example in which there are no notches and protrusions, the tip of the flux barrier is extended inward in the circumferential direction, and bent slits are formed near both ends of the salient pole).
As shown in FIG. 10-1, when there are no notches and protrusions on the outer circumference of the rotor 110 and the rotor 110 has a perfect circular shape, the characteristics of the cogging torque tend to deteriorate. Looking at the characteristics of the rotor 110 in FIG. 10-1, the harmonic component is 3.23% and the cogging torque is 0.57 Nm. Further, in the rotor 110 of FIG. 10-1, the tips of the flux barriers 114a and 115a are extended inward in the circumferential direction to form bent slits 119a and 120a, which can be seen in the induced voltage waveform of FIG. 10-2. As you can see, there are two angles at the peak and two at the bottom, and it can be seen that a waveform close to a sine wave is not obtained.

（切欠き部と突起部が無く本実施例と同じ形状のスリットを形成した比較例）
図１１−１の回転子１３０は、本実施例の回転子１０のスリットと同じ形状で、同じ位置に形成し、外周に切欠き部と突起部が無い場合の特性を確認するものである。外周に切欠き部が無い場合は、図１１−２の誘起電圧波形に見られるように、波形が正弦波からかけ離れている。また、図１１−１の回転子１３０の特性は、高調波成分が１０．６２％、コギングトルクは０．５８Ｎｍのように著しく悪化する。このように、回転子の外周に切欠き部と突起部が無い場合は、本実施例と同じスリットを形成したとしても、スリットの効果が得られないことがわかる。 (Comparative example in which a slit having the same shape as that of this embodiment is formed without a notch and a protrusion)
The rotor 130 of FIG. 11-1 has the same shape as the slit of the rotor 10 of this embodiment, is formed at the same position, and confirms the characteristics when there is no notch and protrusion on the outer periphery. When there is no notch on the outer circumference, the waveform is far from the sine wave, as seen in the induced voltage waveform in FIG. 11-2. Further, the characteristics of the rotor 130 in FIG. 11-1 are remarkably deteriorated such that the harmonic component is 10.62% and the cogging torque is 0.58 Nm. As described above, when there is no notch and protrusion on the outer circumference of the rotor, it can be seen that the effect of the slit cannot be obtained even if the same slit as in this embodiment is formed.

（スリットの先端部を内径方向に曲げた実施例）
図１２−１の回転子１７０は、外周に切欠き部１７７ａ、１７６ｂと突起部１７８ａが形成され、スリット１７９ａ、１８０ａの第１孔部１７９ａ−１、１８０ａ−１までは本実施例のスリットと同じであるが、曲げ部１７９ａ−３、１８０ａ−３からスリットの先端部を内径方向に折り曲げて延ばすことで、第２孔部１７９ａ−２、１８０ａ−２が形成されている点が異なっている。つまり、スリット１７９ａ、１８０ａの第２孔部１７９ａ−２、１８０ａ−２の折り曲げ角度を変えたものである。この場合の誘起電圧波形は、図１２−２に見られように、ピークとボトム付近でそれぞれ角が２つずつ出ていて、正弦波に近い波形が得られていないことがわかる。また、特性は高調波成分が３．１８％、コギングトルクが０．３０Ｎｍとなる。このように、図２−１に示す本実施例のスリットの第２孔部１７９ａ−２、１８０ａ−２の折り曲げ角度を変えただけで、特性が変化することがわかる。 (Example in which the tip of the slit is bent in the inner diameter direction)
In the rotor 170 of FIG. 12-1, notches 177a, 176b and protrusions 178a are formed on the outer periphery, and the first holes 179a-1 and 180a-1 of the slits 179a and 180a are the slits of this embodiment. It is the same, except that the second hole portions 179a-2 and 180a-2 are formed by bending and extending the tip portion of the slit from the bent portions 179a-3 and 180a-3 in the inner diameter direction. .. That is, the bending angles of the second hole portions 179a-2 and 180a-2 of the slits 179a and 180a are changed. As can be seen in FIG. 12-2, the induced voltage waveform in this case has two angles each near the peak and the bottom, and it can be seen that a waveform close to a sine wave is not obtained. The characteristics are that the harmonic component is 3.18% and the cogging torque is 0.30 Nm. As described above, it can be seen that the characteristics change only by changing the bending angles of the second hole portions 179a-2 and 180a-2 of the slits of the present embodiment shown in FIG. 2-1.

（三角形状のスリットが形成された実施例）
図１３−１の回転子１９０は、外周に切欠き部１９７ａ、１９６ｂと突起部１９８ａが形成され、三角形状のスリット１９９ａ、２００ａが突極部１９１の両端に形成されている。スリット１９９ａ、２００ａは、第１の辺１９９ａ−１、２００ａ−１とフラックスバリア１９２、１９３とが平行に形成され、第２の辺１９９ａ−２、２００ａ−２と外周部１９４とが平行に形成され、第３の辺１９９ａ−３、２００ａ−３によってスリットが三角形状に形成されている。図１３−１の回転子１９０の誘起電圧波形は、図１３−２に示すように、本実施例の図２−３の誘起電圧波形と同様の効果が得られる。図１３−１の回転子１９０の高調波成分が２．７６％、コギングトルクが０．２６Ｎｍとなる。 (Example in which a triangular slit is formed)
The rotor 190 of FIG. 13-1 has notches 197a, 196b and protrusions 198a formed on the outer periphery thereof, and triangular slits 199a and 200a are formed at both ends of the salient poles 191. In the slits 199a and 200a, the first sides 199a-1, 200a-1 and the flux barriers 192 and 193 are formed in parallel, and the second sides 199a-2 and 200a-2 and the outer peripheral portion 194 are formed in parallel. The slits are formed in a triangular shape by the third sides 199a-3 and 200a-3. As shown in FIG. 13-2, the induced voltage waveform of the rotor 190 of FIG. 13-1 has the same effect as the induced voltage waveform of FIG. 2-3 of this embodiment. The harmonic component of the rotor 190 in FIG. 13-1 is 2.76%, and the cogging torque is 0.26 Nm.

以上述べたように、従来の回転子および永久磁石電動機は、回転子の極間部の外周部に少なくとも切欠き部を設け、さらに突起部を設けた場合は、永久磁石電動機の永久磁石から発生する誘起電圧の高調波成分を低減させて、正弦波に近づけることでコギングトルクを低減させ、電動機の振動や騒音をある程度まで低減させることができる。しかしながら、さらなる改善をしようとする場合に、これまで切欠き部や突起部とスリット形状や配置との組み合わせによって特性を改善することは行われていなかった。特に、上記比較例との対比の中で考察したように、切欠き部や突起部を設けたことによる効果と、スリットを設けたことによる効果は、単純にそれぞれの効果を足し合わせた結果とはならず、スリットの形状や配置によっては特性が悪化することもあるため、本実施例のように特定のスリット形状や配置位置のパターン化は、当業者であっても容易に想到することのできないものである。 As described above, in the conventional rotor and permanent magnet motor, at least a notch is provided on the outer peripheral portion of the interpole portion of the rotor, and when a protrusion is further provided, it is generated from the permanent magnet of the permanent magnet motor. By reducing the harmonic component of the induced voltage and bringing it closer to a sine wave, the cogging torque can be reduced, and the vibration and noise of the motor can be reduced to some extent. However, when trying to further improve the characteristics, the characteristics have not been improved by the combination of the notch or the protrusion and the slit shape or arrangement. In particular, as discussed in comparison with the above comparative example, the effect of providing the notch and the protrusion and the effect of providing the slit are simply the result of adding the respective effects. However, the characteristics may deteriorate depending on the shape and arrangement of the slits. Therefore, as in this embodiment, patterning of a specific slit shape and arrangement position can be easily conceived even by a person skilled in the art. It cannot be done.

本実施例に係る回転子は、回転子の外周方向に向けて第１非磁性部としてのフラックスバリアが配置される極間部の回転子外周に少なくとも切欠き部が設けられ、さらに極間部に突起部が設けられている場合であっても良い。この回転子の永久磁石から発生する誘起電圧の高調波成分を低減させて、正弦波に近づけることでコギングトルクを低減させ、回転子の回転時における回転むらを抑制することで、電動機の振動や騒音を低減させるには、第２非磁性部としてのスリットをフラックスバリアと隣接する位置から回転子の外周方向に向かって延びるように配置する。このスリットは、外周方向に向かって延びる長孔としての第１孔部と、第１孔部の外径側先端部を磁石埋め込み孔の端部から中央に向けて回転子の外周部に沿って折り曲げる曲げ部と、曲げ部からさらに外周部に沿って延ばす第２孔部とで構成されている。 In the rotor according to the present embodiment, at least a notch is provided on the outer periphery of the rotor in the interpole portion where the flux barrier as the first non-magnetic portion is arranged toward the outer peripheral direction of the rotor, and the interpole portion is further provided. The protrusion may be provided on the surface. By reducing the harmonic component of the induced voltage generated from the permanent magnet of the rotor and bringing it closer to a sine wave, the cogging torque is reduced, and by suppressing the rotation unevenness during rotation of the rotor, vibration of the motor and In order to reduce noise, the slit as the second non-magnetic portion is arranged so as to extend from a position adjacent to the flux barrier toward the outer peripheral direction of the rotor. This slit has a first hole portion as a long hole extending in the outer peripheral direction and an outer diameter side tip portion of the first hole portion toward the center from the end portion of the magnet embedding hole along the outer peripheral portion of the rotor. It is composed of a bent portion to be bent and a second hole portion extending from the bent portion along the outer peripheral portion.

本実施例に係る回転子のスリットは、回転子外周に形成された切欠き部の角度とスリットの第１孔部の曲げ角度とを一致させるように傾ける。また、スリットの第２孔部は、回転子外周と平行に延びるように曲げ部で折り曲げるようにする。 The slit of the rotor according to the present embodiment is tilted so that the angle of the notch formed on the outer circumference of the rotor and the bending angle of the first hole of the slit match. Further, the second hole portion of the slit is bent at the bending portion so as to extend parallel to the outer circumference of the rotor.

本実施例に係る回転子のスリットは、フラックスバリアと回転子外周部に形成された切欠き部との距離をｔとし、スリットの第２孔部と回転子外周部との距離をＴとした場合に、次式の関係を満たす位置となるようにフラックスバリアとスリットを配置する。

For the rotor slit according to this embodiment, the distance between the flux barrier and the notch formed in the rotor outer peripheral portion is t, and the distance between the second hole portion of the slit and the rotor outer peripheral portion is T. In this case, the flux barrier and the slit are arranged so as to satisfy the relationship of the following equation.

本実施例に係る回転子およびこれを用いた永久磁石電動機は、上記のように構成することにより、回転子外周に少なくとも切欠き部が設けられ、さらに極間部に突起部が設けられている場合であっても、永久磁石電動機の永久磁石から発生する誘起電圧の高調波成分を確実に低減させて、正弦波に近づけることが可能となり、コギングトルクを低減させることで、電動機の振動や騒音を低減させることが可能になった。 The rotor and the permanent magnet motor using the rotor according to the present embodiment are configured as described above, so that at least a notch is provided on the outer periphery of the rotor and a protrusion is further provided on the interpole portion. Even in this case, the harmonic component of the induced voltage generated from the permanent magnet of the permanent magnet motor can be reliably reduced to approach a sine wave, and by reducing the cogging torque, the vibration and noise of the motor can be reduced. Has become possible to reduce.

なお、上記実施例では、回転子１０と固定子３０を有する６極の埋込磁石型同期モータ（ＩＰＭＳＭ：ＩｎｔｅｒｉｏｒＰｅｒｍａｎｅｎｔＭａｇｎｅｔＳｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＭｏｔｏｒ）４０であって、小型で強力なトルクを要するコンプレッサー用モータ等に用いる場合を例にあげて説明したが、必ずしもこれに限定されない。本実施例に係る永久磁石電動機は、４極以上の磁極数からなる埋込磁石型同期モータ４０であれば適用することが可能である。 In the above embodiment, a 6-pole embedded magnet type synchronous motor (IPMSM: Interior Permanent Magnet Synchronous Motor) 40 having a rotor 10 and a stator 30 is a small motor for a compressor and the like, which requires a strong torque. The case of using the above is described as an example, but the present invention is not necessarily limited to this. The permanent magnet motor according to this embodiment can be applied as long as it is an embedded magnet type synchronous motor 40 having four or more poles and a number of magnetic poles.

以上のように、本発明に係る回転子および永久磁石電動機は、誘起電圧波形が正弦波化され、コギングトルクが低減されるため、特に圧縮機に内蔵される電動機のように、高い回転数で駆動される永久磁石電動機として有用である。 As described above, in the rotor and permanent magnet motor according to the present invention, the induced voltage waveform is sinusoidal and the cogging torque is reduced. Therefore, the rotor and the permanent magnet motor according to the present invention have a high rotation speed, particularly like the motor built in the compressor. It is useful as a driven permanent magnet motor.

１０回転子
１０ａ外周部
１１ａ〜１１ｆ突極部
１２ａ〜１２ｆ磁石埋め込み孔
１３ａ〜１３ｆ永久磁石
１４ａ〜１４ｆ、１５ａ〜１５ｆフラックスバリア（第１非磁性部）
１６ａ〜１６ｆ、１７ａ〜１７ｆ切欠き部
１６ａ−１、１７ｆ−１切欠き面
１８ａ〜１８ｆ突起部
１９ａ〜１９ｆ、２０ａ〜２０ｆスリット（第２非磁性部）
１９ａ−１、２０ｆ−１第１孔部
１９ａ−２、２０ｆ−２第２孔部
１９ａ−３、２０ｆ−３曲げ部
２１回転軸
２２回転子鉄心
３０固定子
３１ヨーク
３２ティース
３３先端エッジ
Ｐ中心線
４０永久磁石電動機（埋込磁石型同期モータ）
５０回転子
５１突極部
５７ａ、５６ｂ切欠き部
５８ａ突起部
５９ａ、６０ａスリット（第２非磁性部）
５９ａ−１、６０ａ−１第１孔部
５９ａ−２、６０ａ−２第２孔部
５９ａ−３、６０ａ−３曲げ部
７０回転子
７１突極部
７７ａ、７６ｂ切欠き部
７８ａ突起部
７９ａ、８０ａスリット（第２非磁性部）
７９ａ−１、８０ａ−１第１孔部
７９ａ−２、８０ａ−２第２孔部
７９ａ−３、８０ａ−３曲げ部
９０回転子
９１突極部
９７ａ、９６ｂ切欠き部
９８ａ突起部
９０ａ、１００ａスリット（第２非磁性部）
１１０回転子
１１１突極部
１１４ａ、１１５ａフラックスバリア（第１非磁性部）
１１９ａ、１２０ａスリット（第２非磁性部）
１１９ａ−１、１２０ａ−１第１孔部
１１９ａ−２、１２０ａ−２第２孔部
１１９ａ−３、１２０ａ−３曲げ部
１３０回転子
１３１突極部
１３９ａ、１４０ａスリット（第２非磁性部）
１３９ａ−１、１４０ａ−１第１孔部
１３９ａ−２、１４０ａ−２第２孔部
１３９ａ−３、１４０ａ−３曲げ部
１７０回転子
１７１突極部
１７７ａ、１７６ｂ切欠き部
１７８ａ突起部
１７９ａ、１８０ａスリット（第２非磁性部）
１７９ａ−１、１８０ａ−１第１孔部
１７９ａ−２、１８０ａ−２第２孔部
１７９ａ−３、１８０ａ−３曲げ部
１９０回転子
１９１突極部
１９２、１９３フラックスバリア（第１非磁性部）
１９４外周部
１９７ａ、１９６ｂ切欠き部
１９８ａ突起部
１９９ａ、２００ａスリット（第２非磁性部）
１９９ａ−１、２００ａ−１第１の辺
１９９ａ−２、２００ａ−２第２の辺
１９９ａ−３、２００ａ−３第３の辺
２１０回転子
２１１突極部
２１３、２１４永久磁石
２１７ａ、２１６ｂ切欠き部
２１８ａ突起部 10 Rotor 10a Outer circumference 11a to 11f Projection pole 12a to 12f Magnet embedding hole 13a to 13f Permanent magnet 14a to 14f, 15a to 15f Flux barrier (first non-magnetic part)
16a to 16f, 17a to 17f Notch 16a-1, 17f-1 Notch surface 18a to 18f Projection 19a to 19f, 20a to 20f Slit (second non-magnetic part)
19a-1, 20f-1 1st hole 19a-2, 20f-2 2nd hole 19a-3, 20f-3 Bending part 21 Rotating shaft 22 Rotor iron core 30 Stator 31 York 32 Teeth 33 Tip edge P center Wire 40 Permanent magnet motor (embedded magnet type synchronous motor)
50 Rotor 51 salient pole 57a, 56b Notch 58a Protrusion 59a, 60a Slit (second non-magnetic part)
59a-1, 60a-1 1st hole 59a-2, 60a-2 2nd hole 59a-3, 60a-3 Bending part 70 Rotor 71 Slit pole part 77a, 76b Notch part 78a Protrusion part 79a, 80a Slit (second non-magnetic part)
79a-1, 80a-1 1st hole 79a-2, 80a-2 2nd hole 79a-3, 80a-3 Bending 90 Rotor 91 Slit 97a, 96b Notch 98a Projection 90a, 100a Slit (second non-magnetic part)
110 Rotor 111 salient poles 114a, 115a Flux barrier (first non-magnetic part)
119a, 120a slit (second non-magnetic part)
119a-1, 120a-1 1st hole 119a-2, 120a-2 2nd hole 119a-3, 120a-3 Bending part 130 Rotor 131 salient pole part 139a, 140a Slit (second non-magnetic part)
139a-1, 140a-1 1st hole 139a-2, 140a-2 2nd hole 139a-3, 140a-3 Bending part 170 Rotor 171 Slit pole part 177a, 176b Notch part 178a Projection part 179a, 180a Slit (second non-magnetic part)
179a-1, 180a-1 1st hole 179a-2, 180a-2 2nd hole 179a-3, 180a-3 Bending part 190 Rotor 191 salient pole part 192, 193 Flux barrier (first non-magnetic part)
194 Outer peripheral part 197a, 196b Notch part 198a Projection part 199a, 200a Slit (second non-magnetic part)
199a-1, 200a-1 First side 199a-2, 200a-2 Second side 199a-3, 200a-3 Third side 210 Rotor 211 Pole 213, 214 Permanent magnet 217a, 216b Notch Part 218a Projection

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る回転子は、磁性体により円柱状に形成され、板状の永久磁石が埋め込まれる複数の磁石埋め込み孔が周方向に所定間隔を隔てて環状に配置された回転子であって、前記磁石埋め込み孔の周方向端部から前記回転子の外周に向かうように配置された第１非磁性部と、前記第１非磁性部と離間し、かつ隣接するように、前記第１非磁性部に対して突極部側に配置された第２非磁性部と、前記第１非磁性部と径方向に対向する前記回転子の外周に設けられる切欠き部と、隣り合う前記切欠き部の間における前記回転子の外周面に形成され、前記回転子の径方向に突出する突起部と、を備え、前記第２非磁性部は、前記回転子の内径側から外径側に向かって前記第１非磁性部から遠ざかる方向に延びる長孔であり、内径側端部に対して前記外径側端部が前記第１非磁性部から遠ざかる方向に向けて前記回転子の外周に沿って曲げられ、前記切欠き部は、前記回転子の周方向において、前記突起部に隣り合う位置から、前記第２非磁性部の前記内径側端部に対向する位置まで形成されている。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the rotor according to the present invention is formed in a columnar shape by a magnetic material, and a plurality of magnet embedding holes into which plate-shaped permanent magnets are embedded are spaced apart in the circumferential direction. A first non-magnetic part, which is a rotor arranged in an annular shape with a gap between the two, and is arranged so as to face the outer periphery of the rotor from the circumferential end of the magnet embedding hole, and the first non-magnetic part. A second non-magnetic portion arranged on the salient pole side with respect to the first non-magnetic portion so as to be separated and adjacent to the first non-magnetic portion, and an outer circumference of the rotor facing the first non-magnetic portion in the radial direction. The second non-magnetic portion includes a notch provided in the rotator and a protrusion formed on the outer peripheral surface of the rotor between adjacent notches and projecting in the radial direction of the rotor. , An elongated hole extending from the inner diameter side of the rotor toward the outer diameter side in a direction away from the first non-magnetic portion, and the outer diameter side end portion is the first non-magnetic portion with respect to the inner diameter side end portion. The notch is bent along the outer circumference of the rotor in a direction away from the rotor, and the notch is located on the inner diameter side of the second non-magnetic portion from a position adjacent to the protrusion in the circumferential direction of the rotor. It is formed up to a position facing the end.

Claims

A rotor formed in a columnar shape by a magnetic material, in which a plurality of magnet embedding holes in which plate-shaped permanent magnets are embedded are arranged in a ring shape at predetermined intervals in the circumferential direction.
A first non-magnetic portion arranged so as to face the outer periphery of the rotor from the circumferential end of the magnet embedding hole,
A second non-magnetic part arranged so as to be adjacent to the first non-magnetic part,
With
The second non-magnetic portion is an elongated hole extending in a direction away from the first non-magnetic portion from the inner diameter side to the outer diameter side of the rotor.
A rotor characterized in that a notch is provided on the outer periphery of the rotor facing the first non-magnetic portion in the radial direction.

The second non-magnetic portion according to claim 1, wherein the outer diameter side end portion of the elongated hole is bent along the outer circumference of the rotor toward a direction away from the first non-magnetic portion. Rotor.

The rotor according to claim 1 or 2, wherein the angle of the notch portion and the bending angle of the outer diameter side end portion of the second non-magnetic portion are made to match.

When the distance between the first non-magnetic part and the notch is t, and the distance between the second non-magnetic part and the outer circumference of the rotor is T, the relationship is as follows. The rotor according to any one of claims 1 to 3.

The rotor according to any one of claims 1 to 4, and a yoke tooth stator arranged on the outer diameter side of the rotor and having a lead wire wound around each of a plurality of teeth extending from the annular yoke to the inner diameter side. When,
A permanent magnet motor characterized by being equipped with.