JP2021175304A - motor - Google Patents

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裕幸 太田
Hiroyuki Ota
省三 川崎
Shozo Kawasaki
宏至 金澤
Hiroshi Kanazawa
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Abstract

To provide a motor that can generate a large cogging torque and can reduce manufacturing costs.SOLUTION: A motor 100 is a permanent magnet embedded type motor. The motor includes a stator 130 and rotor 150, the rotor being rotatable and provided with a gap between the stator 130 and the rotor. The rotor 150 has a rotor iron core 152 and a plurality of permanent magnets 154, which are fixed to the rotor iron core 152. A flat portion 170 is formed on the outer periphery of the rotor iron core 152 to increase the cogging torque. The flat portion 170 is formed in a plane orthogonal to a magnetic pole center axis Ca on the magnetic pole center axis Ca of a magnetic pole portion 160 formed by the permanent magnets 154.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、モータに関する。 The present invention relates to a motor.

電動可変バルブタイミング制御装置などの位置保持機能を必要とする装置に用いられるモータ(電動機)では、大きなコギングトルクを必要とする。特許文献1には、ステータと、コギングトルクを増加させるための複数の空隙部が周方向において部分的に設けられたロータとを備えたモータが開示されている。複数の空隙部は、周方向に隣り合う磁極部の間に設けられた境界空隙部と、磁極部内においてロータの極数とステータのスロット数とから求められるコギングトルクの周期に応じた位置に設けられた極内空隙部とを含んでいる。 Motors (motors) used in devices that require a position holding function, such as electric variable valve timing control devices, require a large cogging torque. Patent Document 1 discloses a motor including a stator and a rotor in which a plurality of gaps for increasing cogging torque are partially provided in the circumferential direction. The plurality of gaps are provided at positions corresponding to the boundary gaps provided between the magnetic poles adjacent to each other in the circumferential direction and the cycle of the cogging torque obtained from the number of poles of the rotor and the number of slots of the stator in the magnetic poles. It includes the void inside the pole.

特開2019−41530号公報JP-A-2019-41530

特許文献1に記載のモータでは、磁極中心線からコギングトルクの周期φの1/2だけ周方向の一方及び他方にずれた位置のそれぞれに極内空隙部が設けられ、磁極部間に境界空隙部が設けられている。このため、空隙部の数が多くなり、製造コストが増加するおそれがある。 In the motor described in Patent Document 1, in-pole gaps are provided at positions deviated from the center line of the magnetic poles by 1/2 of the period φ of the cogging torque in the circumferential direction, respectively, and boundary gaps are provided between the magnetic poles. A part is provided. Therefore, the number of voids increases, which may increase the manufacturing cost.

本発明は、大きなコギングトルクを発生させることができ、かつ、製造コストの低減を図ることのできるモータを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a motor capable of generating a large cogging torque and reducing a manufacturing cost.

本発明の一態様によるモータは、永久磁石埋込型のモータであって、固定子と、固定子に隙間をあけて回転可能に設けられる回転子と、を備える。回転子は、回転子鉄心と、回転子鉄心に固定される複数の永久磁石と、を有する。回転子鉄心の外周部には、コギングトルクを増加させるための平面部が形成される。平面部は、永久磁石によって形成される磁極部の磁極中心軸上において、磁極中心軸に直交する平面状に形成される。 The motor according to one aspect of the present invention is a permanent magnet embedded motor, and includes a stator and a rotor that is rotatably provided with a gap in the stator. The rotor has a rotor core and a plurality of permanent magnets fixed to the rotor core. A flat surface portion for increasing the cogging torque is formed on the outer peripheral portion of the rotor core. The flat surface portion is formed in a plane shape orthogonal to the magnetic pole center axis on the magnetic pole center axis of the magnetic pole portion formed by the permanent magnet.

本発明によれば、大きなコギングトルクを発生させることができ、かつ、製造コストの低減を図ることのできるモータを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a motor capable of generating a large cogging torque and reducing a manufacturing cost.

本発明の実施形態に係るモータの構成を示す平面断面図。The plan sectional view which shows the structure of the motor which concerns on embodiment of this invention. モータの一部を示す断面図であり、永久磁石の周方向角度θm及び磁極ピッチ角θpについて示す。It is sectional drawing which shows a part of a motor, and shows about the circumferential angle θm and the magnetic pole pitch angle θp of a permanent magnet. モータの一部を示す断面図であり、永久磁石の周方向幅Lmと平面部の周方向幅Lcについて示す。It is sectional drawing which shows a part of a motor, and shows the circumferential width Lm of a permanent magnet and the circumferential width Lc of a plane part. 実施例1に係るモータのコギングトルクの波形図。The waveform diagram of the cogging torque of the motor which concerns on Example 1. FIG. 図4に示すコギングトルク波形の次数分析の結果を表す図。The figure which shows the result of the degree analysis of the cogging torque waveform shown in FIG. 実施例1に係るモータ(極弧率0.66のモータ)において、幅比Wrを変化させた場合のコギングトルクの大きさTcについて示す図。FIG. 5 is a diagram showing a magnitude Tc of cogging torque when the width ratio Wr is changed in the motor according to the first embodiment (motor having a polar arc ratio of 0.66). 実施例2に係るモータ(極弧率0.55のモータ)において、幅比Wrを変化させた場合のコギングトルクの大きさTcについて示す図。FIG. 5 is a diagram showing a magnitude Tc of cogging torque when the width ratio Wr is changed in the motor according to the second embodiment (motor having a polar arc ratio of 0.55). 実施例3に係るモータ(極弧率0.775のモータ)において、幅比Wrを変化させた場合のコギングトルクの大きさTcについて示す図。It is a figure which shows the magnitude Tc of the cogging torque when the width ratio Wr is changed in the motor (the motor of the polar arc ratio 0.775) which concerns on Example 3. FIG. 本実施形態の変形例に係るモータの一部を示す図。The figure which shows a part of the motor which concerns on the modification of this embodiment.

本実施形態に係るモータは、電動可変バルブタイミング制御装置などの位置保持機能を必要とする装置に用いられる。バルブタイミング制御装置は、モータの回転駆動力によって、カムシャフトとクランクシャフトの位相差を制御することにより、吸気バルブや排気バルブの開閉タイミングを制御する装置である。バルブタイミング制御装置に用いられるモータは位置保持機能が必要であり、コギングトルクによって保持力を確保する必要がある。以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係るモータについて説明する。 The motor according to this embodiment is used for a device that requires a position holding function, such as an electric variable valve timing control device. The valve timing control device is a device that controls the opening / closing timing of the intake valve and the exhaust valve by controlling the phase difference between the camshaft and the crankshaft by the rotational driving force of the motor. The motor used in the valve timing control device needs a position holding function, and it is necessary to secure the holding force by cogging torque. Hereinafter, the motor according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施形態に係るモータ100の構成を示す平面断面図である。図1では、モータ100を軸方向からみた断面、すなわち回転軸に直交する断面を示している。図1に示すように、モータ100は、ハウジング(不図示)に固定される固定子130と、固定子130の内周側に隙間をあけて回転可能に設けられる回転子150と、を備える。 FIG. 1 is a plan sectional view showing a configuration of a motor 100 according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 shows a cross section of the motor 100 viewed from the axial direction, that is, a cross section orthogonal to the rotation axis. As shown in FIG. 1, the motor 100 includes a stator 130 fixed to a housing (not shown) and a rotor 150 rotatably provided on the inner peripheral side of the stator 130 with a gap.

モータ100は、ブラシレスモータであって、永久磁石154が回転子150に埋め込まれた永久磁石埋込型の三相同期モータである。モータ100は、固定子鉄心132に巻回される固定子コイル138に三相交流電流が供給されることで、回転子150を回転させる電動機として作動する。 The motor 100 is a brushless motor, which is a permanent magnet embedded type three-phase synchronous motor in which a permanent magnet 154 is embedded in a rotor 150. The motor 100 operates as an electric motor for rotating the rotor 150 by supplying a three-phase alternating current to the stator coil 138 wound around the stator core 132.

回転子150は、シャフト118に固定されている。シャフト118がハウジングの軸受によって支承されることにより、回転子150が固定子鉄心132の内側で回転可能に保持される。 The rotor 150 is fixed to the shaft 118. The rotor 150 is rotatably held inside the stator core 132 by the shaft 118 being supported by the bearings of the housing.

回転子150の回転中心軸Oは、円筒形状の固定子130の中心軸に一致する。以下の説明では、回転子150の回転中心軸Oに平行な方向を軸方向と記し、回転子150の回転中心軸Oに直交し、かつ回転子150の回転中心軸Oを中心とする放射方向を径方向と記し、回転子150の回転中心軸Oに直交し、かつ回転子150の回転中心軸Oを中心とする円周方向を周方向と記す。 The rotation center axis O of the rotor 150 coincides with the center axis of the cylindrical stator 130. In the following description, the direction parallel to the rotation center axis O of the rotor 150 is described as the axial direction, and the radiation direction orthogonal to the rotation center axis O of the rotor 150 and centered on the rotation center axis O of the rotor 150. Is described as the radial direction, and the circumferential direction around the rotation center axis O of the rotor 150, which is orthogonal to the rotation center axis O of the rotor 150, is described as the circumferential direction.

固定子130は、円筒状の固定子鉄心132と、この固定子鉄心132に集中巻きで巻装される固定子コイル138と、を備える。なお、本実施形態では、固定子コイル138の巻線方式は集中巻きであるが、巻線方式はこれに限定されず、分布巻きであってもよい。固定子鉄心132の内周部には、固定子鉄心132の中心軸方向に平行な複数(本実施形態では12個)のスロット133が形成される。複数のスロット133は、固定子鉄心132の周方向に等間隔で形成される。 The stator 130 includes a cylindrical stator core 132 and a stator coil 138 that is wound around the stator core 132 in a concentrated manner. In the present embodiment, the winding method of the stator coil 138 is centralized winding, but the winding method is not limited to this, and distributed winding may be used. A plurality of (12 in this embodiment) slots 133 parallel to the central axis direction of the stator core 132 are formed in the inner peripheral portion of the stator core 132. The plurality of slots 133 are formed at equal intervals in the circumferential direction of the stator core 132.

各スロット133には、固定子コイル138が収容される。スロット133間にはティース134が形成される。本実施形態では、複数(本実施形態では12個)のティース134が、環状のコアバック135と一体となっている。つまり、固定子鉄心132は、複数のティース134とコアバック135とが一体成形された一体型コアである。ティース134は径方向の磁路を形成し、コアバック135は周方向の磁路を形成する。ティース134は、固定子コイル138によって発生した回転磁界を回転子150に導き、回転子150に回転トルクを発生させる。 Each slot 133 accommodates a stator coil 138. Teeth 134 are formed between the slots 133. In this embodiment, a plurality of (12 in this embodiment) teeth 134 are integrated with the annular core back 135. That is, the stator core 132 is an integrated core in which a plurality of teeth 134 and a core back 135 are integrally molded. The teeth 134 form a radial magnetic path, and the core back 135 forms a circumferential magnetic path. The teeth 134 guides the rotating magnetic field generated by the stator coil 138 to the rotor 150, and generates a rotational torque in the rotor 150.

固定子鉄心132は、例えば、円環形状の電磁鋼板または軟磁性金属板を複数枚積層することにより形成される。固定子鉄心132は、円筒状のハウジング(不図示)の内側に焼嵌め、圧入等により嵌合固定される。 The stator core 132 is formed, for example, by laminating a plurality of ring-shaped electromagnetic steel plates or soft magnetic metal plates. The stator core 132 is fitted and fixed to the inside of a cylindrical housing (not shown) by shrink fitting and press fitting.

回転子150は、円筒状の回転子鉄心152と、回転子鉄心152に固定される複数の永久磁石154と、を備える。回転子鉄心152は、例えば、円環形状の電磁鋼板または軟磁性金属板を複数枚積層することにより形成される。 The rotor 150 includes a cylindrical rotor core 152 and a plurality of permanent magnets 154 fixed to the rotor core 152. The rotor core 152 is formed, for example, by laminating a plurality of ring-shaped electromagnetic steel plates or soft magnetic metal plates.

回転子鉄心152の外周部近傍には、直方体形状の永久磁石154が固定される磁石保持孔153が、周方向に等間隔で形成される。磁石保持孔153の径方向内側の面には、永久磁石154の周方向両端面の位置を規定する一対の磁石止め部153a(図2参照)が形成されている。永久磁石154は、一対の磁石止め部153a間に挿入され、磁石保持孔153に固定される。磁石保持孔153の周方向の幅は、永久磁石154の周方向の幅よりも大きい。永久磁石154の周方向両端と磁石保持孔153の周方向両側面との間には磁気的空隙156が形成される。磁気的空隙156には接着剤、樹脂等を埋め込んで、永久磁石154と一体に固めてもよい。 Magnet holding holes 153 to which the rectangular parallelepiped permanent magnets 154 are fixed are formed in the vicinity of the outer peripheral portion of the rotor core 152 at equal intervals in the circumferential direction. A pair of magnet stop portions 153a (see FIG. 2) that define the positions of both peripheral surfaces of the permanent magnet 154 are formed on the inner surface of the magnet holding hole 153 in the radial direction. The permanent magnet 154 is inserted between the pair of magnet stoppers 153a and fixed in the magnet holding hole 153. The circumferential width of the magnet holding hole 153 is larger than the circumferential width of the permanent magnet 154. A magnetic gap 156 is formed between both ends of the permanent magnet 154 in the circumferential direction and both sides of the magnet holding hole 153 in the circumferential direction. An adhesive, a resin, or the like may be embedded in the magnetic gap 156 and solidified integrally with the permanent magnet 154.

永久磁石154は、回転子150の磁極部160を形成する。本実施形態では、一つの永久磁石154によって一つの磁極部160が形成されている。永久磁石154は、一対の幅広面154aが磁極部160の磁極中心軸Ca(図2参照)に対して直交するように配置される。幅広面154aは、側面のうちで最も面積の大きい面である。永久磁石154の磁化方向は径方向を向いており、磁極部160ごとに磁化方向の向きが反転している。つまり、ある磁極部160を形成するための永久磁石154の固定子130側の面がN極、シャフト118側の面がS極に磁化されていたとすると、隣の磁極部160を形成する永久磁石154の固定子130側の面はS極、シャフト118側の面はN極に磁化されている。本実施形態では、8個の永久磁石154が、周方向に等間隔で磁極毎に交互に磁化方向が変わるように磁化されて配置されている。回転子150の極数Pは、8極である。永久磁石154には、ネオジウム系、サマリウム系の焼結磁石、フェライト磁石、ネオジウム系のボンド磁石などを用いることができる。 The permanent magnet 154 forms the magnetic pole portion 160 of the rotor 150. In this embodiment, one magnetic pole portion 160 is formed by one permanent magnet 154. The permanent magnets 154 are arranged so that the pair of wide surfaces 154a are orthogonal to the magnetic pole center axis Ca (see FIG. 2) of the magnetic pole portion 160. The wide surface 154a is the surface having the largest area among the side surfaces. The magnetization direction of the permanent magnet 154 is in the radial direction, and the direction of the magnetization direction is reversed for each magnetic pole portion 160. That is, assuming that the surface of the permanent magnet 154 for forming a certain magnetic pole portion 160 on the stator 130 side is magnetized to the north pole and the surface on the shaft 118 side is magnetized to the south pole, the permanent magnet forming the adjacent magnetic pole portion 160 is formed. The surface of the stator 130 side of 154 is magnetized to the south pole, and the surface of the shaft 118 side is magnetized to the north pole. In the present embodiment, eight permanent magnets 154 are magnetized and arranged so that the magnetization direction changes alternately for each magnetic pole at equal intervals in the circumferential direction. The number of poles P of the rotor 150 is eight poles. As the permanent magnet 154, a neodymium-based or samarium-based sintered magnet, a ferrite magnet, a neodymium-based bonded magnet, or the like can be used.

図2は、モータ100の一部を示す断面図であり、永久磁石154の周方向角度θm及び磁極ピッチ角θpについて示す。図示するように、磁極部160の磁極中心軸(磁極中心線)Caは、磁極部160の周方向中心位置に設定される。本実施形態では、磁極中心軸Caは、直方体形状の永久磁石154の周方向中心位置と、回転中心軸Oとを結ぶ軸に相当する。磁極部160間の角度である磁極ピッチ角を機械角でθpとしたとき、磁極ピッチ角θpは360度を極数Pで除算した角度となる(θp=360/P)。本実施形態では、極数Pが8極であるから、磁極ピッチ角θpは45度である(θp=360/8)。なお、磁極ピッチ角θpは、隣接する永久磁石154間の中点から隣の中点までの角度ともいえる。 FIG. 2 is a cross-sectional view showing a part of the motor 100, and shows a circumferential angle θm and a magnetic pole pitch angle θp of the permanent magnet 154. As shown in the figure, the magnetic pole center axis (magnetic pole center line) Ca of the magnetic pole portion 160 is set at the circumferential center position of the magnetic pole portion 160. In the present embodiment, the magnetic pole center axis Ca corresponds to the axis connecting the rectangular parallelepiped permanent magnet 154 at the center position in the circumferential direction and the rotation center axis O. When the magnetic pole pitch angle, which is the angle between the magnetic pole portions 160, is θp as the mechanical angle, the magnetic pole pitch angle θp is an angle obtained by dividing 360 degrees by the number of poles P (θp = 360 / P). In the present embodiment, since the number of poles P is eight, the magnetic pole pitch angle θp is 45 degrees (θp = 360/8). The magnetic pole pitch angle θp can also be said to be the angle from the midpoint between the adjacent permanent magnets 154 to the adjacent midpoint.

隣接する永久磁石154間の中点は、隣接する磁極部160の境界部161であり、周方向に45度間隔で設けられている。境界部161には、V字状の溝部162が形成されている。溝部162は、回転子鉄心152の軸方向の一端から他端に亘って形成されている。溝部162は、後述する平面部170と同様、コギングトルクを増加させるために形成される境界空隙部である。 The midpoints between the adjacent permanent magnets 154 are the boundary portions 161 of the adjacent magnetic pole portions 160, and are provided at intervals of 45 degrees in the circumferential direction. A V-shaped groove portion 162 is formed at the boundary portion 161. The groove portion 162 is formed from one end to the other end in the axial direction of the rotor core 152. The groove portion 162 is a boundary gap portion formed to increase the cogging torque, similarly to the flat surface portion 170 described later.

回転子150において、永久磁石154の周方向角度(幅角度)を機械角でθmとしたとき、永久磁石154の周方向角度θmと磁極ピッチ角θpとの比(θm/θp)は極弧率と呼ばれる。極弧率は、永久磁石154の周方向角度θmを磁極ピッチ角θpで無次元化した値であり、永久磁石154の周方向の大きさを表す。 In the rotor 150, when the circumferential angle (width angle) of the permanent magnet 154 is θm in terms of mechanical angle, the ratio (θm / θp) of the circumferential angle θm of the permanent magnet 154 to the magnetic pole pitch angle θp is the polar arc ratio. Is called. The polar arc ratio is a value obtained by dimensionlessizing the circumferential angle θm of the permanent magnet 154 with the magnetic pole pitch angle θp, and represents the magnitude of the permanent magnet 154 in the circumferential direction.

永久磁石154の周方向角度θmは、図示するように、直線L1と直線L2とのなす角度である。直線L1は、永久磁石154の角部E1と回転中心軸Oとを結ぶ直線であり、直線L2は、永久磁石154の角部E2と回転中心軸Oとを結ぶ直線である。永久磁石154の角部E1は、永久磁石154の一対の幅広面154aのうちの径方向外側面と周方向一端面との境界であり、永久磁石154の角部E2は、永久磁石154の一対の幅広面154aのうちの径方向外側面と周方向他端面との境界である。 As shown in the figure, the circumferential angle θm of the permanent magnet 154 is the angle formed by the straight line L1 and the straight line L2. The straight line L1 is a straight line connecting the corner portion E1 of the permanent magnet 154 and the rotation center axis O, and the straight line L2 is a straight line connecting the corner portion E2 of the permanent magnet 154 and the rotation center axis O. The corner portion E1 of the permanent magnet 154 is a boundary between the radial outer surface and the circumferential end surface of the pair of wide surfaces 154a of the permanent magnet 154, and the corner portion E2 of the permanent magnet 154 is a pair of permanent magnets 154. It is a boundary between the outer surface in the radial direction and the other end surface in the circumferential direction of the wide surface 154a of the above.

図3は、モータ100の一部を示す断面図であり、永久磁石154の周方向幅Lmと平面部170の周方向幅Lcについて示す。図3に示すように、本実施形態では、回転子鉄心152の外周部に、コギングトルクを増加させるための平面部170が形成されている。平面部170は、磁極部160の磁極中心軸Ca上において、磁極中心軸Caに直交する平面状に形成される。つまり、本実施形態では、平面部170は、永久磁石154の幅広面154aと平行となるように形成される。平面部170は、回転子鉄心152の軸方向の一端から他端に亘って形成されている。 FIG. 3 is a cross-sectional view showing a part of the motor 100, and shows the circumferential width Lm of the permanent magnet 154 and the circumferential width Lc of the flat surface portion 170. As shown in FIG. 3, in the present embodiment, a flat surface portion 170 for increasing the cogging torque is formed on the outer peripheral portion of the rotor core 152. The flat surface portion 170 is formed on the magnetic pole central axis Ca of the magnetic pole portion 160 in a plane shape orthogonal to the magnetic pole central axis Ca. That is, in the present embodiment, the flat surface portion 170 is formed so as to be parallel to the wide surface 154a of the permanent magnet 154. The flat surface portion 170 is formed from one end to the other end of the rotor core 152 in the axial direction.

永久磁石154の周方向幅(磁極中心軸Ca及び回転中心軸Oに直交する方向の幅)Lmに対する平面部170の周方向幅(磁極中心軸Ca及び回転中心軸Oに直交する方向の幅)Lcの比率(以下、幅比とも記す)Wrは、後述するように、コギングトルクの大きさに影響を与える。幅比Wrは、平面部170の周方向幅Lcを永久磁石154の周方向幅Lmで除算することにより得られる(Wr=Lc/Lm)。つまり、幅比Wrは、平面部170の周方向幅Lcを永久磁石154の周方向幅Lmで無次元化した値であり、平面部170の周方向の大きさを表す。平面部170が設けられる回転電機100では、この幅比Wrを調整することにより、コギングトルクの大きさを調整することができる。 Circumferential width of the permanent magnet 154 (width in the direction orthogonal to the magnetic pole center axis Ca and the rotation center axis O) Circumferential width of the flat surface portion 170 with respect to Lm (width in the direction orthogonal to the magnetic pole center axis Ca and the rotation center axis O) The ratio of Lc (hereinafter, also referred to as width ratio) Wr affects the magnitude of cogging torque, as will be described later. The width ratio Wr is obtained by dividing the circumferential width Lc of the flat surface portion 170 by the circumferential width Lm of the permanent magnet 154 (Wr = Lc / Lm). That is, the width ratio Wr is a value obtained by non-dimensionalizing the circumferential width Lc of the flat surface portion 170 with the circumferential width Lm of the permanent magnet 154, and represents the size of the flat surface portion 170 in the circumferential direction. In the rotary electric machine 100 provided with the flat surface portion 170, the magnitude of the cogging torque can be adjusted by adjusting the width ratio Wr.

図2及び図3に示すように、平面部170は、永久磁石154の設置範囲Am内に収まるように形成することが好ましい。永久磁石154の設置範囲Amとは、直線L1と回転子鉄心152の外周面との交点A1と、直線L2と回転子鉄心152の外周面との交点A2との間の範囲のことを指す。なお、平面部170は、設置範囲Amよりも大きく形成してもよい。少なくとも、回転中心軸Oから径方向外側を見たときに、永久磁石154と重なるように平面部170が形成されていればよい。しかしながら、後述する線間誘起電圧の低下を抑えるためには、永久磁石154の設置範囲Am内に平面部170を形成することが好ましい。つまり、平面部170の周方向角度θcは、永久磁石154の周方向角度θm以下とすることが好ましい。なお、平面部170の周方向角度θcは、回転中心軸Oと平面部170の一端部Bp1とを結ぶ直線と、回転中心軸Oと平面部170の他端部Bp2とを結ぶ直線とのなす角度である。 As shown in FIGS. 2 and 3, the flat surface portion 170 is preferably formed so as to be within the installation range Am of the permanent magnet 154. The installation range Am of the permanent magnet 154 refers to the range between the intersection A1 between the straight line L1 and the outer peripheral surface of the rotor core 152 and the intersection A2 between the straight line L2 and the outer peripheral surface of the rotor core 152. The flat surface portion 170 may be formed larger than the installation range Am. At least, the flat surface portion 170 may be formed so as to overlap the permanent magnet 154 when viewed radially outward from the rotation center axis O. However, in order to suppress the decrease in the line-induced voltage described later, it is preferable to form the flat surface portion 170 within the installation range Am of the permanent magnet 154. That is, it is preferable that the circumferential angle θc of the flat surface portion 170 is equal to or less than the circumferential angle θm of the permanent magnet 154. The circumferential angle θc of the flat surface portion 170 is formed by a straight line connecting the rotation center axis O and one end portion Bp1 of the flat surface portion 170 and a straight line connecting the rotation center axis O and the other end portion Bp2 of the flat surface portion 170. The angle.

図3に示すように、平面部170は、磁極中心軸Caを基準として、磁極中心軸Caから周方向一方側及び他方側に同じ距離(Lc/2)だけ延在している。平面部170の両端部Bp1,Bp2は、回転子鉄心152の半径Rxの最外周面(円弧面)152xに連続するように形成されている。したがって、回転子鉄心152の外周部に凹部を設け、その凹部の底部を平面部とする場合に比べて、容易に回転子鉄心152を製造することができる。 As shown in FIG. 3, the flat surface portion 170 extends from the magnetic pole central axis Ca to one side and the other side in the circumferential direction by the same distance (Lc / 2) with reference to the magnetic pole central axis Ca. Both ends Bp1 and Bp2 of the flat surface portion 170 are formed so as to be continuous with the outermost outer peripheral surface (arc surface) 152x having a radius Rx of the rotor core 152. Therefore, the rotor core 152 can be easily manufactured as compared with the case where a concave portion is provided on the outer peripheral portion of the rotor core 152 and the bottom portion of the concave portion is a flat surface portion.

このように平面部170を形成することにより、永久磁石154の設置範囲Am内の領域において、回転子鉄心152の外周面と固定子鉄心132の内周面(ティース134の先端面)との間の距離hは、最外周面152xの位置で最小となり磁極中心軸Caで最大となる。換言すれば、平面部170は、磁極中心軸Caから周方向に離れるにしたがって、回転子鉄心152の外周面と固定子鉄心132の内周面との間の距離hが小さくなるように形成されている。 By forming the flat surface portion 170 in this way, in the region within the installation range Am of the permanent magnet 154, between the outer peripheral surface of the rotor core 152 and the inner peripheral surface of the stator core 132 (the tip surface of the teeth 134). The distance h is the minimum at the position of the outermost peripheral surface 152x and the maximum at the magnetic pole central axis Ca. In other words, the flat surface portion 170 is formed so that the distance h between the outer peripheral surface of the rotor core 152 and the inner peripheral surface of the stator core 132 decreases as the distance from the magnetic pole center axis Ca in the circumferential direction increases. ing.

回転子鉄心152に形成される平面部170は、複数の磁極部160のそれぞれに一つずつ形成され、回転子鉄心152は回転中心軸Oを中心とした回転対称形状を呈している。回転対称形状とは、対称軸である回転中心軸O周りに一定の角度だけ回転移動させたときに、その形状が変わらない形状のことである。本実施形態に係る回転子鉄心152は、回転中心軸O周りで45度、すなわち(360/n)度(n=8)回転させると、自らと重なる8回回転対称の形状を有する。 The flat surface portion 170 formed on the rotor core 152 is formed one on each of the plurality of magnetic pole portions 160, and the rotor core 152 has a rotationally symmetric shape centered on the rotation center axis O. The rotationally symmetric shape is a shape in which the shape does not change when the rotation is moved by a certain angle around the rotation center axis O, which is the axis of symmetry. The rotor core 152 according to the present embodiment has an eight-fold rotational symmetry shape that overlaps with itself when rotated by 45 degrees, that is, (360 / n) degrees (n = 8) around the rotation center axis O.

本実施形態に係るモータ100では、平面部170を設けることにより、回転子150の回転に伴って回転子鉄心152と固定子鉄心132との間の距離hを変化させることにより、磁気抵抗を意図的に変化させ、コギングトルクを増加させている。 In the motor 100 according to the present embodiment, by providing the flat surface portion 170, the reluctance is intended by changing the distance h between the rotor core 152 and the stator core 132 as the rotor 150 rotates. The cogging torque is increased.

以下、本実施形態による効果の具体例について示す。 Hereinafter, specific examples of the effects of this embodiment will be shown.

[実施例1]
図4は、実施例1に係るモータ100のコギングトルクの波形図であり、図5は、図4に示すコギングトルク波形の次数分析の結果を表す図である。図4の横軸は、モータ100の回転角度であり、機械角で示している。図4に示す波形図は、有限要素法(FEM)による磁界解析結果から得られる。
[Example 1]
FIG. 4 is a waveform diagram of the cogging torque of the motor 100 according to the first embodiment, and FIG. 5 is a diagram showing the result of order analysis of the cogging torque waveform shown in FIG. The horizontal axis of FIG. 4 is the rotation angle of the motor 100, which is indicated by the mechanical angle. The waveform diagram shown in FIG. 4 is obtained from the result of magnetic field analysis by the finite element method (FEM).

実施例1に係るモータ100では、永久磁石154は、極弧率が約2/3(=約30/45)となるように形成されている。実施例1に係るモータ100は、永久磁石154の周方向角度θmが約30度(具体的には29.76度)である。したがって、実施例1に係る回転子150の極弧率は、0.66となる。 In the motor 100 according to the first embodiment, the permanent magnet 154 is formed so that the polar arc ratio is about 2/3 (= about 30/45). In the motor 100 according to the first embodiment, the circumferential angle θm of the permanent magnet 154 is about 30 degrees (specifically, 29.76 degrees). Therefore, the polar arc ratio of the rotor 150 according to the first embodiment is 0.66.

図4及び図5では、実施例1に係るモータ100に対する計算結果を実線で示し、平面部170が設けられていない比較例1に係るモータに対する計算結果を破線で示している。なお、比較例1に係るモータは、平面部170が設けられていないという点以外は、実施例1に係るモータ100と同じ構成を有している。 In FIGS. 4 and 5, the calculation result for the motor 100 according to the first embodiment is shown by a solid line, and the calculation result for the motor according to the comparative example 1 in which the flat surface portion 170 is not provided is shown by a broken line. The motor according to Comparative Example 1 has the same configuration as the motor 100 according to Example 1 except that the flat surface portion 170 is not provided.

コギングトルクの周期(機械角)は、360度を、回転子150の極数Pと固定子130のティース134の数の最小公倍数で割った値である。実施例1に係るモータ100では、極数Pが8極であり、ティース134の数は12である。このため、極数Pとティース134の数の最小公倍数は24であるから、コギングトルクの周期(機械角)は15(=360/24)度となる。 The period of cogging torque (mechanical angle) is a value obtained by dividing 360 degrees by the least common multiple of the number of poles P of the rotor 150 and the number of teeth 134 of the stator 130. In the motor 100 according to the first embodiment, the number of poles P is 8 and the number of teeth 134 is 12. Therefore, since the least common multiple of the number of poles P and the number of teeth 134 is 24, the period (mechanical angle) of the cogging torque is 15 (= 360/24) degrees.

図4及び図5に示すように、実施例1に係るモータ100のコギングトルクは、電気角で6次成分(機械角で24次成分)、すなわち電気角で60度(機械角で15度)周期の成分が支配的であり、そのピーク値は比較例1に比べて大きく上回っている。このように、平面部170を設ける場合、平面部170を設けない場合に比べてコギングトルクを大きくすることができる。 As shown in FIGS. 4 and 5, the cogging torque of the motor 100 according to the first embodiment has a sixth-order component in the electric angle (24th-order component in the mechanical angle), that is, 60 degrees in the electric angle (15 degrees in the mechanical angle). The component of the cycle is dominant, and its peak value is much higher than that of Comparative Example 1. In this way, when the flat surface portion 170 is provided, the cogging torque can be increased as compared with the case where the flat surface portion 170 is not provided.

図6は、実施例1に係るモータ(極弧率0.66のモータ)100において、幅比Wrを変化させた場合のコギングトルクの大きさTcについて示す図であり、永久磁石154の周方向幅Lmを変えずに平面部170の周方向幅Lcを変えた複数条件での計算結果を示している。横軸は、幅比Wrを示しており、左側の縦軸(第1軸)は実線で示されるコギングトルクの大きさTc[Nm]を表し、右側の縦軸(第2軸)は破線で示される線間誘起電圧[V]を示している。本明細書において、コギングトルクの大きさTcとは、図4に示すトルク波形図において、正側のコギングトルクのピーク値(最大値)と負側のコギングトルクのピーク値(最大値)の絶対値との和のことを指す。なお、図6に示す幅比Wrが0.52の場合の計算結果は、図4に示すコギングトルクの波形(実線)から得られる。つまり、図4に示すコギングトルクの波形(実線)は、実施例1に係るモータ100、すなわち極弧率0.66のモータ100において、幅比Wrが0.52の場合の計算結果を示している。 FIG. 6 is a diagram showing the magnitude Tc of the cogging torque when the width ratio Wr is changed in the motor (motor having a polar arc ratio of 0.66) 100 according to the first embodiment, and is a diagram showing the magnitude Tc of the cogging torque in the circumferential direction of the permanent magnet 154. The calculation results under a plurality of conditions in which the circumferential width Lc of the flat surface portion 170 is changed without changing the width Lm are shown. The horizontal axis represents the width ratio Wr, the vertical axis on the left side (first axis) represents the magnitude Tc [Nm] of the cogging torque shown by the solid line, and the vertical axis on the right side (second axis) is a broken line. The indicated line-induced voltage [V] is shown. In the present specification, the magnitude Tc of the cogging torque is the absolute value of the peak value (maximum value) of the cogging torque on the positive side and the peak value (maximum value) of the cogging torque on the negative side in the torque waveform diagram shown in FIG. Refers to the sum with the value. The calculation result when the width ratio Wr shown in FIG. 6 is 0.52 is obtained from the waveform (solid line) of the cogging torque shown in FIG. That is, the waveform (solid line) of the cogging torque shown in FIG. 4 shows the calculation result when the width ratio Wr is 0.52 in the motor 100 according to the first embodiment, that is, the motor 100 having a polar arc ratio of 0.66. There is.

幅比Wrが0(ゼロ)の値は、平面部170を有していない比較例1に係るモータのコギングトルクの大きさTcを示している。図6に示すように、比較例1に係るモータのコギングトルクの大きさTcは、0.011[Nm]である。平面部170を有している実施例1に係るモータ100のコギングトルクの大きさTcは、いずれも比較例1に係るモータのコギングトルクの大きさTcを上回っている。 The value of the width ratio Wr of 0 (zero) indicates the magnitude Tc of the cogging torque of the motor according to Comparative Example 1 which does not have the flat surface portion 170. As shown in FIG. 6, the magnitude Tc of the cogging torque of the motor according to Comparative Example 1 is 0.011 [Nm]. The magnitude Tc of the cogging torque of the motor 100 according to the first embodiment having the flat surface portion 170 is larger than the magnitude Tc of the cogging torque of the motor according to the comparative example 1.

図6に示すように、実施例1に係るモータ100では、コギングトルクの大きさTcは、幅比Wrが0.37のときには0.050[Nm]となり、幅比Wrが0.52のときには計算結果のうちでは最大の0.076[Nm]となり、幅比が0.63のときには0.047[Nm]となった。このため、幅比Wrが0.37から0.63までの間にコギングトルクの大きさTcが最大となる点が存在することが推定される。したがって、実施例1に係るモータ100では、幅比Wrが0.37〜0.63となるように平面部170を形成することが好ましい。さらに、図示する計算結果の近似曲線から、実施例1に係るモータ100では、幅比Wrを0.4以上0.6以下の値に設定することにより、大きなコギングトルクを発生させることができると考えられる。 As shown in FIG. 6, in the motor 100 according to the first embodiment, the magnitude Tc of the cogging torque is 0.050 [Nm] when the width ratio Wr is 0.37, and is 0.050 [Nm] when the width ratio Wr is 0.52. Among the calculation results, the maximum was 0.076 [Nm], and when the width ratio was 0.63, it was 0.047 [Nm]. Therefore, it is estimated that there is a point where the magnitude Tc of the cogging torque is maximized when the width ratio Wr is between 0.37 and 0.63. Therefore, in the motor 100 according to the first embodiment, it is preferable to form the flat surface portion 170 so that the width ratio Wr is 0.37 to 0.63. Further, from the approximate curve of the calculation result shown in the figure, it is stated that in the motor 100 according to the first embodiment, a large cogging torque can be generated by setting the width ratio Wr to a value of 0.4 or more and 0.6 or less. Conceivable.

実施例1に係るモータ100では、コギングトルクの大きさTcは、幅比Wrが0.73のときには0.023[Nm]となり、幅比Wrが0.81のときには0.064[Nm]となり、幅比Wrが0.89のときには0.063[Nm]となった。このように、実施例1に係るモータ100では、幅比Wrを大きくしていくと、幅比Wrが0.37から0.63の間で第1のピークがあり、幅比Wrが0.81から0.89の間で第2のピークがあることが推定される。したがって、実施例1に係るモータ100では、幅比Wrが0.81〜0.89となるように平面部170を形成してもよい。なお、計算結果の近似曲線から幅比Wrが0.8以上0.9以下の範囲では、十分なコギングトルクが得られることが読み取れる。したがって、実施例1に係るモータ100では、幅比Wrを0.8以上0.9以下の値に設定することでも、十分なコギングトルクを得ることができる。 In the motor 100 according to the first embodiment, the magnitude Tc of the cogging torque is 0.023 [Nm] when the width ratio Wr is 0.73 and 0.064 [Nm] when the width ratio Wr is 0.81. When the width ratio Wr was 0.89, it was 0.063 [Nm]. As described above, in the motor 100 according to the first embodiment, when the width ratio Wr is increased, the width ratio Wr has a first peak between 0.37 and 0.63, and the width ratio Wr becomes 0. It is estimated that there is a second peak between 81 and 0.89. Therefore, in the motor 100 according to the first embodiment, the flat surface portion 170 may be formed so that the width ratio Wr is 0.81 to 0.89. From the approximate curve of the calculation result, it can be read that a sufficient cogging torque can be obtained in the range where the width ratio Wr is 0.8 or more and 0.9 or less. Therefore, in the motor 100 according to the first embodiment, a sufficient cogging torque can be obtained even by setting the width ratio Wr to a value of 0.8 or more and 0.9 or less.

線間誘起電圧は、幅比Wrが大きくなるほど低下する。線間誘起電圧は、トルク定数と同じ値となる。したがって、線間誘起電圧は、電流条件が同じ場合、その値が大きいほど出力トルクが大きくなる。上述したように、平面部170と固定子鉄心132との間の隙間(距離h)は、回転子鉄心152の最外周面152xと固定子鉄心132との間の隙間(距離h)に比べて大きくなる。このため、平面部170の周方向幅Lcが大きくなるほど、回転子鉄心152と固定子鉄心132との間の隙間(距離h)が大きくなり、線間誘起電圧が低下する。 The line-induced voltage decreases as the width ratio Wr increases. The line-induced voltage has the same value as the torque constant. Therefore, when the current conditions of the line-induced voltage are the same, the larger the value, the larger the output torque. As described above, the gap (distance h) between the flat surface portion 170 and the stator core 132 is larger than the gap (distance h) between the outermost peripheral surface 152x of the rotor core 152 and the stator core 132. growing. Therefore, as the circumferential width Lc of the flat surface portion 170 increases, the gap (distance h) between the rotor core 152 and the stator core 132 increases, and the line-induced voltage decreases.

したがって、平面部170の周方向幅Lcは、モータ100の出力トルクが要求仕様を満足できる程度の線間誘起電圧となるように設定する必要がある。例えば、平面部170を設けない比較例1における線間誘起電圧の計算結果を100%として、平面部170を設けた場合の線間誘起電圧を80%以上確保する必要がある場合には、図6に示す計算結果から、幅比Wrを1.02以下に設定することが好ましいと考えられる。 Therefore, the circumferential width Lc of the flat surface portion 170 needs to be set so that the output torque of the motor 100 becomes a line-induced voltage that satisfies the required specifications. For example, when it is necessary to secure 80% or more of the line-induced voltage when the flat surface portion 170 is provided, assuming that the calculation result of the line-induced voltage in Comparative Example 1 in which the flat surface portion 170 is not provided is 100%, FIG. From the calculation result shown in 6, it is considered preferable to set the width ratio Wr to 1.02 or less.

[実施例2]
図7は、図6と同様の図であり、実施例2に係るモータ(極弧率0.55のモータ)100において、幅比Wrを変化させた場合のコギングトルクの大きさTcについて示す図である。実施例2に係るモータ100は、永久磁石154の周方向幅Lmが実施例1に係るモータ100の永久磁石154の周方向幅Lmよりも短いが、その他の構成は実施例1に係るモータ100と同じである。換言すれば、実施例2に係るモータ100は、極弧率が異なるという点以外は、実施例1に係るモータ100と同じ構成を有している。
[Example 2]
FIG. 7 is a diagram similar to FIG. 6, showing the magnitude Tc of the cogging torque when the width ratio Wr is changed in the motor (motor having a polar arc ratio of 0.55) 100 according to the second embodiment. Is. In the motor 100 according to the second embodiment, the circumferential width Lm of the permanent magnet 154 is shorter than the circumferential width Lm of the permanent magnet 154 of the motor 100 according to the first embodiment, but the other configurations are the motor 100 according to the first embodiment. Is the same as. In other words, the motor 100 according to the second embodiment has the same configuration as the motor 100 according to the first embodiment except that the polar arc ratio is different.

実施例2に係るモータ100では、永久磁石154は、極弧率が約5/9(=約25/45)となるように形成されている。実施例2に係るモータ100は、永久磁石154の周方向角度θmが約25度(具体的には24.76度)である。したがって、実施例2に係る回転子150の極弧率は、0.55となる。 In the motor 100 according to the second embodiment, the permanent magnet 154 is formed so that the polar arc ratio is about 5/9 (= about 25/45). In the motor 100 according to the second embodiment, the circumferential angle θm of the permanent magnet 154 is about 25 degrees (specifically, 24.76 degrees). Therefore, the polar arc ratio of the rotor 150 according to the second embodiment is 0.55.

図7では、永久磁石154の周方向幅Lmを変えずに平面部170の周方向幅Lcを変えた複数条件での計算結果を示している。幅比Wrが0(ゼロ)の値は、平面部170を有していない比較例2に係るモータ(極弧率0.55のモータ)のコギングトルクの大きさTcを示している。なお、比較例2に係るモータは、平面部170が設けられていないという点以外は、実施例2に係るモータ100と同じ構成を有している。 FIG. 7 shows the calculation results under a plurality of conditions in which the circumferential width Lc of the flat surface portion 170 is changed without changing the circumferential width Lm of the permanent magnet 154. The value of the width ratio Wr of 0 (zero) indicates the magnitude Tc of the cogging torque of the motor (motor having a polar arc ratio of 0.55) according to Comparative Example 2 which does not have the flat surface portion 170. The motor according to Comparative Example 2 has the same configuration as the motor 100 according to the second embodiment except that the flat surface portion 170 is not provided.

図7に示すように、比較例2に係るモータのコギングトルクの大きさTcは、0.119[Nm]である。平面部170を有している実施例2に係るモータ100のコギングトルクの大きさTcは、いずれも比較例2に係るモータのコギングトルクの大きさTcを上回っている。 As shown in FIG. 7, the magnitude Tc of the cogging torque of the motor according to Comparative Example 2 is 0.119 [Nm]. The magnitude Tc of the cogging torque of the motor 100 according to the second embodiment having the flat surface portion 170 is larger than the magnitude Tc of the cogging torque of the motor according to the comparative example 2.

実施例2に係るモータ100では、コギングトルクの大きさTcは、幅比Wrが0.44のときには0.166[Nm]となり、幅比Wrが0.62のときには0.205[Nm]となり、幅比が0.76のときには0.197[Nm]となった。このため、幅比Wrが0.44から0.76までの間にコギングトルクの大きさTcが最大となる点が存在することが推定される。したがって、実施例2に係るモータ100では、幅比Wrが0.44〜0.76となるように平面部170を形成することが好ましい。さらに、図示する計算結果の近似曲線から、実施例2に係るモータ100では、幅比Wrを0.5以上0.7以下の値に設定することにより、大きなコギングトルクを発生させることができると考えられる。 In the motor 100 according to the second embodiment, the magnitude Tc of the cogging torque is 0.166 [Nm] when the width ratio Wr is 0.44 and 0.205 [Nm] when the width ratio Wr is 0.62. When the width ratio was 0.76, it was 0.197 [Nm]. Therefore, it is estimated that there is a point where the magnitude Tc of the cogging torque is maximized when the width ratio Wr is between 0.44 and 0.76. Therefore, in the motor 100 according to the second embodiment, it is preferable to form the flat surface portion 170 so that the width ratio Wr is 0.44 to 0.76. Further, from the approximate curve of the calculation result shown in the figure, it is stated that in the motor 100 according to the second embodiment, a large cogging torque can be generated by setting the width ratio Wr to a value of 0.5 or more and 0.7 or less. Conceivable.

実施例2においても実施例1と同様、平面部170の周方向幅Lcは、モータ100の出力トルクが要求仕様を満足できる程度の線間誘起電圧となるように設定する必要がある。例えば、平面部170を設けない比較例2における線間誘起電圧の計算結果を100%として、平面部170を設けた場合の線間誘起電圧を80%以上確保する必要がある場合には、図7に示す計算結果から、幅比Wrを1.15以下に設定することが好ましいと考えられる。 In the second embodiment as well, as in the first embodiment, the circumferential width Lc of the flat surface portion 170 needs to be set so that the output torque of the motor 100 becomes a line-induced voltage that satisfies the required specifications. For example, when it is necessary to secure 80% or more of the line-induced voltage when the flat surface portion 170 is provided, assuming that the calculation result of the line-induced voltage in Comparative Example 2 in which the flat surface portion 170 is not provided is 100%, FIG. From the calculation result shown in 7, it is considered preferable to set the width ratio Wr to 1.15 or less.

[実施例3]
図8は、図6と同様の図であり、実施例3に係るモータ(極弧率0.775のモータ)100において、幅比Wrを変化させた場合のコギングトルクの大きさTcについて示す図である。実施例3に係るモータ100は、永久磁石154の周方向幅Lmが実施例1に係るモータ100の永久磁石154の周方向幅Lmよりも長いが、その他の構成は実施例1に係るモータ100と同じである。換言すれば、実施例3に係るモータ100は、極弧率が異なるという点以外は、実施例1に係るモータ100と同じ構成を有している。
[Example 3]
FIG. 8 is a diagram similar to FIG. 6, showing the magnitude Tc of the cogging torque when the width ratio Wr is changed in the motor (motor having a polar arc ratio of 0.775) 100 according to the third embodiment. Is. In the motor 100 according to the third embodiment, the circumferential width Lm of the permanent magnet 154 is longer than the circumferential width Lm of the permanent magnet 154 of the motor 100 according to the first embodiment, but the other configurations are the motor 100 according to the first embodiment. Is the same as. In other words, the motor 100 according to the third embodiment has the same configuration as the motor 100 according to the first embodiment except that the polar arc ratio is different.

実施例3に係るモータ100では、永久磁石154は、極弧率が約7/9(=約35/45)となるように形成されている。実施例3に係るモータ100は、永久磁石154の周方向角度θmが約35度(具体的には34.88度)である。したがって、実施例3に係る回転子150の極弧率は、0.775となる。 In the motor 100 according to the third embodiment, the permanent magnet 154 is formed so that the polar arc ratio is about 7/9 (= about 35/45). In the motor 100 according to the third embodiment, the circumferential angle θm of the permanent magnet 154 is about 35 degrees (specifically, 34.88 degrees). Therefore, the polar arc ratio of the rotor 150 according to the third embodiment is 0.775.

図8では、永久磁石154の周方向幅Lmを変えずに平面部170の周方向幅Lcを変えた複数条件での計算結果を示している。幅比Wrが0(ゼロ)の値は、平面部170を有していない比較例3に係るモータ(極弧率0.775のモータ)のコギングトルクの大きさTcを示している。なお、比較例3に係るモータは、平面部170が設けられていないという点以外は、実施例3に係るモータ100と同じ構成を有している。 FIG. 8 shows the calculation results under a plurality of conditions in which the circumferential width Lc of the flat surface portion 170 is changed without changing the circumferential width Lm of the permanent magnet 154. The value of the width ratio Wr of 0 (zero) indicates the magnitude Tc of the cogging torque of the motor (motor having a polar arc ratio of 0.775) according to Comparative Example 3 which does not have the flat surface portion 170. The motor according to Comparative Example 3 has the same configuration as the motor 100 according to Example 3 except that the flat surface portion 170 is not provided.

図8に示すように、比較例3に係るモータのコギングトルクの大きさTcは、0.180[Nm]である。実施例3に係るモータ100では、コギングトルクの大きさTcは、幅比Wrが0.31のときには0.157[Nm]となり、幅比Wrが0.44のときには0.163[Nm]となり、幅比Wrが0.54のときには0.221[Nm]となった。図示する計算結果の近似曲線から幅比Wrが約0.5以上、つまり、平面部170の周方向幅Lcが永久磁石154の周方向幅Lmの約半分以上確保されていれば、平面部170を設けることによりコギングトルクを増加させることができると考えられる。このため、実施例3に係るモータ100では、平面部170を設けない場合に比べてコギングトルクを増加させるために、幅比Wrを約0.5以上の値に設定することが好ましい。 As shown in FIG. 8, the magnitude Tc of the cogging torque of the motor according to Comparative Example 3 is 0.180 [Nm]. In the motor 100 according to the third embodiment, the magnitude Tc of the cogging torque is 0.157 [Nm] when the width ratio Wr is 0.31 and 0.163 [Nm] when the width ratio Wr is 0.44. When the width ratio Wr was 0.54, it was 0.221 [Nm]. From the approximate curve of the calculation result shown in the figure, if the width ratio Wr is about 0.5 or more, that is, if the circumferential width Lc of the flat surface portion 170 is secured about half or more of the circumferential width Lm of the permanent magnet 154, the flat surface portion 170 It is considered that the cogging torque can be increased by providing the above. Therefore, in the motor 100 according to the third embodiment, it is preferable to set the width ratio Wr to a value of about 0.5 or more in order to increase the cogging torque as compared with the case where the flat surface portion 170 is not provided.

実施例3に係るモータ100では、コギングトルクの大きさTcは、幅比Wrが0.70のときには0.361[Nm]となり、幅比Wrが0.76のときには0.421[Nm]となり、幅比Wrが0.82のときには0.463[Nm]となった。また、実施例3に係るモータ100では、コギングトルクの大きさTcは、幅比Wrが0.88のときには0.442[Nm]となり、幅比Wrが0.93のときには0.356[Nm]となった。実施例3に係るモータ100では、幅比Wrが0.76から0.88までの間にコギングトルクの大きさTcが最大となる点が存在することが推定される。したがって、実施例3に係るモータ100では、幅比Wrが0.76〜0.88となるように平面部170を形成することが好ましい。さらに、図示する計算結果の近似曲線から、実施例3に係るモータ100では、幅比Wrを0.7以上0.9以下の値に設定することにより、大きなコギングトルクを発生させることができると考えられる。 In the motor 100 according to the third embodiment, the magnitude Tc of the cogging torque is 0.361 [Nm] when the width ratio Wr is 0.70 and 0.421 [Nm] when the width ratio Wr is 0.76. When the width ratio Wr was 0.82, it was 0.463 [Nm]. Further, in the motor 100 according to the third embodiment, the magnitude Tc of the cogging torque is 0.442 [Nm] when the width ratio Wr is 0.88, and 0.356 [Nm] when the width ratio Wr is 0.93. ]. In the motor 100 according to the third embodiment, it is estimated that there is a point where the magnitude Tc of the cogging torque is maximized when the width ratio Wr is between 0.76 and 0.88. Therefore, in the motor 100 according to the third embodiment, it is preferable to form the flat surface portion 170 so that the width ratio Wr is 0.76 to 0.88. Further, from the approximate curve of the calculation result shown in the figure, it is stated that in the motor 100 according to the third embodiment, a large cogging torque can be generated by setting the width ratio Wr to a value of 0.7 or more and 0.9 or less. Conceivable.

実施例3においても実施例1と同様、平面部170の周方向幅Lcは、モータ100の出力トルクが要求仕様を満足できる程度の線間誘起電圧となるように設定する必要がある。例えば、平面部170を設けない比較例3における線間誘起電圧の計算結果を100%として、平面部170を設けた場合の線間誘起電圧を80%以上確保する必要がある場合には、図8に示す計算結果から、幅比Wrを0.90以下に設定することが好ましいと考えられる。 In the third embodiment as well, as in the first embodiment, the circumferential width Lc of the flat surface portion 170 needs to be set so that the output torque of the motor 100 becomes a line-induced voltage that satisfies the required specifications. For example, when it is necessary to secure 80% or more of the line-induced voltage when the flat surface portion 170 is provided, assuming that the calculation result of the line-induced voltage in Comparative Example 3 in which the flat surface portion 170 is not provided is 100%, FIG. From the calculation result shown in 8, it is considered preferable to set the width ratio Wr to 0.90 or less.

以上のとおり、本実施形態に係るモータ100は、磁極中心軸Ca上に平面部170を設けた簡素な構成で、回転子150の磁極部160の切り替わりに起因して生じるコギングトルクの増加を図ることができる。なお、モータ100の設計に際しては、平面部170を有していないモータにより発生するコギングトルクの大きさTcを求め、その後、平面部170を設けたモータにおいて、幅比Wrを変化させてコギングトルクの大きさTcを調整することが好ましい。 As described above, the motor 100 according to the present embodiment has a simple configuration in which the flat surface portion 170 is provided on the magnetic pole center axis Ca, and aims to increase the cogging torque generated due to the switching of the magnetic pole portions 160 of the rotor 150. be able to. When designing the motor 100, the magnitude Tc of the cogging torque generated by the motor that does not have the flat surface portion 170 is obtained, and then, in the motor provided with the flat surface portion 170, the width ratio Wr is changed to obtain the cogging torque. It is preferable to adjust the size Tc of.

実施例1〜実施例3のモータ100に対する計算結果から、極弧率にかかわらずコギングトルクの大きさTcを平面部170を設けない場合に比べて増加させるためには、平面部170の周方向幅Lcを永久磁石154の周方向幅Lmの約半分以上の値に設定することが好ましいといえる。また、実施例1のモータ100に対する計算結果から、極弧率が約2/3であれば、幅比Wrは0.4以上0.6以下の値、または0.8以上0.9以下の値に設定することが好ましいといえる。実施例2のモータ100に対する計算結果から、極弧率が約5/9であれば、幅比Wrは0.5以上0.7以下の値に設定することが好ましいといえる。実施例3のモータ100に対する計算結果から、極弧率が約7/9であれば、幅比Wrは0.7以上0.9以下の値に設定することが好ましいといえる。 From the calculation results for the motor 100 of Examples 1 to 3, in order to increase the magnitude Tc of the cogging torque regardless of the polar arc ratio as compared with the case where the flat surface portion 170 is not provided, the circumferential direction of the flat surface portion 170 is to be increased. It can be said that it is preferable to set the width Lc to a value of about half or more of the circumferential width Lm of the permanent magnet 154. Further, from the calculation result for the motor 100 of Example 1, if the polar arc ratio is about 2/3, the width ratio Wr is 0.4 or more and 0.6 or less, or 0.8 or more and 0.9 or less. It can be said that it is preferable to set it to a value. From the calculation results for the motor 100 of the second embodiment, if the polar arc ratio is about 5/9, it can be said that it is preferable to set the width ratio Wr to a value of 0.5 or more and 0.7 or less. From the calculation results for the motor 100 of Example 3, if the polar arc ratio is about 7/9, it can be said that it is preferable to set the width ratio Wr to a value of 0.7 or more and 0.9 or less.

上述した実施形態によれば、次の作用効果を奏する。 According to the above-described embodiment, the following effects are exhibited.

モータ100は、永久磁石埋込型のモータであって、固定子130と、固定子130に隙間をあけて回転可能に設けられる回転子150と、を備える。回転子150は、回転子鉄心152と、回転子鉄心152に固定される複数の永久磁石154と、を有する。回転子鉄心152の外周部には、コギングトルクを増加させるための平面部170が形成される。平面部170は、永久磁石154によって形成される磁極部160の磁極中心軸Ca上において、磁極中心軸Caに直交する平面状に形成される。 The motor 100 is a permanent magnet embedded type motor, and includes a stator 130 and a rotor 150 that is rotatably provided in the stator 130 with a gap. The rotor 150 has a rotor core 152 and a plurality of permanent magnets 154 fixed to the rotor core 152. A flat surface portion 170 for increasing the cogging torque is formed on the outer peripheral portion of the rotor core 152. The flat surface portion 170 is formed in a plane shape orthogonal to the magnetic pole central axis Ca on the magnetic pole central axis Ca of the magnetic pole portion 160 formed by the permanent magnet 154.

コギングトルクの大きさTcは、極弧率、及び、平面部170と永久磁石154の周方向幅の比率Wrに基づいて調整することができる。したがって、本実施形態によれば、大きなコギングトルクを発生させることができ、かつ、製造コストの低減を図ることのできるモータ100を提供することができる。 The magnitude Tc of the cogging torque can be adjusted based on the polar arc ratio and the ratio Wr of the circumferential width of the flat surface portion 170 and the permanent magnet 154. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to provide the motor 100 that can generate a large cogging torque and can reduce the manufacturing cost.

<変形例>
上記実施形態では、一つの永久磁石154で一つの磁極部160を形成する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。図9に示すように、一つの磁極部260を複数の永久磁石254によって形成してもよい。本変形例に係る回転子250では、上記実施形態と同様、コギングトルクを増加させるための平面部270が、磁極部260の磁極中心軸Ca上において、磁極中心軸Caに直交する平面状に形成される。これにより、上記実施形態と同様の作用効果を奏する。また、各磁極部260を形成するための永久磁石254を複数に増やすことで、各磁極部260の磁束密度が大きくなり、磁石トルクを増加させることができる。
<Modification example>
In the above embodiment, an example in which one magnetic pole portion 160 is formed by one permanent magnet 154 has been described, but the present invention is not limited thereto. As shown in FIG. 9, one magnetic pole portion 260 may be formed by a plurality of permanent magnets 254. In the rotor 250 according to the present modification, as in the above embodiment, the flat surface portion 270 for increasing the cogging torque is formed on the magnetic pole center axis Ca of the magnetic pole portion 260 so as to be orthogonal to the magnetic pole center axis Ca. Will be done. As a result, the same effect as that of the above-described embodiment is obtained. Further, by increasing the number of permanent magnets 254 for forming each magnetic pole portion 260 to a plurality, the magnetic flux density of each magnetic pole portion 260 can be increased, and the magnet torque can be increased.

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the above embodiments are only a part of the application examples of the present invention, and the technical scope of the present invention is limited to the specific configurations of the above embodiments. No.

100…モータ、130…固定子、132…固定子鉄心、138…固定子コイル、150,250…回転子、152…回転子鉄心、152x…最外周面、154,254…永久磁石、154a…幅広面、160,260…磁極部、170,270…平面部、Ca…磁極中心軸、Lc…平面部の周方向幅、Lm…永久磁石の周方向幅、O…回転中心軸、Wr…幅比(周方向幅の比率) 100 ... motor, 130 ... stator, 132 ... stator core, 138 ... stator coil, 150, 250 ... rotor, 152 ... rotor core, 152x ... outermost surface, 154,254 ... permanent magnet, 154a ... wide Surface, 160, 260 ... Magnetic pole portion, 170, 270 ... Flat portion, Ca ... Magnetic pole central axis, Lc ... Circumferential width of flat portion, Lm ... Permanent magnet circumferential width, O ... Rotation center axis, Wr ... Width ratio (Ratio of width in the circumferential direction)

Claims (4)

永久磁石埋込型のモータであって、
固定子と、前記固定子に隙間をあけて回転可能に設けられる回転子と、を備え、
前記回転子は、回転子鉄心と、前記回転子鉄心に固定される複数の永久磁石と、を有し、
前記回転子鉄心の外周部には、コギングトルクを増加させるための平面部が形成され、
前記平面部は、前記永久磁石によって形成される磁極部の磁極中心軸上において、前記磁極中心軸に直交する平面状に形成される、
モータ。
It is a permanent magnet embedded type motor.
A stator and a rotor provided so as to be rotatable with a gap in the stator are provided.
The rotor has a rotor core and a plurality of permanent magnets fixed to the rotor core.
A flat surface portion for increasing the cogging torque is formed on the outer peripheral portion of the rotor core.
The flat surface portion is formed in a plane shape orthogonal to the magnetic pole center axis on the magnetic pole center axis of the magnetic pole portion formed by the permanent magnet.
motor.
請求項1に記載のモータにおいて、
前記平面部は、その両端が前記回転子鉄心の最外周面に連続している、
モータ。
In the motor according to claim 1,
Both ends of the flat surface portion are continuous with the outermost peripheral surface of the rotor core.
motor.
請求項1に記載のモータにおいて、
前記永久磁石は、直方体形状であり、その幅広面が前記磁極中心軸に対して直交するように配置され、
前記平面部の周方向幅は、前記永久磁石の周方向幅の約半分以上の値に設定される、
モータ。
In the motor according to claim 1,
The permanent magnet has a rectangular parallelepiped shape, and its wide surface is arranged so as to be orthogonal to the magnetic pole center axis.
The circumferential width of the flat surface portion is set to a value of about half or more of the circumferential width of the permanent magnet.
motor.
請求項1に記載のモータにおいて、
前記永久磁石は、直方体形状であり、その幅広面が前記磁極中心軸に対して直交するように配置され、
前記永久磁石の極弧率は約2/3であり、前記永久磁石の周方向幅をLm、前記平面部の周方向幅をLcとしたとき、周方向の幅の比率Lc/Lmが0.4以上0.6以下の値に設定される、
モータ。
In the motor according to claim 1,
The permanent magnet has a rectangular parallelepiped shape, and its wide surface is arranged so as to be orthogonal to the magnetic pole center axis.
The polar arc ratio of the permanent magnet is about 2/3, and when the circumferential width of the permanent magnet is Lm and the circumferential width of the flat surface portion is Lc, the ratio Lc / Lm of the width in the circumferential direction is 0. Set to a value of 4 or more and 0.6 or less,
motor.
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