JP2606214B2 - Permanent magnet rotating machine - Google Patents

Permanent magnet rotating machine

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JP2606214B2
JP2606214B2 JP62125696A JP12569687A JP2606214B2 JP 2606214 B2 JP2606214 B2 JP 2606214B2 JP 62125696 A JP62125696 A JP 62125696A JP 12569687 A JP12569687 A JP 12569687A JP 2606214 B2 JP2606214 B2 JP 2606214B2
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Description

【発明の詳細な説明】 A. 産業上の利用分野 本発明は永久磁石式回転機に関し、コギングトルクの
発生を無くすよう工夫したものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION A. Industrial Field of the Invention The present invention relates to a permanent magnet type rotating machine, which is devised so as to eliminate generation of cogging torque.

B. 従来の技術 フロッピーディスクドライバモータや、VTRシリンダ
モータやハードディスクドライバのスピンドルモータと
して、三相ブラシレスDCモータが用いられている。三相
ブラシレスDCモータでは、インバータにより切換制御さ
れる電流を固定子の電機子巻線に通し、回転子に界磁源
である永久磁石を備えている。
B. Prior Art Three-phase brushless DC motors have been used as floppy disk driver motors, VTR cylinder motors, and spindle motors for hard disk drivers. In a three-phase brushless DC motor, a current switched by an inverter is passed through an armature winding of a stator, and a rotor is provided with a permanent magnet as a field source.

C. 発明が解決しようとする問題点 ところで三相ブラシレスDCモータでは、界磁源である
永久磁石の磁束密度と、電機子スロットの磁気抵抗との
作用により、電機子電流を流さなくても、電機子の位置
によってはトルクが発生する。このトルクをコギングト
ルクという。コギングトルクは、回転ムラの原因となっ
たり、始動トルクの減少を起こす。
C. Problems to be Solved by the Invention By the way, in the three-phase brushless DC motor, the action of the magnetic flux density of the permanent magnet which is the field source and the magnetic resistance of the armature slot allows the armature current not to flow. Torque is generated depending on the position of the armature. This torque is called cogging torque. The cogging torque causes uneven rotation and reduces the starting torque.

そこで従来ではコギングトルクを低減するため、電機
子鉄心に補助溝を入れたり、電機子鉄心の溝にスキュー
を付けたり、更には界磁磁束密度分布を正弦波に近づけ
て高周波成分を減少させるなどの対策をとっていた。こ
れら対策はコギングトルクを低減するのには効果がある
が、コギングトルクを無くすることはできなかった。
In order to reduce the cogging torque, conventionally, auxiliary grooves are provided in the armature core, skew is provided in the grooves of the armature core, and the magnetic flux density distribution is made closer to a sine wave to reduce high frequency components. Measures were taken. Although these measures are effective in reducing the cogging torque, they were not able to eliminate the cogging torque.

本発明は、上記従来技術に鑑み、コギングトルクの無
い、永久磁石式回転機を提供するものである。
The present invention has been made in view of the above-described related art, and provides a permanent magnet type rotating machine having no cogging torque.

D. 問題点を解決するための手段 上記問題点を解決する本発明は、永久磁石式回転機に
おいて、各永久磁石の磁束分布が、中央でフラットに、
両側で余弦波状に変化するようにしたことを特徴とす
る。E. 実 施 例 以下に本発明を説明する。以下の説明では、(I)コ
ギングトルク,(II)最適起磁力分布,(III)永久磁
石形状について順次理論的な説明をし、その後に具体的
な実施例の説明をする。なお理論説明の一部は、文献
「電気学会回転機研究会 RM−85−52」を参考とした。
D. Means for Solving the Problems The present invention for solving the above problems, in the permanent magnet type rotating machine, the magnetic flux distribution of each permanent magnet, flat in the center,
It is characterized in that it changes in a cosine wave on both sides. E. Embodiments The present invention will be described below. In the following description, (I) cogging torque, (II) optimum magnetomotive force distribution, and (III) permanent magnet shape will be described theoretically in order, and then specific examples will be described. For a part of the theoretical explanation, reference was made to the document "The Institute of Electrical Engineers of Japan, RM-85-52".

(I)コギングトルク 永久磁石を界磁源とするモータは、永久磁石の磁束分
布と、ステータ鉄心のスロットとによる吸引力が働らく
が、この成分をコギングトルクという。これは電機子電
流が零でも発生し、回転子の角度によって変化する。こ
のトルクのため、回転ムラの原因になったり、起動時
に、トルクの谷ではトルク不足が生じる。
(I) Cogging torque In a motor using a permanent magnet as a field source, an attractive force is exerted by a magnetic flux distribution of the permanent magnet and a slot of a stator core. This component is called a cogging torque. This occurs even when the armature current is zero, and varies depending on the angle of the rotor. This torque may cause uneven rotation or cause a torque shortage at a torque valley at the time of startup.

コギングトルクに関しての解析では(永久磁石の磁束
分布を考えると)、誘導機のようなギャップ中でのエネ
ルギーだけでは取扱えず、空間的な磁束分布が把握出来
なければならない。そのため、解析式的には取扱えず、
一般には有限要素法などを用いた解析法が用いられる。
In the analysis of the cogging torque (considering the magnetic flux distribution of the permanent magnet), it is necessary to be able to grasp the spatial magnetic flux distribution without dealing with energy alone in a gap such as an induction machine. Therefore, it cannot be handled analytically,
Generally, an analysis method using a finite element method or the like is used.

定性的な説明として、磁束はギャップ面に対して垂直
であり、起磁力源として磁石を取扱ったモデルについて
検討を行なう。
As a qualitative explanation, the model in which the magnetic flux is perpendicular to the gap plane and a magnet is used as a magnetomotive force source will be examined.

コギングトルクTcは、ギャップ中の全エネルギー∫Et
(θ,φ)dφが電機子の位置により変化するため発生
する。
The cogging torque T c is the total energy in the gap ∫E t
This occurs because (θ, φ) dφ changes depending on the position of the armature.

K1:定数 Et:ギャップ中のエネルギー分布 P:極数 θ:ロータの回転角 φ:ギャップ空間角 永久磁石によるギャップの磁束密度分布(ステータ平
滑の場合)B(φ)を空間高調波成分で表わせば次のよ
うになる。
K 1 : Constant E t : Energy distribution in the gap P: Number of poles θ: Rotation angle of the rotor φ: Gap space angle Magnetic flux density distribution of the gap by the permanent magnet (when the stator is smooth) B (φ) is the spatial harmonic component It can be expressed as follows.

B(φ):ギャップ磁束密度分布 Bn:n次空間磁束密度高調波成分 スロット開口端によるエネルギ変動成分を求めるた
め、溝関数を定義する。
B (φ): Gap magnetic flux density distribution B n : nth-order spatial magnetic flux density harmonic component A groove function is defined to obtain an energy fluctuation component due to the slot opening end.

一つのスロットによる溝関数 全スロットによる溝関数 このスロット開口端が存在するときの磁束密度分布は、 ここで、トルクには第一項は無関係であり また、開口幅が狭く、上記(1−ut(θ,φ))式をス
ロットの中心値ΣBn・sin(n・φ)の値とwの積で近
似すれば ∫ΣBn・sin(n・φ)u(θ,φ)dφ≒ΣBn・sin
(n・φ)・ut(θ,φ)×w u(θ,φ)=溝関数 ut(θ,φ)=スロットの中心のときのみ1をとる関数 従ってトルク成分は、異なる次数の成分の積全周で積
分すると0となることを考慮し 上式(1−3)は各次数のエネルギー成分と溝数をか
けたものの総和のエネルギーが、ロータの回転により変
化することを意味している。このことから、コギングト
ルクを減少させるためには高次の成分を含まない正弦波
磁束密度分布にするか、高次成分が合成すると零となる
ような溝配置を行なう必要があることがわかる。
Groove function with one slot Groove function with all slots The magnetic flux density distribution when this slot opening end exists is: Here, the first term has nothing to do with torque The opening width is narrow, the (1-u t (θ, φ)) center value of expression slot .SIGMA.B n · sin be approximated by the value and the product of w of (n · φ) ∫ΣB n · sin ( n ・ φ) u (θ, φ) dφ ≒ ΣB n・ sin
(N · φ) · u t (θ, φ) × w u (θ, φ) = grooves function u t (θ, φ) = a function therefore torque component only take 1 when the center of the slot, different orders of Considering that when integrated over the entire circumference of the product of the components, it becomes 0 The above equation (1-3) means that the total energy obtained by multiplying the energy component of each order by the number of grooves changes with the rotation of the rotor. From this, it can be seen that in order to reduce the cogging torque, it is necessary to provide a sinusoidal magnetic flux density distribution that does not include a higher-order component, or to perform a groove arrangement that becomes zero when the higher-order components are combined.

1極対当り3スロットの場合のモデルを第1図に示
す。ここで溝による減少するエネルギーは、各成分にハ
ッチングした部分である。ここで基本波次数について
は、3つのスロットの合成値は常に定値である。従って
基本成分の同期トルクは発生しない。
FIG. 1 shows a model in the case of three slots per pole pair. Here, the energy reduced by the groove is a portion hatched to each component. Here, as for the fundamental wave order, the combined value of the three slots is always a constant value. Therefore, no synchronous torque of the basic component is generated.

次に3次成分,6次成分については3スロットともに同
位相であり、ロータの回転によってエネルギの変化量が
多く、このことから6ステップ,12ステップのトルクム
ラ成分が発生することがわかる。
Next, the third-order component and the sixth-order component have the same phase in all three slots, and the amount of change in energy is large due to the rotation of the rotor. This indicates that torque unevenness components of 6 steps and 12 steps are generated.

第2図に示すように正弦波と直線を組合せた波形の磁
束分布にすると、電機子鉄心の3溝のうち1つの溝は、
界磁用の永久磁石の磁束分布の平坦部に位置し磁気エネ
ルギーの変化は零となり、残りの2つの溝は正弦波の逆
位相に位置し両者の磁気エネルギーの合成値は常に一定
となる。この結果、第2図に示すような磁束密度分布に
すると、コギングトルクが零になる。
As shown in FIG. 2, when a magnetic flux distribution having a waveform obtained by combining a sine wave and a straight line is obtained, one of the three grooves of the armature core is
The change in magnetic energy is zero at the flat portion of the magnetic flux distribution of the field permanent magnet, the remaining two grooves are at opposite phases of the sine wave, and the combined value of the two magnetic energies is always constant. As a result, if the magnetic flux density distribution is as shown in FIG. 2, the cogging torque becomes zero.

(III)溝のエネルギ変化によるトルククリップル計算
(最適起磁石分布) (II−1)解析モデルを第3図に示す。
(III) Calculation of torque ripple by change in groove energy (optimum magnet distribution) (II-1) FIG. 3 shows an analysis model.

極数: 4P 回転速度: 3600(rpm) 巻回数: 48(T) 電機子電流: 0.8(A) 残留磁束密度: 0.38(T) 解析条件 (1) ステータ鉄心ギャップ面にて平面展開したモデ
ルとする。
Number of poles: 4P Rotational speed: 3600 (rpm) Number of windings: 48 (T) Armature current: 0.8 (A) Residual magnetic flux density: 0.38 (T) Analysis conditions (1) Model developed in plane on stator core gap surface I do.

(2) 磁束は永久磁石によってのみ発生、ギャップに
垂直成分のみとする。
(2) The magnetic flux is generated only by the permanent magnet, and has only a component perpendicular to the gap.

(3) 鉄損や飽和は無視する。(3) Ignore iron loss and saturation.

(4) 駆動電流は120゜方形波とし、電機子反作用に
よる影響は無視する。
(4) The drive current is a 120 ° square wave, and the effect of the armature reaction is ignored.

(5) 一定の回転速度で回転している。(5) It is rotating at a constant rotation speed.

(6) 永久磁石形状を表わすため、半極分を9分割
し、10点のデータにて与え、折点近似する(第4図参
照)。
(6) In order to represent the shape of the permanent magnet, the half pole is divided into nine parts and given by data of ten points, and the breakpoint is approximated (see FIG. 4).

(7) 空間磁束密度の計算 磁束の漏れや起磁石損失は無視する(必要があればBr
にて考慮する)。磁束密度は、次式とする。
(7) Calculation of spatial magnetic flux density Ignore magnetic flux leakage and magnet loss (if necessary, Br
Consider in). The magnetic flux density is given by the following equation.

Br: 永久磁石の残留磁束密度 μm: 永久磁石の比透磁率 Hg: ロータヨークとステータ鉄心の距離 (II−2)計算手法 計算は、第3図のモデル、o−2π(電気角)区間を
(NP−1)分割し、各点での磁束密度を、第4図の析点
データより線形補間により離散値化する。回転子の運動
は、相対的に電機子が逆方向に移動するものと考えても
よく、固定された磁石磁束上を巻線と溝が移動し、各離
散点上を通るものとする。巻線はスロットのギャップ面
両端に理想的集中巻されており、離散値で表わされた磁
束密度が鎖交している。
Br: Residual magnetic flux density of the permanent magnet μ m : Relative permeability of the permanent magnet H g : Distance between the rotor yoke and the stator core (II-2) Calculation method The calculation is the model in Fig. 3, o-2π (electrical angle) section Is divided into (NP-1), and the magnetic flux density at each point is converted into discrete values by linear interpolation from the dot data shown in FIG. The movement of the rotor may be considered to be that the armature relatively moves in the opposite direction, and the winding and the groove move on the fixed magnet magnetic flux and pass on each discrete point. The winding is ideally wound around both ends of the gap surface of the slot, and the magnetic flux density represented by discrete values is linked.

(II−3)誘起々電力の計算法 無負荷誘起々電力は永久磁石による磁束密度により発
生する成分のみである。1相の電圧は、第5図における
巻線辺AとBの合成であり、各辺の磁束密度をBA,BB
すると、この相の電圧は、 Nt: 1歯当りの巻回数 L: 軸長 ω: 回転角速度 P: 極数 他の相電圧はNP/3,2NP/3だけずれた点での磁束密度よ
り求まる。線間電圧は相間電圧の合成より求め、 Eu-v=Eu(θ)−Ev(θ) 無負荷誘起々電力は線間電圧の最高値の区間のみ通電
されるとすればEu-v(2π/3〜4π/3)の期間を周期的
に6回コピーして求める。
(II-3) Calculation method of induced electromotive force No-load induced electromotive force is only a component generated by the magnetic flux density of the permanent magnet. Voltage of one phase is a synthetic winding sides A and B in Figure 5, the magnetic flux density of each side B A, When B B, the voltage of this phase, N t : Number of turns per tooth L: Shaft length ω: Rotational angular velocity P: Number of poles Other phase voltages are obtained from the magnetic flux density at points shifted by NP / 3 and 2NP / 3. The line voltage is obtained from the combination of the inter-phase voltages. E uv = E u (θ) −E v (θ) If the no-load induced power is applied only in the section of the maximum value of the line voltage, E uv (2π / 3 to 4π / 3) is obtained by copying six times periodically.

(離散点A,Bの求め方) θA: 空間角(回転角) WS: スロット開口幅 NP: 総分割数 (II−4)モータトルク 相間電圧及び無負荷電圧が求まればモータリングトル
クTmotは次のようになる。
(How to find discrete points A and B) θ A : Spatial angle (rotation angle) W S : Slot opening width N P : Total number of divisions (II-4) Motor torque If the inter-phase voltage and no-load voltage are obtained, the motoring torque T mot is as follows.

Amp: 通電電流 (A) ER: 無負荷誘起々電力の電流値 ω: 回転角速度 (II−5)コギングトルク スロット開口端の磁束分布は、実際には歯部間が減少
するだけでなく、磁路の曲がりにより歯部の磁束が増
す。そのため、単にスロットをギャップ長で表わすこと
は無意味である。
A mp : energizing current (A) E R : current value of no-load induced inter-power ω: rotational angular velocity (II-5) cogging torque The magnetic flux distribution at the slot opening end is not only reduced actually between teeth. In addition, the bending of the magnetic path increases the magnetic flux at the teeth. Therefore, it is meaningless to simply represent the slot by the gap length.

このスロット部の磁束の値は、磁束密度を、約1歯ピ
ッチ間の積分値を求め、この積分値の値がスロットの存
在により発生する変化量から算定すべきである。このこ
とよりスロット部のギャップ長がカーター係数分だけ増
加していると考えるものとする(第6図参照)。
The value of the magnetic flux in the slot portion should be obtained by calculating the integrated value of the magnetic flux density for about one tooth pitch, and calculating the integrated value from the amount of change caused by the presence of the slot. From this, it is assumed that the gap length of the slot portion is increased by the Carter coefficient (see FIG. 6).

(III)永久磁石形状 コギングトルクなどを減少させる磁束密度分布は(II
I)項より求まるが、これは、平面展開したモデル上で
のみ成立するものである。
(III) Permanent magnet shape The magnetic flux density distribution that reduces cogging torque
This can be obtained from the term I), but this is only valid on a model developed in a plane.

実機のような円筒状のモデルでは磁路は異なるほか、
異方性による着磁方向と磁路との傾きや、磁石極間の漏
れ成分が存在するため、有限要素法を用いた空間磁束分
布の解析により磁石形状を決定する必要がある。
In a cylindrical model like an actual machine, the magnetic path is different,
Since there is an inclination between the magnetization direction and the magnetic path due to anisotropy and a leakage component between the magnet poles, it is necessary to determine the magnet shape by analyzing the spatial magnetic flux distribution using the finite element method.

(III−1)解析モデル 第7図に解析モデルの要素分割を示す。ステータはス
ロットが無く平滑であるとし、μ=7000一定として線
系にて取扱う。
(III-1) Analysis Model FIG. 7 shows the element division of the analysis model. The stator is assumed to be smooth without slots, and is treated in a linear system with μ A = 7000.

(III−2)磁石検討モデル 永久磁石は磁石の極間での漏れや、磁化方向と磁路方
向の違いなどによる磁束の減少分を補うため、磁石の厚
さを次の様に2通り定め解析を行なった。
(III-2) Magnet study model For permanent magnets, the thickness of the magnet is determined in the following two ways to compensate for the leakage between the poles of the magnet and the decrease in magnetic flux due to the difference between the magnetization direction and the magnetic path direction. An analysis was performed.

磁化方向は完全ラジアル方向にフル着磁しているもの
とした(第8図参照)。
The magnetization direction was assumed to be fully magnetized in the complete radial direction (see FIG. 8).

(III−3)ギャップ磁束密度分布と評価 第9図及び第10図に、解析結果よりステータギャップ
面の磁束密度分布を求めたものを示す。
(III-3) Gap Magnetic Flux Density Distribution and Evaluation FIGS. 9 and 10 show the magnetic flux density distribution on the stator gap surface obtained from the analysis results.

この結果、モデルAが目標の分布とよく一致し、モデ
ルBでは極間の補正が強すぎることがわかる。
As a result, it can be understood that the model A well matches the target distribution, and the model B has too strong correction between the poles.

以上より(モデルA)を本検討での結果となる磁石形
状と判断する。
From the above, (Model A) is determined to be a magnet shape that results in this study.

(IV)具体例及び一般式 次に本発明の具体的な実施例を示す。第11図は本発明
を適用した3相120度通電形ブラシレスDCモータの内部
を示す。同図のモータは4極であり、回転するロータヨ
ーク11の内周面には永久磁石12が4個備えている(図で
は1つのみ示す)。ロータヨーク11の中心には固定子と
なる電機子鉄心13が備えられている。このモータでは、
永久磁石一対に対し、つまり一極対に対し、電機子鉄心
13の溝が6本対向している。もちろん溝は等ピッチ間隔
で形成されている。
(IV) Specific Examples and General Formulas Next, specific examples of the present invention will be described. FIG. 11 shows the inside of a three-phase 120-degree conducting brushless DC motor to which the present invention is applied. The motor shown in FIG. 1 has four poles, and four permanent magnets 12 are provided on the inner peripheral surface of the rotating rotor yoke 11 (only one is shown in the figure). At the center of the rotor yoke 11, an armature iron core 13 serving as a stator is provided. In this motor,
Armature core for one pair of permanent magnets, that is, for one pole pair
Thirteen grooves are opposed to each other. Of course, the grooves are formed at equal pitch intervals.

永久磁石12の厚さHmは各区間において次式を満足する
ようになっている。なお、第11図では角度は幾何学的角
度で示してあり、電機子鉄心13の回転方向に関し永久磁
石12の中央位置を角度0゜としている。
The thickness H m of the permanent magnet 12 is adapted to satisfy the following equation at each interval. In FIG. 11, the angle is shown as a geometric angle, and the center position of the permanent magnet 12 with respect to the rotation direction of the armature core 13 is set to an angle of 0 °.

(I) −45゜≦θ≦−15゜の区間 Hm=1.0+1.5cos〔(θ+15゜)×3.0〕 [mm] …(11) (II) −15゜<θ<15゜の区間 Hm=2.5 [mm] …(12) (III) 15゜≦θ≦45゜の区間 Hm=1.0+1.5cos〔(θ−15゜)×3.0〕 [mm] …(13) 永久磁石12の厚さが上述したようになっているため、
永久磁石12の角度θにおける磁束密度B(θ)は第12図
のようになる。つまりこんどは角度θを電気角で示す
と、磁束密度B(θ)は各区間において次のようにな
る。ただしBmは一定である。
(I) Section Hm of −45 ° ≦ θ ≦ −15 ° H m = 1.0 + 1.5cos [(θ + 15 °) × 3.0] [mm] (11) (II) Section H of −15 ° <θ <15 ° m = 2.5 [mm] ... (12) (III) Section of 15 ° ≤ θ ≤ 45 ° H m = 1.0 + 1.5 cos [(θ-15 °) x 3.0] [mm] ... (13) Because the thickness is as described above,
The magnetic flux density B (θ) at the angle θ of the permanent magnet 12 is as shown in FIG. That is, if the angle θ is represented by an electrical angle, the magnetic flux density B (θ) will be as follows in each section. However, B m is constant.

(I) −90゜≦θ≦−30゜の区間 B(θ)=Bmcos〔(θ+30゜)×1.5〕 〔T〕 …(21) (II) −30゜<θ<30゜の区間 B(θ)=Bm [T] …(22) (III) 30゜≦θ≦90゜の区間 B(θ)=Bmcos〔(θ−30゜)×1.5〕 〔T〕 …(23) 永久磁石12の磁束密度B(θ)が上述した値となって
いるため、理論的説明で述べた理由から、コギングトル
クは生じない。
(I) -90 ° ≦ theta ≦ -30 ° interval B (θ) = B m cos [(theta + 30 °) × 1.5] [T] ... (21) (II) -30 ° <theta <30 ° intervals B (θ) = B m [T] (22) (III) Section of 30 ° ≦ θ ≦ 90 ° B (θ) = B m cos [(θ−30 °) × 1.5] [T] (23) Since the magnetic flux density B (θ) of the permanent magnet 12 has the above-described value, no cogging torque is generated for the reason described in the theoretical explanation.

なお、永久磁石12の形状は研摩加工により容易に形成
することができる。
The shape of the permanent magnet 12 can be easily formed by polishing.

上記実施例では、式(21),(22),(23)で示す磁
束密度分布を得るため永久磁石の厚さを調整したが、厚
さを一定にして永久磁石の磁化配向を調整することによ
って所要の磁束密度分布を得るようにしてもよい。
In the above embodiment, the thickness of the permanent magnet was adjusted in order to obtain the magnetic flux density distributions represented by Equations (21), (22), and (23). However, the magnetization orientation of the permanent magnet was adjusted while keeping the thickness constant. Thus, a required magnetic flux density distribution may be obtained.

本発明は、上記具体例に限ることなく、一対の永久磁
石に対して電機子鉄心の3m(mは正整数)本のスロット
が等間隔に対向して配置されるタイプの各種の永久磁石
式回転機(例えばインナーロータ形のブラシレスDCモー
タ,PMモータ等)に適用できる。つまり次式(31),(3
2),(33)を満足する磁束密度分布(第13図参照)を
得るようにすればコギングトルクを無くすことができ
る。なお式(31),(32),(33)での角度は電気角で
ある。
The present invention is not limited to the specific examples described above, and various types of permanent magnets of a type in which 3 m (m is a positive integer) slots of an armature iron are arranged at equal intervals facing a pair of permanent magnets. Applicable to rotating machines (for example, inner rotor type brushless DC motor, PM motor, etc.). That is, the following equations (31) and (3
The cogging torque can be eliminated by obtaining a magnetic flux density distribution (see FIG. 13) satisfying (2) and (33). Note that the angles in equations (31), (32), and (33) are electrical angles.

(I) −90゜≦θ≦θの区間で (II) θ<θ<θの区間で B(θ)=Bm [T] …(32) (III) θ≦θ≦90゜の区間で 前述した具体例の式(21),(22),(23)は一般式
(31),(32),(33)において、m=2,n=2である
ものに相当する。
In (I) -90 ° ≦ θ ≦ θ 2 of section (II) In the section of θ 2 <θ <θ 1 B (θ) = B m [T] (32) (III) In the section of θ 1 ≦ θ ≦ 90 ° Equations (21), (22), and (23) in the specific examples described above correspond to general equations (31), (32), and (33) where m = 2 and n = 2.

F. 発明の効果 以上実施例とともに具体的に説明したように本発明に
よれば、3m本の溝のうち、m本の溝は磁束の平坦部に位
置しコギングトルクを生ぜず、残りの一方の組のm本と
他方の組のm本は位相が逆の磁束部に位置してコギング
トルクが相殺する。この結果、全体としてコギングトル
クが無くなる。よってトルクムラが少なく始動トルクの
減少の少ないモータができる。もちろん、スキューも必
要なくなり、組立が容易になる。
F. Effects of the Invention As described above in detail with the embodiment, according to the present invention, among the 3m grooves, the m grooves are located on the flat portion of the magnetic flux and do not generate cogging torque, and the other The set of m pieces and the other set of m pieces are located in the magnetic flux portions having opposite phases, and the cogging torques cancel each other. As a result, there is no cogging torque as a whole. Therefore, a motor having less torque unevenness and less decrease in starting torque can be obtained. Of course, skew is not required, and assembly is facilitated.

また、磁束分布が正弦波分布となっているものに比べ
て総磁束量が多いため、大トルクが得られる。
Further, since the total magnetic flux amount is larger than that having a sinusoidal magnetic flux distribution, a large torque can be obtained.

【図面の簡単な説明】 第1図は1極対当り3スロットのモデル及びエネルギ分
布を示す説明図、第2図はコギングトルクを零にする磁
束密度分布を示す説明図、第3図は解析モデルを示す説
明図、第4図は折点近似を示す説明図、第5図は巻線辺
の状態を示す説明図、第6図はスロット端部の磁束状態
を示す説明図、第7図は解析モデルの要素分割を示す説
明図、第8図は着磁状態を示す説明図、第9図及び第10
図はステータギャップ面の磁束密度分布を示す特性図、
第11図は本発明の具体例を示す構成図、第12図は具体例
の磁束密度分布を示す特性図、第13図は本発明の磁束分
布の一般形を示す特性図である。 図 面 中、 11はロータ、ヨーク、 12は永久磁石、 13は電機子鉄心である。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an explanatory view showing a model and energy distribution of 3 slots per pole pair, FIG. 2 is an explanatory view showing a magnetic flux density distribution for making cogging torque zero, and FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram showing a breakpoint approximation, FIG. 5 is an explanatory diagram showing a state of a winding edge, FIG. 6 is an explanatory diagram showing a magnetic flux state at a slot end, FIG. Is an explanatory diagram showing the element division of the analysis model, FIG. 8 is an explanatory diagram showing the magnetized state, FIG. 9 and FIG.
The figure is a characteristic diagram showing the magnetic flux density distribution on the stator gap surface,
FIG. 11 is a configuration diagram showing a specific example of the present invention, FIG. 12 is a characteristic diagram showing a magnetic flux density distribution of the specific example, and FIG. 13 is a characteristic diagram showing a general form of the magnetic flux distribution of the present invention. In the drawing, 11 is a rotor, a yoke, 12 is a permanent magnet, and 13 is an armature core.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】界磁を永久磁石で形成し、しかも一対の永
久磁石に対して電機子鉄心の3m(mは正整数)本のスロ
ットが等間隔に対向して配置されるタイプの回転機にお
いて、 回転方向に関し永久磁石の中央位置を角度で0゜とした
とき、各永久磁石の各角度θ(角度は電気角)における
磁束密度B(θ)が、 (I)−90゜≦θ≦θの区間で (II)θ<θ<θの区間で B(θ)=Bm (III)θ≦θ≦90゜の区間で となるような形状又は磁化配向を持った永久磁石を用い
たことを特徴とする永久磁石式回転機。
1. A rotating machine in which a field is formed by permanent magnets, and 3m (m is a positive integer) slots of an armature iron core are arranged at equal intervals with respect to a pair of permanent magnets. In the above, when the central position of the permanent magnet is set to 0 ° with respect to the rotation direction, the magnetic flux density B (θ) at each angle θ (angle is an electrical angle) of each permanent magnet is expressed by: (I) −90 ° ≦ θ ≦ in θ 2 of section (II) In the section of θ 2 <θ <θ 1 B (θ) = B m (III) In the section of θ 1 ≦ θ ≦ 90 ° A permanent magnet type rotating machine characterized by using a permanent magnet having a shape or a magnetization orientation such that
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