JP3234077U - motor - Google Patents
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Abstract
【課題】内部回転子と外部固定子を備え、内部回転子には、スポーク型内蔵式永久磁石が設けられたモーターを提供する。【解決手段】内部回転子1と外部固定子を備えたモーターであり、回転子の回転子積層体20が中心軸Cの方向に沿って積層され、本体部10、複数の周縁部11及び複数の弧状トリミング部12を備える。本体部の中心が中心軸上に位置され、本体部の外周に複数の周縁部が設けられ、複数の周縁部が放射状に配置され、外接円rの形状を形成し、外接円が中心軸に対して半径距離を有する。弧状トリミング部は、弧線kに合わせて凹設され、弧線の中心点Bは、周縁部に空間的に対応し、2つの端点A1、A2は弧線の両端に対称に配置され、中心点と中心軸の第1距離は、半径距離以上で、半径距離の1.5倍よりも小さい。端点と中心軸の第2距離は、半径距離の0.5倍よりも大きく且つ半径距離未満である。【選択図】図3PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a motor provided with an internal rotor and an external stator, and the internal rotor is provided with a spoke-type built-in permanent magnet. SOLUTION: The motor is provided with an internal rotor 1 and an external stator, and rotor laminated bodies 20 of the rotors are laminated along the direction of a central axis C, and a main body portion 10, a plurality of peripheral portions 11 and a plurality of peripheral portions 11 are laminated. The arc-shaped trimming portion 12 is provided. The center of the main body is located on the central axis, a plurality of peripheral edges are provided on the outer periphery of the main body, and the plurality of peripheral edges are arranged radially to form the shape of the circumscribed circle r, and the circumscribed circle is the central axis. On the other hand, it has a radial distance. The arc-shaped trimming portion is recessed in accordance with the arc line k, the center point B of the arc line spatially corresponds to the peripheral portion, and the two end points A1 and A2 are symmetrically arranged at both ends of the arc line, and the center point and the center The first distance of the shaft is greater than or equal to the radial distance and less than 1.5 times the radial distance. The second distance between the end point and the central axis is greater than 0.5 times the radial distance and less than the radial distance. [Selection diagram] Fig. 3
Description
本考案は、モーターに関し、特に内部回転子と外部固定子を備えたモーターに関し、前記回転子には、コギングトルク(cogging torque)の最小化及び製造感度の低下を実現するために、スポーク型の内蔵式永久磁石(interior permanent magnet、IPM)が設けられる。 The present invention relates to a motor, particularly a motor having an internal rotor and an external stator, and the rotor is of a spoke type in order to minimize cogging torque and reduce manufacturing sensitivity. A built-in permanent magnet (IPM) is provided.
永久磁石モーター又は永久磁石モーターの構造には、回転子及び固定子を備える。固定子は、それに配置された巻線を備える。回転子は、回転子に配置された永久磁石と、複数のケイ素鋼板(これに限定されない)が積み重ねてなる回転子積層体とで構成される。固定子と回転子との間に形成された磁力により、回転子を回転させる。 The structure of the permanent magnet motor or the permanent magnet motor includes a rotor and a stator. The stator comprises windings arranged therein. The rotor is composed of a permanent magnet arranged on the rotor and a rotor laminate obtained by stacking a plurality of silicon steel plates (not limited to this). The rotor is rotated by the magnetic force formed between the stator and the rotor.
モーターの効率及び性能を改善するために、単位電流によって生成されるトルク比を増加させる必要がある。表面型永久磁石モーターに比べ、スポーク型永久磁石を内蔵した従来の回転子は磁束密度が高くなるが、過大なコギングトルクが発生する。表面型永久磁石モーターは、回転子の周りの円弧をトリミングすることで、トルクを低減する効果が得られ、磁石の位置を変える必要がないが、スポーク型永久磁石を内蔵したモーターにおける従来の回転子では、回転子の周りの円弧をドリミングするだけでは同じ効果は得られない。スポーク型永久磁石を内蔵したモーターの性能は、回転子積層体の最小製造厚さや磁石の位置に影響されるため、スポーク型内蔵式永久磁石の設計を従来のモーターに適用することは容易ではない。 In order to improve the efficiency and performance of the motor, it is necessary to increase the torque ratio generated by the unit current. Compared to surface-type permanent magnet motors, conventional rotors with built-in spoke-type permanent magnets have a higher magnetic flux density, but excessive cogging torque is generated. Surface-type permanent magnet motors have the effect of reducing torque by trimming the arc around the rotor, and there is no need to change the position of the magnets, but conventional rotation in motors with built-in spoke-type permanent magnets. In the child, the same effect cannot be obtained simply by dripping the arc around the rotor. Since the performance of motors with built-in spoke-type permanent magnets is affected by the minimum manufacturing thickness of the rotor laminate and the position of the magnets, it is not easy to apply the design of spoke-type permanent magnets to conventional motors. ..
スポーク型内蔵永久磁石回転子を設計する場合、最適化されたトルク変動(よりスムーズな動作)下で出力トルク性能(より大きなトルク)を維持できるようにするために、同時に、回転子の円弧形状の円弧度(深さ)、磁石の配置、及び回転子積層体の厚さの適切なバランスを取る必要がある。シミュレーション解析ソフトウェアを使用して設計する場合、多くの変動要因を考慮する必要があるので、適切なパラメーター数値を取得するのに長い計算時間が必要である。また、回転子の寸法及びパラメーターは互いに影響するので、回転子の最適化寸法を計算することは難しい。 When designing a spoke-type built-in permanent magnet rotor, the arc shape of the rotor is at the same time to allow the output torque performance (larger torque) to be maintained under optimized torque fluctuations (smooth operation). It is necessary to properly balance the degree of arc (depth) of the rotor, the arrangement of the magnets, and the thickness of the rotor laminate. When designing using simulation analysis software, many variables must be considered, so it takes a long calculation time to obtain appropriate parameter values. In addition, it is difficult to calculate the optimized dimensions of the rotor because the dimensions and parameters of the rotor affect each other.
そのため、従来技術の欠点を解決するために、内部回転子及び外部固定子が設けられ、回転子には、スポーク型内蔵式永久磁石が設けられる、モーターを提供する必要がある。 Therefore, in order to solve the drawbacks of the prior art, it is necessary to provide a motor provided with an internal rotor and an external stator, and the rotor is provided with a spoke-type built-in permanent magnet.
本考案の目的は、内部回転子と外部固定子を備え、前記回転子には、スポーク型内蔵式永久磁石が設けられるモーターを提供することであり、当該モーターは、コギングトルクの最小化及び製造感度の低減を実現することができる。具体的に、コギングトルクを最小化にするために、弧線及び回転子積層体の最小製造厚さを制御して、内蔵式永久磁石及び円弧形状の弧状トリミング部分の位置を設計する。この構造によって、モーターの逆起電力(motor counter−electromotive force)及び合成動作トルク(resultant running torque)を低減させ、モーター効率を向上させることができる。 An object of the present invention is to provide a motor provided with an internal rotor and an external stator, the rotor being provided with a spoke-type built-in permanent magnet, and the motor is used for minimizing cogging torque and manufacturing. It is possible to reduce the sensitivity. Specifically, in order to minimize the cogging torque, the positions of the built-in permanent magnet and the arc-shaped trimming portion are designed by controlling the minimum manufacturing thickness of the arc line and the rotor laminate. With this structure, the back electromotive force (motor counter-electric motor force) and the combined operating torque (resiltant running torque) of the motor can be reduced, and the motor efficiency can be improved.
本考案のもう一つ目的は、内部回転子と外部固定子を備え、前記回転子には、スポーク型内蔵式永久磁石が設けられるモーターを提供することである。弧線を使用して回転子における円弧形状の弧状トリミング部分を位置決めし、回転子積層体の最小製造厚さに従ってスポーク型内蔵式永久磁石を設置することで、内蔵式永久磁石の位置は簡単に設計できる。この構造によって、モーターのコギングトルクによる影響を排除し、モーター効率向上効果を実現することができる。 Another object of the present invention is to provide a motor provided with an internal rotor and an external stator, the rotor being provided with a spoke-type built-in permanent magnet. The position of the built-in permanent magnet is easily designed by positioning the arc-shaped arc-shaped trimming part of the rotor using the arc wire and installing the spoke-type built-in permanent magnet according to the minimum manufacturing thickness of the rotor laminate. can. With this structure, the influence of the cogging torque of the motor can be eliminated and the effect of improving the motor efficiency can be realized.
本考案のもう一つ目的は、内部回転子と外部固定子を備えるモーターを提供することであり、前記回転子は、弧線に従って回転子の本体部分の円弧形状及び内蔵式永久磁石の位置を定義する。回転子内の回転子積層体の設計は変更可能であり、内蔵式永久磁石を開放式端部にするか又は密閉式端部にするかを自由選択できる。この構造によって、回転子が最適化された出力トルクを提供できる性能を確保でき、モーターの効率を向上させることができる。 Another object of the present invention is to provide a motor including an internal rotor and an external stator, the rotor defining the arc shape of the main body of the rotor and the position of the built-in permanent magnet according to the arc line. do. The design of the rotor laminate in the rotor can be changed, and the built-in permanent magnet can be freely selected whether it has an open end or a closed end. With this structure, the performance that the rotor can provide the optimized output torque can be ensured, and the efficiency of the motor can be improved.
本考案のもう一つ目的は、内部回転子と外部固定子とを備えるモーターを提供することであり、前記回転子積層体及び回転子は、寸法及びパラメーター最適化により、設計を簡素化でき、且つ製品開発のスピートアップを実現することができる。 Another object of the present invention is to provide a motor including an internal rotor and an external stator, and the rotor laminate and the rotor can be simplified in design by optimizing the dimensions and parameters. Moreover, it is possible to speed up product development.
前記の目的を達成するために、本考案は固定子と回転子とを備えるモーターであって、回転子は固定子内に配置され、回転子と固定子との間に隙間が設けられ、回転子は、中心軸を中心として固定子に対して回転し、回転子は、複数の回転子積層体と複数の永久磁石とを備え、複数の回転子積層体は、中心軸の方向に積み重ねるように設置され、各回転子積層体は、本体部と、複数の周縁部と、複数の弧状トリミング部とを備え、本体部の中心が中心軸に位置され、複数の周縁部が本体部の外周縁部に設けられ、複数の周縁部が放射状に配置され、複数の周縁部が外接円を形成し、外接円は中心軸に対して半径距離を有し、複数の弧状トリミング部は、弧線に従って複数の周縁部に凹設され、弧線は、中心点と2つの端点を有し、中心点は、弧線の中央部に位置され、且つ周縁部に空間的に対応し、2つの端点は、弧線の両端に対称するように配置され、中心点は中心軸に対して第1距離を有し、2つの端点は中心軸に対して第2距離をそれぞれ有し、第1距離は半径距離以上であり且つ半径距離の1.5倍よりも小さく、第2距離は半径距離の0.5倍よりも大きく半径距離よりも小さく、複数の永久磁石は、中心軸の方向に複数の回転子積層体の本体部を貫通し、且つ本体部の中心の周りに放射状に配置され、各永久磁石が半径方向に延伸し、複数の永久磁石と複数の周縁部とが交互に配置され、且つ弧線の端点は永久磁石に空間的に対応する、ことを特徴とするモーターを提供する。 In order to achieve the above object, the present invention is a motor including a stator and a rotor, the rotor is arranged in the rotor, a gap is provided between the rotor and the stator, and rotation is performed. The child rotates with respect to the stator about the central axis, the rotor includes a plurality of rotor laminates and a plurality of permanent magnets, and the plurality of rotor laminates are stacked in the direction of the central axis. Each rotor laminate is provided with a main body, a plurality of peripheral edges, and a plurality of arc-shaped trimming portions, the center of the main body is located on the central axis, and the plurality of peripheral edges are outside the main body. Provided on the peripheral edge, a plurality of peripheral edges are arranged radially, a plurality of peripheral edges form an circumscribed circle, the circumscribing circle has a radial distance from the central axis, and a plurality of arc-shaped trimming portions follow an arc line. Concave in a plurality of peripheral edges, the arch line has a center point and two endpoints, the center point is located in the center of the arch wire and spatially corresponds to the periphery, and the two endpoint points are the arch wire. The center point has a first distance to the central axis, the two end points each have a second distance to the central axis, and the first distance is greater than or equal to the radius distance. And less than 1.5 times the radius distance, the second distance is more than 0.5 times the radius distance and less than the radius distance, and the plurality of permanent magnets are a plurality of rotor laminates in the direction of the central axis. It penetrates the main body of the main body and is arranged radially around the center of the main body, each permanent magnet extends in the radial direction, a plurality of permanent magnets and a plurality of peripheral portions are alternately arranged, and an end point of an arc line. Provides a motor characterized by spatially corresponding to a permanent magnet.
好ましくは、各永久磁石は、中心軸から対応の端点に向かう方向に排列され、且つ互いに反対側に位置される第1端部と第2端部とを備え、第1端部が対応の端点に隣接するように配置され、第2端部が中心軸に向かうように配置される。 Preferably, each permanent magnet has a first end and a second end arranged in a direction from the central axis toward the corresponding end point and located on opposite sides of each other, with the first end being the corresponding end point. The second end is arranged so as to be adjacent to the central axis.
好ましくは、複数の回転子積層体は、少なくとも1つの開放式回転子積層体又は少なくとも1つの密閉式回転子積層体を備え、複数の永久磁石は、中心軸の方向に開放式回転子積層体を貫通する場合、複数の永久磁石の第1端部は少なくとも部分的に露出し、複数の永久磁石は、中心軸の方向に密閉式回転子積層体を貫通する場合、複数の永久磁石の前記第1端部は露出しない。 Preferably, the plurality of rotor laminates comprises at least one open rotor laminate or at least one closed rotor laminate, and the plurality of permanent magnets are open rotor laminates in the direction of the central axis. The first ends of the plurality of permanent magnets are at least partially exposed when penetrating, and the plurality of permanent magnets are said to have the plurality of permanent magnets when penetrating the closed rotor laminate in the direction of the central axis. The first end is not exposed.
好ましくは、開放式回転子積層体は複数の第1握持部を備え、複数の第1握持部が複数の永久磁石に空間的に対応し、第1握持部が隣接する2つの弧状トリミング部に設けられ、各第1握持部は、対応の永久磁石を固定し、且つ対応の永久磁石の第1端部は少なくとも部分的に露出されるように設けられる。 Preferably, the open rotor laminate comprises a plurality of first grips, the plurality of first grips spatially correspond to the plurality of permanent magnets, and two arcs with the first grips adjacent to each other. Each first grip portion is provided on the trimming portion so that the corresponding permanent magnet is fixed and the first end portion of the corresponding permanent magnet is at least partially exposed.
好ましくは、各回転子積層体は最小製造厚さを有し、第1握持部が半径方向に第1厚さを有し、第1厚さの範囲は最小製造厚さの1倍〜2倍である。 Preferably, each rotor laminate has a minimum production thickness, the first grip has a first thickness in the radial direction, and the range of the first thickness is 1 to 2 times the minimum production thickness. It is double.
好ましくは、密閉式回転子積層体は複数の第2握持部を備え、複数の第2握持部が複数の永久磁石に空間的に対応し、第2握持部は、隣接する2つの弧状トリミング部に設けられ、各第2握持部が対応の永久磁石を固定し、且つ対応する永久磁石の第1端部が露出されないように設けられる。 Preferably, the closed rotor laminate comprises a plurality of second grips, the plurality of second grips spatially correspond to the plurality of permanent magnets, and the second grips are two adjacent. It is provided in the arc-shaped trimming portion, and each second grip portion is provided so as to fix the corresponding permanent magnet and the first end portion of the corresponding permanent magnet is not exposed.
好ましくは、各回転子積層体は、最小製造厚さを有し、第2握持部は半径方向に第2厚さを有し、第2厚さの範囲は、最小製造厚さの1倍〜2倍である。 Preferably, each rotor laminate has a minimum production thickness, the second grip has a second thickness in the radial direction, and the range of the second thickness is one times the minimum production thickness. ~ Double.
好ましくは、複数の回転子積層体は、P個の開放式回転子積層体とQ個の密閉式回転子積層体を有し、Qは1以上の整数であり、PはQ以上且つQの9倍の整数である。 Preferably, the plurality of rotor laminates has P open rotor laminates and Q closed rotor laminates, where Q is an integer greater than or equal to 1 and P is greater than or equal to Q and Q. It is a 9-fold integer.
好ましくは、複数の永久磁石の個数が2Mであり、Mが2以上の整数である。 Preferably, the number of the plurality of permanent magnets is 2M, and M is an integer of 2 or more.
好ましくは、複数の永久磁石のうち、隣接する2つの永久磁石が互いに反対な極性を有する。 Preferably, of the plurality of permanent magnets, two adjacent permanent magnets have opposite polarities.
前述した本考案の内容について、当該技術分野おける技術者が以下の図面及び実施形態を参照しながら、詳細を説明する。 The contents of the present invention described above will be described in detail by an engineer in the relevant technical field with reference to the following drawings and embodiments.
本考案の特徴及び利点を具体化するいくつかの典型的な実施形態は、以下の説明で詳細に説明される。本考案は、様々な変更を加えることができ、その変更のすべてが本考案の範囲から逸脱するものではない。また、以下の説明及び図面は、本考案を説明するためのものであり、本考案を限定するものではない。 Some typical embodiments that embody the features and advantages of the present invention will be described in detail below. The present invention can be modified in various ways, and not all of the changes deviate from the scope of the present invention. In addition, the following description and drawings are for explaining the present invention and do not limit the present invention.
図1は本考案のモーターの立体構造を示している。図2は本考案の第1実施形態における回転子の立体構造を示す図である。図3は本考案の第1実施形態における回転子の平面図である。図4は図3に示す領域P1の局在部の拡大図である。図5は本考案の第1実施形態における回転子の中心軸から弧線又は外接円までの距離を示す図である。本実施形態において、モーター3は、回転子1と固定子4とを備える。回転子1と固定子4の組み立て構造は、外部に固定子が配置され、内部に回転子が配置される方式である。本実施形態では、固定子4は、中空部41と、その複数の歯部に対応する複数の巻線42とを備え、回転子1が固定子4の中空部41内に固定される。回転子1は、中心軸Cを中心として固定子4に対して回転しており、ここでは、回転子1の中心軸Cがモーター1の回転軸である。また、回転子1と固定子4との間に隙間Gが設けられている。好ましくは、隙間Gの幅が0.25mm〜1.0mmであるが、本考案はこれに限定されない。回転子1は、複数の回転子積層体2aと複数の永久磁石20とを備える。複数の回転子積層体2aは、限定されないが、例えば、ケイ素鋼板で構成されても良い。各回転子積層体2aは、最小製造厚さTMに応じて製造されている。本実施形態において、各回転子積層体2aの最小製造厚さTMは、0.35cm〜0.5cmである。複数の回転子積層体2aは、中心軸Cの方向に積み重ねられている。中心軸Cは、モーターの回転子1の回転軸であり、回転子1が中心軸Cを中心に回転する。なお、中心軸Cは、回転子1及び回転子積層体2aの対称中心と見なすことができる。本実施形態において、回転子積層体2aの個数、間隔距離、及び回転子積層体2aの厚さは、実際の必要に応じて調整することができ、本考案は限定されない。別の実施形態では、単一の回転子積層体2aの厚さは、最小製造厚さTMよりも大きい。なお、これについて、本考案も限定されない。
FIG. 1 shows the three-dimensional structure of the motor of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing a three-dimensional structure of a rotor according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3 is a plan view of the rotor according to the first embodiment of the present invention. FIG. 4 is an enlarged view of the localized portion of the region P1 shown in FIG. FIG. 5 is a diagram showing the distance from the central axis of the rotor to the arc line or the circumscribed circle in the first embodiment of the present invention. In this embodiment, the
本実施形態において、各回転子積層体2aは、本体部10と、複数の周縁部11と、複数の弧状トリミング部12とを備える。本体部10の中心が回転子1の中心軸Cに位置される。本実施形態において、複数の周縁部11が本体部10の外周縁部に配置され、複数の周縁部12が放射状に配置され、且つ、複数の周縁部11が外接円rを形成する。本実施形態において、回転子1は、例えば、中心軸Cの方向に沿って複数の回転子積層体2aの本体部10を貫通し、本体部10の中心の周りに放射状に配置された10つの永久磁石20を備える。本実施形態において、隣接する任意の2つの永久磁石20は、異なる(磁気)極性を持つ。例えば、10つの永久磁石20のうち5つがN極永久磁石20であり、5つがP極永久磁石20であり、これらが交互に配置されている。別の実施形態では、回転子1は、2Mの永久磁石20を有し、Mが2以上の整数である。なお、本考案はこれに限定されない。
In the present embodiment, each
本実施形態において、複数の周縁部11が中心軸Cから半径距離Rを有する外接円rを形成する。本実施形態において、複数の弧状トリミング部12は、弧線kに従って複数の周縁部11に凹設されている。弧線kは、中心点Bと、2つの端点A1、A2とを有し、中心点Bが弧線kの中央部に位置され、且つ周縁部11に空間的に対応する。2つの端点A1、A2は、弧線kの両端の点である。本実施形態において、中心点Bから中心軸Cまでの距離を第1距離D1とし、2つの端点A1、A2から中心軸Cまでの距離を第2距離D2とする場合、第1距離D1は、半径距離Rよりも大きく半径距離Rの1.5倍よりも小さい。第2距離D2は、半径距離Rの0.5よりも大きく半径距離Rよりも小さい。この構造によって、回転子1がモーターの逆起電力(motor counter−electromotive force)を低減し、全動作トルク(resultant running torque)を低減することができ、モーターの効率を向上させることができる。寸法の最適化及びモーター効率の向上について後述する。
In the present embodiment, the plurality of
本実施形態では、各永久磁石20は、中心軸Cから対応する端点弧線kの端点A1/A2に向う半径方向に延伸するように配置されており、各永久磁石20は、互いに反対側に位置される第1端部20aと第2端部20bとを備え、第1端部20aが対応の端点A1/A2に隣接して配置され、第2端部20bが中心軸Cに向かうように配置される。本実施形態において、複数の回転子積層体2aは、開放式回転子積層体2aである。複数の永久磁石20が中心軸Cの方向に複数の回転子積層体2aを貫通する場合、各永久磁石20が半径方向に沿って外側に延伸し、複数の永久磁石20が端点A1/A2に対応する第1端部20aは少なくとも部分的に露出する。本実施形態において、各開放式回転子積層体2aは複数の第1握持部13を備え、複数の第1握持部13が複数の永久磁石20に空間的に対応する。第1握持部13が2つの隣接する弧状トリミング部12に配置され、各第1握持部13が対応の永久磁石20に固定され、且つ対応の永久磁石20の第1端部20aは少なくとも部分的に露出する。本実施形態において、開放式回転子積層体2aは最小製造厚さを有し、第1握持部13は半径方向に第1厚さT1を有し、第1厚さT1と最小製造厚さは同じである。別の実施形態では、第1厚さT1の範囲は、最小製造厚さTMの1倍〜2倍(すなわち、TM≦T1≦2TM)であることが好ましい。なお、本考案はこれに限定されない。本実施形態において、第1握持部13によって対向する永久磁石20を固定する場合、対応する端点A1/A2に隣接する永久磁石20の第1端部20aは、各回転子積層体2aより露出するように設計され、すなわち、複数の開放式回転子積層体2aによって永久磁石20を固定する。開放式回転子積層体2aは、本体部10、周縁部11、弧状トリミング部12、及び第1握持部13で構成されたものである。
In the present embodiment, the
本考案は、弧線k及び回転子積層体2aの最小製造厚さTMを使用して永久磁石20と弧状トリミング部12の位置を設計することで、コギングトルクの最小化を実現させる。回転子積層体2aの中心は、中心軸Cに位置され、中心から弧線kの中心点Bまでの距離を第1距離D1とし、中心から2つの端点A1、A2までの距離を第2距離D2とする場合、本実施形態において、第1距離D1は、半径距離Rよりも大きく半径距離Rの1.5倍よりも小さい。第2距離D2は、半径距離Rの0.5倍よりも大きく半径距離Rよりも小さい。弧状トリミング部構造のない従来の回転子と本考案の異なる弧状トリミング部を有する開放式回転子との比較は、以下の表に示されている。表には、出力トルク変動とコギングトルク比の関係を示している。表では、一例として、半径距離Rが28.85 mmであるが、本考案はこれに限定されない。
表1に示すように、本考案の回転子積層体2aは、弧線kに従って弧状トリミング部12及び永久磁石20の位置を設計して回転子1を構成する。弧状トリミング部構造のない従来の回転子と比較して、小さいコギングトルク比を得ることができる。換言すれば、本考案は、弧線kに従って外接円rが位置する周縁部11が内側に凹んで弧状トリミング部12を形成する設計によって、回転子1のコギングトルクを最小化にすることができる。この構造によって、モーターの逆起電力を低減し、全動作トルクを低減することができ、モーターの効率を向上させることができる。
As shown in Table 1, the
図6は本考案の第2実施形態における回転子の立体構造図である。図7は本考案の第2実施形態における回転子の平面図である。図8は図7の領域P2の局在部の拡大図である。図9は本考案の第2実施形態における回転子の中心軸から弧線及び外接円までの相対距離である。本考案の第2実施形態では、回転子1aは、図1〜図5に示す回転子1に類似しており、同じ要素符号は、同じ要素、構造および機能を表しているため、ここでは詳細を省略する。前述した、開放式回転子積層体2aで構成された回転子1の実施形態と異なり、本実施形態において、回転子1aは、複数の密閉式回転子積層体2bで構成されている。複数の永久磁石20が中心軸Cの方向に複数の回転子積層体2bを貫通する時、永久磁石20が半径方向に延伸し、永久磁石20の第1端部20aが端点A1/A2に対応し、永久磁石20の第2端部20bが中心軸Cに面しており、複数の永久磁石20が端点A1/A2に対応する第1端部20aは露出されないようになっている。本実施形態において、各密閉式回転子積層体2bは、複数の第2握持部13aを備え、複数の第2握持部13aが複数の永久磁石20に空間的に対応する。第2握持部13aは、2つの隣接する弧状トリミング部12に配置され、各第2握持部13aは、対応する永久磁石20に組み立てられて固定され、永久磁石20の第1端部20aは、露出されないように保たれる。本実施形態において、各密閉式回転子積層体2bは最小製造厚さTMを有し、第2握持部13は半径方向に第2厚さT2を有し、第1厚さT2及び最小製造厚さTMは、例えば、相互に等しくなっても良い。別の実施形態では、第2厚さT2の範囲は、最小製造厚さTMの1〜2倍(TM≦T2≦2TM)であることが好ましい。なお、本考案はこれに限定されない。本実施形態において、第2握持部13aによって対向する永久磁石20を固定する場合、対応する端点A1/A2に隣接する永久磁石20の第1端部20aは、各回転子積層体2bより露出しないように設計され、すなわち、複数の密閉式回転子積層体2bによって永久磁石20を固定する。開放式回転子積層体2bは、本体部10、周縁部11、弧状トリミング部12、及び第2握持部13aで構成されたものである。
FIG. 6 is a three-dimensional structure diagram of the rotor according to the second embodiment of the present invention. FIG. 7 is a plan view of the rotor according to the second embodiment of the present invention. FIG. 8 is an enlarged view of the localized portion of the region P2 of FIG. FIG. 9 shows the relative distance from the central axis of the rotor to the arc line and the circumscribed circle in the second embodiment of the present invention. In the second embodiment of the present invention, the
本考案は、弧線k及び回転子積層体2bの最小製造厚さTMを使用して、永久磁石20及び弧状トリミング部12の位置を設計して、コギングトルクを最小化にすることを実現している。回転子積層体2bの中心が中心軸Cに位置され、中心から弧線kの中心点Bまでの距離を第1距離D1とし、中心から2つの端点A1、A2までの距離を第2距離D2とする場合、本実施形態において、第1距離D1は、半径距離Rよりも大きく、半径距離Rの1.5倍よりも小さい。第2距離D2は、半径距離Rの0.5倍よりも大きく、半径距離Rよりも小さい。弧状トリミング部構造のない従来の回転子と本考案の異なる弧状トリミング部構造を有する密閉式回転子との比較は、以下の表に示されている。表には、出力トルク変動とコギングトルク比の関係を示している。表では、一例として、半径距離Rが28.85 mmであるが、本考案はこれに限定されない。
表2に示すように、本考案の回転子積層体2bは、弧線kに従って弧状トリミング部12及び永久磁石20の位置を設計して回転子1aを配置する。弧状トリミング部構造のない従来の回転子と比較して、小さいコギングトルクを得ることができる。換言すれば、本考案は、弧線kに従って外接円rが位置する周縁部11が内側に凹んで弧状トリミング部12を形成する設計によって、回転子1aのコギングトルクを最小化するのに役立つ。この構造によって、モーターの逆起電力を低減し、全動作トルクを低減することができ、モーターの効率を向上させることができる。
As shown in Table 2, in the
図10は、本考案の第3実施形態における回転子の立体構造図である。本考案の第3実施形態では、回転子1bは、図1〜図5に示す回転子1及び図6〜図9に示す回転子1aに類似しており、同じ要素符号は、同じ要素、構造および機能を表しているため、ここでは詳細を省略する。本実施形態において、回転子1bは、複数の開放式回転子積層体2aと、複数の密閉式回転子積層体2bとで構成されている。なお、開放式回転子積層体2a及び密閉式回転子積層体2bの個数及び配置は、実際の需要に応じて調整することができ、本考案は限定されない。本実施形態において、回転子1bは回転子1bの頂部、底部、及び中央部に配置された、3つの密閉式回転子積層体2bを備える。2つの密閉式回転子積層体2b間に、例えば、9つの開放式回転子積層体2aが配置されても良い。本実施形態において、複数の永久磁石20が中心軸Cの方向に開放式回転子積層体2aを貫通する場合、複数の永久磁石20の第1端部20aは少なくとも部分的に露出する。複数の永久磁石20が中心軸Cの方向に密閉式回転子積層体2bを貫通する場合、複数の永久磁石20の第1端部20aが露出されない。好ましくは、回転子1bは、P個の開放式回転子積層体2aとQ個の密閉式回転子積層体2bを備え、P及びQが整数であり、且つ、PがQ以上であり、Qが1以上である。別の実施形態では、図10の回転子1bは、中央部の密閉式回転子積層体2bを省略し、頂部及び底部に配置された密閉式回転子積層体2bと、2つの密閉式回転子積層体2bの間に配置された18つの開放式回転子積層体2aとで構成される。すなわち、PがQの9倍である。この構造によって、回転子1bの出力トルク性能を最適化にすることができ、且つ全体の安定性を確保することができる。なお、本考案はこれに限定されず、ここでは詳細を省略する。
FIG. 10 is a three-dimensional structure diagram of the rotor according to the third embodiment of the present invention. In the third embodiment of the present invention, the
上述したように、本考案は、内部回転子が設けられ、外部固定子が設けられたモーターを提供している。回転子には、トルクを最小化し、製造感度を低下させるために、スポーク型の内蔵式永久磁石が設けられている。弧線及び回転子積層体の最小製造厚さを使用して、内蔵式の永久磁石及び弧形状の弧状トリミング部分の位置を設計することで、コギングトルクの最小化を実現している。この構造によって、モーターの逆起電力及び全動作トルクを低減することができ、モーター効率を向上させることができる。また、弧線を使用して回転子内の弧形状の弧状トリミング部分を位置させ、且つ回転子積層体の最小製造厚さに従ってスポーク型の内蔵式永久磁石を設計することで、内蔵式の永久磁石の位置設計が簡単に設計できる。この構造によって、モーターのコギングトルクによる影響を抑え、モーター効率の向上が実現することができる。また、弧線によって回転子本体部分の弧形状成形部分及び内蔵式の永久磁石を位置決めすることによって、回転子内の回転子積層体の設計を変更でき、内蔵式の永久磁石を開放式端部するか又は密閉式端部にするかを選択できる。この構造は、回転子が最適化された出力トルク性能を提供することを確保することで、モーター効率を向上させることができる。また、本考案によって提供される回転子積層体及びその回転子は、寸法及びパラメーターの最適化により、設計の簡素化及び製品開発のスピートアップを実現することができる。 As described above, the present invention provides a motor provided with an internal rotor and an external stator. The rotor is provided with spoke-type built-in permanent magnets to minimize torque and reduce manufacturing sensitivity. The cogging torque is minimized by designing the position of the built-in permanent magnet and the arc-shaped trimming portion using the minimum manufacturing thickness of the arc wire and rotor laminate. With this structure, the back electromotive force and the total operating torque of the motor can be reduced, and the motor efficiency can be improved. In addition, by using an arc wire to position the arc-shaped trimming portion in the rotor and designing a spoke-type built-in permanent magnet according to the minimum manufacturing thickness of the rotor laminate, the built-in permanent magnet The position design of is easy to design. With this structure, the influence of the cogging torque of the motor can be suppressed and the efficiency of the motor can be improved. In addition, the design of the rotor laminate inside the rotor can be changed by positioning the arc-shaped molded portion of the rotor body and the built-in permanent magnet with the arc wire, and the built-in permanent magnet is placed at the open end. You can choose to use a closed end or a closed end. This structure can improve motor efficiency by ensuring that the rotor provides optimized output torque performance. In addition, the rotor laminate provided by the present invention and its rotor can realize simplification of design and speed-up of product development by optimizing dimensions and parameters.
本考案は、当該技術分野における技術者が多くの方法で変更することができ、その変更のいずれも本実用新案登録請求項の範囲に含まれる。 The present invention can be modified by engineers in the art in many ways, all of which are within the scope of the utility model registration claims.
1、1a、1b: 回転子
2a、2b:回転子積層体
10:本体部
11:周縁部
12:弧状トリミング部
13:第1握持部
13a:第2握持部
20:永久磁石
20a:第1端部
20b:第2端部
3:モーター
4:固定子
41:中空部
42:巻線
A1、A2:端点
B:中心点
C:中心軸
D1:第1距離
D2:第2距離
G:隙間
k:弧線
r:外接円
P1、P2:領域
R:半径距離
T1:第1厚さ
T2:第2厚さ
TM:最小製造厚さ
1, 1a, 1b:
Claims (10)
前記複数の回転子積層体は、前記中心軸の方向に積み重ねるように設置され、各前記回転子積層体は、本体部と、複数の周縁部と、複数の弧状トリミング部とを備え、前記本体部の中心が前記中心軸に位置され、前記複数の周縁部が前記本体部の外周縁部に設けられ、前記複数の周縁部が放射状に配置され、前記複数の周縁部が外接円を形成し、前記外接円は前記中心軸に対して半径距離を有し、前記複数の弧状トリミング部は、弧線に従って前記複数の周縁部に凹設され、前記弧線は、中心点と2つの端点を有し、前記中心点は、前記弧線の中央部に位置され、且つ前記周縁部に空間的に対応し、前記2つの端点は、前記弧線の両端に対称するように配置され、前記中心点は前記中心軸に対して第1距離を有し、前記2つの端点は前記中心軸に対して第2距離をそれぞれ有し、前記第1距離は前記半径距離以上であり且つ前記半径距離の1.5倍よりも小さく、前記第2距離は前記半径距離の0.5倍よりも大きく前記半径距離よりも小さく、
前記複数の永久磁石は、前記中心軸の方向に前記複数の回転子積層体の前記本体部を貫通し、且つ前記本体部の中心の周りに放射状に配置され、各前記永久磁石が半径方向に延伸し、前記複数の永久磁石と前記複数の周縁部とが交互に配置され、且つ前記弧線の前記端点は前記永久磁石に空間的に対応する、ことを特徴とするモーター。 A motor including a stator and a rotor, the rotor is arranged in the stator, a gap is provided between the rotor and the stator, and the rotor is centered on a central axis. Rotating with respect to the stator, the rotor comprises a plurality of rotor laminates and a plurality of permanent magnets.
The plurality of rotor laminates are installed so as to be stacked in the direction of the central axis, and each rotor laminate includes a main body portion, a plurality of peripheral portions, and a plurality of arc-shaped trimming portions. The center of the portion is located on the central axis, the plurality of peripheral edges are provided on the outer peripheral edge of the main body, the plurality of peripheral edges are arranged radially, and the plurality of peripheral edges form an circumscribed circle. The circumscribed circle has a radial distance from the central axis, the plurality of arc-shaped trimming portions are recessed in the plurality of peripheral portions according to the arc line, and the arc line has a center point and two end points. , The center point is located at the center of the arch line and spatially corresponds to the peripheral edge, the two end points are arranged symmetrically at both ends of the arch line, and the center point is the center. It has a first distance to the axis, the two endpoints each have a second distance to the central axis, the first distance is greater than or equal to the radius distance and 1.5 times the radius distance. The second distance is greater than 0.5 times the radius distance and less than the radius distance.
The plurality of permanent magnets penetrate the main body portion of the plurality of rotor laminates in the direction of the central axis and are arranged radially around the center of the main body portion, and each permanent magnet is radially arranged. A motor that is stretched so that the plurality of permanent magnets and the plurality of peripheral edges are alternately arranged, and the end points of the arch line spatially correspond to the permanent magnets.
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