JP3428769B2 - Synchronous motor rotor - Google Patents

Synchronous motor rotor

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JP3428769B2
JP3428769B2 JP05744495A JP5744495A JP3428769B2 JP 3428769 B2 JP3428769 B2 JP 3428769B2 JP 05744495 A JP05744495 A JP 05744495A JP 5744495 A JP5744495 A JP 5744495A JP 3428769 B2 JP3428769 B2 JP 3428769B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、高透磁率材料で構成さ
れ円周方向に磁気抵抗分布を持ったロータ素片を積層
し、低磁気抵抗部分にロータ磁極を形成して回転磁界内
で回転軸回りに回転する同期電動機のロータに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rotor magnetic piece formed of a high magnetic permeability material and having a magnetic reluctance distribution in the circumferential direction, and a rotor magnetic pole is formed in a low magnetic reluctance portion so that the rotor magnetic pole is formed in a rotating magnetic field. The present invention relates to a rotor of a synchronous motor that rotates around a rotation axis.

【0002】[0002]

【従来の技術】図15に示すように、従来の2極の同期
電動機は、U相巻線UP、UN、V相巻線VP、VN、
W相巻線WP、WNといった三相交流によってステータ
27内に回転磁界を形成し、突極型のロータ53を回転
軸回りに回転させる。
2. Description of the Related Art As shown in FIG. 15, a conventional two-pole synchronous motor has U-phase windings UP, UN, V-phase windings VP, VN,
A rotating magnetic field is formed in the stator 27 by the three-phase alternating current such as the W-phase windings WP and WN, and the salient-pole rotor 53 is rotated about the rotation axis.

【0003】図14は同期電動機を制御する制御回路の
回路構成図を示す(特開昭60−96190号公報参
照)。この同期電動機では、位置検出器54によってロ
ータ53の位置を検出し、このロータ53の位置信号D
Sに基づいてステータ27に流れる電流の大きさをサー
ボ制御している。
FIG. 14 shows a circuit configuration of a control circuit for controlling a synchronous motor (see Japanese Patent Laid-Open No. 60-96190). In this synchronous motor, the position detector 54 detects the position of the rotor 53, and the position signal D of the rotor 53 is detected.
Based on S, the magnitude of the current flowing through the stator 27 is servo-controlled.

【0004】速度検出回路56は、位置信号DSに基づ
き速度信号SDを作成する。この速度信号SDは、目標
となる速度指令SIに突き合わされ、加算器51では速
度偏差ESが得られる。速度偏差ESには、速度制御手
段57で比例・積分・微分等の補償演算が施されトルク
指令Tが得られる。
The speed detection circuit 56 produces a speed signal SD based on the position signal DS. The speed signal SD is matched with the target speed command SI, and the adder 51 obtains the speed deviation ES. The speed deviation ES is subjected to compensation calculation such as proportionality / integration / derivation by the speed control means 57 to obtain a torque command T.

【0005】電機子電流指令回路58は、トルク指令T
とロータ位置検出回路55からのロータ回転角RPとに
基づいて三相電機子電流指令SAIU、SAIV、SA
IWを出力する。各電機子電流指令SAIU、SAI
V、SAIWは、その振幅をSAとすると、 SAIU=SA×COS(RP) SAIV=SA×COS(RP+120°) SAIW=SA×COS(RP+240°) で表される。
The armature current command circuit 58 has a torque command T
And three-phase armature current commands SAIU, SAIV, SA based on the rotor rotation angle RP from the rotor position detection circuit 55.
IW is output. Each armature current command SAIU, SAI
V and SAIW are represented by SAIU = SA × COS (RP) SAIV = SA × COS (RP + 120 °) SAIW = SA × COS (RP + 240 °), where SA is the amplitude.

【0006】これらの電機子電流指令SAIU、SAI
V、SAIWには、加算器72、73、74において三
相界磁電流指令SFIU、SFIV、SFIWが加算さ
れ、三相電流指令SIU、SIV、SIWが電流制御回
路60へ出力される。界磁電流指令SFIU、SFI
V、SFIWは、ロータ位置検出回路55からのロータ
回転角RPと速度信号SDとに基づいて、界磁指令電流
回路59によって作成され、出力される。界磁電流指令
SFIU、SFIV、SFIWは、界磁電流指令をSF
とすると、 SFIU=SF×SIN(RP) SFIV=SF×SIN(RP+120°) SFIW=SF×SIN(RP+240°) で表される。
These armature current commands SAIU, SAI
Three-phase field current commands SFIU, SFIV, SFIW are added to V and SAIW in adders 72, 73, 74, and three-phase current commands SIU, SIV, SIW are output to the current control circuit 60. Field current command SFIU, SFI
V and SFIW are created and output by the field command current circuit 59 based on the rotor rotation angle RP from the rotor position detection circuit 55 and the speed signal SD. The field current command SFIU, SFIV, SFIW is the field current command SF
Then, SFIU = SF × SIN (RP) SFIV = SF × SIN (RP + 120 °) SFIW = SF × SIN (RP + 240 °)

【0007】電流制御回路60は、三相電流指令SI
U、SIV、SIWを電力増幅し、同期電動機の各三相
巻線U、V、Wへ駆動電流IU、IV、IWを流す。
The current control circuit 60 uses a three-phase current command SI.
U, SIV, SIW are power-amplified, and drive currents IU, IV, IW are supplied to the three-phase windings U, V, W of the synchronous motor.

【0008】動作時、三相界磁電流指令の成分は常にロ
ータの磁極方向に界磁磁束を形成するように動作し、三
相電機子電流指令の成分は、この磁束に直行し交差する
ように流れる。この時フレミングの法則に従って、F=
B×I×Lのベクトル積に比例した力が発生し、電動機
回転トルクが得られる。ここで、Bは界磁磁束密度のベ
クトル、Iは電気子電流指令の振幅SAに比例した値を
持つベクトル、Lは同期電動機の三相巻線のうち磁束と
交差する有効な巻線部の総延長に比例した値である。回
転トルクはこのベクトル積Fの方向と回転方向との余弦
を乗じた値に比例した値となる。
During operation, the components of the three-phase field current command always operate so as to form a field magnetic flux in the magnetic pole direction of the rotor, and the components of the three-phase armature current command are orthogonal to and intersect this magnetic flux. Flow to. At this time, according to Fleming's law, F =
A force proportional to the vector product of B × I × L is generated, and a motor rotation torque is obtained. Here, B is a vector of the field magnetic flux density, I is a vector having a value proportional to the amplitude SA of the armature current command, and L is the effective winding portion of the three-phase winding of the synchronous motor that intersects with the magnetic flux. It is a value proportional to the total extension. The rotation torque has a value proportional to a value obtained by multiplying the cosine of the direction of the vector product F and the rotation direction.

【0009】かかる動作によって、正逆トルクを自在に
得ることができ、同期電動機の精密な速度制御を実現す
ることができる。
By such an operation, forward and reverse torque can be freely obtained, and precise speed control of the synchronous motor can be realized.

【0010】一般に各種電動機では、電動機回転トルク
が周期的に脈動する脈動トルクの発生が問題となること
が多い。例えば工作機械の送り軸に、脈動トルクを有す
る同期電動機を使用する場合、工具の切削力を一定に保
つことが困難となる。その結果、加工ワークの表面にう
ねりを生じたり、精度不良の原因となる。
Generally, in various electric motors, the occurrence of pulsating torque in which the electric motor rotating torque periodically pulsates often poses a problem. For example, when a synchronous motor having a pulsating torque is used for the feed shaft of a machine tool, it becomes difficult to keep the cutting force of the tool constant. As a result, undulation occurs on the surface of the work piece and accuracy is impaired.

【0011】この脈動トルクを低減するために、ロータ
に永久磁石を使用した永久磁石型同期電動機において
は、ロータを回転軸方向に複数個のロータブロックに均
等分割し、各ロータブロックを回転方向に一定中心角度
をずらして回転軸方向に結合していた(特開平4ー21
330号公報参照)。一定中心角度のずれによって脈動
トルクが打ち消されるのである。
In order to reduce this pulsating torque, in a permanent magnet type synchronous motor in which a permanent magnet is used for the rotor, the rotor is equally divided into a plurality of rotor blocks in the rotation axis direction, and each rotor block is arranged in the rotation direction. They were coupled in the direction of the rotation axis with a constant central angle shifted (Japanese Patent Laid-Open No. 4-211).
No. 330). The pulsating torque is canceled by the deviation of the constant center angle.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】ロータ磁極に永久磁石
を使用した永久磁石型同期電動機では、永久磁石の各部
がそれぞれ起磁力を持っており、磁束の片寄りが少な
い。その結果、前述のように、複数のロータブロックを
回転方向に一定中心角度ずらして結合するだけで、脈動
トルクを容易に低減することができる。
In a permanent magnet type synchronous motor using permanent magnets in the rotor magnetic poles, each part of the permanent magnet has a magnetomotive force, and the magnetic flux is less biased. As a result, as described above, it is possible to easily reduce the pulsating torque only by coupling the plurality of rotor blocks by shifting them by a constant center angle in the rotation direction.

【0013】しかし、ロータが高透磁率材料で構成さ
れ、磁極が界磁電流により形成されるリラクタンス同期
電動機の場合には、磁束はロータブロック間を回転軸方
向に横断し、磁気抵抗が低い部分へ片寄るため、各ロー
タブロックで発生する脈動トルクの波形が異なる。その
結果、ロータブロックを回転方向に一定中心角度ずらし
て結合しても脈動トルクを打ち消すことができない。
However, in the case of a reluctance synchronous motor in which the rotor is made of a high magnetic permeability material and the magnetic poles are formed by the field current, the magnetic flux crosses between the rotor blocks in the direction of the rotation axis and the magnetic resistance is low. Since it is biased to one side, the waveform of the pulsating torque generated in each rotor block differs. As a result, the pulsating torque cannot be canceled even if the rotor blocks are coupled while being displaced by a constant central angle in the rotational direction.

【0014】本発明は、上述した事情から成されたもの
であり、簡単な構造で脈動トルクを低減することができ
る同期電動機のロータを提供することを目的とする。
The present invention has been made under the above circumstances, and an object thereof is to provide a rotor of a synchronous motor capable of reducing pulsating torque with a simple structure.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第1発明は、高透磁率材料で構成され円周方向に
磁気抵抗分布を持ったロータ素片を積層し、低磁気抵抗
部分にロータ磁極を形成して回転磁界内で回転軸回りに
回転するリラクタンス同期電動機のロータにおいて、ロ
ータを回転軸方向に複数のロータブロックに分割し、各
ロータブロックは、回転方向に脈動トルクの1/2周期
に相当する一定中心角度ずらして回転軸方向に結合さ
れ、前記高透磁率材料であるロータブロック相互間に
は、磁気抵抗が低いロータブロックへの磁束の流通を阻
止する磁気絶縁部材を挟み込み固定したことを特徴とす
る。
In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention is to laminate rotor pieces made of a high magnetic permeability material and having a magnetic resistance distribution in the circumferential direction, to obtain a low magnetic resistance. In a rotor of a reluctance synchronous motor that forms a rotor magnetic pole in a portion and rotates around a rotation axis in a rotating magnetic field, the rotor is divided into a plurality of rotor blocks in the rotation axis direction, and each rotor block has a pulsating torque in the rotation direction . 1/2 cycle
Which are coupled to each other in the direction of the rotation axis with a constant center angle offset, and between the rotor blocks made of the high magnetic permeability material, a magnetic insulating member for preventing the magnetic flux from flowing to the rotor blocks having a low magnetic resistance is sandwiched and fixed. It is characterized by

【0016】第2の発明は、高透磁率材料で構成され円
周方向に磁気抵抗分布を持ったロータ素片を積層し、低
磁気抵抗部分にロータ磁極を形成して回転磁界内で回転
軸回りに回転するリラクタンス同期電動機のロータにお
いて、ロータ磁極の極数に対応して均等な中心角に配置
される基本磁極と、前記均等な中心角から脈動トルクの
1/2周期に相当する一定中心角度だけ回転方向にずれ
た位置に配置され、基本磁極と同数であり基本磁極と交
互に配置されたずれ磁極とを備えることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, rotor pieces made of a material having a high magnetic permeability and having a magnetic resistance distribution in the circumferential direction are laminated, and a rotor magnetic pole is formed in a low magnetic resistance portion to form a rotating shaft in a rotating magnetic field. In a rotor of a reluctance synchronous motor rotating around, a basic magnetic pole arranged at a uniform center angle corresponding to the number of poles of a rotor magnetic pole, and a constant center corresponding to 1/2 cycle of pulsating torque from the uniform center angle. It is arranged at a position shifted in the direction of rotation by an angle , the same number as the basic magnetic poles, and
It is characterized in that it is provided with offset magnetic poles arranged to each other .

【0017】発明は、高透磁率材料で構成され円
周方向に磁気抵抗分布を持ったロータ素片を積層し、低
磁気抵抗部分にロータ磁極を形成して回転磁界内で回転
軸回りに回転するリラクタンス同期電動機のロータにお
いて、所定の幅を有する基本磁極と、前記所定の幅より
脈動トルクの1/2周期に相当する一定中心角度分幅が
増加した磁極を有することを特徴とする。
[0017] A third invention is laminated rotor segment having a magnetoresistive circumferentially distributed consists of high magnetic permeability material, the rotational shaft in a rotating magnetic field to form a rotor pole in the low reluctance portion In a rotor of a reluctance synchronous motor that rotates around, a basic magnetic pole having a predetermined width and a predetermined width
The width of the constant center angle corresponding to 1/2 cycle of the pulsating torque is
Characterized by having increased magnetic poles .

【0018】発明は、請求項1、2または3記載
リラクタンス同期電動機のロータにおいて、回転軸回
りにスキューされたロータブロックと組み合わされるこ
とを特徴とする。
[0018] The fourth invention is the rotor according to claim 1, wherein the reluctance synchronous motor, characterized in that it is combined with the skewed rotor blocks to the rotation axis.

【0019】[0019]

【作用】第1発明によれば、ロータブロックで発生する
脈動トルクが互いに相殺され、その結果、脈動トルクが
低減される。各ロータブロック間には磁気絶縁部材が介
在するので、ロータブロックの磁束が他の磁気抵抗の小
さいロータブロックに逃げることがない。したがって、
確実に脈動トルクが低減される。
According to the first aspect of the present invention, the pulsating torques generated in the rotor block are offset from each other, and as a result, the pulsating torque is reduced. Since the magnetic insulating member is interposed between the rotor blocks, the magnetic flux of the rotor block does not escape to another rotor block having a small magnetic resistance. Therefore,
The pulsating torque is reliably reduced.

【0020】また、第2発明によれば、ロータ磁極の極
数に対応した均等な中心角から一定中心角度ずれた位置
にずれ磁極が配置されるので、このずれ磁極および基本
磁極間で脈動トルクが打ち消し合う。したがって、脈動
トルクが軽減される。
Further, according to the second aspect of the invention, since the offset magnetic pole is arranged at a position deviated from the uniform central angle corresponding to the number of poles of the rotor magnetic pole by a constant central angle, the pulsating torque is generated between the offset magnetic pole and the basic magnetic pole. Cancel each other out. Therefore, the pulsating torque is reduced.

【0021】さらに、第3発明によれば、一部のロータ
磁極の幅が回転方向に増加したことによって、この磁極
と他の磁極との間で脈動トルクを打ち消し合い、脈動ト
ルクが軽減される。
Further, according to the third aspect of the invention, since the width of a part of the rotor magnetic poles is increased in the rotational direction, the pulsating torque is canceled out between this magnetic pole and the other magnetic poles, and the pulsating torque is reduced. .

【0022】さらにまた、第4発明によれば、ロータブ
ロックで発生する脈動トルクが互いに相殺され、その結
果、脈動トルクが低減される。各ロータブロック間には
磁気絶縁部材が介在するので、ロータブロックの磁束が
他の磁気抵抗の小さいロータブロックに逃げることがな
い。したがって、確実に脈動トルクが低減される。
Furthermore, according to the fourth aspect, the pulsating torques generated in the rotor block are offset from each other, and as a result, the pulsating torque is reduced. Since the magnetic insulating member is interposed between the rotor blocks, the magnetic flux of the rotor block does not escape to another rotor block having a small magnetic resistance. Therefore, the pulsating torque is reliably reduced.

【0023】[0023]

【実施例】以下、添付図面を参照しつつ本発明の好適な
実施例を説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0024】図1は本発明の第1実施例に係る4極のロ
ータの全体構成を示す。このロータは、回転軸方向に複
数のロータブロック102、103に分割されている。
各ロータブロックは、高透磁率材料で構成され円周方向
に磁気抵抗分布を持ったロータ素片を積層して構成され
る。ロータブロック102、103は、回転方向に一定
中心角度104ずらして回転軸方向に結合される。ロー
タブロック相互間には、磁気絶縁部材121が挟み込ま
れて固定される。
FIG. 1 shows the overall construction of a four-pole rotor according to the first embodiment of the present invention. This rotor is divided into a plurality of rotor blocks 102 and 103 in the rotation axis direction.
Each rotor block is formed by laminating rotor pieces made of a high magnetic permeability material and having a magnetic resistance distribution in the circumferential direction. The rotor blocks 102 and 103 are coupled in the rotational axis direction with a constant center angle 104 displaced in the rotational direction. A magnetic insulating member 121 is sandwiched and fixed between the rotor blocks.

【0025】ロータブロック102、103間の一定中
心角度104を高調波によって生じる脈動トルクの周期
の1/2に設定すれば、各ロータブロックによって生成
される脈動トルクが互いに打ち消し合って脈動トルクを
最小限に抑えることができる。例えば、図2に示すよう
に、ロータの回転角に応じてロータブロック102で発
生するトルクは実線105のような脈動を示し、一定中
心角度ずれたロータブロック103で発生するトルクは
実線106のような脈動を示す。その結果、脈動トルク
は相殺され、ほぼ一定の総和トルク107が得られる。
しかも、ロータブロック102、103間では磁気絶縁
部材121が磁束の流通を阻止しており、回転軸方向を
移動して磁束が磁気抵抗の低い部分へ逃げることがな
い。なお、ロータはロータ素片を積層して構成されるの
で、回転軸方向の分割を容易に行うことができる。
If the constant central angle 104 between the rotor blocks 102 and 103 is set to 1/2 of the cycle of the pulsating torque generated by the harmonics, the pulsating torques generated by the rotor blocks cancel each other out to minimize the pulsating torque. You can keep it to the limit. For example, as shown in FIG. 2, the torque generated in the rotor block 102 shows a pulsation like a solid line 105 according to the rotation angle of the rotor, and the torque generated in the rotor block 103 deviated by a certain center angle is like a solid line 106. Shows pulsation. As a result, the pulsating torque is canceled out, and a substantially constant total torque 107 is obtained.
Moreover, the magnetic insulating member 121 prevents the magnetic flux from flowing between the rotor blocks 102 and 103, so that the magnetic flux does not move to the portion having a low magnetic resistance by moving in the rotation axis direction. Since the rotor is formed by laminating rotor pieces, the rotor can be easily divided in the rotation axis direction.

【0026】図3は、特に脈動トルクが低くなる同期電
動機の4極のロータの素片105を示す。この素片10
5は、円板形の高透磁率材料にプレス加工を施して成形
される。素片105には、互いに直交する2つの直径線
106に対称に、磁極101から磁極101に延びる細
分化された複数の磁路107が形成される。隣接する磁
路107間には、空気あるいは磁気抵抗の大きな材料で
磁気絶縁部108が構成されている。各磁路107に
は、磁極101から磁極101への中央付近で接続部1
09が作られているが、ロータ構造の強度確保、ロータ
外周部の磁束分布の均一化にとって有効な構造となって
いる。このようなロータ構造によれば、極端なロータ突
極構造では得ることが困難な正弦波に近い界磁分布を生
成することが可能であるため、比較的小さな脈動トルク
特性を示す。
FIG. 3 shows a piece 105 of a four-pole rotor of a synchronous motor having particularly low pulsating torque. This piece 10
5 is formed by pressing a disc-shaped high magnetic permeability material. A plurality of subdivided magnetic paths 107 extending from the magnetic pole 101 to the magnetic pole 101 are formed in the element piece 105 symmetrically with respect to two diameter lines 106 that are orthogonal to each other. Between the adjacent magnetic paths 107, the magnetic insulating portion 108 is made of air or a material having a large magnetic resistance. Each magnetic path 107 has a connecting portion 1 near the center from the magnetic pole 101 to the magnetic pole 101.
No. 09 is produced, but this structure is effective for securing the strength of the rotor structure and making the magnetic flux distribution in the outer peripheral portion of the rotor uniform. According to such a rotor structure, it is possible to generate a field distribution close to a sine wave, which is difficult to obtain with an extreme rotor salient pole structure, and therefore a relatively small pulsating torque characteristic is exhibited.

【0027】図4〜図7は、2つの高調波による脈動ト
ルクを低減することのできる本発明の第2実施例に係る
同期電動機のロータを示す。この第2実施例では、図4
に示すように、ロータが回転軸方向に4つのロータブロ
ック112〜115に均等に分割される。2つのロータ
ブロック112、113は、図5に示すように、回転方
向に第1高調波の1/2周期に当たる一定中心角度11
6だけずらして互いに結合され、キャンセルブロック1
17を構成する。同様に、他の2つのロータブロック1
14、115は、図6に示すように、回転方向に第1高
調波の1/2周期に当たる一定中心角度116だけずら
して互いに結合され、キャンセルブロック118を構成
する。最後に、図7に示すように、キャンセルブロック
117、118を回転方向に相対的に第2高調波の1/
2周期に当たる一定中心角度119だけずらして結合す
る。かかる構成によって2つの高調波による脈動トルク
は低減され、電動機回転トルクはほぼ一定に保たれる。
各ロータブロック112〜115間では磁気絶縁部材1
21がロータブロック相互間の磁束の流通を阻止してい
る。こうして、複数の高調波による脈動トルクも、キャ
ンセルブロックの分割数を増やして組み合わせることに
より低減することが可能である。
4 to 7 show a rotor of a synchronous motor according to a second embodiment of the present invention, which can reduce the pulsating torque due to two harmonics. In the second embodiment, as shown in FIG.
As shown in, the rotor is evenly divided into four rotor blocks 112 to 115 in the rotation axis direction. As shown in FIG. 5, the two rotor blocks 112 and 113 have a constant center angle 11 corresponding to a half cycle of the first harmonic in the rotation direction.
Cancel block 1 that is coupled to each other with a shift of 6
Make up 17. Similarly, the other two rotor blocks 1
As shown in FIG. 6, 14 and 115 are coupled to each other while being offset from each other by a constant central angle 116 that corresponds to a half cycle of the first harmonic, and form a cancel block 118. Finally, as shown in FIG. 7, the cancel blocks 117 and 118 are moved relative to the rotational direction by 1 / second of the second harmonic.
They are coupled by shifting by a constant center angle 119 corresponding to two cycles. With such a configuration, the pulsating torque due to the two harmonics is reduced, and the electric motor rotating torque is kept substantially constant.
The magnetic insulating member 1 is provided between the rotor blocks 112 to 115.
Reference numeral 21 blocks the flow of magnetic flux between the rotor blocks. In this way, the pulsating torque due to a plurality of harmonics can also be reduced by increasing the number of divisions of the cancel block and combining them.

【0028】図8は本発明の第3実施例に係る4極のロ
ータを示す。この第3実施例は、ロータ極数に対応して
均等な中心角(この場合90度)で配置される基本磁極
133、134と、その中心角から一定中心角度136
ずれた位置に配置されるずれ磁極131、132とを備
えることを特徴とする。
FIG. 8 shows a four-pole rotor according to the third embodiment of the present invention. In the third embodiment, the basic magnetic poles 133 and 134 are arranged with a uniform central angle (90 degrees in this case) corresponding to the number of rotor poles, and a constant central angle 136 from the central angle.
It is characterized by comprising offset magnetic poles 131 and 132 arranged at offset positions.

【0029】いま、ロータの各磁極がロータ極数に対応
して均等な中心角で配置されていると仮定すると、ロー
タの各磁極の発生する脈動トルクの振幅、周波数、位相
は同じである。ここで、図8で示すように、脈動トルク
の1/2周期に当たる一定中心角度136だけ回転方向
にずれた位置にずれ磁極131、132を設けると、ず
れ磁極131、132の脈動トルクと基本磁極133、
134の脈動トルクとが互いに相殺され、総和トルクは
ほぼ一定に保たれる。
Assuming that the magnetic poles of the rotor are arranged at equal center angles corresponding to the number of rotor poles, the amplitude, frequency, and phase of the pulsating torque generated by the magnetic poles of the rotor are the same. Here, as shown in FIG. 8, when the deviation magnetic poles 131 and 132 are provided at positions deviated in the rotational direction by a constant center angle 136 corresponding to 1/2 cycle of the pulsation torque, the pulsation torque and the basic magnetic pole of the deviation magnetic poles 131 and 132 are provided. 133,
The pulsating torques of 134 cancel each other out, and the total torque is kept substantially constant.

【0030】図9は本発明の第4実施例に係る4極のロ
ータを示す。この4極のロータ141は、ロータ磁極1
45、146の幅が一定中心角度149分増加している
ことに特徴を有する。この場合、一定中心角度149
は、脈動トルクの1/2周期すなわちスロットピッチの
1/2周期に当たる。
FIG. 9 shows a four-pole rotor according to the fourth embodiment of the present invention. This four-pole rotor 141 has a rotor magnetic pole 1
It is characterized in that the widths of 45 and 146 are increased by a constant center angle 149. In this case, the constant center angle 149
Corresponds to 1/2 cycle of the pulsating torque, that is, 1/2 cycle of the slot pitch.

【0031】一般に、ステータ142のスロット143
と歯144との磁気抵抗差による脈動トルクは、ロータ
141の磁極端がステータ142のスロット143と歯
144との中央を通過する際に、磁気抵抗差力が反転す
ることによって起こる。この第4実施例の構成によれ
ば、磁極145、146と磁極147、148の磁気抵
抗差力が反転する際に互いに打ち消し合うように働くた
め、総和発生トルクはほぼ一定に保たれる。
Generally, the slots 143 of the stator 142 are
The pulsating torque due to the magnetic resistance difference between the tooth 144 and the tooth 144 is caused by the reversal of the magnetic resistance difference force when the magnetic pole end of the rotor 141 passes through the center of the slot 143 of the stator 142 and the tooth 144. According to the configuration of the fourth embodiment, when the magnetic resistance difference forces of the magnetic poles 145 and 146 and the magnetic poles 147 and 148 are reversed, they act to cancel each other, so that the sum generation torque is kept substantially constant.

【0032】図10〜図13は本発明の第5実施例に係
る4極のロータを示す。第1〜第3実施例で示した脈動
トルク低減技術と、回転軸回りでスキューして脈動トル
クを低減する従来技術を任意に組み合わせて、2つの高
調波を含んだ脈動トルクを低減する技術の一例を示した
ものである。
10 to 13 show a four-pole rotor according to the fifth embodiment of the present invention. A technique for reducing the pulsating torque including two harmonics by arbitrarily combining the pulsating torque reducing technique shown in the first to third embodiments and the conventional technique for skewing the rotating shaft to reduce the pulsating torque. This is an example.

【0033】図10に示すように、ロータを複数のロー
タブロック151、152に均等分割する。続いて、図
11および図12に示すように、各ロータブロック15
1、152を第1高調波の1周期に当たる角度153だ
けスキューする。最後に、図13に示すように、スキュ
ーしたロータブロック151、152を回転方向に第2
高調波の1/2周期に当たる一定中心角度154だけず
らして互いに結合する。ロータブロック151、152
間には磁気絶縁部材155を挟み込む。2つの高調波に
よる脈動トルクは低減され、総和発生トルクはほぼ一定
に保たれる。前述の第1実施例と同様に、複数の高調波
による脈動トルクもキャンセルブロックを組み合わせる
ことにより低減される。なお、ロータではなくステータ
にスキューを施しても同様に脈動トルクを低減すること
ができる。
As shown in FIG. 10, the rotor is equally divided into a plurality of rotor blocks 151 and 152. Subsequently, as shown in FIGS. 11 and 12, each rotor block 15
1, 152 are skewed by an angle 153 corresponding to one cycle of the first harmonic. Finally, as shown in FIG. 13, the skewed rotor blocks 151 and 152 are moved to the second direction in the rotation direction.
They are coupled to each other with a constant center angle 154 corresponding to a half cycle of the higher harmonic wave. Rotor blocks 151, 152
A magnetic insulating member 155 is sandwiched between them. The pulsating torque due to the two harmonics is reduced, and the sum generation torque is kept substantially constant. Similar to the first embodiment described above, the pulsating torque due to a plurality of harmonics is also reduced by combining the cancel blocks. Even if the stator is skewed instead of the rotor, the pulsating torque can be similarly reduced.

【0034】以上の実施例では、4極のロータについて
説明したが、4極以外についても同様に本発明を適応可
能である。また、3相交流電動機について説明したが、
多相交流電動機に本発明を適応することも可能である。
In the above embodiments, a four-pole rotor has been described, but the present invention can be similarly applied to other than four-pole rotors. Also, the three-phase AC motor was explained,
It is also possible to apply the present invention to a polyphase AC motor.

【0035】[0035]

【発明の効果】以上のように第1発明によれば、ロータ
ブロックで発生する脈動トルクが互いに相殺され、その
結果、脈動トルクが低減される。各ロータブロック間に
は磁気絶縁部材が介在するので、ロータブロックの磁束
が他の磁気抵抗の小さいロータブロックに逃げることが
ない。したがって、簡単な構造で確実に脈動トルクが低
減される。
As described above, according to the first aspect of the present invention, the pulsating torques generated in the rotor blocks cancel each other out, and as a result, the pulsating torque is reduced. Since the magnetic insulating member is interposed between the rotor blocks, the magnetic flux of the rotor block does not escape to another rotor block having a small magnetic resistance. Therefore, the pulsating torque is reliably reduced with a simple structure.

【0036】また、第2発明によれば、ロータ磁極の極
数に対応した均等な中心角から一定中心角度ずれた位置
にずれ磁極が配置されるので、このずれ磁極および基本
磁極間で脈動トルクが打ち消し合う。したがって、簡単
な構造で脈動トルクが軽減される。
Further, according to the second aspect of the invention, since the offset magnetic pole is arranged at a position deviated from the uniform central angle corresponding to the number of poles of the rotor magnetic pole by a constant central angle, the pulsating torque is generated between the offset magnetic pole and the basic magnetic pole. Cancel each other out. Therefore, the pulsating torque is reduced with a simple structure.

【0037】さらに、第3発明によれば、一部のロータ
磁極の幅が回転方向に増加したことによって、この磁極
と他の磁極との間で脈動トルクを打ち消し合い、簡単な
構造で脈動トルクが軽減される。
Further, according to the third aspect of the invention, since the width of a part of the rotor magnetic poles is increased in the rotational direction, the pulsating torque is canceled out between this magnetic pole and the other magnetic poles, and the pulsating torque is simplified with a simple structure. Is reduced.

【0038】さらにまた、第4発明によれば、ロータブ
ロックで発生する脈動トルクが互いに相殺され、その結
果、脈動トルクが低減される。各ロータブロック間には
磁気絶縁部材が介在するので、ロータブロックの磁束が
他の磁気抵抗の小さいロータブロックに逃げることがな
い。したがって、簡単な構造で確実に脈動トルクが低減
される。
Furthermore, according to the fourth aspect of the present invention, the pulsating torques generated in the rotor block are offset from each other, and as a result, the pulsating torque is reduced. Since the magnetic insulating member is interposed between the rotor blocks, the magnetic flux of the rotor block does not escape to another rotor block having a small magnetic resistance. Therefore, the pulsating torque is reliably reduced with a simple structure.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の第1実施例に係る同期電動機のロー
タの全体構成図である。
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a rotor of a synchronous motor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 同期電動機のロータ回転角と発生トルクとの
関係を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a relationship between a rotor rotation angle of a synchronous motor and generated torque.

【図3】 同期電動機の4極のロータのロータ素片を示
す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a rotor element of a 4-pole rotor of a synchronous motor.

【図4】 本発明の第2実施例に係る同期電動機のロー
タを構成するロータブロックを示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a rotor block that constitutes a rotor of a synchronous motor according to a second embodiment of the present invention.

【図5】 ロータブロックから構成されたキャンセルブ
ロックを示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a cancel block including a rotor block.

【図6】 ロータブロックから構成されたキャンセルブ
ロックを示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a cancel block composed of a rotor block.

【図7】 キャンセルブロックを組み合わせて構成され
るロータを示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a rotor configured by combining cancel blocks.

【図8】 本発明の第3実施例に係る同期電動機のロー
タを示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a rotor of a synchronous motor according to a third embodiment of the present invention.

【図9】 本発明の第4実施例の同期電動機のロータお
よびステータを示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a rotor and a stator of a synchronous motor according to a fourth embodiment of the present invention.

【図10】 本発明の第5実施例に係る同期電動機のロ
ータを構成するロータブロックを示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a rotor block that constitutes a rotor of a synchronous motor according to a fifth embodiment of the present invention.

【図11】 ロータブロックから構成されたスキューブ
ロックを示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a skew block including a rotor block.

【図12】 ロータブロックから構成されたスキューブ
ロックを示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing a skew block including a rotor block.

【図13】 スキューブロックを組み合わせて構成され
るロータを示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing a rotor configured by combining skew blocks.

【図14】 同期電動機の制御回路を示す回路構成図で
ある。
FIG. 14 is a circuit configuration diagram showing a control circuit of a synchronous motor.

【図15】 従来技術に係る同期電動機のロータを示す
図である。
FIG. 15 is a diagram showing a rotor of a synchronous motor according to a conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 磁極、102,103 ロータブロック、10
5 ロータ素片、121 磁気絶縁部材、141 ロー
タ、142 ステータ。
101 magnetic poles, 102, 103 rotor blocks, 10
5 rotor element, 121 magnetic insulating member, 141 rotor, 142 stator.

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−161985(JP,A) 特開 昭54−113812(JP,A) 特開 平6−153428(JP,A) 特開 平1−318579(JP,A) 実開 昭63−191864(JP,U) 特公 昭30−3878(JP,B1) 実公 昭49−21525(JP,Y1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02K 19/10 H02K 1/24 H02K 15/02 H02P 7/05 Continuation of front page (56) Reference JP 61-161985 (JP, A) JP 54-1113812 (JP, A) JP 6-153428 (JP, A) JP 1-318579 (JP , A) Actual Development Sho 63-191864 (JP, U) Japanese Patent Sho 30-3878 (JP, B1) Actual Public Sho 49-21525 (JP, Y1) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB) Name) H02K 19/10 H02K 1/24 H02K 15/02 H02P 7/05

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 高透磁率材料で構成され円周方向に磁気
抵抗分布を持ったロータ素片を積層し、低磁気抵抗部分
にロータ磁極を形成して回転磁界内で回転軸回りに回転
するリラクタンス同期電動機のロータにおいて、 ロータを回転軸方向に複数のロータブロックに分割し、
各ロータブロックは、回転方向に脈動トルクの1/2周
期に相当する一定中心角度ずらして回転軸方向に結合さ
れ、前記高透磁率材料であるロータブロック相互間に
は、磁気抵抗が低いロータブロックへの磁束の流通を阻
止する磁気絶縁部材を挟み込み固定したことを特徴とす
る同期電動機のロータ。
1. A rotor element composed of a high-permeability material and having a magnetic resistance distribution in the circumferential direction is laminated, and a rotor magnetic pole is formed in a low magnetic resistance portion to rotate around a rotation axis in a rotating magnetic field. In a reluctance synchronous motor rotor, the rotor is divided into a plurality of rotor blocks in the rotation axis direction,
The rotor blocks are coupled in the rotational axis direction with a constant center angle corresponding to 1/2 cycle of the pulsating torque in the rotational direction, and the rotor blocks having a high magnetic permeability have low magnetic resistance. A rotor for a synchronous motor, characterized in that a magnetic insulating member that blocks the flow of magnetic flux to and from is fixed.
【請求項2】 高透磁率材料で構成され円周方向に磁気
抵抗分布を持ったロータ素片を積層し、低磁気抵抗部分
にロータ磁極を形成して回転磁界内で回転軸回りに回転
するリラクタンス同期電動機のロータにおいて、 ロータ磁極の極数に対応して均等な中心角に配置される
基本磁極と、 前記均等な中心角から脈動トルクの1/2周期に相当す
る一定中心角度だけ回転方向にずれた位置に配置され
基本磁極と同数であり基本磁極と交互に配置されたずれ
磁極と、 を備えることを特徴とする同期電動機のロータ。
2. A rotor element composed of a material having a high magnetic permeability and having a magnetic resistance distribution in the circumferential direction is laminated, and a rotor magnetic pole is formed in a low magnetic resistance portion to rotate around a rotation axis in a rotating magnetic field. a rotor for a reluctance synchronous motor, the basic magnetic poles arranged in equal center angle corresponding to the number of poles of the rotor poles, a constant central angle by the rotation direction corresponding to 1/2 period of the pulsation torque from the equal central angle disposed offset position, the
A rotor for a synchronous motor, comprising: the same number of basic magnetic poles and offset magnetic poles arranged alternately with the basic magnetic poles .
【請求項3】 高透磁率材料で構成され円周方向に磁気
抵抗分布を持ったロータ素片を積層し、低磁気抵抗部分
にロータ磁極を形成して回転磁界内で回転軸回りに回転
するリラクタンス同期電動機のロータにおいて、 所定の幅を有する基本磁極と、前記所定の幅より脈動ト
ルクの1/2周期に相当する一定中心角度分幅が増加し
た磁極を有することを特徴とする同期電動機のロータ。
3. A rotor element composed of a high magnetic permeability material and having a magnetic resistance distribution in a circumferential direction is laminated, and a rotor magnetic pole is formed in a low magnetic resistance portion to rotate around a rotation axis in a rotating magnetic field. In a rotor of a reluctance synchronous motor, a basic magnetic pole having a predetermined width and a magnetic pole having a width increased by a constant center angle corresponding to 1/2 cycle of pulsating torque from the predetermined width are provided. Rotor.
【請求項4】 請求項1、2または3のいずれか1つに
記載のリラクタンス同期電動機のロータにおいて、 回転軸回りにスキューされたロータブロックと組み合わ
されることを特徴とする同期電動機のロータ。
4. The rotor of claim 1, 2 or <br/> according to any one of the three reluctance synchronous motor, synchronous motor, characterized in that it is combined with the skewed rotor blocks to the rotation axis Rotor.
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