JP3701646B2

JP3701646B2 - 回転電機

Info

Publication number: JP3701646B2
Application number: JP2002278633A
Authority: JP
Inventors: 泰造石見; 義一鵜飼; 悟林; 秀二山下
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-09-25
Filing date: 2002-09-25
Publication date: 2005-10-05
Anticipated expiration: 2022-09-25
Also published as: JP2004120851A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、回転子にリング磁石を備えた例えば小型モータ等のような回転電機に係り、特にコギングトルクの発生を抑制するためのリング磁石の構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の回転電機においては、比較的に配向の容易な円弧状成形体を複数個円環状に組み合わせて円筒状に一体成形し、所定の磁極数に着磁することによりリング磁石を構成、又は、円弧状成形体に予め着磁を施した円弧状磁石を、回転軸の外周部の周方向に順次固着配置して所定の磁極とすることによりリング磁石を構成している（例えば特許文献１および特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−１６１５１２号公報（第３頁、図２）
【特許文献２】
特開平６−１５１１５９号公報（第１頁、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の回転電機では、比較的に配向の容易な円弧状成形体を円環状に組み合わせ、円筒状に一体成形して所定の磁極数に着磁することによりリング磁石を形成しているので、円弧状成形体個々には高い磁気特性が得られているにもかかわらず、つなぎ目の位置では、配向が不連続となり局所的に磁気特性が低下する。又、円弧状成形体に予め着磁を施した円弧状磁石を、回転軸の外周部の周方向に順次固着配置して所定の磁極数とすることによりリング磁石を形成しているので、仕上がり精度によって円弧状磁石間に隙間が生じる。そのため、コギングトルクが発生し特性に悪影響を及ぼすという問題点があった。
【０００５】
この発明は上記のような問題点を解消するために成されたもので、コギングトルクの発生を抑制して特性の改善を図ることが可能な回転電機を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る回転電機においては、コイルが巻回される所定の数のスロットが形成されたステータ、および回転軸の外周部に、複数の円弧状成形体を円環状に組み合わせて円筒状に一体成形し、所定の磁極数に着磁されたリング磁石が嵌合して固着されたロータを備えた回転電機において、リング磁石の円弧状成形体の数を、ステータのスロット数とリング磁石の磁極数の最小公倍数より、円弧状成形体の数とステータのスロット数の最小公倍数が大きくなるように設定したものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における回転電機の構成を示す断面図、図２は図１における線ＩＩ−ＩＩに沿った断面を示す断面図、図３は図１における回転電機の要部の構成を示す断面図、図４は４極に着磁されたリング磁石を備えたロータ表面の磁束密度分布を示す特性図、図５は図１における回転電機のロータ表面の磁束密度分布を示す特性図、図６は図５における磁束密度の図４における磁束密度に対する変動分を示す特性図である。
【０００８】
図において、回転電機１は枠体２に軸受３を介して支承されるロータ４、およびこのロータ４の周囲を取り囲むように枠体２に取り付けられたステータ５により構成されている。そして、このステータ５は環状の薄板部材６を積層一体化して形成され、内側に６個のスロット７が形成された積層コア部材８、および各スロット７間に巻回されるコイル９で構成されている。又、ロータ４は回転軸１０、および５個の円弧状成形体１２を円環状に組み合わせて円筒状に一体成形した後、４極に着磁され上記回転軸１０の外周部に嵌合して固着されたリング磁石１３で構成されている。
【０００９】
上記のように構成される実施の形態１における回転電機のロータ表面の磁束密度分布は図５に示すようになる。そして、図６に示すようにその変動分は、図４に示すリング磁石に分割位置が存在しない回転電機のロータ表面の磁束密度との差分に相当する。
一般に、コギングトルクはロータの磁極と、ステータのスロットの吸引力の回転方向の変動として発生する。このため図６に示す変動分によりスロットの吸引力が変動し、さらにコギングトルクが増加する。
【００１０】
今、仮に分割数、すなわち円弧状成形体１２の個数を４とすると、スロット７の個数６と円弧状成形体１２の個数４の最小公倍数である１２周期のコギングトルクが、ロータ４が１回転する毎、すなわち回転角度で３０゜毎に発生する。この場合、コギングトルク１周期に２箇所の分割位置が影響するため、コギングトルクは大きくなる。
【００１１】
一方、上記実施の形態１におけるように、分割数、すなわち円弧状成形体１２の個数を５個とすると、スロット７の個数６と円弧状成形体１２の個数５の最小公倍数である３０周期のコギングトルクが、ロータ４が１回転する毎、すなわち回転角度１２゜毎に発生する。そしてこの場合、コギングトルク１周期に影響を及ぼす分割位置は１箇所であるため、コギングトルクを小さく抑えることができる。
勿論、円弧状成形体１２の個数は５に限定されるものではなく、スロット７の個数とリング磁石１３の磁極数の最小公倍数より、円弧状成形体１２の個数とスロット７の個数の最小公倍数が大きくなるように円弧状成形体１２の個数を設定すれば、上記と同様の効果を発揮することができる。
【００１２】
実施の形態２．
図７はこの発明の実施の形態２における回転電機の構成を示す断面図、図８は図７における回転電機の要部の構成を示す断面図、図９は図７における回転電機のロータ表面の磁束密度分布を示す特性図、図１０は図９における磁束密度の図４における磁束密度に対する変動分を示す特性図である。
【００１３】
図において、上記実施の形態１におけると同様な部分は同一符号を付して説明を省略する。リング磁石１４は所定のパターンにそれぞれ着磁された５個の円弧状磁石１５を、回転軸１０の外周部に順次固着配置して４極に形成されており、各円弧状磁石１５間には成形時における加工誤差によりそれぞれ隙間ｇが存在している。
【００１４】
上記のように構成される実施の形態２における回転電機においては、５個の円弧状磁石１５を周方向に順次配置してリング磁石１４を構成しているので、各円弧状磁石１５間において図１０に示すように図４における磁束密度との差分に相当する変動が生じ、隙間ｇが存在しているだけ実施の形態１におけるよりもその量は増大している。
しかしながら、円弧状磁石１５の個数を５として、スロット７の個数６とリング磁石１４の磁極数４の最小公倍数１２より、円弧状磁石１５の個数５とスロット７の個数６の最小公倍数３０が大きくなるようにしているので、コギングトルク１周期に影響を及ぼす箇所を少なくすることができ、コギングトルクを小さく抑えることができる。
【００１５】
実施の形態３．
図１１はこの発明の実施の形態３における回転電機の構成を示す断面図である。
図において、上記実施の形態１におけると同様な部分は同一符号を付して説明を省略する。リング磁石１６は上記実施の形態２におけるリング磁石１４と同様に、所定のパターンにそれぞれ着磁された５個の円弧状磁石１５を、回転軸１０の外周部に順次固着配置して４極に形成されており、各円弧状磁石１５間には成形時における加工誤差によりそれぞれ隙間が存在するが、磁極の領域内に位置する隙間ｇ_１の幅Ｗ_１を、磁極の境界に位置する隙間ｇ_２の幅Ｗ_２より狭小となるように配置されている。
【００１６】
上記のように構成される実施の形態３における回転電機においては、上記実施の形態２におけると同様、円弧状磁石１５の個数を５として、スロット７の個数６とリング磁石１６の磁極数４の最小公倍数１２より、円弧状磁石１５の個数５とスロット７の個数６の最小公倍数３０が大きくなるようにしているので、コギングトルク１周期に影響を及ぼす箇所を少なくすることができ、コギングトルクを小さく抑えることができることは勿論、磁極の領域内に位置する隙間ｇ_１の幅Ｗ_１を、磁極の境界に位置する隙間ｇ_２の幅Ｗ_２より狭小となるように配置しているので、磁束密度の大きな磁極の領域内においても変動は比較的なくなり、さらにコギングトルクを小さく抑えることができる。
【００１７】
【発明の効果】
以上のように、この発明によればコイルが巻回される所定の数のスロットが形成されたステータ、および回転軸の外周部に、複数の円弧状成形体を円環状に組み合わせて円筒状に一体成形し、所定の磁極数に着磁されたリング磁石が嵌合して固着されたロータを備えた回転電機において、リング磁石の円弧状成形体の数を、ステータのスロット数とリング磁石の磁極数の最小公倍数より、円弧状成形体の数とステータのスロット数の最小公倍数が大きくなるように設定したので、コギングトルクの発生を抑制して特性の改善を図ることが可能な回転電機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１における回転電機の構成を示す断面図である。
【図２】図１における線ＩＩ−ＩＩに沿った断面を示す断面図である。
【図３】図１における回転電機の要部の構成を示す断面図である。
【図４】４極に着磁されたロータ表面の磁束密度分布を示す特性図である。
【図５】図１における回転電機のロータ表面の磁束密度分布を示す特性図である。
【図６】図５における磁束密度分布の図４における磁束密度分布に対する変動分を示す特性図である。
【図７】この発明の実施の形態２における回転電機の構成を示す断面図である。
【図８】図７における回転電機の要部の構成を示す断面図である。
【図９】図７における回転電機のロータ表面の磁束密度分布を示す特性図である。
【図１０】図９における磁束密度分布の図４における磁束密度分布に対する変動分を示す特性図である。
【図１１】この発明の実施の形態３における回転電機の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
４ロータ、５ステータ、７スロット、８積層コア部材、９コイル、１０回転軸、１２円弧状成形体、１３，１４，１６リング磁石、１５円弧状磁石。

Claims

コイルが巻回される所定の数のスロットが形成されたステータ、および回転軸の外周部に、複数の円弧状成形体を円環状に組み合わせて円筒状に一体成形し、所定の磁極数に着磁されたリング磁石が嵌合して固着されたロータを備えた回転電機において、上記リング磁石の円弧状成形体の数を、上記ステータのスロット数と上記リング磁石の磁極数の最小公倍数より、上記円弧状成形体の数と上記ステータのスロット数の最小公倍数が大きくなるように設定したことを特徴とする回転電機。
コイルが巻回される所定の数のスロットが形成されたステータ、および回転軸の外周部に、周方向に複数の円弧状磁石を順次固着配置して所定の磁極数を有するリング磁石が形成されたロータを備えた回転電機において、上記リング磁石の円弧状磁石の数を、上記ステータのスロット数と上記リング磁石の磁極数の最小公倍数より、上記円弧状磁石の数と上記ステータのスロット数の最小公倍数が大きくなるように設定したことを特徴とする回転電機。
コイルが巻回される所定の数のスロットが形成されたステータ、および回転軸の外周部に、周方向に複数の円弧状磁石を順次固着配置して所定の磁極数を有するリング磁石が形成されたロータを備えた回転電機において、上記リング磁石の円弧状磁石を、上記磁極の領域内に位置する上記円弧状磁石間の隙間幅が、上記磁極の境界に位置する上記円弧状磁石間の隙間幅より狭小となるように配置したことを特徴とする回転電機。