JP3897567B2

JP3897567B2 - Outer rotor motor

Info

Publication number: JP3897567B2
Application number: JP2001330223A
Authority: JP
Inventors: 直之角谷; 康宏近藤; 正樹田米; 典禎西山; 広康藤中; 康文一海; 慶輔植田
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-10-29
Filing date: 2001-10-29
Publication date: 2007-03-28
Anticipated expiration: 2021-10-29
Also published as: JP2003134771A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アウタロータモータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電気モータには、インナロータ型のモータと、アウタロータ型のモータがある。アウタロータ型のモータは、巻線を施したステータの外周側に永久磁石を有するロータを回転自在に配設して構成されている。
【０００３】
図１１、図１２を参照して説明すると、１は電磁鋼板を軸方向に積層して構成されたステータで、そのティース１ａに３相巻線２が施されている。ステータ１の外側に鉄などの高透磁率材で構成されたカップ状のロータ３が配設されている。ロータ３は軸４に固定され、軸４は軸受５により回転自在に支持されている。
【０００４】
ロータ３の内周部には、ステータ１に対して径方向に僅かなギャップを介して永久磁石６が配設されている。永久磁石６は、図２に示すように、周方向にＮ極とＳ極が交互に配設されている。
【０００５】
そして、位置センサからの位相情報を考慮して巻線２に３相交流電流を流すことによって回転磁界を発生させ、外側のロータ３を回転駆動する構造となっている。
【０００６】
このアウタロータモータは、ロータが外側にあるので、同じモータサイズの場合、ロータ外径をインナロータモータよりも大きくすることができ、発生トルクをインナロータモータに比べて高くすることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようにアウタロータモータは、ロータ外径が大きく、高トルクなモータであるが、高速回転させようとすると、弱め界磁制御を行うことになるが、表面磁石型アウタロータモータの場合、電流位相を進角させると、トルクが小さくなってしまうという問題がある。
【０００８】
また、磁石と磁石の間に鉄を挟んだ逆突極型のロータ構造の場合は、位相を進角させてもトルクは小さくならないが、概してｑ軸インダクタンスが大きく、弱め界磁制御を行っても、ｑ軸インダクタンスの影響で、回転数がそれほど高速まで伸びない。しかも、逆突極型のロータ構造にすると、ロータ構造を大きく変更しないといけないので、製造工数がかかってしまうという問題がある。
【０００９】
詳しく説明すると、上記アウタロータモータの発生トルクＴ及び端子電圧Ｖａは、以下のようになる。
【００１０】

ここで、Ｔはトルク、Ｖａは端子電圧、Ｐは極対数、Φａは電機子鎖交磁束、Ｉｄはｄ軸電流、Ｉｑはｑ軸電流、Ｌｄはｄ軸インダクタンス、Ｌｑはｑ軸インダクタンス、Ｉａは電機子電流、βは電流位相（ｑ軸からの進み位相）、ωは電気角速度を示す。また、ｄ軸方向は永久磁石の磁束の方向であり、ｑ軸方向はｄ軸方向よりも電気角で９０度進んだ軸方向である。
【００１１】
図１１、図１２に示したアウタロータモータの構成では、ＬｄとＬｑの値は同じであり、上記(1) 式の第２項のリラクタンストルクは発生せず、発生トルクは第１項のマグネットトルクのみである。
【００１２】
また、発生する端子電圧は、(2) 式で表されるが、そのベクトル図は図１３に示すようになる。ここで、ｑ軸電流のみ通電している場合、すなわち電流位相が０度のとき、電圧ベクトルは図１３（ａ）となり、当然回転数が上昇すれば、ωの値が大きくなり、Ｖａの値も大きくなる。しかし、端子電圧はバッテリ電圧により制限されるので、回転数も制限されることになる。
【００１３】
そこで、より高速まで回転させたい場合、図１３（ｂ）に示すように、Ｖａを下げるためにＩｄ、すなわちｄ軸電流を与えるのであるが、Ｉｄを与えると電流位相βが進むことになり、図１１、図１２の構成では、 (1)式で見たように、発生トルクがマグネットトルクのみなので、トルクは下がってしまう。
【００１４】
そこで、電流位相が進んでもトルクが下がらないようなモータ構造として、図１４に示すような永久磁石６、６間にヨークを突出させて突極を設けた逆突極型のアウタロータ構造が考えられる。この場合、確かにその構造上Ｌｑ＞Ｌｄなので、 (1)式における第２項のリラクタンストルクが電流位相が進むことによって発生するので、マグネットトルクが下がっても全体のトルクは上がる。しかしながら、電流位相を進めてＩｄを大きくし、ωＬｄＩｄ、すなわち弱め界磁による端子電圧の引き戻しを大きくしても、Ｌｑが大きいので、ωＬｑＩｑの影響が大きくなり、回転数の上昇による端子電圧の上昇は大きくなってしまう。従って、結局回転数がより高速まで上がらないことになる。
【００１５】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、ロータ構造を大幅に変更せず、位相進角させてもトルクが下がることなく、弱め界磁制御によって回転数をより高速に伸ばすことができるアウタロータモータを提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１発明のアウタロータモータは、ティースに巻回した巻線に電流を流して回転磁界を発生するステータと、ステータの外側に回転自在に配設されるとともに内周部に永久磁石が配設されたロータとを備えたアウタロータモータにおいて、ロータに、永久磁石の極数と同数の高透磁率材からなる突片を、永久磁石間に位置しかつティースの軸方向端面に僅かなギャップを介して対向するように配設したものであり、上記突片にてリラクタンストルクを利かせることができて、電流位相を進角させることでトルクを上昇でき、かつこのような突片を付けただけの構造でありＬｑはそれほど大きくないので、電流位相を進角させてＩｄを流す、弱め界磁制御を行うことによってより高速回転を実現でき、さらに突片を付加するだけでロータの構造を根本的に変更する必要がないので、製造コスト的にもコストアップを抑制できる。
【００１７】
また、ロータは、円筒と端板から成るカップ状で、突片は端板の外周部から軸方向に突設され、かつその形状が円弧状で、内径側が巻線に当たらず、外径がステータ外径以上とするのが好適である。
【００１８】
また、各突片の回転中心に対して成す角度をθ１、モータ極数をＰとして、θ１＜π／Ｐを満足するのが好適である。
【００１９】
また、第２発明のアウタロータモータは、ティースに巻回した巻線に電流を流して回転磁界を発生するステータと、ステータの外側に回転自在に配設されるとともに内周部に永久磁石が配設されたロータとを備えたアウタロータモータにおいて、ロータを円筒と端板から成るカップ状とし、このロータに、永久磁石の極数と同数で永久磁石間に位置しかつティースの軸方向端面に僅かなギャップを介して対向するように内周側に突出する突部を形成したものであり、突部が第１発明の突片と同様に作用し、同様の効果を奏する。また、突部はロータのプレス加工等にて容易に形成でき、別途の部品とその取付工程が必要でないので、一層コストアップを抑制できる。
【００２０】
また、突部の形状は、内周側に突出する円弧状であると、プレス成形等による形成がより容易となり、コスト低下を図れる。
【００２１】
また、突部のティースと軸方向に僅かなギャップを介して重なっている部分の回転中心に対して成す角度をθ２、モータ極数をＰとして、θ２＜π／Ｐを満足するのが好適である。
【００２２】
また、第３発明のアウタロータモータは、ティースに巻回した巻線に電流を流して回転磁界を発生するステータと、ステータの外側に回転自在に配設されるとともに内周部に永久磁石が配設されたロータとを備えたアウタロータモータにおいて、ステータのティース先端部から軸方向に突出する突起を設け、ロータに、突起に僅かなギャップを介して径方向に対向する高透磁率材から成る突出部を、永久磁石の極数と同数だけ永久磁石間に配設したものであり、ステータティースの突起とロータの突出部が、第１発明の突片とステータと同様に作用し、同様の効果を奏する。
【００２３】
また、突起は、内周側が巻線に当たらず、外周側はティースの外径と同一、軸方向の長さはロータカップと組み合わせた状態でロータカップと当たらない大きさであるのが好適である。
【００２４】
また、突出部は、永久磁石と同様の円弧状で、軸方向の長さは突起以上で、回転中心に対して成す角度をθ３、モータ極数をＰとして、θ３＜π／Ｐを満足するのが好適である。
【００２５】
また、突出部の内径が、永久磁石の内径よりも小さいと、リラクタンストルクをより大きくできる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のアウタロータモータの各実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２７】
（第１の実施形態）
図１において、１は電磁鋼板を軸方向に積層して構成されたステータで、そのティース１ａに３相巻線２が施されている。ステータ１の外側に、鉄などの高透磁率材で構成された、円筒３ａと端板３ｂからなるカップ状のロータ３が配設されている。ロータ３はその端板３ｂの軸芯部が軸４に固定され、軸４は軸受５を介してステータ１が装着されている固定支持部材１１にて回転自在に支持されている。
【００２８】
ロータ３の内周部には、ステータ１に対して径方向に僅かなギャップを介して永久磁石６が配設されている。永久磁石６は、図２に示すように、周方向にＮ極とＳ極が交互に配設されている。
【００２９】
さらに、ロータ３の端板３ｂの外周部内面には、ステータティース１ａの軸方向端面に僅かなギャップを介して対向するように鉄片などの高透磁率材からなる突片７が、永久磁石６と同数だけ、永久磁石６、６間に位置するように配設されている。なお、突片７は接着剤等でロータ３に固定されている。
【００３０】
以上の構成においては、従来の図１１、図１２の構成に比して、ロータ３の永久磁石６の軸方向外方に永久磁石６、６間に位置するように突片７が配設されているだけであるため、Ｌｄに対してＬｑはそれほど大きくない。従って、トルクに関しては、電流位相を進角することである程度までは大きくなり、なおかつ端子電圧に関しては、Ｌｑがそれほど大きくないので、ωＬｑＩｑの影響は小さく、回転数の上昇による端子電圧の上昇はそれほど大きくなく、電流位相を進角させ、Ｉｄを流すことによって、すなわち弱め界磁制御をすることによって、回転数をより高速まで上げることが可能となる。
【００３１】
すなわち、本実施形態では、リラクタンストルクを利かせて電流位相を進角させることによってトルクが上昇し、かつ弱め界磁制御によってより高速回転が可能となる。また、構造的にも、従来のロータ３の構造に鉄片などの突片７を配置するだけであり、図１４のようにロータ３の構造を根本的に変更しなければならないということもなく、従来のロータ３を基に一部追加変更を加えるだけでよいので、製造工数的にもコストアップを小さくすることができる。
【００３２】
また、突片７の形状を、図示の如く円弧状として、その内径側が巻線２に当たらず、外径をステータ１の外径以上とすることで、Ｌｑを多少大きくすることができるので、リラクタンストルクを大きくすることができる。
【００３３】
さらに、各突片７の回転中心に対して成す角度をθ１、モータ極数をＰとして、θ１＜π／Ｐを満足させることにより、リラクタンストルクの向上と、弱め磁界制御時のモータ回転数の高速化がより期待できる。
【００３４】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について、図３〜図６を参照して説明する。なお、以下の実施形態の説明では、上記第１の実施形態と同一の構成要素については同一の参照符号を付して説明を省略し、主として相違点について説明する。
【００３５】
本実施形態では、ロータ３に対して別部材の高透磁率材から成る突片７を設ける代わりに、図５、図６に示すように、カップ状のロータ３の円筒３ａと端板３ｂの角部を外側からプレス加工してロータ３の内側に突出する突部８を形成している。この突部８は、永久磁石６の極数と同数だけ永久磁石６間に配し、かつこの突部８の一部が永久磁石６よりも径方向内側に突出し、その部分がステータ１に対して軸方向に僅かなギャップを介して対向するように構成している。
【００３６】
このような構成とすることで、プレス加工した突部８も高透磁率材でできているので、上記第１の実施形態と同様に、ＬｑがＬｄよりも僅かに大きくなり、リラクタンストルクを利かせて、電流位相を進角させることによってトルクは上昇し、かつ弱め磁界制御によってより高速回転が可能となる。
【００３７】
また、その構造は従来のカップ状のロータ３にプレス加工を追加するだけであるので、第１の実施形態よりも製造工数を抑えることができ、より安価にロータカップを製造できる。
【００３８】
また、突部８の形状を、図示のように、回転中心側に突出する逆円弧状にすることにより、より簡単にプレス加工が可能となり、製造コストもより低廉化できる。
【００３９】
さらに、図４に示すように、突部８のティースと軸方向に僅かなギャップを介して重なっている部分の回転中心に対して成す角度をθ２、モータ極数をＰとして、θ２＜π／Ｐを満足させることにより、リラクタンストルクの向上と、弱め磁界制御時のモータ回転数の高速化がより期待できる。
【００４０】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について、図７〜図９を参照して説明する。
【００４１】
本実施形態では、図７、図１０に示すように、ステータ１に、ティース１ａの先端部から軸方向に突出する鉄片から成る突起９を設けている。この突起９は、内周側が巻線２に当たらず、外周側はステータ１のティース１ａの外径と同一で、周方向の幅寸法はステータ１のティース幅と同一で、軸方向の長さはロータ３と組み合わせた状態でロータ３と当たらない大きさに設定されている。一方、ロータ３側には、突起９に僅かなギャップを介して径方向に対向する鉄片などの高透磁率材からなる突出部１０が、永久磁石６の極数と同数だけ永久磁石６間に配設されている。これら突起９及び突出部１０は、それぞれ接着剤等で固定されている。
【００４２】
このような構成とすることで、ステータ１のティース１ａの突起９とロータ３の突出部１０によって、ＬｑがＬｄよりも僅かに大きくなり、第１の実施形態と同様にリラクタンストルクを利かせて、電流位相を進角させることによってトルクを上昇させ、なおかつ弱め界磁制御によって、より高速回転が可能となる。
【００４３】
但し、本実施形態の場合、第１の実施形態及び第２の実施形態の場合よりもＬｑが大きくなるので、最高回転数が第１の実施形態及び第２の実施形態より若干小さくなってしまうが、逆に電流位相を進角させた時のトルクはリラクタンストルクが大きくなるので、第１の実施形態及び第２の実施形態よりも大きくすることができる。
【００４４】
また、その構造は第１の実施形態と同様、従来のカップ状のロータ構造に鉄片等を配置するだけの構造であるため、ロータ構造を根本的に変更しなければならないといったようなことがなく、従来のロータを基に一部追加変更を加えるだけでよいので、製造工数的にもコストアップがそれほど大きくなることはない。
【００４５】
さらに、ロータ３の永久磁石６間に配置した突出部１０が、永久磁石６と同様の円弧状で、内径、外径とも同一で、軸方向の長さは突起９以上で、回転中心に対して成す角度をθ３、モータ極数をＰとして、θ３＜π／Ｐを満足させることにより、リラクタンストルクの向上と、弱め磁界制御時のモータ回転数の高速化がより期待できる。
【００４６】
また、突出部１０の内径を、永久磁石６の内径よりも小さくすると、Ｌｑを多少大きくすることができるので、リラクタンストルクをさらに若干大きくすることができる。
【００４７】
【発明の効果】
本発明のアウタロータモータによれば、以上のようにロータ若しくはステータ、又はそれらの両者の一部に、高透磁率材から成る部材を付加し又は所定の形状に追加加工して、ｑ軸インダクタンスをｄ軸インダクタンスよりも僅かに大きくしたことにより、電流位相を進角してもトルクが下がることなく、ある程度の電流位相までは上昇し、なおかつ、ｑ軸インダクタンスをあまり大きくしていないため、弱め界磁制御によってより高速回転を実現できる。さらに、その構造も簡単であり、追加変更が少なく、製造工数的にもコストアップはそれほど大きくない。かくして、本発明により高トルク、高回転、高出力のアウタロータモータを安価に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるアウタロータモータの縦断面図である。
【図２】同実施形態におけるロータを、図１の矢印方向から見た図である。
【図３】本発明の第２の実施形態におけるアウタロータモータの縦断面図である。
【図４】同実施形態におけるロータを、図３の矢印方向から見た図である。
【図５】同実施形態におけるロータを、図３の矢印方向とは反対側から見た図である。
【図６】同実施形態におけるロータの正面図である。
【図７】本発明の第３の実施形態におけるアウタロータモータの縦断面図である。
【図８】同実施形態におけるロータの、図７のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図９】同実施形態におけるロータの縦断正面図である。
【図１０】同実施形態におけるステータティースの斜視図である。
【図１１】従来例のアウタロータモータの縦断面図である。
【図１２】同従来例におけるロータを、図１１の矢印方向から見た図である。
【図１３】モータ端子電圧を示すベクトル図である。
【図１４】他の従来例におけるロータの、図１２と同様の図である。
【符号の説明】
１ステータ
１ａティース
２巻線
３ロータ
６永久磁石
７突片
８突部
９突起
１０突出部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an outer rotor motor.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, the electric motor includes an inner rotor type motor and an outer rotor type motor. The outer rotor type motor is configured by rotatably arranging a rotor having a permanent magnet on the outer peripheral side of a stator provided with a winding.
[0003]
Referring to FIGS. 11 and 12, reference numeral 1 denotes a stator formed by laminating electromagnetic steel plates in the axial direction, and a three-phase winding 2 is applied to a tooth 1a thereof. A cup-shaped rotor 3 made of a high permeability material such as iron is disposed outside the stator 1. The rotor 3 is fixed to a shaft 4, and the shaft 4 is rotatably supported by a bearing 5.
[0004]
A permanent magnet 6 is disposed on the inner peripheral portion of the rotor 3 with a slight gap in the radial direction with respect to the stator 1. As shown in FIG. 2, the permanent magnet 6 has N and S poles alternately arranged in the circumferential direction.
[0005]
Then, in consideration of the phase information from the position sensor, a rotating magnetic field is generated by flowing a three-phase alternating current through the winding 2, and the outer rotor 3 is rotationally driven.
[0006]
Since the outer rotor motor has the rotor on the outside, when the motor size is the same, the outer diameter of the rotor can be made larger than that of the inner rotor motor, and the generated torque can be made higher than that of the inner rotor motor.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the outer rotor motor is a motor having a large rotor outer diameter and a high torque. However, when the motor is rotated at a high speed, field-weakening control is performed. However, in the case of a surface magnet type outer rotor motor, the current phase is advanced. There is a problem that if the angle is made, the torque becomes small.
[0008]
Further, in the case of a reverse salient pole rotor structure in which iron is sandwiched between magnets, the torque does not decrease even if the phase is advanced, but the q-axis inductance is generally large, and even if field weakening control is performed, Due to the influence of q-axis inductance, the number of rotations does not increase so much. In addition, when the inverted salient pole type rotor structure is used, there is a problem in that the number of manufacturing steps is increased because the rotor structure must be largely changed.
[0009]
More specifically, the generated torque T and the terminal voltage Va of the outer rotor motor are as follows.
[0010]

Here, T is torque, Va is terminal voltage, P is the number of pole pairs, Φa is armature flux linkage, Id is d-axis current, Iq is q-axis current, Ld is d-axis inductance, Lq is q-axis inductance, Ia Is the armature current, β is the current phase (leading phase from the q axis), and ω is the electrical angular velocity. The d-axis direction is the direction of the magnetic flux of the permanent magnet, and the q-axis direction is an axial direction advanced by 90 degrees in electrical angle from the d-axis direction.
[0011]
In the configuration of the outer rotor motor shown in FIGS. 11 and 12, the values of Ld and Lq are the same, the reluctance torque of the second term of the above equation (1) is not generated, and the generated torque is the magnet torque of the first term. Only.
[0012]
The generated terminal voltage is expressed by equation (2), and its vector diagram is as shown in FIG. Here, when only the q-axis current is energized, that is, when the current phase is 0 degree, the voltage vector is as shown in FIG. 13A. Naturally, if the rotational speed increases, the value of ω increases and the value of Va Also grows. However, since the terminal voltage is limited by the battery voltage, the rotational speed is also limited.
[0013]
Therefore, when it is desired to rotate to a higher speed, as shown in FIG. 13B, Id, that is, a d-axis current is applied to lower Va. However, if Id is applied, the current phase β advances, In the configurations of FIGS. 11 and 12, since the generated torque is only the magnet torque as seen from the equation (1), the torque is reduced.
[0014]
Therefore, a reverse salient pole type outer rotor structure in which a yoke is projected between

permanent magnets

6 and 6 as shown in FIG. . In this case, since Lq> Ld because of its structure, the reluctance torque of the second term in the equation (1) is generated as the current phase advances, so that the overall torque increases even if the magnet torque decreases. However, even if Id is increased by advancing the current phase and ωLdId, that is, the pullback of the terminal voltage by the field weakening is increased, since Lq is large, the influence of ωLqIq increases and the terminal voltage increases due to the increase in the rotational speed. Will get bigger. Therefore, the rotational speed does not increase to a higher speed after all.
[0015]
The present invention provides an outer rotor motor that can increase the rotational speed at a higher speed by field-weakening control without significantly changing the rotor structure and without reducing the torque even when the phase is advanced in view of the above-described conventional problems. The purpose is to do.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
An outer rotor motor according to a first aspect of the present invention includes a stator that generates a rotating magnetic field by causing a current to flow through a winding wound around a tooth, and a permanent magnet that is rotatably disposed outside the stator and has an inner peripheral portion. In an outer rotor motor having a rotor disposed therein, the rotor is provided with a projecting piece made of a high magnetic permeability material equal to the number of poles of the permanent magnet between the permanent magnets and a slight gap in the axial end surface of the teeth. The reluctance torque can be applied by the projecting piece, the torque can be increased by advancing the current phase, and such a projecting piece is attached. Since Lq is not so large, the current phase is advanced to flow Id, and field-weakening control can be performed to achieve higher speed rotation. It is not necessary to change the structure of fundamentally, it is possible to suppress the cost increase in manufacturing cost.
[0017]
The rotor has a cup shape consisting of a cylinder and an end plate, and the projecting piece protrudes in the axial direction from the outer peripheral portion of the end plate, and its shape is an arc shape, the inner diameter side does not hit the winding, and the outer diameter is It is preferable that the outer diameter is equal to or greater than the stator outer diameter.
[0018]
Further, it is preferable that θ1 <π / P is satisfied, where θ1 is an angle formed with respect to the rotation center of each projecting piece and P is the number of motor poles.
[0019]
The outer rotor motor according to the second aspect of the present invention is a stator that generates a rotating magnetic field by passing an electric current through a winding wound around a tooth, and is rotatably disposed outside the stator and has a permanent magnet disposed on an inner peripheral portion thereof. In the outer rotor motor provided with the rotor provided, the rotor is made into a cup shape composed of a cylinder and an end plate, and this rotor is located between the permanent magnets in the same number as the number of permanent magnets and slightly on the axial end surface of the teeth. A protrusion protruding toward the inner peripheral side is formed so as to face each other through a gap, and the protrusion acts in the same manner as the protrusion of the first invention, and has the same effect. Further, the protrusion can be easily formed by press working of the rotor or the like, and a separate part and its attaching process are not required, so that the cost increase can be further suppressed.
[0020]
Moreover, if the shape of the protrusion is an arc shape protruding toward the inner peripheral side, the formation by press molding or the like becomes easier, and the cost can be reduced.
[0021]
Further, it is preferable that θ2 <π / P is satisfied, where θ2 is an angle formed with respect to the rotation center of a portion overlapping with the teeth of the protrusion via a slight gap in the axial direction, and P is the number of motor poles. is there.
[0022]
Further, the outer rotor motor of the third aspect of the invention is a stator that generates a rotating magnetic field by passing an electric current through the winding wound around the teeth, and is rotatably disposed outside the stator and has a permanent magnet disposed on the inner periphery. In an outer rotor motor provided with a provided rotor, a protrusion that protrudes in the axial direction from the tip of the teeth of the stator is provided, and the protrusion is made of a high permeability material that faces the protrusion in the radial direction through a slight gap. The same number of poles as the permanent magnets are disposed between the permanent magnets, and the protrusions of the stator teeth and the protrusions of the rotor act in the same manner as the protruding pieces and the stator of the first invention, and the same effect Play.
[0023]
Further, it is preferable that the protrusions have the inner diameter that does not hit the winding, the outer diameter is the same as the outer diameter of the teeth, and the axial length is a size that does not hit the rotor cup when combined with the rotor cup. is there.
[0024]
Further, the protruding portion has an arc shape similar to that of the permanent magnet, the axial length is longer than the protrusion, and θ3 <π / P is satisfied, where θ3 is the angle with respect to the rotation center and P is the number of motor poles. Is preferred.
[0025]
Further, when the inner diameter of the protrusion is smaller than the inner diameter of the permanent magnet, the reluctance torque can be increased.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, each embodiment of the outer rotor motor of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0027]
(First embodiment)
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a stator formed by laminating electromagnetic steel plates in the axial direction, and a three-phase winding 2 is applied to a tooth 1a thereof. A cup-shaped rotor 3 composed of a cylinder 3a and an end plate 3b made of a high permeability material such as iron is disposed outside the stator 1. The shaft 3 of the end plate 3 b of the rotor 3 is fixed to the shaft 4, and the shaft 4 is rotatably supported by a fixed support member 11 on which the stator 1 is mounted via a bearing 5.
[0028]
A permanent magnet 6 is disposed on the inner peripheral portion of the rotor 3 with a slight gap in the radial direction with respect to the stator 1. As shown in FIG. 2, the permanent magnet 6 has N and S poles alternately arranged in the circumferential direction.
[0029]
Further, on the inner surface of the outer peripheral portion of the end plate 3b of the rotor 3, a projecting piece 7 made of a high permeability material such as an iron piece is provided on the inner surface of the outer periphery of the stator tooth 1a with a slight gap. The same number as that of the

permanent magnets

6 and 6 is disposed. The protruding piece 7 is fixed to the rotor 3 with an adhesive or the like.
[0030]
In the above configuration, the protruding piece 7 is disposed so as to be positioned between the

permanent magnets

6 and 6 on the outer side in the axial direction of the permanent magnet 6 of the rotor 3 as compared with the conventional configuration of FIGS. Therefore, Lq is not so large with respect to Ld. Therefore, the torque is increased to some extent by advancing the current phase, and the terminal voltage is not so large with respect to the terminal voltage, so the influence of ωLqIq is small, and the increase in the terminal voltage due to the increase in the rotational speed is small. The rotational speed can be increased to a higher speed by advancing the current phase and flowing Id, that is, by performing field-weakening control.
[0031]
That is, in the present embodiment, the torque is increased by using the reluctance torque to advance the current phase, and the field can be rotated at a higher speed by the field weakening control. Also, structurally, only the protruding piece 7 such as an iron piece is arranged in the structure of the conventional rotor 3, and the structure of the rotor 3 does not have to be fundamentally changed as shown in FIG. Since it is only necessary to make some additional changes based on the conventional rotor 3, the cost increase can be reduced in terms of manufacturing man-hours.
[0032]
In addition, since the shape of the projecting piece 7 is an arc shape as shown in the figure, the inner diameter side does not hit the winding 2, and the outer diameter is set to be equal to or larger than the outer diameter of the stator 1, so that Lq can be somewhat increased. The reluctance torque can be increased.
[0033]
Further, by satisfying θ1 <π / P, where θ1 is the angle formed with respect to the rotation center of each projecting piece 7 and P is the number of motor poles, the reluctance torque is improved and the motor rotation speed during the weak magnetic field control is increased. Higher speed can be expected.
[0034]
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the following description of the embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and differences are mainly described.
[0035]
In this embodiment, instead of providing the projecting piece 7 made of a high permeability material as a separate member with respect to the rotor 3, as shown in FIGS. 5 and 6, the cylinder 3a and the end plate 3b of the cup-shaped rotor 3 are provided. The corner 8 is pressed from the outside to form a protrusion 8 that protrudes to the inside of the rotor 3. The protrusions 8 are arranged between the permanent magnets 6 in the same number as the number of poles of the permanent magnets 6, and a part of the protrusions 8 protrudes radially inward from the permanent magnets 6, and that part is in relation to the stator 1. And are configured to face each other with a slight gap in the axial direction.
[0036]
By adopting such a configuration, since the press-projected protrusion 8 is also made of a high permeability material, Lq is slightly larger than Ld and the reluctance torque can be increased as in the first embodiment. Thus, the torque increases by advancing the current phase, and higher speed rotation is possible by the weak magnetic field control.
[0037]
Moreover, since the structure only adds press work to the conventional cup-shaped rotor 3, the number of manufacturing steps can be reduced as compared with the first embodiment, and the rotor cup can be manufactured at a lower cost.
[0038]
Moreover, by making the shape of the protrusion 8 into a reverse arc shape that protrudes toward the rotation center as shown in the drawing, it is possible to more easily press work, and the manufacturing cost can be further reduced.
[0039]
Further, as shown in FIG. 4, θ2 <π /, where θ2 is the angle formed with respect to the center of rotation of the portion of the protrusion 8 that overlaps with the tooth in the axial direction through a slight gap, and P is the number of motor poles. By satisfying P, an improvement in reluctance torque and a higher speed of motor rotation during the weak magnetic field control can be expected.
[0040]
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0041]
In the present embodiment, as shown in FIGS. 7 and 10, the stator 1 is provided with a protrusion 9 made of an iron piece protruding in the axial direction from the tip end portion of the tooth 1 a. The protrusion 9 does not hit the winding 2 on the inner peripheral side, the outer peripheral side is the same as the outer diameter of the teeth 1 a of the stator 1, the circumferential width dimension is the same as the teeth width of the stator 1, and the axial length. Is set to a size that does not contact the rotor 3 when combined with the rotor 3. On the other hand, on the rotor 3 side, there are protrusions 10 made of a high permeability material such as an iron piece radially facing the protrusions 9 with a slight gap between the permanent magnets 6 by the same number as the number of poles of the permanent magnets 6. It is arranged. These protrusions 9 and protrusions 10 are each fixed with an adhesive or the like.
[0042]
With such a configuration, Lq is slightly larger than Ld by the protrusion 9 of the tooth 1a of the stator 1 and the protrusion 10 of the rotor 3, and the reluctance torque is applied similarly to the first embodiment. The torque can be increased by advancing the current phase, and the field can be further rotated at a higher speed by the field weakening control.
[0043]
However, in the case of this embodiment, Lq becomes larger than in the case of the first embodiment and the second embodiment, so the maximum rotational speed is slightly smaller than that of the first embodiment and the second embodiment. However, on the contrary, the torque when the current phase is advanced is the reluctance torque, so that the torque can be made larger than those in the first and second embodiments.
[0044]
Further, as in the first embodiment, the structure is a structure in which an iron piece or the like is simply arranged in the conventional cup-shaped rotor structure, so there is no need to fundamentally change the rotor structure. Since only a part of the conventional rotor needs to be added or changed, the cost increase does not increase so much in terms of manufacturing man-hours.
[0045]
Further, the protrusion 10 disposed between the permanent magnets 6 of the rotor 3 has an arc shape similar to that of the permanent magnet 6, the inner diameter and the outer diameter are the same, and the axial length is longer than the protrusion 9, with respect to the rotation center. By satisfying θ3 <π / P where θ3 is the angle formed by the motor and P is the number of motor poles, the reluctance torque can be improved and the motor speed can be increased at the time of weakening magnetic field control.
[0046]
Further, if the inner diameter of the protruding portion 10 is made smaller than the inner diameter of the permanent magnet 6, Lq can be somewhat increased, so that the reluctance torque can be further increased.
[0047]
【The invention's effect】
According to the outer rotor motor of the present invention, the q-axis inductance is obtained by adding a member made of a high magnetic permeability material to the rotor or the stator, or a part of both of them as described above, or by additionally processing the member into a predetermined shape. By making it slightly larger than the d-axis inductance, even if the current phase is advanced, the torque does not decrease, it rises to a certain current phase, and the q-axis inductance is not so large, so field weakening control Can achieve higher speed rotation. Further, the structure is simple, there are few additional changes, and the cost increase is not so great in terms of manufacturing man-hours. Thus, according to the present invention, an outer rotor motor having high torque, high rotation, and high output can be provided at low cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an outer rotor motor according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view of the rotor in the same embodiment as viewed from the direction of the arrow in FIG.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of an outer rotor motor according to a second embodiment of the present invention.
4 is a view of the rotor in the same embodiment as viewed from the direction of the arrow in FIG. 3;
5 is a view of the rotor in the same embodiment as viewed from the side opposite to the arrow direction in FIG. 3;
FIG. 6 is a front view of a rotor in the same embodiment.
FIG. 7 is a longitudinal sectional view of an outer rotor motor according to a third embodiment of the present invention.
8 is a cross-sectional view of the rotor according to the same embodiment, taken along the line AA in FIG. 7;
FIG. 9 is a longitudinal front view of the rotor in the same embodiment.
FIG. 10 is a perspective view of stator teeth in the same embodiment.
FIG. 11 is a longitudinal sectional view of a conventional outer rotor motor.
12 is a view of the rotor in the conventional example as seen from the direction of the arrow in FIG.
FIG. 13 is a vector diagram showing motor terminal voltages.
FIG. 14 is a view similar to FIG. 12, showing a rotor in another conventional example.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Stator 1a Teeth 2 Winding 3 Rotor 6 Permanent magnet 7 Projection piece 8 Projection 9 Projection 10 Projection

Claims

An outer rotor motor comprising a stator that generates a rotating magnetic field by passing an electric current through a winding wound around a tooth, and a rotor that is rotatably disposed outside the stator and has a permanent magnet disposed on an inner peripheral portion thereof The protrusions made of the high permeability material having the same number as the number of poles of the permanent magnets are disposed on the rotor so as to be positioned between the permanent magnets and to face the axial end surfaces of the teeth with a slight gap. An outer rotor motor.

The rotor has a cup shape consisting of a cylinder and an end plate, and the projecting piece projects in the axial direction from the outer periphery of the end plate, and its shape is an arc shape, the inner diameter side does not hit the winding, and the outer diameter is outside the stator. The outer rotor motor according to claim 1, wherein the outer rotor motor has a diameter or more.

3. The outer rotor motor according to claim 2, wherein θ1 <π / P is satisfied, where θ1 is an angle formed with respect to the rotation center of each projecting piece, and P is the number of motor poles.

An outer rotor motor comprising a stator that generates a rotating magnetic field by passing an electric current through a winding wound around a tooth, and a rotor that is rotatably disposed outside the stator and has a permanent magnet disposed on an inner peripheral portion thereof In this case, the rotor is made into a cup shape consisting of a cylinder and an end plate, and the rotor is located in the same number of poles as the permanent magnets, and is positioned between the permanent magnets so as to face the axial end surface of the teeth with a slight gap. An outer rotor motor characterized in that a protrusion protruding to the peripheral side is formed.

The outer rotor motor according to claim 4, wherein the shape of the protrusion is an arc shape protruding toward the inner periphery.

The angle formed with respect to the center of rotation of the portion overlapping the tooth of the protrusion with a slight gap in the axial direction is θ2, the number of motor poles is P, and θ2 <π / P is satisfied. Item 6. The outer rotor motor according to Item 5.

An outer rotor motor comprising a stator that generates a rotating magnetic field by passing an electric current through a winding wound around a tooth, and a rotor that is rotatably disposed outside the stator and has a permanent magnet disposed on an inner peripheral portion thereof , A protrusion protruding in the axial direction from the tooth tip of the stator is provided, and the protrusion made of a high-permeability material that faces the protrusion in the radial direction through a slight gap is provided in the same number as the number of poles of the permanent magnet. An outer rotor motor characterized by being disposed only between permanent magnets.

The protrusion is characterized in that the inner peripheral side does not hit the winding, the outer peripheral side is the same as the outer diameter of the teeth, and the axial length is a size that does not hit the rotor cup when combined with the rotor cup. Item 8. The outer rotor motor according to Item 7.

The projecting portion has an arc shape similar to that of the permanent magnet, the axial length is longer than the projection, and θ3 <π / P is satisfied, where θ3 is the angle to the rotation center and P is the number of motor poles. 9. The outer rotor motor according to claim 8, wherein

The outer rotor motor according to claim 9, wherein an inner diameter of the projecting portion is smaller than an inner diameter of the permanent magnet.