JP3913205B2 - Permanent magnet rotating machine - Google Patents
Permanent magnet rotating machine Download PDFInfo
- Publication number
- JP3913205B2 JP3913205B2 JP2003318985A JP2003318985A JP3913205B2 JP 3913205 B2 JP3913205 B2 JP 3913205B2 JP 2003318985 A JP2003318985 A JP 2003318985A JP 2003318985 A JP2003318985 A JP 2003318985A JP 3913205 B2 JP3913205 B2 JP 3913205B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rotor
- outer peripheral
- permanent magnet
- center
- magnetic pole
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 81
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 56
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 23
- 230000004308 accommodation Effects 0.000 claims description 17
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 26
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 7
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 7
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 3
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 238000012217 deletion Methods 0.000 description 1
- 230000037430 deletion Effects 0.000 description 1
- 230000005347 demagnetization Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
Description
本発明は、永久磁石回転機、特に、回転子に設けられた磁石収容孔に永久磁石が収容された永久磁石回転機に関する。 The present invention relates to a permanent magnet rotating machine, and more particularly to a permanent magnet rotating machine in which a permanent magnet is housed in a magnet housing hole provided in a rotor.
エアコン（空調装置）や冷蔵庫等の圧縮機を駆動する電動機、車両や車載装置等を駆動する電動機等として、磁石収容孔に永久磁石が収容された（埋め込まれた）回転子、すなわち永久磁石埋込構造の回転子を備える永久磁石電動機（「永久磁石埋込型電動機」）が用いられている。
永久磁石埋込型電動機は、ティース部が設けられている固定子と、ティース部のティース先端部と間隙を介して配置される回転子を備え、回転子の軸方向に直角な断面において、永久磁石を収容する磁石収容孔が設けられている主磁極部と補助磁極部が周方向に交互に配置されている。これにより、永久磁石の磁束によるマグネットトルクと、補助磁極部の突極性によるリラクタンストルクの両方を利用することができる。
As a motor for driving a compressor such as an air conditioner (air conditioner) or a refrigerator, or a motor for driving a vehicle or a vehicle-mounted device, a rotor in which a permanent magnet is housed (embedded) in a magnet housing hole, that is, a permanent magnet buried Permanent magnet motors (“embedded permanent magnet motors”) having a rotor with a built-in structure are used.
The embedded permanent magnet electric motor includes a stator provided with a tooth portion, and a rotor disposed through a gap between the tooth tip portion of the tooth portion and a permanent portion in a cross section perpendicular to the axial direction of the rotor. The main magnetic pole part and the auxiliary magnetic pole part provided with the magnet accommodation holes for accommodating the magnets are alternately arranged in the circumferential direction. Thereby, both the magnet torque by the magnetic flux of a permanent magnet and the reluctance torque by the saliency of an auxiliary | assistant magnetic pole part can be utilized.
永久磁石埋込型電動機として、回転子の軸方向に直角な断面において、外周部が円形形状に形成された回転子を用いたものが知られている。このような回転子を用いた永久磁石埋込型電動機では、主磁極部と補助磁極部の境界部がティース部を通過する時に、ティース部を通る磁束が急激に変化するため、音や振動等が発生することがある。
そこで、ティース部を通る磁束の急激な変化を防止して音や振動等の発生を防止するために、例えば、図１２及び図１３に示されているような構造の回転子を用いた永久磁石埋込型電動機が提案されている。
図１２に示す永久磁石埋込型電動機は、ティース部５１２ａ〜５１２ｘが設けられている固定子５１０と、ティース部５１２ａ〜５１２ｘのティース先端部と所定の間隙（ギャップ）を介して配置されている回転子５２０を備えている。回転子５２０の主磁極部には、永久磁石５４１ａ〜５４１ｄを収容する磁石収容孔５３１ａ〜５３１ｄが設けられている。回転子５２０の外周部は、回転子５２０の軸方向に直角な断面において、回転子５２０の中心Ｏと主磁極部の周方向中央部とを結ぶ線（「ｄ軸」という）上であって、中心Ｏより磁石収容孔５３１ａ〜５３１ｄ側にずれた位置Ｋを中心とし、回転子５２０の中心Ｏと補助磁極部の周方向中央部とを結ぶ線（「ｑ軸」という）間に形成された半径Ｒ１の円弧形状の外周部分５２２ａを有している。（特許文献１参照）
固定子５１０のティース部５１２ａ〜５１２ｘにより形成されるスロット５１６ａ〜５１６ｘには、固定子巻線が分布巻方式で収納されている。
図１３に示す永久磁石埋込型電動機は、ティース部５５２ａ〜５５２ｘが設けられている固定子５５０と、ティース部５５２ａ〜５５２ｘのティース先端部と所定の間隙（ギャップ）を介して配置されている回転子５６０を備えている。回転子５６０の主磁極部には、永久磁石５８１ａ〜５８１ｄ、５８２ａ〜５８２ｄを収容する磁石収容孔５７１ａ〜５７１ｄ、５７２ａ〜５７２ｄが設けられている。回転子５６０の外周部は、回転子５６０の軸方向に直角な断面において、主磁極部のｄ軸箇所に設けられ、回転子５６０の中心Ｏを中心とする半径Ｒの円弧形状の外周部分５６２ａ〜５６２ｄと、補助磁極部のｑ軸箇所に設けられ、半径Ｒの円弧形状からＶ字状に切り欠かれた形状の外周部分５６３ａ〜５６３ｄを有している。（特許文献２参照）
固定子のティース部５５２ａ〜５５２ｘにより形成されるスロット５５６ａ〜５５６ｘには、固定子巻線が分布巻方式で収納されている。
なお、図１２及び図１３に示す永久磁石埋込型電動機では、インバータ等の電源装置から固定子巻線に電力を供給することによって、回転子５２０及び５６０が回転する。
Therefore, in order to prevent a sudden change in the magnetic flux passing through the tooth portion and prevent the generation of sound or vibration, for example, a permanent magnet using a rotor having a structure as shown in FIGS. Embedded motors have been proposed.
The permanent magnet embedded type electric motor shown in FIG. 12 is arranged via a
In the slots 516a to 516x formed by the teeth portions 512a to 512x of the
The embedded permanent magnet electric motor shown in FIG. 13 is arranged via a
In the slots 556a to 556x formed by the teeth portions 552a to 552x of the stator, stator windings are housed in a distributed winding manner.
In the permanent magnet embedded motor shown in FIGS. 12 and 13, the rotors 520 and 560 are rotated by supplying power to the stator windings from a power supply device such as an inverter.
図１２に示す回転子５２０では、回転子５２０の中心Ｏと主磁極部の周方向中心部とを結ぶ線（ｄ軸）付近から少しでも離れると、回転子５２０の中心Ｏから回転子５２０の外周部までの距離が短くなり、回転子５２０の外周部と各ティース部のティース先端部との間の間隙（ギャップ）が増大する。このため、回転子５２０の外周部と各ティース部のティース先端部との間の間隙が短いｄ軸付近（図１２では、ティース部５１２ａと対向する箇所）に磁束が集中し（磁束Ａ１）、磁気飽和し易い。このため、ティース部５１２ｂ、５１２ｘを通る磁束が減少し、固定子巻線に誘起される起電力が低下する。この場合、固定子巻線に誘起される起電力を増大させるために、固定子巻線の巻数を増加させる必要がある。しかしながら、固定子巻線の巻数を増加させると、固定子巻線による銅損が増大する。したがって、電動機の効率を十分に向上させることができない。 In the rotor 520 illustrated in FIG. 12, when the rotor 520 is slightly separated from the vicinity of the line (d axis) connecting the center O of the rotor 520 and the central portion in the circumferential direction of the main magnetic pole portion, the rotor 520 The distance to the outer peripheral portion is shortened, and the gap (gap) between the outer peripheral portion of the rotor 520 and the tooth tip portion of each tooth portion is increased. For this reason, the magnetic flux concentrates near the d-axis where the gap between the outer peripheral portion of the rotor 520 and the tooth tip of each tooth portion is short (in FIG. 12, the portion facing the tooth portion 512a) (magnetic flux A1). Magnetic saturation is easy. For this reason, the magnetic flux passing through the teeth portions 512b and 512x is reduced, and the electromotive force induced in the stator winding is reduced. In this case, in order to increase the electromotive force induced in the stator winding, it is necessary to increase the number of turns of the stator winding. However, when the number of turns of the stator winding is increased, the copper loss due to the stator winding increases. Therefore, the efficiency of the electric motor cannot be sufficiently improved.
一方、図１３に示す回転子５６０では、外周部分５６２ａ〜５６２ｄが、回転子５６０の中心Ｏを中心とする半径Ｒの円弧形状に形成されている。このため、図１２に示す回転子のように、回転子５６０の中心Ｏと主磁極部の周方向中心部とを結ぶ線（ｄ軸）付近の箇所に磁束が集中することはない。
しかしながら、円弧形状に形成されている外周部分５６２ａ〜５６２ｄとＶ字状に切り欠かれている外周部分５６３ａ〜５６３ｄとの境界付近の箇所における磁束量の変化が大きくなる。このため、起電力波形に含まれる高調波成分が多くなる。
近年、永久磁石埋込型電動機の制御方式として、エンコーダやレゾルバ等の回転子の回転位置を検出するための回転子位置検出センサを用いないセンサレス制御方式が普及している。このセンサレス制御方式では、例えば、起電力波形が正弦波形であると仮定し、入力電圧と入力電流を用いて回転子の回転位置を算出している。このようなセンサレス制御方式を用いている場合、起電力波形に高調波成分が多く含まれるようになると、回転子の回転位置の算出精度が低下し、最適な制御を行うことができなくなって効率が低下する。
On the other hand, in the rotor 560 shown in FIG. 13, the outer peripheral portions 562 a to 562 d are formed in an arc shape having a radius R with the center O of the rotor 560 as the center. For this reason, unlike the rotor shown in FIG. 12, the magnetic flux does not concentrate at a location near the line (d-axis) connecting the center O of the rotor 560 and the central portion in the circumferential direction of the main magnetic pole portion.
However, the change in the amount of magnetic flux in the vicinity of the boundary between the outer peripheral portions 562a to 562d formed in an arc shape and the outer peripheral portions 563a to 563d cut out in a V shape increases. For this reason, the harmonic component contained in an electromotive force waveform increases.
In recent years, a sensorless control system that does not use a rotor position detection sensor for detecting the rotational position of a rotor such as an encoder or a resolver has become widespread as a control system for an embedded permanent magnet electric motor. In this sensorless control method, for example, assuming that the electromotive force waveform is a sine waveform, the rotational position of the rotor is calculated using the input voltage and the input current. When such a sensorless control method is used, if the electromotive force waveform contains a lot of harmonic components, the calculation accuracy of the rotational position of the rotor will be reduced, making it impossible to perform optimal control and efficiency. Decreases.
以上のように、回転子の特定箇所への磁束の集中及び磁束量の変化が大きくなることによって、効率が低下する。
また、スロットに固定子巻線を収容する方式として、分布巻方式と集中巻方式が知られている。
集中巻方式を用いた場合、分布巻方式を用いた場合に比べて、固定子巻線をスロット内に効率よく収容することができ、また、スロットからの固定子巻線のはみ出し量を少なくすることができる。スロットからの固定子巻線のはみ出し量が少ないと、固定子巻線による銅損が少なくなる。
一方、分布巻方式を用いた場合、集中巻方式を用いた場合に比べてスロットからの固定子巻線のはみ出し量が多い。しかしながら、分布巻方式を用いた場合、回転子の１極当たりに対向する固定子のティースは複数になるため固定子ティース部から回転子、或いは回転子から固定子ティース部に流出入する磁束が、集中巻方式と比べて分散し、ティース端部における磁束の集中が減少する。これにより集中巻方式を用いた固定子のティース端部より分布巻方式を用いた固定子のティース端部の方が磁束の疎密差が小さくなり、音、振動を低くすることができる（例えば、１０ｄＢ程度低い）。また、分布巻方式を用いた場合、前述したように固定子のティース端部における磁束の集中が減少することにより、永久磁石の局部的な減磁を考慮しなくてもよくなり、磁化方向の磁石の厚みを薄くすることができる。これにより永久磁石の使用量も低減することができる。
そこで、本発明は、固定子巻線をスロットに収容する方法として分布巻方式を用いた場合に、磁束が回転子の特定箇所に集中することを防止するとともに、磁束量の変化を小さくして起電力波形に含まれる高調波成分を低減し、効率を十分に向上させることができる永久磁石回転機を提供することを目的とする。
As described above, the efficiency decreases due to the concentration of the magnetic flux at a specific portion of the rotor and the change in the magnetic flux amount becoming large.
In addition, a distributed winding method and a concentrated winding method are known as methods for accommodating a stator winding in a slot.
When the concentrated winding method is used, the stator winding can be accommodated in the slot more efficiently than when the distributed winding method is used, and the amount of protrusion of the stator winding from the slot is reduced. be able to. If the amount of protrusion of the stator winding from the slot is small, copper loss due to the stator winding is reduced.
On the other hand, when the distributed winding method is used, the amount of protrusion of the stator winding from the slot is larger than when the concentrated winding method is used. However, when the distributed winding method is used, since there are a plurality of stator teeth facing each pole of the rotor, the magnetic flux flowing into and out of the rotor from the stator teeth or from the rotor to the stator teeth is generated. As compared with the concentrated winding method, the magnetic flux is dispersed and the concentration of magnetic flux at the end of the tooth is reduced. Thereby, the density difference of magnetic flux is smaller at the teeth end portion of the stator using the distributed winding method than at the tooth end portion of the stator using the concentrated winding method, and sound and vibration can be reduced (for example, About 10 dB lower). In addition, when the distributed winding method is used, the concentration of magnetic flux at the teeth end of the stator is reduced as described above, so that it is not necessary to consider local demagnetization of the permanent magnet and The thickness of the magnet can be reduced. Thereby, the usage-amount of a permanent magnet can also be reduced.
Therefore, the present invention prevents the magnetic flux from concentrating on a specific portion of the rotor and reduces the change in the amount of magnetic flux when the distributed winding method is used as a method for accommodating the stator winding in the slot. An object of the present invention is to provide a permanent magnet rotating machine capable of reducing harmonic components contained in an electromotive force waveform and sufficiently improving efficiency.
前記課題を解決するための本発明の第１発明は、請求項１に記載されたとおりの永久磁石回転機である。
請求項１に記載の永久磁石回転機は、固定子巻線を収容するスロットを形成し、回転子の外周部と対向する部分にティース先端部を有するティース部が設けられている固定子と、ティース先端部と間隙を介して配置されている回転子とを備え、回転子には、回転子の軸方向に直角な断面において、永久磁石が収容される磁石収容孔が設けられている主磁極部と補助磁極部が周方向に交互に配置されており、スロットには、固定子巻線が分布巻方式により収容されている。回転子の外周部は、主磁極部のｄ軸と交差し、凸部側が外周方向を向いた第１の曲線部分と、補助磁極部のｑ軸と交差し、凸部側が外周方向を向いた第２の曲線部分が交互に接続されて形成され、第１の曲線部分は、ｄ軸上の回転子の中心を曲率中心とする円弧形状に形成され、第２の曲線部分は、ｑ軸上の回転子の中心より第２の曲線部分と反対方向にずれた位置を曲率中心とし、第１の曲線部分の曲率半径より大きい曲率半径を有する円弧形状に形成されている。そして、第１の曲線部分の開角（機械角）をθ、回転子の極対数をＰとした時、［（４４／Ｐ）度≦θ≦（９０／Ｐ）度］を満足するように構成されている。
また、本発明の第２発明は、請求項２に記載されているように、回転子の外周部とティース先端部との間隙の中で最も短い間隙をｇ、回転子の中心から外周部までの距離の中で最も長い距離Ｒを半径とする外周線と第２の曲線部分との間の距離の中で最も長い距離をＤとした時、［{１／ｓｉｎ（Ｐ×θ）×ｇ ２ }mm≦Ｄ≦{（ｇ／１０）×Ｐ×（θ／２）−ｇ}mm］を満足するように構成されている。
また、本発明の第３発明は、請求項３に記載されているように、磁石収容孔が、主磁極部の中央部にブリッジ部が形成されるように設けられている。これにより、回転子の強度が増大し、音や振動等の発生を防止することができる。
また、本発明の第４発明は、請求項４に記載されているように、永久磁石の端部より回転子の外周部側に空隙部が設けられている。空隙部としては、孔や凹部を用いることができる。
A first invention of the present invention for solving the above-mentioned problems is a permanent magnet rotating machine as set forth in
The permanent magnet rotating machine according to
According to a second aspect of the present invention, as described in
According to a third aspect of the present invention, as described in
According to a fourth aspect of the present invention, a gap is provided on the outer peripheral side of the rotor from the end of the permanent magnet. As the void portion, a hole or a concave portion can be used.
請求項１〜４に記載の永久磁石回転機を用いれば、分布巻方式で固定子巻線がスロットに収容されている場合に、回転子の特定箇所に磁束が集中するのを防止することができるとともに、磁束量の変化を小さくして起電力波形に含まれる高調波成分を低減することができ、また、起電力が大きくなり、電流が小さくなって固定子巻線の銅損が減少し、効率を十分に向上させることができる。また、起電力波形に含まれる１次成分を多くすることができ、起電力波形に含まれる高調波成分を少なくすることができる。また、回転子の第１の曲線部分及び第２の曲線部分を容易に形成することができる。 When the permanent magnet rotating machine according to any one of
以下に、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
本発明の第１の実施の形態を図１及び図２に示す。第１の実施の形態は、本発明を、回転子の主磁極部に設けられている磁石収容孔に永久磁石が収容された（埋め込まれた）永久磁石埋込型電動機として構成したものである。なお、図１は、第１の実施の形態を軸方向に直角な方向から見た断面図であり、図２は、図１のＸ部の部分拡大図である。
本実施の形態の永久磁石埋込型電動機は、固定子１０と回転子２０により構成されている。
固定子１０は、固定子コア１１、ティース部１２ａ〜１２ｘを有している。固定子コア１１とティース部１２ａ〜１２ｘによって、固定子巻線を収容するスロット１６ａ〜１６ｘが形成される。スロット１６ａ〜１６ｘには、固定子巻線が分布巻方式によって収容されている。前述したように、固定子巻線を分布巻方式を用いてスロットに収容する場合には、集中巻方式を用いる場合に比べて、ティース部１２ａ〜１２ｘのティース先端部の、回転子２０の回転方向に沿った長さが短い。図１に示す固定子１０は、スロット数が２４の場合を示している。尚、図中の固定子巻線は便宜上省略して説明する。
回転子２０には、回転軸が嵌合される嵌合孔２１が設けられているとともに、主磁極部と補助磁極部が周方向に交互に配置されている。主磁極部には、永久磁石が収容される永久磁石収容孔３１ａ〜３１ｄが設けられている。また、回転子２０の外周部は、第１の外周部分２２ａ〜２２ｄと第２の外周部分２３ａ〜２３ｄが交互に接続されて構成されている。図１に示す回転子２０は、磁極数が４（極対数が２）の場合を示している。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
A first embodiment of the present invention is shown in FIGS. In the first embodiment, the present invention is configured as a permanent magnet embedded electric motor in which a permanent magnet is accommodated (embedded) in a magnet accommodation hole provided in a main magnetic pole portion of a rotor. . 1 is a cross-sectional view of the first embodiment viewed from a direction perpendicular to the axial direction, and FIG. 2 is a partially enlarged view of a portion X in FIG.
The permanent magnet embedded electric motor according to the present embodiment includes a
The
The
次に、本実施の形態を図２により詳述する。なお、固定子１０及び回転子２０の各部の構成は同じであるため、以下では、固定子１０のティース部１２ａ〜１２ｃ、１２ｗ、１２ｘ、回転子２０の磁石収容孔３１ａが設けられている主磁極部ａの構成について説明する。
固定子１０のティース部１２ａの回転子２０と対向する箇所には、回転子２０の回転方向の両端部側にティース端部１３ａ及び１４ａが設けられている。これにより、ティース部１２ａの回転子２０と対向する箇所に、回転子２０の回転方向に沿って、ティース端部１３ａと１４ａの間に連続するティース先端部１５ａが設けられている。
回転子２０の主磁極部ａには、磁石収容孔３１ａが設けられている。磁石収容孔３１ａは、内壁３２ａ、３３ａ、外壁３４ａ、３５ａ、端部壁３６ａ、３７ａにより形成され、回転子２０の中心Ｏと主磁極部ａの周方向中心部とを結ぶ線（ｄ軸）を中心に、略Ｖ字状（軸方向に直角な断面形状が、凸部側が中心方向を向いた略Ｖ字状）に形成されている。内壁３２ａ、３３ａ、外壁３４ａ、３５ａは、略直線状に形成され、端壁３６ａ、３７ａは、対向する第２の外周部分２３ａ、２３ｄと略平行に形成されている。
磁石収容孔３１ａには、軸方向に直角な断面形状が略長方形形状に形成されている永久磁石４１ａ、４２ａが収容されている（埋め込まれている）。この時、磁石収容孔３１ａの周方向端部（永久磁石４１ａ、４２ａの端部と端部壁３６ａ、３７ａとの間）及び中央部（永久磁石４１ａと４２ａの間）に、空隙４３ａ、４４ａ、４５ａが設けられる。永久磁石は、周方向に配置された隣接する主磁極部の極性が逆極性となるように配置される。
なお、永久磁石４１ａ、４２ａを磁石収容孔３１ａ、３２ａ内に位置決めするための係止部３８ａ、３９ａが、内壁３２ａ、３３ａから磁石収容孔側に突出して設けられている。
Next, this embodiment will be described in detail with reference to FIG. In addition, since the structure of each part of the
Teeth end portions 13 a and 14 a are provided at both ends of the
The main magnetic pole part a of the
In the magnet housing hole 31a, permanent magnets 41a and 42a having a cross-sectional shape perpendicular to the axial direction formed in a substantially rectangular shape are housed (embedded). At this time, gaps 43a and 44a are formed in circumferential ends (between the ends of the permanent magnets 41a and 42a and the end walls 36a and 37a) and the central portion (between the permanent magnets 41a and 42a) of the magnet housing hole 31a. , 45a are provided. The permanent magnets are arranged such that the polarities of adjacent main magnetic pole portions arranged in the circumferential direction are opposite to each other.
Locking portions 38a and 39a for positioning the permanent magnets 41a and 42a in the magnet housing holes 31a and 32a are provided so as to protrude from the inner walls 32a and 33a to the magnet housing hole side.
また、回転子２０の外周部は、第１の外周部分２２ａと第２の外周部分２３ａ、２３ｄにより構成されている。
第１の外周部分２２ａは、回転子２０の中心Ｏと主磁極部ａの周方向中心部とを結ぶ線（ｄ軸）と交差し、凸部側が外周方向を向いた曲線形状に形成されている。また、第２の外周部分２３ａ、２３ｄは、回転子２０の中心Ｏと、主磁極部間に設けられている補助磁極部の周方向中心部とを結ぶ線（ｑ軸）と交差し、凸部側が外周方向を向いた曲線形状に形成されている。そして、第２の外周部分２３ａ、２３ｄの曲率半径Ｒｑは、第１の外周部分２２ａの曲率半径Ｒｄより大きく設定されている。第１の外周部分２２ａと第２の外周部分２３ａ、２３ｄは、接続点ａ１、ａ２で接続されている。
本実施の形態では、第１の外周部分２２ａは、回転子２０の中心Ｏを中心とする半径Ｒの円弧形状に形成されている（Ｒｄ＝Ｒ）。また、第２の外周部分２３ａは、ｑ軸上の回転子２０の中心Ｏより第２の外周部分２３ａと反対方向にずれた位置Ｑを中心とする半径Ｒｑの円弧形状に形成されている。
なお、第１の外周部分２２ａや第２の外周部分２３ａ、２３ｄの曲線形状は、円弧形状や楕円形状等の凸型形状であればよい。また、第１の外周部２２ａの曲率中心Ｏや第２の外周部２３ａの曲率中心Ｑの位置は、適宜変更可能である。例えば、第１の外周部２２ａの曲率中心を、ｄ軸上の回転子２０の中心Ｏより第１の外周部２２ａ側に所定距離ｈだけずれた位置Ｓに設定してもよい。
Moreover, the outer peripheral part of the
The first outer peripheral portion 22a intersects with a line (d axis) connecting the center O of the
In the present embodiment, the first outer peripheral portion 22a is formed in an arc shape having a radius R centering on the center O of the rotor 20 (Rd = R). Further, the second outer peripheral portion 23a is formed in an arc shape having a radius Rq with a center at a position Q shifted in the opposite direction to the second outer peripheral portion 23a from the center O of the
The curved shape of the first outer peripheral portion 22a and the second outer peripheral portions 23a and 23d may be a convex shape such as an arc shape or an elliptical shape. The positions of the center of curvature O of the first outer peripheral portion 22a and the center of curvature Q of the second outer peripheral portion 23a can be changed as appropriate. For example, the center of curvature of the first outer peripheral portion 22a may be set at a position S that is shifted from the center O of the
本実施の形態では、第１の外周部分２２ａ〜２２ｄが本発明の第１の曲線部分に対応し、第２の外周部分２３ａ〜２３ｄが本発明の第２の曲線部分に対応する。 In the present embodiment, the first outer peripheral portions 22a to 22d correspond to the first curved portion of the present invention, and the second outer peripheral portions 23a to 23d correspond to the second curved portion of the present invention.
以上のように、本実施の形態では、回転子２０の外周部は、ｄ軸と交差し、凸部側が外周方向に向いた曲線形状の第１の外周部分２２ａ〜２２ｄと、ｑ軸と交差し、第１の外周部２２ａ〜２２ｄより曲率半径が大きい第２の外周部分２３ａ〜２３ｄが交互に接続されて構成されているため、磁束が回転子２０の特定の箇所に集中することがない。
これにより、十分な起電力が発生するため、固定子巻線の巻数を増加させる必要がなくなり、固定子巻線の銅損による効率の低下を防止することができる。
また、第１の外周部分２２ａ〜２２ｄと第２の外周部分２３ａ〜２３ｄの接続部における磁束量の変化が大きくなることを防止することができるため（小さくすることができるため）、起電力波形に含まれる高調波成分が増大するのを防止することができる（低減することができる）。これにより、センサレスの制御装置を用いた場合でも、精度よく回転子の位置を検出することができ、最適な制御を行うことができる。したがって、回転子の位置検出精度の低下による効率の低下を防止することができる。
また、第２の外周部分２３ａ〜２３ｄを凸部側が外周方向を向いた曲線形状に形成しているため、第２の外周部分２３ａ〜２３ｄとティース先端部１５ａとの間の間隙の中の最も長い間隙（例えば、ｑ軸に沿った間隙）の長さを従来例に比べて短くすることができるため、リラクタンストルクを有効に利用することができる。
従って、本実施の形態で用いている回転子を、固定子巻線が分布巻方式でスロットに収容した固定子と組み合わせることによって、前記した効果を得ることができる。
As described above, in the present embodiment, the outer peripheral portion of the
As a result, a sufficient electromotive force is generated, so that it is not necessary to increase the number of turns of the stator winding, and a reduction in efficiency due to copper loss of the stator winding can be prevented.
Moreover, since it can prevent that the change of the magnetic flux amount in the connection part of 1st outer peripheral part 22a-22d and 2nd outer peripheral part 23a-23d becomes large (because it can make small), an electromotive force waveform Can be prevented (can be reduced). Thereby, even when a sensorless control device is used, the position of the rotor can be detected with high accuracy, and optimal control can be performed. Therefore, it is possible to prevent a decrease in efficiency due to a decrease in rotor position detection accuracy.
Moreover, since the 2nd outer peripheral parts 23a-23d are formed in the curve shape in which the convex part side turned to the outer peripheral direction, it is the most in the clearance gap between the 2nd outer peripheral parts 23a-23d and the teeth front-end | tip part 15a. Since the length of the long gap (for example, the gap along the q axis) can be shortened as compared with the conventional example, the reluctance torque can be used effectively.
Therefore, the effects described above can be obtained by combining the rotor used in the present embodiment with the stator in which the stator winding is housed in the slot by the distributed winding method.
次に、本実施の形態で用いている回転子の各部の値を適切な範囲に設定することによって、効率をより向上させることができることを説明する。
第１の外周部分２２ａの開角θについて検討する。なお、開角θは、回転子２０の中心Ｏと第１の外周部分２２ａの両端の接続点ａ１及びａ２を結んだ線により形成される角度（機械角）である。
第１の外周部分２２ａの開角θと効率との関係を図３に示す。なお、図３に示すグラフは、ティース先端部１５ａと回転子２０の外周部との間の間隙（ギャップ）の中で最も短い間隙ｇを０．６mm、回転子２０の中心Ｏから回転子２０の外周部までの長さの中で最も長い長さを半径とする外周線と第２の外周部分２３ａまでの距離の中で最も長い距離Ｄを０．８mmに設定した場合のものである。
本実施の形態では、第１の外周部分２２ａが回転子２０の中心Ｏを曲率中心とする円弧形状に形成されているため、間隙ｇは、第１の外周部分２２ａがティース先端部１５ａと対向した時の第１の外周部分２２ａとティース先端部１５ａとの間の距離である。また、第２の外周部分２３ａがｑ軸上の点Ｑを曲率中心とする円弧形状に形成されているため、距離Ｄは、ｑ軸に沿った、回転子２０の中心Ｏを中心とする半径Ｒの外周線と第２の外周部分２３ａとの間の距離である。
図３に示されているように、［２２度≦開角θ≦４５度］の範囲内の時に効率が点線で示す所定値（９４％）以上となっていることがわかる。
なお、間隙（ギャップ）ｇが０．５mm〜０．７mmの範囲内、距離Ｄが０．６mm〜０．９mmの範囲内であれば、第１の外周部分２２ａの開角θに対する効率のグラフは図３に示すグラフと略等しい。
Next, it will be described that the efficiency can be further improved by setting the value of each part of the rotor used in the present embodiment within an appropriate range.
Consider the opening angle θ of the first outer peripheral portion 22a. The opening angle θ is an angle (mechanical angle) formed by a line connecting the center O of the
FIG. 3 shows the relationship between the opening angle θ of the first outer peripheral portion 22a and the efficiency. In the graph shown in FIG. 3, the shortest gap g among the gaps (gap) between the tooth tip 15a and the outer periphery of the
In the present embodiment, since the first outer peripheral portion 22a is formed in an arc shape whose center of curvature is the center O of the
As shown in FIG. 3, it can be seen that the efficiency is equal to or greater than a predetermined value (94%) indicated by a dotted line when it is within a range of [22 degrees ≦ open angle θ ≦ 45 degrees].
If the gap g is in the range of 0.5 mm to 0.7 mm and the distance D is in the range of 0.6 mm to 0.9 mm, the efficiency graph with respect to the opening angle θ of the first outer peripheral portion 22a. Is substantially the same as the graph shown in FIG.
ここで、回転子２０の極対数が２の場合の条件［２２度≦開角θ≦４５度］は、回転子２０の極対数に応じて変更される。
例えば、回転子２０の極対数が１の場合には、極対数が２の場合の条件の２倍、すなわち、［４４度≦開角θ≦９０度］に対応する。また、回転子２０の極対数が３の場合には、極対数が２の場合の条件の２／３倍、すなわち、［４４／３度≦開角θ≦３０度］に対応する。
したがって、回転子２０の極対数をＰとした場合、第１の外周部分２２ａの開角θが、条件［（４４／Ｐ）度≦開角θ≦（９０／Ｐ）度］を満足するように構成することにより、効率を向上させることができる。
Here, the condition [22 degrees ≦ open angle θ ≦ 45 degrees] when the number of pole pairs of the
For example, when the number of pole pairs of the
Therefore, when the number of pole pairs of the
次に、第１の外周部分２２ａの開角θと、回転子２０の中心Ｏから回転子２０の外周部までの長さの中で最も長い長さを半径とする外周線と第２の外周部分２３ａまでの距離の中で最も長い距離Ｄについて検討する。
永久磁石埋込型電動機の発生トルクＴは、（１）式で表される。
Ｔ＝φＩｑ＋（Ｌｄ−Ｌｑ）ＩｄＩｑ （１）
ここで、φは磁束量、Ｉｑはｑ軸電流、Ｉｄはｄ軸電流、Ｌｑはｑ軸インダクタンス、Ｌｄはｄ軸インダクタンスである。
固定子巻線端子間に発生する起電力が大きいと、磁束量φも大きくなる。磁束量φが大きくなると、（１）式から、発生トルクＴが大きくなって電流が小さくなる。電流が小さくなると、固定子巻線の銅損が減少し、効率が向上する。
Next, the opening angle θ of the first outer peripheral portion 22a and the outer peripheral line having the longest length in the length from the center O of the
The generated torque T of the permanent magnet embedded electric motor is expressed by equation (1).
T = φIq + (Ld−Lq) IdIq (1)
Here, φ is the amount of magnetic flux, Iq is the q-axis current, Id is the d-axis current, Lq is the q-axis inductance, and Ld is the d-axis inductance.
If the electromotive force generated between the stator winding terminals is large, the amount of magnetic flux φ also increases. When the magnetic flux amount φ increases, the generated torque T increases and the current decreases from the equation (1). When the current is reduced, the copper loss of the stator winding is reduced and the efficiency is improved.
本実施の形態における、開角θ及び距離Ｄと固定子巻線端子間に発生する起電力の大きさとの関係を図４に示す。図４は、距離Ｄ＝０．０mm、開角θ＝０度の時の起電力の大きさを１００％とし、距離Ｄと開角θを変更した場合の起電力の大きさを示している。なお、図４は、回転子２０の極対数が２、固定子１０のスロット数が２４あるいは３６の場合のものである。
図４に示すように、開角θが大きくなるに従って起電力が大きくなる。この時、距離Ｄが小さい場合には開角θが変化しても起電力は殆ど変化しないが、距離Ｄが大きくなるに従って起電力が大きくなる。前記したように、起電力が大きくなると、磁束量が増加し、電流が小さくなる。これにより、固定子巻線の銅損が減少し、効率が向上する。
図４に示す開角θ及び距離Ｄと固定子巻線端子間に発生する起電力の大きさとの関係は、回転子２０の極対数Ｐ、ティース先端部１５ａと回転子２０の外周部との間の間隙の中で最も短い間隙(ギャップ)ｇに応じて変化する。
図４から、起電力が１０２％以上になる距離Ｄは、（２）式で表される。
Ｄ≧［{１／ｓｉｎ（Ｐ×θ）}×ｇ２］ （２）
FIG. 4 shows the relationship between the open angle θ and the distance D and the magnitude of the electromotive force generated between the stator winding terminals in the present embodiment. FIG. 4 shows the magnitude of the electromotive force when the distance D and the open angle θ are changed with the magnitude of the electromotive force when the distance D = 0.0 mm and the open angle θ = 0 degree being 100%. . FIG. 4 shows the case where the number of pole pairs of the
As shown in FIG. 4, the electromotive force increases as the opening angle θ increases. At this time, if the distance D is small, the electromotive force hardly changes even if the opening angle θ changes, but the electromotive force increases as the distance D increases. As described above, when the electromotive force increases, the amount of magnetic flux increases and the current decreases. This reduces the copper loss of the stator winding and improves the efficiency.
The relationship between the opening angle θ and the distance D shown in FIG. 4 and the magnitude of the electromotive force generated between the stator winding terminals is as follows: the number of pole pairs P of the
From FIG. 4, the distance D at which the electromotive force is 102% or more is expressed by equation (2).
D ≧ [{1 / sin (P × θ)} × g 2 ] (2)
ところで、前述したように、センサレス方式の制御装置では、固定子巻線端子間に発生する起電力が正弦波形であると仮定し、入力電圧と入力電流を用いて回転子の回転位置を算出している。このようなセンサレス方式の制御装置では、起電力波形に含まれる高調波成分が多いと、回転子の位置を正確に算出することができなくなり、インバータ等の電源装置の制御精度が低下して効率が低下する。このため、起電力波形に含まれる高調波成分を減少させることが求められている。 By the way, as described above, in the sensorless control device, it is assumed that the electromotive force generated between the stator winding terminals is a sine waveform, and the rotational position of the rotor is calculated using the input voltage and the input current. ing. In such a sensorless control device, if there are many harmonic components contained in the electromotive force waveform, the position of the rotor cannot be calculated accurately, and the control accuracy of the power supply device such as an inverter is reduced, resulting in efficiency. Decreases. For this reason, it is required to reduce harmonic components contained in the electromotive force waveform.
本実施の形態における、開角θ及び距離Ｄと起電力波形に含まれる１次成分の大きさとの関係を図５に示す。なお、図５は、回転子２０の極対数が２、固定子１０のスロット数が２４あるいは３６の場合のものである。
図５に示すように、［０．４≦Ｄ≦［（ｇ／１０）×Ｐ×（θ／２）−ｇ］の範囲では、［２２度≦θ≦４５度］の時に起電力に含まれる１次成分が８５％以上であることがわかる。
ここで、図２に示す回転子２０の極対数Ｐが２の場合の条件［２２度≦θ≦４５度］は、回転子２０の極対数に応じて変更される。
例えば、回転子２０の極対数が１の場合には、極対数が２の場合の条件の２倍、すなわち、［４４≦θ≦９０度］に対応する。また、回転子２０の極対数が３の場合には、極対数が２の場合の条件の２／３倍、すなわち、［４４／３度≦θ≦３０度］に対応する。
したがって、回転子２０の極対数をＰとした場合、起電力波形に含まれる１次成分が８５％以上である領域は、（３）式で表される。
２２≦［Ｐ×（θ／２）］≦４５ （３）
但し、［０．４≦Ｄ≦［（ｇ／１０）×Ｐ×（θ／２）−ｇ］ （４）
（２）式と（４）式から、距離Ｄは、（５）式で表される。
［{１／ｓｉｎ（Ｐ×θ）}×ｇ２］≦Ｄ≦［（ｇ／１０）×Ｐ×（θ／２）−ｇ］
（５）
また、（３）式から、開角θは、（６）式で表される。
（４４／Ｐ）≦θ≦（９０／Ｐ） （６）
FIG. 5 shows the relationship between the opening angle θ and the distance D and the magnitude of the primary component included in the electromotive force waveform in the present embodiment. FIG. 5 shows a case where the number of pole pairs of the
As shown in FIG. 5, in the range of [0.4 ≦ D ≦ [(g / 10) × P × (θ / 2) −g], it is included in the electromotive force when [22 degrees ≦ θ ≦ 45 degrees]. It can be seen that the primary component is 85% or more.
Here, the condition [22 degrees ≦ θ ≦ 45 degrees] when the number of pole pairs P of the
For example, when the number of pole pairs of the
Therefore, when the number of pole pairs of the
22 ≦ [P × (θ / 2)] ≦ 45 (3)
However, [0.4 ≦ D ≦ [(g / 10) × P × (θ / 2) −g] (4)
From the expressions (2) and (4), the distance D is expressed by the expression (5).
[{1 / sin (P × θ)} × g 2 ] ≦ D ≦ [(g / 10) × P × (θ / 2) −g]
(5)
Further, from the equation (3), the opening angle θ is represented by the equation (6).
(44 / P) ≦ θ ≦ (90 / P) (6)
以上のことから、（５）式及び（６）式を満足させることによって、起電力を大きくすることができるとともに、起電力波形に含まれる１次成分を８５％以上とすることができる。
起電力を大きくすることにより、電流を減少させることができる。これにより、固定子巻線の銅損を減少させて、効率を向上させることができる。
また、起電力波形に含まれる１次成分を多くし、起電力波形に含まれる高調波成分を少なくすることができる。これにより、センサレス方式の制御装置は、精度よく回転子の位置を検出することができるため、インバータ等の電源装置の制御精度を高めることができ、永久磁石埋込型電動機の効率を向上させることができる。
From the above, by satisfying the expressions (5) and (6), the electromotive force can be increased and the primary component included in the electromotive force waveform can be 85% or more.
By increasing the electromotive force, the current can be reduced. Thereby, the copper loss of the stator winding can be reduced and the efficiency can be improved.
Moreover, the primary component contained in the electromotive force waveform can be increased, and the harmonic component contained in the electromotive force waveform can be reduced. As a result, the sensorless control device can accurately detect the position of the rotor, so that the control accuracy of the power supply device such as an inverter can be increased, and the efficiency of the permanent magnet embedded motor can be improved. Can do.
以上の実施の形態では、Ｖ字形状の磁石収容孔に断面形状が長方形形状の永久磁石を収容し、磁石収容孔内の端部壁側と中央部に空隙を設けたが、空隙部としては、磁石収容孔の端部壁と外周部との間に設けた孔や外周部に設けた凹部を用いてもよい。空隙部には非磁性材を充填してもよい。
また、磁石収容孔、空隙部（孔や凹部）、永久磁石の形状や数等は種々変更可能である。
以下に、他の実施の形態で用いる回転子を図６〜図１１を参照して説明する。なお、図６〜図１１は、回転子の軸方向に直角な断面を示している。
In the above embodiment, a permanent magnet having a rectangular cross section is accommodated in the V-shaped magnet accommodating hole, and the gap is provided in the end wall side and the central portion in the magnet accommodating hole. A hole provided between the end wall of the magnet housing hole and the outer peripheral portion or a concave portion provided in the outer peripheral portion may be used. The gap may be filled with a nonmagnetic material.
Further, the shape, number, etc. of the magnet housing hole, the gap (hole or recess), and the permanent magnet can be variously changed.
Below, the rotor used by other embodiment is demonstrated with reference to FIGS. 6 to 11 show cross sections perpendicular to the axial direction of the rotor.
図６に示す第２の実施の形態の回転子は、磁石収容孔の中央部にブリッジ部を設けている点が第１の実施の形態の回転子と異なっている。
第２の実施の形態では、主磁極部には、磁石収容孔１３１ａ、１３２ａが、凸部側が回転子の中心方向を向いた略Ｖ字形状となるようにｄ軸に対称に設けられている。磁石収容孔１３１ａと１３２ａの間には、ブリッジ部１３３ａが設けられている。
磁石収容孔１３１ａ、１３２ａには、それぞれ断面形状が長方形形状を有する永久磁石１４１ａ、１４２ａが収容されている。
本実施の形態の回転子では、永久磁石収容孔１４１ａ、１４２ａ内の回転子の中央部側と外周部側に空隙部が設けられている。
The rotor of the second embodiment shown in FIG. 6 is different from the rotor of the first embodiment in that a bridge portion is provided at the center of the magnet housing hole.
In the second embodiment, the main magnetic pole portion is provided with magnet housing holes 131a and 132a symmetrically with respect to the d-axis so that the convex portion side has a substantially V shape with the direction toward the center of the rotor. . A bridge portion 133a is provided between the magnet housing holes 131a and 132a.
In the magnet housing holes 131a and 132a, permanent magnets 141a and 142a each having a rectangular cross-sectional shape are housed.
In the rotor of the present embodiment, gaps are provided on the center side and the outer peripheral side of the rotor in the permanent magnet housing holes 141a and 142a.
図７に示す第３の実施の形態の回転子は、磁石収容孔と回転子の外周部との間に孔が設けられている点が第２の実施の形態と異なっている。
第３の実施の形態では、主磁極部には、磁石収容孔１７１ａ、１７２ａが、凸部側が回転子の中心方向を向いた略Ｖ字形状となるようにｄ軸に対称に設けられている。また、磁石収容孔１７１ａ、１７２ａの端部壁と回転子の外周部との間に孔１７３ａ、１７４ａが設けられている。磁石収容孔１７１ａと１７２ａとの間、磁石収容孔１７１ａと孔１７３ａとの間、磁石収容孔１７２ａと孔１７４ａとの間には、それぞれブリッジ部１７５ａ、１７６ａ、１７７ａが設けられている。
磁石収容孔１７１ａ、１７２ａには、それぞれ断面形状が長方形形状を有する永久磁石１８１ａ、１８２ａが収容されている。
本実施の形態の回転子では、永久磁石収容孔１７１ａ、１７２ａ内の回転子の中央部側に空隙部が設けられている。
The rotor of the third embodiment shown in FIG. 7 is different from the second embodiment in that a hole is provided between the magnet housing hole and the outer peripheral portion of the rotor.
In the third embodiment, the main magnetic pole portion is provided with magnet housing holes 171a and 172a symmetrically with respect to the d-axis so that the convex portion side has a substantially V shape with the direction toward the center of the rotor. . Holes 173a and 174a are provided between the end walls of the magnet housing holes 171a and 172a and the outer peripheral portion of the rotor. Bridge portions 175a, 176a, and 177a are provided between the magnet accommodation holes 171a and 172a, between the magnet accommodation holes 171a and 173a, and between the magnet accommodation holes 172a and 174a, respectively.
In the magnet housing holes 171a and 172a, permanent magnets 181a and 182a each having a rectangular cross-sectional shape are housed.
In the rotor of the present embodiment, a gap is provided on the center side of the rotor in the permanent magnet housing holes 171a and 172a.
図８に示す第４の実施の形態の回転子では、主磁極部には、凸部側が回転子の中心方向を向いた円弧形状の断面形状を有する磁石収容孔２３１ａが設けられている。
磁石収容孔２３１ａには、磁石収容孔２３１ａと略同じ断面形状を有する永久磁石２４１ａが収容されている。
本実施の形態の回転子では、空隙部が設けられていない。
In the rotor of the fourth embodiment shown in FIG. 8, the main magnetic pole part is provided with a magnet housing hole 231a having a circular cross-sectional shape with the convex side facing the center direction of the rotor.
A permanent magnet 241a having substantially the same cross-sectional shape as the magnet accommodation hole 231a is accommodated in the magnet accommodation hole 231a.
In the rotor according to the present embodiment, no gap is provided.
図９に示す第５の実施の形態の回転子では、主磁極部には、ｄ軸に直角な方向に磁石収容孔２７１ａが設けられている。
磁石収容孔２７１ａの両端部側には、回転子の外周部と略平行に形成されている端部壁２７２ａ、２７３ａ、主磁極部間の磁束の通路を形成するための通路壁２７４ａ、２７５ａが設けられている。
磁石収容孔２７１ａには、断面形状が長方形形状を有する永久磁石２８１ａが収容される。
本実施の形態の回転子では、磁石収容孔２７１ａの両端部側に空隙部が設けられている。
In the rotor of the fifth embodiment shown in FIG. 9, the main magnetic pole portion is provided with a magnet accommodation hole 271a in a direction perpendicular to the d-axis.
On both ends of the magnet housing hole 271a, end walls 272a and 273a are formed substantially parallel to the outer peripheral portion of the rotor, and passage walls 274a and 275a for forming a magnetic flux passage between the main magnetic pole portions. Is provided.
A permanent magnet 281a having a rectangular cross-sectional shape is accommodated in the magnet accommodation hole 271a.
In the rotor of the present embodiment, a gap is provided on both end sides of the magnet accommodation hole 271a.
図１０に示す第６の実施の形態の回転子では、主磁極部には、凸部側が回転子の中心方向を向いた台形形状の断面形状を有する磁石収容孔３３１ａが設けられている。
磁石収容孔３３１ａの両端部と回転子の外周部との間には、孔３３２ａ、３３３ａが設けられている。
磁石収容孔３３１ａには、断面形状が長方形形状を有する永久磁石３４１ａ、３４２ａ、３４３ａが収容されている。
本実施の形態の回転子では、磁石収容孔３３１ａ内の、永久磁石３４１ａと３４２ａ及び３４３ａとの間に空隙部が設けられている。
In the rotor of the sixth embodiment shown in FIG. 10, the main magnetic pole portion is provided with a magnet housing hole 331 a having a trapezoidal cross-sectional shape with the convex portion side facing the center direction of the rotor.
Holes 332a and 333a are provided between both end portions of the magnet housing hole 331a and the outer peripheral portion of the rotor.
Permanent magnets 341a, 342a, and 343a having a rectangular cross-sectional shape are accommodated in the magnet accommodation hole 331a.
In the rotor of the present embodiment, a gap is provided between the permanent magnets 341a and 342a and 343a in the magnet housing hole 331a.
図１１に示す第７の実施の形態の回転子では、主磁極部には、凸部側が回転子の中心方向を向いた台形形状の断面形状を有する磁石収容孔３７１ａが設けられている。
磁石収容孔３７１ａの両端部と対向する回転子の外周部には、凹部３７２ａ、３７３ａが設けられている。
磁石収容孔３７１ａには、断面形状が長方形形状を有する永久磁石３８１ａ、３８２ａ、３８３ａが収容されている。
本実施の形態の回転子では、磁石収容孔３７１ａ内の、永久磁石３８１ａと３８２ａ及び３８３ａとの間に空隙部が設けられている。
In the rotor of the seventh embodiment shown in FIG. 11, the main magnetic pole part is provided with a magnet housing hole 371a having a trapezoidal cross-sectional shape with the convex side facing the center direction of the rotor.
Concave portions 372a and 373a are provided on the outer peripheral portion of the rotor facing both end portions of the magnet housing hole 371a.
Permanent magnets 381a, 382a, and 383a having a rectangular cross section are accommodated in the magnet accommodation hole 371a.
In the rotor of the present embodiment, a gap is provided between the permanent magnets 381a and 382a and 383a in the magnet housing hole 371a.
本発明は、実施の形態で説明した構成に限定されることなく、種々の変更、追加、削除が可能である。
例えば、回転子の主磁極部を単層で構成したが、多層で構成してもよい。
また、磁石収容孔の形状や永久磁石の形状は種々変更可能である。さらに、永久磁石の材料も種々変更可能である。
また、固定子のスロット数と回転子の極対数の組み合わせとしては、種々の組み合わせが可能である。
また、永久磁石埋込型電動機について説明したが、本発明は種々の構造の永久磁石電動機等として構成することができる。
また、本発明の永久磁石回転機は、種々の用途に用いることができる。
The present invention is not limited to the configuration described in the embodiment, and various changes, additions, and deletions are possible.
For example, the main magnetic pole portion of the rotor is configured with a single layer, but may be configured with multiple layers.
Moreover, the shape of a magnet accommodation hole and the shape of a permanent magnet can be variously changed. Further, the material of the permanent magnet can be variously changed.
Various combinations of the number of slots of the stator and the number of pole pairs of the rotor are possible.
Moreover, although the permanent magnet embedded type motor has been described, the present invention can be configured as a permanent magnet motor having various structures.
Moreover, the permanent magnet rotating machine of this invention can be used for various uses.
１０ 固定子
１２ａ〜１２ｘ ティース部
１３ａ、１４ａ ティース端部
１５ａ ティース先端部
１６ａ〜１６ｘ スロット
２０ 回転子
２２ａ〜２２ｄ、１２２ａ、１６２ａ、２２２ａ、２６２ａ、３２２ａ、３６２ａ 第１の曲線部分
２３ａ〜２３ｄ、１２３ａ、１２３ｄ、１６３ａ、１６３ｄ、２２３ａ、２２３ｄ、２６３ａ、２６３ｄ、３２３ａ、３２３ｄ、３６３ａ、３６３ｄ 第２の曲線部分
３１ａ〜３１ｄ、１３１ａ、１３２ａ、１７１ａ、１７２ａ、２３１ａ、２７１ａ、３３１ａ、３７１ａ 磁石収容孔
３２ａ、３３ａ 内壁
３４ａ、３５ａ 外壁
３６ａ、３７ａ、２７２ａ、２７３ａ 端部壁
３８ａ、３９ａ 係止部
４１ａ、４２ａ、１４１ａ、１４２ａ、１８１ａ、１８２ａ、２４１ａ、２８１ａ、３４１ａ、３４２ａ、３４３ａ、３８１ａ、３８２ａ、３８３ａ 永久磁石
４３ａ、４４ａ、４５ａ 空隙部
１７３ａ、１７４ａ、３３２ａ、３３３ａ 孔
３７２ａ、３７３ａ 切欠部
１３３ａ、１７５ａ、１７６ａ、１７７ａ、３３４ａ、３３５ａ、３７４ａ、３７５ａ ブリッジ部
２７４ａ、２７５ａ 仕切壁
DESCRIPTION OF
Claims (4)
回転子の外周部は、主磁極部のｄ軸と交差し、凸部側が外周方向を向いた第１の曲線部分と、補助磁極部のｑ軸と交差し、凸部側が外周方向を向いた第２の曲線部分が交互に接続されて形成され、第１の曲線部分は、ｄ軸上の回転子の中心を曲率中心とする円弧形状に形成され、第２の曲線部分は、ｑ軸上の回転子の中心より第２の曲線部分と反対方向にずれた位置を曲率中心とし、第１の曲線部分の曲率半径より大きい曲率半径を有する円弧形状に形成されており、
第１の曲線部分の開角（機械角）をθ、回転子の極対数をＰとした時、［（４４／Ｐ）度≦θ≦（９０／Ｐ）度］を満足するように構成されている、
永久磁石回転機。 A stator is formed in which a slot for accommodating the stator winding is formed, and a tooth portion having a tooth tip portion is provided at a portion facing the outer peripheral portion of the rotor, and the tooth tip portion is disposed with a gap therebetween The rotor is provided with a main magnetic pole part and auxiliary magnetic pole parts provided with magnet accommodation holes for accommodating permanent magnets alternately in the circumferential direction in a cross section perpendicular to the axial direction of the rotor. The slot is a permanent magnet rotating machine in which the stator winding is accommodated by the distributed winding method,
The outer periphery of the rotor intersects the d-axis of the main magnetic pole part, the first curved part whose convex part side faces the outer peripheral direction, and the q axis of the auxiliary magnetic pole part intersects, and the convex part side faces the outer peripheral direction. The second curve portion is formed by alternately connecting, the first curve portion is formed in an arc shape having the center of curvature as the center of the rotor on the d axis, and the second curve portion is on the q axis. The center of curvature is a position shifted from the center of the rotor in the opposite direction to the second curved portion, and the arc shape has a radius of curvature larger than that of the first curved portion,
When the opening angle (mechanical angle) of the first curve portion is θ and the number of pole pairs of the rotor is P, it is configured to satisfy [(44 / P) degrees ≦ θ ≦ (90 / P) degrees]. ing,
Permanent magnet rotating machine.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003318985A JP3913205B2 (en) | 2003-09-10 | 2003-09-10 | Permanent magnet rotating machine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003318985A JP3913205B2 (en) | 2003-09-10 | 2003-09-10 | Permanent magnet rotating machine |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2005086955A JP2005086955A (en) | 2005-03-31 |
| JP2005086955A5 JP2005086955A5 (en) | 2006-06-08 |
| JP3913205B2 true JP3913205B2 (en) | 2007-05-09 |
Family
ID=34418097
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003318985A Expired - Lifetime JP3913205B2 (en) | 2003-09-10 | 2003-09-10 | Permanent magnet rotating machine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3913205B2 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012141085A1 (en) | 2011-04-15 | 2012-10-18 | 三菱重工業株式会社 | Electric motor and electric compressor using same |
| KR101448646B1 (en) * | 2008-07-08 | 2014-10-08 | 엘지전자 주식회사 | Motor |
| US9641032B2 (en) | 2012-03-23 | 2017-05-02 | Mitsubishi Heavy Industries Automotive Thermal Systems Co., Ltd. | Motor having magnets embedded in a rotor and electric compressor using same |
| US9647501B2 (en) | 2013-02-14 | 2017-05-09 | Mitsubishi Electric Corporation | Interior permanent magnet motor, compressor and refrigeration and air conditioning apparatus |
Families Citing this family (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7521833B2 (en) | 2005-04-14 | 2009-04-21 | Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki | Permanent magnet embedment rotating electric machine, motor for car air conditioner, and enclosed electric compressor |
| JP4867194B2 (en) * | 2005-04-28 | 2012-02-01 | トヨタ自動車株式会社 | Rotor |
| US8080908B2 (en) | 2005-11-09 | 2011-12-20 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Cooling structure for rotor core in electric rotating machine |
| JP4898201B2 (en) | 2005-12-01 | 2012-03-14 | アイチエレック株式会社 | Permanent magnet rotating machine |
| JP4815204B2 (en) * | 2005-12-01 | 2011-11-16 | アイチエレック株式会社 | Permanent magnet rotating machine and compressor |
| JP4793027B2 (en) | 2006-02-28 | 2011-10-12 | 株式会社豊田自動織機 | Permanent magnet embedded rotary electric machine, motor for car air conditioner and hermetic electric compressor |
| JP2007252018A (en) * | 2006-03-13 | 2007-09-27 | Aichi Elec Co | Permanent magnet motor |
| US7939982B2 (en) * | 2008-10-02 | 2011-05-10 | Nidec Motor Corporation | Motor with lobed rotor having uniform and non-uniform air gaps |
| JP2010093906A (en) * | 2008-10-06 | 2010-04-22 | Fuji Electric Systems Co Ltd | Permanent magnet type rotating machine |
| JP5412978B2 (en) * | 2009-06-17 | 2014-02-12 | 株式会社明電舎 | Permanent magnet embedded rotary electric machine |
| WO2011001533A1 (en) * | 2009-07-03 | 2011-01-06 | 三菱電機株式会社 | Permanent magnetic rotating electric machine |
| JP2011083114A (en) * | 2009-10-07 | 2011-04-21 | Suzuki Motor Corp | Motor |
| JP5331761B2 (en) | 2010-08-09 | 2013-10-30 | 株式会社日立製作所 | Permanent magnet rotating electric machine |
| CN102377264B (en) * | 2011-11-21 | 2014-03-19 | 浙江迈雷科技有限公司 | Rotor structure of permanent magnet synchronous motor and permanent magnet synchronous motor |
| DE102013219260B4 (en) * | 2012-09-28 | 2020-08-06 | Suzuki Motor Corporation | Electric lathe with permanent magnets inside |
| JP2015122936A (en) | 2013-10-31 | 2015-07-02 | 三星電子株式会社Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． | Magnet embedded-type motor and method for using magnet embedded-type motor |
| KR101628828B1 (en) * | 2014-10-13 | 2016-06-09 | 재단법인한국조선해양기자재연구원 | IPMSM(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor) with forced air cooling structure for |
| JP6133350B2 (en) * | 2015-03-31 | 2017-05-24 | アイチエレック株式会社 | Permanent magnet motor and compressor |
| JP6506649B6 (en) * | 2015-07-27 | 2019-06-05 | 日立グローバルライフソリューションズ株式会社 | Permanent magnet synchronous machine and apparatus using the same |
| CN105576924B (en) * | 2015-12-24 | 2018-01-02 | 东南大学 | A kind of built-in permanent-magnet synchronous motor |
| WO2017203618A1 (en) | 2016-05-25 | 2017-11-30 | 三菱電機株式会社 | Rotor, electric motor, compressor, air conditioner, and method for manufacturing electric motor |
| JP2017123782A (en) * | 2017-04-18 | 2017-07-13 | アイチエレック株式会社 | Permanent magnet motor and compressor |
| CN107968505A (en) * | 2017-12-30 | 2018-04-27 | 苏州爱知科技有限公司 | A kind of compressor electric motor and refrigeration plant |
| KR20220002592A (en) * | 2019-12-11 | 2022-01-06 | 안후이 메이즈 프리시전 매뉴팩처링 컴퍼니 리미티드 | Motors, compressors and air conditioners |
| CN113964982A (en) * | 2021-08-23 | 2022-01-21 | 广东金霸智能科技股份有限公司 | Permanent magnet motor |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07222384A (en) * | 1994-01-27 | 1995-08-18 | Toshiba Corp | Permanent magnet type motor |
| JP3417409B2 (en) * | 1996-02-23 | 2003-06-16 | 松下電器産業株式会社 | Electric motor |
| JP2000197292A (en) * | 1998-10-21 | 2000-07-14 | Mitsubishi Electric Corp | Permanent-magnet rotor of permanent-magnet mounted motor |
| JP2000350393A (en) * | 1999-03-29 | 2000-12-15 | Shin Etsu Chem Co Ltd | Permanent-magnet motor |
| JP2001086672A (en) * | 1999-09-14 | 2001-03-30 | Hitachi Ltd | Permanent magnet rotating machine, and electric vehicle using the same |
| JP3602392B2 (en) * | 1999-12-21 | 2004-12-15 | アイチエレック株式会社 | Permanent magnet embedded motor |
| JP3787756B2 (en) * | 2000-08-29 | 2006-06-21 | 株式会社日立製作所 | Permanent magnet rotating electric machine |
| JP2002101629A (en) * | 2000-09-19 | 2002-04-05 | Hitachi Ltd | Permanent magnet rotating electric machine |
| JP2002136011A (en) * | 2000-10-26 | 2002-05-10 | Fujitsu General Ltd | Permanent magnet motor |
| JP2002315243A (en) * | 2001-04-13 | 2002-10-25 | Hitachi Ltd | Permanent magnet type rotary electric machine |
| JP3852930B2 (en) * | 2003-02-27 | 2006-12-06 | アイチエレック株式会社 | Permanent magnet rotating machine |
-
2003
- 2003-09-10 JP JP2003318985A patent/JP3913205B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101448646B1 (en) * | 2008-07-08 | 2014-10-08 | 엘지전자 주식회사 | Motor |
| WO2012141085A1 (en) | 2011-04-15 | 2012-10-18 | 三菱重工業株式会社 | Electric motor and electric compressor using same |
| US9369012B2 (en) | 2011-04-15 | 2016-06-14 | Mitsubishi Heavy Industries Automotive Thermal Systems Co., Ltd. | Electric motor and electric compressor using the same |
| US9641032B2 (en) | 2012-03-23 | 2017-05-02 | Mitsubishi Heavy Industries Automotive Thermal Systems Co., Ltd. | Motor having magnets embedded in a rotor and electric compressor using same |
| US9647501B2 (en) | 2013-02-14 | 2017-05-09 | Mitsubishi Electric Corporation | Interior permanent magnet motor, compressor and refrigeration and air conditioning apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2005086955A (en) | 2005-03-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3913205B2 (en) | Permanent magnet rotating machine | |
| JP3852930B2 (en) | Permanent magnet rotating machine | |
| JP5321451B2 (en) | Permanent magnet embedded motor | |
| JP4065829B2 (en) | Permanent magnet rotor and brushless motor | |
| US7417346B2 (en) | Permanent magnet rotating electric machine | |
| US10734852B2 (en) | Motor | |
| US9130441B2 (en) | Brushless DC motor | |
| WO2011001533A1 (en) | Permanent magnetic rotating electric machine | |
| JP6390506B2 (en) | Rotating electrical machine rotor | |
| JP2006314152A (en) | Permanent-magnet motor | |
| JP4496064B2 (en) | Permanent magnet type motor and washing machine | |
| JP2005253146A (en) | Motor | |
| JP2006304546A (en) | Permanent magnet reluctance type rotary electric machine | |
| JP2003061272A (en) | Permanent magnet dynamo-electric machine, and electric power steering device | |
| JP4580683B2 (en) | Permanent magnet type reluctance type rotating electrical machine | |
| JP2005323498A (en) | Permanent magnet type dynamo-electric machine | |
| JP2006197786A (en) | Brushless motor | |
| JP5310085B2 (en) | Hybrid excitation IPM motor | |
| JPH09271151A (en) | Permanent-magnet rotating electric machine and motor car using rotating electric thereof | |
| JP6108621B2 (en) | motor | |
| CN116472658A (en) | Rotary electric machine and electric power steering device | |
| JP2004364389A (en) | Permanent magnet rotary electric machine | |
| JP2005006484A (en) | Ipm rotary electric machine | |
| JP6059047B2 (en) | motor | |
| KR101332545B1 (en) | Bldc motor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060419 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060419 |
|
| A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20060419 |
|
| A975 | Report on accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005 Effective date: 20060512 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060516 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060713 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20061017 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20061201 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070118 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070130 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 3913205 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130209 Year of fee payment: 6 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160209 Year of fee payment: 9 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |