JP4062269B2 - 同期型回転電機 - Google Patents
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Description
前記永久磁石のうち2個をペアとした時、少なくとも1ペア内の永久磁石間で、周方向均等ピッチ配置に対し、ティースに作用して前記固定子に円環0次モード振動を励起する電磁加振力を低減する角度だけずらした設定としたことを特徴とする同期型回転電機。
この同期型三相モータは、高出力と低振動性という特性を備えるために多用される傾向にある4極対48ティースの分布巻きによる三相モータであり、固定子30と回転子50とこれらを収納するモータケース60とからなる。回転子50は、外周部に永久磁石51〜58が装着されており、その軸中心に設けた回転軸40を、モータケース60に設けられた軸受61,62により回転可能に支持している。
前記回転軸40に対し圧入により固定された積層鋼鈑等をベース材とし、外周部に8個の永久磁石51〜58が軸方向に貫通して固定されている。この永久磁石51〜58は、厚み方向に磁化されており、一つ置きにN極とS極が逆向きに配置されている。この永久磁石51〜58は、回転子50を固定子30に組み付けると、回転子50の永久磁石と固定子30の電磁石との関係により磁路を形成する。
前記モータケース60に対し圧入やボルト止め等により固定された積層鋼鈑をベース材とし、前記回転子50と対向する内側部には、計48個のティース(1)〜(48)を備える。各ティース(1)〜(48)間に形成されたスロットには、固定子30に回転磁界を発生させるコイル32が巻き付けられている。なお、前記コイル32は、図1に示すように、U相のコイル32とV相のコイル32とW相のコイル32とに分けられ、各相のコイル32は、図外のコントローラにより制御されるモータドライバに接続されている。そして、このモータドライバから各相のコイル32に対し、位相が120度づつ異なる所定周波数の交流電圧を投入することにより、その周波数に対応した回転数で、同期型三相モータの回転子50は回転する。
実施例1では、図1に示すように、ペアとして永久磁石51,55を選び、周方向均等ピッチ配置(本例ではθ=180度)に対し、48次の電磁加振力を低減するために、
θ+360/(2×n)度=θ+3.75度
ずらした。ただし、n=48である。
電動機の高周波騒音として問題となる固定子の主要モードを図3に示す。なお、図3では振動モードを表示するため回転子などを省略した。
図3において、図示しない回転子の永久磁石と多相コイルの界磁とで発生する電磁力変動が、ティースに電磁加振力(図3の矢印)として作用する。その結果、図3の点線に示すように円環0次モード(振動の節がゼロ個のモード)を呈し、その振動がモータ騒音の原因となる。
典型的なモータ稼動条件として、一定回転速度時のティース(1)における電磁力解析結果を図5に示し、一定回転速度時のティース(2)における電磁力解析結果を図6に示す。
ティースに作用する電磁力の特徴は、常に内向き(回転子側に引きつけられる方向)である。円環0次モードを励起する電磁加振力は、図3からわかるように、各ティースほぼ同等寄与なのでそれぞれを加算して評価できる。円環0次モードを励起する電磁加振力をフーリエ解析した結果を図7に示す。本例の場合は、回転子の回転速度に対して24次(24倍速)、48次(48倍速)が他の次数に比較し高いことを示している。
実施例1の同期型回転電機にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
実施例2の同期型回転電機にあっては、実施例1の(1)〜(3)の効果に加えて、下記に列挙する効果を得ることができる。
(1)〜(48) ティース
32 コイル
40 回転軸
50 回転子
51〜58 永久磁石
60 モータケース
61,62 軸受
Claims (6)
- コイルを巻き付けたティースを有する固定子と、永久磁石を有する回転子を備え、前記永久磁石の磁界と多相のコイルにより生起される磁界との相互作用により回転子が回転する同期型回転電機において、
前記永久磁石のうち2個をペアとした時、少なくとも1ペア内の永久磁石間で、周方向均等ピッチ配置に対し、ティースに作用して前記固定子に円環0次モード振動を励起する電磁加振力を低減する角度だけずらした設定としたことを特徴とする同期型回転電機。 - 請求項1に記載された同期型回転電機において、
前記永久磁石のうち2個をペアとした時、回転子の回転速度の整数倍nを使い、少なくとも1ペア内の永久磁石間で、周方向均等ピッチ配置に対して略±360/(2n)度ずらしたことを特徴とする同期型回転電機。 - 請求項2に記載された同期型回転電機において、
前記整数倍nを、コイルに投入される多相電流の相数と、回転子の永久磁石数と、の最小公倍数の整数倍に規定したことを特徴とする同期型回転電機。 - 請求項1乃至3の何れか1項に記載された同期型回転電機において、
前記永久磁石のペアが複数の場合、該ペアが同一極対で構成されたことを特徴とする同期型回転電機。 - 請求項4に記載された同期型回転電機において、
前記同一極対で構成された複数のペアによる永久磁石は、ずらす角度が+360/(2n)度、または、−360/(2n)度で統一されていることを特徴とする同期型回転電機。 - 請求項4または請求項5に記載された同期型回転電機において、
前記永久磁石のずらし角度の計算に用いる整数倍nとして、異なった複数の整数を使用したことを特徴とする同期型回転電機。
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