JP5067365B2 - motor - Google Patents

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Description

本発明は、ツインロータを搭載する永久磁石埋め込み型ブラシレスモータに関し、特にロータの構成に関するものである。   The present invention relates to a permanent magnet embedded brushless motor equipped with a twin rotor, and more particularly to a configuration of a rotor.

図9は、従来のツインロータを有するトロイダル方式のブラシレスモータであり、ステータ110と内側ロータ120と外側ロータ130から構成されている。   FIG. 9 shows a toroidal brushless motor having a conventional twin rotor, which includes a stator 110, an inner rotor 120, and an outer rotor 130.

ステータ110は、ステータコア111とコイル115よりなる。ステータコア111は、ステータヨーク114と、このステータヨーク114に設けられた外側ティース112と内側ティース113とからなり、外側ティース112の間には外側スロット116が、内側ティース113の間には内側スロット117が、それぞれ構成されている。   The stator 110 includes a stator core 111 and a coil 115. The stator core 111 includes a stator yoke 114, an outer tooth 112 and an inner tooth 113 provided on the stator yoke 114, an outer slot 116 between the outer teeth 112, and an inner slot 117 between the inner teeth 113. Are each configured.

ステータヨーク114にはトロイダル方式の複数の3相コイル115が施されている。このコイル115は集中巻線方式でステータヨーク114に巻回され、外側スロット116と内側スロット117に収納され、スターまたはデルタ結線される。   The stator yoke 114 is provided with a plurality of toroidal three-phase coils 115. The coil 115 is wound around the stator yoke 114 by a concentrated winding method, and is accommodated in the outer slot 116 and the inner slot 117, and is star-connected or delta-connected.

内側ロータ120は回転軸140に直結され、ステータ110の内側に回転自在に保持される。内側ロータ120は、更に内側ロータヨーク121と永久磁石122とを有する。内側ロータヨーク121は、複数の永久磁石挿入孔124が設けられており、そこに永久磁石122が挿入、接着固定されている。   The inner rotor 120 is directly connected to the rotary shaft 140 and is rotatably held inside the stator 110. The inner rotor 120 further includes an inner rotor yoke 121 and a permanent magnet 122. The inner rotor yoke 121 is provided with a plurality of permanent magnet insertion holes 124, into which the permanent magnets 122 are inserted and bonded and fixed.

また、外側ロータ130は、同様に回転軸140に直結され、ステータ110の外側に回転自在に保持される。外側ロータ130は、更にロータヨーク131と永久磁石132とを有する。外側ロータヨーク131は、複数の永久磁石挿入孔134が設けられており、そこに永久磁石132が挿入、接着固定されている。   Similarly, the outer rotor 130 is directly connected to the rotating shaft 140 and is rotatably held outside the stator 110. The outer rotor 130 further includes a rotor yoke 131 and a permanent magnet 132. The outer rotor yoke 131 is provided with a plurality of permanent magnet insertion holes 134, into which the permanent magnets 132 are inserted and fixed.

内側ロータ120および外側ロータ130は、コイル115に流れる電流による磁界によって回転する。このようなトロイダル方式のブラシレスモータの構成は、例えば特許文献1に開示されている。   The inner rotor 120 and the outer rotor 130 are rotated by a magnetic field generated by a current flowing through the coil 115. The configuration of such a toroidal brushless motor is disclosed in Patent Document 1, for example.

この従来のモータによれば、ロータをツインロータ構成とすることで、出力トルクを大きくすることができるが、コギングトルクが増加し、振動・騒音が増加するという課題がある。
日本特許出願特開2001−37133号公報
According to this conventional motor, the output torque can be increased by adopting a twin rotor configuration for the rotor, but there is a problem that the cogging torque increases and the vibration and noise increase.
Japanese Patent Application Publication No. 2001-37133

本発明のモータは次の構成を有する。環状のステータヨークと、このステータヨークから径方向内側に向かって突出した複数の内側ティースと、この内側ティースと同数でステータヨークから径方向外側に向かって突出した複数の外側ティースを含む。さらに、内側ティースの間に構成された内側スロットと、外側ティースの間に構成された外側スロットとを有するステータコアを含む。さらに、内側スロットと外側スロットの間のステータヨークに巻回され、3相スターまたはデルタ状に結線された複数のコイルとを備えたステータを含む。   The motor of the present invention has the following configuration. An annular stator yoke, a plurality of inner teeth projecting radially inward from the stator yoke, and a plurality of outer teeth projecting radially outward from the stator yoke in the same number as the inner teeth. In addition, the stator core includes an inner slot configured between the inner teeth and an outer slot configured between the outer teeth. In addition, the stator includes a plurality of coils wound around a stator yoke between the inner slot and the outer slot and connected in a three-phase star or delta shape.

内側ティースに空隙を介して対向した内側ロータと、外側ティースに空隙を介して対向した外側ロータとを含み、内側ロータと外側ロータは、同一回転軸に接続される。   An inner rotor that faces the inner teeth via a gap and an outer rotor that faces the outer teeth via a gap are included, and the inner rotor and the outer rotor are connected to the same rotation shaft.

内側ロータは、複数の内側永久磁石挿入孔を有する内側ロータヨークと、内側永久磁石挿入孔に埋め込まれた複数の内側永久磁石とを有し、外側ロータは、複数の外側永久磁石挿入孔を有する外側ロータヨークと、外側永久磁石挿入孔に埋め込まれた複数の外側永久磁石とを有する。   The inner rotor has an inner rotor yoke having a plurality of inner permanent magnet insertion holes and a plurality of inner permanent magnets embedded in the inner permanent magnet insertion holes, and the outer rotor has an outer surface having a plurality of outer permanent magnet insertion holes. The rotor yoke and a plurality of outer permanent magnets embedded in the outer permanent magnet insertion holes are provided.

回転軸の回転中心と内側ロータの磁極中心と外側ロータの磁極中心を結ぶ磁極中心線、及び回転軸の回転中心と内側ロータの磁束境界と外側ロータの磁束境界を結ぶ磁束境界線とは、共に直線である。   Both the rotation center of the rotation shaft and the magnetic pole center line connecting the magnetic pole center of the inner rotor and the magnetic pole center of the outer rotor, and the magnetic flux boundary line connecting the rotation center of the rotation shaft and the magnetic flux boundary of the inner rotor and the magnetic flux boundary of the outer rotor, It is a straight line.

磁極中心線が、内側ロータヨークの外形と交差する点を端点X1、外側ロータヨークの内形と交差する点を端点X2とする。磁束境界線が、内側ロータヨークの外形と交差する点を端点Z1、外側ロータヨークの内形と交差する点を端点Z2とする。磁極中心線より磁極境界線の方向に所定角度θ1を有し回転中心を通る直線が内側ロータヨークの外形と交差する点を端点A1とし、磁極中心線より磁極境界線の方向に所定角度θ2を有し回転中心を通る直線が外側ロータヨークの内形と交差する点を端点A2とする。   A point where the magnetic pole center line intersects the outer shape of the inner rotor yoke is an end point X1, and a point where the magnetic pole center line intersects the inner shape of the outer rotor yoke is an end point X2. A point where the magnetic flux boundary line intersects the outer shape of the inner rotor yoke is an end point Z1, and a point where the magnetic flux boundary line intersects the inner shape of the outer rotor yoke is an end point Z2. The end point A1 is a point having a predetermined angle θ1 in the direction of the magnetic pole boundary line from the magnetic pole center line and passing through the rotation center, and the predetermined angle θ2 in the direction of the magnetic pole boundary line from the magnetic pole center line. The point where the straight line passing through the center of rotation intersects the inner shape of the outer rotor yoke is defined as an end point A2.

ここに、内側ロータヨークの断面形状は、端点A1と端点Z1との間が少なくとも2つの連続した直線で結ばれ、外側ロータヨークの断面形状は、端点A2と端点Z2との間が少なくとも2つの連続した直線で結ばれ、内側永久磁石挿入孔の端部と内側ロータヨークの外形との最短距離をL1とし、内側ロータヨークを構成する高透磁率薄鉄板の1枚の厚さをdとしたとき、d/2<L1<2dであるか、または、外側永久磁石挿入孔の端部と外側ロータヨークの内形との最短距離をL2とし、外側ロータヨークを構成する高透磁率薄鉄板の1枚の厚さをeとしたとき、e/2<L2<2eであるか、の少なくともいずれかである。 Here, the cross-sectional shape of the inner rotor yoke is connected between the end point A1 and the end point Z1 by at least two continuous straight lines, and the cross-sectional shape of the outer rotor yoke is at least two continuous points between the end point A2 and the end point Z2. When the shortest distance between the end of the inner permanent magnet insertion hole and the outer shape of the inner rotor yoke is L1, and the thickness of one of the high-permeability thin iron plates constituting the inner rotor yoke is d / 2 <L1 <2d or the shortest distance between the end of the outer permanent magnet insertion hole and the inner shape of the outer rotor yoke is L2, and the thickness of one of the high-permeability thin iron plates constituting the outer rotor yoke is when the e, whether it is e / 2 <L2 <2e, the Ru der least one.

以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。図1は、本発明の実施の形態におけるモータの断面図である。本実施の形態のモータは、ステータ10と、このステータ10の内径側に対向する内側ロータ20と、外径側に対向する外側ロータ30とで構成される。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view of a motor according to an embodiment of the present invention. The motor of the present embodiment includes a stator 10, an inner rotor 20 that faces the inner diameter side of the stator 10, and an outer rotor 30 that faces the outer diameter side.

ステータ10を構成するステータコア11は、略環状のステータヨーク14と、このステータヨーク14から外周方向に突出した外側ティース12と、外側ティース12と同数でステータヨーク14から内周方向に突出した内側ティース13とから成る。各々の外側ティース12の間には外側スロット16が、各々の内側ティース13の間には内側スロット17が、それぞれ構成されている。   The stator core 11 constituting the stator 10 includes a substantially annular stator yoke 14, outer teeth 12 projecting from the stator yoke 14 in the outer peripheral direction, and inner teeth projecting from the stator yoke 14 in the same number as the outer teeth 12. 13 and. Outer slots 16 are formed between the outer teeth 12, and inner slots 17 are formed between the inner teeth 13.

そして、3相スターもしくはデルタ状に結線されトロイダル巻線形式による複数のコイル15が、外側スロット16と内側スロット17の間のステータヨーク14に集中巻線方式で巻回されている。なお、このコイル15は、全スロットに収納されている。   A plurality of coils 15 connected in a three-phase star or delta shape and having a toroidal winding form are wound around the stator yoke 14 between the outer slot 16 and the inner slot 17 in a concentrated winding manner. The coil 15 is accommodated in all slots.

外側ティース12に対向して所定のエアギャップを介して外側ロータ30が配設されている。同様に、内側ティース13に対向して所定のエアギャップを介して内側ロータ20が配設されている。   An outer rotor 30 is disposed facing the outer teeth 12 via a predetermined air gap. Similarly, the inner rotor 20 is disposed through a predetermined air gap so as to face the inner teeth 13.

外側ロータ30は、電磁鋼板が積層された外側ロータヨーク31に外側永久磁石挿入孔34を有しており、そこに外側永久磁石32が収納されて外側磁極部を構成している。同様に、内側ロータ20は、電磁鋼板が積層された内側ロータヨーク21に内側永久磁石挿入孔24を有しており、そこに内側永久磁石22が収納されて内側磁極部を構成している。言い換えれば、この外側磁極部は、外側ロータヨーク31の複数の外側永久磁石挿入孔34の各々に外側永久磁石32を収納して構成される。同様に、内側磁極部は、内側ロータヨーク21の複数の内側永久磁石挿入孔24の各々に内側永久磁石22を収納して構成される。   The outer rotor 30 has an outer permanent magnet insertion hole 34 in an outer rotor yoke 31 on which electromagnetic steel plates are laminated, and an outer permanent magnet 32 is housed therein to form an outer magnetic pole portion. Similarly, the inner rotor 20 has an inner permanent magnet insertion hole 24 in an inner rotor yoke 21 in which electromagnetic steel plates are laminated, and the inner permanent magnet 22 is housed therein to form an inner magnetic pole portion. In other words, the outer magnetic pole portion is configured by accommodating the outer permanent magnet 32 in each of the plurality of outer permanent magnet insertion holes 34 of the outer rotor yoke 31. Similarly, the inner magnetic pole portion is configured by accommodating the inner permanent magnet 22 in each of the plurality of inner permanent magnet insertion holes 24 of the inner rotor yoke 21.

ここで、内側永久磁石22の中央と外側永久磁石32の中央とを結ぶ直線を延長すると回転中心41を通るように構成されており、この直線を磁極中心線27と定義する。また、内側永久磁石22と隣接内側永久磁石22との中間点と外側永久磁石32と隣接外側永久磁石32との中間点とを結ぶ直線を延長すると回転中心41を通るように構成されており、この直線を磁束境界線28と定義する。即ち、内側永久磁石22と外側永久磁石32は、同位相で配置されている。   Here, when a straight line connecting the center of the inner permanent magnet 22 and the center of the outer permanent magnet 32 is extended, it is configured to pass through the rotation center 41, and this straight line is defined as a magnetic pole center line 27. Further, when the straight line connecting the intermediate point between the inner permanent magnet 22 and the adjacent inner permanent magnet 22 and the intermediate point between the outer permanent magnet 32 and the adjacent outer permanent magnet 32 is extended, the rotation center 41 is passed. This straight line is defined as a magnetic flux boundary line 28. That is, the inner permanent magnet 22 and the outer permanent magnet 32 are arranged in the same phase.

外側ロータ30は、外側ロータフレーム(図示しない)に圧入、焼きばめ、もしくは接着等の手段で結合されている。同様に、内側ロータ20は内側ロータフレーム(図示しない)に圧入、焼きばめ、もしくは接着等の手段で結合されている。そして、内側ロータフレームと外側ロータフレームは、着脱可能に構成されている。しかし通常はこれら内側ロータフレームと外側ロータフレームは、回転軸40に連結されて、コイル15に所定の通電を行うことにより、一体に回転する。   The outer rotor 30 is coupled to an outer rotor frame (not shown) by means such as press fitting, shrink fitting, or adhesion. Similarly, the inner rotor 20 is coupled to an inner rotor frame (not shown) by means such as press fitting, shrink fitting, or adhesion. The inner rotor frame and the outer rotor frame are configured to be detachable. However, normally, the inner rotor frame and the outer rotor frame are connected to the rotating shaft 40 and rotate integrally by applying a predetermined current to the coil 15.

ここで前述の通り、外側ロータ30と内側ロータ20は、それぞれ永久磁石挿入孔34、24を備え、そこに外側永久磁石32,内側永久磁石22が収納されている。外側永久磁石挿入孔34と内側永久磁石挿入孔24とは同数であり、いずれも断面が台形形状とし、隣接する永久磁石挿入孔との間のロータヨークは均一厚さになるように設定されている。そして、周方向の長さは、外側永久磁石挿入孔34の方が内側永久磁石挿入孔24より長く、径方向の長さは同一に構成されている。外側永久磁石挿入孔34に外側永久磁石32が挿入され、内側永久磁石挿入孔24に内側永久磁石22が挿入され、いずれも接着固定される。永久磁石の形状は、いずれも断面が長方形であり、周方向の長さは、外側永久磁石32の方が内側永久磁石22より長く、径方向の長さは同一に構成されている。そして、内側永久磁石挿入孔24と外側永久磁石挿入孔34は、共に、永久磁石が挿入されたとき、周方向両端に空隙部を有するように構成されている。これは隣接永久磁石との間の磁束の短絡を防止するためである。   Here, as described above, the outer rotor 30 and the inner rotor 20 have permanent magnet insertion holes 34 and 24, respectively, in which the outer permanent magnet 32 and the inner permanent magnet 22 are housed. The number of outer permanent magnet insertion holes 34 and the number of inner permanent magnet insertion holes 24 is the same, both of which have a trapezoidal cross section, and the rotor yoke between adjacent permanent magnet insertion holes is set to have a uniform thickness. . The circumferential length of the outer permanent magnet insertion hole 34 is longer than that of the inner permanent magnet insertion hole 24, and the radial length is the same. The outer permanent magnet 32 is inserted into the outer permanent magnet insertion hole 34, the inner permanent magnet 22 is inserted into the inner permanent magnet insertion hole 24, and both are bonded and fixed. Each of the permanent magnets has a rectangular cross section, and the outer circumferential magnet 32 is longer than the inner permanent magnet 22 in the circumferential direction, and the radial length is the same. The inner permanent magnet insertion hole 24 and the outer permanent magnet insertion hole 34 are both configured to have gaps at both ends in the circumferential direction when the permanent magnet is inserted. This is to prevent a short circuit of magnetic flux between adjacent permanent magnets.

永久磁石の着磁極性は、外側永久磁石32、内側永久磁石22共にN極、S極が交互に配置される。外側スロット16のコイルに流れる電流で外側ロータ30にトルクが発生し、内側スロット17のコイルに流れる電流で内側ロータ20にトルクが発生するので、同一電流で大トルクが得られる。更に、永久磁石埋め込み構造とすることにより、リラクタンストルクも付加されるので、小型、大トルク、高効率のモータが実現できる。また、コイル15を集中巻き構造とすることにより、各スロットにおける巻線占積率が向上し、コイルエンド部が小さくできるので、更なる効率の向上に寄与できる。   As for the magnetic pole property of the permanent magnet, the N and S poles are alternately arranged in both the outer and inner permanent magnets 32 and 22. Torque is generated in the outer rotor 30 by the current flowing in the coil of the outer slot 16 and torque is generated in the inner rotor 20 by the current flowing in the coil of the inner slot 17, so that a large torque can be obtained with the same current. Furthermore, since a reluctance torque is added by adopting a permanent magnet embedded structure, a small, large torque, and high efficiency motor can be realized. Moreover, since the coil 15 has a concentrated winding structure, the winding space factor in each slot can be improved and the coil end portion can be made small, which can contribute to further improvement in efficiency.

更に、本実施の形態においては、外側永久磁石32と内側永久磁石22とを共に長方形形状とすることで、一般的に採用される円弧形磁石と異なり、磁石の加工コストを大幅に削減することができる。これにより小型、大トルク、高効率に加えて、低コスト化を実現することができる。   Further, in the present embodiment, the outer permanent magnet 32 and the inner permanent magnet 22 are both formed into a rectangular shape, so that the machining cost of the magnet is greatly reduced, unlike a generally adopted arc-shaped magnet. be able to. Thereby, in addition to small size, large torque, and high efficiency, cost reduction can be realized.

次に、図2は本実施の形態の内側ロータ20の要部を示す部分断面図である。図2において、回転中心41より内側永久磁石22の中央を結ぶ磁極中心線27が内側ロータヨーク21の外形と交差する点を端点X1とする。また、回転中心41より内側永久磁石22と隣接内側永久磁石22との中間点を結ぶ磁束境界線28が内側ロータヨーク21の外形と交差する点を端点Z1とする。磁極中心線27より磁束境界線28までの電気角は90°となる。   Next, FIG. 2 is a partial cross-sectional view showing a main part of the inner rotor 20 of the present embodiment. In FIG. 2, a point where a magnetic pole center line 27 connecting the center of the inner permanent magnet 22 with the rotation center 41 intersects the outer shape of the inner rotor yoke 21 is defined as an end point X1. Further, the end point Z1 is a point where the magnetic flux boundary line 28 connecting the intermediate point between the inner permanent magnet 22 and the adjacent inner permanent magnet 22 from the rotation center 41 intersects the outer shape of the inner rotor yoke 21. The electrical angle from the magnetic pole center line 27 to the magnetic flux boundary line 28 is 90 °.

この端点Z1は、次のように定義する。内側永久磁石挿入孔24の端部と内側ロータヨーク21の外形直線B1−Z1(後述する)との最短距離をL1とし、内側ロータヨーク21を構成する高透磁率薄鉄板の1枚の厚さをdとしたとき、d/2<L1<2dとする。外形との最短距離L1をd/2以下とすると、プレスが困難となり、さらには内側ロータヨーク21の強度が大幅に低下する。また、外形との最短距離L1を2d以上にした場合は、コイルに鎖交する磁束が減少するために出力トルクが大幅に低下する。これは、L1が大きければ大きいほど、内側ロータヨーク21における隣接永久磁石間の漏れ磁束の量が増大する。このため、その増大分の磁束がステータに鎖交しなくなるためである。以上のことから、外形との最短距離L1の値は上記範囲が最適である。また、外形との最短距離L1を決定するための内側永久磁石挿入孔24の端部は、図示のように内側永久磁石挿入孔24における外形と最も接近した部分ということになる。   This end point Z1 is defined as follows. The shortest distance between the end of the inner permanent magnet insertion hole 24 and the outer straight line B1-Z1 (described later) of the inner rotor yoke 21 is L1, and the thickness of one high permeability thin iron plate constituting the inner rotor yoke 21 is d. Where d / 2 <L1 <2d. If the shortest distance L1 from the outer shape is d / 2 or less, pressing becomes difficult, and further, the strength of the inner rotor yoke 21 is significantly reduced. Further, when the shortest distance L1 from the outer shape is set to 2d or more, the output torque is greatly reduced because the magnetic flux interlinking with the coil is reduced. This is because the amount of leakage magnetic flux between adjacent permanent magnets in the inner rotor yoke 21 increases as L1 increases. For this reason, the increased magnetic flux does not interlink with the stator. From the above, the above range is optimal for the value of the shortest distance L1 from the outer shape. Further, the end of the inner permanent magnet insertion hole 24 for determining the shortest distance L1 from the outer shape is the portion closest to the outer shape of the inner permanent magnet insertion hole 24 as shown in the figure.

次に、磁極中心線27より磁束境界線28の方向に所定角度θ1を有し回転中心41を通る直線と内側ロータヨーク21の外形と交差する点を端点A1とし、端点X1と端点A1の間を、回転中心41を中心とする円弧(第1の円弧)で結ぶ。この所定角度θ1は、電気角で15°<θ1<75°の範囲である。より好ましくは、15°<θ1<60°の範囲である。   Next, a point that has a predetermined angle θ1 in the direction of the magnetic flux boundary line 28 from the magnetic pole center line 27 and that passes through the rotation center 41 and the outer shape of the inner rotor yoke 21 is defined as an end point A1, and between the end point X1 and the end point A1. And an arc (first arc) centered on the rotation center 41. The predetermined angle θ1 is in the range of 15 ° <θ1 <75 ° in electrical angle. More preferably, the range is 15 ° <θ1 <60 °.

次に、端点A1と端点Z1との間を2つの連続した直線で結ぶ。即ち、直線A1−B1、直線B1−Z1で結んでいる。端点B1は、磁極中心線27との角度θ1bを有する。以上のように、内側ロータヨーク21の外形形状は、磁極中心線27が交差する端点X1より端点A1まで円弧で結び、端点A1より端点B1、端点Z1と連続した2つの直線で結ばれることになる。この端点A1より端点B1、端点Z1と連続した2つの直線は、端点X1より端点A1までの円弧を同じ曲率で延長した円の内側に位置する。   Next, the end point A1 and the end point Z1 are connected by two continuous straight lines. That is, they are connected by a straight line A1-B1 and a straight line B1-Z1. The end point B1 has an angle θ1b with the magnetic pole center line 27. As described above, the outer shape of the inner rotor yoke 21 is connected by an arc from the end point X1 at which the magnetic pole center line 27 intersects to the end point A1, and is connected by two straight lines from the end point A1 to the end point B1 and the end point Z1. . Two straight lines continuing from the end point A1 to the end point B1 and the end point Z1 are located inside a circle obtained by extending the arc from the end point X1 to the end point A1 with the same curvature.

このとき、端点B1の形状は、凸形状(<180°)である。これにより、前述の円弧X1−A1を同じ曲率で延長した円(破線で示す)と端点B1までの距離Lb1、端点Z1までの距離Lz1は、Lb1<Lz1となる。すなわち、磁極中心線27から離れるほど、ステータコア11の内側ティース13の内周面とのギャップが拡大することになる。   At this time, the shape of the end point B1 is a convex shape (<180 °). Thereby, the distance Lb1 to the end point B1 and the distance Lz1 to the end point Z1 are Lb1 <Lz1 as a circle (indicated by a broken line) obtained by extending the arc X1-A1 with the same curvature. That is, the gap from the inner peripheral surface of the inner tooth 13 of the stator core 11 increases as the distance from the magnetic pole center line 27 increases.

次に、図3は本実施の形態の外側ロータ30の要部を示す部分断面図である。図3において、回転中心41より外側永久磁石32の中央を結ぶ磁極中心線27が外側ロータヨーク31の内形と交差する点を端点X2とする。また、回転中心41より外側永久磁石32と隣接外側永久磁石32との中間点を結ぶ磁束境界線28が外側ロータヨーク31の内形と交差する点を端点Z2とする。磁極中心線27より磁束境界線28までの電気角は90°となる。   Next, FIG. 3 is a partial cross-sectional view showing the main part of the outer rotor 30 of the present embodiment. In FIG. 3, a point where a magnetic pole center line 27 connecting the center of the outer permanent magnet 32 with the rotation center 41 intersects with the inner shape of the outer rotor yoke 31 is defined as an end point X2. Further, an end point Z <b> 2 is a point where a magnetic flux boundary line 28 connecting an intermediate point between the outer permanent magnet 32 and the adjacent outer permanent magnet 32 from the rotation center 41 intersects the inner shape of the outer rotor yoke 31. The electrical angle from the magnetic pole center line 27 to the magnetic flux boundary line 28 is 90 °.

この端点Z2は、次のように定義する。外側永久磁石挿入孔34の端部と外側ロータヨーク31の内形直線B2−Z2(後述する)との最短距離をL2とし、外側ロータヨーク31を構成する高透磁率薄鉄板の1枚の厚さをeとしたとき、e/2<L2<2eとする。内形との最短距離L2をe/2以下とすると、プレスが困難となり、さらには外側ロータヨーク21の強度が大幅に低下する。また、内形との最短距離L2を2e以上にした場合は、コイルに鎖交する磁束が減少するために出力トルクが大幅に低下する。これは、L2が大きければ大きいほど、外側ロータヨーク31における隣接永久磁石間の漏れ磁束の量が増大する。このため、その増大分の磁束がステータに鎖交しなくなるためである。以上のことから、内形との最短距離L2の値は上記範囲が最適である。また、内形との最短距離L2を決定するための永久磁石挿入孔34の端部は、図示のように外側永久磁石挿入孔34の内形と最も接近した部分ということになる。   This end point Z2 is defined as follows. The shortest distance between the end of the outer permanent magnet insertion hole 34 and an inner straight line B2-Z2 (described later) of the outer rotor yoke 31 is L2, and the thickness of one of the high-permeability thin iron plates constituting the outer rotor yoke 31 is When e is set, e / 2 <L2 <2e. If the shortest distance L2 from the inner shape is set to e / 2 or less, pressing becomes difficult, and the strength of the outer rotor yoke 21 is significantly reduced. When the shortest distance L2 from the inner shape is set to 2e or more, the output torque is greatly reduced because the magnetic flux linked to the coil is reduced. This is because the amount of leakage magnetic flux between adjacent permanent magnets in the outer rotor yoke 31 increases as L2 increases. For this reason, the increased magnetic flux does not interlink with the stator. From the above, the above range is optimal for the value of the shortest distance L2 from the inner shape. Further, the end portion of the permanent magnet insertion hole 34 for determining the shortest distance L2 from the inner shape is the portion closest to the inner shape of the outer permanent magnet insertion hole 34 as shown in the figure.

次に、磁極中心線27より磁束境界線28の方向に所定角度θ2を有し回転中心41を通る直線と外側ロータヨーク31の内形と交差する点を端点A2とし、端点X2と端点A2の間を、回転中心41を中心とする円弧(第2の円弧)で結ぶ。この所定角度θ2は、電気角で15°<θ2<75°の範囲である。より好ましくは、15°<θ2<60°の範囲である。   Next, a point that has a predetermined angle θ2 in the direction of the magnetic flux boundary line 28 from the magnetic pole center line 27 and passes through the rotation center 41 and the inner shape of the outer rotor yoke 31 is defined as an end point A2, and between the end point X2 and the end point A2 Are connected by an arc (second arc) centered on the rotation center 41. The predetermined angle θ2 is in the range of 15 ° <θ2 <75 ° in electrical angle. More preferably, the range is 15 ° <θ2 <60 °.

次に、端点A2と端点Z2との間を2つの連続した直線で結ぶ。即ち、直線A2−B2、直線B2−Z2で結んでいる。端点B2は、磁極中心線27との角度θ2bを有する。以上のように、外側ロータヨーク31の内形形状は、磁極中心線27が交差する端点X2より端点A2まで円弧で結び、端点A2より端点B2、端点Z2と連続した2つの直線で結ばれることになる。この端点A2より端点B2、端点Z2と連続した2つの直線は、端点X2より端点A2までの円弧を同じ曲率で延長した円の外側に位置する。   Next, the end point A2 and the end point Z2 are connected by two continuous straight lines. That is, they are connected by a straight line A2-B2 and a straight line B2-Z2. The end point B2 has an angle θ2b with the magnetic pole center line 27. As described above, the inner shape of the outer rotor yoke 31 is connected by an arc from the end point X2 where the magnetic pole center line 27 intersects to the end point A2, and is connected by two straight lines from the end point A2 to the end point B2 and the end point Z2. Become. Two straight lines continuous from the end point A2 to the end point B2 and the end point Z2 are located outside a circle obtained by extending the arc from the end point X2 to the end point A2 with the same curvature.

このとき、端点B2の形状は、凸形状(<180°)である。これにより、前述の円弧X2−A2を同じ曲率で延長した円(破線で示す)と端点B2までの距離Lb2、端点Z2までの距離Lz2は、Lb2<Lz2となる。すなわち、磁極中心線27から離れるほど、ステータコア11の外側ティース12の外周面とのギャップが拡大することになる。   At this time, the shape of the end point B2 is a convex shape (<180 °). Thereby, the distance Lb2 to the circle (shown by a broken line) obtained by extending the above-mentioned arc X2-A2 with the same curvature and the end point B2 and the distance Lz2 to the end point Z2 satisfy Lb2 <Lz2. That is, the gap from the outer peripheral surface of the outer tooth 12 of the stator core 11 increases as the distance from the magnetic pole center line 27 increases.

次に、図4は、内側ロータ20における端点X1から端点A1までの角度θ1(電気角)とコギングトルクの関係、及び外側ロータ30における端点X2から端点A2までの角度θ2(電気角)とコギングトルクの関係を示すグラフである。破線は、内側ロータ20のみが存在すると仮定した場合、実線は、外側ロータ30のみが存在すると仮定した場合をそれぞれ示している。   Next, FIG. 4 shows the relationship between the angle θ1 (electrical angle) from the end point X1 to the end point A1 and the cogging torque in the inner rotor 20, and the angle θ2 (electrical angle) from the end point X2 to the end point A2 in the outer rotor 30 and the cogging. It is a graph which shows the relationship of a torque. A broken line indicates a case where only the inner rotor 20 is present, and a solid line indicates a case where only the outer rotor 30 is present.

次に、図5は、内側ロータ20のスロットオープン角度α1(電気角)とコギングトルクの関係、及び外側ロータ30のスロットオープン角度α2(電気角)とコギングトルクの関係を示すグラフである。破線は、内側ロータ20のみが存在すると仮定した場合、実線は、外側ロータ30のみが存在すると仮定した場合をそれぞれ示している。なお、スロットオープンとは、ティースの最大幅部における隣接ティースとの間隔であり、その角度α1、α2は、図1に示す通りである。   FIG. 5 is a graph showing the relationship between the slot open angle α1 (electrical angle) of the inner rotor 20 and the cogging torque, and the relationship between the slot open angle α2 (electrical angle) of the outer rotor 30 and the cogging torque. A broken line indicates a case where only the inner rotor 20 is present, and a solid line indicates a case where only the outer rotor 30 is present. The slot open is the distance between adjacent teeth in the maximum width portion of the teeth, and the angles α1 and α2 are as shown in FIG.

次に、図6は、スロットオープン角度α1、α2とコギングトルクの位相との関係を示す。内側ロータ20のスロットオープン角度α1、外側ロータ30のスロットオープン角度α2共に、電気角10°及び15°のポイントでコギングトルクの位相が反転していることが確認できる。   Next, FIG. 6 shows the relationship between the slot open angles α1 and α2 and the phase of the cogging torque. It can be confirmed that the cogging torque phase is reversed at the electrical angle of 10 ° and 15 ° for both the slot open angle α1 of the inner rotor 20 and the slot open angle α2 of the outer rotor 30.

図4に示したロータ形状の変化と、図5に示したスロットオープンの変化に伴うコギングトルクの値を調整することによって、内側コギングトルクと外側コギングトルクの位相を反転し、なおかつ内外コギングトルクの値を同一とすることで、コギングトルクを大幅に低減することができる。図7に、このときのコギングトルク波形を示す。細い破線は、内側ロータ20のみが存在すると仮定した場合の内側ロータ20のスロットオープン角度α1とコギングトルクの関係、細い実線は、外側ロータ30のみが存在すると仮定した場合の外側ロータ30のスロットオープン角度α2とコギングトルクの関係をそれぞれ示す。太い実線は、これら内側ロータ20と外側ロータ30のコギングトルクが合成され、モータ全体としてのコギングトルクを示す。本発明を適用することによって、モータ全体のコギングトルクを大幅に低減できる効果が確認できる。   By adjusting the value of the cogging torque associated with the change in the rotor shape shown in FIG. 4 and the change in the slot opening shown in FIG. 5, the phases of the inner cogging torque and the outer cogging torque are reversed, and the inner and outer cogging torque By making the values the same, the cogging torque can be greatly reduced. FIG. 7 shows a cogging torque waveform at this time. The thin broken line indicates the relationship between the slot opening angle α1 of the inner rotor 20 and the cogging torque when only the inner rotor 20 is present, and the thin solid line indicates the slot opening of the outer rotor 30 when only the outer rotor 30 is present. The relationship between the angle α2 and the cogging torque is shown. The thick solid line indicates the cogging torque of the entire motor by combining the cogging torques of the inner rotor 20 and the outer rotor 30. By applying the present invention, the effect of significantly reducing the cogging torque of the entire motor can be confirmed.

次に、内側磁石挿入穴24及び外側磁石挿入穴34は、台形形状にて説明したが、これに限るものではない。図8A、図8Bに、台形形状と異なる例を示す。図8Aにおいては、磁石挿入穴45a(内側磁石挿入穴、外側磁石挿入穴共に)は、周方向両端に突起部47aを備え、永久磁石46aが挿入されている。図8Bにおいては、磁石挿入穴45b(内側磁石挿入穴、外側磁石挿入穴共に)は、周方向両端に突起部47bと周方向両端部の内周側に突起部48bとを備え、永久磁石46aが挿入されている。この形状により永久磁石46a、46bの位置決め容易化を図ると共に、突起部47a、47b、48bは、接着剤溜まりとして機能し、同時に隣接永久磁石との磁束短絡を防止する。なお、図8Bにおける突起部48bは、周方向両端部の外周側に設けることもできる。   Next, the inner magnet insertion hole 24 and the outer magnet insertion hole 34 have been described as trapezoidal shapes, but are not limited thereto. 8A and 8B show an example different from the trapezoidal shape. In FIG. 8A, the magnet insertion hole 45a (both the inner magnet insertion hole and the outer magnet insertion hole) have protrusions 47a at both ends in the circumferential direction, and the permanent magnet 46a is inserted therein. In FIG. 8B, the magnet insertion hole 45b (both the inner magnet insertion hole and the outer magnet insertion hole) includes protrusions 47b at both ends in the circumferential direction and protrusions 48b at the inner peripheral side of both ends in the circumferential direction. Has been inserted. This shape facilitates positioning of the permanent magnets 46a, 46b, and the protrusions 47a, 47b, 48b function as an adhesive reservoir, and at the same time, prevent a magnetic flux short circuit with the adjacent permanent magnet. In addition, the protrusion part 48b in FIG. 8B can also be provided in the outer peripheral side of the circumferential direction both ends.

本実施の形態においては、内側ロータ20の積厚(軸方向の長さ)と外側ロータ30の積厚(軸方向の長さ)は、基本的には同一であるが、異なる積厚としてもよい。例えば、内側ロータ20と外側ロータ30のコギングトルクを合成して、モータ全体のコギングトルクを低減するために、例えば内側ロータ20の積厚を外側ロータ30の積厚より大きくする等の構成も可能である。   In the present embodiment, the inner rotor 20 has a stack thickness (length in the axial direction) and the outer rotor 30 has a stack thickness (length in the axial direction) that is basically the same. Good. For example, in order to reduce the cogging torque of the entire motor by synthesizing the cogging torque of the inner rotor 20 and the outer rotor 30, for example, the inner rotor 20 may have a larger thickness than the outer rotor 30. It is.

なお、本実施の形態においては、内側ロータ20は、端点A1と端点Z1との間を2つの連続した直線で結び、直線A1−B1、直線B1−Z1とで構成しているが、本発明は2つの連続した直線に限定されずもっと増やしてもよい。例えば、端点B1と端点Z1との間に更に端点C1を設け、直線A1−B1、直線B1−C1、直線C1−Z1と3つの連続した直線で結ぶ構成としてもよい。更に、4つ、5つと直線の数を増やす構成も可能である。   In the present embodiment, the inner rotor 20 is formed by connecting the end point A1 and the end point Z1 with two continuous straight lines, and includes the straight line A1-B1 and the straight line B1-Z1. Is not limited to two continuous straight lines and may be increased. For example, an end point C1 may be further provided between the end point B1 and the end point Z1, and the straight line A1-B1, the straight line B1-C1, and the straight line C1-Z1 may be connected by three continuous straight lines. Furthermore, the structure which increases the number of straight lines with four and five is also possible.

同様に、外側ロータ30は、端点A2と端点Z2との間を2つの連続した直線で結び、直線A2−B2、直線B2−Z2とで構成しているが、本発明は2つの連続した直線に限定されずもっと増やしてもよい。例えば、端点B2と端点Z2との間に更に端点C2を設け、直線A2−B2、直線B2−C2、直線C2−Z2と3つの連続した直線で結ぶ構成としてもよい。更に、4つ、5つと直線の数を増やす構成も可能である。   Similarly, the outer rotor 30 connects the end point A2 and the end point Z2 with two continuous straight lines, and is constituted by a straight line A2-B2 and a straight line B2-Z2. You may increase more without being limited to. For example, an end point C2 may be further provided between the end point B2 and the end point Z2, and the straight line A2-B2, the straight line B2-C2, and the straight line C2-Z2 may be connected by three continuous straight lines. Furthermore, the structure which increases the number of straight lines with four and five is also possible.

また本実施の形態においては、内側ロータ20と外側ロータ30とは、直線の数は同数として説明したが、同数に限定されるものではない。例えば、内側ロータ20は直線の数を2に、外側ロータ30は直線の数を3あるいは4の如く、内外ロータにおける直線の数を異なる数とする構成も可能である。   In the present embodiment, the inner rotor 20 and the outer rotor 30 are described as having the same number of straight lines, but the number is not limited to the same number. For example, the number of straight lines in the inner and outer rotors may be different, for example, the inner rotor 20 may have two straight lines and the outer rotor 30 may have three or four straight lines.

また本発明のモータは、ステータ10を樹脂モールドすることによってステータの剛性向上と振動・騒音の低減を図ることができる。   In the motor of the present invention, the stator 10 can be resin-molded to improve the rigidity of the stator and reduce vibration and noise.

また本実施の形態においては、内側ロータフレームと外側ロータフレームが回転軸40に連結されると説明したが、これらロータフレームを使わず、内側ロータ20と外側ロータ30とを一体的に樹脂モールドして、両ロータを連結する構造としてもよい。   In the present embodiment, it has been described that the inner rotor frame and the outer rotor frame are connected to the rotating shaft 40. However, the inner rotor 20 and the outer rotor 30 are integrally molded with resin without using these rotor frames. Thus, a structure in which both rotors are connected may be employed.

また本実施の形態においては、内側磁石22は内側磁石挿入穴24に、外側磁石32は外側磁石挿入穴34に、それぞれ接着固定されると説明したが、接着剤を使わない構成としてもよい。即ち、内側ロータヨーク21と内側磁石22と外側ロータヨーク31と外側磁石32とを一体的に樹脂モールドし、内側ロータ20と外側ロータ30を相互に固定する構成としてもよい。これにより接着工程を省略し、工数の低減を図ることができる。   In the present embodiment, it has been described that the inner magnet 22 is fixed to the inner magnet insertion hole 24 and the outer magnet 32 is fixed to the outer magnet insertion hole 34. However, an adhesive may not be used. That is, the inner rotor yoke 21, the inner magnet 22, the outer rotor yoke 31, and the outer magnet 32 may be integrally resin-molded, and the inner rotor 20 and the outer rotor 30 may be fixed to each other. Thereby, an adhesion process can be omitted and man-hours can be reduced.

以上の通り本実施の形態におけるモータは、出力トルクを低減することなく、コギングトルクやトルクリップルを低減するとともに、誘起電圧の高調波含有率を低減し、振動と騒音を抑制したモータを提供することができる。   As described above, the motor according to the present embodiment provides a motor that reduces cogging torque and torque ripple without reducing output torque, reduces harmonic content of induced voltage, and suppresses vibration and noise. be able to.

本発明は、家電製品や電装品など、小型でスペースに制限があり、かつ高出力で高効率、低振動・低騒音、低コストが求められるモータに有用である。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is useful for motors that are small in size and limited in space, and that require high output, high efficiency, low vibration / low noise, and low cost, such as home appliances and electrical components.

本発明の実施の形態におけるモータの断面図Sectional drawing of the motor in embodiment of this invention 本発明の実施の形態におけるモータの内側ロータを示す部分断面図The fragmentary sectional view which shows the inner side rotor of the motor in embodiment of this invention 本発明の実施の形態におけるモータの外側ロータを示す部分断面図The fragmentary sectional view which shows the outer side rotor of the motor in embodiment of this invention 本発明の実施の形態におけるモータの円弧角度θ1、θ2とコギングトルクとの関係を示すグラフThe graph which shows the relationship between the circular arc angles (theta) 1 and (theta) 2 of a motor, and cogging torque in embodiment of this invention 本発明の実施の形態におけるモータのスロットオープン角度α1、α2とコギングトルクとの関係を示すグラフThe graph which shows the relationship between the motor slot open angle (alpha) 1 and (alpha) 2 and cogging torque in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態におけるモータのスロットオープン角度α1、α2とコギングトルクの位相との関係を示すグラフThe graph which shows the relationship between the slot open angles (alpha) 1 and (alpha) 2 of a motor and the phase of a cogging torque in embodiment of this invention 本発明の実施の形態におけるモータのスロットオープン角度α1、α2とコギングトルクとの関係を示すグラフThe graph which shows the relationship between the motor slot open angle (alpha) 1 and (alpha) 2 and cogging torque in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態におけるモータの永久磁石挿入穴の他の形態を示す断面図Sectional drawing which shows the other form of the permanent magnet insertion hole of the motor in embodiment of this invention 本発明の実施の形態におけるモータの永久磁石挿入穴の他の形態を示す断面図Sectional drawing which shows the other form of the permanent magnet insertion hole of the motor in embodiment of this invention 従来のモータの断面図Cross section of conventional motor

符号の説明Explanation of symbols

10 ステータ
11 ステータコア
12 外側ティース
13 内側ティース
14 ステータヨーク
15 コイル
16 外側スロット
17 内側スロット
20 内側ロータ
21 内側ロータヨーク
22 内側永久磁石
24 内側永久磁石挿入孔
27 磁極中心線
28 磁束境界線
30 外側ロータ
31 外側ロータヨーク
32 外側永久磁石
34 外側永久磁石挿入孔
40 回転軸
41 回転中心
X1 磁極中心線が内側ロータヨークの外形と交差する端点
X2 磁極中心線が外側ロータヨークの内形と交差する端点
Z1 磁束境界線が内側ロータヨークの外形と交差する端点
Z2 磁束境界線が外側ロータヨークの内形と交差する端点
A1 磁極中心線より磁束境界線の方向に所定角度θ1をなし回転中心を通る直線が内側ロータヨークの外形と交差する端点
A2 磁極中心線より磁束境界線の方向に所定角度θ2をなし回転中心を通る直線が外側ロータヨークの内形と交差する端点
B1 磁極中心線より磁束境界線の方向に所定角度θ1bをなし回転中心を通る直線が内側ロータヨークの外形と交差する端点
B1 磁極中心線より磁束境界線の方向に所定角度θ2bをなし回転中心を通る直線が外側ロータヨークの内形と交差する端点
α1 内側ロータのスロットオープン角度
α2 外側ロータのスロットオープン角度
L1 内側永久磁石挿入孔の端部と内側ロータヨークの外形との最短距離
L2 外側永久磁石挿入孔の端部と外側ロータヨークの内形との最短距離
d 内側ロータヨークの高透磁率鉄板の1枚の厚さ
e 外側ロータヨークの高透磁率鉄板の1枚の厚さ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Stator 11 Stator core 12 Outer teeth 13 Inner teeth 14 Stator yoke 15 Coil 16 Outer slot 17 Inner slot 20 Inner rotor 21 Inner rotor yoke 22 Inner permanent magnet 24 Inner permanent magnet insertion hole 27 Magnetic pole center line 28 Magnetic flux boundary line 30 Outer rotor 31 Outer Rotor yoke 32 Outer permanent magnet 34 Outer permanent magnet insertion hole 40 Rotating shaft 41 Rotation center X1 End point where magnetic pole center line intersects outer rotor yoke outline X2 End point where magnetic pole center line intersects inner shape of outer rotor yoke Z1 Magnetic flux boundary line is inside End point intersecting the outer shape of the rotor yoke Z2 End point where the magnetic flux boundary line intersects the inner shape of the outer rotor yoke A1 A straight line passing through the center of rotation intersects the outer shape of the inner rotor yoke at a predetermined angle θ1 in the direction of the magnetic flux boundary line from the magnetic pole center line. Endpoint A 2 End point where a straight line passing through the center of rotation intersects the inner shape of the outer rotor yoke with a predetermined angle θ2 from the magnetic pole center line in the direction of the magnetic flux boundary line B1 With a predetermined angle θ1b in the direction of the magnetic flux boundary line from the magnetic pole center line End point where the straight line passing through the outer rotor yoke outline B1 A predetermined angle θ2b in the direction of the magnetic flux boundary line from the magnetic pole center line and the end point where the straight line passing through the center of rotation intersects the inner shape of the outer rotor yoke α1 Slot opening angle α2 of the inner rotor Slot opening angle of outer rotor L1 Shortest distance between end of inner permanent magnet insertion hole and outer shape of inner rotor yoke L2 Shortest distance between end of outer permanent magnet insertion hole and inner shape of outer rotor yoke d High permeability of inner rotor yoke The thickness of one iron plate e The thickness of one high permeability iron plate of the outer rotor yoke

Claims (10)

環状のステータヨークと、前記ステータヨークから径方向内側に向かって突出した複数の内側ティースと、前記内側ティースと同数で前記ステータヨークから径方向外側に向かって突出した複数の外側ティースと、前記内側ティースの間に構成された内側スロットと、
前記外側ティースの間に構成された外側スロットとを有するステータコアと、前記内側スロットと前記外側スロットの間の前記ステータヨークに巻回され、3相スターまたはデルタ状に結線された複数のコイルとを備えたステータと、
前記内側ティースに空隙を介して対向した内側ロータと、前記外側ティースに空隙を介して対向した外側ロータとを含み、前記内側ロータと前記外側ロータは、同一回転軸に接続され、
前記内側ロータは、複数の内側永久磁石挿入孔を有する内側ロータヨークと、前記内側永久磁石挿入孔に埋め込まれた複数の内側永久磁石とを有し、
前記外側ロータは、複数の外側永久磁石挿入孔を有する外側ロータヨークと、前記外側永久磁石挿入孔に埋め込まれた複数の外側永久磁石とを有し、
前記回転軸の回転中心と前記内側ロータの磁極中心と前記外側ロータの磁極中心を結ぶ磁極中心線、及び前記回転軸の回転中心と前記内側ロータの磁束境界と前記外側ロータの磁束境界を結ぶ磁束境界線とは、共に直線であり、
前記磁極中心線が、前記内側ロータヨークの外形と交差する点を端点X1、前記外側ロータヨークの内形と交差する点を端点X2とし、
前記磁束境界線が、前記内側ロータヨークの外形と交差する点を端点Z1、前記外側ロータヨークの内形と交差する点を端点Z2とし、
前記磁極中心線より前記磁極境界線の方向に所定角度θ1を有し前記回転中心を通る直線が前記内側ロータヨークの外形と交差する点を端点A1とし、
前記磁極中心線より前記磁極境界線の方向に所定角度θ2を有し前記回転中心を通る直線が前記外側ロータヨークの内形と交差する点を端点A2としたとき、
前記内側ロータヨークの断面形状は、前記端点A1と前記端点Z1との間が少なくとも2つの連続した直線で結ばれ、前記外側ロータヨークの断面形状は、前記端点A2と前記端点Z2との間が少なくとも2つの連続した直線で結ばれ
前記内側永久磁石挿入孔の端部と前記内側ロータヨークの外形との最短距離をL1とし、前記内側ロータヨークを構成する高透磁率薄鉄板の1枚の厚さをdとしたとき、d/2<L1<2dであるか、
または、
前記外側永久磁石挿入孔の端部と前記外側ロータヨークの内形との最短距離をL2とし、前記外側ロータヨークを構成する高透磁率薄鉄板の1枚の厚さをeとしたとき、e/2<L2<2eであるか、の少なくともいずれかであるモータ。
An annular stator yoke, a plurality of inner teeth projecting radially inward from the stator yoke, a plurality of outer teeth projecting radially outward from the stator yoke in the same number as the inner teeth, and the inner side An inner slot configured between the teeth;
A stator core having an outer slot formed between the outer teeth, and a plurality of coils wound around the stator yoke between the inner slot and the outer slot and connected in a three-phase star or delta shape. A stator with
Including an inner rotor facing the inner teeth via a gap and an outer rotor facing the outer teeth via a gap, the inner rotor and the outer rotor being connected to the same rotating shaft,
The inner rotor has an inner rotor yoke having a plurality of inner permanent magnet insertion holes, and a plurality of inner permanent magnets embedded in the inner permanent magnet insertion holes,
The outer rotor has an outer rotor yoke having a plurality of outer permanent magnet insertion holes, and a plurality of outer permanent magnets embedded in the outer permanent magnet insertion holes,
A magnetic pole center line connecting the rotation center of the rotating shaft, the magnetic pole center of the inner rotor, and the magnetic pole center of the outer rotor, and a magnetic flux connecting the rotation center of the rotating shaft, the magnetic flux boundary of the inner rotor, and the magnetic flux boundary of the outer rotor. Both boundaries are straight lines,
A point where the magnetic pole center line intersects the outer shape of the inner rotor yoke is an end point X1, and a point where the magnetic pole center line intersects the inner shape of the outer rotor yoke is an end point X2.
A point where the magnetic flux boundary line intersects the outer shape of the inner rotor yoke is an end point Z1, and a point where the magnetic flux boundary line intersects the inner shape of the outer rotor yoke is an end point Z2.
A point at which a straight line having a predetermined angle θ1 in the direction of the magnetic pole boundary line from the magnetic pole center line and passing through the rotation center intersects the outer shape of the inner rotor yoke is defined as an end point A1.
When the end point A2 is a point having a predetermined angle θ2 in the direction of the magnetic pole boundary line from the magnetic pole center line and passing through the rotation center and intersecting the inner shape of the outer rotor yoke,
The cross-sectional shape of the inner rotor yoke is connected by at least two continuous straight lines between the end point A1 and the end point Z1, and the cross-sectional shape of the outer rotor yoke is at least 2 between the end point A2 and the end point Z2. Connected by two continuous straight lines ,
When the shortest distance between the end portion of the inner permanent magnet insertion hole and the outer shape of the inner rotor yoke is L1, and the thickness of one of the high-permeability thin iron plates constituting the inner rotor yoke is d / 2 < L1 <2d or
Or
When the shortest distance between the end of the outer permanent magnet insertion hole and the inner shape of the outer rotor yoke is L2, and e is the thickness of one of the high-permeability thin iron plates constituting the outer rotor yoke, e / 2 <L2 <either a 2e, at least one der Ru motor.
前記内側ロータヨークの断面形状は、前記端点X1と前記端点A1の間が前記回転中心を中心とする第1の円弧であり、前記端点A1と前記端点Z1との間の前記少なくとも2つの連続した直線は、前記第1の円弧を同じ曲率で延長した円の内側に位置する請求項1記載のモータ。The cross-sectional shape of the inner rotor yoke is a first arc centered on the rotation center between the end point X1 and the end point A1, and the at least two continuous straight lines between the end point A1 and the end point Z1. The motor according to claim 1, wherein the motor is located inside a circle obtained by extending the first arc with the same curvature. 前記外側ロータヨークの断面形状は、前記端点X2と前記端点A2の間が前記回転中心を中心とする第2の円弧であり、前記端点A2と前記端点Z2との間の前記少なくとも2つの連続した直線は、前記第2の円弧を同じ曲率で延長した円の外側に位置する請求項1記載のモータ。The cross-sectional shape of the outer rotor yoke is a second arc centered on the rotation center between the end point X2 and the end point A2, and the at least two continuous straight lines between the end point A2 and the end point Z2. The motor according to claim 1, wherein the motor is located outside a circle obtained by extending the second arc with the same curvature. 前記所定角度θ1及び前記所定角度θ2は、共に、電気角で15°<θa<75°の範囲にある請求項1記載のモータ。2. The motor according to claim 1, wherein the predetermined angle θ <b> 1 and the predetermined angle θ <b> 2 are both in an electrical angle range of 15 ° <θa <75 °. 前記端点A1と前記端点Z1との間を結ぶ少なくとも2つの連続した直線の交点、及び前記端点A2と前記端点Z2との間を結ぶ少なくとも2つの連続した直線の交点は、共に凸形状である請求項1記載のモータ。The intersection of at least two continuous straight lines connecting the end point A1 and the end point Z1 and the intersection of at least two continuous straight lines connecting the end point A2 and the end point Z2 are both convex. Item 1. The motor according to Item 1. 前記内側永久磁石挿入孔と前記外側永久磁石挿入孔は、共に、周方向両端に空隙部を有する請求項1記載のモータ。The motor according to claim 1, wherein both the inner permanent magnet insertion hole and the outer permanent magnet insertion hole have gap portions at both circumferential ends. 前記内側スロットの開口部である内側スロットオープンの大きさと前記外側スロットの開口部である外側スロットオープンの大きさとを調節することによって、
前記内側ロータによるコギングトルクと前記外側ロータによるコギングトルクとを逆位相とする請求項1記載のモータ。
By adjusting the size of the inner slot opening that is the opening of the inner slot and the size of the outer slot opening that is the opening of the outer slot,
The motor according to claim 1, wherein the cogging torque by the inner rotor and the cogging torque by the outer rotor are in opposite phases.
前記内側ロータによるコギングトルクと前記外側ロータによるコギングトルクとは打ち消される請求項記載のモータ。The motor according to claim 7 , wherein the cogging torque by the inner rotor and the cogging torque by the outer rotor are canceled out. 環状のステータヨークと、前記ステータヨークから径方向内側に向かって突出した複数の内側ティースと、前記内側ティースと同数で前記ステータヨークから径方向外側に向かって突出した複数の外側ティースと、前記内側ティースの間に構成された内側スロットと、An annular stator yoke, a plurality of inner teeth projecting radially inward from the stator yoke, a plurality of outer teeth projecting radially outward from the stator yoke in the same number as the inner teeth, and the inner side An inner slot configured between the teeth;
前記外側ティースの間に構成された外側スロットとを有するステータコアと、前記内側スロットと前記外側スロットの間の前記ステータヨークに巻回され、3相スターまたはデルタ状に結線された複数のコイルとを備えたステータと、A stator core having an outer slot formed between the outer teeth, and a plurality of coils wound around the stator yoke between the inner slot and the outer slot and connected in a three-phase star or delta shape. A stator with
前記内側ティースに空隙を介して対向した内側ロータと、前記外側ティースに空隙を介して対向した外側ロータとを含み、前記内側ロータと前記外側ロータは、同一回転軸に接続され、Including an inner rotor facing the inner teeth via a gap and an outer rotor facing the outer teeth via a gap, the inner rotor and the outer rotor being connected to the same rotating shaft,
前記内側ロータは、複数の内側永久磁石挿入孔を有する内側ロータヨークと、前記内側永久磁石挿入孔に埋め込まれた複数の内側永久磁石とを有し、The inner rotor has an inner rotor yoke having a plurality of inner permanent magnet insertion holes, and a plurality of inner permanent magnets embedded in the inner permanent magnet insertion holes,
前記外側ロータは、複数の外側永久磁石挿入孔を有する外側ロータヨークと、前記外側永久磁石挿入孔に埋め込まれた複数の外側永久磁石とを有し、The outer rotor has an outer rotor yoke having a plurality of outer permanent magnet insertion holes, and a plurality of outer permanent magnets embedded in the outer permanent magnet insertion holes,
前記回転軸の回転中心と前記内側ロータの磁極中心と前記外側ロータの磁極中心を結ぶ磁極中心線、及び前記回転軸の回転中心と前記内側ロータの磁束境界と前記外側ロータの磁束境界を結ぶ磁束境界線とは、共に直線であり、A magnetic pole center line connecting the rotation center of the rotating shaft, the magnetic pole center of the inner rotor, and the magnetic pole center of the outer rotor, and a magnetic flux connecting the rotation center of the rotating shaft, the magnetic flux boundary of the inner rotor, and the magnetic flux boundary of the outer rotor. Both boundaries are straight lines,
前記磁極中心線が、前記内側ロータヨークの外形と交差する点を端点X1、前記外側ロータヨークの内形と交差する点を端点X2とし、A point where the magnetic pole center line intersects the outer shape of the inner rotor yoke is an end point X1, and a point where the magnetic pole center line intersects the inner shape of the outer rotor yoke is an end point X2.
前記磁束境界線が、前記内側ロータヨークの外形と交差する点を端点Z1、前記外側ロータヨークの内形と交差する点を端点Z2とし、A point where the magnetic flux boundary line intersects the outer shape of the inner rotor yoke is an end point Z1, and a point where the magnetic flux boundary line intersects the inner shape of the outer rotor yoke is an end point Z2.
前記磁極中心線より前記磁極境界線の方向に所定角度θ1を有し前記回転中心を通る直線が前記内側ロータヨークの外形と交差する点を端点A1とし、A point at which a straight line having a predetermined angle θ1 in the direction of the magnetic pole boundary line from the magnetic pole center line and passing through the rotation center intersects the outer shape of the inner rotor yoke is defined as an end point A1.
前記磁極中心線より前記磁極境界線の方向に所定角度θ2を有し前記回転中心を通る直線が前記外側ロータヨークの内形と交差する点を端点A2としたとき、When the end point A2 is a point having a predetermined angle θ2 in the direction of the magnetic pole boundary line from the magnetic pole center line and passing through the rotation center and intersecting the inner shape of the outer rotor yoke,
前記内側ロータヨークの断面形状は、前記端点A1と前記端点Z1との間が少なくとも2つの連続した直線で結ばれ、前記外側ロータヨークの断面形状は、前記端点A2と前記端点Z2との間が少なくとも2つの連続した直線で結ばれ、The cross-sectional shape of the inner rotor yoke is connected by at least two continuous straight lines between the end point A1 and the end point Z1, and the cross-sectional shape of the outer rotor yoke is at least 2 between the end point A2 and the end point Z2. Connected by two continuous straight lines,
前記内側スロットの開口部である内側スロットオープンの大きさと前記外側スロットの開口部である外側スロットオープンの大きさとを調節することによって、By adjusting the size of the inner slot opening that is the opening of the inner slot and the size of the outer slot opening that is the opening of the outer slot,
前記内側ロータによるコギングトルクと前記外側ロータによるコギングトルクとを逆位相とするモータ。A motor in which the cogging torque by the inner rotor and the cogging torque by the outer rotor are in opposite phases.
前記内側ロータによるコギングトルクと前記外側ロータによるコギングトルクとは打ち消される請求項9記載のモータ。The motor according to claim 9, wherein the cogging torque by the inner rotor and the cogging torque by the outer rotor are canceled out.
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