JP5183601B2 - Synchronous motor rotor and synchronous motor - Google Patents
Synchronous motor rotor and synchronous motor Download PDFInfo
- Publication number
- JP5183601B2 JP5183601B2 JP2009214875A JP2009214875A JP5183601B2 JP 5183601 B2 JP5183601 B2 JP 5183601B2 JP 2009214875 A JP2009214875 A JP 2009214875A JP 2009214875 A JP2009214875 A JP 2009214875A JP 5183601 B2 JP5183601 B2 JP 5183601B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rotor
- synchronous motor
- permanent magnet
- coil
- teeth
- 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.)
- Active
Links
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 title claims description 110
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 70
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 7
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 claims description 3
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 3
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 2
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 44
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 24
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000005347 demagnetization Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 239000006247 magnetic powder Substances 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
Description
この発明は、回転子に永久磁石を有する同期電動機の回転子、及びその同期電動機の回転子を用いる同期電動機に関する。 The present invention relates to a rotor of a synchronous motor having a permanent magnet in the rotor, and a synchronous motor using the rotor of the synchronous motor.
一般的な同期電動機(以下、単にモータ、電動機と呼ぶ場合もある)の多くは、固定子のスロット数(ティースの数と同じ)と回転子の極数との比が3:2である。これに対し、固定子に巻線を集中的に巻回するティースの数が12(巻線を収納するスロット数が12)で、回転子の永久磁石の磁極数(回転子の極数)が10の同期電動機(12スロット10極の同期電動機と定義する)は、一般的な固定子のスロット数と回転子の極数との比が3:2である同期電動機と比較すると、巻線係数が大きくとれることから、同体格のモータであっても同一電流に対して出力を大きく取ることができる。 Many common synchronous motors (hereinafter sometimes simply referred to as “motors” and “motors”) have a ratio of the number of stator slots (same as the number of teeth) to the number of rotor poles of 3: 2. On the other hand, the number of teeth for intensively winding the winding around the stator is 12 (the number of slots for storing the winding is 12), and the number of magnetic poles of the permanent magnet of the rotor (the number of poles of the rotor) is 10 synchronous motors (defined as 12-slot 10-pole synchronous motors) have a winding factor as compared with a synchronous motor in which the ratio of the number of slots of the stator to the number of poles of the rotor is 3: 2. Therefore, a large output can be obtained for the same current even with a motor of the same size.
言い換えれば、同一トルクを出力するために必要な電流が小さくなるため、より効率の良いモータを得ることができる。 In other words, since the current required to output the same torque is reduced, a more efficient motor can be obtained.
この固定子のスロット数と回転子の極数との組合せについては、より効率の良い同期電動機が得られる組合せが提案されている。 As a combination of the number of slots of the stator and the number of poles of the rotor, a combination that can provide a more efficient synchronous motor has been proposed.
例えば、構成が簡単でコギングトルクが小さく、比較的大出力の永久磁石界磁形ブラシレスモータ(同期電動機)を提供するために、永久磁石界磁の永久磁石磁極数Pと固定子の突極磁極数Mの関係を、(2/3)M<P<(4/3)M 、かつ、M=6n、かつ、P<6n−2またはP>6n+2 (但しnは2以上の整数)に設定することにより、コギングトルクと巻線係数の両面で改善する、すなわち、巻線係数を向上(出力を向上)させつつ、コギングトルクの大きさを低減するものであり、かつ、モータの中心に対して機械的に180度近くなる位置の突極磁極に巻回した電機子巻線を同相に選べるので、空隙の不平衡の影響を少なくして、モータの振動を小さくする永久磁石界磁形ブラシレスモータ(同期電動機)が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 For example, in order to provide a permanent magnet field type brushless motor (synchronous motor) having a simple configuration, a small cogging torque, and a relatively large output, the number of permanent magnet magnetic poles P of the permanent magnet field and the salient pole of the stator The relation of the number M is set to (2/3) M <P <(4/3) M and M = 6n and P <6n-2 or P> 6n + 2 (where n is an integer of 2 or more) This improves both the cogging torque and the winding coefficient, that is, improves the winding coefficient (improves the output), reduces the cogging torque magnitude, and reduces the motor center. Permanent magnet field type brushless that reduces the vibration of the motor by reducing the influence of the air gap imbalance, because the armature winding wound around the salient pole poles mechanically close to 180 degrees can be selected in the same phase Motors (synchronous motors) have been proposed (examples If, see Patent Document 1).
また、回転子に永久磁石を有する同期電動機に特有のコギングトルクは、固定子のスロット数と回転子の磁極数の最小公倍数の脈動数で発生する。前述の12スロット10極の同期電動機ではその脈動数が60と多くなり、コギングトルクのエネルギーが分散され振幅が小さくなり、低騒音な同期電動機の実現が可能である。 Further, cogging torque peculiar to a synchronous motor having a permanent magnet in the rotor is generated at a pulsation number which is the least common multiple of the number of slots of the stator and the number of magnetic poles of the rotor. In the above-described 12-slot 10-pole synchronous motor, the number of pulsations is as high as 60, the cogging torque energy is dispersed and the amplitude is reduced, and a low-noise synchronous motor can be realized.
電動機より発生する振動・騒音の要因に電動機の出力するトルクに脈動(リップル)があり、永久磁石を用いた同期電動機の場合、誘起電圧に歪みがその要因となる。これに対して、回転子の表面に配置する永久磁石の肉厚を正弦波状に変化させることにより、回転子表面の磁束密度分布波形を正弦波状にすることによって誘起電圧の歪みを抑える永久磁石形モータ(同期電動機)が提案されている(例えば、特許文献2参照)。 The pulsation (ripple) in the torque output from the motor is a factor of vibration and noise generated from the motor, and in the case of a synchronous motor using a permanent magnet, distortion is the factor in the induced voltage. On the other hand, by changing the wall thickness of the permanent magnet arranged on the rotor surface to a sine wave shape, the permanent magnet type suppresses the distortion of the induced voltage by making the magnetic flux density distribution waveform on the rotor surface a sine wave shape. A motor (synchronous motor) has been proposed (see, for example, Patent Document 2).
しかしながら、上記特許文献1の記載において電動機の固定子のスロット数と回転子の磁極数の組合せに関して、巻線係数が大きくなる組合せと、コギングトルクが小さくなる組合せに関しては述べられているが、トルクリップルの要因の一つとなる誘起電圧の歪みとスロット数,極数の組合せに関する記述は無い。
However, in the description of
また、上記特許文献2に記載されているように、回転子表面の磁束密度の分布を正弦波状にするために、例えば、回転子表面に配置するマグネットの形状を、磁極の中心部分の肉厚を厚くして、磁極間に向かって徐々に厚みを薄くしてゆく形状を取ることがある。この場合、回転子と固定子とを組み合わせた時の回転子と固定子との間の空隙における磁束密度の最大値、言い換えると、正弦波状に分布させた磁束密度の振幅は、マグネットの厚みによって決まる。このため、磁束密度を大きくとるためには、マグネットの厚みを大きくする必要があり、マグネットの使用量が増加するという課題がある。
Further, as described in
また、より正弦波状にするためには磁極間のマグネットの肉厚を薄くしなければならなくなり、リングマグネットの強度がその部分で大きく低下する。一般にこのようなマグネットは、磁性体のバックヨーク(継鉄)を内部に配置することが多く、使用環境の温度変化によって、バックヨークとマグネットとの膨張率が大きく異なる場合には、マグネットに応力がかかり、前述の薄肉部より割れが生じることがある。 In order to make it more sinusoidal, the thickness of the magnet between the magnetic poles must be reduced, and the strength of the ring magnet is greatly reduced at that portion. In general, such magnets often have a magnetic back yoke, and if the expansion coefficient of the back yoke differs greatly from the magnet due to temperature changes in the usage environment, stress is applied to the magnet. And cracks may occur from the aforementioned thin portion.
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、振動・騒音を増加させることなく、出力及び効率を向上させることができる同期電動機の回転子及びその同期電動機の回転子を用いる同期電動機を提供する。 The present invention has been made to solve the above-described problems. A rotor of a synchronous motor and a rotor of the synchronous motor that can improve output and efficiency without increasing vibration and noise. A synchronous motor to be used is provided.
この発明に係る電動機は、3相12nスロット10n極(nは自然数)の同期電動機の回転子において、
回転子表面の磁束密度分布が、磁極中心付近が平坦で、この平坦部から極間に向かって磁束密度が小さくなる波形であり、
磁極中心付近の平坦部の周方向幅を、電気角で45°〜125°とするものである。
The electric motor according to the present invention is a rotor of a synchronous motor having a three-phase 12n slot and 10n pole (n is a natural number),
The magnetic flux density distribution on the rotor surface is a waveform in which the vicinity of the magnetic pole center is flat, and the magnetic flux density decreases from this flat part toward the poles.
The circumferential width of the flat portion in the vicinity of the magnetic pole center is set to 45 ° to 125 ° in electrical angle.
この発明に係る同期電動機は、3相12nスロット10n極(nは自然数)の同期電動機の回転子において、回転子表面の磁束密度分布が、磁極中心付近が平坦で、この平坦部から極間に向かって磁束密度が小さくなる波形であり、磁極中心付近の平坦部の周方向幅を、電気角で45°〜125°とする構成にしたので、磁束密度の最大値が同じであっても、トルクを発生させるのに必要な1次の周波数成分を多く含ませることができ、同期電動機の高トルク化、高効率化が可能となる。また、12nスロット10n極の組合せを持つ同期電動機においては、回転子表面の磁束密度分布波形の歪みが誘起電圧に重畳されにくいという特徴をもつため、余計なトルクの脈動が発生せず、振動・騒音を増加させない。 In the synchronous motor according to the present invention, the magnetic flux density distribution on the rotor surface is flat in the vicinity of the magnetic pole center in a three-phase 12n slot 10n pole (n is a natural number) rotor. Since the magnetic flux density is a waveform that decreases toward the center, and the circumferential width of the flat portion near the magnetic pole center is set to 45 ° to 125 ° in electrical angle, even if the maximum value of the magnetic flux density is the same, Many primary frequency components necessary for generating torque can be included, and the synchronous motor can be increased in torque and efficiency. In addition, the synchronous motor having a combination of 12n slots and 10n poles is characterized in that distortion of the magnetic flux density distribution waveform on the rotor surface is difficult to be superimposed on the induced voltage, so that excessive torque pulsation does not occur. Does not increase noise.
実施の形態1.
図1乃至図14は実施の形態1を示す図で、図1は12スロット10極の同期電動機100の横断面図、図2は同期電動機100の固定子巻線の結線図、図3は同期電動機100の固定子巻線の結線方法を示す展開図、図4は同期電動機100の回転子200の横断面図、図5は回転子200の永久磁石210の着磁状態を示す図、図6は図5の回転子200の表面磁束密度分布波形の一例を示す図、図7は図5の回転子200を用いた12スロット10極の同期電動機100の誘起電圧波形と、12スロット8極の同期電動機500の誘起電圧波形とを比較した図、図8は回転子表面磁束密度分布の磁極中心の平坦部角度と誘起電圧歪み率との関係について、12スロット8極の同期電動機500と、12スロット10極の同期電動機100とを比較した結果を示す図、図9は図8の12スロット10極のみ表記した図、図10は回転子表面磁束密度分布の磁極中心の平坦部角度と回転子表面磁束波形と誘起電圧に含まれる1次成分との関係を示すもので、12スロット8極と12スロット10極とを比較した図、図11は回転子表面磁束密度分布波形の磁極中心の平坦部角度と、表面磁束密度分布波形の振幅(波高値)と1次成分の振幅の比との関係を示す図、図12は回転子表面磁束密度分布波形の磁極中心の平坦部角度と、回転子表面磁束密度の高調波成分との関係を示す図、図13は回転子表面磁束波形に含まれる5次高調波成分と誘起電圧に含まれる5次高調波成分との関係を示す図、図14は回転子表面磁束波形に含まれる7次高調波成分と誘起電圧に含まれる7次高調波成分との関係を示す図である。
1 to 14 are diagrams showing the first embodiment. FIG. 1 is a cross-sectional view of a
図15乃至図18は比較のために示す図で、図15は12スロット8極の同期電動機500の横断面図、図16は12スロット8極の同期電動機500の固定子巻線の結線図、図17は12スロット8極の同期電動機500の固定子巻線の結線方法を示す展開図、図18は12スロット8極の同期電動機500の回転子600の横断面図である。
15 to 18 are diagrams for comparison, FIG. 15 is a cross-sectional view of a 12-slot 8-pole
図1に示す同期電動機100は、集中巻きの12スロット10極の電動機である。
A
図15に比較のために示す同期電動機500は、同じく集中巻きの12スロット8極の電動機である。
The
同期電動機100等を、単に電動機と呼ぶ場合もある。
The
両者(同期電動機100、同期電動機500)は、回転子の磁極の数が異なる。同期電動機100の回転子200は、永久磁石210を10個有し、磁極の数は10極である(図4参照)。それに対し、同期電動機500の回転子600は、永久磁石610を8個有し、磁極の数は8極である(図18参照)。
Both (
回転子200等を、単に回転子と呼ぶ場合もある。
The
両者(同期電動機100、同期電動機500)は、回転子の磁極の数の他に、固定子の電機子巻線の配置が異なっている。
Both (
12スロット8極の同期電動機500は、一般的な3相の電機子巻線を固定子のティースに集中的に巻回するもので、巻線の数(ティースの数と同じで、12個)と回転子の磁極の数(8極)の比が、3:2となる電動機である。
The
この固定子の巻線の配置は、各相の巻線をU相,V相,W相の順番に並べて配置し、それぞれに120°位相のずれた交流の電流を流すことにより、同期電動機500を駆動する。
The stator windings are arranged in such a manner that the windings of the respective phases are arranged in the order of the U phase, the V phase, and the W phase, and an alternating current having a phase difference of 120 ° is supplied to each of the
図15〜図17を参照しながら、詳しく説明する。固定子は、12スロットであるから、スロット(巻線が収納される空間をスロットと呼ぶ)の間に形成されるティースも12個である。 This will be described in detail with reference to FIGS. Since the stator has 12 slots, the number of teeth formed between the slots (the space in which the winding is housed is called a slot) is also 12.
ここで、仮に、U1+コイル(電源に接続されるU端子が接続されるコイル)が、巻回されるティースを#1とし、反時計方向に順番に、#1,#2・・・・・#12とする(図15参照)。
Here, suppose that the U1 + coil (the coil to which the U terminal connected to the power source is connected) is wound with
各相の巻線は直列に接続され、中性点Nによって3相の星形の結線を構成している。即ち、U相のU1+コイル、U2+コイル、U3+コイル、U4+コイルは、直列に接続される。U1+コイルは、電源に接続されるU端子に接続される。U4+コイルは、中性点Nに接続される。 The windings of each phase are connected in series, and the neutral point N forms a three-phase star connection. That is, the U-phase U1 + coil, U2 + coil, U3 + coil, and U4 + coil are connected in series. The U1 + coil is connected to a U terminal connected to a power source. The U4 + coil is connected to the neutral point N.
また、V相のV1+コイル、V2+コイル、V3+コイル、V4+コイルは、直列に接続される。V1+コイルは、電源に接続されるV端子に接続される。V4+コイルは、中性点Nに接続される。 The V-phase V1 + coil, V2 + coil, V3 + coil, and V4 + coil are connected in series. The V1 + coil is connected to a V terminal connected to a power source. The V4 + coil is connected to the neutral point N.
さらに、W相のW1+コイル、W2+コイル、W3+コイル、W4+コイルは、直列に接続される。W1+コイルは、電源に接続されるV端子に接続される。W4+コイルは、中性点Nに接続される。 Furthermore, the W phase W1 + coil, W2 + coil, W3 + coil, and W4 + coil are connected in series. The W1 + coil is connected to a V terminal connected to a power source. The W4 + coil is connected to the neutral point N.
U1+の「+」は、コイルの巻方向を表す。例えば、図17の展開図で、#1ティースに巻回されるU1+コイルは、ティースの先端(図17参照)側から見て、時計方向に巻かれる。もし#1ティースに巻回されるU1コイルが、反時計方向に巻かれるのであれば、U1−コイルと呼ぶことにする。 “+” Of U1 + represents the winding direction of the coil. For example, in the developed view of FIG. 17, the U1 + coil wound around the # 1 tooth is wound clockwise when viewed from the tip (see FIG. 17) side of the tooth. If the U1 coil wound around # 1 teeth is wound counterclockwise, it will be referred to as U1-coil.
図17の固定子巻線の結線方法を示す展開図により、12スロット8極の同期電動機500の固定子巻線の配置と結線方法を説明する。
The arrangement and connection method of the stator windings of the
図17で右端の#1ティースには、U相の電源端子(U端子)が接続されるU1+コイルが、ティースの先端側から見て、時計方向に巻かれる。
In FIG. 17, the U1 + coil to which the U-phase power terminal (U terminal) is connected is wound around the
U相のU2+コイルは、#1ティースから二つのティース(#2ティース、#3ティース)を飛ばした#4ティースに、ティースの先端側から見て、時計方向に巻かれる。 A U2 + coil of the U phase is wound in a clockwise direction as viewed from the front end side of the teeth on # 4 teeth obtained by skipping two teeth (# 2 teeth, # 3 teeth) from # 1 teeth.
U1+コイルとU2+コイルとの間のマグネットワイヤをU相の渡り線と呼ぶ。 The magnet wire between the U1 + coil and the U2 + coil is called a U-phase crossover.
U相のU3+コイルは、#4ティースから二つのティース(#5ティース、#6ティース)を飛ばした#7ティースに、ティースの先端側から見て、時計方向に巻かれる。 The U-phase U3 + coil is wound in the clockwise direction as viewed from the front end side of the teeth by # 7 teeth obtained by skipping two teeth (# 5 teeth and # 6 teeth) from # 4 teeth.
U2+コイルとU3+コイルとの間のマグネッワイヤもU相の渡り線と呼ぶ。 The magnet wire between the U2 + coil and the U3 + coil is also called a U-phase crossover.
U相のU4+コイルは、#7ティースから二つのティース(#8ティース、#9ティース)を飛ばした#10ティースに、ティースの先端側から見て、時計方向に巻かれる。 The U-phase U4 + coil is wound clockwise from # 7 teeth to # 10 teeth in which two teeth (# 8 teeth, # 9 teeth) are blown, as viewed from the front end side of the teeth.
U3+コイルとU4+コイルとの間のマグネッワイヤもU相の渡り線と呼ぶ。 The magnet wire between the U3 + coil and the U4 + coil is also called a U-phase crossover.
U相のU4+コイルの巻終わりは、中性点Nに接続される。 The winding end of the U phase U4 + coil is connected to the neutral point N.
図17で右端から2番目の#2ティースには、V相の電源端子(V端子)が接続されるV1+コイルが、ティースの先端側から見て、時計方向に巻かれる。
In FIG. 17, the V1 + coil to which the V-phase power supply terminal (V terminal) is connected is wound clockwise around the
V相のV2+コイルは、#2ティースから二つのティース(#3ティース、#4ティース)を飛ばした#5ティースに、ティースの先端側から見て、時計方向に巻かれる。 The V-phase V2 + coil is wound clockwise from # 2 teeth to # 5 teeth obtained by skipping two teeth (# 3 teeth and # 4 teeth) as viewed from the front end side of the teeth.
V1+コイルとV2+コイルとの間のマグネットワイヤをV相の渡り線と呼ぶ。 The magnet wire between the V1 + coil and the V2 + coil is called a V-phase crossover.
V相のV3+コイルは、#5ティースから二つのティース(#6ティース、#7ティース)を飛ばした#8ティースに、ティースの先端側から見て、時計方向に巻かれる。 The V-phase V3 + coil is wound clockwise from # 5 teeth to # 8 teeth from which two teeth (# 6 teeth, # 7 teeth) are blown, as viewed from the front end side of the teeth.
V2+コイルとV3+コイルとの間のマグネッワイヤもV相の渡り線と呼ぶ。 A magnet wire between the V2 + coil and the V3 + coil is also called a V-phase crossover.
V相のV4+コイルは、#8ティースから二つのティース(#9ティース、#10ティース)を飛ばした#11ティースに、ティースの先端側から見て、時計方向に巻かれる。 The V-phase V4 + coil is wound in the clockwise direction when viewed from the tip end side of the teeth, to # 11 teeth obtained by skipping two teeth (# 9 teeth, # 10 teeth) from # 8 teeth.
V3+コイルとV4+コイルとの間のマグネッワイヤもV相の渡り線と呼ぶ。 The magnet wire between the V3 + coil and the V4 + coil is also called a V-phase crossover.
V相のV4+コイルの巻終わりは、中性点Nに接続される。 The winding end of the V4 + coil of the V phase is connected to the neutral point N.
図17で右端から3番目の#3ティースには、W相の電源端子(W端子)が接続されるW1+コイルが、ティースの先端側から見て、時計方向に巻かれる。
In FIG. 17, the W1 + coil to which the W-phase power supply terminal (W terminal) is connected is wound clockwise around the
W相のW2+コイルは、#3ティースから二つのティース(#4ティース、#5ティース)を飛ばした#6ティースに、ティースの先端側から見て、時計方向に巻かれる。 The W2 + coil of the W phase is wound clockwise from # 3 teeth to # 6 teeth where two teeth (# 4 teeth, # 5 teeth) are blown, as viewed from the front end side of the teeth.
W1+コイルとW2+コイルとの間のマグネットワイヤをW相の渡り線と呼ぶ。 The magnet wire between the W1 + coil and the W2 + coil is called a W-phase crossover.
W相のW3+コイルは、#6ティースから二つのティース(#7ティース、#8ティース)を飛ばした#9ティースに、ティースの先端側から見て、時計方向に巻かれる。 The W3 + coil of the W phase is wound clockwise from # 6 teeth to # 9 teeth, which are two teeth (# 7 teeth, # 8 teeth), as viewed from the tip side of the teeth.
W2+コイルとW3+コイルとの間のマグネッワイヤもW相の渡り線と呼ぶ。 The magnet wire between the W2 + coil and the W3 + coil is also called a W-phase crossover.
W相のW4+コイルは、#9ティースから二つのティース(#10ティース、#11ティース)を飛ばした#12ティースに、ティースの先端側から見て、時計方向に巻かれる。 The W4 + coil of the W phase is wound clockwise from # 9 teeth to # 12 teeth obtained by skipping two teeth (# 10 teeth and # 11 teeth) as viewed from the front end side of the teeth.
W3+コイルとW4+コイルとの間のマグネッワイヤもW相の渡り線と呼ぶ。 The magnet wire between the W3 + coil and the W4 + coil is also called a W-phase crossover.
W相のW4+コイルの巻終わりは、中性点Nに接続される。 The winding end of the W4 + coil of the W phase is connected to the neutral point N.
12スロット8極の同期電動機500の固定子巻線は、例えば、以上のような配置と結線方法で形成される。
The stator winding of the
これに対して、12スロット10極の同期電動機100では、各ティースに巻線を集中的に巻回する点は同じであるが、各相の巻線の配置が異なり、各相四つあるコイル(巻線)を二個一組で並べて配置する(例えば、図1のU1+コイルとU2−コイル)。
On the other hand, in the
また、一組の隣り合うコイル(例えば、図1のU1+コイルとU2−コイル)は、巻かれる向きが逆になっており、電流が通電されたときにはお互い異なる極を構成する(例えば、図1のU1+コイルとU2−コイル)。 Further, a pair of adjacent coils (for example, U1 + coil and U2-coil in FIG. 1) are wound in opposite directions, and form different poles when current is applied (for example, FIG. 1). U1 + coil and U2- coil).
図2に示すように、各相のコイルは直列に接続され、中性点Nによって3相の星形の結線を構成している。即ち、U相のU1+コイル、U2−コイル、U3−コイル、U4+コイルは、直列に接続される。U1+コイルは、電源に接続されるU端子に接続される。U4+コイルは、中性点Nに接続される。 As shown in FIG. 2, the coils of each phase are connected in series, and a neutral point N forms a three-phase star connection. That is, the U-phase U1 + coil, U2-coil, U3-coil, and U4 + coil are connected in series. The U1 + coil is connected to a U terminal connected to a power source. The U4 + coil is connected to the neutral point N.
また、V相のV1−コイル、V2+コイル、V3+コイル、V4−コイルは、直列に接続される。V1−コイルは、電源に接続されるV端子に接続される。V4−コイルは、中性点Nに接続される。 The V-phase V1-coil, V2 + coil, V3 + coil, and V4-coil are connected in series. The V1-coil is connected to a V terminal connected to a power source. The V4-coil is connected to the neutral point N.
さらに、W相のW1+コイル、W2−コイル、W3−コイル、W4+コイルは、直列に接続される。W1+コイルは、電源に接続されるV端子に接続される。W4+コイルは、中性点Nに接続される。 In addition, the W-phase W1 + coil, W2-coil, W3-coil, and W4 + coil are connected in series. The W1 + coil is connected to a V terminal connected to a power source. The W4 + coil is connected to the neutral point N.
既に述べたように、U1+の「+」、U2−の「−」は、コイルの巻方向を表している。例えば、「+」が時計方向であれば、「−」は反時計方向であることを意味する。コイルの巻方向は、電源端子から中性点への巻方向とする。 As already described, “+” of U1 + and “−” of U2- represent the winding direction of the coil. For example, if “+” is clockwise, “−” means counterclockwise. The winding direction of the coil is the winding direction from the power supply terminal to the neutral point.
ここでも、仮に、U1+コイル(電源に接続されるU端子が接続されるコイル)が、巻回されるティースを#1とし、反時計方向に順番に、#1,#2・・・・・#12とする(図1参照)。 Here again, suppose that the U1 + coil (the coil to which the U terminal connected to the power supply is connected) is # 1, the teeth wound in # 1, # 2,. # 12 (see FIG. 1).
図3の12スロット10極の同期電動機100の固定子巻線の結線方法を示す展開図により、同期電動機100の固定子巻線の配置及び結線方法を詳細に説明する。
The arrangement and connection method of the stator windings of the
図3で右端の#1ティースには、U相の電源端子(U端子)が接続されるU1+コイルが、ティースの先端側から見て、時計方向に巻かれる。
The U1 + coil to which the U-phase power supply terminal (U terminal) is connected is wound around the
U相のU2−コイルは、#1ティースの隣の#2ティースに、ティースの先端側から見て、反時計方向に巻かれる。 The U2-coil of the U phase is wound around the # 2 tooth adjacent to the # 1 tooth in the counterclockwise direction when viewed from the front end side of the tooth.
U1+コイルとU2−コイルとの間のマグネットワイヤをU相の渡り線と呼ぶ。 The magnet wire between the U1 + coil and the U2- coil is called a U-phase crossover.
U相のU3−コイルは、#2ティースから四つのティース(#3ティース、#4ティース、#5ティース、#6ティース)を飛ばした#7ティースに、ティースの先端側から見て、反時計方向に巻かれる。 The U-phase U3-coil is counterclockwise when viewed from the tip of the teeth to the # 7 teeth where four teeth (# 3 teeth, # 4 teeth, # 5 teeth, # 6 teeth) are blown from the # 2 teeth. Wound in the direction.
U2−コイルとU3−コイルとの間のマグネッワイヤもU相の渡り線と呼ぶ。 The magnet wire between the U2-coil and the U3-coil is also called a U-phase crossover.
U相のU4+コイルは、#7ティースの隣の#8ティースに、ティースの先端側から見て、時計方向に巻かれる。 The U4 + coil of the U phase is wound around the # 8 teeth adjacent to the # 7 teeth in the clockwise direction when viewed from the front end side of the teeth.
U3−コイルとU4+コイルとの間のマグネッワイヤもU相の渡り線と呼ぶ。 The magnet wire between the U3-coil and the U4 + coil is also called a U-phase crossover.
U相のU4+コイルの巻終わりは、中性点Nに接続される。 The winding end of the U phase U4 + coil is connected to the neutral point N.
図3で右端から3番目の#3ティースには、V相の電源端子(V端子)が接続されるV1−コイルが、ティースの先端側から見て、反時計方向に巻かれる。
In FIG. 3, the V1-coil to which the V-phase power supply terminal (V terminal) is connected is wound around the
V相のV2+コイルは、#3ティースの隣の#4ティースに、ティースの先端側から見て、時計方向に巻かれる。 The V2 + coil of V phase is wound around the # 4 teeth adjacent to the # 3 teeth in the clockwise direction when viewed from the front end side of the teeth.
V1−コイルとV2+コイルとの間のマグネットワイヤをV相の渡り線と呼ぶ。 The magnet wire between the V1-coil and the V2 + coil is called a V-phase crossover.
V相のV3+コイルは、#4ティースから四つのティース(#5ティース、#6ティース、#7ティース、#8ティース)を飛ばした#9ティースに、ティースの先端側から見て、時計方向に巻かれる。 The V3 + coil of V-phase is clockwise from the tip of the teeth to the # 9 teeth where four teeth (# 5 teeth, # 6 teeth, # 7 teeth, # 8 teeth) are blown from the # 4 teeth. It is rolled up.
V2+コイルとV3+コイルとの間のマグネッワイヤもV相の渡り線と呼ぶ。 A magnet wire between the V2 + coil and the V3 + coil is also called a V-phase crossover.
V相のV4−コイルは、#9ティースの隣の#10ティースに、ティースの先端側から見て、反時計方向に巻かれる。 The V4-coil of the V phase is wound around the # 10 teeth adjacent to the # 9 teeth in the counterclockwise direction when viewed from the front end side of the teeth.
V3+コイルとV4−コイルとの間のマグネッワイヤもV相の渡り線と呼ぶ。 The magnet wire between the V3 + coil and the V4- coil is also called a V-phase crossover.
V相のV4−コイルの巻終わりは、中性点Nに接続される。 The winding end of the V-phase V4-coil is connected to the neutral point N.
図3で右端から5番目の#5ティースには、W相の電源端子(W端子)が接続されるW1+コイルが、ティースの先端側から見て、時計方向に巻かれる。
A W1 + coil to which a W-phase power supply terminal (W terminal) is connected is wound clockwise around the
W相のW2−コイルは、#5ティースの隣の#6ティースに、ティースの先端側から見て、反時計方向に巻かれる。 The W2-coil of the W phase is wound around # 6 teeth adjacent to the # 5 teeth in the counterclockwise direction when viewed from the front end side of the teeth.
W1+コイルとW2−コイルとの間のマグネットワイヤをW相の渡り線と呼ぶ。 The magnet wire between the W1 + coil and the W2- coil is called a W-phase crossover.
W相のW3−コイルは、#6ティースから四つのティース(#7ティース、#8ティース、#9ティース、#10ティース)を飛ばした#11ティースに、ティースの先端側から見て、反時計方向に巻かれる。
かれる。
The W3-coil of the W phase is counterclockwise as viewed from the tip of the teeth to the # 11 teeth where four teeth (# 7 teeth, # 8 teeth, # 9 teeth, # 10 teeth) are blown from the # 6 teeth. Wound in the direction.
It is burned.
W2−コイルとW3−コイルとの間のマグネッワイヤもW相の渡り線と呼ぶ。 A magnet wire between the W2-coil and the W3-coil is also called a W-phase crossover.
W相のW4+コイルは、#11ティースの隣の#12ティースに、ティースの先端側から見て、時計方向に巻かれる。 The W4 + coil of the W phase is wound around the # 12 tooth adjacent to the # 11 tooth in the clockwise direction when viewed from the tip end side of the tooth.
W3−コイルとW4+コイルとの間のマグネッワイヤもW相の渡り線と呼ぶ。 The magnet wire between the W3-coil and the W4 + coil is also called a W-phase crossover.
W相のW4+コイルの巻終わりは、中性点Nに接続される。 The winding end of the W4 + coil of the W phase is connected to the neutral point N.
12スロット10極の同期電動機100の固定子巻線は、例えば、以上のような配置と結線方法で形成される。
The stator winding of the
本実施の形態における同期電動機100の回転子200の形状は、例えば、図4に示すとおりである。10極の磁極を構成する永久磁石210が回転子表面に配置されたものである。
The shape of the
永久磁石210は、バックヨーク230の表面に、例えば接着等により固定される。
The
この例では、永久磁石210の形状は、径方向に均一の肉厚となっている。永久磁石210の形状は、円筒状であっても、瓦状(円弧状)の複数枚の永久磁石を用いた構成であっても良い。
In this example, the
尚、以下の説明では、一般論の場合は、単に「永久磁石」と呼び、符号はつけない。 In the following description, in the case of general theory, it is simply referred to as “permanent magnet” and is not labeled.
尚、12スロット8極の同期電動機100の回転子600の形状は、例えば、図18に示すとおりである。
The shape of the
図4に示す回転子200は、本実施の形態の特徴を最も表しやすい形状であるため、一つの代表例として取り上げたものであり、本発明の特徴を実現できる形態であれば、これに限定されるものではない。
The
本実施の形態の効果を示すため、図4の回転子200の永久磁石210の特性として、図5に示すような着磁状態を想定する。
In order to show the effect of the present embodiment, a magnetized state as shown in FIG. 5 is assumed as a characteristic of the
即ち、1磁極を構成する永久磁石210の着磁状態を、回転子200の回転軸220(図4参照)に対して、放射状に着磁されたラジアル着磁とし、磁極中心付近を完全着磁状態、隣り合う磁極との境界(極間)に対しては直線状に着磁量を変化させる(減少させる)ものとし、着磁の状態を台形波状に設定している。
That is, the magnetized state of the
このような着磁状態(台形波状)に設定した永久磁石210を表面に配置した回転子200の表面磁束密度分布波形は、図6に示すようになる。
The surface magnetic flux density distribution waveform of the
これは、同期電動機100に組み込まれた状態を模擬したもので、同期電動機100の固定子の内径と同等の円筒状の空間内部に空隙を介して回転子200を設置した際の空隙における磁束密度分布の電磁界解析により求めたものである。
This is a simulation of the state incorporated in the
図6に示すように、永久磁石210を台形波状に着磁状態を設定しているため、表面磁束密度は磁極中心付近が平坦になっている。
As shown in FIG. 6, since the
永久磁石210の着磁状態は台形波状であるが、外側の磁性体(固定子鉄心)との間の空隙における磁束密度分布波形は、若干なめらかになり、台形の角が取れたような波形となる。
The magnetized state of the
図6に示す磁束密度分布波形は、磁束密度の最大値(波高値)の95%までの値をとる部分の幅を、「平坦部」と定義すると、平坦部が約120°となる例である。 The magnetic flux density distribution waveform shown in FIG. 6 is an example in which the flat portion is about 120 ° when the width of the portion having a value up to 95% of the maximum value (crest value) of the magnetic flux density is defined as “flat portion”. is there.
図7は、図5の着磁状態の永久磁石を持つ回転子を同期電動機に組み込んだ時の誘起電圧を示すもので、12スロット10極の同期電動機100と、12スロット8極の同期電動機500とを比較している。12スロット10極の同期電動機100、12スロット8極の同期電動機500のいずれも永久磁石の着磁状態は、台形波状である。
FIG. 7 shows the induced voltage when the rotor having the magnetized permanent magnet of FIG. 5 is incorporated in the synchronous motor. The
回転子の表面磁束密度分布が台形波状で、正弦波と比較すると歪みが大きいため、誘起電圧にも歪みが生じやすく、12スロット8極の同期電動機500では誘起電圧の波形に歪みが生じて台形波状に近い波形となっている。
The surface magnetic flux density distribution of the rotor is trapezoidal, and the distortion is larger than that of a sine wave. Therefore, the induced voltage is also easily distorted. In the
これに対して、12スロット10極の同期電動機100の場合は、正弦波に近い波形となっている。このことから、12スロット10極の同期電動機100は、回転子表面の磁束密度分布に歪みを多く含んでいても、誘起電圧に歪みが表れにくいと言う特徴をもっており、トルクリップルの少ない低振動・低騒音な同期電動機100であることがわかる。
On the other hand, in the case of the
回転子表面磁束密度分布の磁極中心の平坦部角度と誘起電圧歪み率との関係について、12スロット8極の同期電動機500と、12スロット10極の同期電動機100とを比較した結果を図8に示す。平坦部の幅を狭くしていくことで、誘起電圧の歪みが減少する傾向が見られるが、12スロット8極の同期電動機500に比べて12スロット10極の同期電動機100は歪み率が低くなっている。
FIG. 8 shows the result of a comparison between the
誘起電圧歪み率は、総合高調波歪み率(THD(Total Harmonic Distortion))のことである。 The induced voltage distortion rate is a total harmonic distortion rate (THD (Total Harmonic Distortion)).
図9に12スロット10極の同期電動機100の特性のみを示す。この特性から、磁極中心付近の平坦部の幅(平坦部角度)を125°以下とすることで、誘起電圧歪み率を1%未満にできる。
FIG. 9 shows only the characteristics of the
図10に、回転子表面磁束密度分布の磁極中心の平坦部の幅(図6参照)をパラメータとして、誘起電圧の1次成分について、12スロット8極の同期電動機500と、12スロット10極の同期電動機100とを比較したものを示す。平坦部の幅を小さくしていくと、誘起電圧に含まれる1次成分が小さくなっていくことがわかる。
FIG. 10 shows a 12-slot 8-pole
同じ平坦部の幅である場合、12スロット8極の同期電動機500よりも、12スロット10極の同期電動機100の方が誘起電圧により大きい1次成分を含んでおり、同一電流に対して、12スロット10極の方がより大きなトルクを出力することができる。
When the width of the flat portion is the same, the
言い換えれば、同一のトルクを出力するのに必要な電流が少なくなる分、12スロット10極の同期電動機100は銅損が少ない電動機であるといえる。
In other words, the 12-slot, 10-pole
図11は、回転子表面磁束密度分布波形の磁極中心の平坦部角度(図6参照)と、表面磁束密度分布波形の振幅(波高値)と1次成分の振幅の比との関係を示したものである。縦軸には、表面磁束密度分布波形の振幅(波高値)と1次成分の振幅の比を示す値をとっており、この値が大きいほど、波形に含まれる1次成分が大きいことを示している。 FIG. 11 shows the relationship between the flat part angle (see FIG. 6) of the magnetic pole center of the rotor surface magnetic flux density distribution waveform, the amplitude (crest value) of the surface magnetic flux density distribution waveform, and the ratio of the amplitude of the primary component. Is. On the vertical axis, a value indicating the ratio of the amplitude (crest value) of the surface magnetic flux density distribution waveform to the amplitude of the primary component is taken, and the larger this value, the larger the primary component contained in the waveform. ing.
図11の横軸は表面磁束密度波形の平坦部角度[deg]である。 The horizontal axis of FIG. 11 is the flat portion angle [deg] of the surface magnetic flux density waveform.
図11より、表面磁束密度波形の平坦部角度(幅)が45°(電気角)以上であれば、表面磁束密度分布波形の振幅よりも大きな1次成分を含んでいることとなる。 From FIG. 11, if the flat part angle (width) of the surface magnetic flux density waveform is 45 ° (electrical angle) or more, a primary component larger than the amplitude of the surface magnetic flux density distribution waveform is included.
回転子の表面磁束密度の大きさは、永久磁石の厚みで決まるため、本実施の形態で扱う回転子200の永久磁石210(図5参照)のように厚みが一定であれば、平坦部角度(幅)の大小によらず振幅は一定であるため、平坦部角度(幅)が45°以上であれば同じ厚みの永久磁石を用いてもより大きな1次成分が得られ、誘起電圧にもより大きい1次成分を含むことができ、よりトルクの大きな、あるいは効率の良い同期電動機100を実現できる。
Since the surface magnetic flux density of the rotor is determined by the thickness of the permanent magnet, if the thickness is constant like the permanent magnet 210 (see FIG. 5) of the
図12は回転子の表面磁束密度分布波形に含まれる高調波成分と波形の平坦部角度との関係を示しているが、回転子の表面磁束密度分布波形は、台形波状の波形であり、これに含まれる高調波成分は、3次成分が多く、次いで5次,7次,9次成分が多く含まれる。 FIG. 12 shows the relationship between the harmonic component included in the surface magnetic flux density distribution waveform of the rotor and the flat portion angle of the waveform. The surface magnetic flux density distribution waveform of the rotor is a trapezoidal waveform. The harmonic components contained in are many third-order components, followed by many fifth-order, seventh-order, and ninth-order components.
磁束密度分布波形の平坦部角度(幅)が小さくなるに従って、波形は正弦波に近くになって行くため、含まれる高調波成分は減っていく。 As the flat portion angle (width) of the magnetic flux density distribution waveform becomes smaller, the waveform becomes closer to a sine wave, so that the contained harmonic components decrease.
図11と合わせていえば、平坦部角度(幅)を広くすれば、そこに含まれる1次成分は大きくなるが、それにあわせて3次,5次,7次,9次などの高調波成分も増加する。3次,9次などの3の奇数倍の高調波成分は、3相の巻線の中で互いに相殺されて誘起電圧に含まれることは無いが、その他の高調波は、誘起電圧に現れて波形の歪みの要因となる。 If it is combined with FIG. 11, if the flat part angle (width) is widened, the primary component contained therein will increase, but harmonic components such as the 3rd, 5th, 7th and 9th will also increase accordingly. To increase. Harmonic components of odd multiples of 3 such as 3rd order and 9th order cancel each other in the three-phase windings and are not included in the induced voltage, but other harmonics appear in the induced voltage. Causes waveform distortion.
図13は、回転子の表面磁束密度分布波形に含まれる5次成分と誘起電圧に含まれる5次成分の関係を示したものである。12スロット8極の同期電動機500においては、回転子600の表面磁束密度分布波形に含まれる5次成分の割合とほぼ同じ割合で、5次成分が誘起電圧の波形に含まれているのに対して、12スロット10極の同期電動機100では表面磁束密度分布波形に含まれる5次成分の割合に対して、誘起電圧に生じる5次成分の割合が非常に小さい。
FIG. 13 shows the relationship between the fifth order component included in the surface magnetic flux density distribution waveform of the rotor and the fifth order component included in the induced voltage. In the
図14は、回転子の表面磁束密度分布波形に含まれる7次成分と誘起電圧に含まれる7次成分の関係を示したものである。12スロット8極の同期電動機500においては、回転子600の表面磁束密度分布波形に含まれる7次成分の割合以上に、7次成分が誘起電圧の波形に含まれている。これに対して12スロット10極の同期電動機100では、表面磁束密度分布波形に含まれる7次成分の割合に対して、誘起電圧に生じる7次成分の割合は、図13に示した5次成分に関する特性と比較すると大きいものの、影響は小さい。
FIG. 14 shows the relationship between the seventh-order component included in the rotor surface magnetic flux density distribution waveform and the seventh-order component included in the induced voltage. In 12-slot 8-pole
この特性が、12スロット10極の同期電動機100で回転子200の表面磁束密度の歪みが大きくても誘起電圧波形の歪みが少ないことを示すものであり、巻線係数の観点から、12スロット8極よりも同一電流で出力できるトルクが大きい12スロット10極の同期電動機100において、回転子200の表面磁束密度分布の波形を台形波状として、磁極中心部の平坦部の幅を45°以上とすることで、巻線係数の違いで得られる利点以上に、大きなトルクを出力可能となり、さらに磁極中心の平坦部の幅を125°以下とすることで、誘起電圧の歪みを小さく抑えることができる。
This characteristic indicates that even if the surface magnetic flux density distortion of the
実施の形態2.
図19乃至図22は実施の形態2を示す図で、図19は回転子300の断面図、図20は回転子300の永久磁石310の着磁状態を示す図、図21は変形例の回転子400の断面図、図22は変形例の回転子400の永久磁石410の着磁状態を示す図である。
19 to 22 are diagrams showing the second embodiment. FIG. 19 is a cross-sectional view of the
図19に示す同期電動機の回転子300は、回転子表面に永久磁石310を配置した形態であり、永久磁石310の内側は、永久磁石のバックヨーク330となる磁性体で構成される。尚、回転子300の略中央部に、回転軸320を有する。
The
図19に示す回転子300では、1磁極を構成する永久磁石310の形状が磁極の中央付近は均一の肉厚で、磁極間付近の肉厚は、磁極の中央付近より肉厚が小さくなっている(図20参照)。
In the
永久磁石310は、外周が円形状である。そして、永久磁石310の内周の磁極間付近を凹形状とすることで、磁極間付近の肉厚が小さくなっている。
The
永久磁石310の肉厚が均一である部分は、表面の磁束密度分布は一定である。
In the portion where the thickness of the
磁極両端(極間)において、永久磁石310の肉厚が薄くなることで、その部分の回転子表面の磁束密度は低くなる。
When the thickness of the
そのため、図19に示す回転子300のような永久磁石310の形状にすることでも、回転子表面の磁束密度分布を磁極中心付近が平らな台形波状の分布波形を実現することができる。
Therefore, a trapezoidal distribution waveform in which the magnetic flux density distribution on the surface of the rotor is flat in the vicinity of the magnetic pole center can also be realized by forming a
図19に示す回転子300は、回転子表面の磁束密度分布波形を、永久磁石310の厚みで形成しており、永久磁石310各部の着磁状態は、ほぼ完全着磁とすることができる。そのため、電機子(固定子)側の磁束による不可逆減磁が生じにくく、同期電動機の特性の低下を抑えることができる。
In the
図19に示す回転子300のように、永久磁石310の形状をリング形状とする場合、バックヨーク330外周の形状と永久磁石310の内径形状をあわせる必要がある。別部品を接着等により組立、固定をするのは、作業性が悪くなることがある。この場合、永久磁石310を比較的形状の自由度が高いボンド磁石とすることで加工性を向上することができる。
When the shape of the
また、永久磁石310をバックヨーク330と一体成形を行うことによっても、生産性を改善することが可能である。
Also, productivity can be improved by integrally molding the
また、バックヨーク330を電磁鋼板等の鋼材で構成する場合、ボンド磁石との線膨張係数の違いから、使用環境の温度変化によって、永久磁石310に割れを生じる可能性があるため、磁極間の肉厚を薄くすることが困難となる。
Further, when the
高価な希土類の永久磁石を用いる場合、磁石肉厚を薄くして、使用量を減らす場合が多く、使用環境の変化に対しては、さらに厳しい条件となる。 In the case of using an expensive rare earth permanent magnet, the magnet thickness is often reduced to reduce the amount of use, and the conditions are more severe with respect to changes in the usage environment.
これに対して、バックヨーク330を磁性粉末(磁性材料の一例)を混合した樹脂材料で構成して、互いの線膨張係数を近づけることで、永久磁石310の割れを防止することが可能となる。
On the other hand, it is possible to prevent the
図21、図22により変形例の回転子400について説明する。変形例の回転子400も、回転子表面に永久磁石410を配しており、内部には磁性体のバックヨーク430を配置する。そして、回転子400の略略中央部に、回転軸320を有する。
A modified
1磁極を構成する永久磁石410の形状は、磁極中心付近は均一の磁石肉厚で円弧形状である。
The shape of the
永久磁石410は、磁極間に近づくにつれて肉厚が薄くなり、回転子外周が小さくなる、言い換えれば、回転子外周に窪みを持った形状となっている(磁極毎に別々の永久磁石で構成する場合は、両側をカットした形状となる)。
The
磁極の中央付近は、永久磁石410の肉厚、空隙が均一であるため、回転子表面の磁束密度は同一である。
Near the center of the magnetic pole, the
磁極間に近づくと、永久磁石410の肉厚は薄く、空隙(電機子(固定子)と回転子との間の空間)が広くなり、表面の磁束密度は徐々に減少してゆく。これによって、回転子400の表面磁束密度分布の波形は、磁極中央付近は平らで、台形波のような形状となる。
When approaching between the magnetic poles, the thickness of the
即ち、永久磁石310は、内周が円形状である。そして、永久磁石310の外周の磁極間付近を凹形状とすることで、磁極間付近の肉厚が小さくなっている。
That is, the
この形状場合、バックヨーク430の外周形状および、永久磁石410の内周形状は円となるため、比較的加工性、組立性が良い。
In this shape, the outer peripheral shape of the
以上、12スロット10極の同期電動機について説明したが、12スロット10極も含めて12nスロット10n極(nは自然数)のものが、本実施の形態の対象となる。 Although the 12-slot 10-pole synchronous motor has been described above, the 12n-slot 10n-pole (n is a natural number) including the 12-slot 10-pole is the target of this embodiment.
本発明の活用例として、送風機に用いられる同期電動機への適用が可能である。 As an application example of the present invention, application to a synchronous motor used in a blower is possible.
100 同期電動機、200 回転子、210 永久磁石、220 回転軸、230 バックヨーク、300 回転子、310 永久磁石、320 回転軸、330 バックヨーク、400 回転子、410 永久磁石、420 回転軸、430 バックヨーク、500 同期電動機、600 回転子、610 永久磁石。 100 synchronous motor, 200 rotor, 210 permanent magnet, 220 rotating shaft, 230 back yoke, 300 rotor, 310 permanent magnet, 320 rotating shaft, 330 back yoke, 400 rotor, 410 permanent magnet, 420 rotating shaft, 430 back Yoke, 500 synchronous motor, 600 rotor, 610 permanent magnet.
Claims (10)
回転子表面の磁束密度分布が、磁極中心付近が平坦で、この平坦部から極間に向かって磁束密度が小さくなる波形であり、
前記磁極中心付近の平坦部の周方向幅を、電気角で45°〜125°とし、
前記磁極中心付近の平坦部の周方向幅を、電気角で45°以上とすることにより、回転子表面の磁束密度分布波形の振幅よりも、誘起電圧に含まれる1次成分の振幅を大きくし、
前記磁極中心付近の平坦部の周方向幅を、電気角で125°以下とすることにより、誘起電圧歪み率を1%未満にすることを特徴とする同期電動機の回転子。 In the rotor of a three-phase 12n slot 10n pole (n is a natural number) synchronous motor,
The magnetic flux density distribution on the rotor surface is a waveform in which the vicinity of the magnetic pole center is flat, and the magnetic flux density decreases from this flat part toward the poles.
The circumferential width of the flat portion near the magnetic pole center is set to 45 ° to 125 ° in electrical angle ,
By setting the circumferential width of the flat portion near the magnetic pole center to 45 ° or more in electrical angle, the amplitude of the primary component included in the induced voltage is made larger than the amplitude of the magnetic flux density distribution waveform on the rotor surface. ,
The synchronous motor rotor , wherein the induced voltage distortion rate is less than 1% by setting the circumferential width of the flat portion near the magnetic pole center to be 125 ° or less in electrical angle .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009214875A JP5183601B2 (en) | 2009-09-16 | 2009-09-16 | Synchronous motor rotor and synchronous motor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009214875A JP5183601B2 (en) | 2009-09-16 | 2009-09-16 | Synchronous motor rotor and synchronous motor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011066998A JP2011066998A (en) | 2011-03-31 |
JP5183601B2 true JP5183601B2 (en) | 2013-04-17 |
Family
ID=43952641
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009214875A Active JP5183601B2 (en) | 2009-09-16 | 2009-09-16 | Synchronous motor rotor and synchronous motor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5183601B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9373983B2 (en) | 2013-01-11 | 2016-06-21 | Asmo Co., Ltd. | Rotating electrical machine |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6615375B2 (en) | 2016-10-05 | 2019-12-04 | 三菱電機株式会社 | Electric motor and air conditioner |
JP2019037032A (en) * | 2017-08-10 | 2019-03-07 | 株式会社ミツバ | Motor device |
JP2018166399A (en) * | 2018-07-10 | 2018-10-25 | 日立アプライアンス株式会社 | Rotor assembly |
WO2023062867A1 (en) * | 2021-10-15 | 2023-04-20 | ミネベアミツミ株式会社 | Motor |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07177712A (en) * | 1993-12-17 | 1995-07-14 | Hitachi Metals Ltd | Magnet member and manufacture thereof |
JP2003007534A (en) * | 2001-06-18 | 2003-01-10 | Daido Steel Co Ltd | Method for magnetizing permanent magnet, permanent magnet and motor |
US7560841B2 (en) * | 2003-07-22 | 2009-07-14 | Aichi Steel Corporation, Ltd. | Thin hybrid magnetization type ring magnet, yoke-equipped thin hybrid magnetization type ring magnet, and brush-less motor |
JP3790766B2 (en) * | 2004-05-28 | 2006-06-28 | 株式会社日立製作所 | Permanent magnet rotating electric machine and electric vehicle using permanent magnet rotating electric machine |
JP4391964B2 (en) * | 2005-04-20 | 2009-12-24 | 三菱電機株式会社 | Ring magnet and method for manufacturing ring magnet |
-
2009
- 2009-09-16 JP JP2009214875A patent/JP5183601B2/en active Active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9373983B2 (en) | 2013-01-11 | 2016-06-21 | Asmo Co., Ltd. | Rotating electrical machine |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2011066998A (en) | 2011-03-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4670871B2 (en) | motor | |
US7569962B2 (en) | Multi-phase brushless motor with reduced number of stator poles | |
US8319386B2 (en) | Motor | |
US9041269B2 (en) | Motor | |
WO2011007694A1 (en) | Permanent-magnet type synchronous motor | |
JPWO2015029256A1 (en) | Synchronous motor | |
JP5183601B2 (en) | Synchronous motor rotor and synchronous motor | |
JP2006060952A (en) | Permanent magnet embedded motor | |
US7535149B2 (en) | Permanent-magnet excited synchronous motor | |
JP5538984B2 (en) | Permanent magnet motor | |
JP2006288043A (en) | Permanent magnet type motor | |
JP5419991B2 (en) | Permanent magnet synchronous motor | |
JPWO2022019074A5 (en) | ||
CN116134707A (en) | Motor with a motor housing having a motor housing with a motor housing | |
WO2014195999A1 (en) | Synchronous motor | |
JP5171767B2 (en) | Synchronous motor rotor and synchronous motor | |
Sulaiman et al. | Skewing and notching configurations for torque pulsation minimization in spoke-type interior permanent magnet motors | |
JP2011199918A (en) | Permanent-magnet electric motor | |
JP5337382B2 (en) | Permanent magnet synchronous motor | |
JP5619522B2 (en) | 3-phase AC rotating machine | |
JP2006254621A (en) | Permanent magnet type motor | |
JP2013128378A (en) | Permanent magnet type rotary electric machine | |
JP4556457B2 (en) | Brushless motor | |
JP2010148267A (en) | Motor | |
JP2006060951A (en) | Motor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120208 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120214 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120321 |
|
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: 20121218 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130115 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5183601 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: 20160125 Year of fee payment: 3 |
|
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 |
|
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 |
|
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 |