JP6283788B2 - Ipmモータのロータ構造、ロータおよびipmモータ - Google Patents
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Description
〔既願発明〕
〔1〕 モータのロータにおける磁石配置構造であって、該モータはIPM(Internal Permanent Magnet)モータであり、該磁石配置構造は、複数の片状の磁石(以下、「セグメント磁石」という。)により囲繞形態に形成される極が連続配置されて構成されており、かかる構成により該極からの磁束の漏れが軽減されることを特徴とする、モータの磁石配置構造。
〔2〕 前記極は、一の底部とその両端部に設けられた二の壁部とからなることを特徴とする、〔1〕に記載のモータの磁石配置構造。
〔3〕 前記極の空隙部に磁束が収束するように各セグメント磁石が配置されていることを特徴とする、〔1〕または〔2〕に記載のモータの磁石配置構造。
〔4〕 前記壁部は隣接する二の前記極の間で共用されていることを特徴とする、〔2〕または〔3〕に記載のモータの磁石配置構造。
〔6〕 前記磁石配置構造は、前記底部を構成するセグメント磁石による環状磁石部と、前記壁部を構成するセグメント磁石による放射状磁石部とからなっていることを特徴とする、〔2〕ないし〔5〕のいずれかに記載のモータの磁石配置構造。
〔7〕 前記環状磁石部を構成する各セグメント磁石はロータの径方向に着磁されており、前記放射状磁石部を構成する各セグメント磁石はロータの周方向に着磁されていることを特徴とする、〔6〕に記載のモータの磁石配置構造。
〔8〕 前記セグメント磁石の形状は、直方体、立方体またはかまぼこ形のいずれかであることを特徴とする、〔1〕ないし〔7〕のいずれかに記載のモータの磁石配置構造。
〔10〕 前記同一仕様の磁石の形状は立方体であることを特徴とする、〔9〕に記載のモータの磁石配置構造。
〔11〕 〔1〕ないし〔10〕のいずれかに記載の磁石配置構造を備えていることを特徴とする、モータのロータ。
〔12〕 〔11〕に記載のロータを備えていることを特徴とする、IPMモータ。
(なお、IPMモータにおける磁石配置に関するものとして検索された特許文献1は、ハルバッハ配列を参考にしつつも独自の配列構成を提示した既願発明とは相違するものである)
<2> IPMモータのロータ構造であって、ロータにおける磁石配置構造は複数の片状の磁石(セグメント磁石)により囲繞形態に形成される極が連続配置されて構成されており、該極は一の底部とその両端部に設けられた二の壁部とからなり、かつ、該ロータの断面形状中における全ての二の該壁部間の外縁が、軸心を中心とし該外縁両端を通る円よりも外方に膨らみを有した形状(以下、「かまぼこ形」という。)にて形成されており、かかる構成により、該極からの磁束の漏れが軽減されるとともに、コギングトルクが軽減され、また、該外縁をなす円弧の最外点が該円弧の中心からずれをもつよう形成されており、該ずれの角度は、該極数とステータのスロット数の最小公倍数をGとするとき、(90/G)°を中心として、(30/G)°以上(150/G)°以下のいずれの角度でもよいことを特徴とする、IPMモータのロータ構造。
<4> 前記正の方向のずれ(以下、「正のずれ」という。)と逆の方向のずれ(以下、「逆のずれ」という。)は同数存在することを特徴とする、<3>に記載のIPMモータのロータ構造。
<6> 前記極の空隙部に磁束が収束するように各セグメント磁石が配置されていることを特徴とする、<1>ないし<5>のいずれかに記載のIPMモータのロータ構造。
<7> 前記壁部は隣接する二の前記極の間で共用されていることを特徴とする、<1>ないし<6>のいずれかに記載のIPMモータのロータ構造。
<8> 前記極は三片のセグメント磁石により構成されていることを特徴とする、<1>ないし<7>のいずれかに記載のIPMモータのロータ構造。
<10> 前記セグメント磁石の形状は、直方体、立方体またはかまぼこ形のいずれかであることを特徴とする、<1>ないし<9>のいずれかに記載のIPMモータのロータ構造。
<11> 前記セグメント磁石には同一仕様の磁石が用いられることを特徴とする、<1>ないし<10>のいずれかに記載のIPMモータのロータ構造。
<13> <1>ないし<12>のいずれかに記載のIPMモータのロータ構造を備えていることを特徴とする、モータのロータ。
<14> <13>に記載のロータを備えていることを特徴とする、IPMモータ。
図1は、本発明のIPMモータのロータ構造の基本構成を示す断面図である。また、図2は図1に係るロータ構造の要部拡大図、図3は図2の要部拡大図である。これらに図示するように本発明のIPMモータのロータ構造50は、ロータRにおける磁石配置構造が複数の片状の磁石(セグメント磁石)52、53により囲繞形態に形成される極59が連続配置されて構成されており、各極59は一の底部592とその両端部に設けられた二の壁部593、593とからなり、かつ、ロータRの断面形状中における全ての二の壁部593−593間の外縁58が、軸心Oを中心とし外縁58の最外点581を通る円の円弧589よりも曲率の大きい円の円弧弧583により形成されていることを、主たる構成とする。
極数とステータのスロット数の最小公倍数をGとするとき、
{(90/G)−(60/G)}°以上(90/G)+(60/G)}°以下
すなわち、(30/G)°以上(150/G)°以下 ・・・<式1>
の範囲内の角度とする。
360/G により一周期の角度が求められ、さらに、
(360/G)/4 すなわち 90/G により 1/4周期の角度が得られる。上記式は、これに基づいて求められたものである。
同様に、極数8、スロット数12のときは、G=24 であるから、90/G=3.75° である。したがってこの場合のずれの角度範囲は、3.75°を中心として、1.25°以上6.25°以下、となる。
また、極数4、スロット数6のときは、G=12 であるから、90/G=7.5° である。したがってこの場合のずれの角度範囲は、7.5°を中心として、2.5°以上12.5°以下、となる。
なお、本式によりずれの角度を設定する場合、角度範囲中、(90/G)°とすることが、本発明の効果を最大に得ることができる。
極数とステータのスロット数の最小公倍数をGとするとき、
{(90/G)−1}°以上{(90/G)+1}°以下 ・・・<式2>
の範囲内の角度とする。つまり、(90/G)°±1° の範囲内である。なお、本式も、極数:m スロット数:n mとnの最小公倍数:G としたときのGに基づいて求められたものである。
同様に、極数8、スロット数12のときは、(3.75±1)°となり、極数8、スロット数9のときは、(1.25±1)°となる。また、極数4、スロット数6のときは、(7.5±1)°となる。
なお、本式によりずれの角度を設定する場合、角度範囲中、(90/G)°とすることが、本発明の効果を最大に得られることは、式1による場合と同様である。
・極の空隙部に磁束が収束するように各セグメント磁石が配置される構成。
・壁部は隣接する二の極の間で共用される構成。
・極は三片のセグメント磁石によりなる構成。
・底部を構成する各セグメント磁石はロータの径方向に着磁されており、前記壁部を構成する各セグメント磁石はロータの周方向に着磁されている構成。
・セグメント磁石の形状は、直方体、立方体またはかまぼこ形のいずれかである構成。
・セグメント磁石には同一仕様の磁石が用いられる構成。
・当該同一仕様の磁石の形状は立方体である構成。
8…ロータの外縁
9…極
92…底部
93…壁部
10、310…磁石配置構造
34…環状磁石部
35…放射状磁石部
B…磁束
O…軸心
R、3R…ロータ
S…ステータ
V…空隙部
52、53、62、63、72、73、82、83…セグメント磁石
57…セグメント磁石を被覆する部位
58、68、78、88…外縁
581、681、781、881…外縁の最外点
582、682、782、882…外縁をなす円弧の中心
583…外縁の最外点を通る円よりも曲率の大きい円弧(軸心Oを中心とし外縁両端を通る円の円弧)
584、684、784、884…ずれ
589…外縁の最外点を通る円の円弧
59…極
592…底部
593…壁部
O…軸心
R…ロータ
Claims (14)
- IPM(Internal Permanent Magnet)モータのロータ構造であって、ロータにおける磁石配置構造は複数の片状の磁石(以下、「セグメント磁石」ともいう。)により囲繞形態に形成される極が連続配置されて構成されており、該極は一の底部とその両端部に設けられた二の壁部とからなり、かつ、該ロータの断面形状中における全ての二の該壁部間の外縁が、軸心を中心とし該外縁の最外点を通る円よりも曲率の大きい円弧により形成されており、かかる構成により、該極からの磁束の漏れが軽減されるとともに、コギングトルクが軽減され、また、該外縁をなす円弧の最外点が該円弧の中心からずれをもつよう形成されており、該ずれの角度は、該極数とステータのスロット数の最小公倍数をGとするとき、(90/G)°を中心として、(30/G)°以上(150/G)°以下のいずれの角度でもよいことを特徴とする、IPMモータのロータ構造。
- IPMモータのロータ構造であって、ロータにおける磁石配置構造は複数の片状の磁石(セグメント磁石)により囲繞形態に形成される極が連続配置されて構成されており、該極は一の底部とその両端部に設けられた二の壁部とからなり、かつ、該ロータの断面形状中における全ての二の該壁部間の外縁が、軸心を中心とし該外縁両端を通る円よりも外方に膨らみを有した形状(以下、「かまぼこ形」という。)にて形成されており、かかる構成により、該極からの磁束の漏れが軽減されるとともに、コギングトルクが軽減され、また、該外縁をなす円弧の最外点が該円弧の中心からずれをもつよう形成されており、該ずれの角度は、該極数とステータのスロット数の最小公倍数をGとするとき、(90/G)°を中心として、(30/G)°以上(150/G)°以下のいずれの角度でもよいことを特徴とする、IPMモータのロータ構造。
- 前記ずれの方向が正と逆の二種類あることを特徴とする、請求項1または2に記載のIPMモータのロータ構造。
- 前記正の方向のずれ(以下、「正のずれ」という。)と逆の方向のずれ(以下、「逆のずれ」という。)は同数存在することを特徴とする、請求項3に記載のIPMモータのロータ構造。
- 前記正のずれのある前記極が連続して形成されている一方領域と、前記逆のずれのある該極が連続して形成されている他方領域との二の領域によって形成されていることを特徴とする、請求項3または4に記載のIPMモータのロータ構造。
- 前記極の空隙部に磁束が収束するように各セグメント磁石が配置されていることを特徴とする、請求項1ないし5のいずれかに記載のIPMモータのロータ構造。
- 前記壁部は隣接する二の前記極の間で共用されていることを特徴とする、請求項1ないし6のいずれかに記載のIPMモータのロータ構造。
- 前記極は三片のセグメント磁石により構成されていることを特徴とする、請求項1ないし7のいずれかに記載のIPMモータのロータ構造。
- 前記底部を構成する各セグメント磁石はロータの径方向に着磁されており、前記壁部を構成する各セグメント磁石はロータの周方向に着磁されていることを特徴とする、請求項1ないし8のいずれかにに記載のIPMモータのロータ構造。
- 前記セグメント磁石の形状は、直方体、立方体またはかまぼこ形のいずれかであることを特徴とする、請求項1ないし9のいずれかに記載のIPMモータのロータ構造。
- 前記セグメント磁石には同一仕様の磁石が用いられることを特徴とする、請求項1ないし10のいずれかに記載のIPMモータのロータ構造。
- 前記同一仕様の磁石の形状は立方体であることを特徴とする、請求項11に記載のモータのIPMモータのロータ構造。
- 請求項1ないし12のいずれかに記載のIPMモータのロータ構造を備えていることを特徴とする、モータのロータ。
- 請求項13に記載のロータを備えていることを特徴とする、IPMモータ。
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