JP6470581B2 - Rotating electric machine - Google Patents
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Description
本発明は、自動車、産業機器に適用される回転電機に関する。 The present invention relates to a rotating electrical machine applied to automobiles and industrial equipment.
自動車や、農機、建機、ユーティリティビークル等の産業機器に適用される電動機(各種PMモータ・ジェネレータを含む。)は、シリーズハイブリッド式又はパラレルハイブリッド式駆動源として機器に搭載されており、例えば、小型・高出力の永久磁石同期電動機が用いられている。
この種の同期電動機においては、騒音・振動問題の原因となり、制御性の悪化を招くトルクリップルを減少させることが課題になっており、これをある程度解決し得るものとして、特許文献1に開示された技術がある。
Electric motors (including various PM motors / generators) applied to industrial equipment such as automobiles, agricultural machinery, construction equipment, utility vehicles, etc. are mounted on equipment as series hybrid type or parallel hybrid type driving sources. Small and high output permanent magnet synchronous motors are used.
In this type of synchronous motor, there is a problem of reducing torque ripple that causes noise and vibration problems and causes deterioration of controllability, and is disclosed in
この特許文献1の技術は、集中方式のステータを有する永久磁石同期電動機において、ステータのティースの少なくとも一方の端部のロータ側の側縁部を切除し、ロータ側とは反対側の側縁部を突出させてティース端部の厚みを確保して、減磁磁束がロータ側に流れるのを抑制している(請求項4)。
In the technique of
前記従来技術は、減磁磁束の流れ抑制により、トルクリプルをある程度減少できるが、ティースのロータ側の側縁部の切除は周方向に短く、切除により側縁部の先端の径方向位置がロータから離れ過ぎるため、トルクリプルを十分かつ効果的に減少できるまでに至っていない。
本発明は、このような従来技術の問題点を解決できるようにした回転電機を提供することを目的とする。
In the above prior art, the torque ripple can be reduced to some extent by suppressing the flow of the demagnetizing magnetic flux. However, the cutting of the side edge of the teeth on the rotor side is short in the circumferential direction. Since it is too far away, the torque ripple cannot be reduced sufficiently and effectively.
It is an object of the present invention to provide a rotating electrical machine that can solve such problems of the prior art.
本発明は、ティースの先端部に円弧面の周方向両端から径外方向に次第に離れる傾斜面を形成し、この傾斜面を周方向に長くかつ円弧面からの乖離を小さくすることにより、トルクリプルを十分かつ効果的に減少できるようにした回転電機を提供することを目的とする。 In the present invention, an inclined surface gradually separating in the radially outward direction from both ends in the circumferential direction of the arc surface is formed at the tip end portion of the tooth, and the torque ripple is reduced by extending the inclined surface in the circumferential direction and reducing the deviation from the arc surface. It is an object of the present invention to provide a rotating electrical machine that can be reduced sufficiently and effectively.
本発明における課題解決のための具体的手段は、次の通りである。
第1に、先端部に周方向突出状の両端突部2Baを有するティース2Bに巻線3を巻いた固定子2を備え、前記ティース2Bの先端部のロータ対向面6に、ロータ4の外周に沿う円弧面6Aと、この円弧面6Aの周方向両端から周方向にかつ径外方向に次第に乖離する傾斜面6Bとを形成している回転電機であって、
8極12スロットの場合に、前記傾斜面6Bは、傾斜面始点6sをティース2B中心から略7.5°に設定され、傾斜面始点6sから傾斜面終端6eまでの周長寸法をWとし、傾斜面終端6eの円弧面6Aからの乖離寸法をtとしたときに、0.0496≦t/W≦0.117に設定されていることを特徴とする。
Specific means for solving the problems in the present invention are as follows.
First, a
In the case of 8 poles and 12 slots, the
第2に、前記周長寸法Wは、10mmに設定されていることを特徴とする。
第3に、先端部に周方向突出状の両端突部2Baを有するティース2Bに巻線3を巻いた固定子2を備え、前記ティース2Bの先端部のロータ対向面6に、ロータ4の外周に沿う円弧面6Aと、この円弧面6Aの周方向両端から周方向にかつ径外方向に次第に乖離する傾斜面6Bとを形成している回転電機であって、
8極12スロットの場合に、前記傾斜面6Bは、傾斜面始点6sをティース2B中心から7〜8°に設定され、傾斜面始点6sから傾斜面終端6eまでの周長寸法Wを10mmとし、傾斜面終端6eの円弧面6Aからの乖離寸法をtとしたときに、tan3°≦t/W≦tan7°に設定されていることを特徴とする。
Second, the circumferential length W is set to 10 mm .
Thirdly, a
In the case of 8 poles and 12 slots, the inclined surface. 6B, the inclined
本発明によれば、トルクリプルを十分かつ効果的に減少できる。
即ち、傾斜面6Bは、傾斜面始点6sをティース2B中心から略7.5°に設定され、傾斜面始点6sから傾斜面終端6eまでの周長寸法をWとし、傾斜面終端6eの円弧面6Aからの乖離寸法をtとしたときに、0.0496≦t/W≦0.117に設定されているので、傾斜面6Bは周方向に長くかつ円弧面6Aからの乖離が小さくなり、トルクリプルを十分かつ効果的に減少できる。
According to the present invention, torque ripple can be reduced sufficiently and effectively.
That is,
また、周長寸法Wは、10mmに設定されているので、トルクリプルをさらに十分かつ効果的に減少できる。
また、傾斜面6Bは、傾斜面始点6sをティース2B中心から7〜8°に設定され、傾斜面始点6sから傾斜面終端6eまでの周長寸法Wを10mmとし、傾斜面終端6eの円弧面6Aからの乖離寸法をtとしたときに、tan3°≦t/W≦tan7°に設定されているので、傾斜面6Bは周方向に長くかつ円弧面6Aからの乖離が小さくなり、トルクリプルを十分かつ効果的に減少できる。
Further, since the circumferential length W is set to 10 mm , the torque ripple can be further sufficiently and effectively reduced.
Further, the inclined surface. 6B, the inclined
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1において、回転電機1(同期電動機)の一部を軸心方向から見た拡大正面図を示しており、回転電機1は、環状の固定子2と、固定子2の多数のティース2Bに集中巻または分布巻きした巻線3と、永久磁石を外周部に埋め込んでいて固定子2の内側に回転自在に配置されたロータ4とを有している。ロータ4は外周部に切り込みも凹凸もなく、風切り音は発生しない。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
In FIG. 1, the enlarged front view which looked at a part of rotary electric machine 1 (synchronous motor) from the axial center direction is shown, and the rotary
固定子2は、多数枚の珪素鋼板を積層して形成して、環状のヨーク2Aの内周側にティース2Bが突出して周方向複数配列されたヨーク一体型のものであり、ティース2Bは正面視先端末広がり形状であって、その胴部には絶縁部材を介在して巻線3が巻かれている。
ティース2Bは先端末広がり形状であることにより、先端部に胴部から周方向に突出した両端突部2Baが形成されており、ティース2Bの先端面から両端突部2Baまでがロータ4と対向している。
The
The
前記ティース2Bの先端部のロータ対向面6には、ロータ4の外周に略沿う円弧面6Aと、この円弧面6Aの周方向両端から周方向にかつ径外方向に次第に乖離する傾斜面6Bとを形成しており、この乖離傾斜面6Bは主に各端突部2Baに対応した位置に形成されている。
回転電機1は8極12スロットに構成されており、この場合、前記傾斜面(乖離傾斜面)6Bは、傾斜面始点6sをティース2B中心から略7.5°に設定され、傾斜面始点6sから傾斜面終端6eまでの周長寸法をWとし、傾斜面終端6eの円弧面6A(円弧面6Aの延長円)からの乖離寸法をtとしたときに、0.03≦t/W≦0.13に設定されている。
On the rotor facing surface 6 at the tip of the
The rotating
図2は、前記乖離傾斜面6Bの周長寸法Wを10mmとしたときに乖離寸法tを0〜1.4mmにして、トルクリプル率及びトルクを実験測定したものであり、乖離寸法tが0〜1.4mmにしてもトルクの低下は極めて微細であるのに対して、トルクリプル率は乖離寸法tが0〜0.5mmまで急激に低下し、乖離寸法tが0.5〜1.0mmまで低率を維持し、乖離寸法tが1.0〜1.3mmへ緩やかに上昇している。
FIG. 2 shows an experimental measurement of the torque ripple rate and the torque when the circumference dimension W of the
この実験結果より、8極12スロットの場合には、乖離傾斜面6Bの周長寸法W及び乖離寸法tは0.05≦t/W≦0.1(より正確には0.0496≦t/W≦0.1170)の範囲に設定することが最良であり、トルクリプル率12%近くまで下げることがで
きる。また、トルクリプル率13%以下を目標にするならば、0.04≦t/W≦0.12の範囲でも可能であることが判明した。
From this experimental result, in the case of 8 poles and 12 slots, the circumferential length W and the deviation dimension t of the deviation
そして乖離傾斜面6Bの無いもの(乖離寸法tが0mm)のものと、乖離傾斜面6Bの乖離寸法tが1mmのものとの磁束密度を比較してみると、図3に示されるように、ロータ4の永久磁石の回転に伴って発生する磁束密度B[T]は、乖離傾斜面6Bの乖離寸法tが1mmのものが乖離傾斜面6Bの無いものより、永久磁石が円弧面6Aと正対向するときに若干少ないが、円弧面6Aの正対向前後で大きくなっており、しかも回転角度範囲も広くなっている。
Then, comparing the magnetic flux density between the one having no divergence
即ち、固定子2とロータ4との間の磁束密度について、乖離傾斜面6Bの無いものはロータ4の回転につれて急激に変化するが、それに比して乖離傾斜面6Bの乖離寸法tが1mmのものは、最大磁束密度が若干低下するがその角度範囲は広くなり、和らかな磁束密度変化になり、磁束密度B[T]の波形形状が正弦波に近づけられる。磁束密度B[T]の波形形状が正弦波に近づけられることにより、トルクリプルは十分かつ効果的に減少される。
That is, with respect to the magnetic flux density between the
前記8極12スロットの回転電機1において、ティース2B中心からスロット中心までの角度は15°であるので、傾斜面始点6sをティース2B中心から7.5°に設定するということは、傾斜面始点6sをスロット中心から7.5°の点にすることになる。
端突部2Baの突出量に大小があるので、端突部2Baが大突出の場合は、傾斜面始点6sはティース2B中心から7.5°より大きい角度でもよく、小突出の場合は7.5°より小さい角度でもよい。
In the 8-pole 12-slot rotating
Since the protrusion amount of the end protrusion 2Ba is large and small, when the end protrusion 2Ba has a large protrusion, the inclined
そして、傾斜面始点6sから傾斜面終端6eまでの周長寸法W及び乖離寸法tは、乖離傾斜面6Bを底辺とする直角三角形又は乖離傾斜面6Bを傾斜長辺とする直角三角形とし、tan3°≦t/W≦tan7°の角度範囲に設定することもできる。
なお、本発明は前記実施形態における各部材の形状及び位置関係は、図1に示すように構成することが最良である。しかし、前記実施形態に限定されるものではなく、部材、構成を種々変形したり、組み合わせを変更したりすることもできる。
The circumferential length W and the deviation dimension t from the inclined
In the present invention, the shape and positional relationship of each member in the embodiment are best configured as shown in FIG. However, it is not limited to the said embodiment, A member, a structure can be variously deformed, and a combination can also be changed.
例えば、固定子2は、分割ヨークとそれに一体となった1つのティース2B(極歯部)とで固定子片を形成し、その固定子片を周方向に多数個配列して1個の環状の固定子を構成する固定子片環状結合型であってもよい。
ロータ4は、外周部表面に永久磁石を貼り付けた永久磁石貼付型同期電動機でもよい。
For example, in the
The
1 回転電機
2 固定子
2A ヨーク
2B ティース
2Ba 端突部
3 巻線
4 ロータ
6 ロータ対向面
6A 円弧面
6B 乖離傾斜面
6e 傾斜面終端
6s 傾斜面始点
W 周長寸法
t 乖離寸法
DESCRIPTION OF
Claims (3)
8極12スロットの場合に、前記傾斜面(6B)は、傾斜面始点(6s)をティース(2B)中心から略7.5°に設定され、傾斜面始点(6s)から傾斜面終端(6e)までの周長寸法をWとし、傾斜面終端(6e)の円弧面(6A)からの乖離寸法をtとしたときに、0.0496≦t/W≦0.117に設定されていることを特徴とする回転電機。 A stator (2) in which a winding (3) is wound around a tooth (2B) having both end protrusions (2Ba) projecting in the circumferential direction at the tip is provided, and a rotor facing surface at the tip of the tooth (2B) ( 6), a circular arc surface (6A) along the outer periphery of the rotor (4) and an inclined surface (6B) gradually deviating in the circumferential direction and radially outward from both circumferential ends of the circular arc surface (6A) are formed. A rotating electric machine,
In the case of 8 poles and 12 slots, the inclined surface (6B) has the inclined surface start point (6s) set to approximately 7.5 ° from the center of the tooth (2B), and the inclined surface start point (6s) to the inclined surface end (6e). ) Is set to 0.0496 ≦ t / W ≦ 0.117, where W is the circumferential length up to), and t is the distance from the arc surface (6A) of the inclined surface end (6e). Rotating electric machine.
8極12スロットの場合に、前記傾斜面(6B)は、傾斜面始点(6s)をティース(2B)中心から7〜8°に設定され、傾斜面始点(6s)から傾斜面終端(6e)までの周長寸法Wを10mmとし、傾斜面終端(6e)の円弧面(6A)からの乖離寸法をtとしたときに、tan3°≦t/W≦tan7°に設定されていることを特徴とする回転電機。 A stator (2) in which a winding (3) is wound around a tooth (2B) having both end protrusions (2Ba) projecting in the circumferential direction at the tip is provided, and a rotor facing surface at the tip of the tooth (2B) ( 6), a circular arc surface (6A) along the outer periphery of the rotor (4) and an inclined surface (6B) gradually deviating in the circumferential direction and radially outward from both circumferential ends of the circular arc surface (6A) are formed. A rotating electric machine,
In the case of 8 poles and 12 slots, the inclined surface (6B) has the inclined surface start point (6s) set to 7 to 8 ° from the center of the tooth (2B), and the inclined surface start point (6s) to the inclined surface end (6e). the perimeter dimensions W to and 10 mm, the deviation size of the arcuate surface of the inclined surface terminating (6e) (6A) when the t, it is set to tan3 ° ≦ t / W ≦ tan7 ° A rotating electric machine that is characterized.
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