JP6950361B2 - motor - Google Patents

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Description

本発明は、モータに関するものである。 The present invention relates to a motor.

電動可変バルブタイミング(電動VCT)装置などの位置保持機能を必要とする装置に用いられるモータでは、大きなコギングトルク(ディテントトルク)を必要とする。コギングトルクの向上を図ったモータとして、例えば特許文献1に開示されるものでは、ロータの磁極範囲内において周方向の磁束密度変化をもたせるべく、ロータの界磁磁石の内部や外周面に空隙部(孔や溝など)を設けている。これにより、ロータの磁極の切り替わりに起因して生じる基本的なコギングトルクに、空隙部によって生じるコギングトルクが重畳されて、コギングトルクが増大されるようになっている。 Motors used in devices that require a position holding function, such as electric variable valve timing (electric VCT) devices, require a large cogging torque (detent torque). As a motor for improving the cogging torque, for example, in the one disclosed in Patent Document 1, a gap portion is provided inside or on the outer peripheral surface of the field magnet of the rotor so as to have a change in magnetic flux density in the circumferential direction within the magnetic pole range of the rotor. (Hole, groove, etc.) are provided. As a result, the cogging torque generated by the gap is superimposed on the basic cogging torque generated due to the switching of the magnetic poles of the rotor, so that the cogging torque is increased.

特開2015−146713号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-146713

上記のようなモータでは、ロータの磁極範囲内に設けた空隙部によってコギングトルクの向上が図れるが、本発明者らは、より大きなコギングトルクが必要となった場合にも対応できる構成を検討していた。 In a motor as described above, the cogging torque can be improved by the gap provided in the magnetic pole range of the rotor, but the present inventors have studied a configuration that can cope with a case where a larger cogging torque is required. Was there.

本発明の目的は、コギングトルクの向上を図ることができるモータを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a motor capable of improving cogging torque.

上記課題を解決するモータは、ステータと、周方向に沿って複数設定された磁極部を前記ステータとの対向面に有し、コギングトルクを増加させるための複数の空隙部が周方向において部分的に設けられたロータとを備え、前記複数の空隙部は、周方向に隣り合う前記磁極部の間に設けられた境界空隙部と、前記磁極部内において前記ロータの極数と前記ステータのスロット数とから求められるコギングトルクの周期に応じた位置に設けられた極内空隙部とを含んで構成されており、前記境界空隙部と前記極内空隙部とは、軸方向から見た形状が同一形状をなしているA motor that solves the above problems has a stator and a plurality of magnetic pole portions set along the circumferential direction on a surface facing the stator, and a plurality of gap portions for increasing cogging torque are partially provided in the circumferential direction. The plurality of gaps are the boundary gaps provided between the magnetic poles adjacent to each other in the circumferential direction, the number of poles of the rotor and the number of slots of the stator in the magnetic poles. It is configured to include an intrapolar void provided at a position corresponding to the cycle of the cogging torque obtained from the above, and the boundary void and the intrapolar void have the same shape when viewed from the axial direction. It has a shape .

この構成によれば、境界空隙部によって生じるコギングトルクと、極内空隙部によって生じるコギングトルクを共に、ロータの磁極の切り替わりに起因して生じる基本的なコギングトルクに重畳させることができ、その結果、コギングトルクの向上を図ることができる。 According to this configuration, both the cogging torque generated by the boundary gap and the cogging torque generated by the intrapole gap can be superimposed on the basic cogging torque generated by the switching of the magnetic poles of the rotor, and as a result. , The cogging torque can be improved.

の構成によれば、境界空隙部及び極内空隙部によってコギングトルクを好適に向上できる。 According to the configuration of this can be suitably improved cogging torque by the boundary gap portion and the in-electrode gap portion.

上記モータにおいて、前記磁極部を構成する磁石の磁化配向は、前記ステータ側に向かうにつれて当該磁極部の周方向中心線側に傾斜するように設定されている。
この構成によれば、磁束を極内空隙部に好適に集中させることができ、その結果、コギングトルクのより一層の向上に寄与できる。
In the motor, the magnetization orientation of the magnets constituting the magnetic pole portion is set so as to be inclined toward the circumferential center line side of the magnetic pole portion toward the stator side.
According to this configuration, the magnetic flux can be suitably concentrated in the void portion in the pole, and as a result, the cogging torque can be further improved.

上記モータにおいて、前記ロータは、前記磁極部を構成する磁石がロータコアに埋設されてなる埋込磁石型のロータであり、前記境界空隙部及び前記極内空隙部の各々は、前記ロータコアに形成されている。 In the motor, the rotor is an embedded magnet type rotor in which magnets constituting the magnetic pole portion are embedded in the rotor core, and each of the boundary gap portion and the inner pole gap portion is formed in the rotor core. ing.

この構成によれば、埋込磁石型のロータにおいてコギングトルクの向上を図ることができる。
上記モータにおいて、前記ロータは、前記磁極部を構成する磁石がロータコアの表面に設けられてなる表面磁石型のロータであり、前記境界空隙部及び前記極内空隙部の各々は、前記磁石に形成されている。
According to this configuration, it is possible to improve the cogging torque in the embedded magnet type rotor.
In the motor, the rotor is a surface magnet type rotor in which magnets constituting the magnetic pole portion are provided on the surface of the rotor core, and each of the boundary gap portion and the inner pole gap portion is formed in the magnet. Has been done.

この構成によれば、表面磁石型のロータにおいてコギングトルクの向上を図ることができる。 According to this configuration, it is possible to improve the cogging torque in the surface magnet type rotor.

本発明のモータによれば、コギングトルクの向上を図ることができる。 According to the motor of the present invention, the cogging torque can be improved.

実施形態のモータの断面図である。It is sectional drawing of the motor of embodiment. 同形態のロータを部分的に示す平面図である。It is a top view which shows the rotor of the same form partially. 変形例のロータを部分的に示す平面図である。It is a top view which shows the rotor of a modification partially. 変形例のロータを部分的に示す平面図である。It is a top view which shows the rotor of a modification partially. 変形例のロータを部分的に示す平面図である。It is a top view which shows the rotor of a modification partially. 変形例のロータを部分的に示す平面図である。It is a top view which shows the rotor of a modification partially.

以下、モータの一実施形態について説明する。
図1に示す本実施形態のモータ10は、ブラシレスモータである。モータ10は、モータハウジング11の内周面に固定され円環状のステータ12と、ステータ12の径方向内側に配置され、回転軸13を有するロータ14とを備えている。
Hereinafter, one embodiment of the motor will be described.
The motor 10 of the present embodiment shown in FIG. 1 is a brushless motor. The motor 10 includes an annular stator 12 fixed to the inner peripheral surface of the motor housing 11 and a rotor 14 arranged radially inside the stator 12 and having a rotating shaft 13.

ステータ12は、円筒状のステータコア15を有し、そのステータコア15の外周面がモータハウジング11に固定されている。ステータコア15の内側には、軸線方向に沿って形成され、かつ、周方向に等ピッチに配置される複数(本実施形態では12個)のティース16が、径方向内側に向かって延出形成されている。各ティース16は、T型のティースであって、その径方向の内周面16aは、回転軸13の軸線Lを中心とする同心円の円弧を軸線方向に延出した円弧面である。 The stator 12 has a cylindrical stator core 15, and the outer peripheral surface of the stator core 15 is fixed to the motor housing 11. A plurality of (12 in this embodiment) teeth 16 formed along the axial direction and arranged at equal pitches in the circumferential direction are formed inside the stator core 15 so as to extend inward in the radial direction. ing. Each tooth 16 is a T-shaped tooth, and its radial inner peripheral surface 16a is an arc surface extending in the axial direction from a concentric arc centered on the axis L of the rotating shaft 13.

各ティース16には、3相の巻線17が集中巻きにて巻回されている。そして、各相の巻線17に3相電源電圧を印加してステータ12に回転磁界を形成し、同ステータ12の内側に配置した回転軸13に固着されたロータ14を回転させるようになっている。 A three-phase winding 17 is wound around each tooth 16 in a concentrated winding manner. Then, a three-phase power supply voltage is applied to the windings 17 of each phase to form a rotating magnetic field in the stator 12, and the rotor 14 fixed to the rotating shaft 13 arranged inside the stator 12 is rotated. There is.

ステータ12の内側に配設されたロータ14は、回転軸13に一体回転可能に固定された円筒状のロータコア21と、ロータコア21の内部に埋設された複数(本実施形態では8個)の磁石22とを備える埋込磁石型(IPM型)のロータとして構成されている。ロータコア21は、複数の電磁鋼板が軸方向に積層されて構成されている。また、回転軸13は、モータハウジング11に対し軸受(図示略)を介して回転可能に支持されている。 The rotor 14 arranged inside the stator 12 includes a cylindrical rotor core 21 integrally rotatably fixed to the rotating shaft 13, and a plurality of magnets (8 magnets in the present embodiment) embedded inside the rotor core 21. It is configured as an embedded magnet type (IPM type) rotor including 22. The rotor core 21 is configured by laminating a plurality of electromagnetic steel sheets in the axial direction. Further, the rotating shaft 13 is rotatably supported by the motor housing 11 via a bearing (not shown).

複数の磁石22は、周方向に交互に異極となるロータ14の複数の磁極部14pをそれぞれ構成している。すなわち、本実施形態のロータ14は8極で構成されている。また、ロータ14は、その全ての磁極部14pが磁石22で構成されたフルマグネット型ロータである。各磁石22は、例えば焼結磁石や、磁石粉を樹脂と混合して成型固化したボンド磁石(プラスチックマグネットやゴムマグネット等)などからなる。なお、ボンド磁石は、焼結磁石に比べて形状の自由度が高く、また、寸法精度を高く形成することが可能である。磁石22をボンド磁石とする場合には、サマリウム鉄窒素(SmFeN)系磁石、サマリウムコバルト(SmCo)系磁石、ネオジム磁石等の希土類磁石で構成されることが好ましい。また、磁石22を焼結磁石とする場合には、フェライト磁石や、サマリウムコバルト(SmCo)磁石、ネオジム磁石等の希土類磁石で構成されることが好ましい。 The plurality of magnets 22 each constitute a plurality of magnetic pole portions 14p of the rotor 14 having different poles alternately in the circumferential direction. That is, the rotor 14 of the present embodiment is composed of eight poles. Further, the rotor 14 is a full magnet type rotor in which all the magnetic pole portions 14p thereof are composed of magnets 22. Each magnet 22 is made of, for example, a sintered magnet or a bond magnet (plastic magnet, rubber magnet, or the like) obtained by mixing magnet powder with a resin and molding and solidifying the magnet powder. The bonded magnet has a higher degree of freedom in shape than the sintered magnet, and can be formed with high dimensional accuracy. When the magnet 22 is a bond magnet, it is preferably composed of a rare earth magnet such as a samarium iron nitrogen (SmFeN) magnet, a samarium cobalt (SmCo) magnet, or a neodymium magnet. When the magnet 22 is a sintered magnet, it is preferably composed of a ferrite magnet, a samarium-cobalt (SmCo) magnet, a neodymium magnet, or other rare earth magnet.

図2に示すように、各磁石22は、軸方向視で径方向内側に向かって凸となる円弧状をなしている。そして、各磁石22の磁化配向は、径方向外側(ステータ12側)に向かうにつれて、それぞれ対応する磁極部14pの周方向中心線(磁極中心線Lp)側に傾斜するように設定されている。なお、図2、及び図3〜図6の各図では、磁石の磁化配向を矢印で示している。 As shown in FIG. 2, each magnet 22 has an arc shape that is convex inward in the radial direction in the axial direction. The magnetization orientation of each magnet 22 is set so as to be inclined toward the circumferential center line (magnetic pole center line Lp) of the corresponding magnetic pole portions 14p toward the outer side in the radial direction (stator 12 side). In addition, in each figure of FIG. 2 and FIGS. 3 to 6, the magnetization orientation of the magnet is indicated by an arrow.

各磁極部14pは、それらの磁極中心線Lp(周方向中心線)が周方向において等間隔(45°間隔)に設定されるとともに、周方向において互いに等しい角度幅(45°)を有している。つまり、N極の磁極部14pとS極の磁極部14pの境界部Bは、周方向において45°間隔で設けられている。 Each magnetic pole portion 14p has its magnetic pole center line Lp (circumferential center line) set at equal intervals (45 ° intervals) in the circumferential direction and has an angular width (45 °) equal to each other in the circumferential direction. There is. That is, the boundary portions B between the north pole portion 14p and the south pole magnetic pole portion 14p are provided at intervals of 45 ° in the circumferential direction.

各磁極部14pは、ロータコア21の外周面に形成された第1溝部23a及び第2溝部23bの2つの溝部を有している。また、ロータ14は、ロータコア21の外周面において前記境界部Bと一致する位置に形成された第3溝部23cを有している。各溝部23a,23b,23cは、ロータコア21の外周面の軸方向の一端から他端まで軸方向に沿って直線状に形成されている。また、各溝部23a,23b,23cの軸直交方向断面形状は、互いに同一形状をなし、本実施形態では円弧状をなしている。 Each magnetic pole portion 14p has two groove portions, a first groove portion 23a and a second groove portion 23b, formed on the outer peripheral surface of the rotor core 21. Further, the rotor 14 has a third groove portion 23c formed at a position corresponding to the boundary portion B on the outer peripheral surface of the rotor core 21. The groove portions 23a, 23b, and 23c are formed linearly along the axial direction from one end to the other end of the outer peripheral surface of the rotor core 21 in the axial direction. Further, the cross-sectional shapes of the groove portions 23a, 23b, and 23c in the direction orthogonal to the axis are the same as each other, and in the present embodiment, they are arcuate.

図2に示すように、第1溝部23a及び第2溝部23bは、磁極中心線Lpを基準として、そこから周方向両側にそれぞれ同角度ずれた位置に形成されるとともに、互いに同一形状(同一幅、同一深さ)に形成されている。つまり、第1溝部23aと第2溝部23bとは、磁極中心線Lpを軸として線対称をなしている。 As shown in FIG. 2, the first groove portion 23a and the second groove portion 23b are formed at positions shifted by the same angle on both sides in the circumferential direction with respect to the magnetic pole center line Lp, and have the same shape (same width). , At the same depth). That is, the first groove portion 23a and the second groove portion 23b are line-symmetrical with respect to the magnetic pole center line Lp.

磁極中心線Lpを基準とした各溝部23a,23bの形成位置(磁極中心線Lpからの角度)は、モータ10で発生するコギングトルクの周期φに基づいて設定されている。具体的には、回転軸13の軸線Lを中心として、磁極中心線Lpと各溝部23a,23bの周方向中心線Lcとがなす角度θ(機会角)は、コギングトルクの周期φの1/2に設定されている。 The formation positions (angles from the magnetic pole center line Lp) of the groove portions 23a and 23b with respect to the magnetic pole center line Lp are set based on the period φ of the cogging torque generated by the motor 10. Specifically, the angle θ (opportunity angle) formed by the magnetic pole center line Lp and the circumferential center lines Lc of the groove portions 23a and 23b around the axis L of the rotating shaft 13 is 1/1 of the cogging torque cycle φ. It is set to 2.

ここで、コギングトルクの周期φは、一般に、360°を、ロータ14の極数(磁極部14pの数)とステータ12のティース16の数(スロット数)の最小公倍数で割った値である。つまり、本実施形態では、ロータ14の極数は8、ティース16の数は12であることから、最小公倍数は24となり、コギングトルクの周期φは、15(=360/24)°となる。 Here, the period φ of the cogging torque is generally a value obtained by dividing 360 ° by the least common multiple of the number of poles of the rotor 14 (the number of magnetic poles 14p) and the number of teeth 16 of the stator 12 (the number of slots). That is, in the present embodiment, since the number of poles of the rotor 14 is 8 and the number of teeth 16 is 12, the least common multiple is 24, and the period φ of the cogging torque is 15 (= 360/24) °.

すなわち、本実施形態では、磁極中心線Lpと各溝部23a,23bの周方向中心線Lcとがなす角度θは、コギングトルクの周期φ(=15°)の1/2の7.5°に設定されている。従って、回転軸13の軸線Lを中心として、第1溝部23aと第2溝部23bの各周方向中心線Lcがなす角度は、コギングトルクの周期φ(=15°)と一致する。 That is, in the present embodiment, the angle θ formed by the magnetic pole center line Lp and the circumferential center lines Lc of the groove portions 23a and 23b is 7.5 °, which is 1/2 of the cogging torque cycle φ (= 15 °). It is set. Therefore, the angle formed by each circumferential center line Lc of the first groove portion 23a and the second groove portion 23b with the axis L of the rotating shaft 13 as the center coincides with the period φ (= 15 °) of the cogging torque.

また、第3溝部23cは、第1溝部23a及び第2溝部23bと同一形状(同一幅、同一深さ)に形成されている。また、第3溝部23cは、前述したように、周方向に隣り合うN極の磁極部14pとS極の磁極部14pの境界部Bにそれぞれ設けられている。つまり、第3溝部23cは、ロータ14の周方向において45°間隔で8個設けられている。これにより、ロータ14には、周方向において等間隔(本実施形態では15°間隔)に第1溝部23a、第2溝部23b及び第3溝部23cが順に設けられ、これら各溝部23a,23b,23cの周方向の間隔は前記コギングトルクの周期φと一致している。 Further, the third groove portion 23c is formed to have the same shape (same width and same depth) as the first groove portion 23a and the second groove portion 23b. Further, as described above, the third groove portion 23c is provided at the boundary portion B between the magnetic pole portion 14p of the N pole and the magnetic pole portion 14p of the S pole adjacent to each other in the circumferential direction. That is, eight third groove portions 23c are provided at intervals of 45 ° in the circumferential direction of the rotor 14. As a result, the rotor 14 is provided with the first groove portions 23a, the second groove portions 23b, and the third groove portions 23c in this order at equal intervals (15 ° intervals in the present embodiment) in the circumferential direction, and these groove portions 23a, 23b, 23c are provided in this order. The interval in the circumferential direction coincides with the period φ of the cogging torque.

次に、本実施形態の作用について説明する。
ステータ12の巻線17に3相電源電圧を印加して回転磁界を形成すると、その回転磁界に基づいてロータ14が回転する。そして、巻線17への給電を停止すると、回転磁界が消失してロータ14は回転を停止する。このとき、ロータ14は、ステータ12に対して磁気的に最も安定した状態となる角度位置で停止する。
Next, the operation of this embodiment will be described.
When a three-phase power supply voltage is applied to the winding 17 of the stator 12 to form a rotating magnetic field, the rotor 14 rotates based on the rotating magnetic field. Then, when the power supply to the winding 17 is stopped, the rotating magnetic field disappears and the rotor 14 stops rotating. At this time, the rotor 14 stops at an angle position where it is in the most magnetically stable state with respect to the stator 12.

ここで、ロータ14の外周面(ロータコア21の外周面)には、第1〜第3溝部23a,23b,23cが形成されているため、ロータ14の外周における周方向の磁束密度変化が、第1〜第3溝部23a,23b,23cを形成する前に比べて大きい。これにより、磁束を安定した状態に戻ろうとする保持力(コギングトルク)が大きくなっている。 Here, since the first to third groove portions 23a, 23b, and 23c are formed on the outer peripheral surface of the rotor 14 (the outer peripheral surface of the rotor core 21), the change in magnetic flux density in the circumferential direction on the outer peripheral surface of the rotor 14 is the first. It is larger than before forming the 1st to 3rd groove portions 23a, 23b, 23c. As a result, the holding force (cogging torque) for returning the magnetic flux to a stable state is increased.

また、ロータ14の極数とステータ12のスロット数の最小公倍数をMとして、コギングトルクの周期φは、φ=360°/Mであり、磁極中心線Lpと第1及び第2溝部23a,23bの周方向中心線Lcとがなす角度θは、コギングトルクの周期φの1/2に設定されている。すなわち、角度θは、θ=(1/2)・(360°/M)に設定されている。これにより、ロータ14の磁極の切り替わりに起因して生じる基本的なコギングトルクの周期φと、第1及び第2溝部23a,23bによって生じるコギングトルクの周期とが同相となる。従って、前記基本的なコギングトルクに第1及び第2溝部23a,23bによって生じるコギングトルクが重畳されて、コギングトルクのより一層の向上を図ることができる。 Further, where M is the least common multiple of the number of poles of the rotor 14 and the number of slots of the stator 12, the period φ of the cogging torque is φ = 360 ° / M, the magnetic pole center line Lp and the first and second groove portions 23a and 23b. The angle θ formed by the circumferential center line Lc is set to 1/2 of the period φ of the cogging torque. That is, the angle θ is set to θ = (1/2) · (360 ° / M). As a result, the basic cogging torque cycle φ caused by the switching of the magnetic poles of the rotor 14 and the cogging torque cycle generated by the first and second groove portions 23a and 23b are in phase with each other. Therefore, the cogging torque generated by the first and second groove portions 23a and 23b is superimposed on the basic cogging torque, and the cogging torque can be further improved.

さらに、本実施形態では、周方向に隣り合うN極の磁極部14pとS極の磁極部14pの境界部Bに第3溝部23cが形成されている。これにより、ロータ14の磁極の切り替わりに起因して生じるコギングトルクが増加するようになっている。 Further, in the present embodiment, the third groove portion 23c is formed at the boundary portion B between the magnetic pole portion 14p of the N pole and the magnetic pole portion 14p of the S pole adjacent to each other in the circumferential direction. As a result, the cogging torque generated due to the switching of the magnetic poles of the rotor 14 is increased.

また、磁極中心線Lpに対する第1及び第2溝部23a,23bの形成位置を示す前記角度θは、ロータ14の極対数をPとして、0°<θ≦(360°/2P)/4の範囲内に設定されている。本実施形態では、ロータ14の極対数が4であるため、前記角度θは、0°<θ≦11.25°の範囲内に設定されている。これにより、第1及び第2溝部23a,23bが磁極中心線Lp寄りの位置(磁極中心線Lpを基準として磁極幅の1/4の範囲内)に形成される。 Further, the angle θ indicating the formation positions of the first and second groove portions 23a and 23b with respect to the magnetic pole center line Lp is in the range of 0 ° <θ≤ (360 ° / 2P) / 4, where P is the number of pole pairs of the rotor 14. Is set in. In the present embodiment, since the number of pole pairs of the rotor 14 is 4, the angle θ is set within the range of 0 ° <θ≤11.25 °. As a result, the first and second groove portions 23a and 23b are formed at positions closer to the magnetic pole center line Lp (within a range of 1/4 of the magnetic pole width with respect to the magnetic pole center line Lp).

そして、磁極部14pを構成する磁石22の磁化配向は、上記したように、径方向外側に向かうにつれて磁極中心線Lp側に傾斜するように設定されている。このため、ロータコア21における第1及び第2溝部23a,23bの周辺の磁束密度が高まり、その結果、第1及び第2溝部23a,23bによって生じるコギングトルクのより一層の向上を図ることができる。特に、第1及び第2溝部23a,23bの周方向側面とロータコア21の外周面とがなす角部の磁束密度が高まることで、コギングトルクの向上効果が顕著となる。 Then, as described above, the magnetization orientation of the magnet 22 constituting the magnetic pole portion 14p is set so as to be inclined toward the magnetic pole center line Lp side toward the outer side in the radial direction. Therefore, the magnetic flux density around the first and second groove portions 23a and 23b in the rotor core 21 is increased, and as a result, the cogging torque generated by the first and second groove portions 23a and 23b can be further improved. In particular, the effect of improving the cogging torque becomes remarkable by increasing the magnetic flux density at the corners formed by the circumferential side surfaces of the first and second groove portions 23a and 23b and the outer peripheral surface of the rotor core 21.

次に、本実施形態の効果を記載する。
(1)周方向に沿って複数設定された磁極部14pを有するロータ14は、ロータコア21の外周面に形成された、コギングトルクを増加させるための溝部を周方向において複数有する。そして、それら複数の溝部は、周方向に隣り合う磁極部14pの間に設けられた境界空隙部としての第3溝部23cと、磁極部14p内においてロータ14の極数とステータ12のスロット数とから求められるコギングトルクの周期φに応じた位置に設けられた極内空隙部としての第1及び第2溝部23a,23bとを含んで構成されている。
Next, the effect of this embodiment will be described.
(1) The rotor 14 having a plurality of magnetic pole portions 14p set along the circumferential direction has a plurality of grooves formed on the outer peripheral surface of the rotor core 21 for increasing the cogging torque in the circumferential direction. The plurality of grooves are the third groove 23c as a boundary gap provided between the magnetic poles 14p adjacent to each other in the circumferential direction, the number of poles of the rotor 14 and the number of slots of the stator 12 in the magnetic pole 14p. It is configured to include the first and second groove portions 23a and 23b as the in-pole gap portions provided at positions corresponding to the period φ of the cogging torque obtained from the above.

この構成によれば、境界空隙部としての第3溝部23cによって生じるコギングトルクと、極内空隙部としての第1及び第2溝部23a,23bによって生じるコギングトルクを共に、ロータ14の磁極の切り替わりに起因して生じる基本的なコギングトルクに重畳させることができ、その結果、コギングトルクの向上を図ることができる。 According to this configuration, both the cogging torque generated by the third groove 23c as the boundary gap and the cogging torque generated by the first and second groove 23a and 23b as the inner gap can be used to switch the magnetic poles of the rotor 14. It can be superimposed on the basic cogging torque generated due to this, and as a result, the cogging torque can be improved.

(2)第1〜第3溝部23a,23b,23cは、軸方向から見た形状が互いに同一形状をなしている。これにより、第1〜第3溝部23a,23b,23cによってコギングトルクを好適に向上できる。 (2) The first to third groove portions 23a, 23b, and 23c have the same shape as seen from the axial direction. As a result, the cogging torque can be suitably improved by the first to third groove portions 23a, 23b, 23c.

(3)磁極部14pを構成する磁石22の磁化配向は、ステータ12側(本実施形態では径方向外側)に向かうにつれて磁極中心線Lp側に傾斜するように設定されている。この構成によれば、磁石22の磁束を第1及び第2溝部23a,23bに好適に集中させることができ、その結果、コギングトルクのより一層の向上に寄与できる。 (3) The magnetization orientation of the magnet 22 constituting the magnetic pole portion 14p is set so as to be inclined toward the magnetic pole center line Lp side toward the stator 12 side (in the present embodiment, the outer side in the radial direction). According to this configuration, the magnetic flux of the magnet 22 can be suitably concentrated on the first and second groove portions 23a and 23b, and as a result, the cogging torque can be further improved.

(4)ロータ14は、磁極部14pを構成する磁石22がロータコア21に埋設されてなる埋込磁石型のロータであり、第1〜第3溝部23a,23b,23cはロータコア21の外周面に形成されている。この構成によれば、埋込磁石型のロータ14においてコギングトルクの向上を図ることができる。また、埋込磁石型であれば、第1〜第3溝部23a,23b,23cをロータコア21の外周面に形成することができるため、第1〜第3溝部23a,23b,23cを容易に形成できる。 (4) The rotor 14 is an embedded magnet type rotor in which the magnet 22 constituting the magnetic pole portion 14p is embedded in the rotor core 21, and the first to third groove portions 23a, 23b, 23c are on the outer peripheral surface of the rotor core 21. It is formed. According to this configuration, the cogging torque can be improved in the embedded magnet type rotor 14. Further, in the case of the embedded magnet type, since the first to third groove portions 23a, 23b, 23c can be formed on the outer peripheral surface of the rotor core 21, the first to third groove portions 23a, 23b, 23c can be easily formed. can.

なお、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
・図3に示すように、磁極部14pを構成する磁石22の軸方向視形状を矩形状としてもよい。同図に示す磁石22は扁平板状をなし、その板面が磁極中心線Lpと直交するように設けられている。また、磁石22の磁化配向は、板面と直交する方向(磁極中心線Lpに沿う方向)と平行に設定されている。このような構成によっても、上記実施形態の効果(1)、(2)、(4)と同様の効果を得ることができる。
The above embodiment may be changed as follows.
As shown in FIG. 3, the axially visible shape of the magnet 22 constituting the magnetic pole portion 14p may be rectangular. The magnet 22 shown in the figure has a flat plate shape, and its plate surface is provided so as to be orthogonal to the magnetic pole center line Lp. Further, the magnetization orientation of the magnet 22 is set to be parallel to the direction orthogonal to the plate surface (the direction along the magnetic pole center line Lp). Even with such a configuration, the same effects as those of the above-described embodiments (1), (2), and (4) can be obtained.

・上記実施形態における1つの磁極部14pに設けられる磁石22の数は例示であり、各磁極部14pに複数の磁石を設けてもよい。
例えば、図4に示す構成では、各磁極部14pは、径方向に並ぶようにロータコア21に埋設された2つの磁石31を有している。各磁石31は、軸方向視で径方向内側に向かって凸となる円弧状をなしている。また、各磁石31の磁化配向は、径方向外側(ステータ12側)に向かうにつれて、それぞれ対応する磁極部14pの周方向中心線(磁極中心線Lp)側に傾斜するように設定されている。このような構成によっても、上記実施形態と略同様の効果を得ることができる。
The number of magnets 22 provided in one magnetic pole portion 14p in the above embodiment is an example, and a plurality of magnets may be provided in each magnetic pole portion 14p.
For example, in the configuration shown in FIG. 4, each magnetic pole portion 14p has two magnets 31 embedded in the rotor core 21 so as to be arranged in the radial direction. Each magnet 31 has an arc shape that is convex inward in the radial direction in the axial direction. Further, the magnetization orientation of each magnet 31 is set so as to be inclined toward the circumferential center line (magnetic pole center line Lp) of the corresponding magnetic pole portions 14p toward the outer side in the radial direction (stator 12 side). Even with such a configuration, substantially the same effect as that of the above embodiment can be obtained.

また、例えば図5に示す構成では、各磁極部14pは、周方向に並ぶようにロータコア21に埋設された2つの磁石41を備えている。各磁石41は扁平板状をなし、各磁極部14pにおける2つの磁石41は、軸方向視で外周側に拡がる略V字状に配置されている。また、当該2つの磁石41は、磁極中心線Lpに対して線対称に設けられている。また、N極の磁極部14pにおける各磁石41は、該磁極部14pの外周側をN極にするべく、互いに向かい合う面(磁極中心側の面)にN極が現れるように磁化されている。また、S極の磁極部14pにおける各磁石41は、該磁極部14pの外周側をS極にするべく、互いに向かい合う面(磁極中心側の面)にS極が現れるように磁化されている。また、磁極部14pの2つの磁石41の磁化配向は、径方向外側(ステータ12側)に向かうにつれて磁極中心線Lp側に傾斜するように設定されている。 Further, for example, in the configuration shown in FIG. 5, each magnetic pole portion 14p includes two magnets 41 embedded in the rotor core 21 so as to be arranged in the circumferential direction. Each magnet 41 has a flat plate shape, and the two magnets 41 at each magnetic pole portion 14p are arranged in a substantially V shape extending to the outer peripheral side in the axial direction. Further, the two magnets 41 are provided line-symmetrically with respect to the magnetic pole center line Lp. Further, each magnet 41 in the magnetic pole portion 14p of the N pole is magnetized so that the N pole appears on the surfaces facing each other (the surface on the magnetic pole center side) so that the outer peripheral side of the magnetic pole portion 14p becomes the N pole. Further, each magnet 41 in the magnetic pole portion 14p of the S pole is magnetized so that the S pole appears on the surfaces facing each other (the surface on the magnetic pole center side) so that the outer peripheral side of the magnetic pole portion 14p becomes the S pole. Further, the magnetization orientation of the two magnets 41 of the magnetic pole portion 14p is set so as to be inclined toward the magnetic pole center line Lp side toward the outer side in the radial direction (stator 12 side).

このような構成によっても、上記実施形態と略同様の効果を得ることができる。また、2つの磁石41が軸方向視で径方向外側に拡がる略V字をなすように埋設されるため、磁石41の外周側のロータコア体積(V字配置された2つの磁石41の間の磁石間コア部42を含む部分の体積)を大きくとることが可能となる。それにより、リラクタンストルクを増やすことが可能となり、モータ10の高トルク化に寄与できる。 Even with such a configuration, substantially the same effect as that of the above embodiment can be obtained. Further, since the two magnets 41 are embedded so as to form a substantially V shape that expands radially outward in the axial direction, the rotor core volume on the outer peripheral side of the magnet 41 (the magnet between the two magnets 41 arranged in a V shape). It is possible to increase the volume of the portion including the inter-core portion 42). As a result, the reluctance torque can be increased, which can contribute to increasing the torque of the motor 10.

・上記実施形態では、ロータ14を埋込磁石型(IPM型)としたが、これに限らず、表面磁石型(SPM型)としてもよい。
例えば、図6に示す構成では、ロータコア21の外周面に円筒状の磁石51が設けられている。磁石51の外周面は、回転軸13の軸線Lを中心とする円形をなしている。磁石51は、周方向において交互に異極となる複数(同図では8つ)の磁極部14pを有している。また、磁石51は、極異方配向を有している。つまり、磁石51の磁化配向は、図6中に模式的に矢印で示すように、S極の磁極部14pの外周面から隣接のN極の磁極部14pの外周面に向けて、径方向内側が凸となるように湾曲する配向に設定されている。さらに、磁石51の磁化配向は、各磁極部14pにおいて、磁極中心線Lpのステータ12側(径方向外側)への延長線上にある1点(磁束集中点F)に向かうように設定されている。そして、磁石51の外周面には、上記実施形態と同様の位置に設けられた極内空隙部としての第1及び第2溝部52a,52bと、境界空隙部としての第3溝部52cとが形成されている。
-In the above embodiment, the rotor 14 is an embedded magnet type (IPM type), but the present invention is not limited to this, and a surface magnet type (SPM type) may be used.
For example, in the configuration shown in FIG. 6, a cylindrical magnet 51 is provided on the outer peripheral surface of the rotor core 21. The outer peripheral surface of the magnet 51 has a circular shape centered on the axis L of the rotating shaft 13. The magnet 51 has a plurality of (eight in the figure) magnetic pole portions 14p that alternately have different poles in the circumferential direction. Further, the magnet 51 has a polar anisotropic orientation. That is, the magnetization orientation of the magnet 51 is radially inside from the outer peripheral surface of the magnetic pole portion 14p of the S pole toward the outer peripheral surface of the magnetic pole portion 14p of the adjacent N pole, as schematically shown by an arrow in FIG. Is set to a curved orientation so that is convex. Further, the magnetization orientation of the magnet 51 is set so as to be directed toward one point (magnetic flux concentration point F) on the extension line of the magnetic pole center line Lp toward the stator 12 side (outward in the radial direction) at each magnetic pole portion 14p. .. Then, on the outer peripheral surface of the magnet 51, first and second groove portions 52a and 52b as polar inner gap portions provided at the same positions as those in the above embodiment and third groove portions 52c as boundary gap portions are formed. Has been done.

同図のような構成によっても、上記実施形態の効果(1)、(2)、(3)と同様の効果を得ることができる。なお、磁石51の磁化配向は極異方配向に限らず、ラジアル配向やパラレル配向としてもよい。 Even with the configuration as shown in the figure, the same effects as those of the above-described embodiments (1), (2), and (3) can be obtained. The magnetization orientation of the magnet 51 is not limited to the polar anisotropic orientation, and may be a radial orientation or a parallel orientation.

・上記実施形態におけるロータ14の極数とステータ12のスロット数は例示であり、適宜変更できる。例えば、ロータ14の極数とスロット数との関係が2n:3n(但し、nは自然数)となるように、ロータ14の極数とスロット数を適宜変更してもよい。なお、ロータ14の極数とスロット数との関係は必ずしも2n:3nである必要はなく、例えば、ロータ14の極数とスロット数との関係を10:12や14:12等で構成してもよい。 The number of poles of the rotor 14 and the number of slots of the stator 12 in the above embodiment are examples and can be changed as appropriate. For example, the number of poles of the rotor 14 and the number of slots may be appropriately changed so that the relationship between the number of poles of the rotor 14 and the number of slots is 2n: 3n (where n is a natural number). The relationship between the number of poles of the rotor 14 and the number of slots does not necessarily have to be 2n: 3n. For example, the relationship between the number of poles of the rotor 14 and the number of slots is configured to be 10:12, 14:12, or the like. May be good.

・上記実施形態では、第1〜第3溝部23a,23b,23cは、ロータコア21の軸方向の一端から他端に亘って形成されたが、これに限らず、ロータコア21の軸方向の一端から中間部までの長さで形成してもよい。 -In the above embodiment, the first to third groove portions 23a, 23b, 23c are formed from one end to the other end of the rotor core 21 in the axial direction, but the present invention is not limited to this, and the groove portions 23a, 23b, and 23c are not limited to this. It may be formed with a length up to the middle portion.

・上記実施形態では、第1〜第3溝部23a,23b,23cが断面円弧状をなすが、これ以外に例えば、断面四角形状(断面コ字状)や断面三角形状としてもよい。
・上記実施形態では、コギングトルクを増加させるための空隙部をロータコア21の外周面に形成した第1〜第3溝部23a,23b,23cとしたが、これに特に限定されるものではない。例えば、ロータコア21を軸方向に貫通する孔を空隙部(つまり、各溝部23a,23b,23cの径方向外側への開口端を塞いだような構成)としても、上記実施形態と略同様の効果を得ることができる。
-In the above embodiment, the first to third groove portions 23a, 23b, 23c have an arcuate cross section, but in addition to this, for example, a quadrangular cross section (U-shaped cross section) or a triangular cross section may be used.
-In the above embodiment, the first to third groove portions 23a, 23b, 23c formed on the outer peripheral surface of the rotor core 21 are the gap portions for increasing the cogging torque, but the present invention is not particularly limited to this. For example, even if the hole penetrating the rotor core 21 in the axial direction is formed as a gap portion (that is, a configuration in which the opening ends of the groove portions 23a, 23b, 23c are closed in the radial direction), the same effect as that of the above embodiment is obtained. Can be obtained.

・上記実施形態では、各磁極部14pにおける極内空隙部(第1及び第2溝部23a,23b)の数は例示であり、適宜変更できる。例えば、第1及び第2溝部23a,23bのいずれか一方を省略してもよい。また、ロータ14の極数とスロット数によっては、極内空隙部の数を3つ以上設けることも可能である。 -In the above embodiment, the number of in-pole voids (first and second groove 23a, 23b) in each magnetic pole portion 14p is an example and can be changed as appropriate. For example, either one of the first and second groove portions 23a and 23b may be omitted. Further, depending on the number of poles and the number of slots of the rotor 14, it is possible to provide three or more voids in the poles.

・上記実施形態では、ロータ14をステータ12の内周側に配置したインナロータ型のモータ10に適用したが、これに特に限定されるものではなく、ロータをステータの外周側に配置したアウタロータ型のモータに適用してもよい。また、ロータ14とステータ12とが軸方向に対向するアキシャルギャップ型のモータに適用してもよい。 In the above embodiment, the rotor 14 is applied to the inner rotor type motor 10 arranged on the inner peripheral side of the stator 12, but the present invention is not particularly limited to this, and the outer rotor type motor 10 in which the rotor is arranged on the outer peripheral side of the stator 12 is applied. It may be applied to a motor. Further, it may be applied to an axial gap type motor in which the rotor 14 and the stator 12 face each other in the axial direction.

・上記実施形態では、ブラシレスモータに適用したが、これに限らず、例えば、ブラシ付きモータに適用してもよい。
・上記した実施形態並びに各変形例は適宜組み合わせてもよい。
-In the above embodiment, it is applied to a brushless motor, but the present invention is not limited to this, and for example, it may be applied to a brushed motor.
-The above-described embodiment and each modification may be combined as appropriate.

10…モータ、12…ステータ、14…ロータ、14p…磁極部、21…ロータコア、22…磁石、23a…第1溝部(極内空隙部)、23b…第2溝部(極内空隙部)、23c…第3溝部(境界空隙部)、31,41,51…磁石、B…境界部、Lp…磁極中心線(磁極部の周方向中心線)。 10 ... motor, 12 ... stator, 14 ... rotor, 14p ... magnetic pole, 21 ... rotor core, 22 ... magnet, 23a ... first groove (intrapole gap), 23b ... second groove (intrapole gap), 23c ... Third groove portion (boundary gap portion), 31, 41, 51 ... Magnet, B ... Boundary portion, Lp ... Magnetic pole center line (circumferential center line of magnetic pole portion).

Claims (4)

ステータと、
周方向に沿って複数設定された磁極部を前記ステータとの対向面に有し、コギングトルクを増加させるための複数の空隙部が周方向において部分的に設けられたロータと
を備え、
前記複数の空隙部は、周方向に隣り合う前記磁極部の間に設けられた境界空隙部と、前記磁極部内において前記ロータの極数と前記ステータのスロット数とから求められるコギングトルクの周期に応じた位置に設けられた極内空隙部とを含んで構成されており、
前記境界空隙部と前記極内空隙部とは、軸方向から見た形状が同一形状をなしていることを特徴とするモータ。
With the stator
A rotor having a plurality of magnetic pole portions set along the circumferential direction on a surface facing the stator and having a plurality of gap portions partially provided in the circumferential direction for increasing cogging torque is provided.
The plurality of gaps have a cycle of cogging torque obtained from the boundary gaps provided between the magnetic poles adjacent to each other in the circumferential direction, the number of poles of the rotor and the number of slots of the stator in the magnetic poles. It is configured to include an intrapole void provided at a corresponding position.
A motor characterized in that the boundary gap portion and the inner pole gap portion have the same shape when viewed from the axial direction.
請求項1に記載のモータにおいて、
前記磁極部を構成する磁石の磁化配向は、前記ステータ側に向かうにつれて当該磁極部の周方向中心線側に傾斜するように設定されていることを特徴とするモータ。
In the motor according to claim 1,
A motor characterized in that the magnetization orientation of the magnets constituting the magnetic pole portion is set so as to be inclined toward the circumferential center line side of the magnetic pole portion toward the stator side.
請求項1又は2に記載のモータにおいて、
前記ロータは、前記磁極部を構成する磁石がロータコアに埋設されてなる埋込磁石型のロータであり、
前記境界空隙部及び前記極内空隙部の各々は、前記ロータコアに形成されていることを特徴とするモータ。
In the motor according to claim 1 or 2.
The rotor is an embedded magnet type rotor in which a magnet constituting the magnetic pole portion is embedded in a rotor core.
A motor characterized in that each of the boundary gap portion and the inner pole gap portion is formed in the rotor core.
請求項1又は2に記載のモータにおいて、
前記ロータは、前記磁極部を構成する磁石がロータコアの表面に設けられてなる表面磁石型のロータであり、
前記境界空隙部及び前記極内空隙部の各々は、前記磁石に形成されていることを特徴とするモータ。
In the motor according to claim 1 or 2.
The rotor is a surface magnet type rotor in which magnets constituting the magnetic pole portion are provided on the surface of the rotor core.
A motor characterized in that each of the boundary gap portion and the inner pole gap portion is formed on the magnet.
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