JPH10290542A - Motor - Google Patents
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- JPH10290542A JPH10290542A JP9129119A JP12911997A JPH10290542A JP H10290542 A JPH10290542 A JP H10290542A JP 9129119 A JP9129119 A JP 9129119A JP 12911997 A JP12911997 A JP 12911997A JP H10290542 A JPH10290542 A JP H10290542A
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- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、冷凍機や空調機の圧縮
機駆動用電動機等に代表される永久磁石界磁を有する同
期電動機に関し、特に回転子の鉄心の内部に磁石を埋め
込んで構成するいわゆる埋込磁石構造(IPM)の回転
子を備えた電動機に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a synchronous motor having a permanent magnet field represented by a motor for driving a compressor of a refrigerator or an air conditioner, and more particularly, to a synchronous motor having a magnet embedded inside a core of a rotor. The present invention relates to an electric motor having a so-called embedded magnet structure (IPM) rotor.
【0002】[0002]
【従来の技術】上記電動機として、図7に示す構成のも
のが知られており、例えば平成7年電気学会産業応用部
門全国大会講演論文集の論文番号306等に開示されて
いる。図7の電動機は、回転軸4に垂直な断面を示して
おり、この軸4は円柱状の回転子鉄心2bの中心に設け
た軸孔に嵌入されて回転子1を支持している。また回転
子鉄心2bには軸4と平行に磁石の収容孔が複数設けら
れており、この収容孔に磁石3e,3fが例えば圧入等
によりそれぞれ挿入されて構成されている。2. Description of the Related Art As the above-mentioned electric motor, the electric motor having the configuration shown in FIG. 7 is known, and is disclosed in, for example, the article number 306 of the 1995 IEEJ National Conference on Industrial Applications Division Annual Conference. The motor of FIG. 7 shows a cross section perpendicular to the rotating shaft 4, which is fitted into a shaft hole provided at the center of a cylindrical rotor core 2 b to support the rotor 1. The rotor core 2b is provided with a plurality of magnet accommodation holes parallel to the shaft 4, and the magnets 3e and 3f are inserted into the accommodation holes by, for example, press fitting.
【0003】磁石3e,3fは、図示する断面において
略C字形をなし、その凸面側を軸4に向けて鉄心2bに
埋め込まれている。界磁を形成する各極は、軸側磁石3
eと反軸側磁石3fの2重の磁石によって1つの極が形
成されており、図示する例は4極の界磁構成を示してい
る。The magnets 3e and 3f have a substantially C-shape in the cross section shown in the figure, and are embedded in the iron core 2b with the convex side facing the shaft 4. Each pole forming the field is a shaft-side magnet 3
One pole is formed by the double magnet e and the anti-axis side magnet 3f, and the illustrated example shows a 4-pole field configuration.
【0004】上記回転子1は、所定のエアギャップ11
を介して固定子5と対向配置されて永久磁石型の同期電
動機を構成する。固定子5は、固定子鉄心6bの外周部
がケーシングに固定されて支持されており、固定子鉄心
6bの内周部には、複数の歯部7と、この歯部7間に形
成されてエアギャップ11へ向けた開口部9bを有する
スロット8を備え、このスロット8には絶縁材を介して
例えば三相4極構造に巻装された巻線10を備えてい
る。そしてインバータを介して固定子5の巻線10に通
電することによって回転子1が回転を行うようになって
いる。The rotor 1 has a predetermined air gap 11.
And a stator 5 and a permanent magnet type synchronous motor. The stator 5 has a stator core 6b having an outer peripheral portion fixed to and supported by a casing. An inner peripheral portion of the stator core 6b has a plurality of teeth 7 formed between the teeth 7. A slot 8 having an opening 9b toward the air gap 11 is provided, and the slot 8 is provided with a winding 10 wound around an insulating material, for example, in a three-phase four-pole structure. Then, the rotor 1 rotates by energizing the winding 10 of the stator 5 via the inverter.
【0005】このように構成される電動機の場合、q軸
インダクタンスLqとd軸インダクタンスLdの関係が
Lq>Ldなるいわゆる逆突極性を特徴としているた
め、これにより生じるリラクタンストルクと磁石により
生じる主磁束トルクの双方を利用すべく制御駆動される
ようになっている。図7に示したような2重の磁石3
e,3fによって各極の界磁を構成した電動機の場合、
軸側磁石3eと反軸側磁石3fとの間に鉄心部分12b
が存在するために、この部分がq軸磁束の通路となって
q軸インダクタンスLqを大きくすることができる。こ
のため突極比Lq/Ldを大きくして、リラクタンスト
ルクをより積極的に利用する場合に効果的な構造となっ
ている。[0005] In the motor configured as described above, the relationship between the q-axis inductance Lq and the d-axis inductance Ld is characterized by a so-called reverse saliency in which Lq> Ld. Control driving is performed to use both of the torques. Double magnet 3 as shown in FIG.
In the case of a motor in which the magnetic field of each pole is constituted by e and 3f,
Iron core portion 12b between the shaft-side magnet 3e and the non-axis-side magnet 3f
Is present, this portion serves as a path for the q-axis magnetic flux, and the q-axis inductance Lq can be increased. For this reason, the structure is effective when the salient pole ratio Lq / Ld is increased to more actively utilize the reluctance torque.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】図7に示したような従
来の電動機の場合、軸側磁石3eと反軸側磁石3fとの
間に介在する鉄心部分12bの幅寸法に関しては、特別
な配慮がなされておらず、要否を問わず磁石3e,3f
の幅をなるべく大きくして減磁耐力を大きく設計する都
合上、非常に狭い幅に設定されているのが一般的であ
る。また固定子鉄心6bのスロット開口部9bは、この
部分を経由して巻線10を挿入するため、製造性を重視
した幅寸法に設定されている。In the case of the conventional electric motor as shown in FIG. 7, special consideration is given to the width of the iron core portion 12b interposed between the shaft-side magnet 3e and the non-axis-side magnet 3f. Is not performed, and the magnets 3e, 3f
In general, the width is set to be very narrow for the sake of designing the demagnetization proof strength by making the width as large as possible. In addition, the slot opening 9b of the stator core 6b is set to have a width dimension emphasizing manufacturability since the winding 10 is inserted through this portion.
【0007】本発明者らは、この種の電動機の振動、騒
音問題を解析した結果、上記回転子磁石間の鉄心部分1
2bと固定子のスロット開口部9bとの関係が大きく影
響していることを突き止めた。以下、図8〜10によっ
てこの現象を説明する。The inventors of the present invention have analyzed the problem of vibration and noise of this type of electric motor, and have found that the iron core portion 1 between the rotor magnets has been analyzed.
It has been found that the relationship between 2b and the slot opening 9b of the stator has a great effect. Hereinafter, this phenomenon will be described with reference to FIGS.
【0008】回転子鉄心2bと固定子鉄心6bが図8の
ような位置関係にあるとき、固定子巻線への通電によっ
て生じる固定子磁束のうち回転子鉄心2bの隣接する磁
石3e,3f間の鉄心部分12bへ流出入する磁束は、
14cで示されるような磁路を形成する。即ち、固定子
鉄心6bのN極内の歯部7cからエアギャップ11を経
由して回転子鉄心2bへ入り、磁石間の鉄心部分12b
を流れて再びエアギャップ11を経由して固定子鉄心6
bのS極内の歯部へ戻るように形成される。図示する磁
束14cは回転子鉄心2bへの流入磁束を例に挙げてい
るが、流出磁束の場合であっても流路は同様である。When the rotor core 2b and the stator core 6b are in a positional relationship as shown in FIG. 8, among the stator magnetic fluxes generated by energizing the stator winding, the magnets 3e and 3f between the adjacent magnets 3e and 3f of the rotor core 2b. The magnetic flux flowing into and out of the iron core portion 12b of
A magnetic path as shown by 14c is formed. That is, the rotor core 2b enters the rotor core 2b via the air gap 11 from the tooth portion 7c in the N pole of the stator core 6b, and the core portion 12b between the magnets.
Through the air gap 11 and again through the stator core 6
It is formed so as to return to the tooth portion in the S pole of b. Although the illustrated magnetic flux 14c is an example of the magnetic flux flowing into the rotor core 2b, the flow path is the same even in the case of the outgoing magnetic flux.
【0009】次に、回転子が矢印15で示される方向へ
回転するとき、回転子鉄心2bと固定子鉄心6bとの位
置関係は図9に示すような状態となる。この状態におい
て、磁石間の鉄心部分12bはスロット開口部9bと対
向するため、磁気抵抗が大きいために鉄心部分12bへ
の磁束の流入はほとんどなくなる。そして次に、図10
に示す位置まで回転子が回転すると、鉄心部分12bへ
は同じN極内の隣の歯部7dから磁束14dが流入する
ようになる。Next, when the rotor rotates in the direction indicated by arrow 15, the positional relationship between rotor core 2b and stator core 6b is as shown in FIG. In this state, since the core portion 12b between the magnets faces the slot opening 9b, the magnetic resistance is large, so that almost no magnetic flux flows into the core portion 12b. And then, FIG.
When the rotor rotates to the position shown in FIG. 7, the magnetic flux 14d flows into the iron core portion 12b from the adjacent tooth portion 7d in the same N pole.
【0010】図8の状態の近辺において、磁石間の鉄心
部分12bは歯部7cに対して回転方向へ偏っているた
め、磁束14cの存在による磁気的吸引力の作用によっ
て、回転子は回転方向と逆方向へのリラクタンストルク
を生じることになる。そして図9の状態の近辺において
は、鉄心部分12bへ流入する磁束は一旦とぎれるた
め、この部分にリラクタンストルクは生じない。そして
図10の状態の近辺においては、鉄心部分12bは歯部
7dに対して回転方向の逆方向へ偏っているため、磁束
14dの存在による磁気的吸引力の作用によって、回転
子は回転方向へのリラクタンストルクを生じることにな
る。In the vicinity of the state shown in FIG. 8, since the iron core portion 12b between the magnets is deviated in the rotational direction with respect to the tooth portion 7c, the rotor is rotated in the rotational direction by the action of magnetic attraction due to the presence of the magnetic flux 14c. And a reluctance torque in the opposite direction is generated. In the vicinity of the state shown in FIG. 9, since the magnetic flux flowing into the iron core portion 12b is interrupted once, no reluctance torque is generated in this portion. In the vicinity of the state of FIG. 10, since the iron core portion 12b is biased in the opposite direction of the rotation direction with respect to the tooth portion 7d, the rotor is rotated in the rotation direction by the action of the magnetic attraction force due to the presence of the magnetic flux 14d. Of reluctance torque.
【0011】このような脈動するリラクタンストルク成
分によって電動機の運転に伴う振動、騒音は非常に大き
なものとなっており、凸面側を回転軸に向けた磁石を鉄
心に多重に埋め込んで構成した回転子を有する電動機に
おいて大きな問題となっていた。Due to such a pulsating reluctance torque component, the vibration and noise accompanying the operation of the electric motor are extremely large, and a rotor having a magnet whose convex side is directed to the rotation axis is embedded in the iron core in multiple layers. This has been a major problem in motors having
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】本発明は、一方が凸面
状、他方が凹面状に形成された磁石を各極毎に前記凸面
側を回転軸に向けて回転子鉄心の軸側から反軸側へわた
って多重に埋め込んで構成した回転子と、この回転子側
に向けて開口した複数のスロットを有する固定子鉄心に
巻線を装着した固定子とを備えた電動機において、下記
構成を特徴としている。SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, there is provided a magnet having a convex surface on one side and a concave surface on the other side. An electric motor comprising: a rotor configured to be multiple-embedded to the side; and a stator having windings mounted on a stator core having a plurality of slots opened toward the rotor side, characterized by the following configuration. And
【0013】第1の発明として、前記回転子各極におけ
る隣接する磁石の相互間に介在する鉄心部分の幅を、ス
ロットの開口部の幅よりも大きく構成するものである。
また第2の発明として、前記回転子の極間部を挟んで隣
接する磁石の相互間に介在する鉄心部分の幅を、磁石の
磁束によって十分飽和する程度に狭く構成するものであ
る。According to a first aspect of the present invention, the width of an iron core portion interposed between adjacent magnets in each pole of the rotor is made larger than the width of an opening of a slot.
According to a second aspect of the present invention, a width of an iron core portion interposed between magnets adjacent to each other with a pole portion of the rotor therebetween is narrow enough to be sufficiently saturated by a magnetic flux of the magnet.
【0014】[0014]
【作用】上記第1の発明においては、回転子各極におけ
る磁石相互間の鉄心部分へ固定子の歯部を介して流出入
する磁束が、前記磁石相互間の鉄心部分と対向する前記
歯部の移り変わりに際してとぎれることなく、回転子の
回転に伴うリラクタンストルクの変化が緩やかとなる。According to the first aspect of the present invention, the magnetic flux flowing into and out of the iron core between the magnets at the rotor poles through the teeth of the stator is opposed to the tooth between the magnets. The change in reluctance torque associated with the rotation of the rotor is gradual without interruption at the transition.
【0015】上記第2の発明においては、回転子極間部
の磁石相互間の鉄心部分へ固定子の歯部を介して流出入
する磁束が少なくなり、前記極間部の鉄心部分と対向す
る前記歯部の移り変わりに際して発生するリラクタンス
トルクの変化が小さなものとなる。In the second aspect of the present invention, the amount of magnetic flux flowing into and out of the iron core portion between the magnets of the rotor pole portion through the teeth of the stator is reduced, and the magnetic flux is opposed to the iron core portion of the pole gap portion. The change in the reluctance torque generated when the tooth portion changes is small.
【0016】[0016]
【実施例】図1は本発明の実施例を示す電動機の平面断
面図であり、回転軸4に垂直な断面を示している。回転
子鉄心2a及び固定子鉄心6aは、薄鉄板を打ち抜いて
これを多数積層したものであり、各薄鉄板に設けた切り
起こし突起による凹凸部を軸方向に隣接するもの同士で
嵌合させて固定して構成される。回転子鉄心2aの中心
には軸4が嵌入され、この軸4と平行に設けられた複数
の収容孔には磁石3a,3bが例えば圧入等によって挿
着されている。FIG. 1 is a plan sectional view of an electric motor according to an embodiment of the present invention, showing a section perpendicular to a rotating shaft 4. FIG. The rotor core 2a and the stator core 6a are formed by punching thin iron plates and laminating a large number of them. The uneven portions formed by the cut-and-raised projections provided on each of the thin iron plates are fitted to each other in the axial direction. Fixed and configured. A shaft 4 is fitted into the center of the rotor core 2a, and magnets 3a and 3b are inserted into a plurality of receiving holes provided in parallel with the shaft 4 by, for example, press fitting.
【0017】磁石3a,3bは、異方性フェライト磁石
等より構成されており、略C字形断面の凸面側を軸4に
向けて、軸側磁石3aと反軸側磁石3bの2重の磁石に
よって1極を形成しており、図示例は4極の界磁構成の
回転子1を例示している。回転子鉄心2aの磁石収容孔
と磁石3a,3bとは必ずしも相似形である必要はない
が、磁石による磁束量をより多く得るため、あるいは磁
気抵抗を小さくするためには相似形に近い方が都合がよ
い。The magnets 3a and 3b are composed of anisotropic ferrite magnets or the like, and the magnets 3a and 3b are formed as double magnets with the convex side of the substantially C-shaped cross section facing the axis 4. Thus, the illustrated example illustrates the rotor 1 having a four-pole field configuration. The magnet receiving holes of the rotor core 2a and the magnets 3a and 3b do not necessarily have to be similar in shape. convenient.
【0018】上記回転子1とエアギャップ11を介して
対向する固定子5は、固定子鉄心6aの複数のスロット
8に例えば三相4極構造に巻装された巻線10を備えて
いる。この巻線10はスロット開口部9aから鉄心内へ
挿入されており、従ってスロット開口部9aの幅寸法
は、磁気的に適正な範囲であって且つ巻線挿入装置に適
合した寸法に設定されている。The stator 5 opposed to the rotor 1 via the air gap 11 has a winding 10 wound around a plurality of slots 8 of a stator core 6a, for example, in a three-phase four-pole structure. The winding 10 is inserted into the iron core through the slot opening 9a. Therefore, the width of the slot opening 9a is set to a magnetically appropriate range and a size suitable for the winding insertion device. I have.
【0019】図1の電動機の要部を図2に拡大して示
す。4極構造の回転子の各極において、軸側磁石3aと
反軸側磁石3bの相互間には、q軸磁束の通路を形成す
る鉄心部分12aが介在している。この同極内の磁石相
互間の鉄心部分12aの幅W1は、固定子鉄心6aの歯
部7のチップ部相互間に介在するスロット開口部9aの
幅W2よりも大きく構成されている。この構成の電動機
の運転に伴い、図3〜5に詳述するような作用が生じる
ことになる。FIG. 2 is an enlarged view of a main part of the electric motor shown in FIG. In each pole of the rotor having a four-pole structure, an iron core portion 12a that forms a q-axis magnetic flux path is interposed between the shaft-side magnet 3a and the anti-axis-side magnet 3b. The width W1 of the iron core portion 12a between the magnets within the same pole is configured to be larger than the width W2 of the slot opening 9a interposed between the tips of the teeth 7 of the stator core 6a. The operation described in detail in FIGS. 3 to 5 occurs with the operation of the electric motor having this configuration.
【0020】先ず、回転子鉄心2aと固定子鉄心6aが
図3のような位置関係にあるとき、固定子巻線への通電
によって生じる固定子磁束のうち回転子鉄心2aの隣接
する磁石3a,3b間の鉄心部分12aへ流出入する磁
束は、14aで示されるような磁路を形成する。即ち、
固定子鉄心6aのN極内の歯部7aからエアギャップ1
1を経由して回転子鉄心2aへ入り、磁石間の鉄心部分
12aを流れて再びエアギャップ11を経由して固定子
鉄心6aのS極内の歯部へ戻るように形成される。First, when the rotor core 2a and the stator core 6a are in a positional relationship as shown in FIG. 3, magnets 3a, 3a, The magnetic flux flowing into and out of the iron core portion 12a between 3b forms a magnetic path as shown by 14a. That is,
Air gap 1 from tooth 7a in the N pole of stator core 6a
1, the rotor core 2a enters the rotor core 2a, flows through the iron core portion 12a between the magnets, and returns to the teeth in the S pole of the stator core 6a again via the air gap 11.
【0021】図3の状態の近辺において、磁石間の鉄心
部分12aは歯部7aに対して回転方向15の方向へ偏
っているため、磁束14aの存在による磁気的吸引力の
作用によって、回転子は回転方向と逆方向へのリラクタ
ンストルクを生じることになる。しかし鉄心部分12a
の幅が広いため、該逆方向へのリラクタンストルクの値
は小さなものとなる。そして程なく、図4に14bで示
す隣の歯部7bからの磁路が生じて、該逆方向のリラク
タンストルクは回転方向のリラクタンストルクによって
相殺されるようになる。In the vicinity of the state shown in FIG. 3, since the iron core portion 12a between the magnets is deviated in the direction of rotation 15 with respect to the tooth portion 7a, the action of the magnetic attraction force due to the presence of the magnetic flux 14a causes the rotor to rotate. Causes a reluctance torque in the direction opposite to the rotation direction. But iron core 12a
Is large, the value of the reluctance torque in the opposite direction is small. Soon, a magnetic path is formed from the adjacent tooth portion 7b shown by 14b in FIG. 4, and the reluctance torque in the opposite direction is offset by the reluctance torque in the rotational direction.
【0022】そして回転子が矢印15の方向へ回転して
回転子鉄心2aと固定子鉄心6aとの位置関係が図4に
示す近辺となると、鉄心部分12aへは歯部7aと7b
の双方からの磁束14a,14bがスムースに流入する
ことにより、回転逆方向と回転方向の両リラクタンスト
ルクが完全に相殺された状態となる。When the rotor rotates in the direction of arrow 15 and the positional relationship between the rotor core 2a and the stator core 6a is close to that shown in FIG. 4, the tooth portions 7a and 7b are applied to the iron core portion 12a.
The magnetic fluxes 14a and 14b from both of the above flow smoothly, so that both the reluctance torques in the reverse rotation direction and the rotation direction are completely cancelled.
【0023】次に図5に示す位置まで回転子が回転する
場合、鉄心部分12aへ流入する歯部7aからの磁束1
4aが徐々に減少していくが、この間歯部7bからの磁
束14bによる回転方向のリラクタンストルクの相殺を
継続するため、磁束14bによる回転方向のリラクタン
ストルクのみとなる図5の状態へ急激に移行することは
なく、この結果、鉄心部分12aと対向する歯部7aか
ら7bへの移り変わりに際して、磁束14aと14bの
双方の磁路がとぎれることなく、回転子の回転に伴うリ
ラクタンストルクの変化が緩やかとなる。このことによ
り、リラクタンストルク成分の脈動に起因する電動機の
振動、騒音が大きく低減される。Next, when the rotor rotates to the position shown in FIG. 5, the magnetic flux 1 from the tooth portion 7a flowing into the iron core portion 12a.
4a gradually decreases, but the reluctance torque in the rotational direction due to the magnetic flux 14b from the inter-tooth portion 7b continues to be cancelled. Therefore, the state rapidly changes to the state in FIG. As a result, during the transition from the tooth portions 7a to 7b facing the iron core portion 12a, the magnetic paths of both the magnetic fluxes 14a and 14b are not interrupted, and the change in reluctance torque accompanying rotation of the rotor is moderate. Becomes As a result, vibration and noise of the electric motor caused by the pulsation of the reluctance torque component are greatly reduced.
【0024】また上記のように、鉄心部分12aへ流出
入する固定子からの磁束が常時とぎれることがないた
め、磁石3a,3bに加わる減磁力が緩和されることに
なる。この結果、減磁耐力に優れた回転子が構成できる
とともに、必要に応じて磁石の厚み等を削減してコスト
ダウンすることも可能となる。As described above, since the magnetic flux from the stator flowing into and out of the iron core portion 12a is not interrupted at all times, the demagnetizing force applied to the magnets 3a and 3b is reduced. As a result, a rotor having excellent demagnetization resistance can be formed, and the cost can be reduced by reducing the thickness of the magnets as necessary.
【0025】次に、本発明における第2の発明の実施例
について説明する。従来例図7〜10において説明した
同極内の磁石3e,3f相互間の鉄心部分12bとスロ
ット開口部9bとの関係によって生じる電動機の振動、
騒音の問題は、同様の原理によって、回転子極間部を挟
んで隣接する磁石3eと3e相互間の鉄心部分13bと
スロット開口部9bとの関係によっても生じ得る。Next, a second embodiment of the present invention will be described. Conventional example Vibration of the motor caused by the relationship between the core portion 12b and the slot opening 9b between the magnets 3e and 3f in the same pole described in FIGS.
The problem of noise can also be caused by the relationship between the iron core portion 13b and the slot opening 9b between the magnets 3e adjacent to each other with the rotor poles interposed therebetween by the same principle.
【0026】従って図2の実施例において、極間部の磁
石3a相互間の鉄心部分13aの幅W3に関しても、鉄
心部分12aと同様、スロット開口部9aの幅W2より
も大きく構成すれば振動、騒音の解消に効果がある。し
かし磁石3a,3bの円弧の半径が小さくなってしま
い、磁石による磁束量が減少して、リラクタンストルク
の増加分以上に主磁束トルクが大幅に削減されてしま
い、これらの合成トルクも減少してしまうため得策では
ない。Therefore, in the embodiment shown in FIG. 2, if the width W3 of the iron core portion 13a between the magnets 3a in the gap between the poles is made larger than the width W2 of the slot opening 9a as in the case of the iron core portion 12a, vibration and vibration can be prevented. Effective for eliminating noise. However, the radius of the arc of the magnets 3a and 3b becomes small, the amount of magnetic flux by the magnet decreases, the main magnetic flux torque is greatly reduced more than the increase in reluctance torque, and the combined torque of these decreases. It is not a good idea to get it.
【0027】そこで本発明においては、図2に示すよう
に、極間部の磁石3a,3a相互間の鉄心部分13aの
幅W3については、この部分が磁石3a,3bの磁束に
よって十分飽和する程度に狭く構成してある。このよう
に構成することによって、回転子極間部の磁石相互間の
鉄心部分13aへ固定子の歯部7を介して流出入する磁
束が少なくなり、鉄心部分13aと対向する歯部7の移
り変わりに際して発生するリラクタンストルクの脈動が
小さなものとなる。具体例としては、回転子鉄心2aの
外径が約φ55mm、磁石3a、3bが約0.43Tの
残留磁束密度を有するフェライト磁石、界磁の極数が4
極で構成した電動機において、上記鉄心部分13aの幅
W3を1.0mm程度まで狭くすれば所望の効果が得ら
れる。Therefore, in the present invention, as shown in FIG. 2, the width W3 of the core portion 13a between the magnets 3a, 3a in the pole portion is such that this portion is sufficiently saturated by the magnetic flux of the magnets 3a, 3b. It is configured to be narrow. With this configuration, the amount of magnetic flux flowing into and out of the iron core portion 13a between the magnets of the rotor pole portion via the teeth 7 of the stator is reduced, and the transition of the tooth portion 7 facing the iron core portion 13a is reduced. The pulsation of the reluctance torque generated at this time is small. As a specific example, the outer diameter of the rotor core 2a is about φ55 mm, the magnets 3a and 3b have a residual magnetic flux density of about 0.43T, and the number of poles of the field is 4
In a motor constituted by poles, a desired effect can be obtained by reducing the width W3 of the iron core portion 13a to about 1.0 mm.
【0028】尚、上記鉄心部分13aと同様、鉄心部分
12aの幅W1について、この部分が飽和する程度に狭
く構成した場合は、この鉄心部分12aを経由して固定
子側へ流出入する磁石3aと磁石3bとの磁束量の差分
の磁束が、磁気的な飽和によって流出入量が激減して主
磁束トルクが減少し、多重の磁石構造とした効果がなく
なってしまうため一般に好ましくない。When the width W1 of the iron core portion 12a is narrow enough to saturate the same as the iron core portion 13a, the magnet 3a flowing into and out of the stator via the iron core portion 12a is provided. The magnetic flux of the difference between the magnetic flux of the magnet 3b and the magnet 3b is generally undesirable because the amount of inflow and outflow is drastically reduced due to magnetic saturation, the main magnetic flux torque is reduced, and the effect of the multiple magnet structure is lost.
【0029】図6は本発明による回転子の別の実施例を
示しており、回転子鉄心2cの略V字形の収容孔に磁石
3c,3dを挿着して構成したものである。このような
V字形の磁石の場合は、平板状の磁石2個を組み合わせ
て1つのV字を形成する場合が多い。軸側磁石3cと反
軸側磁石3dの相互間にはq軸磁束の通路を形成する鉄
心部分12cが介在しており、この鉄心部分12cの幅
は図1に示した電動機同様、固定子鉄心のスロット開口
部の幅よりも大きく構成する。FIG. 6 shows another embodiment of the rotor according to the present invention, which is constructed by inserting magnets 3c and 3d into a substantially V-shaped accommodation hole of a rotor core 2c. In the case of such a V-shaped magnet, two V-shaped magnets are often combined to form one V-shape. An iron core portion 12c that forms a path for q-axis magnetic flux is interposed between the shaft-side magnet 3c and the anti-axis-side magnet 3d, and the width of the iron core portion 12c is the same as that of the motor shown in FIG. Is larger than the width of the slot opening.
【0030】また磁石3cを収容する回転子鉄心2cの
収容孔を単純なV字形状に形成すると、極間部の磁石3
c相互間の鉄心部分13cの幅を十分に狭くできないた
め、図示するような空孔を形成する切り欠き部16を磁
石3cの収容孔の極間部側に設け、回転子鉄心2cの外
周部近傍のみ該鉄心部分13cの幅が狭くなるように形
成し、この部分が磁石3c,3dの磁束によって十分飽
和するように構成するものである。When the accommodating hole of the rotor core 2c for accommodating the magnet 3c is formed in a simple V shape, the magnet 3c in the gap between the poles can be formed.
Since the width of the iron core portion 13c between the adjacent magnets c cannot be made sufficiently small, a notch 16 that forms a hole as shown in the figure is provided on the gap between the housing holes of the magnet 3c, and the outer peripheral portion of the rotor iron core 2c is formed. The width of the iron core portion 13c is narrowed only in the vicinity, and this portion is configured to be sufficiently saturated by the magnetic fluxes of the magnets 3c and 3d.
【0031】以上の実施例においては、回転子各極当た
り2重に磁石を配置したものについて示したが、これに
限らず、何重であっても本発明が適用可能なことは勿論
である。また請求項1に係る第1の発明と、請求項2に
係る第2の発明とを同一電動機へ適用した例を示した
が、これら第1の発明と第2の発明とは、それぞれ単独
で適用しても良好な効果が期待されるものである。In the above embodiment, the magnets are arranged in a double arrangement for each pole of the rotor. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can be applied to any number of rotors. . Also, an example is shown in which the first invention according to claim 1 and the second invention according to claim 2 are applied to the same electric motor. However, these first invention and second invention are each independently used. Good effects can be expected even when applied.
【0032】また、実施例では主として回転子の磁石相
互間の鉄心部分の幅を変更した例によって説明を行った
が、固定子鉄心のスロット開口部の幅寸法についても本
発明の範囲内で適宜調整し得ることは勿論である。尚、
この種の電動機においては通常12スロットや24スロ
ットのものが用いられるが、固定子鉄心のスロット数に
関しては、本発明は特に範囲を限定するものではない。Further, in the embodiment, description has been made mainly of an example in which the width of the iron core portion between the magnets of the rotor is changed. However, the width dimension of the slot opening of the stator iron core is also appropriately determined within the scope of the present invention. Of course, it can be adjusted. still,
Usually, 12 or 24 slots are used in this type of motor, but the present invention does not particularly limit the range of the number of slots of the stator core.
【0033】また図2の実施例において、回転子の鉄心
部分12a及び13aのそれぞれの幅寸法W1及びW3
は、主として回転子鉄心2aの外周部近傍における寸法
を表している。通常、磁石やこれを収容する回転子鉄心
の収容孔のコーナー部分等にはC面取りやR面取り等の
カット部が適宜設けられ、また磁石と収容孔との間には
種々の隙間が存在する場合もあるが、図2等の実施例に
おいては、説明が煩雑となるのでこれらを省略した形状
で描いてある。In the embodiment of FIG. 2, the widths W1 and W3 of the iron core portions 12a and 13a of the rotor, respectively.
Represents a dimension mainly in the vicinity of the outer peripheral portion of the rotor core 2a. Usually, a cut portion such as a C-chamfer or an R-chamfer is appropriately provided in a corner portion of a housing hole of a magnet or a rotor core for housing the magnet, and various gaps exist between the magnet and the housing hole. In some cases, however, in the embodiment shown in FIG.
【0034】特に収容孔の形状において、回転子鉄心2
aの外周部近傍の上記カット部が大きな場合は、その分
鉄心部分が増加しているため、幅寸法W1やW3を設定
する上でその影響を適宜考慮するようにする。本発明は
回転子鉄心と固定子鉄心との間の磁束のやり取りに着目
したものであるため、磁石形状よりもむしろこれを収容
する回転子鉄心の収容孔の形状を重視するものである。In particular, in the shape of the receiving hole, the rotor core 2
When the cut portion in the vicinity of the outer peripheral portion of “a” is large, the iron core portion is increased by that amount, and its influence is appropriately considered when setting the width dimensions W1 and W3. Since the present invention focuses on the exchange of magnetic flux between the rotor core and the stator core, the emphasis is placed on the shape of the accommodation hole of the rotor core that accommodates this rather than the shape of the magnet.
【0035】さらに、上記鉄心形状に着目したとき、本
発明は磁石を埋め込んだ電動機のみならず、マルチフラ
ックスバリア形シンクロナスリラクタンスモータに対し
ても適用できるものである。この場合は、実施例におけ
る磁石を取り除いて空孔としたり、あるいは磁石に代え
て非導電性非磁性材料を埋め込んで構成すればよい。こ
のタイプの電動機に関しては、例えば平成9年電気学会
全国大会講演論文集の論文番号1152に記載されてい
る。Further, when attention is paid to the shape of the iron core, the present invention can be applied not only to a motor having a magnet embedded therein but also to a multi-flux barrier type synchronous reluctance motor. In this case, the magnet in the embodiment may be removed to form a hole, or a non-conductive non-magnetic material may be embedded instead of the magnet. This type of electric motor is described, for example, in the paper number 1152 of the 1997 IEEJ National Convention.
【0036】[0036]
【発明の効果】本発明によれば、回転子鉄心の磁石相互
間の鉄心部分と、これと対向する固定子鉄心の歯部との
間のリラクタンストルクの変化が、回転子の回転に伴っ
て緩やかなものとなるため、電動機の振動、騒音を大幅
に低減することができる。According to the present invention, the change in reluctance torque between the iron core portion between the magnets of the rotor core and the tooth portion of the stator iron core facing the magnet portion is caused by the rotation of the rotor. Since it is moderate, vibration and noise of the electric motor can be significantly reduced.
【図1】本発明の実施例を示す電動機の平面断面図。FIG. 1 is a sectional plan view of an electric motor showing an embodiment of the present invention.
【図2】図1の要部を説明する拡大図。FIG. 2 is an enlarged view for explaining a main part of FIG. 1;
【図3】図1の電動機における磁束の流れを示す要部拡
大説明図。FIG. 3 is an enlarged explanatory view of a main part showing a flow of a magnetic flux in the electric motor of FIG. 1;
【図4】図1の電動機における磁束の流れを示す要部拡
大説明図。FIG. 4 is an enlarged explanatory view of a main part showing a flow of a magnetic flux in the electric motor of FIG. 1;
【図5】図1の電動機における磁束の流れを示す要部拡
大説明図。FIG. 5 is an enlarged explanatory view of a main part showing a flow of a magnetic flux in the electric motor of FIG. 1;
【図6】本発明における回転子の別の実施例を示す平面
断面図。FIG. 6 is a cross-sectional plan view showing another embodiment of the rotor according to the present invention.
【図7】従来例を示す電動機の平面断面図。FIG. 7 is a plan sectional view of a motor showing a conventional example.
【図8】図7の電動機における磁束の流れを示す要部拡
大説明図。FIG. 8 is an enlarged explanatory view of a main part showing a flow of magnetic flux in the electric motor of FIG. 7;
【図9】図7の電動機における磁束の流れを示す要部拡
大説明図。9 is an essential part enlarged explanatory view showing a flow of magnetic flux in the electric motor of FIG. 7;
【図10】図7の電動機における磁束の流れを示す要部
拡大説明図。10 is an essential part enlarged explanatory view showing a flow of a magnetic flux in the electric motor of FIG. 7;
1…回転子、2a,2b,2c…回転子鉄心、3a,3
b,3c,3d,3e,3f…磁石、5…固定子、6
a,6b…固定子鉄心、7,7a,7b,7c,7d…
歯部、8…スロット、9a,9b…スロット開口部、1
2a,12b,12c,13a,13b,13c…磁石
相互間の鉄心部分。1 ... rotor, 2a, 2b, 2c ... rotor core, 3a, 3
b, 3c, 3d, 3e, 3f: magnet, 5: stator, 6
a, 6b ... stator core, 7, 7a, 7b, 7c, 7d ...
Tooth part, 8 ... slot, 9a, 9b ... slot opening, 1
2a, 12b, 12c, 13a, 13b, 13c: Core portions between magnets.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金子 清一 三重県桑名郡木曽岬町栄68−4 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Seiichi Kaneko 68-4 Sakae, Kisosaki-cho, Kuwana-gun, Mie Prefecture
Claims (2)
た磁石を各極毎に前記凸面側を回転軸に向けて回転子鉄
心の軸側から反軸側へわたって多重に埋め込んで構成し
た回転子と、この回転子側に向けて開口した複数のスロ
ットを有する固定子鉄心に巻線を装着した固定子とを備
えた電動機において、前記回転子各極における隣接する
前記磁石の相互間に介在する鉄心部分の幅を、前記スロ
ットの開口部の幅よりも大きく構成したことを特徴とす
る電動機。1. A magnet, one of which is convex and the other of which is concave, are buried in multiple layers from the axis side of the rotor core to the opposite axis side with the convex side facing the rotation axis for each pole. In a motor having a rotor configured as described above, and a stator having windings mounted on a stator core having a plurality of slots opened toward the rotor, the magnets adjacent to each other in each pole of the rotor may be connected to each other. An electric motor characterized in that a width of an iron core portion interposed therebetween is larger than a width of an opening of the slot.
た磁石を各極毎に前記凸面側を回転軸に向けて回転子鉄
心の軸側から反軸側へわたって多重に埋め込んで構成し
た回転子と、この回転子側に向けて開口した複数のスロ
ットを有する固定子鉄心に巻線を装着した固定子とを備
えた電動機において、前記回転子極間部を挟んで隣接す
る前記磁石の相互間に介在する鉄心部分の幅を、前記磁
石の磁束によって十分飽和する程度に狭く構成したこと
を特徴とする電動機。2. A plurality of magnets each having a convex surface and a concave surface formed by embedding a magnet having a concave surface on each of the poles, with the convex surface facing the rotation axis and extending from the axis side of the rotor core to the opposite axis side. In a motor having a rotor configured as described above and a stator having windings mounted on a stator core having a plurality of slots opened toward the rotor side, the motor adjacent to the rotor pole portion is interposed therebetween. An electric motor characterized in that a width of an iron core portion interposed between magnets is so narrow as to be sufficiently saturated by a magnetic flux of the magnets.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9129119A JPH10290542A (en) | 1997-04-11 | 1997-04-11 | Motor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9129119A JPH10290542A (en) | 1997-04-11 | 1997-04-11 | Motor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10290542A true JPH10290542A (en) | 1998-10-27 |
Family
ID=15001551
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9129119A Pending JPH10290542A (en) | 1997-04-11 | 1997-04-11 | Motor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10290542A (en) |
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-
1997
- 1997-04-11 JP JP9129119A patent/JPH10290542A/en active Pending
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