KR20120027494A - Permanent-magnet type synchronous motor - Google Patents
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Abstract
스테이터 돌기를 마련한 슬롯 리스 모터에 있어서, 자석 편차에 의해서 생기는 코깅 토크를 한없이 영에 가까운 값으로 할 수 있는 영구 자석식 동기 모터를 얻는다. 스테이터 돌기(1a)와, 원환상으로 형성되어, 스테이터 돌기에 코일(10)과 영구 자석을 갖는 영구 자석식 동기 모터에 있어서, 스테이터 돌기사이에서의 권선의 코일 엔드부에 코깅 토크를 저감하기 위해서 마련된 돌기(1b)를 더 갖는다. 스테이터 돌기(1a)와 동수의 돌기(1b)를 코일 엔드부에 마련함으로써, 자석 편차의 영향과 스테이터 돌기에 의해서 발생하는 코깅 토크는 역위상이 되는 성분을 만들어 내어, 코깅 토크를 상쇄시킬 수 있다. In the slotless motor provided with the stator protrusion, a permanent magnet synchronous motor capable of making the cogging torque caused by magnet deviation infinitely close to zero is obtained. In a permanent magnet synchronous motor having a stator protrusion 1a and an annular shape and having a coil 10 and a permanent magnet in the stator protrusion, provided to reduce cogging torque at the coil end portion of the winding between the stator protrusions. It has the protrusion 1b further. By providing the stator protrusion 1a and the same number of protrusions 1b at the coil end portion, the influence of the magnet deviation and the cogging torque generated by the stator protrusion can produce a component that is out of phase and cancel the cogging torque. .
Description
본 발명은 코깅 토크(cogging torque)를 억제하는 영구 자석식 동기 모터에 관한 것이다. The present invention relates to a permanent magnet synchronous motor that suppresses cogging torque.
영구 자석식 동기 모터에 있어서, 코깅 토크는, 권선 무통전시에, 외부 구동에서 로터 자석(회전자)을 회전했을 때에, 스테이터 코어(고정자 철심)와 로터(회전자) 사이에 발생하는 토크 맥동 성분이다. 토크 리플은, 권선에 통전하여 구동했을 경우에, 동일하게, 스테이터 코어와 로터(회전자) 사이에 발생하는 토크 맥동이다. In a permanent magnet synchronous motor, cogging torque is a torque pulsation component generated between the stator core (stator core) and the rotor (rotor) when the rotor magnet (rotor) is rotated by external driving during winding energization. . The torque ripple is a torque pulsation generated between the stator core and the rotor (rotor) similarly when energized and driven through a winding.
일반적으로, 코깅 토크는, 로터의 기계적인 1회전에 대하여, 스테이터의 슬롯수와 영구 자석의 자극수의 최소 공배수의 맥동수가 발생한다. 또한, 이 코깅 토크의 크기는 맥동수에 반비례하는 것이다.In general, the cogging torque generates a pulsation number of the least common multiple of the number of slots of the stator and the number of poles of the permanent magnet for one mechanical rotation of the rotor. In addition, the magnitude of this cogging torque is inversely proportional to the number of pulsations.
스테이터에 공심(空芯) 코일이 시설되고, 회전자에 영구 자석을 갖는 소위 슬롯 리스 모터에는, 고정자의 티스 부분이 존재하지 않는다. 이 때문에, 코깅 토크는 이론상 발생하지 않는다. 그렇지만, 공심 코일을 고정하기 위해서는, 무언가의 돌기가 필요하다. 한편, 코일의 중심에 티스가 되는 돌기를 마련함으로써, 모터의 특성은 향상한다.In a so-called slotless motor having an air core coil installed in the stator and a permanent magnet in the rotor, there are no teeth portions of the stator. For this reason, cogging torque does not arise in theory. However, in order to fix the air core coil, a protrusion of something is required. On the other hand, the characteristic of a motor improves by providing the protrusion which becomes a tooth in the center of a coil.
그렇지만, 티스가 되는 돌기를 마련하면, 코깅 토크가 발생해 버린다. 그래서, 코일의 중심이 되는 부분에 티스가 되는 돌기를 마련하고, 그 돌기 형상 등을 고안함으로써, 코깅 토크를 저감 하는 기술이 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조). However, cogging torque will generate | occur | produce when providing the process which becomes a tooth. Then, the technique which reduces cogging torque is proposed by providing the process which becomes a tooth in the part used as the center of a coil, and devising the processus | protrusion shape etc. (for example, refer patent document 1).
그렇지만, 종래 기술에는 이하와 같은 과제가 있다.However, the prior art has the following problems.
직경이 작은 모터에서는, 스테이터에 티스를 마련하지 않는 슬롯 리스 구조가 사용되는 일이 있다. In a motor with a small diameter, a slotless structure in which no teeth are provided in the stator may be used.
이와 같은 직경이 작은 모터에서는, 로터의 직경도 작아져, 세그먼트 자석(단극의 자석)을 부착하는 것이 곤란해진다. 이 때문에, 자석으로서 레이디얼 이방성 링 자석이나 극이방성 링 자석을 이용하는 일이 있다.In such a small motor, the diameter of the rotor also becomes small, and it becomes difficult to attach a segment magnet (single pole magnet). For this reason, a radial anisotropic ring magnet and a polar anisotropic ring magnet may be used as a magnet.
이들의 링 자석은, 1개의 자석에 복수의 극수를 가지게 된다. 이 때문에, 착자(着磁) 요크 형상 혹은 링 자석을 작성할 때의 영향을 받아, 각 극의 자석 편차가 커진다. 그 결과, 로터가 기계적으로 1회전 하면, 슬롯수와 동일한 맥 동수의 코깅 토크를 발생시켜 버린다.These ring magnets have a plurality of poles in one magnet. For this reason, the magnet deviation of each pole becomes large by being influenced when creating a magnetized yoke shape or a ring magnet. As a result, when the rotor is mechanically rotated once, cogging torque equal to the number of slots is generated.
이 자석 편차에 의해서 발생하는 코깅 토크는, 극수와 돌기수의 최소 공배수의 수만큼 발생하는 코깅 토크와는, 주파수가 다르다. 이 때문에, 돌기의 형상을 고안하는 것 만으로는, 자석 편차에 의해서 발생하는 코깅 토크를 저감 하는 것은 곤란해진다.The cogging torque generated by this magnet deviation is different in frequency from the cogging torque generated by the number of least common multiples of the number of poles and the number of protrusions. For this reason, it is difficult to reduce the cogging torque generated by the magnet deviation only by devising the shape of the projection.
또한, 슬롯 리스 모터에서는, 공심 코일을 사용하기 때문에, 코일 엔드부의 부푼 곳이 커져, 필요 없는 공간이 많아진다.In addition, in the slotless motor, since the air core coil is used, the bulging portion of the coil end portion is increased, thereby increasing the unnecessary space.
본 발명은, 상기와 같은 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로서, 스테이터 돌기를 마련한 슬롯 리스 모터에 있어서, 자석 편차에 의해서 생기는 코깅 토크를 한없이 영에 가까운 값으로 할 수 있는 영구 자석식 동기 모터를 얻는 것을 목적으로 한다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to obtain a permanent magnet synchronous motor capable of making the cogging torque caused by magnet deviation infinitely close to zero in a slotless motor provided with stator protrusions. It is done.
본 발명에 따른 영구 자석식 동기 모터는, 스테이터 돌기와, 원환상으로 형성되어, 스테이터 돌기에 장착된 권선과, 영구 자석을 갖는 영구 자석식 동기 모터에 있어서, 스테이터 돌기 사이에서의 권선의 권선 엔드부에 돌기를 갖는 것이다.The permanent magnet synchronous motor according to the present invention has a stator protrusion, a ring formed in an annular shape, a winding mounted on the stator protrusion, and a permanent magnet synchronous motor having a permanent magnet. To have.
본 발명에 따른 영구 자석식 동기 모터에 의하면, 권선 엔드부에 스테이터 돌기와 동일 수의 돌기를 마련하여, 필요 없는 공간을 유효 활용함으로써, 스테이터 돌기를 마련한 슬롯 리스 모터에 있어서, 자석 편차에 의해서 생기는 코깅 토크를 한없이 영에 가까운 값으로 할 수 있는 영구 자석식 동기 모터를 얻을 수 있다.According to the permanent magnet synchronous motor according to the present invention, in the slotless motor provided with the stator projections by providing the same number of projections as the stator projections in the winding end portion and effectively utilizing unnecessary space, the cogging torque generated by the magnet deviation. It is possible to obtain a permanent magnet synchronous motor that can be set to near zero.
도 1은 본 발명의 실시형태 1에 있어서의 영구 자석식 동기 모터의 축방향으로 수직인 단면을 도시하는 단면도,
도 2는 본 발명의 실시형태 1에 있어서의 영구 자석식 동기 모터의 돌기 부분의 확대도,
도 3은 본 발명의 실시형태 1에 있어서의 영구 자석식 동기 모터의 사시도,
도 4는 본 발명의 실시형태 1에 있어서의 영구 자석식 동기 모터의 사시도,
도 5는 본 발명의 실시형태 1에 있어서의 영구 자석식 동기 모터의 사시도,
도 6은 본 발명의 실시형태 1에 있어서의 영구 자석식 동기 모터의 사시도,
도 7은 본 발명의 실시형태 1에 있어서의 영구 자석식 동기 모터의 평면 전개도,
도 8은 본 발명의 실시형태 1에 있어서의 영구 자석식 동기 모터의 회전 각도에 대한 스테이터 돌기(1a)만의 코깅 토크 파형과, 돌기(1b)만의 코깅 토크 파형을 도시한 도면,
도 9는 본 발명의 실시형태 2에 있어서의 영구 자석식 동기 모터의 축방향으로 수직인 단면을 도시하는 단면도,
도 10은 본 발명의 실시형태 2에 있어서의 영구 자석식 동기 모터의 사시도,
도 11은 본 발명의 실시형태 2에 있어서의 영구 자석식 동기 모터의 평면 전개도,
도 12는 본 발명의 실시형태 2에 있어서의 영구 자석식 동기 모터의 회전 각도에 대한 스테이터 돌기(1a)만의 코깅 토크 파형과, 돌기(1b)만의 코깅 토크 파형을 도시한 도면,
도 13은 본 발명의 실시형태 3에 있어서의 영구 자석식 동기 모터의 축방향으로 수직인 단면을 도시하는 단면도,
도 14는 본 발명의 실시형태 3에 있어서의 영구 자석식 동기 모터의 사시도,
도 15는 본 발명의 실시형태 3에 있어서의 영구 자석식 동기 모터의 평면 전개도,
도 16은 본 발명의 실시형태 3에 있어서의 영구 자석식 동기 모터의 회전 각도에 대한 돌기 부분만의 코깅 토크 파형과, 절삭 부분만의 코깅 토크 파형을 도시한 도면,
도 17은 레이디얼 링 자석의 배향도,
도 18은 본 발명의 실시형태 4에 있어서의 영구 자석식 동기 모터의 극 이방성 링 자석의 배향도. 1 is a cross-sectional view showing a cross section perpendicular to the axial direction of a permanent magnet synchronous motor according to
2 is an enlarged view of a projection of the permanent magnet synchronous motor according to the first embodiment of the present invention;
3 is a perspective view of a permanent magnet synchronous motor according to
4 is a perspective view of a permanent magnet synchronous motor according to
5 is a perspective view of a permanent magnet synchronous motor according to
6 is a perspective view of a permanent magnet synchronous motor according to
7 is a planar development view of a permanent magnet synchronous motor according to
Fig. 8 is a diagram showing a cogging torque waveform of only the
9 is a cross-sectional view showing a cross section perpendicular to the axial direction of the permanent magnet synchronous motor according to the second embodiment of the present invention;
10 is a perspective view of a permanent magnet synchronous motor according to the second embodiment of the present invention;
11 is a planar development view of a permanent magnet synchronous motor according to Embodiment 2 of the present invention;
Fig. 12 is a diagram showing a cogging torque waveform of only the
13 is a cross-sectional view showing a cross section perpendicular to the axial direction of the permanent magnet synchronous motor according to the third embodiment of the present invention;
14 is a perspective view of a permanent magnet synchronous motor according to Embodiment 3 of the present invention;
FIG. 15 is a planar development view of a permanent magnet synchronous motor according to Embodiment 3 of the present invention; FIG.
Fig. 16 is a diagram showing a cogging torque waveform of only the protruding portion and the cogging torque waveform of the cutting portion only with respect to the rotational angle of the permanent magnet synchronous motor according to the third embodiment of the present invention.
17 is an orientation diagram of a radial ring magnet;
18 is an orientation diagram of a polar anisotropic ring magnet of a permanent magnet synchronous motor according to Embodiment 4 of the present invention.
이하, 본 발명의 영구 자석식 동기 모터의 적합한 실시형태에 대해 도면을 이용하여 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, preferred embodiment of the permanent magnet synchronous motor of this invention is described using drawing.
또한, 본 발명은, 소위 3상 전원으로 구동하는 모터로, 원환상으로 형성되어 권선(코일)이 시설된 스테이터 돌기와 영구 자석을 가진 모터에 관한 것이다. 그리고, 이와 같은 모터의 코일의 중심 부분에 스테이터 돌기(주극)를 마련하고, 또한 코일 중심 사이의 돌기와 돌기의 사이에 둘레방향과 축방향으로 동일한 크기의 돌기를 마련하고 있다. 이와 같은 구성을 구비함으로써, 자석의 극피치 편차, 자석의 잔류 자속 밀도(Br)의 편차, 혹은 배향 편차라고 하는 자석에 관한 편차에 의해서 발생하는 코깅 토크를, 그 역상 성분을 만들어 냄으로써 지워, 코깅 토크를 저감 하는 것이 가능해지는 것을 기술적 특징으로 하고 있다. 바꿔 말하면, 돌기 형상의 코깅 토크 저감부를 구비하고 있는 점을 기술적 특징으로 하고 있다.The present invention also relates to a motor driven by a so-called three-phase power source, which has a stator protrusion and a permanent magnet formed in an annular shape and provided with a winding (coil). Then, a stator protrusion (main electrode) is provided in the center portion of the coil of such a motor, and a protrusion having the same size in the circumferential direction and the axial direction is provided between the protrusion between the coil center and the protrusion. By providing such a structure, the cogging torque which arises by the deviation about the magnet, such as the deviation of the pole pitch of a magnet, the deviation of the residual magnetic flux density (Br) of a magnet, or an orientation deviation, is erased by producing the reverse phase component, and cogging It is a technical feature that it becomes possible to reduce torque. In other words, the technical feature is that the projection-shaped cogging torque reduction unit is provided.
실시형태 1
도 1은 본 발명의 실시형태 1에 있어서의 영구 자석식 동기 모터의 축방향으로 수직인 단면을 도시하는 단면도이며, 일례로서 8극 6슬롯으로 구성된 것을 도시하고 있다. 도 2는, 본 발명의 실시형태 1에 있어서의 영구 자석식 동기 모터의 돌기 부분의 확대도이며, 도 1에 있어서의 돌기(1a, 1b)의 크기를 도시한 것이다. 또한, 돌기(1a)는 스테이터 돌기에 상당하고, 돌기(1b)는 코깅 토크를 저감하기 위해서 마련된 돌기에 상당한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is sectional drawing which shows the axial direction perpendicular | vertical cross section of the permanent magnet synchronous motor in
도 3 내지 도 6은 본 발명의 실시형태 1에 있어서의 영구 자석식 동기 모터의 사시도이며, 도 1의 A-A'면에 있어서의 축방향의 사시도이다. 도 3은 돌기(1a, 1b)의 배치를 도시한 것이다. 또, 도 4는 돌기(1a, 1b)의 축방향의 길이를 도시한 것이다. 또한, 도 5는 도 3의 돌기(1a)에 코일(10)을 부착한 상태를 도시한 것이다. 또한, 도 6은 이 돌기(1a)에 코일(10)을 부착한 후의 상태를 도시한 것이다.3 to 6 are perspective views of the permanent magnet synchronous motor according to the first embodiment of the present invention, and are perspective views in the axial direction on the plane AA ′ of FIG. 1. 3 shows the arrangement of the
또한, 도 7은 본 발명의 실시형태 1에 있어서의 영구 자석식 동기 모터의 평면 전개도이며, 도 6에 도시한 돌기(1a)에 코일(10)을 부착한 후의 상태인 평면 전개도로 되어 있다. 또한, 도 1에서는, 극수가 8인 모터를 예시하고 있지만, 극수와 슬롯수의 조합은, 이것에 한정되는 것은 아니다.7 is a planar development view of the permanent magnet synchronous motor in
도 8은, 본 발명의 실시형태 1에 있어서의 영구 자석식 동기 모터의 회전 각도에 대한 스테이터 돌기(1a)만의 코깅 토크 파형과 돌기(1b)만의 코깅 토크 파형을 나타낸 도면이다.FIG. 8 is a diagram showing a cogging torque waveform of only the
또한, 본 실시형태 1에 있어서의 영구 자석식 동기 모터는, 도 2에 있어서, W1=W2, d1=d2로 하고, 돌기(1a)와 돌기(1b)의 단면형상은 동일하게 되어 있다. 또한, 도 4에 있어서의 자석의 축방향의 길이는, 도 7의 (a) 내지 (c)에 도시한 바와 같이, L로 되어 있고, 돌기의 길이는, L1=(L2+L3)이 되어 있다. 단, 도 7의 (a)에서는, L>(L1+L2+L3), 도 7의 (b)에서는, L=(L1+L2+L3), 도 7의 (c)에서는, L<(L1+L2+L3)가 되어 있다. 이와 같이, L2=L3, 또는, L2≠L3의 어느 것이어도 문제없다.In addition, in FIG. 2, the permanent magnet type synchronous motor in
다음, 도 1과 같은 링형상으로 형성된 자석(20)에 있어서, 자석(20)의 편차가 있는 경우에 대해 검토한다. 도 3에 도시하는 돌기(1a)(스테이터 돌기)만이 존재하는 경우에는, 로터가 기계적으로 1회전하는 동안에, 슬롯수와 동일한 수 만큼의 토크 맥동, 즉, 코깅 토크가 발생해 버린다. 이것에 대해서, 도 5와 같이 공심 코일(10)을 형성하는 경우를 생각한다. 이 경우, 공심 코일(10)의 각 부분은, 이상적이게는 각형형상이 되고, 전체 형상으로서 직사각형의 형상으로 함으로써, 자석(20)으로부터의 자속을 보다 많이 받을 수 있다.Next, the case where there is a deviation of the
그렇지만, 실기(實機)에 있어서는, 코일 엔드부는, 둥그스름한 형상을 가지며, 타원형과 같은 형상이 된다. 그래서, 본 실시형태 1에서는, 서로 이웃하는 코일(10)의 단부 사이, 즉, 코일 엔드부의 공간에, 돌기(1a)와 동일한 크기의 돌기(1b)를 도 3에 도시하는 바와 같이, 돌기(1a)의 중심의 코일 엔드부에 마련하고 있다. 이것에 의해, 도 8에 도시하는 바와 같이, 돌기(1b)에 의해서 돌기(1a)와는 위상이 어긋난 코깅 토크가 발생하게 된다.However, in a practical machine, the coil end part has a rounded shape and becomes an elliptical shape. Therefore, in the first embodiment, as shown in Fig. 3, the
돌기(1a)에 의해서 발생하는 코깅 토크와 돌기(1b)에 의해서 발생하는 코깅 토크는, 서로 반주기 어긋나 있다(도 8 참조). 이 때문에, 자석 편차에 의해서 발생하는 코깅 토크를 저감 하는 것이 가능해진다.The cogging torque generated by the
이상과 같이, 실시형태 1에 의하면, 슬롯 리스 모터에 있어서, 축방향의 단부, 즉, 코일 엔드부에 직경방향으로 서로 이웃하는 돌기 사이의 중심이 되는 위치에, 동일한 크기의 돌기를 마련하여, 필요 없는 공간을 유효 활용하는 구성으로 하고 있다. 이것에 의해, 극피치 폭의 편차에 의해서 발생하는 코깅 토크와는 역위상이 되는 성분을 만들 수 있어, 코깅 토크를 저감 하는 것이 가능해진다.As described above, according to the first embodiment, in the slotless motor, protrusions having the same size are provided at positions that become centers between the protrusions adjacent to each other in the radial direction, that is, the coil end portion in the radial direction, It is configured to effectively utilize the space that is not necessary. This makes it possible to produce a component which is out of phase with the cogging torque generated by the deviation of the extreme pitch width, thereby making it possible to reduce the cogging torque.
실시형태 2Embodiment 2
앞의 실시형태 1에서는, 스테이터 돌기(1a)와 돌기(1b)의 형상을 동일하게 하는 경우에 대해서 설명했다. 이것에 대하여, 본 실시형태 2에서는, 돌기(1b)의 형상이 스테이터 돌기(1a)의 형상과 다른 경우에 대하여 설명한다.In the first embodiment, the case where the shapes of the
도 9는 본 발명의 실시형태 2에 있어서의 영구 자석식 동기 모터의 축방향으로 수직인 단면을 도시하는 단면도이며, 일례로서 8극 6슬롯으로 구성된 것을 도시하고 있다. 도 10은 본 발명의 실시형태 2에 있어서의 영구 자석식 동기 모터의 사시도이며, 도 9의 A-A'면에 있어서의 축방향의 사시도이다.Fig. 9 is a sectional view showing a cross section perpendicular to the axial direction of the permanent magnet synchronous motor according to the second embodiment of the present invention. FIG. 10 is a perspective view of a permanent magnet synchronous motor in Embodiment 2 of the present invention, and is a perspective view in the axial direction in the plane AA ′ of FIG. 9.
또한, 도 11은 본 발명의 실시형태 2에 있어서의 영구 자석식 동기 모터의 평면 전개도이며, 도 9 및 도 10의 코어에 코일(10)이 시설되었을 경우의 평면 전개도를 도시하고 있다.11 is a planar development view of the permanent magnet synchronous motor in Embodiment 2 of this invention, and shows the planar development view when the
도 10 및 도 11에 도시하는 바와 같이, 돌기(1b)를 돌기(1a)와는 다른 형상으로 하고, 서로 이웃하는 코일 엔드부의 사이에 있는 공간에, 코일(10)과 접촉하지 않도록 돌기형상을 설계하고 있다. 이와 같은 형상의 돌기(1b)를 마련함으로써, 앞의 실시형태 1와 마찬가지로, 자석 편차에 의한 코깅 토크를 저감 하는 것이 가능해진다.As shown in FIG. 10 and FIG. 11, the
도 12는 본 발명의 실시형태 2에 있어서의 영구 자석식 동기 모터의 회전 각도에 대한 스테이터 돌기(1a)만의 코깅 토크 파형과, 돌기(1b)만의 코깅 토크 파형을 나타낸 도면이며, 8극의 로터가 기계적으로 1회전 했을 때의 코깅 토크 파형으로 되어 있다. 돌기(1b)는, 돌기(1a)와 형상이 다르기 때문에, 코깅 토크 파형은 다른 형상이 된다. 그래서, 돌기(1b)의 형상의 크기를 자계 해석 등의 시뮬레이션을 이용하여 최적인 형상으로 함으로써, 돌기(1a, 1b)에서 위상이 어긋난 코깅 토크를 발생시킬 수 있어, 코깅 토크를 저감 하는 것이 가능해진다.Fig. 12 shows the cogging torque waveform of only the
이상과 같이, 실시형태 2에 의하면, 돌기(1a)와 돌기(1b)가 다른 형상이어도, 돌기(1b)의 형상을 자계 해석 등의 시뮬레이션을 이용하여 최적인 형상으로 함으로써, 앞의 실시형태 1와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 이것에 의해, 코일 엔드의 축방향의 길이가 짧은 형상의 모터에 있어서도, 코일 엔드부에 마련하는 돌기를 코일형상에 맞춘 형상으로 함으로써, 축방향의 길이를 짧게 할 수 있어, 자석 편차에 의해서 발생하는 코깅 토크를 더욱 저감 할 수 있다.As described above, according to the second embodiment, even if the
실시형태 3 Embodiment 3
본 실시형태 3에서는, 돌기(1b)를 마련하는 동시에, 극수와 돌기수에 의해서 발생하는 코깅 토크를 저감하기 위한 절삭부를 더 구비한 구성에 대하여, 설명한다.In this Embodiment 3, the structure which further provided the
도 13은 본 발명의 실시형태 3에 있어서의 영구 자석식 동기 모터의 축방향으로 수직인 단면을 도시하는 단면도이며, 일례로서 8극 6슬롯으로 구성된 것을 도시하고 있다. 도 14는 본 발명의 실시형태 3에 있어서의 영구 자석식 동기 모터의 사시도이며, 도 13의 A-A'면에 있어서의 축방향의 사시도이다. 또한, 도 15는 본 발명의 실시형태 3에 있어서의 영구 자석식 동기 모터의 평면 전개도이다.FIG. 13 is a cross-sectional view showing a cross section perpendicular to the axial direction of the permanent magnet synchronous motor according to the third embodiment of the present invention, showing an example consisting of eight poles and six slots. It is a perspective view of the permanent magnet synchronous motor in Embodiment 3 of this invention, and is a perspective view of the axial direction in the AA 'surface of FIG. 15 is a planar development view of a permanent magnet synchronous motor in Embodiment 3 of the present invention.
도 13 내지 도 15에 도시하는 바와 같이, 돌기(1a)를 마련함으로써, 로터가 기계적으로 1회전하는 사이에, 극수와 돌기수의 최소 공배수가 되는 코깅 토크가 발생한다. 여기에서는, 8극에 돌기(1a)가 6개이기 때문에, 24 산의 코깅 토크가 발생한다. 또한, 자석(20)에 편차가 있는 경우, 앞의 실시형태 1 및 실시형태 2에서 설명한 바와 같이, 자석 편차에 의한 코깅 토크가 발생한다. 이와 같은 자석 편차에 의한 코깅 토크는, 앞의 실시형태 1 및 실시형태 2에서 도시한 바와 같이, 코일 엔드부에 돌기(1b)를 마련함으로써, 저감 할 수 있다.As shown in FIGS. 13-15, by providing the
또한, 본 실시형태 3에서는, 각 돌기(1a)의 사이에 절삭부(2a)를 마련하는 동시에, 각 돌기(1b)의 사이에 절삭부(2b)를 마련함으로써, 극수와 돌기수에 의해서 발생하는 코깅 토크와는 역상이 되는 성분을 만들어 낼 수 있다. 도 16은, 본 발명의 실시형태 3에 있어서의 영구 자석식 동기 모터의 회전 각도에 대한 돌기 부분만의 코깅 토크 파형과, 절삭 부분만의 코깅 토크 파형을 나타낸 도면이다. 그 결과, 극수와 돌기수에 의해서 발생하는 코깅 토크를 저감 할 수 있다.In the third embodiment, the
이상과 같이, 실시형태 3에 의하면, 돌기(1a), 돌기(1b)의 각각 대응하여 절삭부(2a), 절삭부(2b)를 더 마련함으로써, 앞의 실시형태 1 및 실시형태 2와 동일한 효과에 부가하여 극수와 돌기수에 의해서 발생하는 코깅 토크를 저감 할 수 있다. 즉, 이와 같은 절삭 부분을 마련함으로써, 돌기에 의해서 발생하는 코깅 토크를 저감한다는 새로운 효과를 얻을 수 있다.As described above, according to the third embodiment, the cutting
실시형태 4Embodiment 4
본 실시형태 4에서는, 극이방성 링 자석을 구비한 영구 자석식 동기 모터에 대하여, 앞의 실시형태 1 내지 실시형태 3에서 설명한 코깅 토크 저감책을 적용하는 경우에 대하여, 설명한다.In the fourth embodiment, a case where the cogging torque reduction measures described in the first to third embodiments described above is applied to a permanent magnet synchronous motor having a polar anisotropic ring magnet will be described.
도 17은 레이디얼 링 자석(21)의 배향도이다. 이것에 대하여, 도 18은 본 발명의 실시형태 4에 있어서의 영구 자석식 동기 모터의 극이방성 링 자석(22)의 배향도이다. 극이방성 링 자석(22)은, 그 배향으로부터, 로터 코어 백 부분을 통과하는 자속이 이론상 없다. 이 때문에, 로터 코어(30)의 직경이 작고, 로터 코어 백 부분을 크게 취하지 않는 모터 등에 이용된다.17 is an orientation view of the
또한, 극이방성 링 자석(22)은, 레이디얼 링 자석(21)과 달리, 성형의 배향시로부터 착자(着磁) 가능한 방향이 정해져 버린다. 이 때문에, 레이디얼 링 자석(21)보다 각 극의 극피치의 편차가 커지기 쉽다. 그 결과, 직경이 작은 모터에 있어서, 극이방성 링 자석(22)을 이용하여, 스테이터 코어를 장착하는 돌기(1a)를 마련한 경우, 자석의 편차에 의한 코깅 토크가 크게 발생해 버린다. 그래서, 앞의 실시형태 1 내지 실시형태 3에서 나타낸 바와 같이, 자석 편차에 의한 코깅 토크 대책이 유효가 된다.In addition, unlike the
이상과 같이, 실시형태 4에 의하면, 극이방성 링 자석을 이용하는 경우에, 앞의 실시형태 1 내지 실시형태 3의 구성을 적용함으로써, 코깅 토크 대책을 실시하는 것이 가능해진다. 즉, 극이방성 링 자석쪽이 레이디얼 링 자석에 비해, 자석 편차 등이 크다. 그렇지만, 특히, 직경이 작은 모터에서는, 로터 코어 백의 영향 등 때문에, 극이방성 링 자석이 사용되는 것이 많다. 이 때문에, 직경의 작은 모터로 극이방성 링 자석을 사용하는 경우의 코깅 토크 대책으로서 앞의 실시형태 1 내지 실시형태 3의 구성이 유효가 된다.As described above, according to the fourth embodiment, when the polar anisotropic ring magnet is used, the cogging torque countermeasure can be implemented by applying the configuration of the foregoing first to third embodiments. That is, the polar anisotropy ring magnet has a larger magnet deviation than the radial ring magnet. However, especially in motors with small diameters, polar anisotropic ring magnets are often used due to the influence of the rotor core back. For this reason, the structure of
또한, 직경이 작은 모터에서는, 슬롯(코일)을 많이 마련하면, 제작하는 코일의 치수도 작아진다. 또한, 작은 치수의 코일을 스테이터에 시설하는 것은 제작하는데 곤란해진다. 이 때문에, 슬롯수가 작아지는 극 슬롯의 조합을 선택하는 것을 생각할 수 있다. 앞의 실시형태 1 내지 실시형태 4의 코깅 토크 대책을 실행할 때, 2극 3슬롯, 4극 3슬롯, 4극 6슬롯, 8극 6슬롯의 조합을 선택함으로써, 슬롯수를 작게 할 수 있어, 직경이 작은 모터에서도 제작이 가능해진다.In addition, in the motor having a small diameter, when a large number of slots (coils) are provided, the size of the coil to be produced is also reduced. Moreover, it becomes difficult to manufacture a coil of small size in a stator. For this reason, it is conceivable to select a combination of pole slots in which the number of slots becomes small. When the cogging torque countermeasures of the first embodiment to the fourth embodiment are executed, the number of slots can be reduced by selecting a combination of a 2-pole 3-slot, 4-pole 3-slot, 4-pole 6-slot, and 8-pole 6-slot, Production is possible even with a small diameter motor.
정량적으로는, 스테이터 돌기를 Z개(Z는 자연수) 갖고, 2P극(P는 자연수)의 영구 자석을 갖는 경우, Z/(3(상)×P)가 0.5 또는 0.25가 되는 극 슬롯의 조합이, 직경이 작은 모터에서는 유효가 된다.Quantitatively, a combination of pole slots having Z stator protrusions (Z is a natural number) and a permanent magnet of 2P poles (P is a natural number) such that Z / (3 (phase) x P) is 0.5 or 0.25. This is effective for a motor with a small diameter.
바꿔 말하면, 직경이 작은 모터에서는 코일을 제작하는 정밀도가 요구되고, 코일을 시설하는 정밀도도 요구된다. 이 때문에, 슬롯(즉 코일수)이 많아지면, 코일 제작이 곤란해지며, 또한, 코일을 시설하는 작업이 곤란해진다. 그래서, 상술한 바와 같은 관계를 갖도록 Z 및 P의 조합을 규정하여, 슬롯수가 작아지는 편성을 선택함으로써, 제작이 용이하게 된다.
In other words, in a motor with a small diameter, a precision for producing a coil is required, and a precision for installing the coil is also required. For this reason, when there are many slots (that is, the number of coils), coil manufacture becomes difficult and the work which equips a coil becomes difficult. Therefore, the combination of Z and P is defined so as to have the relationship as described above, and the knitting becomes smaller by selecting the knitting in which the number of slots becomes small, thereby facilitating production.
Claims (6)
상기 스테이터 돌기 사이에서의 상기 권선의 코일 엔드부에 돌기를 갖는 것을 특징으로 하는
영구 자석식 동기 모터. In a permanent magnet synchronous motor having a stator protrusion, an annular shape, a winding attached to the stator protrusion, and a permanent magnet,
Characterized in that the projections at the coil end of the winding between the stator projections
Permanent magnet synchronous motor.
상기 돌기는, 직경방향의 폭이 상기 스테이터 돌기와 동일하고, 또한 축방향의 길이가 상기 스테이터 돌기와 동일한 형상이 되는 것을 특징으로 하는
영구 자석식 동기 모터. The method of claim 1,
The projection has a width in the radial direction that is the same as the stator projection, and an axial length has the same shape as the stator projection.
Permanent magnet synchronous motor.
상기 돌기는 상기 권선의 상기 코일 엔드부에 있어서의 코일 형상에 맞춘 형상을 갖는 것을 특징으로 하는
영구 자석식 동기 모터. The method of claim 1,
The projection has a shape that matches the shape of the coil in the coil end portion of the winding.
Permanent magnet synchronous motor.
둘레방향에서의 상기 스테이터 돌기 사이 및 상기 돌기 사이의 각각에, 절삭 부분을 더 구비하는 것을 특징으로 하는
영구 자석식 동기 모터. The method according to any one of claims 1 to 3,
A cutting portion is further provided between each of the stator protrusions and the protrusions in the circumferential direction.
Permanent magnet synchronous motor.
상기 영구 자석은 극이방성 링 자석인 것을 특징으로 하는
영구 자석식 동기 모터. The method according to any one of claims 1 to 4,
The permanent magnet is characterized in that the polar anisotropic ring magnet
Permanent magnet synchronous motor.
상기 스테이터 돌기의 개수를 Z개(Z는 자연수), 상기 영구 자석의 극수를 2P극(P는 자연수)로 했을 때, Z/(3(상)×2P)가 0.5 또는 0.25가 되는 관계를 가지도록 구성되는 것을 특징으로 하는
영구 자석식 동기 모터.
6. The method according to any one of claims 1 to 5,
When the number of stator protrusions is Z (Z is a natural number) and the number of poles of the permanent magnet is 2P pole (P is a natural number), Z / (3 (phase) × 2P) is 0.5 or 0.25. It is configured to
Permanent magnet synchronous motor.
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