TWI405386B - 旋轉電機 - Google Patents

旋轉電機 Download PDF

Info

Publication number
TWI405386B
TWI405386B TW097145630A TW97145630A TWI405386B TW I405386 B TWI405386 B TW I405386B TW 097145630 A TW097145630 A TW 097145630A TW 97145630 A TW97145630 A TW 97145630A TW I405386 B TWI405386 B TW I405386B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
rotation axis
rotor
stator
electric machine
auxiliary groove
Prior art date
Application number
TW097145630A
Other languages
English (en)
Other versions
TW200934053A (en
Inventor
Shinichi Yamaguchi
Hisashi Otsuka
Haruyuki Hasegawa
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Publication of TW200934053A publication Critical patent/TW200934053A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI405386B publication Critical patent/TWI405386B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H02K21/14—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures
    • H02K21/16—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures having annular armature cores with salient poles
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/14—Stator cores with salient poles
    • H02K1/146—Stator cores with salient poles consisting of a generally annular yoke with salient poles
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2706—Inner rotors
    • H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/274—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2753—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
    • H02K1/276—Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM]
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K29/00—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices
    • H02K29/03—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with a magnetic circuit specially adapted for avoiding torque ripples or self-starting problems
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2201/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the magnetic circuits
    • H02K2201/06—Magnetic cores, or permanent magnets characterised by their skew

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)

Description

旋轉電機
本發明係關於一種具備永久磁鐵的旋轉電機，特別是關於具備具有偏移(skew)構造之轉子的旋轉電機。
第18圖顯示與習知之一般旋轉電機(稱為「永久磁鐵式同步電動機」或「永久磁鐵型馬達」)之與旋轉軸正交之方向的示意剖面圖。
如第18圖所示，旋轉電機係具有定子70及轉子80，轉子80係配置在定子70之內側。
定子70係具有定子鐵心71及定子繞線76。定子鐵心71係由例如將複數片電磁鋼板積層在旋轉軸方向者或壓粉鐵心來形成。定子鐵心71係具有具備與轉子80相對向之前端部的複數個齒部72，在齒部72捲繞有繞線76，齒部72係成為磁極。
轉子80係具有轉子鐵心81及複數個永久磁鐵82。第18圖之永久磁鐵82係埋設在轉子鐵心81之內部。此外，亦已知有一種節段(segment)之永久磁鐵或環狀之永久磁鐵貼附在轉子鐵心的構成。旋轉電機係藉由定子70所產生之旋轉磁場與轉子80之永久磁鐵82所產生之磁動力(magnetomotive force)的相互作用，以旋轉軸90為中心產生轉矩。
使用永久磁鐵之旋轉電機，雖具有小型且產生高轉矩之優點，但相反地會有因永久磁鐵82之磁通與定子70之齒部72的相互作用而產生脈動轉矩之問題。特別是，無負載時之脈動轉矩係被稱為齒槽效應轉矩(cogging torque)，而有成為定位精確度或振動噪音等原因之情形。在將永久磁鐵埋設在轉子內部之磁鐵埋設型之旋轉電機中，尤其會有齒槽效應轉矩大之問題。
因此，為了減低齒槽效應轉矩，開發有一種使用具有偏移構造之轉子、或在定子之齒部設置輔助溝等的技術。本案申請人係在專利文獻1中揭示一種在定子之齒部設置朝旋轉軸方向延伸之輔助溝，並藉由使輔助溝之寛度在旋轉軸方向變化而減低齒槽效應轉矩的技術。在專利文獻1中，揭示有一種組合具有前述輔助溝之定子與具有偏移構造之轉子的構成。
再者，利用類似偏移構造之轉子的技術係揭示在例如專利文獻2。
專利文獻1：日本特開2006-230116號公報
專利文獻2：日本特開2001-231196號公報
然而，本發明人詳細檢討組合具有輔助溝之定子與具有偏移構造之轉子的構成時，如後之詳細說明，得知在習知例所揭示之構成中，無法充分地減低齒槽效應轉矩。
本發明係鑑於上述問題而研創者，其主要目的在於減低具備具有偏移構造之轉子的旋轉電機之齒槽效應轉矩。
本發明之旋轉電機係具備：轉子，係具備在轉子鐵心之周方向具有複數個磁極之永久磁鐵；及定子，係具備複數個齒部，該齒部具有與前述轉子相對向之前端部；其中，前述轉子係具有偏移構造，該偏移構造係包含前述磁極之邊界朝旋轉軸方向變化之變化部，前述定子之前述複數個齒部之各個前端部，係具有以與前述變化部之旋轉軸方向中心相對向之位置為其大致旋轉軸方向中心而選擇性地延設在旋轉軸方向之一部分的輔助溝，而在朝前述輔助溝之旋轉軸方向延長之部分並未設置有輔助溝。
依據本發明，可減低具備具有偏移構造之轉子的旋轉電機之齒槽效應轉矩。
以下，參照圖式詳細說明本發明實施形態之旋轉電機。再者，本發明之實施形態並非限定於以下例示之實施形態。
(實施形態1)
本發明之實施形態1的旋轉電機係具有第1圖之示意斜視圖所示之定子20A、及第2圖之示意斜視圖所示之轉子30A，且在定子20A之內側旋轉自如地配置有轉子30A。第3圖(a)係將定子20A中之具有3個齒部之部分予以放大的斜視圖，第3圖(b)係第3圖(a)之變形例。在第1圖及第3圖中，省略繞線。
如第1圖所示，定子20A係具備具有與配置於其內側之轉子30A相對向之前端部23A的12個齒部22A。各齒部22A之前端部23A係具有選擇性配置在旋轉軸方向之一部分之朝旋轉軸方向延伸的至少1個輔助溝24A。再者，關於輔助溝24A之構成如後詳述之。此外，本例之定子20A係藉由將複數片電磁鋼板積層在旋轉軸方向而形成，但亦可由壓粉鐵心等形成。
如第2圖所示，轉子30A係藉由將於其外周附近埋設有複數個永久磁鐵32A之轉子鐵心31A1及31A2疊層為上下2段而構成者。在各個轉子鐵心31A1及31A2，以使N極、S極在旋轉周方向交互配置之方式埋設有8個永久磁鐵32A，該轉子30A之磁極數為8。再者，轉子鐵心31A1及31A2係分別藉由所積層之電磁鋼板等所形成，但亦可由由壓粉鐵心等形成。
轉子鐵心31A1及31A2係如第2圖所示，朝轉子周方向偏離預定角度θ而配置。如此，安裝在轉子鐵心31A1及31A2之磁鐵32A的配置，在本說明書中係將在旋轉軸方向中呈不連續之構造稱為「段偏移構造」。再者，轉子30A之段偏移構造係具有：在設置於轉子鐵心31A1之磁鐵32A之磁極的邊界、與設置於轉子鐵心31A2之磁鐵32A之磁極的邊界間偏離預定角度θ(以下稱為段偏移角)之不連續的變化部33A。
設置於定子20A之齒部22A之前端部23A的輔助溝24A之旋轉軸方向的位置，係對應於第2圖所示之轉子30A之段偏移構造。轉子30A係具有磁極之邊界會在旋轉軸方向不連續變化之變化部33A，輔助溝24A係以與變化部33A之旋轉軸方向中心相對向之位置為其大致旋轉軸方向中心，選擇性地設置在旋轉軸方向之一部分。而且，在從輔助溝24A朝旋轉軸方向延長之其他部分並未形成有輔助溝。
本例之旋轉電機之轉子30A所具有之磁極的個數m為8，定子20A所具有之齒部22A的個數n為12。此時，段段偏移構造之段偏移角θ(參照第2圖)係由θ=[{360°/24(m與n之最小公倍數)}/2(永久磁鐵之段數)]之理論式而求得為7.5°，而將段偏移角θ設定為7.5°。具有段偏移構造之旋轉電機之偏移角並不限定於如上所述理論性求出之7.5°，較佳為[360°/24(m與n之最小公倍數)]/2、即7.5°以上。這是考量到在具有段偏移構造之旋轉電機中無法充分地減低旋轉軸方向之洩漏磁通時，偏移角度會比理論角度大之故。關於此點，發明人們係提議出將段偏移角θe之下限值設為比由上述理論式所求出之理論角θs更大之值，且將段偏移角θe之上限值設為在由下述方法所求出之理論角θs之齒槽效應轉矩比以下之範圍的段偏移角θe之最大值，亦即，理論角θs之該齒槽效應轉矩比係由施以段偏移時之齒槽效應轉矩相對於末施以段偏移時之齒槽效應轉矩的比所表示之齒槽效應轉矩比與段偏移角θe的關係，依據定子鐵心之磁通密度及磁力化特性而求出者(參照日本特開2004-159492號公報)。
參照第3圖(a)及(b)，更詳細說明定子20A之輔助溝24A之構成。
如第3圖(a)所示，在齒部22A之前端部23A，於每1個齒部朝周方向形成有2條輔助溝24A。更詳細言之，以使相鄰接之2個開縫開口部25A之中心之間朝周方向分為3等分的方式，在各前端部23A形成有2條輔助溝24A。如此，設置2條輔助溝24A係為了減低屬於齒槽效應轉矩之基本波成分之2倍脈動成分的齒槽效應轉矩之第2諧波成分。
再者，輔助溝24A係將與轉子30A之變化部33A的軸方向中心(邊界)相對向之位置，配置成在其旋轉軸方向之大致中心。在設計上，雖係以使與段偏移構造之2個段之邊界相對向的位置成為其旋轉軸軸方向之中心的方式，設置輔助溝24A，但容許組裝上之偏離。當設置輔助溝24A時，輔助溝24A處之定子20A與轉子30A之間的間隙會變寛且磁阻會增大。結果，可減低因段偏移構造而產生之旋轉軸方向的洩漏磁通，並且可使因段偏移構造而產生之齒槽效應轉矩的基本波成分減低效果充分地發揮。
再者，關於齒槽效應轉矩之第2諧波成分，可藉由將輔助溝24A之旋轉軸方向長度予以最適化而使之減低。在此，將無輔助溝鐵心的旋轉軸方向之長度A、與具輔助溝鐵心的旋轉軸方向之長度B的比設為1.0：1.3。如第3圖(a)所示，在此例示之輔助溝24A係對稱地形成在旋轉軸方向之中心。
再者，第3圖(a)所示之定子20A係僅具有下述之輔助溝24A，而在旋轉軸方向之其他部分並未設置有輔助溝，亦即，該輔助溝24A係以與段偏移構造之變化部(第2圖之變化部33A)之旋轉軸方向中心相對向之位置為其大致旋轉軸方向中心，選擇性地配置在旋轉軸方向之一部分並朝旋轉軸方向延伸。然而，如第3圖(b)所示，亦可在旋轉軸方向之其他部分設置寛度比輔助溝24A狹窄之輔助溝24As。但是，設置寛度狹窄之輔助溝24As時，所得之轉矩會減少，因此較佳為第3圖(a)之構造。
接著，進行本發明之實施例(第1圖、第2圖及第3圖(a))、與第16圖及第17圖所示之參考例的比較，並針對本發明之實施例的齒槽效應轉矩減低效果進行說明。
在此所比較之本發明的實施例係於第1圖所示之定子20A之內側配置有第2圖所示之轉子30A的旋轉電機，定子20A係在旋轉軸方向之中央部配置有第3圖(a)所示之輔助溝24A。此外，將無輔助溝鐵心的軸方向之長度A、與具輔助溝鐵心的軸方向之長度B的比設為1.0：1.0。另一方面，參考例之旋轉電機係在第16圖及第17圖所示之定子鐵心71之內側配置有第2圖所示之轉子30A者。第16圖係顯示參考例之定子鐵心71之斜視圖，第17圖係顯示定子鐵心71之放大圖。如第16圖及第17圖所示，在參考例之定子鐵心71中，輔助溝74係配置在齒部72之前端部的旋轉軸方向之上下端部，且在中央部並未配置輔助溝。此外，將無輔助溝鐵心的軸方向之長度A、與具輔助溝鐵心的軸方向之長度B的比設為1.0：1.0。
藉由三維磁場解析進行模擬，將算出本發明實施例之旋轉電機與參考例之旋轉電機的齒槽效應轉矩波形之結果表示在第4圖。第4圖之橫軸係表示電角度，縱軸係表示齒槽效應轉矩比。然而，縱軸之齒槽效應轉矩比係以參考例之旋轉電機之齒槽效應轉矩振幅值為基準。在第4圖中，實線表示本發明之實施例的齒槽效應轉矩比，虛線表示參考例之齒槽效應轉矩比，由此得知藉由應用本發明之構造，可大幅減低齒槽效應轉矩。
接著，為了對本發明之實施例及參考例進行更詳細之檢討，對無輔助溝鐵心的軸方向之長度A與具輔助溝鐵心的軸方向之長度B的比(以下稱「積層比」)、和齒槽效應轉矩之關係，進行三維模擬。此外，在參考例中，將具輔助溝鐵心的軸方向之長度B分割配置在軸方向上下端部，而在本發明之實施例中，係配置在軸方向中央部而有很大的不同。
在本發明之實施例與參考例中，第5圖、第6圖、第7圖係表示使有無輔助溝之定子鐵心的積層比變化時之解析結果。第5圖係表示將無輔助溝鐵心的積層設為1.0時之具輔助溝鐵心的積層比率、與齒槽效應轉矩的基本波成分之關係的圖。第6圖係表示將無輔助溝鐵心的積層設為1.0時之具輔助溝鐵心的積層比率、與齒槽效應轉矩的第2諧波成分之關係的圖。第7圖係表示將無輔助溝鐵心的積層設為1.0時之具輔助溝鐵心的積層比率、與齒槽效應轉矩的全幅寬(Overall)成分(最大值-最小值)。此外，在第5圖至第7圖中亦與第4圖同様地，縱軸係表示以參考例之齒槽效應轉矩振幅值為基準時的比率。
由第5圖得知，藉由應用本發明之實施例，可充分地減低齒槽效應轉矩之基本波成分。這是由於在與段偏移構造之變化部(第2圖之變化部33A)之旋轉軸方向中心相對向之部分設置輔助溝24A，而可減低因段偏移構造所產生之旋轉軸方向的洩漏磁通之故。另一方面，在參考例中得知，由於無法減低因段偏移構造之影響而產生在定子內部之軸方向洩漏磁通，因此即使令積層比改變，亦無法減低齒槽效應轉矩之基本波成分。因此，為了減低齒槽效應轉矩之基本波成分，如第1圖及第3圖所示之定子20A，以與段偏移構造之變化部之旋轉軸方向中心相對向之位置為其大致旋轉軸方向中心，在定子齒部22A之前端部23A設置輔助溝，為有效之方法。
另一方面，關於齒槽效應轉矩之第2諧波成分，由第6圖得知，藉由使定子鐵心之積層比變化，可實現極小化。亦即，將無輔助溝鐵心的軸方向之長度A、與具輔助溝鐵心的軸方向之長度B的比(積層比)最適化，即可減低齒槽效應轉矩之第2諧波成分。由第6圖得知，在本發明之實施例中，若將積層比A：B設為1：1.5，即可減低齒槽效應轉矩之第2諧波成分。
再者，關於第7圖之齒槽效應轉矩Overall值，由於係以齒槽效應轉矩之基本波成分與齒槽效應轉矩之第2諧波成分的向量和來決定，因此積層比A：B係以1：1.3左右為佳。
再者，如參考例，將輔助溝74配置在齒部72之前端部之旋轉軸方向的端部時，旋轉軸方向之端部的洩漏磁通量會變大，而會導致轉矩降低。相對於此，如第3圖(a)所示，若採用僅在旋轉軸方向之中央部設置輔助溝24A而在包含端部之除上述以外的部分未形成輔助溝之構成，則可減低在旋轉軸方向端部的洩漏磁通，而可獲得高轉矩輸出。
(實施形態2)
接著，參照第8圖至第10圖說明本發明之實施形態2的旋轉電機。
實施形態2的旋轉電機係具有第8圖之示意斜視圖所示之定子20B、及第9圖之示意斜視圖所示之轉子30B，且在定子20B之內側旋轉自如地配置有轉子30B。第10圖係將定子20B中之具有3個齒部之部分予以放大的斜視圖。在第8圖及第10圖中，省略繞線。
在本實施形態中，轉子30B係具有朝旋轉軸方向3分割之3段偏移構造，且具有2個變化部33B1及33B2。再者，3段偏移構造之段偏移角度θ係從之前說明之θ=〔{360°/24(m與n之最小公倍數)}/3(永久磁鐵之段數)〕之理論式而成為5°，並將段偏移角θ設定為5°。
如第10圖所示，在定子鐵心22B，以與段偏移構造之變化部33B1及33B2之各旋轉軸方向中心相對向之位置為其大致旋轉軸方向之中心，而在定子齒部22B之前端部23B形成有輔助溝24B1及24B2。在本實施形態中，亦與先前之實施形態同様地設置輔助溝24B1及24B2，而減低旋轉軸方向之洩漏磁通，並減低齒槽效應轉矩之基本波成分。
當然，並不限定於上述之例，即使採用3段以上之複數段偏移構造，亦可同様地以與轉子段偏移構造之變化部之旋轉軸方向中心相對向之位置為其大致旋轉軸方向中心，而在定子之齒部前端部設置輔助溝，藉此可減低齒槽效應轉矩。一般而言，段偏移構造之段數越大，減低齒槽效應轉矩之效果越增大。
如上所述，為了使採用段偏移構造所產生之齒槽效應轉矩的減低效果發揮最大極限，係以與轉子段偏移構造之變化部之旋轉軸方向中心相對向之位置為其大致旋轉軸方向中心，而在定子之齒部前端部設置輔助溝，藉此可有效地減低產生於定子鐵心內部之旋轉方向的洩漏磁通。產生於該定子鐵心內部之旋轉方向的洩漏磁通係在採用強力磁鐵的旋轉電機(高磁性負載)之情形時顯著化，因此本發明特別適用。例如，本發明特別適用於利用齒部之磁通密度為1T(Tesla)以上之高磁通密度的旋轉電機。在此，使用於模擬之旋轉電機之齒部的磁通密度係假設約1.2T。
(實施形態3)
本發明之旋轉電機的定子(定子鐵心)構造並未特別限定於上述實施形態，例如可使用具有分割鐵心構造或薄壁連結鐵心構造者等公知之各種構造。
例如，亦可使用具有在第11圖所示之各個齒部22C所分割之鐵心21C的定子20C，來取代第1圖所示之定子20A。第11圖所示之定子20C係具備複數個(在本例中為12個)鐵心21，該鐵心12係具備：具有前端部23C之齒部22C、及鐵心背部26C，並且以使相鄰該等複數個鐵心21C之鐵心背部26C相抵接之方式配置成環狀。然而，補助溝24C係設置成與第1圖之輔助溝24A相同。再者，在同様地將在各齒部所分割之鐵心配置成環狀的定子中，亦可適用於連結有鐵心背部之一部分者(未圖示)。
在使用連結有鐵心背部之一部分之定子鐵心的旋轉電機(參照例如日本特開平11-220844號公報(專利第3307888號)或日本特開2000-201458公報(專利第3279279號))中，由於鐵心背部之磁性特性降低，因此會產生旋轉軸方向之洩漏磁通。因此，藉由設置輔助溝，可使旋轉軸方向之洩漏磁通減低，而謀求齒槽效應轉矩之減低。
再者，於使用壓粉鐵心作為定子鐵心時，由於也會產生旋轉軸方向的洩漏磁通，因此藉由設置補助溝可降低旋轉軸方向的洩漏磁通，而得以謀求齒槽效應轉矩之減低。
(實施形態4)
在上述實施形態中，針對磁鐵埋設型之旋轉電機加以說明，如第12圖所示之轉子30C，亦可利用在鐵心31C之外周表面貼附有複數個磁鐵32C1及32C2者。轉子30C之在第1段之磁鐵32C1之周方向的配置、與在第2段之磁鐵32C2之周方向的配置之相位係偏離，而具有不連續 之偏移構造。即便使用第12圖所示之轉子30C，亦可獲得與先前實施形態相同之效果。
(實施形態5)
在前述實施形態中，雖係例示具有段偏移構造之轉子的情形，但本發明之實施形態並未限定於此，亦可適用在具有傾斜偏移構造之轉子的情形。
例如，如第13圖所示之轉子30D，即使在磁鐵32D具有直線狀之傾斜偏移構造之情形下亦可適用本發明。第13圖之轉子30D係在轉子鐵心31D之外周安裝有環狀之磁鐵32D，磁鐵32D係在轉子周方向交互地形成有N極及S極，N極及S極之邊界係以直線狀傾斜地形成在旋轉軸方向。在具有該傾斜偏移構造之轉子30D中，在磁鐵32D之旋轉軸方向之各部位雖會產生旋轉軸方向之洩漏磁通，但洩漏磁通之產生量係在旋轉軸方向之中央部最大。因此，就與轉子30D組合使用之定子而言，如第1圖及第3圖所示之定子20A，藉由使用在旋轉軸方向之中央具有輔助溝24A之定子，即可獲得與上述實施形態同様之效果。亦即，採用傾斜偏移構造時，磁鐵32D之旋轉軸方向全長係對應轉子之變化部，變化部之旋轉軸方向中心係成為磁鐵32D之旋轉軸方向的中心。
具有傾斜偏移構造之旋轉電機的理論偏移角，係在將轉子所具有之磁極之個數設為m，將定子所具有之齒部的個數設為n時，在偏移角θ=〔360°/(m與n之最小公倍數)〕/(k+1)之式中，以k=0求出。再者，亦有以前述理論值為基準將具有傾斜偏移構造之旋轉電機的偏移角設定為比預定角度大之情形或設定為比預定角度小之情形，但不論何種情形皆可適用本發明。
再者，如第14圖所示之轉子30E，亦可具有組合傾斜偏移構造與段偏移構造之偏移構造。此時，由於磁鐵32E1與磁鐵32E2之邊界對應於段偏移構造之變化部(邊界)，因此如第1圖及第3圖所示之定子20A，藉由使用在旋轉軸方向之中央具有輔助溝24A之定子，即可獲得與上述相同之效果。再者，由於各磁鐵32E1與磁鐵32E2具有傾斜偏移構造，因此亦可再形成以對應該等旋轉軸方向之中心的位置為旋轉軸中心的輔助溝。
(實施形態6)
在上述實施形態中，雖例示具有段偏移構造或傾斜偏移構造之轉子的情形，但本發明之實施形態並未限定於此，亦可適用在第15圖所示之所謂的擬似偏移構造之轉子。第15圖所示之轉子30F係由複數段鐵心31F1至31F4形成轉子鐵心31F，在各鐵心31F1至31F4之內部埋設有1個磁鐵32F。各磁鐵32F之構造及配置係在旋轉軸方向為一定。在各鐵心31F1至31F4之外周的磁極邊界附近設置有缺口31a，該缺口31a係在複數段之各鐵心31F1至31F4偏離預定角度而形成。亦即，藉由設置於鐵心31F1至31F4之缺口31a形成偏移構造，轉子30F係藉由31F1至31F4之分割鐵心而具有4段之所謂的擬似偏移構造。因此，定子係藉由使用形成以對應各段之邊界之位置為旋轉軸方向中心之3個輔助溝24A者，即可獲得與上述相同之效果。
然而，在擬似之段偏移構造中，由於具有無法減低通電時產生之轉矩脈動(torque ripple)的問題，因此較佳為藉由磁鐵之構造或配置來形成偏移構造。
在上述說明中，雖例示在定子之每一個齒部的周方向設置2個輔助溝之構成，但設置在周方向的輔助溝之個數係以減低齒槽效應轉矩的第2諧波成分之方式決定即可。關於輔助溝之個數、周方向之位置等，係記載在例如專利文獻1。
 (產業上之利用可能性)
本發明係可適用在例如伺服馬達等所有的永久磁鐵式旋轉電機。
20A、20B、70．．．定子
21、21C、31F1至31F4．．．鐵心
20C、22A、22C、72．．．齒部
22B、71．．．定子鐵心
23A．．．端部
23B、23C．．．前端部
24A、24As、24B1、24B2、74．．．輔助溝
25A．．．開口部
26C．．．鐵心背部
30A、30B、30C、30D、30E、30F、80．．．轉子
31A1、31A2、31D、81．．．轉子鐵心
31a．．．缺口
32A、82．．．永久磁鐵
32C1、32C2、32E1、32E2、32D．．．磁鐵
33A、33B1、33B2．．．變化部
76．．．定子繞線
90．．．旋轉軸
第1圖係本發明實施形態1之旋轉電機之定子的示意斜視圖。
第2圖係本發明實施形態1之旋轉電機之轉子的示意斜視圖。
第3圖(a)及(b)係本發明實施形態1之旋轉電機之定子的局部放大斜視圖。
第4圖係顯示依據本發明實施例與參考例之齒槽效應轉矩波形之3維模擬結果的曲線圖。
第5圖係關於使無輔助溝鐵心的軸方向長度A及具輔助溝鐵心之軸方向長度B的比(積層比)變化時之齒槽效應轉矩的基本波成分大小之模擬結果的曲線圖。
第6圖係關於使無輔助溝鐵心的軸方向長度A及具輔助溝鐵心之軸方向長度B的比(積層比)變化時之齒槽效應轉矩的第2諧波成分大小之模擬結果的曲線圖。
第7圖係關於使無輔助溝鐵心的軸方向長度A及具輔助溝鐵心之軸方向長度B的比(積層比)變化時之齒槽效應轉矩Overall之大小之模擬結果的曲線圖。
第8圖係本發明實施形態2之旋轉電機之定子的示意斜視圖。
第9圖係本發明實施形態2之旋轉電機之轉子的示意斜視圖。
第10圖係本發明實施形態2之旋轉電機之定子的局部放大斜視圖。
第11圖係本發明實施形態3之旋轉電機之定子的示意斜視圖。
第12圖係本發明實施形態4之旋轉電機之轉子的示意斜視圖。
第13圖係本發明實施形態5之旋轉電機之轉子的示意斜視圖。
第14圖係本發明實施形態5之旋轉電機之轉子的示意斜視圖。
第15圖係本發明實施形態6之旋轉電機之轉子的示意斜視圖。
第16圖係與本發明實施例比較之參考例之旋轉電機之定子的示意斜視圖。
第17圖係與本發明實施例比較之參考例之旋轉電機之定子的放大圖。
第18圖係於與習知之旋轉電機之旋轉軸正交之方向的示意斜視圖。
20A．．．鐵心
22A．．．齒部
23A．．．端部
24A．．．輔助溝
25A．．．開口部

Claims (12)

  1. 一種旋轉電機，係具備：轉子；以及定子，其中，前述轉子係具備：轉子鐵心；以及永久磁鐵，係以N極及S極之磁極於前述轉子鐵心的旋轉周方向呈交互之方式配置，且以在前述轉子鐵心的旋轉軸方向形成複數段之方式配置；且具備有：變化部，係以使前述磁極之配置於前述複數段之永久磁鐵之間朝前述旋轉周方向變化之方式設置，藉此使前述磁極之配置於前述旋轉方向變化；前述定子係具備：複數個齒部，係以圍繞前述轉子之方式相對向；以及補助溝，係在前述複數個齒部之各者的前端部，以使相對向於前述變化部之位置成為其大致旋轉軸方向中心的方式選擇性地設置在旋轉軸方向之一部分。
  2. 如申請專利範圍第1項之旋轉電機，其中，前述轉子係具備：變化部，係使前述磁極於前述複數段的永久磁鐵之間朝前述旋轉周方向偏移預定角度而配置，藉此使前述磁極的配置於前述旋轉軸方向變化。
  3. 如申請專利範圍第1項之旋轉電機，其中，前述永久磁鐵係於前述轉子鐵心的旋轉軸方向配置為二段，且 具備：變化部，係使前述磁極於前述二段之永久磁鐵之間朝前述旋轉周方向偏移預定角度而配置，藉此使前述磁極之配置朝前述旋轉軸方向變化；且前述補助溝係以使前述補助溝的旋轉軸方向的中心實質性地一致於並相對向於前述變化部的中心之方式，選擇性地設置於前述複數個齒部之各者的前端部的旋轉軸方向之一部分。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之旋轉電機，其中，前述轉子之前述各段之永久磁鐵的磁極之邊界係分別以直線狀傾斜於旋轉軸方向之方式形成，並且前述轉子係具備：變化部，係使前述磁極的邊界之旋轉軸方向之傾斜角度於前述複數段的永久磁鐵之間不同之方式配置，藉此使前述磁極之配置於前述旋轉軸方向變化。
  5. 如申請專利範圍第1項之旋轉電機，其中，在朝前述輔助溝之旋轉軸方向延長之部分，設置有寛度比前述輔助溝狹窄之第2補助溝。
  6. 如申請專利範圍第1項之旋轉電機，其中，前述輔助溝之旋轉軸方向的長度、與朝前述輔助溝之旋轉軸方向延長之無前述輔助溝之部分的長度之比係以減低齒槽效應轉矩之第2諧波成分的方式設定。
  7. 如申請專利範圍第1項之旋轉電機，其中，前述各段之永久磁鐵係分別埋入配置於前述轉子鐵心。
  8. 如申請專利範圍第1項之旋轉電機，其中，前述各段之永久磁鐵係分別貼附於前述轉子鐵心之外周部。
  9. 如申請專利範圍第2項之旋轉電機，其中，將前述變化部的個數設為k，將前述轉子所具有之磁極的個數設為m，將前述定子所具有之前述複數個齒部之個數設為n時，則前述偏移角為〔{360°/(m與n之最小公倍數)}/(k+1)〕以上。
  10. 如申請專利範圍第1項之旋轉電機，其中，前述轉子所具有之磁極的個數m、與前述定子所具有之前述複數個齒部之個數n的比為2：3。
  11. 一種旋轉電機，係具備：轉子；以及定子，其中，前述轉子係具備：轉子鐵心，係於複數段之鐵心各者之內部，以N極及S極之磁極呈交互之方式埋設有永久磁鐵，且於前述各段鐵心之上述磁極產生變化之外周部設置有切口，且前述切口係在上述鐵心間朝旋轉周方向偏移預定角度而形成；前述定子係具備：複數個齒部，係以圍繞前述轉子之方式相對向；以及補助溝，係於前述複數個齒部之各者的前端部，以使相對向於上述鐵心間之位置成為其大致旋轉軸方向中心之方式，選擇性地設置在旋轉軸方向之一部分。
  12. 一種旋轉電機，係具備： 轉子；以及定子，其中，前述轉子係具備：轉子鐵心；以及永久磁鐵，係於前述轉子鐵心的旋轉周方向使N極及S極呈交互配置；且前述磁極的邊界係形成為以直線狀傾斜於旋轉軸方向；前述定子係具備：複數個齒部，係以圍繞前述轉子之方式相對向；以及補助溝，係於前述複數個齒部之各者的前端部，以使相對向於上述轉子之軸方向的中央部之位置成為其大致旋轉軸方向中心之方式，選擇性地設置在旋轉軸方向之一部分。
TW097145630A 2007-12-28 2008-11-26 旋轉電機 TWI405386B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007339679 2007-12-28

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW200934053A TW200934053A (en) 2009-08-01
TWI405386B true TWI405386B (zh) 2013-08-11

Family

ID=40823887

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW097145630A TWI405386B (zh) 2007-12-28 2008-11-26 旋轉電機

Country Status (7)

Country Link
US (1) US8421294B2 (zh)
EP (1) EP2234250B1 (zh)
JP (1) JP5021767B2 (zh)
KR (1) KR101196139B1 (zh)
CN (1) CN101911444B (zh)
TW (1) TWI405386B (zh)
WO (1) WO2009084151A1 (zh)

Families Citing this family (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010017072A (ja) * 2008-06-06 2010-01-21 Daikin Ind Ltd 電機子コア、電機子、電機子コアの製造方法及び電機子の製造方法
JP2010226801A (ja) * 2009-03-19 2010-10-07 Alphana Technology Co Ltd ディスク駆動装置
DE102009048715A1 (de) 2009-10-08 2011-04-14 Daimler Ag Rotor einer elektrischen Maschine mit variabler Schränkung
JP5518092B2 (ja) * 2009-11-24 2014-06-11 三菱電機株式会社 永久磁石型回転電機及びこれを用いた電動パワーステアリング装置
JP5455600B2 (ja) * 2009-12-15 2014-03-26 株式会社東芝 永久磁石式回転電機
JP5502533B2 (ja) * 2010-03-10 2014-05-28 三菱電機株式会社 永久磁石型電動機
CN103053094B (zh) * 2010-09-06 2015-10-14 三菱电机株式会社 永磁体型旋转电机及利用该永磁体型旋转电机的电动动力转向装置
DE102011077217A1 (de) * 2011-06-08 2012-12-13 Aloys Wobben Polpaket, Rotor mit einer Mehrzahl von Polpaketen und Verfahren zum Herstellen eines Polpaketes
US9419505B2 (en) 2011-06-17 2016-08-16 Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg Synchronous motor
CN102255401A (zh) * 2011-06-29 2011-11-23 贵阳万江航空机电有限公司 一种降低永磁直流电机电磁噪声方法
US20130057104A1 (en) * 2011-09-02 2013-03-07 Steven Stretz Permanent magnet motors and methods of assembling the same
US20130057107A1 (en) * 2011-09-02 2013-03-07 Steven Stretz Permanent magnet motors and methods of assembling the same
CN102324827A (zh) * 2011-10-11 2012-01-18 中国矿业大学 一种无刷直流电机
US9991772B2 (en) 2011-12-31 2018-06-05 Philip Totaro Low axial force permanent magnet machine and magnet assembly for permanent magnet machine
US20130169097A1 (en) * 2011-12-31 2013-07-04 Danotek Motion Technologies, Inc. Low axial force permanent magnet machine
EP2654181B1 (en) * 2012-04-20 2016-03-23 Siemens Aktiengesellschaft Rotor arrangement and electromechanical transducer having non-parallel permanent magnets
US9343930B2 (en) 2012-05-25 2016-05-17 Baldor Electric Company Segmented stator assembly
JP2014003758A (ja) * 2012-06-15 2014-01-09 Fanuc Ltd 連続スキュー構造を有する埋め込み磁石型ロータ
JP2014068495A (ja) * 2012-09-27 2014-04-17 Hitachi Automotive Systems Ltd 回転電機およびそれを用いた電動パワーステアリング装置
JP2014180193A (ja) * 2013-02-15 2014-09-25 Fanuc Ltd 高い応答性を有する同期電動機
DE102013206121A1 (de) * 2013-04-08 2014-10-09 Wobben Properties Gmbh Synchrongenerator-Polpaket
JP5774081B2 (ja) * 2013-12-09 2015-09-02 三菱電機株式会社 回転電機
SI24435A (sl) * 2014-01-14 2015-01-30 Letrika D.D. Razdeljena reža rotorskega paketa z vogalnim zračnim žepkom
JP6280761B2 (ja) * 2014-02-10 2018-02-14 山洋電気株式会社 ステータコアおよび永久磁石型モータ
CN103904793A (zh) * 2014-03-28 2014-07-02 湖北立锐机电有限公司 整体式电机定子冲片、电机定子以及使用其的旋转电机
GB2527101B (en) * 2014-06-12 2016-10-19 Jaguar Land Rover Ltd A switched reluctance motor with reduced torque ripple
JP5897073B2 (ja) * 2014-07-09 2016-03-30 三菱電機株式会社 永久磁石型回転電機及びそれを用いた電動パワーステアリング装置
NL2013403B1 (nl) * 2014-09-02 2016-09-26 Elsio Cicilia Beremundo Synchrone rotatiemotor of generator voorzien van verscheidene rotors en/of stators.
JP6256390B2 (ja) * 2015-03-13 2018-01-10 トヨタ自動車株式会社 ロータの製造方法
JP6393423B2 (ja) * 2015-07-24 2018-09-19 株式会社日立製作所 磁場の解析計算方法、磁場の解析計算方法を用いた回路計算用モデルのプログラム及び当該プログラムの記録媒体
DE102015219488A1 (de) * 2015-10-08 2017-04-13 BSH Hausgeräte GmbH Elektrischer Antriebsmotor
CN105305670B (zh) * 2015-10-09 2017-10-31 清华大学 一种用于降低极频和槽频径向电磁激振力的电机
PL71919Y1 (pl) * 2016-04-29 2021-05-04 Politechnika Swietokrzyska Generator, zwłaszcza do mikroelektrowni wodnej
JP2017212867A (ja) * 2016-05-19 2017-11-30 三星電子株式会社Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． 埋込磁石型モータ及びこれを用いた圧縮機
JP6819211B2 (ja) * 2016-10-25 2021-01-27 アイシン精機株式会社 回転電機
US11196310B2 (en) * 2018-07-30 2021-12-07 Zunum Aero, Inc. Permanent magnet assemblies for a cylinder of an electrical machine
GB201900537D0 (en) * 2019-01-15 2019-03-06 Rolls Royce Plc Electromechanical system
DE102019202732A1 (de) * 2019-02-28 2020-09-03 Robert Bosch Gmbh Stator einer elektrischen Maschine
DE102019214076B3 (de) * 2019-09-16 2020-11-12 Magna powertrain gmbh & co kg Elektrische Maschine für ein Kraftfahrzeug
CN112803630B (zh) * 2021-03-22 2021-12-31 湖南科技大学 交流牵引电机降噪优化设计方法
FR3124902A1 (fr) * 2021-07-02 2023-01-06 Moteurs Leroy-Somer Machine électrique tournante

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000308286A (ja) * 1999-04-16 2000-11-02 Yamaha Motor Co Ltd 回転電気機械
US6876115B2 (en) * 2003-02-14 2005-04-05 Kabushiki Kaisha Moric Magnetic field type of rotary electric apparatus
JP2006230116A (ja) * 2005-02-18 2006-08-31 Mitsubishi Electric Corp 永久磁石型モータ及びその製造方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5773908A (en) * 1993-02-22 1998-06-30 General Electric Company Single phase motor with positive torque parking positions
JP3288978B2 (ja) 1993-11-08 2002-06-04 三菱電機株式会社 回転電動機の製造方法
US5523637A (en) * 1994-04-28 1996-06-04 Ford Motor Company Permanent magnet electrical machine with low reluctance torque
JP3279279B2 (ja) 1998-06-30 2002-04-30 三菱電機株式会社 鉄心装置
JP2001025182A (ja) * 1999-07-02 2001-01-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd 永久磁石モータ
JP4568941B2 (ja) 2000-02-16 2010-10-27 パナソニック株式会社 永久磁石ロータ
US20030230947A1 (en) * 2002-06-14 2003-12-18 Islam Mohammad S. Fault tolerant motor actuator for steer by wire system
US7067948B2 (en) * 2002-10-18 2006-06-27 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Permanent-magnet rotating machine
JP4415634B2 (ja) 2002-10-18 2010-02-17 三菱電機株式会社 永久磁石式回転電機
JP2004180491A (ja) 2002-11-11 2004-06-24 Mitsubishi Electric Corp 永久磁石式回転電機
JP4836555B2 (ja) * 2005-11-24 2011-12-14 株式会社東芝 永久磁石型モータ
WO2009044748A1 (ja) 2007-10-04 2009-04-09 Mitsubishi Electric Corporation リニアモータ
JP5123008B2 (ja) * 2008-03-05 2013-01-16 株式会社ミツバ ブラシレスモータ
JP5518092B2 (ja) * 2009-11-24 2014-06-11 三菱電機株式会社 永久磁石型回転電機及びこれを用いた電動パワーステアリング装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000308286A (ja) * 1999-04-16 2000-11-02 Yamaha Motor Co Ltd 回転電気機械
US6876115B2 (en) * 2003-02-14 2005-04-05 Kabushiki Kaisha Moric Magnetic field type of rotary electric apparatus
JP2006230116A (ja) * 2005-02-18 2006-08-31 Mitsubishi Electric Corp 永久磁石型モータ及びその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2009084151A1 (ja) 2011-05-12
CN101911444B (zh) 2013-10-30
EP2234250A4 (en) 2014-03-19
KR20100091231A (ko) 2010-08-18
JP5021767B2 (ja) 2012-09-12
EP2234250B1 (en) 2019-09-18
EP2234250A1 (en) 2010-09-29
WO2009084151A1 (ja) 2009-07-09
US8421294B2 (en) 2013-04-16
CN101911444A (zh) 2010-12-08
US20100277026A1 (en) 2010-11-04
KR101196139B1 (ko) 2012-10-30
TW200934053A (en) 2009-08-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI405386B (zh) 旋轉電機
JP4722309B2 (ja) 回転電機及びこの回転電機を用いた滑車駆動装置
JP5413358B2 (ja) 電動機
JP5434415B2 (ja) 永久磁石埋設型回転電機
US6943474B2 (en) Brushless DC motor and method of manufacturing brushless DC motor
JP5414887B2 (ja) 永久磁石式同期モータ
US7528519B2 (en) Permanent magnet rotary motor
JP4834386B2 (ja) 永久磁石型モータ及びそれを使用した電動パワーステアリング装置
JP4654756B2 (ja) 交流モータ
JP5008462B2 (ja) ハイブリッド式永久磁石回転電機
JP2009148158A (ja) シェル形磁石を備える永久励磁型の同期機
JP2012110213A (ja) モータ
JP2006304546A (ja) 永久磁石式リラクタンス型回転電機
JP5609844B2 (ja) 電動機
JP2018098859A (ja) 多層フラックスバリア型リラクタンスモータの回転子
JP5067365B2 (ja) モータ
JP2001346368A (ja) 永久磁石内蔵型同期モータ
JP3186239B2 (ja) ブラシレスモータ
JP2003284276A (ja) 回転電機
JPWO2020194709A1 (ja) 回転電機
JP2005278268A (ja) 永久磁石式モータ
JP2014147191A (ja) 永久磁石式アウターロータ同期モータ
JPH10304606A (ja) 永久磁石形電動機
JP3797488B2 (ja) 多極回転電機
WO2021182088A1 (ja) 永久磁石同期モータ