JP2008295288A - Magnet embedded motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、埋込磁石型モータに関するものである。 The present invention relates to an interior magnet type motor.
従来、埋込磁石型モータは、ロータコアに軸方向に貫通する収容孔が周方向に複数形成されその各収容孔にそれぞれ磁石が配設されたロータを備える。
そして、このような埋込磁石型モータとしては、1つの磁極を径方向内側に凸の略V字形状となるように配設された一対の磁石にて構成したものがある(例えば、特許文献1参照)。このような埋込磁石型モータでは、単に周方向に沿って配設される曲線状や直線状の磁石とした場合に比べて、磁石を多く使用でき、高トルク化を図ることができる。
As such an embedded magnet type motor, there is one in which one magnetic pole is constituted by a pair of magnets arranged in a substantially V-shape projecting radially inward (for example, Patent Documents). 1). In such an embedded magnet type motor, more magnets can be used and higher torque can be achieved as compared with a case where the magnet is simply a curved or linear magnet disposed along the circumferential direction.
しかしながら、上記したような埋込磁石型モータでは、直方体形状の磁石が1つの磁極につき2つ必要となり、磁極数がP極の場合、前記磁石は全体で2P個となるため、単に周方向に沿って配設される曲線状や直線状の磁石(1つの磁極につき1つ)とした場合に比べて、部品点数が増大するという問題がある。尚、このことは、部品管理コストや組み付けコストを増大させる原因となる。 However, in the embedded magnet type motor as described above, two magnets having a rectangular parallelepiped shape are required for one magnetic pole, and when the number of magnetic poles is P, the number of magnets is 2P as a whole. There is a problem that the number of parts is increased as compared with a case where the magnets are curved or linear (one per magnetic pole) disposed along. This causes an increase in parts management cost and assembly cost.
又、上記したような埋込磁石型モータでは、磁石を収容するための各収容孔の径方向外側でそれぞれロータコアの外周面との間に形成される外側ブリッジ部が1つの磁極につき2つ形成されてしまうため、該外側ブリッジ部を通過してしまう漏れ磁束が多いという問題がある。尚、このことは、埋込磁石型モータにおける有効磁束を減少させ高トルク化を阻害してしまう原因となる。又、外側ブリッジ部の数に関わらず、収容孔における径方向の各端部(その周り)には磁気抵抗の低い磁路(外側ブリッジ部含む)が形成されるため、更なる漏れ磁束の低減が望まれる。 Further, in the embedded magnet type motor as described above, two outer bridge portions formed between the outer peripheral surfaces of the rotor cores on the outer sides in the radial direction of the respective housing holes for housing the magnets are formed for each magnetic pole. Therefore, there is a problem that there is much leakage magnetic flux that passes through the outer bridge portion. This causes the effective magnetic flux in the embedded magnet type motor to be reduced and hinders the increase in torque. Further, regardless of the number of outer bridge portions, a magnetic path (including the outer bridge portion) having a low magnetic resistance is formed at each end portion (around the end portion) in the radial direction of the accommodation hole, thereby further reducing leakage magnetic flux. Is desired.
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、磁石を多く使用して高トルク化を図りながらも、部品点数を低減することができるとともに漏れ磁束を低減することができる埋込磁石型モータを提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and its purpose is to reduce the number of parts and reduce the magnetic flux leakage while increasing the torque by using many magnets. An object of the present invention is to provide an embedded magnet type motor that can be used.
請求項1に記載の発明では、軸方向に貫通する収容孔が周方向に複数形成されたロータコアを有し、磁極数がP極となるように前記収容孔内に磁石が配設されたロータを備えた埋込磁石型モータであって、前記収容孔は、略径方向に延びる径方向収容孔と、径方向外側に凸となる略V字形状のV字収容孔とが、それぞれP/2個形成されてなるとともにそれらが周方向に交互に形成されてなり、前記磁石は、前記径方向収容孔内に配設されるとともに、前記V字収容孔のV字を形成する各直線に対応した各磁石収容部内にそれぞれ配設され、前記径方向収容孔内に配設される前記磁石と、その周方向の一方に隣り合う前記磁石収容部内に配設される前記磁石とで1つの磁極が構成されるとともに、前記径方向収容孔内に配設される前記磁石と、その周方向の他方に隣り合う前記磁石収容部内に配設される前記磁石とで異なる1つの磁極が構成され、前記径方向収容孔の径方向外側端部には、前記磁石が配置されない径方向側空隙が形成され、前記V字収容孔の径方向外側端部には、前記磁石が配置されないV字側空隙が形成され、前記径方向側空隙の周方向幅角度θaと前記V字側空隙の周方向幅角度θbとは、0.60<θa/θb<1.60を満たすように設定された。 According to the first aspect of the present invention, the rotor includes a rotor core in which a plurality of housing holes penetrating in the axial direction are formed in the circumferential direction, and a magnet is disposed in the housing hole so that the number of magnetic poles is P. The housing hole includes a radial housing hole extending in a substantially radial direction and a substantially V-shaped housing hole protruding outward in the radial direction. The two magnets are alternately formed in the circumferential direction, and the magnet is disposed in the radial accommodation hole and is formed on each straight line forming the V-shape of the V-shaped accommodation hole. One magnet is disposed in each corresponding magnet housing portion and disposed in the radial housing hole, and one magnet is disposed in the magnet housing portion adjacent to one of the circumferential directions. A magnetic pole, and the magnet disposed in the radial accommodation hole; A different magnetic pole is formed by the magnet disposed in the magnet housing portion adjacent to the other in the circumferential direction, and the radial direction in which the magnet is not disposed at the radially outer end of the radial housing hole A side gap is formed, and a V-shaped side gap in which the magnet is not disposed is formed at a radially outer end of the V-shaped receiving hole. A circumferential width angle θa of the radial side gap and the V-shaped side gap are formed. Was set to satisfy 0.60 <θa / θb <1.60.
同構成によれば、径方向収容孔内に配設される磁石は、周方向の一方に形成される磁極の一部を構成するとともに、周方向の他方に形成される磁極の一部をも構成する。即ち、径方向収容孔内に配設される磁石は、2つの磁極に対して共用のものとなる。よって、磁極数がP極の場合、前記磁石は全体で(3/2)P個となるため、従来(全体で2P個)に比べて磁石の数を低減することができる。又、同構成によれば、径方向収容孔が2つの磁極に対して共用のものとなるため、径方向収容孔の径方向外側とロータコアの外周面との間に形成される外側ブリッジ部においても2つの磁極に対して共用のものとなる。よって、ロータコアにおける外側ブリッジ部の数が低減され、該外側ブリッジ部を通過してしまう漏れ磁束を低減することができる。しかも、径方向収容孔の径方向外側端部の径方向側空隙の周方向幅角度θaと、V字収容孔の径方向外側端部のV字側空隙の周方向幅角度θbとは、0.60<θa/θb<1.60を満たすため、コギングトルクが定格トルクに達することがなく(図6参照)、モータの起動性を確保することができる。言い換えると、0.60<θa/θb<1.60を満たさない場合では、コギングトルクが定格トルクに達して、モータが起動しない虞が生じるが、これを回避することができる。 According to this configuration, the magnet disposed in the radial accommodation hole constitutes a part of the magnetic pole formed on one side in the circumferential direction and also has a part of the magnetic pole formed on the other side in the circumferential direction. Constitute. That is, the magnet disposed in the radial accommodation hole is shared by the two magnetic poles. Therefore, when the number of magnetic poles is P, the number of magnets is (3/2) P as a whole, and therefore the number of magnets can be reduced as compared with the conventional case (2P as a whole). Further, according to the same configuration, since the radial accommodation hole is shared by the two magnetic poles, in the outer bridge portion formed between the radial outer side of the radial accommodation hole and the outer peripheral surface of the rotor core. Are also common to the two magnetic poles. Therefore, the number of outer bridge portions in the rotor core is reduced, and the leakage magnetic flux that passes through the outer bridge portion can be reduced. Moreover, the circumferential width angle θa of the radial side gap at the radial outer end of the radial accommodation hole and the circumferential width angle θb of the V-shaped gap at the radial outer end of the V-shaped accommodation hole are 0 Since .60 <θa / θb <1.60 is satisfied, the cogging torque does not reach the rated torque (see FIG. 6), and the startability of the motor can be ensured. In other words, when 0.60 <θa / θb <1.60 is not satisfied, the cogging torque reaches the rated torque and the motor may not start, but this can be avoided.
請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の埋込磁石型モータにおいて、前記径方向側空隙の周方向幅角度θaと前記V字側空隙の周方向幅角度θbとは、0.70≦θa/θb≦1.35を満たすように設定された。 According to a second aspect of the present invention, in the interior magnet type motor of the first aspect, a circumferential width angle θa of the radial side gap and a circumferential width angle θb of the V-shaped gap are: It was set to satisfy 70 ≦ θa / θb ≦ 1.35.
同構成によれば、径方向側空隙の周方向幅角度θaとV字側空隙の周方向幅角度θbとは、0.70≦θa/θb≦1.35を満たすため、コギングトルクが定格トルクの半分以下となり(図6参照)、モータの高い起動性と応答性を確保することができる。 According to this configuration, since the circumferential width angle θa of the radial side gap and the circumferential width angle θb of the V-shaped gap satisfy 0.70 ≦ θa / θb ≦ 1.35, the cogging torque is the rated torque. (See FIG. 6), high startability and responsiveness of the motor can be ensured.
請求項3に記載の発明では、請求項1に記載の埋込磁石型モータにおいて、前記径方向側空隙の周方向幅角度θaと前記V字側空隙の周方向幅角度θbとは、0.92≦θa/θb≦1.10を満たすように設定された。 According to a third aspect of the present invention, in the interior magnet type motor according to the first aspect, the circumferential width angle θa of the radial side gap and the circumferential width angle θb of the V-shaped gap are: It was set to satisfy 92 ≦ θa / θb ≦ 1.10.
同構成によれば、径方向側空隙の周方向幅角度θaとV字側空隙の周方向幅角度θbとは、0.92≦θa/θb≦1.10を満たすため、コギングトルクが定格トルクの1割以下となり(図6参照)、モータの極めて高い起動性と応答性を確保することができる。 According to this configuration, since the circumferential width angle θa of the radial side gap and the circumferential width angle θb of the V-shaped gap satisfy 0.92 ≦ θa / θb ≦ 1.10. 10% or less (see FIG. 6), and extremely high startability and responsiveness of the motor can be secured.
請求項4に記載の発明では、請求項1に記載の埋込磁石型モータにおいて、前記径方向側空隙の周方向幅角度θaと前記V字側空隙の周方向幅角度θbとは、0.94≦θa/θb≦1.09を満たすように設定された。 According to a fourth aspect of the present invention, in the interior magnet type motor of the first aspect, the circumferential width angle θa of the radial side gap and the circumferential width angle θb of the V-shaped gap are: 94 ≦ θa / θb ≦ 1.09 was set.
同構成によれば、径方向側空隙の周方向幅角度θaとV字側空隙の周方向幅角度θbとは、0.94≦θa/θb≦1.09を満たすため、コギングトルクが最下限値を含む範囲内の小さな値となる(図3〜図5参照)。 According to this configuration, since the circumferential width angle θa of the radial side gap and the circumferential width angle θb of the V-shaped gap satisfy 0.94 ≦ θa / θb ≦ 1.09, the cogging torque is the lowest limit. It becomes a small value within the range including the value (see FIGS. 3 to 5).
請求項5に記載の発明では、請求項1に記載の埋込磁石型モータにおいて、前記径方向側空隙の周方向幅角度θaと前記V字側空隙の周方向幅角度θbとは、0.98≦θa/θb≦1.03を満たすように設定された。 According to a fifth aspect of the present invention, in the interior magnet type motor according to the first aspect, the circumferential width angle θa of the radial-side gap and the circumferential width angle θb of the V-shaped gap are: It was set to satisfy 98 ≦ θa / θb ≦ 1.03.
同構成によれば、径方向側空隙の周方向幅角度θaとV字側空隙の周方向幅角度θbとは、0.98≦θa/θb≦1.03を満たすため、コギングトルクが最下限値を含む範囲内の更に小さな値となる(図3〜図5参照)。 According to this configuration, since the circumferential width angle θa of the radial side gap and the circumferential width angle θb of the V-shaped gap satisfy 0.98 ≦ θa / θb ≦ 1.03, the cogging torque is the lowest limit. It becomes a smaller value within the range including the value (see FIGS. 3 to 5).
請求項6に記載の発明では、請求項1に記載の埋込磁石型モータにおいて、前記径方向側空隙の周方向幅角度θaと前記V字側空隙の周方向幅角度θbとは、0.99≦θa/θb≦1.02を満たすように設定された。 According to a sixth aspect of the present invention, in the interior magnet type motor according to the first aspect, the circumferential width angle θa of the radial side gap and the circumferential width angle θb of the V-shaped gap are: It was set to satisfy 99 ≦ θa / θb ≦ 1.02.
同構成によれば、径方向側空隙の周方向幅角度θaとV字側空隙の周方向幅角度θbとは、0.99≦θa/θb≦1.02を満たすため、コギングトルクが最下限値を含む範囲内の略最下限値となる(図3〜図5参照)。 According to this configuration, since the circumferential width angle θa of the radial side gap and the circumferential width angle θb of the V-shaped gap satisfy 0.99 ≦ θa / θb ≦ 1.02, the cogging torque is the lowest limit. It becomes a substantially lower limit within a range including the value (see FIGS. 3 to 5).
本発明によれば、磁石を多く使用して高トルク化を図りながらも、部品点数を低減することができるとともに漏れ磁束を低減することができる埋込磁石型モータを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while using many magnets and achieving high torque, the number of components can be reduced and the embedded magnet type motor which can reduce a leakage magnetic flux can be provided.
以下、本発明を具体化した一実施の形態を図1及び図2に従って説明する。図1に示すように、埋込磁石型モータは、ステータ1とロータ2とを備える。
ステータ1は、全体的に略円筒状に形成され、外形を形成する円筒部3の内周面から周方向等角度間隔で軸中心に向かって(径方向内側に)延びるように形成された複数のティース4を有したステータコア5と、各ティース4にインシュレータ(図示略)を介して集中巻にて巻回された巻線6(図1中、一部のみ2点鎖線で図示)とを備える。尚、本実施の形態では、ティース4は、12個形成されている。そして、各ティース4の巻線6は、周方向に2つおきの4つずつが、図2に示すように、3相(U相、V相、W相)に分類されて直列に接続されるとともに、それらの一端が共通の中性点Zに接続され、各相における他端に位相差120度の交流電流が供給されることになる。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, the embedded magnet type motor includes a
The
ロータ2は、回転軸7と、回転軸7に対して固定されるロータコア8と、ロータコア8に形成された収容孔(径方向収容孔8a及びV字収容孔8b)内に配設される磁石9,10とを備える。尚、ロータ2における磁極数はP極であって本実施の形態では8極に設定されている。
The rotor 2 includes a rotating
ロータコア8は、コアシートが軸方向に積層されることで略円筒状に形成され、その中心孔に回転軸7が嵌着され、ステータ1の内側に回転可能に支持される。又、ロータコア8において磁石9,10を内部に収容すべく軸方向に貫通する収容孔は、径方向に延びる径方向収容孔8aと、径方向外側に凸となる略V字形状のV字収容孔8bとが、それぞれP/2個であって本実施の形態では(8/2=)4個ずつ形成されてなるとともにそれらが周方向に交互であって等角度間隔に形成されてなる。
The
径方向収容孔8aの径方向外側端部には、前記磁石9が配置されない径方向側空隙8cが形成されている。詳しくは、本実施の形態の径方向側空隙8cは、軸方向から見た(径方向の直交方向の)幅が他の部分より大きく形成されている。又、本実施の形態の径方向側空隙8cは、略扇形状に形成され、その径方向外側端部がロータコア8の外周面と周方向に一定の距離を保つように、言い換えるとロータコア8の軸中心を中心とした円弧状に形成されている。又、径方向収容孔8aの径方向外側において径方向側空隙8cの径方向内側には、磁石9の径方向外側への移動を規制すべく軸方向から見た(径方向の直交方向の)幅が他の部分より小さくなるように径方向の直交方向に突出した突出部8dが形成されている。この突出部8dは、周方向両側から一対、同じ量だけ突出して形成されている。
A radial-
V字収容孔8bは、そのV字を形成する2つの直線に対応した一対の磁石収容部8eを備える。本実施の形態の一対の磁石収容部8eは、径方向外側ほど周方向の間隔が近くなるが径方向外側端部でも互いに連通しないようにそれぞれ独立した(軸方向に貫通する)孔として形成されている。又、V字収容孔8bの径方向外側端部、即ち各磁石収容部8eの径方向外側端部には、前記磁石10が配置されないV字側空隙8fが形成されている。本実施の形態のV字側空隙8fは、軸方向から見た幅が他の部分(磁石10を収容する部分)と略同じとなるように形成されている。又、本実施の形態のV字側空隙8fは、その径方向外側端部がロータコア8の外周面と周方向に一定の距離を保つように、言い換えるとロータコア8の軸中心を中心とした円弧状に形成されている。又、磁石収容部8eの径方向外側においてV字側空隙8fの径方向内側には、磁石10の径方向外側への移動を規制すべく軸方向から見た幅が他の部分より小さくなるように突出した突出部8gが形成されている。この突出部8gは、一対の磁石収容部8eの対向する側からそれぞれ離間する側へ同じ量だけ突出して形成されている。
The V-shaped
ここで、本実施の形態の前記径方向収容孔8aにおける前記径方向側空隙8cの周方向幅角度θaと、前記V字収容孔8bにおける(一対の)前記V字側空隙8fの周方向幅角度θb(図1参照)とは、0.99≦θa/θb≦1.02を満たす範囲内であって、θa/θbが1.00となるように(即ち同じに)設定されている。尚、この値(θa/θb)は、後述する実験結果より得たデータ(図3〜図5に示す角度比率−コギングトルク特性図参照)に基づいて設定している。
Here, the circumferential width angle θa of the
又、周方向に隣り合う、径方向収容孔8aの径方向側空隙8cとV字収容孔8bのV字側空隙8fとの間の周方向幅角度θ1は、ティース4の径方向内側端部の周方向幅角度θ2より大きく設定されている。又、径方向収容孔8aの径方向側空隙8cの周方向幅角度θa、及びV字収容孔8bのV字側空隙8fの周方向幅角度θbは、ティース4の径方向内側端部の周方向幅角度θ2より小さく設定されている。又、本実施の形態におけるティース4の径方向内側端部の周方向幅角度θ2は、27.4°に設定されている。又、本実施の形態における径方向収容孔8aと、周方向に隣り合う磁石収容部8eとがなす角度θ3は、62.5°に設定されている。
Further, the circumferential width angle θ1 between the
又、本実施の形態における磁石収容部8eの径方向内側端部は、軸方向から見て、径方向収容孔8aの側部、詳しくは径方向収容孔8aの径方向内側において径方向の直交方向を向いた辺(内壁面)と対向するように形成されている。そして、磁石収容部8eの径方向内側と径方向収容孔8aとの間に形成される内側ブリッジ部8hの軸方向から見た幅は径方向に沿って一定となるように形成されている。尚、これは、磁石収容部8eの径方向内側端部に軸方向から見て略三角形状の(磁石10が配置されない)延設部8iが延設されることで実現されている。又、上記形状のロータコア8には、径方向収容孔8aの径方向側空隙8cとロータコア8の外周面との間に外側ブリッジ部8jが形成され、磁石収容部8eのV字側空隙8fとロータコア8の外周面との間に外側ブリッジ部8kが形成されることになる。又、外側ブリッジ部8j,8kの径方向厚さは、それぞれ(周方向に)一定に設定されるとともに、それらが同じに設定されている。又、ここで、前記径方向収容孔8aにおける前記径方向側空隙8cの周方向幅角度θaは、本実施の形態のように外側ブリッジ部8jの径方向厚さが一定のものでは、異なる磁極(S極とN極)間を繋ぐように延びる外側ブリッジ部8jの始端から終端までの周方向幅角度と一致する角度である。又、本実施の形態のように径方向側空隙8cが略扇形状に形成されたものでは、径方向側空隙8cの径方向位置に関わらず周方向幅角度が一定であることから、前記径方向側空隙8cの周方向幅角度θaは、径方向側空隙8cの径方向の各位置における周方向幅角度と一致する角度である。又、前記V字収容孔8bにおける(一対の)前記V字側空隙8fの周方向幅角度θb(図1参照)は、本実施の形態のように外側ブリッジ部8kの径方向厚さが一定のものでは、異なる磁極(S極とN極)間を繋ぐように延びる外側ブリッジ部8kの始端から終端までの周方向幅角度と一致する角度である。又、本実施の形態のように、(一対の)前記V字側空隙8fが径方向内側ほどその周方向幅角度が大きく形成されたものでは、(一対の)前記V字側空隙8fの周方向幅角度θbは、V字側空隙8fの最も径方向外側における周方向幅角度と一致する角度である。尚、この実施の形態では、一対の磁石収容部8eが互いに連通しないようにそれぞれ独立した孔として形成され、V字側空隙8f及び外側ブリッジ部8kがそれぞれ一対分離して配設されるが、それらは繋がっているものとして扱って前記周方向幅角度θbを決定している。そして、前記径方向収容孔8a内と前記磁石収容部8e内には、それぞれ磁石9,10が配設される。
In addition, the radially inner end of the
磁石9,10は、軸方向から見て短手方向に着磁された略直方体形状に形成されている。そして、径方向収容孔8a内に配設される磁石9と、その周方向の一方に隣り合う磁石収容部8e内に配設される磁石10とで1つの磁極(例えばS極)を構成するとともに、径方向収容孔8a内に配設される磁石9と、その周方向の他方に隣り合う磁石収容部8e内に配設される磁石10とで異なる1つの磁極(例えばN極)を構成している。尚、本実施の形態の各磁石9,10の残留磁束密度は1.26[T]に設定されている。又、本実施の形態の径方向収容孔8a内に配設される磁石9の軸方向から見た長手方向の長さは6.7[mm]に設定され、短手方向長さは2.4[mm]に設定されている。又、本実施の形態の磁石収容部8e内に配設される磁石10の軸方向から見た長手方向の長さは7.3[mm]に設定され、短手方向長さは1.8[mm]に設定されている。又、磁石収容部8e内に配設される磁石10の前記長手方向の長さ(7.3[mm])は、径方向収容孔8a内に配設される磁石9の前記長手方向の長さ(6.7[mm])から磁石収容部8e(前記延設部8i)が対向する長さを引いた軸方向の長さに対して、約1.5倍となるように設定されている。又、磁石9,10の軸方向長さは、前記ロータコア8の軸方向長さと同じに設定されている。
The
ここで、図3〜図5に示す角度比率−コギングトルク特性図は実験結果より得たデータである。詳しくは、図3〜図5に実線で示す特性X1は、上記実施の形態と同様にティース4の径方向内側端部の周方向幅角度θ2が27.4°に設定され、磁極数が(P=)8極で、各磁石9,10の残留磁束密度が1.26[T]に設定された場合のものである。そして、図3〜図5に示す他の特性X2〜X6は、特性X1のものから各値を変更した場合のものである。即ち、図3に破線で示す特性X2は、ティース4の径方向内側端部の周方向幅角度θ2が26°に設定された場合のものである。又、図4に破線で示す特性X3は、磁極数が(P=)6極に設定された場合のものである。又、図4に2点鎖線で示す特性X4は、磁極数が(P=)10極に設定された場合のものである。又、図5に破線で示す特性X5は、径方向収容孔8a内に配設される磁石9の残留磁束密度が1.42[T]に設定された場合(磁石10は1.26[T])のものである。又、図5に2点鎖線で示す特性X6は、V字収容孔8b(磁石収容部8e)内に配設される磁石10の残留磁束密度が1.42[T]に設定された場合(磁石9は1.26[T])のものである。
Here, the angle ratio-cogging torque characteristic diagrams shown in FIGS. 3 to 5 are data obtained from experimental results. Specifically, in the characteristic X1 indicated by the solid line in FIGS. 3 to 5, the circumferential width angle θ2 of the radially inner end of the tooth 4 is set to 27.4 °, and the number of magnetic poles is ( P =) 8 poles, and the residual magnetic flux density of each of the
そして、上記した特性X1〜X6(図3〜図5)では、各値を変更しても、径方向側空隙8cの周方向幅角度θaとV字側空隙8fの周方向幅角度θbとが、0.94≦θa/θb≦1.09を満たすと、コギングトルクが最下限値を含む範囲内の小さな値(実験した範囲内では0.027[Nm]以下)となることがわかる。又、径方向側空隙8cの周方向幅角度θaとV字側空隙8fの周方向幅角度θbとが、0.98≦θa/θb≦1.03を満たすと、コギングトルクが最下限値を含む範囲内の更に小さな値(実験した範囲内では0.016[Nm]以下)となることがわかる。更に、径方向側空隙8cの周方向幅角度θaとV字側空隙8fの周方向幅角度θbとが、0.99≦θa/θb≦1.02を満たすと、コギングトルクが最下限値を含む範囲内の略最下限値(実験した範囲内では0.015[Nm]以下)となることがわかる。これに基づいて本実施の形態では、θa/θbを1.00に設定している。
In the above characteristics X1 to X6 (FIGS. 3 to 5), even if each value is changed, the circumferential width angle θa of the
更に、図6に示す角度比率−コギングトルク特性図は実験結果より得たデータである。詳しくは、図6に示すデータは、θa/θbを1.00より小さくしていった場合にコギングトルクの上昇が最も激しい前記特性X2と、θa/θbを1.00より大きくしていった場合にコギングトルクの上昇が最も激しい前記特性X4について、θa/θbを0.60〜1.60の広い範囲で変更した場合のデータである。 Furthermore, the angle ratio-cogging torque characteristic diagram shown in FIG. 6 is data obtained from experimental results. Specifically, the data shown in FIG. 6 indicates that the characteristic X2 in which the cogging torque increases most rapidly when θa / θb is smaller than 1.00 and θa / θb is larger than 1.00. In this case, θa / θb is changed in a wide range of 0.60 to 1.60 with respect to the characteristic X4 in which the cogging torque rises most rapidly.
そして、上記した特性X2、X4(図6参照)では、径方向側空隙8cの周方向幅角度θaとV字側空隙8fの周方向幅角度θbとが、0.60<θa/θb<1.60を満たすと、コギングトルクが定格トルク(この例では0.3[Nm])に達することがなく、モータの起動性を確保することができることがわかる。又、径方向側空隙8cの周方向幅角度θaとV字側空隙8fの周方向幅角度θbとが、0.70≦θa/θb≦1.35を満たすと、コギングトルクが定格トルクの半分(この例では0.15[Nm])以下となり、モータの高い起動性と応答性を確保することができることがわかる。更に、径方向側空隙8cの周方向幅角度θaとV字側空隙8fの周方向幅角度θbとが、0.92≦θa/θb≦1.10を満たすと、コギングトルクが定格トルクの1割(この例では0.03[Nm])以下となり、モータの極めて高い起動性と応答性を確保することができることがわかる。
In the above characteristics X2 and X4 (see FIG. 6), the circumferential width angle θa of the radial-
次に、上記実施の形態の特徴的な作用効果を以下に記載する。
(1)径方向収容孔8a内に配設される磁石9は、周方向の一方に形成される磁極(ロータ2における一方の磁極であって例えばS極)の一部を構成するとともに、周方向の他方に形成される磁極(ロータ2における他方の磁極であって例えばN極)の一部をも構成する。即ち、径方向収容孔8a内に配設される磁石9は、2つの磁極に対して共用のものとなる。よって、磁極数がP極の場合、前記磁石9,10は全体で(3/2)P個となるため、従来(全体で2P個)に比べて磁石の数を低減することができる。尚、本実施の形態では、8極で磁石9,10が12個となる。その結果、部品点数を低減することができ、ひいては部品管理コストや組み付けコストを低減することができる。
Next, characteristic effects of the above embodiment will be described below.
(1) The
又、同構成によれば、径方向収容孔8aが2つの磁極に対して共用のものとなるため、径方向収容孔8aの径方向外側(径方向側空隙8c)とロータコア8の外周面との間に形成される外側ブリッジ部8jにおいても2つの磁極に対して共用のものとなる。よって、ロータコア8における外側ブリッジ部の数が低減され、該外側ブリッジ部を通過してしまう漏れ磁束を低減することができる。
Further, according to the same configuration, since the
しかも、径方向収容孔8aの径方向外側端部の径方向側空隙8cの周方向幅角度θaと、V字収容孔8bの径方向外側端部のV字側空隙8fの周方向幅角度θbとは、0.99≦θa/θb≦1.02を満たすため、コギングトルクが略最下限値となる(図3〜図5参照)。尚、本実施の形態のコギングトルクの値は、図3〜図5において実線で示す特性X1の角度比率(θa/θb)が1.0の場合の値であって、約0.010[Nm]である。
Moreover, the circumferential width angle θa of the
又、勿論、径方向側空隙8cの周方向幅角度θaとV字側空隙8fの周方向幅角度θbとは、0.92≦θa/θb≦1.10を満たすため、コギングトルクが定格トルクの1割以下となり、モータの極めて高い起動性と応答性を確保することができる。
Of course, the circumferential width angle θa of the radial-
(2)周方向に隣り合う径方向側空隙8cとV字側空隙8fとの間であってステータ1に対向する実質的なロータ2の磁極となる周方向幅角度θ1がティース4の径方向内側端部の周方向幅角度θ2より大きく設定されるため、小さく設定されたものに比べてティース4がロータ2から受ける磁束の幅角度が広くなり、高効率化を図ることができる。
(2) The circumferential width angle θ1 between the radial-
(3)径方向側空隙8c及びV字側空隙8fの周方向幅角度θa,θbは、ティース4の径方向内側端部の周方向幅角度θ2より小さく設定されるため、ティース4の径方向内側端部を、常に実質的なロータ2の磁極(径方向側空隙8cとV字側空隙8fとの間)に対向させることができるので、高効率化を図ることができる。
(3) Since the circumferential width angles θa and θb of the
上記実施の形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施の形態では、径方向収容孔8aの径方向側空隙8cの周方向幅角度θaとV字収容孔8bのV字側空隙8fの周方向幅角度θbとが、0.99≦θa/θb≦1.02を満たすように(1.00に)設定されるとしたが、これに限定されず、0.94≦θa/θb≦1.09を満たす範囲内で(径方向側空隙8cやV字側空隙8fの形状を)変更してもよい。このように0.94≦θa/θb≦1.09を満たせば、コギングトルクが最下限値を含む範囲内の小さな値(実験した範囲内では0.027[Nm]以下)となる(図3〜図5参照)。又、0.98≦θa/θb≦1.03を満たす範囲内で(径方向側空隙8cやV字側空隙8fの形状を)変更してもよい。0.98≦θa/θb≦1.03を満たせば、コギングトルクが最下限値を含む範囲内の更に小さな値(実験した範囲内では0.016[Nm]以下)となる(図3〜図5参照)。
The above embodiment may be modified as follows.
In the above embodiment, the circumferential width angle θa of the radial-
又、径方向側空隙8cの周方向幅角度θaとV字側空隙8fの周方向幅角度θbとは、0.94≦θa/θb≦1.09を満たさなくても、0.60<θa/θb<1.60を満たす範囲内で(径方向側空隙8cやV字側空隙8fの形状を)変更してもよい。このように0.60<θa/θb<1.60を満たせば、コギングトルクが定格トルクに達することがなく(図6参照)、モータの起動性を確保することができる。言い換えると、0.60<θa/θb<1.60を満たさない場合では、コギングトルクが定格トルクに達してモータが起動しない(ロータ2が回転しない)虞が生じるが、これを回避することができる。又、0.70≦θa/θb≦1.35を満たす範囲内で(径方向側空隙8cやV字側空隙8fの形状を)変更してもよい。0.70≦θa/θb≦1.35を満たせば、コギングトルクが定格トルクの半分以下となり(図6参照)、モータの高い起動性と応答性を確保することができる。
Further, the circumferential width angle θa of the
・上記実施の形態では、径方向側空隙8cは、その径方向外側端部がロータコア8の外周面と周方向に一定の距離を保つように、言い換えるとロータコア8の軸中心を中心とした円弧状に形成され、外側ブリッジ部8jの径方向厚さが、周方向に一定とされるとしたが、これに限定されず、他の形状のものに変更してもよい。
In the above embodiment, the
例えば、図7(a)に示すように変更してもよい。この例(図7(a))の径方向側空隙8lには、その径方向外側端部における周方向両端部に、径方向内側に斜めに傾斜し、ロータコア8の外周面と周方向両端に向かうほど徐々に離間する直線状の傾斜部8mが形成されている。これにより、外側ブリッジ部8nの径方向厚さは、周方向両端部で変化する(端部に向かうほど徐々に大きくなる)ように形成されている。又、この例(図7(a))の径方向側空隙8lには、その径方向外側端部における前記傾斜部8mと周方向に離間した周方向中央部に、ロータコア8の外周面との距離が大きい小径部8oが形成されている。このように変更した場合、径方向側空隙8lの周方向幅角度θaは、実質的に上記実施の形態の形状と同等の特性となるように実験結果等から以下のように定義して決定する。即ち、径方向側空隙8lの最も周方向外側において最も径方向外側の点P1と径方向側空隙8lの最も径方向外側において最も周方向外側の点P2とを結ぶ直線(即ち前記傾斜部8m)と、前記点P2からロータコア8の外周面との距離が一定の仮想円弧と、前記点P1から径方向外側に延びる仮想径方向直線とによって囲まれた面積S1(図7(a)中、模式的にハッチングで図示した部分の面積)を周方向に2等分する線L1の角度を、径方向側空隙8lの周方向幅角度θaとする。このように決定すると、上記実施の形態で説明した実験結果(図3〜図6参照)と同様の特性となるため、上記実施の形態の効果と同様の効果を得ることができる。
For example, you may change as shown to Fig.7 (a). In this example (FIG. 7A), the radial gap 8l is inclined obliquely inward in the radial direction at both ends in the radial direction at the outer end in the radial direction. A linear
又、例えば、図7(b)に示すように変更してもよい。この例(図7(b))の径方向側空隙8pには、その径方向外側端部における周方向両端部に、径方向内側に湾曲し、ロータコア8の外周面と周方向両端に向かうほど徐々に離間する湾曲状の湾曲部8qが形成されている。これにより、外側ブリッジ部8rの径方向厚さは、周方向両端部で変化する(端部に向かうほど徐々に大きくなる)ように形成されている。このように変更した場合、径方向側空隙8pの周方向幅角度θaは、実質的に上記実施の形態の形状と同等の特性となるように実験結果等から以下のように定義して決定する。即ち、径方向側空隙8pの最も周方向外側において最も径方向外側の点P1と径方向側空隙8pの最も径方向外側において最も周方向外側の点P2とを結ぶ曲線(即ち前記湾曲部8q)と、前記点P2からロータコア8の外周面との距離が一定の仮想円弧と、前記点P1から径方向外側に延びる仮想径方向直線とによって囲まれた面積S2(図7(b)中、模式的にハッチングで図示した部分の面積)を周方向に2等分する線L2の角度を、径方向側空隙8pの周方向幅角度θaとする。このように決定すると、上記実施の形態で説明した実験結果(図3〜図6参照)と同様の特性となるため、上記実施の形態の効果と同様の効果を得ることができる。
Further, for example, it may be changed as shown in FIG. In this example (FIG. 7B), the
・上記実施の形態では、V字側空隙8fは、その径方向外側端部がロータコア8の外周面と周方向に一定の距離を保つように、言い換えるとロータコア8の軸中心を中心とした円弧状に形成され、外側ブリッジ部8kの径方向厚さが、周方向に一定とされるとしたが、これに限定されず、他の形状のものに変更してもよい。
In the above embodiment, the V-shaped
例えば、図7(c)に示すように変更してもよい。この例(図7(c))のV字側空隙8sには、その径方向外側端部における周方向両端部に、径方向内側に斜めに傾斜し、ロータコア8の外周面と周方向両端に向かうほど徐々に離間する直線状の傾斜部8tが形成されている。これにより、外側ブリッジ部8uの径方向厚さは、周方向両端部で変化する(端部に向かうほど徐々に大きくなる)ように形成されている。このように変更した場合、V字側空隙8sの周方向幅角度θbは、実質的に上記実施の形態の形状と同等の特性となるように実験結果等から以下のように定義して決定する。即ち、V字側空隙8sの最も周方向外側において最も径方向外側の点P3とV字側空隙8sの最も径方向外側において最も周方向外側の点P4とを結ぶ直線(即ち前記傾斜部8t)と、前記点P4からロータコア8の外周面との距離が一定の仮想円弧と、前記点P3から径方向外側に延びる仮想径方向直線とによって囲まれた面積S3(図7(c)中、模式的にハッチングで図示した部分の面積)を周方向に2等分する線L3の角度を、V字側空隙8sの周方向幅角度θbとする。このように決定すると、上記実施の形態で説明した実験結果(図3〜図6参照)と同様の特性となるため、上記実施の形態の効果と同様の効果を得ることができる。
For example, you may change as shown in FIG.7 (c). In this example (FIG. 7C), the V-shaped
又、V字側空隙8fは、図7(d)に示すように、その径方向外側端部がロータコア8の外周面と周方向に一定の距離を保ったまま(V字側空隙8fより)周方向外側に突出した周方向延設部8vを備えたV字側空隙8wとしてもよい。尚、この場合は、単にV字側空隙8wの最も周方向外側を、V字側空隙8fの周方向幅角度θbとすればよい。
Further, as shown in FIG. 7 (d), the V-shaped
・上記実施の形態では、ティース4の径方向内側端部の周方向幅角度θ2が27.4°に設定されるとしたが、これに限定されず、他の周方向幅角度θ2(例えば、26°)に変更してもよい。 In the above embodiment, the circumferential width angle θ2 of the radially inner end of the tooth 4 is set to 27.4 °, but is not limited thereto, and other circumferential width angles θ2 (for example, 26 °).
・上記実施の形態では、磁極数が(P=)8極であるとしたが、これに限定されず、他の磁極数(例えば、6極や10極)に変更してもよい。尚、勿論、この場合等を含めてティース4の数を変更してもよい。 In the above embodiment, the number of magnetic poles is (P =) 8 poles, but is not limited to this, and may be changed to another number of magnetic poles (for example, 6 poles or 10 poles). Of course, the number of teeth 4 may be changed including this case.
・上記実施の形態では、各磁石9,10の残留磁束密度が1.26[T]に設定されるとしたが、これに限定されず、他の残留磁束密度(例えば、いずれか一方を1.42[T])の磁石に変更してもよい。
In the above embodiment, the residual magnetic flux density of each of the
・上記実施の形態では、径方向側空隙8cは、軸方向から見た(径方向の直交方向の)幅が他の部分(磁石9が配設される部分)より大きく形成されるとしたが、少なくとも上記した0.60<θa/θb<1.60を満たすことができれば、変更してもよい。例えば、磁石9の軸方向から見た短手方向長さを変更しつつ、径方向側空隙8cと他の部分(磁石9が配設される部分)との軸方向から見た(径方向の直交方向の)幅を同じとしてもよい。
In the above embodiment, the
・上記実施の形態では、V字収容孔8bにおける一対の磁石収容部8eは、互いに連通しないようにそれぞれ独立した孔として形成されるとしたが、これに限定されず、径方向外側端部、即ちV字収容孔8bにおける一対のV字側空隙8fが連通されたものとしてもよい。
In the above embodiment, the pair of
・上記実施の形態では、磁石収容部8eの径方向内側と径方向収容孔8aとの間に形成される内側ブリッジ部8hの軸方向から見た幅が径方向に沿って一定とされるとしたが、これに限定されず、内側ブリッジ部8hの軸方向から見た幅が径方向に沿って変化するように変更してもよい。例えば、上記実施の形態の延設部8iを形成しなくてもよい。
In the above embodiment, when the width of the
・上記実施の形態では、ロータコア8は、コアシートが軸方向に積層されてなるとしたが、これに限定されず、他の方法にて形成されるもの(例えば磁性粉体を焼結した焼結コア)としてもよい。
In the above embodiment, the
上記各実施の形態から把握できる技術的思想について、以下にその効果とともに記載する。
(イ)請求項1乃至6のいずれか1項に記載の埋込磁石型モータにおいて、前記ロータの径方向外側に設けられ、径方向内側に延びる複数のティースに巻線が巻回されたステータを備え、周方向に隣り合う前記径方向側空隙と前記V字側空隙との間の周方向幅角度は、前記ティースの径方向内側端部の周方向幅角度より大きく設定されたことを特徴とする埋込磁石型モータ。
The technical idea that can be grasped from the above embodiments will be described below together with the effects thereof.
(A) In the embedded magnet type motor according to any one of
同構成によれば、周方向に隣り合う前記径方向側空隙と前記V字側空隙との間であってステータに対向する実質的なロータの磁極となる周方向幅角度がティースの径方向内側端部の周方向幅角度より大きく設定されるため、小さく設定されたものに比べてティースがロータから受ける磁束の幅角度が広くなり、高効率化を図ることができる。 According to this configuration, the circumferential width angle between the radial side gap and the V-shaped side gap adjacent in the circumferential direction and the substantial magnetic pole of the rotor facing the stator is radially inward of the teeth. Since the width is set larger than the circumferential width angle of the end portion, the width angle of the magnetic flux received from the rotor by the teeth is wider than that set smaller, and the efficiency can be improved.
(ロ)請求項1乃至6及び上記(イ)のいずれか1つに記載の埋込磁石型モータにおいて、前記ロータの径方向外側に設けられ、径方向内側に延びる複数のティースに巻線が巻回されたステータを備え、前記径方向側空隙及び前記V字側空隙の周方向幅角度は、前記ティースの径方向内側端部の周方向幅角度より小さく設定されたことを特徴とする埋込磁石型モータ。
(B) In the interior magnet type motor according to any one of
同構成によれば、ティースの径方向内側端部を、常に実質的なロータの磁極(径方向側空隙とV字側空隙との間)に対向させることができるので、高効率化を図ることができる。 According to this configuration, the radially inner end of the teeth can always be opposed to the substantial rotor magnetic pole (between the radial gap and the V-shaped gap), so that high efficiency can be achieved. Can do.
2…ロータ、8…ロータコア、8a…径方向収容孔、8b…V字収容孔、8c,8l,8p…径方向側空隙、8e…磁石収容部、8f,8s,8w…V字側空隙、9,10…磁石、θa…径方向側空隙の周方向幅角度、θb…V字側空隙の周方向幅角度。 2 ... rotor, 8 ... rotor core, 8a ... radial accommodation hole, 8b ... V-shaped accommodation hole, 8c, 8l, 8p ... radial direction gap, 8e ... magnet accommodation part, 8f, 8s, 8w ... V-shaped gap, 9, 10: Magnet, θa: Circumferential width angle of the radial side gap, θb: Circumferential width angle of the V-shaped gap.
Claims (6)
前記収容孔は、略径方向に延びる径方向収容孔と、径方向外側に凸となる略V字形状のV字収容孔とが、それぞれP/2個形成されてなるとともにそれらが周方向に交互に形成されてなり、
前記磁石は、前記径方向収容孔内に配設されるとともに、前記V字収容孔のV字を形成する各直線に対応した各磁石収容部内にそれぞれ配設され、
前記径方向収容孔内に配設される前記磁石と、その周方向の一方に隣り合う前記磁石収容部内に配設される前記磁石とで1つの磁極が構成されるとともに、前記径方向収容孔内に配設される前記磁石と、その周方向の他方に隣り合う前記磁石収容部内に配設される前記磁石とで異なる1つの磁極が構成され、
前記径方向収容孔の径方向外側端部には、前記磁石が配置されない径方向側空隙が形成され、前記V字収容孔の径方向外側端部には、前記磁石が配置されないV字側空隙が形成され、前記径方向側空隙の周方向幅角度θaと前記V字側空隙の周方向幅角度θbとは、
0.60<θa/θb<1.60
を満たすように設定されたことを特徴とする埋込磁石型モータ。 An embedded magnet type motor having a rotor core in which a plurality of housing holes penetrating in the axial direction are formed in the circumferential direction and having a rotor in which magnets are disposed in the housing holes so that the number of magnetic poles is P. There,
The housing hole is formed by forming P / 2 radial housing holes extending in a substantially radial direction and substantially V-shaped housing holes protruding outward in the radial direction. Formed alternately,
The magnets are disposed in the radial accommodating holes and are disposed in the respective magnet accommodating portions corresponding to the respective straight lines forming the V shape of the V-shaped accommodating holes,
The magnet arranged in the radial accommodation hole and the magnet arranged in the magnet accommodation part adjacent to one of the circumferential directions constitute one magnetic pole, and the radial accommodation hole A different magnetic pole is constituted by the magnet disposed in the magnet and the magnet disposed in the magnet housing portion adjacent to the other in the circumferential direction,
A radial side gap in which the magnet is not disposed is formed at a radially outer end of the radial accommodation hole, and a V-shaped gap in which the magnet is not disposed at a radial outer end of the V-shaped accommodation hole. The circumferential width angle θa of the radial side gap and the circumferential width angle θb of the V-shaped gap are:
0.60 <θa / θb <1.60
An embedded magnet type motor characterized by being set to satisfy
前記径方向側空隙の周方向幅角度θaと前記V字側空隙の周方向幅角度θbとは、
0.70≦θa/θb≦1.35
を満たすように設定されたことを特徴とする埋込磁石型モータ。 The interior magnet type motor according to claim 1,
The circumferential width angle θa of the radial side gap and the circumferential width angle θb of the V-shaped gap are:
0.70 ≦ θa / θb ≦ 1.35
An embedded magnet type motor characterized by being set to satisfy
前記径方向側空隙の周方向幅角度θaと前記V字側空隙の周方向幅角度θbとは、
0.92≦θa/θb≦1.10
を満たすように設定されたことを特徴とする埋込磁石型モータ。 The interior magnet type motor according to claim 1,
The circumferential width angle θa of the radial side gap and the circumferential width angle θb of the V-shaped gap are:
0.92 ≦ θa / θb ≦ 1.10.
An embedded magnet type motor characterized by being set to satisfy
前記径方向側空隙の周方向幅角度θaと前記V字側空隙の周方向幅角度θbとは、
0.94≦θa/θb≦1.09
を満たすように設定されたことを特徴とする埋込磁石型モータ。 The interior magnet type motor according to claim 1,
The circumferential width angle θa of the radial side gap and the circumferential width angle θb of the V-shaped gap are:
0.94 ≦ θa / θb ≦ 1.09
An embedded magnet type motor characterized by being set to satisfy
前記径方向側空隙の周方向幅角度θaと前記V字側空隙の周方向幅角度θbとは、
0.98≦θa/θb≦1.03
を満たすように設定されたことを特徴とする埋込磁石型モータ。 The interior magnet type motor according to claim 1,
The circumferential width angle θa of the radial side gap and the circumferential width angle θb of the V-shaped gap are:
0.98 ≦ θa / θb ≦ 1.03
An embedded magnet type motor characterized by being set to satisfy
前記径方向側空隙の周方向幅角度θaと前記V字側空隙の周方向幅角度θbとは、
0.99≦θa/θb≦1.02
を満たすように設定されたことを特徴とする埋込磁石型モータ。 The interior magnet type motor according to claim 1,
The circumferential width angle θa of the radial side gap and the circumferential width angle θb of the V-shaped gap are:
0.99 ≦ θa / θb ≦ 1.02
An embedded magnet type motor characterized by being set to satisfy
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