JP2009005543A - Stator structure of permanent magnet type rotary machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、永久磁石型回転機の固定子構造に係り、特に電動機等に適用され、回転子コアの外周に永久磁石を固定してなる回転子と、該回転子の外側に前記永久磁石に近接して配置された固定子とを備え、該固定子は、環状のヨークの内周から半径方向にモータ回転中心に向けて延設され、外周にコイルが巻回されたティースを円周方向に沿って複数設けて構成された永久磁石型回転機の固定子構造に関する。 The present invention relates to a stator structure of a permanent magnet type rotating machine, and is particularly applied to an electric motor or the like, and a rotor formed by fixing a permanent magnet on the outer periphery of a rotor core, and the permanent magnet outside the rotor. A stator disposed in close proximity, and the stator extends in the radial direction from the inner periphery of the annular yoke toward the motor rotation center, and the teeth having coils wound around the outer periphery in the circumferential direction And a stator structure of a permanent magnet type rotating machine that is configured by being provided along the line.
図5は、特許文献1(特許第3076006号公報)に開示されている永久磁石型電動モータの回転軸心に直角な断面図である。
図5(A)において、永久磁石型電動モータは、回転子コア11bの外周に永久磁石11aを固定してなる回転子11と、該回転子11の外側の永久磁石11aに、微小エアギャップ11cを介して近接して配置された固定子10とを備えている。この固定子10は、環状のヨーク2と、該ヨーク2から半径方向内側にモータ回転中心に向けて延設され、外周にコイル3が巻回された複数のティース1とを備えている。
上記ティース1の内周側は、図5(A)のZ矢視図である図5(B)に示されるように、環状の楔1yが両側に突設され、各楔1yの間は円周方向の一定長さの空隙11dが形成されている。
FIG. 5 is a cross-sectional view perpendicular to the rotational axis of the permanent magnet type electric motor disclosed in Patent Document 1 (Japanese Patent No. 3076006).
In FIG. 5A, a permanent magnet type electric motor includes a
As shown in FIG. 5 (B), which is a Z arrow view of FIG. 5 (A), an
図6は、従来から知られている各楔1yの間の空隙11dと磁石の作る磁束の流れとの関係を示す説明図である。
図6において、各楔1yの間の空隙11dが小さい場合には、磁石の作る磁束の流れの一部がコイル3を通過せずに、図6のV0に示すように、空隙11dを介して流れ、図6のV1に示すようなトルクの発生に寄与しないことになる。
したがって、上記楔1yの間の空隙11dが小さい場合には、磁石の作る磁束の流れの一部がコイル3を通過せずに該空隙11dを介して流れ、図6のV1に示すようなトルクの発生に寄与する量が低減され、トルクの有効発生量が減少することになる。
また、集中巻を採用すると、互いに隣接するティースが異なる極を形成する箇所が存在するため、楔先端において高い磁束密度の磁気回路が形成され、局部減磁が発生しやすくなる。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing the relationship between a conventionally known
In FIG. 6, when the
Therefore, when the
In addition, when concentrated winding is used, there are locations where adjacent teeth form different poles, so that a magnetic circuit having a high magnetic flux density is formed at the wedge tip, and local demagnetization tends to occur.
そこで、このような問題を解決するために特許文献1(特許第3076006号公報)及び特許文献2(特開2004―96803号公報)が提案されている。
特許文献1においては、隣り合うティースの楔の間の空隙Laと、回転子及び固定子のエアギャップLgとの関係を、0.3Lg<La<2.0Lgとし、減磁磁束が固定子に流れないようにすることによって、減磁耐力を向上させている。
In order to solve such problems, Patent Document 1 (Japanese Patent No. 3076006) and Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2004-96803) have been proposed.
In
特許文献2においては、隣り合うティースの楔の間の空隙d、隣り合うティースのスロットの間隔(1スロットピッチ)をpとしたとき、0.1≦d/p≦0.3と設定している。このように設定することにより、例えば、エアギャップを0.25mm、1スロットピッチを10mmとすると、特許文献1における楔の間の空隙(ティースとティースとの間隙)と比較すると大きくなり、その分だけ漏れ磁束が小さくなる。
In
ところで、永久磁石型電動モータでは、コギングトルクと呼ばれる1種のトルク脈動が発生することが知られている。
このコギングトルクは、電動モータ内部の磁気エネルギーが回転子の位置によって異なるために生じ、例えば図5に示されている永久磁石型電動モータにおいて、特に永久磁石11aの中央部が空隙11dの真下に位置するとき、磁束が流れ難いために磁気抵抗が高くなり、電動モータ内部のエネルギーが変化することで発生することが広く知られている。
そのため、図5に示されている永久磁石型電動モータにおいて、永久磁石11aの中央部が空隙11dの真下に位置するとき、モータ内部の磁気エネルギーが高くなり、楔1yの間の空隙11dの幅が大きくなるほどコギングトルクの振幅が大きくなる。
Incidentally, it is known that a permanent magnet type electric motor generates one type of torque pulsation called cogging torque.
This cogging torque is generated because the magnetic energy inside the electric motor varies depending on the position of the rotor. For example, in the permanent magnet type electric motor shown in FIG. 5, the central portion of the
Therefore, in the permanent magnet type electric motor shown in FIG. 5, when the central portion of the
したがって、上記特許文献1のように、ティースにおいて隣り合う楔の間の空隙を狭くすれば、減磁磁束が隣り合う楔間の空隙を介して流れるため、漏れ磁束となり、上記したようなトルクの発生に寄与する量が減少することになる。
一方、特許文献2においては楔の間の空隙を大きくし、漏れ磁束を低減してトルクの発生を向上する発明が開示されているが、上述のようにコギングトルクが大きくなるという問題がある。
Therefore, as in
On the other hand,
なお、コギングトルクを低減させるため、ティースである磁極歯の先端部を隣の磁極歯の先端部と連結して閉スロットとした固定子鉄心片と、連結せずに開スロットとした固定子鉄心片とを混在積層することにより固定子鉄心を構成した永久磁石型モータも提供されている(例えば、特許文献3)。
しかしながら、このような分割した固定子鉄心(分割コア)を採用する固定子において閉スロットとする場合には、非常に高い寸法精度が要求され、コスト高を招くおそれがある。また、閉スロットであるために、漏れ磁束が大きくなるという問題も有している。
However, in the case of a closed slot in a stator that employs such a divided stator core (divided core), very high dimensional accuracy is required, which may increase costs. Moreover, since it is a closed slot, there also exists a problem that a leakage magnetic flux becomes large.
本発明は、このような実状に鑑みてなされたものであって、その目的は、回転子コアの外周に永久磁石を固定してなる回転子と、該回転子の外側に永久磁石に近接して配置された固定子とを備えた永久磁石型回転機において、隣り合うティース部の楔間の空隙を制御することにより、漏れ磁束を低減してトルクの発生率及び減磁耐力を向上させるとともに、コギングトルクを低下させることが可能な永久磁石型回転機の固定子構造を提供することにある。 The present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to provide a rotor in which a permanent magnet is fixed to the outer periphery of a rotor core and a permanent magnet on the outer side of the rotor. In the permanent magnet type rotating machine having the stator arranged in a row, by controlling the gap between the wedges of adjacent teeth, the leakage flux is reduced and the torque generation rate and the demagnetization resistance are improved. Another object of the present invention is to provide a stator structure of a permanent magnet type rotating machine capable of reducing cogging torque.
上記従来技術の有する課題を解決するために、本発明は、回転子コアの外周に永久磁石を固定してなる回転子と、該回転子の外側に前記永久磁石に近接して配置された固定子とを備え、前記固定子は、環状のヨークの内周から半径方向にモータ回転中心に向けて延設され、外周にコイルが巻回されたティースを円周方向に沿って複数設けて構成された永久磁石型回転機であって、前記ティースは、厚さ方向において複数の鋼板を積層して構成されているとともに、該複数の鋼板は、先端部が円周方向の長さの異なる板材から構成されている。 In order to solve the above-described problems of the prior art, the present invention provides a rotor in which a permanent magnet is fixed to the outer periphery of a rotor core, and a fixed disposed near the permanent magnet on the outer side of the rotor. The stator includes a plurality of teeth extending in the radial direction from the inner periphery of the annular yoke toward the motor rotation center and having coils wound around the outer periphery along the circumferential direction. The teeth are configured by laminating a plurality of steel plates in the thickness direction, and the plurality of steel plates are plate materials having different tip lengths in the circumferential direction. It is composed of
上記発明において、具体的には次のように構成するのが好ましい。
(1)前記ティースは、先端部の円周方向の長さが異なる複数の鋼板を互い違いに設けることによって構成されている。
(2)前記ティースは、円周方向の長さの等しい複数の鋼板からなる第1の鋼板ユニットと、前記第1の鋼板ユニットとは円周方向の長さが異なり、かつ長さの等しい複数の鋼板からなる第2の鋼板ユニットとを、互い違いに組み合わせて設けることによって構成されている。
Specifically, in the above invention, the following configuration is preferable.
(1) The teeth are configured by alternately providing a plurality of steel plates having different lengths in the circumferential direction of the tip portion.
(2) The teeth include a first steel plate unit made of a plurality of steel plates having the same circumferential length, and a plurality of the first steel plate units having a circumferential length different from each other and the same length. The second steel plate units made of the steel plates are alternately combined and provided.
また、本発明は、回転子コアの外周に永久磁石を固定してなる回転子と、該回転子の外側に前記永久磁石に近接して配置された固定子とを備え、前記固定子は、環状のヨークの内周から半径方向にモータ回転中心に向けて延設され、外周にコイルが巻回されたティースを円周方向に沿って複数設けて構成された永久磁石型回転機であって、前記ティースは、厚さ方向において複数の鋼板を積層して構成されているとともに、該複数の鋼板は、隣り合う前記ティースの先端部と先端部との間の円周方向の長さが異なるように積層して構成されている。 Further, the present invention comprises a rotor formed by fixing a permanent magnet on the outer periphery of a rotor core, and a stator disposed in the vicinity of the permanent magnet outside the rotor, A permanent magnet type rotating machine configured by providing a plurality of teeth extending in the radial direction from the inner periphery of an annular yoke toward the motor rotation center and having a coil wound around the outer periphery along the circumferential direction. The teeth are configured by laminating a plurality of steel plates in the thickness direction, and the plurality of steel plates have different circumferential lengths between the tip portions of the adjacent teeth. In such a manner, they are laminated.
上記発明において、具体的には次のように構成するのが好ましい。
(1)前記ティースは、隣り合う前記ティースの先端部と先端部との間の円周方向の長さが異なる複数の鋼板を互い違いに設けることによって構成されている。
(2)前記各ティースは、円周方向の長さの等しい複数の鋼板からなる第1の鋼板ユニットを円周方向に沿って設けるとともに、前記円周方向の長さの等しい複数の鋼板からなる第2の鋼板ユニットとを設け、前記第1の鋼板ユニットの先端部と先端部との間の円周方向の長さと前記第2の鋼板ユニットの先端部と先端部との間の円周方向の長さとが異なるように、互い違いに組み合わせて設けることによって構成されている。
Specifically, in the above invention, the following configuration is preferable.
(1) The teeth are configured by alternately providing a plurality of steel plates having different circumferential lengths between the tip portions of the adjacent teeth.
(2) Each of the teeth includes a first steel plate unit made of a plurality of steel plates having the same length in the circumferential direction along the circumferential direction, and is made of a plurality of steel plates having the same length in the circumferential direction. A second steel plate unit, and a circumferential length between the tip portion and the tip portion of the first steel plate unit and a circumferential direction between the tip portion and the tip portion of the second steel plate unit. It is configured by providing a combination in a staggered manner so as to be different from each other.
そして、上記発明において、前記永久磁石の極数を2n、スロット数を3n(ただしnは整数)とし、前記各ティースに前記コイル1つが巻回された集中巻構成の固定子とし、前記固定子は円周方向に複数に分割された分割コアから構成されている。 In the above invention, the number of poles of the permanent magnet is 2n, the number of slots is 3n (where n is an integer), and the stator has a concentrated winding structure in which one coil is wound around each of the teeth. Is composed of a divided core divided into a plurality of parts in the circumferential direction.
上述したように、回転子コアの外周に永久磁石を固定してなる回転子と、該回転子の外側に前記永久磁石に近接して配置された固定子とを備え、前記固定子は、環状のヨークの内周から半径方向にモータ回転中心に向けて延設され、外周にコイルが巻回されたティースを円周方向に沿って複数個を設けて構成された永久磁石型電動機においては、隣り合うティースの楔の間の空隙を狭くすれば、漏れ磁束の発生によって、トルクの発生に寄与率及び減磁耐力が低下する一方で、コギングトルクの量は楔の間の空隙の幅が大きくなるほど大きくなるという、相反する傾向がある。 As described above, the rotor includes a rotor having a permanent magnet fixed to the outer periphery of the rotor core, and a stator disposed in the vicinity of the permanent magnet on the outside of the rotor. In the permanent magnet type electric motor, which is configured by extending a plurality of teeth along the circumferential direction, extending from the inner circumference of the yoke toward the motor rotation center in the radial direction and having a coil wound around the outer circumference, If the gap between adjacent tooth wedges is narrowed, the generation of leakage magnetic flux reduces the contribution rate and demagnetization resistance to the generation of torque, while the amount of cogging torque increases the width of the gap between the wedges. There is a contradictory tendency to become larger.
しかるに、本発明よれば、前記ティースは、厚さ方向において複数の鋼板を積層して構成されているとともに、該複数の鋼板は、先端部が円周方向の長さの異なる板材から構成されており、具体的には、前記ティースは、先端部の円周方向の長さが異なる複数の鋼板を互い違いに設けることによって構成されているので、先端部の円周方向の長さが長いティースと円周方向の長さが短いティースとを互い違いに配置されることになり、先端部の円周方向の長さが長いティース間の間隙(小間隙)が、先端部の円周方向の長さが短いティース間の間隙(大間隙)よりも小さくなり、かかる大間隙と小間隙のティースを、厚さ方向において互い違いに積層することにより、先端部の円周方向の長さが長いティースの前記小間隙(隣り合うティースの楔の間の空隙が小さい)がティースの間隙を狭くすることとなって、コギングトルクの量の発生量が低減される。
一方、上記小間隙に対し、互い違いに積層された先端部の円周方向長さの短いティースの上記大間隙(隣り合うティースの楔の間の空隙が大きい)が、ティースの間隙を広くすることとなって、漏れ磁束の発生が少なくなり、トルクの発生寄与率及び減磁耐力が向上することになる。
以上のように、先端部の円周方向の長さが長いティースの小間隙と、先端部の円周方向の長さが短いティースの大間隙において、これら小間隙の長さ及び大間隙の長さを適正値に設定し、ティースの厚さ方向において互い違いに積層することにより、コギングトルクの量の発生量が低減され、かつ漏れ磁束の発生が少なくトルクの発生寄与率及び減磁耐力が向上した永久磁石型電動機が得られる。
However, according to the present invention, the teeth are configured by laminating a plurality of steel plates in the thickness direction, and the plurality of steel plates are configured by plate materials having different tip lengths in the circumferential direction. Specifically, since the teeth are configured by alternately providing a plurality of steel plates having different circumferential lengths of the tip portions, the teeth have long circumferential lengths of the tips. Teeth with short circumferential lengths are arranged alternately, and the gap (small gap) between the teeth with a long circumferential length at the tip is the circumferential length of the tip. Is smaller than the gap between the short teeth (large gap), and by laminating the teeth of the large gap and the small gap alternately in the thickness direction, the length of the teeth in the circumferential direction of the tip portion is long. Small gap (the wedge of adjacent teeth (The gap between them is small) narrows the gap between the teeth, and the amount of cogging torque generated is reduced.
On the other hand, with respect to the small gap, the large gap (the gap between the wedges of adjacent teeth) of the teeth with the short circumferential length of the tips stacked alternately increases the gap between the teeth. Thus, the generation of leakage magnetic flux is reduced, and the torque generation contribution rate and the demagnetization resistance are improved.
As described above, the length of the small gap and the length of the large gap in the small gap of the teeth with the long circumferential length of the tip portion and the large gap of the teeth with the short circumferential length of the tip portion are as described above. By setting the thickness to an appropriate value and stacking alternately in the thickness direction of the teeth, the amount of cogging torque generated is reduced, the generation of leakage magnetic flux is less, and the torque generation contribution rate and demagnetization resistance are improved. A permanent magnet type electric motor is obtained.
また、上記ティースが、円周方向の長さの等しい複数の鋼板からなる第1の鋼板ユニットと、前記第1の鋼板ユニットとは円周方向の長さが異なり、かつ長さの等しい複数の鋼板からなる第2の鋼板ユニットとを、互い違いに組み合わせて設けることにより構成されていれば、先端部の円周方向の長さが長い第1の鋼板ユニットの間隙(小間隙)が、先端部の円周方向の長さが短い第2の鋼板ユニットの間隙(大間隙)よりも小さくなり、かかる大間隙と小間隙の鋼板ユニットからなるティースを、厚さ方向において互い違いに積層することにより、先端部の円周方向の長さが長い第1の鋼板ユニットの小間隙(隣り合うティースの楔の間の空隙が小さい)は、ティースの間隙を狭くすることとなって、コギングトルクの量の発生量が低減される。
一方、上記小間隙に対し、互い違いに積層された先端部の円周方向長さが短い第2の鋼板ユニットの上記大間隙(隣り合うティースの楔の間の空隙が大きい)は、第2の鋼板ユニットの間隙を広くすることとなって、漏れ磁束の発生が少なくトルクの発生寄与率及び減磁耐力が向上する。
以上のように、先端部の円周方向の長さが長い第1の鋼板ユニットの小間隙と、先端部の円周方向長さが短い第2の鋼板ユニットの大間隙において、これら小間隙の長さと大間隙の長さとを適正値に設定し、ティースの厚さ方向において互い違いに積層することにより、コギングトルクの量の発生量が低減され、かつ漏れ磁束の発生が少なくトルクの発生寄与率及び減磁耐力が向上した永久磁石型電動機が得られる。
Further, the teeth are a first steel plate unit composed of a plurality of steel plates having the same length in the circumferential direction, and the first steel plate unit has a plurality of lengths that are different in length in the circumferential direction and equal in length. If the second steel plate unit made of a steel plate is provided in a staggered combination, the gap (small gap) of the first steel plate unit having a long circumferential length at the tip portion is the tip portion. By laminating the teeth composed of the large gap and the small gap steel plate units alternately in the thickness direction, it becomes smaller than the gap (large gap) of the second steel plate unit whose length in the circumferential direction is short. The small gap of the first steel plate unit having a long circumferential length at the tip (the gap between adjacent teeth wedges is small) narrows the gap between the teeth, thereby reducing the amount of cogging torque. The amount of generation is reduced.
On the other hand, the large gap (the gap between adjacent teeth wedges is large) of the second steel plate unit in which the circumferential lengths of the tip portions that are alternately stacked with respect to the small gap are short is the second gap. By widening the gap between the steel plate units, the generation of leakage magnetic flux is small, and the torque generation contribution rate and the demagnetization resistance are improved.
As described above, in the small gap of the first steel plate unit where the circumferential length of the tip portion is long and the large gap of the second steel plate unit where the circumferential length of the tip portion is short, these small gaps By setting the length and the length of the large gap to appropriate values and laminating them alternately in the thickness direction of the teeth, the amount of cogging torque generated is reduced, the generation of leakage magnetic flux is less, and the contribution rate of torque generation In addition, a permanent magnet motor with improved demagnetization resistance can be obtained.
また、本発明よれば、前記ティースは、厚さ方向において複数の鋼板を積層して構成されているとともに、該複数の鋼板は、隣り合う前記ティースの先端部と先端部との間の円周方向の長さが異なるように積層して構成されており、具体的には、前記ティースは、前記複数の鋼板を、隣り合う前記ティースの先端部と先端部との間の円周方向の長さが異なる鋼板を互い違いに設けることによって構成されているので、隣り合う前記ティースの先端部と先端部との間の円周方向の長さが短いティース(小間隙のティース)と、先端部と先端部との間の長さが長いティースの間隙(大間隙のティース)とを、厚さ方向において互い違いに積層することにより、先端部の円周方向の長さが短いティースの上記小間隙(隣り合うティースの楔の間の空隙が小さい)は、ティースの間隙を狭くすることとなって、コギングトルクの量の発生量が低減される。
一方、上記小間隙に対して、互い違いに積層された先端部の円周方向長さが長いティースの上記大間隙(隣り合うティースの楔の間の空隙が大きい)は、ティースの間隙を広くすることとなって漏れ磁束の発生が少なくトルクの発生寄与率及び減磁耐力が向上する。
以上のように、先端部と先端部との間の円周方向の長さが短いティースの小間隙と、先端部と先端部との間の円周方向の長さが長いティースの大間隙において、これら小間隙部の長さと大間隙部の長さとを適正値に設定し、ティースの厚さ方向において互い違いに積層することにより、コギングトルクの量の発生量が低減され、且つ漏れ磁束の発生が少なくトルクの発生寄与率及び減磁耐力が向上した永久磁石型電動機が得られる。
Further, according to the present invention, the teeth are configured by laminating a plurality of steel plates in the thickness direction, and the plurality of steel plates have a circumference between adjacent tip portions of the teeth. Specifically, the teeth are configured by stacking the plurality of steel plates so that the lengths in the circumferential direction between the tip portions of the adjacent teeth are adjacent to each other. Since the steel plates having different lengths are provided alternately, teeth having a short circumferential length between the tip portions and the tip portions of the adjacent teeth (small gap teeth), and the tip portions, The gaps of the teeth with a long length between the tip portions (teeth with a large gap) are stacked alternately in the thickness direction, so that the small gaps of the teeth with a short circumferential length of the tip portion ( Small gap between adjacent teeth wedges )), The gap between the teeth is narrowed, and the amount of generated cogging torque is reduced.
On the other hand, the large gap (the gap between the wedges of adjacent teeth) of the teeth in which the circumferential lengths of the tip portions stacked alternately with respect to the small gap are large widens the gap of the teeth. As a result, the generation of leakage magnetic flux is small and the torque generation contribution ratio and the demagnetization resistance are improved.
As described above, in the small gap of the tooth with a short circumferential length between the tip portion and the large gap of the tooth with a long circumferential length between the tip portion and the tip portion. By setting the lengths of the small gap part and the large gap part to appropriate values and laminating them alternately in the thickness direction of the teeth, the amount of cogging torque generated is reduced and leakage magnetic flux is generated. Thus, a permanent magnet type electric motor having a reduced torque generation contribution rate and improved demagnetization resistance can be obtained.
さらに、本発明よれば、前記各ティースは、円周方向の長さの等しい複数の鋼板からなる第1の鋼板ユニットを円周方向に沿って設けるとともに、前記円周方向の長さの等しい複数の鋼板からなる第2の鋼板ユニットとを設け、前記第1の鋼板ユニットの先端部と先端部との間の円周方向の長さと前記第2の鋼板ユニットの先端部と先端部との間の円周方向の長さとが異なるように、互い違いに組み合わせて設けることによって構成されているので、先端部と先端部との間の円周方向の長さが短い第1の鋼板ユニット(小間隙のユニット)と、先端部と先端部との間の円周方向の長さが長い第2の鋼板ユニット(大間隙のユニット)を、互い違いに組み合わせて配置されることになり、先端部と先端部との間の円周方向の長さの短い第1の鋼板ユニットの上記小間隙(隣り合うティースの楔の間の空隙が小さい)は、ティースの間隙を狭くすることとなって、コギングトルクの量の発生量が低減される。
一方、上記小間隙に対して、互い違いに積層された先端部と先端部との間の円周方向の長さが長い第2の鋼板ユニット(大間隙のユニット)の上記大間隙(隣り合うティースの楔の間の空隙が大きい)は、第2の鋼板ユニットの間隙を広くすることとなって、漏れ磁束の発生が少なくトルクの発生寄与率及び減磁耐力が向上する。
以上のように、先端部と先端部との間の円周方向の長さが短い第1の鋼板ユニットの小間隙と、先端部と先端部との間の円周方向の長さが長い第2の鋼板ユニットの大間隙部において、これら小間隙の長さと大間隙の長さとを適正値に設定し、ティースの厚さ方向において互い違いに積層することにより、コギングトルクの量の発生量が低減され、かつ漏れ磁束の発生が少なくトルクの発生寄与率及び減磁耐力が向上した永久磁石型電動機が得られる。
Further, according to the present invention, each of the teeth is provided with a first steel plate unit made of a plurality of steel plates having the same circumferential length along the circumferential direction, and the plurality of teeth having the same circumferential length. A second steel plate unit made of a steel plate, and a circumferential length between the tip portion and the tip portion of the first steel plate unit and between the tip portion and the tip portion of the second steel plate unit. The first steel plate units (small gaps) having a short circumferential length between the front end and the front end are configured so as to be provided in a staggered combination so that their circumferential lengths are different from each other. Unit) and the second steel plate unit (large gap unit) having a long circumferential length between the tip portion and the tip portion are arranged in a staggered combination. The first steel plate unit with a short circumferential length between the two parts The above-mentioned small gaps (small gaps between adjacent tooth wedges) narrow the gap between the teeth, and the amount of cogging torque generated is reduced.
On the other hand, with respect to the small gap, the large gap (adjacent teeth) of the second steel plate unit (large gap unit) having a long circumferential length between the tip portions stacked alternately. (The gap between the wedges is large) widens the gap of the second steel plate unit, so that the generation of leakage magnetic flux is small and the contribution of torque generation and the demagnetization resistance are improved.
As described above, the small gap of the first steel plate unit having a short circumferential length between the tip portion and the tip portion and the long circumferential length between the tip portion and the tip portion are long. In the large gap part of No. 2 steel plate unit, the length of these small gaps and the length of the large gaps are set to appropriate values, and the amount of cogging torque generated is reduced by stacking alternately in the thickness direction of the teeth. In addition, a permanent magnet type electric motor with less leakage magnetic flux and improved torque generation contribution rate and demagnetization resistance can be obtained.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[第1実施形態]
図1は、本発明の第1実施形態に係る永久磁石型電動機における固定子の要部を示し、図5(B)のY矢視図である。
永久磁石型電動モータは、回転子コア11bの外周に永久磁石11aを固定してなる回転子11と(いずれも図5(A)参照)、該回転子11に近接して配置された固定子10とを備えている。この固定子10は、環状のヨーク2と、該ヨーク2から半径方向内側にモータ回転中心に向けて延設され、外周にコイル3(図5(A)参照)が巻回された複数のティース1とを備えている。
上記ティース1の内周側は、図5(B)に示されるように、環状の楔1yが両側に突設され、各楔1yの間は円周方向の一定長さの空隙11dが形成されている。
[First embodiment]
FIG. 1 shows a main part of a stator in the permanent magnet type electric motor according to the first embodiment of the present invention, and is a view taken in the direction of arrow Y in FIG. 5 (B).
The permanent magnet type electric motor includes a
As shown in FIG. 5B,
本発明の第1実施形態は、このようなティース1の構造に係るものである。
図1において、固定子10は、環状のヨーク2の内周から半径方向にモータ回転中心に向けて延設され、外周にコイル(図示省略)が巻回されたティース1を円周方向に沿って複数設けることによって構成されている。
本発明の第1実施形態の各ティース1は、各楔1yをその厚さ方向(図5(A)の紙面に直角方向)において複数の鋼板1a,1bを交互に積層して構成されている。
なお、各楔1yを構成する鋼板1a,1bは、この図1ではティース1の厚さ方向に2枚ずつ設けられているが、複数枚重ねて設けるような構成とすることも可能である。
The first embodiment of the present invention relates to the structure of such a
In FIG. 1, a
Each
In FIG. 1, two
そして、各楔1yを構成する鋼板1a,1bは、各楔1yが円周方向の長さの異なる板材からなり、先端部の円周方向の長さは、鋼板1aがT1、鋼板1bがT2に形成され(T1>T2)、鋼板1aと鋼板1bとが互い違いに積層して設けられている。
したがって、隣り合う鋼板1a,1a間の間隔1fはT10であり、隣り合う鋼板1b,1b間の間隔1fはT20となり、T10<T20の関係が保持されることになる。
The
Therefore, the
上記したように、回転子コアの外周に永久磁石を固定してなる回転子と、該回転子の外側に前記永久磁石に近接して配置された固定子とを備えて構成された永久磁石型電動機においては、隣り合うティースの楔の間の空隙を狭くすれば、漏れ磁束の発生によって、トルクの発生寄与率及び減磁耐力が低下する一方で、コギングトルクの量は楔の間の空隙の幅が大きくなるほど大きくなるという、相反する傾向がある。 As described above, a permanent magnet type comprising a rotor having a permanent magnet fixed to the outer periphery of the rotor core, and a stator disposed in the vicinity of the permanent magnet outside the rotor. In an electric motor, if the gap between adjacent tooth wedges is narrowed, the generation contribution of torque and the demagnetization resistance decrease due to the generation of leakage magnetic flux, while the amount of cogging torque is reduced by the gap between the wedges. There is a conflicting tendency that the larger the width, the larger.
しかるに、本発明の第1実施形態によれば、前記ティース1,1は、楔1yの間の厚さ方向において複数の鋼板1a,1b(本実施形態では2個)を積層して構成されているとともに、楔1yは、鋼板1aが円周方向の長さT1、鋼板1bが円周方向の長さT2からなるように、(T1>T2)構成されている。
すなわち、具体的には、ティース1,1は、楔1yの円周方向の長さが長い鋼板1a(T1)、長さが短い鋼板1b(T2)(T1>T2)で以って、互い違いに設けることにより構成されていることとなる。
However, according to the first embodiment of the present invention, the
Specifically, the
楔1yの円周方向の長さが長いティース1の鋼板1a(T1)間の間隙T10(小間隙)が、円周方向の長さが短いティース1の鋼板1b(T2)間の間隙T20(大間隙)よりも小さくなり、これら大間隙と小間隙のティース1の鋼板1aとティース1の鋼板1bを、厚さ方向において互い違いに積層することにより、楔1yの円周方向の長さが長いティース1の鋼板1aの小間隙は(隣り合うティースの楔1yの間の空隙1fが小さい)、ティース1の鋼板1aの間隙T10を狭くすることとなって、コギングトルクの量の発生量が低減されることになる。
A gap T10 (small gap) between the steel plates 1a (T1) of the
一方、上記小間隙に対して、互い違いに積層された楔1yの円周方向の短い鋼板1bの上記大間隙部は(隣り合うティースの楔1yの間の空隙1fが大きい)、ティース1の鋼板1bの間隙T20を広くすることとなって、漏れ磁束の発生が少なくトルクの発生寄与率及び減磁耐力が向上することになる。
以上のように、楔1yの円周方向の鋼板1aの長さが長いティース1の小間隙と、楔1yの円周方向の鋼板1bの長さが短いティース1の大間隙において、小間隙の長さT10と大間隙の長さT20とを適正値に設定し、ティース1の厚さ方向において互い違いに積層することにより、コギングトルクの量の発生量が低減され、かつ漏れ磁束の発生が少なくトルクの発生寄与率及び減磁耐力が向上した永久磁石型電動機が得られることになる。
On the other hand, the large gap portion of the
As described above, in the small gap of the
[第2実施形態]
図2は本発明の第2実施形態に係る永久磁石型電動機における固定子の要部を示し、図5(B)のY矢視図である。
図2おいて、固定子10の基本構成は図1と同様であるが、この第2実施形態においては、上記ティース1は、楔1yを円周方向の長さの等しい2枚の鋼板からなる第1の鋼板ユニット1c(長さT1)と、この第1の鋼板ユニット1cとは円周方向の長さが短く、かつ長さの等しい2枚の鋼板からなる第2の鋼板ユニット1d(長さT2)とを、互い違いに組み合わせて設けることによって構成されている。
したがって、隣り合う第1の鋼板ユニット1c間の間隔1fはT10、隣り合う第2の鋼板ユニット1d間の間隔1fはT20となり、T10<T20の関係が保持されることになる。
[Second Embodiment]
FIG. 2 shows a main part of the stator in the permanent magnet type electric motor according to the second embodiment of the present invention, and is a view taken in the direction of arrow Y in FIG.
In FIG. 2, the basic configuration of the
Therefore, the
なお、上記第1の鋼板ユニット1c及び第2の鋼板ユニット1dは、それぞれ2枚1組であるが、3枚以上を用いて1組としてもよい。
その他の構成は、上記第1実施形態と同様であり、これと同一の部材は同一の符号で示している。
In addition, although the said 1st
Other configurations are the same as those of the first embodiment, and the same members are denoted by the same reference numerals.
このような本発明の第2実施形態によれば、ティース1の楔1yを円周方向の長さの等しい2枚の鋼板からなる第1の鋼板ユニット1cと、円周方向の長さの等しい2枚の鋼板からなる第2の鋼板ユニット1dとを、互い違いに組み合わせて設けることによって構成されているので、楔1yの円周方向の長さが長い第1の鋼板ユニット1cの間隙(小間隙)T10が、楔1yの円周方向の長さが短い第2の鋼板ユニット1dの間隙(大間隙)T20よりも小さくなり、かかる大間隙と小間隙の鋼板ユニット1c,1dからなるティースの楔1yを、厚さ方向において互い違いに積層することにより、楔1yの円周方向の長さが長い第1の鋼板ユニット1cの小間隙は(隣り合うティースの楔1yの間の空隙が小さい)、ティースの間隙T10を狭くすることとなって、コギングトルクの量の発生量が低減されることになる。
According to the second embodiment of the present invention, the
一方、上記小間隙T10と、互い違いに積層された楔1yの円周方向長さの短い第2の鋼板ユニット1dの上記大間隙T20は(隣り合うティースの楔1yの間の空隙が大きい)、第2の鋼板ユニット1dの間隙T20を広くすることとなって、漏れ磁束の発生が少なくトルクの発生寄与率及び減磁耐力が向上することになる。
以上のように、ティース1の楔1yの円周方向の長さが長い第1の鋼板ユニット1cの小間隙部T10と、前記楔1yの円周方向の長さが短い第2の鋼板ユニット1dの大間隙部T20において、小間隙の長さT10と大間隙の長さT20とを適正値に設定し、ティース1の厚さ方向において互い違いに積層することにより、コギングトルクの量の発生量が低減され、かつ漏れ磁束の発生が少なくトルクの発生寄与率及び減磁耐力が向上した永久磁石型電動機が得られることになる。
On the other hand, the small gap T10 and the large gap T20 of the second
As described above, the small gap T10 of the first
[第3実施形態]
図3は本発明の第3実施形態に係る永久磁石型電動機における固定子の要部を示し、図5(B)のY矢視図である。
この第3実施形態においては、ティース1は、楔1yの厚さ方向において複数の鋼板1eを積層して構成されているとともに、複数の鋼板1eは、隣り合うティース1の楔1yの先端部と先端部との間の円周方向の長さ1fが、T3となるように構成されている。
他方、上記ティース1は、楔1yの厚さ方向において複数の鋼板1gを積層して構成されているとともに、鋼板1gは隣り合うティース1の楔1yの先端部と先端部との間の円周方向の長さ1fが、T4となるように構成されている。そして、複数の鋼板1eと複数の鋼板1gとが、互い違いに積層して設けられている。
すなわち、上記ティース1の楔1yは、鋼板1eを隣り合うティース1の先端部と先端部との間の円周方向の長さT3が小さくなるようにし、かつ上記ティース1の楔1yの先端部と先端部との間の円周方向の長さT4が、鋼板1eに対して長さT3よりも大きい鋼板1gを、互い違いに積層して設けることによって構成されている。
その他の構成は、上記第1実施形態と同様であり、これと同一の部材は同一の符号で示している。
[Third Embodiment]
FIG. 3 shows a main part of the stator in the permanent magnet type electric motor according to the third embodiment of the present invention, and is a view taken in the direction of arrow Y in FIG.
In the third embodiment, the
On the other hand, the
That is, the
Other configurations are the same as those of the first embodiment, and the same members are denoted by the same reference numerals.
このような本発明の第3実施形態によれば、隣り合うティース1の楔1yの先端部と先端部との間の円周方向の長さT3が短い楔1y(小間隙の楔1y)と、楔1yの先端部と先端部との間の長さT4が長い楔1y(大間隙の楔1y)とを、厚さ方向において互い違いに積層することにより、楔1yの円周方向の長さ1fが短い小間隙T3は(隣り合う楔1yの間の空隙が小さい)、ティース1の楔1yの間隙T3を狭くすることとなって、コギングトルクの量の発生量が低減されることになる。
According to the third embodiment of the present invention, the
一方、上記小間隙T3と互い違いに積層された、円周方向の長さの長い楔1yの鋼板1gの上記大間隙T4は(隣り合うティースの楔1yの間の空隙1fが大きい)、ティース1の楔1yの間隙を広くする(T4>T3)こととなって、漏れ磁束の発生が少なくトルクの発生寄与率及び減磁耐力が向上することになる。
以上のように、楔1yの先端部と先端部との間の円周方向の長さ1fが短いティースの小間隙T3と、先端部と先端部との間の円周方向の長さ1fが楔1yの大間隙T4において、小間隙の長さT3と大間隙の長さT4とを適正値に設定し、ティース1の厚さ方向において互い違いに積層することにより、コギングトルクの量の発生量が低減され、かつ漏れ磁束の発生が少なくトルクの発生寄与率及び減磁耐力が向上した永久磁石型電動機が得られることになる。
On the other hand, the large gap T4 of the
As described above, a small tooth T3 having a
[第4実施形態]
図4は本発明の第4実施形態に係る永久磁石型電動機における固定子の要部を示し、図5(B)の正面図である。
図4において、固定子10の基本構成は図2と同様であるが、この第4実施形態においては、上記ティース1は、楔1yを円周方向の長さの等しい2枚の鋼板からなる第1の鋼板ユニット1hと、この第1の鋼板ユニット1hとは円周方向の長さが短く、かつ長さの等しい2枚の鋼板からなる第2の鋼板ユニット1jとを、互い違いに組み合わせて設けることによって構成されている。
さらに、この第4実施形態においては、上記第1の鋼板ユニット1hの先端部と先端部との間の円周方向の長さT3を、第2の鋼板ユニット1jの先端部と先端部との間の円周方向の長さT4よりも小さくするように、互い違いに組み合わせて設けられている。
この場合、第1の鋼板ユニット1h及び第2の鋼板ユニット1jは、それぞれ2枚1組であるが、3枚以上を用いて1組としてもよい。
その他の構成は、上記第2実施形態と同様であり、これと同一の部材は同一の符号で示している。
[Fourth Embodiment]
FIG. 4 is a front view of the stator of the permanent magnet type electric motor according to the fourth embodiment of the present invention, and is a front view of FIG.
4, the basic configuration of the
Further, in the fourth embodiment, the circumferential length T3 between the tip end portion and the tip end portion of the first
In this case, the first
Other configurations are the same as those in the second embodiment, and the same members are denoted by the same reference numerals.
このような本発明の第4実施形態によれば、ティース1の楔1yの先端部と先端部との間の円周方向の長さ1fの短いT3の第1の鋼板ユニット1h(小間隙T3の楔1y)と、先端部と先端部との間の円周方向の長さの長い第2の鋼板ユニット1j(大間隙T4のユニット)を、互い違いに組み合わせて設けることにより、先端部と先端部との間の円周方向の長さが短い第1の鋼板ユニット1hの前記小間隙部T3は(隣り合うティースの楔1yの間の空隙T3が小さい)、ティース1の楔1yの間隙を狭くすることとなって、コギングトルクの量の発生量が低減されることになる。
According to such 4th Embodiment of this invention, the 1st
一方、上記円周方向の長さ1fの小間隙T3に対し、互い違いに積層された先端部と先端部との間の円周方向の長さ1fの長い第2の鋼板ユニット1j(大間隙T4のユニット)の前記大間隙部T4が(隣り合うティースの楔1yの間の空隙が大きい)、第2の鋼板ユニット1jの間隙1fを広くすることとなって、漏れ磁束の発生が少なくトルクの発生寄与率が上昇する。
以上のように、ティース1の楔1yの先端部と先端部との間の円周方向の長さが短い第1の鋼板ユニット1hの小間隙T3と、楔1yの先端部と先端部との間の円周方向の長さが長い第2の鋼板ユニット1jの大間隙T4において、小間隙T3の長さと大間隙T4の長さとを適正値に設定し、ティース1の厚さ方向において互い違いに積層することにより、コギングトルクの量の発生量が低減され、かつ漏れ磁束の発生が少なくトルクの発生寄与率及び減磁耐力が向上した永久磁石型電動機が得られることになる。
On the other hand, with respect to the small gap T3 having the
As described above, the small gap T3 of the first
なお、図5において、永久磁石の極数を2n、スロット数を3n(ただし、nは整数)とし、各ティース1にコイル3nの1つが巻回された集中巻構成の固定子10とし、固定子10は円周方向に複数に分割された分割コアからなる、永久磁石型電動機に上記第1実施形態〜第4実施形態が適用可能である。
In FIG. 5, the number of poles of the permanent magnet is 2n, the number of slots is 3n (where n is an integer), and a
以上、本発明の実施の形態につき述べたが、本発明は既述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変更及び変形が可能である Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes and modifications can be made based on the technical idea of the present invention.
1 ティース
1a,1b 鋼板
1c,1d 鋼板
1e,1g 鋼板
1h,1j 鋼板
1y 楔
2 ヨーク
3 コイル
10 固定子
11 回転子
11a 永久磁石
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