JP4415634B2 - Permanent magnet rotating electric machine - Google Patents
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Description
この発明は、電動モータ等の永久磁石式回転電機に関し、特に、コギングトルクの低減を図るようにした永久磁石式回転電機に関するものである。 The present invention relates to a permanent magnet type rotating electrical machine such as an electric motor, and more particularly to a permanent magnet type rotating electrical machine designed to reduce cogging torque.
永久磁石式回転電機の一般的な構成においては、固定子の中に回転子が配置されている。固定子は、円筒形状をなす固定子鉄心の内周に複数個の固定子巻線を設けて複数個の磁極を形成している。回転子は、固定子の中心を回転軸心として回転できるように回転子鉄心が配設され、回転子鉄心の表面、あるいは内部に永久磁石が設けられ、永久磁石はN極とS極が交互に並ぶように配置されている。この回転電機では、固定子巻線に適宜通電し、回転磁界を形成することにより、回転子が回転軸心回りに回転する。 In a general configuration of a permanent magnet type rotating electric machine, a rotor is disposed in a stator. The stator is provided with a plurality of stator windings on the inner periphery of a cylindrical stator core to form a plurality of magnetic poles. The rotor is provided with a rotor core so that the rotor can be rotated about the center of the stator, and a permanent magnet is provided on or inside the rotor core. The permanent magnet has alternating N and S poles. It is arranged to line up. In this rotating electrical machine, the rotor is rotated around the rotation axis by appropriately energizing the stator windings to form a rotating magnetic field.
上述のような永久磁石式回転電機にあっては、コギングトルクと称される回転トルク変動が発生する。コギングトルクは、振動や騒音を発生するばかりでなく、回転電機の制御性能を低下させる要因となる。 In the permanent magnet type rotating electrical machine as described above, a fluctuation in rotational torque called cogging torque occurs. The cogging torque not only generates vibration and noise, but also causes a decrease in the control performance of the rotating electrical machine.
従来、コギングトルクを低減するために、永久磁石を回転子鉄心の軸方向に複数段配列し、回転子鉄心の円周方向にずらすことによって、スキューの効果をもたらす工夫がなされており、複数個の永久磁石が回転子鉄心の軸方向の位置によって周方向の位置がずれるように、すなわち、スキュー角θmの角度(以下、段スキュー角という)で固定子鉄心表面にならぶようにしている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, in order to reduce the cogging torque, a plurality of permanent magnets are arranged in the axial direction of the rotor core and shifted in the circumferential direction of the rotor core. The permanent magnets are aligned with the stator core surface at a skew angle θ m (hereinafter referred to as a “step skew angle”) so that the circumferential position of the permanent magnet is shifted depending on the axial position of the rotor core. For example, see Patent Document 1).
段スキュー角θm(機械角)は、理論的に求められる角度(以下、理論角という)を用いている。コギングトルクが最小となる理論角(機械角)は、(360/固定子磁極数と回転子磁極数の最小公倍数)/軸方向永久磁石の段数によって決定される。回転電機の固定子磁極数が12、回転子磁極数が8、永久磁石の段数が2である場合には、段スキュー角θmは7.5゜(電気角θeで30゜。なお、電気角度=機械角度×極数/2の関係式より算出した。)となる(例えば、特許文献2参照)。
As the step skew angle θ m (mechanical angle), a theoretically obtained angle (hereinafter referred to as a theoretical angle) is used. The theoretical angle (mechanical angle) at which the cogging torque is minimized is determined by (360 / the least common multiple of the number of stator magnetic poles and the number of rotor magnetic poles) / the number of stages of the axial permanent magnet. Stator poles of the rotating electric machine 12, when the rotor poles 8, a number of
しかしながら、段スキュー角θmを上記のように理論的に決定し、実際の回転電機に適用した場合、コギングトルクの低減はまだ不十分であると考えられる。その理由は、段スキューを採用したことによって軸方向漏洩磁束が発生するが、この漏洩磁束による磁気飽和の影響が考慮されていないからである。コギングトルクの原因となる漏洩磁束は、永久磁石の段部、回転子鉄心内部での漏洩磁束等もあるが、固定子鉄心内部における漏洩磁束がコギングトルクの主たる原因となっている。 However, when the step skew angle θ m is theoretically determined as described above and applied to an actual rotating electrical machine, it is considered that the reduction of the cogging torque is still insufficient. The reason is that the axial leakage magnetic flux is generated by adopting the step skew, but the influence of magnetic saturation due to this leakage magnetic flux is not taken into consideration. The leakage magnetic flux that causes the cogging torque includes the stepped portion of the permanent magnet and the leakage magnetic flux inside the rotor core, but the leakage magnetic flux inside the stator core is the main cause of the cogging torque.
上述のように、従来の段スキューを採用した回転電機では、段スキュー角度に理論角を採用しているために、コギングトルクを十分に低減できていないという問題があった。 As described above, the conventional rotating electric machine that employs the step skew has a problem that the cogging torque cannot be sufficiently reduced because the theoretical angle is adopted as the step skew angle.
この発明は、上記のような問題を解決するものであり、段スキュー角度に理論角を採用した場合よりもコギングトルクを効率よく低減し、併せてトルクリップルをも低減することができる永久磁石式回転電機を提供するものである。 The present invention solves the above-described problems, and can reduce the cogging torque more efficiently than the case where the theoretical angle is adopted as the step skew angle, and can also reduce the torque ripple. A rotating electrical machine is provided.
この発明に係る永久磁石式回転電機は、回転子鉄心の外周面に、軸方向に2段の永久磁石を設け、上記永久磁石を2段間で上記回転子鉄心の周方向に段スキュー角θe(電気角)ずらして配置した回転子と、
円筒形状の固定鉄心を上段、中段及び下段のブロックに分割し、上記上段のブロックと上記下段のブロックとの間で段スキューを施さず、上記上段のブロック及び上記下段のブロックに対して上記中段のブロックに段スキューを施し、上記回転子を内部に配置し、該回転子を回転させる回転磁界を発生する固定子巻線を設けた固定子とを備え、
上記段スキュー角θeの下限値を、下記式(1)で求められる理論角θs(電気角)とし、
上記回転子に段スキューを施した場合のコギングトルクと段スキュー角θeとの関係から、上記理論角θsにおけるコギングトルク以下となる段スキュー角θeの範囲を求め、上記段スキュー角θeの上限値を、上記範囲の最大値とし、
上記回転子鉄心の段スキュー角θeが上記下限値より大きく、かつ、上記上限値より小さくなるように設定され、
上記固定子鉄心の段スキューの電気角を上記理論角θsの1/2の値とした
ものである。
(180×回転子磁極数/固定子磁極数と回転子磁極数の最小公倍数)/2 (電気角度) ・・・(1)
In the permanent magnet type rotating electrical machine according to the present invention, two stages of permanent magnets are provided in the axial direction on the outer peripheral surface of the rotor core, and the step skew angle θe is provided in the circumferential direction of the rotor core between the two stages of the permanent magnets. (Electric angle) Rotors that are staggered,
A cylindrical fixed iron core is divided into upper, middle, and lower blocks, and no stage skew is applied between the upper block and the lower block, and the middle stage with respect to the upper block and the lower block. the block row skew applied to, placing the rotor therein, comprising a stator winding stator and provided for generating a rotating magnetic field for rotating the rotor,
The lower limit value of the step skew angle θe is a theoretical angle θs (electrical angle) obtained by the following formula (1),
From the relationship between the cogging torque when the rotor is step skewed and the step skew angle θe, the range of the step skew angle θe that is equal to or less than the cogging torque at the theoretical angle θs is obtained, and the upper limit value of the step skew angle θe is obtained. Is the maximum value in the above range,
The step skew angle θe of the rotor core is set to be larger than the lower limit value and smaller than the upper limit value ,
The electrical angle of the step skew of the stator core is set to a value that is ½ of the theoretical angle θs .
(180 × number of rotor magnetic poles / number of stator magnetic poles and least common multiple of rotor magnetic poles) / 2 (electrical angle) (1)
上記発明に係る永久磁石式回転電機によれば、段スキュー角θeを理論角θsとした場合よりも低く、またはそれ以下にコギングトルク基本波成分を低減し、かつ、トルクリップルを低減でき、さらにコギングトルクの高調波成分を低減することができる。
According to the permanent magnet type rotating electrical machine of the present invention, the cogging torque fundamental wave component can be reduced to a value lower than or less than the case where the step skew angle θe is set to the theoretical angle θs, and the torque ripple can be further reduced . Ru can be reduced harmonic components of the cogging torque.
以下に、図面に基づき、この発明に係る永久磁石式回転電機の好適な実施の形態を詳細に説明する。
実施の形態1.
図1、図2、図3及び図4は、この発明の実施の形態1を示す斜視図、断面図、側面図及び平面図であり、図1〜図3は、回転子における永久磁石の配置を説明するものである。
Hereinafter, a preferred embodiment of a permanent magnet type rotating electrical machine according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
1, 2, 3 and 4 are a perspective view, a cross-sectional view, a side view and a plan view showing the first embodiment of the present invention, and FIGS. 1 to 3 show the arrangement of permanent magnets in the rotor. Is described.
図1〜図3に示したように、回転子30は、回転子鉄心31外周面に上段の永久磁石32aと下段の永久磁石32bが貼り付けられ、段スキュー角θe(電気角)だけ円周方向にずれるように、また、N極とS極が交互に並ぶように配置されている。回転子30の磁極数は8、永久磁石の段数は2である。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
また、図4に示したように、固定子20は、円筒形状をなす固定子鉄心21の内周に複数個の固定子巻線22を設けて複数個の磁極を形成している。回転子30は、固定子20の中心を回転軸心として回転できるように回転子鉄心31が配設され、固定子巻線22に適宜通電し、回転磁界を形成することにより、回転子30が回転軸心回りに回転する。
As shown in FIG. 4, the
図2、図3及び図4に示したように、上段の永久磁石32aの基準線Aに対して下段の永久磁石32bは電気角で36゜(機械角で8゜)円周方向にずらしている。すなわち、段スキュー角θeを、(180×回転子磁極数/固定子磁極数と回転子磁極数の最小公倍数)/2(軸方向永久磁石の段数)の式で求められる理論角θs(30゜)よりも大きな値にしている。前述のように、この段スキュー角を機械角で表わした式は、(360/固定子磁極数と回転子磁極数の最小公倍数)/2(軸方向永久磁石の段数)であり、この式で求められる理論角(機械角)7.5゜よりも大きな値にしている。
As shown in FIGS. 2, 3 and 4, the lower
段スキュー角θeは、理論角θsよりも大きく、後述のように固定子鉄心21及び回転子鉄心31の磁気特性に応じて求められる段スキュー角θeの最大値以下とすることによって、段スキュー角θeを理論角θsとした場合よりも効率的にコギングトルクを低減することができ、併せてトルクリップルも低減することができる。以下、コギングトルク及びトルクリップルと段スキュー角θeとの関係を説明し、この実施の形態において、コギングトルク及びトルクリップルを低減することができることを示す。
The step skew angle θ e is larger than the theoretical angle θ s and is set to be equal to or smaller than the maximum value of the step skew angle θ e obtained according to the magnetic characteristics of the
図5及び図6は、図1〜図4に示した回転子及び回転電機(回転子磁極数が8、固定子磁極数が12、永久磁石段数が2)について、3次元磁界解析を実施した結果を示すものである。 FIGS. 5 and 6 performed a three-dimensional magnetic field analysis on the rotor and the rotating electrical machine (the number of rotor magnetic poles is 8, the number of stator magnetic poles is 12, and the number of permanent magnet stages is 2) shown in FIGS. The result is shown.
図5は、コギングトルク基本波成分に関する結果、図6は、コギングトルク第2次高調波に関する結果であり、それぞれ、段スキューなしの場合のコギングトルクに対する段スキューを施した場合のコギングトルクの比であるコギングトルク比と段スキュー角(電気角)θeとの関係を、固定子鉄心20の磁気特性が理想的な場合(磁気特性A)、加工工作の過程で磁気特性が劣化している場合(磁気特性B)、加工工作によってさらに磁気特性が劣化した場合(磁気特性C)について示している。
FIG. 5 shows the result regarding the cogging torque fundamental wave component, and FIG. 6 shows the result regarding the second harmonic of the cogging torque. The ratio of the cogging torque when the step skew is applied to the cogging torque when there is no step skew, respectively. As for the relationship between the cogging torque ratio and the step skew angle (electrical angle) θ e , when the magnetic characteristic of the
図7は、解析に使用した固定子鉄心20の磁気特性A、B及びC(BH特性の関係)を示している。同図における磁束密度比は、磁気特性Aの材料の飽和磁束密度を基準値として、この基準値との比を表している。磁気特性Aはカタログ値相当の磁気特性であり、加工の影響がない場合を示しており、磁気特性Bは実機状態に相当し、磁化力H=1000A/m近辺における磁束密度比が磁気特性Aと比較して20%程度低下した特性のものであり、また、磁気特性Cは磁化力H=1000A/m近辺における磁束密度比が磁気特性Aと比較して40%程度低下した特性のものである。
FIG. 7 shows magnetic characteristics A, B, and C (relationship of BH characteristics) of the
図5から、コギングトルク基本波成分については、固定子鉄心の磁気特性が磁気特性Aから順次、磁気特性B、磁気特性Cと劣化するに伴い、コギングトルク比が最小となる段スキュー角θeが大きくなっていることが分かる(これは、前述のように、段スキューを採用した場合、固定子鉄心内部に軸方向漏洩磁束が発生するためである)。すなわち、固定子鉄心の磁気特性が劣化するに伴い、コギングトルクが最小となる段スキュー角θeは理論角30゜よりも大きくなっている。従って、磁気特性Bにおいては、段スキュー角θeを理論角30゜とした場合、(1)の点におけるコギングトルク比(約0.18)になるのに対して、理論角30゜を越え、(1)の点におけるコギングトルク比(0.18)以下となる段スキュー角θeの最大値((2)の点における段スキュー角θe(約37゜))以下とすることによって、コギングトルクの基本波成分を理論角30゜とした場合よりも低く、またはそれ以下に低減することができる。また、磁気特性Cにおいても同様に、(3)の点におけるコギングトルク比(約0.23)以下となる段スキュー角θeの最大値((4)の点における段スキュー角θe=約43゜)以下とすることによって、コギングトルクの基本波成分を理論角30゜とした場合よりも低く、またはそれ以下に低減することができる。 From FIG. 5, for the cogging torque fundamental wave component, the step skew angle θ e at which the cogging torque ratio becomes the minimum as the magnetic characteristics of the stator core gradually deteriorate from the magnetic characteristics A to the magnetic characteristics B and C. (This is because, as described above, when the step skew is employed, axial leakage magnetic flux is generated inside the stator core). That is, with the magnetic properties of the stator core is degraded, row-to-row skew angle theta e cogging torque is minimized is larger than the theoretical angle of 30 °. Thus, the magnetic characteristic B, when the theoretical angle of 30 ° the row-to-row skew angle theta e, whereas becomes cogging torque ratio (about 0.18) at a point (1), beyond the theoretical angle of 30 ° by less cogging torque ratio at a point (1) (0.18) or less to become the maximum value of the row-to-row skew angle theta e ((row-to-row skew angle theta e in point 2) (about 37 °)), The fundamental component of the cogging torque can be reduced to a value lower than or lower than that when the theoretical angle is 30 °. Similarly, in the magnetic properties C, (3) the cogging torque ratio at a point (about 0.23) or less and consisting stage skew angle theta maximum value of e ((4-row skew angle at a point) theta e = about 43 °) or less, the fundamental wave component of the cogging torque can be reduced to a value lower than or less than the theoretical angle of 30 °.
以上は、回転子磁極数と固定子磁極数との比が2:3の場合について説明したが、図5についての上述の説明から明らかなように、回転子磁極数と固定子磁極数との比が所定の値の場合において、実機において設定する段スキュー角θeの下限値を、理論角θsより大きな値とし、段スキュー角θeの上限値を、コギングトルク比と段スキュー角θeとの関係から、固定子鉄心の磁気特性(BH特性)に応じて、理論角θsにおけるコギングトルク比以下となる段スキュー角θeの最大値以下とすることによって、理論角θsとした場合よりも低く、またはそれ以下にコギングトルクの基本波成分を低減することができる。 In the above, the case where the ratio between the number of rotor magnetic poles and the number of stator magnetic poles is 2: 3 has been described. As is apparent from the above description of FIG. 5, the number of rotor magnetic poles and the number of stator magnetic poles in case where the ratio is a predetermined value, the lower limit of stage skew angle theta e to set the actual machine, and a larger value than the theoretical angle theta s, the upper limit of the row-to-row skew angle theta e, the cogging torque ratio and the stepped skew angle theta from the relationship between e, depending on the magnetic properties of the stator core (BH property), by less than the maximum value of the row-to-row skew angle theta e to be less cogging torque ratio at the theoretical angle theta s, the theoretical angle theta s The fundamental wave component of the cogging torque can be reduced to a value lower than or lower than the above case.
次に、図6から、コギングトルク第2次高調波成分に関しては、理論角θsの1/2または3/2(電気角15゜、電気角45゜)においてコギングトルク比が最小となることが分かる。これは、コギングトルク高調波成分は、軸方向漏洩磁束の影響(磁気飽和の影響)を受けにくいことによるものであり、コギングトルク第2次高調波成分の低減には段スキュー角θeを理論角θsの1/2または3/2とするのがよいものと考えられる。 Next, from FIG. 6, regarding the second harmonic component of the cogging torque, the cogging torque ratio becomes minimum at 1/2 or 3/2 of the theoretical angle θ s (electrical angle 15 °, electric angle 45 °). I understand. This cogging torque harmonic component is due to the fact that less susceptible to axial leakage flux (influence of magnetic saturation), theory stage skew angle theta e in reducing cogging torque second harmonic component It is considered that the angle θ s should be 1/2 or 3/2.
一方、通電時のトルクリップルと段スキュー角との関係は、一般に、スキュー係数と称される巻線係数を用いて検討する。回転電機における第ν次高調波成分に対するスキュー係数κsvは次式(2)で与えられる。但し、γはスキュー角である。 On the other hand, the relationship between the torque ripple during energization and the stage skew angle is generally examined using a winding coefficient called a skew coefficient. The skew coefficient κ sv for the ν th harmonic component in the rotating electrical machine is given by the following equation (2). Where γ is a skew angle.
κsv=sin(νγ/2)/(νγ/2) …(2) κ sv = sin (νγ / 2) / (νγ / 2) (2)
ここで、段スキュー角をγdとすると、γd=γ/2であるから、段スキューを採用した場合のスキュー係数κdsvは次式(3)で与えられる。 Here, assuming that the step skew angle is γ d , γ d = γ / 2. Therefore, the skew coefficient κ dsv when the step skew is employed is given by the following equation (3).
κdsv=sin(νγd)/(νγd) …(3) κ dsv = sin (νγ d ) / (νγ d ) (3)
また、永久磁石式回転電機のトルクリップルは、電源周波数の6倍の成分(以下6f成分という)が支配的となる。一般に、トルクリップル6f成分は5次及び7次の高調波成分に起因して発生する。 In addition, the torque ripple of the permanent magnet type rotating electrical machine is dominated by a component 6 times the power frequency (hereinafter referred to as 6f component). Generally, the torque ripple 6f component is generated due to the fifth and seventh harmonic components.
図8は、上記式(2)より算出される段スキュー角γdに対する5次及び7次のスキュー係数を示す図である。トルクリップル6f成分に対する5次及び7次高調波成分の影響度合は、近似的に次数の2乗の逆数に関係すると考えられ、5次成分の影響度合は1/52=0.04、7次成分の影響度合は1/72=0.02と考えられる。 FIG. 8 is a diagram showing fifth-order and seventh-order skew coefficients with respect to the step skew angle γ d calculated from the above equation (2). The degree of influence of the fifth and seventh harmonic components on the torque ripple 6f component is considered to be approximately related to the reciprocal of the square of the order, and the degree of influence of the fifth component is 1/5 2 = 0.04, 7 The degree of influence of the next component is considered to be 1/7 2 = 0.02.
図9は、図8のスキュー係数と5次及び7次成分のトルクリップル6f成分に関する影響度合を考慮した段スキュー角に対するトルクリップル6f成分係数を示す図である。同図より、トルクリップル6f成分係数は、段スキュー角γdが30゜を越えると、30゜におけるトルクリップル6f成分係数より小さな値になる。従って、段スキュー角γdを、コギングトルク基本波成分に対する理論角θsである30゜以上とすることによって、トルクリップル6f成分を低減することができると考えられる。 FIG. 9 is a diagram showing the torque ripple 6f component coefficient with respect to the step skew angle in consideration of the skew coefficient of FIG. 8 and the degree of influence regarding the fifth and seventh order torque ripple 6f components. From the figure, the torque ripple 6f component coefficient is smaller than the torque ripple 6f component coefficient at 30 ° when the step skew angle γ d exceeds 30 °. Therefore, it is considered that the torque ripple 6f component can be reduced by setting the step skew angle γ d to be 30 ° or more which is the theoretical angle θ s with respect to the cogging torque fundamental wave component.
実施の形態2.
図10は、この発明の実施の形態2を示す斜視図であり、図11は、図10の回転子鉄心31の軸方向と垂直な方向の断面図である。
10 is a perspective view showing a second embodiment of the present invention, and FIG. 11 is a cross-sectional view in a direction perpendicular to the axial direction of the
図10に示したように、上段の永久磁石32aと下段の永久磁石32bの段スキュー角θeは実施の形態1と同様とする。
As shown in FIG. 10, row-to-row skew angle theta e of the upper
また、図11に示したように、各段における永久磁石32a、32bの2極(N−S)毎の回転子鉄心31に対する貼り付け位置をずらして、2極毎の隣接する電気角を、一方は等角度から15゜(機械角で3.75゜)近づけ、他方は等角度から15゜(機械角で3.75゜)遠ざけている。
Moreover, as shown in FIG. 11, the adhering position of the
この実施の形態によれば、上段の永久磁石32aと下段の永久磁石32bの段スキュー角θeによってコギングトルク基本波成分を低減することができるとともに、各段における永久磁石32a、32bの2極(N−S)毎の回転子鉄心31に対する貼り付け位置をずらして、2極毎の隣接する電気角を、一方は等角度から15゜近づけ、他方は等角度から15゜遠ざけることによって、コギングトルク高調波成分を低減することができる。
According to this embodiment, it is possible to reduce the cogging torque fundamental wave component by stage skew angle theta e of the upper
以上から、等角度からずらす電気角は、理論角θsの1/2とすればよいことは明かである。 From the above, it is clear that the electrical angle shifted from the equal angle may be ½ of the theoretical angle θ s .
実施の形態3.
図12は、この発明の実施の形態3を示す斜視図、図13は、実施の形態3における固定子のブロックによる構成を示す斜視図、図14は、実施の形態3における固定子のブロックの断面図である。
FIG. 12 is a perspective view showing a third embodiment of the present invention, FIG. 13 is a perspective view showing a configuration of the stator block in the third embodiment, and FIG. 14 is a block diagram of the stator in the third embodiment. It is sectional drawing.
この実施の形態においては、回転子磁極数と固定子磁極数との比が所定の値の場合において、実機において設定する段スキュー角θeの下限値を、理論角θsより大きな値とし、段スキュー角θeの上限値を、コギングトルク比と段スキュー角θeとの関係から、固定子鉄心の磁気特性(BH特性)に応じて、理論角θsにおけるコギングトルク比以下となる段スキュー角θeの最大値とする構成は、上記実施の形態1と同様である。 In this embodiment, when the ratio between the number of rotor magnetic poles and the number of stator magnetic poles is a predetermined value, the lower limit value of the stage skew angle θ e set in the actual machine is set to a value larger than the theoretical angle θ s , the upper limit of the row-to-row skew angle theta e, the relationship between the cogging torque ratio and row-to-row skew angle theta e, depending on the magnetic properties of the stator core (BH property), the following cogging torque ratio at the theoretical angle theta s stage configuration for the maximum value of the skew angle theta e are the same as in the first embodiment.
上記実施の形態1と異なる構成は、図12及び図13に示したように固定子鉄心を上段のブロック21a、中段の21b、下段の21cに分割し、上段のブロック21a及び下段の21cと中段のブロック21bとを互いに円周に沿った反対方向にずらして段スキューするものであり、段スキュー角θeは、ブロック21a及び21cとブロック21bとをそれぞれ基準線Aから反対方向にずらし、段スキュー角θeをコギングトルク基本波成分の低減に対する理論角θsの1/2で表される理論角とするものである。
12 and 13, the stator core is divided into an
図14は、回転子磁極数と固定子磁極数との比が2:3の場合について示しており、同図に示したように、電気角で15゜(機械角で3.75゜)とすることによって、コギングトルクの高調波成分を低減することができる。なお、上段のブロック21a及び下段のブロック21cの高さは、中段のブロック21bの1/2とする。
FIG. 14 shows a case where the ratio of the number of rotor magnetic poles to the number of stator magnetic poles is 2: 3. As shown in FIG. 14, the electrical angle is 15 ° (mechanical angle is 3.75 °). By doing so, the harmonic component of the cogging torque can be reduced. Note that the height of the
20 固定子、21 固定子鉄心、21a 上段のブロック、
21b 中段のブロック、21c 下段のブロック、22 固定子巻線、30 回転子、
31 回転子鉄心、32a 上段永久磁石、32b 下段永久磁石。
20 Stator, 21 Stator core, 21a Upper block,
21b Middle block, 21c Lower block, 22 Stator winding, 30 Rotor,
31 Rotor core, 32a upper permanent magnet, 32b lower permanent magnet.
Claims (1)
円筒形状の固定子鉄心を上段、中段及び下段のブロックに分割し、上記上段のブロックと上記下段のブロックとの間で段スキューを施さず、上記上段のブロック及び上記下段のブロックに対して上記中段のブロックに段スキューを施し、上記回転子を内部に配置し、該回転子を回転させる回転磁界を発生する固定子巻線を設けた固定子とを備え、
上記回転子鉄心の段スキュー角θeの下限値を、下記式(1)で求められる理論角θs(電気角)とし、
上記回転子に段スキューを施した場合のコギングトルクと段スキュー角θeとの関係から、上記理論角θsにおけるコギングトルク以下となる段スキュー角θeの範囲を求め、上記段スキュー角θeの上限値を、上記範囲の最大値とし、
上記段スキュー角θeが上記下限値より大きく、かつ、上記上限値より小さくなるように設定され、
上記固定子鉄心の段スキューの電気角を上記理論角θsの1/2の値としたことを特徴とする永久磁石式回転電機。
(180×回転子磁極数/固定子磁極数と回転子磁極数の最小公倍数)/2 (電気角度) ・・・(1) A rotor in which two stages of permanent magnets are provided in the axial direction on the outer peripheral surface of the rotor core, and the permanent magnets are shifted by a stage skew angle θe (electrical angle) in the circumferential direction of the rotor core between the two stages; ,
The cylindrical stator core is divided into upper, middle and lower blocks, and no stage skew is applied between the upper and lower blocks, and the upper block and the lower block are A stage skew is applied to the middle block, the rotor is disposed inside, and a stator provided with a stator winding that generates a rotating magnetic field that rotates the rotor is provided.
The lower limit value of the step skew angle θe of the rotor core is a theoretical angle θs (electrical angle) obtained by the following formula (1),
From the relationship between the cogging torque when the rotor is step skewed and the step skew angle θe, the range of the step skew angle θe that is equal to or less than the cogging torque at the theoretical angle θs is obtained, and the upper limit value of the step skew angle θe is obtained. Is the maximum value in the above range,
The step skew angle θe is set to be larger than the lower limit value and smaller than the upper limit value,
A permanent magnet type rotating electrical machine characterized in that the electrical angle of the step skew of the stator iron core is set to a value ½ of the theoretical angle θs.
(180 × number of rotor magnetic poles / number of stator magnetic poles and least common multiple of rotor magnetic poles) / 2 (electrical angle) (1)
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