JP2006311691A - Rotary electric machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は回転電機に関するものである。 The present invention relates to a rotating electrical machine.
従来、回転子に設けられた永久磁石をハルバッハ配列とした回転電機が提案されている。永久磁石をハルバッハ配列とすると、特定の方向の磁力を強めることができる。従って、ハルバッハ配列された永久磁石を有する回転電機は、例えば同量の磁石で形成された通常配列の磁石を備えた回転電機と比べて、マグネットトルクを多く利用することができることから、回転電機を大きくすることなく高出力化を図ることができる。 Conventionally, a rotating electrical machine has been proposed in which permanent magnets provided on a rotor are arranged in a Halbach array. When the permanent magnets are arranged in the Halbach array, the magnetic force in a specific direction can be increased. Therefore, a rotating electrical machine having permanent magnets arranged in Halbach can use a greater amount of magnet torque than a rotating electrical machine having a normal arrangement of magnets formed of the same amount of magnets. High output can be achieved without increasing the size.
このような回転電機は、更なる特性の向上が望まれている。例えば特許文献１にて開示されている回転電機においては、永久磁石を多分割化（１つの磁極を３つ以上の永久磁石にて構成）することにより、回転電機におけるエアギャップ部での表面磁束密度分布の波形を正弦波に近づけ、コギングトルクを低減させて低リップル化を図っている。
Such a rotating electrical machine is desired to have further improved characteristics. For example, in the rotating electrical machine disclosed in
また、特許文献２にて開示されている回転電機においては、永久磁石は、径方向に沿って着磁が施された複数の主磁石と、周方向に沿って着磁が施された複数の補助磁石とから構成されている。これらの主磁石と補助磁石とは周方向に交互に配置されている。そして、磁極ピッチ幅をＰとした場合に、主磁石は、主磁石におけるエアギャップ部側の外周面の周方向幅Ｗｓｏが０．３Ｐ＜Ｗｍｏ＜Ｐを満たすように、且つ主磁石におけるエアギャップ部と逆側の側面の周方向幅ＷｍｉがＷｍｉ＝Ｐとなるように形成されている。また、補助磁石は、補助磁石におけるエアギャップ部側の側面の周方向幅ＷｍｏがＷｓｏ＝Ｗｍｏとなるように、且つ補助磁石におけるエアギャップ部と逆側の側面の周方向幅ＷｓｉがＷｓｉ＝０となるように形成されている。主磁石及び補助磁石をこのように構成することにより、トルクの向上を図っている。
しかしながら、特許文献１にて開示されている回転電機においては、多くの永久磁石をそれぞれ高精度に形成する必要があると共に、多くの永久磁石を組み付ける必要があるため、組付けのための工程数が増加する。
However, in the rotating electrical machine disclosed in
特許文献２にて開示されている回転電機は、特許文献１の回転電機に比べて永久磁石の分割数は少ない。しかしながら、永久磁石の分割数が減少したことにより、コギングトルク発生の一因となる表面密度分布の高調波成分が増加し、トルクリップルが増大する虞がある。トルクリップルが増大すると、回転電機における軸振動や騒音が増大してしまう。また、特許文献２の回転電機においては、主磁石及び補助磁石の形状が複雑となってしまうという問題もある。
The rotating electrical machine disclosed in
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、簡易な構成でトルクリップルを低減させることができる回転電機を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a rotating electrical machine that can reduce torque ripple with a simple configuration.
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、巻線を有する固定子と、前記固定子に対して回転可能に支持されたロータコアに、ラジアル方向に着磁された主磁石とラジアル方向以外に着磁された補助磁石とが周方向に交互に配置されてなる回転子とを備えた回転電機であって、前記主磁石及び前記補助磁石は、前記主磁石及び前記補助磁石における前記固定子側の側面が、周方向に隣接する前記主磁石及び前記補助磁石の何れか一方に近づくに連れて前記固定子から徐々に離間するように形成されている。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の回転電機において、前記補助磁石は、前記主磁石間にそれぞれ１つ設けられている。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の回転電機において、前記固定子側で前記回転子の回転軸線方向に沿って延びる前記主磁石及び前記補助磁石の角部は、Ｒ形状をなしている。
According to a second aspect of the present invention, in the rotating electric machine according to the first aspect, one auxiliary magnet is provided between the main magnets.
According to a third aspect of the present invention, in the rotating electrical machine according to the first or second aspect, corner portions of the main magnet and the auxiliary magnet extending along the rotation axis direction of the rotor on the stator side are , R shape.
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の回転電機において、前記主磁石及び前記補助磁石は、Ｒ形状をなす前記角部の曲率半径Ｒと、前記主磁石の前記固定子側の前記側面における周方向の長さＬとの比が０＜Ｒ／Ｌ≦０．２５を満たすように形成されている。 According to a fourth aspect of the present invention, in the rotating electrical machine according to the third aspect, the main magnet and the auxiliary magnet have a radius of curvature R of the corner portion having an R shape, and the stator side of the main magnet. The side surface is formed so that the ratio with the circumferential length L satisfies 0 <R / L ≦ 0.25.
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の回転電機において、前記固定子はスロットレスである。
（作用）
請求項１に記載の発明によれば、主磁石及び補助磁石は、主磁石及び補助磁石における固定子側の側面が、周方向に隣接する主磁石及び補助磁石の何れか一方に近づくに連れて固定子から離間するように形成されている。従って、隣接する磁石同士の境目付近における表面磁束密度は、主磁石及び補助磁石における固定子側の側面が隣接する磁石に近づくに連れて固定子から離間されるように形成されていない場合に比べて、緩やかに変化するようになる。その結果、回転子における表面磁束密度分布の波形が正弦波に近づくため、トルクリップルを低減させることができる。また、主磁石及び補助磁石を、主磁石及び補助磁石における固定子側の側面が、周方向に隣接する主磁石及び補助磁石の何れか一方に近づくに連れて固定子から離間するように形成するだけでよいため、磁極数に対して磁石の数を増加させたり、主磁石及び補助磁石を複雑な形状に形成したりしなくてもよい。従って、簡易な構成でトルクリップルを低減させることができる。
According to a fifth aspect of the present invention, in the rotating electrical machine according to any one of the first to fourth aspects, the stator is slotless.
(Function)
According to the first aspect of the present invention, the main magnet and the auxiliary magnet are arranged such that the stator side surface of the main magnet and the auxiliary magnet approaches one of the main magnet and the auxiliary magnet adjacent in the circumferential direction. It is formed so as to be separated from the stator. Therefore, the surface magnetic flux density in the vicinity of the boundary between adjacent magnets is compared to the case where the side surfaces on the stator side of the main magnet and the auxiliary magnet are not formed so as to be separated from the stator as they approach the adjacent magnet. Will change slowly. As a result, since the waveform of the surface magnetic flux density distribution in the rotor approaches a sine wave, torque ripple can be reduced. Further, the main magnet and the auxiliary magnet are formed such that the side surface on the stator side of the main magnet and the auxiliary magnet is separated from the stator as approaching one of the main magnet and the auxiliary magnet adjacent in the circumferential direction. Therefore, it is not necessary to increase the number of magnets relative to the number of magnetic poles, or to form the main magnet and auxiliary magnet in a complicated shape. Therefore, torque ripple can be reduced with a simple configuration.
請求項２に記載の発明によれば、補助磁石は、各主磁石に対して１つ分設けられることになる。そのため、各主磁石に対して複数の補助磁石が設けられ、主磁石間に周方向に複数の補助磁石が配置される場合と比べて、部品点数が低減される。また、各主磁石に対して複数の補助磁石が設けられる場合に比べて、補助磁石の数が少ないことから、補助磁石を精度良く加工する手間が省かれる。尚、主磁石間に配置される補助磁石が１つであると、磁石の分割数は減少する。しかしながら、本発明においては、主磁石及び補助磁石は、主磁石及び補助磁石における固定子側の側面が、周方向に隣接する主磁石及び補助磁石の何れか一方に近づくに連れて固定子から離間するように形成されていることから、トルクリップルの増大は防止される。
According to the invention described in
請求項３に記載の発明によれば、固定子側で回転子の回転軸線方向に沿って延びる主磁石及び補助磁石の角部がＲ形状とされることにより、主磁石及び補助磁石における固定子側の側面は、周方向に隣接する主磁石及び補助磁石の何れか一方に近づくに連れて容易に固定子から徐々に離間される。 According to the third aspect of the present invention, the corners of the main magnet and the auxiliary magnet extending along the direction of the rotation axis of the rotor on the stator side are formed in an R shape, so that the stator in the main magnet and the auxiliary magnet. The side surface on the side is gradually separated from the stator as it approaches one of the main magnet and auxiliary magnet adjacent in the circumferential direction.
請求項４に記載の発明によれば、Ｒ形状をなす角部の曲率半径Ｒと、主磁石の固定子側の側面における周方向の長さＬとの比が、０．２５＜Ｒ／Ｌとなるように主磁石及び補助磁石が形成された場合に比べて、回転電機における平均トルクの低下を抑えつつ、トルクリップルが低減される。 According to the fourth aspect of the present invention, the ratio between the radius of curvature R of the corner portion forming the R shape and the circumferential length L of the side surface on the stator side of the main magnet is 0.25 <R / L. As compared with the case where the main magnet and the auxiliary magnet are formed so as to become, the torque ripple is reduced while suppressing the decrease in the average torque in the rotating electrical machine.
請求項５に記載の発明によれば、固定子がスロットレスであることから、コギングトルクがより低減され、回転子がよりスムーズに回転する。 According to the fifth aspect of the present invention, since the stator is slotless, the cogging torque is further reduced, and the rotor rotates more smoothly.
本発明によれば、簡易な構成でトルクリップルが低減される回転電機を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a rotating electrical machine in which torque ripple is reduced with a simple configuration.
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、本実施形態の回転電機１は、固定子２と回転子３とを備えている。
固定子２は、略円筒状に形成されたステータコア４と、ステータコア４の内側に放射状に形成された複数（本実施形態では１２個）のティース５と、これらティース５に巻回された巻線６とを備えている。この巻線６は、図示しない電源装置に接続されている。そして、巻線６は、電源装置から電源が供給されると、回転子３を回転させるための回転磁界を発生させるように構成されている。
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of the invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the rotating
The
回転子３は、固定子２の内側に回転可能に支持されている。回転子３は、回転軸７と、該回転軸７を中心に固定子２に対して回転可能に設けられたロータコア８と、複数（本実施形態では８個）の主磁石９と、複数（本実施形態では８個）の補助磁石１０とを備えて構成されている。
The
主磁石９と補助磁石１０とは、ロータコア８の外周に主磁石９と補助磁石１０とが周方向に交互となるように配置されており、主磁石９間には、補助磁石１０が１つずつ配置されている。そして、主磁石９及び補助磁石１０は、ロータコア８の外周面に接着剤等により固定されている。ロータコア８の外周面に固定された状態の主磁石９及び補助磁石１０は、全体で略円筒状をなしている。隣接する主磁石９と補助磁石１０との境目は、径方向と一致している。
The
主磁石９はラジアル方向に沿って着磁されており、補助磁石１０は回転軸７と直交する平面上において、補助磁石１０の径方向に延びる中心線Ｌｓに対して直角をなす方向に沿って着磁されている。尚、図１においては、主磁石９及び補助磁石１０の着磁方向を矢印にて図示している。主磁石９は周方向にわたって均一に着磁されており、補助磁石１０は径方向に均一に着磁されている。そして、１つの磁極は、一つの主磁石９と該主磁石９の両側に配置された補助磁石１０の周方向の半分とから構成されている。即ち、本実施形態の回転子３は、８極表面磁石形の回転子である。
The
本実施形態の主磁石９及び補助磁石１０は、同一の形状をなしている。図２（ａ）（ｂ）に示すように、回転子３の回転軸線方向（図１に示す回転軸７の軸線Ｌ１方向に同じ）に沿って延びる主磁石９の４つの角部９ａ〜９ｄ、及び回転子３の回転軸線方向に沿って延びる補助磁石１０の４つの角部１０ａ〜１０ｄは、Ｒ形状（主磁石９及び補助磁石１０の外側に膨らむ円弧状）をなしている。主磁石９は、径方向外側、即ち固定子２側で回転子３の回転軸線方向に沿って延びる２つの角部９ａ，９ｂがＲ形状に形成されることにより、主磁石９の固定子２と径方向に対向する側面９ｅが、周方向に隣接する補助磁石１０に近づくに連れて固定子２から徐々に離間するように形成されている（図１参照）。即ち、主磁石９の固定子２側の側面９ｅは、該側面９ｅを有する主磁石９に隣接する補助磁石１０に周方向に沿って近づくに連れて、固定子２と対向する方向である径方向に沿って徐々に固定子２から遠ざかるように離間する。同様に、補助磁石１０は、径方向外側、即ち固定子２側で回転子３の回転軸線方向に沿って延びる２つの角部１０ａ，１０ｂがＲ形状に形成されることにより、補助磁石１０の固定子２と径方向に対向する側面１０ｅが、周方向に隣接する主磁石９に近づくに連れて固定子２から徐々に離間するように形成されている。即ち、補助磁石１０の固定子２側の側面１０ｅは、該側面１０ｅを有する補助磁石１０に隣接する主磁石９に周方向に沿って近づくに連れて、固定子２と対向する方向である径方向に沿って徐々に固定子２から遠ざかるように離間する。
The
また、主磁石９及び補助磁石１０は、角部９ａ，９ｂ，１０ａ，１０ｂの曲率半径Ｒと、主磁石９の固定子２側の側面における周方向の長さＬとの比が、０＜Ｒ／Ｌ≦０．２５を満たすように形成されている。尚、主磁石９の固定子２側の側面における周方向の長さＬは、主磁石９の固定子２側の側面９ｅにおいて、主磁石９の周方向幅と等しい幅を有する円弧の長さである。従って、主磁石９の固定子２側の側面における周方向の長さＬは、図２（ｃ）に示すように、径方向外側で回転軸線方向に沿って延びる２つの角部１１ａ，１１ｂの曲率半径が０の主磁石１１における径方向外側の側面１１ｅの周方向の長さＬ２に等しい。上記のような主磁石９及び補助磁石１０は、磁性体に着磁を施して形成される。そして、主磁石９及び補助磁石１０は、着磁が施された後にロータコア８の外周面に固定される。
Further, in the
ここで、本実施形態の回転電機１と、主磁石９及び補助磁石１０に替えて角部がＲ形状をなしていない（即ち、Ｒ＝０であってＲ／Ｌ＝０）主磁石１１及び補助磁石１２（図２（ｃ）（ｄ）参照）を備えた回転電機とについて、ＦＥＭ（有限要素法）解析を行って表面磁束密度分布を求めた結果を図３に示す。図３では、両回転電機において１極対分に相当する４５°分を電気角３６０°分として表示している。また、図３では、回転電機１における表面磁束密度分布の波形を実線で示し、主磁石１１及び補助磁石１２を備えた回転電機における表面磁束密度分布の波形を一点鎖線にて示している。
Here, instead of the rotating
図３を見てわかるように、角部９ａ，９ｂ，１０ａ，１０ｂがＲ形状をなす主磁石９及び補助磁石１０を備えた回転電機１における表面磁束密度分布の波形は、角部がＲ形状をなしていない主磁石１１及び補助磁石１２を備えた回転電機における表面磁束密度分布の波形に比べて、表面磁束密度の変化が緩やかで、正弦波に近い波形形状となっている。
As can be seen from FIG. 3, the waveform of the surface magnetic flux density distribution in the rotating
また、Ｒ／Ｌ＝０となる主磁石１１及び補助磁石１２を備えた回転電機における磁束密度分布を周波数解析した結果、及びＲ／Ｌ＝０．１０、Ｒ／Ｌ＝０．２５となる主磁石９及び補助磁石１０を備えた回転電機における磁束密度分布を周波数解析した結果を図４に示す。図４では、Ｒ／Ｌ＝０となる主磁石１１及び補助磁石１２を備えた回転電機、及びＲ／Ｌ＝０．１０、Ｒ／Ｌ＝０．２５となる主磁石９及び補助磁石１０を備えた回転電機１について、表面磁束密度分布に含まれる高調波成分の強度を相対的に示している。図４を見ると、Ｒ／Ｌの値が大きくなるに連れて、コギングトルクやトルクリップルを引き起こす原因とされている５次の成分が減少していることがわかる。
Further, the result of frequency analysis of the magnetic flux density distribution in the rotating electrical machine including the
また、Ｒ／Ｌとトルクリップルとの関係、及びＲ／Ｌと平均トルクとの関係を図５に示す。図５を見ると、Ｒ／Ｌの値が大きくなるに連れて、トルクリップルが徐々に低減されることがわかる。そして、トルクリップルは、Ｒ／Ｌ＝０．２５となるところで最も小さくなり、Ｒ／Ｌ＝０．２５を越えると徐々に大きくなることがわかる。また、平均トルクは、Ｒ／Ｌの値が大きくなるに連れて、若干ではあるが減少することがわかる。従って、図４から、０＜Ｒ／Ｌ≦０．２５とすると、平均トルクの低下を抑えつつトルクリップルを低減可能であることがわかる。 FIG. 5 shows the relationship between R / L and torque ripple and the relationship between R / L and average torque. FIG. 5 shows that the torque ripple is gradually reduced as the value of R / L increases. The torque ripple is the smallest when R / L = 0.25, and gradually increases when R / L = 0.25. It can also be seen that the average torque decreases slightly as the value of R / L increases. Therefore, it can be seen from FIG. 4 that when 0 <R / L ≦ 0.25, it is possible to reduce torque ripple while suppressing a decrease in average torque.
上記したように、本実施形態によれば、以下の作用・効果を有する。
（１）主磁石９及び補助磁石１０は、固定子２側で回転子３の回転軸線方向に沿って延びる角部９ａ，９ｂ，１０ａ，１０ｂがＲ形状に形成されている。これにより、主磁石９及び補助磁石１０は、主磁石９及び補助磁石１０の固定子２と径方向に対向する側面９ｅ，１０ｅが、周方向に隣接する主磁石９及び補助磁石１０の何れか一方に近づくに連れて固定子２から徐々に離間するように形成されている。従って、隣接する磁石９，１０同士の境目付近における表面磁束密度は、側面９ｅ，１０ｅが隣接する磁石９，１０に近づくに連れて固定子２から離間されるように形成されていない場合に比べて、緩やかに変化するようになる。その結果、回転子３における表面磁束密度分布の波形が正弦波に近づくため、トルクリップルを低減させることができる。また、主磁石９及び補助磁石１０を、主磁石９及び補助磁石１０における固定子２側の側面９ｅ，１０ｅが、周方向に隣接する主磁石９及び補助磁石１０の何れか一方に近づくに連れて固定子から離間するように形成するだけでよいため、磁極数に対して磁石の数を増加させたり、主磁石及び補助磁石を複雑な形状に形成したりしなくてもよい。従って、簡易な構成でトルクリップルを低減させることができる。その結果、回転電機１における振動や騒音を低減させることができる。
As described above, according to the present embodiment, the following actions and effects are obtained.
(1) As for the
（２）主磁石９間には補助磁石１０が１つずつ配置され、補助磁石１０は各主磁石９に対して１つ分設けられている。そのため、各主磁石に対して複数の補助磁石が設けられ、主磁石間に周方向に複数の補助磁石が配置される場合と比べて、部品点数が低減される。また、各主磁石に対して複数の補助磁石が設けられる場合に比べて、補助磁石１０の数が少ないことから、補助磁石を精度良く加工する手間が省かれる。その結果、製造時間の短縮を図ることができると共に、製造コストの削減を図ることができる。
(2) One
尚、主磁石９間に配置される補助磁石１０が１つであると、磁石の分割数は減少する。しかしながら、本実施形態では、主磁石９及び補助磁石１０は、主磁石９及び補助磁石１０における径方向外側の側面９ｅ，１０ｅが、周方向に隣接する主磁石９及び補助磁石１０の何れか一方に近づくに連れて固定子２から離間するように形成されている。よって、回転電機１におけるトルクリップルの増大は防止される。
If the number of
（３）角部９ａ，９ｂ，１０ａ，１０ｂをＲ形状とするのみの簡単な構成で、主磁石９及び補助磁石１０の固定子２と径方向に対向する側面９ｅ，１０ｅは、該側面９ｅ，１０ｅを有する主磁石９及び補助磁石１０に隣接する主磁石９及び補助磁石１０の何れか一方に近づくに連れて容易に固定子２から徐々に離間される。従って、主磁石９及び補助磁石１０を容易に製造することができる。また、角部９ａ，９ｂ，１０ａ，１０ｂをＲ形状とすると、例えば角部９ａ，９ｂ，１０ａ，１０ｂに面取を施して主磁石９及び補助磁石１０の側面９ｅ，１０ｅを周方向に隣接する主磁石９及び補助磁石１０の何れか一方に近づくに連れて徐々に固定子２から離間させた場合に比べて、側面９ｅ，１０ｅに角張った部分が形成されない。従って、隣接する磁石９，１０同士の境目付近における表面磁束密度は、角部９ａ，９ｂ，１０ａ，１０ｂに面取を施した場合よりも、緩やかに変化するようになる。これにより、回転子３における表面磁束密度分布の波形が正弦波に近づき易くなる。
(3) The side surfaces 9e, 10e facing the
（４）主磁石９及び補助磁石１０は、Ｒ形状をなす角部９ａ，９ｂ，１０ａ，１０ｂの曲率半径Ｒと、主磁石９の固定子２側の側面における周方向の長さＬとの比が、０＜Ｒ／Ｌ≦０．２５となるように形成されている。従って、０．２５＜Ｒ／Ｌとなるように主磁石９及び補助磁石１０が形成された場合に比べて、回転電機１における平均トルクの低下を抑えつつ、トルクリップルを低減させることができる。
(4) The
（５）補助磁石１０は、補助磁石１０の径方向に延びる中心線Ｌｓに対して直角をなす方向に沿って着磁されている。そのため、回転子３が正回転された場合と逆回転された場合とで、回転子３の回転力が変化しない。よって、正回転及び逆回転の何れであっても、回転電機１の出力性能を等しくすることができる。尚、この補助磁石１０の着磁方向は、回転軸７と直交する平面上においての方向である。
(5) The
（６）主磁石９と補助磁石１０とが同じ形状であることから、特許文献２に記載されている主磁石及び補助磁石を形成する場合のように、主磁石用の部品と、補助磁石用の部品とをそれぞれ用意する必要がない。従って、着磁の方向のみを変えるだけで主磁石９及び補助磁石１０が形成されるため、部品の種類の増加を抑えて、製造コストをより低減させることができる。
(6) Since the
（７）固定子２と逆側（即ち径方向内側）で回転子３の回転軸線方向に沿って延びる主磁石９及び補助磁石１０の角部９ｃ，９ｄ，１０ｃ，１０ｄは、Ｒ形状をなしている。角部９ｃ，９ｄ，１０ｃ，１０ｄをＲ形状とすると、主磁石９及び補助磁石１０において、磁気回路が形成されない部分（磁束が通過しない部分）を省略することができる。よって、主磁石９及び補助磁石１０を形成する磁性体の量を減らすことができ、製造コストを更に低減させることができる。
(7) The
尚、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
○上記実施形態では、主磁石９は、周方向にわたって均一に着磁されているが、周方向に磁束量が変化するように着磁されていてもよい。例えば、主磁石９は、該主磁石９の周方向中央部から周方向両端部に向かうに連れて磁束量が徐々に少なくなる（磁束密度が徐々に小さくなる）ように着磁されていてもよい。主磁石９がこのように着磁されると、主磁石９と隣接する補助磁石１０との境目付近で、表面磁束密度分布がより緩やかに変化するようになり、表面磁束密度分布の波形がより正弦波に近い形状となる。従って、よりトルクリップルを低減させることができる。
In addition, you may change embodiment of this invention as follows.
In the above embodiment, the
○上記実施形態では、補助磁石１０は回転軸７と直交する平面上において、補助磁石１０の径方向に延びる中心線Ｌｓに対して直角をなす方向に沿って着磁されているが、これに限らない。補助磁石１０は、ラジアル方向以外の何れかの方向に沿って着磁されていればよい。
In the above embodiment, the
○上記実施形態では、主磁石９と補助磁石１０とは同じ形状をなしているが、これに限らない。例えば、図６（ａ）に示す回転電機２１に備えられた主磁石２２は、該主磁石２２の固定子２側（径方向外側）の側面２２ｅにおける周方向幅Ｗｒが、補助磁石２３の固定子２側の側面２３ｅにおける周方向幅Ｗｓよりも小さくなるように設定されている。図６（ｂ）（ｃ）に示すように、主磁石２２及び補助磁石２３の角部２２ａ〜２２ｄ，２３ａ〜２３ｄは、上記実施形態と同様にＲ形状に形成されている。このように構成すると、主磁石２２と補助磁石２３との境目部分で、主磁石２２からの磁束と補助磁石２３からの磁束とがぶつかり合って表面磁束密度が極端に大きくなることを抑えることができる。その結果、回転電機１における表面磁束密度分布の波形をより正弦波に近づけることができ、トルクリップルを更に低減させることができる。また、主磁石２２の固定子２側の側面２２ｅにおける周方向幅Ｗｒを補助磁石２３の固定子２側の側面２３ｅにおける周方向幅Ｗｓよりも小さくするのみの簡易な構成で、更なるトルクリップルの低減を図ることができる。よって、トルクリップルの低減を更に図るために、回転電機１を複雑な構成とする必要がなく、製造コストの増大を抑えることができる。
In the above embodiment, the
尚、主磁石２２の周方向両側に配置された補助磁石２３の径方向に沿って延びる中心線Ｌｓ間の周方向幅を磁極ピッチ幅Ｐとした場合に、主磁石２２の固定子２側の側面２２ｅにおける周方向幅Ｗｒが、磁極ピッチ幅Ｐに対して、０．２Ｐ＜Ｗｒ＜０．５Ｐとなるように形成されると、平均トルクを保持しつつトルクリップルを低減させることができる。因みに、磁極ピッチ幅Ｐは、主磁石９の周方向両側に配置された補助磁石１０の径方向に延びる中心線Ｌｓ間の周方向幅である。
When the circumferential width between the center lines Ls extending along the radial direction of the
○上記実施形態では、主磁石９及び補助磁石１０において回転子３の回転軸線方向に沿って延びる全ての角部９ａ〜９ｄ，１０ａ〜１０ｄがＲ形状に形成されているが、これに限らない。主磁石９及び補助磁石１０の回転軸線方向に沿って延びる角部９ａ〜９ｄ，１０ａ〜１０ｄのうち、少なくとも径方向外側（固定子２側）で回転子３の回転軸線方向に沿って延びる角部９ａ，９ｂ，１０ａ，１０ｂがＲ形状に形成されていればよい。従って、主磁石９及び補助磁石１０に替えて、図７（ａ）（ｂ）に示すような主磁石３１及び補助磁石３２を図１に示す回転電機１に備えても良い。図７（ａ）（ｂ）に示す主磁石３１及び補助磁石３２においては、径方向外側で回転子３の回転軸線方向に沿って延びる角部３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂは上記実施形態の角部９ａ，９ｂ，１０ａ，１０ｂと同様にＲ形状に形成されている。そして、主磁石３１，及び補助磁石３２において、径方向内側、即ち固定子２と逆側で回転子３回転軸線方向に沿って延びる角部３１ｃ，３１ｄ，３２ｃ，３２ｄはＲ形状に形成されていない。
In the above embodiment, all the
○上記実施形態では、主磁石９及び補助磁石１０において、径方向外側、即ち固定子２側で回転子３の軸線方向に沿って延びる角部９ａ，９ｂ，１０ａ，１０ｂがＲ形状をなしている。しかしながら、角部９ａ，９ｂ，１０ａ，１０ｂの形状はＲ形状に限らない。例えば、角部９ａ，９ｂ，１０ａ，１０ｂは、主磁石９及び補助磁石１０の内側に凹む円弧状に形成されてもよいし、面取を施したようなテーパ状に形成されてもよい。このように構成しても、主磁石９及び補助磁石１０における固定子２側の側面９ｅ，１０ｅは、該側面９ｅ，１０ｅを有する主磁石９及び補助磁石１０に周方向に隣接する主磁石９及び補助磁石１０の何れか一方に近づくに連れて固定子２から徐々に離間する。そのため、隣接する主磁石９及び補助磁石１０の境目となる部分で、表面磁束密度分布の波形が緩やかに変化するようになり、上記実施形態と同様にトルクリップルの低減を図ることができる。
In the above embodiment, in the
○上記実施形態では、主磁石９及び補助磁石１０は、全体で略円筒状をなすように構成されているが、軸方向に垂直な面に沿って複数に分割し、それぞれを適当なスキュー角だけずらしてもよい。主磁石９及び補助磁石１０をこのように構成すると、コギングトルクを低減させることができる。
In the above embodiment, the
○主磁石９及び補助磁石１０の外周側に、ステンレス等で形成された金属製のカバーを被せてもよい。このように構成すると、例えば、ロータコア８から主磁石９及び補助磁石１０が外れた場合に、主磁石９及び補助磁石１０の飛散を防止することができる。
A metal cover formed of stainless steel or the like may be put on the outer peripheral sides of the
○主磁石９及び補助磁石１０と、ロータコア８との間に磁性材料よりなる円筒状の部材を介在させてもよい。このように構成すると、円筒状の部材がバックヨークとして機能し、固定子２側の磁束密度をより大きくすることができる。
A cylindrical member made of a magnetic material may be interposed between the
○上記実施形態では、回転電機１は、複数のティース５が周方向に配置されることにより、これらのティース５によって形成されたスロットを有する固定子２を備えている。しかしながら、図８に示すように、スロットレスの固定子４１を備えた回転電機４２に本発明を適用してもよい。このように構成すると、コギングトルクがより低減され、回転子３はよりスムーズに回転される。
In the above embodiment, the rotating
○上記実施形態では、８極の磁極を有する回転子３を備えた回転電機１に本発明を適用したが、主磁石９及び補助磁石１０によって構成される磁極は、８極より少なくてもよいし、８極より多くてもよい。
In the above embodiment, the present invention is applied to the rotating
○上記実施形態では、巻線６は、集中巻にて巻回されているが、分布巻にて巻回されてもよい。
○上記実施形態では、回転電機１はインナロータ型であるが、アウタロータ型の回転電機に本発明を適用してもよい。その場合、主磁石及び補助磁石は、該主磁石及び補助磁石における固定子側の側面が、隣接する主磁石及び補助磁石の何れか一方に近づくに連れて固定子から徐々に離間するように形成される。
In the above embodiment, the winding 6 is wound by concentrated winding, but may be wound by distributed winding.
In the above embodiment, the rotating
上記実施形態、及び上記各変更例から把握できる技術的思想を以下に記載する。
（イ）請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の回転電機において、前記主磁石は、前記固定子側の側面における周方向幅が、周方向に前記主磁石の間に配置された前記補助磁石の固定子側の側面における周方向幅よりも小さくなるように設定されていることを特徴とする回転電機。このように構成すると、主磁石と補助磁石との境目部分で、主磁石からの磁束と補助磁石からの磁束とがぶつかり合って表面磁束密度が極端に大きくなることを抑えることができる。その結果、回転電機における表面磁束密度分布の波形をより正弦波に近づけることができ、トルクリップルを更に低減させることができる。
The technical idea that can be grasped from the above embodiment and each of the above modifications will be described below.
(A) In the rotating electrical machine according to any one of
（ロ）前記（イ）に記載の回転電機において、前記各主磁石は、前記固定子側の側面における周方向幅Ｗｒが、磁極ピッチ幅Ｐに対して、０．２Ｐ＜Ｗｒ＜０．５Ｐとなる磁石形状を有することを特徴とする回転電機。このように構成すると、平均トルクを保持しつつトルクリップルの低減を図ることができる。 (B) In the rotating electrical machine described in (A), each main magnet has a circumferential width Wr on the side surface on the stator side of 0.2 P <Wr <0.5 P with respect to the magnetic pole pitch width P. A rotating electric machine characterized by having a magnet shape. With this configuration, it is possible to reduce torque ripple while maintaining the average torque.
１，２１，４２…回転電機、２，４１…固定子、３…回転子、６…巻線、８…ロータコア、９，２２，３１…主磁石、９ａ，９ｂ，２２ａ，２２ｂ，３１ａ，３１ｂ…固定子側で回転子の回転軸線方向に沿って延びる主磁石の角部、１０，２３，３２…補助磁石、１０ａ，１０ｂ，２３ａ，２３ｂ，３２ａ，３２ｂ…固定子側で回転子の回転軸線方向に沿って延びる補助磁石の角部、９ｅ，２２ｅ…主磁石における固定子側の側面、１０ｅ，２３ｅ…補助磁石における固定子側の側面、Ｌ…主磁石の固定子側の側面における周方向の長さ。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記固定子に対して回転可能に支持されたロータコアに、ラジアル方向に着磁された主磁石とラジアル方向以外に着磁された補助磁石とが周方向に交互に配置されてなる回転子と
を備えた回転電機であって、
前記主磁石及び前記補助磁石は、前記主磁石及び前記補助磁石における前記固定子側の側面が、周方向に隣接する前記主磁石及び前記補助磁石の何れか一方に近づくに連れて前記固定子から徐々に離間するように形成されていることを特徴とする回転電機。 A stator having windings;
A rotor core that is rotatably supported with respect to the stator, and a rotor in which main magnets magnetized in a radial direction and auxiliary magnets magnetized in a direction other than the radial direction are alternately arranged in a circumferential direction. A rotating electrical machine equipped with,
The main magnet and the auxiliary magnet are separated from the stator as the side surface on the stator side of the main magnet and the auxiliary magnet approaches one of the main magnet and the auxiliary magnet adjacent in the circumferential direction. A rotating electric machine characterized by being formed so as to be gradually separated.
前記補助磁石は、前記主磁石間にそれぞれ１つ設けられていることを特徴とする回転電機。 In the rotating electrical machine according to claim 1,
One auxiliary magnet is provided between the main magnets, respectively.
前記固定子側で前記回転子の回転軸線方向に沿って延びる前記主磁石及び前記補助磁石の角部は、Ｒ形状をなしていることを特徴とする回転電機。 In the rotating electrical machine according to claim 1 or 2,
Corners of the main magnet and the auxiliary magnet extending along the rotation axis direction of the rotor on the stator side have an R shape.
前記主磁石及び前記補助磁石は、Ｒ形状をなす前記角部の曲率半径Ｒと、前記主磁石の前記固定子側の前記側面における周方向の長さＬとの比が
０＜Ｒ／Ｌ≦０．２５
を満たすように形成されていることを特徴とする回転電機。 In the rotating electrical machine according to claim 3,
In the main magnet and the auxiliary magnet, a ratio between a radius of curvature R of the corner portion having an R shape and a circumferential length L of the side surface of the main magnet on the stator side is 0 <R / L ≦ 0.25
A rotating electrical machine characterized by being formed to satisfy the above.
前記固定子はスロットレスであることを特徴とする回転電機。 In the rotary electric machine according to any one of claims 1 to 4,
The rotating electric machine according to claim 1, wherein the stator is slotless.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005130390A JP2006311691A (en) | 2005-04-27 | 2005-04-27 | Rotary electric machine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2005130390A JP2006311691A (en) | 2005-04-27 | 2005-04-27 | Rotary electric machine |
Publications (1)
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| JP2006311691A true JP2006311691A (en) | 2006-11-09 |
Family
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Family Applications (1)
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| JP2005130390A Pending JP2006311691A (en) | 2005-04-27 | 2005-04-27 | Rotary electric machine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2006311691A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112688451A (en) * | 2019-10-17 | 2021-04-20 | 丰田自动车株式会社 | Rotor and method for manufacturing rotor |
-
2005
- 2005-04-27 JP JP2005130390A patent/JP2006311691A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN112688451B (en) * | 2019-10-17 | 2024-04-30 | 丰田自动车株式会社 | Rotor and method for manufacturing rotor |
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