JP3513467B2 - 同期電動機のロータ - Google Patents
同期電動機のロータInfo
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- JP3513467B2 JP3513467B2 JP2000181190A JP2000181190A JP3513467B2 JP 3513467 B2 JP3513467 B2 JP 3513467B2 JP 2000181190 A JP2000181190 A JP 2000181190A JP 2000181190 A JP2000181190 A JP 2000181190A JP 3513467 B2 JP3513467 B2 JP 3513467B2
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- synchronous motor
- hyperbolic cosine
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-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
- H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
- H02K1/2706—Inner rotors
- H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
- H02K1/274—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
- H02K1/2753—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
- H02K1/278—Surface mounted magnets; Inset magnets
- H02K1/2781—Magnets shaped to vary the mechanical air gap between the magnets and the stator
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K19/00—Synchronous motors or generators
- H02K19/02—Synchronous motors
- H02K19/10—Synchronous motors for multi-phase current
- H02K19/103—Motors having windings on the stator and a variable reluctance soft-iron rotor without windings
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Synchronous Machinery (AREA)
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、同期電動機に関
し、特に同期電動機のロータ構造に関する発明である。
し、特に同期電動機のロータ構造に関する発明である。
【０００２】
【従来の技術】同期電動機において、その発生トルクは
ロータの各１極分の外形中央部の形状とステータとのギ
ャップで決定される。このギャップが小さいほどトルク
は大きくなる。また、同期電動機のインダクタンスは、
ロータの各１極分の外形側面部（ロータ１極分における
外形形状における円周方向の終端部と頂点部との間の領
域）の形状とステータとのギャップで決定され、ギャッ
プが大きいほどインダクタンスは小さい。また、インダ
クタンスが小さくなると、高速回転時での逆起電力が小
さくなり、高速回転時のトルク（出力）が増加するとい
うメリットがある。さらに、インダクタンスが小さくな
る分、省エネにもなる。
ロータの各１極分の外形中央部の形状とステータとのギ
ャップで決定される。このギャップが小さいほどトルク
は大きくなる。また、同期電動機のインダクタンスは、
ロータの各１極分の外形側面部（ロータ１極分における
外形形状における円周方向の終端部と頂点部との間の領
域）の形状とステータとのギャップで決定され、ギャッ
プが大きいほどインダクタンスは小さい。また、インダ
クタンスが小さくなると、高速回転時での逆起電力が小
さくなり、高速回転時のトルク（出力）が増加するとい
うメリットがある。さらに、インダクタンスが小さくな
る分、省エネにもなる。
【０００３】従来の同期電動機のロータは、図７、図８
に示すように、外形形状を円または円弧を繋げた形状と
していた。図７は、同期電動機のロータの外形形状を円
にした従来例の断面形状説明図である。ロータ表面に磁
石１が取り付けられる、この１極分の外形形状は円弧で
構成され、この円弧が極数分連接され外形が円を形成し
ている。なお、符号２はこのロータのシャフトである。
この図７に示す例では、ロータ外形形状は、ロータの中
心軸（シャフト２の中心軸）を中心とした円上に各１極
分の磁石表面形状の円弧が重なるように配置され、ロー
タ外形形状が円となっている。
に示すように、外形形状を円または円弧を繋げた形状と
していた。図７は、同期電動機のロータの外形形状を円
にした従来例の断面形状説明図である。ロータ表面に磁
石１が取り付けられる、この１極分の外形形状は円弧で
構成され、この円弧が極数分連接され外形が円を形成し
ている。なお、符号２はこのロータのシャフトである。
この図７に示す例では、ロータ外形形状は、ロータの中
心軸（シャフト２の中心軸）を中心とした円上に各１極
分の磁石表面形状の円弧が重なるように配置され、ロー
タ外形形状が円となっている。
【０００４】この図７に示すロータを用いた同期電動機
でトルクを増大させるには、各極の円弧が連接されて形
成される外形の円の半径を大きくして、ステータ内周面
とのギャップを小さくすることが考えられる。しかし、
この方法であると各１極分の頂点部ａに続く外形側面部
ｂのギャップも小さくなりインダクタンスが増加し、同
期電動機の高速でのトルク（出力）が落ちる結果となっ
ていた。逆に、インダクタンスを小さくするためには、
円弧の半径を小さくし、外形側面部ｂのギャップを大き
くすることが考えられるが、こうすると外形頂点部ａの
ギャップが大きくなりトルクが落ちる結果となってい
た。
でトルクを増大させるには、各極の円弧が連接されて形
成される外形の円の半径を大きくして、ステータ内周面
とのギャップを小さくすることが考えられる。しかし、
この方法であると各１極分の頂点部ａに続く外形側面部
ｂのギャップも小さくなりインダクタンスが増加し、同
期電動機の高速でのトルク（出力）が落ちる結果となっ
ていた。逆に、インダクタンスを小さくするためには、
円弧の半径を小さくし、外形側面部ｂのギャップを大き
くすることが考えられるが、こうすると外形頂点部ａの
ギャップが大きくなりトルクが落ちる結果となってい
た。
【０００５】そこで、各１極分の外形形状Ｆの頂点部ａ
とステータ内周面間のギャップを小さくしてトルクを増
大させる方法として、図８に示すような、１極分の外形
形状Ｆの円弧の中心をロータの中心からオフセットする
方法がある。図８に示す従来例は、ロータのコア３内に
磁石１が埋め込まれた例で、ロータの各１極分の外形形
状Ｆは円弧をなしている。かつ、この円弧の中心はロー
タの中心軸からオフセットした位置にある。この中心が
ロータ中心よりもオフセットした位置にある１極分の円
弧を極数分だけ連接してロータ外形形状を構成してい
る。この図８に示すタイプであると、ロータの各１極分
の外形形状Ｆの頂点部ａとステータの内周面とのギャッ
プを他の外形形状部分より小さくすることができる。し
かし、この方法によっても同期電動機の出力トルクを大
きくし、かつインダクタンスを小さくすることは困難で
ある。
とステータ内周面間のギャップを小さくしてトルクを増
大させる方法として、図８に示すような、１極分の外形
形状Ｆの円弧の中心をロータの中心からオフセットする
方法がある。図８に示す従来例は、ロータのコア３内に
磁石１が埋め込まれた例で、ロータの各１極分の外形形
状Ｆは円弧をなしている。かつ、この円弧の中心はロー
タの中心軸からオフセットした位置にある。この中心が
ロータ中心よりもオフセットした位置にある１極分の円
弧を極数分だけ連接してロータ外形形状を構成してい
る。この図８に示すタイプであると、ロータの各１極分
の外形形状Ｆの頂点部ａとステータの内周面とのギャッ
プを他の外形形状部分より小さくすることができる。し
かし、この方法によっても同期電動機の出力トルクを大
きくし、かつインダクタンスを小さくすることは困難で
ある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、こ
の同期電動機におけるトルクとインダクタンスの関係を
改善しようとするもので、トルクを増大させ、インダク
タンスを減少させることのできるロータを得ることを課
題とする。
の同期電動機におけるトルクとインダクタンスの関係を
改善しようとするもので、トルクを増大させ、インダク
タンスを減少させることのできるロータを得ることを課
題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、同期電動機のロータの１極分の外形形状
を、双曲線余弦の曲線を主体とした形状で構成した。ロ
ータの１極分の外形形状の全部を、双曲線余弦の曲線で
構成するか、その一部を双曲線余弦の曲線で構成する。
特に、ロータの１極分の外形形状の中央付近は少なから
ず双曲線余弦の曲線で構成する。 具体的には、ロータ
の１極分の外形形状の中央を通りロータの中心軸に直交
する線上で、ロータの中心軸若しくはある点からの距離
をＲ、前記線とのなす角をθとしたとき、双曲線余弦の
関数をＲ＝Ａ−Ｂ・（ｅc θ＋ｅ-c θ）とする（Ａ、
Ｂ、Ｃは定数、ｅは自然対数または定数）。 若しく
は、ロータの１極分の外形形状の中央を通りロータの中
心軸に直交する線をＸ軸、該Ｘ軸及びロータ中心軸と直
交する線をＹ軸とし、このＸ軸とＹ軸との交点を原点と
したＸＹ座標系において、双曲線余弦の関数をｘ＝Ａ−
Ｂ（ｅCy＋ｅ-Cy）とする（Ａ、Ｂ、Ｃは定数、ｅは自
然対数または定数）。 また上述した各外形形状を満た
す点列とその点列間を直線または曲線で結んだ形状で構
成する。
決するために、同期電動機のロータの１極分の外形形状
を、双曲線余弦の曲線を主体とした形状で構成した。ロ
ータの１極分の外形形状の全部を、双曲線余弦の曲線で
構成するか、その一部を双曲線余弦の曲線で構成する。
特に、ロータの１極分の外形形状の中央付近は少なから
ず双曲線余弦の曲線で構成する。 具体的には、ロータ
の１極分の外形形状の中央を通りロータの中心軸に直交
する線上で、ロータの中心軸若しくはある点からの距離
をＲ、前記線とのなす角をθとしたとき、双曲線余弦の
関数をＲ＝Ａ−Ｂ・（ｅc θ＋ｅ-c θ）とする（Ａ、
Ｂ、Ｃは定数、ｅは自然対数または定数）。 若しく
は、ロータの１極分の外形形状の中央を通りロータの中
心軸に直交する線をＸ軸、該Ｘ軸及びロータ中心軸と直
交する線をＹ軸とし、このＸ軸とＹ軸との交点を原点と
したＸＹ座標系において、双曲線余弦の関数をｘ＝Ａ−
Ｂ（ｅCy＋ｅ-Cy）とする（Ａ、Ｂ、Ｃは定数、ｅは自
然対数または定数）。 また上述した各外形形状を満た
す点列とその点列間を直線または曲線で結んだ形状で構
成する。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１は、本発明における同期電動
機のロータの第１の実施形態の説明図で、ロータシャフ
トに対して垂直の断面図を示している。シャフト２に固
着されたロータコア３内に磁石１が埋め込まれた例を示
している。このロータの１極分Ｌの外形形状Ｆは双曲線
余弦の関数で構成されている。この双曲線余弦の曲線で
形成された１極分の外形形状が極数分連接されてロータ
外形形状をなしている。
機のロータの第１の実施形態の説明図で、ロータシャフ
トに対して垂直の断面図を示している。シャフト２に固
着されたロータコア３内に磁石１が埋め込まれた例を示
している。このロータの１極分Ｌの外形形状Ｆは双曲線
余弦の関数で構成されている。この双曲線余弦の曲線で
形成された１極分の外形形状が極数分連接されてロータ
外形形状をなしている。
【０００９】図２は、本発明の第２の実施形態のロータ
の断面図である。この第２の実施形態も磁石埋め込み型
のロータであり、図１に示す第１の実施形態と相違する
点は、１極分を形成する外形形状の一部すなわち中央付
近（頂点部ａ及び側面部ｂ）が双曲線余弦の曲線で構成
され、次の極との接続部分である終端部ｃは双曲線余弦
の曲線上にはない構成となっている。 図３は、本発明
の第３の実施形態のロータの断面図である。この第３の
実施形態は、シャフト２に固着されたロータコア３の外
面に双曲線余弦の表面曲線の磁石１を貼り付けてロータ
を形成するものである。
の断面図である。この第２の実施形態も磁石埋め込み型
のロータであり、図１に示す第１の実施形態と相違する
点は、１極分を形成する外形形状の一部すなわち中央付
近（頂点部ａ及び側面部ｂ）が双曲線余弦の曲線で構成
され、次の極との接続部分である終端部ｃは双曲線余弦
の曲線上にはない構成となっている。 図３は、本発明
の第３の実施形態のロータの断面図である。この第３の
実施形態は、シャフト２に固着されたロータコア３の外
面に双曲線余弦の表面曲線の磁石１を貼り付けてロータ
を形成するものである。
【００１０】図４は、本発明の第４の実施形態のロータ
の断面図である。この第４の実施形態は、ロータコア３
内に磁石１を放射状に配置したもので、このロータも１
極分を構成する外形形状Ｆが双曲線余弦の曲線で構成さ
れている。 図５は、本発明の第５の実施形態のロータ
の断面図である。この第５の実施形態は、同期電動機を
リラクタンスモータで構成したときのロータであり、こ
のロータにおいても、１極分の外形形状Ｆは双曲線余弦
の曲線で構成されている。
の断面図である。この第４の実施形態は、ロータコア３
内に磁石１を放射状に配置したもので、このロータも１
極分を構成する外形形状Ｆが双曲線余弦の曲線で構成さ
れている。 図５は、本発明の第５の実施形態のロータ
の断面図である。この第５の実施形態は、同期電動機を
リラクタンスモータで構成したときのロータであり、こ
のロータにおいても、１極分の外形形状Ｆは双曲線余弦
の曲線で構成されている。
【００１１】次に、本発明における双曲線余弦で構成さ
れるロータ１極分の外形形状について説明する。図６
は、この１極分の外形形状の説明図である。ロータの中
心軸（シャフト２の中心軸）を通り該中心軸と直交し、
１極分の外形形状の中央点を通る線をＸ軸、該Ｘ軸とロ
ータ中心線との交点を原点Ｏとし、該原点Ｏを通りＸ軸
及びロータ中心軸と直交する線をＹ軸とする（原点Ｏは
ＸＹ座標系の原点となる）。
れるロータ１極分の外形形状について説明する。図６
は、この１極分の外形形状の説明図である。ロータの中
心軸（シャフト２の中心軸）を通り該中心軸と直交し、
１極分の外形形状の中央点を通る線をＸ軸、該Ｘ軸とロ
ータ中心線との交点を原点Ｏとし、該原点Ｏを通りＸ軸
及びロータ中心軸と直交する線をＹ軸とする（原点Ｏは
ＸＹ座標系の原点となる）。
【００１２】この１極分の外形形状Ｆの幅は、原点Ｏと
１極分外形形状の周方向両端とを結ぶ線とＸ軸との角度
θが±２２度程度である。そして、この図６では、ロー
タの１極分の外形形状Ｆを本発明の双曲線余弦の曲線１
０で構成したときと、円弧１１で構成したとき及び（１
／ｃｏｓ）の曲線１２で構成したときの３つの線を示し
ている。
１極分外形形状の周方向両端とを結ぶ線とＸ軸との角度
θが±２２度程度である。そして、この図６では、ロー
タの１極分の外形形状Ｆを本発明の双曲線余弦の曲線１
０で構成したときと、円弧１１で構成したとき及び（１
／ｃｏｓ）の曲線１２で構成したときの３つの線を示し
ている。
【００１３】本発明のロータ１極分の外形形状を表す双
曲線余弦の一般式は次の１式で表される。 Ｒ＝Ａ−２・Ｂ・ｃｏｓｈ(Ｃθ)＝Ａ−Ｂ・（ｅC θ＋ｅ-C θ）・・・（１） 上記１式において、Ｒは原点Ｏまでの距離、θはＸ軸か
らの回転角である。また、Ａは原点Ｏから同期電動機の
ステータ内周面までの距離（ステータ内周面の半径）に
基づいて決められる値、Ｂはギャップに基づいて決めら
れる値で、ロータ１極分の頂点（１極分の中間点）とス
テータ内周面間の距離（ギャップ）に基づいて決められ
る値である。また、Ｃは、双曲線余弦の屈曲度を決める
値である。
曲線余弦の一般式は次の１式で表される。 Ｒ＝Ａ−２・Ｂ・ｃｏｓｈ(Ｃθ)＝Ａ−Ｂ・（ｅC θ＋ｅ-C θ）・・・（１） 上記１式において、Ｒは原点Ｏまでの距離、θはＸ軸か
らの回転角である。また、Ａは原点Ｏから同期電動機の
ステータ内周面までの距離（ステータ内周面の半径）に
基づいて決められる値、Ｂはギャップに基づいて決めら
れる値で、ロータ１極分の頂点（１極分の中間点）とス
テータ内周面間の距離（ギャップ）に基づいて決められ
る値である。また、Ｃは、双曲線余弦の屈曲度を決める
値である。
【００１４】図６で示す形状（円弧、１／ｃｏｓ、双曲
線余弦）に対して、出力トルクとインダクタンスをＦＥ
Ｍ解析して求めた所、結果は次の通りである。
線余弦）に対して、出力トルクとインダクタンスをＦＥ
Ｍ解析して求めた所、結果は次の通りである。
【００１５】
この解析結果から分かるように、双曲線余弦の曲線１０
で１極分の外形形状を構成すると、トルクは円弧１１や
１／ｃｏｓの曲線１２で形成するときと比べ僅か低下す
るが殆ど変わりはない。一方、インダクタンスは格段に
低下している。このことは、インダクタンスが同一なら
ば、発生トルクを増大させることができ、また、発生ト
ルクが同一ならば、インダクタンスを低下させることが
できることを意味する。さらに、従来の円弧で外形形状
を形成する場合と比較し、発生トルクを増大させ、イン
ダクタンスも低下させることのできる同期電動機を、こ
の双曲線余弦の曲線で各１極分の外形形状を構成するこ
とによって得ることができることを意味している。
で１極分の外形形状を構成すると、トルクは円弧１１や
１／ｃｏｓの曲線１２で形成するときと比べ僅か低下す
るが殆ど変わりはない。一方、インダクタンスは格段に
低下している。このことは、インダクタンスが同一なら
ば、発生トルクを増大させることができ、また、発生ト
ルクが同一ならば、インダクタンスを低下させることが
できることを意味する。さらに、従来の円弧で外形形状
を形成する場合と比較し、発生トルクを増大させ、イン
ダクタンスも低下させることのできる同期電動機を、こ
の双曲線余弦の曲線で各１極分の外形形状を構成するこ
とによって得ることができることを意味している。
【００１６】図６によると、１極分の外形形状における
符号ａで示す頂点部は、どの曲線も同一であり差異は格
別ない。しかし、この頂点部ａに続く外形側面部ｂ（ロ
ータ１極分における周方向で頂点部ａに続く部分）で
は、双曲線余弦の曲線１０は円弧１１より内側（原点
側）で、その分ステータ内周面とのギャップを大きくし
ている。その結果、各１極分の外形形状を円弧１１で形
成した従来例の場合と、本発明の双曲線余弦の曲線１０
で形成した場合を比較し、出力トルクが同一で（中央部
が同一でギャップに格別差異がない）、インダクタンス
を格段に低下させているものと推定される。
符号ａで示す頂点部は、どの曲線も同一であり差異は格
別ない。しかし、この頂点部ａに続く外形側面部ｂ（ロ
ータ１極分における周方向で頂点部ａに続く部分）で
は、双曲線余弦の曲線１０は円弧１１より内側（原点
側）で、その分ステータ内周面とのギャップを大きくし
ている。その結果、各１極分の外形形状を円弧１１で形
成した従来例の場合と、本発明の双曲線余弦の曲線１０
で形成した場合を比較し、出力トルクが同一で（中央部
が同一でギャップに格別差異がない）、インダクタンス
を格段に低下させているものと推定される。
【００１７】また、１／ｃｏｓの曲線１２で外形形状を
形成した場合には外形側面部ｂが、円弧１１よりも外側
になっていることから、インダクタンスが増加している
ものと推定される。
形成した場合には外形側面部ｂが、円弧１１よりも外側
になっていることから、インダクタンスが増加している
ものと推定される。
【００１８】ロータの各１極分の外形形状として、中央
部（頂点部ａとそれに続く側面部ｂ）は、トルクとイン
ダクタンスの関係で、その形状が重要であるが、１極分
と次の１極分の接合部分である、１極分を構成するロー
タ周方向の終端部ｃは、ロータの特性として格別重要性
はないことから、双曲線余弦の曲線で構成しなくてもよ
く、または、トルクやインダクタンスに影響を与えない
範囲で、任意の形状としてもよい。この例が図２〜図５
に示す第２〜第５の実施形態である。
部（頂点部ａとそれに続く側面部ｂ）は、トルクとイン
ダクタンスの関係で、その形状が重要であるが、１極分
と次の１極分の接合部分である、１極分を構成するロー
タ周方向の終端部ｃは、ロータの特性として格別重要性
はないことから、双曲線余弦の曲線で構成しなくてもよ
く、または、トルクやインダクタンスに影響を与えない
範囲で、任意の形状としてもよい。この例が図２〜図５
に示す第２〜第５の実施形態である。
【００１９】以上の通り、ロータの各１極分の外形形状
を双曲線余弦の曲線で構成することにより、高トルクで
低インダクタンスの同期電動機を得ることができる。こ
の双曲線余弦を特定する上述した定数Ａ、Ｂ、Ｃは、実
験等によって最適値を得るようにすればよいが、定数Ａ
は、上述したようにステータ内周面の半径に基づいて決
めればよく（上記実験例ではＡ＝ステータ内周面の半径
とした）、定数Ｂはギャップに基づいて決めればよい
（上記実験例ではＢ＝ギャップ／２とした）。また定数
Ｃは、双曲線余弦の曲線の曲がり状態を決めるものであ
り、上述したように、終端部ｃを除いた頂点部ａ及び側
面部ｂの形状を特定するものである。頂点部ａは、円弧
１１とほぼ同じ線上にあり、外形側面部ｂでは、円弧１
１よりも内側になるようにするものである。この内側に
なる度合いはこの定数Ｃによって決まる。そこで、実験
を行って、または、複数の実験とその実験結果に基づい
てシミュレーション等を行い、トルクが大きくインダク
タンスが小さくなる最適値を得るようにこの定数Ｃの値
を求める。
を双曲線余弦の曲線で構成することにより、高トルクで
低インダクタンスの同期電動機を得ることができる。こ
の双曲線余弦を特定する上述した定数Ａ、Ｂ、Ｃは、実
験等によって最適値を得るようにすればよいが、定数Ａ
は、上述したようにステータ内周面の半径に基づいて決
めればよく（上記実験例ではＡ＝ステータ内周面の半径
とした）、定数Ｂはギャップに基づいて決めればよい
（上記実験例ではＢ＝ギャップ／２とした）。また定数
Ｃは、双曲線余弦の曲線の曲がり状態を決めるものであ
り、上述したように、終端部ｃを除いた頂点部ａ及び側
面部ｂの形状を特定するものである。頂点部ａは、円弧
１１とほぼ同じ線上にあり、外形側面部ｂでは、円弧１
１よりも内側になるようにするものである。この内側に
なる度合いはこの定数Ｃによって決まる。そこで、実験
を行って、または、複数の実験とその実験結果に基づい
てシミュレーション等を行い、トルクが大きくインダク
タンスが小さくなる最適値を得るようにこの定数Ｃの値
を求める。
【００２０】また双曲線余弦として、図６に示したＸＹ
座標系に基づいて、次の２式によって双曲線余弦による
各１極分の外形形状の曲線を求めてもよい。
座標系に基づいて、次の２式によって双曲線余弦による
各１極分の外形形状の曲線を求めてもよい。
【００２１】
Ｘ＝Ａ−Ｂ（ｅCY＋ｅ-CY）・・・・・・（２）
なお、この２式で示す双曲線余弦のＡ，Ｂ，Ｃは定数で
あり（１式におけるＡ、Ｂ、Ｃとは異なる値）、Ａはス
テータ内周面の半径、Ｂはギャップに基づいて求めら
れ、Ｃは外形形状の曲線の曲がり度合い、すなわち、頂
点部ａに続く側面部ｂの状態を最適値にするものとして
求められる点は１式と同じである。
あり（１式におけるＡ、Ｂ、Ｃとは異なる値）、Ａはス
テータ内周面の半径、Ｂはギャップに基づいて求めら
れ、Ｃは外形形状の曲線の曲がり度合い、すなわち、頂
点部ａに続く側面部ｂの状態を最適値にするものとして
求められる点は１式と同じである。
【００２２】また、最適の双曲線余弦を得て、ロータの
各１極分の外形形状を加工する際には、この双曲線余弦
で得られた点列を直線若しくは曲線で結ぶ形状を加工す
ることによって得る。
各１極分の外形形状を加工する際には、この双曲線余弦
で得られた点列を直線若しくは曲線で結ぶ形状を加工す
ることによって得る。
【００２３】
【発明の効果】同期電動機のロータとして、本発明のロ
ータ構造のロータを用いることによって、従来のロータ
を用いた同期電動機と比べ、出力トルクが同じであれ
ば、インダクタンスを小さくすることができ、インダク
タンスを同じとすれば、出力トルクを増大させることが
できる。特に、インダクタンスが小さくなれば、同期電
動機の制御性がよくなり、かつ省エネルギーともなる。
ータ構造のロータを用いることによって、従来のロータ
を用いた同期電動機と比べ、出力トルクが同じであれ
ば、インダクタンスを小さくすることができ、インダク
タンスを同じとすれば、出力トルクを増大させることが
できる。特に、インダクタンスが小さくなれば、同期電
動機の制御性がよくなり、かつ省エネルギーともなる。
【図１】本発明の第１の実施形態におけるロータの断面
図である。
図である。
【図２】本発明の第２の実施形態におけるロータの断面
図である。
図である。
【図３】本発明の第３の実施形態におけるロータの断面
図である。
図である。
【図４】本発明の第４の実施形態におけるロータの断面
図である。
図である。
【図５】本発明の第５の実施形態におけるロータの断面
図である。
図である。
【図６】ロータ１極分の外形形状の説明図である。
【図７】従来の同期電動機のロータ外形が円で構成され
ているロータ形状の説明図である。
ているロータ形状の説明図である。
【図８】従来の同期電動機のロータ各１極分の外形形状
をロータ中心からオフセットした点を中心とした円弧で
形成したロータの従来例の説明図である。
をロータ中心からオフセットした点を中心とした円弧で
形成したロータの従来例の説明図である。
１ 磁石
２ シャフト
３ ロータコア
Ｌ ロータの１極分
ａ 頂点部
ｂ 側面部
ｃ 終端部
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平11−252840（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−207256（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−236240（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H02K 1/27
H02K 1/22
H02K 19/10
H02K 21/14
Claims (6)
- 【請求項１】 同期電動機のロータにおいて、ロータの
１極分の外形形状を、双曲線余弦の曲線を主体とした形
状で構成したことを特徴とする同期電動機のロータ。 - 【請求項２】 同期電動機のロータにおいて、ロータの
１極分の外形形状の全部または一部を、双曲線余弦の曲
線で構成したことを特徴とする同期電動機のロータ。 - 【請求項３】 同期電動機のロータにおいて、ロータの
１極分の外形形状の少なくとも中央付近を、双曲線余弦
の曲線で構成したことを特徴とする同期電動機のロー
タ。 - 【請求項４】 ロータの１極分の外形形状の中央を通り
ロータの中心軸に直交する線上で、ロータの中心軸若し
くはある点からの距離をＲ、前記線とのなす角をθとし
たとき、前記双曲線余弦の関数をＲ＝Ａ−Ｂ・（ｅC θ
＋ｅ-C θ）とした（Ａ、Ｂ、Ｃは定数、ｅは自然対数ま
たは定数）請求項１乃至３の内いずれか１項記載の同期
電動機のロータ。 - 【請求項５】 ロータの１極分の外形形状の中央を通り
ロータの中心軸に直交する線をＸ軸、該Ｘ軸及びロータ
中心軸と直交する線をＹ軸とし、このＸ軸とＹ軸との交
点を原点としたＸＹ座標系において、前記双曲線余弦の
関数をＸ＝Ａ−Ｂ（ｅCY＋ｅ-CY）とした（Ａ、Ｂ、Ｃ
は定数、ｅは自然対数または定数）請求項１乃至３の内
いずれか１項記載の同期電動機のロータ。 - 【請求項６】 請求項１乃至５のいずれか１項記載の外
形形状を満たす点列とその点列間を直線または曲線で結
んだ形状で構成される同期電動機のロータ。
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