JP3722126B2 - リラクタンスモータ - Google Patents
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- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リラクタンスモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から鉄など高透磁率材からなるロータ本体に永久磁石を埋設したロータ本体が知られている。
【０００３】
図６は、リラクタンストルクを有効に利用するため、本発明者らが開発した２層構造の永久磁石付ロータを示している。（特開平８−３３１７８３号公報）
この先行発明に係わるロータ１は中心にロータ軸２を有し、鉄製ロータコア３にロータ半径方向に１極当たり２層に間隔を置いて配置された４組の永久磁石４ａ，４ｂを埋設してなり、各組の永久磁石４ａ，４ｂはＳ極，Ｎ極が交互となるように隣接して配置され、いずれもロータの求心方向へ凸形をなす円弧形状に形成されている。この鉄製ロータコア３は多数の有穴のコアシートを積層して構成されるが、穴の位置を合わせて積層し、上述の円弧状の永久磁石を挿入埋め込むことになる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−３３１７８３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記先行発明の構成においては、ロータ組み付け工数としては最も少なく、低コストで製作可能であるが、ロータに設けたスリット部分がロータ軸と平行に真っ直ぐに構成されているため、ステータとの位置関係でロータが回転中のコギングトルク変動が大きくなってしまう不具合点があった。
【０００６】
一例として、当先行発明の構成における磁界解析によるトルクリップルの変動結果を図７に示す。このデータより明らかなように約８０％という大きいトルク変動を示している。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本件出願に係る発明は上記先行発明の問題点を解決するため、ロータコア内部に永久磁石を軸方向に埋設してなる永久磁石埋め込み型リラクタンスモータにおいて、軸方向に複数に分割した永久磁石を、同様に軸方向に複数に分割したロータコアに埋設し、これら複数個のロータコア完成品をロータ回転方向にずらして軸方向に一体に構成する。詳細に説明すると、リラクタンスモータのロータ内部に永久磁石が軸方向に埋設されるリラクタンスモータにおいて、
前記ロータは、軸方向に分割された複数のロータコア完成品と、複数の前記ロータコア完成品を一体として挿入されるロータ軸とからなり、
前記永久磁石は、前記ロータコア完成品の極毎にこのロータコア完成品の半径方向に間隔を置いて複数層に埋設され、かつ前記永久磁石の形状は前記ロータの求心方向へ凸形をなす円弧形状であり、さらに前記永久磁石の磁極は前記極毎にＳ極，Ｎ極が交互となるように配置されており、
前記リラクタンスモータのステータの歯と、前記ロータの永久磁石との回転位置の位置関係により、
前記ロータコア完成品各々のうち、一のロータコア完成品の永久磁石と前記ステータの歯とが相対して、前記一のロータコア完成品にての前記ステータ側から前記ロータ側に流れる磁束量が小さいときには、他のロータコア完成品のスロットと前記ステータの歯との位置関係が、他のロータコア完成品の永久磁石とステータの歯とが相対する位置よりもずれており、他のロータコア完成品にての前記ステータ側から前記ロータ側に流れる磁束量が大きく、
次の時点においては、前記一のロータコア完成品の永久磁石と前記ステータの歯とが相対する位置よりもずれており、前記一のロータコア完成品にての前記ステータ側から前記ロータ側に流れる磁束量が大きく、このときには前記他のロータコア完成品の永久磁石と前記ステータの歯とが相対しており、前記他のロータコア完成品にての前記ステータ側から前記ロータ側に流れる磁束量が小さく、
このように、前記ステータ側から前記ロータ側全体に流れる磁束量が平均化されるように前記ロータコア完成品各々が回転方向にてずらされて軸方向に一体に構成されるリラクタンスモータである。さらに、上記のリラクタンスモータにおいて、４極のロータコアであり、１極当たり２層に間隔を置いて円弧形状の永久磁石複数個が埋設されるリラクタンスモータである。
さらに、上記のいずれかのリラクタンスモータにおいて、ロータが２個のロータコア完成品を有するリラクタンスモータである。
さらに、上記のいずれかのリラクタンスモータにおいて、ロータが３個のロータコア完成品を有するリラクタンスモータである。
【０００８】
この発明によれば、ロータに設けたスリット部分の位置とステータの歯の位置が同時に同一位置に来ることがなくなるため、コギングが減少し、トルクリップルの少ない良好な特性のリラクタンスモータが得られる。
【０００９】
また、本件出願に係る発明は、複数個のスリットを設けてなるロータを有するリラクタンス型同期モータにおいて、前記ロータは複数個のロータコア完成品よりなり、各ロータコア完成品は前記スリット位置を回転方向にずらして軸方向に一体に構成する。
【００１０】
この発明によれば、ロータに設けたスリット部分の位置とステータの歯の位置が同時に同一位置に来ることがなくなるため、コギングが減少し、トルクリップルの少ない良好な特性のリラクタンスモータが得られる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
上記の課題を解決するために本発明は、複数個のロータコア完成品を回転方向にずらして構成するロータを有するリラクタンスモータである。
【００１２】
永久磁石を有するリラクタンスモータにおいては、永久磁石をロータ軸方向に複数個に分割して、各永久磁石の軸方向長さに合わせてロータコアシートを積層したものに永久磁石を埋設して得られた複数個のロータコア完成品を回転方向にずらして一体に構成してロータを得る。また、永久磁石を有しないリラクタンスモータにおいても、永久磁石を有しないだけで上述と全く同様の構成となる。
【００１３】
【実施例】
以下本発明の実施例について、図面を参照して説明する。
【００１４】
（実施例１）
図１に示すように、ロータ１の内部に埋め込まれた永久磁石４ａ，４ｂは軸方向に２分割されており、分割された永久磁石４ａ，４ｂの軸方向の長さに合わせて、ロータコアシートを積層しロータコア３を得る。その積層されたロータコア３に分割された永久磁石４ａ，４ｂをそれぞれ埋め込み一体として構成したロータコア完成品３ａ，３ｂを得る。
【００１５】
この２個のロータコア完成品３ａ，３ｂを回転方向にずらして接合しロータ軸２を圧入等の手段で挿入してロータ１を得る。
【００１６】
図３にロータコア完成品３ａ部でのロータ，ステータの回転方向位置関係の説明図を示す。また図４にロータコア完成品３ｂ部でのロータ，ステータの回転方向位置関係の説明図を示す。この図３と図４は、ロータコア完成品３ａ及び３ｂが一体に構成されたロータ１がある回転位置において、ステータ側の歯やスロットとの位置関係を示している。
【００１７】
ロータコア完成品３ａ側が図３に示すように、ステータの歯６の位置に永久磁石４ａ及び／または４ｂが合致した場合、磁気抵抗は大きくなり磁束８は小さくなる。この時一方、ロータコア完成品３ｂ側は図４に示すようにステータの歯６の位置と永久磁石４ａ及び／または４ｂとがずれているので、磁気抵抗は小さくなり磁束８は大きくなる。
【００１８】
このように図３及び図４の位置関係にある時点では、ステータ側からロータ側に流れる磁束量はロータコア完成品３ａ側は小さく、ロータコア完成品３ｂ側は大きくなり、ロータ１全体としては平均化されることになる。また、図示していないが、次の時点においてはステータ側からロータ側に流れる磁束量は、ロータコア完成品３ａ側は大きくロータコア完成品３ｂ側は小さくなり、ロータ１全体としては、やはり平均化される。
【００１９】
この磁束量の変化がコギングトルクとなるので、本発明の構成によりコギングトルクが小さいリラクタンスモータが得られることになる。
【００２０】
図５に本発明の構成における磁界解析によるトルクリップルの変動結果を示す。このデータにより明らかなように、トルク変動は約３５％となっており、図７に示す従来例より大幅に改善されている。
【００２１】
なお上記実施形態では、２個のロータコア完成品を一体に構成したロータとして説明したが、３個以上のロータコア完成品を一体に構成したロータとしてもよい。３個以上のロータコア完成品を同一回転方向にずらした構成やロータ中心に向かう半数を同一回転方向にずらし、残り半数は逆方向にずらした構成にすれば、さらにコギングトルクは減少し、トルク変動も小さくなる。
【００２２】
（実施例２）
図２に示すように、複数個の円弧状のスリットを設けたコアシートを積層して得られたロータコア完成品３ａと、同様にして得られたロータコア完成品３ｂとを回転方向にずらして接合し、ロータ軸２を圧入等の手段で挿入してロータ１を得る。
【００２３】
この構成により実施例１における永久磁石４ａ，４ｂがスリット５に代わっただけなので実施例１と同様にコギングトルクが小さいリラクタンスモータが得られる。
【００２４】
なお上記実施例では、２個のロータコア完成品を一体に構成したロータとして説明したが、３個以上のロータコア完成品を一体に構成したロータとしてもよい。３個以上のロータコア完成品を同一回転方向にずらした構成やロータ中心に向かう半数を同一回転方向にずらし、残り半数は逆方向にずらした構成にすれば、さらにコギングトルクは減少し、トルク変動も小さくなる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、複数個のロータコア完成品をそれぞれ回転方向にずらして一体に構成したロータを有するリラクタンスモータとすることにより、コギングトルクが小さく、また回転中のトルクリップルが小さいリラクタンスモータとなり、モータ回転中の騒音や振動を抑えた良好な特性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示すロータの斜視図
【図２】本発明の他の実施例を示すロータの斜視図
【図３】本発明の実施例の作用を説明する図
【図４】本発明の実施例の作用を説明する図
【図５】本発明の実施例の磁界解析による特性図
【図６】従来のロータの斜視図
【図７】従来例の磁界解析による特性図
【符号の説明】
１ ロータ
２ ロータ軸
３ ロータコア
３ａ、３ｂ ロータコア完成品
４ 永久磁石
５ スリット
６ ステータの歯
７ スロット
８ 磁束
β ロータコアの回転方向のずれ
【発明の属する技術分野】
本発明は、リラクタンスモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から鉄など高透磁率材からなるロータ本体に永久磁石を埋設したロータ本体が知られている。
【０００３】
図６は、リラクタンストルクを有効に利用するため、本発明者らが開発した２層構造の永久磁石付ロータを示している。（特開平８−３３１７８３号公報）
この先行発明に係わるロータ１は中心にロータ軸２を有し、鉄製ロータコア３にロータ半径方向に１極当たり２層に間隔を置いて配置された４組の永久磁石４ａ，４ｂを埋設してなり、各組の永久磁石４ａ，４ｂはＳ極，Ｎ極が交互となるように隣接して配置され、いずれもロータの求心方向へ凸形をなす円弧形状に形成されている。この鉄製ロータコア３は多数の有穴のコアシートを積層して構成されるが、穴の位置を合わせて積層し、上述の円弧状の永久磁石を挿入埋め込むことになる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−３３１７８３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記先行発明の構成においては、ロータ組み付け工数としては最も少なく、低コストで製作可能であるが、ロータに設けたスリット部分がロータ軸と平行に真っ直ぐに構成されているため、ステータとの位置関係でロータが回転中のコギングトルク変動が大きくなってしまう不具合点があった。
【０００６】
一例として、当先行発明の構成における磁界解析によるトルクリップルの変動結果を図７に示す。このデータより明らかなように約８０％という大きいトルク変動を示している。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本件出願に係る発明は上記先行発明の問題点を解決するため、ロータコア内部に永久磁石を軸方向に埋設してなる永久磁石埋め込み型リラクタンスモータにおいて、軸方向に複数に分割した永久磁石を、同様に軸方向に複数に分割したロータコアに埋設し、これら複数個のロータコア完成品をロータ回転方向にずらして軸方向に一体に構成する。詳細に説明すると、リラクタンスモータのロータ内部に永久磁石が軸方向に埋設されるリラクタンスモータにおいて、
前記ロータは、軸方向に分割された複数のロータコア完成品と、複数の前記ロータコア完成品を一体として挿入されるロータ軸とからなり、
前記永久磁石は、前記ロータコア完成品の極毎にこのロータコア完成品の半径方向に間隔を置いて複数層に埋設され、かつ前記永久磁石の形状は前記ロータの求心方向へ凸形をなす円弧形状であり、さらに前記永久磁石の磁極は前記極毎にＳ極，Ｎ極が交互となるように配置されており、
前記リラクタンスモータのステータの歯と、前記ロータの永久磁石との回転位置の位置関係により、
前記ロータコア完成品各々のうち、一のロータコア完成品の永久磁石と前記ステータの歯とが相対して、前記一のロータコア完成品にての前記ステータ側から前記ロータ側に流れる磁束量が小さいときには、他のロータコア完成品のスロットと前記ステータの歯との位置関係が、他のロータコア完成品の永久磁石とステータの歯とが相対する位置よりもずれており、他のロータコア完成品にての前記ステータ側から前記ロータ側に流れる磁束量が大きく、
次の時点においては、前記一のロータコア完成品の永久磁石と前記ステータの歯とが相対する位置よりもずれており、前記一のロータコア完成品にての前記ステータ側から前記ロータ側に流れる磁束量が大きく、このときには前記他のロータコア完成品の永久磁石と前記ステータの歯とが相対しており、前記他のロータコア完成品にての前記ステータ側から前記ロータ側に流れる磁束量が小さく、
このように、前記ステータ側から前記ロータ側全体に流れる磁束量が平均化されるように前記ロータコア完成品各々が回転方向にてずらされて軸方向に一体に構成されるリラクタンスモータである。さらに、上記のリラクタンスモータにおいて、４極のロータコアであり、１極当たり２層に間隔を置いて円弧形状の永久磁石複数個が埋設されるリラクタンスモータである。
さらに、上記のいずれかのリラクタンスモータにおいて、ロータが２個のロータコア完成品を有するリラクタンスモータである。
さらに、上記のいずれかのリラクタンスモータにおいて、ロータが３個のロータコア完成品を有するリラクタンスモータである。
【０００８】
この発明によれば、ロータに設けたスリット部分の位置とステータの歯の位置が同時に同一位置に来ることがなくなるため、コギングが減少し、トルクリップルの少ない良好な特性のリラクタンスモータが得られる。
【０００９】
また、本件出願に係る発明は、複数個のスリットを設けてなるロータを有するリラクタンス型同期モータにおいて、前記ロータは複数個のロータコア完成品よりなり、各ロータコア完成品は前記スリット位置を回転方向にずらして軸方向に一体に構成する。
【００１０】
この発明によれば、ロータに設けたスリット部分の位置とステータの歯の位置が同時に同一位置に来ることがなくなるため、コギングが減少し、トルクリップルの少ない良好な特性のリラクタンスモータが得られる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
上記の課題を解決するために本発明は、複数個のロータコア完成品を回転方向にずらして構成するロータを有するリラクタンスモータである。
【００１２】
永久磁石を有するリラクタンスモータにおいては、永久磁石をロータ軸方向に複数個に分割して、各永久磁石の軸方向長さに合わせてロータコアシートを積層したものに永久磁石を埋設して得られた複数個のロータコア完成品を回転方向にずらして一体に構成してロータを得る。また、永久磁石を有しないリラクタンスモータにおいても、永久磁石を有しないだけで上述と全く同様の構成となる。
【００１３】
【実施例】
以下本発明の実施例について、図面を参照して説明する。
【００１４】
（実施例１）
図１に示すように、ロータ１の内部に埋め込まれた永久磁石４ａ，４ｂは軸方向に２分割されており、分割された永久磁石４ａ，４ｂの軸方向の長さに合わせて、ロータコアシートを積層しロータコア３を得る。その積層されたロータコア３に分割された永久磁石４ａ，４ｂをそれぞれ埋め込み一体として構成したロータコア完成品３ａ，３ｂを得る。
【００１５】
この２個のロータコア完成品３ａ，３ｂを回転方向にずらして接合しロータ軸２を圧入等の手段で挿入してロータ１を得る。
【００１６】
図３にロータコア完成品３ａ部でのロータ，ステータの回転方向位置関係の説明図を示す。また図４にロータコア完成品３ｂ部でのロータ，ステータの回転方向位置関係の説明図を示す。この図３と図４は、ロータコア完成品３ａ及び３ｂが一体に構成されたロータ１がある回転位置において、ステータ側の歯やスロットとの位置関係を示している。
【００１７】
ロータコア完成品３ａ側が図３に示すように、ステータの歯６の位置に永久磁石４ａ及び／または４ｂが合致した場合、磁気抵抗は大きくなり磁束８は小さくなる。この時一方、ロータコア完成品３ｂ側は図４に示すようにステータの歯６の位置と永久磁石４ａ及び／または４ｂとがずれているので、磁気抵抗は小さくなり磁束８は大きくなる。
【００１８】
このように図３及び図４の位置関係にある時点では、ステータ側からロータ側に流れる磁束量はロータコア完成品３ａ側は小さく、ロータコア完成品３ｂ側は大きくなり、ロータ１全体としては平均化されることになる。また、図示していないが、次の時点においてはステータ側からロータ側に流れる磁束量は、ロータコア完成品３ａ側は大きくロータコア完成品３ｂ側は小さくなり、ロータ１全体としては、やはり平均化される。
【００１９】
この磁束量の変化がコギングトルクとなるので、本発明の構成によりコギングトルクが小さいリラクタンスモータが得られることになる。
【００２０】
図５に本発明の構成における磁界解析によるトルクリップルの変動結果を示す。このデータにより明らかなように、トルク変動は約３５％となっており、図７に示す従来例より大幅に改善されている。
【００２１】
なお上記実施形態では、２個のロータコア完成品を一体に構成したロータとして説明したが、３個以上のロータコア完成品を一体に構成したロータとしてもよい。３個以上のロータコア完成品を同一回転方向にずらした構成やロータ中心に向かう半数を同一回転方向にずらし、残り半数は逆方向にずらした構成にすれば、さらにコギングトルクは減少し、トルク変動も小さくなる。
【００２２】
（実施例２）
図２に示すように、複数個の円弧状のスリットを設けたコアシートを積層して得られたロータコア完成品３ａと、同様にして得られたロータコア完成品３ｂとを回転方向にずらして接合し、ロータ軸２を圧入等の手段で挿入してロータ１を得る。
【００２３】
この構成により実施例１における永久磁石４ａ，４ｂがスリット５に代わっただけなので実施例１と同様にコギングトルクが小さいリラクタンスモータが得られる。
【００２４】
なお上記実施例では、２個のロータコア完成品を一体に構成したロータとして説明したが、３個以上のロータコア完成品を一体に構成したロータとしてもよい。３個以上のロータコア完成品を同一回転方向にずらした構成やロータ中心に向かう半数を同一回転方向にずらし、残り半数は逆方向にずらした構成にすれば、さらにコギングトルクは減少し、トルク変動も小さくなる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、複数個のロータコア完成品をそれぞれ回転方向にずらして一体に構成したロータを有するリラクタンスモータとすることにより、コギングトルクが小さく、また回転中のトルクリップルが小さいリラクタンスモータとなり、モータ回転中の騒音や振動を抑えた良好な特性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示すロータの斜視図
【図２】本発明の他の実施例を示すロータの斜視図
【図３】本発明の実施例の作用を説明する図
【図４】本発明の実施例の作用を説明する図
【図５】本発明の実施例の磁界解析による特性図
【図６】従来のロータの斜視図
【図７】従来例の磁界解析による特性図
【符号の説明】
１ ロータ
２ ロータ軸
３ ロータコア
３ａ、３ｂ ロータコア完成品
４ 永久磁石
５ スリット
６ ステータの歯
７ スロット
８ 磁束
β ロータコアの回転方向のずれ
Claims (4)
- リラクタンスモータのロータ内部に永久磁石が軸方向に埋設されるリラクタンスモータにおいて、
前記ロータは、軸方向に分割された複数のロータコア完成品と、複数の前記ロータコア完成品を一体として挿入されるロータ軸とからなり、
前記永久磁石は、前記ロータコア完成品の極毎にこのロータコア完成品の半径方向に間隔を置いて複数層に埋設され、かつ前記永久磁石の形状は前記ロータの求心方向へ凸形をなす円弧形状であり、さらに前記永久磁石の磁極は前記極毎にＳ極，Ｎ極が交互となるように配置されており、
前記リラクタンスモータのステータの歯と、前記ロータの永久磁石との回転位置の位置関係により、
前記ロータコア完成品各々のうち、一のロータコア完成品の永久磁石と前記ステータの歯とが相対して、前記一のロータコア完成品にての前記ステータ側から前記ロータ側に流れる磁束量が小さいときには、他のロータコア完成品のスロットと前記ステータの歯との位置関係が、他のロータコア完成品の永久磁石とステータの歯とが相対する位置よりもずれており、他のロータコア完成品にての前記ステータ側から前記ロータ側に流れる磁束量が大きく、
次の時点においては、前記一のロータコア完成品の永久磁石と前記ステータの歯とが相対する位置よりもずれており、前記一のロータコア完成品にての前記ステータ側から前記ロータ側に流れる磁束量が大きく、このときには前記他のロータコア完成品の永久磁石と前記ステータの歯とが相対しており、前記他のロータコア完成品にての前記ステータ側から前記ロータ側に流れる磁束量が小さく、
このように、前記ステータ側から前記ロータ側全体に流れる磁束量が平均化されるように前記ロータコア完成品各々が回転方向にてずらされて軸方向に一体に構成されるリラクタンスモータであり、さらに前記ロータコアが４極のロータコアであり、１極当たり２層に間隔を置いて円弧形状の永久磁石複数個が埋設されるリラクタンスモータ。 - 請求項１又は請求項２のいずれかに記載のリラクタンスモータにおいて、ロータが２個のロータコア完成品を有するリラクタンスモータ。
- 請求項１又は請求項２のいずれかに記載のリラクタンスモータにおいて、ロータが３個のロータコア完成品を有するリラクタンスモータ。
- 請求項１記載のリラクタンスモータにおいて、複数層の永久磁石が複数層のスリットに置換されるリラクタンスモータ。
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|---|---|---|---|
| JP2003023787A JP3722126B2 (ja) | 2003-01-31 | 2003-01-31 | リラクタンスモータ |
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| JP2003204640A JP2003204640A (ja) | 2003-07-18 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003023787A Expired - Fee Related JP3722126B2 (ja) | 2003-01-31 | 2003-01-31 | リラクタンスモータ |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10483815B2 (en) | 2015-07-15 | 2019-11-19 | Mitsubishi Electric Corporation | Rotor, electric motor, compressor, and refrigeration air conditioner |
| US10581286B2 (en) | 2015-06-15 | 2020-03-03 | Mitsubishi Electric Corporation | Permanent-magnet-embedded electric motor and compressor |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4834386B2 (ja) * | 2005-11-24 | 2011-12-14 | 株式会社東芝 | 永久磁石型モータ及びそれを使用した電動パワーステアリング装置 |
| KR101206259B1 (ko) | 2008-06-02 | 2012-11-28 | 전자부품연구원 | 극변환식 동기전동기의 로터와 그 제조방법 |
| JP2010263725A (ja) * | 2009-05-08 | 2010-11-18 | Minebea Co Ltd | モータ |
| WO2015037127A1 (ja) * | 2013-09-13 | 2015-03-19 | 三菱電機株式会社 | 永久磁石埋込型電動機、圧縮機及び冷凍空調装置 |
| JP6651278B1 (ja) | 2018-07-25 | 2020-02-19 | 三菱電機株式会社 | 回転電機 |
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2003
- 2003-01-31 JP JP2003023787A patent/JP3722126B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10581286B2 (en) | 2015-06-15 | 2020-03-03 | Mitsubishi Electric Corporation | Permanent-magnet-embedded electric motor and compressor |
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