JP5248751B2 - Slotless permanent magnet type rotating electrical machine - Google Patents
Slotless permanent magnet type rotating electrical machine Download PDFInfo
- Publication number
- JP5248751B2 JP5248751B2 JP2006100553A JP2006100553A JP5248751B2 JP 5248751 B2 JP5248751 B2 JP 5248751B2 JP 2006100553 A JP2006100553 A JP 2006100553A JP 2006100553 A JP2006100553 A JP 2006100553A JP 5248751 B2 JP5248751 B2 JP 5248751B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- coil
- permanent magnet
- pitch
- inner peripheral
- electric machine
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 52
- 230000004323 axial length Effects 0.000 claims description 8
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 40
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 40
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 40
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 23
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 12
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
Images
Description
本発明は、スロットレス永久磁石型回転電機に関するものである。 The present invention relates to a slotless permanent magnet type rotating electrical machine.
従来、固定子鉄心の薄肉化を主目的として、回転子鉄心の表面に偶数個の永久磁石を等間隔に互いに異極となるように配置した回転子と、前記回転子と対向するように空隙を介して配置された固定子鉄心と、前記固定子鉄心に配置された非重ね集中巻の複数個のコイルと、を備えた平滑電機子形３相ブラシレスモータにおいて、コイル数を６ｎ、永久磁石極数を１０ｎ（ｎは自然数）とし、短節係数を向上することにより高性能化したものがある（例えば、特許文献１参照）。 Conventionally, mainly for the purpose of thinning the stator core, a rotor in which an even number of permanent magnets are arranged at equal intervals on the surface of the rotor core so as to have different polarities, and a gap so as to face the rotor In a smooth armature type three-phase brushless motor comprising a stator iron core arranged through a plurality of coils of non-overlapping concentrated winding arranged on the stator iron core, the number of coils is 6n, and a permanent magnet There are some which have a high performance by setting the number of poles to 10n (n is a natural number) and improving the short coefficient (for example, see Patent Document 1).
また、巻線と鉄心を配置した固定子と、複数の磁極を構成する永久磁石を配置した回転子を持つ永久磁石型モータにおいて、前記巻線は複数の集中巻された空心を有するコイルによって構成され、前記鉄心は前記コイルの空心に挿入されるティースを備え、前記コイルの配置角度幅をθｃ、前記ティースの角度幅（すなわち、コイルの内周角度幅）をβ×θｃとした場合、０＜β≦０．５であるとともに、前記コイルの外半径をｒｏ、前記コイルの内半径をｒｉ、前記ティースの先端半径をｒｔとした場合、（θｃ×ｒｉ×π／１８０）／（ｒｏ−ｒｉ）≧４ （但し、ｒｉ≦ｒｔ≦ｒｏ）とした永久磁石型モータがある（例えば、特許文献２参照）。 Further, in a permanent magnet type motor having a stator in which a winding and an iron core are arranged and a rotor in which a permanent magnet constituting a plurality of magnetic poles is arranged, the winding is constituted by a coil having a plurality of concentrated winding air cores. When the iron core includes teeth inserted into the air core of the coil, and the arrangement angle width of the coil is θc and the angle width of the teeth (that is, the inner circumferential angle width of the coil) is β × θc, 0 <Β ≦ 0.5, and when the outer radius of the coil is ro, the inner radius of the coil is ri, and the tip radius of the teeth is rt, (θc × ri × π / 180) / (ro− ri) ≧ 4 (provided that ri ≦ rt ≦ ro) (see, for example, Patent Document 2).
しかしながら、上記特許文献１に記載された従来の技術によれば、コイル数と永久磁石極数との比を６：１０とするので、通常の３：４とした場合に比べ部品点数が増える。そのため、特に量産される小型モータでは、部品点数の増加により製造工数が増加し、コストアップになるという問題があった。
However, according to the conventional technique described in
また、上記特許文献２に記載された従来の技術によれば、定格トルクおよび最大トルクの両者を向上させるべく、微小なティースを用い、更に、ティースの角度幅（すなわち、コイルの内周角度幅）を最適化する工夫がなされている。しかしながら、微小なティースを固定子鉄心に設けると、コギングトルクやトルクリップルの増加を招くこととなる。そのため、振動騒音が発生しモータを精密機械等に用いることができないという問題があった。
In addition, according to the conventional technique described in
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、コギングトルク及びトルクリップルを低減するとともに、銅損を低減した小型のスロットレス永久磁石型回転電機を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to obtain a small slotless permanent magnet type rotating electric machine that reduces cogging torque and torque ripple and copper loss.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、軸方向長さＬｆ（≒回転電機全長Ｌ）の円筒状の固定子鉄心と、前記固定子鉄心の内周面に、コイル配置角度幅１２０°で周方向に等間隔に配置された３個のコイルであって、軸方向長さ略Ｌｃ（≒固定子鉄心長Ｌｆ≒回転電機全長Ｌ）、コイル外周角度幅θγ、コイル内周角度幅θτのトラック形状に集中巻きされたコイルと、円柱状の回転子鉄心と、前記回転子鉄心に周方向に交互に極性が異なるように４磁極が配置され、軸方向長さＬｍ（≒回転電機全長Ｌ）、外径Ｄに形成された永久磁石と、を備えたスロットレス永久磁石型回転電機において、コイル内周ピッチτ（＝θτ／１２０°）を、０＜コイル内周ピッチτ≦０．３３＋０．４７Ｄ／Ｌ、としたことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention provides a cylindrical stator core having an axial length Lf (≈ rotating electric machine total length L) , and a coil on an inner peripheral surface of the stator core. Three coils arranged at equal intervals in the circumferential direction with an arrangement angle width of 120 °, and having an axial length of approximately Lc (≈ stator core length Lf ≈ rotating electric machine total length L) , coil outer circumferential angle width θγ, coil A coil concentratedly wound in a track shape with an inner circumferential angle width θτ, a cylindrical rotor core, and four magnetic poles are arranged on the rotor core so that the polarities are alternately different in the circumferential direction, and the axial length Lm (≈ rotating electric machine total length L) In a slotless permanent magnet type rotating electric machine provided with a permanent magnet formed with an outer diameter D, the coil inner peripheral pitch τ (= θτ / 120 °) is set to 0 <coil inner peripheral The pitch τ ≦ 0.33 + 0.47 D / L.
この発明によれば、０＜コイル内周ピッチτ≦０．３３＋０．４７Ｄ／Ｌ、としたことにより、コギングトルク及びトルクリップルを低減するとともに、高効率化及び小型化したスロットレス永久磁石型回転電機が得られる、という効果を奏する。 According to the present invention, 0 <coil inner peripheral pitch τ ≦ 0.33 + 0.47 D / L, so that the cogging torque and the torque ripple are reduced, and the slotless permanent magnet type rotation with high efficiency and miniaturization is achieved. There is an effect that an electric machine can be obtained.
以下に、本発明にかかるスロットレス永久磁石型回転電機の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 Embodiments of a slotless permanent magnet type rotating electrical machine according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
実施の形態
図１は、本発明にかかるスロットレス永久磁石型回転電機の実施の形態の横断面図であり、図２は、固定子鉄心の斜視図であり、図３は、固定子鉄心に配置されるコイルの平面図であり、図４は、コイルを貼付した固定子の斜視図であり、図５は、回転子の斜視図であり、図６は、コイル内周ピッチτとコイル外周ピッチγと銅損との関係を示すシミュレーション結果であり、図７は、コイル内周ピッチτと銅損比との関係を示すシミュレーション結果であり、図８は、スロットレス永久磁石型回転電機の回転子外径に対する全長の比（Ｌ／Ｄ）と最大許容コイル内周ピッチＷとの関係を示すシミュレーション結果であり、図９は、Ｌ／Ｄを１．５としたときのコイル内周ピッチτと銅損比との関係を示すシミュレーション結果であり、図１０は、Ｌ／Ｄを２．２としたときのコイル内周ピッチτと銅損比との関係を示すシミュレーション結果であり、図１１は、Ｌ／Ｄを４．１としたときのコイル内周ピッチτと銅損比との関係を示すシミュレーション結果であり、図１２は、Ｌ／Ｄを６．１としたときのコイル内周ピッチτと銅損比との関係を示すシミュレーション結果であり、図１３は、Ｌ／Ｄを９．３としたときのコイル内周ピッチτと銅損比との関係を示すシミュレーション結果であり、図１４は、Ｌ／Ｄと最適コイル内周ピッチτとの関係を示すシミュレーション結果である。
Embodiment FIG. 1 is a cross-sectional view of an embodiment of a slotless permanent magnet type rotating electrical machine according to the present invention, FIG. 2 is a perspective view of a stator core, and FIG. FIG. 4 is a perspective view of a stator to which a coil is attached, FIG. 5 is a perspective view of a rotor, and FIG. 6 is a coil inner peripheral pitch τ and a coil outer periphery. FIG. 7 is a simulation result showing the relationship between the pitch γ and the copper loss, FIG. 7 is a simulation result showing the relationship between the coil inner peripheral pitch τ and the copper loss ratio, and FIG. 8 shows the slotless permanent magnet type rotating electrical machine. FIG. 9 is a simulation result showing the relationship between the ratio of the total length to the rotor outer diameter (L / D) and the maximum allowable coil inner circumferential pitch W. FIG. 9 shows the coil inner circumferential pitch when L / D is 1.5. Simulation results showing the relationship between τ and copper loss ratio. FIG. 10 is a simulation result showing the relationship between the coil inner circumferential pitch τ and the copper loss ratio when L / D is 2.2, and FIG. 11 is a graph when L / D is 4.1. FIG. 12 is a simulation result showing the relationship between the coil inner peripheral pitch τ and the copper loss ratio, and FIG. 12 shows a simulation result showing the relationship between the coil inner peripheral pitch τ and the copper loss ratio when L / D is 6.1. FIG. 13 is a simulation result showing the relationship between the coil inner circumferential pitch τ and the copper loss ratio when L / D is 9.3, and FIG. 14 is a graph showing L / D and the optimum coil inner circumferential pitch. It is a simulation result which shows the relationship with (tau).
図１に示すように、実施の形態のスロットレス永久磁石型回転電機１００は、円筒状に形成された固定子鉄心２１と、非磁性ボビン（又は、空心）２４に集中巻され、固定子鉄心２１の内周面に周方向に等間隔に貼付されて配置された３個のコイル２３と、円柱状の回転子鉄心３１と、回転子鉄心３１に、周方向に交互に極性が異なるように円筒状に配置したラジアル異方性リング磁石、極異方性リング磁石又はセグメント磁石等の４磁極の永久磁石３２と、を備えている。固定子鉄心２１及びコイル２３は固定子２０を構成し、回転子鉄心３１及び永久磁石３２は回転子３０を構成している。
As shown in FIG. 1, the slotless permanent magnet type rotating
図１に示すように、回転子３０（永久磁石３２）は、外径Ｄに形成されている。本明細書では、３６０°／コイル数Ｍ＝コイル配置角度幅θｃと定義する（本実施の形態ではθｃ＝１２０°）。非磁性ボビン２４に集中巻されたコイル外周の角度幅をθγ、コイル内周の角度幅をθτとして、コイル外周ピッチγ、及び、コイル内周ピッチτを、
コイル外周ピッチγ＝θγ／θｃ＝θγ×コイル数Ｍ／３６０°・・・・（式１）
コイル内周ピッチτ＝θτ／θｃ＝θτ×コイル数Ｍ／３６０°・・・・（式２）
と定義する。
As shown in FIG. 1, the rotor 30 (permanent magnet 32) is formed with an outer diameter D. In this specification, it is defined as 360 ° / the number of coils M = coil arrangement angle width θc (in this embodiment, θc = 120 °). Assuming that the angle width of the outer periphery of the coil concentratedly wound on the
Coil outer peripheral pitch γ = θγ / θc = θγ × number of coils M / 360 ° (Equation 1)
Coil inner pitch τ = θτ / θc = θτ × number of coils M / 360 ° (Equation 2)
It is defined as
図２に示すように、固定子鉄心２１は、鉄心長（軸方向長さ）Ｌｆの長さに形成されている。また、図３に示すように、コイル２３は、コイル全長（軸方向長さ）Ｌｃ、コイル直線部長さＬ１、コイルエンド部長さＬ２のトラック形状の集中巻きのコイルに形成されていて、形状寸法は、次の（式３）の関係式で表わされる。
コイル全長Ｌｃ＝Ｌ１＋２×Ｌ２・・・・・・・・・・・・・・・・・・（式３）
また、コイルエンド部長さＬ２は、
コイルエンド部長さＬ２≒πＤ(θγ-θτ)／７２０°・・・・・・・・（式４）
で概算される値となっている。
As shown in FIG. 2, the
Total coil length Lc = L1 + 2 × L2 (Equation 3)
The coil end length L2 is
Coil end length L2 ≒ πD (θγ-θτ) / 720 ° (Equation 4)
It is a value estimated by.
本実施の形態では、トルク出力を最大化するとともにモータを小型化するため、図４及び図５に示すように、固定子鉄心長Ｌｆ≒コイル全長Ｌｃ≒磁石長Ｌｍ＝回転電機全長Ｌとなるようにそれぞれを形成している。構造上の制約等から、コイル全長Ｌｃ≒磁石長Ｌｍとすることが出来ない場合もあるが、この場合は、概略、Ｌｍ／Ｌｃ＞０．９とすれば、トルク出力の最大化を図ることができる。 In this embodiment, in order to maximize the torque output and reduce the size of the motor, as shown in FIGS. 4 and 5, the stator core length Lf≈coil total length Lc≈magnet length Lm = rotating electric machine total length L. So that each is formed. Due to structural restrictions, etc., there may be cases where the total coil length Lc≈the magnet length Lm cannot be achieved. In this case, generally, if Lm / Lc> 0.9, the torque output will be maximized. Can do.
次に、図６〜図１４を参照して、シミュレーション結果について説明する。図６は、シミュレーションにより、図１に示す実施の形態のスロットレス永久磁石型回転電機１００の、コイル外周ピッチγ及びコイル内周ピッチτを変化させたときの銅損の大きさを示している。なお、シミュレーション条件は、スロットレス永久磁石型回転電機１００の全長Ｌ／回転子外径Ｄ＝９．３としている。
Next, simulation results will be described with reference to FIGS. FIG. 6 shows the magnitude of the copper loss when the coil outer peripheral pitch γ and the coil inner peripheral pitch τ of the slotless permanent magnet type rotating
図６に示すように、銅損低減(最適化)のために、コイル外周ピッチγは、１．０に近いほどよく、コイル内周ピッチτが０．２程度のとき銅損が最小となっている。コイル外周ピッチγを１．０とするためには、隣接コイル間の隙間をゼロとしなければならず、製作が難しく、絶縁性に問題が生じる可能性が高い。そこで、本実施の形態では、製作性を考慮し、コイル外周ピッチγを約０．９として、他のパラメータの最適値について検討を行なった。 As shown in FIG. 6, in order to reduce (optimize) the copper loss, the coil outer peripheral pitch γ is preferably closer to 1.0, and the copper loss is minimized when the coil inner peripheral pitch τ is about 0.2. ing. In order to set the coil outer peripheral pitch γ to 1.0, the gap between the adjacent coils must be zero, which is difficult to manufacture and has a high possibility of causing problems in insulation. Therefore, in the present embodiment, considering the manufacturability, the optimum value of other parameters was examined with the coil outer peripheral pitch γ being about 0.9.
図７は、コイル外周ピッチγを約０．９とし、コイル内周ピッチτをパラメータとしたときのシミュレーション結果であり、Ｌ／Ｄをそれぞれ１．５〜９．３としたときの銅損比を示す。 FIG. 7 is a simulation result when the coil outer peripheral pitch γ is about 0.9 and the coil inner peripheral pitch τ is a parameter, and the copper loss ratio when L / D is 1.5 to 9.3, respectively. Indicates.
一般のティース付き永久磁石モータを小型化するためには、巻線の占積率を大きくするのが有効であり、巻線を配置可能な場所全てに巻線を施すことにより、銅損低減と誘起電圧の向上が可能である。そこで、本実施の形態では、コイル内周ピッチτをゼロとしたとき（巻線を配置可能な場所全てに巻線を施したとき）の銅損を基準値とする銅損比を用いてシミュレーションを行なった。 In order to reduce the size of a general permanent magnet motor with teeth, it is effective to increase the space factor of the winding. By applying the winding to all the places where the winding can be placed, the copper loss can be reduced. The induced voltage can be improved. Therefore, in the present embodiment, simulation is performed using a copper loss ratio with a copper loss as a reference value when the coil inner circumferential pitch τ is zero (when the winding is applied to all places where the winding can be arranged). Was done.
図７に示すように、コイル内周ピッチτをゼロから大きくするに従い銅損比が低減し、あるコイル内周ピッチτ以上になると、コイル内周ピッチτがゼロのときの銅損比より大きくなることが分かる。なお、本明細書では、τ＝０のときの銅損比よりも銅損比が大きくなるコイル内周ピッチτを、最大許容コイル内周ピッチＷと呼ぶこととする。 As shown in FIG. 7, the copper loss ratio decreases as the coil inner peripheral pitch τ is increased from zero, and when the coil inner peripheral pitch τ is greater than a certain coil inner peripheral pitch τ, it is larger than the copper loss ratio when the coil inner peripheral pitch τ is zero. I understand that In the present specification, the coil inner peripheral pitch τ that has a copper loss ratio larger than the copper loss ratio when τ = 0 is referred to as a maximum allowable coil inner peripheral pitch W.
上記の現象は、回転電機の全長Ｌが一定値である場合、コイル内周ピッチτがゼロのときには、上記の（式４）に示すように、トルク発生に寄与し難いコイルエンド部長さＬ２が大きくなってしまうが、コイル内周ピッチτをゼロよりも大きくすると、Ｌ２が小さくなり、トルク発生に寄与するコイル直線部長さＬ１が大きくなって、トルク出力が向上し銅損が小さくなるためである。 When the overall length L of the rotating electrical machine is a constant value and the coil inner circumferential pitch τ is zero, the above phenomenon is caused by the fact that the coil end portion length L2 that hardly contributes to torque generation is as shown in (Equation 4) above. However, if the coil inner circumferential pitch τ is made larger than zero, L2 becomes smaller, and the coil linear portion length L1 that contributes to torque generation becomes larger, resulting in improved torque output and reduced copper loss. is there.
さらに、コイル内周ピッチτが、最大許容コイル内周ピッチＷよりも大きくなると、回転電機断面にてトルクに寄与すると考えられるアンペアターンが低下し、これによりトルク出力が低下し、銅損が大きくなるものと考えられる。 Further, when the coil inner peripheral pitch τ is larger than the maximum allowable coil inner peripheral pitch W, the ampere turn that is considered to contribute to the torque in the cross section of the rotating electrical machine is reduced, thereby reducing the torque output and increasing the copper loss. It is considered to be.
図８に、Ｌ／Ｄと最大許容コイル内周ピッチＷとの関係を示す。図８に示すように、最大許容コイル内周ピッチτは、Ｌ／Ｄの大きさにより異なっており、Ｌ／Ｄが大きくなるに従って小さくなる。これは、Ｌ／Ｄが小さい場合(薄型モータに相当)には、コイルエンドの影響が大きく、Ｌ／Ｄが大きい場合(胴長モータに相当)には、コイルエンドの影響が小さいためと考えられる。 FIG. 8 shows the relationship between L / D and the maximum permissible coil inner circumferential pitch W. As shown in FIG. 8, the maximum permissible coil inner circumferential pitch τ varies depending on the size of L / D, and decreases as L / D increases. This is because the influence of the coil end is large when L / D is small (equivalent to a thin motor), and the influence of the coil end is small when L / D is large (equivalent to a trunk length motor). It is done.
また、図８に、最大許容コイル内周ピッチＷの近似式として、
最大許容コイル内周ピッチＷ＝０．３３＋０．４７Ｄ／Ｌ・・・・・・（式５）
を示す。スロットレス永久磁石型回転電機１００は、コイル内周ピッチτを、（式５）の「Ｗ」以下とすることにより、コイル内周ピッチτをゼロとしたときよりも銅損を低減して高効率化することができ、小型化を図ることができる。
FIG. 8 shows an approximate expression of the maximum permissible coil inner circumferential pitch W.
Maximum permissible coil inner pitch W = 0.33 + 0.47D / L (Formula 5)
Indicates. The slotless permanent magnet type rotating
次に、コイル内周ピッチτと銅損比の関係について詳細に検討する。図９〜図１３に、Ｌ／Ｄをそれぞれ１．５〜９．３としたときの、コイル内周ピッチτと銅損比との関係を示す。銅損比は、回転電機の発熱温度に影響を及ぼすが、銅損比が５％程度の差であれば、永久磁石の残留磁束密度やコイル貼付角度等と同様に、モータ個体のばらつきの許容範囲内である。 Next, the relationship between the coil inner peripheral pitch τ and the copper loss ratio will be examined in detail. 9 to 13 show the relationship between the coil inner peripheral pitch τ and the copper loss ratio when L / D is 1.5 to 9.3, respectively. The copper loss ratio affects the heat generation temperature of the rotating electrical machine, but if the copper loss ratio is a difference of about 5%, the tolerance of individual motors can be tolerated as well as the residual magnetic flux density of the permanent magnet and the coil application angle. Within range.
そこで、本実施の形態では、銅損比が、最小値〜最小値＋５％の範囲内となる最適コイル内周ピッチτを求める。図９〜図１３に、銅損比が最小値〜最小値＋５％となるコイル内周ピッチτの範囲（最適コイル内周ピッチτ）を示す。図９〜図１３に示すように、Ｌ／Ｄの値毎に、最適コイル内周ピッチτの範囲も異なっている。 Therefore, in the present embodiment, the optimum coil inner circumferential pitch τ in which the copper loss ratio is in the range of the minimum value to the minimum value + 5% is obtained. 9 to 13 show the range of the coil inner peripheral pitch τ (optimum coil inner peripheral pitch τ) in which the copper loss ratio becomes the minimum value to the minimum value + 5%. As shown in FIGS. 9 to 13, the range of the optimum coil inner peripheral pitch τ is different for each value of L / D.
図１４に、Ｌ／Ｄと、銅損比が最小値〜最小値＋５％となるためのコイル内周ピッチτの範囲を示す。また、図１４には、コイル内周ピッチτの近似式として、
コイル内周ピッチτ＝Ｋ＝０．１６＋０．２７Ｄ／Ｌ±５０％・・・・（式６）
を示す。図１４に示すように、銅損比が最小値〜最小値＋５％となるためのコイル内周ピッチτの範囲は、上記（式６）で近似することができる。よって、スロットレス永久磁石型回転機１００の銅損低減(小型化)のためには、コイル内周ピッチτを０.５Ｋ〜１.５Ｋとすればよい。
FIG. 14 shows the range of L / D and the coil inner peripheral pitch τ for the copper loss ratio to be the minimum value to the minimum value + 5%. Moreover, in FIG. 14, as an approximate expression of the coil inner peripheral pitch τ,
Coil inner peripheral pitch τ = K = 0.16 + 0.27 D / L ± 50% (Equation 6)
Indicates. As shown in FIG. 14, the range of the coil inner peripheral pitch τ for the copper loss ratio to be the minimum value to the minimum value + 5% can be approximated by the above (formula 6). Therefore, in order to reduce (reduce) the copper loss of the slotless permanent magnet
なお、図１４より、Ｌ／Ｄが１以上３未満のモータの場合には、コイル内周ピッチτを０.２〜０.５とし、Ｌ／Ｄが３以上の場合には、０.１５〜０.３とすれば、スロットレス永久磁石型モータの小型化を図ることができる。 14, in the case of a motor having an L / D of 1 or more and less than 3, the coil inner peripheral pitch τ is set to 0.2 to 0.5, and when the L / D is 3 or more, 0.15. If it is set to -0.3, the slotless permanent magnet motor can be reduced in size.
本実施の形態では、４極３コイル集中巻モータの場合を説明したが、一般的な集中巻永久磁石型回転電機において、コイル(スロット)数と磁極数との比が３ｎ：３ｎ±１の回転電機の場合も、上記のコイル内周ピッチτとすることにより、同様に銅損低減(小型化)を行うことができる。 In the present embodiment, the case of a 4-pole 3-coil concentrated winding motor has been described. However, in a general concentrated winding permanent magnet type rotating electrical machine, the ratio of the number of coils (slots) to the number of magnetic poles is 3n: 3n ± 1. In the case of a rotating electrical machine, copper loss can be reduced (downsized) in the same manner by setting the above-mentioned coil inner circumferential pitch τ.
以上のように、本発明にかかるスロットレス永久磁石型回転電機は、コギングトルク及びトルクリップルを低減するとともに、銅損を低減した小型の永久磁石型回転電機として有用である。 As described above, the slotless permanent magnet type rotating electrical machine according to the present invention is useful as a small permanent magnet type rotating electrical machine in which cogging torque and torque ripple are reduced and copper loss is reduced.
２０ 固定子
２１ 固定子鉄心
２３ 固定子コイル
３０ 回転子
３１ 回転子鉄心
３２ 永久磁石
１００ スロットレス永久磁石型回転電機
Ｄ 回転子外径（永久磁石外径）
Ｌｆ 固定子鉄心長
Ｌｍ 磁石長
Ｌｃ コイル全長
Ｌ１ コイル直線部長さ
Ｌ２ コイルエンド部長さ
θｃ コイル配置角度幅
θγ コイル外周角度幅
θτ コイル内周角度幅
τ コイル内周ピッチ
γ コイル外周ピッチ
DESCRIPTION OF
Lf Stator core length Lm Magnet length Lc Total coil length L1 Coil straight section length L2 Coil end section length θc Coil arrangement angular width θγ Coil outer peripheral angular width θτ Coil inner peripheral angular width τ Coil inner peripheral pitch γ Coil outer peripheral pitch
Claims (4)
前記固定子鉄心の内周面に、コイル配置角度幅１２０°で周方向に等間隔に配置された３個のコイルであって、軸方向長さＬｃ（≒固定子鉄心長Ｌｆ≒回転電機全長Ｌ）、コイル外周角度幅θγ、コイル内周角度幅θτのトラック形状に集中巻きされたコイルと、
円柱状の回転子鉄心と、
前記回転子鉄心に周方向に交互に極性が異なるように４磁極が配置され、軸方向長さＬｍ（＝回転電機全長Ｌ）、外径Ｄに形成された永久磁石と、
を備えたスロットレス永久磁石型回転電機において、
コイル内周ピッチτ（＝θτ／１２０°）を、
０＜コイル内周ピッチτ≦０．３３＋０．４７Ｄ／Ｌ
としたことを特徴とするスロットレス永久磁石型回転電機。 A cylindrical stator core having an axial length Lf (≈ rotating electric machine total length L) ;
Three coils arranged at equal intervals in the circumferential direction with a coil arrangement angle width of 120 ° on the inner peripheral surface of the stator core , and having an axial length Lc (≈stator core length Lf≈rotary electric machine total length L) a coil concentratedly wound in a track shape having a coil outer peripheral angular width θγ and a coil inner peripheral angular width θτ;
A cylindrical rotor core;
Four magnetic poles are arranged on the rotor core so that the polarities are alternately different in the circumferential direction, and the permanent magnet is formed with an axial length Lm (= rotary electric machine total length L) and an outer diameter D;
In slotless permanent magnet type rotating electric machine with
Coil inner pitch τ (= θτ / 120 °)
0 <Inner coil pitch τ ≦ 0.33 + 0.47 D / L
A slotless permanent magnet type rotating electrical machine characterized by the above.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006100553A JP5248751B2 (en) | 2006-03-31 | 2006-03-31 | Slotless permanent magnet type rotating electrical machine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006100553A JP5248751B2 (en) | 2006-03-31 | 2006-03-31 | Slotless permanent magnet type rotating electrical machine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2007274869A JP2007274869A (en) | 2007-10-18 |
| JP5248751B2 true JP5248751B2 (en) | 2013-07-31 |
Family
ID=38677080
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2006100553A Active JP5248751B2 (en) | 2006-03-31 | 2006-03-31 | Slotless permanent magnet type rotating electrical machine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5248751B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10758318B2 (en) | 2014-07-31 | 2020-09-01 | Nakanishi Inc. | Electric motor and dental device |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107134867A (en) * | 2016-02-29 | 2017-09-05 | 中石化石油工程技术服务有限公司 | The downhole electric drilling tool driving few coil permasyn morot of overlength iron core |
| WO2018202410A1 (en) * | 2017-05-03 | 2018-11-08 | Atlas Copco Industrial Technique Ab | Electric synchronous motor |
| US11843334B2 (en) | 2017-07-13 | 2023-12-12 | Denso Corporation | Rotating electrical machine |
| JP6977556B2 (en) | 2017-07-21 | 2021-12-08 | 株式会社デンソー | Rotating machine |
| CN113991958A (en) | 2017-07-21 | 2022-01-28 | 株式会社电装 | Rotating electrical machine |
| CN111566904B (en) | 2017-12-28 | 2023-04-28 | 株式会社电装 | Rotary electric machine |
| JP6927186B2 (en) | 2017-12-28 | 2021-08-25 | 株式会社デンソー | Rotating machine |
| DE112018006699T5 (en) | 2017-12-28 | 2020-09-10 | Denso Corporation | Rotating electric machine |
| WO2019131911A1 (en) * | 2017-12-28 | 2019-07-04 | 株式会社デンソー | Rotating electrical machine |
| DE112018006651T5 (en) | 2017-12-28 | 2020-10-08 | Denso Corporation | Wheel drive device |
| JP7006541B2 (en) | 2017-12-28 | 2022-01-24 | 株式会社デンソー | Rotating machine |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2743918B2 (en) * | 1996-12-27 | 1998-04-28 | 株式会社日立製作所 | Permanent magnet field type brushless motor |
| JP4363600B2 (en) * | 1998-02-10 | 2009-11-11 | 株式会社安川電機 | Smooth armature type 3-phase brushless motor |
| JP2004320954A (en) * | 2003-04-18 | 2004-11-11 | Denso Corp | Starter for internal combustion engine |
-
2006
- 2006-03-31 JP JP2006100553A patent/JP5248751B2/en active Active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10758318B2 (en) | 2014-07-31 | 2020-09-01 | Nakanishi Inc. | Electric motor and dental device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2007274869A (en) | 2007-10-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5248751B2 (en) | Slotless permanent magnet type rotating electrical machine | |
| JP5482423B2 (en) | Electric motor | |
| US8890387B2 (en) | Stator and motor | |
| US7595575B2 (en) | Motor/generator to reduce cogging torque | |
| DK2190103T3 (en) | COREL FREE SHUTTER WITH SHIFT | |
| JP5478136B2 (en) | Permanent magnet synchronous motor | |
| US20180102678A1 (en) | Armature and rotating electric machine including armature | |
| JPWO2004093298A1 (en) | Permanent magnet motor | |
| JP6048191B2 (en) | Multi-gap rotating electric machine | |
| US20110163641A1 (en) | Permanent-magnet synchronous motor | |
| JP2014135883A (en) | Rotor, and dynamo-electric machine using the same | |
| JP3928297B2 (en) | Electric motor and manufacturing method thereof | |
| JP2008312318A (en) | Rotor of rotary electric machine, and rotary electric machine | |
| JP2010183792A (en) | Motor | |
| US20220263356A1 (en) | Motor | |
| JP2009177907A (en) | Stator of rotary electric machine, and rotary electric machine with the same | |
| JP5441584B2 (en) | Electric motor | |
| WO2017212575A1 (en) | Permanent magnet motor | |
| JP4363132B2 (en) | Permanent magnet motor | |
| JP4704883B2 (en) | Permanent magnet rotating electrical machine and cylindrical linear motor | |
| JP2001231240A (en) | Stepping motor | |
| JP2006025486A (en) | Electric electric machine | |
| JP5468850B2 (en) | Rotating electric machine | |
| JP5183313B2 (en) | Permanent magnet rotating electric machine and elevator apparatus using the same | |
| JP2002119034A (en) | Magnetically centered torque motor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20090128 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110706 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110712 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110909 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20120529 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120820 |
|
| A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20120827 |
|
| A912 | Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20120921 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130411 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Ref document number: 5248751 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160419 Year of fee payment: 3 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |