JPH09308198A - Permanent magnet motor - Google Patents
Permanent magnet motorInfo
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- JPH09308198A JPH09308198A JP8121377A JP12137796A JPH09308198A JP H09308198 A JPH09308198 A JP H09308198A JP 8121377 A JP8121377 A JP 8121377A JP 12137796 A JP12137796 A JP 12137796A JP H09308198 A JPH09308198 A JP H09308198A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、永久磁石をロータ
内部に埋め込むことにより、マグネットトルクに併せて
リラクタンストルクをも利用する永久磁石モータに関す
るものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a permanent magnet motor which utilizes a reluctance torque in addition to a magnet torque by embedding a permanent magnet inside a rotor.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来から、鉄などの高透磁率材からなる
ロータコアに永久磁石を埋設したモータが知られてい
る。図６に、本発明者らが先に特願平７−２９３９６２
号で提案した永久磁石モータの断面図を示す。この永久
磁石モータは、ロータ１１とステータ１２とシャフト２
０から成り、ロータ１１は高透磁率材の鉄心あるいは積
層された電磁鋼板で構成されたロータコア１３内部に永
久磁石１４を埋め込んで構成されている。図６に示すも
のは４極モータであって、４組の永久磁石１４が、ロー
タ表面がＳ極、Ｎ極と交互に位置するように配置されて
いる。ステータ１２は、ステータティース１６をステー
タヨーク１７で保持してなるステータコア１５を備え、
ステータティース１６、１６間のスロット１８に巻線１
９を施して構成され、巻線１９に電流を流して発生する
回転磁束によりロータ１１を回転させるように構成され
ている。ステータコア１５には、ロータ１１が４極であ
り、３相巻線による駆動であるため、１２の倍数である
２４個のスロット１８が設けられている。2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a motor in which a permanent magnet is embedded in a rotor core made of a material having a high magnetic permeability such as iron. FIG. 6 shows that the present inventors previously filed Japanese Patent Application No. 7-293962.
A cross-sectional view of the permanent magnet motor proposed in No. 1 is shown. This permanent magnet motor includes a rotor 11, a stator 12, and a shaft 2.
0, and the rotor 11 is configured by embedding a permanent magnet 14 inside a rotor core 13 made of an iron core of a high magnetic permeability material or laminated electromagnetic steel sheets. The one shown in FIG. 6 is a four-pole motor, and four sets of permanent magnets 14 are arranged such that the rotor surface is alternately located with S poles and N poles. The stator 12 includes a stator core 15 in which a stator tooth 16 is held by a stator yoke 17.
Winding 1 in slot 18 between stator teeth 16 and 16
9 is provided, and the rotor 11 is rotated by the rotating magnetic flux generated by passing an electric current through the winding wire 19. Since the rotor 11 has four poles and is driven by the three-phase winding, the stator core 15 is provided with 24 slots 18, which is a multiple of 12.
【０００３】上記構成において、ロータ１１は、その内
側に凸型の逆円弧の永久磁石１４を用いることにより、
永久磁石表面積を増加させ、１極当たりの磁束を多く発
生させ、また逆突極構造によりリラクタンストルクが有
効に利用できるため、ステータコア１５に施された巻線
１９による磁束も多くロータ１１に入り込む構造となっ
ており、それに伴ってステータコア１５に流れる磁束も
多くなる。In the above-mentioned structure, the rotor 11 uses the convex arc-shaped permanent magnet 14 on the inside thereof,
Since the surface area of the permanent magnet is increased, a large amount of magnetic flux is generated per pole, and the reluctance torque can be effectively used due to the structure of the inverse salient poles, a large amount of magnetic flux due to the winding wire 19 provided on the stator core 15 enters the rotor 11. Therefore, the magnetic flux flowing through the stator core 15 also increases accordingly.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところで、ステータ１
２のスロット１８は巻線の関係上一定以上の面積が必要
であり、さらに巻数が多いほど巻線機や絶縁紙に必要な
面積の占める割合が小さくなるため、占積率を高くでき
る。一方、ステータ１２に局所的な磁気飽和がなく、ス
テータティース１６やステータヨーク１７の磁束密度が
低く、均一に分布するほど高い効率が得られる。そのた
め、必要なスロット面積を確保しつつ、ステータティー
ス幅やステータヨーク幅を大きく取る必要がある。By the way, the stator 1
The second slot 18 needs to have a certain area or more in terms of winding, and the larger the number of windings, the smaller the area occupied by the winding machine and the insulating paper becomes. Therefore, the space factor can be increased. On the other hand, there is no local magnetic saturation in the stator 12, the magnetic flux density of the stator teeth 16 and the stator yoke 17 is low, and higher efficiency is obtained as the magnetic flux density is evenly distributed. Therefore, it is necessary to increase the stator teeth width and the stator yoke width while ensuring the required slot area.
【０００５】しかしながら、図６の構成では２４個のス
ロット１８が設けられているため、ステータティース幅
やステータヨーク幅を大きく取ることができず、そのた
め上記のようにステータコア１５に流れる磁束が多い
と、ステータティース１６やステータヨーク１７の磁束
密度が高くなるため、鉄損による効率低下を招くという
問題があった。例えば、ある負荷点において、ステータ
ティース１６、ステータヨーク１７共に磁束密度が１．
５Ｔを超え、高効率を実現することができないという問
題があった。However, in the configuration of FIG. 6, since 24 slots 18 are provided, the stator teeth width and the stator yoke width cannot be made large, so that a large amount of magnetic flux flows in the stator core 15 as described above. However, since the magnetic flux density of the stator teeth 16 and the stator yoke 17 becomes high, there is a problem in that efficiency is reduced due to iron loss. For example, at a certain load point, the magnetic flux density of both the stator teeth 16 and the stator yoke 17 is 1.
There was a problem that it was not possible to achieve high efficiency over 5T.
【０００６】本発明は、ステータティース幅やステータ
ヨーク幅を大きく取ることができて高効率を実現できる
永久磁石モータを提供することを目的とする。An object of the present invention is to provide a permanent magnet motor capable of achieving a large stator tooth width and a large stator yoke width and achieving high efficiency.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明の永久磁石モータ
は、４極永久磁石モータにおいて、ステータのスロット
数を１２とすることにより、ステータティース幅やステ
ータヨーク幅を広くとり、スロットの底部のアールも大
きくとり、磁束密度を低く均一に分布させるとともに、
局所的な磁気飽和を防止し、鉄損を減少して高効率を実
現するものである。According to the permanent magnet motor of the present invention, in the four-pole permanent magnet motor, the number of slots of the stator is 12, so that the width of the stator teeth and the width of the stator yoke are wide, and the bottom of the slot is The radius is also large and the magnetic flux density is low and evenly distributed.
It prevents local magnetic saturation, reduces iron loss and achieves high efficiency.
【０００８】さらに、ステータティース幅とステータヨ
ーク幅の比率を、１：１から２：３の範囲とすることに
より、ステータコアの磁束密度分布をより均一にし、鉄
板を有効に利用し、効率の高いモータを実現するもので
ある。Further, by setting the ratio of the stator teeth width to the stator yoke width in the range of 1: 1 to 2: 3, the magnetic flux density distribution of the stator core is made more uniform, the iron plate is effectively used, and the efficiency is high. It realizes a motor.
【０００９】[0009]
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て、図１〜図５を参照して説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
【００１０】図１に示した永久磁石モータは、ロータ１
とステータ２とシャフト１０から成る４極モータであ
る。ロータ１は高透磁率材の鉄心あるいは積層された電
磁鋼板で構成されたロータコア３の内部に４組の永久磁
石４を埋め込んで構成されている。４組の永久磁石４
は、ロータ１表面がＳ極、Ｎ極と交互に位置するように
配置されている。また、永久磁石４はロータ１の内側に
凸型の逆円弧の永久磁石が用いられて逆突極構造により
リラクタンストルクが有効に利用できるように構成され
ている。The permanent magnet motor shown in FIG.
Is a four-pole motor including the stator 2 and the shaft 10. The rotor 1 is configured by embedding four sets of permanent magnets 4 inside a rotor core 3 made of an iron core of a high magnetic permeability material or laminated electromagnetic steel sheets. 4 sets of permanent magnets 4
Are arranged so that the surface of the rotor 1 is located alternately with the S poles and the N poles. Further, the permanent magnet 4 is formed of a convex reverse arc-shaped permanent magnet on the inner side of the rotor 1 so that the reluctance torque can be effectively utilized by the reverse salient pole structure.
【００１１】ステータ２は、１２個のステータティース
６をステータヨーク７で保持してなるステータコア５を
備え、各ステータティース６、６間の１２個のスロット
８に巻線９が施されて構成されており、その巻線９に電
流を流して発生させた回転磁界によりロータ１を回転さ
せるように構成されている。The stator 2 is provided with a stator core 5 in which twelve stator teeth 6 are held by a stator yoke 7, and windings 9 are formed in twelve slots 8 between the stator teeth 6 and 6. The rotor 1 is rotated by a rotating magnetic field generated by passing a current through the winding 9.
【００１２】図２に、同一電流、同一回転速度によりモ
ータを回転させたときのトルク及びトルクリップルの値
を発明品（１２個のスロット）と従来品（２４個のスロ
ット）を比較して示している。図２において、発明品は
従来品に比べ、トルクが５％向上している。効率に換算
して約１．５％の向上となる。一方、トルクリップル
は、殆ど変化しておらず、振動・騒音を増加させること
なく、永久磁石埋込みによる利点を十分に活かし、効率
の向上を実現している。FIG. 2 shows the values of torque and torque ripple when the motor is rotated at the same current and the same rotation speed, comparing the invention product (12 slots) and the conventional product (24 slots). ing. In FIG. 2, the torque of the invention product is improved by 5% as compared with the conventional product. This is an improvement of about 1.5% in terms of efficiency. On the other hand, the torque ripple has hardly changed, and the advantages of embedding a permanent magnet have been fully utilized without increasing vibration and noise, and the efficiency has been improved.
【００１３】また、スロット数を半分としたため、１ス
ロット内の従来の２倍の巻線を巻く必要があるが、スロ
ット面積は２倍以下で良く、磁束量に対してステータテ
ィース７やステータヨーク６の幅を十分とることができ
る。Also, since the number of slots is halved, it is necessary to wind twice as many windings as in the conventional one slot, but the slot area may be less than twice, and the stator teeth 7 and the stator yoke may be used with respect to the amount of magnetic flux. A width of 6 can be taken sufficiently.
【００１４】図３に、ステータヨーク幅Ｙとステータテ
ィース幅Ｔの寸法比と、磁束密度の関係を示す。１極を
３つのスロットにて形成し、その内２つのスロットに電
流が流れるため、発生した磁束は、１つのステータティ
ース７からステータヨーク６、そして、別のステータテ
イース７といった磁路をとる。そのため、ステータティ
ースとステータヨークの磁束量はほぼ等しく、従ってス
テータティース幅Ｔとステータヨーク幅Ｙの比率は１：
１でほぼ磁束密度が均一となる。ステータティース幅Ｔ
よりステータヨーク幅Ｙが小さくなった場合、ヨークの
磁束が漏洩する可能性があり、ステータヨーク幅Ｙはス
テータティース幅Ｔと同じか、ステータティース幅Ｔよ
り大きいことが必要である。FIG. 3 shows the relationship between the magnetic flux density and the dimensional ratio of the stator yoke width Y and the stator teeth width T. One pole is formed by three slots, and a current flows through two slots, so that the generated magnetic flux takes a magnetic path from one stator tooth 7 to the stator yoke 6 and another stator tooth 7. . Therefore, the magnetic fluxes of the stator teeth and the stator yoke are almost equal, and therefore the ratio of the stator teeth width T to the stator yoke width Y is 1 :.
At 1, the magnetic flux density is almost uniform. Stator teeth width T
When the stator yoke width Y becomes smaller, the magnetic flux of the yoke may leak, and the stator yoke width Y needs to be the same as the stator teeth width T or larger than the stator teeth width T.
【００１５】図４は、外径７０ｍｍから１６０ｍｍのモ
ータコア用の代表的な電磁鋼板を５０ヘルツの交流で励
磁したときの鉄損を示す。図４から、磁束密度が高いほ
ど鉄損が高くなることが分かる。一方、図５は磁束密度
に対する磁化力および透磁率の関係の特性を示す。図５
の磁化および透磁率の特性図より、磁束密度が１．１Ｔ
付近が最も効率良く磁化できることが分かる。したがっ
て、ステータコアの磁束密度は、最大でも１．１Ｔ程度
にすることにより、モータの効率を高くすることができ
る。図３より、（ヨーク幅）／（ティース幅）の値を
１．５以下とすることによって、ステータコアの磁束密
度を１．１Ｔ以下とすることができる。したがって、ス
テータティース幅Ｔとステータヨーク幅Ｙとの比率を、
１：１から２：３の範囲とすることにより、ステータコ
アの磁束密度を均一にし、鉄板を有効に利用し、かつ効
率の高いモータを提供することができる。特に、高効率
化が求められるコンプレッサ用ハーメチックモータや、
ステータ外径７０ｍｍから１６０ｍｍの小型モータに適
用すると好適である。FIG. 4 shows the iron loss when a typical electromagnetic steel sheet for a motor core having an outer diameter of 70 mm to 160 mm is excited by an alternating current of 50 Hz. It can be seen from FIG. 4 that the higher the magnetic flux density, the higher the iron loss. On the other hand, FIG. 5 shows the characteristics of the relationship between magnetic flux density, magnetizing force and magnetic permeability. FIG.
The magnetic flux density is 1.1T according to the magnetization and permeability characteristics of
It can be seen that the vicinity can be magnetized most efficiently. Therefore, the efficiency of the motor can be increased by setting the magnetic flux density of the stator core to about 1.1T at the maximum. From FIG. 3, by setting the value of (yoke width) / (teeth width) to 1.5 or less, the magnetic flux density of the stator core can be set to 1.1 T or less. Therefore, the ratio of the stator tooth width T and the stator yoke width Y is
By setting the ratio in the range of 1: 1 to 2: 3, the magnetic flux density of the stator core can be made uniform, the iron plate can be effectively used, and a highly efficient motor can be provided. In particular, hermetic motors for compressors that require high efficiency,
It is suitable to be applied to a small motor having a stator outer diameter of 70 mm to 160 mm.
【００１６】なお、上記実施形態ではロータ内側に凸型
の永久磁石を１極当たり２個づつ配置したものを示した
が、永久磁石は１極当たり２個である必要はない。ま
た、永久磁石の形状は、ロータ内側に凸型のＶ型や、ラ
ジアル方向に長い板状磁石を円周方向に磁化した永久磁
石等、またはこれらの組合せでもよい。すなわち、ロー
タは、永久磁石の表面積を大きくし、かつ、リラクタン
ストルクを有効利用できる突極または逆突極の構造をと
っていればよい。In the above embodiment, two convex permanent magnets are arranged inside the rotor for each pole, but the number of permanent magnets need not be two for each pole. The shape of the permanent magnet may be a convex V-shape inside the rotor, a permanent magnet obtained by magnetizing a plate magnet long in the radial direction in the circumferential direction, or a combination thereof. That is, the rotor may have a structure of a salient pole or a reverse salient pole which can increase the surface area of the permanent magnet and can effectively utilize the reluctance torque.
【００１７】また、ロータコアは、複数のセグメントを
溶接などにより組み合わせたものであってもよい。The rotor core may be a combination of a plurality of segments by welding or the like.
【００１８】[0018]
【発明の効果】本発明の永久磁石モータによれば、以上
の説明から明らかなように、ステータのスロット数を１
２としたことにより、ステータティース幅やステータヨ
ーク幅を広くとり、スロットの底部のアールも大きくと
ることができ、磁束密度を低く均一に分布させるととも
に局所的な磁気飽和を防止でき、鉄損を減少して高効率
を実現できる。また、ステータ巻線からステータコアへ
の洩れ電流も低減することができる。According to the permanent magnet motor of the present invention, as is apparent from the above description, the number of slots of the stator is 1
By setting 2, the width of the stator teeth and the width of the stator yoke can be widened, and the radius of the bottom of the slot can be widened so that the magnetic flux density is low and evenly distributed, local magnetic saturation can be prevented, and iron loss is reduced. High efficiency can be achieved by reducing the number. Also, the leakage current from the stator winding to the stator core can be reduced.
【００１９】また、ステータティース幅とステータヨー
ク幅の比率を１：１から２：３の範囲とすると、ステー
タコアの磁束密度分布をより均一にし、鉄板を有効に利
用し、効率の高いモータを実現できる。When the ratio of the stator teeth width to the stator yoke width is in the range of 1: 1 to 2: 3, the magnetic flux density distribution of the stator core is made more uniform and the iron plate is effectively used to realize a highly efficient motor. it can.
【図１】本発明の永久磁石モータの一実施形態の概略構
成を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing a schematic configuration of an embodiment of a permanent magnet motor of the present invention.
【図２】本発明品と従来品のトルク及びトルクリップル
を比較した特性図である。FIG. 2 is a characteristic diagram comparing torque and torque ripple of a product of the present invention and a conventional product.
【図３】ステータティース幅とステータヨーク幅との比
率と、磁束密度の関係を示す特性図である。FIG. 3 is a characteristic diagram showing a relationship between a ratio between a stator tooth width and a stator yoke width and a magnetic flux density.
【図４】電磁鋼板の鉄損特性図である。FIG. 4 is an iron loss characteristic diagram of an electromagnetic steel sheet.
【図５】電磁鋼板の磁化および透磁率の特性図である。FIG. 5 is a characteristic diagram of magnetization and magnetic permeability of an electromagnetic steel sheet.
【図６】従来例の永久磁石モータの概略構成を示す断面
図である。FIG. 6 is a sectional view showing a schematic configuration of a conventional permanent magnet motor.
１ ロータ ２ ステータ ３ ロータコア ４ 永久磁石 ６ ステータティース ７ ステータヨーク ８ スロット 1 rotor 2 stator 3 rotor core 4 permanent magnet 6 stator teeth 7 stator yoke 8 slot
フロントページの続き (72)発明者 村上 浩 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 本田 幸夫 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 角谷 直之 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 横手 静 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内Front page continuation (72) Inventor Hiroshi Murakami 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (72) Inventor Yukio Honda 1006, Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture (72) Invention Naoyuki Sumiya, 1006 Kadoma, Kadoma-shi, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (72) Shizuka Yokote, 1006, Kadoma, Kadoma-shi, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial
Claims (2)
石を埋設してなる突極または逆突極の構造を有する４極
永久磁石モータにおいて、ステータのスロット数を１２
としたことを特徴とする永久磁石モータ。1. A four-pole permanent magnet motor having a salient pole structure or a reverse salient pole structure in which a permanent magnet is embedded in a rotor core made of a high magnetic permeability material, and the number of stator slots is 12.
A permanent magnet motor characterized in that
の比率を、１：１から２：３の範囲としたことを特徴と
する請求項１記載の永久磁石モータ。2. The permanent magnet motor according to claim 1, wherein the ratio of the width of the stator teeth to the width of the stator yoke is in the range of 1: 1 to 2: 3.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8121377A JPH09308198A (en) | 1996-05-16 | 1996-05-16 | Permanent magnet motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8121377A JPH09308198A (en) | 1996-05-16 | 1996-05-16 | Permanent magnet motor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09308198A true JPH09308198A (en) | 1997-11-28 |
Family
ID=14809727
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8121377A Pending JPH09308198A (en) | 1996-05-16 | 1996-05-16 | Permanent magnet motor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09308198A (en) |
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1996
- 1996-05-16 JP JP8121377A patent/JPH09308198A/en active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040406 |