JPH10174397A - Rotating electric machine - Google Patents
Rotating electric machineInfo
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- JPH10174397A JPH10174397A JP32935096A JP32935096A JPH10174397A JP H10174397 A JPH10174397 A JP H10174397A JP 32935096 A JP32935096 A JP 32935096A JP 32935096 A JP32935096 A JP 32935096A JP H10174397 A JPH10174397 A JP H10174397A
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- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、通電することによ
り回転出力を得ることができる回転電機に関するもので
ある。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rotating electric machine capable of obtaining a rotational output by being energized.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来の回転電機の一例の横断面図が図７
であり、縦断面図が図８である。図７および図８におい
て、１は１２極に着磁された円環状の永久磁石で構成さ
れた界磁部、２は電機子を構成する電機子鉄心であり、
これは９個の突極部２ａ、２ｂ，・・・、２ｉを有す
る。その９個の突極部２ａ、２ｂ、・・・、２ｉは界磁
部１の着磁された内面と所要間隔あけて対向せられてい
る。なお、３ａ、３ｂ、・・・、３ｉは前記突極部の間
に形成された巻線用の溝であり、また、４ａ、４ｂ、・
・・４ｉは突極部２ａ、２ｂ、・・・、２ｉにそれぞれ
巻装された電機子巻線である。５は界磁部１の磁束が効
率よく電機子鉄心２に流れるように、界磁部１の外周に
取り付けられたバックヨークである。６はバックヨーク
５と一体に取り付けられたロータであり、そのロータ６
には２個の軸受け７が一体的に取り付けられている。す
なわち、界磁部１、バックヨーク５、ロータ６、軸受け
７はユニット化されてロータユニット１１となってい
る。2. Description of the Related Art FIG. 7 is a cross-sectional view of an example of a conventional rotating electric machine.
FIG. 8 is a longitudinal sectional view. 7 and 8, reference numeral 1 denotes a field portion formed of a ring-shaped permanent magnet magnetized to 12 poles, 2 denotes an armature core forming an armature,
It has nine salient pole portions 2a, 2b,..., 2i. The nine salient pole portions 2a, 2b,..., 2i face the magnetized inner surface of the field portion 1 at a required interval. .., 3i are winding grooves formed between the salient pole portions, and 4a, 4b,.
.. 4i are armature windings wound around the salient pole portions 2a, 2b,..., 2i, respectively. Reference numeral 5 denotes a back yoke attached to the outer periphery of the field unit 1 so that the magnetic flux of the field unit 1 flows to the armature core 2 efficiently. Reference numeral 6 denotes a rotor integrally attached to the back yoke 5, and the rotor 6
, Two bearings 7 are integrally attached. That is, the field unit 1, the back yoke 5, the rotor 6, and the bearing 7 are unitized to form the rotor unit 11.
【０００３】圧入にてベース１２に取り付けられたシャ
フト１０とロータユニット１１の軸受け７は微小なクリ
アランスを持って取り付けられているので、ロータユニ
ット１１はシャフト１０の回りを自在に回転できる。ま
た、ベース１２には電機子鉄心２が固定されており、電
機子巻線４ａ、４ｂ、・・・、４ｉに電流を流すことに
より、界磁部１との間で電磁的な相互作用が発生し、回
転トルクがロータユニット１１に得られるので、ロータ
ユニット１１はシャフト１０の回りを回転する。Since the shaft 10 mounted on the base 12 by press fitting and the bearing 7 of the rotor unit 11 are mounted with a small clearance, the rotor unit 11 can freely rotate around the shaft 10. An armature core 2 is fixed to the base 12, and an electromagnetic interaction between the armature windings 4a, 4b,. The rotor unit 11 rotates around the shaft 10 because the generated rotor torque is generated by the rotor unit 11.
【０００４】ところで、コギング力は磁場に貯えられた
磁気エネルギーが電機子突極部２ａ、２ｂ、・・・２ｉ
との回転位置に応じて変化することにより生じるもので
あり、界磁部１と電機子鉄心２の突極部２ａ、２ｂ、・
・・、２ｉの両方に磁気的な周期性がある場合には、一
般にその両者に共通して存在する調波成分のコギング力
が生じる。実施例のように９個の突極部２ａ、２ｂ、・
・・２ｉと１２個の界磁部１がある場合１０度毎にコギ
ング力が生じることになる。Meanwhile, the cogging force is obtained by changing the magnetic energy stored in the magnetic field into the armature salient pole portions 2a, 2b,.
The salient pole portions 2a, 2b,... Of the field portion 1 and the armature core 2
.. If both 2i and 2i have magnetic periodicity, a cogging force of a harmonic component commonly present in both of them is generated. As in the embodiment, nine salient pole portions 2a, 2b,.
When there are 2i and 12 field portions 1, a cogging force is generated every 10 degrees.
【０００５】図２はコギング力が１０度ごとに発生する
のを説明するための図である。図２において、１ａ、１
ｃ、・・・、１ｋはＮ極であり、１ｂ、１ｄ、・・・、
１ｌはＳ極なる界磁とする。いま、界磁部１のＮ極１ａ
とＳ極１ｂの境界部１ａｂが突極３ａの中央部にあった
とする。この場合は、境界部１ａｂと回転電機の中心Ｏ
を結んだラインに対して突極と界磁部が左右対称になる
のでコギング力は相互に打ち消されて零となる。この状
態から磁界部１が反時計回りのＡ矢視方向に１０度回転
すると、コギング力が零になることは容易に推測でき
る。なぜならば、１０度反時計回りに界磁部１が回転す
るとＮ極１ｄとＳ極１ｅの境界部１ｄｅが突極３ｃの中
央部に回転してくる。すなわち、突極３ｃの中央部と電
動機の中心Ｏを結んだ軸に対して、界磁部１と突極２は
左右対称になりコギングは力は零となる。同様に、更に
１０度界磁部１が反時計回りに回転すると、Ｎ極とＳ極
の境界部１ｃｄが、突極３ｂの中央に回転してきてコギ
ング力が零になる。すなわち、コギング力は図３のごと
く１０度の周期で繰り返し発生する。FIG. 2 is a diagram for explaining that a cogging force is generated every 10 degrees. In FIG. 2, 1a, 1
.., 1k are N poles, 1b, 1d,.
1l is an S-pole field. Now, the N pole 1a of the field part 1
Assume that the boundary 1ab between the S pole 1b and the S pole 1b is located at the center of the salient pole 3a. In this case, the boundary 1ab and the center O of the rotating electric machine
Since the salient poles and the field portion are symmetrical with respect to the line connecting, the cogging forces cancel each other out and become zero. From this state, it can be easily inferred that the cogging force becomes zero when the magnetic field part 1 rotates 10 degrees in the counterclockwise direction of the arrow A. This is because when the field part 1 rotates counterclockwise by 10 degrees, the boundary 1de between the N pole 1d and the S pole 1e rotates to the center of the salient pole 3c. That is, the field portion 1 and the salient pole 2 are symmetrical with respect to an axis connecting the central portion of the salient pole 3c and the center O of the motor, and the cogging force is zero. Similarly, when the field unit 1 further rotates counterclockwise by 10 degrees, the boundary 1cd between the N pole and the S pole rotates toward the center of the salient pole 3b, and the cogging force becomes zero. That is, the cogging force is repeatedly generated at a cycle of 10 degrees as shown in FIG.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来構成では、電機子鉄心２が突極構造となっているた
め、電機子鉄心２が磁気的な不均一が大きくなり、例え
ば、永久磁石などにより構成される界磁部１との相互作
用によって大きなコギング力が生じるという問題があっ
た。とくに近年においては、小型、軽量なる機器の開発
が熾烈であり、そのため、高界磁部を使用して、小型、
軽量にて高出力かつ高速回転可能な回転電機がますます
所望されている。ところが、高界磁部を使用しているの
でコギング力が大きくなり、回転電機からシャーシ等へ
不要共振を誘発し、機器全体の品質が低下するという問
題があった。本発明は、上記問題点を解決するために提
案されたもので、突極構造の電機子鉄心を有しながらも
コギング力を著しく減少させた回転電機を提供するもの
である。However, in the above-mentioned conventional configuration, since the armature core 2 has a salient pole structure, the armature iron core 2 has a large magnetic non-uniformity. There is a problem that a large cogging force is generated due to the interaction with the configured magnetic field portion 1. In recent years, in particular, the development of small and lightweight devices has been intense.
There is a growing demand for a rotating electric machine that is lightweight, capable of rotating at a high output and at a high speed. However, since the high field portion is used, the cogging force is increased, causing unnecessary resonance from the rotating electric machine to the chassis or the like, and there is a problem that the quality of the entire device is deteriorated. The present invention has been proposed to solve the above problems, and provides a rotating electric machine having an armature iron core having a salient pole structure and having significantly reduced cogging force.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明の回転電機は、回転中心の周方向に界磁部およ
び、その界磁部に対向して巻線用の溝ならびに突極を有
する電機子を配置し、その電機子の突極の左右対称の中
央部は補助溝部を付けずそのままとし、補助溝のない中
央部に対して、左右対称の位置に少なくともそれぞれ１
個以上の補助溝を突極に設け、かつ、突極の中央部の補
助溝のない周方向の長さとして、突極と巻線用の溝を含
めた回転子の最外周の周長を、突極の個数ｐと界磁部の
極数ｍとの最小公倍数の２倍で割った値とほぼ等しく構
成したものである。In order to achieve this object, a rotating electric machine according to the present invention comprises a field part in a circumferential direction of a center of rotation, a groove for winding and a salient pole opposed to the field part. The salient poles of the armature are arranged, and the left and right symmetrical center portions of the salient poles of the armatures are left as they are without the auxiliary groove portion.
At least one auxiliary groove is provided on the salient pole, and the circumferential length of the rotor, including the salient pole and the groove for winding, is defined as the circumferential length without the auxiliary groove at the center of the salient pole. , The number of the salient poles p and the number m of the poles of the magnetic field part are divided by twice the least common multiple, and are substantially equal to each other.
【０００８】本発明によれば、突極中央部の補助溝の無
い部分の周方向の長さは、突極と巻線用の溝を含めた電
機子の最外周長を、突極の個数と磁界部の極数との最小
公倍数の２倍で割った値とほぼ等しいので、コギング力
が大きくなる位置（図３のＢ位置）に界磁部のＮ極とＳ
極の境界部が移動してきたとき、突極の補助溝の端がく
るので、界磁部と突極部において磁束の流れが変化しコ
ギング力の少ない、性能のよい回転電機を得ることがで
きる。According to the present invention, the circumferential length of the salient pole central portion without the auxiliary groove is determined by the outermost peripheral length of the armature including the salient pole and the groove for winding, and the number of salient poles. And the number of poles of the magnetic field part is almost equal to twice the least common multiple, so that the N pole and the S pole of the field part are located at a position where the cogging force becomes large (position B in FIG. 3).
When the pole boundary moves, the end of the auxiliary groove of the salient pole comes to an end, so that the flow of magnetic flux changes in the field part and the salient pole part, and it is possible to obtain a high-performance rotating electric machine with little cogging force. .
【０００９】[0009]
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、回転中心の周方向に界磁部と、その界磁部に対向し
て配設された巻線用の溝ならびに突極を有する電機子を
具備した回転電機において、界磁部に対向する突極に、
突極の左右対称の中央部は補助溝部を付けずそのままと
し、突極の補助溝のない中央部に対して、ほぼ左右対称
の位置に少なくともそれぞれ１個以上の複数個の補助溝
を突極に設け、かつ、突極の中央部の補助溝のない周方
向の長さとして、突極と巻線用の溝を含めた回転子の最
外周の周長を、突極の個数ｐと界磁部の極数ｍとの最小
公倍数の２倍で割った値とほぼ等しく構成したものであ
り、コギング力が最も大きくなる界磁部と突極との位置
において、突極に設けた補助溝の端部が界磁部のＮ極と
Ｓ極の境界部に位置するので、磁束の流れがコギング力
を小さくするように変化し、トルク変動の少ない回転電
機を得ることができる。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The invention according to claim 1 of the present invention is directed to a field portion in the circumferential direction of the center of rotation, a winding groove and a salient pole disposed opposite to the field portion. In a rotating electric machine provided with an armature having, in a salient pole facing the field portion,
The left and right symmetrical central portions of the salient poles are left unattached without auxiliary grooves, and at least one or more auxiliary grooves are respectively provided at substantially symmetrical positions with respect to the central portion of the salient poles without the auxiliary grooves. And the circumferential length of the outermost periphery of the rotor including the salient pole and the groove for the winding as the circumferential length without the auxiliary groove at the center of the salient pole is defined by the number p of salient poles and the boundary. An auxiliary groove provided in the salient pole at a position between the field part and the salient pole where the cogging force is greatest, which is substantially equal to a value obtained by dividing the least common multiple of the number m of poles of the magnetic part by twice. Is located at the boundary between the N pole and the S pole of the field part, the flow of the magnetic flux changes so as to reduce the cogging force, and a rotating electric machine with less torque fluctuation can be obtained.
【００１０】（実施の形態１）以下に、本発明の請求項
１に記載された発明の実施の形態における回転電機につ
いて、図面を参照しながら説明する。図１は本発明によ
る回転電機の横断面図、図２は回転電機のコギング力が
周期性を示すことを説明するための回転電機の横断面
図、図３は回転電機のコギング力の特性を示す図、図４
は本発明によるコギング力の少ない回転電機の磁束の流
れを示す図、図５は補助溝を付けてもコギング力の低減
に結び付かない実施例の図、図６は従来例のコギング力
の発生を示す図、図７は従来例の回転電機の横断面図で
ある。図８は従来例の回転電機の縦断面図である。(Embodiment 1) Hereinafter, a rotating electric machine according to an embodiment of the present invention described in claim 1 of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view of a rotary electric machine according to the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of the rotary electric machine for explaining that the cogging force of the rotary electric machine exhibits periodicity, and FIG. FIG. 4, FIG.
FIG. 5 is a diagram showing the flow of magnetic flux of a rotating electric machine having a small cogging force according to the present invention, FIG. 5 is a diagram of an embodiment in which even if an auxiliary groove is provided, the cogging force is not reduced, and FIG. FIG. 7 is a cross-sectional view of a conventional rotating electric machine. FIG. 8 is a longitudinal sectional view of a conventional rotating electric machine.
【００１１】図１ないし図８において、１は１２極に着
磁された円環状の永久磁石で構成された界磁部、２は電
機子を構成する電機子鉄心であり、これは９個の突極部
２ａ、２ｂ，・・・、２ｉを有する。その突極部２ａ、
２ｂ、・・・、２ｉは界磁部１の着磁された内面と所要
間隔あけて対向せられている。また、３ａ、３ｂ、・・
・、３ｉは巻線用の溝であり、４ａ、４ｂ、・・・４ｉ
は突極部２ａ、２ｂ、・・・、２ｉにそれぞれ巻装され
た電機子巻線である。５は界磁部１の磁束が効率よく電
機子鉄心２に流れるように界磁部の外周に取り付けられ
たバックヨークである。６はバックヨーク５と一体に取
り付けられたロータであり、そのロータ６には２個の軸
受け７が一体的に取り付けられている。すなわち、界磁
部１、バックヨーク５、ロータ６、軸受け７はユニット
化されてロータユニット１１となっている。圧入にてベ
ース１２に取り付けられたシャフト１０とロータユニッ
ト１１の軸受け７は微小なクリアランスを持って取り付
けられているので、ロータユニット１１はシャフト１０
の回りを自在に回転できる。また、ベース１２には電機
子鉄心２が固定されており、電機子巻線４ａ、４ｂ、・
・・、４ｉに電流を流すことにより、界磁部１との間で
電磁的な相互作用が発生し、回転トルクがロータユニッ
ト１１に得られるので、ロータユニット１１はシャフト
１０の回りを回転する。以上の構成要素は図７、８にて
説明したものと同様である。In FIG. 1 to FIG. 8, reference numeral 1 denotes a field portion formed of an annular permanent magnet magnetized to 12 poles, and 2 denotes an armature core constituting an armature. It has salient pole portions 2a, 2b, ..., 2i. The salient pole portion 2a,
.., 2i are opposed to the magnetized inner surface of the field portion 1 at a required interval. Also, 3a, 3b, ...
· 3i is a groove for winding, 4a, 4b, ... 4i
Are armature windings wound around the salient pole portions 2a, 2b,..., 2i, respectively. Reference numeral 5 denotes a back yoke attached to the outer periphery of the field part so that the magnetic flux of the field part 1 flows to the armature core 2 efficiently. Reference numeral 6 denotes a rotor integrally attached to the back yoke 5, and two bearings 7 are integrally attached to the rotor 6. That is, the field unit 1, the back yoke 5, the rotor 6, and the bearing 7 are unitized to form the rotor unit 11. Since the shaft 10 attached to the base 12 by press fitting and the bearing 7 of the rotor unit 11 are attached with a small clearance, the rotor unit 11 is
You can freely rotate around. The armature core 2 is fixed to the base 12, and the armature windings 4a, 4b,.
.. By applying a current to 4i, electromagnetic interaction occurs between the field unit 1 and the rotor unit 11, so that a rotational torque is obtained by the rotor unit 11, so that the rotor unit 11 rotates around the shaft 10. . The above components are the same as those described with reference to FIGS.
【００１２】この図１で図７の従来例と異なるところ
は、９個の突極２ａ、２ｂ、・・・、２ｉの中央から左
右対称の位置に周方向長さＬ離れた両側に補助溝９ａ
１、９ａ２、・・・、９ｉ１、９ｉ２を設けた点であ
る。いま、突極の半径をｒ、突極の個数をｐ、界磁部の
極数をｍ、ｐとｍとの最小公倍数をＭとすると、Ｌは次
式によるものである。FIG. 1 differs from the conventional example of FIG. 7 in that auxiliary grooves are provided on both sides of a circumferential length L away from the center of nine salient poles 2a, 2b,. 9a
, 9i2,..., 9i1, 9i2. Now, assuming that the radius of the salient pole is r, the number of salient poles is p, the number of poles of the field part is m, and the least common multiple of p and m is M, L is given by the following equation.
【００１３】Ｌ＝２πｒ／２Ｍ この図１に示す本発明の実施例の回転電機と図７に示す
従来例の回転電機の基本的動作は同様であるが、補助溝
９ａ１，９ａ２、・・・、９ｉ２の付加により性能上で
著しい差異がある。以下に、そのことを図４、５、６を
参照して説明する。図４、５、６は回転電機が最も大き
くコギング力を発生する位置、すなわち、図３のＢの位
置に突極２ａ、２ｂ、・・・、２ｉと界磁部１が配置さ
れた場合を示したものである。L = 2πr / 2M Although the basic operation of the rotating electric machine according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 1 is the same as that of the conventional rotating electric machine shown in FIG. 7, the auxiliary grooves 9a1, 9a2,. , 9i2, there is a significant difference in performance. This will be described below with reference to FIGS. 4, 5 and 6 show the case where the salient poles 2a, 2b,... 2i and the field unit 1 are arranged at the position where the rotating electric machine generates the largest cogging force, that is, at the position B in FIG. It is shown.
【００１４】図６は従来例による回転電機の界磁部１、
突極２ａ、２ｂ、・・・，２ｉ、バックヨーク５による
コギング力に影響する磁束の分布を示したものである。
コギング力は界磁部１と突極２ａ、２ｂ、・・・２ｉと
の間隙にある空気層の磁束の向きが、回転電機の中心に
対してずれた場合に、そのずれを無くするように生じる
ものである。例えば、いま、電機子２が固定されている
とすると、空隙Ｂ４の磁束は回転電機の中心に向いてい
るのでコギング力は生じないが、空隙Ｂ１では磁束の向
きが回転電機の中心に対して斜めとなっているので、磁
束の向きの斜めを無くするように界磁部１は時計回りの
コギング力を受ける。FIG. 6 shows a field part 1 of a conventional rotating electric machine.
The distribution of the magnetic flux affecting the cogging force by the back yoke 5 is shown by the salient poles 2a, 2b,..., 2i.
The cogging force is adjusted so that when the direction of the magnetic flux of the air layer in the gap between the field portion 1 and the salient poles 2a, 2b,. Is what happens. For example, if the armature 2 is fixed, the magnetic flux in the gap B4 is directed to the center of the rotating electric machine, so that no cogging force is generated. Since it is oblique, the field portion 1 receives a clockwise cogging force so as to eliminate the oblique direction of the magnetic flux.
【００１５】図６において、突極２ａの左端部では、界
磁部１のＮ極から垂直だけでなく左斜め上方向からも突
極２ａに磁束が入り込み、空隙Ｂ１、突極２ａ、２ｉ、
空隙Ｂ２０、界磁部１のＳ極、バックヨーク５を通って
元のＮ極に戻る。ところで、空隙Ｂ１部では磁束が左斜
め上方向より突極２ａに流れ込んでくるので、コギング
力が発生する。すなわち、突極２ａを持つ電機子２が固
定されているので界磁部１は空隙Ｂ１の磁束の変化によ
り、時計回りのコギング力となる。次に、突極２ａの右
端部の磁束分布について説明する。界磁部１のＮ極をで
た磁束は、空隙Ｂ４、突極２ａ、空隙Ｂ９、界磁部１の
Ｓ極、バックヨーク５を通って元の界磁部１のＮ極に戻
る。空隙Ｂ４近辺での磁束は回転電機の中心を向いてい
るのでコギング力は発生しないが、空隙Ｂ９において磁
束は右斜め上方向に流れるので、空隙Ｂ９の磁束の変化
により界磁部１は反時計回りのコギング力を受ける。即
ち、突極２ａにおいては、空隙Ｂ９は反時計回り、空隙
Ｂ１は時計回りのコギング力を界磁部１に発生させるの
であるが、界磁部１のＮ極とＳ極の境界１ａｂが突極２
ａの中央部に一致するようにコギング力が作用する。な
ぜならば、突極２ａの中央部に対する左右の磁束分布が
等しくなったとき、コギング力は零になるからである。
即ち、空隙Ｂ９の反時計回りのコギング力が空隙Ｂ１の
時計回りのコギング力より大きいので、突極２ａのコギ
ング力は反時計回りに発生することになる。In FIG. 6, at the left end of the salient pole 2a, magnetic flux enters the salient pole 2a not only vertically but also diagonally from the north pole of the field part 1 from the north pole, and the gap B1, the salient poles 2a, 2i,
The air returns to the original N pole through the gap B20, the S pole of the field part 1, and the back yoke 5. By the way, in the gap B1, the magnetic flux flows into the salient pole 2a from the diagonally upper left direction, so that a cogging force is generated. That is, since the armature 2 having the salient poles 2a is fixed, the field portion 1 has a clockwise cogging force due to a change in the magnetic flux in the gap B1. Next, the magnetic flux distribution at the right end of the salient pole 2a will be described. The magnetic flux leaving the N pole of the field part 1 returns to the original N pole of the field part 1 through the gap B4, the salient pole 2a, the gap B9, the S pole of the field part 1, and the back yoke 5. Since the magnetic flux near the gap B4 is directed to the center of the rotating electric machine, no cogging force is generated, but the magnetic flux flows in the gap B9 in an obliquely rightward upward direction. Receives cogging force around. That is, in the salient pole 2a, the gap B9 generates a counterclockwise cogging force and the gap B1 generates a clockwise cogging force in the field portion 1. However, the boundary 1ab between the N pole and the S pole of the field portion 1 protrudes. Pole 2
The cogging force acts so as to coincide with the center of a. This is because the cogging force becomes zero when the left and right magnetic flux distributions with respect to the center of the salient pole 2a become equal.
That is, since the counterclockwise cogging force of the gap B9 is larger than the clockwise cogging force of the gap B1, the cogging force of the salient pole 2a is generated counterclockwise.
【００１６】同様に突極２ｂ、２ｉについてのコギング
力を考える。突極２ｂにおいて、突極２ｂの左端部で
は、界磁部１のＮ極をでた磁束は、空隙Ｂ１３、突極２
ｂ、空隙Ｂ１０、界磁部１のＳ極、バックヨーク５を通
って元の界磁部１のＮ極に戻る。空隙Ｂ１３近辺での磁
束は回転電機の中心を向いているのでコギング力は発生
しないが、空隙Ｂ１０において磁束は左斜め上方向に流
れるので、空隙Ｂ１０の磁束の変化により界磁部１は時
計回りのコギング力を受ける。また、突極２ｂの右端部
では、界磁部１のＮ極をでた磁束は、空隙Ｂ１６、突極
２ｂ、２ｃ、空隙Ｂ１７、界磁部１のＳ極、バックヨー
ク５を通って元の界磁部１のＮ極に戻る。空隙Ｂ１６に
おいて磁束は右斜め上方向より突極２ｂに流れるので、
空隙Ｂ１６の磁束の変化により界磁部１は反時計回りの
コギング力を受ける。Similarly, consider the cogging force for salient poles 2b and 2i. In the salient pole 2b, at the left end of the salient pole 2b, the magnetic flux leaving the N pole of the field part 1 is separated by the air gap B13 and the salient pole 2b.
b, the gap B10, the S pole of the field part 1 and the back yoke 5 return to the original N pole of the field part 1. Since the magnetic flux near the gap B13 is directed to the center of the rotating electric machine, no cogging force is generated. However, the magnetic flux flows in the gap B10 in a diagonally upper left direction. Of cogging force. At the right end of the salient pole 2b, the magnetic flux leaving the N pole of the field part 1 passes through the gap B16, the salient poles 2b and 2c, the gap B17, the S pole of the field part 1, and the back yoke 5 to return. Return to the N pole of the field part 1 of FIG. In the gap B16, the magnetic flux flows to the salient pole 2b from the diagonally upper right direction.
The field portion 1 receives a counterclockwise cogging force due to a change in the magnetic flux in the gap B16.
【００１７】突極２ｉにおいて、突極２ｉの右端部で
は、界磁部１のＮ極をでた磁束は、空隙Ｂ１８、突極２
ｉ、空隙Ｂ１９、界磁部１のＳ極、バックヨーク５を通
って元の界磁部１のＮ極に戻る。空隙Ｂ１９近辺での磁
束は回転電機の中心を向いているのでコギング力は発生
しないが、空隙Ｂ１８において磁束は左斜め下方向に流
れるので、空隙Ｂ１８の磁束の変化により界磁部１は反
時計回りのコギング力を受ける。また、突極２ｉの左端
部では、界磁部１のＮ極をでた磁束は、空隙Ｂ２３、突
極２ｉ、空隙Ｂ２２、界磁部１のＳ極、バックヨーク５
を通って元の界磁部１のＮ極に戻る。空隙Ｂ２２近辺で
の磁束は回転電機の中心を向いているのでコギング力は
発生しないが、空隙Ｂ２３において磁束は右斜め下方向
に流れるので、空隙Ｂ２３の磁束の変化により界磁部１
は時計回りのコギング力を受ける。In the salient pole 2i, at the right end of the salient pole 2i, the magnetic flux exiting the N pole of the field part 1 is separated by the air gap B18 and the salient pole 2i.
i, the gap B19, the S pole of the field part 1, and the back yoke 5 return to the original N pole of the field part 1. Since the magnetic flux near the air gap B19 is directed to the center of the rotating electric machine, no cogging force is generated, but the magnetic flux flows in the air gap B18 in a diagonally lower left direction. Receives cogging force around. At the left end of the salient pole 2i, the magnetic flux leaving the N pole of the field part 1 is separated by a gap B23, a salient pole 2i, a gap B22, an S pole of the field part 1, and a back yoke 5.
And returns to the original N pole of the field portion 1. Since the magnetic flux near the gap B22 is directed to the center of the rotating electric machine, no cogging force is generated, but the magnetic flux flows in the gap B23 in a diagonally lower right direction.
Receives clockwise cogging force.
【００１８】従来例の回転電機では、時計回りのコギン
グ力がＢ１＋Ｂ１０＋Ｂ２３であり、反時計回りのコギ
ング力がＢ９＋Ｂ１６＋Ｂ１８である。ところで、界磁
部１のＮ極とＳ極の境界部１ａｂが突極２ａの中央に来
たとき、電機子２に対して界磁部１は左右対称の磁束分
布となり電機子２はコギング力のない安定した状態にな
るので、図６の従来例は反時計回りのコギング力を受け
ることになる。In the conventional rotary electric machine, the clockwise cogging force is B1 + B10 + B23, and the counterclockwise cogging force is B9 + B16 + B18. When the boundary 1ab between the N pole and the S pole of the field part 1 comes to the center of the salient pole 2a, the field part 1 has a symmetrical magnetic flux distribution with respect to the armature 2 and the armature 2 has a cogging force. As a result, the conventional example shown in FIG. 6 receives a counterclockwise cogging force.
【００１９】次に、本発明によるコギング力の小さい回
転電機について、図４を参照して説明する。図４におい
て、空隙Ｂ１、Ｂ４、Ｂ９、Ｂ１０、Ｂ１３、Ｂ１６、
Ｂ１７、Ｂ１８、Ｂ１９、Ｂ２２、Ｂ２３によるコギン
グ力の発生は従来例と同じなので説明を省略する。突極
２ａにおいて従来例と異なる磁束の流れは、界磁部１の
Ｎ極からでた磁束は右斜め上より空隙Ｂ２を通って突極
２ａの補助溝２ａ１の左端部に向かって流れ、また、左
斜め上より空隙Ｂ３を通って、補助溝９ａ１の右端部を
通り、それぞれ突極２ａ、２ｉを通って突極２ｉの補助
溝２ｉ１の右端部より、空隙Ｂ２６を通って左斜め上へ
流れるのと、補助溝２ｉ２の左端部、空隙Ｂ２５を通っ
て右斜め上に流れ、それぞれ、界磁部１のＳ極、バック
ヨーク５を通って元の界磁部１のＮ極に戻る。また、界
磁部１のＮ極からでた磁束は、空隙Ｂ５、突極２ａ、突
極２ａの補助溝２ａ２の右端部を通り、空隙Ｂ８を通っ
て左斜め上に向かって流れ、界磁部１のＳ極、バックヨ
ーク５を通って元の界磁部１のＮ極に戻る。Next, a rotating electric machine having a small cogging force according to the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 4, gaps B1, B4, B9, B10, B13, B16,
The generation of the cogging force by B17, B18, B19, B22, and B23 is the same as that of the conventional example, and the description is omitted. In the salient pole 2a, the flow of the magnetic flux different from the conventional example is such that the magnetic flux from the N pole of the field part 1 flows from the upper right to the left end of the auxiliary groove 2a1 of the salient pole 2a through the gap B2. , From the upper left, through the gap B3, through the right end of the auxiliary groove 9a1, pass through the salient poles 2a, 2i, and from the right end of the auxiliary groove 2i1 of the salient pole 2i, through the gap B26 to the upper left. After flowing, it flows obliquely upward and to the right through the left end of the auxiliary groove 2i2 and the gap B25, and returns to the S pole of the field portion 1 and the N pole of the original field portion 1 through the back yoke 5, respectively. The magnetic flux from the N pole of the field portion 1 passes through the gap B5, the salient pole 2a, the right end of the auxiliary groove 2a2 of the salient pole 2a, and flows obliquely to the upper left through the gap B8. The magnetic field returns to the original N pole of the field portion 1 through the S pole of the portion 1 and the back yoke 5.
【００２０】突極２ｂ部においては、界磁部１のＮ極か
らでた磁束は、左斜め上より空隙Ｂ１２、突極２ｂの補
助溝２ｂ１の右端部、突極２ｂ、空隙Ｂ１１を通って界
磁部１のＳ極、バックヨーク５を通って元の界磁部１の
Ｎ極に戻る。また、界磁部１のＮ極からでた磁束は右斜
め上より空隙Ｂ１４を通って突極２ｂの補助溝２ｂ２の
左端部に向かって流れ、また、左斜め上より空隙Ｂ１５
を通って、補助溝２ｂ２の右端部を通り、それぞれ突極
２ｂ、２ｃを通って、空隙１７、界磁部１のＳ極、バッ
クヨーク５を通って元の界磁部１のＮ極に戻る。In the salient pole 2b, the magnetic flux from the N pole of the field part 1 passes through the gap B12 from the upper left, the right end of the auxiliary groove 2b1 of the salient pole 2b, the salient pole 2b, and the gap B11. The magnetic field returns to the original N pole of the field portion 1 through the S pole of the field portion 1 and the back yoke 5. Further, the magnetic flux from the N pole of the field portion 1 flows from the upper right to the left end of the auxiliary groove 2b2 of the salient pole 2b through the gap B14, and from the upper left to the gap B15.
Through the right end of the auxiliary groove 2b2, through the salient poles 2b and 2c, respectively, through the gap 17, the S pole of the field part 1, and the N pole of the original field part 1 through the back yoke 5. Return.
【００２１】突極２ｉにおいては、界磁部１のＮ極から
でた磁束は、空隙Ｂ２４を通り、突極２ｈ、２ｉを通
り、突極２ｉの補助溝２ｉ１の左端部を通り、右斜め上
に向かって空隙Ｂ２１を通り、界磁部１のＳ極、バック
ヨーク５を通って元の界磁部１のＮ極に戻る。In the salient pole 2i, the magnetic flux from the N pole of the field part 1 passes through the air gap B24, passes through the salient poles 2h and 2i, passes through the left end of the auxiliary groove 2i1 of the salient pole 2i, and diagonally to the right. The air passes through the gap B21 upward, returns to the S pole of the field part 1, passes through the back yoke 5, and returns to the original N pole of the field part 1.
【００２２】本発明による時計回りのコギング力はＢ１
＋Ｂ３＋Ｂ８＋Ｂ１０＋Ｂ１２＋Ｂ１５＋Ｂ１９＋Ｂ２
６＋Ｂ２３であり、反時計回りのコギング力はＢ２＋Ｂ
９＋Ｂ１４＋Ｂ１６＋Ｂ１８＋Ｂ２５＋Ｂ２１である。
また、磁束の流れがほぼ対称であり互いにコギング力を
打ち消し合うのは、Ｂ２とＢ３、Ｂ１４とＢ１５、Ｂ１
９とＢ２５、Ｂ２６とＢ２１である。The clockwise cogging force according to the present invention is B1
+ B3 + B8 + B10 + B12 + B15 + B19 + B2
6 + B23, and the counterclockwise cogging force is B2 + B
9 + B14 + B16 + B18 + B25 + B21.
Also, the flow of the magnetic flux is almost symmetric and the cogging forces cancel each other out because of B2 and B3, B14 and B15, B1
9 and B25, and B26 and B21.
【００２３】即ち、図６の時計回りのコギング力は、Ｂ
１＋Ｂ８＋Ｂ１０＋Ｂ１２＋Ｂ２３であり、反時計回り
のコギング力はＢ９＋Ｂ１６＋Ｂ１８となる。従来例の
時計回りのコギング力はＢ１＋Ｂ１０＋Ｂ２３であり、
反時計回りのコギング力はＢ９＋Ｂ１６＋Ｂ１８であ
り、本発明による回転電機のコギング力は従来例のコギ
ング力より、時計回りにＢ８＋Ｂ１２分だけ生じること
になる。即ち、従来例では反時計回りにコギング力が働
いていたのであるが、本発明のような補助溝を設ける
と、時計方向のコギング力が発生して互いに打ち消し合
うようになるので、コギング力の少ない性能のよい回転
電機が実現できる。That is, the clockwise cogging force in FIG.
1 + B8 + B10 + B12 + B23, and the counterclockwise cogging force is B9 + B16 + B18. The clockwise cogging force of the conventional example is B1 + B10 + B23,
The counterclockwise cogging force is B9 + B16 + B18, and the cogging force of the rotating electric machine according to the present invention is generated clockwise by B8 + B12 more than the conventional cogging force. That is, in the conventional example, the cogging force acts counterclockwise. However, when the auxiliary groove as in the present invention is provided, the cogging force in the clockwise direction is generated and cancels each other. A rotating electric machine with less performance can be realized.
【００２４】次に、突極の中央部の補助溝のない周方向
の長さが Ｌ＝２πｒ／２Ｍ なのかを図５を参照して
説明する。図５は、Ｌの長さを ２πｒ／２Ｍ より長
くした場合の図である。図５において、図４と異なる磁
束の流れは、空隙Ｂ６、Ｂ７、Ｂ１１、Ｂ１２なので、
その空隙部のみの説明をし、その他の空隙部の磁束の流
れについては、説明を省略する。Next, it will be described with reference to FIG. 5 whether or not the length in the circumferential direction without the auxiliary groove at the center of the salient pole is L = 2πr / 2M. FIG. 5 is a diagram in the case where the length of L is longer than 2πr / 2M. In FIG. 5, the flow of the magnetic flux different from FIG. 4 is the gaps B6, B7, B11, and B12.
Only the gap will be described, and the description of the flow of magnetic flux in the other gaps will be omitted.
【００２５】突極２ａにおいて、界磁部１のＮ極よりで
た磁束が空隙Ｂ６、突極２ａ、突極２ａの補助溝２ａ２
の左端部を通って、空隙Ｂ７を右斜め上に向かって流
れ、界磁部１のＳ極、バックヨーク５を通って元の界磁
部１のＮ極に戻る。同様に突極２ｂでは、界磁部１のＮ
極をでた磁束は、左斜め上より空隙Ｂ１２、突極２ｂの
補助溝２ｂ１の右端部、突極２ｂ、突極２ｂの補助溝２
ｂ１の左端部、空隙Ｂ１１では右斜め上に向かって流
れ、界磁部１のＳ極、バックヨーク５を通って元のＮ極
に戻る。In the salient pole 2a, the magnetic flux generated from the N pole of the field part 1 is generated by the air gap B6, the salient pole 2a, and the auxiliary groove 2a2 of the salient pole 2a.
Flows through the gap B7 obliquely upward and rightward, and returns to the S pole of the field portion 1 and the N pole of the original field portion 1 through the back yoke 5. Similarly, in the salient pole 2b, the N
The magnetic flux leaving the poles is, from the upper left, a gap B12, the right end of the auxiliary groove 2b1 of the salient pole 2b, the salient pole 2b, and the auxiliary groove 2 of the salient pole 2b.
At the left end of b1, the gap B11, the air flows obliquely upward and to the right, and returns to the original N pole through the S pole of the field part 1 and the back yoke 5.
【００２６】時計回りのコギング力はＢ１＋Ｂ３＋Ｂ８
＋Ｂ１０＋Ｂ１２＋Ｂ１５＋Ｂ１９＋Ｂ２６＋Ｂ２３で
あり、反時計回りのコギング力はＢ２＋Ｂ７＋Ｂ９＋Ｂ
１１＋Ｂ１４＋Ｂ１６＋Ｂ１８＋Ｂ２５＋Ｂ２１であ
る。また、磁束の流れがほぼ対称であり互いにコギング
力を打ち消し合うのは、Ｂ２とＢ３、Ｂ７とＢ８、Ｂ１
１とＢ１２、Ｂ１４とＢ１５、Ｂ１９とＢ２５、Ｂ２６
とＢ２１である。それ故、時計回りのコギング力は、Ｂ
１＋Ｂ１０＋Ｂ２３であり、反時計回りのコギング力
は、Ｂ９＋Ｂ１６＋Ｂ１８となり補助溝を設けない従来
例とほぼ同様なコギング力が発生し、補助溝を設けた効
果がなくなる。The clockwise cogging force is B1 + B3 + B8
+ B10 + B12 + B15 + B19 + B26 + B23, and the counterclockwise cogging force is B2 + B7 + B9 + B
11 + B14 + B16 + B18 + B25 + B21. The flow of the magnetic flux is almost symmetrical and the cogging forces cancel each other out because of B2 and B3, B7 and B8, B1
1 and B12, B14 and B15, B19 and B25, B26
And B21. Therefore, the clockwise cogging force is B
1 + B10 + B23, and the counterclockwise cogging force is B9 + B16 + B18, which is almost the same as the cogging force in the conventional example having no auxiliary groove, and the effect of providing the auxiliary groove is lost.
【００２７】尚、コンピュータを使用して、有限要素法
によるシュミレーションをした結果を図９に示す。補助
溝を本発明のように設定すればコギンク力の少ない回転
電機ができることが、シュミレーション上でも実現する
ことができた。なお、シュミレーションに使用した概略
寸法、物性値は下記の値である。FIG. 9 shows the result of simulation by the finite element method using a computer. By setting the auxiliary grooves as in the present invention, it was possible to realize a rotating electric machine with a small cogging force, even on simulation. The approximate dimensions and physical properties used in the simulation are as follows.
【００２８】突極の半径ｒ＝１２ｍｍ、突極の個数ｍ＝
９、界磁部の極数ｐ＝１２、Ｌ＝１．０ｍｍ、補助溝の
幅＝１．０ｍｍ、補助溝の深さ＝０．２ｍｍ、界磁部の
最大保持力５０００エルステッド、界磁部の最大残留磁
束密度７０００ガウス。The radius of the salient pole r = 12 mm, the number of salient poles m =
9. Number of poles of the field part p = 12, L = 1.0 mm, width of the auxiliary groove = 1.0 mm, depth of the auxiliary groove = 0.2 mm, maximum holding power of the field part 5000 Oersted, field part 7000 gauss maximum residual magnetic flux density.
【００２９】[0029]
【発明の効果】以上のように本発明によれば、突極に補
助溝を設けるだけでコギング力が小さく性能のよい、回
転電機を得ることができるので、高出力、高速回転を必
要とする機器に取り付けても、シャーシの振動の少ない
性能のよい製品を生み出すことができる。As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a rotating electric machine having a small cogging force and a good performance simply by providing an auxiliary groove in the salient pole, so that high output and high speed rotation are required. Even when attached to equipment, it is possible to produce a high-performance product with less vibration of the chassis.
【図１】本発明の実施の形態における回転電機の横断面
図FIG. 1 is a cross-sectional view of a rotating electric machine according to an embodiment of the present invention.
【図２】回転電機においてコギング力が１０度ごとに発
生するのを説明するための回転電機の横断面図FIG. 2 is a cross-sectional view of the rotating electric machine for explaining that a cogging force is generated every 10 degrees in the rotating electric machine.
【図３】回転電機のコギング力の特性を示す図FIG. 3 is a diagram showing characteristics of a cogging force of a rotating electric machine.
【図４】本発明の実施の形態における回転電機の磁束の
流れ示す図FIG. 4 is a diagram showing a flow of magnetic flux of the rotating electric machine according to the embodiment of the present invention.
【図５】補助溝を設けてもコギング力の低減に結び付か
ない実施例の磁束の流れを示す図FIG. 5 is a diagram showing the flow of magnetic flux in an embodiment in which providing an auxiliary groove does not lead to a reduction in cogging force;
【図６】従来例のコギングの発生している回転電機の磁
束の流れを示す図FIG. 6 is a diagram showing a flow of a magnetic flux of a rotating electric machine in which cogging occurs in a conventional example.
【図７】従来例の回転電機の横断面図FIG. 7 is a cross-sectional view of a conventional rotating electric machine.
【図８】従来例の回転電機の縦断面図FIG. 8 is a longitudinal sectional view of a conventional rotating electric machine.
【図９】本発明の実施の形態における回転電機のコンピ
ュータシュミレーションによるコギング力の解析結果図FIG. 9 is an analysis result diagram of a cogging force by computer simulation of the rotating electric machine according to the embodiment of the present invention.
１ 界磁部 ２ 電機子鉄心 ２ａ、２ｂ、・・・、２ｉ 突極 ３ａ、３ｂ、・・・、３ｉ 巻線用溝 ４ａ、４ｂ、・・・、４ｉ 電機子巻線 ５ バックヨーク ６ ロータ ７ 軸受け ９ａ１、９ａ２、・・・、９ｉ２ 補助溝 １０ シャフト １１ ロータユニット １２ ベース DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Field part 2 Armature core 2a, 2b ... 2i Salient pole 3a, 3b ... 3i Winding groove 4a, 4b ... 4i Armature winding 5 Back yoke 6 Rotor 7 Bearing 9a1, 9a2, ..., 9i2 Auxiliary groove 10 Shaft 11 Rotor unit 12 Base
Claims (2)
に対向して配設された巻線用の溝ならびに突極を有する
電機子を具備した回転電機において、前記界磁部に対向
する前記突極に、前記突極の左右対称の中央部は補助溝
部を付けずそのままとし、前記突極の前記補助溝のない
中央部に対して、ほぼ左右対称の位置に少なくともそれ
ぞれ１個以上の補助溝を前記突極に設け、かつ、前記突
極の中央部の補助溝のない部分の周方向の長さとして、
前記突極と前記巻線用の溝を含めた前記回転子の最外周
の周長を、前記突極の個数ｐと前記界磁部の極数ｍとの
最小公倍数の２倍で割った値とほぼ等しくしたことを特
徴とする回転電機。1. A rotating electric machine comprising: an armature having a field portion in a circumferential direction of a center of rotation, a winding groove and salient poles disposed opposite to the field portion. The salient pole facing the portion, the left-right symmetrical central portion of the salient pole is left without attaching an auxiliary groove portion, and at least respectively in a substantially left-right symmetrical position with respect to the central portion of the salient pole without the auxiliary groove. At least one auxiliary groove is provided in the salient pole, and as a circumferential length of a portion without an auxiliary groove in a central portion of the salient pole,
A value obtained by dividing the circumference of the outermost periphery of the rotor including the salient poles and the groove for the winding by twice the least common multiple of the number p of the salient poles and the number m of poles of the field part. A rotating electric machine characterized by being substantially equal to:
ｍを１２としたことを特徴とする請求項１の回転電機。2. The rotating electric machine according to claim 1, wherein the number p of the salient poles is nine, and the number m of the field parts is twelve.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32935096A JPH10174397A (en) | 1996-12-10 | 1996-12-10 | Rotating electric machine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32935096A JPH10174397A (en) | 1996-12-10 | 1996-12-10 | Rotating electric machine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10174397A true JPH10174397A (en) | 1998-06-26 |
Family
ID=18220482
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32935096A Pending JPH10174397A (en) | 1996-12-10 | 1996-12-10 | Rotating electric machine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10174397A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2372156A (en) * | 2001-02-09 | 2002-08-14 | Johnson Electric Sa | Rotor with reduced cogging torque |
-
1996
- 1996-12-10 JP JP32935096A patent/JPH10174397A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2372156A (en) * | 2001-02-09 | 2002-08-14 | Johnson Electric Sa | Rotor with reduced cogging torque |
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