JPH10285845A - 永久磁石形モータおよびその製造方法 - Google Patents
永久磁石形モータおよびその製造方法Info
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- JPH10285845A JPH10285845A JP9080022A JP8002297A JPH10285845A JP H10285845 A JPH10285845 A JP H10285845A JP 9080022 A JP9080022 A JP 9080022A JP 8002297 A JP8002297 A JP 8002297A JP H10285845 A JPH10285845 A JP H10285845A
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Abstract
る。 【解決手段】 永久磁石挿入孔6を設けた回転子鉄心1
4と、磁石挿入孔6に挿入された永久磁石7と、この永
久磁石の外周側の回転子鉄心内の磁極部に設けた複数の
スリットで構成される回転子を備えた永久磁石形モータ
において、極数をN,スリットの幅をθsとしたとき、
磁極中心とスリットとの成す角Δθを、 Δθ(i)=(i−1)θs/A 但し、iは磁極番号、Aは1<A<Nの実数、 となるように配置し、且つ軸方向に対してスリットが互
いにオーバーラップするようにスキューをつけて積層し
たものである。
Description
ンの圧縮機駆動用のモータなどに使用される永久磁石型
モータに関するものである。
のモータなどには、回転数の制御が容易な永久磁石型モ
ータが一般的に使用されている。図19に、圧縮機駆動
用モータとしてよく用いられる典型的な永久磁石型モー
タを示す。一般に、圧縮機駆動用モータにおいては、高
効率且つ高速回転の要求に適した永久磁石を回転子内部
に埋め込んだ磁石埋め込み方式が使用されるようになっ
てきた。
細について説明する。図19において、1は固定子、2
はスロット、3はティース部、4は巻線、5は回転子
軸、6は磁石挿入孔、7は永久磁石、9は空隙、10は
外周薄肉連結部、11は磁石間薄肉連結部、12は回転
子、13は固定子鉄心、14は回転子鉄心である。
3の内周に等間隔に形成された24個のスロット2が配
置され、前記スロット2にはそれぞれ巻線4を挿入配置
して3相4極が形成されている。
の空隙9を隔てて回転子12が配置され、回転子軸5を
回転子鉄心13の中央部に嵌合固着し、回転自在になる
ように支持されている。回転子軸5の周囲には、4個の
磁石挿入孔6が等間隔に設けられており、前記磁石挿入
孔6の中には永久磁石7を軸方向から挿入して組み込む
ことによって一体型の回転子12が構成されている。ま
た、上記永久磁石7はN極とS極が交互になるように着
磁されている。
理を、図20を参照して、説明する。図20に、モータ
駆動用として良く用いられる典型的なモータ駆動回路を
示す。前記モータ駆動回路は、直流電源部15,主回路
部16および制御回路部17から構成される。直流電源
部15は主回路と並列に接続され前記主回路部16へ電
力を供給する。
チング素子Ua,Ub,Va,Vb,Wa,Wb及び各
スイッチング素子に並列接続された環流ダイオードD
1,D2・・・・D6より構成され、スイッチング素子Ua
とUbを直列に接続してアーム部Uabを、スイッチング
素子VaとVbを直列に接続しアーム部Vabを、同様に
スイッチング素子WaとWbを直列に接続し、アーム部
Wabが形成され、合計で三つのアームが形成されてい
る。さらに、アーム部Uab,Vab,Wabは、それぞれ並
列に接続され、3相のブリッジが形成される。
Uab,Vab,Wabが有するスイッチング素子の共通節点
Uo ,Vo ,Wo は,それぞれ対応するモータの出力線
U,V,Wに接続されている。これら出力線U,V,W
は、上記固定子1の各相の巻線4に接続されている。各
相の巻線はU相,V相,W相で構成され、Y結線されて
いる。
け、これに連動して、主回路の各スイッチング素子をオ
ン・オフ制御することにより、巻線4に電流を通電す
る。これにより、固定子1には交番磁界が発生し、この
交番磁界と永久磁石7のつくる磁束の間に作用する磁気
的な吸引力および反発力により、回転子12を回転駆動
させる。このとき、各巻線U相,V相,W相の通電幅
は、電気角で120度とする、周知の120度通電とな
るように構成されている。
ように構成された従来の永久磁石形モータにおいては、
以下に述べる問題点があった。すなわち、回転子12の
磁極部には、図21に示すように永久磁石7のつくる磁
束Aと巻線4のつくる磁束Bの作用によって、回転子1
2の磁極部の回転方向側端部へ向かって湾曲した磁束が
流れ、ティース部3に磁束が集中する。この結果、ティ
ース部3に磁気飽和を生じ、鉄損が増大する。さらに
は、所望のトルクを得るための電流値が増大し、銅損が
増加することとなり、効率が低下する。この減少は、希
土類の永久磁石を用いた場合により顕著となる。
7の外径方向に磁性体を配置していたため、固定子1の
スロット開口部と回転子12の位置関係によって、磁気
抵抗の変動が大きくなり、図22に示す如く、スロット
2の周期で空隙磁束密度の分布に大きな窪みを生じてい
た。これにより、誘起電圧波形に高調波成分が重畳し、
大きなトルクリップルを生じ、モータの振動・騒音を増
加させる原因となっていた。
子軸5の中心がずれるなどの偏心を生じた場合、空隙長
にアンバランスを生じ、巻線電流のつくる磁束と回転子
の磁極部との間に径方向の磁気吸引力が作用し、磁極数
の周期で振動を引き起していた。
動,低騒音で、かつ高効率な特性を有する永久磁石形モ
ータを提供するものである。
モータにおいては、永久磁石挿入孔と回転子軸挿入孔を
設けた回転子鉄心と、前記磁石挿入孔に挿入された永久
磁石と前記永久磁石の外周側の回転子鉄心内の磁極部に
設けた複数のスリットで構成される回転子を備えた永久
磁石形モータにおいて、互いに積層されて回転子を構成
する回転子素材にそれぞれ複数のスリット開口部を設
け、これらを、極数をN,スリットの幅をθsとしたと
き、磁極中心とスリットとの成す角Δθを、 Δθ(i)=(i−1)θs/A 但し、iは磁極番号、Aは1<A<Nの実数、 となるように配置し、且つ前記回転子素材を軸方向に対
して隣接する回転子素材のスリット開口部が互いにオー
バーラップするようにスキューをつけて積層したもので
ある。
は、軸方向に対して所定の枚数毎にスキューをつけ、軸
方向に少なくとも一つのV字形スリットが形成されるよ
うに積層したものである。
は、軸方向に対してスリットのスキューを斜めに設けた
ものである。
は、永久磁石挿入孔と回転子軸挿入孔を設けた回転子鉄
心と、前記磁石挿入孔に挿入された永久磁石と前記永久
磁石の外周側の回転子鉄心内の磁極部に設けた複数のス
リットで構成される回転子を備えた永久磁石形モータに
おいて、同一磁極内のスリットの間隔をランダムな間隔
としたものである。
は、永久磁石挿入孔と回転子軸挿入孔を設けた回転子鉄
心と、前記磁石挿入孔に挿入された永久磁石と前記永久
磁石の外周側の回転子鉄心内の磁極部に設けた複数のス
リットで構成される回転子を備えた永久磁石形モータに
おいて、永久磁石の外周側の回転子鉄心内の磁極部に、
回転方向に対して逆向きに傾けて斜めにスリットを設け
たものである。
は、永久磁石挿入孔と回転子軸挿入孔を設けた回転子鉄
心と、前記磁石挿入孔に挿入された永久磁石と前記永久
磁石の外周側の回転子鉄心内の磁極部に設けた複数のス
リットで構成される回転子を備えた永久磁石形モータに
おいて、永久磁石の外周側の回転子鉄心内の磁極部に、
回転子軸中心を向くように複数のスリットを設けたもの
である。
は、永久磁石挿入孔と回転子軸挿入孔を設けた回転子鉄
心と、前記磁石挿入孔に挿入された永久磁石と前記永久
磁石の外周側の回転子鉄心内の磁極部に設けた複数のス
リットで構成される回転子を備えた永久磁石形モータに
おいて、永久磁石の外周側の回転子鉄心内の磁極部に、
複数のスリットを径方向に第1のスリットおよび第2の
スリットに分割して設けたものである。
は、永久磁石挿入孔と回転子軸挿入孔を設けた回転子鉄
心と、前記磁石挿入孔に挿入された永久磁石と前記永久
磁石の外周側の回転子鉄心内の磁極部に設けた複数のス
リットで構成される回転子を備えた永久磁石形モータに
おいて、永久磁石の外周側の回転子鉄心内の磁極部に、
複数のスリットを径方向に第1のスリットおよび第2の
スリットに分割し、且つ前記第1のスリットと第2のス
リットとが交互に互い違いになるように配置したもので
ある。
は、スリットの外周部が開放されているものである。
法においては、永久磁石挿入孔と回転子軸挿入孔を設け
た回転子鉄心と、前記磁石挿入孔に挿入された永久磁石
と前記永久磁石の外周側の回転子鉄心内の磁極部に設け
た複数のスリットで構成される回転子を備えた永久磁石
形モータを製造するにあたり、互いに積層されて回転子
を構成する回転子素材にそれぞれ複数のスリット開口部
を形成し、これらを、極数をN,スリットの幅をθsと
したとき、磁極中心とスリットとの成す角Δθを、 Δθ(i)=(i−1)θs/A 但し、iは磁極番号、Aは1<A<Nの実数、 となるように配置するとともに、スリット開口部形成後
の前記回転子素材を、順次、磁極ピッチ分だけ回転子の
軸線を中心に回動させて積層して、回転子に連続したス
リットをその軸方向において形成するものである。
法においては、永久磁石挿入孔と回転子軸挿入孔を設け
た回転子鉄心と、前記磁石挿入孔に挿入された永久磁石
と前記永久磁石の外周側の回転子鉄心内の磁極部に設け
た複数のスリットで構成される回転子を備えた永久磁石
形モータを製造するにあたり、互いに積層されて回転子
を構成する回転子素材にそれぞれ複数のスリット開口部
を形成し、これらを、極数をN,スリットの幅をθsと
したとき、磁極中心とスリットとの成す角Δθを、 Δθ(i)=(i−1)θs/A 但し、iは磁極番号、Aは1<A<Nの実数、 となるように配置するとともに、スリット開口部形成後
の前記回転子素材を、複数枚づつ、順次、磁極ピッチ分
だけ回転子の軸線を中心に回動させて積層して、回転子
に連続したスリットをその軸方向において形成するもの
である。
は、永久磁石挿入孔と回転子軸挿入孔を設けた回転子鉄
心と、前記磁石挿入孔に挿入された永久磁石と前記永久
磁石の外周側の回転子鉄心内の磁極部に設けた複数のス
リットで構成される回転子を備えた永久磁石形モータを
製造するにあたり、互いに積層されて回転子を構成する
回転子素材にそれぞれ複数のスリット開口部を形成し、
これらを、極数をN,スリットの幅をθsとしたとき、
磁極中心とスリットとの成す角Δθを、 Δθ(i)=(i−1)θs/A 但し、iは磁極番号、Aは1<A<Nの実数、 となるように配置するとともに、スリット開口部形成後
の前記回転子素材を、所定の枚数毎に、順次、磁極ピッ
チ分だけ回転子の軸線を中心に回動させて積層して、回
転子に少なくとも一つのV字形状に連続したスリットを
その軸方向において形成するものである。
は、永久磁石挿入孔と回転子軸挿入孔を設けた回転子鉄
心と、前記磁石挿入孔に挿入された永久磁石と前記永久
磁石の外周側の回転子鉄心内の磁極部に設けた複数のス
リットで構成される回転子を備えた永久磁石形モータを
製造するにあたり、互いに積層されて回転子を構成する
回転子素材にそれぞれ複数のスリット開口部を形成し、
これらを、極数をN,スリットの幅をθsとしたとき、
磁極中心とスリットとの成す角Δθを、 Δθ(i)=(i−1)θs/A 但し、iは磁極番号、Aは1<A<Nの実数、 となるように配置するとともに、スリット開口部形成後
の前記回転子素材を、順次、磁極ピッチ分だけ回転子の
軸線を中心に回動させて積層して、回転子に斜めに連続
したスリットをその軸方向において形成するものであ
る。
の永久磁石型モータを例に添付図を用いて詳細に説明す
る。図1は、この発明の実施の形態1を示すモータの断
面図、図2は回転子の斜視図、図3は積層部の側面を拡
大した概略図である。各図面において、同一符号のもの
は、同一構成要素を示している。
孔、7は永久磁石、8はスリット、10は外周薄肉連結
部、11は磁石間薄肉連結部、18は磁極部である。
と同じであり、円筒状の軸方向に積層された固定子鉄心
を有し、内側には24個のスロットが等間隔になるよう
に配置され、各スロットには3相4極の巻線が施されて
いる。固定子1の孔内には若干の空隙を隔てて回転子軸
5により回転自在に支持された回転子12を有してい
る。
個の磁石挿入孔6が配置され、それぞれの磁石挿入用孔
内にはN極,S極交互に着磁された直方体の永久磁石7
が埋め込まれている。磁石挿入孔6の両端部は、図1に
示すように、回転子内部での短絡磁路の形成を防止する
ため、外周薄肉連結部10と磁石間薄肉連結部11を有
する構造となっている。また、外周薄肉連結部と磁石間
薄肉連結部11は、永久磁石7からみて外側に位置する
磁極部18と、永久磁石7からみて内側に位置するヨー
ク部19を連結する役割を有し、一体形の回転子鉄心構
造となっている。この一体構造により回転子12の強度
を確保し、高速回転駆動を可能にしている。
個のスリット8を形成されている。このとき、永久磁石
の外周側に存する磁極番号を図中に示すようにそれぞれ
磁極1,磁極2,磁極3,磁極4,同一磁極内に存する
三つのスリットをそれぞれAスリット,Bスリット,C
スリットと定め、極数をN(=4)、スリットの幅をθ
sとしたとき、磁極中心とBスリット(三つのスリット
の内、真ん中に位置するスリット)との成す角Δθは、
次式を満たすように構成されている。 Δθ(i)=(i−1)θs/A …………………………(1) 但し、iは磁極番号、Aは1<A<Nの実数とする。す
なわち、磁極1ではΔθ(1)=0,磁極2では、Δθ
(2)=θs/A、磁極3では、Δθ(3)=2θs/
A、磁極4ではΔθ(4)=3θs/Aとなるように構
成される。換言すれば、磁極番号に比例して、磁極中心
とBスリットの角度が大きくなるように構成されてい
る。
ては、磁極番号が変わってもBスリットに対して、間隔
が常に一定となるように配置される。
からみたものであり、同図に示すように、軸方向に対し
て、スリットが連続したV字状スキューを成すようにジ
グザグに構成されている。図3は、図2の側面を部分的
に拡大した図であり、1枚積層される毎に、軸方向に対
してθs/Aだけ角度がずれるようにスリット8が配置
されている。
び図5を用いて説明する。図において、20は上金型、
21は板厚0.3mm〜0.5mm程度の電磁鋼板からなる回転子
素材、22は下金型、23はスクイズリング、24は受
け台、25は受け台軸、26は積層鉄心である。
は、電磁鋼板21の上下に配置され、電磁鋼板21を打
ち抜くのに用いる上金型20および下金型22と、前記
下金型22の下方に配置され、電磁鋼板21からなる回
転子素材から打ち抜かれたコアパンチを軸方向に垂直に
積層するための筒状のスクイズリング23と、積層鉄心
を水平に受けるための受け台24と、前記受け台24の
中心に嵌合固着された受け台軸25から構成される。
で打ち抜かれた電磁鋼板21からなる回転子素材のコア
パンチは、スクイズリング23を介して受け台24の上
で固定される。このとき、コアパンチである打ち抜き後
の回転子素材を上金型20の打ち抜き周期と同一周期で
受け台軸を磁極ピッチ分だけ定められた方向に回転させ
ながら積層することにより、容易にスリットにスキュー
をつけることが可能となる。このとき、受け台軸25を
極ピッチ分回転させても磁石挿入孔6にはスキューがか
かららずまっすぐに積層されるため、磁石の挿入は従来
通り容易に行うことができる。
した簡略図である。y軸正方向を基準P0とし、回転子
の磁極中心の延長線と受け台の外周部とを交わる点をそ
れぞれ図中に示すように、P1,P2,P3,P4と定
め、基準P0とP1が一致する位置をP01,P0とP2
が一致する位置をP02,P0とP3が一致する位置をP
03,P0とP4が一致する位置をP04としたとき,受け
台軸20は、P01→P02→P03→P04→P03→P02→P
01………の順に回転しながら積層することで、ジグザグ
状のスキューが実現される。
タにおいては、磁束密度の分布がなめらかになり、誘起
電圧の高調波成分を低減させることができるため、トル
クリップルの小さい永久磁石形モータを実現させること
ができる。すなわち、図22に示す空隙磁束密度の落ち
込みが大きい従来のモータの空隙磁束密度分布に対し、
この発明の実施の形態1で示すモータでは、隣接する磁
極部のスリットの位置が磁極中心に対して、同じ位置に
配置されることはなく、且つ、軸方向に対してもスリッ
トの配置位置をずらしてV字状のジグザグスキューをつ
けた構造を有しているため、スリットの位置が同じ位置
で重なることがなくなり、空隙磁束密度の落ち込みが分
散されて、空隙磁束密度の分布は、図6に示すように落
ち込みの小さい滑らかな分布となる。
線に流れる電流の積に比例し、巻線電流は、矩形波の1
20度通電区間においてはほぼ一定であるため、空隙磁
束密度の分布を滑らかにすることにより、回転子位置に
対してのトルクの変動が小さくなり、ひいては、トルク
リップルが小さい低振動,低騒音な永久磁石形モータが
実現される。
Aとなるようにしているため、軸方向に対してスリット
が常にオーバーラップするように配置される。これによ
り、図7に示すような軸方向の磁束の漏れを防止するこ
とができ、スリットの効果を減少させることはない。
ることにより磁気抵抗が増加し、電機子反作用による磁
束の湾曲を抑えることができるようになり、希土類など
の磁力の大きい永久磁石を用いてた場合であっても、固
定子ティース部に磁束が集中して、磁気飽和することが
なくなり、鉄損を低減した高効率な永久磁石形モータが
得られる。
心した場合であっても、固定子の巻線のつくる磁束と回
転子の磁極部によって作用する径方向の磁気吸引力を抑
制することができるようになり、低振動,低騒音な永久
磁石形モータが得られる。
形態2を示したもので、上記の実施の形態1とは以下の
点で異なっている。すなわち、実施の形態1では、軸方
向に積層する際に、スリット8のスキュー角をコアパン
チ1枚毎に変えていたが、この発明の実施の形態2で
は、2枚おきにスリット8のスキュー角を変えるように
積層されている。このとき、軸方向の積層枚数をNj、
極数をNとしたとき、同一方向に積層するコアパンチの
枚数Ncは次式を満たす整数となる。 Nc≦Nj/(2N−1) すなわち、少なくとも1個以上のV字スキューが形成さ
れるように積層される。以上のように構成された回転子
においても、実施の形態1と同様な効果が得られる。
発明の実施の形態3を示す永久磁石形モータの構成図で
ある。図9は、回転子を斜め方向からみた図、図10は
回転子の側面を部分的に拡大した図であり、実施の形態
1とは以下の点で異なる。すなわち、実施の形態1で
は、軸方向に積層する際にスリット8のスキューを連続
したV字形状を成すようにスキューを形成していたが、
この実施の形態では、スキューが斜めになるように形成
される。この図に示す回転子は、スリットを打ち抜くた
めの専用の金型を用いて、金型を所定のピッチでずらし
ながら打ち抜くことにより実現することができる。
においても、実施の形態1と同様な効果が得られる。
示す永久磁石形モータの構成を示す。図11において、
回転子軸5と、前記回転子軸5の周りに配置された回転
子鉄心14と、前記回転子鉄心14の周りに等間隔に配
置された4個の磁石挿入孔6と、前記磁石挿入孔6の内
部に埋め込まれ、N極,S極が交互になるように着磁さ
れた永久磁石7と、前記永久磁石7の外径側に存する前
記回転子鉄心14の磁極部18に径方向に設けた4個の
スリット8により構成される。
不規則なランダムな間隔となるように配置されている。
このような、回転子は、回転子鉄心の形状に打ち抜いた
珪素鋼板を軸方向に所望の長さだけ積層し、磁石挿入孔
に永久磁石を埋め込むことによって容易に得られる。
においては、回転子の全周期にわたって、スリットをラ
ンダム間隔に配置することにより、従来、特定の周波数
で発生していたn次の共振周波数を含む振動のピーク値
を他の周波数帯域へ分散するという効果があり、振動の
ピーク値を抑えた低振動な永久磁石形モータが実現でき
る。
振動成分をFFT分析したものであり、同図に示すよう
に従来の共振周波数で振動のピークを持つモータに対
し、スリットをランダムな間隔に配置することにより特
定周波数で発生する振動のピーク値をなまらせて、振動
を抑制することができる。また、巻線電流のつくる磁束
と回転子の磁極部との間に作用する径方向の磁気吸引力
がスリットの効果により低減でき、磁極周期(この場合
は、回転周波数の4倍)で発生する振動成分を抑制する
ことができる。
5における永久磁石形モータの回転子の構成を示す。図
13において、回転子軸5と、前記回転子軸5の周りに
配置された回転子鉄心14と、前記回転子鉄心14の周
りに等間隔に配置された4個の磁石挿入孔6と、前記磁
石挿入孔6の内部に埋め込まれ、N極、S極が交互にな
るように着磁された永久磁石7と、前記永久磁石7の外
径側に存する前記回転子鉄心14の磁極部18に回転子
12の回転方向に対して逆向きに斜めになるように設け
た3個のスリット8により構成される。
においては、回転方向に対して反対向きに斜めにスリッ
トを配置することにより、巻線電流のつくる磁束の経路
に対して磁気抵抗が増加するため、電機子反作用による
磁束が効果的に弱められ、回転子の磁極部内での磁束の
湾曲により固定子のティースが磁気飽和を生じるのを抑
制することができるため、鉄損の小さい高効率な永久磁
石形モータが得られる。また、電機子反作用による磁束
が弱められることにより、径方向に磁気吸引力が低減
し、回転子軸が偏心を生じている場合であっても、磁極
数周期で発生する振動成分を低減できるため、振動の小
さい永久磁石形モータが実現できる。また、斜めにスリ
ットを入れることにより、巻線側からみたインダクタン
スの変化が滑らかになり、従来、スロットの周期ででて
いた空隙磁束密度の落ち込みを小さくすることができる
ようになり、トルクリップルを低減することができる。
の形態6を示す永久磁石形モータの回転子構成を示した
図であり、実施の形態5とは以下の点で異なる。すなわ
ち、実施の形態5では、スリット8の形態を、回転子1
2の回転方向に対して逆向きに傾けるように形成してい
たが、この実施の形態6においては、回転子軸5の中心
を向く放射状になるように3個のスリット8を設けたこ
とを特徴とする。
においては、スリット8を、軸中心を向くように放射状
に設けたことにより、永久磁石のつくる磁束が、ラジア
ル方向に分散されるため、表面に配置した円弧状の永久
磁石をラジアル着磁したのと同様な効果が得られる。こ
れにより、空隙磁束密度分布は、図15に示すように、
台形波形状となり、120度の矩形波通電による制御と
のマッチングが向上し、高効率な特性を有する永久磁石
形モータが実現できる。
の形態7における永久磁石形モータの回転子構成を示し
た図であり、実施の形態5とは以下の点で異なる。すな
わち、実施の形態5では、スリット8の形態を、回転子
12の回転方向に対して逆向きに傾けるように形成して
いたが、この実施の形態7においては、スリット8を径
方向に第1のスリットと第2のスリットの上下2分割に
形成し、かつ、上側の第1のスリットと下側の第2のス
リットは同一直線上になるように配置したことを特徴と
する。すなわち、回転子内部に配置された径方向に延び
るスリット8の中央部に磁性部を有する形状を呈する。
タにおいては、第1および第2のスリットの上下2分割
のスリットを設けることにより、回転子の位置の変化に
より、巻線電流のつくる磁束の通り難い位置と通り易い
位置の落差が大きくなるように磁気回路が形成されるた
め、巻線インダクタンスの最大値と最小値の比を大きく
することができる。すなわち、磁気抵抗の落差の大きい
回転子を得ることができるようになり、リラクタンスト
ルクの成分を増加させることができる。
よるマグネットトルクを有効に引き出すとともに、回転
子磁極部と巻線電流のつくる磁束との間で働く電磁石作
用によるリラクタンストルクが上乗せされ、高効率な永
久磁石形モータを実現することができる。
の形態8における永久磁石形モータの回転子構成を示し
た図であり、実施の形態7とは以下の点で異なる。すな
わち、実施の形態7では、スリット8を径方向に第1の
スリットおよび第2のスリットの上下2分割に形成し、
かつ上側の第1のスリットと下側の第2のスリットは同
一直線上になるように配置していたが、この実施の形態
においては、スリット8を径方向に第1のスリットと第
2のスリットとに上下2分割に形成し、かつ、上側の第
1のスリットと下側の第2のスリットを互い違いになる
ように形成したことを特徴とする。
タにおいては、径方向の磁気吸引力が低減できる。ま
た、磁束集中による磁気飽和を回避しつつ、同時にリラ
クタンストルクの利用が可能になるため、電流辺りのト
ルクが上昇し、高効率な永久磁石形モータが実現でき
る。また、空隙磁束密度の分布がなめらかになり、トル
クリップルを低減できる。
の形態9における永久磁石形モータの構成図を示したも
のであり、実施の形態1とは以下の点で異なる。すなわ
ち、実施の形態1においては、スリット8の外周側端部
は、回転子鉄心内部において、閉塞された形態で形成さ
れていたが、この実施の形態においては、スリット8の
外周側の端部を開放された形態となるように形成され
る。
においては、巻線電流のつくる磁束がスリットの外周部
に流れて磁気飽和を生じることがなくなるため、同一ト
ルクを得るための電流が減少し、より一層高効率な永久
磁石形モータを実現することができる。
の適用に限定されるものではなく、実施の形態2ないし
実施の形態8のいずれについても適用することが可能で
ある。
回転子軸挿入孔を設けた回転子鉄心と、前記磁石挿入孔
に挿入された永久磁石と前記永久磁石の外周側の回転子
鉄心内の磁極部に設けた複数のスリットで構成される回
転子を備えた永久磁石形モータにおいて、互いに積層さ
れて回転子を構成する回転子素材にそれぞれ複数のスリ
ット開口部を設け、これらを、極数をN,スリットの幅
をθsとしたとき、磁極中心とスリットとの成す角Δθ
を、 Δθ(i)=(i−1)θs/A 但し、iは磁極番号、Aは1<A<Nの実数、 となるように配置し、且つ前記回転子素材を軸方向に対
して連続する回転子素材のスリット開口部が互いにオー
バーラップするようにスキューをつけて積層したことに
より、隣接する磁極部のスリットの位置が磁極中心に対
して、同じ位置に配置されることはなく、スリットの位
置が同じ位置で重なることがなくなり、空隙磁束密度の
落ち込みが分散されて、空隙磁束密度の分布は、落ち込
みの小さい滑らかな分布となる。モータの発生トルク
は、空隙磁束密度と巻線に流れる電流の積に比例し、巻
線電流は、矩形波の120度通電区間においてはほぼ一
定であるため、空隙磁束密度の分布を滑らかにすること
により、回転子位置に対してのトルクの変動が小さくな
り、ひいては、トルクリップルが小さい低振動、低騒音
な永久磁石形モータが実現される。
転子軸挿入孔を設けた回転子鉄心と、前記磁石挿入孔に
挿入された永久磁石と前記永久磁石の外周側の回転子鉄
心内の磁極部に設けた複数のスリットで構成される回転
子において、極数をN、スリットの幅をθsとしたと
き、磁極中心とスリットとの成す角Δθを、 Δθ(i)=(i−1)θs/A 但し、iは磁極番号、Aは、1<A<Nの実数とする。 となるように配置し、且つ軸方向に対してスリットがオ
ーバーラップするようにスキューをつけて積層したこと
により、隣接する磁極部のスリットの位置が磁極中心に
対して、同じ位置に配置されることはなく、且つ、軸方
向に対してもスリットの配置位置をずらしてV字状のジ
グザグスキューをつけた構造を有しているため、スリッ
トの位置が同じ位置で重なることがなくなり、空隙磁束
密度の落ち込みが分散されて、空隙磁束密度の分布は、
落ち込みの小さい滑らかな分布となる。モータの発生ト
ルクは、空隙磁束密度と巻線に流れる電流の積に比例
し、巻線電流は、矩形波の120度通電区間においては
ほぼ一定であるため、空隙磁束密度の分布を滑らかにす
ることにより、回転子位置に対してのトルクの変動が小
さくなり、ひいては、トルクリップルが小さい低振動、
低騒音な永久磁石形モータが実現される。
ットのスキューを斜めに設けたことにより、隣接する磁
極部のスリットの位置が磁極中心に対して、同じ位置に
配置されることはなく、且つ、軸方向に対してもスリッ
トの配置位置をずらした構造を有しているため、スリッ
トの位置が同じ位置で重なることがなくなり、空隙磁束
密度の落ち込みが分散されて、空隙磁束密度の分布は、
落ち込みの小さい滑らかな分布となる。モータの発生ト
ルクは、空隙磁束密度と巻線に流れる電流の積に比例
し、巻線電流は、矩形波の120度通電区間においては
ほぼ一定であるため、空隙磁束密度の分布を滑らかにす
ることにより、回転子位置に対してのトルクの変動が小
さくなり、ひいては、トルクリップルが小さい低振動、
低騒音な永久磁石形モータが実現される。
たって、スリットをランダム間隔に配置することによ
り、従来、特定の周波数で発生していたn次の共振周波
数を含む振動のピーク値を他の周波数帯域へ分散すると
いう効果があり、振動のピーク値を抑えた低振動な永久
磁石形モータが実現できる。
向きに斜めに傾けてスリットを配置することにより、巻
線側からみたインダクタンスの変化が滑らかになり、従
来、スロットの周期ででていた空隙磁束密度の落ち込み
を小さくすることができるようになり、トルクリップル
を低減することができる。
向くように放射状に設けたことにより、永久磁石のつく
る磁束が、ラジアル方向に分散されるため、表面に配置
した円弧状の永久磁石をラジアル着磁したのと同様な効
果が得られる。これにより、空隙磁束密度分布は、台形
波形状となり、120度の矩形波通電による制御とのマ
ッチングが向上し、高効率な永久磁石形モータが実現で
きる。
び第2のスリットに分割されたスリットを設けることに
より、回転子の位置の変化により、巻線電流のつくる磁
束の通りにくい位置と通り易い位置の落差が大きくなる
ように磁気回路が形成されるため、巻線インダクタンス
の最大値と最小値の比を大きくすることができる。すな
わち、磁気抵抗の落差の大きい回転子を得ることができ
るようになり、リラクタンストルクの成分を増加させる
ことができる。したがって、永久磁石と巻線電流の作用
によるマグネットトルクを有効に引き出すとともに、回
転子磁極部と巻線電流のつくる磁束との間で働く電磁石
作用によるリラクタンストルクが上乗せされ、高効率な
永久磁石形モータを実現することができる。
び第2のスリットに分割されたスリットを第1および第
2のスリットが互い違いになるように配置することによ
り、回転子の位置の変化により、巻線電流のつくる磁束
の通りにくい位置と通り易い位置の落差が大きくなるよ
うに磁気回路が形成されるため、巻線インダクタンスの
最大値と最小値の比を大きくすることができる。すなわ
ち、磁気抵抗の落差の大きい回転子を得ることができる
ようになり、リラクタンストルクの成分を増加させるこ
とができる。したがって、永久磁石と巻線電流の作用に
よるマグネットトルクを有効に引き出すとともに、回転
子磁極部と巻線電流のつくる磁束との間で働く電磁石作
用によるリラクタンストルクが上乗せされ、高効率な永
久磁石形モータを実現することができる。また、磁束集
中による磁気飽和を回避しつつ、同時にリラクタンスト
ルクの利用が可能になるため、電流辺りのトルクが上昇
し、高効率な永久磁石形モータが実現できる。また、空
隙磁束密度の分布がなめらかになり、トルクリップルを
低減できる。
開放することにより、巻線電流のつくる磁束がスリット
の外周部に流れて磁気飽和を生じることがなくなるた
め、同一トルクを得るための電流が減少し、より一層高
効率な永久磁石形モータを実現することができる。
回転子軸挿入孔を設けた回転子鉄心と、前記磁石挿入孔
に挿入された永久磁石と前記永久磁石の外周側の回転子
鉄心内の磁極部に設けた複数のスリットで構成される回
転子を備えた永久磁石形モータを製造するにあたり、互
いに積層されて回転子を構成する回転子素材にそれぞれ
複数のスリット開口部を形成し、これらを、極数をN,
スリットの幅をθsとしたとき、磁極中心とスリットと
の成す角Δθを、 Δθ(i)=(i−1)θs/A 但し、iは磁極番号、Aは1<A<Nの実数、 となるように配置するとともに、スリット開口部形成後
の前記回転子素材を、順次、磁極ピッチ分だけ回転子の
軸線を中心に回動させて積層して、回転子に連続したス
リットをその軸方向において形成することにより、低振
動,低騒音で、高効率な特性を付与できる連続したスリ
ットを、的確な位置に容易に形成することができる。
回転子軸挿入孔を設けた回転子鉄心と、前記磁石挿入孔
に挿入された永久磁石と前記永久磁石の外周側の回転子
鉄心内の磁極部に設けた複数のスリットで構成される回
転子を備えた永久磁石形モータを製造するにあたり、互
いに積層されて回転子を構成する回転子素材にそれぞれ
複数のスリット開口部を形成し、これらを、極数をN,
スリットの幅をθsとしたとき、磁極中心とスリットと
の成す角Δθを、 Δθ(i)=(i−1)θs/A 但し、iは磁極番号、Aは1<A<Nの実数、 となるように配置するとともに、スリット開口部形成後
の前記回転子素材を、複数枚づつ、順次、磁極ピッチ分
だけ回転子の軸線を中心に回動させて積層して、回転子
に連続したスリットをその軸方向において形成すること
により、低振動,低騒音で、高効率な特性を付与できる
連続したスリットを、的確な位置に容易に形成すること
ができる。
回転子軸挿入孔を設けた回転子鉄心と、前記磁石挿入孔
に挿入された永久磁石と前記永久磁石の外周側の回転子
鉄心内の磁極部に設けた複数のスリットで構成される回
転子を備えた永久磁石形モータを製造するにあたり、互
いに積層されて回転子を構成する回転子素材にそれぞれ
複数のスリット開口部を形成し、これらを、極数をN,
スリットの幅をθsとしたとき、磁極中心とスリットと
の成す角Δθを、 Δθ(i)=(i−1)θs/A 但し、iは磁極番号、Aは1<A<Nの実数、 となるように配置するとともに、スリット開口部形成後
の前記回転子素材を、所定の枚数毎に、順次、磁極ピッ
チ分だけ回転子の軸線を中心に回動させて積層して、回
転子に少なくとも一つのV字形状に連続したスリットを
その軸方向において形成することにより、低振動,低騒
音で、高効率な特性を付与できるV字形状の連続したス
リットを、的確な位置に容易に形成することができる。
回転子軸挿入孔を設けた回転子鉄心と、前記磁石挿入孔
に挿入された永久磁石と前記永久磁石の外周側の回転子
鉄心内の磁極部に設けた複数のスリットで構成される回
転子を備えた永久磁石形モータを製造するにあたり、互
いに積層されて回転子を構成する回転子素材にそれぞれ
複数のスリット開口部を形成し、これらを、極数をN,
スリットの幅をθsとしたとき、磁極中心とスリットと
の成す角Δθを、 Δθ(i)=(i−1)θs/A 但し、iは磁極番号、Aは1<A<Nの実数、 となるように配置するとともに、スリット開口部形成後
の前記回転子素材を、順次、磁極ピッチ分だけ回転子の
軸線を中心に回動させて積層して、回転子に斜めに連続
したスリットをその軸方向において形成することによ
り、低振動,低騒音で、高効率な特性を付与できる斜め
に連続したスリットを、的確な位置に容易に形成するこ
とができる。
ータの構成を示す断面図である。
大した図である。
である。
る。
を示した図である。
効果を示した図である。
ータの構成を示す側面図である。
ータの構成を示す斜視図である。
モータの構成を示す断面図である。
す図である。
モータの構成を示す断面図である。
モータの構成を示す断面図である。
分布を示す図である。
モータの構成を示す断面図である。
モータの構成を示す断面図である。
モータの構成を示す断面図である。
図である。
である。
した図である。
度を示した図である。
線、5 回転子軸、6 磁石挿入孔、7 永久磁石、8
スリット、9 空隙、10 外周薄肉連結部、11
磁石間薄肉連結部、12 回転子、13 固定子鉄心、
14 回転子鉄心、15 直流電源部、16 主回路
部、17 制御回路部、18 磁極部 19 ヨーク部。
Claims (13)
- 【請求項1】 永久磁石挿入孔と回転子軸挿入孔を設け
た回転子鉄心と、前記磁石挿入孔に挿入された永久磁石
と前記永久磁石の外周側の回転子鉄心内の磁極部に設け
た複数のスリットで構成される回転子を備えた永久磁石
形モータにおいて、互いに積層されて回転子を構成する
回転子素材にそれぞれ複数のスリット開口部を設け、こ
れらを、極数をN,スリットの幅をθsとしたとき、磁
極中心とスリットとの成す角Δθを、 Δθ(i)=(i−1)θs/A 但し、iは磁極番号、Aは1<A<Nの実数、 となるように配置し、且つ前記回転子素材を軸方向に対
して隣接する回転子素材のスリット開口部が互いにオー
バーラップするようにスキューをつけて積層したことを
特徴とする永久磁石形モータ。 - 【請求項2】 軸方向に対して所定の枚数毎にスキュー
をつけ、軸方向に少なくとも一つのV字形スリットが形
成されるように積層したことを特徴とする請求項1に記
載の永久磁石形モータ。 - 【請求項3】 軸方向に対してスリットのスキューを斜
めに設けたことを特徴とする請求項1に記載の永久磁石
形モータ。 - 【請求項4】 永久磁石挿入孔と回転子軸挿入孔を設け
た回転子鉄心と、前記磁石挿入孔に挿入された永久磁石
と前記永久磁石の外周側の回転子鉄心内の磁極部に設け
た複数のスリットで構成される回転子を備えた永久磁石
形モータにおいて、同一磁極内のスリットの間隔をラン
ダムな間隔としたことを特徴とする永久磁石形モータ。 - 【請求項5】 永久磁石挿入孔と回転子軸挿入孔を設け
た回転子鉄心と、前記磁石挿入孔に挿入された永久磁石
と前記永久磁石の外周側の回転子鉄心内の磁極部に設け
た複数のスリットで構成される回転子を備えた永久磁石
形モータにおいて、永久磁石の外周側の回転子鉄心内の
磁極部に、回転方向に対して逆向きに傾けて斜めにスリ
ットを設けたことを特徴とする永久磁石形モータ。 - 【請求項6】 永久磁石挿入孔と回転子軸挿入孔を設け
た回転子鉄心と、前記磁石挿入孔に挿入された永久磁石
と前記永久磁石の外周側の回転子鉄心内の磁極部に設け
た複数のスリットで構成される回転子を備えた永久磁石
形モータにおいて、永久磁石の外周側の回転子鉄心内の
磁極部に、回転子軸中心を向くように複数のスリットを
設けたことを特徴とする永久磁石形モータ。 - 【請求項7】 永久磁石挿入孔と回転子軸挿入孔を設け
た回転子鉄心と、前記磁石挿入孔に挿入された永久磁石
と前記永久磁石の外周側の回転子鉄心内の磁極部に設け
た複数のスリットで構成される回転子を備えた永久磁石
形モータにおいて、永久磁石の外周側の回転子鉄心内の
磁極部に、複数のスリットを径方向に第1のスリットお
よび第2のスリットに分割して設けたことを特徴とする
永久磁石形モータ。 - 【請求項8】 永久磁石挿入孔と回転子軸挿入孔を設け
た回転子鉄心と、前記磁石挿入孔に挿入された永久磁石
と前記永久磁石の外周側の回転子鉄心内の磁極部に設け
た複数のスリットで構成される回転子を備えた永久磁石
形モータにおいて、永久磁石の外周側の回転子鉄心内の
磁極部に、複数のスリットを径方向に第1のスリットお
よび第2のスリットに分割し、且つ前記第1のスリット
と第2のスリットとが交互に互い違いになるように配置
したことを特徴とする永久磁石形モータ。 - 【請求項9】 スリットの外周部が開放されていること
を特徴とする請求項1ないし請求項8のいずれかに記載
の永久磁石形モータ。 - 【請求項10】 永久磁石挿入孔と回転子軸挿入孔を設
けた回転子鉄心と、前記磁石挿入孔に挿入された永久磁
石と前記永久磁石の外周側の回転子鉄心内の磁極部に設
けた複数のスリットで構成される回転子を備えた永久磁
石形モータを製造するにあたり、互いに積層されて回転
子を構成する回転子素材にそれぞれ複数のスリット開口
部を形成し、これらを、極数をN,スリットの幅をθs
としたとき、磁極中心とスリットとの成す角Δθを、 Δθ(i)=(i−1)θs/A 但し、iは磁極番号、Aは1<A<Nの実数、 となるように配置するとともに、スリット開口部形成後
の前記回転子素材を、順次、磁極ピッチ分だけ回転子の
軸線を中心に回動させて積層して、回転子に連続したス
リットをその軸方向において形成することを特徴とする
永久磁石形モータの製造方法。 - 【請求項11】 永久磁石挿入孔と回転子軸挿入孔を設
けた回転子鉄心と、前記磁石挿入孔に挿入された永久磁
石と前記永久磁石の外周側の回転子鉄心内の磁極部に設
けた複数のスリットで構成される回転子を備えた永久磁
石形モータを製造するにあたり、互いに積層されて回転
子を構成する回転子素材にそれぞれ複数のスリット開口
部を形成し、これらを、極数をN,スリットの幅をθs
としたとき、磁極中心とスリットとの成す角Δθを、 Δθ(i)=(i−1)θs/A 但し、iは磁極番号、Aは1<A<Nの実数、 となるように配置するとともに、スリット開口部形成後
の前記回転子素材を、複数枚づつ、順次、磁極ピッチ分
だけ回転子の軸線を中心に回動させて積層して、回転子
に連続したスリットをその軸方向において形成すること
を特徴とする永久磁石形モータの製造方法。 - 【請求項12】 永久磁石挿入孔と回転子軸挿入孔を設
けた回転子鉄心と、前記磁石挿入孔に挿入された永久磁
石と前記永久磁石の外周側の回転子鉄心内の磁極部に設
けた複数のスリットで構成される回転子を備えた永久磁
石形モータを製造するにあたり、互いに積層されて回転
子を構成する回転子素材にそれぞれ複数のスリット開口
部を形成し、これらを、極数をN,スリットの幅をθs
としたとき、磁極中心とスリットとの成す角Δθを、 Δθ(i)=(i−1)θs/A 但し、iは磁極番号、Aは1<A<Nの実数、 となるように配置するとともに、スリット開口部形成後
の前記回転子素材を、所定の枚数毎に、順次、磁極ピッ
チ分だけ回転子の軸線を中心に回動させて積層して、回
転子に少なくとも一つのV字形状に連続したスリットを
その軸方向において形成することを特徴とする永久磁石
形モータの製造方法。 - 【請求項13】 永久磁石挿入孔と回転子軸挿入孔を設
けた回転子鉄心と、前記磁石挿入孔に挿入された永久磁
石と前記永久磁石の外周側の回転子鉄心内の磁極部に設
けた複数のスリットで構成される回転子を備えた永久磁
石形モータを製造するにあたり、互いに積層されて回転
子を構成する回転子素材にそれぞれ複数のスリット開口
部を形成し、これらを、極数をN,スリットの幅をθs
としたとき、磁極中心とスリットとの成す角Δθを、 Δθ(i)=(i−1)θs/A 但し、iは磁極番号、Aは1<A<Nの実数、 となるように配置するとともに、スリット開口部形成後
の前記回転子素材を、順次、磁極ピッチ分だけ回転子の
軸線を中心に回動させて積層して、回転子に斜めに連続
したスリットをその軸方向において形成することを特徴
とする永久磁石形モータの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP08002297A JP3631583B2 (ja) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | 永久磁石形モータ |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2004253677A Division JP4091933B2 (ja) | 2004-09-01 | 2004-09-01 | 永久磁石形モータ |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH10285845A true JPH10285845A (ja) | 1998-10-23 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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