JP2000253633A - 回転機 - Google Patents
回転機Info
- Publication number
- JP2000253633A JP2000253633A JP11050841A JP5084199A JP2000253633A JP 2000253633 A JP2000253633 A JP 2000253633A JP 11050841 A JP11050841 A JP 11050841A JP 5084199 A JP5084199 A JP 5084199A JP 2000253633 A JP2000253633 A JP 2000253633A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rotating machine
- permanent magnet
- phase rotating
- cogging torque
- torque
- 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.)
- Pending
Links
Landscapes
- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 コギングトルク、トルクリップル、電磁振
動、電磁ノイズを低減し、設計の許容範囲が広くできる
構成からなる回転機の提供。 【解決手段】 永久磁石の磁極数pとステータースロッ
ト数nとの一定の関係毎に永久磁石の最適な極弧率が存
在し、コギングトルクを最小にする最適極弧率のセグメ
ントを使用することにより、コギングトルクが小さくな
り、かつトルクリップルも小さくでき回転ムラを低減
し、電磁振動、電磁ノイズを低減できる。
動、電磁ノイズを低減し、設計の許容範囲が広くできる
構成からなる回転機の提供。 【解決手段】 永久磁石の磁極数pとステータースロッ
ト数nとの一定の関係毎に永久磁石の最適な極弧率が存
在し、コギングトルクを最小にする最適極弧率のセグメ
ントを使用することにより、コギングトルクが小さくな
り、かつトルクリップルも小さくでき回転ムラを低減
し、電磁振動、電磁ノイズを低減できる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、極数pを2以上の
偶数として永久磁石を使用し、ステータースロット数n
を3以上の整数とした3相の回転機の回転特性を改善でき
る回転機の構成に係り、ステーターや永久磁石にスキュ
ーを施すことなく、磁石の極弧率を最適化して生産性に
すぐれた構成となし、コギングトルク、トルクリップ
ル、電磁振動、電磁ノイズの低減を達成した回転機に関
する。
偶数として永久磁石を使用し、ステータースロット数n
を3以上の整数とした3相の回転機の回転特性を改善でき
る回転機の構成に係り、ステーターや永久磁石にスキュ
ーを施すことなく、磁石の極弧率を最適化して生産性に
すぐれた構成となし、コギングトルク、トルクリップ
ル、電磁振動、電磁ノイズの低減を達成した回転機に関
する。
【0002】
【従来の技術】永久磁石を用いた3相モータにおけるコ
ギングトルクとトルクリップルを説明すると、図1に示
す出力トルクは、起電力による発生トルク(起電力(EMF)
×電流値)+コギングトルクを表している。すなわち、出
力トルクの波形は起電力による発生トルクの波形(波形
としてはEMF波形と同様である。以下、EMF波形とい
う。)とコギングトルクとの合成波であって、該波形の
リップルが大きいほどトルクリップルが大きくなり、電
磁振動、電磁ノイズの発生の原因となる。逆に出力トル
クの波形のリップルが小さいほどトルクリップルが小さ
く円滑に回転し、電磁振動、電磁ノイズが低減される。
ギングトルクとトルクリップルを説明すると、図1に示
す出力トルクは、起電力による発生トルク(起電力(EMF)
×電流値)+コギングトルクを表している。すなわち、出
力トルクの波形は起電力による発生トルクの波形(波形
としてはEMF波形と同様である。以下、EMF波形とい
う。)とコギングトルクとの合成波であって、該波形の
リップルが大きいほどトルクリップルが大きくなり、電
磁振動、電磁ノイズの発生の原因となる。逆に出力トル
クの波形のリップルが小さいほどトルクリップルが小さ
く円滑に回転し、電磁振動、電磁ノイズが低減される。
【0003】ここで、トルクリップルとは、回転中のトルク
変動成分、すなわち出力トルクの最低値と最高値の差を
出力トルクの平均値で除した値(%)であり、このトルク
リップルを小さくするには、EMF波形とコギングトルク
の両方の波を小さくすることが必要である。
変動成分、すなわち出力トルクの最低値と最高値の差を
出力トルクの平均値で除した値(%)であり、このトルク
リップルを小さくするには、EMF波形とコギングトルク
の両方の波を小さくすることが必要である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】かかる3相モータにお
けるコギングトルクの低減をはかるための方法として、
一般的に、ステータのスキュー、磁石ロータのスキュ
ー、永久磁石の偏肉によるステータとロータ間のエアギ
ャップを不均一化する方法がある。
けるコギングトルクの低減をはかるための方法として、
一般的に、ステータのスキュー、磁石ロータのスキュ
ー、永久磁石の偏肉によるステータとロータ間のエアギ
ャップを不均一化する方法がある。
【0005】ステータにスキューをかける方法では、EMF波
形がsin波形になりリップルが発生したり、ステータの
巻線スペースが狭くなり巻線効率が悪くなる等の性能上
の問題を生じるとともに、ステータの作製が困難となる
傾向にあり、製造上の問題を生じる。また、磁石ロータ
にスキューをかける方法では、EMF波形がsin波形になり
リップルが発生し、性能上の問題を生じ、また、スキュ
ーさせた磁石片(セグメント)の製作やスキュー着磁を行
うことが困難となり、製造上の問題を生じる。さらに、
偏肉セグメント磁石を使用する方法も、EMF波形がsin波
形になりリップルが発生する問題がある。
形がsin波形になりリップルが発生したり、ステータの
巻線スペースが狭くなり巻線効率が悪くなる等の性能上
の問題を生じるとともに、ステータの作製が困難となる
傾向にあり、製造上の問題を生じる。また、磁石ロータ
にスキューをかける方法では、EMF波形がsin波形になり
リップルが発生し、性能上の問題を生じ、また、スキュ
ーさせた磁石片(セグメント)の製作やスキュー着磁を行
うことが困難となり、製造上の問題を生じる。さらに、
偏肉セグメント磁石を使用する方法も、EMF波形がsin波
形になりリップルが発生する問題がある。
【0006】この発明は、かかる3相モータにおけるコギン
グトルクの低減方法として、常套手段であるスキューを
かけた構成や偏肉セグメント磁石を使用する構成に関す
る前述の各問題を解消し、かつコギングトルク、トルク
リップル、電磁振動、電磁ノイズを低減し、回転機とし
ての設計の許容範囲が広くできる構成からなる回転機の
提供を目的としている。
グトルクの低減方法として、常套手段であるスキューを
かけた構成や偏肉セグメント磁石を使用する構成に関す
る前述の各問題を解消し、かつコギングトルク、トルク
リップル、電磁振動、電磁ノイズを低減し、回転機とし
ての設計の許容範囲が広くできる構成からなる回転機の
提供を目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】発明者らは、3相回転機
の磁石寸法を全て同一寸法とした上でコギングトルクを
最小にすることが可能なセグメントを目的に種々検討し
た結果、永久磁石の磁極数pとステータースロット数nと
の一定の関係毎に永久磁石の最適な極弧率が存在するこ
とを知見し、さらに磁極数pとスロット数nとの関係式
と、最適な極弧率との関係を詳細に検討し、コギングト
ルクを最小にする最適極弧率のセグメントを使用するこ
とにより、コギングトルクが小さくなり、かつトルクリ
ップルも小さくでき、回転ムラ、電磁振動、電磁ノイズ
を低減した、回転機の設計が容易になることを知見し
た。
の磁石寸法を全て同一寸法とした上でコギングトルクを
最小にすることが可能なセグメントを目的に種々検討し
た結果、永久磁石の磁極数pとステータースロット数nと
の一定の関係毎に永久磁石の最適な極弧率が存在するこ
とを知見し、さらに磁極数pとスロット数nとの関係式
と、最適な極弧率との関係を詳細に検討し、コギングト
ルクを最小にする最適極弧率のセグメントを使用するこ
とにより、コギングトルクが小さくなり、かつトルクリ
ップルも小さくでき、回転ムラ、電磁振動、電磁ノイズ
を低減した、回転機の設計が容易になることを知見し
た。
【0008】また、発明者らは、3相回転機の磁極数pとスロ
ット数nとの一定の関係において、極弧率を最適化しコ
ギングトルクを低減した上で、ステータの形状などを公
知の種々の手段で工夫することにより、EMF波形を矩形
波に近づけることができ、より一層トルクリップルを低
減できることを知見し、この発明を完成した。
ット数nとの一定の関係において、極弧率を最適化しコ
ギングトルクを低減した上で、ステータの形状などを公
知の種々の手段で工夫することにより、EMF波形を矩形
波に近づけることができ、より一層トルクリップルを低
減できることを知見し、この発明を完成した。
【0009】
【発明の実施の形態】この発明において、3相回転機に
使用する永久磁石の極弧率とは、図2に示すごとく、磁
極数がp(この発明では2以上の偶数)の場合、全円周角の
360°を磁極数pで除した角度bと、永久磁石1の円周角a
との角度比(a/b×π rad)である。
使用する永久磁石の極弧率とは、図2に示すごとく、磁
極数がp(この発明では2以上の偶数)の場合、全円周角の
360°を磁極数pで除した角度bと、永久磁石1の円周角a
との角度比(a/b×π rad)である。
【0010】この発明において、3相回転機は、永久磁石の
磁極数pを2以上の偶数、ステータースロット数nを3以上
の整数とした際に、n=(3/4)p、n=(9/8)p、n=(3/2)p、n=
3p の各関係式を満足する構成のみを対象とする。
磁極数pを2以上の偶数、ステータースロット数nを3以上
の整数とした際に、n=(3/4)p、n=(9/8)p、n=(3/2)p、n=
3p の各関係式を満足する構成のみを対象とする。
【0011】この発明は、上述の3相回転機の磁極数pとステ
ータースロット数nとの関係が4種類の場合を対象とし、
各関係式で分類される3相回転機の構成ごとに、表1に示
すごとく、上記の永久磁石の極弧率に最適値があり、コ
ギングトルクを大幅に減少させることが可能である。
ータースロット数nとの関係が4種類の場合を対象とし、
各関係式で分類される3相回転機の構成ごとに、表1に示
すごとく、上記の永久磁石の極弧率に最適値があり、コ
ギングトルクを大幅に減少させることが可能である。
【0012】また、この最適極弧率は、当然1ポイントであ
るが、ステータの形状等によって最適数値が変化する可
能性があり、逆にステータの形状などを種々の手段で工
夫すると、この最適値を挟むある範囲の極弧率範囲でも
コギングトルクを低減することが可能であり、その範囲
は最適値±0.05であり、望ましくは最適値±0.03であ
る。
るが、ステータの形状等によって最適数値が変化する可
能性があり、逆にステータの形状などを種々の手段で工
夫すると、この最適値を挟むある範囲の極弧率範囲でも
コギングトルクを低減することが可能であり、その範囲
は最適値±0.05であり、望ましくは最適値±0.03であ
る。
【0013】
【表1】
【0014】この発明において、ステータの形状などを変化
させる手段としては、スロット開口部の寸法、ティース
幅の寸法、スロット内Rの寸法などを変化させる方法が
ある。
させる手段としては、スロット開口部の寸法、ティース
幅の寸法、スロット内Rの寸法などを変化させる方法が
ある。
【0015】
【実施例】図3に示す、n=(3/2)pを満足する8極12スロッ
トの3相モータを、永久磁石の極弧率が0.667〜0.775の
範囲の4種の永久磁石を作製して、それぞれ組み立て
た。モータの組立に際して、ロータには鉄製ヨーク2とN
d-Fe-B系焼結磁石3(住友特殊金属株式会社製 NEOMAX-38
H)を使用し、ステータコア4には無方向性珪素鋼板を使
用し、高さ寸法は2.0mmとした。なお、ステータースロ
ットは4種とも同一構造のものを使用した。
トの3相モータを、永久磁石の極弧率が0.667〜0.775の
範囲の4種の永久磁石を作製して、それぞれ組み立て
た。モータの組立に際して、ロータには鉄製ヨーク2とN
d-Fe-B系焼結磁石3(住友特殊金属株式会社製 NEOMAX-38
H)を使用し、ステータコア4には無方向性珪素鋼板を使
用し、高さ寸法は2.0mmとした。なお、ステータースロ
ットは4種とも同一構造のものを使用した。
【0016】得られた4種の8極12スロット型3相モータのコ
ギングトルク(N・m)を測定し、永久磁石の極弧率毎に図
4のグラフに示す。極弧率が0.72の8個の永久磁石を使用
したモータは、ほとんどコギングトルクが発生していな
いことが分かる。
ギングトルク(N・m)を測定し、永久磁石の極弧率毎に図
4のグラフに示す。極弧率が0.72の8個の永久磁石を使用
したモータは、ほとんどコギングトルクが発生していな
いことが分かる。
【0017】
【発明の効果】この発明は、3相回転機の磁石寸法を全
て同一寸法とした上でコギングトルクを最小にすること
が可能な最適な極弧率を求めたもので、コギングトルク
を最小にする最適極弧率のセグメントを使用することに
より、コギングトルクが小さくなり、かつトルクリップ
ルも小さくでき回転ムラを低減し、電磁振動、電磁ノイ
ズを低減でき、回転機の設計が容易になる。
て同一寸法とした上でコギングトルクを最小にすること
が可能な最適な極弧率を求めたもので、コギングトルク
を最小にする最適極弧率のセグメントを使用することに
より、コギングトルクが小さくなり、かつトルクリップ
ルも小さくでき回転ムラを低減し、電磁振動、電磁ノイ
ズを低減でき、回転機の設計が容易になる。
【0018】また、この発明は、コギングトルクの低減によ
り、トルクリップルの低減、すなわち低速回転時の回転
ムラの低減が可能となり、特にACサーボモータなどのサ
ーボモータあるいは低速モータ等に適している。
り、トルクリップルの低減、すなわち低速回転時の回転
ムラの低減が可能となり、特にACサーボモータなどのサ
ーボモータあるいは低速モータ等に適している。
【図1】3相モータにおけるコギングトルクを説明するた
めの、回転角度とトルクとの関係を示すグラフである。
めの、回転角度とトルクとの関係を示すグラフである。
【図2】永久磁石の極弧率を定義するための、磁石の断
面説明図である。
面説明図である。
【図3】8極12スロット型3相モータの構成説明図であ
る。
る。
【図4】この発明による3相モータにおけるコギングトル
クを示す回転角度とトルクとの関係を示すグラフであ
る。
クを示す回転角度とトルクとの関係を示すグラフであ
る。
1 永久磁石 2 ヨーク 3 焼結磁石 4 ステータコア
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１１年３月２６日（１９９９．３．２
６）
６）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正内容】
【0015】
【実施例】図3に示す、n=(3/2)pを満足する8極12スロッ
トの3相モータを、永久磁石の極弧率が0.667〜0.775の
範囲の4種の永久磁石を作製して、それぞれ組み立て
た。モータの組立に際して、ロータには鉄製ヨーク2とN
d-Fe-B系焼結磁石3(住友特殊金属株式会社製 NEOMAX-38
H)を使用し、ステータコア4には無方向性珪素鋼板を使
用し、高さ寸法は20mmとした。なお、ステータースロッ
トは4種とも同一構造のものを使用した。
トの3相モータを、永久磁石の極弧率が0.667〜0.775の
範囲の4種の永久磁石を作製して、それぞれ組み立て
た。モータの組立に際して、ロータには鉄製ヨーク2とN
d-Fe-B系焼結磁石3(住友特殊金属株式会社製 NEOMAX-38
H)を使用し、ステータコア4には無方向性珪素鋼板を使
用し、高さ寸法は20mmとした。なお、ステータースロッ
トは4種とも同一構造のものを使用した。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北井 伸幸 大阪府三島郡島本町江川２丁目15番17号 住友特殊金属株式会社山崎製作所内 (72)発明者 南 好治 大阪府三島郡島本町江川２丁目15番17号 住友特殊金属株式会社山崎製作所内 (72)発明者 棗田 充俊 大阪府三島郡島本町江川２丁目15番17号 住友特殊金属株式会社山崎製作所内 Ｆターム(参考） 5H621 AA02 BB07 GA01 GA04 GA15 JK02 5H622 AA02 CA02 CA05 CA14 CB04 PP03 PP19 QB02 QB05
Claims (4)
- 【請求項1】 永久磁石の磁極数pを2以上の偶数、ステ
ータースロット数nを3以上の整数とした際に、n=(3/4)p
の関係を満足する3相の回転機において、永久磁石の極
弧率が0.7〜0.8である回転機。 - 【請求項2】 永久磁石の磁極数pを2以上の偶数、ステ
ータースロット数nを3以上の整数とした際に、n=(9/8)p
の関係を満足する3相の回転機において、永久磁石の極
弧率が0.85〜0.95である回転機。 - 【請求項3】 永久磁石の磁極数pを2以上の偶数、ステ
ータースロット数nを3以上の整数とした際に、n=(3/2)p
の関係を満足する3相の回転機において、永久磁石の極
弧率が0.67〜0.77である回転機。 - 【請求項4】 永久磁石の磁極数pを2以上の偶数、ステ
ータースロット数nを3以上の整数とした際に、n=3pの関
係を満足する3相の回転機において、永久磁石の極弧率
が0.78〜0.88である回転機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11050841A JP2000253633A (ja) | 1999-02-26 | 1999-02-26 | 回転機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11050841A JP2000253633A (ja) | 1999-02-26 | 1999-02-26 | 回転機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000253633A true JP2000253633A (ja) | 2000-09-14 |
Family
ID=12869979
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11050841A Pending JP2000253633A (ja) | 1999-02-26 | 1999-02-26 | 回転機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000253633A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005224089A (ja) * | 2004-03-01 | 2005-08-18 | Sanyo Denki Co Ltd | 永久磁石回転モータ |
| US7358638B2 (en) | 2004-02-04 | 2008-04-15 | Sanyo Denki Co., Ltd. | Method of determining pole arc ratio of interior permanent magnet rotary motor and interior permanent magnet rotary motor |
| JP2009171799A (ja) * | 2008-01-21 | 2009-07-30 | Hitachi Ltd | 永久磁石式同期モータ |
| US7642685B2 (en) | 2005-02-22 | 2010-01-05 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Induction machine |
| JP2011103769A (ja) * | 2011-02-03 | 2011-05-26 | Hitachi Ltd | 永久磁石式ジェネレータとそれを用いたハイブリッド車両 |
| JP2013515456A (ja) * | 2009-12-22 | 2013-05-02 | カーエスベー・アクチエンゲゼルシャフト | かご形ロータ |
| JP2013240179A (ja) * | 2012-05-14 | 2013-11-28 | Asmo Co Ltd | ブラシレスモータ |
| CN103701289A (zh) * | 2012-09-27 | 2014-04-02 | 日立汽车系统株式会社 | 旋转电机及使用该旋转电机的电动动力转向装置 |
-
1999
- 1999-02-26 JP JP11050841A patent/JP2000253633A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7358638B2 (en) | 2004-02-04 | 2008-04-15 | Sanyo Denki Co., Ltd. | Method of determining pole arc ratio of interior permanent magnet rotary motor and interior permanent magnet rotary motor |
| KR101083695B1 (ko) | 2004-02-04 | 2011-11-15 | 산요 덴키 가부시키가이샤 | 영구자석 내장형 회전모터의 극호율 결정방법 및 영구자석내장형 회전모터 |
| JP2005224089A (ja) * | 2004-03-01 | 2005-08-18 | Sanyo Denki Co Ltd | 永久磁石回転モータ |
| US7642685B2 (en) | 2005-02-22 | 2010-01-05 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Induction machine |
| JP2009171799A (ja) * | 2008-01-21 | 2009-07-30 | Hitachi Ltd | 永久磁石式同期モータ |
| JP2013515456A (ja) * | 2009-12-22 | 2013-05-02 | カーエスベー・アクチエンゲゼルシャフト | かご形ロータ |
| JP2011103769A (ja) * | 2011-02-03 | 2011-05-26 | Hitachi Ltd | 永久磁石式ジェネレータとそれを用いたハイブリッド車両 |
| JP2013240179A (ja) * | 2012-05-14 | 2013-11-28 | Asmo Co Ltd | ブラシレスモータ |
| CN103701289A (zh) * | 2012-09-27 | 2014-04-02 | 日立汽车系统株式会社 | 旋转电机及使用该旋转电机的电动动力转向装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4670871B2 (ja) | モータ | |
| US8102091B2 (en) | Interior permanent magnet motor including rotor with unequal poles | |
| US7550891B2 (en) | Permanent magnet motor having stator poles with stepped-end-surfaces and rotor with outer-circumferential-recessed surface | |
| US6313558B1 (en) | Electric rotary machine having concentrated winding stator | |
| JP2017514453A (ja) | 永久磁石同期電動機及びその回転子 | |
| JP2007209186A (ja) | 同期電動機及び同期電動機の製造方法 | |
| JPH11299199A (ja) | 永久磁石式回転電機及びそれを用いた電動車両 | |
| JP6789451B1 (ja) | ハイブリッド界磁式ダブルギャップ同期機および駆動システム | |
| US9184648B2 (en) | Electric motor with permanent magnets in stator thereof | |
| JP2008029078A (ja) | 永久磁石形同期電動機 | |
| JP5419991B2 (ja) | 永久磁石式同期モータ | |
| JP2000253633A (ja) | 回転機 | |
| JPH1189133A (ja) | 永久磁石形モータ | |
| KR20190098503A (ko) | 돌극성을 갖는 엔드 플레이트가 적용된 회전자 | |
| WO2020194363A1 (ja) | シンクロナスリラクタンスモータ | |
| JPH11136893A (ja) | 永久磁石形モータ | |
| JP2000253608A (ja) | ブラシレスモータ | |
| US10833545B2 (en) | Rotor for hybrid homopolar machine | |
| US20240022125A1 (en) | Permanent magnet synchronous motor | |
| JP4080273B2 (ja) | 永久磁石埋め込み型電動機 | |
| US20190140494A1 (en) | Electric motor with low cogging torque | |
| JP2003052140A (ja) | Ｄｃブラシレスモータの回転子 | |
| JPH0629353U (ja) | 永久磁石形回転電機の固定子鉄心 | |
| CN112152350B (zh) | 转子、马达以及驱动装置 | |
| WO2020057146A1 (zh) | 一种转子开槽的内置式永磁伺服电机 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20051024 |
|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20070611 |
|
| RD05 | Notification of revocation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7425 Effective date: 20080519 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080811 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080821 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20081212 |