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JP2001352727A - Motor - Google Patents

Motor

Info

Publication number
JP2001352727A
JP2001352727A JP2000166119A JP2000166119A JP2001352727A JP 2001352727 A JP2001352727 A JP 2001352727A JP 2000166119 A JP2000166119 A JP 2000166119A JP 2000166119 A JP2000166119 A JP 2000166119A JP 2001352727 A JP2001352727 A JP 2001352727A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
phase
windings
motor
rotor
winding
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.)
Withdrawn
Application number
JP2000166119A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenji Fujiwara
謙二 藤原
Yoshiki Kato
義樹 加藤
Masahiro Hirano
雅弘 平野
Isao Baba
功 馬場
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP2000166119A priority Critical patent/JP2001352727A/en
Priority to PCT/JP2001/004606 priority patent/WO2001095464A1/en
Priority to BRPI0106747A priority patent/BRPI0106747B1/en
Priority to CNB018015778A priority patent/CN1215634C/en
Priority to CA2380575A priority patent/CA2380575C/en
Priority to KR1020027001464A priority patent/KR100615878B1/en
Priority to EP01934460.5A priority patent/EP1207616B1/en
Priority to MXPA02001226A priority patent/MXPA02001226A/en
Priority to US10/030,171 priority patent/US6853106B2/en
Publication of JP2001352727A publication Critical patent/JP2001352727A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • Y02T10/641
    • Y02T10/644
    • Y02T10/7077

Landscapes

  • Synchronous Machinery (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To miniaturize a motor and to increase its energy density. SOLUTION: A rotor 1 that is formed by a magnetic force line guidance material is provided with a plurality of magnets 2 that are arranged on the same circumference. With the plurality of magnets 2, an outer part that is radially outward is surrounded by its magnetic force line guidance material. A stator 5 is provided with a plurality of slots 9-1-9-12 being extended in a radial direction, and a plurality of coils 11-1-11-12 for generating a magnetic field in the plurality of slots. The plurality of magnets 2 are surrounded by the magnetic force line guidance line and are build into the rotor 1 of an iron core, a magnetic path is formed three-dimensionally in the core and a magnetic force system forms salient pole structure, and a reactance torque constituent can be utilized effectively.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、モータに関し、特
に、産業用ロボット、工作機械、FA(工場自動化)品
の駆動源として用いられ、巻線の数と永久磁石の極数と
が異なる同期型直流3相モータに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a motor, and more particularly to a motor used as a drive source for industrial robots, machine tools, and factory automation (FA) products, wherein the number of windings and the number of permanent magnet poles are different. Type DC three-phase motor.

【0002】[0002]

【従来の技術】モータの小型化・高出力化及び高トルク
化のためには、出力に対するモータ体積比であるエネル
ギー密度Edcが大きいことが重要であり、モータの構
造の簡素化のためには、電機子巻線配置用のスロット数
の極少化と、巻線の作業性が高いこととが重要である。
そのようなブラシレスDCモータが、図4に示されるよ
うに、14極12スロットの構造を持つものとして知ら
れている。
2. Description of the Related Art In order to reduce the size, increase the output and increase the torque of a motor, it is important that the energy density Edc, which is the volume ratio of the motor to the output, is large. It is important to minimize the number of slots for arranging the armature windings and to increase the workability of the windings.
Such a brushless DC motor is known as having a structure of 14 poles and 12 slots, as shown in FIG.

【0003】その14極12スロット型モータは、ロー
タ鉄心101の円筒表面に配置された14極直列構造の
永久磁石群102と、12個のスロット103−1〜1
03−12が放射状に等角度間隔で同一円周上に配置さ
れるスロット形成体であるステータ鉄心104とから形
成されている。12個のスロット103−1〜103−
12のうちの隣り合う2個のスロットからなる6つのス
ロット群には、互いに位相が電気的角度で反時計回りに
120度ずつずれた位置に、1組の3相電気巻線105
−U1,105−V1,105−W1と、もう1組の3
相電機巻線105−U2,105−V2,105−W2
が位置対応して配置されている。これら6つの3相電気
巻線105−U1,105−V1,105−W1,10
5−U2,105−V2,105−W2に対してそれぞ
れに30度の回転角度でずれて、更に、6つの3相電気
巻線105−U1’,105−V1’,105−W
1’,105−U2’,105−V2’,105−W
2’が設けられている。
The 14-pole 12-slot type motor has a permanent magnet group 102 having a 14-pole series structure arranged on a cylindrical surface of a rotor core 101 and twelve slots 103-1 to 103-1.
And a stator core 104 which is a slot forming body radially arranged on the same circumference at equal angular intervals. 12 slots 103-1 to 103-
In a group of six slots composed of two adjacent slots out of the twelve, a set of three-phase electric windings 105 are provided at positions where the phases are shifted from each other by an electrical angle of 120 degrees counterclockwise.
-U1,105-V1,105-W1 and another set of 3
Phase electric winding 105-U2, 105-V2, 105-W2
Are arranged corresponding to the positions. These six three-phase electric windings 105-U1, 105-V1, 105-W1, 10
5-U2, 105-V2, and 105-W2 are respectively shifted by a rotation angle of 30 degrees, and furthermore, six three-phase electric windings 105-U1 ', 105-V1', and 105-W
1 ', 105-U2', 105-V2 ', 105-W
2 'is provided.

【0004】このようなモータの出力トルクTは、次式
で表されることが知られている。 T=p{φ・Ia・cos(β)+(Lq−Ld)Ia・sin(2β)/2 }.・・・(1) p:極対数(極数/2) Ia:電機子電流
β:電流位相 Ld:直軸インダクタンス Lq:横軸インダクタ
ンス 磁石埋込み構造のモータは、直軸(d軸:磁化方向に向
く軸)インダクタンスLdの値は、横軸(q軸)インダ
クタンスLqの値よりも小さい。従って、式(1)中の
(Lq−Ld)は、Lq=Ldでない限り、正の値であ
る。
It is known that the output torque T of such a motor is expressed by the following equation. T = p {φ · Ia · cos (β) + (Lq−Ld) Ia 2 · sin (2β) / 2}. ... (1) p: Number of pole pairs (number of poles / 2) Ia: Armature current
β: current phase Ld: direct-axis inductance Lq: horizontal-axis inductance In a motor with a magnet embedded structure, the value of the direct-axis (d-axis: axis facing the magnetization direction) inductance Ld is calculated from the value of the horizontal-axis (q-axis) inductance Lq. Is also small. Therefore, (Lq−Ld) in equation (1) is a positive value unless Lq = Ld.

【0005】鉄心101の表面に永久磁石が配置された
このような表面磁石型モータでは、その構造上の特性か
ら、次式が成立している。 Ld=Lq,又は、Ld〜Lq.・・・(2) ここで、記号〜は、LdとLqが概ね(実質的に又は近
似的に)等しいことを表している。従って、表面磁石型
モータは、実質的に次式: T=p{φ・Ia・cos(β)}.・・・(3) で表され、前式の右辺第2項の出力分は零であり、その
分は出力されない。このため、式(1)の右辺の左項で
あるマグネットトルク成分しか有効利用できないので、
エネルギー密度の高密度化が抑えられる。
In such a surface magnet type motor in which a permanent magnet is arranged on the surface of the iron core 101, the following equation is established from the structural characteristics. Ld = Lq or Ld to Lq. (2) Here, the symbol ~ indicates that Ld and Lq are substantially (substantially or approximately) equal. Therefore, the surface magnet type motor substantially has the following equation: T = p {φ · Ia · cos (β)}. (3) where the output of the second term on the right-hand side of the previous equation is zero, and the output is not output. Therefore, only the magnet torque component, which is the left term on the right side of the equation (1), can be effectively used.
Higher energy density can be suppressed.

【0006】式(1)の右辺の右項であるリラクタンス
トルク成分を有効利用してエネルギー密度を高密度化す
ることが望まれる。
It is desired to increase the energy density by effectively utilizing the reluctance torque component, which is the right term on the right side of equation (1).

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、リラ
クタンストルク成分、特には、式(1)の右辺の右項で
あるリラクタンストルク成分を有効利用してエネルギー
密度を高密度化することができるモータを提供すること
にある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to increase the energy density by effectively utilizing a reluctance torque component, in particular, a reluctance torque component which is a right term on the right side of the equation (1). It is to provide a motor that can be used.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】その課題を解決するため
の手段が、下記のように表現される。その表現中に現れ
る技術的事項には、括弧()つきで、番号、記号等が添
記されている。その番号、記号等は、本発明の実施の複
数・形態又は複数の実施例のうちの少なくとも1つの実
施の形態又は複数の実施例を構成する技術的事項、特
に、その実施の形態又は実施例に対応する図面に表現さ
れている技術的事項に付せられている参照番号、参照記
号等に一致している。このような参照番号、参照記号
は、請求項記載の技術的事項と実施の形態又は実施例の
技術的事項との対応・橋渡しを明確にしている。このよ
うな対応・橋渡しは、請求項記載の技術的事項が実施の
形態又は実施例の技術的事項に限定されて解釈されるこ
とを意味しない。
Means for solving the problem are described as follows. The technical items appearing in the expression are appended with numbers, symbols, and the like in parentheses (). The numbers, symbols, and the like are technical items that constitute at least one embodiment or a plurality of the embodiments of the present invention, in particular, the embodiments or the examples. Corresponds to the reference numerals, reference symbols, and the like assigned to the technical matters expressed in the drawings corresponding to the above. Such reference numbers and reference symbols clarify the correspondence and bridging between the technical matters described in the claims and the technical matters of the embodiments or examples. Such correspondence / bridge does not mean that the technical matters described in the claims are interpreted as being limited to the technical matters of the embodiments or the examples.

【0009】本発明によるモータは、ロータ(1)と、
ロータ(1)の外側に形成されるステータ(5)とを含
み、ロータ(1)は磁力線誘導材料で形成され、ロータ
(1)は、概ね同一の円周上に配列される複数磁石
(2)を備え、複数磁石(2)は半径方向に外側である
外側部分がその磁力線誘導材料により囲まれ、ステータ
(5)は、半径方向に延びる複数スロット(9)と、複
数スロット(9)に磁界をそれぞれに生成させる複数巻
線(11)とを備えている。複数磁石(2)の全部又は
少なくとも外側部分がこのように磁力線誘導材料により
囲まれて、鉄心であるロータ(1)にビルトインされ、
鉄心中で磁路が立体的に形成されて磁力系が突極構造を
形成するので、リラクタンストルク成分が有効に利用さ
れることになる。リラクタンストルク成分は、式(1)
で表されている。モータのこのような極構造は、公知の
極構造に一致しており、公知モータの利益をそのまま踏
襲して継承することができる。ロータ(1)には、永久
磁石が軸方向に挿入される穴(4)が形成され、その組
立が簡素化される。
A motor according to the present invention comprises a rotor (1),
A stator (5) formed outside of the rotor (1), wherein the rotor (1) is formed of a magnetic field line induction material, and the rotor (1) includes a plurality of magnets (2) arranged on substantially the same circumference. The magnet (2) has a radially outer outer portion surrounded by its magnetic field induction material, and the stator (5) has a plurality of radially extending slots (9) and a plurality of slots (9). A plurality of windings (11) for respectively generating a magnetic field. All or at least the outer part of the plurality of magnets (2) is thus surrounded by the magnetic field induction material and built into the rotor (1) which is an iron core;
Since the magnetic path is formed three-dimensionally in the iron core and the magnetic force system forms a salient pole structure, the reluctance torque component is effectively used. The reluctance torque component is given by the equation (1)
It is represented by Such a pole structure of the motor corresponds to the known pole structure, and the benefits of the known motor can be directly inherited and inherited. The rotor (1) is formed with a hole (4) into which a permanent magnet is inserted in the axial direction, thereby simplifying the assembly.

【0010】複数巻線(11)には、3相直流電流が流
されて同期化される。巻線(11)は、第1組3相巻線
(11−1U,11−5V,11−9W)と、第2組3
相巻線(11−7U,11−11V,11−3W)とを
含み、その第1組3相巻線とその第2組3相巻線とは幾
何学的に概ね線対称に配置されている。線対称の線は、
ロータ(1)の回転軸心線に一致している。
[0010] A three-phase DC current is passed through the plurality of windings (11) to synchronize them. The winding (11) is composed of a first set of three-phase windings (11-1U, 11-5V, 11-9W) and a second set of three-phase windings (11-1U, 11-5V, 11-9W).
Phase windings (11-7U, 11-11V, 11-3W), and the first set of three-phase windings and the second set of three-phase windings are geometrically arranged substantially in line symmetry. I have. The line of symmetry is
It coincides with the axis of rotation of the rotor (1).

【0011】あるいは、巻線(11)は、第1群3相巻
線と、第2群3相巻線とを含み、その第1群3相巻線と
第2群3相巻線の同一相の巻線(11−1と11−1
2)は同一回転方向に隣り合っており、第1群3相巻線
は、第1組3相巻線(11−1U,11−5V,11−
9W)と、第2組3相巻線(11−7U,11−11
V,11−3W)とを含み、その第1組3相巻線とその
第2組3相巻線とは幾何学的に概ね線対称に配置されて
いることが好ましい。
Alternatively, the winding (11) includes a first group three-phase winding and a second group three-phase winding, wherein the first group three-phase winding and the second group three-phase winding are the same. Phase windings (11-1 and 11-1)
2) are adjacent to each other in the same rotational direction, and the first group three-phase windings are the first set three-phase windings (11-1U, 11-5V, 11-
9W) and the second set of three-phase windings (11-7U, 11-11
V, 11-3W), and the first set of three-phase windings and the second set of three-phase windings are preferably geometrically arranged substantially line-symmetrically.

【0012】その第2群3相巻線は、他の第1組3相巻
線と、他の第2組3相巻線とを含み、第1組3相巻線と
第2組3相巻線とは幾何学的に概ね線対称に配置され、
他の第1組3相巻線と他の第2組3相巻線とは幾何学的
に概ね線対称に配置されていることが更に好ましい。
The second group three-phase winding includes another first group three-phase winding and another second group three-phase winding, and the first group three-phase winding and the second group three-phase winding. The windings are geometrically arranged approximately line-symmetrically,
It is further preferable that the other first set three-phase windings and the other second set three-phase windings are arranged geometrically substantially line-symmetrically.

【0013】巻線の数はNであり、永久磁石の数はMで
あり、MはNより大きく、Mの素因数の1つはNのどの
素因数よりも大きい。Nの素因数は、2と2と3とを含
み、Mの素因数は、2と7とを含む。このような数Mは
例えば14であり、このようなNは例えば12である。
The number of windings is N and the number of permanent magnets is M, where M is greater than N and one of the prime factors of M is greater than any of the prime factors of N. The prime factors of N include 2, 2 and 3, and the prime factors of M include 2 and 7. Such a number M is, for example, 14, and such N is, for example, 12.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】図に一致対応して、本発明による
モータの実施の形態は、14極12スロット型ブラシレ
スDCモータとして提供されている。この14極12ス
ロット型モータは、図1に示されるように、永久磁石と
スロットとの位相関係の点、及び、極数とスロット数と
の数関係の点では、図4に示される公知のそれの位相関
係と数関係に同じであるが、表面磁石型であるか内部磁
石型であるかの点のみ公知のそれと異なっている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Corresponding to the drawings, an embodiment of the motor according to the present invention is provided as a 14-pole, 12-slot type brushless DC motor. As shown in FIG. 1, this 14-pole 12-slot motor has a known phase relationship between a permanent magnet and a slot, and a known relationship shown in FIG. It has the same phase relationship and number relationship, but differs from the known one only in the surface magnet type or the internal magnet type.

【0015】モータは、図1に示されるように、ロータ
鉄心1を備えている。ロータ鉄心1の中に、14極の永
久磁石2が埋め込まれて形成されている。14極の永久
磁石2は、14個の永久磁石に相当する。14個の永久
磁石2は、軸方向にロータ鉄心1に開けられた14個の
柱状穴4に差し込まれて嵌め込まれている。柱状穴4
は、軸直角断面上で台形状である。1つの柱状穴4に断
面形状が長方形である1つの棒磁石が圧入的に嵌め込ま
れている。各永久磁石2は、その中でS極からN極に向
かう磁力線が軸方向に向いている。隣り合う2つの磁石
は、軸方向に同じ側で互いに異なる極に形成されてい
る。14個の永久磁石2は、同一円周上で等角度(=3
60゜/14)間隔で配列されている。このように円周
方向に並べられた14個の磁石が形成する磁力線は、円
周方向に向く磁力線と軸方向に向く磁力線との合成によ
り生成されている。
The motor has a rotor core 1 as shown in FIG. A 14-pole permanent magnet 2 is embedded and formed in a rotor core 1. The 14-pole permanent magnet 2 corresponds to 14 permanent magnets. The fourteen permanent magnets 2 are inserted and fitted into fourteen columnar holes 4 formed in the rotor core 1 in the axial direction. Pillar hole 4
Is trapezoidal on a section perpendicular to the axis. One bar magnet having a rectangular cross section is fitted into one columnar hole 4 by press-fitting. In each of the permanent magnets 2, the magnetic lines of force from the S pole to the N pole are oriented in the axial direction. Two adjacent magnets are formed at different poles on the same side in the axial direction. The 14 permanent magnets 2 are equiangular (= 3
(60 ° / 14). Magnetic lines of force formed by the 14 magnets arranged in the circumferential direction in this manner are generated by combining magnetic lines of force directed in the circumferential direction and lines of magnetic force directed in the axial direction.

【0016】ロータ鉄心1は、軸受構造様のステータ5
を備えている。ステータ5は、ステータ側鉄心6と、帯
巻線11−1〜11−12(総称の参照番号は11で示
される)とから形成されている。ステータ側鉄心6は、
円筒状のリング鉄心8と半径方向に延びる鉄心であるス
ロット9−1〜9−12(総称の参照番号は9で示され
る)とから形成されている。リング鉄心8とスロット9
とは、一体物である。スロット9の半径方向内側面とロ
ータ鉄心1の外周面である円筒面との間には、両側摺動
面が形成され得る。複数スロットの数は、12である。
全スロット9は、等角度間隔(=360゜/12)で同
一円周上に配列されている。リング鉄心8の中心は、ロ
ータ鉄心1の中心に一致している。
The rotor core 1 includes a stator 5 having a bearing structure.
It has. The stator 5 is formed from a stator-side iron core 6 and band windings 11-1 to 11-12 (a generic reference number is indicated by 11). The stator side core 6
It is formed from a cylindrical ring core 8 and slots 9-1 to 9-12 (general reference numbers are indicated by 9) which are cores extending in the radial direction. Ring core 8 and slot 9
Is an integral object. Between the inner surface in the radial direction of the slot 9 and the cylindrical surface that is the outer peripheral surface of the rotor core 1, two sliding surfaces can be formed. The number of the plurality of slots is twelve.
All the slots 9 are arranged on the same circumference at equal angular intervals (= 360 ° / 12). The center of the ring core 8 coincides with the center of the rotor core 1.

【0017】複数スロット9には、それぞれに12個の
電機子帯巻線11−1〜11−12(総称の参照番号は
12で示される)が巻き付けられている。12個の電機
子帯巻線11のうちの3つの電機子帯巻線11−1,1
1−5,11−9は、第1組3相電機子帯巻線11−1
U,11−5V,11−9Wを形成している。1組の3
つの第1組3相電機子帯巻線11−1U,11−5V,
11−9Wは、等角度間隔(=120゜=360゜/
3)で同一円周上に配列されている。
Each of the plurality of slots 9 is wound with twelve armature band windings 11-1 to 11-12 (a generic reference number is indicated by 12). Three armature band windings 11-1 and 1-1 of twelve armature band windings 11
Reference numerals 1-5 and 11-9 denote first set three-phase armature band windings 11-1.
U, 11-5V, and 11-9W. One set of three
Three sets of three-phase armature band windings 11-1U, 11-5V,
11-9W is an equiangular interval (= 120 ° = 360 ° /
In 3), they are arranged on the same circumference.

【0018】12個の電機子帯巻線11のうちの他の3
つの電機子帯巻線11−7,11−11,11−3は、
第1組3相電機子帯巻線11−1U,11−5V,11
−9Wに対してそれぞれに線対称に位置対応して配列さ
れ、第2組3相電機子帯巻線11−7U,11−11
V,11−3Wを形成している。ここで、線対称の線
は、ロータ鉄心1の回転軸心線に一致している。
The other three of the twelve armature strip windings 11
Armature band windings 11-7, 11-11 and 11-3 are:
First set three-phase armature band windings 11-1U, 11-5V, 11
-9W, the second set of three-phase armature band windings 11-7U and 11-11 are arranged in line symmetry with respect to each other.
V, 11-3W. Here, the line of symmetry coincides with the rotation axis of the rotor core 1.

【0019】第1組3相電機子帯巻線11−1U,11
−5V,11−9Wと第2組3相電機子帯巻線11−7
U,11−11V,11−3Wとは、第1群3相電機子
帯巻線を形成している。第1群3相電機子帯巻線の6つ
の帯巻線にそれぞれに同一回転方向に隣り合って、第2
群3相電機子帯巻線を形成する6つの帯巻線11−12
U,11−4V,11−8W,11−6U,11−10
V,11−2Wが配列されている。図中、3相記号U,
V,WとU’,V’,W’は、電流の流れる方向が軸方
向にそれぞれに逆であることを示している。
First Set Three-Phase Armature Band Windings 11-1U, 11
-5V, 11-9W and second set three-phase armature band winding 11-7
U, 11-11V, and 11-3W form a first group three-phase armature band winding. The six band windings of the first group three-phase armature band winding are adjacent to each other in the same rotational direction,
Six Strip Windings 11-12 Forming Group Three-Phase Armature Strip Windings
U, 11-4V, 11-8W, 11-6U, 11-10
V, 11-2W. In the figure, the three-phase symbol U,
V, W and U ', V', W 'indicate that the direction of current flow is opposite in the axial direction.

【0020】線対称位置にある2つの帯巻線(例示:1
1−1と11−7)には、同一円周方向線上で見て、電
流が逆方向に流される。このような2つの帯巻線にある
回転角度位置(図示位置)に位置対応して配列されてい
る2つの永久磁石(例示:2−1と2−8)の極性は、
互いに逆である。第1群3相電機子帯巻線のそれぞれ
と、このそれぞれに隣り合って同一相である第2群3相
電機子帯巻線のそれぞれは(例示:11−1と11−1
2)、パルス電流が互いに逆方向に同時的に流れる。
Two band windings located at line-symmetric positions (for example: 1
In 1-1 and 11-7), currents flow in opposite directions when viewed on the same circumferential direction line. The polarities of two permanent magnets (examples: 2-1 and 2-8) arranged corresponding to the rotational angle positions (positions shown) in the two band windings are as follows.
Opposite to each other. Each of the first group three-phase armature band windings and each of the second group three-phase armature band windings adjacent to each other and having the same phase (for example, 11-1 and 11-1)
2), pulse currents flow simultaneously in opposite directions.

【0021】2組の3相の帯巻線U,V,Wには、12
0゜の電気的角度位相が与えられるパルス電流が流され
て、当該モータはブラシレス直流モータとして形成され
ている。3相パルス電流の時間間隔が制御されて(磁界
回転速度が制御されて)、当該モータはロータ鉄心1が
任意の回転角速度で回転する同期モータとして形成され
ている。更には、ロータ鉄心1は12と14の最小公倍
数で360゜を割った角度の整数倍の角度位置に固定さ
れ得る。
The two sets of three-phase band windings U, V, W have 12
A pulse current having an electrical angle phase of 0 ° is applied, and the motor is formed as a brushless DC motor. The time interval between the three-phase pulse currents is controlled (the magnetic field rotational speed is controlled), and the motor is formed as a synchronous motor in which the rotor core 1 rotates at an arbitrary rotational angular speed. Further, the rotor core 1 can be fixed at an angular position that is an integral multiple of 360 ° divided by the least common multiple of 12 and 14.

【0022】式(1)は、次のように表現される。 T=p{マグネットトルク成分+リラクタンストルク成
分} マグネットトルク成分=φ・Ia・cos(β), リラクタンストルク成分=(Lq−Ld)Ia・si
n(2β)/2.
Equation (1) is expressed as follows. T = p {magnet torque component + reluctance torque component} magnet torque component = φ · Ia · cos (β), reluctance torque component = (Lq−Ld) Ia 2 · si
n (2β) / 2.

【0023】14個の永久磁石2−1〜2−14は、ロ
ータ鉄心1の中に埋め込まれていて、ロータ鉄心1の中
で磁路が閉じる磁力線密度が図4の公知モータに比べて
高くなっている。このような相違は、LdとLqの値に
関してそれらをより一層に非対象化し、次式を積極的に
成立させる。 Lq>Ld.・・・(4) 外形サイズ、極構造、供給電流等の幾何学的物理的定数
が同一であるが、永久磁石が表面露出型であるか内部埋
め込み型であるかの点のみで相違する公知モータと本発
明モータとが比較される。公知モータの出力トルクを
T’で表し本発明のモータの出力トルクをTで表すと、
条件(4)により、 T’<T.・・・(5)
The fourteen permanent magnets 2-1 to 2-14 are embedded in the rotor core 1, and the magnetic flux line density in which the magnetic path closes in the rotor core 1 is higher than that of the known motor of FIG. Has become. Such differences make them even more asymmetric with respect to the values of Ld and Lq, and positively satisfy the following equation. Lq> Ld. ... (4) Well-known geometrical constants such as the outer size, pole structure, and supply current are the same, but differ only in whether the permanent magnet is a surface-exposed type or an internally embedded type. The motor and the motor of the present invention are compared. When the output torque of the known motor is represented by T ′ and the output torque of the motor of the present invention is represented by T,
According to the condition (4), T ′ <T. ... (5)

【0024】図2と図3とは、公知モータと本発明モー
タとの性能比較を示している。図2は回転速度と出力ト
ルクとの関係について性能比較を示し、図3は回転速度
と出力との関係について性能比較を示している。内部磁
石型の本発明モータは、出力トルク(単位はNm)と出
力(単位はkW換算J)とがいずれも表面磁石型の公知
モータより大きい。
FIGS. 2 and 3 show a performance comparison between the known motor and the motor of the present invention. FIG. 2 shows a performance comparison of the relationship between the rotation speed and the output torque, and FIG. 3 shows a performance comparison of the relationship between the rotation speed and the output. The internal magnet type motor of the present invention has both an output torque (unit: Nm) and output (unit: kW conversion J) larger than those of the surface magnet type known motor.

【0025】内部磁石型モータは、表面磁石型のモータ
の下記利点をそのまま継承している: (1)巻線係数が大きくて高エネルギー密度化されてい
る。 (2)省スロット化されており生産性効率が大きい(低
コスト化)。 (3)コギングトルク発生次数(=7×6×2=極数1
4とスロット数12の最小公倍数)が大きくて、トルク
リップル周波数が高周波数化される(通常低周波域で制
御される機械系に対する影響が最小限に抑えられる効果
が大きい)。
The internal magnet type motor inherits the following advantages of the surface magnet type motor as it is: (1) The winding coefficient is large and the energy density is high. (2) Slots are reduced and productivity is high (cost reduction). (3) Cogging torque generation order (= 7 × 6 × 2 = number of poles 1)
4 and the least common multiple of the number of slots 12) are large, and the torque ripple frequency is increased (the effect of minimizing the influence on the mechanical system normally controlled in the low frequency range is great).

【0026】更に、LdがLqに等しくならないように
永久磁石の内部構造化が磁力系の突極構造化を促してい
るので、リラクタンストルク分が有効に利用され、更
に、高エネルギー密度化即ち高出力化が可能であり、逆
にいえば、小型化が可能である。
Further, since the internal structuring of the permanent magnet promotes the salient pole structure of the magnetic force system so that Ld does not become equal to Lq, the reluctance torque is effectively used, and further, the energy density, that is, the high energy density is increased. Outputting is possible, and conversely, miniaturization is possible.

【0027】[0027]

【発明の効果】本発明によるモータは、公知モータの利
益を踏襲しながら、リラクタンストルク分を有効に利用
することができる。
The motor according to the present invention can effectively utilize the reluctance torque while following the advantages of the known motor.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1は、本発明によるモータの実施の形態を示
す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a motor according to the present invention.

【図2】図2は、性能比較を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing a performance comparison.

【図3】図3は、他の性能比較を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing another performance comparison.

【図4】図4は、公知モータを示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a known motor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…ロータ(ロータ鉄心) 2,2−1〜2−14…複数磁石 4…穴 5…ステータ 9,9−1〜9−12…スロット 11−1U,11−5V,11−9W…第1組3相巻線 11−7U,11−11V,11−3W…第2組3相巻
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Rotor (rotor iron core) 2, 2-1 to 2-14 ... Multiple magnets 4 ... Hole 5 ... Stator 9, 9-1 to 9-12 ... Slot 11-1U, 11-5V, 11-9W ... First Set 3 phase winding 11-7U, 11-11V, 11-3W ... 2nd set 3 phase winding

─────────────────────────────────────────────────────
────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成12年8月30日(2000.8.3
0)
[Submission date] August 30, 2000 (2008.3.
0)

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】請求項3[Correction target item name] Claim 3

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【手続補正2】[Procedure amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0009[Correction target item name] 0009

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0009】本発明によるモータは、ロータ(1)と、
ロータ(1)の外側に形成されるステータ(5)とを含
み、ロータ(1)は磁力線誘導材料で形成され、ロータ
(1)は、概ね同一の円周上に配列される複数磁石
(2)を備え、複数磁石(2)は半径方向に外側である
外側部分がその磁力線誘導材料により囲まれ、ステータ
(5)は、半径方向に延びる複数スロット(9)と、複
数スロット(9)に磁界をそれぞれに生成させる複数巻
線(11)とを備えている。複数磁石(2)の全部又は
少なくとも外側部分がこのように磁力線誘導材料により
囲まれて、鉄心であるロータ(1)にビルトインされ、
鉄心中で磁路が立体的に形成されて磁力系が突極構造を
形成するので、リラクタンストルク成分が有効に利用さ
れることになる。リラクタンストルク成分は、式(1)
で表されている。モータのこのような極構造は、公知の
極構造に一致しており、公知モータの利益をそのまま踏
襲して継承することができる。ロータ(1)には、複数
磁石(2)が軸方向に挿入される穴(4)が形成され、
その組立が簡素化される。
A motor according to the present invention comprises a rotor (1),
A stator (5) formed outside of the rotor (1), wherein the rotor (1) is formed of a magnetic field line induction material, and the rotor (1) includes a plurality of magnets (2) arranged on substantially the same circumference. The magnet (2) has a radially outer outer portion surrounded by its magnetic field induction material, and the stator (5) has a plurality of radially extending slots (9) and a plurality of slots (9). A plurality of windings (11) for respectively generating a magnetic field. All or at least the outer part of the plurality of magnets (2) is thus surrounded by the magnetic field induction material and built into the rotor (1) which is an iron core;
Since the magnetic path is formed three-dimensionally in the iron core and the magnetic force system forms a salient pole structure, the reluctance torque component is effectively used. The reluctance torque component is given by the equation (1)
It is represented by Such a pole structure of the motor corresponds to the known pole structure, and the benefits of the known motor can be directly inherited and inherited. The rotor (1) has multiple
A hole (4) into which the magnet (2) is inserted in the axial direction is formed,
Its assembly is simplified.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 義樹 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目1番1 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)発明者 平野 雅弘 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目1番1 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)発明者 馬場 功 長野県茅野市宮川6671−9 Fターム(参考) 5H619 AA01 BB01 BB06 BB15 BB24 PP01 PP05 PP08 PP14 5H621 AA03 BB10 GA01 GA04 GA16 HH01 JK02 JK05 5H622 AA03 CA02 CA07 CB05 CB06 PP11  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Yoshiki Kato 1-1-1, Wadazakicho, Hyogo-ku, Kobe-shi, Hyogo Mitsubishi Heavy Industries, Ltd.Kobe Shipyard (72) Inventor Masahiro Hirano Wako, Hyogo 1-1-1 Tazakicho Mitsubishi Heavy Industries, Ltd.Kobe Shipyard (72) Inventor Isao Baba 6661-9 Miyagawa, Chino-shi, Nagano F-term (reference) 5H619 AA01 BB01 BB06 BB15 BB24 PP01 PP05 PP08 PP14 5H621 AA03 BB10 GA01 GA04 GA16 HH01 JK02 JK05 5H622 AA03 CA02 CA07 CB05 CB06 PP11

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ロータと、 前記ロータの外側に形成されるステータとを含み、 前記ロータは磁力線誘導材料で形成され、 前記ロータは、 概ね同一の円周上に配列される複数磁石を備え、 前記複数磁石は半径方向に外側である外側部分が前記磁
力線誘導材料により囲まれ、 前記ステータは、半径方向に延びる複数スロットと、 前記複数スロットに磁界をそれぞれに生成させる複数巻
線とを備えるモータ。
1. A rotor comprising: a rotor; and a stator formed outside the rotor, wherein the rotor is formed of a magnetic field line induction material, the rotor includes a plurality of magnets arranged on a substantially same circumference, An outer portion of the plurality of magnets, which is a radially outer side, is surrounded by the magnetic field induction material, and the stator includes a plurality of slots extending in a radial direction, and a plurality of windings for causing the plurality of slots to respectively generate a magnetic field. .
【請求項2】請求項1において、 出力トルクTが次式: T=p{φ・Ia・cos(β)+(Lq−Ld)Ia
・sin(2β)/2} で表され、ここで、 p:極対数(極数/2),Ia:電機子電流,β:電流
位相 Ld:直軸インダクタンス,Lq:横軸インダクタンス であり、次式: Ld=Lq又はLd〜Lq(ここで、記号〜は、Ldと
Lqが概ね等しいことを示す)が成立していないモー
タ。
2. An output torque T according to claim 1, wherein T = p {φ 次 Ia ・ cos (β) + (Lq-Ld) Ia
Where p: number of pole pairs (number of poles / 2), Ia: armature current, β: current phase Ld: direct-axis inductance, Lq: horizontal-axis inductance: 2 · sin (2β) / 2} A motor in which Ld = Lq or Ld to Lq (where the symbol indicates that Ld is approximately equal to Lq) does not hold.
【請求項3】請求項1において、 前記ロータには前記永久磁石が軸方向に挿入される穴が
形成されているモータ。
3. The motor according to claim 1, wherein the rotor has a hole into which the permanent magnet is inserted in an axial direction.
【請求項4】請求項1において、 前記複数巻線には3相直流電流が流されるモータ。4. The motor according to claim 1, wherein a three-phase DC current flows through the plurality of windings. 【請求項5】請求項4において、 前記巻線は、 第1組3相巻線と、 第2組3相巻線とを含み、 前記第1組3相巻線と前記第2組3相巻線とは幾何学的
に概ね線対称に配置されているモータ。
5. The winding according to claim 4, wherein the windings include a first set of three-phase windings and a second set of three-phase windings, the first set of three-phase windings and the second set of three-phase windings. A winding is a motor that is geometrically arranged approximately line-symmetrically.
【請求項6】請求項4において、 前記巻線は、 第1群3相巻線と、 第2群3相巻線とを含み、 前記第1群3相巻線と第2群3相巻線の同一相の巻線は
同一回転方向に隣り合っており、 前記第1群3相巻線は、 第1組3相巻線と、 第2組3相巻線とを含み、 前記第1組3相巻線と前記第2組3相巻線とは幾何学的
に概ね線対称に配置され、 前記第2群3相巻線は、 他の第1組3相巻線と、 他の第2組3相巻線とを含み、 前記他の第1組3相巻線と前記他の第2組3相巻線とは
幾何学的に概ね線対称に配置されているモータ。
6. The winding according to claim 4, wherein the windings include a first group three-phase winding and a second group three-phase winding, wherein the first group three-phase winding and the second group three-phase winding. The same-phase windings of the wires are adjacent to each other in the same rotation direction, and the first group three-phase winding includes a first set three-phase winding and a second set three-phase winding, The set three-phase windings and the second set three-phase windings are geometrically arranged approximately in line symmetry, and the second group three-phase windings are: another first set three-phase windings; A motor including a second set of three-phase windings, wherein the other first set of three-phase windings and the other second set of three-phase windings are geometrically arranged substantially line-symmetrically.
【請求項7】請求項6において、 前記巻線の数はNであり、 前記永久磁石の数はMであり、 前記Mは前記Nより大きく、 前記Mの素因数の1つは前記Nのどの素因数よりも大き
いモータ。
7. The method according to claim 6, wherein the number of windings is N, the number of permanent magnets is M, M is larger than N, and one of the prime factors of M is one of N Motor larger than prime factor.
【請求項8】請求項7において、 前記Nの素因数は、2と3とを含み、 前記Mの素因数は、2と7とを含むモータ。8. The motor according to claim 7, wherein the prime factor of N includes 2 and 3, and the prime factor of M includes 2 and 7.
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