JP2009273304A - Rotor of rotating electric machine, and rotating electric machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、径方向配向磁石とそれ以外の配向磁石とを組み合わせてなる回転電機のロータ及び回転電機に関する。 The present invention relates to a rotor of a rotating electrical machine and a rotating electrical machine that are a combination of a radially oriented magnet and other oriented magnets.
従来、回転電機のロータには、回転電機の高トルク化を図るべく、径方向に配向され周方向に交互に異なる磁極を有する径方向配向磁石と、周方向に配向された複数の周方向配向磁石とを備えたものがある(例えば、特許文献1参照)。複数の周方向配向磁石は、径方向配向磁石の外周に該周方向配向磁石間の空隙が径方向配向磁石の磁極中心位置に合わせて配置されるとともに空隙を挟んで互いに反発するように着磁されており、隣り合う周方向配向磁石と径方向配向磁石とで囲まれたその空隙部分に強磁場を発生させて高トルクが得られる構成となっている。
しかしながら、上記構成の回転電機では、各周方向配向磁石間の空隙部分において、前記径方向配向磁石に生じる磁束に沿った高トルク化に貢献する磁束の他に、径方向配向磁石に生じる磁束を相殺してしまう磁束も比較的多く発生し、これが径方向配向磁石に生じる磁束の流れを阻害する。これにより、効率よく高トルク化できず、また回転時の振動に繋がるトルクリップルの改善も要求されており、これらについてまだまだ改良の余地があった。 However, in the rotating electric machine configured as described above, in the gap portion between the circumferentially oriented magnets, in addition to the magnetic flux that contributes to high torque along the magnetic flux generated in the radially oriented magnet, the magnetic flux generated in the radially oriented magnet A relatively large amount of magnetic flux that cancels out is also generated, which impedes the flow of magnetic flux generated in the radially oriented magnet. As a result, it is not possible to efficiently increase the torque, and it is also required to improve the torque ripple that leads to vibration during rotation, and there is still room for improvement.
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、効率よく高トルク化を図るとともに、トルクリップルの低減を図ることが可能な回転電機のロータ、及びこのロータを備えた回転電機を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a rotor for a rotating electrical machine capable of efficiently increasing torque and reducing torque ripple, and the rotor. It is to provide a rotating electrical machine.
上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、径方向配向の磁極を有し周方向に交互に異なる磁極配置とする径方向配向磁石と、前記径方向配向磁石の外周に配置され、前記径方向配向磁石の各磁極中心線を挟んだ両側に径方向に対して斜め配向の磁極を有する斜め配向磁石と、を備え、前記斜め配向磁石は、前記径方向配向磁石のN極に対応するN極領域では、径方向外側かつ前記磁極中心線側に向かって傾斜する磁束が生じる構成とするとともに、前記径方向配向磁石のS極に対応するS極領域では、径方向内側かつ前記磁極中心線とは反対側に向かって傾斜する磁束が生じる構成とし、前記斜め配向磁石の径方向厚さを、前記径方向配向磁石の径方向厚さよりも相対的に厚くした。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to
同構成によれば、斜め配向磁石を、N極領域では、径方向外側かつ磁極中心線側に向かって傾斜する磁束が生じる構成とするとともに、S極領域では、径方向内側かつ磁極中心線とは反対側に向かって傾斜する磁束が生じる構成としたため、径方向配向磁石に生じる磁束を相殺してしまう磁束を少なくすることができる。よって、径方向配向磁石に生じる磁束に沿った磁束を多くして強磁場を発生させることが可能となり、効率よく回転電機の高トルク化を図ることが可能なロータを得ることができる。また、斜め配向磁石の径方向厚さが径方向配向磁石の径方向厚さよりも相対的に厚くされることで、斜め配向磁石と径方向配向磁石との径方向厚さが同じ場合と比べて、高トルクかつ低トルクリップルとすることができる(図5参照)。 According to this configuration, the obliquely oriented magnet has a configuration in which a magnetic flux that is inclined radially outward and toward the magnetic pole center line is generated in the N pole region, and in the S pole region, Since the magnetic flux which inclines toward the opposite side is generated, the magnetic flux which cancels out the magnetic flux generated in the radially oriented magnet can be reduced. Therefore, it is possible to increase the magnetic flux along the magnetic flux generated in the radially oriented magnet to generate a strong magnetic field, and it is possible to obtain a rotor capable of efficiently increasing the torque of the rotating electrical machine. In addition, by making the radial thickness of the obliquely oriented magnet relatively thicker than the radial thickness of the radially oriented magnet, compared to the case where the radial thickness of the obliquely oriented magnet and the radially oriented magnet is the same, High torque and low torque ripple can be obtained (see FIG. 5).
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の回転電機のロータにおいて、前記斜め配向磁石の径方向厚さは、更に、前記径方向配向磁石の径方向厚さの2倍以下に設定されている。 According to a second aspect of the present invention, in the rotor of the rotating electrical machine according to the first aspect, the radial thickness of the obliquely oriented magnet is further set to be twice or less the radial thickness of the radially oriented magnet. Has been.
同構成によれば、斜め配向磁石の径方向厚さを径方向配向磁石の径方向厚さの2倍以下に設定し、トルク及びトルクリップルの変化幅が一層緩やかとなる2倍を超えないように設定したため(図5参照)、無駄な厚み設定となることを防止できる。よって、磁石の無駄な大型化を防止でき、ロータの小型化に寄与できる。 According to this configuration, the radial thickness of the obliquely oriented magnet is set to be twice or less the radial thickness of the radially oriented magnet so that the change width of the torque and the torque ripple does not exceed twice, which is more gradual. (See FIG. 5), it is possible to prevent useless thickness setting. Therefore, useless enlargement of the magnet can be prevented, and the rotor can be reduced in size.
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載のロータと、前記ロータの回転のための磁界を発生させる巻線が巻回されてなるステータとを備えた。
同構成によれば、効率よく高トルク化され、トルクリップルが低減された回転電機を得ることができる。
According to a third aspect of the present invention, the rotor according to the first or second aspect and a stator formed by winding a winding for generating a magnetic field for rotating the rotor.
According to this configuration, it is possible to obtain a rotating electrical machine that can efficiently increase torque and reduce torque ripple.
本発明によれば、効率よく高トルク化を図るとともに、トルクリップルの低減を図ることが可能な回転電機のロータ、及びこのロータを備えた回転電機を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while aiming at high torque efficiently, the rotor of the rotary electric machine which can aim at reduction of a torque ripple, and the rotary electric machine provided with this rotor can be provided.
(第1の実施の形態)
以下、本発明を具体化した第1の実施の形態を図面に従って説明する。
図1に示すように、回転電機としてのブラシレスモータ(以下、モータという)1は、ステータ2とロータ3とを備える。ステータ2は、略円筒状に形成され、径方向内側に延びる12個のティース4と、それらティース4にそれぞれ巻回された巻線5とを備える。ステータ2は、その巻線5に図示しない電源装置からの電源が供給されるとロータ3を回転させるための回転磁界を発生するように構成される。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, a brushless motor (hereinafter referred to as a motor) 1 as a rotating electrical machine includes a
ロータ3は、ステータ2の内側に回転可能に支持される。ロータ3は、回転軸6と、回転軸6に固着された略円筒状のロータコア7と、ロータコア7の外周に配置された10個の径方向配向磁石8a,8bと、該径方向配向磁石8a,8bの外周に配置された20個の斜め配向磁石9a〜9dとを備えている。
The rotor 3 is rotatably supported inside the
各径方向配向磁石8a,8bは、円弧状をなし同一形状に形成されるとともに、隣り合う径方向配向磁石8a,8b同士が周方向に当接するようにロータコア7の外周面に固定されている。各径方向配向磁石8a,8bは、径方向に沿った磁束が生じる径方向配向型の磁石であり、10個の径方向配向磁石8a,8bの内5個の径方向配向磁石8aはその外周面がN極、他の5個の径方向配向磁石8bはその外周面がS極となっており、周方向に交互に磁極が異なるように配置されている。
Each of the radially
各斜め配向磁石9a〜9dは、円弧状をなし同一形状に形成されるとともに、N極の径方向配向磁石8aの外周面に斜め配向磁石9a,9bが、S極の径方向配向磁石8bの外周面に斜め配向磁石9c,9dがそれぞれ周方向に当接するように固定されている。斜め配向磁石9a,9bは、N極の径方向配向磁石8aに対応するN極領域を構成すべくその径方向配向磁石8aの磁極中心線LNを挟んだ両側に配置され、径方向外側かつ磁極中心線LNに向かって傾斜する磁束が生じる構成としている。斜め配向磁石9c,9dは、S極の径方向配向磁石8bに対応するS極領域を構成すべくその径方向配向磁石8bの磁極中心線LSを挟んだ両側に配置され、径方向内側かつ磁極中心線LSとは反対側に向かって傾斜する磁束が生じる構成としている。斜め配向磁石9a〜9dは、本実施の形態では、図2に示すように径方向に延びる磁極中心線LN,LSに対する磁束の配向方向(磁極方向)の傾斜角度θが30°に設定されている。即ち、斜め配向磁石9a〜9dは、径方向寄りに傾斜した配向をなしている。
Each of the obliquely
ここで、斜め配向磁石9a〜9dの配向方向(径方向に対する傾斜角度θ)に対するトルク特性を図3に示す。尚、傾斜角度θが0°の場合、即ち径方向に配向した場合のトルクを「1」としている。
Here, the torque characteristic with respect to the orientation direction (inclination angle θ with respect to the radial direction) of the obliquely
図3に示すように、傾斜角度θを30°に設定した本実施の形態の場合では、トルクがほぼ最大になる。因みに、傾斜角度θが30°前後の22.5°<θ<45°の範囲では十分なトルクが得られて高トルク化できる好ましい範囲であり、傾斜角度θが0°<θ<80°の範囲では高トルク化が見込める範囲である。これに対し、傾斜角度θが80°<θ<90°の範囲、即ち配向方向を周方向に沿わせるほど、傾斜角度θを0°とした場合のトルクより小さくなってしまい、高トルク化ができない範囲である。 As shown in FIG. 3, in the case of the present embodiment in which the inclination angle θ is set to 30 °, the torque is almost maximized. Incidentally, when the inclination angle θ is in the range of 22.5 ° <θ <45 °, which is around 30 °, it is a preferable range where a sufficient torque can be obtained and the torque can be increased, and the inclination angle θ is 0 ° <θ <80 °. In the range, high torque can be expected. On the other hand, as the inclination angle θ is in the range of 80 ° <θ <90 °, that is, the alignment direction is along the circumferential direction, the torque becomes smaller than the torque when the inclination angle θ is 0 °, and the torque is increased. It is a range that cannot be done.
また、図4には、傾斜角度θを30°とした場合のロータ3の表面磁束密度(図4中、実線で示す)と、傾斜角度θを0°とした場合のロータの表面磁束密度(図4中、一点鎖線で示す)とを比較して示す。 FIG. 4 shows the surface magnetic flux density of the rotor 3 when the inclination angle θ is 30 ° (shown by a solid line in FIG. 4) and the surface magnetic flux density of the rotor when the inclination angle θ is 0 ° ( FIG. 4 shows a comparison with (shown by a one-dot chain line).
図4に示すように、傾斜角度θを30°とした場合のロータ3の表面磁束密度は、傾斜角度θを0°とした場合のロータ3の表面磁束密度と比較して高くなっている。また、傾斜角度θを30°とした場合のロータ3の表面磁束密度は、各径方向配向磁石8a,8bの磁極中心に向かうほど増加幅が大きくなっており、磁極中心付近に特に強磁場が発生していることがわかる。
As shown in FIG. 4, the surface magnetic flux density of the rotor 3 when the inclination angle θ is 30 ° is higher than the surface magnetic flux density of the rotor 3 when the inclination angle θ is 0 °. Further, the surface magnetic flux density of the rotor 3 when the inclination angle θ is set to 30 ° increases as it approaches the magnetic pole center of each of the radially
つまり、斜め配向磁石9a〜9dの配向方向を径方向に対して上記のように傾斜させることで、斜め配向磁石9a〜9dが径方向配向磁石8a,8bと協働して強磁場を発生させることに加え、その斜め配向磁石9a〜9dが径方向配向磁石8a,8bの磁束の流れを阻害しないような角度に設定されていると考えられる。これにより、本実施の形態のモータ1の高トルク化が図られている。
That is, by tilting the orientation direction of the obliquely
また、図2に示すように、外側の斜め配向磁石9a〜9dの径方向厚さD2と、内側の径方向配向磁石8a,8bの径方向厚さD1との厚さ比の値(D2/D1)は、「1.5」に設定されている。
In addition, as shown in FIG. 2, the thickness ratio value D2 between the radial thickness D2 of the outer obliquely oriented
図5に示すように、磁石厚さ比の値(D2/D1)を「1.5」に設定した本実施形態の場合では、磁石厚さ比の値(D2/D1)を「1」、即ち斜め配向磁石9a〜9dと径方向配向磁石8a,8bとの厚さが同じ場合と比べて、高トルクかつ低トルクリップルとそれぞれ良好な値となる。また、磁石厚さ比の値(D2/D1)が「2」を超えると、トルク及びトルクリップルの変化幅が一層緩やかとなるため無駄な厚み設定であることがわかるが、本実施形態ではその磁石厚さ比の値(D2/D1)を「1.5」に設定していることで、無駄な厚み設定となることを防止している。
As shown in FIG. 5, in the case of the present embodiment in which the magnet thickness ratio value (D2 / D1) is set to “1.5”, the magnet thickness ratio value (D2 / D1) is set to “1”, That is, compared to the case where the thicknesses of the obliquely oriented
次に、上記実施の形態の作用効果を以下に記載する。
(1)斜め配向磁石9a〜9dを、径方向配向磁石8aのN極に対応するN極領域では、径方向外側かつ磁極中心線LN側に向かって傾斜する磁束が生じる構成とするとともに、径方向配向磁石8bのS極に対応するS極領域では、径方向内側かつ磁極中心線LSとは反対側に向かって傾斜する磁束が生じる構成とした。そのため、径方向配向磁石8a,8bに生じる磁束を相殺してしまう磁束を少なくすることができる。よって、径方向配向磁石8a,8bに生じる磁束に沿った磁束を多くして強磁場を発生させることが可能となり、効率よくモータ1の高トルク化を図ることが可能なロータ3を得ることができる。
Next, the operational effects of the above embodiment will be described below.
(1) The obliquely
(2)斜め配向磁石9a〜9dの径方向厚さD2が径方向配向磁石8a,8bの径方向厚さD1よりも相対的に厚くされているため、斜め配向磁石9a〜9dと径方向配向磁石8a,8bとの径方向厚さD2,D1が同じ場合と比べて、高トルクかつ低トルクリップルとすることができる。しかも、斜め配向磁石9a〜9dの径方向厚さD2を径方向配向磁石8a,8bの径方向厚さD1の2倍以下に設定し、トルク及びトルクリップルの変化幅が一層緩やかとなる2倍を超えないように設定しているため、磁石9a〜9d及び磁石8a,8bの無駄な厚み設定となることを防止できる。よって、特に斜め配向磁石9a〜9dの無駄な大型化を防止でき、ロータ3の小型化に寄与できる。
(2) Since the radial thickness D2 of the obliquely oriented
(3)斜め配向磁石9a〜9dの磁極方向の傾斜角度θが0°<θ<80°の範囲に設定されていることで、より確実に高トルク化を図ることができる。その中でも22.5°<θ<45°の範囲であるためより一層確実であり、特に「30°」としたことで、極めて効率よく高トルク化を図ることができる。
(3) Since the inclination angle θ in the magnetic pole direction of the obliquely oriented
(第2の実施の形態)
以下、本発明を具体化した第2の実施の形態を図面に従って説明する。尚、第2の実施の形態は、第1の実施の形態の斜め配向磁石の磁極の配向態様を変更したのみの構成であるため、同様の部分についてはその詳細な説明は省略する。
(Second Embodiment)
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The second embodiment has a configuration in which only the magnetic pole orientation of the obliquely oriented magnet of the first embodiment is changed, and therefore, detailed description of the same parts is omitted.
図6及び図7に示すように、本実施の形態のロータ10は、前記径方向配向磁石8a,8bの外周に配置された20個の斜め配向磁石11a〜11dを備えている。
各斜め配向磁石11a〜11dは、円弧状をなし同一形状に形成されるとともに、N極の径方向配向磁石8aの外周面に斜め配向磁石11a,11bが、S極の径方向配向磁石8bの外周面に斜め配向磁石11c,11dがそれぞれ周方向に当接するように固定されている。斜め配向磁石11a,11bは、N極の径方向配向磁石8aに対応するN極領域を構成すべくその径方向配向磁石8aの磁極中心線(径方向配向磁石8aを周方向で2等分する直線)LNを挟んだ両側に配置され、径方向外側かつ磁極中心線LNに向かって傾斜する磁束が生じる構成としている。
As shown in FIGS. 6 and 7, the
Each of the obliquely oriented
より具体的には、斜め配向磁石11a,11bは、その外側に設定した前記磁極中心線LN上の一点PNを通る放射状の磁束が生じる、いわゆるラジアル配向の構成としている。尚、本実施の形態では、両斜め配向磁石11a,11bは一体化されて1つの磁石11Aを構成するとともに、両斜め配向磁石11a,11bの境界位置においてロータ10の径方向(磁極中心線LN)に沿う磁束を生じる。
More specifically, the obliquely oriented
一方、斜め配向磁石11c,11dは、S極の径方向配向磁石8bに対応するS極領域を構成すべくその径方向配向磁石8bの磁極中心線(径方向配向磁石8bを周方向で2等分する直線)LSを挟んだ両側に配置され、径方向内側かつ磁極中心線LSとは反対側に向かって傾斜する磁束が生じる構成としている。
On the other hand, the obliquely oriented
より具体的には、斜め配向磁石11c,11dは、その外側に設定した前記磁極中心線LS上の一点PSを通る放射状の磁束が生じる、いわゆるラジアル配向の構成としている。尚、本実施の形態では、両斜め配向磁石11c,11dは一体化されて1つの磁石11Bを構成するとともに、両斜め配向磁石11c,11dの境界位置においてロータ10の径方向(磁極中心線LS)に沿う磁束を生じる。
More specifically, the obliquely oriented
また、図7に示すように、前記ロータ10の回転軸中心Oから前記磁極中心線LN,LS上の一点PN,PSまでの距離を距離R、前記回転軸中心Oから前記磁石11A,11B(斜め配向磁石11a〜11d)の外側の表面(外周面)までの距離を距離rとすると、磁石11A,11Bのラジアル配向中心位置(点PN,PS)を表すこれら距離R,rの比の値(R/r)は、「1.125」に設定されている。
Further, as shown in FIG. 7, the distance from the rotation axis center O of the
図8は、距離R,rの比の値(R/r)に対するトルク特性を示す。尚、磁石11A,11Bを径方向に配向した場合のトルクを「1」としている。
図8に示すように、距離R,rの比の値(R/r)を「1.125」に設定した本実施の形態の場合では、トルクがほぼ最大になる。因みに、距離R,rの比の値(R/r)が「2」以下の範囲(距離Rが距離rの2倍以下の範囲)にあれば、高トルク化が見込めることが確認される。
FIG. 8 shows torque characteristics with respect to the ratio value (R / r) of the distances R and r. The torque when the
As shown in FIG. 8, in the case of the present embodiment in which the ratio value (R / r) of the distances R and r is set to “1.125”, the torque is almost maximized. Incidentally, if the ratio value (R / r) of the distances R and r is within a range of “2” or less (a range where the distance R is not more than twice the distance r), it is confirmed that a high torque can be expected.
また、図9には、距離R,rの比の値(R/r)を「1.125」とした場合のロータ10の表面磁束密度(図9中、実線で示す)と、磁石11A,11Bを径方向に配向した場合のロータの表面磁束密度(図9中、一点鎖線で示す)とを比較して示す。
Further, FIG. 9 shows the surface magnetic flux density of the rotor 10 (indicated by the solid line in FIG. 9) when the ratio value (R / r) of the distances R and r is “1.125”, and the
図9に示すように、距離R,rの比の値(R/r)を「1.125」とした場合のロータ10の表面磁束密度は、磁石11A,11Bを径方向に配向した場合のロータの表面磁束密度と比較して高くなっている。また、距離R,rの比の値(R/r)を「1.125」とした場合のロータ10の表面磁束密度は、各径方向配向磁石8a,8bの磁極中心に向かうほど増加幅が大きくなっており、磁極中心付近に特に強磁場が発生していることがわかる。
As shown in FIG. 9, the surface magnetic flux density of the
これは、斜め配向磁石11a〜11dの配向方向を径方向に対して上記のように傾斜させることで、斜め配向磁石11a〜11dが径方向配向磁石8a,8bと協働して強磁場を発生させるためと考えられる。これにより、本実施の形態のモータ1の高トルク化が図られている。
This is because the obliquely oriented
また本実施形態においても、図7に示すように、外側の斜め配向磁石11a〜11dの径方向厚さD2と、内側の径方向配向磁石8a,8bの径方向厚さD1との厚さ比の値(D2/D1)が「1.5」に設定されており、高トルクかつ低トルクリップル化が図られている。
Also in this embodiment, as shown in FIG. 7, the thickness ratio between the radial thickness D2 of the outer obliquely oriented
次に、前記径方向配向磁石8a,8b及び磁石11A,11B(斜め配向磁石11a〜11d)の製造態様について説明する。
図10(a)に示すように、径方向配向磁石8aは、その製造に際しいわゆる着磁器の一対の鉄芯21,22に挟まれる。一方の鉄芯21は、径方向配向磁石8aの内周面全面に当接する円弧状の外周面21aを有するとともに、該径方向配向磁石8aの周方向各側面に連続する側面21bを有する。また、他方の鉄芯22は、径方向配向磁石8aの外周面全面に当接する円弧状の内周面22aを有するとともに、該径方向配向磁石8aの周方向各側面に連続する側面22bを有する。尚、鉄芯21,22には、それぞれコイル(図示略)が巻回されている。
Next, a manufacturing mode of the radially oriented
As shown in FIG. 10 (a), the radially oriented
このような構成において、鉄芯21に巻回されたコイルへの通電により該鉄芯21に径方向配向磁石8aの極性に一致する径方向に沿った磁束を生じさせるとともに、鉄芯22に巻回されたコイルへの通電により該鉄芯22に径方向配向磁石8aの極性に一致する径方向に沿った磁束を生じさせることで、径方向配向磁石8aは、前述の特性を有するように着磁される。尚、径方向配向磁石8bの着磁は、鉄芯21,22に生じさせる磁束の極性を反転させることを除き、概ね同様に行われるためその説明を割愛する。
In such a configuration, by energizing the coil wound around the
図10(b)に示すように、磁石11A(斜め配向磁石11a,11b)は、その製造に際しいわゆる着磁器の一対の鉄芯23,24に挟まれる。一方の鉄芯23は、磁石11Aの内周面全面に当接する円弧状の外周面23aを有する。また、他方の鉄芯24は、磁石11Aの外側でその周方向を2等分する直線(磁極中心線LNに一致)に沿って延出成形されている。尚、鉄芯23,24には、それぞれコイル(図示略)が巻回されている。
As shown in FIG. 10 (b), the
このような構成において、鉄芯23に巻回されたコイルへの通電により該鉄芯23に磁石11Aの外側に設定した前記直線(LN)上の一点(点PNに一致)を通る放射状の磁束を生じさせるとともに、鉄芯24に巻回されたコイルへの通電により該鉄芯24に前記直線(LN)上の一点に収束する放射状の磁束を生じさせることで、磁石11A(斜め配向磁石11a,11b)は、前述の特性を有するように着磁される。尚、磁石11B(斜め配向磁石11c,11d)の着磁は、鉄芯23,24に生じさせる磁束の極性を反転させることを除き、概ね同様に行われるためその説明を割愛する。
In such a configuration, a radial magnetic flux passing through one point (coincident with the point PN) on the straight line (LN) set on the
以上詳述したように上記実施の形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
(1)前記一点PN,PSを通る放射状の磁束が生じる構成の斜め配向磁石11a〜11dを用いても、前記第1の実施の形態と同様に、効率よくモータ1の高トルク化を図ることが可能なロータ10を得ることができる。
As described above in detail, according to the above embodiment, the following effects can be obtained.
(1) Even if the obliquely oriented
(2)斜め配向磁石11a〜11dの径方向厚さD2が本実施形態においても径方向配向磁石8a,8bの径方向厚さD1よりも相対的に厚くされ、しかもその厚さD2が厚さD1の2倍以下に設定されている。そのため、前記第1の実施の形態と同様に、高トルクかつ低トルクリップルとすることができ、磁石11a〜11d及び磁石8a,8bの無駄な厚み設定となることを防止することができる。
(2) The radial thickness D2 of the obliquely oriented
(3)ロータ10の回転軸中心から前記一点PN,PSまでの距離Rが距離rの2倍以下に設定されていることで、より確実に高トルク化を図ることができる。特に、距離R,rの比の値(R/r)を「1.125」としたことで、極めて効率よく高トルク化を図ることができる。
(3) Since the distance R from the rotation axis center of the
尚、本発明の実施の形態は、以下のように変更してもよい。
・上記第1の実施の形態では、斜め配向磁石9a〜9dの配向方向の径方向に対する傾斜角度θを30°に設定したが、適宜変更可能である。尚、傾斜角度θは、0°<θ<80°の範囲が好ましく、特にその範囲内において、傾斜角度θが22.5°<θ<45°であることがより好ましい。
The embodiment of the present invention may be modified as follows.
In the first embodiment, the inclination angle θ with respect to the radial direction of the orientation direction of the obliquely oriented
・上記第1の実施の形態では、1つの磁極を個別に設けた複数の磁石(斜め配向磁石9a〜9d)を用いたが、例えば径方向に対して傾斜する磁極をそれぞれ複数設けた複数の磁石を用いる分割数を減らした構成としてもよく、略環状の1つの磁石を用いる構成としてもよい。尚、1つの磁石に周方向配向の磁極を複数設ける場合と比較して、1つの磁石に径方向に対して斜め配向の磁極を複数設けることは容易である。このように、1つの磁石から斜め配向磁石を構成すれば、ロータコア7に対する斜め配向磁石の組み付けが容易となる。
In the first embodiment, a plurality of magnets (obliquely oriented
・上記第1の実施の形態では、各斜め配向磁石9a〜9dを、周方向に隣り合う斜め配向磁石9a〜9d同士が周方向に当接するようにしたが、斜め配向磁石9a〜9dの間に適宜隙間を設けてもよく、例えば周方向に隣り合う斜め配向磁石9a〜9dが、径方向配向磁石8a,8bの磁極中心線LN,LSを挟んで離間するようにしてもよい。
In the first embodiment, the obliquely oriented
・上記第2の実施の形態では、距離R,rの比の値(R/r)を「1.125」に設定したが、適宜変更可能である。尚、距離Rが距離rの2倍以下での変更が好ましい。
・上記第2の実施の形態では、一対の磁極を個別に設けた複数の磁石(磁石11A,11B)を用いたが、例えば径方向に対して傾斜する磁極をそれぞれ1つ又は複数設けた複数の磁石を用いた構成としてもよく、略環状の1つの磁石を用いる構成としてもよい。このように、1つの磁石から斜め配向磁石を構成すれば、ロータコア7に対する斜め配向磁石の組み付けが容易となる。
In the second embodiment, the ratio value (R / r) of the distances R and r is set to “1.125”, but can be changed as appropriate. It is preferable to change the distance R so that it is not more than twice the distance r.
In the second embodiment, a plurality of magnets (
・上記各実施の形態では、斜め配向磁石9a〜9d,11a〜11dの径方向厚さD2と径方向配向磁石8a,8bの径方向厚さD1との厚さ比の値(D2/D1)を「1.5」に設定したが、適宜変更可能である。尚、厚さD2が厚さD1の2倍以下での変更が好ましい。
In each of the above embodiments, the value of the thickness ratio (D2 / D1) between the radial thickness D2 of the obliquely oriented
・上記各実施の形態では、1つの磁極を個別に設けた複数の磁石(径方向配向磁石8a,8b)を用いたが、例えば径方向の磁極をそれぞれ複数設けた複数の磁石を用いる分割数を減らした構成としてもよく、略環状の1つの磁石を用いる構成としてもよい。このように、1つの磁石から径方向配向磁石を構成すれば、ロータコア7に対する径方向配向磁石の組み付けが容易となる。
In each of the above embodiments, a plurality of magnets (radially oriented
・上記各実施の形態では、ステータ2の極数を12とし、ロータ3,10の極数を10としたが、ステータ2及びロータ3,10の極数は適宜変更可能である。
・上記各実施の形態では、ブラシレスモータ1に具体化したが、例えばブラシ付モータ等の他のモータに具体化してもよい。
In each of the above embodiments, the number of poles of the
In each of the above embodiments, the
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想を以下に追記する。
(イ) 請求項1又は2に記載の回転電機のロータにおいて、前記斜め配向磁石は、その配向方向の径方向に対する傾斜角度θが、0°<θ<80°を満たすように配向された。
Next, a technical idea that can be grasped from the above embodiment and another example will be added below.
(A) In the rotor of the rotating electrical machine according to
同構成によれば、斜め配向磁石を、その配向方向の径方向に対する傾斜角度θが0°<θ<80°を満たすように配向させることで、より確実に高トルク化を図ることができる(図3参照)。 According to this configuration, it is possible to increase the torque more reliably by orienting the obliquely oriented magnet so that the inclination angle θ with respect to the radial direction of the orientation direction satisfies 0 ° <θ <80 ° ( (See FIG. 3).
(ロ) 請求項1又は2に記載の回転電機のロータにおいて、前記斜め配向磁石は、その配向方向の径方向に対する傾斜角度θが、22.5°<θ<45°を満たすように配向された。
(B) In the rotor of the rotating electrical machine according to
同構成によれば、斜め配向磁石を、その配向方向の径方向に対する傾斜角度θが22.5°<θ<45°を満たすように配向させることで、より一層確実に高トルク化を図ることができる(図3参照)。 According to this configuration, the obliquely oriented magnet is oriented so that the inclination angle θ of the orientation direction with respect to the radial direction satisfies 22.5 ° <θ <45 °, so that the torque can be increased more reliably. (See FIG. 3).
(ハ) 請求項1又は2に記載の回転電機のロータにおいて、前記斜め配向磁石は、該斜め配向磁石の外側に設定した前記磁極中心線上の一点を通る放射状の磁束が生じる構成とした。
(C) In the rotor of the rotating electrical machine according to
同構成によれば、前記斜め配向磁石の外側に設定した前記磁極中心線上の一点を通る放射状の磁束が生じる構成の斜め配向磁石にて、効率よく高トルク化を図ることが可能なロータを得ることができる。 According to this configuration, a rotor capable of efficiently increasing torque is obtained with a diagonally oriented magnet having a configuration in which a radial magnetic flux passing through one point on the magnetic pole center line set outside the diagonally oriented magnet is generated. be able to.
(ニ) 上記(ハ)に記載の回転電機のロータにおいて、前記ロータの回転軸中心から前記磁極中心線上の一点までの距離Rは、前記回転軸中心から前記斜め配向磁石の表面までの距離rの2倍以下に設定されている。 (D) In the rotor of the rotating electrical machine described in (c) above, a distance R from the rotation axis center of the rotor to a point on the magnetic pole center line is a distance r from the rotation axis center to the surface of the obliquely oriented magnet. Is set to 2 times or less.
同構成によれば、前記ロータの回転軸中心から前記磁極中心線上の一点までの距離Rは、前記回転軸中心から前記斜め配向磁石の表面までの距離rの2倍以下に設定されることで、より確実に高トルク化を図ることができる(図8参照)。 According to this configuration, the distance R from the rotation axis center of the rotor to one point on the magnetic pole center line is set to be not more than twice the distance r from the rotation axis center to the surface of the obliquely oriented magnet. Thus, the torque can be increased more reliably (see FIG. 8).
1…回転電機としてのモータ、2…ステータ、3,10…ロータ、5…巻線、8a,8b…径方向配向磁石、9a〜9d,11a〜11d…斜め配向磁石、D1,D2…径方向厚さ、LN,LS…磁極中心線、PN、PS…磁極中心線上の一点、θ…傾斜角度。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記径方向配向磁石の外周に配置され、前記径方向配向磁石の各磁極中心線を挟んだ両側に径方向に対して斜め配向の磁極を有する斜め配向磁石と、を備え、
前記斜め配向磁石は、前記径方向配向磁石のN極に対応するN極領域では、径方向外側かつ前記磁極中心線側に向かって傾斜する磁束が生じる構成とするとともに、前記径方向配向磁石のS極に対応するS極領域では、径方向内側かつ前記磁極中心線とは反対側に向かって傾斜する磁束が生じる構成とし、
前記斜め配向磁石の径方向厚さを、前記径方向配向磁石の径方向厚さよりも相対的に厚くしたことを特徴とする回転電機のロータ。 A radially oriented magnet having radially oriented magnetic poles and alternating magnetic poles in the circumferential direction; and
An obliquely oriented magnet that is disposed on the outer periphery of the radially oriented magnet and has magnetic poles obliquely oriented with respect to the radial direction on both sides of each magnetic pole center line of the radially oriented magnet,
In the N pole region corresponding to the N pole of the radially oriented magnet, the obliquely oriented magnet has a configuration in which a magnetic flux that is inclined radially outward and toward the magnetic pole center line is generated. In the S pole region corresponding to the S pole, a magnetic flux that is inclined radially inward and opposite to the magnetic pole center line is generated.
A rotor of a rotating electric machine, wherein a radial thickness of the obliquely oriented magnet is relatively thicker than a radial thickness of the radially oriented magnet.
前記斜め配向磁石の径方向厚さは、更に、前記径方向配向磁石の径方向厚さの2倍以下に設定されていることを特徴とする回転電機のロータ。 The rotor of the rotating electrical machine according to claim 1,
The rotor of a rotating electrical machine, wherein a radial thickness of the obliquely oriented magnet is further set to be not more than twice a radial thickness of the radially oriented magnet.
前記ロータの回転のための磁界を発生させる巻線が巻回されてなるステータと
を備えたことを特徴とする回転電機。 The rotor according to claim 1 or 2,
A rotating electric machine comprising: a stator around which a winding for generating a magnetic field for rotating the rotor is wound.
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