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JP5478136B2 - Permanent magnet synchronous motor - Google Patents

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JP5478136B2
JP5478136B2 JP2009166478A JP2009166478A JP5478136B2 JP 5478136 B2 JP5478136 B2 JP 5478136B2 JP 2009166478 A JP2009166478 A JP 2009166478A JP 2009166478 A JP2009166478 A JP 2009166478A JP 5478136 B2 JP5478136 B2 JP 5478136B2
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Description

本発明は、コギングトルクを抑制する永久磁石式同期モータに関する。   The present invention relates to a permanent magnet type synchronous motor that suppresses cogging torque.

永久磁石式同期モータにおいて、コギングトルクは、巻線無通電時に、外部駆動にてロータ磁石(回転子)を回転したときに、ステータコア(固定子鉄心)とロータ(回転子)との間で発生するトルク脈動成分である。トルクリップルは、巻線に通電して駆動した場合に、同様に、ステータコアとロータ(回転子)との間で発生するトルク脈動である。   In a permanent magnet synchronous motor, cogging torque is generated between the stator core (stator core) and the rotor (rotor) when the rotor magnet (rotor) is rotated by external drive when no winding is energized. Torque pulsation component. The torque ripple is a torque pulsation generated between the stator core and the rotor (rotor) when the winding is energized and driven.

一般的に、コギングトルクは、ロータの機械的な1回転につき、ステータのスロット数と永久磁石の磁極数との最小公倍数の脈動数が発生する。また、このコギングトルクの大きさは、脈動数に反比例するものである。   In general, the cogging torque generates a pulsation number of the least common multiple of the number of slots of the stator and the number of magnetic poles of the permanent magnet per mechanical rotation of the rotor. The magnitude of this cogging torque is inversely proportional to the number of pulsations.

ステータに空芯コイルが施され、回転子に永久磁石を有する、いわゆるスロットレスモータでは、固定子のティース部分が存在しない。このため、コギングトルクは、理論上発生しない。しかしながら、空芯コイルを固定するためには、なんらかの突起が必要となる。一方、コイルの中心にティースとなる突起を設けることで、モータの特性は、向上する。   In a so-called slotless motor in which an air-core coil is provided on the stator and a permanent magnet is provided on the rotor, there is no tooth portion of the stator. For this reason, no cogging torque is theoretically generated. However, in order to fix the air-core coil, some kind of protrusion is required. On the other hand, by providing a protrusion as a tooth at the center of the coil, the characteristics of the motor are improved.

しかしながら、ティースとなる突起を設けると、コギングトルクが発生してしまう。そこで、コイルの中心となる部分にティースとなる突起を設けて、その突起形状などを工夫することで、コギングトルクを低減する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。   However, if a protrusion serving as a tooth is provided, a cogging torque is generated. Thus, a technique has been proposed in which a cogging torque is reduced by providing a tooth projection at the center of the coil and devising the shape of the projection (for example, see Patent Document 1).

特開2004−187344号公報JP 2004-187344 A

しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
径の小さなモータでは、ステータにティースを設けないスロットレス構造が使用されることがある。
However, the prior art has the following problems.
In a motor with a small diameter, a slotless structure in which teeth are not provided on the stator may be used.

このような径の小さなモータでは、ロータの径も小さくなり、セグメント磁石(単極の磁石)を貼り付けることが困難となる。このため、磁石として、ラジアル異方性リング磁石や極異方性リング磁石を用いることがある。   In such a small-diameter motor, the rotor diameter is also small, and it is difficult to attach a segment magnet (single pole magnet). For this reason, a radial anisotropic ring magnet or a polar anisotropic ring magnet may be used as a magnet.

これらのリング磁石は、1つの磁石に複数の極数をもつことになる。このため、着磁ヨーク形状あるいはリング磁石を作成する際の影響を受け、各極の磁石ばらつきが大きくなる。この結果、ロータが機械的に1回転すると、スロット数と同じ脈動数のコギングトルクを発生してしまう。   These ring magnets have a plurality of pole numbers in one magnet. For this reason, the magnet variation of each pole becomes large under the influence of creating a magnetized yoke shape or ring magnet. As a result, when the rotor makes one mechanical rotation, cogging torque having the same number of pulsations as the number of slots is generated.

この磁石ばらつきによって発生するコギングトルクは、極数と突起数との最小公倍数の数だけ発生するコギングトルクとは、周波数が異なる。このため、突起の形状を工夫するだけでは、磁石ばらつきによって発生するコギングトルクを低減することは困難となる。   The cogging torque generated by this magnet variation has a different frequency from the cogging torque generated by the least common multiple of the number of poles and the number of protrusions. For this reason, it is difficult to reduce the cogging torque generated by the magnet variation only by devising the shape of the protrusion.

また、スロットレスモータにおいては、空芯コイルを使用するため、コイルエンド部のふくらみが大きくなり、無駄なスペースが多くなる。   In addition, since the slotless motor uses an air-core coil, the bulge of the coil end portion becomes large, and a useless space increases.

本発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、ステータ突起を設けたスロットレスモータにおいて、磁石ばらつきによって生じるコギングトルクを限りなく零に近い値とすることのできる永久磁石式同期モータを得ることを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and in a slotless motor provided with a stator protrusion, a permanent magnet capable of making the cogging torque caused by magnet variation as close to zero as possible. An object is to obtain a synchronous motor.

本発明に係る永久磁石式同期モータは、ステータ突起と、円環状に形成され、ステータ突起に付けられた巻線と、永久磁石とを有する永久磁石式同期モータにおいて、永久磁石に関するばらつきによって発生するコギングトルクを、ステータ突起間における巻線のコイルエンド部にコギングトルク低減用突起を設けることで、コギングトルクの逆相成分を作り出して打ち消し、コギングトルク低減用突起は、径方向の幅がステータ突起と同一であり、かつ、軸方向の長さがステータ突起と同じ形状となるものである。 A permanent magnet type synchronous motor according to the present invention is caused by variations in a permanent magnet in a permanent magnet type synchronous motor having a stator protrusion, an annularly formed winding attached to the stator protrusion, and a permanent magnet. the cogging torque, by providing the projections for cogging torque reduction to the coil end portion of the winding between the stator projection, vanishing and out creating a negative phase component of the cogging torque, a cogging torque reduction projection, the width in the radial direction It is the same as the stator protrusion and has the same axial length as the stator protrusion .

本発明に係る永久磁石式同期モータによれば、コイルエンド部にステータ突起と同数の突起を設け、無駄なスペースを有効活用することにより、ステータ突起を設けたスロットレスモータにおいて、磁石ばらつきによって生じるコギングトルクを限りなく零に近い値とすることのできる永久磁石式同期モータを得ることができる。   According to the permanent magnet type synchronous motor according to the present invention, the same number of protrusions as the stator protrusions are provided at the coil end portion, and the useless space is effectively utilized. A permanent magnet type synchronous motor that can make the cogging torque as close to zero as possible can be obtained.

本発明の実施の形態1における永久磁石式同期モータの軸方向に垂直な断面を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a cross section perpendicular | vertical to the axial direction of the permanent-magnet-type synchronous motor in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1における永久磁石式同期モータの突起部分の拡大図である。It is an enlarged view of the protrusion part of the permanent magnet type synchronous motor in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1における永久磁石式同期モータの斜視図である。1 is a perspective view of a permanent magnet type synchronous motor in Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施の形態1における永久磁石式同期モータの斜視図である。1 is a perspective view of a permanent magnet type synchronous motor in Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施の形態1における永久磁石式同期モータの斜視図である。1 is a perspective view of a permanent magnet type synchronous motor in Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施の形態1における永久磁石式同期モータの斜視図である。1 is a perspective view of a permanent magnet type synchronous motor in Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施の形態1における永久磁石式同期モータの平面展開図である。It is a plane development view of the permanent magnet type synchronous motor in Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施の形態1における永久磁石式同期モータの回転角度に対するステータ突起1aのみのコギングトルク波形と、突起1bのみのコギングトルク波形を示した図である。It is the figure which showed the cogging torque waveform of only the stator protrusion 1a with respect to the rotation angle of the permanent magnet type synchronous motor in Embodiment 1 of this invention, and the cogging torque waveform of only the protrusion 1b. 本発明の実施の形態2における永久磁石式同期モータの軸方向に垂直な断面を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a cross section perpendicular | vertical to the axial direction of the permanent-magnet-type synchronous motor in Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2における永久磁石式同期モータの斜視図である。It is a perspective view of the permanent magnet type synchronous motor in Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2における永久磁石式同期モータの平面展開図である。It is a plane expanded view of the permanent magnet type synchronous motor in Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2における永久磁石式同期モータの回転角度に対するステータ突起1aのみのコギングトルク波形と、突起1bのみのコギングトルク波形を示した図である。It is the figure which showed the cogging torque waveform of only the stator protrusion 1a with respect to the rotation angle of the permanent magnet type synchronous motor in Embodiment 2 of this invention, and the cogging torque waveform of only the protrusion 1b. 本発明の実施の形態3における永久磁石式同期モータの軸方向に垂直な断面を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a cross section perpendicular | vertical to the axial direction of the permanent-magnet-type synchronous motor in Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態3における永久磁石式同期モータの斜視図である。It is a perspective view of the permanent magnet type synchronous motor in Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態3における永久磁石式同期モータの平面展開図である。It is a plane expanded view of the permanent magnet type synchronous motor in Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態3における永久磁石式同期モータの回転角度に対する突起部分のみのコギングトルク波形と、削り部分のみのコギングトルク波形を示した図である。It is the figure which showed the cogging torque waveform of only the protrusion part with respect to the rotation angle of the permanent-magnet-type synchronous motor in Embodiment 3 of this invention, and the cogging torque waveform of only the cutting part. ラジアルリング磁石の配向図である。It is an orientation diagram of a radial ring magnet. 本発明の実施の形態4における永久磁石式同期モータの極異方性リング磁石の配向図である。It is an orientation figure of the polar anisotropic ring magnet of the permanent magnet type synchronous motor in Embodiment 4 of this invention.

以下、本発明の永久磁石式同期モータの好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
なお、本発明は、いわゆる3相電源で駆動するモータで、円環状に形成され巻線(コイル)が施されたステータ突起と、永久磁石を有したモータに関するものである。そして、このようなモータのコイルの中心部分にステータ突起(主極)を設け、さらにコイル中心間の突起と突起の間に周方向と軸方向に同じ大きさの突起を設けている。このような構成を備えることで、磁石の極ピッチばらつき、磁石の残留磁束密度Brのばらつき、あるいは配向ばらつきといった磁石に関するばらつきによって発生するコギングトルクを、その逆相成分を作り出すことで打ち消し、コギングトルクを低減することが可能となることを技術的特徴としている。換言すると、突起形状のコギングトルク低減部を備えている点を技術的特徴としている。
Hereinafter, a preferred embodiment of a permanent magnet type synchronous motor of the present invention will be described with reference to the drawings.
The present invention relates to a motor driven by a so-called three-phase power source, and relates to a motor having a stator projection and a permanent magnet formed in an annular shape and provided with a winding (coil). A stator projection (main pole) is provided at the central portion of the coil of such a motor, and projections having the same size in the circumferential direction and the axial direction are provided between the projections between the coil centers. By providing such a configuration, cogging torque generated due to magnet-related variations such as magnet pole pitch variation, magnet residual magnetic flux density Br variation, or orientation variation is canceled by creating a reverse phase component thereof, and cogging torque It is a technical feature that it can be reduced. In other words, a technical feature is that a protrusion-shaped cogging torque reduction unit is provided.

実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1における永久磁石式同期モータの軸方向に垂直な断面を示す断面図であり、一例として、8極6スロットで構成されたものを示している。図2は、本発明の実施の形態1における永久磁石式同期モータの突起部分の拡大図であり、図1における突起1a、1bの大きさを示したものである。なお、突起1aは、ステータ突起に相当し、突起1bは、コギングトルクを低減するために設けられた突起に相当する。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a cross section perpendicular to the axial direction of the permanent magnet type synchronous motor according to Embodiment 1 of the present invention. As an example, the permanent magnet type synchronous motor is composed of 8 poles and 6 slots. FIG. 2 is an enlarged view of the protrusion portion of the permanent magnet type synchronous motor according to the first embodiment of the present invention, and shows the size of the protrusions 1a and 1b in FIG. The protrusion 1a corresponds to a stator protrusion, and the protrusion 1b corresponds to a protrusion provided to reduce cogging torque.

図3〜図6は、本発明の実施の形態1における永久磁石式同期モータの斜視図であり、図1のA−A'面における軸方向の斜視図である。図3は、突起1a、1bの配置を示したものである。また、図4は、突起1a、1bの軸方向の長さを示したものである。また、図5は、図3の突起1aにコイル10を付ける状態を表したものである。さらに、図6は、この突起1aにコイル10を付けた後の状態を表したものである。   3 to 6 are perspective views of the permanent magnet type synchronous motor according to Embodiment 1 of the present invention, and are perspective views in the axial direction on the AA ′ plane of FIG. 1. FIG. 3 shows the arrangement of the protrusions 1a and 1b. FIG. 4 shows the axial lengths of the protrusions 1a and 1b. FIG. 5 shows a state where the coil 10 is attached to the protrusion 1a of FIG. Further, FIG. 6 shows a state after the coil 10 is attached to the protrusion 1a.

また、図7は、本発明の実施の形態1における永久磁石式同期モータの平面展開図であり、図6に示した突起1aにコイル10を付けた後の状態の平面展開図となっている。なお、図1では、極数が8のモータを例示しているが、極数とスロット数の組み合わせは、これに限定されるものではない。   FIG. 7 is a plan development view of the permanent magnet type synchronous motor according to the first embodiment of the present invention, and is a plan development view showing a state after the coil 10 is attached to the protrusion 1a shown in FIG. . 1 illustrates a motor having 8 poles, the combination of the poles and the number of slots is not limited to this.

図8は、本発明の実施の形態1における永久磁石式同期モータの回転角度に対するステータ突起1aのみのコギングトルク波形と、突起1bのみのコギングトルク波形を示した図である。   FIG. 8 is a diagram showing a cogging torque waveform of only the stator protrusion 1a and a cogging torque waveform of only the protrusion 1b with respect to the rotation angle of the permanent magnet type synchronous motor according to Embodiment 1 of the present invention.

なお、本実施の形態1における永久磁石式同期モータは、図2において、W1=W2、d1=d2とし、突起1aと突起1bの断面形状は、同じになっている。また、図4における磁石の軸方向の長さは、図7(a)〜(c)に示したように、Lとなっており、突起の長さは、L1=(L2+L3)となっている。ただし、図7(a)では、L>(L1+L2+L3)、図7(b)では、L=(L1+L2+L3)、図7(c)では、L<(L1+L2+L3)となっている。このように、L2=L3、または、L2≠L3のいずれであっても問題ない。   The permanent magnet type synchronous motor according to the first embodiment has W1 = W2 and d1 = d2 in FIG. 2, and the cross-sectional shapes of the protrusion 1a and the protrusion 1b are the same. Further, the length of the magnet in FIG. 4 in the axial direction is L as shown in FIGS. 7A to 7C, and the length of the protrusion is L1 = (L2 + L3). . However, L> (L1 + L2 + L3) in FIG. 7A, L = (L1 + L2 + L3) in FIG. 7B, and L <(L1 + L2 + L3) in FIG. 7C. Thus, there is no problem if either L2 = L3 or L2 ≠ L3.

次に、図1のようなリング状に形成された磁石20において、磁石20のばらつきがある場合について検討する。図3に示す突起1a(ステータ突起)のみが存在する場合には、ロータが機械的に1回転する間に、スロット数と同じ数だけのトルク脈動、つまり、コギングトルクが発生してしまう。これに対して、図5のような空芯コイル10を形成する場合を考える。この場合、空芯コイル10の角部分は、理想的には角型形状となり、全体形状として長方形の形状とすることで、磁石20からの磁束をより多く受けることができる。   Next, in the magnet 20 formed in a ring shape as shown in FIG. When only the protrusion 1a (stator protrusion) shown in FIG. 3 is present, torque pulsation equal to the number of slots, that is, cogging torque is generated while the rotor makes one mechanical rotation. On the other hand, the case where the air-core coil 10 as shown in FIG. 5 is formed is considered. In this case, the corner portion of the air-core coil 10 is ideally a square shape, and can receive more magnetic flux from the magnet 20 by making the overall shape a rectangular shape.

しかし、実機においては、コイルエンド部は、丸みをもち、楕円形のような形状となる。そこで、本実施の形態1では、隣り合うコイル10の端部間、つまり、コイルエンド部の空間に、突起1aと同じ大きさの突起1bを、図3に示すように、突起1aの中心のコイルエンド部に設けている。これにより、図8に示すように、突起1bによって突起1aとは位相がずれたコギングトルクが発生することとなる。   However, in the actual machine, the coil end portion is rounded and has an elliptical shape. Therefore, in the first embodiment, the protrusion 1b having the same size as the protrusion 1a is formed between the ends of the adjacent coils 10, that is, in the space between the coil ends, as shown in FIG. It is provided at the coil end. As a result, as shown in FIG. 8, the projection 1b generates a cogging torque out of phase with the projection 1a.

突起1aによって発生するコギングトルクと、突起1bによって発生するコギングトルクとは、互いに半周期ずれている(図8参照)。このため、磁石ばらつきによって発生するコギングトルクを低減することが可能となる。   The cogging torque generated by the protrusion 1a and the cogging torque generated by the protrusion 1b are shifted from each other by a half cycle (see FIG. 8). For this reason, it is possible to reduce the cogging torque generated by the magnet variation.

以上のように、実施の形態1によれば、スロットレスモータにおいて、軸方向の端部、つまり、コイルエンド部に、径方向で隣り合う突起間の中心となる位置に、同じ大きさの突起を設け、無駄なスペースを有効活用する構成としている。これにより、極ピッチ幅のばらつきによって発生するコギングトルクとは逆位相となる成分を作ることができ、コギングトルクを低減することが可能となる。   As described above, according to the first embodiment, in the slotless motor, a protrusion having the same size is provided at the axial end, that is, at the center between the protrusions adjacent in the radial direction to the coil end. Is provided to effectively use the useless space. As a result, a component having a phase opposite to that of the cogging torque generated due to the variation in the pole pitch width can be created, and the cogging torque can be reduced.

実施の形態2.
先の実施の形態1では、ステータ突起1aと突起1bの形状を同一にする場合について、説明した。これに対して、本実施の形態2では、突起1bの形状が、ステータ突起1aの形状と異なる場合について、説明する。
Embodiment 2. FIG.
In the first embodiment, the case where the shapes of the stator protrusion 1a and the protrusion 1b are the same has been described. On the other hand, in the second embodiment, the case where the shape of the protrusion 1b is different from the shape of the stator protrusion 1a will be described.

図9は、本発明の実施の形態2における永久磁石式同期モータの軸方向に垂直な断面を示す断面図であり、一例として、8極6スロットで構成されたものを示している。図10は、本発明の実施の形態2における永久磁石式同期モータの斜視図であり、図9のA−A'面における軸方向の斜視図である。また、図11は、本発明の実施の形態2における永久磁石式同期モータの平面展開図であり、図9、10のコアにコイル10が施された場合の平面展開図を示している。   FIG. 9 is a cross-sectional view showing a cross section perpendicular to the axial direction of the permanent magnet type synchronous motor according to Embodiment 2 of the present invention. As an example, FIG. 9 shows an 8-pole 6-slot structure. 10 is a perspective view of a permanent magnet type synchronous motor according to Embodiment 2 of the present invention, and is an axial perspective view of the AA ′ plane of FIG. FIG. 11 is a plan development view of the permanent magnet type synchronous motor according to the second embodiment of the present invention, and shows a plan development view when the coil 10 is applied to the cores of FIGS.

図10、図11に示すように、突起1bを突起1aとは異なる形状にし、隣り合うコイルエンド部の間にある空間に、コイル10と接触しないように突起形状を設計している。このような形状の突起1bを設けることによっても、先の実施の形態1と同様に、磁石ばらつきによるコギングトルクを低減することが可能となる。   As shown in FIGS. 10 and 11, the protrusion 1 b has a shape different from that of the protrusion 1 a, and the protrusion shape is designed so as not to contact the coil 10 in a space between adjacent coil end portions. By providing the projection 1b having such a shape, it is possible to reduce the cogging torque due to the magnet variation, as in the first embodiment.

図12は、本発明の実施の形態2における永久磁石式同期モータの回転角度に対するステータ突起1aのみのコギングトルク波形と、突起1bのみのコギングトルク波形を示した図であり、8極のロータが機械的に1回転した際のコギングトルク波形となっている。突起1bは、突起1aと形状が異なるため、コギングトルク波形は、異なる形状となる。そこで、突起1bの形状の大きさを磁界解析などのシミュレーションを用いて最適な形状にすることで、突起1a、1bで位相がずれたコギングトルクを発生させることができ、コギングトルクを低減することが可能となる。   FIG. 12 is a diagram showing a cogging torque waveform of only the stator protrusion 1a and a cogging torque waveform of only the protrusion 1b with respect to the rotation angle of the permanent magnet synchronous motor according to the second embodiment of the present invention. It is a cogging torque waveform when it makes one rotation mechanically. Since the protrusion 1b has a different shape from the protrusion 1a, the cogging torque waveform has a different shape. Therefore, by setting the shape of the protrusion 1b to an optimum shape by using a simulation such as magnetic field analysis, a cogging torque having a phase shift in the protrusions 1a and 1b can be generated, and the cogging torque can be reduced. Is possible.

以上のように、実施の形態2によれば、突起1aと突起1bが異なる形状であっても、突起1bの形状を磁界解析などのシミュレーションを用いて最適な形状にすることで、先の実施の形態1と同様の効果を得ることができる。これにより、コイルエンドの軸方の長さが短い形状のモータにおいても、コイルエンド部に設ける突起を、コイル形状に合わせた形状にすることで、軸方向の長さを短くすることができ、さらに磁石ばらつきによって発生するコギングトルクを低減することができる。   As described above, according to the second embodiment, even if the protrusion 1a and the protrusion 1b have different shapes, the shape of the protrusion 1b is optimized by using a simulation such as magnetic field analysis. The effect similar to the form 1 of this can be acquired. As a result, even in a motor with a short axial length of the coil end, the length in the axial direction can be shortened by making the protrusion provided on the coil end portion a shape that matches the coil shape, Furthermore, the cogging torque generated due to magnet variation can be reduced.

実施の形態3.
本実施の形態3では、突起1bを設けるとともに、極数と突起数によって発生するコギングトルクを低減するための削り部をさらに備えた構成について、説明する。
Embodiment 3 FIG.
In the third embodiment, a configuration in which the protrusion 1b is provided and further provided with a shaving portion for reducing the cogging torque generated by the number of poles and the number of protrusions will be described.

図13は、本発明の実施の形態3における永久磁石式同期モータの軸方向に垂直な断面を示す断面図であり、一例として、8極6スロットで構成されたものを示している。図14は、本発明の実施の形態3における永久磁石式同期モータの斜視図であり、図13のA−A'面における軸方向の斜視図である。また、図15は、本発明の実施の形態3における永久磁石式同期モータの平面展開図である。   FIG. 13 is a cross-sectional view showing a cross section perpendicular to the axial direction of the permanent magnet type synchronous motor according to the third embodiment of the present invention. As an example, the permanent magnet type synchronous motor is composed of 8 poles and 6 slots. FIG. 14 is a perspective view of the permanent magnet type synchronous motor according to Embodiment 3 of the present invention, and is an axial perspective view of the AA ′ plane of FIG. FIG. 15 is a plan development view of the permanent magnet type synchronous motor according to Embodiment 3 of the present invention.

図13〜図15に示すように、突起1aを設けることで、ロータが機械的に1回転する間に、極数と突起数との最小公倍数となるコギングトルクが発生する。ここでは、8極で突起1aが6個のため、24山のコギングトルクが発生する。また、磁石20にばらつきがある場合、先の実施の形態1、2で説明したように、磁石ばらつきによるコギングトルクが発生する。このような磁石ばらつきによるコギングトルクは、先の実施の形態1、2で示したように、コイルエンド部に突起1bを設けることで、低減することができる。   As shown in FIGS. 13 to 15, by providing the protrusion 1a, a cogging torque that is the least common multiple of the number of poles and the number of protrusions is generated while the rotor is mechanically rotated once. Here, since there are 6 protrusions 1a with 8 poles, 24 peaks of cogging torque are generated. In addition, when there is a variation in the magnet 20, as described in the first and second embodiments, a cogging torque due to the variation in the magnet is generated. The cogging torque due to such magnet variation can be reduced by providing the projection 1b at the coil end portion as described in the first and second embodiments.

さらに、本実施の形態3では、各突起1aの間に削り部2aを設けるとともに、各突起1bの間に削り部2bを設けることで、極数と突起数によって発生するコギングトルクとは逆相となる成分を作り出すことができる。図16は、本発明の実施の形態3における永久磁石式同期モータの回転角度に対する突起部分のみのコギングトルク波形と、削り部分のみのコギングトルク波形を示した図である。この結果、極数と突起数によって発生するコギングトルクを低減することができる。   Furthermore, in the third embodiment, the cutting portion 2a is provided between the protrusions 1a, and the cutting portion 2b is provided between the protrusions 1b, so that the number of poles and the cogging torque generated by the number of protrusions are opposite to each other. Can be produced. FIG. 16 is a diagram showing a cogging torque waveform of only the protruding portion and a cogging torque waveform of only the shaving portion with respect to the rotation angle of the permanent magnet type synchronous motor according to the third embodiment of the present invention. As a result, the cogging torque generated by the number of poles and the number of protrusions can be reduced.

以上のように、実施の形態3によれば、突起1a、突起1bのそれぞれに対応して削り部2a、削り部2bをさらに設けることで、先の実施の形態1、2と同様の効果に加え、極数と突起数によって発生するコギングトルクを低減することができる。すなわち、このような削り部分を設けることで、突起によって発生するコギングトルクを低減するという、さらなる効果を得ることができる。   As described above, according to the third embodiment, the same effect as in the first and second embodiments can be obtained by further providing the shaving portion 2a and the shaving portion 2b corresponding to each of the projection 1a and the projection 1b. In addition, the cogging torque generated by the number of poles and the number of protrusions can be reduced. That is, by providing such a shaved portion, a further effect of reducing the cogging torque generated by the protrusion can be obtained.

実施の形態4.
本実施の形態4では、極異方性リング磁石を備えた永久磁石式同期モータに対して、先の実施の形態1〜3で説明したコギングトルク低減策を適用する場合について、説明する。
Embodiment 4 FIG.
In the fourth embodiment, a case where the cogging torque reduction measures described in the first to third embodiments are applied to a permanent magnet type synchronous motor including a polar anisotropic ring magnet will be described.

図17は、ラジアルリング磁石21の配向図である。これに対して、図18は、本発明の実施の形態4における永久磁石式同期モータの極異方性リング磁石22の配向図である。極異方性リング磁石22は、その配向から、ロータコアバック部分を通る磁束が理論上ない。このため、ロータコア30の径が小さく、ロータコアバック部分が大きく取れないモータなどに用いられる。   FIG. 17 is an orientation diagram of the radial ring magnet 21. In contrast, FIG. 18 is an orientation diagram of polar anisotropic ring magnet 22 of the permanent magnet type synchronous motor according to Embodiment 4 of the present invention. The polar anisotropic ring magnet 22 theoretically has no magnetic flux passing through the rotor core back portion. For this reason, it is used for a motor or the like in which the rotor core 30 has a small diameter and the rotor core back portion cannot be made large.

また、極異方性リング磁石22は、ラジアルリング磁石21と異なり、成形の配向時から着磁可能な方向が決まってしまう。このため、ラジアルリング磁石21よりも各極の極ピッチのずれが大きくなりやすい。この結果、径が小さなモータにおいて、極異方性リング磁石22を用いて、ステータコアを取り付ける突起1aを設けた場合、磁石のばらつきによるコギングトルクが大きく発生してしまう。そこで、先の実施の形態1〜3で示したように、磁石ばらつきによるコギングトルク対策が有効となる。   Further, unlike the radial ring magnet 21, the polar anisotropic ring magnet 22 determines the magnetizable direction from the molding orientation. For this reason, the deviation of the pole pitch of each pole is likely to be larger than that of the radial ring magnet 21. As a result, in a motor having a small diameter, when the polar anisotropic ring magnet 22 is used and the protrusion 1a for attaching the stator core is provided, a large cogging torque is generated due to variations in the magnet. Therefore, as described in the first to third embodiments, a countermeasure against cogging torque due to magnet variation is effective.

以上のように、実施の形態4によれば、極異方性リング磁石を用いる場合に、先の実施の形態1〜3の構成を適用することで、コギングトルク対策を施すことが可能となる。すなわち、極異方性リング磁石の方がラジアルリング磁石に比べ、磁石ばらつきなどが大きい。しかし、特に、径の小さなモータでは、ロータコアバックの影響などから、極異方性リング磁石が使用されることが多い。このため、径の小さなモータで極異方性リング磁石を使用する場合のコギングトルク対策として、先の実施の形態1〜3の構成が有効となる。   As described above, according to the fourth embodiment, when a polar anisotropic ring magnet is used, it is possible to take measures against cogging torque by applying the configuration of the first to third embodiments. . That is, the polar anisotropic ring magnet has a larger magnet variation than the radial ring magnet. However, a polar anisotropic ring magnet is often used particularly in a motor having a small diameter due to the influence of the rotor core back. Therefore, the configurations of the first to third embodiments are effective as a countermeasure against cogging torque when a polar anisotropic ring magnet is used with a motor having a small diameter.

なお、径の小さなモータでは、スロット(コイル)を多く設けると、製作するコイルの寸法も小さくなる。また、小さな寸法のコイルをステータに施すことは、製作するうえで困難となる。このため、スロット数の小さくなる極スロットの組み合わせを選択することが考えられる。先の実施の形態1〜4のコギングトルク対策を行う際、2極3スロット、4極3スロット、4極6スロット、8極6スロットの組合せを選ぶことで、スロット数を小さくでき、径が小さなモータでも製作が可能となる。   In a motor having a small diameter, if a large number of slots (coils) are provided, the size of the coil to be manufactured also becomes small. In addition, it is difficult to manufacture a small-size coil on the stator. For this reason, it is conceivable to select a combination of pole slots with a small number of slots. When taking measures against cogging torque in the first to fourth embodiments, by selecting a combination of 2 poles 3 slots, 4 poles 3 slots, 4 poles 6 slots, and 8 poles 6 slots, the number of slots can be reduced and the diameter can be reduced. Even small motors can be manufactured.

定量的には、ステータ突起をZ個(Zは自然数)有し、2P極(Pは自然数)の永久磁石を有する場合、Z/(3(相)×2P)が0.5または0.25となる極スロットの組合せが、径の小さなモータでは有効となる。   Quantitatively, when Z stator protrusions (Z is a natural number) and 2P poles (P is a natural number) permanent magnets, Z / (3 (phase) × 2P) is 0.5 or 0.25. This combination of pole slots is effective for a motor having a small diameter.

換言すると、径の小さなモータではコイルを作製する精度が要求され、コイルを施す精度も要求される。このため、スロット(つまりコイル数)が多くなると、コイル作製が困難となり、また、コイルを施す作業が困難となる。そこで、上述したような関係を有するように、ZおよびPの組合せを規定して、スロット数が小さくなる組合せを選ぶことで、製作が容易になる。   In other words, a motor having a small diameter is required to produce a coil with high accuracy, and accuracy to apply the coil is also required. For this reason, when the number of slots (that is, the number of coils) is increased, it is difficult to produce a coil, and the work of applying the coil becomes difficult. Therefore, by defining the combination of Z and P so as to have the relationship as described above, and selecting a combination with a small number of slots, the manufacture becomes easy.

1a 突起(ステータ突起)、1b 突起、2a、2b 削り部、10 コイル(巻線)、20 磁石、21 ラジアルリング磁石、22 極異方性リング磁石、30 ロータコア。   1a protrusion (stator protrusion), 1b protrusion, 2a, 2b shaving part, 10 coil (winding), 20 magnet, 21 radial ring magnet, 22 polar anisotropic ring magnet, 30 rotor core.

Claims (5)

ステータ突起と、
円環状に形成され、前記ステータ突起に付けられた巻線と、
永久磁石と
を有する永久磁石式同期モータにおいて、
前記永久磁石に関するばらつきによって発生するコギングトルクを、前記ステータ突起間における前記巻線のコイルエンド部にコギングトルク低減用突起を設けることで、前記コギングトルクの逆相成分を作り出して打ち消し、
前記コギングトルク低減用突起は、径方向の幅が前記ステータ突起と同一であり、かつ、軸方向の長さが前記ステータ突起と同じ形状となる
ことを特徴とする永久磁石式同期モータ。
A stator projection,
A winding formed in an annular shape and attached to the stator protrusion;
In a permanent magnet type synchronous motor having a permanent magnet,
The cogging torque generated by the variations regarding the permanent magnet, by providing the projections for cogging torque reduction to the coil end portion of the winding between the stator projection, vanishing and out creating a negative phase component of the cogging torque,
The cogging torque reducing protrusion has a radial width that is the same as that of the stator protrusion, and an axial length that is the same shape as the stator protrusion .
ステータ突起と、
円環状に形成され、前記ステータ突起に付けられた巻線と、
永久磁石と
を有する永久磁石式同期モータにおいて、
前記永久磁石に関するばらつきによって発生するコギングトルクを、前記ステータ突起間における前記巻線のコイルエンド部にコギングトルク低減用突起を設けることで、前記コギングトルクの逆相成分を作り出して打ち消し、
周方向における前記ステータ突起間、および前記コギングトルク低減用突起間のそれぞれに、削り部分をさらに有する
ことを特徴とする永久磁石式同期モータ。
A stator projection,
A winding formed in an annular shape and attached to the stator protrusion;
In a permanent magnet type synchronous motor having a permanent magnet,
The cogging torque generated by the variations regarding the permanent magnet, by providing the projections for cogging torque reduction to the coil end portion of the winding between the stator projection, vanishing and out creating a negative phase component of the cogging torque,
A permanent magnet type synchronous motor further comprising a shaving portion between each of the stator protrusions and between the cogging torque reducing protrusions in the circumferential direction .
請求項1または2に記載の永久磁石式同期モータにおいて、
前記コギングトルク低減用突起は、前記巻線の前記コイルエンド部におけるコイル形状に合わせた形状を有する
ことを特徴とする永久磁石式同期モータ。
In the permanent magnet type synchronous motor according to claim 1 or 2 ,
The cogging torque reduction protrusion has a shape that matches the coil shape of the coil end portion of the winding.
請求項1または2に記載の永久磁石式同期モータにおいて、
前記永久磁石は、極異方性リング磁石である
ことを特徴とする永久磁石式同期モータ。
In the permanent magnet type synchronous motor according to claim 1 or 2 ,
The permanent magnet is a polar anisotropic ring magnet. A permanent magnet type synchronous motor, wherein:
請求項1または2に記載の永久磁石式同期モータにおいて、
前記ステータ突起の個数をZ個(Zは自然数)、前記永久磁石の極数を2P極(Pは自然数)としたとき、Z/(3(相)×2P)が0.5または0.25となる関係を有するように構成される
ことを特徴とする永久磁石式同期モータ。
In the permanent magnet type synchronous motor according to claim 1 or 2 ,
When the number of stator protrusions is Z (Z is a natural number) and the number of poles of the permanent magnet is 2P poles (P is a natural number), Z / (3 (phase) × 2P) is 0.5 or 0.25. A permanent-magnet synchronous motor characterized by having a relationship of
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