[go: up one dir, main page]

WO2018037529A1 - 回転電機 - Google Patents

回転電機 Download PDF

Info

Publication number
WO2018037529A1
WO2018037529A1 PCT/JP2016/074812 JP2016074812W WO2018037529A1 WO 2018037529 A1 WO2018037529 A1 WO 2018037529A1 JP 2016074812 W JP2016074812 W JP 2016074812W WO 2018037529 A1 WO2018037529 A1 WO 2018037529A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
rotor
armature
rotor core
teeth
core
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.)
Ceased
Application number
PCT/JP2016/074812
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
勇二 滝澤
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 Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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 Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to US16/321,103 priority Critical patent/US20190173339A1/en
Priority to EP20151196.1A priority patent/EP3667872A1/en
Priority to CN201680088422.6A priority patent/CN109643919A/zh
Priority to PCT/JP2016/074812 priority patent/WO2018037529A1/ja
Priority to JP2018536001A priority patent/JPWO2018037529A1/ja
Priority to EP16914203.1A priority patent/EP3506462B1/en
Publication of WO2018037529A1 publication Critical patent/WO2018037529A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2706—Inner rotors
    • H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/274—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2753—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
    • H02K1/276—Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM]
    • H02K1/2766—Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM] having a flux concentration effect
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2706—Inner rotors
    • H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/274—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2753—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
    • H02K1/276—Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM]
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2201/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the magnetic circuits
    • H02K2201/03—Machines characterised by aspects of the air-gap between rotor and stator
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2201/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the magnetic circuits
    • H02K2201/06—Magnetic cores, or permanent magnets characterised by their skew
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K29/00—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices
    • H02K29/03—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with a magnetic circuit specially adapted for avoiding torque ripples or self-starting problems

Definitions

  • the present invention relates to a rotating electrical machine.
  • Patent Document 1 discloses a rotor in which a permanent magnet is embedded in a rotor core and the rotor core is stepped by a predetermined angle in the axial direction. In this configuration, when viewed from the axial direction, the magnets of the other poles in the other stages overlap each other.
  • Patent Document 2 discloses a stator core that is divided into a plurality of blocks in the axial direction and in which a step skew is formed between the blocks, and includes a through hole for the magnet and an outer peripheral surface of the rotor core.
  • a rotor core having a bridge portion formed therebetween is disclosed. The bridge angle is not less than the skew angle.
  • JP 2004-248422 A Japanese Patent No. 5774081
  • the present invention has been made in view of the above, and provides a rotating electrical machine that does not necessarily require the production of a magnetized yoke according to the number of stacked layers and can reduce leakage magnetic flux through a bridge. For the purpose.
  • the present invention provides a rotating electrical machine including an armature and a rotor, and the armature is wound around the teeth and a stator core including a plurality of magnetic teeth. And armature windings composed of multiple multiphase winding groups housed in slots between the teeth, and the rotor is disposed via the armature and a magnetic gap, and
  • the rotor includes a rotor core, a permanent magnet is embedded in the rotor core, and the rotor core has an axial direction.
  • the magnets have two or more stage skew structures, and magnets having different polarities at different stages are arranged so as not to overlap in the circumferential direction along the rotation axis direction.
  • Embodiment 1 is a front sectional view of a V-shaped IPM motor according to Embodiment 1. It is the perspective view which looked at the rotor of V-shaped IPM of Embodiment 1 from the axial direction. It is the perspective view which looked at the rotor by which the step skew was carried out as an explanatory example from the axial direction. It is a front sectional view of a rotor in an example in which the first embodiment is a flat plate type IPM.
  • Embodiment 1 FIG.
  • multiplexed and multiphase armature windings are provided, and the multiple multiphase windings are configured such that each winding shares a magnetic path in the gap between the field pole and the armature.
  • An example relating to a line AC rotating electric machine, more specifically, a multi-phase winding permanent magnet motor will be described.
  • this multiple multiphase winding permanent magnet motor can be applied to an electric power steering apparatus as an example.
  • FIG. 1 is a front sectional view of a V-shaped IPM (Interior / Permanent / Magnet / Motor) motor according to the first embodiment
  • FIG. 2 is a perspective view of the rotor of the V-shaped IPM according to the first embodiment viewed from the axial direction. is there.
  • a multi-phase winding permanent magnet motor as a rotating electric machine includes an armature 3 and a rotor 5.
  • the armature 3 includes an armature winding including a stator core 9 having a plurality of magnetic teeth 7 and multiple multiphase winding groups wound around the teeth 7 and housed in slots 11 between the teeth 7. Line 13.
  • FIG. 1 which is a plane with the rotation center as a perpendicular line, there is a substantially circular hole in the center of the stator core 9.
  • the tips of the plurality of teeth 7 are located on one circumference.
  • the rotor 5 is disposed in this hole. That is, the rotor 5 is disposed on the inner side in the circumferential direction of the armature 3 via the magnetic gap 15 with the armature 3, and is provided to be rotatable about the rotation shaft 17.
  • the magnetic gap 15 is a hole and is a hollow space.
  • a permanent magnet 21 is embedded in the rotor 5.
  • the rotor core 5a has a two or more-step skew structure, and the above steps are arranged in the rotation axis direction (the direction in which the rotation axis extends, that is, the direction in which the rotation center extends). Yes. Further, magnets of different polarities at different stages are arranged so as not to overlap in the circumferential direction when viewed along the rotation axis direction.
  • the stator includes a first armature winding, a second armature winding, and a stator core 9.
  • the stator core 9 includes an annular core back 9a made of a magnetic material such as an electromagnetic steel sheet and teeth 7 extending inward in the circumferential direction from the core back 9a.
  • insulating paper or the like is inserted between the armature winding and the stator core to ensure electrical insulation.
  • a total of 48 teeth 7 are formed, and thus the number of slots 11 is also 48.
  • Four slots of armature windings are stored in one slot.
  • the first armature winding is composed of three phases U1, V1 and W1
  • the second armature winding is composed of three phases U2, V2 and W2.
  • Arrangement of armature windings is U1, U2, W1, W2, V1, V2 in order from the first slot, and U1, U2, W1, W2, V1, V2, V2 are also arranged in order from the seventh slot. Are arranged in the same order up to the 48th.
  • the armature winding is arranged so that the current directions of U1 of the first slot and U1 of the seventh slot are opposite to each other. That is, it has a configuration of distributed winding wound from the first slot to the seventh slot, and the armature winding straddles a total of six teeth. This corresponds to an electrical angle of 180 degrees, and the short-pitch winding coefficient is 1. Furthermore, since the armature windings are driven with a phase difference different from each other by an electrical angle of 30 degrees, the distributed winding coefficient becomes 1, so that the winding coefficient becomes 1, so that a small and high torque motor can be obtained. Compared with a motor having a small coefficient, there is an effect that a cost reduction with a small amount of permanent magnets can be realized.
  • Two permanent magnets 21 are assigned to one pole, and the two permanent magnets 21 are arranged in a V shape at each magnetic pole. In the illustrated example, a total of 16 permanent magnets 21 are embedded and described as an 8-pole rotor 5. As an example, the permanent magnet 21 is an anisotropic magnet.
  • each of the magnet housing holes 23 includes a pair of rectangular portions 23a, a pair of flux barrier portions 23b, and one center portion 23c.
  • the pair of rectangular portions 23a with respect to the same pole extends such that the portion located on the radially inner side becomes narrower in the circumferential direction.
  • a corresponding permanent magnet 21 is disposed in each of the pair of rectangular portions 23a.
  • One center portion 23c is located between the radially inner ends of the pair of rectangular portions 23a.
  • Each of the pair of flux barrier portions 23b is located further radially outward of the radially outer end of the corresponding rectangular portion 23a. That is, the flux barrier portion 23b is located between the end portion on the radially outer side of the corresponding rectangular portion 23a and the outer peripheral surface 5b of the rotor core 5a.
  • the outer shape of the rotor core 5a is a round flower shape partially having a radius smaller than the radius of the perfect circle with respect to the center of rotation as seen in FIG. Since the torque ripple can be reduced by making the rotor iron core into a flower circle shape, a motor with a small torque ripple can be obtained.
  • the rotor core 5a is also configured by laminating thin plate members made of a plurality of magnetic bodies such as a plurality of electromagnetic steel plates in the rotation axis direction.
  • the rotor core 5a has a two-stage skew structure.
  • the two-stage skew structure is a form in which two stages of rotor cores having the same shape at each stage are stacked in the direction of the rotation axis. For example, when a two-stage skew near a mechanical angle of 3.75 degrees is applied to the rotor core, the 12th-order component of the cogging torque ripple can be reduced, and a motor with a small cogging torque ripple can be obtained. There is an advantage that the steering feeling is improved.
  • the magnetic pole portions of the rotor core 5a are connected by a bridge 25. More specifically, a bridge 25 that is a part of the rotor core 5a exists between the flux barrier portions 23b of adjacent magnetic poles. Since the leakage magnetic flux flows in the rotor core through the bridge 25, the magnetic flux that generates torque by flowing from the rotor magnetic pole to the stator through the air gap is reduced. When the bridge width (the circumferential distance between a pair of adjacent flux barrier portions 23b) is thick, the leakage magnetic flux increases and the motor torque decreases, which is not suitable for a high-power motor. On the other hand, if the bridge width is narrowed, the leakage magnetic flux can be reduced, but the degree of difficulty at the time of pressing increases and the productivity decreases.
  • the bridge width is set to about the plate thickness of the rotor core, thereby achieving both a high motor output and a low torque ripple.
  • FIG. 2 shows a perspective view of the rotor 5 skewed by two stages as seen from the direction of the rotation axis.
  • the permanent magnets 21 having different polarities and different polarities do not overlap each other. That is, in FIG. 2, the first pole permanent magnet 21 indicated by the relatively upper solid line is different from the second pole permanent magnet 21 indicated by the lower dotted line in the direction of the rotation axis. It can be seen that they are arranged so as not to overlap in the circumferential direction.
  • FIG. 3 shows a rotor as an illustrative example. In this rotor, in order to reduce the torque ripple, in order to obtain an angle at which the torque ripples at each stage are canceled each other, FIG.
  • magnets having different polarities are overlapped with each other. That is, in FIG. 3, it can be seen that a region 31 in which permanent magnets of different polarities overlap in the circumferential direction is generated along the rotation axis direction.
  • the energization phases of the first armature winding and the second armature winding are shifted by 30 degrees, so that the electrical angle is 6 in one cycle.
  • the torque ripple of the mountain is canceled, and it is not necessary to make a large step skew angle around 7.5 degrees mechanical angle (30 degrees electrical angle divided by 4 pole pairs) to cancel this torque ripple.
  • a small step skew angle near 3.75 degrees is sufficient to reduce the torque ripple of the 12 main peaks. For this reason, it becomes comparatively easy to set it as the structure which the magnet of different polarity and different polarity does not mutually overlap.
  • the width of the magnetic pole in order to obtain a step skew angle of around 7.5 degrees, the width of the magnetic pole must be reduced, so the amount of magnets is reduced and the torque is reduced. Is unsuitable.
  • the number of stacked rotor cores is changed. Therefore, when changing the torque and output of the motor, it is possible to share the magnetized yoke of the same specification regardless of the number of stacked layers without manufacturing the magnetized yoke according to the number of stacked layers. By realizing reduction and loss reduction in production efficiency by replacing the magnetized yoke, mass production is possible at low cost.
  • the magnetic flux leakage through the bridge can be reduced while avoiding torsion and deformation during the pressing process of the rotor core bridge connecting the magnetic poles having different polarities at the outer periphery of the rotor. That is, it is a problem to enable easy production of high output motors with different motor lengths and different motor outputs.
  • the rotating electrical machine when implemented as a permanent magnet motor for electric power steering, the permanent magnet motor for electric power steering has the same cross section because the assist torque for the driver's steering is different for each vehicle type with different vehicle weights. It is required to adjust the torque and output by changing the motor length with a shaped motor.
  • in-vehicle motors since the motor weight affects fuel consumption, a lightweight and high-power motor is required. For this reason, in a permanent magnet motor in which the rotor core is axially skewed and the rotor magnetic poles are composed of rotor cores, the torque and output of the motor can be increased by changing the number of stacked rotor cores.
  • FIG. 1 For example, a rotating electric machine using a flat permanent magnet 121 as shown in FIG.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)

Abstract

回転電機は、電機子と、回転子とを備え、電機子は、複数の磁性のティースを備える固定子鉄心と、ティースに巻回されティースの相互間のスロットに収められた多重の多相巻線群からなる電機子巻線とを有し、回転子は、電機子と磁気的空隙を介して配置され、且つ、回転軸を中心に回転可能に設けられており、回転子は、回転子鉄心を備え、回転子鉄心の内部には、永久磁石が埋め込まれており、回転子鉄心は、軸方向の２段以上の段スキュー構造を有しており、異なる段の異なる極性の磁石同士は、回転軸方向にそってみて、周方向に重ならないように配置されている。

Description

回転電機
　本発明は、回転電機に関するものである。
　特許文献１には、回転子鉄心内部に永久磁石が埋め込まれ、回転子鉄心が軸方向に所定の角度ずつ段スキューされた回転子が示されている。この構成では、軸方向から見ると他段の他極の磁石が互いに重なった構成となる。
　また、特許文献２には、軸方向に複数のブロックに分割され、各ブロック間で段スキューが形成された固定子鉄心であって、且つ、磁石用貫通孔と回転子鉄心の外周面との間にブリッジ部が形成された回転子鉄心が開示されている。そして、ブリッジ角度は、スキュー角度以上となっている。
特開２００４－２４８４２２号公報 特許第５７７４０８１号明細書
　特許文献１に開示の構成では、回転子鉄心の積層枚数が異なる構成とした場合に、回転子を着磁する着磁ヨークは積層枚数に合わせてスキュー角を変更する必要があり、積層枚数に関わらず共用化可能なスキューされていない着磁ヨークが利用できないという課題がある。
　また、特許文献２に開示の構成では、ブリッジ角度が大きく且つスキューされていない着磁ヨークが利用できるが、ブリッジ幅が厚いため、回転子の一方の磁極からブリッジを介して異極の磁極へと流れる漏れ磁束が増加し、トルクが低下する課題がある。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、積層枚数に合わせた着磁ヨークの製作を必ずしも必要とせず、且つ、ブリッジを介した漏れ磁束を低減することができる、回転電機を提供することを目的とする。
　上述した目的を達成するため、本発明は、電機子と、回転子とを備えた回転電機であって、前記電機子は、複数の磁性のティースを備える固定子鉄心と、前記ティースに巻回され前記ティースの相互間のスロットに収められた多重の多相巻線群からなる電機子巻線とを有し、前記回転子は、前記電機子と磁気的空隙を介して配置され、且つ、回転軸を中心に回転可能に設けられており、前記回転子は、回転子鉄心を備え、前記回転子鉄心の内部には、永久磁石が埋め込まれており、前記回転子鉄心は、軸方向の２段以上の段スキュー構造を有しており、異なる段の異なる極性の磁石同士は、回転軸方向にそってみて、周方向に重ならないように配置されている。
　本発明によれば、積層枚数に合わせた着磁ヨークの製作を必ずしも必要とせず、且つ、ブリッジを介した漏れ磁束を低減することができる。
実施の形態１のＶ字ＩＰＭのモータの正断面図である。 実施の形態１のＶ字ＩＰＭのロータを軸方向から見た透視図である。 説明例としての段スキューされたロータを軸方向から見た透視図である。 実施の形態１を平板型ＩＰＭとした実施例でのロータの正断面図である。
　以下、本発明の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。なお、図中、同一符号は同一又は対応部分を示すものとする。
　実施の形態１．
　本実施の形態１では、多重化及び多相化された電機子巻線を備え、界磁極と電機子とが対抗する間隙において各巻線が磁路を共有するように構成された多重多相巻線交流回転電機、より詳細には多重多相巻線永久磁石モータに関する例を説明する。また、この多重多相巻線永久磁石モータは、一例として、電動パワーステアリング装置に適用することができる。
　図１は、実施の形態１のＶ字ＩＰＭ（Interior Permanent Magnet Motor）のモータの正断面図であり、図２は、実施の形態１のＶ字ＩＰＭのロータを軸方向から見た透視図である。
　回転電機としての多重多相巻線永久磁石モータは、電機子３と、回転子５とを備える。電機子３は、複数の磁性のティース７を備える固定子鉄心９と、ティース７に巻回されてティース７の相互間のスロット１１に収められた多重の多相巻線群からなる電機子巻線１３とを有する。
　回転中心を垂線とする平面である図１においてみて、固定子鉄心９の中央には、ほぼ円形の穴がある。複数のティース７の先端は、一つの円周上に位置している。この穴には、回転子５が配置されている。すなわち、回転子５は、電機子３との磁気的空隙１５を介して電機子３の周方向内側に配置され、且つ、回転軸１７を中心に回転可能に設けられている。本実施の形態１では、この磁気的空隙１５は、すなわち、穴の部分であり、中空の空間である。
　回転子５の内部には、永久磁石２１が埋め込まれている。後により詳細に説明するが、回転子鉄心５ａは、２段以上の段スキュー構造を有しており、回転軸方向（回転軸の延びる方向すなわち回転中心の延びる方向）に上記の段が並んでいる。また、異なる段の異なる極性の磁石同士は、回転軸方向にそってみて、周方向に重ならないように配置されている。
　以下、上記の構成をより詳細に説明する。固定子は、第１の電機子巻線、第２の電機子巻線及び固定子鉄心９を備えている。固定子鉄心９は、電磁鋼板などの磁性体で構成される環状のコアバック９ａとコアバック９ａから周方向内側に延びるティース７とを備えている。図示省略するが、電機子巻線と固定子鉄心との間には絶縁紙等が挿入され電気的絶縁を確保している。
　一例として、本実施の形態１では、ティース７は、全部で４８個形成されており、従ってスロット１１も４８個となっている。１つのスロットには電機子巻線のコイルが４本ずつ納められている。
　第１の電機子巻線は、Ｕ１相、Ｖ１相、Ｗ１相の３相から構成され、第２の電機子巻線は、Ｕ２相、Ｖ２相、Ｗ２相の３相から構成されている。電機子巻線の配置は、１番目のスロットから順にＵ１、Ｕ２、Ｗ１、Ｗ２、Ｖ１、Ｖ２となっており、７番目のスロット以降もＵ１、Ｕ２、Ｗ１、Ｗ２、Ｖ１、Ｖ２の順に配置されていて、４８番目まで同様の順に配置されている。
　ただし、例えば１番目のスロットのＵ１と７番目のスロットのＵ１は電流の向きが互いに逆になるように、電機子巻線が配置されている。即ち、１番目のスロットから７番目のスロットに巻かれた分布巻の構成となっており、電機子巻線は、計６個のティースを跨っている。これは電気角１８０度に相当し、短節巻係数が１となる。さらに、電機子巻線は互いに電気角３０度異なる位相差で駆動されるので、分布巻係数が１となる結果、巻線係数は１となるため、小型高トルクのモータが得られ、巻線係数が小さいモータに比べて、永久磁石の使用量の少ない低コスト化が実現できるという効果がある。
　１極につき２つの永久磁石２１が割り当てられており、各磁極において、２つの永久磁石２１はＶ字状に並んでいる。図示例では、合計１６個の永久磁石２１が埋め込まれており、８極の回転子５として説明されている。なお、一例であるが、永久磁石２１は、異方性磁石である。
　回転子鉄心５ａには、８つの磁石収容孔２３が形成されている。すなわり、１極につき１つの磁石収容孔２３が割り当てられている。図１においてみて、磁石収容孔２３は、それぞれ、一対の矩形部２３ａと、一対のフラックスバリア部２３ｂと、１つのセンター部２３ｃとで構成されている。同極に関して一対の矩形部２３ａは、径方向内側に位置する部分ほど、周方向の間隔が狭くなるように延びている。これら一対の矩形部２３ａのそれぞれに、対応する永久磁石２１が配置されている。１つのセンター部２３ｃは、一対の矩形部２３ａの径方向内側の端部の間に位置している。一対のフラックスバリア部２３ｂはそれぞれ、対応する矩形部２３ａの径方向外側の端部のさらに径方向外側に位置している。すなわち、フラックスバリア部２３ｂは、対応する矩形部２３ａの径方向外側の端部と、回転子鉄心５ａの外周面５ｂとの間に位置している。
　回転子鉄心５ａの外形は、図１においてみて、回転中心に対して真円の半径よりも小さな半径を部分的に有する花丸形状である。回転子鉄心を花丸形状とすることで、トルクリップルを低減できるので、トルクリップルの小さなモータが得られる。
　回転子鉄心５ａもまた、複数の電磁鋼板などの複数の磁性体からなる薄板状部材を回転軸方向に積層することで構成されている。
　回転子鉄心５ａは２段スキュー構造を有している。２段スキュー構造は、各段の形状が同じである回転子鉄心の段部分を、回転軸方向に２段積層した形態である。例えば、機械角３．７５度付近の２段スキューを回転子鉄心に施した場合、コギングトルクリップルの電気角１２次成分を小さくすることができ、コギングトルクリップルの小さなモータが得られ、ドライバーの操舵フィーリングが向上する利点がある。
　回転子鉄心５ａの磁極部分の間は、ブリッジ２５で接続されている。より、詳細には、隣り合う磁極のフラックスバリア部２３ｂの間には、回転子鉄心５ａの一部であるブリッジ２５が存在する。ブリッジ２５を介して回転子鉄心内で漏れ磁束が流れるので、本来、回転子の磁極から空隙を介して固定子に流れてトルクを発生する磁束が減少する。ブリッジ幅（隣り合う一対のフラックスバリア部２３ｂの周方向距離）が厚いと、漏れ磁束が増大し、モータのトルクが減少するので、高出力モータには不適である。一方、ブリッジ幅を細くすれば、漏れ磁束は低減できるが、プレス加工時の難易度が上がり、生産性が低下する。通常、プレス加工では回転子鉄心の板厚程度の打ち抜き幅を確保しないと、プレス加工時のダレにより、打ち抜く部分近傍の板厚が薄くなる。そのようになると、ブリッジが十分に保持できなくなり、ねじれが発生し、ブリッジ部分の形状が安定しなくなるので、ひいては、トルクリップルの増大でドライバーの操舵フィーリングが悪化する影響がある。本実施の形態では、ブリッジ幅を回転子鉄心の板厚程度とすることで、モータの高出力化と低トルクリップルを両立する構成とする。
　２段スキューされた回転子５を回転軸方向から見た透視図を図２に示す。異段の異なる極性の永久磁石２１が互いに重ならない構成となっている。すなわち、図２において、相対的に上段の実線で示された第１の極の永久磁石２１は、相対的に下段の点線で示された第２の極の永久磁石２１とは、回転軸方向にそってみて、周方向に重ならないように配置されていることがわかる。一方、図３には、説明例としての回転子が示されており、この回転子では、トルクリップルを低減するために、各段でのトルクリップルが互いにキャンセルされる角度とするために、図３のように異なる極性の磁石を互いに重なる構成としている。すなわち、図３では、回転軸方向にそってみて、異段の異なる極性の永久磁石が周方向に重なる領域３１が発生していることがわかる。本実施の形態１では、２重３相巻線の永久磁石モータでは、第１の電機子巻線と第２の電機子巻線の通電位相を３０度ずらすことで、電気角１周期で６山のトルクリップルをキャンセルしており、このトルクリップルをキャンセルするために機械角で７．５度（電気角３０度を極対数４で割った値）付近の大きな段スキュー角をする必要がなくなり、次に主要な１２山のトルクリップル低減のため、３．７５度付近の小さな段スキュー角で良い。このため、異段の異なる極性の磁石が互いに重ならない構成とすることが比較的、容易となる。説明例のモータでは、７．５度付近の段スキュー角とするためには、磁極の幅を小さくしなければならないので、磁石量が少なくなり、トルクが低下してしまうので、高出力モータには不適である。
　このように本実施の形態１によれば、回転子鉄心が軸方向に段スキューされており、回転子の磁極が回転子鉄心で構成される永久磁石モータにおいて、回転子鉄心の積層枚数を変更することでモータのトルクや出力を変更する場合、積層枚数に合わせた着磁ヨークを製作することなく、積層枚数に関わらず同一仕様の着磁ヨークで共用可能とするで、製造装置のコストの削減、着磁ヨークの段取り替えによる生産効率のロス削減を実現することで、低コストで大量生産が可能となる。
　加えて、回転子外周部分で極性の異なる磁極同士を接続する回転子鉄心のブリッジの幅をプレス加工時のねじれや変形を回避しつつ、ブリッジを介した漏れ磁束を低減できる。すなわち、モータ長違いでモータ出力の異なる高出力モータを容易に生産可能とすることが課題である。
　さらに、本回転電機が、電動パワーステアリング用の永久磁石モータとして実施された場合、電動パワーステアリング用の永久磁石モータでは、車重の異なる車種ごとにドライバーの操舵に対するアシストトルクが異なるため、同じ断面形状のモータでモータ長を変更することでトルクや出力を調整することが求められる。また、車載用モータでは、モータ重量が燃費に影響するため、軽量かつ高出力のモータが要求される。このため、回転子鉄心が軸方向に段スキューされており、回転子の磁極が回転子鉄心で構成される永久磁石モータにおいて、回転子鉄心の積層枚数を変更することでモータのトルクや出力を変更する場合、積層枚数に合わせた着磁ヨークを製作することなく、積層枚数に関わらず同一仕様の着磁ヨークで共用可能とするで、製造装置のコストの削減、着磁ヨークの段取り替えによる生産効率のロス削減を実現することで、低コストで大量生産が可能となる。
　以上、好ましい実施の形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の改変態様を採り得ることは自明である。
　例えば、図４のような平板型の永久磁石１２１を用いた回転電機でも、上述した実施の形態１と同様な効果が得られる。
　３　電機子、５　回転子、５ａ　回転子鉄心、７　ティース、１１　スロット、１３　電機子巻線、１５　磁気的空隙、１７　回転軸、２１、１２１　永久磁石、２５　ブリッジ。

Claims (3)

  1. 　電機子と、回転子とを備えた回転電機であって、
    　前記電機子は、複数の磁性のティースを備える固定子鉄心と、前記ティースに巻回され前記ティースの相互間のスロットに収められた多重の多相巻線群からなる電機子巻線とを有し、
    　前記回転子は、前記電機子と磁気的空隙を介して配置され、且つ、回転軸を中心に回転可能に設けられており、
    　前記回転子は、回転子鉄心を備え、前記回転子鉄心の内部には、永久磁石が埋め込まれており、
    　前記回転子鉄心は、軸方向の２段以上の段スキュー構造を有しており、
    　異なる段の異なる極性の磁石同士は、回転軸方向にそってみて、周方向に重ならないように配置されている、
    回転電機。
  2. 　前記回転子鉄心は、複数の板状部材を回転軸方向に積層することで構成されており、
    　前記回転子鉄心の磁極部分の間は、ブリッジで接続されており、
    　ブリッジ幅は、前記回転子鉄心の前記板状部材の板厚と同じである、
    請求項１の回転電機。
  3. 　前記永久磁石は異方性磁石である、
    請求項１または２の回転電機。
PCT/JP2016/074812 2016-08-25 2016-08-25 回転電機 Ceased WO2018037529A1 (ja)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/321,103 US20190173339A1 (en) 2016-08-25 2016-08-25 Rotary electric machine
EP20151196.1A EP3667872A1 (en) 2016-08-25 2016-08-25 Rotary electric machine
CN201680088422.6A CN109643919A (zh) 2016-08-25 2016-08-25 旋转电机
PCT/JP2016/074812 WO2018037529A1 (ja) 2016-08-25 2016-08-25 回転電機
JP2018536001A JPWO2018037529A1 (ja) 2016-08-25 2016-08-25 回転電機
EP16914203.1A EP3506462B1 (en) 2016-08-25 2016-08-25 Rotary electric machine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2016/074812 WO2018037529A1 (ja) 2016-08-25 2016-08-25 回転電機

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018037529A1 true WO2018037529A1 (ja) 2018-03-01

Family

ID=61246675

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2016/074812 Ceased WO2018037529A1 (ja) 2016-08-25 2016-08-25 回転電機

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20190173339A1 (ja)
EP (2) EP3667872A1 (ja)
JP (1) JPWO2018037529A1 (ja)
CN (1) CN109643919A (ja)
WO (1) WO2018037529A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20230179071A1 (en) * 2021-12-03 2023-06-08 Sanyo Denki Co., Ltd. Rotor of interior permanent magnet synchronous motor

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6667665B2 (ja) * 2016-11-24 2020-03-18 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 回転電機用ロータ及び回転電機用ロータの製造方法
JP7334453B2 (ja) * 2019-04-19 2023-08-29 株式会社デンソー 回転電機
JP7327019B2 (ja) * 2019-09-10 2023-08-16 株式会社デンソー 回転電機
TWI749556B (zh) * 2020-05-18 2021-12-11 姚立和 馬達結構
FR3112906B1 (fr) * 2020-07-23 2023-10-13 Nidec Psa Emotors Machine électrique tournante
CN112636493B (zh) * 2020-12-15 2022-03-18 北京航空航天大学 一种抗短路高速大功率永磁辅助式同步磁阻起动发电机系统
CN114567133A (zh) * 2022-04-02 2022-05-31 山东理工大学 非对称磁极永磁驱动电机转子生产方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002223538A (ja) * 2001-01-24 2002-08-09 Aichi Emerson Electric Co Ltd 電動機の回転子
JP2005218228A (ja) * 2004-01-29 2005-08-11 Asmo Co Ltd 埋込磁石型モータ
JP2006211826A (ja) * 2005-01-28 2006-08-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd 埋め込み磁石型ロータ
JP2009254143A (ja) * 2008-04-07 2009-10-29 Daikin Ind Ltd ロータ及び埋込磁石型モータ
JP2010161896A (ja) * 2009-01-09 2010-07-22 Mitsubishi Electric Corp 永久磁石式回転電機の回転子

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4629921A (en) * 1982-09-14 1986-12-16 Gavaletz John S Dynamoelectric machine rotor
JP2004248422A (ja) 2003-02-14 2004-09-02 Moric Co Ltd 磁石界磁型回転電気機器
JP2004274826A (ja) * 2003-03-06 2004-09-30 Fuji Electric Systems Co Ltd 回転子ブロックおよび回転子
MX2011001263A (es) * 2008-07-30 2011-04-21 Smith Corp A O Motor de imán permanente interior que incluye un rotor con polos desiguales.
US20130169097A1 (en) * 2011-12-31 2013-07-04 Danotek Motion Technologies, Inc. Low axial force permanent magnet machine
JP2013230047A (ja) * 2012-04-26 2013-11-07 Ichinomiya Denki:Kk モータ用ロータ、及びモータ
JP2013243886A (ja) * 2012-05-22 2013-12-05 Nitto Denko Corp 永久磁石モータ、永久磁石モータの製造方法及び永久磁石
JP2014036554A (ja) * 2012-08-10 2014-02-24 Aisin Seiki Co Ltd ロータヨークおよび該ロータヨークを用いたモータ
JP2014054060A (ja) * 2012-09-06 2014-03-20 Mitsuba Corp ブラシレスモータ
JP6128419B2 (ja) * 2013-01-15 2017-05-17 日本電産株式会社 回転電機
JP2014150626A (ja) * 2013-01-31 2014-08-21 Sanyo Denki Co Ltd 永久磁石型モータ用ロータ、永久磁石型モータ用ロータの製造方法及び永久磁石型モータ
US9893575B2 (en) * 2013-03-25 2018-02-13 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Permanent-magnet-embedded electric motor and method for manufacturing same
CN105229906B (zh) * 2013-04-22 2018-07-27 三菱电机株式会社 永磁体型电动机
JP5774081B2 (ja) * 2013-12-09 2015-09-02 三菱電機株式会社 回転電機
WO2015087377A1 (ja) * 2013-12-09 2015-06-18 三菱電機株式会社 永久磁石埋込型電動機
CN104779721B (zh) * 2015-04-09 2019-01-18 深圳市理想节能电机有限公司 转子及具有该转子的电机

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002223538A (ja) * 2001-01-24 2002-08-09 Aichi Emerson Electric Co Ltd 電動機の回転子
JP2005218228A (ja) * 2004-01-29 2005-08-11 Asmo Co Ltd 埋込磁石型モータ
JP2006211826A (ja) * 2005-01-28 2006-08-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd 埋め込み磁石型ロータ
JP2009254143A (ja) * 2008-04-07 2009-10-29 Daikin Ind Ltd ロータ及び埋込磁石型モータ
JP2010161896A (ja) * 2009-01-09 2010-07-22 Mitsubishi Electric Corp 永久磁石式回転電機の回転子

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20230179071A1 (en) * 2021-12-03 2023-06-08 Sanyo Denki Co., Ltd. Rotor of interior permanent magnet synchronous motor
US12283855B2 (en) * 2021-12-03 2025-04-22 Sanyo Denki Co., Ltd. Rotor of interior permanent magnet synchronous motor

Also Published As

Publication number Publication date
EP3506462A1 (en) 2019-07-03
JPWO2018037529A1 (ja) 2018-12-06
EP3506462B1 (en) 2023-02-08
CN109643919A (zh) 2019-04-16
EP3506462A4 (en) 2019-09-04
EP3667872A1 (en) 2020-06-17
US20190173339A1 (en) 2019-06-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9705366B2 (en) Embedded permanent magnet rotary electric machine
WO2018037529A1 (ja) 回転電機
JP5868513B2 (ja) 永久磁石埋込型電動機
US9030072B2 (en) Rotor configured to be rotateably disposed in an electric rotating machine with a circumferential surface of a rotor core facing a stator of the electric rotating machine
US8896189B2 (en) Stator for electric rotating machine and method of manufacturing the same
CN103378701A (zh) 用于马达的转子和马达
EP3032717A1 (en) Brushless motor
CN105723596B (zh) 磁感应式电动机及其制造方法
CN108667176B (zh) Ipm转子及ipm转子用磁铁的制造方法
JP6048191B2 (ja) マルチギャップ型回転電機
US20220368183A1 (en) Rotor for a synchronous machine
JP2007074870A (ja) 永久磁石埋込型ロータおよび永久磁石埋込型モータ
JP2019126102A (ja) 回転子および回転電機
CN107078614A (zh) 带有伸入的连接片的转子
JPWO2020194390A1 (ja) 回転電機
JP2015154555A (ja) モータ
CN109997290A (zh) 同步磁阻型旋转电机
JP7754706B2 (ja) 回転電機の固定子鉄心
KR101628150B1 (ko) 계자권선형 구동모터의 회전자
JP5320900B2 (ja) 回転機の製造方法
JP6641520B2 (ja) 回転電機の制御装置、回転電機、および回転電機の制御方法
JP2011130607A (ja) 永久磁石モータ
CN110829629B (zh) 电机定子和电机

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2018536001

Country of ref document: JP

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16914203

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2016914203

Country of ref document: EP

Effective date: 20190325