JP2021129443A - motor - Google Patents

Abstract

To suppress torque ripple in a motor with a toothless structure.SOLUTION: The motor 10 is equipped with a stator 22 and a rotor 20. The stator 22 is provided with a stator core 32 and a coil body 34 having conductor sections 34A supported by the stator core 32 and arranged in a circumferential direction along the inner surface of the stator core 32 in the radial direction. The rotor 20 is provided with a magnet 30 disposed diametrically opposite to the conductor portion 34A. The magnetic flux in the magnet 30 is set so that the phase for the fifth-order waveform and the phase for the seventh-order waveform are in inverse phase, based on FFT analysis of the waveform measured for the surface magnetic flux density at the surface facing the conductor section 34A in the magnet 30 in the range of 0° to 360° of the rotating armature angle.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

Translated fromJapanese

本開示は、モータに関する。 The present disclosure relates to a motor.

下記特許文献１には、ステータへ通電がなされることでロータが回転するモータ（回転電機）が開示されている。この文献に記載されたモータでは、ロータの内周部にリング形状のマグネット（永久磁石）が設けられている。そして、このマグネットの径方向かつ中心方向に設定された集束軸に沿った方向へ集束するように、磁化容易軸が傾斜して配向されている。これにより、モータのトルクを大きくすること等が可能となっている。Patent Document 1 below discloses a motor (rotary electric machine) in which a rotor rotates when a stator is energized. In the motor described in this document, a ring-shaped magnet (permanent magnet) is provided on the inner peripheral portion of the rotor. Then, the easily magnetized axis is inclined and oriented so as to focus in the direction along the focusing axis set in the radial direction and the central direction of the magnet. This makes it possible to increase the torque of the motor.

特開２０１５−２２８７６２号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-228762

ところで、上記特許文献１に記載された構成は、モータのトルクを大きくするという観点では有用な構成ではある。しかしながら、ステータコアの径方向外側の面又は径方向内側の面に沿って導線部が並んで配置された構成（ティースレスの構成）のモータに上記特許文献１に記載されたマグネットの構成を適用すると、トルクリップルを低減するという観点で改善が望まれる場合がある。 By the way, the configuration described inPatent Document 1 is a useful configuration from the viewpoint of increasing the torque of the motor. However, when the magnet configuration described inPatent Document 1 is applied to a motor having a configuration in which conductors are arranged side by side along the radial outer surface or the radial inner surface of the stator core (teethless configuration). , Improvement may be desired from the viewpoint of reducing torque ripple.

本開示は上記事実を考慮し、トルクリップルを抑制することができるティースレス構造のモータを得ることが目的である。 In consideration of the above facts, an object of the present disclosure is to obtain a motor having a teethless structure capable of suppressing torque ripple.

上記課題を解決するモータは、磁性材料を用いて環状に形成されたステータコア（３２）と、導電性の巻線を用いて形成されていると共に前記ステータコアに支持されかつ前記ステータコアの径方向外側の面又は径方向内側の面に沿って周方向に並んで配置された導線部（３４Ａ）を有するコイル（３４）と、を備えたステータ（２２）と、前記導線部と径方向に対向して配置されたマグネット（３０）を有し、前記コイルに通電されることで回転するロータ（２０）と、を備え、前記マグネットにおける前記導線部と対向する面における表面磁束密度を回転電機角０°から３６０°の範囲で測定した波形についてＦＦＴ解析を行い、５次の波形に対する位相と７次の波形に対する位相とが逆位相となるように、前記マグネット内の磁束が設定されている。 A motor that solves the above problems is formed by using a stator core (32) formed in an annular shape using a magnetic material and a conductive winding, and is supported by the stator core and radially outside the stator core. A stator (22) including a coil (34) having a conducting wire portion (34A) arranged side by side in the circumferential direction along a surface or an inner surface in the radial direction, and a stator (22) facing the conducting wire portion in the radial direction. A rotor (20) having an arranged magnet (30) and rotating by energizing the coil is provided, and the surface magnetic flux density on the surface of the magnet facing the conducting wire portion is set to a rotating electric machine angle of 0 °. FFT analysis is performed on the waveform measured in the range of 360 °, and the magnetic flux in the magnet is set so that the phase for the fifth-order waveform and the phase for the seventh-order waveform are opposite to each other.

この様に構成することで、トルクリップルを抑制することができる。 With this configuration, torque ripple can be suppressed.

モータを軸方向に沿って切断した断面を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the cross section which cut the motor along the axial direction.図１に示された２−２線に沿って切断したモータの断面を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the cross section of the motor cut along the line 2-2 shown in FIG.図１に示されたモータのロータの一部を模式的に示す図であり、マグネット１極対分を示している。It is a figure which shows a part of the rotor of the motor shown in FIG. 1 schematically, and shows themagnet 1 pole pair.図３に示されたマグネットの径方向内側の面における表面磁束密度を回転電機角０°から３６０°の範囲で測定した波形を示すグラフである。It is a graph which shows the waveform which measured the surface magnetic flux density in the radial inner surface of the magnet shown in FIG. 3 in the range of the rotaryelectric machine angle 0 ° to 360 °.図４に示された波形についてＦＦＴ解析を行った結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having performed FFT analysis on the waveform shown in FIG.図３に示されたモータの巻線鎖交磁束密度を回転電機角０°から３６０°の範囲で測定した波形を示すグラフである。It is a graph which shows the waveform which measured the winding interlinkage magnetic flux density of the motor shown in FIG. 3 in the range of the rotaryelectric machine angle 0 ° to 360 °.図６に示された波形についてＦＦＴ解析を行った結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having performed FFT analysis on the waveform shown in FIG.第１比較例に係るモータのマグネットの表面磁束密度の波形を示す図４に対応するグラフである。It is a graph corresponding to FIG. 4 which shows the waveform of the surface magnetic flux density of the magnet of the motor which concerns on 1st comparative example.図８に示された波形についてＦＦＴ解析を行った結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having performed FFT analysis on the waveform shown in FIG.第１比較例に係るモータの巻線鎖交磁束密度の波形を示す図６に対応するグラフである。It is a graph corresponding to FIG. 6 which shows the waveform of the winding interlinkage magnetic flux density of the motor which concerns on 1st comparative example.図１０に示された波形についてＦＦＴ解析を行った結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having performed FFT analysis on the waveform shown in FIG.第２比較例に係るモータのマグネットの表面磁束密度の波形を示す図４に対応するグラフである。It is a graph corresponding to FIG. 4 which shows the waveform of the surface magnetic flux density of the magnet of the motor which concerns on 2nd comparative example.図１２に示された波形についてＦＦＴ解析を行った結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having performed FFT analysis on the waveform shown in FIG.第２比較例に係るモータの巻線鎖交磁束密度の波形を示す図６に対応するグラフである。It is a graph corresponding to FIG. 6 which shows the waveform of the winding interlinkage magnetic flux density of the motor which concerns on 2nd comparative example.図１４に示された波形についてＦＦＴ解析を行った結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having performed FFT analysis on the waveform shown in FIG.ロータハウジングの一部を磁路として用いている例を示す図３に対応する模式図である。It is a schematic diagram corresponding to FIG. 3 which shows an example which uses a part of a rotor housing as a magnetic path.磁路を形成する磁性体をマグネットの間に設けた例を示す図３に対応する模式図である。It is a schematic diagram corresponding to FIG. 3 which shows an example in which a magnetic material forming a magnetic path is provided between magnets.磁極中心においてマグネットを離間させた例を示す図３に対応する模式図である。It is a schematic diagram corresponding to FIG. 3 which shows the example which separated the magnet at the center of a magnetic pole.他の形態の導線部の配列を示す図２に対応する断面図である。It is sectional drawing corresponding to FIG. 2 which shows the arrangement of the conducting wire part of another form.他の形態の導線部の配列を示す図２に対応する断面図である。It is sectional drawing corresponding to FIG. 2 which shows the arrangement of the conducting wire part of another form.他の形態の導線部の配列を示す図２に対応する断面図である。It is sectional drawing corresponding to FIG. 2 which shows the arrangement of the conducting wire part of another form.インナロータ型のモータを示す図２に対応する断面図である。It is sectional drawing corresponding to FIG. 2 which shows the inner rotor type motor.

図１〜図３を用いて実施形態に係るモータについて説明する。 The motor according to the embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 3.

図１及び図２に示されるように、本実施形態のモータ１０は、車両用空調装置の一部を構成するファンを回転させるために用いられるアウタロータ型のモータ（ブラシレスモータ）である。このモータ１０は、回転軸１２を回転させるモータ本体１４と、モータ本体１４への通電を制御することにより回転軸１２の回転を制御する図示しない制御部と、モータ本体１４及び制御部を支持するセンタピース１８と、を備えている。なお、図中に適宜示す矢印Ｚ方向、矢印Ｒ方向及び矢印Ｃ方向は、回転軸１２の回転軸方向一方側、回転径方向外側及び回転周方向一方側をそれぞれ示すものとする。また以下、単に軸方向、径方向、周方向を示す場合は、特に断りのない限り、回転軸１２の回転軸方向、回転径方向、回転周方向を示すものとする。 As shown in FIGS. 1 and 2, themotor 10 of the present embodiment is an outer rotor type motor (brushless motor) used to rotate a fan forming a part of a vehicle air conditioner. Themotor 10 supports amotor body 14 that rotates a rotatingshaft 12, a control unit (not shown) that controls the rotation of the rotatingshaft 12 by controlling energization of themotor body 14, and themotor body 14 and the control unit. It includes acenter piece 18. The arrow Z direction, the arrow R direction, and the arrow C direction, which are appropriately shown in the drawing, indicate one side of therotation axis 12 in the rotation axis direction, the outside in the rotation radial direction, and one side in the rotation circumferential direction, respectively. Hereinafter, when the axial direction, the radial direction, and the circumferential direction are simply indicated, unless otherwise specified, the rotation axis direction, the rotation radial direction, and the rotation circumferential direction of therotation shaft 12 are indicated.

モータ本体１４は、回転軸１２と、ロータ２０と、ステータ２２と、を主要な要素として構成されている。 Themotor body 14 is composed of a rotatingshaft 12, arotor 20, and astator 22 as main elements.

図１に示されるように、回転軸１２は、円柱状の鋼材を用いて形成されている。この回転軸１２は、センタピース１８に固定された一対のベアリング２６によって回転自在に支持されている。 As shown in FIG. 1, the rotatingshaft 12 is formed by using a columnar steel material. The rotatingshaft 12 is rotatably supported by a pair ofbearings 26 fixed to thecenter piece 18.

ロータ２０は、軸方向他方側が開放された有底円筒状に形成されたロータハウジング２８にマグネット３０が固定されることによって構成されている。ロータハウジング２８は、円板状に形成された底壁２８Ａと、底壁２８Ａの径方向外側の端から軸方向他方側へ屈曲して延びる円筒状の周壁２８Ｂと、を備えている。底壁２８Ａの中心部には、回転軸１２が挿入される挿入部２８Ｃが設けられている。回転軸１２が挿入部２８Ｃに圧入されることで、ロータハウジング２８と回転軸１２とが一体回転可能に結合されている。 Therotor 20 is configured by fixing amagnet 30 to arotor housing 28 formed in a bottomed cylindrical shape with the other side open in the axial direction. Therotor housing 28 includes a disc-shaped bottom wall 28A and a cylindricalperipheral wall 28B that bends and extends from the radially outer end of thebottom wall 28A to the other side in the axial direction. Aninsertion portion 28C into which therotation shaft 12 is inserted is provided at the center of thebottom wall 28A. By press-fitting therotary shaft 12 into theinsertion portion 28C, therotor housing 28 and therotary shaft 12 are integrally rotatably coupled to each other.

マグネット３０は、ロータハウジング２８の周壁２８Ｂの径方向内側の面に接着剤等を介して固定されている。また、マグネット３０は、当該マグネット３０の軸方向の中心とステータコア３２の径方向外側の部分３２Ａの軸方向の中心とが一致した状態で、ステータ２２と径方向に対向して配置されている。 Themagnet 30 is fixed to the radial inner surface of theperipheral wall 28B of therotor housing 28 via an adhesive or the like. Further, themagnet 30 is arranged so as to face thestator 22 in the radial direction in a state where the axial center of themagnet 30 and the axial center of the radiallyouter portion 32A of thestator core 32 coincide with each other.

図１及び図２に示されるように、ステータ２２は、環状に形成されたステータコア３２と、ステータコア３２の径方向外側の部分３２Ａに固定されたコイルとしての環状のコイル体３４と、を含んで構成されている。 As shown in FIGS. 1 and 2, thestator 22 includes anannular stator core 32 and anannular coil body 34 as a coil fixed to a radiallyouter portion 32A of thestator core 32. It is configured.

ステータコア３２は、磁性材料である鉄や鋼の板材を用いて所定の形状に形成された複数のコアシート３６が軸方向に積層されて一体化されること等によって形成されている。ここで、複数のコアシート３６は、一例としてその一部が互いに凹凸嵌合されることにより一体化されている。 Thestator core 32 is formed by laminating and integrating a plurality ofcore sheets 36 formed in a predetermined shape using iron or steel plate materials as magnetic materials in the axial direction. Here, the plurality ofcore sheets 36 are integrated by, for example, a part thereof being unevenly fitted to each other.

図１に示されるように、ステータコア３２の径方向外側の部分３２Ａの軸方向への厚み寸法は、ステータコア３２の径方向の中心部３２Ｂの軸方向への厚み寸法よりも厚くなっている。これにより、ステータコア３２の径方向外側の部分３２Ａとステータコア３２の径方向の中心部３２Ｂとの境目における軸方向一方側及び軸方向他方側には、それぞれ軸方向に高さの差を有する段差が形成されている。なお、この段差が形成されていない構成としてもよい。 As shown in FIG. 1, the axial thickness dimension of the radiallyouter portion 32A of thestator core 32 is thicker than the axial thickness dimension of theradial center portion 32B of thestator core 32. As a result, there are steps having a height difference in the axial direction on one side in the axial direction and the other side in the axial direction at the boundary between the radialouter portion 32A of thestator core 32 and theradial center portion 32B of thestator core 32. It is formed. It should be noted that the configuration may be such that this step is not formed.

また、ステータコア３２の径方向の中心部３２Ｂには、センタピース１８に形成されたステータコア支持部１８Ａが挿入される支持孔３２Ｄが形成されている。そして、センタピース１８に形成されたステータコア支持部１８Ａがステータコア３２の支持孔３２Ｄに挿入されることで、ステータコア３２（ステータ２２）のセンタピース１８に対する周方向への位置決めがなされる。また、ステータコア３２（ステータ２２）は、ステータコア支持部１８Ａに圧入等により固定されている。 Further, asupport hole 32D into which the statorcore support portion 18A formed in thecenter piece 18 is inserted is formed in theradial center portion 32B of thestator core 32. Then, the statorcore support portion 18A formed in thecenter piece 18 is inserted into thesupport hole 32D of thestator core 32, so that the stator core 32 (stator 22) is positioned in the circumferential direction with respect to thecenter piece 18. Further, the stator core 32 (stator 22) is fixed to the statorcore support portion 18A by press fitting or the like.

コイル体３４は、巻線としての複数の導線４０がステータコア３２の径方向外側の部分３２Ａを覆う形状に湾曲及び屈曲されること等により形成されている。なお、本実施形態では、一例として、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相をそれぞれ構成する３本の導線４０を所謂波巻することでコイル体３４が形成されている。また、３本の導線４０は、図示しない制御部に接続されている。これにより、コイル体３４（３本の導線４０）への通電が制御部によって制御されるようになっている。 Thecoil body 34 is formed by bending and bending a plurality of conductingwires 40 as windings so as to cover the radiallyouter portion 32A of thestator core 32. In the present embodiment, as an example, thecoil body 34 is formed by so-called wave winding of three conductingwires 40 constituting each of the U phase, the V phase, and the W phase. Further, the threeconductors 40 are connected to a control unit (not shown). As a result, the energization of the coil body 34 (three conductors 40) is controlled by the control unit.

ここで、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相をそれぞれ構成する３本の導線４０においてステータコア３２の径方向外側の部分３２Ａにおける径方向外側の面３２Ａ０に沿って配置される部分を導線部３４Ａと呼ぶ。図２に示されるように、導線部３４Ａは、軸方向にのびる導線４０の一部が周方向に配列される（本実施形態では７列で配列される）ことにより構成されており、Ｕ相の導線部３４Ａ、Ｖ相の導線部３４Ａ及びＷ相の導線部３４Ａは、周方向に沿ってこの順で配列されている。また、Ｕ相の導線部３４Ａ、Ｖ相の導線部３４Ａ及びＷ相の導線部３４Ａは、周方向に隙間なく配列されている。これにより、各々の導線部３４Ａの間にステータコア３２の一部等の導線間部材が設けられていない構成となっている。このような構造を「ティースレス構造」と呼ぶ。 Here, in the threeconductors 40 constituting the U phase, the V phase, and the W phase, the portion arranged along the radial outer surface 32A0 in the radialouter portion 32A of thestator core 32 is referred to as theconductor portion 34A. .. As shown in FIG. 2, theconductor portion 34A is configured by partially arranging a part of theconductors 40 extending in the axial direction in the circumferential direction (arranged in 7 rows in this embodiment), and is a U phase. Theconducting wire portion 34A, the V-phaseconducting wire portion 34A, and the W-phaseconducting wire portion 34A are arranged in this order along the circumferential direction. Further, theU-phase conductor portion 34A, the V-phase conductor portion 34A, and the W-phase conductor portion 34A are arranged without gaps in the circumferential direction. As a result, no interconductor member such as a part of thestator core 32 is provided between therespective conductors 34A. Such a structure is called a "teethless structure".

図１に示されるように、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相をそれぞれ構成する３本の導線４０においてステータコア３２の径方向外側の部分３２Ａにおける軸方向一方側の面３２Ａ１に沿って配置される部分を第１コイルエンド３４Ｂと呼ぶ。さらに、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相をそれぞれ構成する３本の導線４０においてステータコア３２の径方向外側の部分３２Ａにおける軸方向他方側の面３２Ａ２に沿って配置される部分を第２コイルエンド３４Ｃと呼ぶ。 As shown in FIG. 1, a portion of the threeconductors 40 constituting the U phase, the V phase, and the W phase, which are arranged along the axially one side surface 32A1 of the radiallyouter portion 32A of thestator core 32. Is called thefirst coil end 34B. Further, in the three conductingwires 40 constituting the U phase, the V phase, and the W phase, the portion arranged along the surface 32A2 on the other side in the axial direction in the radialouter portion 32A of thestator core 32 is thesecond coil end 34C. Called.

ところで、モータ１０のトルクを大きくするという観点では、マグネット３０とコイル体３４との相互作用による巻線鎖交磁束密度を大きくすることが重要である。また、ティースレス構造のモータ１０では、当該モータ１０のインダクタンスを所望のインダクタンスとすることと巻線鎖交磁束の歪を低減することとの互いに背反する要求を満足させつつ、トルクリップルを低減できることが望ましい。さらに、トルクリップルを抑制するという観点では、上記巻線鎖交磁束密度の波形（回転電機角０°から３６０°の範囲で測定した波形）を正弦波に沿う波形とすることが重要である。以下、本実施形態のティースレス構造のモータ１０に対応したトルクリップルを抑制するためのロータ２０の構成について説明する。 By the way, from the viewpoint of increasing the torque of themotor 10, it is important to increase the winding interlinkage magnetic flux density due to the interaction between themagnet 30 and thecoil body 34. Further, in themotor 10 having a teethless structure, the torque ripple can be reduced while satisfying the mutually contradictory requirements of setting the inductance of themotor 10 to a desired inductance and reducing the distortion of the winding interlinkage magnetic flux. Is desirable. Further, from the viewpoint of suppressing torque ripple, it is important to make the waveform of the winding interlinkage magnetic flux density (the waveform measured in the range of the rotating electric machine angle of 0 ° to 360 °) along the sine wave. Hereinafter, the configuration of therotor 20 for suppressing the torque ripple corresponding to themotor 10 having the teethless structure of the present embodiment will be described.

図２及び図３に示されるように、本実施形態のロータ２０では、磁極中心Ｐにおいて径方向内側がＮ極とされた一対のマグネット３０Ｎと、磁極中心Ｐにおいて径方向内側がＳ極とされた一対のマグネット３０Ｓと、を備えている。一対のマグネット３０Ｎ、３０Ｓは、径方向を厚み方向として周方向に延在する板状に形成されている。磁極中心Ｐにおいて径方向内側がＮ極とされた一対のマグネット３０Ｎは、磁極中心Ｐにおいて互いに周方向に当接している。また、磁極中心Ｐにおいて径方向内側がＳ極とされた一対のマグネット３０Ｓは、磁極中心Ｐにおいて互いに周方向に当接している。さらに、磁極中心Ｐにおいて径方向内側がＮ極とされた一対のマグネット３０Ｎと、磁極中心Ｐにおいて径方向内側がＳ極とされた一対のマグネット３０Ｓと、は周方向に間隔をあけて配列されている。なお、本実施形態のマグネット３０は、一例として残留磁束密度Ｂｒが１．０Ｔ以上であり、保磁力ｂＨｃが４００ｋＡ／ｍ以上となっている。 As shown in FIGS. 2 and 3, in therotor 20 of the present embodiment, a pair ofmagnets 30N having a radial inner side of the magnetic pole center P as an N pole and a radial inner side of the magnetic pole center P having an S pole. It is provided with a pair ofmagnets 30S. The pair ofmagnets 30N and 30S are formed in a plate shape extending in the circumferential direction with the radial direction as the thickness direction. A pair ofmagnets 30N having an N pole in the radial direction at the magnetic pole center P are in contact with each other in the circumferential direction at the magnetic pole center P. Further, the pair ofmagnets 30S having the S pole inside the magnetic pole center P in the radial direction are in contact with each other in the circumferential direction at the magnetic pole center P. Further, a pair ofmagnets 30N having an N pole on the inside in the radial direction at the center of the magnetic pole P and a pair ofmagnets 30S having an S pole on the inside in the radial direction at the center of the magnetic pole P are arranged at intervals in the circumferential direction. ing. As an example, themagnet 30 of the present embodiment has a residual magnetic flux density Br of 1.0 T or more and a coercive force bHc of 400 kA / m or more.

ここで、図３に示されるように、磁極中心Ｐにおいて径方向内側がＮ極とされた一対のマグネット３０Ｎは、磁極中心Ｐ側の端部３０Ｎ１と磁極中心Ｐとは反対側の端部３０Ｎ２とで磁化容易軸が異なる方向に向いている。具体的には、一対のマグネット３０Ｎでは、磁極中心Ｐとは反対側の端部３０Ｎ２から磁極中心Ｐ側の端部３０Ｎ１へ向かうにつれて径方向外側から内側へ円弧状の線を描くような磁力線となるように磁化容易軸が設定されている。 Here, as shown in FIG. 3, a pair ofmagnets 30N having an north pole in the radial direction at the magnetic pole center P have an end portion 30N1 on the magnetic pole center P side and an end portion 30N2 on the opposite side to the magnetic pole center P. The easy-to-magnetize axes are oriented in different directions. Specifically, in the pair ofmagnets 30N, a magnetic field line that draws an arcuate line from the outer side to the inner side in the radial direction from the end portion 30N2 on the side opposite to the magnetic pole center P to the end portion 30N1 on the magnetic pole center P side. The axis for easy magnetization is set so as to be.

また、磁極中心Ｐにおいて径方向内側がＳ極とされた一対のマグネット３０Ｓでは、磁極中心Ｐ側の端部３０Ｓ１から磁極中心Ｐとは反対側の端部３０Ｓ２へ向かうにつれて径方向内側から外側へ円弧状の線を描くような磁力線となるように磁化容易軸が設定されている。 Further, in the pair ofmagnets 30S in which the inside of the magnetic pole center P has an S pole in the radial direction, from the inside to the outside in the radial direction from the end portion 30S1 on the magnetic pole center P side toward the end portion 30S2 on the side opposite to the magnetic pole center P. The easy-to-magnetize axis is set so that the magnetic field lines draw an arc-shaped line.

なお、一対のマグネット３０Ｎ、３０Ｓにおける径方向内側の面において磁力線と周方向とのなす角度を極集中配向角度θ１と呼ぶ。また、一対のマグネット３０Ｎ、３０Ｓにおける径方向外側の面において磁力線と周方向とのなす角度を極間配向角度θ２と呼ぶ。 The angle formed by the magnetic field lines and the circumferential direction on the inner surface of the pair ofmagnets 30N and 30S in the radial direction is referred to as an extremely concentrated orientation angle θ1. Further, the angle formed by the magnetic field line and the circumferential direction on the radial outer surface of the pair ofmagnets 30N and 30S is referred to as an interpole orientation angle θ2.

図４には、１極対のマグネット３０（一対のＮ極のマグネット３０Ｎ及び一対のＳ極のマグネット３０Ｓ）の径方向内側の面における表面磁束密度を回転電機角０°から３６０°の範囲で測定した波形が示されている。 In FIG. 4, the surface magnetic flux density on the radial inner surface of the 1-pole pair of magnets 30 (a pair of N-pole magnets 30N and a pair of S-pole magnets 30S) is set in the range of the rotary electric machine angle of 0 ° to 360 °. The measured waveform is shown.

この図に示されるように、回転電機角が０°から１８０°の範囲では、すなわち、磁極中心Ｐにおいて径方向内側がＮ極とされた一対のマグネット３０Ｎと対応する範囲においては、０°から９０°へ向かうにつれて表面磁束密度が増加し、９０°から１８０°へ向かうにつれて表面磁束密度が減少する。 As shown in this figure, in the range of the rotating electric machine angle from 0 ° to 180 °, that is, in the range corresponding to the pair ofmagnets 30N having the N pole in the radial direction at the magnetic flux center P, from 0 °. The surface magnetic flux density increases toward 90 °, and decreases from 90 ° to 180 °.

詳述すると、本実施形態では、回転電機角が０°から３０°の範囲においては、０°から３０°へ向かうにつれて表面磁束密度が増加する。また、回転電機角が３０°から６０°の範囲においては３０°から６０°へ向かうにつれて表面磁束密度がほぼ変化しない。さらに、回転電機角が６０°から９０°の範囲においては３０°から６０°の範囲に対して急激に表面磁束密度が増加する。 More specifically, in the present embodiment, the surface magnetic flux density increases from 0 ° to 30 ° in the range of the rotary electric machine angle of 0 ° to 30 °. Further, in the range where the rotary electric machine angle is in the range of 30 ° to 60 °, the surface magnetic flux density hardly changes as it goes from 30 ° to 60 °. Further, when the rotary electric machine angle is in the range of 60 ° to 90 °, the surface magnetic flux density increases sharply in the range of 30 ° to 60 °.

回転電機角が９０°から１２０°の範囲においては９０°から１２０°へ向かうにつれて表面磁束密度が減少する。また、回転電機角が１２０°から１５０°の範囲においては１２０°から１５０°へ向かうにつれて表面磁束密度がほぼ変化しない。さらに、回転電機角が１５０°から１８０°の範囲においては１２０°から１５０°の範囲に対して急激に表面磁束密度が増加する。 In the range of the rotary electric machine angle of 90 ° to 120 °, the surface magnetic flux density decreases from 90 ° to 120 °. Further, in the range of the rotary electric machine angle of 120 ° to 150 °, the surface magnetic flux density hardly changes as it goes from 120 ° to 150 °. Further, when the rotary electric machine angle is in the range of 150 ° to 180 °, the surface magnetic flux density increases sharply in the range of 120 ° to 150 °.

回転電機角が１８０°から３６０°の範囲では、すなわち、磁極中心Ｐにおいて径方向内側がＳ極とされた一対のマグネット３０Ｓと対応する範囲においては、１８０°から２７０°へ向かうにつれて表面磁束密度が減少し、２７０°から３６０°へ向かうにつれて表面磁束密度が増加する。 In the range where the rotary electric machine angle is from 180 ° to 360 °, that is, in the range corresponding to the pair ofmagnets 30S whose radial inside is the S pole at the magnetic pole center P, the surface magnetic flux density increases from 180 ° to 270 °. Decreases, and the surface magnetic flux density increases from 270 ° to 360 °.

詳述すると、本実施形態では、回転電機角が１８０°から２１０°の範囲においては、１８０°から２１０°へ向かうにつれて表面磁束密度が減少する。また、回転電機角が２１０°から２４０°の範囲においては２１０°から２４０°へ向かうにつれて表面磁束密度がほぼ変化しない。さらに、回転電機角が２４０°から２７０°の範囲においては２１０°から２４０°の範囲に対して急激に表面磁束密度が減少する。 More specifically, in the present embodiment, the surface magnetic flux density decreases from 180 ° to 210 ° in the range of the rotary electric machine angle of 180 ° to 210 °. Further, in the range of the rotary electric machine angle of 210 ° to 240 °, the surface magnetic flux density hardly changes as it goes from 210 ° to 240 °. Further, in the range of the rotary electric machine angle of 240 ° to 270 °, the surface magnetic flux density sharply decreases with respect to the range of 210 ° to 240 °.

回転電機角が２７０°から３００°の範囲においては２７０°から３００°へ向かうにつれて表面磁束密度が増加する。また、回転電機角が３００°から３３０°の範囲においては３００°から３３０°へ向かうにつれて表面磁束密度が変化しない。さらに、回転電機角が３３０°から３６０°の範囲においては３００°から３３０°の範囲に対して急激に表面磁束密度が増加する。 When the rotary electric machine angle is in the range of 270 ° to 300 °, the surface magnetic flux density increases from 270 ° to 300 °. Further, in the range of the rotary electric machine angle of 300 ° to 330 °, the surface magnetic flux density does not change from 300 ° to 330 °. Further, when the rotary electric machine angle is in the range of 330 ° to 360 °, the surface magnetic flux density increases sharply in the range of 300 ° to 330 °.

図５には、図４に示された表面磁束密度の波形についてＦＦＴ解析を行った結果のグラフが示されている。この図に示された１次、５次及び７次の磁束成分に着目して比較したものを以下の表１に示す。 FIG. 5 shows a graph of the results of FFT analysis of the waveform of the surface magnetic flux density shown in FIG. Table 1 below shows a comparison focusing on the first-order, fifth-order, and seventh-order magnetic flux components shown in this figure.

表１に示されるように、表面磁束密度の５次の波形に対する位相は８．６５°であり、７次の波形に対する位相は１９０．５°である。そして、５次の波形に対する位相と７次の波形に対する位相とが逆位相となるようにすると共に、５次の波形に対する磁束成分と７次の波形に対する磁束成分との差分を小さくすることで、６次の誘起電圧歪を小さくすることが可能となり、トルクリップルを低減できることが実験及び解析により得られた。 As shown in Table 1, the phase of the surface magnetic flux density with respect to the fifth-order waveform is 8.65 °, and the phase with respect to the seventh-order waveform is 190.5 °. Then, the phase for the 5th-order waveform and the phase for the 7th-order waveform are made to have opposite phases, and the difference between the magnetic flux component for the 5th-order waveform and the magnetic flux component for the 7th-order waveform is reduced. Experiments and analyzes have shown that the sixth-order induced voltage distortion can be reduced and the torque ripple can be reduced.

なお、「表面磁束密度の５次の波形に対する位相と７次の波形に対する位相とが逆位相となる」とは、「表面磁束密度の５次の波形に対する位相から７次の波形に対する位相を引いた値の絶対値が、９０°を超え２７０°未満の値となること」と対応する。そして、表面磁束密度の５次の波形に対する位相から７次の波形に対する位相を引いた値の絶対値が１８０°に近い値となっているほど、トルクリップルを効果的に低減できることが実験及び解析によりわかっている。本実施形態では、５次の波形に対する位相から７次の波形に対する位相を引いた値の絶対値が１８１．８°となっている。 In addition, "the phase of the surface magnetic flux density with respect to the 5th order waveform and the phase with respect to the 7th order waveform are opposite phases" means that "the phase of the surface magnetic flux density with respect to the 5th order waveform is subtracted from the phase with respect to the 7th order waveform". The absolute value of the value is more than 90 ° and less than 270 °. " Experiments and analyzes show that the closer the absolute value of the surface magnetic flux density to the fifth-order waveform minus the phase for the seventh-order waveform is, the more effectively the torque ripple can be reduced. I know by. In the present embodiment, the absolute value of the value obtained by subtracting the phase for the 7th-order waveform from the phase for the 5th-order waveform is 181.8 °.

また、「表面磁束密度の５次の波形に対する磁束成分と７次の波形に対する磁束成分との差分を小さくする」とは、「表面磁束密度の５次の波形に対する磁束成分から７次の波形に対する磁束成分を引いた値の絶対値が、１次の波形に対する磁束成分に対して１０％以下にする」と対応する。そして、本実施形態では、表面磁束密度の５次の波形に対する磁束成分から７次の波形に対する磁束成分を引いた値の絶対値が、１次の波形に対する磁束成分に対して８．５％となっている。 Further, "reducing the difference between the magnetic flux component for the 5th order waveform of the surface magnetic flux density and the magnetic flux component for the 7th order waveform" means "from the magnetic flux component for the 5th order waveform of the surface magnetic flux density to the 7th order waveform". The absolute value of the value obtained by subtracting the magnetic flux component should be 10% or less of the magnetic flux component with respect to the primary waveform. " Then, in the present embodiment, the absolute value of the value obtained by subtracting the magnetic flux component for the 7th order waveform from the magnetic flux component for the 5th order waveform of the surface magnetic flux density is 8.5% with respect to the magnetic flux component for the 1st order waveform. It has become.

なお、本実施形態では、極集中配向角度θ１及び極間配向角度θ２を主要なパラメータとしてマグネット３０の磁束等を設定することで、表面磁束密度の５次の波形に対する位相から７次の波形に対する位相を引いた値の絶対値が１８０°に近づくように、かつ５次の波形に対する磁束成分から７次の波形に対する磁束成分を引いた値の絶対値が１次の波形に対する磁束成分に対して１０％以下となるようにした。 In the present embodiment, by setting the magnetic flux of themagnet 30 and the like with the polar concentrated orientation angle θ1 and the interpole orientation angle θ2 as the main parameters, the phase of the surface magnetic flux density with respect to the fifth-order waveform is changed to the seventh-order waveform. The absolute value of the value obtained by subtracting the magnetic flux component for the 7th order waveform from the magnetic flux component for the 5th order waveform is such that the absolute value of the value obtained by subtracting the phase approaches 180 ° with respect to the magnetic flux component for the 1st order waveform. It was set to 10% or less.

（本実施形態の作用並びに効果）
次に、本実施形態の作用並びに効果について説明する。(Action and effect of this embodiment)
Next, the operation and effect of this embodiment will be described.

図１及び図２に示されるように、本実施形態のモータ１０では、ステータ２２のコイル体３４への通電が制御部によって制御されると、コイル体３４が磁束（磁界）を発する。これにより、ロータ２０が回転軸１２と共に回転する。 As shown in FIGS. 1 and 2, in themotor 10 of the present embodiment, when the energization of thestator 22 to thecoil body 34 is controlled by the control unit, thecoil body 34 generates a magnetic flux (magnetic field). As a result, therotor 20 rotates together with the rotatingshaft 12.

ここで、本実施形態では、表面磁束密度の５次の波形に対する位相から７次の波形に対する位相を引いた値の絶対値が１８０°に近づくように、かつ５次の波形に対する磁束成分から７次の波形に対する磁束成分を引いた値の絶対値が１次の波形に対する磁束成分に対して１０％以下となるようにマグネット３０の磁束を設定している。これにより、図６に示されるように、巻線鎖交磁束密度の波形（回転電機角０°から３６０°の範囲で測定した波形）を正弦波に近づけることができる。これにより、モータ１０のトルクリップルを低減することができる。また、上記のような設定とすることにより、制御部によるコイル体３４への通電の制御性を確保することができる。 Here, in the present embodiment, the absolute value of the value obtained by subtracting the phase for the 7th-order waveform from the phase for the 5th-order waveform of the surface magnetic flux density approaches 180 °, and 7 from the magnetic flux component for the 5th-order waveform. The magnetic flux of themagnet 30 is set so that the absolute value obtained by subtracting the magnetic flux component for the next waveform is 10% or less of the magnetic flux component for the primary waveform. As a result, as shown in FIG. 6, the waveform of the winding interlinkage magnetic flux density (the waveform measured in the range of the rotating electric machine angle of 0 ° to 360 °) can be brought close to a sine wave. Thereby, the torque ripple of themotor 10 can be reduced. Further, by setting as described above, the controllability of energization of thecoil body 34 by the control unit can be ensured.

図７には、図６に示された巻線鎖交磁束密度の波形についてＦＦＴ解析を行った結果のグラフが示されている。この図に示された１次、５次及び７次の磁束成分に着目して比較したものを以下の表２に示す。 FIG. 7 shows a graph of the results of FFT analysis of the waveform of the winding interlinkage magnetic flux density shown in FIG. Table 2 below shows a comparison focusing on the first-order, fifth-order, and seventh-order magnetic flux components shown in this figure.

この表によれば、トルクリップルの大きさに起因する（６次の誘起電圧歪に起因する）と考えられる巻線鎖交磁束密度の５次及び７次の磁束成分の値を１次の磁束成分の値に対して十分に小さく（上記の例では５％未満）できている。これは、巻線鎖交磁束密度の５次及び７次の磁束成分が互いに打ち消し合うことで、６次の誘起電圧歪を小さくできているものと考えられる。 According to this table, the values of the 5th and 7th order magnetic flux components of the winding interlinkage magnetic flux density, which are considered to be due to the magnitude of the torque ripple (due to the 6th order induced voltage distortion), are the primary magnetic flux. It is sufficiently small (less than 5% in the above example) with respect to the value of the component. It is considered that this is because the 5th and 7th order magnetic flux components of the winding interlinkage magnetic flux density cancel each other out to reduce the 6th order induced voltage distortion.

（第１比較例）
図８には、第１比較例に係るモータの表面磁束密度を示す図４に対応するグラフが示されている。この例では、回転電機角が０°から１８０°の範囲では、すなわち、磁極中心Ｐにおいて径方向内側がＮ極とされた一対のマグネット３０Ｎと対応する範囲においては、０°から９０°へ向かうにつれて、表面磁束密度が、増加、減少、増加の順で変化するようになっている。また、９０°から１８０°へ向かうにつれて、表面磁束密度が、減少、増加、減少の順で変化するようになっている。(First comparative example)
FIG. 8 shows a graph corresponding to FIG. 4, which shows the surface magnetic flux density of the motor according to the first comparative example. In this example, in the range of the rotating electric machine angle from 0 ° to 180 °, that is, in the range corresponding to the pair ofmagnets 30N having the N pole in the radial direction at the magnetic flux center P, the direction is from 0 ° to 90 °. As a result, the surface magnetic flux density changes in the order of increase, decrease, and increase. Further, the surface magnetic flux density changes in the order of decrease, increase, and decrease from 90 ° to 180 °.

また、回転電機角が１８０°から３６０°の範囲では、すなわち、磁極中心Ｐにおいて径方向内側がＳ極とされた一対のマグネット３０Ｓと対応する範囲においては、１８０°から２７０°へ向かうにつれて、表面磁束密度が、減少、増加、減少の順で変化するようになっている。また、２７０°から３６０°へ向かうにつれて、表面磁束密度が、増加、減少、増加の順で変化するようになっている。 Further, in the range of the rotating electric machine angle from 180 ° to 360 °, that is, in the range corresponding to the pair ofmagnets 30S having the S pole in the radial direction at the magnetic flux center P, as it goes from 180 ° to 270 °, The surface magnetic flux density changes in the order of decrease, increase, and decrease. Further, the surface magnetic flux density changes in the order of increase, decrease, and increase from 270 ° to 360 °.

図９には、図８に示された表面磁束密度の波形についてＦＦＴ解析を行った結果のグラフが示されている。この図に示された１次、５次及び７次の磁束成分に着目して比較したものを以下の表３に示す。 FIG. 9 shows a graph of the results of FFT analysis of the waveform of the surface magnetic flux density shown in FIG. Table 3 below shows a comparison focusing on the first-order, fifth-order, and seventh-order magnetic flux components shown in this figure.

表３に示されるように、表面磁束密度の５次の波形に対する位相は７．２１°であり、７次の波形に対する位相は６．９４°である。そして、この比較例では、表面磁束密度の５次の波形に対する位相と７次の波形に対する位相とが同位相となっている。なお、「表面磁束密度の５次の波形に対する位相と７次の波形に対する位相とが同位相となっている」とは、「表面磁束密度の５次の波形に対する位相から７次の波形に対する位相を引いた値の絶対値が、９０°を超え２７０°未満の範囲とは異なる値となること」対応する。 As shown in Table 3, the phase of the surface magnetic flux density with respect to the fifth-order waveform is 7.21 °, and the phase with respect to the seventh-order waveform is 6.94 °. In this comparative example, the phase of the surface magnetic flux density with respect to the fifth-order waveform and the phase with respect to the seventh-order waveform are in phase. In addition, "the phase of the surface magnetic flux density with respect to the 5th order waveform and the phase with respect to the 7th order waveform are in phase" means "the phase of the surface magnetic flux density with respect to the 5th order waveform to the 7th order waveform". The absolute value of the value obtained by subtracting is different from the range of more than 90 ° and less than 270 °. "

そして、以上説明した第１比較例に係るモータでは、図１０に示されるように、巻線鎖交磁束密度の波形（回転電機角０°から３６０°の範囲で測定した波形）が、前述の本実施形態の波形（図６参照）と比べて正弦波から乖離した波形となっている。この波形及びこの波形をＦＦＴ解析した結果のグラフを示す図１１、並びに、図１１に示された１次、５次及び７次の磁束成分に着目して比較した以下の表４からもわかるように、トルクリップルの大きさに起因する（６次の誘起電圧歪に起因する）と考えられる巻線鎖交磁束密度の５次及び７次の磁束成分の値を１次の磁束成分の値に対して小さくことが難しく、第１比較例に係るモータでは、トルクリップルを効果的に抑制することが難しい。 Then, in the motor according to the first comparative example described above, as shown in FIG. 10, the waveform of the winding interlinkage magnetic flux density (the waveform measured in the range of the rotary electric machine angle of 0 ° to 360 °) is described above. The waveform deviates from the sine wave as compared with the waveform of the present embodiment (see FIG. 6). As can be seen from FIG. 11 showing this waveform and the graph of the result of FFT analysis of this waveform, and Table 4 below comparing the first-order, fifth-order, and seventh-order magnetic flux components shown in FIG. In addition, the values of the 5th and 7th order magnetic flux components of the winding interlinkage magnetic flux density, which are considered to be due to the magnitude of the torque ripple (due to the 6th order induced voltage distortion), are changed to the values of the 1st order magnetic flux components. On the other hand, it is difficult to make it small, and it is difficult to effectively suppress the torque ripple in the motor according to the first comparative example.

（第２比較例）
図１２には、第２比較例に係るモータの表面磁束密度を示す図４に対応するグラフが示されている。この例では、回転電機角が０°から１８０°の範囲では、すなわち、磁極中心Ｐにおいて径方向内側がＮ極とされた一対のマグネット３０Ｎと対応する範囲においては、０°から９０°へ向かうにつれて、表面磁束密度が、増加した後に減少するようになっている。また、９０°から１８０°へ向かうにつれて、表面磁束密度が、増加した後に減少するようになっている。(Second comparative example)
FIG. 12 shows a graph corresponding to FIG. 4, which shows the surface magnetic flux density of the motor according to the second comparative example. In this example, in the range of the rotating electric machine angle from 0 ° to 180 °, that is, in the range corresponding to the pair ofmagnets 30N having the N pole in the radial direction at the magnetic flux center P, the direction is from 0 ° to 90 °. As the surface magnetic flux density increases, it decreases. Further, the surface magnetic flux density increases and then decreases from 90 ° to 180 °.

また、回転電機角が１８０°から３６０°の範囲では、すなわち、磁極中心Ｐにおいて径方向内側がＳ極とされた一対のマグネット３０Ｓと対応する範囲においては、１８０°から２７０°へ向かうにつれて、表面磁束密度が、減少した後に増加するようになっている。また、２７０°から３６０°へ向かうにつれて、表面磁束密度が、減少した後に増加するようになっている。 Further, in the range of the rotating electric machine angle from 180 ° to 360 °, that is, in the range corresponding to the pair ofmagnets 30S having the S pole in the radial direction at the magnetic flux center P, as it goes from 180 ° to 270 °, The surface magnetic flux density is designed to increase after decreasing. Further, the surface magnetic flux density decreases and then increases from 270 ° to 360 °.

図１３には、図１２に示された表面磁束密度の波形についてＦＦＴ解析を行った結果のグラフが示されている。この図に示された１次、５次及び７次の磁束成分に着目して比較したものを以下の表５に示す。 FIG. 13 shows a graph of the results of FFT analysis of the waveform of the surface magnetic flux density shown in FIG. Table 5 below shows a comparison focusing on the first-order, fifth-order, and seventh-order magnetic flux components shown in this figure.

表３に示されるように、表面磁束密度の５次の波形に対する位相は−３．６６°であり、７次の波形に対する位相は５．２°である。そして、この比較例では、表面磁束密度の５次の波形に対する位相と７次の波形に対する位相とが同位相となっている。 As shown in Table 3, the phase of the surface magnetic flux density with respect to the fifth-order waveform is -3.66 °, and the phase with respect to the seventh-order waveform is 5.2 °. In this comparative example, the phase of the surface magnetic flux density with respect to the fifth-order waveform and the phase with respect to the seventh-order waveform are in phase.

そして、以上説明した第２比較例に係るモータでは、図１４に示されるように、巻線鎖交磁束密度の波形（回転電機角０°から３６０°の範囲で測定した波形）が、前述の本実施形態の波形（図６参照）と比べて正弦波から乖離した波形となっている。この波形及びこの波形をＦＦＴ解析した結果のグラフを示す図１５、並びに、図１５に示された１次、５次及び７次の磁束成分に着目して比較した以下の表６からもわかるように、トルクリップルの大きさに起因する（６次の誘起電圧歪に起因する）と考えられる巻線鎖交磁束密度の５次及び７次の磁束成分の値を１次の磁束成分の値に対して小さくことが難しく、第２比較例に係るモータでは、トルクリップルを効果的に抑制することが難しい。 Then, in the motor according to the second comparative example described above, as shown in FIG. 14, the waveform of the winding interlinkage magnetic flux density (the waveform measured in the range of the rotary electric machine angle of 0 ° to 360 °) is described above. The waveform deviates from the sine wave as compared with the waveform of the present embodiment (see FIG. 6). As can be seen from FIG. 15 showing this waveform and the graph of the result of FFT analysis of this waveform, and Table 6 below comparing the first-order, fifth-order, and seventh-order magnetic flux components shown in FIG. In addition, the values of the 5th and 7th order magnetic flux components of the winding interlinkage magnetic flux density, which are considered to be due to the magnitude of the torque ripple (due to the 6th order induced voltage distortion), are changed to the values of the 1st order magnetic flux components. On the other hand, it is difficult to make it small, and it is difficult to effectively suppress the torque ripple in the motor according to the second comparative example.

以上の第１比較例に係るモータ及び第２比較例に係るモータの結果からもわかるように、図１〜図３に示された本実施形態のモータ１０のように構成することで、トルクリップルを効果的に低減できることがわかる。 As can be seen from the results of the motor according to the first comparative example and the motor according to the second comparative example, the torque ripple is configured like themotor 10 of the present embodiment shown in FIGS. 1 to 3. It can be seen that can be effectively reduced.

なお、本実施形態では、図４に示されるように、表面磁束密度が、回転電機角の３０°から６０°の範囲、１２０°から１５０°の範囲、２１０°から２４０°の範囲、３００°から３３０°の範囲においてほぼ変化しないように構成した例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、表面磁束密度が、回転電機角が３０°から６０°の範囲においては３０°から６０°へ向かうにつれて増加するように、回転電機角が１２０°から１５０°の範囲においては１２０°から１５０°へ向かうにつれて９０°から１２０°の範囲に対して緩やかに減少するように、回転電機角が２１０°から２４０°の範囲においては２１０°から２４０°へ向かうにつれて減少するように、回転電機角が３００°から３３０°の範囲においては３００°から３３０°へ向かうにつれて２７０°から３００°の範囲に対して緩やかに増加するように設定してもよい。 In the present embodiment, as shown in FIG. 4, the surface magnetic flux density is in the range of 30 ° to 60 °, the range of 120 ° to 150 °, the range of 210 ° to 240 °, and 300 ° of the rotary electric machine angle. Although an example is described in which the structure is configured so as to be substantially unchanged in the range of 330 ° to 330 °, the present invention is not limited thereto. For example, the surface magnetic flux density increases from 30 ° to 60 ° in the range of the rotary machine angle of 30 ° to 60 °, and from 120 ° to 150 in the range of the rotary machine angle of 120 ° to 150 °. The rotary machine angle decreases gradually from 90 ° to 120 ° as it goes to °, and decreases from 210 ° to 240 ° in the range of 210 ° to 240 °. In the range of 300 ° to 330 °, it may be set to gradually increase with respect to the range of 270 ° to 300 ° as it goes from 300 ° to 330 °.

また、図３に示されるように、本実施形態のモータ１０では、磁極中心Ｐにおいて径方向内側がＮ極とされた一対のマグネット３０Ｎと、磁極中心Ｐにおいて径方向内側がＳ極とされた一対のマグネット３０Ｓと、が周方向に間隔をあけて配列されている。すなわち、本実施形態のモータ１０では、周方向に隣り合う一対の磁極中心Ｐ（周方向に隣り合うＮ極の磁極中心Ｐ及びＳ極の磁極中心Ｐ）の間の周方向の中央において、マグネット３０Ｎとマグネット３０Ｓとが周方向に離間している。この構成は、図１６に示されるように、ロータハウジング２８の一部（周壁２８Ｂ）を磁路として用いることができることを前提とした構成である。例えば、ロータハウジング２８の一部（周壁２８Ｂ）を磁路として用いることができない構成においては、図１７に示されるように、磁極中心Ｐにおいて径方向内側がＮ極とされた一対のマグネット３０Ｎと、磁極中心Ｐにおいて径方向内側がＳ極とされた一対のマグネット３０Ｓと、の間に隙間埋め用の磁石や磁性鋼板等の磁性体５０を設ければよい。或いは、磁極中心Ｐにおいて径方向内側がＮ極とされた一対のマグネット３０Ｎと、磁極中心Ｐにおいて径方向内側がＳ極とされた一対のマグネット３０Ｓと、を周方向に当接させた構成とすればよい。なお、ロータハウジング２８の一部（周壁２８Ｂ）の寸法公差とマグネット３０の寸法公差を考慮すると、マグネット３０間に隙間を設けた構成のほうが良い。 Further, as shown in FIG. 3, in themotor 10 of the present embodiment, a pair ofmagnets 30N having a radial inner side of the magnetic pole center P as an N pole and a radial inner side of the magnetic pole center P having an S pole. A pair ofmagnets 30S are arranged at intervals in the circumferential direction. That is, in themotor 10 of the present embodiment, the magnet is located at the center of the circumferential direction between the pair of magnetic pole centers P adjacent to each other in the circumferential direction (the magnetic pole centers P of the N poles and the magnetic pole centers P of the S poles adjacent to each other in the circumferential direction). The 30N and themagnet 30S are separated from each other in the circumferential direction. As shown in FIG. 16, this configuration is based on the premise that a part of the rotor housing 28 (peripheral wall 28B) can be used as a magnetic path. For example, in a configuration in which a part of the rotor housing 28 (peripheral wall 28B) cannot be used as a magnetic path, as shown in FIG. Amagnetic body 50 such as a magnet for filling a gap or a magnetic steel plate may be provided between a pair ofmagnets 30S having an S pole on the inner side in the radial direction at the magnetic pole center P. Alternatively, a pair ofmagnets 30N having an N pole in the radial direction at the magnetic pole center P and a pair ofmagnets 30S having an S pole in the radial direction at the magnetic pole center P are brought into contact with each other in the circumferential direction. do it. Considering the dimensional tolerance of a part of the rotor housing 28 (peripheral wall 28B) and the dimensional tolerance of themagnet 30, it is better to provide a gap between themagnets 30.

また、図３に示されるように、本実施形態のモータ１０では、磁極中心Ｐにおいて径方向内側がＮ極とされた一対のマグネット３０Ｎを磁極中心Ｐにおいて互いに周方向に当接させると共に、磁極中心Ｐにおいて径方向内側がＳ極とされた一対のマグネット３０Ｓを磁極中心Ｐにおいて互いに周方向に当接させた例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図１８に示されるように、磁極中心Ｐにおいて径方向内側がＮ極とされた一対のマグネット３０Ｎを磁極中心Ｐにおいて互いに周方向に離間させると共に、磁極中心Ｐにおいて径方向内側がＳ極とされた一対のマグネット３０Ｓを磁極中心Ｐにおいて互いに周方向に離間させた構成としてもよい。この場合、極集中配向角度θ１を図３に示された例よりも大きく設定することで、磁極中心における磁束密度が低下することを抑制することができる。その結果、この構成が適用されたモータの高トルク化が妨げられることを抑制することができる。なお、図１８に示された例では、Ｎ極のマグネット３０ＮとＳ極のマグネット３０Ｓとを周方向に当接させている。 Further, as shown in FIG. 3, in themotor 10 of the present embodiment, a pair ofmagnets 30N having an N pole in the radial direction at the magnetic pole center P are brought into contact with each other in the circumferential direction at the magnetic pole center P, and the magnetic poles are contacted with each other. An example in which a pair ofmagnets 30S having an S pole on the inside in the radial direction at the center P are brought into contact with each other in the circumferential direction at the center P of the magnetic pole has been described, but the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 18, a pair ofmagnets 30N having an N pole on the inside in the radial direction at the center of the magnetic pole P are separated from each other in the circumferential direction at the center of the magnetic pole P, and an S pole on the inside in the radial direction at the center of the magnetic pole P. The pair ofmagnets 30S may be spaced apart from each other in the circumferential direction at the magnetic pole center P. In this case, by setting the polar concentrated orientation angle θ1 larger than the example shown in FIG. 3, it is possible to suppress a decrease in the magnetic flux density at the center of the magnetic pole. As a result, it is possible to prevent the motor to which this configuration is applied from being hindered from increasing the torque. In the example shown in FIG. 18, the N-pole magnet 30N and the S-pole magnet 30S are brought into contact with each other in the circumferential direction.

また、図２に示されるように、本実施形態のモータ１０では、導線部３４Ａを径方向に１層とした構成について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図１９に示されるように、導線部３４Ａを径方向に２層等の複層にした構成としてもよい。 Further, as shown in FIG. 2, in themotor 10 of the present embodiment, a configuration in which theconducting wire portion 34A is formed into one layer in the radial direction has been described, but the present invention is not limited thereto. For example, as shown in FIG. 19, theconductor portion 34A may be configured to have a plurality of layers such as two layers in the radial direction.

また、図２０に示されるように、周方向に隣り合う導線部３４Ａ間に隙間が設けられた構成としてもよい。さらに、図２１に示されるように、Ｕ相の導線部３４Ａ、Ｖ相の導線部３４Ａ及びＷ相の導線部３４Ａの周方向への配列順序を図２とは異なる順序に配列してもよい。 Further, as shown in FIG. 20, a gap may be provided between theconducting wire portions 34A adjacent to each other in the circumferential direction. Further, as shown in FIG. 21, the arrangement order of theU-phase conductor portion 34A, the V-phase conductor portion 34A, and the W-phase conductor portion 34A in the circumferential direction may be arranged in an order different from that in FIG. ..

なお、図１〜図７及び図１６〜図２１の構成は、アウタロータ型のモータだけではなく図２２に示されたインナロータ型のモータ５２にも適用できる。なお、インナロータ型のモータ５２において前述のモータ１０と対応する部材及び部分には、前述のモータ１０と対応する部材及び部分と同じ符号を付している。 The configurations of FIGS. 1 to 7 and 16 to 21 can be applied not only to the outer rotor type motor but also to the innerrotor type motor 52 shown in FIG. 22. In the innerrotor type motor 52, the members and parts corresponding to the above-mentionedmotor 10 are designated by the same reference numerals as the members and parts corresponding to the above-mentionedmotor 10.

以上、本開示の一実施形態について説明したが、本開示は、上記に限定されるものでなく、その主旨を逸脱しない範囲内において上記以外にも種々変形して実施することが可能であることは勿論である。 Although one embodiment of the present disclosure has been described above, the present disclosure is not limited to the above, and various modifications other than the above can be carried out within a range not deviating from the gist thereof. Of course.

１０ モータ、２０ ロータ、３０ マグネット、３２ ステータコア、３４ コイル体（コイル）、３４Ａ 導線部、４０ 導線（巻線）、５２ モータ、Ｐ 磁極中心
10 motors, 20 rotors, 30 magnets, 32 stator cores, 34 coil bodies (coils), 34A conductors, 40 conductors (windings), 52 motors, P pole center

Claims (4)

Translated fromJapanese

磁性材料を用いて環状に形成されたステータコア（３２）と、導電性の巻線を用いて形成されていると共に前記ステータコアに支持されかつ前記ステータコアの径方向外側の面又は径方向内側の面に沿って周方向に並んで配置された導線部（３４Ａ）を有するコイル（３４）と、を備えたステータ（２２）と、
前記導線部と径方向に対向して配置されたマグネット（３０）を有し、前記コイルに通電されることで回転するロータ（２０）と、
を備え、
前記マグネットにおける前記導線部と対向する面における表面磁束密度を回転電機角０°から３６０°の範囲で測定した波形についてＦＦＴ解析を行い、５次の波形に対する位相と７次の波形に対する位相とが逆位相となるように、前記マグネット内の磁束が設定されたモータ。A stator core (32) formed in an annular shape using a magnetic material, and a stator core (32) formed by using a conductive winding and supported by the stator core and on a radial outer surface or a radial inner surface of the stator core. A stator (22) including a coil (34) having a conducting wire portion (34A) arranged side by side in the circumferential direction along the stator (22).
A rotor (20) having a magnet (30) arranged so as to face the conducting wire portion in the radial direction and rotating when the coil is energized.
With
FFT analysis is performed on the waveform of the magnet whose surface magnetic flux density on the surface facing the conducting wire portion is measured in the range of the rotary electric machine angle of 0 ° to 360 °, and the phase for the fifth-order waveform and the phase for the seventh-order waveform are obtained. A motor in which the magnetic flux in the magnet is set so as to have the opposite phase. 前記表面磁束密度が、
回転電機角が３０°から６０°の範囲においては３０°から６０°へ向かうにつれて変化しない又は増加するように、
回転電機角が６０°から９０°の範囲においては３０°から６０°の範囲に対してより増加するように、
回転電機角が９０°から１２０°の範囲においては９０°から１２０°へ向かうにつれて減少するように、
回転電機角が１２０°から１５０°の範囲においては１２０°から１５０°へ向かうにつれて変化しない又は９０°から１２０°の範囲に対して緩やかに減少するように、
回転電機角が２１０°から２４０°の範囲においては２１０°から２４０°へ向かうにつれて変化しない又は減少するように、
回転電機角が２４０°から２７０°の範囲においては２１０°から２４０°の範囲に対してより減少するように、
回転電機角が２７０°から３００°の範囲においては２７０°から３００°へ向かうにつれて増加するように、
回転電機角が３００°から３３０°の範囲においては３００°から３３０°へ向かうにつれて変化しない又は２７０°から３００°の範囲に対して緩やかに増加するように、
前記マグネット内の磁束が設定された請求項１に記載のモータ。The surface magnetic flux density
In the range of 30 ° to 60 °, the rotary electric machine angle does not change or increases as it goes from 30 ° to 60 °.
The rotary machine angle increases more in the range of 60 ° to 90 ° than in the range of 30 ° to 60 °.
In the range of 90 ° to 120 °, the rotary machine angle decreases from 90 ° to 120 °.
The rotary machine angle does not change from 120 ° to 150 ° in the range of 120 ° to 150 °, or gradually decreases with respect to the range of 90 ° to 120 °.
The rotary machine angle does not change or decreases from 210 ° to 240 ° in the range of 210 ° to 240 °.
In the range of 240 ° to 270 °, the rotary machine angle is more reduced than in the range of 210 ° to 240 °.
In the range of 270 ° to 300 °, the rotary machine angle increases from 270 ° to 300 °.
In the range of 300 ° to 330 °, the rotary machine angle does not change from 300 ° to 330 °, or gradually increases in the range of 270 ° to 300 °.
The motor according to claim 1, wherein the magnetic flux in the magnet is set. 前記ロータは、周方向に並んで配列された複数の前記マグネットを含んで構成され、
周方向に隣り合う一対の磁極中心（Ｐ）の間の周方向の中央において、一対の前記マグネットが周方向に離間している請求項１又は請求項２記載のモータ。The rotor is configured to include a plurality of the magnets arranged side by side in the circumferential direction.
The motor according to claim 1 or 2, wherein the pair of magnets are separated in the circumferential direction at the center in the circumferential direction between a pair of magnetic pole centers (P) adjacent to each other in the circumferential direction. 前記ロータは、周方向に並んで配列された複数の前記マグネットを含んで構成され、
周方向に隣り合う一対の磁極中心において、一対の前記マグネットが周方向に離間している請求項１又は請求項２記載のモータ。
The rotor is configured to include a plurality of the magnets arranged side by side in the circumferential direction.
The motor according to claim 1 or 2, wherein the pair of magnets are separated from each other in the circumferential direction at the centers of a pair of magnetic poles adjacent to each other in the circumferential direction.

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