(57)【要約】【課題】Ｐ極Ｓスロット（Ｐ：偶数、Ｓ：３の倍数、ただし、Ｓ−Ｐ＝１）の永久磁石同期電動機はギャップ磁束密度分布に磁気的不平衡があり、Ｓ個の固定子歯のうち１個の固定子歯に働く磁気吸引力が大きくなり、モード１の電磁力分布を生じ、モータの振動や騒音の発生要因となる。【解決手段】回転子を機械角３６０×（１／Ｐ−１／Ｓ）度ずつずらしたＳ段の段スキューを１セットとし、このセットを１個または複数個重ねることで，ギャップ磁束密度分布の磁気的不平衡を解消し、モード１の電磁力分布を発生させないことを特徴とする請求項１記載の永久磁石同期電動機の回転子。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｐ極Ｓスロット（Ｐ：偶数、Ｓ：３の倍数、ただし、Ｓ−Ｐ＝１）の永久磁石同期電動機の回転子において、前記回転子はＳ段の段スキューが施され、前記回転子はＳ個の固定子歯に均一な磁気吸引力を生じる永久磁石電動機の回転子。
【請求項２】
前記段スキューは、機械角３６０×（１／Ｐ−１／Ｓ）度ずつずらしたＳ段の段スキューを１セットとし、このセットを１個または複数個重ねることを特徴とする請求項１記載の永久磁石同期電動機の回転子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、永久磁石同期電動機の回転子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
永久磁石同期電動機は主に産業用機器に用いられている電動機である。回転子内部に永久磁石が埋め込まれている埋め込み磁石同期電動機と、回転子表面に永久磁石が存在する表面磁石同期電動機がある。
永久磁石同期電動機は従来からある誘導電動機などに比べ効率がよいという長所がある。
【０００３】
集中巻の固定子を持つ永久磁石同期電動機は、さまざまな極数とスロット数の組み合わせが存在する。
【０００４】
集中巻の固定子を持つ永久磁石同期電動機のうち、極数Ｐとスロット数Ｓが、
Ｐ：偶数、Ｓ：３の倍数  （ただし、Ｓ−Ｐ＝１）
となる場合、ギャップの磁束密度分布に偏りを持ち、磁気的不平衡となるため、Ｐ個の固定子歯のうち１個の固定子歯に働く磁気吸引力が大きくなる。
【０００５】
図１７は例として２極３スロットの集中巻の埋め込み永久磁石同期電動機の断面図を示した図である。固定子と回転子がスキューを施していない場合は、図の矢印部分のように、３個の固定子歯のうち１個の固定子歯と磁石が向き合う位置関係であるため、この場所で最も大きな磁気吸引力が働く。図１８は８極９スロットの集中巻の埋め込み永久磁石同期電動機の断面図を示す。８極９スロットは極数とスロット数の最小公倍数が大きく、コギングトルクが小さいという特徴があるが、９個の固定子歯のうち１個の固定子歯と磁石が向き合う位置関係であるため、この場所で最も大きな磁気吸引力が働く。
【０００６】
ギャップの磁束密度分布が磁気的不平衡であるために１個の固定子歯に働く力が大きい場合、電磁力分布がモード１となり、モータの振動や騒音の発生要因となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表２００６−５２７５７８号
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】誘導機電磁騒音解析技術調査専門委員会、「電気学会技術報告  第１０４８号」、電気学会、２００６年、ｐ．３７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
解決しようとする問題点は、Ｐ極Ｓスロット（Ｐ：偶数、Ｓ：３の倍数、ただし、Ｓ−Ｐ＝１）の永久磁石電動機はギャップの磁束密度分布が磁気的不平衡になり、Ｓ個の固定子歯のうち１個の固定子歯に働く磁気吸引力が大きくなり、モード１の電磁力分布を生じてしまう点である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１の発明によれば、Ｐ極Ｓスロット（Ｐ：偶数、Ｓ：３の倍数、ただし、Ｓ−Ｐ＝１）の永久磁石同期電動機の回転子において、前記回転子はＳ段の段スキューが施され、前記回転子はＳ個の固定子歯に均一な磁気吸引力を生じる永久磁石電動機の回転子。
【００１１】
請求項２の発明によれば、前記段スキューは、機械角３６０×（１／Ｐ−１／Ｓ）度ずつずらしたＳ段の段スキューを１セットとし、このセットを１個または複数個重ねることを特徴とする請求項１記載の永久磁石同期電動機の回転子。
【００１２】
本発明は、Ｓ個の固定子歯のうち１個の固定子歯に働く磁気吸引力が大きくなってしまうことを防ぐため、回転子を機械角３６０×（１／Ｐ−１／Ｓ）度ずつずらしたＳ段の段スキューを１セットとし、このセットを１個または複数個重ね、Ｓ個の固定子歯すべてに働く磁気吸引力を同じにすることで、モード１の電磁力分布の発生させないことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の永久磁石同期電動機の回転子は、回転子を機械角３６０×（１／Ｐ−１／Ｓ）度ずつずらしたＳ段の段スキューを１セットとし、このセットを１個または複数個重ねることで、Ｓ個の固定子歯のそれぞれに１個または複数個の向き合うように磁石があるため、Ｓ個の固定子歯のすべてに働く磁気吸引力が等しくなり、モータの振動や騒音の発生要因となるモード１の電磁力分布を無くすことができるという利点がある。ただし、３６０×（１／Ｐ−１／Ｓ）度の段スキュー角度は、モード１の電磁力分布を無くすことを目的とした角度であるため、コギングトルクの低減効果を主眼とするものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】回転子の３段スキューの説明図である。（実施例１）
【図２】２極３スロットの各スキュー段の断面図である。（実施例１）
【図３】２極３スロットの各スキュー段の断面図である。（実施例１）
【図４】２極３スロットの各スキュー段の断面図である。（実施例１）
【図５】磁気吸引力の合計を示した説明図である。
【図６】回転子の９段スキューの説明図である。（実施例２）
【図７】８極９スロットの各スキュー段の断面図である。（実施例２）
【図８】８極９スロットの各スキュー段の断面図である。（実施例２）
【図９】８極９スロットの各スキュー段の断面図である。（実施例２）
【図１０】８極９スロットの各スキュー段の断面図である。（実施例２）
【図１１】８極９スロットの各スキュー段の断面図である。（実施例２）
【図１２】８極９スロットの各スキュー段の断面図である。（実施例２）
【図１３】８極９スロットの各スキュー段の断面図である。（実施例２）
【図１４】８極９スロットの各スキュー段の断面図である。（実施例２）
【図１５】８極９スロットの各スキュー段の断面図である。（実施例２）
【図１６】図１の段スキューを２個重ねた回転子の説明図である。
【図１７】２極３スロットの集中巻の永久磁石同期電動機の断面図である。
【図１８】８極９スロットの集中巻の永久磁石同期電動機の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１７は２極３スロットの集中巻の永久磁石同期電動機の断面図を示した図である。２極３スロットの場合、３個の固定子歯に働く磁気吸引力を等しくすることでモード１の電磁力分布を無くすことができるため、基準となる図１７の断面を機械角３６０×（１／２−１／３）＝６０度ずつずらして３段の段スキューとする。図１に回転子にスキューを施した図を示す。図２乃至図４には各スキュー段の断面を示す。図２乃至図４の各断面は、１段目から順に時計回りに６０度ずつずれている。図２乃至図４の各断面の状態における磁気吸引力を合計すると図５のようになり、３個の固定子歯には等しい磁気吸引力が働き、ギャップの磁束密度分布が磁気的に平衡となる。
【実施例２】
【００１７】
図１８は８極９スロットの集中巻の永久磁石同期電動機の断面図を示した図である。８極９スロットの場合、９個の固定子歯に働く磁気吸引力を等しくすることでモード１の電磁力分布を無くすことができるため、基準となる図１７の断面を機械角３６０×（１／８−１／９）＝５度ずつずらして９段の段スキューとする。図６は９段の段スキューを示した図である。図７乃至図１５は各スキュー段の断面を示す。図７乃至図１５の各断面は、１段目から順に時計回りに５度ずつずれている。図７乃至図１５の各断面の状態における磁気吸引力を合計すると、９個の固定子歯には等しい磁気吸引力が働き、ギャップの磁束密度分布が磁気的に平衡となる。
【実施例３】
【００１８】
回転子を機械角３６０×（１／Ｐ−１／Ｓ）度ずつずらしたＳ段の段スキューを１セットとし、このセットを１個または複数個重ねる例として、図１７の２極３スロットの集中巻の永久磁石同期電動機について、機械角３６０×（１／２−１／３）＝５度ずつずらした３段の段スキューを１セットとし、このセットを２個重ねたものを図１６に示す。図１６は３段スキュー７、８、９を１セットとし、このセットと同じスキュー７ａ、８ａ、９ａを重ねているものである。図１が２個重なったものなので、各スキュー断面の磁気吸引力の合計は図５と等しくなり、３個の固定子歯には等しい磁気吸引力が働き、ギャップの磁束密度分布が磁気的に平衡となる。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
本発明により、Ｐ極Ｓスロット（Ｐ：偶数、Ｓ：３の倍数、ただし、Ｓ−Ｐ＝１）の集中巻の永久磁石同期電動機の磁気的不平衡を解消し、モータの振動および騒音を低減することができるため、Ｐ極Ｓスロットの集中巻の永久磁石同期電動機およびそれを用いる機器に適用可能である。
【符号の説明】
【００２０】
１    固定子鉄心
２    回転子鉄心
３    永久磁石
４    コイル
５    シャフト
６    磁気吸引力
７、７ａ    ３段スキューの１段目
８、８ａ    ３段スキューの２段目
９、９ａ    ３段スキューの３段目
１０  ３段スキューの１段目の永久磁石
１１  ３段スキューの２段目の永久磁石
１２  ３段スキューの３段目の永久磁石
１３  ９段スキューの１段目
１４  ９段スキューの２段目
１５  ９段スキューの３段目
１６  ９段スキューの４段目
１７  ９段スキューの５段目
１８  ９段スキューの６段目
１９  ９段スキューの７段目
２０  ９段スキューの８段目
２１  ９段スキューの９段目
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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