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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-10-18
(54)【発明の名称】コギングトルク脈動を低減可能な永久磁石モータ
(51)【国際特許分類】
H02K 1/276 20220101AFI20241010BHJP
【ＦＩ】
H02K1/276
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024529756
(86)(22)【出願日】2022-09-07
(85)【翻訳文提出日】2024-05-20
(86)【国際出願番号】 CN2022117669
(87)【国際公開番号】W WO2023116057
(87)【国際公開日】2023-06-29
(31)【優先権主張番号】202111597968.3
(32)【優先日】2021-12-24
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】524045297
【氏名又は名称】寧波恒帥股▲ふん▼有限公司
【氏名又は名称原語表記】ＮＩＮＧＢＯ ＨＥＮＧＳＨＵＡＩ ＣＯ．， ＬＴＤ．
【住所又は居所原語表記】Ｎｏ． ３９９ Ｔｏｎｇｎｉｎｇ Ｒｏａｄ， Ｊｉａｎｇｂｅｉ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｚｏｎｅ， Ｎｉｎｇｂｏ， Ｚｈｅｊｉａｎｇ ３１５０３２， Ｃｈｉｎａ
(74)【代理人】
【識別番号】110002262
【氏名又は名称】ＴＲＹ国際弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】周 建民
(72)【発明者】
【氏名】許 恒帥
(72)【発明者】
【氏名】賀 海亮
(72)【発明者】
【氏名】劉 培海
【テーマコード（参考）】
5H622
【Ｆターム（参考）】
5H622AA02
5H622CA02
5H622CA07
5H622CB04
5H622CB05
5H622PP03
(57)【要約】
コギングトルク脈動を低減可能な永久磁石モータであって、ステータ部品、永久磁石及びロータ部品を含み、前記ロータ部品がステータ部品の中心に取り付けられ、ロータ部品の外周面とステータ部品の内弧面とによってエアギャップが形成されている永久磁石モータにおいて、前記永久磁石の断面は、等脚台形をなし、永久磁石が前記ロータ部品内に固定されるとともに永久磁石の中心線がロータ部品の半径線と一致し、前記永久磁石の磁力線の経路は、永久磁石の中心線を基準として中心線の両側に向かって対称に分布するとともに、永久磁石の台形左側面及び台形右側面とはそれぞれ９０°の夾角を形成し、永久磁石の台形左側面及び台形右側面は、それぞれ永久磁石の中心線とは夾角を形成している。本発明は、永久磁石の形状を変更することで、永久磁石モータのコギングトルク脈動を軽減し、コギングトルク脈動による振動及び騒音を低減し、回転速度の変動を軽減し、永久磁石モータの運転を滑らかにすることができる。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
コギングトルク脈動を低減可能な永久磁石モータであって、ステータ部品、永久磁石及びロータ部品を含み、前記ロータ部品がステータ部品の中心に取り付けられ、ロータ部品の外周面とステータ部品の内弧面とによってエアギャップが形成されている永久磁石モータにおいて、前記永久磁石の断面は、等脚台形をなし、永久磁石が前記ロータ部品内に固定されるとともに永久磁石の中心線がロータ部品の半径線と一致し、前記永久磁石の磁力線の経路は、永久磁石の中心線を基準として中心線の両側に向かって対称に分布するとともに、永久磁石の台形左側面及び台形右側面とはそれぞれ９０°の夾角を形成し、永久磁石の台形左側面及び台形右側面は、それぞれ永久磁石の中心線とは夾角を形成している、ことを特徴とするコギングトルク脈動を低減可能な永久磁石モータ。
【請求項2】
前記夾角は、１０～４５°である、ことを特徴とする請求項１に記載のコギングトルク脈動を低減可能な永久磁石モータ。
【請求項3】
前記夾角は、１８°である、ことを特徴とする請求項２に記載のコギングトルク脈動を低減可能な永久磁石モータ。
【請求項4】
前記永久磁石は、前記ロータ部品の台形スロット内に固定されている、ことを特徴とする請求項１に記載のコギングトルク脈動を低減可能な永久磁石モータ。
【請求項5】
前記永久磁石の台形左側面及び台形右側面は、それぞれロータ部品の台形スロットの左側面及び右側面に密着固定されている、ことを特徴とする請求項４に記載のコギングトルク脈動を低減可能な永久磁石モータ。
【請求項6】
前記永久磁石の台形左側面及び台形右側面は、接着剤を介して、それぞれロータ部品の台形スロットの左側面及び右側面に貼り付けられている、ことを特徴とする請求項５に記載のコギングトルク脈動を低減可能な永久磁石モータ。
【請求項7】
前記ロータ部品の台形スロットの頂部及び底部には、頂部窓及び底部窓がそれぞれ設けられている、ことを特徴とする請求項４に記載のコギングトルク脈動を低減可能な永久磁石モータ。
【請求項8】
前記ロータ部品の台形スロットの頂部及び底部には、頂部窓及び底部窓がそれぞれ設けられている、ことを特徴とする請求項１に記載のコギングトルク脈動を低減可能な永久磁石モータ。
【請求項9】
前記永久磁石は、分割型構造であり、中心線に沿って分割され、永久磁石左部と永久磁石右部とによって構成されている、ことを特徴とする請求項１に記載のコギングトルク脈動を低減可能な永久磁石モータ。
【請求項10】
前記永久磁石は、Ｎ極永久磁石及びＳ極永久磁石とされ、Ｎ極永久磁石とＳ極永久磁石とがロータ部品内に交互に固定されている、ことを特徴とする請求項１に記載のコギングトルク脈動を低減可能な永久磁石モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、永久磁石モータに関し、特に、コギングトルク脈動を低減可能な永久磁石モータに関する。
【背景技術】
【0002】
図１～図３に示すように、従来の永久磁石モータは、一般にステータ部品、永久磁石及びロータ部品を含み、それに使用される永久磁石の断面は、基本的に矩形構造であり、永久磁石は、Ｎ極永久磁石及びＳ極永久磁石とされ、Ｎ極永久磁石とＳ極永久磁石とがロータ部品内に交互に固定され、永久磁石モータには、大きなコギングトルク脈動が存在し、当該コギングトルク脈動により、永久磁石モータは、振動及び騒音が発生し、回転速度が変動するため、永久磁石モータが滑らかに運転できなくなり、永久磁石モータの性能に影響を及ぼしてしまう。特に、可変速駆動においては、コギングトルク脈動の周波数がステータ又はロータの機械共振周波数と一致する場合、コギングトルクによって発生する振動及び騒音が更に増幅されることになる。同様に、コギングトルク脈動の存在により、速度制御システムにおける永久磁石モータの低速性能及び位置制御システムにおける永久磁石モータの高精度位置決めも影響されてしまう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
本発明が解決しようとする課題は、従来技術の上述した欠点に鑑みて、より小さなコギングトルク脈動及び振動騒音を有し、コギングトルク脈動を低減可能な永久磁石モータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0004】
本発明が上記課題を解決するために採用する技術手段としては、コギングトルク脈動を低減可能な永久磁石モータであって、ステータ部品、永久磁石及びロータ部品を含み、前記ロータ部品がステータ部品の中心に取り付けられ、ロータ部品の外周面とステータ部品の内弧面とによってエアギャップが形成されている永久磁石モータにおいて、前記永久磁石の断面は、等脚台形をなし、永久磁石が前記ロータ部品内に固定されるとともに永久磁石の中心線がロータ部品の半径線と一致し、前記永久磁石の磁力線の経路は、永久磁石の中心線を基準として中心線の両側に向かって対称に分布するとともに、永久磁石の台形左側面及び台形右側面とはそれぞれ９０°の夾角を形成し、永久磁石の台形左側面及び台形右側面は、それぞれ永久磁石の中心線とは夾角を形成している、ことを特徴とするコギングトルク脈動を低減可能な永久磁石モータである。
【0005】
好ましくは、前記夾角は、５～２０°であり、最も好ましくは、８°である。
【0006】
好ましくは、前記永久磁石は、前記ロータ部品の台形スロット内に固定されている。
【0007】
好ましくは、前記ロータ部品の台形スロットの頂部及び底部には、磁気遮断の役割を果たし、磁束漏れを減少させるために、頂部窓及び底部窓がそれぞれ設けられている。
【0008】
好ましくは、前記永久磁石の台形左側面及び台形右側面は、それぞれロータ部品の台形スロットの左側面及び右側面に密着固定されている。
【0009】
好ましくは、前記永久磁石の台形左側面及び台形右側面は、接着剤を介して、それぞれロータ部品の台形スロットの左側面及び右側面に貼り付けられている。
【0010】
好ましくは、前記永久磁石は、分割型構造であり、中心線に沿って分割され、永久磁石左部と永久磁石右部とによって構成されている。こうすれば、製造が容易になる。
【0011】
より具体的に、前記永久磁石は、Ｎ極永久磁石及びＳ極永久磁石とされ、Ｎ極永久磁石とＳ極永久磁石とがロータ部品内に交互に固定されている。
【発明の効果】
【0012】
従来技術に比べて、本発明の利点は、以下の通りである。永久磁石の形状を変更することで、磁力線の経路は、永久磁石の中心線を基準として中心線の両側に向かって対称に分布するとともに、永久磁石の台形左側面及び台形右側面とはそれぞれ９０°の夾角を形成し、永久磁石の台形左側面及び台形右側面は、永久磁石の中心線とは夾角を形成するようになるため、永久磁石モータのコギングトルク脈動を軽減し、コギングトルク脈動による振動及び騒音を低減し、回転速度の変動を軽減し、永久磁石モータの運転を滑らかにし、速度制御システムにおける永久磁石モータの低速性能及び位置制御システムにおける永久磁石モータの高精度位置決めを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】従来の永久磁石モータの断面図である。
【図2a】従来の永久磁石モータの永久磁石の着磁方向の模式図である。
【図2b】従来の永久磁石モータの永久磁石の着磁方向の模式図である。
【図3】従来の永久磁石モータの磁力線の分布図である。
【図4】本発明の実施例１に係るコギングトルク脈動を低減可能な永久磁石モータの断面模式図である。
【図5a】発明の実施例１における永久磁石の磁力線及び着磁方向の模式図である。
【図5b】発明の実施例１における永久磁石の磁力線及び着磁方向の模式図である。
【図6】本発明の実施例１に係るコギングトルク脈動を低減可能な永久磁石モータの磁力線の分布図である。
【図7】本発明の実施例２に係るコギングトルク脈動を低減可能な永久磁石モータの断面模式図である。
【図8a】本発明の実施例２における永久磁石の磁力線及び着磁方向の模式図である。
【図8b】本発明の実施例２における永久磁石の磁力線及び着磁方向の模式図である。
【図9】本発明の実施例２に係るコギングトルク脈動を低減可能な永久磁石モータの磁力線の分布図である。
【図10】従来の永久磁石モータのコギングトルク脈動の波形曲線図である。
【図11】本発明の実施例１におけるコギングトルク脈動の波形曲線図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、図面及び実施例と併せて、本発明を更に記述する。
【0015】
【0016】
前記ロータ部品４０は、ステータ部品１０の中心に取り付けられ、ロータ部品に設けられた外周面４０５と、ステータ部品に設けられた内弧面１０１とによってエアギャップが形成されている。
【0017】
前記Ｎ極永久磁石２０は、断面が等脚台形であり、その左側面２０１及び右側面２０２は、それぞれ、ロータ部品に設けられた台形スロットの左側面及び台形スロットの右側面に密着して固定されており、接着剤を使用して密着させれば、Ｎ極永久磁石は、より強固にロータ部品の台形スロット内に固定されるようになる。
【0018】
上記Ｎ極永久磁石２０が前記ロータ部品の台形スロット内に固定されるとともに、Ｎ極永久磁石の中心線Ｃがロータ部品の半径線Ｒと一致している。
【0019】
上記Ｎ極永久磁石の磁力線Ｗの経路は、Ｎ極永久磁石の中心線Ｃを基準として中心線Ｃの両側に向かって対称に分布するとともに、Ｎ極永久磁石の台形左側面及び台形右側面とはそれぞれ９０°の夾角を形成しており、磁力線Ｗの経路の方向は、着磁方向によって決定される。
【0020】
上記Ｎ極永久磁石の台形左側面２０１及び台形右側面２０２のぞれぞれと、永久磁石の中心線Ｃとの夾角は、Ｌであり、本実施例における夾角Ｌは、８°である。
【0021】
同様に、前記Ｓ極永久磁石３０は、磁力線Ｗの経路の方向、即ち着磁方向がＮ極永久磁石とは逆になっていることを除いて、残りの構造が何れもＮ極永久磁石とは同じであり、且つ同じ方式でロータ部品に固定されている。
【0022】
上記Ｓ極永久磁石の台形左側面３０１及び台形右側面３０２のぞれぞれと、永久磁石の中心線Ｃとの夾角は、Ｌであり、本実施例における夾角Ｌは、８°である。
【0023】
図６に示すように、上述したコギングトルク脈動を低減可能な永久磁石モータにおいては、前記Ｎ極永久磁石の磁力線Ｗは、台形左側面からロータ部品に入り、ロータ部品を通過してからエアギャップに流れ、エアギャップを通過してからステータ部品の内弧面に入り、更にステータ部品を通過してから内弧面に流れ、再びエアギャップを通過してからロータ部品に入り、Ｎ極永久磁石の台形右側面に戻り、完全な磁力線ループの分布を形成している。
【0024】
同様に、前記Ｓ極永久磁石は、磁力線がＳ極永久磁石の台形右側面からロータ部品に入り、最後にＳ極永久磁石の台形左側面に戻る点で、Ｎ極永久磁石の磁力線ループの分布とは異なっていることを除いて、残りの磁力線の分布は、何れもＮ極永久磁石とは同じになっている。
【0025】
図１０、図１１に示すように、従来の永久磁石モータにおいては、前記永久磁石の断面は矩形であり、モータのコギングトルク脈動の波形における最大ピーク値Ｔｍａｘ＝２．９５４Ｎ．ｍであるのに対して、実施例１に係るコギングトルク脈動を低減可能な永久磁石モータにおいては、永久磁石の台形左側面及び台形右側面のそれぞれと、永久磁石の中心線Ｃとの夾角は８°であり、モータのコギングトルク脈動の波形における最大ピーク値Ｔｍａｘ＝０．５４５Ｎ．ｍであり、コギングトルク脈動の低減率としては、コギングトルク脈動の低減率＝（２．９５４－０．５４５）÷２．９５４×１００％＝８１．５５％となり、永久磁石モータのコギングトルク脈動の軽減が実現され、コギングトルク脈動による振動及び騒音が低減され、回転速度の変動が軽減され、モータの運転が滑らかになり、速度制御システムにおけるモータの低速性能及び位置制御システムにおけるモータの高精度位置決めが向上され、使用要件が満たされる。
【0026】
本発明はまた、永久磁石の台形左側面及び台形右側面のそれぞれと永久磁石の中心線Ｃとの夾角Ｌを検討しており、本実施例におけるモータコギングトルク脈動の時間的変化図については、図１１を参照されたく、夾角Ｌの変化とモータコギングトルク脈動との間の関係については、表１を参照されたく、表１から分かるように、夾角は、５～２０°であることが好ましく、８°であることが最も好ましい。
【0027】
表１ 永久磁石の台形左側面／右側面と中心線との夾角Ｌと、モータコギングトルク脈動との関係表
【0028】
【0029】
より具体的に、前記永久磁石は、Ｎ極永久磁石と、Ｓ極永久磁石とに分けられ、前記Ｎ極永久磁石は、Ｎ極永久磁石左部２０ＡとＮ極永久磁石右部２０Ｂとによって構成され、前記Ｓ極永久磁石は、Ｓ極永久磁石左部３０ＡとＳ極永久磁石右部３０Ｂとによって構成されている。
【0030】
図８ａに示すように、上記分割型のＮ極永久磁石は、その中心線に沿って分割され、Ｎ極永久磁石左部とＮ極永久磁石右部とが接着されてなり、Ｎ極永久磁石左部の着磁方向は、中心線Ｃから台形左側面２０Ａ１に向かい、台形左側面２０Ａ１とは９０°の夾角を成し、台形左側面２０Ａ１は、中心線Ｃとは夾角Ｌを形成し、Ｎ極永久磁石右部の着磁方向は、台形右側面２０Ｂ１から中心線Ｃに向かい、台形右側面とは９０°の夾角を成し、台形右側面は、中心線とは夾角Ｌを形成しており、このような構造によれば、Ｎ極永久磁石左部及びＮ極永久磁石右部への着磁は、より容易になる。
【0031】
同様に、上記分割型のＳ極永久磁石３０は、その中心線に沿って分割され、Ｓ極永久磁石左部３０ＡとＳ極永久磁石右部３０Ｂとが接着されてなり、着磁方向が逆になっていることを除いて、残りの構造は、何れもＮ極永久磁石左部及びＮ極永久磁石右部とは全く同じになっている。
【0032】
図８ｂに示すように、上記分割型のＳ極永久磁石左部の着磁方向は、台形左側面３０Ａ１から中心線Ｃに向かい、台形左側面３０Ａ１とは９０°の夾角を成し、台形左側面３０Ａ１は、中心線Ｃとは夾角Ｌを形成し、Ｓ極永久磁石右部の着磁方向は、中心線Ｃから台形右側面３０Ｂ１に向かい、台形右側面３０Ｂ１とは９０°の夾角を成し、台形右側面は、中心線Ｃとは夾角Ｌを形成しており、このような構造によれば、Ｎ極永久磁石左部及びＮ極永久磁石右部への着磁は、より容易になる。
【0033】
上記永久磁石モータの磁力線の分布については、図９を参照されたく、実施例１とは全く同じになっている。
【0034】
上記永久磁石モータの性能は、実施例１とは同じになっている。
【0035】
説明すべきなのは、本実施例及び本出願書類で言及されている方向を指し示す左や右等の方位文字、及び当該方位文字を含む用語は、説明の便宜のためにのみ使用されており、記述の際に確定された特定の方位のみに関するものであり、本発明の内容及び保護範囲を制限するものにはならない。
【図1】
【図2a】
【図2b】
【図3】
【図4】
【図5a】
【図5b】
【図6】
【図7】
【図8a】
【図8b】
【図9】
【図10】
【図11】
【国際調査報告】