JPH08205436A - モータ - Google Patents
モータInfo
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- JPH08205436A JPH08205436A JP7007526A JP752695A JPH08205436A JP H08205436 A JPH08205436 A JP H08205436A JP 7007526 A JP7007526 A JP 7007526A JP 752695 A JP752695 A JP 752695A JP H08205436 A JPH08205436 A JP H08205436A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rotor
- permanent magnet
- torque
- permanent magnets
- magnet
- Prior art date
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- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ロータ内に永久磁石を備えたモータであっ
て、リラクタンストルクとマグネットトルクを有効に利
用できるモータを提供する。 【構成】 回転磁界を与える複数の界磁部６を備えたア
ウター側のステータ２と、高透磁率材からなるロータ本
体３ａの外周部に、ロータ半径方向に直交するように前
記界磁部と同数の永久磁石を埋設したインナー側のロー
タ３とを有し、上記各永久磁石８を、その両端部が切り
欠かれた形状に形成して、各永久磁石８の端部間１８の
間隔を広くしたことを特徴とする。
て、リラクタンストルクとマグネットトルクを有効に利
用できるモータを提供する。 【構成】 回転磁界を与える複数の界磁部６を備えたア
ウター側のステータ２と、高透磁率材からなるロータ本
体３ａの外周部に、ロータ半径方向に直交するように前
記界磁部と同数の永久磁石を埋設したインナー側のロー
タ３とを有し、上記各永久磁石８を、その両端部が切り
欠かれた形状に形成して、各永久磁石８の端部間１８の
間隔を広くしたことを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、永久磁石をロータに埋
設したモータに関するものである。
設したモータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から、ロータの外周部にロータ半径
方向に直交して並べられた複数の永久磁石を埋設した永
久磁石付モータが知られている。
方向に直交して並べられた複数の永久磁石を埋設した永
久磁石付モータが知られている。
【０００３】例えば、図２に示す４つの永久磁石８は
Ｓ，Ｎ極が交互になるようにロータ３内に埋設されてい
る。そして、ステータ２のコイル１０に交流電流を流し
て、複数の界磁部６に回転磁界を生じさせることによ
り、ロータ３内の永久磁石８との間のマグネット吸引力
や反発力を利用してロータ３を回転させている。
Ｓ，Ｎ極が交互になるようにロータ３内に埋設されてい
る。そして、ステータ２のコイル１０に交流電流を流し
て、複数の界磁部６に回転磁界を生じさせることによ
り、ロータ３内の永久磁石８との間のマグネット吸引力
や反発力を利用してロータ３を回転させている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の構成におい
ては、マグネットトルクを主として利用するもので、高
速回転時にトルク不足を生じる問題があった。
ては、マグネットトルクを主として利用するもので、高
速回転時にトルク不足を生じる問題があった。
【０００５】近年、ロータの磁気的な突極部間に形成さ
れる磁路を利用した、リラクタンスモータが注目されて
いる。
れる磁路を利用した、リラクタンスモータが注目されて
いる。
【０００６】一般に図２の永久磁石付モータにおいて、
界磁部６の磁束は、鉄などで構成された透磁率が大きい
ロータ本体３ａに対しては磁束が通りやすく、図のｑ軸
方向のインダクタンスＬｑが大きくなる一方、透磁率が
小さい永久磁石８などに対してはほとんど通らず、図の
ｄ方向のインダクタンスＬｄが小さくなる。
界磁部６の磁束は、鉄などで構成された透磁率が大きい
ロータ本体３ａに対しては磁束が通りやすく、図のｑ軸
方向のインダクタンスＬｑが大きくなる一方、透磁率が
小さい永久磁石８などに対してはほとんど通らず、図の
ｄ方向のインダクタンスＬｄが小さくなる。
【０００７】リラクタンストルクを利用するモータは、
このインダクタンスＬｑ、Ｌｄの差でリラクタンストル
クを発生させ、これによって回転力を得るものである。
このインダクタンスＬｑ、Ｌｄの差でリラクタンストル
クを発生させ、これによって回転力を得るものである。
【０００８】しかしながら上記従来例では、図２に示す
ようにロータ３に埋設された複数の永久磁石８の隣接し
た端部間１８は、図のＬ’で示す間隔しか得られず、磁
束は主に図のＰ’で示す磁路のみを通るものである。こ
こで、磁束は最短距離で結ばれるように磁路を形成する
のであるが、図のＰ’で示す領域に流れる磁束には限界
がありすぐに飽和してしまい、インダクタンスＬｑをそ
れ以上大きく取ることができず、リラクタンストルクを
十分に活用することができなかった。
ようにロータ３に埋設された複数の永久磁石８の隣接し
た端部間１８は、図のＬ’で示す間隔しか得られず、磁
束は主に図のＰ’で示す磁路のみを通るものである。こ
こで、磁束は最短距離で結ばれるように磁路を形成する
のであるが、図のＰ’で示す領域に流れる磁束には限界
がありすぐに飽和してしまい、インダクタンスＬｑをそ
れ以上大きく取ることができず、リラクタンストルクを
十分に活用することができなかった。
【０００９】本発明は、永久磁石付モータであっても、
マグネットトルクと共にリラクタンストルクを有効に利
用することができるモータを提供することを目的とす
る。
マグネットトルクと共にリラクタンストルクを有効に利
用することができるモータを提供することを目的とす
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、回転磁界を与える複数の界磁部を備えたア
ウター側のステータと、高透磁率材からなるロータ本体
の外周部に、ロータ半径方向に直交するように前記界磁
部と同数の永久磁石を埋設したインナー側のロータとを
有し、上記各永久磁石を、その両端部が切り欠かれた形
状に形成して、各永久磁石の端部間の間隔を広くしたこ
とを特徴とする。
成するため、回転磁界を与える複数の界磁部を備えたア
ウター側のステータと、高透磁率材からなるロータ本体
の外周部に、ロータ半径方向に直交するように前記界磁
部と同数の永久磁石を埋設したインナー側のロータとを
有し、上記各永久磁石を、その両端部が切り欠かれた形
状に形成して、各永久磁石の端部間の間隔を広くしたこ
とを特徴とする。
【００１１】また各永久磁石が、ロータの求心方向へ凸
形をなす略台形形状に形成されたものであることが好適
である。
形をなす略台形形状に形成されたものであることが好適
である。
【００１２】
【作用】本発明は上記構成によって、次のような作用を
営むことができる。すなわち、ステータの界磁部間の磁
束は最短距離で結ばれるように磁路を形成するが、ロー
タ本体表面部の図１にＰ’で示す磁路に流れる磁束には
限界がありすぐに飽和してしまう。そこで、隣接する永
久磁石の端部間幅を広くすることで、端部間を通過する
図１にＰで示す磁路を形成して、ロータ本体内に大量の
磁束を通すことが可能となる。
営むことができる。すなわち、ステータの界磁部間の磁
束は最短距離で結ばれるように磁路を形成するが、ロー
タ本体表面部の図１にＰ’で示す磁路に流れる磁束には
限界がありすぐに飽和してしまう。そこで、隣接する永
久磁石の端部間幅を広くすることで、端部間を通過する
図１にＰで示す磁路を形成して、ロータ本体内に大量の
磁束を通すことが可能となる。
【００１３】したがって、永久磁石に直交する方向で
は、永久磁石は低透磁率材であり磁束が通りにくく、図
１のｄ方向のインダクタンスＬｄを極めて小さくするこ
とができる一方、永久磁石の端部間を広げられて磁気的
な凸極となる方向には、磁束が通り易いため、図のｑ方
向のインダクタンスＬｑを大きくすることができる。こ
の結果両インダクタンスＬｄ、Ｌｑの差を大きくでき、
リラクタンストルクを有効に利用することができる。
は、永久磁石は低透磁率材であり磁束が通りにくく、図
１のｄ方向のインダクタンスＬｄを極めて小さくするこ
とができる一方、永久磁石の端部間を広げられて磁気的
な凸極となる方向には、磁束が通り易いため、図のｑ方
向のインダクタンスＬｑを大きくすることができる。こ
の結果両インダクタンスＬｄ、Ｌｑの差を大きくでき、
リラクタンストルクを有効に利用することができる。
【００１４】したがって本発明によれば、リラクタンス
トルクとマグネットトルクの両方を有効に利用できる結
果、マグネットトルクあるいはリラクタンストルクのみ
を利用するモータと比較して、高トルクを発生できるた
め、モータ効率の向上や小型化などの性能向上が実現で
きる。
トルクとマグネットトルクの両方を有効に利用できる結
果、マグネットトルクあるいはリラクタンストルクのみ
を利用するモータと比較して、高トルクを発生できるた
め、モータ効率の向上や小型化などの性能向上が実現で
きる。
【００１５】また各永久磁石を、ロータの求心方向へ凸
形をなす略台形形状に形成すれば、比較的安価に永久磁
石の磁界面を減じることなく、上記端部間を幅広に形成
することができる。
形をなす略台形形状に形成すれば、比較的安価に永久磁
石の磁界面を減じることなく、上記端部間を幅広に形成
することができる。
【００１６】
【実施例】以下本発明の実施例について、図面を参照し
ながら詳細に説明する。図１は本発明の実施例を示す断
面図である。
ながら詳細に説明する。図１は本発明の実施例を示す断
面図である。
【００１７】インナー側のロータ３の内部には、高透磁
率材（鉄材）からなるロータ本体３ａの外周部に半径方
向に直交して等ピッチで並べられた４つの永久磁石８を
Ｓ，Ｎ極が交互に配されるように埋設されている。この
永久磁石８は、ロータ３の求心方向へ凸形をなす切欠部
９を有する略台形形状に形成され、各永久磁石８の隣接
する端部間１８を幅広に拡張するように、ロータ本体３
ａに埋設されている。
率材（鉄材）からなるロータ本体３ａの外周部に半径方
向に直交して等ピッチで並べられた４つの永久磁石８を
Ｓ，Ｎ極が交互に配されるように埋設されている。この
永久磁石８は、ロータ３の求心方向へ凸形をなす切欠部
９を有する略台形形状に形成され、各永久磁石８の隣接
する端部間１８を幅広に拡張するように、ロータ本体３
ａに埋設されている。
【００１８】一方、アウター側のステータ２には、４つ
の界磁部６が設けられ、これらのコイル１０に交流電流
が与えられて回転磁界が発生する。
の界磁部６が設けられ、これらのコイル１０に交流電流
が与えられて回転磁界が発生する。
【００１９】ロータ３には、上記界磁部６の磁束が通り
易い高透磁率材の鉄材で覆われたロータ本体３ａと、磁
束が通りにくい低透磁率材の永久磁石８が存在するの
で、永久磁石８の中心部に直交するｄ軸方向と、これに
電気角で９０度ずれた前記端部間１８の中心を通るｑ軸
方向とではインダクタンスＬｄ、Ｌｑが大きく異なるよ
うに構成されている。
易い高透磁率材の鉄材で覆われたロータ本体３ａと、磁
束が通りにくい低透磁率材の永久磁石８が存在するの
で、永久磁石８の中心部に直交するｄ軸方向と、これに
電気角で９０度ずれた前記端部間１８の中心を通るｑ軸
方向とではインダクタンスＬｄ、Ｌｑが大きく異なるよ
うに構成されている。
【００２０】すなわち、図１に示す端部間１８は図１に
Ｌで示すように幅広であり磁気的な凸極を形成するた
め、ロータ３の内部には図のＰで示す磁路が形成され
る。これは、Ｐ’で示す磁路が飽和した際に、さらに磁
束を流す磁路を形成するためである。
Ｌで示すように幅広であり磁気的な凸極を形成するた
め、ロータ３の内部には図のＰで示す磁路が形成され
る。これは、Ｐ’で示す磁路が飽和した際に、さらに磁
束を流す磁路を形成するためである。
【００２１】このような構成においては、図１のｄ軸方
向では、界磁部６の磁束が通りにくくインダクタンスＬ
ｄは極めて小さくすることができる一方、ｄ軸と電気角
が９０度ずれたｑ軸方向では、磁路を形成し磁束が通り
易くインダクタンスＬｑが大きくなり、両インダクタン
スＬｄ、Ｌｑの差が大きくなってリラクタンストルクを
有効に利用できることとなる。
向では、界磁部６の磁束が通りにくくインダクタンスＬ
ｄは極めて小さくすることができる一方、ｄ軸と電気角
が９０度ずれたｑ軸方向では、磁路を形成し磁束が通り
易くインダクタンスＬｑが大きくなり、両インダクタン
スＬｄ、Ｌｑの差が大きくなってリラクタンストルクを
有効に利用できることとなる。
【００２２】また、ステータ２における複数の界磁部６
によって生ずる回転磁界とロータ３内の永久磁石８との
間で生ずるマグネット吸引力や反発力でロータ３を回転
させることができ、マグネットトルクを有効に利用でき
る。
によって生ずる回転磁界とロータ３内の永久磁石８との
間で生ずるマグネット吸引力や反発力でロータ３を回転
させることができ、マグネットトルクを有効に利用でき
る。
【００２３】このような、リラクタンストルクとマグネ
ットトルクを利用するモータの特性は、ｄ−ｑ座標軸上
に変換された基本電圧方程式（１）式で表現される。ま
た（１）式より、そのトルクＴは（２）式で表される。
ットトルクを利用するモータの特性は、ｄ−ｑ座標軸上
に変換された基本電圧方程式（１）式で表現される。ま
た（１）式より、そのトルクＴは（２）式で表される。
【００２４】
【数１】
【００２５】 ただし、Ｖｄ、Ｖｑ：電機子電圧のｄ、ｇ軸成分 Ｒ：界磁巻線１相当りの抵抗 ｐ：微分演算子（ｐ＝ｄ／ｄｔ） ω：電気角速度 ｉｄ、ｉｑ：ｄ、ｑ軸電流 Ｐｎ：極対数 φａ：マグネット磁束 Ｌｄ、Ｌｑ：ｄ、ｑ軸方向のインダクタンス すなわち、透磁率の小さい材料である永久磁石８によ
り、ｑ軸インダクタンスＬｑとｄ軸インダクタンスＬｄ
の値に差が生じて、ＬｄとＬｑで表されるインダクタン
ス差が大きくなり有効に（２）式の第２項に示すリラク
タンストルクを発生する。さらに、（２）式の第１項に
示すマグネットトルクが加えられて、両方のトルクによ
って回転力を得るものである。
り、ｑ軸インダクタンスＬｑとｄ軸インダクタンスＬｄ
の値に差が生じて、ＬｄとＬｑで表されるインダクタン
ス差が大きくなり有効に（２）式の第２項に示すリラク
タンストルクを発生する。さらに、（２）式の第１項に
示すマグネットトルクが加えられて、両方のトルクによ
って回転力を得るものである。
【００２６】なお上記実施例においては、ロータ部３を
ホール素子やエンコーダなどで予めその回転位置及び回
転周波数が検出されていて、ステータ２の界磁部６のコ
イル１０に流す交流電流の位相は、リラクタンストルク
とマグネットトルクとの合成トルクが大きく取れるよう
に、ｑ軸から電気角でθ＝π／８（２２．５度）だけず
らした位置でピークとなるように供給されている。
ホール素子やエンコーダなどで予めその回転位置及び回
転周波数が検出されていて、ステータ２の界磁部６のコ
イル１０に流す交流電流の位相は、リラクタンストルク
とマグネットトルクとの合成トルクが大きく取れるよう
に、ｑ軸から電気角でθ＝π／８（２２．５度）だけず
らした位置でピークとなるように供給されている。
【００２７】上記実施例では４つの永久磁石８を用いた
例を示したが、それ以外の数の多極構成のものであって
もかまわない。また、上記実施例においては、電流の位
相をθ＝π／８（２２．５度）だけずらして与えたが、
θはπ／８である必要はなく、ロータ構造や電流値に応
じて調整すれば良い。さらに、上記実施例においては永
久磁石８の形状は切欠部９を有する略台形形状とした
が、切欠部９は曲線状に切欠かれたものであってもかま
わない。すなわち本発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であ
り、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
例を示したが、それ以外の数の多極構成のものであって
もかまわない。また、上記実施例においては、電流の位
相をθ＝π／８（２２．５度）だけずらして与えたが、
θはπ／８である必要はなく、ロータ構造や電流値に応
じて調整すれば良い。さらに、上記実施例においては永
久磁石８の形状は切欠部９を有する略台形形状とした
が、切欠部９は曲線状に切欠かれたものであってもかま
わない。すなわち本発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であ
り、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００２８】
【発明の効果】本発明によれば、マグネットトルクのみ
ならずリラクタンストルクをも有効に利用でき、比較的
簡単な構成で大きなトルクを出力する永久磁石埋設タイ
プのモータを提供することができる。
ならずリラクタンストルクをも有効に利用でき、比較的
簡単な構成で大きなトルクを出力する永久磁石埋設タイ
プのモータを提供することができる。
【図１】本発明の実施例を示す断面図。
【図２】従来例を示す断面図。
２ ステータ ３ ロータ ３ａ ロータ本体 ６ 界磁部 ８ 永久磁石 ９ 切欠部 １０ コイル １８ 端部間 ｑ ｑ軸 ｄ ｄ軸
Claims (2)
- 【請求項１】 回転磁界を与える複数の界磁部を備えた
アウター側のステータと、 高透磁率材からなるロータ本体の外周部に、ロータ半径
方向に直交するように前記界磁部と同数の永久磁石を埋
設したインナー側のロータとを有し、 上記各永久磁石を、その両端部が切り欠かれた形状に形
成して、各永久磁石の端部間の間隔を広くしたことを特
徴とするモータ。 - 【請求項２】 各永久磁石がロータの求心方向へ凸形を
なす略台形形状に形成されたものである請求項１記載の
モータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00752695A JP3681424B2 (ja) | 1995-01-20 | 1995-01-20 | モータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00752695A JP3681424B2 (ja) | 1995-01-20 | 1995-01-20 | モータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08205436A true JPH08205436A (ja) | 1996-08-09 |
| JP3681424B2 JP3681424B2 (ja) | 2005-08-10 |
Family
ID=11668234
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00752695A Expired - Fee Related JP3681424B2 (ja) | 1995-01-20 | 1995-01-20 | モータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3681424B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11308792A (ja) * | 1998-04-22 | 1999-11-05 | Toshiba Corp | 永久磁石式リラクタンス型回転電機 |
| KR20030050707A (ko) * | 2001-12-19 | 2003-06-25 | 삼성전자주식회사 | 매립형 영구자석 전동기 |
| US6798103B2 (en) | 1996-10-18 | 2004-09-28 | Hitachi, Ltd. | Permanent magnet electric rotating machine and electromotive vehicle using permanent magnet electric rotating machine |
| JPWO2008146937A1 (ja) * | 2007-05-28 | 2010-08-19 | トヨタ自動車株式会社 | 磁石埋め込み型モータ用ロータと磁石埋め込み型モータ |
| CN107370268A (zh) * | 2017-09-15 | 2017-11-21 | 青岛理工大学 | 具有低失磁风险的永磁转子及异步起动永磁同步电动机 |
-
1995
- 1995-01-20 JP JP00752695A patent/JP3681424B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7378773B2 (en) | 1996-10-18 | 2008-05-27 | Hitachi, Ltd. | Permanent magnet electric rotating machine and electromotive vehicle using permanent magnet electric rotating machine |
| US7808144B2 (en) | 1996-10-18 | 2010-10-05 | Hitachi, Ltd. | Permanent magnet electric rotating machine and electromotive vehicle using permanent magnet electric rotating machine |
| US6798103B2 (en) | 1996-10-18 | 2004-09-28 | Hitachi, Ltd. | Permanent magnet electric rotating machine and electromotive vehicle using permanent magnet electric rotating machine |
| US6822360B2 (en) | 1996-10-18 | 2004-11-23 | Hitachi, Ltd. | Permanent magnet electric rotating machine and electromotive vehicle using permanent magnet electric rotating machine |
| US6876117B2 (en) | 1996-10-18 | 2005-04-05 | Hitachi, Ltd. | Permanent magnet electric rotating machine and electromotive vehicle using permanent magnet electric rotating machine |
| US7119470B2 (en) | 1996-10-18 | 2006-10-10 | Hitachi, Ltd. | Permanent magnet electric rotating machine and electromotive vehicle using permanent magnet electric rotating machine |
| US8198775B2 (en) | 1996-10-18 | 2012-06-12 | Hitachi, Ltd. | Permanent magnet electric rotating machine and electromotive vehicle using permanent magnet electric rotating machine |
| US7667365B2 (en) | 1996-10-18 | 2010-02-23 | Hitachi, Ltd. | Permanent magnet electric rotating machine and electromotive vehicle using permanent magnet electric rotating machine |
| US7851959B2 (en) | 1996-10-18 | 2010-12-14 | Hitachi, Ltd. | Permanent magnet electric rotating machine and electromotive vehicle using permanent magnet electric rotating machine |
| US7847462B2 (en) | 1996-10-18 | 2010-12-07 | Hitachi, Ltd. | Permanent magnet electric rotating machine and electromotive vehicle using permanent magnet electric rotating machine |
| US7446448B2 (en) | 1996-10-18 | 2008-11-04 | Hitachi, Ltd. | Permanent magnet electric rotating machine and electromotive vehicle using permanent magnet electric rotating machine |
| JPH11308792A (ja) * | 1998-04-22 | 1999-11-05 | Toshiba Corp | 永久磁石式リラクタンス型回転電機 |
| KR20030050707A (ko) * | 2001-12-19 | 2003-06-25 | 삼성전자주식회사 | 매립형 영구자석 전동기 |
| JPWO2008146937A1 (ja) * | 2007-05-28 | 2010-08-19 | トヨタ自動車株式会社 | 磁石埋め込み型モータ用ロータと磁石埋め込み型モータ |
| CN107370268A (zh) * | 2017-09-15 | 2017-11-21 | 青岛理工大学 | 具有低失磁风险的永磁转子及异步起动永磁同步电动机 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3681424B2 (ja) | 2005-08-10 |
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