JPH089611A - 逆突極性円筒型磁石同期電動機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】高速運転領域で電源利用率を高め、堅牢にして
しかも生産性を高め、トルク特性を高めた逆突極性円筒
型磁石同期電動機を得る。 【構成】円筒型永久磁石６の外径側に取り付けられ、円
筒型永久磁石６の極間部に対応する位置に刻まれたラビ
リンス状切り込み１２を有する環状鉄心１１を設け、逆
突極性をもたせてトルク特性を高め、構造を堅牢にし
て、しかも環状鉄心１１の取り付けを容易にして生産性
を高める。弱め界磁運転制御することにより高速運転す
るので、電源利用率を高める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、逆突極性を備え、円
筒型永久磁石を用いた同期電動機に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４は円筒型永久磁石を用いた円筒型同
期電動機の断面図である。電機子鉄心１の内周に電機子
溝２が均一ピッチで設けられ、電機子巻線３が収納され
ている。回転子軸４に取り付けられた回転子鉄心５と、
円筒型磁石６からなる回転子が固定子鉄心１と同心に配
置されている。円筒型永久磁石６は半径方向にＮ，Ｓ交
互に対称的に着磁されている。円筒型永久磁石６から主
磁束７が発生する。電機子巻線３に横軸電流を流すと、
電機子の作る磁束（反作用磁束）８と主磁束７とが電気
的に直交するようになり、両者が干渉して回転トルクが
発生する。このトルクは同期トルクと称され、同期電動
機が回転するための主要トルクである。一方、円筒型永
久磁石が発生する磁束とは関係なく、回転子鉄心の周上
に凹凸があれば、横軸リアクタンスと直軸リアクタンス
に差が生じ、電機子電流の作る回転磁場に反応して発生
するトルクがある。このトルクを反作用トルク（リラク
タンストルク）といい、同期トルクと重畳されて回転ト
ルクを発生する。

【０００３】図５は従来の逆突極性円筒型磁石同期電動
機の縦断面図である。図５の例は回転軸４に取り付けら
れた回転子鉄心５と、円筒型永久磁石６から回転子を構
成している。回転子鉄心５は円筒型永久磁石６の磁極に
相当する位置を削って極間位置に回転子鉄心凸部９を形
成したものである。このようにすれば電機子電流による
横軸リアクタンスは直軸リアクタンスより大きくなって
逆突極性が得られる。この構造は簡便ではあるが磁石６
の厚みが横軸リアクタンスと直軸リアクタンスとの比を
小さくし、電機子側からみた逆突極性を緩やかにし大き
な反作用トルクは期待できない。

【０００４】図６は従来の他の逆突極性円筒型磁石同期
機の縦断面図である。図６の例は回転軸４に取り付けら
れた回転子鉄心５と円筒型永久磁石６と円筒型永久磁石
６の外径側に取り付けられた磁石外周鉄片１０とから回
転子を構成している。磁石外周鉄片１０は円筒型永久磁
石６の磁極の中心に取り付けられている。磁石外周鉄片
１０は電機子溝高調波磁束による渦電流発生が予想され
るので、積層鋼板で構成されている。円筒型永久磁石６
は透磁率が空気とほぼ同じなので磁石外周鉄片１０には
横軸磁束は分布するが、直軸磁束は厚みのある円筒型永
久磁石６に阻害されて、横軸磁束に比べて分布が少な
い。その結果電機子からみた場合図６の同期電動機は逆
突極性となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図５の例では円筒型永
久磁石６の厚みのため電機子からみた逆突極性を緩やか
にし、大きな反作用トルクは期待できないという問題が
あった。図６の例では円筒型永久磁石６の外周に磁石外
周鉄片１０を設けるためには、遠心力に耐えるための強
力な保持機構が必要となり、回転子の製造が複雑化する
のみならず、磁石外周鉄片１０を極毎にセットするのに
多大な労力を要した。

【０００６】この発明は、可変速電動機の高速運転領域
で電源利用率を高め、構造を堅牢にして、しかも生産性
を高め、反作用トルクを増加させるようにした逆突極性
円筒型磁石同期電動機を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】略円環状の固定子鉄心に
複数相の固定子巻線を巻回した固定子と、この固定子の
内周面と同心の回転子鉄心の外径側に配置され、磁極毎
にＮ，Ｓ交互に半径方向に着磁された円筒型永久磁石を
備えた回転子とからなる円筒型磁石同期電動機におい
て、前記円筒型永久磁石の外径側に取り付けられ、前記
円筒型永久磁石の極間部に対応する位置に刻まれたラビ
リンス状切り込みを有する環状鉄心を設けたことによっ
て、上記目的を達成する。

【０００８】また、略円環状の固定子鉄心に複数相の固
定子巻線を巻回した固定子と、この固定子の内周面と同
心の回転子鉄心の外径側に配置され、磁極毎にＮ，Ｓ交
互に半径方向に着磁された円筒型永久磁石を備えた回転
子とからなる円筒型磁石同期電動機において、前記円筒
型永久磁石の外径側に取り付けられ、前記円筒型永久磁
石極間部に対応する位置に軸方向に貫通する複数の磁気
抵抗用穴を有する環状鉄心を設けたことによって、上記
目的を達成する。

【０００９】さらに、略円環状の固定子鉄心に複数相の
固定子巻線を巻回した固定子と、この固定子の内周面と
同心の回転子鉄心の外径側に配置され、磁極毎にＮ，Ｓ
交互に半径方向に着磁された円筒型永久磁石を備えた回
転子とからなる円筒型磁石同期電動機において、前記円
筒型永久磁石の外径側に取り付けられ、前記円筒型永久
磁石の磁極中央部に対応する位置に磁性粉を濃密に含有
させた環状の樹脂モールド部材を設けたことによって、
上記目的を達成する。

【００１０】

【作用】この発明においては、円筒型永久磁石の外径側
に取り付けられ円筒型永久磁石の極間部に対応する位置
に刻まれたラビリンス状切り込みを有する環状鉄心を設
け、磁極間相当位置は磁気抵抗が増し極間を短絡しよう
とする磁束を阻害するが横軸磁束を阻害しないため、横
軸リアクタンスは直軸リアクタンスより大きくなって逆
突極性が得られる。弱め界磁制御することにより反作用
トルクを確保し高速運転することができる。

【００１１】この発明においては、円筒型永久磁石の外
径側に取り付けられ円筒型永久磁石の極間部に対応する
位置に軸方向に貫通する複数の磁気抵抗用穴を有する環
状鉄心を設け、磁極間相当位置は磁気抵抗が増し極間を
短絡しようとする磁束を阻害するが横軸磁束を阻害しな
いため、横軸リアクタンスは直軸リアクタンスより大き
くなって逆突極性が得られる。弱め界磁制御することに
より反作用トルクを確保し、高速運転するすることがで
きる。

【００１２】この発明においては、円筒型永久磁石の外
径側に取り付けられ円筒型永久磁石の磁極中心部に対応
する位置に磁性粉を濃密に含有させた樹脂モールド部材
を設け、磁極中央部付近は磁気抵抗が増し極間を短絡し
ようとする磁束流を阻害するが横軸磁束を増し、横軸リ
アクタンスを直軸リアクタンスより大きくし逆突極性が
得られる。弱め界磁制御することにより反作用トルクを
確保し高速運転することができる。

【００１３】

【実施例】実施例１ 図１はこの発明のラビリンス状切り込みを有する環状鉄
心を備えた逆突極性円筒型磁石同期電動機の縦断面図で
ある。図１において、図４と同じ部位は同じ符号を付し
ている。回転軸４に取り付けられた回転子鉄心５と、磁
極毎にＮ，Ｓ交互に半径方向に着磁された円筒型永久磁
石６と、円筒型永久磁石６の外径側に取り付けられた積
層鋼板からなる環状鉄心１１とから回転子が構成されて
いる。環状鉄心１１は接着材により円筒型永久磁石６の
外周に容易に取り付けできる。しかも、環状鉄心１１の
極間部は切り欠き１２のため周方向の断面積が狭くな
り、かつ周方向の磁路が長くなりこの部分の磁気抵抗が
増大するので、環状鉄心１１の極間極間を短絡しようと
する磁束流を阻害する。しかし横軸磁束に対しては阻害
することがない。図１の構成によれば、電機子電流によ
る横軸リアクタンスは直軸リアクタンスより大きくなっ
て逆突極性が得られ、堅牢な構造でかつ環状鉄心１１の
取り付けが容易で生産性を向上できる。

【００１４】実施例２ 図２はこの発明の軸方向に貫通する複数の磁気抵抗用穴
を有する環状鉄心を備えた逆突極性円筒型磁石同期電動
機の縦断面図である。図２において図４と同じ部位は同
じ符号を付している。図２の例は円筒型永久磁石６の外
径側に取り付けられた積層鋼板からなる環状鉄心１１に
は、円筒型永久磁石６の極間部に軸方向に貫通する複数
の磁気抵抗用穴１３を設けた。環状鉄心１１は接着材に
より円筒型永久磁石６の外周に容易に取り付けることが
きる。しかも環状鉄心１１の極間部は磁気抵抗用穴１３
のため周方向の断面積が狭くかつ周方向の磁路が長くな
り、この部分の磁気抵抗が増大するので、外側鉄心１１
の極間を短絡しようとする磁束流を阻害する。しかし横
軸磁束に対しては阻害することがない。図２の構成によ
れば、図１の例と同様に逆突極性が得られ、堅牢な構造
でかつ環状鉄心１１の取り付けが容易で生産性を高め
る。

【００１５】実施例３ 図３はこの発明の磁性粉を含有させた環状のエポキシ樹
脂からなる樹脂モールド部材を備えた逆突極性円筒型磁
石同期電動機の縦断面図である。図３において図４と同
じ部位は同じ符号を付しいる。図３の例は円筒型永久磁
石６の外径側に環状の樹脂モールド部材１４を取り付け
た。樹脂モールド部材１４には、円筒型永久磁石６の磁
極中央部に対応する位置には例えばネオジウム磁石の粉
石からなる磁性粉１５を濃密に含有させ、円筒型永久磁
石６の極間部には磁性粉１５を含有させない。このため
電機子側からみて円筒型永久磁石６の磁極中心部は磁性
となり、極間部は非磁性なので磁気抵抗が大きくなる。
その結果樹脂モールド部材１４の磁極部は磁気抵抗が小
さく、横軸リアクリンスが直軸リアクタンスより大きく
なり、逆突極性が得られる。図３の構成によれば、堅牢
な構造でかつ樹脂モールド１４の取り付けが容易で、生
産性を向上できる。

【００１６】

【発明の効果】この発明においては、円筒型永久磁石の
外周部に逆突極性をもたせた環状鉄心または逆突極性を
もたせた環状の樹脂モールド部材を設けたので、反作用
トルクを大きくしてトルク特性を向上させ、構造を堅牢
にして、しかも生産性を高めた逆突極性円筒型磁石同期
電動機を提供できる。弱め界磁制御することにより反作
用トルクを確保し高速運転するので、電源利用率を高め
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１の逆突極性円筒型磁石同期
電動機の縦断面図である。

【図２】この発明の実施例２の逆突極性円筒型磁石同期
電動機の縦断面図である。

【図３】この発明の実施例３の逆突極性円筒型磁石同期
電動機の縦断面図である。

【図４】従来の円筒型磁石同期電動機の縦断面図であ
る。

【図５】従来の逆突極性円筒型磁石同期電動機の縦断面
図である。

【図６】従来の他の逆突極性円筒型磁石同期電動機の縦
断面図である。

【符号の説明】

１ 電機子鉄心 ３ 電機子巻線 ４ 回転軸 ５ 回転子鉄心 ６ 円筒型永久磁石 ７ 主磁束 ８ 電機子反作用磁束 １１ 環状鉄心 １２ 切り込み １３ 磁気抵抗用穴 １４ 樹脂モールド １５ 磁性粉

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木下 繁則 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 (72)発明者 柳瀬 孝雄 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 (72)発明者 北田 眞一郎 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 石川 泰毅 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 田原 雅彦 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 山田 日吉 愛知県岩倉市東町東市場屋敷121

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】略円環状の固定子鉄心に複数相の固定子巻
   線を巻回した固定子と、この固定子の内周面と同心の回
   転子鉄心の外径側に配置され、磁極毎にＮ，Ｓ交互に半
   径方向に着磁された円筒型永久磁石を備えた回転子とか
   らなる円筒型磁石同期電動機において、前記円筒型永久
   磁石の外径側に取り付けられ、前記円筒型永久磁石の極
   間部に対応する位置に刻まれたラビリンス状切り込みを
   有する環状鉄心を設けたことを特徴とする逆突極性円筒
   型磁石同期電動機。
2. 【請求項２】略円環状の固定子鉄心に複数相の固定子巻
   線を巻回した固定子と、この固定子の内周面と同心の回
   転子鉄心の外径側に配置され、磁極毎にＮ，Ｓ交互に半
   径方向に着磁された円筒型永久磁石を備えた回転子とか
   らなる円筒型磁石同期電動機において、前記円筒型永久
   磁石の外径側に取り付けられ、前記円筒型永久磁石極間
   部に対応する位置に軸方向に貫通する複数の磁気抵抗用
   穴を有する環状鉄心を設けたことを特徴とする逆突極性
   円筒型磁石同期電動機。
3. 【請求項３】略円環状の固定子鉄心に複数相の固定子巻
   線を巻回した固定子と、この固定子の内周面と同心の回
   転子鉄心の外径側に配置され、磁極毎にＮ，Ｓ交互に半
   径方向に着磁された円筒型永久磁石を備えた回転子とか
   らなる円筒型磁石同期電動機において、前記円筒型永久
   磁石の外径側に取り付けられ、前記円筒型永久磁石の磁
   極中央部に対応する位置に磁性粉を濃密に含有させた環
   状の樹脂モールド部材を設けたことを特徴とする逆突極
   性円筒型磁石同期電動機。