JPH09289746A - 永久磁石同期電動機 - Google Patents

永久磁石同期電動機

Info

Publication number
JPH09289746A
JPH09289746A JP8099721A JP9972196A JPH09289746A JP H09289746 A JPH09289746 A JP H09289746A JP 8099721 A JP8099721 A JP 8099721A JP 9972196 A JP9972196 A JP 9972196A JP H09289746 A JPH09289746 A JP H09289746A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
rotor
permanent magnet
axis
synchronous motor
magnet synchronous
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP8099721A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3342630B2 (ja
Inventor
Hiroshi Murakami
浩 村上
Yukio Honda
幸夫 本田
Kazunari Narasaki
和成 楢崎
Masayuki Shindo
正行 神藤
Hiroshi Ito
浩 伊藤
Yoshinari Asano
能成 浅野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP09972196A priority Critical patent/JP3342630B2/ja
Publication of JPH09289746A publication Critical patent/JPH09289746A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3342630B2 publication Critical patent/JP3342630B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ロータの基本構成が同一のままでq軸インダ
クタンスを容易に調整でき、定常負荷ポイントに最適な
ロータを実現できる永久磁石同期電動機を提供する。 【解決手段】 ロータ1の内部に1極当たり複数層の永
久磁石2を半径方向に並列させて埋め込んだ永久磁石同
期電動機において、ロータ1におけるq軸フラックスパ
ス5、6上に磁束を通り難くするスリット7や切欠9等
の切除部を形成し、その切除部の位置、形状、大きさを
適当に設定することによって、q軸インダクタンスを変
えて定常負荷回転数に応じた最適なq軸インダクタンス
を実現し、高トルク、高効率のモータを実現するように
した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、界磁用の永久磁石
を回転子に備えている永久磁石同期電動機に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】近年、電動機の高トルク、高効率を目的
に、図7に示すような埋め込み磁石構造の永久磁石同期
電動機が提案されている。図7において、11はロー
タ、12は珪素鋼板から成るロータコア、13は永久磁
石、14は回転軸である。また、図7には、ステータ巻
線に流れる電流による磁束がロータ内部を通り抜ける通
路をd−q変換軸上で図示している。実線の矢印はd軸
方向のフラックスパス、2本ある破線の矢印はq軸フラ
ックスパスである。この2種類のパスについて考えてみ
ると、q軸フラックスパスは、ロータコアの鉄の部分を
通るため磁束が非常に通り易いが、d軸方向は透磁率が
ほぼ空気に等しい永久磁石の部分を2回通るため、磁束
が通り難くなっている。したがって、q軸インダクタン
スLqがd軸インダクタンスLdに対して大きくなり、
ロータに突極性が生じる。これにより、この種の電動機
は界磁用永久磁石によるマグネットトルクに加えて、q
軸、d軸方向のインダクタンスの差を利用するリラクタ
ンストルクを利用することができる。
【0003】なお、この永久磁石同期モータの出力トル
クTは、(1)〜(3)式により与えられる。
【0004】 T =Tm+Tr ・・・・(1) Tm=PφIcos β ・・・・(2) Tr=0.5P(Lq−Ld)I2 sin β ・・(3) ここで、Tmはマグネットトルク、Trはリラクタンス
トルク、Pは極対数、φは界磁用永久磁石による鎖交磁
束、Iは電流、βはq軸電流を基準とした電流Iの位
相、Lqはq軸インダクタンス、Ldはd軸インダクタ
ンスである。
【0005】この種の同期電動機は、マグネットトルク
Tmに加えてリラクタンストルクTrを利用するもので
あり、リラクタンストルクTrを有効利用するために、
q軸インダクタンスLqを最大化するように様々なロー
タ構造が提案されている。その一例として図8に示すよ
うに永久磁石を多層化したものがある。図8は2層構造
の例を示し、21はロータ、22は珪素鋼板から成るロ
ータコア、23は永久磁石、24は回転軸である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図8に
示すような構成によってq軸インダクタンスを大きくし
たモータでは、低速域では同一電流で高トルク、高効率
を実現することができるが、高速域の負荷ポイントで
は、電気子反作用成分の影響によって必ずしも高トル
ク、高効率特性を実現するとは限らない。そこで、モー
タの定常負荷回転速度が高速域にあるような場合は、q
軸インダクタンスを適当に設定するためにロータコアや
磁石の形状を変える必要があり、定常負荷回転速度が異
なると、ロータを異なった構成に設計しなければならな
いという問題があった。
【0007】本発明は、ロータの基本構成が同一のまま
でq軸インダクタンスを容易に調整でき、定常負荷回転
速度に最適なロータを実現できる永久磁石同期電動機を
提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の永久磁石同期電
動機は、ロータの内部に1極当たり複数層の永久磁石を
半径方向に並列させて埋め込んだ永久磁石同期電動機に
おいて、ロータにおけるq軸フラックスパス上に磁束を
通り難くする切除部を形成したものであり、その切除部
の位置、形状、大きさを適当に設定することによりq軸
インダクタンスを変え、定常負荷回転数に応じた最適な
q軸インダクタンスを実現し、高トルク、高効率のモー
タを実現するようにしたものである。
【0009】切除部として、ロータ内部のq軸フラック
スパス上にその断面積を減ずるスリット又は穴を形成す
ると、ロータ内部で磁束が通り難くなってq軸インダク
タンスを変えることができる。また、q軸フラックスパ
ス上のロータ外周部にロータ内部に向けて切欠を形成す
ると、q軸フラックスパス上のエアギャップ長が変わる
ことによりq軸インダクタンスを変えることができる。
また、上記スリット又は穴と切欠の両者を併用すること
もできる。
【0010】
【発明の実施の形態】
(第1の実施形態)以下、本発明の第1の実施形態につ
いて、図1〜図4を参照して説明する。
【0011】図1において、1はロータであり、珪素鋼
板から成るロータコア2、ロータコア2内に各極毎に半
径方向に平列させて2層に埋め込んだ永久磁石3、及び
回転軸4にて構成されている。永久磁石同期電動機は、
このロータ1の回転軸4を軸受(図示せず)回転自在に
支持するとともに、ロータ1の外周を取り囲むように配
設されたステータ巻線(図示せず)に電流を流して回転
磁界を形成し、ロータ1を回転駆動するように構成され
ている。
【0012】ステータ巻線に流れる電流による磁束がロ
ータ1内部を通り抜ける通路には、永久磁石3を貫通し
てその積層方向に通り抜けるd軸方向のフラックスパス
と、永久磁石3に沿ってd軸と電気角が直交する方向に
ロータコア2を通り抜けるq軸方向のフラックスパスと
があり、5は永久磁石3、3間の第1のq軸フラックス
パス、6はロータ外周と半径方向外側の永久磁石3の間
の第2のq軸フラックスパスである。
【0013】7は、第1のq軸フラックスパス5に形成
されたスリットであり、ステータ巻線に流れるq軸電流
による磁束の流れを阻止する役目を果たし、q軸インダ
クタンスLqを低下させる。このスリット7の内部は空
気でよいが、ロータ1の強度確保のために樹脂や非磁性
体の金属を充填しても構わない。
【0014】図2にスリット7を拡大して示し、図3に
スリット7の長さl(スリット7の幅wは一定とする)
と、q軸インダクタンスLq及びモータ効率ηとの関係
を示している。なお、図3において実線で示したモータ
効率ηは、回転速度が5000rpmのときの値を示し
ている。この図3から明らかなように、q軸インダクタ
ンスLqは、スリット長が0、つまりスリットが存在し
ない方が大きくなり、それによって同一電流で大きなト
ルクを得ることができる。回転速度が5000rpmで
は、スリット長さlが1mm程度のときにモータ効率η
が最大値を示している。一方、同一負荷において回転速
度が1000rpmの場合には、一点鎖線で示すよう
に、スリット長さlが0mmに近いときにモータ効率η
が最大値を示し、回転速度が10000rpmの場合に
は、二点鎖線で示すように、スリット長さlが1.5m
m以上のときにモータ効率ηが最大値を示すことにな
る。
【0015】これは、q軸インダクタンスが大きくなる
と電機子反作用成分の影響も大きくなることによるもの
であり、高速域の負荷ポイントではq軸インダクタンス
Lqを最大化しても高効率特性を実現するとは限らない
ことを表している。そこで、モータの定常負荷回転速度
に応じてスリット7の長さlや幅wを任意に選択してq
軸インダクタンスを最適値に調整し、最大の効率を得る
ようにしている。
【0016】図1の図示例では、第1のq軸フラックス
パス5にスリット7を形成したが、図4に示すように、
第2のq軸フラックスパス6にも円形の穴8を形成する
ことにより、同様の効果が付加される。
【0017】なお、第1のq軸フラックスパス5に形成
する切除部の形状はスリット7に限定されるものではな
く、円形やその他の形状の穴でも良く、同様に第2のq
軸フラックスパス6に形成する切除部の形状も任意でよ
い。また、切除部の位置もq軸フラックスパス5、6上
であれば良く、図1や図4のように必ずしも永久磁石3
の中央部付近にある必要はない。
【0018】(第2の実施形態)次に、本発明の第2の
実施形態について、図5を参照して説明する。なお、上
記第1の実施形態と同一の構成要素については同一参照
符号を付して説明を省略する。
【0019】本実施形態では、第1のq軸フラックスパ
ス5上のエアギャップ部、即ちロータコア2の外周部に
ロータ1内部に向けて切欠9を設けている。このように
切欠9によってエアギャップを大きくすることにより、
q軸インダクタンスを任意に調整でき、同様の効果を得
ることができる。また、図示例では、第1のq軸フラッ
クスパス5上のエアギャップ部に切欠9を設けている
が、第2のq軸フラックスパス5上のエアギャップ部に
切欠を設けても同様の効果が得られる。
【0020】(第3の実施形態)次に、本発明の第3の
実施形態について、図6を参照して説明する。なお、上
記第1及び第2の実施形態と同一の構成要素については
同一参照符号を付して説明を省略する。
【0021】本実施形態では、第1のq軸フラックスパ
ス5にスリット7を形成するとともに、第1のq軸フラ
ックスパス5上のエアギャップ部、即ちロータコア2の
外周部にロータ1内部に向けて切欠9を設け、スリット
7と切欠9の両方を設けている。この実施形態では第1
と第2の実施形態の作用を同時に得ることができるた
め、q軸インダクタンスの調整自由度が更に大きくな
る。
【0022】なお、上記実施形態ではロータに永久磁石
を2層に埋め込んだものを例示したが、3層以上の多層
構造のロータに適用しても同様の効果が得られる。
【0023】
【発明の効果】本発明の永久磁石同期電動機によれば、
以上の説明から明らかなように、ロータの内部に1極当
たり複数層の永久磁石を半径方向に並列させて埋め込ん
だ永久磁石同期電動機において、ロータにおけるq軸フ
ラックスパス上に磁束を通り難くする切除部を形成した
ので、その切除部の位置、形状、大きさを適当に設定す
ることによりq軸インダクタンスを変え、定常負荷回転
数に応じた最適なq軸インダクタンスを実現し、高トル
ク、高効率のモータを実現できる。
【0024】また、切除部として、永久磁石層間のq軸
フラックスパスにその断面積を減ずるスリット又は穴を
形成すると、ロータ内部で磁束が通り難くなってq軸イ
ンダクタンスを変えることができる。また、q軸フラッ
クスパス上のロータ外周部にロータ内部に向けて切欠を
形成すると、q軸フラックスパス上のエアギャップ長が
変わることによりq軸インダクタンスを変えることがで
きる。また、上記スリット又は穴と切欠の両者を併用す
るとq軸インダクタンスの調整自由度を大きくできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の永久磁石同期電動機の第1の実施形態
のロータの概略構成を示す断面図である。
【図2】同実施形態のスリット部分の拡大断面図であ
る。
【図3】スリット長を変えたときのq軸インダクタンス
とモータ効率の変化を示すグラフである。
【図4】同実施形態のロータの変形例の概略構成を示す
断面図である。
【図5】本発明の永久磁石同期電動機の第2の実施形態
のロータの概略構成を示す断面図である。
【図6】本発明の永久磁石同期電動機の第3の実施形態
のロータの概略構成を示す断面図である。
【図7】従来例の永久磁石同期電動機のロータの概略構
成を示す断面図である。
【図8】他の従来例の永久磁石同期電動機のロータの概
略構成を示す断面図である。
【符号の説明】
1 ロータ 3 永久磁石 5 第1のq軸フラックスパス 6 第2のq軸フラックスパス 7 スリット 8 穴 9 切欠
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 神藤 正行 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 伊藤 浩 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 浅野 能成 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ロータの内部に1極当たり複数層の永久
    磁石を半径方向に並列させて埋め込んだ永久磁石同期電
    動機において、ロータにおけるq軸フラックスパス上に
    磁束を通り難くする切除部を形成したことを特徴とする
    永久磁石同期電動機。
  2. 【請求項2】 切除部として、ロータ内部のq軸フラッ
    クスパス上にその断面積を減ずるスリット又は穴を形成
    したことを特徴とする請求項1記載の永久磁石同期電動
    機。
  3. 【請求項3】 切除部として、q軸フラックスパス上の
    ロータ外周部に、ロータ内部に向けて切欠を形成したこ
    とを特徴とする請求項1記載の永久磁石同期電動機。
  4. 【請求項4】 切除部として、ロータ内部のq軸フラッ
    クスパス上にその断面積を減ずるスリット又は穴を形成
    するとともに、q軸フラックスパス上のロータ外周部
    に、ロータ内部に向けて切欠を形成したことを特徴とす
    る請求項1記載の永久磁石同期電動機。
JP09972196A 1996-04-22 1996-04-22 永久磁石同期電動機 Expired - Fee Related JP3342630B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP09972196A JP3342630B2 (ja) 1996-04-22 1996-04-22 永久磁石同期電動機

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP09972196A JP3342630B2 (ja) 1996-04-22 1996-04-22 永久磁石同期電動機

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH09289746A true JPH09289746A (ja) 1997-11-04
JP3342630B2 JP3342630B2 (ja) 2002-11-11

Family

ID=14254946

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP09972196A Expired - Fee Related JP3342630B2 (ja) 1996-04-22 1996-04-22 永久磁石同期電動機

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3342630B2 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1176700A2 (en) * 2000-07-27 2002-01-30 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Embedded magnet type rotor, manufacturing method and mold device
JP2009044860A (ja) * 2007-08-08 2009-02-26 Toyota Industries Corp 回転子及び回転電機
CN114094738A (zh) * 2021-11-16 2022-02-25 珠海格力电器股份有限公司 自起动永磁辅助同步磁阻电机转子和电机

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1176700A2 (en) * 2000-07-27 2002-01-30 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Embedded magnet type rotor, manufacturing method and mold device
JP2009044860A (ja) * 2007-08-08 2009-02-26 Toyota Industries Corp 回転子及び回転電機
CN114094738A (zh) * 2021-11-16 2022-02-25 珠海格力电器股份有限公司 自起动永磁辅助同步磁阻电机转子和电机

Also Published As

Publication number Publication date
JP3342630B2 (ja) 2002-11-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2689311C1 (ru) Вращающаяся электрическая машина
EP0923186B1 (en) Permanent magnet rotor type electric motor
US20040070307A1 (en) Axial gap brushless DC motor
JP3605475B2 (ja) 永久磁石同期電動機
JPH0686527A (ja) ハイブリッド形ステッピングモータ
JP3286542B2 (ja) リラクタンスモータ及びそれを用いた電動車両
CN100525008C (zh) 三相同步磁阻马达
JP2006223052A (ja) 永久磁石型モータ
JP2000197325A (ja) リラクタンスモ―タ
JP3428234B2 (ja) 磁石埋込形モータ
JP3703907B2 (ja) ブラシレスdcモータ
US20030102727A1 (en) Permanent magnet type rotary machine
JP3655205B2 (ja) 回転電機とそれを用いた電動車両
JP2001197694A (ja) 同期機用回転子及び同期電動機及び同期発電機
JP3772819B2 (ja) 同軸モータのロータ構造
JP2006166688A (ja) 永久磁石電動機
JP3117164B2 (ja) 永久磁石回転電機とその制御方法及び制御装置並びにそれを使用した電気自動車
JP2003259615A (ja) リラクタンスモータ
JP3342630B2 (ja) 永久磁石同期電動機
WO2021106395A1 (ja) 回転電機、回転子及び電磁鋼板
JP2006025486A (ja) 回転電機
JP2002191157A (ja) 永久磁石併用同期回転機
JP4491211B2 (ja) 永久磁石式回転電機
JP3541343B2 (ja) 同期機の回転子構造、同期型モータ及び同期型発電機
US20060250042A1 (en) Dynamoelectric machine with ring type rotor and stator windings

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees