JPH09308198A - 永久磁石モータ - Google Patents
永久磁石モータInfo
- Publication number
- JPH09308198A JPH09308198A JP8121377A JP12137796A JPH09308198A JP H09308198 A JPH09308198 A JP H09308198A JP 8121377 A JP8121377 A JP 8121377A JP 12137796 A JP12137796 A JP 12137796A JP H09308198 A JPH09308198 A JP H09308198A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- stator
- width
- permanent magnet
- magnetic flux
- stator yoke
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- Pending
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- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ４極永久磁石モータにおいて、ステータティ
ース幅やステータヨーク幅を大きく取って高効率を実現
する。 【解決手段】 ステータ２のスロット８の数を１２とす
ることにより、ステータティース６の幅やステータヨー
ク７の幅を広くとり、スロット８の底部のアールも大き
くとり、さらにはステータティース６の幅とステータヨ
ーク７の幅の比率を１：１から２：３の範囲とすること
により、磁束密度を低く均一に分布させるとともに局所
的な磁気飽和を防止し、鉄損を減少して高効率を実現す
るようにした。
ース幅やステータヨーク幅を大きく取って高効率を実現
する。 【解決手段】 ステータ２のスロット８の数を１２とす
ることにより、ステータティース６の幅やステータヨー
ク７の幅を広くとり、スロット８の底部のアールも大き
くとり、さらにはステータティース６の幅とステータヨ
ーク７の幅の比率を１：１から２：３の範囲とすること
により、磁束密度を低く均一に分布させるとともに局所
的な磁気飽和を防止し、鉄損を減少して高効率を実現す
るようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、永久磁石をロータ
内部に埋め込むことにより、マグネットトルクに併せて
リラクタンストルクをも利用する永久磁石モータに関す
るものである。
内部に埋め込むことにより、マグネットトルクに併せて
リラクタンストルクをも利用する永久磁石モータに関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から、鉄などの高透磁率材からなる
ロータコアに永久磁石を埋設したモータが知られてい
る。図６に、本発明者らが先に特願平７−２９３９６２
号で提案した永久磁石モータの断面図を示す。この永久
磁石モータは、ロータ１１とステータ１２とシャフト２
０から成り、ロータ１１は高透磁率材の鉄心あるいは積
層された電磁鋼板で構成されたロータコア１３内部に永
久磁石１４を埋め込んで構成されている。図６に示すも
のは４極モータであって、４組の永久磁石１４が、ロー
タ表面がＳ極、Ｎ極と交互に位置するように配置されて
いる。ステータ１２は、ステータティース１６をステー
タヨーク１７で保持してなるステータコア１５を備え、
ステータティース１６、１６間のスロット１８に巻線１
９を施して構成され、巻線１９に電流を流して発生する
回転磁束によりロータ１１を回転させるように構成され
ている。ステータコア１５には、ロータ１１が４極であ
り、３相巻線による駆動であるため、１２の倍数である
２４個のスロット１８が設けられている。
ロータコアに永久磁石を埋設したモータが知られてい
る。図６に、本発明者らが先に特願平７−２９３９６２
号で提案した永久磁石モータの断面図を示す。この永久
磁石モータは、ロータ１１とステータ１２とシャフト２
０から成り、ロータ１１は高透磁率材の鉄心あるいは積
層された電磁鋼板で構成されたロータコア１３内部に永
久磁石１４を埋め込んで構成されている。図６に示すも
のは４極モータであって、４組の永久磁石１４が、ロー
タ表面がＳ極、Ｎ極と交互に位置するように配置されて
いる。ステータ１２は、ステータティース１６をステー
タヨーク１７で保持してなるステータコア１５を備え、
ステータティース１６、１６間のスロット１８に巻線１
９を施して構成され、巻線１９に電流を流して発生する
回転磁束によりロータ１１を回転させるように構成され
ている。ステータコア１５には、ロータ１１が４極であ
り、３相巻線による駆動であるため、１２の倍数である
２４個のスロット１８が設けられている。
【０００３】上記構成において、ロータ１１は、その内
側に凸型の逆円弧の永久磁石１４を用いることにより、
永久磁石表面積を増加させ、１極当たりの磁束を多く発
生させ、また逆突極構造によりリラクタンストルクが有
効に利用できるため、ステータコア１５に施された巻線
１９による磁束も多くロータ１１に入り込む構造となっ
ており、それに伴ってステータコア１５に流れる磁束も
多くなる。
側に凸型の逆円弧の永久磁石１４を用いることにより、
永久磁石表面積を増加させ、１極当たりの磁束を多く発
生させ、また逆突極構造によりリラクタンストルクが有
効に利用できるため、ステータコア１５に施された巻線
１９による磁束も多くロータ１１に入り込む構造となっ
ており、それに伴ってステータコア１５に流れる磁束も
多くなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ステータ１
２のスロット１８は巻線の関係上一定以上の面積が必要
であり、さらに巻数が多いほど巻線機や絶縁紙に必要な
面積の占める割合が小さくなるため、占積率を高くでき
る。一方、ステータ１２に局所的な磁気飽和がなく、ス
テータティース１６やステータヨーク１７の磁束密度が
低く、均一に分布するほど高い効率が得られる。そのた
め、必要なスロット面積を確保しつつ、ステータティー
ス幅やステータヨーク幅を大きく取る必要がある。
２のスロット１８は巻線の関係上一定以上の面積が必要
であり、さらに巻数が多いほど巻線機や絶縁紙に必要な
面積の占める割合が小さくなるため、占積率を高くでき
る。一方、ステータ１２に局所的な磁気飽和がなく、ス
テータティース１６やステータヨーク１７の磁束密度が
低く、均一に分布するほど高い効率が得られる。そのた
め、必要なスロット面積を確保しつつ、ステータティー
ス幅やステータヨーク幅を大きく取る必要がある。
【０００５】しかしながら、図６の構成では２４個のス
ロット１８が設けられているため、ステータティース幅
やステータヨーク幅を大きく取ることができず、そのた
め上記のようにステータコア１５に流れる磁束が多い
と、ステータティース１６やステータヨーク１７の磁束
密度が高くなるため、鉄損による効率低下を招くという
問題があった。例えば、ある負荷点において、ステータ
ティース１６、ステータヨーク１７共に磁束密度が１．
５Ｔを超え、高効率を実現することができないという問
題があった。
ロット１８が設けられているため、ステータティース幅
やステータヨーク幅を大きく取ることができず、そのた
め上記のようにステータコア１５に流れる磁束が多い
と、ステータティース１６やステータヨーク１７の磁束
密度が高くなるため、鉄損による効率低下を招くという
問題があった。例えば、ある負荷点において、ステータ
ティース１６、ステータヨーク１７共に磁束密度が１．
５Ｔを超え、高効率を実現することができないという問
題があった。
【０００６】本発明は、ステータティース幅やステータ
ヨーク幅を大きく取ることができて高効率を実現できる
永久磁石モータを提供することを目的とする。
ヨーク幅を大きく取ることができて高効率を実現できる
永久磁石モータ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】本発明の永久磁石モータ
は、４極永久磁石モータにおいて、ステータのスロット
数を１２とすることにより、ステータティース幅やステ
ータヨーク幅を広くとり、スロットの底部のアールも大
きくとり、磁束密度を低く均一に分布させるとともに、
局所的な磁気飽和を防止し、鉄損を減少して高効率を実
現するものである。
は、４極永久磁石モータにおいて、ステータのスロット
数を１２とすることにより、ステータティース幅やステ
ータヨーク幅を広くとり、スロットの底部のアールも大
きくとり、磁束密度を低く均一に分布させるとともに、
局所的な磁気飽和を防止し、鉄損を減少して高効率を実
現するものである。
【０００８】さらに、ステータティース幅とステータヨ
ーク幅の比率を、１：１から２：３の範囲とすることに
より、ステータコアの磁束密度分布をより均一にし、鉄
板を有効に利用し、効率の高いモータを実現するもので
ある。
ーク幅の比率を、１：１から２：３の範囲とすることに
より、ステータコアの磁束密度分布をより均一にし、鉄
板を有効に利用し、効率の高いモータを実現するもので
ある。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て、図１〜図５を参照して説明する。
て、図１〜図５を参照して説明する。
【００１０】図１に示した永久磁石モータは、ロータ１
とステータ２とシャフト１０から成る４極モータであ
る。ロータ１は高透磁率材の鉄心あるいは積層された電
磁鋼板で構成されたロータコア３の内部に４組の永久磁
石４を埋め込んで構成されている。４組の永久磁石４
は、ロータ１表面がＳ極、Ｎ極と交互に位置するように
配置されている。また、永久磁石４はロータ１の内側に
凸型の逆円弧の永久磁石が用いられて逆突極構造により
リラクタンストルクが有効に利用できるように構成され
ている。
とステータ２とシャフト１０から成る４極モータであ
る。ロータ１は高透磁率材の鉄心あるいは積層された電
磁鋼板で構成されたロータコア３の内部に４組の永久磁
石４を埋め込んで構成されている。４組の永久磁石４
は、ロータ１表面がＳ極、Ｎ極と交互に位置するように
配置されている。また、永久磁石４はロータ１の内側に
凸型の逆円弧の永久磁石が用いられて逆突極構造により
リラクタンストルクが有効に利用できるように構成され
ている。
【００１１】ステータ２は、１２個のステータティース
６をステータヨーク７で保持してなるステータコア５を
備え、各ステータティース６、６間の１２個のスロット
８に巻線９が施されて構成されており、その巻線９に電
流を流して発生させた回転磁界によりロータ１を回転さ
せるように構成されている。
６をステータヨーク７で保持してなるステータコア５を
備え、各ステータティース６、６間の１２個のスロット
８に巻線９が施されて構成されており、その巻線９に電
流を流して発生させた回転磁界によりロータ１を回転さ
せるように構成されている。
【００１２】図２に、同一電流、同一回転速度によりモ
ータを回転させたときのトルク及びトルクリップルの値
を発明品（１２個のスロット）と従来品（２４個のスロ
ット）を比較して示している。図２において、発明品は
従来品に比べ、トルクが５％向上している。効率に換算
して約１．５％の向上となる。一方、トルクリップル
は、殆ど変化しておらず、振動・騒音を増加させること
なく、永久磁石埋込みによる利点を十分に活かし、効率
の向上を実現している。
ータを回転させたときのトルク及びトルクリップルの値
を発明品（１２個のスロット）と従来品（２４個のスロ
ット）を比較して示している。図２において、発明品は
従来品に比べ、トルクが５％向上している。効率に換算
して約１．５％の向上となる。一方、トルクリップル
は、殆ど変化しておらず、振動・騒音を増加させること
なく、永久磁石埋込みによる利点を十分に活かし、効率
の向上を実現している。
【００１３】また、スロット数を半分としたため、１ス
ロット内の従来の２倍の巻線を巻く必要があるが、スロ
ット面積は２倍以下で良く、磁束量に対してステータテ
ィース７やステータヨーク６の幅を十分とることができ
る。
ロット内の従来の２倍の巻線を巻く必要があるが、スロ
ット面積は２倍以下で良く、磁束量に対してステータテ
ィース７やステータヨーク６の幅を十分とることができ
る。
【００１４】図３に、ステータヨーク幅Ｙとステータテ
ィース幅Ｔの寸法比と、磁束密度の関係を示す。１極を
３つのスロットにて形成し、その内２つのスロットに電
流が流れるため、発生した磁束は、１つのステータティ
ース７からステータヨーク６、そして、別のステータテ
イース７といった磁路をとる。そのため、ステータティ
ースとステータヨークの磁束量はほぼ等しく、従ってス
テータティース幅Ｔとステータヨーク幅Ｙの比率は１：
１でほぼ磁束密度が均一となる。ステータティース幅Ｔ
よりステータヨーク幅Ｙが小さくなった場合、ヨークの
磁束が漏洩する可能性があり、ステータヨーク幅Ｙはス
テータティース幅Ｔと同じか、ステータティース幅Ｔよ
り大きいことが必要である。
ィース幅Ｔの寸法比と、磁束密度の関係を示す。１極を
３つのスロットにて形成し、その内２つのスロットに電
流が流れるため、発生した磁束は、１つのステータティ
ース７からステータヨーク６、そして、別のステータテ
イース７といった磁路をとる。そのため、ステータティ
ースとステータヨークの磁束量はほぼ等しく、従ってス
テータティース幅Ｔとステータヨーク幅Ｙの比率は１：
１でほぼ磁束密度が均一となる。ステータティース幅Ｔ
よりステータヨーク幅Ｙが小さくなった場合、ヨークの
磁束が漏洩する可能性があり、ステータヨーク幅Ｙはス
テータティース幅Ｔと同じか、ステータティース幅Ｔよ
り大きいことが必要である。
【００１５】図４は、外径７０ｍｍから１６０ｍｍのモ
ータコア用の代表的な電磁鋼板を５０ヘルツの交流で励
磁したときの鉄損を示す。図４から、磁束密度が高いほ
ど鉄損が高くなることが分かる。一方、図５は磁束密度
に対する磁化力および透磁率の関係の特性を示す。図５
の磁化および透磁率の特性図より、磁束密度が１．１Ｔ
付近が最も効率良く磁化できることが分かる。したがっ
て、ステータコアの磁束密度は、最大でも１．１Ｔ程度
にすることにより、モータの効率を高くすることができ
る。図３より、（ヨーク幅）／（ティース幅）の値を
１．５以下とすることによって、ステータコアの磁束密
度を１．１Ｔ以下とすることができる。したがって、ス
テータティース幅Ｔとステータヨーク幅Ｙとの比率を、
１：１から２：３の範囲とすることにより、ステータコ
アの磁束密度を均一にし、鉄板を有効に利用し、かつ効
率の高いモータを提供することができる。特に、高効率
化が求められるコンプレッサ用ハーメチックモータや、
ステータ外径７０ｍｍから１６０ｍｍの小型モータに適
用すると好適である。
ータコア用の代表的な電磁鋼板を５０ヘルツの交流で励
磁したときの鉄損を示す。図４から、磁束密度が高いほ
ど鉄損が高くなることが分かる。一方、図５は磁束密度
に対する磁化力および透磁率の関係の特性を示す。図５
の磁化および透磁率の特性図より、磁束密度が１．１Ｔ
付近が最も効率良く磁化できることが分かる。したがっ
て、ステータコアの磁束密度は、最大でも１．１Ｔ程度
にすることにより、モータの効率を高くすることができ
る。図３より、（ヨーク幅）／（ティース幅）の値を
１．５以下とすることによって、ステータコアの磁束密
度を１．１Ｔ以下とすることができる。したがって、ス
テータティース幅Ｔとステータヨーク幅Ｙとの比率を、
１：１から２：３の範囲とすることにより、ステータコ
アの磁束密度を均一にし、鉄板を有効に利用し、かつ効
率の高いモータを提供することができる。特に、高効率
化が求められるコンプレッサ用ハーメチックモータや、
ステータ外径７０ｍｍから１６０ｍｍの小型モータに適
用すると好適である。
【００１６】なお、上記実施形態ではロータ内側に凸型
の永久磁石を１極当たり２個づつ配置したものを示した
が、永久磁石は１極当たり２個である必要はない。ま
た、永久磁石の形状は、ロータ内側に凸型のＶ型や、ラ
ジアル方向に長い板状磁石を円周方向に磁化した永久磁
石等、またはこれらの組合せでもよい。すなわち、ロー
タは、永久磁石の表面積を大きくし、かつ、リラクタン
ストルクを有効利用できる突極または逆突極の構造をと
っていればよい。
の永久磁石を１極当たり２個づつ配置したものを示した
が、永久磁石は１極当たり２個である必要はない。ま
た、永久磁石の形状は、ロータ内側に凸型のＶ型や、ラ
ジアル方向に長い板状磁石を円周方向に磁化した永久磁
石等、またはこれらの組合せでもよい。すなわち、ロー
タは、永久磁石の表面積を大きくし、かつ、リラクタン
ストルクを有効利用できる突極または逆突極の構造をと
っていればよい。
【００１７】また、ロータコアは、複数のセグメントを
溶接などにより組み合わせたものであってもよい。
溶接などにより組み合わせたものであってもよい。
【００１８】
【発明の効果】本発明の永久磁石モータによれば、以上
の説明から明らかなように、ステータのスロット数を１
２としたことにより、ステータティース幅やステータヨ
ーク幅を広くとり、スロットの底部のアールも大きくと
ることができ、磁束密度を低く均一に分布させるととも
に局所的な磁気飽和を防止でき、鉄損を減少して高効率
を実現できる。また、ステータ巻線からステータコアへ
の洩れ電流も低減することができる。
の説明から明らかなように、ステータのスロット数を１
２としたことにより、ステータティース幅やステータヨ
ーク幅を広くとり、スロットの底部のアールも大きくと
ることができ、磁束密度を低く均一に分布させるととも
に局所的な磁気飽和を防止でき、鉄損を減少して高効率
を実現できる。また、ステータ巻線からステータコアへ
の洩れ電流も低減することができる。
【００１９】また、ステータティース幅とステータヨー
ク幅の比率を１：１から２：３の範囲とすると、ステー
タコアの磁束密度分布をより均一にし、鉄板を有効に利
用し、効率の高いモータを実現できる。
ク幅の比率を１：１から２：３の範囲とすると、ステー
タコアの磁束密度分布をより均一にし、鉄板を有効に利
用し、効率の高いモータを実現できる。
【図１】本発明の永久磁石モータの一実施形態の概略構
成を示す断面図である。
成を示す断面図である。
【図２】本発明品と従来品のトルク及びトルクリップル
を比較した特性図である。
を比較した特性図である。
【図３】ステータティース幅とステータヨーク幅との比
率と、磁束密度の関係を示す特性図である。
率と、磁束密度の関係を示す特性図である。
【図４】電磁鋼板の鉄損特性図である。
【図５】電磁鋼板の磁化および透磁率の特性図である。
【図６】従来例の永久磁石モータの概略構成を示す断面
図である。
図である。
１ ロータ ２ ステータ ３ ロータコア ４ 永久磁石 ６ ステータティース ７ ステータヨーク ８ スロット
フロントページの続き (72)発明者 村上 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 本田 幸夫 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 角谷 直之 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 横手 静 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 (2)
- 【請求項１】 高透磁率材からなるロータコアに永久磁
石を埋設してなる突極または逆突極の構造を有する４極
永久磁石モータにおいて、ステータのスロット数を１２
としたことを特徴とする永久磁石モータ。 - 【請求項２】 ステータティース幅とステータヨーク幅
の比率を、１：１から２：３の範囲としたことを特徴と
する請求項１記載の永久磁石モータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8121377A JPH09308198A (ja) | 1996-05-16 | 1996-05-16 | 永久磁石モータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8121377A JPH09308198A (ja) | 1996-05-16 | 1996-05-16 | 永久磁石モータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09308198A true JPH09308198A (ja) | 1997-11-28 |
Family
ID=14809727
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8121377A Pending JPH09308198A (ja) | 1996-05-16 | 1996-05-16 | 永久磁石モータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09308198A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001197689A (ja) * | 2000-01-11 | 2001-07-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電動機の固定子 |
| JP2007318974A (ja) * | 2006-05-29 | 2007-12-06 | Jtekt Corp | ブラシレスモータ及び電動パワーステアリング装置 |
| JP2009195031A (ja) * | 2008-02-14 | 2009-08-27 | Mitsubishi Electric Corp | 電動機の固定子及び電動機及び圧縮機及び送風機 |
| JP2009247079A (ja) * | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Mitsubishi Electric Corp | 固定子鉄心及び電動機の固定子及び電動機 |
| JP2010045872A (ja) * | 2008-08-08 | 2010-02-25 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 永久磁石式回転機 |
| CN102790502A (zh) * | 2011-08-05 | 2012-11-21 | 珠海格力电器股份有限公司 | 永磁同步电机 |
| WO2013020313A1 (zh) * | 2011-08-05 | 2013-02-14 | 珠海格力电器股份有限公司 | 电动机转子及具有其的电动机 |
| US9502930B2 (en) | 2011-08-05 | 2016-11-22 | Gree Electric Appliances, Inc. Of Zhuhai | Motor rotor and motor having same |
| US9502934B2 (en) | 2011-08-05 | 2016-11-22 | Gree Electric Appliances, Inc. Of Zhuhai | Motor rotor and motor having same |
| US9515526B2 (en) | 2011-08-05 | 2016-12-06 | Gree Electric Appliances, Inc. Of Zhuhai | Motor and rotor thereof |
-
1996
- 1996-05-16 JP JP8121377A patent/JPH09308198A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN102790502A (zh) * | 2011-08-05 | 2012-11-21 | 珠海格力电器股份有限公司 | 永磁同步电机 |
| WO2013020314A1 (zh) * | 2011-08-05 | 2013-02-14 | 珠海格力电器股份有限公司 | 永磁同步电机 |
| WO2013020313A1 (zh) * | 2011-08-05 | 2013-02-14 | 珠海格力电器股份有限公司 | 电动机转子及具有其的电动机 |
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| US9502933B2 (en) | 2011-08-05 | 2016-11-22 | Gree Electric Appliances, Inc. Of Zhuhai | Permanent magnet synchronous electric machine |
| US9515526B2 (en) | 2011-08-05 | 2016-12-06 | Gree Electric Appliances, Inc. Of Zhuhai | Motor and rotor thereof |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040406 |